KR20180041809A - 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 기판, 제1 기판 상에 배치되며 서로 이웃하는 제1 내지 제3 서브 화소 전극을 포함하는 화소부; 제1 기판에 대향되는 제2 기판; 제2 기판 상에 배치되며, 제1 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 파장 변환층 및 제2 서브 화소 전극과 중첩되는 제2 파장 변환층을 포함하는 색 변환층, 제3 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 서브 투과층 및 제1 파장 변환층과 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 제2 서브 투과층을 포함하는 투과층 및 색 변환층 및 투과층 상에 배치되는 평탄화층을 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치 중 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 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 평탄화층의 평탄성을 향상시키기 위해 평탄화층의 단차를 최소화시킬 수 있는 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며 서로 이웃하는 제1 내지 제3 서브 화소 전극을 포함하는 화소부; 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판; 상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 제1 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 파장 변환층 및 상기 제2 서브 화소 전극과 중첩되는 제2 파장 변환층을 포함하는 색 변환층; 상기 제3 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 서브 투과층 및 상기 제1 파장 변환층과 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 제2 서브 투과층을 포함하는 투과층; 및 상기 색 변환층 및 상기 투과층 상에 배치되는 평탄화층을 포함한다.
또한, 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 영역의 광을 제공받아 상기 제1 파장 영역의 광과 파장 영역이 상이한 제2 파장 영역의 광으로 변환하고, 상기 제2 파장 변환층은 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 상기 제2 파장 영역의 광과 파장 영역이 상이한 제3 파장 영역의 광으로 변환할 수 있다.
또한, 상기 투과층은 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 영역의 광을 차단하고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 투과시키는 제1 필터를 더 포함하고, 상기 제1 필터는 상기 색 변환층과 중첩될 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 제2 필터를 더 포함하고, 상기 제2 필터는 상기 투과층과 상기 제2 기판 사이에 배치되며, 상기 색 변환층 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 투과층은 상기 제2 필터의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 제2 필터를 더 포함하고, 상기 제2 필터는 상기 투과층 및 상기 색 변환층 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 평탄화층은 상기 제1 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고, 상기 평탄화층의 일면의 단차는 0 내지 40nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 평탄화층 상에 배치되는 편광층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광층은 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제2 파장 영역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층 및 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제3 파장 영역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층을 포함하는 색 변환층; 상기 색 변환층 상에 배치되며, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 필터; 상기 필터 상에 배치되며, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키는 투과층; 및 상기 투과층 상에 배치되는 평탄화층을 포함한다.
또한, 상기 투과층은 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 서브 투과층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층은 퀀텀 도트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 영역의 광은 청색 광이며, 상기 제2 파장 영역의 광은 적색 광이고, 상기 제3 파장 영역의 광은 녹색 광일 수 있다.
또한, 상기 평탄화층은 상기 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고, 상기 평탄화층의 타면의 단차는 0 내지 40nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 평탄화층 상에 배치되는 편광층을 더 포함하고, 상기 편광층은 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법은, 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제2 파장 영역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층 및 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제3 파장 영역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층이 배치된 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 및 제2 파장 변환층 상에 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 필터를 형성하는 단계; 상기 필터 상에 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키는 투과층을 형성하는 단계; 및 상기 투과층 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 투과층은 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 서브 투과층을 포함한다.
또한, 상기 제1 파장 영역의 광은 청색 광이며, 상기 제2 파장 영역의 광은 적색 광이고, 상기 제3 파장 영역의 광은 녹색 광일 수 있다.
또한, 상기 평탄화층은 상기 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고, 상기 평탄화층의 타면의 단차는 0 내지 40nm 이하일 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평탄화층의 단차를 최소화시킬 수 있다.
또한, 평탄화층의 평탄도를 향상시킴으로써, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 서브 화소부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 일부 구성의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평탄성을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 일부 구성의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 일부 구성의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 일부 구성의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 상부 표시판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(on)", "상(on)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 또한 도면을 기준으로 다른 소자의 "좌측"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 시점에 따라 다른 소자의 "우측"에 위치할 수도 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 제1 서브 화소부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 하부 표시판(10), 상부 표시판(20) 및 액정층(30)을 포함할 수 있다. 여기서, 하부 및 상부는 도 1을 기준으로 설명하기로 한다. 또한, 하부 기판(110)의 상부는 상부 기판(210) 방향을 의미하며, 하부 기판(110)의 하부는 상부 기판(210) 방향에 대향되는 방향을 의미한다. 또한, 상부 기판(210)의 상부는 하부 기판(110) 방향을 의미하며, 상부 기판(210)의 하부는 하부 기판(110) 방향에 대향되는 방향을 의미한다.
하부 표시판(10)은 상부 표시판(20)과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 액정층(30)은 하부 표시판(10) 및 상부 표시판(20) 사이에 개재될 수 있으며, 복수의 액정 분자(31)를 포함할 수 있다. 하부 표시판(10)은 일 실시예로 상부 표시판(20)과 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다.
먼저 하부 표시판(10)에 대해 설명하기로 한다.
하부 기판(110)은 일 실시예로 투명 절연 기판일 수 있다. 여기서 투명 절연 기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등을 포함할 수 있다.
제1 편광층(120)은 하부 기판(110)의 하부에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 하부 기판(110)은 상부 기판(210)과 마주보는 일면 및 이에 대향되는 타면을 포함할 수 있다. 제1 편광층(120)은 일 실시예로 하부 기판(110)의 타면 상에 배치될 수 있다. 제1 편광층(120)은 유기 물질 또는 무기 물질로 형성될 수 있다. 제1 편광층(120)은 일 실시예로 반사형 편광층일 수 있다. 제1 편광층(120)이 반사형 편광층인 경우, 투과축과 평행한 편광 성분은 투과시키고 반사축과 평행한 편광 성분은 반사할 수 있다.
한편, 제1 편광층(120)은 다른 실시예로 하부 기판(110)의 상부에 배치될 수도 있다. 즉, 제1 편광층(120)은 하부 기판(110)과 후술하는 제1 절연층(130) 사이에 배치될 수도 있다.
제1 화소부(PX1)를 포함하는 복수의 화소부는 하부 기판(110)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 화소부(PX1)는 제1 내지 제3 서브 화소부(SPX1 내지 SPX3)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 서브 화소부(SPX1 내지 SPX3)는 일 실시예로 서로 다른 색을 표시할 수 있다.
제1 서브 화소부(SPX1)는 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제1 스위칭 소자(Q1)와 전기적으로 연결되는 제1 서브 화소 전극(SPE1)을 포함할 수 있다. 제2 서브 화소부(SPX2)는 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제2 스위칭 소자(Q2)와 전기적으로 연결되는 제2 서브 화소 전극(SPE2)을 포함할 수 있다. 제3 서브 화소부(SPX3)는 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제3 스위칭 소자(Q3)와 전기적으로 연결되는 제3 서브 화소 전극(SPE3)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 서로 이웃할 수 있다.
스위칭 소자와 서브 화소 전극에 대해 제1 서브 화소부(SPX1)를 기준으로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제1 스위칭 소자(Q1)는 일 실시예로 박막 트랜지스터와 같은 삼 단자 소자일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)는 제어 전극이 제1 스캔 라인(GL1)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 일 전극이 제1 데이터 라인(DL1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)의 타 전극은 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스캔 라인(GL1)은 일 실시예로 제1 방향(d1)으로 연장될 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 일 실시예로 제1 방향(d1)과 다른 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다. 제1 방향(d1)은 제2 방향(d2)과 일 실시예로 교차될 수 있다.
제1 스위칭 소자(Q1)는 제1 스캔 라인(GL1)으로부터 제공받은 스캔 신호에 따라 턴 온 되어, 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 제공받은 데이터 신호를 제1 서브 화소 전극(SPE1)에 제공할 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 제1 서브 화소부(SPX1)가 스위칭 소자를 제1 스위칭 소자(Q1) 하나만 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않고 두 개 이상의 스위칭 소자가 포함될 수도 있다.
제1 서브 화소 전극(SPE1)은 하부 표시판(10)에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 하부 기판(110)의 상부에 위치하는 제1 절연층(130, 도 1 참조)의 상부에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 상부 표시판(20)에 위치할 수 있다. 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 공통 전극(CE)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 화소부(SPX1)는 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 공통 전극(CE)이 중첩됨에 따라 형성되는 제1 액정 커패시터(Clc1)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 '두 구성이 중첩되는 경우'은, 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 것을 의미한다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 절연층(130)은 제1 내지 제3 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 절연층(130)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 제1 절연층(130)은 다른 실시예로 평탄화 특성이 우수하며, 감광성(photosensitivity)을 갖는 유기 물질을 포함할 수 있다. 제1 절연층(130)은 제1 내지 제3 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)와 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3) 각각을 전기적으로 연결시키기 위한 복수의 컨택홀을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 제1 절연층(130)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 공통 전극(CE)과 각각 중첩될 수 있다.
제1 서브 화소 전극(SPE1)은 제1 파장 변환층(WC1)과 중첩될 수 있다. 제2 서브 화소 전극(SPE2)은 제2 파장 변환층(WC2)과 중첩될 수 있다. 제3 서브 화소 전극(SPE3)은 제1 서브 투과층(241)과 중첩될 수 있다. 이에 대해서는, 후술하기로 한다.
하부 배향막(140)은 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)의 상부에 배치될 수 있다. 하부 배향막(140)은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상부 표시판(20)에 대해 설명하기로 한다.
상부 기판(210)은 하부 기판(110)과 대향되도록 배치될 수 있다. 상부 기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 일 실시예로 하부 기판(110)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상부 기판(210) 상에는 화소 영역 외의 영역에 광이 투과되는 것을 차단시키는 제1 블랙 매트릭스(BM: Black matrix)가 배치될 수 있다. 제1 블랙 매트릭스(BM)는 일 실시예로 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다.
제1 필터(220)는 제1 블랙 매트릭스(BM)의 적어도 일부의 상부 및 상부 기판(210) 중 제1 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 일부 영역에 배치될 수 있다. 제1 필터(220)는 후술하는 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 제2 서브 투과층(242)과 중첩될 수 있다.
제1 필터(220)는 제1 파장 영역을 갖는 광을 차단할 수 있으며, 제2 파장 영역을 갖는 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광을 투과시킬 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)을 기준으로 제1 필터(220)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 제1 파장 영역을 갖는 광은 제1 파장 변환 물질(WC1b)에 의해 제2 파장 영역을 갖는 광으로 변환되나, 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 제1 파장 영역을 갖는 광 중 일부는 제1 파장 변환 물질(WC1b)과 만나지 못하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 제1 파장 영역의 광과 제1 파장 변환 물질(WC1b)에 의해 제2 파장 영역의 광으로 변환된 광이 서로 섞여 혼색이 발생될 수 있다. 여기서, 제1 필터(220)는 제1 파장 변환층(WC1)을 통과했음에도 그대로 제1 파장 영역을 갖는 광을 차단함으로써, 혼색을 방지하고 색 순도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 파장 영역은 서로 상이할 수 있다. 제1 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 420nm 내지 480nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제1 파장 영역을 갖는 광은 청색(blue) 광일 수 있다. 제2 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 600nm 내지 670nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제2 파장 영역을 갖는 광은 적색(red) 광일 수 있다. 제3 파장 영역은 일 실시예로 중심 파장이 약 500nm 내지 570nm내 일 수 있다. 이에 따라, 제3 파장 영역을 갖는 광은 녹색(green) 광일 수 있다.
이하, 제1 파장 영역을 갖는 광은 청색 광으로, 제2 파장 영역을 갖는 광은 적색 광으로, 제3 파장 영역을 갖는 광은 녹색 광으로 설명하기로 한다. 따라서, 제1 필터(220)는 청색 광을 차단시킬 수 있으며, 적색 광 및 녹색 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 제1 필터(220)는 일 실시예로 블루 컷 오프 필터(blue cut-off filter)일 수 있다. 제1 필터(220)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다.
색 변환층(230)은 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)은 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 중첩될 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)은 일 실시예로 제1 광 투과성 수지(WC1a) 및 제1 파장 변환 물질(WC1b)을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1b)은 제1 광 투과성 수지(WC1a) 내에 분산되어 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광을 제2 파장 영역을 갖는 광으로 변환 또는 시프트(shift)시킬 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광은 제1 파장 영역을 갖는 광, 즉 청색 광일 수 있다. 이에 따라, 제1 파장 변환층(WC1)은 외부로부터 청색 광을 제공받아 적색 광으로 변환할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1b)은 일 실시예로 제1 퀀텀 도트(quantum dot)를 포함할 수 있다. 제1 퀀텀 도트의 입자 크기는 제1 파장 변환 물질(WC1b)이 외부로부터 제공받은 광을 제2 파장 영역의 광으로 변환시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 제1 파장 변환 물질(WC1b)은 제1 광 투과성 수지(WC1a) 내에서 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있다. 제1 광 투과성 수지(WC1a)는 제1 파장 변환 물질(WC1b)의 파장 변환 성능에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 제1 광 투과성 수지(WC1a)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)은 제1 광 투과성 수지(WC1a) 대신 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 일 실시예로 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform) 및 에탄올(ethanol)을 포함할 수 있다.
제2 파장 변환층(WC2)은 제2 서브 화소 전극(SPE2)과 중첩될 수 있다. 제2 파장 변환층(WC2)은 일 실시예로 제2 광 투과성 수지(WC2a) 및 제2 파장 변환 물질(WC2b)을 포함할 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2b)은 제2 광 투과성 수지(WC2a) 내에 분산되어 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광을 제3 파장 영역을 갖는 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광은 청색 광일 수 있으며, 이에 따라 제2 파장 변환층(WC2)은 외부로부터 청색 광을 제공받아 녹색 광으로 변환할 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2b)은 일 실시예로 제2 퀀텀 도트를 포함할 수 있다. 제2 퀀텀 도트의 입자 크기는 제2 파장 변환 물질(WC2b)이 외부로부터 제공받은 광을 제3 파장 영역의 광으로 변환시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.. 즉, 제2 파장 변환 물질(WC2b)의 평균 입자 크기는 제1 파장 변환 물질(WC1b)의 평균 입자 크기보다 작을 수 있다.
제2 파장 변환 물질(WC2b)은 제2 광 투과성 수지(WC2a) 내에서 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있다. 제2 광 투과성 수지(WC2a)는 제2 파장 변환 물질(WC2b)의 파장 변환 성능에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 제2 광 투과성 수지(WC2a)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 제2 파장 변환층(WC2)은 제2 광 투과성 수지(WC2a) 대신 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 일 실시예로 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform) 및 에탄올(ethanol)을 포함할 수 있다.
제1 퀀텀 도트 및 제2 퀀텀 도트는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
여기서, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀 도트가 다른 퀀텀 도트를 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
제1 퀀텀 도트 및 제2 퀀텀 도트는 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 제1 퀀텀 도트 및 제2 퀀텀 도트를 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 제1 퀀텀 도트 및 제2 퀀텀 도트의 형태는 일 실시예로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태일 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1b) 및 제2 파장 변환 물질(WC2b)은 다른 실시예로 퀀텀 도트 외에도 형광체, 양자 막대(quantum rod) 또는 포스퍼(phosphor) 물질을 포함할 수도 있다. 여기서, 형광체는 일 실시예로 약 100 내지 3000nm의 크기를 가질 수 있다. 또한, 형광체는 노란색, 녹색, 적색의 형광 물질을 포함할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC1b, WC2b)은 각각 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)으로 제공되는 광을 흡수하여, 흡수된 광과 상이한 중심 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC1b, WC2b)은 각각 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)으로 입사되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 및 제2 파장 변환 물질(WC1b, WC2b)을 통해 여러 방향으로 광을 방출시킴으로써, 광 시야각을 향상시킬 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)에서 방출되는 광은 편광이 해소되어 비편광(unpolarized) 상태일 수 있다. 본 명세서에서, 비편광된 광이란 특정 방향의 편광 성분만으로 이루어지지 않은 광, 즉 특정 방향만으로 편광되지 않은 무작위화된 편광(random polarization) 성분으로 이루어진 광을 의미한다. 비편광된 광은 일 실시예로 자연광(natural light)일 수 있다.
제2 필터(250)는 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 필터(250)는 제1 블랙 매트릭스(BM) 및 상부 기판(210)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 제2 필터(250)의 두께는 일 실시예로 약 1μm일 수 있다.
제2 필터(250)는 일 실시예로 제1 파장 영역을 갖는 광을 투과하고, 제2 파장 영역을 갖는 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광을 반사할 수 있다. 즉, 제2 필터(250)는 청색 광을 투과하고, 적색 광 및 녹색 광을 반사할 수 있다. 이를 통해, 제2 필터(250)는 제1 파장 변환층(WC1) 또는 제2 파장 변환층(WC)에서 외부로 방출되는 광의 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 제2 필터(250)는 일 실시예로 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)을 감싸도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 필터(250) 중 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸고 있는 영역은 청색 광을 투과시켜 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공할 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 청색 광은 제1 파장 변환 물질(WC1b)에 의해 적색 광으로 변환되어 상부 기판(210) 방향, 즉 외부로 방출된다. 한편, 변환 된 적색 광 중 상부 기판(210) 방향이 아닌 하부 기판(110) 방향으로 향하는 광은 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸고 있는 제2 필터(250)의 일부 영역에 의해 반사될 수 있다.
제2 필터(250)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다. 제2 필터(250)가 다중 막으로 형성되는 경우, 제2 필터(250)는 SiNx를 포함하는 층 및 SiOx를 포함하는 층을 포함할 수 있다. 일 실시예로, SiNx를 포함하는 층 및 SiOx를 포함하는 층은 교대로 반복하여 적층될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 필터(220) 및 제2 필터(240)를 포함함으로써, 혼색을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 파장 변환층(WC1) 또는 제2 파장 변환층(WC)에서 외부로 방출되는 광의 출광 효율을 향상시킴으로써, 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
투과층(240)은 제2 필터(250)의 상부에 배치될 수 있다. 투과층(240)은 제1 서브 투과층(241) 및 제2 서브 투과층(242)을 포함할 수 있다. 제1 서브 투과층(241)은 제3 서브 화소 전극(SPE3)과 중첩될 수 있다. 제2 서브 투과층(242)은 일 실시예로 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 서브 투과층(242)의 배치에 대해 도 1을 기준으로 다르게 설명하면, 제2 서브 투과층(242)은 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)과 하부 기판(110)에 수평 방향으로 중첩될 수 있다.
투과층(240)은 제3 광 투과성 수지(240a) 및 광 산란 물질(240b)을 포함할 수 있다.
광 산란 물질(240b)은 제3 광 투과성 수지(240a) 내에 분산되어 투과층(240)으로 제공되는 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 투과층(240)은 투과층(240)으로 제공되는 제1 파장 영역의 광, 즉 청색광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 광 산란 물질(240b)은 투과층(240)으로 제공되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 여기서, 방출광은 편광이 해소되어 비편광 상태일 수 있다.
광 산란 물질(240b)은 일 실시예로 제3 광 투과성 수지(240a)와 상이한 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 광 산란 물질(240b)은 TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 입사되는 광을 산란시키는 어떠한 물질도 가능하다.제2 서브 투과층(242)은 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 제2 서브 투과층(242)은 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이에 형성되는 골 단차를 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 상부 기판(210)의 상면에서부터 평탄화층(260)까지의 거리가 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으며, 이를 통해 후술하는 평탄화층(260)의 평탄성을 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
평탄화층(260)은 투과층(240) 및 제2 필터(250)의 상부에 배치될 수 있다. 평탄화층(260)은 일 실시예로 유기 물질로 이루어질 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1), 제2 파장 변환층(WC2) 및 투과층(240)의 두께가 상이할 경우, 평탄화층(260)은 상부 기판(210)의 일면 상에 적층된 구성요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다. 평탄화층(260)에 대해서는 후술하기로 한다.
제2 절연층(270)은 평탄화층(260)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 절연층(270)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 제2 절연층(270)은 생략될 수도 있다.
제2 편광층(280)은 제2 절연층(270)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 전류가 흐르는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 물질은 일 실시예로 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함하는 금속을 포함할 수 있다. 또한, 전도성 물질은 티타늄(Ti) 및 몰리브덴(Mo)을 더 포함할 수 있다.
제2 편광층(280)은 일 실시예로 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다. 이에 따라, 제2 편광층(280)은 하부 기판(110) 방향으로 돌출된 복수의 선 격자 패턴을 포함할 수 있다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 알루미늄, 은, 구리, 또는 니켈 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 편광층(280)으로 제공되는 광이 제2 편광층(280)을 통과하는 경우, 제2 편광층(280)에 평행한 성분은 흡수 또는 반사되며, 수직인 성분만 투과광으로 편광을 이룰 수 있다. 여기서, 제2 편광층(280)의 선 격자 패턴 간의 간격이 클수록 효율적인 편광이 이루어질 수 있다. 제2 편광층(280)은 일 실시예로 나노 임프린팅(nanoimprinting) 등의 방법을 통해 형성될 수 있다.
캡핑층(281)은 제2 편광층(280) 상에 배치될 수 있다. 캡핑층(281)은 제2 편광층(280)의 부식 등의 불량을 억제할 수 있으며, 제2 편광층(280)의 상면을 평탄화할 수 있다.
공통 전극(CE)은 캡핑층(281)의 상부에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 통판 형태일 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
상부 배향막(290)은 공통 전극(CE)의 상부에 배치될 수 있다. 상부 배향막(290)은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
이하, 액정층(30)에 대하여 설명하기로 한다.
액정층(30)은 복수의 액정 분자(31)를 포함한다. 복수의 액정 분자(31)는 일 실시예로 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이 경우, 복수의 액정 분자(31)는 액정층(30)에 전계(electric filed)가 형성되지 않은 경우, 하부 기판(110)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 액정 분자(31)는 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되면, 특정 방향으로 회전하거나 기울어짐으로써 액정층(30)으로 제공되는 광의 편광을 변화시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 일부 구성의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
평탄화층(260)은 일면(260a) 및 이에 대향되는 타면(260b)을 포함할 수 있다. 여기서, 평탄화층(260)의 타면(260b)은 상부 기판(210)과 마주보는 면으로 정의될 수 있다. 제1 서브 투과층(241) 및 제2 서브 투과층(242)은 일 실시예로 평탄화층(260)의 타면(260b)의 하부에 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 상부 표시판(20)의 일부 구성은 제1 내지 제4 서브 영역(A1 내지 A4)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(A1)은 제1 파장 변환층(WC1)이 배치되는 영역으로 정의된다. 제2 영역(A2)은 제2 파장 변환층(WC2)이 배치되는 영역으로 정의된다. 제3 영역(A3)은 제1 서브 투과층(241)이 배치되는 영역으로 정의된다. 제4 영역(A4)은 제2 서브 투과층(242)이 배치되는 영역으로 정의된다. 여기서, 제4 영역(A4)은 제1 및 제2 영역(A1, A2) 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 제4 영역(A4)에는 제2 서브 투과층(242)이 배치된다. 이에 따라, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이의 골 단차를 제2 서브 투과층(242)이 채우게 되어, 결과적으로 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차를 최소화시킬 수 있다. 여기서, 특정 면의 단차는 특정 면 중 가장 낮은 부분과 가장 높은 부분 사이의 높이 차이를 의미한다. 한편, 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차가 최소화됨에 따라, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차도 최소화될 수 있다.
다르게 설명하면, 제1 내지 제4 영역(A1 내지 A4) 각각은 상부 기판(210)에서 평탄화층(260)의 타면(260b)까지의 최소 거리(a1 내지 a4) 각각은 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 여기서, 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차가 최소화됨에 따라, 평탄화층(260)의 상면(260a)의 단차가 0 내지 40nm 이하로 형성될 수 있다. 즉, 평탄화층(260)의 상면(260a)의 단차가 0 내지 40nm 이하로 형성될 수 있는 경우라면, 최소 거리(a1 내지 a4)가 실질적으로 동일한 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3의 G 영역을 예로 들면, G 영역은 평탄화층(260)의 일면(260a)의 특정 영역의 일 실시예를 확대한 것이다. G 영역을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평탄화층(260)의 일면(260a)의 가장 높은 부분(260a1)과 가장 낮은 부분(260a2) 사이의 높이 차이(h1), 즉 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차를 최소화시킬 수 있다. 일 실시예로, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차는 0 이상 40nm 이하이다. 한편, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차가 0 이상 40nm 이하를 만족하는 경우라면, 제1 서브 투과층(241)의 두께, 제2 서브 투과층(242)의 두께, 제1 파장 변환층(WC1)의 두께, 제2 파장 변환층(WC2)의 두께 및 제2 필터(250)의 두께는 도 3에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평탄성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차는 공정 상의 조건, 다른 구성과의 배치 관계 등을 고려할 때, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 위치 별로 다양하게 형성될 수 있다. 다만, G1 내지 G9 영역 각각의 단차는 0 이상 40nm 이하로 형성된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차를 최소화시킴으로써, 평탄화층(260)의 평탄성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 일부 구성의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)은 제1 블랙 매트릭스(BM)의 상부 및 제1 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 상부 기판(210)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 도 1의 제1 필터(220)는 생략될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 일부 구성의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
투과층(243)은 제2 필터(250)의 상부에 배치되어, 제2 필터(250)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 도 6을 참조하여 예를 들어 설명하면, 투과층(243)은 제2 필터(250)의 상부에 제2 필터(250)를 덮도록 배치될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시한 일부 구성의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제2 필터(250)는 투과층(240)의 상부에서, 투과층(240)의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 도 7을 기준으로 예를 들어 설명하면, 제2 필터(250)는 제1 서브 투과층(241), 제2 서브 투과층(242), 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)의 상부를 덮도록 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 제2 편광층(282)은 제2 절연층(270)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 편광층(282)은 일 실시예로 반사형 편광자일 수 있다. 제2 편광층(282)이 반사형 편광자인 경우, 투과축과 평행한 편광 성분은 투과시키고 반사축과 평행한 편광 성분은 반사할 수 있다.
제2 편광층(282)은 이색성 염료(dichroic dye)를 포함할 수 있다. 여기서, 이색성 염료는 특정 방향의 편광 성분을 흡수할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않는다.
이와 같이, 제2 편광층(282)이 상부 표시판(20) 내에 위치함으로써, 외부로부터 제공되는 광이 제1 편광층(120)에 의해 굴절되어 색이 변질되거나 영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 표시 특성을 개선할 수 있다. 나아가, 제2 편광층(282)은 일 실시예로 두께가 약 1um이하일 수 있다. 이에 따라, 상부 표시판(20)의 전체 두께를 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 8에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 하부 표시판(10)은 복수의 제2 블랙 매트릭스(150)를 더 포함할 수 있다. 제2 블랙 매트릭스(150)는 제1 절연층(130)과 하부 배향막(140) 사이에 배치될 수 있다.
제2 블랙 매트릭스(150)는 일 실시예로 제1 블랙 매트릭스(BM)와 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 투과층(241) 및 제2 서브 투과층(242)에 포함된 광 산란 물질(240b)에 의해 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)에 다른 색이 혼입되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 제1 서브 투과층(241) 및 제2 서브 투과층(242)에 포함된 광 산란 물질(240b)에 의해 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)에 다른 색이 혼입되는 현상을 방지할 수 있는 경우라면, 제2 블랙 매트릭스(150)의 형태, 크기, 두께 및 개수 등은 도 9에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 상부 표시판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 다만, 도 1에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 상부 표시판(20)을 기준으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 상부 기판(210) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다. 제1 블랙 매트릭스(BM)는 광을 차단하는 물질로 형성될 수 있다. 제1 블랙 매트릭스(BM)는 일 실시예로 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다. 제1 블랙 매트릭스(BM)는 복수의 개구부를 포함할 수 있다. 복수의 개구부는 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되는 영역일 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 블랙 매트릭스(BM) 및 제1 블랙 매트릭스(BM)가 형성되지 않은 영역 중 일부 영역에 제1 필터(220)를 형성한다. 보다 상세하게는, 제1 필터(220)는 제1 서브 화소 전극(SPE1) 및 제2 서브 화소 전극(SPE2)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.
제1 필터(220)는 제1 파장 영역을 갖는 광, 즉 청색 광을 차단할 수 있다. 또한, 제1 필터(220)는 제2 파장 영역을 갖는 광, 즉 적색 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광, 즉 녹색 광을 투과시킬 수 있다.
제1 필터(220)는 일 실시예로 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 적층하여 형성할 수 있다. 여기서, 상대적으로 굴절율이 높은 층은 일 실시예로 TiOx, TaOx, HfOx, ZrOx 등을 포함할 수 있다. 또한, 상대적으로 굴절율이 낮은 층은 일 실시예로 SiOx 및 SiCOx 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1 필터(220)는 다른 실시예로 하나의 단일 층으로 형성할 수 도 있다. 여기서, 제1 필터(220)가 단일 층으로 형성되는 경우, 제1 필터(220)는 일 실시예로 옐로우 컬러 필터(yellow color filter)일 수 있다. 일 실시예로 옐로우 포토레지스트를 제1 블랙 매트릭스(BM) 및 제1 블랙 매트릭스(BM)가 형성되지 않은 영역 전면을 덮도록 형성하고, 제1 서브 화소 전극(SPE1) 및 제2 서브 화소 전극(SPE2)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 영역에만 남기는 패터닝 공정을 수행하여 제1 필터(220)를 형성한다.
다음으로, 도 12를 참조하면, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)을 제1 필터(220)의 상부에 형성한다. 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)의 형성 순서는 특별히 제한되지 않는다.
보다 상세히 설명하면, 투명한 유기 물질 또는 투명한 포토 레지스트에 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 복수의 제1 퀀텀 도트를 포함하는 물질을 적층하고, 이후, 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 영역만 남기는 패터닝을 수행하여 제1 파장 변환층(WC1)을 형성한다.
또한, 투명한 유기 물질 또는 투명한 포토 레지스트에 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 복수의 제2 퀀텀 도트를 포함하는 물질을 적층하고, 이후, 제2 서브 화소 전극(SPE2)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 영역만 남기는 패터닝을 수행하여 제2 파장 변환층(WC2)을 형성한다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 제2 필터(250)를 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2)의 상부에 형성한다. 제2 필터(250)는 두께가 약 1μm일 수 있다. 제2 필터(250)는 일 실시예로 제1 파장 영역을 갖는 광을 투과하고, 제2 파장 영역을 갖는 광 및 제3 파장 영역을 갖는 광을 반사할 수 있다. 즉, 제2 필터(250)는 청색 광을 투과하고, 적색 광 및 녹색 광을 반사할 수 있다.
제2 필터(250)는 일 실시예로 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 적층하여 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 필터(250)는 SiNx를 포함하는 층 및 SiOx를 포함하는 층을 교대로 반복 증착하는 공정을 수행하여 적층될 수 있다. 여기서, 상대적으로 굴절율이 높은 층은 일 실시예로 TiOx, TaOx, HfOx, ZrOx 등을 포함할 수 있다. 또한, 상대적으로 굴절율이 낮은 층은 일 실시예로 SiOx 및 SiCOx 등을 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 투과층(240)은 제2 필터(250)의 상부에 형성된다. 투과층(240)은 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제1 서브 투과층(241)과, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이에 위치하는 제2 서브 투과층(242)을 포함할 수 있다. 결과적으로, 상부 기판(210)에서부터 후술하는 평탄화층(260)까지의 거리를 실질적으로 동일하게 형성함으로써, 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차를 최소화시킬 수 있도록 한다.
투과층(240)은 투명한 유기 물질 또는 투명한 포토 레지스트에 입사 광을 분산시키는 광 산란 물질을 포함하는 물질을 적층하고, 이후, 제3 서브 화소 전극(SPE3)과 하부 기판(110)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 영역과, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이의 영역만 남기는 패터닝을 수행하여 투과층(240)을 형성한다. 여기서, 광 산란 물질은 광을 분산시킬 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않으며, 일 실시예로 산화 티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 투과층(240) 및 제2 필터(250)의 상부에 평탄화층(260)을 형성한다. 보다 상세하게는, 평탄화층(260)은 상부 기판(210)과 마주보는 일면(260a) 및 이에 대향되는 타면(260b)을 포함할 수 있다. 제1 서브 투과층(241) 및 제2 서브 투과층(242)은 평탄화층(260)의 타면(260b)의 하부에 배치된다. 평탄화층(260)은 일 실시예로 유기 물질로 형성될 수 있다.
한편, 제1 파장 변환층(WC1) 및 제2 파장 변환층(WC2) 사이의 골 단차를 제2 서브 투과층(242)이 채우게 되어, 결과적으로 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차를 최소화시킬 수 있다이에 따라, 평탄화층(260)의 타면(260b)의 단차가 최소화됨에 따라, 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차도 최소화될 수 있다.
일 실시예로, 평탄화층(260)의 상면(260a)의 단차는 0 내지 40nm 이하로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법은 평탄화층(260)의 일면(260a)의 단차를 최소화시킴으로써, 평탄화층(260)의 평탄성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 않는 것으로 이해해야 한다.
10: 하부 표시판;
20: 상부 표시판;
30: 액정층;
110: 하부 기판;
120: 제1 편광층;
210: 상부 기판;
220: 제1 필터;
230: 색 변환층;
240: 투과층;
241: 제1 서브 투과층;
242: 제2 서브 투과층;
250: 제2 필터;
SPE1 내지 SPE3: 제1 내지 제3 서브 화소 전극;
CE: 공통 전극;
WC1: 제1 파장 변환층;
WC2: 제2 파장 변환층;

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되며 서로 이웃하는 제1 내지 제3 서브 화소 전극을 포함하는 화소부;
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 제1 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 파장 변환층 및 상기 제2 서브 화소 전극과 중첩되는 제2 파장 변환층을 포함하는 색 변환층;
    상기 제3 서브 화소 전극과 중첩되는 제1 서브 투과층 및 상기 제1 파장 변환층과 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 제2 서브 투과층을 포함하는 투과층; 및
    상기 색 변환층 및 상기 투과층 상에 배치되는 평탄화층을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 형광체 중 하나를 포함하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 영역의 광을 제공받아 상기 제1 파장 영역의 광과 파장 영역이 상이한 제2 파장 영역의 광으로 변환하고,
    상기 제2 파장 변환층은 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 상기 제2 파장 영역의 광과 파장 영역이 상이한 제3 파장 영역의 광으로 변환하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투과층은 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키는 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역의 광을 차단하고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 투과시키는 제1 필터를 더 포함하고,
    상기 제1 필터는 상기 색 변환층과 중첩되는 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 제2 필터를 더 포함하고,
    상기 제2 필터는 상기 투과층과 상기 제2 기판 사이에 배치되며, 상기 색 변환층 상에 배치되는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투과층은 상기 제2 필터의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 표시 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 제2 필터를 더 포함하고,
    상기 제2 필터는 상기 투과층 및 상기 색 변환층 상에 배치되는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화층은 상기 제1 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고,
    상기 평탄화층의 일면의 단차는 0 내지 40nm 이하인 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화층 상에 배치되는 편광층을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 편광층은 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)인 표시 장치.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제2 파장 영역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층 및 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제3 파장 영역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층을 포함하는 색 변환층;
    상기 색 변환층 상에 배치되며, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 필터;
    상기 필터 상에 배치되며, 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키는 투과층; 및
    상기 투과층 상에 배치되는 평탄화층을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 투과층은 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 서브 투과층을 포함하는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층은 퀀텀 도트를 포함하는 표시 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역의 광은 청색 광이며, 상기 제2 파장 영역의 광은 적색 광이고, 상기 제3 파장 영역의 광은 녹색 광인 표시 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 평탄화층은 상기 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고,
    상기 평탄화층의 타면의 단차는 0 내지 40nm 이하인 표시 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 평탄화층 상에 배치되는 편광층을 더 포함하고, 상기 편광층은 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)를 포함하는 표시 장치.
  18. 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제2 파장 영역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층 및 상기 제1 파장 영역의 광을 제공받아 제3 파장 영역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층이 배치된 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 및 제2 파장 변환층 상에 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키고, 상기 제2 파장 영역의 광 및 상기 제3 파장 영역의 광을 반사하는 필터를 형성하는 단계;
    상기 필터 상에 상기 제1 파장 영역의 광을 투과시키는 투과층을 형성하는 단계; 및
    상기 투과층 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 투과층은 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 파장 변환층 사이에 배치되는 서브 투과층을 포함하는 표시 장치의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 파장 영역의 광은 청색 광이며, 상기 제2 파장 영역의 광은 적색 광이고, 상기 제3 파장 영역의 광은 녹색 광인 표시 장치의 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 평탄화층은 상기 기판과 마주보는 일면 및 상기 평탄화층의 일면에 대향되는 타면을 포함하고,
    상기 평탄화층의 타면의 단차는 0 내지 40nm 이하인 표시 장치의 제조방법.


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