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KR102661846B1 - 색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR102661846B1
KR102661846B1 KR1020160081557A KR20160081557A KR102661846B1 KR 102661846 B1 KR102661846 B1 KR 102661846B1 KR 1020160081557 A KR1020160081557 A KR 1020160081557A KR 20160081557 A KR20160081557 A KR 20160081557A KR 102661846 B1 KR102661846 B1 KR 102661846B1
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KR
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conversion layer
substrate
color
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김동욱
이광근
박해일
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제1 색변환층, 및 상기 제2 색필터 위에 위치하는 제2 색변환층을 포함하고, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함한다.

Description

색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치{COLOR CONVERSION PANEL, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는 색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치로 사용되는 액정 표시 장치는 전기장을 형성하는 두 개의 전극, 액정층, 색필터, 및 편광판 등을 포함한다. 광원에서 발생한 빛이 액정층, 색필터, 및 편광판을 통과하여 시청자에게 도달하게 되는데, 편광판과 색필터에서 광손실이 발생한다. 액정 표시 장치뿐만 아니라 색필터를 사용하는 유기 발광 표시 장치 등의 표시 장치에서도 광손실이 발생할 수 있다.
이에 따라 광손실을 줄이고 고효율의 표시 장치를 구현하기 위하여 색변환 패널을 포함하는 표시 장치가 연구되고 있다.
색변환 패널에 포함된 색변환 물질 및 산란체에 의해 외광 반사가 발생하여 명암비가 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 외광 반사에 의한 명암비 저하를 방지하고, 출광률 및 색재현율을 향상시키는 색변환 패널, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 공정 단계를 줄여 시간 및 비용을 절감하려고 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제1 색변환층, 및 상기 제2 색필터 위에 위치하는 제2 색변환층을 포함하고, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함한다.
상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 적어도 2개의 양자점은 적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함할 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 기판 위에 위치하는 투과층을 더 포함할 수 있다.
상기 투과층은 산란체를 포함할 수 있다.
상기 투과층은 청색 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 기판 위에 위치하는 제3 색필터 및 상기 제3 색필터 위에 위치하는 제3 색변환층을 더 포함하고, 상기 제3 색변환층은 청색 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층, 및 상기 제3 색변환층은 각각 적색 양자점, 녹색 양자점, 및 청색 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층, 및 상기 제3 색변환층은 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이에 위치하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법은 기판 위에 제1 색필터 및 제2 색필터를 형성하는 단계, 상기 제1 색필터와 상기 제2 색필터를 덮도록 상기 기판 위에 색변환 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 색변환 물질층을 패터닝하여 상기 제1 색필터 위에 제1 색변환층을 형성하고, 상기 제2 색필터 위에 제2 색변환층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함한다.
상기 적어도 2개의 양자점은 적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함할 수 있다.
상기 색변환 패널의 제조 방법은 상기 색변환 물질층을 형성하기 전에 상기 기판 위에 투과층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 색변환 물질층은 상기 투과층을 덮을 수 있다.
상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 동시에 형성될 수 있다.
상기 색변환 패널의 제조 방법은 상기 기판 위에 제3 색필터를 형성하는 단계, 및 상기 색변환 물질층을 패터닝하여 상기 제3 색필터 위에 제3 색변환층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층, 및 상기 제3 색변환층은 각각 적색 양자점, 녹색 양자점, 및 청색 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층, 및 상기 제3 색변환층은 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 및 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고, 상기 색변환 패널은 기판, 상기 표시 패널을 향하는 상기 기판의 일면에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 표시 패널을 향하는 상기 제1 색필터의 일면에 위치하는 제1 색변환층, 및 상기 표시 패널을 향하는 상기 제2 색필터의 일면에 위치하는 제2 색변환층을 포함하고, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함한다.
실시예들에 따르면, 색변환 패널을 사용함으로써 시야각 및 색재현율을 높일 수 있다.
또한, 색필터와 색변환층의 이중 구조를 가짐으로써 외광 반사에 의한 명암비 저하를 방지할 수 있다.
또한, 색변환층을 형성하는 공정 단계를 감소시켜 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 7은 도 1의 색변환 패널의 변형예를 나타낸다.
도 8 내지 도 10은 도 7에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 절단선 XIII-XIII'를 따라 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12의 액정 표시 장치의 변형예를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널(30)은 기판(310) 위에 위치하는 제1 색필터(230R), 제2 색필터(230G), 및 차광 부재(320)를 포함한다. 제1 색필터(230R) 위에 제1 색변환층(330R), 제2 색필터(230G) 위에 제2 색변환층(330G)이 위치하며, 제1 색필터(230R)와 제2 색필터(230G) 사이에 차광 부재(320)가 위치할 수 있다. 제1 색필터(230R)와 제2 색필터(230G)가 위치하지 않은 기판(310) 위에 투과층(330B)이 위치하며, 투과층(330B)과 제1 색필터(230R) 사이 투과층(330B)과 제2 색필터(230G) 사이에는 차광 부재(320)가 위치할 수 있다. 이처럼, 차광 부재(320)는 서로 인접한 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)이 배치되는 영역을 구획할 수 있다. 본 실시예에서 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)은 감광성 수지를 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 제1 색필터(230R), 제2 색필터(230G), 및 투과층(330B)이 기판(310)의 상부면에 실질적으로 수평한 방향으로 반복 배치될 수 있다. 제1 색필터(230R)는 적색 색필터, 제2 색필터(230G)는 녹색 색필터일 수 있다.
차광 부재(320)와 제1, 2 색변환층(330R, 330G), 및 투과층(330B) 위에 캡핑층(340)이 위치할 수 있다. 캡핑층(340)은 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)을 형성하고 난 이후의 공정들에 의해 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1, 2 색변환층(330R, 330G)을 형성한 이후의 공정에서 제1, 2 색변환층(330R, 330G)은 수분 및 고온 공정들에 의해 양자점이 손상 또는 소광될 수 있는데, 캡핑층(340)은 이러한 문제를 방지할 수 있다.
캡핑층(340)은 무기 물질일 수 있고, 일례로 질화 규소일 수 있으며, 생략도 가능하다.
캡핑층(340) 위에 평탄화막(350)이 위치할 수 있고, 평탄화막(350)은 영역에 따라 캡핑층(340)의 상부면의 높이가 달라 발생하는 단차를 줄이는 역할을 할 수 있다. 평탄화막(350)은 생략 가능하다.
본 실시예에서 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함한다. 예를 들면, 제1 색변환층(330R)은 적색 양자점(331R)과 녹색 양자점(331G)을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 색변환층(330R)으로 입사되는 소정의 광은 적색 양자점(331R) 및 녹색 양자점(331G)에 의해 적색 및 녹색으로 변환되어 제1 색변환층(330R)으로부터 방출될 수 있다.
제2 색변환층(330G) 또한 제1 색변환층(330R)과 마찬가지로, 적색 양자점(331R)과 녹색 양자점(331G)을 포함하여 제2 색변환층(330G)에 입사되는 소정의 광은 적색 양자점(331R) 및 녹색 양자점(331G)에 의해 적색 및 녹색으로 변환되어 제2 색변환층(330G)으로부터 방출될 수 있다.
본 실시예에서 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 서로 동일하게 적색 양자점(331R)과 녹색 양자점(331G)을 포함하므로, 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)에 각각 입사된 광은 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)으로부터 방출될 때 동일한 색을 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)이 위치하는 영역별로 서로 다른 색을 나타낼 필요가 있고, 이러한 기능을 하기 위해 기판(310)과 제1 색변환층(330R) 사이 및 기판(310)과 제2 색변환층(330G) 사이에 각각 제1 색필터(230R) 및 제2 색필터(230G)가 위치하는 것이다.
본 실시예에서 설명하는 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 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, GaAlNP, 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.
이때, 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.
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 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 시야각이 넓어질 수 있다.
또한, 양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 이러한 특징은, 후술하는 바와 같이 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)이 동시 패터닝되는 공정으로부터 발생하는 구조의 한 예이다. 여기서 설명하는 '동일한 두께'란 수치적으로 전혀 차이가 없이 완전히 동일한 것만을 의미하는 것은 아니고, 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)이 동시 패터닝되는 공정에 의해 형성될 때, 공정 마진에 의한 수치 범위 또는 실제 공정을 진행하다 보면 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 두께를 의미할 수 있다. 다시 말해, 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 공정 마진 또는 오차 범위를 고려하여 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
투과층(330B)은 입사되는 소정의 광을 통과시킬 수 있다. 투과층(330B)은 청색 광을 투과할 수 있다. 투과층(330B)은 광원(미도시)에서 공급된 청색 광을 투과시키는 폴리머 물질일 수 있다. 즉, 청색을 방출하는 영역에 해당하는 투과층(330B)은 별도의 양자점 없이 입사된 청색을 그대로 통과시킨다. 투과층(330B)은 산란체(332)를 포함할 수 있다. 산란체(332)는 투과층(330B)에 입사되는 광을 산란시켜 투과층(330B)에서 방출되는 광량을 증가시키거나 정면 휘도와 측면 휘도를 균일하게 만들 수 있다. 도시하지 않았으나, 입사되는 광을 산란시키기 위해 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G) 중 적어도 하나의 층은 투과층(330B)에서 설명한 산란체를 더 포함할 수 있다.
산란체(332)는 일례로써 TiO2, Al2O3 및 SiO2 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
투과층(330B)은 청색 안료를 더 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 산란체(332)가 외광을 반사시켜 명암비를 떨어뜨릴 수 있고, 이러한 문제를 보완하기 위해 청색 안료가 투과층(330B)에 첨가될 수 있다. 청색 안료는 외광에 포함된 적색 광과 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따른 색변환 패널은 자발광 특성을 갖고 좁은 발광 스펙트럼을 갖는 양자점을 포함하므로 광시야각 및 높은 색재현율을 구현할 수 있고, 흡수형 색필터를 포함하므로 외광에 의한 명암비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 앞에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예시에 대해 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 6은 도 1에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 2를 참고하면, 기판(310) 위에 차광 부재(320)를 형성하고, 제1 색필터(230R)를 형성할 수 있다. 차광 부재(320)는 포토 공정으로 형성할 수 있다.
제1 색필터(230R)는 적색 색필터일 수 있고, 포토 공정으로 형성할 수 있다. 제1 색필터(230R)는 서로 이웃하는 차광 부재(320) 사이에 형성될 수 있다. 제1 색필터(230R)는 차광 부재(320)의 가장자리 부분과 중첩하도록 형성할 수 있으나, 서로 이웃하는 차광 부재(320) 사이의 간격과 동일하거나 좁은 폭을 갖도록 형성할 수도 있다.
도 3을 참고하면, 제1 색필터(230R)와 인접한 기판(310) 위에 제2 색필터(230G)를 형성할 수 있다. 제2 색필터(230G)는 녹색 색필터일 수 있고, 적색 색필터와 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1 색필터(230R) 및 제2 색필터(230G)와 인접한 기판(310) 위에 산란체(332)를 포함하는 투과층(330B)을 형성할 수 있다.
도 5를 참고하면, 차광 부재(320), 제1 색필터(230R), 제2 색필터(230G), 및 투과층(330B)을 덮도록 기판(310) 위에 색변환 물질층(330)을 형성할 수 있다. 색변환 물질층(330)은 적색 양자점(331R) 및 녹색 양자점(331G)을 포함할 수 있다. 색변환 물질층(330)은 감광성 수지를 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 도 5의 감광성을 갖는 색변환 물질층(330)이 포토 공정으로 패터닝되어 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)을 형성할 수 있다. 이 때, 차광 부재(320)의 상부면이 노출될 수 있다. 본 실시예에서 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 도 5의 색변환 물질층(330)이 패터닝되면서 동시에 형성되므로 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 따라서, 이후 추가적인 막 형성 공정 이후에 나타나는 구조를 평탄화하는 관점에서 유리할 수 있다.
이후 차광 부재(320), 제1, 2 색변환층(330R, 330G), 및 투과층(330B)을 덮도록 기판(310) 위에 캡핑층과 평탄화막을 차례로 형성하면 도 1과 같은 색변환 패널을 제조할 수 있다.
이하에서는 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 도 1의 색변환 패널의 변형예를 나타낸다.
도 1의 실시예에서, 색변환 패널(30)에 입사되는 광은 청색 광인 것으로 설명하였으나, 색변환 패널(30)에는 청색 광 외에 화이트 광원 또는 자외선 광원(UV)이 입사될 수 있다. 도 7의 실시예는 화이트 광원 또는 자외선 광원이 색변환 패널에 입사되는 경우에 대응하는 색변환층의 구조에 대한 것이다.
도 7의 실시예에 따른 색변환 패널(40) 대부분의 구성은 도 1의 색변환 패널(30)과 동일하므로, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에서는 도 1의 색변환 패널(30)의 투과층(330B) 대신에 제3 색필터(230B) 및 그 위에 위치하는 제3 색변환층(430B)의 이중층 구조가 형성된다.
제1 색필터(230R) 위에 위치하는 제1 색변환층(430R)은 적색 양자점(331R), 녹색 양자점(331G), 및 청색 양자점(331B)을 포함한다. 따라서, 제1 색변환층(430R)으로 입사되는 화이트 광 또는 자외선은 적색 양자점(331R), 녹색 양자점(331G), 및 청색 양자점(331B)에 의해 각각 적색, 녹색, 및 청색으로 변환되어 제1 색변환층(430R)으로부터 방출될 수 있다.
제2 색변환층(430G) 및 제3 색변환층(430B) 또한 제1 색변환층(430R)과 마찬가지로, 적색 양자점(331R), 녹색 양자점(331G), 및 청색 양자점(331B)을 포함하여 각각의 제2 색변환층(430G) 및 제3 색변환층(430B)으로부터 색변환된 광이 방출될 수 있다.
제1 색변환층(430R), 제2 색변환층(430G), 및 제3 색변환층(430B)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 제1 색변환층(430R), 제2 색변환층(430G), 및 제3 색변환층(430B)은 패터닝 공정에서 동시에 형성될 수 있으며, 이러한 공정에 의해 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 차이점 외에 도 1에서 설명한 내용은 모두 도 7의 실시예에 적용 가능하다.
도 8 내지 도 10은 도 7에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예를 나타내는 단면도들이다.
도 8을 참고하면, 기판(310) 위에 차광 부재(320)를 형성하고, 서로 이웃하는 차광 부재(320) 사이에 제1 색필터(230R), 제2 색필터(230G), 및 제3 색필터(230B)를 차례로 형성할 수 있다. 제1 색필터(230R), 제2 색필터(230G), 및 제3 색필터(230B)를 형성하는 순서를 다양하게 변형될 수 있다.
도 9를 참고하면, 차광 부재(320) 및 제1, 2, 3 색필터(230R, 230G, 230B)를 덮도록 기판(310) 위에 색변환 물질층(430)을 형성할 수 있다. 색변환 물질층(430)은 적색 양자점(331R), 녹색 양자점(331G), 및 청색 양자점(331B)을 포함할 수 있다. 색변환 물질층(430)은 감광성 수지를 포함할 수 있다.
도 10을 참고하면, 도 9의 감광성을 갖는 색변환 물질층(430)이 포토 공정으로 패터닝되어 제1 색변환층(430R), 제2 색변환층(430G), 및 제3 색변환층(430B)을 형성할 수 있다. 이 때, 차광 부재(320)의 상부면이 노출될 수 있다. 본 실시예에서 제1 색변환층(430R), 제2 색변환층(430G), 및 제3 색변환층(430B)은 도 9의 색변환 물질층(430)이 패터닝되면서 동시에 형성되므로 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 따라서, 이후 추가적인 막 형성 공정 이후에 나타나는 구조를 평탄화시키는 관점에서 유리할 수 있다.
이후 차광 부재(320), 제1, 2, 3 색변환층(430R, 430G, 430B)을 덮도록 기판(310) 위에 캡핑층과 평탄화막을 차례로 형성하면 도 7과 같은 색변환 패널을 제조할 수 있다.
이하에서는 앞에서 설명한 색변환 패널을 사용한 액정 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다. 도 12는 도 11의 절단선 XIII-XIII'를 따라 나타낸 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 광 유닛(500), 표시 패널(10), 및 색변환 패널(30)을 포함한다. 즉, 색변환 패널(30)과 광 유닛(500) 사이에 표시 패널(10)이 위치할 수 있다.
광 유닛(500)은 광을 발생시키는 광원 및 광원에서 발생한 광을 전달받아 표시 패널(10) 및 색변환 패널(30)이 위치하는 방향으로 광을 가이드하는 도광판(미도시)을 포함할 수 있다.
광 유닛(500)은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며 일례로써 청색 발광 다이오드일 수 있으나, 청색 발광 다이오드 대신 화이트 광원이나 자외선 광원을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 청색 발광 다이오드를 포함하는 광 유닛(500)을 사용한 액정 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 표시 패널(10)은 하부 표시판(100), 하부 표시판(100)과 중첩하면서 이격된 상부 표시판(200), 하부 표시판(100) 하부에 위치하는 제1 편광판(12), 상부 표시판(200) 위에 위치하는 제2 편광판(22), 및 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다. 제1 편광판(12) 및 제2 편광판(22)은 광 유닛(500)에서 입사되는 광을 편광시킬 수 있다.
이하에서 하부 표시판(100)에 대해 설명하기로 한다.
제1 기판(110) 위에는 행 방향으로 연장되며 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 위치하는 게이트 절연막(140), 게이트 절연막(140) 위에 위치하는 반도체층(154), 반도체층(154) 위에 위치하며 열 방향으로 뻗어 있는 데이터선(171), 데이터선(171)에 연결된 소스 전극(173), 소스 전극(173)과 대응하는 드레인 전극(175), 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 위치하는 보호막(180) 및 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(191)이 위치한다.
화소 전극(191)은 매트릭스 형태로 위치하고, 화소 전극(191)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
게이트 전극(124) 위에 위치하는 반도체층(154)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에서 채널층을 형성하며, 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 형성한다.
다음, 상부 표시판(200)을 설명한다.
제2 기판(210)은 제1 기판(110)과 마주하며 이격되어 있다. 제2 기판(210)과 액정층(3) 사이에 블랙 매트릭스(220), 오버코트막(250), 및 공통 전극(270)이 위치한다. 구체적으로, 블랙 매트릭스(220)는 액정층(3)과 제2 기판(210) 사이에 위치한다. 오버코트막(250)은 블랙 매트릭스(220)를 덮으면서 액정층(3)과 제2 기판(210) 사이에 위치한다. 공통 전극(270)은 액정층(3)과 오버코트막(250) 사이에 위치한다.
도시하지 않았지만, 액정층(3)과 화소 전극(191) 사이 및 액정층(3)과 공통 전극(270) 사이에 배향막이 형성될 수 있다.
공통 전압을 인가받는 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 전계를 형성하고, 액정층(3)에 위치하는 액정 분자(31)들 각각의 장축이 전계의 방향에 수직 또는 수평 방향으로 기울어진다. 액정 분자(31)가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사하는 광의 편광 변화 정도가 달라지며, 이러한 편광의 변화는 편광판에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통해 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
이러한 표시 패널(10) 위에 위치하는 색변환 패널(30)은 도 1에서 설명한 색변환 패널(30)이 위치한다. 이 때, 색변환 패널(30)의 기판(310)이 표시 패널(10)의 최상단으로부터 멀리 위치하도록 도 1에 도시된 색변환 패널(30)이 뒤집힌 상태로 표시 패널(10) 위에 위치할 수 있다. 도 1에서 설명한 색변환 패널(30)에 관한 내용은 본 실시예에 모두 적용될 수 있다. 또한, 도 7에서 설명한 색변환 패널(40)을 본 실시예에 따른 표시 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 표시 장치는 색변환 패널을 통해 보다 향상된 색재현율 및 명암비를 제공할 수 있다.
도 13은 도 12의 액정 표시 장치의 변형예를 나타낸다.
도 13에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 광 유닛(500), 하부 표시판(100), 액정층(3), 및 색변환 패널(30')을 포함한다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100) 아래 위치하는 제1 편광판(12), 액정층(3)과 색변환 패널(30') 사이에 위치하는 공통 전극(270) 및 제2 편광판(22)을 더 포함한다.
본 실시예는 도 12의 실시예에서 설명한 상부 표시판(200)의 구성들이 대부분 제거된 구조이며, 광 유닛(500)은 도 12에서 설명한 내용과 동일하므로 이하에서는 설명을 생략한다.
하부 표시판(100)과 색변환 패널(30') 사이에 액정 분자들(31)을 포함하는 액정층(3)이 위치한다.
액정층(3) 위에 공통 전극(270)이 위치하며, 공통 전극(270)과 색변환 패널(30') 사이에 제2 편광판(22)이 위치하여 인셀 편광판을 형성할 수 있다. 이 때, 공통 전극(270)과 제2 편광판(22)의 전기적 절연을 위해 절연층(400)이 공통 전극(270)과 제2 편광판(22) 사이에 개재될 수 있다.
상술한 도 13의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 12에서 도시한 상부 표시판(200)을 포함하지 않으며 색변환 패널(30')이 상부 표시판의 기능을 대체할 수 있다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 보다 얇은 두께의 장치를 제공하며 비용 및 무게를 절감할 수 있는 이점이 있다.
앞에서 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 액정 표시 장치에 적용한 경우에 대해 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 유기 발광 표시 장치에도 적용할 수 있다.
유기 발광 표시 장치에 적용하는 경우, 발광층은 청색 또는 백색을 발광할 수 있고, 색변환 패널을 통해 적색, 녹색, 및 청색을 각각 방출할 수 있다. 이 외에도 기판 위에 복수의 발광 다이오드 칩이 형성되어 있는 구조를 갖는 마이크로 발광 표시 장치(Micro-LED) 등에도 적용 가능하다.
이상에서 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시에 의한 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 표시 패널
330, 430: 색변환 물질층
330R: 제1 색변환층
330G: 제2 색변환층
330B: 투과층
332: 산란체

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터,
    상기 제1 색필터 위에 위치하는 제1 색변환층,
    상기 제2 색필터 위에 위치하는 제2 색변환층,
    상기 기판 위에 위치하는 투과층,
    상기 제1 색필터와 상기 제2 색필터 사이에 위치하는 차광 부재, 및
    상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층 상에 위치하는 캡핑층을 포함하고,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함하며,
    상기 제1 색변환층은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하고, 제1면은 상기 기판에 수직한 제1 방향을 따라 상기 제1 색필터와 상기 제2면 사이에 위치하고,
    상기 투과층은 서로 대향하는 제3면 및 제4면을 포함하고, 상기 제3면은 상기 제1 방향을 따라 상기 기판과 상기 제4면 사이에 위치하며, 상기 제4면은 상기 기판으로부터 상기 제1면보다 멀리 위치하고,
    상기 차광 부재는 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하고, 상기 제6면은 상기 제1 방향을 따라 상기 제5면과 상기 제1면 사이에 위치하고, 상기 제6면은 상기 제3면보다 상기 기판으로부터 멀리 위치하며, 상기 제4면보다 상기 기판에 가까이 위치하며,
    상기 캡핑층은 단면상 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이, 그리고 상기 제2 색변환층과 상기 투과층 사이에서 상기 차광 부재와 접하는 색변환 패널.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 동일한 두께를 갖는 색변환 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 적어도 2개의 양자점은 적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함하는 색변환 패널.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 투과층은 산란체를 포함하는 색변환 패널.
  6. 제5항에서,
    상기 투과층은 청색 안료를 더 포함하는 색변환 패널.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계,
    인접한 상기 차광 부재 사이에 제1 색필터 및 제2 색필터를 형성하는 단계,
    상기 기판 위에 투과층을 형성하는 단계,
    상기 제1 색필터와 상기 제2 색필터를 덮도록 상기 기판 위에 색변환 물질층을 형성하는 단계,
    상기 색변환 물질층을 패터닝하여 상기 제1 색필터 위에 제1 색변환층을 형성하고, 상기 제2 색필터 위에 제2 색변환층을 형성하는 단계, 및
    상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층 상에 위치하는 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함하고,
    상기 제1 색변환층은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하고, 제1면은 상기 기판에 수직한 제1 방향을 따라 상기 제1 색필터와 상기 제2면 사이에 위치하고,
    상기 투과층은 서로 대향하는 제3면 및 제4면을 포함하고, 상기 제3면은 상기 제1 방향을 따라 상기 기판과 상기 제4면 사이에 위치하며,
    상기 제4면은 상기 기판으로부터 상기 제1면보다 멀리 위치하고,
    상기 차광 부재는 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하고, 상기 제6면은 상기 제1 방향을 따라 상기 제5면과 상기 제1면 사이에 위치하고, 상기 제6면은 상기 제3면보다 상기 기판으로부터 멀리 위치하며, 상기 제4면보다 상기 기판에 가까이 위치하며,
    상기 캡핑층은 단면상 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이, 그리고 상기 제2 색변환층과 상기 투과층 사이에서 상기 차광 부재와 접하는 색변환 패널의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 적어도 2개의 양자점은 적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에서,
    상기 투과층은 산란체를 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 색변환 물질층은 상기 투과층을 덮는 색변환 패널의 제조 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 투과층은 청색 안료를 더 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  17. 제14항에서,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 동시에 형성되는 색변환 패널의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 표시 패널, 및
    상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고,
    상기 색변환 패널은
    기판,
    상기 표시 패널을 향하는 상기 기판의 일면에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터,
    상기 표시 패널을 향하는 상기 제1 색필터의 일면에 위치하는 제1 색변환층,
    상기 표시 패널을 향하는 상기 제2 색필터의 일면에 위치하는 제2 색변환층,
    상기 표시 패널을 향하는 상기 기판의 상기 일면에 위치하는 투과층,
    상기 제1 색필터와 상기 제2 색필터 사이에 위치하는 차광 부재, 및
    상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 캡핑층을 포함하고,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층은 각각 서로 다른 색을 나타내는 적어도 2개의 양자점을 포함하고,
    상기 제1 색변환층은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하고, 제1면은 상기 기판에 수직한 제1 방향을 따라 상기 제1 색필터와 상기 제2면 사이에 위치하고,
    상기 투과층은 서로 대향하는 제3면 및 제4면을 포함하고, 상기 제3면은 상기 제1 방향을 따라 상기 기판과 상기 제4면 사이에 위치하며,
    상기 제4면은 상기 기판으로부터 상기 제1면보다 멀리 위치하고,
    상기 차광 부재는 서로 대향하는 제5면 및 제6면을 포함하고, 상기 제6면은 상기 제1 방향을 따라 상기 제5면과 상기 제1면 사이에 위치하고, 상기 제6면은 상기 제3면보다 상기 기판으로부터 멀리 위치하며, 상기 제4면보다 상기 기판에 가까이 위치하고,
    상기 캡핑층은 단면상 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이, 그리고 상기 제2 색변환층과 상기 투과층 사이에서 상기 차광 부재와 접하는 표시 장치.
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