KR20140057015A - 나노 크리스탈 디스플레이 - Google Patents

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KR20140057015A
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김훈식
윤여건
우수완
송영구
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

나노 크리스탈 디스플레이는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 각 화소는, 화소 영역 및 상기 화소 영역들 사이의 경계 영역이 정의된 기판, 상기 화소 영역에 형성되는 제1 전극, 행 방향으로 연장되며 상기 제1 전극으로부터 이격되어 상기 제1 전극과의 사이에 전계를 형성하는 제2 전극, 상기 화소 영역에서 상기 기판과 소정의 간격을 두어 형성된 터널상 공동, 및 상기 터널 상 공동에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 영상을 표시하는 영상 표시층을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 상기 기판의 상면과 마주보도록 배치된다.

Description

나노 크리스탈 디스플레이{NANO CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 나노 크리스탈 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성을 향상시킬 수 있는 나노 크리스탈 디스플레이에 관한 것이다.
최근 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode), 전기습윤 표시장치(Electro Wetting Display Device), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device), 및 나노 크리스탈 디스플레이(Nano Crystal Display:NCD)등 다양한 표시장치가 개발되고 있다.
일반적으로 표시장치는 영상을 표시하기 위한 복수의 화소들을 포함한다. 화소들은 게이트 신호들에 응답하여 데이터 신호들을 제공받고, 데이터 신호들에 대응하는 계조들을 표시한다.
액정표시장치는 서로 대향하는 두 기판들과 두 기판들 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 두 기판들 사이에 액정층이 구비되도록 두 기판들 사이의 간격이 스페이서에 의해 유지된다. 제조 공정시, 두 기판들 중 어느 하나의 기판에 두 기판들 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 스페이서와 다른 하나의 기판은 접착제에 의해 접착된다.
본 발명의 목적은 내구성을 향상시킬 수 있는 나노 크리스탈 디스플레이를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 각 화소는, 화소 영역 및 상기 화소 영역들 사이의 경계 영역이 정의된 기판, 상기 화소 영역에 형성되는 제1 전극, 행 방향으로 연장되며 상기 제1 전극으로부터 이격되어 상기 제1 전극과의 사이에 전계를 형성하는 제2 전극, 상기 화소 영역에서 상기 기판과 소정의 간격을 두어 형성된 터널상 공동, 및 상기 터널 상 공동에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 영상을 표시하는 영상 표시층을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 상기 기판의 상면과 마주보도록 배치된다.
상기 각 화소는, 상기 기판상에 상기 행 방향으로 연장되어 제공되는 게이트 라인, 열 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인들과 절연되어 교차하는 데이터 라인, 및 상기 제1 전극, 상기 게이트 라인, 및 상기 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 분기된 소스 전극, 및 상기 제1 전극에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
상기 경계 영역의 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 블랙 매트릭스, 상기 화소 영역의 상기 기판상에 형성되는 컬러 필터, 및 상기 블랙 매트릭스를 관통하여 형성된 컨택홀을 더 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 컬러 필터 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극은 연장되어 상기 컨택홀을 통해 상기 제1 전극으로부터 분기된 연결 전극에 전기적으로 연결된다.
상기 제2 전극은 상기 행 방향으로 연장되어 상기 경계 영역에서 상기 블랙 매트릭스에 접촉되고, 상기 화소 영역과 오버랩되는 영역에서 상기 컬러 필터와 상기 소정의 간격을 형성하여 상기 터널 상 공동을 정의한다.
상기 제1 전극을 덮도록 상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터 상에 형성된 절연막을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 행 방향으로 연장되어 상기 경계 영역에서 상기 절연막과 접촉되고 상기 화소 영역과 오버랩되는 영역에서 상기 절연막과 상기 소정의 간격을 형성하여 상기 터널 상 공동을 정의한다.
상기 기판상에 형성되며, 상기 게이트 전극보다 낮은 반사율을 갖는 반사 방지층을 더 포함하고, 상기 게이트 전극은 상기 반사 방지층 상에 형성된다.
상기 반사 방지층의 폭은 상기 게이트 전극의 폭과 동일하다.
상기 반사 방지층은 상기 게이트 라인과 동일한 폭을 갖고 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인과 상기 기판 사이에 형성된다.
상기 반사 방지층은 크롬 옥사이드를 포함한다.
상기 반사 방지층은 0 내지 20%의 반사율을 갖는다.
상기 행 방향으로 연장되어 상기 제2 전극의 상면을 덮도록 형성되는 루프층, 및 상기 루프층 상에 형성되는 봉지층을 더 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 상기 봉지층 상에 배치된다.
상기 터널 상 공동은 열 방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 터널 상 공동의 상기 열 방향의 양 단부는 개구되며, 상기 봉지층은 상기 기판을 커버하여 상기 터널 상 공동의 상기 양 단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동을 밀폐한다.
상기 영상 표시층은 액정층 또는 전기 영동 층이다.
본 발명의 나노 크리스탈 디스플레이는 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 일부 영역 및 백라이트 유닛의 배치 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 화소의 레이 아웃이다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다.
도 7은 표시 패널에 힘을 가했을 경우, 표시 패널의 변위를 측정한 결과이다.
도 8은 표시 패널에 힘을 가했을 경우, 표시 패널의 응력을 측정한 결과이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)는 표시 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 구동 회로 기판(400), 및 백라이트 유닛(BLU)을 포함한다.
표시 패널(100)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소들(PX11~PXnm)이 형성된 표시 영역(DA), 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비 표시 영역(NDA), 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 및 게이트 라인들(GL1~GLn)과 절연되어 교차하는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 포함한다.
게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동부(200)에 연결되어 순차적인 게이트 신호들을 수신할 수 있다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동부(300)에 연결되어 아날로그 형태의 데이터 전압들을 수신할 수 있다.
화소들(PX11~PXnm)은 게이트 라인들(GL1~GLn)과 데이터 라인들(DL1~DLm)이 교차하는 영역에 형성된다. 따라서 화소들(PX11~PXnm)은 서로 교차하는 n개의 행들 및 m개의 열들로 배열될 수 있다. m 및 n은 0보다 큰 정수이다.
화소들(PX11~PXnm)은 각각 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn)과 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)에 연결된다. 각각의 화소(PX11~PXnm)는 대응하는 게이트 라인을 통해 제공된 게이트 신호에 응답하여 대응하는 데이터 라인을 통해 데이터 전압을 제공받는다. 그 결과, 각각의 화소(PX11~PXnm)는 데이터 전압에 대응하는 계조를 표시할 수 있다.
게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 일측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 구체적으로 게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 좌측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 실장 될 수 있다. 게이트 구동부(200)는 구동 회로 기판(400)에 실장된 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)로부터 제공된 게이트 제어 신호에 응답하여 게이트 신호들을 생성한다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 순차적으로 그리고 행 단위로 화소들(PX11~PXnm)에 제공된다. 그 결과 화소들(PX11~PXnm)은 행 단위로 구동될 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 신호들 및 데이터 제어 신호를 제공받는다. 데이터 구동부(300)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 신호들에 대응하는 아날로그 데이터 전압들을 생성한다. 데이터 구동부(300)는 데이터 전압들을 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소들(PX11~PXnm)에 제공한다. 데이터 구동부(300)는 복수의 소스 구동칩들(310_1~310_k)을 포함한다. k는 0보다 크고 m보다 작은 정수이다. 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 대응하는 연성회로기판들(320_1~320_k) 상에 실장되어 구동 회로 기판(400)과 표시영역(DA)의 상부에 인접한 비 표시 영역(NDA)에 연결된다.
본 발명의 실시 예에서 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 연성회로기판들(320_1~320_k) 상에 실장되는 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식을 예로 들었다. 그러나, 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 표시영역(DA)의 상부에 인접한 비 표시 영역(NDA)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장 될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널(100)의 하부에 배치된다. 백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널(100)에 광을 제공한다. 백라이트 유닛(BLU)은 광을 발생하는 광원(미 도시됨)을 포함하며, 광원은 형광 램프 또는 발광 다이오드로 구성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 일부 영역과 및 백라이트 유닛의 배치 구성을 보여주는 도면이다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 표시 영역의 일부 영역만이 도시되었다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)은 기판(111) 및 기판(111) 상에 형성되는 복수의 제1 전극들(EL1), 복수의 제2 전극들(EL2), 터널상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)을 포함한다.
백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널(100)의 하부에 배치된다. 구체적으로, 기판(111) 상에 제1 전극들(EL1), 제2 전극들(EL2), 터널상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)이 형성되고, 표시 패널(100)을 뒤집어서 표시 패널(100)의 하부에 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 즉, 제1 전극들(EL1), 제2 전극들(EL2), 터널상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)이 형성된 기판(111)의 면과 마주보도록 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다.
이하 백라이트 유닛(BLU)과 마주보는 기판(111)의 면은 기판(111)의 상면으로 정의될 수 있다. 따라서, 백라이트 유닛(BLU)은 기판(111)의 상면과 마주보도록 배치된다. 기판(111)의 상면과 반대되는 기판(111)의 면은 기판(111)의 하면으로 정의될 수 있다. 또한, 기판(111)의 상면 상에 형성되는 구성들은 기판(111) 상에 형성되는 구성으로 정의될 수 있다.
기판(111)은 투명 또는 불투명한 절연 기판으로, 실리콘 기판, 유리 기판, 및 플라스틱 기판 등일 수 있다. 기판(111) 상에는 화소들(PX11~PXnm)에 대응하는 복수의 화소 영역들(PXA) 및 화소 영역들(PXA) 사이의 영역으로 정의되는 경계 영역(BA)이 정의될 수 있다. 화소 영역들(PXA)은 화소들(PX11~PXnm)과 동일하게 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
화소 영역들(PXA)에는 화소들(PX11~PXnm)에 대응하는 제1 전극들(EL1)이 형성된다. 제1 전극들(EL1)은 기판(111) 상에 형성된 스위칭 소자들(이하, 박막 트랜지스터라 칭함)을 통해 데이터 전압들을 제공받는다. 이러한 구성은 이하, 도 3 내지 6을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
표시 영역(DA)의 기판(111) 상에는 서로 동일한 간격을 두고 이격되어 행 방향으로 연장된 제2 전극들(EL2)이 형성된다. 제2 전극들(EL2)은 행 방향으로 배열된 화소 영역들(PXA)과 오버랩될 수 있다. 제2 전극들(EL2)은 비표시 영역에 제공된 공통 전압 라인(미도시됨)에 공통으로 연결될 수 있다. 제2 전극들(EL2)은 공통 전압 라인을 통해 공통 전압을 수신한다. 제2 전극들(EL2)은 제1 전극들(EL1)로부터 이격되어 제1 전극들(EL1)과의 사이에 전계를 형성한다.
제2 전극들(EL2)은 경계영역(BA)에서 기판(111)과 인접하고, 화소 영역들(PXA)에서 기판(111)과 소정의 간격을 두고 기판(111)과 수직한 방향으로 이격되어 터널 상 공동(TSC: tunnel shaped cavity)을 정의한다. 즉, 터널 상 공동(TSC)은 화소 영역들(PXA)에서 기판(111)과 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다. 화소 영역들(PXA)에서 제2 전극들(EL2)과 기판(111) 사이에 터널 상 공동(TSC)이 형성된다. 터널 상 공동(TSC)의 보다 구체적인 구성은 이하, 도 4 내지 도 6에서 상세히 설명될 것이다.
터널 상 공동(TSC)의 열 방향의 양단은 개구된다. 터널 상 공동(TSC)에는 제1 전극들(EL1) 및 제2 전극들(EL2)에 의해 형성된 전계에 따라 영상을 표시할 수 있는 영상 표시층이 형성된다. 터널 상 공동(TSC)에는 영상 표시층으로서 액정층(LC)이 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 터널 상 공동(TSC)에는 영상 표시층으로서 전기 영동층이 제공될 수 있다.
기판(111) 상에는 제2 전극들(EL2)의 상부면을 덮도록 행 방향으로 연장된 루프층(ROF)이 형성된다. 루프층(ROF) 상에는 봉지층(SL)이 형성된다. 봉지층(SL)은 기판(111)을 커버하여 터널 상 공동(TSC)의 양단의 개구를 막아 터널 상 공동(TSC)을 밀폐할 수 있다. 루프층(ROF) 및 봉지층(SL)은 유기물질로 형성될 수 있다.
제1 전극들(EL1)에 인가되는 데이터 전압과 제2 전극들(EL2)에 인가되는 공통 전압에 의해 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정들의 배열이 변화된다. 변화된 액정들의 배열에 따라서 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공된 광의 투과율이 조절되어 영상이 표시될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 상면이 아닌 하면에 인접하게 배치될 경우, 표시 패널(100)은 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부의 충격이나 압력에 취약할 수 있다. 구체적으로, 기판(111) 상에 제1 전극들(EL1), 제2 전극들(EL2), 터널상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)이 형성되고, 표시 패널(100)을 뒤집지 않고, 기판(111)의 하면에 인접하도록 백라이트 유닛(BLU)이 배치될 수 있다. 표시 패널(100)의 상부에 충격이나 압력이 제공될 경우, 충격이나 압력은 기판(111) 상에 형성된 루프층(ROF) 및 봉지층(SL)에 제공된다. 기판(111) 상에 형성된 루프층(ROF) 및 봉지층(SL)은 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형될 수 있다. 따라서, 외부의 충격이나 압력이 터널 상 공동(TSC)에 영향을 주어 터널 상 공동(TSC)의 모양이 변형될 수 있다. 즉, 표시 패널(100)의 내구성이 약해질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)의 백라이트 유닛(BLU)은 기판(111)의 상면과 마주보도록 배치된다. 실질적으로, 기판(111) 상에 제1 전극들(EL1), 제2 전극들(EL2), 터널 상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)이 형성되고, 표시 패널(100)을 뒤집어서 표시 패널(100)의 하부에 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 따라서, 표시 패널(100)의 상부에 충격이나 압력이 제공될 경우, 충격이나 압력은 표시패널(100)의 기판(111)에 제공된다. 기판(111)은 루프층(ROF) 및 봉지층(SL)보다 강한 강도를 가지므로 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다. 즉, 표시 패널(100)은 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다. 따라서, 표시패널(100)의 내구성이 향상될 수 있다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)는 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 화소의 레이 아웃이다. 도 3에는 하나의 화소(PXij)가 도시되었으나, 도 1에 도시된 다른 화소들 역시 동일한 구성을 가질 것이다. 이하, 설명의 편의를 위해 하나의 화소(PXij)의 구성이 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 게이트 라인들(GLi-1,GLi)은 행방으로 연장되고, 데이터 라인들(DLj,DLj+1))은 열 방향으로 연장되어 게이트 라인들(GLi-1,GLi)과 교차한다. i는 0보다 크고 n보다 작거나 같은 정수이다. j는 0보다 크고 m보다 작거나 같은 정수이다.
화소(PXij)는 대응하는 데이터 라인(DLj) 및 대응하는 게이트 라인(GLi)에 연결된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 제1 전극(EL1), 터널 상 공동(TSC)을 정의하는 제2 전극(EL2), 및 터널 상 공동(TSC)에 제공되는 액정층(LC)을 포함한다. 터널 상 공동(TSC)을 정의하는 제2 전극(EL2) 및 터널 상 공동(TSC)에 제공되는 액정층(LC)은 이하, 도 4 내지 6을 참조하여 설명될 것이다.
화소(PXij)가 형성되는 영역은 화소 영역(PXA) 및 서로 인접한 화소 영역들(PXA)과의 사이의 영역으로 정의되는 경계영역(BA)을 포함할 수 있다. 화소 영역(PXA)은 영상이 표시되는 영역이며 경계영역(BA)은 광을 차단하여 영상이 표시되지 않는 영역이다. 제1 전극(EL1)은 화소 영역(PXA)에 형성된다. 데이터 라인들(DLj,DLj+1), 게이트 라인들(GLi-1,GLi), 및 박막 트랜지스터(TFT)는 경계 영역(BA)에 형성된다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)으로부터 분기된 게이트 전극(GE), 데이터 라인(DLj)으로부터 분기된 소스 전극(SE), 및 제1 전극(EL1)에 연결된 드레인 전극(DE)을 포함한다. 드레인 전극(DE)은 연장되어 컨택홀(H)을 통해 제1 전극(EL1)으로부터 분기된 연결전극(CNE)에 전기적으로 연결된다.
제1 전극(EL1)은 복수의 도메인으로 분할되기 위하여, 제1 줄기부(t1) 및 제1 줄기부(t1)로부터 방사형으로 연장된 복수의 제1 가지부들(b1)을 포함한다. 제1 줄기부(t1)는 본 발명의 일 실시예와 같이 십자 형상으로 제공될 수 있다. 이러한 경우 화소 영역(PXA)은 제1 줄기부(t1)에 의해 4개의 도메인으로 구획될 수 있다. 제1 가지부들(b1)은 제1 줄기부(t1)에 의해서 구획된 도메인 내에서 서로 평행하게 연장되며 서로 이격되어 배열된다. 예시적인 실시 예로서 제1 가지부들(b1)은 제1 줄기부(t1)에 대해서 대략 45도(degree)를 이루는 방향으로 연장될 수 있다.
서로 인접한 제1 가지부들(b1)은 마이크로미터 단위의 거리로 이격되어 복수의 제1 미세 슬릿들(US1)을 형성한다. 제1 미세 슬릿들(US1)에 의해서 액정층(LC)의 액정 분자들은 도메인별로 서로 다른 방향으로 프리틸트된다. 제1 전극(EL1)을 도 3에 도시된 바와 같이 패터닝한 구성은 SVA(Super Vertical Alignment) 모드로 정의될 수 있다.
제1 전극(EL1)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.
제2 전극(EL2)은 행 방향으로 연장된다. 제2 전극(EL2)은 행방으로 배열된 화소 영역들(PXA)과 오버랩될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 공통전압을 인가받는다. 제2 전극(EL2)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다. 도 6은 도 3에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 게이트 라인들(GLi-1,GLi)은 기판(111) 상에 행 방향으로 연장되어 구비된다. 제1 기판(111) 상에 게이트 라인들(GLi-1,GLi)을 덥도록 게이트 절연막(112)이 형성된다. 게이트 절연막(112)은 절연 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(112)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 데이터 라인들(DLj,DLj+1)은 게이트 라인들(GLi-1,GLi)과 교차하는 열 방향으로 연장되어 게이트 절연막(112) 상에 형성된다.
기판(111) 상에는 반사 방지층(RP) 및 화소(PXij)에 데이터 전압을 제공하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
구체적으로 기판(111) 상에 반사 방지층(RP) 및 게이트 라인(GLi)으로부터 분기된 게이트 전극(GE)이 형성된다. 반사 방지층(RP) 상에 게이트 전극(GE)이 형성된다. 반사 방지층(RP)은 게이트 전극(GE)과 오버랩될 수 있다. 반사 방지층(RP)의 폭은 게이트 전극(GE)의 폭과 동일하게 설정될 수 있다. 도시하지 않았으나. 반사 방지층(RP)은 게이트 라인들(GLi-1,GLi)과 동일한 폭을 갖고 게이트 라인들(GLi-1,GLi)과 동일한 방향으로 연장되어 게이트 라인들(GLi-1,GLi)과 기판(111) 사이에 형성될 수 있다.
반사 방지층(RP)은 게이트 전극(GE)보다 낮은 반사율을 갖는다. 예시적인 실시 예로서 게이트 전극(GE)은 40% 이상의 반사율을 가질 수 있으며, 반사 방지층(RP)은 0~20%의 반사율을 가질 수 있다. 반사 방지층(RP)은 크롬 옥사이드(CrOx)를 포함할 수 있다.
기판(111) 상에 게이트 전극(GE)을 덮도록 게이트 절연막(112)이 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(GE)을 덮고 있는 게이트 절연막(112) 상에는 반도체 층(SM)이 형성된다. 도시하지 않았으나, 반도체 층(SM)은 각각 액티브 층 및 오믹 콘택층을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체 층(SM) 및 게이트 절연막(112) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 서로 이격되어 형성된다. 반도체층(SM)은 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 형성한다.
박막 트랜지스터(TFT) 상에 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)가 형성된다. 컬러 필터(CF)는 화소 영역(PXA)에 형성되고, 블랙 매트릭스(BM)는 경계 영역(BA)에 형성된다. 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)는 화소 영역(PXA) 및 경계 영역(BA)의 경계에서 서로 중첩될 수 있다.
도시하지 않았으나, 박막 트랜지스터(TFT)을 덮도록 보호막이 형성될 수 있다. 보호막 상에 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)가 형성될 수 있다. 보호막은 노출된 반도체 층(SM)의 상부를 커버 한다.
컬러 필터(CF)는 화소를 투과하는 광에 색을 제공한다. 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 화소 영역(PXA)에 대응하여 제공될 수 있다. 컬러 필터(CF)는 백색 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 화소들(PX11~PXnm) 중 서로 인접한 화소들이 서로 다른 컬러를 나타내도록 서로 다른 색을 갖는 컬러 필터들(CF)이 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 블랙 매트릭스(BM)는 화소 영역(PXA)의 가장 자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛 샘이나, 컬러 필터(CF)의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단할 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)은 블랙 매트릭스(BM)를 관통하여 형성된 컨택 홀(H)을 통해 제2 전극(EL2)으로부터 분기된 연결 전극(CNE)에 전기적으로 연결될 수 있다. 화소 영역(PXA)에 형성된 컬러 필터(CF) 상에 제1 전극(EL1)이 형성된다. 즉, 화소 영역(PXA)에 제1 전극(EL1)이 형성된다. 제1 전극(EL1)은 도 3에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다.
제1 전극(EL1)을 덮도록 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM) 상에 절연막(INS)이 형성될 수 있다. 절연막(INS)은 생략될 수 있다. 절연막(INS)은 무기 절연 재료 또는 유기 절연 재료로 구성될 수 있다.
절연막(INS) 상에는 행 방향으로 연장된 제2 전극(EL2)이 형성된다. 제2 전극(EL2)은 행 방향으로 연장되어 연장 방향의 화소들에 공유될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 행 방향으로 연장되어 연장 방향의 화소 영역들(PXA)과 오버랩될 수 있다. 즉, 제2 전극(EL2)은 행 방향으로 배열된 화소 영역들(PXA)과 오버랩될 수 있다.
제2 전극(EL2)은 경계영역(BA)에서 절연막(INS)과 접촉되고, 화소 영역(PXA)과 오버랩되는 영역에서 절연막(INS)과 소정의 간격을 형성함으로써 터널 상 공동(TSC)을 정의한다. 터널 상 공동(TSC) 내에는 액정층(LC)이 제공된다. 액정층(LC)은 액정 분자들(미 도시됨)을 포함한다.
절연막(INS)이 생략될 경우, 제2 전극(EL2)은 경계영역(BA)에서 블랙 매트릭스(BM)와 접촉되고, 화소 영역(PXA)과 오버랩되는 영역에서 컬러 필터(CF)와 소정의 간격을 형성함으로써 터널 상 공동(TSC)을 정의한다.
제2 전극(EL2)의 상면을 따라 루프층(ROF)이 형성된다. 루프층(ROF)은 제2 전극(EL2)의 연장 방향을 따라 행 방향으로 연장되어 제2 전극(EL2)의 상면을 덮도록 형성된다. 따라서, 루프층(ROF)은 연장 방향의 화소들에 공유될 수 있다.
터널 상 공동(TSC)은 열 방향으로 연장된 형상을 가지며, 터널 상 공동(TSC)의 열 방향의 양 단부는 개구된다. 즉, 터널 상 공동(TSC)의 평면상의 상부 방향의 단부 및 하부 방향의 단부는 루프층(ROF)이 형성되지 않기 때문에 개구 된다.
도시하지 않았으나, 제2 전극(EL2)과 루프층(ROF) 사이에는 무기 절연막이 추가로 제공될 수 있다. 무기 절연막은 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 같은 물질을 포함할 수 있다. 무기 절연막은 루프층(ROF)이 안정적으로 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지한다.
루프층(ROF) 상에는 봉지층(SL)이 제공된다. 봉지층(SL)은 기판(111)을 커버하여 터널 상 공동(TSC)의 양단의 개구를 막아 터널 상 공동(TSC)을 밀폐한다.
봉지층(SL) 상에는 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 즉, 기판(111) 상에 봉지층(SL)이 형성되므로, 기판(111)의 상면과 마주보도록 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 따라서 표시 패널(100)의 하부에 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널(100)에 광을 제공한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다. 데이터 라인(DLj)을 통해 수신된 데이터 전압은 턴 온된 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 제1 전극(EL1)에 제공된다. 제2 전극(EL2)에는 공통 전압이 인가된다. 데이터 전압과 공통 전압의 레벨 차이에 따라서 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에는 전계가 형성된다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다. 그 결과 액정층(LC)을 투과하는 광량이 변화되어 영상이 표시된다.
표시 패널(100)의 하부에서 표시 패널(100)로 제공되는 백 라이트 유닛(BLU)의 광 외에도 표시 패널(100)의 상부에 외부 광이 제공될 수 있다. 외부 광이 게이트 전극(GE)에 의해 반사될 경우, 표시 패널(100)을 통해 영상을 제공받는 관찰자는 정상적인 영상을 제공받지 못할 수 있다. 즉, 게이트 전극(GE)을 통해 반사되는 외부 광에 의해 표시 패널(100)의 시인성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반사 방지층(RP)은 기판(111)과 게이트 전극(GE) 사이에 형성되며, 게이트 전극(GE)보다 낮은 반사율을 갖는다. 전술한 바와 같이, 게이트 전극(GE)은 40% 이상의 반사율을 가질 수 있으며, 반사 방지층(RP)은 0~20%의 반사율을 가질 수 있다. 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부 광은 반사 방지층(RP)에 의해 반사된다. 반사 방지층(RP)은 게이트 전극(GE)보다 낮은 반사율을가지므로, 표시 패널(100)의 상부에 제공될 수 있는 외부 광은 반사 방지층(RP)에 의해 게이트 전극(GE)보다 적게 반사될 수 있다. 따라서 게이트 전극(GE)에 의해 외부광이 반사될 때보다 반사 방지층(RP)에 의해 외부광이 반사될 경우, 표시 패널(100)의 시인성 저하가 방지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(111) 상에 제1 전극들(EL1), 제2 전극들(EL2), 터널상 공동(TSC), 루프층(ROF), 및 봉지층(SL)이 형성되고, 표시 패널(100)을 뒤집어서 표시 패널(100)의 하부에 백라이트 유닛(BLU)이 배치된다. 따라서, 표시 패널(100)의 상부에 충격이나 압력이 제공될 경우, 충격이나 압력은 표시패널(100)의 기판(111)에 제공된다. 기판(111)은 루프층(ROF) 및 봉지층(SL)보다 강한 강도를 가지므로, 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다. 즉, 표시 패널(100)은 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다. 따라서, 표시패널(100)의 내구성이 향상될 수 있다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)는 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 표시 패널에 힘을 가했을 경우, 표시 패널의 변위를 측정한 결과이다. 도 7에 도시된 실선(L1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 상면과 마주보도록 배치됐을 경우, 표시 패널(100)의 변위(displacement)를 나타낸다. 도 7에 도시된 점선(L2)은 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 상면이 아닌 하면에 인접하게 배치될 경우, 표시 패널(100)의 변위를 나타낸다. 변위는 평평한 상태의 표시 패널(100)에 힘(N:뉴턴)을 가했을 경우, 평평한 상태에서 변화되는 표시 패널(100)의 변화량으로 정의될 수 있다. 변위의 단위는 마이크로미터(μm) 단위이다.
도 7을 참조하면, 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)이 점차적으로 증가됐을 경우, 실선(L1)보다 점선(L2)의 기울기가 크다. 즉, 실선(L1)의 변화량보다 점선(L2)의 변화량이 크다. 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)에 따른 실선(L1)과 점선(L2)에 해당하는 변위값은 다음 표 1과 같다.
힘(N) L1(변위:μm) L2(변위:μm)
0.01 1.222 0.0819
0.02 2.041 0.1642
0.03 2.664 0.2467
0.04 3.189 0.3296
0.05 3.651 0.4127
표 1을 참조하면, 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)이 점차적으로 증가될 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(100)의 변위는 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 하면에 인접하게 배치될 경우의 표시 패널의 변위보다 작다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(100)은 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 하면에 인접하게 배치될 경우의 표시 패널보다 외부에서 적용된 힘의 영향을 덜 받는다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)의 표시 패널(100)은 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다.
도 8은 표시 패널에 힘을 가했을 경우, 표시 패널의 응력을 측정한 결과이다. 도 8에 도시된 실선(L1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 상면과 마주보도록 배치됐을 경우, 표시 패널(100)의 응력(stress)을 나타낸다. 도 8에 도시된 점선(L2)은 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 상면이 아닌 하면에 인접하게 배치될 경우, 표시 패널(100)의 응력을 나타낸다. 응력은 표시 패널(100)에 힘(N)을 가했을 경우, 그 힘에 저항하여 표시 패널(100)의 형태를 유지하기 위하여 표시 패널(100)에 생기는 내력(또는 변형력)으로 정의될 수 있다. 응력의 단위는 기가 파스칼(GPa) 단위이다.
도 8을 참조하면, 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)이 점차적으로 증가됐을 경우, 실선(L1)보다 점선(L2)의 기울기가 크다. 즉, 실선(L1)의 변화량보다 점선(L2)의 변화량이 크다. 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)에 따른 실선(L1)과 점선(L2)에 해당하는 응력 값은 다음 표 2와 같다.
힘(N) L1(응력:GPa) L2(응력:GPa)
0.01 3.74 0.2438
0.02 8.539 0.4884
0.03 13.49 0.7337
0.04 18.53 0.9799
0.05 23.63 1.227
표 2를 참조하면, 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 힘(N)이 점차적으로 증가됐을 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(100)의 응력은 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 하면에 인접하게 배치될 경우의 표시 패널(100)의 응력보다 작다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(100)은 백라이트 유닛(BLU)이 기판(111)의 하면에 인접하게 배치될 경우의 표시 패널(100)보다 외부에서 적용된 힘의 영향을 덜 받는다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)의 표시 패널(100)은 표시 패널(100)의 상부에 제공되는 외부의 충격이나 압력에 쉽게 변형되지 않는다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 크리스탈 디스플레이(500)는 내구성을 향상시킬 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400: 구동 회로 기판
500: 나노 크리스탈 디스플레이 111: 기판
112: 게이트 절연막 INS: 절연막
E1: 제1 전극 E2: 제2 전극
BM: 블랙 매트릭스 TSC: 터널상 공동
ROF: 루프층 SL: 봉지층
BLU: 백라이트 유닛

Claims (15)

  1. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 각 화소는,
    화소 영역 및 상기 화소 영역들 사이의 경계 영역이 정의된 기판;
    상기 화소 영역에 형성되는 제1 전극;
    행 방향으로 연장되며 상기 제1 전극으로부터 이격되어 상기 제1 전극과의 사이에 전계를 형성하는 제2 전극;
    상기 화소 영역에서 상기 기판과 소정의 간격을 두어 형성된 터널상 공동; 및
    상기 터널 상 공동에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 영상을 표시하는 영상 표시층을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 기판의 상면과 마주보도록 배치되는 나노 크리스탈 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 화소는,
    상기 기판상에 상기 행 방향으로 연장되어 제공되는 게이트 라인;
    열 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인들과 절연되어 교차하는 데이터 라인; 및
    상기 제1 전극, 상기 게이트 라인, 및 상기 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    상기 게이트 라인으로부터 분기된 게이트 전극;
    상기 데이터 라인으로부터 분기된 소스 전극; 및
    상기 제1 전극에 연결된 드레인 전극을 포함하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경계 영역의 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 블랙 매트릭스;
    상기 화소 영역의 상기 기판상에 형성되는 컬러 필터; 및
    상기 블랙 매트릭스를 관통하여 형성된 컨택홀을 더 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 컬러 필터 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극은 연장되어 상기 컨택홀을 통해 상기 제1 전극으로부터 분기된 연결 전극에 전기적으로 연결되는 나노 크리스탈 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 행 방향으로 연장되어 상기 경계 영역에서 상기 블랙 매트릭스에 접촉되고, 상기 화소 영역과 오버랩되는 영역에서 상기 컬러 필터와 상기 소정의 간격을 형성하여 상기 터널 상 공동을 정의하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전극을 덮도록 상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터 상에 형성된 절연막을 더 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 행 방향으로 연장되어 상기 경계 영역에서 상기 절연막과 접촉되고 상기 화소 영역과 오버랩되는 영역에서 상기 절연막과 상기 소정의 간격을 형성하여 상기 터널 상 공동을 정의하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판상에 형성되며, 상기 게이트 전극보다 낮은 반사율을 갖는 반사 방지층을 더 포함하고, 상기 게이트 전극은 상기 반사 방지층 상에 형성되는 나노 크리스탈 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 방지층의 폭은 상기 게이트 전극의 폭과 동일한 나노 크리스탈 디스플레이.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 상기 게이트 라인과 동일한 폭을 갖고 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인과 상기 기판 사이에 형성되는 나노 크리스탈 디스플레이.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 크롬 옥사이드를 포함하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 0 내지 20%의 반사율을 갖는 나노 크리스탈 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 행 방향으로 연장되어 상기 제2 전극의 상면을 덮도록 형성되는 루프층; 및
    상기 루프층 상에 형성되는 봉지층을 더 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 봉지층 상에 배치되는 나노 크리스탈 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 터널 상 공동은 열 방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 터널 상 공동의 상기 열 방향의 양 단부는 개구되며, 상기 봉지층은 상기 기판을 커버하여 상기 터널 상 공동의 상기 양 단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동을 밀폐하는 나노 크리스탈 디스플레이.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 표시층은 액정층 또는 전기 영동 층인 나노 크리스탈 디스플레이.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    십자 형상을 갖는 제1 줄기부;
    상기 제1 줄기부로부터 방사형으로 연장된 복수의 제1 가지부들; 및
    상기 제1 가지부들 사이에 형성되는 복수의 제1 미세 슬릿들을 포함하는 나노 크리스탈 디스플레이.
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