KR102377904B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널, 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널, 및 상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하는 광학 접착층(Optical bonding layer)을 포함하고, 상기 색변환 패널은, 기판, 상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 색변환층 및 투과층, 상기 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 캐핑층, 상기 제1 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제2 캐핑층, 및 상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학 접착층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 광학층을 포함하며, 상기 광학층의 굴절률은 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 중 적어도 하나의 굴절률보다 낮다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치 중에서 전기장 생성 전극이 두 표시판 중 어느 하나에 위치하는 액정 표시 장치가 있다. 액정 표시 장치가 포함하는 하나의 표시판(이하 '박막 트랜지스터 표시판'이라 한다)에는 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 위치하고, 다른 표시판(이하 '공통 전극 표시판'이라 한다)에는 적색, 녹색 및 청색의 색필터가 위치하고 그 전면을 공통 전극이 덮는 구조를 가질 수 있다.
하지만 이러한 표시 장치는 편광판과 색필터에서 광손실이 발생한다. 이에 따라 광손실을 줄이고 고효율의 표시 장치를 구현하기 위하여 색변환 패널을 포함하는 표시 장치가 제안되고 있다.
실시예들은 출광률 및 색 재현율이 향상된 표시 장치를 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널, 및 상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하는 광학 접착층(Optical bonding layer)을 포함하고, 상기 색변환 패널은, 기판, 상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 색변환층 및 투과층, 상기 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 캐핑층, 상기 제1 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제2 캐핑층, 및 상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학 접착층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 광학층을 포함하며, 상기 광학층의 굴절률은 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 중 적어도 하나의 굴절률보다 낮다.
상기 광학층은 상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하는 제1 광학층, 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학 접착층 사이에 위치하는 제2 광학층을 포함할 수 있다.
상기 제1 광학층의 굴절률은 상기 제1 캐핑층의 굴절률 보다 낮고, 상기 제2 광학층의 굴절률은 상기 제2 캐핑층의 굴절률 보다 낮을 수 있다.
상기 광학층은 불소 함유 공중합체, 다공성 실리카, 다공성 산화규소, 산화규소, 다공성 금속산화물, 다공성 폴리머, 아크릴계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 캐핑층은 질화규소를 포함할 수 있다.
상기 제2 캐핑층은 TiO2, SiNx, SiOx, TiN, AlN, Al2O3, SnO2, WO3, ZrO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 캐핑층의 굴절률은 약 1.8 내지 1.9이고, 상기 제2 캐핑층의 굴절률은 약 1.4 내지 1.9일 수 있다.
상기 광학층의 두께는 상기 광학 접착층의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 광학층의 두께 대 상기 광학 접착층의 두께의 비는 약 1:5 내지 1:1일 수 있다.
상기 표시 장치는 곡면형(Curved)일 수 있다.
상기 표시 패널은, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극, 상기 화소 전극과 중첩하는 지붕층, 및 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 위치하는 복수의 미세 공간에 위치하는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 광학 접착층은 플루오로아크릴계를 포함할 수 있다.
상기 기판과 상기 색변환층 사이에 위치하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 색변환층은 적색 색변환층 및 녹색 색변환층을 포함하고, 상기 적색 색변환층 및 상기 녹색 색변환층 각각은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 색변환층 및 상기 투과층은 산란체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널, 및 상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하는 광학 접착층(Optical bonding layer)을 포함하고, 상기 색변환 패널은, 기판, 상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 색변환층 및 투과층, 상기 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 캐핑층, 상기 제1 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제2 캐핑층, 및 상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학 접착층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 광학층을 포함하며, 상기 제1 캐핑층과 상기 광학층 사이의 계면 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학층의 계면 중 적어도 어느 하나에서 전반사가 발생한다.
상기 색변환층 및 상기 투과층에서 상기 표시 패널을 향하여 입사하는 광은 상기 제1 캐핑층과 상기 광학층 사이의 계면 및 상기 제2 캐핑층과 상기 광학층의 계면 중 적어도 어느 하나에서 전반사될 수 있다.
상기 표시 장치는 곡면형(Curved)일 수 있다.
상기 표시 패널은, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극, 상기 화소 전극과 중첩하는 지붕층, 및 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 위치하는 복수의 미세 공간에 위치하는 액정층을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 표시 장치의 출광률 및 색 재현율이 향상된다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소 영역의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 도 1a 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 1b는 본 발명의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소 영역의 평면도이고, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
우선, 도 1a를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 살펴보면, 표시 장치는 색변환 패널(30), 색변환 패널(30)과 중첩하는 표시 패널(10), 및 색변환 패널(30)과 표시 패널(10)에 광을 제공하는 라이트 어셈블리(500)를 포함한다. 색변환 패널(30)과 라이트 어셈블리(500) 사이에 표시 패널(10)이 위치한다. 색변환 패널(30)과 표시 패널(10)은 광학 접착층(400)을 통해 합착될 수 있다.
광학 접착층(400)은 레진을 도포하고, 상기 레진에 UV 조사를 실시하여 제조될 수 있다. 이때 상기 UV 조사에 의해 레진 경화의 약 95% 이상이 진행된다. 광학 접착층(400)은 일례로써 플루오로아크릴계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
후술할 표시 패널(10)은 별도의 컬럼 스페이서를 포함하지 않는다. 이러한 표시 장치를 곡면형(curved)으로 제공할 경우, 액정층의 셀갭 유지가 어려운데, 본 발명의 일 실시예와 같이 UV 조사에 의해 경화된 광학 접착층(400)을 사용하는 경우 표시 패널(10)과 색변환 패널(30)의 안정적 고정 및 합착이 가능하다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 곡면형으로 제공될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 광학 접착층(400)은 표시 패널(10)과 색변환 패널(30) 사이의 테두리 들뜸 현상을 제어할 수 있어, 표시 장치의 의도치 않은 휘어짐 현상을 방지할 수 있다.
라이트 어셈블리(500)은 표시 패널(10) 아래에 위치하며 광을 발생하는 광원 및 상기 광을 수신하고 수신된 광을 표시 패널(10) 및 색변환 패널(30) 방향으로 가이드하는 도광판(미도시)을 포함할 수 있다.
본 발명의 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 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 색변환 패널(30)에 대해 설명한다.
색변환 패널(30)은 기판(310)과 표시 패널(10) 사이에 위치하는 복수의 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)을 포함한다.
복수의 색변환층(330R, 330G)은 입사되는 광을 서로 다른 색상의 광으로 방출할 수 있으며, 일례로써 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G)일 수 있다. 투과층(330B)은 별도의 색변환 없이 입사되는 광을 방출할 수 있으며 일례로써 청색광이 입사되어 청색광을 방출할 수 있다.
차광 부재(320)는 기판(310)과 표시 패널(10) 사이에 위치할 수 있으며, 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 차광 부재(320)는 인접한 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B) 사이에 위치하며 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B)이 배치되는 영역을 구획할 수 있다. 차광 부재(320)와 인접한 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B)은 제조 공정에 따라 일부 중첩할 수 있다.
적색 색변환층(330R)은 입사되는 청색광을 적색광으로 변환하는 형광체 및 양자점(331R) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 적색 색변환층(330R)이 적색 형광체를 포함하는 경우, 적색 형광체는 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, CaAlSiN3, CaMoO4, Eu2Si5N8 중 하나의 물질일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 적색 색변환층(330R)은 적어도 한 종류의 적색 형광체를 포함할 수 있다.
녹색 색변환층(330G)은 입사되는 청색광을 녹색광으로 변환하는 형광체 및 양자점(331G) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 녹색 색변환층(330G)은 녹색 형광체를 포함하는 경우, 녹색 형광체는 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, 바리움마그네슘알루미네이트(BAM), 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1 - xBax)Si2O2N2 중 하나의 물질일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 녹색 색변환층(330G)은 적어도 한 종류의 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 이때 상기 x는 0 내지 1 사이의 임의의 수일 수 있다.
적색 색변환층(330R) 및 녹색 색변환층(330G)은 형광체 대신 색을 변환하는 양자점(Quantum Dot)(331R, 331G)을 포함하거나 형광체에 추가적으로 양자점(Quantum Dot)(331R, 331G)을 더 포함할 수 있다. 이때 양자점(Quantum Dot)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
양자점(331R, 331G)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
투과층(330B)은 라이트 어셈블리(500)에서 공급된 청색광을 투과시키는 수지(resin)를 포함할 수 있다. 청색을 출광하는 영역에 해당하는 투과층(330B)은 별도의 형광체 또는 양자점 없이 입사된 청색을 그대로 출광한다. 본 명세서는 도시하지 않았으나 실시예에 따라 투과층(330B)은 염료 또는 안료를 더 포함할 수 있다.
전술한 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G), 투과층(330B) 및 차광 부재(320)는 일례로써 감광성 수지를 포함할 수 있으며, 포토리소그래피 공정을 통해 제조될 수 있다. 또는 프린팅 공정을 통해 형성될 수 있으며 이러한 제조 공정에 의할 경우, 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G), 투과층(330B) 및 차광 부재(320)는 감광성 수지가 아닌 다른 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서는 포토리소그래피 공정 또는 프린팅 공정에 의해 형성되는 색변환층, 투과층 및 차광 부재에 대해 설명하였으나 이에 제한되지 않을 수 있다.
적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B) 중 적어도 하나는 산란체(335)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B)은 각각 산란체(335)를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않고 투과층(330B)은 산란체(335)를 포함하고 적색 색변환층(330R) 및 녹색 색변환층(330G)은 산란체를 포함하지 않는 실시예도 가능하다.
산란체(335)는 입사되는 광을 고르게 산란시키기 위한 어떠한 물질도 포함할 수 있으며, 일례로써 TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 어느 하나일 수 있다.
한편 도 1a를 참고하면, 기판(310)과 적색 색변환층(330R) 사이에 적색 색필터(330R')가 위치할 수 있으며, 기판(310)과 녹색 색변환층(330G) 사이에 녹색 색필터(330G')가 위치할 수 있다. 적색 색필터(330 R') 및 녹색 색필터(330G')는 보다 향상된 색 재현율을 제공할 수 있으나, 이러한 실시예에 제한되지 않고 복수의 색필터(330R', 330G')는 생략될 수 있다.
다음, 제1 캐핑층(350a)은 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G), 투과층(330B) 및 차광 부재(320)와 표시 패널(10) 사이에 위치한다.
제1 캐핑층(350a)은 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G), 투과층(330B)을 형성하고 난 이후의 고온 공정들에서 적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G)이 포함하는 형광체 또는 양자점의 손상 및 소광을 방지한다.
제1 캐핑층(350a)은 무기 물질을 포함할 수 있으며 일례로써 질화규소(SiNx)일 수 있다. 이때 제1 캐핑층(350a)의 굴절률은 약 1.8 내지 약 1.9일 수 있다.
제1 광학층(370a)은 제1 캐핑층(350a)과 표시 패널(10) 사이에 위치한다. 제1 광학층(370a)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
다음, 제1 광학층(370a)과 표시 패널(10) 사이에 제2 캐핑층(350b)이 위치한다. 제2 캐핑층(350b)은 특정 파장의 광을 투과시키고, 상기 특정 파장의 광 이외의 광은 반사 또는 흡수하는 필터일 수 있다.
도시되지 않았으나, 제2 캐핑층(350b)은 굴절률이 서로 다른 복수의 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 제2 캐핑층(350b)은 TiO2, SiNx, SiOx, TiN, AlN, Al2O3, SnO2, WO3, ZrO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 일례로써 SiNx와 SiOx가 교번하여 적층된 구조일 수 있다.
제2 캐핑층(350b)은 전술한 물질들 중 고굴절률을 가지는 무기막과 저굴절률을 가지는 무기막이 약 10 내지 20 층을 형성하도록 교번하여 적층됨으로써 형성될 수 있다. 고굴절률을 가지는 무기막과 저굴절률을 가지는 무기막 사이의 보강/상쇄 간섭을 이용하여 특정 파장을 투과/반사 시키는 원리를 이용한 것이다.
이러한 구조를 가지는 제2 캐핑층(350b)의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.9일 수 있다.
제2 광학층(370b)은 제2 캐핑층(350b)과 광학 접착층(400) 사이에 위치한다. 이때 본 명세서는 제1 광학층(370a) 및 제2 광학층(370b)이 모두 위치하는 실시예에 대해 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 제1 광학층(370a)만을 포함하거나 제2 광학층(370b)만을 포함하는 실시예도 가능하다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 캐핑층(350a)과 제2 캐핑층(350b) 사이 및 제2 캐핑층(350b)과 광학 접착층(400) 사이 중 적어도 하나에 위치하는 광학층(370)을 포함할 수 있다.
광학층(370)은 불소 함유 공중합체, 다공성 실리카, 다공성 산화규소, 산화규소, 다공성 금속산화물, 다공성 폴리머, 아크릴계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한 없이 소정의 굴절률을 만족시키는 어떠한 물질도 가능함은 물론이다. 또한 이러한 광학층(370)은 잉크젯 방식, 코팅 방식, 슬릿 방식 등 방법에 제한 없이 제조될 수 있다.
이하에서는 제1 광학층(370a) 및 제2 광학층(370b)을 포함하는 광학층(370)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
제1 광학층(370a)은 제1 캐핑층(350a) 보다 낮은 굴절률을 가진다. 제1 캐핑층(350a)의 굴절률은 약 1.8 내지 1.9일 수 있고, 제1 광학층(370a)은 약 1.8 미만의 굴절률을 가질 수 있다.
적색 색변환층(330R), 녹색 색변환층(330G) 및 투과층(330B)는 전(全) 방향으로 광을 내보낸다. 이때 색변환 패널(30)에서 표시 패널(10) 방향으로 입사되는 광은 광 손실에 해당하는 바, 이를 다시 사용자 방향으로 반사시켜주는 것이 필요하다.
도 1b를 참조하면, 제1 캐핑층(350a)에서 제1 광학층(370a) 방향으로 입사하는 광은 높은 굴절률을 가지는 제1 캐핑층(350a)에서 낮은 굴절률을 가지는 제1 광학층(370a)으로 입사되는 바, 임계각 보다 큰 각도로 입사되는 광은 전반사 원리에 따라 다시 제1 캐핑층(350a) 방향으로 반사될 수 있다. 즉, 제1 캐핑층(350a)과 제1 광학층(370a) 사이의 계면에서 전반사가 발생한다. 이에 따르면 광 방향이 사용자에게 입사되는 방향으로 변하여 표시 장치의 출광률을 높일 수 있다.
다음, 제2 광학층(370b)은 제2 캐핑층(350b) 보다 낮은 굴절률을 가진다. 제2 캐핑층(350b)의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.9일 수 있는 바, 제2 광학층(370b)은 약 1.4 미만의 굴절률을 가질 수 있다.
전술한 원리와 동일하게, 제2 캐핑층(350b)에서 제2 광학층(370b) 방향으로 입사하는 광은 높은 굴절률을 가지는 제2 캐핑층(350b)에서 낮은 굴절률을 가지는 제2 광학층(370b)으로 입사되고, 전반사 원리에 따라 임계각 보다 큰 각도로 입사되는 광은 제2 캐핑층(350b) 방향으로 반사될 수 있다. 즉, 제2 캐핑층(350b)과 제2 광학층(370b)의 계면에서 전반사가 발생한다.
전술한 제1 광학층(370a)과 제2 광학층(370b) 각각은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 이에 따르면 제1 광학층(370a)은 제1 캐핑층(350a) 보다 낮은 굴절률을 가지는 물질을 포함하고, 제2 광학층(370b)은 제2 캐핑층(350b) 보다 낮은 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
또한 제1 광학층(370a)과 제2 광학층(370b)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 광학층(370a)과 제2 광학층(370b)은 제1 캐핑층(350a)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진다. 또한 제1 광학층(370a)과 제2 광학층(370b)은 제2 캐핑층(350b)의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 가진다. 이와 같이 각각의 캐핑층(350) 보다 낮은 굴절률을 가지는 경우, 제1 광학층(370a) 및 제2 광학층(370b) 각각의 굴절률은 약 1.4 미만일 수 있다.
한편, 광학층(370)의 두께는 광학 접착층(400)의 두께보다 얇을 수 있다. 광학 접착층(400)의 두께는 약 1 μm 내지 약 5μm 일 수 있으며, 제1 광학층(370a) 및 제2 광학층(370b) 각각의 두께 역시 약 1 μm 내지 약 5 μm 이하일 수 있다. 이때 제1 광학층(370a)의 두께와 제2 광학층(370b)의 두께는 독립적이다. 다만 광학 접착층(400)이 약 5 μm인 경우, 제1 광학층(370a)의 두께가 약 3 μm이며, 제2 광학층(370b)의 두께가 약 4 μm인 경우 전반사량이 가장 우수할 수 있다.
또한 광학층(370)의 두께 대비 광학 접착층(400)의 두께의 비는 약 1:5 내지 약 1:1 일 수 있다. 구체적으로, 제1 광학층의 두께 대 광학 접착층의 두께의 비는 약 1:5 내지 1:1 일 수 있으며, 제2 광학층의 두께 대 광학 접착층의 두께의 비는 약 1:5 내지 1:1일 수 있다. 이와 같은 두께 비를 가지는 경우, 보다 향상된 출광 효율을 가질 수 있다.
정리하면, 표시 패널(10)과 색변환 패널(30)을 포함하는 표시 장치가 곡면형 표시 장치이기 위해서는, 양 패널(10, 30)의 안정적인 합착 및 고온 신뢰성이 확보되어야 하고, 이를 위해 광학 접착층(400)이 필요하다. 광학 접착층(400)은 일부 광 손실을 가져올 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따라 광학층을 포함하는 색변환 패널은 캐핑층과 광학층 사이에서 발생하는 전반사를 이용하여 사용자 방향으로 출광되는 광량을 증가시키는 바, 출광률 및 색재현율의 향상을 가져올 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 표시 패널(10)에 대해 구체적으로 설명한다.
표시 패널(10)은 영상을 나타내는 액정 패널(50) 및 액정 패널(50)의 양 면에 위치하는 편광판(12, 22)을 포함할 수 있다. 액정 패널(50)의 양면에 라이트 어셈블리(500)에서 입사되는 빛을 편광시키기 위한 제1 편광판(12) 및 제2 편광판(22)이 위치한다.
본 명세서는 수직 전계를 이루는 표시 패널을 설명하였으나, 표시 패널은 이에 제한되지 않고 수평 전계를 이루는 액정 패널, 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode Display, OLED), 표면 전도형 전자 방출 소자 표시 장치(Surface conduction Electron-emitter Display, SED), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 진공 형광 표시 장치(Vacuum Fluorescent Display, VFD), 전자 페이퍼(E-Paper) 등일 수 있다.
이하에서는 일례로써 수직 전계를 이루는 표시 패널(10)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 복수의 미세 공간(305)에 각각에 대응하는 복수의 화소 가운데 일부분인 2 X 2 화소 부분을 나타내고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 이러한 화소가 상하좌우로 반복 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 패널(50)은 제1 기판(110) 위에 위치하는 게이트선(121)을 포함하고, 게이트선(121)은 게이트 전극(124)을 포함한다.
제1 기판(110) 및 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140) 위에 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151) 및 소스/드레인 전극(173, 175)의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 위치한다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 위치한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에 제1 보호막(180a)이 위치할 수 있다. 제1 보호막(180a)은 질화규소(SiNx)와 산화규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에 차광 부재(220) 및 제2 보호막(180b)이 위치한다.
차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 질화규소(SiNx)와 산화규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 보호막(180a, 180b) 및 차광 부재(220)는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)을 가진다.
제2 보호막(180b) 위에 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 전체적인 모양이 사각형인 면형일 수 있으며, 박막 트랜지스터(Q)를 향해 돌출된 돌출부(197)를 포함할 수 있다. 돌출부(197)는 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결될 수 있다.
지금까지 설명한 박막 트랜지스터(Q) 및 화소 전극(191)에 관한 설명은 하나의 예시이고, 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인은 본 실시예에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 변형하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내용을 적용할 수 있다.
화소 전극(191) 위에 하부 배향막(11)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 중첩하도록 상부 배향막(21)이 위치한다. 하부 배향막(11) 및 상부 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있다. 하부 배향막(11)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자를 포함하는 액정 분자(31)는 모세관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다. 본 실시예에서 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 위치에 따른 구별되는 것일 뿐이고, 도 4에 도시한 바와 같이 서로 연결될 수 있다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 동시에 형성될 수 있다.
하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에 미세 공간(305)이 위치하고, 미세 공간(305)으로 주입된 액정 분자(31)는 액정층(3)을 형성한다.
미세 공간(305)은 행렬 방향으로 배열된 복수 개일 수 있다. y방향으로 인접한 복수의 미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 복수의 액정 주입부(307FP)에 의해 구분될 수 있다. x방향으로 인접한 복수의 미세 공간(305)은 격벽부(PWP)에 의해 구분될 수 있다. 미세 공간(305) 각각은 화소 영역 하나 또는 둘 이상에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응될 수 있다.
상부 배향막(21) 위에 공통 전극(270), 제3 보호막(340)이 위치한다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성하여 두 전극 사이의 미세 공간(305)에 위치하는 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 결정한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 제3 보호막(340)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 위에 위치하는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
제3 보호막(340) 위에 지붕층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 지붕층(360)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 지붕층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
지붕층(360) 위에 제4 보호막(380)이 위치한다. 제4 보호막(380)은 지붕층(360)의 상부면과 접촉할 수 있으며, 실시예에 따라 생략될 수 있다.
본 실시예에서 x방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽부(PWP)가 위치한다. 격벽부(PWP)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향인 y방향을 따라 형성될 수 있고, 지붕층(360)에 의해 덮일 수 있다. 격벽부(PWP)에는 공통 전극(270), 제3 보호막(340), 지붕층(360) 및 제4 보호막(380)이 채워져 있는데 이러한 구조물이 격벽(Partition Wall)을 형성함으로써 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다.
제4 보호막(380) 위에 덮개층(390)이 위치한다. 덮개층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다. 본 실시예에서 덮개층(390)은 제4 보호막(380) 상부뿐만 아니라 액정 주입부(307FP)에도 위치할 수 있다. 이 때, 덮개층(390)은 액정 주입부(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입부(307FP)를 덮을 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 출광률 및 색 재현율이 향상되어 우수한 표시 품질의 표시 장치를 제공할 수 있음은 물론 한 장의 기판을 사용하여 제조 공정 및 구조 등을 단순화할 수 있다.
이하에서는 표 1을 참조하여 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 표시 장치의 출광률에 대해 살펴본다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
출광률 78% 76.4% 81.8% 57.7%
실시예 1은 제1 캐핑층과 제2 캐핑층 사이에 위치하는 제1 광학층을 포함하는 표시 장치에 관한 것이고, 실시예 2는 제2 캐핑층과 광학 접착층 사이에 위치하는 제2 광학층을 포함하는 표시 장치에 관한 것이며, 실시예 3은 제1 광학층 및 제2 광학층을 모두 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 비교예는 색변환 패널과 표시 패널이 광학 접착층을 통해 연결된 표시 장치에 관한 것이며, 실시예와 달리 광학층을 포함하지 않는다.
이를 살펴보면, 광학층을 포함하는 실시예 1 내지 3의 경우, 비교예 대비 20% 이상 높은 출광률을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 복수의 실시예 중에서, 제1 광학층 및 제2 광학층을 모두 포함하는 경우, 가장 우수한 출광률을 나타냄을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 표시 패널
30: 색변환 패널
400: 광학 접착층
310: 기판
330: 색변환층
350a, 350b: 제1 캐핑층, 제2 캐핑층
370a, 370b: 제1 광학층, 제2 광학층

Claims (19)

  1. 표시 패널, 및
    상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은 개구부를 가지며, 차광 물질을 포함하는 제1 차광 부재를 포함하고,
    상기 색변환 패널은,
    기판,
    상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 색변환층 및 투과층,
    인접한 상기 색변환층 및 상기 투과층 사이에 위치하며, 차광 물질을 포함하는 제2 차광 부재,
    상기 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며, 질화규소 및 산화규소 중 적어도 하나를 포함하는 무기 물질을 포함하는 제1 캐핑층,
    상기 제1 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며, 질화규소 및 산화규소 중 적어도 하나를 포함하는 무기 물질을 포함하는 제2 캐핑층, 및
    상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이 및 상기 제2 캐핑층과 상기 표시 패널 사이 중 적어도 하나에 위치하며, 유기 물질을 포함하는 유기층을 포함하며,
    상기 유기층의 굴절률은 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 중 적어도 하나의 굴절률보다 낮으며,
    상기 기판으로부터 상기 제2 차광 부재의 상부면까지의 거리는 상기 기판으로부터 상기 색변환층의 상부면까지의 거리보다 크고,
    상기 제1 차광 부재와 상기 제2 차광 부재는 두께 방향을 따라 중첩하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 유기층은
    상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하는 제1 유기층, 및
    상기 제2 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제2 유기층을 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 유기층의 굴절률은 상기 제1 캐핑층의 굴절률 보다 낮고,
    상기 제2 유기층의 굴절률은 상기 제2 캐핑층의 굴절률 보다 낮은 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 제1 캐핑층의 굴절률은 1.8 내지 1.9이고,
    상기 제2 캐핑층의 굴절률은 1.4 내지 1.9인 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하는 광학 접착층을 더 포함하고,
    상기 유기층의 두께는 상기 광학 접착층의 두께보다 얇거나 같은 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 유기층의 두께 대 상기 광학 접착층의 두께의 비는 1:5 내지 1:1인 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 곡면형(Curved)인 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 표시 패널은,
    제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극,
    상기 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극을 포함하는 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 제8항에서,
    상기 기판과 상기 색변환층 사이에 위치하는 색필터를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 색변환층은 적색 색변환층 및 녹색 색변환층을 포함하고,
    상기 적색 색변환층 및 상기 녹색 색변환층 각각은 양자점을 포함하는 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 색변환층 및 상기 투과층은 산란체를 포함하는 표시 장치.
  16. 표시 패널, 및
    상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은 개구부를 가지며, 차광 물질을 포함하는 제1 차광 부재를 포함하고,
    상기 색변환 패널은,
    기판,
    상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 색변환층 및 투과층,
    인접한 상기 색변환층 및 상기 투과층 사이에 위치하며, 차광 물질을 포함하는 제2 차광 부재,
    상기 색변환층 및 상기 투과층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며, 질화규소 및 산화규소 중 적어도 하나를 포함하는 무기 물질을 포함하는 제1 캐핑층,
    상기 제1 캐핑층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며, 질화규소 및 산화규소 중 적어도 하나를 포함하는 무기 물질을 포함하는 제2 캐핑층, 및
    상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층 사이 및 상기 제2 캐핑층과 상기 표시 패널 사이 중 적어도 하나에 위치하며, 유기 물질을 포함하는 유기층을 포함하며,
    상기 제1 캐핑층과 상기 유기층 사이의 계면 및 상기 제2 캐핑층과 상기 유기층의 계면 중 적어도 어느 하나에서 전반사가 발생하고,
    상기 기판으로부터 상기 제2 차광 부재의 상부면까지의 거리는 상기 기판으로부터 상기 색변환층의 상부면까지의 거리보다 크고,
    상기 제1 차광 부재와 상기 제2 차광 부재는 두께 방향을 따라 중첩하는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 색변환층 및 상기 투과층에서 상기 표시 패널을 향하여 입사하는 광은 상기 제1 캐핑층과 상기 유기층 사이의 계면 및 상기 제2 캐핑층과 상기 유기층의 계면 중 적어도 어느 하나에서 전반사되는 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 표시 장치는 곡면형(Curved)인 표시 장치.
  19. 제16항에서,
    상기 표시 패널은,
    제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 및
    상기 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극을 포함하는 표시 장치.
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