KR20180107443A - 광루미네선스 장치, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

광루미네선스 장치, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

광루미네선스 장치는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제1 차광 영역 내에 배치되는 청색광 차단 패턴, 상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역 내에 배치되는 청색 컬러 필터, 상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제1 색변환 패턴, 및 상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제2 색변환 패턴을 포함한다.

Description

광루미네선스 장치, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치{PHOTOLUMINESCENCE DEVICE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 광루미네선스(photoluminescence) 장치, 상기 광루미네선스 장치의 제조 방법 및 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양자점(quantum dot)을 이용한 광루미네선스(photoluminescence) 장치, 상기 광루미네선스 장치의 제조 방법 및 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다.
상기 표시 장치들은 광루미네선스 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 광루미네선스 장치는 영상을 표시하기 위한 광의 색을 변환하기 위한 양자점 등의 색변환 구조를 포함할 수 있으며, 상기 광루미네선스 장치에 의해 상기 영상에 원하는 색상을 부여할 수 있으며, 상기 영상의 색 재현성을 향상시키고, 발광 효율을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 그러나 상기 광루미네선스 장치는 상기 표시 장치들에 추가적으로 구성해야하는 만큼 구조가 복잡하고 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 높은 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 단순하고 제조 공정이 단순한 광루미네선스 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광루미네선스 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광루미네선스 장치는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제1 차광 영역 내에 배치되는 청색광 차단 패턴, 상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역 내에 배치되는 청색 컬러 필터, 상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제1 색변환 패턴, 및 상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제2 색변환 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다. 상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이거나, 상기 제1 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 녹색 색변환 패턴은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광루미네선스 장치는 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색광 차단 패턴 사이, 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색 컬러 필터 사이에 배치되는 반투과층, 및 상기 청색 컬러 필터, 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광루미네선스 장치는 상기 광 재활용 필터 상에 배치되는 평탄화층, 및 상기 평탄화 층 상에 배치되는 와이어 그리드 편광 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 1/4파 편광판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색 컬러 필터와 중첩하여 배치되고 산란체를 포함하는 투명 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상이 표시 되는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역인 주변 영역을 포함한다. 상기 표시 장치는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 적색 화소 영역 사이의 제1 차광 영역에 배치되는 청색광 차단 패턴, 상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역에 배치되는 청색 컬러 필터, 상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역에 배치되는 제1 색변환 패턴, 상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역에 배치되는 제2 색변환 패턴, 상기 제1 베이스 기판과 마주보게 배치되는 제2 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치되는 액정층, 상기 제2 베이스 기판 아래 배치되어 상기 액정층에 청색광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다. 상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이거나, 상기 제1 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 녹색 색변환 패턴은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색광 차단 패턴 사이, 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색 컬러 필터 사이에 배치되는 반투과층, 및 상기 청색 컬러 필터, 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 평탄화 층 상에 배치되는 와이어 그리드 편광 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터는 상기 제1 차광 영역 및 상기 제2 차광 영역에서 서로 접하여 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주변 영역에서, 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 주변 영역에서 상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터는 서로 중첩하게 배치될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광루미네선스 장치의 제조 방법은 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제1 차광 영역 내에 청색광 차단 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역 내에 청색 컬러 필터를 형성하는 단계, 상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역 내에 제1 색변환 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역 내에 제2 색변환 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다. 상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 청색광 차단 패턴을 형성하기 전에, 상기 제1 베이스 기판 상에 반투과층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 제1 베이스 기판 상에 1/4파 편광판을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광루미네선스 장치는 표시 영역의 제1 차광 영역 및 제2 차광 영역에서 서로 중첩하게 배치되는 청색 컬러 필터와 청색광 차단 패턴을 포함한다. 또한, 상기 광루미네선스 장치는 반투과층 및 1/4파 편광판을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 청색 컬러 필터, 상기 청색광 차단 패턴 및 상기 반투과층 및 상기 1/4파 편광판에 의해, 별도의 차광 부재인 블랙 매트릭스를 형성하지 않더라도 차광 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라, 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치의 구조가 단순화 되고, 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 주변 영역에서 상기 청색 컬러 필터와 상기 청색광 차단 패턴이 중첩하게 배치되어, 별도의 차광 부재인 블랙 매트릭스를 형성하지 않더라도 차광 기능을 구현할 수 있다. 또한, 상기 표시 영역과 상기 주변 영역 사이의 단차에 따른 액정층 형성 공정에서의 불량을 최소화 할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 3는 도 1의 II-II'선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역의 단면도이다.
도 5는 도 4의 표시 장치의 표시 영역과 주변 영역의 경계에서의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역의 단면도이다.
도 7는 도 6의 표시 장치의 표시 영역과 주변 영역의 경계에서의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8h는 도 2의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9e는 도 4의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 5의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11a 는 일 실시예에 따른 표시 장치의 청색 컬러 필터의 구성 물질에 따른 샘플들의 파장에 대한 투과율 그래프이다.
도 11b 는 일 실시예에 따른 표시 장치의 청색광 차단 패턴의 구성 물질에 따른 샘플들의 파장에 대한 투과율 그래프이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(10) 및 표시 패널 구동부를 포함할 수 있다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(20), 게이트 구동부(30), 감마 기준 전압 생성부(40) 및 데이터 구동부(50)를 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(도 2의 BLU 참조)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 데이터 라인들(DL) 각각에 전기적으로 연결된 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 상기 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
각 화소는 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 액정 캐패시터 및 스토리지 캐패시터를 포함할 수 있다. 상기 화소들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 상기 게이트 라인들, 상기 데이터 라인들, 상기 화소들, 상기 스위칭 소자가 형성되는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하며 공통 전극을 포함하는 제2 기판 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)의 화소 구조에 대해서는 도 2 및 도 3에 대한 설명에서 상세히 설명한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 외부의 장치(미도시)로부터 입력 영상 데이터(IMG) 및 입력 제어 신호(CONT)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 영상 데이터는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG) 및 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2), 제3 제어 신호(CONT3) 및 데이터 신호(DATA)를 생성한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 게이트 구동부(30)의 동작을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호(CONT1)를 생성하여 상기 게이트 구동부(300)에 출력할 수 있다. 상기 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 개시 신호 및 게이트 클럭 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 데이터 구동부(50)의 동작을 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호(CONT2)를 생성하여 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다. 상기 제2 제어 신호(CONT2)는 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG)를 근거로 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다. 상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 감마 기준 전압 생성부(40)의 동작을 제어하기 위한 상기 제3 제어 신호(CONT3)를 생성하여 상기 감마 기준 전압 생성부(400)에 출력할 수 있다.
상기 게이트 구동부(30)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 입력 받은 상기 제1 제어 신호(CONT1)에 응답하여 상기 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 신호들을 생성한다. 상기 게이트 구동부(30)는 상기 게이트 신호들을 상기 게이트 라인들(GL)에 출력한다.
상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력 받은 상기 제3 제어 신호(CONT3)에 응답하여 감마 기준 전압(VGREF)을 생성한다. 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 상기 데이터 구동부(50)에 제공할 수 있다. 상기 감마 기준 전압(VGREF)은 각각의 데이터 신호(DATA)에 대응하는 값을 갖는다.
예를 들어, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(20) 내에 배치되거나 상기 데이터 구동부(50) 내에 배치될 수 있다.
상기 데이터 구동부(50)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 상기 제2 제어 신호(CONT2) 및 상기 데이터 신호(DATA)를 입력 받고, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)로부터 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 입력 받을 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환할 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인(DL)에 출력할 수 있다.
상기 표시 장치의 상기 표시 패널(10)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비표시 영역인 주변 영역(PA)을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에, 녹색광을 방출하는 녹색 화소 영역(GPX), 적색광을 방출하는 적색 화소 영역(RPX), 청색광을 방출하는 청색 화소 영역(BPX) 및 이들 사이를 구분하는 차광 영역(도 2의 BM1, BM2 참조)을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에서, 상부 기판인 광루미네선스 장치(2) 및 하부 기판 및 액정층(LC)을 포함하는 영상 발생 장치(4)를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에, 상기 녹색 화소 영역(GPX), 상기 적색 화소 영역(RPX), 상기 청색 화소 영역(BPX), 제1 차광 영역(BM1) 및 제2 차광 영역(BM2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 차광 영역(BM1)은 상기 녹색 화소 영역(GPX)과 상기 적색 화소 영역(RPX) 사이에 형성되고, 상기 제2 차광 영역(BM2)은 상기 적색 화소 영역(RPX)과 상기 청색 화소 영역(EPX) 사이에 형성될 수 있다.
상기 광루미네선스 장치(2)는 제1 베이스 기판(100), 1/4파 편광판(quarter wave polarizer: 110), 반투과층(120), 청색광 차단 패턴(130Y), 청색 컬러 필터(130B), 적색 색변환 패턴(130R), 녹색 색변환 패턴(130G), 광 재활용 필터(light recycle filter; 140), 평탄화층(150), 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(100)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 1/4파 편광판(110)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 1/4파 편광판(110)은 외부광에 대한 상기 표시 장치 내부 구성에 의한 반사를 줄이기 위한 것으로 선 편광판과 1/4파 리타더(1/4 wave retarder)가 중첩된 형태를 가질 수 있다. 상기 1/4파 편광판(110)은 상기 제1 베이스 기판(100)을 기준으로 상기 액정층(LC) 반대 방향에 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 부착되어 형성될 수 있다.
상기 반투과층(120)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 반투과층(120)은 이를 통과하는 광을 일부는 투과시키고, 일부는 반사킬 수 있다. 상기 반투과층(120)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 반사된 광은 예를 들면, 상기 반투과층(120)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 은(Ag)을 얇은 두께로 도포하여 형성할 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 상기 반투과층(120) 상에 상기 녹색 화소 영역(GPX), 상기 제1 차광 영역(BM1), 상기 적색 화소 영역(RPX) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성할 수 있으며, 투과하는 광의 청색의 파장 대역을 제외한 파장은 투과시키고 청색의 파장 대역은 차단할 수 있다. 차단된 청색의 파장 대역의 광은 반사되어 광 리사이클이 이루어 질 수도 있다.
상기 청색 컬러 필터(130B)는 상기 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성된 상기 반투과층(120) 상에 상기 청색 화소 영역(BPX), 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 배치될 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B)는 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공된 청색의 파장 대역의 청색광의 파장을 변환시키지 않고 진행 방향을 변화시키는 산란 입자를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 TiO2 등의 입자일 수 있으며, 그 크기도 후술할 적색 양자점 입자 또는 녹색 양자점의 크기에 준할 수 있다. 또한, 상기 청색 컬러 필터(130B)는 투과하는 광을 청색광으로 변환하기 위한 청색 색소(blue pigment)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에는 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)가 중첩하게 된다. 이에 따라 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에서는 상기 광루미네선스 장치(2)를 투과하는 광이 차단 되므로, 별도의 블랙 매트릭스와 같은 차광 패턴 없이도, 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)의 중첩에 의해 차광 기능을 구현할 수 있다.
특히 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)의 구성 물질을 적절히 선택하여, 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)이 중첩되는 부분에서의 투과율이 최소화 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하이고, 상기 청색 컬러 필터(130B)는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하가 되도록, 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)의 구성 물질을 선택하면, 전 파장 대역에서 전체적으로 투과율이 낮아져 차광 패턴으로의 기능을 할 수 있다. 이에 따라, 별도의 차광 부재(블랙 매트릭스)를 형성하지 않을 수 있으며, 상기 표시 장치의 구조가 단순화될 수 있다.
상기 적색 색변환 패턴(130R)은 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 상기 적색 화소 영역(RPX) 내에 배치될 수 있다. 상기 적색 색변환 패턴(130R)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 적색 색변환 패턴(130R)은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 상기 녹색 화소 영역(GPX) 내에 배치될 수 있다. 상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 청색광을 녹색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 적색 또는 녹색 양자점은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성된다. 상기 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속(quantum confinement) 효과가 나타난다. 상기 양자 구속 효과는 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 에너지 띠 간격(band gap)이 커지는 현상을 말한다. 이에 따라, 상기 양자점에 상기 에너지 띠 간격보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 상기 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 상기 방출된 파장의 광은 상기 에너지 띠 간격에 해당되는 값을 갖는다. 상기 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 상기 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
상기 양자점의 조성은 특별히 제한되는 것은 아니며 II-VI족 원소들, III-V족 원소들, IV족 원소들 또는 IV-VI족 원소들로 이루어질 수 있다. 상기 II족 원소는 아연 카드뮴 및 수은으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 III족 원소는 알루미늄, 갈륨, 인듐으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 IV족 원소는 실리콘, 게르마늄, 주석, 납으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 V족 원소는 질소, 인 및 비소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 VI족은 황, 셀레늄, 텔루르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 광 재활용 필터(140)는 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G) 상에 배치될 수 있다. 상기 광 재활용 필터(140)는 황색광 재활용 필터 일 수 있다. 상기 광 재활용 필터(140)는 상기 백라이트 유닛(BLU)로부터 발생한 광이 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R), 상기 녹색 색변환 패턴(130G), 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 등을 지나면서 상기 액정층(LC) 방향으로 반사된 광을 다시 반사시켜 상기 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 평탄화층(150)은 상기 광 재활용 필터(140) 상에 배치될 수 있다. 상기 평탄화층(150)은 상기 광 재활용 필터(140)의 상면을 평탄화 할 수 있으며, 유기 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광 소자(160)는 상기 평탄화층(150) 상에 배치될 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광 소자(160)는 금속으로 형성되고 일정한 간격으로 배치되는 일 방향으로 연장된 복수의 미세 선들을 포함할 수 있다. 상기 미세 선들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 피치는 상기 미세 선의 폭과 이웃하는 미세 선들 사이의 거리의 합을 말한다.
상기 절연층(170)은 상기 와이어 그리드 편광 소자(160) 상에 배치되어 상기 와이어 그리드 편광 소자(170)를 캡핑(capping)할 수 있다. 상기 절연층(170)은 무기 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 절연층(170) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 공통 전극(CE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO), 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 영상 발생 장치(4)는 상기 하부 기판 및 상기 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 제2 베이스 기판(200), 박막 트랜지스터(TFT), TFT 절연층(210), 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(200)은 상기 제1 베이스 기판(100)과 마주 보게 배치될 수 있다. 상기 제2 베이스 기판(200)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 베이스 기판(200)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)가 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(도 1의 DL 참조) 및 게이트 라인(도 1의 GL 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 TFT 절연층(210)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 TFT 절연층(210)은 도면 상에 각각 하나의 구성처럼 도시되어 있으나, 복수의 층들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 패턴, 게이트 절연층, 액티브 패턴, 데이터 패턴, 데이터 절연층 등이 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 차례로 형성되어, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 TFT 절연층(210)을 구성할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 TFT 절연층(210) 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 TFT 절연층(210)을 통해 형성되는 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 전극(PE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO), 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 제2 베이스 기판(200) 아래 위치하여, 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색의 파장 대역의 청색광을 발생하여 상기 액정층(LC) 방향으로 상기 청색광을 제공할 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 표시 장치는 상기 액정층(LC)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 형성되는 상부 배향층, 상기 액정층(LC)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 형성되는 하부 배향층, 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치되는 하부 편광판 등을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 영상 발생 장치(4)가 액정층을 포함하는 것으로 설명되었으나, 상기 영상 발생 장치는 액정 표시 장치 외에도 영상을 표시하기 위한 광을 발생하는 장치로 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display), 전기 습윤 표시 장치(electrowetting display) 등 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 3는 도 1의 II-II'선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 표시 장치는 주변 영역(PA)에서, 상기 하부 기판과 상기 상부 기판(광루미네선스 장치) 사이에 배치되는 밀봉 부재(SEAL)를 포함할 수 있다. 상기 밀봉 부재(SEAL)는 상기 액정층(LC)의 측면을 밀봉할 수 있다.
이때, 상기 주변 영역(PA)에는 청색광 차단층(130Y) 및 상기 청색광 차단층(130Y)과 중첩하게 배치되는 청색 컬러 필터(130B)가 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 주변 영역(PA)에서는 상기 광루미네선스 장치(2)를 투과하는 광이 차단 되므로, 별도의 블랙 매트릭스와 같은 차광 패턴 없이도, 상기 청색광 차단 패턴(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)의 중첩에 의해 상기 주변 영역(PA)에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 상기 주변 영역(PA)에서 상기 청색광 차단층(130Y)과 상기 청색 컬러 필터(130B)가 중첩하여 배치되므로, 표시 영역(DA)에서의 상기 상부 기판의 두께와 상기 주변 영역(PA)에서의 상기 상부 기판의 두께 차이가 최소화 될 수 있으며, 이에 따라 상기 표시 영역(DA)과 상기 주변 영역(DA) 사이의 단차에 따른 상기 액정층(LC) 형성 공정(액정 적하 공정; ODF 공정)에서의 불량을 최소화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역의 단면도이다. 도 5는 도 4의 표시 장치의 표시 영역과 주변 영역의 경계에서의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 표시 장치는 청색광 차단 패턴(130Y), 청색 컬러 필터(130B)의 위치를 제외하고, 도 2 및 도 3의 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에서, 상부 기판인 광루미네선스 장치(2) 및 하부 기판 및 액정층(LC)을 포함하는 영상 발생 장치(4)를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에, 상기 녹색 화소 영역(GPX), 상기 적색 화소 영역(RPX), 상기 청색 화소 영역(BPX), 제1 차광 영역(BM1) 및 제2 차광 영역(BM2)을 포함할 수 있다.
상기 광루미네선스 장치(2)는 제1 베이스 기판(100), 1/4파 편광판(quarter wave polarizer: 110), 반투과층(120), 청색 컬러 필터(130B), 청색광 차단 패턴(130Y), 적색 색변환 패턴(130R), 녹색 색변환 패턴(130G), 광 재활용 필터(light recycle filter; 140), 평탄화층(150), 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
상기 1/4파 편광판(110)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 반투과층(120)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다.
상기 청색 컬러 필터(130B)는 상기 반투과층(120) 상에 상기 청색 화소 영역(BPX), 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 배치될 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 상기 청색 컬러 필터(130B)가 배치된 상기 반투과층(120) 상에 상기 녹색 화소 영역(GPX), 상기 제1 차광 영역(BM1), 상기 적색 화소 영역(RPX) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에는 상기 청색 컬러 필터(130B)와 상기 청색광 차단 패턴(130Y)이 중첩하게 된다. 이에 따라 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에서는 상기 광루미네선스 장치(2)를 투과하는 광이 차단 되므로, 별도의 블랙 매트릭스와 같은 차광 패턴 없이도 차광 기능을 구현할 수 있다.
상기 적색 색변환 패턴(130R)은 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 상기 적색 화소 영역(RPX) 내에 배치될 수 있다. 상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 상기 녹색 화소 영역(GPX) 내에 배치될 수 있다. 상기 광 재활용 필터(140)는 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G) 상에 배치될 수 있다. 상기 평탄화층(150)은 상기 광 재활용 필터(140) 상에 배치될 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광 소자(160)는 상기 평탄화층(150) 상에 배치될 수 있다. 상기 절연층(170)은 상기 와이어 그리드 편광 소자(160) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 절연층(170) 상에 배치될 수 있다.
상기 영상 발생 장치(4)는 상기 하부 기판 및 상기 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 제2 베이스 기판(200), 박막 트랜지스터(TFT), TFT 절연층(210), 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다. 상기 액정층(LC)은 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 배치될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 제2 베이스 기판(200) 아래 위치하여, 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색의 파장 대역의 청색광을 발생하여 상기 액정층(LC) 방향으로 상기 청색광을 제공할 수 있다.
상기 표시 장치는 주변 영역(PA)에서, 상기 하부 기판과 상기 상부 기판(광루미네선스 장치) 사이에 배치되는 밀봉 부재(SEAL)를 포함할 수 있다. 상기 밀봉 부재(SEAL)는 상기 액정층(LC)의 측면을 밀봉할 수 있다. 이때, 상기 주변 영역(PA)에는 상기 청색광 차단층(130Y)이 상기 청색 컬러 필터(130B)와 중첩하게 배치될 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역의 단면도이다. 도 7는 도 6의 표시 장치의 표시 영역과 주변 영역의 경계에서의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 표시 장치는 투명 컬러 필터(130W)를 더 포함하는 것을 제외하고, 도 2 및 도 3의 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에서, 상부 기판인 광루미네선스 장치(2) 및 하부 기판 및 액정층(LC)을 포함하는 영상 발생 장치(4)를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 표시 영역(DA) 내에, 상기 녹색 화소 영역(GPX), 상기 적색 화소 영역(RPX), 상기 청색 화소 영역(BPX), 제1 차광 영역(BM1) 및 제2 차광 영역(BM2)을 포함할 수 있다.
상기 광루미네선스 장치(2)는 제1 베이스 기판(100), 1/4파 편광판(quarter wave polarizer: 110), 반투과층(120), 청색광 차단 패턴(130Y), 청색 컬러 필터(130B), 투명 컬러 필터(130W), 적색 색변환 패턴(130R), 녹색 색변환 패턴(130G), 광 재활용 필터(light recycle filter; 140), 평탄화층(150), 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
상기 투명 컬러 필터(130W)는 광의 진행 방향을 변화시키는 산란 입자를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 TiO2 등의 입자일 수 있다. 이 경우, 상기 청색 컬러 필터(130B)는 투과하는 광을 청색광으로 변환하기 위한 청색 색소(blue pigment)를 포함하고, 별도의 산란 입자는 포함하지 않을 수 있다.
상기 표시 장치는 주변 영역(PA)에서, 상기 하부 기판과 상기 상부 기판(광루미네선스 장치) 사이에 배치되는 밀봉 부재(SEAL)를 포함할 수 있다.
상기 실시예들 에서는 상기 표시 장치가 녹색광을 방출하는 녹색 화소 영역(GPX), 적색광을 방출하는 적색 화소 영역(RPX), 청색광을 방출하는 청색 화소 영역(BPX)을 갖는 것으로 설명되었으나, 알려진 다른 컬러의 조합의 화소들로 구성될 수도 있다.
도 8a 내지 도 8h는 도 2의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8a를 참조하면, 제1 베이스 기판(100) 상에 반투과층(120)이 형성될 수 있다. 상기 반투과층(120)은 은(Ag) 등을 포함하는 금속층일 수 있으며, 프린팅 공정, 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착 공정, 펄스 레이저 증착(PLD) 공정, 진공 증착 공정, 원자층 적층(ALD) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 반투과층(120) 상에 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 녹색 화소 영역(GPX), 제1 차광 영역(BM1), 적색 화소 영역(RPX) 및 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성할 수 있다. 청색광 차단 패턴(130Y)은 청색광을 차단하는 물질을 포함하는 포토레지스트 물질을 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 상기 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성된 상기 반투과층(120) 상에 청색 컬러 필터(130B)가 형성될 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B)는 상기 청색 화소 영역(BPX), 상기 제1 차광 영역(BM1) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B)는 상기 반투과층(120) 상에 청색 색소 및/또는 산란 입자를 포함하는 포토레지스트 물질을 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다.
도 8d를 참조하면, 상기 청색 컬러 필터(130B)가 형성된 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 적색 색변환 패턴(130R) 및 녹색 색변환 패턴(130G)을 형성할 수 있다. 상기 적색 색변환 패턴(130R)은 상기 적색 화소 영역(RPX) 내에 형성될 수 있다. 녹색 색변환 패턴(130G)은 상기 녹색 화소 영역(GPX) 내에 형성될 수 있다.
상기 적색 색변환 패턴(130R)은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함하는 포토레지스트 물질을 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다. 상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함하는 포토레지스트 물질을 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 청색광 차단 패턴(130Y), 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G)은 잉크젯 프린팅 방법 등에 의해 형성될 수도 있다.
도 8e를 참조하면, 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G) 상에 광 재활용 필터(140)가 형성될 수 있다.
도 8f를 참조하면, 상기 광 재활용 필터(140) 상에 평탄화층(150)이 형성될 수 있다. 상기 평탄화층(150)은 구성물질에 따라, 스핀 코팅 공정, 화학 기상 증착 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착 공정, 고밀도 플라즈마-화학 기상 증착 공정 등을 이용하여 수득될 수 있다.
도 8g를 참조하면, 상기 평탄화층(150) 상에 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)이 차례로 형성될 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광 소자(160)는 상기 평탄화층(150) 상에 금속층을 형성한 후, 나노 임프린트 리소그래피 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 절연층(170)은 구성물질에 따라, 스핀 코팅 공정, 화학 기상 증착 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착 공정, 고밀도 플라즈마-화학 기상 증착 공정 등을 이용하여 수득될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 프린팅 공정, 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착 공정, 펄스 레이저 증착(PLD) 공정, 진공 증착 공정, 원자층 적층(ALD) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 8h를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 1/4파 편광판(110)이 형성될 수 있다. 상기 1/4파 편광판(110)은 외광 반사 방지 필름으로 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 부착되어 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 표시 장치의 상부 기판인 상기 광루미네선스 장치를 제조할 수 있다. 한편, 상기 표시 장치의 기타 구성들은 종래의 일반적인 방법으로 제조될 수 있다.
도 9a 내지 도 9e는 도 4의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 상기 제조 방법은 청색광 차단 패턴(130Y) 및 청색 컬러 필터(130B)의 형성 순서를 제외하고, 도 8a 내지 8h의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
도 9a를 참조하면, 제1 베이스 기판(100) 상에 반투과층(120)이 형성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 반투과층(120) 상에 청색 컬러 필터(130B)가 형성될 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B)는 청색 화소 영역(BPX), 제1 차광 영역(BM1) 및 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 상기 청색 컬러 필터(130B)가 형성된 상기 반투과층(120) 상에 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(130Y)은 녹색 화소 영역(GPX), 상기 제1 차광 영역(BM1), 적색 화소 영역(RPX) 및 상기 제2 차광 영역(BM2)에 형성될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 상기 청색 컬러 필터(130B)가 형성된 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 적색 색변환 패턴(130R) 및 녹색 색변환 패턴(130G)을 형성할 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G) 상에 광 재활용 필터(140)가 형성될 수 있다. 상기 광 재활용 필터(140) 상에 평탄화층(150)이 형성될 수 있다. 상기 평탄화층(150) 상에 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)이 차례로 형성될 수 있다.
도 9e를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 1/4파 편광판(110)이 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 표시 장치의 상부 기판인 상기 광루미네선스 장치를 제조할 수 있다. 한편, 상기 표시 장치의 기타 구성들은 종래의 일반적인 방법으로 제조될 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 도 5의 표시 장치의 상부 기판인 광루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 상기 제조 방법은 투명 컬러 필터(130W)를 더 형성하는 것을 제외하고, 도 8a 내지 8h의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
도 10a를 참조하면, 제1 베이스 기판(100) 상에 반투과층(120)이 형성될 수 있다. 상기 반투과층(120) 상에 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(130Y)이 형성된 상기 반투과층(120) 상에 청색 컬러 필터(130B)가 형성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 상기 청색 컬러 필터(130B) 상에 청색 화소 영역(BPX) 내에 투명 컬러 필터(130W)가 더 형성될 수 있다. 상기 투명 컬러 필터(130W)는 산란 입자를 포함하는 포토레지스트 물질을 상기 청색 컬러 필터(130B) 상에 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 청색 컬러 필터(130B)층과 상기 투명 컬러 필터(130W)는 동시에 노광 및 현상되어 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 차광 영역(BM1)에도 상기 투명 컬러 필터(130W)가 형성될 수 있을 것이다.
도 10c를 참조하면, 상기 청색광 차단 패턴(130Y) 상에 적색 색변환 패턴(130R) 및 녹색 색변환 패턴(130G)을 형성할 수 있다. 상기 청색 컬러 필터(130B), 상기 적색 색변환 패턴(130R) 및 상기 녹색 색변환 패턴(130G) 상에 광 재활용 필터(140)가 형성될 수 있다. 상기 광 재활용 필터(140) 상에 평탄화층(150)이 형성될 수 있다. 상기 평탄화층(150) 상에 와이어 그리드 편광 소자(160), 절연층(170) 및 공통 전극(CE)이 차례로 형성될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 1/4파 편광판(110)이 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 표시 장치의 상부 기판인 상기 광루미네선스 장치를 제조할 수 있다. 한편, 상기 표시 장치의 기타 구성들은 종래의 일반적인 방법으로 제조될 수 있다.
도 11a 는 일 실시예에 따른 표시 장치의 청색 컬러 필터의 구성 물질에 따른 샘플들의 파장에 대한 투과율 그래프이다. 도 11b 는 일 실시예에 따른 표시 장치의 청색광 차단 패턴의 구성 물질에 따른 샘플들의 파장에 대한 투과율 그래프이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 표시 장치의 상기 청색 컬러 필터는 청색의 파장 대역에 대해서는 높은 투과율을 갖고, 상기 청색의 파장 대역 외의 파장 대역에 대해서는 낮은 투과율을 가질 수 있다. 도 11a에는 구성물질에 따른 상기 청색 컬러 필터의 몇 가지 샘플들의 파장에 대한 투과율이 도시되어 있다. 상기 청색광 차단 패턴은 상기 청색의 파장 대역에 대해서는 낮은 투과율을 갖고, 상기 청색의 파장 대역 외의 파장 대역에 대해서는 높은 투과율을 가질 수 있다. 도 11b에는 구성물질에 따른 상기 청색광 차단 패턴의 몇 가지 샘플들의 파장에 대한 투과율이 도시되어 있다.
상기 청색 컬러 필터와 상기 청색광 차단 패턴은 서로 중첩하여 전 파장 대역에서 낮은 투과율을 가져야 하는데, 경우에 따라 500nm 파장 부근의 광이 일부 투과되는 경우가 있을 수 있다. 따라서 상기 청색 컬러 필터의 경우 도면 상의 그래프가 왼쪽으로 쉬프트 된 경우가 바람직하고, 상기 청색광 차단 패턴의 경우 그래프가 오른쪽으로 쉬프트된 경우가 바람직할 것이다. 예를 들면, 도 11a의 샘플 B3과 도 11b의 샘플 Y3을 선택하는 경우가 이상적임을 알 수 있다.
이를 고려하면, 상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하이고, 상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하가 되도록, 상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터의 구성 물질을 선택하고, 상기 표시 장치의 반투과층에서의 투과율 감소 및 1/4파 편광판에서의 투과율 감소 효과를 고려하면, 최종적으로 제1 및 제2 차광 영역에서의 광학밀도(optical density; OD) 값이 3 내지 4 정도가 됨을 확인하였다. 이에 따라 상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터의 중첩에 의해 차광 패턴의 기능을 할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광루미네선스 장치는 표시 영역의 제1 차광 영역 및 제2 차광 영역에서 서로 중첩하게 배치되는 청색 컬러 필터와 청색광 차단 패턴을 포함한다. 또한, 상기 광루미네선스 장치는 반투과층 및 1/4파 편광판을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 청색 컬러 필터, 상기 청색광 차단 패턴 및 상기 반투과층 및 상기 1/4파 편광판에 의해, 별도의 차광 부재인 블랙 매트릭스를 형성하지 않더라도 차광 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라, 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치의 구조가 단순화 되고, 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 주변 영역에서 상기 청색 컬러 필터와 상기 청색광 차단 패턴이 중첩하게 배치되어, 별도의 차광 부재인 블랙 매트릭스를 형성하지 않더라도 차광 기능을 구현할 수 있다. 또한, 상기 표시 영역과 상기 주변 영역 사이의 단차에 따른 액정층 형성 공정에서의 불량을 최소화 할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 제1 베이스 기판 110: 1/4파 편광판
120: 반투과층 130Y: 청색광 차단층
130B: 청색 컬러 필터 130G: 녹색 색변환 패턴
130R: 적색 색변환 패턴 140: 광 재활용 필터
150: 평탄화층 160: 와이어 그리드 편광 소자
170: 절연층 200: 제2 베이스 기판
210: TFT 절연층 BLU: 백라이트 유닛
TFT: 박막 트랜지스터 PE: 화소 전극
CE: 공통 전극 GPX: 녹색 화소 영역
RPX: 적색 화소 영역 BPX: 청색 화소 영역
BM1: 제1 차광 영역 BM2: 제2 차광 영역
LC: 액정층

Claims (20)

  1. 제1 베이스 기판;
    상기 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제1 차광 영역 내에 배치되는 청색광 차단 패턴;
    상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역 내에 배치되는 청색 컬러 필터;
    상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제1 색변환 패턴; 및
    상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역 내에 배치되는 제2 색변환 패턴을 포함하는 광루미네선스(photoluminescence) 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하이고,
    상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이거나,
    상기 제1 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴인 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 녹색 색변환 패턴은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함하고,
    상기 적색 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색광 차단 패턴 사이, 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색 컬러 필터 사이에 배치되는 반투과층; 및
    상기 청색 컬러 필터, 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 광 재활용 필터 상에 배치되는 평탄화층; 및
    상기 평탄화 층 상에 배치되는 와이어 그리드 편광 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 1/4파 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 청색 컬러 필터와 중첩하여 배치되고 산란체를 포함하는 투명 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치.
  9. 영상이 표시 되는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역인 주변 영역을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    제1 베이스 기판;
    상기 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 적색 화소 영역 사이의 제1 차광 영역에 배치되는 청색광 차단 패턴;
    상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역에 배치되는 청색 컬러 필터;
    상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역에 배치되는 제1 색변환 패턴;
    상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역에 배치되는 제2 색변환 패턴;
    상기 제1 베이스 기판과 마주보게 배치되는 제2 베이스 기판;
    상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치되는 액정층; 및
    상기 제2 베이스 기판 아래 배치되어 상기 액정층에 청색광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하이고,
    상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이거나,
    상기 제1 색변환 패턴은 적색 색변환 패턴이고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색 색변환 패턴인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 녹색 색변환 패턴은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함하고,
    상기 적색 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색광 차단 패턴 사이, 상기 제1 베이스 기판 및 상기 청색 컬러 필터 사이에 배치되는 반투과층; 및
    상기 청색 컬러 필터, 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 평탄화 층 상에 배치되는 와이어 그리드 편광 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터는 상기 제1 차광 영역 및 상기 제2 차광 영역에서 서로 접하여 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 주변 영역에서, 밀봉 부재를 더 포함하고,
    상기 주변 영역에서 상기 청색광 차단 패턴과 상기 청색 컬러 필터는 서로 중첩하게 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제1 베이스 기판 상에 제1 컬러 화소 영역, 제2 컬러 화소 영역 및 상기 제1 컬러 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제1 차광 영역 내에 청색광 차단 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판 상에 청색 화소 영역, 상기 제1 차광 영역 및 상기 청색 화소 영역과 상기 제2 컬러 화소 영역 사이의 제2 차광 영역 내에 청색 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 청색광 차단 패턴 상에 상기 제1 컬러 화소 영역 내에 제1 색변환 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 청색광 차단 패턴과 상에 상기 제2 컬러 화소 영역 내에 제2 색변환 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 광루미네선스 장치의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 청색광 차단 패턴은 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하이고,
    상기 청색 컬러 필터는 500nm 파장에서의 투과율이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 청색광 차단 패턴을 형성하기 전에, 상기 제1 베이스 기판 상에 반투과층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치의 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판 상에 1/4파 편광판을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광루미네선스 장치의 제조 방법.
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