KR102563157B1 - 박막 트랜지스터 및 표시 장치 - Google Patents

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임화춘
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라, 기판의 비 화소 영역에, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 절연하는 제1 절연층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮는 제2 절연층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판에 대하여, 광원의 특정 광이 화소 영역으로 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 최소화되도록, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 상기 화소 영역으로 연장되지 않도록 구성된다.

Description

박막 트랜지스터 및 표시 장치{THIN FILM TRANSISTOR AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 박막 트랜지스터 및 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고해상도의 구현을 위해 복수의 피크 파장을 포함하는 특정 광이 액정 패널로 공급되는 구조에 있어서, 액정 패널의 화소 영역에 구성된 절연층 구조를 최적화함으로써, 시야각에 따라 표시 품질이 저하되는 문제가 개선된 박막 트랜지스터 및 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치(display apparatus)는 화상을 표시하는 장치로서, 텔레비전, 모바일 기기, 노트북, 차량, 시계 등 각종 기기에 다양하게 사용되고 있다.
표시 장치 중 하나인 액정 표시 장치(liquid crystal display apparatus, LCD)는 액정의 광학 이방성(optical anisotropy)과 분극 성질(polarization)에 의한 화상 구현 원리로 구동된다. 액정 표시 장치는 두 개의 기판 사이에 액정층을 개재하여 합착시킨 액정 패널(liquid crystal panel)을 필수 구성 요소로 하며, 액정 패널 내에 전기장을 생성하여 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 투과율의 차이를 구현한다.
하지만, 액정 패널은 자체 발광 요소를 갖추지 못하므로, 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서는 백색 광을 발광하는 별도의 광원이 요구된다. 액정 표시 장치의 광원으로는, 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL), 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp, EEFL), 또는 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등이 사용될 수 있다. 특히, 발광 다이오드는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 가지므로, 액정 표시 장치의 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
한편, 발광 다이오드를 포함하는 액정 표시 장치의 광원은, 일반적으로, 청색 발광 다이오드와 황색 형광체로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 청색 발광 다이오드로부터 발광된 청색 광의 일부가 황색 형광체에 흡수되어 황색 광으로 변환되고, 황색 형광체에 의해 변환된 황색 광과 형광체로 흡수되지 않은 나머지 청색 광이 서로 혼합됨으로써, 백색 광이 구현된다. 상기 백색 광은 청색의 피크 파장 및 황색의 피크 파장을 포함할 수 있다. 액정 패널로 입사된 상기 백색 광은 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 통과하여 각각 적색, 녹색 및 청색의 화소(pixel)로 구현된다.
그러나, 상기와 같이 청색의 피크 파장과 황색의 피크 파장으로 구성된 백색 광을 이용하게 되면 액정 표시 장치의 고해상도 또는 고색재현율 구현이 어려운 문제가 있다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
피크 파장(peak wavelength)이란, 광의 강도(intensity) 또는 광의 세기가 특정 파장 영역에서 다른 파장 영역 대비 높은 값을 갖는 파장을 말한다. 따라서, 청색의 피크 파장과 황색의 피크 파장으로 구성된 백색 광은, 청색 광 및 황색 광이 다른 색의 광 대비 높은 강도 또는 세기를 가질 수 있다.
즉, 백색 광이 청색의 파장 영역에서 높은 강도를 가지므로, 다시 말하면, 청색 광의 강도 또는 세기가 높기 때문에, 백색 광이 청색의 컬러 필터를 통과할 때 청색의 컬러 필터에 의한 광 손실은 최소화될 수 있다.
이와 비교하여, 백색 광이 황색의 파장 영역에서도 상대적으로 높은 강도를 가지므로, 즉, 적색 광이나 녹색 광이 황색 광보다 강도 또는 세기가 낮기 때문에, 백색 광이 적색의 컬러 필터나 녹색의 컬러 필터를 통과할 때 광 손실이 발생될 수 있다. 다시 말하면, 적색의 컬러 필터나 녹색의 컬러 필터는 각각에 해당되는 파장 영역의 광만 통과되므로, 강도가 높은 황색 광은 적색이나 녹색의 컬러 필터에 의해 차단되고, 강도가 낮은 적색 광이나 녹색 광만 통과될 수 있다. 따라서, 적색이나 녹색 화소의 광 효율이 저하되므로, 표시 장치의 고해상도 또는 고색재현율 구현이 어려울 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 광원의 백색 광이 각각의 컬러 필터에 해당되는 파장 영역에서 피크 파장을 갖는 경우, 컬러 필터에 의한 광 손실이 최소화되어 표시 장치의 고해상도 또는 고색재현율 구현이 용이할 수 있다는 점을 인식하였다. 즉, 백색 광이 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역 모두에서 높은 강도를 갖는 경우, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터에 의한 광 손실이 최소화될 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 청색의 발광 다이오드, 적색 형광체 및 녹색 형광체를 이용하여 적색, 녹색 및 청색의 피크 파장에서 균일하게 높은 강도를 포함하는 백색 광을 방출하는 광원을 제작하였다. 이 과정에서 본 발명의 발명자들은, 청색 발광 다이오드의 파장, 적색 형광체의 파장 및 녹색 형광체의 파장의 각각의 제어나, 서로 간의 색 조합이 어렵고, 적색 형광체나 녹색 형광체의 재료적인 한계로 인해 원하는 피크 파장의 특성을 구현하는 것이 어려운 문제임을 인식하였다. 구체적으로, 본 발명의 발명자들은, 피크 파장 각각의 강도(intensity)나 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 원하는 값으로 조절하는 것이 제조 상 어려운 문제임을 인식하였다.
예를 들어, 고해상도 또는 고색재현율을 구현하기 위해, 적색, 녹색 및 청색의 피크 파장을 포함하는 백색 광이 방출되는 광원을 제작함에 있어서, 발광 다이오드 또는 형광체의 재료적인 한계 등에 의해, 적색 광의 반치폭이 녹색 광이나 청색 광의 반치폭보다 매우 작은 값을 가질 수 있다. 광의 반치폭이 작아지게 되면, 액정 패널을 바라보는 시야각에 따라 광이 크게 시프트(shift)되거나 강도가 저하되는 등의 시야각 의존성이 높아지는 문제가 발생될 수 있다.
특히, 액정 패널은 금속층 또는 절연층 등의 복수의 박막층을 포함하는 구조로, 상기와 같이, 좁은 반치폭을 갖는 적색의 피크 파장을 포함하는 백색 광이 액정 패널을 통과하는 경우, 박막층들 간의 굴절률 차이에 의해 시야각에 따른 적색 광의 색 분리 현상이 더욱 증가될 수 있다. 색 분리 현상이란, 보는 상태에 따라 특정 광의 투과율이 변동(oscillation)되어 색이 분리되는 것처럼 보이는 현상으로, 박막층들 간의 굴절률 차이가 클수록 또는 좁은 반치폭을 갖는 광일수록 색 분리 현상은 급격하게 증가될 수 있다. 즉, 좁은 반치폭을 갖는 적색 광은, 상대적으로 반치폭이 큰 청색 광이나 녹색 광 대비, 박막층들 간의 굴절률 차이에 의한 시야각에 따른 투과율 변동이 더욱 증가되고, 이로 인해 시야각에 따른 색재현율의 변동이 증가되어 결과적으로 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제로 이어질 수 있다.
이에 본 발명의 발명자들은, 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 고해상도의 구현을 위해 요구되는 광의 특성, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 피크 파장을 모두 포함하는 백색 광이 액정 패널로 공급되는 구조에 있어서, 형광체 등의 재료적인 한계로 인해 적색, 녹색 및 청색의 피크 파장 중 하나의 피크 파장의 반치폭이 매우 좁게 구현되더라도, 시야각에 따라 표시 품질이 저하되는 문제가 개선된 새로운 박막 트랜지스터 및 표시 장치를 발명하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제는, 고해상도 또는 고색재현율의 구현을 위해, 복수의 피크 파장을 포함하는 백색 광이 액정 패널에 공급되는 구조에서, 복수의 피크 파장 중 하나의 피크 파장의 반치폭이 다른 피크 파장의 반치폭보다 매우 작은 값을 갖는 경우, 액정 패널의 화소 영역에 구성된 절연층 구조를 최적화함으로써, 시야각에 따라 투과율 및 색재현율이 변동되는 문제가 개선된 박막 트랜지스터 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 화소 영역 및 비 화소 영역을 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널로 특정 광을 공급하는 광원을 포함한다. 상기 특정 광은, 제1 피크 파장 및, 상기 제1 피크 파장의 반치폭과 비교하여 25% 이하의 반치폭을 갖는 제2 피크 파장을 포함한다. 상기 액정 패널은, 기판의 비 화소 영역 상에, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 절연하는 제1 절연층, 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 평탄한 상면을 갖는 제3 절연층 중 적어도 하나를 포함하는 절연층 구조물 및 상기 절연층 구조물 상에 상기 액정층을 구동하기 위한 전극부를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광원의 특정 광이 상기 화소 영역을 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 최소화되도록, 상기 화소 영역의 절연층 구조물과 상기 비 화소 영역의 절연층 구조물이 상이하게 구성된다. 이에 따라, 시야각에 따른 표시 장치의 색재현율의 변동이 최소화되어 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제가 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 기판의 비 화소 영역에, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 절연하는 제1 절연층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮는 제2 절연층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판에 대하여, 광원의 특정 광이 화소 영역으로 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 최소화되도록, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 상기 화소 영역으로 연장되지 않도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 광이 투과하도록 구성된 개구부 및 개구부와 인접하고 광이 투과되지 않는 비개구부를 포함하는 액티브 영역과 액티브 영역에 인접하고 게이트 인 패널이 배치된 비액티브 영역을 갖는 기판, 액티브 영역의 비개구부와 비액티브 영역에 배치되는 제1 굴절률을 갖는 제1 서브 절연층 및 액티브 영역 및 상기 비액티브 영역 전체에 배치되고, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 서브 절연층을 포함한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 산화물 반도체로 이루어지는 액티브층의 결함에 의해 발생될 수 있는 전기적 특성의 저하를 최소화하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 고해상도 구현을 위해 복수의 피크 파장을 포함하는 특정 광이 액정 패널로 공급되는 구조에서 있어서, 특정 광의 피크 파장들 간의 반치폭(FWHM) 차이가 큰 경우, 액정 패널의 화소 영역에 구성된 절연층 구조를 최적화함으로써, 상대적으로 좁은 반치폭을 갖는 피크 파장의 색 분리 현상이 최소화될 수 있다.
이에 따라, 시야각에 따른 특정 광의 투과율 변동이 최소화되는 효과가 있다.
또한, 시야각에 따른 표시 장치의 색재현율의 변동이 최소화되어 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제가 해결될 수 있다.
또한, 산화물 반도체로 이루어지는 액티브층의 전기적 결함을 최소화하여 표시 장치의 신뢰성을 향상시키는 동시에 시야각에 따른 특정 광의 투과율 변동을 최소화 시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도 및 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 특정 광의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 주요 구성 요소를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 비교예 및 본 발명의 일 실시예의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 비교예 및 본 발명의 일 실시예의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'에 따른 다양한 실시예의 표시 장치들의 단면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 비교예 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '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 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 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 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)를 나타낸 단면도 및 확대도이다. 도 1을 참고하면, 표시 장치(1000)는, 광원(100), 도광판(200), 광학 시트(300) 및 액정 패널(400)을 포함한다.
액정 패널(400)은, 표시 장치(1000)의 화상 표현을 위한 구성 요소로서, 두 개의 기판(411, 412) 사이에 액정층(460)이 개재된 구조를 갖는다. 액정 패널(400)은 두 개의 전극(441, 442) 사이에 걸리는 전기장에 의해 액정층(460)의 액정 분자의 배열 방향이 변화되는 원리를 이용한 것으로, 도광판(200)을 통과한 광원(100)의 광(L)이 액정 패널(400)로 공급되면, 액정층(460)의 액정 분자의 배열 방향에 따라 투과되는 광량이 조절되어 원하는 화상이 표현될 수 있다. 액정 패널(400)로 입사된 광원(100)의 광(L)은, 액정 패널(400)의 컬러 필터(472), 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 통과하면서 각각 적색, 녹색 및 청색의 화소(pixel)로 구현된다. 액정층(460)은 구동 모드에 따라, 수직 배열 또는 수평 배열될 수 있다.
도광판(200)은 액정 패널(400)의 하부에 배치되고, 도광판(200)의 측면으로 입사된 광원(100)의 광(L)은 도광판(200)의 상면 전체로 분산되어 액정 패널(400)로 공급된다. 도광판(200)은 투명 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 폴리올레핀(polyolefine), 폴리스틸렌(polystyrene), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 실리콘 고무(silicon rubber), 유리(glass) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
광학 시트(300)는, 액정 패널(400)과 도광판(200) 사이에 배치되며, 액정 패널(400)로 입사되는 광(L)의 효율 또는 휘도를 상승시키기 위한 층이다. 광학 시트(300)는, 예를 들어, 프리즘 시트(prism sheet) 또는 확산 시트(diffuser sheet)를 포함할 수 있다. 프리즘 시트는 도광판(200)의 상면으로 방출된 광(L)을 프리즘 형상의 층을 통해 굴절 또는 집광시켜 액정 패널(400)로 입사되는 광(L)의 휘도를 상승시키는 역할을 한다. 확산 시트는 도광판(200)의 상면으로 방출된 광(L)을 골고루 퍼지게 하여 광(L)의 밝기를 균일하게 해주는 역할을 한다.
광원(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 도광판(200)의 측면에 배치되며, 광원(100)으로부터 방출된 광(L)은 도광판(200) 및 광학 시트(300)를 통해 액정 패널(400)로 공급된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 광원(100)은, 복수의 피크 파장을 포함하는 백색 광을 방출하는 구조로 구성되며, 예를 들어, 서로 발광 다이오드 및 적어도 하나의 형광체의 조합으로 이루어질 수 있다. 광원(100)으로부터 방출된 특정 광(L)의 특성에 대해 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 광원(100)의 특정 광(L)의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 2에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 광원(100)으로부터 방출된 특정 광(L)의 파장대별 강도(intensity) 스펙트럼은 표시하였다.
도 2를 참고하면, 광원(100)으로부터 방출된 특정 광(L)은 복수의 피크 파장을 포함하며, 구체적으로, 적색 파장 영역(예를 들어, 600㎚ 이상 650㎚ 이하), 녹색 파장 영역(예를 들어, 520㎚ 이상 560㎚ 이하) 및 청색 파장 영역(예를 들어, 430㎚ 이상 480㎚ 이하)에서 피크 파장을 포함한다. 피크 파장(peak wavelength)이란, 광의 강도(intensity) 또는 광의 세기가 다른 영역 대비 높은 값을 갖는 파장을 말한다. 즉, 광원(100)의 특정 광(L)은, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 높은 강도를 가지며, 각각의 광이 혼합되어 백색 광이 방출된다.
따라서, 광원(100)의 특정 광(L)이 도 1에 도시된 액정 패널(400)의 컬러 필터(471), 구체적으로, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 통과하면서 발생 가능한 컬러 필터(471)에 의한 광 손실이 최소화되어 표시 장치(1000)의 고해상도 또는 고색재현율을 구현하는 데 용이할 수 있다. 광원(100)은, 발광 다이오드와 적어도 하나의 형광체, 예를 들어, 청색의 발광 다이오드, 적색 형광체 및 녹색 형광체를 이용하여 제작될 수 있다.
앞서 언급하였듯이, 발광 다이오드의 파장 및 형광체들의 파장 각각을 제어하는 것 또는, 서로 간의 색 조합, 형광체의 재료적인 한계로 인해 원하는 피크 파장의 특성, 구체적으로, 강도(intensity)나 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 조절하는 것이 제조 상 어려운 문제일 수 있다. 이로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 피크 파장 중 하나, 예를 들어, 적색 광의 피크 파장의 반치폭이, 다른 피크 파장들의 반치폭과 비교하여, 매우 좁은 값을 가질 수 있다. 반치폭(FWHM)은, 피크 파장의 최대 강도(intensity) 값을 기준으로, 강도가 2분의 1이 되는 지점의 파장 폭을 말한다.
도 2를 참고하면, 특정 광(L)은 청색 파장 영역인 약 447㎚에서 피크 파장(G-peak)을 가지며, 해당 피크 파장의 반치폭(B-FWHM)은 약 20㎚의 값을 갖는다. 또한, 특정 광(L)은 녹색 파장 영역인 약 538㎚에서 피크 파장(G-peak)을 가지며, 해당 피크 파장의 반치폭(G-FWHM)은 약 54㎚의 값을 갖는다. 또한, 특정 광(L)은 적색 파장 영역인 약 631㎚에서 피크 파장(R-peak)을 가지며, 해당 피크 파장의 반치폭(R-FWHM)은 약 4㎚로, 녹색 광의 피크 파장(G-peak) 또는 청색 광의 피크 파장(B-peak)과 비교하여, 상대적으로 매우 좁게 형성된다. 즉, 적색 광의 피크 파장의 반치폭(R-FWHM)은 녹색 광의 피크 파장의 반치폭(G-FWHM) 또는 청색 광의 피크 파장의 반치폭(B-FWHM)과 비교하여 25% 이하의 값을 가짐으로써, 상대적으로 매우 좁게 형성된다고 볼 수 있다.
상기와 같이 광의 피크 파장의 반치폭이 상대적으로 매우 작은 값을 갖는 경우, 액정 패널(400)을 바라보는 시야각에 따라 광이 크게 시프트(shift)되거나 강도가 저하되는 등의 시야각 의존성이 높아지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는, 제조 상의 어려움으로 인해 상기와 같이 좁은 반치폭의 피크 파장을 포함하는 특정 광(L)을 방출하는 광원(100)을 적용하더라도, 액정 패널(400)의 절연층 구조물을 최적화함으로써, 시야각 의존성이 최소화될 수 있다. 이에 대해 다시 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참고하면, 액정 패널(400)은 제1 기판(411), 박막 트랜지스터(420), 절연층 구조물(430), 전극부(440), 액정층(460), 블랙 매트릭스(471), 컬러 필터(472) 및 제2 기판(412)을 포함한다.
액정 패널(400)의 제1 기판(411) 또는 제2 기판(412)은 화소 영역(pixel area, PA) 및 비 화소 영역(non-pixel area, NPA)을 포함한다. 화소 영역(PA)은, 실제 빛이 발광되는 최소 단위의 영역을 말하며, 인접하는 두 개의 화소 영역(PA) 사이에는 화소 영역(PA)을 구분한다. 또한, 이러한 화소 영역(PA)은 빛이 발광되는 영역으로 개구부로 지칭될 수 있다. 비화소 영역(NPA)은 빛이 발광되지 않는 영역으로, 비개구부로 지칭될 수 있다. 화소 영역(PA)은 서브-화소 또는 화소로 지칭될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 복수의 화소 영역(PA)이 모여 백색의 빛을 표현하는 최소의 군(group)이 될 수 있으며, 예를 들어, 세 개의 화소가 하나의 군으로서, 각각 적색 화소(red pixel), 녹색 화소(green pixel), 청색 화소(blue pixel)가 하나의 군을 이룰 수 있다. 이때, 각각의 화소에는, 광원(100)의 백색 광(L)을 각각의 화소에 맞게 변환시키기 위한 컬러 필터(472)가 배치되며, 각각 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 청색 컬러 필터가 배치될 수 있다.
제1 기판(411) 또는 제2 기판(412)은, 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 유리 또는 폴리이미드(polyimide) 계열의 재료로 이루어진 플렉서블 필름으로 이루어질 수 있다.
제1 기판(411)의 비 화소 영역(NPA) 상에는 박막 트랜지스터(420)가 배치된다. 박막 트랜지스터(420)는 액정층(460)을 구동하는 전극부(440)에 신호를 공급한다.
박막 트랜지스터(420)는 게이트 전극(421), 액티브층(422), 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 포함한다. 도 1을 참고하면, 제1 기판(411) 상에 게이트 전극(421)이 형성되고, 제1 절연층(431)이 게이트 전극(421)을 덮는다. 제1 절연층(431) 상에는 게이트 전극(421)과 중첩(overlap)되도록 액티브층(422)이 배치되고, 액티브층(422) 상에는 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)이 서로 이격되어 배치된다.
본 명세서에서, 두 개의 객체가 중첩(overlap)된다는 것은, 두 개의 객체의 상하 관계에 있어서 그 사이에 다른 객체의 존재 유무를 떠나 적어도 일부분이 겹친다는 의미를 가질 수 있으며, 다른 다양한 명칭으로도 호칭될 수도 있다.
게이트 전극(421), 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)은 도전 물질로 이루어지며, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 물질로 형성될 수 있다.
액티브층(422)은 산화물 반도체(oxide semiconductor), 예를 들어, InGaZnO, InGaO, InSnZnO 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 기판(411)과 전극부(440) 사이에 구성된 적어도 하나의 절연층은 절연층 구조물(430)로 지칭될 수 있다. 도 1을 참고하면, 절연층 구조물(430)은 제1 절연층(431), 제2 절연층(432) 또는 제3 절연층(433) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 절연층(431)은 게이트 전극(421) 상에 배치되며, 게이트 전극(421)과 액티브층(422), 또는 게이트 전극(421)과 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 절연한다. 제1 절연층(431)은 게이트 절연층으로 지칭될 수 있다.
제2 절연층(432)은 박막 트랜지스터(420)를 보호하기 위한 층으로, 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 덮도록 배치된다. 제2 절연층(432)은 패시베이션층으로 지칭될 수 있다.
제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)은 무기 물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다. 도 1에서는, 액정 패널(400)의 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 단일층으로 이루어지는 것으로 기술하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 복수의 층으로 이루어진다면, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx)와 실리콘 산화물(SiO2)의 이중 구조를 가질 수 있다. 특히, 액티브층(422)이 산화물 반도체로 이루어지는 경우, 산화물 반도체의 특성 상 공기 중의 산소(O2)의 흡착/탈착에 의해서, 또한, 수분에서 공급되는 수소(H)에 따라서도 전기적 특성이 많이 달라질 수 있다. 이러한 산화물 반도체의 전기적 특성의 변화를 방지하기 위해 배리어 특성이 우수한 실리콘 질화물(SiNx)이 배치될 수 있다. 그러나, 실리콘 질화물(SiNx)은 증착하는 과정에서 주입되는 수소에 의해 산화물 반도체의 특성을 변화시킬 수 있기 때문에 이를 최소화하기 위해 실리콘 산화막(SiO2)을 더 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 복수의 층으로 구성되는 실시예에 대한 보다 상세한 설명은 도 6 내지 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.제3 절연층(433)은 평탄한 상면을 갖는 층으로, 제2 절연층(432) 상에 배치된다. 제3 절연층(433)은 유기 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 폴리염화알루미늄(PAC), 폴리이미드(polyimide) 또는 아크릴(acryl)로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(433)은 평탄화층으로 지칭될 수 있다.
제2 절연층(432)과 제3 절연층(433)은 드레인 전극(424)을 노출하는 컨택부를 포함하며, 컨택부를 통해 전극부(440)와 박막 트랜지스터(420)는 전기적으로 연결된다. 도면에 도시되진 않았으나, 제2 절연층(432)과 제3 절연층(433)은, 박막 트랜지스터(420)의 종류에 따라, 소스 전극(423)을 노출하는 컨택부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 절연층 구조물(430)은 제1 절연층(431), 제2 절연층(432) 및 제3 절연층(433) 중 적어도 하나를 포함하며, 절연층 구조물(430)이 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)에 서로 상이하게 구성됨으로써, 좁은 반치폭의 피크 파장을 포함하는 특정 광(L)이 액정 패널(400)에 공급되는 구조에서의 시야각 의존성이 최소화될 수 있다.
앞서 언급하였듯이, 광원(100)의 특정 광(L)이 액정 패널(400)을 통과하는 경우, 액정 패널(400)의 복수의 박막층들, 다시 말하면, 절연층 구조물(430)에 포함된 복수의 절연층들 간의 굴절률 차이에 의해 시야각에 따른 색 분리 현상이 더욱 증가될 수 있다. 특히, 시야각에 따른 색 분리 현상은, 좁은 반치폭을 갖는 피크 파장을 갖는 광일수록 급격하게 증가될 수 있다. 색 분리 현상이란, 보는 상태에 따라 특정 광의 투과율이 변동(oscillation)되어 색이 분리되는 것처럼 보이는 현상으로, 박막층들 간의 굴절률 차이가 클수록 또는 좁은 반치폭을 갖는 광일수록 색 분리 현상은 급격하게 증가될 수 있다. 즉, 도 2에서 설명한 광원(100)의 특정 광(L)에 포함된 복수의 피크 파장들 중 좁은 반치폭을 갖는 적색 광은, 상대적으로 반치폭이 큰 청색 광이나 녹색 광과 비교하여, 복수의 박막층들 간의 굴절률 차이에 의한 시야각에 따른 투과율 변동이 더욱 커지게 된다. 이로 인해 적색 광의 색 분리 현상은 더욱 증가되고, 시야각에 따른 색재현율의 변동 또한 증가되어 표시 장치(1000)의 표시 품질이 저하되는 심각한 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)의 절연층 구조물을 각각 상이하게 구성함으로써, 좁은 반치폭을 갖는 적색 광이 통과되더라도 시야각에 따른 투과율 변동이 최소화될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 화소 영역(PA)에 대응하는 복수의 절연층들 간의 굴절률 차이를 최소화하여 적색 광이 통과되더라도 시야각에 따른 투과율 변동이 최소화되도록 구성할 수 있다. 다시 말하면, 화소 영역(PA)의 절연층 구조물(430)은 제1 기판(411)의 굴절률과 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진 절연층으로만 구성함으로써, 화소 영역(PA)에서의 절연층들 간의 굴절률 차이를 최소화할 수 있다. 여기서, 두 개의 층의 굴절률이 실질적으로 일치하다는 것은, 두 개의 층을 이루는 각각의 물질들 간의 굴절률 차이가 실질적으로 일치하다는 것을 의미하고, 구체적으로 각각의 물질들 간의 굴절률 차이가 0.05 이하인 경우 두 개의 층의 굴절률은 실질적으로 일치한다고 볼 수 있다.
제1 기판(411)이 유리로 이루어진 경우, 제1 기판(411)의 굴절률은 약 1.5 이고, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 경우, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(431)의 굴절률은 약 1.88 이 된다. 또한, 제3 절연층(433)이 포토아크릴컴파운드(photo acryl compound, PAC)로 이루어진 경우, 제3 절연층(433)의 굴절률은 약 1.5 가 된다. 이때, 좁은 반치폭을 갖는 적색 광이 화소 영역(PA)에 대응하는 제1 기판(411), 제1 절연층(431), 제2 절연층(432) 및 제3 절연층(433)을 통과하게 되면, 제1 기판(411)과 제1 절연층(431) 간의 굴절률 차이 및 제2 절연층(432)과 제3 절연층(433) 간의 굴절률 차이에 의해서 적색 광의 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 증가되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 영역(PA)에서 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)을 제거하게 되면, 다시 말하면 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 비 화소 영역(NPA)에만 배치되고 화소 영역(PA)으로 연장되지 않도록 구성되면, 화소 영역(PA)의 절연층들 간의 굴절률 차이가 거의 없으므로, 좁은 반치폭을 갖는 적색 광이 화소 영역(PA)을 통과하더라도 시야각에 따른 투과율 변동이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 시야각에 따른 색 분리 현상 및 색재현율 변동이 감소되며, 표시 장치(1000)의 표시 품질이 저하되는 문제가 해결될 수 있다.
절연층 구조물(430) 상에는, 액정층(460)을 구동하기 위한 전극부(440)가 배치된다. 전극부(440)는 공통 전극(441) 및, 공통 전극(441) 상에 패터닝된 화소 전극(442)을 포함하고, 공통 전극(441)과 화소 전극(442) 사이에는 제4 절연층(450)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)은 공통 전극(441)의 끝 단(Z)으로 구분될 수 있으며, 공통 전극(441)의 끝 단이 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)을 구분하는 경계선(Z)이 될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 패널(400)의 설계에 따라, 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)은 블랙 매트릭스(471)와 컬러 필터(472) 사이의 경계선으로 구분될 수 있고, 블랙 매트릭스(471)의 끝 단으로만 구분될 수도 있다. 또한, 도면에는 화소 전극(442)이 공통 전극(441) 상에 배치되었으나, 액정층(460)의 구동 방법에 따라, 공통 전극(441)이 화소 전극(442) 상에 배치되거나 공통 전극(441)과 화소 전극(442)이 동일 평면 상에 배치될 수도 있다.
도 1을 참고하면, 제2 절연층(432)의 끝 단(Y)이 제1 절연층(431)의 끝 단(X)보다 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA) 사이의 경계면(Z) 또는 공통 전극(441)의 끝 단(Z)에 가깝게 위치함으로써, 다시 말하면 비 화소 영역(NPA)에 배치된 제2 절연층(432)이 제1 절연층(431)의 측면을 덮도록 구성됨으로써, 외부의 수분(H2O) 또는 수소(H2) 등이 층들간의 계면을 통해 침투되는 경로가 길어지므로, 보다 효과적으로 박막 트랜지스터(420)가 보호될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제조 방법에 따라, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)이 동시에 제거됨으로써, 제1 절연층(431)의 끝 단(X)과 제2 절연층(432)의 끝 단(Y)이 동일 평면 상에 위치할 수도 있다.
도 1에서는, 제1 기판(411)의 비 화소 영역(NPA)의 박막 트랜지스터(420)가 스태거드(staggered) 구조로 도시되었으나, 이제 한정된 것은 아니며, 코플라나(coplanar) 구조로 형성될 수도 있다. 박막 트랜지스터(420)가 코플라나 구조인 경우, 액티브층, 게이트 절연층, 게이트 전극, 층간 절연층, 소스 전극 및 드레인 전극이 차례로 적층된 구조를 가진다. 이때, 게이트 절연층과 층간 절연층이 제1 기판(411)의 굴절률과 상이한 물질로 이루어진 경우, 게이트 절연층과 층간 절연층은 화소 영역(PA)으로 연장되지 않도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 좁은 반치폭을 갖는 적색 광이 화소 영역(PA)을 통과하더라도 시야각에 따른 투과율 변동이 감소되고, 이로 인한 색재현율 변동이 감소되어 표시 장치(1000)의 표시 품질이 저하되는 문제가 최소화될 수 있다. 게이트 절연층 또는 층간 절연층은 제1 절연층으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 기판(411)의 비 화소 영역(NPA)에 위치하며, 게이트 전극(421), 액티브층(422), 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 포함하는 박막 트랜지스터(420)가, 게이트 전극(421)과 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 절연하는 제1 절연층(431) 및 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 덮는 제2 절연층(432)을 포함한다고 볼 수도 있다. 이때, 제1 기판(411)에 대하여, 광원(100)의 특정 광(L)이 화소 영역(PA)으로 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 최소화되도록, 제1 절연층(431) 및 제2 절연층(432)이 화소 영역(PA)으로 연장되지 않도록 구성된다 이에 따라, 광원(100)의 특정 광(L)에 포함된 상대적으로 좁은 반치폭을 갖는 피크 파장의 색 분리 현상이 최소화되어 표시 장치(1000)의 표시 품질이 저하되는 문제가 개선될 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 주요 구성 요소를 나타낸 단면도이며, 구체적으로, 화소 영역(PA)과 비 화소 영역(NPA)의 절연층 구조물(430)의 적층 구조를 개략적으로 비교한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 비 화소 영역(NPA)의 절연층 구조물(430N)은 제1 절연층(431), 제2 절연층(432) 및 제3 절연층(433)을 포함한다. 이와 비교하여, 화소 영역(PA)의 절연층 구조물(430P)은 제1 기판(411)과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)은 제거되고, 제1 기판(411)과 굴절률이 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진 제3 절연층(433)만 포함한다. 이때, 제1 절연층(431)과 제2 절연층(432)은, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
즉, 제1 기판(411) 상에 배치되는 복수의 절연층들 중에서, 제1 기판(411)의 굴절률과 상이한 물질로 이루어진 절연층을 화소 영역(PA)에서 제거함으로써, 화소 영역(PA)의 절연층 구조물(430P)의 절연층 수가 비 화소 영역(NPA)의 절연층 구조물(430N)의 수보다 적을 수 있다. 이에 따라, 화소 영역(PA)에 대응하는 제1 기판(411) 또는 절연층 사이의 굴절률 차이가 없어지므로, 좁은 반치폭의 피크 파장을 포함하는 특정 광(L)의 시야각에 따른 투과율 변동 또한 감소될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 고해상도 또는 고색재현율을 구현하기 위해, 제1 피크 파장(예를 들어, 녹색 피크 파장 또는 청색 피크 파장) 및, 제1 피크 파장의 반치폭과 비교하여 25% 이하의 반치폭을 갖는 제2 피크 파장(예를 들어, 적색 피크 파장)을 포함하는 특정 광(L)이 액정 패널(400)로 공급되는 구조에서, 광원의 특정 광(L)이 액정 패널(400)의 화소 영역(A)을 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동, 구체적으로, 제2 피크 파장의 광(예를 들어, 적색 광)의 투과율 변동이 최소화되도록, 화소 영역(PA)의 절연층 구조물(430P)과 비 화소 영역(NPA)의 절연층 구조물(430N)이 상이하게 구성된다. 즉, 절연층 구조물(430)에 포함된 복수의 절연층 중 제1 기판(411)의 굴절률과 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진 층만 화소 영역(PA)에 배치된다. 구체적으로, 박막 트랜지스터(420)의 게이트 전극(421)과 소스 전극(423) 및 드레인 전극(424)을 절연하는 제1 절연층(431)과, 소스 전극(423)과 드레인 전극(424)을 덮는 제2 절연층(432)이 화소 영역(PA)으로 연장되지 않도록 구성된다. 이에 따라, 시야각에 따른 표시 장치(1000)의 색재현율의 변동이 최소화되므로, 표시 품질이 저하되는 문제가 해결될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 비교예 및 본 발명의 일 실시예의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다.
도 4a는 비교예의 구조가 이용된 경우 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다. 도 4에서는 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장이 나타내어 진다. 도 4에서는 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 특정 광이 액정 패널에 입사된다. 비교예의 구조는 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물이 동일한 구조를 갖는 표시 장치의 구조이며, 도 4a는 이러한 비교예에서 전술된 광이 입사된 경우 적색 광(RED), 녹색 광(GREEN) 및 청색 광(BLUE)의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸다. 다시 말하면, 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 제1 절연층 및 제2 절연층이 비 화소 영역 및 화소 영역에 배치된 표시 장치의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다.
도 4a를 참고하면, 청색 광(BLUE)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 79%, 최소 투과율이 약 70% 이며, 변동 폭이 약 9%의 값을 갖는다. 또한, 녹색 광(GREEN)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 85%, 최소 투과율이 약 69% 이며, 변동 폭이 약 16% 의 값을 갖는다. 이와 비교하여, 적색 광(RED)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 90%, 최소 투과율이 약 62% 이고, 변동 폭이 약 28% 로, 청색 광(BLUE)이나 적색 광(GREEN) 대비, 각각 약 3.1배, 1.75배 변동 폭이 더 크게 발생하였음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 도 4a에 도시된 바와 같이, 시야각이 변화됨에 따라, 청색 광(BLUE) 또는 녹색 광(GREEN) 대비, 적색 광(RED)의 투과율의 높낮이의 진동이 여러 번 발생하였음을 확인할 수 있다.
이와 비교하여, 도 4b는 본 발명의 일 실시예의 구조가 이용된 경우 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다. 비교예 구조에 대해서와 마찬가지로, 입사광은 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장을 가지며, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된다. 도 4b는 이러한 특정 광이 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물이 상이한 구조를 갖는 표시 장치에 입사되는 경우의, 적색 광(RED), 녹색 광(GREEN) 및 청색 광(BLUE)의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸다. 다시 말하면, 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 제1 절연층 및 제2 절연층이 비 화소 영역에만 배치되고, 화소 영역으로 연장되지 않도록 구성된 표시 장치의 시야각에 따른 투과율 변동을 나타낸 그래프이다.
도 4b를 참고하면, 청색 광(BLUE)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 78%, 최소 투과율이 약 68% 이며, 변동 폭이 약 10% 의 값을 갖는다. 또한, 녹색 광(GREEN)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 82%, 최소 투과율이 약 69%로, 변동 폭이 약 13% 의 값을 갖는다. 적색 광(RED)의 경우, 시야각 0도부터 70도 사이에서, 최대 투과율이 약 85%, 최소 투과율이 70% 이고, 변동 폭이 약 15% 이다. 즉, 청색 광(BLUE), 녹색 광(GREEN) 및 적색 광(RED)의 투과율 변동 폭은 유사한 값을 가지며, 도 4b에 도시된 바와 같이, 시야각이 변화됨에 따라, 청색 광(BLUE) 또는 녹색 광(GREEN) 및 적색 광(RED)의 투과율의 높낮이의 진동 커브 또한 유사한 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따라, 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물이 상이하게 구성된 표시 장치에 있어서, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 특정 광이 액정 패널에 입사되는 경우, 화소 영역에서의 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 커브가 모두 유사한 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 절연층과 제2 절연층이 화소 영역으로 연장되지 않도록 구성됨으로써, 좁은 반치폭을 갖는 피크 파장을 포함하는 특정 광이 화소 영역으로 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동이 감소되는 효과가 있음을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 비교예 및 본 발명의 일 실시예의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a에서 사용된 표시 장치는 도 4a에서 설명한 비교예의 구조를 가진다. 도 5a는 구체적으로, 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물이 동일한 구조를 갖는 표시 장치의 시야각에 따른 색좌표 변화(Δu')를 나타낸 그래프이다. 비교예 구조의 표시 장치에, 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장을 가지며, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 백색의 특정 광이 공급되는 경우, 도 5a에 도시된 바와 같이, 시야각이 변화됨에 따라 색좌표가 크게 변동됨을 확인할 수 있다. 즉, 앞서 설명하였듯이, 화소 영역의 절연층 구조물에 포함된 복수의 박막층들 간의 굴절률 차이에 의해 특정 광의 시야각에 따른 색 분리 현상이 증가되어 시야각의 변화에 따라 색좌표의 변동 또한 크게 발생됨을 알 수 있다. 이로 인해, 시야각에 따른 색재현율의 변동이 증가되므로, 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제로 이어질 수 있다.
이와 비교하여, 도 5b에서 사용된 표시 장치는 도 4b에서 설명한 본 발명의 일 실시예의 구조를 갖는다. 도 5b는 구체적으로, 제1 절연층과 제2 절연층이 비 화소 영역에만 배치되고, 화소 영역으로 연장되지 않도록 구성된 표시 장치의 시야각에 따른 색좌표 변화(Δu')를 나타낸 그래프이다. 마찬가지로, 실시예 구조의 표시 장치에, 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장을 가지며, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 백색의 특정 광이 공급되는 경우, 도 5b를 참고하면, 시야각이 변화됨에 따라 색좌표의 변동이 감소된 것을 알 수 있다.
이에 따라, 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물이 상이하게 구성됨으로써, 특정 광이 화소 영역을 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 색좌표의 변동이 거의 발생되지 않으므로, 시야각에 따른 색재현율의 변동이 감소되어 표시 장치의 표시 품질이 향상됨을 알 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 액정 패널의 제1 절연층과 제2 절연층이 배리어 특성이 좋은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 단층의 형태를 가질 수도 있으나, 액티브층의 특성 향상을 위해 제1 절연층과 제2 절연층은 실리콘 질화물(SiNx) 외에 실리콘 산화물(SiO2)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이와 같이, 복수의 층으로 이루어진 제1 절연층과 제2 절연층에 대해, 다음 도 6 내지 10을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)는 화상을 표시하는 액티브 영역(AA)과 화상을 표시하지 않고 액티브 영역(AA)의 외곽에 배치된 비액티브 영역(NAA)를 포함한다.
액티브 영역(AA)에는 복수의 데이터 배선(DL)과 복수의 게이트 배선(GL)이 배치되고, 복수의 데이터 배선(DL)과 복수의 게이트 배선(GL)에 의해 화소(P)가 정의될 수 있다. 각각의 화소(P)는 광을 투과하도록 구성된 개구부(OA) 및 개구부(OA)와 인접하고 광이 투과되지 않는 비개구부(NOA)를 포함한다.
개구부(OA)는, 화소 전극이 배치되는 영역으로, 실제 빛이 광원에서부터 투과되는 최소 단위의 영역을 말하며, 도 1의 화소 영역(PA)과 대응될 수 있다. 이에 따라, 개구부(OA)에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
비개구부(NOA)는 화소 전극을 구동시키는 구동 박막 트랜지스터가 배치되는 영역으로, 빛이 투과되지 않는 영역이며, 도 1의 비화소 영역(NPA)과 대응될 수 있다. 이에 따라, 비개구부(NOA)에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
비액티브 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)과 인접하게 배치되고, 복수의 게이트 배선(GL)과 연결된 게이트 인 패널(GIP: Gate in Panel)가 배치된다.
이와 같은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)는 비액티브 영역(NAA) 및 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)와 액티브 영역(AA)의 개구부(OA) 각각에 배치된 절연층 구조물의 구조가 서로 상이하게 구성되도록 배치된다. 이에 따라, 특정 광이 개구부(OA)를 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 색좌표의 변동이 거의 발생되지 않는다. 따라서, 시야각에 따른 색재현율의 변동이 감소되어 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치되는 산화물 반도체로 이루어진 액티브층의 전기 특성을 변화시키지 않아 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)의 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA)의 구조에 대해 다음 도 7 내지 9를 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 7 내지 9는 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'에 따른 다양한 실시예의 표시 장치의 단면도들이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 액티브층(AA)의 비개구부(NOA)와 비액티브 영역(NAA)에는 박막 트랜지스터가 배치된다. 이러한 박막 트랜지스터는 게이트 전극(720G, 720N), 액티브층(740G, 740N), 소스 전극(750G, 750N), 드레인 전극(760G, 760N) 및 절연막 구조물(730)을 포함한다. 이때, 도 7의 박막 트랜지스터는 절연층 구조물(730)을 제외한 구성은 도 1의 박막 트랜지스터와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 설명되지 않은 도면부호 770은 개구부(OA)에 배치된 공통 전극(791)과 화소 전극(792)을 절연시키기 위한 층간절연층을 나타내고, 도면부호 780은 도 1의 제3 절연층, 즉, 평탄화층을 나타낸다. 또한, 도 1에서는 제3 절연층도 절연층 구조물에 포함되는 구성으로 기술하였으나, 다른 실시예에 따른 구성에서는 제1 절연층과 제2 절연층만을 절연층 구조물로 포함하여 설명하기로 한다.
절연층 구조물(730)은 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)과 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)을 포함한다.
복수의 제1 서브 절연층(731, 734)은 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)와 비액티브 영역(NAA)에만 걸쳐 배치된다. 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)은 제1 굴절률을 가진 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
복수의 제1 서브 절연층(731, 734)은 비액티브 영역(NAA)의 게이트 전극(720G) 및 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)의 게이트 전극(720N)과 비액티브 영역(NAA)의 액티브층(740G) 및 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)의 액티브층(740N) 사이에 배치된 제1 절연층, 즉 게이트 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나일 수 있다. 또한, 비액티브 영역(NAA)와 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치된 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 제2 절연층, 즉 패시베이션층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나일 수 있다.
특히, 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)은 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA) 및 비액티브 영역(NAA) 전체에 걸쳐 게이트 절연층을 이루는 하나의 제1 서브 절연층(731)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA) 및 비액티브 영역(NAA) 전체에 걸쳐 패시베이션층을 이루는 하나의 제1 서브 절연층(734)으로 구성된다. 즉, 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA) 및 비액티브 영역(NAA)에는 제1 서브 절연층(731, 734)이 복수 개 배치될 수 있다. 이것은 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브층(740G, 740N)이 산화물 반도체로 이루어지기 때문이다.
보다 구체적으로, 산화물 반도체(740G, 740N)는 공기 중의 산소(O2)의 흡착/탈착에 의해서나 수분에서 공급되는 수소(H)에 의해 전기적 특성이 달라지기 때문에, 배리어 특성이 좋은 실리콘 질화물(SiNx)이 액티브층(740G, 740N)의 상하에 배치된다.
한편, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)이 배치되는 것이 아니라, 하나의 제1 서브 절연층(731)만 배치될 수 있다. 즉, 제1 서브 절연층(731)은 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA) 전체에 걸쳐 배치되고, 제2 서브 절연층(734)은 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 배치되지 않을 수 있다. 이는 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)는 광이 투과되는 영역이기 때문에, 제2 서브 절연층(732, 733)보다 높은 굴절률을 가지는 제1 서브 절연층(731, 734)이 복수 개 배치되면 굴절률의 차이가 나는 계면이 증가하고, 제1 서브 절연층(731, 734) 사이에서의 광 반사가 발생할 수 있으며, 이로 인해 색감 변동이 커져 표시 품질을 악화시킬 수 있기 때문이다.
복수의 제2 서브 절연층(732, 733)은 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA) 전체에 걸쳐 배치된다. 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)은 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 가진 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(780) 및 복수의 제2 서브 절연층(732, 733) 사이에는 굴절률의 차가 실질적으로 일치하게 되어, 적색 광이 통과되더라도 시야각에 따른 투과율 변동이 최소화될 수 있다.
이와 같은, 제2 서브 절연층(732)은 비액티브 영역(NAA)의 게이트 전극(720G)과 액티브층(740G) 사이 그리고 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)의 게이트 전극(720N)과 액티브층(740N) 사이에 배치된 제1 절연층, 즉 게이트 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나일 수 있다. 또한, 제2 서브 절연층(733)은 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치된 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 제2 절연층, 즉 패시베이션층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나일 수 있다.
또한, 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)은, 앞서 설명된 일 실시예에서와 같이, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 배치되지 않도록 구성할 수도 있으나, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)를 포함한 기판(710) 전체에 배치될 수 있다. 제1 서브 절연층(731, 734)을 이루는 실리콘 질화물(SiNx)은 일반적으로 PECVD 방식으로 증착되는데, 전술한 바와 같이 그 증착 과정 중에는 수소(H)가 주입될 수 있다. 수소(H)가 주입되면, 산화물 반도체로 이루어진 액티브층(740G, 740N)의 전기적 특성이 악화될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 액티브층(740G, 740N)을 기준으로 액티브층(740G, 740N)과 제1 서브 절연층(731, 734) 사이에 제2 서브 절연층(732, 733)이 개재된다. 한편, 제2 서브 절연층(733)의 일부는 제1 서브 절연층(734)이 개구부(OA)에서 제거될 때 일부 함께 제거될 수도 있다.
또한, 제2 복수의 서브 절연층(732, 733)은 기판(710) 및 제3 절연층(780)과 일치하는 굴절률을 가지기 때문에 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 배치되어도 표시 장치(600)의 표시 품질에 미치는 영향은 크지 않을 수 있다.
도 7의 실시예에서는 게이트 절연층을 이루는 하나의 제1 서브 절연층(731)만이 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 배치었다. 한편, 도 8의 실시예에서는 패시베이션층을 이루는 제1 서브 절연층(734)만 복수의 제1 서브 절연층(731, 734) 중 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 배치되도록 한 실시예이다.
즉, 도 8을 참조하면, 복수의 제1 서브 절연층(731', 734') 중 제1 절연층을 이루는 제1 서브 절연층(731')은 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 배치되지 않고, 제2 절연층을 이루는 제1 서브 절연층(734')은 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에도 배치된다.
상술한 바와 같이, 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에는 복수의 제1 서브 절연층(731', 734')이 배치되도록 하고, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 복수의 제1 서브 절연층(731', 734') 중 하나의 제1 서브 절연층(731' 또는 734'')만 배치되도록 한다. 이에 따라, 제1 서브 절연층(731', 734')을 이루는 물질 및 제2 서브 절연층(732, 734'), 기판(710) 및 제3 절연층(780) 사이의 굴절률 차이가 나는 계면을 감소시켜 표시 장치(600)의 표시 품질 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA) 전체에 걸쳐 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)이 배치되도록 하여 제1 서브 절연층(731', 734')을 이루는 물질의 특성으로 인해 발생될 수 있는 액티브층(740G, 740N)의 전기 특성 저하를 최소화할 수 있다.
다음으로, 도 9를 살펴보면, 도 9는 도 7 및 8과 비교했을 때, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)만이 배치된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)만이 배치되면, 고굴절률의 제1 서브 절연층(731', 734)이 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 배치되지 않는다. 따라서, 기판(710), 제2 서브 절연층(732, 733) 및 제3 절연층(780) 사이에 굴절률 차이가 나는 계면이 최소화되어 표시 품질의 특성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 도 7 내지 9에서 기판(710) 상의 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NAA) 중 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에서만 제1 서브 절연층(731, 734)을 제거하는 것은 제한되지 않으나 마스크를 이용한 드라이 에칭(dry etching)을 통해 수행될 수 있다.
이때, 복수의 제1 서브 절연층(731, 734) 중 제거되는 층은 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)의 끝단에 맞춰 제거되는 것이 아니라 비개구부(NOA)와 개구부(OA) 사이의 경계를 넘어 개구부(OA) 내측으로 더 연장되어 배치될 수 있다. 이때, 개구부(OA)로 더 연장될 수 있는 제1 서브 절연층(731, 734)의 길이는 화소(P)의 색좌표값에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 화소(P)의 색좌표값이 요구되는 범위내에 있는 한, 제1 서브 절연층(731, 734)의 일부는 개구부(OA) 내측으로 연장될 수 있다. 이에 의해 화소(P)의 색좌표를 만족시키는 동시에 산화물 반도체의 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다. 이에 제한되지 않고, 제1 서브 절연층(731, 734)은 비개구부(NOA)와 개구부(OA)의 경계를 기준으로 비개구부(NOA)의 내측까지만 형성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 비교예 및 본 발명의 다른 실시예의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10a에서 사용된 표시 장치는 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에도 복수의 제1 서브 절연층가 모두 배치된 경우이다. 즉, 도 10a는 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에 배치된 절연층 구조물과 비액티브 영역(NAA) 및 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치된 절연층 구조물이 동일한 구조를 갖는 표시 장치의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다. 비교예 구조의 표시 장치에, 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장을 가지며, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 백색의 특정 광이 공급되는 경우, 도 10a에 도시된 바와 같이, 시야각이 변화됨에 따라 색좌표가 크게 변동됨을 확인할 수 있다. 즉, 앞서 설명하였듯이, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)의 절연층 구조물에 포함된 복수의 박막층들 간의 굴절률 차이에 의해 특정 광의 시야각에 따른 색 분리 현상이 증가되어 시야각의 변화에 따라 색좌표의 변동 또한 크게 발생됨을 알 수 있다. 이로 인해, 시야각에 따른 색재현율의 변동이 증가되므로, 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제로 이어질 수 있다.
한편, 도 10b에서 사용된 표시 장치는 도 7의 구조를 갖는다. 도 10b는 구체적으로, 비액티브 영역(NAA) 및 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치된 절연층 구조물과 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)의 절연층 구조물이 상이하게 배치된 표시 장치의 시야각에 따른 색좌표 변화를 나타낸 그래프이다. 마찬가지로, 실시예 구조의 표시 장치에, 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 피크 파장을 가지며, 적색 파장 영역의 피크 파장의 반치폭이 다른 파장 영역의 피크 파장의 반치폭보다 좁게 구성된 백색의 특정 광이 공급되는 경우, 도 10b를 참고하면, 시야각이 변화됨에 따라 색좌표의 변동이 감소된 것을 알 수 있다.
이에 따라, 도 7 내지 도 9에서와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에는 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)과 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)이 모두 배치되고, 액티브 영역(AA)의 개구부(OA)에는 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)만이 배치되거나 하나의 제1 서브 절연층(731 또는 734)만이 추가로 배치되도록 구성된다. 이에 의해, 액티브층(AA)의 개구부(OA)의 광 굴절률 차이를 갖는 계면 수가 최소화되어 색좌표의 변동이 거의 발생하지 않아 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있는 동시에 산화물 반도체의 특성과 신뢰성을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)는 액티브층(740G, 740N)이 배치되는 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)이 액티브층(740G, 740N)이 상하로 배치되도록 구성함으로써 액티브층(740G, 740N)의 전기적 특성을 최소화하여 표시 장치의 신뢰성 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)는 비액티브 영역(NAA)과 액티브 영역(AA)의 비개구부(NOA)에 배치되는 액티브층(740G, 740N)과 액티브층(740G, 740N)의 상하에 배치되는 복수의 제1 서브 절연층(731, 734) 사이에 복수의 제2 서브 절연층(732, 733)이 개재되도록 함으로써 복수의 제1 서브 절연층(731, 734)의 증착 공정 중에 발생할 수 있는 액티브층(740G, 740N)의 결함 발생을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 고해상도 구현을 위해 복수의 피크 파장을 포함하는 특정 광이 액정 패널로 공급되는 표시 장치에 있어서, 복수의 피크 파장 중 하나의 피크 파장의 반치폭(FWHM)이 좁게 구성된 경우, 화소 영역의 절연층 구조물과 비 화소 영역의 절연층 구조물을 상이하게 구성함으로써, 상대적으로 좁은 반치폭을 갖는 피크 파장의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 및 색좌표의 변동이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 시야각에 따른 표시 장치의 색재현율의 변동이 최소화되어 표시 장치의 표시 품질이 향상되는 효과가 있다.
화소 영역의 절연층 구조물의 절연층 수가 상기 비 화소 영역의 절연층 구조물의 절연층 수보다 적을 수 있다.
화소 영역의 절연층 구조물은, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층 중 상기 기판의 굴절률과 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진 적어도 하나의 층으로 구성될 수 있다.
전극부는 공통 전극 및 상기 공통 전극 상에 패터닝된 화소 전극을 포함하고, 상기 공통 전극의 끝 단은 상기 화소 영역과 상기 비 화소 영역을 구분하는 경계선을 정의할 수 있다.
비 화소 영역의 절연층 구조물의 제2 절연층의 끝 단은 상기 제1 절연층의 끝 단보다 상기 공통 전극의 끝 단에 가깝게 위치할 수 있다.
비 화소 영역의 절연층 구조물의 제2 절연층의 끝 단과 상기 제1 절연층의 끝 단은 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
화소 영역에서의 상기 제1 피크 파장의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 커브와 상기 제2 피크 파장의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 커브가 유사한 형태를 가질 수 있다.
비 화소 영역의 절연층 구조물의 제2 절연층은 상기 제1 절연층의 측면을 덮도록 구성될 수 있다.
제1 절연층은 게이트 절연층 또는 층간 절연층이고, 상기 제2 절연층은 패시베이션층이고, 상기 제3 절연층은 평탄화층이며, 상기 제2 절연층과 상기 제3 절연층은 상기 전극부와 상기 박막 트랜지스터를 연결하는 컨택부를 포함할 수 있다.
제1 피크 파장은, 430nm 이상 480nm 이하이거나 520nm 이상 560nm 이하이고, 상기 제2 피크 파장은, 600nm 이상 650nm 이하일 수 있다.
광원의 특정 광은, 제1 피크 파장 및, 상기 제1 피크 파장의 반치폭과 비교하여 25% 이하의 반치폭을 갖는 제2 피크 파장을 포함할 수 있다.
제1 피크 파장은, 430nm 이상 480nm 이하이거나 520nm 이상 560nm 이하이고, 상기 제2 피크 파장은, 600nm 이상 650nm 이하일 수 있다.
상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층의 측면을 덮도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따른 표시 장치는 광이 투과하도록 구성된 개구부 및 상기 개구부와 인접하고 광이 투과되지 않는 비개구부를 포함하는 액티브 영역과 상기 액티브 영역에 인접하고 게이트 인 패널이 배치된 비액티브 영역을 갖는 기판, 액티브 영역의 비개구부와 비액티브 영역에 배치되는 제1 굴절률을 갖는 제1 서브 절연층 및 액티브 영역 및 상기 비액티브 영역 전체에 배치되고, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 서브 절연층을 포함한다.
비개구부의 구동 박막 트랜지스터와 상기 비액티브 영역의 게이트 인 패널에 배치된 게이트 전극과 액티브층을 절연시키는 제1 절연층 및 비개구부의 구동 박막 트랜지스터와 상기 비액티브 영역의 게이트 인 패널에 배치된 소스 전극과 드레인 전극 상에 배치되는 제2 절연층을 포함하고, 액티브층은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.
제1 절연층은 복수의 서브 절연층으로 이루어지고, 제1 서브 절연층은 제1 절연층 중 하나이며, 제1 서브 절연층은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
제2 절연층은 복수의 서브 절연층으로 이루어지고, 제1 서브 절연층은 제2 절연층 중 하나이며, 제1 서브 절연층은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
제2 서브 절연층은 상기 제1 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 또는 제2 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나이며, 제2 서브 절연층은 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있다.
제1 서브 절연층은 상기 액티브 영역의 상기 비개구부와 상기 개구부 사이의 경계를 넘어 상기 개구부로 더 연장되며, 상기 제1 서브 절연층이 상기 개구부로 더 연장되는 길이는 상기 개구부와 상기 비개구부로 구성된 서브 화소의 색좌표값에 기초하여 결정될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000, 600: 표시 장치 100: 광원
200: 도광판 300: 광학 시트
400: 액정 패널 411: 제1 기판
412: 제2 기판 420: 박막 트랜지스터
430, 730: 절연층 구조물 440: 전극부
460: 액정층 471: 블랙 매트릭스
472: 컬러필터 AA: 액티브 영역
NAA: 비액티브 영역 GIP: 게이트 인 패널
OA: 개구부 NOA: 비개구부
710: 기판 720G, 720N: 게이트 전극

Claims (20)

  1. 화소 영역 및 비 화소 영역을 포함하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널로, 제1 피크 파장 및, 상기 제1 피크 파장의 반치폭과 비교하여 25% 이하의 반치폭을 갖는 제2 피크 파장을 포함하는 특정 광을 공급하는 광원을 포함하며,
    상기 액정 패널은,
    기판의 비 화소 영역 상에, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 절연하는 제1 절연층, 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 평탄한 상면을 갖는 제3 절연층 중 적어도 하나를 포함하는 절연층 구조물; 및
    상기 절연층 구조물 상에 액정층을 구동하기 위한 전극부를 포함하고,
    상기 광원의 특정 광이 상기 화소 영역을 통과하면서 발생 가능한 시야각에 따른 투과율 변동(oscillation)이 최소화되도록, 상기 화소 영역의 절연층 구조물과 상기 비 화소 영역의 절연층 구조물이 상이하게 구성되며,
    상기 비 화소 영역에서의 상기 절연층 구조물은 상기 제2 절연층이 상기 제1 절연층의 측면을 덮도록 구성되고,
    상기 화소 영역에서의 상기 절연층 구조물은 상기 기판과 굴절률이 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 영역의 절연층 구조물의 절연층 수가 상기 비 화소 영역의 절연층 구조물의 절연층 수보다 적은, 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장은 시야각 0도와 70도 사이에서 상기 화소 영역에서 최대 투과율과 최소 투과율을 가지며,
    상기 최대 투과율과 상기 최소 투과율 차이는 15% 이하인, 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전극부는 공통 전극 및 상기 공통 전극 상에 패터닝된 화소 전극을 포함하고, 상기 공통 전극의 끝 단은 상기 화소 영역과 상기 비 화소 영역을 구분하는 경계선을 정의하는, 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 비 화소 영역의 절연층 구조물의 제2 절연층의 끝 단은 상기 제1 절연층의 끝 단보다 상기 공통 전극의 끝 단에 가깝게 위치하는, 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 비 화소 영역의 절연층 구조물의 제2 절연층의 끝 단과 상기 제1 절연층의 끝 단은 동일 평면 상에 위치하는, 표시 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 화소 영역에서의 상기 제1 피크 파장의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 커브와 상기 제2 피크 파장의 광의 시야각에 따른 투과율 변동 커브가 유사한 형태를 갖는, 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 절연층 구조물은 상기 제3 절연층 상에 배치된 제4 절연층을 더 포함하고,
    상기 제4 절연층은 상기 기판과 굴절률이 실질적으로 일치하는 물질로 이루어진, 표시 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 게이트 절연층 또는 층간 절연층이고, 상기 제2 절연층은 패시베이션층이고, 상기 제3 절연층은 평탄화층이며, 상기 제2 절연층과 상기 제3 절연층은 상기 전극부와 상기 박막 트랜지스터를 연결하는 컨택부를 포함하는, 표시 장치.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피크 파장은, 430nm 이상 480nm 이하이거나 520nm 이상 560nm 이하이고, 상기 제2 피크 파장은, 600nm 이상 650nm 이하인, 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 광이 투과되도록 구성된 개구부 및 상기 개구부와 인접하고 광이 투과되지 않도록 구성된 비개구부를 포함하는 액티브 영역과 상기 액티브 영역에 인접하고 게이트 인 패널이 배치된 비액티브 영역을 갖는 기판;
    상기 액티브 영역의 상기 비개구부와 상기 비액티브 영역에만 배치되는 제1 굴절률을 갖는 물질로 이루어진 제1 서브 절연층; 및
    상기 액티브 영역 및 상기 비액티브 영역 전체에 배치되고, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 물질로 이루어진 제2 서브 절연층을 포함하고,
    상기 제2 서브 절연층은 상기 액티브 영역의 비개구부와 상기 비액티브 영역에서 상기 비개구부의 구동 박막 트랜지스터와 상기 비액티브 영역의 게이트 인 패널에 배치된 액티브층의 상부 및 하부에 배치되며,
    상기 제1 서브 절연층은 상기 액티브 영역의 비개구부와 상기 비액티브 영역에서 상기 제2 서브 절연층의 상부 및 하부에 배치되는, 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 비개구부의 구동 박막 트랜지스터와 상기 비액티브 영역의 게이트 인 패널에 배치된 게이트 전극과 액티브층을 절연시키는 제1 절연층; 및
    상기 비개구부의 구동 박막 트랜지스터와 상기 비액티브 영역의 게이트 인 패널에 배치된 소스 전극과 드레인 전극 상에 배치되는 제2 절연층을 더 포함하고,
    상기 액티브층은 산화 반도체로 이루어진, 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 복수의 서브 절연층으로 이루어지고,
    상기 제1 서브 절연층은 상기 제1 절연층의 복수의 서브 절연층 중 하나이며,
    상기 제1 서브 절연층은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진, 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 복수의 서브 절연층으로 이루어지고,
    상기 제1 서브 절연층은 상기 제2 절연층의 복수의 서브 절연층 중 하나이며,
    상기 제1 서브 절연층은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진, 표시 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제2 서브 절연층은 상기 제1 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나이거나 상기 제2 절연층을 이루는 복수의 서브 절연층 중 하나이며,
    상기 제2 서브 절연층은 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진, 표시 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 서브 절연층은 상기 액티브 영역의 상기 비개구부와 상기 개구부 사이의 경계를 넘어 상기 개구부로 더 연장되며, 상기 제1 서브 절연층이 상기 개구부로 더 연장되는 길이는 상기 개구부와 상기 비개구부로 구성된 화소의 색좌표값에 기초하여 결정되는, 표시 장치.
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