WO2022092378A1 - 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2022092378A1
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less
black matrix
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최정식
김태운
권구철
안정민
양영은
이치완
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주식회사 삼양사
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    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Definitions

  • the present invention relates to a display device and a method for manufacturing the same, comprising a lower substrate including a transistor and a light source, a cover substrate, a black matrix layer, a reflective layer, a light conversion layer and a planarization layer, wherein the reflective layer includes a specific component such as titanium oxide
  • the present invention relates to a display device capable of preventing overflow of ink generated during an ejection process, and a method for manufacturing the same.
  • the display device of the present invention may be in the form of a liquid crystal display device most widely used, a light emitting diode for controlling individual pixels, or an organic electroluminescence display device.
  • the display device may be divided into, for example, a light source unit providing a light source having a short wavelength corresponding to 450 to 465 nm and a light conversion unit converting the received light source into a long wavelength light source.
  • a method of configuring a display device is described in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0047592.
  • the two substrates include a lower substrate including a light source and a transistor, and an upper substrate including a black matrix layer, a reflective layer, a light conversion layer, a planarization layer, and the like, wherein the light conversion layer is generally formed by an inkjet process or the like.
  • the display device only a portion of the light emitted by the quantum dot particles of the light conversion layer may be used, and thus the light emitted from the side or the rear surface may not be used, which may cause a problem in that the light efficiency is lowered.
  • the light conversion layer may be formed through an inkjet process or the like, and an ink overflow problem may occur during this process.
  • the present invention is intended to solve the problems of the prior art, and includes a lower substrate including a transistor and a light source, a cover substrate, a black matrix layer, a reflective layer, a light conversion layer, and a planarization layer, wherein the reflective layer is made of titanium oxide, etc.
  • a lower substrate including a transistor and a light source, a cover substrate, a black matrix layer, a reflective layer, a light conversion layer, and a planarization layer, wherein the reflective layer is made of titanium oxide, etc.
  • the present invention provides a display device including a lower substrate and an upper substrate, the lower substrate comprising: a transistor; and a light source, wherein the upper substrate includes: a cover substrate; at least one black matrix layer disposed on the cover substrate; at least one reflective layer disposed on the black matrix layer; a light conversion layer positioned between a plurality of partition walls formed by laminating the black matrix layer and the reflective layer; and a planarization layer positioned on the reflective layer and the light conversion layer, wherein the reflective layer is a white pigment selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof. It provides a display device comprising a, wherein the cross-section of the reflective layer cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction is in the shape of a reverse taper.
  • a method of manufacturing a display device including a lower substrate and an upper substrate comprising: forming a black matrix layer and a reflective layer on a cover substrate; forming a light conversion layer on the cover substrate; and forming a planarization layer on the reflective layer and the light conversion layer, wherein the reflective layer is selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof.
  • a method of manufacturing a display device including a white pigment is provided.
  • a display device includes a lower substrate including a transistor and a light source, a cover substrate, a black matrix layer, a reflective layer, a light conversion layer, and a planarization layer, wherein the reflective layer includes a specific component such as titanium oxide and the like, in the longitudinal direction
  • the reflective layer includes a specific component such as titanium oxide and the like
  • 1 is an ink constituting a light conversion layer due to a reflective layer having a reverse taper shape in cross section cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction while containing a specific component such as titanium oxide in the display device of the present invention; It schematically shows the effect of preventing the overflow of ink during the inkjet printing process even when the contact angle is less than 90°.
  • FIG. 2 shows light emitted from the side or rear side due to a reflective layer having a reverse taper cross-section cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction while including a specific component such as titanium oxide in the display device of the present invention.
  • a specific component such as titanium oxide
  • FIG 3 is a schematic perspective view of an upper substrate on which a black matrix layer and a reflective layer are formed in the display device of the present invention.
  • FIG. 4 is a display device according to the present invention, (a) an upper substrate having a light conversion layer formed on a lattice-shaped reflective layer pattern composed of X-axis and Y-axis, and (b) a line shape of either the X-axis or the Y-axis. It schematically shows the upper substrate on which the light conversion layer is formed on the reflective layer pattern.
  • FIG. 5 schematically illustrates a process of forming a pattern of a reflective layer in the method of manufacturing a display device according to the present invention.
  • spatially relative terms “below”, “beneath”, “lower”, “above”, “upper”, etc. It can be used to easily describe the correlation between an element or components and other elements or components.
  • the spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as “beneath” or “beneath” another element may be placed “above” the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above.
  • the device may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
  • a part when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is electrically connected with another element interposed therebetween.
  • a part when it is said that a part includes a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
  • first, second, third, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the terms. The above terms are used for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • a first component may be referred to as a second or third component, and similarly, the second or third component may also be alternately named.
  • a display device of the present invention includes a lower substrate and an upper substrate, the lower substrate comprising: a transistor; and a light source, wherein the upper substrate includes: a cover substrate; at least one black matrix layer disposed on the cover substrate; at least one reflective layer disposed on the black matrix layer; a light conversion layer positioned between a plurality of partition walls formed by laminating the black matrix layer and the reflective layer; and a planarization layer positioned on the reflective layer and the light conversion layer, wherein the reflective layer is any one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof. Contains phosphorus white pigment.
  • the reflective layer may further include carbon black.
  • the content of the white pigment in the reflective layer may be 90% by weight or more based on 100% by weight of the total amount of carbon black and the white pigment. More specifically, the white pigment is 90% by weight or more and 100% by weight or less, 91% by weight or more and 100% by weight or less, 92% by weight or more and 100% by weight or less, 93% by weight or more and 100% by weight or less, 94% by weight or more and 100% by weight or less.
  • the reflective layer is formed. It is possible to improve the luminous efficiency of quantum dots emitting light in all directions, and to prevent overflow of ink generated in the ejection process of the inkjet process.
  • a lower substrate included in the display device of the present invention includes: a transistor; and a light source; may include.
  • the display device may include a lower substrate and an upper substrate, and may additionally include a liquid crystal layer.
  • the display device may include a plurality of gate lines and a plurality of data lines.
  • the data lines intersect the gate lines.
  • the gate lines may extend to the non-display area NDA to be connected to the gate driver, and the data lines may extend to the non-display area to be connected to the data driver.
  • the upper substrate defines a plurality of pixels PX together with the lower substrate.
  • This pixel PX is located in the display unit DA of the display device.
  • a plurality of adjacent pixels PX may form one unit pixel.
  • a plurality of pixels PXs connected to and adjacent to the same gate line may form one unit pixel.
  • the adjacent pixels PX may be connected to different data lines.
  • One pixel PX may be connected to an odd-numbered data line, and another pixel PX adjacent to the first pixel may be connected to an even-numbered data line.
  • n-th horizontal line pixels arranged along the n-th horizontal line (n is any one of 1 to i) are individually provided to each of the first to j-th data lines DL1 to DLj. connected
  • these nth horizontal line pixels are commonly connected to the nth gate line.
  • the nth horizontal line pixels receive the nth gate signal in common. That is, all j pixels arranged on the same horizontal line receive the same gate signal, but pixels located on different horizontal lines receive different gate signals.
  • the pixels PX located on the first horizontal line HL1 all receive the first gate signal, while the pixels PX located on the second horizontal line HL2 have a different timing from the first gate signal. is supplied with a second gate signal having
  • One pixel PX includes a transistor TFT and a capacitor C.
  • the transistor TFT is turned on according to a gate signal from the gate line GLi.
  • the turned-on thin film transistor TFT supplies the analog image data signal provided from the data line DL1 to the capacitor C.
  • the lower substrate may include a transistor TFT and a pixel electrode PE individually driven by the transistor, and may additionally include a gate insulating layer, a passivation layer, and a lower polarizing plate.
  • the lower substrate may be made of transparent glass or plastic.
  • the transistor TFT may include a semiconductor layer SM, a gate electrode GE, a source electrode SE, and a drain electrode DE.
  • the gate electrode GE is integrally formed with the gate line GL1 .
  • the gate electrode GE is positioned on the lower substrate 101 .
  • At least one of the gate line GL1 and the gate electrode GE is formed of an aluminum-based metal such as aluminum (Al) or an aluminum alloy, or a silver-based metal such as silver (Ag) or a silver alloy, or copper (Cu). It may be made of a copper-based metal such as a copper alloy, or a molybdenum-based metal such as molybdenum (Mo) or a molybdenum alloy.
  • at least one of the gate line GL1 and the gate electrode GE may be made of any one of chromium (Cr), tantalum (Ta), and titanium (Ti).
  • at least one of the gate line GL1 and the gate electrode GE may have a multilayer structure including at least two conductive layers having different physical properties.
  • the dummy gate line is positioned on the same layer as the gate line.
  • the dummy gate line GL0 overlaps the pixel electrodes PE of the pixel PX connected to the first gate line GL1 .
  • the aforementioned storage capacitor Cst is formed between the dummy gate line GL0 and the pixel electrode PE of the pixel PX, respectively.
  • the dummy gate line GL0 may be made of the same material as the gate line GL1 .
  • the semiconductor layer SM is positioned on a gate insulating layer to be described later. In this case, the semiconductor layer SM overlaps the gate electrode GE located under the gate insulating layer.
  • the semiconductor layer SM may be made of amorphous silicon or polycrystalline silicon.
  • the first and second ohmic contact layers may be disposed on the semiconductor layer SM.
  • the first and second ohmic contact layers are disposed on the semiconductor layer SM to correspond to portions of the semiconductor layer SM except for the channel portion.
  • the first ohmic contact layer and the second ohmic contact layer are separated from each other.
  • Each of the first and second ohmic contact layers may be made of a material such as n+ hydrogenated amorphous silicon doped with an n-type impurity such as phosphorus in a high concentration, or may be made of silicide.
  • the source electrode SE is integrally formed with the data lines DL1, DL2, and DL3.
  • the source electrode SE is positioned on the first ohmic contact layer.
  • the drain electrode DE is positioned on the second ohmic contact layer.
  • the drain electrode DE is connected to the pixel electrode PE.
  • At least one of the data lines DL1 , DL2 , DL3 , the source electrode SE and the drain electrode DE may be made of a refractory metal such as molybdenum, chromium, tantalum, and titanium, or an alloy thereof.
  • at least one of the data line DL1, the source electrode SE, and the drain electrode DE may have a multilayer structure including a refractory metal layer and a low resistance conductive layer.
  • Examples of multi-film structures include a double film of a chromium or molybdenum (or molybdenum alloy) lower film and an aluminum (or aluminum alloy) upper film, a molybdenum (or molybdenum alloy) lower film and an aluminum (or aluminum alloy) interlayer and a molybdenum (or molybdenum alloy) upper film. ) a triple film of the upper film.
  • at least one of the data lines DL1 , DL2 , and DL3 , the source electrode SE, and the drain electrode DE may be made of various metals or conductors.
  • the pixel electrode PE is positioned on the passivation layer. In this case, the pixel electrode PE is connected to the drain electrode DE through the contact hole CNT of the passivation layer.
  • the pixel electrode PE may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • ITO may be a polycrystalline or single-crystal material
  • IZO may also be a polycrystalline or single-crystal material.
  • the gate insulating layer is disposed on the entire surface of the lower substrate 101 including the gate line GL1 and the gate electrode GE.
  • the gate insulating layer may be made of silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx).
  • the gate insulating layer may have a multilayer structure including at least two insulating layers having different physical properties.
  • the passivation layer is disposed on the entire surface of the lower substrate including the data lines DL1 , DL2 , and DL3 , the source electrode SE, and the drain electrode DE.
  • the passivation layer may be made of an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx).
  • the protective film may be made of an inorganic insulator. In this case, as the inorganic insulator, one having photosensitivity and a dielectric constant of about 4.0 may be used.
  • the passivation layer may also have a double layer structure of a lower inorganic layer and an upper organic layer so that the exposed semiconductor layer SM is not harmed while having excellent insulating properties of the organic layer.
  • a lower polarizing plate may be included, and the lower polarizing plate may be located on the rear surface of the lower substrate.
  • the upper substrate may include a cover substrate; at least one black matrix layer disposed on the cover substrate; at least one reflective layer disposed on the black matrix layer; a light conversion layer positioned between a plurality of partition walls formed by laminating the black matrix layer and the reflective layer; and a planarization layer disposed on the reflective layer and the light conversion layer.
  • the upper substrate may additionally include an upper polarization layer and a common electrode CE.
  • the cover substrate may be made of transparent glass or plastic.
  • the upper polarization layer should not be disposed between the light source and the light conversion layer, but should be formed in the order of the light source, the light conversion layer, and the polarization layer.
  • the black matrix layer is located on the cover substrate.
  • the black matrix layer blocks the light emitted from the light source and the light converted from the light conversion layer.
  • the purpose of the black matrix layer is to reduce external light reflection of a display device by a white matrix, that is, a reflective layer, while dividing regions between pixels.
  • the black matrix layer may be a metal.
  • the black matrix layer may be formed in a grid-like pattern composed of X-axis and Y-axis, and is used for the purpose of defining a pixel.
  • the black matrix layer may include a black pigment or dye, for example, one or a mixture of two selected from the group consisting of carbon black, titanium black, aniline black, perylene black, strontium titanate, chromium oxide, and ceria. and the like.
  • a reflective layer (or white matrix layer) is located on the black matrix layer.
  • the reflective layer may have a linear pattern with respect to at least one of the X-axis and the Y-axis of the black matrix layer. For example, as shown in FIG. 4 , as shown in FIG. On the matrix layer, (a) a lattice pattern consisting of X-axis and Y-axis or (b) a line-shaped pattern of either the X-axis or the Y-axis may be formed.
  • the reflective layer may include a white pigment selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof.
  • the reflective layer may include a mixture of materials other than the above-described white pigment, for example, titanium oxide or a combination of titanium oxide and carbon black.
  • the reflectance of the reflective layer may increase to improve the optical efficiency of quantum dots emitting light in all directions.
  • any one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof may have a surface treated, but is not particularly limited, but the surface The treatment may be selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and combinations thereof.
  • the reflective layer may have a reflectance of 30% or more.
  • the reflective layer may be made of a negative type photosensitive composition.
  • the present invention is not limited thereto, and the reflective layer may be made of a positive type photosensitive composition.
  • the photosensitive composition used for forming the reflective layer may include, for example, a binder resin, a polymerizable monomer, a polymerizable oligomer, a pigment, a dispersant, and a photoinitiator.
  • the reflective layer may include a black pigment or black resin as a pigment.
  • the reflective layer may have a reverse tapered cross section cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, that is, a reverse tapered shape in which an upper portion of the reflective layer protrudes laterally than a lower portion of the reflective layer.
  • the cross-sectional shape of the reflective layer has a reverse taper shape, as can be seen in FIG. 1, even if the contact angle between the reflective layer and the liquid or ink formed by inkjet ejection is less than 90°, the overflow of the ink is prevented by gravity and structural influence. can be prevented
  • the cross-sectional shape of the reflective layer when the cross-sectional shape of the reflective layer has an inverted taper shape, as shown in FIG. 2 , it can serve as a reflector of the lighting device.
  • the light efficiency of quantum dot particles may decrease when light emitted from the side or rear surface cannot be used. Thus, it is possible to improve the light efficiency of the quantum dot particles.
  • the light conversion layer may be positioned in a space defined by the reflective layer, that is, between a plurality of partition walls formed by stacking the black matrix layer and the reflective layer. In other words, the light conversion layer may be positioned between adjacent reflective layers.
  • the light conversion layer may be manufactured using inkjet printing.
  • the light conversion layer includes wavelength conversion particles.
  • the wavelength conversion particle may include quantum dot particles. Quantum dot particles convert the wavelength of light to emit a specific desired light.
  • the wavelength of light emitted from the light conversion layer varies according to the size of the quantum dot particles. In other words, the color of light emitted from the light conversion layer varies according to the diameter of the quantum dot.
  • the quantum dot particles may have a diameter of 2 nm or more and 10 nm or less.
  • the wavelength of the emitted light is shortened to generate blue-based light
  • the size of the quantum dot is increased
  • the wavelength of the emitted light is increased to generate red-based light.
  • a quantum dot particle having a diameter of 10 nm may emit red light
  • a quantum dot particle having a diameter of 7 nm may emit green light
  • a quantum dot particle having a diameter of 5 nm may emit blue light.
  • Quantum dot particles have a high extinction coefficient and high quantum yield compared to general fluorescent dyes, and generate very strong fluorescence.
  • quantum dot particles can absorb light with a shorter wavelength and emit light with a longer wavelength.
  • the quantum dot particle may have a structure including a core nanocrystal and a shell nanocrystal surrounding the core nanocrystal.
  • the quantum dot particles may include an organic ligand bound to the shell nanocrystals, and may include an organic coating layer surrounding the shell nanocrystals.
  • Shell nanocrystals can be formed in two or more layers. The shell nanocrystals are placed on the surface of the core nanocrystals.
  • the quantum dot particles may be selected from the group consisting of a group II-VI compound, a group III-V compound, a group IV-VI compound, a group IV element, a group IV compound, and combinations thereof.
  • the core nanocrystals constituting the quantum dot particles are CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InGaP, InAs, InSb, It may be at least one of SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, and Ge.
  • shell nanocrystals are ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, It may include at least one of InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe, and PbTe.
  • the core nanocrystal contains CdSe and the diameter of the quantum dot particle is 1 nm or more and 3 nm or less
  • blue light can be generated
  • the diameter of the quantum dot particle is 3 nm or more and 5 nm or less
  • green light is emitted It can be generated
  • the diameter of the quantum dot particle is 7 nm or more and 10 nm or less
  • red light can be generated.
  • Quantum dot particles can be formed by a chemical wet method.
  • the chemical wet method is a method of growing particles by adding a precursor material to an organic solvent.
  • the light conversion layer may include quantum rod particles instead of the aforementioned quantum dot particles.
  • the wavelength conversion particle may include a phosphor material.
  • the phosphor material may include at least one of sulfide, silicon (Si), and nitride-based metal elements. However, this is an example, and the type of the phosphor material is not limited thereto.
  • the wavelength conversion particle may have a structure of ABX3, for example, may be a compound of the following formula.
  • M 1 represents Cs optionally doped with one or more other metals having a coordination number 12 of up to 30 mol %
  • M 2 represents Pb optionally doped with one or more other metals having a coordination number 6 of up to 30 mol %
  • X independently represents an anion selected from the group consisting of Cl, Br, I, cyanide and thiocyanate,
  • the wavelength change particles used in the present invention may have a size of 3 nm to 3000 nm.
  • the wavelength-changing particles emit light of a first wavelength, and in this case, the light of the first wavelength may be emitted in response to excitation by light having a shorter wavelength than the first wavelength.
  • the light conversion layer may include a scatterer, and the scatterer is used for the purpose of increasing the probability that the wavelength conversion particle and the light source may collide with the light source by reflecting the light source.
  • the scatterer may include one or more spherical particles composed of any one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate and alumina.
  • the scatterer may include one or more spherical particles composed of any one selected from the group consisting of styrene, acrylic, benzoguanamine formaldehyde and melamine formaldehyde condensate.
  • the planarization layer is disposed on the light conversion layer and the reflective layer.
  • the planarization layer planarizes the curved surface of the lower layer such as the light conversion layer and the reflective layer or prevents the elution of impurities from the lower layer.
  • the planarization layer may include at least one of butyl acrylate and fluorinated acrylate. According to an embodiment of the present invention, the planarization layer includes, but is not limited to, both butyl acrylate and fluorinated acrylate.
  • the refractive index of the planarization layer may be 1.3 or more and 1.6 or less.
  • the refractive index of the planarization layer is 1.3 or more and 1.6 or less, 1.3 or more and 1.59 or less, 1.3 or more and 1.58 or less, 1.3 or more and 1.57 or less, 1.3 or more and 1.56 or less, 1.3 or more and 1.55 or less, 1.3 or more and 1.54 or less, 1.3 or more and 1.53 or less, and 1.3 or more.
  • it may have a value between 1.3 and 1.5, between 1.32 and 1.48 or between 1.35 and 1.45.
  • the numerical value of the refractive index is out of the above range, there is a problem in that the optical efficiency is lowered.
  • the difference in height of the upper substrate including the light conversion layer and the reflection layer is reduced by the reflection layer, thereby improving the flatness of the light conversion layer and the planarization layer positioned on the reflection layer.
  • the upper polarizing plate may be positioned on the planarization layer.
  • the transmission axis of the upper polarizing plate and the transmission axis of the lower polarizing plate are orthogonal to each other, and one transmission axis of these is arranged in parallel with the gate line GL.
  • the upper polarizing plate may include a polarizer.
  • the polarizer includes a plurality of line patterns arranged side by side on the planarization layer. Each line pattern has a straight line extending in one direction, has a predetermined width, and is spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • the line pattern may be made of metal.
  • a polarizer including a plurality of line patterns made of metal is also referred to as a wire grid polarizer (WGP).
  • a polarizer according to an embodiment of the present invention is a wire grid polarizer (WGP).
  • the line pattern may include, for example, at least one of aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), chromium (Cr), iron (Fe), and nickel (Ni). .
  • the polarizer may be made by an imprint method using a mold, photolithography, or the like.
  • the present invention is not limited thereto, and the polarizer may be made of a block copolymer.
  • the polarizer Since the polarizer has a very thin and uniform line pattern, the polarizer must be disposed on a planarization layer having excellent flatness to have excellent polarization efficiency.
  • the common electrode CE may be positioned on the upper polarizing plate.
  • the common electrode CE may be positioned on the entire surface of the upper substrate including the upper polarizing plate.
  • the common electrode CE transmits, for example, a common voltage that is a DC voltage. Alternatively, the common electrode may transmit an alternating voltage.
  • the common electrode CE may be made of a transparent conductive material such as ITO or IZO.
  • the common electrode CE applies an electric field to the liquid crystal layer together with the pixel light source. Accordingly, an electric field is formed in the liquid crystal layer between the common electrode CE and the pixel light source.
  • the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules, which may have a negative dielectric constant and may be vertically aligned liquid crystal molecules.
  • a method of manufacturing a display device including a lower substrate and an upper substrate comprising: forming a black matrix layer and a reflective layer on a cover substrate; forming a light conversion layer on the cover substrate; and forming a planarization layer on the reflective layer and the light conversion layer, wherein the reflective layer is selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina, and combinations thereof.
  • a method of manufacturing a display device including a white pigment is provided.
  • the method of manufacturing a display device of the present invention may further include manufacturing a lower substrate including a transistor and a light source.
  • a black matrix material may be applied on the cover substrate, and the black matrix material may be a metal.
  • the black matrix layer may be formed in various patterns, and is not particularly limited, but the pattern may be formed by a photolithography method.
  • the photoresist PR may be formed of a negative type photosensitive composition.
  • the photosensitive composition used to form the photoresist (PR) may include, for example, a binder resin, a polymerizable monomer, a polymerizable oligomer, a pigment, a dispersant, and a photoinitiator.
  • the photosensitive composition used to form the photoresist (PR) may include a black pigment or a black resin as a pigment.
  • the photoresist PR according to an embodiment of the present invention is described on the premise that the exposed portion remains and the non-exposed portion is developed on the premise that the photoresist PR is a negative type material, but is not limited thereto.
  • a mask may be disposed on the photoresist PR to be spaced apart, so that the light-transmitting part of the mask may be positioned on the region where the black matrix layer is to be formed, and the light-blocking part may be positioned on the remaining region.
  • light is irradiated using a mask, developed and cured to remove all the photoresist (PR) located under the light blocking portion, exposing the black matrix material, and the photoresist (PR) located under the light transmitting portion remains A black matrix layer is formed.
  • the forming of the black matrix layer and the reflective layer on the cover substrate may include: forming a pattern using a fluorine-based polymer on the substrate on which the black matrix layer is formed; applying a reflective layer material to a thickness lower than the highest height of the pattern formed of the fluorine-based polymer; and removing the pattern formed of the fluorine-based polymer on the cover substrate.
  • FIG. 5 schematically illustrates a process of forming a pattern of a reflective layer in the method of manufacturing a display device according to the present invention.
  • the pattern of the reflective layer formed through the steps as described above may have a reverse taper cross-section cut in a vertical direction with respect to the longitudinal direction, that is, a reverse taper shape in which the upper part of the reflective layer protrudes laterally than the lower part of the reflective layer.
  • the cross-sectional shape of the reflective layer has a reverse taper shape, as described above, even if the contact angle between the reflective layer and the liquid or ink formed by inkjet ejection is less than 90°, overflow of the ink can be prevented due to gravity and structural influence.
  • the cross-sectional shape of the reflective layer when the cross-sectional shape of the reflective layer has an inverted taper shape, as shown in FIG. 2 , it can serve as a reflector of the lighting device.
  • the light efficiency of quantum dot particles may decrease when light emitted from the side or rear surface cannot be used. Thus, it is possible to improve the light efficiency of the quantum dot particles.
  • the pattern formed using a fluorine-type polymer can be removed using a fluorine-type solvent, and is not specifically limited.
  • the light conversion layer may be formed between a plurality of partition walls formed by laminating the black matrix layer and the reflective layer.
  • the light conversion layer may be formed using a chemical vapor deposition process, a spin coating process, a sputtering process, a vacuum deposition process and a printing process, an inkjet process, or the like.
  • the light conversion layer of the display device of the present invention includes (a) a light conversion layer formed on a lattice-shaped reflective layer pattern composed of X and Y axes, or (b) X axis or Y axis.
  • a light conversion layer may be formed on the reflective layer pattern in the form of a line on any one of the axes.
  • the step of forming a planarization layer on the reflective layer and the light conversion layer may be performed.
  • an upper polarizing plate may be disposed on the planarization layer.
  • a transmission axis of the upper polarizing plate and a transmission axis of the lower polarizing plate are orthogonal to each other, and one transmission axis may be arranged in parallel with the gate line GL.
  • the polarizer may be made by an imprint method using a mold, photolithography, or the like.
  • the present invention is not limited thereto, and the polarizer may be made of a block copolymer.
  • the common electrode CE may be disposed on the upper polarizing plate.
  • the common electrode CE may be formed by a known method. Accordingly, an upper substrate can be made.
  • the upper substrate may be disposed to face the lower substrate, and a liquid crystal layer may be disposed therebetween. Meanwhile, the liquid crystal layer may be disposed on the lower substrate, and the upper substrate may be disposed thereon.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 2 Preparation of an upper substrate including a reflective layer prepared using carbon black
  • the reflective layer was prepared to have different reflectivities including carbon black, and the light conversion layer was manufactured to have a thickness of 8 micrometers using quantum dots with a central emission wavelength of 538 nm made of indium phosphate.
  • the planarization layer was prepared using a material having a refractive index of 1.56.
  • the upper substrate In manufacturing the upper substrate, the upper substrate (Comparative Example 1) in which the cross-section of the reflective layer cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction has a reverse taper shape (Comparative Example 1), and (ii) cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction
  • An upper substrate In Comparative Example 2) in which one reflective layer had a rectangular cross-section (ie, the length of the lower part of the reflective layer and the length of the upper part of the reflective layer were the same) was manufactured.
  • the cover substrate; black matrix layer; light conversion layer; and a planarization layer disposed on the black matrix layer and the light conversion layer; that is, an upper substrate not including a reflective layer was prepared.
  • the light conversion layer was manufactured to a thickness of 8 micrometers using quantum dots with a central emission wavelength of 538 nm made of indium phosphate.
  • the planarization layer was made of a material having a refractive index of 1.56.
  • Example 1 and Comparative Example 4 Preparation of an upper substrate including a reflective layer prepared using titanium oxide
  • the reflective layer was made of titanium oxide, and the light conversion layer was manufactured to a thickness of 8 micrometers using quantum dots with a central emission wavelength of 538 nm made of indium phosphate.
  • the planarization layer was prepared using a material having a refractive index of 1.56.
  • the upper substrate In manufacturing the upper substrate, the upper substrate (Example 1) in which the cross section of the reflective layer cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction is in the shape of a reverse taper (Example 1), and (ii) cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction
  • Two types of upper substrates (Comparative Example 4), each having a cross-section of one reflective layer in the shape of a rectangle (ie, the length of the lower part of the reflective layer and the length of the upper part of the reflective layer are the same), were manufactured.
  • Comparative Examples 5 to 7 Preparation of an upper substrate having a reflective layer using titanium oxide and carbon black
  • Example 2 and Comparative Example 8 Preparation of an upper substrate on which a planarization layer was prepared using a low-refractive material
  • cover substrate black matrix layer; reflective layer; light conversion layer; and a planarization layer positioned on the reflective layer and the light conversion layer. It was prepared including titanium oxide as the reflective layer, and the light conversion layer was manufactured to a thickness of 8 micrometers using quantum dots with a central emission wavelength of 538 nm made of indium phosphate.
  • the planarization layer was made of a material having a refractive index of 1.41 including butyl acrylate and fluorinated acrylate.
  • the upper substrate In manufacturing the upper substrate, the upper substrate (Example 2) in which the cross section of the reflective layer cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction has the shape of a reverse taper (Example 2), and (ii) cut in the vertical direction with respect to the longitudinal direction
  • Two types of upper substrates (Comparative Example 8), each having a cross-section of one reflective layer in the shape of a rectangle (ie, the length of the lower part of the reflective layer and the length of the upper part of the reflective layer are the same), were manufactured.

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Abstract

본 발명은 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 트랜지스터 및 광원을 포함하는 하부 기판과 커버 기판, 블랙 매트릭스층, 반사층, 광변환층 및 평탄화층을 포함하며, 상기 반사층이 산화 티탄 등과 같은 특정 성분을 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판을 포함함으로써, 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

표시장치 및 이의 제조방법
본 발명은 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 트랜지스터 및 광원을 포함하는 하부 기판과 커버 기판, 블랙 매트릭스층, 반사층, 광변환층 및 평탄화층을 포함하며, 상기 반사층이 산화 티탄 등과 같은 특정 성분을 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판을 포함함으로써, 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 표시장치는 가장 널리 사용되고 있는 액정 표시장치의 형태일 수도 있고, 개별화소를 조절하는 발광다이오드나, 유기전계자발광 표시장치의 형태일 수도 있다.
표시장치는 예를 들면, 450~465nm에 해당하는 단파장의 광원을 제공하는 광원부와 제공받은 광원을 장파장으로 변환하는 광변환부로 구분될 수 있다.
표시장치를 구성할 수 있는 방법은 공개특허 10-2019-0047592에 기재되어 있다.
상기 2개의 기판으로는 광원 및 트랜지스터 등을 포함하는 하부 기판과, 블랙 매트릭스층, 반사층, 광변환층, 평탄화층 등을 포함하는 상부 기판이 있으며, 여기서 광변환층은 일반적으로 잉크젯 공정 등에 의해 형성될 수 있다.
그러나 상기 표시장치는 광변환층의 양자 점 입자가 방출하는 빛 중에서 일부만이 사용될 수 있어, 측면이나 후면으로 방출하는 빛을 사용하지 못해 광효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 광변환층은 잉크젯 공정 등을 통해 형성될 수 있는데, 이 과정에서 잉크가 넘치는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조방법에 대한 수요가 여전히 존재하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한 것으로, 트랜지스터 및 광원을 포함하는 하부 기판과 커버 기판, 블랙 매트릭스층, 반사층, 광변환층 및 평탄화층을 포함하며, 상기 반사층이 산화 티탄 등과 같은 특정 성분을 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판을 포함함으로써, 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 하부 기판과 상부 기판을 포함하는 표시장치로서, 상기 하부 기판은, 트랜지스터; 및 광원;을 포함하고, 상기 상부 기판은, 커버 기판; 상기 커버 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 블랙 매트릭스층; 상기 블랙 매트릭스층 상에 위치하는 적어도 하나의 반사층; 상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 위치하는 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하며, 상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인, 표시장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부 기판과 상부 기판을 포함하는 표시장치의 제조방법으로서, 커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계; 상기 커버 기판 상에 광변환층을 형성하는 단계; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 평탄화층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함하는, 표시장치의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르는 표시장치는 트랜지스터 및 광원을 포함하는 하부 기판과 커버 기판, 블랙 매트릭스층, 반사층, 광변환층 및 평탄화층을 포함하며, 상기 반사층이 산화 티탄 등과 같은 특정 성분을 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판을 포함함으로써, 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 표시장치에서, 산화 티탄 등의 특정 성분을 포함하면서, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 단면이 역테이퍼(reverse taper) 형상인 반사층으로 인해 광변환층을 구성하는 잉크와의 접촉각이 90° 미만이어도 잉크젯 프린팅 공정 중에 잉크의 넘침을 방지하는 효과를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 표시장치에서 산화 티탄 등의 특정 성분을 포함하면서, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 단면이 역테이퍼(reverse taper) 형상인 반사층으로 인해 측면 또는 후면으로 방출되는 빛을 사용하여 양자 점 입자의 광효율을 개선하는 효과를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 표시장치에서, 블랙 매트릭스층 및 반사층이 형성된 상부 기판의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 표시장치에서, (a) X축 및 Y축으로 이루어진 격자 형태의 반사층 패턴에 광변환층이 형성된 상부 기판과, (b) X축 또는 Y축 중 어느 하나의 선 형태의 반사층 패턴에 광변환층이 형성된 상부 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 표시장치의 제조방법에서, 반사층의 패턴을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
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. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "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 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명의 표시장치는 하부 기판과 상부 기판을 포함하며, 상기 하부 기판은, 트랜지스터; 및 광원;을 포함하고, 상기 상부 기판은, 커버 기판; 상기 커버 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 블랙 매트릭스층; 상기 블랙 매트릭스층 상에 위치하는 적어도 하나의 반사층; 상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 위치하는 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하며, 상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 백색안료를 포함한다. 또한, 반사층은 카본블랙을 더 포함할 수 있다.
반사층의 백색안료의 함량은 카본블랙과 백색안료의 함량의 총합 100 중량%를 기준으로 90중량% 이상일 수 있다. 보다 구체적으로 백색안료는, 90 중량% 이상 100중량% 이하, 91중량% 이상 100중량% 이하, 92 중량% 이상 100 중량% 이하, 93 중량% 이상 100 중량% 이하, 94 중량% 이상 100중량% 이하, 95 중량% 이상 100중량% 이하, 96중량% 이상 100중량% 이하, 97 중량% 이상 100중량% 이하, 98중량% 이상 100중량% 이하, 99중량% 이상 100중량% 이하, 90 중량% 이상 99중량% 이하, 91중량% 이상 99중량% 이하, 92 중량% 이상 99중량% 이하, 93 중량% 이상 99중량% 이하, 94 중량% 이상 99중량% 이하, 95 중량% 이상 99중량% 이하, 96중량% 이상 99중량% 이하, 97 중량% 이상 99중량% 이하, 98중량% 이상 99중량% 이하, 90 중량% 이상 98중량% 이하, 91중량% 이상 98중량% 이하, 92 중량% 이상 98중량% 이하, 93 중량% 이상 98중량% 이하, 94 중량% 이상 98중량% 이하, 95 중량% 이상 98중량% 이하, 96중량% 이상 98중량% 이하, 97 중량% 이상 98중량% 이하, 90 중량% 이상 97중량% 이하, 91중량% 이상 97중량% 이하, 92 중량% 이상 97중량% 이하, 93 중량% 이상 97중량% 이하, 94 중량% 이상 97중량% 이하, 95 중량% 이상 97중량% 이하, 96중량% 이상 97중량% 이하, 90 중량% 이상 96중량% 이하, 91중량% 이상 96중량% 이하, 92 중량% 이상 96중량% 이하, 93 중량% 이상 96중량% 이하, 94 중량% 이상 96중량% 이하, 95 중량% 이상 96중량% 이하일 수 있다.
산화티탄 등의 특정 성분을 포함하고, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 단면이 역테이퍼(reverse taper) 형상인 반사층이 구비된 상부 기판을 포함하는 본 발명의 표시장치를 사용하는 경우, 반사층을 통해 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있고, 잉크젯 공정의 토출 과정에서 발생하는 잉크의 넘침을 방지할 수 있다.
본 발명의 표시장치에 포함되는 하부 기판은, 트랜지스터; 및 광원;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 하부 기판 및 상부 기판을 포함할 수 있으며, 추가적으로 액정층을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 표시장치는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들을 포함할 수 있다. 데이터 라인들은 게이트 라인들과 교차한다. 게이트 라인들은 비표시부(NDA)로 연장되어 게이트 드라이버에 접속되고, 데이터 라인들은 비표시부로 연장되어 데이터 드라이버에 접속될 수 있다.
상부 기판은 하부 기판과 함께 복수의 화소(PX)를 정의한다. 이 화소(PX)는 표시장치의 표시부(DA)에 위치한다. 인접하여 위치한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다. 예를 들어, 동일한 게이트 라인에 접속되며 인접한 복수의 화소(PX)들은 하나의 단위 화소를 이룰 수 있다.
인접한 화소(PX)들은 서로 다른 데이터 라인에 접속될 수 있다. 한 화소(PX)는 홀수 번째 데이터 라인에 접속되고, 첫번째 화소와 인접한 다른 한 화소(PX)는 짝수 번째 데이터 라인에 접속될 수 있다.
제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호를 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인 상에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호를 공급받지만, 서로 다른 수평라인 상에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호를 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 화소(PX)는 모두 제 1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 화소(PX)는 제 1 게이트 신호와 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호를 공급받는다.
하나의 화소(PX)는 트랜지스터(TFT), 커패시터(C)를 포함한다.
트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)으로부터의 게이트 신호에 따라 턴-온된다. 턴-온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DL1)으로부터 제공된 아날로그 영상 데이터 신호를 커패시터(C)로 공급한다.
하부 기판은 트랜지스터(TFT) 및 상기 트랜지스터에 의해 개별적으로 구동되는 화소 전극(PE)을 포함할 수 있으며, 추가적으로 게이트 절연막, 보호막 및 하부 편광판을 포함할 수 있다.
하부 기판은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.
트랜지스터(TFT)는 반도체층(SM), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL1)과 일체로 구성된다. 게이트 전극(GE)은 하부 기판(101) 상에 위치한다. 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE) 중 적어도 하나는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 또는 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 또는 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 또는 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE) 중 적어도 하나는, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE) 중 적어도 하나는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
한편, 더미 게이트 라인은 게이트 라인과 동일한 층상에 위치한다. 더미 게이트 라인(GL0)은 제 1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소(PX)의 화소 전극들(PE)과 중첩한다. 더미 게이트 라인(GL0)과 화소(PX)의 화소 전극(PE) 사이에 각각 전술된 보조용량 커패시터(Cst)가 형성된다. 더미 게이트 라인(GL0)은 게이트 라인(GL1)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
반도체층(SM)은 후술할 게이트 절연막 상에 위치한다. 이때 반도체층(SM)은 게이트 절연막의 하부에 위치한 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 반도체층(SM)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다.
제 1 및 제 2 저항성 접촉층들은 반도체층(SM) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들은 반도체층(SM)의 채널 부분을 제외한 부분에 대응되게 반도체층(SM) 상에 위치한다. 제 1 저항성 접촉층과 제 2 저항성 접촉층은 서로 분리되어 있다. 제 1 및 제 2 저항성 접촉층들 각각은 인(phosphorus) 과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)과 일체로 구성된다. 소스 전극(SE)은 제 1 저항성 접촉층 상에 위치한다.
드레인 전극(DE)은 제 2 저항성 접촉층 상에 위치한다. 드레인 전극(DE)은 화소 전극(PE)에 연결된다.
데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 중 적어도 하나는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 중 적어도 하나는 내화성 금속막과 저저항 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴(또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 중간막과 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 중 적어도 하나는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
화소 전극(PE)은 보호막 상에 위치한다. 이때, 화소 전극(PE)은 보호막의 콘택홀(CNT)을 통해 드레인 전극(DE)에 접속된다. 화소 전극(PE)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다.
한편, 게이트 절연막은 게이트 라인(GL1) 및 게이트 전극(GE)을 포함한 하부 기판(101)의 전면(全面)에 위치한다. 게이트 절연막은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 절연막은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
보호막은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한 하부 기판의 전면에 위치한다. 보호막은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 보호막은 무기 절연물로 만들어질 수도 있는 바, 이와 같은 경우 그 무기 절연물로서 감광성(photosensitivity)을 가지며 유전 상수(dielectric constant)가 약 4.0인 것이 사용될 수 있다. 보호막은 또한, 유기막의 우수한 절연 특성을 가지면서도 노출된 반도체층(SM) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 추가적으로 하부 편광판을 포함할 수 있으며, 하부 편광판은 하부 기판의 배면에 위치할 수 있다.
상부 기판은, 커버 기판; 상기 커버 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 블랙 매트릭스층; 상기 블랙 매트릭스층 상에 위치하는 적어도 하나의 반사층; 상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 위치하는 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함할 수 있다.
상기 상부 기판은 추가적으로, 상부 편광층 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
커버 기판은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.
상기 상부 편광층은 광원과 광변환층 사이에 배치되어서는 안되고 광원, 광변환층, 편광층의 순서로 이루어져야 한다.
블랙 매트릭스층은 커버 기판 상에 위치한다. 블랙 매트릭스층은 광원으로부터 출광된 광과 광변환층으로부터 변환된 광을 차단한다. 블랙 매트릭스층의 목적은 화소간의 영역을 구분하면서, 화이트 매트릭스(white matrix), 즉 반사층에 의한 표시장치의 외광 반사를 줄이는데 있다.
블랙 매트릭스층은 금속일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스층은 X축과 Y축으로 이루어진 격자형태의 패턴으로 형성될 수 있으며, 화소를 정의하는 목적으로 사용된다.
상기 블랙 매트릭스층은 흑색안료 또는 염료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 카본블랙, 티타블랙, 아닐린 블랙, 퍼릴렌 블랙, 티탄산 스트론튬, 산화 크롬 및 세리아로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
반사층(또는 화이트 매트릭스층)은 블랙 매트릭스층 상에 위치한다.
상기 반사층은 상기 블랙 매트릭스층의 X축과 Y축 중 적어도 어느 하나를 기준으로 선형 형태의 패턴을 가질 수 있으며, 예를 들어 도 4에서 보여지는 바와 같이 X축과 Y축으로 이루어진 격자형태의 블랙 매트릭스층 상에 (a) X축 및 Y축으로 이루어진 격자 형태의 패턴 또는 (b) X축 또는 Y축 중 어느 하나의 선 형태의 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함할 수 있다. 상기 반사층은 전술한 백색안료 외에 다른 물질의 혼합물을 포함할 수 있으며, 예를 들어 산화티탄 또는 산화티탄과 카본 블랙의 조합을 포함할 수 있다. 반사층이 상기 성분들을 포함하는 경우 반사층의 반사율이 증가하여 전 방향으로 발광하는 양자 점의 광효율을 향상시킬 수 있다.
일 구체예에서, 상기 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나는, 표면이 처리된 것일 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나 표면의 처리는SiO2, Al2O3, ZrO2 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것일 수 있다.
특별히 한정하지 않으나, 반사층은 반사율이 30% 이상일 수 있다. 예를 들면 30% 이상, 31% 이상, 32% 이상, 33% 이상, 34% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 46% 이상, 47% 이상, 48% 이상, 49% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 61% 이상, 62% 이상, 63% 이상, 64% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 81% 이상, 82% 이상, 83% 이상, 84% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상일 수 있다.
일 구체예에서, 반사층은 네가티브(negative) 타입의 감광성 조성물로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 반사층은 포지티브(Positive) 타입의 감광성 조성물로 만들어질 수도 있다. 반사층 형성에 사용되는 감광성 조성물은, 예를 들어, 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 안료, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다. 특히, 반사층은 안료로 흑색안료 또는 블랙 수지(black resin) 등을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 반사층은 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 단면이 역테이퍼(taper) 형태, 즉 반사층 하부보다 반사층 상부가 측방향으로 돌출되어 있는 역테이퍼 형태일 수 있다.
반사층의 단면 형상이 역테이퍼의 형상을 갖게 되면, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 잉크젯 토출에 의해 형성된 액체 또는 잉크와 반사층의 접촉각이 90° 미만이 되어도, 중력과 구조적 영향으로 잉크의 넘침을 방지할 수 있다.
또한, 반사층의 단면 형상이 역테이퍼 형상을 갖게 되면, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 조명장치의 반사경과 같은 역할을 할 수 있다. 양자 점 입자의 광효율은, 측면(側面) 또는 후면(後面)으로 방출하는 빛을 사용하지 못하는 경우 효율이 떨어질 수 있으나, 본 발명의 역테이퍼형으로 형성된 반사층은 측면이나 후면으로 방출되는 빛을 사용하여 양자 점 입자의 광효율을 개선할 수 있다.
광변환층은 반사층에 의해 정의된 공간, 즉 상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 위치할 수 있다. 다시 말해서, 광변환층은 인접한 반사층들 사이에 위치할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 광변환층은 잉크젯 프린팅을 사용하여 제조될 수 있다.
광변환층은 파장 변환 입자를 포함한다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 양자 점(Quantum dot) 입자를 포함할 수 있다. 양자 점 입자는 광의 파장을 변환하여 원하는 특정 광을 방출한다. 양자 점 입자의 크기에 따라 광변환층으로부터 방출되는 광의 파장이 달라진다. 다시 말하여, 양자 점의 직경에 따라 광변환층으로부터 방출되는 광의 색상이 달라진다.
양자 점 입자는 2nm 이상 10nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 양자 점 입자가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 발생되며, 양자 점의 크기가 커지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 발생된다. 예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 적색광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 녹색광을 방출하며, 그리고 5nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 청색광을 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 일반적인 형광 염료에 비해 높은 흡광계수(extinction coefficient) 및 높은 양자효율(quantum yield)을 가져, 매우 강한 형광을 발생한다. 특히, 양자 점 입자는 짧은 파장의 빛을 흡수하여 더 긴 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.
양자 점 입자는 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 양자 점 입자는 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있고, 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수도 있다.
껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 껍질 나노 결정은 코어 나노 결정의 표면에 배치된다.
양자 점 입자는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 보다 상세하게, 양자 점 입자를 구성하는 코어 나노 결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InGaP, InAs, InSb, SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 껍질 나노 결정은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe 및 PbTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 코어 나노 결정이 CdSe를 포함하고, 양자 점 입자의 직경이 1 nm이상 3 nm이하 일 때 청색광을 발생시킬 수 있고, 양자 점 입자의 직경이 3 nm이상 5 nm이하 일 경우 녹색광을 발생시킬 수 있고, 양자 점 입자의 직경이 7 nm이상 10 nm이하 일 경우 적색광을 발생시킬 수 있다.
양자 점 입자는 화학적 습식방법에 의해 형성될 수 있다. 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법이다.
이와 달리, 광변환층은 전술된 양자 점 입자 대신 양자 막대(quantum rod) 입자를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 파장 변환 입자는 형광체 물질을 포함할 수 있다. 형광체 물질은 황화물(Sulfide), 규소(Si) 및 질화물(Nitride) 계열의 금속 원소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 형광체 물질의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 파장 변환 입자는 ABX3의 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 하기 하학식의 화합물일 수 있다.
M1 aM2 bXc
(여기서,
M1은 30 mol% 이하의 배위수 12를 갖는 하나 이상의 다른 금속으로 임의로 도핑되는 Cs를 나타내고,
M2는 30 mol% 이하의 배위수 6을 갖는 하나 이상의 다른 금속으로 임의로 도핑되는 Pb를 나타내고,
X는 독립적으로 Cl, Br, I, 시아나이드 및 티오시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온을 나타내고,
a는 1을 나타내고,
b는 1을 나타내고,
c는 3을 나타냄),
특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서 사용되는 상기 파장 변화 입자는 3 nm 내지 3000 nm의 크기를 가질 수 있다. 상기 파장 변화 입자는 제1 파장의 광을 방출하는데, 이때 상기 제1 파장보다 짧은 파장을 갖는 광에 의한 여기에 반응하여 상기 제1 파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 광변환층은 산란체를 포함할 수 있으며, 상기 산란체는 광원을 반사시켜 파장 변환 입자와 광원이 부딪힐 수 있는 확률을 크게 해주는 목적으로 사용된다.
상기 산란체는 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘 및 알루미나등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 구성된 구형입자 1종 이상을 포함 할 수 있다.
상기 산란체는 스티렌, 아크릴, 벤조구아나민 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 축합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 구성된 구형입자를 1종 이상을 포함할 수 있다.
평탄화층은 광변환층 및 반사층 상에 위치한다. 평탄화층은 광변환층 및 반사층 등의 하부층 굴곡 표면을 평탄화하거나 하부층으로부터 불순물의 용출을 방지한다.
평탄화층은 부틸아크릴레이트와 불화아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 평탄화층은 부틸아크릴레이트와 불화아크릴레이트 모두를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구체예에서, 상기 평탄화층의 굴절률은 1.3 이상 1.6이하일 수 있다. 예를 들면 평탄화층의 굴절률은 1.3 이상 1.6 이하, 1.3 이상 1.59이하, 1.3이상 1.58이하, 1.3이상 1.57이하, 1.3 이상 1.56이하, 1.3이상 1.55이하, 1.3이상 1.54이하, 1.3이상 1.53이하, 1.3이상 1.52이하, 1.3이상 1.51이하, 1.3이상 1.5이하, 1.3이상 1.49이하, 1.3이상 1.48이하, 1.3이상 1.47이하, 1.3이상 1.46이하, 1.3이상 1.45이하, 1.3이상 1.44이하, 1.3이상 1.43이하, 1.3이상 1.42이하, 1.3이상 1.41이하, 1.3이상 1.4이하, 1,3이상, 1.39이하,1.3이상 1.38이하, 1.3이상, 1.37이하, 1.35 이상 1.6 이하, 1.35 이상 1.59이하, 1.35이상 1.58이하, 1.35이상 1.57이하, 1.35 이상 1.56이하, 1.35이상 1.55이하, 1.35이상 1.54이하, 1.35이상 1.53이하, 1.35이상 1.52이하, 1.35이상 1.51이하, 1.35이상 1.5이하, 1.35이상 1.49이하, 1.35이상 1.48이하, 1.35이상 1.47이하, 1.35이상 1.46이하, 1.35이상 1.45이하, 1.35이상 1.44이하, 1.35이상 1.43이하, 1.35이상 1.42이하, 1.35이상 1.41이하, 1.35이상 1.4이하, 1.35이상, 1.39이하,1.35이상 1.38이하, 1.35이상, 1.37이하, 1.4 이상 1.6 이하, 1.4 이상 1.59이하, 1.4이상 1.58이하, 1.4이상 1.57이하, 1.4 이상 1.56이하, 1.4이상 1.55이하, 1.4이상 1.54이하, 1.4이상 1.53이하, 1.4이상 1.52이하, 1.4이상 1.51이하, 1.4이상 1.5이하, 1.4이상 1.49이하, 1.4이상 1.48이하, 1.4이상 1.47이하, 1.4이상 1.46이하, 1.4이상 1.45이하, 1.4이상 1.44이하, 1.4이상 1.43이하, 1.4이상 1.42이하, 1.4이상 1.41이하일 수 있다.
예를 들어, 1.3 내지 1.5, 1.32 내지 1.48 또는 1.35 내지 1.45 사이의 값을 가질 수 있다. 굴절률의 수치가 상기 범위를 벗어난 경우에는 광학효율이 저하가 되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사층에 의해 광변환층 및 반사층을 포함하는 상부 기판의 높낮이 차가 감소하여 광변환층 및 반사층 상에 위치하는 평탄화층의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
상부 편광판은 평탄화층 상에 위치할 수 있다. 상부 편광판의 투과축과 하부 편광판의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 게이트 라인(GL)에 나란하게 배열된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 편광판은 편광자를 포함할 수 있다. 편광자는 평탄화층에 나란히 배치된 복수개의 라인 패턴을 포함한다. 각각의 라인 패턴은 한 방향으로 연장된 직선 형태를 가지며, 소정의 폭을 가지며, 소정의 간격으로 서로 이격된다.
라인 패턴이 금속으로 만들어질 수 있다. 금속으로 만들어진 복수개의 라인 패턴을 포함하는 편광자를 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; WGP) 라고도 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자는 와이어 그리드 편광자(WGP)이다.
라인 패턴은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
편광자는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토 리소그래피 등의 방법으로 만들어 질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다.
편광자는 매우 얇고 균일한 라인 패턴으로 이루어지기 때문에, 우수한 평탄도를 갖는 평탄화층 상에 편광자가 배치되어야 우수한 편광 효율을 갖는다.
공통 전극(CE)은 상부 편광판 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 공통 전극(CE)은 상부 편광판을 포함한 상부 기판의 전면에 위치할 수 있다. 공통 전극(CE)은, 예를 들어, 직류 전압인 공통 전압을 전송한다. 이와 달리, 공통 전극은 교류 전압을 전송할 수도 있다. 공통 전극(CE)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
공통 전극(CE)은 화소 광원과 함께 액정층에 전계를 인가한다. 이에 따라, 공통 전극(CE)과 화소 광원 사이의 액정층에 전계가 형성된다.
액정층은 액정 분자들을 포함하는 바, 이 액정 분자들은 음의 유전율을 가지며 수직 배향된 액정 분자일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부 기판과 상부 기판을 포함하는 표시장치의 제조방법으로서, 커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계; 상기 커버 기판 상에 광변환층을 형성하는 단계; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 평탄화층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함하는, 표시장치의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 표시장치의 제조방법은, 트랜지스터와 광원을 포함하는 하부 기판을 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계에서는, 커버 기판 상에 블랙 매트릭스 재료가 도포될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스 재료는 금속일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스층은 다양한 패턴으로 형성될 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나, 상기 패턴은 포토리소그래피의 방법으로 형성될 수 있다.
포토 레지스트(PR)는 네가티브(negative) 타입의 감광성 조성물로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 포지티브(positive) 타입의 감광성 조성물로 형성될 수도 있다. 포토 레지스트(PR) 형성에 사용되는 감광성 조성물은, 예를 들어, 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 안료, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 포토 레지스트(PR) 형성에 사용되는 감광성 조성물은 안료로 검은색 안료 또는 블랙 수지(black resin) 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 레지스트(PR)는 노광 부위가 잔존하고, 비노광 부위가 현상되는 네가티브형(negative type) 물질인 것을 전제로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 포토 레지스트(PR) 상에 마스크가 이격 배치되어, 마스크의 투광부가 블랙 매트릭스층이 형성될 영역 상부에 위치하고, 차광부는 나머지 영역 상부에 위치할 수 있다. 이어서, 마스크를 이용하여 광을 조사하고, 현상 및 경화시켜 차광부 하부에 위치한 포토 레지스트(PR)가 모두 제거되어, 블랙 매트릭스 재료가 노출되고, 투광부 하부에 위치한 포토 레지스트(PR)는 잔존하여 블랙 매트릭스층이 형성된다.
상기 커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계는, 블랙 매트릭스층이 형성된 기판 상에 불소계 고분자를 이용하여 패턴을 형성하는 단계; 반사층 재료를 상기 불소계 고분자로 형성된 패턴의 최고 높이보다 낮은 두께로 도포하는 단계; 및 커버 기판 상의 상기 불소계 고분자로 형성된 패턴을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 표시장치의 제조방법에서, 반사층의 패턴을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
상기와 같이 단계를 거쳐 형성된 반사층의 패턴은 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 단면이 역테이퍼(taper)형, 즉 반사층 하부보다 반사층 상부가 측방향으로 돌출되어 있는 역테이퍼 형태일 수 있다.
반사층의 단면 형상이 역테이퍼의 형상을 갖게 되면, 전술한 바와 같이 잉크젯 토출에 의해 형성된 액체 또는 잉크와 반사층의 접촉각이 90° 미만이 되어도, 중력과 구조적 영향으로 잉크의 넘침을 방지할 수 있다.
또한, 반사층의 단면 형상이 역테이퍼 형상을 갖게 되면, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 조명장치의 반사경과 같은 역할을 할 수 있다. 양자 점 입자의 광효율은, 측면(側面) 또는 후면(後面)으로 방출하는 빛을 사용하지 못하는 경우 효율이 떨어질 수 있으나, 본 발명의 역테이퍼형으로 형성된 반사층은 측면이나 후면으로 방출되는 빛을 사용하여 양자 점 입자의 광효율을 개선할 수 있다.
또한, 불소계 고분자를 이용하여 형성된 패턴은, 불소계 용매를 이용하여 제거할 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다.
상기 커버 기판 상에 광변환층을 형성하는 단계에서는, 상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 광변환층을 형성할 수 있다.
광변환층은 화학 기상 증착 공정, 스핀 코팅 공정, 스퍼터링 공정, 진공 증착 공정 및 프린팅 공정, 잉크젯 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 표시장치의 광변환층은, (a) X축 및 Y축으로 이루어진 격자 형태의 반사층 패턴에 광변환층이 형성되거나, (b) X축 또는 Y축 중 어느 하나의 선 형태의 반사층 패턴에 광변환층이 형성될 수 있다.
이어서, 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 평탄화층을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
이어서, 평탄화층 상에 상부 편광판이 배치될 수 있다. 상부 편광판의 투과축과 하부 편광판의 투과축은 직교하는 바, 이들 중 하나의 투과축은 게이트 라인(GL)에 나란하게 배열될 수 있다.
편광자는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토 리소그래피 등의 방법으로 만들어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다.
이어서, 상부 편광판 상에 공통 전극(CE)이 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 공지의 방법으로 만들어질 수 있다. 그에 따라, 상부 기판이 만들어질 수 있다.
상부 기판은 하부 기판과 대향 배치되고, 그 사이에 액정층이 배치될 수 있다. 한편, 하부 기판 상에 액정층이 배치되고, 그 위에 상부 기판이 배치될 수도 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<표시장치의 상부 기판의 제조>
비교예 1 및 비교예 2: 카본블랙을 사용하여 제조된 반사층을 포함하는 상부 기판의 제조
커버 기판; 블랙 매트릭스층; 반사층; 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하는 상부기판을 제조하였다. 상기 반사층으로 카본블랙을 포함하여 각기 다른 반사율을 갖게 제조하였고, 광변환층은 Indium phosphate로 이루어진 중심발광파장이 538nm인 양자점을 사용하여 두께 8마이크로미터로 제조되었다. 평탄화층은 굴절율 1.56을 갖는 재료를 사용하여 제조되었다.
상기 상부 기판을 제조함에 있어서, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판(비교예 1)과, (ii) 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 직사각형(즉, 반사층 하부 길이와 반사층 상부 길이가 동일함)의 형상인 상부 기판(비교예 2)를 제조하였다.
비교예 3: 반사층을 포함하지 않는 상부 기판의 제조
커버 기판; 블랙 매트릭스층; 광변환층; 및 상기 블랙 매트릭스층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하는 상부 기판, 즉 반사층을 포함하지 않는 상부 기판을 제조하였다. 상기 광변환층은 Indium phosphate로 이루어진 중심발광파장이 538nm인 양자점을 사용하여 두께 8마이크로미터로 제조되었다. 평탄화층은 굴절율 1.56을 갖는 재료로 제조되었다.
실시예 1 및 비교예 4: 산화티탄을 이용하여 제조한 반사층을 포함하는 상부 기판의 제조
커버 기판; 블랙 매트릭스층; 반사층; 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하는 상부기판을 제조하였다. 상기 반사층으로 산화티탄으로 제조하였고, 광변환층은 Indium phosphate로 이루어진 중심발광파장이 538nm인 양자점을 사용하여 두께 8마이크로미터로 제조되었다. 평탄화층은 굴절율 1.56을 갖는 재료를 사용하여 제조되었다.
상기 상부 기판을 제조함에 있어서, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판(실시예 1)과, (ii) 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 직사각형(즉, 반사층 하부 길이와 반사층 상부 길이가 동일함)의 형상인 상부 기판(비교예 4), 2종을 각각 제조하였다.
비교예 5 내지 비교예 7: 산화티탄과 카본 블랙을 이용하여 반사층을 제조한 상부 기판의 제조
상기 비교예 4 와 동일하게 제조되나, 반사층에 아래와 같은 함량으로 카본 블랙이 첨가되었다.
Figure PCTKR2020015239-appb-I000001
실시예 2 및 비교예 8: 저굴절소재를 사용하여 평탄화층을 제조한 상부 기판의 제조
커버 기판; 블랙 매트릭스층; 반사층; 광변환층; 및 상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하는 상부기판을 제조하였다. 상기 반사층으로 산화티탄을 포함하여 제조하였고, 광변환층은 Indium phosphate로 이루어진 중심발광파장이 538nm인 양자점을 사용하여 두께 8마이크로미터로 제조되었다. 평탄화층은 부틸아크릴레이트와 불화아크릴레이트를 포함하여 굴절율 1.41을 갖는 재료로 제조되었다.
상기 상부 기판을 제조함에 있어서, 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인 상부 기판(실시예 2)과, (ii) 길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 직사각형(즉, 반사층 하부 길이와 반사층 상부 길이가 동일함)의 형상인 상부 기판(비교예 8), 2종을 각각 제조하였다.
실험예: 반사층의 반사율 및 EQE의 측정
상기와 같이 제조된 비교예 1 내지 8 및 실시예 1 및 2 의 상부 기판을 사용하여, 역테이퍼 형상의 반사층 유무에 따른 반사층의 반사율 및 EQE를 비교 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure PCTKR2020015239-appb-I000002

Claims (20)

  1. 하부 기판과 상부 기판을 포함하는 표시장치로서,
    상기 하부 기판은,
    트랜지스터; 및 광원;을 포함하고,
    상기 상부 기판은,
    커버 기판;
    상기 커버 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 블랙 매트릭스층;
    상기 블랙 매트릭스층 상에 위치하는 적어도 하나의 반사층;
    상기 블랙 매트릭스층과 반사층이 적층되어 형성된 복수의 분리벽 사이에 위치하는 광변환층; 및
    상기 반사층과 상기 광변환층 상에 위치하는 평탄화층;을 포함하며,
    상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함하고,
    길이 방향에 대한 수직 방향으로 절단한 반사층의 단면이 역테이퍼(reverse taper)의 형상인,
    표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 카본블랙을 더 포함하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 백색안료의 함량은 상기 카본블랙과 상기 백색안료의 함량의 총합 100중량%를 기준으로 90중량% 이상인 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 부틸아크릴레이트와 불화아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 굴절률이 1.3 내지 1.6 사이의 값을 갖는 것인, 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사층의 반사율은 30% 이상인 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스층은 흑색안료 또는 염료를 포함하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스층은 금속으로 이루어진 표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 백색안료는 SiO2, Al2O3, ZrO2 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나로 표면이 처리된 것인, 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 블랙 매트릭스층의 X축과 Y축 중 적어도 어느 하나를 기준으로 선형 형태의 패턴을 가지는, 표시장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 광변환층은 광의 파장을 변환시키는 파장 변환 입자를 포함하는 표시장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 파장 변환 입자는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 표시장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 광변환층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합 중 1종 이상을 포함하는, 표시장치
  14. 제 1항에 있어서, 상기 광변환층은 스티렌, 아크릴, 벤조구아나민 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 축합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 구성된 구형입자를 1종 이상을 포함하는, 표시장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 광변환층은 잉크젯 프린팅을 사용하여 제조된 것인, 표시장치.
  16. 하부 기판과 상부 기판을 포함하는 표시장치의 제조방법으로서,
    커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계;
    상기 커버 기판 상에 광변환층을 형성하는 단계; 및
    상기 반사층과 상기 광변환층 상에 평탄화층을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 반사층은 산화티탄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 백색안료를 포함하는, 표시장치의 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서, 트랜지스터와 광원을 포함하는 하부 기판을 제조하는 단계;를 추가로 포함하는, 표시장치의 제조방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 커버 기판에 블랙 매트릭스층 및 반사층을 형성하는 단계는,
    블랙 매트릭스층이 형성된 커버 기판 상에 불소계 고분자를 이용하여 패턴을 형성하는 단계;
    반사층 재료를 상기 불소계 고분자로 형성된 패턴의 최고 높이보다 낮은 두께로 도포하는 단계; 및
    커버 기판 상의 상기 불소계 고분자로 형성된 패턴을 제거하는 단계;
    를 포함하는, 표시장치의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서, 불소계 용매를 이용하여 상기 불소고분자로 형성된 패턴을 제거하는, 표시장치의 제조방법.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 광변환층은 잉크젯 프린팅을 이용하여 형성되는 것인, 표시장치의 제조방법.
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