KR102623237B1 - 디스플레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

디스플레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이가 제공된다. 상기 디스플레이는, 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층; 상기 발광층 상에 마련되되, 상기 발광층과 대향되게 이격되며, 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는, 색 변환층; 및 상기 색 변환층 상에 마련되며, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 및 그 제조 방법{Display and Method of manufacturing thereof}
본 발명은 디스플레이 및 그 제조 방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 원치 않는 청색광의 외부 유출을 차단할 수 있는, 디스플레이 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
종래에는 ILED(Inorganic Light-Emitting Diode, 무기 발광 다이오드), OLED(Organic Light-Emitting Diode, 유기 발광 다이오드 그 예로는, QD-OLED(Quantum Dot-Organic Light Emitting Diode, 퀀텀 닷 OLED))를 포함한 각종 디스플레이에 있어서, 디스플레이로부터 청색광 유출을 방지하기 위한 방법들이 연구되고 있다.
이는, 상술된 바와 같은 디스플레이로부터의 청색광 유출에 의해, 다른 화소 즉, 적색 화소 및 녹색 화소에서 출사되는 광의 색 순도 및 색 재현성의 저하 문제가 발생하기 때문이다.
이에, 종래에는, 상술된 바와 같은 청색광 유출 방지를 위한 일례로, 디스플레이에 greenish한 청색광 흡수 필름을 추가 적용하는 방법이 연구되었다.
하지만, 상술된 바와 같은 종래의 greenish한 청색광 흡수 필름 적용 방법은, 색 재현성을 저하시키고, 청색광 이외의 광 즉, 적색광 및 녹색광에 대한 추가적인 광 손실을 유발하는 단점이 있다.
다른 예로, 종래에는 퀀텀 닷(Quantum Dot) 필름의 두께를 조절하는 방법이 연구되었다.
하지만, 상술된 바와 같은 종래의 퀀텀 닷 필름의 두께 조절 방법은, 뱅크(bank) 설계에 한계가 있고, 재료 비용이 증가하는 단점이 있다.
또 다른 예로, 종래에는 기존 액정 디스플레이 기술에서 사용되었던 선택적 반사 특성의 콜레스테릭 액정을 적용하는 방법이 연구되었다.
하지만, 콜레스테릭 액정을 적용할 경우, 외광의 청색광이 콜레스테릭 액정층에 반사되어 청색으로 보이게 될 가능성이 있다. 이 때문에, 외광 반사를 방지하기 위한 원형 편광판을 추가로 적용해야 하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 원치 않는 청색광의 외부 유출을 차단할 수 있는, 디스플레이 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 디스플레이를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층; 상기 발광층 상에 마련되되 상기 발광층과 대향되게 이격되며, 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는, 색 변환층; 및 상기 색 변환층 상에 마련되며, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 광학층은 층상 구조로 이루어지되, 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 이루어진 광 반사층; 및 상기 광 반사층 상에 마련되며, 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질로 이루어진 광 흡수층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은, 상기 광 흡수층의 두께가 두꺼울수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 반사 물질은 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액정 물질은 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 광학층은, 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질과 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질이 혼합되어 이루는 단일층으로 마련될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은 상기 광 흡수 물질의 함량이 높을수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가질 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 광 반사 물질은 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질을 포함하되, 상기 나선형의 꼬임 구조의 피치 간격은 고정되어 있을 수 있다.
실시 예들에 따르면, 상기 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은 상기 제2 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광보다 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가질 수 있다.
한편, 본 발명은 디스플레이 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이 제조 방법은, 제1 기판 상에 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층을 형성하는, 발광층 형성 단계; 제2 기판 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 형성하는, 하이브리드 광학층 형성 단계; 상기 하이브리드 광학층 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역, 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는 색 변환층을 형성하는, 색 변환층 형성 단계; 및 상기 발광층과 상기 색 변환층이 서로 대향되게 이격되도록, 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는, 기판 합착 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 광학층 형성 단계에서는 상기 하이브리드 광학층을 층상 구조로 형성하되, 상기 하이브리드 광학층 형성 단계는, 상기 제2 기판 상에, 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질로 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에, 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 광 반사층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 광학층 형성 단계에서는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질과 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질이 혼합된 단일층으로 상기 하이브리드 광학층을 형성하되, 상기 하이브리드 광학층 형성 단계는, 상기 광 반사 물질 및 상기 광 흡수 물질을 혼합한 혼합물을 상기 제2 기판 상에 도포하는 단계; 및 상기 제2 기판 상에 도포된 혼합물을 UV 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층; 상기 발광층 상에 마련되되, 상기 발광층과 대향되게 이격되며, 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는, 색 변환층; 및 상기 색 변환층 상에 마련되며, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 포함하는 디스플레이가 제공될 수 있다.
이에 따라, 원치 않는 청색광의 외부 유출을 차단할 수 있는, 디스플레이가 제공될 수 있으며, 이를 통해, 색 순도가 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 발광층에서 출사되는 제1 파장대의 광인 청색광을, 상기 색 변환층을 통해 다른 파장대(제2 및 제3 파장대)의 다른 색(녹색 및 적색)의 광으로 변환하되, 상기 제2 및 제3 색 변환영역에서 미 변환된 상기 청색광을, 상기 하이브리드 광학층을 통하여 선택적으로 반사시키거나 흡수함으로써, 상기 색 변환층에서 변환되어 출사되는 녹색광 및 적색광의 색 순도 및 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 광 효율을 향상시킬 수 있는, 디스플레이가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 청색광에 의한 안구 손상, 시력 저하 등을 방지할 수 있는, 디스플레이가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 하이브리드 광학층을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제1 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제2 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제3 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제1 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제2 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제3 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3 의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 하이브리드 광학층을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)는 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140)을 포함하여 형성될 수 있다.
발광층(120)은 제1 파장대의 광(B)을 출사할 수 있다. 여기서, 상기 제1 파장대의 광(B)은 청색광을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 파장대는, 약 440 ㎚ 내지 485 ㎚의 파장을 포함할 수 있다.
상기 발광층(120)에서 출사되는 상기 제1 파장대의 광(B)은, 후술되는 색 변환층(130)을 통해 변환될 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 발광층(120)은 무기 발광 물질, 유기 발광 물질, 퀀텀 닷(Quantum Dot; QD) 등으로 이루어질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 발광층(120)이 청색광을 출사하는 유기 발광 물질로 이루어진 것을 상정하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발광층(120)은 후술되는 색 변환층(130)의 색 변환 영역들(131, 132, 133) 각각과 대응되는 개별 픽셀로 구획될 수 있다. 이를 위하여, 발광층(120)을 개별 픽셀로 구획하는 뱅크(bank)(120a)가 제1 기판(111) 상에 마련될 수 있다. 여기서, 상기 뱅크(120a)는 유기 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)는 서로 대향되게 마주하는 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)을 더 포함할 수 있다.
발광층(120)은 제1 기판(111)과 제2 기판(112) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 발광층(120)은 상기 제1 기판(111) 상에 마련될 수 있다.
상기 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 리지드(rigid) 기판, 플렉서블(flexible) 또는 스트레쳐블(Stretchable) 기판일 수 있다.
여기서, 상기 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 투명 기판으로, 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어는 것이든 제한되지 않는다.
예를 들어, 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)으로는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 고분자 계열의 물질이 사용될 수 있다. 또한, 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)으로는 화학강화유리인 소다라임 유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트계 유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있다. 이외에도 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)으로는 금속산화물이나 금속질화물로 이루어진 기판이 사용될 수도 있다.
발광층(120)으로부터 발생된 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 제2 기판(112)은 발광층(120)으로부터 발생된 광을 외부로 방출시키는 통로 역할을 한다. 또한, 제2 기판(112)은 이의 일면에 마련되는 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140)을 지지하는 역할을 한다. 여기서, 상기 일면은 제1 기판(111) 상에 마련되는 발광층(120)과 마주하는 면일 수 있다.
그리고 제2 기판(112)은 제1 기판(111)과 함께, 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140) 등을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
이를 위해, 즉, 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140) 등을 인캡슐레이션 시키기 위해, 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 이의 테두리를 따라 형성되는 씰링재(미도시), 예컨대, 에폭시(epoxy)를 매개로 서로 접합될 수 있다.
이때, 서로 대향되는 제1 기판(111)과 제2 기판(112), 그리고 이들 테두리에 형성되는 씰링재(미도시)에 의해 구획되는 내부 공간, 즉, 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140) 등이 배치되는 공간은 불활성 기체로 채워지거나 진공 분위기로 조성될 수 있다.
한편, 발광층(120)이 마련되는 제1 기판(111) 상에는 발광층(120)에 전기 신호를 인가하거나, 상기 인가된 전기 신호를 해제하는 박막트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 구비될 수 있다. 이때, 박막트랜지스터는 개별 픽셀들을 각각 제어할 수 있도록 구비될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발광층(120)은 뱅크(120a)에 의하여 개별 픽셀로 구획되어 있고, 개별 픽셀 화된 발광층(120)은, 그에 대응하는 박막트랜지스터에 의하여 제어될 수 있다.
색 변환층(130)은 발광층(120) 상에 마련될 수 있다. 이때, 색 변환층(130)은 발광층(120)과 대향되게 이격될 수 있다. 색 변환층(130)은 제1 기판(111) 상에 마련되는 발광층(120)과 마주하는 방향으로 제2 기판(112) 상에 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 색 변환층(130)은 제1 색 변환 영역(131), 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 색 변환 영역(131)은 상기 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)을 통과시킬 수 있다.
이를 위해, 제1 색 변환 영역(131)은, 예를 들어, 투명한 영역으로 형성되거나 비어 있도록 패터닝될 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 색 변환 영역(131)은 청색의 색 좌표를 원하는 색 좌표로 조절하기 위하여 소정의 청색 컬러필터로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 제2 색 변환 영역(132)은 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)을 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광(G)으로 변환할 수 있다. 여기서, 제2 파장대의 광(G)이라 함은, 녹색광을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 파장대는 약 500 ㎚ 내지 565 ㎚의 파장을 포함할 수 있다.
상기 제3 색 변환 영역(133)은 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)을 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광(R)으로 변환할 수 있다. 여기서, 제3 파장대의 광(R)이라 함은, 적색광을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 파장대는 약 625 ㎚ 내지 740 ㎚의 파장을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)은 각각, 해당 파장대의 색상을 제공하는 퀀텀 닷(QD)으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 색 변환 영역(131), 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)은 개별 픽셀로 구획될 수 있다. 이를 위하여, 제1 색 변환 영역(131)과 제2 색 변환 영역(132) 사이, 제2 색 변환 영역(132)과 제3 색 변환 영역(133) 사이 및 제3 색 변환 영역(133)과 제1 색 변환 영역(131) 사이에는 이들을 개별 픽셀로 구획하는 뱅크(130a)가 마련될 수 있다. 상기 뱅크(130a)는 유기 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 개별 픽셀로 구획되는 제1 색 변환 영역(131), 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)은 발광층(120)의 각 픽셀과 상하 방향으로 일대일 대응되도록 배치될 수 있다.
하이브리드 광학층(140)은 색 변환층(130) 상에 마련될 수 있다. 하이브리드 광학층(140)은 제2 기판(112)과 색 변환층(130) 사이에 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층(140)은 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층(140)은 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 제2 기능을 가질 수 있다.
발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)인 청색광은 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)을 통과하는 과정에서 파장 시프트(wavelength shift)되어, 제2 파장대의 광(G)인 녹색광 및 제3 파장대의 광(R)인 적색광으로 변환되어 외부로 출사되는데, 이때, 녹색광 및 적색광으로 미처 변환되지 못한 청색 파장(제1 파장대)의 광이 원치 않게 외부로 유출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)는 제1 파장대의 광(B)을 반사시키는 기능과 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 기능을 동시에 가지는 하이브리드 광학층(140)을 구비함으로써, 원치 않는 제1 파장대의 광(B)인 청색광의 외부 유출을 차단할 수 있으며, 이를 통하여, 색 순도가 저하되는 문제를 해결할 수 있으며, 인체에 유해한 청색광에 의한 안구 손상 및 시력 저하 등을 방지할 수 있다.
이때, 하이브리드 광학층(140)의 상기 제1 기능에 의하여, 발광층(120)으로 반사된 제1 파장대의 광(B)은 다시 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되어 파장 시프트될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)의 광 효율은 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층(140)의 상기 제2 기능에 의하여 제1 파장대의 광(B)인 청색광을 흡수하기 때문에 외광의 청색광 반사 효과도 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 광학층(140)은 층상 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 광학층(140)은 광 반사층(141) 및 광 흡수층(142)를 포함할 수 있다.
광 반사층(141)은 상기 색 변환층(130) 상에 마련될 수 있다. 전술한 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는, 하이브리드 광학층(140)의 상기 제1 기능은 광 반사층(141)을 통하여 구현될 수 있다.
이를 위해, 광 반사층(141)은 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광 반사 물질은 액정 물질을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 액정 물질은 예를 들어, 네마틱 액정(nematic liquid crystal)(141a) 및 카이럴 도펀트(chiral dopant)(141b) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나선형의 꼬임 구조(hl)를 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 액정 물질은 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal; ChLC)일 수 있다.
한편, 색 변환층(130) 상에 마련되는 광 반사층(141)에서, 상기 제1 색 변환 영역(131) 상의 광 반사층(141) 부분에는 상기 액정 물질이 비어 있도록 형성될 수 있다.
이는, 광 반사층(141)이, 상술된 바와 같이 제1 색 변환 영역(131) 상에, 상기 액정 물질이 비어 있도록 형성됨으로써, 발광층(120)에서 출사되어 상기 제1 색 변환 영역(131)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 통과시키기 위함이다.
이로써, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 색 변환층(130)의 제1 색 변환 영역(131)에서도 상기 제1 파장대의 광(B)을 통과시키는 바, 상기 발광층(120)으로부터 출사된 제1 파장대의 광(B)은, 색 변환층(130)의 제1 색 변환 영역(131), 상기 광 반사층(141)의 액정 물질이 비어 있도록 형성된 부분을 통과하여, 디스플레이(100)의 외부로 방출될 수 있다.
다른 관점에서, 발광층(120)으로부터 출사되어 색 변환층(130)의 제1 색 변환 영역(131)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)은 어떠한 색 변환도 거치지 않고, 반사도 되지 않으면서 그대로 외부로 방출될 수 있다.
한편, 네마틱 액정(141a) 및 카이럴 도펀트(141b) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 물질은 색 변환층(130)의 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133) 상에 위치하는 광 반사층(141) 부분에 형성될 수 있다.
이는, 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)을 색 변환층(130)을 통하여 제2 파장대의 광(G) 및 제3 파장대의 광(R)으로 변환하는 과정에서, 미처 변환되지 못한 제1 파장대의 광(B)을, 상기 광 반사층(141)의 액정 물질을 통하여 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시킴으로써, 상기 색 변환층(130)에서 파장 시프트되어 출사되는 제2 파장대의 광(G)인 녹색광 및 제3 파장대의 광(R)인 적색광의 색 순도 및 색 재현성을 높이기 위함이다.
이를 통하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 광을 방출할 수 있는 것이다.
이하, 도 2를 참조하여, 광 반사층(141)의 액정 물질 및 상기 액정 물질의 선택적 광 반사에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 실시 예는, 제3 색 변환 영역(133) 상에 위치한, 광 반사층(141) 부분을 상정하기로 한다. 하지만, 제2 색 변환 영역(132) 상에 위치한, 광 반사층(141) 부분에서도 이하에서 설명되는 실시 예가 동일하게 구현될 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 광 반사층(141)을 이루는 액정 물질은 나선형의 꼬임 구조(hl)를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 광 반사층(141)은 나선형의 꼬임 구조(hl)를 가지는 콜레스테릭 액정(ChLC) 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 콜레스테릭 액정의 나선형 꼬임 구조(hl)는 네마틱 액정(141a) 및 상기 네마틱 액정(141a)에 주기적인 나선 구조를 유도하는 카이럴 도펀트(141b)를 포함하기 때문에 형성될 수 있다.
한편, 콜레스테릭 액정의 상술된 바와 같은 나선형의 꼬임 구조(hl)는 나선의 꼬인 방향과 반복 구조의 피치(P)에 따라 광을 선택적으로 반사하는 특성을 가질 수 있다.
이때, 상기 콜레스테릭 액정에 의해 선택적으로 반사되는 광의 파장은 아래 수학식 1에 의해, 콜레스테릭 액정의 피치(P)의 함수일 수 있다.
<수학식 1>
(여기에서, λ는 광의 파장, 은, 평균 굴절률, P는 피치(helical pitch))
이는, 상기 콜레스테릭 액정의 피치(P)에 따라 선택적으로 반사되는 광의 파장대가 달라지는 것을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 반사층(141)은 제1 파장대의 광(B)인 청색광을 선택적으로 반사시키므로, 콜레스테릭 액정은 청색광을 내는 제1 파장대를 선택적으로 반사하는 피치(P) 간격으로 고정되어야 한다.
이때, 상기 콜레스테릭 액정의 피치(P)는 아래 수학식 2에 의해, 카이럴 도펀트(141b)의 종류 및 농도에 따라 가변되거나, 온도에 따라 가변될 수 있다.
<수학식 2>
(여기에서, c는 카이럴 도펀트 농도, HTP는 나선형 꼬임력(helical twisting power))
상술된 카이럴 도펀트(141b)의 종류 및 농도는 디스플레이의 제조 과정에서 컨트롤될 수 있는 부분인 한편, 디스플레이 사용 시 온도는 컨트롤 되기 어려운 문제가 있다. 예를 들어, 디스플레이의 제조 과정에서, 상술된 바와 같이, 상기 제1 파장대의 광(B)을 선택적으로 반사시키는 상기 카이럴 도펀트(141b)의 종류 및 농도가 되도록, 상기 광 반사층(141)을 형성할 수는 있겠으나, 제품으로 완성된 디스플레이가 구동됨에 따라, 온도가 높아질 수 있기 때문이다. 예를 들어, TV(television)을 오랜 시간 동안 켜 놓으면 TV의 온도가 높아지는 것을 생각해 볼 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 카이럴 도펀트(141b)는 온도 상승에 따라 콜레스테릭 액정의 나선형의 꼬임 구조(hl)의 피치(P) 간격을 증가시키는 제1 카이럴 도펀트와, 온도 상승에 따라, 상기 나선형의 꼬임 구조(hl)의 피치(P) 간격을 감소시키는 제2 카이럴 도펀트를 포함할 수 있다.
이와 같이, 카이럴 도펀트(141b)가, 온도 상승 시 서로 반대되는 거동을 하는 제1 카이럴 도펀트와 제2 카이럴 도펀트를 포함함에 따라, 온도에 상보적인 효과를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온도가 높아지는 경우에도 광 반사층(141)의 콜레스테릭 액정의 피치(P)가 제1 파장대를 선택적으로 반사하는 간격으로 고정될 수 있다.
한편, 광 흡수층(142)은 광 반사층(141)과 층상 구조를 이룰 수 있다. 이를 위해, 광 흡수층(142)은 광 반사층(141) 상에 마련될 수 있다. 다른 관점에서, 광 흡수층(142)은 제2 기판(112)과 광 반사층(141) 사이에 마련될 수 있다. 전술한 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는, 하이브리드 광학층(140)의 상기 제2 기능은 광 흡수층(142)을 통하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광 흡수층(142)은 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 광 흡수 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 광 흡수 물질은 예를 들어, 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 특성을 가지는 염료(dye)로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 색 변환 영역(131) 상의 광 반사층(141) 부분에는 액정 물질이 비어 있도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 액정 물질이 비어 있도록 형성되어 있는 광 반사층(141) 부분의 상에 위치되는 광 흡수층(142) 부분에는 광 흡수 물질이 비어 있도록 형성될 수 있다.
이는, 발광층(120)에서 출사되어 제1 색 변환 영역(131)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 그대로 통과시키기 위함이다.
즉, 발광층(120)으로부터 출사된 제1 파장대의 광(B)은, 색 변환층(130)의 제1 색 변환 영역(131), 광 반사층(141)의 액정 물질이 비어 있도록 형성된 부분 및 광 흡수층(142)의 광 흡수 물질이 비어 있도록 형성된 부분을 차례로 통과하여, 디스플레이(100)의 외부로 방출될 수 있다.
한편, 광 흡수 물질은, 액정 물질이 형성되어 있는 광 반사층(141) 부분 상에 위치하는 광 흡수층(142) 부분에 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133) 상에는 액정 물질 및 광 흡수 물질이 층을 이루면서 차례로 형성될 수 있다.
이에 따라, 액정 물질에 의해 발광층(120) 방향으로 미처 반사되지 못한 제1 파장대의 광(B)을 흡수할 수 있다. 이를 통하여, 원치 않는 제1 파장대의 광(B)인 청색광의 외부 유출을 차단할 수 있다. 그 결과, 디스플레이(100)의 색 순도가 저하되는 문제를 해결할 수 있으며, 인체에 유해한 청색광에 의한 안구 손상 및 시력 저하 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광 흡수층(142)을 이루는 광 흡수 물질이 제1 파장대의 광(B)인 청색광을 흡수함으로 인하여, 외광의 청색광 반사 효과 또한 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)는 원형 편광판(150)을 더 포함할 수 있다. 원형 편광판(150)은 하이브리드 광학층(140), 보다 상세하게는 광 흡수층(142) 상에 마련될 수 있다. 다른 관점에서, 원형 편광판(150)은 제2 기판(112)과 하이브리드 광학층(140) 사이에 마련될 수 있다.
이러한 원형 편광판(150)은 주변의 외광이 디스플레이(100) 내부로 입사 후 다시 시청 면(도면 기준 상측)으로 반사되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 주변의 외광 중에서 원형 편광판(150)을 통과한 청색광 중 일부의 광이 광 흡수층(142)에 의하여 흡수되지 못하고 광 반사층(141)에 의하여 시청 면 방향으로 반사되더라도, 원형 편광판(150)을 재 통과하지 못하게 되므로, 시청면으로의 반사가 최소화될 수 있다.
한편, 상술된 디스플레이(100)의 각 구성 즉, 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(140)은, 상술된 기술적 특징을 수행하도록 상술된 구성으로 마련되되, 도 1에 도시된 바와 같이, 상술된 구성을 하나의 단위로 하여, 반복되는 구조로 디스플레이(100)를 구성할 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제1 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프로, 실시 예1은 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 30 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예3은 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 60 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예4는 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 90 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예5는 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 120 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예6은 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 150 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예7은 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 180 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 3의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 464 ㎚ 파장대에서, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 실시 예1의 경우 투과도는 54.8%로 측정되었고, 실시 예2 내지 실시 예7의 투과도는 차례로, 25.2%, 13.4%, 6.57%, 2.86%, 1.54% 및 0.64%로 측정되었다.
즉, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
또한, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제2 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들로, 실시 예1은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 30 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예3은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 60 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예4는 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 90 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예5는 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 120 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예6은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 150 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예7은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 180 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 도 4의 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기이고, "ChLC"는 콜레스테릭 액정에 대한 청색광의 발광 세기이며, "QD(18 ㎛)"은 제2 색 변환 영역에 대한 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 4 및 도 5의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 실시 예1 내지 실시 예7의 청색광 유출율은 차례로, 22.9%, 14,4%, 8.05%, 4.27%, 2,24%, 1.88% 및 1.17%로 측정되었다.
즉, 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이의 제3 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들로, 실시 예1은 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 30 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예3은 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 60 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예4는 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 90 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예5는 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 120 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예6은 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 150 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우, 실시 예7은 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 180 ㎚ 두께의 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 도 6의 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기이고, "ChLC"는 콜레스테릭 액정에 대한 청색광의 발광 세기이며, "QD(13 ㎛)"은 제3 색 변환 영역에 대한 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 6 및 도 7의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 실시 예1 내지 실시 예7의 청색광 유출율은 차례로, 13%, 7.71%, 4.96%, 3.07%, 1.57%, 1.15% 및 1.03%로 측정되었다.
즉, 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
이때, 제3 색 변환 영역으로 입사되는 청색광은 제2 색 변환 영역으로 입사되는 청색광보다 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 이때, 각 구성들의 도면 부호는 도 1 및 도 2를 참조하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법은 발광층 형성 단계(S110), 광 흡수층 형성 단계(S120) 및 광 반사층 형성 단계(S130)를 포함하는 하이브리드 광학층 형성 단계, 색 변환층 형성 단계(S140) 및 기판 합착 단계(S150)를 포함할 수 있다.
먼저, 발광층 형성 단계(S110)에서는 제1 기판(111) 상에 제1 파장대의 광(B), 즉, 청색광을 출사하는 발광층(120)을 형성할 수 있다. 발광층 형성 단계(S110)에서는 예를 들어, 무기 발광 물질, 유기 발광 물질, 퀀텀 닷(QD) 등으로 이루어진 발광층(120)을 제1 기판(111) 상에 형성할 수 있다.
이때, 발광층 형성 단계(S110)의 사전 단계로, 제1 기판(111) 상에 박막트랜지스터를 형성하는 공정이 선행될 수 있다.
다른 한편으로, 하이브리드 광학층 형성 단계가 실행될 수 있다. 하이브리드 광학층 형성 단계는 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층(140)을 제2 기판(112) 상에 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층 형성 단계는 광 흡수층 형성 단계(S120) 및 광 반사층 형성 단계(S130)를 포함할 수 있다.
먼저, 광 흡수층 형성 단계(S120)에서는 제2 기판(112) 상에, 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 광 흡수 물질, 예컨대, 청색광을 흡수하는 특성을 가지는 염료(dye)로 광 흡수층(142)을 형성할 수 있다.
그 다음, 광 반사층 형성 단계(S130)에서는 광 흡수층(142) 상에, 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 광 반사층(141)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 광 반사층 형성 단계(S130)에서는 상기 광 반사 물질로 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질을 사용하여 광 반사층(141)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 액정 물질은 네마틱 액정(141a) 및 카이럴 도펀트(141b)를 포함할 수 있다.
한편, 광 흡수층 형성 단계(S120) 전에, 제2 기판(112) 상에 원형 편광판(150)을 형성하는 공정이 선행될 수도 있다.
다음으로, 색 변환층 형성 단계(S140)에서는 광 반사층(141)과 광 흡수층(142)이 이루는 층상 구조로 형성된 하이브리드 광학층(140) 상에 색 변환층(130)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 색 변환층 형성 단계(S140)에서는 하이브리드 광학층(140) 상에 개별 픽셀을 이루는 제1 색 변환 영역(131), 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)을 형성할 수 있다.
색 변환층 형성 단계(S140)에서는 제1 색 변환 영역(131)을 투명한 영역으로 형성하거나, 비어 있도록 패터닝할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 색 변환 영역(131)은 청색광을 투과시키는 컬러필터일 수도 있다. 이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 제1 색 변환 영역을 통하여, 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)이 통과될 수 있다.
한편, 색 변환층 형성 단계(S140)에서는 각 파장 대의 색상을 제공하는 퀀텀 닷(QD)으로 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)을 형성할 수 있다.
이에 따라, 상술된 바와 같이, 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)을 통해, 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)이, 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광(G) 및 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광(R)으로 파장 시프트, 즉, 색 변환될 수 있다.
다음으로, 기판 합착 단계(S150)에서는 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 서로 대향되게 합착할 수 있다. 이때, 기판 합착 단계(S150)에서는 제1 기판(111) 상에 형성된 발광층(120)과, 제2 기판(112) 상에서 최상층을 이루는 색 변환층(130)이 서로 대향되게 이격되도록, 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 합착할 수 있다.
이와 같이, 기판 합착 단계(S150)를 통하여 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 합착하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(100)가 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이에 대하여, 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이(200)는 발광층(120), 색 변환층(130) 및 하이브리드 광학층(240)을 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 비교하여 하이브리드 광학층의 구조에만 차이가 있을 뿐이므로, 나머지 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층(240)은 색 변환층(130) 상에 마련될 수 있다. 구체적으로, 하이브리드 광학층(240)은 제2 기판(112)과 색 변환층(130) 사이에 마련될 수 있다. 더 구체적으로, 하이브리드 광학층(240)은 원형 편광판(150)과 색 변환층(130) 사이에 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 광학층(240)은 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층(240)은 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 제2 기능을 가질 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 광학층(240)은 층상 구조로 구비되는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 광학층(도 1의 140)과 달리, 단일층으로 마련되어, 상기 제1 기능과 제2 기능을 모두 가질 수 있다.
이를 위해, 하이브리드 광학층(240)는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질과 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 광 흡수 물질이 혼합되어 이루는 단일층으로 마련될 수 있다.
이때, 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광(B)은 상기 광 흡수 물질의 함량이 높을수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 광 반사 물질은 액정 물질을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 액정 물질은 예를 들어, 네마틱 액정(nematic liquid crystal)(141a) 및 카이럴 도펀트(chiral dopant)(141b) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나선형의 꼬임 구조(hl)를 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 액정 물질은 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal; ChLC)일 수 있다.
이러한 광 반사 물질은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 반사 물질과 동일한 소재로 이루어지고, 동일한 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 광 흡수 물질은 예를 들어, 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 특성을 가지는 염료(dye)로 이루어질 수 있는데, 마찬가지로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 흡수 물질과 동일한 소재로 이루어지고, 동일한 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명 또한 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 나선형의 꼬임 구조(hl)의 피치(P) 간격은 고정되어 있을 수 있다. 이에 따라, 온도에 비-의존적인 디스플레이(200)가 제공될 수 있다.
이때, 상기 나선형의 꼬임 구조(hl)의 피치(P) 간격은, 제조 과정에서, 광 반사 물질과 광 흡수 물질이 혼합된 혼합물을 UV 경화시킴으로써, 고정될 수 있다. 이때, 이러한 UV 경화를 통하여, 광 흡수 물질의 응집은 방지되고, 제 위치에 고정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제1 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프로, 실시 예1은 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 0.5 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우, 실시 예3은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 1.5 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우, 실시 예4는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 3 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우, 실시 예5는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 4 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우, 실시 예6은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 5 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우, 실시 예7은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 13.5 wt% 혼합된 단일층이 제1 색 변환 영역 상에 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 10의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비될 때, 콜레스테릭 액정(ChLC)에 혼합되는 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 464 ㎚ 파장대에서, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 실시 예1의 경우 투과도는 54.8%로 측정되었고, 실시 예2 내지 실시 예7의 투과도는 차례로, 45.4%, 33.8% 23.2% 17.5% 9.1% 및 0.9%로 측정되었다.
즉, 제1 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
또한, 도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제2 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들로, 실시 예1은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 0.5 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예3은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 1.5 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예4는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 3 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예5는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 4 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예6은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 5 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예7은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 13.5 wt% 혼합된 단일층이 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 도 11의 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기이고, "ChLC"는 콜레스테릭 액정에 대한 청색광의 발광 세기이며, "QD(18 ㎛)"은 제2 색 변환 영역에 대한 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 11 및 도 12의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 실시 예1 내지 실시 예7의 청색광 유출율은 차례로, 22.9%, 20.6%, 17.5%, 10.2%, 8.8%, 4.3% 및 1.09%로 측정되었다.
즉, 제2 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이의 제3 색 변환 영역에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들로, 실시 예1은 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우, 실시 예2는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 0.5 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예3은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 1.5 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예4는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 3 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예5는 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 4 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예6은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 5 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우, 실시 예7은 콜레스테릭 액정(ChLC)에 청색광 흡수 물질(dye)이 13.5 wt% 혼합된 단일층이 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 구비된 경우의 청색광의 발광 세기를 나타낸다. 이때, 도 13의 그래프에 표시되어 있는 "Blue LED"는 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 생략된 경우의 청색광의 발광 세기이고, "ChLC"는 콜레스테릭 액정에 대한 청색광의 발광 세기이며, "QD(13 ㎛)"은 제3 색 변환 영역에 대한 청색광의 발광 세기를 나타낸다.
도 13 및 도 14의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)만이 구비된 경우보다 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비되는 경우 청색광의 발광 세기가 약한 것을 알 수 있으며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록 청색광의 발광 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.
이때, 실시 예1 내지 실시 예7의 청색광 유출율은 차례로, 13%, 10.4%, 8.25%, 6.26%, 4.95%, 2.79% 및 0.97%로 측정되었다.
즉, 제3 색 변환 영역 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층으로 구비되되, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
이때, 제3 색 변환 영역으로 입사되는 청색광은 제2 색 변환 영역으로 입사되는 청색광보다 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는 것으로 확인되었다.
아래 표 1은 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)이 이루는 층의 두께에 따른 청색광 유출율 및 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량에 따른 청색광 유출율을 나타낸 것이다.
층상 구조 청색광 유출율(%) 단일층 청색광 유출율
Dye (30 ㎚) 14.4 Dye (0.5 wt%) 20.6
Dye (60 ㎚) 8.05 Dye (1.5 wt%) 17.5
Dye (90 ㎚) 4.27 Dye (3 wt%) 10.2
Dye (120 ㎚) 2.24 Dye (4 wt%) 8.8
Dye (150 ㎚) 1.88 Dye (5 wt%) 4.3
Dye (180 ㎚) 1.17 Dye (13.5 wt%) 1.09
상기 표 1을 보면, 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조를 이루는 경우에는 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있으며, 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층을 이루는 경우에는 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다. 이때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 13.5 wt%일 때, 가장 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다.
아래 표 2는 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조로 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)이 이루는 층의 두께에 따른 청색광 유출율 및 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층이 구비될 때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량에 따른 청색광 유출율을 나타낸 것이다.
층상 구조 청색광 유출율(%) 단일층 청색광 유출율
Dye(30 ㎚) 7.71 Dye(0.5 wt%) 10.4
Dye(60 ㎚) 4.96 Dye(1.5 wt%) 8.25
Dye(90 ㎚) 3.07 Dye(3 wt%) 6.26
Dye(120 ㎚) 1.57 Dye(4 wt%) 4.95
Dye(150 ㎚) 1.15 Dye(5 wt%) 2.79
Dye(180 ㎚) 1.03 Dye(13.5 wt%) 0.97
상기 표 2를 보면, 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조를 이루는 경우에는 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있으며, 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 상에 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층을 이루는 경우에는 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다. 이때, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 13.5 wt%일 때, 가장 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다.
표 1과 표 2를 비교해 보면, 제2 색 변환 영역(QD 18 ㎛) 및 제3 색 변환 영역(QD 13 ㎛) 모두, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 층상 구조를 이루는 경우, 청색광 흡수 물질(dye)의 두께가 두꺼울수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지며, 콜레스테릭 액정(ChLC)과 청색광 흡수 물질(dye)이 혼합된 단일층을 이루는 경우, 청색광 흡수 물질(dye)의 함량이 높을수록, 상대적으로 낮은 청색광의 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 표 1과 표 2를 비교해 보면, 제3 색 변환 영역으로 입사되는 청색광이 제2 색 변환 영역으로 입사되는 청색광보다 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법에 대하여, 도 15를 참조하여 설명하기로 한다. 이때, 각 구성들의 도면 부호는 도 9를 참조하기로 한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 제조 방법은 발광층 형성 단계(S210), 혼합물 도포 단계(S220) 및 UV 경화 단계(S230)을 포함하는 하이브리드 광학층 형성 단계, 색 변환층 형성 단계(S240) 및 기판 합착 단계(S250)를 포함할 수 있다.
먼저, 발광층 형성 단계(S210)에서는 제1 기판(111) 상에 제1 파장대의 광(B), 즉, 청색광을 출사하는 발광층(120)을 형성할 수 있다. 발광층 형성 단계(S110)에서는 예를 들어, 무기 발광 물질, 유기 발광 물질, 퀀텀 닷(QD) 등으로 이루어진 발광층(120)을 제1 기판(111) 상에 형성할 수 있다.
이때, 발광층 형성 단계(S110)의 사전 단계로, 제1 기판(111) 상에 박막트랜지스터를 형성하는 공정이 선행될 수 있다.
다른 한편으로, 하이브리드 광학층 형성 단계가 실행될 수 있다. 하이브리드 광학층 형성 단계는 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 발광층(120) 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)으로 입사되는 제1 파장대의 광(B)을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층(240)을 제2 기판(112) 상에 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하이브리드 광학층 형성 단계는 혼합물 도포 단계(S220) 및 UV 경화 단계(S230)를 포함할 수 있다.
먼저, 혼합물 도포 단계(S220)에서는 제2 기판(112) 상에, 광 반사 물질 및 광 흡수 물질을 혼합한 혼합물을 도포할 수 있다. 이때, 광 반사 물질로는 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질이 사용될 수 있으며, 상기 액정 물질은 네마틱 액정(141a) 및 카이럴 도펀트(141b)를 포함할 수 있다.
또한, 광 흡수 물질로는 청색광을 흡수하는 특성을 가지는 염료(dye)가 사용될 수 있다.
그 다음, UV 경화 단계(S230)에서는 제2 기판(112) 상에 도포된 혼합물을 UV 경화할 수 있다. 이와 같이, 상기 혼합물을 UV 경화하면, 상기 액정 물질의 나선형의 꼬임 구조의 피치(P) 간격을 고정시킬 수 있으며, 이를 통하여, 온도에 비-의존적인 디스플레이(200)를 제조할 수 있다.
이때, 광 흡수 물질은 UV 경화 시, 응집이 방지되어 제 위치에 고정될 수 있다.
한편, 혼합물 도포 단계(S220) 전에, 제2 기판(112) 상에 원형 편광판(150)을 형성하는 공정이 선행될 수도 있다.
다음으로, 색 변환층 형성 단계(S240)에서는 광 반사 물질과 광 흡수 물질이 혼합된 단일층으로 형성된 하이브리드 광학층(240) 상에 색 변환층(130)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 색 변환층 형성 단계(S240)에서는 하이브리드 광학층(240) 상에 개별 픽셀을 이루는 제1 색 변환 영역(131), 제2 색 변환 영역(132) 및 제3 색 변환 영역(133)을 형성할 수 있다.
색 변환층 형성 단계(S240)에서는 제1 색 변환 영역(131)을 투명한 영역으로 형성하거나, 비어 있도록 패터닝할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 색 변환 영역(131)은 청색광을 투과시키는 컬러필터일 수도 있다. 이에 따라, 상술된 바와 같이, 상기 제1 색 변환 영역을 통하여, 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)이 통과될 수 있다.
한편, 색 변환층 형성 단계(S240)에서는 각 파장 대의 색상을 제공하는 퀀텀 닷(QD)으로 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)을 형성할 수 있다.
이에 따라, 상술된 바와 같이, 제2 및 제3 색 변환 영역(132, 133)을 통해, 발광층(120)에서 출사된 제1 파장대의 광(B)이, 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광(G) 및 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광(R)으로 파장 시프트, 즉, 색 변환될 수 있다.
다음으로, 기판 합착 단계(S250)에서는 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 서로 대향되게 합착할 수 있다. 이때, 기판 합착 단계(S250)에서는 제1 기판(111) 상에 형성된 발광층(120)과, 제2 기판(112) 상에서 최상층을 이루는 색 변환층(130)이 서로 대향되게 이격되도록, 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 합착할 수 있다.
이와 같이, 기판 합착 단계(S250)를 통하여 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 합착하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이(200)가 제조될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100, 200; 디스플레이
111; 제1 기판
112; 제2 기판
120; 발광층
130; 색 변환층
131; 제1 색 변환 영역
132; 제2 색 변환 영역
133; 제3 색 변환 영역
140, 240; 하이브리드 광학층
141; 광 반사층
141a; 네마틱 액정
141b; 카이럴 도펀트
142; 광 흡수층
150; 원형 편광판

Claims (12)

  1. 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층;
    상기 발광층 상에 마련되되, 상기 발광층과 대향되게 이격되며, 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는, 색 변환층; 및
    상기 색 변환층 상에 마련되며, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층;을 포함하며,
    상기 하이브리드 광학층은 층상 구조로 이루어지되,
    상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 이루어진 광 반사층; 및
    상기 광 반사층 상에 마련되며, 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질로 이루어진 광 흡수층을 포함하며,
    상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은, 상기 광 흡수층의 두께가 두꺼울수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는, 디스플레이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광 반사 물질은 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질을 포함하는, 디스플레이.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 액정 물질은 카이럴 도펀트(chiral dopant)를 포함하는, 디스플레이.
  6. 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층;
    상기 발광층 상에 마련되되, 상기 발광층과 대향되게 이격되며, 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는, 색 변환층; 및
    상기 색 변환층 상에 마련되며, 상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층;을 포함하며,
    상기 하이브리드 광학층은, 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질과 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질이 혼합되어 이루는 단일층으로 마련되되,
    상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은 상기 광 흡수 물질의 함량이 높을수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는, 디스플레이.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 광 반사 물질은 나선형의 꼬임 구조를 가지는 액정 물질을 포함하되,
    상기 나선형의 꼬임 구조의 피치 간격은 고정되어 있는, 디스플레이.
  9. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은 상기 제2 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광보다 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는, 디스플레이.
  10. 제1 기판 상에 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층을 형성하는, 발광층 형성 단계;
    제2 기판 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 형성하는, 하이브리드 광학층 형성 단계;
    상기 하이브리드 광학층 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역, 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는 색 변환층을 형성하는, 색 변환층 형성 단계; 및
    상기 발광층과 상기 색 변환층이 서로 대향되게 이격되도록, 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는, 기판 합착 단계;를 포함하며,
    상기 하이브리드 광학층 형성 단계에서는 상기 하이브리드 광학층을 층상 구조로 형성하되,
    상기 하이브리드 광학층 형성 단계는,
    상기 제2 기판 상에, 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질로 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에, 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질로 광 반사층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은, 상기 광 흡수층의 두께가 두꺼울수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는, 디스플레이 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제1 기판 상에 제1 파장대의 광을 출사하는 발광층을 형성하는, 발광층 형성 단계;
    제2 기판 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 제1 기능 및 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 제2 기능을 가지는 하이브리드 광학층을 형성하는, 하이브리드 광학층 형성 단계;
    상기 하이브리드 광학층 상에 상기 제1 파장대의 광을 상기 제1 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제2 파장대의 광으로 변환하는 제2 색 변환 영역, 및 상기 제1 파장대의 광을 상기 제2 파장대 보다 긴 파장대를 가지는 제3 파장대의 광으로 변환하는 제3 색 변환 영역을 가지는 색 변환층을 형성하는, 색 변환층 형성 단계; 및
    상기 발광층과 상기 색 변환층이 서로 대향되게 이격되도록, 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는, 기판 합착 단계;를 포함하며,
    상기 하이브리드 광학층 형성 단계에서는 상기 제1 파장대의 광을 상기 발광층 방향으로 선택적으로 반사시키는 광 반사 물질과 상기 제1 파장대의 광을 흡수하는 광 흡수 물질이 혼합된 단일층으로 상기 하이브리드 광학층을 형성하되,
    상기 하이브리드 광학층 형성 단계는,
    상기 광 반사 물질 및 상기 광 흡수 물질을 혼합한 혼합물을 상기 제2 기판 상에 도포하는 단계; 및
    상기 제2 기판 상에 도포된 혼합물을 UV 경화하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 및 제3 색 변환 영역으로 입사되는 상기 제1 파장대의 광은 상기 광 흡수 물질의 함량이 높을수록 상대적으로 낮은 외부 유출율을 가지는, 디스플레이 제조 방법.
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