KR20180049420A - 색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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

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KR20180049420A
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이광호
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층을 덮는 평탄화막, 그리고 상기 평탄화막 위에 위치하는 편광층을 포함하고, 상기 편광층은 상기 편광층을 관통하는 배출구를 갖는다.

Description

색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치{COLOR CONVERSION PANEL, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는 색변환 패널, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치로 사용되는 액정 표시 장치는 전기장을 형성하는 두 개의 전극, 액정층, 색필터, 및 편광판 등을 포함한다. 광원에서 발생한 빛이 액정층, 색필터, 및 편광판을 통과하여 시청자에게 도달하게 되는데, 편광판과 색필터에서 광손실이 발생한다. 액정 표시 장치뿐만 아니라 색필터를 사용하는 유기 발광 표시 장치 등의 표시 장치에서도 광손실이 발생할 수 있다.
이에 따라 광손실을 줄이고 고효율의 표시 장치를 구현하기 위하여 색변환 패널을 포함하는 표시 장치가 연구되고 있다.
색변환 패널을 포함하는 표시 장치의 제조 과정에서, 색변환층 형성 이후 증착되는 층들이 들뜸으로 인해 아웃개싱(outgassing)이 발생하여 표시 영역의 일부에 액정이 부족하여 빛샘 현상이 발생하는 AUA(Active Unfilled Area) 불량이 발생할 수 있다.
따라서, 본 개시의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는, 색변환 패널에서 발생할 수 있는 아웃개싱에 의한 불량을 감소할 수 있는 색변환 패널, 이의 제조 방법 및 색변환 패널을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층을 덮는 평탄화막, 그리고 상기 평탄화막 위에 위치하는 편광층을 포함하고, 상기 편광층은 상기 편광층을 관통하는 배출구를 갖는다.
상기 색변환 패널은 상기 편광층 위에 위치하는 보호층을 더 포함하고, 상기 배출구는 상기 보호층 및 상기 편광층을 관통할 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 보호층 위에 위치하는 전극을 더 포함하고, 상기 전극은 상기 배출구 내에서 상기 편광층 및 상기 보호층의 측면을 덮을 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 평탄화막과 상기 편광층 사이에 위치하는 광필터층을 더 포함하고, 상기 광필터층은 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상 교대 배열된 구조를 가질 수 있다.
상기 배출구는 상기 편광층 및 상기 광필터층을 관통할 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 광필터층과 상기 편광층 사이에 위치하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 광필터층에 포함된 상기 복수의 층 중에서 상기 절연층에 가장 인접한 제1 층은 산화 규소막이고, 상기 절연층은 질화 규소막일 수 있다.
상기 광필터층과 상기 편광층은 서로 맞닿아 있고, 상기 광필터층에 포함된 복수의 층 중에서 상기 편광층에 가장 인접한 제1 층은 질화 규소막일 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 기판 위에 위치하는 투과층을 더 포함할 수 있다.
상기 투과층은 복수의 산란체를 포함할 수 있다.
상기 색변환 패널은 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 유기층과 반투과막의 이중층을 가질 수 있다.
상기 배출구는 상기 차광 부재와 중첩할 수 있다.
상기 반투과막은 인듐 주석 산화물(ITO), 은(Ag) 및 인듐 주석 산화물(ITO)의 3중막을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법은 기판 위에 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 형성하는 단계, 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계, 상기 평탄화막 위에 편광층을 형성하는 단계, 상기 편광층을 관통하도록 배출구를 형성하는 단계, 그리고 상기 편광층 위에 상기 배출구를 덮도록 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 색변환 패널의 제조 방법은 상기 평탄화막과 상기 편광층 사이에 절연층을 형성하는 단계, 그리고 상기 편광층 위에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 배출구는 상기 보호층, 상기 편광층 및 상기 절연층을 관통할 수 있다.
상기 색변환 패널의 제조 방법은 상기 평탄화막과 상기 절연층 사이에 광필터층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광필터층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상 교대로 적층하여 형성할 수 있다.
상기 색변환 패널의 제조 방법은 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층을 형성하는 단계 이전에 상기 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이에 상기 차광 부재가 위치하며, 상기 차광 부재는 상기 기판 위에 유기층을 형성하는 단계 및 상기 유기층 위에 반투과막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널, 그리고 상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하고, 액정 물질을 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 색변환 패널은 기판, 상기 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층, 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층과 상기 액정층 사이에 위치하는 평탄화막, 상기 평탄화막과 상기 액정층 사이에 위치하는 편광층, 그리고 상기 편광층과 상기 액정층 사이에 위치하는 전극을 포함하고, 상기 편광층은 상기 편광층을 관통하는 배출구를 갖고, 상기 전극은 상기 배출구를 덮는다.
상기 배출구 내에 위치하는 상기 전극과 상기 액정층 사이의 공간에 상기 액정 물질이 위치할 수 있다.
상기 표시 패널은 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 배출구가 중첩할 수 있다.
실시예들에 따르면, 색변환 패널에 배출구를 형성하여 아웃개싱에 의한 불량을 방지할 수 있다.
또, 복수의 층으로 이루어진 광필터층을 평탄하게 형성함으로써 단차로 인해층이 들뜨는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 10은 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 13의 절단선 XIV-XIV'를 따라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 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, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판(310) 위에 위치하는 차광 부재를 포함한다. 본 실시예에서 차광 부재는 유기층(320) 및 유기층(320)을 둘러싸는 반투과막(321)을 포함할 수 있다. 반투과막(321)은 인듐 주석 산화물(ITO), 은(Ag) 및 인듐 주석 산화물(ITO)의 3중막을 가질 수 있다. 유기층(320)은 블랙 매트릭스일 수 있고, 유기층(320)은 외광 반사를 방지하면서 제조 공정 중에 다른 구성 요소들을 형성하기 위한 얼라인 키가 될 수 있다. 반투과막(321)은 유기층(320)의 외광 반사 방지 효과를 좀 더 개선할 수 있다.
반투과막(321)은 반투과 성질을 가지고, 후술하는 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G)에서 발생한 광의 일부를 투과시키고, 나머지 광을 기판(310)으로 반사할 수 있다. 여기서, 반투과 성질이란 입사광에 대한 반사율이 약 0.1% 이상 약 70% 미만이거나 약 30% 이상 50% 이하를 의미할 수 있다. 변형예로, 앞에서 설명한 차광 부재는 유기층(320) 및 반투과막(321)을 포함하는 구조가 아니라, 금속과 투명 전도층이 적층된 구조일 수도 있다, 가령, 차광 부재는 티타늄, 인듐 아연 산화물, 알루미늄 및 인듐 주석 산화물이 차례로 적층된 구조일 수 있다.
기판(310) 위에 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)이 위치하며, 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G) 각각은, 서로 이웃하는 차광 부재 사이에 위치할 수 있다. 제1 색변환층(330R)의 가장자리와 제2 색변환층(330G)의 가장자리는 차광 부재와 중첩할 수 있다. 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)이 위치하지 않는 기판(310) 위에 투과층(330B)이 위치한다. 투과층(330B)과 제1 색변환층(330R) 및 투과층(330B)과 제2 색변환층(330G) 사이에 차광 부재가 위치할 수 있다.
이처럼, 차광 부재는 서로 인접한 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)이 배치되는 영역을 구획할 수 있다. 제1 색변환층(330R)은 복수의 적색 양자점(331R)을 포함하고, 제2 색변환층(330G)은 복수의 녹색 양자점(331G)을 포함한다. 제1 색변환층(330R)으로 입사되는 소정의 광은 적색 양자점(331R)에 의해 적색으로 변환되어 제1 색변환층(330R)으로부터 방출될 수 있고, 제2 색변환층(330G)으로 입사되는 소정의 광은 녹색 양자점(331G)에 의해 녹색으로 변환되어 제2 색변환층(330G)으로부터 방출될 수 있다.
본 실시예에서 제1 색변환층(330R)과 기판(310) 사이 및 제2 색변환층(330G)과 기판(310) 사이에 청색 차단 필터(322)가 위치할 수 있다.
청색 차단 필터(322)는 후술하는 라이트 어셈블리로부터 공급되는 청색 광을 차단 또는 흡수할 수 있다. 라이트 어셈블리로부터 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)에 입사되는 청색 광은 양자점에 의해 적색 또는 녹색으로 변환되는데, 이때 일부 청색 광이 변환되지 않고 기판(310)을 통과하여 출광될 수 있다. 따라서, 청색 차단 필터(322)는 출광되는 적색 또는 녹색과, 라이트 어셈블리에서 발생한 청색이 혼색되는 것을 방지할 수 있다. 청색 차단 필터(322)는 단일층 또는 복수층으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)은 감광성 수지를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 양자점은 II-VI족 화합물, III-V족 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 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, GaAlNP, 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 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
양자점은 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 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 시야각이 넓어질 수 있다.
또한, 양자점의 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.
투과층(330B)은 입사되는 소정의 광을 통과시킬 수 있다. 투과층(330B)은 청색 광을 투과할 수 있다. 투과층(330B)은 광원(미도시)에서 공급된 청색 광을 투과시키는 폴리머 물질일 수 있다. 즉, 청색을 방출하는 영역에 해당하는 투과층(330B)은 별도의 양자점 없이 입사된 청색을 그대로 통과시킨다. 투과층(330B)은 복수의 산란체(332)를 포함할 수 있다. 산란체(332)는 투과층(330B)에 입사되는 광을 산란시켜 투과층(330B)에서 방출되는 광량을 증가시키거나 정면 휘도와 측면 휘도를 균일하게 만들 수 있다. 도시하지 않았으나, 입사되는 광을 산란시키기 위해 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G) 중 적어도 하나의 층은 투과층(330B)에서 설명한 산란체를 더 포함할 수 있다.
산란체(332)는 일례로써 TiO2, Al2O3 및 SiO2 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
투과층(330B)은 청색 안료를 더 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 산란체(332)가 외광을 반사시켜 명암비를 떨어뜨릴 수 있고, 이러한 문제를 보완하기 위해 청색 안료가 투과층(330B)에 첨가될 수 있다. 청색 안료는 외광에 포함된 적색 광과 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따른 색변환 패널은 자발광 특성을 갖고 좁은 발광 스펙트럼을 갖는 양자점을 포함하므로 광시야각 및 높은 색재현율을 구현할 수 있다.
차광 부재와 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B) 위에 캡핑층(340)이 위치할 수 있다. 캡핑층(340)은 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)을 형성하고 난 이후의 공정들에 의해 제1, 2 색변환층(330R, 330G) 및 투과층(330B)이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1, 2 색변환층(330R, 330G)을 형성한 이후에 제1, 2 색변환층(330R, 330G)은 수분 및 고온 공정들에 의해 양자점이 손상 또는 소광될 수 있는데, 캡핑층(340)은 이러한 문제를 방지할 수 있다.
캡핑층(340)은 무기 물질일 수 있고, 일례로 질화 규소일 수 있으며, 생략도 가능하다.
캡핑층(340) 위에 평탄화막(350)이 위치할 수 있고, 평탄화막(350)은 영역에 따라 캡핑층(340)의 상부면의 높이가 달라 발생하는 단차를 줄이는 역할을 할 수 있다.
평탄화막(350) 위에 광필터층(380)이 위치할 수 있다. 광필터층(380)은 제1, 2 색변환층(330R, 330G)에서 발생된 광을 반사시켜 광효율을 높이는 역할을 한다. 구체적으로, 광필터층(380)은 청색 광을 투과시키고, 적색 광 및 녹색 광을 반사시키는 필터로서, 청색 발광 다이오드에서 들어오는 청색 광이 광필터층(380)을 통과하여 양자점에 입사되고, 양자점은 각각의 색에 맞는 광을 발광한다. 이때, 양자점에서 생성된 적색 광 또는 녹색 광이 사방으로 출광되어, 청색 발광 다이오드가 위치하는 방향으로도 광이 향하게 되는데, 이러한 광을 광필터층(380)이 반사시켜 반사된 광이 기판(310)을 통과하여 외부로 출광되도록 할 수 있다.
광필터층(380)은 복수의 층을 포함하고, 복수의 층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상, 기판(310)에 실질적으로 수직한 방향으로 교대 배열된 구조를 가질 수 있다. 가령, 광필터층(380)은 산화 규소막(SiOx)과 질화 규소막(SiNy)이 교대로 배열된 구조일 수 있다. 이외에, 상대적으로 높은 굴절률의 예시 재료로서, 산화 티타늄, 산화 탄탈륨, 산화 하프늄 또는 산화 지르코늄 등을 사용할 수 있고, 상대적으로 낮은 굴절률의 예시 재료로서, SiCOz 등을 사용할 수 있다. SiOx, SiNy, SiCOz 에서 x, y, z는 화학조성비를 결정하는 요소로서, 막을 형성하는 공정 조건에 따라 조절될 수 있다.
굴절률이 서로 다른 층들이 교대 배열되어 형성된 광필터층(380)의 층 수는 대략 10층 내지 20층일 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 제1, 2 색변환층(330R, 330G)에서 발생된 광을 반사시켜 광효율을 높일 수 있다면 층 수에 구애되지 않을 수 있다.
광필터층(380)이 제1, 2 색변환층(330R, 330G)과 평탄화막(350) 사이에 형성하게 되면, 서로 이웃하는 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G) 사이, 서로 이웃하는 제1 색변환층(330R)과 투과층(330B) 사이 및 제2 색변환층(330G)과 투과층(330B) 사이에 각각 형성된 이격 공간에, 광필터층(380)이 단차를 가지면서 형성될 수 있다. 여기서, 광필터층(380)은 화학 기상 증착법 등의 공정 방법으로, 굴절률이 서로 다른 층들을 반복하여 전면 증착하여 형성될 수 있고, 광필터층(380)이 앞에서 언급한 이격 공간에도 형성되므로 광필터층(380)이 들뜨는 현상이 발생할 수 있다. 이처럼 광필터층(380)이 들뜨는 현상이 발생하면, 광필터층(380)의 들뜬 부위를 통해 가스가 빠져 나올 수 있다.
하지만, 본 실시예와 같이 광필터층(380)이 평탄화막(350)이 형성된 이후에 평탄화막(350) 상에 증착되면, 광필터층(380)은 실질적으로 단차 없이 평탄하게 형성될 수 있다. 따라서, 유기 물질로 형성된 층으로부터 가스가 빠져 나오는 정도를 줄일 수 있다.
광필터층(380) 위에 절연층(390)이 위치할 수 있다. 절연층(390)은 질화 규소막일 수 있다. 절연층(390)은 식각 방지막 역할을 할 수 있다. 이때, 절연층(390)과 광필터층(380)은 서로 맞닿아 있고, 광필터층(380)에 포함된 복수의 층 중에서 절연층(390)에 가장 인접한 제1 층은 산화 규소막일 수 있다.
절연층(390) 위에 편광층(22)이 위치할 수 있다. 편광층(22)은 라이트 어셈블리(미도시)에서 입사되는 광을 편광시키는 역할을 한다. 편광층(22)은 코팅형 편광판, 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer) 등이 사용될 수 있다. 이러한 편광층(22)은 필름 형태, 도포 형태, 부착 형태 등 다양한 방법으로 형성될 수 있고, 그러나 이러한 설명은 일례에 해당하는바 이에 한정되지 않는다.
편광층(22) 위에 보호층(400)이 위치한다. 보호층(400)은 후술하는 공통 전극(270)과 편광층(22)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
본 실시예에서 평탄화막(350) 상에 보호층(400), 편광층(22), 절연층(390) 및 광필터층(380)을 관통하는 배출구(450)가 형성되어 있다. 배출구(450)는 제1, 2 색변환층(330R, 330G)과 투과층(330B) 등으로부터 발생한 가스가 외부로 빠져 나오게 한다. 배출구(450)는 기판(310)과 실질적으로 수직한 방향으로 앞에서 설명한 차광 부재와 중첩한다. 배출구(450)는 색변환 패널에 포함된 차광 부재와 중첩하는 것으로 설명하였으나, 색변환 패널이 표시 패널과 함께 표시 장치를 형성하는 경우에, 표시 패널에 형성되는 차광부와 중첩하는 위치에 배출구(450)가 형성될 수도 있다, 표시 패널에 형성되는 차광부는 게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터와 중첩할 수 있고, 이에 대해서는 도 13 및 도 14의 실시예에 따른 표시 장치에서 설명하기로 한다.
보호층(400) 위에 공통 전극(270)이 위치하고, 공통 전극(270)은 배출구(450) 내에서 보호층(400), 편광층(22), 절연층(390) 및 광필터층(380)의 측면과 평탄화막(350)의 상부면을 덮을 수 있다. 도 1에서는, 배출구(450)가 광필터층(380)까지 관통하는 것으로 도시하였으나, 배출구(450)가 관통하는 깊이는 조절할 수 있다. 여기서, 배출구(450)의 깊이가 깊을수록 아웃개싱에 의한 가스 배출 효과는 커질 수 있다.
이하에서는 앞에서 설명한 색변환 패널을 제조하는 방법의 한 예시에 대해 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 색변환 패널을 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 2를 참고하면, 기판(310) 위에 유기층(320)과 반투과막(321)을 포함하는 차광 부재를 형성할 수 있다. 유기층(320)은 포토 공정으로 형성하고, 다양한 증착 방법 중에 하나를 선택하여 유기층(320)을 덮도록 기판(310) 위에 인듐 주석 산화물(ITO), 은(Ag) 및 인듐 주석 산화물(ITO)을 차례로 도포한다. 이후 식각 공정을 진행하여 유기층(320)을 덮는 반투과막(321)을 형성할 수 있다.
이후, 기판(310) 위에 청색 차단 필터(322)를 형성하고, 청색 차단 필터(322)는 도 4에서 후술하는 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)과 중첩하는 부분에 형성될 수 있다.
도 3을 참고하면, 청색 차단 필터(322)가 형성된 부분과 중첩하지 않도록 서로 이웃하는 차광 부재 사이에 투과층(330B)을 형성한다. 투과층(330B)은 복수의 산란체(332)를 포함하도록 형성한다.
도 4를 참고하면, 청색 차단 필터(322) 위에 복수의 적색 양자점(331R)을 포함하는 제1 색변환층(330R)과 복수의 녹색 양자점(331G)을 포함하는 제2 색변환층(330G)을 형성할 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1, 2 색변환층(330R, 330G), 투과층(330B) 및 차광 부재를 덮도록 기판(310) 위에 캡핑층(340)을 형성하고, 도 6을 참고하면, 캡핑층(340) 위에 평탄화막(350)을 형성할 수 있다.
도 7을 참고하면, 평탄화막(350) 위에 광필터층(380)을 형성하고, 도 8을 참고하면, 광필터층(380) 위에 절연층(390), 편광층(22) 및 보호층(400)을 차례로 형성할 수 있다. 광필터층(380)은 굴절률이 서로 다른 층들을 교대로 적층하여 형성할 수 있고, 가령 질화 규소막과 산화 규소막을 교대로 적층하여 광필터층(380)을 형성할 수 있다. 절연층(390)이 질화 규소막인 경우에 광필터층(380)의 최상단층은 산화 규소막일 수 있다.
변형예로, 앞에서 설명한 절연층(390)이 생략될 수 있고, 이때 광필터층(380)의 최상단층은 질화 규소막일 수 있다.
도 9를 참고하면, 보호층(400), 편광층(22), 절연층(390) 및 광필터층(380)을 관통하도록 배출구(450)를 형성한다. 배출구(450)는 건식 식각 등의 방법으로 형성할 수 있고, 배출구(450)는 기판(310)에 실질적으로 수직한 방향으로 차광 부재와 중첩하는 부분에 형성할 수 있다. 이와 같이, 차광 부재와 중첩하도록 배출구(450)를 형성함으로써 후술하는 공통 전극(270)이 배출구(450) 내에 위치하더라도 본 실시예에 따라 형성된 색변환 패널을 포함하는 표시 장치에서, 전계 형성에 문제가 없도록 할 수 있다.
배출구(450)는 복수개 형성할 수 있고, 각 화소 영역마다 배출구(450)가 적어도 하나씩 형성되거나, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역 및 청색 화소 영역 중에서 선택적으로 어느 한 영역에만 형성될 수도 있다.
이후, 배출구(450)를 덮도록 보호층(400) 위에 공통 전극(270)을 형성하여 도 1에 도시한 색변환 패널을 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 색변환 패널 제조 방법에서, 공통 전극(270) 형성 전에 배출구(450)를 형성하므로, 공통 전극(270)으로 배출구(450)가 덮이기 전에 가스가 배출될 수 있다. 가스 배출은, 배출구(450)를 형성하는 단계와 공통 전극(270)을 형성하는 단계 사이의 시간적인 간격에 의해 자연스럽게 이루어질 수 있다.
이러한 가스가 배출되지 않고 남아 있다면, 색변환 패널 형성 이후 액정층을 형성할 때, 액정 물질로 채워져야 하는 공간을 가스가 채우게 되어 표시 영역의 일부에 액정 물질이 부족하여 빛샘 현상이 발생할 수 있다.
앞에서 제조한 색변환 패널을 포함하는 표시 장치를 형성할 수 있고, 이러한 표시 장치는 박막 트랜지스터 등을 포함하는 표시 패널을 형성하고, 표시 패널과 색변환 패널을 중첩시킨 후에, 표시 패널과 색변환 패널 사이에 액정층을 형성함으로써 제조할 수 있다.
이하에서는 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예에 대해 설명하기로 한다.
도 10은 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 11은 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 12는 도 1에서 설명한 색변환 패널의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 12에 도시한 실시예는 도 1에서 설명한 실시예와 대체로 동일하므로 서로 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.
도 10을 참고하면, 도 1에서 설명한 실시예와 달리 배출구(450)가 광필터층(380)을 관통하지 않고, 보호층(400), 편광층(22) 및 절연층(390)을 관통한다.
도 11을 참고하면, 도 1의 실시예에서 설명한 절연층(390)이 생략되어 있다. 절연층(390)은 식각 방지막 역할을 할 수 있고, 이러한 기능을 하는 절연층(390)이 생략되어 배출구(450)는 평탄화막(350) 상부면 일부가 함몰된 영역까지 형성될 수 있다.
도 12를 참고하면, 도 1의 실시예에서 설명한 광필터층(380)이 평탄화막(350) 아래 위치할 수 있다. 이때 비록, 광필터층(380)이 서로 이웃하는 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G) 사이, 서로 이웃하는 제1 색변환층(330R)과 투과층(330B) 사이 및 제2 색변환층(330G)과 투과층(330B) 사이에 각각 형성된 이격 공간에 단차를 가지면서 형성되어 광필터층(380)이 들뜨는 현상이 발생할 수 있으나, 앞서 설명한 배출구(450)를 통해 가스가 빠져나갈 수 있으므로 AUA(Active Unfilled Area) 불량을 줄일 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 평면도이다. 도 14는 도 13의 절단선 XIV-XIV'를 따라 도시한 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 라이트 어셈블리(500), 표시 패널(100), 색변환 패널(30) 및 액정층(3)을 포함한다. 표시 패널(100), 액정층(3) 및 색변환 패널(30)을 따라 지나가는 광을 공급하기 위한 라이트 어셈블리(500)가 표시 패널(100)에 인접하여 위치할 수 있다. 액정층(3)은 표시 패널(100)과 색변환 패널(30) 사이에 위치하고, 복수의 액정 분자(31)를 포함하는 액정 물질을 갖는다.
라이트 어셈블리(500)는 광을 발생시키는 광원 및 광원에서 발생한 광을 전달받아 표시 패널(100) 및 색변환 패널(30)이 위치하는 방향으로 광을 가이드하는 도광판(미도시)을 포함할 수 있다.
라이트 어셈블리(500)는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며 일례로써 청색 발광 다이오드일 수 있으나, 청색 발광 다이오드 대신 화이트 광원이나 자외선 광원을 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 청색 발광 다이오드를 포함하는 라이트 어셈블리(500)를 사용한 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100) 아래 위치하는 제1 편광판(12)을 더 포함한다.
이하에서 표시 패널(100)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 표시 패널(100)은, 제1 기판(110) 위에 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 뻗어 있는 데이터선(171), 데이터선(171)에 연결된 소스 전극(173), 소스 전극(173)과 대응하는 드레인 전극(175), 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 위치하는 보호막(180) 및 보호막(180)이 갖는 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되고 보호막(180) 위에 위치하는 화소 전극(191)을 포함한다. 화소 전극(191)은 매트릭스 형태로 위치하고, 화소 전극(191)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
화소 전극(191)은 각각의 화소 영역마다 형성되어 복수 개 존재할 수 있고, 복수의 화소 전극(191) 중에서 서로 이웃하는 화소 전극(191) 사이에 차광부(220)가 위치한다. 차광부(220)는 이웃하는 화소 영역 각각에 대응하는 색 패턴들 간의 차광막 역할을 하여 색구현 및 빛샘을 방지하고 명암비를 높이는 역할을 할 수 있다. 차광부(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩하고, 후술하는 박막 트랜지스터와도 중첩할 수 있다.
게이트 전극(124) 위에 위치하는 반도체층(154)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에서 채널층을 형성하며, 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
다음, 색변환 패널(30)을 설명한다.
앞에서 설명한 표시 패널(100)과 중첩하는 색변환 패널(30)은 도 1에서 설명한 색변환 패널일 수 있다. 이때, 색변환 패널(30)의 기판(310)이 표시 패널(100)의 최상단으로부터 멀리 위치하도록 도 1에 도시된 색변환 패널이 뒤집힌 상태로 표시 패널(100) 위에 위치할 수 있다. 액정층(3) 위에 공통 전극(270)이 위치하고, 공통 전극(270) 위에 제2 편광판(22)이 위치하여 인셀 편광판을 형성할 수 있다. 인셀 편광판을 형성하면 광경로를 줄일 수 있다. 이때, 공통 전극(270)과 제2 편광판(22)의 전기적 절연을 위해 절연층(390)이 공통 전극(270)과 제2 편광판(22) 사이에 개재될 수 있다. 도 14에서 설명하는 제2 편광판(22)은 도 1에 도시한 편광층(22)과 대응하는 구성요소이다.
도시하지 않았지만, 액정층(3)과 화소 전극(191) 사이 및 액정층(3)과 공통 전극(270) 사이에 배향막이 형성될 수 있다. 표시 패널(100) 하부에 위치하는 제1 편광판(12), 색변환 패널(30)에 포함된 제2 편광판(22) 라이트 어셈블리(500)에서 입사되는 광을 편광시킬 수 있다.
공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270)은, 화소 전극(191)과 전계를 형성하고, 액정층(3)에 위치하는 액정 분자들(31) 각각의 장축이 전계의 방향에 수직 또는 수평 방향으로 기울어진다. 액정 분자(31)가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사하는 광의 편광 변화 정도가 달라지며, 이러한 편광의 변화는 편광판에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통해 표시 장치는 영상을 표시한다.
도 1에서 설명한 색변환 패널에 관한 내용은 본 실시예에 모두 적용될 수 있다. 또한, 도 10, 도 11 및 도 12에서 설명한 색변환 패널을 본 실시예에 따른 표시 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 표시 장치는 색변환 패널을 통해 보다 향상된 색재현율 및 명암비를 제공할 수 있다. 또, 하부 표시판 역할을 하는 표시 패널과 중첩하는 상부 표시판을 별도로 형성하지 않고, 색변환 패널(30)이 상부 표시판 기능을 대체할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 표시 장치는 보다 얇은 두께의 장치를 제공하며 비용 및 무게를 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시에 의한 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.
22: 편광층
30: 색변환 패널
100: 표시 패널
220: 차광부
330R: 제1 색변환층
330G: 제2 색변환층
330B: 투과층
350: 평탄화막
450: 배출구

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층을 덮는 평탄화막, 그리고
    상기 평탄화막 위에 위치하는 편광층을 포함하고,
    상기 편광층은 상기 편광층을 관통하는 배출구를 갖는 색변환 패널.
  2. 제1항에서,
    상기 편광층 위에 위치하는 보호층을 더 포함하고,
    상기 배출구는 상기 보호층 및 상기 편광층을 관통하는 색변환 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 보호층 위에 위치하는 전극을 더 포함하고,
    상기 전극은 상기 배출구 내에서 상기 편광층 및 상기 보호층의 측면을 덮는 색변환 패널.
  4. 제2항에서,
    상기 평탄화막과 상기 편광층 사이에 위치하는 광필터층을 더 포함하고,
    상기 광필터층은 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상 교대 배열된 구조를 갖는 색변환 패널.
  5. 제4항에서,
    상기 배출구는 상기 편광층 및 상기 광필터층을 관통하는 색변환 패널.
  6. 제4항에서,
    상기 광필터층과 상기 편광층 사이에 위치하는 절연층을 더 포함하는 색변환 패널.
  7. 제6항에서,
    상기 광필터층에 포함된 상기 복수의 층 중에서 상기 절연층에 가장 인접한 제1 층은 산화 규소막이고, 상기 절연층은 질화 규소막인 색변환 패널.
  8. 제4항에서,
    상기 광필터층과 상기 편광층은 서로 맞닿아 있고, 상기 광필터층에 포함된 복수의 층 중에서 상기 편광층에 가장 인접한 제1 층은 질화 규소막인 색변환 패널.
  9. 제1항에서,
    상기 기판 위에 위치하는 투과층을 더 포함하는 색변환 패널.
  10. 제9항에서,
    상기 투과층은 복수의 산란체를 포함하는 색변환 패널.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고,
    상기 차광 부재는 유기층과 반투과막의 이중층을 갖는 색변환 패널.
  12. 제11항에서,
    상기 배출구는 상기 차광 부재와 중첩하는 색변환 패널.
  13. 제12항에서,
    상기 반투과막은 인듐 주석 산화물(ITO), 은(Ag) 및 인듐 주석 산화물(ITO)의 3중막을 갖는 색변환 패널.
  14. 기판 위에 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 형성하는 단계,
    상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계,
    상기 평탄화막 위에 편광층을 형성하는 단계,
    상기 편광층을 관통하도록 배출구를 형성하는 단계, 그리고
    상기 편광층 위에 상기 배출구를 덮도록 전극을 형성하는 단계를 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 평탄화막과 상기 편광층 사이에 절연층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 편광층 위에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 배출구는 상기 보호층, 상기 편광층 및 상기 절연층을 관통하는 색변환 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 평탄화막과 상기 절연층 사이에 광필터층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 광필터층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상 교대로 적층하여 형성하는 색변환 패널의 제조 방법.
  17. 제14항에서,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층을 형성하는 단계 이전에 상기 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 색변환층과 상기 제2 색변환층 사이에 상기 차광 부재가 위치하며,
    상기 차광 부재는 상기 기판 위에 유기층을 형성하는 단계 및 상기 유기층 위에 반투과막을 형성하는 단계를 포함하는 색변환 패널의 제조 방법.
  18. 표시 패널,
    상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널, 그리고
    상기 표시 패널과 상기 색변환 패널 사이에 위치하고, 액정 물질을 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 색변환 패널은
    기판,
    상기 기판과 상기 액정층 사이에 위치하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층,
    상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층과 상기 액정층 사이에 위치하는 평탄화막,
    상기 평탄화막과 상기 액정층 사이에 위치하는 편광층, 그리고
    상기 편광층과 상기 액정층 사이에 위치하는 전극을 포함하고,
    상기 편광층은 상기 편광층을 관통하는 배출구를 갖고, 상기 전극은 상기 배출구를 덮는 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 배출구 내에 위치하는 상기 전극과 상기 액정층 사이의 공간에 상기 액정 물질이 위치하는 표시 장치.
  20. 제18항에서,
    상기 표시 패널은 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 배출구가 중첩하는 표시 장치.
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