KR20180063414A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180063414A
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송준호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 백색 화소에서의 시인성 및 휘도를 향상시킬 수 있는 표시 장치에 관한 것으로, 제 1 화소 영역 내지 제 4 화소 영역을 포함하는 기판; 기판 상의 제 1 화소 영역 내지 제 3 화소 영역에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 컬러 필터; 및 기판 상의 제 4 화소 영역에 배치되고, 복수의 홀을 갖는 제 4 컬러 필터;를 포함하고, 복수의 홀은 서로 인접한 제 1 홀, 제 2 홀 및 제 3 홀을 포함하고, 제 1 홀의 중심 및 제 2 홀의 중심을 지나는 가상의 제 1 직선은 제 1 홀의 중심 및 제 3 홀의 중심을 지나는 가상의 제 2 직선과 20° 내지 80°의 사잇각을 갖는다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치(Display Device)는 빛을 방출하는 소자를 가지고 화상을 표시한다. 최근 표시 장치로 평판 표시 장치가 널리 사용되고 있다. 평판 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, 적색, 녹색 및 청색의 3색 화소에 백색 화소를 추가하여 휘도와 해상도를 개선할 수 있는 4색의 화소 구조를 갖는 표시 장치가 제조되고 있다. 이때, 각 화소 별로 컬러 필터를 형성하지만 공정 효율을 향상시키기 위하여 백색 화소에는 백색 컬러 필터를 형성하지 않고 있다. 이로 인해, 유색 화소와 백색 화소 간의 단차가 발생하여, 백색 화소에서의 시인성이 낮아지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 표시 장치의 백색 화소에서 시인성 및 휘도를 향상시키는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 제 1 화소 영역 내지 제 4 화소 영역을 포함하는 기판; 기판 상의 제 1 화소 영역 내지 제 3 화소 영역에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 컬러 필터; 및 기판 상의 제 4 화소 영역에 배치되고, 복수의 홀을 갖는 제 4 컬러 필터;를 포함하고, 복수의 홀은 서로 인접한 제 1 홀, 제 2 홀 및 제 3 홀을 포함하고, 제 1 홀의 중심 및 제 2 홀의 중심을 지나는 가상의 제 1 직선은 제 1 홀의 중심 및 제 3 홀의 중심을 지나는 가상의 제 2 직선과 20° 내지 80°의 사잇각을 갖는다.
제 1 홀의 중심과 제 2 홀의 중심 사이의 거리, 제 2 홀의 중심과 제 3 홀의 중심 사이의 거리, 및 제 3 홀의 중심과 제 1 홀의 중심 사이의 거리는 실질적으로 서로 동일하다.
복수의 홀은 지그재그 형태로 배치된다.
복수의 홀은 평면 상에서 원형, 타원형, 반원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태를 갖는다.
복수의 홀은 평면 상에서 다각형의 형태를 갖고, 다각형의 꼭짓점은 라운드 형태를 갖는다.
복수의 홀은 제 4 화소 영역의 가장자리 영역 중 적어도 일부 영역에서 반원 형태를 갖는다.
제 1 컬러 필터는 적색 컬러 필터이고, 제 2 컬러 필터는 녹색 컬러 필터이고, 제 3 컬러 필터는 청색 컬러 필터이다.
제 4 컬러 필터는 제 1 내지 제 3 컬러 필터 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질로 이루어진다.
제 4 컬러 필터는 제 3 컬러 필터와 일체로 형성된다.
기판 상의 제 1 내지 제 4 화소 영역에 각각 배치된 복수의 화소 전극을 더 포함한다.
제 4 화소 영역에 배치된 화소 전극과 복수의 홀의 중첩 면적은 제 4 화소 영역에 배치된 화소 전극의 면적의 25% 내지 45%이다.
복수의 화소 전극은 반사율을 갖는 도전 물질로 이루어진다.
복수의 화소 전극과 각각 연결된 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함한다.
기판과 제 1 내지 제 4 컬러 필터 사이에 배치된 반사층을 더 포함한다.
본 발명에 따른 표시 장치는 백색 화소 영역에 지그재그 형태로 배치된 복수의 홀을 갖는 컬러 필터를 배치하여, 백색 화소의 시인성 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 내지 제 4 컬러 필터를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 "A" 영역에 대응하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도면이다.
도 6은 도 3의 "A" 영역에 대응하는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
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.
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 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 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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 4를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치를 예로서 설명한다. 한편, 본 발명의 적용 범위가 액정 표시 장치에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 본 발명은 유기 발광 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 내지 제 4 컬러 필터를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 제 1 내지 제 4 화소 영역(PX1 내지 PX4)을 포함한다. 이때, 제 1 내지 제 4 화소 영역(PX1 내지 PX4)은 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 광을 각각 출력하는 적색 화소 영역(PX1), 녹색 화소 영역(PX2), 청색 화소 영역(PX3), 및 백색 화소 영역(PX4)이라고 전제한다.
제 1 내지 제 4 화소 영역(PX1 내지 PX4)에는 각각 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 화소 전극(191)이 배치된다. 각 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(171)에 연결된다.
게이트 라인(121)과 데이터 라인(171)은 매트릭스 형태로 배열되어 제 1 내지 제 4 화소 영역(PX1 내지 PX4)을 정의한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 화소 영역(PX1), 제 2 화소 영역(PX2), 제 3 화소 영역(PX3), 및 제 4 화소 영역(PX4)은 1 X 4의 행렬로 배치되어, 한 화소군을 이룰 수 있다. 도 1에서 설명의 편의상 하나의 화소군만을 표시하였으나, 실제로는 복수의 화소군이 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 복수의 화소군은 서로 동일한 구조를 가지므로 이하에서는, 설명의 편의상 하나의 화소군만을 일 예로서 설명한다. 여기서, 화소군은 1 X 4의 행렬로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 화소군의 형상은 라인 형상, V 자 형상, Z 자 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 이루는 각각의 구성에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)은 제 1 기판(110), 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 절연막(140), 제 1 절연층(180a), 제 2 절연층(180b) 및 화소 전극(191)을 포함한다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함한다.
제 1 기판(110)은 플라스틱 기판과 같이 광 투과 특성 및 플렉서블 특성을 갖는 절연 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 기판(110)은 유리 기판과 같은 하드 기판으로 만들어질 수도 있다.
제 1 기판(110) 상에 게이트 전극(124) 및 게이트 라인(121)이 배치된다. 이때, 게이트 전극(124)은 게이트 라인(121)으로부터 화소 전극(191)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다.
게이트 전극(124)은 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 전극(124)은 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 한편, 게이트 전극(124)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
도시되지 않았으나, 게이트 라인(121)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동 회로와 접속될 수 있다. 게이트 라인(121)의 끝 부분은 이 게이트 라인(121)의 다른 부분보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 게이트 라인(121)은 게이트 전극(124)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 게이트 라인(121) 및 게이트 전극(124)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트 라인(121) 상에 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등의 무기 절연 물질로 만들어질 수 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
게이트 절연막(140) 상에 복수의 반도체층(154)이 배치된다. 반도체층(154)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(124)의 적어도 일부와 중첩한다.
반도체층(154)은 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 산화물 반도체는 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 또는 복합 산화물인 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(In-Zn-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O) 등과 같은 산화물 반도체 재료를 이용하여 만들어질 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 반도체층(154) 상에 저항성 접촉층(ohmic contact)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 저항성 접촉층은 인(phosphorus)과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소로 만들어질 수 있고, 실리사이드(silicide)로 만들어질 수도 있다. 저항성 접촉층은 쌍을 이루어 반도체층(154) 상에 위치할 수 있다.
게이트 절연막(140) 및 반도체층(154) 상에 복수의 데이터 라인(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 배치된다.
소스 전극(173)은 반도체층(154) 및 게이트 전극(124)과 중첩한다. 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)으로부터 게이트 전극(124)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)과 일체로 이루어질 수 있다. 도시되지 않았으나, 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)의 일부일 수도 있다.
소스 전극(173)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 소스 전극(173)은 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. 한편, 소스 전극(173)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터 라인(171)은 게이트 절연막(140) 상에 배치된다. 도시되지 않았지만, 데이터 라인(171)의 끝 부분은 다른 층 또는 외부 구동회로와 접속될 수 있다. 데이터 라인(171)의 끝 부분은 이 데이터 라인(171)의 다른 부분보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 데이터 라인(171)은 소스 전극(173)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 데이터 라인(171) 및 소스 전극(173)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
데이터 라인(171)은 게이트 라인(121)과 교차한다. 데이터 라인(171)과 게이트 라인(121)이 교차하는 곳에서 데이터 라인(171)은 이의 다른 부분보다 더 작은 선폭을 가질 수 있으며, 그 교차 부분에서 게이트 라인(121)은 이의 다른 부분보다 더 작은 선폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 데이터 라인(171)과 게이트 라인(121) 간의 기생 커패시턴스의 크기가 줄어들 수 있다.
드레인 전극(175)은 소스 전극(173)으로부터 소정 간격 이격되어 게이트 절연막(140) 및 반도체층(154) 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 반도체층(154) 및 게이트 전극(124)과 중첩한다. 드레인 전극(175)과 소스 전극(173) 사이에 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역이 위치한다.
드레인 전극(175)은 접촉 구멍(185)을 통해 화소 전극(191)에 연결된다. 드레인 전극(175)은 전술된 소스 전극(173)과 동일한 물질 및 구조(다중막 구조)를 가질 수 있다. 드레인 전극(175)과 소스 전극(173)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(TFT)를 이룬다. 이때 박막 트랜지스터(TFT)의 채널은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154) 부분에 위치한다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 노출된 반도체층(154) 및 게이트 절연막(140) 상에 제 1 절연층(180a)이 배치된다. 제 1 절연층(180a)은 제 1 기판(110)의 전면에 배치될 수 있으며, 제 1 절연층(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 제 1 절연층(180a)은 생략될 수 있다.
제 1 절연층(180a) 상에 제 2 절연층(180b)이 배치된다. 제 2 절연층(180b)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 제 2 절연층(180b)은 제 1 절연층(180a)의 상부를 평탄화하는 역할을 할 수 있다.
제 2 절연층(180b) 상에 화소 전극(191)이 배치된다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 전달받는다. 화소 전극(191)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, IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다. 또한, 화소 전극(191)은 반사율을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상부 표시판(200)은 제 2 기판(210), 차광층(BM), 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4), 덮개막(250) 및 공통 전극(270)을 포함한다.
제 2 기판(210)은 플라스틱 기판과 같이 광 투과 특성 및 플렉서블 특성을 갖는 절연 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 기판(210)은 유리 기판과 같은 하드 기판으로 만들어질 수도 있다.
차광층(BM)은 빛이 투과하는 개구 영역을 정의할 수 있다. 차광층(BM)은 블랙 매트릭스라고도 불리어지며, 화소 영역을 정의할 수 있다. 차광층(BM)는 크롬산화물(CrOx)과 같은 금속 또는 불투명 유기막 재료 등을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제 2 기판(210) 상의 제 1 화소 영역(PX1), 제 2 화소 영역(PX2), 제 3 화소 영역(PX3) 및 제 4 화소 영역(PX4)에 각각 대응하여, 제 1 컬러 필터(CF1), 제 2 컬러 필터(CF2), 제 3 컬러 필터(CF3) 및 제 4 컬러 필터(CF4)가 배치된다. 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)는 유기 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 컬러 필터(CF1), 제 2 컬러 필터(CF2) 및 제 3 컬러 필터(CF3)는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러 필터이다.
제 4 컬러 필터(CF4)는 제 1 내지 제 3 컬러 필터(CF1 내지 CF3) 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질로 이루어진다. 이때, 백색(W) 화소 영역인 제 4 화소 영역(PX4)에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 색재현율이 낮은 어느 하나의 색에 대응하는 컬러 필터를 배치할 수 있다. 즉, 백색(W) 화소 영역인 제 4 화소 영역(PX4)에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러 필터 중 어느 하나의 컬러 필터를 배치함으로써, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 어느 하나의 색재현율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)는 제 3 컬러 필터(CF3)와 동일한 물질로 이루어진다. 즉, 제 4 컬러 필터(CF4)는 청색(B) 컬러 필터이다. 백색(W) 화소 영역인 제 4 화소 영역(PX4)에 청색(B) 컬러 필터를 배치함으로써, 청색(B)의 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 백색(W) 화소 영역인 제 4 화소 영역(PX4)에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러 필터 중 어느 하나의 컬러 필터를 배치함으로써, 백색(W) 화소 영역의 단차를 보상해줄 수 있다. 따라서, 단차가 보상됨에 따라 시인성이 향상될 수 있다.
제 4 컬러 필터(CF4)는 평면 상에서 지그재그 형태로 배치된 복수의 홀(H)을 갖는다. 복수의 홀(H)이 평면 상에서 지그재그 형태로 배치됨으로써, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제한된 면적 내에서 다수의 홀(H)을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 4 화소 영역(PX4)에서 백색 광을 출력하는 면적이 증가될 수 있다.
예를 들어, 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)과 복수의 홀(H)의 중첩 면적은 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)의 면적의 25% 내지 45%일 수 있다. 반면, 도시되지 않았으나, 복수의 홀(H)을 지그재그 형태로 배치하지 않을 경우, 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)과 복수의 홀(H)의 중첩 면적은 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)의 면적의 10% 내지 20%일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 제 4 화소 영역(PX4)에 다수의 홀(H)을 갖는 제 4 컬러 필터(CF4)가 배치됨으로써, 표시 장치의 휘도가 향상될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수의 홀(H)은 평면 상에서 원형의 형태를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 홀(H)은 타원형, 반원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.
제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4) 상에 덮개막(250)이 배치된다. 이때, 덮개막(250)은 제 4 컬러 필터(CF4)의 복수의 홀(H) 상에도 배치된다. 덮개막(250)은 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)가 노출되는 것을 방지하고, 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)가 배치된 제 2 기판(210)의 상부면을 평탄화하는 역할을 한다.
덮개막(250) 상에 공통 전극(270)이 배치된다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다. 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)은 데이터 전압을 인가 받는 화소 전극(191)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 영상을 표시한다.
도시되지 않았으나, 두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)이 각각 배치될 수 있다. 이들은 수직 배향막일 수 있으며, 광중합 물질을 포함하는 광배향막일 수 있다.
또한, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에 편광층(polarizer) 각각 배치될 수 있으며, 두 편광판의 편광축은 서로 직교하거나 평행할 수 있다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판 중 하나가 생략될 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 액정 분자를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 액정층(3)의 액정 분자는 일정한 방향으로 선경사를 가지도록 배향되어 있을 수 있고, 이러한 액정 분자의 선경사 방향은 액정층(3)의 유전율 이방성에 따라 변화될 수 있다.
이하, 전술된 도 3과 함께 도 4를 참조하여, 복수의 홀을 갖는 제 4 컬러 필터에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)의 복수의 홀(H)은 서로 인접한 제 1 홀(H1), 제 2 홀(H2) 및 제 3 홀(H3)을 포함한다.
제 1 내지 제 3 홀(H1 내지 H3)은 동일한 간격으로 서로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 홀(H1)의 중심을 제 1 중심(C1)이라고 정의하고, 제 2 홀(H2)의 중심을 제 2 중심(C2)이라고 정의하고, 제 3 홀(H3)의 중심을 제 3 중심(C3)이라고 정의할 때, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)과의 거리(d1), 제 2 중심(C2)과 제 3 중심(C3)과의 거리(d2), 및 제 3 중심(C3)과 제 1 중심(C1)과의 거리(d3)는 실질적으로 서로 동일하다.
또한, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)을 지나는 가상의 직선을 제 1 직선(L1)이라고 정의하고, 제 1 중심(C1)과 제 3 중심(C3)을 지나는 가상의 직선을 제 2 직선(L2)이라고 정의할 때, 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 20° 내지 80°일 수 있다. 상세하게는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 약 60°일 수 있다.
이에 따라, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제한된 면적 내에서 다수의 홀(H)을 가질 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)과 복수의 홀(H)의 중첩 면적은 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)의 면적의 25% 내지 45%일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 제 4 화소 영역(PX4)에 다수의 홀(H)을 갖는 제 4 컬러 필터(CF4)가 배치됨으로써, 표시 장치의 휘도가 향상될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 5는 도 3의 "A" 영역에 대응하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)는 평면 상에서 사각형의 형태를 갖는 복수의 홀(H)을 포함한다. 이때, 복수의 홀(H)은 서로 인접한 제 1 홀(H1), 제 2 홀(H2) 및 제 3 홀(H3)을 포함한다.
제 1 내지 제 3 홀(H1 내지 H3)은 동일한 간격으로 서로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 홀(H1)의 중심을 제 1 중심(C1)이라고 정의하고, 제 2 홀(H2)의 중심을 제 2 중심(C2)이라고 정의하고, 제 3 홀(H3)의 중심을 제 3 중심(C3)이라고 정의할 때, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)과의 거리(d1), 제 2 중심(C2)과 제 3 중심(C3)과의 거리(d2), 및 제 3 중심(C3)과 제 1 중심(C1)과의 거리(d3)는 실질적으로 서로 동일하다.
또한, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)을 지나는 가상의 직선을 제 1 직선(L1)이라고 정의하고, 제 1 중심(C1)과 제 3 중심(C3)을 지나는 가상의 직선을 제 2 직선(L2)이라고 정의할 때, 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 20° 내지 80°일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 약 60°일 수 있다.
이에 따라, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제한된 면적 내에서 다수의 홀(H)을 가질 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)과 복수의 홀(H)의 중첩 면적은 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)의 면적의 25% 내지 45%일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는 제 4 화소 영역(PX4)에 다수의 홀(H)을 갖는 제 4 컬러 필터(CF4)가 배치됨으로써, 표시 장치의 휘도가 향상될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 6은 도 3의 "A" 영역에 대응하는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)는 평면 상에서 사각형의 형태를 갖는 복수의 홀(H1, H2, H3)을 포함한다. 이때, 사각형의 형태를 갖는 복수의 홀(H1, H2, H3)은 사각형의 꼭짓점에서 라운드 형태를 갖는다. 복수의 홀(H1, H2, H3)은 서로 인접한 제 1 홀(H1), 제 2 홀(H2) 및 제 3 홀(H3)을 포함한다.
제 1 내지 제 3 홀(H1 내지 H3)은, 제 1 및 제 2 실시에와는 달리, 각각 서로 동일하거나 서로 다른 간격으로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 홀(H1)의 중심을 제 1 중심(C1)이라고 정의하고, 제 2 홀(H2)의 중심을 제 2 중심(C2)이라고 정의하고, 제 3 홀(H3)의 중심을 제 3 중심(C3)이라고 정의할 때, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)과의 거리(d1)는 제 2 중심(C2)과 제 3 중심(C3)과의 거리(d2)와는 동일하고, 제 3 중심(C3)과 제 1 중심(C1)과의 거리(d3)와는 다를 수 있다.
또한, 제 1 중심(C1)과 제 2 중심(C2)을 지나는 가상의 직선을 제 1 직선(L1)이라고 정의하고, 제 1 중심(C1)과 제 3 중심(C3)을 지나는 가상의 직선을 제 2 직선(L2)이라고 정의할 때, 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 20° 내지 80°일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제 1 직선(L1)과 제 2 직선(L2)의 사잇각(θ)은 약 70°일 수 있다.
이에 따라, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제한된 면적 내에서 다수의 홀(H)을 가질 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)과 복수의 홀(H)의 중첩 면적은 제 4 화소 영역(PX4)에 배치된 화소 전극(191)의 면적의 25% 내지 45%일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시 장치는 제 4 화소 영역(PX4)에 다수의 홀(H)을 갖는 제 4 컬러 필터(CF4)가 배치됨으로써, 표시 장치의 휘도가 향상될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)는 제 3 컬러 필터(CF3)와 일체로 형성된다. 즉, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제 3 컬러 필터(CF3)와 동일한 물질로 이루어지며, 제 4 컬러 필터(CF4)는 제 3 컬러 필터(CF3)와 동일한 공정으로 동시에 만들어진다.
예를 들어, 제 3 및 제 4 컬러 필터(CF3, CF4)는 포토레지스트 공정을 통해 일체로 형성될 수 있다. 상세하게는, 제 3 및 제 4 컬러 필터(CF3, CF4)를 형성하기 위하여, 제 2 기판(210) 상에 감광성 조성물을 도포하고, 감광성 조성물 상에 노광 마스크를 배치하여 감광성 조성물을 노광시킨다. 노광된 감광성 조성물이 현상액에 의해 현상된 후 경화되어, 일체로 형성된 제 3 및 제 4 컬러 필터(CF3, CF4)가 형성된다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 표시 장치는 차광층(도 2의 BM)을 생략할 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)는 서로 인접한 컬러 필터와의 경계 영역에서 서로 중첩할 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)는 제 3 컬러 필터(CF3)와 일체로 형성됨으로써, 별도의 공정을 수행하지 않고, 백색(W) 화소 영역인 제 4 화소 영역(PX4)의 단차를 보상해줄 수 있다. 따라서, 단차가 보상됨에 따라 시인성이 향상될 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 5 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 복수의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 제 4 컬러 필터(CF4)의 복수의 홀(H)은 제 4 화소 영역(PX4)의 가장자리 영역 중 적어도 일부 영역에서 반원 형태를 갖는다. 이에 따라, 제 4 화소 영역(PX4)의 가장자리 영역에서 복수의 홀(H)에 의해 얼룩이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 6 실시예를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 표시 장치는 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)가 제 1 기판(110) 상에 배치된다. 상세하게는, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 표시 장치의 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 라인(121), 데이터 라인(171), 게이트 절연막(140), 제 1 절연층(180a) 및 제 2 절연층(180b)의 구성 및 배치는 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
제 2 절연층(180b) 상에 반사층(131)이 배치된다. 반사층(131)은 외부 광의 반사율을 높이기 위하여 드레인 전극(175)을 노출시키는 접촉 구멍(185)을 제외하고 제 1 기판(110)의 전면에 배치된다. 반사층(131)은 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)와 제 2 절연층(180b) 사이에 위치한다. 반사층(131)은 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
한편, 반사층(131)은 게이트 라인(121)이나 데이터 라인(171) 등의 신호 라인과 연결되지 않고 외부에서 입사된 광을 반사시키는 역할만을 할 수 있다. 또한, 반사층(131)은 외부로부터 입사되는 광의 반사 효율을 높이기 위하여 표면에 형성된 요철을 포함할 수 있다.
반사층(131) 상에 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)가 위치한다. 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)는 각각의 제 1 내지 제 4 화소 영역(PX1 내지 PX4)에 대응하여 배치된다.
반사층(131)과 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4) 상에 제 3 절연층(180c)이 배치한다. 제 3 절연층(180c)은 무기 절연막일 수 있고, 유기 절연막일 수도 있다. 반사층(131)은 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)의 성분이 외부로 노출되는 것을 방지하고, 제 1 내지 제 4 컬러 필터(CF1 내지 CF4)의 변형이나 변색을 방지할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 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 일 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
PX1 내지 PX4: 제 1 내지 제 4 화소 영역
CF1 내지 CF4: 제 1 내지 제 4 컬러 필러
H: 홀 100: 하부 표시판
110: 제 1 기판 121: 게이트 라인
124: 게이트 전극 131: 반사층
140: 게이트 절연막 154: 반도체층
171: 데이터 라인 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극 180a: 제 1 절연층
180b: 제 2 절연층 180c: 제 3 절연층
200: 상부 표시판 210: 제 2 기판
250: 덮개막 270: 공통 전극

Claims (14)

  1. 제 1 화소 영역 내지 제 4 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 상의 제 1 화소 영역 내지 제 3 화소 영역에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 컬러 필터; 및
    상기 기판 상의 제 4 화소 영역에 배치되고, 복수의 홀을 갖는 제 4 컬러 필터;를 포함하고,
    상기 복수의 홀은 서로 인접한 제 1 홀, 제 2 홀 및 제 3 홀을 포함하고,
    상기 제 1 홀의 중심 및 상기 제 2 홀의 중심을 지나는 가상의 제 1 직선은 상기 제 1 홀의 중심 및 상기 제 3 홀의 중심을 지나는 가상의 제 2 직선과 20° 내지 80°의 사잇각을 갖는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홀의 중심과 상기 제 2 홀의 중심 사이의 거리, 상기 제 2 홀의 중심과 상기 제 3 홀의 중심 사이의 거리, 및 상기 제 3 홀의 중심과 상기 제 1 홀의 중심 사이의 거리는 실질적으로 서로 동일한 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 지그재그 형태로 배치된 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 평면 상에서 원형, 타원형, 반원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태를 갖는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 평면 상에서 다각형의 형태를 갖고, 상기 다각형의 꼭짓점은 라운드 형태를 갖는 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 상기 제 4 화소 영역의 가장자리 영역 중 적어도 일부 영역에서 반원 형태를 갖는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 필터는 적색 컬러 필터이고, 상기 제 2 컬러 필터는 녹색 컬러 필터이고, 상기 제 3 컬러 필터는 청색 컬러 필터인 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 컬러 필터는 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질로 이루어진 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 4 컬러 필터는 상기 제 3 컬러 필터와 일체로 형성된 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상의 제 1 내지 제 4 화소 영역에 각각 배치된 복수의 화소 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 4 화소 영역에 배치된 화소 전극과 상기 복수의 홀의 중첩 면적은 상기 제 4 화소 영역에 배치된 화소 전극의 면적의 25% 내지 45%인 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극은 반사율을 갖는 도전 물질로 이루어진 표시 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극과 각각 연결된 복수의 박막 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제 1 내지 제 4 컬러 필터 사이에 배치된 반사층을 더 포함하는 표시 장치.

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