KR20180049462A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180049462A
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김영민
박해일
이광근
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Abstract

광을 방출하는 백라이트부, 상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층, 상기 제2 기판 상의 화소 영역에 배치된 컬러 필터층, 및 상기 광량 조절층 및 상기 컬러 필터층 사이에 배치된 광변환층을 포함하며, 상기 광변환층은 백색 광을 출력하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 표시 품질이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
최근, 표시 장치에 사용되는 컬러 필터를 형광 패턴으로 대체한 표시 장치가 연구되고 있다. 이러한 형광 패턴을 갖는 표시 장치를 포토루미네선트 표시 장치(Photo-Luminescent Display 또는 PLD)라 한다.
포토루미네선트 표시 장치는 청색 광원, 청색 광을 적색 광으로 변환시키는 적색 형광체, 및 청색 광을 녹색 광으로 변환시키는 녹색 형광체를 이용하여 각각 청색, 적색, 및 녹색 광을 구현할 수 있다.
이에 본 발명은 표시 품질이 개선된 포토루미네선트 표시 장치를 제공하고자 한다.
광을 방출하는 백라이트부, 상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층, 상기 제2 기판 상의 화소 영역에 배치된 컬러 필터층, 및 상기 광량 조절층 및 상기 컬러 필터층 사이에 배치된 광변환층을 포함하며, 상기 광변환층은 백색 광을 출력하는 표시 장치를 제공한다.
상기 광변환층은, 베이스층, 및 상기 베이스층에 균일하게 분산된 이종의 형광체들을 포함할 수 있다.
상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다.
상기 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2+, SiAlON:Ce3+, β-SiAlON:Eu2+, Ca-α-SiAlON:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2+, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2+ 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 광변환층은 산란체를 더 포함할 수 있다.
상기 산란체는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 형광체가 발광하는 빛의 중심 파장이 λ이고, 상기 산란체의 입도가 PS일 때, 상기 산란체의 입도 PS는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
λ/10 < PS < 2λ
상기 산란체는 20nm 내지 1㎛의 직경을 가질 수 있다.
상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 적어도 2개의 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 광변환층은 상기 적어도 2개의 컬러 필터와 중첩하여 일체로 형성될 수 있다.
상기 컬러 필터층은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 광변환층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 백라이트부는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 백라이트부는 UV 광을 방출할 수 있다.
상기 광량 조절층 및 상기 광변환층 사이에 배치된 편광자를 더 포함할 수 있다.
상기 광변환층 및 상기 편광자는 직접 접촉될 수 있다.
제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자 상에 배치된 광변환층, 및 상기 광변환층 상에 배치된 컬러 필터층을 포함하며, 상기 광변환층은 백색 광을 출력하는 표시 장치를 제공한다.
상기 유기 발광 소자는 청색 광을 발광할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 청색 발광층, 및 상기 청색 발광층 상의 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 백색 광을 발광할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 제1 발광 유닛, 상기 제1 발광 유닛 상의 전하 생성층, 상기 전하 생성층 상의 제2 발광 유닛, 및 상기 제2 발광 유닛 상의 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 발광 유닛은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광 유닛은 황색 발광층일 수 있다.
상기 광변환층은, 베이스층, 및 상기 베이스층에 균일하게 분산된 이종의 형광체들을 포함할 수 있다.
상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다.
상기 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2+, SiAlON:Ce3+, β-SiAlON:Eu2+, Ca-α-SiAlON:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2+, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2+ 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 광변환층은 산란체를 더 포함할 수 있다.
상기 산란체는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 적어도 2개의 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 광변환층은 상기 적어도 2개의 컬러 필터와 중첩하여 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 포함함으로써, 높은 색재현률을 구현하고, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 컬러 필터층을 포함함으로써, 외광 반사를 방지할 수 있고, 외광 반사를 위한 별도의 부재를 생략할 수 있기 때문에 원가를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 패터닝하지 않기 때문에 마스크 수를 줄일 수 있고, 양자점 등과 같은 형광체가 제조 공정 상에서 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(101)는 순차적으로 배치된 백라이트부(140), 제1 편광 부재(150), 표시 기판(110), 광량 조절층(130) 및 대향 기판(120)을 포함할 수 있다. 또한, 대향 기판(120)은 공통 전극(CE), 제2 편광 부재(160), 광변환층(170), 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터층(180), 및 제2 기판(121)을 포함할 수 있다.
백라이트부(140)는 자외선, 근자외선(rear ultraviolet) 등을 조사할 수 있다. 백라이트부(140)는, 예를 들어, 백색광 또는 청색광을 표시 기판(110)으로 조사할 수 있다. 이하, 청색광을 발광하는 백라이트부(140)를 포함하는 표시 장치를 중심으로 제1 실시예를 설명한다.
도시되지 않았지만, 백라이트부(140)는 광원과 도광판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 백라이트부(140)는 표시 기판(110) 하부에 배치된 복수개의 광원을 포함할 수도 있다.
표시 기판(110), 광량 조절층(130) 및 대향 기판(120)은 백라이트부(140)에서 방출되는 광의 경로상에 배치된다.
광량 조절층(130)은 백라이트부(140)로부터 제공된 광의 투과도를 제어할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. 예를 들어, 광량 조절층(130)은 액정층, 전기 습윤층 및 전기 영동층 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 광량 조절층(130)이 액정층인 것을 예를 들어 설명한다. 이 경우, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(101)는 액정 표시 장치라 할 수 있다.
제1 편광 부재(150)는 표시 기판(110)에 배치된다. 구체적으로, 제1 편광 부재(150)는 백라이트부(140)와 광량 조절층(130) 사이에 배치될 수 있다. 제1 편광 부재(150)는 표시 기판(110)의 배면에 배치된다. 여기서, 백라이트부(140)쪽에 위치하는 표시 기판(110)의 표면을 표시 기판(110)의 배면이라 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(101)는 표시 기판(110), 대향 기판(120), 광량 조절층(130), 및 제1 편광 부재(150) 등을 포함할 수 있다.
표시 기판(110)은 제1 기판(111), 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3), 화소 전극(PE1, PE2, PE3), 게이트 절연막(112), 보호막(115) 등을 포함할 수 있으며, 대향 기판(120)은 공통 전극(CE), 절연막(165), 제2 편광 부재(160), 광변환층(170), 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터층(180), 및 제2 기판(121) 등을 포함할 수 있다.
제1 기판(111)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3)는 각각 반도체층(SM1, SM2, SM3), 게이트 전극(GE1, GE2, GE3), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 포함한다.
게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 게이트 라인(GL1, GL2)과 일체로 구성된다. 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 제1 기판(111) 상에 위치한다. 게이트 라인(GL1, GL2) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트 라인(GL1, GL2) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 다중막 구조 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(low resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 다른 한 도전막은, ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막, 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 및 티타늄 하부막과 구리 상부막 등을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 라인(GL1, GL2) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다. 게이트 라인(GL1, GL2) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트 절연막(112)은 게이트 라인(GL1, GL2) 및 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)을 포함한 제1 기판(111)의 전면(全面)에 위치한다. 게이트 절연막(112)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(112)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층들을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
반도체층(SM1, SM2, SM3)은 게이트 절연막(112) 상에 위치한다. 이때 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 게이트 절연막(112)의 하부에 위치한 게이트 전극(GE1, GE2, GE3)과 중첩한다. 반도체층(SM1, SM2, SM3)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있다.
제1 및 제2 저항성 접촉층들(113a, 113b)은 반도체층(SM1, SM2, SM3) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 저항성 접촉층들(113a, 113b)은 반도체층(SM1, SM2, SM3)의 채널 부분을 제외한 부분에 대응되게 반도체층(SM1, SM2, SM3) 상에 위치한다. 제1 저항성 접촉층(113a)과 제2 저항성 접촉층(113b)은 서로 분리되어 있다. 제1 및 제2 저항성 접촉층들(113a, 113b) 각각은 인(phosphorus) 과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
소스 전극(SE1, SE2, SE3)은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)과 일체로 구성된다. 소스 전극(SE1, SE2, SE3)은 제1 저항성 접촉층(113a) 상에 위치한다. 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)은 제 2 저항성 접촉층(113b) 상에 위치한다. 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)은 화소 전극(PE1, PE2, PE3)에 연결된다.
데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 내화성 금속막과 저저항 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴(또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 하부막과 알루미늄 (또는 알루미늄 합금) 중간막과 몰리브덴 (또는 몰리브덴 합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 이와 달리, 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3) 중 적어도 하나는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
보호막(115)은 데이터 라인(DL1, DL2, DL3, DL4), 소스 전극(SE1, SE2, SE3) 및 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)을 포함한 제1 기판(111)의 전면에 위치한다. 보호막(115)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물로 만들어질 수 있다. 이와 달리, 보호막(115)은 무기 절연물로 만들어질 수도 있는 바, 이와 같은 경우 그 무기 절연물로서 감광성(photosensitivity)을 가지며 유전 상수(dielectric constant)가 약 4.0인 것이 사용될 수 있다. 보호막(115)은 또한, 유기막의 우수한 절연 특성을 가지면서도 노출된 반도체층(SM1, SM2, SM3) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(115)의 두께는 약 5000Å 이상일 수 있고, 약 6000 Å 내지 약 8000 Å 일 수 있다.
화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115) 상에 위치한다. 이때, 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 보호막(115)의 콘택홀(CNT1, CNT2, CNT3)을 통해 드레인 전극(DE1, DE2, DE3)에 접속된다. 화소 전극(PE1, PE2, PE3)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다.
대향 기판(120)은 공통 전극(CE), 절연막(165), 제2 편광 부재(160), 광변환층(170), 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터층(180), 및 제2 기판(121) 등을 포함할 수 있다.
제2 기판(121)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진다.
제2 기판(121) 상에 컬러 필터층(180)이 배치될 수 있다. 컬러 필터층(180)은 적색 컬러 필터(180_R), 녹색 컬러 필터(180_G), 및 청색 컬러 필터(180_B)를 포함할 수 있다. 컬러 필터층(180)은 1㎛ 내지 5㎛의 두께로 형성될 수 있다.
적색 컬러 필터(180_R)는 적색 안료 또는 염료를 포함하고, 녹색 컬러 필터(180_G)는 녹색 안료 또는 염료를 포함하고, 청색 컬러 필터(180_B)는 청색 안료 또는 염료를 포함한다. 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료는 컬러 필터 형성에 통상적으로 사용되는 공지의 안료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 안료로 C.I. 피그먼트 레드 계열의 안료가 사용될 수 있으며, 녹색 안료로 C.I. 피그먼트 그린 계열의 안료가 사용될 수 있으며, 청색 안료로 프탈로시아닌계 안료 또는 인단트론 블루 안료가 사용될 수 있다.
컬러 필터층(180) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 기판(121) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 배치된 후, 컬러 필터층(180)이 배치될 수도 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 광이 투과하는 개구 영역을 정의한다. 블랙 매트릭스(BM)는 크롬산화물(CrOx)과 같은 금속 또는 불투명 유기막 재료 등을 포함할 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)가 배치된 제2 기판(121)의 전면(全面)에 광변환층(170)이 배치될 수 있다.
광변환층(170)은 베이스층(171), 베이스층(171)에 분산된 이종의 형광체들(172, 173), 및 산란체(174)를 포함할 수 있다.
베이스층(171)은 투명 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스층(171)은 실리콘 수지, 및 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다.
형광체(172, 173)는 광의 파장을 변환하여 특정 파장의 광을 방출한다. 형광체(172, 173)의 크기에 따라 방출되는 광의 파장이 달라진다. 즉, 형광체(172, 173)의 직경에 따라 각각 다른 색 파장을 가진 광이 방출된다.
형광체(172, 173)는 2nm 이상 13nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 형광체(172, 173)가 작은 직경을 가지면 방출되는 빛의 파장이 짧아져 청색 계열의 광이 방출되며, 양자 점의 크기가 커지면 방출되는 빛의 파장이 길어져 적색 계열의 광이 발생된다. 예를 들어, 10nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 적색 광을 방출하며, 7nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 녹색 광을 방출하며, 그리고 5nm의 직경을 갖는 양자 점 입자는 청색 광을 방출할 수 있다. 적색 광을 방출하는 형광체를 적색 형광체, 녹색 광을 방출하는 형광체를 녹색 형광체, 청색 광을 방출하는 형광체를 청색 형광체라 한다.
형광체(172, 173)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(101)는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함하는 것을 전제로 설명한다.
형광체(172, 173)는 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
양자점은 일반적인 형광 염료에 비해 높은 흡광계수(extinction coefficient) 및 높은 양자효율(quantum yield)을 가져, 매우 강한 형광을 발생한다. 특히, 양자점은 짧은 파장의 빛을 흡수하여 더 긴 파장의 광 방출할 수 있다.
양자점은 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 양자점은 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있고, 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수도 있다.
껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 껍질 나노 결정은 코어 나노 결정의 표면에 배치된다.
양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 및 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 양자 점 입자를 구성하는 코어 나노 결정은 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 껍질 나노 결정은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZNSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 코어 나노 결정이 CdSe를 포함하고, 양자점의 직경이 1nm 이상 3nm 이하일 때 청색 광을 발생시킬 수 있고, 양자점의 직경이 3nm 이상 5nm 이하일 경우 녹색 광을 발생시킬 수 있고, 양자점의 직경이 7nm 이상 10nm 이하일 경우 적색 광을 발생시킬 수 있다.
녹색 형광체는 500nm 이상 내지 580nm 이하의 파장 범위를 갖는 광을 방출할 수 있다. 녹색 형광체는 망간이 도핑된 징크 실리콘 옥사이드계 형광체(예를 들어, Zn2SiO4:Mn), 유로퓸이 도핑된 스트론튬 갈륨 설파이드계 형광체(예를 들어, SrGa2S4:Eu) 및 유로퓸이 도핑된 바륨 실리콘 옥사이드 클로라이드계 형광체(예를 들어, Ba5Si2O7Cl4:Eu)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 녹색 형광체는 YBO3:Ce,Tb, BaMgAl1OO17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, ZnS:Cu,Al Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, Ba2SiO4:Eu, (Ba,Sr)2SiO4:Eu, Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, (Ba,Sr)Al2O4:Eu, Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)P2O7N8:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg)3P2O8:Eu,Mn, Ca3Sc2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Ce, b-SiAlON:Eu, Ln2Si3O3N4:Tb 및 (Sr,Ca,Ba)Si2O2N2:Eu 로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 형광체는 580nm 이상 내지 670nm 이하의 파장 범위를 갖는 광을 방출할 수 있다. 적색 형광체는 질화물(Nitride)계 적색 형광체, 플루오라이드(flouoride)계 적색 형광체, 실리케이트(Silicates)계 적색 형광체, 황화물(Sulfides)계 적색 형광체, 셀레나이드(Selenides)계 적색 형광체, 산화질화물(Oxynitrides)계 적색 형광체, 몰리브데이트(Molybdates)계 적색 형광체, 탄탈레이트(Tantalates)계 적색 형광체, Carbido-Nitrides, 텅스테이트(Tungstates)계 적색 형광체, Sr2MgAl22O36:Mn4+, (Ba,Sr,Ca)2MgAl16O27:Eu2+, (Ba,Sr,Ca)2MgAl16O27:Mn2+, Sr4Al14O460:Eu2+ 및 Mg4O5.5GeF:Mn4+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 질화물(Nitride)계 적색 형광체는 (Sr, Ca)AlSiN3:Eu, (Sr, Ca)AlSi(ON)3:Eu, (Sr, Ca)2Si5N8:Eu, (Sr, Ca)2Si5(ON)8:Eu, (Sr, Ba)SiAl4N7:Eu, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 Sr2Si5N8:Eu2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
플루오라이드(flouoride)계 적색 형광체는 K2SiF6:Mn4+, K2TiF6:Mn4+, ZnSiF6:Mn4+, Na2SiF6:Mn4+ 및 Mg4O5.5GeF:Mn4+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몰리브데이트(Molybdates)계 적색 형광체는 LiLa1-xEuxMo2O8 및 LiEuMo2O8 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 탄탈레이트(Tantalates)계 적색 형광체는 K(Gd,Lu,Y)Ta2O7:Eu3+를 포함할 수 있다.
Carbido-Nitrides는 Cs(Y,La,Gd)Si(CN2)4:Eu를 포함할 수 있다.
텅스테이트(Tungstates)계 적색 형광체는 Gd2WO6:Eu3+, Gd2W2O9:Eu3+, (Gd,La)2W3O12:Eu3+, La2W3O12:Eu3+, La2W3O12:Sm3+ 및 LiLaW2O8:Eu3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
산란체(174)는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산란체(174)는 중공(hollow) 형태를 가질 수도 있다.
또한, 형광체(172, 173)가 발광하는 빛의 중심 파장이 λ이고, 산란체(174)의 입도가 PS일 때, 산란체(174)의 입도 PS는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
λ/10 < PS < 2λ
구체적으로, 산란체(174)는 20nm 내지 1㎛의 직경을 가질 수 있다.
적색 형광체는 청색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 녹색 형광체는 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 산란체(174)는 청색 광을 방출할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광변환층(170)은 별도의 패터닝 없이 기판 전면에 배치되어 백색 광을 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 백라이트부(140)가 UV 광을 방출하는 경우, 광변환층(170)은 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 백라이트부(140)가 적색 광을 방출하는 경우, 광변환층(170)은 녹색 형광체, 및 청색 형광체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 백라이트부(140)가 녹색 광을 방출하는 경우, 광변환층(170)은 적색 형광체, 및 청색 형광체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
광변환층(170)은 1㎛ 내지 100㎛의 두께(d)로 형성될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 광변환층(170)은 별도의 패터닝 없이 기판 전면에 일정 두께 이상으로 형성될 수 있기 때문에 평탄화막의 역할도 할 수 있다.
광변환층(170) 상에 제2 편광 부재(160)가 배치될 수 있다. 광변환층(170)이 평탄화막의 역할도 할 수 있기 때문에 별도의 평탄화막 없이 광변환층(170) 상에 직접 제2 편광 부재(160)가 배치될 수 있다.
제2 편광 부재(160)는 편광자를 포함할 수 있다. 편광자는 복수개의 라인 패턴을 포함할 수 있다. 각각의 라인 패턴은 한 방향으로 연장된 직선 형태를 가지며, 소정의 폭을 가지며, 소정의 간격으로 서로 이격된다. 라인 패턴은 금속으로 만들어질 수 있다. 금속으로 만들어진 복수개의 라인 패턴을 포함하는 편광자를 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; WGP)라고도 한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광자는 와이어 그리드 편광자(WGP)이다.
라인 패턴은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
편광자는 몰드를 이용한 임프린트(imprint) 방법, 포토 리소그래피 등의 방법으로 만들어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 편광자는 블록공중합체에 의하여 만들어질 수도 있다.
제2 편광 부재(160) 상에 절연막(165)이 배치되고, 절연막(165) 상에 공통 전극(CE)이 배치될 수 있다.
공통 전극(CE)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어진 통판 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 공통 전극(CE)은 복수의 도메인들을 정의하기 위한 요철 형상 및 적어도 하나 이상의 슬릿들을 가질 수도 있다.
도시되진 않았지만, 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 광량 조절층(130) 사이, 및 광량 조절층(130)과 공통 전극(CE) 사이에 배향막이 더 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 관한 설명 가운데 본 발명의 제1 실시예에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치(102)는 제2 기판(121) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 후, 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 제2 기판(121) 상에 컬러 필터층(180)이 형성된다.
이어서, 컬러 필터층(180) 상에 광변환층(170), 제2 편광 부재(160), 절연막(165), 및 공통 전극(CE) 등이 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 도시되진 않았지만 화소 전극(PE1, PE2, PE3)과 광량 조절층(130) 사이, 및 광량 조절층(130)과 공통 전극(CE) 사이에 배향막이 더 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'을 따라 절단한 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 관한 설명 가운데 본 발명의 제1 실시예에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(103)는 제1 기판(210), 제1 기판(210) 상에 배치된 유기 발광 소자(300), 유기 발광 소자(300) 상에 배치된 광변환층(470), 및 광변환층(470) 상에 배치된 컬러 필터층(480)을 포함할 수 있다.
기판(210)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 재료로 만들어질 수 있다.
기판(210)상에 버퍼층(220)이 배치된다. 버퍼층(220)은 다양한 무기막들 및 유기막들 중에서 선택된 하나 이상의 막을 포함할 수 있다. 버퍼층(220)은 수분과 같은 불순물이 배선부(230)나 유기 발광 소자(300)로 침투하는 것을 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 버퍼층(220)은 생략될 수도 있다.
배선부(230)는 버퍼층(220) 상에 배치된다. 배선부(230)는 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20) 및 축전 소자(80)를 포함하는 부분으로, 유기 발광 소자(300)를 구동한다. 유기 발광 소자(300)는 배선부(230)로부터 전달받은 구동 신호에 따라 광을 방출하여 화상을 표시한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(103)는 하나의 화소에 두개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(10, 20)와 하나의 축전 소자(capacitor)(80)가 구비된 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기발광 표시 장치일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치일 수도 있다.
하나의 화소마다 각각 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 및 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)(300)가 구비된다. 또한 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(251)과, 상기 게이트 라인(251)과 절연 교차되는 데이터 라인(271) 및 공통 전원 라인(272)도 배선부(230)에 배치된다.
하나의 화소는 게이트 라인(251), 데이터 라인(271) 및 공통 전원 라인(272)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 화소 정의막(290) 또는 블랙 매트릭스(BM)에 의하여 화소가 정의될 수도 있다.
축전 소자(80)는 층간 절연막(245)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 축전판(258, 278)을 포함한다. 여기서, 층간 절연막(245)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에서 축전된 전하와 양 축전판(258, 278) 사이의 전압에 의해 축전용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 스위칭 반도체층(231), 스위칭 게이트 전극(252), 스위칭 소스 전극(273), 및 스위칭 드레인 전극(274)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(232), 구동 게이트 전극(255), 구동 소스 전극(276), 및 구동 드레인 전극(277)을 포함한다. 반도체층(231, 232)과 게이트 전극(252, 255)은 게이트 절연막(240)에 의하여 절연된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(252)은 게이트 라인(251)에 연결된다. 스위칭 소스 전극(273)은 데이터 라인(271)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(274)은 스위칭 소스 전극(273)으로부터 이격 배치되며 어느 한 축전판(258)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(300)를 발광시키기 위한 구동 전원을 화소 전극인 제1 전극(310)에 인가한다. 구동 게이트 전극(255)은 스위칭 드레인 전극(274)과 연결된 축전판(258)과 연결된다. 구동 소스 전극(276) 및 다른 한 축전판(278)은 각각 공통 전원 라인(272)과 연결된다. 구동 드레인 전극(277)은 컨택홀(contact hole)을 통해 유기 발광 소자(300)의 제1 전극(310)과 연결된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(251)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동되어 데이터 라인(271)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다. 공통 전원 라인(272)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스위칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(300)로 흘러 유기 발광 소자(300)가 발광하게 된다.
보호막(246)은 층간절연막(245)상에 배치된다. 보호막(246)은 절연 재료로 만들어질 수 있으며, 배선부(230)를 보호한다. 보호막(246)과 층간절연막(245)은 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(103)에 배치된 유기 발광 소자(300)는 청색 광을 발광하는 유기 발광 소자일 수 있다.
유기 발광 소자(300)는 제1 전극(310), 제1 전극(310) 상의 청색 발광층(330), 및 청색 발광층(330) 상의 제2 전극(320)을 포함할 수 있다.
화소 정의막(290)은 제1 전극(310) 상에 배치되며, 제1 전극(310)의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 화소 정의막(290)에 의해 노출된 제1 전극(310)상에 청색 발광층(330)이 배치된다.
제1 전극(310)은 반사 전극이고, 제2 전극(320)은 반투과 전극이다. 따라서, 청색 발광층(330)에서 발생된 광은 제2 전극(320)을 통과해 방출된다.
반사 전극 및 반투과 전극의 형성에 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 일반적으로, 반투과 전극은 200nm 이하의 두께를 갖는다. 반투과 전극은 두께가 얇아질수록 광의 투과율이 높아지고, 두께가 두꺼워질수록 광의 투과율이 낮아진다.
구체적으로, 제1 전극(310)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속을 포함하는 반사막 및 이러한 반사막상에 배치된 투명 도전막을 포함할 수 있다. 투명 도전막은 산화막일 수 있으며, 제1 전극(310)은 ITO/AG/ITO 삼중막 구조를 가질 수 있다.
제2 전극(320)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 구리(Cu), 이터븀(Yb) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속을 포함하는 반투과막으로 만들어진다.
제2 전극(320)상에 캡핑층이 배치될 수 있다. 캡핑층는 유기 발광 소자(300)를 보호한다. 또한, 유기 발광 소자(300)를 보호하기 위해 제2 전극(320)상에 박막 봉지층이 배치될 수도 있다(미도시). 박막 봉지층은 적어도 하나의 유기층 및 적어도 하나의 무기층 교대로 배치된 구조를 가져 수분이나 산소와 같은 외기가 유기 발광 소자(300)로 침투하는 것을 방지한다.
유기 발광 소자(300) 상에 광변환층(470)이 배치될 수 있다. 광변환층(470)은 유기 발광 소자(300)가 배치된 제1 기판(210)의 전면(全面)에 배치될 수 있다.
광변환층(470)은 베이스층(471), 베이스층(471)에 분산된 이종의 형광체들(472, 473), 및 산란체(474)를 포함할 수 있다.
베이스층(471)은 투명 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스층(471)은 실리콘 수지, 및 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다.
형광체(472, 473)는 광을 파장을 변환하여 특정 파장의 광을 방출한다. 형광체(472, 473)의 크기에 따라 방출되는 광의 파장이 달라진다. 즉, 형광체(472, 473)의 직경에 따라 각각 다른 색 파장을 가진 광이 방출된다.
형광체(472, 473)는 2nm 이상 10nm 이하의 직경을 가질 수 있다.
형광체(472, 473)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(103)는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함하는 것을 전제로 설명한다.
형광체(472, 473)는 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
형광체(472, 473)의 종류는 본 발명의 제1 실시예에서 전술한 바와 동일할 수 있다.
산란체(474)는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산란체(474)는 중공(hollow) 형태를 가질 수도 있다.
적색 형광체는 유기 발광 소자(300)로부터 방출된 청색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 녹색 형광체는 유기 발광 소자(300)로부터 방출된 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 산란체는 유기 발광 소자(300)로부터 방출된 청색 광을 방출할 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광변환층(470)은 별도의 패터닝 없이 기판 전면에 배치되어 백색 광을 출력할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 유기 발광 소자(300)가 백색 광을 방출하는 경우, 광변환층(470)은 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
광변환층(470) 상에 컬러 필터층(480) 및 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 컬러 필터층(480)은 적색 컬러 필터(480_R), 녹색 컬러 필터(480_G), 및 청색 컬러 필터(480_B)를 포함할 수 있다.
광변환층(470), 컬러 필터층(480) 등과 같은 구성 요소는 제2 기판(421) 상에 형성될 수 있다. 제2 기판(421)은 유리 또는 플라스틱일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 기판(421) 대신 복수의 유기막 및 복수의 무기막이 교대로 적층된 박막 봉지층이 배치될 수도 있다.
또한, 도시되진 않았지만 제2 기판(421) 상에 외광 반사를 방지하기 위한 편광 부재가 더 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 본 발명의 제4 실시예에 관한 설명 가운데 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치(104)에 배치된 유기 발광 소자(300)는 청색 광을 발광하는 유기 발광 소자일 수 있다.
유기 발광 소자(300)는 두 개의 발광 유닛이 직렬 연결되어 청색 광을 발광하는 탠덤(tandem) 구조를 갖는다. 구체적으로, 유기 발광 소자(300)는 제1 전극(310), 제1 전극(310)과 대향되어 배치된 제2 전극(320), 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치된 제1 발광유닛(330)과 제2 발광유닛(340) 및 제1 발광유닛(330)과 제2 발광유닛(340) 사이에 배치된 전하생성층(350)을 포함한다.
제1 발광 유닛(330)및 제2 발광 유닛(340)은 청색 발광층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 유닛(330)은 청색 인광 물질을 포함하고, 제2 발광 유닛(340)은 청색 형광 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 발광 유닛(330)이 청색 형광 물질을 포함하고, 제2 발광 유닛(340)이 청색 인광 물질을 포함할 수도 있다.
유기 발광 소자(300)가 청색 광을 방출하는 경우, 광변환층(470)은 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 산란체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 표시 장치(104)에 배치된 유기 발광 소자(300)는 백색 광을 발광하는 유기 발광 소자일 수도 있다.
유기 발광 소자(300)는 두 개의 발광 유닛이 직렬 연결되어 백색 광을 발광하는 탠덤(tandem) 구조를 갖는다. 구체적으로, 유기 발광 소자(300)는 제1 전극(310), 제1 전극(310)과 대향되어 배치된 제2 전극(320), 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치된 제1 발광유닛(330)과 제2 발광유닛(340) 및 제1 발광유닛(330)과 제2 발광유닛(340) 사이에 배치된 전하생성층(350)을 포함한다.
제1 발광 유닛(330)은 청색 발광층을 포함하고, 제2 발광 유닛(340)은 황색 발광층을 포함할 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 소자(300)는 청색 발광층과 황색 발광층의 발광 강도를 조정하여 6500K 내지 10000K의 색온도를 갖는 백색 광을 발광할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 유닛(330)이 황색 발광층을 포함하고, 제2 발광 유닛(340)이 청색 발광층을 포함할 수도 있다.
유기 발광 소자(300)가 백색 광을 방출하는 경우, 광변환층(470)은 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체를 포함함으로써, 백색 광을 출력할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 포함함으로써, 높은 색재현률을 구현하고, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 컬러 필터층을 포함함으로써, 외광 반사를 방지할 수 있고, 외광 반사를 위한 별도의 부재를 생략할 수 있기 때문에 원가를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 광변환층을 패터닝하지 않기 때문에 마스크 수를 줄일 수 있고, 양자점 등과 같은 형광체가 제조 공정 상에서 손실되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 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 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 표시 기판 120: 대향 기판
130: 광량 조절층 140: 백라이트부
150: 제1 편광 부재 160: 제2 편광 부재
170: 광변환층 180: 컬러 필터층

Claims (32)

  1. 광을 방출하는 백라이트부;
    상기 백라이트부에서 방출되는 광의 경로 상에 배치된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 서로 마주하는 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광량 조절층;
    상기 제2 기판 상의 화소 영역에 배치된 컬러 필터층; 및
    상기 광량 조절층 및 상기 컬러 필터층 사이에 배치된 광변환층;을 포함하며,
    상기 광변환층은 백색 광을 출력하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 광변환층은,
    베이스층; 및
    상기 베이스층에 균일하게 분산된 이종의 형광체들;을 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함하는 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며,
    상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2+, SiAlON:Ce3+, β-SiAlON:Eu2+, Ca-α-SiAlON:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2+, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2+ 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  7. 제2 항에 있어서, 상기 광변환층은 산란체를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 산란체는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 형광체가 발광하는 빛의 중심 파장이 λ이고, 상기 산란체의 입도가 PS일 때, 상기 산란체의 입도 PS는 하기 식 1을 만족하는 표시 장치.
    [식 1]
    λ/10 < PS < 2λ
  10. 제7 항에 있어서, 상기 산란체는 20nm 내지 1㎛의 직경을 갖는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 적어도 2개의 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 광변환층은 상기 적어도 2개의 컬러 필터와 중첩하여 일체로 형성된 표시 장치.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 컬러 필터층은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 광변환층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 갖는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 백라이트부는 청색 광을 방출하는 표시 장치.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 백라이트부는 UV 광을 방출하는 표시 장치.
  17. 제1 항에 있어서, 상기 광량 조절층 및 상기 광변환층 사이에 배치된 편광자를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 광변환층 및 상기 편광자는 직접 접촉된 표시 장치.
  19. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 유기 발광 소자;
    상기 유기 발광 소자 상에 배치된 광변환층; 및
    상기 광변환층 상에 배치된 컬러 필터층;을 포함하며,
    상기 광변환층은 백색 광을 출력하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 광을 발광하는 표시 장치.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는,
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상의 청색 발광층; 및
    상기 청색 발광층 상의 제2 전극;을 포함하는 표시 장치.
  22. 제19 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 백색 광을 발광하는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는,
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상의 제1 발광 유닛;
    상기 제1 발광 유닛 상의 전하 생성층;
    상기 전하 생성층 상의 제2 발광 유닛; 및
    상기 제2 발광 유닛 상의 제2 전극;을 포함하며,
    상기 제1 발광 유닛은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광 유닛은 황색 발광층인 표시 장치.
  24. 제19 항에 있어서, 상기 광변환층은,
    베이스층; 및
    상기 베이스층에 균일하게 분산된 이종의 형광체들;을 포함하는 표시 장치.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 형광체는, 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 청색 형광체 중 적어도 두 개를 포함하는 표시 장치.
  26. 제24 항에 있어서, 상기 형광체는, 양자점(quantum dot), 양자선(quantum rod), 양자 테트라포드(tetrapod quantum dot)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  27. 제26 항에 있어서, 상기 양자점은 코어 및 코어를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가지며,
    상기 코어는 CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InZnP, InGaP, InGaN InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, CdO, ZnS, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 형광체는 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5O12:Ce3+(TAG:Ce), (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg,Zn)2Si(OD)4:Eu2+(D=F,Cl,S,N,Br), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, (Ca,Sr)S:Eu2+, (Sr,Ca)Ga2S4:Eu2+, SrSi2O2N2:Eu2 +, SiAlON:Ce3 +, β-SiAlON:Eu2 +, Ca-α-SiAlON:Eu2 +, Ba3Si6O12N2:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2 +, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2 +, Sr2Si5N8:Eu2 +, (Sr,Ba)Al2O4:Eu2 +, (Mg,Sr)Al2O4:Eu2+ 및 BaMg2Al16O27:Eu2+로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 표시 장치.
  29. 제24 항에 있어서, 상기 광변환층은 산란체를 더 포함하는 표시 장치.
  30. 제29 항에 있어서, 상기 산란체는 실리카(Silica), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 아크릴비드, 스티렌-아크릴비드, 멜라민 비드, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리우레탄, 폴리카보네이트 비드, 폴리염화비닐 비드, 실리콘계 입자, 및 기공(air pore)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  31. 제19 항에 있어서, 상기 컬러 필터층은 서로 다른 색상을 표현하는 적어도 2개의 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  32. 제31 항에 있어서, 상기 광변환층은 상기 적어도 2개의 컬러 필터와 중첩하여 일체로 형성된 표시 장치.
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