KR102534437B1 - 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터 구조는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역, 및 청색 서브 픽셀 영역을 형성하는 복수의 격벽; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 적색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제1 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 적색 양자점 컬러 필터; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 녹색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제2 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 양자점 컬러 필터; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 청색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제3 청색 광을 산란시키는 산란층; 상기 적색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 적색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제1 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제1 하부 분산형 브래그 반사층(DBR; Distributed Bragg Reflection layer); 및 상기 녹색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 녹색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제2 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제2 하부 분산형 브래그 반사층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 사용되는 양자점의 양을 감소시킴으로써 제조 비용을 낮출 수 있는 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 핸드폰, 컴퓨터, 및 자동차 등에 디스플레이 장치가 널리 적용됨에 따라, 발광 효율 및 색 재현성이 우수한 양자점 컬러 필터를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 제조, 연구, 및 개발도 많이 행해지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다. 도 1을 참조하여, 양자점 컬러 필터 구조(100)는 투명 기판(110), 복수의 격벽(120; 120a, 120b, 120c, 120d), 적색 양자점 컬러 필터(130R), 녹색 양자점 컬러 필터(130G), 산란층(140), 적색 흡수형 컬러 필터(150R), 녹색 흡수형 컬러 필터(150G), 및 청색 흡수형 컬러 필터(150B)를 포함한다.
이러한 종래 기술에 따른 양자점 컬러 필터 구조(100)는 청색 광을 적색 광 또는 녹색 광으로 변환하기 위해서 적색 양자점 컬러 필터(130R) 및 녹색 양자점 컬러 필터(130G)의 두께가 각각 6 ㎛ 이상이어야 하고, 특히, 90% 이상의 광 변환을 위해서 적색 양자점 컬러 필터(130R) 및 녹색 양자점 컬러 필터(130G)의 두께가 각각 10 ㎛ 이상이 될 필요가 있다. 그런데, 양자점(131R, 131G)은 g 당 $5~20 정도로 상당히 비싼 가격을 가지며, 양자점 컬러 필터(130R, 130G) 내의 양자점 함량은 약 20~50 중량%로 상당히 높다. 또한, 양자점 컬러 필터(130R, 130G)의 두께를 감소시키면, 청색 광이 양자점 컬러 필터(130R, 130G)를 투과하므로 색 재현성이 불량해진다.
따라서, 종래 기술에 따른 양자점 컬러 필터 구조(100)는, 단가가 높은 양자점(131R, 131G)의 양을 감소시키는 데에 한계가 있기 때문에, 제조 비용을 감소시키는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 사용되는 양자점의 양을 감소시킴으로써 제조 비용을 낮출 수 있는 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 양자점 컬러 필터의 두께를 감소시키더라도 색 재현성이 불량해지는 것을 방지할 수 있는 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예의 제1 특징에 따르면, 양자점 컬러 필터 구조는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀(sub-pixel) 영역, 녹색 서브 픽셀 영역, 및 청색 서브 픽셀 영역을 형성하는 복수의 격벽; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 적색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제1 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 적색 양자점 컬러 필터; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 녹색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제2 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 양자점 컬러 필터; 상기 투명 기판의 상부 중 상기 청색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제3 청색 광을 산란시키는 산란층; 상기 적색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 적색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제1 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제1 하부 분산형 브래그 반사층(DBR; Distributed Bragg Reflection layer); 및 상기 녹색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 녹색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제2 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제2 하부 분산형 브래그 반사층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예의 제2 특징에 따르면, 디스플레이 장치는 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역, 및 청색 서브 픽셀 영역을 형성하는 복수의 격벽, 상기 투명 기판의 상부 중 상기 적색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제1 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 적색 양자점 컬러 필터, 상기 투명 기판의 상부 중 상기 녹색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제2 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 양자점 컬러 필터, 상기 투명 기판의 상부 중 상기 청색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제3 청색 광을 산란시키는 산란층, 상기 적색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 적색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제1 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제1 하부 분산형 브래그 반사층, 및 상기 녹색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되어 상기 녹색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제2 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제2 하부 분산형 브래그 반사층을 포함하는 양자점 컬러 필터 구조; 상기 양자점 컬러 필터 구조의 적색 양자점 컬러 필터의 상부에 배치되어 제1 청색 광을 방사하는 제1 발광 소자; 상기 양자점 컬러 필터 구조의 녹색 양자점 컬러 필터의 상부에 배치되어 제2 청색광을 방사하는 제2 발광 소자; 상기 양자점 컬러 필터 구조의 산란층의 상부에 배치되어 제3 청색광을 방사하는 제3 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 사용되는 양자점의 양을 감소시킴으로써 제조 비용을 낮출 수 있다.
2. 양자점 컬러 필터의 두께를 감소시키더라도 색 재현성이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 제1 하부 분산형 브래그 반사층의 확대 단면도이다.
도 3은 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조와 관련하여, 하부 분산형 브래그 반사층 및 상부 분산형 브래그 반사층에 입사되는 광의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조를 구비하는 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 7은, 실험예의 시료 3(실시예) 및 시료 4(비교예)에 대하여, 450nm의 청색 광을 입사시켰을 때, 그대로 투과되거나 다른 파장의 광으로 변환되어 출력되는 광의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 1은 종래 기술에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 제1 하부 분산형 브래그 반사층의 확대 단면도이다.
도 3은 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조와 관련하여, 하부 분산형 브래그 반사층 및 상부 분산형 브래그 반사층에 입사되는 광의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조를 구비하는 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 7은, 실험예의 시료 3(실시예) 및 시료 4(비교예)에 대하여, 450nm의 청색 광을 입사시켰을 때, 그대로 투과되거나 다른 파장의 광으로 변환되어 출력되는 광의 세기를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 양자점 컬러 필터 구조 및 이를 구비하는 디스플레이 장치의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 제1 하부 분산형 브래그 반사층의 확대 단면도이며, 도 3은 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조의 단면도이며, 도 5는, 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조와 관련하여, 하부 분산형 브래그 반사층 및 상부 분산형 브래그 반사층에 입사되는 광의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200)를 설명하면 다음과 같다.
양자점 컬러 필터 구조(200)는 투명 기판(210), 복수의 격벽(220), 적색 양자점 컬러 필터(230R), 녹색 양자점 컬러 필터(230G), 산란층(240), 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R), 및 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)을 포함한다. 또한, 양자점 컬러 필터 구조(200)는 적색 흡수형 컬러 필터(250R), 녹색 흡수형 컬러 필터(250G), 및 청색 흡수형 컬러 필터(250B)를 더 포함할 수 있다.
투명 기판(210)은, 예를 들어, 복수의 격벽(220)과 같은 양자점 컬러 필터 구조(200)의 구성요소들을 지지하는 기판으로서, 각각의 서브 픽셀(RSP, GSP, BSP)로부터 발생된 광이 투과되도록 투명한 재질로 구현될 수 있다. 투명 기판(210)은 유리 기판일 수 있다.
복수의 격벽(220)은 투명 기판(210) 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀 영역(RSP), 녹색 서브 픽셀 영역(GSP), 및 청색 서브 픽셀 영역(BSP)을 형성한다. 이러한 적색 서브 픽셀 영역(RSP), 녹색 서브 픽셀 영역(GSP), 및 청색 서브 픽셀 영역(BSP)을 포함하는 3개의 서브 픽셀 영역이 하나의 픽셀을 형성한다.
적색 양자점 컬러 필터(230R)는 투명 기판(210)의 상부 중 적색 서브 픽셀 영역(RSP)에 위치하여 제1 청색 광(BL1)을 적색 광으로 변환시키는 양자점 컬러 필터이다. 적색 양자점 컬러 필터(230R)는 폴리머 매트릭스(polymer matrix; 233R) 내에 분산된 제1 양자점(231R) 및 산란체(232R)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "투명 기판(210)의 상부에 위치하는" 구성은 "투명 기판(210) 상에 직접 위치하는" 구성 및/또는 "투명 기판(210)과의 사이에 다른 구성요소를 개재하여 위치하는" 구성을 포함할 수 있다. 마찬가지로, "적색 양자점 컬러 필터(230R)의 상부에 위치하는" 구성은 "적색 양자점 컬러 필터(230R) 상에 직접 위치하는" 구성 및/또는 "적색 양자점 컬러 필터(230R)와의 사이에 다른 구성요소를 개재하여 위치하는" 구성을 포함할 수 있고, "녹색 양자점 컬러 필터(230G)의 상부에 위치하는" 구성은 "녹색 양자점 컬러 필터(230G) 상에 직접 위치하는" 구성 및/또는 "녹색 양자점 컬러 필터(230G)와의 사이에 다른 구성요소를 개재하여 위치하는" 구성을 포함할 수 있으며, "산란층(240)의 상부에 위치하는" 구성은 "산란층(240) 상에 직접 위치하는" 구성 및/또는 "산란층(240)과의 사이에 다른 구성요소를 개재하여 위치하는" 구성을 포함할 수 있다.
녹색 양자점 컬러 필터(230G)는 투명 기판(210)의 상부 중 녹색 서브 픽셀 영역(RSP)에 위치하여 제2 청색 광(BL2)을 녹색 광으로 변환시키는 양자점 컬러 필터이다. 녹색 양자점 컬러 필터(230G)는 제2 양자점(231G) 및 산란체(232G)를 포함할 수 있다. 또한, 녹색 양자점 컬러 필터(230G)는 제2 양자점(231G) 및 산란체(232G)가 분산되어 있는 폴리머 매트릭스(233G)를 더 포함할 수 있다.
제1 양자점(231R) 및 제2 양자점(231G)은, 각각, 예를 들어, 코어(core; 도시되지 않음), 코어의 외면에 제공되는 제1 셸(shell; 도시되지 않음), 및 제1 셸의 외면에 제공되는 제2 셸(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 코어는 InP, InGaP, InZnP, InNaP 등의 InP 바탕의 혼합물 조성으로 구현되거나, 또는, CdSe, CdTe 등의 조성으로 구현될 수 있다. 제1 셸은 ZnSe이고 제2 셸은 ZnS인 혼합 조성으로 구현되거나, 또는 제1 셸 및 제2 셸은 각각 ZnSeS 등의 단일 조성으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 양자점(231R) 및 제2 양자점(231G)은, 각각, II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족-VI족 화합물, IV족 화합물, I족-III족-VI족 화합물, I족-II족-IV족-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 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 이루어지는 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 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 GaAlNP, 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. 상기 IV족-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. 상기 I족-III족-VI족 화합물의 예는, CuInSe2, CuInS2, CuInGaSe, CuInGaS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 I족-II족-IV족-VI족 화합물의 예는 CuZnSnSe, CuZnSnS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 제1 청색 광(BL1)을 적색 광으로 변환하기 위한 제1 양자점(231R)의 크기(예를 들어, 입경(粒經))는, 제2 청색 광(BL2)을 녹색 광으로 변환하기 위한 제2 양자점(231G)의 크기보다 클 수 있다.
산란체(232R, 232G)는 예를 들어 황산바륨(BaSo4), 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화아연(ZnO), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
산란층(240)은 투명 기판(210)의 청색 서브 픽셀 영역(BSP)에 위치하여 제3 청색 광(BL3)을 산란시키는 층이다. 산란층(240)은 산란체(242)를 포함할 수 있다. 또한, 산란층(240)은 산란체(232)가 분산되어 있는 폴리머 매트릭스(241)를 더 포함할 수 있다. 산란체(242)는 예를 들어 황산바륨(BaSo4), 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화아연(ZnO), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)은 적색 양자점 컬러 필터(230R)와 투명 기판(210) 사이에 배치되어 적색 양자점 컬러 필터(230R)를 투과한 제1 청색 광(BL1)을 선택적으로 반사시키는 층이다. 본 명세서에 있어서, 분산형 브래그 반사층(DBR; Distributed Bragg Reflection layer)은 브래그 미러(Bragg mirror)로 칭해질 수도 있다.
본 명세서에 있어서, "제1 청색 광(BL1)을 선택적으로 반사시킨다"는 "제1 청색 광(BL1)을 제1 청색 광(BL1)의 파장 이외의 파장을 가진 광보다 높은 반사율로 반사시킨다"를 의미할 수 있고, "제2 청색 광(BL2)을 선택적으로 반사시킨다"는 "제2 청색 광(BL2)을 제2 청색 광(BL2)의 파장 이외의 파장을 가진 광보다 높은 반사율로 반사시킨다"를 의미할 수 있다.
도 2b를 참조하여, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)은 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4) 및 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)이 번갈아 적층된 복수의 하부 서브 반사층(261R, 262R)을 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하여, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)이 제1 청색 광(BL1)을 선택적으로 반사시키는 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)에 입사하는 제1 청색 광(BL1i)은, 굴절율이 서로 다른 매질 간의 경계면에서 광의 굴절(투과)과 반사가 함께 행해진다는 프레넬(Fresnel) 반사 원리에 의해, 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)과 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4) 간의 경계면에서 반사가 행해진다. 입사하는 제1 청색 광(BL1i)과 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)의 입사면에 대한 법선(Lv) 간 각도인 입사각을 θi라고 했을 때, θi = 0°라고 가정한다. 또한, 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)의 굴절율을 nh, 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)의 굴절율을 nl, 제1 청색 광의 파장을 λ라고 가정한다. 이 때, 상대적으로 높은 굴절율 nh를 가진 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)으로부터 상대적으로 낮은 굴절율 nl을 가진 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)으로 입사되어 반사되는 제1 청색 광(BL1r1)은 실질적으로 위상 변화가 없지만, 상대적으로 낮은 굴절율 nl을 가진 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)으로부터 상대적으로 높은 굴절율 nh을 가진 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)으로 입사되어 반사되는 제1 청색 광(BL1r2)은 180°의 위상 반전이 있게 된다.
따라서, 파장 λ를 가진 제1 청색 광(BL1)에 대하여 보강 간섭을 일으키면서 반사시키는 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)의 두께(Th), 및 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)의 두께(Tl)는 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
즉, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)은, 제1 청색 광(BL1)에 대하여 보강 간섭을 일으키면서 반사시킴으로써, 제1 청색 광(BL1)을 선택적으로 반사시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)은 SiNx (1≤x≤1.5) 또는 SiNO를 함유하고, 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)은 SiO2를 함유할 수 있다. 또한, 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)의 굴절율은 1.5 이상 4.0 이하이고 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)의 굴절율은 1.1 이상 3.0 이하이며, 제1 하부 서브 반사층(261R; 261R1~261R4)의 굴절율은 제2 하부 서브 반사층(262R; 262R1~262R4)의 굴절율보다 0.1 이상 높을 수 있다.
제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)은 녹색 양자점 컬러 필터(230G)와 투명 기판(210) 사이에 배치되어 녹색 양자점 컬러 필터(230G)를 투과한 제2 청색 광(BL2)을 선택적으로 반사시키는 층이다.
제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)은, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)과 유사하게, 제1 하부 서브 반사층(261G) 및 제1 하부 서브 반사층(261G)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 하부 서브 반사층(262G)이 번갈아 적층된 복수의 하부 서브 반사층(261G, 262G)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 하부 서브 반사층(261G)은 SiNx (1≤x≤1.5) 또는 SiNO를 함유하고, 제2 하부 서브 반사층(262G)은 SiO2를 함유할 수 있다. 또한, 제1 하부 서브 반사층(261G)의 굴절율은 1.5 이상 4.0 이하이고 제2 하부 서브 반사층(262G)의 굴절율은 1.1 이상 3.0 이하이며, 제1 하부 서브 반사층(261G)의 굴절율은 제2 하부 서브 반사층(262G)의 굴절율보다 0.1 이상 높을 수 있다.
예를 들어, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R) 및 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)은, 각각, 청색 광에 대한 최고 반사율 η1이 80% ≤ η1 ≤ 100%의 범위에 있을 수 있다. 본 명세서에 있어서, "청색 광에 대한 최고 반사율"은 "광의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프(예를 들어, 도 5의 그래프)에서, 청색 광으로 고려되는 파장 범위에서의 반사율의 피크(peak) 값"을 의미할 수 있다.
제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R) 및 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)은, 각각, 예를 들어, 총 4개 내지 40개의 하부 서브 반사층(261R, 262R; 261G, 262G)을 가질 수 있다.
적색 흡수형 컬러 필터(250R)는 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)과 투명 기판(210) 사이에 배치되며 적색 광을 선택적으로 투과시키는 필터이다.
녹색 흡수형 컬러 필터(250G)는 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)과 투명 기판(210) 사이에 배치되며 녹색 광을 선택적으로 투과시키는 필터이다.
청색 흡수형 컬러 필터(250B)는 산란층(240)과 투명 기판(210) 사이에 배치되며 청색 광을 선택적으로 투과시키는 필터이다.
본 명세서에 있어서, "적색 광을 선택적으로 투과시킨다"는 "적색 광을 적색 광의 파장 이외의 파장을 가진 광보다 높은 투과율로 투과시킨다"를 의미할 수 있고, "녹색 광을 선택적으로 투과시킨다"는 "녹색 광을 녹색 광의 파장 이외의 파장을 가진 광보다 높은 투과율로 투과시킨다"를 의미할 수 있으며, "청색 광을 선택적으로 투과시킨다"는 "청색 광을 청색 광의 파장 이외의 파장을 가진 광보다 높은 투과율로 투과시킨다"를 의미할 수 있다.
도 2a에 도시된 양자점 컬러 필터 구조(200)는 적색 흡수형 컬러 필터(250R), 녹색 흡수형 컬러 필터(250G), 및 청색 흡수형 컬러 필터(250B)를 포함하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 이러한 흡수형 컬러 필터(250R, 250G, 250B) 중 일부 또는 전부가 미사용될 수도 있음에 유의하여야 한다.
본 발명의 실시예의 제1 특징에 따르면, 양자점 컬러 필터 구조(200)는 투명 기판(210); 상기 투명 기판(210) 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀 영역(RSP), 녹색 서브 픽셀 영역(GSP), 및 청색 서브 픽셀 영역(BSP)을 형성하는 복수의 격벽(220; 220a, 220b, 220c, 220d); 상기 투명 기판(210)의 상부 중 상기 적색 서브 픽셀 영역(RSP)에 위치하여 제1 청색 광(BL1)을 적색 광으로 변환시키는 적색 양자점 컬러 필터(231R); 상기 투명 기판(210)의 상부 중 상기 녹색 서브 픽셀 영역(GSP)에 위치하여 제2 청색 광(BL2)을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 양자점 컬러 필터(230G); 상기 투명 기판(210)의 상부 중 상기 청색 서브 픽셀 영역(BSP)에 위치하여 제3 청색 광(BL3)을 산란시키는 산란층(240); 상기 적색 양자점 컬러 필터(230R)와 상기 투명 기판(210) 사이에 배치되어 상기 적색 양자점 컬러 필터(230R)를 투과한 상기 제1 청색 광(BL1)을 선택적으로 반사시키는 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R); 및 상기 녹색 양자점 컬러 필터(230G)와 상기 투명 기판(210) 사이에 배치되어 상기 녹색 양자점 컬러 필터(260G)를 투과한 상기 제2 청색 광(BL2)을 선택적으로 반사시키는 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)을 포함한다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R) 및 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)이 각각 제1 청색 광(BL1) 및 제2 청색 광(BL2)에 대하여 보강 간섭을 일으키면서 선택적으로 반사시켜 제1 청색 광(BL1) 및 제2 청색 광(BL2)의 반사 효율의 향상이 가능하다. 따라서, 종래 기술에 비해 사용되는 양자점(231R, 231G)의 양을 감소시키더라도(즉, 도 1에 도시된 종래기술의 양자점 컬러 필터(130R, 130G)의 두께를 감소시키더라도), 동일 또는 더 양호한 청색 광의 투과 효율의 획득이 가능하여 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한, 양자점 컬러 필터(230R, 230G)의 두께를 감소시키더라도 색 재현성이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하여, 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(300)를 설명하면 다음과 같다. 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(300)는, 도 2a에 도시된 양자점 컬러 필터 구조(200)와 유사하게, 투명 기판(310), 복수의 격벽(320), 적색 양자점 컬러 필터(330R), 녹색 양자점 컬러 필터(330G), 산란층(340), 적색 흡수형 컬러 필터(350R), 녹색 흡수형 컬러 필터(350G), 청색 흡수형 컬러 필터(350B)를 포함한다. 또한, 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(300)는, 도 2a에 도시된 양자점 컬러 필터 구조(200)와 달리, 하부 분산형 브래그 반사층(260R, 260G)이 아닌 저굴절층(370R, 370G)이 양자점 컬러 필터(330R, 330G)와 흡수형 컬러 필터(350R, 350G) 사이에 배치되어 있다. 저굴절층(370R, 370G)은 양자점 컬러 필터(330R, 330G)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가진 층으로서, 1 ~ 1.4의 굴절율을 가진다.
이러한 비교예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(300)는, 적색 서브 픽셀(RSP) 및 녹색 서브 픽셀(GSP)의 각각에서, 1개 층의 저굴절층(370R, 370G)에 의해 청색 광을 각각 양자점 컬러 필터(330R, 330G)로 반사시키고 있지만, 상당한 량의 청색 광이 저굴절층(370R, 370G)을 투과한다. 따라서, 적색 서브 픽셀(RSP) 및 녹색 서브 픽셀(GSP)의 각각에서, 90% 이상의 청색 광을 흡수하고 광 산란 및 반사를 통한 충분한 광 변환을 수행하기 위해서는, 적색 양자점 컬러 필터(330R) 및 녹색 양자점 컬러 필터(330G)의 각각의 두께가 6 ㎛ 이상 되어야 한다.
이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200)는, 도 3에 도시된 비교예의 저굴절층(370R, 370G)을 사용하는 대신, 하부 분산형 브래그 반사층(260R, 260G)을 사용함으로써 청색 광(BL1, BL2)을 선택적으로 높은 반사율로 반사시키기 때문에, 적색 양자점 컬러 필터(230R) 및 녹색 양자점 컬러 필터(230G)의 각각의 두께를 6 ㎛ 미만으로 감소시키더라도, 적색 서브 픽셀(RSP) 및 녹색 서브 픽셀(GSP)의 각각에서 90% 이상의 청색 광(BL1, BL2)을 흡수하고 충분한 광 변환을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200A)를 설명하면 다음과 같다.
변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200A)는, 도 2a에 도시된 양자점 컬러 필터 구조(200)와 마찬가지로, 투명 기판(210), 복수의 격벽(220), 적색 양자점 컬러 필터(230R), 녹색 양자점 컬러 필터(230G), 산란층(240), 제1 분산형 브래그 반사층(260R), 제2 분산형 브래그 반사층(260G), 적색 흡수형 컬러 필터(250R), 녹색 흡수형 컬러 필터(250G), 및 청색 흡수형 컬러 필터(250B)를 포함한다.
변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200A)는, 도 2a에 도시된 양자점 컬러 필터 구조(200)와 비교하여, 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R) 및 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G) 중 하나 이상을 더 포함한다. 또한, 양자점 컬러 필터 구조(200A)는 제3 상부 분산형 브래그 반사층(280B)을 더 포함할 수 있다.
제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)은 적색 양자점 컬러 필터(230R) 상에 배치되며, 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)의 반사율보다 낮은 반사율로 적색 양자점 컬러 필터(230R)로부터 입사된 제1 청색 광(BL1R)을 선택적으로 반사시키는 층이다. 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)은 제1 상부 서브 반사층(281R), 및 제1 상부 서브 반사층(281R)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 상부 서브 반사층(282R)이 번갈아 적층된 복수의 상부 서브 반사층(281R, 282R)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)의 상부 서브 반사층(281R, 282R)의 개수를 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)의 하부 서브 반사층(261R, 262R)의 개수보다 적게 함으로써, 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)의 반사율을 제1 하부 분산형 브래그 반사층(260R)의 반사율보다 낮게 할 수 있다. 이러한 구성을 가짐으로써, 제1 발광 소자(1100R; 도 6 참조)로부터 입사되는 제1 청색 광(BL1; 도 6 참조)이 적색 양자점 컬러 필터(230R) 내로 입사할 때 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)에 의해 과도하게 차단되는 것을 방지함과 동시에, 적색 양자점 컬러 필터(230R)로부터 입사된 제1 청색 광(BL1R)을 선택적으로 반사시킬 수 있다.
제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)은 녹색 양자점 컬러 필터(230G) 상에 배치되며, 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)의 반사율보다 낮은 반사율로 녹색 양자점 컬러 필터(230G)로부터 입사된 제2 청색 광(BL2R)을 선택적으로 반사시키는 층이다. 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)은 제1 상부 서브 반사층(281G), 및 제1 상부 서브 반사층(281G)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 상부 서브 반사층(282G)이 번갈아 적층된 복수의 상부 서브 반사층(281G, 282G)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)의 상부 서브 반사층(281G, 282G)의 개수를 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)의 하부 서브 반사층(261G, 262G)의 개수보다 적게 함으로써, 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)의 반사율을 제2 하부 분산형 브래그 반사층(260G)의 반사율보다 낮게 할 수 있다. 이러한 구성을 가짐으로써, 제2 발광 소자(1100G; 도 6 참조)로부터 입사되는 제2 청색 광(BL2; 도 6 참조)이 녹색 양자점 컬러 필터(230G) 내로 입사할 때 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)에 의해 과도하게 차단되는 것을 방지함과 동시에, 녹색 양자점 컬러 필터(230G)로부터 입사된 제2 청색 광(BL2R)을 선택적으로 반사시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R) 및 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)은, 각각, 청색 광에 대한 최고 반사율 η2가 0% ≤ η2 ≤ 70%의 범위에 있을 수 있다.
제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R) 및 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)은, 각각, 예를 들어, 총 4개 내지 39개의 상부 서브 반사층(281R, 282R; 281G, 282G)을 가질 수 있다.
제3 상부 분산형 브래그 반사층(280B)은 산란층(240) 상에 배치되며 산란층(240)으로부터 입사된 제3 청색 광(BL3R)을 선택적으로 반사시키는 층이다. 예를 들어, 제3 상부 분산형 브래그 반사층(280B)은 제1 상부 서브 반사층(281B), 및 제1 상부 서브 반사층(281B)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 상부 서브 반사층(282B)이 번갈아 적층된 복수의 상부 서브 반사층(281B, 282B)을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태의 변형예에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200A)와 관련하여, 하부 분산형 브래그 반사층(260R, 260G) 및 상부 분산형 브래그 반사층(280R, 280G)에 입사되는 광의 파장에 따른 반사율을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하부 분산형 브래그 반사층(260R, 260G)을, 하부 서브 반사층(261R, 262R; 261G, 262G)이 총 20층이 되도록, 원자층 증착(atomic layer deposition)에 의해 적층하여 제조하였다. 이 때, 1개 층이 59 nm의 두께를 가지는 10개의 SiN층, 및 1개 층이 75 nm의 두께를 가지는 10개의 SiO2층을 번갈아 적층하였다. 즉, 제1 하부 서브 반사층(261R, 261G)으로서 SiN층을 사용하였고, 제2 하부 서브 반사층(262R, 262G)으로서 SiO2층을 사용하였다.
다음으로, 상부 분산형 브래그 반사층(280R, 280G)을 구성하는 상부 서브 반사층(281R, 282R; 281G, 282G)이 총 12개 층이 되도록 원자층 증착에 의해 적층하여 제조하였다. 이 때, 1개 층이 59 nm의 두께를 가지는 6개의 SiN층, 및 1개 층이 75 nm의 두께를 가지는 6개의 SiO2층을 번갈아 적층하였다. 즉, 제1 상부 서브 반사층(281R, 281G)으로서 SiN층을 사용하였고, 제2 상부 서브 반사층(282R, 282G)으로서 SiO2층을 사용하였다.
그 후, 제조된 하부 분산형 브래그 반사층(260R; 260G) 및 상부 분산형 브래그 반사층(280R, 280G)의 각각에 대하여, 200 nm 내지 1000 nm 범위의 파장을 가진 광을 입사시킨 후, 광의 파장에 따른 반사율을 측정하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 총 20개 층의 하부 서브 반사층(261R, 262R; 261G, 262G)을 가진 하부 분산형 브래그 반사층(260R, 260G)은 450 nm의 파장을 가진 청색 광에 대한 반사율이 95%이다. 이에 반하여, 총 12개 층의 상부 서브 반사층(281R, 282R; 281G, 282G)을 가진 상부 분산형 브래그 반사층(280R, 280G)은 450 nm의 파장을 가진 청색 광에 대한 반사율이 37%이다. 즉, 상부 서브 반사층(281R, 282R; 281G, 282G)의 재료 및 두께를 하부 서브 반사층(261R, 262R; 261G, 262G)의 재료 및 두께와 동일하게 하더라도, 층의 개수를 적게 함으로써 청색 광에 대한 반사율을 낮출 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조를 구비하는 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 컬러 필터 구조(200)를 구비하는 디스플레이 장치(1000)를 설명하면 다음과 같다.
디스플레이 장치(1000)는 양자점 컬러 필터 구조(200), 제1 발광 소자(1100R), 제2 발광 소자(1100G), 및 제3 발광 소자(1100B)를 포함한다. 또한, 디스플레이 장치(1000)는 제1 반사 전극(1200R) 및 제2 반사 전극(1200G) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(1000)는 제3 반사 전극(1200B) 및 상부 기판(1300) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
제1 발광 소자(1100R)는 양자점 컬러 필터 구조(200)의 적색 양자점 컬러 필터(230R)의 상부에 배치되어 제1 청색 광(BL1)을 방사하는 소자이다. 제2 발광 소자(1100G)는 양자점 컬러 필터 구조(200)의 녹색 양자점 컬러 필터(230G)의 상부에 배치되어 제2 청색 광(BL2)을 방사하는 소자이다. 제3 발광 소자(1100B)는 양자점 컬러 필터 구조(200)의 산란층(240)의 상부에 배치되어 제3 청색 광(BL3)을 방사하는 소자이다. 제1 발광 소자(1100R), 제2 발광 소자(1100G), 및 제3 발광 소자(1100B)는, 각각, 예를 들어, 유기 발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode)에 의해 구현될 수 있다.
제1 반사 전극(1200R)은 제1 발광 소자(1100R)의 상면에 배치되며 제1 발광 소자(1100R)로부터 입사된 제1 청색 광(BL1)을 반사시키는 전극이다. 여기서, 제1 발광 소자(1100R)로부터 입사된 제1 청색 광(BL1)은 제1 발광 소자(1100R)로부터 직접 입사된 제1 청색 광(BL1), 및 적색 양자점 컬러 필터(230R)로부터 입사되어 제1 발광 소자(1100R)를 투과한 제1 청색 광(BL1)을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 반사 전극(1200R)이 도 4에 도시된 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)의 기능을 대신할 수도 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(1000)는 제1 상부 분산형 브래그 반사층(280R)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 제1 반사 전극(1200R)은 제1 발광 소자(1100R)에 전압을 인가할 수도 있다.
제2 반사 전극(1200G)은 제2 발광 소자(1100G)의 상면에 배치되며 제2 발광 소자(1100G)로부터 입사된 제2 청색 광(BL2)을 반사시키는 전극이다. 여기서, 제2 발광 소자(1100G)로부터 입사된 제2 청색 광(BL2)은 제2 발광 소자(1100G)로부터 직접 입사된 제2 청색 광(BL2), 및 녹색 양자점 컬러 필터(230G)로부터 입사되어 제2 발광 소자(1100G)를 투과한 제2 청색 광(BL2)을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 반사 전극(1200G)이 도 4에 도시된 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)의 기능을 대신할 수도 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(1000)는 제2 상부 분산형 브래그 반사층(280G)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 제2 반사 전극(1200G)은 제2 발광 소자(1100G)에 전압을 인가할 수도 있다.
제3 반사 전극(1200B)은 제3 발광 소자(1100B)의 상면에 배치되어 제3 발광 소자(1100B)로부터 입사된 제3 청색 광(BL3)을 반사시키는 전극이다. 제3 반사 전극(1200B)은 예를 들어 제3 발광 소자(1100B)에 전압을 인가할 수도 있다.
제1 반사 전극(1200R), 제2 반사 전극(1200G), 및 제3 반사 전극(1200B)은, 각각, 예를 들어 Al을 함유할 수 있다.
상부 기판(1300)은 제1 발광 소자(1100R), 제2 발광 소자(1100G), 및 제3 발광 소자(1100B)의 상부에 배치되는 기판이다. 상부 기판(1300)은 디스플레이 장치(1000)의 상부를 덮음으로써 디스플레이 장치(1000)의 구성요소들을 외부로부터 보호하는 역할을 한다. 상부 기판(1300)은 예를 들어 유리 기판일 수 있다.
<실험예>
(1) 녹색 양자점 컬러 필터 조성물(양자점 폴리머 복합체; 양자점 레진(resin))의 제조
먼저, InP로 구현되는 코어, ZnSe로 구현되는 제1 셸, 및 ZnS로 구현되는 제2 셸을 포함하는 양자점 10g과 BYK사의 BYK-102 분산재 25ml의 혼합물을 용매 PGMEA(Propylene glycol methyl ether acetate) 100ml에 첨가한 후, 500rpm으로 5시간 동안 저어가며 섞어 양자점을 분산시킨 양자점 PGMEA 혼합액을 제조하였다.
제조된 양자점 PGMEA 혼합액에 물 200ml를 추가하고, 원심분리하여 양자점을 침전시킨 후, 나머지 용액을 제거하였다.
이렇게 침전된 양자점에 이소보닐 아크릴레이트(isobonyl acryalte) 15g, DPHA(DiPentaerythritol HexaAcrylate) 5g, 광신영라드켐사의 개시제 OXE-02 3g을 넣고 용해시킴으로써, 양자점 폴리머 복합체(양자점 레진)를 제조하였다.
(2) 하부 분산형 브래그 반사층의 제조
원자층 증착을 이용하여, 투명 기판인 유리 기판 위에, 10개의 SiN층(제1 하부 서브 반사층)과 10개의 SiO2층(제2 하부 서브 반사층)을 번갈아 적층하여 총 20개의 하부 서브 반사층을 가진 하부 분산형 브래그 반사층을 제조하였다. 1개의 SiN층의 두께는 59nm이고, 1개의 SiO2층의 두께는 75nm로 하였다.
(3) 녹색 서브 픽셀에 대한 양자점 컬러 필터 구조의 제조
먼저, 유리/(하부 분산형 브래그 반사층)의 구조를 가진 적층체 위에 상술한 방법으로 제조된 양자점 레진을 10㎛, 5㎛, 3㎛로 각각 스핀 코팅한 후, 360nm 파장의 자외선을 100mJ의 에너지로 조사하고, 150℃에서 30분간 양자점 레진을 베이킹하여 경화시킴으로써 녹색 서브 픽셀에 대한 양자점 컬러 필터 구조의 시료 1, 시료 3, 및 시료 5를 각각 제조하였다.
다음으로, 유리(투명 기판) 위에 직접 양자점 레진을 10㎛, 5㎛, 3㎛로 각각 스핀 코팅한 후, 360nm 파장의 자외선을 100mJ의 에너지로 조사하고, 150℃에서 30분간 양자점 레진을 베이킹하여 경화시킴으로써 녹색 서브 픽셀에 대한 양자점 컬러 필터 구조의 시료 2, 시료 4, 및 시료 6을 각각 제조하였다.
(4) 시료 1 내지 시료 6에 대한 청색 광의 투과율 측정
실시예인 시료 1, 시료 3, 및 시료 5와, 비교예인 시료 2, 시료 4, 및 시료 6에 대하여, LED(Light Emitting Diode)에 의해 450nm 파장의 청색 광을 방사시킨 후, 입사되는 청색 광에 대한 투과되는 청색 광의 비율인 청색 광의 투과율을 측정하였다. 그 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
도 7은, 실험예의 시료 3(실시예) 및 시료 4(비교예)에 대하여, 450nm의 청색 광을 입사시켰을 때, 그대로 투과되거나 다른 파장의 광으로 변환되어 출력되는 광의 세기를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시된 그래프의 경우, 실선은 시료 3에 관한 광의 세기를 나타내며, 일점 쇄선은 시료 4에 관한 광의 세기를 나타낸다. 또한, 도 7의 광 세기의 단위는 a.u.(arbitrary unit)이다.
표 1 및 도 7에 나타난 바와 같이, 하부 분산형 브래그 반사층이 없는 비교예에서는, 녹색 양자점 컬러 필터의 두께가 5㎛ 이하가 되면 청색 광의 투과율이 40% 이상으로 현저하게 커진다. 이에 반하여, 하부 분산형 브래그 반사층이 있는 실시예에서는, 녹색 양자점 컬러 필터의 두께가 5㎛ 이하가 되더라도, 녹색 광의 광 세기를 상당히 유지하면서 청색 광의 광 투과율을 현저히 감소시킴을 알 수 있다.
본 발명은 첨부된 예시 도면의 바람직한 실시형태를 중심으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.
100, 200, 200A, 300: 양자점 컬러 필터 구조
110, 210, 310: 투명 기판
120, 120a~120d, 220, 220a~220d, 320, 320a~320d: 격벽
130R, 230R, 330R: 적색 양자점 컬러 필터
130G, 230G, 330G: 녹색 양자점 컬러 필터
140, 240, 340: 산란층
150R, 250R, 350R: 적색 흡수형 컬러 필터
150G, 250G, 350G: 녹색 흡수형 컬러 필터
150B, 250B, 350B: 청색 흡수형 컬러 필터
260R: 제1 하부 분산형 브래그 반사층
260G: 제2 하부 분산형 브래그 반사층
261R, 261R1~261R4, 261G: 제1 하부 서브 반사층
262R, 262R1~262R4, 262G: 제2 하부 서브 반사층
280R: 제1 상부 분산형 브래그 반사층
280G: 제2 상부 분산형 브래그 반사층
280B: 제3 상부 분산형 브래그 반사층
370R: 제1 저굴절층 370G: 제2 저굴절층
1000: 디스플레이 장치
1100R: 제1 발광 소자 1100G: 제2 발광 소자
1100B: 제3 발광 소자
1200R: 제1 반사 전극 1200G: 제2 반사 전극
1200B: 제3 반사 전극
BL1, BL1i, BL1r1, BL1r2, BL1R: 제1 청색 광
BL2, BL2R: 제2 청색 광 BL3, BL3R: 제3 청색 광
RSP: 적색 서브 픽셀 GSP: 녹색 서브 픽셀
BSP: 청색 서브 픽셀
110, 210, 310: 투명 기판
120, 120a~120d, 220, 220a~220d, 320, 320a~320d: 격벽
130R, 230R, 330R: 적색 양자점 컬러 필터
130G, 230G, 330G: 녹색 양자점 컬러 필터
140, 240, 340: 산란층
150R, 250R, 350R: 적색 흡수형 컬러 필터
150G, 250G, 350G: 녹색 흡수형 컬러 필터
150B, 250B, 350B: 청색 흡수형 컬러 필터
260R: 제1 하부 분산형 브래그 반사층
260G: 제2 하부 분산형 브래그 반사층
261R, 261R1~261R4, 261G: 제1 하부 서브 반사층
262R, 262R1~262R4, 262G: 제2 하부 서브 반사층
280R: 제1 상부 분산형 브래그 반사층
280G: 제2 상부 분산형 브래그 반사층
280B: 제3 상부 분산형 브래그 반사층
370R: 제1 저굴절층 370G: 제2 저굴절층
1000: 디스플레이 장치
1100R: 제1 발광 소자 1100G: 제2 발광 소자
1100B: 제3 발광 소자
1200R: 제1 반사 전극 1200G: 제2 반사 전극
1200B: 제3 반사 전극
BL1, BL1i, BL1r1, BL1r2, BL1R: 제1 청색 광
BL2, BL2R: 제2 청색 광 BL3, BL3R: 제3 청색 광
RSP: 적색 서브 픽셀 GSP: 녹색 서브 픽셀
BSP: 청색 서브 픽셀
Claims (12)
- 양자점 컬러 필터 구조에 있어서,
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 배치되어, 서로의 사이에 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역, 및 청색 서브 픽셀 영역을 형성하는 복수의 격벽;
상기 투명 기판의 상부 중 상기 적색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제1 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 적색 양자점 컬러 필터;
상기 투명 기판의 상부 중 상기 녹색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제2 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 양자점 컬러 필터;
상기 투명 기판의 상부 중 상기 청색 서브 픽셀 영역에 위치하여 제3 청색 광을 산란시키는 산란층;
상기 적색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 적색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제1 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제1 하부 분산형 브래그 반사층; 및
상기 녹색 양자점 컬러 필터와 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 녹색 양자점 컬러 필터를 투과한 상기 제2 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제2 하부 분산형 브래그 반사층을 포함하고,
상기 적색 양자점 컬러 필터 상에 배치되며, 상기 제1 하부 분산형 브래그 반사층의 반사율보다 낮은 반사율로 상기 적색 양자점 컬러 필터로부터 입사된 상기 제1 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제1 상부 분산형 브래그 반사층; 및
상기 녹색 양자점 컬러 필터 상에 배치되며, 상기 제2 하부 분산형 브래그 반사층의 반사율보다 낮은 반사율로 상기 녹색 양자점 컬러 필터로부터 입사된 상기 제2 청색 광을 선택적으로 반사시키는 제2 상부 분산형 브래그 반사층
중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
양자점 컬러 필터 구조. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제1 하부 분산형 브래그 반사층과 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 적색 광을 선택적으로 투과시키는 적색 흡수형 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 하부 분산형 브래그 반사층과 상기 투명 기판 사이에 배치되며, 상기 녹색 광을 선택적으로 투과시키는 녹색 흡수형 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 하부 분산형 브래그 반사층 및 상기 제2 하부 분산형 브래그 반사층은, 각각, 제1 하부 서브 반사층 및 상기 제1 하부 서브 반사층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 하부 서브 반사층이 번갈아 적층된 복수의 하부 서브 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 상부 분산형 브래그 반사층 및 상기 제2 상부 분산형 브래그 반사층은, 각각, 제1 상부 서브 반사층 및 상기 제1 상부 서브 반사층의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 제2 상부 서브 반사층이 번갈아 적층된 복수의 상부 서브 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 상부 분산형 브래그 반사층의 상부 서브 반사층의 개수는 상기 제1 하부 분산형 브래그 반사층의 하부 서브 반사층의 개수보다 적으며, 상기 제2 상부 분산형 브래그 반사층의 상부 서브 반사층의 개수는 상기 제2 하부 분산형 브래그 반사층의 하부 서브 반사층의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 하부 서브 반사층은 SiNx (1≤x≤1.5) 또는 SiNO를 함유하고, 상기 제2 하부 서브 반사층은 SiO2를 함유하는 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 하부 서브 반사층의 굴절율은 1.5 이상 4.0 이하이고, 상기 제2 하부 서브 반사층의 굴절율은 1.1 이상 3.0 이하이며, 상기 제1 하부 서브 반사층의 굴절율은 상기 제2 하부 서브 반사층의 굴절율보다 0.1 이상 높은 것을 특징으로 하는 양자점 컬러 필터 구조.
- 제1항에 기재된 양자점 컬러 필터 구조;
상기 적색 양자점 컬러 필터의 상부에 배치되어 제1 청색 광을 방사하는 제1 발광 소자;
상기 녹색 양자점 컬러 필터의 상부에 배치되어 제2 청색광을 방사하는 제2 발광 소자;
상기 산란층의 상부에 배치되어 제3 청색광을 방사하는 제3 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 발광 소자의 상면에 배치되며 상기 제1 발광 소자로부터 입사된 제1 청색 광을 반사시키는 제1 반사 전극; 및
상기 제2 발광 소자의 상면에 배치되며 상기 제2 발광 소자로부터 입사된 제2 청색 광을 반사시키는 제2 반사 전극
중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제3 발광 소자의 상면에 배치되며 상기 제3 발광 소자로부터 입사된 제3 청색 광을 반사시키는 제3 반사 전극; 및
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자의 상부에 배치되는 상부 기판
중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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