KR20180079081A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20180079081A
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light emitting
light source
light
liquid crystal
crystal display
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KR1020160184461A
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이창호
정우남
손현호
김한석
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 출원은 얇은 두께를 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것으로, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널 및 액정 표시 패널과 결합된 광원 패널을 구비하고, 광원 패널은 베이스 플레이트 상에 정의된 복수의 발광 영역, 복수의 발광 영역 각각에 배치된 복수의 발광 소자, 및 복수의 발광 소자 각각을 수납하는 복수의 오목부를 포함할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 출원은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 액정의 구동을 통해 영상을 표시하는 액정 표시 패널, 및 액정 표시 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함한다.
액정 표시 패널은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해 정의된 복수의 화소 영역 각각에 마련된 박막 트랜지스터를 포함하는 복수의 화소를 갖는 하부 기판, 각 화소 영역과 중첩되는 컬러필터를 갖는 상부 기판, 및 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
종래의 백라이트 윤닛은 기존의 형광 램프와 대비하여 고휘도 및 저소비 전력의 장점을 갖는 복수의 발광 다이오드를 광원으로 이용한다. 이러한 복수의 발광 다이오드 각각은 위치별 제어가 가능하기 때문에 소비 전력을 감소시키기 위하여 발광 다이오드 어레이를 복수의 블록으로 분할하고 복수의 블록 각각과 중첩되는 화소들의 데이터를 기반으로 블록별로 부분 휘도를 제어하는 로컬 디밍(Local Dimming) 방법으로 구동될 수 있다
그러나 종래의 액정 표시 장치는 도광판 및 광학 시트 등을 포함하는 백라이트 유닛의 두께로 인하여 두께가 증가하는 문제점이 있다.
본 출원은 배경이 되는 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 얇은 두께를 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 출원은 배경이 되는 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 얇은 두께를 가지면서 부분 휘도를 구현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 출원에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널 및 액정 표시 패널과 결합된 광원 패널을 구비하고, 광원 패널은 베이스 플레이트 상에 정의된 복수의 발광 영역, 복수의 발광 영역 각각에 배치된 복수의 발광 소자, 및 복수의 발광 소자 각각을 수납하는 복수의 오목부를 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 액정 표시 장치는 상기 액정 표시 패널과 상기 광원 패널 사이에 마련된 광학 갭 부재를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 광학 갭 부재는 상기 복수의 발광 소자를 덮는 투명 물질층으로 이루어질 수 있다.
본 출원에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널과 광원 패널 사이에 개재되고 액정 표시 패널과 광원 패널 사이에 에어 갭을 마련하는 갭 스페이서를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 광원 패널은 복수의 발광 영역 각각에 마련된 발광 소자에 연결된 구동 박막 트랜지스터와 공통 전원 라인을 포함하는 복수의 발광 회로, 및 복수의 발광 회로를 덮는 평탄화층을 더 포함하며, 복수의 오목부 각각은 발광 영역과 중첩되는 평탄화층으로부터 오목하게 마련될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 발광 소자 각각은 제 1 및 제 2 전극을 포함하며, 광원 패널은 평탄화층 상에 마련되고 복수의 발광 소자 각각의 제 1 전극을 해당하는 구동 박막 트랜지스터에 연결하는 복수의 제 1 전극 연결 패턴, 및 평탄화층 상에 마련되고 복수의 발광 소자 각각의 제 2 전극을 해당하는 공통 전원 라인에 연결하는 복수의 제 2 전극 연결 패턴을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 광원 패널의 베이스 플레이트는 액정 표시 패널과 합착될 수 있으며, 이 경우 광원 패널은 복수의 발광 소자 각각을 덮는 반사 부재를 더 포함한다.
일 예에 따른 광원 패널의 베이스 플레이트는 광학 갭 부재와 합착될 수 있으며, 이 경우 광원 패널은 복수의 발광 소자 각각을 덮는 반사 부재를 더 포함한다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 출원에 따른 액정 표시 장치는 얇은 두께를 가질 수 있으며, 부분 휘도를 구현할 수 있으며, 특히 적어도 하나의 단위 화소 단위로 부분 휘도를 구현할 수 있다.
위에서 언급된 본 출원의 효과 외에도, 본 출원의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단연도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광 소자의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 8 각각은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도이다.
도 9는 본 출원에 따른 액정 표시 장치의 광원 패널에 마련된 광원 구동 회로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도이다.
도 12는 본 출원의 일 에에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 출원의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성요소는 본 출원의 기술적 사상 내에서 제 2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 출원의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 본 출원에 따른 액정 표시 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단연도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 확대도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광 소자의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100) 및 광원 패널(300)을 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 광원 패널(300)로부터 조사되는 광을 이용하여 영상을 표시한다. 일 예에 따른 액정 표시 패널(100)은 액정층(120)을 사이에 두고 대향 합착된 하부 기판(110)과 상부 기판(130)을 포함한다.
상기 하부 기판(110)은 박막 트랜지스터 어레이 기판으로서, 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 갖는 화소 어레이부(111)를 포함한다. 복수의 화소 각각은 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 및 화소 전극에 인접하도록 형성되어 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함한다.
상기 상부 기판(130)은 컬러필터 어레이 기판으로서, 하부 기판(110)에 형성된 각 화소 영역에 중첩되는 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(131), 및 개구 영역에 형성된 컬러 필터(133)을 포함한다. 이러한 상부 기판(130)은 실런트(sealant)에 의해 액정층(120)을 사이에 두고 하부 기판(110)과 대향 합착된다.
상기 액정층(120)은 하부 기판(110) 및 상부 기판(130) 사이에 개재되는 것으로, 각 화소에 마련된 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과 공통 전극에 인가되는 공통 전압에 의해 형성되는 전계에 따라 액정 분자들의 배열 방향이 변화되는 액정으로 이루어진다.
일 예에 따른 액정 표시 패널(100)은 하부 편광 부재(150) 및 상부 편광 부재(170)를 더 포함한다.
상기 하부 편광 부재(150)는 하부 기판(110)의 하면에 부착되어 광원 패널(300)로부터 하부 기판(110)으로 조사되는 광을 제 1 편광축으로 편광시킨다.
상기 상부 편광 부재(170)는 상부 기판(130)의 상면에 부착되어 상부 기판(130)을 투과하여 외부로 방출되는 광을 제 1 편광축과 다른 제 2 편광축으로 편광시킨다.
이와 같은, 액정 표시 패널(100)은 각 화소별로 인가되는 데이터 전압과 공통 전압에 의해 각 화소마다 형성되는 전계에 따라 액정층을 구동함으로써 액정층을 투과하는 광을 이용하여 영상을 표시한다.
상기 광원 패널(300)은 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 결합되어 액정 표시 패널(100)의 후면 전체에 광을 조사한다. 일 에에 따른 광원 패널(300)은 베이스 플레이트(310), 광원 구동 회로부(320), 평탄화층(330), 복수의 오목부(340), 및 복수의 발광 소자(350)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(310)는 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 일 예에 따른 베이스 플레이트(310)는 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합되는 것으로, 액정 표시 패널(100)의 강성 확보 및 유지를 위해 플라스틱 재질보다는 유리 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 베이스 플레이트(310)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 어느 하나의 글라스 또는 이들의 적층 글라스를 포함할 수 있다.
상기 광원 구동 회로부(320)는 베이스 플레이트(310) 상에 마련되어 복수의 발광 소자(350) 각각을 발광시킨다. 일 예에 따른 광원 구동 회로부(320)는 표시 구동 회로부로부터 글로벌 디밍(global dimming) 방식 또는 로컬 디밍(local dimming) 방식에 따라 공급되는 광원 데이터에 기초하여 복수의 발광 소자(350)를 발광시킨다.
일 예에 따른 광원 구동 회로부(320)는 수동(passive) 매트릭스 구동 방식에 따라 복수의 발광 소자(350) 각각을 발광시킴으로써 고휘도의 광을 액정 표시 패널(100)에 조사할 수 있다. 일 예에 따른 광원 구동 회로부(320)는 베이스 플레이트(310) 상에 마련된 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 및 광원 스캔 라인(LSL)과 교차하는 복수의 광원 데이터 라인(LDL)을 포함한다.
상기 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각은 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)(310a) 상에 마련되는 것으로, 제 1 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 2 방향을 따라 길게 연장된다. 여기서, 제 1 방향은 베이스 플레이트(310)의 장변 길이 방향 또는 가로 방향과 나란할 수 있고, 제 2 방향은 베이스 플레이트(310)의 단변 길이 방향 또는 세로 방향과 나란할 수 있다. 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 바뀔 수도 있다.
일 예에 따른 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각은 제 1 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 마련된 게이트 라인과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각은 게이트 절연층(313)에 의해 덮인다.
상기 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각과 교차하도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)(310a) 상에 마련된다. 즉, 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 제 2 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 1 방향을 따라 길게 연장되도록 게이트 절연층(313) 상에 마련될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 제 2 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 마련된 데이터 라인과 동일한 물질로 이루어지거나 광원 스캔 라인(LSL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 게이트 절연층(313) 상에 마련되는 층간 절연층(315)에 의해 덮인다. 선택적으로, 층간 절연층(315)은 생략될 수 있다.
상기 복수의 광원 스캔 라인(LSL)과 복수의 광원 데이터 라인(LDL)는 서로 교차하도록 베이스 플레이트(310) 상에 마련됨으로써 베이스 플레이트(310) 상에 매트릭스 형태를 갖는 복수의 발광 영역을 정의한다. 여기서, 하나의 발광 영역(EA)은 액정 표시 패널(100)에 마련된 화소와 동일한 크기를 갖거나 적어도 3개의 화소를 갖는 하나의 단위 화소와 동일한 크기를 가지거나 2개 이상의 단위 화소보다 큰 크기를 가질 수 이다.
상기 평탄화층(330)은 광원 구동 회로부(320)를 덮도록 베이스 플레이트(310) 상에 마련된다. 즉, 평탄화층(330)은 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 또는 층간 절연층(315)을 덮도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체에 마련된다. 이러한 평탄화층(330)은 광원 구동 회로부(320) 상에 평탄면을 제공한다.
일 예에 따른 평탄화층(330)은 투명층(331) 및 차광층(333)을 포함할 수 있다.
상기 투명층(331)은 광원 구동 회로부(320) 상에 제 1 평탄면을 제공하는 것으로, 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 또는 층간 절연층(315)을 덮도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체에 마련된다. 예를 들어, 투명층(331)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있으나, 공정의 편의를 위해 포토 아크릴 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 차광층(333)은 광원 구동 회로부(320) 상에 제 2 평탄면을 제공하는 것으로, 복수의 오목부(340) 각각을 제외한 나머지 투명층(331)을 덮는다. 차광층(333)은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광층(333)은 액정 표시 패널(100)의 상부 기판(130)에 마련된 블랙 매트릭스(131)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 차광층(333)은 인접한 발광 영역 사이의 영역에서의 광이 베이스 플레이트(310) 쪽으로 진행하는 것을 방지한다.
상기 복수의 오목부(340) 각각은 베이스 플레이트(310)에 정의된 복수의 발광 영역 각각에 마련되어 발광 소자(350)를 수납한다. 일 예에 따른 복수의 오목부(340) 각각은 평탄화층(330)으로부터 오목하게 마련된다. 예를 들어, 복수의 오목부(340) 각각은 평탄화층(330)의 상면(330a)으로부터 일정한 깊이를 갖는 홈(groove) 또는 컵(cup) 형태를 가질 수 있다. 이러한 복수의 오목부(340) 각각은 평탄화층(330)에 오목하게 마련되어 발광 소자(350)를 수납함으로써 발광 소자(350)의 두께(또는 높이)에 따른 광원 패널(300)의 두께 증가를 최소화한다.
일 예에 따른 복수의 오목부(340) 각각은 해당하는 발광 영역 상에 마련된 평탄화층(330)의 차광층(333)만이 제거되거나 평탄화층(330)의 투명층(331) 일부 또는 전부 제거되어 평탄화층(330)의 상면(330a)으로부터 오목하게 마련될 수 있으며, 이는 발광 소자(350)의 두께(또는 높이)에 따라 결정된다. 이때, 복수의 오목부(340) 각각의 깊이는 발광 소자(350)의 최상부가 평탄화층(330)의 상면(330a)과 동일한 수평 선상에 위치할 수 있도록 설정되는 것이 바람직하며, 이 경우, 발광 소자(350)에 두께에 따른 광원 패널(300)의 두께 증가가 최소화될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자(350) 각각은 복수의 오목부(340) 중 해당하는 오목부에 수납되어 광원 구동 회로부(320)에 연결된다. 이러한 복수의 발광 소자(350) 각각은 광원 구동 회로부(320)로부터 공급되는 광원 구동 전류에 의해 발광함으로써 액정 표시 패널(100)의 후면에 광을 조사한다.
일 예에 따른 복수의 발광 소자(350) 각각은 백색 광을 방출하는 마이크로 발광체, 마이크로 발광 다이오드, 또는 마이크로 발광 다이오드 칩일 수 있다. 여기서, 마이크로 발광 다이오드 칩은 1 내지 100 마이크로 미터의 스케일을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 베이스 플레이트(310)에 정의된 발광 영역의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다.
일 예에 따른 마이크로 백색 발광 다이오드 칩은 제 1 색상의 광을 방출하는 마이크로 제 1 색 발광 다이오드 칩, 및 마이크로 제 1 색 발광 다이오드 칩의 광출사면에 코팅되고 입사되는 제 1 색상의 광 중 일부를 제 2 색상의 광으로 변환하는 형광체를 갖는 형광층을 포함할 수 있다. 이 경우, 마이크로 백색 발광 다이오드 칩은 제 1 색상의 광과 제 2 색상의 광이 서로 혼합됨에 따라 최종적으로 백색 광을 방출하게 된다. 여기서, 여기서, 제 1 색상은 청색이고, 제 2 색상은 황색일 수 있다.
일 예에 따른 오목부(340)는 바닥면과 평탄화층(330)의 상면(330a) 사이에 마련된 경사면을 포함할 수 있으며, 이러한 경사면은 오목부(340)에 수납된 발광 소자(350)로부터 방출되는 광을 오목부(340)의 전방 쪽으로 진행시키는 역할을 할 수 있다.
상기 복수의 발광 소자(350) 각각은 해당하는 오목부(340)에 실장되어 광원 구동 회로부(320)에 전기적으로 연결됨으로써 광원 구동 회로부(320)로부터 공급되는 광원 데이터 신호에 의해 발광한다. 일 예에 따른 복수의 발광 소자(350) 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광층(EL), 제 1 전극(또는 애노드 단자)(E1), 및 제 2 전극(또는 캐소드 단자) (E2)을 포함한다.
상기 발광층(EL)은 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 사이에 흐르는 전류에 따른 전자와 정공의 재결합에 따라 발광한다. 일 예에 따른 발광층(EL)은 제 1 반도체층(351), 활성층(353), 및 제 2 반도체층(355)을 포함한다.
상기 제 1 반도체층(351)은 활성층(353)에 전자를 제공한다. 일 예에 따른 제 1 반도체층(351)은 n-GaN계 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, n-GaN계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, 또는 AlInGaN 등이 될 수 있다. 여기서, 제 1 반도체층(351)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te, 또는 C 등이 사용될 수 있다.
상기 활성층(353)은 제 1 반도체층(351)의 일측 상에 마련된다. 이러한 활성층(353)은 우물층과 우물층보다 밴드 갭이 높은 장벽층을 갖는 다중 양자 우물(MQW; Multi Quantum Well) 구조를 갖는다. 일 예에 따른 활성층(353)은 InGaN/GaN 등의 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.
상기 제 2 반도체층(355)은 활성층(353) 상에 마련되어, 활성층(353)에 정공을 제공한다. 일 예에 따른 제 2 반도체층(355)은 p-GaN계 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, p-GaN계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, 또는 AlInGaN 등이 될 수 있다. 여기서, 제 2 반도체층(355)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn, 또는 Be 등이 이용될 수 있다.
상기 제 1 전극(E1)은 제 2 반도체층(355) 상에 마련된다. 이러한 제 1 전극(E1)은 인접한 광원 데이터 라인(LDL)에 연결될 수 있다.
상기 제 2 전극(E2)은 활성층(353)과 제 2 반도체층(355)으로부터 전기적으로 분리되도록 제 1 반도체층(351)의 타측 상에 마련된다. 이러한 제 2 전극(E2)은 인접한 광원 스캔 라인(LSL)에 연결될 수 있다.
일 예에 따른 제 1 및 제 2 전극(E1, E2) 각각은 Au, W, Pt, Si, Ir, Ag, Cu, Ni, Ti, 또는 Cr 등의 금속 물질 및 그 합금 중 하나 이상을 포함한 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예에 따른 제 1 및 제 2 전극(E1, E2) 각각은 투명 도전성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 투명 도전성 재질은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등이 될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
부가적으로, 제 1 반도체층(351)과 활성층(353) 및 제 2 반도체층(355) 각각은 반도체 기판 상에 순차적으로 적층되는 구조로 마련될 수 있다. 여기서, 반도체 기판은 사파이어 기판(sapphire substrate) 또는 실리콘 기판 등의 반도체 물질을 포함한다. 이러한 반도체 기판은 제 1 반도체층(351)과 활성층(353) 및 제 2 반도체층(355) 각각을 성장시키기 위한 성장용 기판으로 사용된 후, 기판 분리 공정에 의해 제 1 반도체층(351)으로부터 분리될 수 있다. 여기서, 기판 분리 공정은 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 또는 케미컬 리프트 오프(Chemical Lift Off) 등이 될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(350)에서 성장용 반도체 기판이 제거됨에 따라 발광 소자(350)는 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이로 인하여 각 서브 픽셀(SP)에 마련된 오목부(340)에 수납될 수 있다.
이와 같은, 발광 소자(350)는 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 사이에 흐르는 전류에 따른 전자와 정공의 재결합에 따라 발광한다. 이때, 발광 소자(350)에서 방출되는 광은 제 1 및 제 2 전극(E1, E2) 각각을 투과하여 외부로 방출된다. 다시 말하여, 발광 소자(350)에서 방출되는 광은 제 1 및 제 2 전극(E1, E2) 각각을 투과하여 오목부(340)의 바닥면을 향하는 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 방출되어 영상을 표시한다.
상기 발광 소자(350)는 광원 구동 회로부(320)와 연결되는 제 1 및 제 2 전극(E1, E2)을 갖는 제 1 부분(또는 전면부)(FP), 및 제 1 부분(FP)과 반대되는 제 2 부분(또는 후면부)(RP)을 포함한다. 이때, 상기 제 1 부분(FP)은 제 2 부분(RP)보다 오목부(340)의 바닥면으로부터 상대적으로 멀리 이격된다. 여기서, 상기 제 1 부분(FP)은 제 2 부분(RP)보다 작은 크기를 가질 수 있으며, 이 경우, 발광 소자(350)는 제 1 부분(FP)과 대응되는 윗변과 제 2 부분(RP)과 대응되는 밑변을 갖는 사다리꼴 형태의 단면을 가질 수 있다.
일 예에 따른 광원 패널(300)은 보호층(360), 복수의 제 1 전극 연결 패턴(ECP1), 및 복수의 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)을 더 포함한다.
상기 보호층(360)은 복수의 발광 소자(350)를 덮도록 평탄화층(330) 상에 마련된다. 즉, 보호층(360)은 평탄화층(330)의 상면, 발광 소자(350)가 수납된 오목부(340)의 나머지 수납 공간의 전면(前面)을 모두 덮을 수 있을 정도의 두께를 가지도록 평탄화층(330) 상에 마련된다. 이와 같은, 보호층(360)은 평탄화층(330) 상에 평탄면을 제공한다. 또한, 보호층(360)은 발광 소자(350)가 수납된 오목부(330)의 나머지 수납 공간에 매립됨으로써 발광 소자(350)의 위치를 고정하는 역할을 한다. 일 예에 따른 보호층(360)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있으나, 공정의 편의를 위해 포토 아크릴 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제 1 전극 연결 패턴(ECP1) 각각은 복수의 발광 소자(350) 각각의 제 1 전극(E1)을 해당하는 광원 데이터 라인(LDL)에 연결한다. 복수의 제 1 전극 연결 패턴(ECP1) 각각은 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1) 및 광원 데이터 라인(LDL)과 중첩되는 보호층(360)의 상면(360a)에 패턴 형태로 마련된다. 복수의 제 1 전극 연결 패턴(ECP1) 각각의 일측은 보호층(360) 및 평탄화층(330)을 관통하는 제 1 컨택홀(H1)을 통해서 광원 데이터 라인(LDL)에 전기적으로 연결되고, 복수의 제 1 전극 연결 패턴(ECP1) 각각의 타측은 보호층(360)을 관통하는 제 2 컨택홀(H2)을 통해서 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)은 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)을 통해서 광원 데이터 라인(LDL)과 전기적으로 연결된다.
상기 복수의 제 2 전극 연결 패턴(ECP2) 각각은 복수의 발광 소자(350) 각각의 제 2 전극(E1)을 해당하는 광원 스캔 라인(LCL)에 연결한다. 복수의 제 2 전극 연결 패턴(ECP2) 각각은 발광 소자(350)의 제 2 전극(E1) 및 광원 스캔 라인(LCL)과 중첩되는 보호층(360)의 상면(360a)에 패턴 형태로 마련된다. 복수의 제 2 전극 연결 패턴(ECP2) 각각은 보호층(360) 및 평탄화층(330)을 관통하는 제 3 컨택홀(H3)을 통해서 광원 스캔 라인(LCL)에 전기적으로 연결되고, 보호층(360)을 관통하는 제 4 컨택홀(H4)을 통해서 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 발광 소자(350)의 제 2 전극(E1)은 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)을 통해서 광원 스캔 라인(LCL)과 전기적으로 연결된다.
일 예에 따른 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2) 각각은 발광 소자(350) 상에 마련되는 것으로, 광원 패널(300)이 전면 발광(top emission) 방식일 경우, 투명 도전 물질로 이루어지고, 광원 패널(300)이 후면 발광(bottom emission) 방식일 경우, 광 반사 도전 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 투명 도전 물질은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등이 될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 광 반사 도전 물질은 Al, Ag, Au, Pt, 또는 Cu 등이 될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 광 반사 도전 물질로 이루어진 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2) 각각은 광 반사 도전 물질을 포함하는 단일층 또는 상기 단일층이 적층된 다중층으로 이루어질 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2) 각각은 제 1 내지 제 4 컨택홀(H1, H2, H3, H4)을 포함하는 보호층(360) 상에 전극 물질을 증착하는 증착 공정과 포토리소그라피 공정 및 식각 공정을 이용한 전극 패터닝 공정에 의해 동시에 마련될 수 있다. 이에 따라, 본 예는 복수의 발광 소자(350) 각각의 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2)을 광원 구동 회로부(320)에 연결하기 위한 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2)을 동시에 형성할 수 있으므로, 전극 연결 공정을 단순화할 수 있으며, 전극 연결 공정의 공정 시간을 크게 단축시키고, 이를 통해서 광원 패널(300)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 예에 따른 광원 패널(300)은 복수의 발광 영역 각각과 중첩되는 복수의 반사 패턴(311)을 더 포함한다.
상기 반사 패턴(311)은 발광 소자(350)를 포함하는 발광 영역과 중첩되도록 오목부(340)의 바닥면과 베이스 플레이트(310) 사이에 마련된다. 일 예로서, 반사 패턴(311)은 광원 스캔 라인(LSL)과 동일한 물질로 이루어져 광원 스캔 라인(LSL)과 동일한 층에 마련될 수 있다. 다른 예로서, 반사 패턴(311)은 광원 데이터 라인(LDL)과 동일한 물질로 이루어져 광원 데이터 라인(LDL)과 동일한 층에 마련될 수도 있다. 이러한 반사 패턴(311)은 발광 소자(350)로부터 입사되는 광을 발광 소자(350)의 제 1 부분(FP) 쪽으로 반사시킴으로써 광 손실을 최소화한다. 이에 따라, 본 예에 따른 표시 장치는 반사 패턴(311)을 포함함에 따라 전면 발광(top emission) 구조를 갖는다. 다만, 본 예에 따른 표시 장치가 후면 발광(bottom emission) 구조를 가질 경우, 상기 반사 패턴(311)은 생략된다.
선택적으로, 본 예에 따른 표시 장치에서, 복수의 발광 소자(350) 각각은 접착 부재(345)에 의해 해당하는 오목부(340)의 바닥면에 접착될 수 있다.
상기 접착 부재(345)는 각 발광 영역의 오목부(340)와 발광 소자(350) 사이에 개재되어 발광 소자(350)를 해당하는 오목부(340)의 바닥면에 접착시킴으로써 발광 소자(350)를 1차적으로 고정한다.
일 예에 따른 접착 부재(345)는 발광 소자(350)의 제 2 부분(RP), 즉 제 1 반도체층(310)의 이면에 부착(또는 코팅)되어 발광 소자의 실장 공정시 각 서브 픽셀(SP)의 오목부(340)에 접착될 수 있다.
다른 예에 따른 접착 부재(345)는 각 발광 영역의 오목부(340)에 도팅(dotting)되어 발광 소자의 실장 공정시 가해지는 가압력에 의해 퍼짐으로써 발광 소자(350)의 제 2 부분(RP)에 접착될 수 있다. 이에 따라, 오목부(340)에 실장된 발광 소자(350)는 접착 부재(345)에 의해 1차적으로 위치 고정될 수 있다. 따라서, 본 예에 따르면, 발광 소자의 실장 공정은 발광 소자(350)를 해당하는 오목부(340)의 바닥면에 단순 접착하는 방식으로 수행됨으로써 발광 소자의 실장 공정 시간이 크게 단축될 수 있다.
다른 예에 따른 접착 부재(345)는 평탄화층(330)의 상면(330a)과 오목부(340)의 바닥면과 경사면 모두에 코팅된다. 즉, 접착 부재(345)는 평탄화층(330)의 전면(前面) 중 컨택홀들(H1, H2, H3, H4)을 제외한 나머지 전체를 덮도록 마련된다. 다시 말하여, 접착 부재(345)는 평탄화층(330)과 보호층(360) 사이에 개재되고, 발광 소자(350)와 평탄화층(330) 사이에 개재된다. 이러한 다른 예에 따른 접착 부재(345)는 오목부(340)가 마련된 평탄화층(330)의 상면(330a) 전체에 일정한 두께로 코팅되되, 컨택홀들(H1, H2, H3, H4)이 마련될 평탄화층(330)의 상면(330a)에 코팅된 일부는 컨택홀들(H1, H2, H3, H4)의 형성시 제거된다. 이에 따라, 본 예는 발광 소자의 실장 공정 직전에, 접착 부재(345)를 평탄화층(330)의 상면(330a) 전체에 일정한 두께로 코팅함으로써 접착 부재(345)를 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
본 예에서, 접착 부재(345)가 보호층(360)의 상면 전체에 마련되기 때문에 본 예의 보호층(360)은 접착 부재(345)를 덮도록 마련된다.
이와 같은 광원 패널(300)은 실런트에 의해 액정 표시 패널(100)의 후면과 결합될 수 있다. 즉, 광원 패널(300)은 실런트에 의해 액정 표시 패널(100)의 후면 가장자리와 결합될 수 있다.
일 예에 따른 실런트는 액정 표시 패널(100)의 후면 가장자리 또는 광원 패널(300)의 전면 가장자리를 따라 형성되어 액정 표시 패널(100)의 후면 가장자리와 광원 패널(300)의 전면 가장자리에 부착됨으로써 광원 패널(300)을 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합시킨다. 여기서, 실런트의 상면은 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110) 또는 하부 편광 부재(150)와 결합될 수 있고, 실런트의 하면은 광원 패널(300)의 보호층(360)과 결합될 수 있다.
본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 마련된 광학 갭 부재(400)를 더 포함한다.
상기 광학 갭 부재(400)는 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 마련된 에어 갭(AG)을 포함한다.
상기 에어 갭(AG)은 인접한 두 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시켜 광원 패널(300)로부터 출사되는 광의 굴절 또는 축방향 반사를 증가시킴으로써 휘도 균일도를 증가시키는 역할을 한다.
선택적으로, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 개재되고 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭(AG)을 마련하는 복수의 갭 스페이서(GS)를 더 포함한다.
상기 복수의 갭 스페이서(GS) 각각은 광원 패널(300)의 상면으로부터 일정한 높이를 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 갭 스페이서(GS) 일정한 높이를 가지면서 정해진 간격을 가지도록 보호층(360) 상에 수직하게 마련된다. 이러한 복수의 갭 스페이서(GS) 각각은 액정 표시 패널(100)의 후면을 지지하면서 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭(AG)을 마련한다.
본 예에 따른 액정 표시 장치는 발광 소자(350)의 발광층(EL)과 액정 표시 패널(100)의 액정층(120) 사이로 거리에 대응되는 광학 갭(OG)을 포함한다.
상기 광학 갭(OG)은 복수의 발광 소자(350) 각각에 의한 휘점 불량을 최소화 내지 방지하기 위해 설정된다. 즉, 광학 갭(OG)은 복수의 발광 소자(350) 각각의 광 지향각에 따라 발생되는 핫스팟 현상을 방지하기 위한 것이다. 여기서, 핫스팟 현상은 복수의 발광 소자(350) 각각으로부터 광이 조사되는 밝은 영역과 복수의 발광 소자(350) 각각으로부터 광이 조사되지 않는 어두운 영역 간의 휘도 차이에 의해 발생된다. 이러한 핫스팟 현상은 발광 소자(350)의 광지향각 및 피치를 기반으로 하는 광학 갭(OG)에 의해 방지되거나 최소화될 수 있다.
본 예에 따른 복수의 갭 스페이서(GS) 각각의 높이는 정해진 광학 갭(OG)에 따라 설정될 수 있다. 즉, 본 예는 광학 갭(OG)에 따라 복수의 갭 스페이서(GS) 각각의 높이를 설정함으로써 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭(AG)을 마련하면서 핫스팟 현상을 방지할 수 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 발광 소자(350)를 갖는 광원 패널(300)로부터 액정 표시 패널(100)에 조사되는 광을 이용하여 영상을 표시함으로써 광원과 도광판 및 광학 시트들을 포함하는 백라이트 유닛의 구성을 단순화할 수 있으며, 도광판 및 광학 시트들이 삭제됨에 따라 얇은 두께를 가질 수 있다. 특히, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 발광 소자(350)가 발광 영역에 마련된 오목부(340)에 수납됨에 따른 광원 패널(300)의 두께 감소로 인하여 더욱 얇은 두께를 가질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 2에 도시된 광원 패널에 광학 갭 부재 및 패널 결합 부재를 추가로 구성한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100), 광원 패널(300), 광학 갭 부재(400), 및 패널 결합 부재(200)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 도 2에 도시된 바와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 광원 패널(300)은 도 2에 도시된 광원 패널에서 실런트 및 복수의 스페이서가 생략되는 것을 제외하고는 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 광학 갭 부재(400)는 광원 패널(300)의 전면(前面) 전체를 덮도록 마련된다. 예를 들어, 광학 갭 부재(400)는 투명 물질층(410)으로 이루어질 수 있다.
일 에에 따른 투명 물질층(410)은 광원 패널(300)에 마련된 제 1 내지 제 4 컨택홀(H1, H2, H3, H4) 및 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2)을 포함하는 보호층(360)의 전면(前面) 전체를 덮도록 일정한 두께로 도포된 후 경화됨으로써 광원 패널(300)의 전면(前面) 전체에 마련될 수 있다. 이러한 광학 갭 부재(400)는 광원 패널(300)의 전면에 일체화됨으로써 광원 패널(300)의 전면(前面)을 보호하면서 발광 소자(350)의 발광층(EL)과 액정 표시 패널(100)의 액정층(120) 사이의 광학 갭(OG)을 마련한다.
일 에에 따른 광학 갭 부재(400)의 두께는 정해진 광학 갭(OG)에 따라 설정될 수 있다. 즉, 본 예는 광학 갭(OG)에 따라 투명 물질층(410)으로 이루어진 광학 갭 부재(400)의 두께(또는 높이)를 설정함으로써 핫스팟 현상을 방지할 수 있다.
추가적으로, 일 예에 따른 광학 갭 부재(400)는 광 산란층(430)을 더 포함할 수 있다.
상기 광 산란층(430)은 50%의 헤이즈(haze)를 갖도록 투명 물질층(410)의 상면에 마련된다. 예를 들어 광 산란층(430)은 아크릴 비드 또는 실리카 다 공체 등과 같은 산란 비드를 포함할 수 있다. 이러한 광 산란층(430)은 복수의 발광 소자(350)로부터 입사되는 광을 산란시킴으로써 핫스팟 현상을 추가적으로 저감시키는 역할을 한다.
상기 패널 결합 부재(200)는 광학 갭 부재(400)의 전면(前面) 전체에 부착되어 액정 표시 패널(100)과 결합됨으로써 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300)을 대향 합착시킨다. 즉, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300)은 패널 결합 부재(200)를 이용한 다이렉트 본딩(direct bonding) 공정에 의해 서로 대향 합착될 수 있다. 일 예에 따른 패널 결합 부재(200)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)일 수 있으며, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭을 마련하기 위하여, 다공성 OCA(porous optical clear adhesive), 또는 다공성 OCR(porous optical clear resin)을 포함할 수도 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 도 2에 도시된 액정 표시 장치와 동일한 효과를 가지며, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300)이 패널 결합 부재(200)를 이용한 다이렉트 본딩 공정에 의해 서로 합착되므로 제조 공정이 단순화될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 4에 도시된 광학 갭 부재에 복수의 렌즈 패턴을 추가로 구성한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 복수의 렌즈 패턴 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치의 광학 갭 부재(400)는 복수의 렌즈 패턴(450)을 포함한다.
상기 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 복수의 발광 소자(350) 각각과 일대일로 중첩되도록 광학 갭 부재(400)에 오목하게 마련된다. 즉, 상기 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 복수의 발광 소자(350) 각각과 중첩되는 광학 갭 부재(400)의 상면(400a)으로부터 해당하는 발광 소자(350)의 정중앙부 쪽으로 오목하게 마련된다.
일 예에 따른 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 경사진 직선 형태의 원뿔면을 갖는 원뿔 형태를 가질 수 있다. 즉, 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 광학 갭 부재(400)의 상면(400a)에 원 형태로 마련된 밑면, 발광 소자(350) 쪽으로 향하는 꼭지점, 및 꼭지점과 밑면 사이에 경사진 직선 형태로 마련된 원뿔면을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 렌즈 패턴(450)의 꼭지점은 발광 소자(350)의 정중앙부와 중첩되고, 렌즈 패턴(450)의 밑면은 꼭지점을 기준으로 발광 소자(350)의 최대 길이보다 큰 직경을 가질 수 있다.
일 예에 따른 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 오목한 곡면 형태의 원뿔면을 갖는 원뿔 형태를 가지거나 반원 또는 타원 형태의 단면을 갖는 돔 형태를 가질 수 있다.
상기 복수의 렌즈 패턴(450) 각각은 발광 소자(350)의 정중앙부로부터 수직 방향으로 방출되는 광을 굴절 및/또는 반사시킴으로써 발광 소자(350)의 정중앙부와 중첩되는 영역에서 발생되는 핫스팟 현상을 최소화하거나 방지한다.
본 예에 따른 액정 표시 장치는 광학 갭 부재(400)에 마련된 복수의 렌즈 패턴(450) 각각과 액정 표시 패널(100) 사이에 마련된 에어 갭(AG)을 더 포함한다. 이러한 에어 갭(AG)은 인접한 두 매질 사이의 굴절율 차이를 증가시켜 복수의 렌즈 패턴(450) 각각을 통해 출사되는 광의 굴절 또는 축방향 반사를 증가시킴으로써 휘도 균일도를 증가시키는 역할을 한다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 도 2에 도시된 액정 표시 장치와 동일한 효과를 가지며, 발광 소자(350)의 정중앙부로부터 수직 방향으로 방출되는 광이 렌즈 패턴(450)에 의해 굴절 및/또는 반사됨에 따라 발광 소자(350)의 정중앙부와 중첩되는 영역에서 발생되는 핫스팟 현상이 더욱 최소화되거나 방지될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 4에 도시된 발광 소자 및 광학 갭 부재의 구성을 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 발광 소자 및 광학 갭 부재에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치의 광원 패널(300)에 마련된 복수의 발광 소자(350) 각각은 백색을 제외한 제 1 색상의 광을 방출하는 마이크로 발광 다이오드 칩으로 구성된다. 예를 들어, 복수의 발광 소자(350) 각각은 청색 광을 방출하는 마이크로 청색 발광 다이오드 칩으로 구성될 수 있다.
본 예에 따른 액정 표시 장치의 광학 갭 부재(400)는 복수의 발광 소자(350) 각각으로부터 조사되는 제 1 색상의 광 중 일부를 제 2 색상의 광으로 변환하는 파장 변환 물질(420)을 포함한다.
상기 파장 변환 물질(420)은 제 1 색상의 광을 흡수하고 재발광하여 제 2 색상의 광을 방출함으로써 복수의 발광 소자(350) 각각으로부터 조사되는 제 1 색상의 광과 제 2 색상의 광의 혼합에 따른 백색 광이 액정 표시 패널(100)에 조사되도록 한다. 예를 들어, 제 2 색상의 광은 황색일 수 있다.
일 예에 따른 파장 변환 물질(420)은 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 형광체는 청색의 광에 의해 여기되어 황색의 광을 방출하는 황색의 형광체일 수 있으며, 예를 들면, YAG(Yttrium Aluminum Garnet)계 물질일 수 있다.
일 예에 따른 양자점은 청색의 광에 의해 여기되어 황색의 광을 방출하는 황색 파장의 광을 방출하는 크기를 가지며, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, GaAs, GaP, GaAs-P, Ga-Sb, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, 또는 AlSb 등으로 이루어질 수 있다.
일 예에 따른 광학 갭 부재(400)는 파장 변환 물질(420)을 함유하는 투명 수지를 광원 패널(300)에 마련된 제 1 내지 제 4 컨택홀(H1, H2, H3, H4) 및 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2)을 포함하는 보호층(360)의 전면(前面) 전체를 덮도록 일정한 두께로 코팅된 후, 열 및/또는 광을 이용한 경화 공정에 의해 형성될 수 있다.
일 예에 따른 광학 갭 부재(400)는 파장 변환 물질(420)을 함유하는 투명 수지로 이루어진 투명 시트를 광원 패널(300)에 마련된 제 1 내지 제 4 컨택홀(H1, H2, H3, H4) 및 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2)을 포함하는 보호층(360)의 전면(前面) 전체에 부착하는 시트 부착 공정에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 시트는 OCA, OCR, 다공성 OCA, 또는 다공성 OCR으로 이루어진 시트 부착 부재를 매개로 하여 광원 패널(300)의 전면(前面) 전체에 부착될 수 있다.
추가적으로, 본 예에 따른 광학 갭 부재(400)는 도 5에 도시된 복수의 렌즈 패턴(450)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 발광 소자(350)의 정중앙부로부터 수직 방향으로 방출되는 광을 굴절 및/또는 반사시킴으로써 발광 소자(350)의 정중앙부와 중첩되는 영역에서 발생되는 핫스팟 현상을 최소화하거나 방지한다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 발광 소자(350)에서 방출되는 제 1 색상의 광과 광학 갭 부재(400)의 파장 변환 물질(420)에 의해 방출되는 제 2 색상의 광의 혼합에 의한 백색 광이 액정 표시 패널(100)에 조사됨으로써 발광 소자(350)에 의한 핫스팟 현상이 최소화되거나 방지될 수 있으며, 발광 소자(350)의 정중앙부로부터 수직 방향으로 방출되는 광이 렌즈 패턴(450)에 의해 굴절 및/또는 반사됨에 따라 발광 소자(350)의 정중앙부와 중첩되는 영역에서 발생되는 핫스팟 현상이 더욱 최소화되거나 방지될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 4에 도시된 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 예에 따른 광원 패널(300)은 상하 반전되어 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합될 수 있다. 즉, 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)는 패널 결합 부재(200)를 매개로 하여 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)(또는 하부 편광 부재)에 결합된다.
일 예에 따른 패널 결합 부재(200)는 OCA, OCR, 다공성 OCA, 또는 다공성 OCR을 포함할 수도 있으나, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭을 마련하기 위해 다공성 OCA 또는 다공성 OCR로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
일 예에 따른 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)와 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)은 패널 결합 부재(200)를 이용한 다이렉트 본딩 공정에 의해 서로 대향 합착될 수 있다. 이에 따라, 광원 패널(300)은 상하 반전에 의해 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합되기 때문에 후면 발광(bottom emission) 구조를 가지므로, 베이스 플레이트(310)에 마련된 반사 패턴(311)은 생략되어야 한다.
상기 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 결합된 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)는 발광 소자(350)의 발광층(EL)과 액정 표시 패널(100)의 액정층(120) 사이의 광학 갭(OG)을 마련하는 광학 갭 부재의 역할을 한다. 이에 따라, 본 예는 도 4에 도시된 광학 갭 부재(400)의 생략이 가능하며, 나아가 도 2에 도시된 갭 스페이서의 생략도 가능하다.
추가적으로, 광원 패널(300)은 베이스 플레이트(310)가 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 결합됨에 따라, 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체를 덮는 반사판(380)을 더 포함한다.
상기 반사판(380)은 투명 점착 부재(385)를 매개로 하여 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)에 부착에 부착된다. 일 예에 따른 반사판(380)는 높은 반사율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 예에 따른 반사판(380)은 Al, Ag, Au, Pt, 또는 Cu 등의 광 반사 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 반사판(380)은 발광 소자(350)로부터 입사되는 광을 액정 표시 패널(100) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 손실을 최소화한다.
상기 투명 점착 부재(385)는 OCA 또는 OCR을 포함할 수 있다.
선택적으로, 본 예에 따른 광원 패널(300)은 액정 표시 패널(100)의 후면과 마주하면서 발광 소자(350)와 중첩되는 베이스 플레이트(310)의 후면에 오목하게 마련된 복수의 렌즈 패턴을 더 포함할 수 있다. 이러한 복수의 렌즈 패턴은 베이스 플레이트(310)의 후면에 마련되는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 렌즈 패턴과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 광원 패널(300)이 상하 반전되어 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합됨으로써 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)에 의해 광학 갭(OG)이 확보되어 핫스팟 현상이 최소화되거나 방지될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 5에 도시된 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 마련된 광학 갭 부재(400)를 포함하고, 광원 패널(300)은 상하 반전되어 광학 갭 부재(400)의 후면에 결합될 수 있다. 이러한 본 예는 광원 패널(300)은 상하 반전되어 광학 갭 부재(400)의 후면에 결합되는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 액정 표시 장치와 동일하므로, 광학 갭 부재(400) 및 이와 관련된 구성을 제외한 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 예에서, 광학 갭 부재(400)는 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)와 액정 표시 패널(100) 사이에 마련된다. 즉, 광학 갭 부재(400)는 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)에 일정한 두께로 형성되어 패널 결합 부재(200)를 매개로 하여 액정 표시 패널(100)의 후면과 결합된다.
선택적으로, 본 예에 따른 광학 갭 부재(400)는 도 6에 도시된 바와 같이, 파장 변환 물질(420)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 광원 패널(300)이 상하 반전되어 광학 갭 부재(400)의 후면에 결합됨으로써 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)와 광학 갭 부재(400)에 의해 광학 갭(OG)이 확보되어 핫스팟 현상이 최소화되거나 방지될 수 있다.
도 9는 본 출원에 따른 액정 표시 장치의 광원 패널에 마련된 광원 구동 회로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 예에 따른 광원 패널(300)의 광원 구동 회로부(320)는 능동(active) 매트릭스 구동 방식에 따라 복수의 발광 소자(350) 각각을 발광시킴으로써 액정 표시 패널(100)의 부분 휘도를 정밀하게 제어한다. 일 예에 따른 광원 구동 회로부(320)는 복수의 광원 스캔 라인(LSL), 복수의 광원 데이터 라인(LDL), 및 복수의 발광 회로(EC)를 포함한다.
상기 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각은 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)(310a) 상에 마련되는 것으로, 제 1 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 2 방향을 따라 길게 연장된다. 상기 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각과 교차하도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)(310a) 상에 마련된다.
상기 복수의 광원 스캔 라인(LSL)과 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각은 서로 교차하도록 마련됨으로써 베이스 플레이트(310) 상에 복수의 발광 영역(EA)을 마련한다. 상기 복수의 발광 영역(EA) 각각은 광을 방출하는 최소 단위의 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 하나의 발광 영역(EA)은 액정 표시 패널(100)에 마련된 화소와 동일한 크기를 갖거나 적어도 3개의 화소를 갖는 하나의 단위 화소와 동일한 크기를 가지거나 2개 이상의 단위 화소보다 큰 크기를 가질 수 이다.
일 예에 따른 광원 구동 회로부(320)는 복수의 구동 전원 라인(DPL) 및 복수의 공통 전원 라인(CPL)을 더 포함한다.
상기 복수의 구동 전원 라인(DPL)은 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각과 나란하도록 베이스 플레이트(310) 상에 마련되는 것으로, 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 각각과 함께 형성될 수 있다. 상기 복수의 공통 전원 라인(CPL)은 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각과 나란하도록 베이스 플레이트(310) 상에 마련되는 것으로, 복수의 광원 스캔 라인(LSL) 각각과 함께 형성될 수 있다.
상기 복수의 발광 회로(EC) 각각은 베이스 플레이트(310)에 정의된 발광 영역(EA)에 마련되어 인접한 광원 스캔 라인(LSL)과 광원 데이터 라인(LDL) 및 구동 전원 라인(DPL)에 연결되고, 발광 소자(350)와 연결된다. 이러한 발광 회로(EC)는 구동 전원 라인(DPL)으로부터 공급되는 광원 구동 전원을 기반으로, 광원 스캔 라인(LSL)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 광원 데이터 라인(LDL)으로부터의 광원 데이터 신호에 따라 발광 소자(350)에 흐르는 전류를 제어한다. 일 예에 따른 복수의 발광 회로(EC) 각각은 스위칭 박막 트랜지스터(T1), 구동 박막 트랜지스터(T2), 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 광원 스캔 라인(LSL)에 연결된 게이트 전극, 광원 데이터 라인(LDL)에 연결된 제 1 전극, 및 제 1 노드(N1)를 통해 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 연결된 제 2 전극을 포함한다. 여기서, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(T1)의 제 1 및 제 2 전극은 전류의 방향에 따라 소스 전극 또는 드레인 전극이 될 수 있다. 이러한 스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 광원 스캔 라인(LSL)에 공급되는 스캔 펄스에 따라 스위칭되어 광원 데이터 라인(LDL)에 공급되는 광원 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 공급한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(T2)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 전압 및/또는 커패시터(Cst)의 전압에 의해 턴-온됨으로써 구동 전원 라인(DPL)으로부터 발광 소자(350)로 흐르는 전류 량을 제어한다. 이를 위해, 일 예에 따른 구동 박막 트랜지스터(T2)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)의 제 2 전극(N1)에 연결된 게이트 전극, 구동 전원 라인(DPL)에 연결된 드레인 전극, 및 제 2 노드(N2)를 통해 발광 소자(350)에 연결되는 소스 전극을 포함한다. 이러한 구동 박막 트랜지스터(T2)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 광원 데이터 신호를 기반으로 구동 전원 라인(DPL)으로부터 발광 소자(350)로 흐르는 데이터 전류를 제어함으로써 발광 소자(350)의 발광을 제어한다.
상기 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(N1)과 소스 전극 사이의 중첩 영역에 마련되어 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 대응되는 전압을 저장하고, 저장된 전압으로 구동 박막 트랜지스터(T2)를 턴-온시킨다.
선택적으로, 발광 회로(EC)은 구동 박막 트랜지스터(T2)의 문턱 전압 변화를 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있으며, 나아가 적어도 하나의 보조 커패시터를 더 포함할 수 있다. 이러한 발광 회로(EC)는 박막 트랜지스터와 보조 커패시터의 개수에 따라 초기화 전압 등의 보상 전원을 추가로 공급받을 수도 있다. 따라서, 본 예에 따른 발광 회로(EC)는 유기 발광 표시 장치의 각 서브 픽셀과 동일하게 전류 구동 방식을 통해 발광 소자(350)를 구동하기 때문에 공지된 유기 발광 표시 장치의 픽셀 회로로 변경 가능하다.
도 10은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 9에 도시된 발광 회로를 포함하는 광원 패널을 설명하기 위한 것이다.
도 10을 도 9와 결부하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100), 광원 패널(300), 광학 갭 부재(400), 및 패널 결합 부재(200)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 도 2에 도시된 바와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 광원 패널(300)은 베이스 플레이트(310) 상에 정의된 복수의 발광 영역(EA)을 포함한다.
상기 복수의 발광 영역(EA) 각각은 발광 회로(EC), 평탄화층(330), 오목부(340), 발광 소자(350), 보호층(360), 제 1 전극 연결 패턴(ECP1), 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)을 포함한다.
상기 발광 회로(EC)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1), 구동 박막 트랜지스터(T2), 및 커패시터(C)를 포함한다. 이러한 발광 회로(EC)는 도 9와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 이하 구동 박막 트랜지스터(T2)의 구조를 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극(GE), 반도체층(SCL), 오믹 컨택층(OCL), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 베이스 플레이트(310) 상에 광원 스캔 라인(LSL)과 함께 형성된다. 이러한 게이트 전극(GE)은 게이트 절연층(313)에 의해 덮인다. 상기 게이트 절연층(313)은 무기 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층(SCL)은 게이트 전극(GE)과 중첩(overlap)되도록 게이트 절연층(313) 상에 미리 설정된 패턴(또는 섬) 형태로 마련된다. 이러한 반도체층(SCL)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 산화물(oxide) 및 유기물(organic material) 중 어느 하나로 이루어진 반도체 물질로 구성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 오믹 컨택층(OCL)은 반도체층(SCL) 상에 미리 설정된 패턴(또는 섬) 형태로 마련된다. 여기서, 오믹 컨택층(PCL)은 반도체층(SCL)과 소스/드레인 전극(SE, DE) 간의 오믹 컨택을 위한 것으로, 생략 가능하다.
상기 소스 전극(SE)은 반도체층(SCL)의 일측과 중첩되도록 오믹 컨택층(OCL)의 일측 상에 형성된다. 소스 전극(SE)은 광원 데이터 라인(LDL) 및 구동 전원 라인(DPL)과 함께 형성된다.
상기 드레인 전극(DE)은 반도체층(SCL)의 타측과 중첩되면서 소스 전극(SE)과 이격되도록 오믹 컨택층(OCL)의 타측 상에 형성된다. 상기 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)과 함께 형성되는 것으로, 인접한 구동 전원 라인(DPL)으로부터 분기되거나 돌출된다.
부가적으로, 발광 회로(EC)를 구성하는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 상기 구동 박막 트랜지스터(T2)와 동일한 구조로 형성된다. 이때, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 광원 스캔 라인(LSL)으로부터 분기되거나 돌출되고, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)의 제 1 전극은 광원 데이터 라인(LDL)으로부터 분기되거나 돌출되며, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)의 제 2 전극은 게이트 절연층(313)에 마련된 비아홀을 통해서 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(GE)과 연결된다.
상기 발광 회로(EC)는 층간 절연층(315)에 의해 덮일 수 있다. 상기 층간 절연층(315)은 구동 박막 트랜지스터(T2)를 포함하는 발광 회로(EC)를 덮도록 베이스 플레이트(310)의 전면(全面) 전체에 마련된다. 일 예에 따른 층간 절연층(315)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 물질로 이루어지거나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 층간 절연층(315)은 생략 가능하다.
상기 평탄화층(330)은 복수의 발광 회로(EC)를 포함하는 광원 구동 회로부를 덮도록 베이스 플레이트(310) 상에 마련된다. 즉, 평탄화층(330)은 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 또는 층간 절연층(315)을 덮도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체에 마련된다. 이러한 평탄화층(330)은 광원 구동 회로부 상에 평탄면을 제공한다.
일 예에 따른 평탄화층(330)은 투명층(331) 및 차광층(333)을 포함할 수 있다.
상기 투명층(331)은 광원 구동 회로부 상에 제 1 평탄면을 제공하는 것으로, 복수의 광원 데이터 라인(LDL) 또는 층간 절연층(315)을 덮도록 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체에 마련된다. 예를 들어, 투명층(331)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있으나, 공정의 편의를 위해 포토 아크릴 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 차광층(333)은 광원 구동 회로부 상에 제 2 평탄면을 제공하는 것으로, 복수의 오목부(340) 각각을 제외한 나머지 투명층(331)을 덮는다. 차광층(333)은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광층(333)은 액정 표시 패널(100)의 상부 기판(130)에 마련된 블랙 매트릭스(131)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 차광층(333)은 인접한 발광 영역 사이의 영역에서의 광이 베이스 플레이트(310) 쪽으로 진행하는 것을 방지한다.
상기 오목부(340)와 보호층(360) 및 발광 소자(350) 각각은 도 2에 도시된 바와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)은 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)을 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극(SE)에 연결한다. 일 예에 따른 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)은 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)과 구동 박막 트랜지스터(T2)에 중첩되는 보호층(360)의 상면(360a)에 마련된다. 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)의 일측은 층간 절연층(315)과 평탄화층(330) 및 보호층(360)을 관통하는 제 1 컨택홀(H1)을 통해서 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극(SE)에 전기적으로 연결되고, 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)의 타측은 보호층(360)을 관통하는 제 2 컨택홀(H2)을 통해서 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 발광 소자(350)의 제 1 전극(E1)은 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)을 통해서 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)은 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)과 공통 전원 라인(CPL)을 전기적으로 연결한다. 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)은 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)과 중첩되면서 공통 전원 라인(CPL)과 중첩되는 보호층(360)의 상면(360a)에 마련된다. 여기서, 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)은 제 1 전극 연결 패턴(ECP1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
일 예에 따른 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)의 일측은 공통 전원 라인(CPL)과 중첩되는 게이트 절연층(313)과 층간 절연층(315)과 평탄화층(330) 및 보호층(360)을 관통하는 제 3 컨택홀(H3)을 통해서 공통 전원 라인(CPL)에 전기적으로 연결된다. 일 예에 따른 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)의 타측은 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)과 중첩되도록 평탄화층(330)에 마련된 제 2 전극 컨택홀(ECH2)을 통해서 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 발광 소자(350)의 제 2 전극(E2)은 제 2 전극 연결 패턴(ECP2)을 통해서 공통 전원 라인(CPL)과 전기적으로 연결된다.
일 예에 따른 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2) 각각은 제 1 내지 제 4 컨택홀(H1, H2, H3, H4)을 포함하는 보호층(360) 상에 전극 물질을 증착하는 증착 공정과 포토리소그라피 공정 및 식각 공정을 이용한 전극 패터닝 공정에 의해 동시에 마련될 수 있다. 이에 따라, 본 예는 복수의 발광 소자(350) 각각의 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2)을 광원 구동 회로부(320)에 연결하기 위한 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2)을 동시에 형성할 수 있으므로, 전극 연결 공정을 단순화할 수 있으며, 전극 연결 공정의 공정 시간을 크게 단축시키고, 이를 통해서 광원 패널(300)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 1 및 제 2 전극 연결 패턴(ECP1, ECP2) 각각은 발광 소자(350) 상에 마련되는 것으로, 광원 패널(300)이 전면 발광(top emission) 방식일 경우, 투명 도전 물질로 이루어지고, 광원 패널(300)이 후면 발광(bottom emission) 방식일 경우, 광 반사 도전 물질로 이루어질 수 있다.
일 예에 따른 광원 패널(300)은 발광 영역(EA)과 중첩되도록 오목부(340)와 베이스 플레이트(310) 사이에 마련된 복수의 반사 패턴(311), 및 발광 소자(350)를 오목부(340)의 바닥면에 접착시키는 접착 부재(345)를 더 포함하며, 이러한 복수의 반사 패턴(311)과 접착 부재(345)는 도 5와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
선택적으로, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 광학 갭 부재(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 파장 변환 물질(420)을 포함할 수 있다.
선택적으로, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 광원 패널(300)과 액정 표시 패널(100) 사이에 마련된 광학 갭 부재(400) 대신에, 도 2에 도시된 복수의 갭 스페이서(GS)를 포함할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 A 부분의 보다 구체적으로 나타내는 다른 확대도로서, 이는 도 10에 도시된 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 광원 패널과 액정 표시 패널의 합착 구조 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 예에 따른 광원 패널(300)은 상하 반전되어 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합될 수 있다. 즉, 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)는 패널 결합 부재(200)를 매개로 하여 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)(또는 하부 편광 부재)에 결합된다.
일 예에 따른 패널 결합 부재(200)는 OCA, OCR, 다공성 OCA, 또는 다공성 OCR을 포함할 수도 있으나, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300) 사이에 에어 갭을 마련하기 위해 다공성 OCA 또는 다공성 OCR로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
일 예에 따른 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)와 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)은 패널 결합 부재(200)를 이용한 다이렉트 본딩 공정에 의해 서로 대향 합착될 수 있다. 이에 따라, 광원 패널(300)은 상하 반전에 의해 액정 표시 패널(100)의 후면에 결합되기 때문에 후면 발광(bottom emission) 구조를 가지므로, 베이스 플레이트(310)에 마련된 반사 패턴(311)은 생략되어야 한다.
상기 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 결합된 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)는 발광 소자(350)의 발광층(EL)과 액정 표시 패널(100)의 액정층(120) 사이의 광학 갭(OG)을 마련하는 광학 갭 부재의 역할을 한다. 이에 따라, 본 예는 도 10에 도시된 광학 갭 부재(400)의 생략이 가능하며, 나아가 도 2에 도시된 갭 스페이서의 생략도 가능하다.
추가적으로, 광원 패널(300)은 베이스 플레이트(310)가 액정 표시 패널(100)의 하부 기판(110)에 결합됨에 따라, 베이스 플레이트(310)의 전면(前面) 전체를 덮는 반사판(380)을 더 포함한다.
상기 반사판(380)은 OCA 또는 OCR과 같은 투명 점착 부재(385)를 매개로 하여 베이스 플레이트(310)의 전면(前面)에 부착에 부착된다. 일 예에 따른 반사판(380)는 높은 반사율을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
선택적으로, 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 광학 갭 부재(400)의 후면에 결합될 수도 있으며, 이 경우 광학 갭 부재(400)의 두께를 통해 상기 광학 갭(OG)을 추가로 확보할 수 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 광원 패널(300)이 상하 반전되어 액정 표시 패널(100) 또는 광학 갭 부재(400)의 후면에 결합됨으로써 광원 패널(300)의 베이스 플레이트(310)에 의해 광학 갭(OG)이 확보되어 핫스팟 현상이 최소화되거나 방지될 수 있다.
도 12는 본 출원의 일 에에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100), 광원 패널(300), 타이밍 컨트롤러(500), 표시 패널 구동부(600), 및 광원 패널 구동부(700)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(100)은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소를 포함한다. 이러한 액정 표시 패널(100)은 도 1, 도 4 내지 도 8, 도 10 및 도 11 중 어느 하나에 도시된 액정 표시 패널과 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 광원 패널(300)은 복수의 광원 스캔 라인과 복수의 광원 데이터 라인에 의해 정의되는 발광 영역마다 형성된 복수의 발광 회로를 포함한다. 이러한 광원 패널(300)은 도 1, 도 4 내지 도 8, 도 10 및 도 11 중 어느 하나에 도시된 광원 패널과 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
추가적으로, 본 예에 따른 광원 패널(300)은 1개 이상의 발광 소자를 갖는 복수의 발광 그룹을 포함한다. 복수의 발광 그룹 각각은 광원 패널 구동부(700)의 로컬 디밍 구동에 따라 그룹 단위로 발광함으로써 액정 표시 패널(100)에 국부적으로 광을 조사한다.
이와 같은, 액정 표시 패널(100)과 광원 패널(300)은 도 1, 도 4 내지 도 8, 도 10 및 도 11 중 어느 하나에 도시된 액정 표시 장치와 동일한 구조로를 가지도록 대향 합착되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러(500)는 호스트 시스템으로부터 공급되는 타이밍 동기 신호(TSS)와 디지털 영상 데이터(Idata)를 수신하고, 수신된 타이밍 동기 신호(TSS)를 기반으로 디지털 영상 데이터(Idata)를 액정 표시 패널(100)의 화소 배치 구조에 알맞도록 정렬하여 화소별 화소 데이터(Pdata)를 생성하고, 생성된 화소별 화소 데이터(Pdata)를 표시 패널 구동부(600)에 제공한다.
상기 타이밍 컨트롤러(500)는 타이밍 동기 신호(TSS)에 기초해 데이터 제어 신호(DCS)와 게이트 제어 신호(GCS) 각각을 생성하고, 이를 표시 패널 구동부(600)와 광원 패널 구동부(700)에 공급한다.
이와 동시에, 타이밍 컨트롤러(500)는 로컬 디밍 기술을 기반으로, 광원 패널(300)의 발광을 제어함으로써 액정 표시 패널(100)에 조사되는 광의 휘도를 부분적으로 제어한다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(500)는 광원 패널(300)의 해상도를 기반으로 액정 표시 패널(100)을 복수의 로컬 디밍 블록으로 분할하고, 각 로컬 디밍 블록에 포함된 화소들의 화소 데이터(Pdata)를 블록별로 분석하여 블록별 광원 데이터(Ldata)를 생성하고, 생성된 블록별 광원 데이터(Ldata)를 광원 패널 구동부(700)에 제공한다. 여기서, 하나의 로컬 디밍 블록은 광원 패널(300)에 마련된 하나 이상의 발광 영역과 중첩되는 화소들을 포함할 수 있다. 그리고, 블록별 광원 데이터(Ldata)는 블록별 평균 계조 값 또는 최대 빈도수를 가지는 계조 값이 될 수 있다.
상기 표시 패널 구동부(600)는 타이밍 컨트롤러(500)의 제어에 따라서 액정 표시 패널(100)에 영상을 표시한다. 일 예에 따른 표시 패널 구동부(600)는 데이터 구동 회로(610) 및 게이트 구동 회로(630)를 포함한다.
상기 데이터 구동 회로(610)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 공급되는 화소 데이터(Pdata)와 데이터 제어 신호(DCS)를 수신하고, 수신된 데이터 제어 신호(DCS)를 기반으로 화소 데이터(Pdata)를 아날로그 형태의 화소 데이터 신호로 변환하여 해당하는 데이터 라인에 공급한다.
상기 게이트 구동 회로(630)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)를 수신하고, 수신된 게이트 제어 신호(GCS)를 기반으로 게이트 신호를 생성해 해당하는 게이트 라인에 공급한다. 선택적으로, 게이트 구동 회로(630)는 복수의 게이트 라인과 일대일로 연결되도록 액정 표시 패널(100)의 하부 기판에 일측 비표시 영역에 직접 형성된 쉬프트 레지스터 회로일 수도 있다.
상기 광원 패널 구동부(700)는 타이밍 컨트롤러(500)의 제어에 따라서 광원 패널(300)을 발광시킴으로써 광원 패널(300)로부터 방출되는 광이 액정 표시 패널(100)의 후면에 조사되도록 한다. 일 예에 따른 광원 패널 구동부(700)는 광원 데이터 구동 회로(710) 및 광원 스캔 구동 회로(730)를 포함한다.
상기 광원 데이터 구동 회로(710)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 공급되는 블록별 광원 데이터(Ldata)와 데이터 제어 신호(DCS)를 수신하고, 수신된 데이터 제어 신호(DCS)를 기반으로 블록별 광원 데이터(Ldata)를 아날로그 형태의 광원 데이터 신호로 변환하여 해당하는 광원 데이터 라인에 공급한다.
상기 광원 스캔 구동 회로(730)는 타이밍 컨트롤러(500)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)를 수신하고, 수신된 게이트 제어 신호(GCS)를 기반으로 광원 스캔 신호를 생성해 해당하는 광원 스캔 라인에 공급한다.
이와 같은, 본 예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 발광 소자를 갖는 광원 패널(300)을 백라이트로 사용함으로써 종래의 액정 표시 장치 대비 얇은 두께를 가질 수 있으며, 광원 패널(300)을 수동 매트릭스 또는 능동 매트릭스 구동 방식으로 구동함으로써 1개 이상의 단위 화소 단위로 부분 휘도를 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 액정 표시 패널 110: 하부 기판
130: 상부 기판 200: 패널 결합 부재
300: 광원 패널 310: 베이스 플레이트
320: 광원 구동 회로부 330: 평탄화층
340: 오목부 350: 발광 소자
360: 보호층 400: 광학 갭 부재
420: 파장 변환 물질 430: 광 산란층
450: 렌즈 패턴 500: 타이밍 컨트롤러
600: 표시 패널 구동부 700: 광원 패널 구동부

Claims (20)

  1. 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 하부 기판과 상부 기판을 갖는 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널과 결합된 광원 패널을 구비하고,
    상기 광원 패널은,
    베이스 플레이트 상에 정의된 복수의 발광 영역;
    상기 복수의 발광 영역 각각에 배치된 복수의 발광 소자; 및
    상기 복수의 발광 소자 각각을 수납하는 복수의 오목부를 포함하는, 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널과 상기 광원 패널 사이에 마련된 광학 갭 부재를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 갭 부재는 상기 복수의 발광 소자를 덮는 투명 물질층으로 이루어진, 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 각각은 백색 광을 방출하는 마이크로 백색 발광 다이오드 칩인, 액정 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 각각은 제 1 색상의 광을 방출하는 마이크로 발광 다이오드 칩이고,
    상기 광학 갭 부재는 상기 복수의 발광 소자 각각으로부터 조사되는 제 1 색상의 광 중 일부를 제 2 색상의 광으로 변환하는 파장 변환 물질을 포함하는, 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파장 변환 물질은 형광체 또는 양자점을 포함하는, 액정 표시 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 갭 부재는 상기 복수의 발광 소자 각각과 중첩되도록 오목하게 마련된 복수의 렌즈 패턴을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 패턴 각각은 원뿔 형태 또는 돔 형태의 단면을 가지도록 상기 광학 갭 부재의 상면으로부터 해당하는 발광 소자의 정중앙부 쪽으로 오목하게 마련된, 액정 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 각각은 제 1 색상의 광을 방출하는 마이크로 발광 다이오드 칩이고,
    상기 광학 갭 부재는 상기 복수의 발광 소자 각각으로부터 조사되는 제 1 색상의 광 중 일부를 제 2 색상의 광으로 변환하는 파장 변환 물질을 포함하는, 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널과 상기 광원 패널 사이에 개재되고 상기 액정 표시 패널과 상기 광원 패널 사이에 에어 갭을 마련하는 갭 스페이서를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 패널은,
    상기 베이스 플레이트 상에 마련되어 상기 복수의 발광 영역 각각을 정의하고, 상기 복수의 발광 소자 각각에 연결된 복수의 광원 스캔 라인과 복수의 광원 데이터 라인을 갖는 광원 구동 회로부; 및
    상기 광원 구동 회로부를 덮는 평탄화층을 더 포함하며,
    상기 복수의 오목부 각각은 상기 발광 영역과 중첩되는 상기 평탄화층으로부터 오목하게 마련된, 액정 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 각각은 제 1 및 제 2 전극을 포함하며,
    상기 광원 패널은,
    상기 평탄화층 상에 마련되고 상기 복수의 발광 소자 각각의 제 1 전극을 해당하는 광원 데이터 라인에 연결하는 복수의 제 1 전극 연결 패턴; 및
    상기 평탄화층 상에 마련되고 상기 복수의 발광 소자 각각의 제 2 전극을 해당하는 광원 스캔 라인에 연결하는 복수의 제 2 전극 연결 패턴을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 패널은,
    상기 복수의 발광 영역 각각에 마련된 발광 소자에 연결된 구동 박막 트랜지스터와 공통 전원 라인을 포함하는 복수의 발광 회로; 및
    상기 복수의 발광 회로를 덮는 평탄화층을 더 포함하며,
    상기 복수의 오목부 각각은 상기 발광 영역과 중첩되는 상기 평탄화층으로부터 오목하게 마련된, 액정 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 각각은 제 1 및 제 2 전극을 포함하며,
    상기 광원 패널은,
    상기 평탄화층 상에 마련되고 상기 복수의 발광 소자 각각의 제 1 전극을 해당하는 구동 박막 트랜지스터에 연결하는 복수의 제 1 전극 연결 패턴; 및
    상기 평탄화층 상에 마련되고 상기 복수의 발광 소자 각각의 제 2 전극을 해당하는 공통 전원 라인에 연결하는 복수의 제 2 전극 연결 패턴을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄화층은,
    상기 광원 구동 회로부를 덮는 투명층; 및
    상기 복수의 오목부 각각을 제외한 나머지 상기 투명층을 덮는 차광층을 포함하는, 액정 표시 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 패널은 상기 복수의 발광 소자 각각과 중첩되도록 상기 베이스 플레이트와 상기 오목부 사이에 마련된 복수의 반사 패턴을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 패널의 베이스 플레이트는 상기 액정 표시 패널과 합착된, 액정 표시 장치.
  18. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 패널의 베이스 플레이트는 상기 광학 갭 부재와 합착된, 액정 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광원 패널은 상기 복수의 발광 소자 각각을 덮는 반사 부재를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 패널은 1개 이상의 발광 소자를 갖는 복수의 발광 그룹을 포함하며,
    상기 복수의 발광 그룹 각각은 그룹 단위로 발광하는, 액정 표시 장치.
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