KR20180035287A - 컬러 필터 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 컬러 필터 및 표시 장치가 개시된다. 상기 컬러 필터는 서로 이격된 제1 화소 영역과 제2 화소 영역을 갖는 제1 면, 및 상기 제1 화소 영역과 상기 제2 화소 영역 사이의 차광 영역에 형성되는 트렌치를 갖는 기판, 상기 제1 화소 영역 상에 배치되며, 입사광을 제1 컬러의 광으로 변환하는 제1 색변환부, 상기 제2 화소 영역 상에 배치되며, 상기 입사광을 제2 컬러의 광으로 변환하는 제2 색변환부, 및 상기 트렌치의 내벽 상에 배치되는 차광부를 포함한다.

Description

컬러 필터 및 이를 포함하는 표시 장치{Color filter and display device including the same}
본 발명은 컬러 필터 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극, 및 이들 사이의 액정층을 포함한다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 컬러를 형성하기 위해 컬러 필터를 사용하는데, 백라이트 광원으로부터 출사된 광이 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 각각 통과할 때, 각각의 컬러 필터에 의해 광량이 약 1/3로 감소되어 광효율이 낮다.
이러한 광효율 저하를 보완하고 높은 색재현성을 위해 제안되는 포토루미네선트 액정 표시 장치(Photo-Luminescent Liquid Crystal Display Apparatus; PL-LCD)는 기존의 액정 표시 장치에 사용되는 컬러 필터를 양자점-색변환층(quantum dot color conversion layer; QD-CCL)으로 대체한 액정 표시 장치이다. PL-LCD는 광원으로부터 발생되어 액정층에 의해 제어된 자외선 또는 청색광 등의 낮은 파장대역의 광이 색변환층(Color Conversion Layer; CCL)에 조사될 때 발생하는 가시광을 이용하여 컬러 영상을 표시한다.
색변환층은 컬러 필터와 같이 광원으로부터 출사된 광을 통과시키는 것이 아니라, 광원으로부터 방출된 광으로부터 다른 파장의 광을 생성하기 때문에, 색변환층에서 방출된 광은 다양한 방향으로 조사된다. 그에 따라, 서로 다른 색상을 갖는 인접한 색변환층들에서 방출된 광들이 서로 혼합되어 표시됨으로써, 혼색이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 색재현성을 높이기 위해 색변환층들 사이에 블랙 매트릭스가 배치되지만, 색변환층들에 의해 방출된 광이 블랙 매트릭스에서 반사됨으로써 혼색이 가중시킬 수도 있고, 외부의 광이 블랙 매트릭스에서 반사됨으로써 색재현성이 오히려 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 색재현성을 개선할 수 있는 컬러 필터 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 컬러 필터는 서로 이격된 제1 화소 영역과 제2 화소 영역을 갖는 제1 면, 및 상기 제1 화소 영역과 상기 제2 화소 영역 사이의 차광 영역에 형성되는 트렌치를 갖는 기판, 상기 제1 화소 영역 상에 배치되고 입사광을 제1 컬러의 광으로 변환하는 제1 색변환부, 상기 제2 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 제2 컬러의 광으로 변환하는 제2 색변환부, 및 상기 트렌치의 내벽 상에 배치되는 차광부를 포함한다.
상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하고 볼록한 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 오목한 제2 면을 가질 수 있다.
상기 트렌치는 상기 트렌치의 둥근(rounded) 내벽에 대응하여 볼록한 제1 면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
상기 트렌치의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 일정한 폭을 가질 수 있다.
상기 트렌치의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 감소하는 폭을 가질 수 있다.
상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하는 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 평탄한 제2 면을 가질 수 있다.
상기 제1 색변환부는 상기 입사광에 의해 여기되어 상기 제1 컬러의 광을 방출하는 제1 양자점들을 갖는 제1 색변환층을 포함할 수 있다. 상기 제2 색변환부는 상기 입사광에 의해 여기되어 상기 제2 컬러의 광을 방출하는 제2 양자점들을 갖는 제2 색변환층을 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터는 상기 기판과 상기 제1 및 제2 색변환층들 사이에 상기 입사광을 반사하는 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 색변환층들 상에 상기 입사광을 선택적으로 투과하고 상기 제1 및 제2 컬러의 광들을 반사하는 밴드 패스 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터는 상기 제1 및 제2 색변환층들의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 밴드 패스 필터층의 일부 영역 상에 배치되는 차광 측벽을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환부는 상기 제1 색변환층의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 제1 색변환층의 측벽과 상기 밴드 패스 필터층 사이에 배치되는 제1 차광층을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 색변환부는 상기 제2 색변환층의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 제2 색변환층의 측벽과 상기 밴드 패스 필터층 사이에 배치되는 제2 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터는 상기 제1 및 제2 색변환층들의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸는 차광 측벽, 및 상기 제1 및 제2 색변환층들 및 상기 차광 측벽 상에 배치되고 상기 입사광을 선택적으로 투과하는 밴드 패스 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환부는 상기 기판과 상기 제1 색변환층 사이에 배치되고 상기 제1 색변환층으로부터 방출되는 상기 제1 컬러의 광을 선택적으로 투과하는 제1 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 색변환부는 상기 기판과 상기 제2 색변환층 사이에 배치되고 상기 제2 색변환층으로부터 방출되는 상기 제2 컬러의 광을 선택적으로 투과하는 제2 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터는 상기 기판의 상기 제1 및 제2 화소 영역으로부터 이격되는 제3 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 투과하는 광투과층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터는 상기 기판의 상기 제1 및 제2 화소 영역으로부터 이격되는 제3 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 제3 컬러의 광으로 변환하는 제3 색변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 입사광은 청색광 또는 자외선광이고, 상기 제1 컬러와 상기 제2 컬러는 각각 적색과 녹색일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 표시 장치는 제1 및 제2 화소들을 포함하는 표시부, 및 상기 표시부 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 화소들에 각각 중첩하도록 배치되는 제1 및 제2 화소 영역들을 갖는 컬러 필터를 포함한다. 상기 컬러 필터는 상기 제1 및 제2 화소 영역들을 갖는 제1 면, 및 상기 제1 화소 영역과 상기 제2 화소 영역 사이의 차광 영역에 형성되는 트렌치를 갖는 기판, 상기 제1 화소 영역 상에 배치되며, 입사광을 제1 컬러의 광으로 변환하는 제1 색변환부, 상기 제2 화소 영역 상에 배치되며, 상기 입사광을 제2 컬러의 광으로 변환하는 제2 색변환부, 및 상기 트렌치의 내벽 상에 배치되는 차광부를 포함한다.
상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하고 볼록한 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 오목한 제2 면을 가질 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 컬러 필터를 향하여 상기 입사광을 조사하는 백라이트 장치, 및 상기 표시부와 상기 컬러 필터 사이에 배치되는 액정층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 화소들은 각각 상기 입사광을 방출하는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 아래의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 기판의 차광 영역에 형성되는 트렌치의 내벽에 배치되는 차광부로 인하여, 인접한 색변환층들로부터 방출되는 광들이 차광부의 오목한 안쪽 면에서 반사되어 다시 원래의 색변환층들로 되돌아가기 때문에, 색재현성이 개선되고, 광효율이 증가될 수 있다. 또한, 차광부의 볼록한 바깥 면에서 입사되는 외부 광은 난반사되기 때문에, 반사되어 시청자의 눈에 감지되는 반사 광의 양은 감소될 수 있다. 그에 따라, 색 재현성이 개선된 표시 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 일부를 확대한 확대도이다.
도 4a는 다른 실시예들에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4b는 또 다른 실시예들에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 제1 색변환층, 제2 색변환층 및 광투과층의 개략적인 확대도를 도시한다.
도 6a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6b는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6c는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6d는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7b는 도 7a의 제1 색변환층, 제2 색변환층 및 제3 색변환층의 개략적인 확대도를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
본 발명은 다양하게 변형되고 여러 가지 실시예를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 도시하고 상세한 설명을 통해 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 특징, 및 효과, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 아래에서 상세하게 기술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에 개시되는 실시예들로 한정되지 않으며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예들에서, 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, 도면에 도시된 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 선택되었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 형태로 한정되지 않는다.
이하의 실시예들에서, 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.
이하의 실시예들에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 2는 일 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도로서, 도 1의 절취선(II-II)을 따라 절취한 단면을 도시한다. 도 3은 도 2의 일부를 확대한 확대도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 컬러 필터(100)는 기판(110), 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 및 차광부(120)를 포함한다. 기판(110)은 서로 이격된 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2)을 갖는 제1 면(111), 및 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2) 사이의 차광 영역(BA)에 형성되는 트렌치(TR)를 갖는다. 제1 색변환부(140)는 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되고 입사광(Li)을 제1 컬러의 광(Lr)으로 변환한다. 제2 색변환부(150)는 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되고 입사광(Li)을 제2 컬러의 광(Lg)으로 변환한다. 차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽 상에 배치된다.
컬러 필터(100)는 제3 화소 영역(PA3) 상의 제3 컬러의 광(Lb)을 방출하는 출광부(160)를 더 포함할 수 있다. 컬러 필터(100)는 제1 및 제2 색변환부(140, 150) 및 출광부(160)를 덮는 평탄화층(190)을 더 포함할 수 있다.
기판(110)의 제1 면(111)을 도시하는 도 1을 참조하면, 제1 면(111) 상에는 화소 영역(PA)과 차광 영역(BA)이 정의된다. 화소 영역(PA)은 광이 방출되는 영역으로서, 차광 영역(BA)에 의해 둘러싸여 있다. 화소 영역(PA)은 방출되는 광의 색상에 따라, 제1 화소 영역(PA1), 제2 화소 영역(PA2) 및 제3 화소 영역(PA3)으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역(PA1)은 적색 광이 방출되는 영역이고, 제2 화소 영역(PA2)은 녹색 광이 방출되는 영역이고, 제3 화소 영역(PA3)은 청색 광이 방출되는 영역일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3)은 표시 장치의 화소들의 배열에 따라 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
차광 영역(BA)은 광이 방출되지 않는 영역으로서, 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 사이에 메쉬 형태로 배열될 수 있다. 차광 영역(BA)을 통해서도 광이 방출될 경우, 표시 장치에 빛샘이 발생할 수 있다.
기판(110)은 제1 색변환부(140)로부터 방출되는 제1 컬러의 광(Lr), 제2 색변환부(150)로부터 방출되는 제2 컬러의 광(Lg), 및 출광부(160)로부터 방출되는 제3 컬러의 광(Lb)이 투과될 수 있는 투명 기판이다. 기판(110)은 예를 들면 유리, 석영 등으로 구성되는 무기 재료 투명 기판, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리카바졸 등으로 구성되는 플라스틱 투명 기판, 각종 투명 필름 등일 수 있지만, 본 실시예는 이들로 한정되지 않는다.
기판(110)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3)과 이들 사이의 차광 영역(BA)이 정의되는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대 면인 제2 면(112)을 갖는다. 제2 면(112)은 제1 내지 제3 컬러의 광들(Lr, Lg, Lb)이 방출되는 면이다. 기판(110)은 제1 면(111)의 차광 영역(BA)에 형성되는 트렌치(TR)를 가질 수 있다. 트렌치(TR)는 제1 면(111)으로부터 제2 면(112)을 향하여 연장될 수 있다.
트렌치(TR)는 도 2에 도시된 바와 같이 둥근 단면을 가질 수 있다. 둥근 단면을 갖는 트렌치(TR)는 등방성 식각, 예컨대, 습식 식각을 통해 형성될 수 있다. 반원 형상의 단면을 갖는 트렌치(TR)를 형성하기 위해, 습식 식각액을 휘저은 상태에서 습식 식각이 진행될 수 있다. 코너가 둥근 단면을 갖는 트렌치(TR)를 형성하기 위해, 습식 식각액을 젓지 않은 상태에서 습식 식각이 진행될 수 있다.
차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽 상에 배치될 수 있다. 차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽 상에 얇은 막으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 차광부(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하프 파이프와 같은 단면을 가질 수 있다. 차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽과 접하여 볼록한 제1 면(121)과 제1 면(121)의 반대 면으로서 오목한 제2 면(122)을 가질 수 있다. 제1 면(121)은 트렌치(TR)의 둥근 내벽에 대응하여 기판(110)의 제2 면(112)을 향하여 볼록한 형상을 가질 수 있다.
차광부(120)는 입사광(Li)이 기판(110)으로 방출되는 것을 차단하고, 제1 색변환부(140)에서 방출되는 제1 컬러의 광(Lr)이 제2 색변환부(150)나 출광부(160)로 조사되거나, 제2 색변환부(150)에서 방출되는 제2 컬러의 광(Lg)이 제1 색변환부(140)나 출광부(160)로 조사되거나, 출광부(160)에서 방출되는 제3 컬러의 광(Lb)이 제1 색변환부(140)나 제2 색변환부(150)로 조사되는 것을 차단한다.
차광부(120)는 광 반사율이 높은 예컨대 금속층을 포함할 수 있다. 금속층은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 및 화합물으로 이루어진 층일 수 있다. 예컨대, 차광부(120)는 은(Ag)으로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 차광부(120)는 복수의 층들이 연속적으로 적층되는 복층 구조를 가질 수 있다. 연속적으로 적층된 층들 중 적어도 하나는 금속층을 포함할 수 있다. 예컨대, 차광부(120)는 예컨대, ITO와 같은 투명 금속 산화물 층과 은(Ag) 층을 포함할 수 있다. 예컨대, 차광부(120)는 연속적으로 적층되는 제1 투명 금속 산화물 층, 은(Ag) 층, 제2 투명 금속 산화물 층을 포함할 수 있다.
차광부(120)는 제1 면(121)을 형성하는 제1 층과 제2 면(122)을 형성하는 제2 층을 포함하는 복층 구조를 가질 수 있다. 제1 면(121)을 형성하는 제1 층은 외부의 광을 흡수함으로써 광을 차단할 수 있는 유기 물질로 형성될 수 있다. 제2 면(122)을 형성하는 제2 층은 제1 및 제2 색변환부들(140, 150) 및 출광부(160)로부터 방출되는 제1 내지 제3 컬러의 광들(Lr, Lg, Lb)이 재귀 반사되어 광 효율이 증가될 수 있도록 광 반사율이 높은 금속 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 다른 예에 따르면, 제1 면(121)을 형성하는 제1 층은 광 반사율이 높은 물질로 형성될 수 있다. 제2 면(122)을 형성하는 제2 층은 제1 내지 제3 컬러의 광들(Lr, Lg, Lb)을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
제1 색변환부(140)는 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되고, 입사광(Li)을 제1 컬러의 광(Lr)으로 변환하여 기판(110)을 향하여 방출한다. 제2 색변환부(150)는 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되고, 입사광(Li)을 제2 컬러의 광(Lg)으로 변환하여 기판(110)을 향하여 방출한다. 출광부(160)는 제3 화소 영역(PA3) 상에 배치되고, 제3 컬러의 광(Lb)을 기판(110)을 향하여 방출한다.
일 실시예에 따르면, 입사광(Li)은 청색광일 수 있다. 제1 컬러의 광(Lr)은 적색광일 수 있다. 제2 컬러의 광(Lg)은 녹색광일 수 있다. 제3 컬러의 광(Lb)은 입사광(Li)과 동일한 색상의 청색광일 수 있다. 이 경우, 출광부(160)는 입사광(Li)을 투과시킬 수 있으며, 광 투과부 또는 광 투과층으로 지칭될 수 있다. 적색광이란 피크 파장이 580 nm 이상 750 nm미만의 광이다. 녹색광이란 피크 파장이 495 nm 이상 580 nm미만의 광이다. 청색광이란 피크 파장이 400nm 이상 495 nm미만의 광이다.
다른 예에 따르면, 입사광(Li)은 자외선광일 수 있으며, 자외선광은 200nm 이상 400nm 미만의 피크 장을 갖는 광이다. 제1 컬러의 광(Lr)은 적색광일 수 있다. 제2 컬러의 광(Lg)은 녹색광일 수 있다. 제3 컬러의 광(Lb)은 청색광일 수 있다. 이 경우, 출광부(160)는 입사광(Li)을 제3 컬러의 광(Lb)으로 변환하여 방출할 수 있으며, 제3 광변환부로 지칭될 수 있다.
평탄화층(190)은 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150) 및 출광부(160)를 덮도록 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 평탄화층(190)은 입사광(Li)이 제1 및 제2 색변환부들(140, 150)과 출광부(160)에 조사될 수 있도록 투명할 수 있다. 평탄화층(190)은 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 레지스트 재료 등의 투명 유기 재료로 형성될 수 있다. 평탄화층(190)은 슬릿 코팅법, 스핀 코팅법 등의 습식 공정, 화학 기상 증착법, 진공 증착법 등의 건식 공정 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예는 이들의 재료 및 형성 방법으로 한정되지 않는다.
도 3에는 예시적으로 제1 색변환부(140)와 제2 색변환부(150) 사이의 차광부(120)가 확대되어 도시된다.
제1 색변환부(140)는 입사광(Li)에 의해 여기되어 입사광(Li)의 파장보다 긴 파장 대역의 제1 컬러의 광(Lr)을 방출하는 제1 양자점들(143)을 가질 수 있다. 제2 색변환부(150)는 입사광(Li)에 의해 여기되어 입사광(Li)의 파장보다 긴 파장 대역의 제2 컬러의 광(Lg)을 방출하는 제2 양자점들(153)을 가질 수 있다.
제1 및 제2 양자점들(143, 153)은 실리콘(Si)계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함할 수 있다. II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 SbTe일 수 있다.
제1 및 제2 양자점들(143, 153)은 서로 동일한 물질일 수 있다. 다만, 제2 양자점들(153)의 크기는 제1 양자점들(143)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 방출되는 광의 파장이 길어질수록, 표면 플라즈몬 공명을 충분히 유도하기 위한 양자점들(143, 153)의 크기는 커지는 경향을 갖는다. 따라서, 제2 컬러의 광(Lg), 예컨대, 녹색광의 파장은 제1 컬러의 광(Lr), 예컨대, 적색광의 파장보다 짧으므로, 제2 양자점들(153)의 크기는 제1 양자점들(143)의 크기보다 작을 수 있다.
제1 및 제2 양자점들(143, 153)로부터 방출되는 광들(Lr, Lg)은 등방성으로 조사된다. 따라서, 제1 및 제2 컬러의 광들(Lr, Lg)은 기판(110)을 향하여 조사되지 않고, 이상적으로 모든 방향으로 균등하게 조사된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 양자점들(143)으로부터 방출되는 제1 컬러의 광(Lr)은 차광부(120)의 제2 면(122)에서 반사되어 다시 제1 색변환부(140)로 되돌아오게 된다. 또한, 제2 양자점들(153)으로부터 방출되는 제2 컬러의 광(Lg)은 차광부(120)의 제2 면(122)에서 반사되어 다시 제2 색변환부(150)로 되돌아오게 된다. 따라서, 제1 색변환부(140)로부터 제1 화소 영역(PA1)을 통과하여 방출되는 제1 컬러의 광(Lr)의 양이 늘어나게 되고, 제2 색변환부(150)로부터 제2 화소 영역(PA2)을 통과하여 방출되는 제2 컬러의 광(Lg)의 양이 늘어나게 된다. 그에 따라, 광 효율이 증가하게 된다.
또한, 제1 양자점들(143)으로부터 방출되는 제1 컬러의 광(Lr)은 차광부(120)의 오목한 제2 면(122)에서 반사되어 다시 제1 색변환부(140)로 되돌아오고, 제2 양자점들(153)으로부터 방출되는 제2 컬러의 광(Lg)은 차광부(120)의 오목한 제2 면(122)에서 반사되어 다시 제2 색변환부(150)로 되돌아오게 됨에 따라서, 제1 컬러의 광(Lr)이 제2 색변환부(150)로 방출되고 제2 컬러의 광(Lg)이 제1 색변환부(140)로 방출되는 것이 방지될 수 있다. 그에 따라, 제1 화소 영역(PA1)을 통해서는 제1 컬러의 광(Lr)만이 방출되고, 제2 화소 영역(PA2)을 통해서는 제2 컬러의 광(Lg)만이 방출된다. 즉, 색재현성이 개선된다.
한편, 외부의 광(Lo)은 차광부(120)의 볼록한 제1 면(121)에서 반사된다. 제1 면(121)이 볼록하므로, 제1 면(121)에서 반사된 외부의 광(Lo)은 넓게 퍼지게 된다. 예컨대, 볼록한 제1 면(121)에 입사된 외부의 광(Lo)은 난반사된다. 따라서, 차광부(120)에서 반사된 외부의 광(Lo)이 시청자의 눈에 조사되는 양이 크게 감소하게 되며, 외부의 광(Lo)에 의해 색 재현성이 감소하는 문제가 감소될 수 있다.
도 4a는 다른 실시예들에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4a를 참조하면, 컬러 필터(100a)는 기판(110), 차광부(120a), 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 출광부(160), 및 평탄화층(190)을 포함한다. 기판(110), 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 출광부(160), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다.
기판(110)의 제1 면(111)의 차광 영역(BA)에는 트렌치(TR)가 형성된다. 트렌치(TR)의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 일정한 폭을 가질 수 있다. 트렌치(TR)는 이방성 식각, 예컨대, 건식 식각을 이용하여 형성될 수 있다. 공정 오차에 의해 트렌치(TR)의 측벽은 기판(110)에 대해 정확히 수직하지 않고, 기울어질 수 있다. 예컨대, 트렌치(TR)의 측벽 사이의 폭은 깊이 방향으로 감소되는 폭을 가질 수 있다. 도 4a에는 트렌치(TR)의 하부 코너가 직각으로 각진 것으로 도시되지만, 제조 공정에 의해 트렌치(TR)의 하부 코너는 라운드 형태를 가질 수 있다. 깊이 방향은 기판(110)의 제1 면(111)에서 제2 면(112)을 향하는 방향을 의미한다.
차광부(120a)는 트렌치(TR)의 내벽 상에 배치되는 박막으로 형성될 수 있다. 차광부(120a)는 트렌치(TR)의 내벽에 접하는 제1 면(121a)을 가질 수 있다. 제1 면(121a)는 트렌치(TR)의 내벽에 대응하여 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 차광부(120a)는 제1 면(121a)의 반대 면인 제2 면(122a)을 가질 수 있다. 제2 면(122a)은 트렌치(TR)의 내벽에 대응하여 오목할 수 있다. 다른 예에 따르면, 차광부(120a)는 트렌치(TR)를 완전히 매립하여, 평탄한 제2 면을 가질 수 있다.
제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150) 및 출광부(160)로부터 각각 방출되는 제1 내지 제3 컬러의 광들(Lr, Lg, Lb)은 차광부(120a)의 오목한 제2 면(122a)에서 재귀 반사됨으로써 광 효율이 증가될 수 있다.
도 4b는 또 다른 실시예들에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4b를 참조하면, 컬러 필터(100b)는 기판(110), 차광부(120b), 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 출광부(160), 및 평탄화층(190)을 포함한다. 기판(110), 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 출광부(160), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다.
기판(110)의 제1 면(111)의 차광 영역(BA)에는 트렌치(TR)가 형성된다. 트렌치(TR)의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 감소하는 폭을 가질 수 있다. 트렌치(TR)는 이방성 식각, 예컨대, 건식 식각과 등방성 식각, 예컨대, 습식 식각을 조합하여 형성될 수 있다. 트렌치(TR)는 이방성 경사 식각에 의해 형성될 수도 있다. 도 4b에는 트렌치(TR)의 하부 코너가 둔각으로 각진 것으로 도시되지만, 제조 공정에 의해 트렌치(TR)의 하부 코너는 라운드 형태를 가질 수 있다. 깊이 방향은 기판(110)의 제1 면(111)에서 제2 면(112)을 향하는 방향을 의미한다.
차광부(120b)는 트렌치(TR)의 내벽 상에 배치되는 박막으로 형성될 수 있다. 차광부(120b)는 트렌치(TR)의 내벽에 접하여, 기판(110)의 제2 면(112)을 향하여 볼록한 제1 면(121b)을 가질 수 있다. 제1 면(121b)는 트렌치(TR)의 내벽에 대응하여 깊이 방향으로 폭이 좁아지는 사다리꼴의 형상을 가질 수 있다. 차광부(120b)는 제1 면(121b)의 반대 면인 제2 면(122b)을 가질 수 있다. 제2 면(122b)은 트렌치(TR)의 내벽에 대응하여 오목할 수 있다. 다른 예에 따르면, 차광부(120b)는 트렌치(TR)를 완전히 매립하여, 평탄한 제2 면을 가질 수 있다.
제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150) 및 출광부(160)로부터 각각 방출되는 제1 내지 제3 컬러의 광들(Lr, Lg, Lb)은 차광부(120b)의 오목한 제2 면(122b)에서 재귀 반사됨으로써 광 효율이 증가될 수 있다.
도 5a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 5b는 도 5a의 제1 색변환층, 제2 색변환층 및 광투과층의 개략적인 확대도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 컬러 필터(100c)는 기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 밴드 패스 필터층(170) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
기판(110), 차광부(120), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다. 차광부(120)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 차광부(120a) 및 차광부(120b)로 대체될 수 있다. 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 및 광투과층(161)은 도 2에 도시된 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 및 출광부(160)에 각각 대응한다.
본 실시예에서 제1 및 제2 색변환층(141, 151) 및 광투과층(161)에 입사되는 입사광(Li)은 청색의 입사광(Lb)일 수 있다. 제1 색변환층(141)은 입사되는 청색광(Lb)를 제1 컬러의 광, 예컨대, 적색광(Lr)로 변환하여 방출하고, 제2 색변환층(151)은 입사되는 청색광(Lb)을 제2 컬러의 광, 예컨대, 녹색광(Lg)로 변환하여 방출하고, 광투과층(161)은 입사되는 청색광(Lb)을 기판(110)을 향하여 방출할 수 있다.
컬러 필터층(130)은 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되어, 입사광(Lb)이 기판(110)을 향하여 방출되지 않도록 입사광(Lb)을 제1 색변환층(141)과 제2 색변환층(151)으로 반사한다. 입사광(Lb)을 반사함으로써, 제1 색변환층(141)과 제2 색변환층(151) 내의 제1 및 제2 양자점들(143, 153)이 더 많이 여기되도록 함으로써, 입사광(Lb)의 색변환율이 높아지고, 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2)을 통해 청색의 입사광(Lb)이 방출되는 것을 차단함으로써 색 재현성이 높아질 수 있다.
컬러 필터층(130)은 청색의 입사광(Lb)을 반사하기 위한 청색광 반사 필터, 또는 청색광 차단 필터일 수 있다.
도 5a에서 컬러 필터층(130)은 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2) 상에 연속적으로 배치되는 것으로 도시되었지만, 제1 화소 영역(PA1)과 제2 화소 영역(PA2) 상에 이격하여 배치될 수도 있다. 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되는 컬러 필터층(130)은 적색광(Lr)을 선택적으로 투과하는 적색광 투과 필터일 수 있다. 적색광 투과 필터는 청색광(Lb)을 반사할 수 있으며, 입사광(Lb)에 포함되어 있을 수 있는 녹색광과 인접한 제2 색변환층(151)으로부터 제1 색변환층(141)로 방출될 수 있는 녹색광을 차단할 수 있다. 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되는 컬러 필터층(130)은 녹색광(Lg)을 선택적으로 투과하는 녹색광 투과 필터일 수 있다. 녹색광 투과 필터는 청색광(Lb)을 반사할 수 있으며, 입사광(Lb)에 포함되어 있을 수 있는 적색광과 인접한 제1 색변환층(141)으로부터 제2 색변환층(151)로 방출될 수 있는 적색광을 차단할 수 있다.
제1 색변환층(141)은 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되고, 제1 양자점들(143)과 산란 입자들(144)이 분산된 감광성 수지(142)를 포함할 수 있다. 감광성 수지(142)는 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 광 투과성을 갖는 유기 물질일 수 있다.
제1 양자점들(143)은 청색의 입사광(Lb)에 의해 여기되어 적색광(Lr)을 발광한다. 제1 양자점들(143)은 입사광(Lb)을 흡수하고, 입사광(Lb)의 파장보다 긴 파장 대역의 적색광(Lr)을 방출할 수 있다. 산란 입자들(144)은 제1 양자점들(143)에 흡수되지 못한 입사광(Lb)을 산란시켜, 더 많은 제1 양자점들(143)이 여기되도록 함으로써, 제1 색변환층(141)의 색변환율이 증가될 수 있다.
제2 색변환층(151)은 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되고, 제2 양자점들(153)과 산란 입자들(154)이 분산된 감광성 수지(152)를 포함할 수 있다. 감광성 수지(152)는 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 광 투과성을 갖는 유기 물질일 수 있다.
제2 양자점들(153)은 청색의 입사광(Lb)에 의해 여기되어 녹색광(Lg)을 발광한다. 제2 양자점들(163)은 입사광(Lb)을 흡수하고, 입사광(Lb)의 파장보다 긴 파장 대역의 녹색광(Lg)을 방출할 수 있다. 산란 입자들(154)은 제2 양자점들(153)에 흡수되지 못한 입사광(Lb)을 산란시켜, 더 많은 제2 양자점들(153)이 여기되도록 함으로써, 제2 색변환층(151)의 색변환율이 증가될 수 있다.
광투과층(161)은 제3 화소 영역(PA3) 상에 배치되고, 산란 입자들(164)이 분산된 감광성 수지(162)를 포함할 수 있다. 감광성 수지(162)는 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 광 투과성을 갖는 유기 물질일 수 있다. 산란 입자들(164)은 입사광(Lb)을 산란시켜 방출할 수 있다.
제1 및 제2 양자점들(143, 153)은 실리콘(Si)계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함할 수 있다.
산란 입자들(144, 154, 164)은 서로 동일한 물질일 수 있다. 산란 입자들(144, 154, 164)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예컨대, 산화 티타늄(TiO2)이나 금속 입자 등일 수 있다. 감광성 수지들(142, 152, 162)은 서로 동일한 물질일 수 있다.
제1 및 제2 양자점들(143, 153)은 서로 동일한 물질일 수 있다. 다만, 제1 및 제2 양자점들(143, 153)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 방출되는 광의 파장이 길어질수록, 표면 플라즈몬 공명을 충분히 유도하기 위한 양자점들(143, 153)의 크기는 커지는 경향을 갖는다. 따라서, 녹색광의 파장은 적색광의 파장보다 짧으므로, 제2 양자점들(153)은 제1 양자점들(143)보다 크기가 작을 수 있다. 또한, 산란 입자들(144, 154, 164)의 크기는 제2 양자점들(153)의 크기보다도 작을 수 있다.
다른 예에 따르면, 제1 색변환층(141)는 입사광(Lb)을 적색광(Lr)으로 변환하는 형광체를 포함하고, 제2 색변환층(151)는 입사광(Lb)을 녹색광(Lg)으로 변환하는 형광체를 포함할 수 있다.
밴드 패스 필터층(170)은 제1 및 제2 색변환층들(141, 151) 및 광투과층(161) 상에 배치되고, 입사광(Lb)을 선택적으로 투과하고, 제1 및 제2 색변환층들(141, 151)로부터 방출되는 적색광(Lr)과 녹색광(Lg)을 반사하여 기판(110) 방향으로 방출되도록 할 수 있다.
입사광(Lb)에 적색광(Lr)이나 녹색광(Lg)이 포함되어 있을 경우, 녹색광(Lg)은 제1 색변환층(141) 내의 제1 양자점들(143)을 여기시키지 못하고 제1 화소 영역(PA1)을 통해 외부로 방출될 수 있으며, 적색광(Lr)은 제2 색변환층(151) 내의 제2 양자점들(153)을 여기시키지 못하고 제2 화소 영역(PA2)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 이 경우, 제1 화소 영역(PA1)으로부터 적색광(Lr)뿐만 아니라 녹색광(Lg)이 방출되고, 제2 화소 영역(PA2)으로부터 녹색광(Lg)뿐만 아니라 적색광(Lr)이 방출되어, 색순도가 떨어지고 색재현성이 감소할 수 있다. 밴드 패스 필터층(170)은 입사광(Lb)만을 선택적으로 투과시킴으로써 색순도 및 색재현성을 개선할 수 있다. 다른 예에 따르면, 밴드 패스 필터층(170)은 생략될 수도 있다.
도 6a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6a를 참조하면, 컬러 필터(100d)는 기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 밴드 패스 필터층(170), 차광 측벽(180) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 밴드 패스 필터층(170), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다.
차광 측벽(180)은 제1 및 제2 색변환층들(151, 161)의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 밴드 패스 필터층(170)의 일부 영역 상에 배치된다. 차광 측벽(180)은 차광부(120) 상에 배치될 수 있다. 차광 측벽(180)은 차광부(120)에 대응하여, 평면에서 바라볼 때 메쉬 형태를 가질 수 있다.
차광 측벽(180)은 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151) 및 광투과층(161)들로부터 방출되는 광들(Lr, Lg, Lb)을 차단하는 유기 물질로 형성될 수 있다. 차광 측벽(180)은 광들(Lr, Lg, Lb)을 반사하는 물질로 형성될 수도 있다.
차광 측벽(180)은 제1 색변환층(141)으로부터 측면으로 방출되는 적색광(Lr)이 제2 색변환층(151)과 광투과층(161)으로 입사되는 것을 방지할 수 있다. 차광 측벽(180)은 제2 색변환층(151)으로부터 측면으로 방출되는 녹색광(Lg)이 제1 색변환층(141)과 광투과층(161)으로 입사되는 것을 방지할 수 있다. 차광 측벽(180)은 광투과층(141)으로부터 측면으로 방출되는 청색광(Lb)이 제1 및 제2 색변환층들(141, 151)로 입사되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 차광 측벽(180)은 혼색을 방지함으로써, 색순도 및 색재현성을 높일 수 있다.
도 6b는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6b를 참조하면, 컬러 필터(100e)는 기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 밴드 패스 필터층(170a), 차광 측벽(180a) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다.
차광 측벽(180a)은 제1 및 제2 색변환층들(151, 161)의 측벽의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 차광 측벽(180a)은 차광부(120) 상에 배치될 수 있다. 차광 측벽(180a)은 차광부(120)에 대응하여, 평면에서 바라볼 때 메쉬 형태를 가질 수 있다.
차광 측벽(180a)은 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151) 및 광투과층(161)들로부터 방출되는 광들(Lr, Lg, Lb)을 차단하는 유기 물질로 형성될 수 있다. 차광 측벽(180a)은 광들(Lr, Lg, Lb)을 반사하는 물질로 형성될 수도 있다. 차광 측벽(180a)은 혼색을 방지함으로써, 색순도 및 색재현성을 높일 수 있다.
밴드 패스 필터층(170a)은 제1 및 제2 색변환층들(141, 151), 광투과층(161), 및 차광 측벽(180a) 상에 배치되어, 입사광(Lb)을 선택적으로 투과할 수 있다. 밴드 패스 필터층(170a)은 제1 및 제2 색변환층들(141, 151)로부터 방출되는 적색광(Lr)과 녹색광(Lg)을 반사하여 기판(110) 방향으로 방출되도록 할 수 있다. 밴드 패스 필터층(170a)은 입사광(Lb)만을 선택적으로 투과시킴으로써 색순도 및 색재현성을 개선할 수 있다.
도 6c는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6c를 참조하면, 컬러 필터(100f)는 기판(110), 차광부(120c), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 밴드 패스 필터층(170a), 차광 측벽(180a) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
컬러 필터(100f)는 차광부(120c)를 제외하고 도 6b에 도시된 컬러 필터(100e)와 실질적으로 동일하므로, 반복되는 구성요소들에 대해서는 반복하여 설명하지 않고, 차이점을 중심으로 설명한다.
차광부(120c)는 기판(110)의 차광 영역(BA)에 형성된 트렌치(TR)를 완전히 매립할 수 있다. 그에 따라, 트렌치(TR)의 내벽과 접하여 기판(110)의 제2 면(112)을 향하여 볼록한 제1 면(121c)과 실질적으로 평탄한 제2 면(122c)을 가질 수 있다. 제2 면(122c)은 기판(110)의 제1 면(111)과 실질적으로 평탄할 수 있다. 평탄한 제2 면(122c)을 갖는 차광부(120c)는 앞의 도면들에 도시된 컬러 필터들(100, 100a-100e)에도 적용될 수 있다.
도 6d는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6d를 참조하면, 컬러 필터(100g)는 기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 제1 내지 제3 차광층(145, 155, 165), 밴드 패스 필터층(170b) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
기판(110), 차광부(120), 컬러 필터층(130), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 광투과층(161), 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다.
밴드 패스 필터층(170b)는 제1 및 제2 색변환층들(141, 151) 및 광투과층(161) 상에 배치되어, 입사광(Lb)을 선택적으로 투과할 수 있다. 밴드 패스 필터층(170b)은 제1 및 제2 색변환층들(141, 151)로부터 방출되는 적색광(Lr)과 녹색광(Lg)을 반사하여 기판(110) 방향으로 방출되도록 할 수 있다. 밴드 패스 필터층(170b)은 입사광(Lb)만을 선택적으로 투과시킴으로써 색순도 및 색재현성을 개선할 수 있다.
제1 차광층(145)은 제1 색변환층(141)의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 제1 색변환층(141)의 측벽과 밴드 패스 필터층(170b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 차광층(155)은 제2 색변환층(151)의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 제2 색변환층(151)의 측벽과 밴드 패스 필터층(170b) 사이에 배치될 수 있다. 제3 차광층(165)은 광투과층(161)의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 광투과층(161)의 측벽과 밴드 패스 필터층(170b) 사이에 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 차광층들(145, 155, 165)은 차광부(120) 상에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 차광층들(145, 155, 165)은 차광부(120)에 대응하여, 평면에서 바라볼 때 메쉬 형태를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 차광층들(145, 155, 165)은 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151) 및 광투과층(161)들로부터 방출되는 광들(Lr, Lg, Lb)을 차단하기 위한 금속으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 차광층들(145, 155, 165)은 혼색을 방지함으로써, 색순도 및 색재현성을 높일 수 있다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 7b는 도 7a의 제1 색변환층, 제2 색변환층 및 제3 색변환층의 개략적인 확대도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 컬러 필터(100h)는 기판(110), 차광부(120), 제1 내지 제3 컬러 필터층(146, 156, 166), 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 제3 색변환층(161a), 밴드 패스 필터층(170) 및 평탄화층(190)을 포함한다.
기판(110), 차광부(120), 밴드 패스 필터층(170) 및 평탄화층(190)에 대해서는 도 5a 내지 5b를 참조로 앞에서 설명되었으며, 반복하여 설명하지 않으며, 차이점을 중심으로 설명한다. 차광부(120)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 차광부(120a) 및 차광부(120b)로 대체될 수 있다. 제1 색변환층(141), 제2 색변환층(151), 및 제3 색변환층(161a)은 도 2에 도시된 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 및 출광부(160)에 각각 대응한다.
본 실시예에서 제1 내지 제3 색변환층들(141, 151, 161a)에 입사되는 입사광(Li)은 자외선광일 수 있으며, 입사광(Luv) 또는 자외선광(Luv)로 표시할 수 있다. 제1 색변환층(141)은 입사되는 자외선광(Luv)를 제1 컬러의 광, 예컨대, 적색광(Lr)로 변환하여 방출하고, 제2 색변환층(151)은 입사되는 자외선광(Luv)을 제2 컬러의 광, 예컨대, 녹색광(Lg)로 변환하여 방출하고, 제3 색변환층(161a)은 입사되는 자외선광(Luv)을 제3컬러의 광, 예컨대, 청색광(Lb)로 변환하여 방출할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러 필터층(146, 156, 166)은 각각 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 상에 배치된다. 제1 내지 제3 컬러 필터층(146, 156, 166)은 입사광(Luv)이 기판(110)을 향하여 방출되지 않도록 입사광(Luv)을 제1 내지 제3 색변환층들(141, 151, 161a)로 반사한다. 입사광(Luv)을 반사함으로써, 제1 내지 제3 색변환층들(141, 151, 161a) 내의 제1 내지 제3 양자점들(143, 153, 163)이 더 많이 여기되도록 함으로써, 입사광(Luv)의 색변환율을 높이고 인체에 유해한 자외선광(Luv)가 외부로 방출되는 것을 차단할 수 있다. 제1 내지 제3 컬러 필터층(146, 156, 166)은 자외선광(Luv)을 반사하기 위한 자외선광 반사 필터, 또는 자외선광 차단 필터일 수 있다.
제1 화소 영역(PA1) 상의 제1 컬러 필터층(146)은 적색광(Lr)을 선택적으로 투과하는 적색광 투과 필터일 수 있다. 적색광 투과 필터는 자외선광(Luv), 청색광(Lb), 및 녹색광(Lg)을 반사 또는 흡수할 수 있다. 제2 화소 영역(PA2) 상의 제2 컬러 필터층(156)은 녹색광(Lg)을 선택적으로 투과하는 녹색광 투과 필터일 수 있다. 녹색광 투과 필터는 자외선광(Luv), 청색광(Lb), 및 적색광(Lr)을 반사 또는 흡수할 수 있다. 제3 화소 영역(PA3) 상의 제3 컬러 필터층(166)은 청색광(Lb)을 선택적으로 투과하는 청색광 투과 필터일 수 있다. 청색광 투과 필터는 자외선광(Luv), 녹색광(Lg), 및 적색광(Lr)을 반사 또는 흡수할 수 있다.
제1 색변환층(141)은 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되고, 제1 양자점들(143)과 산란 입자들(144)이 분산된 감광성 수지(142)를 포함할 수 있다. 제1 양자점들(143)은 입사광(Luv)에 의해 여기되어 적색광(Lr)을 발광한다. 제1 양자점들(143)은 입사광(Luv)을 흡수하고, 입사광(Luv)의 파장보다 긴 파장 대역의 적색광(Lr)을 방출할 수 있다. 산란 입자들(144)은 제1 양자점들(143)에 흡수되지 못한 입사광(Luv)을 산란시켜, 더 많은 제1 양자점들(143)이 여기되도록 함으로써, 제1 색변환층(141)의 색변환율이 증가될 수 있다.
제2 색변환층(151)은 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되고, 제2 양자점들(153)과 산란 입자들(154)이 분산된 감광성 수지(152)를 포함할 수 있다. 제2 양자점들(153)은 입사광(Luv)에 의해 여기되어 녹색광(Lg)을 발광한다. 제2 양자점들(153)은 입사광(Luv)을 흡수하고, 입사광(Luv)의 파장보다 긴 파장 대역의 녹색광(Lg)을 방출할 수 있다. 산란 입자들(154)은 제2 양자점들(153)에 흡수되지 못한 입사광(Luv)을 산란시켜, 더 많은 제2 양자점들(153)이 여기되도록 함으로써, 제2 색변환층(151)의 색변환율이 증가될 수 있다.
제3 색변환층(161a)은 제3 화소 영역(PA3) 상에 배치되고, 제3 양자점들(163)과 산란 입자들(164)이 분산된 감광성 수지(162)를 포함할 수 있다. 제3 양자점들(163)은 입사광(Luv)에 의해 여기되어 청색광(Lb)을 발광한다. 제3 양자점들(163)은 입사광(Luv)을 흡수하고, 입사광(Luv)의 파장보다 긴 파장 대역의 청색광(Lb)을 방출할 수 있다. 산란 입자들(164)은 제3 양자점들(163)에 흡수되지 못한 입사광(Luv)을 산란시켜, 더 많은 제3 양자점들(163)이 여기되도록 함으로써, 제3 색변환층(161a)의 색변환율이 증가될 수 있다.
감광성 수지들(142, 152, 162)은 서로 동일한 물질일 수 있으며, 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 광 투과성을 갖는 유기 물질일 수 있다.
산란 입자들(144, 154, 164)은 서로 동일한 물질일 수 있다. 산란 입자들(144, 154, 164)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예컨대, 산화 티타늄(TiO2)이나 금속 입자 등일 수 있다.
제1 내지 제3 양자점들(143, 153, 163)은 실리콘(Si)계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 양자점들(143, 153, 163)은 서로 동일한 물질일 수 있다. 다만, 제1 내지 제3 양자점들(143, 153, 163)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 방출되는 광의 파장이 길어질수록, 표면 플라즈몬 공명을 충분히 유도하기 위한 양자점들(143, 153, 163)의 크기는 커지는 경향을 갖는다. 따라서, 청색광의 파장은 녹색광의 파장보다 짧고, 녹색광의 파장은 적색광의 파장보다 짧으므로, 제3 양자점들(163)은 제2 양자점들(153)보다 크기가 작고, 제2 양자점들(153)은 제1 양자점들(143)보다 크기가 작을 수 있다. 또한, 산란 입자들(144, 154, 164)의 크기는 제3 양자점들(163)의 크기보다도 작을 수 있다.
다른 예에 따르면, 제1 색변환층(141)는 입사광(Luv)을 적색광(Lr)으로 변환하는 형광체를 포함하고, 제2 색변환층(151)는 입사광(Luv)을 녹색광(Lg)으로 변환하는 형광체를 포함하고, 제3 색변환층(161a)은 입사광(Luv)을 청색광(Lb)으로 변환하는 형광체를 포함할 수 있다.
밴드 패스 필터층(170)은 제1 내지 제3 색변환층들(141, 151, 161a) 상에 배치되고, 입사광(Luv)을 선택적으로 투과하고, 제1 내지 제3 색변환층들(141, 151, 161a)로부터 방출되는 적색광(Lr), 녹색광(Lg) 및 청색광(Lb)을 반사하여 기판(110) 방향으로 방출되도록 할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1000)는 백라이트 장치(300), 액정 표시 패널(200), 및 컬러 필터(100)를 포함한다. 컬러 필터(100)는 예시적으로 도 1 내지 도 3에 도시된 컬러 필터(100)이지만, 앞에서 설명된 다른 실시예들에 따른 컬러 필터(100a-100h)로 대체될 수 있다.
백라이트 장치(300)는 액정 표시 패널(200)에 화상을 형성하기 위한 광을 제공할 수 있다. 백라이트 장치(300)는 예컨대 제3 컬러, 예컨대, 청색의 광(Lb)을 방출하는 광원을 포함할 수 있다. 다른 예에 따라서, 백라이트 장치(300)는 자외선광을 방출하는 광원을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컬러 필터(100b) 대신에 도 7a에 도시된 컬러 필터(100h)가 사용될 수 있다.
액정 표시 패널(200)은 하부 기판(210), 하부 기판(210) 상에 배치되는 화소 회로부(220), 화소 전극(230), 액정층(240), 및 공통 전극(250)을 포함한다. 화소 회로부(220)는 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)을 포함한다. 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)은 각각의 상부에 위치하는 화소 전극(230)을 각각 제어한다.
컬러 필터(100)는 백라이트 장치(300)로부터 방출되어 액정 표시 패널(200)을 투과한 제3 컬러의 광(Lb)의 일부를 색변환시켜 제1 및 제2 컬러의 광들(Lr, Lg)을 외부로 방출하고, 제3 컬러의 광(Lb)의 일부를 색변환 없이 외부로 방출할 수 있다.
하부 기판(210)은 글래스 또는 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 하부 기판(210)의 하면에는 백라이트 장치(300)로부터 방출된 광 중에서 특정 편광의 광만을 투과시키기 위한 하부 편광부(미 도시)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 편광부는 제1 방향으로 선편광된 광을 투과시키는 편광판일 수 있다.
화소 회로부(220)는 다수의 박막 트랜지스터(미 도시), 다수의 박막 트랜지스터 각각에 게이트 신호, 데이터 신호를 각각 인가하기 위한 게이트 배선, 데이터 배선을 포함할 수 있다.
화소 전극(230)은 화소 회로부(220)에 형성된 박막 트랜지스터의 소스 또는 드레인 전극과 연결되어 데이터 전압을 인가받을 수 있다.
평탄화층(190) 상에는 공통 전극(250)이 형성될 수 있다. 평탄화층(190)과 공통 전극(250) 사이에는 상부 편광부(미 도시)가 배치될 수 있다. 상부 편광부는 하부 편광부가 투과시키는 제1 방향의 선편광과 수직인, 제2 방향의 선편광의 광을 투과시키는 편광판일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 상부 편광부와 하부 편광부는 모두 동일한 편광의 광을 투과시키도록 구성될 수도 있다.
액정층(240)은 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 사이에 배치되며, 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 간에 인가되는 전압에 따라 액정층(240)에 포함된 액정 분자의 배열이 조절된다. 즉, 화소 전극(230)과 공통 전극(250 사이에 인가되는 전압에 따라 화소 전극(230)과 공통 전극(250) 사이의 액정층(240) 영역이 제어되어 입사광의 편광을 변화시키는 모드(on), 입사광의 편광을 변화시키지 않는 모드(off)로 제어된다. 또한, 입사광의 편광을 변화시키는 정도가 조절되어 중간 계조 표현이 가능하다.
제1 화소(PX1) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 제3 색상의 광(Lb)은 제1 색변환부(140)를 통해 제1 색상의 광(Lr)으로 변환되어, 기판(110)을 통해 외부로 방출된다. 제2 화소(PX2) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 제3 색상의 광(Lb)은 제2 색변환부(150)를 통해 제1 색상의 광(Lr)으로 변환되어, 기판(110)을 통해 외부로 방출된다. 제3 화소(PX3) 상부의 액정층(240)에 의해 제어된 제3 색상의 광(Lb)은 출광부(160)를 통해 색변환 없이 기판(110)을 통해 외부로 방출된다.
컬러 필터(100)는 기판(110), 서로 다른 컬러를 형성하기 위한 제1 내지 제3 화소 영역(PA1, PA2, PA3), 및 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 상의 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150) 및 출광부(160)를 포함한다. 기판(110)은 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 사이의 차광 영역(BA)에 형성되는 트렌치(TR)를 가지며, 컬러 필터(100)는 트렌치(TR)의 내벽에 형성되는 차광부(120)를 포함한다. 차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽과 접하여 볼록한 제1 면과 제1 면의 반대 면으로서 오목한 제2 면을 가질 수 있다.
제1 색변환부(140)는 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되어, 청색광(Lb)을 적색광(Lr)으로 변환하고, 제2 색변환부(150)는 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되어, 청색광(Lb)을 녹색광(Lg)으로 변환하고, 출광부(160)는 제3 화소 영역(PA3) 상에 배치되어 청색광(Lb)을 통과시킬 수 있다.
백라이트 장치(300)에서 방출된 청색광(Lb)이 액정 표시 패널(200)을 지나며, 화상 정보에 알맞게 화소 영역에 따라 온(on)/오프(off)되어 컬러 필터(100)에 입사되고, 적색광(Lr), 녹색광(Lg), 청색광(Lb)으로 변환됨에 따라, 영상이 표시된다.
제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 및 출광부(160) 사이의 차광 영역(BR)에 차광부(120)가 배치되므로, 혼색이 방지되고 외광 반사를 감소시켜 색재현성이 향상되고, 광효율이 개선되므로, 소비 전력이 감소될 수 있다.
도 8에는 액정 표시 패널(200)이 백라이트 장치(300)와 컬러 필터(100) 사이에 배치되는 것으로 도시되지만, 컬러 필터(100)는 백라이트 장치(300)와 액정 표시 패널(200) 사이에 위치할 수도 있다.
도 8에는 도 2에 도시된 컬러 필터(100)가 뒤집혀서 액정 표시 패널(200) 상에 배치되는 것으로 도시되지만, 컬러 필터(100)는 뒤집히지 않고, 기판(110)이 액정 표시 패널(200) 상에 위치하도록 배치될 수도 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(2000)는 유기 발광 표시 패널(400), 및 컬러 필터(100)를 포함한다.
유기 발광 표시 패널(400)은 제1 및 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)을 포함하며, 제1 및 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)에 의해 각각 제어되는 유기 발광 소자들(OLED)을 포함한다. 유기 발광 소자들(OLED)은 제1 및 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)에 의해 각각 제어되는 광량을 갖는 제3 컬러의 광, 예컨대, 청색광(Lb)을 각각 방출할 수 있다.
컬러 필터(100)는 유기 발광 소자들(OLED)로부터 방출되는 제3 컬러의 광(Lb)의 일부를 색변환시켜 제1 및 제2 컬러의 광들(Lr, Lg)을 외부로 방출하고, 제3 컬러의 광(Lb)의 일부를 색변환 없이 외부로 방출할 수 있다.
다른 예에 따라서, 유기 발광 소자들(OLED)은 자외선광을 방출할 수 있으며, 이 경우, 컬러 필터(100) 대신에 도 7a 및 도 7b에 도시된 컬러 필터(100h)가 사용될 수 있다.
기판(410)은 유리, 금속 또는 유기물과 같은 물질로 형성될 수 있다.
기판(410) 상에는 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)을 포함하는 화소 회로층(420)이 배치된다. 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3) 각각은 복수의 박막 트랜지스터들(미 도시)과 저장 커패시터(미 도시)를 포함하며, 화소 회로층(420)에는 화소들(PX1, PX2, PX3) 외에 화소들(PX1, PX2, PX3)에 인가되는 신호들 및 구동 전압을 전달하기 위한 신호 라인들 및 전원 라인이 배치된다.
박막 트랜지스터들은 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극을 포함할 수 있다. 반도체층은 비정질 실리콘을 포함하거나, 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 반도체층은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체층은 채널 영역과 불순물이 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다.
화소 회로층(420) 상에는 화소 전극들(440)이 배치된다. 화소 전극(440)은 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 연결될 수 있다. 화소 전극(440)은 화소 정의막(430)의 개구를 통해 노출되며, 화소 전극(440)의 가장자리는 화소 정의막(430)에 의해 덮일 수 있다.
화소 정의막(430)에 의해 노출된 화소 전극들(440) 상에 중간층(450)이 배치된다. 중간층(450)은 유기 발광층을 포함하며, 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있다. 중간층(450)은 유기 발광층 이외에 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
중간층(450)과 화소 정의막(430)을 덮도록 대향 전극(460)이 배치된다.
대향 전극(460)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있다. 예컨대, 대향 전극(460)은 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 대향 전극(460)은 투광성 도전층(TCO, transparent conductive oxide)을 포함할 수 있다.
화소 전극(440), 중간층(450) 및 대향 전극(460)은 유기 발광 소자(OLED)를 구성한다.
제1 화소(PX1)에 의해 제어되는 제1 유기 발광 소자(OLED)로부터 방출되는 제3 색상의 광(Lb)은 제1 색변환부(140)를 통해 제1 색상의 광(Lr)으로 변환되어, 기판(110)을 통해 외부로 방출된다. 제2 화소(PX2)에 의해 제어되는 제2 유기 발광 소자(OLED)로부터 방출되는 제3 색상의 광(Lb)은 제2 색변환부(150)를 통해 제1 색상의 광(Lr)으로 변환되어, 기판(110)을 통해 외부로 방출된다. 제3 화소(PX3)에 의해 제어되는 제3 유기 발광 소자(OLED)로부터 방출되는 제3 색상의 광(Lb)은 출광부(160)를 통해 색변환 없이 기판(110)을 통해 외부로 방출된다.
컬러 필터(100)는 기판(110), 서로 다른 컬러를 형성하기 위한 제1 내지 제3 화소 영역(PA1, PA2, PA3), 및 제1 내지 제3 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 상의 제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150) 및 출광부(160)를 포함한다. 기판(110)은 화소 영역들(PA1, PA2, PA3) 사이의 차광 영역(BA)에 형성되는 트렌치(TR)를 가지며, 컬러 필터(100)는 트렌치(TR)의 내벽에 형성되는 차광부(120)를 포함한다. 차광부(120)는 트렌치(TR)의 내벽과 접하여 볼록한 제1 면과 제1 면의 반대 면으로서 오목한 제2 면을 가질 수 있다.
제1 색변환부(140)는 제1 화소 영역(PA1) 상에 배치되어, 청색광(Lb)을 적색광(Lr)으로 변환하고, 제2 색변환부(150)는 제2 화소 영역(PA2) 상에 배치되어, 청색광(Lb)을 녹색광(Lg)으로 변환하고, 출광부(160)는 제3 화소 영역(PA3) 상에 배치되어 청색광(Lb)을 통과시킬 수 있다.
유기 발광 표시 패널(400)로부터 방출된 청색광(Lb)의 영상은 컬러 필터(100)에 입사되고, 적색광(Lr), 녹색광(Lg), 청색광(Lb)으로 변환됨에 따라 컬러 영상이 표시된다.
제1 색변환부(140), 제2 색변환부(150), 및 출광부(160) 사이의 차광 영역(BR)에 차광부(120)가 배치되므로, 혼색이 방지되고 외광 반사를 감소시켜 색재현성이 향상되고, 광효율이 개선되므로, 소비 전력이 감소될 수 있다.
도 9에는 컬러 필터(100)가 유기 발광 표시 패널(400) 상에 배치되는 것으로 도시되지만, 유기 발광 표시 패널(400)이 배면 발광 방식인 경우, 유기 발광 표시 패널(400)이 컬러 필터(100) 상에 배치될 수도 있다.
도 9에는 도 2에 도시된 컬러 필터(100)가 뒤집혀서 유기 발광 표시 패널(400) 상에 배치되는 것으로 도시되지만, 컬러 필터(100)는 뒤집히지 않고, 기판(110)이 유기 발광 표시 패널(400) 상에 위치하도록 배치될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 도면들에 도시된 다양한 실시예들을 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, 100a-100h: 컬러 필터
110: 기판
120: 차광부
130: 컬러 필터층
140: 제1 색변환부
150: 제2 색변환부
160: 출광부
170: 밴드 패스 필터층
180: 차광 격벽
190: 평탄화층
200: 액정 표시 패널
300: 백라이트 장치
400: 유기 발광 표시 패널
1000, 2000: 표시 장치

Claims (20)

  1. 서로 이격된 제1 화소 영역과 제2 화소 영역을 갖는 제1 면, 및 상기 제1 화소 영역과 상기 제2 화소 영역 사이의 차광 영역에 형성되는 트렌치를 갖는 기판;
    상기 제1 화소 영역 상에 배치되고 입사광을 제1 컬러의 광으로 변환하는 제1 색변환부;
    상기 제2 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 제2 컬러의 광으로 변환하는 제2 색변환부; 및
    상기 트렌치의 내벽 상에 배치되는 차광부를 포함하는 컬러 필터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하고 볼록한 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 오목한 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 트렌치의 둥근(rounded) 내벽에 대응하여 볼록한 제1 면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 트렌치의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 일정한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 트렌치의 단면은 깊이 방향으로 실질적으로 감소하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하는 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 평탄한 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부는 상기 입사광에 의해 여기되어 상기 제1 컬러의 광을 방출하는 제1 양자점들을 갖는 제1 색변환층을 포함하고,
    상기 제2 색변환부는 상기 입사광에 의해 여기되어 상기 제2 컬러의 광을 방출하는 제2 양자점들을 갖는 제2 색변환층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 및 제2 색변환층들 사이에 상기 입사광을 반사하는 컬러 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 색변환층들 상에 상기 입사광을 선택적으로 투과하고 상기 제1 및 제2 컬러의 광들을 반사하는 밴드 패스 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 색변환층들의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 밴드 패스 필터층의 일부 영역 상에 배치되는 차광 측벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부는 상기 제1 색변환층의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 제1 색변환층의 측벽과 상기 밴드 패스 필터층 사이에 배치되는 제1 차광층을 더 포함하고,
    상기 제2 색변환부는 상기 제2 색변환층의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 상기 제2 색변환층의 측벽과 상기 밴드 패스 필터층 사이에 배치되는 제2 차광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 색변환층들의 측벽의 적어도 일부를 둘러싸는 차광 측벽; 및
    상기 제1 및 제2 색변환층들 및 상기 차광 측벽 상에 배치되고 상기 입사광을 선택적으로 투과하는 밴드 패스 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 색변환부는 상기 기판과 상기 제1 색변환층 사이에 배치되고 상기 제1 색변환층으로부터 방출되는 상기 제1 컬러의 광을 선택적으로 투과하는 제1 컬러 필터층을 더 포함하고,
    상기 제2 색변환부는 상기 기판과 상기 제2 색변환층 사이에 배치되고 상기 제2 색변환층으로부터 방출되는 상기 제2 컬러의 광을 선택적으로 투과하는 제2 컬러 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 및 제2 화소 영역으로부터 이격되는 제3 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 투과하는 광투과층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 및 제2 화소 영역으로부터 이격되는 제3 화소 영역 상에 배치되고 상기 입사광을 제3 컬러의 광으로 변환하는 제3 색변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 입사광은 청색광 또는 자외선광이고, 상기 제1 컬러와 상기 제2 컬러는 각각 적색과 녹색인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  17. 제1 및 제2 화소들을 포함하는 표시부; 및
    상기 표시부 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 화소들에 각각 중첩하도록 배치되는 제1 및 제2 화소 영역들을 갖는 컬러 필터를 포함하며,
    상기 컬러 필터는,
    상기 제1 및 제2 화소 영역들을 갖는 제1 면, 및 상기 제1 화소 영역과 상기 제2 화소 영역 사이의 차광 영역에 형성되는 트렌치를 갖는 기판;
    상기 제1 화소 영역 상에 배치되며, 입사광을 제1 컬러의 광으로 변환하는 제1 색변환부;
    상기 제2 화소 영역 상에 배치되며, 상기 입사광을 제2 컬러의 광으로 변환하는 제2 색변환부; 및
    상기 트렌치의 내벽 상에 배치되는 차광부를 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 트렌치의 내벽과 접하고 볼록한 제1 면, 및 상기 제1 면에 반대되고 오목한 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 컬러 필터를 향하여 상기 입사광을 조사하는 백라이트 장치, 및 상기 표시부와 상기 컬러 필터 사이에 배치되는 액정층을 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소들은 각각 상기 입사광을 방출하는 유기 발광층을 포함하는 표시 장치.
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