KR102481379B1 - 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고해상도에 적용이 가능한 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 위하여, 각각이 일 방향으로 연장된 기둥 형상을 가지며, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계; 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계; 스태킹한 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 캐인(cane) 속에 삽입하여 프리폼(preform)을 형성하는 단계; 상기 캐인(cane) 속에 삽입된 상기 프리폼에 열을 가해 상기 프리폼을 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재를 형성하는 단계; 및 상기 스틱 부재를 슬라이싱하는 단계;를 포함하는, 컬러필터 기판의 제조방법을 제공한다.

Description

컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법{Method of manufacturing a color filter substrate and manufacturing method display apparatus using the same}
본 발명은 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고해상도에 적용이 가능한 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Device, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 최근에는 소형의 핸드 헬드 전자 디바이스부터 대형 표시장치까지 전자 디바이스의 광범위한 분야에서 발광소자(LED)를 활용하는 등 발광소자의 사용 영역이 점차 넓어지고 있다.
이러한 발광 다이오드가 적용되는 디스플레이 장치에는 컬러 구현을 용이하게 할 수 있도록 컬러필터 기판이 구비된다. 이러한 컬러필터 기판은 박막 기판 상에 포토-리소그라피(photo-lithography) 등을 이용해 제조할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에는, 포토-리소그라피 기법은 여러 단계의 패터닝 과정을 거치기 때문에 제조 시간이 길고, 공정 단계가 복잡하여, 고해상도에 적용하기에 적합하지 않다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 각각이 일 방향으로 연장된 기둥 형상을 가지며, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계; 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계; 스태킹한 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 캐인(cane) 속에 삽입하여 프리폼(preform)을 형성하는 단계; 상기 캐인(cane) 속에 삽입된 상기 프리폼에 열을 가해 상기 프리폼을 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재를 형성하는 단계; 및 상기 스틱 부재를 슬라이싱하는 단계;를 포함하는, 컬러필터 기판의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 글라스재로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 플라스틱재로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캐인(cane)은 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들과 동일 물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들 각각은 중앙에 제1 색을 갖는 제1 코어 및 상기 제1 코어를 둘러싸는 제1 차광부를 포함하고, 상기 제2 부재들 각각은 중앙에 제2 색을 갖는 제2 코어 및 상기 제2 코어를 둘러싸는 제2 차광부를 포함하며, 상기 제3 부재들 각각은 중앙에 제3 색을 갖는 제3 코어 및 상기 제3 코어를 둘러싸는 제3 차광부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 색은 적색, 상기 제2 색은 녹색, 상기 제3 색은 청색일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 형성하는 단계는, 각각의 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 드로잉 공정을 통해 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 규칙적으로 배열될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 각각의 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 프리폼은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 캐인은 상기 프리폼의 형상에 대응하여 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들과 상기 캐인은 동일한 열 팽창률을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 스틱 부재를 형성하는 단계는, 상기 프리폼을 일 방향으로 인장시켜 상기 프리폼의 단면을 일정하게 축소시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 컬러필터 기판은 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 전술한 제조방법으로 컬러필터 기판을 제조하는 단계; 디스플레이 영역과 상기 디스플레이 영역의 외곽의 주변 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 상기 디스플레이 영역 상에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및 상기 디스플레이부를 사이에 두고 상기 기판과 대향하도록 상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계;를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계는, 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부 사이에 투명 접착층을 개재하여 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계는, 상기 주변 영역 상에 실링 부재를 형성하여 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 컬러필터 기판은 복수개의 적색 컬러필터들, 복수개의 녹색 컬러필터들 및 복수개의 청색 컬러필터들을 구비하고, 상기 적색 컬러필터들은 상기 제1 코어들과 동일물질로 형성되고, 상기 녹색 컬러필터들은 상기 제2 코어들과 동일물질로 형성되며, 상기 청색 컬러필터들은 상기 제3 코어들과 동일물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 디스플레이부는 복수개의 제1 픽셀들, 복수개의 제2 픽셀들 및 복수개의 제3 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 픽셀들은 각각 상기 적색 컬러필터들에 대응하고, 상기 제2 픽셀들은 각각 상기 녹색 컬러필터들에 대응하며, 상기 제3 픽셀들은 각각 상기 청색 컬러필터들에 대응할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 복수개의 적색 컬러필터들, 복수개의 녹색 컬러필터들 및 복수개의 청색 컬러필터들 사이에 각각 블랙 매트릭스가 형성되고, 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광막과 동일 물질로 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고해상도에 적용이 가능한 컬러필터 기판의 제조방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 컬러필터 기판의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 관한 제조 과정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 컬러필터 기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 컬러필터 기판을 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리폼을 도시한 개념도이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
한편, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 컬러필터 기판의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 컬러필터 기판의 제조방법은 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계(S10), 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계(S20), 프리폼을 형성하는 단계(S30), 스틱 부재를 형성하는 단계(S40) 및 스틱 부재를 슬라이싱(slicing)를 형성하는 단계(S50)를 포함한다.
먼저 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계(S10)를 거칠 수 있다. 이때 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들 각각을 기둥 형상으로 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들 각각은 장변과 단변을 갖고, 일 방향으로 연장되어 형성된 기둥 형상을 가질 수 있다.
복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들의 단면은 실시예에 따라 다양하게 형성될 수 있는데, 예컨대 원형, 타원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들은 각각 원기둥, 타원기둥 또는 다각형기둥으로 형성될 수 있다. 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들이 모두 같은 형태로 형성될 수도 있고, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 또는 복수개의 제3 부재들은 각각 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
이러한 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들은 각각이 픽셀에 대응하는 컬러필터 패턴으로 이해될 수 있다. 따라서 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들의 단면 형상은 디스플레이부에 있어서 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들이 각각 대응하는 픽셀들의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들은 예컨대, 유리와 같은 글라스재로 형성될 수도 있고, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 플라스틱재로 형성될 수도 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 소재로 구성될 수 있다. 이러한 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들은 광을 투과할 수 있는 투명 또는 반투명한 재질로 형성될 수 있다.
복수개의 제1 부재들은 각각 중앙부에 형성된 제1 코어 및 제1 코어를 둘러싸는 제1 차광부를 포함할 수 있다. 마찬가지로 복수개의 제2 부재들은 각각 중앙부에 형성된 제2 코어 및 제2 코어를 둘러싸는 제2 차광부를 포함할 수 있으며, 복수개의 제3 부재들은 각각 중앙부에 형성된 제3 코어 및 제3 코어를 둘러싸는 제3 차광부를 포함할 수 있다.
제1 코어, 제2 코어 및 제3 코어는 각각 제1 색, 제2 색 및 제3 색을 가질 수 있으며, 예컨대 제1 색은 적색, 제2 색은 녹색, 제3 색은 청색을 의미할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 백색 또는 그 밖에 다양한 색을 가질 수 있다.
제1 차광부, 제2 차광부 및 제3 차광부는 각각 제1 코어, 제2 코어 및 제3 코어를 감싸도록 형성될 수 있다. 제1 차광부, 제2 차광부 및 제3 차광부는 예컨대 흑색의 물질로서, 블랙 매트릭스와 같이 기능할 수 있다. 이러한 제1 차광부, 제2 차광부 및 제3 차광부는 상기 제1 코어, 제2 코어 및 제3 코어를 형성하는 물질과 동일한 물질 형성될 수 있다.
이와 같이 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들 역시, 후술할 드로잉(drawing) 공법을 사용하여 형성할 수 있다. 이는 도 5a 및 도 5b의 설명에서 자세히 후술한다.
이어서, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계(S20)를 거칠 수 있다. 스태킹한 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들은 하나의 다발을 형성하며, 규칙적으로 배열될 수 있다. 스태킹하는 형상은 다양하게 구현될 수 있으며, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 한 곳에 모아 규칙적으로 배열하여 형성할 수 있다. 이때 규칙적으로 배열된다고 함은, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들의 배열된 단면이 픽셀들의 정렬 형태를 따라 배열되는 것일 수 있다.
그 후, 스태킹한 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 캐인(cane) 속에 삽입하여 프리폼을 형성하는 단계(S30)을 거칠 수 있다. 프리폼은 드로잉 공정을 거치기 전에 형상을 의미하는 것으로, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 캐인 속에 삽입하여 형성할 수 있다. 이러한 프리폼은 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들이 모여 형성되었기 때문에, 프리폼은 상기 부재들과 같이 기둥 형상을 가질 수 있다. 프리폼의 단면은 또한 상기 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 어떠한 배열로 배치하냐에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 예컨대 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.
캐인은 내부가 비어있는 관(tube)와 같은 형상을 갖는 부재를 의미하며, 빈 공간으로 형성된 내부에 프리폼이 삽입될 수 있다. 캐인은 프리폼을 구성하는 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 따라서 캐인은 예컨대, 유리와 같은 글라스재로 형성될 수도 있고, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 플라스틱재로 형성될 수도 있다.
다른 실시예로, 캐인은 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들 상이한 물질로 형성될 수도 있다. 다만, 이 경우 후술할 드로잉 공정에서, 캐인에 삽입된 프리폼에 열을 가해 캐인과 프리폼이 함께 인장되기 때문에, 캐인과 프리폼은 동일한 열팽창률을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
그 후, 프리폼을 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재를 형성하는 단계(S40)를 거칠 수 있다. 드로잉 공정이란 선재(線材)나 가는 관(管)을 만들기 위한 금속의 변형 가공법으로 인발(引拔)이라고도 하는데, 정해진 굵기의 프리폼을 다이(die)라는 틀을 통해서 늘림으로써 프리폼을 선재로 뽑는 작업을 의미한다.
드로잉 공정을 거친 프리폼을 스틱 부재라고 할 때, 스틱 부재는 연신된 정도에 따라 일 방향으로 길이가 증가할 수 있다. 이때 프리폼에 비해 스틱 부재의 길이는 증가하나 스틱 부재의 단면 형상은 드로잉 공정 전의 프리폼과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 본 실시예는 프리폼을 연신하는 드로잉 공정을 통해, 단면의 형상은 동일하되 비율만 축소된 형태의 단면 형상을 형성할 수 있다. 이와 같이 프리폼을 연신하기 위해서는 프리폼에 열을 가하는 단계를 거쳐야 하는데, 이를 위해 프리폼이 삽입된 캐인을 퍼니스 내부에 위치시킨 후 열을 가할 수 있다.
그 후, 스틱 부재를 슬라이싱(slicing)하는 단계(S50)를 거칠 수 있다. 스틱 부재를 슬라이싱하여 컬러필터 기판을 형성할 수 있다. 이러한 컬러필터 기판은 프리폼의 단면의 형상을 그대로 가질 수 있다. 따라서 컬러필터 기판 역시 프리폼과 같이 원형, 타원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 컬러필터 기판은 복수개의 적색 컬러필터 패턴들, 복수개의 녹색 컬러필터 패턴들 및 복수개의 청색 컬러필터 패턴들을 구비할 수 있다. 복수개의 적색 컬러필터 패턴은 제1 부재들과 동일 물질로 형성되고, 복수개의 녹색 컬러필터 패턴은 제2 부재들과 동일 물질로 형성되며, 복수개의 청색 컬러필터 패턴은 제3 부재들과 동일 물질로 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재의 일부가 적색 컬러필터 패턴을 형성하며, 제2 부재의 일부가 녹색 컬러필터 패턴을 형성하며, 제3 부재의 일부가 청색 컬러필터 패턴을 형성할 수 있다.
스틱 부재를 슬라이싱 하는 단계(S50)후에는, 컬러필터 기판을 디스플레이 장치에 적용하기에 접합하도록 폴리싱 및 기타 가공 공정을 거칠 수 있다. 이와 같이 폴리싱 및 기타 가공 공정을 거친 컬러필터 기판은 최종적으로 각종 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 슬라이싱된 컬러필터 기판은 가공 공정을 통해 다양한 크기와 형상으로 가공될 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 관한 제조 과정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판을 제조하기 위해, 먼저 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)를 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 일 방향으로 연장되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 도 2a에서는 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)가 각각 원기둥 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)의 단면은 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 예컨대 원형, 타원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 단면의 형상에 따라 각각 원기둥, 타원기둥 또는 다각형기둥으로 형성될 수 있다. 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 모두 같은 형태로 형성될 수도 있고, 각각 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
이러한 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 각각이 픽셀에 대응하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)의 단면 형상은 디스플레이부에 있어서 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)가 각각 대응하는 픽셀들의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 예컨대, 유리와 같은 글라스재로 형성될 수도 있고, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 플라스틱재로 형성될 수도 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 소재로 구성될 수 있다. 이러한 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)는 광을 투과할 수 있는 투명 또는 반투명한 재질로 형성될 수 있다.
한편, 제1 부재(110)는 중앙부에 형성된 제1 코어(112) 및 제1 코어(112)를 둘러싸는 제1 차광부(114)를 포함할 수 있다. 마찬가지로 제2 부재(120)는 중앙부에 형성된 제2 코어(122) 및 제2 코어(122)를 둘러싸는 제2 차광부(124)를 포함할 수 있으며, 제3 부재(130)는 중앙부에 형성된 제3 코어(132) 및 제3 코어(132)를 둘러싸는 제3 차광부(134)를 포함할 수 있다.
제1 코어(112), 제2 코어(122) 및 제3 코어(132)는 각각 제1 색, 제2 색 및 제3 색을 가질 수 있으며, 예컨대 제1 색은 적색, 제2 색은 녹색, 제3 색은 청색을 의미할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 백색 또는 그 밖에 다양한 색을 가질 수 있다.
제1 차광부(114), 제2 차광부(124) 및 제3 차광부(134)는 각각 제1 코어(112), 제2 코어(122) 및 제3 코어(132)를 감싸도록 형성될 수 있다. 제1 차광부(114), 제2 차광부(124) 및 제3 차광부(134)는 예컨대 흑색의 물질로서, 블랙 매트릭스와 같이 기능할 수 있다. 이러한 제1 차광부(114), 제2 차광부(124) 및 제3 차광부(134)는 상기 제1 코어(112), 제2 코어(122) 및 제3 코어(132)를 형성하는 물질과 동일한 물질 형성될 수 있다.
이와 같이 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들 역시 드로잉(drawing) 공법을 사용하여 형성할 수 있다. 도 2a에서는 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)가 각각 하나씩만 도시되어 있으나, 본 실시예의 구현을 위해서 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)를 복수 개 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들을 스태킹(stacking)하는 단계를 거칠 수 있다. 스태킹한 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들은 하나의 다발(140)을 형성하며, 규칙적으로 배열될 수 있다. 다발(140)의 형상은 다양하게 구현될 수 있으며, 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들을 한 곳에 모아 규칙적으로 배열하여 형성할 수 있다. 이때 규칙적으로 배열된다고 함은, 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들의 배열된 단면이 픽셀들의 정렬 형태를 따라 배열되는 것일 수 있다.
다발(140)은 도 2b에 도시된 것과 같이 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)가 일 방향(X축 방향)을 따라 각각 배치되고, 제3 부재(130) 상에는 제2 부재(120)가 배치되며, 제2 부재(120) 상에는 제1 부재(110)가 배치된 형태를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니다.
도 2c를 참조하면, 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들의 다발(140)을 캐인(cane)(150) 속에 삽입하여 프리폼(100)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 프리폼(100)은 드로잉 공정을 거치기 전에 형상을 의미하는 것으로, 이러한 프리폼(100)은 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들이 모여 형성되었기 때문에 상기 부재들(110, 120, 130)과 같이 기둥 형상을 가질 수 있다. 프리폼(100)의 단면은 또한 상기 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들을 어떠한 배열로 배치하냐에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 예컨대 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.
캐인(150)은 내부가 비어있는 관(tube)와 같은 형상을 갖는 부재를 의미하며, 빈 공간으로 형성된 내부에 프리폼(100)이 삽입될 수 있다. 캐인(150)은 프리폼(100)을 구성하는 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 따라서 캐인(150)은 예컨대, 유리와 같은 글라스재로 형성될 수도 있고, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 플라스틱재로 형성될 수도 있다.
다른 실시예로, 캐인(150)은 복수개의 제1 부재(110)들, 복수개의 제2 부재(120)들 및 복수개의 제3 부재(130)들 상이한 물질로 형성될 수도 있다. 다만, 이 경우 후술할 드로잉 공정에서, 캐인(150)에 삽입된 프리폼(100)에 열을 가해 캐인(150)과 프리폼(100)이 함께 인장되기 때문에, 캐인(150)과 프리폼(100)은 동일한 열팽창률을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2d를 참조하면, 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재(200)를 형성하는 단계(S40)를 거칠 수 있다. 드로잉 공정이란 선재(線材)나 가는 관(管)을 만들기 위한 가공법으로 인발(引拔)이라고도 하는데, 정해진 굵기의 프리폼(100)을 다이(die)라는 틀을 통해서 늘림으로써 프리폼(100)을 선재로 뽑는 작업을 의미한다.
드로잉 공정을 거친 프리폼(100)을 스틱 부재(200)라고 할 때, 스틱 부재(200)는 연신된 정도에 따라 일 방향(A 방향)으로 길이가 증가할 수 있다. 이때 프리폼(100)에 비해 스틱 부재(200)의 길이는 증가하나 스틱 부재(200)의 단면 형상은 드로잉 공정 전의 프리폼(100)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 본 실시예는 프리폼(100)을 연신하는 드로잉 공정을 통해, 단면의 형상은 동일하되 비율만 축소된 형태의 단면 형상을 형성할 수 있다. 이와 같이 프리폼(100)을 연신하기 위해서는 프리폼(100)에 열(H)을 가하는 단계를 거쳐야 하는데, 이를 위해 프리폼(100)이 삽입된 캐인(150)을 퍼니스(미도시) 내부에 위치시킨 후 열(H)을 가할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 스틱 부재(200)를 슬라이싱(slicing)하는 단계를 거칠 수 있다. 스틱 부재(200)를 소정 두께로 슬라이싱하여 최종적으로 컬러필터 기판(300)을 형성될 수 있다. 이러한 컬러필터 기판(300)의 형상은 프리폼(100)의 단면의 형상을 그대로 가질 수 있다. 따라서 컬러필터 기판(300) 역시 프리폼(100)의 형상을 따라 원형, 타원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대 도 2e와 같이 프리폼(100)의 단면이 원형이면, 컬러필터 기판(300) 역시 원형으로 형성될 수 있다.
스틱 부재를 슬라이싱 하는 단계 후에는, 컬러필터 기판(300)을 디스플레이 장치에 적용하기에 접합하도록 폴리싱 및 기타 가공 공정을 거칠 수 있다. 이와 같이 폴리싱 및 기타 가공 공정을 거친 컬러필터 기판(300)은 최종적으로 각종 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 슬라이싱된 컬러필터 기판(300)은 가공 공정을 통해 다양한 크기와 형상으로 가공될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 컬러필터 기판(300)을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 컬러필터 기판(300)을 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 컬러필터 기판(300)은 복수개의 제1 컬러필터 패턴(310)들, 복수개의 제2 컬러필터 패턴(320)들 및 복수개의 제3 컬러필터 패턴(330)들을 구비할 수 있다. 복수개의 제1 컬러필터 패턴(310)은 제1 부재(110)들과 동일 물질로 형성되고, 복수개의 제2 컬러필터 패턴(320)은 제2 부재(120)들과 동일 물질로 형성되며, 복수개의 제3 컬러필터 패턴(330)은 제3 부재(130)들과 동일 물질로 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재(110)의 일부가 제2 컬러필터 패턴(310)을 형성하며, 제2 부재(120)의 일부가 제2 컬러필터 패턴(320)을 형성하며, 제3 부재(130)의 일부가 제3 컬러필터 패턴(330)을 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수개의 제1 컬러필터 패턴(310)들 각각은 중앙부에 적색 컬러필터(312)를 구비하고, 적색 컬러필터(312)를 둘러싸는 블랙 매트릭스(314)를 구비할 수 있다. 마찬가지로 복수개의 제2 컬러필터 패턴(320)들 각각은 중앙부에 녹색 컬러필터(322)를 구비하고, 녹색 컬러필터(322)를 둘러싸는 블랙 매트릭스(324)를 구비할 수 있다. 또한 복수개의 제3 컬러필터 패턴(330)들 각각은 중앙부에 청색 컬러필터(332)를 구비하고, 청색 컬러필터(332)를 둘러싸는 블랙 매트릭스(334)를 구비할 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수개의 적색 컬러필터(312)들, 복수개의 녹색 컬러필터(322)들 및 복수개의 청색 컬러필터(332)들 각각의 사이에는 블랙 매트릭스(314, 324, 334)가 위치할 수 있다. 블랙 매트릭스(314, 324, 334)는 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130) 각각의 코어 주변을 둘러싸는 차광부(114, 124, 134)와 동일 물질로 형성될 수 있다. 즉, 제1 부재(110), 제2 부재(120) 및 제3 부재(130)의 차광부(114, 124, 134)가 슬라이싱되면서 컬러필터 기판(300)의 블랙 매트릭스(314, 324, 334)로 기능할 수 있다.
본 실시예에서는 도 3과 같이 컬러필터 패턴들(310, 320, 330)이 원형으로 형성되고, 이러한 컬러필터 패턴들(310, 320, 330)을 구비한 컬러필터 기판(300)이 원형으로 형성되는 경우를 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 컬러필터 패턴들(310, 320, 330)의 형상 및 이를 구비한 컬러필터 기판(300)의 형상은 디스플레이부와 디스플레부가 구비한 픽셀의 형상에 따라 변형이 가능하다.
본 실시예에 따른 컬러필터 기판(300)은 원형으로 형성되어, 예컨대 시계 등과 같은 원형 디스플레이부를 구비한 디스플레이 장치에 적합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 사각의 디스플레이부가 아닌 다양한 형태의 디스플레이부를 구비하는 디스플레이 장치에도 공정적으로 매우 용이하게 컬러필터 기판(300)을 제조할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리폼을 도시한 개념도이다.도 5a를 참조하면, 본 실시예에 따른 프리폼(100a)은 육각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 프리폼(100a)으로부터 형성된 스틱 부재(200a) 및 컬러필터 기판(300a) 역시 프리폼(100a)과 같은 육각형의 형상으로 형성될 수 있다. 프리폼(100a)은 복수개의 제1 부재(110a)들, 복수개의 제2 부재(120a)들 및 복수개의 제3 부재(130a)들을 포함할 수 있으며, 상기 부재들을 둘러싸는 캐인(150a)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 부재들은 단면이 원형인 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 부재들(110a, 120a, 130a)과 부재들(110a, 120a, 130a)을 둘러싸는 캐인의 형상이 서로 상이해도 무방하다. 즉 전술한 것과 같이 부재들(110a, 120a, 130a)의 단면은 디스플레이부의 픽셀들의 형상에 의해 결정되고, 캐인(150a)의 형상은 디스플레이부 자체의 형상에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 본 실시예와 같은 경우에는, 원형의 픽셀들을 포함하는 육각형의 디스플레이부에 적용이 가능할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 실시예에 따른 프리폼(100b)은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 프리폼(100b)으로부터 형성된 스틱 부재(200b) 및 컬러필터 기판(300b) 역시 프리폼(100b)과 같은 육각형의 형상으로 형성될 수 있다. 프리폼(100b)은 복수개의 제1 부재(110b)들, 복수개의 제2 부재(120b)들 및 복수개의 제3 부재(130b)들을 포함할 수 있으며, 상기 부재들(110b, 120b, 130b)을 둘러싸는 캐인(150b)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 부재들(110b, 120b, 130b)은 단면이 사각형인 사각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 부재들(110b, 120b, 130b)과 부재들(110b, 120b, 130b)을 둘러싸는 캐인의 형상이 동일할 수 있다. 부재들(110b, 120b, 130b)의 단면은 디스플레이부의 픽셀들의 형상에 의해 결정되고, 캐인의 형상은 디스플레이부 자체의 형상에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 본 실시예와 같은 경우에는, 사각형의 픽셀들을 포함하는 사각형의 디스플레이부에 적용이 가능할 수 있다.지금까지는 컬러필터 기판(300)의 제조방법에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 컬러필터 기판(300)의 제조방법에 의해 제조된 컬러필터 기판(300)을 이용하는 디스플레이 장치 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 영역(미도시)과 디스플레이 영역 외곽의 주변 영역(미도시)을 갖는 기판(10)을 준비하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 기판(10) 상에 디스플레이부를 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 전술한 제조방법에 의해 제조된 컬러필터 기판(300)은 이와 같은 디스플레이부를 구비하는 디스플레이 장치에 적용될 수 있으며, 이러한 디스플레이부는 액정 디스플레이부일 수도 있고, 유기발광 디스플레이부일 수도 있다. 본 실시예에서는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 구비한 디스플레이부에 적용되는 실시예에 관해 설명한다.
디스플레이부를 형성하는 단계는 기판(10) 상에는 버퍼층(11)을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 버퍼층(11) 상에 박막 트랜지스터(TFT) 및 발광 다이오드(30)가 형성될 수 있다.
기판(10)은 유리 또는 플라스틱 등으로 구성될 수 있다. 버퍼층(11)은 기판(10)을 통해 불순 원소가 침투하는 것을 차단하고, 표면을 평탄화하는 기능을 수행하며 실리콘질화물(SiNx) 및/또는 실리콘산화물(SiOx)과 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(21), 게이트 전극(22), 소스 전극(23a) 및 드레인 전극(23b)을 포함하여 형성할 수 있다. 활성층(21)은 반도체 물질을 포함할 수 있고, 소스 영역, 드레인 영역 및 소스 영역과 드레인 영역 사이의 채널 영역을 갖는다. 게이트 전극(22)은 채널 영역에 대응하게 활성층(21) 상에 형성된다. 소스 전극(23a) 및 드레인 전극(23b) 활성층(21)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결된다. 활성층(21)과 게이트 전극(22) 사이에는 게이트 절연막으로서 무기 절연 물질로 형성된 제1 절연층(13)이 형성된다. 게이트 전극(22)과 소스 전극(23a)/드레인 전극(23b) 사이에는 층간 절연막으로서 제2 절연층(15)이 형성된다. 소스 전극(23a)/드레인 전극(23b) 상에는 평탄화막으로서 제3 절연층(17)이 형성된다. 제2 절연층(15) 및 제3 절연층(17)은 유기 절연 물질, 또는 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다.
도 6에서 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극이 활성층의 상부에 배치된 탑 게이트 타입(top gate type)을 예시하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 게이트 전극은 활성층의 하부에 배치될 수도 있다.
제3 절연층(17) 상에는 픽셀 영역을 정의하는 뱅크층(40)이 배치될 수 있다. 뱅크층(40)은 발광 다이오드(30)가 수용될 오목부(43)가 형성된 제1 뱅크(41)를 포함한다. 제1 뱅크(41)의 높이는 발광 다이오드(30)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 오목부(43)의 크기(폭)는 디스플레이 장치(1)의 해상도, 픽셀 밀도 등에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 뱅크(41)의 높이보다 발광 다이오드(30)의 높이가 더 클 수 있다.
오목부(43)의 측면 및 저면, 오목부(43) 주변의 제1 뱅크(41)의 상면을 따라 제1 전극(51)이 형성된다. 제1 전극(51)은 제3 절연층(17)에 형성된 비아홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(23a) 또는 드레인 전극(23b)과 전기적으로 연결된다. 도 6에서는 제1 전극(51)이 드레인 전극(23b)과 전기적으로 연결되어 있다.
뱅크층(40)은 제1 뱅크(41) 상부의 제2 뱅크(42)를 더 형성할 수 있다. 제1 뱅크(41)와 제2 뱅크(42)는 단차를 가지며, 제2 뱅크(42)의 폭이 제1 뱅크(41)의 폭보다 작을 수 있다. 제2 뱅크(42)는 제1 뱅크(41)의 가장자리에서 후퇴하여 형성되며, 제1 뱅크(41) 상의 제1 전극(51)의 일부를 커버하거나 커버하지 않을 수 있다.
제2 뱅크(42)의 상부에는 제2 전극(53)과 전기적으로 연결되는 도전층(55)이 형성된다. 도전층(55)이 제1 전극(51)과 절연될 수 있다면, 제2 뱅크(42)를 생략하고, 제1 뱅크(41) 상에 도전층(55)이 형성될 수 있다. 또는 도시되어 있지는 않으나, 제2 뱅크(42) 및 도전층(55)을 생략하고, 제2 전극(53)을 픽셀(P)들에 공통인 공통전극으로서 기판(10) 전체에 형성할 수도 있다. 도전층(55)은 데이터선 또는 스캔선과 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 광의 적어도 일부를 흡수하는 물질, 또는 광 반사 물질, 또는 광 산란 물질을 포함할 수 있다. 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 가시광(예를 들어, 380nm 내지 750nm 파장 범위의 광)에 대해 반투명 또는 불투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계(norbornene system) 수지, 메타크릴 수지, 환상 폴리올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐 에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 우레아(urea)수지, 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 블랙 매트릭스(340, 도 7a 또는 도 7b 참조) 재료와 같은 불투명 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)는 고반사율을 갖는 분산된 브래그 반사체(DBR) 또는 금속으로 형성된 미러 반사체일 수 있다.
제1 뱅크(41)의 오목부(43)에 발광 다이오드(30)가 형성된다. 발광 다이오드(30)는 마이크로 LED일 수 있다. 여기서 마이크로는 1 내지 100 ㎛ 의 크기를 가리킬 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않고, 그보다 더 크거나 더 작은 크기의 발광 다이오드에도 적용될 수 있다. 발광 다이오드(30)는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업(pick up)되어 기판(10)에 전사됨으로써 기판(10)의 오목부(43)에 수용될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 다이오드(30)는 제1 뱅크(41) 및 제1 전극(51)이 형성된 후 기판(10)의 오목부(43)에 수용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 뱅크(42) 및 도전층(55)이 추가 형성된 후, 기판(10)에 전사됨으로써 기판(10)의 오목부(43)에 수용될 수 있다. 발광 다이오드(30)는 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 또는 UV LED일 수 있다.
발광 다이오드(30)는 p-n 다이오드(38), 제1 컨택 전극(310) 및 제2 컨택 전극(39)을 포함할 수 있다. 제1 컨택 전극(310) 및/또는 제2 컨택 전극(39)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 제1 컨택 전극(310) 및 제2 컨택 전극(39)은 반사층, 예를 들어, 은(silver) 층을 선택적으로 포함할 수 있다. 제1 컨택 전극(310)은 제1 전극(51)과 전기적으로 연결되고, 제2 컨택 전극(39)은 제2 전극(53)과 전기적으로 연결된다. p-n 다이오드(38)는 하부의 p-도핑층(33), 하나 이상의 양자 우물 층(35) 및 상부의 n-도핑층(37)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 도핑층(37)이 p-도핑층이 되고, 하부 도핑층(33)이 n-도핑층이 될 수 있다. p-n 다이오드(38)는 직선형 측벽, 또는 위에서 아래 또는 아래에서 위로 테이퍼진 측벽을 가질 수 있다.
제1 전극(51)은 반사 전극으로 구성될 수 있고, 하나 또는 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(51)은 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 티타늄과 텅스턴, 은, 또는 금, 또는 그것의 합금과 같은 금속으로 형성할 수 있다. 제1 전극(51)은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도전성 산화물(TCO), 카본 나노 튜브 필름 또는 투명한 도전성 폴리머와 같은 도전성 물질을 포함하는 투명 도전층, 및 반사층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(51)은 상부 및 하부 투명 도전층과 그 사이의 반사층을 포함하는 3중층일 수 있다. 제2 전극(53)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(53)은 전술된 투명 도전성 물질로 형성될 수 있고, Ag, Al, Mg, Li, Ca, Cu, LiF/Ca, LiF/Al, MgAg 및 CaAg에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
패시베이션층(52)은 오목부(43) 내의 발광 다이오드(30)를 둘러싼다. 패시베이션층(52)은 뱅크층(40)과 발광 다이오드(30) 사이의 공간을 채움으로써, 오목부(43) 및 제1 전극(51)을 커버한다. 패시베이션층(52)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(52)은 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 패시베이션층(52)은 발광 다이오드(30)의 상부, 예컨대 제2 컨택 전극(39)은 커버하지 않는 높이로 형성되어, 제2 컨택 전극(39)은 노출된다. 패시베이션층(52) 상부에는 발광 다이오드(30)의 노출된 제2 컨택 전극(39) 및 도전층(55)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(53)이 형성된다.
도 6에서는 수직형 마이크로 LED를 예로서 도시하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 제1 컨택 전극과 제2 컨택 전극이 같은 방향을 향해 배치되는 플립형 마이크로 LED, 수평형 마이크로 LED 등일 수 있다. 이 경우, 제1 전극 및 제2 전극의 위치는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극의 위치에 대응하게 배치될 수 있다. .
이어서 도 7a를 참조하면, 디스플레이부를 사이에 두고 기판(10)과 대향하도록 컬러필터 기판(300)을 디스플레이부 상에 위치시키는 단계를 거칠 수 있다. 이때 컬러필터 기판(300)을 디스플레이부 상에 위치시키는 단계는, 컬러필터 기판(300)과 디스플레이부 사이에 투명 접착층(350)을 전면(全面)에 개재하여 컬러필터 기판(300)과 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함할 수 있다. 투명 접착층(350)은 예컨대, OCA 또는 OCR 등으로 형성할 수 있다.
다른 실시예로 도 7b를 참조하면, 디스플레이부를 사이에 두고 기판과 대향하도록 컬러필터 기판(300)을 디스플레이부 상에 위치시키는 단계를 거칠 수 있다. 이때 컬러필터 기판(300)을 디스플레이부 상에 위치시키는 단계는, 기판(10)의 주변 영역 상에 실링 부재(360)를 형성하여 컬러필터 기판(300)과 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉 디스플레이부와 컬러필터 기판(300)을 진공 합착한 후 테두리에만 실링 부재(360)를 형성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 이러한 컬러필터 기판(300)은 적색 컬러필터(312), 녹색 컬러필터(322) 및 청색 컬러필터(332)를 구비하고, 적색 컬러필터(312)는 제1 부재(110)의 제1 코어(112)와 동일물질로 형성되고, 녹색 컬러필터(320)는 제2 부재(120)의 제2 코어(122)와 동일물질로 형성되며, 청색 컬러필터 패턴(330) 은 제3 부재(130)의 제3 코어(132)와 동일물질로 형성될 수 있다.
한편 디스플레이부는 제1 픽셀(PX1)들, 복수개의 제2 픽셀(PX2)들 및 복수개의 제3 픽셀(PX3)들을 포함하고, 제1 픽셀(PX1)들은 각각 적색 컬러필터 (310)에 대응하고, 제2 픽셀(PX2)들은 각각 녹색 컬러필터 패턴(320)들에 대응하며, 제3 픽셀(PX3)들은 각각 청색 컬러필터 패턴(330)들에 대응하도록 배치될 수 있다.
각각의 컬러필터 패턴들(310. 320, 330) 사이에는 블랙 매트릭스(340)가 위치할 수 있는데, 이러한 블랙 매트릭스는 제1 뱅크(41) 및 제2 뱅크(42)가 형성된 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 절연성 블랙 매트릭스(340) 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그의 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물) 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
1: 디스플레이 장치
10: 기판
30: 발광 다이오드
40: 뱅크층
100: 프리폼
100a: 프리폼
110: 제1 부재
112: 제1 코어
114: 제1 차광부
120: 제2 부재
122: 제2 코어
124: 제2 차광부
130: 제3 부재
132: 제3 코어
134: 제3 차광부
150: 캐인
200: 스틱 부재
300: 컬러필터 기판
310, 320, 330: 컬러필터 패턴
312: 적색 컬러필터
322: 녹색 컬러필터
332: 청색 컬러필터
314, 324, 334, 340: 블랙 매트릭스
350: 투명 접착층

Claims (21)

  1. 각각이 일 방향으로 연장된 기둥 형상을 가지며, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계;
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계;
    스태킹한 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 캐인(cane) 속에 삽입하여 프리폼(preform)을 형성하는 단계;
    상기 캐인(cane) 속에 삽입된 상기 프리폼에 열을 가해 상기 프리폼을 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 스틱 부재를 슬라이싱하는 단계;를 포함하고,
    상기 캐인은 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들과 동일 물질로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 글라스재로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 플라스틱재로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들 각각은 중앙에 제1 색을 갖는 제1 코어 및 상기 제1 코어를 둘러싸는 제1 차광부를 포함하고, 상기 제2 부재들 각각은 중앙에 제2 색을 갖는 제2 코어 및 상기 제2 코어를 둘러싸는 제2 차광부를 포함하며, 상기 제3 부재들 각각은 중앙에 제3 색을 갖는 제3 코어 및 상기 제3 코어를 둘러싸는 제3 차광부를 포함하는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 색은 적색, 상기 제2 색은 녹색, 상기 제3 색은 청색인, 컬러필터 기판의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 형성하는 단계는, 각각의 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 드로잉 공정을 통해 형성하는 단계를 포함하는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 규칙적으로 배열되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프리폼은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐인은 상기 프리폼의 형상에 대응하여 단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들과 상기 캐인은 동일한 열 팽창률을 갖는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스틱 부재를 형성하는 단계는, 상기 프리폼을 일 방향으로 인장시켜 상기 프리폼의 단면을 일정하게 축소시키는 단계를 포함하는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판은 원형, 타원형 또는 다각형으로 형성되는, 컬러필터 기판의 제조방법.
  15. 컬러필터 기판을 제조하는 단계;
    디스플레이 영역과 상기 디스플레이 영역의 외곽의 주변 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 상기 디스플레이 영역 상에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
    상기 디스플레이부를 사이에 두고 상기 기판과 대향하도록 상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계;를 포함하고,
    상기 컬러필터 기판을 제조하는 단계는,
    각각이 일 방향으로 연장된 기둥 형상을 가지며, 복수개의 제1 부재들, 복수개의 제2 부재들 및 복수개의 제3 부재들을 형성하는 단계;
    상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 스태킹(stacking)하는 단계;
    스태킹한 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들을 캐인(cane) 속에 삽입하여 프리폼(preform)을 형성하는 단계;
    상기 캐인(cane) 속에 삽입된 상기 프리폼에 열을 가해 상기 프리폼을 드로잉(drawing) 공정을 통해 스틱 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 스틱 부재를 슬라이싱하는 단계;를 포함하고,
    상기 캐인은 상기 제1 부재들, 상기 제2 부재들 및 상기 제3 부재들과 동일 물질로 형성되는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계는, 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부 사이에 투명 접착층을 개재하여 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판을 위치시키는 단계는, 상기 주변 영역 상에 실링 부재를 형성하여 상기 컬러필터 기판과 상기 디스플레이부를 접합시키는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판은 복수개의 적색 컬러필터들, 복수개의 녹색 컬러필터들 및 복수개의 청색 컬러필터들을 구비하고,
    상기 제1 부재들 각각은 중앙에 제1 색을 갖는 제1 코어, 상기 제2 부재들 각각은 중앙에 제2 색을 갖는 제2 코어 및, 상기 제3 부재들 각각은 중앙에 제3 색을 갖는 제3 코어를 포함하고,
    상기 적색 컬러필터들은 상기 제1 코어들과 동일물질로 형성되고, 상기 녹색 컬러필터들은 상기 제2 코어들과 동일물질로 형성되며, 상기 청색 컬러필터들은 상기 제3 코어들과 동일물질로 형성되는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 복수개의 제1 픽셀들, 복수개의 제2 픽셀들 및 복수개의 제3 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 픽셀들은 각각 상기 적색 컬러필터들에 대응하고, 상기 제2 픽셀들은 각각 상기 녹색 컬러필터들에 대응하며, 상기 제3 픽셀들은 각각 상기 청색 컬러필터들에 대응하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판은 복수개의 적색 컬러필터들, 복수개의 녹색 컬러필터들 및 복수개의 청색 컬러필터들을 구비하고,
    상기 제1 부재들 각각은 중앙에 제1 색을 갖는 제1 코어 및 상기 제1 코어를 둘러싸는 제1 차광부를 포함하고, 상기 제2 부재들 각각은 중앙에 제2 색을 갖는 제2 코어 및 상기 제2 코어를 둘러싸는 제2 차광부를 포함하며, 상기 제3 부재들 각각은 중앙에 제3 색을 갖는 제3 코어 및 상기 제3 코어를 둘러싸는 제3 차광부를 포함하고,
    상기 복수개의 적색 컬러필터들, 상기 복수개의 녹색 컬러필터들 및 상기 복수개의 청색 컬러필터들 사이에 각각 블랙 매트릭스가 형성되고, 상기 블랙 매트릭스는 상기 제1 차광부, 상기 제2 차광부 및 상기 제3 차광부와 동일 물질로 형성되는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이부와 상기 컬러필터 기판은 동일한 형상을 갖도록 형성되는, 디스플레이 장치의 제조방법.
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