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KR20190077153A - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20190077153A
KR20190077153A KR1020170178544A KR20170178544A KR20190077153A KR 20190077153 A KR20190077153 A KR 20190077153A KR 1020170178544 A KR1020170178544 A KR 1020170178544A KR 20170178544 A KR20170178544 A KR 20170178544A KR 20190077153 A KR20190077153 A KR 20190077153A
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light blocking
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박근우
윤여건
홍석준
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 색변환 유닛을 포함하고, 색변환 유닛은, 기판상에 위치하며 광원으로부터 입사된 광을 서로 다른 색으로 색변환하여 출광하는 제1 색변환 부재, 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재 및 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재와 중첩하게 위치하는 청색광 차단 필터를 더 포함하고, 상기 청색광 차단 필터의 경계부는 중심부 보다 두껍고, 경계부 영역에 경사각을 갖는다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다. 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 컬러 형성을 위해, 컬러 필터를 사용하는데, 백라이트 광원으로부터 출사된 광이 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터를 통과할 때, 각각의 컬러필터에 의해 광량이 약 1/3로 감소되어 광효율이 낮다.
이러한 광효율 저하를 보완하고 높은 색재현성을 위해 제안되는 포토루미네선트 액정 표시 장치(Photo-Luminescent Liquid Crystal Display Apparatus; PL-LCD)는 기존의 액정 표시 장치에 사용되는 컬러필터를 QDCCL(quantum dot color conversion layer)로 대체한 액정 표시 장치이다. PL-LCD는 광원으로부터 발생되어 액정층에 의해 제어된 자외선 또는 청색광 등 저파장대역의 광이 색전환층(Color Conversion Layer; CCL)에 조사될 때 발생하는 가시광을 이용하여 컬러 영상을 표시한다.
이러한 PL-LCD는 일반 LCD 공정에 비해 비교적 많은 포토(photo) 공정 수 등으로 인해 패널 제작 단가가 높아, 패널 제작 단가를 낮추기 위한 방안들이 모색되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제조 공정을 단순화하여 비용 및 시간이 절감된 색변환 유닛의 제조 방법, 이 방법을 이용하여 제작된 색변환 유닛 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 표시패널, 상기 표시패널로 광을 제공하는 광원 및 상기 광원으로부터 입사된 광을 다른 색으로 색변환하는 색변환 유닛을 포함하고, 상기 색변환 유닛은,기판상에 위치하며 광원으로부터 입사된 광을 서로 다른 색으로 색변환하여 출광하는 제1 색변환 부재, 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재; 및 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재와 중첩하게 위치하는 청색광 차단 필터를 더 포함하고, 상기 청색광 차단 필터는 중심부 보다 경계부에서 더 큰 두께를 갖는다.
상기 제1 색변환 부재는 상기 청색광 차단 필터와 서로 접촉된다.
상기 청색광 차단 필터의 경계부는 중심부 보다 0.05~0.1 ㎛ 범위로 더 큰 두께를 갖는다.
상기 제1 색변환 부재는 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 코팅층을 더 포함한다.
상기 코팅층은 4불화탄소이다.
상기 청색광 차단 필터는 경계부 영역에서 10° 내지 40°의 경사각을 갖는다.
상기 제1 색변환 부재는 6~7㎛ 범위의 높이를 갖는다.
상기 청색광 차단 필터는 1.2~1.7㎛ 범위의 높이를 갖는다.
상기 제1 색변환 부재는 폭 방향으로 연장된 홈부를 갖는다.
상기 제1 색변환 부재는 평면상에서 폭 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 포함한다.
상기 돌출부는 서로 엇갈리게 배열된다.
상기 색변환 부재 사이에 배치된 블랙매트릭스를 더 포함한다.
차단 필터상기 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함한다.
상기 광원은 청색 광원이다.
상기 색변환 유닛은 상기 표시 패널 상에 배치된다.
상기 표시패널은 박막트랜지스터 및 화소전극이 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함한다.
상기 색변환 유닛은 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된다.
상기 색변환 유닛은 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조방법은, 표시기판을 준비하는 단계; 상기 표시기판 상에 제1 마스크를 이용하여 제1 색변환 부재를 형성하는 단계, 상기 제1 색변환 부재가 형성된 기판 상에 청색광 차단 물질을 코팅하여 청색광 차단 필터를 형성하는 단계, 상기 청색광 차단 필터 상에 제2 마스크를 이용하여 제2 색변환 부재를 형성하는 단계 및 상기 청색광 차단 필터 상에 제3 마스크를 이용하여 제3 색변환 부재를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 색변환 부재를 형성하는 단계는, 상기 제1 색변환 부재 상에 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 코팅층을 더 형성한다.
상기 제1 마스크에 의해 상기 폭 방향으로 연장된 홈부를 갖는 제1 색변환 부재를 형성한다.
상기 제1 마스크에 의해 폭 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 제1 색변환 부재를 형성한다.
상기 표시기판을 준비하는 단계는, 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 및 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 유닛의 제조 공정은 마스크를 이용하지 않고 청색광 차단 필터를 형성하는 바 제조 공정이 간단하여 비용 및 시간의 절감이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 A부분을 확대한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 부재의 형상을 예시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 부재의 형상을 예시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 부재의 형상을 예시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 부재의 형상을 예시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 인접한 복수의 화소에 대한 평면 배치도이다.
도 10은 본 발명의 화소영역 화소 영역의 Ⅵ- Ⅵ에 대한 표시 패널의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 색변환 유닛의 단면도이다.
도 15는 도 14의 (c) 단계의 제조 공정을 상세히 설명하기 위한 색변환 유닛의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 유닛의 제조 공정을 설명하기 위한 색변환 유닛의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 유닛의 제조 공정을 설명하기 위한 색변환 유닛의 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문은 이를 주로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서, 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하며, 실제 제품에 있는 구성요소가 표현되지 않고 생략되기도 한다. 따라서, 도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 동일한 기능을 하는 구성요소는 동일한 부호로 표시된다.
어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 구성요소의 '상'에 있다 라고 기재되는 것은 어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 구성요소와 직접 접촉하여 배치된 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 층이 개재되어 배치된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략되었으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호가 붙여진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 유닛의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에서 A부분을 확대한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 SEM 사진이다. 도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 부재의 형상을 예시한 평면도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 색변환 유닛에 관하여 설명한다.
색변환 유닛(300)은 기판(310)위에 위치하는 복수개의 색변환 부재(310) 및 청색광 차단 필터(320)를 포함한다.
기판(310)은제1 내지 제4 화소 영역(C1)(C2)(C3)(C4)을 포함하고, 각 화소 영역에 색변환 유닛(300)이 각각 배치된다.
색변환 유닛(300)은 제1 색변환 부재(311), 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313)을 포함한다.
제1 색변환 부재(311), 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313)는 동일한 광을 수신하여 서로 다른 컬러로 변환하여 출사한다.
예를 들어, 청색광이 제1화소 영역(C1)에 배치된 제1 색변환 부재(311), 제2 화소 영역(C2)에 배치된 제2 색변환 부재(312) 및 제3화소 영역(C3)에 배치된 제3 색변환 부재(313)에 입사되면, 제1 내지 제3 화소 영역(C1)(C2)(C3)에서 각각 청색광, 적색광, 녹색광이 출사될 수 있다.
제1 색변환 부재(311)는 투명 폴리머로 이루어져 있으며, 광원으로부터 공급된 청색광이 투과하며 청색을 나타낸다. 청색을 출광하는 영역에 해당하는 제1 색변환 부재(311)는 별도의 형광체 또는 퀀텀닷없이 입사된 청색을 출광하는 물질(일례로써 감광성 수지 등의 폴리머, TiO2)을 포함한다.
제2 색변환 부재(312)및 제3 색변환 부재(313)는 광원으로부터 입사된 광을 서로 다른 색으로 색변환하여 출광한다. 제2색변환 부재(312)는 광원으로부터 공급된 청색광을 적색광으로 변환하여 출광하고, 제3색변환 부재(313)는 광원으로부터 공급된 청색광을 녹색광으로 변환하여 출광한다.
제2 색변환 부재(312), 제3 색변환 부재(313)는 색을 변환하는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함할 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 퀀텀닷이 다른 퀀텀닷을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
청색광 차단 필터(320)는 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313)와 중첩하게 위치한다. 또한, 청색광 차단 필터(320)는 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313) 사이에 연결되도록 형성되어 있다.
청색광 차단 필터(320)이 측면은 제1 색변환 부재(311)의 측면과 서로 접촉되도록 형성되어 있다.
청색광 차단 필터(320)는 제1 색변환 부재(311)와 접촉된 측면에서부터 청색광 차단 필터(320)의 중심부 쪽으로 갈수록 두께가 줄어드는 형상을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 경계부가 중심부 보다 높이가 더 높다. 청색광 차단 필터(320)의 경계부는 예각의 경사각을 갖는다. 경사각은 10° 내지 40 ° 범위 일 수 있다.
청색광 차단 필터(320)는 1.2~1.7㎛ 범위의 높이를 가지며, 경계부가 중심부 보다 0.05~0.1 ㎛ 더 높게 형성된다.
청색광 차단 필터(320)는 BiO2, ZnO, Ce2O3 중 어느 하나의 물질과 CaCO3, ZrO2, TiO, Ar2O3 중 어느 하나의 물질이 혼합되어 이루어지거나, 이에 제한되지 않고 청색광을 차단하기 위한 어떠한 물질도 가능할 수 있다.
청색광 차단 필터(320)는 400nm 내지 500nm의 파장대의 빛을 흡수하기 때문에, 이의 파장대를 갖는 청색광만이 차단된다. 이때, 청색광 차단 필터(320)의 투과율은 450nm의 파장에서 5% 이하, 535nm에서 80% 이상 및 650nm에서 90% 이상이다.
즉, 청색광 차단 필터(320)는 광원으로부터 발광되는 청색광이 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313)를 통과하여 적색(R) 및 녹색(G)의 컬러를 구현하는 과정에서 혼색이 발생하는 것을 방지한다.
각각의 화소 영역 사이에 빛을 투과시키지 않는 물질을 포함한 블랙매트릭스(BM)가 형성될 수 있다.
즉, 각각의 제1 색변환 부재(311), 제2 색변환 부재(312) 및 제3 색변환 부재(313) 사이에는 블랙매트릭스(BM)가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 블랙매트릭스(BM)가 색변환 패널(300) 하부에 배치되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 변형예에서, 블랙매트릭스(BM)는 색변환 패널(300) 상부에 배치될 수 있다.
상기 블랙매트릭스(BM) 상에는 상기 블랙매트릭스(BM)로 인하여 발생할 수 있는 단차를 제거하기 위한 평탄화층(미도시)이 배치될 수 있다. 이러한 평탄화층은 유기 물질을 포함할 수 있다. 발명의 실시예에 따라 평탄막은 생략될 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)는 화소 전극(미도시)의 형상과 대응하여 스트라이프(stripe) 형상일 수 있다. 복수개의 스트라이프 각각이 서로 이격되어 기판상에 배치된다. 스트라이프는 60㎛ 의 폭을 갖고, 스트라이프 간의 이격 거리는 240 ㎛ 이다. 스트라이프는 가로 또는 세로로 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)는 화소 전극(미도시)의 형상과 대응하여 삼각파 형상일 수 있다. 복수개의 삼각파 각각이 서로 이격되어 기판상에 배치된다. 삼각파 각각은 약 120 ℃ 둔각을 갖고, 60㎛ 의 폭을 갖는다. 삼각파 간의 이격 거리는 240 ㎛ 이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)는 화소 전극(미도시)의 형상과 대응하여 섬(island) 형상일 수 있다. 복수개의 섬 형상이 서로 이격되어 기판 상에 배치된다. 삼각파의 꼭지점과 이웃한 꼭지점까지의 거리는 약 315 ㎛ 일 수 있다.
도 5에 도시된 섬(island) 형상은 직사각형이거나 가운데가 볼록한 형태의 사각형상일 수 있다. 섬(island)형상은 복수개가 가로 또는 세로로 나열될 수 있다. 각각의 섬들의 열들 간 이격거리는 240 ㎛ 일 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 섬은 약 60 ㎛의 폭과 280㎛의 길이를 갖고, 동일 열에서 섬들의 간격은 약 35 ㎛ 이다. 도 5의 (b)에 도시된 섬은 약 60 ㎛의 폭과 15㎛의 길이를 갖고, 동일 열에서 섬들의 간격은 약 15 ㎛ 이다.
섬들의 이격 거리는 최소 6 ㎛ 이상 자유롭게 변경가능하다.
도 6의 (a)를 참조하면, 제1 색변환 부재는 평면상에서 폭 방향으로 연장된 홈부(601)를 갖는다. 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 제1 색변환 부재는 평면상에서 폭 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부(602)를 갖는다. 또한, 도 6의 (c)을 참조하면, 제1 색변환 패널 상에 적어도 하나 이상의 홈부(603)를 갖는다.
도 6의 (a)와 같이 홈부(601)는 서로 엇갈리게 배열된다. 또는 도 6의 (b)와 같이 돌출부(602)는 서로 대응되게 배열된다.
돌출부(602) 또는 홈부(601)의 이격 거리는 자유롭게 변경가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 개략적인 단면도이다.
도 1과 동일한 도면부호는 동일한 구성요소이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1 색변환 부재(311)는 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 코팅층을 더 포함한다.
코팅층(330)은 F를 함유한 성분을 코팅처리하여 형성할 수 있다. F를 함유한 성분은 CF4일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 인접한 복수의 화소에 대한 평면 배치도이고, 도 10은 본 발명의 화소영역 화소 영역의 Ⅵ- Ⅵ에 대한 표시 패널의 단면도이다.
먼저, 도 8내지 도 10을 참조하여 간략하게 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 색변환 패널(300), 표시 패널(100) 및 라이트 어셈블리(500)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 표시 영역 및 영상을 표시하지 않는 비표시 영역을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 영상을 나타내는 액정 패널(150) 및 액정 패널(150)의 양면에 위치하는 편광판(112, 122)을 포함할 수 있다.
액정 패널(150)의 양면에 라이트 어셈블리(500)에서 입사되는 빛을 편광시키기 위한 제1 편광판(112) 및 제2 편광판(122)이 위치한다. 제1 편광판(112)은 라이트 어셈블리(500)와 마주할 수 있으며, 제2 편광판(122)은 색변환 패널(300)과 마주하거나 접촉할 수 있다.
이때 편광판(112)은 코팅형 편광판, 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer) 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 이러한 편광판(112)은 필름 형태, 도포 형태, 부착 형태 등 다양한 방법으로 표시 패널(100)의 상면에 위치할 수 있다. 그러나 이러한 설명은 일례에 해당하는바 이에 한정되지 않는다.
라이트 어셈블리(500)는 상기 표시 패널(100)에 제1 광(L1)을 공급한다. 상기 제1 광(L1)은 가시광이 갖는 파장 범위 내의 파장을 가질 수 있고, 예를 들어 청색광일 수 있다.
라이트 어셈블리(500)는 제1 편광판(12) 배면에 위치하며 광을 발생하는 광원 및 상기 광을 수신하고 수신된 광을 표시 패널(100) 및 색변환 패널(300) 방향으로 가이드하는 도광판(미도시)을 포함할 수 있다.
일례로써, 라이트 어셈블리(500)는 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함할 수 있으며 일례로써 청색 발광 다이오드일 수 있다. 본 발명에 따른 광원은 도광판의 적어도 하나의 측면에 배치되는 에지형 라이트 어셈블리이거나, 라이트 어셈블리(500)의 광원이 도광판(미도시)의 직하부에 위치하는 직하형일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 전술한 색변환 패널(300)은 표시 패널(100) 상에 배치되어, 광원에서 발광되어 표시 패널(100)을 통해 방출되는 광의 색을 변환한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 인접한 복수의 화소에 대한 평면 배치도이다.
이하에서는 도 9를 참조하여 전술한 표시 패널(100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이상에서 라이트 어셈블리(500)는 전술한 구성요소와 동일한바 설명을 생략한다.
액정 패널(도 10의 150)은 영상을 나타내기 위해 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 기판(101), 하부 기판(101)과 마주하며 제2 절연 기판(210)을 포함하는 상부 기판(102) 및 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 사이에 개재된 액정층(103)을 포함한다.
액정 패널(150)의 양면에는 편광판(112, 122)이 위치한다.
하부 기판(101)이 포함하는 제1 절연 기판(110)의 위에는 다수의 화소 전극이 매트릭스 형태로 위치한다.
제1 절연 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 연장되며 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175), 및 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 위치하는 보호막(180) 및 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되는 화소 전극(191)이 위치한다.
게이트 전극(124) 위에 위치하는 반도체층(154)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)에 의해 노출된 영역에서 채널층을 형성하며, 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 형성한다.
다음, 제1 절연 기판(110)과 마주하며 이격된 제2 절연 기판(210) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다.
공통 전압을 인가받는 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 전계를 형성하여, 액정층(103)에 위치하는 액정 분자(31)들을 배열시킨다. 공통 전극(270)은 하부 기판(101)에 형성될 수도 있다.
액정층(103)은 다수의 액정 분자(31)들을 포함하고, 액정 분자(31)들은 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 액정 분자들의 배열에 따라 라이트 어셈블리(500)로부터 수신된 광의 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
블랙매트릭스(BM)는 상기 제1 기판(102)의 차광 영역에 대응하여 형성된다. 상기 차광 영역은 상기 데이터 라인(DL), 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 게이트 라인(GL)이 형성된 영역으로 정의될 수 있다. 상기 차광 영역에는 통상적으로 화소 전극(PE)이 형성되지 않으므로, 액정 분자가 배향되지 않아 빛샘이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 블랙매트릭스(BM)는 상기 차광 영역에 형성되어 상기 빛샘을 차단한다. 따라서, 상기 블랙매트릭스(BM)는 색변환 패널(도 8의 300)의 기판에 형성될 수도 있고, 표시 패널(도 8의 100)에 포함되도록 형성될 수도 있다.
상기 블랙매트릭스(BM)는 광을 흡수하는 차단 필터를 형성하고 상기 차단 필터를 포토리소래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 선택적으로 다른 방법, 예를 들어 잉크젯 방법 등으로도 형성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다
도 11을 참조하면, 표시패널(100)은 영상을 나타내기 위해 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 기판(101), 하부 기판(101)과 마주하며 제2 절연 기판(210)을 포함하는 상부 기판(102) 및 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 사이에 개재된 액정층(103)을 포함한다. 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 외면에는 편광판(112, 122)이 각각 배치된다.
도 7 내지 도 10에 도시된 실시예와는 달리 도 11을 참조한 실시예는, 색변환 패널이 표시 패널(100) 외부가 아닌 내부에 배치된다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 색변환 패널이 하부 기판(101)과 액정층(103) 사이에 배치된다.
색변환 패널(300)이 표시패널(200) 내부에 배치되어도 표시 장치는 실시예 1과 동일한 효과를 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다
도 12를 참조하면, 표시패널(100)은 영상을 나타내기 위해 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 기판(101), 하부 기판(101)과 마주하며 제2 절연 기판(210)을 포함하는 상부 기판(102) 및 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 사이에 개재된 액정층(103)을 포함한다. 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 외면에는 편광판(112, 122)이 각각 배치된다.
도 7 내지 도 9에 도시된 실시예와는 달리 도 12를 참조한 실시예는, 색변환 패널(300)이 표시 패널(100) 외부가 아닌 내부에 배치된다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 색변환 패널이 상부 기판(102)과 액정층(103) 사이에 배치된다.
색변환 패널(300)이 표시패널(200) 내부에 배치되어도 표시 장치는 실시예 1과 동일한 효과를 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다
도 13을 참조하면, 표시패널(100)은 영상을 나타내기 위해 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 기판(101), 하부 기판(101)과 마주하며 제2 절연 기판(210)을 포함하는 상부 기판(102) 및 하부 기판(101)과 상부 기판(102) 사이에 개재된 액정층(103)을 포함한다.
도 7 내지 도 12에 도시된 실시예와는 달리 도 13을 참조한 실시예에서는 색변환 패널(300)이 표시 패널(100)과 라이트 어셈블리(500) 사이에 배치된다.
색변환 패널(300)이 표시패널(200) 하측에 배치되어도 표시 장치는 실시예 1과 동일한 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 도 14 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정에 대하여 살펴본다.
표시 장치를 제조하기 위해 먼저, 표시기판을 준비한다.
표시기판은, 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하여 준비한다. 박막 트랜지스터와 화소전극을 형성하는 방법은 당업자에게는 자명하므로 명세서의 간략화를 위해 생략한다.
도 1 내지 도 13에서 전술한 바와 같이, 색변환 패널은 표시패널 상에 배치되거나, 표시패널의 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치될 수도 있다.
따라서, 도 14 내지 도 17에서 설명한 색변환 패널(300)의 기판(310)은 표시패널의 박막트랜지스터와 화소전극이 형성된 제1 기판일 수 있다. 또한, 색변환 패널(300)의 기판(310)은 표시패널의 제2 기판일 수도 있다.
도 14의 (a) 내지 (e)는 표시 장치의 제조 공정에 따른 색변환 패널의 단면도이고, 도 15는 도 14의 (b) 공정을 상세히 설명하기 위한 단면도이다.
우선 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 준비된 투명 기판(310)의 제 1 내지 제 3 화소 영역(C1)(C2)(C3)(C4)을 구획하는 BM을 형성한다.
BM이 화소 영역 사이에 배치되면, 각각 화소 영역의 빛샘, 서로 혼색되는 것을 방지할 수 있다.
BM은 기판(310) 위에 BM 마스크를 사용하여 포토리소래피를 방법으로 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 선택적으로 다른 방법, 예를 들어 잉크젯 방법 등으로도 형성할 수 있다.
다른 변형예에서, BM 층의 형성은 생략할 수 있다.
다음, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)를 형성한다.
투명 폴리머를 기판(310) 표면에 균일한 두께로 도포한다. 투명 폴리머의 두께는 6~7㎛ 일 수 있다. 다음 마스크에 설계된 패턴을 유리기판에 정렬시킨 후 노광한다. 이 후, 감광액을 현상함으로써 PR 패턴을 형성할 수 있다.
도 14의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)가 배치된 기판(310) 상에 청색광 차단 필터(320)를 코팅하여 형성한다.
청색광 차단 필터(320)의 형성은 도 15를 참조하여 이하에 설명한다.
도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)가 형성된 기판 상에 청색광 차단 물질을 전면 코팅한다.
청색광 차단 물질의 재료는 BiO2, ZnO, Ce2O3 중 어느 하나의 물질과 CaCO3, ZrO2, TiO, Ar2O3 중 어느 하나의 물질이 혼합되어 이루어지거나, 이에 제한되지 않고 청색광을 차단하기 위한 어떠한 물질도 가능할 수 있다. 청색광 차단 물질의 점도는 3 cps 내지 4 cps이다.
도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)가 형성된 기판 상에 청색광 차단 물질을 전면 코팅하면, 제1 색변환 부재(311) 상의 청색광 차단 물질은 제1 색변환 부재(311)가 형성되지 않은 영역으로 흘러내린다.
이에 제1 색변환 부재(311)와 청색광 차단 필터(320)는 직접 접촉하게 형성되고, 청색광 차단 필터(320)는 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단층(320)의 경계부가 중심부와 비교하여 더 두껍게 형성된다.
또한, 제1 색변환 부재(311) 상의 청색광 차단 물질의 흘러내림으로 인해, 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단층(320)의 경계부분에 경사가 형성된다.
청색광 차단 형성 물질이 흘러내린 후, 제1 색변환 부재(311) 상부에 잔류되어 있는 청색광 차단 형성 물질은 약 800~900 Å이다.
도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311) 및 청색광 차단 필터(320)가 형성된 기판을 애싱(ashing)처리한다. 애싱을 위해 O2가스를 이용한다.
도 15의 (d)에 도시된 바와 같이, 애싱 처리가 끝난 기판(310)의 제1 색변환 부재(311)상에는 청색광 차단 물질이 거의 남지 않게 된다.
제1 색변환 부재(311) 상부의 청색광 차단 물질의 잔류량을 최소화하기 위해 제1 색변환 부재(311)의 제1 마스크는 전술한 바와 같은 홈부 또는 돌출부를 가질 수 있다.
예컨대 도 6의 (a)에 형성된 바와 같은 홈(601)을 따라 청색광 차단 물질이 쉽게 배수될 수 있다.
다시, 도 14로 되돌아와서, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, 청색광 차단 필터(320) 상에 제2 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제2 마스크를 이용하여 기판(310) 표면에 도포하고, 노광하여 제2 색변환 부재(312)를 형성한다.
다음 도 14의 (e)에 도시된 바와 같이, 제3 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제3 마스크를 이용하여 제3 색변환 부재(313)를 형성한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청색광 차단 필터의 제조 공정을 설명하기 위한 표시 장치의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 16의 (a)는 도 13에서 전술한 바와 같은 방법에 따라 BM이 형성된 기판 상에 제1 색변환 부재(311-1)를 도시하고 있다.
다음, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재를 형성하기 위해 투명 폴리머를 기판(310) 표면에 균일한 두께로 도포한다. 투명 폴리머의 두께는 6~7㎛ 일 수 있다. 다음 마스크에 설계된 패턴을 유리기판에 정렬시킨 후 노광한다. 이 후, 감광액을 현상함으로써 PR 패턴을 형성할 수 있다.
도 16의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 색변환 부재(311) 표면에 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 물질을 코팅한다. 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 물질은 예컨대 CF4 플라즈마 처리일 수 있다.
도 16의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)들의 단차를 이용하여 청색광 차단 물질을 코팅하여 청색광 차단 필터(320)를 형성한다.
청색광 차단 필터(320)는 마스크 없이 청색광 차단 물질을 제1 색변환 부재(311)가 형성된 기판 상에 전면 코팅하여 형성할 수 있다.
제1 색변환 부재(311-1)와 이웃한 제1 색변환 부재(311-2) 사이에 청색광 차단 필터(320)가 형성된다.
청색광 차단 필터(320)는 약 1.2~1.7㎛의 높이로 형성한다.
청색광 차단 물질의 재료는 BiO2, ZnO, Ce2O3 중 어느 하나의 물질과 CaCO3, ZrO2, TiO, Ar2O3 중 어느 하나의 물질이 혼합되어 이루어지거나, 이에 제한되지 않고 청색광을 차단하기 위한 어떠한 물질도 가능할 수 있다. 청색광 차단 물질의 점도는 3 cps 내지 4 cps이다.
제1 색변환 부재(311)의 소수성을 갖는 물질을 코팅하므로, 제1 색변환 부재(311) 상에 청색광 차단 물질을 전면 코팅하여도 제1 색변환 부재(311) 상에는 청색광 차단 물질이 거의 잔류하지 않는다.
이에 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단 필터(320)는 직접 접촉하게 형성되고, 청색광 차단 필터(320)는 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단층(320)의 경계부가 중심부와 비교하여 더 두껍게 형성된다.
또한, 제1 색변환 부재 상의 청색광 차단 물질의 흘러내림으로 인해, 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단 필터(320)의 경계부분에 경사가 형성된다.
제1 색변환 부재(311)상에 청색광 차단 물질의 잔류량을 최소화하기 위해 제1 색변환 부재(311)의 제1 마스크는 전술한 바와 같은 홈부 또는 돌출부를 가질 수 있다.
제1 색변환 부재(311) 상부의 청색광 차단 물질의 잔류량을 최소화하기 위해 제1 색변환 부재(311)의 제1 마스크는 전술한 바와 같은 홈부(601) 또는 돌출부(602)를 가질 수 있다.
예컨대 도 6의 (a)에 형성된 바와 같은 제1 색변환 부재의 평면상에서 폭방향으로 연장된 홈(601)을 따라 청색광 차단 물질이 쉽게 배수될 수 있다.
도 16의 (e) 및 (f)에 도시된 바와 같이, 청색광 차단층(320) 상에 제2 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제2 마스크를 이용하여 기판(310) 표면에 도포하고, 노광하여 제2 색변환 부재(312)를 형성하고, 제3 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제3 마스크를 이용하여 제3 색변환 부재(313)를 형성한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 청색광 차단층의 제조 공정을 설명하기 위한 표시 장치의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 17의 (a)는 도 14에서 전술한 바와 같은 방법에 따라 BM이 형성된 기판 상에 제1 색변환 부재(311-1)를 도시하고 있다.
다음, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 변환층을 형성하기 위해 투명한 폴리머를 기판(310) 표면에 균일한 두께로 도포한다. 도포 두께는 6~7㎛ 일 수 있다. 다음 마스크에 설계된 패턴을 유리기판에 정렬시킨 후 노광한다. 이 후, 감광액을 현상함으로써 PR 패턴을 형성할 수 있다.
도 17의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 색변환 부재(311)의 단차를 이용하여 청색광 차단 필터(320)를 프린팅한다.
청색광 차단 필터(320)는 마스크를 사용하지 않고, 잉크젯 방법에 의해 부분적으로 청색광 차단층을 프린팅한다.
예컨대, 제1 색변환 부재(311-1)과 이웃한 제1 색변환 부재(311-2) 사이에 잉크젯 노즐로부터 청색광 차단 물질을 분사하여, 청색광 차단 필터를 형성한다.
제1 색변환 부재(311-1)과 이웃한 제1 색변환 부재(311-2) 사이의 영역에 청색광 차단 필터(320)가 형성된다.
청색광 차단 필터(320)는 약 1.2~1.7㎛의 높이로 형성한다.
청색광 차단 물질의 재료는 BiO2, ZnO, Ce2O3 중 어느 하나의 물질과 CaCO3, ZrO2, TiO, Ar2O3 중 어느 하나의 물질이 혼합되어 이루어지거나, 이에 제한되지 않고 청색광을 차단하기 위한 어떠한 물질도 가능할 수 있다. 청색광 차단 물질의 점도는 3 cps 내지 4 cps이다.
이에 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단 필터(320)는 직접 접촉하게 형성되고, 청색광 차단 필터(320)는 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단 필터(320)의 경계부가 중심부와 비교하여 더 두껍게 형성된다.
또한, 제1 색변환 부재(311)과 청색광 차단 필터(320)의 경계부분에 경사가 형성된다.
도 17의 (e) 및 (f)에 도시된 바와 같이, 청색광 차단 필터(320) 상에 제2 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제2 마스크를 이용하여 기판(310) 표면에 도포하고, 노광하여 제2 색변환 부재(312)를 형성하고, 제3 색변환 양자점-포토리지스트(B-PR)를 제3 마스크를 이용하여 기판(310) 표면에 도포하고, 노광하여 제3 색변환 부재(313)를 형성한다.
이상에서 설명한 표시 장치의 제조 공정은 마스크를 이용하지 않고 청색광 차단층을 형성하는 바 제조 공정이 간단하여 비용 및 시간의 절감이 가능하다.
이상에서 설명된 표시 장치의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100 : 표시 패널
300 : 색변환 패널
320 : 청색광 차단 필터
311 : 제1색변환 부재
312 : 제2 색변환 부재
313 : 제3색변환 부재
500 : 라이트 어셈블리

Claims (20)

  1. 표시패널;
    상기 표시패널로 광을 제공하는 광원; 및
    상기 광원으로부터 입사된 광을 다른 색으로 색변환하는 색변환 유닛
    을 포함하고,
    상기 색변환 유닛은,
    기판상에 위치하며 광원으로부터 입사된 광을 서로 다른 색으로 색변환하여 출광하는 제1 색변환 부재, 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재; 및 상기 제2 색변환 부재와 제3 색변환 부재와 중첩하게 위치하는 청색광 차단 필터를 포함하고,
    상기 청색광 차단 필터는 중심부 보다 경계부에서 더 큰 두께를 갖는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 색변환 부재는 상기 청색광 차단 필터와 측면이 서로 접촉되는, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 청색광 차단 필터의 경계부는 중심부 보다 0.05~0.1 ㎛ 범위로 더 큰 두께를 갖는, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환 부재는 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 코팅층을 더 포함하는, 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 코팅층은 4불화탄소인, 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 청색광 차단 필터는 경계부 영역에서 10° 내지 40°의 경사각을 갖는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환 부재는 6~7㎛ 범위의 높이를 갖는, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 청색광 차단 필터는 1.2~1.7㎛ 범위의 높이를 갖는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 색변환 부재는 폭 방향으로 연장된 홈부를 갖는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환 부재는 평면상에서 폭 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 돌출부는 서로 엇갈리게 배열된 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 색변환 부재 사이에 배치된 블랙매트릭스를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 유닛은 상기 표시 패널 상에 배치되는 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널은
    박막트랜지스터 및 화소전극이 배치된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 색변환 유닛은 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이 또는 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치되는 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 색변환 부재 및 제3 색변환 부재는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함하는 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 청색 광원인 표시 장치.
  17. 표시기판을 준비하는 단계;
    상기 표시기판 상에 제1 마스크를 이용하여 제1 색변환 부재를 형성하는 단계;
    상기 제1 색변환 부재가 형성된 기판 상에 청색광 차단 물질을 코팅하여 청색광 차단 필터를 형성하는 단계;
    상기 청색광 차단 필터 상에 제2 마스크를 이용하여 제2 색변환 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 청색광 차단 필터 상에 제3 마스크를 이용하여 제3 색변환 부재를 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 청색광 차단 필터는 중심부 보다 경계부에서 더 큰 두께를 갖도록 형성되는, 표시 장치 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 색변환 부재를 형성하는 단계는,
    상기 제1 색변환 부재 상에 상기 청색광 차단 필터에 대하여 소수성을 갖는 코팅층을 더 형성하는 표시 장치 제조방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 색변환 부재를 형성하는 단계는,
    상기 제1 마스크에 의해 홈부 또는 돌출부를 포함하는 제1 색변환 부재를 형성하고, 상기 홈부는 폭 방향으로 연장되고, 상기 돌출부는 폭 방향으로 돌출된 표시 장치 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 표시기판을 준비하는 단계는,
    제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시 장치 제조방법.
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