KR20140004882A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색섞임과 청색 광의 누설을 방지하고, 투명 표시 장치의 투명도를 향상시킬 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 순차적으로 적층되어 있는 제1 기판, 제2 기판, 및 제3 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 광량 조절층; 상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에 형성되어 있는 색 형성층; 광을 공급하는 광원부; 및, 상기 제1 기판 아래에 형성되어 상기 광을 상기 제1 기판으로 안내하는 도광판을 포함하고, 상기 광량 조절층 및 상기 색 형성층은 수직한 방향으로 대응하는 복수의 화소를 포함하고, 상기 도광판은 상기 광량 조절층의 상기 복수의 화소 중 제1 화소를 통과한 광이 상기 색 형성층의 상기 제1 화소와 인접한 제2 화소를 통과하도록 하고, 상기 색 형성층의 화소는 상기 광의 색을 변환하여 산란시키는 색 변환 영역 및 상기 광을 그대로 통과시키는 투명 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색섞임과 청색 광의 누설을 방지하고, 투명 표시 장치의 투명도를 향상시킬 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 널리 이용되는 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 휴대폰 등에는 표시 장치가 필요하다. 표시 장치에는 음극선관 표시 장치, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등이 있다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
일반적인 표시 장치에서는 기판을 통과하는 광량을 조절하여 휘도를 결정하는 광량 조절층과 출광색을 결정하는 색 형성층이 모두 형성되어 있다. 최근에는 색 형성층에 형광체 또는 양자점(Quantum Dot)을 이용함에 따라 세 장의 기판을 이용하여 광량 조절층과 색 형성층이 분리되어 있는 표시 장치가 제안되었다. 이때, 광량 조절층을 통과한 광의 일부가 색 형성층에 수직하게 입사되지 않아 인접한 다른 화소에 영향을 줌으로써, 색섞임이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 광원으로 근자외선 또는 청색 파장을 이용할 경우 적색 화소 또는 녹색 화소의 정면에서 청색 광이 일부 시인될 수 있다는 문제점이 있다.
표시 장치는 광원으로부터 출사된 광이 기판으로 균일하게 입사되도록 하기 위한 도광판을 포함하며, 도광판의 하부에는 소정의 패턴이 형성되어 광의 산란이 발생한다. 또한, 도광판과 기판 사이에는 복수의 광학 시트가 형성되어 광의 산란이 발생한다. 표시 장치가 투명 표시 장치일 경우 이와 같은 광의 산란에 의해 표시 장치의 후면에 위치한 물체가 제대로 인지되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 광량 조절층과 색 형성층이 분리되어 있는 표시 장치에서 색섞임을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 광원으로 근자외선 또는 청색 파장을 이용할 경우 적색 화소 또는 녹색 화소에서 청색 광이 누설되는 것을 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 투명 표시 장치에서 기판의 후면에 위치한 물체의 이미지가 산란되지 않고 제대로 인식될 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 순차적으로 적층되어 있는 제1 기판, 제2 기판, 및 제3 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 광량 조절층; 상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에 형성되어 있는 색 형성층; 광을 공급하는 광원부; 및, 상기 제1 기판 아래에 형성되어 상기 광을 상기 제1 기판으로 안내하는 도광판을 포함하고, 상기 광량 조절층 및 상기 색 형성층은 수직한 방향으로 대응하는 복수의 화소를 포함하고, 상기 도광판은 상기 광량 조절층의 상기 복수의 화소 중 제1 화소를 통과한 광이 상기 색 형성층의 상기 제1 화소와 인접한 제2 화소를 통과하도록 하고, 상기 색 형성층의 화소는 상기 광의 색을 변환하여 산란시키는 색 변환 영역 및 상기 광을 그대로 통과시키는 투명 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판은 상기 광원부로부터 상기 광이 입사되는 입광부 및 상기 입광부와 마주보는 대광부를 포함하고, 상기 대광부의 두께는 상기 입광부의 두께보다 두껍게 이루어질 수 있다.
상기 도광판은 상기 대광부에 형성되어 있는 복수의 홈을 더 포함할 수 있다.
상기 도광판은 상기 입광부 및 상기 대광부를 연결하는 바닥면을 더 포함하고, 상기 바닥면은 편평하게 이루어질 수 있다.
상기 광원부는 근자외선광 또는 청색광을 공급할 수 있다.
상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 적색 화소의 색 변환 영역은 적색 형광체를 포함하고, 상기 녹색 화소의 색 변환 영역은 녹색 형광체를 포함하고, 상기 청색 화소의 색 변환 영역은 산란체를 포함할 수 있다.
상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 적색 화소의 색 변환 영역은 적색 양자점을 포함하고, 상기 녹색 화소의 색 변환 영역은 녹색 양자점을 포함하고, 상기 청색 화소의 색 변환 영역은 산란체를 포함할 수 있다.
상기 색 형성층의 상기 투명 영역은 산란체를 포함할 수 있다.
상기 색 변환 영역이 상기 화소의 좌반면에 위치하고, 상기 투명 영역이 상기 화소의 우반면에 위치하거나, 상기 색 변환 영역이 상기 화소의 우반면에 위치하고, 상기 투명 영역이 상기 화소의 좌반면에 위치할 수 있다.
상기 색 변환 영역이 상기 화소의 중앙부에 위치하고, 상기 투명 영역은 상기 색 변환 영역의 좌측부 및 우측부에 위치할 수 있다.
상기 색 형성층은 상기 복수의 화소의 경계에 형성되는 격벽을 더 포함하고, 상기 격벽은 반사성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 광은 상기 도광판, 상기 제1 기판, 상기 광량 조절층, 상기 제2 기판, 상기 색 형성층, 및 상기 제3 기판을 순차적으로 통과하고, 상기 광이 제3 기판을 통과할 때의 출사각은 70도 이상일 수 있다.
상기 표시 장치는 투명 표시 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판, 제2 기판, 및 제3 기판을 마련하는 단계; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 광량 조절층을 형성하는 단계; 상기 제3 기판 위에 색 형성층을 형성하는 단계; 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판 사이에 상기 색 형성층이 위치하도록 상기 제3 기판을 상기 제2 기판에 부착하는 단계; 및, 상기 제1 기판 아래에 도광판을 형성하고, 상기 도광판의 일측 변에 광원부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 광량 조절층 및 상기 색 형성층은 복수의 화소를 포함하고, 상기 제3 기판 위에 색 형성층을 형성하는 단계는 상기 제3 기판 위에 상기 복수의 화소의 경계에 차광 부재를 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 내에 투명 영역을 형성하는 단계; 및, 상기 복수의 화소의 경계에 격벽을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 기판 아래에 도광판을 형성하는 단계에서 상기 도광판은 상기 광량 조절층의 상기 복수의 화소 중 제1 화소를 통과한 광이 상기 색 형성층의 상기 제1 화소와 인접한 제2 화소를 통과시키도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판은 상기 광원부로부터 상기 광이 입사되는 입광부, 상기 입광부와 마주보는 대광부, 및 상기 입광부와 상기 대광부를 연결하는 바닥면을 포함하고, 상기 대광부의 두께는 상기 입광부의 두께보다 두껍게 형성하고, 상기 대광부에 복수의 홈을 형성하고, 상기 바닥면은 편평하게 형성할 수 있다.
상기 광원부는 근자외선광 또는 청색광을 공급하는 물질로 형성할 수 있다.
상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계는 상기 적색 화소 내의 일부 영역에 적색 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 적색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 상기 녹색 화소 내의 일부 영역에 녹색 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 녹색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 및, 상기 청색 화소 내의 일부 영역에 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 청색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계는 상기 적색 화소 내의 일부 영역에 적색 양자점이 분산되어 있는 수지를 이용하여 적색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 상기 녹색 화소 내의 일부 영역에 녹색 양자점이 분산되어 있는 수지를 이용하여 녹색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 및, 상기 청색 화소 내의 일부 영역에 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 청색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 내에 투명 영역을 형성하는 단계는 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 이루어질 수 있다.
상기 광은 상기 도광판, 상기 제1 기판, 상기 광량 조절층, 상기 제2 기판, 상기 색 형성층, 및 상기 제3 기판을 순차적으로 통과하고, 상기 도광판은 상기 광이 제3 기판을 통과할 때의 출사각이 70도 이상이 되도록 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 색 형성층의 화소를 색 변환 영역 및 투명 영역으로 구분함으로써, 색섞임을 방지하고 투명 표시 장치의 투명도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광량 조절층을 통과한 광이 광량 조절층에 수직한 방향으로 진행하지 않고, 인접한 다른 화소를 통과하도록 진행시킴으로써, 출광각을 높여 정면에서 인지되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 적색 화소 또는 녹색 화소의 정면에서 청색 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도광판의 바닥면을 편평하게 형성하고, 광학 시트를 사용하지 않음으로써, 투명 표시 장치의 투명도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 순차적으로 적층되어 있는 제1 기판(100), 제2 기판(200), 및 제3 기판(300)을 포함한다.
제1 기판(100), 제2 기판(200), 및 제3 기판(300)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어져 있다. 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에는 광량 조절층(400)이 형성되어 있고, 제2 기판(200)과 제3 기판(300) 사이에는 색 형성층(500)이 형성되어 있다.
제1 기판(100), 제2 기판(200), 제3 기판(300), 광량 조절층(400), 및 색 형성층(500)은 수직한 방향으로 대응하는 복수의 화소를 포함한다. 복수의 화소는 평면 상에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
광량 조절층(400)은 제1 기판(100)을 통과한 광의 양을 조절하여 제2 기판(200)으로 내보낸다. 광량 조절층(400)을 통과한 광의 양에 따라 표시 장치에서 표시된 화면의 휘도가 결정된다. 즉, 광량 조절층(400)은 각 화소의 휘도를 조절하는 역할을 한다.
광량 조절층(400)에는 액정 분자(410)들이 형성되어 있고, 액정 분자(410)들의 배향 방향에 따라 광량 조절층(400)을 통과하는 광의 양을 조절할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 제1 기판(100) 위에는 게이트선, 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되는 스위칭 소자, 스위칭 소자와 연결되어 있는 화소 전극이 형성될 수 있다. 스위칭 소자 및 화소 전극은 각 화소마다 형성될 수 있다. 또한, 제2 기판(200) 위에는 화소 전극과 마주보도록 공통 전극이 형성될 수 있다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 수직 전계가 형성됨에 따라 액정 분자(410)들의 방향이 결정될 수 있다.
제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(200) 위에는 복수의 화소의 경계를 구분하도록 차광 부재(420)가 형성되어 있다.
제1 기판(100) 및 제2 기판(200) 위에 형성되는 각 전극의 형상 및 위치는 다양하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기에서 화소 전극이 제1 기판(100) 위에 형성되고, 공통 전극이 제2 기판(200) 위에 형성되는 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 화소 전극 및 공통 전극이 모두 제1 기판(100) 위에 형성될 수 있으며, 이때 화소 전극과 공통 전극 사이에 수평 전계가 형성됨에 따라 액정 분자(410)들의 방향이 결정될 수 있다.
제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 서로 마주보는 면의 반대편 측에는 각각 제1 편광판(12)과 제2 편광판(22)이 부착될 수 있다. 즉, 제1 기판(100)의 외측에 제1 편광판(12)이 부착되고, 제2 기판(200)의 외측에 제2 편광판(22)이 부착될 수 있다. 제1 편광판(12)의 투과축과 제2 편광판(22)의 투과축은 직교하도록 형성될 수 있다.
색 형성층(500)은 제2 기판(200)을 통과한 광의 색을 조절하여 제3 기판(300)으로 내보낸다. 색 형성층(500)의 복수의 화소는 제1 색 화소, 제2 색 화소, 제3 색 화소 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 색 화소는 적색 화소이고, 제2 색 화소는 녹색 화소이며, 제3 색 화소는 청색 화소로 이루어질 수 있다. 색 형성층(500)의 적색 화소를 통과한 광은 적색을 나타내고, 녹색 화소를 통과한 광은 녹색을 나타내며, 청색 화소를 통과한 광은 청색을 나타낸다.
색 형성층(500)의 각 화소는 광의 색을 변환하여 산란시키는 색 변환 영역(CD)과 광을 그대로 통과시키는 투명 영역(TD)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이 색 변환 영역(CD)은 화소의 좌반면에 위치하고, 투명 영역(TD)은 화소의 우반면에 위치할 수 있다. 이와 달리 색 변환 영역(CD)이 화소의 우반면에 위치하고, 투명 영역(TD)이 화소의 좌반면에 위치할 수도 있다.
색 형성층(500)의 색 변환 영역(CD)은 형광체를 포함하는 수지(resin)로 이루어질 수 있다. 형광체는 빛, 방사선 등의 조사로 형광을 발하는 물질로써, 조사되는 광의 색에 관계 없이 형광체 고유의 색을 가진 광이 방출된다. 또한, 조사되는 광의 방향에 관계없이 전 영역으로 광이 방출된다.
적색 화소의 색 변환 영역(CD)은 적색 형광체를 포함할 수 있다. 적색 화소의 색 변환 영역(CD)으로 광이 입사되어 적색 형광체에 조사되면, 적색 광이 산란된다.
녹색 화소의 색 변환 영역(CD)은 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 녹색 화소의 색 변환 영역(CD)으로 광이 입사되어 녹색 형광체에 조사되면, 녹색 광이 산란된다.
청색 화소의 색 변환 영역(CD)은 청색 형광체를 포함할 수 있다. 청색 화소의 색 변환 영역(CD)으로 광이 입사되어 청색 형광체에 조사되면, 청색 광이 산란된다.
색 형성층(500)에 입사되는 광이 근자외선(rear ultraviolet) 또는 청색광인 경우, 청색 화소의 색 변환 영역(CD)은 청색 형광체 대신 산란체를 포함할 수 있다. 청색 화소의 색 변환 영역(CD)으로 근자외선 또는 청색광이 입사되어 산란체에 조사되면, 청색 광이 산란된다.
상기에서 색 변환 영역(CD)은 형광체를 포함하는 수지로 이루어지는 경우에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 색 변환 영역(CD)은 형광체 대신 양자점을 포함하는 수지로 이루어질 수도 있다. 이때, 적색 화소의 색 변환 영역(CD)은 적색 양자점을 포함할 수 있고, 녹색 화소의 색 변환 영역(CD)은 녹색 양자점을 포함할 수 있으며, 청색 화소의 색 변환 영역(CD)은 청색 양자점을 포함할 수 있다. 또한, 입사광이 근자외선 또는 청색광인 경우 청색 화소의 색 변환 영역(CD)은 청색 양자점 대신 산란체를 포함할 수 있다.
색 형성층(500)의 투명 영역(TD)은 산란체(530)를 포함하는 수지로 이루어질 수 있다. 제2 기판(200)을 통과하여 투명 영역(TD)으로 바로 입사된 광은 그대로 통과한다. 즉, 색 변환 영역(CD)을 통과하지 않았으므로 색의 변화 없이 출광된다. 제2 기판(200)을 통과하여 색 변환 영역(CD)으로 입사된 광이 형광체에 조사되어 산란된 광이 투명 영역(TD)으로 입사되는 경우, 변환된 색의 광이 출광된다. 산란체(530)는 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어질 수 있다.
화소가 색 변환 영역(CD)과 투명 영역(TD)으로 이루어짐으로써, 서로 이웃한 화소 간에 색섞임이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 화소들이 가장 좌측으로부터 제1 화소(PX1), 제2 화소(PX2), 제3 화소(PX3), 제4 화소(PX4), 및 제5 화소(PX5)로 이루어진 경우, 제1 화소(PX1) 및 제4 화소(PX4)가 적색 화소이고, 제2 화소(PX2) 및 제5 화소(PX5)가 녹색 화소이며, 제3 화소(PX3)가 청색 화소일 수 있다. 제2 화소(PX2)를 나타내기 위해 입사된 광의 일부가 인접한 제1 화소(PX1)로 입사될 수 있다. 투명 영역(TD)이 존재하지 않는다면 의도하지 않은 녹색 광이 표시되어 색섞임이 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 제1 화소(PX1)의 색 변환 영역(CD)과 제2 화소(PX2)의 색 변환 영역(CD) 사이에 제1 화소(PX1)의 투명 영역(TD)이 배치되어 있으므로, 색섞임을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 투명 표시 장치로 이루어질 수 있다. 투명 표시 장치는 화면이 투명하여 표시 장치의 후면에 위치한 물체가 인식될 수 있는 표시 장치를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치가 투명 표시 장치로 이루어질 경우 각 화소에 투명 영역(TD)이 존재하므로 투명도를 향상시킬 수 있다.
색 형성층(500)의 복수의 화소의 경계에는 차광 부재(520)가 형성되어 있다. 또한, 색 형성층(500)의 복수의 화소의 경계에는 격벽(525)이 형성될 수 있다. 격벽(525)은 차광 부재(520) 위에 형성될 수 있고, 격벽(525)의 폭은 차광 부재(520)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 광을 공급하는 광원부(600) 및 광원부(600)로부터 입사된 광을 제1 기판(100)으로 안내하는 도광판(700)을 더 포함할 수 있다.
광원부(600)는 제1 기판(100)의 어느 일측 변의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 이에 한정되지 아니하고 제1 기판(100)의 양측 변의 하부에 배치되는 등 다양한 배치가 가능하다. 광원부(600)는 발광 다이오드(LED, Light Emitting diode) 등으로 이루어질 수 있으며, 광원부로부터 나오는 광은 근자외선광 또는 청색광일 수 있다. 광의 출사면은 도광판(700)의 일 측면을 바라보도록 형성된다.
도광판(700)은 제1 기판(100)의 아래에 배치될 수 있다. 도광판(700)은 광원부(600)로부터 광이 입사되는 입광부(710) 및 입광부(710)와 마주보는 대광부(720)로 이루어질 수 있다. 대광부(720)의 두께는 입광부(710)의 두께보다 두껍게 형성되고, 대광부(720)에는 복수의 홈(725)이 형성되어 있다. 대광부(720)에 형성된 홈(725)은 v자형으로 이루어질 수 있으며, 홈(725)의 각도에 의해 제1 기판(100)으로 입사되는 광의 각도를 조절할 수 있다.
도광판(700)은 입광부(710)와 대광부(720)를 연결하는 바닥면을 포함하고, 바닥면은 편평하게 이루어진다. 도광판(700)의 바닥면에 별도의 패턴이 형성되지 않도록 함으로써, 광원부(600)로부터 입사된 광이 산란되는 것을 방지할 수 있다.
광원부(600)로부터 입사된 광의 경로(800)를 살펴보면, 도광판(700)의 입광부(710)로 입사된 광이 대광부(720)의 홈(725)에 반사되어 제1 기판(100)으로 입사된다. 제1 기판(100)으로 입사된 광은 스넬의 법칙(snell's law)에 따라 소정의 각도로 꺾인 후 광량 조절층(400)을 통과하면서 광량이 조절된다. 이후, 조절된 광량이 제2 기판(200)을 통과한 후 색 형성층(500)으로 입사된다. 색 형성층(500)으로 입사된 광은 제3 기판(300)을 통과하면서 스넬의 법칙에 따라 다시 소정의 각도로 꺾이면서 출사된다. 이때, 제3 기판(300)을 통과할 때의 출사각은 70도 이상이 되도록 도광판(700)을 설계할 수 있다. 제3 기판(300)을 통과하는 광이 표시 장치의 정면으로부터 70도 이상의 각을 이룸으로써, 정면에는 인지되지 않는다. 따라서, 광원부(600)로부터 나오는 광의 색이 누설되어 정면에서 인지되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 광원부(600)로부터 입사된 광의 경로(800)를 살펴보면, 광량 조절층(400)의 제3 화소(PX3)를 통과한 광이 색 형성층(500)의 제2 화소(PX2)를 통과한다. 제1 기판(100)에 수직한 방향으로 광이 입사된다면, 광량 조절층(400)의 제3 화소(PX3)를 통과한 광은 색 형성층(500)의 제3 화소(PX3)를 통과하게 된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 제1 기판(100)에 대해 소정의 각을 가지도록 광이 입사되도록 도광판(700)을 설계함으로써, 광량 조절층(400)의 제3 화소(PX3)를 통과한 광이 색 형성층(500)의 제2 화소(PX2)를 통과하게 된다. 동일한 방법으로, 광량 조절층(400)의 제2 화소(PX2)를 통과한 광은 색 형성층(500)의 제1 화소(PX1)를 통과하고, 광량 조절층(400)의 제4 화소(PX4)를 통과한 광은 색 형성층(500)의 제3 화소(PX3)를 통과한다.
상기에서 광량 조절층(400)의 제3 화소(PX3)를 통과한 광은 색 형성층(500)의 제2 화소(PX2)를 통과하도록 도광판(700)이 설계되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 도광판(700)은 광량 조절층(400)의 제3 화소를 통과한 광이 색 형성층(500)의 제4 화소(PX4)를 통과하도록 설계될 수도 있고, 광량 조절층(400)의 제3 화소를 통과한 광이 색 형성층(500)의 제1 화소(PX1)를 통과하도록 설계될 수도 있다. 즉, 광량 조절층(400)의 어느 화소를 통과한 광은 색 형성층(500)의 바로 인접한 화소를 통과할 수도 있고, 두 개 이상 떨어진 화소를 통과할 수도 있다.
일반적으로, 도광판(700)과 제1 기판(100) 사이에는 광학 시트가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 도광판(700)과 제1 기판(100) 사이에 광학 시트를 형성하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치가 투명 표시 장치일 경우 광학 시트에 의한 광의 산란 등을 방지함으로써, 투명도를 더욱 향상시킬 수 있다. 광학 시트는 전체적으로 균일한 광의 분포를 위해 사용하였었다. 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 색 형성층(500)이 형광체 또는 양자점을 포함하도록 이루어짐으로써, 광학 시트를 사용하지 않고도 광의 분포가 균일해질 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치는 앞선 실시예와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 가장 큰 차이점은 색 형성층의 구조이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다. 색 형성층의 구조는 다양하게 변형이 가능하며, 이하에서 도 2 내지 도 4를 참고하여 다양한 색 형성층의 구조에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 도면이다.
먼저 도 2를 참고하면, 제2 기판(200)과 제3 기판(300) 사이에 색 형성층(500)이 형성되어 있다. 색 형성층(500)은 복수의 화소(PX)를 포함하고, 이 중 하나의 화소(PX)를 살펴본다.
색 형성층(500)의 각 화소(PX)는 광의 색을 변환하여 산란시키는 색 변환 영역(CD)과 광을 그대로 통과시키는 투명 영역(TD)을 포함할 수 있다. 색 변환 영역(CD)은 화소(PX)의 중앙부에 위치하고, 투명 영역(TD)은 화소(PX)의 좌측부 및 우측부에 위치한다. 즉, 색 변환 영역(CD)의 양측에 투명 영역(TD)이 위치한다.
색 형성층(500)의 복수의 화소의 경계에는 차광 부재(520)가 형성되어 있다. 도 2에 도시된 표시 장치에서는 색 형성층(500)의 복수의 화소의 경계에 별도의 격벽이 형성되어 있지 않으나, 도 1에 도시된 바와 같이 격벽이 형성될 수도 있다.
이어, 도 3을 참고하면, 제2 기판(200)과 제3 기판(300) 사이에 형성된 색 형성층(500)은 복수의 화소(PX)를 포함하고, 각 화소(PX)는 색 변환 영역(CD)과 투명 영역(TD)을 포함한다.
도 1 및 도 2에서는 색 변환 영역(CD)과 투명 영역(TD)의 면적이 동일한 비율로 이루어져 있는 반면에, 도 3에서는 투명 영역(TD)의 면적이 색 변환 영역(CD)의 면적보다 더 큰 비율을 차지하고 있다.
색 형성층(500)의 복수의 화소의 경계에는 차광 부재(520) 및 격벽(525)이 형성되어 있다. 격벽(525)은 차광 부재(520) 위에 형성되고, 격벽(525)의 폭은 차광 부재(520)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
격벽(525)은 반사성 물질로 이루어질 수 있다. 색 형성층(500)의 색 변환 영역(CD)으로 입사된 광이 격벽(525)에 반사되면 색 변환 영역(CD) 내에 광이 존재할 확률이 높아지므로 출광량을 높일 수 있다. 또한, 색 형성층(500)의 색 변환 영역(CD) 내에서 형광체, 양자점, 또는 산란체에 의해 산란된 광이 격벽(525)에 반산되면 색 변환 영역(CD) 내에 광이 존재할 확률이 높아지므로 출광량을 높일 수 있다.
색 형성층(500)의 색 변환 영역(CD)으로부터 나오는 광의 양을 증가시킴으로써, 투명 영역(TD)의 면적을 줄이더라도 동일한 색을 재현할 수 있다. 또한, 투명 영역(TD)의 면적을 줄임으로써, 표시 장치의 투명도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이어, 도 4를 참고하면, 제2 기판(200)과 제3 기판(300) 사이에 형성된 색 형성층(500)은 복수의 화소(PX)를 포함하고, 각 화소(PX)는 색 변환 영역(CD)과 투명 영역(TD)을 포함한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 표시 장치에서는 투명 영역(TD)이 산란체를 포함하는 수지로 이루어져 있는 반면에, 도 4에 도시된 표시 장치에서는 투명 영역(TD)이 산란체를 포함하지 않는다.
투명 영역(TD)이 산란체를 포함하지 않는 수지로 이루어짐으로써, 투명 영역(TD)에 입사된 광이 산란되지 않도록 하여 표시 장치의 투명도를 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 광량 조절층(400)을 형성한다. 예를 들면, 제1 기판(100) 위에 게이트선, 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되는 스위칭 소자, 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하고, 제2 기판(200) 위에 공통 전극을 형성한 후 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 합착한다. 이어, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 액정 분자(410)를 주입한다.
이어, 도 6에 도시된 바와 같이 제3 기판(300) 위에 복수의 화소(PX)를 나누도록 차광 부재(520)를 형성한다. 즉, 차광 부재(520)를 화소(PX)의 경계에 형성한다.
이어, 도 7에 도시된 바와 같이 제3 기판(300) 위의 각 화소(PX)내의 일부 영역에 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 색 변환 영역(CD)을 형성한다. 제3 기판(300) 위에 형광체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 포토 리소그라피 공정으로 패터닝하여 색 변환 영역(CD)을 형성할 수 있다. 또는 그라비아 오프셋 프린팅, 역 오프셋 프린팅, 스크린 프린팅 등과 같은 인쇄 공정으로 색 변환 영역(CD)을 형성할 수도 있다.
복수의 화소(PX)는 제1 색 화소, 제2 색 화소, 제3 색 화소 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 색 화소는 적색 화소이고, 제2 색 화소는 녹색 화소이며, 제3 색 화소는 청색 화소로 이루어질 수 있다. 이에 따라 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계도 적색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계, 녹색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계, 및 청색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
적색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 적색 형광체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다.
녹색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 녹색 형광체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다.
청색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 청색 형광체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다. 또는 제3 기판(300) 위에 산란체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수도 있다.
상기에서는 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 색 변환 영역(CD)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 형광체 대신 양자점을 포함하는 수지로 색 변환 영역(CD)을 형성할 수도 있다.
적색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 적색 양자점이 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다.
녹색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 녹색 양자점이 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다.
청색 화소의 색 변환 영역(CD)을 형성하는 단계에서는 제3 기판(300) 위에 청색 양자점이 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수 있다. 또는 제3 기판(300) 위에 산란체가 분산되어 있는 수지를 도포하고, 이를 패터닝할 수도 있다.
제3 기판(300) 위의 각 화소(PX)내의 일부 영역에 색 변환 영역(CD)을 형성한 후, 각 화소(PX) 내의 나머지 영역에 투명 영역(TD)을 형성한다. 투명 영역(TD)은 산란체(530)를 포함하는 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 산란체(530)는 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어질 수 있다.
이어, 도 8에 도시된 바와 같이 각 화소(PX)의 경계에 격벽(525)을 형성한다. 격벽(525)에 의해 인접한 두 화소 사이가 분리된다.
도 6 내지 도 8에 도시된 공정에 의해 제3 기판(300) 위에 색 형성층(500)이 형성된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 다양한 실시예에 따라 색 변환 영역(CD)과 투명 영역(TD)의 면적의 비율을 조절할 수 있고, 격벽(525)의 물질을 선택할 수 있으며, 투명 영역(TD)이 산란체를 포함하지 않도록 형성할 수도 있다.
도시는 생략하였으나, 색 형성층(500) 위에는 평탄화층이 더 형성될 수 있다. 평탄화층은 수지 또는 산란체가 분산된 수지를 이용하여 형성할 수 있다.
이어, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 기판(200)과 제3 기판(300) 사이에 색 형성층(500)이 위치하도록 제3 기판(300)을 제2 기판(200)에 부착한다.
제1 기판(100) 아래에 도광판(700)을 형성하고, 도광판(700)의 일측 변에 광원부(600)를 형성한다. 광원부(600)는 근자외선광 또는 청색광을 공급할 수 있다.
광원부(600)가 배치되어 있는 도광판(700)의 일측 변이 입광부(710)에 해당하고, 입광부(710)와 마주보는 면이 대광부(720)에 해당한다. 도광판(700)의 대광부(720)의 두께는 입광부(710)의 두께보다 두껍게 이루어진다. 대광부(720)에는 v자형으로 이루어진 복수의 홈(725)이 형성되어 있고, 홈(725)의 각도를 조절함으로써, 제1 기판(100)으로 입사되는 광의 각도를 조절할 수 있다.
도광판(700)은 입광부(710)와 대광부(720)를 연결하는 바닥면을 포함하고, 바닥면은 편평하게 이루어진다. 즉, 도광판(700)의 바닥면에 별도의 패턴이 형성되지 않도록 하여 광원부(600)로부터 입사된 광이 산란되는 것을 방지할 수 있다.
도광판(700)에 형성된 홈(725)에 의해 광원부(600)로부터 나온 광은 제1 기판(100)에 비스듬한 각도로 입사되고, 제3 기판(300)을 나올 때의 출사각이 70도 이상이 될 수 있다. 또한, 광량 조절층(400)의 어느 화소를 통과한 광이 색 형성층(500)의 바로 인접한 화소 또는 두 개 이상 떨어진 화소를 통과하도록 할 수 있다.
도광판(700)과 제1 기판(100) 사이에 광학 시트는 형성하지 않는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
12: 제1 편광판 22: 제2 편광판
100: 제1 기판 200: 제2 기판
300: 제3 기판 400: 광량 조절층
410: 액정 분자 420: 차광 부재
520: 차광 부재 525: 격벽
530: 산란체 600: 광원부
700: 도광판 710: 입광부
720: 대광부 725: 홈
800: 광의 경로

Claims (20)

  1. 순차적으로 적층되어 있는 제1 기판, 제2 기판, 및 제3 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 광량 조절층;
    상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에 형성되어 있는 색 형성층;
    광을 공급하는 광원부; 및,
    상기 제1 기판 아래에 형성되어 상기 광을 상기 제1 기판으로 안내하는 도광판을 포함하고,
    상기 광량 조절층 및 상기 색 형성층은 수직한 방향으로 대응하는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 도광판은 상기 광량 조절층의 상기 복수의 화소 중 제1 화소를 통과한 광이 상기 색 형성층의 상기 제1 화소와 인접한 제2 화소를 통과하도록 하고,
    상기 색 형성층의 화소는 상기 광의 색을 변환하여 산란시키는 색 변환 영역 및 상기 광을 그대로 통과시키는 투명 영역을 포함하는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 광원부로부터 상기 광이 입사되는 입광부 및 상기 입광부와 마주보는 대광부를 포함하고,
    상기 대광부의 두께는 상기 입광부의 두께보다 두꺼운,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 대광부에 형성되어 있는 복수의 홈을 더 포함하는,
    표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 입광부 및 상기 대광부를 연결하는 바닥면을 더 포함하고,
    상기 바닥면은 편평하게 이루어진,
    표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부는 근자외선광 또는 청색광을 공급하는,
    표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고,
    상기 적색 화소의 색 변환 영역은 적색 형광체를 포함하고,
    상기 녹색 화소의 색 변환 영역은 녹색 형광체를 포함하고,
    상기 청색 화소의 색 변환 영역은 산란체를 포함하는,
    표시 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고,
    상기 적색 화소의 색 변환 영역은 적색 양자점을 포함하고,
    상기 녹색 화소의 색 변환 영역은 녹색 양자점을 포함하고,
    상기 청색 화소의 색 변환 영역은 산란체를 포함하는,
    표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 색 형성층의 상기 투명 영역은 산란체를 포함하는,
    표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 색 변환 영역이 상기 화소의 좌반면에 위치하고, 상기 투명 영역이 상기 화소의 우반면에 위치하거나,
    상기 색 변환 영역이 상기 화소의 우반면에 위치하고, 상기 투명 영역이 상기 화소의 좌반면에 위치하는,
    표시 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 색 변환 영역이 상기 화소의 중앙부에 위치하고, 상기 투명 영역은 상기 색 변환 영역의 좌측부 및 우측부에 위치하는,
    표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 색 형성층은 상기 복수의 화소의 경계에 형성되는 격벽을 더 포함하고,
    상기 격벽은 반사성 물질로 이루어지는,
    표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광은 상기 도광판, 상기 제1 기판, 상기 광량 조절층, 상기 제2 기판, 상기 색 형성층, 및 상기 제3 기판을 순차적으로 통과하고,
    상기 광이 제3 기판을 통과할 때의 출사각은 70도 이상인,
    표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 투명 표시 장치인,
    표시 장치.
  14. 제1 기판, 제2 기판, 및 제3 기판을 마련하는 단계;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 광량 조절층을 형성하는 단계;
    상기 제3 기판 위에 색 형성층을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판 및 상기 제3 기판 사이에 상기 색 형성층이 위치하도록 상기 제3 기판을 상기 제2 기판에 부착하는 단계; 및,
    상기 제1 기판 아래에 도광판을 형성하고, 상기 도광판의 일측 변에 광원부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 광량 조절층 및 상기 색 형성층은 복수의 화소를 포함하고,
    상기 제3 기판 위에 색 형성층을 형성하는 단계는,
    상기 제3 기판 위에 상기 복수의 화소의 경계에 차광 부재를 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 내에 투명 영역을 형성하는 단계; 및,
    상기 복수의 화소의 경계에 격벽을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 기판 아래에 도광판을 형성하는 단계에서,
    상기 도광판은 상기 광량 조절층의 상기 복수의 화소 중 제1 화소를 통과한 광이 상기 색 형성층의 상기 제1 화소와 인접한 제2 화소를 통과시키도록 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 광원부로부터 상기 광이 입사되는 입광부, 상기 입광부와 마주보는 대광부, 및 상기 입광부와 상기 대광부를 연결하는 바닥면을 포함하고,
    상기 대광부의 두께는 상기 입광부의 두께보다 두껍게 형성하고,
    상기 대광부에 복수의 홈을 형성하고,
    상기 바닥면은 편평하게 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 광원부는 근자외선광 또는 청색광을 공급하는 물질로 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계는,
    상기 적색 화소 내의 일부 영역에 적색 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 적색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계;
    상기 녹색 화소 내의 일부 영역에 녹색 형광체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 녹색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 및,
    상기 청색 화소 내의 일부 영역에 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 청색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소 내에 색 변환 영역을 형성하는 단계는,
    상기 적색 화소 내의 일부 영역에 적색 양자점이 분산되어 있는 수지를 이용하여 적색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계;
    상기 녹색 화소 내의 일부 영역에 녹색 양자점이 분산되어 있는 수지를 이용하여 녹색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계; 및,
    상기 청색 화소 내의 일부 영역에 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 청색 화소의 색 변환 영역을 형성하는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소 내에 투명 영역을 형성하는 단계는 산란체가 분산되어 있는 수지를 이용하여 이루어지는,
    표시 장치의 제조 방법.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 광은 상기 도광판, 상기 제1 기판, 상기 광량 조절층, 상기 제2 기판, 상기 색 형성층, 및 상기 제3 기판을 순차적으로 통과하고,
    상기 도광판은 상기 광이 제3 기판을 통과할 때의 출사각이 70도 이상이 되도록 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
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