KR102602739B1 - 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치는 제1 광을 제공하는 광원 부재, 상기 광원 부재 상에 배치되어 상기 제1 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재, 상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층, 및 상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층을 포함한다. 상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 제2 전극층에 의해서 태양전지 유닛이 정의된다.

Description

전자 장치{ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전력 공급 기능을 갖는 전자 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에서 영상 정보를 제공하기 위한 다양한 전자 장치들이 개발되고 있다. 특히 액정 표시 소자, 유기 전계 발광 표시 소자 등을 포함하는 전자 장치 등에서는 표시 품질을 개선하기 위해 양자점 등을 도입하고 있다.
유기 전계 발광 표시 소자를 휴대 가능한 제품 예를 들면, 노트북 컴퓨터나 PDA, 휴대 전화기 등에 적용될 수 있다. 이 경우, 휴대기기의 전력 공급은 배터리를 이용하게 되는데, 배터리의 사용시간은 한정되어 있으므로 휴대기기의 사용에 있어서, 전력 공급에 제약이 발생한다.
따라서, 본 발명은 태양전지 유닛이 집적되어 전력 공급 기능을 갖는 전자 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 제1 광을 제공하는 광원 부재; 상기 광원 부재 상에 배치되어 상기 제1 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재; 상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층; 및 상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층을 포함한다. 여기서, 상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 제2 전극층에 의해서 정의된 태양전지 유닛이 상기 광원 부재 상에 제공된다.
상기 광원 부재는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 부재는, 상기 제1 광을 제2 광으로 파장 변환하는 제1 변환체; 및 상기 제1 광을 제3 광으로 파장 변환하는 제2 변환체를 포함할 수 있다.
상기 제1 변환체는 제1 컬러 양자점을 포함하고, 상기 제2 변환체는 제2 컬러 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 광은 청색광이고, 상기 제2 광은 녹색광이며, 상기 제3 광은 적색광일 수 있다.
상기 컬러필터 부재는, 상기 제1 변환체를 포함하는 제1 색변환층; 상기 제2 변환체를 포함하는 제2 색변환층; 및 상기 제1 광을 투과하는 제3 색변환층을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 부재는, 상기 제1 내지 제3 색변환층과 상기 제1 전극층 사이에 개재된 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 황화 카드뮴을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 부재는, 서로 이격된 상기 제1 색변환층 내지 상기 제3 색변환층들 사이에 배치되는 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층은 상기 차광층에 대응하여 배치될 수 있다.
상기 컬러필터 부재는 상기 제1 내지 제3 색변환층을 커버하는 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 부재는 상기 제2 광 및 상기 제3 광 중 적어도 하나를 투과하는 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터층은, 상기 제1 색변환층 상에 배치되어 상기 제2 광을 투과시키는 제1 컬러 필터; 및 상기 제2 색변환층 상에 배치되어 상기 제3 광을 투과시키는 제2 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층은 금속 물질 또는 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 광원 부재는 유기 발광 소자를 포함하고, 상기 제2 전극층은 상기 유기 발광 소자의 일 전극으로 제공될 수 있다.
상기 태양전지 유닛은, 외부광을 이용하여 광전 변환을 일으키는 제1 서브 태양전지 유닛; 및 상기 광원 부재로부터 제공되는 상기 제1 광을 이용하여 광전 변환을 일으키는 제2 서브 태양전지 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 전자 장치는 상기 컬러필터 부재가 구비되는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되는 윈도우 패널; 상기 윈도우 패널과 상기 베이스 기판 사이에 개재된 반사 방지층; 및 외부광을 집광하여 상기 태양전지 유닛으로 제공하는 집광 패턴이 배치된 집광층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 전자 장치는 상기 베이스 기판과 상기 윈도우 패널 사이에 배치되어 외부로부터의 입력을 감지하는 입력 감지 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 제1 베이스 기판, 화소 구동회로를 포함하는 회로 소자층, 상기 회로 소자층 상에 구비되어 광을 제공하는 유기 발광 소자들을 포함하는 표시 소자층, 및 상기 표시 소자층을 커버하는 봉지층을 포함하는 유기발광 표시패널; 상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판; 상기 제2 베이스 기판과 상기 유기발광 표시패널 사이에 배치되어 상기 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재; 상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층; 상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층; 제2 베이스 기판 상에 구비되어 외부로부터의 입력을 감지하는 입력 감지 유닛; 및 상기 입력 감지 유닛을 커버하는 윈도우 패널을 포함한다. 여기서, 상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 제2 전극층에 의해서 정의된 태양전지 유닛이 상기 유기발광 표시패널 상에 제공된다.
본 발명에 따르면, 광원 부재로부터 출력된 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재의 상하측에 각각 두 개의 전극층이 구비된다. 따라서, 두 전극층 및 컬러필터 부재에 의해서 정의된 태양전지 유닛이 광원 부재 상에 배치될 수 있다. 태양전지 유닛은 외부광 또는 광원 부재로부터의 내부광을 이용하여 광전 변환을 일으켜 전기 에너지를 축적할 수 있다. 축적된 전기 에너지는 전자 장치를 구동하는데 필요한 전력으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전자 장치에 포함되는 전자 패널을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I`선에 대응하는 부분의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 8은 전자 패널의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 제1 서브 태양전지 유닛의 단면도이다.
도 9b는 도 8에 도시된 제2 서브 태양전지 유닛의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 Ⅱ-Ⅱ`선에 대응하는 부분의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 Ⅲ-Ⅲ`선에 따라 절단한 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 입력감지유닛을 간략히 도시한 평면도이다.
도 15는 도 13에 도시된 Ⅳ 부분의 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 화소의 등가 회로도이다.
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", "하측에", "위에", "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 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의됩니다.
"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 발명에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전자 장치에 포함되는 전자 패널을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I`선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다. 도 3은 도 2의 EE 영역의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패널(EP)은 광원 부재(LP), 광원 부재(LP) 상에 제공된 컬러필터 부재(CFP), 컬러필터 부재(CFP)의 제1 측에 배치된 제1 전극층(TCL), 및 컬러필터 부재(CFP)의 제2 측에 배치된 제2 전극층(MEL)을 포함한다. 여기서, 제1 전극층(TCL), 컬러필터 부재(CFP) 및 제2 전극층(MEL)에 의해서 태양 전지 유닛(SCU)이 정의되고, 태양 전지 유닛(SCU)은 광원 부재(LP) 상에 제공될 수 있다.
전자 패널(EP)은 광원 부재(LP)로서 유기발광 표시패널을 포함할 수 있다. 이하, 광원 부재(LP)를 유기발광 표시패널로 칭한다.
유기발광 표시패널(LP)은 제1 베이스 기판(BS1), 회로 소자층(CL), 표시 소자층(OEL), 및 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
제1 베이스 기판(BS1)은 회로 소자층(CL) 및 표시 소자층(OEL)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 베이스 기판(BS1)은 무기층, 유기층 또는 복합 재료층일 수 있다.
회로 소자층(CL)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치되고, 회로 소자층(CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)를 포함한다. 예를 들어, 회로 소자층(CL)은 유기 발광 소자를 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다.
회로 소자층(CL) 상에 표시 소자층(OEL)이 제공된다. 본 발명의 일 예로, 표시 소자층(OEL)은 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 이하, 표시 소자층(OEL)을 유기 발광 소자로 칭한다. 유기 발광 소자(OEL)는 서로 마주하는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 유기층들을 포함할 수 있다. 유기 발광 소자(OEL)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)을 더 포함할 수 있다.
유기 발광 소자(OEL)는 제1 광을 방출한다. 예를 들어, 유기 발광 소자(OEL)는 청색광을 제1 광으로서 방출할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 패널(EP)에서 유기 발광 소자(OEL)의 발광층(EML)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에서 공통층으로 제공될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광층(EML)은 패터닝되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 화소 정의막(PDL)에 의해 구획된 영역 내에 형성되도록 패터닝될 수 있다. 또한, 다른 일 예로, 발광층(EML)은 후술할 제1 내지 제3 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 각각에 대응하도록 패터닝될 수 있다.
유기 발광 소자(OEL) 상에는 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 특히, 봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치된다. 봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 직접 배치될 수 있다. 봉지 부재(TFE)는 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층될 수 있다. 봉지층(TFE)은 유기 발광 소자(OEL)를 커버하여, 유기 발광 소자(OEL)를 보호한다. 유기 발광 소자(OEL)는 봉지층(TFE)에 의해 밀봉될 수 있다.
봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함하여 형성될 수 있다. 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막은 교번하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 봉지층(TFE)은 두 개의 무기막과 두 개의 무기막 사이에 배치된 유기막을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 무기막은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide) 또는 실리콘 나이트라이드(silicon nitride)와 같은 무기물을 포함할 수 있고, 유기막은 아크릴레이트 계열의 유기물을 포함할 수 있다.
컬러필터 부재(CFP)는 유기발광 표시패널(LP) 상에 배치될 수 있다. 컬러필터 부재(CFP)는 평면상에서 서로 이격된 복수 개의 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)을 포함할 수 있다.
제2 베이스 기판(BS2)은 컬러필터 부재(CFP)가 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제2 베이스 기판(BS2)은 무기층, 유기층 또는 복합 재료층일 수 있다.
컬러필터 부재(CFP)는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 사이에 배치된 차광층(BML)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 전자 패널(DP)에서 차광층(BML)은 화소 정의막(PDL)과 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 방향(DR1)으로는 서로 다른 색 광을 방출하는 제1 내지 제3 색변환층(CCL1, CCL2, CCL3)이 서로 이격되어 나란히 배치되고, 제2 방향(DR2)으로는 동일한 색 광을 방출하는 색변환층들이 서로 이격되어 나란히 배치될 수 있다. 서로 이격되어 배치된 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 사이에는 차광층(BML)이 배치되며, 차광층(BML)은 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광층(BML)은 블랙 안료 또는 염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광층(BML)은 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다. 차광층(BML)의 적어도 일부분은 이웃하는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)과 중첩하여 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 컬러필터 부재(CFP)는 제1 광을 파장 변환하는 변환체들(QD1, QD2)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 컬러필터 부재(CFP)는 제1 광을 흡수하여 제2 광으로 파장 변환하는 제1 변환체(QD1) 및 제1 광을 흡수하여 제3 광으로 파장 변환하는 제2 변환체(QD2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광은 청색광이고, 제2 광은 녹색광이며, 제3 광은 적색광일 수 있다.
본 실시예에서, 제1 색변환층(CCL1)은 제1 변환체(QD1)를 포함하고, 제2 색변환층(CCL2)은 제2 변환체(QD2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환체(QD1)는 청색광인 제1 광을 흡수하여 녹색광을 제2 광으로서 방출하고, 제2 변환체(QD2)는 청색광인 제1 광을 흡수하여 적색광을 제3 광으로서 방출한다. 즉, 제1 색변환층(CCL1)은 녹색광을 방출하는 발광 영역을 제공하고, 제2 색변환층(CCL2)은 적색광을 방출하는 발광 영역을 제공할 수 있다.
제1 변환체(QD1)는 제1 광인 청색광에 의해 여기되어 제2 광인 녹색광을 방출하는 녹색 양자점이고, 제2 변환체(QD2)는 제1 광인 청색광 또는 제2 광인 녹색광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 적색 양자점일 수 있다.
양자점(Quantum Dot)은 유기발광 표시패널(LP)에서 제공된 제1 광의 파장을 변환하는 입자일 수 있다. 양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속(quantum confinement) 효과를 나타낸다. 양자점에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 빛은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다. 양자점은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상이 변화될 수 있으며, 양자점의 입자 크기가 작을수록 단파장 영역의 광을 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 적색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다.
양자점은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, 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.
양자점은 코어(core)와 코어를 둘러싸는 쉘(shell)을 포함하는 코어쉘 구조일 수 있다. 또한, 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
양자점은 나노미터 스케일의 크기를 갖는 입자일 수 있다. 양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 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, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점은 나노입자로 구성된 다공질 입자 위에 산화물이 코팅된 나노입자 산화물을 포함할 수 있다. 나노입자 산화물은 이산화 티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 나노입자 산화물에는 염료 고분자가 흡착될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 전극층(TCL, MEL)은 모두 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으나, 에너지효율을 높이기 위하여 제2 전극층(MEL)은 반사도가 높은 백금으로 이루어질 수 있다. 외부광이 입사되면 광자(photon)는 먼저 염료 고분자에 의해 흡수된다. 염료는 외부광 흡수에 의해 여기 상태로 되고, 전자를 나노입자 산화물의 전도대로 보낸다. 양자점이 나노입자 산화물을 포함하는 경우, 컬러필터 부재(CFP)는 제1 전극층(TCL)과 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 중 적어도 하나와의 사이에 전자와 산화 반응을 일으키기 위한 전해질 용액층을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2) 각각은 베이스 수지(BR)를 더 포함할 수 있다. 베이스 수지(BR)는 제1 및 제2 변환체들(QD1, QD2)이 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 제1 및 제2 변환체들(QD1, QD2)을 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 베이스 수지(BR)로 지칭될 수 있다. 베이스 수지(BR)는 고분자 수지일 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지(BR)는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등일 수 있다. 베이스 수지(BR)는 투명 수지일 수 있다.
제3 색변환층(CCL3)은 변환체를 포함하지 않는 부분일 수 있다. 제3 색변환층(CCL3)은 유기발광 표시패널(LP)로부터 제공된 제1 광을 투과시키는 부분일 수 있다. 즉, 제3 색변환층(CCL3)은 청색광을 투과시키는 영역일 수 있다. 제3 색변환층(CCL3)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 색변환층(CCL3)은 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등일 수 있다. 제3 색변환층(CCL3)은 투명한 수지로 형성된 것이거나 백색 수지로 형성된 것일 수 있다.
제1 내지 제3 색변환층(CCL1, CCL2, CCL3)은 제2 베이스 기판(BS2)의 하부면 상에 제공될 수 있다. 제1 내지 제3 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)은 제2 베이스 기판(BS2)의 하부면 상에 패터닝되어 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 일 예로, 제1 내지 제3 색변환층(CCL1, CCL2, CCL3) 각각은 산란체를 더 포함할 수 있다. 산란체는 대응하는 색변환층으로 입사되는 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)에서 산란 입자는 제1 및 제2 변환체(QD1, QD2)와 함께 베이스 수지(BR)에 분산되어 형성될 수 있다. 제3 색변환층(CCL3)에서 산란 입자는 고분자 수지에 분산되어 형성될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 산란체는 이산화 티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2 베이스 기판(BS2)과 컬러필터 부재(CFP) 사이에는 제1 전극층(TCL)이 제공된다. 제1 전극층(TCL)은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(TCL)은 인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 틴 옥사이드(TO) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극층(TCL)은 스퍼터링 방법 또는 CVD 방법으로 제2 베이스 기판(BS2)의 하부면 상에 제공될 수 있다.
컬러필터 부재(CFP)는 제1 내지 제3 색변환층(CCL1, CCL2, CCL3)과 제1 전극층(TCL) 사이에 개재된 버퍼층(BFL)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 버퍼층(BFL)은 황화 카드뮴(CdS)을 포함할 수 있다. 버퍼층(BFL)은 진공 증착법, 스퍼터링 방법, CVD 방법, 열분해법 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
버퍼층(BFL)은 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)과 제1 전극층(TCL)의 계면 반응을 보장할 수 있고, 태양 전지 유닛(SCU)의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 외부광에 의해서 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)에서 생성되는 캐리어 중에서 전자를 제1 전극층(TCL)으로 이동시키는 기능을 할 수 있다. 버퍼층(BFL)은 황화 카드뮴(CdS)에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)에서 생성된 전자를 제1 전극층(TCL)으로 이동시키는 기능을 할 수 있는 n-타입 물질이면 가능하다.
컬러필터 부재(CFP)는 제1 내지 제3 색변환층들(CCL1~CCL3)을 커버하는 배리어층(BL)을 더 포함할 수 있다. 배리어층(BL)은 제1 내지 제3 색변환층들(CCL1~CCL3)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치되어 제1 내지 제3 색변환층들(CCL1~CCL3)이 수분/산소에 노출되는 것을 차단할 수 있다.
배리어층(BL)은 적어도 하나의 무기층을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 배리어층(BL)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 배리어층(BL)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 배리어층(BL)은 유기막을 더 포함할 수 있다. 배리어층(BL)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성되는 것일 수 있다.
컬러필터 부재(CFP)와 유기발광 표시패널(LP) 사이에는 제2 전극층(MEL)이 더 배치될 수 있다. 컬러필터 부재(CFP)와 유기발광 표시패널(LP) 사이에 배리어층(BL)이 제공되는 경우, 제2 전극층(MEL)은 배리어층(BL)과 유기발광 표시패널(LP) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극층(MEL)은 유기발광 표시패널(LP)의 봉지층(TFE)과 배리어층(BL) 사이에 제공될 수 있다.
제2 전극층(MEL)은 ITO 등의 투명성 도전 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극층(MEL)은 Ag/Mg 등의 금속 물질로 형성할 수 있으며, 다만 그 두께를 조절하여 높은 투명도를 갖도록 형성될 수 있다.
제1 및 제2 변환체(QD1, QD2)를 각각 포함하는 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)은 외부광을 흡수하여 캐리어(전자 및 정공)을 생성시키고, 캐리어 중 정공은 제2 전극층(MEL)으로 이동한다. 버퍼층(BFL)과 제1 및 제2 색변환층(CCL1, CCL2)의 계면에서 캐리어가 분리되고, 전자는 버퍼층(BFL)을 통해 제1 전극층(TCL)으로 이동하고, 정공은 제2 전극층(MEL)으로 이동한다. 여기서, 제1 및 제2 변환체(QD1, QD2)는 p-타입 양자점으로 형성되고, 버퍼층(BFL)은 n-타입 물질로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 전극층(TCL, MEL)에 제1 및 제2 구동 신호가 각각 공급되어, 태양전지 유닛(SCU)이 턴-온된 상태에서, 제1 및 제2 변환체(QD1, QD2)로 외부광이 입사되면, 제1 및 제2 변환체(QD1, QD2)는 광전 변환을 일으켜 전기 에너지를 축적할 수 있다. 태양전지 유닛(SCU)에 의해서 축적된 전기 에너지는 전자 장치를 구동하는데 필요한 전력으로 사용될 수 있다.
여기서는 태양전지 유닛(SCU)이 제2 베이스 기판(BS2)을 통과하여 입사되는 외부광을 수신하고, 이를 전기 에너지로 변환하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 태양전지 유닛(SCU)은 외부광 뿐만 아니라, 유기발광 표시패널(LP)로부터 출력된 광(이하, 내부광)을 전기 에너지로 변환하고, 변환된 에너지를 축적할 수 있다. 내부광을 이용하는 실시예에 대해서는 이후 도 8을 참조하여, 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛(SCU2)에서, 컬러필터 부재(CFP2)는 복수의 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)과 제1 전극층(TCL) 사이에 배치된 컬러필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 제1 색변환층(CCL1)과 중첩하는 제1 컬러 필터(CCF1), 제2 색변환층(CCL2)과 중첩하는 제2 컬러 필터(CCF2), 및 제3 색변환층(CCL3)과 중첩하는 제3 컬러 필터(CCF3)를 포함한다.
컬러필터층(CFL)은 외부광에 의한 반사를 방지할 수 있다. 컬러필터층(CFL)에서 제1 컬러 필터(CCF1)는 녹색 필터일 수 있고, 제2 컬러 필터(CCF2)는 적색 필터일 수 있으며, 제3 컬러 필터(CCF3)는 청색 필터일 수 있다. 제1 컬러 필터(CCF1)는 제1 색변환층(CCL1)으로부터 제공되는 광을 투과시키고, 제2 컬러 필터(CCF2)는 제2 색변환층(CCL2)으로부터 제공되는 광을 투과시키며, 제3 컬러 필터(CCF3)는 제3 색변환층(CCL3)으로부터 제공되는 광을 투과시킨다. 즉, 제1 내지 제3 컬러 필터(CCF1, CCF2, CCF3) 각각은 대응하는 색변환층으로부터 제공되는 광 이외의 광은 차단할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 컬러필터 부재(CFP2)는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)의 상부 및 하부에 각각 배치된 버퍼층(BFL) 및 배리어층(BL)을 더 포함할 수 있다.
버퍼층(BFL)은 컬러필터층(CFL)과 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 사이에 배치되고, 배리어층(BL)은 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)과 제2 전극층(MEL) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)과 배리어층(BL)에 대해서는, 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예의 버퍼층(BFL)과 베리어층(BL)에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛을 포함하는 전자 패널의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛(SCU3)에서, 컬러필터 부재(CFP)와 유기발광 표시패널(LP) 사이에 제공된 제2 전극층(MEL2)은 패터닝된 구조를 갖는다.
컬러필터 부재(CFP) 위에 배리어층(BL)이 제공되는 경우, 제2 전극층(MEL2)은 배리어층(BL)과 유기발광 표시패널(LP) 사이에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 전극층(MEL2)은 배리어층(BL) 상에 전극 물질을 형성한 후, 이를 패터닝하는 공정을 통해 형성된 것일 수 있다. 다른 실시예로, 제2 전극층(MEL2)은 봉지층(TFE) 상에 전극 물질을 형성한 후, 이를 패터닝하는 공정을 통해 형성된 것일 수 있다. 배리어층(BL) 상에 전극 물질을 형성하는 경우, 차광층(BML)에 대응하는 위치에 전극 물질이 잔류하도록 패터닝하여 제2 전극층(MEL2)을 형성할 수 있다. 또한, 전극 물질을 봉지층(TFE) 상에 형성하는 경우, 화소 정의막(PDL)에 대응하는 위치에 전극 물질이 잔류하도록 패터닝하여 제2 전극층(MEL2)을 형성할 수 있다.
이처럼, 제2 전극층(MEL2)이 차광층(BML)에 대응하는 위치에 제공되는 경우, 제2 전극층(MEL2)은 일함수가 큰 금속 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제2 전극층(MEL2)은 구리(Cu)가 도핑된 Au, Cu/Au, ZnTe, Te, Ni/Al, 그라파이트(graphite), P-도핑된 Au, Cu/Au, ZnTe, Te, ZnTe:Cu, Ni/Al 등의 물질을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛을 포함하는 전자 패널의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 유닛(SCU4)에 컬러필터 부재(CFP)와 유기발광 표시패널(LP) 사이에 제공된 제2 전극층(MEL2)은 패터닝된 구조를 갖는다.
차광층(BML2)은 제2 전극층(MEL2) 상에 배치될 수 있다. 차광층(BML2)은 제2 전극층(MEL2) 바로 위에 배치될 수 있다. 차광층(BML2)은 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광층(BML2)은 블랙 안료 또는 염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광층(BML2)은 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다. 차광층(BML2)의 적어도 일부분은 이웃하는 색변환층들(CCL1, CCL2, CCL3)과 중첩하여 배치될 수 있다.
도 6에서는, 제2 전극층(MEL2)이 차광층(BML2)과 봉지층(TFE) 사이에 배치된 구조가 도시되나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다른 실시예로, 차광층(BML2)이 제2 전극층(MEL2)과 봉지층(TFE) 사이에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 유닛을 포함하는 전자 패널의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 유닛(SCU5)에서, 제2 전극층(MEL)은 유기 발광 소자(OEL)의 발광층(EML) 상에 제공될 수 있다. 즉, 유기 발광 소자(OEL)의 제2 전극(EL2)이 태양전지 유닛(SCU5)의 제2 전극층(MEL)으로 사용될 수 있다.
유기 발광 소자(OEL)의 제2 전극(EL2)이 태양전지 유닛(SCU5)의 제2 전극층(MEL)으로 사용되면, 제2 전극층(MEL)을 별도로 형성하지 않기 때문에 공정수가 감소할 수 있다.
유기 발광 소자(OEL)가 동작하는 표시 모드에서 제2 전극(EL2)은 제2 전극층(MEL)으로서의 역할을 수행하지 않는다. 즉, 표시 모드에서 태양 전지 유닛(SCU5)은 턴-오프된다. 유기 발광 소자(OEL)가 동작하지 않는 대기 모드에서 제2 전극(EL2)은 제2 전극층(MEL)으로서 역할을 수행할 수 있다. 즉, 대기 모드에서만 태양전지 유닛(SCU5)이 턴-온될 수 있다. 이처럼 태양전지 유닛(SCU5)이 유기 발광 소자(OEL)와 전극을 공유하는 경우, 태양전지 유닛(SCU5)과 유기 발광 소자(OEL)는 동시에 구동될 수 없다. 태양전지 유닛(SCU5)은 유기 발광 소자(OEL)가 동작하지 않는 대기 모드에서만 광전 변환을 일으켜 전기 에너지를 축적할 수 있다.
도 8은 전자 패널의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 9a는 도 8에 도시된 제1 서브 태양전지 유닛의 단면도이며, 도 9b는 도 8에 도시된 제2 서브 태양전지 유닛의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 패널은 제2 베이스 기판(BS2)과 유기발광 표시패널(LP) 사이에 개재된 컬러필터 부재(CFP3)를 포함한다. 전자 패널은 제1 서브 전극층(TCL-S1), 제2 서브 전극층(MEL-S1), 제3 서브 전극층(MEL-S2), 제4 서브 전극층(TCL-S2)을 더 포함한다.
제1 및 제3 서브 전극층(TCL-S1, MEL-S2)은 컬러필터 부재(CFP2)의 제1 측에 배치되고, 제2 및 제4 서브 전극층(MEL-S1, TCL-S2)은 컬러필터 부재(CFP2)의 제2 측에 배치된다. 여기서, 제1 서브 전극층(TCL-S1), 컬러필터 부재(CFP2) 및 제2 서브 전극층(MEL-S1)에 의해서 제1 서브 태양전지 유닛(SCU-S1)이 정의되고, 제3 서브 전극층(MEL-S2), 컬러필터 부재(CFP2) 및 제4 서브 전극층(TCL-S2)에 의해서 제2 서브 태양전지 유닛(SCU-S2)이 정의된다. 제1 및 제2 서브 태양전지 유닛(SCU-S1, SCU-S2)은 유기발광 표시패널(LP) 상에 제공될 수 있다.
컬러필터 부재(CFP2)는 제1 내지 제3 컬러 유닛층(CUL1~CUL3) 및 제4 내지 제6 컬러 유닛층(CUL4~CUL6)을 포함할 수 있다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제4 컬러 유닛층들(CUL1, CUL4) 각각은 제1 베이스 수지(BR1) 및 제1 베이스 수지(BR1)에 구비된 적색 양자점(QDR)을 포함한다. 제2 및 제5 컬러 유닛층들(CUL2, CUL5) 각각은 제2 베이스 수지(BR2_ 및 제2 베이스 수지(BR2)에 구비된 녹색 양자점(QDG)을 포함한다. 제3 및 제6 컬러 유닛층들(CUL3, CUL6) 각각은 제3 베이스 수지(BR3) 및 제3 베이스 수지(BR3)에 구비된 청색 양자점(QGB)을 포함한다.
적색, 녹색 및 청색 양자점(QDR, QDG, QDB)의 재료에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한 실시예들의 양자점의 재료와 동일한 내용이 적용될 수 있다.
제1 서브 전극층(TCL-S1)은 제2 베이스 기판(BS2)의 하면에 구비된다. 제1 서브 전극층(TCL-S1)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 실시예들의 제1 전극층(TCL)에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
컬러필터 부재(CFP2)는 제1 버퍼층(BFL1), 제2 버퍼층(BFL2) 및 배리어층(BL)을 더 포함할 수 있다. 제1 서브 전극층(TCL-S1)은 제1 버퍼층(BFL1)에 의해서 커버된다. 제1 버퍼층(BFL1)은 제1 서브 전극층(TCL-S1)과 제1 내지 제3 컬러 유닛층(CUL1~CUL3) 사이에 개재된다.
제3 서브 전극층(MEL-S2)은 제4 내지 제6 컬러 유닛층(CUL4~CUL6)에 의해서 커버된다. 배리어층은 제1 내지 제6 컬러 유닛층(CUL1~CUL6)을 커버한다. 배리어층(BL)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 실시예들의 배리어층(BL)에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
컬러필터 부재(CFP2)와 유기발광 표시패널(LP) 사이에는 제2 서브 전극층(MEL-S1) 및 제4 서브 전극층(TCL-S2)이 배치된다. 제4 내지 제6 컬러 유닛층(CUL4~CUL6) 위로는 제2 버퍼층(BFL2)이 배치된다. 즉, 제2 버퍼층(BFL2)은 배리어층(BL)과 제4 서브 전극층(TCL-S2) 사이에 개재될 수 있다.
제1 및 제2 버퍼층(BFL1, BFL2)은 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 버퍼층(BFL1, BFL2)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 실시예들의 버퍼층(BFL)에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
제2 베이스 기판(BS2)의 하부면에 제공되는 제1 서브 전극층(TCL-S1) 및 제3 서브 전극층(MEL-S2)은 서로 전기적으로 분리된다. 제1 서브 전극층(TCL-S1)과 제3 서브 전극층(MEL-S2) 사이에는 차광층(BML)이 개재될 수 있다.
컬러필터 부재(CFP2) 상에 제공되는 제2 서브 전극층(MEL-S1) 및 제4 서브 전극층(TCL-S2)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
도 8에서는 제1 및 제3 서브 전극층(TCL-S1, MEL-S2)이 서로 분리되고, 제2 및 제4 서브 전극층(MEL-S1, TCL-S2)이 서로 분리된 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 및 제3 서브 전극층(TCL-S1, MEL-S2)은 서로 연결되어 하나의 전극층으로 형성될 수 있으며, 제2 및 제4 서브 전극층(MEL-S1, TCL-S2) 역시 서로 연결되어 하나의 전극층으로 형성될 수 있다. 제1 및 제3 서브 전극층(TCL-S1, MEL-S2)이 하나의 제1 통합 전극층으로 형성되고, 제2 및 제4 서브 전극층(MEL-S1, TCL-S2)이 하나의 제2 통합 전극층으로 형성되는 경우, 제1 및 제2 통합 전극층 각각은 모두 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 유기 발광 소자(OEL)의 발광층(EML)은 제1 내지 제6 컬러 유닛층들(CUL1~CUL6) 각각에 대응하도록 패터닝될 수 있다. 제1 및 제4 컬러 유닛층들(CUL1, CUL4)에 대응하여 제1 발광층(EML1)이 배치되고, 제2 및 제5 컬러 유닛층(CUL2, CUL5)들에 대응하여 제2 발광층(EML2)이 배치되며, 제3 및 제6 컬러 유닛층들(CUL3, CUL6)에 대응하여 제3 발광층(EML3)이 배치될 수 있다. 제1 발광층(EML1)은 적색광(ILR)을 출력하고, 제2 발광층(EML2)은 녹색광(ILG)을 출력하며, 제3 발광층(EML3)은 청색광(ILB)을 출력한다.
제1 서브 태양전지 유닛(SCU-S1)은 외부광(EL)(예를 들어, 태양광)을 전기 에너지로 변환하고, 제2 서브 태양전지 유닛(SCU-S2)은 내부광(ILR, ILG, ILB)을 전기 에너지로 변환한다. 외부광(EL)이 존재하는 경우, 제1 서브 태양전지 유닛(SCU-S1)은 턴-온되어, 외부광(EL)을 전기 에너지로 변환할 수 있다. 외부광(EL)이 존재하는지의 여부는 광센서(미도시)를 통해 센싱할 수 있고, 센싱 결과를 통해 제1 서브 태양전지 유닛(SCU-S1)의 온/오프를 결정할 수 있다.
외부광(EL)이 약한 야간 또는 어두운 장소에서 제1 서브 태양전지 유닛(SCU-S1)은 턴-오프되고, 제2 서브 태양전지 유닛(SCU-S2) 만으로 전기 에너지를 축적할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 전자 장치를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 10의 Ⅱ-Ⅱ`선에 대응하는 부분의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 전자 장치(EA1)는 전자 패널(EP), 집광유닛, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛을 포함할 수 있다. 전자 패널(EP), 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 적어도 일부의 구성들은 연속공정에 의해 형성되거나, 적어도 일부의 구성들은 접착부재를 통해 서로 결합될 수 있다.
도 10 및 도 11에 있어서, 집광유닛, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 다른 구성과 연속공정을 통해 형성된 해당 구성은 "층"으로 표현된다. 집광유닛, 반사방지유닛, 및 윈도우유닛 중 다른 구성과 접착부재를 통해 결합된 구성은 "패널"로 표현된다. 패널은 베이스면을 제공하는 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 포함하지만, "층"은 상기 베이스층이 생략될 수 있다. 다시 말해, "층"으로 표현되는 상기 유닛들은 다른 유닛이 제공하는 베이스면 상에 배치된다.
도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이, 전자 장치(EA1)는 전자 패널(EP), 집광층(CLL), 반사방지층(RPL), 윈도우패널(WP)을 포함할 수 있다. 집광층(CLL)과 반사방지층(RPL)은 윈도우패널(WP)과 전자패널(EP) 사이에 배치될 수 있다.
집광층(CLL)은 외부광을 집광하는 집광패턴들(CLP)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 집광 패턴들(CLP) 각각은 사각 피라미드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
반사방지층(RPL)은 윈도우패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지층(RPL)은 위상 지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상 지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상 지연자 및/또는 λ/4 위상 지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상 지연자 및 편광자는 보호필름을 더 포함할 수 있다. 위상 지연자(retarder) 및 편광자(polarizer) 자체 또는 보호필름이 반사방지층(RPL)의 베이스층으로 정의될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자 패널(EP)이 컬러필터층(CFL)을 포함하는 구조에서, 반사방지층(RPL)은 생략될 수 있다.
윈도우패널(WP)은 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 베이스층으로 포함할 수 있다. 베이스층은 단층으로 제한되지 않는다. 베이스층은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
윈도우패널(WP)은 베이스층에 부분적으로 형성된 차광패턴을 포함할 수 있다. 차광패턴은 베이스층의 배면에 배치되어 전자 장치(EA1)의 베젤영역을 정의할 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 것과 달리, 집광층(CLL)과 반사방지층(RPL)의 적층 순서는 변경될 수 있다. 예를 들어, 반사방지층(RPL)이 윈도우패널(WP)과 집광층(CLL) 사이에 배치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치(EA2)는 전기적 신호를 인가받아 활성화된다. 전자 장치(EA2)는 인가된 전기적 신호에 따라 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면으로 정의되는 표시면(IS)을 활성화시킨다. 표시면(IS)은 평면상에서 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)으로 구분될 수 있다.
액티브 영역(AA)은 전기적 신호가 공급되면 전기적으로 활성화되는 영역일 수 있다. 액티브 영역(AA)은 전자 장치(EA)의 용도에 따라 다양한 기능을 갖도록 활성화될 수 있다.
예를 들어, 액티브 영역(AA)은 외부에서 인가되는 입력을 감지하는 센싱 영역(sensing area)일 수 있다. 도 12에 도시된 것과 같이, 전자 장치(EA2)는 액티브 영역(AA)에 인가되는 외부 입력(TC)을 감지할 수 있다. 이 점에서 전자 장치(EA)는 입력 장치로서 기능할 수 있다.
외부 입력(TC)은 사용자의 손으로 예시적으로 도시되었으나, 외부에서 인가되는 입력은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 입력은 사용자의 손 등 신체의 일부가 접촉 또는 인접하는 터치는 물론, 힘, 압력, 또는 광 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
또는, 예를 들어, 액티브 영역(AA)은 소정의 정보를 표시하는 표시 영역(display area)일 수 있다. 전자 장치(EA)는 액티브 영역(AA)에 영상(IM)을 표시하고 사용자는 영상을 통해 정보를 습득할 수 있다. 이 점에서, 전자 장치(EA2)는 출력 장치로 기능할 수 있다.
주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접한다. 주변 영역(NAA)은 전기적 신호가 인가되더라도 외부에 영상을 표시하거나 외부 입력을 감지하는 기능을 제공하지 않는다.
주변 영역(NAA)은 외부로부터 인가되는 신호를 액티브 영역(AA)에 제공하기 위한 신호 라인들이나, 액티브 영역(AA)을 구동시키기 위한 구동 소자들이 배치된 영역일 수 있다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)의 일 측에 인접할 수 있다.
본 실시예에서, 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)을 에워싸는 프레임 형상으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시된 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(EA2)에 있어서 주변 영역(NAA)은 생략될 수도 있다. 주변 영역(NAA)은 다양한 형상을 가진 것으로 정의될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 12에서는 전자 장치(EA2)가 터치 스크린 장치인 경우를 예시적으로 도시하였다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 전자 장치(EA2)에서 표시 기능은 생략될 수도 있다.
도 13은 도 12에 도시된 Ⅲ-Ⅲ`에 따라 절단한 단면도이다. 도 14는 도 13에 도시된 입력감지유닛을 간략히 도시한 평면도이다.
도 13을 참조하면, 전자패널(EP)은 광원 부재(LP), 제2 베이스 기판(BS2), 컬러필터 부재(CFP), 입력감지유닛(ISU, 또는 터치 감지층)을 포함한다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치는 제2 베이스 기판(BS2) 상에 배치된 반사방지층 및/또는 윈도우패널을 더 포함할 수 있다.
광원 부재(LP)는 발광형 표시패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 광원 부재(LP)는 유기발광 표시패널일 수 있다.
광원 부재(LP)에 대해서는 도 2 내지 도 11를 참조하여 설명한 실시예들에 따른 광원 부재(LP)와 동일한 내용이 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
입력감지유닛(ISU)은 외부입력의 좌표정보를 획득한다. 입력감지유닛(ISU)은 제2 베이스 기판(BS2) 상에 직접 배치된다. 본 명세서에서 "직접 배치된다"는 것은 별도의 접착층을 이용하여 부착하는 것을 제외하며, 연속공정에 의해 형성된 것을 의미한다.
입력감지유닛(ISU)은 다층구조를 가질 수 있다. 입력감지유닛(ISU)은 단층 또는 다층의 도전층을 포함할 수 있다. 입력감지유닛(ISU)은 단층 또는 다층의 절연층을 포함할 수 있다.
입력감지유닛(ISU)은 예컨대, 정전용량 방식으로 외부입력을 감지할 수 있다. 본 발명에서 입력감지유닛(ISU)의 동작방식은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에서 입력감지유닛(ISU)은 전자기 유도방식 또는 압력 감지방식으로 외부입력을 감지할 수도 있다.
본 실시예에서, 입력감지유닛(ISU)이 제2 베이스 기판(BS2)의 하면에 배치된 것으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시된 것이고, 입력감지유닛(ISU)은 제2 베이스 기판(BS2)의 상면에 배치될 수도 있다.
본 실시예에 따른 전자패널(EP)은 입력감지유닛(ISU) 및 광원 부재(LP) 사이에 개재된 태양전지 유닛(SCU)을 더 포함한다. 태양전지 유닛(SCU)은 제1 전극층(TCL), 컬러필터 부재(CFP) 및 제2 전극층(MEL)에 의해서 정의될 수 있다.
태양전지 유닛(SCU)에 대해서는 도 2 내지 도 11를 참조하여 설명한 실시예들에 따른 태양전지 유닛들과 동일한 내용이 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 전자패널(EP)은 실링 부재(SM)를 더 포함한다. 실링 부재(SM)는 광원 부재(LP)와 제2 베이스 기판(BS2)을 결합시키기 위하여, 광원 부재와(LP) 제2 베이스 기판(BS2) 사이에 개재된다. 결합력을 향상시키기 위하여 실링 부재는 광원 부재(LP)의 제1 베이스 기판(BS1)과 직접 접촉할 수 있으며, 제2 베이스 기판(BS2)과 직접 접촉할 수 있다. 다른 일 예로, 실링부재(SM)의 상면은 입력감지유닛(ISU), 제1 전극층(TCL) 등과 부분적으로 중첩할 수 있거나, 또는 실링부재(SM)의 하면은 회로 소자층(CL) 등과 부분적으로 중첩할 수 있다.
도 14를 참조하면, 입력감지유닛(ISU)은 제1 감지 전극(TE1), 제2 감지 전극(TE2), 제1 신호 라인(SL1), 제2 신호 라인(SL21, SL22), 및 패드(PD)를 포함할 수 있다. 도전 패턴들은 제1 감지 전극(TE1), 제2 감지 전극(TE2), 제1 신호 라인(SL1), 제2 신호 라인(SL21, SL22), 및 패드(PD)를 각각 구성한다.
제1 감지 전극(TE1)은 제1 방향(DR1)을 따라 연장된다. 제1 감지 전극(TE1)은 복수로 구비되어 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 제1 감지 전극(TE1)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열된 복수의 제1 센서 패턴들(SP1) 및 제1 센서 패턴들(SP1) 사이에 배치되어 인접하는 제1 센서 패턴들(SP1)을 연결하는 제1 연결 패턴들(CP1)을 포함한다.
제2 감지 전극(TE2)은 제1 감지 전극(TE1)과 절연되도록 배치될 수 있다. 제2 감지 전극(TE2)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장된다. 제2 감지 전극(TE2)은 복수로 구비되어 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 제2 감지 전극(TE2)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열된 복수의 제2 센서 패턴들(SP2) 및 제2 센서 패턴들(SP2) 사이에 배치되어 인접하는 제2 센서 패턴들(SP2)을 연결하는 제2 연결 패턴들(CP2)을 포함한다.
입력감지유닛(ISU)은 제1 감지 전극(TE1)과 제2 감지 전극(TE2) 사이의 상호 정전 용량의 변화를 감지하여 외부 입력(TC: 도 12 참조)를 감지하거나, 제1 감지 전극(TE1)과 제2 감지 전극(TE2) 각각의 자기 정전 용량의 변화를 감지하여 외부 입력(TC)을 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛(ISU)은 다양한 방식으로 외부 입력(TC)을 감지할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
제1 신호 라인(SL1)은 제1 감지 전극(TE1)에 연결된다. 제1 신호 라인(SL1)은 주변 영역(NAA)에 배치되어 외부에서 시인되지 않을 수 있다. 제2 신호 라인(SL21, SL22)은 제2 감지 전극(TE2)에 연결된다. 제2 신호 라인(SL21, SL22)은 주변 영역(NAA)에 배치되어 외부에서 시인되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 제2 신호 라인(SL21, SL22)은 상부 신호 라인(SL21) 및 하부 신호 라인(SL22)을 포함할 수 있다. 상부 신호 라인(SL21)은 제2 감지 전극(TE2)의 상측에 연결되고, 하부 신호 라인(SL22)은 제2 감지 전극(TE2)의 하측에 연결된다. 상부 신호 라인(SL21)과 하부 신호 라인(SL22)은 서로 이격된 복수의 패드들(PD21, PD22)에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 감지 전극(TE1)에 비해 제2 감지 전극(TE2)이 상대적으로 긴 연장 길이를 갖더라도 전 영역에 대해 전기적 신호가 균일하게 인가될 수 있다. 따라서, 입력감지유닛(ISU)은 형상에 구애받지 않고, 액티브 영역(AA) 전체에 대해 고른 터치 감지 환경을 제공할 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 제1 감지 전극(TE1)의 양단도 두 개의 신호 라인들과 연결될 수 있고, 제1 감지 전극(TE1) 및 제2 감지 전극(TE2) 각각의 일 단들에만 신호 라인들이 연결될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛(ISU)은 다양한 방식으로 구동될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
패드들(PD)은 제1 패드(PD1) 및 제2 패드(PD21, PD22)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 패드들(PD) 각각은 제1 신호 라인(SL1) 또는 제2 신호 라인(SL21, SL22)에 각각 대응되도록 연결되어 제1 감지 전극(TE1) 또는 제2 감지 전극(TE2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 외부에서 제공되는 전기적 신호들은 패드들(PD)을 통해 입력감지유닛(ISU)에 제공될 수 있다.
도 15는 도 13에 도시된 Ⅳ 부분의 단면도이고, 도 16은 도 15에 도시된 화소의 등가 회로도이다.
도 15를 참조하면, 전자패널(EP)은 광원 부재(LP), 제2 베이스 기판(BS2), 컬러필터 부재(CFP), 입력감지유닛(ISU)을 포함한다. 광원 부재(LP)의 회로 소자층(CL) 및 표시 소자층(OEL)은 화소(PX)의 구성들을 포함할 수 있다.
화소(PX)는 액티브 영역(AA)에 배치될 수 있다. 화소(PX)는 광을 생성하여 상술한 이미지(IM)를 구현한다. 화소(PX)는 복수로 구비되어 액티브 영역(AA)에 배열될 수 있다.
도 16을 참조하면, 화소(PX)는 복수의 신호 라인들과 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 신호 라인들 중 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 전원 라인(VDD)을 예시적으로 도시하였다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)는 다양한 신호 라인들에 추가적으로 연결될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
화소(PX)는 제1 박막 트랜지스터(TR1), 커패시터(CAP), 제2 박막 트랜지스터(TR2), 및 발광 소자(OD)를 포함할 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 화소(PX)의 온-오프를 제어하는 스위칭 소자일 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)을 통해 전달된 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)을 통해 전달된 데이터 신호를 전달 또는 차단할 수 있다.
커패시터(CAP)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 전원 라인(VDD)에 연결된다. 커패시터(CAP)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)로부터 전달된 데이터 신호와 전원 라인(VDD)에 인가된 제1 전원전압 사이의 차이에 대응하는 전하량을 충전한다.
제2 박막 트랜지스터(TR2)는 제1 박막 트랜지스터(TR1), 커패시터(CAP), 및 발광 소자(OD)에 연결된다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 커패시터(CAP)에 저장된 전하량에 대응하여 발광 소자(OD)에 흐르는 구동전류를 제어한다. 커패시터(CAP)에 충전된 전하량에 따라 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 턴-온 시간이 결정될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 턴-온 시간 동안 전원 라인(VDD)을 통해 전달된 제1 전원전압을 발광 소자(OD)에 제공한다.
발광 소자(OD)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 전원 단자(VSS)에 연결된다. 발광 소자(OD)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 통해 전달된 신호와 전원 단자(VSS)를 통해 수신된 제2 전원전압 사이의 차이에 대응하는 전압으로 발광한다. 발광 소자(OD)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 턴-온 시간 동안 발광할 수 있다.
발광 소자(OD)는 발광 물질을 포함한다. 발광 소자(OD)는 발광 물질에 대응하는 컬러의 광을 생성할 수 있다. 발광 소자(OD)에서 생성된 광의 컬러는 적색, 녹색, 청색, 백색 중 어느 하나일 수 있다.
도 15에는 화소(PX)의 구성들 중 화소 트랜지스터(TR-P), 구동 트랜지스터(TR-D) 및 발광 소자(OD)를 예시적으로 도시하였다. 화소 트랜지스터(TR-P)는 도 16에 도시된 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 대응되고, 구동 트랜지스터(TR-D)는 도 16에 도시된 제1 박막 트랜지스터(TR1)과 대응될 수 있다. 도 15에는 표시 소자층(OEL)이 하나의 발광 소자(OD)를 포함하는 구조를 도시하였으나, 표시 소자층(OEL)은 복수의 발광 소자(OD)를 포함할 수 있다.
화소 트랜지스터(TR-P)는 복수의 절연층들 중 제1 내지 제3 절연층들(10, 20, 30)과 함께 회로 소자층(CL)을 구성할 수 있다. 제1 내지 제3 절연층들(10, 20, 30) 각각은 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있으며, 단층 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 회로 소자층(CL)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치된다.
화소 트랜지스터(TR-P)는 반도체 패턴(SP), 제어 전극(CE), 입력 전극(IE), 및 출력 전극(OE)을 포함한다. 반도체 패턴(SP)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치된다. 반도체 패턴(SP)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제어 전극(CE)은 제1 절연층(10)을 사이에 두고 반도체 패턴(SP)으로부터 이격된다. 제어 전극(CE)은 상술한 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 커패시터(CAP)의 일 전극과 연결될 수 있다.
입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 제2 절연층(20)을 사이에 두고 제어 전극(CE)으로부터 이격된다. 화소 트랜지스터(TR-P)의 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 제1 절연층(10) 및 제2 절연층(20)을 관통하여 반도체 패턴(SP)의 일 측 및 타 측에 각각 접속된다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 상에 배치되어 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)을 커버한다. 한편, 화소 트랜지스터(TR-P)에 있어서, 반도체 패턴(SP)이 제어 전극(CE) 상에 배치될 수도 있다. 또는, 반도체 패턴(SP)이 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE) 상에 배치될 수도 있다. 또는, 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 반도체 패턴(SP)과 동일 층 상에 배치되어 반도체 패턴(SP)에 직접 접속될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 트랜지스터(TR-P)는 다양한 구조들로 형성될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
발광 소자(OD)는 회로 소자층(CL) 상에 배치된다. 발광 소자(OD)는 복수의 절연층들 중 제4 절연층(40)과 함께 표시 소자층(OEL)을 구성할 수 있다. 발광 소자(OD)는 제1 전극(EL1), 발광층(EML), 제어층(EL), 및 제2 전극(EL2)을 포함한다. 제4 절연층(40)은 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있으며, 단층 또는 적층 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(EL1)은 제3 절연층(30)을 관통하여 화소 트랜지스터(TR-P)에 접속될 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 전자 패널(EP)은 제1 전극(EL1)과 화소 트랜지스터(TR-P) 사이에 배치되는 별도의 연결 전극을 더 포함할 수도 있고, 이때, 제1 전극(EL1)은 연결 전극을 통해 화소 트랜지스터(TR-P)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 상에 배치된다. 제4 절연층(40)에는 개구부가 정의될 수 있다. 개구부는 제1 전극(EL1)의 적어도 일부를 노출시킨다. 제4 절연층(40)은 화소 정의막일 수 있다.
발광층(EML)은 개구부에 배치되어, 개구부에 의해 노출된 제1 전극(EL1) 상에 배치된다. 발광층(EML)은 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 물질들 중 적어도 어느 하나의 물질로 구성될 수 있으며, 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 유기 발광 물질 또는 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이의 전위 차이에 응답하여 광을 발광할 수 있다.
제어층(EL)은 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된다. 제어층(EL)은 발광층(EML)에 인접하여 배치된다. 제어층(EL)은 전하의 이동을 제어하여 발광 소자(OD)의 발광 효율 및 수명을 향상시킨다. 제어층(EL)은 정공 수송 물질, 정공 주입 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 제어층(EL)은 발광층(EML)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 것으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 제어층(EL)은 발광층(EML)과 제1 전극(EL1) 사이에 배치될 수도 있고, 발광층(EML)을 사이에 두고 제3 방향(DR3)을 따라 적층되는 복수의 층들로 제공될 수도 있다.
제어층(EL)은 액티브 영역(AA)으로부터 주변 영역(NAA)까지 연장된 일체의 형상을 가질 수 있다. 제어층(EL)은 복수의 화소들에 공통적으로 제공될 수 있다.
제2 전극(EL2)은 발광층(EML) 상에 배치된다. 제2 전극(EL2)은 제1 전극(EL1)과 대향될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 액티브 영역(AA)으로부터 주변 영역(NAA)까지 연장된 일체의 형상을 가질 수 있다. 제2 전극(EL2)은 복수의 화소들에 공통적으로 제공될 수 있다. 화소들 각각에 배치된 각각의 발광 소자(OD)는 제2 전극(EL2)을 통해 공통의 전원 전압(이하, 제2 전원 전압)을 수신한다.
제2 전극(EL2)은 투과형 도전 물질 또는 반 투과형 도전 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광층(EML)에서 생성된 광은 제2 전극(EL2)을 통해 제3 방향(DR3)을 향해 용이하게 출사될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(OD)는 설계에 따라, 제1 전극(EL1)이 투과형 또는 반 투과형 물질을 포함하는 배면 발광 방식으로 구동되거나, 전면과 배면 모두를 향해 발광하는 양면 발광 방식으로 구동될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
봉지층(TFE)은 발광 소자(OD) 상에 배치되어 발광 소자(OD)를 봉지한다. 봉지층(TFE)은 액티브 영역(AA)으로부터 주변 영역(NAA)까지 연장된 일체의 형상을 가질 수 있다. 봉지층(TFE)은 복수의 화소들에 공통적으로 제공될 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 제2 전극(EL2)과 봉지층(TFE) 사이에는 제2 전극(EL2)을 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수도 있다.
봉지층(TFE)은 제3 방향(DR3)을 따라 순차적으로 적층된 제1 무기층(IOL1), 유기층(OL), 및 제2 무기층(IOL2)을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 봉지층(TFE)은 복수의 무기층들 및 유기층들을 더 포함할 수 있다.
제1 무기층(IOL1)은 제2 전극(EL2)을 커버할 수 있다. 제1 무기층(IOL1)은 외부 수분이나 산소가 발광 소자(OD)에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 무기층(IOL1)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제1 무기층(IOL1)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
유기층(OL)은 제1 무기층(IOL1) 상에 배치되어 제1 무기층(IOL1)에 접촉할 수 있다. 유기층(OL)은 제1 무기층(IOL1) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 제1 무기층(IOL1) 상면에 형성된 굴곡이나 제1 무기층(IOL1) 상에 존재하는 파티클(particle) 등은 유기층(OL)에 의해 커버되어, 제1 무기층(IOL1)의 상면의 표면 상태가 유기층(OL) 상에 형성되는 구성들에 미치는 영향을 차단할 수 있다. 또한, 유기층(OL)은 접촉하는 층들 사이의 응력을 완화시킬 수 있다. 유기층(OL)은 유기물을 포함할 수 있고, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 공정과 같은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2 무기층(IOL2)은 유기층(OL) 상에 배치되어 유기층(OL)을 커버한다. 제2 무기층(IOL2)은 제1 무기층(IOL1) 상에 배치되는 것보다 상대적으로 평탄한 면에 안정적으로 형성될 수 있다. 제2 무기층(IOL2)은 유기층(OL)으로부터 방출되는 수분 등을 봉지하여 외부로 유입되는 것을 방지한다. 제2 무기층(IOL2)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제2 무기층(IOL2)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
봉지층(TFE) 위로는 태양전지 유닛(SCU)의 제2 전극층(MEL)이 배치될 수 있다.
구동 트랜지스터(TR-D)는 화소 트랜지스터(TR-P)와 대응되는 구조를 가진 것으로 예시적으로 도시되었다. 예를 들어, 구동 트랜지스터(TR-D)는 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치된 반도체 패턴(SP), 제1 절연층(10) 상에 배치된 제어 전극(CE), 제2 절연층(20) 상에 배치된 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 화소 트랜지스터(TR-P)와 구동 트랜지스터(TR-D)는 동일 공정 내에서 동시에 형성될 수 있어, 공정이 단순화되고 공정 비용이 절감될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 트랜지스터(TR-D)는 화소 트랜지스터(TR-P)와 상이한 구조를 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
신호 패턴들(E-VSS, E-CNT, DCL1)은 전원 공급 라인(E-VSS), 연결 전극(E-CNT) 및 제1 구동 신호 라인(DCL1)을 포함할 수 있다. 전원 공급 라인(E-VSS)은 화소(PX)의 전원 단자(VSS)와 대응될 수 있다. 이에 따라, 전원 공급 라인(E-VSS)은 발광 소자(ED)에 제2 전원 전압을 공급한다. 본 실시예에서, 화소들(PX)에 공급되는 제2 전원 전압들은 모든 화소들(PX)에 대해 공통된 전압일 수 있다.
전원 공급 라인(E-VSS)은 제2 절연층(20) 상에 배치되어 회로 소자층(CL)을 구성한다. 전원 공급 라인(E-VSS)은 구동 트랜지스터(TR-D)의 입력 전극(IE)이나 출력 전극(OE)과 동일 공정 내에서 동시에 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 전원 공급 라인(E-VSS)은 구동 트랜지스터(TR-D)의 입력 전극(IE)이나 출력 전극(OE)과 다른 층 상에 배치되어 별도의 공정을 통해 형성될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
연결 전극(E-CNT)은 제3 절연층(30) 상에 배치되어 표시 소자층(OEL)을 구성한다. 연결 전극(E-CNT)은 전원 공급 라인(E-VSS)에 전기적으로 접속된다. 연결 전극(E-CNT)은 제3 절연층(30) 상으로부터 연장되어 제3 절연층(30)으로부터 노출된 전원 공급 라인(E-VSS)의 상면을 커버한다.
발광 소자(OD)의 제2 전극(EL2)은 액티브 영역(AA)으로부터 연장되어 연결 전극(E-CNT)에 접속된다. 연결 전극(E-CNT)은 전원 공급 라인(E-VSS)으로부터 제2 전원 전압을 수신할 수 있다. 이에 따라, 제2 전원 전압은 연결 전극(E-CNT)을 통해 제2 전극(EL2)에 전달되어 화소들마다 각각 제공될 수 있다.
연결 전극(E-CNT)은 발광 소자(ED)의 제1 전극(EL1)과 동일한 층 상에 배치되어 제1 전극(EL1)과 동시에 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 연결 전극(E-CNT)은 제1 전극(EL1)과 다른 층 상에 배치될 수도 있다.
제1 구동 신호 라인(DCL1)은 태양전지 유닛(SCU)의 제2 전극층(MEL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 구동 신호 라인(DCL1)은 태양전지 유닛(SCU)을 구동하기 위한 제1 구동 신호를 제2 전극층(MEL)으로 공급할 수 있다.
제2 베이스 기판(BS2)은 제1 베이스 기판(BS1)과 대향하여 배치되고, 제2 베이스 기판(BS2)에는 입력 감지 유닛(ISU) 및 태양전지 유닛(SCU)이 배치될 수 있다.
입력 감지 유닛(ISU)은 제1 도전층(MTL1) 및 제2 도전층(MTL2)을 포함할 수 있다. 제1 도전층(MTL1)은 제2 베이스 기판(BS2)의 하면에 배치될 수 있다.
제1 도전층(MTL1) 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전층(MTL1)은 금속, 투명 전도성 산화물, 및 전도성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 도전층(MTL1)은 제5 절연층(50)에 의해서 커버되고, 제2 도전층(MTL2)은 제5 절연층(50) 상에 배치된다. 제2 도전층(MTL2)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 도전층(MTL2)은 금속, 투명 전도성 산화물, 및 전도성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 도전층(MTL2)은 제5 절연층(50)을 관통하는 제1 컨택홀(CH1)을 통해 제1 도전층(MTL1)의 일부에 전기적으로 접속될 수 있다.
입력 감지 유닛(ISU)은 제1 도전층(MTL1)과 제2 도전층(MTL2) 사이에 형성된 커패시턴스 변화를 통해 외부 입력을 감지할 수도 있다.
태양전지 유닛(SCU)은 입력 감지 유닛(ISU)과 봉지층(TFE) 사이에 개재된다. 태양전지 유닛(SCU)의 구조에 대해서는 도 2 내지 도 11에서 설명한 실시예들에 따른 태양전지 유닛들과 동일한 내용이 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
입력 감지 유닛(ISU)은 제2 도전층(MTL2)을 태양전지 유닛(SCU)과 전기적으로 절연시키기 위한 제6 절연층(60)을 더 포함할 수 있다.
제6 절연층(60) 위로는 태양전지 유닛(SCU)의 제1 전극층(TCL)이 배치될 수 있다.
입력 감지 유닛(ISU)은 제2 구동 신호 라인(DCL2)을 더 포함할 수 있다. 제2 구동 신호 라인(DCL2)은 제1 전극층(TCL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 구동 신호 라인(DCL2)은 태양전지 유닛(SCU)을 구동하기 위한 제2 구동 신호를 제1 전극층(TCL)으로 공급할 수 있다. 제1 전극층(TCL)은 제5 및 제6 절연층(50, 60)을 관통하여 형성된 제2 컨택홀(CH2)을 통해 제2 구동 신호 라인(DCL2)과 접속될 수 있다.
도 15에서는 본 발명의 일 예로 제1 구동 신호 라인(DCL1)이 제1 베이스 기판(BS1) 측에 배치된 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 구동 신호를 태양전지 유닛(SCU)으로 공급하기 위한 제1 구동 신호 라인(DCL1)은 제2 구동 신호 라인(DCL2)과 함께 제2 베이스 기판(BS2) 측에 배치될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
EA: 전자 장치 EP: 전자패널
BS1: 제1 베이스 기판 OEL: 표시 소자층
CFP: 컬러필터 부재 TCL: 제1 전극층
MEL: 제2 전극층 BFL: 버퍼층
BL: 배리어층 BMl: 차광층
QD1: 제1 변환체 QD2: 제2 변환체
SCU: 태양전지 유닛 ISU: 입력 감지 유닛
CLL: 집광층 RPL: 반사방지층

Claims (20)

  1. 제1 광을 제공하는 광원 부재;
    상기 광원 부재 상에 배치되어 상기 제1 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재;
    상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층; 및
    상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층을 포함하고,
    상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 제2 전극층에 의해서 정의된 태양 전지 유닛이 상기 광원 부재 상에 제공되고,
    상기 컬러필터 부재는,
    복수의 색변환층; 및
    상기 복수의 색변환층과 상기 제1 전극층 사이에 배치된 버퍼층을 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원 부재는 유기 발광 소자를 포함하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컬러필터 부재는,
    상기 제1 광을 제2 광으로 파장 변환하는 제1 변환체; 및
    상기 제1 광을 제3 광으로 파장 변환하는 제2 변환체를 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 변환체는 제1 컬러 양자점을 포함하고,
    상기 제2 변환체는 제2 컬러 양자점을 포함하는 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 광은 청색광이고,
    상기 제2 광은 녹색광이며,
    상기 제3 광은 적색광인 전자 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 복수의 색변환층은,
    상기 제1 변환체를 포함하는 제1 색변환층;
    상기 제2 변환체를 포함하는 제2 색변환층; 및
    상기 제1 광을 투과하는 제3 색변환층을 포함하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컬러필터 부재는,
    서로 이격된 상기 제1 색변환층 내지 상기 제3 색변환층들 사이에 배치되는 차광층을 더 포함하고,
    상기 제2 전극층은 상기 차광층에 대응하여 배치되는 전자 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 버퍼층은 황화 카드뮴을 포함하는 전자 장치.
  9. 제1 광을 제공하는 광원 부재;
    상기 광원 부재 상에 배치되어 상기 제1 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재;
    상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층; 및
    상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층을 포함하고,
    상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 상기 제2 전극층에 의해서 정의된 태양 전지 유닛이 상기 광원 부재 상에 제공되고,
    상기 컬러필터 부재는,
    복수의 색변환층; 및
    상기 복수의 색변환층 사이에 배치되는 차광층을 포함하고,
    상기 제2 전극층은 상기 차광층에 대응하여 배치되는 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 색변환층은,
    상기 제1 광을 제2 광으로 파장 변환하는 제1 변환체를 포함하는 제1 색변환층; 및
    상기 제1 광을 제3 광으로 파장 변환하는 제2 변환체를 포함하는 제2 색변환층; 및
    상기 제1 광을 투과하는 제3 색변환층을 포함하는 전자 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 컬러필터 부재는,
    상기 제1 내지 제3 색변환층을 커버하는 배리어층을 더 포함하는 전자 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 컬러필터 부재는 상기 제2 광 및 상기 제3 광 중 적어도 하나를 투과하는 컬러 필터층을 더 포함하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 컬러 필터층은,
    상기 제1 색변환층 상에 배치되어 상기 제2 광을 투과시키는 제1 컬러 필터; 및
    상기 제2 색변환층 상에 배치되어 상기 제3 광을 투과시키는 제2 컬러 필터를 포함하는 전자 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 투명 도전성 물질을 포함하는 전자 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 금속 물질 또는 투명 도전성 물질을 포함하는 전자 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광원 부재는 유기 발광 소자를 포함하고,
    상기 제2 전극층은 상기 유기 발광 소자의 일 전극으로 제공되는 전자 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 태양전지 유닛은,
    외부광을 이용하여 광전 변환을 일으키는 제1 서브 태양전지 유닛; 및
    상기 광원 부재로부터 제공되는 상기 제1 광을 이용하여 광전 변환을 일으키는 제2 서브 태양전지 유닛을 포함하는 전자 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터 부재가 구비되는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되는 윈도우 패널;
    상기 윈도우 패널과 상기 베이스 기판 사이에 개재된 반사 방지층; 및
    외부광을 집광하여 상기 태양전지 유닛으로 제공하는 집광 패턴이 배치된 집광층을 더 포함하는 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 상기 윈도우 패널 사이에 배치되어 외부로부터의 입력을 감지하는 입력 감지 유닛을 더 포함하는 전자 장치.
  20. 제1 베이스 기판, 화소 구동회로를 포함하는 회로 소자층, 상기 회로 소자층 상에 구비되어 광을 제공하는 유기 발광 소자들을 포함하는 표시 소자층, 및 상기 표시 소자층을 커버하는 봉지층을 포함하는 유기발광 표시패널;
    상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판;
    상기 제2 베이스 기판과 상기 유기발광 표시패널 사이에 배치되어 상기 광을 수신하고, 컬러 양자점을 포함하는 컬러필터 부재;
    상기 컬러필터 부재의 제1 측에 배치된 제1 전극층;
    상기 컬러필터 부재의 제2 측에 배치된 제2 전극층;
    제2 베이스 기판 상에 구비되어 외부로부터의 입력을 감지하는 입력 감지 유닛; 및
    상기 입력 감지 유닛을 커버하는 윈도우 패널을 포함하고,
    상기 제1 전극층, 상기 컬러필터 부재 및 제2 전극층에 의해서 정의된 태양전지 유닛이 상기 유기발광 표시패널 상에 제공되고,
    상기 컬러필터 부재는,
    복수의 색변환층; 및
    상기 복수의 색변환층과 상기 제1 전극층 사이에 배치된 버퍼층을 포함하는 전자 장치.
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