KR102324078B1 - 색변환 패널, 이를 포함하는 표시 장치 및 색변환 패널의 제조 방법 - Google Patents

색변환 패널, 이를 포함하는 표시 장치 및 색변환 패널의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 상에 위치하며 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층, 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층 사이에 위치하는 차광 부재, 상기 제1 절연기판 상에 위치하며 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩되게 위치하는 청색광 컷팅 필터, 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환 매개층 및 상기 차광 부재 위에 위치하는 밴드 패스 필터를 포함하는 색변환 패널을 제공한다.

Description

색변환 패널, 이를 포함하는 표시 장치 및 색변환 패널의 제조 방법{COLOR CONVERSION PANEL, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF THE COLOR CONVERSION PANEL}
본 발명은 색변환 패널, 이를 포함하는 표시 장치 및 색변환 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
하지만, 이러한 액정 표시 장치는 편광판과 색필터에서 광 손실이 발생하기 때문에, 이러한 광 손실을 줄이고 고효율의 액정 표시 장치를 구현하기 위하여 색변환 재료를 포함하는 PL-액정 표시 장치(Photo-Luminescent LCD)가 제안되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 색변환 패널의 혼색을 방지하여 색순도가 개선된 색변환 패널 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 색변환 패널의 제조 공정을 단순화하여 비용 및 시간이 절감될 수 있는 색변환 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 상에 위치하며 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층, 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층 중 서로 이웃하는 색변환 매개층 사이에 위치하는 차광 부재, 상기 제1 절연 기판 및 상기 색변환 매개층 사이에 위치하며, 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩되는 청색광 컷팅 필터, 및 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환 매개층 및 상기 차광 부재 위에 위치하는 밴드 패스 필터를 포함하는 색변환 패널을 제공한다.
상기 청색광 컷팅 필터 및 상기 밴드 패스 필터는 서로 상이한 굴절률을 가지는 적어도 두 종류 이상의 무기물을 포함하는 단일층 또는 상기 두 종류 이상의 무기물이 적층된 복수층일 수 있다.
상기 무기물은 SiOx 및 SiNx을 포함할 수 있다.
상기 청색광 컷팅 필터는 3 내지 20층이 적층된 복수층이고, 상기 밴드 패스 필터는 20 내지 40층이 적층된 복수층일 수 있다.
상기 청색광 컷팅 필터의 최상부층 및 최하부층은 SiOx를 포함하고, 상기 밴드 패스 필터의 최상부층 및 최하부층은 SiNx를 포함할 수 있다.
상기 청색광 컷팅 필터 및 상기 밴드 패스 필터 각각의 두께는 1 내지 10㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표시 패널, 및 상기 표시 패널 위에 위치하는 색변환 패널을 포함하고, 상기 색변환 패널은, 상기 표시 패널 위에 위치하는 밴드 패스 필터, 상기 밴드 패스 필터 위에 위치하는 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층, 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층 중 서로 이웃하는 색변환 매개층 사이에 위치하는 차광 부재, 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환, 및 상기 차광 부재 위에 위치하는 제1 절연 기판, 및 상기 색변환 매개층 및 상기 제1 절연 기판 사이에 위치하며, 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩되는 청색광 컷팅 필터를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 표시 패널은, 제2 절연 기판 상에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극을 포함할 수 있다.
상기 제2 절연 기판과 이격되어 마주하는 제3 절연 기판, 상기 제3 절연 기판 상에 위치하는 공통 전극, 및 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 절연 기판과 마주하는 지붕층, 상기 지붕층 상에 위치하는 공통 전극, 상기 제2 절연 기판과 상기 지붕층에 의해 구획되는 미세 공간, 및 상기 미세 공간을 채우는 액정층을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극 위에 위치하는 유기 발광 부재, 및 상기 유기 발광 부재 위에 형성된 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 절연 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계, 상기 제1 절연 기판 위에 청색광 컷팅 필터를 형성하는 단계, 상기 차광 부재 사이에 위치하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층을 순차적으로 형성하는 단계, 및 상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환 매개층 및 상기 차광 부재를 포함하는 상기 제1 절연 기판 전면에 밴드 패스 필터를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 청색광 컷팅 필터는 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩하는 색변환 패널의 제조 방법을 제공한다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 색변환 패널의 혼색을 방지할 수 있고, 이에 따라 색순도가 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법에 따르면, 색변환 패널의 제조 공정을 단순화하여 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
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.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 색변환 패널(30)은 제1 절연 기판(310) 위에 위치하는 청색광 컷팅 필터(blue cut filter)(322)를 포함한다. 청색광 컷팅 필터(322)는 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G)과 중첩될 수 있다.
청색광 컷팅 필터(322)는 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G) 아래에 각각 위치할 수 있다. 즉, 제1 색변환 매개층(340R)과 중첩하는 청색광 컷팅 필터(322) 및 제2 색변환 매개층(340G)과 중첩하는 청색광 컷팅 필터(322)는 서로 독립적으로 형성될 수 있다.
청색광 컷팅 필터(322)는 하기 도 3에서 설명할 백라이트 어셈블리(500)로부터 발광되는 청색광이 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G)을 통과하여 적색(R) 및 녹색(G)의 컬러를 구현하는 과정에서 혼색이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 청색광 컷팅 필터(322)는 400 내지 500nm의 파장대의 빛을 흡수하기 때문에, 400 내지 500nm의 파장대를 갖는 청색광을 차단할 수 있다. 이때, 청색광 컷팅 필터(322)의 투과율은 450nm의 파장에서 5% 이하, 535nm에서 80% 이상 및 650nm에서 90% 이상일 수 있다.
청색광 컷팅 필터(322)는 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물을 단일층에 포함할 수 있고, 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물이 반복적으로 적층된 복수층으로 형성될 수 있다. 청색광 컷팅 필터(322)가 복수층으로 형성될 경우 3층~ 20층으로 적층될 수 있다.
청색광 컷팅 필터(322)의 총 두께는 1~ 10㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1~ 3㎛일 수 있다. 이는 청색광 컷팅 필터(322)가 1㎛ 미만일 경우 백라이트 어셈블리(backlight assembly)로부터 발생되는 청색광의 차단 효과가 미비할 수 있으며, 10㎛ 초과인 경우 두께가 너무 두꺼워져 광 투과율 저하가 발생할 수 있기 때문이다.
청색광 컷팅 필터(322)의 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물로서 SiOx 및 SiNx을 포함할 수 있고, 청색광 컷팅 필터(322)이 복수층으로 형성될 경우의 최상부층 및 최하부층은 SiOx일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 청색광을 차단하기 위한 어떠한 물질도 가능할 수 있는데, 예를 들어 BiO2, ZnO, Ce2O3 중 어느 하나의 물질과 CaCO3, ZrO2, TiO2, Ar2O3 중 어느 하나의 물질이 혼합되어 이루어질 수 있다.
다음으로, 제1 절연 기판(310) 및 청색광 컷팅 필터(322) 위에 제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B)이 위치한다.
여기서 제1 색변환 매개층(340R)은 적색변환 매개층일 수 있고, 제2 색변환 매개층(340G)은 녹색변환 매개층일 수 있고, 제3 색변환 매개층(340B)은 청색변환 매개층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 색변환 매개층(340R)은 백라이트 어셈블리로부터 공급되는 청색광을 적색으로 변환할 수 있다. 제1 색변환 매개층(340R)은 적색 형광체를 포함할 수 있으며, 적색 형광체는 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), CaMoO4, Eu2Si5N8 중 적어도 하나의 물질일 수 있다.
제2 색변환 매개층(340G)은 백라이트 어셈블리로부터 공급되는 청색광을 녹색으로 변환할 수 있다. 제2 색변환 매개층(340G)은 녹색 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 녹색 형광체는 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, BAM, 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1 - xBax)Si2O2N2 중 적어도 하나의 물질일 수 있고, 상기 x는 0 내지 1 사이의 임의의 수일 수 있다.
또한, 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G)은 색을 변환하는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함할 수 있다. 퀀텀닷(Quantum Dot)은 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀닷이 다른 퀀텀닷을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀닷은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 퀀텀닷을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 퀀텀닷의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
제3 색변환 매개층(340B)은 투명 폴리머로 이루어질 수 있으며, 백라이트 어셈블리로부터 공급되는 청색광이 그대로 투과하여 청색을 나타낸다. 청색을 출광하는 영역에 해당하는 제3 색변환 매개층(340B)은 별도의 형광체 또는 퀀텀닷 없이 입사된 청색을 출광하는 물질을 포함할 수 있다.
제3 색변환 매개층(340B)은 감광성 수지 등의 폴리머 및 TiO2 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B) 사이에는 제1 차광 부재(372)가 위치할 수 있다.
제1 차광 부재(372)는 제1 색변환 매개층(340R), 제2 색변환 매개층(340G) 및 제3 색변환 매개층(340B)이 배치되는 영역을 구획하며, 제1 색변환 매개층(340R), 제2 색변환 매개층(340G) 및 제3 색변환 매개층(340B)은 제1 차광 부재(372) 사이에 위치한다. 제1 차광 부재(372)는 인접한 색변환 매개층(340R, 304G, 340B) 사이에서 발생하는 혼색을 방지하는 역할을 한다.
여기서, 본 실시예에 따른 색변환 패널의 제1 차광 부재(372) 하부에는 청색광 컷팅 필터(322)가 형성되지 않는다.
이는, 청색광 컷팅 필터(322)는 외광 반사율이 높기 때문에, 제1 차광 부재(372)가 위치하는 영역에서는 청색광 컷팅 필터(322)가 형성되지 않도록 하여 제1 차광 부재(372)가 위치한 영역에서의 외광 반사율을 감소 시킬 수 있기 때문이다.
다음으로, 밴드 패스 필터(350)는 제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B) 위에 위치한다. 밴드 패스 필터(350)는 제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B)과 중첩하며 색변환 매개층(340R, 340G, 340B) 사이에서 드러난 차광 부재(372) 위에도 위치한다.
즉, 밴드 패스 필터(350)는 제1 절연 기판(310) 전면에 위치한다.
밴드 패스 필터(350)는 백라이트 어셈블리에서 다방향으로 발산되는 광을 정면으로 반사시켜 광 효율 및 색재현율을 개선시킬 수 있다.
밴드 패스 필터(350)는 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물을 단일층에 포함할 수 있고, 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물이 반복적으로 적층된 복수층으로 형성될 수 있다. 밴드 패스 필터(350)가 복수층으로 형성될 경우 20층~ 40층으로 적층될 수 있다.
밴드 패스 필터(350)의 총 두께는 1~ 10㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1~ 3㎛일 수 있다. 이는 밴드 패스 필터(350)가 1㎛ 미만일 경우 광 효율 및 색재현율 개선 효과가 미비할 수 있으며, 10㎛ 초과인 경우 두께가 너무 두꺼워져 광 투과율 저하가 발생할 수 있기 때문이다.
밴드 패스 필터(350)의 고굴절률 및 저굴절률을 가지는 무기물로서 SiOx 및 SiNx을 포함할 수 있고, 밴드 패스 필터(350)이 복수층으로 형성될 경우의 최상부층 및 최하부층은 SiNx일 수 있다.
이하에서는 앞서 설명한 도 1과 함께 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해서 개략적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2을 참조하여 간략하게 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 색변환 패널(30), 표시 패널(10) 및 라이트 어셈블리(500)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 색변환 패널(30)은 전술한 도 1의 실시예에 따른 색변환 패널(30)과 동일한바, 중복되는 설명은 생략한다.
색변환 패널(30)의 배면에 위치하는 표시 패널(10)은 영상을 나타내는 액정 패널(50) 및 액정 패널(50)의 양 면에 위치하는 편광판(12, 22)을 포함할 수 있다. 즉, 액정 패널(50)의 양면에 백라이트 어셈블리(500)에서 입사되는 빛을 편광시키기 위한 제1 편광판(12) 및 제2 편광판(22)이 위치한다. 제1 편광판(12)은 백라이트 어셈블리(500)와 마주할 수 있으며, 제2 편광판(22)은 색변환 패널(30)과 마주하거나 접촉할 수 있다.
백라이트 어셈블리(500)는 제1 편광판(12) 배면에 위치하며 광을 발생하는 광원 및 광을 수신하고 수신된 광을 표시 패널(10) 및 색변환 패널(30) 방향으로 가이드하는 도광판(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
일례로써, 백라이트 어셈블리(500)는 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함할 수 있으며, 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드 또는 UV 광원일 수 있다. 본 발명에 일 실시예에 따른 광원은 도광판의 적어도 하나의 측면에 배치되는 에지형 백라이트 어셈블리이거나, 백라이트 어셈블리(500)의 광원이 도광판(미도시)의 하부에 위치하는 직하형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 광원의 위치는 다양하게 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 4를 참고하여 전술한 표시 패널(10)의 일 실시예인 액정 표시 장치 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 색변환 패널(30)은 전술한 도 1의 실시예에 따른 색변환 패널(30)과 동일한바, 중복되는 설명은 생략한다.
색변환 패널(30)의 배면에 위치하는 액정 패널(50)은 영상을 나타내기 위해 박막 트랜지스터 및 제2 절연 기판(110)를 포함하는 하부 표시판(100), 하부 표시판(100)과 마주하며 제3 절연 기판(210)을 포함하는 상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 개재된 액정층(3)을 포함한다.
액정 패널(50)의 양면에는 각각 제1 내지 제2 편광판(12, 22)이 위치하며, 이 때 편광판(12, 22)은 코팅형 편광판, 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer) 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 편광판(12, 22)은 필름 형태, 도포 형태, 부착 형태 등 다양한 방법으로 상부 표시판(200)의 일면에 위치할 수 있다.
하부 표시판(100)이 포함하는 제2 절연 기판(110)의 위에는 다수의 화소 전극(191)이 매트릭스 형태로 위치한다.
제2 절연 기판(110) 위에는 행 방향으로 연장되며 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 위치하는 게이트 절연막(140), 게이트 절연막(140) 위에 위치하는 반도체층(154), 반도체층(154) 위에 위치하며 열 방향으로 연장되며 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175), 및 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 위치하는 보호막(180) 및 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되는 화소 전극(191)이 위치한다.
게이트 전극(124) 위에 위치하는 반도체층(154)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)에 의해 노출된 영역에서 채널층을 형성하며, 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 형성한다.
제2 절연 기판(110)과 마주하며 이격된 제3 절연 기판(210) 위에는 제2 차광 부재(220)가 위치한다. 제2 차광 부재(220) 위에는 평평한 면을 제공하는 평탄막(250)이 위치할 수 있으며, 이 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 발명의 실시예에 따라 평탄막(250)은 생략될 수 있다. 공통 전극(270)은 하부 표시판(100)에 형성될 수도 있다.
공통 전압을 인가받는 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 전계를 형성하여, 액정층(3)에 위치하는 액정 분자(31)들을 배열시킨다.
액정층(3)은 다수의 액정 분자(31)들을 포함하고, 액정 분자(31)들은 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 액정 분자들의 배열에 따라 백라이트 어셈블리(500)로부터 수신된 광의 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
색변환 패널(30)은 색변환 패널(30)의 밴드 패스 필터(350)가 표시 패널(10)의 제3 절연 기판(210)과 마주하며 배치된다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널 위에 위치하는 색변환 패널을 통해 출광율 및 색재현성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참고하여 전술한 표시 패널(10)의 일 실시예인 액정 표시 장치 대해서 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5 내지 도 6에 도시된 색변환 패널(30)은 전술한 도 1의 실시예에 따른 색변환 패널(30)과 동일한바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(10), 색변환 패널(30) 및 백라이트 어셈블리(500)를 포함한다. 백라이트 어셈블리(500) 위에 표시 패널(10)이 위치하고, 표시 패널(10) 위에 색변환 패널(30)이 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(10)은 액정 패널(50) 및 액정 패널(50)의 양면에 위치하는 제1 및 제2 편광판(12, 22)을 포함할 수 있다. 이때 편광판(12, 22)은 코팅형 편광판, 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer) 중 하나 이상이 사용될 수 있으며, 이러한 편광판(12, 22)은 필름 형태, 도포 형태, 부착 형태 등 다양한 방법으로 액정 패널(50)의 양면에 위치할 수 있다.
액정 패널(50)은 제2 절연 기판(110) 위에 위치하는 복수의 게이트선(121), 복수의 감압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체를 포함한다.
게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트 도전체는 게이트선(121)으로부터 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 더 포함하고, 감압 게이트선(123)으로부터 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 더 포함한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다. 이때, 제1, 제2, 및 제3 게이트 전극(124h, 124l, 124c)의 돌출 형태는 변경이 가능하다.
유지 전극선(131)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 위 아래로 돌출한 유지 전극(129), 게이트선(121)과 실질적으로 수직하게 아래로 뻗은 한 쌍의 세로부(134) 및 한 쌍의 세로부(134)의 끝을 서로 연결하는 가로부(127)를 포함한다. 가로부(127)는 아래로 확장된 용량 전극(137)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 123, 124h, 124l, 124c, 131) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154h), 제2 반도체층(154l), 및 제3 반도체층(154c)이 위치한다. 제1 반도체층(154h)은 제1 게이트 전극(124h) 위에 위치할 수 있고, 제2 반도체층(154l)은 제2 게이트 전극(124l) 위에 위치할 수 있으며, 제3 반도체층(154c)은 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치할 수 있다. 제1 반도체층(154h)과 제2 반도체층(154l)은 서로 연결될 수 있고, 제2 반도체층(154l)과 제3 반도체층(154c)도 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 반도체층(154h)은 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 위치할 수도 있다. 제1 내지 제3 반도체층(154h, 154l, 154c)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154h, 154l, 154c) 위에는 각각 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(도시하지 않음)가 더 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154h, 154l, 154c) 위에는 데이터선(data line)(171), 제1 소스 전극(173h), 제2 소스 전극(173l), 제3 소스 전극(173c), 제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l), 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 향하여 뻗으며 서로 연결되어 있는 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어 'U'자 형태로 굽은 제3 소스 전극(173c)을 이룬다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 용량 전극(137)과 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1 게이트 전극(124h), 제1 소스 전극(173h), 및 제1 드레인 전극(175h)은 제1 반도체층(154h)과 함께 제1 박막 트랜지스터(Qh)를 형성하고, 제2 게이트 전극(124l), 제2 소스 전극(173l), 및 제2 드레인 전극(175l)은 제2 반도체층(154l)과 함께 제2 박막 트랜지스터(Ql)를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체층(154c)과 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성한다.
제1 반도체층(154h), 제2 반도체층(154l), 및 제3 반도체층(154c)은 서로 연결되어 선형으로 이루어질 수 있으며, 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 173h, 173l, 173c, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있다.
제1 반도체층(154h)에는 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이에서 제1 소스 전극(173h) 및 제1 드레인 전극(175h)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있고, 제2 반도체층(154l)에는 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이에서 제2 소스 전극(173l) 및 제2 드레인 전극(175l)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있으며, 제3 반도체층(154c)에는 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이에서 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 173h, 173l, 173c, 175h, 175l, 175c) 및 각 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 각 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이로 노출되어 있는 반도체층(154h, 154l, 154c) 위에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(180) 위에는 제2 차광 부재(220)가 위치한다. 제2 차광 부재(220)는 화소 영역(PX)의 경계부와 박막 트랜지스터 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다.
제2 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(240)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 물질로 이루어진 차광 부재(220)를 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제1 절연층(240), 제2 차광 부재(220), 보호막(180)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분과 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 제1 접촉 구멍(185h) 및 복수의 제2 접촉 구멍(185l)이 형성되어 있다.
제1 절연층(240) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(191)은 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 중심으로 화소 영역(PX)의 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다. 즉, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 액정 주입구 영역(V1)를 사이에 두고 분리되어 있으며, 제1 부화소 전극(191h)은 제1 부화소 영역(PXa)에 위치하고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 부화소 영역(PXb)에 위치한다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 제1 접촉 구멍(185h) 및 제2 접촉 구멍(185l)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(Qh) 및 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 온 상태일 때 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각은 가로 줄기부(193h, 193l), 가로 줄기부(193h, 193l)와 교차하는 세로 줄기부(192h, 192l)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 복수의 미세 가지부(194h, 194l), 부화소 전극(191h, 191l)의 가장자리 변에서 아래 또는 위로 돌출된 돌출부(197h, 197l)를 포함한다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193h, 193l)와 세로 줄기부(192h, 192l)에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(194h, 194l)는 가로 줄기부(193h, 193l) 및 세로 줄기부(192h, 192l)로부터 비스듬하게 뻗어 있으며 그 뻗는 방향은 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193h, 193l)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룰 수 있다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194h, 194l)가 뻗어 있는 방향은 서로 직교할 수 있다.
지금까지 설명한 화소 영역의 배치 형태, 박막 트랜지스터의 구조 및 화소 전극의 형상은 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 변형이 가능하다. 또한 상기에서 설명한 보호층 및 절연층은 이에 제한되지 않고 생략 또는 추가될 수 있다.
이어, 화소 전극(191)으로부터 일정한 거리를 가지고 이격되도록 공통 전극(270)이 위치한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 미세 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 미세 공간(305)의 폭과 넓이는 표시 장치의 크기 및 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
공통 전극(270)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 공통 전극(270)에는 일정한 전압이 인가될 수 있고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성될 수 있다.
또한, 화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 위치한다. 제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 아래에는 제2 배향막(21)이 위치한다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 화소 영역(PX)의 가장자리에서 서로 연결될 수 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 미세 공간(305) 내에는 액정 분자(31)들로 이루어진 액정층이 위치한다. 액정 분자(31)들은 음의 유전율 이방성 또는 양의 유전율 이방성을 가지며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 제2 절연 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 미세 공간(305) 내에 위치한 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
공통 전극(270) 위에는 지붕층(370)이 위치한다. 지붕층(370)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(370)의 아래에는 미세 공간(305)이 형성되어 있고, 지붕층(370)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지할 수 있다. 즉, 지붕층(370)은 화소 전극(191)과 미세 공간(305)을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있다.
지붕층(370)은 화소 행을 따라 각 화소 영역(PX) 및 격벽부(V2)에 형성되며, 액정 주입구 형성 영역(V1)에는 형성되지 않는다. 즉, 지붕층(370)은 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb) 사이에는 형성되지 않는다. 각 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)에서는 각 지붕층(370)의 아래에 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 격벽부(V2)에서는 지붕층(370)의 아래에 미세 공간(305)이 형성되지 않으며, 지붕층(370)은 아래로 돌출되어 격벽부(V2)를 형성하고, 이러한 격벽부(V2)는 서로 이웃하는 미세 공간을 구획할 수 있다. 따라서, 격벽부(V2)에 위치하는 지붕층(370)의 두께가 각 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 부화소 영역(PXb)에 위치하는 지붕층(370)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 미세 공간(305)의 상부면 및 양측면은 지붕층(370)에 의해 덮여 있는 형태로 이루어지게 된다.
공통 전극(270) 및 지붕층(370)에는 미세 공간(305)의 일부를 노출시키는 입구부(307)가 형성되어 있다. 입구부(307)는 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)의 가장자리에 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 즉, 입구부(307)는 제1 부화소 영역(PXa)의 하측 변, 제2 부화소 영역(PXb)의 상측 변에 대응하여 미세 공간(305)의 측면을 노출시키도록 형성될 수 있다. 입구부(307)에 의해 미세 공간(305)이 노출되어 있으므로, 입구부(307)를 통해 미세 공간(305) 내부로 배향액 또는 액정 물질 등을 주입할 수 있다.
지붕층(370) 위에는 덮개층(390)이 위치할 수 있다. 덮개층(390)은 액정 물질 및 배향 물질이 주입되는 액정 주입구 형성 영역(V1)에 형성되는 입구부(307)를 덮도록 형성된다. 즉, 덮개층(390)은 미세 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(31)가 외부로 나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉할 수 있다. 덮개층(390)은 액정 분자(31)과 접촉하게 되므로, 액정 분자(31)과 반응하지 않는 물질로 형성할 수 있다.
덮개층(390)은 이중막, 삼중막 등과 같이 다중막으로 이루어질 수도 있다. 이중막은 서로 다른 물질로 이루어진 두 개의 층으로 이루어져 있다. 삼중막은 세 개의 층으로 이루어지고, 서로 인접하는 층의 물질이 서로 다르다. 예를 들면, 덮개층(390)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
색변환 패널(30)은 색변환 패널(30)의 밴드 패스 필터(350)가 표시 패널(10)의 덮개층(390)과 마주하며 배치된다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 출광율이 향상되고 색재현성이 향상되어 우수한 표시 품질을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 8을 참고하여 전술한 표시 패널(10)의 일 실시예인 유기 발광 표시 장치 대해서 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 복수의 화소에 대한 평면도이고, 도 8은 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 내지 도 8에 도시된 색변환 패널(30)은 전술한 도 1의 실시예에 따른 색변환 패널(30)과 동일한바, 중복되는 설명은 생략한다
도 7 및 도 8을 참고하면, 제2 절연 기판(110) 위에 제1 게이트 전극(control electrode)(124a)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 제2 게이트 전극(124b)을 포함하는 복수의 게이트 도전체(gate conductor)가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다.
제1 게이트 전극(124a)은 게이트선(121)으로부터 위로 뻗어 있으며, 제2 게이트 전극(124b)은 게이트선(121)과 분리되어 있으며, 아래 방향으로 뻗다가 오른 쪽으로 잠시 방향을 바꾸었다가 위로 길게 뻗은 유지 전극(storage electrode)(127)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 124a, 124b)는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체(121, 124a, 124b) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)는 각각 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b) 위에 위치한다.
제1 및 제2 반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 구동 전압선(172)과 복수의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b)을 포함하는 복수의 데이터 도전체(data conductor)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124a)을 향하여 뻗은 복수의 제1 소스 전극(source electrode)(173a)을 포함한다.
구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 구동 전압선(172)은 제2 게이트 전극(124b)을 향하여 뻗은 복수의 제2 소스 전극(173b)을 포함한다. 구동 전압선(172)은 유지 전극(127)과 중첩하며, 서로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)과도 분리되어 있다. 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a)을 중심으로 서로 마주하고, 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b)을 중심으로 서로 마주한다.
데이터 도전체(171, 172, 173a, 173b, 175a, 175b)는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
반도체(154a, 154b)에는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이에서 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 172, 173a, 173b, 175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물, 유기 절연물, 저유전율 절연물 따위로 만들어진다.
보호막(180)에는 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185a, 185b)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 제2 게이트 전극(124b)을 드러내는 접촉 구멍(184)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 연결 부재(connecting member)(85)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 드레인 전극(175b)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 연결 부재(85)는 접촉 구멍(184, 185a)을 통하여 제2 게이트 전극(124b) 및 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있다.
보호막(180) 위에는 격벽(partition)(361)이 형성되어 있다. 격벽(361)은 화소 전극(191) 가장자리 주변을 둑(bank)처럼 둘러싸서 개구부(opening)(365)를 정의하며 유기 절연물 또는 무기 절연물로 만들어진다. 격벽(361)은 또한 검정색 안료를 포함하는 감광제로 만들어질 수 있는데, 이 경우 격벽(361)은 차광 부재의 역할을 할 수 있다.
격벽(361)이 정의하는 화소 전극(191) 위의 개구부(365) 내에는 유기 발광 부재(organic light emitting member)(370)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 부재(470)는 청색의 빛을 내는 유기 물질만으로 만들어진다.
일반적인 유기 발광 표시 장치의 경우 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 모두 포함하지만, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 경우 유기 발광 표시 장치 상부면에 색변환 패널(30)이 위치하여 적색, 녹색, 청색의 각 색을 표현할 수 있기 때문에 청색의 빛을 내는 유기 물질만을 포함할 수 있다.
유기 발광 부재(470)는 빛을 내는 발광층(emitting layer)(도시하지 않음) 외에 발광층의 발광 효율을 향상하기 위한 부대층(auxiliary layer)(도시하지 않음)을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 부대층에는 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 전자 수송층(electron transport layer)(도시하지 않음) 및 정공 수송층(hole transport layer)(도시하지 않음)과 전자와 정공의 주입을 강화하기 위한 전자 주입층(electron injecting layer)(도시하지 않음) 및 정공 주입층(hole injecting layer)(도시하지 않음) 등이 있다.
유기 발광 부재(470) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받으며, 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄, 은 등을 포함하는 반사성 금속 또는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어진다.
이러한 유기 발광 표시 장치에서, 게이트선(121)에 연결되어 있는 제1 게이트 전극(124a), 데이터선(171)에 연결되어 있는 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 스위칭 박막 트랜지스터(switching TFT)(Qs)를 이루며, 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 제1 반도체(154a)에 형성된다. 제1 드레인 전극(175a)에 연결되어 있는 제2 게이트 전극(124b), 구동 전압선(172)에 연결되어 있는 제2 소스 전극(173b) 및 화소 전극(191)에 연결되어 있는 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 구동 박막 트랜지스터(driving TFT)(Qd)를 이루며, 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 반도체(154b)에 형성된다. 화소 전극(191), 유기 발광 부재(470) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드를 이루며, 화소 전극(191)이 애노드(anode), 공통 전극(270)이 캐소드(cathode)가 되거나 반대로 화소 전극(191)이 캐소드, 공통 전극(270)이 애노드가 된다. 서로 중첩하는 유지 전극(127)과 구동 전압선(172)은 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 이룬다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 제2 절연 기판(110)의 위쪽 또는 아래쪽으로 빛을 내보내어 영상을 표시할 수 있다.
색변환 패널(30)은 색변환 패널(30)의 밴드 패스 필터(350)가 표시 패널(10)의 공통 전극(270)과 마주하며 배치된다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 출광율이 향상되고 색재현성이 향상되어 우수한 표시 품질을 제공할 수 있다.
그러면, 이하에서는 도 9 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법을 살펴본다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.
먼저 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 절연 기판(310) 위에 제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B)을 구획하는 제1 차광 부재(372)를 제1 마스크를 사용하여 형성한다.
다음, 청색광 컷팅 물질층(322)을 전면적으로 도포한 후, 제2 마스크를 사용하여 제1 절연 기판(310) 위에 위치하는 청색광 컷팅 필터(322)를 형성한다.
제1 차광 부재(372)를 먼저 형성한 후, 제1 차광 부재(372) 사이 영역에만 청색광 컷팅 필터(322)를 형성한다. 즉, 청색광 컷팅 필터(322)를 먼저 형성한 후 제1 차광 부재(372)를 형성하는 경우와는 다르게, 본 실시예에 따른 제조 방법에 따르면 제1 차광 부재(372) 하부에는 청색광 컷팅 필터(322)가 형성되지 않는다.
청색광 컷팅 필터(322)는 외광 반사율이 높은데, 제1 차광 부재(372)가 위치하는 영역에서는 청색광 컷팅 필터(322)가 형성되지 않도록 하여 제1 차광 부재(372)가 위치한 영역에서의 외광 반사율을 감소 시킬 수 있다.
이 때, 청색광 컷팅 필터(322)는 이후 형성될 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G)에 대응되는 위치에만 형성하며, 제3 색변환 매개층(340B)과 대응되는 위치에는 형성하지 않는다.
이후 도 10에 도시된 바와 같이, 제3 마스크를 사용하여 청색광 컷팅 필터(322)가 형성되지 않은 위치에 제3 색변환 매개층(340B)을 형성하고, 제4 및 제5 마스크를 사용하여 서로 이격된 청색광 컷팅 필터(322) 위에 위치하는 제1 색변환 매개층(340R) 및 제2 색변환 매개층(340G)을 각각 순차적으로 형성한다.
제1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B)의 형성 순서는 다양하게 변형 가능하다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 절연 기판(310), 제1 차광 부재(372) 및 제 1 내지 제3 색변환 매개층(340R, 340G, 340B) 위에 밴드 패스 필터(350)를 전면적으로 형성하여 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널(30)을 완성할 수 있다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법은 5매 마스크를 사용하여 색변환 패널을 제조하는바, 제조 공정을 단순화할 수 있어 색변환 패널의 제조 비용 및 제조 시간을 절감할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 색변환 패널의 혼색을 방지할 수 있고, 이에 따라 색순도가 개선될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법에 따르면, 색변환 패널의 제조 공정을 단순화하여 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 표시 패널 12, 22: 편광판
30: 색변환 패널 310: 제1 절연 기판
11: 제1 배향막 21: 제2 배향막
110: 제2 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
140: 게이트 절연막 171: 데이터선
191: 화소 전극 220: 제2 차광 부재
390: 덮개막 270: 공통 전극
300: 희생층 305: 미세 공간 307: 입구부 31: 액정 분자
10: 표시 패널 30: 색 변환 패널
372: 제1 차광 부재 310: 제1 절연 기판
210: 제3 절연 기판 470: 유기 발광 부재
340R, 340G, 340B: 색 변환 매개층

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 상에 위치하며 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층,
    상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층 중 서로 이웃하는 색변환 매개층 사이에 위치하는 차광 부재,
    상기 제1 절연 기판 및 상기 색변환 매개층 사이에 위치하며, 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩되는 청색광 컷팅 필터, 및
    상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환 매개층 및 상기 차광 부재 위에 위치하는 밴드 패스 필터를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는 20 내지 40층이 적층된 복수층이며, 상기 밴드 패스 필터의 최상부층 및 최하부층은 SiNx를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는 상기 제 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층, 그리고 상기 차광 부재와 접촉하는 색변환 패널.
  2. 제1 항에서,
    상기 밴드 패스 필터는 서로 상이한 굴절률을 가지는 적어도 두 종류 이상의 무기물을 포함하는 단일층 또는 상기 두 종류 이상의 무기물이 적층된 복수층인 색변환 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 무기물은 SiOx 및 SiNx을 포함하는 색변환 패널.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 청색광 컷팅 필터 및 상기 밴드 패스 필터 각각의 두께는 1 내지 10㎛인 색변환 패널.
  7. 표시 패널, 및
    상기 표시 패널 위에 위치하는 색변환 패널을 포함하고,
    상기 색변환 패널은,
    상기 표시 패널 위에 위치하는 밴드 패스 필터,
    상기 밴드 패스 필터 위에 위치하는 서로 다른 색의 광을 방출하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층,
    상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층 중 서로 이웃하는 색변환 매개층 사이에 위치하는 차광 부재,
    상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환, 및 상기 차광 부재 위에 위치하는 제1 절연 기판, 및
    상기 색변환 매개층 및 상기 제1 절연 기판 사이에 위치하며, 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩되는 청색광 컷팅 필터를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는 20 내지 40층이 적층된 복수층이며, 상기 밴드 패스 필터의 최상부층 및 최하부층은 SiNx를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는 상기 제 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층, 그리고 상기 차광 부재와 접촉하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 밴드 패스 필터는 SiOx 및 SiNx가 적층된 복수층인 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에서,
    상기 표시 패널은,
    제2 절연 기판 상에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극을 포함하는 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에서,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 유기 발광 부재, 및
    상기 유기 발광 부재 위에 형성된 공통 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제1 절연 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계,
    상기 제1 절연 기판 위에 청색광 컷팅 필터를 형성하는 단계,
    상기 차광 부재 사이에 위치하는 제1 색변환 매개층, 제2 색변환 매개층 및 제3 색변환 매개층을 순차적으로 형성하는 단계, 및
    상기 제1 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층, 상기 제3 색변환 매개층 및 상기 차광 부재를 포함하는 상기 제1 절연 기판 전면에 밴드 패스 필터를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 청색광 컷팅 필터는 상기 제1 색변환 매개층 및 상기 제2 색변환 매개층과 중첩하고,
    상기 밴드 패스 필터는 20 내지 40층이 적층된 복수층이며, 상기 밴드 패스 필터의 최상부층 및 최하부층은 SiNx를 포함하고,
    상기 밴드 패스 필터는 상기 제 색변환 매개층, 상기 제2 색변환 매개층 및 상기 제3 색변환 매개층, 그리고 상기 차광 부재와 접촉하는 색변환 패널의 제조 방법.
  16. 제15 항에서,
    상기 밴드 패스 필터는 서로 상이한 굴절율을 가지는 적어도 두 종류 이상의 무기물을 포함하는 단일층 또는 상기 두 종류 이상의 무기물이 적층된 복수층으로 형성하는 색변환 패널의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 무기물은 SiOx 및 SiNx을 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제15항에서,
    상기 청색광 컷팅 필터 및 상기 밴드 패스 필터 각각의 두께는 1 내지 10㎛으로 형성하는 색변환 패널의 제조 방법.
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