KR20160141231A - 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투과율, 시야각, 색재현성을 크게 향상시킬 수 있으며, 초고해상도를 구현할 수 있는 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널; 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하며; 제 1 화소는, 제 1 광을 투과시키고 제 2 광을 변환하여 제 3 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하며; 제 2 화소는 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함한다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 투과율, 시야각, 색재현성을 크게 향상시킬 수 있으며, 초고해상도를 구현할 수 있는 표시 장치 및 이의 구동 방법에 대한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중 하나로서 전극이 형성되어 있는 2개의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층을 포함한다.
액정 표시 장치는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 이를 위해, 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛을 필요로 한다.
백라이트 유닛으로부터의 광은 액정 표시 장치의 편광판, 액정층 및 컬러 필터 등을 통과하면서 그 광의 대부분이 반사 또는 흡수에 의해 손실된다. 일반적으로, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광 중 약 3% 내지 10% 정도만이 영상을 표시하는데 사용된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투과율, 시야각, 색재현성을 크게 향상시킬 수 있으며, 초고해상도를 구현할 수 있는 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널; 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하며; 제 1 화소는, 제 1 광을 투과시키고 제 2 광을 변환하여 제 3 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하며; 제 2 화소는 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함한다.
제 3 광은 제 1 광과 상기 제 2 광 사이의 파장을 갖는다.
광원부는 미리 설정된 기간 별로 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 방출한다.
광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는다.
제 1 기간에 광원부는 제 1 광을 방출하고, 제 1 화소는 파장 변환층을 통해 제 1 광을 외부로 방출하고; 제 2 기간에 광원부는 제 2 광을 방출하고, 제 1 화소는 파장 변환층을 통해 제 3 광을 외부로 방출하고, 제 2 화소는 제 2 광을 차단하며; 그리고 제 3 기간에 광원부는 제 2 광을 방출하고, 제 1 화소는 제 2 광을 차단하고, 제 2 화소는 상기 광투과층을 통해 제 2 광을 외부로 방출한다.
제 1 기간에 상기 제 2 화소는 광투과층을 통해 제 1 광을 외부로 방출하거나 제 1 광을 차단한다.
제 4 기간에 광원부는 제 2 광을 방출하고, 제 1 화소는 파장 변환층을 통해 제 3 광을 외부로 방출하고, 제 2 화소는 제 2 광을 차단한다.
제 1 기간에 제 1 화소로 공급되는 제 1 영상 데이터 신호와 제 4 기간에 제 1 화소로 공급되는 제 2 영상 데이터 신호가 원 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압을 갖는다.
제 1 영상 데이터 신호의 전압과 제 2 영상 데이터 신호의 전압 간의 합 전압은 원 영상 데이터 신호의 전압과 동일하다.
제 1 기간에 광원부는 제 1 광을 방출하고, 제 1 화소는 파장 변환층을 통해 제 1 광을 외부로 방출하며; 제 2 기간에 광원부는 제 2 광을 방출하고, 제 1 화소는 파장 변환층을 통해 제 3 광을 외부로 방출하고, 제 2 화소는 광투과층을 통해 제 2 광을 외부로 방출한다.
제 1 기간에 제 2 화소는 광투과층을 통해 제 1 광을 외부로 방출하거나 제 1 광을 차단한다.
제 1 화소는 파장 변환층을 통해 방출되는 제 2 광을 차단하는 광차단층을 더 포함한다.
제 1 화소는 파장 변환층으로부터 반사된 제 3 광을 파장 변환층으로 되돌리는 광반사층을 더 포함한다.
파장 변환층은 제 1 화소의 광제어층을 통해 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 제공받는다.
광투과층은 제 2 화소의 광제어층을 통해 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 제공받는다.
파장 변환층은 양자 점(quantum dot) 또는 양자 막대(quantum rod)를 포함한다.
광투과층은 투명 감광제를 포함한다.
광투과층은 광산란제를 포함한다.
광산란제는 이산화티타늄(TiO2)을 포함한다.
파장 변환층은 제 1 광을 제공받아 제 1 광과 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출한다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이룬다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널, 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하고; 제 1 화소는, 제 1 광을 투과시키고 제 2 광을 변환하여 제 3 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하고, 제 2 화소는 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 제 1 기간에 표시 패널로 제 1 광을 제공하고, 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계; 제 2 기간에 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하고, 제 2 화소를 광차단 모드로 설정하는 단계; 및 제 3 기간에 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 제 1 화소를 광차단 모드로 설정하고, 제 2 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계를 포함한다.
제 3 광은 제 1 광과 상기 제 2 광 사이의 파장을 갖는다.
제 1 기간에 제 2 화소를 광투과 모드 또는 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함한다.
제 4 기간에 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하고, 제 2 화소를 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함한다.
제 1 기간에 제 1 화소로 공급되는 제 1 영상 데이터 신호와 제 4 기간에 상기 제 1 화소로 공급되는 제 2 영상 데이터 신호가 원 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압을 갖는다.
제 1 영상 데이터 신호의 전압과 제 2 영상 데이터 신호의 전압 간의 합 전압은 원 영상 데이터 신호의 전압과 동일하다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이룬다.
광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치의 구동 방법은 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널, 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하고; 제 1 화소는, 제 1 광을 투과시키고 제 2 광을 변환하여 제 3 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하고, 제 2 화소는 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 제 1 기간에 표시 패널로 제 1 광을 제공하고, 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계; 및 제 2 기간에 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 제 1 화소 및 제 2 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계를 포함한다.
제 3 광은 제 1 광과 제 2 광 사이의 파장을 갖는다.
제 1 기간에 제 2 화소를 광투과 모드 또는 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함한다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이룬다.
광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 구동 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 2종의 화소들만으로 적색 영상, 녹색 영상 및 청색 영상이 모두 표시될 수 있어 단위 화소의 개구율이 크게 향상된다.
둘째, 2종의 화소들이 컬러 필터 없이 파장 변환층 및 광투과층을 이용하여 색상을 표현하므로 단위 화소의 광 투과율이 크게 증가한다.
셋째, 상대적으로 적은 광량으로도 정상적으로 단위 화소의 휘도가 유지될 수 있는 바, 이에 따라 백라이트 유닛의 소비 전력이 줄어들 수 있다.
넷째, 파장 변환층이 표면 자발광 특성을 갖는 양자 점 또는 양자 로드를 포함하는 바, 이에 따라 색재현성이 획기적으로 향상되며 시야각이 넓어질 수 있다.
다섯째, 2종의 화소들만으로 단위 화소가 구성될 수 있으므로, 초고해상도의 표시 장치의 구현이 가능하며, 픽셀 렌더링(pixel rendering) 및 로컬 디밍(local dimming)에 유리하다.
여섯째, 색섞임 없이 고속 구동이 가능하다.
일곱째, 컬러 디세츄레이션 아티팩트(color desaturation artifact)가 최소화되어 화질 저하가 방지된다.
여덟째, 제조 방법이 용이하다.
아홉째, 수명이 길고, 안정적인 수급이 가능하며, 또한 비용이 저렴한 적색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드가 사용될 수 있다.
열째, 광투과층으로서 신뢰성이 높은 투명 감광제가 사용되므로 제품의 리스크가 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 단위 화소에 포함된 제 1 및 제 2 화소에 대한 평면도다.
도 5는 도 4의 I-I'의 선을 따른 단면도이다.
도 6은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 다른 타이밍도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이다.
도 11a 내지 도 11d는 도 10의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 4의 I-I'의 선을 따른 다른 단면도이다.
도 13은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들의 다른 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 표시 장치의 투과율 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 표시 장치의 색재현율 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 단위 화소에 포함된 제 1 및 제 2 화소에 대한 평면도다.
도 5는 도 4의 I-I'의 선을 따른 단면도이다.
도 6은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 다른 타이밍도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이다.
도 11a 내지 도 11d는 도 10의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 4의 I-I'의 선을 따른 다른 단면도이다.
도 13은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들의 다른 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 표시 장치의 투과율 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 표시 장치의 색재현율 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 그리고 도 2는 도 1의 I-I` 선을 따른 단면도이다.
본 발명의 표시 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바텀 케이스(600), 반사판(900), 도광판(300), 광학 시트(201), 광원부(800), 제 1 광원 덮개(701), 제 2 광원 덮개(702), 몰드 프레임(500), 표시 패널(100) 및 탑 커버(400)를 포함한다. 위 열거된 구성요소들은 그 곡면 형상에 맞춰 둥글게 굴곡된 형태를 이룬다.
여기서, 반사판(900), 도광판(300), 광학 시트(201), 광원부(801), 광원 덮개(LC), 몰드 프레임(500)은 백라이트 유닛에 포함된다. 한편, 표시 패널(100)과 백라이트 유닛은 적층된 상태로 조립되어 표시 모듈을 구성한다. 이 표시 모듈은 표시 패널(100)과 백라이트 유닛을 보호 및 고정하기 위한 탑 케이스(400) 및 바텀 케이스(600)와, 그리고 표시 패널(100)을 구동하기 위한 구동 회로 보드(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
바텀 케이스(600)는 그 내부에 수납공간을 포함한다. 이 수납공간에 반사판(900), 도광판(300), 광학 시트(201), 광원부(801), 제 1 광원 덮개(701) 및 제 2 광원 덮개(702)가 배치된다. 이 수납공간의 확보를 위해, 바텀 케이스(600)는 기저부(611) 및 복수의 측부(612)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기저부(611)는 사각 형태를 가질 수 있는 바, 전술된 측부(612)들 각각은 이 기저부(611)의 각 가장자리로부터 소정 높이를 갖도록 돌출된다. 서로 인접한 측부(612)들의 가장자리는 서로 연결된다. 이 측부(612)들 및 바닥부(611)에 의해 둘러싸여 정의된 공간이 위에서 설명된 수납공간이 된다. 한편, 서로 마주보는 측부(612)의 외측에 걸림턱(635)이 형성되는 바, 이 걸림턱(635)에 의해 몰드 프레임(500)이 바텀 케이스(600)에 고정된다. 이 걸림턱(635)은, 해당 측부(612)의 일부가 몰드 프레임(500)을 향해 돌출된 형태를 갖도록 구부러져 형성될 수 있다.
광원부(800)는 광을 생성한다. 광원부(800)에서 생성된 광은 도광판(300) 및 광학 시트(201)를 통해 표시 패널(100)로 제공한다. 광원부(800)는 서로 다른 파장의 광들을 생성한다. 예를 들어, 광원부(800)는 특정 파장의 제 1 광과 이 제 1 광과 다른 파장의 제 2 광을 생성할 수 있다. 이를 위해, 광원부(800)는, 예를 들어, 제 1 광원부(801)와 제 2 광원부(802)를 포함할 수 있다. 제 1 광원부(801)는 제 1 광을 생성하고, 제 2 광원부(802)는 제 2 광을 생성한다.
제 1 광원부(801)는 제 1 광원회로기판(811) 및 적어도 하나의 제 1 광원(821)을 포함할 수 있다. 제 1 광원회로기판(811)의 일면은, 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 실장(mounting, 實裝) 영역과 배선 영역으로 구분된다. 제 1 광원(821)이 두 개 이상일 경우 각 실장 영역에 제 1 광원(821)이 하나씩 설치되고, 그리고 배선 영역에 그 제 1 광원(821)들로 구동전원을 전송하기 위한 복수의 배선들이 설치된다. 전술된 구동전원은 외부의 전원 공급부(도시되지 않음)에서 생성된 후, 별도의 커넥터(도시되지 않음)를 통해 위의 복수의 배선들로 공급된다.
제 1 광원(821)은 제 1 광을 방출한다. 제 1 광원(811)은 발광 다이오드일 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원(821)은 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 다이오드 및 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 중 하나 일 수 있다. 제 1 광원(821)으로부터 방출된 광은 도광판(300)으로 입사된다.
제 2 광원부(802)는 제 2 광원회로기판(812) 및 적어도 하나의 제 2 광원(822)을 포함할 수 있다. 제 2 광원회로기판(812)의 일면은, 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 실장 영역과 배선 영역으로 구분된다. 제 2 광원(822)이 두 개 이상일 경우 각 실장 영역에 제 2 광원(822)이 하나씩 설치되고, 그리고 배선 영역에 그 제 2 광원(822)들로 구동전원을 전송하기 위한 복수의 배선들이 설치된다. 전술된 구동전원은 외부의 전원 공급부에서 생성된 후, 별도의 커넥터(도시되지 않음)를 통해 위의 복수의 배선들로 공급된다.
제 2 광원(822)은 제 2 광을 방출한다. 제 2 광원(812)은 발광 다이오드일 수 있다. 예를 들어, 제 2 광원(822)은 전술된 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드 중 하나 일 수 있다. 이와 달리, 제 2 광원(822)은 제 2 광으로서 자외선(ultraviolet lay) 또는 근 자외선(near ultraviolet lay)을 방출하는 광원일 수 있다. 제 2 광원(822)으로부터 방출된 광은 도광판(300)으로 입사된다.
제 1 광원(821)과 제 2 광원(822)은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드로 구성된다. 예를 들어, 제 1 광원(821)이 적색 발광 다이오드일 경우, 제 2 광원(822)은 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드 중 어느 하나일 수 있다.
도광판(300)은 광원부(800)로부터 제공된 광을 표시 패널로 안내한다. 도광판(300)은 제 1 광원부(801)와 제 2 광원부(802) 사이에 위치한다. 도광판(300)에 포함된 복수의 면들 중 제 1 광원(821)과 마주보는 하나의 면이 제 1 입광면(123)으로 설정되고, 제 2 광원(822)과 마주보는 다른 하나의 면이 제 2 입광면(124)으로 설정된다.
제 1 광원(821)으로부터 방출된 제 1 광은 제 1 입광면(123)에 입사된 후, 도광판(300)의 내부로 진행한다. 도광판(300)은 그 내부로 들어온 제 1 광을 전반사시켜 표시 패널(100)의 표시 영역 측으로 안내한다. 그리고, 제 2 광원(822)으로부터 방출된 제 2 광은 제 2 입광면(124)에 입사된 후, 도광판(300)의 내부로 진행한다. 도광판(300)은 그 내부로 들어온 제 2 광을 전반사시켜 표시 패널(100)의 표시 영역 측으로 안내한다. 한편, 도시되지 않았지만, 도광판(300)의 반사율을 향상시키기 위해, 이 도광판(300)의 하부 외측면에 다수의 산란 패턴들이 더 설치될 수도 있다.
도광판(300)은 광을 효율적으로 안내할 수 있도록 투광성을 가지는 재료, 예를 들어 PMMA(PolyMethylMethAcrylate)와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC: PolyCarbonate)와 같은 재료로 이루어질 수 있다.
반사판(900)은 도광판(300)과 바텀 케이스(600)의 기저부(611) 사이에 위치한다. 반사판(900)은 도광판(300)의 하부 외측면을 통과하여 외부로 유출되는 광을 다시 반사시켜 도광판(300)측으로 되돌림으로써 광 손실률을 최소화한다.
광학 시트(201)는 도광판(300)으로부터 전달되는 광을 확산 및 집광한다. 광학 시트(201)는 도광판(300)과 표시 패널(100) 사이에 위치한다. 광학 시트(201)는 확산 시트(201a), 집광 시트(201b) 및 보호 시트(201c)를 포함할 수 있다. 확산 시트(201a), 집광 시트(201b) 및 보호 시트(201c)는 그 열거된 순서로 도광판(300) 상에 차례로 적층된다.
확산 시트(201a)는 도광판(300)으로부터 전달된 광을 분산시켜서 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.
집광 시트(201b)는 확산 시트(201a) 상에 위치하여 그 확산 시트(201a)로부터 확산된 광을 표시 패널(100)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 이 집광 시트(201b)의 일면에 삼각기둥 모양의 프리즘들이 일정한 배열을 갖고 배치될 수 있다.
보호 시트(201c)는 집광 시트(201b) 상에 위치하여 그 집광 시트(201b)의 표면을 보호하고, 광을 확산시켜 광의 분포를 균일하게 한다. 보호 시트(201c)를 통과한 광은 표시 패널(100)로 제공된다.
제 1 광원 덮개(701)는 그 내부의 수납공간에 제 1 광원부(801) 및 도광판(300)의 제 1 입광면(123)이 포함되도록 도광판(300)의 일측을 둘러싼다. 이 제 1 광원 덮개(701)는, 제 1 광원(821)들로부터의 제 1 광이 도광판(300)의 제 1 입광면(123)에 정확하게 조사될 수 있도록, 그 제 1 입광면(123)에 제 1 광원(821)들을 정렬시킨다.
제 1 광원 덮개(701)는 금속 재질로 형성될 수 있는 바, 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제조될 수 있다.
제 1 광원 덮개(701)는 광원 설치부(777a), 상부 덮개(777b) 및 하부 덮개(777c)를 포함할 수 있다.
상부 덮개(777b)는 광원 설치부(777a)의 일측 가장자리로부터 도광판(300)의 상부 외측면 쪽으로 연장된다.
하부 덮개(777c)는 광원 설치부(777a)의 타측 가장자리로부터 도광판(300)의 하부 외측면 쪽으로 연장되어 있다. 이 하부 덮개(777c)는 바텀 케이스(600)의 기저부(611)의 형태에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 하부 덮개(777c)는 광원 설치부(777a)의 타측으로부터 소정 길이로 연장된 제 1 수평부(780a)와, 제 1 수평부(780a)보다 도광판(300)의 하부면에 더 근접하여 위치한 제 2 수평부(780b)와, 그리고 및 제 1 및 제 2 수평부들(780a, 780b)간을 연결하는 경사부(780c)를 포함할 수 있다.
광원 설치부(777a), 상부 덮개(777b) 및 하부 덮개(777c)에 의해 둘러싸인 공간에 제 1 광원(821) 및 제 1 광원회로기판(811)이 배치된다. 이때, 제 1 광원회로기판(811)과 광원 설치부(777a) 사이에 제 1 방열판(841)이 위치할 수 있다.
제 2 광원 덮개(702)는 광원 설치부(778a), 상부 덮개(778b) 및 하부 덮개(778c)를 포함할 수 있다.
상부 덮개(778b)는 광원 설치부(778a)의 일측 가장자리로부터 도광판(300)의 상부 외측면 쪽으로 연장되어 있다.
하부 덮개(778c)는 광원 설치부(778a)의 타측 가장자리로부터 도광판(300)의 하부 외측면 쪽으로 연장되어 있다. 이 하부 덮개(778c)는 바텀 케이스(600)의 기저부(611)의 형태에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 하부 덮개(778c)는 광원 설치부(778a)의 타측으로부터 소정 길이로 연장된 제 1 수평부(781a)와, 제 1 수평부(781a)보다 도광판(300)의 하부면에 더 근접하여 위치한 제 2 수평부(781b)와, 그리고 및 제 1 및 제 2 수평부들(781a, 781b) 간을 연결시키는 경사부(781c)를 포함할 수 있다.
광원 설치부(778a), 상부 덮개(778b) 및 하부 덮개(778c)에 의해 둘러싸인 공간에 제 2 광원(822) 및 제 2 광원회로기판(812)이 배치된다. 이때, 제 2 광원회로기판(812)과 광원 설치부(778a) 사이에 제 2 방열판(842)이 위치할 수 있다.
몰드 프레임(400)은 바텀 케이스(600)에 고정된 상태에서 표시 패널(100)과 탑 케이스(500)를 지지함과 아울러, 표시 패널(100)과 광학 시트(201) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, 이 몰드 프레임(400)은 제 1 지지부(411a), 제 2 지지부(411b) 및 고정부(411c)를 포함하는 사각틀 형태로 이루어질 수 있다.
제 1 지지부(411a)는 복수의 측부(612)들 상에 얹힌 상태에서 자신의 위에 덮이는 탑 케이스(500)를 지지한다.
제 2 지지부(411b)는 제 1 지지부(411a)의 내측 가장자리로부터 광학 시트(201) 쪽으로 연장된다. 이 제 2 지지부(411b)는 제 1 지지부(411a)에 비하여 그 높이가 낮다. 이러한 제 2 지지부(411b)와 제 1 지지부(411a)간의 높이차에 의해 탑 케이스(500)와 제 2 지지부(411b) 사이에 공간이 형성되는 바, 그 공간에 표시 패널(100)의 가장자리가 위치한다.
고정부(411c)는 제 1 지지부(411a)의 하측면으로부터 측부(612)를 향해 연장된다. 이 고정부(411c)의 내측면, 즉 이 고정부(411c)의 면들 중 걸림턱(635)과 마주하는 면에 결합홈이 형성된다. 이 결합홈에 걸림턱(635)이 끼워짐으로써 몰드 프레임(400)이 바텀 케이스(600)에 고정될 수 있다.
탑 케이스(500)는 중심부가 개구된 사각틀 형태를 갖는다. 탑 케이스(500)는 표시 패널(100) 상에 위치한다. 탑 케이스(400)의 개구된 부분을 통해 표시 패널(100)의 표시부(A1)가 노출된다. 탑 케이스(500)는 표시 패널(100)의 가장자리, 몰드 프레임(400)의 제 1 지지부(411a)의 상면 및 측면, 그리고 고정부(411c)의 측면을 감싼다. 이를 위해, 이 탑 케이스(500)는 표시 패널(100)의 가장자리와 제 1 지지부(411a)의 상면을 덮는 전면(前面) 덮개(533a)와, 그리고 제 1 지지부(411a)의 측면 및 고정부(411c)의 측면을 함께 덮는 측면 덮개(533b)를 포함한다.
한편, 측면 덮개(533b)의 내측면에 후크(525)가 위치할 수 있는 바, 이 후크(525)는 몰드 프레임(400)에 구비된 고정부(411c)의 하면과 접촉한다. 이 후크(525)에 의해서 탑 케이스(500)가 몰드 프레임(400)에 고정될 수 있다. 또한, 측면 덮개(533b)들 중 어느 하나는 개구부를 갖는다. 후술할 인쇄회로기판(168)은 이 측면 덮개(533b)의 개구부를 통해 탑 케이스(500)의 외부로 노출된다.
표시 패널(100)은 영상을 표시한다. 표시 패널(100)은 하부 패널(101)과 이 하부 패널(101)에 대향하여 위치한 상부 패널(102)을 포함한다. 여기서, 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 표시 패널(100)에 대하여 더 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 패널(101)은 상부 패널(102)보다 더 큰 면적을 갖는다. 하부 패널(101)은 표시부(A1)와 비표시부(A2)로 구분되며, 이 하부 패널(101)의 표시부(A1)와 상부 패널(102)은 서로 마주본다. 표시부(A1)는 실질적으로 상부 패널(102)과 동일한 면적을 갖는다.
하부 패널(101)의 표시부와 상부 패널(102) 사이에 광제어층(도 5의 155)이 위치하는 바, 이 광제어층(155)은 백라이트 유닛으로부터 제공된 광의 투과도를 제어할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. 예를 들어 광제어층(155)은 액정층, 전기 습윤층 및 전기 영동층 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 상기 광제어층이 액정층인 것으로 예를 들어 설명한다.
하부 패널(101)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 게이트 라인들(GL1 내지 GLi), 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 및 하부 편광판(도 5의 121)을 포함한다. 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과 교차한다. 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)은 비표시부(A2)로 연장되어 게이트 드라이버(134)에 접속되고, 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 비표시부(A2)로 연장되어 데이터 드라이버(136)에 접속된다.
게이트 드라이버(134)는 하부 패널(101)의 비표시부(A2)에 위치한다. 게이트 드라이버(134)는 타이밍 컨트롤러(도시되지 않음)로부터 제공된 게이트 제어신호에 따라 게이트 신호들을 생성하고, 그 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들에 차례로 공급한다. 게이트 드라이버(534)는, 예를 들어, 게이트 쉬프트 클럭에 따라 게이트 스타트 펄스를 쉬프트 시켜 게이트 신호들을 발생시키는 쉬프트 레지스터로 구성될 수 있다. 쉬프트 레지스터는 복수의 구동 트랜지스터들로 구성될 수 있다.
데이터 드라이버(136)는 복수의 데이터 구동 집적회로(147)들을 포함한다. 데이터 구동 집적회로(147)들은 타이밍 컨트롤러로부터 디지털 영상 데이터 신호들 및 데이터 제어신호를 공급받는다. 데이터 구동 집적회로(D-IC)들은 데이터 제어신호에 따라 디지털 영상 데이터 신호들을 샘플링한 후에, 매 수평기간마다 한 수평 라인에 해당하는 샘플링 영상 데이터 신호들을 래치하고 래치된 영상 데이터 신호들을 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 공급한다. 즉, 데이터 구동 집적회로(147)들은 타이밍 컨트롤러로부터의 디지털 영상 데이터 신호들을 전원 공급부(도시되지 않음)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 영상 신호들로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 공급한다.
각 데이터 구동 집적회로(147)는 캐리어(146)에 실장된다. 캐리어들은 인쇄회로기판(168)과 표시 패널(100) 사이에 접속된다. 인쇄회로기판(168)에 전술된 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부가 위치할 수 있는 바, 캐리어(146)는 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부로부터의 각종 신호들을 데이터 구동 집적회로(147)로 전송하는 입력 배선들과 그 데이터 구동 집적회로(147)로부터 출력된 영상 데이터 신호들을 해당 데이터 라인들로 전송하는 출력 배선들을 포함한다. 한편, 적어도 하나의 캐리어(146)는 타이밍 컨트롤러 및 전원 공급부로부터의 각종 신호들을 게이트 드라이버(134)로 전송하기 위한 보조 배선들을 더 포함할 수 있는 바, 이 보조 배선들은 하부 패널(101)에 위치한 패널 배선들에 연결된다. 이 패널 배선들은 보조 배선들과 게이트 드라이버(134)를 서로 연결한다. 패널 배선들은 라인-온-글라스(line-on-glass) 방식으로 하부 패널(101)에 형성될 수 있다.
상부 패널(102)은 하부 패널(101) 및 액정층(155)과 함께 복수의 화소들(PX1, PX2)을 정의한다. 이 화소들(PX1, PX2)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 표시 패널(100)의 표시부(A1)에 위치한다. 화소들(PX1, PX2)은 제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)로 구분된다. 또한, 상부 패널(102)은 상부 편광판(도 5의 122)을 포함한다. 상부 편광판(122)의 투과축은 하부 편광판(121)의 투과축과 직교한다.
인접하여 위치한 제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)는 하나의 단위 화소(UPX)를 이룬다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 게이트 라인에 접속되며 서로 인접하여 위치한 제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)가 하나의 단위 화소(UPX)를 이룰 수 있다.
제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)는 서로 다른 데이터 라인에 접속될 수 있다. 도 3에 도시된 하나의 예와 같이, 제 1 화소(PX1)는 홀수 번째 데이터 라인에 접속되고, 제 2 화소(PX2)는 짝수 번째 데이터 라인에 접속될 수 있다.
제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호를 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인 상에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호를 공급받지만, 서로 다른 수평라인 상에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호를 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)는 모두 제 1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)는 제 1 게이트 신호와 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호를 공급받는다.
하나의 화소(PX1 또는 PX2)는 화소 트랜지스터(TFT), 액정용량 커패시터(Clc)및 보조용량 커패시터(Cst)를 포함한다.
화소 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)으로부터의 게이트 신호에 따라 턴-온된다. 턴-온된 화소 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DL1)으로부터 제공된 아날로그 영상 데이터 신호를 액정용량 커패시터(CLC)및 보조용량 커패시터(Cst)로 공급한다.
액정용량 커패시터(CLC)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 대향 전극을 포함한다. 여기서, 대향 전극은 전단 게이트 라인 또는 공통 전압을 전송하는 공통 라인이 될 수 있다.
여기서, 단위 화소(UPX)에 포함된 제 1 및 제 2 화소(PX1, PX2)를 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 도 3의 단위 화소(UPX)에 포함된 제 1 및 제 2 화소(PX1, PX2)에 대한 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I'의 선을 따른 단면도이다.
제 1 화소(PX1)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 화소 트랜지스터(TFT1), 제 1 화소 전극(PE1) 및 파장 변환층(195)을 포함한다.
제 2 화소(PX2)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 화소 트랜지스터(TFT2), 제 2 화소 전극(PE2) 및 광투과층(198)을 포함한다.
또한, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)는 공통적으로 하부 편광판(121), 하부 기판(161), 게이트 절연막(181), 보호막(182), 액정층(155), 공통 전극(185), 상부 편광판(122), 차광층(177) 및 상부 기판(162)을 포함한다.
하부 패널(101)은 하부 기판(161), 제 1 화소 트랜지스터(TFT1), 제 2 화소 트랜지스터(TFT2), 제 1 화소 전극(PE1), 제 2 화소 전극(PE2), 게이트 절연막(181), 보호막(182) 및 하부 편광판(121)을 포함한다.
제 1 화소 트랜지스터(TFT1)는 반도체층(114), 제 1 저항성 접촉층(115a), 제 2 저항성 접촉층(115b), 게이트 전극(GE1), 소스 전극(SE1) 및 드레인 전극(DE1)을 포함한다.
게이트 전극(GE1)은 게이트 라인(GL1)과 일체로 구성된다. 게이트 전극(GE1)은 하부 기판(161) 상에 위치한다. 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE1) 중 적어도 하나는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 또는 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 또는 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 또는 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1) 중 적어도 하나는, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1) 중 적어도 하나는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도 4에서의 GL0은 더미 게이트 라인이며, 게이트 라인과 동일한 층상에 위치한다. 더미 게이트 라인(GL0)은 제 1 게이트 라인에 접속된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 제 1 및 제 2 화소 전극들(PE1, PE2)과 중첩한다. 더미 게이트 라인(GL0)과 제 1 화소(PX1)의 제 1 화소 전극(PE1) 사이, 그리고 더미 게이트 라인(GL0)과 제 2 화소(PX2)의 제 2 화소 전극(PE2) 사이에 각각 전술된 보조용량 커패시터(Cst)가 형성된다. 더미 게이트 라인은 게이트 라인과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
반도체층(114)은 게이트 절연막(181) 상에 위치한다. 이때 반도체층(114)은 게이트 절연막(181)의 하부에 위치한 게이트 전극(GE1)과 중첩한다. 반도체층(114)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다.
제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(115a, 115b)은 반도체층(114) 상에 위치한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(115a, 115b)은 반도체층(114)의 채널 부분을 제외한 부분에 대응되게 반도체층(114) 상에 위치한다. 제 1 저항성 접촉층(115a)과 제 2 저항성 접촉층(115b)은 서로 분리되어 있다. 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들(115a, 115b) 각각은 인(phosphorus) 과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
소스 전극(SE1)은 데이터 라인(DL1)과 일체로 구성된다. 소스 전극(SE1)은 제 1 저항성 접촉층(115a) 상에 위치한다.
드레인 전극(DE1)은 제 2 저항성 접촉층(115a) 상에 위치한다. 드레인 전극(DE1)은 제 1 화소 전극(PE1)에 연결된다.
데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1) 및 드레인 전극(DE1) 중 적어도 하나는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1) 및 드레인 전극(DE1) 중 적어도 하나는 내화성 금속막과 저저항 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴(또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 중간막과 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1) 및 드레인 전극(DE1) 중 적어도 하나는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
제 1 화소 전극(PE1)은 보호막(182) 상에 위치한다. 이때, 제 1 화소 전극(PE1)은 보호막(182)의 콘택홀을 통해 드레인 전극(DE1)에 접속된다. 제 1 화소 전극(PE1)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다.
제 2 화소 트랜지스터(TFT2)는 반도체층(116), 제 1 저항성 접촉층(117a), 제 2 저항성 접촉층(117b), 게이트 전극(GE2), 소스 전극(SE2) 및 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)에 포함된 반도체층(116), 제 1 저항성 접촉층(117a), 제 2 저항성 접촉층(117b), 게이트 전극(GE2), 소스 전극(SE2) 및 드레인 전극(DE2)은 전술된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)의 반도체층(114), 제 1 저항성 접촉층(115a), 제 2 저항성 접촉층(115b), 게이트 전극(GE1), 소스 전극(SE1) 및 드레인 전극(DE1)과 실질적으로 동일하므로, 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)의 구성 요소들에 대한 설명은 전술된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)의 구성 요소들에 대한 설명을 참조한다.
한편, 게이트 절연막(181)은 전체 게이트 라인들 및 전체 게이트 전극들을 포함한 하부 기판(161)의 전면(全面)에 위치한다. 게이트 절연막(181)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(181)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(182)은 전체 소스 전극 및 전체 드레인 전극을 포함한 하부 기판(161)의 전면에 위치한다. 보호막(182)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 보호막(182)은 무기 절연물로 만들어질 수도 있는 바, 이와 같은 경우 그 무기 절연물로서 감광성(photosensitivity)을 가지며 유전 상수(dielectric constant)가 약 4.0인 것이 사용될 수 있다. 보호막(182)은 또한, 유기막의 우수한 절연 특성을 가지면서도 노출된 반도체층(114, 116) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(182)의 두께는 약 5000Å 이상일 수 있고, 약 6000 Å 내지 약 8000 Å 일 수 있다.
하부 편광판(121)은 하부 기판(161)의 배면에 위치한다.
상부 패널(102)은 상부 기판(162), 차광층(177), 파장 변환층(195), 광투과층(198), 상부 편광판(122) 및 공통 전극(185)을 포함한다.
차광층(177)은 상부 기판(162) 상에 위치한다. 차광층(177)은 복수의 개구부들을 갖는다. 개구부는 제 1 및 제 2 화소(PX1, PX2)의 제 1 및 제 2 화소 전극(PE1, PE2)에 대응하여 위치한다. 예를 들어, 차광층(177)은 제 1 화소 전극(PE1)에 대응되는 부분에 제 1 개구부를 가지며, 제 2 화소 전극(PE2)에 대응되는 부분에 제 2 개구부를 갖는다. 차광층(177)은 개구부들을 제외한 부분에서의 광을 차단한다. 예를 들어, 차광층(177)은 화소 트랜지스터들(TFT1, TFT2), 게이트 라인들(GL1 내지 GLi) 및 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 상에 위치하여 이들을 통과한 광이 외부로 방출되는 것을 차단한다.
파장 변환층(195)은 제 1 화소(PX1)에 위치한다. 예를 들어, 파장 변환층(195)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 화소(PX1)의 제 1 화소 전극(PE1)에 대응하게 차광층(177)의 개구부에 위치할 수 있다. 다시 말하여, 파장 변환층(195)은 그 개구부에 의해 노출된 상부 기판(162) 상에 위치할 수 있다. 이때, 파장 변환층(195)의 가장자리는 차광층(177) 상에 위치할 수 있다.
파장 변환층(195)은 제 1 광을 통과시킨다. 또한, 파장 변환층(195)은 제 2 광의 파장을 변환하여 제 3 광을 방출한다.
제 1 광의 파장은 제 2 광의 파장보다 길다. 그리고, 제 3 광의 파장은 제 1 광의 파장보다 짧고 제 2 광의 파장보다 길다. 다시 말하여, 제 3 광은 제 1 광과 제 2 광 사이의 파장을 갖는다. 예를 들어, 제 1 광원(821)으로서 적색 발광 다이오드가 사용되고, 제 2 광원(822)으로서 청색 발광 다이오드가 사용될 때, 파장 변환층(195)은 제 1 광원(821)으로부터의 적색광을 그대로 통과시키는 반면, 제 2 광원(822)으로부터의 청색광을 녹색광으로 변환하여 방출한다. 여기서, 녹색광은 적색광보다 짧고 청색광보다 긴 파장을 갖는다.
이를 위해, 파장 변환층(195)은, 예를 들어 양자 점(Quantum dot) 입자를 포함할 수 있다. 또한, 이 파장 변환층(195)은 황화물(Sulfide), 규소(Si) 및 질화물(Nitride) 계열의 금속 원소 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
양자 점 입자는 광의 파장을 변환하여 원하는 특정 광을 방출한다. 양자 점 입자의 크기에 따라 파장 변환층(195)으로부터 방출되는 광의 파장이 달라진다. 다시 말하여, 양자 점의 직경에 따라 파장 변환층(195)으로부터 방출되는 광의 색상이 달라진다.
양자 점 입자는 2nm 이상 내지 10nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 양자 점 입자가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 발생되며, 양자 점의 크기가 커지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 발생된다. 예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 적색광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 녹색광을 방출하며, 그리고 5nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 청색광을 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 내부 코어와 내부 코어를 감싸는 외부 쉘로 이루어진 이중 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로 CdSe/ZnS 물질로 이루어진 양자 점 입자는 CdSe로 이루어진 내부 코어와 ZnS로 이루어진 외부 쉘을 포함한다.
이와 달리, 파장 변환층(195)은 전술된 양자 점 입자 대신 양자 막대(quantum rod) 입자를 포함할 수도 있다.
광투과층(198)은 제 2 화소(PX2)에 위치한다. 예를 들어, 광투과층(198)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 화소(PX2)의 제 2 화소 전극(PE2)에 대응하게 차광층(177)의 개구부에 위치할 수 있다. 다시 말하여, 광투과층(198)은 그 개구부에 의해 노출된 상부 기판(162) 상에 위치할 수 있다. 이때, 광투과층(198)의 가장자리는 차광층(177) 상에 위치할 수 있다.
광투과층(198)은 제 1 및 제 2 광을 모두 통과시킨다. 예를 들어, 제 1 광원(821)으로서 적색 발광 다이오드가 사용되고, 제 2 광원(822)으로서 청색 발광 다이오드가 사용될 때, 광투과층(198)은 제 1 광원(821)으로부터의 적색광을 그대로 통과시키고, 제 2 광원(822)으로부터의 청색광을 그대로 통과시킨다. 이를 위해, 광투과층(198)는, 예를 들어 투명 감광제(transparent photoresist)를 포함할 수 있다.
한편, 광투과층(198)은 광산란제를 더 포함할 수도 있다. 광산란제로서 이산화티타늄(TiO2)이 사용될 수 있다.
상부 편광판(122)은 파장 변환층(195) 및 광투광층(198) 상에 위치한다. 상부 편광판(122)의 투과축과 하부 편광판(121)의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 게이트 라인(GL)에 나란하게 배열된다.
공통 전극(185)은 상부 편광판(122) 상에 위치한다. 예를 들어, 공통 전극(185)은 상부 편광판(122)을 포함한 상부 기판(162)의 전면에 위치할 수 있다. 공통 전극(185)은, 예를 들어, 직류 전압인 공통 전압을 전송한다. 이와 달리, 공통 전극은 교류 전압을 전송할 수도 있다. 공통 전극(185)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
공통 전극(185)은 제 1 및 제 2 화소 전극들(PE1, PE2)과 함께 액정층(155)에 전계를 인가한다. 이에 따라, 공통 전극(185)과 제 1 화소 전극(PE1) 사이의 액정층에 제 1 전계가 형성되고, 공통 전극(185)과 제 2 화소 전극(PE2) 사이의 액정층에 제 2 전계가 형성된다.
이와 같이 구성된 표시 장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이고, 도 7a 내지 도 7c는 도 6의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 표시 장치는 한 필드 기간(한 프레임 기간) 동안 적색 영상, 녹색 영상 및 청색 영상을 순차적으로 표시한다. 즉, 본 발명에 따른 표시 장치는 FSC(Field Sequential Color) 방식으로 한 필드의 영상을 표시한다.
하나의 필드 기간(F)은, 도 6에 도시된 하나의 예와 같이, 3개의 서브 필드 기간들(SF1, SF2, SF3)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 각 필드 기간 마다 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GLi)이 순차적으로 발생된다. 제 1 내지 제 i 게이트 신호들은 제 1 내지 제 i 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)로 차례로 공급된다. 예를 들어, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GLi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GLi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 이후 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GLi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생된다. 한편, 도시되지 않았지만, 인접한 서브 필드 기간 사이에 블랭크 기간이 더 포함될 수 있다. 블랭크 기간 동안, 그 블랭크 기간 이후의 서브 필드 기간에 필요한 게이트 신호들 및 데이터 신호들이 준비될 수 있다.
제 1 광원(821)은 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 점등되고, 나머지 제 2 및 제 3 서브 필드 기간(SF2, SF3)들 동안 소등된다. 반면, 제 2 광원(822)은 제 2 서브 필드 기간(SF2) 및 제 3 서브 필드 기간(SF3) 동안 점등되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 소등된다. 이를 위해, 제 1 광원(821)으로 인가되는 제 1 광원 구동 신호(LS1)는 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 2 및 제 3 서브 필드 기간(SF2, SF3) 동안 로우 상태로 유지된다. 반면, 제 2 광원(822)으로 인가되는 제 2 광원 구동 신호(LS2)는 제 2 서브 필드 기간(SF2) 및 제 3 서브 필드 기간(SF3) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 로우 상태로 유지된다. 여기서, 제 1 광원(821)이 적색광(R)에 해당하는 파장을 갖는 제 1 광을 방출하고, 제 2 광원(822)이 청색광(B)에 해당하는 파장을 갖는 제 2 광을 방출하는 것으로 가정한다.
도 6에는 제 1 데이터 라인(DL1)으로 인가되는 제 1 영상 데이터 신호(DS1)와 제 2 데이터 라인(DL2)으로 인가되는 제 2 영상 데이터 신호(DS2)가 나타나 있다. 제 1 영상 데이터 신호(DS1)는 적색 영상 데이터 신호(Rd), 녹색 영상 데이터 신호(Gd) 및 블랙 영상 데이터 신호(BK)를 포함한다. 제 2 영상 데이터 신호(DS2)는 블랙 영상 데이터 신호(BK) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)를 포함한다. 여기서, 적색 영상 데이터 신호(Rd), 녹색 영상 데이터 신호(Gd) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)는 공통 전극(185)에 인가되는 공통 전압보다 더 크거나 또는 더 작은 레벨의 전압 신호이며, 그리고 블랙 영상 데이터 신호(BK)는 그 공통 전압과 실질적으로 동일한 레벨의 전압 신호이다.
여기서, 도 6에서의 한 필드 기간(F)은, 예를 들어, 180[Hz]의 속도로 구동될 수 있다. 이때, 제 1 서브 필드 기간은 A[Hz]의 속도로, 제 2 서브 필드 기간은 B[Hz]의 속도로, 그리고 제 3 서브 필드 기간은 C[Hz]의 속도로 구동될 수 있는 바, 여기서 “A+B+C”는 180Hz일 수 있다. 예를 들어, A, B 및 C 각각은 60[Hz]일 수 있다.
먼저, 도 6 및 도 7a를 참조하여, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 게이트 신호(GS1)는 하이 상태를 갖는다. 이 하이 상태의 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로 인가된다. 이에 따라 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)가 턴-온되고, 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE2)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)가 턴-온된다.
또한, 전술된 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로 적색 영상 데이터 신호(Rd)가 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가된다. 이에 따라, 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 적색 영상 데이터 신호(Rd)는 턴-온된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)를 통해 제 1 화소 전극(PE1)으로 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로부터의 블랙 영상 데이터 신호(BK)는 턴-온된 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)를 통해 제 2 화소 전극(PE2)으로 인가된다.
그러면, 적색 영상 데이터 신호(Rd)가 인가된 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)이 회전한다. 예를 들어, 액정층(155)은 음의 유전 이방성을 가지며 수직 배향된 액정 분자들을 포함할 수 있는 바, 이와 같은 경우 액정 분자들은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면(하부 또는 상부 기판(161, 162)의 면)에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다. 이하, 앞으로 설명될 액정층(155)은 위와 같이 음의 유전 이방성을 가지며 수직 배향된 액정 분자들을 포함하는 것으로 가정한다.
한편, 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가된 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이에는 전계가 발생되지 않는다. 이는 블랙 영상 데이터 신호(BK)와 공통 전극(185)의 공통 전압이 실질적으로 동일한 레벨의 전압을 갖기 때문이다. 이에 따라, 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)은 회전하지 않고 초기 배향 상태로 유지된다. 즉, 액정 분자들(LC1)은 기판의 면과 수직하게 배열된 장축을 갖는다.
또한, 전술된 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 하이 상태의 제 1 광원 구동 신호(LS1)가 제 1 광원(821)으로 인가되고, 로우 상태의 제 2 광원 구동 신호(LS2)가 제 2 광원(822)으로 인가된다. 이에 따라, 그 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 광원(821)은 점등 상태를 유지하고, 제 2 광원(822)은 소등 상태를 유지한다. 다시 말하여, 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 광원(821)은 제 1 광(이하, 적색광(R))을 방출하는 반면, 제 2 광원(822)은 제 2 광(이하, 청색광(B))을 방출하지 않는다. 제 1 광원(821)으로부터 방출된 적색광(R)은 하부 편광판(121)을 통해 선편광된다(linearly polarized). 즉, 적색광(R)은 그 하부 편광판(121)의 투과축을 따라 편광된다. 그리고, 그 선편광된 적색광(R)은 제 1 화소(PX1)의 액정층 및 제 2 화소(PX2)의 액정층을 포함한 전 액정층(155)에 입사된다.
제 1 화소(PX1)의 액정층에 입사된 선편광된 적색광(R)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광된다(elliptically polarized). 이는 제 1 화소(PX1)의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)이 기판의 면과 평행하게 배열된 장축을 갖기 때문이다. 그 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 적색광(R)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)을 통해 파장 변환층에 입사된다. 적색광(R)의 파장은 파장 변환층(195)에서 변환 가능한 파장 범위에 위치하지 않으므로, 파장 변환층(195)은 그 타원편광된 적색광(R)을 그대로 통과시켜 외부로 방출한다. 이때, 파장 변환층(195)으로부터의 적색광(R)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 기간 동안 제 1 화소(PX1)는 적색광(R)을 방출한다.
한편, 제 2 화소(PX2)의 액정층에 입사된 선편광된 적색광(R)은 그 액정층을 통과하면서 아무런 편광 변화를 겪지 않는다. 이는 제 2 화소(PX2)의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)이 기판의 면에 대하여 수직하게 배열된 장축을 갖기 때문이다. 그 선편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 적색광(R)은 상부 편광판(122)의 광축과 교차하는 방향으로 선편광된 광이므로, 그 선편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)을 통과할 수 없다. 따라서, 선편광된 적색광(R)은 외부로 방출되지 못한다. 결국, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)는 어떠한 광도 방출하지 않는다.
이와 같이, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1)는 광투과 모드(mode)로 동작하고, 제 2 화소(PX2)는 광차단 모드로 동작한다. 이에 따라 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1)는 적색 영상 데이터 신호(Rd)에 따른 적색광(R)을 방출함으로써 적색 영상을 표시하며, 제 2 화소(PX2)는 블랙 영상 데이터 신호(BK)에 따라 백라이트 유닛(343)으로부터의 적색광(R)을 차단한다. 그러므로, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)를 포함하는 단위 화소(UPX)는 적색광(R)을 방출한다. 다시 말하여, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안, 단위 화소(UPX)는 적색 영상을 표시한다.
한편, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 다른 수평기간들 마다 다른 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)이 전술된 제 1 수평기간(T1)의 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)과 같이 동작하므로, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 모든 단위 화소(UPX)들은 적색 영상을 표시한다.
또 한편, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)로 블랙 영상 데이터 신호(BK) 대신 적색 영상 데이터 신호(Rd)가 인가될 수도 있다. 즉, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)는 광투과 모드로 동작할 수 있다. 이와 같은 경우, 제 1 수평기간(T1)에 제 2 화소(PX2)로부터 적색광(R)이 방출된다.
이어서, 도 6 및 도 7b를 참조하여, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 게이트 신호(GS1)는 하이 상태를 갖는다. 이 하이 상태의 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로 인가된다. 이에 따라 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)가 턴-온되고, 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE2)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)가 턴-온된다.
또한, 전술된 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로 녹색 영상 데이터 신호(Gd)가 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가된다. 이에 따라, 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 녹색 영상 데이터 신호(Gd)는 턴-온된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)를 통해 제 1 화소 전극(PE1)으로 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로부터의 블랙 영상 데이터 신호(BK)는 턴-온된 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)를 통해 제 2 화소 전극(PE2)으로 인가된다.
그러면, 녹색 영상 데이터 신호(Gd)가 인가된 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)이 회전한다. 따라서, 액정 분자들(LC1)은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다.
한편, 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가된 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이에는 전계가 발생되지 않는다. 이에 따라, 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)은 회전하지 않고 초기 배향 상태로 유지된다. 즉, 액정 분자들(LC2)은 기판의 면과 수직하게 배열된 장축을 갖는다.
또한, 전술된 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 로우 상태의 제 1 광원 구동 신호(LS1)가 제 1 광원(821)으로 인가되고, 하이 상태의 제 2 광원 구동 신호(LS2)가 제 2 광원(822)으로 인가된다. 이에 따라, 그 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 광원(821)은 소등 상태를 유지하고, 제 2 광원(822)은 점등 상태를 유지한다. 다시 말하여, 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 광원(821)은 적색광(R)을 방출하지 않는 반면, 제 2 광원(822)은 청색광(B)을 방출한다. 제 2 광원(822)으로부터 방출된 청색광(B)은 하부 편광판(121)을 통해 선편광 된다. 즉, 청색광(B)은 그 하부 편광판(121)의 투과축을 따라 편광된다. 그리고, 그 선편광된 청색광(B)은 제 1 화소(PX1)의 액정층 및 제 2 화소(PX2)의 액정층을 포함한 전 액정층(155)에 입사된다.
제 1 화소(PX1)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광되고, 그 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 녹색광(G)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 녹색광(G)은 상부 편광판(122)을 통해 파장 변환층(195)에 입사된다. 청색광(B)의 파장은 파장 변환층(195)에서 변환 가능한 파장 범위에 위치하므로, 파장 변환층(195)은 타원편광된 청색광(B)의 파장을 변환한다. 예를 들어, 파장 변환층(195)은 청색광(B)을 그 청색광(B)의 파장보다 길고 적색광(R)의 파장보다 짧은 파장을 갖는 제 3 광(이하, 녹색광(G))으로 변환하여 외부로 방출한다. 이때, 파장 변환층(195)으로부터의 녹색광(G)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1)는 녹색광(G)을 방출한다.
한편, 제 2 화소(PX2)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 아무런 편광 변화를 겪지 않는다. 그 선편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 청색광(B)은 상부 편광판(122)의 광축과 교차하는 방향으로 선편광된 광이므로, 그 선편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)을 통과할 수 없다. 따라서, 선편광된 청색광(B)은 외부로 방출되지 못한다. 결국, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 2 화소(PX2)는 어떠한 광도 방출하지 않는다.
이와 같이, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1)는 광투과 모드로 동작하고, 제 2 화소(PX2)는 광차단 모드로 동작한다. 이에 따라 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1)는 녹색 영상 데이터 신호(Gd)에 따른 녹색광(G)을 방출함으로써 녹색 영상을 표시하며, 제 2 화소(PX2)는 블랙 영상 데이터 신호(BK)에 따라 백라이트 유닛(343)으로부터의 청색광(B)을 차단한다. 그러므로, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)를 포함하는 단위 화소(UPX)는 녹색광(G)을 방출한다. 다시 말하여, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안, 단위 화소(UPX)는 녹색 영상을 표시한다.
한편, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 다른 수평기간들 마다 다른 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)이 전술된 제 2 수평기간(T2)의 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)과 같이 동작하므로, 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 모든 단위 화소(UPX)들은 녹색 영상을 표시한다.
다음으로, 도 6 및 도 7c를 참조하여, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 게이트 신호(GS1)는 하이 상태를 갖는다. 이 하이 상태의 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로 인가된다. 이에 따라 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)가 턴-온되고, 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE2)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)가 턴-온된다.
또한, 전술된 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로 청색 영상 데이터 신호(Bd)가 인가된다. 이에 따라, 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 블랙 영상 데이터 신호(BK)는 턴-온된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)를 통해 제 1 화소 전극(PE1)으로 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로부터의 청색 영상 데이터 신호(Bd)는 턴-온된 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)를 통해 제 2 화소 전극(PE2)으로 인가된다.
그러면, 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가된 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이에는 전계가 발생되지 않는다. 이에 따라, 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)은 회전하지 않고 초기 배향 상태로 유지된다. 즉, 액정 분자들(LC1)은 기판의 면과 수직하게 배열된 장축을 갖는다.
한편, 청색 영상 데이터 신호(Bd)가 인가된 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)이 회전한다. 따라서, 액정 분자들(LC2)은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다.
또한, 전술된 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 로우 상태의 제 1 광원 구동 신호(LS1)가 제 1 광원(821)으로 인가되고, 하이 상태의 제 2 광원 구동 신호(LS2)가 제 2 광원(822)으로 인가된다. 이에 따라, 그 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 광원(821)은 소등 상태를 유지하고, 제 2 광원(822)은 점등 상태를 유지한다. 다시 말하여, 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 광원(821)은 적색광(R)을 방출하지 않는 반면, 제 2 광원(822)은 청색광(B)을 방출한다. 제 2 광원(822)으로부터 방출된 청색광(B)은 하부 편광판(121)을 통해 선편광 된다. 즉, 청색광(B)은 그 하부 편광판(121)의 투과축을 따라 편광된다. 그리고, 그 선편광된 청색광(B)은 제 1 화소(PX1)의 액정층 및 제 2 화소(PX2)의 액정층을 포함한 전 액정층(155)에 입사된다.
제 1 화소(PX1)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 아무런 편광 변화를 겪지 않는다. 그 선편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 녹색광(G)은 상부 편광판(122)의 광축과 교차하는 방향으로 선편광된 광이므로, 그 선편광된 녹색광(G)은 상부 편광판(122)을 통과할 수 없다. 따라서, 선편광된 녹색광(G)은 외부로 방출되지 못한다. 따라서, 선편광된 녹색광(G)은 외부로 방출되지 못한다. 결국, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 화소(PX1)는 어떠한 광도 방출하지 않는다.
한편, 제 2 화소(PX2)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광되고, 그 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 청색광(B)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)을 통해 광투과층(198)에 입사된다. 그 타원편광된 청색광(B)은 광투과층(198)을 그대로 통과하여 외부로 방출된다. 여기서, 광투광층(198)으로부터의 청색광(B)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 2 화소(PX2)는 청색광(B)을 방출한다.
이와 같이, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 화소(PX1)는 광차단 모드로 동작하고, 제 2 화소(PX2)는 광투과 모드로 동작한다. 이에 따라 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 화소(PX1)는 블랙 영상 데이터 신호(BK)에 따라 백라이트 유닛(343)으로부터의 청색광(B)을 차단하며, 제 2 화소(PX2)는 청색 영상 데이터 신호(Bd)에 따른 청색광(B)을 방출함으로써 청색 영상을 표시한다. 그러므로, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)를 포함하는 단위 화소(UPX)는 청색광(B)을 방출한다. 다시 말하여, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안, 단위 화소(UPX)는 청색 영상을 표시한다.
한편, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 다른 수평기간들 마다 다른 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)이 전술된 제 3 수평기간(T3)의 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)과 같이 동작하므로, 제 3 서브 필드 기간(SF3) 동안 모든 단위 화소(UPX)들은 청색 영상을 표시한다.
이와 같이, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에서의 적색 영상, 제 2 서브 필드 기간(SF2)에서의 녹색 영상 및 제 3 서브 필드 기간(SF3)에서의 청색 영상이 한 필드 기간(F) 동안 순차적으로 표시됨으로써 한 필드의 영상이 표현된다.
도 6, 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 있어서, 한 필드 기간(F) 내에서 제 1 내지 제 3 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF3)의 시작 순서는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다. 이는 하나의 예일 뿐, 제 1 내지 제 3 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF3)의 순서는 얼마든지 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 어느 한 프레임 기간에서의 제 1 내지 제 3 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF3)의 시작 순서와 다른 한 프레임 기간에서의 제 1 내지 제 3 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF3)의 시작 순서는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 프레임 기간에는 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 해당하는 동작이 수행되는 반면, 제 2 프레임 기간에는 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 표시 장치는 2개의 서브 필드 기간들 동안 하나의 단위 영상을 표시할 수도 있다. 이를 도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조로 상세히 설명한다.
도 8은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 다른 타이밍도이고, 도 9a 및 도 9b는 도 8의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 표시 장치는 한 필드 기간(한 프레임 기간) 동안 적색 영상, 녹색 영상 및 청색 영상을 순차적으로 표시한다. 즉, 본 발명에 따른 표시 장치는 FSC 방식으로 한 필드의 영상을 표시한다. 하나의 필드 기간(F)은, 도 8에 도시된 하나의 예와 같이, 2개의 서브 필드 기간들(SF1, SF2)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 각 필드 기간 마다 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 순차적으로 발생된다. 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)은 제 1 내지 제 i 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)로 차례로 공급된다. 예를 들어, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생된다. 한편, 도시되지 않았지만, 인접한 서브 필드 기간 사이에 블랭크 기간이 더 포함될 수 있다.
제 1 광원(821)은 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 점등되고, 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 소등된다. 반면, 제 2 광원(822)은 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 점등되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 소등된다. 이를 위해, 제 1 광원(821)으로 인가되는 제 1 광원 구동 신호(LS1)는 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 로우 상태로 유지된다. 반면, 제 2 광원(822)으로 인가되는 제 2 광원 구동 신호(LS2)는 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 로우 상태로 유지된다. 여기서, 제 1 광원(821)이 적색광(R)에 해당하는 파장을 갖는 제 1 광을 방출하고, 제 2 광원(822)이 청색광(B)에 해당하는 파장을 갖는 제 2 광을 방출하는 것으로 가정한다.
도 8에는 제 1 데이터 라인(DL1)으로 인가되는 제 1 영상 데이터 신호(DS1)와 제 2 데이터 라인(DL2)으로 인가되는 제 2 영상 데이터 신호(DS2)가 나타나 있다. 제 1 영상 데이터 신호(DS1)는 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1) 및 녹색 영상 데이터 신호(Gd)를 포함한다. 제 2 영상 데이터 신호(DS2)는 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)를 포함한다. 여기서, 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1), 녹색 영상 데이터 신호(Gd), 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)는 공통 전극(185)에 인가되는 공통 전압보다 더 크거나 또는 더 작은 레벨의 전압 신호이다.
도 8에서의 한 필드 기간(F)은, 예를 들어, 120[Hz]의 속도로 구동될 수 있다. 이때, 제 1 서브 필드 기간은 A[Hz]의 속도로, 그리고 제 2 서브 필드 기간은 B[Hz]의 속도로 구동될 수 있는 바, 여기서 “A+B”는 120Hz일 수 있다. 예를 들어, A 및 B 각각은 60[Hz]일 수 있다.
먼저, 도 8 및 도 9a를 참조하여, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 게이트 신호(GS1)는 하이 상태를 갖는다. 이 하이 상태의 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로 인가된다. 이에 따라 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)가 턴-온되고, 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)가 턴-온된다.
또한, 전술된 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1)가 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2)가 인가된다. 이에 따라, 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1)는 턴-온된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)를 통해 제 1 화소 전극(PE1)으로 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로부터의 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2)는 턴-온된 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)를 통해 제 2 화소 전극(PE2)으로 인가된다.
그러면, 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1)가 인가된 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)이 회전한다. 예를 들어, 액정층(155)은 음의 유전 이방성을 가지며 수직 배향된 액정 분자들을 포함할 수 있는 바, 이와 같은 경우 액정 분자들은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다. 이하, 앞으로 설명될 액정층(155)은 위와 같이 음의 유전 이방성을 가지며 수직 배향된 액정 분자들을 포함하는 것으로 가정한다.
그리고, 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2)가 인가된 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)이 회전한다. 예를 들어, 액정층의 액정 분자들(LC2)은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다.
또한, 전술된 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 하이 상태의 제 1 광원 구동 신호(LS1)가 제 1 광원(821)으로 인가되고, 로우 상태의 제 2 광원 구동 신호(LS2)가 제 2 광원(822)으로 인가된다. 이에 따라, 그 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 광원(821)은 점등 상태를 유지하고, 제 2 광원(822)은 소등 상태를 유지한다. 다시 말하여, 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 광원(821)은 제 1 광(이하, 적색광(R))을 방출하는 반면, 제 2 광원(822)은 제 2 광(이하, 청색광(B))을 방출하지 않는다. 제 1 광원(821)으로부터 방출된 적색광(R)은 하부 편광판(121)을 통해 선편광 된다. 즉, 적색광(R)은 그 하부 편광판(121)의 투과축을 따라 편광된다. 그리고, 그 선편광된 적색광(R)은 제 1 화소(PX1)의 액정층 및 제 2 화소(PX2)의 액정층을 포함한 전 액정층(155)에 입사된다.
제 1 화소(PX1)의 액정층에 입사된 선편광된 적색광(R)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광된다. 이는 제 1 화소(PX1)의 액정층에 포함된 액정 분자들이 기판의 면(또는 하부 기판의 면)과 평행하게 배열된 장축을 갖기 때문이다. 그 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 적색광(R)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)을 통해 파장 변환층(195)에 입사된다. 적색광(R)의 파장은 파장 변환층(195)에서 변환 가능한 파장 범위에 위치하지 않으므로, 파장 변환층(195)은 그 타원편광된 적색광(R)을 그대로 통과시켜 외부로 방출한다. 이때, 파장 변환층(195)으로부터의 적색광(R)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1)는 적색광(R)을 방출한다.
제 2 화소(PX2)의 액정층에 입사된 선편광된 적색광(R)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광된다. 이는 제 2 화소(PX2)의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)이 기판의 면과 평행하게 배열된 장축을 갖기 때문이다. 그 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 적색광(R)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 적색광(R)은 상부 편광판(122)을 통해 광투과층(198)으로 입사된다. 광투과층(198)은 그 타원편광된 적색광(R)을 그대로 통과시켜 외부로 방출한다. 이때, 광투과층(198)으로부터의 적색광(R)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)는 적색광(R)을 방출한다.
이와 같이, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 기간 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)는 모두 광투과 모드로 동작한다. 이에 따라 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1)는 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1)에 따른 적색광(R)을 방출함으로써 적색 영상을 표시하며, 제 2 화소(PX2)는 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2)에 따른 적색광(R)을 방출함으로써 적색 영상을 표시한다. 그러므로, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)를 포함하는 단위 화소(UPX)는 적색광(R)을 방출한다. 다시 말하여, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안, 단위 화소(UPX)는 적색 영상을 표시한다.
한편, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 다른 수평기간들 마다 다른 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)이 전술된 제 1 수평기간(T1)의 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)과 같이 동작하므로, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 모든 단위 화소(UPX)들은 적색 영상을 표시한다.
또 한편, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)로 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2) 대신 전술된 바와 같은 블랙 영상 데이터 신호(BK)가 인가될 수도 있다. 즉, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 2 화소(PX2)가 광차단 모드로 동작할 수 있다. 이와 같은 경우, 제 2 화소(PX2)로부터 어떠한 광도 방출되지 않는다.
이어서, 도 8 및 도 9b를 참조하여, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 게이트 신호(GS1)는 하이 상태를 갖는다. 이 하이 상태의 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로 인가된다. 이에 따라 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE1)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)가 턴-온되고, 제 1 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE2)을 통해 제 1 게이트 신호(GS1)를 공급받는 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)가 턴-온된다.
또한, 전술된 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로 녹색 영상 데이터 신호(Gd)가 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로 청색 영상 데이터 신호(Bd)가 인가된다. 이에 따라, 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 녹색 영상 데이터 신호(Gd)는 턴-온된 제 1 화소 트랜지스터(TFT1)를 통해 제 1 화소 전극(PE1)으로 인가되고, 제 2 데이터 라인(DL2)으로부터의 청색 영상 데이터 신호(Bd)는 턴-온된 제 2 화소 트랜지스터(TFT2)를 통해 제 2 화소 전극(PE2)으로 인가된다.
그러면, 녹색 영상 데이터 신호(Gd)가 인가된 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 1 화소 전극(PE1)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC1)이 회전한다. 따라서, 액정 분자들(LC1)은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다.
그리고, 청색 영상 데이터 신호(Bd)가 인가된 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이에 전계가 형성되며, 그 전계에 의해 제 2 화소 전극(PE2)과 공통 전극(185) 사이의 액정층에 포함된 액정 분자들(LC2)이 회전한다. 따라서, 액정 분자들(LC2)은 그 전계에 의해 회전하여 기판의 면에 대하여 소정 각도로 기울어진 장축을 갖게 된다.
또한, 전술된 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 로우 상태의 제 1 광원 구동 신호(LS1)가 제 1 광원(821)으로 인가되고, 하이 상태의 제 2 광원 구동 신호(LS2)가 제 2 광원(822)으로 인가된다. 이에 따라, 그 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 광원(821)은 소등 상태를 유지하고, 제 2 광원(822)은 점등 상태를 유지한다. 다시 말하여, 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 광원(821)은 적색광(R)을 방출하지 않는 반면, 제 2 광원(822)은 청색광(B)을 방출한다. 제 2 광원(822)으로부터 방출된 청색광(B)은 하부 편광판(121)을 통해 선편광 된다. 즉, 청색광(B)은 그 하부 편광판(121)의 투과축을 따라 편광된다. 그리고, 그 선편광된 청색광(B)은 제 1 화소(PX1)의 액정층 및 제 2 화소(PX2)의 액정층을 포함한 전 액정층(155)에 입사된다.
제 1 화소(PX1)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광되고, 그 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 녹색광(G)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 녹색광(G)은 상부 편광판(122)을 통해 파장 변환층(195)에 입사된다. 청색광(B)의 파장은 파장 변환층(195)에서 변환 가능한 파장 범위에 위치하므로, 파장 변환층(195)은 그 타원편광된 청색광(B)의 파장을 변환한다. 예를 들어, 파장 변환층(195)은 청색광(B)을 그 청색광(B)의 파장보다 길고 적색광(R)의 파장보다 짧은 파장을 갖는 제 3 광(이하, 녹색광(G))으로 변환하여 외부로 방출한다. 이때, 파장 변환층(195)으로부터의 녹색광(G)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1)는 녹색광(G)을 방출한다.
그리고, 제 2 화소(PX2)의 액정층에 입사된 선편광된 청색광(B)은 그 액정층을 통과하면서 타원편광되고, 그 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)에 입사된다. 상부 편광판(122)에 입사된 청색광(B)은 타원편광된 광이므로 그 상부 편광판(122)을 통과할 수 있다. 따라서, 타원편광된 청색광(B)은 상부 편광판(122)을 통해 광투과층(198)에 입사된다. 광투과층(198)은 그 타원편광된 청색광(B)을 그대로 통과시켜 외부로 방출한다. 이때, 광투과층(198)으로부터의 청색광(B)은 상부 기판(162)을 통해 외부로 방출된다. 결국, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 2 화소(PX2)는 청색광(B)을 방출한다.
이와 같이, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)는 모두 광투과 모드로 동작한다. 이에 따라 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1)는 녹색 영상 데이터 신호(Gd)에 따른 녹색광(G)을 방출함으로써 녹색 영상을 표시하고, 제 2 화소(PX2)는 청색 영상 데이터 신호(Bd)에 따른 청색광(B)을 방출함으로써 청색 영상을 표시한다. 그러므로, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안, 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)를 포함하는 단위 화소(UPX)는 녹색광(G) 및 청색광(B)을 함께 방출한다. 다시 말하여, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안, 단위 화소(UPX)는 녹색 영상 및 청색 영상을 표시한다.
한편, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 다른 수평기간들 마다 다른 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)이 전술된 제 2 수평기간(T2)의 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)과 같이 동작하므로, 제 2 서브 필드 기간(SF2) 동안 모든 단위 화소(UPX)들은 녹색 영상 및 청색 영상을 표시한다.
이와 같이, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에서의 적색 영상, 제 2 서브 필드 기간(SF2)에서의 녹색 영상 및 청색 영상이 한 필드 기간(F) 동안 순차적으로 표시됨으로써 한 필드의 영상이 표현된다.
도 8, 도 9a 및 도 9b에 있어서, 한 필드 기간(F) 내에서 제 1 및 제 2 서브 필드 기간들(SF1, SF2)의 시작 순서는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 먼저 수행되고, 이어서 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다. 이는 하나의 예일 뿐, 제 1 및 제 2 서브 필드 기간들(SF1. SF2)의 순서는 얼마든지 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 어느 한 프레임 기간에서의 제 1 및 제 2 서브 필드 기간들(SF1, SF2)의 시작 순서와 다른 한 프레임 기간에서의 제 1 및 제 2 서브 필드 기간들(SF1, SF2)의 시작 순서는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 프레임 기간에는 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 먼저 수행되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 수행되는 반면, 제 2 프레임 기간에는 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 먼저 수행되고, 이어서 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 표시 장치는 4개의 서브 필드 기간들 동안 하나의 단위 영상을 표시할 수도 있다. 이를 도 10, 도 11a 내지 도 11d를 참조로 상세히 설명한다.
도 10은 한 필드 기간 동안 발생되는 게이트 신호들, 영상 데이터 신호들 및 광원 구동 신호들의 타이밍도이고, 도 11a 내지 도 11d는 도 10의 신호들을 공급받는 본 발명의 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 표시 장치는 한 필드 기간(한 프레임 기간) 동안 적색 영상, 녹색 영상 및 청색 영상을 순차적으로 표시한다. 즉, 본 발명에 따른 표시 장치는 FSC 방식으로 한 필드의 영상을 표시한다. 하나의 필드 기간(F)은, 도 10에 도시된 하나의 예와 같이, 4개의 서브 필드 기간들(SF1, SF2, SF3, SF4)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 각 필드 기간 마다 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 순차적으로 발생된다. 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)은 제 1 내지 제 i 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)로 차례로 공급된다. 예를 들어, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 이후 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생되고, 그리고 이어서 제 4 서브 필드 기간(SF4)에 다시 제 1 내지 제 i 게이트 신호들(GS1 내지 GSi)이 제 1 게이트 신호(GS1)부터 순차적으로 발생된다. 한편, 도시되지 않았지만, 인접한 서브 필드 기간 사이에 블랭크 기간이 더 포함될 수 있다.
제 1 광원(821)은 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 점등되고, 나머지 제 2 내지 제 4 서브 필드 기간(SF2 내지 SF4)들 동안 소등된다. 반면, 제 2 광원(822)은 제 2 내지 제 4 서브 필드 기간(SF2 내지 SF4) 동안 점등되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 소등된다. 이를 위해, 제 1 광원(821)으로 인가되는 제 1 광원 구동 신호(LS1)는 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 2 내지 제 4 서브 필드 기간(SF2 내지 SF4)들 동안 로우 상태로 유지된다. 반면, 제 2 광원(822)으로 인가되는 제 2 광원 구동 신호(LS2)는 제 2 내지 제 4 서브 필드 기간(SF2 내지 SF4) 동안 하이 상태로 유지되고, 제 1 서브 필드 기간(SF1) 동안 로우 상태로 유지된다. 여기서, 제 1 광원(821)이 적색광(R)에 해당하는 파장을 갖는 제 1 광을 방출하고, 제 2 광원(822)이 청색광(B)에 해당하는 파장을 갖는 제 2 광을 방출하는 것으로 가정한다.
도 10에는 제 1 데이터 라인(DL1)으로 인가되는 제 1 영상 데이터 신호(DS1)와 제 2 데이터 라인(DL2)으로 인가되는 제 2 영상 데이터 신호(DS2)가 나타나 있다. 제 1 영상 데이터 신호(DS1)는 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1), 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1), 블랙 영상 데이터 신호(BK) 및 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2)를 포함한다. 제 2 영상 데이터 신호(DS2)는 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2), 블랙 영상 데이터 신호(BK) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)를 포함한다. 여기서, 제 1 적색 영상 데이터 신호(Rd1), 제 2 적색 영상 데이터 신호(Rd2), 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1), 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2) 및 청색 영상 데이터 신호(Bd)는 공통 전극(185)에 인가되는 공통 전압보다 더 크거나 또는 더 작은 레벨의 전압 신호이며, 그리고 블랙 영상 데이터 신호(BK)는 그 공통 전압과 실질적으로 동일한 레벨의 전압 신호이다.
여기서, 도 10에서의 한 필드 기간(F)은, 예를 들어, 240[Hz]의 속도로 구동될 수 있다. 이때, 제 1 서브 필드 기간은 A[Hz]의 속도로, 제 2 서브 필드 기간은 B[Hz]의 속도로, 제 3 서브 필드 기간은 C[Hz]의 속도로, 그리고 제 4 서브 필드 기간은 D[Hz]의 속도로 구동될 수 있는 바, 여기서 “A+B+C+D”는 240Hz일 수 있다. 예를 들어, A, B, C 및 D 각각은 60[Hz]일 수 있다.
먼저, 도 10 및 도 11a를 참조하여, 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 도 10 및 도 11a의 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 전술된 도 8 및 도 9a의 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 10 및 도 11a의 제 1 서브 필드 기간(SF1)의 제 1 수평기간(T1)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 도 8, 도 9a 및 이들 도면과 관련된 설명을 참조한다.
이어서, 도 10 및 도 11b를 참조하여, 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 도 10 및 도 11b의 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 전술된 도 6 및 도 7b의 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 10 및 도 11b의 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 도 6, 도 7b 및 이들 도면과 관련된 설명을 참조한다. 단, 도 10 및 도 11b의 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2)에는, 녹색 영상 데이터 신호(Gd) 대신 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)에 따른 녹색 영상이 표현된다.
다음으로, 도 10 및 도 11c를 참조하여, 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 도 10 및 도 11c의 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 전술된 도 6 및 도 7c의 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 10 및 도 11c의 제 3 서브 필드 기간(SF3)의 제 3 수평기간(T3)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 도 6, 도 7c 및 이들 도면과 관련된 설명을 참조한다.
다음으로, 도 10 및 도 11d를 참조하여, 제 4 서브 필드 기간(SF4)의 제 4 수평기간(T4) 동안 제 1 화소(PX1) 및 제 2 화소(PX2)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 도 10 및 도 11d의 제 4 서브 필드 기간(SF4)의 제 4 수평기간(T4)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 전술된 도 6 및 도 7b의 제 2 서브 필드 기간(SF2)의 제 2 수평기간(T2)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 10 및 도 11d의 제 4 서브 필드 기간(SF4)의 제 4 수평기간(T4)과 관련된 제 1 및 제 2 화소들(PX1, PX2)의 동작은 도 6, 도 7b 및 이들 도면과 관련된 설명을 참조한다. 단, 도 10 및 도 11d의 제 4 서브 필드 기간(SF4)의 제 4 수평기간(T4)에는, 녹색 영상 데이터 신호(Gd) 대신 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2)에 따른 녹색 영상이 표현된다.
한편, 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)는 원래 표현하고자 하는 원 녹색 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압 레벨을 가질 수 있다. 또한, 제 2 녹색 영상 데이터 신호는 원래 표현하고자 하는 원 녹색 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압 레벨을 가질 수 있다. 이때, 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)의 전압과 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2)의 전압을 합한 전압은 원 녹색 영상 데이터 신호의 전압과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)는 원 녹색 영상 데이터 신호의 1/2에 해당하는 전압 레벨을 가지며, 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2) 역시 원 녹색 영상 데이터 신호의 1/2에 해당하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)에 따른 녹색 영상과 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2)에 따른 녹색 영상이 한 필드 기간에 합쳐짐으로써 전술된 원 녹색 영상 데이터 신호에 대응되는 녹색 영상이 표시될 수 있다.
위와 같이 원 녹색 영상 데이터 신호(Gd)의 1/2의 크기를 갖는 제 1 녹색 영상 데이터 신호(Gd1)와 제 2 녹색 영상 데이터 신호(Gd2)가 서로 다른 기간에 인가됨에 따라, 파장 변환층(195)으로부터의 누설광의 양이 줄어들 수 있다. 여기서, 파장 변환층(195)으로부터의 누설광은 제 3 광의 파장 또는 이 제 3 광의 파장 범위에 속하지 않는 파장의 광을 의미한다. 예를 들어, 제 3 광이 녹색광(G)에 해당할 때, 누설광은 이 녹색광(G)이 아닌 다른 색상의 광일 수 있다. 일반적으로, 영상 데이터 신호의 전압이 높을수록 누설광의 양도 증가하는 바, 위와 같이 상대적으로 작은 전압을 갖는 복수의 녹색 영상 데이터 신호들(Gd1, Gd2)이 복수의 기간들 동안 순차적으로 인가되면 누설광의 양이 줄어들어 제 3 광에 대한 색재현성이 향상될 수 있다.
위와 같은 구동을 위해, 예를 들어, 타이밍 컨트롤러는 시스템으로부터 제공된 원 영상 데이터 신호를 제공받아 이보다 작은 크기를 갖는 2개 이상의 영상 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 여기서, 2개 이상의 영상 데이터들 각각의 전압을 모두 합한 값은 원 영상 데이터 신호의 전압과 동일할 수 있다. 이때, 2개 이상의 영상 데이터들 각각의 전압은 모두 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 제 1 서브 필드 기간(SF1)에서의 적색 영상, 제 2 서브 필드 기간(SF2)에서의 녹색 영상, 제 3 서브 필드 기간(SF3)에서의 청색 영상 및 제 4 서브 필드 기간(SF4)에서의 녹색 영상이 한 필드 기간(F) 동안 순차적으로 표시됨으로써 한 필드의 영상이 표현된다.
도 10, 도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d에 있어서, 한 필드 기간(F) 내에서 제 1 내지 제 4 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF4)의 시작 순서는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 4 서브 필드 기간(SF4)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행되고, 다음으로 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다. 이는 하나의 예일 뿐, 제 1 내지 제 4 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF4)의 순서는 얼마든지 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 어느 한 프레임 기간에서의 제 1 내지 제 4 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF4)의 시작 순서와 다른 한 프레임 기간에서의 제 1 내지 제 4 서브 필드 기간들(SF1 내지 SF4)의 시작 순서는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 프레임 기간에는 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 수행되고, 다음으로 제 4 서브 필드 기간(SF4)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 대항하는 동작이 수행되는 반면, 제 2 프레임 기간에는 제 2 서브 필드 기간(SF2)에 해당하는 동작이 제일 먼저 수행되고, 이어서 제 1 서브 필드 기간(SF1)에 해당하는 동작이 수행되고, 다음으로 제 4 서브 필드 기간(SF4)에 해당하는 동작이 수행되고, 마지막으로 제 3 서브 필드 기간(SF3)에 해당하는 동작이 수행될 수 있다.
도 12는 도 4의 I-I'의 선을 따른 다른 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 화소(PX1)는 광차단층(252) 및 광반사층(255) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
광차단층(252)은 파장 변환층(195)을 통해 방출되는 제 2 광을 차단한다. 제 2 광은 청색광(B)일 수 있다. 광차단층(252)은 전술된 파장 변환층(195)으로부터의 누설광을 차단한다. 예를 들어, 도 6의 제 2 수평기간(T2) 및 도 10의 제 2 및 제 4 수평기간(T2, T4)에 제 1 화소(PX1)는 광투과 모드로 동작하는 바, 이에 따라 파장 변환층(195)으로부터 녹색광(G) 외에도 청색광(B)이 외부로 방출될 수 있다. 광차단층(252)은 그러한 청색광(B)만을 선택적으로 차단한다. 그러나, 광차단층(252)은 제 1 광 및 제 3 광, 예를 들어 적색광(R) 및 녹색광(G)을 투과시킨다. 광차단층(252)은 파장 변환층(195)과 상부 기판(162) 사이에 위치할 수 있다. 이때, 광차단층(252)의 가장자리는 차광층(177) 상에 위치할 수 있다.
광반사층(255)은 파장 변환층(195)으로부터 반사된 제 3 광을 파장 변환층(195)로 되돌린다. 광반사층(255)은 제 3 광만을 선택적으로 반사한다. 이때, 광반사층(255)은 제 3 광이 아닌 광, 예를 들어 제 1 및 제 3 광을 반사시키지 않는다. 예를 들어, 광반사층(255)은 파장 변환층(195)을 통과하지 못하고 반사된 제 3 광(예를 들어, 녹색광(G))을 다시 반사시켜 파장 변환층(195)으로 제공한다. 광반사층(255)은 파장 변환층(195)과 액정층 사이에 위치할 수 있다.
도 13은 도 1의 표시 패널에 배치된 화소들의 다른 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 하나의 데이터 라인에 제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)가 교번적으로 접속될 수 있다. 이때, 인접한 데이터 라인들에 각각 접속되며 하나의 게이트 라인에 공통으로 접속된 화소들은 서로 다른 화소이다. 예를 들어, 제 1 데이터 라인(DL1) 및 제 1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소(PX1)와 제 2 데이터 라인(DL2) 및 제 1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소(PX2)는 다르다.
도 14는 본 발명에 따른 표시 장치의 투과율 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
백라이트 유닛(343)으로부터 방출된 광량이 100으로 정의될 때, 종래의 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치(이하, 종래 표시 장치)의 광 투과율과 본 발명에 따른 표시 장치의 광 투과율을 비교하면 다음과 같다. 한편, 종래 표시 장치는 4개의 화소들을 단위 화소로 포함하며, 각각의 화소는 적색, 녹색, 청색 및 백색 컬러 필터들을 포함한다.
종래 표시 장치에 따르면, 그 백라이트 유닛으로부터 방출된 광량의 50%는 하부 편광판을 통과하며, 그 하부 편광판을 통과한 광량의 64%는 화소 영역을 통과하며, 그 화소 영역을 통과한 광량의 100%는 액정층을 통과하며, 그 액정층을 통과한 광량의 31%는 컬러 필터를 통과하며, 그 컬러 필터를 통과한 광량의 100%는 상부 편광판을 통과한다. 따라서, 종래 표시 장치의 광 투과율은 약 10%이다.
한편, 본 발명에 따른 표시 장치에 따르면, 그 백라이트 유닛(343)으로부터 방출된 광량의 50%는 하부 편광판(121)을 통과하며, 그 하부 편광판(121)을 통과한 광량의 76%는 화소 영역을 통과하며, 그 화소 영역을 통과한 광량의 80%는 액정층(155)을 통과하며, 그 액정층(155)을 통과한 광량의 93%는 컬러 필터(파장 변환층(195) 및 광투과층(198))를 통과하며, 그 컬러 필터(파장 변환층(195) 및 광투과층(198))를 통과한 광량의 100%는 상부 편광판(122)을 통과한다. 따라서, 본 발명에 따른 표시 장치의 광 투과율은 약 28%이다.
화소 영역은 차광층(177)의 개구부에 대응되는 영역으로서, 본 발명은 종래 표시 장치에 비하여 단위 화소에 포함된 화소의 수가 적으므로 종래 표시 장치보다 더 큰 개구부를 갖는다.
이와 같이 본 발명에 따른 표시 장치는 종래 표시 장치에 비하여 약 2.9배 더 높은 광 투과율을 갖는다.
도 15는 본 발명에 따른 표시 장치의 색재현율(color reproduction range) 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15에서 x 및 y는, CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 1931 색좌표계에서의 해당 색상의 좌표를 의미한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시 장치는 116%의 높은 색재현율을 나타낸다. 즉, 본 발명의 표시 장치는 NTSC(National Television System Committee) 기준 색상의 개수를 116% 정도로 표현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
101: 하부 패널
102: 상부 패널
161: 하부 기판 162: 상부 기판
GE1, GE2: 게이트 전극 SE1, SE2: 소스 전극
DE1, DE2: 드레인 전극 PE1, PE2: 화소 전극
TFT1, TFT2: 화소 트랜지스터 155: 액정층
DL1, DL2: 데이터 라인 185: 공통 전극
115a, 115b, 117a, 117b: 저항성 접촉층 114, 116: 반도체층
122: 상부 편광판 177: 차광층
195: 파장 변환층 198: 광투과층
181: 게이트 절연막 182: 보호막
PX1, PX2: 화소 121: 하부 편광판
161: 하부 기판 162: 상부 기판
GE1, GE2: 게이트 전극 SE1, SE2: 소스 전극
DE1, DE2: 드레인 전극 PE1, PE2: 화소 전극
TFT1, TFT2: 화소 트랜지스터 155: 액정층
DL1, DL2: 데이터 라인 185: 공통 전극
115a, 115b, 117a, 117b: 저항성 접촉층 114, 116: 반도체층
122: 상부 편광판 177: 차광층
195: 파장 변환층 198: 광투과층
181: 게이트 절연막 182: 보호막
PX1, PX2: 화소 121: 하부 편광판
Claims (37)
- 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널;
서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 상기 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하며;
상기 제 1 화소는, 상기 제 1 광을 투과시키고 상기 제 2 광을 제 3 광으로 변환하여 방출하는 파장 변환층을 포함하며;
상기 제 2 화소는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 광은 상기 제 1 광과 상기 제 2 광 사이의 파장을 갖는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원부는 미리 설정된 기간 별로 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 방출하는 표시 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
제 1 기간에 상기 광원부는 제 1 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 상기 제 1 광을 외부로 방출하고;
제 2 기간에 상기 광원부는 제 2 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 상기 제 3 광을 외부로 방출하고, 상기 제 2 화소는 제 2 광을 차단하며; 그리고
제 3 기간에 상기 광원부는 상기 제 2 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 제 2 광을 차단하고, 상기 제 2 화소는 상기 광투과층을 통해 상기 제 2 광을 외부로 방출하는 표시 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 2 화소는 상기 광투과층을 통해 상기 제 1 광을 외부로 방출하거나 상기 제 1 광을 차단하는 표시 장치. - 제 5 항에 있어서,
제 4 기간에 상기 광원부는 제 2 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 상기 제 3 광을 외부로 방출하고, 상기 제 2 화소는 제 2 광을 차단하는 표시 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 1 화소로 공급되는 제 1 영상 데이터 신호와 상기 제 4 기간에 상기 제 1 화소로 공급되는 제 2 영상 데이터 신호가 원 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압을 갖는 표시 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 영상 데이터 신호의 전압과 제 2 영상 데이터 신호의 전압 간의 합 전압은 상기 원 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
제 1 기간에 상기 광원부는 제 1 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 상기 제 1 광을 외부로 방출하며;
제 2 기간에 상기 광원부는 제 2 광을 방출하고, 상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 상기 제 3 광을 외부로 방출하고, 상기 제 2 화소는 상기 광투과층을 통해 상기 제 2 광을 외부로 방출하는 표시 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 2 화소는 상기 광투과층을 통해 상기 제 1 광을 외부로 방출하거나 상기 제 1 광을 차단하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층을 통해 방출되는 제 2 광을 차단하는 광차단층을 더 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소는 상기 파장 변환층으로부터 반사된 제 3 광을 상기 파장 변환층으로 되돌리는 광반사층을 더 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
파장 변환층은 상기 제 1 화소의 광제어층을 통해 상기 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 제공받는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광투과층은 상기 제 2 화소의 광제어층을 통해 제 1 및 제 2 광 중 적어도 하나를 제공받는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 파장 변환층은 양자 점(quantum dot) 또는 양자 막대(quantum rod)를 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광투과층은 투명 감광제를 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광투과층은 광산란제를 포함하는 표시 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 광산란제는 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 파장 변환층은 상기 제 1 광을 제공받아 상기 제 1 광과 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이루는 표시 장치. - 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널; 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 상기 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하며; 상기 제 1 화소는, 상기 제 1 광을 투과시키고 상기 제 2 광을 제 3 광으로 변환하여 방출하는 파장 변환층을 포함하며; 상기 제 2 화소는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
제 1 기간에 상기 표시 패널로 제 1 광을 제공하고, 상기 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계;
제 2 기간에 상기 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 상기 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하고, 상기 제 2 화소를 광차단 모드로 설정하는 단계; 및
제 3 기간에 상기 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 상기 제 1 화소를 광차단 모드로 설정하고, 상기 제 2 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 3 광은 상기 제 1 광과 상기 제 2 광 사이의 파장을 갖는 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 2 화소를 광투과 모드 또는 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
제 4 기간에 상기 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 상기 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하고, 상기 제 2 화소를 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 1 화소로 공급되는 제 1 영상 데이터 신호와 상기 제 4 기간에 상기 제 1 화소로 공급되는 제 2 영상 데이터 신호가 원 영상 데이터 신호보다 더 작은 전압을 갖는 표시 장치의 구동 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 제 1 영상 데이터 신호의 전압과 제 2 영상 데이터 신호의 전압 간의 합 전압은 상기 원 영상 데이터 신호의 전압과 동일한 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이루는 표시 장치의 구동 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는 표시 장치의 구동 방법. - 제 1 화소 및 제 2 화소를 포함하는 표시 패널; 서로 다른 파장의 제 1 광 및 제 2 광을 상기 표시 패널로 제공하는 광원부를 포함하며; 상기 제 1 화소는, 상기 제 1 광을 투과시키고 상기 제 2 광을 제 3 광으로 변환하여 방출하는 파장 변환층을 포함하며; 상기 제 2 화소는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 투과시키는 광투과층을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
제 1 기간에 상기 표시 패널로 제 1 광을 제공하고, 상기 제 1 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계; 및
제 2 기간에 상기 표시 패널로 제 2 광을 제공하고, 상기 제 1 화소 및 제 2 화소를 광투과 모드로 설정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 제 3 광은 상기 제 1 광과 상기 제 2 광 사이의 파장을 갖는 표시 장치의 구동 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 제 1 기간에 상기 제 2 화소를 광투과 모드 또는 광차단 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 서로 인접한 표시 장치의 구동 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 제 1 화소 및 제 2 화소는 단위 화소를 이루는 표시 장치의 구동 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 광원부는 적어도 하나의 기간에 어느 하나의 광만을 선택적으로 방출하고, 다른 하나의 광을 방출하지 않는 표시 장치의 구동 방법.
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