KR102513834B1 - 색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102513834B1
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Abstract

색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 개시된다. 상기 색상 변환 필터 기판은, 색필터층, 색변환층을 포함한다.
상기 색필터층은, 제1 색필터부와, 상기 제1 색필터부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색필터부를 포함한다. 상기 색변환층은, 제1 색변환부와, 상기 제1 색변환부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색변환부를 포함한다.
상기 제1 색변환부는, 상기 제1 색필터부 상에 배치되고, 상기 제2 색변환부는 상기 제2 색필터부 상에 배치된다.
상기 제1 색변환부와 상기 제2 색변환부 중 상기 제1 색변환부에는 제1 격벽들과 상기 제1 격벽들의 사이에 배치된 제2 격벽들을 포함하는 패턴이 구비된다.

Description

색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 {COLOR CONVERSION FILTER SUBSTRATE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
발명은 색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)와, 유기발광다이오드 표시장치(OLED: organic light emitting diode display device)가 디스플레이 장치(display device)로 주로 활용되고 있다.
색필터(color filter)는 광원에서 나오는 빛에서, 예를 들어, 적색 파장대의 빛, 녹색 파장대의 빛, 청색 파장대의 빛을 투과시키고 그 이외의 다른 파장의 빛을 흡수하여 디스플레이 장치가 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있도록 하는 광학부품이다.
색필터는 일반적으로 액정표시장치에 널리 사용되고 있지만, 백색 유기발광다이오드 표시장치의 색재현에 사용되기도 한다. 색필터는 표현하고자 하는 소정 색상의 파장대의 빛을 제외한 다른 파장대의 빛을 흡수하므로, 광 투과율 내지 광 효율이 저하될 수 있다.
발명은 고색재현 특성 및 고휘도 특성을 모두 구현할 수 있는 색상 변환 필터 기판을 제공하고자 한다.
발명은, 고색재현 특성 및 고휘도 특성을 모두 구현할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 색상 변환 필터 기판은, 색필터층, 색변환층을 포함한다. 상기 색필터층은, 제1 색필터부와, 상기 제1 색필터부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색필터부를 포함한다.
상기 색변환층은, 제1 색변환부와, 상기 제1 색변환부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색변환부를 포함한다. 상기 제1 색변환부는, 상기 제1 색필터부 상에 배치되고, 상기 제2 색변환부는 상기 제2 색필터부 상에 배치된다.
상기 제1 색변환부와 상기 제2 색변환부 중 상기 제1 색변환부에는 제1 격벽들과 상기 제1 격벽들의 사이에 배치된 제2 격벽들을 포함하는 패턴이 구비된다.
상기 제1 색변환부는 상기 패턴을 포함하고, 상기 제2 색변환부는 상기 패턴을 포함하지 않을 수 있다.
상기 제1 색변환부가 상기 패턴을 포함하고, 상기 제2 색변환부가 상기 패턴을 포함하지 않는 단일 격벽으로 구성된 경우, 단위면적당 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 총 체적은, 상기 단위면적당 상기 제2 색변환부의 총 체적에 비해 작을 수 있다. 이 때, 단위면적은, 상기 제1 색변환부와 마주하는 상기 제1 색필터부의 대향면의 총 면적으로 정의된다.
상기 색상 변환 필터 기판은, 하기 식 (1)을 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00001
식(1)
상기 식 (1) 에서, A1은 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나에서의, 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다. 상기 식 (1) 에서, A2는 상기 제2 색변환부에서의, 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도다.
상기 색상 변환 필터 기판이 상기 식 (1)을 만족하고, 하기 식 (2) 내지 (7) 중 어느 하나를 더 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00002
식(2)
Figure 112017095007812-pat00003
식(3)
Figure 112017095007812-pat00004
식(4)
Figure 112017095007812-pat00005
식(5)
Figure 112017095007812-pat00006
식(6)
Figure 112017095007812-pat00007
식(7)
상기 식 (2) 내지 식 (7) 에서, 각각, B1은 단위면적당 상기 제1 격벽들의 총 체적이다. 상기 식 (2) 내지 식 (7) 에서, 각각, B2는 단위면적당 상기 제2 격벽들의 총 체적이다. 상기 단위면적은, 상기 제1 색변환부와 마주하는 상기 제1 색필터부의 대향면의 총 면적으로 정의된다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 색상 변환 필터 기판과, 광원을 포함한다.
상기 색상 변환 필터 기판은, 색필터층, 색변환층을 포함한다. 상기 색필터층은, 제1 색필터부와, 상기 제1 색필터부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색필터부를 포함한다.
상기 색변환층은, 제1 색변환부와, 상기 제1 색변환부와 상이한 색상을 출사하는 제2 색변환부를 포함한다. 상기 제1 색변환부는, 상기 제1 색필터부 상에 배치되고, 상기 제2 색변환부는 상기 제2 색필터부 상에 배치된다.
상기 제1 색변환부와 상기 제2 색변환부 중 상기 제1 색변환부에는 제1 격벽들과 상기 제1 격벽들의 사이에 배치된 제2 격벽들을 포함하는 패턴이 구비된다.
상기 제1 색변환부는 상기 패턴을 포함하고, 상기 제2 색변환부는 상기 패턴을 포함하지 않을 수 있다.
상기 광원은, 상기 색상 변환 필터 기판으로 빛을 출사하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치가 유기발광다이오드인 경우, 상기 광원은, 발광층을 의미할 수 있다. 상기 광원은, 예를 들어, 백색광을 출사하는 백색 광원일 수도 있다.
상기 제1 색변환부가 상기 패턴을 포함하고, 상기 제2 색변환부가 상기 패턴을 포함하지 않는 단일 격벽으로 구성된 경우, 화소당 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 총 체적은, 상기 화소당 상기 제2 색변환부의 총 체적에 비해 작을 수 있다.
상기 디스플레이 장치는, 하기 식 (1) 을 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00008
식(1)
상기 식 (1) 에서, A1은 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나에서의, 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다. 상기 식 (1) 에서, A2는 상기 제2 색변환부에서의, 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도다.
상기 디스플레이 장치는 상기 식 (1)을 만족하고, 하기 식 (I) 내지 (VI) 중 어느 하나를 더 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00009
식(I)
Figure 112017095007812-pat00010
식(II)
Figure 112017095007812-pat00011
식(III)
Figure 112017095007812-pat00012
식(IV)
Figure 112017095007812-pat00013
식(V)
Figure 112017095007812-pat00014
식(VI)
상기 식 (I) 내지 식 (VI) 에서, 각각, B1은 상기 화소당 상기 제1 격벽들의 총 체적이다. 상기 식 (I) 내지 식 (VI) 에서, 각각, B2는 상기 화소당 상기 제2 격벽들의 총 체적이다.
상기 디스플레이 장치에서, 상기 제1 색필터부는, 상기 화소 내에서 정의된 제1 부화소에 중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치에서, 상기 제2 색필터부는, 상기 화소 내에서 정의된 제2 부화소에 중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치에서, 상기 제3 색필터부는, 상기 화소 내에서 정의된 제3 부화소에 중첩되게 배치될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명은 고색재현 특성 및 고휘도 특성을 모두 구현할 수 있는 색상 변환 필터 기판을 제공할 수 있다.
발명은, 고색재현 특성 및 고휘도 특성을 모두 구현할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 색상 변환 필터 기판을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 모식적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 색재현율 측정 결과를 도시한다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 도 1의 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 도 3의 디스플레이 장치의 일 변형례를 도시한다.
도 7은 도 3의 디스플레이 장치의 다른 변형례를 도시한다.
도 8은 도 3의 디스플레이 장치의 또 다른 변형례를 도시한다.
발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시형태들과 실험예들을 참조하면 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.
또한, 발명은 이하에서 개시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 개시되는 내용은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함하는(including)", "가진(having)" 이라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 색상 변환 필터 기판(10)을 포함하는 디스플레이 장치(100)에 관한 모식적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는, 색상 변환 필터 기판(10)과 색상 변환 필터 기판(10)로 빛을 출사하는 광원(LS)을 포함한다. 광원(LS)은 색상 변환 필터 기판(10)의 하부에 배치될 수 있다.
색상 변환 필터 기판(10)은, 기판(SUB), 색필터층(CF) 및 색변환층(CC)을 포함한다. 광원(LS)으로부터 멀어지는 방향으로, 색변환층(CC), 색필터층(CF), 기판(SUB)의 순서대로 배치될 수 있다.
광원(LS)은, 유기발광다이오드일 수 있으며, 광원(LS)으로부터 출사되는 빛은, 특별히 제한되지 않으나, 일 예에서, 백색광(W) 일 수 있다. 유기발광다이오드의 구조, 각 층의 성분 등은 공지되어 있으므로, 이하, 상세한 설명은 생략하기로 하며, 유기발광다이오드에 관해 공지된 기술은, 본 명세서 내에서 구체적으로 설명되지 않은 경우에도, 발명의 범위 내에 합체된다.
광원(LS)으로부터 출사된 빛은, 색변환층(CC), 색필터층(CF), 기판(SUB)을 순서대로 경유하여, 외부로 출사되며, 색변환층(CC)과 색필터층(CF)을 경유하면서, 소정 색상의 파장대의 빛으로 출사된다.
색변환층(CC)은, 광원(LS)과 색필터층(CF)의 사이에 배치될 수 있다. 색변환층(CC)은, 입사광 중 단파장 영역의 빛을 흡수하여 장파장 영역의 빛으로 변환시켜 색필터층(CF)으로 출사하는 역할을 할 수 있다. 색변환층(CC)에는 단파장 영역의 빛을 흡수하여 장파장 영역의 빛으로 변환시켜 방출하는 색변환 물질(color conversion material: CCM)이 포함된다.
색변환 물질은, 예를 들어, 양자점(Quantum Dot), 형광염료 또는 이들의 조합일 수 있다. 형광염료는, 예를 들어, 유기 형광물질, 무기 형광물질 및 이들의 조합을 포함한다.
양자점은, II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있지만, 이들 만으로 제한되지 않는다. II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어 진 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, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 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 원소로 는 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.
양자점은 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 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.
형광염료는, 예를 들어, 적색 형광염료, 녹색 형광염료, 그 이외의 제3의 색상의 빛을 발광하는 염료 또는 이들의 조합일 수 있다.
적색 형광염료는, 녹색 파장대의 빛을 흡수하여 적색 파장대의 빛을 발광하는 물질로, 예를 들어, (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), CaMoO4, Eu2Si5N8 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 적색 형광염료는, 예를 들어, 617 nm 내지 637 nm 에서 최대 발광피크를 가지며, 반치폭(FWHM)이 40 nm 내지 50 nm인 물질일 수 있다. 구체 예에서, 적색 형광염료로는, 627 nm 에서 최대 발광피크를 가지며, 반치폭(FWHM)이 44 nm인 물질이 사용될 수 있다. 다만, 적색 형광염료가 전술한 예들 만으로 제한되지 않는다.
녹색 형광염료는 청색 파장대의 빛을 흡수하여 녹색 파장대의 빛을 발광하는 물질로, 예를 들어, 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 적어도 하나일 수 있다. 또한, 녹색 형광염료는, 예를 들어, 510 nm 내지 525 nm 에서 최대 발광피크를 가지며, 반치폭(FWHM)이 60 nm 내지 70 nm인 물질일 수 있다. 구체 예에서, 녹색 형광염료로는, 520 nm 에서 최대 발광피크를 가지며, 반치폭(FWHM)이 62 nm인 제1 녹색 형광염료와, 511 nm 에서 최대 발광피크를 가지며, 반치폭(FWHM)이 64 nm인 제2 녹색 형광염료가 사용될 수 있다. 다만, 녹색 형광염료가 전술한 예들 만으로 제한되지 않는다.
색변환층(CC)은 제1 색변환부(CC1)와, 제2 색변환부(CC2)를 포함한다. 제2 색변환부(CC2)는 제1 색변환부(CC1)와 상이한 색상을 출사한다. 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2)는 서로 다른 색상을 출사하는 것이면, 각 색변환부가 각각 출사하는 빛의 색상은 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 제1 색변환부(CC1)는 제2 색변환부(CC2)에 비해 단파장대 색상의 빛을 출사할 수 있고, 제2 색변환부(CC2)는 제1 색변환부(CC1)에 비해 장파장대 색상의 빛을 출사할 수 있다.
제1 색변환부(CC1)에는, 제1 색변환부(CC1)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장대의 빛을 흡수하여 제1 색변환부(CC1)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다. 또한, 제1 색변환부(CC1)에는, 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장의 빛을 흡수하여 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다.
제1 색변환부(CC1)에는, 제1 격벽(CW1)들과, 제1 격벽(CW1)들의 사이에 배치된 제2 격벽(CW2)들을 포함하는 패턴이 구비된다. 예를 들어, 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들은, 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
제1 격벽(CW1)들에는, 제1 색변환부(CC1)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장대의 빛을 흡수하여 제1 색변환부(CC1)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다. 제1 격벽(CW1)들은, 1종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있고, 같은 색상의 파장대에서 발광 파장대가 상이한 2종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있으며, 다른 색상의 파장대의 빛을 발광하는 2 종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있다.
제2 격벽(CW2)들에는, 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장의 빛을 흡수하여 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다. 제2 격벽(CW2)들은, 1종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있고, 같은 색상의 파장대에서 발광 파장대가 상이한 2종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있으며, 다른 색상의 파장대의 빛을 발광하는 2 종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있다.
예를 들어, 색상 변환 필터 기판(10)은, 제1 색변환부(CC1)와 제1 색필터부(CF1)를 경유한 빛을 녹색광(G)으로 출사할 수 있다. 이 때, 제1 격벽(CW1)들에는, 예를 들어, 녹색 파장대의 빛에 비해 단파장대 색상의 빛(예를 들어, 청색 파장대의 빛)을 흡수하여 녹색 파장대의 빛을 여기시키는 녹색 변환 물질이 함유될 수 있고, 제2 격벽(CW2)들에는, 예를 들어, 녹색 파장대의 빛을 흡수하여 녹색 파장대의 빛에 비해 장파장대 색상의 빛(예를 들어, 적색 파장대의 빛)을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다.
제2 색변환부(CC2)는, 단일 격벽으로 구성될 수 있으며, 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들이 구비된 패턴을 포함하지 않을 수 있다. 제2 색변환부(CC2)에는, 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장대의 빛을 흡수하여 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시키는 색변환 물질이 함유될 수 있다.
제2 색변환부(CC2)는 1종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있고, 같은 색상의 파장대에서 발광 파장대가 상이한 2종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있으며, 다른 색상의 파장대의 빛을 발광하는 2 종의 색변환 물질을 이용하여 제작될 수도 있다.
예를 들어, 색상 변환 필터 기판(10)은, 제2 색변환부(CC2)와 제2 색필터층(CF)을 경유한 빛을 적색광(R)으로 출사할 수 있다. 이 때, 제2 색변환부(CC2)에는, 예를 들어, 적색 파장대의 빛에 비해 단파장대 색상의 빛(예를 들어, 청색 파장대의 빛, 녹색 파장대의 빛)을 흡수하여 적색 파장대의 빛을 여기시키는 색 변환 물질이 함유될 수 있다.
색상 변환 필터 기판(10)은, 제2 격벽(CW2)들이 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛에 비해 단파장의 빛을 흡수하여 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛을 여기시킬 수 있도록 하는 것에 의해, 제2 색변환부(CC2)에서 출사하는 파장대의 빛의 휘도를 높일 수 있다.
관련하여, 제1 색변환부(CC1)가 녹색광(G)을 출사하는 녹색 변환부이고, 제2 색변환부(CC2)가 적생광을 출사하는 적색 변환부인 때, 색상 변환 필터 기판(10)은, 제2 격벽(CW2)들이 녹색광(G)을 흡수하고, 적색광(R)을 여기시키도록 함으로써, 녹색광(G)과 적색광(R) 사이 영역대의 빛을 흡수하여, 녹색과 적색의 색순도를 높이고, 적색광(R)의 색순도를 높일 수 있는 장점이 있다. 덧붙여, 제1 격벽(CW1)들이 청색광(B)을 흡수하고 녹색광(G)을 여기시키게 하는 것에 의해, 색상 변환 필터 기판(10)은, 녹색광(G)의 휘도를 높일 수 있다.
한편, 색상 변환 필터 기판(10)은, 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2) 중 제1 색변환부(CC1)에만 선택적으로 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들이 구비된 소정의 패턴을 제공하는 것에 의해 색두께를 조절하는 것에 의해, 색규격이 만족될 수 있으며, 우수한 색재현율 및 고휘도 특성을 발휘할 수 있다.
도 2 에는, 도 1의 디스플레이 장치(100)의 색재현율 측정 결과가 도시되어 있다.
도 2 에서, 사용된 용어들의 정의는 다음과 같다.
- CCM 100%: 소정의 색상의 발광 강도가 100% 인 것.
- CCM 70%: CCM 100% 대비 소정의 색상의 발광 강도가 70% 인 것.
- CCM 60%: CCM 100% 대비 소정의 색상의 발광 강도가 60% 인 것.
- 1(60%): CCM 100% 대비 소정의 색상의 발광 강도가 60% 인 것의 단위면적당 체적 또는 화소당 체적을 1로 환산한 것
- 1(70%): CCM 100% 대비 소정의 색상의 발광 강도가 70% 인 것의 단위면적당 체적 또는 화소당 체적을 1로 환산한 것
단위면적은, 제1 색변환부(CC1)와 대향하는 제1 색필터부(CF1)의 대향면의 총 면적으로 정의된다.
화소는, 디스플레이 장치에서, 화면을 구성하는 가장 기본이 되는 단위로 정의된다.
도 2 에서, 색재현율 측정에 사용된 디스플레이 장치(100)는 다음과 같이 구성된다.
1) 제1 색변환부(CC1)
- 제1 격벽(CW1)(Green pixel G)
=> 청색 파장대의 빛을 흡수하고 녹색 파장대의 빛을 여기시키는 녹색 변환물질을 포함하는 것
- 제2 격벽(CW2)(Green pixel R):
=> 녹색 파장대의 빛을 흡수하고 적색 파장대의 빛을 여기시키는 적색 변환물질을 포함하고, 제2 색변환부(CC2)의 적색 발광강도 100 % 대비 60% 인 것( 1 (60%) ) 또는
=> 녹색 파장대의 빛을 흡수하고 적색 파장대의 빛을 여기시키는 적색 변환물질을 포함하고, 제2 색변환부(CC2)의 적색 발광강도 100 % 대비 70 % 인 것( 1 (70%) )
2) 제2 색변환부(CC2)(Red pixel CCM 100%)
- 비패턴의 단일격벽: 적색 변환물질을 포함하고, 적색 발광강도가 100%
3) 광원(LS): 백색광(W)을 출사하는 유기발광다이오드
도 2를 참조하면, 제1 격벽(CW1)과 제2 격벽(CW2)이 교대로 배열된 패턴이 구비된 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2)를 가짐으로써, 디스플레이 장치는, 적색 휘도 100%, 녹색 휘도 90% 내지 101%, Adobe 중첩비 98% 내지 99%, DCI 중첩비 85%, BT2020 중첩비 99% 를 만족할 수 있었다.
한편, 디스플레이 장치(100)에서, 색변환층(CC)은, 화소(PX)와 중첩되게 배치되며, 이 경우, 제1 색변환부(CC1), 제2 색변환부(CC2)는 각각 제1 부화소(S-PX1), 제2 부화소(S-PX2)와 중첩되게 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 장치(100)에서, 제1 색변환부(CC1)는, 제1 부화소(S-PX1)에 대응되는 면적을 가질 수 있고, 제2 색변환부(CC2)는 제2 부화소(S-PX2)에 대응되는 면적을 가질 수 있다.
이 때, 화소(PX)당 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들 중 어느 하나의 총 체적은, 화소(PX)당 제2 색변환부(CC2)의 총 체적에 비해 작다. 또한, 단위면적당 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들 중 어느 하나의 총 체적은, 단위면적당 제2 색변환부(CC2)의 총 체적에 비해 작다.
한편, 각 부화소(S-PX1, S-PX1, S-PX3) 영역의 면적이 실질적으로 동일하고, 각 색변환층(CC)의 높이가 실질적으로 동일한 경우, 체적비는 면적비와 같을 수 있다.
색상 변환 필터 기판(10)은, 하기 식 (1) 을 만족할 수 있다:
Figure 112017095007812-pat00015
식(1)
상기 식 (1) 에서, A1은 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들 중 어느 하나에서의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다. 상기 식 (1) 에서, A2는 제2 색변환부(CC2)에서의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다.
또한, 색상 변환 필터 기판(10)은 상기 식 (1)을 만족하고, 하기 식 (2) 내지 (7) 중 어느 하나를 더 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00016
식(2)
Figure 112017095007812-pat00017
식(3)
Figure 112017095007812-pat00018
식(4)
Figure 112017095007812-pat00019
식(5)
Figure 112017095007812-pat00020
식(6)
Figure 112017095007812-pat00021
식(7)
상기 식 (2) 내지 식 (7) 에서, 각각, B1은 상기 단위면적당 제1 격벽(CW1)들의 총 체적이다. 상기 식 (2) 내지 식 (7) 에서, 각각, B2는 단위면적당 제2 격벽(CW2)들의 총 체적이다.
또한, 디스플레이 장치(100)는, 하기 식 (1) 을 만족할 수 있다:
Figure 112017095007812-pat00022
식(1)
상기 식 (1) 에서, A1은 제1 격벽(CW1)들과 제2 격벽(CW2)들 중 어느 하나에서의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다. 상기 식 (1) 에서, A2는 제2 색변환부(CC2)에서의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다.
예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 상기 식 (1)을 만족하고, 하기 식 (I) 내지 (VI) 중 어느 하나를 더 만족할 수 있다.
Figure 112017095007812-pat00023
식(I)
Figure 112017095007812-pat00024
식(II)
Figure 112017095007812-pat00025
식(III)
Figure 112017095007812-pat00026
식(IV)
Figure 112017095007812-pat00027
식(V)
Figure 112017095007812-pat00028
식(VI)
상기 식 (I) 내지 상기 식 (VI) 에서, 각각, B1은 화소(PX)당 상기 제1 격벽(CW1)들의 총 체적이다. 상기 식 (I) 내지 상기 식 (VII) 에서, 각각, B2는 화소(PX)당 상기 제2 격벽(CW2)들의 총 체적이다.
예를 들어, 색변환층(CC)은 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2) 만으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 색필터층(CF)이 제1 색필터부(CF1)와 제2 색필터부(CF2)에 비해 단파장대의 빛을 출사하는 제3 색필터부(CF3)를 구비한 경우, 색변환층(CC)은, 제1 색필터부(CF1)에 대응되는 제1 색변환부(CC1)와 제2 색필터부(CF2)에 대응되는 제2 색변환부(CC2) 만으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제3 색필터부(CF3) 상에는, 어떠한 임의의 색변환부가 배치되지 않을 수 있다.
색변환층(CC)은, 색변환 물질과 감광성 수지 등을 포함하는 전구체 물질을 이용하여 포토리소그라피 공정 등을 통해 형성될 수 있고, 포토리소그라피 공정 등을 통해 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2)는 색필터층(CF) 상에서 서로 이격되게 배열되도록 패턴닝될 수 있다.
예를 들어, 제2 격벽(CW2)들과 제2 색변환부(CC2)를 하나의 마스크를 사용하여 동시에 패터닝한 뒤, 제1 격벽(CW1)들을 제2 격벽(CW2)들의 사이에 패터닝하는 방식으로 제1 색변환부(CC1)에 구비된 패턴을 제작할 수 있다.
색필터층(CF)은, 기판(SUB)과 색변환층(CC)의 사이에 개재된 소자이며, 제1 색필터부(CF1), 제2 색필터부(CF2)를 포함할 수 있다.
제1 색필터부(CF1)는 제1 색변환부(CC1)와 중첩되게 배치되며, 제2 색필터부(CF2)는 제2 색변환부(CC2)와 중첩되게 배치된다. 또한, 색필터층(CF)은, 디스플레이 장치(100)의 화소(PX)와 중첩되게 배치되며, 이 경우, 제1 색필터부(CF1), 제2 색필터부(CF2)는 각각 제1 부화소(S-PX1), 제2 부화소(S-PX2)와 중첩되게 배치될 수 있다.
제1 색필터부(CF1)는, 제1 색변환부(CC1)와 중첩되는 영역에 배치되며, 제1 색변환부(CC1)를 경유한 빛 중에서, 소정 색상의 파장대의 빛만을 선택적으로 투과시키고, 다른 색상의 파장대의 빛을 모두 흡수할 수 있다. 제1 색필터부(CF1)는 이와 중첩되게 배치된 제1 색변환부(CC1)에서 출사된 파장대의 빛을 선택적으로 투과시키는 것이 바람직하다.
제2 색필터부(CF2)는, 제2 색변환부(CC2)와 중첩되는 영역에 배치되며, 제2 색변환부(CC2)를 경유한 빛 중에서, 소정 색상의 파장대의 빛만을 선택적으로 투과시키고, 다른 색상의 파장대의 빛을 모두 흡수할 수 있다. 제2 색필터부(CF2)는, 제1 색필터부(CF1)와 상이한 색상의 파장대의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 제2 색필터부(CF2)는 이와 중첩되게 배치된 제2 색변환부(CC2)에서 출사된 파장대의 빛을 선택적으로 투과시키는 것이 바람직하다.
예를 들어, 제1 색필터부(CF1)가 녹색 파장대의 빛 만을 선택적으로 투과시키고, 청색 파장대의 빛 및/또는 적색 파장대의 빛을 모두 흡수하는 녹색 필터부일 수 있고, 이 경우, 제2 색필터부(CF2)는 적색 파장대의 빛 만을 선택적으로 투과시키고, 청색 파장대의 빛 및/또는 녹색 파장대의 빛을 모두 흡수하는 적색 필터부일 수 있다.
제1 색변환부(CC1)가 녹색 변환부인 때, 제1 색필터부(CF1)는 녹색 필터부일 수 있고, 제2 색변환부(CC2)가 적색 변환부인 때, 제2 색필터부(CF2)는 적색 필터부일 수 있다.
제1 색필터부(CF1)와 제2 색필터부(CF2)가 전술한 예와 같이, 적색 필터부, 녹색 필터부로 각각 한정되는 것은 아니며, 반대의 경우도 가능하다. 다시 말하면, 제1 색변환부(CC1)가 적색 변환부인 때, 제1 색필터부(CF1)는 적색 필터부일 수 있고, 제2 색변환부(CC2)가 녹색 변환부인 때, 제2 색필터부(CF2)는 녹색 필터부일 수도 있다.
색필터층(CF)은, 소정의 패턴을 가지며, 예를 들어, 제1 색필터부(CF1)와 제2 색필터부(CF2)가, 스트라이프형, 모자이크형, 델타형 등의 소정의 패턴을 가지도록 상호 이격되게 배치될 수 있다.
색필터층(CF)은, 제1 색필터부(CF1) 및 제2 색필터부(CF2) 각각과 상이한 색상을 출사하는 제3 색필터부(CF3)를 더 포함할 수도 있다. 제3 색필터부(CF3)는, 제1 색변환부(CC1)와 제2 색변환부(CC2)에 비해 단파장대의 빛을 출사하는 임의의 색변환부와 중첩되는 영역에 배치될 수도 있다. 이 때, 제3 색필터부(CF3)는, 중첩되게 배치된 임의의 색변환부에서 출사된 파장대의 빛을 선택적으로 투과시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 제3 색필터부(CF3)의 하부에 어떠한 임의의 색변환부가 배치되지 않을 수도 있다.
색필터층(CF)은, 디스플레이 장치(100)의 화소(PX)와 중첩되게 배치되며, 이 경우, 제1 색필터부(CF1), 제2 색필터부(CF2), 제3 색필터부(CF3)는 각각 제1 부화소(S-PX1), 제2 부화소(S-PX2), 제3 부화소(S-PX3)와 중첩되게 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 색필터부(CF1)가 녹색 파장대의 빛 만을 선택적으로 투과시키고, 청색 파장대의 빛 및/또는 적색 파장대의 빛을 모두 흡수하는 녹색 필터부일 수 있고, 이 경우, 제2 색필터부(CF2)는 적색 파장대의 빛 만을 선택적으로 투과시키고, 청색 파장대의 빛 및/또는 녹색 파장대의 빛을 모두 흡수하는 적색 필터부일 수 있으며, 이 경우, 제3 색필터부(CF3)가 청색 파장대의 빛 만을 선택적으로 투과시키고, 녹색 파장대의 빛 및/또는 적색 파장대의 빛을 모두 흡수하는 청색 필터부일 수 있다. 전술한 예에서, 제3 색필터부(CF3)가 청색 필터부인 때, 광원(LS)으로부터 출사된 백색광(W)은, 어떠한 임의의 색변환부를 경유하지 않고, 제3 색필터부(CF3)로 입사할 수도 있다.
색필터층(CF)의 제작방법은, 특별히 제한되지 않는다. 색필터층(CF)은, 예를 들어, 하기의 1) 내지 5)의 공정을 통해 제작될 수 있다.
1) 기판 상에 소정의 색소(예를 들어, 적색필터 형성 시에는 적색 안료, 녹색필터 형성 시에는 녹색 안료, 청색필터 형성 시에는 청색 안료 등), 감광성 수지 및 단파장 흡수 광개시제를 포함하는 코팅액을 도포하여 도포막을 형성하는 코팅공정,
2) 광 투과부가 구비된 마스크를 이용하여 도포막의 일부분을 선택적으로 노광하는 노광공정,
3) 노광공정 후 도포막을 소정의 온도에서 베이킹하는 프리-베이킹 공정
4) 현상액을 이용하여 빛에 노출되지 않은 도포막의 비노광 영역을 제거하여 소정의 색필터 패턴을 형성하는 현상 공정,
5) 소정의 색필터 패턴을 다시 소정의 온도에서 베이킹하는 포스트-베이킹 공정
적색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 7, C.I. 피그먼트 레드 9, C.I. 피그먼트 레드 14, C.I. 피그먼트 레드 41, C.I. 피그먼트 레드 81, C.I. 피그먼트 레드 97, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 123, C.I. 피그먼트 레드 146, C.I. 피그먼트 레드 149, C.I. 피그먼트 레드 155, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 168, C.I. 피그먼트 레드 169, C.I. 피그먼트 레드 176, C.I. 피그먼트 레드 178, C.I. 피그먼트 레드 180, C.I. 피그먼트 레드 184, C.I. 피그먼트 레드 185, C.I. 피그먼트 레드 187, C.I. 피그먼트 레드 192, C.I. 피그먼트 레드 200, C.I. 피그먼트 레드 220, C.I. 피그먼트 레드 223, C.I. 피그먼트 레드 224, C.I. 피그먼트 레드 226, C.I. 피그먼트 레드 227, C.I. 피그먼트 레드 228, C.I. 피그먼트 레드 240, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 246, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 레드 264, C.I. 피그먼트 레드 270, C.I. 피그먼트 레드 272, C.I. 피그먼트 레드 273, C.I. 피그먼트 레드 276 또는 C.I. 피그먼트 레드 277 등을 들 수 있다.
녹색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 그린 7 또는 C.I. 피그먼트 그린 PG36 등의 프탈로시아닌계 화합물을 들 수 있다.
청색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 블루 15, C.I. 피그먼트 블루 15:1, C.I. 피그먼트 블루 15:2, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 16, C.I. 피그먼트 블루 22, C.I. 피그먼트 블루 60, 또는 C.I. 피그먼트 블루 64 등을 들 수 있다.
감광성 수지의 예로는, 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성의 치환기를 갖는 선상 고분자에 이소시아네이트기, 알데히드기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 (메트)아크릴 화합물, 신남산을 반응시켜, (메트)아크릴로일기, 스티릴기 등의 광 가교성기를 선상 고분자에 도입한 수지 또는 스티렌-무수 말레산 공중합물이나 α-올레핀-무수 말레산 공중합물 등의 산 무수물을 포함하는 선상 고분자를 히드록시알킬(메트)아크릴레이트 등의 수산기를 갖는 (메트)아크릴 화합물에 의해 하프 에스테르화한 수지 등을 들 수 있다.
단파장 흡수 광개시제의 예로는, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 광 중합 개시제, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤디디메틸케탈 등의 벤조인계 광 중합 개시제, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드 등의 벤조페논계 광 중합 개시제, 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤계 광 중합 개시제, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 광 중합 개시제, 보레이트계 광 중합 개시제, 카르바졸계 광 중합 개시제, 이미다졸계 광 중합 개시제 등을 들 수 있다.
기타, 1) 코팅공정에 사용되는 코팅액에는, 색소 분산제, 계면 활성제 등이 첨가제로서 더 포함될 수 있다.
기판(SUB)은, 색필터층(CF)과 색변환층(CC)이 차례대로 적층되는 색상 변환 필터 기판(10)의 기저층이며, 가시광선을 투과시킬 수 있는 투광성 소자로, 그 재질은 용도 또는 공정에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)은, 유리기판, 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있으며, 평판 디스플레이, 곡면 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 등의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다.
투명 플라스틱 기판을 구성하는 고분자의 예로는, 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terepthalate: PET), 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate: PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드, 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate: CAT or TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등을 들 수 있으나, 이들만으로 제한되지 않는다.
색상 변환 필터 기판(10)은 기판(SUB) 상에 배치된 차광 패턴(BM)을 더 포함할 수 있다. 차광 패턴(BM)은, 디스플레이 장치의 화소(PX)를 정의하는 게이트 전극(미도시), 데이터 전극(미도시) 등과 중첩되게 배치될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 임의의 단면 상에서, 각 색필터부들(CF1, CF2,CF3)의 사이에 배치될 수 있다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치(100)의 일 실시예(101)를 도시한다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(101)는, 제1 격벽(CW1)들이 1종의 색 변환물질을 포함할 수 있고, 제2 격벽(CW2)들과 제2 변환부가 각각 2종의 색 변환물질들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 1 종의 색 변환물질은 청색광(B)을 흡수하고 녹색광(G)을 여기시키는 녹색 변환물질(P1)일 수 있고, 2 종의 색 변환물질들은 중, 하나는 녹색 변환물질(P1)일 수 있으며, 다른 하나는, 녹색광(G)을 흡수하고 적색광(R)을 여기시키는 적색 변환물질(P2)일 수 있다.
관련하여, 색상 변환 필터 기판(10)은, 녹색 변환부(CC1)와 적색 변환부(CC2)를 포함하고, 녹색 변환부(CC1)에는, 청색광(B)을 흡수하고 녹색광(G)을 여기시키는 제1 격벽(CW1)들과 청색광(B)과 녹색광(G)을 흡수하고 적색광(R)을 여기시키는 제2 격벽(CW2)들이 교대로 배치된 패턴이 구비될 수 있고, 적색 색변환부(CC2)에는, 녹색광(G)과 청색광(B)을 모두 흡수하고, 적색광(R)을 여기시키는 단일 격벽이 구비될 수 있다.
이 경우, 색상 변환 필터 기판(10)은, 적색광(R)과 녹색광(G)의 중간 파장대의 빛을 흡수하여, 녹색광(G)과 적색광(R)의 색순도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 녹색광(G)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
표 1은, 녹색 변환부(CC1)가, 청색광(B)을 흡수하고 녹색광(G)을 여기시키는 제1 격벽(CW1)들과, 청색광(B)과 녹색광(G)을 흡수하고 적색광(R)을 여기시키는 제2 격벽(CW2)들이 교대로 배치된 패턴을 포함하고, 적색 색변환부(CC2)가, 녹색광(G)과 청색광(B)을 모두 흡수하고, 적색광(R)을 여기시키는 단일 격벽으로 구성된 색상 변환 필터 기판(10)을 가진 디스플레이 장치(CASE 1)의, 적색, 녹색, 청색의 휘도 측정결과이다.
이 때, 녹색 변환부(CC1) 상에는 녹색 필터부(CF1)가 배치되고, 적색 변환부(CC2) 상에는 적색 필터부(CF2)가 배치되며, 광원(LS)은 백색광(W)을 출사하고, 광원(LS)에서 출사된 백색광(W)은, 색변환부를 경유하지 않고, 청색 필터부(CF3)로 입사되었다.
표 2는, CASE 1의 디스플레이 장치(101)의 색재현율을 측정한 결과이다.
적색 휘도 녹색 휘도 청색 휘도
CASE 1 100% 100% 100%
Adobe 중첩비 DCI 중첩비 BT2020 중첩비
CASE 1 99% 99% 85%
표 3은, 녹색 변환부(CC1)에, 청색광(B)과 녹색광(G)을 흡수하고 적색광(R)을 여기시키는 제2 격벽(CW2)들 만이 구비되고, 적색 색변환부(CC2)에는, 녹색광(G)과 청색광(B)을 모두 흡수하고, 적색광(R)을 여기시키는 단일 격벽이 구비된 색상 변환 필터 기판(10)을 가진 대조군 디스플레이 장치(CASE 2)에서의, 적색, 녹색, 청색의 휘도 측정결과이다.
이 때, 녹색 변환부(CC1) 상에는 녹색 필터부(CF1)가 배치되고, 적색 변환부(CC2) 상에는 적색 필터부(CF2)가 배치되며, 광원(LS)은 백색광(W)을 출사하고, 광원(LS)에서 출사된 백색광(W)은, 색변환부를 경유하지 않고, 청색 필터부(CF3)로 직접 입사되었다.
표 4는, CASE 2의 대조군 디스플레이 장치의 색재현율을 측정한 결과이다.
적색 휘도 녹색 휘도 청색 휘도
CASE 2 100% 77% 100%
Adobe 중첩비 DCI 중첩비 BT2020 중첩비
CASE 2 99% 99% 85%
상기 표 1 내지 4에 나타난 비교실험 결과를 참조하면, 도 3의 디스플레이 장치(CASE 1)은, 대조군 디스플레이 장치(CASE 2)에 비해 녹색 휘도를 현저히 향상시킬 수 있었다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치(100)의 다른 실시예(102)를 도시한다.
이하에서는, 도 4에 도시된 디스플레이 장치(102)와 도 3에 도시된 디스플레이 장치(101)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 4의 디스플레이 장치(102)는, 제1 격벽(CW1)들이 1종의 녹색 변환물질(P1)을 포함하고, 제2 격벽(CW2)들과 제2 색변환부(CC2)가 1종의 적색 변환물질(P2)을 포함하고 있는 점에서, 도 3의 디스플레이 장치(101)와 차이가 있다.
도 3의 디스플레이 장치(101)는, 제1 격벽(CW1)들이 1종의 녹색 변환물질(P1)을 포함하고, 제2 격벽(CW2)들과 제2 변환부가 각각 1종의 녹색 변환물질(P1)과 1종의 적색 변환물질(P2)을 포함하고 있다.
도 5는 도 1의 디스플레이 장치(100)의 다른 실시예(103)를 도시한다.
이하에서는, 도 5에 도시된 디스플레이 장치(103)와 도 4에 도시된 디스플레이 장치(102)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 5의 디스플레이 장치(103)는, 제2 색변환부(CC2)가 1종의 녹색 변환물질(P1)과 1종의 적색 변환물질(P2)을 포함하고 있는 점에서, 도 4의 디스플레이 장치(102)와 차이가 있다.
도 4의 디스플레이 장치(102)는, 제1 격벽(CW1)들이 1종의 녹색 변환물질(P1)을 포함하고, 제2 격벽(CW2)들과 제2 색변환부(CC2)가 1종의 적색 변환물질(P2)을 포함하고 있다.
도 6은 도 3의 디스플레이 장치(102)의 일 변형례(104)를 도시한다.
이하에서는, 도 6에 도시된 디스플레이 장치(104)와 도 3에 도시된 디스플레이 장치(101)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 6의 디스플레이 장치(104)는, 제1 격벽(CW1)들이 제2 격벽(CW2)들에 비해 돌출되어 있는 점에서, 도 3의 디스플레이 장치(101)와 차이가 있다. 도 3의 디스플레이 장치(101)는, 제1 격벽(CW1)들이 제2 격벽(CW2)들과 실질적으로 동일한 높이로 형성된다.
제1 격벽(CW1)들이 제2 격벽(CW2)들에 비해 돌출되도록 설계하는 것에 의해, 제1 격벽들(CW1)에서 출사되는 파장대의 빛의 색순도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 3의 디스플레이 장치(101)의 다른 변형례(105)를 도시한다.
이하에서는, 도 7에 도시된 디스플레이 장치(105)와 도 6에 도시된 디스플레이 장치(104)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 7의 디스플레이 장치(105)는, 제1 색변환부(CC1)가, 제1 격벽(CW1)들 중 적어도 하나로부터 연장된 커버막(CN)을 더 포함하는 점에서, 도 6의 디스플레이 장치(104)와 차이가 있다. 도 7의 디스플레이 장치(105)에서, 커버막은, 제2 격벽(CW2)들의 일부 상에 배치된다.
제1 격벽(CW1)들이 제2 격벽(CW2)들에 비해 돌출되도록 하고, 제2 격벽(CW2) 상의 일부에 커버막(CN)을 형성하는 것에 의해, 제1 격벽들(CW1)에서 출사되는 파장대의 빛의 색순도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 3의 디스플레이 장치(101)의 또 다른 변형례(106)를 도시한다.
이하에서는, 도 8에 도시된 디스플레이 장치(106)와 도 7에 도시된 디스플레이 장치(105)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 8의 디스플레이 장치(106)는, 커버막(CN)이, 제2 격벽(CW2)들의 전부 상에 배치된 점에서, 도 7의 디스플레이 장치(105)와 차이가 있다.
제1 격벽(CW1)들이 제2 격벽(CW2)들에 비해 돌출되도록 하고, 제2 격벽(CW2) 상의 전부에 커버막(CN)을 형성하는 것에 의해, 제1 격벽들(CW1)에서 출사되는 파장대의 빛의 색순도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 개시된 내용들을 조합하여 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 101, 102, 103, 104, 105, 106: 디스플레이 장치
SUB: 기판
CF: 색필터층
CC: 색변환층 CW: 격벽
BM: 차광 패턴
P1, P2: 색변환 물질
CN: 커버막
PX: 화소
S-PX: 부화소

Claims (20)

  1. 녹색광을 출사하는 제1 색필터부, 적색광을 출사하는 제2 색필터부 및 청색광을 출사하는 제3 색필터부를 포함하는 색필터층;
    상기 제1 색필터부 상에 배치된 제1 색변환부; 및
    상기 제2 색필터부 상에 단일 격벽으로 배치되고, 적어도 적색 변환물질을 포함하는 제2 색변환부;를 포함하고,
    상기 제1 색변환부는 녹색 변환물질이 포함된 제1 격벽들, 및 상기 제1 격벽들의 사이에 배치되고 적어도 적색 변환물질이 포함된 제2 격벽들을 포함하되,
    상기 제2 격벽들의 각각의 측면은 상기 제1 격벽들의 측면과 접촉하여 배치되는,
    색상 변환 필터 기판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 색변환부는 녹색 변환물질을 더 포함하여 상기 녹색광과 상기 적색광 사이의 파장영역대의 빛을 흡수하는,
    색상 변환 필터 기판.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부와 마주하는 상기 제1 색필터부의 대향면의 총 면적을 단위면적으로 정의할 때, 상기 단위면적당 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 총 체적이, 상기 단위면적당 상기 제2 색변환부의 총 체적에 비해 작은,
    색상 변환 필터 기판.
  4. 제3 항에 있어서,
    하기 식 (1)을 만족하는 색상 변환 필터 기판:
    Figure 112017095007812-pat00029
    식(1)
    상기 식 (1)에서,
    A1은 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이며,
    A2는 상기 제2 색변환부의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다.
  5. 제4 항에 있어서,
    하기 식 (2)를 더 만족하는 색상 변환 필터 기판:
    Figure 112017095007812-pat00030
    식(2)
    상기 식 (2)에서,
    B1은 상기 단위면적당 상기 제1 격벽들의 총 체적이며,
    B2는 상기 단위면적당 상기 제2 격벽들의 총 체적이다.
  6. 제5 항에 있어서,
    하기 식 (3) 내지 식 (7) 중 어느 하나를 더 만족하는 색상 변환 필터 기판:
    Figure 112017095007812-pat00031
    식(3)
    Figure 112017095007812-pat00032
    식(4)
    Figure 112017095007812-pat00033
    식(5)
    Figure 112017095007812-pat00034
    식(6)
    Figure 112017095007812-pat00035
    식(7)
    상기 식 (3) 내지 식 (7)에서, 각각
    B1은 상기 단위면적당 상기 제1 격벽들의 총 체적이며,
    B2는 상기 단위면적당 상기 제2 격벽들의 총 체적이다.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 격벽들 중 적어도 하나가 상기 제2 격벽들에 비해 돌출된,
    색상 변환 필터 기판.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 격벽들 중 적어도 하나는 상기 제2 격벽들에 비해 돌출되며,
    상기 제1 색변환부는, 상기 제1 격벽들 중 적어도 하나로부터 연장되어 상기 제2 격벽들의 적어도 일부 상에 배치된 커버막을 더 포함하는,
    색상 변환 필터 기판.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부는 상기 제2 색필터부에서 출사되는 빛에 비해 단파장의 빛을 흡수하고, 상기 제2 색필터부에서 출사되는 빛을 여기시키는,
    색상 변환 필터 기판.
  11. 제1 색상을 출사하는 제1 색필터부, 상기 제1 색필터부와 상이한 제2 색상을 출사하는 제2 색필터부 및 상기 제1색상 및 제2색상과 상이한 제3 색상을 출사하는 제3 색필터부를 포함하는 색필터층; 상기 제1 색필터부 상에 배치된 제1 색변환부; 및 상기 제1 색변환부와 상이한 제2 색상을 출사하고 상기 제2 색필터부 상에 배치된 제2 색변환부;를 포함하고, 상기 제1 색변환부는 상기 제1 색상의 제1 색 변환물질이 포함된 제1 격벽들, 및 상기 제1 격벽들의 사이에 배치되고, 상기 제1 색상의 제1 색 변환물질 및 상기 제2 색상의 제2색 변환물질을 포함하여 상기 제1 색상과 상기 제2 색상 사이의 파장영역대의 빛을 흡수하는 제2 격벽들을 포함하되, 상기 제2 격벽들의 각각의 측면은 상기 제1 격벽들의 측면과 접촉하여 배치되는, 색상 변환 필터 기판; 및
    상기 색상 변환 필터 기판으로 백색광을 출사하는 광원;을 포함하고,
    상기 제2 색변환부는 적어도 상기 제2 색상의 제2 색 변환물질을 포함하는 단일 격벽으로 구성되며,
    화소당 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 총 체적이, 상기 화소당 상기 제2 색변환부의 총 체적에 비해 작은,
    디스플레이 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    하기 식 (1)을 만족하는 디스플레이 장치:
    Figure 112017095007812-pat00036
    식(1)
    상기 식 (1)에서,
    A1은 상기 제1 격벽들과 상기 제2 격벽들 중 어느 하나의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이며,
    A2는 상기 제2 색변환부의 615 nm 내지 670 nm 의 파장대의 빛의 발광강도이다.
  13. 제12 항에 있어서,
    하기 식 (I)를 더 만족하는 디스플레이 장치:
    Figure 112017095007812-pat00037
    식(I)
    상기 식 (I)에서,
    B1은 상기 화소당 상기 제1 격벽들의 총 체적이며,
    B2는 상기 화소당 상기 제2 격벽들의 총 체적이다.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 색필터부는 제1 부화소와 중첩되게 배치되고,
    상기 제2 색필터부는 제2 부화소와 중첩되게 배치되며,
    상기 제3 색필터부는 제3 부화소와 중첩되게 배치되고,
    상기 제1 색변환부는 상기 제2 색필터부에서 출사되는 빛에 비해 단파장의 빛을 흡수하고, 상기 제2 색필터부에서 출사되는 빛을 여기시키는,
    디스플레이 장치.
  15. 삭제
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 색변환부는 상기 제1 색상의 제1 색 변환물질을 더 포함하여 상기 제1 색상과 상기 제2 색상 사이의 파장영역대의 빛을 흡수하는 디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격벽들은 녹색 변환물질을 더 포함하는 색상 변환 필터 기판.
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽은 교대로 배열된 색상 변환 필터 기판.
  20. 제1 색상을 출사하는 제1 색필터부, 상기 제1 색필터부와 상이한 제2 색상을 출사하는 제2 색필터부 및 상기 제1 색상 및 제2 색상과 상이한 제3 색상을 출사하는 제3 색필터부를 포함하는 색필터층;
    상기 제1 색필터부 상에 배치된 제1 색변환부; 및
    상기 제2 색필터부 상에 단일 격벽으로 배치되고, 적어도 제2 색상의 색 변환물질을 포함하는 제2 색변환부를 포함하고,
    상기 제1 색변환부는 상기 제1 색상의 파장대의 빛에 비해 단파장대의 빛을 흡수하여 상기 제1 색상의 빛을 여기시키는 색 변환물질을 포함하고 상호 이격하여 배치된 제1 격벽들, 및 상기 제1 격벽들 사이에 배치되고 상기 제1 색상과 상기 제2 색상 사이의 파장영역대의 빛을 흡수하는 색 변환물질을 포함하는 제2 격벽들을 포함하되,
    상기 제2 격벽들의 각각의 측면은 상기 제1 격벽들의 측면과 접촉하여 배치되는,색상 변환 필터 기판.
KR1020170125798A 2017-09-28 2017-09-28 색상 변환 필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 KR102513834B1 (ko)

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