KR20180052805A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180052805A
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electrode
pixel electrode
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김경배
김영민
김일곤
김장일
박철우
우수완
윤선태
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

광을 방출하는 백라이트부, 상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치되며, 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소, 및 제2 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층, 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 이격되어 상기 기판 상에 배치된 스토리지 라인, 및 상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 데이터 라인을 포함하며, 상기 제1 화소는, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제1 박막 트랜지스터, 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 화소 전극, 및 상기 제1 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제1 광변환부를 포함하고, 상기 제2 화소는, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제2 박막 트랜지스터, 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제2 광변환부를 포함하고, 상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극은 서로 다른 면적을 갖고, 상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 서로 다른 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 표시 품질이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
최근, 표시 장치에 사용되는 컬러 필터를 형광 패턴으로 대체한 표시 장치가 연구되고 있다. 이러한 형광 패턴을 갖는 표시 장치를 포토루미네선트 표시 장치(Photo-Luminescent Display 또는 PLD)라 한다.
포토루미네선트 표시 장치는 청색 광원, 청색 직진광을 적색 산란광으로 변환시키는 적색 형광체, 청색 직진광을 녹색 산란광으로 변환시키는 녹색 형광체, 및 청색 직진광을 청색 산란광으로 변환시키는 청색 형광체를 이용하여 각각 적색, 녹색, 및 청색을 구현할 수 있다.
다만, 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광흡수율 및 청색 광변환율이 서로 달라 원하는 색좌표를 구현하기 어렵다.
이에 본 발명은 표시 품질이 개선된 포토루미네선트 표시 장치를 제공하고자 한다.
광을 방출하는 백라이트부, 상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치되며, 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소, 및 제2 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층, 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 이격되어 상기 기판 상에 배치된 스토리지 라인, 및 상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 데이터 라인을 포함하며, 상기 제1 화소는, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제1 박막 트랜지스터, 상기 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 화소 전극, 및 상기 제1 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제1 광변환부를 포함하고, 상기 제2 화소는, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제2 박막 트랜지스터, 상기 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제2 광변환부를 포함하고, 상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극은 서로 다른 면적을 갖고, 상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 서로 다른 표시 장치를 제공한다.
상기 제1 기판은 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 서로 다른 색을 표시하는 제3 화소를 더 포함하고, 상기 제3 화소는, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제3 박막 트랜지스터, 및 상기 제3 박막 트랜지스터에 연결된 제3 화소 전극을 포함하며, 상기 제3 화소 전극은 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 서로 다른 면적을 갖고, 상기 제3 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적과 서로 다를 수 있다.
상기 제1 화소는 적색을 표시하고, 상기 제2 화소는 녹색을 표시하고, 상기 제3 화소는 청색을 표시할 수 있다.
상기 제1 화소 전극, 상기 제2 화소 전극, 및 상기 제3 화소 전극의 면적비는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9일 수 있다.
상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제3 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인으로부터 분기된 제1 게이트 전극, 상기 제1 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제1 반도체층, 및 상기 제1 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극을 포함하고, 상기 제2 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인으로부터 분기된 제2 게이트 전극, 상기 제2 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제2 반도체층, 및 상기 제2 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 포함하고, 상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 서로 다를 수 있다.
상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적보다 클 수 있다.
상기 제3 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인으로부터 분기된 제3 게이트 전극, 상기 제3 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제3 반도체층, 및 상기 제3 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제3 소스 전극 및 제3 드레인 전극을 포함하며, 상기 제3 게이트 전극과 상기 제3 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적과 서로 다를 수 있다.
상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제3 게이트 전극과 상기 제3 드레인 전극 사이의 중첩 면적보다 클 수 있다.
상기 제1 광변환부는 적색 형광체를 포함하고, 상기 제2 광변환부는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 적색 형광체, 및 상기 녹색 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며,
상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 적색 형광체, 및 상기 녹색 형광체는, Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2+, SiAlON:Ce3+, β-SiAlON:Eu2+, Ca-α-SiAlON:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2+, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2+ 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 백라이트부는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 편광자를 더 포함할 수 있다.
광을 방출하는 백라이트부, 상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치되며, 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소, 및 제2 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층, 상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이의 상기 제1 화소에 대응되게 배치된 제1 광변환부, 상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이의 상기 제 2 화소에 대응되게 배치된 제2 광변환부, 및 상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 제1 화소에 대응되는 제1 개구 및 상기 제2 화소에 대응되는 제2 개구를 갖는 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 서로 다른 면적을 갖는 표시 장치를 제공한다.
상기 제1 기판은 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 서로 다른 색을 표시하는 제3 화소를 더 포함하고, 상기 블랙 매트릭스는 상기 제3 화소에 대응되는 제3 개구를 가지며, 상기 제3 개구는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구와 서로 다른 면적을 가질 수 있다.
상기 제1 화소는 적색을 표시하고, 상기 제2 화소는 녹색을 표시하고, 상기 제3 화소는 청색을 표시할 수 있다.
상기 제1 개구, 상기 제2 개구, 및 상기 제3 개구의 면적비는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9일 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 포함함으로써, 높은 색재현률을 구현하고, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 면적을 달리하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 총 커패시턴스를 동일하게 하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 블랙 매트릭스 개구의 면적을 달리하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2의 인접하게 배치된 3개의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에서 게이트 배선만 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 3에서 데이터 배선만 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 3에서 화소 전극만 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 11는 도 10에서 블랙 매트릭스만 나타낸 평면도이다.
도 12은 도 10의 Ⅲ-Ⅲ'을 따라 절단한 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 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, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(10), 구동부(400) 및 백라이트부(500)를 포함한다.
표시 패널(10)은 표시 기판(100), 대향 기판(200) 및 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 사이의 광량 조절층(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 패널(10)은 영상이 표시되는 표시부(DA) 및 표시부(DA) 주변의 비표시부(NDA)를 포함할 수 있다.
표시 패널(10)의 광량 조절층(미도시)은 백라이트부(500)로부터 제공된 광의 투과도를 제어할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. 예를 들어, 광량 조절층(미도시)은 액정층, 전기 습윤층 및 전기 영동층 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 광량 조절층(미도시)이 액정층인 것을 예를 들어 설명한다. 이 경우, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치라 할 수 있다.
구동부(400)는 게이트 드라이버(410) 및 데이터 드라이버(420)를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버(410)는 표시 패널(10)의 비표시부(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 드라이버(410)는 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터 제공된 게이트 제어신호에 따라 게이트 신호들을 생성하고, 그 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들에 차례로 공급한다.
데이터 드라이버(420)는 복수의 데이터 구동 집적회로(421), 데이터 구동 집적회로(421)가 실장되는 캐리어(422), 및 인쇄 회로 기판(423) 등을 포함할 수 있다. 데이터 구동 집적회로(421)들은 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터 디지털 영상 데이터 신호들 및 데이터 제어신호를 공급받아 데이터 라인들에 공급한다.
백라이트부(500)는 광원부(510), 반사판(520), 도광판(530) 및 광학 시트(540) 등을 포함할 수 있다. 광원부(510)는 광을 생성한다. 광원부(510)에서 생성된 광은 도광판(530) 및 광학 시트(540)를 통해 표시 패널(10)로 제공된다.
광원부(510)는 적어도 하나의 광원(511) 및 광원회로기판(512)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(511)은 청색광을 도광판(530) 및 광학 시트(540) 등을 통해 표시 패널(10)로 제공할 수 있다. 광학 시트(540)는 도광판(530)으로부터 전달되는 광을 확산 및 집광한다. 광학 시트(540)는 확산 시트(541), 집광 시트(542) 및 보호 시트(543) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널에 배치된 화소들을 설명하기 위한 도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 패널(10)은 복수의 게이트 라인들(GL1 내지 GLi) 및 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)을 포함한다. 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과 교차한다. 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)은 비표시부(NDA)로 연장되어 게이트 드라이버(410)에 접속되고, 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)은 비표시부(NDA)로 연장되어 데이터 드라이버(420)에 접속된다.
화소(PX)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 표시 패널(10)의 표시부(DA)에 위치한다. 인접하여 위치한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다. 예를 들어, 동일한 게이트 라인에 접속되며 인접한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다.
인접한 화소(PX)들은 서로 다른 데이터 라인에 접속될 수 있다. 도 2에 도시된 하나의 예와 같이, 한 화소(PX)는 홀수 번째 데이터 라인에 접속되고, 이 화소와 인접한 다른 한 화소(PX)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 화소(PX)는 모두 제1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 화소(PX)는 제 1 게이트 신호와 다른 타이밍을 갖는 제2 게이트 신호를 공급받는다.
도 2에 확대하여 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)으로부터의 게이트 신호에 따라 턴-온된다. 턴-온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DL1)으로부터 제공된 아날로그 영상 데이터 신호를 화소 전극에 전달한다.
액정용량 커패시턴스(Clc)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 대향 전극 사이에 형성되고, 보조용량 커패시턴스(Cst)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 스토리지 라인 사이에 형성될 수 있다. 이와 관련된 보다 자세한 내용은 후술한다.
도 3은 도 2의 인접하게 배치된 3개의 화소를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에서 게이트 배선만 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 3에서 데이터 배선만 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 3에서 화소 전극만 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이고, 도 8은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널(10)은 표시 기판(100), 대향 기판(200) 및 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 사이의 광량 조절층(300)을 포함할 수 있다.
표시 기판(100)은 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 및 제3 화소(PX3)를 포함하는 제1 기판(101), 제1 기판(101) 상에 배치되며 제1 방향(D1)으로 연장된 게이트 라인(GL), 게이트 라인(GL)과 이격되어 배치된 스토리지 라인(STL), 제1 기판(101) 상에 배치되며 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 게이트 라인(GL)과 각 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 연결된 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3), 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3)에 각각 연결된 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3), 게이트 절연막(111), 보호막(115), 및 제1 편광판(130) 등을 포함할 수 있다.
이하에서, 제1 화소(PX1)는 적색을 표시하고, 제2 화소(PX2)는 녹색을 표시하고, 제3 화소(PX3)는 청색을 표시하는 것을 전제로 설명한다.
제1 기판(101)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
제1 기판(101) 상에 제1 방향(D1)으로 연장된 게이트 라인(GL), 게이트 라인(GL)으로부터 분기된 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1, GE2, GE3), 및 게이트 라인(GL)과 이격되어 배치된 스토리지 라인(STL) 등과 같은 게이트 배선이 배치된다.
스토리지 라인(STL)은 제1 방향(D1), 및 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 배치될 수 있다. 스토리지 라인(STL)은 외부로부터 직류 전압을 공급받을 수 있다. 스토리지 라인(STL)은 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 일부 중첩되게 배치되어 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 보조용량 커패시턴스(Cst)를 형성한다.
게이트 배선은 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. 또는, 게이트 배선은 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 또는, 게이트 배선은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 배선이 배치된 제1 기판(101)의 전면(全面) 상에 게이트 절연막(111)이 배치된다. 게이트 절연막(111)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(111)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
게이트 절연막(111) 상에 제1 내지 제3 반도체층(SM1, SM2, SM3)이 배치된다,
제1 내지 제3 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 각각 게이트 절연막(111)의 하부에 위치한 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)과 중첩되게 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(SM1, SM2, SM3) 상에 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)으로부터 각각 분기된 제1 내지 제3 소스 전극(SE1, SE2, SE3), 및 제1 내지 제3 소스 전극(SE1, SE2, SE3)과 각각 이격되어 배치된 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 포함하는 데이터 배선이 배치된다.
반도체층(SM1, SM2, SM3)과 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 사이, 및 반도체층(SM1, SM2, SM3)과 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 사이에 저항성 접촉층들(113a, 113b)이 더 배치될 수 있다. 저항성 접촉층들(113a, 113b)은 인(phosphorus) 과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
데이터 배선은 전술한 게이트 배선과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
제1 박막 트랜지스터(TFT1)는 제1 게이트 전극(GE1), 제1 반도체층(SM1), 제1 소스 전극(SE1), 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함할 수 있으며, 제2 박막 트랜지스터(TFT2)는 제2 게이트 전극(GE2), 제2 반도체층(SM2), 제2 소스 전극(SE2), 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함할 수 있으며, 제3 박막 트랜지스터(TFT3)는 제3 게이트 전극(GE3), 제3 반도체층(SM3), 제3 소스 전극(SE3), 및 제3 드레인 전극(DE3)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3)가 형성된 제1 기판(101) 상의 전면(全面)에 보호막(115)이 배치된다. 보호막(115)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115) 상에 위치한다. 이때, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115)의 콘택홀(CNT1, CNT2, CNT3)을 통해 각각 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)과 연결될 수 있다. 이하에서, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)으로부터 각각 분기되어 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 연결하는 구성을 제1 내지 제3 화소 전극 접촉부(PEC1, PEC2, PEC3)라 한다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3), 및 제1 내지 제3 화소 전극 접촉부(PEC1, PEC2, PEC3)는 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.
본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 화소(PX1)가 적색을 표시하고, 제2 화소(PX2)가 녹색을 표시하고, 제3 화소(PX3)가 청색을 표시하는 경우, 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)들의 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다.
구체적으로, 제1 화소 전극(PE1)은 제2 화소 전극(PE2)보다 큰 면적을 갖고, 제2 화소 전극(PE2)은 제3 화소 전극(PE3)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 목표 색좌표 구현에 필요한 에너지 비율, 후술할 제1 내지 제3 광변환부(251, 252, 253)의 광변환율 등을 고려하여 각기 다른 면적을 갖게 형성할 수 있다.
예를 들어, 에너지 변환 효율이 작은 적색을 표시하는 제1 화소(PX1)의 제1 화소 전극(PE1)의 면적이 가장 크고, 에너지 변환 효율이 큰 청색을 표시하는 제3 화소(PX3)의 제3 화소 전극(PE3)의 면적이 가장 작을 수 있다. 이를 반영한 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)의 면적 비(比)는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9일 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)이 제2 방향(D2)으로 동일한 길이를 갖는 경우, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 제1 방향(D1)으로 서로 다른 폭을 가질 수 있다. 제1 화소 전극(PE1)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W1, 제2 화소 전극(PE2)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W2, 제3 화소 전극(PE3)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W3이라 하면, W1, W2, 및 W3는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9의 폭 비(比)를 가질 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)의 면적이 서로 달라짐에 따라 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 후술할 공통 전극(CE) 사이의 액정용량 커패시턴스(Clc1, Clc2, Clc3)도 달라지게 되고, 이로 인해 각 화소(PX1, PX2, PX3)별 킥백 전압 등이 달라질 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 액정용량 커패시턴스(Clc1, Clc2, Clc3)의 차이를 각 화소(PX1, PX2, PX3)의 보조용량 커패시턴스(Cst)를 이용하여 보상해줌으로써 화소별(PX1, PX2, PX3) 총 커패시턴스를 동일하게 유지시킬 수 있다.
즉, 각 화소별(PX1, PX2, PX3) 보조용량 커패시턴스(Cst)가 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 제1 화소(PX1)의 보조용량 커패시턴스(Cst1)는 제2 화소(PX2)의 보조용량 커패시턴스(Cst2)보다 작고, 제2 화소(PX2)의 보조용량 커패시턴스(Cst2)는 제3 화소(PX3)의 보조용량 커패시턴스(Cst3)보다 작을 수 있다.
따라서, 제1 화소 전극(PE1)과 스토리지 라인(STL) 사이의 중첩 면적은 제2 화소 전극(PE2)과 스토리지 라인(STL) 사이의 중첩 면적보다 작고, 제2 화소 전극(PE2)과 스토리지 라인(STL) 사이의 중첩 면적은 제3 화소 전극(PE3)과 스토리지 라인(STL) 사이의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 스토리지 라인(STL) 사이의 중첩 면적은 예를 들어, 제1 내지 제3 화소 전극 접촉부(PEC1, PEC2, PEC3)의 면적을 달리하여 구현할 수 있다. 즉, 제1 화소 전극 접촉부(PEC1)는 제2 화소 전극 접촉부(PEC2)보다 작은 면적을 가질 수 있으며, 제2 화소 전극 접촉부(PEC2)는 제3 화소 전극 접촉부(PEC3)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
제1 편광판(130)은 제1 기판(101)의 배면에 위치한다.
대향 기판(200)은 제2 기판(201), 제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 제3 광변환부(253), 블랙 매트릭스(270), 평탄화층(211), 제2 편광판(230) 및 공통 전극(CE) 등을 포함할 수 있다.
제2 기판(201)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
제2 기판(201) 상에 제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 및 제3 광변환부(253)가 배치될 수 있다. 제1 광변환부(251)는 제1 화소 전극(PE1)에 대응되게 배치되고, 제2 광변환부(252)는 제2 화소 전극(PE2)에 대응되게 배치되고, 제3 광변환부(253)는 제3 화소 전극(PE3)에 대응되게 배치될 수 있다.
제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 및 제3 광변환부(253)는 평면상에서 제2 방향(D2)으로 연장된 스트라이프(stripe) 형태를 갖거나, 아일랜드(island) 형태를 가질 수 있다.
제1 광변환부(251)는 적색 형광체를 포함하고, 제2 광변환부(252)는 녹색 형광체를 포함하고, 제3 광변환부(253)는 청색 형광체 및 산란체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색, 녹색, 및 청색 형광체는 광의 파장을 변환하여 특정 파장의 광을 방출한다. 형광체는 크기에 따라 방출하는 광의 파장이 달라진다. 즉, 형광체의 직경에 따라 각각 다른 색 파장을 가진 광이 방출될 수 있다.
형광체는 2nm 이상 13nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 형광체가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 방출되며, 형광체가 큰 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 방출된다.
예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 형광체는 적색 광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 형광체는 녹색 광을 방출하며, 5nm의 직경을 갖는 형광체는 청색 광을 방출할 수 있다. 적색 광을 방출하는 형광체를 적색 형광체, 녹색 광을 방출하는 형광체를 녹색 형광체, 청색 광을 방출하는 형광체를 청색 형광체라 한다.
형광체는 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
양자점은 일반적인 형광 염료에 비해 높은 흡광계수(extinction coefficient) 및 높은 양자효율(quantum yield)을 가져, 매우 강한 형광을 발생한다. 특히, 양자점은 짧은 파장의 빛을 흡수하여 더 긴 파장의 광을 방출할 수 있다.
양자점은 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 양자점은 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있고, 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수도 있다.
껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 껍질 나노 결정은 코어 나노 결정의 표면에 배치된다.
양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 및 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한 가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 양자 점 입자를 구성하는 코어 나노 결정은 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 껍질 나노 결정은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZNSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 코어 나노 결정이 CdSe를 포함하고, 양자점의 직경이 1nm 이상 3nm 이하일 때 청색 광을 발생시킬 수 있고, 양자점의 직경이 3nm 이상 5nm 이하일 경우 녹색 광을 발생시킬 수 있고, 양자점의 직경이 7nm 이상 10nm 이하일 경우 적색 광을 발생시킬 수 있다.
녹색 형광체는 500nm 이상 내지 580nm 이하의 파장 범위를 갖는 광을 방출할 수 있다. 녹색 형광체는 망간이 도핑된 징크 실리콘 옥사이드계 형광체(예를 들어, Zn2SiO4:Mn), 유로퓸이 도핑된 스트론튬 갈륨 설파이드계 형광체(예를 들어, SrGa2S4:Eu) 및 유로퓸이 도핑된 바륨 실리콘 옥사이드 클로라이드계 형광체(예를 들어, Ba5Si2O7Cl4:Eu)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 녹색 형광체는 YBO3:Ce,Tb, BaMgAl1OO17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, ZnS:Cu,Al Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, Ba2SiO4:Eu, (Ba,Sr)2SiO4:Eu, Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, (Ba,Sr)Al2O4:Eu, Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)P2O7N8:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg)3P2O8:Eu,Mn, Ca3Sc2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Ce, b-SiAlON:Eu, Ln2Si3O3N4:Tb 및 (Sr,Ca,Ba)Si2O2N2:Eu 로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 형광체는 580nm 이상 내지 670nm 이하의 파장 범위를 갖는 광을 방출할 수 있다. 적색 형광체는 질화물(Nitride)계 적색 형광체, 플루오라이드(flouoride)계 적색 형광체, 실리케이트(Silicates)계 적색 형광체, 황화물(Sulfides)계 적색 형광체, 셀레나이드(Selenides)계 적색 형광체, 산화질화물(Oxynitrides)계 적색 형광체, 몰리브데이트(Molybdates)계 적색 형광체, 탄탈레이트(Tantalates)계 적색 형광체, Carbido-Nitrides, 텅스테이트(Tungstates)계 적색 형광체, Sr2MgAl22O36:Mn4+, (Ba,Sr,Ca)2MgAl16O27:Eu2+, (Ba,Sr,Ca)2MgAl16O27:Mn2+, Sr4Al14O460:Eu2+ 및 Mg4O5.5GeF:Mn4+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 질화물(Nitride)계 적색 형광체는 (Sr, Ca)AlSiN3:Eu, (Sr, Ca)AlSi(ON)3:Eu, (Sr, Ca)2Si5N8:Eu, (Sr, Ca)2Si5(ON)8:Eu, (Sr, Ba)SiAl4N7:Eu, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 Sr2Si5N8:Eu2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
플루오라이드(flouoride)계 적색 형광체는 K2SiF6:Mn4+, K2TiF6:Mn4+, ZnSiF6:Mn4+, Na2SiF6:Mn4+ 및 Mg4O5.5GeF:Mn4+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몰리브데이트(Molybdates)계 적색 형광체는 LiLa1-xEuxMo2O8 및 LiEuMo2O8 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 탄탈레이트(Tantalates)계 적색 형광체는 K(Gd,Lu,Y)Ta2O7:Eu3+를 포함할 수 있다.
Carbido-Nitrides는 Cs(Y,La,Gd)Si(CN2)4:Eu를 포함할 수 있다.
텅스테이트(Tungstates)계 적색 형광체는 Gd2WO6:Eu3+, Gd2W2O9:Eu3+, (Gd,La)2W3O12:Eu3+, La2W3O12:Eu3+, La2W3O12:Sm3+ 및 LiLaW2O8:Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
산란체는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산란체는 중공(hollow) 형태를 가질 수도 있다.
블랙 매트릭스(270)는 제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 및 제3 광변환부(253)들 사이에 위치한다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(270)는 제1 광변환부(251)와 제2 광변환부(252) 사이, 제2 광변환부(252)와 제3 광변환부(253) 사이, 및 제3 광변환부(253)와 제1 광변환부(251) 사이에 위치할 수 있다. 블랙 매트릭스(270)는 하나의 광변환부를 통과한 광이 다른 광변환부에 입사되는 것을 방지하여 혼색을 방지할 수 있다.
블랙 매트릭스(270)는 비감광성 유기 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 블랙 매트릭스(270)는 현상액에 용해 가능한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 블랙 매트릭스(270)는 감광성 유기 물질로 이루어질 수도 있다.
제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 제3 광변환부(253), 및 블랙 매트릭스(270) 상에 평탄화층(211)이 배치된다. 평탄화층(211)은 굴곡 표면을 평탄화하거나 불순물이 용출되는 것을 방지한다.
평탄화층(211) 상에 제2 편광판(230)이 배치된다. 제2 편광판(230)의 투과축과 제1 편광판(130)의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 게이트 라인(GL)에 나란하게 배열된다
제2 편광판(230)은 편광자를 포함할 수 있다. 편광자는 평탄화층(211)에 나란히 배치된 복수개의 라인 패턴을 포함한다. 각 라인 패턴은 한 방향으로 연장된 직선 형태를 가지며, 소정의 폭을 가지며, 소정의 간격으로 서로 이격된다.
라인 패턴은 금속으로 만들어질 수 있다. 금속으로 만들어진 복수개의 라인 패턴을 포함하는 편광자를 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; WGP)라고도 한다. 라인 패턴은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
편광자는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토 리소그래피 등의 방법으로 만들어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다.
제2 편광판(230) 상에 공통 전극(CE)이 배치된다.
공통 전극(CE)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어진 통판 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 공통 전극(CE)은 복수의 도메인들을 정의하기 위한 요철 형상 및 적어도 하나 이상의 슬릿들을 가질 수도 있다.
도시되진 않았지만, 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 광량 조절층(300) 사이, 및 광량 조절층(300)과 공통 전극(CE) 사이에 배향막이 더 배치될 수 있다.
광량 조절층(300)은 액정층일 수 있다. 액정층은 음의 유전율을 가지며 수직 배향된 액정 분자를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 관한 설명 가운데 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치는 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 및 제3 화소(PX3)를 포함한다. 이하에서, 제1 화소(PX1)는 적색을 표시하고, 제2 화소(PX2)는 녹색을 표시하고, 제3 화소(PX3)는 청색을 표시하는 것을 전제로 설명한다.
제1 화소(PX1)는 제1 박막 트랜지스터(TFT1) 및 제1 박막 트랜지스터(TFT1)에 연결된 제1 화소 전극(PE1)을 포함하고, 제2 화소(PX2)는 제2 박막 트랜지스터(TFT2) 및 제2 박막 트랜지스터(TFT2)에 연결된 제2 화소 전극(PE2)을 포함하고, 제3 화소(PX3)는 제3 박막 트랜지스터(TFT3) 및 제3 박막 트랜지스터(TFT3)에 연결된 제3 화소 전극(PE3)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 화소 전극(PE1)은 제2 화소 전극(PE2)보다 큰 면적을 갖고, 제2 화소 전극(PE2)은 제3 화소 전극(PE3)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 목표 색좌표 구현에 필요한 에너지 비율, 후술할 제1 내지 제3 광변환부(251, 252, 253)의 광변환율 등을 고려하여 각기 다른 면적을 갖게 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)의 면적 비(比)는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9일 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)의 면적이 서로 달라짐에 따라 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 공통 전극(CE) 사이의 액정용량 커패시턴스(Clc1, Clc2, Clc3)도 달라지게 되고, 이로 인해 각 화소(PX1, PX2, PX3)별 킥백 전압(Vk) 등이 달라질 수 있다.
킥백 전압(Vk)은 다음 수학식 1과 같이, 각 화소(Px1, PX2, PX3)의 액정용량 커패시턴스(Clc1, Clc2, Clc3)에 반비례하므로, 각 화소 전극(PE1, PE2, PE3)의 면적이 서로 다르면, 각 화소별(PX1, PX2, PX3) 킥백 전압(Vk)이 달라질 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
따라서, 각 화소별(PX1, PX2, PX3) 킥백 전압(Vk)의 차이를 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)과 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 사이의 커패시턴스(Cgd)를 이용하여 보상해줌으로써, 화소별(PX1, PX2, PX3) 킥백 전압(Vk)을 동일하게 유지시킬 수 있다.
즉, 각 화소별(PX1, PX2, PX3) 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)과 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 사이의 커패시턴스(Cgd)가 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 제1 게이트 전극(GE1)과 제1 드레인 전극(DE1) 사이의 커패시턴스(Cgd1)는 제2 게이트 전극(GE2)과 제2 드레인 전극(DE2) 사이의 커패시턴스(Cgd2)보다 클 수 있고, 제2 게이트 전극(GE2)과 제2 드레인 전극(DE2) 사이의 커패시턴스(Cgd2)는 제3 게이트 전극(GE3)과 제3 드레인 전극(DE3) 사이의 커패시턴스(Cgd3)보다 클 수 있다.
따라서, 제1 게이트 전극(GE1)과 제1 드레인 전극(DE1) 사이의 중첩 면적(GD1)은 제2 게이트 전극(GE2)과 제2 드레인 전극(DE2) 사이의 중첩 면적(GD2)보다 클 수 있고, 제2 게이트 전극(GE2)과 제2 드레인 전극(DE2) 사이의 중첩 면적(GD2)은 제3 게이트 전극(GE3)과 제3 드레인 전극(DE3) 사이의 중첩 면적(GD3)보다 클 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이고, 도 11는 도 10에서 블랙 매트릭스만 나타낸 평면도이고, 도 12은 도 10의 Ⅲ-Ⅲ'을 따라 절단한 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치에 관한 설명 가운데 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치는 표시 기판(100), 대향 기판(200) 및 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 사이의 광량 조절층(300)을 포함할 수 있다.
표시 기판(100)은 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 및 제3 화소(PX3)를 포함한다. 이하에서, 제1 화소(PX1)는 적색을 표시하고, 제2 화소(PX2)는 녹색을 표시하고, 제3 화소(PX3)는 청색을 표시하는 것을 전제로 설명한다.
제1 화소(PX1)는 제1 박막 트랜지스터(TFT1) 및 제1 박막 트랜지스터(TFT1)에 연결된 제1 화소 전극(PE1)을 포함하고, 제2 화소(PX2)는 제2 박막 트랜지스터(TFT2) 및 제2 박막 트랜지스터(TFT2)에 연결된 제2 화소 전극(PE2)을 포함하고, 제3 화소(PX3)는 제3 박막 트랜지스터(TFT3) 및 제3 박막 트랜지스터(TFT3)에 연결된 제3 화소 전극(PE3)을 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 내지 제3 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 서로 동일한 면적을 가질 수 있다.
대향 기판(200)은 제2 기판(201), 제1 광변환부(251), 제2 광변환부(252), 제3 광변환부(253), 블랙 매트릭스(270), 평탄화층(211), 제2 편광판(230) 및 공통 전극(CE) 등을 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스(270)는 제1 화소 전극(PE1)에 대응되게 형성된 제1 개구(OPN1), 제2 화소 전극(PE2)에 대응되게 형성된 제2 개구(OPN2), 및 제3 화소 전극(PE3)에 대응되게 형성된 제3 개구(OPN3)를 포함할 수 있다.
제1 개구(OPN1), 제2 개구(OPN2), 및 제3 개구(OPN3)는 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 개구(OPN1)는 제2 개구(OPN2)보다 큰 면적을 가질 수 있고, 제2 개구(OPN2)는 제3 개구(OPN3)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
제1 개구(OPN1), 제2 개구(OPN2), 및 제3 개구(OPN3)는 목표 색좌표 구현에 필요한 에너지 비율, 및 제1 내지 제3 광변환부(251, 252, 253)의 광변환율 등을 고려하여 각기 다른 면적을 갖게 형성할 수 있다.예를 들어, 에너지 변환 효율이 작은 적색을 표시하는 제1 화소(PX1)에 대응되는 제1 개구(OPN1)의 면적이 가장 크고, 에너지 변환 효율이 큰 청색을 표시하는 제3 화소(PX3)에 대응되는 제3 개구(OPN3)의 면적이 가장 작을 수 있다. 이를 반영한 제1 개구(OPN1), 제2 개구(OPN2), 및 제3 개구(OPN3)의 면적 비(比)는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9일 수 있다.
또한, 제1 개구(OPN1), 제2 개구(OPN2), 및 제3 개구(OPN3)가 제2 방향(D2)으로 동일한 길이를 갖는 경우, 제1 개구(OPN1), 제2 개구(OPN2), 및 제3 개구(OPN3)는 제1 방향(D1)으로 서로 다른 폭을 가질 수 있다. 제1 개구(OPN1)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W4, 제2 개구(OPN2)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W5, 제3 개구(OPN3)의 제1 방향(D1)으로의 폭을 W6이라 하면, W4, W5, 및 W6는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9의 폭 비(比)를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 포함함으로써, 높은 색재현률을 구현하고, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 면적을 달리하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 총 커패시턴스를 동일하게 하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소별 블랙 매트릭스 개구의 면적을 달리하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체의 청색 광변환율 차이에 의한 색좌표 불균형을 완화할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 표시 기판
200: 대향 기판
300: 광량 조절층

Claims (20)

  1. 광을 방출하는 백라이트부;
    상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치되며, 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소, 및 제2 화소를 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층;
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 게이트 라인;
    상기 게이트 라인과 이격되어 상기 기판 상에 배치된 스토리지 라인; 및
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 데이터 라인;을 포함하며,
    상기 제1 화소는,
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제1 박막 트랜지스터;
    상기 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 화소 전극; 및
    상기 제1 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제1 광변환부;를 포함하고,
    상기 제2 화소는,
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제2 박막 트랜지스터;
    상기 제2 박막 트랜지스터에 연결된 제2 화소 전극; 및
    상기 제2 화소 전극과 대응되게 상기 제2 기판 상에 배치된 제2 광변환부;를 포함하고,
    상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극은 서로 다른 면적을 갖고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 서로 다른 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 서로 다른 색을 표시하는 제3 화소를 더 포함하고,
    상기 제3 화소는,
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 제3 박막 트랜지스터; 및
    상기 제3 박막 트랜지스터에 연결된 제3 화소 전극;을 포함하며,
    상기 제3 화소 전극은 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 서로 다른 면적을 갖고,
    상기 제3 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적과 서로 다른 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 화소는 적색을 표시하고,
    상기 제2 화소는 녹색을 표시하고,
    상기 제3 화소는 청색을 표시하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제1 화소 전극, 상기 제2 화소 전극, 및 상기 제3 화소 전극의 면적비는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9인 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적보다 작은 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적은 상기 제3 화소 전극과 상기 스토리지 라인 사이의 중첩 면적보다 작은 표시 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 박막 트랜지스터는,
    상기 게이트 라인으로부터 분기된 제1 게이트 전극;
    상기 제1 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제1 반도체층; 및
    상기 제1 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극;을 포함하고,
    상기 제2 박막 트랜지스터는,
    상기 게이트 라인으로부터 분기된 제2 게이트 전극;
    상기 제2 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제2 반도체층; 및
    상기 제2 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극;을 포함하고,
    상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 서로 다른 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적보다 큰 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 박막 트랜지스터는,
    상기 게이트 라인으로부터 분기된 제3 게이트 전극;
    상기 제3 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 제3 반도체층; 및
    상기 제3 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 제3 소스 전극 및 제3 드레인 전극;을 포함하며,
    상기 제3 게이트 전극과 상기 제3 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제1 게이트 전극과 상기 제1 드레인 전극 사이의 중첩 면적, 및 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적과 서로 다른 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제2 게이트 전극과 상기 제2 드레인 전극 사이의 중첩 면적은 상기 제3 게이트 전극과 상기 제3 드레인 전극 사이의 중첩 면적보다 큰 표시 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 광변환부는 적색 형광체를 포함하고,
    상기 제2 광변환부는 녹색 형광체를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 적색 형광체, 및 상기 녹색 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며,
    상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 적색 형광체, 및 상기 녹색 형광체는, Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2+, SiAlON:Ce3+, β-SiAlON:Eu2 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, Ba3Si6O12N2:Eu2 +, CaAlSiN3:Eu2 +, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2 +, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2 +, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2 + 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 백라이트부는 청색 광을 방출하는 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 편광자를 더 포함하는 표시 장치.
  17. 광을 방출하는 백라이트부;
    상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치되며, 서로 다른 색을 표시하는 제1 화소, 및 제2 화소를 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층;
    상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이의 상기 제1 화소에 대응되게 배치된 제1 광변환부;
    상기 광량 조절층 및 상기 제2 기판 사이의 상기 제 2 화소에 대응되게 배치된 제2 광변환부; 및
    상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 제1 화소에 대응되는 제1 개구 및 상기 제2 화소에 대응되는 제2 개구를 갖는 블랙 매트릭스;를 포함하며,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 서로 다른 면적을 갖는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소와 서로 다른 색을 표시하는 제3 화소를 더 포함하고,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 제3 화소에 대응되는 제3 개구를 가지며,
    상기 제3 개구는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구와 서로 다른 면적을 갖는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 화소는 적색을 표시하고,
    상기 제2 화소는 녹색을 표시하고,
    상기 제3 화소는 청색을 표시하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 제1 개구, 상기 제2 개구, 및 상기 제3 개구의 면적비는 1.1~1.3: 1: 0.7~0.9인 표시 장치.
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