KR20170092170A - 색변환 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

색변환 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20170092170A
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 기판과, 기판 상에 위치하며 기판과 마주보는 제1면 및 제1면의 반대편에 위치하는 제2면을 포함하는 무기층과, 무기층의 제2면 상에 위치하는 색변환층 및 기판과 무기층의 제1면 사이에 위치하는 에어 캐비티를 포함하는, 색변환 기판을 개시한다.

Description

색변환 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법{Color conversion substrate, display device, manufacturing method thereof, and device including the same}
본 발명의 실시예들은 색변환 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치 중 액정 표시 장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 낮은 전력 소모, 용이한 동화상 표시 및 높은 콘트라스트비 등의 장점을 갖는다.
액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하며, 액정층에 전기장을 인가하여 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 화소별로 입사광의 투과 여부를 제어함으로써 영상을 표시한다. 액정 표시 장치에 입사된 빛은 백색광이거나, 청색광 등 다양한 빛을 사용할 수 있다.
이 때 액정 표시 장치는 화소별로 색상을 다양하게 변환하기 위한 색변환 기판을 구비한다. 액정층을 투과한 빛은 색변환 기판에 의해 소정의 색상으로 변환되어 외부로 시인된다.
그러나, 색변환 기판에 의해 변환된 빛은 색변환 기판의 구조에 의해 외부로 방출되지 못하는 경우가 발생한다. 외부로 방출되지 못한 빛은 이웃한 화소에 영향을 주어 화소별 색재현성을 저하시키는 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 포함하여 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 출광 효율 저하 및 색재현성 저하를 방지하는 색변환 기판, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판; 상기 기판 상에 위치하며, 상기 기판과 마주보는 제1면 및 상기 제1면의 반대편인 제2면을 포함하는 무기층; 상기 무기층의 상기 제2면 상에 위치하는 색변환층; 및 상기 기판과 상기 무기층의 상기 제1면 사이에 위치하는 에어 캐비티;를 포함하는, 색변환 기판을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은 제1굴절률의 제1서브-무기층; 및 상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1서브-무기층은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 상기 제2서브-무기층은 질화규소(SiNx) 및 산화티탄(TiOx) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 색변환층은, 형광체층 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 위치하며, 상기 에어 캐비티의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은 에어 캐비티의 일부를 노출하는 개구를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 색변환 기판; 상기 색변환 기판을 향해 빛을 조사하는 광원; 및 상기 색변환 기판과 상기 광원 사이에 위치하는 셔터 기판;을 포함하며, 상기 색변환 기판은, 기판; 상기 기판 상에 위치하며, 상기 기판과 마주보는 제1면 및 상기 제1면의 반대편인 제2면을 포함하는 무기층; 상기 무기층의 상기 제2면 상에 위치하는 색변환층; 및 상기 기판과 상기 무기층의 상기 제1면 사이에 위치하는 에어 캐비티;를 포함하는, 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 위치하며, 상기 에어 캐비티의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 기판 상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 상에 무기층을 형성하는 단계; 상기 희생층을 제거하여 에어 캐비티를 형성하는 단계; 및 상기 무기층 상에 색변환층을 형성하는 단계;를 포함하는 색변환 기판의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 희생층은 유기물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층은, 제1굴절률의 제1서브-무기층; 및 상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1서브-무기층은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 상기 제2서브-무기층은 질화규소(SiNx) 및 산화티탄(TiOx) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 색변환층은, 형광체층 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 희생층의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층을 형성하는 단계에서, 상기 무기층은 상기 희생층의 일부를 노출하는 개구를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 출광 효율 저하 및 색재현성 저하를 방지하는 색변환 기판을 제공할 수 있으며, 따라서 고품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 단면도이다.
도 2의 본 발명의 비교예에 따른 색변환 기판을 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3a의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 3b의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 6a는 도 3c의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 VIb- VIb선에 따른 단면도이다.
도 7a는 도 3d의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 VIIb- VIIb선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 3e의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 색변환 기판의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 색변환 기판(100)은 기판(110), 기판(110) 상에 위치하며 기판(110)과의 사이에 에어 캐비티(125)를 형성하는 무기층(130a), 무기층(130a) 상의 색변환층(140, 150)을 포함한다.
기판(110)은, 투명한 기판으로 유리재 또는 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재로 형성될 수 있다.
기판(110) 상에는 블랙매트릭스(112)가 위치한다. 블랙매트릭스(112)는 기판(110)에 구비된 이웃하는 화소영역들(P1, P2, P3) 사이에 대응하도록 위치한다. 블랙매트릭스(112)는 카본 블랙과 같이 빛이 투과하지 못하는 물질을 포함한다.
무기층(130a)은 기판(110)의 일부 화소영역(P1, P2)에 대응하며, 무기층(130a)과 기판(110) 사이에 에어 캐비티(125)가 형성되도록 기판(110) 상에 위치한다. 예컨대, 기판(110)을 향하는 무기층(130a)의 제1면(125-1)과 기판(110) 사이에는 에어 캐비티(125)가 위치한다.
무기층(130a)은 굴절률이 다른 서브 무기층들(130a1, 130a2, …, 130an, n은 2 이상의 자연수)을 포함한다. 무기층(130a)은 고굴절률의 서브-무기층과 저굴절률의 서브-무기층이 교번적으로 적층된 분산 브라그 반사체(Distributed Bragg Reflector)로서, 색변환 기판(100)에 입사되는 빛(B)의 일부 파장대역(예컨대, 청색의 파장대역)의 빛을 반사시키고 나머지 파장대역의 빛을 투과시킬 수 있다. 따라서, 후술할 색변환층(140, 150)의해 변환되지 않은 빛(B의 일부)이 외부로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무기층(130a)은 도 1의 확대부분에 도시된 바와 같이, 제1굴절률의 제1서브-무기층(130a1) 및 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층(130a2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1서브-무기층(130a1)은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 제2서브-무기층(130a2)은 질화규소(SiNx) 및/또는 산화티탄(TiOx)을 포함할 수 있다.
무기산란층(130b)은 기판(110)의 일 화소영역(P3)에 대응하며, 무기산란층(130b)과 기판(110) 사이에 에어 캐비티(125)가 형성되도록 기판(110) 상에 위치한다. 무기산란층(130b)은 무기 산란입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 무기산란층(130b)은 투명한 수지재 및 수지재에 분산된 무기 산란입자를 포함할 수 있다. 무기 산란입자는 TiO2와 같은 입자로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
색변환층(140, 150)은 무기층(130a)의 제2면(125-2) 상에 위치한다. 색변환층(140, 150)은 어느 하나의 화소영역(P1, 이하 제1화소영역이라 함)과 대응되는 색변환층(140, 이하 제1색변환층이라 함) 및 다른 하나의 화소영역(P2, 이하 제2화소영역이라 함)와 대응되는 색변환층(150, 이하 제2색변환층이라 함)을 포함한다.
제1색변환층(140)은 색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(B, 예컨대 청색광)을 적색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함하고, 제2색변환층(150)은 색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(B, 예컨대 청색광)을 녹색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함한다. 제1 및 제2색변환층(140, 150)에 의해 변환된 적색광 및 녹색광은 무기층(130a), 에어 캐비티(125) 및 기판(110)을 통과하여 외부로 시인될 수 있다.
제1색변환층(140)에 포함된 형광체는 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 적색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg, Al)3SiO5:Eu,F를 포함할 수 있다. 제2색변환층(140, 150)에 포함된 형광체는 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 비제한적인 실시예에서 녹색의 형광체는 (Sr, Ba, Mg)2SiO4: Eu,F일 수 있다.
제1 및 제2색변환층(140, 150)에 포함된 양자점 각각은 코어구조 또는 코어-쉘 구조로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 양자점은, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, InAs, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 구비하는 코어를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양자점은 전술한 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 더 포함할 수 있으며, 쉘은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 양자점은 크기가 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 빛을 방출하므로 제1 및 제2색변환층(140, 150) 각각의 양자점은 크기가 다르게 형성된다.
색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(B)으로 청색광을 사용하는 경우, 나머지 화소영역(P3, 이하 제3화소영역이라 함)에 대응하는 영역에는 색변환층이 구비되지 않는다. 이 경우, 색변환 기판(100)으로 입사한 청색광은 무기산란층(130b), 에어 캐비티(125) 및 기판(110)을 통과하여 외부로 시인될 수 있다. 무기산란층(130b)의 무기 산란입자는 청색광을 산란시켜 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 색변환층(140, 150)에서 방출된 빛이 분산된 브래그 반사체에 해당하는 무기층(130a)을 통과하므로 제1 및 제2색변환층(140, 150) 각각에서 변환되지 못한 청색광이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 무기층(130a)이 기판(110)과의 사이에서 에어 캐비티(125)를 형성하므로, 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 전반사에 의한 출광 효율 저하 및 색재현성 저하를 방지할 수 있다.
도 2의 본 발명의 비교예에 따른 색변환 기판을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 색변환 기판(10)은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 색변환 기판(100)과 달리 에어 캐비티(125)가 없는 차이가 있으며, 무기층(13a), 무기산란층(13b) 및 색변환층(14, 15)는 도 1의 무기층(130a), 무기산란층(130b) 및 색변환층(140, 150)과 동일하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 색변환 기판(10)의 경우, 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 기판(110)과 외기의 굴절률 차에 의해 전반사가 일어나므로 출광 효율이 저하된다. 뿐만 아니라, 전반사에 의해 굴절된 빛은 이웃 화소영역에 입사되어 이웃 화소영역의 색변환층(15)에 영향을 미쳐 각 화소영역별 색재현성을 저하시킬 수 있다. 예컨대, 제1화소영역(P1)에서 방출되던 적색광 중 임계각 이상의 각으로 진행한 빛은 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 전반사되어 이웃하는 제2화소영역(P2)에 입사되어, 제2화소영역(P2)의 색재현성을 저하시킨다.
그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 색변환층(140, 150)에서 변환되어 무기층(130a)을 지나 에어 캐비티(125)로 진행한 빛은, 무기층(130a)과 에어 캐비티(125) 사이의 경계면에서의 입사각이 임계각보다 작은 빛에 해당한다. 이 빛은 기판(110)의 빛 방출면(111)과 외기의 경계면에서도 전반사없이 외부를 향해 출사할 수 있으므로, 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 전반사가 발생하지 않는다. 그러므로, 도 2를 참조하여 설명한 비교예에 따른 색변환 기판(10)과 달리 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 전반사에 의한 출광 효율 저하 및 색재현성 저하를 방지할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3a의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를, 도 5는 도 3b의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를, 도 6a는 도 3c의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를, 도 6b는 도 6a의 VIb- VIb선에 따른 단면도를, 도 7a는 도 3d의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를, 도 7b는 도 7a의 VIIb- VIIb선에 따른 단면도를, 도 8은 도 3e의 일부를 발췌하여 나타낸 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 4를 참조하면, 먼저 블랙매트릭스(112)가 형성된 기판(110)을 준비한다. 기판(110)은 앞서 글래스재 또는 플라스틱재로 형성될 수 있다. 기판(110) 상에는 화소영역(P1, P2, P3)들 사이에 위치하는 블랙매트릭스(112)가 구비되며, 블랙매트릭스(112)는 카본 블랙과 같이 차광성 소재로 형성된다.
도 3b 및 도 5를 참조하면, 기판(110) 상에 희생층(120)을 형성한다. 희생층(120)은 기판(110)의 제1 내지 제3화소영역(P1, P2, P3)과 대응하여 형성되며, 아일랜드 타입으로 패터닝된다. 희생층(120)은 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 희생층(120)은 감광성 고분자 물질을 포함하며, 포토 공정을 통해 패터닝될 수 있다.
도 3c, 도 6a, 및 도 6b를 참조하면, 희생층(120) 상에 무기층(130a) 및 무기산란층(130b)을 형성한다. 제1 및 제2화소영역(P1, P2)와 대응되는 희생층(120) 상에 무기층(130a)을, 제3화소영역(P3)과 대응되는 희생층(120)상에 무기산란층(130b)을 형성한다.
무기층(130a)은 굴절률이 다른 서브 무기층들(130a1, 130a2, …, 130an, n은 2 이상의 자연수)을 포함할 수 있다. 굴절률이 다른 서브-무기층들(130a1, 130a2, …, 130an, n은 2 이상의 자연수)은 고굴절률의 서브-무기층과 저굴절률의 서브-무기층이 교번적으로 적층되어 분산 브라그 반사체(Distributed Bragg Reflector)를 형성한다. 이렇게 형성된 무기층(130a)은 색변환 기판(100)에 입사되는 빛(B)의 파장대역(예컨대, 청색의 파장대역)의 빛을 반사시키고 나머지 파장대역의 빛을 투과시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무기층(130a)은 제1굴절률의 제1서브-무기층(130a1) 및 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층(130a2)을 포함할 수 있다. 제1서브-무기층(130a1)은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 제2서브-무기층(130a2)은 질화규소(SiNx) 및/또는 산화티탄(TiOx)을 포함할 수 있다. 무기층(130a)은 화학기상증착법(CVD)에 의해 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
무기층(130a)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 희생층(120)의 일부를 노출하는 개구(130ao)를 포함한다. 개구(130ao)는 후술할 희생층(120) 제거 공정에서 희생층(120)을 제거하는 현상액이 주입되는 통로가 된다.
무기층(130a)은 전술한 바와 같이 희생층(120)의 일부를 노출하는 동시에, 도 3c에 도시된 바와 같이 양 단부가 희생층(120)의 양 측을 커버하면서 기판(110)에 접촉할 수 있다.
무기산란층(130b)은 투명한 수지재 및 무기 산란입자를 포함한다. 무기산란층(130b)은 투명한 수지재에 무기 산란입자를 분산한 후 이를 희생층(120) 상에 도포 및 경화하여 형성할 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 수지재는 아크릴 수지를, 무기 산란입자는 TiO2와 같은 입자로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
무기산란층(130b)도 무기층(130a)과 마찬가지로 희생층(120)의 일부를 노출하며 후술할 희생층(120) 제거 공정에서 희생층(120)을 제거하는 용액이 주입되는 통로가 되는 개구(미도시)를 포함한다.
도 3d, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면, 희생층(120)을 제거하여 에어 캐비티(125)를 형성한다.
희생층(120)을 제거하는 현상액이 모세관력에 의해 이동하여, 무기층(130a)의 개구(130ao) 및 무기산란층(130b)의 개구를 통해 노출된 희생층(120)을 제거한다. 희생층(120)이 제거되면서 기판(110)과 무기층(130a), 그리고 기판(110)과 무기산란층(130b) 사이에는 에어 캐비티(125)가 형성되고, 무기층(130a)의 개구(130ao)를 통해서는 에어 캐비티(125)가 노출된다.
도 3e 및 도 8을 참조하면, 무기층(130a) 상에 색변환층(140, 150)을 형성한다. 제1화소영역(P1)과 대응하는 제1색변환층(140)은 입사광을 적색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함하며, 제2색변환층(150)은 입사광을 녹색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함한다. 제1 및 제2색변환층(150)의 형광체 및/또는 양자점은 앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다. 제1 및 제2색변환층은 포토 공정을 통해 형성하거나, 제1색변환층 패턴을 전사하는 방식 등으로 형성할 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치는 색변환 기판(100), 색변환 기판(100)으로 빛을 조사하는 광원(BLU), 및 색변환 기판(100)과 광원(BLU) 사이에 개재되는 셔터 기판(200)을 포함한다.
색변환 기판(100)은 앞서 도 1, 도 3a 내지 도 8을 참조하여 설명한 구조 및 제조 방법에 따라 형성된 것으로 구체적인 설명은 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
광원(BLU)은 청색광을 방출한다. 예컨대, 광원(BLU)은 중심파장이 약 450nm의 청색광을 방출할 수 있다.
셔터 기판(200)은 하부 기판(210), 상부 기판(220) 및 이들 사이에 개재되는 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 하부 기판(210) 상에는 액정층(LC)의 편광을 제어하는 구동층(230)을 포함한다. 구동층(230)은 각 화소영역에 대응하는 화소회로(PC) 및 화소회로(PC)와 연결된 화소전극, 및 공통전극을 포함하는 구동층(230)을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 색변환 기판의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 색변환 기판(100')은 기판(110), 기판(110) 상에 위치하며 기판(110)과의 사이에 에어 캐비티(125)를 형성하는 무기층(1130a), 무기층(1130a) 상의 색변환층(140, 150)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 색변환 기판(100')은 색변환 기판(100')에 입사하는 빛이 자외선(UV)광인 경우에 이용될 수 있다.
무기층(1130a)은 제1 및 제2화소영역(P1, P2)에 대응하며, 무기층(1130a)과 기판(110) 사이에 에어 캐비티(125)가 형성되도록 기판(110) 상에 위치한다. 도 1을 참조하여 설명한 무기층(130a)은 복수의 서브-무기층들을 포함하는 분산 브라그 반사체인 것과 달리 본 발명의 실시예에 따른 무기층(1130a)은 무기재로 형성된 단일층일 수 있다. 예컨대, 무기층(1130a)은 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산화티탄(TiOx) 등을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
무기산란층(1130b)은 제3화소영역(P3)에 대응하며, 무기산란층(1130b)과 기판(110) 사이에 에어 캐비티(125)가 형성되도록 기판(110) 상에 위치한다. 무기산란층(1130b)은 무기산란층(1130b)을 통과하는 빛이 다양한 방향으로 진행하여 출광 효율이 향상되도록 무기 산란입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 무기산란층(1130b)은 투명한 수지재 및 수지재에 분산된 무기 산란입자를 포함할 수 있다. 무기 산란입자는 TiO2와 같은 입자로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
색변환층(140, 150, 160)은 제1 및 제2화소영역(P1, P2)과 대응되는 제1 및 제2색변환층(140, 150) 및 제3화소영역(P3)과 대응되는 제3색변환층(160)을 포함한다.
제1색변환층(140)은 색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(L2, 예컨대 UV광)을 적색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함하고, 제2색변환층(150)은 색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(L2, 예컨대 UV광)을 녹색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함하며, 제3색변환층(160)은 색변환 기판(100)으로 입사하는 빛(L2, 예컨대 UV광)을 청색광으로 변환하는 형광체 및/또는 양자점을 포함한다.
제1 내지 제3색변환층(140, 150, 160)에 의해 변환된 적색광, 녹색광 및 청색광은 무기층(1130a) 또는 무기산란층(1130b), 에어 캐비티(125) 및 기판(110)을 통과하여 외부로 시인될 수 있다.
도 10을 참조하여 설명한 색변환 기판(100')도 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 에어 캐비티(125)를 구비함으로써 기판(110)의 빛 방출면(111)에서 전반사에 의한 출광 효율 저하 및 색재현성 저하를 방지할 수 있음은 물론이다.
도시되지는 않았으나, 도 10에 도시된 색변환 기판(100')도 도 9를 참조하여 설명한 표시 장치의 색변환 기판으로 사용가능하며, 이 때 광원은 UV광을 조사하는 광원을 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 100': 색변환 기판
110: 기판
112: 블랙매트릭스
120: 희생층
125: 에어 캐비티
130a: 무기층
130b: 무기산란층
140,150,160: 색변환층
200: 셔터 기판
BLU: 광원

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 기판과 마주보는 제1면 및 상기 제1면의 반대편인 제2면을 포함하는 무기층;
    상기 무기층의 상기 제2면 상에 위치하는 색변환층; 및
    상기 기판과 상기 무기층의 상기 제1면 사이에 위치하는 에어 캐비티;를 포함하는, 색변환 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층들을 포함하는, 색변환 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무기층은
    제1굴절률의 제1서브-무기층; 및
    상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층;을 포함하는, 색변환 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1서브-무기층은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 상기 제2서브-무기층은 질화규소(SiNx) 및 산화티탄(TiOx) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 색변환 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 색변환층은, 형광체층 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 색변환 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 에어 캐비티의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 더 포함하는, 색변환 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기층은 에어 캐비티의 일부를 노출하는 개구를 포함하는, 색변환 기판.
  8. 색변환 기판;
    상기 색변환 기판을 향해 빛을 조사하는 광원; 및
    상기 색변환 기판과 상기 광원 사이에 위치하는 셔터 기판;을 포함하며,
    상기 색변환 기판은,
    기판;
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 기판과 마주보는 제1면 및 상기 제1면의 반대편인 제2면을 포함하는 무기층;
    상기 무기층의 상기 제2면 상에 위치하는 색변환층; 및
    상기 기판과 상기 무기층의 상기 제1면 사이에 위치하는 에어 캐비티;를 포함하는, 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층들을 포함하는, 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 에어 캐비티의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 더 포함하는, 표시 장치.
  11. 기판 상에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 무기층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 제거하여 에어 캐비티를 형성하는 단계; 및
    상기 무기층 상에 색변환층을 형성하는 단계;를 포함하는 색변환 기판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 희생층은 유기물을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 무기층은, 굴절률이 다른 복수의 서브-무기층을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 무기층은,
    제1굴절률의 제1서브-무기층; 및
    상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률의 제2서브-무기층;을 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1서브-무기층은 산화규소(SiOx)를 포함하고, 상기 제2서브-무기층은 질화규소(SiNx) 및 산화티탄(TiOx) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 색변환층은, 형광체층 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 상기 희생층의 주변에 위치하는 블랙매트릭스를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 무기층을 형성하는 단계에서, 상기 무기층은 상기 희생층의 일부를 노출하는 개구를 포함하는, 색변환 기판의 제조 방법.
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