KR102362061B1 - Color-convertible microlens array with fine printing of quantum dot/polymer composite and manufaturing method thereof - Google Patents

Color-convertible microlens array with fine printing of quantum dot/polymer composite and manufaturing method thereof Download PDF

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Abstract

색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 은 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법은 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계; 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 기판 상에 프린팅하여 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 프린팅된 마이크로 렌즈를 경화하여 상기 마이크로 렌즈의 형상을 고정하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a color converting microlens is provided. A method of manufacturing a silver color conversion microlens according to an embodiment of the present invention comprises the steps of mixing a quantum dot solution and a curable polymer to form a quantum dot-curable polymer resin; forming microlenses by printing the quantum dot-curable polymer resin on a substrate through a solution process; and curing the printed microlens to fix the shape of the microlens.

Description

양자점/고분자 복합재료의 미세 프린팅을 이용한 색 전환 마이크로 렌즈 및 그 제조방법{COLOR-CONVERTIBLE MICROLENS ARRAY WITH FINE PRINTING OF QUANTUM DOT/POLYMER COMPOSITE AND MANUFATURING METHOD THEREOF}COLOR-CONVERTIBLE MICROLENS ARRAY WITH FINE PRINTING OF QUANTUM DOT/POLYMER COMPOSITE AND MANUFATURING METHOD THEREOF

본 발명은 양자점/고분자 복합재료의 미세 프린팅을 이용한 색 전환 마이크로 렌즈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 마이크로 렌즈와 컬러 필터를 이용한 색 전환의 도입이 동시에 요구되는 분야에서 공정 간편화를 달성할 수 있으며, 그 적용 범위는 마이크로 LED (Light Emitting Diode) 디스플레이, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등으로 다양하다.The present invention relates to a color conversion microlens using micro-printing of a quantum dot/polymer composite material and a method for manufacturing the same. Its application range is diverse, such as micro LED (Light Emitting Diode) displays and CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensors.

색 전환 기술은 Full-color 디스플레이, 이미지 센서 등을 구현하기 위한 핵심 기술 중 하나이다.Color conversion technology is one of the core technologies for realizing full-color displays and image sensors.

색 전환 재료로는 일반적으로 유기 염료나 형광체 등이 사용되어 왔으나, 유기 염료의 경우는 열 안정성이 낮고 표백 현상이 나타나며, 형광체의 경우는 입자의 크기가 커서 빛의 산란 효과가 크고 미세한 패터닝이 어렵다는 단점이 있었다.In general, organic dyes or phosphors have been used as color conversion materials, but in the case of organic dyes, thermal stability is low and bleaching occurs. There were downsides.

최근에는 색 순도가 높은 양자점(Quantum dot)이 색 전환 재료로 각광받고 있으나, 아직까지는 재료 자체의 외부 양자 효율이 낮고 양자점 용액만으로 소자에 바로 미세 패터닝을 하는 것이 어렵다는 문제가 있다.Recently, quantum dots with high color purity have been in the spotlight as a color conversion material, but there is a problem in that the external quantum efficiency of the material itself is low and it is difficult to perform fine patterning directly on a device using only a quantum dot solution.

또한, 표시 장치의 해상도가 높아짐에 따라 표시 장치를 구성하는 복수의 화소들은 점점 미세화되고 있으며, 이에 따라 각 픽셀 간의 혼색이 문제되고 있다.In addition, as the resolution of the display device increases, a plurality of pixels constituting the display device are increasingly miniaturized. Accordingly, color mixing between the pixels is a problem.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 양자점 용액과 고분자를 혼합한 양자점/고분자 복합재료를 제조하여 미세 프린팅을 용이하게 하여 색 전환 재료의 미세 패터닝을 가능하게 하고, 제작된 결과는 렌즈 형태이기 때문에 색 전환과 동시에 광 경로 조절을 달성할 수 있고, 이에 따라 광 효율을 개선할 수 있다.In order to solve the above problems, in the present invention, a quantum dot/polymer composite material mixed with a quantum dot solution and a polymer is manufactured to facilitate fine printing to enable fine patterning of the color conversion material, and the produced result is in the form of a lens Therefore, it is possible to achieve the light path control at the same time as the color conversion, thereby improving the light efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법은 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계; 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 기판 상에 프린팅하여 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 프린팅된 마이크로 렌즈를 경화하여 상기 마이크로 렌즈의 형상을 고정하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a color conversion microlens according to an embodiment of the present invention comprises the steps of mixing a quantum dot solution and a curable polymer to form a quantum dot-curable polymer resin; forming microlenses by printing the quantum dot-curable polymer resin on a substrate through a solution process; and curing the printed microlens to fix the shape of the microlens.

본 발명의 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈는 복수의 광원을 포함하는 발광 기판 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈로서, 상기 색 전환 마이크로 렌즈는 상기 광원에 대응하여 상기 발광 기판 상에 형성되며, 상기 색 전환 마이크로 렌즈는 반구형으로 고정된 경화성 폴리머 내에 양자점이 분산된 상태이며, 상기 양자점은 상기 광원에서 방출되는 광을 흡수하고, 흡수된 광을 상이한 파장의 빛으로 방출하고, 상기 양자점에서 방출된 광은 상기 색 전환 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절된다.A color conversion micro lens according to an embodiment of the present invention is a color conversion micro lens formed on a light emitting substrate including a plurality of light sources, wherein the color conversion micro lens is formed on the light emitting substrate in response to the light source, and the color The conversion microlens is a state in which quantum dots are dispersed in a curable polymer fixed in a hemispherical shape, the quantum dots absorb light emitted from the light source, and the absorbed light emits light of different wavelengths, and the light emitted from the quantum dots is A light path is controlled by being refracted on the surface of the color conversion microlens.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 광원을 포함하는 발광 기판; 상기 복수의 광원 중 일부 광원에 대응하여 형성된 색 전환 마이크로 렌즈; 및 상기 복수의 광원 중 나머지 광원에 대응하여 형성된 광 경로 설정용 마이크로 렌즈를 포함하되, 상기 색 전환 마이크로 렌즈는 반구형으로 고정된 경화성 폴리머 내에 양자점이 분산된 상태이고, 상기 광 경로 설정용 마이크로 렌즈는 반구형 고정된 투명한 경화성 폴리머를 포함하며, 상기 양자점은 상기 광원에서 방출되는 광을 흡수하고, 흡수된 광을 상이한 파장의 빛으로 방출하고, 상기 양자점에서 방출된 광은 상기 색 전환 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절되며, 상기 복수의 광원 중 나머지 광원에서 방출된 광은 상기 광 경로 설정용 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절된다.A display device according to an embodiment of the present invention includes: a light emitting substrate including a plurality of light sources; a color conversion micro lens formed to correspond to some of the plurality of light sources; and a microlens for setting an optical path formed corresponding to the remaining light sources among the plurality of light sources, wherein the color conversion microlens is a state in which quantum dots are dispersed in a curable polymer fixed in a hemispherical shape, and the microlens for setting an optical path is a hemispherical fixed transparent curable polymer, wherein the quantum dots absorb the light emitted from the light source, and emit the absorbed light as light of different wavelengths, and the light emitted from the quantum dots is emitted from the surface of the color conversion microlens. The light path is adjusted by being refracted, and the light emitted from the other light sources among the plurality of light sources is refracted on the surface of the micro lens for setting the light path to adjust the light path.

본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈의 제조 방법은 양자점 용액과 고분자를 혼합한 양자점/고분자 복합재료를 제조하여 미세 프린팅을 용이하게 하여 색 전환 재료의 미세 패터닝을 가능하게 한다. 또한, 마이크로 렌즈는 반구형, 돔 형태이기 때문에 색 전환과 동시에 광 경로 조절을 달성할 수 있고, 이에 따라 광 효율을 개선할 수 있다.The method of manufacturing a microlens according to an embodiment of the present invention enables fine patterning of a color conversion material by facilitating fine printing by preparing a quantum dot/polymer composite material in which a quantum dot solution and a polymer are mixed. In addition, since the microlens has a hemispherical shape and a dome shape, it is possible to achieve light path control at the same time as color conversion, thereby improving light efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 세부적인 단계를 개략적으로 도시한다.
도 3은 전기수력학적(Electrohydrodynamic, EHD) 프린팅을 통해 형성된 마이크로 렌즈의 구조를 도시한 예시도이다.
도 4는 전기수력학적(EHD) 프린팅을 통해 다양한 직경의 마이크로 렌즈를 구현한 예시도이다.
도 5는 마이크로 LED 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈를 촬영한 실제 이미지이다.
도 6는 도 5의 마이크로 LED 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈가 외부에서 조사된 광을 색 전환하는 것을 촬영한 실제 이미지이다.
도 7a는 색 전환 마이크로 렌즈가 하부에 위치한 마이크로 LED에서 방출되는 청색광을 적색광으로 전환하는 것을 촬영한 실제 이미지이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 SEM 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 광 경로 설정 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈를 포함하는 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a color conversion microlens according to an embodiment of the present invention.
2 schematically shows the detailed steps of mixing a quantum dot solution and a curable polymer to form a quantum dot-curable polymer resin.
3 is an exemplary view showing the structure of a micro lens formed through electrohydrodynamic (EHD) printing.
4 is an exemplary view of implementing microlenses of various diameters through electrohydrodynamic (EHD) printing.
5 is an actual image of a color conversion micro lens formed on a micro LED.
FIG. 6 is an actual image of the color conversion microlens formed on the micro LED of FIG. 5 converting the externally irradiated light to a color.
7A is an actual image of the color conversion microlens converting blue light emitted from the micro LED located at the bottom into red light.
7B is an SEM image of a color conversion micro lens according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view for explaining the optical path setting function of the color conversion microlens according to an embodiment of the present invention.
9 schematically illustrates a configuration of a display device including a color conversion microlens according to another exemplary embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 상세한 설명의 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시하기 위한 상세 설명을 개시하는 목적으로 제공된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention set forth below refers to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. The embodiments of the detailed description are provided for the purpose of disclosing the detailed description for those skilled in the art for carrying out the present invention.

본 발명의 각 실시 예들은 서로 상이한 경우를 설명할 수 있으나, 그것이 각 실시 예들이 상호 배타적임을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 상세한 설명의 일 실시 예와 관련하여 설명된 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예에서도 동일하게 구현될 수 있다. 또한, 여기서 개시되는 실시 예들의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 첨부된 도면들에서 각 구성 요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 적용되는 크기와 같거나 유사할 필요는 없다.Each embodiment of the present invention may describe a different case, but that does not mean that each embodiment is mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described in connection with one embodiment of the detailed description may be equally implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, it should be understood that the position or arrangement of individual components of the embodiments disclosed herein may be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. In the accompanying drawings, the size of each component may be exaggerated for explanation, and it is not necessary to be the same as or similar to the size actually applied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법의 순서도이다. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a color conversion microlens according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법은 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계(S100); 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 프린팅하여 마이크로 렌즈를 형성하는 단계(S110); 및 상기 프린팅된 마이크로 렌즈를 경화하여 상기 마이크로 렌즈의 형상을 고정하는 단계(S120)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the method for manufacturing a color conversion microlens according to an embodiment of the present invention includes mixing a quantum dot solution and a curable polymer to form a quantum dot-curable polymer resin (S100); forming a microlens by printing the quantum dot-curable polymer resin through a solution process (S110); and curing the printed microlens to fix the shape of the microlens (S120).

먼저, 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성한다(S100).First, a quantum dot solution and a curable polymer are mixed to form a quantum dot-curable polymer resin (S100).

도 2는 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계의 세부적인 과정을 개략적으로 도시한다. 2 schematically shows a detailed process of forming a quantum dot-curable polymer resin by mixing a quantum dot solution and a curable polymer.

도 2를 참조하면, 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계(S100)는, 양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하는 단계; 혼합된 양자점 용액과 경화성 폴리머를 교반하는 단계; 및 상기 교반된 양자점-경화성 폴리머 혼합 용액에서 용매를 증발시켜 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계를 포함한다. 즉, 본 단계(S100)는 용액 공정을 위한 혼합 용액을 준비하는 과정에 해당한다. 여기서, 혼합 용액은 양자점 용액(QD)과 경화성 폴리머(Polymer)가 혼합하여 형성된 양자점-경화성 폴리머 레진일 수 있다.Referring to FIG. 2 , the step of forming a quantum dot-curable polymer resin (S100) includes mixing a quantum dot solution and a curable polymer; Agitating the mixed quantum dot solution and the curable polymer; and evaporating a solvent from the stirred quantum dot-curable polymer mixture solution to form the quantum dot-curable polymer resin. That is, this step ( S100 ) corresponds to a process of preparing a mixed solution for the solution process. Here, the mixed solution may be a quantum dot-curable polymer resin formed by mixing a quantum dot solution (QD) and a curable polymer (Polymer).

양자점 용액(QD)은 양자점이 용매에 분산된 상태일 수 있다. 양자점은 상기 양자점은 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물의 반도체를 포함할 수 있으며, 일정 파장 대로 빛을 흡수하고, 흡수된 빛의 파장과 상이한 파장대의 빛을 발광하여 흡수된 빛을 색을 전환할 수 있다. 예시적으로, 양자점을 구성하는 반도체 재료로는, InP, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdxSeySz, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuInS2, Cu2SnS3, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, CIGS, CGS, (ZnS)y(CuxSn1-xS2)1-y(x 및 y는 각각 1이하의 실수) 및 이들 반도체들의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 양자점은 코어/쉘 구조 또는 합금 구조일 수 있다. 코어/쉘 구조 또는 합금 구조를 갖는 양자점은 InP/ZnSeS/ZnS, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/CdSx(Zn1-yCdy)S/ZnS, CdSe/CdS/ZnCdS/ZnS, InP/ZnS, InP/Ga/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdSe/CdS/ZnS, CdTe/CdS, CdTe/ZnS, CuInS2/ZnS 또는 Cu2SnS3/ZnS 일 수 있으며, 다만, 이에 한정되지 않는다. 상기 용매는 톨루엔 용액일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The quantum dot solution (QD) may be in a state in which quantum dots are dispersed in a solvent. The quantum dots may include semiconductors of group II-VI, III-V, IV-VI, group IV semiconductors, and mixtures thereof, and absorb light in a certain wavelength range, and are different from the wavelength of the absorbed light. By emitting light in a wavelength band, the absorbed light can be converted into color. Illustratively, as a semiconductor material constituting the quantum dot, InP, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs , GaSb, InN, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, Cd x Se y S z , CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuInS 2 , Cu 2 SnS 3 , CuBr, CuI, Si 3 N 4 , Ge 3 N 4 , Al 2 O 3 , CIGS, CGS, (ZnS)y(Cu x Sn 1-x S 2 ) 1-y (x and y are each a real number less than or equal to 1) and mixtures of these semiconductors may include In addition, the quantum dots may have a core/shell structure or an alloy structure. Quantum dots with core/shell structure or alloy structure are InP/ZnSeS/ZnS, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/CdS x (Zn 1-y Cd y )S/ZnS, CdSe/CdS/ZnCdS/ZnS , InP/ZnS, InP/Ga/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdSe/CdS/ZnS, CdTe/CdS, CdTe/ZnS, CuInS 2 /ZnS or Cu 2 SnS 3 /ZnS may be, but is not limited thereto. The solvent may be a toluene solution, but is not limited thereto.

양자점 용액(QD)에 포함된 용매는 낮은 끓는 점을 가진, 휘발성 유기 용매일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 상온에서 일정 시간 이후에 증발되는 화학적 특성을 가진 용액일 수 있다.The solvent included in the quantum dot solution (QD) may be a volatile organic solvent having a low boiling point. For example, the solvent may be a solution having a chemical property that is evaporated after a predetermined time at room temperature.

경화성 폴리머(Polymer)는 일정 파장의 빛에 의해 경화되어, 형상이 고정되는 고분자 물질일 수 있다. 예를 들어, 경화성 폴리머는 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화성 폴리머일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 경화성 폴리머(Polymer)는 양자점 용액(QD)과 함께 마이크로 렌즈를 구성하므로, 특별한 색상을 가지지 않는 것이 바람직하며, 작동 환경에 따라 고온이 발생할 수 있으므로, 열적 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 경화성 폴리머는 투명하고 열적 안정성을 가지는 고분자 물질일 수 있다. 또한, 경화성 폴리머는 경화되기 전 상온에서 액체 상태일 수 있으며, 양자점과 좋은 혼화성을 가질 수 있다. 또한, 경화성 폴리머는 점착성을 가진 고분자 물질일 수 있다. 경화성 폴리머가 점착성을 가지므로 후술한 용액 공정에서 도포된 양자점-경화성 폴리머 레진은 반구 형상을 일시적으로 유지하게 된다. 여기서, 경화성 폴리머(Polymer)는 Norland Products사에 의해 시판되고 있는 Norland Optical Adhesive 61 ("NOA 61") 또는 Norland Optical Adhesive 63 ("NOA 63")일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The curable polymer may be a polymer material having a fixed shape by being cured by light of a predetermined wavelength. For example, the curable polymer may be an ultraviolet curable polymer that is cured by ultraviolet rays, but is not limited thereto. In addition, since the curable polymer constitutes the microlens together with the quantum dot solution (QD), it is preferable not to have a special color, and since a high temperature may occur depending on the operating environment, it is preferable to have thermal stability. For example, the curable polymer may be a polymer material that is transparent and has thermal stability. In addition, the curable polymer may be in a liquid state at room temperature before curing, and may have good compatibility with quantum dots. In addition, the curable polymer may be a high molecular material having adhesive properties. Since the curable polymer has adhesiveness, the quantum dot-curable polymer resin applied in the solution process described below temporarily maintains the hemispherical shape. Here, the curable polymer may be Norland Optical Adhesive 61 (“NOA 61”) or Norland Optical Adhesive 63 (“NOA 63”) commercially available by Norland Products, but is not limited thereto.

양자점 용액(QD)과 경화성 폴리머(Polymer)는 일정 비율로 혼합될 수 있다. 양자점 용액(QD)의 비중이 높으면 높은 광 변환 효율을 가지지만, 양자점 사이의 응집이 발생하여 용액 공정의 적용이 진행이 어려워지는 문제점이 발생한다. 또한, 양자점 용액(QD)의 비중이 낮으면 용액 공정이 원활하게 진행될 수 있으나, 광 변환 효율이 낮아져 색 전환 렌즈의 고유 특징이 희석되는 문제점이 발생한다. 따라서, 양자점 용액(QD)과 경화성 폴리머(Polymer)는 하기와 같은 적정 비율로 혼합되게 된다.The quantum dot solution (QD) and the curable polymer (Polymer) may be mixed in a certain ratio. When the specific gravity of the quantum dot solution (QD) is high, it has high light conversion efficiency, but aggregation between the quantum dots occurs, making it difficult to apply the solution process. In addition, if the specific gravity of the quantum dot solution (QD) is low, the solution process may proceed smoothly, but there is a problem in that the light conversion efficiency is lowered and the inherent characteristics of the color conversion lens are diluted. Accordingly, the quantum dot solution (QD) and the curable polymer (Polymer) are mixed in an appropriate ratio as follows.

양자점 용액(QD)은 변환하는 색 파장에 따라 경화성 폴리머와 혼합되는 비중이 상이할 수 있다. 경화성 폴리머(Polymer)를 100중량부로 할 때, 녹색광을 방출하는 양자점 용액(QD)은 0.1 중량부 이상, 0.150 중량부 이상, 0.200 중량부 이상, 0.250 중량부 이상, 0.275 중량부 이상, 0.300 중량부 이상이거나, 0.1 중량부 이하, 0.150 중량부 이하, 0.200 중량부 이하, 0.250 중량부 이하, 0.275 중량부 이하, 0.300 중량부 이하일 수 있다. 예시적으로, 경화성 폴리머(Polymer)를 100중량부로 할 때, 녹색광을 방출하는 양자점 용액(QD)은 0.268중량부, 0.179중량부, 또는 0.134중량부일 수 있다. 또한, 경화성 폴리머(Polymer)를 100중량부로 할 때, 적색광을 방출하는 양자점 용액(QD)은 0.150 중량부 이상, 0.180 중량부 이상, 0.300 중량부 이상, 0.350 중량부 이상, 0.500 중량부 이상, 0.750 중량부 이상, 0.900 중량부 이상, 0.950 중량부 이상이거나, 0.150 중량부 이하, 0.180 중량부 이하, 0.300 중량부 이하, 0.350 중량부 이하, 0.500 중량부 이하, 0.750 중량부 이하, 0.900 중량부 이하, 0.950 중량부 이하일 수 있다. 예시적으로, 경화성 폴리머(Polymer)를 100중량부로 할 때, 적색광을 방출하는 양자점 용액(QD)은 0.187 중량부, 0.374 중량부, 또는 0.934중량부일 수 있다.The specific gravity of the quantum dot solution (QD) mixed with the curable polymer may be different depending on the converted color wavelength. When the curable polymer (Polymer) is 100 parts by weight, the quantum dot solution (QD) emitting green light is 0.1 parts by weight or more, 0.150 parts by weight or more, 0.200 parts by weight or more, 0.250 parts by weight or more, 0.275 parts by weight or more, 0.300 parts by weight or more. or more, 0.1 parts by weight or less, 0.150 parts by weight or less, 0.200 parts by weight or less, 0.250 parts by weight or less, 0.275 parts by weight or less, 0.300 parts by weight or less. Illustratively, when the curable polymer (Polymer) is 100 parts by weight, the quantum dot solution (QD) emitting green light may be 0.268 parts by weight, 0.179 parts by weight, or 0.134 parts by weight. In addition, when the curable polymer (Polymer) is 100 parts by weight, the quantum dot solution (QD) emitting red light is 0.150 parts by weight or more, 0.180 parts by weight or more, 0.300 parts by weight or more, 0.350 parts by weight or more, 0.500 parts by weight or more, 0.750 parts by weight or more, 0.900 parts by weight or more, 0.950 parts by weight or more, or 0.150 parts by weight or less, 0.180 parts by weight or less, 0.300 parts by weight or less, 0.350 parts by weight or less, 0.500 parts by weight or less, 0.750 parts by weight or less, 0.900 parts by weight or less; It may be 0.950 parts by weight or less. Illustratively, when the curable polymer (Polymer) is 100 parts by weight, the quantum dot solution (QD) emitting red light may be 0.187 parts by weight, 0.374 parts by weight, or 0.934 parts by weight.

혼합된 양자점 용액과 경화성 폴리머를 상온에서 교반(Stirring)한다. 상온에서 일정 시간이상 혼합된 양자점 용액과 경화성 폴리머를 교반하여 양자점이 경화성 폴리머 내에 분산되게 한다. 예를 들어, 혼합된 양자점 용액과 경화성 폴리머는 상온에서 24시간 동안 교반될 수 있으며, 이러한 교반 과정을 통해 양자점은 경화성 폴리머로 분산될 수 있다.The mixed quantum dot solution and the curable polymer are stirred at room temperature. The quantum dots are dispersed in the curable polymer by stirring the mixed quantum dot solution and the curable polymer for at least a certain time at room temperature. For example, the mixed quantum dot solution and the curable polymer may be stirred at room temperature for 24 hours, and through this stirring process, the quantum dots may be dispersed into the curable polymer.

교반된 양자점-경화성 폴리머 혼합 용액에서 용매를 증발시켜 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성한다. 교반된 양자점-경화성 폴리머 혼합 용액을 진공 챔버, 데시케이터(Desiccator)로 이동시켜, 양자점 용액에 포함된 용매를 증발시킨다. 용매가 증발됨에 따라 교반된 양자점-경화성 폴리머 혼합 용액은 양자점-경화성 폴리머 레진으로 변형될 수 있다. 양자점-경화성 폴리머 레진은 용액 공정에 활용 가능할 정도로 양자점이 경화성 폴리머에 충분히 분산된 상태일 수 있다. The quantum dot-curable polymer resin is formed by evaporating the solvent in the stirred quantum dot-curable polymer mixture solution. The stirred quantum dot-curable polymer mixture solution is moved to a vacuum chamber, a desiccator, to evaporate the solvent contained in the quantum dot solution. As the solvent evaporates, the stirred quantum dot-curable polymer mixed solution may be transformed into a quantum dot-curable polymer resin. The quantum dot-curable polymer resin may be in a state in which quantum dots are sufficiently dispersed in the curable polymer to be usable in a solution process.

다음으로, 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 기판 상에 프린팅하여 마이크로 렌즈를 형성한다(S110).Next, the quantum dot-curable polymer resin is printed on a substrate through a solution process to form a microlens (S110).

도 3은 전기수력학적(EHD) 프린팅을 통해 형성된 마이크로 렌즈의 구조를 도시한 예시도이다.3 is an exemplary view showing the structure of a micro lens formed through electrohydrodynamic (EHD) printing.

도 3을 참조하면, 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 기판(110) 상에 프린팅하여 마이크로 렌즈(100)를 형성한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈(100)는 발광 기판 상에 형성되어 발광 기판에서 방출되는 광의 파장을 변환하는 색 전환 마이크로 렌즈(Color-convertible micro-lens)에 해당한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(110)은 광을 방출하는 광원(111)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 광원은 마이크로 LED일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3 , the microlens 100 is formed by printing the quantum dot-curable polymer resin on the substrate 110 through a solution process. Here, the microlens 100 according to the embodiment of the present invention corresponds to a color-convertible micro-lens that is formed on a light emitting substrate and converts the wavelength of light emitted from the light emitting substrate. 3 , the substrate 110 may include a light source 111 emitting light. Illustratively, the light source may be a micro LED, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈(100)는 표시 장치의 하나의 구성에 해당하며, 표시 장치가 천연색을 표시할 수 있도록 발광 기판에서 방출되는 광의 파장을 변환할 수 있다. 매트릭스 배열된 복수의 발광 픽셀(LED, 광원)을 포함하는 발광 기판 상에 마이크로 렌즈(100)는 변환하는 색상에 따라 어레이 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 3개의 발광 픽셀에서 각각 적색, 녹색, 청색을 표시되도록 마이크로 렌즈가 발광 기판 상에 형성될 수 있다.In addition, the microlens 100 according to an embodiment of the present invention corresponds to one component of a display device, and can convert the wavelength of light emitted from the light emitting substrate so that the display device can display natural colors. On a light emitting substrate including a plurality of light emitting pixels (LEDs, light sources) arranged in a matrix, the micro lenses 100 may be formed in an array form according to a color to be converted. For example, a microlens may be formed on the light emitting substrate to display red, green, and blue colors in each of the three light emitting pixels.

이전 단계(S100)에서 준비된 양자점-경화성 폴리머 레진은 용액 공정이 가능할 정도로 양자점이 경화성 폴리머에 분산된 상태이며, 양자점-경화성 폴리머 레진은 기판(110) 상에 분사, 도포, 프린팅, 인쇄, 코팅 또는 적층될 수 있다.The quantum dot-curable polymer resin prepared in the previous step (S100) is in a state in which quantum dots are dispersed in the curable polymer to the extent that a solution process is possible, and the quantum dot-curable polymer resin is sprayed, applied, printed, printed, coated or can be stacked.

본 실시예에 따른 용액 공정은 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식이 적용될 수 있다.In the solution process according to the present embodiment, an electrohydrodynamic printing (EHD printing) method may be applied.

전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식은 용액의 토출(jetting)을 위한 노즐 속의 용액에 압력을 가하며, 노즐과 기판 사이에 높은 전압을 인가 하여 인쇄를 하는 최신 기술로서, 필요한 곳에만 선택적으로 박막을 코팅(drop-on-demand,DOD)할 수 있다. 일반적인 다른 용액공정이나 인쇄 공정에 비교하여 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식은 단순하고, jetting 조절이 용이하며, 저가격의 공정으로 마크로(Macro)에서 나노 수준까지의 다양한 형태의 패턴과 연속적인 박막형성, 그리고 고해상도의 패턴을 제작할 수 있는 장점을 제공한다. 즉, 전기수력학적 인쇄 방식에서 전압 및/또는 압력을 조절함에 따라 토출되는 용액의 양의 조절이 용이할 수 있다. 즉, 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 공정을 통해 다양한 크기, 직경을 가진 마이크로 렌즈의 제작이 보다 용이해질 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 용액 공정이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 용액 공정은 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무 코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름 코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jet) 및 드롭 캐스팅(drop casting)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 방식이 적용될 수도 있다.Electrohydrodynamic printing (EHD printing) is the latest technology to print by applying pressure to the solution in the nozzle for jetting the solution and applying a high voltage between the nozzle and the substrate. (drop-on-demand, DOD). Compared to other general solution processes or printing processes, the electrohydrodynamic printing (EHD printing) method is simple, easy to control jetting, and low-cost, with various patterns and continuous thin films from macro to nano level. It provides advantages of forming and producing high-resolution patterns. That is, by controlling the voltage and/or pressure in the electrohydrodynamic printing method, it may be easy to control the amount of the discharged solution. That is, it is possible to more easily manufacture microlenses having various sizes and diameters through the electrohydrodynamic printing (EHD printing) process. However, the solution process according to the present embodiment is not limited thereto, and the solution process according to the present embodiment includes spin coating, dip coating, roll coating, and screen coating. ), spray coating, spin casting, flow coating, screen printing, ink jet, and drop casting, one selected from the group consisting of method may be applied.

도 4a는 녹색광을 방출하는 양자점을 포함하는 마이크로 렌즈를 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식을 통해 다양한 직경으로 구현한 예시도를 나타내며, 도 4b는 적색광을 방출하는 양자점을 포함하는 마이크로 렌즈를 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식을 통해 다양한 직경으로 구현한 예시도를 나타낸다. 일 제조예로서, 녹색광을 방출하는 양자점을 포함하는 마이크로 렌즈는 경화성 폴리머(Polymer)로서 NOA 61를 100중량부로 할 때, 녹색광을 방출하는 InP/ZnSeS/ZnS 양자점 용액(QD) 0.268중량부를 혼합하여 생성된 레진을 전기수력학적 인쇄 공정을 수행하여 생성될 수 있다. 또한, 적색광을 방출하는 양자점을 포함하는 마이크로 렌즈는 경화성 폴리머(Polymer)로서 NOA 61를 100중량부로 할 때, 적색광을 방출하는 InP/ZnSeS/ZnS 양자점 용액(QD) 0.934중량부를 혼합하여 생성된 레진을 전기수력학적 인쇄 공정을 수행하여 생성될 수 있다.Figure 4a shows an example of implementing a micro lens including quantum dots emitting green light with various diameters through an electrohydrodynamic printing (EHD printing) method, and Figure 4b is an electric micro lens including quantum dots emitting red light. It shows an example diagram realized in various diameters through the hydraulic printing (EHD printing) method. As a manufacturing example, a microlens containing quantum dots emitting green light is a curable polymer (Polymer) containing NOA 61 as 100 parts by weight, and 0.268 parts by weight of an InP/ZnSeS/ZnS quantum dot solution (QD) emitting green light by mixing 0.268 parts by weight. The resulting resin may be produced by performing an electrohydrodynamic printing process. In addition, the microlens including quantum dots emitting red light is a resin produced by mixing 0.934 parts by weight of an InP/ZnSeS/ZnS quantum dot solution (QD) emitting red light when NOA 61 is 100 parts by weight as a curable polymer (Polymer). may be produced by performing an electrohydrodynamic printing process.

도 4a 및 도 4b에서 도시된 바와 같이, 전기수력학적 인쇄(EHD printing) 방식의 전압 및/또는 압력의 조건을 조절함에 따라, 다양한 직경을 가진 마이크로 렌즈의 용이한 구현이 가능할 수 있다.As shown in FIGS. 4A and 4B , by adjusting the voltage and/or pressure conditions of the electrohydrodynamic printing (EHD printing) method, it may be possible to easily implement microlenses having various diameters.

마이크로 렌즈(100)는 용액 공정을 통해 기판(110) 상에 반구형으로 프린팅될 수 있다. 즉, 돔(dome) 형상으로 마이크로 렌즈(100)는 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 또한, 양자점-경화성 폴리머 레진에 포함된 경화성 폴리머는 점성을 가지므로 양자점-경화성 폴리머 레진이 기판 상에 프린팅된 이후에도 기판 상으로 퍼지는 것이 방지될 수 있다. 즉, 양자점-경화성 폴리머 레진은 폴리머 레진의 점성에 의해 반구형, 돔형상으로 초기 프린팅된 상태가 일정 시간 유지될 수 있다.The micro lens 100 may be printed in a hemispherical shape on the substrate 110 through a solution process. That is, the microlens 100 in a dome shape may be formed on the substrate 110 . In addition, since the curable polymer included in the quantum dot-curable polymer resin has viscosity, it can be prevented from spreading on the substrate even after the quantum dot-curable polymer resin is printed on the substrate. That is, the initial printed state of the quantum dot-curable polymer resin in a hemispherical or dome shape may be maintained for a certain period of time due to the viscosity of the polymer resin.

상기 프린팅된 마이크로 렌즈를 경화하여 상기 마이크로 렌즈의 형상을 고정한다(S120).The printed microlens is cured to fix the shape of the microlens (S120).

본 단계(S120)를 통해, 이전 단계(S110)에서 일시적으로 형성한 마이크로 렌즈(100)의 형상이 고정될 수 있다. 즉, 반구형으로 프린팅된 마이크로 렌즈(100)는 경화성 폴리머를 경화함에 따라 형상이 고정되게 된다. 여기서, 경화성 폴리머는 자외선 경화성 폴리머일 수 있으며, 자외선 조사에 따라 마이크로 렌즈(100)의 형상이 고정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 경화성 폴리머는 열 경화성 폴리머일 수 있으며, 일정 온도가 인가됨에 따라 마이크로 렌즈(100)의 형상이 고정될 수도 있다.Through this step (S120), the shape of the microlens 100 temporarily formed in the previous step (S110) may be fixed. That is, the shape of the microlens 100 printed in a hemispherical shape is fixed as the curable polymer is cured. Here, the curable polymer may be an ultraviolet curable polymer, and the shape of the microlens 100 may be fixed according to ultraviolet irradiation. However, the present invention is not limited thereto, and the curable polymer may be a thermosetting polymer, and as a predetermined temperature is applied, the shape of the microlens 100 may be fixed.

도 5는 마이크로 LED 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈를 촬영한 실제 이미지이다. 도 6는 도 5의 마이크로 LED 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈가 외부 광을 색 전환하는 것을 촬영한 실제 이미지이다. 구체적으로, 도 5a는 마이크로 렌즈 어레이의 평면 사진이며, 도 5b는 도 5a의 렌즈 어레이를 확대하여 촬영한 평면 사진이고, 도 5c는 마이크로 렌즈를 측면에서 촬영한 측면 사진이다. 도 6a는 외부 광의 색을 변환하는 색 전환 마이크로 렌즈 어레이의 평면 사진이며, 도 6b는 도 6a의 렌즈 어레이를 확대하여 촬영한 평면 사진이고, 도 6c는 마이크로 렌즈를 측면에서 촬영한 측면 사진이다. 도 7a는 색 전환 마이크로 렌즈가 하부에 위치한 마이크로 LED에서 방출되는 청색광을 적색광으로 전환하는 것을 촬영한 실제 이미지이다. 도 6은 색 전환 마이크로 렌즈의 형태 및 색 전환 효과를 확인하기 위해 외부 광을 조사한 경우를 촬영한 것이며, 도 7a는 색 전환 마이크로 렌즈 하부에 위치한 마이크로 LED를 발광하였을 때 나타나는 광 전환 효과를 확인하기 위한 촬영한 이미지이다. 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 SEM 이미지이다.5 is an actual image of a color conversion micro lens formed on a micro LED. FIG. 6 is an actual image taken when the color conversion micro lens formed on the micro LED of FIG. 5 converts external light into color. Specifically, FIG. 5A is a plan photo of the micro lens array, FIG. 5B is a plan photo taken by enlarging the lens array of FIG. 5A, and FIG. 5C is a side photo taken of the micro lens from the side. 6A is a plan view of a color conversion micro lens array that converts the color of external light, FIG. 6B is a plan view photographed by enlarging the lens array of FIG. 6A, and FIG. 6C is a side view photograph of the micro lens. 7A is an actual image of the color conversion micro lens converting blue light emitted from the micro LED located below to red light. 6 is a photograph taken when external light is irradiated to confirm the shape and color conversion effect of the color conversion micro lens, and FIG. 7A is a light conversion effect that appears when the micro LED located under the color conversion micro lens is emitted. This is an image taken for 7B is an SEM image of a color conversion micro lens according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6를 비교하면, 마이크로 렌즈는 적색광을 방출하는 양자점을 포함할 수 있으며, 빛을 흡수하여 적색광을 표시하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5c, 도 6c 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 렌즈는 반구형, 돔 형상으로 형성된 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 6c에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈는 반구형 형상으로 고정된 상태에서 외부 광을 전환하여 적색광을 방출하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈는 하부에 배치된 마이크로 LED에서 방출되는 청색광을 적색광으로 변환하는 것을 확인할 수 있다.Comparing FIGS. 5 and 6 , it can be confirmed that the microlens may include quantum dots that emit red light, and absorb light to display red light. Also, as shown in FIGS. 5C, 6C and 7B , it can be seen that the microlens according to the present embodiment is formed in a hemispherical shape or a dome shape. In particular, as shown in FIG. 6c , it can be confirmed that the micro lens emits red light by switching external light in a fixed state in a hemispherical shape. Also, as shown in FIG. 7A , it can be confirmed that the micro lens converts blue light emitted from the micro LED disposed below into red light.

이러한, 반구형 형상의 마이크로 렌즈는 하부에서 제공되는 광의 경로를 조절할 수 있다. 즉, 반구형 형상의 마이크로 렌즈를 통해 외부로 방출되는 광은 색이 전환될 뿐만 아니라, 다른 픽셀의 발광 영역을 침범하는 것이 방지될 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈의 광 경로 설정 기능을 설명하기 위한 예시도이다.Such a hemispherical microlens may control the path of light provided from the bottom. That is, the color of light emitted to the outside through the hemispherical microlens is not only converted, but it can be prevented from penetrating the light emitting area of another pixel. 8 is an exemplary view for explaining a light path setting function of a color conversion microlens according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 발광 기판(110)은 청색광을 방출할 수 있으며, 마이크로 렌즈(100G)는 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하고, 마이크로 렌즈(100R)은 청색광을 흡수하여 적색광을 방출할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the light emitting substrate 110 may emit blue light, the microlens 100G may absorb blue light to emit green light, and the microlens 100R may absorb blue light to emit red light. .

여기서, 발광 기판(110)에서 방출된 청색광은 상부에 반구형 형상의 마이크로 렌즈가 없는 경우, 상부에서 광 경로가 조절되지 않고 외부로 확산되게 된다. 여기서, 외부는 인접한 이웃 픽셀이 형성된 영역을 의미하며, 빛의 확산에 따라 이웃하는 픽셀 사이의 혼색이 발생하게 된다. 이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈(100R, 100G)는 반구형으로 형성됨에 따라 마이크로 렌즈 표면에서 굴절되어 광 경로가 변경되게 된다. 각 마이크로 렌즈(100R, 100G)와 수직 방향으로 오버랩되는 상부 영역을 각 마이크로 렌즈의 발광 영역이라 정의할 때, 마이크로 렌즈(100R, 100G)에서 방출되는 빛은 발광 영역으로 집중되도록 렌즈 표면에서 굴절될 수 있다. 즉, 반구형의 마이크로 렌즈(100R, 100G)는 발광 영역을 벗어난 외부로 광이 확산되지 않고 발광 영역으로 집중되도록 광 경로를 가이드할 수 있다. 반구형의 마이크로 렌즈(100R, 100G)는 이에 따라 이웃하는 픽셀 사이의 혼색을 방지할 수 있다.Here, when the blue light emitted from the light emitting substrate 110 does not have a microlens having a hemispherical shape thereon, the light path is not controlled from the upper portion and is diffused to the outside. Here, the outside refers to an area in which adjacent pixels are formed, and color mixing occurs between adjacent pixels according to light diffusion. On the contrary, the micro lenses 100R and 100G according to the embodiment of the present invention are refracted on the surface of the micro lenses as they are formed in a hemispherical shape to change the optical path. When the upper region overlapping each microlens 100R, 100G in the vertical direction is defined as the light emitting area of each micro lens, the light emitted from the micro lenses 100R and 100G is to be refracted on the lens surface so as to be focused on the light emitting area. can That is, the hemispherical microlenses 100R and 100G may guide the light path so that light is not diffused outside the light emitting area and is concentrated in the light emitting area. The hemispherical microlenses 100R and 100G can prevent color mixing between neighboring pixels accordingly.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈의 제조 방법은 청색광이 방출되는 픽셀, 기판 상의 영역에 대응하여 광 경로 설정용 마이크로 렌즈를 발광 기판(110) 상에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 광 경로 설정용 마이크로 렌즈는 양자점을 포함하지 않는 투명한 경화성 폴리머를 용액 공정을 통해 반구형으로 프린팅하고, 반구형으로 프린팅된 광 경로 설정용 마이크로 렌즈를 경화하여 생성될 수 있다. 광 경로 설정용 렌즈는 양자점을 포함하지 않기에 청색광은 색 변환은 발생하지 않는다. 대신, 광 경로 설정용 렌즈와 수직 방향으로 오버랩되는 상부 영역에 해당하는 발광 영역으로 청색광이 집중될 수 있으며, 청색광이 다른 렌즈의 발광 영역을 침범하는 것이 방지될 수 있다.In addition, the method of manufacturing a microlens according to an embodiment of the present invention may further include forming a microlens for setting an optical path on the light emitting substrate 110 in correspondence to the pixel and the region on the substrate emitting blue light. . Here, the optical path setting microlens may be produced by printing a transparent curable polymer that does not contain quantum dots in a hemispherical shape through a solution process, and curing the hemispherically printed optical path setting microlens. Since the optical path setting lens does not include quantum dots, color conversion of blue light does not occur. Instead, the blue light may be focused on the light emitting area corresponding to the upper area overlapping the lens for setting the light path in the vertical direction, and the blue light may be prevented from invading the light emitting area of the other lens.

본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈의 제조 방법은 양자점 용액과 고분자를 혼합한 양자점/고분자 복합재료를 제조하여 미세 프린팅을 용이하게 하여 색 전환 재료의 미세 패터닝을 가능하게 한다. 또한, 마이크로 렌즈는 반구형, 돔 형태이기 때문에 색 전환과 동시에 광 경로 조절을 달성할 수 있고, 이에 따라 광 효율을 개선할 수 있다.The method of manufacturing a microlens according to an embodiment of the present invention enables fine patterning of a color conversion material by facilitating fine printing by preparing a quantum dot/polymer composite material in which a quantum dot solution and a polymer are mixed. In addition, since the microlens has a hemispherical shape and a dome shape, it is possible to achieve light path control at the same time as color conversion, thereby improving light efficiency.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색 전환 마이크로 렌즈를 포함하는 표시 장치(10)의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 9의 표시 장치(10)에 포함된 색 전환 마이크로 렌즈는 상술한 도 1 내지 도 8의 제조 방법으로 제조된 마이크로 렌즈에 해당하며, 도 1 내지 도 8 및 상술한 내용이 설명을 위해 참조될 수 있다. 9 schematically illustrates the configuration of a display device 10 including a color conversion microlens according to another exemplary embodiment of the present invention. The color conversion microlens included in the display device 10 of FIG. 9 corresponds to the microlens manufactured by the manufacturing method of FIGS. 1 to 8 described above, and FIGS. 1 to 8 and the foregoing will be referred to for description. can

도 9을 참조하면, 표시 장치(10)는 복수의 광원(111)을 포함하는 발광 기판(110); 상기 복수의 광원(111) 중 일부 광원에 대응하여 형성된 색 전환 마이크로 렌즈(100); 및 상기 복수의 광원 중 나머지 광원에 대응하여 형성된 광 경로 설정용 마이크로 렌즈(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the display device 10 includes a light emitting substrate 110 including a plurality of light sources 111 ; a color conversion micro lens 100 formed to correspond to some light sources among the plurality of light sources 111; and a micro lens 120 for setting an optical path formed to correspond to the remaining light sources among the plurality of light sources.

여기서, 색 전환 마이크로 렌즈(100)는 반구형으로 고정된 경화성 폴리머 내에 양자점이 분산된 상태이다. 즉, 양자점/고분자 복합재료로 제조된 상태이다. 상기 양자점은 상기 광원에서 방출되는 광을 흡수하고, 흡수된 광을 상이한 파장의 빛으로 방출하고, 양자점에서 방출된 광은 상기 색 전환 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절될 수 있다. 각 마이크로 렌즈(100R, 100G)와 수직 방향으로 오버랩되는 상부 영역을 각 마이크로 렌즈의 발광 영역이라 정의할 때, 마이크로 렌즈(100R, 100G)에서 방출되는 빛은 발광 영역으로 집중되도록 렌즈 표면에서 굴절될 수 있다. 즉, 반구형의 마이크로 렌즈(100R, 100G)는 발광 영역을 벗어난 외부로 광이 확산되지 않고 발광 영역으로 집중되도록 광 경로를 가이드할 수 있다.Here, the color conversion microlens 100 is a state in which quantum dots are dispersed in a curable polymer fixed in a hemispherical shape. That is, the quantum dot/polymer composite material is in a state of being prepared. The quantum dot absorbs light emitted from the light source, emits the absorbed light as light of a different wavelength, and the light emitted from the quantum dot is refracted on the surface of the color conversion microlens to control an optical path. When the upper region overlapping each microlens 100R, 100G in the vertical direction is defined as the light emitting area of each micro lens, the light emitted from the micro lenses 100R and 100G is to be refracted on the lens surface so as to be focused on the light emitting area. can That is, the hemispherical microlenses 100R and 100G may guide the light path so that light is not diffused outside the light emitting area and is concentrated in the light emitting area.

또한, 광 경로 설정용 마이크로 렌즈(120)는 반구형으로 고정된 투명한 경화성 폴리머를 포함하며, 복수의 광원 중 나머지 광원에서 방출된 광은 광 경로 설정용 마이크로 렌즈(120)의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절될 수 있다. 광 경로 설정용 렌즈와 수직 방향으로 오버랩되는 상부 영역에 해당하는 발광 영역으로 광 경로가 설정되어, 다른 렌즈의 발광 영역을 침범하는 것이 방지될 수 있다. In addition, the optical path setting micro lens 120 includes a transparent curable polymer fixed in a hemispherical shape, and the light emitted from the remaining light sources among the plurality of light sources is refracted on the surface of the optical path setting micro lens 120 to make the optical path can be adjusted. The light path is set to the light emitting area corresponding to the upper area overlapping the lens for setting the light path in the vertical direction, so that it can be prevented from encroaching on the light emitting area of the other lens.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(10)는 반구형, 돔 형태의 색 전환 마이크로 렌즈(100)를 포함하여 색 전환과 동시에 광 경로 조절 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(10)는 반구형, 돔 형태의 광 경로 설정용 마이크로 렌즈(120)를 포함하여 광 경로 조절 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 광 효율이 개선되며 이웃하는 픽셀간의 혼색이 방지될 수 있다.The display device 10 according to an embodiment of the present invention may include the color conversion microlens 100 having a hemispherical shape or a dome shape, and may provide a function of adjusting a light path at the same time as a color conversion. In addition, the display device 10 according to an embodiment of the present invention may include a microlens 120 for setting an optical path having a hemispherical shape or a dome shape to provide an optical path control function. Accordingly, light efficiency is improved and color mixing between neighboring pixels can be prevented.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention as described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it will be understood that this is merely an example and that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom by those of ordinary skill in the art. . However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 표시 장치
100: 마이크로 렌즈
110: 기판
111: 광원10: display device
100: micro lens
110: substrate
111: light source

Claims (10)

양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하여 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계;
상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 용액 공정을 통해 기판 상에 프린팅하여 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 프린팅된 마이크로 렌즈를 경화하여 상기 마이크로 렌즈의 형상을 고정하는 단계를 포함하고,
상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계는,
양자점 용액과 경화성 폴리머를 혼합하는 단계;
혼합된 양자점 용액과 경화성 폴리머를 교반하는 단계; 및
상기 교반된 양자점-경화성 폴리머 혼합 용액에서 용매를 증발시켜 상기 양자점-경화성 폴리머 레진을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 기판은 광원을 포함하는 발광 기판이며,
상기 마이크로 렌즈는 상기 광원에 대응하여 상기 기판 상에 형성되고,
상기 마이크로 렌즈는 상기 광원에서 방출되는 빛을 흡수하고, 상기 흡수된 빛과 상이한 파장의 빛을 방출하며,
상기 양자점 용액과 상기 경화성 폴리머의 혼합 비중에 따라 상기 마이크로 렌즈가 색 전환하는 색 파장이 달라지는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.forming a quantum dot-curable polymer resin by mixing a quantum dot solution and a curable polymer;
forming a microlens by printing the quantum dot-curable polymer resin on a substrate through a solution process; and
Curing the printed microlens to fix the shape of the microlens,
Forming the quantum dot-curable polymer resin,
mixing the quantum dot solution and the curable polymer;
Agitating the mixed quantum dot solution and the curable polymer; and
evaporating a solvent from the stirred quantum dot-curable polymer mixture solution to form the quantum dot-curable polymer resin,
The substrate is a light emitting substrate including a light source,
The micro lens is formed on the substrate in response to the light source,
The micro lens absorbs the light emitted from the light source, and emits light of a different wavelength than the absorbed light,
A method of manufacturing a color conversion microlens, characterized in that the color wavelength of the microlens is changed according to the mixing specific gravity of the quantum dot solution and the curable polymer. 삭제delete 제1 항에 있어서
상기 마이크로 렌즈는 상기 기판 상에 반구형으로 프린팅되며,
상기 마이크로 렌즈는 상기 경화에 따라 반구형으로 고정되는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.2. The method of claim 1
The micro lens is printed in a hemispherical shape on the substrate,
The method of manufacturing a color conversion micro lens, characterized in that the micro lens is fixed to a hemispherical shape according to the curing. 제3 항에 있어서
상기 경화성 폴리머는 자외선 경화성 폴리머이며,
상기 프린팅된 마이크로 렌즈는 자외선에 의해 경화되어 형상이 고정되는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.4. The method of claim 3
The curable polymer is an ultraviolet curable polymer,
The printed microlens is cured by ultraviolet rays to form a color conversion microlens manufacturing method, characterized in that fixed. 제4 항에 있어서,
상기 경화성 폴리머는 투명한 점착성 폴리머인 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.5. The method of claim 4,
The method of manufacturing a color conversion microlens, characterized in that the curable polymer is a transparent adhesive polymer. 제3 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈에서 방출되는 빛은 상기 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 외부로의 확산이 방지되는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.4. The method of claim 3,
Light emitted from the microlens is refracted on the surface of the microlens to prevent diffusion to the outside. 제6 항에 있어서,
상기 광원은 청색광을 방출하며, 상기 마이크로 렌즈는 상기 청색광을 녹색광 또는 적색광으로 전환하기 위해 어레이 형태로 상기 기판 상에 형성되되,
상기 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법은,
상기 마이크로 렌즈가 형성되지 않고 상기 청색광이 색 전환없이 방출되는 상기 기판 상에 상기 청색광의 광 경로를 설정하기 위한 광 경로 설정용 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.7. The method of claim 6,
The light source emits blue light, and the microlenses are formed on the substrate in an array form to convert the blue light into green light or red light,
The method of manufacturing the color conversion microlens,
The color conversion microlens further comprising the step of forming a microlens for setting an optical path for setting an optical path of the blue light on the substrate on which the microlens is not formed and the blue light is emitted without color conversion manufacturing method. 제1 항에 있어서
상기 용액 공정은 전기수력학적 인쇄(EHD printing)인 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈의 제조 방법.2. The method of claim 1
The method of manufacturing a color conversion microlens, characterized in that the solution process is electrohydrodynamic printing (EHD printing). 복수의 광원을 포함하는 발광 기판 상에 형성된 색 전환 마이크로 렌즈로서,
상기 색 전환 마이크로 렌즈는 상기 광원에 대응하여 상기 발광 기판 상에 형성되며,
상기 색 전환 마이크로 렌즈는 반구형으로 고정된 경화성 폴리머 내에 양자점이 분산된 상태이며,
상기 양자점은 상기 광원에서 방출되는 광을 흡수하고, 흡수된 광을 상이한 파장의 빛으로 방출하고,
상기 양자점에서 방출된 광은 상기 색 전환 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절되며,
상기 양자점과 상기 경화성 폴리머의 혼합 비중에 따라 상기 색 전환 마이크로 렌즈가 색 전환하는 색 파장이 달라지는 것을 특징으로 하는 색 전환 마이크로 렌즈.A color conversion microlens formed on a light emitting substrate including a plurality of light sources, comprising:
The color conversion microlens is formed on the light emitting substrate to correspond to the light source,
The color conversion microlens is a state in which quantum dots are dispersed in a curable polymer fixed in a hemispherical shape,
The quantum dots absorb the light emitted from the light source, and emit the absorbed light as light of a different wavelength;
The light emitted from the quantum dots is refracted on the surface of the color conversion microlens to control the light path,
A color conversion micro lens, characterized in that the color wavelength of the color conversion micro lens is changed according to the mixing specific gravity of the quantum dots and the curable polymer. 복수의 광원을 포함하는 발광 기판;
상기 복수의 광원 중 일부 광원에 대응하여 형성된 색 전환 마이크로 렌즈; 및
상기 복수의 광원 중 나머지 광원에 대응하여 형성된 광 경로 설정용 마이크로 렌즈를 포함하되,
상기 색 전환 마이크로 렌즈는 반구형으로 고정된 경화성 폴리머 내에 양자점이 분산된 상태이고, 상기 광 경로 설정용 마이크로 렌즈는 반구형 고정된 투명한 경화성 폴리머를 포함하며,
상기 양자점은 상기 광원에서 방출되는 광을 흡수하고, 흡수된 광을 상이한 파장의 빛으로 방출하고, 상기 양자점에서 방출된 광은 상기 색 전환 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절되며,
상기 복수의 광원 중 나머지 광원에서 방출된 광은 상기 광 경로 설정용 마이크로 렌즈의 표면에서 굴절되어 광 경로가 조절되고,
상기 양자점과 상기 경화성 폴리머의 혼합 비중에 따라 상기 색 전환 마이크로 렌즈가 색 전환하는 색 파장이 달라지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.a light emitting substrate including a plurality of light sources;
a color conversion micro lens formed to correspond to some of the plurality of light sources; and
Including a micro lens for setting an optical path formed in correspondence to the remaining light sources among the plurality of light sources,
The color conversion microlens is a state in which quantum dots are dispersed in a curable polymer fixed in a hemispherical shape, and the microlens for optical path setting includes a transparent curable polymer fixed in a hemispherical shape,
The quantum dot absorbs the light emitted from the light source, emits the absorbed light as light of a different wavelength, and the light emitted from the quantum dot is refracted on the surface of the color conversion microlens to adjust the optical path,
The light emitted from the remaining light sources among the plurality of light sources is refracted on the surface of the micro lens for setting the light path to adjust the light path,
The display device of claim 1, wherein a color wavelength at which the color conversion microlens converts color varies according to a mixing specific gravity of the quantum dots and the curable polymer.
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