KR20130096488A - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비 대칭으로 설계된 픽셀들 간의 휘도 균일도를 높이고, 개구율 향상 및 컬러 쉬프트를 개선하여 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀이 동일한 개구율을 가지도록 형성된 레귤러 단위 픽셀; 및 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성된 비대칭 단위 픽셀을 포함한다.

Description

액정 디스플레이 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 비 대칭으로 설계된 픽셀들 간의 휘도 균일도를 높이고, 개구율 향상 및 컬러 쉬프트를 개선하여 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 대중화되고 있으며, 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치는 하부 기판(TFT 어레이 기판), 상부 기판(컬러필터 어레이 기판) 및 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
하부 기판에는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하도록 형성되고, 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 복수의 픽셀이 정의된다.
복수의 픽셀(10)은 레드 픽셀(10R), 그린 픽셀(10G), 블루 픽셀(10B)들로 구성되며, RGB 3색의 서브픽셀로 화상을 표시하는 기본단위인 단위 픽셀(10)이 구성된다.
상부 기판에는 컬러 화상을 표시하기 위한 레드, 그린 및 블루의 컬러필터가 형성된다. 또한 각 컬러의 픽셀들을 구분시키고 빛 샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(20)가 형성된다.
복수의 픽셀에는 채널로써 TFT(thin film transistor)가 형성되고, 백라이트 유닛으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 컬러 화상을 표시하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치는 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 설계 시, 모든 픽셀들의 면적을 동일하게 형성하였다.
액정 디스플레이 장치의 디스플레이 품질은 여러 요인에 의해 결정되는데, 그 중 대표적인 것이 화상의 휘도와 색차(ΔE)이다. 여기서, 화상의 휘도와 색차는 백라이트의 밝기, 컬러 자체의 휘도 특성 및 액정을 포함한 픽셀의 광 투과율 즉, 픽셀의 개구율에 영향을 받게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 픽셀(10)들의 개구율을 동일하게 설계한 경우, 레드 픽셀(10R), 그린 픽셀(10G) 및 블루 픽셀(10B)의 컬러 특성에 의해 색차가 발생하여 색감이 달라질 수 있으며, 특히 화이트의 컬러의 색감이 쉬프트 될 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 비대칭 픽셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 모든 픽셀들의 개구율을 동일하게 설계함으로 인해 발생되는 화이트 색감의 왜곡을 방지하기 위해, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 중 일부 픽셀의 면적을 줄여 RGB 픽셀의 면적을 비대칭으로 설계할 수 있다. 일 예로서, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 중 블루 픽셀의 개구율(투과율)을 비대칭으로 형성할 수 있다.
한편, 액정 디스플레이 장치의 제조사 마다 요구하는 컬러 특성이 다를 수 있고, 컬러 특성을 맞추기 위해 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 중 일부 픽셀의 개구율을 비대칭으로 형성한다.
이때, 색차의 발생을 방지하고자 특정 컬러 픽셀 전체를 일괄적으로 비대칭 개구율을 가지도록 설계함으로 인해 패널 전체의 투과율이 감소하고, 특히 화이트 컬러의 쉬프트(white color shift, sRGB color 94% 설계 기준)가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 컬럼 스페이스(CS)와 같은 특정 레이어로 인핸 빛 샘의 불량을 방지하기 위해, 특정 부분을 블랙 매트릭스(20)로 가리게 되는데 이로 인해서 개구율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
최근에는 터치 센싱과 같은 부가 기능을 패널 내에 삽입시키는 설계가 적용되고 있는데, 부가 기능 구조(30)를 도 2에 도시된 바와 같이 비대칭 개구율이 적용된 컬러 픽셀에 부가 기능 구조(30)를 형성하게 된다. 이러한, 경우에 개구율의 손실은 일부 줄일 수 있지만 화이트 컬러의 쉬프트가 발생되는 문제점은 해결할 수 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비 대칭으로 설계된 RGB 픽셀들 간의 휘도 균일도를 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, RGB 픽셀들의 개구율(투과율)을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화이트 컬러의 쉬프트를 방지할 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컬러의 색 좌표를 조정할 수 있는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀이 동일한 개구율을 가지도록 형성된 레귤러 단위 픽셀; 및 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성된 비대칭 단위 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 하나의 서브픽셀이 나머지 두 서브픽셀과 상이한 개구율을 가지도록 형성된 제1 비대칭 단위 픽셀; 및 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성된 제2 비대칭 단위 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 비 대칭으로 설계된 RGB 픽셀들 간의 휘도 균일도를 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 RGB 픽셀들의 개구율(투과율)을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 화이트 컬러의 쉬프트를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 RGB 컬러의 개구율을 저하시키지 않고 컬러의 색 좌표를 조정할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 비대칭 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 8 내지 도 10는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치의 효과를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치에 대하여 설명하기로 한다.
액정 디스플레이 장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, IPS 모드와 FFS 모드는 하부 기판 상에 픽셀 전극과 공통 전극을 배치하여 상기 픽셀 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
특히, IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 공통 전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 횡전계를 일으켜 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
이와 같은 IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 상기 공통 전극 상측 부분에서 액정층의 배열이 조절되지 않아 그 영역에서 광의 투과도가 저하되는 단점이 있다.
IPS 모드의 단점을 보완하기 위해 고안된 것이 상기 FFS 모드이다. FFS 모드는 픽셀 전극과 공통 전극을 절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성시킨다.
이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고 다른 하나의 전극은 핑거(finger) 형상으로 구성하여 양 전극 사이에 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드 및 FFS 모드에 모두 적용될 수 있으며, 이 외에도 모드 제한 없이 적용될 수 있다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit) 및 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
구동 회로부는 타이밍 컨트롤러(T-con), 데이터 드라이버(D-IC), 게이트 드라이버(G-IC), 센싱 드라이버, 백라이트 구동부, 구동 회로들에 구동 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
백라이트 유닛은 액정 패널에 공급되는 광을 생성하는 광원과 광 효율을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 포함한다.
여기서, 광원은 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 또는 LED(Light Emitting Diode)가 이용될 수 있다.
복수의 광학 부재는 라이트 가이드 패널(LGP: Light Guide Panel), 확산 필름, 프리즘 시트, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명은 픽셀 설계에 관한 것을 주된 내용으로 함으로 도 3 및 도 4에서는 픽셀에 광을 공급하는 백라이트 유닛과, 픽셀을 구동시키기 위한 구동 회로부의 도시는 생략 하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 하부 기판(TFT 어레이 기판), 상부 기판(컬러필터 어레이 기판) 및 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
하부 기판에는 복수의 게이트 라인(140)과 복수의 데이터 라인(150)이 교차하도록 형성되고, 게이트 라인(140)과 데이터 라인(150)에 의해 복수의 픽셀이 정의된다.
복수의 픽셀은 레드 픽셀들(112R, 114R), 그린 픽셀들(112G, 114G) 및 블루 픽셀들(112B, 114B)로 구성되며, RGB 3색의 서브픽셀로 화상의 기본단위인 단위 픽셀들(112, 114)이 구성된다.
복수의 레드 픽셀(112R, 114R), 복수의 그린 픽셀(112G, 114G), 복수의 블루 픽셀(112B, 114B)의 구동을 스위칭하기 위한 채널로써 TFT(thin film transistor)가 하부 기판에 형성된다.
TFT의 스위칭을 통해 각 픽셀에 전계를 제어하여 액정의 배열을 조절함으로써 백라이트 유닛으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절한다. 액정층을 투과한 광은 상부 기판에 형성된 컬러 필터를 투과하면서 고유의 색광으로 출사되어 컬러 화상이 표시된다.
본 발명에서 단위 픽셀들은 복수의 레귤러 단위 픽셀과 복수의 비대칭 단위 픽셀로 구성된다.
먼저, 레귤러 단위 픽셀(112)은 RGB 3색의 서브픽셀로 구성된다.
구체적으로, 레귤러 단위 픽셀(112)은 레드 픽셀(112R), 그린 픽셀(112G) 및 블루 픽셀(112B)로 구성되며, 레드 픽셀(112R), 그린 픽셀(112G) 및 블루 픽셀(112B)이 모두 동일한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 레귤러 단위 픽셀(112)은 레드 픽셀(112R), 그린 픽셀(112G) 및 블루 픽셀(112B)이 동일한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 상부 기판에는 블랙 매트릭스(120)가 형성되고, 빛이 투과되는 표시 영역 이외의 비 표시 영역을 블랙 매트릭스(120)로 가려 레귤러 단위 픽셀(112)을 구성하는 레드 픽셀(112R), 그린 픽셀(112G) 및 블루 픽셀(112B)들 간의 색 혼합 및 빛 샘을 방지한다.
이어서, 비대칭 단위 픽셀(114)은 RGB 3색의 서브픽셀로 구성된다.
구체적으로, 비대칭 단위 픽셀(114)은 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)로 구성되며, 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 비대칭 단위 픽셀(114)은 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
액정 디스플레이 장치가 화상의 디스플레이 기능뿐만 아니라, 터치 센싱과 같은 부가 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해서 별도의 구조 즉, 부가 기능 구조(130)를 하부 기판과 상부 기판 중 적어도 하나의 기판에 형성한다. 도 3 및 도 4에서는 터치 센싱을 위한 부가 기능 구조(130)가 하부 기판에 형성된 것을 일 예로서 간략히 도시하고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 하부 기판과 상부 기판을 설계하는 관점에서 살펴보면, 모든 픽셀에 채널은 동일하게 형성되고 일부 픽셀에 부가 기능 구조(130)가 형성되어 픽셀들 간에 면적이 상이하게 형성된다. 이때, 픽셀의 면적은 화상이 표시되는 면적을 의미한다.
하부 기판의 설계 시, 전체 픽셀들 중에서 부가 기능 구조(130)가 형성되는 픽셀은 다른 픽셀들보다 픽셀 면적을 작게 설계한다. 그리고, 상부 기판의 설계 시, 비 표시 영역과 부가 기능 구조(130)가 형성된 부분을 블랙 매트릭스로 가려 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 개구율을 가지도록 형성할 수 있다.
블랙 매트릭스를 통해, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 간의 색 혼합 및 빛 샘을 방지한다.
화이트 컬러의 색 좌표는 레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀의 절대적인 면적이 아닌 상대적인 비율에 의해 조정된다. 액정 디스플레이 장치의 제조업체마다 화이트 컬러의 요구 사항이 상이할 수 있다. 본 발명에서는 화이트 컬러의 스펙을 맞추기 위해서 레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀의 개구 면적 즉, 개구율을 비 대칭으로 설계할 수 있다.
일 예로서, 부가 기능 구현을 위한 부가 기능 구조(130)가 형성되는 제1 서브픽셀들은 제1 개구율을 가지도록 형성되고, 상기 제1 서브픽셀들 이외의 나머지 제2 서브픽셀들은 제2 개구율을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 개구율은 상기 제2 개구율 대비 90%~97%로 설정할 수 있다.
도 3 및 도 4에서는 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 블루 픽셀(114B)의 면적을 다른 레드 픽셀(114R) 및 그린 픽셀(114G) 보다 작게 형성한 것을 일 예로 도시하고 있다. 즉, 레드 픽셀(114R) 및 그린 픽셀(114G) 대비 블루 픽셀(114B)의 개구율을 작게 형성한 것을 일 예로 나타내고 있다.
여기서, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 블루 픽셀(114B)의 면적 비율(개구율)은 레드 픽셀(114R) 및 그린 픽셀(114G)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
한편, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 블루 픽셀(114B)의 면적 비율(개구율)은 레귤러 단위 픽셀(112)을 구성하는 블루 픽셀(112B)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
그러나, 상술한 픽셀 설계가 블루 픽셀(114B)에만 한정되지 않고 본 발명의 다른 실시 예에서는 레드 픽셀(114R)과 그린 픽셀(114G)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 예로서 도 5를 참조하면, 비대칭 단위 픽셀(114)의 설계 시, 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 레드 픽셀(114R)의 면적을 다른 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B) 보다 작게 형성할 수도 있다. 즉, 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B) 대비 레드 픽셀(114R)의 개구율을 작게 형성할 수 있다.
여기서, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 레드 픽셀(114R)의 면적 비율(개구율)은 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
한편, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 레드 픽셀(114R)의 면적 비율(개구율)은 레귤러 단위 픽셀(112)을 구성하는 레드 픽셀(112R)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
본 발명의 다른 예로서 도 6을 참조하면, 비대칭 단위 픽셀(114)의 설계 시, 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 그린 픽셀(114G)의 면적을 다른 레드 픽셀(114R) 및 블루 픽셀(114B) 보다 작게 형성할 수도 있다. 즉, 레드 픽셀(114R) 및 블루 픽셀(114B) 대비 그린 픽셀(114G)의 개구율을 작게 형성할 수 있다.
여기서, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 그린 픽셀(114G)의 면적 비율(개구율)은 레드 픽셀(114R) 및 블루 픽셀(114B)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
한편, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 그린 픽셀(114G)의 면적 비율(개구율)은 레귤러 단위 픽셀(112)을 구성하는 그린 픽셀(112G)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
상술한 바와 같이, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 면적 비율을 비대칭으로 설계한 후, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 투과율 향상 효과를 테스트한 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참조하면, 비대칭 단위 픽셀을 설계할 때 도 5에 도시된 바와 같이, 레드 픽셀(114R)의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 93% 이상으로 설계할 수 있다. 이와 같이, 레드 픽셀(114R)에 비대칭 설계를 적용하면 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 7.5% 향상시킬 수 있다.
그리고, 비대칭 단위 픽셀을 설계할 때 도 6에 도시된 바와 같이, 그린 픽셀(114G)의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 96% 이상으로 설계할 수 있다. 이와 같이, 그린 픽셀(114G)에 비대칭 설계를 적용하면 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 4.0% 향상시킬 수 있다.
그리고, 비대칭 단위 픽셀을 설계할 때 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 블루 픽셀(114G)의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 95% 이상으로 설계할 수 있다. 이와 같이, 그린 픽셀(114G)에 비대칭 설계를 적용하면 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 4.8% 향상시킬 수 있다.
또한, 비대칭 단위 픽셀(114)을 구성하는 3색의 서브픽셀 즉, 레드 픽셀(114R), 그린 픽셀(114G) 및 블루 픽셀(114B)들 중에서 2개 서브픽셀의 면적(개구율)을 줄일 수도 있다. 이때, 면적이 감소하지 않는 픽셀 대비 면적이 감소되는 픽셀들의 면적 비율(개구율)을 90%~97%가 되도록 형성할 수 있다. 아울러, 상술한 표 1의 조건으로 픽셀들 간의 면적 비율(개구율)을 설정할 수도 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 비대칭 단위 픽셀을 설계할 때 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 면적이 모두 상이하도록 형성할 수 있다. 즉, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 개구율을 모두 상이게 형성할 수 있다.
이때, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀들 간의 면적 비율(개구율)은 레귤러 단위 픽셀 대비 90%~97%가 되도록 할 수 있다. 또한, 상술한 표 1의 조건으로 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀들 간의 면적 비율(개구율)을 설정할 수도 있다.
이와 같이, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 중에서 적어도 하나의 면적 비율(개구율)을 조절하면 레드, 그린, 블루 컬러뿐만 아니라 화이트 컬러의 색 좌표를 조절할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 종래 기술 대비 픽셀의 투과율을 높이고, 투과율을 저하 없이 화이트 컬러의 쉬프트를 방지할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다. 도 8 및 도 9에 도시된 픽셀 구조를 설명함에 있어서 상술한 도 3 내지 도 7와 동일한 부분의 설명은 생략 또는 간략하게 기술한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 복수의 픽셀은 레드 픽셀들(212R, 214R), 그린 픽셀들(212G, 214G) 및 블루 픽셀들(212B, 214B)로 구성되며, RGB 3색의 서브픽셀로 화상의 기본단위인 단위 픽셀들(212, 214)이 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 단위 픽셀들은 복수의 제1 비대칭 단위 픽셀(212)과 복수의 제2 비대칭 단위 픽셀(214)로 구성된다.
제1 비대칭 단위 픽셀(212)는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀(212R, 212G, 212B) 중에서 일부 픽셀 또는 전체 서브픽셀이 나머지 두 서브픽셀과 상이한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀(214R, 214G, 214B) 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 비대칭 단위 픽셀(212)은 레드 픽셀(212R), 그린 픽셀(212G) 및 블루 픽셀(212B) 중에서 하나의 서브픽셀이 나머지 두 서브픽셀과 상이한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 비대칭 단위 픽셀(212)은 레드 픽셀(212R), 그린 픽셀(212G) 및 블루 픽셀(212B)들 중에서 하나의 서브픽셀이 나머지 두 서브 픽셀과 상이한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
일 예로서, 제1 비대칭 단위 픽셀(212)을 구성하는 블루 픽셀(212B)의 면적 비율(개구율)은 제1 비대칭 단위 픽셀(212)의 레드 픽셀(212R) 및 그린 픽셀(212G)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
상부 기판에는 블랙 매트릭스(220)가 형성되고, 빛이 투과되는 표시 영역 이외의 비 표시 영역을 블랙 매트릭스(220)로 가려 레귤러 단위 픽셀(212)을 구성하는 레드 픽셀(212R), 그린 픽셀(212G) 및 블루 픽셀(212B)들 간의 색 혼합 및 빛 샘을 방지한다.
이어서, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)은 레드 픽셀(214R), 그린 픽셀(214G) 및 블루 픽셀(214B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)은 레드 픽셀(214R), 그린 픽셀(214G) 및 블루 픽셀(214B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 개구율을 가지도록 형성될 수 있다.
하부 기판의 설계 시, 레드 픽셀(214R), 그린 픽셀(214G) 및 블루 픽셀(214B)들 중에서 면적이 작게 형성되는 픽셀에 부가 기능 구조(230)를 형성하여 부가 기능 구조(230)의 형성으로 인해 디스플레이 패널의 전체 개구율이 저하되는 것을 방지한다.
그리고, 상부 기판의 설계 시, 비 표시 영역과 부가 기능 구조(230)가 형성된 부분을 블랙 매트릭스로 가려 레드 픽셀(214R), 그린 픽셀(214G) 및 블루 픽셀(214B)들 중에서 일부 픽셀 또는 전체 픽셀이 상이한 개구율을 가지도록 형성할 수 있다.
블랙 매트릭스를 통해, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 구성하는 레드 픽셀(214R), 그린 픽셀(214G) 및 블루 픽셀(214B)들 간의 색 혼합 및 빛 샘을 방지한다.
일 예로서, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 구성하는 블루 픽셀(214B)의 면적 비율(개구율)은 레드 픽셀(214R) 및 그린 픽셀(214G)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
한편, 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 구성하는 블루 픽셀(214B)의 면적 비율(개구율)은 제1 비대칭 단위 픽셀(212)을 구성하는 블루 픽셀(212B)의 면적 대비 90%~97%가 되도록 설계할 수 있다.
그러나, 상술한 픽셀 설계가 블루 픽셀에만 한정되지 않고 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 레드 픽셀과 그린 픽셀에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)를 설계할 때, 레드 픽셀의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 93% 이상으로 설계하면, 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 7.5% 향상시킬 수 있다.
그리고, 제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)를 설계할 때, 그린 픽셀의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 96% 이상으로 설계하면, 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 4.0% 향상시킬 수 있다.
그리고, 제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)를 설계할 때, 블루 픽셀의 면적 비율(개구율)을 다른 픽셀들의 면적 대비 95% 이상으로 설계하면, 화이트 컬러의 스펙을 유지하면서 종래 기술 대비 투과율을 4.8% 향상시킬 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 설계할 때 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 면적이 모두 상이하도록 형성할 수 있다. 즉, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 개구율을 모두 상이게 형성할 수 있다.
이때, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀들 간의 면적 비율(개구율)은 면적이 가장 넓은 픽셀 대비 90%~97% 범위가 되도록 할 수 있다. 또한, 상술한 표 1의 조건으로 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀들 간의 면적 비율(개구율)을 설정할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 예로서, 상기 제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 구성하는 3색의 서브픽셀들 중에서 2개 서브픽셀의 면적 비율(개구율)을 나머지 1개의 서브픽셀 보다 작게 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 비대칭 단위 픽셀(212) 및 제2 비대칭 단위 픽셀(214)을 구성하는 3색의 서브픽셀들 중에서 두 서브픽셀의 개구율이 나머지 하나의 서브픽셀의 개구율 대비 90%~97%가 되도록 형성될 수도 있다.
이와 같이, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 중에서 적어도 하나의 면적 비율(개구율)을 조절하면 레드, 그린, 블루 컬러뿐만 아니라 화이트 컬러의 색 좌표를 조절할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 종래 기술 대비 픽셀의 투과율을 높이고, 투과율을 저하 없이 화이트 컬러의 쉬프트를 방지할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치의 효과를 설명하기로 한다. 도 11 내지 도 13은 비대칭 픽셀의 면적 비율(개구율)에 따라서, 레귤러(Regular) 픽셀과 대비하여 비대칭 픽셀에서 색차가 인지되는 지에 대한 실험 결과를 나타낸 것이다.
컬러 쉬프트가 발생되었는지를 확인하기 위해서, 색 좌표(일 예로서, CIELAB 색 좌표) 상에서 A, B 점들 간의 거리를 계산하여 색차(ΔE)로 나타내고, 상기 A, B 점들 간의 거리를 [ΔEa*b*]로 나타낸다.
여기서, a* 값은 레드 컬러와 그린 컬러의 관계(+Red ~ -Green)를 의미하고, b* 값은 옐로우 컬러와 블루 컬러의 관계(+Yellow ~ -Blue)를 의미한다. [ΔEa*b*] 값을 산출하는 방법은 주지된 사항이므로 상세한 수학식과 이의 산출 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이때, [ΔEa*b*] 값이 3 이하이면, A 점의 컬러와 B 점의 컬러의 색차가 인간의 눈에 인지되지 않는 수준으로 판별한다. 따라서, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 [ΔEa*b*] 값이 3 이하가 되는 범위에서 픽셀의 면적 비율(개구율)을 비대칭으로 설계였고, 이를 통해, 픽셀들 간의 휘도 균일도를 높일 수 있다. 또한, 개구율 향상 및 컬러 쉬프트를 개선하여 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있다.
먼저, 도 11을 참조하면, 액정 디스플레이 장치의 화상 구현 시, sRGB (BT 709) 컬러(color)를 적용 경우에는 레드 픽셀의 면적 비율을 93% 이상, 그린 픽셀의 면적 비율을 96% 이상, 블루 픽셀의 면적 비율을 95% 이상으로 설계한 경우에 레귤러로 설계된 픽셀과 비교하여 컬러 쉬프트가 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 액정 디스플레이 장치의 화상 구현 시, Adobe RGB 컬러(color)를 적용하는 경우에는 레드 픽셀의 면적 비율을 93% 이상, 그린 픽셀의 면적 비율을 96% 이상, 블루 픽셀의 면적 비율을 95% 이상으로 설계한 경우에 레귤러로 설계된 픽셀과 비교하여 컬러 쉬프트가 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
그리고, 도 13을 참조하면, 액정 디스플레이 장치의 화상 구현 시, 색재현율 50%의 컬러 스펙을 적용하는 경우에는 레드 픽셀의 면적 비율을 93% 이상, 그린 픽셀의 면적 비율을 95% 이상, 블루 픽셀의 면적 비율을 94% 이상으로 설계한 경우에 레귤러로 설계된 픽셀과 비교하여 컬러 쉬프트가 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는, 부가 기능을 위한 공간의 확보함과 아울러, 일부 픽셀들을 비대칭 픽셀로 설계한 경우에도 색감차 발생시키지 않는 효과를 제공한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
112: 레귤러 단위 픽셀 112R, 114R: 레드 픽셀
112G, 114G: 그린 픽셀 112B, 114B: 블루 픽셀
114: 비대칭 단위 픽셀 120, 220: 블랙 매트릭스
130, 230: 부가 기능 구조 140: 게이트 라인
150: 데이터 라인 212: 제1 비대칭 단위 픽셀
214: 제2 비대칭 단위 픽셀 212R, 214R: 레드 픽셀
212G, 214G: 그린 픽셀 212B, 214B: 블루 픽셀

Claims (14)

  1. 레드, 그린 및 블루 서브픽셀이 동일한 개구율을 가지도록 형성된 레귤러 단위 픽셀; 및
    레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성된 비대칭 단위 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 적어도 하나의 서브픽셀은 상기 레귤러 단위 픽셀의 서브픽셀 대비 90%~97%의 개구율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀 중에서,
    상기 제1 서브픽셀은 상기 제2 서브픽셀 대비 90%~97%의 개구율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 3색의 서브픽셀들 중에서 2개 서브픽셀의 개구율이 상기 레귤러 단위 픽셀의 서브픽셀의 개구율 대비 90%~97%로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 3색의 서브픽셀들의 개구율이 상기 레귤러 단위 픽셀을 구성하는 서브픽셀의 개구율 대비 90%~97%로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 적어도 어느 하나의 서브픽셀에 부가 기능 구현을 위한 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부가 기능 구현을 위한 구조가 형성되는 제1 서브픽셀들은 제1 개구율을 가지도록 형성되고,
    상기 제1 서브픽셀들 이외의 제2 서브픽셀들은 제2 개구율을 가지도록 형성되며,
    상기 제1 개구율은 상기 제2 개구율 대비 90%~97%인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  8. 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 하나의 서브픽셀이 나머지 두 서브픽셀과 상이한 개구율을 가지도록 형성된 제1 비대칭 단위 픽셀; 및
    레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 일부 또는 전체가 상이한 개구율을 가지도록 형성된 제2 비대칭 단위 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 하나의 서브픽셀은 상기 나머지 두 서브 픽셀 대비 90%~97%의 개구율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀 중에서, 상기 제1 서브픽셀은 상기 제2 서브픽셀 대비 90%~97%의 개구율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 비대칭 단위 픽셀 및 제2 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 3색의 서브픽셀들 중에서, 두 서브픽셀의 개구율이 나머지 하나의 서브픽셀의 개구율 대비 90%~97%로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 3색의 서브픽셀의 개구율이 상기 제1 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 3색의 서브픽셀의 개구율 대비 90%~97%로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 비대칭 단위 픽셀을 구성하는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀 중에서 적어도 어느 하나의 서브픽셀에 부가 기능 구현을 위한 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제 6 항 또는 제 13 항에 있어서,
    패널의 비 표시 영역 및 상기 부가 기능 구현을 위한 구조와 대응되는 영역에 블랙 매트릭스가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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