KR20150076874A - 칼라필터 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라필터 어레이, 이를 포함하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다. 이 칼라필터 어레이에서는 칼라필터들이 각각 자기 색의 빛의 파장에서 다른 색의 칼라 필터의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 각각 자기 색의 빛의 파장에서 회절을 줄일 수 있다. 이 칼라필터 어레이를 이미지 센서에 적용할 경우 화소 간의 크로스토크를 줄일 수 있다. 이 칼라필터 어레이를 표시 장치에 적용할 경우 선명한 화질을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 칼라필터 어레이, 및 이를 포함하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
종래의 씨모스 이미지 센서와 같은 이미지 센서(image sensor)의 제조 과정을 살펴보면, 각 화소별로 포토다이오드가 형성된 반도체 기판 상에 트랜지스터들을 형성하고, 트랜지스터들 상에 복수 층의 금속 배선들과 층간절연막들을 형성한다. 그리고 층간절연막들 상에 칼라필터들과 마이크로 렌즈를 형성한다. 이러한 구조를 가지는 종래의 이미지 센서에서는 빛이 마이크로 렌즈로부터 포토다이오드에 도달하기까지, 많은 층의 층간절연막들을 통과해야하며, 복수층의 금속배선들에 의해 빛이 반사되거나 차단되어, 집광률이 감소된다. 이로써, 화질이 어두워질 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 후면으로 빛을 받는 후면 수광 이미지 센서가 제안되었으나, 종래의 후면 수광 이미지 센서는 빛의 회절에 따른 화소 간의 크로스토크 현상 문제를 가지고 있다. 이는 빛의 파장이 길수록, 이미지 센서의 집적도가 증가될 수록 더욱 증가할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 회절을 줄일 수 있는 칼라필터 어레이를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 크로스토크를 줄일 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 선명한 화질을 구현할 수 있는 표시장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라필터 어레이는 복수개의 서로 다른 색의 칼라필터들을 포함하되, 상기 칼라필터들 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 다른 색의 칼라 필터의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다.
적외선 영역의 파장에서 상기 칼라필터들은 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
상기 칼라필터들 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 1.8 이상의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 칼라필터들은 황화아연(ZnS), 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO) 및 지르코늄산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 칼라필터 어레이는, 제 1 색의 제 1 칼라 필터, 제 2 색의 제 2 칼라필터 및 제 3 색의 제 3 칼라필터를 포함하되, 상기 제 1 색의 빛의 파장에서 상기 제 1 칼라필터의 굴절률은 상기 제 2 칼라 필터 및 상기 제 3 칼라 필터의 굴절률들 보다 높을 수 있다.
상기 제 2 색의 빛의 파장에서 상기 제 2 칼라필터의 굴절률은 상기 제 1 칼라필터 및 상기 제 3 칼라필터의 굴절률들보다 높을 수 있다.
상기 제 3 색의 빛의 파장에서 상기 제 3 칼라필터의 굴절률은 상기 제 1 칼라필터 및 상기 제 2 칼라필터의 굴절률들보다 높을 수 있다.
적외선 영역의 파장에서 상기 제 1 내지 상기 제 3 칼라필터들의 굴절률은 서로 동일할 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서는, 상기 칼라필터 어레이; 및 상기 칼라 필터 어레이 아래에 배치되며 상기 칼라필터들에 각각 대응되는 위치의 광전변환부들을 포함한다.
상기 이미지 센서는, 상기 광전변환부들 아래에 배치되는 층간절연막과 배선들을 더 포함할 수 있다.
또는 상기 이미지 센서는, 상기 칼라필터 어레이와 상기 광전변환부들 사이에 배치되는 층간절연막과 배선들을 더 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 칼라필터 어레이 상에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 광원; 상기 광원 상의 박막 트랜지스터 기판; 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 배치되는 상기 칼라필터 어레이; 및 상기 칼라필터 어레이와 상기 박막 트랜지스터 기판 사이에 개재되는 표시층을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 칼라필터 어레이에서는 칼라필터들 각각이 자기 색의 빛의 파장에서 다른 색의 칼라 필터의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 자기 색의 빛의 파장에서 회절을 줄일 수 있다.
상기 칼라필터 어레이를 이미지 센서에 적용할 경우 화소 간의 크로스토크를 줄일 수 있다.
상기 칼라필터 어레이를 표시 장치에 적용할 경우 선명한 화질을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 컬러필터 어레이의 평면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 파장에 따른 컬러필터들의 굴절률을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12의 표시 장치의 단위 셀의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 예에 따른 칼라필터 어레이들의 평면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 파장에 따른 컬러필터들의 굴절률을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12의 표시 장치의 단위 셀의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 예에 따른 칼라필터 어레이들의 평면도들이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 컬러필터 어레이의 평면도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 예에 따른 파장에 따른 컬러필터들의 굴절률을 나타낸다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 예에 따른 칼라필터 어레이(10)는 복수개의 칼라필터들(R, G, B)을 포함한다. 상기 칼라필터들(B, G, R)의 배열은 다양할 수 있다. 일 예에서 상기 칼라필터들(B, G, R)은 제 1 칼라필터(B), 제 2 칼라필터(G) 및 제 3 칼라필터(R)를 포함한다. 상기 제 1 칼라필터(B)는 청색(파랑)일 수 있다. 상기 제 2 칼라필터(G)는 녹색일 수 있다. 상기 제 3 칼라필터(R)는 적색(빨강)일 수 있다. 상기 칼라필터들(B, G, R)은 베이어 패턴(bayer pattern) 형태로 배열될 수 있다.
계속해서, 굴절률은 파장의 함수이다. 따라서 물체들은 입사되는 빛의 파장에 따라 변하는 굴절률을 가질 수 있다. 본 예에서 상기 칼라필터들(B, G, R) 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 다른 색의 칼라 필터의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다. 즉, 도 2에서처럼, 상기 제 1 칼라필터(B)는 파란 빛의 파장 영역(b, 약 435~480nm) 에서는 상기 제 2 및 제 3 칼라필터들(G, R)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다. 상기 제 2 칼라필터(G)는 녹색 빛의 파장 영역(g, 약 520~550nm) 에서는 상기 제 1 및 제 3 칼라필터들(B, R)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다. 상기 제 3 칼라필터(R)는 빨간 빛의 파장 영역(r, 약 620~680nm) 에서는 상기 제 1 및 제 2 칼라필터들(B, G)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다. 상기 칼라필터들(B, G, R) 각각은 자기 색의 빛의 파장 영역에서 바람직하게는 약 1.7 이상의 굴절률을, 매우 바람직하게는 약 1.8 이상의 굴절률을 가질 수 있다.
빛은 주변보다 굴절률이 높은 물질 속을 진행하려는 성질이 있다. 주변보다 굴절률이 높은 공간에서는 빛을 가두는 효과가 있다. 이로써 각 색의 파장 영역에서 해당 색의 칼라필터가 주변보다 높은 굴절률을 가지므로 해당 칼라필터로 입사된 빛의 회절이 감소할 수 있다. 또한 가시광선 영역에서는 칼라필터들(B, G, R) 각각은 자기 색의 파장의 빛만 투과를 시켜야 화질을 선명하게 구현할 수 있다. 그러나 이웃 칼라필터로부터 원하지 않는 색의 파장의 빛이 입사되면 화질이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 칼라필터들 간에 빛의 회절을 줄일 수 있으므로 화질 저하를 방지하거나 감소시킬 수 있다. 또한 해당 색의 빛 만이 해당 칼라필터를 통과하므로 빛의 투과율을 높일 수 있다.
한편, 적외선 영역에서는 상기 칼라필터들(B, G, R)이 같은 값의 굴절률을 가진다. 만약 적외선 영역에서 상기 칼라필터들(B, G, R) 간의 굴절률 차이가 발생하면 높은 굴절률을 가지는 화소에 많은 빛이 모이려는 경향이 있다. 이로써 색 감도비가 달라져 화질이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 칼라필터들(B, G, R)이 같은 값의 굴절률을 가져야 한다.
이와 같이 상기 칼라필터들(B, G, R)이 파장에 따라 적절한 굴절률을 가지도록 조절하기 위하여 상기 칼라?터들(B, G, R)의 성분을 조절할 수 있다. 굴절률이 1.8 이상으로 높은 물질로는 황화아연(ZnS), 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO) 및 지르코늄산화물(ZrO2) 등이 있다. 굴절률이 1. 5 정도로 상대적으로 낮은 물질로는 실리콘산화물(SiO2)이 있다. 이러한 물질들의 크기를 나노미터 수준으로 작게 형성하고 함량을 적절히 조절하여 상기 칼라필터들(B, G, R)에 첨가함으로써, 상기 칼라필터들(B, G, R)의 굴절률을 조절할 수 있다. 이 외에도 상기 칼라필터들(B, G, R)은 유기 수지, 무기 수지, 유기 바인더, 무기 바인더, 유기-무기 하이브리드화된 수지 및 바인더, 라디칼 폴리머, 라디칼 개시제, 안료와 같은 여러 첨가제들을 포함할 수 있다. 상기 칼라필터들(B, G, R)이 파장에 따라 적절한 굴절률을 가지도록 하기 위하여 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 첨가제들을 조절할 수 있다.
상기 칼라필터 어레이(10)는 이미지 센서에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 상기 이미지 센서의 단위 화소들 각각은 광전변환 영역(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 소스 팔로워 트랜지스터(Sx), 리셋 트랜지스터(Rx), 및 선택 트랜지스터(Ax)를 포함할 수 있다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 소스 팔로워 트랜지스터(Sx), 리셋 트랜지스터(Rx), 및 선택 트랜지스터(Ax)는 각각 트랜스퍼 게이트(TG), 소스 팔로워 게이트(SF), 리셋 게이트(RG) 및 선택 게이트(SEL)을 포함한다. 상기 광전변환 영역(PD)에, 광전변환부가 제공된다. 상기 광전변환부는 N형 불순물 영역과 P형 불순물 영역을 포함하는 포토다이오드일 수 있다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 부유확산 영역(FD)으로 이해될 수 있다. 상기 부유확산 영역(FD)은 상기 리셋 트랜지스터(Rx, reset transistor)의 소오스일 수 있다. 상기 부유확산 영역(FD)은 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx, source follower transistor)의 소스 팔로워 게이트(SF)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Sx)는 상기 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor)에 연결된다. 상기 리셋 트랜지스터(Rx), 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Sx) 및 상기 선택 트랜지스터(Ax)는 이웃하는 화소들에 의해 서로 공유될 수 있으며, 이에 의해 집적도가 향상될 수 있다.
상기 이미지 센서의 동작을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 빛이 차단된 상태에서 상기 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인과 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Sx)의 드레인에 전원전압(VDD)을 인가하여 상기 부유확산 영역(FD)에 잔류하는 전하들을 방출시킨다. 그 후, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)를 오프(OFF)시키고, 외부로부터의 빛을 상기 광전변환 영역(PD)에 입사시키면, 상기 광전변환 영역(PD)에서 전자-정공 쌍이 생성된다. 정공은 상기 P형 불순물 주입 영역쪽으로, 전자는 상기 N형 불순물 주입 영역으로 이동하여 축적된다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 온(ON) 시키면, 이러한 전자는 상기 부유확산 영역(FD)으로 전달되어 축적된다. 축적된 전자량에 비례하여 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Sx)의 게이트 바이어스가 변하여, 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Sx)의 소오스 전위의 변화를 초래하게 된다. 이때 상기 선택 트랜지스터(Ax)를 온(ON) 시키면, 칼럼 라인으로 전자에 의한 신호가 읽히게 된다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 기판(1)에는 소자분리막(11)이 배치되어 복수개의 단위 화소 영역들(UP)을 정의한다. 기판(1)은 서로 대향되는 제 1 면(1a)과 제 2 면(1b)을 포함할 수 있다. 상기 기판(1)에는 예를 들면 P형의 불순물이 도핑될 수 있다. 각 화소 영역(UP)의 기판(1)에는 광전변환부(PD)가 배치된다. 상기 광전변환부(PD)는 제 1 불순물 영역(3)과 제 2 불순물 영역(5)을 포함하는 포토 다이오드일 수 있다. 상기 제 1 불순물 영역(3)에는 예를 들면 P형의 불순물이 도핑될 수 있다. 상기 제 2 불순물 영역(5)에는 예를 들면 N형의 불순물이 도핑될 수 있다. 상기 소자분리막(11)과 상기 제 2 면(1b) 사이에는 제 3 불순물 영역(13)이 배치된다. 상기 제 3 불순물 영역(13)에는 예를 들면 P형의 불순물이 도핑될 수 있다. 상기 제 3 불순물 영역(13)에 도핑된 P형의 불순물의 농도는 상기 기판(1)에 도핑된 P형의 불순물의 농도보다 높을 수 있다. 상기 제 3 불순물 영역(13)도 단위 화소 영역들(UP)을 분리하는 역할을 할 수 있다. 상기 제 1 면(1a)에는 층간절연막들(7)과 배선들(9)이 배치된다. 도시하지는 않았지만 상기 제 1 면(1a)에는 도 3을 참조하여 설명한 트랜지스터들(Tx, Sx, Ax, Rx)이 배치되어 상기 광전변환부(PD)로부터 발생된 전하를 감지/이송할 수 있다. 상기 층간절연막들(7) 아래에는 보호막(15)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(15)은 패시베이션막 및/또는 지지기판일 수 있다. 상기 제 2 면(1b) 상에는 칼라필터 어레이(10)가 배치된다. 상기 칼라필터 어레이(10)는 도 1과 2를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다. 상기 칼라필터 어레이(10) 상에는 마이크로 렌즈 어레이(17)가 배치된다. 상기 칼라필터 어레이(10)는 회절 현상이 감소되어 이웃 화소 영역들(UP) 간의 크로스토크(cross-talk)를 방지할 수 있다. 또한 각 칼라필터들(B, G, R)을 통한 빛의 투과율이 향상되어 광감도가 개선될 수 있다. 도 4의 이미지 센서는 후면 수광 이미지 센서에 대응될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(1)의 제 1 면(1a) 상에 층간절연막들(7)과 배선들(9)이 배치된다. 상기 층간절연막(7) 상에 칼라필터 어레이(10)와 마이크로 렌즈 어레이(17)가 차례로 적층된다. 기판(1)의 제 2 면(1b)에 보호막(15)이 배치된다. 도 5의 이미지 센서는 전면 수광 이미지 센서에 대응될 수 있다. 그 외의 구성은 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일/유사할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다. 상기 전자장치는 디지털 카메라 또는 모바일 장치일 수 있다. 도 6을 참조하면, 디지털 카메라 시스템은 이미지 센서(1001), 프로세서(1002), 메모리(1003), 디스플레이(1004) 및 버스(1005)를 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(1001)는 프로세서(1002)의 제어에 응답하여 외부의 영상 정보를 캡쳐(Capture)한다. 프로세서(1003)는 캡쳐된 영상정보를 버스(1005)를 통하여 메모리(1003)에 저장한다. 프로세서(1002)는 메모리(1003)에 저장된 영상정보를 디스플레이(1004)로 출력한다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다. 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 이미지 촬영 기능을 구비한 다양한 멀티미디어 장치들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는, 도 7에 도시된 바와 같이 모바일 폰 또는 스마트 폰(2000)에 적용될 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 태블릿 또는 스마트 태블릿(3000)에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 도 9에 도시된 바와 같이 노트북 컴퓨터(4000)에 적용될 수 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 텔레비전 또는 스마트 텔레비전(5000)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 도 11에 도시된 바와 같이 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더(6000)에 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 13은 도 12의 표시 장치의 단위 셀의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 예에 따른 칼라필터 어레이들의 평면도들이다.
도 12 및 13을 참조하면, 표시장치(900)는 화상을 표시하기 위한 디스플레이 유닛(100), 상기 디스플레이 유닛(100)으로 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(200) 및 상기 디스플레이 유닛(100)과 상기 백라이트 어셈블리(200)를 수용하는 몰드 프레임(300)을 포함한다.
상기 디스플레이 유닛(100)은 화상을 표현하는 표시패널(170)과 상기 표시패널(170)로 디스플레이 정보를 포함하는 구동신호를 공급하는 구동회로부(180)를 포함한다.
상기 표시패널(170)은 색상을 구현하는 제1기판인 칼라필터 기판(110), 이와 대향하며 TFT로 구성된 스위칭 소자를 구비하는 제2기판인 TFT 기판(120) 및 상기 칼라필터 기판(110)과 TFT 기판(120) 사이에 위치하는 표시층(130)으로 형성된다. 상기 표시층(130)은 액정층, 전기 습윤층(electrowetting layer) 또는 전기 영동층( electrophorectic layer)일 수 있다. 상기 표시층(130)이 액정층일 경우 상기 표시 장치(900)는 액정 표시장치일 수 있다.
상기 칼라필터 기판(110)에는 색상을 구현하기 위한 색화소가 형성된 칼라필터 어레이(112a, 112b, 112c)와 제1 전극인 공통전극(116)이 적층된다. 상기 표시층(130)이 액정층일 경우, 상기 공통전극(116)의 표면에 액정을 배향하기 위한 배향막(118)이 적층될 수 있다. 상기 칼라필터 어레이(112a, 112b, 112c)에서 칼라필터들(B, G, R)의 배열은 도 14 내지 도 16에서 도시된 바와 같이 다양할 수 있다. 즉, 도 14처럼 제 1 칼라필터들(B)이 제 1 행으로 배열되고 그 뒤에 제 2 칼라필터들(G)이 제 2 행으로 배열되고 그 뒤에 제 3 칼라필터들(R)이 배열되고 이러한 배열이 계속 반복될 수 있다. 또는 도 15처럼, 제 1 칼라필터들(B)이 제 1 사선으로 배열되고 제 2 칼라필터들(G)이 상기 제 1 사선에 평행한 제 2 사선으로 배열되고 제 3 칼라필터들(R)이 상기 제 2 사선에 평행한 제 3 사선으로 배열될 수 있다. 또는 도 16처럼, 칼라필터들(B, G, R)이 벌집 모양처럼 배치될 수 있다. 상기 칼라필터들(B, G, R)은 블랙 매트리(30)에 의해 서로 분리될 수 있다.
상기 TFT 기판(120)에는 각 픽셀(Pixel)마다 설치된 스위칭 소자인 TFT(미도시), 커패시터(Capacitor, 미도시),이들을 매트릭스(matrix) 형태로 서로 연결하는 게이트와 데이터 배선(미도시) 및 제1전극인 상기 공통전극(116)과 함께 전기장을 형성하는 제2전극인 화소전극(122)으로 구성된다. 상기 TFT는 상기 구동신호의 일부인데이터 신호를 공급받는 소스 전극, 상기 소스전극으로부터 상기 데이터 신호를 상기 화소전극으로 전달하는 드레인 전극 및 상기 구동신호의 일부인 게이트 신호에 의해 상기 소스전극과 드레인 전극의 접속을 제어하는 게이트 전극을 구비한다. 이때, 상기 게이트 전극은 상기 소스전극 및 드레인 전극의 하부에 위치하는 바템 게이트(bottom gate) 방식으로 형성된다. 상기 TFT 기판(120)의 상부표면에는 외부 스크래칭이나 오염원으로부터 상기 스위칭 소자와 화소전극(122)을 보호하기 위한 보호막(Passivation layer,124)이 증착되어 있다. 이때, 상기공통전극(116)과 상기 화소전극(122)은 일실시예로서 투명 도전막인 ITO(Indium Tin Oxide)막으로 형성한다. 상기 TFT 기판(120)의 하부 및 상기 칼라 필터 기판(110)의 상부에는 편광판(140, 150)이 형성되어 일정방향의 광을 선택적으로 통과시킨다.
상기 구동회로부(180)는 상기 TFT 기판(120)의 주변부에 구동 집적회로(Driver IC)를 포함하도록 설치된다. 구동회로는 인쇄회로기판 형태를 취하며 회로부품은 박형화와 고밀도 실장을 위하여 표면 실장기술(Surface Mounting Technology) 기술을 이용하여 탑재된다. 이때, 상기 구동 집적회로는 일실시예로서 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package(TCP)) 형태로 제작되어 상기 인쇄회로기판과 TFT 기판(120)에 연결된다.
상기 디스플레이 유닛(100)의 하부에는 상기 표시패널(170)로 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리(200)가 위치한다. 상기 백라이트 어셈블리(200)는 광을 발생하는 광원(240)과 상기 광원(240)으로부터 발생된 광을 상부에 위치하는 상기 디스플레이 유닛(100)으로 면조사하기 위한 도광판(210), 상기 디스플레이 유닛(100)으로 입사되는 광의 집광성능을 향상하기 위한 집광시트류(220) 및 누설광을 상기 디스플레이 유닛(100) 방향으로 반사시키기 위한 반사판(230)을 포함한다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 표시장치(900)에 상기 구동회로부(180)를 통하여 구동신호가 인가되면 상기 화소전극(122)과 공통전극(116) 사이에 전기장이 형성되며, 상기 표시층(130)이 액정층일 경우에는 전기장의 방향을 따라 상기 액정들이 배열하게 된다. 따라서, 상기 TFT 기판(120)을 통과한 광이 상기 공통전극(116)에 도달하는 정도는 전기장에 의한 표시층(130)의 배열형상에 의해 결정된다. 광은 공통전극(116)과 상기 칼라필터 어레이(112)를 차례로 통과하게 된다. 상기 칼라필터 어레이(112)를 통한 빛의 투과율이 도 1 및 2를 참조하여 설명한 바와 같이 향상되므로 선명한 화질을 구현할 수 있다.
상술한 설명들은 본 발명의 개념을 예시하는 것들이다. 또한, 상술한 내용은 본 발명의 개념을 당업자가 쉽게 이해할 수 있도록 구현한 예들을 나타내고 설명하는 것일 뿐이며, 본 발명은 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발명의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 및 수정 등이 가능할 수 있다. 또한, 상술한 실시예들은 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능할 수 있다. 따라서, 상술한 발명의 상세한 설명은 개시된 실시예들은 본 발명을 제한하지 않으며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함한다.
Claims (10)
- 복수개의 서로 다른 색의 칼라필터들을 포함하되,
상기 칼라필터들 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 다른 색의 칼라 필터의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 칼라 필터 어레이. - 제 1 항에 있어서,
적외선 영역의 파장에서 상기 칼라필터들은 서로 동일한 굴절률을 가지는 칼라필터 어레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 칼라필터들 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 1.8 이상의 굴절률을 가지는 칼라 필터 어레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 칼라필터들은 황화아연(ZnS), 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO) 및 지르코늄산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함하는 칼라필터 어레이. - 제 1 항의 칼라필터 어레이; 및
상기 칼라 필터 어레이 아래에 배치되며 상기 칼라필터들에 각각 대응되는 위치의 광전변환부들을 포함하는 이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 광전변환부들 아래에 배치되는 층간절연막과 배선들을 더 포함하는 이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 칼라필터 어레이와 상기 광전변환부들 사이에 배치되는 층간절연막과 배선들을 더 포함하는 이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 칼라필터 어레이 상에 배치되는 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하는 이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
적외선 영역의 파장에서 상기 칼라필터들은 서로 동일한 굴절률을 가지는 칼라필터 어레이. - 제 5 항에 있어서,
상기 칼라필터들 각각은 자기 색의 빛의 파장에서 1.8 이상의 굴절률을 가지는 칼라 필터 어레이.
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