KR102390450B1 - 색변환 기판의 제조 방법 - Google Patents

색변환 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 제1 화소영역, 제2 화소영역, 및 제3 화소영역을 포함하는 기판을 준비하는 단계와, 제1 화소영역과 대응하는 제1 색변환부를 형성하는 단계와, 제2 화소영역과 대응하는 제2 색변환부를 형성하는 단계, 및 제3 화소영역과 대응하는 제3 색변환부를 형성하는 단계를 포함하고, 제1 색변환부를 형성하는 단계는, 제1 화소영역에 대응하며, 제1 색상의 제1 컬러필터를 형성하는 단계와, 제1 화소영역에 대응하는 제1 투명패턴을 형성하는 단계 및 제1 화소영역에 대응하며, 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질를 포함하는 제1 패턴층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 투명패턴은 상기 제1 컬러필터 및 상기 제1 패턴층의 사이에 개재되는 색변환 기판의 제조 방법을 개시한다.

Description

색변환 기판의 제조 방법{Manufacturing method of color conversion substrate}
본 발명의 일부 실시예들은 색변환 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
핸드폰, PDA, 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치에 대한 요구가 점차 증대하고 있다. 평판 표시 장치 중 액정 표시 장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 낮은 전력 소모, 용이한 동화상 표시 및 높은 콘트라스트비 등의 장점을 갖는다.
액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하며, 액정층에 전기장을 인가하여 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 입사광의 편광을 변화시켜 화소별로 입사광의 투과 여부를 제어함으로써 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예들은 색변환 기판의 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 화소영역, 제2 화소영역, 및 제3 화소영역을 포함하는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 상기 제1 화소영역과 대응하는 제1 색변환부를 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 제2 화소영역과 대응하는 제2 색변환부를 형성하는 단계; 및 상기 기판 상에 상기 제3 화소영역과 대응하는 제3 색변환부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 색변환부를 형성하는 단계는, 상기 제1 화소영역에 대응하며, 제1 색상의 제1 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제1 화소영역에 대응하는 제1 투명패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 화소영역에 대응하며, 입사광을 상기 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질를 포함하는 제1 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 투명패턴은 상기 제1 컬러필터 및 상기 제1 패턴층의 사이에 개재되는, 색변환 기판의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에서, 상기 제1 물질은 양자점을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 컬러필터 및 상기 제1 패턴층은 동일한 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 패턴층을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 제1 물질을 포함하는 제1 감광성 물질층을 형성하는 단계; 제1 개구가 형성된 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 감광성 물질층의 일 부분을 노광하는 단계; 및 상기 제1 감광성 물질층의 미노광 부분 또는 노광부분을 제거하여 상기 제1 패턴층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 컬러필터를 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 제1 색상의 안료를 포함하는 제1 감광성 안료층을 형성하는 단계; 상기 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 감광성 안료층의 일 부분을 노광하는 단계; 및 상기 제1 감광성 안료층의 미노광 부분 또는 노광 부분을 제거하여 상기 제1 컬러필터를 형성하는 단계;를 포함할 수 이다.
본 실시예에서, 상기 제1 투명패턴을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 투명한 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 화소영역과 대응되는 상기 제1 패턴층을 마스크로 상기 투명한 물질층을 패터닝하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 색변환부을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소영역에 대응하며 제2 색상의 제2 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제2 화소영역에 대응하는 제2 투명패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2 화소영역에 대응하며, 상기 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 제2 물질을 포함하는 제2 패턴층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 투명패턴은 상기 제2 컬러필터 및 상기 제2 패턴층 사이에 개재될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 물질은 양자점을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 패턴층을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 제2 물질을 포함하는 제2 감광성 물질층을 형성하는 단계; 및 제1 개구를 포함하는 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 감광성 물질층의 일 부분을 노광하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 컬러필터를 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 제2 색상의 안료를 포함하는 제2 감광성 안료층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 감광성 안료층의 일부를 노광하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 감광성 물질층 및 상기 제2 감광성 안료층은 동시에 노광될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 색변환부를 형성하는 단계는, 상기 제3 화소영역에 대응하며, 제3 색상의 제3 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 제3 화소영역에 대응하는 제3 투명패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제3 화소영역에 대응하는 제3 패턴층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 패턴층은 상기 입사광을 투과시키는 광투광성을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 패턴층은 산란체를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 패턴층은 상기 입사광을 제3 색상의 광으로 변환하는 제3 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 화소영역, 상기 제2 화소영역 및 상기 제3 화소영역 중 인접한 화소영역들 사이에 개재되는 차광층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 색변환층 위에 반사필터를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 반사필터는 상기 제1 화소영역, 상기 제2 화소영역 및 상기 제3 화소영역을 커버하도록 일체로 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 색변환 기판의 제조 방법은 마스크의 수를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1 , 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치(1)는 청색광을 방출하는 백라이트 유닛(BLU1), 상기 청색광을 이용하여 화상을 표시하는 디스플레이 어셈블리(LA)를 포함한다. 백라이트 유닛(BLU1)은 청색광을 방출한다. 비 제한적인 실시예에서, 백라이트 유닛(BLU1)에서 방출되는 청색광은 약 420nm 내지 약 500nm 사이에서 피크파장을 갖는 청색광, 예컨대, 약 450nm의 피크파장을 갖는 청색광일 수 있다.
디스플레이 어셈블리(LA)는, 서로 마주보도록 배치된 구동 기판(10) 및 색변환 기판(20), 구동 기판(10)과 색변환 기판(20) 사이에 배치되는 액정층(30)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU1)에서 방출된 청색광은 액정층(30) 및 색변환 기판(20)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
구동 기판(10)은 제1 기판(110) 및 제1 기판(110) 상에 형성된 화소회로(PC), 화소전극(PE), 및 공통전극(CE)을 포함할 수 있다. 화소회로(PC)는 게이트배선(미도시) 및 소스배선(미도시)과 연결된 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함할 수 있으며, 화소전극(PE)은 절연층을 가운데 개재한 채 화소회로(PC)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 화소영역(A1, A2, A3)마다 구비될 수 있다. 화소전극(PE)과 공통전극(CE)은 전계를 형성하여 액정층(30)을 제어할 수 있으며, 액정층(30)은 셔터(shutter)로서의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 액정층(30)은 화소전극(PE)과 공통전극(CE)에 의해 형성된 전계에 의해 편광 방향이 바뀌는 액정을 이용하여 백라이트 유닛(BLU1)에서 방출된 청색광을 통과시키거나 통과시키지 않을 수 있다.
본 실시예에서는, 공통전극(CE)과 화소전극(PE)으로 구성된 두 개의 전극이 모두 구동 기판(10)에 형성된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 화소전극(PE)은 구동 기판(10)에 형성되고 공통전극(CE)은 색변환 기판(20)에 형성되는 것과 같이 전극의 개수 및/또는 배치는 액정 모드에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
색변환 기판(20)은 제2 기판(210) 및 제2 기판(210) 상에 형성된 컬러필터층(220), 투명층(230), 색변환층(240) 및 차광층(250)을 포함할 수 있다. 차광층(250)은 제2 기판(210) 상에서 이웃한 화소영역들(A1, A2, A3) 사이에 배치되어 혼색을 방지하고 색변환 기판(20)으로 입사된 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높일 수 있다. 도 1에 차광층(250)의 두께가 컬러필터층(220), 투명층(230) 및 색변환층(240)의 두께의 합과 동일하게 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 차광층(250)의 두께는 도 1에 도시된 것보다 더 작을 수 있다.
컬러필터층(220)은 각 화소영역(A1, A2, A3)에 대응하는 컬러필터들(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 일부 실시예서, 컬러필터층(220)은 제1 화소영역(A1)에 대응하는 제1 컬러필터(221), 제2 화소영역(A2)에 대응하는 제2 컬러필터(222), 및 제3 화소영역(A3)에 대응하는 제3 컬러필터(223)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러필터(221)는 감광성 물질 및 적색의 안료를 포함하며, 제2 컬러필터(222)는 감광성 물질 및 녹색의 안료를 포함하며, 제3 컬러필터(223)는 감광성 물질 및 청색의 안료를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
투명층(230)은 컬러필터층(220) 및 색변환층(240) 사이에 개재된다. 일부 실시예서, 투명층(230)은 제1 화소영역(A1)과 대응하는 제1 투명패턴(231), 제2 화소영역(A2)과 대응하는 제2 투명패턴(232), 및 제3 화소영역(A3)과 대응하는 제3 투명패턴(233)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 투명패턴(231, 232, 233)은 동일한 물질을 포함하거나, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 투명패턴(231, 232, 233)은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3 indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 또는 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminium zinc oxide)를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
색변환층(240)은 화소영역들(A1, A2, A3)에 대응하는 복수의 패턴층(241,242, 243)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 색변환층(240)은 제1 화소영역(A1)에 대응하는 제1 패턴층(241), 제2 화소영역(A2)에 대응하는 제2 패턴층(242), 및 제3 화소영역(A3)에 대응하는 제3 패턴층(243)을 포함할 수 있다.
제1 패턴층(241)은 감광성 물질 및 제1 패턴층(241)으로 입사된 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질은 양자점 또는 형광체일 수 있다.
제1 패턴층(241)에 포함된 양자점 또는 형광체는, 제1 패턴층(241)에 입사된 입사광(예, 청색광)을 적색광으로 변환할 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 적색광은 약 620 nm 내지 약 750nm 에서 피크파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴층(241)에 포함된 양자점 또는 형광체는 제1 패턴층으로 입사된 청색광을 약 650nm에서 피크파장을 갖는 적색광으로 변환할 수 있다.
제1 패턴층(241)이 양자점을 포함하는 경우, 양자점은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 비 제한적인 실시예에서 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 비제한 적인 실시예에서 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 패턴층(241)이 형광체를 포함하는 경우, 형광체는 적색의 형광체로서 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 적색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg, Al)3SIO5:Eu,F를 포함할 수 있다.
제2 패턴층(242)은 감광성 물질 및 제2 패턴층(242)으로 입사된 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 제2 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 입사광을 제2 색상의광으로 변환하는 제2 물질은 양자점 또는 형광체일 수 있다.
제2 패턴층(242)에 포함된 양자점 또는 형광체는, 제2 패턴층(242)에 입사된 입사광(예, 청색광)을 녹색광으로 변환할 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 녹색광은 약 490 nm 내지 약 570nm 에서 피크파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 패턴층(242)에 포함된 양자점은 입사광을 약 550nm에서 피크파장을 갖는 녹색광으로 변환할 수 있다.
제2 패턴층(242)이 양자점을 포함하는 경우, 양자점은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 실시예에서, 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 양자점은 크기가 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 빛을 방출하므로, 제2 패턴층(242)에 포함된 양자점의 크기는 제1 패턴층(241)에 포함된 양자점의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
제2 패턴층(242)이 형광체를 포함하는 경우, 형광체는 녹색의 형광체로서 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서 녹색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg)2SiO4: Eu,F일 수 있다.
제1 패턴층(241) 및 제2 패턴층(242) 각각에 구비된 양자점(또는 형광체)에 의해 변환된 적색광 및 녹색광은 여러 방향을 따라 방출된다. 양자점(또는 형광체)에 의해 변환된 적색광 및 녹색광 중 구동 기판(10)으로 향하는 광이 제2 기판(210)을 향해 진행하도록 색변환층(240) 상에는 반사필터(260)가 더 포함될 수 있다. 반사필터(260)는 구동 기판(10)을 향하는 색변환층(240)의 일면 위에 배치되며, 청색의 광은 통과시키되 적색 및 녹색의 빛을 선택적으로 반사시킨다. 비 제한적인 실시예로서, 반사필터(260)는 SiOx 또는/및 SiNx가 교번적으로 적층된 복수의 무기층으로 형성될 수 있다.
제3 패턴층(243)은 제3 패턴층(243)으로 입사된 입사광을 변환하지 않고 투과시키는 투광성 물질로 형성된다. 예컨대, 제3 패턴층(243)은 청색광을 투과시키는 감광성 물질을 포함할 수 있다. 비제한적인 실시예로, 제3 패턴층(243)은 아크릴 수지계열의 감광성 물질을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU1)에서 방출된 청색광은 셔터의 기능을 하는 액정층(30)을 통과한 후 제3 패턴층(243)을 지나 외부로 방출될 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 패턴층(243)은 티타늄옥사이드(TiO2)와 같은 산란체를 포함할 수 있으며, 산란체에 의해 제3 패턴층(243)을 통과하는 청색광은 여러 방향으로 진행할 수 있다.
백라이트 유닛(BLU1)에서 방출된 청색광은 각 화소영역(A1, A2, A3)에 입사된다. 각 화소영역(A1, A2, A3)으로 입사된 청색광은 액정층(30)의 온/오프 동작에 따라 색변환 기판(20)을 향해 빛이 진행하거나 차단될 수 있다. 일부 실시예에서, 액정층(30)을 통과한 청색광은 제1 화소영역(A1)에 구비된 제1 패턴층(241)의 양자점(또는 형광체)에 의해 적색광으로 변환되고, 변환된 적색광은 제1 투명패턴(231) 및 제1 컬러필터(221)를 지나 외부로 방출된다. 액정층(30)을 통과한 청색광은 제2 화소영역(A2)에 구비된 제2 패턴층(242)의 양자점(또는 형광체)에 의해 녹색광으로 변환되고, 변환된 녹색광은 제2 투명패턴(232) 및 제2 컬러필터(222)를 지나 외부로 방출된다. 액정층(30)을 통과한 청색광은 제3 화소영역(A3)에 구비된 투광성의 제3 패턴층(243), 제3 투명패턴(233), 및 제3 컬러필터(223)를 지나 외부로 방출된다.
색변환층(240)의 제1 내지 제3 패턴층들(241,4242, 243)은 입사광을 소정의 색상의 광으로 변환하거나 투과시키고, 색변환층(240)을 지난 광은 투명층(230)을 지나 컬러필터층(220)으로 진행한다. 컬러필터층(220)의 제1 내지 제3 컬러필터(221, 222, 223)는 색변환층(240)에서 변환되거나 투과된 소정의 색상의 광과 동일한 색상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러필터(221)의 색상은 제1 패턴층(241)에서 변환된 빛의 색상(예, 적색)과 같고, 제2 컬러필터(222)의 색상은 제2 패턴층(242)에서 변환된 빛의 색상(예, 녹색)과 같고, 제3 컬러필터(223)의 색상은 제3 패턴층(243)을 투과한 빛의 색상(예, 청색)과 같다.
본 명세서에서 "색상이 같다”라고 함은, 피크파장이 동일한 색상의 파장대역에 속하는 것을 의미한다. 예를 들어, 제1 컬러필터(221)의 색상이 제1 패턴층(241)에서 변환된 빛의 색상과 같다고 함은, 제1 컬러필터(221)를 투과한 광의 피크파장과 제1 패턴층(241)에서 변환된 광의 색상이 적색의 파장대역(예, 620nm ~ 750nm)에 속하는 것을 의미한다. 이 때 제1 컬러필터(221)를 투과한 광의 피크파장과 제1 패턴층(241)에서 변환된 광의 피크파장은 적색의 파장대역에 속할 뿐 반드시 동일한 값을 가져야하는 것은 아니다. 마찬가지로, 제2 컬러필터(222)의 색상이 제2 패턴층(242)에서 변환된 빛의 색상과 같다고 함은, 제2 컬러필터(222)를 투과한 광의 피크파장과 제2 패턴층(24)에서 변환된 광의 색상이 녹색의 파장대역(예, 490nm ~ 570nm)에 속하는 것을 의미한다. 이 때 제2 컬러필터(222)를 투과한 광의 피크파장과 제2 패턴층(242)에서 변환된 광의 피크파장은 녹색의 파장대역에 속할 뿐 반드시 동일한 값을 가져야하는 것은 아니다. 마찬가지로, 제3 컬러필터(223)의 색상이 제3 패턴층(243)을 투과한 빛의 색상과 같다고 함은, 제3 컬러필터(223)를 투과한 광의 피크파장과 제3 패턴층(243)을 투과한 광의 색상이 청색의 파장대역(예, 420nm ~ 500nm)의 범위에 속하는 것을 의미한다. 이 때 제3 컬러필터(223)를 투과한 광의 피크파장과 제3 패턴층(243)에서 변환된 광의 피크파장은 청색의 파장대역에 속할 뿐 반드시 동일한 값을 가져야하는 것은 아니다.
컬러필터층(220)은 각 화소영역(A1, A2, A3)의 색순도를 향상시킬 수 있다. 백라이트 유닛(BLU1)에서 방출되는 청색광은 색변환층(240)에 구비된 제1 및 제2 패턴층(241, 242)에 의해 적색 또는 녹색의 빛으로 변환되거나 투과될 수 있다. 이 경우, 적색 및 녹색의 화소영역(A1, A2)에 대응되는 제1 패턴층(241) 및 제2 패턴층(242)의 양자점들(또는 형광체들)이 청색광을 각각 적색광 또는 녹색광으로 변환하여 방출하는 것은 전술한 바와 같다. 다만, 제1 패턴층(241) 및 제2 패턴층(242)에 입사되었으나 양자점(또는 형광체)에 의해 변환되지 못한 일부 청색광이 외부로 방출되는 경우, 색순도가 저하되는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 기판(210)과 색변환층(240) 사이에 컬러필터층(220)이 개재되어 있으므로, 양자점(또는 형광체)에 의해 변환되지 않은 일부 청색광이 외부로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
컬러필터층(220)은 외부에서 색변환층(240)으로 입사하는 광을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 색변환 기판(20)을 통해 외부광이 색변환층(240)에 입사되는 경우, 외부광에 의해 색변환층(240)에 포함된 양자점(또는 형광체)이 예기치 못하게 여기되어 빛이 방출될 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면, 색변환층(240)과 제2 기판(210) 사이에 컬러필터층(220)이 개재되어 있으므로, 외부로부터 제2 기판(210)을 지나 색변환층(240)으로 입사되는 빛이 컬러필터층(220)에 흡수되어 예기치 못한 양자점(또는 형광체)의 여기를 방지할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 필터를 제조 하는 방법을 설명한다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제2 기판(210) 상에 제1 색상의 안료를 포함하는 제1 감광성 안료층(221p), 제1 투명층(231p), 양자점(또는 형광체)을 포함하는 제1 감광성 물질층(241p)을 순차적으로 형성한다. 제1 감광성 안료층(221p), 제1 투명층(231p), 및 제1 감광성 물질층(241p)은 제2 기판(210)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
제1 감광성 안료층(221p)은 감광성 물질 및 제1 색상(예, 적색)의 안료를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제1 투명층(231p)은 ITO, IZO; ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제1 투명층(231p)은 제1 감광성 안료층(221p)과 제1 감광성 물질층(241p) 사이에 개재되어, 이들의 섞임을 방지할 수 있다.
제1 감광성 물질층(241p)은 감광성 물질 및 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
비제한적인 실시예에서 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있고, 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸며, 비제한적인 실시예에서 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
형광체는 적색의 형광체로서 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 적색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg, Al)3SIO5:Eu,F일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 화소영역(A1)과 대응되는 제1 개구(OP1)가 구비된 제1 마스크(M1)를 이용하여 제1 감광성 안료층(221p) 및 제1 감광성 물질층(241p)을 노광한다.
제1 개구(OP1)를 통해 조사되는 빛에 의하여 제1 감광성 물질층(241p) 중 제1 화소영역(A1)과 대응되는 부분이 노광된다. 제1 감광성 물질층(241p)과 제1 감광성 염료층(221p) 사이에는 제1 투명층(231p)이 개재되므로, 제1 개구(OP1)를 통해 조사되는 빛은 제1 감광성 물질층(241p) 및 제1 투명층(231p)을 지나 제1 감광성 안료층(221p)에도 도달한다. 이와 같이, 제1 감광성 물질층(241p)과 제1 감광성 안료층(221p)은 제1 마스크(M1)에 의해 동시에 노광된다.
도 4를 참조하면, 제1 감광성 물질층(241p) 중 미노광 부분을 제거하여 제1 패턴층(241)을 형성한다. 예를 들어, 제1 감광성 물질층(241p)의 미노광 부분은 현상액을 이용하여 제거될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 패턴층(241)을 마스크로 제1 투명층(231p)을 패터닝하여 제1 투명패턴(231)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 화소영역(A1)과 대응하는 제1 패턴층(241)을 베이크(bake)하여 표면을 경화시키고, 경화된 제1 패턴층(241)을 마스크로 제1 투명층(231p)을 식각하여 제1 화소영역(A1)과 대응되는 제1 투명패턴(231)을 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 감광성 염료층(221p) 중 미노광 부분을 제거하여 제1 컬러필터(221)를 형성한다. 예를 들어, 제1 감광성 염료층(221p)의 미노광 부분은 현상액을 이용하여 제거될 수 있다.
본 실시예에서는 도 3, 도 4 및 도 6를 참조하여, 제1 감광성 물질층(241p) 및 제1 감광성 안료층(221p)에 포함된 감광성 물질이 네거티브(negative) 타입인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 제1 감광성 물질층(241p) 및 제1 감광성 안료층(221p)에 포함된 감광성 물질은 포지티브(positive) 타입일 수 있다. 이 경우, 제1 마스크(M1)에 형성된 제1 개구(OP1)는 제1 화소영역(A1)을 제외한 나머지 영역과 대응하며, 제1 감광성 물질층(241p) 및 제1 감광성 안료층(221p) 중 제1 개구(OP1)를 통해 노광된 부분이 제거됨으로써, 제1 패턴층(241) 및 제1 컬러필터(221)가 형성될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 형성된 제1 화소영역(A1)과 대응되는 제1 패턴층(241), 제1 투명패턴(231), 및 제1 컬러필터(221)를 제1 색변환부(S1)라고 명명한다.
도 7을 참조하면, 제1 색변환부(S1)가 형성된 제2 기판(210) 상에, 제2 색상의 안료를 포함하는 제2 감광성 안료층(222p), 제2 투명층(232p), 양자점(또는 형광체)을 포함하는 제2 감광성 물질층(242p)을 순차적으로 형성한다. 2감광성 안료층(222p), 제2 투명층(232p) 및 제2 감광성 물질층(242p)은 제2 기판(210)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
제2 감광성 안료층(222p)은 감광성 물질 및 제2 색상, 예컨대 녹색의 안료를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제2 투명층(232p)은 ITO, IZO; ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제2 투명층(232p)은 제2 감광성 안료층(222p)과 제2 감광성 물질층(242p) 사이에 개재되어, 이들의 섞임을 방지할 수 있다.
제2 감광성 물질층(242p)은 감광성 물질 및 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
비제한적인 실시예에서 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있고, 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸며, 비제한적인 실시예에서 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 제2 감광성 물질층(242p)에 포함된 양자점은, 제1 감광성 물질층(241p)에 포함된 양자점 보다 크기가 작게 형성될 수 있다.
형광체는 녹색의 형광체로서 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서 녹색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg)2SiO4: Eu,F일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 화소영역(A2)과 대응되는 제2 개구(OP2)가 구비된 제2 마스크(M2)를 이용하여 제2 감광성 안료층(222p) 및 제2 감광성 물질층(242p)을 노광한다.
제2 개구(OP2)를 통해 조사되는 빛에 의하여 제2 감광성 물질층(242p) 중 제2 화소영역(A2)과 대응되는 부분이 노광된다. 제2 감광성 물질층(242p)과 제2 감광성 염료층(222p) 사이에는 제2 투명층(232p)이 개재되므로, 제2 개구(OP2)를 통해 조사되는 빛은 제2 감광성 물질층(242p) 및 제2 투명층(232p)을 지나 제2 감광성 안료층(222p)에도 도달한다. 이와 같이, 제2 감광성 물질층(242p)과 제2 감광성 안료층(222p)은 제2 마스크(M2)에 의해 동시에 노광된다.
도 9를 참조하면, 제2 감광성 물질층(242p) 중 미노광 부분을 제거하여 제2 패턴층(242)을 형성하고, 제2 패턴층(242)을 마스크로 제2 투명층(232p)을 패터닝하여 제2 투명패턴(232)을 형성하며, 제2 감광성 안료층(222p) 중 미노광 부분을 제거하여 제2 컬러필터(222)를 형성한다.
일부 실시예에서, 제2 감광성 물질층(242p) 중 미노광 부분을 현상액을 이용하여 제거함으로써 제2 화소영역(A2)과 대응하는 제2 패턴층(242)을 형성하고, 제2 패턴층(242)을 베이크(bake)하여 표면경화 한 후 제2 패턴층(242)을 마스크로 제2 투명층(232p)을 식각하여 제2 투명패턴(232)을 형성할 수 있다. 이 후, 제2 감광성 염료층(222p) 중 미노광 부분을 제거하여 제2 컬러필터(222)를 형성한다.
본 실시예에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 제2 감광성 물질층(242p) 및 제2 감광성 안료층(222p)에 포함된 감광성 물질이 네거티브(negative) 타입인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 제2 감광성 물질층(242p) 및 제2 감광성 안료층(222p)에 포함된 감광성 물질은 포지티브(positive) 타입일 수 있다. 이 경우, 제2 마스크(M2)에 형성된 제2 개구(OP2)는 제2 화소영역(A2)을 제외한 나머지 영역과 대응하며, 제2 감광성 물질층(242p) 및 제2 감광성 안료층(222p) 중 제2 개구(OP2)를 통해 노광된 부분이 제거됨으로써, 제2 패턴층(242) 및 제2 컬러필터(222)가 형성될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 형성된 제2 화소영역(A2)과 대응되는 제2 패턴층(242), 제2 투명패턴(232), 및 제2 컬러필터(222)를 제2 색변환부(S2)라고 명명한다.
도 10을 참조하면, 제1 색변환부(S1) 및 제2 색변환부(S2)가 형성된 제2 기판(210) 상에, 제3 색상의 안료를 포함하는 제3 감광성 안료층(223p), 제3 투명층(233p), 감광성 물질을 포함하는 제3 감광성 물질층(243p)을 순차적으로 형성한다. 제3 감광성 안료층(223p), 제3 투명층(233p) 및 제3 감광성 물질층(243p)은 제2 기판(210)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
제3 감광성 안료층(223p)은 감광성 물질 및 제3 색상, 예컨대 청색의 안료를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제3 투명층(233p)은 ITO, IZO; ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제3 투명층(233p)은 제3 감광성 안료층(223p)과 제3 감광성 물질층(243p) 사이에 개재되어, 이들의 섞임을 방지할 수 있다.
제3 감광성 물질층(243p)은 예를 들어, 아크릴 수지계열 등의 투광성 및 감광성을 지닌 물질을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 제3 감광성 물질층(243p)은 투광성 및 감광성을 지닌 물질뿐만 아니라 TiO2와 같은 산란체를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제3 화소영역(A3)과 대응되는 제3 개구(OP3)가 구비된 제3 마스크(M3)를 이용하여 제3 감광성 안료층(223p) 및 제3 감광성 물질층(243p)을 노광한다.
제3 개구(OP3)를 통해 조사되는 빛에 의하여 제3 감광성 물질층(243p) 중 제3 화소영역(A3)과 대응되는 부분이 노광된다. 제3 감광성 물질층(2423p)과 제3 감광성 염료층(223p) 사이에는 제3 투명층(233p)이 개재되므로, 제3 개구(OP3)를 통해 조사되는 빛은 제3 감광성 물질층(243p) 및 제3 투명층(233p)을 지나 제3 감광성 안료층(223p)에 도달한다. 이와 같이, 제3 감광성 물질층(243p)과 제3 감광성 안료층(223p)은 제3 마스크(M3)에 의해 동시에 노광된다.
도 12를 참조하면, 제3 감광성 물질층(243p) 중 미노광 부분을 제거하여 제3 패턴층(243)을 형성하고, 제3 패턴층(243)을 마스크로 제3 투명층(233p)을 패터닝하여 제3 투명패턴(233)을 형성하며, 제3 감광성 안료층(223p) 중 미노광 부분을 제거하여 제3 컬러필터(223)를 형성한다.
일부 실시예에서, 제3 감광성 물질층(243p) 중 미노광 부분을 현상액을 이용하여 제거함으로써 제3 화소영역(A3)과 대응하는 제3 패턴층(243)을 형성하고, 제3 패턴층(243)을 베이크(bake)하여 표면경화 한 후 제3 패턴층(243)을 마스크로 제3 투명층(233p)을 식각하여 제3 투명패턴(233)을 형성할 수 있다. 이 후, 제3 감광성 염료층(223p) 중 미노광 부분을 제거하여 제3 컬러필터(223)를 형성한다.
본 실시예에서는 도 11 및 도 12를 참조하여, 제3 감광성 물질층(243p) 및 제3 감광성 안료층(223p)에 포함된 감광성 물질이 네거티브(negative) 타입인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 제3 감광성 물질층(243p) 및 제3 감광성 안료층(223p)에 포함된 감광성 물질은 포지티브(positive) 타입일 수 있다. 이 경우, 제3 마스크(M3)에 형성된 제3 개구(OP3)는 제3 화소영역(A3)을 제외한 나머지 영역과 대응하며, 제3 감광성 물질층(243p) 및 제3 감광성 안료층(223p) 중 제3 개구(OP3)를 통해 노광된 부분이 제거됨으로써, 제3 패턴층(243) 및 제3 컬러필터(223)가 형성될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이 형성된 제3 화소영역(A3)과 대응되는 제3 패턴층(243), 제3 투명패턴(233), 및 제3 컬러필터(223)를 제3 색변환부(S3)라고 명명한다.
도 13을 참조하면, 기판의 제1 내지 제3 화소영역(A1, A2, A3) 중 인접한 화소영역들 사이에 차광층(250)을 형성한다. 비제한적인 실시예로서, 차광층(250)은 금속 또는 유기 절연물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 차광층(250)이 크롬과 같은 불투명한 금속으로 형성되는 경우, 제2 기판(210) 상에 이들을 증착한 후 사진/식각 공정에 의해 패터닝될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 차광층(250)이 카본 블랙과 같은 유기 절연물질을 포함하는 경우, 노광 및 현상으로 패터닝될 수 있다.
이 후, 제1 내지 제3 색변환부(S1, S2, S3) 위에 반사필터(260)를 형성한다. 반사필터(260)는 비 제한적인 실시예로서, 반사필터(260)는 SiOx 또는/및 SiNx가 교번적으로 적층된 복수의 무기층으로 형성될 수 있다. 반사필터(260)는 제1 내지 제3 화소영역(A1, A2, A3)에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 내지 제3 색변환부(S1, S2, S3) 를 형성한 후 차광층(250)이 형성된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 차광층(250)이 형성된 후 제1 내지 제3 색변환부(S1, S2, S3) 가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 2 내지 도 13을 참조하여 설명한 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 색변환부(S1, S2, S3) 각각의 패턴층(241, 242, 243) 및 컬러필터(221, 222, 223)가 동일한 마스크를 이용하여 형성되므로, 제1 내지 제3 색변환부(S1, S2, S3)의 형성을 위한 마스크의 수가 3매로 최소화될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 액정 표시 장치(1')는 자외선의 빛을 방출하는 백라이트 유닛(BLU2), 상기 자외선 광을 이용하여 화상을 표시하는 디스플레이 어셈블리(LA)를 포함한다. 백라이트 유닛(BLU2)은 예컨대, 약 10nm 내지 약 390nm 사이에서 피크파장을 갖는 자외선 광을 방출할 수 있다.
디스플레이 어셈블리(LA)는, 서로 마주보도록 배치된 구동 기판(10) 및 색변환 기판(20'), 구동 기판(10)과 색변환 기판(20') 사이에 배치되는 액정층(30)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU2)에서 방출된 자외선 광은 액정층(30) 및 색변환 기판(20')을 통과하여 외부로 방출될 수 있다. 구동 기판(10)의 구체적 구성은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 구조와 같으므로, 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
색변환 기판(20')은 제2 기판(210) 및 제2 기판(210) 상에 형성된 컬러필터층(220), 투명층(230), 색변환층(240) 및 차광층(250)을 포함할 수 있다. 차광층(250) 및 컬러필터층(220)의 구체적 구성 및 기능은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같으므로, 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
색변환층(240)은 화소영역들에 대응하는 복수의 패턴층(241, 242, 243')을 포함할 수 있다. 색변환층(240)은 제1 화소영역(A1)에 대응하는 제1 패턴층(241), 제2 화소영역(A2)에 대응하는 제2 패턴층(242), 및 제3 화소영역(A3)에 대응하는 제3 패턴층(243')을 포함할 수 있다.
제1 패턴층(241)은 감광성 물질 및 제1 패턴층(241)으로 입사된 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 입사광을 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질은 양자점 또는 형광체일 수 있다.
제1 패턴층(241)에 포함된 양자점 또는 형광체는 제1 패턴층(241)에 입사된 입사광(예, 자외선 광)을 적색광으로 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 620 nm 내지 약 740nm 에서 피크파장을 가질 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 제1 패턴층(241)에 포함된 양자점 또는 형광체는 입사광을 약 650nm에서 피크파장을 갖는 적색광으로 변환할 수 있다.
제1 패턴층(241)이 양자점을 포함하는 경우, 양자점은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 비제한적인 실시예에서 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 실시예에서 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 패턴층(241)이 형광체를 포함하는 경우, 형광체는 적색의 형광체이며, 비제한적인 실시예에서 적색의 형광체는 (Sr,Ba,Mg,Al)3SiO5:Eu,F 또는 YVO4:Eu 등을 포함할 수 있다.
제2 패턴층(242)은 감광성 물질 및 제2 패턴층(242)으로 입사된 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 제2 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 제2 물질은 양자점 또는 형광체일 수 있다.
제2 패턴층(242)에 포함된 양자점 또는 형광체는, 제2 패턴층(242)에 입사된 입사광(예, 자외선 광)을 녹색광으로 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 녹색광은 약 500 nm 내지 약 570nm 에서 피크파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 패턴층(242)에 포함된 양자점 또는 형광체는 입사광을 약 550nm에서 피크파장을 갖는 녹색광으로 변환할 수 있다.
제2 패턴층(242)이 양자점을 포함하는 경우, 양자점은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 실시예에서, ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 패턴층(242)이 형광체를 포함하는 경우, 형광체는 녹색의 형광체이며, 비제한적인 실시예에서 녹색의 형광체는 (Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu,F 또는 (Ba,Eu)(Mg,Mn)Al10O17 등을 포함할 수 있다.
제3 패턴층(243')은 감광성 물질 및 제3 패턴층(243')으로 입사된 입사광을 제3 색상의 광으로 변환하는 제3 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 감광성 물질은 아크릴 수지계열을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 입사광을 제3 색상의 광으로 변환하는 제3 물질은 양자점 또는 형광체일 수 있다.
제3 패턴층(243')에 포함된 양자점 또는 형광체는, 제3 패턴층(243')에 입사된 입사광(예, 자외선 광)을 청색광으로 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 청색광은 약 400 nm 내지 약 500nm 에서 피크파장을 가질 수 있다.. 예를 들어, 제3 패턴층(243')에 포함된 양자점 또는 형광체는 입사광을 약 450nm에서 피크파장을 갖는 청색광으로 변환할 수 있다.
제3 패턴층(243')이 양자점을 포함하는 경우, 양자점은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 실시예에서, 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제3 패턴층(243')이 형광체를 포함하는 경우, 형광체는 청색의 형광체이며, 비제한적인 실시예에서 청색의 형광체는 BaMgAl10O17:Eu, 또는 (Sr,Ca,Ba, Mg)10(PO4)6Cl2:Eu 등을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(BLU2)에서 방출된 자외선 광은 각 화소영역(A1, A2, A3)에 입사된다. 각 화소영역(A1, A2, A3)으로 입사된 자외선 광은 액정층(30)의 온/오프 동작에 따라 색변환 기판(20')을 향해 진행하거나 차단될 수 있다. 일부 실시예에서, 액정층(30)을 통과한 자외선 광은 제1 화소영역(A1)에 구비된 제1 패턴층(241)의 양자점(또는 형광체)에 의해 적색광으로 변환되고, 변환된 적색광은 제1 투명패턴(231) 및 제1 컬러필터(221)를 지나 외부로 방출된다. 액정층(30)을 통과한 자외선 광은 제2 화소영역(A2)에 구비된 제2 패턴층(242)의 양자점(또는 형광체)에 의해 녹색광으로 변환되고, 변환된 녹색광은 제2 투명패턴(232) 및 제2 컬러필터(222)를 지나 외부로 방출된다. 액정층(30)을 통과한 자외선 광은 제3 화소영역(A3)에 구비된 양자점(또는 형광체)에 의해 청색광으로 변환되고, 변환된 청색광은 제3 투명패턴(233), 및 제3 컬러필터(223)를 지나 외부로 방출된다.
제1 내지 제3 패턴층(241, 242, 243') 각각에 구비된 양자점(또는 형광체)에 의해 변환된 적색광, 녹색광 및 청색광은 여러방향을 따라 방출된다. 양자점(또는 형광체)에 의해 변환된 적색광, 녹색광 및 청색광 중 구동 기판(10)으로 향하는 광이 제2 기판(210)을 향해 진행하도록 색변환층(240) 상에는 반사필터(260')가 더 포함될 수 있다. 반사필터(260')는 구동 기판(10)을 향하는 색변환층(240)의 일면 위에 배치되며, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 반사시킨다. 비 제한적인 실시예로서, 반사필터(260')는 SiOx 또는/및 SiNx가 적층된 복수의 무기층으로 형성될 수 있다.
색변환층(240)의 제1 내지 제3 패턴층(241, 242, 243')들은 입사광을 소정의 색상의 광으로 변환하고, 변환된 광은 투명층(230)을 지나 컬러필터층(220)으로 진행한다. 컬러필터층(220)의 제1 내지 제3 컬러필터(221, 222, 223)는 색변환층(240)에서 변환된 소정의 색상의 빛과 동일한 색상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러필터(221)의 색상은 제1 패턴층(241)에서 변환된 빛의 색상(예, 적색)과 같고, 제2 컬러필터(222)의 색상은 제2 패턴층(242)에서 변환된 빛의 색상(예, 녹색)과 같고, 제3 컬러필터(223)의 색상은 제3 패턴층(243')에서 변환된 빛의 색상(예, 청색)과 같다. 이와 같은 컬러필터층(220)이 색순도를 향상시키고 외부광에 의한 양자점(또는 형광체)의 여기를 방지하는 것은 앞서 설명한 바와 같다.
도 14에 도시된 실시예에 따른 액정 표시 장치(1')의 색변환 기판(20')은 앞서 도 2 내지 도 13을 참조하여 설명한 색변환 필터의 제조 방법과 동일하다. 예컨대, 제1 색변환부(S1), 제2 색변환부(S2) 및 제3 색변환부(S3)를 형성하는 방법은 앞서 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같으므로, 구체적인 설명은 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
다만, 제1 내지 제3 패턴층(241, 242, 243')을 형성하기 위한 제1 내지 제3 감광성 물질층(241p, 242p, 243p)의 물질만 도 14를 참조하여 설명한 물질로 바뀔 뿐, 제조 공정은 동일하다.
도 14에 도시된 색변환 기판(20')도 앞서 도 2 내지 도 13을 참조하여 설명한 공정과 같은 방법을 통해 제조되므로, 마스크의 수를 최소화할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 1': 액정 표시 장치
10: 구동기판
20: 색변환 기판
220: 컬러필터층
221: 제1 컬러필터
222: 제2 컬러필터
223: 제3 컬러필터
230: 투명층
231: 제1 투명패턴
232: 제2 투명패턴
233: 제3 투명패턴
240: 색변환층
241: 제1 패턴층
242: 제2 패턴층
243: 제3 패턴층
250: 차광층
260: 반사필터

Claims (18)

  1. 제1 화소영역, 제2 화소영역, 및 제3 화소영역을 포함하는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 제1 화소영역과 대응하는 제1 색변환부를 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 제2 화소영역과 대응하는 제2 색변환부를 형성하는 단계; 및
    상기 기판 상에 상기 제3 화소영역과 대응하는 제3 색변환부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 색변환부를 형성하는 단계는,
    상기 제1 화소영역에 대응하며, 제1 색상의 제1 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제1 화소영역에 대응하는 제1 투명패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 화소영역에 대응하며, 입사광을 상기 제1 색상의 광으로 변환하는 제1 물질를 포함하는 제1 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 투명패턴은 상기 제1 컬러필터 및 상기 제1 패턴층의 사이에 개재되는, 색변환 기판의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 물질은 양자점을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터 및 상기 제1 패턴층은 동일한 마스크를 이용하여 형성된, 색변환 기판의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 패턴층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 제1 물질을 포함하는 제1 감광성 물질층을 형성하는 단계;
    제1 개구가 형성된 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 감광성 물질층의 일 부분을 노광하는 단계; 및
    상기 제1 감광성 물질층의 미노광 부분 또는 노광부분을 제거하여 상기 제1 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하고, 색변환 기판의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터를 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 제1 색상의 안료를 포함하는 제1 감광성 안료층을 형성하는 단계;
    상기 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 감광성 안료층의 일 부분을 노광하는 단계; 및
    상기 제1 감광성 안료층의 미노광 부분 또는 노광 부분을 제거하여 상기 제1 컬러필터를 형성하는 단계;를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 투명패턴을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 투명한 물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 화소영역과 대응되는 상기 제1 패턴층을 마스크로 상기 투명한 물질층을 패터닝하는 단계;를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 색변환부을 형성하는 단계는,
    상기 제2 화소영역에 대응하며 제2 색상의 제2 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제2 화소영역에 대응하는 제2 투명패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 화소영역에 대응하며, 상기 입사광을 제2 색상의 광으로 변환하는 제2 물질을 포함하는 제2 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 투명패턴은 상기 제2 컬러필터 및 상기 제2 패턴층 사이에 개재되는, 색변환 기판의 제조 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 물질은 양자점을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 패턴층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 제2 물질을 포함하는 제2 감광성 물질층을 형성하는 단계; 및
    제1 개구를 포함하는 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 감광성 물질층의 일 부분을 노광하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 컬러필터를 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 제2 색상의 안료를 포함하는 제2 감광성 안료층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 감광성 안료층의 일부를 노광하는 단계;를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 감광성 물질층 및 상기 제2 감광성 안료층은 동시에 노광되는, 색변환 기판의 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 색변환부를 형성하는 단계는,
    상기 제3 화소영역에 대응하며, 제3 색상의 제3 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 제3 화소영역에 대응하는 제3 투명패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 화소영역에 대응하는 제3 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 패턴층은 상기 입사광을 투과시키는 광투광성을 갖는, 색변환 기판의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 패턴층은 산란체를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 패턴층은 상기 입사광을 제3 색상의 광으로 변환하는 제3 물질을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소영역, 상기 제2 화소영역 및 상기 제3 화소영역 중 인접한 화소영역들 사이에 개재되는 차광층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부 위에 반사필터를 형성하는 단계를 더 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 반사필터는 상기 제1 화소영역, 상기 제2 화소영역 및 상기 제3 화소영역을 커버하도록 일체로 형성된, 색변환 기판의 제조 방법.
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