KR20210007627A - 도전성 편광-컬러필터 및 이를 구비한 표시장치 - Google Patents

도전성 편광-컬러필터 및 이를 구비한 표시장치 Download PDF

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KR20210007627A
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Abstract

본 발명은 표시장치의 구조를 간략하게 하고 두께를 대폭 축소시킬 수 있는 도전성 편광-컬러필터에 관한 것으로, 도전성 물질로 구성되고, 설정된 폭 및 설정된 피치로 제1방향을 따라 배치된 복수의 제1전극; 상기 제1전극을 덮는 절연층; 및 도전성 물질로 구성되고, 상기 절연층 위에 제1방향을 따라 배치되고 제1전극과 오버랩되어, 상기 제1전극과 공진을 일으키는 도파로를 형성하는 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극은 입사되는 광중 제1전극 및 제2전극과 평행한 광은 반사시키고 수직한 광은 투과시키며, 상기 제1전극과 제2전극의 오버랩영역을 조절하여 투과되는 광을 설정된 파장으로 공진시킨다.

Description

도전성 편광-컬러필터 및 이를 구비한 표시장치{CONDUCTIVE POLARIZING COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}
본 발명은 도전성 편광-컬러필터에 관한 것으로, 특히 광학메타표면을 가진 도전성 편광-컬러필터 및 이를 구비한 표시장치에 관한 것이다.
평판표시장치는 핸드폰(Mobile Phone), 노트북컴퓨터, 태블릿컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기 뿐만 TV 등과 같은 대형 전자기기에 이용되고 있다.
평판표시장치의 가장 큰 장점은 경박단소하여 휴대용 전자기기의 경우 휴대가 용이하고 TV 등이 대형 전자기기의 경우 설치장소의 다양화 및 설치공간의 축소가 가능하게 된다.
이러한 장점을 최대화하기 위해, 현재 평판표시장치의 경박 단소화에 대한 연구가 이어지고 있지만, 평판표시장치의 구조적인 한계, 예를 들면, 전극이나 액정층과 유기발광소자와 같은 표시소자 등의 필수적인 구성요소로 인해 평판표시장치를 경박 단소화하는데에는 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 전극과 편광판 및 컬러필터의 기능을 하나로 일체화하여 두께 및 제조비용을 절감한 도전성 편광-컬러필터 및 이를 구비한 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터는 도전성 물질로 구성되고, 설정된 폭 및 설정된 피치로 제1방향을 따라 배치된 복수의 제1전극; 상기 제1전극을 덮는 절연층; 및 도전성 물질로 구성되고, 상기 절연층 위에 제1방향을 따라 배치되고 제1전극과 오버랩되어, 상기 제1전극과 공진을 일으키는 도파로를 형성하는 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극은 입사되는 광중 제1전극 및 제2전극과 평행한 광은 반사시키고 수직한 광은 투과시키며, 상기 제1전극과 제2전극의 오버랩영역을 조절하여 투과되는 광을 설정된 파장으로 공진시킨다.
제1전극 및 제2전극은 Au, Ag, Al, 이들의 합금으로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 구성되고 절연층은 SiOx 또는 SiNx로 구성된다.
상기 제1전극의 상면 모서리는 라운드되고 제1전극의 상면모서리와 대응하는 제2전극은 곡면으로 형성되어, 상기 도파로가 곡면으로 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치는 R,G,B 화소영역 각각에 박막트랜지스터가 형성된 제1기판; 상기 제1기판에 대향하는 제2기판; 상기 제1기판 및 상기 제2기판 사이에 배치된 표시부재; 도전성 편광-컬러필터는 도전성 물질로 구성되고, 설정된 폭 및 설정된 피치로 제1방향을 따라 배치된 복수의 제1전극; 상기 제1전극을 덮는 절연층; 및 도전성 물질로 구성되고, 상기 절연층 위에 제1방향을 따라 배치되고 제1전극과 오버랩되어, 상기 제1전극과 공진을 일으키는 도파로를 형성하는 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극은 입사되는 광중 제1전극 및 제2전극과 평행한 광은 반사시키고 수직한 광은 투과시키며, 상기 제1전극과 제2전극의 오버랩영역을 조절하여 투과되는 광을 설정된 파장으로 공진시킨다
표시부재는 액정층 또는 유기발광층을 포함하며, R 화소영역의 제2전극의 폭은 75-85nm이고 G 화소영역의 제2전극의 폭은 115-125nm이며, B 화소영역의 제2전극의 폭은 155-165nm이다.
본 발명의 도전성 편광-컬러필터는 표시장치의 전극, 편광자, 컬러필터층의 역할을 한다. 기존의 공통전극 또는 캐소드전극, 컬러필터층 및 편광판이 100㎛ 이상의 두께로 형성되는데 반해, 본 발명의 도전성 편광-컬러필터는 1㎛로 구현할 수 있으므로, 표시장치의 두께 및 무게를 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
더욱이, 도전성 편광-컬러필터는 전극형성공정 및 절연층 형성공정의 단순한 공정에 의해 형성될 수 있으므로, 제조공정을 간략하게 하여 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터가 편광판으로 기능하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터가 컬러필터로 기능하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5a-도 5c는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터의 R,G,B 컬러필터별 주파수대 투과도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5d는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터를 R,G,B 컬러필터로 제작했을 때의 색좌표이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 구비된 편광소자를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)의 구조를 나타내는 평면도이고 도 2는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)는 기판(110)과, 상기 기판(110) 위에 배치된 메타표면구조(meta surface structure)로 구성된다.
상기 메타표면구조는 메타물질(metal material)로 구성된다. 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 가공된 인공적 물질을 의미한다. 더욱 엄밀히 말해서, 메타물질은 메타원자(meta-atom)로 구성된 물질을 의미한다. 이러한 메타원자는 목적에 따라 설계된 내부구조를 가지며, 그 구조와 크기, 주기적(periodic) 또는 준주기적(quasi-periodic) 배열 등에 따라 다양한 유효물성을 발현시킨다. 예를 들어, 전자기파 메타원자를 설계하고 이를 적절히 배열하면, 통상적으로 얻지 못하는 음(minus)의 굴절률이나 극한(extreme)의 굴절률을 얻을 수 있다. 이를 통하여 투명망토와 같은 공상과학에서나 존재하는 물건의 구현이 가능하게 된다.
메타원자의 크기는 파장보다 상당히 작으며, 단순한 굴절률보다는 유전율과 투자율과 같은 전자기판의 근본적인 물성을 제어하기 위해 설계된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 메타표면구조가 2층의 제1전극(120) 및 제2전극(140)으로 구성된다. 이때, 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 나노(nano) 크기의 폭(width), 두께(thickness), 간격(interval) 및 피치(pitch)의 미세 크기로 형성되어 메타물질로 구성된 메타표면구조를 형성한다.
한편, 상기 기판(110)은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 투명한 유리로 구성될 수도 있으며, 폴리이미드(polyimide)나 폴리아미드(polyamide)와 같은 연성을 가진 플라스틱물질로 구성될 수 있다. 메타표면구조는 나노크기로 형성되므로, 플라스틱과 같은 연성물질로 기판(110)을 형성하는 경우, 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터를 휠 수 있는 표시장치(flexible display device)에 훌륭하게 적용될 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상의 일방향(예를 들어, y-방향)을 따라 설정된 두께(h1)의 띠(strip)형상으로 복수개 배열된다. 이때, 복수의 제1전극(120)은 설정된 간격(w1)으로 배치되어, 다른 방향(예를 들면, x-방향)을 따라 일정한 피치(p1)로 주기적으로 배열되어 격자(grating)형상을 형성한다.
상기 제1전극(120)이 형성된 기판(100) 위에는 제1절연층(132)이 형성되며, 그 위에 제2전극(140)이 배치된다. 상기 제1절연층(132)는 SiOx나 SiNx와 같은 투명한 무기절연물질로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 무기절연물질 또는 유기절연물질로 구성될 수 있으며, 무기절연층 및 유기절연층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 제1절연층(132)은 설정된 두께로 형성되어, 상기 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상하방향으로 일정한 간격(h2)을 두고 배치된다.
상기 제2전극(140)은 제1절연층(132) 상의 일방향(예를 들어, y-방향)을 따라 설정된 두께(h3) 및 폭(w2)의 띠(strip)형상으로 복수개 배열된다. 이때, 복수의 제2전극(140)은 설정된 일정한 피치(p2)로 주기적으로 배열되어 격자형상을 형성한다.
상기 제2전극(140)은 제1전극(120)과 교대로 형성되어, 제1전극(120)과 제1전극(120) 사이의 영역에 제2전극(140)이 배치되고 제2전극(140)과 제2전극(140)의 사이에 제1전극(120)이 배치된다.
따라서, 복수의 제1전극(120)과 복수의 제2전극(140)은 각각 3차원의 격자구조를 형성하며, 이때 각각의 격자의 슬릿(slit)에는 다른 격자의 전극이 배치된다.
상기 제2전극(140)의 폭(w2)은 제1전극(120) 사이의 슬릿의 폭(w1)보다 크게 형성된다(w2>w1). 또한, 제1전극(120)의 폭도 제2전극(140) 사이의 슬릿의 폭보다 크게 형성된다. 따라서, 복수의 제1전극(120)과 복수의 제2전극(140)에 의해 각각 형성되는 슬릿은 각각 제2전극(140) 및 제1전극(120)에 의해 모두 가려지게 되어, 광이 상기 제1전극(120) 및 제2전극(140)을 그대로 통과하지 않고 제1전극(120) 및 제2전극(140) 사이에 형성된 도파로를 따라 통과하게 된다.
상기 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 금속으로 형성된다. 예를 들어, 상기 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 Al, Ag, Au, 이들의 합금으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 도전성이 좋은 금속이라면 어떠한 물질로도 사용할 수 있다.
상기 제2전극(140)이 형성된 제1절연층(132) 위에는 제2절연층(134)이 형성될 수 있다. 상기 제2절연층(134)은 무기절연물질로 구성되어 제2전극(140)을 보호할 수 있다. 또한, 상기 제2절연층(134)은 유기절연물질로 구성될 수도 있으며, 무기절연층 및 유기절연층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
메타표면구조를 형성하는 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 입사되는 광의 편광특성을 변경하는 편광자의 역할을 할 뿐만 아니라 투과되는 자연광 중에서 특정 파장의 광만을 투과시킴으로써 컬러필터의 역할을 할 수도 있다. 또한, 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 금속과 같이 도전성이 좋은 물질로 구성되므로, 신호가 인가되는 전극의 역할을 할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 도전성 편광-컬러필터는 전극의 역할, 편광자의 역할 및 컬러필터의 역할을 하는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전극
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)에서는 메타표면구조를 형성하는 제1전극(120) 및 제2전극(140)이 제1방향을 따라 기판(110)의 일측에서 타측으로 연장된다. 이때, 복수의 제1전극(120)은 서로 전기적으로 접속되고, 복수의 제2전극(140)도 역시 서로 전기적으로 접속될 수도 있다.
따라서, 기판(110)의 외곽영역에 패드(pad)를 형성하고 외부의 전원공급수단을 상기 패드(pad)에 접속함으로써 상기 제1전극(120) 및/또는 제2전극(140)에 전압을 인가할 수 있게 된다.
상기 제1전극(120)은 약 45-55nm의 두께, 바람직하게는 약 50nm의 두께로 형성되고 제2전극(140)은 약 15-25nm의 두께, 바람직하게는 약 20nm의 두께로 형성된다. 또한, 상기 기판(110) 위에 형성되어 제1전극(120)을 덮는 제1절연층(132)은 약 70-80nm의 두께, 바람직하게는 75nm의 두께로 형성되어, 상기 제1전극(120)과 제2전극(140) 사이의 두께방향의 간격(h2)은 약 20-30nm, 바람직하게는 25nm가 된다.
상기 제1전극(120) 및 제2전극(140)이 제1절연층(132)에 의해 전기적으로 절연되어 있으며, 기판(110)의 외곽영역에 형성되는 패드는 제1전극(120) 또는 제2전극(140)에만 접속되어, 전압이 상기 제1전극(120) 또는 제2전극(140)에만 인가될 수 있다.
또한, 제1전극(120) 및 제2전극(140)이 모두 패드에 전기적으로 접속되어 상기 제1전극(120) 및 제2전극(140)에 전압이 인가될 수도 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1절연층(132)에는 적어도 하나의 컨택홀이 형성되어 복수의 제1전극(120) 및 제2전극(140)이 서로 전기적으로 접속될 수도 있다.
편광자
도 3은 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)가 편광자로서 기능하는 것을 나타내는 도면이다. 이때, 각각의 제1전극(120)에 의한 격자구조와 제2전극(140)의 격자구조는 모두 동일한 원리로 작동하므로, 도면에서는 설명의 편의를 위해 제1전극(120)만을 도시하였다.
편광자는 액정표시장치뿐만 아니라 유기전계발광 표시장치에도 사용된다. 액정표시장치의 경우 편광자는 액정층을 투과하는 광의 투과율을 제어함으로써 화상을 구현한다. 또한, 유기전계발광 표시장치에서는 편광자가 표시장치의 외부 상면에 배치되어 표시장치의 화면으로 입사되는 광을 반사시키시지 않음으로써 광반사에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인접하는 제1전극(120) 사이의 영역, 즉 슬릿의 간격(w1)은 약 45-55nm, 바람직하게는 50nm이고 제1전극(120)의 피치(p1)는 약 180-220nm, 바람직하게는 200nm이다. 따라서, 상기 제1전극(120)의 피치의 폭(p1)이 입사되는 광의 파장, 즉 가시광선의 파장보다 작으므로 입사되는 광중에서 상기 제1전극(120)의 연장방향, 즉 슬릿의 길이방향과 평행한 편광성분인 S파는 반사하고 수직 편광성분인 P파는 투과하게 된다.
상기 도전성 편광-컬러필터(100)의 편광특성은 격자의 주기, 즉 제1전극(120)의 주기(p1)가 작을수록 향상된다. 본 발명에서는 제1전극(120)의 피치(p1)가 약 180-220nm로서, 표시장치에 적용할 수 있을 정도로 광을 충분히 편광시킬 수 있게 된다.
도 3에서는 도 2에 도시된 구조의 도전성 편광-컬러필터(100)에서 광이 하부로 입사되어 투과되는 경우의 광을 편광시키는 것을 나타내는 도면이다. 그러나, 본 발명에서는 도 2에 도시된 구조의 도전성 편광-컬러필터(100)에서 광이 상부로 입사되어 투과되는 광을 편광시킬 수도 있다. 이때, 광을 편광시키는 격자구조는 제2전극(140)에 의해 형성되며, 제2전극(140) 사이의 피치(p2)를 충분히 조밀하게(예를 들어, 18nm<p2<220nm) 형성함으로써, 원하는 편광특성을 얻을 수 있게 된다.
컬러필터
도 4는 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)가 컬러필터로서 작용하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 자연광이 상기 도전성 편광-컬러필터(100)에 입사되어 투과될 때, 상기 도전성 편광-컬러필터(100)에서는 특정 파장(λ1)의 광이 출사된다. 이때, 상기 도전성 편광-컬러필터(100)는 광의 입사방향에 관계없이 동일한 기능을 수행할 수 있다. 즉, 광이 도전성 편광-컬러필터(100)의 하면으로 입사되어 투과되는 경우와 광이 도전성 편광-컬러필터(100)의 상면으로 입사되어 투과되는 경우, 동일하게 특정 파장(λ1)의 광이 출사된다. 이하에서는 광이 하면을 통해 입사될 때를 예를 들어 설명한다.
2개층으로 배열된 제1전극(120)과 제2전극(140)은 광이 진행하는 도파로(optic guide path)를 형성한다. 이때, 상기 제1전극(120)과 제2전극(140)은 일부 영역이 오버랩되므로, 상기 도파로는 인접하는 제1전극(120) 사이의 슬릿 및 제1전극(120)과 제2전극(140)의 오버랩영역으로 형성된다.
상기 도파로를 진행하는 광은 주기적으로 배열된 복수의 도파로에 의해 보강간섭이 일어나며 공진현상이 발생하여, 설정된 파장(λ1)의 광만이 출력된다. 이때, 공진현상은 도파로의 길이에 따라 결정된다. 따라서, 제1전극(120)의 두께를 조절하거나 제1전극(120)과 제2전극(140)이 오버랩되는 영역을 조절함으로써, 공진현상을 일으키는 파장을 조절할 수 있게 된다.
제1전극(120)과 제2전극(140)을 오버랩하지 않고 제1전극(120)의 두께만을 조절하여 도파로를 진행하는 광의 공진파장을 조절할 수 있지만, 이 경우 제1전극(120)과 제2전극(140) 사이에 오버랩되지 않은 빈공간이 발생하게 되며, 광이 입사되는 경우 일부의 광이 공진현상을 일으키지 않은 채 상기 빈공간을 통해 투과하게 된다. 따라서, 원하는 파장의 광을 출력할 수 없게 되므로, 원하는 컬러를 구현할 수 없게 된다.
본 발명에서는 제2전극(140)의 폭의 크기를 조절하여 제1전극(120)과 제2전극(140)의 오버랩 영역을 조절하며, 이러한 오버랩영역의 조절에 의해 도파로의 길이를 조절하여 설정된 파장(λ1)을 가진 광을 출력할 수 있게 된다.
즉, 구현하고자 하는 컬러에 따라 제2전극(140)의 폭을 조절하여 원하는 컬러필터의 기능을 구현할 수 있다. 본 발명에서는 도전성 편광-컬러필터(100)가 R(Red), G(Green), B(Blue)의 컬러를 구현한다.
R(nm) G(nm) B(nm)
피치(p1) 200 200 200
제1전극의 폭(w1) 50 50 50
제2전극의 폭(w2) 80 120 160
제1전극의 두께(h1) 50 50 50
제1전극과 제2전극의 두께방향 간격(h2) 25 25 25
제2전극의 두께(h3) 20 20 20
표 1은 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)의 일례에 따른 컬러별 스펙을 나타내는 표이다. 이때, 제1전극(120) 및 제2전극(140)은 Al을 사용하였으며, 제1절연층(132)으로는 SiOx를 사용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도전성 편광-컬러필터(100)의 제1전극(120)의 피치(p1)는 R,G,B 컬러필터로 사용되는 경우 모두 약 200nm로 동일하며, 제1전극(120)의 두께(h1) 역시 약 50nm로 모두 동일하다. 또한, 제2전극(140)의 두께(h3)는 R,G,B 컬러필터용인 경우 모두 약 20nm로 동일하며, 제1전극(120)과 제2전극(140)의 두께방향의 간격(h2)은 R,G,B 컬러필터로 사용되는 경우 모두 약 25nm 동일하다.
그리고, 상기 제2전극(140)의 폭(w2)은 R,G,B 컬러필터로 사용되는 경우, 각각 약 80, 약 120, 약 160nm이다. 즉, 제1전극(120)의 피치(p1) 및 두께, 제2전극(140)의 두께, 제1전극(120)과 제2전극(140) 사이의 간격 등은 R,G,B 컬러필터에서 동일하지만, 제2전극(140)의 폭(w2)은 R,G,B 컬러필터에 따라 다르게 된다.
이와 같이, 본 발명의 도전성 편광-컬러필터(100)에서는 제2전극(140)의 폭(w2)을 제외한 다른 구성요소의 스펙은 동일하며, 제2전극(140)의 폭(w2)을 조절하여 도파로의 길이가 다르게 함으로써, 원하는 컬러의 광만을 투과시킬 수 있게 된다.
도 5a-도 5c는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)의 R,G,B 컬러필터별 주파수대 투과도의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 5d는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)에 의해 R,G,B 컬러필터를 제작했을 때의 색좌표이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제1전극(120)의 피치(p1)가 약 200nm이고 제1전극(120)의 두께(h1)가 약 50nm이며, 제2전극(140)의 폭(w2)이 약 80nm인 경우, 도전성 편광-컬러필터(100)로 입사되는 자연광은 도파로를 진행하면서 보강간섭에 의해 공진을 일으켜 670-690nm 주파수대역에 피크(peak)를 가진 적색광으로 출력된다.
또한, 5b에 도시된 바와 같이, 제1전극(120)의 피치(p1)가 약 200nm이고 제1전극(120)의 두께(h1)가 약 50nm이며, 제2전극(140)의 폭(w2)이 약 120nm인 경우, 도전성 편광-컬러필터(100)으로 입사되는 자연광은 도파로를 진행하면서 보강간섭에 의해 공진을 일으켜 540-560nm 주파수대역에 피크(peak)를 가진 녹색광으로 출력된다.
그리고, 또한, 5b에 도시된 바와 같이, 제1전극(120)의 피치(p1)가 약 200nm이고 제1전극(120)의 두께(h1)가 약 50nm이며, 제2전극(140)의 폭(w2)이 약 160nm인 경우, 도전성 편광-컬러필터(100)으로 입사되는 자연광은 도파로를 진행하면서 보강간섭에 의해 공진을 일으켜 440-460nm 주파수대역에 피크(peak)를 가진 청색광으로 출력된다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 도전성 편광-컬러필터(100)가 R,G,B 컬러필터를 형성하여 컬러를 구현하는 경우, HDTV의 색재현기준인 sRGB, 영화기술규정 및 품질관리규격인 DCI 및 UHD관련 표시장치 및 컨텐츠관련 규격인 BT2020을 만족하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)로 R,G,B 컬러필터를 형성하여 HDTV나 UHD TV 등의 표시장치의 컬러필터로서 적용할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)는 Ag, Au, Al이나 그 합금 등의 금속으로 이루어지므로, 신호가 인가되는 전극으로 기능할 뿐만 아니라 나노크기의 격자로 배치된 전극에 의해 입사되는 자연광을 특정 편광성분의 광으로 변경하는 편광자로 기능한다. 또한, 광을 특정 파장대로 공진시켜 자연광을 특정 파장의 광으로 출력하는 컬러필터로서 기능한다.
일반적인 표시장치의 경우 전극, 컬러필터 및 편광자가 별도의 부품으로 제작되어 조립된다. 예를 들어, 액정표시장치의 경우, 상부기판에 형성되는 전극, 컬러필터, 편광자, 보호층의 총두께가 약 100㎛ 이상으로 된다. 반면에, 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)의 경우 전극(120,140)과 절연층(132,142)이 수십나노에서 백수십 나노의 단위에 불과하기 때문에, 총두께가 1㎛ 보다 훨씬 작게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 도전성 편광-컬러필터(100)를 표시장치에 적용하는 경우, 표시장치의 두께를 99㎛ 이상 감소시킬 수 있게 되어 경박 단소가 가능하게 된다. 더욱이, 일반적인 액정표시장치의 경우 전극, 컬러필터, 편광자가 서로 다른 공정에서 형성되는데 반해, 본 발명의 도전성 편광-컬러필터(100)는 전극(120,140)과 절연층(132,134)이 각각 동일한 공정, 예를 들면 스퍼터링공정 및 CVD(Chemical Vapor Deposition)공정에 의해서 형성되므로, 제조공정을 단순화시킬 수 있게 되며, 그 결과 제조비용도 대폭 절감할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 도전성 편광-컬러필터(200)의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 실시예의 도전성 편광-컬러필터(200)의 구조는 제1실시예와는 제1전극(220) 및 제2전극(240)의 형상만이 다르고 다른 구성은 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구성에 대해서만 자세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판(210) 위에는 복수의 제1전극(220)이 설정된 폭의 띠형상으로 형성되어 일정한 피치로 배열된다. 상기 제1전극(220)은 Ag, Au, Al 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1전극(220)은 약 180-220nm의 피치로 복수개가 배치되고 이때 인접하는 제1전극(220)의 사이의 간격은 약 45-55nm이다.
이때, 상기 제1전극(220)의 상면 모서리 영역은 라운드된다. 이때, 상면 모서리의 라운드는 다양한 곡률로 형성될 수 있다.
상기 제1전극(220)이 형성된 기판(210)에는 SiOx나 SiNx와 같은 무기절연층이 적층되어 제1절연층(232)이 형성되며, 상기 제2절연층(232) 위에 설정된 폭을 가진 띠형상의 제2전극(240)이 일정한 피치로 복수개 배열된다. 상기 제2전극(240)은 Ag, Au, Al 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2전극(240)은 약 75-165nm의 폭으로 복수개가 배치되며, 하부의 제1전극(220)과는 일부 영역이 오버랩된다.
상기 제2전극(240)의 폭은 75-165nm의 범위에서 조절될 수 있으며, 이러한 제2전극(240)의 폭의 조절에 의해 제1전극(220)과 제2전극(240)의 오버랩영역이 조절되어, 도전성 편광-컬러필터(200)를 투과하는 광을 원하는 파장으로 공진시킬 수 있게 된다.
상기 제2전극(240)은 양측면이 곡면으로 형성된 갈매기 형상으로 구성된다. 즉, 제2전극(240)의 양측면은 대응하는 제1전극(220)의 상면 모서리영역의 라운드형상과 유사한 형상의 곡면으로 형성되어, 상기 제1전극(220)과 제2전극(240)의 오버랩에 의해 형성되는 도파로가 곡면형상으로 형성된다.
또한, 상면 모서리가 라운드된 서로 인접하는 제1전극(220)의 슬릿에 의해 형성되는 도파로 역시 곡면형상으로 형성되므로, 제1전극(220) 및 제2전극(240)에 의해 형성되는 전체 도파로가 곡면형상으로 형성된다.
이와 같이, 도파로가 곡면형상으로 형성됨에 따라 도전성 편광-컬러필터(200)의 하면 또는 상면에서 입사되는 광이 상기 곡면의 도파로를 따라 투과하면서, 상기 제1전극(220) 및 제2전극(240)의 연장방향과 수직한 편광성분인 P파는 투과하여 광을 편광시킴과 아울러, 입사되는 광을 제1전극(220) 및 제2전극(240)의 오버랩영역에 대응하는 파장으로 공진시켜 특정 컬러의 광이 출사되도록 한다.
이하에서는 상기와 같은 도전성 편광-컬러필터가 실제 적용된 표시장치에 대해 설명한다. 이때, 도면에서는 도 1 및 도 2에 도시된 제1실시예의 도전성 편광-컬러필터가 적용되었지만, 도 6에 도시된 도전성 편광-컬러필터도 동일한 기능을 할 것이다.
또한, 도전성 편광-컬러필터의 편광기능과 컬러필터기능은 상면 및 하면으로 광이 입사되는 경우 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 도전성 편광-컬러필터를 표시장치에 적용하는 경우, 입사되는 광의 방향이 달라지지만, 설명의 편의를 위해 기판측에 형성되는 전극을 제1전극으로 호칭한다.
도 7은 도전성 편광-컬러필터가 적용된 액정표시장치(D)의 구조를 나타내는 단면도이다. 실제 액정표시장치에서는 종횡으로 배열된 n×m개(n,m은 자연수)의 화소영역을 포함하지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 R,G,B 화소영역만을 도시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1기판(310)의 R,G,B 화소영역 각각에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치된다. 상기 박막트랜지스터(TFT)는 제1기판(310)에 형성된 게이트전극(312), 상기 제1기판(310) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(352)과, 상기 게이트절연층(352) 위에 형성된 반도체층(314)과, 상기 반도체층(314) 위에 형성된 소스전극(316) 및 드레인전극(317)으로 구성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(310) 상에는 수평방향으로 연장되고 게이트전극(312)과 전기적으로 접속되어 상기 게이트전극(312)에 주사신호(scan signal)를 인가하는 복수의 게이트라인 및 수직방향으로 연장되어 소스전극(316)과 전기적으로 접속되어 상기 소스전극(312)에 데이터신호를 인가하는 복수의 데이터라인을 포함할 수 있다.
상기 게이트전극(312)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 게이트절연층(352)은 SiOx나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx과 SiNx의 2층 구조의 무기층으로 이루어질 수 있다. 상기 반도체층(314)은 결정질 실리콘, 비정질실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 형성할 수 있다. 그리고, 소스전극(316) 및 드레인전극(317)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(110)에는 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 이루어진 보호층(354)이 형성되며, 그 위에 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 이루어진 화소전극(356)이 형성되어 보호층(354)에 형성된 컨택홀(contact hole)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(317)에 접속된다.
제2기판(360)에는 도전성 편광-컬러필터(300)와 블랙매트릭스(338)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(338)는 화상표시영역, 예를 들면 박막트랜지스터, 게이트라인, 데이터라인의 형성영역에 배치되어 이 영역으로 광이 투과되어 화질이 저하되는 것을 방지한다.
상기 도전성 편광-컬러필터(300)는 액정표시장치의 공통전극의 기능, 컬러필터층의 기능 및 상부 편광판의 기능을 수행한다.
상기 도전성 편광-컬러필터(300)는 설정된 폭의 띠형상으로 형성되어 제2기판(360) 위에 제2방향, 예를 들어 y-방향을 따라 배열된 복수의 제1전극(320)과, 상기 제1전극(320)이 형성된 제2기판(360) 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층(332)과, 설정된 폭의 띠형상으로 형성되어 제2절연층(332)에 설정된 피치로 배치된 다수의 제2전극(340)과, 상기 제2전극(340)이 배치된 제1절연층(332) 위에 형성된 제2절연층(334)으로 구성된다.
상기 제1전극(320) 및 제2전극(340)은 Ag, Au, Al 및 그 합금으로 형성될 수 있으며, 제1절연층(332)은 SiOx나 SiNx 등의 무기절연물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2절연층(334)은 SiOx나 SiNx 등의 무기절연물질 또는 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 구성될 수 있으며, 무기층 및 유기층의 복수의 층으로 구성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1전극(320) 및/또는 제2전극(340)은 외부의 전원과 전기적으로 접속되어 공통전압이 인가된다.
상기 제1전극(320)과 제2전극(340)의 두께, 두께방향, 즉 z-방향으로의 제1절연층(342)의 두께는 R,G,B 화소영역에서 모두 동일하다.
상기 제1전극(320)은 약 45-55nm의 두께, 바람직하게는 약 50nm의 두께로 형성될 수 있고, 제2전극(340)은 약 15-25nm의 두께, 바람직하게는 약 20nm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2기판(360) 위에 형성되어 제1전극(320)을 덮는 제1절연층(332)은 약 70-80nm의 두께, 바람직하게는 75nm의 두께로 형성되어, 상기 제1전극(320)과 제2전극(340) 사이의 상하 간격이 약 20-30nm, 바람직하게는 25nm가 될 수 있다.
또한, 상기 제1전극(320)은 R,G,B 화소영역에서 모두 동일한 피치(P1)로 배열되며, 이때 제1전극(320)의 피치(P1)는 180-220nm, 바람직하게는 200nm로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2전극(340)은 R,G,B 화소영역에서 서로 다른 폭(w2)으로 형성된다. 상기 제2전극(340)은 제1전극(320)과 일부 영역이 오버랩되므로, 제2전극(340)의 폭(w2)에 따라 제1전극(320)과 제2전극(340)의 오버랩영역의 크기가 달라지며, 이러한 오버랩영역의 크기의 차이는 입사되는 광의 공진파장의 크기를 다르게 하여, R,G,B 화소영역 각각으로부터 해당하는 컬러의 광이 출력되도록 한다.
R 화소영역에서 상기 제2전극(340)의 폭(w2R)은 약 75-85nm, 바람직하게는 약 80nm로 형성될 수 있고, G 화소영역에서 상기 제2전극(340)의 폭(w2G)은 약 115-125nm, 바람직하게는 약 120nm로 형성될 수 있다. 또한, B 화소영역에서 상기 제2전극(340)의 폭(w2B)은 약 155-165nm, 바람직하게는 약 160nm로 형성될 수 있다.
이와 같이, R,G,B 화소영역에 형성되는 제2전극(340)의 폭을 다르게 하여, 제1전극(320)과 제2전극(340)의 오버랩영역에 의해 형성되는 도파로의 길이를 조절하여 투과되는 광을 특정 주파수로 공진시킴으로써, 각각의 R,G,B 화소영역에서 대응하는 컬러의 광이 출력되도록 한다.
제1기판(310)과 제2기판(360) 사이에는 액정층(370)이 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(310) 및 제2기판(360)에는 각각 배향막이 형성되어 액정층(370)의 액정분자를 설정된 방향으로 배향한다.
제1기판(310)의 하면에는 편광소자(380)가 구비된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 편광소자(380)는 설정된 폭으로 일방향을 따라 연장되고 다른 방향을 따라 일정 피치로 배열된 복수의 금속층(384)을 포함한다. 이때, 상기 금속층(384)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속층(384)은 약 100-200nm의 간격(슬릿)으로 배치되고 200nm 보다 낮은 높이로 형성되어, 하부에 배치된 백라이트(도면표시하지 않음)으로부터 입사되는 광을 편광시킨다. 즉, 금속층(384)의 길이방향과 평행한 편광성분인 S파는 반사하고 수직 편광성분인 P파는 투과하게 된다.
상기 금속층(384)은 별도의 기재(382)에 형성된 후, 제1기판(310)의 하면에 부착될 수도 있고, 제1기판(310)의 하면에 직접 형성될 수도 있다.
도면에서는 상기 금속층(384)의 연장방향(x-방향)은 도전성 편광-컬러필터(300)의 제1전극(320) 및 제2전극(340)의 연장방향(y-방향)과 수직으로 배치될 수 있지만, 평행하게 배치될 수도 있다. 액정표시장치의 표시모드(노멀리화이트모드 및 노멀리블랙모드)에 따라 상기 금속층(384)과 제1전극/제2전극(320,340)을 평행 또는 수직으로 배치할 수 있다.
이러한 구성의 액정표시장치(D)에서는 게이트전극(312)에 주사신호가 인가되어 반도체층(314)이 활성화되고, 소스전극(316) 및 드레인전극(317)을 통해 화소전극(356)에 데이터신호가 인가되면, 도전성 편광-컬러필터(300)의 제1전극(320) 및/도는 제2전극(340)에 인가된 공통전압에 의해 액정층(370)에 전계가 형성된다.
액정층(370)의 액정분자는 전계의 세기에 따라 다른 방향으로 배향되며, 액정표시장치(D)의 하부에 배치된 백라이트(도면표시하지 않음)로부터 광이 공급되면, 액정분자의 배향방향에 따라 편광소자(380)와 도전성 편광-컬러필터(300)를 통해 투과되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 구현하게 된다.
이때, R,G,B 화소영역에 배치된 도전성 편광-컬러필터(300)는 액정층(370)을 투과하는 광을 편광시킴과 동시에 대응하는 컬러의 파장대로 광을 공진시킴으로써 원하는 컬러의 화상을 구현할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 별도의 공통전극, 편광판, 컬러필터층 대신에 얇은 두께(약 1㎛ 이하)의 일체화된 도전성 편광-컬러필터(300)를 배치함으로써 액정표시장치(D)의 두께를 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(D)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1기판(410) 위에는 버퍼층(451)이 형성되며, 그 위에 구동박막트랜지스터가 배치된다. 기판(410)은 유리와 같은 투명한 물질을 사용하지만, 폴리이미드(polyimide)와 같이 투명하고 플렉서블(flexible)한 플라스틱을 사용할 수도 있다. 그리고, 버퍼층(451)은 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
구동박막트랜지스터는 R,G,B 화소영역 각각에 형성된다. 구동박막트랜지스터는 상기 버퍼층(451) 위의 화소영역에 형성된 반도체층(414)과, 상기 반도체층(414)이 형성된 제1기판(410) 전체에 형성된 게이트절연층(452)과, 상기 게이트절연층(452) 위에 형성된 게이트전극(412)과, 상기 게이트전극(412)을 덮도록 기판(410) 전체에 걸쳐 형성된 층간절연층(453)과, 상기 층간절연층(453)에 위에 배치되어 상기 층간절연층(453)에 형성된 컨택홀을 통해 반도체층(412)과 접속되는 소스전극(416) 및 드레인전극(417)으로 구성된다.
상기 반도체층(122)은 결정질 실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 형성할 수 있으며, 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 소스전극(127) 및 드레인전극(128)이 상기 도핑층과 접촉한다.
상기 게이트전극(412)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 게이트절연층(452) 및 층간절연층(453)은 SiOx나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx과 SiNx의 2층 구조의 무기층으로 이루어질 수 있다. 그리고, 소스전극(416) 및 드레인전극(417)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 수 있다.
그리고, 도면 및 상술한 설명에서는 구동박막트랜지스터가 특정 구조로 구성되지만, 본 발명의 구동 박막트랜지스터가 도시된 구조에 한정되는 것이 아니라, 모든 구조의 구동 박막트랜지스터에 적용될 수 있다.
상기 구동박막트랜지스터가 형성된 기판(410)에는 보호층(454)이 형성된다. 이때, 상기 보호층(454)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 형성될 수 있다.
상기 보호층(454) 위에는 애노드전극(457)이 형성되어 보호층(454)에 형성된 컨택홀을 통해 드레인전극(417)과 전기적으로 접속된다. 상기 애노드전극(457)은 Al이나 Al합금과 같이 반사율이 좋은 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 애노드전극(457)은 ITO나 IZO와 같은 투명 금속산화물로 구성될 수 있다. 이 경우, 투명한 애노드전극(457)의 하부에는 반사율이 좋은 금속으로 이루어진 반사층이 형성될 수 있다.
R,G,B 화소영역의 경계의 상기 보호층(454) 및 애노드전극(457)의 가장자리영역 위에는 뱅크층(462)이 형성된다. 상기 뱅크층(462)은 일종의 격벽으로서, 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지할 수 있다. 상기 뱅크층(462)은 화소영역의 경계를 따라 매트릭스형상으로 형성된다.
상기 뱅크층(462)에 의해 구획되는 영역의 애노드전극(457) 위에는 발광층(459)이 형성된다. 상기 발광층(459)은 유기발광물질로 구성될 수 있다. 상기 발광층(459)은 백색 발광층으로서, 백색광을 발광한다. 이때, 상기 백색 발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 발광층(459)에는 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층 등이 형성될 수도 있다.
상기 발광층(459) 위에는 도전성 편광-컬러필터(400)가 배치된다. 상기 도전성 편광-컬러필터(400)는 유기전계발광 표시장치의 캐소드전극의 기능과, 컬러필터층의 기능 및 상부 편광판의 기능을 수행한다.
상기 도전성 편광-컬러필터(400)는 설정된 폭(w1)의 띠형상으로 형성되어 제2기판(460) 위에 제2방향, 예를 들어 y-방향을 따라 배열된 복수의 제1전극(420)과, 상기 제1전극(420)이 형성된 제2기판(460) 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층(432)과, 띠형상으로 형성되어 제1절연층(432)에 설정된 피치로 배치된 다수의 제2전극(440)과, 상기 제2전극(440)이 배치된 제1절연층(432) 위에 형성된 제2절연층(434)으로 구성된다.
상기 제1전극(420) 및 제2전극(440)은 Ag, Au, Al 및 그 합금으로 형성될 수 있다. 이때, 제1전극(420) 및 제2전극(440)은 각각 45-55nm 및 15-25nm 두께의 박층으로 형성되므로, 발광층(459)에서 발광된 광이 상기 제1전극(420) 및 제2전극(440)를 투과하여 상부로 출력된다.
또한, 상기 제1전극(420) 및 제2전극(440)의 표면에는 각각 저반사물질로 이루어진 반사반지층(420a,440a)가 형성되어 상기 제1전극(420) 및 제2전극(440)의 상면으로 입사되는 광이 반사되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때, 별도의 반사방지층을 형성하는 대신에 제1전극(420) 및 제2전극(440)의 표면을 처리하여 반사를 방지할 수도 있다.
상기 제1절연층(432)은 SiOx나 SiNx 등의 무기절연물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2절연층(434)은 SiOx나 SiNx 등의 무기절연물질 또는 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 구성될 수 있으며, 무기층 및 유기층의 복수의 층으로 구성될 수 있다.
상기 제1전극(420)과 제2전극(440)의 두께, 두께방향, 즉 z-방향으로의 제1절연층(442)의 두께는 R,G,B 화소영역에서 모두 동일하다.
즉, 상기 제1전극(420)은 약 45-55nm의 두께, 바람직하게는 약 50nm의 두께로 형성될 수 있고, 제2전극(440)은 약 15-25nm의 두께, 바람직하게는 약 20nm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2기판(460) 위에 형성되어 제1전극(420)을 덮는 제1절연층(432)은 약 70-80nm의 두께, 바람직하게는 75nm의 두께로 형성되어, 상기 제1전극(420)과 제2전극(440) 사이의 상하 간격이 약 20-30nm, 바람직하게는 25nm가 될 수 있다.
또한, 상기 제1전극(420)은 R,G,B 화소영역에서 모두 동일한 피치(P)로 배열되며, 이때 제1전극(420)의 피치(P)는 180-220nm, 바람직하게는 200nm로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2전극(440)은 R,G,B 화소영역에서 서로 다른 폭(w2)으로 형성된다. 상기 제2전극(440)은 제1전극(420)과 일부 영역이 오버랩되므로, 제2전극(440)의 폭(w2)에 따라 제1전극(420)과 제2전극(440)의 오버랩영역의 크기가 달라지며, 이러한 오버랩영역의 크기의 차이는 입사되는 광의 공진파장의 크기를 다르게 하여, R,G,B 화소영역 각각으로부터 해당하는 컬러의 광이 출력되도록 한다.
R 화소영역에서 상기 제2전극(440)의 폭(w2R)은 약 75-85nm, 바람직하게는 약 80nm로 형성될 수 있고, G 화소영역에서 상기 제2전극(440)의 폭(w2G)은 약 115-125nm, 바람직하게는 약 120nm로 형성될 수 있다. 또한, B 화소영역에서 상기 제2전극(440)의 폭(w2B)은 약 155-165nm, 바람직하게는 약 160nm로 형성될 수 있다.
이와 같이, R,G,B 화소영역에 형성되는 제2전극(340)의 폭을 다르게 하여, 제1전극(420)과 제2전극(440)의 오버랩영역에 의해 형성되는 도파로의 길이를 조절하여, 발광층(459)에서 발광되어 입사되는 백색광을 특정 파장으로 공진시킴으로써, 각각의 R,G,B 화소영역에서 대응하는 컬러의 광이 출력되도록 한다.
또한, 상기 도전성 편광-컬러필터(400)는 표시장치(D)의 시인성을 향상시킨다. 외부로부터 표시장치(D)의 화면으로 입사되는 광중 제1전극(420)과 제2전극(440)과 수직인 광은 투과시키며, 이때 투과된 광은 표시장치(D)의 내부에서 반사되어 편광상태가 변경되므로, 다시 도전성 편광-컬러필터(400)를 투과하여 외부로 출력되지 않는다. 또한, 상기 제1전극(420)과 제2전극(440)의 상면에 각각 반사방지층(420a,440a)이 형성되거나 상면이 표면처리되므로, 외부로부터 표시장치(D)의 화면으로 입사되는 광중 제1전극(420)과 제2전극(440)과 수직인 광은 도전성 편광-컬러필터(400)을 투과하지도 않고 제1전극(420)과 제2전극(440)의 표면에서 반사되지도 않는다.
즉, 발광층(459)에서 발광된 광은 도전성 편광-컬러필터(400)에 의해 편광이 변경된 상태로 출력하여 화상을 표시하지만 외부로부터 입사되는 광은 도전성 편광-컬러필터(400)의 표면에서 반사되지 않으므로, 표시장치(D)의 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치는 별도의 캐소드전극, 상부 편광판, 컬러필터층 대신에 얇은 두께(약 1㎛ 이하)의 일체화된 도전성 편광-컬러필터(300)를 배치함으로써 유기전계발광 표시장치(D)의 두께를 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
110,210 : 기판 120,220 : 제1전극
132,134,232,234 : 절연층 140,240 : 제2전극
338 : 블랙매트릭스 380 : 편광소자
420a,440a : 반사방지층

Claims (20)

  1. 도전성 물질로 구성되고, 설정된 폭 및 설정된 피치로 제1방향을 따라 배치된 복수의 제1전극;
    상기 제1전극을 덮는 절연층; 및
    도전성 물질로 구성되고, 상기 절연층 위에 제1방향을 따라 배치되고 제1전극과 오버랩되어, 상기 제1전극과 공진을 일으키는 도파로를 형성하는 제2전극으로 구성되며,
    상기 제1전극 및 제2전극은 입사되는 광중 제1전극 및 제2전극과 평행한 광은 반사시키고 수직한 광은 투과시키며,
    상기 제1전극과 제2전극의 오버랩영역을 조절하여 투과되는 광을 설정된 파장으로 공진시키는 도전성 편광-컬러필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은 Au, Ag, Al, 이들의 합금으로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 구성된 도전성 편광-컬러필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 SiOx 또는 SiNx로 구성된 도전성 편광-컬러필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1전극의 두께는 45-55nm이고 상기 제2전극의 두께는 15-25nm인 도전성 편광-컬러필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1전극의 피치는 180-220nm이고 상기 제1전극 사이의 간격은 45-55인 도전성 편광-컬러필터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2전극의 폭은 75-165nm인 도전성 편광-컬러필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2전극의 폭은 75-85nm이고 적색(R)광을 출사하는 도전성 편광-컬러필터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2전극의 폭은 115-125nm이고 녹색(G) 광을 출사하는 도전성 편광-컬러필터.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제2전극의 폭은 155-165nm이고 청색(B) 광을 출사하는 도전성 편광-컬러필터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1전극의 상면 모서리는 라운드되고 제1전극의 상면모서리와 대응하는 제2전극은 곡면으로 형성되어, 상기 도파로가 곡면으로 형성되는 도전성 편광-컬러필터.
  11. R,G,B 화소영역 각각에 박막트랜지스터가 형성된 제1기판;
    상기 제1기판에 대향하는 제2기판;
    상기 제1기판 및 상기 제2기판 사이에 배치된 표시부재; 및
    상기 제2기판에 배치된 제1항 내지 제6항 및 제10항 기재의 도전성 편광-컬러필터를 포함하는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 표시부재는 액정층을 포함하는 표시장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1기판의 하면에 배치된 편광부재를 더 포함하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 편광부재는 설정된 피치로 배치되어 격자를 형성하는 복수의 금속층을 포함하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 금속층의 연장방향은 상기 도전성 편광-컬러필터의 제1전극과 수직인 표시장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 금속층의 연장방향은 상기 도전성 편광-컬러필터의 제1전극과 평행인 표시장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 표시부재는 유기발광층을 포함하는 표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 도전성 편광-컬러필터의 제1전극 및 제2전극의 표면에 형성된 반사방지층을 더 포함하는 표시장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 도전성 편광-컬러필터의 제1전극 및 제2전극의 표면은 표면처리되어 입사되는 광이 반사되지 않는 표시장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 R 화소영역의 제2전극의 폭은 75-85nm이고 G 화소영역의 제2전극의 폭은 115-125nm이며, B 화소영역의 제2전극의 폭은 155-165nm인 표시장치.
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