KR20130029310A - 퀀텀 도트 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 형성되며 제 1 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 퀀텀 도트층과; 상기 퀀텀 도트층 상부에 형성되며, 상기 제 1 에너지 레벨을 포함하여 이 보다 더 큰 범위의 제 2 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 제 1 보조층과; 상기 제 1 보조층 상부에 형성된 제 2 전극과; 상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트를 포함하는 퀀텀 도트 발광 소자를 제공한다.

Description

퀀텀 도트 발광소자{Quantum dot luminescent display device}
본 발명은 퀀텀 로드 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전압 고효율의 향상된 수명을 갖는 퀀텀 도트 발광 소자에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
대표적인 평판표시장치로서 액정표시장치가 가장 널리 보급되어 이용되고 있다.
하지만, 액정표시장치는 도 1(일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면 구성을 나타낸 도면)을 참조하면, 제 1 및 제 2 기판(미도시)과 배향막(미도시)과 컬러필터층(미도시) 및 액정층(미도시)을 포함하는 액정패널(10)과 다수의 광학필름(22)을 포함하는 백라이트 유닛(20)과, 상/하부 편광판(31, 32)을 포함하여 구성되고 있다.
즉, 액정표시장치(1)는 그레이 레벨이 구현을 위해 다수의 광학필름(22)과 편광판(31, 32)을 필요로 하고 있으며, 컬러를 표현하기 위해 별도의 액정패널 내에 컬러필터층(미도시)을 필요로 하고 있다.
따라서, 백라이트 유닛(20)의 광원(미도시)으로부터 나온 빛은 이들 다수의 광학필름(22)과 컬러필터층(미도시) 및 편광판(31, 32)을 투과하면서 대부분이 소실되어 투과율 저하를 일으키고 있다.
즉, 백라이트 유닛(20)의 광원(미도시)으로부터 나온 빛량을 100이라 할 때 최종적으로 액정표시장치(1)를 투과하여 나온 빛량은 5 내지 10 정도가 되므로 투과효율이 매우 작아 휴대 기기용 전자제품에 요구되는 저소비전력 구현에는 많은 어려움이 있다.
따라서 최근에는 이러한 액정표시장치의 저투과율 및 고소비전력의 문제를 해결할 수 있는 새로운 평판표시장치가 요구되고 있다.
한편, 이러한 시대적 요구에 부응하여 별도의 편광판과 컬러필터층 및 광학필름을 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자가 제안되었다.
이러한 유기전계 발광소자(organic electroluminescent display)는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
이러한 유기전계 발광소자는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 액정표시장치에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.
하지만 이러한 유기전계 발광소자는 유기 발광층을 이루는 유기 발광 물질의 라이프 타임이 발광하는 색별로 큰 차이가 있고 특히 청색 발광 물질의 경우 상대적으로 작은 라이프 타임을 가짐으로서 통상적인 표시장치의 수명보다 작은 문제가 발생되고 있다.
따라서 여전히 고투과율을 가지며 저소비전력 구동이 가능하고 동시에 액정표시장치 수준의 수명을 갖는 평판표시장치가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 편광판과 다수의 광학필름을 필요로 하지 않아 큰 투과효율을 가지며 저소비전력 구동이 가능하며, 액정표시장치 정도의 수명을 갖는 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자는, 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 형성되며 제 1 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 퀀텀 도트층과; 상기 퀀텀 도트층 상부에 형성되며, 상기 제 1 에너지 레벨을 포함하여 이 보다 더 큰 범위의 제 2 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 제 1 보조층과; 상기 제 1 보조층 상부에 형성된 제 2 전극과; 상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트를 포함한다.
이때, 상기 제 1 보조층은 TiO2 또는 SnO2로 이루어지는 것이 특징이다.
상기 1 보조층이 TiO2 으로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층은 CdSe, CdTe, InP, PbTe, InAs, InSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어지며, 상기 1 보조층이 SnO2 으로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층은 InP, PbTe, InAs, InSb, CdTe, AlSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 퀀텀 도트 발광소자는 적, 녹, 청색을 발광하는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며, 상기 퀀텀 도트층을 이루는 퀀텀 도트는 상기 제 1, 2, 3 화소영역별로 서로 다른 크기를 갖는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 전극과 상기 퀀텀 도트층 사이에는 제 2 보조층이 형성될 수 있으며, 이때, 상기 제 2 보조층은 amine 계열, polyimide 계열, starburst 계열의 물질로 이루어진 것이 특징이며, 상기 아민 계열의 물질은 aromatic amine, crosslinked amine, arrylene diamin 유도체 중 어느 하나인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판과 마주하며 제 2 기판이 구비되며, 상기 제 1 기판에는 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 게이트 및 데이터 배선 중 어느 하나와 이격하며 나란하게 배치되는 전원배선과, 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터 및 전원배선과 연결된 구동 박막트랜지스터가 구비되며, 상기 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 것이 특징이다.
이때, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터 위로 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층과; 상기 제 1 전극을 테두리하며 각 화소영역의 경계에 형성된 뱅크를 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 상부에 형성되며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 것이 특징이다.
또한, 상기 백라이트는 UV광을 상기 퀀텀 도트층에 공급하는 것이 특징이다.
본 발명은, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 퀀텀 도트층과 특정 에너지 레벨을 가져 전기장 인가시 상기 퀀텀 도트층 내에 위치한 퀀텀 도트의 밴드 갭 분리를 유도할 수 있는 보조층이 구비된 것을 특징으로 하는 퀀텀 도트 표시장치를 제안함으로써 액정표시장치 대비 투과율을 향상시킴으로써 저소비전력 구동이 가능하며 나아가 유기전계 발광소자 대비 장수명을 갖는 표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면 구성을 나타낸 도면.
도 2는 퀀텀 로드의 형태와 전기장을 인가하기전과 후의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 퀀텀 도트 발광소자에 있어서 퀀텀 도트가 퀀텀 로드로서 동작되는 것을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광소자에 있어서 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 제 1, 2, 3 화소영역의 퀀턴 도트층을 확대 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 퀀텀 도트 발광 소자에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 이용되는 퀀텀 도트에 대해 간단히 설명한다.
퀀텀 도트는 나노 크기의 2-6족 또는 3족-6족 반도체 입자가 중심(core)을 이루는 입자로서 전도대(conduction band)에서 가전자대 (valence band)로 들뜬 상태의 전자가 내려오면서 빛을 발생시키는 형광 물질이다.
이러한 퀀텀 도트는 일반적 형광 염료와는 다른 성질을 갖는데, 같은 물질의 중심으로 구성되더라도 입자의 크기에 따라 형광 파장이 달라진다는 것이다. 입자의 크기가 적어질수록 짧은 파장의 형광을 내며, 입자 크기를 조절함으로써 원하는 가시광선 영역대의 빛을 거의 다 낼 수 있는 것이 특징이다.
이러한 퀀텀 도트는 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생시킬 수 있는 것이 또 다른 특징이다.
전술한 특징을 갖는 퀀텀 도트를 이용한 일반적인 퀀텀 도트 발광소자의 구조에 대해 간단히 설명한다.
일반적인 퀀텀 도트 발광 소자는 양극인 애노드(anode) 전극과 음극인 캐소드(cathode) 전극 사이에 퀀텀 도트층(quantum dot layer)이 위치하고 있다.
이러한 구조를 가지는 퀀텀 도트 발광 소자에서, 애노드 전극으로부터 정공 주입층을 통해 퀀텀 도트층으로 주입된 정공(+)과, 캐소드 전극으로부터 전자 주입층을 통해 퀀텀 도트층으로 주입된 전자(-)는 재결합(recombination)을 통해 여기자(exciton)를 형성하게 되고, 이 여기자로부터 퀀텀 도트층(154)의 밴드 갭에 해당하는 색상의 빛을 발하게 된다.
가전자 띠(valence band)의 가장 높은 에너지 레벨을 HOMO(highest occupied molecular orbital)라 칭하고, 전도성 띠(conduction band)의 가장 낮은 에너지 레벨로 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)라 칭하는데, HOMO 레벨과 LUMO 레벨의 에너지 차이가 밴드 갭(band gap)이라 정의된다.
하지만, 이러한 구조를 갖는 퀀텀 도트는 형광 물질이므로 UV등의 광원을 필요로 하며, UV광원이 상기 퀀텀 도트에 조사됨으로써 다양한 색상을 구현할 수 있지만, 그레이 레벨 구현에 어려움이 있다.
따라서 그레이 레벨 구현을 위해 전기장의 세기에 의해 방출되는 빛량을 조절하기 위해 퀀텀 로드(quantum rod) 발광소자가 제안되었다.
퀀텀 로드(quantum rod)는 도 2(퀀텀 로드의 형태와 전기장을 인가하기 전과 후의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면)에 도시한 바와같이, 구형을 이루는 퀀텀 도트(quantum dot)와 달리 코어(core)(103)를 감싸는 쉘(shell)(105)의 형태가 막대(rod) 모양으로 이루어져 있다.
막대형태의 쉘(105)의 길이 방향으로 전기장을 인가하기 전에는 상기 코어(103) 내에 전자와 정공이 결합된 상태를 이루고 있지만, 상기 쉘(105)의 길이 방향으로 전기장이 가해지면 전자(e)와 정공(h)을 공간적으로 분리하는 것이 가능하게 되어 밴드 갭의 분리를 유도할 수 있는 것이 특징이며, 이에 따라 퀀텀 로드(100)로부터 발광되는 발광양 조절이 가능함으로써 그레이 레벨을 구현할 수 있는 것이다.
하지만, 이러한 퀀텀 로드(100)를 이용한 발광소자는 퀀텀 로드(100) 형성 시 결함으로 인해 전하가 존재하게 되면, 전자(e)가 상기 전하가 존재하는 부분에 트랩되어 전기장을 오프(off)시켜도 다시 돌아오지 않아 상당수의 퀀텀 로드(100)에서 형광 현상이 저감되거나 또는 형광 온(on)/오프(off) 시간이 길어지는 등의 문제가 발생하고 있다.
현 기술 상태에서는 결함이 없는 완벽한 퀀텀 로드(100)를 만드는 것과 모든 퀀텀 로드(100)가 일 방향으로 정렬시키는 것은 매우 어려운 상태이므로 이러한 퀀텀 로드(100)를 이용한 표시장치는 표시품질이 저하되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 퀀텀 도트를 이용하면서도 퀀텀 로드와 같이 동작하며, 동시에 퀀텀 도트 및 퀀텀 로드가 가지는 단점을 해소하여 우수한 표시품질을 가지며, 기존의 표시장치 대비 우수한 투과율을 가져 저소비전력 구동이 가능한 퀀텀 도트 발광소자를 제안한다.
도 3은 본 발명에 따른 퀀텀 도트 발광소자에 있어서 퀀텀 도트가 퀀텀 로드로서 동작되는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명에 있어 가장 특징적인 것은 퀀텀 도트가 퀀텀 로드와 같은 동작 즉, 전기장에 의해 정공과 전자를 분리하여 특정 밴드 갭이 형성되도록 하는 구성을 이루는 것이 특징이다.
즉, 제 1 전극(147) 및 제 2 전극(158) 사이에 퀀텀 도트층(154)과 더불어 특정 에너지 레벨을 갖는 제 1 보조층(156)을 구비함으로써 상기 제 1 및 제 2 전극(147, 158)에 전압이 인가되어 전기장이 형성되면 전자와 정공이 분리되는 특성을 갖도록 한 것이다.
이때, 상기 제 1 보조층(156)은 TiO2 또는 SnO2 이루어진 것이 특징이며, 전자 수송층의 역할을 하는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 퀀텀 도트 발광소자는 코어를 감싸는 쉘을 막대 형상으로 형성할 필요가 없으며 기존의 퀀텀 도트 제조법에 따르므로 상대적으로 쉘을 막대 형상으로 성장시키기 위한 공정을 필요치 않으며, 퀀텀 도트 형성 대비 복잡한 공정 진행에 의해 발생되는 자체 결함을 현저히 억제시킬 수 있으므로 제조법이 단순화 될 수 있다.
또한, 퀀텀 도트 자체가 구 형상이므로 특정 방향으로 방향성을 갖지 않으므로 막대 형태를 갖는 퀀텀 로드와 같이 일방향으로 정렬시키는 노력을 하지 않아도 되므로 정렬에 의해 발생되는 표시품질 저하를 억제할 수 있는 것이 특징이다.
이후에는 보다 상세하게 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광소자의 단면 구성에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자의 표시영역 일부에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P)내에 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자(108)는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 퀀텀 도트 발광 다이오드(QDE)를 구비한 제 1 기판(110)과 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성되고 있다.
우선, 상기 제 1 기판(110)에 있어서, 상기 표시영역(AA) 내의 각 화소영역(P)에는 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 제 1 영역(113a) 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.
이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 전면에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다. 이러한 버퍼층(미도시)을 상기 반도체층 하부에 구비하는 것은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 반도체층(113)을 덮으며 게이트 절연막(116)이 상기 제 1 기판(110) 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 각 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 게이트 전극(120)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(미도시)과 연결되며 일방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
이때, 상기 게이트 전극(120)과 상기 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제 1 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제 1 금속물질로 이루어짐으로써 이중층 또는 삼중층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시)이 단일층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.
한편, 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시) 위로 표시영역 전면에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)에는 상기 각 반도체층의 제 1 영역(113a) 양측면에 위치한 상기 제 2 영역(113b) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비되고 있다.
또한, 상기 반도체층 콘택홀(125)을 포함하는 상기 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며 상기 화소영역(P)을 정의하며 제 2 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터 배선(130)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되고 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층 즉 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란하게 형성될 수도 있다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 상기 각 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 상기 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(130)과 동일한 제 2 금속물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다.
이때, 상기 구동영역(DA)에 순차 적층된 상기 반도체층(113)과 게이트 절연막(116)과 게이트 전극(120)과 층간절연막(123)과 서로 이격하며 형성된 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.
한편, 도면에 있어서는 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 모두 단일층 구조를 갖는 것을 일례로 보이고 있지만, 이들 구성요소는 이중층 또는 삼중층 구조를 이룰 수도 있다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성되고 있다.
상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(130)과 전기적으로 연결되고 있다. 즉, 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 130)은 각각 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시) 및 소스 전극(미도시)과 연결되고 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극(120)과 전기적으로 연결되고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자용 제 1 기판(110)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(113)을 가지며 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 보텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수도 있음은 자명하다.
상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 보텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 그 적층구조는 게이트 전극/게이트 절연막/순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과/서로 이격하는 소스 및 드레인 전극으로 이루어지게 된다.
이때, 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스 전극이 형성된 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성되는 것이 특징이다.
한편, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(140) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 접촉되며 각 화소영역(P) 별로 분리된 형태를 가지며 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 전극(147)은 애노드의 역할을 하도록 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지고 있는 것이 특징이다.
다음, 상기 제 1 전극(147) 위로 각 화소영역(P)의 경계에는 절연물질 특히 유기절연물질 예를 들면 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(photo acryl), 폴리이미드(polyimide) 중 어느 하나로 이루어진 뱅크(150)가 형성되어 있다.
이때, 상기 뱅크(150)는 각 화소영역(P)을 둘러싸는 형태로 상기 제 1 전극(147)의 테두리와 중첩하도록 형성되고 있으며, 표시영역(AA) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자형태를 이루고 있다.
또한, 상기 뱅크(150)로 둘러싸인 각 화소영역(P) 내의 상기 제 1 전극(147) 위로는 퀀텀 도트층(154)이 구비되고 있으며, 본 발명의 가장 특징적인 구성으로서 상기 퀀텀 도트층(154) 상부에는 상기 퀀텀 도트층(154)이 갖는 에너지 레벨보다 큰 범위의 에너지 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 제 1 보조층(156)이 형성되고 있는 것이 특징이다.
상기 제 1 보조층(156)은 일례로 TiO2 또는 SnO2로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 제 1 보조층(156)의 에너지 레벨은 -0.25eV 내지 3.0eV(TiO2의 경우) 또는 0.5eV 내지 4.25eV(SnO2의 경우) 정도가 된다.
이러한 범위의 에너지 레벨을 갖는 제 1 보조층(156)이 구비되는 경우, 상기 퀀텀 도트층(154)은 상기 제 1 보조층(156)의 에너지 레벨의 범위 내에 속하는 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어지는 것이 특징이다.
상기 제 1 보조층(156)이 TiO2로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층(154)은 -0.25eV 보다 크고, 3.0eV보다는 작은 범위의 에너지 레벨을 갖는 물질 예를들면 CdSe, CdTe, InP, PbTe, InAs, InSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어지는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 보조층(156)이 SnO2로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층(154)은 0.5eV 보다 크고, 4.25eV보다는 작은 범위의 에너지 레벨을 갖는 물질 예를들면 InP, PbTe, InAs, InSb, CdTe, AlSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어지는 것이 특징이다.
이때, 상기 퀀텀 도트층(154)에 구비되는 퀀텀 도트(155)는 도 5(본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광소자에 있어서 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 제 1, 2, 3 화소영역의 퀀턴 도트층을 확대 도시한 도면)에 도시한 바와같이, 각 화소영역(P1, P2, P2)별로 그 크기를 달리하여 형성되고 있는 것이 특징이다. 즉, 적색을 발광하는 화소영역(P1)과 녹색을 발광하는 화소영역(P2) 및 청색을 발광하는 화소영역(P3)별로 서로 다른 크기를 갖는 퀀텀 도트(155(155a, 155b, 155c))가 구비된 퀀텀 도트층(154)이 형성되고 있는 것이 특징이다. 적색을 발광하는 퀀텀 도트층(154)의 퀀텀 도트(155a)가 가장 큰 크기를 가지며 녹색 및 청색을 발광하는 화소영역(P2, P3) 내의 퀀텀 도트층(154)의 순으로 점점 더 작은 크기의 퀀텀 도트(155b, 155c)를 구비되는 것이 특징이다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 있어서는 제 1 전극(147)과 직접 접촉하며 상기 퀀텀 도트층(154)이 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 제 1 전극(147)으로부터 상기 퀀텀 도트층(154)으로의 정공 주입이 원활하게 이루어질 수 있도록 제 2 보조층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다.
이 경우 상기 제 2 보조층(미도시)은 amine 계열, polyimide 계열, starburst 계열의 물질이 될 수 있으며, 이때, 아민 계열의 물질은 aromatic amine, crosslinked amine, arrylene diamin 유도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
다음, 상기 퀀텀 도트층(154)과 상기 뱅크(150)의 상부에는 상기 표시영역(AA) 전면에 대응하여 캐소드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg), 마그네슘-은 합금(MgAg) 중 어느 하나의 물질로 이루어진 제 2 전극(158)이 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 전극(147)과 제 2 전극(158)과 이들 두 전극(147, 158) 사이에 개재된 제 1 보조층 및 퀀텀 도트층(154)(변형예의 경우 제 2 보조층도 포함됨)은 퀀텀 도트 발광 다이오드(QDE)를 이룬다.
다음, 전술한 구성을 갖는 제 1 기판(110)과 대응하여 상기 퀀텀 도트 다이오드(QDE)의 인캡슐레이션을 위해 제 2 기판(170)이 대향하여 위치하고 있다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)의 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(Frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 페이스 씰(180)이 공기층 없이 상기 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(170)과 완전 밀착되어 개재되거나, 또는 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170)의 가장자리를 따라 씰패턴(미도시)이 구비됨으로써 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170)이 상기 페이스 씰(180) 또는 씰패턴(미도시)에 의해 접합 고정되어 패널 상태를 이루고 있다.
그리고 상기 패널의 상기 제 1 기판(110) 외측면에는 상기 패널 전면에 고르게 UV를 공급 발광하는 백라이트(190)가 구비됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광소자(108)가 완성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광 소자(108)는 상기 퀀텀 도트층(154) 상부에 상기 퀀텀 도트층(154)이 갖는 에너지 레벨의 범위를 포함하여 이 보다 더 큰 범위의 에너지 레벨을 갖는 제 1 보조층(156)이 구비됨으로써 실질적으로 상기 퀀텀 도트층(154)을 이루는 퀀텀 도트(도 5의 155)를 퀀텀 로드처럼 동작시킬 수 있으므로 즉, 전기장이 인가되면 퀀텀 도트층(154) 내의 각 퀀텀 도트(도 5의 155)로부터 전자와 정공이 분리되어 백라이트(190)로부터 나온 UV광이 상기 퀀텀 도트층(154)에 조사된다 하더라도 적, 녹, 청색을 발광하지 않지 않고, 전기장이 오프(off)되는 경우 적, 녹, 청색을 발광하게 된다.
이때, 상기 제 1 전극(147)과 제 2 전극(158) 사이에 인가되는 전기장의 세기에 비례하여 퀀텀 도트층(154)으로부터 적, 녹, 청색을 발광하는 빛량이 저감되므로 전기장의 세기를 조절함으로써 그레이 레벨을 구현할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 발광소자(108)는 액정표시장치 대비 광학시트와 편광판과 컬러필터층을 필요로 하지 않으므로 백라이트로부터 나온 빛의 투과율이 최소 50% 이상이 된다.
따라서 고투과율 구현에 의해 액정표시장치 대비 저소비전력 구동이 가능하며, 퀀텀 도트의 수명은 유기전계 발광소자의 유기 발광층을 이루는 물질보다 수 배 내지 수 십배 더 크므로 장수명의 표시장치를 구현하는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
108 : 퀀텀도트 발광소자 110 : 제 1 기판
113 : 반도체층 113a : 제 1 영역
113b : 제 2 영역 116 : 게이트 절연막
120 : 게이트 전극 123 : 층간절연막
125 : 반도체층 콘택홀 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 140 : 보호층
143 : 드레인 콘택홀 147 : 제 1 전극
150 : 뱅크 154 : 퀀텀 도트층
156 : 제 1 보조층 158 : 제 2 전극
170 : 제 2 기판 180 : 페이스 씰
190 : 백라이트
AA : 표시영역 DA : 구동영역
DTr : 구동 박막트랜지스터 P : 화소영역

Claims (11)

  1. 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상부에 형성되며 제 1 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 퀀텀 도트층과;
    상기 퀀텀 도트층 상부에 형성되며, 상기 제 1 에너지 레벨을 포함하여 이 보다 더 큰 범위의 제 2 에너지 레벨을 갖는 물질로 이루어진 제 1 보조층과;
    상기 제 1 보조층 상부에 형성된 제 2 전극과;
    상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트
    를 포함하는 퀀텀 도트 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보조층은 TiO2 또는 SnO2로 이루어지는 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 1 보조층이 TiO2 으로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층은 CdSe, CdTe, InP, PbTe, InAs, InSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어진 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 1 보조층이 SnO2 으로 이루어지는 경우, 상기 퀀텀 도트층은 InP, PbTe, InAs, InSb, CdTe, AlSb 중 어느 하나의 물질이 중심을 이루는 다수의 퀀텀 도트로 이루어진 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 퀀텀 도트 발광소자는 적, 녹, 청색을 발광하는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며,
    상기 퀀텀 도트층을 이루는 퀀텀 도트는 상기 제 1, 2, 3 화소영역별로 서로 다른 크기를 갖는 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 퀀텀 도트층 사이에는 제 2 보조층이 형성된 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 보조층은 amine 계열, polyimide 계열, starburst 계열의 물질로 이루어진 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 아민 계열의 물질은 aromatic amine, crosslinked amine, arrylene diamin 유도체 중 어느 하나인 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 마주하며 제 2 기판이 구비되며,
    상기 제 1 기판에는 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 게이트 및 데이터 배선 중 어느 하나와 이격하며 나란하게 배치되는 전원배선과, 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터 및 전원배선과 연결된 구동 박막트랜지스터가 구비되며,
    상기 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터 위로 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층과;
    상기 제 1 전극을 테두리하며 각 화소영역의 경계에 형성된 뱅크
    를 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 상부에 형성되며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트는 UV광을 상기 퀀텀 도트층에 공급하는 것이 특징인 퀀텀 도트 발광 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129684A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Sanyo Electric Co Ltd 半導体発光素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170038061A (ko) * 2014-10-03 2017-04-05 가부시키가이샤 재팬 디스프레이 화상 표시 장치
US10510801B2 (en) 2014-10-03 2019-12-17 Japan Display Inc. Image display device with quantum dot

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