JP2020043073A - ディスプレイ装置 - Google Patents

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京旭 黄
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Jun-Hee Choi
濬熙 崔
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Joohun Han
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Abstract

【課題】 ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】 ディスプレイ装置に係り、該ディスプレイ装置は、発光層、発光層を共有する複数の色変換層、及び発光層と複数の色変換層の間に配置され、発光層より屈折率が小さい絶縁層を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスプレイ装置に係り、特に、色品質が向上されたディスプレイ装置に関する。
ディスプレイ装置として、ＬＣＤ（liquid crystal display）やＯＬＥＤ（organic light emitting diode）ディスプレイなどが汎用されている。最近では、マイクロＬＥＤ（micro-light emitting diode）を利用し、高解像度ディスプレイ装置を製作する技術が脚光を浴びている。しかし、該マイクロＬＥＤを利用した高解像度ディスプレイ装置を製作するためには、高効率の小型ＬＥＤチップを製作しなければならず、小型ＬＥＤチップを適切な位置に配列させるために、高難易度の転写技術が要求される。
本発明が解決しようとする課題は、光効率及び色品質が向上された高解像度ディスプレイ装置を提供することである。
一態様によるディスプレイ装置は、発光層と、それぞれが前記発光層の一部領域上に配置され、前記発光層で発生した光を特定色の光に変換させる複数の色変換層（color converting layer）と、前記発光層の一部領域上に配置され、前記複数の色変換層を空間的に離隔配置させる１以上の隔壁と、前記発光層と接し、前記複数の色変換層それぞれに対応する複数個の第１開口を含む第１絶縁層と、前記第１絶縁層と前記複数の色変換層との間に配置された第２絶縁層と、を含む。
そして、前述の第１絶縁層及び第２絶縁層のうち少なくとも一方の屈折率は、１．６以下としてもよい。
また、前述の第１絶縁層及び第２絶縁層のうち少なくとも一方は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２のうち少なくとも一つを含んでもよい。
そして、前記発光層の上部表面と接し、前記発光層から入射された光を、前記発光層へと反射させる第１反射層をさらに含んでもよい。
また、前記第１反射層の上部表面及び側面は、前記第１絶縁層によって覆われてもよい。
また、前記第１反射層は、前記複数個の第１開口間に、前記第１開口から離隔して配置される。
そして、それぞれが前記第１開口を介して前記発光層と接する複数個の第１電極をさらに含んでもよい。
また、前記複数個の第１電極のうち少なくとも一つは、前記第１開口を介して前記発光層と接しながら前記第１絶縁層の上部表面に拡張された透明電極を含んでもよい。
そして、前記透明電極は、前記第１開口を介して露出された前記発光層の領域全体に接することができる。
また、前記透明電極に接する第１電極パッドをさらに含んでもよい。
そして、前記第１電極パッドは、前記透明電極のうち、前記第１開口と重ならない領域上に配置され得る。
また、前記複数個の第１電極のうち少なくとも一つの上に配置され、前記第１開口と少なくとも一部領域が重なり合う第２開口を含む第２反射層、をさらに含んでもよい。
そして、前記第２反射層の少なくとも一部領域は、前記第１絶縁層とも重なり合う。
また、第２反射層は、反射特性が互いに異なる第１層及び第２層を含んでもよい。
そして、前記第１層は、前記発光層と対面し、前記第２層は、前記複数の色変換層のうちいずれか一つと対面し、前記第１層の反射率より高い反射率を有することができる。
また、複数個の第１電極のうち少なくとも一つは、前記第１開口と重なり合う第３開口を含み且つ前記第１絶縁層の上部表面に拡張される反射電極、を含んでもよい。
そして、前記第３開口の大きさは、前記第１開口の大きさよりも小さい。
また、前記第２絶縁層は、前述の第１開口及び第３開口を介して前記発光層と接することができる。
そして、前記発光層と接する第２電極をさらに含んでもよい。
また、前記複数個の第１電極は、前記複数の色変換層に一対一対応するように配置され、前記第２電極は、前記複数の色変換層のうち少なくとも一つに対応するように配置されてもよい。
そして、前記発光層は、順次に配置された第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含み、前記複数個の第１電極それぞれは、前記第２半導体層に接し、前記第２電極は、前記第１半導体層に接することができる。
また、前記第２電極は、前記第１絶縁層を貫通し、前記第１半導体層に接する貫通電極と、前記第１絶縁層上に配置されながら、前記貫通電極と接する第２電極パッドを含んでもよい。
そして、前記第２電極は、前記第１半導体層の下部表面上に配置されてもよい。
また、前記１以上の隔壁のうち少なくとも一部は、ブラックマトリックス物質、レジン及びポリマーのうち少なくとも一つを含んでもよい。
そして、前記１以上の隔壁のうち少なくとも一部は、コアと、前記コアの側面を覆い包み、入射された光を反射させるシェルと、を含んでもよい。
また、前記複数の色変換層は、赤色光を放出する赤色変換層、緑色光を放出する緑色変換層、及び青色光を放出する青色変換層のうち少なくとも一つを含んでもよい。
また、前記発光層の下面上に配置され、入射された光を吸収する光吸収層をさらに含んでもよい。
一方、他の実施形態によるディスプレイ装置は、基板と、前記基板上に提供される発光層と、前記発光層の第１領域及び第２領域それぞれに提供される第１色変換層及び第２色変換層と、前記第１色変換層と前記第２色変換層との間に提供される隔壁と、前記発光層上に提供される第１絶縁層と、を含み、前記第１絶縁層は、前記第１色変換層に対応する第１開口、及び前記第２色変換層に対応する第２開口を含む。
そして、前記第１開口は、前記第１色変換層の真上に提供され、前記第２開口は、前記第２色変換層の真上に提供される。
本発明の実施形態によれば、１層の活性層を、複数の色変換層に対応するように形成することにより、活性層の露出面積を最小化させるので、光効率を向上させることができる。また、屈折率が小さい絶縁層でもって、電極と接触する半導体層の接触領域を制限し、活性層の発光領域を縮小させるだけでなく、所望しない光を全反射させることによって、色品質を向上させることができる。
そして、前述の発光層と色変換層との間に反射層を配置させ、発光層から入射された光を反射させ、所望しない光が放出されることを防止し、色変換層から入射された光を反射させ、放出される光の効率を高めることができる。
例示的な実施形態によるディスプレイ装置を図示した断面図である。 図１のＤ部分を拡大して図示した図面である。 一実施形態による第１電極パッドを含むディスプレイ装置を図示した断面図である。 一実施形態による第１反射層を含むディスプレイ装置を図示した断面図である。 一実施形態による第２反射層を含むディスプレイ装置を図示した断面図である。 他の実施形態による第２反射層を含むディスプレイ装置を図示した断面図である。 他の実施形態による第１反射層及び第２反射層を含むディスプレイ装置を図示した断面図である。 他の実施形態による第２電極を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 他の実施形態による第２電極を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 他の実施形態による隔壁を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 一実施形態による選択的透明絶縁層を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 一実施形態による選択的遮断層を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 一実施形態による光吸収層を含むディスプレイ装置を図示した図面である。 一実施形態による光吸収層を含むディスプレイ装置を図示した図面である。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を称し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さ及び便宜さから誇張されてもいる。一方、以下で説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。
以下において、「上部」や「上」と記載されたものは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数個の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
以下の実施形態において、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使用されている。
図１は、例示的な実施形態によるディスプレイ装置１０を図示した断面図であり、図２は、図１のＤ部分を拡大して図示したものである。
図１及び図２を参照すれば、ディスプレイ装置１０は、複数個のピクセル（pixel）を含み得る。図１には、便宜上２個のピクセルだけが例示的に図示されている。そのようなピクセルそれぞれは、互いに異なる色相のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢを含み得る。具体的には、サブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢはそれぞれ、赤色サブピクセルＳＲ、緑色サブピクセルＳＧ及び青色サブピクセルＳＢを含み得る。
ディスプレイ装置１０は、基板１１０、基板１１０上に配置される発光層１２０、及び発光層１２０上に配置される複数の色変換層（color converting layer）１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを含み得る。
基板１１０は、発光層１２０を成長させるための基板とし得る。基板１１０は、一般的な半導体工程で使用される多様な材料を含んでもよい。例えば、基板１１０としては、シリコン基板またはサファイア基板が使用される。しかし、それらは、単に例示的なものであり、それら以外にも、基板として他の多様な材料が使用されてもよい。
基板１１０の上部表面上には、光を放出する発光層１２０が配置されている。ここで、発光層１２０は、無機物系ＬＥＤ層（light emitting diode layer）とし得る。発光層１２０は、例えば、青色光Ｂを放出することができる。しかし、それに限定されるものではない。発光層１２０に含まれた物質により、特定波長の光を放出することができる。発光層１２０は、基板１１０の上部表面上に、第１半導体層１２１、活性層１２２及び第２半導体層１２３を順次に成長させることによって形成され得る。
第１半導体層１２１は、基板１１０の上部表面上に配置され得る。第１半導体層１２１は、例えば、ｎ型半導体を含み得る。しかし、必ずしもそれに限定されるものではなくて、場合によっては、第１半導体層１２１は、ｐ型半導体を含んでもよい。第１半導体層１２１は、ＩＩＩ−Ｖ族のｎ型半導体、例えば、ｎ−ＧａＮを含んでもよい。そのような第１半導体層１２１は、単層構造または多層構造を有することができる。
活性層１２２は、第１半導体層１２１の上部表面にも配置される。活性層１２２は、電子と正孔とが結合しながら光を発生させることができる。活性層１２２は、多重量子ウェル（ＭＱＷ：multi-quantum well）構造を有することができる。しかし、必ずしもそれに限定されるものではなく、場合によっては、単一量子ウェル（ＳＱＷ：single-quantum well）構造を有することもできる。そのような活性層１２２は、ＩＩＩ−Ｖ族の半導体、例えば、ＧａＮを含んでもよい。一方、図面においては、活性層１２２が二次元薄膜形態に形成された場合が例示的に図示されているが、それに限定されるものではなく、活性層１２２は、マスクを利用した成長を介して、ロッド（rod）構造またはピラミッド（pyramid）構造の三次元形態にも形成される。
第２半導体層１２３は、活性層１２２の上部表面上にも配置される。第２半導体層１２３は、例えば、ｐ型半導体を含んでもよい。しかし、必ずしもそれに限定されるものではなく、場合によっては、第２半導体層１２３は、ｎ型半導体を含んでもよい。第２半導体層１２３は、ＩＩＩ−Ｖ族のｐ型半導体、例えば、ｐ−ＧａＮを含んでもよい。そのような第２半導体層１２３は、単層構造または多層構造を有することができる。
発光層１２０上には、発光層１２０の活性層１２２で発生した光を、所定色相の光に変換させて放出する複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが配置されている。複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂそれぞれは、発光層１２０の一部領域上に配置され得る。それにより、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、１層の発光層１２０を共有することができる。複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、フォトリソグラフィ法によって形成され得る。
例えば、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、赤色変換層１３０Ｒ、緑色変換層１３０Ｇ及び青色変換層１３０Ｂを含み得る。それにより、赤色変換層１３０Ｒと、赤色変換層１３０Ｒの下にある発光層１２０の一部領域とが赤色サブピクセルＳＲの一構成要素になり、緑色変換層１３０Ｇと、緑色変換層１３０Ｇの下にある発光層１２０の一部領域とが緑色サブピクセルＳＧの一構成要素になり、青色変換層１３０Ｂと、青色変換層１３０Ｂの下にある発光層１２０の一部領域とが青色サブピクセルＳＢの一構成要素になり得る。
赤色変換層１３０Ｒは、活性層１２２で発生した光を赤色光Ｒに変換させて放出することができる。活性層１２２で発生した光は、青色光とし得る。赤色変換層１３０Ｒは、青色光によって励起されて赤色光Ｒを放出する所定サイズの量子ドット（ＱＤ：quantum dots）を含んでもよい。該量子ドットは、コア部と殻部とを有するコア・シェル（core-shell）構造を有することができ、またシェル（shell）がない粒子構造を有することもできる。コア・シェル構造は、シングルシェル（single-shell）またはマルチシェル（multi-shell）を有することができる。該マルチシェルは、例えば、ダブルシェル（double-shell）とし得る。
該量子ドットは、例えば、ＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＶ−ＶＩ族半導体、ＩＶ族半導体及びグラフェン量子ドットのうち少なくとも一つを含み得る。具体的な例としては、該量子ドットは、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｓ及びＩｎＰのうち少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。各量子ドットは、数十ｎｍ以下の直径、例えば、約１０ｎｍ以下の径を有することができる。また、赤色変換層１３０Ｒは、活性層１２２で発生した青色光によって励起され、赤色光Ｒを放出する蛍光体（phosphor）を含んでもよい。一方、赤色変換層１３０Ｒは、透過特性にすぐれるフォトレジスト（photoresist）や、赤色光Ｒを均一に放出させる光散乱剤をさらに含んでもよい。
緑色変換層１３０Ｇは、活性層１２２で発生した光を緑色光Ｇに変換させて放出することができる。活性層１２２は、青色光Ｂを発生させることができる。緑色変換層１３０Ｇは、青色光Ｂによって励起されて緑色光Ｇを放出する所定サイズの量子ドットを含んでもよい。また、緑色変換層１３０Ｇは、活性層１２２で発生した青色光Ｂによって励起されて緑色光Ｇを放出する蛍光体を含んでもよい。一方、緑色変換層１３０Ｇは、フォトレジストや光散乱剤をさらに含んでもよい。
青色変換層１３０Ｂは、活性層１２２で発生した光を青色光Ｂとして放出することができる。活性層１２２で発生した光が青色光Ｂである場合、青色変換層１３０Ｂは、活性層１２２で発生した青色光Ｂを波長変換なしに透過させる透過層であってもよい。青色変換層１３０Ｂが透過層である場合、量子ドットを含まず、フォトレジストやＴｉＯ２のような光散乱剤を含んでもよい。
一方、ディスプレイ装置１０は、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂを空間的に離隔配置させる１以上の隔壁１４０をさらに含んでもよい。例えば、隔壁１４０は、赤色変換層１３０Ｒと緑色変換層１３０Ｇとの間、緑色変換層１３０Ｇと青色変換層１３０Ｂとの間に配置され得る。隔壁１４０は、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで放出された光間の色混合を防止し、コントラストを向上させることができる。隔壁１４０は、ブラックマトリックス物質、レジン及びポリマーのうち少なくとも一つを含み得る。
ディスプレイ装置１０は、発光層１２０と、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂとの間に配置される絶縁層１５０をさらに含んでもよい。絶縁層１５０は、発光層１２０の屈折率より小さい屈折率を有する物質によって形成され得る。絶縁層１５０は、屈折率が１．６以下である絶縁物質によって形成され得る。例えば、絶縁層１５０は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２などを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。それにより、絶縁層１５０は、発光層１２０に、臨界角より大きい角度で入射された光を全反射させることができる。例えば、発光層１２０がＧａＮ物質によって形成され、絶縁層１５０がＳｉＯ２物質によって形成された場合、約３５°以上の入射角で絶縁層１５０に入射された光は、全反射され、発光層１２０の側方向に進むことになる。
絶縁層１５０は、発光層１２０上に配置される第１絶縁層１５２、及び第１絶縁層１５２と複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂとの間に配置される第２絶縁層１５４を含んでもよい。第１絶縁層１５２は、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂそれぞれに対応する複数個の第１開口ＯＰ１を含み得る。第１開口ＯＰ１を介して、発光層１２０に電流が注入され、発光層１２０で発生した光は、第１開口ＯＰ１を介して、対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射され得る。
第１開口ＯＰ１を介して電流が注入されるために、第１開口ＯＰ１は、電流注入領域とも称され、第１開口ＯＰ１を介して、発光層１２０から光が放出されるために、第１開口ＯＰ１は、光放出領域とも称される。複数個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢが発光層１２０を共有するとしても、第１開口ＯＰ１により、特定サブピクセルに対応する発光層１２０の一部領域から光が発生するように電流注入領域が制限され、光放出領域が制限される。それにより、サブピクセル間の光干渉発生による影響を抑制することができる。
第２絶縁層１５４は、発光層１２０上に全面的に形成され、全反射効果を強化させ、絶縁効果を高めることができる。第１絶縁層１５２と第２絶縁層１５４は、屈折率が同一であっても、異なっていてもよい。第１絶縁層１５２と第２絶縁層１５４との屈折率が異なる場合、第２絶縁層１５４の屈折率は、第１絶縁層１５２の屈折率よりも小さい。それにより、発光層１２０で発生した光のうち、第１絶縁層１５２を透過した光も、第２絶縁層１５４によって全反射される。
ディスプレイ装置１０は、発光層１２０に電気的に連結された第１電極１６０及び第２電極１７０をさらに含み得る。第１電極１６０は、発光層１２０の第２半導体層１２３と電気的に連結され、第２電極１７０は、発光層１２０の第１半導体層１２１と電気的に連結される。第２半導体層１２３がｐ型半導体を含む場合、第１電極１６０は、ｐ型電極になり、第１半導体層１２１がｎ型半導体を含む場合、第２電極１７０は、ｎ型電極になり得る。
第１電極１６０は、複数個とし得る。第１電極１６０の数は、サブピクセルの数と同一とし得る。すなわち、第１電極１６０それぞれは、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂそれぞれに対応するように、発光層１２０の一部領域上において、離隔配置される。第１電極１６０それぞれは、第１開口ＯＰ１を介して、発光層１２０、例えば、第２半導体層１２３と接するとともに、第１絶縁層１５２の上部表面に拡張されるように配置され得る。
第１電極１６０それぞれが、第１開口ＯＰ１を介して、発光層１２０と接するために、第１電極１６０と第２半導体層１２３との接触領域を制限することができる。それにより、第１電極１６０から第２半導体層１２３に注入される電流は、第１開口ＯＰ１に限られる。それにより、特定色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの下に位置した活性層１２２の領域でのみ集中して光が発生する。発生した光は、対応する第１開口ＯＰ１を介して、対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂのみに入射し、周辺の他のサブピクセル側に進む確率が下がる。たとえ光が第１開口ＯＰ１ではない他の方向に進むとしても、発光層１２０より屈折率が小さい絶縁層１５０によって全反射されるために、特定サブピクセルで発生した光が、他のサブピクセルを介して放出されないために、色品質低下を減らすことができる。
複数個の第１電極１６０それぞれは、複数個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢ、すなわち、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと一対一対応するように配置され得る。例えば、第１電極１６０は、赤色変換層１３０Ｒ、緑色変換層１３０Ｇ及び青色変換層１３０Ｂの下にそれぞれ一つずつ配置される。
第１電極１６０は、透明な導電性物質を含み得る。例えば、第１電極１６０は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＺｎＯ、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、グラフェンまたはナノワイヤなどを含んでもよい。しかし、それらに限定されるものではない。それにより、発光層１２０で発生した光が、第１電極１６０を介して、対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射されるとき、光損失を減らすことができる。
複数個の第１電極１６０それぞれは、複数個の薄膜トランジスタ（図示せず）それぞれに一対一対応するように電気的に連結され得る。そのような薄膜トランジスタは、複数個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢのうち、所望の少なくとも１つのサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢを選択的に駆動させる役割を行う。
第２電極１７０は、第１絶縁層１５２を貫通し、発光層１２０、例えば、第１半導体層１２１と接する貫通電極１７２と、前述の第１絶縁層１５２上に配置されながら、貫通電極１７２と接する第１電極パッド１７４とを含み得る。第２電極１７０を形成するために、第２半導体層１２３、活性層１２２及び第１半導体層１２１を順次にエッチングし、第１半導体層１２１を露出させる溝（groove）を形成することができる。この溝の内壁、及び溝周辺の第２半導体層１２３上に、絶縁物質を形成することができる。この絶縁物質は、第１絶縁層１５２の絶縁物質と同一物質でもって、第１絶縁層１５２の形成時、共に形成される。そして、第１半導体層１２１に接する貫通電極１７２を形成し、第１絶縁層１５２及び貫通電極１７２に接する第１電極パッド１７４を形成することができる。
第２電極１７０は、複数個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢに共通の電気信号を提供する共通電極（common electrode）とし得る。１つの第２電極１７０が複数個のサブピクセルに共通の電気信号を提供するので、サブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢの大きさを縮めることができる。
図１には、第２電極１７０が、６個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢに対して共通して対応するように配置される場合が例示的に図示されている。しかし、それは、単に例示的なものにすぎず、１つの第２電極１７０に共通して対応するサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢの個数は、多様に変形され得る。そのような第２電極１７０は、導電性にすぐれる物質を含み得る。
前述のような構造において、例えば、赤色サブピクセルＳＲに対応する薄膜トランジスタが駆動されて、共通電極である第２電極１７０と、赤色サブピクセルＳＲに対応する第１電極１６０との間に所定電圧が印加されると、赤色変換層１３０Ｒの下に位置する活性層１２２の一部領域で光が発生する。発生した光が赤色変換層１３０Ｒに入射されると、赤色変換層１３０Ｒは、その光を赤色光Ｒに変換して放出することになる。
または、緑色サブピクセルＳＧに対応する薄膜トランジスタが駆動されて、共通電極である第２電極１７０と、緑色サブピクセルＳＧに対応する第１電極１６０との間に所定電圧が印加されると、緑色変換層１３０Ｇの下に位置する活性層１２２の一部領域で光が発生する。発生した光が緑色変換層１３０Ｇに入射されると、緑色変換層１３０Ｇは、緑色光Ｇを外部に放出することになる。
または、青色サブピクセルＳＢに対応する薄膜トランジスタが駆動されて、共通電極である第２電極１７０と、青色サブピクセルＳＢに対応する第１電極１６０との間に所定電圧が印加されると、青色変換層１３０Ｂの下に位置する活性層１２２で光が発生する。発生した光は、青色変換層１３０Ｂを透過して外部に放出されることになる。図２には、赤色変換層１３０Ｒ、緑色変換層１３０Ｇ及び青色変換層１３０Ｂから、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂが外部に放出される場合が例示的に図示されている。
本実施形態によれば、光効率が向上された高解像度のディスプレイ装置１０を具現することができる。既存の高解像度ディスプレイ装置を具現するためには、サブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢに対応する小型ＬＥＤチップを別途に製作しなければならず、そのように製作された小型ＬＥＤチップを適切な位置に転写させることが必要になる。その場合、発光領域である活性層（１２２）がサブピクセル別に互いに分離されることにより、活性層（１２２）の露出面積が拡大され、光効率が落ちるという問題があるとともに、小型ＬＥＤチップを正確な位置に転写させる工程は、高い難易度が要求される。
一実施形態によるディスプレイ装置１０は、１層の発光層１２０（具体的には、活性層１２２）上に、複数個のサブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢが配置されるために、転写なしに、ディスプレイ装置１０を製造することができ、製造が容易である。また、発光領域である活性層１２２が、サブピクセル別に露出されないために、光効率が向上する。
一方、活性層１２２は、複数個のサブピクセルが共有するために、発生した光は、対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに最も多く入射されるとしても、一部光は、活性層１２２の側方向に移動し、他のサブピクセルに進んでしまう。他のサブピクセルに進んだ光は、他のサブピクセルの色変換層を介して外部に放出され、所望しない色が放出されることにより、色品質が落ちる可能性がある。
しかし、一実施形態によるディスプレイ装置１０は、発光層１２０の上部表面において、光放出領域、すなわち、第１開口ＯＰ１を除いた残り領域は、発光層１２０の屈折率より小さい屈折率を有する絶縁層１５０で覆われる。それにより、臨界角以上の入射角に入射された光が絶縁層１５０と発光層１２０との境界で全反射されることにより、光が他のサブピクセルを介して放出されることを減らすことができる。
図３は、一実施形態による第２電極パッド１６２を含むディスプレイ装置１００ａを図示した断面図である。図２と図３とを比較するに、図３のディスプレイ装置１００ａは、複数個の第１電極１６０それぞれに接する複数個の第２電極パッド１６２をさらに含み得る。第２電極パッド１６２それぞれが、薄膜トランジスタ（図示せず）の電極と直接連結される。例えば、第２電極パッド１６２は、薄膜トランジスタの電極が延長されて形成され得る。第２電極パッド１６２は、導電性が高い物質、例えば、金属物質によって形成され得る。第２電極パッド１６２は、第１電極１６０において、第１開口ＯＰ１と重ならない領域上に配置され得る。それにより、第２電極パッド１６２は、透明でなくともよい。
図４は、一実施形態による第１反射層１８２を含むディスプレイ装置１００ｂを図示した断面図である。図２と図４とを比較するに、図４のディスプレイ装置１００ｂは、発光層１２０の上部表面と接し、発光層１２０から入射された光を反射させる第１反射層１８２をさらに含み得る。第１反射層１８２の上部表面及び側面全体は、絶縁層１５０、具体的には、第１絶縁層１５２によって覆われ得る。第１反射層１８２は、サブピクセルＳＲ，ＳＧ，ＳＢ間に配置され得る。具体的には、第１反射層１８２は、発光層１２０上に配置された複数個の第１開口ＯＰ１間に配置され得る。第１反射層１８２は、第１開口ＯＰ１と重ならないように、第１開口ＯＰ１から離隔配置され得る。
第１反射層１８２は、光の反射率が高い物質によって形成されることができ、例えば、金属物質を含んでもよい。それにより、発光層１２０で発生した光が入射されれば、反射させることができる。絶縁層１５０の屈折率が発光層１２０の屈折率より小さいために、臨界角以上の角度に入射される光は、全反射される。しかし、臨界角未満の角度に入射された光の一部は、絶縁層１５０を透過し、所望しない他の色変換層に入射されることがある。他の色変換層に入射された光は、所望の色ではない他の色の光に変換され、外部に放出されてしまい得る。しかし、第１反射層１８２が第１開口ＯＰ１間に配置されるために、臨界角未満の角度で光が入射されるとしても、第１反射層１８２によって反射し、他の色変換層への光入射を防止することができる。
図５は、一実施形態による第２反射層１８４を含むディスプレイ装置１００ｃを図示した断面図である。図２と図５とを比較するに、図５のディスプレイ装置１００ｃは、第１電極１６０上に配置される第２反射層１８４をさらに含んでいる。第２反射層１８４は、第１電極１６０の上部表面の少なくとも一部領域を覆うことができる。第２反射層１８４は、光の反射率が高い物質によって形成されることができ、例えば、第２反射層１８４は、金属物質を含んでもよい。
第２反射層１８４は、第２開口ＯＰ２を含むことができ、第２開口ＯＰ２は、第１絶縁層１５２に形成された第１開口ＯＰ１の少なくとも一部領域と重なり得る。第２開口ＯＰ２は、第１開口ＯＰ１とともに、発光層１２０で発生した光を、対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに進行させる光路の役割を行う。そして、発光層１２０で発生した光のうち、第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２を通過しない光は、絶縁層１５０または第２反射層１８４によって反射され、外部に放出されることを防止することができる。
それだけではなく、光が対応する色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射される過程において、一部光が、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂによって反射されることがある。第２反射層１８４は、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射されない光を、再び色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂへと反射させることにより、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射される光の効率を高めることもできる。
図６は、他の実施形態による第２反射層１８４ａを含むディスプレイ装置１００ｄを図示した断面図である。図５と図６とを比較するに、図６のディスプレイ装置１００ｄは、第１電極１６０を含まず、ただ第２反射層１８４ａのみを含み得る。第２反射層１８４ａは、反射率が高いだけではなく、導電性も高い物質によって形成され得る。例えば、第２反射層１８４ａは、金属によって形成され得る。
第２反射層１８４は、光を反射させる機能を遂行するだけではなく、発光層１２０に電流を注入させる電極機能を遂行することもできる。それにより、第２反射層１８４ａを反射電極と称することができる。例えば、第２反射層１８４ａの一端は、第１開口ＯＰ１を介して、発光層１２０と接することができ、第２反射層１８４ａの残り領域は、第１絶縁層１５２の側面に沿い、第１絶縁層１５２の上部表面にも拡張される。そして、第２反射層１８４ａも、第３開口ＯＰ３を含んでおり、第３開口ＯＰ３は、第１開口ＯＰ１の一部領域と重なり得る。第３開口ＯＰ３の大きさは、第１開口ＯＰ１の大きさより小さい。
図７は、他の実施形態による第１反射層１８２及び第２反射層１８４ａを含むディスプレイ装置１００ｅを図示した断面図である。図６と図７とを比較するに、図７のディスプレイ装置１００ｅは、発光層１２０と第１絶縁層１５２との間に配置される第１反射層１８２をさらに含む。第１反射層１８２の上部表面全体が、絶縁層１５０によって覆われ得る。第１反射層１８２は、発光層１２０上に、第１開口ＯＰ１間において、第１開口ＯＰ１とも離隔配置される。
第１反射層１８２と第２反射層１８４ａは、少なくとも一部領域が重なり合う。それにより、ディスプレイ装置１００ｅよりも上からディスプレイ装置１００ｅのピクセル領域を見ると、発光層１２０の上部表面において光路領域、例えば、第１開口ＯＰ１及び第３開口ＯＰ３が重なり合う領域を除いた領域が、第１反射層１８２及び第２反射層１８４ａのうち少なくとも一つによって光学的に遮断される。それにより、発光層１２０で発生した光が、第１開口ＯＰ１及び第３開口ＯＰ３が重なり合う領域以外の領域において、放出されることを防止することができる。それだけではなく、第２反射層１８４ａの上部表面が、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂへと光を反射させるので、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射される光の効率を高めることができる。
第１反射層１８２及び第２反射層１８４ａのうち少なくとも一方は、光特性が互いに異なる２種以上の層によって形成されてもよい。例えば、第１反射層１８２は、反射特性が異なる第１層及び第２層を含み得る。第１層は、発光層１２０に面し、比較的低い反射率を持つ物質で形成され、第２層は、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに面し、高反射性の物質で形成され得る。従って、活性層１２２側に進むように反射される光は反射損失を高め、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ側に進むように反射される光は、反射効率を高めることができる。活性層１２２側に進む光は、第１層によって光損失が発生し、光干渉を低減させることができ、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに進む光は、光損失が少ないために、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射される光の効率を高めることができる。
第２反射層１８４ａも、発光層１２０と対面する層として、反射率が低い物質によって形成された第１層、及び色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと対面する層として、反射率が高い物質によって形成された第２層を含んでもよい。第２反射層１８４ａも、第１層によって光干渉を減らすことができ、第２層によって光効率を高めることができる。
図８及び図９は、他の実施形態による第２電極１７０ａ（図８），１７０ｂ（図９）を含むディスプレイ装置１０ｂ（図８），１０ｃ（図９）を図示した図面である。図１と図８とを比較するに、図８のディスプレイ装置１０ｂに図示された第２電極１７０ａは、発光層１２０の下部表面上に配置され得る。第２電極１７０ａは、発光層１２０の下部表面に配置されるものであり、各サブピクセルの第１電極１６０と均一な距離を確保することができる。それにより、各サブピクセルの発光層１２０に均一な電流経路を形成することができる。
図９のディスプレイ装置１０ｃに図示された第２電極１７０ｂは、発光層１２０の下部表面上において、サブピクセル別に離隔配置される。第１電極１６０と第２電極１７０ｂは、サブピクセル単位に、一対一で対応するように配置され得る。第１電極１６０と第２電極１７０ｂとにサブピクセル単位で電気信号が印加されることにより、他のサブピクセルに含まれた発光層１２０で光が発生されることを減らすことができる。基板１１０が導電性物質によって形成された場合、基板１１０自体が第２電極として機能してもよい。
第２電極１７０ａ，１７０ｂ、発光層１２０及び第１電極１６０が順次に形成される縦型構造である場合、発光層１２０に、第２電極１７０を形成するための別途の領域を設ける必要がないために、サブピクセル、またはピクセルサイズが小さいディスプレイ装置を具現することができる。それにより、高解像度のディスプレイ装置を具現することができる。
図１０は、他の実施形態による隔壁１４０ａを含むディスプレイ装置１００ｆを図示した図面である。図２と図１０とを比較するに、図１０に図示された隔壁１４０ａは、コア１４２及びシェル１４４を含み得る。シェル１４４は、反射率が高い物質を含み得る。例えば、シェル１４４は、金属物質によって形成され得る。隔壁１４０ａがブラックマトリックス物質によって形成された場合、ブラックマトリックスに入射された光が吸収され、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに放出される光の効率が落ちてしまう。しかし、図１０の隔壁１４０ａは、反射特性を有するシェル１４４を含むために、シェル１４４に入射された光を反射させ、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで放出される光の光効率を高めることができる。コア１４２は、ブラックマトリックスだけでなく、絶縁物質、フォトレジスト物質などによっても形成される。
図１１は、一実施形態による選択的透明絶縁層２１０を含むディスプレイ装置１００ｇを図示した図面である。図２と図１１とを比較するに、図１１のディスプレイ装置１００ｇは、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと絶縁層１５０との間に、選択的透明絶縁層２１０をさらに含み得る。選択的透明絶縁層２１０は、発光層１２０の活性層１２２で発生した光は、透過させ、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで発生する光は、反射させる役割を行うことができる。そのような選択的透明絶縁層２１０は、屈折率が互いに異なる複数の層を含む構造を含んでもよい。
図１２は、一実施形態による選択的遮断層２２０を含むディスプレイ装置１００ｈを図示した図面である。図２と図１２とを比較するに、図１２のディスプレイ装置１００ｈは、色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上に配置される選択的遮断層２２０をさらに含み得る。選択的遮断層２２０は、赤色変換層１３０Ｒ及び緑色変換層１３０Ｇの上部にのみ配置される。選択的遮断層２２０は、赤色変換層１３０Ｒ及び緑色変換層１３０Ｇから青色光Ｂが外部に放出されることを遮断する青色遮断フィルタを含み得る。そのような選択的遮断層２２０は、例えば、レジン（resin）または多層絶縁膜を含んでもよい。
図１３及び図１４は、一実施形態による光吸収層２３０を含むディスプレイ装置１００ｉ，１００ｊを図示した図面である。ディスプレイ装置１００ｉ，１００ｊは、発光層１２０で発生した光のうち、基板１１０に進む光を吸収する光吸収層２３０をさらに含み得る。光吸収層２３０は、発光層１２０上に配置されてもよい。例えば、図１３に図示されているように、光吸収層２３０は、基板１１０の下面上に配置され得る。光吸収層２３０は、発光層１２０で発生し、基板１１０を透過する光を吸収することにより、基板１１０の下面で光が反射し、基板１１０の上部側に進むことを防止することができる。光吸収層２３０は、基板１１０と類似した屈折率を有する物質を含んでもよい。例えば、光吸収層２３０は、ポリマー系の物質を含んでもよい。または、図１４に図示されているように、光吸収層２３０は、発光層１２０と基板１１０との間に配置されてもよい。
図面には図示されていないが、基板１１０と第１半導体層１２１との間に屈折率整合層が配置されてもよい。屈折率整合層は、基板１１０と第１半導体層１２１との屈折率差により、基板１１０と第１半導体層１２１との間で反射する光の量を低減させる役割を行うことができる。
以上、該ディスプレイ装置においては、活性層から青色光Ｂが放出される場合が例示的に説明されたが、活性層から紫外線（ＵＶ）が放出されるようにも変形可能である。
図３ないし図１４のディスプレイ装置は、図１または図２のディスプレイ装置を基準に説明した。しかし、それに限定されるものではない。図３ないし図１４に図示されたディスプレイ装置の構成要素が組み合わされ、該ディスプレイ装置を具現することもできる。
以上の例示的な実施形態によれば、１層の活性層１２２を、複数の色変換層１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに対応するように形成することにより、活性層１２２が露出される面積を最小化させることができるので、光効率を向上させることができる。また、屈折率が小さい絶縁層でもって、電極と接触する半導体層の接触領域を制限し、活性層の発光領域を縮小させるだけでなく、所望しない光を全反射させることによって、色品質を向上させることができる。
そして、発光層と色変換層との間に反射層を配置させ、発光層から入射された光を反射させ、所望しない光が放出されることを防止し、色変換層から入射された光を反射させ、放出される光の効率を高めることができる。
それだけではなく、色変換層間の隔壁に反射物質を塗布させ、色変換層から入射された光を反射させ、放出される光の効率を高めることができる。
例示的な実施形態によれば、１層の活性層を、複数の色変換層に対応するように形成することにより、活性層の露出面積を最小化させるので、光効率を向上させることができる。また、屈折率が小さい絶縁層でもって、電極と接触する半導体層の接触領域を制限し、活性層の発光領域を縮小させるだけでなく、所望しない光を全反射させることによって、色品質を向上させることができる。
そして、発光層と色変換層との間に反射層を配置させ、発光層から入射された光を反射させ、所望しない光が放出されることを防止し、色変換層から入射された光を反射させ、放出される光の効率を高めることができる。
それだけではなく、色変換層間の隔壁に反射物質を塗布させ、色変換層から入射された光を反射させ、放出される光の効率を高めることができる。
以上、実施形態を中心に説明した。本実施形態に属する技術分野で当業者であるならば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で変形された形状に具現されるということを理解することができるであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の権利範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、本発明に含まれたものであると解釈されなければならないのである。
本発明のディスプレイ装置は、例えば、表示関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１０，１０ｂ，１０ｃ，１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ，１００ｉ，１００ｊ ディスプレイ装置
１１０ 基板
１２０ 発光層
１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ 色変換層
１４０，１４０ａ 隔壁
１５０ 絶縁層
１５２ 第１絶縁層
１５４ 第２絶縁層
１６０ 第１電極
１７０，１７０ａ，１７０ｂ 第２電極
１８２ 第１反射層
１８４ 第２反射層

Claims (29)

  1. 発光層と、
    それぞれが前記発光層の一部領域上に配置され、前記発光層で発生した光を互いに異なる特定色の光に変換させる複数の色変換層と、
    前記発光層の一部領域上に配置され、前記複数の色変換層を空間的に離隔配置させる１以上の隔壁と、
    前記発光層と接し、前記複数の色変換層それぞれに対応する複数個の第１開口を含む第１絶縁層と、
    前記第１絶縁層と、前記複数の色変換層との間に配置された第２絶縁層と、を含むディスプレイ装置。
  2. 前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層のうち少なくとも一方の屈折率は１．６以下であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層のうち少なくとも一方は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記発光層の上部表面と接し、前記発光層から入射された光を、前記発光層へと反射させる第１反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  5. 前記第１反射層の上部表面及び側面は、前記第１絶縁層によって覆われることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
  6. 前記第１反射層は、前記複数個の第１開口間に、前記第１開口から離隔して配置されることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
  7. それぞれが前記第１開口を介して前記発光層と接する複数個の第１電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  8. 前記複数個の第１電極のうち少なくとも一つは、前記第１開口を介して前記発光層と接しながら前記第１絶縁層の上部表面に拡張された透明電極を含むことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
  9. 前記透明電極は、前記第１開口を介して露出された前記発光層の領域全体に接することを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置。
  10. 前記透明電極に接する第１電極パッドをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置。
  11. 前記第１電極パッドは、前記透明電極のうち、前記第１開口と重ならない領域上に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置。
  12. 前記複数個の第１電極のうち少なくとも一つの上に配置され、前記第１開口と少なくとも一部領域が重なり合う第２開口を含む第２反射層、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
  13. 前記第２反射層の少なくとも一部領域は、前記第１絶縁層と重なり合うことを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイ装置。
  14. 第２反射層は、反射特性が互いに異なる第１層及び第２層を含むことを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイ装置。
  15. 前記第１層は、前記発光層と対面し、
    前記第２層は、前記複数の色変換層のうちいずれか一つと対面し、前記第１層の反射率より高い反射率を有する、ことを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
  16. 前記複数個の第１電極のうち少なくとも一つは、
    前記第１開口と重なり合う第３開口を含み、前記第１絶縁層の上部表面に拡張される反射電極、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
  17. 前記第３開口の大きさは、前記第１開口の大きさより小さいことを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
  18. 前記第２絶縁層は、前記第１開口及び前記第３開口を介して前記発光層と接することを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
  19. 前記発光層と接する第２電極をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
  20. 前記複数個の第１電極は、前記複数の色変換層に一対一対応するように配置され、前記第２電極は、前記複数の色変換層のうち少なくとも一つに対応するように配置されることを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
  21. 前記発光層は、順次に配置された第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含み、
    前記複数個の第１電極それぞれは、前記第２半導体層に接し、前記第２電極は、前記第１半導体層に接することを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
  22. 前記第２電極は、
    前記第１絶縁層を貫通し、前記第１半導体層に接する貫通電極と、
    前記第１絶縁層上に配置されながら、前記貫通電極と接する第２電極パッドと、
    を含むことを特徴とする請求項２１に記載のディスプレイ装置。
  23. 前記第２電極は、前記第１半導体層の下部表面上に配置されることを特徴とする請求項２１に記載のディスプレイ装置。
  24. 前記１以上の隔壁のうち少なくとも一部は、光を吸収するブラックマトリックス、レジン及びポリマーのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  25. 前記１以上の隔壁のうち少なくとも一部は、コアと、前記コアの側面を覆い包み、入射された光を反射させるシェルと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  26. 前記複数の色変換層は、赤色光を放出する赤色変換層、緑色光を放出する緑色変換層、及び青色光を放出する青色変換層のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  27. 前記発光層の下面上に配置され、入射された光を吸収する光吸収層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
  28. 基板と、
    前記基板上に提供される発光層と、
    前記発光層の第１領域及び第２領域それぞれに提供される第１色変換層及び第２色変換層と、
    前記第１色変換層と前記第２色変換層との間に提供される隔壁と、
    前記発光層上に提供される第１絶縁層と、を含み、
    前記第１絶縁層は、前記第１色変換層に対応する第１開口、及び前記第２色変換層に対応する第２開口を含むディスプレイ装置。
  29. 前記第１開口は、前記第１色変換層の真上に提供され、前記第２開口は、前記第２色変換層の真上に提供されることを特徴とする請求項２８に記載のディスプレイ装置。
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