KR102568308B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는, 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 장치로서, 발광층, 상기 발광층의 상부에 배치된 색 변환층 및 상기 색 변환층의 상부에 배치된 색 필터층을 포함하되, 상기 발광층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 발광 소자 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 변환층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 변환층을 포함하고, 상기 색 필터층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 필터층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 필터층을 포함하며, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 발광하고, 상기 제1 색 변환층 및 상기 제2 색 변환층은 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 색 변환 입자를 포함하고, 상기 제2 광은 중심 파장대역이 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장이며, 상기 제1 색 필터층은 상기 제1 광을 투과시키고 상기 제2 광의 투과를 차단하고, 상기 제2 색 필터층은 상기 제2 광을 투과시키고 상기 제1 광의 투과를 차단할 수 있다.

Description

표시 장치 {Display device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 색 변환 물질을 포함하고, 무기 발광 다이오드 발광부를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치의 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다. 그 중, 발광 표시 패널로써, 발광 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 경우, 유기물을 형광 물질로 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물을 형광물질로 이용하는 무기 발광 다이오드 등이 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 경우, 발광 소자의 형광물질로 유기물을 이용하는 것으로, 제조공정이 간단하며 표시 소자가 플렉서블한 특성을 가질 수 있는 장점이 있다. 그러나, 유기물은 고온의 구동환경에 취약하고, 청색 광의 효율이 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있다.
반면에, 무기 발광 다이오드의 경우, 형광물질로 무기물 반도체를 이용하여, 고온의 환경에서도 내구성을 가지며, 유기 발광 다이오드에 비해 청색 광의 효율이 높은 장점이 있다. 또한, 기존의 무기 발광 다이오드 소자의 한계로 지적되었던 제조 공정에 있어서도, 유전영동(Dielectrophoresis, DEP)법을 이용한 전사방법이 개발되었다. 이에 유기 발광 다이오드에 비해 내구성 및 효율이 우수한 무기 발광 다이오드에 대한 연구가 지속되고 있다.
한편, 표시 장치는 복수의 픽셀들을 포함하여, 각 픽셀들이 청색, 녹색 또는 적색의 광을 표시하도록 구현할 수 있다. 이때, 서로 다른 색을 발광하는 발광 소자를 이용하는 경우, 표시 장치의 제조시 발광 소자를 정렬하기 위해 동일한 공정을 3회 반복하여 수행된다. 반면에, 각 픽셀들에서 발광 소자가 동일한 색을 발광하고, 상부에 색 변환층을 형성하는 경우, 발광 소자를 정렬하는데 1회의 공정이 수행되지만, 색 변환층을 형성할 때에 적어도 2회의 공정이 반복적으로 수행된다. 발광 소자의 정렬이나 색 변환층을 형성할 때 수행되는 공정의 수가 증가하면 비용이 증가하고 수율이 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 동일한 색 변환입자를 포함하는 색 변환층과 두 종의 발광 소자를 포함하는 발광부를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발광 소자의 정렬 및 색 변환층을 형성하기 위해 필요한 공정의 수를 감소시켜 표시 장치의 제조시 소요되는 비용을 감소시키고 수율을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 장치로서, 발광층, 상기 발광층의 상부에 배치된 색 변환층 및 상기 색 변환층의 상부에 배치된 색 필터층을 포함하되, 상기 발광층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 발광 소자 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 변환층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 변환층을 포함하고, 상기 색 필터층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 필터층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 필터층을 포함하며, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 발광하고, 상기 제1 색 변환층 및 상기 제2 색 변환층은 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 색 변환 입자를 포함하고, 상기 제2 광은 중심 파장대역이 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장이며, 상기 제1 색 필터층은 상기 제1 광을 투과시키고 상기 제2 광의 투과를 차단하고, 상기 제2 색 필터층은 상기 제2 광을 투과시키고 상기 제1 광의 투과를 차단할 수 있다.
상기 표시 장치는 제3 화소를 더 포함하고, 상기 발광층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 발광 소자를 더 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 변환층을 더 포함하고, 상기 색 필터층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 필터층을 더 포함하며, 상기 제3 발광 소자는 중심 파장대역이 상기 제2 파장보다 긴 제3 파장인 제3 광을 발광하고, 상기 제3 색 변환층은 상기 색 변환 입자를 포함하고, 상기 제3 색 필터층은 상기 제1 광과 상기 제2 광의 투과를 차단하고 상기 제3 광을 투과시킬 수 있다.
상기 제3 색 필터층은 상기 제3 광을 제공받을 수 있다.
상기 색 변환 입자는 상기 제3 광의 파장을 변환하지 않을 수 있다.
상기 제1 색 필터층 및 상기 제2 색 필터층은 각각 상기 제1 광과 상기 제2 광이 혼합된 혼합광을 제공받을 수 있다.
상기 색 변환입자는 상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층 상에 분산되며, 상기 제2 색 변환층에 분산된 상기 색 변환입자의 밀도는 상기 제1 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층의 상기 색 변환입자의 밀도보다 클 수 있다.
상기 제2 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량은 상기 제1 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량보다 클 수 있다.
상기 제1 광은 중심 파장대역이 430nm 내지 470nm의 범위를 가지고, 상기 제2 광은 중심 파장대역이 530nm 내지 570nm의 범위를 가지며, 상기 색 변환입자는 양자점 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제1 발광 소자와 중첩되고, 상기 제2 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제2 발광 소자와 중첩되고, 상기 제3 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제3 발광 소자와 중첩되며, 상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나와 인접한 영역에 배치될 수 있다.
상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나의 측면과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
상기 발광층은, 상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자 사이에 배치되는 제1 제1 격벽 및 상기 제2 발광 소자와 상기 제3 발광 소자 사이에 배치되는 제2 제1 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 발광 소자에서 방출되고 상기 제1 색 변환층 또는 상기 제3 색 변환층이 배치된 방향으로 전달되는 상기 제1 광의 적어도 일부는 상기 제1 제1 격벽 및 상기 제2 제1 격벽에서 반사되어 상기 제2 색 변환층으로 입사될 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 덮도록 상기 발광층의 상부에 배치되는 제1 평탄화층, 상기 색 변환층의 하부에 배치되되, 상기 색 변환층의 하면을 평탄화 시키는 제2 평탄화층 및 상기 제1 평탄화층과 상기 제2 평탄화층 사이에 배치되는 접착층을 포함하며, 상기 발광층 및 상기 색 변환층 사이에 상기 제1 평탄화층, 상기 접착층 및 상기 제2 평탄화층이 적층되며 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소를 포함하는 표시 장치로서, 발광층, 상기 발광층 상부에 배치된 색 변환층 및 상기 색 변환층 상부에 배치된 색 필터층을 포함하되, 상기 발광층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 발광 소자, 상기 제2 화소에 배치된 제2 발광 소자, 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 발광 소자를 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 변환층, 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 변환층 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 변환층을 포함하고, 상기 색 필터층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 필터층, 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 필터층 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 필터층을 포함하며, 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자는 제1 파장의 제1 광 및 상기 제1 파장보다 긴 제3 파장의 제3 광을 포함하는 혼합광을 발광하고, 상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층, 및 상기 제3 색 변환층은 상기 제1 광을 상기 제1 파장보다 길되 상기 제3 파장보다 짧은 제2 파장의 제2 광으로 변환하는 색 변환 입자를 포함하고, 상기 제1 색 필터층은 상기 제1 광을 투과시키고 상기 제2 광 및 상기 제3 광의 투과를 차단하고, 상기 제2 색 필터층은 상기 제2 광을 투과시키고 상기 제1 광 및 상기 제3 광의 투과를 차단하며, 상기 제3 색 필터층은 상기 제3 광을 투과시키고 상기 제1 광 및 상기 제2 광의 투과를 차단할 수 있다.
상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층은 각각 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 혼합된 광이 입사될 수 있다.
상기 제1 색 필터층, 상기 제2 색 필터층 및 상기 제3 색 필터층은, 각각 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광이 혼합된 광이 입사될 수 있다.
상기 색 변환입자는 상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층 상에 분산되며, 상기 제2 색 변환층에 분산된 상기 색 변환입자의 밀도는 상기 제1 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층의 상기 색 변환입자의 밀도보다 클 수 있다.
상기 제2 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량은 상기 제1 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량보다 클 수 있다.
상기 제1 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제1 발광 소자와 중첩되고, 상기 제2 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제2 발광 소자와 중첩되고, 상기 제3 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제3 발광 소자와 중첩되며, 상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나와 인접한 영역에 배치될 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 덮도록 상기 발광층의 상부에 배치되는 제1 평탄화층, 상기 색 변환층의 하부에 배치되되, 상기 색 변환층의 하면을 평탄화 시키는 제2 평탄화층 및 상기 제1 평탄화층과 상기 제2 평탄화층 사이에 배치되는 접착층을 포함하며, 상기 발광층 및 상기 색 변환층 사이에 상기 제1 평탄화층, 상기 접착층 및 상기 제2 평탄화층이 적층되며 배치될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치에 따르면, 제1 색의 광을 방출하는 제1 발광 소자와 제3 색의 광을 방출하는 제2 발광 소자를 포함하고, 상기 제3 색을 제2 색의 광으로 변환시키는 색 변환층을 포함한다. 이에 따라 제1 색, 제2 색 및 제3 색의 광을 표시하는 표시 장치에 있어서, 동일한 구성 대비 필요한 공정의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제조시 소요되는 공정 비용을 절감할 수 있고, 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 특정 광에 있어서 부족한 광 효율을 효과적으로 보완할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광부를 나타내는 평면도이다.
도 3a 및 3b는 일 실시예에 따른 발광부의 단면도이다.
도 4a 내지 4c는 일 실시예들에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자의 정렬방법에 대한 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 색 변환부의 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 따른 제1 색 발광 소자와 제2 색 발광 소자를 포함하는 발광부의 제조 공정을 도시하는 개략도이다.
도 12 내지 도 17은 일 실시예에 따른 색 변환부의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 19는 발광부 상에 색 변환입자를 포함하는 색 변환입자 잉크가 직접 로딩되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 21은 도 20의 표시 장치의 발광부에 발광 소자가 정렬되는 것을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 복수의 픽셀(PX)들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀(PX)들은 표시 장치(10)의 표시부에 배치되어 각각 특정 파장대의 광을 표시 장치(10)의 외부로 표시할 수 있다. 도 1에서는 3개의 픽셀(PX1, PX2, PX3)을 예시적으로 도시하였으나, 표시 장치(10)는 더 많은 수의 픽셀을 포함할 수 있음은 자명하다.
복수의 픽셀(PX)들은 각각 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 제1 픽셀(PX1)은 제1 색(L1)의 광을, 제2 픽셀(PX2)은 제2 색(L2)의 광을, 제3 픽셀(PX3)은 제3 색(L3)의 광을 방출할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 인접한 픽셀(PX)이 같은 색의 광을 방출할 수도 있다. 이하에서는, 상술한 바와 같이 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2) 및 제3 픽셀(PX3)이 서로 다른 색의 광을 방출하는 경우를 예시한다.
예시적인 실시예에서, 제1 색(L1)의 중심 파장대역은 제2 색(L2)의 중심 파장대역보다 길고, 제2 색(L2)의 중심 파장대역은 제3 색(L3)의 중심 파장대역보다 길다. 예를 들어 제1 색(L1)은 약 610nm 내지 650nm의 범위에서 중심 파장대역을 갖는 적색(Red)이고, 제2 색(L2)은 약 530nm 내지 570nm의 범위에서 중심 파장대역을 갖는 녹색(Green)이고, 제3 색(L3)은 약 430nm 내지 470nm의 범위에서 중심 파장대역을 갖는 청색(Blue)일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 제1 색(L1), 제2 색(L2) 및 제3 색(L3)은 서로 다른 중심 파장대역을 가지는 범위에서 특별히 제한되지 않는다. 본 명세서에서는 제1 색(L1)은 적색, 제2 색(L2)은 녹색, 제3 색(L3)은 청색의 이며, 제1 픽셀(PX1)은 적색(L1), 제2 픽셀(PX2)은 녹색(L2), 제3 픽셀(PX)은 청색(L3)의 광이 방출하는 것을 예시한다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 특정 파장대의 광을 제공하는 발광부(300)와 발광부(300)로부터 제공되는 광을 다른 파장대의 광으로 변환하는 색 변환부(500)를 포함할 수 있다.
발광부(300)와 색 변환부(500)는 표시 장치(10)의 복수의 픽셀(PX)들과 중첩되는 영역을 포함한다. 도 1에서는 설명의 편의상 발광부(300)를 간략하게 도시하였다. 아울러, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 발광부(300)가 제1 픽셀(PX1)과 중첩되는 영역을 제1 픽셀부(PXa1), 제2 픽셀(PX2)과 중첩되는 영역을 제2 픽셀부(PXa2), 제3 픽셀(PX3)과 중첩되는 영역을 제3 픽셀부(PXa3)라 정의한다. 그리고 색 변환부(500)가 제1 픽셀(PX1)과 중첩되는 영역을 제1 픽셀층(PXb1), 제2 픽셀(PX2)과 중첩되는 영역을 제2 픽셀층(PXb2), 제3 픽셀(PX3)과 중첩되는 영역을 제3 픽셀층(PXb3)이라 정의한다.
발광부(300)는 발광 소자(350)를 포함하여 특정 파장대의 광을 방출하여 색 변환부(500)로 제공할 수 있다. 발광부(300)에 대한 상세한 설명을 위해 도 2 및 도 3이 참조된다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 발광부를 나타내는 평면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 발광부의 단면도이다. 도 3a는 도 2의 I-I'선과 I''-I'''선을 따라 자른 단면도로써, 발광부(300)의 하나의 픽셀부(PXa)만을 도시하고 있으나, 다른 픽셀부(PXa)에도 동일하게 적용될 수 있다.
발광부(300)는 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(350)를 포함한다. 발광 소자(350)는 복수의 픽셀부(PXa)들을 기준으로 각각 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(350)가 청색, 녹색 또는 적색 파장대의 광을 방출함으로써, 복수의 픽셀부(PXa)들은 각각 청색, 녹색 또는 적색의 광을 방출하는 픽셀부를 구현할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 복수의 발광 소자(350)가 모두 같은 색의 파장대의 광을 방출하여 복수의 픽셀부(PXa)가 동일한 색(예컨대, 청색)의 광을 방출하도록 구현할 수 있다. 또한, 서로 다른 색의 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(350)들을 하나의 픽셀부(PXa)에 배치하여 다른 색의 광을 방출할 수도 있다.
발광부(300)는 베이스층(310), 베이스층(310) 상에 배치되는 복수의 전극(330), 각 전극(330)상에 배치된 접촉 전극(360) 및 각 접촉 전극(360)과 연결되는 복수의 발광 소자(350)를 포함한다. 복수의 픽셀부(PXa)들은 각각 인접한 픽셀부(PXa)와 구분하기 위한 제1 격벽(380)을 더 포함할 수 있다.
발광부(300)는 베이스층(310), 베이스층(310) 상에 서로 이격되어 대향하도록 배치되는 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)을 포함한다. 베이스층(310) 상에는 제2 격벽(320)이 배치될 수 있다. 제2 격벽(320)은 제1 격벽(380)의 내측에 배치될 수 있다. 제1 전극(331)과 제2 전극(332)은 제2 격벽(320) 상에 이를 덮도록 배치될 수 있다. 제2 격벽(320)은 폴리이미드 등과 같은 유기 물질로 형성될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(350)는 상기 이격된 제1 전극(331)과 제2 전극(332)의 사이에 배치될 수 있다. 도 3에서는 베이스층(310) 상에 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)이 직접 배치되는 경우를 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않고 베이스층(310)과 제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에 다른 층이나 구조물들이 배치될 수 있다.
발광 소자(350)는 활성물질층(353)의 재료에 따라 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 서로 다른 종류의 발광 소자(350)는 각 픽셀부(PXa)에 정렬되어, 발광부(300)의 픽셀부(PXa)에서 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 다만, 발광 소자(350)를 유전영동법(DEP)을 이용하여 배치시킬 경우, 동일한 공정을 수회 반복하여 수행하여야 한다. 이에 따라 공정 비용이 증가하고, 수율이 낮아질 수 있다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 발광부(300)는 비교적 적은 종류의 색을 방출하는 발광 소자(350)는 포함하여 반복 수행되는 공정의 수를 감소시킬 필요가 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 적색(L1) 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1)와 청색(L3)의 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)를 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
베이스층(310)은 그 위에 배치되는 구조물들, 예를 들어, 제2 격벽(320), 전극(330), 발광 소자(350), 제1 격벽(380) 등을 지지할 수 있다. 베이스층(310)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 베이스층(310)은 무기 물질 또는 유기 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 베이스층(310)으로 유리 기판, 수정 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 및 플렉서블한 폴리머 필름 등이 적용되고, 해당 기판이 하부의 회로부와 라미네이션될 수도 있다.
제1 전극(331) 및 제2 전극(332)은 베이스층(310) 상에서 서로 이격되어 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)은 각각 전기 신호를 인가받을 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(331)은 베이스층(310)을 관통하는 제1 컨택홀을 통해 하부의 제1 드레인 전극(123)과 연결되어 그로부터 구동 전압을 전달받을 수 있다. 제2 전극(332)은 베이스층(310)을 관통하는 제2 컨택홀을 통해 하부의 연결 배선(162)과 전기적으로 연결되어, 그로부터 전원 전압을 전달받을 수 있다. 인가된 전기 신호에 의해 제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에 배치되는 발광 소자(350)에 소정의 전류가 흐르면서 발광 소자(350)가 광을 방출할 수 있다.
제1 전극(331) 및 제2 전극(332)은 일정 간격만큼 이격되어 배치되고, 이격된 간격은 발광 소자(350)의 길이보다 같거나 작을 수 있다. 그에 따라 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)과 발광 소자(350) 사이의 전기적 접촉이 원활하게 이루어질 수 있다.
제1 전극(331)과 제2 전극(332)은 각각 하나 또는 복수개일 수 있다. 제1 전극(331)과 제2 전극(332)이 복수개인 경우, 각 픽셀부(PXa) 내에서 교대로 배치될 수 있다. 서로 대향하는 구조로 배치되기 위해, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)은 동수이거나 어느 하나가 다른 하나보다 한 개 더 많을 수 있다. 도면에서는 각 픽셀부(PXa)에 제1 전극(331)에 하나씩, 제2 전극(332)이 2개씩 배치된 경우를 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 각 픽셀부(PXa)에 배치되는 제2 전극(332)은 모두 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 픽셀부(PXa)에 배치된 제2 전극(332)은 끝 단부가 하나의 배선으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(10)에 포함된 각 픽셀부(PXa)에 제2 전극(332)을 통해 동일한 전기신호가 인가될 수 있다.
반면에, 제1 전극(331)은 인접한 다른 픽셀부(PXa)의 제1 전극(331)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 전극(332)에서 동일한 전기신호가 인가되더라도, 각각의 픽셀부(PXa)는 제1 전극(331)에 서로 다른 전기 신호가 인가되어 각각 구동될 수 있다. 다만, 하나의 픽셀부(PXa) 내에 제1 전극(331)이 복수개 배치되는 경우, 픽셀부(PXa) 내에 함께 배치된 복수의 제1 전극(331)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 하나의 픽셀부(PXa) 내에서는 복수의 발광 소자(350)에 동일한 전기신호를 인가할 수 있다.
제1 전극(331) 및 제2 전극(332)은 각각 제2 격벽(320)의 상부면에 형성되는 반사층(331_1, 332_1)과 전극층(331_2, 332_2)을 포함할 수 있다.
반사층(331_1, 332_1)은 발광 소자(350)에서 방출되는 광을 반사시킴으로써 표시 장치(10)의 외부 방향으로 광을 전달할 수 있다. 발광 소자(350)에서 방출되는 광은 방향성 없이 모든 방향으로 방출되는데, 반사층(331_1, 332_1)으로 향하는 광은 반사되어 표시 장치의 외부 방향, 예를 들어, 반사층(331_1, 332_1)의 상부로 전달할 수 있다. 이를 통해 발광 소자(350)에서 방출되는 광을 일 방향으로 집중시켜 광 효율을 증가시킬 수 있다. 반사층(331_1, 332_1)은 발광 소자(350)에서 방출되는 광을 반사시키기 위해, 반사율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 반사층(331_1, 332_1)은 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극층(331_2, 332_2)은 반사층(331_1, 332_1)상에 형성된다. 전극층(331_2, 332_2)은 인가되는 전기 신호를 접촉 전극(360)에 전달할 수 있다. 전극층(331_2, 332_2)은 투명성 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 전극층(331_2, 332_2)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극층(331_2, 332_2)은 각각 반사층(331_1, 332_1)으로 전달되는 전기 신호를 후술할 접촉 전극들에 전달할 수 있다. 전극층(331_2, 332_2)은 투명성 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 전극층(331_2, 332_2)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 반사층(331_1, 332_1)과 전극층(331_2, 332_2)은 ITO, IZO, ITZO 등과 같은 투명도전층과 은, 구리와 같은 금속층이 각각 한층 이상 적층된 구조를 이룰 수 있다. 일 예로, 반사층(331_1, 332_1)과 전극층(331_2, 332_2)은 ITO/은(Ag)/ITO의 적층구조를 형성할 수도 있다.
일 실시예에서, 전극층(331_2, 332_2)은 반사층(331_1, 332_1)과 실질적으로 동일한 형상을 갖되, 전극층(331_2, 332_2)의 크기(또는 폭)가 더 커서 전극층(331_2, 332_2)이 반사층(331_1, 332_1)의 상면뿐만 아니라 측면까지 덮을 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극층(331_2, 332_2)의 상부면에는 인가되는 전기 신호를 전달하기 위해 제1 접촉 전극(361) 및 제2 접촉 전극(362)이 배치될 수 있다. 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)은 발광 소자(350)의 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352)에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 접촉 전극(361) 및 제2 접촉 전극(362)은 전극층(331_2, 332_2)에 인가된 전기 신호를 발광 소자(350)에 전달하여 광을 방출할 수 있다. 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 전극층(331_2, 332_2)과 반사층(331_1, 332_1)을 구분하여 도시하지 않고, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)만을 도시하여 설명한다.
제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)은 전극층(331_2, 332_2)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)은 전극층(331_2, 332_2)에 컨택될 수 있도록, 전극층(331_2, 332_2) 상에서 동일한 패턴으로 배치될 수 있다. 전극층(331_2, 332_2)에 컨택되는 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)은 전극층(331_2, 332_2)으로 인가되는 전기 신호를 전달받아 발광 소자(350)로 전달할 수 있다.
제1 전극(331), 제2 전극(332), 발광 소자(350), 제1 접촉 전극(361) 및 제2 접촉 전극(362)은 복수의 절연성 물질층(370)에 의해 커버될 수 있다.
복수의 절연성 물질층(370)은 제1 절연성 물질층(371), 제2 절연성 물질층(372), 제3 절연성 물질층(373) 및 제4 절연성 물질층(374)을 포함할 수 있다.
제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에는 제1 절연성 물질층(371)이 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 제1 절연성 물질층(371)이 배치되고, 그 상부에서 발광 소자(350)가 배치될 수 있다. 제1 절연성 물질층(371)은 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)의 전극층(331_2, 332_2)을 보호함과 동시에 발광 소자(350)의 반도체층(351, 352)이 다른 기재와 직접 접촉하는 것을 방지하여, 발광 소자(350)의 손상을 방지할 수 있다.
제1 절연성 물질층(371)의 일 면은 베이스층(310)에 접촉하고, 상기 일 면의 반대면에 발광 소자(350)가 배치될 수 있다. 제1 절연성 물질층(371)의 양 측 면에서 전극층(331_2, 332_2)가 접촉하여, 전극층(331_2, 332_2)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 도 3에 도시된 제1 절연성 물질층(371)은 단면의 측부가 선형인 직사각형의 형태를 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 절연성 물질층(371)의 전극층(331_2, 332_2)에 접촉하는 면은 발광 소자(350)의 양 측부와 정렬될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(350)의 길이보다 제1 절연성 물질층(371)의 길이가 길이서 평면성 제1 절연성 물질층(371)이 양 측면으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연성 물질층(371)과 발광 소자(350)가 계단식으로 적층될 수 있다. 이 경우, 발광 소자(350)에 접촉하는 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)이 발광 소자(350)의 측면에 접촉하는 면이 매끄러운 형상일 수 있다.
또한, 발광 소자(350)를 보호하고, 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)을 전기적으로 절연시키기 위해, 제2 절연성 물질층(372)이 배치될 수 있다. 제2 절연성 물질층(372)은 발광 소자(350)의 상부에 배치되되, 발광 소자(350)의 측면으로부터 중심부로 함몰될 수 있다. 즉, 제2 절연성 물질층(372)의 길이가 발광 소자(350)보다 짧을 수 있다. 제1 절연성 물질층(371)과 같이, 제2 절연성 물질층(372)이 배치되어 제1 접촉 전극(361)과 제2 접촉 전극(362)이 발광 소자(350)의 측면에 접촉하는 면이 매끄러운 형상일 수 있다.
제3 절연성 물질층(373)은 제1 접촉 전극(361)의 상부에 배치되어 제2 접촉 전극(362)과 전기적으로 절연을 형성할 수 있다. 제3 절연성 물질층(373)은 제1 접촉 전극(361)을 덮도록 배치되되, 발광 소자(350)가 제2 접촉 전극(362)과 연결될 수 있도록 발광 소자(350)의 일부 영역에는 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
제4 절연성 물질층(374)은 제3 절연성 물질층(373) 및 제2 접촉 전극(362)의 상부에 형성되어, 외부 환경에 대한 보호층의 역할을 할 수 있다. 접촉 전극(360)이 노출될 경우, 전극 손상에 의해 접촉 전극 재료의 단선 문제가 발생할 수 있기 때문에, 제4 절연성 물질층(374)으로 이들을 커버할 수 있다. 즉, 제4 절연성 물질층(374)은 발광부(300)의 제1 전극(331), 제2 전극(332), 발광 소자(350) 등을 커버하도록 배치될 수 있다.
상술한 제1 절연성 물질층(371), 제2 절연성 물질층(372), 제3 절연성 물질층(373) 및 제4 절연성 물질층(374) 각각은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 제1 절연성 물질층(371), 제2 절연성 물질층(372), 제3 절연성 물질층(373) 및 제4 절연성 물질층(374)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있지만, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 기타, 제1 절연성 물질층(371), 제2 절연성 물질층(372), 제3 절연성 물질층(373) 및 제4 절연성 물질층(374)에 절연성을 부여하는 다양한 물질이 적용가능하다.
제1 격벽(380)은 베이스층(310)상에 적어도 하나 배치되어, 발광부(300)의 복수의 픽셀부(PXa)들을 구분할 수 있다. 복수의 제1 격벽(380)은 서로 이격되어 배치되며, 도 2에 도시된 바와 같이 이격 배치된 제1 격벽(380)의 사이에는 제1 전극(331), 제2 전극(332), 발광 소자(350) 등이 배치된다. 그리고, 제1 격벽(380)은 전극라인을 커버하도록 형성될 수도 있다.
발광부(300)에서 복수의 픽셀부(PXa)들은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(350)를 기준으로 제1 격벽(380)에 의해 구분된다. 제1 격벽(380)은 각 픽셀부(PXa)들 간에 배치되어 발광 소자(350)를 정렬할 때 인접한 다른 픽셀부(PXa)로 발광 소자(350)가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 제1 격벽(380)은 폴리이미드(Polyimide, PI)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 격벽(380)은 표면이 소수성일 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 격벽(380)은 복수의 픽셀부(PXa)와 다른 복수의 픽셀부(PXa)를 구분하도록 배치될 수도 있다. 즉, 제1 격벽(380)이 이루는 영역 내에 복수의 픽셀부(PXa)가 배치될 수도 있다. 복수의 픽셀부(PXa)들이 동일한 색의 광을 방출하는 발광 소자(350)를 포함하는 경우, 복수의 픽셀부(PXa)에 동일한 발광 소자(350)를 함께 정렬시킬 수도 있다. 이 경우, 발광 소자(350)가 인접한 픽셀부(PXa)로 이동할 수도 있기 때문에, 각각의 픽셀부(PXa)들이 제1 격벽(380)에 의해 구분되지 않을 수 있다.
또한, 제1 격벽(380)은 발광 소자(350)에서 방출되는 광의 혼색을 방지할 수도 있다. 인접한 픽셀부(PXa)간에 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(350)를 포함하는 경우, 각각의 픽셀부(PXa)에서 방출되는 광이 혼색될 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 제1 격벽(380)은 발광부(300) 상에서 픽셀부(PXa) 사이에 배치되어 하나의 픽셀부(PXa)에서 방출되는 광이 다른 픽셀부(PXa)로 입사되지 못하도록 하여 혼색을 방지함으로써 표시 장치(10)의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 발광부(300)의 상부면을 평탄화하기 위해, 상기 부재들을 커버하는 평탄화층(OC)을 더 포함할 수 있다. 후술할 바와 같이, 발광부(300)와 색 변환부(500)를 별도의 공정으로 제조하고, 이를 합착하여 표시 장치(10)를 제조하는 경우, 발광부(300)와 색 변환부(500)가 접착하는 계면이 평탄화될 필요가 있다. 이에 따라, 발광부(300)는 평탄화층(도 2의 'OC' 참조)을 포함하여 상면이 평탄화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표시 장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 발광 소자(350)와 전기적으로 연결되고, 발광 소자(350)의 발광을 제어하는 회로부를 더 포함할 수 있다. 회로부는 적어도 하나의 박막 트랜지스터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 회로부는 발광부(300)의 하부에 배치될 수 있다.
회로부는 절연기판(110), 절연기판(110) 상부에 배치되는 버퍼층(115), 버퍼층(115) 상부에 배치된 제1 박막 트랜지스터(120), 제2 박막 트랜지스터(140) 및 전원 배선(161)을 포함할 수 있다. 회로부의 구성은 이에 제한되지 않으며, 둘 이상의 복수의 박막 트랜지스터와 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있으며, 이에 따라 다양한 구조를 가질 수도 있다.
제1 박막 트랜지스터(120)는 제1 활성층(126), 제1 게이트 전극(121), 제1 드레인 전극(123) 및 제1 소스 전극(124)을 포함한다. 제1 게이트 전극(121)과 제1 활성층(126) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연층(170)이 배치될 수 있다. 제1 게이트 전극(121)과 제1 드레인 전극(123) 및 제1 소스 전극(124) 사이에는 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)이 배치될 수 있다. 제2 게이트 절연층(180)과 층간 절연층(190) 사이에는 커패시터 전극(128)이 배치될 수 있다. 커패시터 전극(128)은 제1 게이트 전극(121)과 유지 커패시터를 이룰 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(120)는 발광 소자(350)의 하부에 배치되며, 발광 소자(350)와 일부 중첩될 수도 있다. 제1 박막 트랜지스터(120)는 해당 발광 소자(350)를 구동하는 구동 박막 트랜지스터일 수 있다.
제2 박막 트랜지스터(140)는 제2 활성층(146), 제2 게이트 전극(141), 제2 드레인 전극(143) 및 제2 소스 전극(144)을 포함한다. 제2 게이트 전극(141)과 제2 활성층(146) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연층(170)이 배치될 수 있다. 제2 게이트 전극(141)은 제1 게이트 절연층(170) 상에서 제2 활성층(146)의 일부분과 중첩될 수 있다. 제2 게이트 전극(141)과 제2 드레인 전극(143) 및 제2 소스 전극(144) 사이에는 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)이 배치될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(140)는 발광 소자(350)의 하부에 배치되며, 발광 소자(350)와 일부 중첩될 수도 있다. 제2 박막 트랜지스터(140)는 스위칭 박막 트랜지스터일 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며, 제2 박막 트랜지스터(140)는 발광 소자(350)와 중첩되지 않도록 배치될 수도 있다. 도 3b는 도 2의 II-II'선과 III-III' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3b를 참조하면, 전원 배선(161)은 발광부(300)의 픽셀부(PXa) 외부의 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광부(300)의 픽셀부(PXa)가 배치되는 영역 이외의 영역(예컨대, 도 2의 III-III' 선이 배치된 영역)에 전원 배선(161)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(350)는 픽셀부(PXa) 이외의 영역에 제2 전극(332)이 연장되어 연결된 배선상에서 전원 배선(161)과 컨택될 수도 있다.
한편, 제1 박막 트랜지스터(120)의 제1 게이트 전극(121) 및 제2 박막 트랜지스터(140)의 제2 게이트 전극(141)과 동일한 층에 전원 배선(161)이 배치될 수 있다. 전원 배선(161)은 연결 배선(162)을 이용하여 제2 전극(332)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 전극(332)은 전원 배선(161)과 전기적으로 연결되어 전원 배선(161)으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전원 배선(161)의 하부에는 인접 영역과의 단차를 줄이기 위한 보조층(163)이 배치될 수 있다. 보조층(163)은 필수 구성요소는 아니며 생략될 수도 있다.
제1 게이트 절연층(170)은 버퍼층(115) 상에 배치되어 제1 활성층(126) 및 제2 활성층(146)을 덮을 수 있다. 제2 게이트 절연층(180)은 제1 게이트 절연층(170) 상에 배치되어 제1 게이트 전극(121) 및 제2 게이트 전극(141)을 덮을 수 있다.
층간 절연층(190)은 제2 게이트 절연층(180) 상에 유기 물질 또는 무기 물질을 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 다만, 제2 게이트 절연층(180) 또는 층간 절연층(190)은 생략될 수 있다.
층간 절연층(190) 상에 제1 드레인 전극(123) 및 제1 소스 전극(124), 제2 드레인 전극(143) 및 제2 소스 전극(144)이 형성될 수 있다. 제1 드레인 전극(123) 및 제1 소스 전극(124)은 제1 게이트 절연층(170), 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)에 형성된 컨택트 홀을 통해 제1 활성층(126)의 드레인 영역 및 소스 영역과 각각 연결될 수 있다. 제2 드레인 전극(143) 및 제2 소스 전극(144)은 제1 게이트 절연층(170), 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)에 형성된 컨택트 홀을 통해 제2 활성층(146)의 드레인 영역 및 소스 영역과 각각 연결될 수 있다.
제1 게이트 절연층(170)이 보조층(163)을 덮고, 제1 게이트 절연층(170) 상부에 보조층(163)과 오버랩하는 전원 배선(161)이 형성될 수 있다. 전원 배선(161)은 제1 게이트 전극(121) 및 제2 게이트 전극(141)과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 보조층(163)은 제1 게이트 전극(121) 및 제2 게이트 전극(141)과 다른 물질로 별개의 공정을 통해 형성될 수도 있다.
전원 배선(161) 상부에 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)이 배치되고, 층간 절연층(190) 상부에 연결 배선(162)이 형성될 수 있다. 연결 배선(162)은 제2 게이트 절연층(180) 및 층간 절연층(190)에 형성된 컨택트 홀을 통해 전원 배선(161)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에는 복수의 발광 소자(350)가 배치된다. 각 발광 소자(350)는 활성물질층(353)을 포함하여 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다. 발광 소자(350)는 각각 서로 다른 파장대의 광을 방출할 수도 있고, 동일한 파장대의 광을 방출할 수도 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(350)는 기판상에서 에픽택셜(Epitaxial) 성장법에 의해 제조될 수 있다. 기판상에 반도체층을 형성하기 위한 시드 결정(Seed crystal)층을 형성하고, 원하는 반도체 재료를 증착시켜 성장시킬 수 있다. 시드 결정층 상에서 결정을 성장시켜 복수의 반도체층(351, 352)을 형성함으로써, 발광 소자(350)를 제조할 수 있다. 제조된 발광 소자(350)는 기판에서 분리하여 제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에 정렬시킬 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 발광 소자(350)의 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4c는 일 실시예들에 따른 발광 소자의 개략도이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 발광 소자(350)는 복수의 반도체층(351, 352) 및 상기 복수의 반도체층(351, 352) 사이에 배치되는 활성물질층(353)을 포함할 수 있다. 제1 전극(331) 및 제2 전극(332)으로부터 인가되는 전기 신호는 복수의 반도체층(351, 352)을 통해 활성물질층(353)으로 전달되어 광을 방출할 수 있다.
구체적으로, 발광 소자(350)는 제1 반도체층(351), 제2 반도체층(352), 제1 반도체층(351)과 제2 반도체층(352) 사이에 배치되는 활성물질층(353) 및 절연층(354)을 포함할 수 있다. 도 3의 발광 소자(350)는 제1 반도체층(351), 활성물질층(353) 및 제2 반도체층(352)이 길이방향으로 순차적으로 적층된 구조를 예시한다.
제1 반도체층(351)은 n형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(350)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 반도체층(351)은 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 반도체층(351)은 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제1 도전성 도펀트는 Si, Ge, Sn 등일 수 있다. 제1 반도체층(351)의 길이는 1.5㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 반도체층(352)은 p형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(350)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 반도체층(352)은 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제2 반도체층(352)은 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제2 도전성 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등일 수 있다. 제2 반도체층(352)의 길이는 0.08㎛ 내지 0.25㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
활성물질층(353)은 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352) 사이에 배치되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성물질층(353)은 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352)을 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성물질층(353)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlInGaN 등의 물질을 포함할 수 있으며, 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 활성물질층(353)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성물질층(353)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.25㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
활성물질층(353)에서 방출되는 광은 발광 소자(350)의 길이방향 외부면 뿐만 아니다, 양 측면으로 방출될 수 있다. 즉, 활성물질층(353)에서 방출되는 광은 일 방향으로 방향성이 제한되지 않는다.
절연층(354)은 발광 소자(350)의 외부에 형성되어 발광 소자(350)를 보호할 수 있다. 일 예로, 절연층(354)은 발광 소자(350)의 측면부를 둘러싸도록 형성되어, 발광 소자(350)의 길이방향의 양 단부, 예를 들어 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352)이 배치된 양 단부에는 형성되지 않을 수 있다. 다만, 이에 제한되지는 않는다. 절연층(354)은 절연특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al2O3) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라 활성물질층(353)이 제1 전극(331) 또는 제2 전극(332)과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연층(354)은 활성물질층(353)을 포함하여 발광 소자(350)의 외부면을 보호하기 때문에, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 절연층(354)은 용액내에서 다른 절연층(354)과 응집되지 않고 분산되도록 표면처리될 수 있다. 후술하는 발광 소자(350)의 정렬시, 용액 내의 발광 소자(350)가 분산된 상태를 유지하여 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 독립적으로 정렬될 수 있다. 일 예로, 절연층(354)은 표면이 소수성 또는 친수성 처리되어 상기 용액 내에서 상호 분산된 상태를 유지할 수 있다.
절연층(354)의 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(350)는 원통형일 수 있다. 다만, 발광 소자(350)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(350)는 길이가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 4㎛ 내외의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(350)의 직경은 400nm 내지 700nm의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 500nm 내외의 두께를 가질 수 있다.
한편, 도 4b 및 4c를 참조하면, 발광 소자(350')는 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352)이 배치되는 양 측면 중 적어도 어느 하나에 전극 물질층(356, 357)을 더 포함할 수도 있다.
도 4b의 발광 소자(350')는 제2 반도체층(352)에만 제2 전극 물질층(357)을 더 포함하는 경우를 예시한다. 그리고 도 4c의 발광 소자(350'')는 제1 반도체층(351) 및 제2 반도체층(352)에 각각 전극 물질층(356, 357)을 더 포함하는 경우를 예시한다. 설명의 편의를 위해 제1 반도체층(351)이 배치된 일 측면에 형성되는 전극층을 제1 전극 물질층(356), 제2 반도체층(352)이 배치된 타 측면에 형성되는 전극층을 제2 전극 물질층(357)이라 지칭한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 임의의 전극층을 제1 전극 물질층이라 지칭할 수도 있다.
다른 실시예들에 따른 발광 소자(350', 350'')는 제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이 경우, 절연층(354)은 길이방향으로 연장되어 제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357)을 커버할 수 있도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 절연층(354)은 제1 반도체층(351), 활성물질층(353) 및 제2 반도체층(352)만 커버하거나, 전극 물질층(356, 357) 외면의 일부만 커버하여 제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357)의 일부 외면이 노출될 수도 있다.
제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357)은 오믹(ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 제1 전극 물질층(356)과 제2 전극 물질층(357)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극 물질층(356) 및 제2 전극 물질층(357)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다시 도 3을 참조하면, 상술한 발광 소자(350)는 제1 전극(331)과 제2 전극(332)이 서로 이격된 영역에 정렬되어 배치될 수 있다. 여기서, 발광 소자(350)를 상기 이격된 영역에 배치하기 위해, 유전영동(Dielectrophoresis, DEP)법을 이용할 수 있다. 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 발광 소자(350)를 정렬하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5 내지 도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자의 정렬방법에 대한 개략도이다.
먼저 도 5를 참조하면, 복수의 발광 소자(350)를 포함하는 발광 소자 용매(S)를 발광부(300) 상에 로딩하여 발광 소자(350)를 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 상에 전사시킬 수 있다. 발광 소자 용매(S)는 잉크 또는 페이스트 등의 제형을 가질 수 있으며, 아세톤, 물, 알코올 및 톨루엔 중 어느 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상온 또는 열에 의해 기화될 수 있는 물질인 경우 특별히 제한되지 않는다.
발광부(300) 상에 발광 소자(350)가 전사되면, 유전영동법(DEP)을 이용하여 발광 소자(350)를 정렬시킨다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)에 전원(V)을 인가하여, 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 전기장(E)을 형성한다. 전원(V)은 외부 공급원 또는 표시 장치(10)의 내부 전원일 수 있다. 전원(V)은 소정의 진폭과 주기를 가진 교류 전원 또는 직류 전원일 수 있다. 직류 전원은 제1 전극(331)과 제2 전극(332)에 반복적으로 인가함으로써 소정의 진폭과 주기를 갖는 전원을 구현할 수도 있다.
제1 전극(331)과 제2 전극(332)에 전원이 인가되면 제1 전극(331)과 제2 전극(332)에 부여된 전기적 극성에 의한 전위차가 발생하여 전기장(E)이 형성된다. 불균일한 전기장(E)하에서 발광 소자(350)에 쌍 극성이 유도되고, 발광 소자(350)는 유전영동힘(Dielectrophoretic Force, DEP Force)에 의해 전기장(E)의 기울기가 큰 쪽 또는 작은 쪽으로 힘을 받게 된다. 발광 소자(350)는 DEP 힘에 의해 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 자기 정렬될 수 있다.
발광 소자(350)를 정렬시킨 뒤, 용매(S)를 상온 또는 열에 의해 기화시켜 제거함으로써 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 발광 소자(350)를 배치할 수 있다. 이후에는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 접촉 전극(361), 제2 접촉 전극(362), 복수의 절연성 물질층(370) 등을 형성하여 발광부(300)를 제조한다.
한편, 발광 소자 용매(S)에는 적어도 한 종의 발광 소자(350)를 포함할 수 있다. 발광부(300)의 각 픽셀부(PXa)에 서로 다른 색의 발광 소자(350)를 정렬시키기 위해, 발광 소자 용매(S)는 다양한 색의 광을 방출하는 발광 소자(350)를 포함할 수 있다. 또한, 발광 소자 용매(S)에 서로 다른 색의 광의 방출하는 발광 소자(350)가 혼합될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 색 변환부(500)를 포함할 수 있다. 색 변환부(500)는 발광부(300)로부터 제공되는 특정 파장대의 광을 다른 파장대의 광으로 변환시키는 색 변환층(520)을 포함할 수 있다. 이하에서는, 색 변환부(500)에 대하여 상세히 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 색 변환부의 단면도이다. 도 8의 색 변환부(500)는 색 변환부(500)의 지지기판(510)이 하부에 배치되어 색 변환층(520)이 지지기판(510)의 상부에 배치된 상태를 도시한다. 즉, 도 2에 도시된 표시 장치(10)는 도 8의 색 변환부(500)가 지지기판(510)이 상면을 향하도록 발광부(300)에 대향하여 결합된 것이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 색 변환부(500)는 지지기판(510), 색 변환층(520), 색 필터층(550), 차광 부재(BM) 및 평탄화층(OC)을 포함할 수 있다.
지지기판(510)은 상부에 색 필터층(550), 색 변환층(520), 차광 부재(BM) 등을 지지할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지지기판(510)은 하부의 발광부(300)로부터 제공되는 광을 표시 장치(10)의 외부로 방출할 수 있다.
지지기판(510)은 투명한 절연 기판일 수 있다. 예를 들어, 지지기판(510)은 유리 재료, 석영재료 또는 투광성 플라스틱 재료를 포함할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
차광 부재(BM)는 지지기판(510) 상에 배치된다. 차광 부재(BM)는 발광부(300)에서 제공되는 광의 투과가 실질적으로 차단되는 영역일 수 있다. 이에 따라 복수의 픽셀층(PXb)에서 방출되는 광의 혼색을 방지하여 색 재현성 등을 향상시킬 수 있다. 차광 부재(BM)는 소정의 패턴으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광 부재(BM)는 복수의 픽셀층(PXb)을 둘러싸는 격자형 패턴을 가질 수 있다.
차광 부재(BM)는 가시광선에 대한 흡수율이 높은 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 차광 부재(BM)는 크롬 등의 금속, 금속 질화물, 금속 산화물 또는 흑색으로 착색된 수지 재료 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
색 변환층(520)은 발광부(300)로부터 입사되는 광을 다른 색의 광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 발광부(300)로부터 청색(L3) 광이 입사되는 경우, 색 변환층(520)은 녹색(L2)의 광으로 변환시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
색 변환층(520)은 지지기판(510) 상에 이격되어 배치되는 차광 부재(BM)의 사이에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 색 변환층(520)의 일부분은 차광 부재(BM) 상에 차광 부재(BM)의 적어도 일부분과 중첩되도록 배치될 수도 있다. 색 변환부(500)는 복수의 색 변환층(520)을 포함할 수 있으며, 각 색 변환층(520), 예를 들어, 제1 색 변환층(521), 제2 색 변환층(522) 및 제3 색 변환층(523)은 각 픽셀층(PXb)에 배치되어 발광부(300)로부터 입사된 광을 변환시켜 방출할 수 있다.
색 변환층(520)은 입사되는 임의의 파장대의 제1 광(L)을 제1 광(L)과 다른 파장대의 제2 광(L')으로 변환시키는 색 변환입자(530)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 색 변환입자(530)는 양자점 물질 또는 형광체 물질일 수 있다.
색 변환입자(530)가 양자점 물질일 경우, 임의의 파장대역을 가지는 제1 광(L)이 입사되면, 양자점 물질의 가전도대(VB) 전자가 전도대(CB) 준위로 여기된다. 그리고, 상기 전자가 다시 가전도대로 전이되면서 변환된 파장대역을 가지는 제2 광(L')을 방출할 수 있다.
양자점 물질은 구형의 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 코어는 반도체 나노 결정 물질일 수 있다. 일 예로, 양자점 물질의 코어는 규소(Si)계 나노 결정, II-VI족계 화합물 나노 결정, III-V족계 화합물 나노 결정 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 양자점 물질은 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴텔루라이드(CdTe), 황화카드뮴(CdS) 또는 인화인듐(InP) 중 어느 하나로 이루어진 코어와 황화아연(ZnS)으로 이루어진 쉘을 포함할 수 있다.
색 변환입자(530)가 양자점 물질일 경우, 양자점 물질의 입자 크기를 조절하여, 방출되는 광의 파장을 제어할 수 있다. 일 예로, 양자점 물질의 입자 크기는 직경이 약 55Å 내지 65Å일 수 있으며, 청색 광이 입사되어 적색 광을 방출할 수 있다. 또한, 양자점 물질의 입자 크기는 약 40Å 내지 50Å일 수 있으며, 청색 광이 입사되어 녹색 광을 방출할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
색 변환입자(530)는 반드시 구형의 양자점 물질일 필요는 없으며, 경우에 따라 형광체 물질, 판상형 물질, 막대형 또는 로드형 물질이나 페로브스카이트 양자점 물질 등 입사되는 특정 파장대의 광을 다른 파장대의 광으로 변환시킬 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 이하에서는, 색 변환입자(530)가 구형의 양자점 물질인 경우를 예시하여 설명하도록 한다.
또한, 색 변환입자(530)는 광 투과성 수지(R) 상에 분산될 수 있다. 광 투과성 수지(R)는 색 변환층(520)으로 입사되는 광을 흡수하지 않으면서, 색 변환 입자(530)의 광 흡수 및 방출에 영향을 주지 않는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 광 투과성 수지(R)는 에폭시(Epoxy)계 수지, 아크릴(Acryl)계 수지 등의 유기재료를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환층(520)은 잉크젯 주입법(Ink jet injection) 또는 포토레지스트법(Photo resist, PR)등 다양한 공정을 이용해 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
임의의 파장대를 갖는 광이 색 변환입자(530)에 입사된 후 파장이 변환되어 방출되면, 상기 변환된 광의 방출 방향은 무작위인 산란 특성(Lanbertian 방출)을 갖는다. 이에 따라 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환층(520)은 별도의 산란체(scatterer)를 포함하지 않더라도, 방출되는 광의 전면과 측면 휘도가 균일할 수 있다. 다만, 색 변환층(520)은 광 변환율을 높이기 위해 별도의 산란체(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 산란체는 광을 균일하게 산란시킬 수 있는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 산란체는 SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 등의 나노입자일 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 색 변환층(520)은 색 변환입자(530)를 포함하여 임의의 파장대역의 광으로 방출할 수 있다. 색 변환층(520)은 픽셀층(PXb)이 방출하는 광에 따라 다양한 종류의 색 변환입자(530)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부(300)로부터 청색(L3) 광이 입사되면, 제1 색 변환층(521)이 청색(L3) 광을 적색(L1) 광으로 변환시키는 색 변환입자(530)를 포함할 수 있고, 제2 색 변환층(522)은 녹색(L2) 광으로 변환시키는 색 변환입자(530)를 포함할 수도 있다. 따라서, 서로 다른 색 변환입자(530)를 포함하는 복수의 색 변환층(520)을 형성하기 위해 동일한 공정이 수회 반복 수행되어야 한다. 이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 동일한 색 변환입자(530), 예를 들어 녹색 광을 방출하는 색 변환입자(530)만을 포함하므로, 색 변환층(520)을 형성하는 공정을 단축시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 8을 참조하면, 색 필터층(550)은 색 변환층(520)과 지지기판(510) 사이에 배치될 수 있다. 색 필터층(550)은 발광부(300)로부터 입사되는 광이 색 변환층(520)을 통과하여 최종적으로 표시 장치(10)의 픽셀(PX)에 표시되는 색을 결정하는 층일 수 있다.
색 필터층(550)은 입사되는 광을 그대로 투과시키기는 색 투광층의 기능을 수행할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 임의의 파장대의 제1 광은 투과시키되, 이외의 파장대의 제2 광, 제3 광 등은 차단 또는 반사시키는 컬러 필터(Color filter) 또는 파장-선택적 광학 필터(Optical filter)일 수 있다.
색 필터층(550)은 투명한 유기막을 포함하여, 입사되는 광을 그대로 투과시키는 색 투광층의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 투과되는 색의 색 순도를 높이기 위해, 색 필터층(550)은 임의의 파장대의 색을 갖는 색소(Colorant)를 포함할 수도 있다. 색소는 색 필터층(550)의 투명한 유기막 내에 분산될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8에 도시된 바와 같이, 색 필터층(550)은 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)을 포함하여, 각 색 필터층(550)들은 픽셀층(PXb1, PXb2, PXb3)에 배치될 수 있다. 발광부(300)의 각 픽셀부(PXa1, PXa2, PXa3)에서 색 변환층(520)으로 입사되는 광은 서로 다른 색일 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(10)의 각 픽셀(PX1, PX2, PX3)에서 표시되는 색을 제어하기 위해, 각 픽셀층(PXb1, PXb2, PXb3)에 색 필터층(550)을 선택적으로 배치할 수 있다.
일 예로, 제1 픽셀층(PXb1)에는 제1 색 필터층(551)이 배치되며, 입사되는 광을 그대로 투과시키는 색 투광층의 기능을 수행할 수 있다. 제2 픽셀층(PXb2)과 제3 픽셀층(PXb3)에는 제2 색 필터층(552)과 제3 색 필터층(553)이 배치되어, 특정 파장대의 광만 투과시키고 이외의 광은 차단 또는 반사시키는 컬러 필터의 기능을 수행할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)이 모두 컬러 필터의 기능을 수행할 수도 있다. 이는 후술할 바와 같이 발광부(300)에 배치되는 발광 소자(350)의 구성에 따라 선택적으로 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(10)는 적색(L1) 광을 투과시키는 색 투광층인 제1 색 필터층(551), 녹색(L2) 광을 투과시키는 컬러 필터인 제2 색 필터층(552), 청색(L3) 광을 투과시키는 컬러 필터인 제3 색 필터층(553)을 포함할 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 색 변환부(500)는 색 변환층(520)의 외면을 둘러싸도록 배치되는 저굴절층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 저굴절층은 색 변환층(520)과 색 필터층(550)보다 굴절률이 낮은 층으로, 색 변환층(520)이나 색 필터층(550)으로부터 입사되는 특정 파장대의 광을 전반사시킬 수 있다. 전반사된 광은 색 변환층(520)에서 재활용되어 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
캡핑층(CL)은 색 변환층(520)의 외면에 배치되어 색 변환입자(530)나 광 투광성 수지(R) 등을 커버하여 보호할 수 있다. 도 8은 색 변환층(520)의 색 필터층(550)에 접하는 면의 반대면에 캡핑층(CL)이 배치된 경우를 예시한다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 색 변환층(520)의 측면 또는 색 필터층(550)과 색 변환층(520) 사이에도 캡핑층(CL)이 배치될 수도 있다. 또한, 도 8의 경우, 하나의 캡핑층(CL)이 제1 색 변환층(521), 제2 색 변환층(522) 및 제3 색 변환층(523)을 모두 커버하도록 배치되고 있으나, 복수의 캡핑층(CL)들이 각 색 변환층(521, 522, 523)을 커버하도록 배치될 수도 있다.
캡핑층(CL)은 무기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(CL)은 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx) 및 산질화규소(SiOxNy)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상술한 저굴절층이 색 변환층(520)의 외면에 배치되는 경우, 캡핑층(CL)은 생략될 수도 있다.
평탄화층(OC)은 상술한 색 변환층(520), 색 필터층(550), 차광 부재(BM) 등의 상부에 배치될 수 있다. 평탄화층(OC)은 지지기판(510) 상에 배치되는 부재들을 모두 커버하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 평탄화층(OC)은 색 변환부(500)의 상부 면을 평탄화하여 지지기판(510) 상에 배치된 부재들에 의해 발생하는 단차를 최소화할 수 있다. 평탄화층(OC)에 의해 색 변환부(500)의 상부 면이 평탄화되기 때문에, 후술할 바와 같이 별도의 공정을 통해 제조되는 발광부(300)와 합착하여 표시 장치(10)를 제조할 수 있다.
평탄화층(OC)은 유기 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 평탄화층(OC)은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(OC)은 카토(cardo)계 수지, 폴리이미드(Polyimide)계 수지, 아크릴계 수지, 실록산(Siloxane)계 수지 및 실세스퀴옥산(Silsesquioxane)계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
색 변환부(500)가 발광부(300)와 별개의 공정으로 제조되어 합착되는 경우, 색 변환부(500)와 발광부(300)는 접착층(PSA)에 의해 합착될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발광부(300)의 상부 면과 색 변환부(500)의 평탄화층(OC)에 의해 평탄화된 면에 접착층(PSA)이 배치되어 발광부(300)와 색 변환부(500)가 서로 결합될 수 있다.
접착층(PSA)은 복수의 피접착 부재들을 결합시킬 수 있는 종류이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 접착층(PSA)은 광 투명 접착제(Optical clear adhesive, OCA), 광학 투명 레진(Optical clear resin, OCR) 또는 감압성 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA)등으로 이루질 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 적색(L1)의 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1) 및 청색(L3)의 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)를 포함할 수 있고, 청색(L3)의 광을 녹색(L2)의 광으로 변환시키는 색 변환입자(530)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 발광부(300)의 제1 픽셀부(PXa1)는 적색(L1)의 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1)가 배치되고, 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)는 청색(L3)의 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)가 배치될 수 있다. 그리고, 색 변환부(500)의 제1 색 변환층(521), 제2 색 변환층(522) 및 제3 색 변환층(523)은 청색(L3)의 광이 입사되면 녹색(L2)의광으로 변환시키는 색 변환입자(530)를 포함할 수 있다.
표시 장치(10)가 특정 파장대의 광, 예컨대 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)을 표시하는 경우, 각 색의 광을 방출하는 서로 다른 발광 소자(350)를 사용할 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제조시 필요한 발광 소자(350)는 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)의 광을 각각 방출하는 3가지의 발광 소자(350)가 필요하다. 이에 따라 발광 소자(350)를 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 배치하기 위한 유전영동법(DEP)을 총 3회 반복수행 하여야 하며, 별개의 발광 소자(350)를 제조하는 공정이 추가된다. 발광 소자(350)를 제조하는 공정이나 배치하는 공정은 일련의 단계들이 반복적으로 수행되어야 하는 공정이다. 이에 따라 공정 비용이 증가하게 되고, 수율이 감소하는 문제가 있다. 녹색의 광을 방출하는 발광 소자(350)는 그 재료의 특성상 청색의 광을 방출하는 발광 소자(350)에 비해 광 효율이 낮다.
이에 따라, 광 효율이 우수한 청색(L3)의 광을 방출하는 하나의 발광 소자(350)를 이용하고, 색 변환부(500)를 포함하여 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)을 구현하였다. 다만, 이 경우 청색(L3)의 청색 광을 적색(L1)과 녹색(L2)으로 변환시키기 위해, 서로 다른 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환층(520)들을 각각 형성하는 공정이 필요하다. 색 변환층(520)을 형성하는 공정도 일련의 단계들이 반복적으로 수행되어야 한다.
반면에, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 적색(L1)의 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1)와 청색(L3)의 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)를 포함한다. 그리고, 동일한 색 변환입자(530), 예컨대, 녹색(L2)의 광을 방출하는 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환층(520)을 형성하기 때문에, 반복적으로 수행되는 공정의 수를 절감시킬 수 있다. 게다가, 재료의 특성상 광 효율이 낮은 녹색(L2)의 광을 청색(L3)의 광으로 변환시켜 방출하기 때문에, 녹색(L2) 광의 광 효율을 개선시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 제1 픽셀부(PXa1)는 제1 발광 소자(350_1)를 포함하여 적색(L1)광이 방출되고, 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)는 제2 발광 소자(350_2)를 포함하여 청색(L3)광이 방출된다. 제1 픽셀부(PXa1)에서 방출되는 적색(L1)광은 제1 색 변환층(521)에 입사된 후, 제1 색 필터층(551)으로 입사된다. 제1 색 변환층(521)에 포함되는 색 변환입자(530)는 청색(L3) 광을 흡수하여 녹색(L2) 광으로 변환시키기 때문에, 입사되는 적색(L1) 광은 변환되지 않고 그대로 제1 색 필터층(551)으로 입사된다. 제1 색 필터층(551)은 적색(L1)의 광만 투과시키고, 이외의 색을 가지는 광은 투과를 차단한다. 이에 따라, 제1 픽셀(PX1)에는 적색(L1) 광이 방출된다.
제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)에서는 청색(L3) 광이 방출되어 각각 제2 색 변환층(522)과 제3 색 변환층(523)으로 입사된다. 제2 색 변환층(522)과 제3 색 변환층(523)의 색 변환입자(530)는 청색(L3) 광을 입사하여 일부 녹색(L2) 광으로 방출한다. 이에 따라, 제2 색 필터층(552)과 제3 색 필터층(553) 에는 청색(L3) 광과 녹색(L2)광이 혼합된 광이 입사된다.
다만, 제2 색 필터층(552)은 녹색(L2) 광을 투과시키고, 이외의 색을 가지는 광은 투과를 차단한다. 그리고, 제3 색 필터층(553)은 청색(L3) 광을 투과시키고 이외의 색을 가지는 광은 투과를 차단한다. 따라서, 제2 픽셀(PX2)은 녹색(L2) 광이, 제3 픽셀(PX3)은 청색(L3) 광이 방출된다.
상술한 바와 같이, 녹색(L2) 광은 청색(L3)광에 비해 발광 효율이 낮다. 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 제2 픽셀층(PXb2)의 제2 색 변환층(522)에서 제2 색 필터층(552)으로 녹색(L2)광과 청색(L3)광이 함께 입사된다. 여기서, 제2 발광 소자(350_2)에서 제2 색 변환층(522)으로 입사되는 청색(L3) 광이 일정할 때, 색 변환입자(530)에서 변환되어 방출되는 녹색(L2) 광의 광량이 증가할수록, 제2 색 필터층(552)에서 투과되는 녹색(L2) 광의 광량이 증가할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 표시 장치(10)는 제2 색 변환층(522)에 포함되는 색 변환입자(530)가 제1 색 변환층(521)과 제3 색 변환층(523)보다 더 많을 수 있다. 색 변환층(520)을 형성하는 단계에서, 제2 색 변환층(522)에 많은 양의 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환입자 잉크(531)를 선택적으로 로딩할 수 있다. 제2 색 변환층(522)에 포함되는 색 변환입자(530)가 많을수록 입사되는 청색(L3) 광 중 색 변환입자(530)에 의해 변환되어 방출되는 녹색(L2) 광이 증가할 수 있다. 이에 따라, 제2 색 변환층(522)에서 제2 색 필터층(552)으로 입사되어 표시 장치(10)의 외부로 방출되는 녹색(L2) 광의 색좌표 변화를 최소화 할 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 발광부(300)와 색 변환부(500)의 제조 공정에 대하여 설명하도록 한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 9 내지 도 17이 참조된다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 따른 제1 색 발광 소자와 제2 색 발광 소자를 포함하는 발광부의 제조 공정을 도시하는 개략도이다. 발광부(300_1)는 제1 픽셀부(PXa1), 제2 픽셀부(PXa2) 및 제3 픽셀부(PXa3)로 정의되는 영역을 포함하며, 인접한 픽셀부들은 제1 격벽(380)에 의해 구분될 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광 소자(350)를 로딩한 후, 전기장(E)에 의한 발광 소자(350)의 정렬방법은 도 5 내지 도 7과 동일하다. 이하에서는 차이점에 대하여 설명한다.
발광부(300_1)는 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)를 유전영동법(DEP)으로 정렬시키는 공정을 각각 1회 수행하여 제조할 수 있다. 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)의 광을 방출하는 발광 소자(350)들을 정렬시켜 발광부(300)를 제조하는 공정에 비해, 유전영동법(DEP)을 반복 수행하는 공정의 수를 절감할 수 있다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제1 픽셀부(PXa1)에 제1 색(L1)의 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1)를 로딩하고, 전원을 인가하여 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 제1 발광 소자(350_1)를 정렬시킨다. 전원은 제1 픽셀부(PXa1)에만 인가되어 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 전기장(E)을 형성할 수 있다. 여기서, 발광부(300)의 제1 격벽(380)은 제1 발광 소자(350_1)가 제2 픽셀부(PXa2)나 제3 픽셀부(PXa3)로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 10을 참조하면, 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)에 청색(L3) 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)를 로딩하고, 전원을 인가하여 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 제2 발광 소자(350_2)를 정렬시킨다. 전원은 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)에 인가된다. 발광부(300)의 제1 격벽(380)은 제2 발광 소자(350_2)가 제1 픽셀부(PXa1)로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 다만, 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)에는 동일한 제2 발광 소자(350_2)가 배치되기 때문에, 경우에 따라서 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3) 사이의 제1 격벽(380)은 생략될 수도 있다.
이후, 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)를 포함하는 용매(S)를 건조시키거나 열에 의해 기화시키면, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)사이에 복수의 제1 발광 소자(350_1) 및 제2 발광 소자(350_2)를 배치시킬 수 있다. 도 11을 참조하면, 제1 픽셀부(PXa1)에는 제1 발광 소자(350_1)가, 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)에는 제2 발광 소자(350_2)가 배치된다. 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)가 배치되면, 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 상에 접촉 전극(361, 362)과 복수의 절연성 물질층(370)을 적층하여 발광부(300_1)를 제조한다. 후술할 바와 같이, 색 변환부(500_1)와 접착층(PSA)을 통해 합착되기 때문에, 발광부(300_1)의 상면을 평탄화 하기 위해 평탄화층(OC)이 배치될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 동일한 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환부(500_1)의 제조방법에 대하여 설명한다. 색 변환부(500_1)는 지지기판(510) 상에 차광 부재(BM), 복수의 색 필터층(550), 색 변환층(520) 등과 같은 부재들을 순차적적으로 적층시켜 제조될 수 있다.
도 12 내지 도 17은 일 실시예에 따른 색 변환부의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 색 변환부(500_1)에 포함되는 복수의 부재들을 지지하는 지지기판(510)을 준비한다. 지지기판(510) 상에 다양한 부재들을 형성하기 전에 지지기판(510)에 형성된 이물질이나 먼지 등을 제거하는 세척 공정을 수행한다. 지지기판(510)은 상술한 바와 같이, 제1 픽셀층(PXb1), 제2 픽셀층(PXb2) 및 제3 픽셀층(PXb3)으로 정의되는 영역을 포함할 수 있으며, 인접한 픽셀층(PXb)들은 후술할 차광 부재(BM)에 의해 구분될 수 있다.
다음으로 도 13을 참조하면, 지지기판(510) 상에 배치되는 차광 부재(BM)를 형성한다. 지지기판(510) 및 차광 부재(BM)의 구조나 재료 등의 구성은 상술한 바와 같다.
다음으로 도 14를 참조하면, 차광 부재(BM)가 배치된 지지기판(510)상에 색 필터층(550)을 형성한다. 색 필터층(550)은 지지기판(510) 상에서 배치되되, 서로 이격되어 배치된 차광 부재(BM) 사이에 배치된다. 일 예로, 제1 픽셀층(PXb1), 제2 픽셀층(PXb2) 및 제3 픽셀층(PXb3)에 각각 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)이 형성되는 경우를 예시한다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 지지기판(510) 상에 배치되는 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)은 각각 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)의 광을 투과시키고, 이외의 색은 투과를 차단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)은 특정 광만 투과시키는 색 투광층 또는 컬러 필터의 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라 지지기판(510)의 색 필터층(550)들을 통과한 광은 표시 장치(10)의 각 픽셀(PX)에서 서로 다른 색을 방출할 수 있다.
색 필터층(550)을 형성하는 단계는 감광성 유기 재료를 이용하여 포토 공정을 통해 패터닝하거나 잉크젯 공정 등을 수행할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
다음으로 도 15 및 도 16을 참조하면, 차광 부재(BM) 사이에 배치된 색 필터층(550) 상에 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환입자 잉크(531)를 로딩하고, 이를 건조 및 경화(Curing)시켜 색 변환층(520)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 색 변환입자(530)는 양자점 물질 또는 로드형 물질 등 특별히 제한되지 않으나, 색 필터층(550) 상에는 동일한 종류의 색 변환입자(530)가 로딩된다. 일 실시예에 따른 색 변환입자(530)는 청색(L3)의 광이 입사되면 녹색(L2)의 광을 방출하는 양자점 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 색 변환입자(530)에 적색(L1)의 광이 입사되면 색 변환입자(530)가 흡수하지 않아 그대로 투과하게 되고, 청색(L3)의 광이 입사되면 색 변환입자(530)가 흡수하여 제2 색(L2)의 광을 방출할 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 색 필터층(550) 상에 로딩되는 색 변환입자 잉크(531)는 차광 부재(BM)와 접하는 영역에서 인접한 픽셀층(PXb)으로 이동되지 않는다. 차광 부재(BM)는 각 픽셀층(PXb)간에 색 변환입자 잉크(531)가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 색 변환부(500)는 동일한 색 변환입자(530)를 포함하기 때문에, 픽셀층(PXb)간에 구분없이 색 변환입자 잉크(531)가 로딩될 수 있다. 즉, 색 변환입자 잉크(531)는 특정 픽셀층(PXb)의 영역에 제한되지 않고, 지지기판(510) 상의 전 영역에 로딩될 수 있다. 이에 따라, 색 변환부(500_1)의 제조시 색 변환입자(530)를 로딩하는 공정을 1회만 수행할 수 있다. 따라서, 각 픽셀별로 서로 다른 색 변환입자(530)를 로딩하기 위해 3회의 잉크젯 공정을 수행할 필요가 없으므로, 공정 비용 및 수율이 개선될 수 있다. 뿐만 아니라, 각 픽셀별로 할당된 잉크가 이웃하는 다른 픽셀(PX)로 넘치더라도 혼색을 우려가 없으므로, 불량률을 낮출 수 있다.
마지막으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 색 변환층(520)의 상부에 평탄화층(OC)을 형성하여 색 변환부(500_1)의 일 면을 평탄화 할 수 있다. 평탄화층(OC) 상에는 발광부(300_1)와 합착하기 위한 접착층(PSA)이 형성된다.
상기의 방법에 따라 제조되는 발광부(300_1)와 색 변환부(500_1)는 접착층(PSA)에 의해 합착되어 도 1의 표시 장치(10)를 제조할 수 있다. 여기서, 제1 발광 소자(350_1)가 배치되는 제1 픽셀부(PXa1)는 제1 색 필터층(551)이 형성된 제1 픽셀층(PXb1)과 중첩되도록 합착된다. 제1 발광 소자(350_1)에서 방출되는 적색(L1) 광은 제1 색 변환층(521)에서 변환되지 않고 그대로 제1 색 필터층(551)을 투과하여 표시 장치(10)의 외부로 표시될 수 있다.
그리고, 제2 발광 소자(350_2)가 배치되는 제2 픽셀부(PXa2)와 제3 픽셀부(PXa3)는 각각 제2 색 필터층(552)과 제3 색 필터층(553)이 형성된 제2 픽셀층(PXb2) 및 제3 픽셀층(PXb3)과 중첩되도록 합착된다. 제2 발광 소자(350_2)에서 방출되는 청색(L3) 광은 제2 색 변환층(522)과 제3 색 변환층(523)에서 일부 녹색(L2) 광으로 변환될 수 있다. 다만, 제2 색 필터층(552)과 제3 색 필터층(553)에 의해 표시 장치(10)의 외부로 표시되는 광은 각각 녹색(L2)과 청색(L3)의 광이 표시된다.
이에 따라, 제조된 도 1의 표시 장치(10)는 제1 픽셀(PX1)에는 적색(L1)의 광이 방출되고, 제2 픽셀(PX2)에는 녹색(L2), 제3 픽셀(PX3)에는 청색(L3)의 광이 방출될 수 있다. 제2 발광 소자(350_2)로부터 제공되는 청색(L3)의 광을 녹색(L2)의 광으로 변환시켜 표시하기 때문에 녹색광의 발광 효율을 개선시킬 수 있다. 그리고, 동일한 구성 대비 기존의 표시 장치들에 비해 제조시 필요한 공정의 수가 감소하여 공정 비용을 절감하고 제조 수율이 향상될 수 있다.
또한, 녹색(L2) 광의 광 효율을 더 향상시키기 위해, 제2 색 변환층(522)의 색 변환입자(530)는 제1 색 변환층(521) 또는 제3 색 변환층(523)의 색 변환입자(530)보다 고밀도로 포함될 수 있다.
제2 색 변환층(522)으로 입사되는 청색(L3) 광이 모두 녹색(L2) 광으로 변환되지 않을 수 있다. 색 변환입자(530)의 함량이 많을수록, 입사되는 청색(L3) 광을 더 많이 흡수할 수 있고, 녹색(L2) 광을 더 많이 방출할 수 있다. 특히, 제3 색 변환층(523)에 비해 제2 색 변환층(522)이 색 변환입자(530)를 과량 포함하는 경우, 제2 색 필터층(552)에 입사되는 녹색(L2) 광의 광량이 제3 색 필터층(553)에 입사되는 녹색(L2) 광의 광량보다 클 수 있다. 동일한 청색(L3) 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)를 이용하더라도, 색 변환입자(530)의 함량에 따라 방출되는 녹색(L2)의 광량을 제어할 수 있다. 이에 따라, 청색(L3)의 광과 녹색(L2)의 광이 혼합된 광이 제2 색 필터층(552)에 입사되더라도, 순수한 녹색(L2)광만 방출되는 경우와 색좌표의 변화를 최소화 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 표시 장치(10)의 다른 실시예들에 대하여 설명한다.
도 18은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 19는 발광부 상에 색 변환입자를 포함하는 색 변환입자 잉크가 직접 로딩되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 18의 표시 장치(10')는 색 변환부(500_2)가 발광부(300_2) 상에 직접 형성될 수 있음을 예시한다. 즉, 본 실시예의 경우 도 1의 표시 장치(10)와 달리, 발광부(300_2)와 색 변환부(500_2)를 각각 제조하여 합착하는 단계가 생략된다. 이에 따라, 색 변환부(500_2)의 접착층(PSA)과 평탄화층(OC)은 생략될 수 있다.
도 18의 표시 장치(10')는 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)를 포함하는 발광부(300_2)의 상부에 색 변환입자 잉크(531_2)를 직접 로딩하여 색 변환층(520_2)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 발광부(300_2)의 제1 픽셀부(PXa1), 제2 픽셀(PXa2) 및 제3 픽셀(PXa3) 상에 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환입자 잉크(531)를 직접 로딩한다. 여기서, 제1 격벽(380)은 색 변환부(500_2)의 차광 부재(BM)와 같이 색 변환입자 잉크(531)가 인접한 다른 픽셀부(PXa)로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 색 변환입자(530)는 동일한 종류의 물질을 포함하기 때문에, 경우에 따라서 제1 격벽(380)은 생략될 수도 있다. 색 변환입자(530)를 포함하는 색 변환입자 잉크(531)를 로딩한 후, 잉크를 건조 또는 열에 의해 기화시켜 색 변환층(520_2)을 형성한다. 색 변환층(520_2)의 상부에는 색 필터층(550_2), 차광 부재(BM) 및 지지기판(510_2)을 적층하여 표시 장치(10')를 제조할 수 있다. 도 18의 표시 장치(10')는 도 1의 표시 장치(10)와 발광부(300_2) 상에 색 변환부(500_2)가 직접 형성되는 것을 제외하고는 동일하다. 따라서 이하에서는 차이점에 대하여만 설명한다.
도 18의 표시 장치(10')는 색 변환입자(530)를 발광부(300_2) 상에 직접 로딩하기 때문에, 색 변환입자(530)가 발광 소자(350)에 비교적 인접하여 배치될 수 있다. 도 1의 표시 장치(10)는 색 변환입자(530)와 발광 소자(350) 사이에 적어도 하나의 평탄화층(OC)이나 접착층(PSA) 등이 배치된다. 반면에, 도 18의 표시 장치(10')는 색 변환입자(530)가 발광 소자(350)의 상부에 직접 배치될 수 있고, 발광 소자(350)의 측면부에도 배치될 수 있다.
또한, 표시 장치(10')는 평탄화층(OC)이 생략될 수 있기 때문에, 발광부(300_2)의 제1 격벽(380)이 색 변환부(500_2)의 차광 부재(BM)와 적어도 일부분 직접 접촉할 수 있다. 이에 따라 제1 격벽(380)은 발광부(300_2) 상에 배치되는 색 변환부(500_2)를 지지할 수 있다. 그리고, 차광 부재(BM)와 함께 각 픽셀부(PXa) 및 픽셀층(PXb)을 구분하여 발광 소자(350)에서 방출되는 광의 혼색을 방지할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(300_2)의 각 픽셀부(PXa)내에는 복수의 발광 소자(350)를 포함하며, 각 발광 소자(350)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 도면상 도시하지 않았으나, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)은 발광부(300)에서 일 방향으로 연장되어 직선형의 구조로 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극(331)과 제2 전극(332)이 이격되어 형성되는 영역도 직선형일 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(331)과 제2 전극(332) 사이에 배치되는 복수의 발광 소자(350)는 각 발광 소자(350) 간에 일부 빈 공간이 형성될 수 있으며, 색 변환입자(530)는 상기 빈 공간에 직접 배치될 수도 있다. 이 경우, 별도의 저굴절층이 없어도 발광 소자(350)에서 방출되는 광의 대부분은 색 변환입자(530)로 입사할 수 있다. 이에 따라, 누설되는 광이 감소하여 광 변환 효율이 더 향상될 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)는 발광부(300)의 각 픽셀부(PXa)에 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)가 함께 배치될 수도 있다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 발광부를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 21은 도 20의 표시 장치의 발광부에 발광 소자가 정렬되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 서로 다른 발광 소자(350)가 하나의 픽셀부(PXa) 내에 함께 배치될 수 있다. 일 예로, 도 21에 도시된 바와 같이, 적색(L1)의 광을 방출하는 제1 발광 소자(350_1)와 청색(L3)의 광을 방출하는 제2 발광 소자(350_2)가 각 픽셀부(PXa) 내에 함께 배치될 수 있다. 즉, 각 픽셀부(PXa)에서는 적색(L1) 광과 청색(L3) 광이 혼합된 광이 각 색 변환층(520)에 입사될 수 있다. 발광 소자(350_1, 350_2)를 제1 전극(331)과 제2 전극(332)이 서로 이격되어 배치된 영역에 정렬하는 단계에서, 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)가 혼합된 잉크(531_2)를 한번에 로딩하고, 모든 픽셀부(PXa)에 전원을 인가하여 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광소자(350_2)를 함께 정렬시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 각 픽셀부(PXa)에 제1 발광 소자(350_1)와 제2 발광 소자(350_2)가 함께 배치되기 때문에, 색 변환층(520)에는 적색(L1)의 광과 청색(L3)의 광이 모두 입사될 수 있다. 즉, 제1 색 변환층(521), 제2 색 변환층(522) 및 제3 색 변환층(523)은 색 변환입자(530)에 의해 변환되는 녹색(L2)의 광과 발광부(300)로부터 입사되는 적색(L1) 및 청색(L3)의 광을 방출시킬 수 있다. 이 경우, 제1 색 필터층(551), 제2 색 필터층(552) 및 제3 색 필터층(553)은 모두 컬러 필터(CF)의 기능을 수행하여, 각각 적색(L1), 녹색(L2) 및 청색(L3)의 광을 표시 장치(10)의 외부로 방출할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치
300: 발광부
350: 발광 소자
500: 색 변환부
520: 색 변환층
530: 색 변환입자
550: 색 필터층
BM: 차광부재 OC: 평탄화층 PSA: 접착층
S: 용매

Claims (20)

  1. 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    발광층;
    상기 발광층의 상부에 배치된 색 변환층 및
    상기 색 변환층의 상부에 배치된 색 필터층을 포함하되,
    상기 발광층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 발광 소자 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 변환층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 변환층을 포함하고,
    상기 색 필터층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 필터층 및 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 필터층을 포함하며,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 발광하고,
    상기 제1 색 변환층 및 상기 제2 색 변환층은 상기 제1 광을 제2 광으로 변환하는 색 변환입자를 포함하고,
    상기 제2 광은 중심 파장대역이 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장이며,
    상기 제1 색 필터층은 상기 제1 광을 투과시키고 상기 제2 광의 투과를 차단하고,
    상기 제2 색 필터층은 상기 제2 광을 투과시키고 상기 제1 광의 투과를 차단하고,
    상기 표시 장치는 제3 화소를 더 포함하고,
    상기 발광층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 발광 소자를 더 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 변환층을 더 포함하고,
    상기 색 필터층은 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 필터층을 더 포함하며,
    상기 제3 발광 소자는 중심 파장대역이 상기 제2 파장보다 긴 제3 파장인 제3 광을 발광하고,
    상기 제3 색 변환층은 상기 색 변환입자를 포함하고,
    상기 제3 색 필터층은 상기 제1 광과 상기 제2 광의 투과를 차단하고 상기 제3 광을 투과시키는, 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 색 필터층은 상기 제3 광을 제공받는, 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 색 변환 입자는 상기 제3 광의 파장을 변환하지 않는, 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색 필터층 및 상기 제2 색 필터층은 각각 상기 제1 광과 상기 제2 광이 혼합된 혼합광을 제공받는, 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 색 변환입자는 상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층 상에 분산되며,
    상기 제2 색 변환층에 분산된 상기 색 변환입자의 밀도는 상기 제1 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층의 상기 색 변환입자의 밀도보다 큰, 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량은 상기 제1 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량보다 큰, 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 광은 중심 파장대역이 430nm 내지 470nm의 범위를 가지고,
    상기 제2 광은 중심 파장대역이 530nm 내지 570nm의 범위를 가지며,
    상기 색 변환입자는 양자점 물질을 포함하는, 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제1 발광 소자와 중첩되고,
    상기 제2 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제2 발광 소자와 중첩되고,
    상기 제3 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제3 발광 소자와 중첩되며,
    상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나와 인접한 영역에 배치되는, 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나의 측면과 중첩되는 영역에 배치되는, 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 발광층은,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자 사이에 배치되는 제1 격벽 및
    상기 제2 발광 소자와 상기 제3 발광 소자 사이에 배치되는 제2 격벽을 더 포함하는, 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 발광 소자에서 방출되고 상기 제1 색 변환층 또는 상기 제3 색 변환층이 배치된 방향으로 전달되는 상기 제1 광의 적어도 일부는 상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽에서 반사되어 상기 제2 색 변환층으로 입사되는, 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 덮도록 상기 발광층의 상부에 배치되는 제1 평탄화층;
    상기 색 변환층의 하부에 배치되되, 상기 색 변환층의 하면을 평탄화 시키는 제2 평탄화층 및
    상기 제1 평탄화층과 상기 제2 평탄화층 사이에 배치되는 접착층을 포함하며,
    상기 발광층 및 상기 색 변환층 사이에 상기 제1 평탄화층, 상기 접착층 및 상기 제2 평탄화층이 적층되며 배치되는, 표시 장치.
  14. 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    발광층;
    상기 발광층 상부에 배치된 색 변환층 및
    상기 색 변환층 상부에 배치된 색 필터층을 포함하되,
    상기 발광층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 발광 소자, 상기 제2 화소에 배치된 제2 발광 소자, 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 발광 소자를 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 변환층, 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 변환층 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 변환층을 포함하고,
    상기 색 필터층은 상기 제1 화소에 배치된 제1 색 필터층, 상기 제2 화소에 배치된 제2 색 필터층 및 상기 제3 화소에 배치된 제3 색 필터층을 포함하며,
    상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자는 제1 파장의 제1 광 및 상기 제1 파장보다 긴 제3 파장의 제3 광을 포함하는 혼합광을 발광하고,
    상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층, 및 상기 제3 색 변환층은 상기 제1 광을 상기 제1 파장보다 길되 상기 제3 파장보다 짧은 제2 파장의 제2 광으로 변환하는 색 변환 입자를 포함하고,
    상기 제1 색 필터층은 상기 제1 광을 투과시키고 상기 제2 광 및 상기 제3 광의 투과를 차단하고,
    상기 제2 색 필터층은 상기 제2 광을 투과시키고 상기 제1 광 및 상기 제3 광의 투과를 차단하며,
    상기 제3 색 필터층은 상기 제3 광을 투과시키고 상기 제1 광 및 상기 제2 광의 투과를 차단하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층은 각각 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 혼합된 광이 입사되는, 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 색 필터층, 상기 제2 색 필터층 및 상기 제3 색 필터층은, 각각 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광이 혼합된 광이 입사되는, 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 색 변환입자는 상기 제1 색 변환층, 상기 제2 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층 상에 분산되며,
    상기 제2 색 변환층에 분산된 상기 색 변환입자의 밀도는 상기 제1 색 변환층 및 상기 제3 색 변환층의 상기 색 변환입자의 밀도보다 큰, 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량은 상기 제1 색 필터층에 입사되는 상기 제2 광의 광량보다 큰, 표시 장치.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제1 발광 소자와 중첩되고,
    상기 제2 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제2 발광 소자와 중첩되고,
    상기 제3 색 변환층의 적어도 일부는 상기 제3 발광 소자와 중첩되며,
    상기 색 변환입자는 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 중 적어도 어느 하나와 인접한 영역에 배치되는, 표시 장치.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 덮도록 상기 발광층의 상부에 배치되는 제1 평탄화층;
    상기 색 변환층의 하부에 배치되되, 상기 색 변환층의 하면을 평탄화 시키는 제2 평탄화층 및
    상기 제1 평탄화층과 상기 제2 평탄화층 사이에 배치되는 접착층을 포함하며,
    상기 발광층 및 상기 색 변환층 사이에 상기 제1 평탄화층, 상기 접착층 및 상기 제2 평탄화층이 적층되며 배치되는, 표시 장치.
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