KR20160077617A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20160077617A
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Abstract

본 발명은 청색광을 발생시키는 적어도 하나 이상의 발광 소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 적색 발광 양자점을 포함하는 적색 변환층; 상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 녹색 발광 형광체를 포함하는 녹색 변환층; 및 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터들을 구비한 기판을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조 공정이 단순하면서도 광 이용 효율이 높고 색 재현성 및 안정성이 우수한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD,Electric Paper Display), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다. 이들은 공통적으로 영상을 구현하는 평판표시패널을 필수적인 구성요소로 하는데, 평판 표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질층을 사이에 두고 대면 합착된 한 쌍의 기판을 포함하여 이루어진다.
이러한 평판표시장치 중 하나인 유기전계발광 표시장치(Organic light emitting diode display device)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 별도의 광원이 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다. 또한, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
한편, 상기 유기전계발광 표시장치는 색상 구현 방식에 따라 RGB OLED와 화이트 OLED로 구별된다.
RGB OLED는 적색, 녹색, 청색 각각을 발광하는 발광다이오드를 이용하여 색을 구현하는 것으로, 각각의 발광다이오드에서 전광 변환되는 빛이 바로 사용된다는 점에서 광 이용 효율이 높다는 장점이 있다. 그러나, R, G, B 발광다이오드들 각각에 대하여 재료 개발, 구조 설계 등이 이루어져야 하고, 패턴 형성 공정이 복잡하다는 문제점이 있다. 또한, R, G, B 발광다이오드의 수명이 서로 다르기 때문에 장시간 사용했을 때 색상 구현에 문제가 발생할 수도 있다.
한편, 화이트 OLED는 백색광을 방출하는 발광다이오드 위에 적색, 녹색, 청색 필터를 배치하여 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시켜 색을 구현하는 것으로, 한 종류의 발광다이오드를 사용하기 때문에, 제조가 단순하다는 장점이 있으나, 발광다이오드로부터 방출되는 백색광 중 필요로 하는 색을 제외한 나머지 파장대의 빛은 사용하지 않고 버리게 되기 때문에 소모되는 전력량에 비해 최종 추출되는 양이 적다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조가 단순하면서도 광 이용 효율이 우수한 발광소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 본 발명은 청색광을 발생시키는 적어도 하나 이상의 발광 소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 적색 발광 양자점을 포함하는 적색 변환층; 상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 녹색 발광 형광체를 포함하는 녹색 변환층; 및 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터들을 구비한 기판을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 청색 발광소자만을 사용하기 때문에, RGB 방식 OLED와 같이 R, G, B 화소를 개별 증착하거나 설계할 필요가 없어 제조 공정이 단순하다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 청색 발광소자에서 발생되는 광을 색변환하여 적색광 및 녹색광을 구현하기 때문에, 백색 광을 이용하여 적색광, 녹색광, 청색광을 구현하는 화이트 OLED에 비해 광 이용 효율이 높다.
또한, 본 발명은 외부 환경에 민감한 녹색 발광 양자점 대신 녹색 발광 형광체를 이용하여 녹색 변환층을 형성하고, 색 재현성이 우수한 적색 발광 양자점을 이용하여 적색 변환층을 형성함으로써, 제품의 안정성 및 색 재현성이 모두 우수한 디스플레이 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6구현예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 적색 발광 양자점과 녹색 발광 양자점의 안정성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구현예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 하기 구현예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
본 발명의 구현예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 구현예들 각각의 특징들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 구현예들은 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
도 1 내지 도 6에는 본 발명의 구현예에 따른 디스플레이 장치들이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치는, 적어도 하나 이상의 발광소자(200, 200a, 200b, 200c), 적색 변환층(310), 녹색 변환층(320) 및 상기 발광 소자(200, 200a, 200b, 200c)에 전기적으로 연결되는 박막트랜지스터(Tr)들을 포함하는 기판(100)을 포함한다.
상기 적어도 하나 이상의 발광소자(200, 200a, 200b, 200c)는 서브 화소(sub-pixel)를 형성하기 위한 것으로, 청색광을 발생시키는 발광소자로 이루어진다. 이때, 상기 발광 소자(200, 200a, 200b, 200c)는 제1전극(210), 발광층(220) 및 제2전극(230)을 포함한다.
상기 제1전극(210)은 후술할 박막 트랜지스터(Tr)와 전기적으로 연결되는 애노드 전극으로 Al과 같은 소정의 금속 재료 또는 ITO와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 발광층(220)은, 청색 광을 발광시키는 발광 물질을 포함하며, 필요에 따라, 정공 및/또는 전자의 주입 및/또는 수송을 향상시키기 위한 정공 수송 물질이나 전자 수송 물질들을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 발광소자(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 발광층(220)만을 포함할 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광층(220)과 제1전극(210) 사이 및/또는 발광층(220)과 제2전극(230) 사이에 정공이나 전자의 주입, 수송을 돕기 위한 기능층들을 추가로 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 발광층(220)과 제1전극(210) 사이에는 정공의 주입 및/또는 수송 능력을 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능층들, 예를 들면, 정공주입층(hole injection layer)(226) 및 정공수송층(hole transporting layer)(224) 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 또한, 상기 발광층(220)과 제2전극 사이에는 전자의 주입 및/또는 수송 능력을 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능층들, 예를 들면, 전자수송층(electron transporting layer)(226) 및 전자주입층(electron injection layer)(228) 등이 추가로 포함될 수 있다. 한편, 도 2에는 상기 정공주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층들이 각각 하나의 층으로 이루어진 구성이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 정공주입층 및 정공수송층을 합해 하나의 층으로 형성하거나, 또는 각각의 층들을 2층 이상의 다층 구조로 형성할 수도 있으며, 전자주입층 및 전자수송층을 합해 하나의 층으로 형성하거나, 또는 각각의 층들을 2층 이상의 다층 구조로 형성하는 것도 가능하다.
다음으로, 상기 제2전극(230)은 상기 발광층(220) 상부에 형성되는 캐소드 전극으로, 금속 재료 또는 ITO와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 발광소자가 2 이상 구비되는 경우에, 상기 제2전극(230)은 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 발광소자 별로 구비될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 발광소자들의 제2전극들이 서로 연결되도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 발광소자(200, 200a, 200b, 200c)는 상기 발광소자들을 보호하기 위한 밀봉층(250)에 의해 감싸져 있을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발광소자(200, 200a, 200b, 200c)는 청색광을 발생시키는 무기증착다이오드(LED) 또는 유기발광다이오드(OLED)일 수 있다.
다음으로, 상기 적색 변환층(310)은 발광소자(200, 200a, 200b, 200c)에서 방출되는 청색광을 적색광으로 변환시키기 위한 것으로, 적색 발광 양자점을 포함한다.
이때, 상기 적색 발광 양자점은 양자 고립 효과(quantum confinement effect)를 가지는 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정체로, 상기 적색 발광 양자점(311)에 입사한 빛은 여기되어 적색광, 즉, 610nm ~ 750nm 파장 영역에서 주 피크를 갖는 광으로 변환된다.
예를 들면, 상기 적색 발광 양자점은, CdS, CdO, CdSe, CdTe, Cd3P2, Cd3As2, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, Hg12, AgI, AgBr, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaInP2, InN, InP, InAs, InSb, In2S3, In2Se3, TiO2, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 결정을 포함하는 단일층 또는 다중층 구조의 입자일 수 있다.
한편, 상기 적색 발광 양자점은 양자점들간의 응집을 방지하기 위해 양자점 표면에 캡핑층을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층은 상기 양자점의 표면에 배위 결합된 리간드층일 수도 있고, 소수성 유기분자로 코팅된 표면층일 수 있다.
예를 들면, 상기 캡핑층은 무극성을 나타내는 장쇄 알킬 또는 아릴기를 갖는 포스핀 옥사이드, 유기 아민, 유기산, 포스폰산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질층일 수 있다. 예를 들면, 상기 캡핑층은 트리-n-옥틸포스핀 옥사이드(TOPO), 스테아르산, 팔미트산, 옥타데실아민, 헥사데실아민, 도데실아민, 라우르산, 올레산 헥실포스폰산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질층일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 적색 변환층(310)은 상기 적색 발광 양자점을 고분자 수지에 분산시킨 후, 이를 경화시키는 방식으로 제조될 수 있다. 이때, 상기 고분자 수지는 양자점을 분산될 수 있는 것이면 되고, 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 고분자 수지로는, 라디칼 경화형 수지, 양이온 경화형 수지 또는 열 경화형 수지가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 고분자 수지로는 예를 들면, 폴리에스터 아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리에스터 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리 메틸메타크릴레이트 수지 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 고분자 수지에는 라우릴 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트 등과 같은 모노머 등이 더 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 적색 변환층(310)은 양자점과 고분자 수지의 복합체 형태로 형성된다.
한편, 상기 적색 변환층(310)은 상기 발광소자의 상부 영역 또는 하부 영역에 형성될 수 있다. 이때, 상기 적색 변환층(310)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발광소자를 밀봉하는 밀봉층(250) 상부에 바로 형성될 수도 있고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 별도의 기재(300)에 적색 변환층(310)을 형성한 후에, 이를 발광 소자의 상부에 적층할 수도 있다. 한편, 별도의 기재(300)에 적색 변환층(310)을 형성하여 사용하는 경우에, 상기 기재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 적색 변환층(310)이 형성된 면이 발광소자 측을 향하도록 적층할 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 반대로 적층할 수도 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 기재(300)와 밀봉층(250) 사이에는 점착층이 구비될 수 있다.
이때, 상기 기재(300)는 투광성이 있는 기재이면 되고, 그 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 기재(300)는 유리 또는 고분자 기재 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 발광소자들이 후면 발광소자인 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 적색 변환층(310)이 발광소자의 하부에 형성될 수 있다. 이때, 상기 적색 변환층(310)은 박막 트랜지스터(Tr)이 형성된 기판의 하면에 형성될 수 있다.
한편, 상기 적색 변환층(310)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 패턴 형성 방법, 예를 들면, 잉크젯 프린팅, 포토리소그라피 또는 소프트 리소그라피 등을 이용하여 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 녹색 변환층(320)은 발광소자에서 방출되는 청색광을 녹색광으로 변환시키기 위한 것으로, 녹색 형광체(Green Phosphor)를 포함한다. 상기 녹색 형광체로는 신뢰성이 높고, 반치폭이 적으며, 잔상이 적은 녹색 형광체가 사용되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 반치폭이 30~100nm 정도인 녹색 형광체가 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 녹색 발광 형광체로는 Beta-SiAlON계열 형광체, LSN계열 형광제 및 LuAG계열 형광체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 녹색 변환층(320)은 상기 녹색 형광체를 고분자 수지에 분산시킨 후, 이를 경화시키는 방식으로 제조될 수 있다. 이때, 상기 고분자 수지는 형광체를 분산될 수 있는 것이면 되고, 그 재질이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 고분자 수지로는, 라디칼 경화형 수지, 양이온 경화형 수지 또는 열 경화형 수지가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 고분자 수지로는 예를 들면, 폴리에스터 아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리에스터 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리 메틸메타크릴레이트 수지 등이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 녹색 변환층(320)은 형광체와 고분자 수지의 복합체 형태로 형성된다.
또한, 상기 녹색 변환층(320)은 상기 발광소자의 상부 영역 또는 하부 영역에 형성될 수 있다. 이때, 상기 녹색 변환층(320)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발광소자를 밀봉하는 밀봉층(250) 상부에 바로 형성될 수도 있고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 별도의 기재(300)에 녹색 변환층(320)을 형성한 후에, 이를 발광 소자의 상부에 적층할 수도 있다. 한편, 별도의 기재(300)에 녹색 변환층(320)을 형성하여 사용하는 경우에, 상기 기재(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 녹색 변환층(320)이 형성된 면이 발광소자 측을 향하도록 적층할 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 반대로 적층할 수도 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 기재(300)와 밀봉층(250) 사이에는 점착층이 구비될 수 있다.
한편, 상기 발광소자들이 후면 발광소자인 경우에는, 상기 녹색 변환층(320)은 발광소자의 하부에 형성될 수 있다. 이때, 상기 녹색 변환층(320)은 도 5에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(Tr)이 형성된 기판의 하면에 형성될 수 있다.
한편, 상기 녹색 변환층(320)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 패턴 형성 방법, 예를 들면, 잉크젯 프린팅, 포토리소그라피 또는 소프트 리소그라피 등을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)은 도 1, 도 3 ~ 6에 도시된 바와 같이, 각기 다른 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성될 수도 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 디스플레이 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 배열되며, 청색광을 발생시키는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자를 포함하고, 상기 제1발광소자에 대응되는 위치에 적색 변환층이 배치되고, 상기 제2발광소자에 대응되는 위치에 녹색 변환층이 배치되도록 구성될 수 있다.
또는, 본 발명의 디스플레이 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 동일한 발광 소자의 상부 또는 하부에 적색 변환층과 녹색 변환층이 배치되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 발광 소자(200)의 제1전극(210)은 R, G, B 화소를 개별 구동할 수 있도록 서로 이격되어 배치되는 3개의 전극(210a, 210b, 210c)으로 구성되며, 각각의 전극이 박막 트랜지스터와 연결된다. 상기 이격 배치된 3개의 전극 중 하나의 전극(210a)에 대응되는 위치에 적색 변환층(310)이 배치되고, 다른 하나의 전극(210b)에 대응되는 위치에 녹색 변환층(320)이 배치되며, 또 다른 하나의 전극(210c)에 대응되는 위치에는 색 변환층이 배치되지 않는다.
다음으로, 상기 기판(100)은 유리 또는 플라스틱 등의 물질로 형성되는 절연 기판으로, 상기 기판(100)의 상면에는 각각의 발광소자를 구동시키는 박막 트랜지스터(Tr)가 구비된다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터(Tr)는 기판(100) 상에 형성된 게이트 전극과, 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 게이트 전극과 중첩되어 채널을 형성하는 반도체층과, 채널을 사이에 두고 대향하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 상에는 평탄화막(110)이 형성된다. 상기 기판(100)에 형성된 상기 박막 트랜지스터(Tr) 드레인 전극은 상기 발광소자들의 제 1 전극(210)과 연결된다.
한편, 본 발명의 디스플레이 장치는, 필요에 따라, 상기 적색 변환층 및/또는 녹색 변환층을 보호하기 위한 배리어 필름을 추가로 포함할 수 있다. 도 4에는 배리어 필름(400)이 적용된 본 발명의 일 구현예가 개시되어 있다. 상기 배리어 필름(400)은 수분이나, 공기 등에 의해 적색 변환층(310)이 열화되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이를 위해, 상기 배리어 필름(400)은 수분 및/또는 산소에 대해 차단성이 높은 단일 물질 또는 복합 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배리어 필름(400)은 수분 및/또는 산소에 대한 차단성이 높은 고분자, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알코올, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 나일론, 폴리아미노 에테르, 사이클로올레핀계 호모 폴리머 또는 코폴리머를 포함할 수 있다.
한편, 도면 상에는, 상기 배리어 필름(400)이 단일층으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 배리어 필름(400)은 다중층으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 배리어 필름(400)은 베이스 기재 상에 배치된 보호막이 적층된 구조일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 배리어 필름(400)은 베이스 기재 상에 수분 및/또는 산소에 대한 차단성이 높은 무기막 또는 유-무기 하이브리드막이 코팅된 형태일 수 있으며, 이때, 상기 무기막 또는 유-무기 하이브리드막은 Si, Al 등의 산화물 또는 질화물을 주성분으로 한 것일 수 있다. 한편, 이 경우, 상기 베이스 기재로는 광 투과율 및 내열성이 높은 고분자 필름이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 환형 올레핀 공중합체(COC), 환형올레핀 중합체(COP) 등을 포함하는 고분자 필름이 사용될 수 있다.
상기 배리어 필름(400)은, 37.8℃, 100% 상대습도 조건 하에서 투습율이 10-1g/m2/day 내지 10-5 g/m2/day 정도이고, 23℃, 0% 상대습도 조건 하에서, 투기율이 10-1cc/m2/day/atm 내지 10-2cc/m2/day/atm 정도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 배리어 필름(400)의 직선 투과율은 420nm ~ 680nm 가시광선 영역에서 88% 내지 95% 정도인 것이 바람직하다.
한편, 도면에는 배리어 필름(400)이 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)의 상부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 4와 같이 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)이 기판(100)의 하면에 배치되는 경우에는, 상기 배리어 필름(400)이 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)의 하부에 배치될 수도 있다. 또는 상기 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)의 상부와 하부에 각각 배리어 필름을 배치할 수도 있으며, 적색 변환층(310)의 상부 및/또는 하부에만 배리어 필름을 배치하고, 녹색 변환층(320)의 상부 및/또는 하부에는 배리어 필름을 배치하지 않을 수도 있다.
한편, 본 발명의 디스플레이 장치는, 필요에 따라, 컬러 필터를 추가로 포함할 수 있다. 도 6에는 컬러 필터(500)가 적용된 본 발명의 디스플레이 장치의 일 구현예가 도시되어 있다. 상기 컬러 필터(500)는 색 순도를 향상시키기 위한 것으로, 보다 구체적으로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 적색 변환층(310) 및 녹색 변환층(320)에 대응되는 위치에 적색 필터(510), 녹색 필터(520)가 구비되고, 적색 변환층과 녹색 변환층이 구비되지 않는 영역에 대응하는 위치에 청색 필터(530)가 구비된다.
상기와 같은 본 발명의 디스플레이 장치는 적색 변환층에 양자점을 사용하고, 녹색 변환층에 형광체를 사용하는 것을 특징으로 하는데, 이는 제품의 안정성과 색 재현성이 모두 우수한 디스플레이 장치를 구현하기 위함이다.
녹색 발광 양자점은 수분, 열, 공기 등에 의해 쉽게 열화되어 녹색 발광 양자점으로 색 변환층을 형성할 경우, 제품의 안정성이 떨어지기 때문이다. 따라서, 안정성이 우수한 녹색 형광체를 사용하여 녹색 변환층을 형성함으로써 제품이 안정적으로 구동될 수 있도록 하였다. 또한, 상기 녹색 형광체로 반측폭이 작은 형광체를 사용함으로써, 색재현성도 우수하게 구현할 수 있도록 하였다.
한편, 현재까지는 반측폭이 좁은 적색 형광체는 개발되어 있지 않다. 따라서, 적색 변환층에는 적색 발광 양자점을 사용하여 우수한 색재현성을 구현할 수 있도록 하였다. 적색 발광 양자점의 경우, 녹색 발광 양자점보다 환경에 의한 열화 정도가 작기 때문에 적색 발광 양자점을 사용하더라도 제품을 안정적으로 구동할 수 있다. 도 7에는 적색 발광 양자점과 녹색 발광 양자점의 외부 환경에 의한 열화 정도를 비교한 그래프가 도시되어 있다. 상기 그래프는 적색 발광 양자점으로 이루어진 필름과 녹색 발광 양자점으로 이루어진 필름을 각각 제조한 후, 청색 LED 위에 상기 필름들을 올려놓고, 시간에 따른 휘도 변화량을 측정한 결과이다. 도 7을 통해, 녹색 발광 양자점으로 이루어진 필름의 경우 시간이 지날수록 휘도가 급격히 떨어지는 반면, 적색 발광 양자점으로 이루어진 필름은 휘도 변화가 크지 않음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 발광소자로 청색 발광소자 하나만을 사용하기 때문에, 각 서브 화소에 형성되는 발광소자의 치수가 동일하며, 한번의 공정을 통해 발광 소자를 형성할 수 있어 제조 공정이 매우 단순하다.
또한, 본 발명에서는 청색광으로 색 변환을 거치지 않고 발광소자에서 나온 빛을 바로 사용하며, 적색광 및 녹색광을 청색광으로부터 변환시켜 얻기 때문에 백색광을 색 변환시켜, 청색광, 적색광, 녹색광을 얻는 경우보다 광 이용효율이 높다.
100 : 기판
200, 200a, 200b, 200c : 발광소자
300 : 기재
310 : 적색 변환층
320 : 녹색 변환층
400 : 배리어 필름
500 : 컬러 필터

Claims (17)

  1. 청색광을 발생시키는 적어도 하나 이상의 발광 소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 적색 발광 양자점을 포함하는 적색 변환층;
    상기 적어도 하나 이상의 발광 소자의 상부 또는 하부에 형성되며, 녹색 발광 형광체를 포함하는 녹색 변환층; 및
    상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터들을 구비한 기판을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 무기증착다이오드 또는 유기발광다이오드인 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 제1전극, 상기 제1전극 상에 배치되는 발광층 및 상기 발광층 상에 배치되는 제2전극을 포함하는 것인 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극과 발광층 사이에 정공의 주입 및 수송 능력을 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능층이 더 포함하는 것인 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2전극과 발광층 사이에 전자의 주입 및 수송 능력을 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능층을 더 포함하는 것인 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적색 변환층은 적색 발광 양자점과 고분자의 복합체로 이루어지는 것인 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 변환층은 녹색 발광 형광체와 고분자의 복합체로 이루어지는 것인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적색 변환층 및 녹색 변환층은 발광소자의 상부에 배치되는 기재의 상면 또는 하면에 구비되는 것인 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적색 변환층 및 녹색 변환층은 상기 기판의 하면에 구비되는 것인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적색 변환층 및 녹색 변환층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배리어 필름을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배리어 필름은 37.8℃, 100% 상대습도 조건 하에서 투습율이 10-1g/m2/day 내지 10-5 g/m2/day이고, 23℃, 0% 상대습도 조건 하에서, 투기율이 10-1cc/m2/day/atm 내지 10-2cc/m2/day/atm인 것인 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 서로 나란하게 배열되며, 청색광을 발생시키는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자를 포함하고,
    상기 제1발광소자에 대응되는 위치에 적색 변환층이 배치되고,
    상기 제2발광소자에 대응되는 위치에 녹색 변환층이 배치되는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적색 변환층 및 녹색 변환층이 동일한 발광 소자의 상부 또는 하부에 배치되는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광 소자의 제1전극은 서로 이격 배치되는 3개의 전극으로 이루어지는 것인 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 3개의 전극 중 하나의 전극에 대응하는 위치에 적색 변환층이 배치되고,
    다른 하나의 전극에 대응하는 위치에 녹색 변환층이 배치되는 것인 디스플레이 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 색 순도를 향상시키기 위한 컬러 필터를 더 포함하는 것인 디스플레이 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 컬러 필터는, 상기 적색 변환층에 대응하는 위치에 배치되는 적색 필터, 상기 녹색 변환층에 대응하는 위치에 배치되는 녹색 필터, 및 적색 변환층 및 녹색 변환층이 구비되지 않은 영역에 대응하는 위치에 배치되는 청색 필터를 포함하는 것인 디스플레이 장치.
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