KR20180087908A - 표시 장치 - Google Patents

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이백희
오근찬
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이혁진
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Abstract

본 개시의 일실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하고, 경사부를 갖는 절연층, 상기 절연층 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극 위에 위치하는 복수의 색변환층을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판에 평행한 면을 기준으로 상기 절연층의 경사부를 따라 기울어진 부분을 포함하고, 상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 정공 주입 전극과 발광층 및 전자 주입 전극으로 구성되는 발광 소자들을 포함한다. 각각의 발광 소자는 발광층 내부에서 전자와 정공이 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 발광하고, 이러한 발광을 이용하여 표시 장치가 소정의 영상을 표시한다.
표시 장치는 일반적으로 기판 위에 제공된 박막 트랜지스터를 덮는 절연층 위에 양극과 음극이 서로 마주보도록 배치되고, 이러한 양극과 음극 사이에 발광층이 위치하는 구조를 갖는다. 그러나, 발광층과 전극들 사이에서 발광층에서 발생되는 광이 부분적으로 또는 전체적으로 반사되기 때문에 외부로 투과되어 나오는 광의 효율이 감소한다.
또한, 시야각에 따라 색이 변하는 색편이(color shift)가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 색재현율이 향상되고, 시야각에 따른 색편이를 줄일 수 있는 표시 장치를 제공하는데 있다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하고, 경사부를 갖는 절연층, 상기 절연층 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극 위에 위치하는 복수의 색변환층을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판에 평행한 면을 기준으로 상기 절연층의 경사부를 따라 기울어진 부분을 포함하고, 상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함한다.
상기 표시 장치는 상기 절연층 위에 위치하는 화소 정의막을 더 포함하고, 상기 화소 정의막은 상기 경사부의 측면과 중첩할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 위치하는 평탄화층을 더 포함하고, 상기 절연층의 경사부에 위치하는 상기 제1 전극의 기울어진 부분이 연장되어 상기 평탄화층 위에 상기 제2 전극이 위치할 수 있다.
상기 화소 정의막은 분산되어 있는 나노 구조의 산란 입자들을 포함할 수 있다.
상기 경사부는 0 보다 크고 90도 보다 작은 경사각을 가질 수 있다.
상기 제1 전극은 반사 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극은 복수의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 발광층은 청색을 발광하는 양자점을 포함할 수 있다.
상기 복수의 색변환층은 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 포함하고, 상기 표시 장치는 제1 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층 중 적어도 하나와 이웃하는 투과층을 더 포함하고, 상기 투과층은 복수의 산란체를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 전극과 상기 색변환층 사이에 위치하는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 절연층 위에 위치하고 개구부를 갖는 화소 정의막을 더 포함하고, 상기 복수의 색변환층은 상기 개구부 내에 위치할 수 있다.
상기 발광층은 청색을 발광하는 양자점을 포함하는 텐덤 구조를 형성할 수 있다.
상기 제1 기판은 제1 발광 영역, 제 2 발광 영역 및 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역 사이에 위치하는 비발광 영역을 포함하고, 상기 발광층은 상기 제1 발광 영역, 상기 비발광 영역 및 상기 제2 발광 영역에 걸쳐 연결될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 절연층, 상기 절연층 위에 위치하고, 발광층을 포함하는 발광 소자, 상기 발광 소자 위에 위치하는 복수의 색변환층, 그리고 상기 복수의 색변환층 위에 위치하는 반사 금속층을 포함하고, 상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함한다.
상기 반사 금속층은 경사부를 포함할 수 있다.
상기 반사 금속층의 경사부는 상기 복수의 색변환층 중에서 서로 이웃하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층 사이에 형성된 개구부 내에 위치할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층과 중첩하는 청색 차단 필터를 더 포함하고, 상기 청색 차단 필터는 상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 위치할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 복수의 색변환층, 상기 복수의 색변환층 위에 위치하는 절연층, 그리고 상기 절연층 위에 위치하고, 발광층 및 반사 전극을 포함하는 발광 소자를 포함하고, 상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함한다.
상기 발광 소자는 상기 절연층 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 상기 발광층, 그리고 상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 반사 전극은 상기 제2 전극일 수 있다.
상기 복수의 색변환층은 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 포함하고, 상기 표시 장치는 상기 제1 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층 중 적어도 하나와 이웃하는 투과층을 더 포함하고, 상기 투과층은 복수의 산란체를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 색재현율이 향상되고 색편이가 감소된 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 실시예에서 녹색 화소 영역을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 실시예에서 청색 화소 영역을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 표시 장치의 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 발광 소자를 변형한 텐덤 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 실시예에서 요철 구조를 포함하는 전극을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 실시예에서 발광층 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 14의 실시예에서 요철 구조를 포함하는 반사 금속층을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 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, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에"있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 실시예에서 녹색 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1의 실시예에서 청색 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 1의 표시 장치의 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 제1 기판(50) 위에 버퍼층(55)이 위치한다. 제1 기판(50)은 투명할 수 있다.
버퍼층(55)은 제1 기판(50)으로부터 금속 원자들, 불순물들 등이 확산되는 현상을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 버퍼층(55)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 산탄화물, 실리콘 탄질화물 등을 포함할 수 있다. 버퍼층(55)은 생략할 수 있다.
버퍼층(55) 위에 반도체층이 위치한다. 반도체층은 n형 또는 p형의 도전성 불순물을 포함하는 복수의 불순물 영역(extrinsic region)과 도전성 불순물을 거의 포함하지 않은 적어도 하나의 진성 영역(intrinsic region)을 포함할 수 있다.
반도체층에서, 불순물 영역은 소스 및 드레인 영역(75, 80)을 포함하며, 이들은 p형 불순물로 도핑되어 있고 서로 분리되어 있다. 소스 영역(75)과 드레인 영역(80) 사이가 채널 영역(85)이 된다. 이와는 달리, 반도체층의 불순물 영역(75, 80)이 n형 불순물로 도핑될 수 있다.
반도체층 및 버퍼층(55) 위에는 산화 규소 또는 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(65)이 위치한다.
게이트 절연막(65) 위에 게이트 전극(70)이 위치한다. 게이트 전극(70)은 게이트 절연막(65) 중에서 아래에 반도체층이 위치하는 게이트 절연막(65) 부분 위에 위치한다.
도시하지 않았으나, 게이트 절연막(65) 위에 게이트 전극(70)과 연결되는 게이트선이 위치한다.
게이트 절연막(65) 위에 게이트 전극(70)을 덮는 층간 절연막(90)이 위치할 수 있다. 층간 절연막(90)은 게이트 전극(70)의 프로파일을 따라 게이트 절연막(65) 위에 균일한 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 층간 절연막(90)에는 게이트 전극(70)에 인접하는 단차부가 생성될 수 있다. 층간 절연막(90)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등을 포함하는 실리콘 화합물을 사용하여 형성될 수 있다. 층간 절연막(90)은 후술하는 소스 전극(95)과 드레인 전극(100)으로부터 게이트 전극(70)을 절연시키는 역할을 수행할 수 있다.
층간 절연막(90) 위에 소스 전극(95)과 드레인 전극(100)이 위치한다. 소스 전극 및 드레인 전극(95, 100)은 게이트 전극(70)을 중심으로 소정의 간격으로 이격되며, 게이트 전극(70)에 인접하여 위치한다. 예를 들면, 소스 및 드레인 전극(95, 100)은 각기 소스 및 드레인 영역(75, 80) 상부에 위치하는 층간 절연막(90)으로부터 게이트 전극(70) 위에 위치하는 층간 절연막(90)까지 연장될 수 있다. 또한, 소스 및 드레인 전극(95, 100)은 층간 절연막(90)을 관통하여 소스 및 드레인 영역(75, 80)에 각각 접촉된다.
소스 및 드레인 전극(95, 100)은 각각 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 층간 절연막(90) 위에 상기 게이트선과 교차하도록 데이터선이 소스 전극(95)과 연결되도록 위치한다.
소스 전극(95) 및 드레인 전극(100) 위에 평탄화층(105)이 위치한다. 평탄화층(105)은 소스 전극(95) 및 드레인 전극(100)을 완전히 덮도록 충분한 두께를 가질 수 있다. 평탄화층(105)은 유기 물질, 물기 물질 등을 포함할 수 있다.
평탄화층(105) 위에 경사부(120)를 갖는 절연층(110)이 위치한다. 절연층(110)에는 평탄화층(105)과 함께 관통되어 드레인 전극(100)을 부분적으로 노출하는 접촉 구멍이 형성되어 있다. 이러한 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(100)과 후술하는 제1 전극(125)이 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 절연층(110)은 일부 함몰된 부분을 가진다. 일부 함몰된 부분은 도 2에 도시한 바와 같이 평탄화층(105)의 상부면 일부를 드러낼 수 있다. 절연층(110)의 일부 함몰된 부분과 절연층(110)의 함몰되지 않은 다른 부분을 연결하는 측면은 경사부(120)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서 경사부(120)는 제1 경사각(θ1)을 가지고, 제1 경사각(θ1)은 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 각도를 가질 수 있다. 도 1에서 나타낸 3개의 발광 영역(DA) 각각의 제1 경사각(θ1)이 모두 동일한 것으로 도시하였으나 시야각에 따른 색변화 개선을 위한 목적으로 각 발광 영역 별로 경사각이 서로 다르게 설계할 수도 있다.
절연층(110) 위에 제1 전극(125)이 위치한다. 제1 전극(125)은 전술한 접촉 구멍에 채워져 드레인 전극(100)과 연결된다. 본 실시예에서 제1 전극(125)은 절연층(110)의 일부 함몰된 부분을 덮고, 경사부(120)를 따라 위치하는 기울어진 부분을 포함한다. 제1 전극(125)의 기울어진 부분은 제1 기판(50)에 실질적으로 평행한 면을 기준으로 기울어질 수 있다. 이 때, 제1 전극(125)의 경사 부분은 절연층(110)의 경사부(120) 대부분을 덮을 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 것처럼 절연층(110)의 일부 함몰된 부분에서 제1 전극(125)은 평탄화층(105)의 상부면과 접촉할 수 있다.
본 실시예와 같이 경사부(120)를 갖는 절연층(110)을 포함하는 표시 장치는, 제1 기판(50)으로부터 절연층(110)을 향하는 방향으로 최종적으로 광이 발광하는 전면 발광 방식을 가질 수 있다. 이 때, 제1 전극(125)은 반사 전극일 수 있다.
본 개시에서 반사 전극이라고 함은 발광층(135)에서 발생한 광을 제2 전극(145)으로 보내기 위해 광을 반사하는 성질을 갖는 물질을 포함하는 전극으로 정의할 수 있다. 여기서, 반사하는 성질이란 입사광에 대한 반사율이 약 70% 이상 약 100% 이하이거나 약 80% 이상 약 100% 이하를 의미할 수 있다.
제1 전극(125)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 은(Ag)/산화인듐주석(ITO)/은(Ag)의 삼중막 구조 또는 산화인듐주석(ITO)/은(Ag)/산화인듐주석(ITO)의 삼중막 구조 등을 가질 수 있다.
제1 전극(125)은 스퍼터링(sputtering)법, 기상 증착(vapor phase deposition)법, 이온 빔 증착(ion beam deposition)법, 또는 전자빔 증착(electron beam deposition)법 등을 이용해서 형성할 수 있다.
절연층(110)과 제1 전극(125) 위에 화소 정의막(130)이 위치한다. 화소 정의막(130)은 유기 물질, 무기 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 화소 정의막(130)은 포토레지스트, 폴리아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지 등의 유기 물질이나 실리콘 화합물과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(130)은 검정색 안료를 포함하는 감광제로 만드는 실시예도 가능하고, 이러한 경우에 화소 정의막(130)은 차광 부재의 역할을 할 수 있다.
화소 정의막(130)은 나노 구조의 산란 입자들이 분산되어 있을 수 있다. 산란 입자들은 무기 입자 또는 고분자 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리카(silica), TiO2, ZrO2 등의 무기 입자 또는 폴리 스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 등의 고분자 입자를 포함할 수 있다.
화소 정의막(130)에는 제1 전극(125)의 일부를 노출하는 개구부(132)가 형성되어 있다. 개구부(132)에 의해 형성되는 화소 정의막(130)의 측면은 경사 구조를 가질 수 있고, 이러한 경사 구조의 경사각은 절연층(110)의 제1 경사각(θ1)과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 실질적으로 동일하거나 유사한 범위는 대략 그 차이가 0 보다 크고 5도 이하일 수 있다. 이와 같은 실시예와 달리, 화소 정의막(130)이 갖는 경사 구조의 경사각은 절연층(110)의 제1 경사각(θ1)과 관계 없이 제1 경사각(θ1)과 다르게 형성할 수도 있다.
화소 정의막(130)은 표시 장치의 발광 영역(DA)과 비발광 영역(PA)을 정의할 수 있다. 화소 정의막(130)의 개구부(132)가 위치하는 영역이 발광 영역(DA)에 대응하고, 개구부(132) 이외의 화소 정의막(130)이 위치하는 영역이 비발광 영역(PA)에 대응한다. 발광 영역(DA)은 후술하는 발광층(135)에서 빛이 나오는 부분에 대응할 수 있고, 비발광 영역(PA)은 발광 영역(DA)을 제외한 나머지 영역에 대응할 수 있다.
절연층(110)의 경사부(120) 대부분은 발광 영역(DA)에 위치하고, 발광 영역(DA)에서 제1 전극(125)은 경사부(120)의 측면을 덮도록 위치한다. 이 때, 발광 영역(DA)에서 화소 정의막(130)은 경사부(120)의 측면을 덮고 있는 제1 전극(125) 부분을 덮는다.
발광 영역(DA)에 위치하는 제1 전극(125) 위에 발광층(135)이 위치하고, 발광층(135) 위에 제2 전극(145)이 위치한다. 제1 전극(125), 발광층(135) 및 제2 전극(145)은 발광 소자를 구성할 수 있다.
도 1에 도시한 실시예에서 발광층(135)은 화소 정의막(130)의 경사 구조의 측면을 따라 연장되어 화소 정의막(130)의 상부면 일부에도 위치할 수 있다. 하지만, 변형된 실시예에서, 발광층(135)은 실질적으로 개구부(132)에 의해 노출되는 제1 전극(125) 부분 또는 개구부(132)에 의해 노출되는 제1 전극(125) 부분과 이로부터 연장되어 화소 정의막(130)의 경사진 측면에만 위치할 수 있다.
도 1에 도시하지 않았으나, 제1 전극(125)과 발광층(135) 사이에는 정공 주입층, 정공 수송층 등의 부대층을 포함하고, 제2 전극(145)과 발광층(135) 사이에는 전자 수송층, 전자 주입층 등의 부대층을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광층(135)은 반도체 나노 입자들을 포함한다. 본 실시예에 따른 반도체 나노 입자는 청색을 발광하는 양자점을 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체 나노 입자를 포함하는 발광층(135)을 포함하는 발광 소자에 대해 도 4를 참고하여 설명하기로 한다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 발광 소자는, 제1 전극(125) 위에 정공 수송 영역(1351), 정공 수송 영역(1351) 위에 위치하는 발광층(135), 발광층(135) 위에 위치하는 전자 수송 영역(1355) 및 전자 수송 영역(1355) 위에 위치하는 제2 전극(145)을 포함한다.
정공 수송 영역(1351)은 제1 전극(125)과 발광층(135) 사이에 위치하는 부대층을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(1351)은 정공 수송층과 정공 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송층은 제1 전극(125)으로부터 전달되는 정공을 원활하게 수송하는 기능을 수행할 수 있다. 정공 수송층은 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 수송층은 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(135)은 복수의 양자점을 포함하고, 발광층(135)을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않는다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 발광층(135)에 포함되는 양자점은 하나의 반도체 물질이 다른 반도체 물질을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
코어 및 쉘 각각은 Mg, Zn, Te, Se 및 S 중 적어도 2 종을 포함할 수 있으며, 특히 쉘이 포함하는 Mg의 함량은 상기 코어가 포함하는 Mg의 함량보다 클 수 있다.
구체적으로, Mg의 함량이 클수록 반도체가 가지는 밴드갭 에너지가 커지는데, 쉘이 포함하는 Mg의 함량이 코어가 포함하는 Mg의 함량보다 큰 경우, 쉘의 밴드갭 에너지가 코어의 밴드갭 에너지를 감싸는 형태로 제공될 수 있고, 이에 따르면 보다 안정적인 정공/전자 주입이 가능하다.
다시 말해, 쉘이 코어보다 더 많은 함량의 Mg를 포함하는 경우, 쉘은 코어의 HOMO 에너지 준위보다 낮은 HOMO 에너지 준위를 가지면서 코어의 LUMO 에너지 준위보다 높은 LUMO 에너지 준위를 가질 수 있다. 이러한 코어/쉘 에너지 준위 관계에 따르면 효율적인 정공 및 전자의 주입이 가능하여, 발광 소자의 발광 효율이 증대된다.
코어는 Zn1-xMgxSe, Zn1-xMgxS, 및 Zn1-xMgxTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 상기 x는 0 이상 1 이하의 값이고, 쉘은 Zn1-yMgyTe, Zn1-yMgySe 및 Zn1-yMgyS 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 상기 y는 0 이상 1 이하의 값일 수 있다. 이때 쉘이 포함하는 Mg의 함량은 코어가 포함하는 Mg의 함량보다 크도록 코어는 Mg을 포함하지 않을 수 있으며 일례로 코어가 ZnTe 재질이고, 쉘이 MgTe일 수 있다.
또한 코어가 Zn1-xMgxSe, Zn1-xMgxS, 및 Zn1-xMgxTe 중 적어도 하나를 포함하고, 쉘이 Zn1-yMgyTe, Zn1-yMgySe 및 Zn1-yMgyS 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 쉘과 코어는 유사한 결정 구조를 가지며 이를 나타내는 격자 상수 값이 유사하다. 유사한 격자 상수 값은 코어/쉘 사이의 정합성이 우수함을 나타낸다.
구체적으로 섬아연석형구조(zinc blende structure)를 가지는 경우, ZnTe의 결정 상수는 6.103이고 MgTe의 결정 상수는 6.280이고 CdTe는 6.478의 결정 상수 값을 가진다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnTe(코어)와 MgTe(쉘)의 결정 상수의 차이값은 ZnTe(코어)와 CdTe(쉘)의 결정 상수의 차이값 보다 작은 값을 가질 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 양자점이 기존 대비 결정 정합성이 우수할 수 있음을 나타낸다.
코어/쉘 양자점 중 코어의 평균 입경은 약 2nm 내지 약 5nm일 수 있다. 한편, 쉘의 평균 두께는 약 3nm 내지 약 5nm일 수 있다. 또한, 양자점의 평균 입경은 약 2nm 내지 약 10nm일 수 있다.
상술한 바와 같은 범위 내에서 코어의 입경, 쉘의 평균 두께, 양자점의 평균 입경을 다양하게 선택함으로써, 양자점의 발광 컬러 및/또는 양자점의 반도체성 특성 등을 다양하게 변화시킬 수 있다.
본 실시예에서 발광층(135)은 청색 발광할 수 있다.
발광층(135) 위에 전자 수송 영역(1355)이 위치할 수 있다. 전자 수송 영역(1355)은 발광층(135)과 제2 전극(145) 사이에 위치하는 부대층을 포함할 수 있다. 전자 수송 영역(1355)은 전자 수송층과 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 전자 수송층은 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-[4-biphenyl-5-[4-tert-butylphenyl]]-1,3,4-oxadiazole), TAZ(1,2,4-triazole), spiro-PBD(spiro-2-[4-biphenyl-5-[4-tert-butylphenyl]]-1,3,4-oxadiazole), 및 BAlq(8-hydroxyquinoline beryllium salt)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 5는 도 4의 발광 소자를 변형한 텐덤 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 소자는 텐덤형 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광층(135)은 서로 동일한 색을 발광하거나 서로 다른 색을 발광하는 2개의 층(1352, 1353)을 포함할 수 있다. 서로 동일한 색을 발광하는 2개의 층(1352, 1353)은 모두 청색 발광층일 수 있다. 서로 다른 색을 발광하는 2개의 층(1352, 1353) 가운데 어느 하나는 청색 발광층이고, 다른 하나는 녹색 발광층 또는 노란색 발광층일 수 있다. 2개의 발광층 각각에서 발생한 광이 서로 혼합되어 청색 또는 백색을 나타낼 수 있다. 이에 한정되지 않고 발광층(135)은 서로 다른 색을 발광하는 3개의 층, 또는 2개 층은 동일하지만 1개 층은 다른 색을 발광하는 3개의 층을 포함할 수 있다. 이 때 3개의 층은 각각 적색, 녹색 및 청색을 발광하거나 청색, 노란색, 청색을 발광할 수 있고, 3개의 층 각각에서 발생한 광이 서로 혼합되어 청색 또는 백색을 나타낼 수 있다.
도시하지 않았으나 2개의 층(1352, 1353) 사이에 전하 생성층이 위치할 수 있다. 전하 생성층은 통상적으로, 이웃하는 발광층 사이에 형성되어 인접하는 발광층 간의 전하 균형을 조절하는 역할을 한다.
도 1을 다시 참고하면, 발광층(135) 및 화소 정의막(130) 위에 제2 전극(145)이 위치한다. 제2 전극(145)은 반투과 전극일 수 있다.
본 개시에서 반투과 전극이라고 함은 제2 전극(145)으로 입사한 광의 일부를 투과시키고, 나머지 광을 제1 전극(125)으로 반사하는 반투과 성질을 갖는 물질을 포함하는 전극으로 정의할 수 있다. 여기서, 반투과 성질이란 입사광에 대한 반사율이 약 0.1% 이상 약 70% 미만이거나 약 30% 이상 50% 이하를 의미할 수 있다.
제2 전극(145)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 금(Au), 팔라듐(Pd), 이터븀(Yb) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이상에서, 제2 전극(145)의 한 예로 공진 구조를 설명하기 위해 반투과 전극인 것으로 설명하였으나, 본 개시의 다른 일 실시예에 따르면 비공진 구조도 적용 가능하고, 이때 제2 전극(145)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 전도성 전극일 수도 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 전극(145)은 발광 영역(DA)으로부터 비발광 영역(PA)까지 연장될 수 있다. 이에 한정되지 않고 제2 전극(145)은 발광 영역(DA) 또는 발광층(135)의 상부면에만 위치할 수도 있다.
제2 전극(145) 위에 캡핑층(150)이 위치한다. 캡핑층(150)은 발광 영역(DA)으로부터 비발광 영역(PA)까지 연장될 수 있다. 캡핑층(150)은 유기 물질, 무기 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡핑층(150)은 포토 레지스트, 아크릴계 폴리머, 폴리이미드계 폴리머, 폴리아미드계 폴리머, 실록산계 폴리머, 감광성 아크릴 카르복실기를 포함하는 폴리머, 노볼락 수지, 알칼리 가용성 수지, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 산탄화물, 실리콘 탄질화물, 알루미늄, 마그네슘, 아연, 하프늄, 지르코늄, 티타늄, 탄탈륨, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 마그네슘 산화물, 아연 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
캡핑층(150) 위에 제1 색변환층(340R), 제2 색변환층(340G) 및 투과층(340B)이 위치한다. 서로 이웃하는 제1 색변환층(340R)과 제2 색변환층(340G) 사이, 제1 색변환층(340R)과 투과층(340B) 사이, 제2 색변환층(340G)과 투과층(340B) 사이에 차광 부재(372)가 위치한다. 차광 부재(372)는 서로 인접한 색변환층(340R, 340G) 사이 및 서로 인접한 색변환층(340R, 340G)과 투과층(340B) 사이에서 발생하는 혼색을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여 제2 색변환층(340G)을 포함하는 녹색 화소 영역 및 녹색 화소 영역과 대체로 유사한 구성을 갖는 적색 화소 영역에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 캡핑층(150)과 제2 색변환층(340G) 사이에 광필터층(350)이 위치할 수 있다. 광필터층(350)은 서로 이웃하는 색변환층(340R, 340G) 사이 및 서로 이웃하는 색변환층(340R, 340G)과 투과층(340B) 사이에도 위치하고, 이 때 제1 기판(50)에 실질적으로 수직한 방향을 기준으로 후술하는 제2 기판(310)과 차광 부재(372) 사이에 위치할 수 있다. 광필터층(350)은 제1, 2 색변환층(340R, 340G)에서 발생된 광을 반사시켜 광효율을 높이는 역할을 한다. 구체적으로, 광필터층(350)은, 발광층(135)에서 발생한 청색광이 색변환층(340R, 340G)의 반도체 나노 입자와 만나 적색 또는 녹색으로 램버시안(Lambertian) 산란하게 되고, 이때 정면이 아닌 측면 및 하부면으로 나가게 되는 적색광 또는 녹색광을 리사이클하고, 정면으로 나가게 하는 역할을 한다.
광필터층(350)은 복수의 층을 포함하고, 복수의 층은 굴절률이 서로 다른 층들이 적어도 2 이상, 제1 기판(50)에 실질적으로 수직한 방향으로 교대 배열된 구조를 가질 수 있다.
제2 색변환층(340G)과 차광 부재(372) 사이에 보조 금속층(362)이 위치한다. 보조 금속층(362)은 광 반사가 가능한 금속 물질일 수 있고, 보조 금속층(362)으로 입사하는 광을 다시 색변환층(340R, 340G), 투과층(340B) 또는 제2 기판(310)으로 반사시켜 사용자에게 방출되는 광량을 증가시킬 수 있다. 보조 금속층(362)은 생략될 수도 있다.
제2 색변환층(340G) 위에 청색 차단 필터(322)가 위치한다. 청색 차단 필터(322)는 제1 색변환층(340R) 위에도 위치한다. 청색 차단 필터(322)는 다음과 같은 역할을 한다. 청색 발광 물질을 포함하는 발광층(135)을 사용한 경우에, 청색광이 제1 색변환층(340R) 및 제2 색변환층(340G)을 통과하여 각각 적색 및 녹색을 구현하는 과정에서 혼색이 발생하는 것을 방지한다. 구체적으로, 청색 차단 필터(322)는 제1 색변환층(340R) 및 제2 색변환층(340G)에서 흡수되지 않은 청색광을 외부로 나가지 못하게 차단하여, 제1 색변환층(340R)과 중첩하는 청색 차단 필터(322)는 청색광이 섞이지 않은 순수한 적색광을 투과시키고, 제2 색변환층(340G)과 중첩하는 청색 차단 필터(322)는 청색광이 섞이지 않은 순수한 녹색광을 투과시킬 수 있다.
도 1, 2에서 청색 차단 필터(322)가 제1 색변환층(340R) 및 제2 색변환층(340G)과 대응하는 영역에 각각 위치하고, 각 영역에 위치하는 청색 차단 필터(322)가 서로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 이와 달리 제1 색변환층(340R) 위에 형성된 청색 차단 필터(322)와 제2 색변환층(340G) 위에 형성된 청색 차단 필터(322)가 서로 연결될 수도 있다.
본 실시예에서 제1, 2 색변환층(340R, 340G) 및 투과층(340B)은 감광성 수지를 포함할 수 있다. 제1, 2 색변환층(340R, 340G)에 포함되는 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 선택될 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 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, GaAlNP, 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. 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 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, 시야각이 넓어질 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, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참고하여 투과층(340B)을 포함하는 청색 화소 영역에 대해 설명하기로 한다.
투과층(340B)은 투명 폴리머로 이루어져 있으며, 발광층(135)에서 공급된 청색광이 투과하며 청색을 나타낸다. 청색을 출광하는 영역에 해당하는 투과층(340B)은 별도의 형광체 또는 양자점 없이 입사된 청색을 출광하는 물질을 포함한다. 예를 들면, 투과층(340B)은 감광성 수지 등의 폴리머일 수 있다.
본 실시예에서 투과층(340B)은 산란체(335)를 더 포함할 수 있다. 산란체(335)는 투과층(340B)으로부터 방출되는 광의 정면 휘도와 측면 휘도를 균일하게 할 수 있다. 산란체(335)는 광을 고르게 산란시키기 위한 어떠한 재질도 가능하며, 일례로써 실리카(silica; SiO2), 중공 실리카(속이 빈 구조의 SiO2), TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 중공 실리카의 속이 빈 구조에서 빈 공간은 가스로 채워지거나 진공일 수 있다.
산란체(335)의 크기는 하기 식 1의 범위를 가질 수 있다.
λ/10 < PSQD < 5 λ 식 1
식 1에서 λ는 형광체 또는 양자점의 발광 파장(나노미터)이고, PSQD는 형광체 또는 양자점의 응집 입도(나노미터)를 나타낸다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 투과층(340B)에 산란체(335)가 포함되는 것을 설명하였으나, 변형된 일례로써 제1 색변환층(340R) 및 제2 색변환층(340G)에도 산란체가 포함될 수 있다.
투과층(340B)은 청색 안료 또는 염료 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 산란체(335)가 외광을 반사시켜 명암비를 떨어뜨릴 수 있고, 이러한 문제를 보완하기 위해 청색 안료 또는 염료가 투과층(340B)에 첨가될 수 있다. 청색 안료 또는 염료는 외광에 포함된 적색 광과 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 색변환층(340R), 제2 색변환층(340G) 및 투과층(340B) 위에 제2 기판(310)이 위치한다. 도시하지 않았으나, 제2 기판(310) 위에 외광 반사를 방지하기 위한 λ/4 편광판을 더 포함할 수 있다.
도 6은 도 1의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참고하면, 제1 전극(125)이 갖는 경사 구조에 의해 광의 전반사를 방지하고 제1 전극(125)에 의해 광이 반사되어 제1, 2 색변환층(340R, 340G)을 포함하는 색변환층 및 투과층(340B)으로 전달될 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치에서는 발광층(135)에서 발생되는 광이 제1 전극(125) 및 제2 전극(145) 사이에서 전반사되어 광손실이 발생하는 것을 방지하고, 발광 소자 위에 위치하는 색변환층 및 투과층에 의해 출광 효율이 극대화될 수 있다. 본 실시예에 따른 색변환층은 형광체 및 양자점을 적어도 하나 포함하여 형성되기 때문에 종래의 표시 장치가 가지고 있던 색편이 현상을 최소화할 수 있다. 또, 발광층으로 반도체 나노 입자를 사용하기 때문에 발광층에서부터 램버시안 분포로 빛이 발광되고, 이에 따라 산란 효과가 매우 크게 되어 효율이 더욱 상승할 수 있다.
도 7은 도 1의 실시예에서 요철 구조를 포함하는 전극을 나타내는 단면도이다.
도 7을 참고하면, 경사부(120)에 인접한 평탄화층(105)의 상부면에 요철 구조(115)가 형성되어 있다. 이러한 요철 구조(115)로 인해 제1 전극(125) 표면이 복수의 돌기(116)를 가질 수 있다. 돌기(116)는 사각형뿐만 아니라 원형, 타원형, 마름모, 삼각형의 형상 등의 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(125)이 돌기(116)를 가지기 때문에 발광층(135)에서 발생되는 광이 반사되어 표시 장치의 광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 실시예에서 제2 전극 구조를 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참고하면, 도 1의 실시예와 대부분 동일하나, 발광층(135) 구조에 차이가 있다. 본 실시예에서 발광층(135)은, 발광 영역(DA)과 비발광 영역(PA)에 걸쳐 연결되어 있다. 발광층(135)은 전면 증착하여 형성할 수 있고, 전면 증착의 경우, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯/노즐젯 프린팅 등으로 코팅할 수 있으며, 이러한 코팅 방법에 한정되지는 않는다. 결국, 발광층(135)은 패터닝되지 않고 도 8에 도시된 바와 같이, 발광 영역(DA)과 비발광 영역(PA)에 걸쳐 형성될 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 9에서 설명하는 실시예에서, 제1 기판(50)에서부터 제2 전극(145) 사이에 위치하는 구성들은 도 1에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 다만, 색변환층 및 투과층을 포함하는 구성들에 차이가 있는 바, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 9를 참고하면, 제2 전극(145) 위에 제1 색변환층(540R), 제2 색변환층(540G) 및 투과층(540B)이 위치한다. 색변환층 및 투과층(540B)의 대부분은 화소 정의막(130) 사이의 개구부(132) 내에 위치한다.
제1 색변환층(540R) 및 제2 색변환층(540G) 위에 청색 차단 필터(522)가 위치한다. 청색 차단 필터(522) 및 투과층(540B) 위에 캡핑층(550)이 위치한다. 도 9에서 청색 차단 필터(522)가 제1 색변환층(540R) 및 제2 색변환층(540G)과 대응하는 영역에 각각 위치하고, 각 영역에 위치하는 청색 차단 필터(522)가 서로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 이와 달리 제1 색변환층(540R) 위에 형성된 청색 차단 필터(522)와 제2 색변환층(540G) 위에 형성된 청색 차단 필터(522)가 서로 연결될 수도 있다.
이상에서 설명한 차이점 외에 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용은 도 9의 실시예와 모순되지 않는 한 모두 적용될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 11은 도 10의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11에서 설명하는 실시예는, 도 1에서 설명한 실시예와 달리 배면 발광 구조를 나타내고, 이하에서는 도 1의 실시예와 차이가 있는 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 제1 전극(125)은 반투과 전극이고, 제2 전극(145)은 반사 전극일 수 있다. 다시 말해, 도 1에서 제1 전극(125)이 반사 전극이고, 제2 전극(145)이 반투과 전극인 것과 거꾸로 되어 있어, 발광층(135)에서 발생한 광을 제1 전극(125)으로 보내기 위해 제2 전극(145)이 광을 반사할 수 있다.
본 실시예에서 제1 색변환층(740R), 제2 색변환층(740G) 및 복수의 산란체(735)를 포함하는 투과층(740B)은, 제1 기판(50)과 발광 소자 사이에 위치한다. 발광 소자는 제1 전극(125), 발광층(135) 및 제2 전극(145)을 포함한다. 구체적으로, 제1 색변환층(740R), 제2 색변환층(740G) 및 투과층(740B)은, 절연층(110) 내에 형성될 수 있고, 평탄화층(105)과 제1 전극(125) 사이에 위치할 수 있다. 발광층(135)에서 발생한 광이 제1 전극(125)을 통과하여 제1 색변환층(740R), 제2 색변환층(740G) 및 투과층(740B)에 도달하고, 이들을 통과하면서 적색, 녹색 및 청색을 각각 방출할 수 있다.
제1 색변환층(740R)과 제2 색변환층(740G)과 대응하는 영역에서, 제1 기판(50)과 버퍼층(55) 사이에 청색 차단 필터(722)가 위치할 수 있다.
이상에서 설명한 차이점 외에, 도 10에 도시한 구성 요소들에 관한 설명은 도 1에서 설명한 내용이 적용될 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 13은 도 12의 표시 장치의 발광층에서 발생한 광의 경로를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 12에서 설명하는 실시예에는 도 10 및 도 11에서 설명한 실시예와 대부분 동일하고 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 제1 색변환층(940R), 제2 색변환층(940G) 및 투과층(940B)은, 제1 기판(50)과 발광 소자 사이에 위치한다. 구체적으로, 제1 색변환층(940R), 제2 색변환층(940G) 및 복수의 산란체(935)를 포함하는 투과층(940B)은, 제1 기판(50)과 버퍼층(55) 사이에 형성될 수 있고, 버퍼층(55)과 아래에는 추가적인 캡핑층(53)이 위치할 수 있다. 제1 색변환층(940R)과 제2 색변환층(940G) 사이, 제2 색변환층(940G)과 투과층(940B) 사이 및 제1 색변환층(940R)과 투과층(940B) 사이에는 차광 부재(972)이 위치할 수 있다. 또, 제1 색변환층(940R)과 제1 기판(50) 사이 및 제2 색변환층(940G)과 제1 기판(50) 사이에 청색 차단 필터(922)가 위치할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 14에서 설명하는 실시예에서 제1 기판(50)에 실질적으로 수직한 방향을 기준으로 제1 기판(50)에서부터 평탄화층(105) 사이에 위치하는 구성들은 도 1에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 이때, 본 실시예에서, 제1, 2 색필터층(1040R, 1040G)에 대응하는 영역에서, 제1 기판(50)과 버퍼층(55) 사이에 청색 차단 필터(722)가 위치하는 구성만 차이가 있다. 다만, 절연층(110) 위에 위치하는 구성들에 차이가 있는 바, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 14를 참고하면, 절연층(110)의 상부면은 경사부를 갖지 않고 대부분의 영역에서 실질적으로 평탄한 구조를 가질 수 있다. 절연층(110) 위에 제1, 2 전극(125, 145) 및 발광층(135)을 포함하는 발광 소자가 위치한다. 구체적으로 절연층(110) 위에 제1 전극(125)이 위치하고, 제1 전극(125)은 제1 기판(50)에 실질적으로 평행한 면을 기준으로 평탄한 구조를 가질 수 있다. 제1 전극(125)은 후술하는 배면 발광을 위해 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(125)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 주석 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
절연층(110) 및 제1 전극(125) 위에 화소 정의막(130)이 위치하고, 화소 정의막(130)에는 제1 전극(125)의 일부를 노출하는 개구부(132)가 형성되어 있다. 개구부(132)에 의해 형성되는 화소 정의막(130)의 측면은 경사 구조를 가질 수 있고, 개구부(132)에는 발광층(135)이 위치한다. 발광층(135) 위에 제2 전극(145)이 위치하고, 제2 전극(145)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
제2 전극(145) 위에 캡핑층(150)이 위치하고, 캡핑층(150) 위에 제1 색변환층(1040R), 제2 색변환층(1040G) 및 투과층(1040B)이 위치한다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 제1 색변환층(1040R), 제2 색변환층(1040G) 및 투과층(1040B) 위에 반사 금속층(1080)을 포함한다. 반사 금속층(1080)은 반사성을 갖는 물질을 포함한다. 예를 들면, 반사 금속층(1080)은 알루미늄, 은, 백금, 금(Au), 크롬, 텅스텐, 몰리브데늄, 티타늄, 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir) 등과 같은 금속, 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 반사 금속층(1080)은 전술한 금속 및/또는 합금을 포함하는 단층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또는 반사 금속층(1080)은 은(Ag)/ 산화인듐주석(ITO)/ 은(Ag)의 삼중막 구조 등을 가질 수 있다.
본 실시예에서 반사 금속층(1080)은 경사부(720)를 갖는다. 경사부(720)는 제1 색변환층(1040R)과 제2 색변환층(1040G) 사이 제2 색변환층(1040G)과 투과층(1040B) 사이 및 제1 색변환층(1040R)과 투과층(1040B) 사이에 형성된 개구부 내에 위치할 수 있다. 여기서, 경사부(720)는 경사각(θ)을 가지고, 경사각(θ)은 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 각도를 가질 수 있다. 경사부(720)를 갖는 반사 금속층(1080)은, 발광층(135)에서 발생한 광이 제1 색변환층(1040R), 제2 색변환층(1040G) 및 투과층(1040B)에 도달하고, 이들을 통과하면서 방출된 적색광, 녹색광 및 청색광을 반사시킨다. 따라서, 후술하는 제2 기판(1010)으로부터 제1 기판(50)을 향하는 방향으로 최종 방출되는 광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
반사 금속층(1080) 위에 제2 기판(1010)이 위치한다.
이상에서 설명한 차이점 외에 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용은 도 14의 실시예와 모순되지 않는 한 모두 적용될 수 있다.
도 15는 도 14의 실시예에서 요철 구조를 포함하는 반사 금속층을 나타내는 단면도이다.
도 15를 참고하면, 경사부(720)를 갖는 반사 금속층(1080)에는 복수의 돌기(716)가 형성되어 있다. 복수의 돌기(716)를 형성하기 위해 제2 기판(1010)과 반사 금속층(1080) 사이에 요철 구조(715)를 갖는 보조층(790)을 더 포함할 수 있다. 보조층(790)은 유기 물질일 수 있다.
반사 금속층(1080)이 복수의 돌기(716)를 가지기 때문에 제1 색변환층(1040R), 제2 색변환층(1040G) 및 투과층(1040B)에서 방출되는 광이 반사되어 표시 장치의 광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
125: 제1 전극 145: 제2 전극
116, 716: 돌기 372, 972: 차광 부재
120, 720: 경사부 115, 715: 요철 구조
335, 735, 935: 산란체 340R, 540R, 740R, 1040R: 제1 색변환층
340G, 540G, 740G, 1040G: 제2 색변환층
340B, 540B, 740B, 1040B: 투과층
135: 발광층 322, 522, 722, 922: 청색 차단 필터

Claims (20)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하고, 경사부를 갖는 절연층,
    상기 절연층 위에 위치하는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하는 발광층,
    상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극, 그리고
    상기 제2 전극 위에 위치하는 복수의 색변환층을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 제1 기판에 평행한 면을 기준으로 상기 절연층의 경사부를 따라 기울어진 부분을 포함하고,
    상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 절연층 위에 위치하는 화소 정의막을 더 포함하고,
    상기 화소 정의막은 상기 경사부의 측면과 중첩하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 위치하는 평탄화층을 더 포함하고,
    상기 절연층의 경사부에 위치하는 상기 제1 전극의 기울어진 부분이 연장되어 상기 평탄화층 위에 상기 제2 전극이 위치하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 화소 정의막은 분산되어 있는 나노 구조의 산란 입자들을 포함하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 경사부는 0 보다 크고 90도 보다 작은 경사각을 갖는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 반사 전극을 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전극은 복수의 돌기를 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 발광층은 청색을 발광하는 양자점을 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 복수의 색변환층은 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 포함하고, 상기 표시 장치는 상기 제1 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층 중 적어도 하나와 이웃하는 투과층을 더 포함하고, 상기 투과층은 복수의 산란체를 포함하는 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제2 전극과 상기 색변환층 사이에 위치하는 캡핑층을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 절연층 위에 위치하고 개구부를 갖는 화소 정의막을 더 포함하고,
    상기 복수의 색변환층은 상기 개구부 내에 위치하는 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 발광층은 청색을 발광하는 양자점을 포함하는 텐덤 구조를 형성하는 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 기판은 제1 발광 영역, 제 2 발광 영역 및 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역 사이에 위치하는 비발광 영역을 포함하고, 상기 발광층은 상기 제1 발광 영역, 상기 비발광 영역 및 상기 제2 발광 영역에 걸쳐 연결되어 있는 표시 장치.
  14. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 절연층,
    상기 절연층 위에 위치하고, 발광층을 포함하는 발광 소자,
    상기 발광 소자 위에 위치하는 복수의 색변환층, 그리고
    상기 복수의 색변환층 위에 위치하는 반사 금속층을 포함하고,
    상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 반사 금속층은 경사부를 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 반사 금속층의 경사부는 상기 복수의 색변환층 중에서 서로 이웃하는 제1 색변환층 및 제2 색변환층 사이에 형성된 개구부 내에 위치하는 표시 장치.
  17. 제14항에서,
    상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층과 중첩하는 청색 차단 필터를 더 포함하고,
    상기 청색 차단 필터는 상기 제1 기판과 상기 절연층 사이에 위치하는 표시 장치.
  18. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 복수의 색변환층,
    상기 복수의 색변환층 위에 위치하는 절연층, 그리고
    상기 절연층 위에 위치하고, 발광층 및 반사 전극을 포함하는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광층은 반도체 나노 입자들을 포함하는 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 발광 소자는
    상기 절연층 위에 위치하는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하는 상기 발광층, 그리고
    상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 반사 전극은 상기 제2 전극인 표시 장치.
  20. 제18항에서,
    상기 복수의 색변환층은 제1 색변환층 및 제2 색변환층을 포함하고, 상기 표시 장치는 상기 제1 기판의 상부면과 평행한 방향으로 상기 제1 색변환층 및 상기 제2 색변환층 중 적어도 하나와 이웃하는 투과층을 더 포함하고, 상기 투과층은 복수의 산란체를 포함하는 표시 장치.
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