KR20200144181A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20200144181A
KR20200144181A KR1020190071547A KR20190071547A KR20200144181A KR 20200144181 A KR20200144181 A KR 20200144181A KR 1020190071547 A KR1020190071547 A KR 1020190071547A KR 20190071547 A KR20190071547 A KR 20190071547A KR 20200144181 A KR20200144181 A KR 20200144181A
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filter
crystal molecules
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배광수
박범수
오민정
한은희
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 발광 소자들, 광제어층, 및 광선택성 필터를 포함한다. 광선택설 필터는 액정필터, 및 컬러필터를 포함한다. 액정필터는 적색광 및 녹색광을 투과하고 청색광을 차단한다. 컬러필터는 적색광, 및 녹색광을 흡수하고 청색광을 투과한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출광 효율 및 시인성이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 표시 장치들의 입력 장치로써 키보드 또는 마우스 등을 포함한다. 표시 장치의 출광 효율 및 시인성을 향상시키는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
본 발명은 출광 효율이 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 외광 반사를 감소시켜 시인성이 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자들, 광제어층, 및 광선택성 필터를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자들은 청색광을 방출할 수 있다. 상기 광제어층은 상기 발광 소자들 상에 배치될 수 있다. 상기 광제어층은 제1 광제어부, 제2 광제어부, 및 제3 광제어부를 포함할 수 있다. 상기 제1 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 적색광을 방출할 수 있다. 상기 제2 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출할 수 있다. 상기 제3 광제어부는 상기 청색광을 투과시킬 수 있다. 상기 광선택성 필터는 상기 광제어층 상에 배치될 수 있다. 상기 광선택성 필터는 액정필터, 및 컬러필터를 포함할 수 있다. 상기 액정필터는 상기 제1 광제어부, 및 상기 제2 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광 및 상기 녹색광을 투과시키고, 상기 청색광을 차단할 수 있다. 상기 컬러필터는 상ㄱ; 제2 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광 및 상기 녹색광을 흡수하고, 상기 청색광을 투과시킬 수 있다.
상기 적색광은 600nm 이상 670nm 이하의 중심 파장을 갖는 것일 수 있다. 상기 녹색광은 500nm 이상 580nm 이하의 중심 파장을 갖는 것일 수 있다. 상기 청색광은 420nm 이상 480nm 이하의 중심 파장을 갖는 것일 수 있다.
상기 액정필터는 제1 액정군들 및 제2 액정군들을 포함할 수 있다. 상기 제1 액정군들은 복수 개의 제1 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 제1 액정 분자들은 제1 간격으로 이격되어 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다. 상기 제2 액정군들은 복수 개의 제2 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 제2 액정 분자들은 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격으로 이격되어 상기 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다. 상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작을 수 있다. 상기 제1 액정 분자들 및 상기 제2 액정 분자들은 리오트로픽(lyotropic) 액정일 수 있다. 상기 제1 액정들 및 상기 제2 액정들은 디클로로벤젠 유도체를 포함할 수 있다. 상기 제1 액정군들은 500nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 500nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제2 액정군들은 550nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 550nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있다.
상기 액정필터에서, 상기 제1 액정군들과 상기 제2 액정군들의 중량 비율은 6:4 내지 8:2일 수 있다. 상기 제1 액정 분자들 및 상기 제2 액정 분자들은 각각은 장축 및 단축을 가질 수 있다. 상기 제1 액정 분자들의 단축 및 및 상기 제2 액정 분자들의 단축은 동일한 방향으로 배향될 수 있다. 상기 광선택성 필터는 상기 액정필터 상에 배치되는 보조 액정필터를 더 포함할 수 있다. 상기 보조 액정필터는 제1 보조 액정군들 및 제2 보조 액정군들을 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 액정군들은 단축 및 장축을 포함하는 제1 보조 액정분자들을 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 액정 분자들의 단축은 상기 제1 액정 분자들의 단축과 직교하는 방향으로 배향될 수 있다 상기 제2 보조 액정군들은 단축 및 장축을 포함하는 제2 보조 액정분자들을 포함할 수 있다. 상기 제2 보조 액정 분자들의 단축은 상기 제2 액정 분자들의 단축과 직교하는 방향으로 배향될 수 있다.
상기 제1 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 상기 적색광을 방출하는 제1 양자점을 포함할 수 있다. 상기 제2 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 상기 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터는 청색 안료 및 청색 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 차광층을 더 포함할 수 있다. 상기 차광층은 상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부 사이, 및 상기 제2 광제어부와 상기 제3 광제어부 사이에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자들은 유기 전계 발광 소자 또는 양자점 전계 발광 소자를 포함 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자층, 광제어층, 액정필터, 및 컬러필터를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자층은 청색광을 방출하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 광제어층은 상기 발광 소자층 상에 배치될 수 있다. 상기 광제어층은 제1 광제어부, 제2 광제어부, 및 제3 광제어부를 포함할 수 잇다. 상기 제1 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제1 양자점을 포함할 수 있다. 상기 제2 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함할 수 있다. 상기 제3 광제어부는 상기 청색광을 투과시킬 수 있다. 상기 액정필터는 상기 광제어층 상에 배치될 수 있다. 상기 액정필터는 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부와 중첩하며 상기 적색광 및 상기 녹색광을 투과하고 상기 청색광을 차단하는 리오트로픽 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 컬러필터는 상기 광제어층 상에 배치될 수 있다. 상기 액정필터는 상기 제3 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광, 및 상기 녹색광을 흡수하고 상기 청색광을 투과시킬 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 윈도우를 더 포함할 수 있다. 상기 윈도우는 상기 광제어층 상에 배치되며 두께 방향에서 서로 대향하는 상면 및 하면을 갖는 것일 수 있다. 상기 액정필터는 상기 윈도우의 상기 상면 또는 상기 하면 상에 배치될 수 있다.
상기 액정필터는 제1 액정군들 및 제2 액정군들을 포함할 수 있다. 상기 제1 액정군들은 복수 개의 제1 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 제1 액정 분자들은 제1 간격으로 이격되어 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다. 상기 제2 액정군들은 복수 개의 제2 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 제2 액정 분자들은 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격으로 이격될 수 있다. 상기 제2 액정 분자들은 상기 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다.
상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작을 수 있다. 상기 제1 액정군들은 500nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 500nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키는 것일 수 있다. 상기 제2 액정군들은 550nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 550nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키는 것일 수 있다.
상기 제1 액정군들 및 상기 제2 액정군들 전체 중량에 있어서, 상기 제1 액정군들과 상기 제2 액정군들의 중량 비율은 6:4 내지 8:2일 수 있다.
상기 액정필터의 두께는 상기 컬러필터의 두께보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 출광 효율이 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 외광 반사가 감소되어 시인성이 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 액정 분자의 사시도이다.
도 6은 도 4의 AA 영역에 대응되는 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 8은 도 7의 BB 영역에 대응되는 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시예 결과에 대한 그래프를 도시한 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
“및/또는”은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하에”, “하측에”, “위에”, “상에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락상 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로, 본 명세서에서 정의된 것으로 해석된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)에는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)이 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)은 이미지(IM)가 표시되는 영역일 수 있다. 도 1에서는 이미지(IM)의 예시로 나비가 도시되었다. 비표시 영역(NDA)은 이미지(IM)가 표시되지 않는 영역일 수 있다. 표시 영역(DA)에는 화소들(미도시)이 배치되고, 비표시 영역(NDA)에는 화소들(미도시)이 배치되지 않을 수 있다. 화소들(미도시)은 이미지(IM)를 제공하는 유효 화소들을 의미할 수 있다.
표시 영역(DA)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시 영역(DA)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
도 1에서는 표시 장치(DD)로 텔레비전을 일 예시로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 장치(DD)는 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자 기기, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등일 수도 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
비표시 영역(NDA)에 의해 표시 장치(DD)의 베젤 영역이 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 인접한 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 영역(DA)의 형상과 비표시 영역(NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 비표시 영역(NDA)은 생략될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 표시 장치는 바텀 커버(BC), 표시 패널(DP), 및 탑 커버(TC)를 포함할 수 있다. 바텀 커버(BC)는 표시 패널(DP) 하부에 배치되어, 표시 장치(DD)를 외부의 충격이나 오염물질 들로부터 보호 할 수 있다.
표시 패널(DP)은 제1 표시 기판(100) 및 제2 표시 기판(200)을 포함할 수 있다. 제2 표시 기판(200)은 제1 표시 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 제1 표시 기판(100) 및 제2 표시 기판(200)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
발명의 다른 실시예에서 탑 커버(TC)가 생략될 수 있다. 탑 커버(TC)가 없는 표시 장치(DD)의 경우, 실링부재 또는 몰드 등에 의해 비표시 영역(NDA)이 정의될 수 있다.
탑 커버(TC)는 표시 패널(DP) 등을 외부의 충격이나 오염 물질로부터 보호할 수 있다. 탑 커버(TC)의 개구부(OP-TC)는 표시 패널(DP)의 전면(front surface)을 노출시켜 표시 영역(DA)을 정의할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)의 평면도이다. 도 4는 도 3의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 패널(DP)의 단면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 액정 분자의 사시도이다. 도 6은 도 4의 AA 영역에 대응되는 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 패널(DP)은 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 각각은 발광 소자들(LD) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 각각의 면적은 서로 상이할 수 있으며, 이때 면적은 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, "평면상에서"는 표시 장치(DD)를 제3 방향(DR3, 두께 방향)으로 바라보았을 때를 의미할 수 있다. 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)은 발광 소자들(LD, 도 4)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 일 실시예의 표시 패널(DP)에는 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광을 발광하는 세 개의 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 패널(DP)은 서로 구분되는 제1 발광 영역(PXR), 제2 발광 영역(PXG), 및 제3 발광 영역(PXB)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 패널(DP)은 제3 색광을 방출하는 복수 개의 발광 소자들(LD), 및 제3 색광을 흡수하거나 투과하여 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 광제어부들(WCL1, WCL2, WCL3)을 포함할 수 있다. 광제어부들(WCL1, WCL2, WCL3) 각각은 제3 색광을 흡수 또는 투과하여 서로 상이한 색의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 제1 광제어부(WCL1)는 제3 색광을 흡수하여 제1 색광을 방출할 수 있고, 제2 광제어부(WCL2)는 제3 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출할 수 있고, 제3 광제어부(WCL3)는 제3 색광을 투과시킬 수 있다. 실시예가 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 제1 색광은 적색 광이고, 제2 색광은 녹색 광이고, 제3 색광은 청색 광일 수 있다. 예를 들어, 제1 색광은 600nm 이상 670nm 이하의 중심 파장을 갖는 적색 광이고, 제2 색광은 500nm 이상 580nm 이하의 중심 파장을 갖는 녹색 광이고, 제3 색광은 420nm 이상 480nm 이하의 중심 파장을 갖는 청색 광일 수 있다.
광제어부들(WCL1, WCL2, WCL3) 각각은 제1 발광 영역(PXR), 제2 발광 영역(PXG), 및 제3 발광 영역(PXB)에 대응하게 배치되며, 제1 발광 영역(PXR), 제2 발광 영역(PXG), 및 제3 발광 영역(PXB) 각각과 평면 상에서 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(PXR)은 적색 발광 영역일 수 있고, 제2 발광 영역(PXG)은 녹색 발광 영역일 수 있고, 제3 발광 영역(PXB)은 청색 발광 영역일 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 일 실시예의 표시 패널(DP)에서, 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)은 광제어층(WCL)의 광제어부들(WCL1, WCL2, WCL3)에서 발광하는 컬러에 따라 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제3 색광을 방출하는 제3 광제어부(WCL1)의 제3 발광 영역(PXB)이 가장 큰 면적을 갖고, 제2 색광을 방출하는 제2 광제어부(WCL2)의 제2 발광 영역(PXG)이 가장 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)은 동일한 면적을 가지거나, 또는 도 3 및 도 4에서 도시된 것과 다른 면적 비율로 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)이 제공될 수 있다.
발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙 화소 정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)을 정의하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)에 의해 발광 영역들(PXR, PXG, PXB) 과 비발광 영역(NPXA)이 구분될 수 있다.
제1 발광 영역들(PXR)과 제3 발광 영역들(PXB)은 제1 방향축(DR1)을 따라 번갈아 배열되어 제1 그룹(PXG1)을 구성할 수 있다. 제2 발광 영역들(PXG)은 제2 방향축(DR1)을 따라 배열되어 제2 그룹(PXG2)을 구성할 수 있다.
제1 그룹(PXG1)은 제2 그룹(PXG2)에 대하여 제2 방향축(DR2) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 그룹(PXG1) 및 제2 그룹(PXG2) 각각은 복수로 제공될 수 있다. 제1 그룹들(PXG1)과 제2 그룹들(PXG2)은 제2 방향축(DR2)을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
하나의 제2 발광 영역(PXG)은 하나의 제1 발광 영역(PXR) 또는 하나의 제3 발광 영역(PXB)으로부터 제4 방향(DR4)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제4 방향(DR4)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 사이의 방향일 수 있다.
도 4에 도시된 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)의 배열 구조는 펜타일 구조로 지칭될 수 있다. 다만, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)의 배열 구조는 도 2에 도시된 배열 구조에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 영역들(PXR, PXG, PXB)은 제2 방향축(DR2)을 따라, 제1 발광 영역(PXR), 제2 발광 영역(PXG), 및 제3 발광 영역(PXB)이 순차적으로 번갈아 가며 배열되는 스트라이프 구조를 가질 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제1 표시 기판(100)은 베이스 필름(BF), 회로층(CL), 및 발광 소자층(LDL)을 포함할 수 있다. 제2 표시 기판(200)은 광제어층(WCL), 및 베이스 기판(BS)을 포함할 수 있다.
베이스 필름(BF)은 회로층(CL)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스 필름(BF)은 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 금속 기판, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 필름(BF)은 무기층, 유기층, 또는 복합재료층일 수 있다.
회로층(CL)은 베이스 필름(BF) 상에 배치될 수 있다. 회로층(CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(CL)은 발광 소자들(LD)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터(미도시) 및 구동 트랜지스터(미도시)를 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자층(LDL)은 복수 개의 발광 소자들(LD), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 발광 소자들(LD)을 커버하는 것일 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 발광 소자들(LD) 상에 직접 배치되어 발광 소자들(LD)을 밀봉할 수 있다.
도 4를 참조하면, 발광 소자층(LDL)은 복수 개의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다. 발광 소자들(LD)은 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 및 적어도 하나의 발광부(EM)를 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)은 회로층(CL) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 구동 트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결되어 구동 신호를 수신할 수 있다. 제1 전극(EL1)은 복수 개의 화소 정의막(PDL)들 사이에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 제1 전극(EL1) 상에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 발광부(EM)는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치될 수 있다.
발광 소자(LD)를 구성하는 제1 전극(EL1), 및 제2 전극(EL2)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1), 및 제2 전극(EL2)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathod)일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극일 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(LD)에서 제1 전극(EL1), 및 제2 전극(EL2)은 각각 반사형 전극, 투과형 전극, 또는 반투과형 전극일 수 있다.
적어도 하나의 발광부(EM)는 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 도시된 바는 없으나, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(미도시) 및 정공 수송층(미도시)을 포함할 수 있다, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(미도시) 및 전자 수송층(미도시)을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 정공 수송 물질로 유기 화합물을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 발광 물질로 유기 화합물 또는 양자점을 포함할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 발광 소자(LD)는 유기 전계 발광 소자, 또는 양자점 전계 발광 소자일 수 있다. 발광층(EML)은 제3 색광을 방출할 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)은 전자 수송 물질로 유기 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML)이 양자점을 포함하는 경우, 양자점의 코어는 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, AgInS, CuInS, 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, InGaP, 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 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.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
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, 광 시야각이 향상될 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.
양자점은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
발광부(EM)를 구성하는 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR) 각각은 서로 이웃한 복수 개의 발광 소자들(LD) 전체에서 공통층으로 제공되는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 회로층(CL) 상에 서로 이격된 상태로 패터닝되어 제공되는 것과 달리 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR) 각각은 패터닝되지 않고 발광 소자층(LDL) 전체에서 연장되어 배치될 수 있다.
그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)은 각각의 발광 소자(LD)에 패터닝 되어 형성될 수도 있다.
박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 직접 배치될 수 있다. 발광 소자(LD)가 캡핑층(미도시)을 더 포함하는 경우 박막 봉지층(TFE)은 캡핑층(미도시) 상에 직접 배치될 수 있다.
제2 표시 기판(200)은 접착층(ADH), 격벽부(BK), 제1 차광층(BM1), 광제어층(WCL), 광선택성 필터(LSF), 및 윈도우(WD)를 포함할 수 있다.
접착층(ADH)은 제1 표시 기판(100) 상에 배치되어 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)을 접착시킬 수 있다. 접착층(ADH)은 예를 들어, 광학 투명 접착제(Optically clear adhesive)일 수 있다. 일 실시예에서, 접착층(ADH)은 생략될 수 도 있다.
광제어층(WCL)은 발광 소자층(LDL) 상에 배치되어 발광 소자층(LDL)에서 방출되는 제3 색광의 파장을 제어할 수 있다. 이하, 제1색광은 적색광으로, 제2색광은 녹색광으로, 제3색광은 청색광으로 설명한다. 이하, 적색광은 600nm 이상 670nm 이하의 중심 파장을 갖는 적색광일 수 있고, 녹색광은 500nm 이상 580nm 이하의 중심 파장을 갖는 녹색광일 수 있고, 청색광은 420nm 이상 480nm 이하의 중심 파장을 갖는 청색광일 수 있다.
광제어층(WCL)은 제1 광제어부(WCL1), 제2 광제어부(WCL2), 및 제3 광제어부(WCL3)를 포함할 수 있다.
제1 광제어부(WCL1)는 베이스 수지(BR), 제1 양자점(QD1), 및 산란입자(SC)를 포함할 수 있다. 제1 양자점(QD1), 및 산란입자(SC)는 베이스 수지(BR)에 분산된 것일 수 있다.
제1 양자점(QD1)은 청색광을 흡수하여 적색광을 방출할 수 있다. 제1 양자점(QD1)에 대해서는 상술한 발광층(EML)에 포함되는 양자점에 대한 설명과 동일한 설명이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
산란 입자(SC)는 TiO2　또는 실리카계 나노　입자일 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 산란 입자(SC)는 광을 산란시킬 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD)의 광 시야각이 개선될 수 있다. 제2 광제어부(WCL2), 및 제3 광제어부(WCL3)에 포함된 산란 입자(SC)도 제1 광제어부(WCL1)에 포함된 산란 입자(SC)와 동일한 설명이 적용될 수 있으므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
제2 광제어부(WCL2)는 베이스 수지(BR), 제2 양자점(QD2), 및 산란입자(SC)를 포함할 수 있다. 제2 양자점(QD2), 및 산란입자(SC)는 베이스 수지(BR)에 분산된 것일 수 있다. 제2 양자점(QD2)은 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출할 수 있다. 제2 양자점(QD2)에 대해서는 상술한 발광층(EML)에 포함되는 양자점에 대한 설명과 동일한 설명이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
제3 광제어부(WCL3)는 베이스 수지(BR), 및 산란입자(SC)를 포함할 수 있다. 제3 광제어부(WCL3)는 양자점을 비포함하므로 발광층(EML)에서 방출되는 청색 광을 투과시킬 수 있다. 제3 광제어부(WCL3)는 양자점을 포함하고 있지 않기 때문에, 제1 광제어부(WCL1)에 포함된 단위 면적당 산란 입자(SC)의 양은 제1 광제어부(WCL1) 및 제2 광제어부(WCL2) 각각에 포함된 단위 면적당 산란 입자(SC)의 양보다 많을 수 있다.
광제어층(WCL) 상에는 광선택성 필터(LSF)가 배치될 수 있다. 광선택성 필터(LSF)는 액정필터(LCF) 및 컬러필터(CF)를 포함할 수 있다.
액정필터(LCF)는 제1 광제어부(WCL1), 및 제2 광제어부(WCL2)와 중첩할 수 있다. 액정필터(LCF)는 제3 광제어부(WCL3)와 비중첩할 수 있다. 액정필터(LCF)는 적색광, 및 녹색광을 투과하고 청색광을 차단할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 액정필터(LCF)는 적색광 및 녹색광에 대해서는 편광성을 갖지 않거나 작은 편광성을 갖고, 청색광에 대해서는 편광성을 갖는 것일 수 있다.
본 명세서에서, "차단"은 광이 100% 차단되는 것만을 의미하는 것이 아니다. 액정필터(LCF)가 청색광에 대한 편광성을 갖더라도, 청색광의 전체 파장 영역에 대해서 100%의 편광성을 갖는 것은 아니므로, 청색 파장 영역의 광 중 일부는 액정필터(LCF)를 투과할 수 있다. 즉, 상술한 이유에 의해 청색광 일부가 액정필터(LCF)를 투과하더라도, 본 명세서에서는 액정필터(LCF)가 청색광을 차단하는 것으로 표현될 수 있다.
본 명세서에서, "투과"는 광이 100% 투과하는 것만을 의미하는 것이 아니다. 액정필터(LCF)가 적색광 및 녹색광에 대하여 편광성을 갖지 않더라도 적색 파장 영역의 광 일부 및 녹색 파장 영역의 광 일부는 액정필터(LCF)에 흡수되거나 반사되어 투과율이 감소될 수 있다. 즉, 상술한 이유에 의해 적색광 및 녹색광의 흡수율이 감소하더라도, 본 명세서에서는 액정필터(LCF)가 적색광 및 녹색광을 투과하는 것으로 표현될 수 있다.
도 6을 참조하면, 액정필터(LCF)는 복수 개의 제1 액정군들(LG1), 및 복수 개의 제2 액정군들(LG2)을 포함할 수 있다.
제1 액정군들(LG1)은 복수 개의 제1 액정 분자들(LC1)을 포함할 수 있다. 제1 액정 분자들(LC1)은 제1 간격(L1)으로 이격되어 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다.
제2 액정군들(LG2)은 복수 개의 제2 액정 분자들(LC2)을 포함할 수 있다. 제2 액정 분자들(LC2)은 제2 간격(L2)으로 이격되어 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 정렬된 것일 수 있다.
제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)은 리오트로픽(lyotropic) 액정일 수 있다. 제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)은 디클로로벤젠 유도체를 포함할 수 있다. 제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)은 디클로로벤젠 유도체를 포함하는 리오트로픽 액정일 수 있다.
제1 간격(L1)은 제2 간격(L2)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 간격(L1)은 제2 간격(L2)보다 작을 수 있다. 리오트로픽 액정의 경우 액정 분자들 간의 간격에 의하여 투과시키는 파장 영역 및 차단되는 파장 영역이 달라지므로, 제1 액정군들(LG1)이 투과 및 차단하는 파장 영역과 제2 액정군들(LG2)이 투과 및 차단하는 파장 영역은 상이할 수 있다. 제1 간격(L1)이 제2 간격(L2)보다 작은 경우, 제1 액정군들(LG1)이 투과 및 차단하는 파장 영역은 제2 액정군들(LG2)이 투과 및 차단하는 파장 영역보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 액정군들(LG1)은 500nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 500nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있고, 제2 액정군들(LG2)은 550nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 550nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있다.
액정필터(LCF)에서 제1 액정군(LG1)들과 제2 액정군들(LG2)의 중량 비율은 6:4 내지 8:2일 수 있다. 제1 액정군(LG1)들과 제2 액정군들(LG2)의 중량 비율은 바람직하게는 6.5: 3.5 내지 7.5:2.5일 수 있다. 제1 액정군(LG1)들 및 제2 액정군들(LG2)의 비율이 상술한 범위를 만족하는 경우, 적색광과 녹색광의 투과 비율, 및 청색광의 차단 비율을 최대화할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 액정 분자가 포함하는 물질의 종류에 따라 바람직한 중량 비율이 조절될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 액정 분자(LC)에 대하여 설명한다. 액정 분자(LC)에 대한 설명은, 제1 액정 분자(LC1) 및 제2 액정 분자(LC2)에도 동일하게 적용될 수 있다. 액정 분자(LC)는 도 5에 도시된 바와 같이 디스크 형상을 가질 수 있다. 그러나 액정 분자(LC)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 분자(LC)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
액정 분자(LC)는 장축(LX) 및 단축(SX)을 가질 수 있다. 예를 들어, 액정 분자(LC)가 타원구의 형상을 갖는 경우, 액정 분자(LC)의 중심을 지나는 직선과 타원구의 교점을 양 끝점으로 하는 선분 중 가장 긴 선분이 장축(LX)으로 정의되고, 이와 직교하는 선분이 단축(SX)으로 정의될 수 있다. 액정 분자(LC)가 기타 형상을 갖는 경우, 액정 분자(LC)의 무게 중심을 지나는 직선과 액정 분자(LC)의 교점을 양 끝점으로 하는 선분 중에서 가장 긴 선분이 장축(LX)으로 정의되고, 이와 직교하는 선분이 단축(SX)으로 정의될 수 있다.
액정필터(LCF)는 액정 분자들(LC)을 친수성 용매에 혼합하여 윈도우(WD)상에 코팅하여 제작하는 것일 수 있다. 액정 분자(LC)는 친수성 부분(HPY)과 소수성 부분(HPB)을 포함할 수 있다. 액정 분자(LC)가 물 등의 친수성 용매에 혼합되는 경우 액정 분자(LC)의 소수성 부분(HPB)은 다른 액정 분자(LC)의 소수성 부분(HPB)과 상호 작용(예를 들어, 반데르발스 힘 등의 인력에 의해)하고, 액정 분자(LC)들의 친수성 부분(HPY)은 친수성 용매에 노출될 수 있다. 이에 따라, 액정 분자들(LC)이 정렬될 수 있다. 액정 분자(LC)의 코팅 방향을 조절하여 액정 분자(LC)의 배향을 조절할 수 있다. 액정 분자(LC)를 배향한 이후 친수성 용매를 증발시켜 액정필터(LCF)를 형성할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)의 단축은 동일한 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 제1 액정 분자들(LC1), 및 제2 액정 분자들(LC2)의 단축은 제1 방향(DR1)으로 배향될 수 있다. 제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)이 동일한 방향으로 배향되므로, 액정필터(LCF)는 적색광 및 녹색광을 투과하고 청색광을 차단할 수 있다.
도 4를 참조하면, 컬러필터(CF)는 제3 광제어부(WCL3)와 중첩할 수 있다. 컬러필터(CF)는 제1 광제어부(WCL1), 및 제2 광제어부(WCL2)와 비중첩할 수 있다. 컬러필터(CF)는 적색광 및 녹색광을 흡수하고, 청색광을 투과시킬 수 있다. 컬러필터(CF)는 청색 안료, 및 청색 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 컬러필터(CF)는 청색 염료로 크산텐 염료, 시아닌 염료 또는 아자포피린 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 컬러필터(CF)는 청색 안료로 구리프탈로시아닌계 안료를 포함할 수 있다. 컬러필터(CF)는 외부에서 입사하는 광 중 적색광 및 녹색광을 흡수할 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD)의 시인성이 개선될 수 있다.
종래에는 외광 반사를 방지하기 위하여 원편광자 또는 선편광자 및 λ/4 위상지연자를 포함하는 편광층을 배치하였다. 또는, 외광 반사를 방지하기 위하여 적색 발광 영역과 중첩하도록 적색 컬러필터를 배치하고 녹색 발광 영역과 중첩하도록 녹색 컬러필터를 배치하였다. 표시 패널에 편광층을 배치하는 경우, 발광 소자층에서 방출되는 광이 편광층을 통과하면서 차단되어 광 투과율이 50% 미만으로 감소하였다. 따라서, 출광 효율이 감소하는 문제가 있었다. 표시 패널에 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터를 배치하는 경우 각각의 컬러필터를 패터닝 하기 위하여 공정 시간 및 비용이 상승하는 문제가 있었다. 또한 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터는 외부로부터 입사되는 청색광을 충분히 차단하지 못하는 문제가 있었다.
일 실시예의 표시 패널(DP)은 적색광 및 녹색광을 투과하고 청색광을 차단하는 액정필터(LCF), 및 적색광, 및 녹색광을 흡수하고 청색광을 투과시키는 컬러필터(CF)를 포함하는 광선택성 필터(LSF)가 배치된다. 따라서, 제1 광제어부(WCL1) 및 제2 광제어부(WCL2)에서 방출되는 적색광 및 녹색광은 액정필터(LCF)를 투과하고 청색광(외부로부터 입사되는 광, 또는 제3 광제어부(WCL3)에서 방출된 광)만 선택적으로 차단될 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD)의 출광 효율이 개선될 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 패널(DP)은 액정필터(LCF)의 코팅 공정, 및 컬러필터(CF) 증착 공정을 각각 한 번씩 거쳐 형성되므로, 종래 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 및 청색 컬러필터를 각각 증착하여 세 번의 증착 공정을 거치는 경우보다 공정 시간 및 비용이 절감될 수 있다.
나아가 일 실시예의 액정필터(LCF)는 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터에 비하여 청색광의 투과율이 더 낮으므로, 외부에서 입사되는 청색광을 더 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 제1 광제어부(WCL1)의 제1 양자점(QD1), 및 제2 광제어부(WCL2)의 제2 양자점(QD2)이 외부에서 입사되는 청색광에 의해 여기 되어 광을 방출하여 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 차광층(BM1)은 광선택성 필터(LSF) 아래에 배치될 수 있다. 제1 차광층은 제1 광제어부(WCL1)와 제2 광제어부(WCL2)사이, 및 제2 광제어부(WCL2)와 제3 광제어부(WCL3) 사이에 배치될 수 있다. 제1 차광층(BM1)은 비발광영역(NPXA)과 평면상에서 중첩할 수 있다. 본 명세서에서, 평면상에서는 제3 방향(DR3, 두께 방향)에서 바라본 것을 의미할 수 있다. 제1 차광층(BM1)은 카본 블랙 입자를 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)에 제1 차광층(BM1)이 배치됨으로써 인접한 발광 영역에서 방출되는 광이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서 제1 차광층(BM1)은 생략될 수도 있다.
격벽부(BK)는 제1 차광층(BM1) 상에 배치될 수 있다. 격벽부들(BK)은 화소 정의막(PDL)과 일대일 대응되도록 배치될 수 있다. 격벽부들(BK)은 제1 내지 제3 광제어부(WCL1, WCL2, WCL3) 사이에 배치되어, 제1 내지 제3 광제어부(WCL1, WCL2, WCL3)에서 방출되는 광이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 격벽부(BK)의 너비는 제1 차광층(BM1)의 너비보다 작을 수 있다.
윈도우(WD)는 광선택성 필터(LSF) 상에 배치될 수 있다. 윈도우(WD)는 광선택성 필터(LSF), 및 광제어층(WCL)을 지지하는 지지 기판의 역할을 하는 것일 수 있다. 윈도우(WD)는 유리 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 윈도우(WD)는 두께 방향에서 서로 대향하는 상면 및 하면을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 윈도우(WD)는 생략될 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)의 단면도이다. 도 8은 도 7의 BB 영역에 대응되는 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예의 광선택성 필터(LSF-1)는 보조 액정필터(LCF-S)를 더 포함할 수 있다. 보조 액정필터(LCF-S)는 액정필터(LF) 상에 배치될 수 있다. 보조 액정필터(LCF-S)는 제1 보조 액정군들(LG1-S), 및 제2 보조 액정군들(LG2-S)을 포함할 수 있다.
제1 보조 액정군들(LG1-S)은 장축 및 단축을 포함하는 제1 보조 액정 분자들(LC1-S)을 포함할 수 있다. 제1 보조 액정군들(LG1-S)에 포함된 제1 보조 액정 분자들(LC1-S)의 단축은 제1 액정군들(LG1)에 포함된 제1 액정 분자들(LC1)의 단축과 직교하는 방향으로 배향될 수 있다. 제1 보조 액정 분자들(LC1-S)은 제1 액정 분자들(LC1)과 평면상에서 직교하는 방향으로 배향될 수 있다. 제2 보조 액정군들(LG2-S)은 장축 및 단측을 포함하는 제2 보조 액정 분자들(LC2-S)을 포함할 수 있다. 제2 보조 액정군들(LG2-S)에 포함된 제2 보조 액정 분자들(LC2-S)의 단축은 제2 액정군들(LG2)에 포함된 제2 액정 분자들(LC2)의 단축과 직교하는 방향으로 배향될 수 있다. 제2 보조 액정 분자들(LC2-S)은 제2 액정 분자들(LC2)과 평면상에서 직교하는 방향으로 배향될 수 있다
제1 보조 액정 분자들(LC1-S) 및 제2 보조 액정 분자들(LC2-S) 각각은 제1 액정 분자들(LC1) 및 제2 액정 분자들(LC2)과 배향 방향만 상이하고, 동일한 액정 분자일 수 있다. 즉, 제1 보조 액정군들(LG1-S), 및 제2 보조 액정군들(LG2-S)은 제1 액정군들(LG1), 및 제2 액정군들(LG2)과 직교하는 방향으로 배향된 것을 제외하고는 제1 액정군들(LG1), 및 제2 액정군들(LG2)과 동일한 것일 수 있다.
일 실시예에서, 액정필터(LCF)와 액정필터(LCF) 상에 배치된 보조 액정필터(LCF-S)는 서로 직교하는 방향으로 배향되므로 외부에서 입사되는 청색광을 더 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 제1 광제어부(WCL1), 및 제2 광제어부(WCL2)가 외부 광을 받아 여기 되는 것을 방지할 수 있으므로 표시 장치(DD)의 색재현성이 높아질 수 있다.
도 9를 참조하면, 발광 소자(LD-1)들 각각은 복수 개의 발광부들(EM1, EM2, EM3)을 포함할 수 있다. 복수 개의 발광부들(EM1, EM2, EM3)은 순차로 적층 되어 배치될 수 있다. 발광부들(EM1, EM2, ME3) 각각에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한 발광부(EM)에 대한 내용과 실질적으로 동일한 내용이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 발광부들(EM1, EM2, EM3)을 복수 개 포함하는 경우, 발광부(EM)를 하나 포함하는 경우 보다 고휘도 및 장수명이 달성될 수 있다.
도 9를 참조할 때, 일 실시예의 표시 패널(DP)은 적층된 세 개의 발광부(EM1, EM2, EM3)를 포함하는 것으로 도시 하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 두 개의 발광부가 적층되거나, 발광부가 네 개 이상 적층될 수 도 있다. 바람직하게는, 발광부가 세 개 또는 네 개 적층 될 수 있다. 발광부가 다섯 개 이상 적층되는 경우 발광 소자들(LD-1)의 구동 전압이 높아질 수 있다.
발광부들(EM1, EM2, EM3) 사이에는 전하 생성층(CGL)이 배치될 수 있다. 전하 생성층(CGL)에 전압이 인가되는 경우 전하가 생성된다. 전하 생성층(CGL)은 이웃하는 발광부들(EM1, EM2, EM3) 사이에 배치되어 발광부들(EM1, EM2, EM3) 사이의 전하 균형을 조절하는 역할을 한다. 예를 들어, 전하 생성층(CGL)은 제1 발광부(EM1)로의 전자 주입을 보조하는 역할과 제2 발광부(EM2)로의 정공 주입을 보조하는 역할을 할 수 있다.
전하 생성층(CGL)은 전자 주입성 물질 및 정공 주입성 물질이 혼합된 하나의 층으로 구성될 수 있다. 또는, 전하 생성층(CGL)은 두 개 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어 전하 생성층(CGL)은 N-type 도펀트가 도핑된 n형 전하 생성층 및 P-type 도펀트가 도핑된 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 전자 수송 영역(ETR) 상에 직접 또는 인접하게 배치되어 전자 주입을 보조 하는 층일 수 있고, p형 전하 생성층은 정공 수송 영역(HTR) 하부에 직접 또는 인접하게 배치되어 정공 주입을 보조 하는 층일 수 있다.
전하 생성층(CGL)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 알려진 재료들을 제한 없이 사용할 수 있다. 한편, 일 실시예에서 전하 생성층(CGL)은 생략될 수 도 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시예의 표시 패널(DP)은 제2 차광층(BM2)을 더 포함할 수 있다. 제2 차광층(BM2)은 박막봉지층(TFE) 상에 배치되고, 제1 차광층(BM1)과 평면상에서 중첩할 수 있다. 제2 차광층(BM2)을 더 포함하는 경우 발광 소자층(LDL)에서 방출되는 광이 타겟하는 광제어부 외에 다른 광제어부로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
도 11을 참조하면, 광선택성 필터(LSF-2)에서 액정필터(LCF)의 두께와 컬러필터(CF)의 두께는 상이할 수 있다. 액정필터(LCF) 및 컬러필터(CF)는 각각 별개의 단계에서 코팅 및 증착되기 때문에 액정필터(LCF)의 두께와 컬러필터(CF)의 두께는 상이하게 제공될 수 있다. 액정필터(LCF)는 컬러필터(CF)보다 더 작은 두께로 제공될 수 있다.
예를 들어, 액정필터(LCF)의 두께는 0.8um(micro meter) 이상 20um(micro meter) 이하일 수 있다. 액정필터(LCF)의 두께가 0.8um 미만인 경우 액정필터(LCF)가 청색광을 충분히 차단하지 못할 수 있다. 액정필터(LCF)의 두께가 20um를 초과하는 경우 적색광 및 녹색광의 투과율도 낮아져 출광율이 저하될 수 있다.
도 12를 참조하면, 광선택성 필터(LSF-3)에서 액정필터(LCF)는 윈도우(WD)의 상면 상에 배치되고, 컬러필터(CF)는 윈도우(WD)의 하면 상에 배치될 수 있다. 액정필터(LCF)는 윈도우(WD)의 상면 상에 직접 배치될 수 있다. 액정필터(LCF)가 윈도우(WD)의 상면 상에 배치되는 경우, 윈도우(WD)의 상면 상에 별도의 반사방지부재가 배치되지 않더라도 외광 반사가 완화될 수 있다.
이하에서는, 실시예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시예 결과에 대한 그래프를 도시한 것이다.
1. 액정 필터의 제작
실시예 1-1 내지 1-4, 및 실시예 2-1 내지 실시예 2-4에서는 제1 액정 분자 및 제2 액정 분자를 혼합하여 액정필터를 제조한 후, 제1 보조 액정 분자 및 제2 보조 액정 분자를 혼합하여 보조 액정필터를 제조하였다. 보조 액정필터에 포함된 제1 보조 액정 분자와 제2 보조 액정 분자의 단축은 액정필터에 포함된 제1 액정 분자 및 제2 액정 분자의 단축의 방향과 직교하도록 배향하였다. 실시예 1-1 내지 실시예 1-4에서 액정필터 및 보조 액정필터의 두께의 합을 약 2um(micro meter)로 제조하였으며, 실시예 2-1 내지 실시예 2-4에서 액정필터 및 보조 액정필터의 두께의 합을 약 3um(micro meter)로 제조하였다. 제1 액정 분자는 Light polymer 사의 GPY(Gray Polarizer Red)를 사용하였으며, 제2 액정 분자는 Light polymer 사의 GPR(Gray Polarizer Red)을 사용하였다. 제1 액정 분자와 제2 액정 분자의 중량 비율은 하기 표 1과 같이 혼합하였다.
소자 작성예 제1 액정 분자(wt%) 제2 액정 분자(wt%)
실시예 1-1 12 88
실시예 1-2 16 84
실시예 1-3 20 80
실시예 1-4 31.5 68.5
실시예 2-1 12 88
실시예 2-2 16 84
실시예 2-3 20 80
실시예 2-4 31.5 68.5
도 13a 및 도 13b를 참조할 때, 실시예 1-1 내지 1-4, 및 실시예 2-1 내지 실시예 2-4의 액정필터는 적색광 및 녹색광을 투과시키고, 청색광을 차단시키는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 1-1 내지 1-4, 및 실시예 2-1내지 실시예 2-4에서는 액정필터 및 보조 액정필터를 모두 포함하기 때문에, 청색광의 투과율이 0%에 근접하는 것을 알 수 있다.
실시예 1-1 내지 실시예 1-4와 실시예 2-1 내지 실시예 2-4를 참조하면, 액정필터 및 보조 액정필터의 두께 차이에 따른 광투과율의 차이가 크지 않은 것을 알 수 있다.
실시예 1-4 및 실시예 2-4를 참조할 때, 제1 액정분자와 제2 액정분자의 비율이 약 3:7인 경우 약 500nm 미만의 파장을 갖는 청색광을 효과적으로 차단하고, 500nm 이상의 파장을 갖는 녹색광 및 적색광을 효과적으로 투과시키는 것을 알 수 있다. 따라서, 일 실시예의 액정필터를 이용하는 경우 제1 광제어부(WCL1) 및 제2 광제어부(WCL2)에서 방출되는 적색광 및 녹색광을 효과적으로 투과시키므로 출광 효율이 상승할 수 있다. 또한 외부에서 입사되는 청색광을 효과적으로 차단할 수 있으므로, 제1 광제어부(WCL1) 및 제2 광제어부(WC2)의 제1 양자점(QD1) 및 제2 양자점(QD2)이 외부 광에 의한 영향으로 여기되어 발광하는 것이 방지될 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 액정필터 및 컬러필터를 포함하는 광선택성 필터를 포함한다. 액정필터는 적색 발광영역 및 녹색 발광영역과 중첩하며, 적색광과 녹색광을 투과시키고 청색광을 차단할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 표시 장치는 출광 효율이 향상될 수 있다. 또한 일 실시예의 광선택성 필터는 한 번의 액정필터 코팅공정 및 한 번의 컬러필터 증착공정을 거쳐 형성되므로, 공정 시간 및 공정 비용이 절감될 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시 장치 DP: 표시 패널
LSF: 광선택성 필터 LCF: 액정필터
CF: 컬러필터 LCF-S: 보조 액정필터
WCL: 광제어층 LG1: 제1 액정군
LG2: 제2 액정군

Claims (20)

  1. 청색광을 방출하는 발광 소자들;
    상기 발광 소자들 상에 배치되며 상기 청색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제1 광제어부, 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2 광제어부, 및 상기 청색광을 투과시키는 제3 광제어부를 포함하는 광제어층; 및
    상기 광제어층 상에 배치된 광선택성 필터; 를 포함하고,
    상기 광선택성 필터는
    상기 제1 광제어부, 및 상기 제2 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광 및 상기 녹색광을 투과시키고, 상기 청색광을 차단하는 액정필터, 및
    상기 제2 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광 및 상기 녹색광을 흡수하고, 상기 청색광을 투과시키는 컬러필터를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적색광은 600nm 이상 670nm 이하의 중심 파장을 갖고,
    상기 녹색광은 500nm 이상 580nm 이하의 중심 파장을 갖고,
    상기 청색광은 420nm 이상 480nm 이하의 중심 파장을 갖는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액정필터는
    제1 간격으로 이격되어 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 복수 개의 제1 액정 분자들을 포함하는 복수 개의 제1 액정군들; 및
    상기 제1 간격과 상이한 제2 간격으로 이격되어 상기 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 복수 개의 제2 액정 분자들을 포함하는 복수 개의 제2 액정군들; 을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작은 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 액정 분자들 및 상기 제2 액정 분자들은 리오트로픽(lyotropic) 액정인 표시 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 액정들 및 상기 제2 액정들은 디클로로벤젠 유도체를 포함하는 표시 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 액정군들은 500nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 500nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키며,
    상기 제2 액정군들은 550nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 550nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키는 표시 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 액정필터에서,
    상기 제1 액정군들과 상기 제2 액정군들의 중량 비율은 6:4 내지 8:2인 표시 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 액정 분자들 및 상기 제2 액정 분자들은 각각은 장축 및 단축을 갖고,
    상기 제1 액정 분자들의 단축 및 및 상기 제2 액정 분자들의 단축은 동일한 방향으로 배향되는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광선택성 필터는
    상기 액정필터 상에 배치되고 제1 보조 액정군들 및 제2 보조 액정군들을 포함하는 보조 액정필터를 더 포함하고,
    상기 제1 보조 액정군들은 단축 및 장축을 포함하는 제1 보조 액정분자들을 포함하며, 상기 제1 보조 액정 분자들의 단축은 상기 제1 액정 분자들의 단축과 평면상에서 직교하는 방향으로 배향되고,
    상기 제2 보조 액정군들은 단축 및 장축을 포함하는 제2 보조 액정분자들을 포함하며, 상기 제2 보조 액정 분자들의 단축은 상기 제2 액정 분자들의 단축과 평면상에서 직교하는 방향으로 배향되는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 상기 적색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하고,
    상기 제2 광제어부는 상기 청색광을 흡수하여 상기 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 청색 안료 및 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광제어부와 상기 제2 광제어부 사이, 및 상기 제2 광제어부와 상기 제3 광제어부 사이에 배치되는 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 유기 전계 발광 소자 또는 양자점 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
  15. 청색광을 방출하는 발광 소자를 포함하는 발광 소자층;
    상기 발광 소자층 상에 배치되며 상기 청색광을 흡수하여 적색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하는 제1 광제어부, 상기 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 제2 광제어부, 및 상기 청색광을 투과시키는 제3 광제어부를 포함하는 광제어층;
    상기 광제어층 상에 배치되고 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부와 중첩하며 상기 적색광 및 상기 녹색광을 투과시키고 상기 청색광을 차단하는 리오트로픽 액정 분자들을 포함하는 액정필터; 및
    상기 광제어층 상에 배치되고 상기 제3 광제어부와 중첩하며, 상기 적색광, 및 상기 녹색광을 흡수하고 상기 청색광을 투과시키는 컬러필터를 포함하는 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 광제어층 상에 배치되며 두께 방향에서 서로 대향하는 상면 및 하면을 갖는 윈도우를 더 포함하고,
    상기 액정필터는 상기 윈도우의 상기 상면 또는 상기 하면 상에 배치되는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 액정필터는
    제1 간격으로 이격되어 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 복수 개의 제1 액정 분자들을 포함하는 복수 개의 제1 액정군들; 및
    상기 제1 간격과 상이한 제2 간격으로 이격되어 상기 제1 방향으로 순차적으로 정렬된 복수 개의 제2 액정 분자들을 포함하는 복수 개의 제2 액정군들; 을 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작고,
    상기 제1 액정군들은 500nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 500nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키며,
    상기 제2 액정군들은 550nm 미만의 파장 영역의 광을 차단하고 550nm 이상 650nm 이하의 파장 영역의 광을 투과시키는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 액정군들 및 상기 제2 액정군들 전체 중량에 있어서, 상기 제1 액정군들과 상기 제2 액정군들의 중량 비율은 6:4 내지 8:2인 표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 액정필터의 두께는 상기 컬러필터의 두께보다 작은 표시 장치.
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