KR101944850B1 - 퀀텀 로드 용액 조성물, 퀀텀 로드 시트 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

퀀텀 로드 용액 조성물, 퀀텀 로드 시트 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 퀀텀 로드와, 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자와, 용매를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물을 제공한다.
이에 따라, 퀀텀 로드의 정렬도를 향상시킬 수 있으며, 용액 공정에 의해 퀀텀 로드 필름을 제조할 수 있다.

Description

퀀텀 로드 용액 조성물, 퀀텀 로드 시트 및 이를 포함하는 표시장치{Quantum rod solution composition, Quantum rod sheet and Display device including the same}
본 발명은 퀀텀 로드에 관한 것으로, 특히 낮은 구동 전압과 향상된 편광 특성을 갖는 퀀텀 로드 용액 조성물, 퀀텀 로드 시트 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light Emitting Diode Display device : OELD) 등과 같은 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
한편, 최근에는 퀀텀 로드(quantum rod, 양자막대)를 표시장치에 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
퀀텀 로드는 높은 발광효율과 우수한 재현률로 많은 응용 가능성을 갖고 있다. 이에 따라 퀀텀 로드를 표시장치에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
퀀텀 로드는, 나노크기의 II-VI, III-V, I-III-VI, IV-VI 반도체 물질로 이루어지는 코어(core)와 코어를 보호하기 위한 쉘 (shell)을 포함한다.
퀀텀 로드는 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 매우 크고 양자효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생하며, 퀀텀 로드의 직경을 조절하면 발하는 가시광선의 파장을 조절할 수 있다.
또한 퀀텀 로드는 선편광을 내는 특성을 갖는다. 즉, 퀀텀 로드는 길이 방향에 평행한 방향으로 선편광된 빛을 방출하게 된다.
또한, stark effect에 의해 외부 전기장이 인가되면 전자와 정공이 분리되어 발광을 조절할 수 있는 광학적 특성을 지니고 있다. 즉, 전기장 인가에 따라 온, 오프 제어가 가능하다.
한편, 퀀텀 로드를 이용한 표시장치의 제조 공정을 단순화하기 위해 퀀텀 로드층을 용액 공정에 의해 형성하는 방법이 제안되고 있다. 즉, 잉크젯 (ink-jet), 디스펜싱 (dispensing), 롤투롤(roll-to-roll), 스핀코팅 (spin-coating) 등의 용액 공정에 의해 퀀텀 로드층을 형성함으로써, 제조 공정을 단순화하고 퀀텀 로드층의 두께 균일도 등을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 잉크젯 방식은 미세 패턴을 형성하기에 적합하고 용액 손실을 최소화할 수 있으며 낮은 점도의 용액을 이용할 수 있는 장점을 갖는다.
퀀텀 로드를 잉크젯 방식에 의해 코팅하기 위해서는, 잉크화 공정이 필요하다. 즉, 퀀텀 로드 잉크는 잉크젯 방식에 적합한 점도, 예를 들어 8~30cP, 표면 장력, 예를 들어 20~40 dyne/cm, 휘발성, 예를 들어, 섭씨 280도 이상의 끓는 점 등의 조건을 만족시켜야 한다.
그런데, 용액 공정에 의해 형성된 퀀텀 로드층의 경우 편광 특성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 또한, 퀀텀 로드층을 구동시키는 경우, 구동 전압 증가의 문제가 발생하고 있다.
본 발명은, 용액 공정에 의해 형성되는 퀀텀 로드층에서의 구동 전압 상승 및 편광 특성 저하의 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 퀀텀 로드와, 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자와, 용매를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물을 제공한다.
본 발명의 퀀텀 로드 용액 조성물에 있어서, 상기 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 퀀텀 로드 용액 조성물에 있어서, 상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 한다.
다른 관점에서, 본 발명은, 퀀텀 로드와, 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하고, 상기 퀀텀 로드와 상기 측쇄는 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 필름을 제공한다.
본 발명의 퀀텀 로드 필름에 있어서, 상기 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 퀀텀 로드 필름에 있어서, 상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 한다.
다른 관점에서, 본 발명은 전술한 퀀텀 로드 필름을 포함하는 반도체 소자 장치를 제공한다.
또 다른 관점에서, 본 발명은, 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상부에 위치하는 화소 전극 및 공통 전극과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 퀀텀 로드와 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 필름과, 상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 퀀텀 로드와 상기 측쇄는 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 퀀텀 로드와 상기 측쇄는 상기 화소 전극 또는 상기 공통 전극의 연장 방향에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 퀀텀 로드 필름의 하부면은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나와 접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 퀀텀 로드 필름의 상부면은 상기 제 2 기판과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 제 2 기판의 외측에 위치하는 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 있어서, 상기 편광판의 광투과축은 상기 퀀텀 로드의 장축과 평행한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 퀀텀 로드의 용액화를 위해 포함되는 고분자가 쌍극자(dipole)를 갖는 측쇄(side chain)를 포함함으로써, 퀀텀 로드의 정렬도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 퀀텀 로드 필름을 구동시키기 위한 구동 전압 증가와 편광 특성 저하의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 퀀텀 로드 필름을 용액 공정에 의해 형성함으로써, 제조 공정이 단순해지는 효과를 갖는다.
또한, 퀀텀 로드 필름을 표시패널에 이용하는 경우 배향막 없이 퀀텀 로드의 정렬도를 증가시킬 수 있기 때문에, 제조 공정이 더욱 단순해지고 제조원가가 더욱 절감되는 효과를 갖는다.
또한, 이와 같은 퀀텀 로드 표시장치는, 액정표시장치에서 요구되는 편광판과 컬러필터층을 생략할 수 있기 때문에, 표시장치의 두께 감소와 제조 원가 절감의 효과를 갖는다.
도 1은 퀀텀 로드 필름에서의 전압 ON/FF 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 퀀텀 로드의 개략적인 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 퀀텀 로드의 구동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 고분자의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물의 ON/OFF 상태를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름을 이용한 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치의 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름을 이용한 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 10은 퀀텀 로드 필름을 포함하는 표시장치에서의 오프 특성을 보여주는 그래프이다.
도 11은 퀀텀 로드 필름을 포함하는 표시장치에서의 편광 특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
퀀텀 로드의 온/오프 조절과 편광 특성은 퀀텀 로드의 정렬 상태에 의해 결정된다.
즉, 전기장에 의해 퀀텀 로드 내 전자와 정공이 분리되어 오프 특성이 구현되는데, 퀀텀 로드가 동일한 방향으로 정렬되어 있는 경우 구동 전압이 낮아진다. 또한, 퀀텀 로드가 동일한 방향으로 정렬되어 있는 경우, 퀀텀 로드층으로부터 방출되는 빛의 선편광 특성이 향상된다.
그런데, 퀀텀 로드의 용액 공정을 위해 이용되는 고분자의 무질서한 배열에 의해 퀀텀 로드의 정렬도가 저하된다. 이에 따라, 퀀텀 로드로부터의 편광 특성이 저하되고 구동 전압이 증가하게 된다. 또한, 고분자에 의한 전기장 가리움 현상에 의해 구동 전압은 더욱 증가하게 된다.
즉, 퀀텀 로드 필름에서의 전압 ON/FF 상태를 도시한 도 1을 참조하면, 퀀텀 로드 필름에 전압이 인가되어 전계(E)가 형성되더라도, 고분자(20)에 의해 퀀텀 로드(10)가 트랩(trap)되어, 전계(E) 방향에 대한 퀀텀 로드(10)의 정렬도가 저하된다.
본 발명에서는, 용액 공정이 가능하고 퀀텀 로드의 정렬도 저하를 방지할 수 있는 퀀텀 로드 용액 조성물, 퀀텀 로드 필름 및 표시장치에 대하여 설명한다.
-제 1 실시예-
본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물은, 퀀텀 로드와, 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자와, 용매를 포함한다.
본 발명의 퀀텀 로드 용액 조성물은, 약 1~5 중량%의 퀀텀 로드와, 약 10~20 중량%의 고분자와, 잔량의 용매를 포함함으로써, 용액 공정에 적합한 특성, 즉 점도, 표면장력, 휘발도 등을 만족시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 퀀텀 로드의 개략적인 도면인 도 2를 참조하면, 본 발명의 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 퀀텀 로드(110)는, 중심을 이루는 코어(core)(112)와 상기 코어(112)를 감싸는 쉘(shell)(114)로 이루어질 수 있다.
상기 코어(112)는 구, 타원구, 다면체 또는 막대 형태를 가지고, 상기 코어(112)를 감싸는 상기 쉘(114)은 장축과 단축을 포함하는 로드(rod) 형태를 갖는다. 따라서, 상기 퀀텀 로드(110)의 단축 방향으로 절단한 절단면은 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 갖게 된다. 도 2에서는 퀀텀 로드(110)의 단면이 원 형태인 것을 도시하였다.
한편, 퀀텀 로드(110)가 코어(112)만으로 이루어지는 경우, 상기 코어(112)는 타원구 또는 막대 형태를 갖는다.
또한, 상기 쉘(114)은 단일층 또는 다중층 구조를 가질 수 있으며, 합금(alloy), 옥사이드 계열의 물질 또는 불순물이 도핑된 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징이다. 이때, 상기 쉘(114)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 갖는다.
상기 퀀텀 로드(110)의 코어(112)는, 나노크기의 II-VI, III-V, I-III-VI, IV-VI 반도체 물질로 이루어진다.
예를 들어, 상기 퀀텀 로드(110)의 코어(112)가 주기율표의 Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe 중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 퀀텀 로드(110)는 CdSe/CdS의 코어(112)/쉘(114) 구조를 가져 적색 발광에 이용되거나, CdSeS/CdS의 코어(112)/쉘(114) 구조를 가져 적색 발광에 이용될 수 있다. 이와 달리, 퀀텀 로드(110)는 코어만으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, CdZnS로 이루어지는 코어만을 포함하여 청색 발광에 이용될 수 있다.
퀀텀 로드의 구동 상태를 설명하기 위한 도면인 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 코어(112)와 쉘(114)을 포함하는 퀀텀 로드(110)에 전계가 인가되지 않으면 상기 코어(112) 내에 전자(e-)와 정공(h+)이 결합된 상태를 이루게 된다. (도 3a)
그러나, 상기 퀀텀 로드(110)의 장축 방향으로 전계가 가해지면 전자(e-)와 정공(h+)이 상기 퀀텀 로드(110) 내에서 공간적으로 분리됨으로써 퀀텀 로드(110)의 발광이 조절된다. (도 3b)
본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 고분자의 개략적인 도면인 도 4를 참조하면, 본 발명의 퀀텀 로드 용액 조성물에 이용되는 상기 고분자(120)는 주쇄(122)에 쌍극자 측쇄(124)가 결합된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자(120)는 쌍극자 측쇄(124)를 갖는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester일 수 있다. 즉, 고분자(120)의 주쇄(122)는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester에서 선택된다.
여기서, 상기 쌍극자 측쇄(124)는 하기 화학식1-1 내지 1-4에 표시된 물질 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 하기 화학식1-1 내지 1-4에서 R은 F, CF3, CN 중에서 선택된다.
[화학식1-1]
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[화학식1-2]
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[화학식1-3]
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[화학식1-4]
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전술한 고분자(120)는 아래와 같은 합성예에 따라 합성된다.
1. 단량체의 합성
[반응식1]
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500ml 삼구 둥근 플라스크에 NaOH (1M, 200ml) 용액을 넣은 후 3-methyl-3-oxetanemethanol (2g, 19.3mmol)과 tetrabutylamonium chloride (0.05g)를 넣었다. 10분 정도 교반 후 hexane (100ml)과 dibromodecane (12g, 60.5mmol)을 넣고 실온에서 8시간 동안 교반하며 반응시킨 후, 3시간 동안 60℃에서 환류시켰다. 반응관을 실온까지 냉각시킨 후 hexane 층을 분리하여 MgSO4로 물을 제거하고 감압하에 용매를 증류시켰다. 증류하고 남은 갈색의 혼합물을 전개용매 (ethylacetate : hexne = 1 : 15)와 실리카를 사용한 컬럼크로마토그래피로 분리하였다. (수율: 78%)
[반응식2]
Figure 112014109456992-pat00018
삼구 둥근 플라스크에 acetone (150ml)를 넣은 후 potassium carbonate (6.15g, 153.6mmol), tetra-butyl ammonium bromide (1.5g, 5.1mmol), 3-[(10-bromohexoxy)methyl]-3-methyloxetane (21.4g, 66.7mmol), 화합물A (10 g, 51.2mmol)를 넣고 24시간 동안 60~70℃에서 환류하며 반응시켰다. 반응 종결 후 실온까지 식힌 후 거름 종이로 부유물들을 제거하고 감압하에 용매를 제거하였다. 증류 후 생성된 노란색 혼합물을 전개용매 (ethylacetate : hexne = 1 : 4)를 사용한 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물B를 얻었다. (수율: 75%)
2. 고분자 합성
[반응식3]
Figure 112014109456992-pat00019
boron trifluoride etherate (0.016g, 0.14mmol)를 dichloromethane (1ml)에 희석시키고, 아르곤, -10℃ 조건에서 1시간에 걸쳐 무수 dichloromethane (15ml)에 화합물B (3 g, 6.88 mmol)를 녹인 용액에 천천히 떨어뜨렸다. 이후 실온에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 종결 후, 60℃에서 감압 증류하여 용매를 제거시키고 2 ml dichloromethane에 녹여 dialysis tube에 옮겼다. Dialysis tube를 HPLC(high-performance liquid chromatography)급 methanol (250ml)에 담그고 교반기를 이용하여 용액을 천천히 교반하면서 UV-lamp로 단량체가 용액으로 빠져 나오는 것을 확인하였다. 2시간 1회씩 총 6회에 걸쳐 깨끗한 용매로 갈아주며 단량체를 제거함으로써, 고분자(화학식2-1)를 얻었다.
화합물A 대신에 상기 화학식1-1에서 치환기인 "R"을 변경하여 전술한 합성예에 합성하면 하기 화학식2-2 및 화학식2-3의 고분자를 얻을 수 있다.
[화학식2-1]
Figure 112014109456992-pat00020
[화학식2-2]
Figure 112014109456992-pat00021
[화학식2-3]
Figure 112014109456992-pat00022

이와 같은, 고분자(120)의 주쇄(122)에 의해 퀀텀 로드 용액 조성물의 점도가 조절되고, 측쇄(124)에 의해 퀀텀 로드(110)의 정렬도가 향상된다.
즉, 상기 고분자(120)의 측쇄(124)는 쌍극자를 갖기 때문에, 퀀텀 로드 용액 조성물에 전계가 인가되면, 측쇄(124) 내의 쌍극자에 의해 측쇄(124)가 전계 방향을 따라 배열된다. 따라서, 전계 인가 시에 퀀텀 로드(110)의 정렬도가 증가된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 용액 조성물의 ON/OFF 상태를 도시한 도 5를 참조하면, 퀀텀 로드(110)와, 주쇄(122) 및 측쇄(124)를 포함하는 고분자(120)와, 용매(미도시)를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물(100)에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 퀀텀 로드(110)와 고분자(120)가 무질서하게 배열된다.
그러나, 퀀텀 로드 용액 조성물(100)에 전압이 인가되어 전계가 형성되면, 고분자(120)의 측쇄(124)에 쌍극자가 유발되어 고분자(120)의 측쇄(124)가 전계 방향으로 배열되기 때문에 퀀텀 로드(110)의 정렬도가 향상된다.
즉, 퀀텀 로드(110) 자체도 전계 방향을 따라 배열하게 되는데, 일반적인 용액 상태에서는 무질서하게 배열되는 고분자가 퀀텀 로드(110) 정렬도를 저하시키게 된다. 그러나, 본 발명에서는, 고분자(120)가 유도 쌍극자를 생성하게 되는 측쇄(124)를 포함함으로써, 전계(E) 형성 시 퀀텀 로드(110)의 정렬도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 퀀텀 로드 용액 조성물을 이용한 퀀텀 로드 필름의 편광 특성이 향상되고 구동 전압이 감소되는 효과를 갖게 된다.
-제 2 실시예-
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200) 상에 전술한 퀀텀 로드 용액 조성물을 코팅하여 퀀텀 로드 용액층(230)을 형성한다.
즉, 퀀텀 로드(210)와, 주쇄(222) 및 쌍극자 측쇄(224)를 갖는 고분자(220)와, 용매(미도시)를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물을 상기 베이스 기판(200)에 코팅함으로써, 상기 퀀텀 로드 용액층(230)을 형성한다. 예를 들어, 퀀텀 로드 용액 조성물은 잉크젯 방식에 의해 코팅될 수 있다.
다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 퀀텀 로드 용액층(230)에 대하여 제 1 방향에 평행한 전계(E)를 형성시키고 상기 퀀텀 로드 용액층(230)을 경화시킨다.
예를 들어, 상기 퀀텀 로드 용액층(230)의 양단에 제 1 및 제 2 전극(242, 244)을 배치하고 전압을 인가함으로써 전계(E)를 형성시킬 수 있다. 전압 인가에 의해 발생되는 열에 의해 상기 퀀텀 로드 용액층(230)이 경화될 수 있으며, 경화 공정을 위한 가열 공정이 전계 인가 후에 진행되거나 전계 인가와 동시에 진행될 수 있다.
이와 같은 전계(E) 형성 공정에 의해, 도 6c에 도시된 바와 같이, 퀀텀 로드(210)가 제 1 방향을 따라 배열된 상태의 퀀텀 로드 필름(250)이 형성된다. 상기 전계(E) 형성 공정과 동시에 또는 별도로 진행되는 경화 공정에 의해 용매가 증발되어, 상기 퀀텀 로드 필름(250)은 퀀텀 로드(210)와 고분자(220)만을 포함하거나 용매가 경화된 상태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 용매는 테트라린(tetralin) 또는 디에틸벤젠(diethylbenzene) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
전술한 바와 같이, 퀀텀 로드 용액 조성물에 있어서, 고분자(220)의 주쇄(222)에 의해 퀀텀 로드 용액 조성물의 점도가 조절되어 용액 공정에 의해 퀀텀 로드 필름(250)을 형성할 수 있고, 고분자(220)의 측쇄(224)에 의해 전계(E) 형성 시 유동 쌍극자가 생성되어 퀀텀 로드(210)의 정렬도가 향상된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름(250)은 이로부터 방출되는 빛의 편광도가 향상되고 퀀텀 로드 필름(250)을 구동시키기 위한 소모 전압이 감소된다.
-제 3 실시예-
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름을 이용한 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(300)는 전계를 형성하기 위한 화소 전극(350) 및 공통 전극(352)과 퀀텀 로드 필름(370)을 포함하는 표시패널(305)과, 상기 표시패널(305) 하부에 위치하며 UV 광원인 백라이트 유닛(307)을 포함한다.
상기 표시패널(305)은, 상기 백라이트 유닛(307)에 인접한 제 1 기판(330)과, 상기 제 1 기판(330) 상부에 위치하는 화소 전극(350) 및 공통 전극(352)과, 상기 제 1 기판(330)과 마주하는 제 2 기판(360)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(330, 360) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(310)와 고분자(320)를 포함하는 퀀텀 로드 필름(370)을 포함한다.
상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)은, 상기 제 1 기판(330)과 상기 퀀텀 로드 필름(370) 사이에 위치하며, 상기 퀀텀 로드 필름(370)의 상기 퀀텀 로드(310)를 구동시키기 위한 수평 전계를 형성하게 된다.
상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)은 바 형상인 것이 보여지고 있다. 이와 달리, 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352) 중 어느 하나가 판 형상을 갖고, 다른 하나에는 개구부가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)은 서로 다른 층에 형성되며 화소 영역에서 서로 중첩한다. 즉, 프린지 필드 스위칭(fringe field switching, FFS) 방식의 전극 구조일 수 있다.
상기 제 1 기판(330) 상에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(thin film transistor, Tr)가 형성되고, 상기 화소 전극(350)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 제 1 기판(330) 상에 형성된 게이트 전극(332)과, 상기 게이트 전극(332)을 덮는 게이트 절연막(334)과, 상기 게이트 절연막(334) 상에 형성되며 상기 게이트 전극(332)과 중첩하는 반도체층(336)과, 상기 반도체층(336) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(340) 및 드레인 전극(342)을 포함할 수 있다.
상기 반도체층(336)은, 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층(336a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(336b)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 반도체층(336)은 산화물 반도체 물질의 단일층 구조를 가질 수도 있다.
도시하지 않았으나, 제 1 기판(330) 상에는 일 방향을 따라 게이트 배선이 형성되고, 상기 게이트 절연막(334) 상에는 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선이 형성될 수 있다. 또한, 제 1 기판(330) 상에는 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하는 공통 배선이 형성될 수 있다.
상기 드레인 전극(342)을 노출하는 드레인 콘택홀(346)을 갖는 보호층(344)이 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
상기 화소 전극(350)은 상기 보호층(344) 상에 형성되며 상기 드레인 콘택홀(346)을 통해 상기 드레인 전극(342)과 연결된다. 상기 화소전극(350)은 바 형상을 갖는다.
상기 공통 전극(352)은 상기 보호층(344) 상에 형성되며 바 형상을 갖는다. 상기 공통 전극(352)은 상기 보호층(344)과 상기 게이트 절연막(334)에 형성되며 상기 공통 배선을 노출하는 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통 배선에 연결될 수 있다. 상기 공통 전극(352)은 상기 화소 전극(350)과 교대로 배열되며 상기 제 1 기판(330) 면에 평행한 전계, 즉 수평 전계를 형성한다.
상기 퀀텀 로드 필름(370)은 상기 제 1 및 제 2 기판(330, 360) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(310)와 고분자(320)를 포함한다. 고분자(320)는 주쇄(322)와 측쇄(324)를 갖는다. 상기 퀀텀 로드(310)와 상기 고분자(320)의 측쇄(324)는 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352) 사이에 형성되는 수평 전계에 평행한 방향으로 배열된 상태를 갖는다.
즉, 도 2를 참조하면, 퀀텀 로드(310)는 장축과 단축을 갖는 로드 형태를 갖는데, 퀀텀 로드(310)의 장축이 화소 전극(350)과 공통 전극(352) 사이에 형성되는 전계의 방향과 평행하도록 배열된다. 다시 말해, 상기 퀀텀 로드(310)는 그 장축이 화소 전극(350)과 공통 전극(352)의 연장 방향인 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 배열된다.
예를 들어, 퀀텀 로드(310), 고분자(320) 및 용매가 혼합되어 있는 퀀텀 로드 용액 조성물을 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)이 형성되어 있는 상기 제 1 기판(330) 상부에 코팅하고, 퀀텀 로드(310)가 무질서하게 분산되어 있는 상태에서 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)에 전압을 인가하여 전계를 발생시키면 상기 퀀텀 로드(310)는 장축이 전계 방향과 평행하게 배열된다. 이때, 상기 퀀텀 로드 필름(370)이 경화되며, 상기 퀀텀 로드(310)는 그 장축이 화소 전극(350)과 공통 전극(352) 사이에 형성되는 전계의 방향과 평행하게 배열된 상태를 유지하게 된다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 고분자(320)의 쌍극자 측쇄(324)에 유동 쌍극자가 생성됨으로써, 측쇄(324)가 화소 전극(350)과 공통 전극(352) 사이에 형성되는 전계 방향으로 배열된다. 즉, 상기 고분자(320)는 상기 퀀텀 로드(310) 정렬의 가이드 역할을 하게 된다. 따라서, 퀀텀 로드(310)의 정렬도가 향상된다.
즉, 종래 액정표시장치에서는 액정분자의 배향을 위해 배향막(alignment layer)과 배향 공정(aligning process)이 요구되며, 종래 용액 공정의 퀀텀 로드는 정렬도가 저하되는 문제가 존재한다. 그러나, 본 발명의 퀀텀 로드 필름(370)을 포함하는 표시장치에서는 배향막 형성 공정과 배향 공정이 요구되지 않으며 퀀텀 로드의 정렬도가 향상된 퀀텀 로드 필름을 용액 공정에 의해 형성할 수 있다.
또한, 퀀텀 로드(310)는 적색, 녹색, 청색 가시광선을 발광할 수 있기 때문에, 종래 액정표시장치에서 컬러 구현을 위해 요구되는 컬러필터가 생략될 수 있다.
따라서, 퀀텀 로드 필름(370)은 배향막 없이 그 하부면이 상기 화소 전극(350) 및 상기 공통 전극(352)과 접촉하고 그 상부면이 제 2 기판(360)과 접촉한다. 만약, 배향막 외에 다른 구성 요소가 상기 화소 전극(350) 및 상기 공통 전극(352) 상에 형성되거나 상기 제 2 기판(360) 내면에 형성되는 경우, 상기 퀀텀 로드 필름(370)은 이들 구성 요소와 접촉하게 된다.
한편, 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)이 프린지 필드 스위칭 방식 전극 구조를 갖는 경우, 상기 퀀텀 로드 필름(370)은 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352) 중 어느 하나와 접촉하게 된다.
또한, 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)이 프린지 필드 스위칭 방식 전극 구조를 갖는 경우, 상기 퀀텀 로드(310)의 길이 방향(장축)이 상기 화소 전극(350) 또는 상기 공통 전극(352) 중 어느 하나에 형성된 개구부의 연장 방향(장축)과 평행하게 배열된다.
전술한 바와 같이, 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352) 사이에 전계를 형성하면 퀀텀 로드(310)가 전계 방향을 따라 정렬되는데, 퀀텀 로드(310)의 정렬도는 퀀텀 로드(310)의 종횡비에 의존한다. 즉, 퀀텀 로드(310)가 큰 종횡비를 갖는 경우 정렬도가 증가한다. 그러나, 퀀텀 로드(310)의 종횡비가 증가하면 양자 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 즉, 퀀텀 로드(310)의 종횡비 증가에 의한 정렬도와 양자 효율은 트레이드-오프 관계에 있다. 또한, 퀀텀 로드 필름(370)이 용액 공정에 의해 형성되는 경우, 고분자에 의해 퀀텀 로드(310)의 정렬도는 더욱 저하되기 때문에, 퀀텀 로드(310)의 정렬도를 높이기 위해서는 퀀텀 로드(310)의 종횡비를 더 증가시켜야 하고 이에 따라 양자 효율은 더욱 낮아지게 된다.
그러나, 본 발명에서는, 퀀텀 로드 필름(370)이 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자(320)를 포함함으로써, 퀀텀 로드(310)의 정렬도가 향상된다. 다시 말해, 고분자(320)의 측쇄가 퀀텀 로드(310)의 정렬 가이드 역할을 하게 된다.
따라서, 퀀텀 로드(310)의 양자 효율 저하 없이 퀀텀 로드(310)의 정렬도가 증가하며 퀀텀 로드 표시장치(300)의 구동 특성과 편광 특성이 향상된다.
다시 말해, 퀀텀 로드를 이용한 표시장치에서는, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 퀀텀 로드의 전자와 정공을 분리시켜 오프 상태가 되도록 하는데, 이러한 퀀텀 로드의 정렬도에 오프 특성이 의존한다.
따라서, 퀀텀 로드의 정렬도가 낮은 경우 구동 전압이 요구되는데, 본 발명에서와 같이 고분자(320)의 측쇄를 이용하여 퀀텀 로드의 정렬도가 향상되기 대문에, 양자 효율의 감소 없이 구동 전압을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 퀀텀 로드(310)의 정렬도 증가에 따라 퀀텀 로드(310)로부터 발광되는 빛의 편광도 역시 증가되는 효과를 갖는다.
또한, 퀀텀 로드 표시장치(300)는 퀀텀 로드(310)로부터 편광된 빛이 방출되므로 액정표시장치에서 요구되는 편광판을 생략할 수 있다. 더욱이, 퀀텀 로드(310)가 적색, 녹색, 청색의 가시광선을 방출하기 때문에, 액정표시장치에서 요구되는 컬러필터를 생략할 수 있다. 따라서, 표시장치의 제조 원가가 절감되고 박형, 저중량 특성을 갖는다.
한편, 도 7을 통해 퀀텀 로드 필름(370)이 두 기판(330, 360) 사이에 위치하는 표시장치(300)에 대하여 설명하였으나, 전술한 퀀텀 로드 필름(370)은 다양한 반도체 소자 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 퀀텀 로드 필름(370)은 편광 특성을 갖기 때문에 표시장치의 편광판으로 이용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(330) 상에 제 1 금속물질층(미도시)을 형성하고 패턴하여 게이트 전극(332)을 형성한다. 동시에, 상기 게이트 전극(332)으로부터 연장되며 일 방향을 따라 연장되는 게이트 배선(미도시)을 형성한다. 또한, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하는 공통 배선(미도시)이 형성된다.
다음, 상기 게이트 전극(332) 상에 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(334)을 형성한다.
다음, 상기 게이트 절연막(334) 상에 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고 패턴함으로써 상기 게이트 전극(332)에 대응하며 액티브층(336a)과 오믹콘택층(336b)을 포함하는 반도체층(336)을 형성한다.
다음, 상기 반도체층(336)이 형성된 상기 제 1 기판(330) 상에 제 2 금속물질층(미도시)을 형성하고 패턴하여 상기 반도체층(336) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(340)과 드레인 전극(342)을 형성한다. 동시에, 상기 소스 전극(340)으로부터 연장되고 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선(미도시)을 형성한다.
이때, 게이트 전극(332)과, 게이트 절연막(334)과, 반도체층(336)과, 소스 전극(340) 및 드레인 전극(342)은 박막 트랜지스터(Tr)를 구성한다.
다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮는 보호층(344)을 형성하고 패턴하여 드레인 콘택홀(346)을 형성한다. 또한, 상기 보호층(344)과 상기 게이트 절연막(334)을 패턴하여 상기 공통 배선을 노출하는 공통 콘택홀(미도시)을 형성한다.
다음, 상기 보호층(344) 상에 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성하고 패턴하여 화소 전극(350)과 공통 전극(352)을 형성한다.
상기 화소 전극(350)은 상기 드레인 콘택홀(346)을 통해 상기 드레인 전극(342)에 연결되고, 상기 공통 전극(352)은 공통 콘택홀을 통해 공통 배선에 연결된다. 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)은 교대로 배열된다.
다음, 8c에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(350)과 상기 공통 전극(352)이 형성된 상기 제 1 기판(330) 상에 퀀텀 로드(310)와 고분자(320)와 용매(미도시)를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물을 코팅하여 퀀텀 로드 용액층(354)을 형성한다. 예를 들어, 상기 퀀텀 로드 용액 조성물은 잉크젯 방식에 의해 코팅될 수 있다.
상기 고분자(320)는 유동 쌍극자를 생성할 수 있는 측쇄를 포함하는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester일 수 있고, 상기 용매는 테트라린(tetralin) 또는 디에틸벤젠(diethylbenzene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 퀀텀 로드 용액층(354)에서 상기 퀀텀 로드(310)는 무질서하게 배열된 상태이다.
다음, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(350)과 상기 공통전극(352) 사이에 전계(E)를 형성시킨 상태에서 상기 퀀텀 로드 용액층(도 8c의 354)을 경화(cure)시켜 퀀텀 로드 필름(370)을 형성한다. 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352) 사이에 전계(E)가 형성되면 상기 퀀텀로드(310)와 상기 고분자(320)의 측쇄는 전계(E) 방향을 따라 배열되며, 경화 공정 후에는 전계(E)가 제거되어도 그 배열 상태가 유지된다. 상기 경화 공정은 상기 화소 전극(350)과 상기 공통 전극(352)에 전계가 형성되는 과정에서 발생하는 열에 의해 진행될 수 있다. 한편, 상기 로드 용액이 UV 경화제 또는 열경화제를 포함하고, 상기 경화 공정은 UV 또는 열을 이용하여 진행될 수 있다.
즉, 본 발명에서는 퀀텀 로드(310)를 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막 형성 공정 및 배향(러빙) 공정 없이, 퀀텀 로드(310)를 전계(E)와 평행한 방향으로 배열시킬 수 있다. 특히, 전계(E)를 형성시킨 상태에서 경화공정이 진행되기 때문에, 퀀텀 로드 필름(370)의 경화와 퀀텀 로드(310)의 정렬이 하나의 공정에 의해 진행된다. 따라서, 제조 공정이 단순해진다.
전술한 바와 같이, 유동 쌍극자 생성이 가능한 고분자(320)의 측쇄(324)에 의해 퀀텀 로드(310)의 정렬도가 증가하기 때문에, 용액 공정에 의해 퀀텀 로드 필름(370)을 형성하면서 퀀텀 로드(310)의 양자 효율 저하 없이 구동 전압이 감소되고 편광 특성이 향상되는 효과를 갖는다.
다음, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 퀀텀 로드 필름(370) 상부에 제 2 기판(360)을 위치시키고 상기 제 1 기판(330)과 상기 제 2 기판(360)을 합착함으로써, 표시패널(305)을 제조할 수 있으며, 상기 표시 패널(305)의 하부에 UV 광원인 백라이트 유닛(307)을 위치시킴으로써, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(300)를 제조할 수 있다.
-제 4 실시예-
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 퀀텀 로드 필름을 이용한 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(400)는 전계를 형성하기 위한 화소 전극(450) 및 공통 전극(452)과 퀀텀 로드 필름(470)과 편광판(480) 포함하는 표시패널(405)과, 상기 표시패널(405) 하부에 위치하며 UV 광원인 백라이트 유닛(407)을 포함한다.
상기 표시패널(405)은, 상기 백라이트 유닛(407)에 인접한 제 1 기판(430)과, 상기 제 1 기판(430) 상부에 위치하는 화소 전극(450) 및 공통 전극(452)과, 상기 제 1 기판(430)과 마주하는 제 2 기판(460)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(430, 460) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(410)와 고분자(420)를 포함하는 퀀텀 로드 필름(470)과, 상기 제 2 기판(460)외 외측면에 위치하는 편광판(480)을 포함한다.
상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)은, 상기 제 1 기판(430)과 상기 퀀텀 로드 필름(470) 사이에 위치하며, 상기 퀀텀 로드 필름(470)의 상기 퀀텀 로드(410)를 구동시키기 위한 수평 전계를 형성하게 된다.
전술한 바와 같이, 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452) 중 어느 하나가 판 형상을 갖고, 다른 하나에는 개구부가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)은 서로 다른 층에 형성되며 화소 영역에서 서로 중첩한다. 즉, 프린지 필드 스위칭(fringe field switching, FFS) 방식의 전극 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판(430) 상에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(thin film transistor, Tr)가 형성되고, 상기 화소 전극(450)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 연결될 수 있다.
상기 퀀텀 로드 필름(470)은 상기 제 1 및 제 2 기판(430, 460) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(410)와 고분자(420)를 포함한다. 고분자(420)는 주쇄(422)와 측쇄(424)를 갖는다. 상기 퀀텀 로드(410)와 상기 고분자(420)의 측쇄(424)는 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452) 사이에 형성되는 수평 전계에 평행한 방향으로 배열된 상태를 갖는다.
즉, 도 2를 참조하면, 퀀텀 로드(410)는 장축과 단축을 갖는 로드 형태를 갖는데, 퀀텀 로드(410)의 장축이 화소 전극(450)과 공통 전극(452) 사이에 형성되는 전계의 방향과 평행하도록 배열된다. 다시 말해, 상기 퀀텀 로드(410)는 그 장축이 화소 전극(450)과 공통 전극(452)의 연장 방향인 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 배열된다.
예를 들어, 퀀텀 로드(410), 고분자(420) 및 용매가 혼합되어 있는 퀀텀 로드 용액 조성물을 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)이 형성되어 있는 상기 제 1 기판(430) 상부에 코팅하고, 퀀텀 로드(410)가 무질서하게 분산되어 있는 상태에서 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)에 전압을 인가하여 전계를 발생시키면 상기 퀀텀 로드(410)는 장축이 전계 방향과 평행하게 배열된다. 이때, 상기 퀀텀 로드 필름(470)이 경화되며, 상기 퀀텀 로드(410)는 그 장축이 화소 전극(450)과 공통 전극(452) 사이에 형성되는 전계의 방향과 평행하게 배열된 상태를 유지하게 된다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 고분자(420)의 쌍극자 측쇄(424)에 유동 쌍극자가 생성됨으로써, 측쇄(424)가 화소 전극(450)과 공통 전극(452) 사이에 형성되는 전계 방향으로 배열된다. 즉, 상기 고분자(420)는 상기 퀀텀 로드(410) 정렬의 가이드 역할을 하게 된다. 따라서, 퀀텀 로드(410)의 정렬도가 향상된다.
본 발명의 퀀텀 로드 필름(370)을 포함하는 표시장치에서는 배향막 형성 공정과 배향 공정이 요구되지 않으며 퀀텀 로드의 정렬도가 향상된 퀀텀 로드 필름을 용액 공정에 의해 형성할 수 있다. 또한, 퀀텀 로드(410)는 적색, 녹색, 청색 가시광선을 발광할 수 있기 때문에, 종래 액정표시장치에서 컬러 구현을 위해 요구되는 컬러필터가 생략될 수 있다.
따라서, 퀀텀 로드 필름(470)은 배향막 없이 그 하부면이 상기 화소 전극(450) 및 상기 공통 전극(452)과 접촉하고 그 상부면이 제 2 기판(460)과 접촉한다. 만약, 배향막 외에 다른 구성 요소가 상기 화소 전극(450) 및 상기 공통 전극(452) 상에 형성되거나 상기 제 2 기판(460) 내면에 형성되는 경우, 상기 퀀텀 로드 필름(470)은 이들 구성 요소와 접촉하게 된다.
한편, 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)이 프린지 필드 스위칭 방식 전극 구조를 갖는 경우, 상기 퀀텀 로드 필름(470)은 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452) 중 어느 하나와 접촉하게 된다.
또한, 상기 화소 전극(450)과 상기 공통 전극(452)이 프린지 필드 스위칭 방식 전극 구조를 갖는 경우, 상기 퀀텀 로드(410)의 길이 방향(장축)이 상기 화소 전극(450) 또는 상기 공통 전극(452) 중 어느 하나에 형성된 개구부의 연장 방향(장축)과 평행하게 배열된다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(400)는 상기 제 2 기판(460)의 외측면에 위치하는 편광판(480)을 포함하며, 상기 편광판(480)은 상기 퀀텀로드(410)의 수평 길이(장축) 방향과 평행한 광투과축을 갖는다. 따라서, 상기 퀀텀로드(410)로부터 방출되는 선편광 가시광선이 상기 편광판(480)을 투과하여 영상이 표시된다.
상기 편광판(480)은 퀀텀 로드 표시장치(400)의 외측면에 위치함으로써, 외부광 반사가 억제된다. 따라서, 외부광 반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있다.
도 10은 퀀텀 로드 필름을 포함하는 표시장치에서의 오프 특성을 보여주는 그래프이고, 도 11은 퀀텀 로드 필름을 포함하는 표시장치에서의 편광 특성을 보여주는 그래프이다.
하기 표1에 기재된 퀀텀 로드 용액 조성물 용액(고분자 분자량: 20,000, 용액 점도: 10cP)을 이용하여 퀀텀 로드 필름을 형성하고 구동 특성과 편광 특성을 측정하였다. (Polymer1은 화학식2-1화합물, Polymer2는 화학식2-2화합물, Polymer3은 화학식2-3화합물)
Figure 112014109456992-pat00023
표1과 도 10 및 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서와 같이 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 필름에서 구동 특성과 편광 특성이 향상된다.
즉, 전술한 바와 같이, 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물을 이용하여 퀀텀 로드 필름을 형성하면, 구동 전압과 편광 특성에서 장점을 갖는다.
본 발명의 퀀텀 로드 조성물은 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함함으로써, 용액 공정에 의해 퀀텀 로드 필름을 형성할 수 있으며 구동 전압 증가와 편광 특성 저하의 문제를 방지하거나 최소화할 수 있다.
또한, 퀀텀 로드 필름을 표시패널에 이용하는 경우 배향막 없이 퀀텀 로드의 정렬도를 증가시킬 수 있기 때문에, 제조 공정이 단순해지는 효과를 갖는다.
또한, 이와 같은 퀀텀 로드 표시장치는, 액정표시장치에서 요구되는 편광판과 컬러필터층을 생략할 수 있기 때문에, 표시장치의 두께 감소와 제조 원가 절감의 효과를 갖는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 퀀텀 로드 용액 조성물 110, 210, 310, 410: 퀀텀 로드
112: 코어 114: 쉘
120, 220, 320, 420: 고분자 122, 222, 322, 422: 주쇄
124, 224, 324, 424: 측쇄 250, 370, 470: 퀀텀 로드 필름
300, 400: 표시장치 307, 407: 백라이트 유닛
330, 430: 제 1 기판 350, 450: 화소 전극
352, 452: 공통 전극 360, 460: 제 2 기판

Claims (17)

  1. 퀀텀 로드와;
    유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자와;
    용매
    를 포함하는 퀀텀 로드 용액 조성물.
  2. 퀀텀 로드와;
    유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자와;
    용매를 포함하고,
    상기 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 용액 조성물.
    Figure 112018089628725-pat00070

    Figure 112018089628725-pat00071

    Figure 112018089628725-pat00072

    Figure 112018089628725-pat00073

  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 용액 조성물.
  4. 퀀텀 로드와;
    유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하고,
    상기 퀀텀 로드와 상기 유도 쌍극자 측쇄는 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유도 쌍극자 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 필름.
    Figure 112016116151804-pat00074

    Figure 112016116151804-pat00075

    Figure 112016116151804-pat00076

    Figure 112016116151804-pat00077

  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 필름.
  7. 제 4 항 내지 제 6항 중 어느 하나의 퀀텀 로드 필름을 포함하는 반도체 소자 장치.
  8. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 퀀텀 로드와 유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 필름과;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 퀀텀 로드와 상기 유도 쌍극자 측쇄는 상기 화소 전극 또는 상기 공통 전극의 연장 방향에 수직하게 배열되는 표시장치.
  9. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 퀀텀 로드와 유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 필름과;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 측쇄는 하기 화학식으로 표시되는 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하며, R은 F, CF3, CN 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
    Figure 112018089628725-pat00078

    Figure 112018089628725-pat00079

    Figure 112018089628725-pat00080

    Figure 112018089628725-pat00081

  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고분자의 주쇄는 polyoxetane, polysiloxane 또는 polyester인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드와 상기 측쇄는 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드와 상기 측쇄는 상기 화소 전극 또는 상기 공통 전극의 연장 방향에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드 필름의 하부면은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나와 접촉하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드 필름의 상부면은 상기 제 2 기판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 외측에 위치하는 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 편광판의 광투과축은 상기 퀀텀 로드의 장축과 평행한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 퀀텀 로드와 유도 쌍극자 측쇄를 갖는 고분자를 포함하는 퀀텀 로드 필름과;
    상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛
    을 포함하는 표시장치.
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