KR101877463B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

표시장치가 개시된다. 표시장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 다수 개의 기공들을 포함하는 담체부; 및 상기 기공들 내에 배치되는 색 변환 매체를 포함한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
실시예는 표시장치에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 하면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조이다.
직하형은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로서, 액정표시패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정표시패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다.
이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 휘도의 균일성을 확보하기 위하여 에지형에 비하여 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해, 백라이트 유닛을 구성하는 청색 광을 발진하는 블루 LED의 전방에 청색 광을 받으면 적색파장 또는 녹색파장으로 변환되는 다수의 양자점이 분산된 양자점바를 구비시켜, 상기 양자점바에 청색 광을 조사함으로써, 양자점바에 분산된 다수의 양자점들에 의해 청색광, 적색 광 및 녹색 광이 혼합된 광이 도광판으로 입사되어 백색광을 제공한다.
이때, 상기 양자점바를 이용하여 도광판에 백색광을 제공할 경우 고색재현을 구현할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 청색 광을 발진하는 블루 LED의 일측에 LED와 신호를 전달하고, 전원공급하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuits Board)가 구비되며, FPCB의 하면에는 접착부재가 더 구비될 수 있다.
이와 같이, 블루 LED로부터 발진하는 광이 누출되면 양자점바를 통해 도광판에 제공되는 백색광을 사용하여 다양한 형태로 영상을 표시하는 표시장치가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 양자점이 적용된 표시장치에 관하여, 한국 특허 공개 공보 10-2011-0068110 등에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 휘도 및 색 재현성을 가지는 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 다수 개의 기공들을 포함하는 담체부; 및 상기 기공들 내에 배치되는 색 변환 매체를 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 기판; 및 상기 기판 상에 배치되고, 서로 이격되는 다수 개의 색 변환부들을 포함하고, 상기 색 변환부들은 상기 기판 상에 배치되고, 다수 개의 기공들을 포함하는 담체부; 및 상기 기공들 내에 배치되는 색 변환 매체를 포함한다.
실시예에 따른 표시장치는 상기 담체부 및 상기 색 변환 매체를 사용하여, 컬러를 가지는 영상을 표시할 수 있다. 즉, 상기 색 변환부들은 상기 담체부 및 상기 색 변환 매체를 사용하여 컬러를 구현할 수 있다.
특히, 상기 색 변환 매체는 상기 기공들에 배치되고, 상기 기공들은 입사되는 광을 가이드할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 표시장치는 상기 색 변환 매체 내에서의 광의 경로를 증가시킬 수 있으므로, 색 변환 효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 표시장치는 향상된 색 재현성을 가질 수 있다.
또한, 상기 기공들은 상기 기판으로부터 상방으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 색 변환부들은 입사되는 광의 직진성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 표시장치는 상기 입사광의 특성, 예를 들어, 직진성 등을 향상시키고, 향상된 휘도를 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 액정패널을 도시한 단면도이다.
도 3은 컬러필터 기판의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 담체부를 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 9는 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 부재, 전극, 층, 부 또는 기판 등이 각 패널, 부재, 전극, 층, 부 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 개략도이다. 도 2는 실시예에 따른 액정패널을 도시한 단면도이다. 도 3은 컬러필터 기판의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 담체부를 도시한 평면도이다. 도 5 내지 도 9는 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정 패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정 패널(20)에 광을 출사한다. 더 자세하게, 상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정 패널(20)에 백색 광을 출사할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정 패널(20)에 직하 방식 또는 에지 방식으로 면 광을 출사할 수 있다. 또한, 상기 백라이트 유닛(10)은 광을 발생시키는 광원(11)을 포함한다. 상기 광원(11)은 다수 개의 발광다이오드들을 포함할 수 있다.
상기 액정 패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10) 아래에 배치된다. 상기 액정 패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 이용하여 하방으로 영상을 표시한다. 더 자세하게, 상기 액정 패널(20)은 상기 액정 패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광의 세기를 픽셀 단위로 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 액정 패널(20)은 컬러필터 기판(100), 박막트랜지스터 기판(200), 및 액정층(300)을 포함한다.
상기 컬러필터 기판(100)은 상기 박막트랜지스터 기판(200)과 대향된다. 상기 컬러필터 기판(100)은 상기 박막트랜지스터 기판(200)에 대향한다. 상기 컬러필터 기판(100)은 상기 박막트랜지스터 기판(200)과 소정의 간격으로 이격된다. 상기 컬러필터 기판(100)은 제 1 투명 기판(110), 투명 도전층(120), 블랙 매트릭스(130), 다수 개의 색 변환부들(140) 및 공통 전극(150)을 포함한다.
상기 제 1 투명 기판(110)은 투명하며, 플레이트 형상을 가진다. 상기 제 1 투명 기판(110)은 유리기판 일 수 있다. 또한, 상기 제 1 투명 기판(110)은 절연체이다.
상기 투명 도전층(120)은 상기 제 1 투명 기판(110) 상에 배치된다. 상기 투명 도전층(120)은 상기 제 1 투명 기판(110)에 전체적으로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전층(120)은 투명한 도전체를 포함할 수 있다. 상기 투명 도전층(120)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 투명 도전층(120)은 상기 색 변환부들(140)의 담체부(143)을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 투명 도전층(120)은 상기 공통 전극(150)의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 공통 전극(150)은 상기 액정층(300)에 전계를 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 공통 전극(150)은 생략될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(130)는 상기 투명 도전층(120) 상에 배치된다. 상기 블랙 매트릭스(130)는 입사광을 차단한다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(130)는 광 차단부이다. 상기 블랙 매트릭스(130)는 상기 픽셀들에 각각 대응되는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(130)로 검정색 레진 또는 크롬 산화막 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 블랙 매트릭스(130)는 상기 색 변환부들(140)을 서로 나누는 격벽 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(130)는 상기 색 변환부들(140) 사이의 공간에 배치될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(130)는 금속층(131) 및 부식 방지막(132)을 포함한다.
상기 금속층(131)은 상기 투명 도전층(120) 상에 배치된다. 상기 금속층(131)은 상기 투명 도전층(120) 상에 직접 접촉된다. 상기 금속층(131)은 불투명하다. 상기 금속층(131)은 알루미늄을 포함한다. 더 자세하게, 상기 금속층(131)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
상기 부식 방지막(132)은 상기 금속층(131) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 부식 방지막(132)은 상기 금속층(131)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 상기 부식 방지막(132)은 상기 금속층(131)을 전체적으로 덮는다. 상기 부식 방지막(132)의 평면 형상은 상기 금속층(131)의 평면 형상과 일치할 수 있다.
상기 부식 방지막(132)으로 폴리머 등의 유기 물질이 사용될 수 있다. 더 자세하게, 상기 부식 방지막(132)으로 포토레지스트 등이 사용될 수 있다.
상기 금속층(131)은 광을 차단하는 기능을 수행하고, 상기 부식 방지막(132)은 격벽 기능을 수행할 수 있다.
상기 색 변환부들(140)은 상기 제 1 투명 기판(110) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 색 변환부들(140)은 상기 투명 도전층(120) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 색 변환부들(140)은 상기 블랙 매트릭스(130)의 개구부들 내에 배치된다. 상기 색 변환부들(140)은 상기 블랙 매트릭스(130)에 의해서 둘러싸질 수 있다. 즉, 상기 색 변환부들(140)은 상기 블랙 매트릭스(130)에 의해서 서로 이격될 수 있다.
상기 색 변환부들(140)은 백색 광을 입사받아, 컬러를 가지는 광을 출사할 수 있다. 예를 들어, 상기 색 변환부들(140)은 백색 광을 입사받아, 적색 광, 녹색 광 또는 청색 광을 출사시킬 수 있다. 즉, 상기 색 변환부들(140)은 적색 광을 출사시키는 제 1 색 변환부, 녹색 광을 출사시키는 제 2 색 변환부 및 청색 광을 출사시키는 제 3 색 변환부를 포함할 수 있다.
상기 색 변환부들(140)은 담체부(143) 및 색 변환 매체를 포함한다.
상기 담체부(143)는 상기 투명 도전층(120) 상에 배치된다. 상기 담체부(143)는 상기 블랙 매트릭스(130) 내에 배치된다. 상기 담체부(143)는 상기 투명 도전층(120) 상에 직접 배치된다.
상기 담체부(143)는 다수 개의 기공들(144)을 포함한다. 상기 기공들(144)의 직경은 약 20㎚ 내지 약 400㎚일 수 있다. 상기 기공들(144)은 상기 제 1 투명 기판(110)으로부터 상방으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 기공들(144)은 상기 투명 도전층(120)의 상면으로부터 상기 담체부(143)의 상면까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 기공들(144)은 상기 담체부(143)를 관통할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기공들(144)은 육각 기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 담체부(143) 자체가 격벽 형상을 가질 수 있다.
상기 담체부(143)는 투명할 수 있다. 상기 담체부(143)는 약 1.7 내지 1.9의 굴절율을 가질 수 있다. 상기 담체부(143)로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 옥사이드 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 상기 담체부(143)는 알루미늄 옥사이드로 이루어질 수 있다.
상기 색 변환 매체는 상기 기공들(144) 내에 배치된다. 상기 색 변환 매체는 상기 기공들(144) 내에 채워질 수 있다. 상기 색 변환 매체는 상기 담체부(143) 상에도 배치될 수 있다.
상기 색 변환 매체는 양자점, 형광체, 염료 또는 안료를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 색 변환 매체는 입사되는 광의 파장을 변환시키거나, 입사되는 광에서 소정의 파장 대의 광을 필터링하고, 특정 파장 대의 광을 통과시킬 수 있다.
상기 색 변환 매체는 입자 형태로 상기 기공들(144) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 색 변환 매체는 다수 개의 파장 변환 입자들(141)의 형태로 상기 기공들(144) 내에 배치될 수 있다.
더 자세하게, 상기 색 변환부들(140)은 상기 담체부(143), 호스트(142) 및 상기 색 변환 매체로서 상기 파장 변환 입자들(141)을 포함한다.
상기 호스트(142)는 상기 기공들(144) 내에 배치된다. 상기 호스트(142)는 상기 파장 변환 입자들(141)을 분사시킨다. 상기 호스트(142)는 투명하다. 상기 호스트(142)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(141)은 상기 호스트(142) 내에 배치된다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(141)은 상기 호스트(142) 내에 균일하게 분산된다. 상기 파장 변환 입자들(141)은 입사되는 광의 파장을 변환시킬 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(141)은 입사되는 광의 파장을 변환시킨다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(141)은 입사되는 광 중, 제 1 파장 대의 광을 제 2 파장 대의 광 및 제 3 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(141)에 청색 광이 입사되는 경우, 상기 파장 변환 입자들(141)은 적색 광 또는 녹색 광으로 변환시킬 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(141)은 양자점(QD, Quantum Dot)일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기에 따라 조절이 가능하다. 상기 파장 변환 입자들(141)에 사용되는 양자점의 직경은 약 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
또한, 상기 파장 변환 입자들(141)은 형광체를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(141)은 형광체일 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(141)(241)은 적색 형광체 또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 적색 형광체의 예로서는 프라세오디뮴 또는 알루미늄이 도핑된 스트론튬 티타늄 옥사이드계 형광체(예를 들어, SrTiO3:Pr,Al) 또는 프라세오디뮴이 도핑된 칼슘 티타늄 옥사이드계 형광체(예를 들어, CaTiO3:Pr) 등을 들 수 있다.
상기 녹색 형광체의 예로서는 망간이 도핑된 징크 실리콘 옥사이드계 형광체(예를 들어, Zn2SiO4:Mn), 유로퓸이 도핑된 스트론튬 갈륨 설파이드계 형광체(예를 들어, SrGa2S4:Eu) 또는 유로퓸이 도핑된 바륨 실리콘 옥사이드 클로라이드계 형광체(예를 들어, Ba5Si2O7Cl4:Eu) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 색 변환 매체는 염료 및/또는 안료를 포함할 수 있다. 상기 염료 및 안료는 소정의 파장 대의 광을 흡수하고, 소정의 파장 대의 광을 반사하거나, 투과시킨다. 예를 들어, 상기 염료 및 안료는 입사되는 백색 광 중, 청색 광 및 녹색 광을 흡수하고, 적색 광을 반사하거나, 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 염료 및 안료는 상기 백색 광 중, 청색 광 및 적색 광을 흡수하고, 녹색 광을 반사시키거나, 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 염료 및 안료는 상기 백색 광중, 적색 광 및 녹색 광을 흡수하고, 청색 광을 반사시키거나, 투과시킬 수 있다.
즉, 상기 염료 및 안료는 소정의 파장 대의 광을 흡수하고, 특정 파장 대의 광을 반사하거나, 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 염료 및 안료는 적색 염료 및 적색 안료일 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 염료 및 적색 안료로 페릴렌계 화합물 또는 디케토(diketo) 피롤로 피롤(pirrol)계 화합물 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 염료 및 안료는 녹색 염료 및 녹색 안료일 수 있다. 예를 들어, 상기 녹색 염료 및 녹색 안료로 프탈로시아닌계 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 염료 및 안료는 청색 염료 및 청색 안료일 수 있다. 예를 들어, 상기 청색 염료 및 안료로, 구리프탈로시아닌계 화합물 또는 안트라퀴논계 화합물이 사용될 수 있다.
상기 염료 및 안료는 입자 형태로 상기 기공들(144) 내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 염료 및 안료는 상기 파장 변환 입자들(141)과 같이, 입자 형태로 호스트(142) 내에 분산되고, 상기 호스트(142)는 상기 기공들(144) 내에 채워질 수 있다.
이와는 다르게, 상기 염료 및 안료는 상기 담체부(143)에 흡착될 수 있다. 즉, 상기 염료 및 안료는 이온 형태로 상기 담체부(143)에 흡착될 수 있다.
상기 공통 전극(150)은 상기 제 1 투명 기판(110) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 공통 전극(150)은 상기 색 변환부들(140) 및 블랙매트릭스 상에 배치된다. 또한, 상기 색 변환부들(140) 및 상기 공통 전극(150) 사이에 오버 코팅층이 개재될 수 있다.
상기 공통 전극(150)은 투명한 도전체이며, 상기 공통 전극(150)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
또한, 상기 공통 전극(150) 및 상기 액정층(300) 사이에는 배향막이 개재될 수 있다. 상기 배향막은 상기 액정층(300)에 포함된 액정의 배향 방향을 결정할 수 있다.
상기 박막트랜지스터 기판(200)은 상기 컬러필터 기판(100)에 대향한다. 상기 박막트랜지스터 기판(200)은 상기 컬러필터 기판(100)과 함께, 상기 액정층(300)에, 픽셀 단위로 전계를 인가할 수 있다. 상기 박막트랜지스터 기판(200)은 제 2 투명 기판(210) 및 다수 개의 화소 전극들(220)을 포함한다.
상기 제 2 투명 기판(210)은 상기 컬러필터 기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 투명 기판(210)은 상기 제 1 투명 기판(110) 상에 배치되고, 상기 제 1 투명 기판(110)과 대향된다. 상기 제 2 투명 기판(210)은 투명하며, 플레이트 형상을 가진다. 상기 제 2 투명 기판(210)은 유리기판 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 투명 기판(210)은 절연체이다.
상기 화소 전극들(220)은 상기 제 2 투명 기판(210) 아래에 배치된다. 상기 화소 전극들(220)은 상기 액정층(300)에 전계를 인가한다. 상기 화소 전극들(220)은 상기 액정 패널(20)의 픽셀들에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 이에 따라서, 상기 화소 전극들(220)에 의해서, 상기 액정 패널(20)의 픽셀들에 각각 전계가 인가될 수 있다.
상기 화소 전극들(220)은 투명하며, 도전체이다. 상기 화소 전극들(220)로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 박막트랜지스터 기판(200)은 다수 개의 게이트 배선들, 상기 게이트 배선들과 교차하는 다수 개의 데이터 배선들 및 다수 개의 박막 트랜지스터들을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 배선들은 서로 나란히 연장되고, 상기 박막 트랜지스터들에 게이트 신호를 인가한다. 즉, 상기 게이트 배선들은 상기 박막 트랜지스터들을 구동하기 위한 게이트 신호를 인가하기 위한 배선이다.
상기 데이터 배선들은 상기 박막 트랜지스터들의 동작에 의해서, 상기 화소 전극들(220)에 데이터 신호를 인가한다. 상기 데이터 신호에 의해서, 상기 화소 전극들(220)은 상기 액정층(300)에 전계를 인가한다. 즉, 상기 데이터 신호는 상기 화소 전극들(220)이 상기 액정층(300)에 전계를 인가하기 위한 소정의 전압이다.
상기 박막 트랜지스터들은 상기 게이트 배선들 및 상기 데이터 배선들이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터들은 상기 데이터 배선들 및 상기 화소 전극들(220) 사이에서 스위치 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 박막 트랜지스터들은 상기 게이트 신호에 따라서, 상기 화소 전극들(220) 및 상기 데이터 배선들을 선택적으로 연결시킨다.
또한, 상기 박막트랜지스터 기판(200)은 상기 게이트 배선들, 상기 데이터 배선들 및 상기 화소 전극들(220)을 절연시키기 위한 절연막들(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 액정층(300)은 상기 박막트랜지스터 기판(200) 및 상기 컬러필터 기판(100) 사이에 개재된다. 더 자세하게, 상기 액정층(300)은 상기 화소전극(140) 및 상기 공통 전극(150) 사이에 개재된다. 또한, 상기 박막트랜지스터 기판(200) 및 상기 액정층(300) 사이에 및 상기 컬러필터 기판(100) 및 상기 액정층(300) 사이에는 배향막이 개재될 수 있다.
상기 액정층(300)은 상기 공통 전극(150) 및 상기 화소 전극들(220) 사이의 전계에 의해서, 정렬된다. 이에 따라서, 상기 액정층(300)은 통과하는 광의 특성을 픽셀 단위로 조절할 수 있다. 즉, 상기 액정층(300)은 상기 제 2 투명 기판(210) 상 및 상기 제 1 투명 기판(110) 아래에 각각 배치되는 편광필터들과 함께, 인가되는 전계에 의해서 영상을 표시한다.
상기 액정층(300)으로 스메틱 액정, 네마틱 액정 또는 콜레스테릭 액정 등이 사용될 수 있다.
상기 액정 패널(20)이 형성되기 위해서, 상기 컬러필터 기판(100)은 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 투명 기판(110) 상에 투명한 도전 물질이 증착되어, 투명 도전층(120)이 형성된다. 이후, 상기 투명 도전층(120) 상에 알루미늄이 증착되어, 금속층(131)이 형성된다. 상기 금속층(131)은 스퍼터링 공정에 의해서, 형성될 수 있다. 이후, 상기 금속층(131) 상에 부식 방지막(132)이 형성된다. 상기 부식 방지막(132)은 포토레지스트 등과 같은 폴리머에 의해서 형성될 수 있다. 상기 부식 방지막(132)은 노광 공정 및 식각 공정에 의해서 패터닝될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 부식 방지막(132)이 배치되지 않는 영역에 담체부(143)가 형성된다. 상기 담체부(143)는 전기장에 의한 산화막 용출에 의해서 형성될 수 있다.
상기 금속층(131)은 전해질에 담겨진다. 이후, 상기 투명 도전층(120)을 통하여, 상기 금속층(131)에 양극(+)이 인가되고, 상대 전극에 음극(-)이 인가되면, 상기 금속층(131)의 알루미늄 이온이 용액으로 용출된다. 이러한 알루미늄 이온은 전해질의 산소(또는 수산화 이온)과 반응하여, 알루미나를 형성한다.
이때, 알루미나는 전계가 형성되는 방향, 즉, 알루미늄층에 수직한 방향으로 성장하게 된다. 또한, 전계가 인가되는 시간에 따라서, 성장되는 높이가 달라질 수 있다. 이에 따라서, 일 방향으로 연장되는 기공들(144)이 형성될 수 있다. 이후의 에칭 공정 등에 의해서, 상기 기공들(144)의 크기가 제어될 수 있다. 상기 기공들(144)의 직경은 약 20㎚ 내지 약 400㎚일 수 있다. 또한, 상기 기공들(144)의 높이는 약 200㎚ 내지 약 수백㎛ 일 수 있다.
이와 같은 공정에 의해서, 상기 기공들(144)을 포함하는 담체부(143)가 형성된다. 상기 기공들(144)은 상기 투명 도전층(120)에 수직한 방향으로 자가 정렬될 수 있다.
도 7을 참조하면, 잉크 젯 장치 등에 의해서, 상기 담체부(143)에 색 변환 매체가 도팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(141)을 포함하는 수지 조성물이 상기 담체부(143)에 각각 도팅된다. 상기 도팅된 수지 조성물은 모세관 현상 등에 의해서, 상기 기공들(144)에 채워질 수 있다.
이후, 상기 기공들(144)에 채워진 수지 조성물은 광 및/또는 열에 의해서 경화되고, 상기 부식 방지막(132) 내에 다수 개의 색 변환부들(140)이 형성된다.
도 8을 참조하면, 상기 색 변환부(140) 및 상기 부식 방지막(132) 상에 투명한 도전 물질이 증착되고, 공통 전극(150)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 컬러필터 기판(100)이 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 컬러필터 기판(100) 상에 박막트랜지스터 기판(200)이 배치되고, 상기 두 기판들 사이에 액정이 주입되어, 액정층(300)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 액정 패널(20)이 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 담체부(143) 및 상기 색 변환 매체를 사용하여, 컬러를 가지는 영상을 표시할 수 있다. 즉, 상기 색 변환부들(140)은 상기 담체부(143) 및 상기 색 변환 매체를 사용하여 컬러를 구현할 수 있다.
특히, 상기 색 변환 매체는 상기 기공들(144)에 배치되고, 상기 기공들(144)은 입사되는 광을 가이드할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 색 변환 매체 내에서의 광의 경로를 증가시킬 수 있으므로, 색 변환 효율을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 향상된 색 재현성을 가질 수 있다.
또한, 상기 기공들(144)은 상기 제 1 투명 기판(110)으로부터 상방으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 색 변환부들(140)은 입사되는 광의 직진성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 입사광의 특성, 예를 들어, 직진성 등을 향상시키고, 향상된 휘도를 가질 수 있다.
본 실시예에서는 액정표시장치를 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(130) 및 상기 색 변환부(140)의 구조는 컬러로 영상을 표시하는 다양한 표시장치들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 액정층(300) 대신에, 유기 발광층이 상기 화소 전극들(220) 및 상기 공통 전극(150) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 블랙 매트릭스(130) 및 색 변환부(140)의 구조는 유기전계발광 표시장치 등과 같은 다양한 표시장치들에 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 컬러필터 기판을 포함하는 표시장치에 있어서,
    상기 컬러필터 기판은,
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 서로 이격되는 다수 개의 색 변환부들; 및
    상기 색 변환부들 사이에 배치되는 광 차단부를 포함하고,
    상기 색 변환부들은
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 다수 개의 기공들을 포함하는 담체부; 및
    상기 기공들 내에 배치되는 색 변환 매체를 포함하고,
    상기 담체부는 알루미늄 옥사이드를 포함하고,
    상기 담체부는, 상기 제 1 기판으로부터 상방으로 연장되는 형상을 가지고,
    상기 기공들은, 상기 담체부를 관통하고 상기 담체부와 동일한 방향으로 연장되고,
    상기 기공의 높이는 상기 담체부의 높이와 대응되고,
    상기 담체부의 높이는 상기 광 차단부의 높이와 대응되는 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 차단부는 상기 제 1 기판 상에 배치되는 금속층을 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 담체부는 투명한 표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 컬러필터 기판 상에 배치되는 액정층을 포함하는 표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 컬러필터 기판 상에 배치되는 발광층을 포함하는 표시장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 색 변환 매체는 염료, 안료, 화합물 반도체 또는 형광체를 포함하는 표시장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 기공들의 직경은 20nm 내지 400nm인 표시장치.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 상기 담체부 사이에 배치되는 도전층을 포함하는 표시장치.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 담체부의 굴절율은 1.7 내지 1.9인 표시장치.
  17. 제 7 항에 있어서, 상기 기공내에 배치되는 호스트를 더 포함하고, 상기 색 변환 매체는 상기 호스트 내에 분산되는 표시장치.
  18. 제 7 항에 있어서, 상기 담체부는 상기 제 1 기판과 수직인 방향으로 연장되는 표시장치.
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