KR102638864B1 - 광 흡수시트 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컬러필터 기판에서 구현되는 청색, 녹색 및 적색 파장 영역을 구분되게 하여 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있는 광 흡수재, 이를 포함하는 광 흡수시트 및 광 흡수시트를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 광 흡수시트재는 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 광 흡수재로 이루어진 광 흡수시트를 포함하는 표시장치는 청색, 녹색 및 적색의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있고, 반시 시감을 저감시킬 수 있으며, BT2020 중첩비를 90% 이상으로 향상시킬 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 광 흡수시트재는 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 광 흡수재로 이루어진 광 흡수시트를 포함하는 표시장치는 청색, 녹색 및 적색의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있고, 반시 시감을 저감시킬 수 있으며, BT2020 중첩비를 90% 이상으로 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 형광물질 및 형광 소광제를 이용하여 고색재현 및 색순도를 향상시킬 수 있는 광 흡수시트 및 광 흡수시트를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
현재 널리 사용되는 액정표시장치(LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정 셀들과 이들 액정 셀들 각각에 액정의 회전각도를 제어하여 광 투과량을 조절하고 영상데이터를 공급하기 위한 TFT(박막트랜지스터)가 구비된 액정 패널에 백라이트 유닛(Backlight Unit)에서 공급되는 광을 투과시켜 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 백라이트 유닛에 사용되는 광원(light source)으로는 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: 이하, 'CCFL')가 사용된다.
그러나, 이러한 백라이트 유닛은 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 백라이트 유닛에 사용되는 CCFL 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(Light Emitting Diode: 이하 'LED')가 새로이 제안되었다.
한편, 액정 표시 장치는 컬러 이미지를 표시하기 위해 대향하는 두개의 기판 중 하나의 기판에 적색, 녹색, 청색의 3원색으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 컬러필터층에 투과되는 빛의 양을 조절하여 원하는 컬러를 표시한다.
이러한 컬러필터 방식의 액정표시장치는 화면을 이루는 각 화소가 적색, 녹색, 청색의 3가지 서브 픽셀로 구성된다. 이러한 구조는 단일 광원으로부터 조사되는 백색광을 적색, 녹색, 청색의 컬러필터층에 투과시키고, 투과되는 빛의 양을 조절하여 적색, 녹색, 청색을 합성함으로써, 원하는 컬러를 표시한다.
이러한 컬러필터층을 통과한 적색, 녹색, 청색의 색재현율을 향상시키고 반사율을 저감시키기 위해 흡광 색재를 적용하고 있다.
도 1a는 액정표시장치의 상하부 편광판 사이에 흡광 색재를 적용한 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1a를 참고하면, 액정표시장치(10)는 백라이트(11), 하부 편광판(12), TFT(13), 액정(14), 컬러필터층(15), 상부 편광판(17)을 포함한다.
백라이트(11)에서 발생된 광은 하부 편광판(12), TFT(13), 액정(14), 컬러필터층(15) 및 상부 편광판(17)을 지나 외부로 방출되고, 사용자는 색을 인식하게 된다.
이러한 방식으로 방출되는 광의 색재현율을 향상시키고 컬러필터층(15)을 통과한 빛의 반사율 저감을 위해 컬러필터층(15)과 상부 편광판(17) 사이에는 빛 흡수층(16)이 구비된다.
도 1b는 컬러필터층을 통과한 빛의 파장 범위 및 빛 흡수층을 적용한 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 1b에 나타난 바와 같이, 컬러필터층(15)을 통과한 광은 실선으로 나타나고, 빛 흡수층(16)은 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하여 녹색 파장과 적색 파장 범위가 구분되게 할 수 있다(도 1b에서 A 참조).
이를 통해, 컬러필터층에서 구현된 광의 색재현율이 향상되고, 빛 흡수층(16)에서의 광의 흡수를 통해 광의 반사율을 저감시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 빛 흡수층(16)은 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역 사이에 존재하는 광만을 흡수하여 빛 흡수층(16)을 통과한 빛의 반사 시감이 높고, 녹색 및 적색 색좌표값만을 변화시킬 수 있어 색재현율의 향상 효과가 낮은 문제가 있다.
또한, 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하기 위해 빛 흡수층(16)에 색재를 80 중량%의 과량을 첨가하더라도 BT2020(차세대 UHD 관련 디스플레이, 컨텐츠 추천 규격) 중첩비가 약 80% 밖에 나타나지 않고, 과량의 색재가 포함되어 제조비용이 크게 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광 및 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있는 광 흡수재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 컬러필터 기판에서 구현된 광의 청색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 적색 파장 영역이 구분되도록 하여 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있고, 컬러필터 기판에서 구현된 광의 반사 시감을 저감시킬 수 있는 광 흡수재를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 시트화하여 다양한 표시장치에 적용할 수 있는 광 흡수시트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 형광물질 및 형광 소광제를 소량 포함하는 광 흡수재를 표시장치에 적용하여 컬러필터 기판에서 구현된 광의 색순도 및 재현율을 향상시켜 BT2020 중첩비를 90% 이상으로 구현할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 제공한다.
광 흡수재에 포함되는 형광물질은 청색 파장 및 적색 파장 영역의 광을 흡수하고, 형광 소광제(quencher)는 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하여 형광물질에서의 광 방출을 방지할 수 있다.
구체적으로, 형광물질은 컬러필터 기판에서 구현된 청색광 및 녹색광 사이의 광, 즉 480 ~ 520 nm 파장의 광을 흡수할 수 있고, 형광 소광제는 형광물질에서 흡수된 광이 방출될 시 형광물질에서 방출된 광을 흡수할 수 있다.
이를 통해, 형광물질은 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있고, 형광 소광제는 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하므로, 형광물질과 형광 소광제의 조합으로 인해 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이가 구분된다.
또한, 형광 소광제는 컬러필터 기판에서 구현된 녹색광 및 적색광에서 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있으며, 종래 빛 흡수층에서 나타나는 숄더 피크(shoulder peak)에 해당하는 광을 흡수할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광 흡수재는 컬러필터 기판에서 구현되는 청색광 및 녹색광의 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하여 청색광 및 녹색광의 색순도 및 색재현율이 향상되고, 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
그리고, 형광 소광제는 컬러필터 기판에서 구현되는 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하여 녹색광과 적색광의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 광 흡수재를 포함하는 광 흡수시트를 제공한다. 광 흡수시트는 기판 및 광 흡수재를 포함하고, 광 흡수제는 형광물질 및 형광 소광제를 포함한다.
광 흡수시트에서의 기판은 광 흡수시트를 구현하기 위한 것으로서, 기판은 컬러필터 기판 또는 백라이트일 수 있고, 표시장치의 구성에 따라 달라질 수 있다.
나아가, 본 발명은 광 흡수시트를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광 흡수시트를 포함하는 표시장치는 유기발광 표시장치 및 액정표시장치 모두에 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 광 흡수시트가 유기발광 표시장치에 구비되는 경우 컬러필터 기판의 상부, 하부 및 이들 중 하나 이상에 구비되어 표시장치의 색순도 및 색재현율을 향상시키고, 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 흡수시트가 액정표시장치에 구비되는 경우 컬러필터 기판의 상부, 백라이트의 상부 및 이들 중 하나 이상에 구비되어 전술한 바와 같은 효과를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광 흡수재는 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함함으로써, 컬러필터 또는 백라이트에서 구현된 광의 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이를 구분되게 할 수 있다.
추가적으로, 형광 소광제는 녹색 파장 및 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있어 녹색 파장 및 적색 파장 영역을 구분되게 할 수 있고, 종래 빛 흡수층에서 발생되는 불필요한 숄더 피크를 흡수할 수 있어 청색 파장, 녹색 파장 및 적색 파장 영역의 구분을 명확하게 할 수 있다.
또한, 형광물질 및 형광 소광제의 조합으로 인해 컬러필터 기판에서 구현되는 청색광, 녹색광 및 적색광의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있고, 컬러필터 기판에서 구현된 광의 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 광 흡수재는 형광물질 및 형광 소광제를 소량만 이용하더라도 컬러필터 기판에서 구현된 광의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있어 공정비용을 크게 감소시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 특정 파장의 광만을 흡수하기 위한 목적으로 표시장치의 다양한 구성 요소에 적용될 수 있다.
특히, 광 흡수시트로 제조하여 이를 표시장치에 적용할 경우 BT2020 중첩비가 90% 이상인 표시장치를 제조할 수 있다.
도 1a는 액정표시장치의 상하부 편광판 사이에 흡광 색재를 적용한 일례를 나타낸 단면도이다.
도 1b는 컬러필터층을 통과한 빛의 파장 범위 및 빛 흡수층을 적용한 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수시트를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 이용하여 구현될 수 있는 이상적인 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 표시장치에서 방출된 광의 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 표시장치에서 광 흡수시트에 포함되는 형광 소광제의 열처리 후 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 1b는 컬러필터층을 통과한 빛의 파장 범위 및 빛 흡수층을 적용한 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수시트를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 이용하여 구현될 수 있는 이상적인 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 표시장치에서 방출된 광의 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 표시장치에서 광 흡수시트에 포함되는 형광 소광제의 열처리 후 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 흡수재, 이를 포함하는 광 흡수시트 및 이를광 흡수시트를 포함하는 표시장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수시트를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광 흡수시트(100)는 형광물질 및 형광 소광제를 포함하고, 광 흡수시트(100)는 청색, 녹색 및 적색을 구현하는 컬러필터 기판(130) 상에 구비된다.
컬러필터 기판(130)은 투명 기판(110), 블랙 매트릭스(124)에 의해 구분된 청색 서브픽셀(121), 녹색 서브픽셀(122) 및 적색 서브픽셀(123)을 포함한다.
각각의 서브픽셀에는 서브픽셀 영역의 색과 대응되는 청색 컬러필터(121a), 녹색 컬러필터(122a) 및 적색 컬러필터(123a)가 구비된다.
여기서, 형광물질은 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이의 광, 즉 480~520 nm 파장에서 흡수 스펙트럼을 나타내는 형광염료로서, 보디피(bodipy) 및 페릴렌(perylene) 계열로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
광 흡수시트(100)에서의 형광물질은 컬러필터 기판(130)에서 방출된 광의 청색 파장과 녹색 파장 영역의 사이의 광을 흡수하여 청색 파장 및 녹색 파장 영역을 구분되게 한다.
이는 형광물질이 형광 소광제와 함께 포함되어 형광물질에서 흡수된 광이 방출될 경우 형광 소광제가 이를 흡수하기 때문이며, 이를 통해 형광물질은 청색 파장 영역과 녹색 파장 영역 사이를 구분되게 할 수 있다.
또한, 형광 소광제는 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있어 녹색 파장과 적색 파장이 구분되게 할 수 있다.
따라서, 컬러필터 기판에서 구현되는 청색광, 녹색광 및 적색광은 형광물질 및 형광 소광제로 인해 청색 파장, 녹색 파장 및 적색 파장의 영역이 구분되고, 각각의 파장 영역에서 나타나는 피크의 반치폭을 감소시킬 수 있어 색순도 및 색재현율이 향상된다.
또한, 형광물질 및 형광 소광제를 포함하여 컬러필터 기판에서 구현된 광 중 에너지가 높은 짧은 파장의 광, 즉 청색 파장 및 적색 파장 영역 사이의 광의 반사를 저하시킬 수 있으므로, 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
형광 소광제는 추가적으로 종래 빛 흡수층에서 나타나는 숄더 피크를 제거할 수 있어 불필요한 광의 흡수가 발생되지 않아 휘도 저하를 방지할 수 있다. 이에 대해서는 도 3에서 더욱 구체적으로 설명한다.
형광 소광제는 전술한 바와 같이 형광물질에서 방출되는 광, 녹색 파장 및 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 염료로서, 시아닌(cyanine), 로다민(rhodamine) 및 포르피닌(porphyrin) 계열로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이때, 형광 증감의 정도를 -1.0%~2.6%로 조절하기 위해 광 흡수재에서의 형광물질에 대한 형광 소광제의 중량비를 1 ~ 7이 되도록 포함하는 것이 바람직하고, 형광 증감의 정도를 -1.0%~0.1%로 조절하기 위해서는 5 ~ 7 중량비로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
전술한 바와 같은 형광 증감의 범위는 색순도 및 색재현율 향상 효과를 크게 감소시키지 않으면서 형광 소광제로 인한 휘도 저하를 최소화할 수 있는 범위이다.
또한, 형광 소광제가 형광물질에 대해 1 중량비 미만인 경우에는 형광물질에서의 광 방출이 나타나 청색 파장 및 녹색 파장 영역 사이가 구분되지 않는 문제가 있고, 7을 초과하는 경우에는 컬러필터 기판에서 구현된 광의 흡수가 증가하여 휘도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 흡수시트에서의 형광 소광제는 열처리하여 사용될 수 있고, 열처리를 통해 형광 소광제에서 흡수된 광의 방출을 방지할 수 있다.
전술한 열처리 공정은 표시장치의 구성 요소 중 특정 파장의 광 흡수가 필요한 구성에 포함시켜 표시장치의 열처리 공정시 동시에 수행되는 것이 공정 효율 측면에서 바람직하다.
이때, 열처리는 100 ~ 280 ℃에서 10 ~ 30분 동안 수행되는 것이 바람직하고, 열처리가 100 ℃ 미만인 경우에는 형광 소광제의 발광이 저하되지 않으며, 280 ℃를 초과하는 경우에는 형광 소광제가 휘발되고 물성이 변하는 문제가 있고, 열처리 시간 또한 전술한 한정이유로 상기 범위인 것이 바람직하다.
또한, 형광 소광제의 열처리로 인해 컬러필터 기판에서 구현된 적색광의 노이즈(적색 파장과 인접한 주황 파장의 광이 섞여서 구현됨)를 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 흡수재를 시트화한 광 흡수시트에 국한하여 설명하였지만, 특정 파장의 광을 흡수하기 위해 표시장치의 구성 요소에 광 흡수재를 포함시켜 구현할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수시트의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 형광물질 및 형광 소광제를 이용하여 컬러필터에서 구현된 청색, 녹색, 적색 파장 중 480 ~ 520 nm 파장과 560 ~ 600 nm 파장의 광이 흡수될 수 있다.
이를 통해, 청색 및 녹색 파장 영역이 구분되고, 녹색 및 적색 파장 영역이 구분되며, 각각의 파장의 반치폭을 감소시켜 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3에서 둥근 점선으로 표시된 부분(B)과 같은 숄더 피크는 형광 소광제를 이용하여 제거될 수 있어 광 흡수시트에서 광의 불필요한 흡수를 방지할 수 있으므로, 컬러필터 기판에서 구현된 광의 휘도 저하를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광 흡수시트를 포함하는 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광 흡수시트를 포함하는 표시장치(200)는 상부 기판(200b) 및 하부 기판(200a)을 포함하고, 상부 기판(200b) 및 하부 기판(200a)은 수지층에 의해 결합되어 표시장치(200)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 상부 기판(200b)에는 투명 기판(251) 및 컬러필터층(252)을 포함하는 컬러필터 기판(250), 광 흡수시트(260) 및 하드 코팅층(270)이 순차적으로 적층된다.
컬러필터 기판(250)은 투명 기판(251) 하부상에 컬러필터층(252)이 구비되고, 컬러필터층(252)은 청색광을 방출하는 청색 서브픽셀(252a), 녹색광을 방출하는 녹색 서브픽셀(252b), 적색광을 방출되는 적색 서브픽셀(252c)을 포함하며, 각각의 서브픽셀은 블랙 매트릭스에 의해 구분된다.
각각의 서브픽셀에는 각각의 서브픽셀의 색과 대응되는 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 적색 컬러필터가 구비된다.
컬러필터 기판(250) 상에는 광 흡수시트(260)가 구비되고, 광 흡수시트(260)는 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함한다.
광 흡수재에서 형광물질은 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이에서 흡수 스펙트럼을 나타내고, 형광 소광제는 형광물질에서 흡수된 빛의 방출을 방지한다.
하드 코팅층(270)은 표시장치의 상부에 구비되어 외부 환경의 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있고, 컬러필터 기판(250)에서 구현된 광을 상부로 방출한다.
컬러필터 기판(250)의 하부에는 상부 기판(200b)과 하부 기판(200a)을 결합시키는 수지층이 구비되며, 상부 기판(200b)은 하부 기판(200a)의 유기발광소자(230)를 향하도록 정렬하고 각각의 서브픽셀이 유기발광소자(230)와 대응되도록 배치한다.
하부 기판(200a)은 베이스 기판(210), 베이스 기판(210) 상에 구비되는 박막 트랜지스터(220), 박막 트랜지스터(220) 상에 구비되는 유기발광소자(230) 및 유기발광소자(230) 상에 구비되는 패시베이션층(240)을 포함한다.
베이스 기판(210)은 예를 들어, 폴리에스터계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리올레핀계 고분자, 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 필름 형태일 수 있다.
베이스 기판(210) 상에는 액티브층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간 절연막, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터(220)가 구비된다.
박막 트랜지스터(220) 상에는 애노드(231), 광을 발광하는 유기 발광층(232) 및 캐소드(233)를 포함하는 유기발광소자(230)가 구비된다.
애노드(231)는 투명 도전성 물질로 형성되며, 예를 들어 ITO/Ag/ITO, ITO/Ag/IZO(Indium Zinc Oxide), ATD(ITO/Ag합금/ITO) 및 ITO/APC(Ag-Pd-Cu 합금)/ITO로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치(200)에서 애노드(231)는 투명 도전성 물질로 형성된 투명 전극층 및 투명 전극층 하부에 구비되는 반사층 역할을 하는 금속층을 포함할 수 있다.
이는 유기발광소자에서 발광된 광의 하부 반사율 저하를 최소화하기 위한 것으로, 유기발광소자에서 발광되는 광을 최대한 반사시켜 광이 상부로 방출되도록 한다.
금속층은 광을 반사시킬 수 있는 Mo, MoW, Cr, Ag, APC(Ag-Pd-Cu 합금), Al 및 Al 합금을 포함할 수 있고, 이들 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
애노드(231) 상에는 유기 발광층(232)이 구비되고, 유기 발광층(232)은 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수 있다.
유기 발광층(232) 상에는 캐소드(233)가 구비된다. 캐소드(233)는 투명 도전성 물질로 형성될 수 있고, 투명 도전성 물질은 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 아연 산화물(ITZO), 아연 산화물(Zinc Oxide), 주석 산화물(Tin Oxide)일 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치(200)는 상부 기판(200b)의 컬러필터 기판(250)과 하드 코팅층(270) 사이에 광 흡수시트(260)를 포함하여 컬러필터 기판(250)에서 구현되는 청색광, 녹색광 및 적색광의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 광 흡수시트(260)는 형광물질 및 형광 소광제를 포함하여 컬러필터 기판(250)에서 구현된 광 중 에너지가 높은 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수할 수 있으므로 반사 시감이 저감되며, 향상된 색순도 및 색재현율로 인해 BT2020 중첩비를 90%까지 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치(300)는 상부 기판 및 하부 기판을 포함하고, 상부 기판은 컬러필터 기판(350), 제1 광 흡수시트(360) 및 하드코팅층(370)을 포함한다.
제1 광 흡수시트(360)는 형광물질 및 형광 소광제를 포함하고, 형광물질은 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하며, 형광 소광제는 형광물질에서 방출되는 광을 흡수한다.
하부 기판은 베이스 기판(310), 박막 트랜지스터(320), 유기발광소자(330) 및 패시베이션층(340)을 포함한다.
이때, 상부 기판의 컬러필터 기판(350)과 하부 기판의 패시베이션층(340) 사이에는 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제2 광 흡수시트(380)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제2 광 흡수시트(380)를 포함함으로써, 유기발광소자(330)에서 발생된 광의 색순도 및 색재현율을 추가로 향상시킬 수 있고, 반사 시감을 저감시킬 수 있으며, BT2020 중첩비를 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치(400)는 백라이트(410), 하부 편광판(420), 어레이 기판(430), 액정층(440), 컬러필터 기판(450), 제1 광 흡수시트(460) 및 상부 편광판(470)을 포함한다.
여기서, 표시장치(400)는 인-플레인 스위칭 방식, FFS 방식, Super-IPS 방식, reverse TN IPS 방식의 표시장치에 적용될 수 있다.
백라이트(410)는 LED로 구성될 수 있고, 백라이트(410) 상에는 하부 편광판(420)이 구비된다. 하부 편광판(420)은 평관층 및 TAC 필름을 포함할 수 있고, 평관층을 사이에 두고 TAC 필름이 구비된다.
하부 편광판(420) 상에는 어레이 기판(430)이 구비되고, 도 6에 도시하지 않았지만 어레이 기판(430)에는 종횡으로 배열되어 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 라인과 데이터 라인, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 화소영역 위에 형성되어 횡전계를 발생하는 화소전극과 공통전극을 포함한다.
어레이 기판(430) 상에는 액정층(440)이 구비되고, 액정층(440)은 백라이트에서 발광된 광을 조절하고, 전계가 존재하지 않는 상태에서 균일하게 배향된 네마틱 액정을 포함할 수 있다.
액정층(440) 상에는 컬러필터 기판(450)이 구비되고, 컬러필터 기판(450)은 투명 기판(451) 및 컬러필터층(452)을 포함한다.
투명 기판(451)은 유리 또는 투명한 플라스틱, 예를 들어 폴리이미드 등을 사용할 수 있고, 컬러필터층(452)은 청색 컬러필터(452a), 녹색 컬러필터(452b) 및 적색 컬러필터(452c)를 포함한다.
각각의 컬러필터를 블랙 매트릭스(453)에 의해 구분되고, 각각의 컬러필터에서 구현된 광이 서로 혼색되는 것을 방지하며, 액정층으로 광이 투과되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 컬러필터층(452)에 구비된 착색물질의 유출을 방지하고 컬러필터층(452)의 평탄화를 위해 유기물질로 이루어진 오버코트층(454)을 컬러필터층(452) 상에 포함할 수 있다.
컬러필터 기판(450) 상에는 상부 편광판(470)이 구비되고, 상부 편광판(470)은 하부 편광판(420)과 동일하게 평관층 및 TAC 필름을 포함할 수 있고, 평관층을 사이에 두고 TAC 필름이 구비된다.
이때, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치(400)는 컬러필터 기판(450)과 상부 편광판(470) 사이에 제1 광 흡수시트(460)를 포함할 수 있다.
제1 광 흡수시트(460)는 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 형광물질에서 방출되는 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치(400)는 제1 광 흡수시트(460)를 포함함으로써 컬러필터 기판(450)에서 구현되는 청색광, 녹색광 및 적색광의 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 광 흡수시트(460)를 포함함으로써 컬러필터 기판(450) 에서 구현된 광의 반사 시감을 저감시킬 수 있고, 향상된 색순도 및 색재현율로 인해 BT2020 중첩비를 90%까지 향상시킬 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 표시장치(400)는 백라이트(410)와 하부 편광판(420) 사이에 전술한 형광물질 및 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제2 광 흡수시트(480)를 더 포함할 수 있다.
제2 광 흡수시트(480)를 포함함으로써, 백라이트(410)에서 발생된 광의 반사 시감 저감과 함께 색순도 및 색재현율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 표시장치에서 방출된 광의 스펙트럼 결과이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치에서 구현된 광의 청색 파장 영역 및 녹색 파장 영역 사이가 뚜렷하게 구분된 것을 알 수 있다.
이는 표시장치에 구비된 광 흡수시트의 형광물질 및 형광 소광제에 의해 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이에 존재하는 광이 흡수되기 때문이다.
또한, 전술한 바와 같이 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수함으로써, 청색 및 녹색 파장 영역이 더욱 명확하게 구분되어 피크에서의 반치폭이 감소되며(도 7의 C 참조), 이를 통해 종래보다 색순도 및 색재현율을 더욱 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치는 형광물질에서의 광 방출이 형광 소광제에 의해 방지될 수 있어 반사 시감을 저감시킬 수 있다.
표 1은 본 발명에 따른 광 흡수재의 형광물질 및 형광 소광제의 함량에 따른 색좌표 변화를 나타낸 것이다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 형광물질 및 형광 소광제가 포함되지 않은 경우 형광 증감은 없었다. 그러나, 본 발명에 따른 광 흡수재는 형광물질인 보디피 계열의 형광염료가 포함되기 때문에 형광 증감이 발생하였다.
형광 소광제의 함량이 증가할수록 형광 증감이 감소되며, 이는 형광 소광제로 인해 형광물질에서의 광의 방출이 방지됨을 나타낸다.
따라서, 형광 증감의 정도를 -1.0% ~ 2.6%로 조절하기 위해서는 광 흡수재에서의 형광물질에 대한 형광 소광제의 중량비를 1 ~ 7로 포함하는 것이 바람직하고, 형광 증감의 정도를 -1.0% ~ 0.1%로 조절하기 위해서는 5 ~ 7 중량비인 것이 더욱 바람직한 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같은 형광 증감의 범위는 형광염료 및 형광 소광제로 인한 색순도 및 색변환율을 크게 저하시키지 않으면서 형광 소광제로 인한 휘도 저하를 최소화할 수 있는 범위이다.
도 8은 본 발명에 따른 표시장치에서 광 흡수시트에 포함되는 형광 소광제의 열처리 후 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 형광 물질 및 형광 소광제에 의한 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광 및 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광의 흡수로 인해 청색 파장, 녹색 파장 및 적색 파장 영역의 피크가 확연히 구분되며, 피크의 반치폭이 감소된 것을 알 수 있다.
또한, 형광 소광제는 형광물질과 동일하게 광을 흡수한 후 방출을 하게 되는데, 전술한 바와 같이 형광물질의 광의 방출은 형광 소광제의 의해 방지되고, 형광 소광제로 흡수된 광의 방출은 열처리에 의해 방지될 수 있다.
즉, 형광물질에서의 광의 방출이 방지되어 청색 및 녹색 파장 영역을 구분되게 할 수 있으며, 형광 소광제에 의해 녹색 파장 및 적색 파장 영역 사이가 구분되어 색순도 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
형광 소광제는 또한 열처리 공정을 통해 형광 소광제가 흡수한 광의 방출이 방지되어 적색광의 노이즈 발생을 최소화할 수 있다(도 8의 D 참조).
전술한 형광 소광제 중 시아닌 및 로다민 계열은 형광 특성을 가지기 때문에 열처리를 수행할 수 있으나, 포르피닌 계열의 경우에는 비형광 물질이기 때문에 빛을 방출하지 않아 열처리가 수행되지 않는다.
열처리 적용시 적색 색좌표 증감 및 녹색 색좌표 변화를 통한 휘도 증감을 하기 표 2에 나타내었다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 형광물질에 대한 형광 소광제를 3.5 중량비로 포함시킨 경우 230 ℃의 열처리를 통해 적색 색좌표값에서의 증감이 93.2%로 나타나고, 녹색 색좌표값으로부터 나타나는 휘도 증감은 100.1%였다.
또한, 형광물질에 대한 형광 소광제를 1.75 중량비로 포함시킨 경우 230 ℃의 열처리를 통해 R 좌표값의 증감은 93.3%로 나타나고, 녹색 색좌표값으로부터 나타나는 휘도 증감은 97.8%였다.
따라서, 형광 소광제의 열처리를 통해 적색 색좌표값을 증가시키는 효과가 있으며, 녹색 색좌표에서의 휘도는 97.8 ~ 100.1%로 나타나 열처리로 인한 휘도 감소는 거의 나타나지 않는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
100: 광 흡수시트 110: 투명 기판
120: 컬러필터층 130: 컬러필터 기판
121: 청색 서브픽셀 121a: 청색 컬러필터
122: 녹색 서브픽셀 122a: 녹색 컬러필터
123: 적색 서브픽셀` 123a: 적색 컬러필터
120: 컬러필터층 130: 컬러필터 기판
121: 청색 서브픽셀 121a: 청색 컬러필터
122: 녹색 서브픽셀 122a: 녹색 컬러필터
123: 적색 서브픽셀` 123a: 적색 컬러필터
Claims (11)
- 기판; 및
상기 기판 상에 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출된 광과 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재;가 구비된, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 형광물질은 480 ~ 520 nm 파장의 광을 흡수하는, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 형광물질은 보디피(bodipy) 및 페릴렌(perylene) 계열의 형광염료로부터 선택되는 1종 이상인, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 형광 소광제는 시아닌(cyanine), 로다민(rhodamine) 및 포르피닌(porphyrin) 계열의 형광염료로부터 선택되는 1종 이상인, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 형광물질에 대한 형광 소광제의 중량비는 1 ~ 7인, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 형광 소광제는 100 ~ 230 ℃에서 열처리된 것인, 광 흡수시트.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 컬러필터 기판 또는 백라이트인, 광 흡수시트.
- 베이스 기판,
상기 베이스 기판 상에 구비되는 박막 트랜지스터,
상기 박막 트랜지스터 상에 구비되고 애노드, 광을 발광하는 유기 발광층 및 캐소드를 포함하는 유기발광소자 및
상기 유기발광소자 상에 구비되는 패시베이션층을 포함하는 하부 기판; 및
투명 기판 하부에 구비되고, 녹색광을 방출하는 녹색 서브픽셀 영역, 적색광을 방출하는 적색 서브픽셀 영역 및 청색광을 방출하는 청색 서브픽셀 영역을 포함하는 컬러필터 기판 및
상기 컬러필터 기판 상에 구비되는 하드 코팅층을 포함하는 상부 기판;을 포함하고,
상기 컬러필터 기판과 하드 코팅층 사이에는, 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광과 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제1 광 흡수시트가 구비된, 표시장치.
- 제8항에 있어서,
상기 패시베이션층과 컬러필터 기판 사이에는, 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광과 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제2 광 흡수시트가 구비된, 표시장치.
- 백라이트;
상기 백라이트 상에 구비되는 하부 편광판;
상기 하부 편광판 상에 구비되고 박막 트랜지스터, 화소전극 및 공통전극을 포함하는 어레이 기판;
상기 어레이 기판 상에 구비되고 상기 백라이트에서 발광된 광을 조절하는 액정층;
상기 액정층 상에 구비되고 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터 기판; 및
상기 컬러필터 기판 상에 구비되는 상부 편광판;을 포함하고,
상기 컬러필터 기판과 상부 편광판 사이에는, 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광과 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제1 광 흡수시트가 구비된, 표시장치.
- 제10항에 있어서,
상기 백라이트와 상기 하부 편광판 사이에는, 청색 파장과 녹색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광물질 및 상기 형광물질에서 방출되는 광과 녹색 파장과 적색 파장 영역 사이의 광을 흡수하는 형광 소광제를 포함하는 광 흡수재를 포함하는 제2 광 흡수시트가 구비된, 표시장치.
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