KR20190031404A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20190031404A
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layer
pixel
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배광수
방정석
오민정
이보람
조영제
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 복수의 화소가 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 절연층, 상기 절연층 상에 상기 각각의 화소마다 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치된 배향막, 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판, 상기 제1 기판을 향하는 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층 및 투과층, 상기 제1 기판을 향하는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층의 일면 상에 배치된 공통 전극, 상기 배향막 및 상기 공통 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하되, 각각의 상기 화소는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층과 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 투과 영역을 포함하고, 상기 절연층은 상기 제1 기판의 평면 시점에서 상기 투과 영역의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 그루브 패턴을 더 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치 중 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극과 액정층을 포함하며, 전기장 생성전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
한편, 색을 구현하기 위하여 광을 받으면 특정 파장 대의 광을 방출하는 형광체 또는 인광체를 이용하는 액정 표시 장치가 제시되고 있다. 형광체 또는 인광체를 이용하는 표시 장치는 시야각이 넓은 특징을 갖는다. 이에, 표시 장치의 투과율을 높이기 위한 설계가 자유로운 측면이 있으며, 투과율이 최대화할 수 있는 설계가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투과율이 최대화된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투과율이 최대화된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소가 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 절연층, 상기 절연층 상에 상기 각각의 화소마다 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치된 배향막, 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판, 상기 제1 기판을 향하는 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층 및 투과층, 상기 제1 기판을 향하는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층의 일면 상에 배치된 공통 전극, 상기 배향막 및 상기 공통 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하되, 각각의 상기 화소는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층과 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 투과 영역을 포함하고, 상기 절연층은 상기 제1 기판의 평면 시점에서 상기 투과 영역의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 그루브 패턴을 더 포함한다.
또한, 제1 항에 있어서, 상기 화소 전극은 면형 전극, 및 상기 개구 영역의 적어도 일변에 인접하되, 상기 면형 전극의 대응되는 상기 적어도 일변의 모양이 반영된 가장자리 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가장자리 전극 및 상기 면형 전극 사이에는 슬릿 패턴이 배치되되, 상기 슬릿 패턴은 상기 면형 전극의 적어도 일변 및 이에 대응되는 상기 가장자리 전극의 적어도 일변의 모양이 반영될 수 있다.
또한, 상기 슬릿 패턴의 폭은 모든 구간에서 동일할 수 있다.
또한, 상기 그루브 패턴이 인접하도록 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변은 상기 가장자리 전극이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변과 상기 면형 전극을 사이에 두고 대향할 수 있다.
또한, 상기 배향막은 상기 가장자리 전극이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변으로부터 상기 그루브 패턴이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변을 향하여 배향될 수 있다.
또한, 상기 배향막은 러빙(rubbing)된 표면을 가질 수 있다.
또한, 상기 그루브 패턴은 상기 투과 영역의 일변 및 이와 마주보는 타변 중 어느 하나에 선택적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가장자리 전극은 상기 그루브 패턴이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변과 마주보는 타변에 배치될 수 있다.
또한, 상기 면형 전극은 상기 투과 영역을 오버랩할 수 있다.
또한, 상기 그루브 패턴은 상기 제1 기판의 단면 시점에서 상기 절연층의 상부 표면으로부터 상기 제1 기판을 향하는 홈의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 기판을 향하는 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 차광 부재를 더 포함하되, 상기 그루브 패턴은 상기 차광 부재에 의하여 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 그루브 패턴의 폭은 1㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 그루브 패턴의 깊이는 1㎛ 이상일 수 있다.
또한, 상기 절연층은 1.5 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
또한, 상기 파장 변환층은 양자점 및 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배향막 상에 배치되며, 상기 투과 영역 이외의 영역에 배치된 제2 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 배치되며, 상기 제1 기판의 평면 시점에서 각각의 상기 투과 영역 사이에 배치된 복수의 데이터 라인을 더 포함하되, 상기 그루브 패턴의 일부 영역은 상기 데이터 라인과 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소가 정의된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 절연층, 상기 절연층 상에 상기 각각의 화소마다 배치된 화소 전극, 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판, 상기 제1 기판을 향하는 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층 및 투과층, 상기 제1 기판을 향하는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층의 일면 상에 배치된 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하되, 상기 화소 전극은 면형 전극, 상기 면형 전극의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 가장자리 전극을 더 포함하고, 상기 절연층은 상기 면형 전극의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 그루브 패턴을 더 포함한다.
또한, 상기 그루브 패턴과 상기 가장자리 전극은 상기 제1 기판의 평면 시점에서 상기 면형 전극을 사이에 두고 대향할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 투과율이 최대화된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 제1 화소의 위치별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛에 대하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이다.
도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이다.
도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이다.
도 11은 도 10의 Ⅵ-Ⅵ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛에 대하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 절단한 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 하부 표시판(100), 상부 표시판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
여기서, 하부 및 상부는 도 1을 기준으로 설명하기로 한다. 또한, 하부 기판(110)의 상부는 상부 기판(210) 방향을 의미하며, 하부 기판(110)의 하부는 상부 기판(210) 방향에 대향되는 방향을 의미한다. 또한, 상부 기판(210)의 상부는 하부 기판(110) 방향을 의미하며, 상부 기판(210)의 하부는 하부 기판(110) 방향에 대향되는 방향을 의미한다.
하부 표시판(100)은 상부 표시판(200)과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 액정층(300)은 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 개재될 수 있으며, 복수의 액정 분자(LC)를 포함할 수 있다. 하부 표시판(100)은 일 실시예로 상부 표시판(200)과 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다.
액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소 유닛(PXU)을 포함한다. 복수의 화소 유닛(PXU)은 하부 기판(110)의 상부에 배치될 수 있다. 화소 유닛(PXU)은 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)는 일 실시예로 서로 다른 색을 표시할 수 있다. 각각의 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)는 독립적인 계조의 제어가 가능하고, 특정 색을 표시하는 기본 단위일 수 있다. 화소 유닛(PXU)은 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)의 투과율을 각각 제어하여, 이들의 색의 조합에 의하여 표시하고자 하는 색을 구현할 수 있다. 다만, 화소 유닛(PXU)의 배치는 본 실시예에서 도시된 것처럼 제1 방향(dr1)을 따라 나란히 배치된 것에 제한되지 아니하고, 서로 인접하되 다른 방식으로 배열될 수 있다. 나아가, 화소 유닛(PXU)은 본 실시예에서 도시된 것처럼 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)를 포함하는 것에 제한되지 아니하고, 다른 개수의 화소로 구성될 수도 있다.
이하, 하부 표시판(100)에 대해 설명하기로 한다.
하부 기판(110)은 일 실시예로 투명 절연 기판일 수 있다. 여기서, 투명 절연 기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등을 포함할 수 있다.
제1 편광층(120)은 하부 기판(110)의 하부에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 하부 기판(110)은 상부 기판(210)과 마주보는 일면 및 이에 대향되는 타면을 포함할 수 있다. 제1 편광층(120)은 일 실시예로 하부 기판(110)의 타면 상에 배치될 수 있다. 제1 편광층(120)은 유기 물질 또는 무기 물질로 형성될 수 있다. 제1 편광층(120)은 일 실시예로 반사형 편광층일 수 있다. 제1 편광층(120)이 반사형 편광층인 경우, 투과축과 평행한 편광 성분은 투과시키고 반사축과 평행한 편광 성분은 반사할 수 있다.
한편, 제1 편광층(120)은 다른 실시예로 하부 기판(110)의 상부에 배치될 수도 있다. 즉, 제1 편광층(120)은 하부 기판(110)과 후술하는 제1 절연층(130) 사이에 배치될 수도 있다.
하부 기판(110) 상에는 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)이 배치된다.
제1 게이트 라인(GL1)은 박막 트랜지스터를 제어하는 게이트 전압을 전달한다. 제1 게이트 라인(GL1)은 제1 방향(dr1)을 따라 연장된 형상을 가질 수 있다.
여기서, 제1 방향(dr1)은 하부 기판(110)이 배치되는 평면상에서 임의의 방향으로 연장되는 직선이 가리키는 방향일 수 있다. 제1 방향(dr1)은 후술할 제2 방향(dr2)과 직교하는 방향일 수 있다.
상기 게이트 전압은 외부로부터 제공되며, 변화하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 상기 게이트 전압의 전압 레벨에 대응하여 박막 트랜지스터의 온/오프 여부가 제어될 수 있다.
제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)은 제1 게이트 라인(GL1)으로부터 돌출되는 모양으로 형성되며, 제1 게이트 라인(GL1)과 물리적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)은 후술할 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Q1~Q3)를 구성하는 하나의 요소일 수 있다.
제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 금 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있다. 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)은 단일층 구조를 가질 수 있으며, 또는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3) 상에는 제1 절연층(130)이 배치된다. 제1 절연층(130)은 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예시적으로 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(130)은 단일층 구조로 이루어질 수 있으며, 또는 물리적 성질이 다른 두 개의 절연막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 절연층(130) 상에는 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)이 배치된다. 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)은 각각 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)은 비정질 규소, 다결정 규소 또는 산화물 반도체로 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 '두 구성이 중첩되는 경우'는 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 것을 의미한다.
도면에는 미도시하였으나, 몇몇 실시예에서 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)과 인접하도록, 또는 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)의 일부 영역에 저항성 접촉 부재가 추가로 배치될 수 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 등으로 형성되거나 실리사이드로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)이 산화물 반도체를 포함하는 경우, 상기 저항성 접촉 부재는 생략될 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3) 및 제1 절연층(130) 상에는 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3), 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)이 배치된다.
제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3)은 제2 방향(dr2)을 따라 연장될 수 있으며, 제1 게이트 라인(GL1)과 교차할 수 있다. 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3)은 제1 절연층(130)에 의하여 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)과 절연될 수 있다.
제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3)은 대응하는 데이터 전압을 각각 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3)으로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 데이터 전압은 외부로부터 제공되며, 변화하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 각각의 제1 내지 제3 화소(PX1~PX3)의 계조는 상기 데이터 전압의 전압 레벨에 대응하여 변화할 수 있다.
제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3)은 각각 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3)으로부터 분지되어 적어도 일부가 각각 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)과 중첩될 수 있다.
제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)은 도 1의 시점을 기준으로, 각각 제1 내지 제3 반도체층(SM1~SM3)을 사이에 두고 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3)으로부터 이격 배치될 수 있으며, 적어도 일부가 각각 제1 내지 제3 게이트 전극(GE1~GE3)과 중첩될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3)은 'C'자 모양으로 각각 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)을 일정한 간격을 사이에 두고 둘러싸는 모양일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 제1 내니 제3 소스 전극(SE3)의 모양은 다양하게, 예를 들면 바(bar) 형태로, 변형될 수도 있다.
제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3), 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로, 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3), 제1 내지 제3 소스 전극(SE1~SE3) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)은 알루미늄, 구리, 은, 몰리브덴, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 이들은 내화성 금속(refractory metal) 등의 하부막(미도시)과 그 위에 형성된 저저항 상부막(도시되지 않음)으로 이루어진 다층 구조를 가질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 게이트 전극(GE1), 제1 반도체층(SM1), 제1 소스 전극(SE1) 및 제1 드레인 전극(DE1)은 스위칭 소자인 제1 박막 트랜지스터(Q1)를 구성할 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(Q1)는 제1 화소(PX1)를 제어하는 스위칭 소자일 수 있다. 제2 게이트 전극(GE2), 제2 반도체층(SM2), 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)은 스위칭 소자인 제2 박막 트랜지스터(Q2)를 구성할 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(Q2)는 제2 화소(PX2)를 제어하는 스위칭 소자일 수 있다. 제3 게이트 전극(GE3), 제3 반도체층(SM3), 제3 소스 전극(SE3) 및 제3 드레인 전극(DE3)은 스위칭 소자인 제3 박막 트랜지스터(Q3)를 구성할 수 있다. 제3 박막 트랜지스터(Q3)는 제3 화소(PX3)를 제어하는 스위칭 소자일 수 있다.
제1 절연층(130) 및 박막 트랜지스터 상에는 패시베이션층(140)이 배치된다. 패시베이션층(140)은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 박막 트랜지스터를 커버할 수 있다. 패시베이션층(140)은 박막 트랜지스터를 보호하고, 후술할 제2 절연층(150)의 구성 물질이 반도체층으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
패시베이션층(140) 상에는 제2 절연층(150)이 배치된다. 제2 절연층(150)은 절연 물질로 구성될 수 있으며, 예시적으로 유기 물질로 구성된 유기막일 수 있다. 제2 절연층(150)은 제2 절연층(150)의 하부에 배치된 구성 요소들로 인하여 발생한 국부적인 단차를 평탄화할 수 있다.
다만, 제2 절연층(150)의 상부 표면은 모든 영역에서 평탄한 모양을 갖는 것은 아니고, 액정 분자(LC)의 제어를 위한 그루브 패턴들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 절연층은 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 화소(PX1)에는 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치될 수 있으며, 제2 화소(PX2)에는 제2 그루브 패턴(GV2)이 배치될 수 있고, 제3 화소(PX3)에는 제3 그루브 패턴(GV3)이 배치될 수 있다. 각각의 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)은 제2 절연층(150)의 상부 표면으로부터 하부 기판(110)이 배치된 방향으로 파여진 홈의 형태를 가질 수 있다.
각각의 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)은 후술할 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)이 형성되는 마스크 공정에서 동시에 패터닝될 수 있다. 예를 들면, 각각의 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)은 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)이 형성되는 마스크 공정에서, 하프톤 마스크를 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 각각의 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)은 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)이 형성된 이후 또는 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)이 형성되기 이전에 별도의 마스크 공정을 통하여 형성될 수도 있다.
제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)의 도 1의 시점에서의 구조는 후술할 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)의 모양과 밀접한 관련을 가진 바, 후술하기로 한다.
한편, 제2 절연층(150)은 저굴절률을 갖는 유기 물질로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 후술할 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)은 대략 1.5 이상 1.7 이하의 굴절률을 갖는다. 반면, 제2 절연층(150)을 1.5 이하의 저굴절률을 갖는 유기 물질로 구성함으로써, 후술할 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)과 제2 절연층(150)의 경계면에서 전반사가 일어나는 각도 범위를 늘릴 수 있다. 이에 따라, 후술할 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)에서 산란되어 제2 절연층(150)이 배치된 방향으로 진행하는 광 중, 제2 절연층(150)의 상부 표면에서 전반사되어 다시 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)이 배치된 방향으로 진행하는 비율을 극대화할 수 있다.
패시베이션층(140) 및 제2 절연층(150)에는 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Q1~Q3)의 일부, 보다 구체적으로, 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)의 일부를 각각 하부 기판(110)의 상부 표면에 수직한 방향을 따라 상부로 노출시키는 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)이 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)은 패시베이션층 및 제2 절연층(150)을 하부 기판(110)에 수직한 방향을 따라 관통하는 모양으로 형성될 수 있다. 각각의 제1 내지 제3 드레인 전극(DE1~DE3)의 일부와 제2 절연층(150) 상부에 배치되는 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)은 제1 내지 제3 컨택홀(CNT1~CNT3)을 통하여 서로 연결될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에서 패시베이션층(140) 및 제2 절연층(150)의 일부가 생략되거나, 다른 층으로 대체될 수도 있다. 예시적으로, 하나의 층이 패시베이션층(140) 및 제2 절연층(150)의 기능을 모두 수행할 수도 있다.
제2 절연층(150) 상에는 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)이 배치된다.
제1 화소 전극(PE1)은 제1 컨택홀(CNT1)을 통하여 제1 드레인 전극(DE1)과 물리적으로 연결되며, 제1 드레인 전극(DE1)으로부터 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 제2 화소 전극(PE2)은 제2 컨택홀(CNT2)을 통하여 제2 드레인 전극(DE2)과 물리적으로 연결되며, 제2 드레인 전극(DE2)으로부터 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 제3 화소 전극(PE3)은 제3 컨택홀(CNT3)을 통하여 제3 드레인 전극(DE3)과 물리적으로 연결되며, 제3 드레인 전극(DE3)으로부터 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)의 평면상의 배치를 설명하기로 한다. 다만, 제1 화소(PX1)에 배치된 제1 화소 전극(PE1)을 위주로 설명하기로 하며, 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)에 배치된 제2 화소 전극(PE2) 및 제3 화소 전극(PE3)은 제1 화소(PX1)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있으므로, 이를 생략하기로 한다.
제1 화소 전극(PE1)은 제1 투과 영역(OP1)보다 넓은 면적으로 형성되며, 제1 투과 영역(OP1)은 제1 화소 전극(PE1)에 의하여 오버랩될 수 있다. 여기서, 제1 투과 영역(OP1)은 후술할 제1 차광 부재(BM1)에 형성된 복수의 개구부 중 하나에 대응되는 영역으로, 제1 화소(PX1)에 배치된 개구부에 해당한다. 제1 투과 영역(OP1)은 빛을 통과시킬 수 있으므로, 사용자는 제1 투과 영역(OP1)을 통하여 제공된 광을 시인할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제1 투과 영역(OP1)이 제1 차광 부재(BM1)에 형성된 복수의 개구부 중 하나에 대응되는 영역으로 정의되었으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들면, 광 차단만을 위한 층이 아니라, 신호 전달을 위한 금속층이 광도 차단하는 성질을 지니는 경우, 상기 금속층과 중첩되도록 배치되는 차광 부재의 배치 없이도 광을 차단할 수 있다. 이 경우, 평면 시점에서(즉, 도 2의 시점에서), 광 차단을 위하여 배치된 차광 부재가 배치된 영역뿐만 아니라, 상기 금속층에 의하여 가려지지 않는 영역을 제외한 나머지 영역이 제1 투과 영역(OP1)에 대응될 수 있다.
제1 화소 전극(PE1)은 제1 면형 전극(PPE1), 제1 가장자리 전극(EE1) 및 제1 연결 전극(CE1)을 포함한다.
제1 면형 전극(PPE1)은 제1 화소 전극(PE1)의 대부분의 영역을 차지하는 구성 요소로서, 별도의 개구부 없이 면 형태로 형성될 수 있다. 제1 면형 전극(PPE1)은 제1 투과 영역(OP1)을 오버랩하도록 배치될 수 있다. 제1 면형 전극(PPE1)은 제1 연결 전극(CE1)과 전기적으로 연결되어 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다.
제1 가장자리 전극(EE1)은 제1 투과 영역(OP1)의 적어도 일변에 인접하여 배치되며, 제1 면형 전극(PPE1) 또는 제1 연결 전극(CE1)과 전기적으로 연결되어 상기 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 제1 가장자리 전극(EE1)은 제1 투과 영역(OP1)의 적어도 일변 및 상기 일변에 인접한 또 다른 일변을 따라 배치될 수 있다. 본 실시예에의 경우, 제1 가장자리 전극(EE1)은 제1 투과 영역(OP1)의 좌측 일변 및 우측 일변에 인접하여 배치된 구조를 예시하였다.
제1 가장자리 전극(EE1)과 제1 면형 전극(PPE1) 사이에는 투명 도전성 물질이 배치되지 않으며, 제1 가장자리 전극(EE1)의 모양을 반영하는 제1 슬릿 패턴(SL1)이 배치된다.
제1 가장자리 전극(EE1)의 외측변들은 제1 투과 영역(OP1)의 일변과 평면상에서 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 가장자리 전극(EE1)의 외측변들에 의한 경계선은 제1 투과 영역(OP1)의 경계선 외측으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 가장자리 전극(EE1)의 외측변들은 제1 면형 전극(PPE1)이 배치된 방향의 맞은편 외측변들을 의미한다. 본 실시예에서, 제1 가장자리 전극(EE1)의 외측변들은 제1 가장자리 전극(EE1)의 좌측 측변 및 하측 측변에 해당한다.
제1 가장자리 전극(EE1)은 액정 분자(LC)가 특정 방향을 향하여 기울어지도록 하는 힘을 강화할 수 있다. 구체적으로, 제1 화소 전극(PE1) 및 제1 가장자리 전극(EE1)에 상기 데이터 전압이 인가되면, 액정 분자(LC)는 상기 데이터 전압에 의하여 형성된 전계의 방향을 따라 특정 방향으로 기울어진다. 이 때, 제1 면형 전극(PPE1)의 여러 외변 중, 제1 가장자리 전극(EE1)이 배치된 외변에서는 제1 면형 전극(PPE1)의 중심으로 향하는 전계의 세기가 상대적으로 강하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 면형 전극(PPE1)과 중첩되도록 배치된 액정 분자(LC)들은 제1 가장자리 전극(EE1)으로부터 제1 면형 전극(PPE1)이 배치된 방향으로 기울어질 수 있다. 나아가, 제1 가장자리 전극(EE1) 및 제1 슬릿 패턴(SL1)과 중첩되도록 배치된 액정 분자(LC) 또한, 제1 가장자리 전극(EE1)으로부터 제1 면형 전극(PPE1)이 배치된 방향으로 기울어질 수 있다.
한편, 제1 가장자리 전극(EE1)이 배치된 방향은 후술할 배향막(160)의 배향 방향에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제1 가장자리 전극(EE1)은 배향막(160)의 배향 방향이 시작되는 방향에 배치된다. 본 실시예의 경우, 배향막(160)의 배향 방향은 도 1의 시점에서 좌측 하단으로부터 우측 상단을 향하는 방향이며, 이에 따라 제1 가장자리 전극(EE1)은 제1 면형 전극(PPE1)의 좌측 하단에 인접한 외변, 즉, 제1 면형 전극(PPE1)의 좌측변 및 하측변에 인접하도록 형성된 구조를 예시하였다.
배향막(160)의 배향 방향 또한 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향을 결정하는 하나의 요인이 될 수 있다. 따라서, 배향막(160)의 배향 방향에 의하여 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향과, 제1 가장자리 전극(EE1)에 의하여 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향이 동일한 본 실시예와 같은 경우, 제1 화소 전극(PE1)의 액정 분자(LC)에 대한 제어력이 향상되며, 액정 분자(LC)의 응답속도 또한 향상될 수 있다.
제1 연결 전극(CE1)은 제1 컨택홀(CNT1)을 통하여 제1 드레인 전극(DE1)과 전기적으로 연결되며, 제1 드레인 전극(DE1)으로부터 제공받은 상기 데이터 전압을 제1 면형 전극(PPE1) 및 제1 가장자리 전극(EE1)에 제공할 수 있다. 제1 연결 전극(CE1)은 제1 투과 영역(OP1)과 중첩되지 않을 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1~GV3)은 각각 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 적어도 일변에 인접하도록 배치될 수 있다. 이하에서는 제1 그루브 패턴(GV1)에 대하여 주로 설명하기로 한다. 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 투과 영역(OP1)의 적어도 하나의 일변 및 상기 일변에 인접한 또 다른 일변을 따라 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 투과 영역(OP1)의 우측 일변 및 상측 일변에 인접하여 배치된 구조를 예시하였다.
또한, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 면형 전극(PPE1) 및 제1 가장자리 전극(EE1)을 포함하는 제1 화소 전극(PE1)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제1 화소 전극(PE1)은 제2 절연층(150)의 상부 표면 중, 평탄한 영역에만 배치될 수 있다.
또한, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 면형 전극(PPE1)을 사이에 두고 제1 가장자리 전극(EE1)이 배치된 방향과 대향하는 방향에 배치될 수 있다. 즉, 본 실시예에서와 같이, 제1 가장자리 전극(EE1)이 제1 투과 영역(OP1)의 좌측 일변 및 하측 일변에 인접하여 배치된 경우, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 투과 영역(OP1)의 우측 일변 및 상측 일변에 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 방향은 후술할 배향막(160)의 배향 방향에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제1 그루브 패턴(GV1)은 배향막(160)의 배향 방향이 가리키는 방향에 배치된 제1 투과 영역(OP1)의 적어도 일변에 인접하도록 배치된다. 본 실시예의 경우, 배향막(160)의 배향 방향은 도 1의 시점에서 좌측 하단으로부터 우측 상단을 향하는 방향이며, 이에 따라 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 투과 영역(OP1)의 우측 상단에 인접한 외변, 즉, 제1 투과 영역(OP1)의 상측 일변 및 우측 일변에 인접하도록 배치된 구조를 예시하였다.
전술한 바와 같이, 배향막(160)의 배향 방향 및 제1 가장자리 전극(EE1)이 배치된 방향은 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향을 결정하는 하나의 요인이 될 수 있다. 본 실시예에서, 배향막(160)의 배향 방향 및 제1 가장자리 전극(EE1)의 배치에 따라 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향은 모두 도 1의 시점에서 우측 상단을 향한다. 마찬가지로, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제1 투과 영역(OP1)에 배치된 액정 분자(LC)들이 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 방향으로 쓰러지도록 제어할 수 있다. 다시 말하면, 제1 그루브 패턴(GV1)의 배치, 배향막(160)의 배향 방향 및 제1 가장자리 전극(EE1)의 배치에 의하여, 제1 투과 영역(OP1)에 배치된 액정 분자(LC)들은 모두 도 1의 시점에서 우측 상단을 향하여 기울어지도록 제어될 수 있다. 이에, 제1 화소(PX1)의 액정 분자(LC)에 대한 제어력이 향상될 수 있으며, 투과율이 증가할 수 있다. 나아가, 제1 화소(PX1)에 배치된 액정 분자(LC)의 응답속도 또한 향상될 수 있다.
이에 대한 더욱 구체적인 설명을 위하여, 도 3이 추가적으로 참조된다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 그루브 패턴(GV1)은 제2 절연층(150)에 경사진 모양의 측벽을 쌍으로 갖는 홈을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 그루브 패턴(GV1)은 하부 기판(110)의 일면상을 기준으로 정방향의 경사를 갖는 측벽을 쌍으로 갖는 홈을 제2 절연층(150)에 제공할 수 있으며, 이와 같은 홈 구조는 제1 면형 전극(PPE1)에 인접하도록 배치될 수 있다. 제1 그루브 패턴(GV1)으로 인한 홈 구조에 의하여, 액정 분자(LC)는 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 방향을 향하여 기울어지려는 힘을 받을 수 있다. 이에, 제1 면형 전극(PPE1)과 중첩되도록 배치된 액정 분자(LC)들은 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 방향을 향하여 기울어질 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 제1 가장자리 전극(EE1) 및 배향막(160)의 배향 방향에 의하여 액정 분자(LC)들이 기울어지는 방향과 동일한 방향일 수 있다. 이에 따라, 제1 면형 전극(PPE1)과 중첩되도록 배치된 액정 분자(LC)들은 기울어지려는 방향이 일 방향으로 일관성있게 유지되므로, 액정 분자(LC)들간의 충돌이 최소화되어 투과율이 향상될 수 있다.
제1 그루브 패턴(GV1)을 사이에 두고 제1 면형 전극(PPE1)이 배치된 방향의 반대편에 배치된 액정 분자(LC)들은 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 방향을 향하여 기울어지려는 힘을 받을 수 있으나, 이는 후술할 제1 차광 부재(BM1)에 의하여 광이 차단되는 영역이며, 제1 투과 영역(OP1) 이외의 영역이므로, 투과율에 영향을 미치지 않을 수 있다.
한편, 제1 그루브 패턴(GV1)의 깊이(dt1)는 1㎛ 이상일 수 있다. 제1 그루브 패턴(GV1)의 깊이(dt1)가 1㎛ 이상인 경우, 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향에 대한 유의미한 제어력을 가질 수 있다.
나아가, 제1 그루브 패턴(GV1)의 폭(dt2)은 1㎛ 이상일 수 있다. 제1 그루브 패턴(GV1)의 폭(dt2)이 1㎛ 이상인 경우, 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향에 대한 유의미한 제어력을 가질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 위에서 설명한 제1 화소 전극(PE1)에 대한 설명은 제2 화소 전극(PE2) 및 제3 화소 전극(PE3)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 제1 면형 전극(PPE1)에 대한 설명은 제2 면형 전극(PPE2) 및 제3 면형 전극(PPE3)에 대하여 동일하게 적용될 수 있고, 제1 가장자리 전극(EE1)에 대한 설명은 제2 가장자리 전극(EE2) 및 제3 가장자리 전극(EE3)에 대하여 동일하게 적용될 수 있으며, 제1 연결 전극(CE1)에 대한 설명은 제2 연결 전극(CE2) 및 제3 연결 전극(CE3)에 대하여 동일하게 적용될 수 있고, 제1 투과 영역(OP1)에 대한 설명은 제2 투과 영역(OP2) 및 제3 투과 영역(OP3)에 대하여 동일하게 적용될 수 있다.
나아가, 제1 그루브 패턴(GV1)에 대한 설명은 제2 그루브 패턴(GV2) 및 제3 그루브 패턴(GV3)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3) 상에는 배향막(160)이 배치된다.
배향막(160)은 액정 분자(LC)의 배향 방향 및 초기 배향 각도를 제어할 수 있다. 배향막(160)은 배향 물질을 포함할 수 있다. 배향 물질은 유기 고분자 물질일 수 있다. 상기 유기 고분자 물질은, 예를 들어 폴리이미드, 폴리아믹산, 폴리실록산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 배향막(160)은 상부 표면에 배향 방향을 따라 연장된 홈을 가질 수 있다. 여기서, 배향 방향이라 함은 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향을 의미하며, 배향막(160)의 제조 당시 도포된 배향 물질을 러빙 공정을 거쳐 긁어내는 방향과 동일할 수 있다. 본 실시예의 경우, 배향 방향은 도 1을 기준으로 좌측 하단에서 우측 상단을 향하는 방향을 예시하였다.
다음으로, 상부 표시판(200)에 대하여 설명하기로 한다.
상부 기판(210)은 하부 기판(110)과 대향하도록 배치될 수 있다. 상부 기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 일 실시예로 하부 기판(110)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 상부 기판(210)의 일면 상에는 제1 차광 부재(BM1)가 배치된다. 도 1의 시점에서, 제1 차광 부재(BM1)가 배치되지 않은 투과 영역은 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3) 중 어느 하나에 대응될 수 있으며, 제1 차광 부재(BM1)가 배치된 영역은 차광 영역(NP)일 수 있다. 제1 차광 부재(BM1)는 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3) 이외의 영역에서 빛의 투과를 차단할 수 있다. 다시 말하면, 제1 내지 제3 화소(PX1~PX3)가 배치된 영역은 제1 차광 부재(BM1)와 관련되어 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3) 및 차광 영역(NP)으로 구분될 수 있다. 다만, 몇몇 실시예에서, 제1 차광 부재(BM1)는 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)과 중첩되는 영역 이외에서 개구부를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Q1~Q3) 등이 배치된 영역에서, 개구부를 더 포함할 수도 있다.
제1 차광 부재(BM1)는 광을 차단하는 물질로 형성될 수 있다. 제1 차광 부재(BM1)는 일 실시예로 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예의 경우 제1 차광 부재(BM1)가 상부 표시판(200)에 배치된 구조를 예시하였으나, 이에 제한되지 아니하며, 하부 표시판(100)에 배치될 수도 있음은 물론이다. 나아가, 다른 구성이 빛을 차단하는 역할을 수행하는 경우, 생략될 수도 있다.
하부 기판(110)을 향하는 제1 차광 부재(BM1)의 일면 상에는 제1 필터(220) 및 투과층(240)이 배치된다.
제1 필터(220)는 후술하는 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2)과 중첩될 수 있다.
제1 필터(220)는 제1 파장 영역을 갖는 광을 차단할 수 있으며, 제2 파장 영역을 갖는 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광을 투과시킬 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)을 기준으로 제1 필터(220)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 제1 파장 영역을 갖는 광은 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 제2 파장 영역을 갖는 광으로 변환되나, 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 제1 파장 영역을 갖는 광 중 일부는 제1 파장 변환 물질(WC1a)과 만나지 못하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 제1 파장 영역의 광과 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 제2 파장 영역의 광으로 변환된 광이 서로 섞여 혼색이 발생할 수 있다. 여기서, 제1 필터(220)는 제1 파장 변환층(WC1)을 통과했음에도 그대로 제1 파장 영역을 갖는 광을 차단함으로써, 혼색을 방지하고 색 순도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 파장 영역은 서로 상이할 수 있다. 제1 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 420nm 내지 480nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제1 파장 영역을 갖는 광은 청색(blue) 광일 수 있다. 제2 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 600nm 내지 670nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제2 파장 영역을 갖는 광은 적색(red) 광일 수 있다. 제3 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 500nm 내지 570nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제3 파장 영역을 갖는 광은 녹색(green) 광일 수 있다.
이하, 제1 파장 영역을 갖는 광은 청색 광으로, 제2 파장 영역을 갖는 광은 적색 광으로, 제3 파장 영역을 갖는 광은 녹색 광으로 설명하기로 한다. 따라서, 제1 필터(220)는 청색 광을 차단시킬 수 있으며, 적색 광 및 녹색 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 제1 필터(220)는 일 실시예로 블루 컷 오프 필터(blue cut-off filter)일 수 있다. 제1 필터(220)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다.
투과층(240)은 제3 화소(PX3)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 투과층(240)은 제3 광 투과성 수지(240b) 및 광 산란 물질(240a)을 포함할 수 있다.
광 산란 물질(240a)은 제3 광 투과성 수지(240b) 내에 분산되어 투과층(240)으로 제공되는 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 여기서, 방출되는 광은 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란되며, 편광이 해소되어 비편광(unpolarized) 상태일 수 있다. 본 명세서에서, 비편광된 광이란 특정 방향의 편광 성분만으로 이루어지지 않은 광, 즉 특정 방향만으로 편광되지 않은 무작위화된 편광(random polarization) 성분으로 이루어진 광을 의미한다. 비편광된 광은 일 실시예로 자연광(natural light)일 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 제1 필터(220)의 일면 상에는 색 변환층(230)이 배치된다. 색 변환층(230)은 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)은 제1 화소(PX1)와 중첩될 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)은 일 실시예로 제1 광 투과성 수지(WC1b) 및 제1 파장 변환 물질(WC1a)을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제1 광 투과성 수지(WC1b) 내에 분산되어 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광을 제2 파장 영역을 갖는 광으로 변환 또는 시프트(shift) 시킬 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광은 제1 파장 영역을 갖는 광, 즉 청색 광일 수 있다. 이에 따라, 제1 파장 변환층(WC1)은 외부로부터 청색 광을 제공받아 적색 광으로 변환할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 일 실시예로 제1 양자점을 포함할 수 있다. 제1 양자점의 입자 크기는 제1 파장 변환 물질(WC1a)이 외부로부터 제공받은 광을 제2 파장 영역의 광으로 변환시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제1 광 투과성 수지(WC1b) 내에서 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있다. 제1 광 투과성 수지(WC1b)는 제1 파장 변환 물질(WC1a)의 파장 변환 성능에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 제1 광 투과성 수지(WC1b)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 유기 용매를 포함하여 형성될 수도 있으며, 유기 용매만으로 형성될 수도 있다. 유기 용매는 일 실시예로 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform) 및 에탄올(ethanol)을 포함할 수 있다.
제2 파장 변환층(WC2)은 제2 화소(PX2)와 중첩될 수 있다. 제2 파장 변환층(WC2)은 일 실시예로 제2 광 투과성 수지(WC2b) 및 제2 파장 변환 물질(WC2a)을 포함할 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2a)은 제2 광 투과성 수지(WC2b) 내에 분산되어 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광을 제3 파장 영역을 갖는 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광은 청색 광일 수 있으며, 이에 따라 제2 파장 변환층(WC2)은 외부로부터 청색 광을 제공받아 녹색 광으로 변환할 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2a)은 일 실시예로 제2 양자점을 포함할 수 있다. 제2 양자점의 입자 크기는 제2 파장 변환 물질(WC2a)이 외부로부터 제공받은 광을 제3 파장 영역의 광으로 변환시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 제2 파장 변환 물질(WC2a)의 평균 입자 크기는 제1 파장 변환 물질(WC1a)의 평균 입자 크기보다 작을 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2a)은 제2 광 투과성 수지(WC2b) 내에서 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있다. 제2 광 투과성 수지(WC2b)는 제2 파장 변환 물질(WC2a)의 파장 변환 성능에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 제2 광 투과성 수지(WC2b)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 아니하고, 유기 용매를 포함하여 형성될 수도 있으며, 유기 용매만으로 형성될 수도 있다. 유기 용매는 일 실시예로 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform) 및 에탄올(ethanol)을 포함할 수 있다.
제1 양자점 및 제2 양자점은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
여기서, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
제1 양자점 및 제2 양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 제1 양자점 및 제2 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 제1 양자점 및 제2 양자점의 형태는 일 실시예로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태일 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a) 및 제2 파장 변환 물질(WC2a)은 다른 실시예로 양자점 외에도 형광체, 양자 막대(quantum rod) 또는 포스퍼(phosphor) 물질을 포함할 수도 있다. 여기서, 형광체는 일 실시예로 약 100 내지 3000nm의 크기를 가질 수 있다. 또한, 형광체는 노란색, 녹색, 적색의 형광 물질을 포함할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC2a)은 각각 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광을 흡수하여, 흡수된 광과 상이한 중심 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC2a)은 각각 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)으로 입사되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC2a)을 통해 여러 방향으로 광을 방출시킴으로써, 광 시야각을 향상시킬 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)에서 방출되는 광은 편광이 해소되어 비편광 상태일 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)의 일면 상에는 제2 필터(250)가 배치된다. 제2 필터(250)는 일 실시예로 제1 파장 영역을 갖는 광을 투과하고, 제2 파장 영역을 갖는 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광을 반사할 수 있다. 즉, 제2 필터(250)는 청색 광을 투과하고, 적색 광 및 녹색 광을 반사할 수 있다. 이를 통해, 제2 필터(250)는 제1 파장 변환층(WC1) 또는 제2 파장 변환층(WC2)에서 외부로 방출되는 광의 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 제2 필터(250)는 일 실시예로 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)을 감싸도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 필터(250) 중 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸고 있는 영역은 청색 광을 투과시켜 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공할 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 청색 광은 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 적색 광으로 변환되어 상부 기판(210) 방향, 즉 외부로 방출된다. 한편, 변환 된 적색 광 중 상부 기판(210) 방향이 아닌 하부 기판(110) 방향으로 향하는 광은 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸고 있는 제2 필터(250)의 일부 영역에 의해 반사될 수 있다.
제2 필터(250)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다. 제2 필터(250)가 다중 막으로 형성되는 경우, 제2 필터(250)는 SiNx를 포함하는 층 및 SiOx를 포함하는 층을 포함할 수 있다. 일 실시예로, SiNx를 포함하는 층 및 SiOx를 포함하는 층은 교대로 반복하여 적층될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 필터(220) 및 제2 필터(250)를 포함함으로써, 혼색을 방지할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 파장 변환층(WC1) 또는 제2 파장 변환층(WC2)에서 외부로 방출되는 광의 출광 효율을 향상시킴으로써, 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
투과층240240하부 기판(110)을 향하는 제2 필터(250)의 일면 상에는 평탄화층(260)이 배치된다. 평탄화층(260)은 일 실시예로 유기 물질로 이루어질 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)의 두께가 상이할 경우, 평탄화층(260)은 상부 기판(210)의 일면 상에 적층된 구성요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 평탄화층(260)의 일면 상에는 제3 절연층(270)이 배치된다. 제3 절연층(270)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 제3 절연층(270)은 생략될 수도 있다.
하부 기판(110)을 향하는 제3 절연층(270)의 일면 상에는 제2 편광층(280)이 배치된다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 전류가 흐르는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 물질은 일 실시예로 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함하는 금속을 포함할 수 있다. 또한, 전도성 물질은 티타늄(Ti) 및 몰리브덴(Mo)을 더 포함할 수 있다.
제2 편광층(280)은 일 실시예로 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다. 이에 따라, 제2 편광층(280)은 하부 기판(110) 방향으로 돌출된 복수의 선 격자 패턴(281)을 포함할 수 있다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 알루미늄, 은, 구리, 또는 니켈 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 편광층(280)으로 제공되는 광이 제2 편광층(280)을 통과하는 경우, 제2 편광층(280)에 평행한 성분은 흡수 또는 반사되며, 수직인 성분만 투과될 수 있다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 나노 임프린팅(nanoimprinting) 등의 방법을 통해 형성될 수 있다.
제2 편광층(280)은 캡핑층(282)을 더 포함할 수 있다. 제2 편광층(280)의 부식 등의 불량을 억제할 수 있으며, 제2 편광층(280)의 상면을 평탄화할 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 제2 편광층(280)의 일면 상에는 공통 전극(CE)이 배치된다. 공통 전극(CE)은 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 통판 형태일 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
이하, 액정층(300)에 대하여 설명하기로 한다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자(LC)를 포함한다. 복수의 액정 분자(LC)는 일 실시예로 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이 경우, 복수의 액정 분자(LC)는 액정층(300)에 전계(electric filed)가 형성되지 않은 경우, 하부 기판(110)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 액정 분자(LC)는 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되면, 특정 방향으로 회전하거나 기울어짐으로써 액정층(300)으로 제공되는 광의 편광을 변화시킬 수 있다. 다만, 일 실시예에서 액정 분자(LC)는 양의 유전율 이방성을 가질 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 제1 화소의 위치별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 4에서는 도 1에 도시된 실시예에 따른 제1 화소(PX1)의 위치별 투과율을 도시하며, 도 1의 시점에서 제1 투과 영역(OP1)을 통과하도록 제1 방향(dr1)을 따라 측정한 투과율에 해당한다. 그래프의 x축은 제1 화소(PX1) 상에서의 위치를 나타내며, 그래프의 y축은 투과율을 나타낸다. 투과율은 최대의 투과율을 가진 위치를 100으로 하며, 단위는 %이다.
도 4를 참조하면, 제1 화소(PX1)가 배치된 영역에서, 차광 영역(NP)에서의 투과율은 0%에 가깝다. 차광 영역(NP)은 제1 차광 부재(BM1)에 의하여 빛이 차단되므로 투과율이 0%일 수 있다.
제1 투과 영역(OP1)에서는 전체적으로 투과율이 100%에 가깝도록 고르게 유지된다. 즉, 제1 투과 영역(OP1)에서는 투과율이 50% 미만으로 떨어지는 암부가 시인되지 않을 수 있다. 실제로, 암부를 형성하는 액정 분자(LC)의 충돌이 존재한다 하더라도, 제1 그루브 패턴(GV1)이 배치된 영역에서 액정 분자(LC)의 충돌이 발생하도록 유도되므로, 제1 투과 영역(OP1)에서는 이로 인한 암부가 시인되지 않을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛에 대하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5에서는 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 구성 및 도면 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 화소 유닛(PXU_a)은 하부 표시판(100_a), 상부 표시판(200) 및 액정층(300)을 포함하며, 4제1 내지 제3 화소(PX1_a~PX3_a)로 구분될 수 있다.
하부 표시판(100_a)은 하부 기판(110), 제1 편광층(120), 제1 절연층(130), 패시베이션층(140), 제2 절연층(150), 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3), 배향막(160) 및 제2 차광 부재(BM2_a)를 포함한다.
여기서, 제2 차광 부재(BM2_a)는 배향막(160) 상에 배치된다. 제2 차광 부재(BM2_a)는 제1 차광 부재(BM1)와 같이 광을 차단하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 차광 부재(BM2_a)는 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다.
제2 차광 부재(BM2_a)는 제1 화소(PX1_a), 제2 화소(PX2_a) 및 제3 화소(PX3_a)간의 혼색을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 예시적으로, 제1 파장 변환층(WC1)에 의하여 제2 파장 영역을 갖도록 변환된 광은 상부 기판(210)을 향하여 진행하는 성분 이외에도, 액정층(300)이 배치된 방향으로 진행하는 성분이 존재한다. 이 중, 액정층(300)이 배치된 방향으로 진행하는 제2 파장 영역을 갖는 광은 하부 표시판(100_a) 및 액정층(300)의 각 구성들에 의하여 재반사되어 다시 상부 기판(210)이 배치된 방향으로 반사될 수 있다. 다만, 이들 중 일부는 제1 투과 영역(OP1)을 향하도록 진행하지 않고, 제2 투과 영역(OP2)을 향하도록 진행할 수도 있는데, 제2 차광 부재(BM2_a)는 제2 투과 영역(OP2)을 향하여 진행하는 광을 차단함으로써 혼색을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이며, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 및 도 7에서는 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 중복되는 구성 및 도면 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 화소 유닛(PXU_b)은 제1 내지 제3 화소(PX1_b~PX3_b)를 포함한다.
제1 내지 제3 화소(PX1_b~PX3_b)는 각각 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)을 포함한다. 제1 내지 제3 화소 전극(PE1~PE3)은 각각 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1~PPE3), 제1 내지 제3 가장자리 전극(EE1~EE3) 및 제1 내지 제3 연결 전극(CE1~CE3)을 포함한다.
또한, 제1 내지 제3 화소(PX1_b~PX3_b)는 각각 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)을 포함한다.
본 실시예에서는 제1 그루브 패턴(GV1_b)의 일부 영역이 제2 화소(PX2_b)에 배치된 제2 데이터 라인(DL2)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 그루브 패턴(GV1_b)이 배치된 영역 중 제2 데이터 라인(DL2)이 연장된 방향과 동일한 방향인 제2 방향(dr2)을 따라 연장된 영역은 제2 데이터 라인(DL2)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
마찬가지로, 제2 그루브 패턴(GV2_b)이 배치된 영역 중 제2 방향(dr2)을 따라 연장된 영역은 제3 데이터 라인(DL3)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 제1 화소(PX1_b)의 좌측에 인접하여 배치된 화소의 그루브 패턴(GV0_b)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여 제1 투과 영역(OP1), 제2 투과 영역(OP2) 및 제3 투과 영역(OP3)의 면적 및 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1~PPE3)의 면적을 극대화하여 투과율을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)에 인접하여 배치된 액정 분자(LC)들은 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)이 배치된 방향으로 수렴하도록 기울어지므로, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)에서는 암부가 발생할 수 있다. 이에, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)은 제1 차광 부재(BM1)에 의하여 오버랩된다. 나아가, 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3) 또한 빛을 반사시키는 성질을 가지고 있으므로, 제1 차광 부재(BM1)에 의하여 오버랩된다. 다만, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)과 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3) 모두 제1 차광 부재(BM1)에 의하여 오버랩되므로, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)과 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1~DL3)을 본 실시예에서와 같이 중첩 배치한다면, 제1 차광 부재(BM1)가 차지하는 영역을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 면적 및 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1~PPE3)의 면적도 증가시킬 수 있다. 이에, 투과율이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이며, 도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 및 도 9에서는 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 중복되는 구성 및 도면 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 화소 유닛(PXU_c)은 제1 내지 제3 화소(PX1_c~PX3_c)를 포함한다.
제1 내지 제3 화소(PX1_c~PX3_c)는 각각 제1 내지 제3 화소 전극(PE1_c~PE3_c)을 포함한다. 제1 내지 제3 화소 전극(PE1_c~PE3_c)은 각각 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1_c~PPE3_c), 제1 내지 제3 가장자리 전극(EE1_b~EE3_b) 및 제1 내지 제3 연결 전극(CE1_b~CE3_b)을 포함한다.
또한, 제1 내지 제3 화소(PX1_b~PX3_b)는 각각 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_b~GV3_b)을 포함한다.
본 실시예에서는 제1 내지 제3 가장자리 전극(EE1_c~EE3_c)이 각각 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 우측 일변 및 상측 일변에 인접하도록 배치될 수 있다. 나아가, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_c~GV3_c)은 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 좌측 일변 및 하측 일변에 인접하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 액정 분자(LC)는 도 1의 시점에서 우측 상단으로부터 좌측 하단을 향하여 기울어지도록 제어될 수 있다. 또한, 배향막(160)의 배향 방향 또한 도 1의 시점에서 우측 상단으로부터 좌측 하단을 향하는 방향일 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 도시한 레이아웃도이며, 도 11은 도 10의 Ⅵ-Ⅵ'로 도시된 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10 및 도 11에서는 도 1, 도 2, 도 8 및 도 9에서 설명한 내용과 중복되는 구성 및 도면 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 화소 유닛(PXU_d)은 제1 내지 제3 화소(PX1_d~PX3_d)를 포함한다.
제1 내지 제3 화소(PX1_d~PX3_d)는 각각 제1 내지 제3 화소 전극(PE1_d~PE3_d)을 포함한다. 제1 내지 제3 화소 전극(PE1_d~PE3_d)은 각각 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1_d~PPE3_d), 제1 내지 제3 가장자리 전극(EE1_d~EE3_d) 및 제1 내지 제3 연결 전극(CE1_d~CE3_d)을 포함한다.
또한, 제1 내지 제3 화소(PX1_d~PX3_d)는 각각 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_d~GV3_d)을 포함한다.
본 실시예에서는, 도 8 및 도 9에 도시된 실시예와 마찬가지로, 제1 내지 제3 가장자리 전극(EE1_d~EE3_d)이 각각 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 우측 일변 및 상측 일변에 인접하도록 배치될 수 있다. 나아가, 제1 내지 제3 그루브 패턴(GV1_d~GV3_d)은 제1 내지 제3 투과 영역(OP1~OP3)의 좌측 일변 및 하측 일변에 인접하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 액정 분자(LC)는 도 1의 시점에서 우측 상단으로부터 좌측 하단을 향하여 기울어지도록 제어될 수 있다. 또한, 배향막(160)의 배향 방향 또한 도 1의 시점에서 우측 상단으로부터 좌측 하단을 향하는 방향일 수 있다.
동시에, 제1 그루브 패턴(GV1_d)이 배치된 영역 중 제2 방향(dr2)을 따라 연장된 영역은 제1 데이터 라인(DL1)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제2 그루브 패턴(GV2_d)이 배치된 영역 중 제2 방향(dr2)을 따라 연장된 영역은 제2 데이터 라인(DL2)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 또한, 제3 그루브 패턴(GV3_d)이 배치된 영역 중 제2 방향(dr2)을 따라 연장된 영역은 제3 데이터 라인(DL3)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여 제1 투과 영역(OP1), 제2 투과 영역(OP2) 및 제3 투과 영역(OP3)의 면적 및 제1 내지 제3 면형 전극(PPE1_d~PPE3_d)의 면적을 극대화하여 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소 유닛에 대하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'로 도시된 선에 대응되는 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12에서는 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 중복되는 구성 및 도면 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 하부 표시판(100), 상부 표시판(200_e) 및 액정층(300)을 포함한다. 나아가, 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소 유닛(PXU_e)를 포함한다.
하부 표시판(100) 및 액정층(300)은 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 공통적인 구성인 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상부 표시판(200)은 하부 기판(110)과 대향하도록 배치될 수 있다.
하부 기판(110)을 향하는 상부 기판(210)의 일면 상에는 제1 차광 부재(BM1_e)가 배치된다. 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
하부 기판(110)을 향하는 제1 차광 부재(BM1_e)의 일면 상에는 제1 필터(220)가 배치된다. 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
하부 기판(110)을 향하는 제1 차광 부재(BM1_e) 및 제1 필터(220)의 일면 상에는 격벽(PDL)이 배치된다. 격벽(PDL)은 상부 기판(210)의 표면을 적어도 부분적으로 노출하도록 배치될 수 있다. 즉, 격벽(PDL)은 상부 기판(210)의 표면의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 가질 수 있다.
한편, 격벽(PDL)은 각각의 화소 유닛(PXU_e)에서 제1 내지 제3 투과 영역(OP1, OP2, OP3)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있으며, 하부 기판(110)을 향하는 상부 기판(210)의 일면을 바라보는 시점을 기준으로 격자 구조를 가질 수 있다.
이에 따라, 색 변환층(230_e) 및 투과층(240_e)이 잉크젯 공정을 통하여 형성되는 경우, 격벽(PDL)은 토출된 잉크 조성물의 정렬에 도움을 줄 수 있다. 즉, 격벽(PDL)은 색 변환층(230_e) 및 투과층(240_e)을 형성하기 위한 잉크 조성물을 원하는 위치에 정확히 토출하고 안정적으로 위치시키기 위ㅣ한 가이드 역할을 할 수 있다. 다시 말해서, 격벽(PDL)은 색 변환층(230_e) 및 투과층(240_e)의 형성을 용이하게 할 수 있다.
즉, 격벽(PDL)으로 인하여 둘러싸인 사이 공간들에는 색 변환층(230_e) 및 투과층(240_e)이 배치된다.
하부 기판(110)을 향하는 격벽(PDL), 색 변환층(230_e) 및 투과층(240_e)의 일면 상에는 제2 필터(250_e)가 배치된다.
하부 기판(110)을 향하는 제2 필터(250_e)의 일면 상에는 평탄화층(260)이 배치된다.
하부 기판(110)을 향하는 평탄화층(260)의 일면 상에는 공통 전극(CE)이 배치된다.
즉, 본 실시예에 의할 경우, 상부 기판(210)을 형성하는 데 잉크젯 공정이 사용될 수도 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
UPX: 단위 화소
PX1: 제1 화소
PX2: 제2 화소
PX3: 제3 화소
GV1: 제1 그루브 패턴
GV2: 제2 그루브 패턴
GV3: 제3 그루브 패턴
OP1: 제1 투과 영역
OP2: 제2 투과 영역
OP3: 제3 투과 영역

Claims (20)

  1. 복수의 화소가 정의된 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 절연층;
    상기 절연층 상에 상기 각각의 화소마다 배치된 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치된 배향막;
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판;
    상기 제1 기판을 향하는 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층 및 투과층;
    상기 제1 기판을 향하는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층의 일면 상에 배치된 공통 전극;
    상기 배향막 및 상기 공통 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하되,
    각각의 상기 화소는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층과 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 투과 영역을 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제1 기판의 평면 시점에서 상기 투과 영역의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 그루브 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은
    면형 전극, 및
    상기 개구 영역의 적어도 일변에 인접하되, 상기 면형 전극의 대응되는 상기 적어도 일변의 모양이 반영된 가장자리 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가장자리 전극 및 상기 면형 전극 사이에는 슬릿 패턴이 배치되되,
    상기 슬릿 패턴은 상기 면형 전극의 적어도 일변 및 이에 대응되는 상기 가장자리 전극의 적어도 일변의 모양이 반영된 액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 슬릿 패턴의 폭은 모든 구간에서 동일한 액정 표시 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴이 인접하도록 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변은 상기 가장자리 전극이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변과 상기 면형 전극을 사이에 두고 대향하는 액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 배향막은 상기 가장자리 전극이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변으로부터 상기 그루브 패턴이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변을 향하여 배향된 액정 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 배향막은 러빙(rubbing)된 표면을 갖는 액정 표시 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴은 상기 투과 영역의 일변 및 이와 마주보는 타변 중 어느 하나에 선택적으로 배치된 액정 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 가장자리 전극은 상기 그루브 패턴이 배치된 상기 투과 영역의 적어도 일변과 마주보는 타변에 배치된 액정 표시 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 면형 전극은 상기 투과 영역을 오버랩하는 액정 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴은 상기 제1 기판의 단면 시점에서 상기 절연층의 상부 표면으로부터 상기 제1 기판을 향하는 홈의 형태를 갖는 액정 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 향하는 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 차광 부재를 더 포함하되,
    상기 그루브 패턴은 상기 차광 부재에 의하여 오버랩되는 액정 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴의 폭은 1㎛ 이상인 액정 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴의 깊이는 1㎛ 이상인 액정 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 절연층은 1.5 이하의 굴절률을 갖는 액정 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 양자점 및 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 배향막 상에 배치되며, 상기 투과 영역 이외의 영역에 배치된 제2 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 배치되며, 상기 제1 기판의 평면 시점에서 각각의 상기 투과 영역 사이에 배치된 복수의 데이터 라인을 더 포함하되,
    상기 그루브 패턴의 일부 영역은 상기 데이터 라인과 중첩되도록 배치된 액정 표시 장치.
  19. 복수의 화소가 정의된 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 절연층;
    상기 절연층 상에 상기 각각의 화소마다 배치된 화소 전극;
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판;
    상기 제1 기판을 향하는 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층 및 투과층;
    상기 제1 기판을 향하는 상기 파장 변환층 및 상기 투과층의 일면 상에 배치된 공통 전극;
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하되,
    상기 화소 전극은 면형 전극, 상기 면형 전극의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 가장자리 전극을 더 포함하고,
    상기 절연층은 상기 면형 전극의 적어도 일변 상에 인접하도록 배치된 그루브 패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 그루브 패턴과 상기 가장자리 전극은 상기 제1 기판의 평면 시점에서 상기 면형 전극을 사이에 두고 대향하는 액정 표시 장치.
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