KR20200064876A - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200064876A
KR20200064876A KR1020190067281A KR20190067281A KR20200064876A KR 20200064876 A KR20200064876 A KR 20200064876A KR 1020190067281 A KR1020190067281 A KR 1020190067281A KR 20190067281 A KR20190067281 A KR 20190067281A KR 20200064876 A KR20200064876 A KR 20200064876A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode
partition wall
display device
auxiliary layer
Prior art date
Application number
KR1020190067281A
Other languages
English (en)
Inventor
윤형근
강석훈
김희라
박수지
신범수
이홍연
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to EP19204944.3A priority Critical patent/EP3660907B1/en
Priority to CN201911169512.XA priority patent/CN111244134A/zh
Priority to US16/697,559 priority patent/US11239294B2/en
Publication of KR20200064876A publication Critical patent/KR20200064876A/ko
Priority to US17/545,348 priority patent/US11805683B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H01L27/3246—
    • H01L27/3213—
    • H01L51/56—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H10K59/351—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels comprising more than three subpixels, e.g. red-green-blue-white [RGBW]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 격벽 및 발광층, 그리고 상기 격벽과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 발액성을 가지는 보조층을 포함하고, 상기 보조층의 최대 두께는 100 nm 이상 200 nm 이하이다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 {DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 하나의 전극인 캐소드(cathode)로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극인 애노드(anode)로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
발광 표시 장치는 캐소드, 애노드 및 발광층으로 이루어진 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 화소를 포함하며, 각 화소에는 발광 다이오드를 구동하기 위한 복수개의 트랜지스터 및 커패시터(Capacitor)가 형성되어 있다.
실시예들은 격벽 상에 발액성을 가지며 효과적으로 형성되는 보조층을 제공함으로써, 용액 공정으로 형성되는 발광층을 안정적으로 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 격벽 및 발광층, 그리고 상기 격벽과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 발액성을 가지는 보조층을 포함하고, 상기 보조층의 최대 두께는 100 nm 이상 200 nm 이하이다.
상기 격벽의 최대 두께는 1 μm 이상 1.5 μm 이하일 수 있다.
상기 보조층은 상기 개구부와 중첩하지 않을 수 있다.
상기 보조층은 불소계 화합물 및 실록산계 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 불소계 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있으며, 상기 실록산계 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
(화학식 1)
Figure pat00002
(화학식 2).
상기 보조층의 가장자리와 상기 격벽의 가장자리가 중첩할 수 있다.
상기 보조층은 상기 격벽의 상부면의 일부를 노출할 수 있다.
상기 보조층은 상기 격벽의 측면과 중첩할 수 있다.
상기 발광층은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 발광층과 중첩하는 적색 색변환층, 녹색 색변환층 및 투과층을 더 포함할 수 있다.
상기 적색 색변환층 및 상기 녹색 색변환층 각각은 양자점을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 격벽 및 발광층, 그리고 상기 격벽과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 보조층을 포함하고, 상기 보조층은 복수의 나노 입자를 포함하며, 상기 제2 전극을 향하는 상기 보조층의 일면은 요철을 포함한다.
상기 보조층의 두께는 약 30 nm 내지 약 200 nm일 수 있다.
상기 나노 입자는 실리카 나노 입자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 기판 상에 박막 트랜지스터 및 이와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 상기 기판과 중첩하는 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제1 물질층을 식각하여 개구부를 포함하는 격벽을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 상에 형성된 잔막을 제거하는 단계, 그리고 상기 격벽 위에 보조층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 잔막을 제거하는 단계는 플라즈마 공정 및 UVO3 공정 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
상기 보조층을 형성하는 단계는, 상기 격벽 상에 제2 물질층을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 물질층에서 경화되지 않은 영역을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 경화되지 않은 영역을 제거하는 단계는 유기 용매를 사용할 수 있다.
상기 유기 용매는 톨루엔, 사이클로펜타논, 아니솔(anisole), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 물질층은 상기 유기 용매와 동일한 용매를 포함할 수 있다.
상기 개구부 상에 발광 용액을 제공하는 단계, 그리고 상기 발광 용액을 건조하여 발광층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 기판 상에 박막 트랜지스터 및 이와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 상기 기판과 중첩하는 제1 물질층 및 제2 물질층을 차례로 형성하는 단계, 상기 제1 물질층 및 상기 제2 물질층을 식각하여 개구부를 포함하는 격벽 및 보조층을 형성하는 단계, 그리고 상기 화소 전극 상에 형성된 잔막을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 제2 물질층은 복수의 나노 입자를 포함한다.
일 실시예에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법은 격벽의 상부면에 안정적으로 형성되며 발액성을 가지는 보조층을 포함하므로, 용액 공정을 통해 형성되는 발광층이 안정적으로 형성될 수 있다. 이러한 발광층을 포함하는 발광 다이오드 및 표시 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 제조 방법을 이용하여 제조되는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 10, 도 11 및 도 12 각각은 일 실시예에 따른 제조 방법을 이용하여 제조되는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 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 방향 쪽으로 "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.
이하에서는 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(110)은 투명한 글래스 기판을 포함하거나, 플라스틱층 및 배리어층이 교번하여 적층된 기판을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 기판(110)은 벤딩, 폴딩 또는 롤링이 가능한 플렉서블 기판일 수 있다.
기판(110) 상에는 버퍼층(111)이 위치한다. 버퍼층(111)은 기판(110)으로부터 표시 장치 내부를 향해 불순물 등이 확산되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 버퍼층(111)은 기판(110)의 표면이 균일하지 않은 경우 기판(110) 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
버퍼층(111)은 산화규소, 질화규소 등과 같은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(111)은 단일막 또는 다중막일 수 있다. 일 예로 버퍼층(111)이 이중막인 경우, 하부막은 질화규소를 포함하고 상부막은 산화규소를 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
버퍼층(111) 위에 반도체층(130)이 위치한다. 반도체층(130)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
반도체층(130)은 후술할 소스 전극(153)과 연결되는 소스 영역(132), 드레인 전극(155)과 연결되는 드레인 영역(133), 그리고 소스 영역(132) 및 드레인 영역(133) 사이에 위치하는 채널 영역(131)을 포함할 수 있다. 소스 영역(132) 및 드레인 영역(133)은 불순물이 도핑된 상태일 수 있다.
반도체층(130) 및 버퍼층(111) 위에 제1 절연막(141)이 위치한다. 제1 절연막(141)은 질화규소, 산화규소, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 절연막(141) 위에 게이트 전극(124)이 위치한다. 게이트 전극(124)은 반도체층(130)의 채널 영역(131)과 중첩한다.
게이트 전극(124)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 게이트 전극(124)은 단일막 또는 다중막을 포함할 수 있다.
게이트 전극(124) 및 제1 절연막(141) 위에 제2 절연막(142)이 위치할 수 있다. 제2 절연막(142)은 질화규소, 산화규소와 같은 무기 절연 물질을 포함하거나 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연막(142) 위에 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155)이 위치할 수 있다.
소스 전극(153)과 드레인 전극(155)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155)은 단일막 또는 다중막을 포함할 수 있다.
소스 전극(153) 및 드레인 전극(155) 각각은 제1 절연막(141) 및 제2 절연막(142)이 가지는 접촉 구멍을 통해 반도체층(130)의 소스 영역(132) 및 드레인 영역(133)과 연결될 수 있다.
소스 전극(153) 및 드레인 전극(155) 위에 제3 절연막(160)이 위치한다. 제3 절연막(160)은 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155)을 덮어 평탄화시킬 수 있다. 제3 절연막(160)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제3 절연막(160) 위에 화소 전극(191)인 제1 전극이 위치한다. 화소 전극(191)은 제3 절연막(160)이 가지는 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(155)과 연결될 수 있다.
화소 전극(191)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 화소 전극(191)이 투명 전극 또는 반투명 전극인 경우, 화소 전극(191)은 일 예로 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO를 포함할 수 있다. 화소 전극(191)이 반사형 전극인 경우, 화소 전극(191)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등을 포함하는 반사막과, ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO를 포함하는 층을 포함할 수 있다. 그러나 전술한 바에 제한되는 것은 아니고 화소 전극(191)은 다양한 재질을 포함할 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
화소 전극(191) 및 제3 절연막(160) 위에 격벽(360)이 위치한다. 격벽(360)은 화소 전극(191)의 일부를 드러내는 개구부(365)를 포함한다. 개구부(365)에는 발광층(370)이 위치할 수 있다. 격벽(360)에 의해 커버되지 않으면서 노출된 영역은 발광 영역이 될 수 있고, 격벽(360)이 위치하는 영역은 비발광 영역이 될 수 있다.
격벽(360)은 친액성을 가질 수 있다. 개구부(365) 상에 발광 용액이 제공되는 공정에서, 발광 용액은 친액성을 가지는 격벽(360) 내측 상에, 즉 개구부(365) 상에 안정적으로 주입될 수 있다.
격벽(360)은 벤조사이클로부텐, 폴리아마이드계 수지, 폴리아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 페놀 수지 등의 유기 물질 또는 실록산 계열의 무기 물질을 포함할 수 있다. 격벽(360)은 이 외에도 개시제, 가교제, 광활성제 및 계면활성제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 격벽(360)이 포지티브 포토레지스트를 포함하는 경우 광활성제를 포함할 수 있으며, 격벽(360)이 네거티브 포토레지스트를 포함하는 경우 개시제를 포함할 수 있다.
격벽(360)의 최대 두께(t1)는 약 1 μm 내지 약 1.5 μm 일 수 있다. 격벽(360)의 끝단은 기판(110)을 향해 테이퍼진 형태를 가질 수 있다. 즉, 격벽(360)의 측면을 노출하는 개구부(365)는 기판(110)의 일면을 향해 경사질 수 있다. 이와 같이 경사진 영역의 격벽(360) 이외에 평탄한 영역의 격벽(360)이 가지는 두께(t1)는 약 1 μm 내지 약 1.5 μm 일 수 있다. 격벽(360)의 두께가 약 1 μm 미만인 경우 후술할 발광층이 위치하는 발광 영역과 발광층이 위치하지 않는 비발광 영역 사이의 구분이 명확하지 않아 표시 장치의 해상도가 저하될 수 있으며 격벽(360)의 두께가 약 1.5 μm 초과인 경우 격벽(360) 상에 적층되는 다른 구성요소들이 연속적인 형상으로 균일한 프로파일을 가지는 것이 용이하지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이 개구부(365)에 의해 노출된 화소 전극(191) 위에 발광층(370)이 위치한다. 발광층(370) 및 격벽(360) 위에는 기판(110) 전면과 중첩하는 제2 전극인 공통 전극(270)이 위치한다. 화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)은 발광 다이오드를 형성할 수 있다.
공통 전극(270)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
공통 전극(270)이 투명 전극 또는 반투명 전극인 경우 일함수가 작은 금속, 일 예로 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 층과 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 도전층 또는 반투명 도전층을 포함할 수 있다. 공통 전극(270)이 반사형 전극인 경우, 일 예로 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 층을 포함할 수 있다. 물론 공통 전극(270)이 포함하는 물질 및 적층 구조가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
여기서, 화소 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드이며, 공통 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드가 된다. 그러나 본 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 장치의 구동 방법에 따라 화소 전극(191)이 캐소드가 되고, 공통 전극(270)이 애노드가 될 수도 있다. 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)으로부터 각각 정공과 전자가 발광층(370) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
발광층(370)은 저분자 유기물 또는 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene) 등의 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 발광층(370)은 발광층과, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 이상을 포함하는 다중막을 포함할 수 있다. 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 화소 전극(191) 상에 위치하고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
일 실시예에 따른 발광층(370)은 양자점(미도시)을 포함할 수도 있다. 상기 양자점은 적색광을 방출하거나, 녹색광을 방출하거나, 청색광을 방출할 수 있다. 양자점의 코어는 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; AgInS, CuInS, 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, InGaP, 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. 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.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
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, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
발광층(370)은 용액 공정으로 형성될 수 있다. 일 예로 발광층(370)은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비어 프린팅, 롤투롤 프린팅, 시린지 인젝션, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 릴리프 프린팅, 스크린 프린팅 중 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라 공통 전극(270)과 격벽(360) 사이에는 보조층(380)이 위치한다. 보조층(380)은 격벽(360)의 상부면 상에 위치할 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)이 가지는 개구부(365)와 중첩하지 않을 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)의 측면과도 중첩하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 보조층(380)은 발액성을 가질 수 있다. 표시 장치의 제조 공정에 따르면 보조층(380) 상에 발광층(370)을 형성하는 발광 용액이 제공될 수 있다. 이때 발광 용액과 접촉 가능한 보조층(380)은 발액성을 가진다. 따라서 발광 용액은 보조층(380) 상에 위치하기 보다는 친액성을 가지는 격벽(360)의 개구부(365) 상에 안정적으로 위치하게 될 수 있다. 발광 용액은 보조층(380)과 접촉하지 않고 개구부(365) 내에 위치할 수 있으며, 특히 개구부(365)로부터 흘러넘치지 않고 안정적인 형태의 발광층(370)을 형성할 수 있다. 이러한 발광층(370)을 포함하는 발광 다이오드 및 표시 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 명세서에서 기재하고 있는 발액성이란 소정의 용액을 밀어내고 용액이 잘 스며들지 않는 성질을 의미하며, 친액성이란 소정의 용액에 대한 친화력이 우수한 성질을 의미한다. 일 예로 소정의 용액은 발액성을 가지는 일면과의 표면 결합력이 낮을 수 있으며 친액성을 가지는 일면과의 표면 결합력이 우수할 수 있다. 따라서 일 실시예에 따라 발광 용액과 보조층(380) 사이의 표면 결합력은 발광 용액과 격벽(360) 사이의 표면 결합력 보다 낮을 수 있다. 보조층(380)에 대한 발광 용액의 접촉각은 일 예로 약 40 도 (°) 이상이 될 수 있다.
보조층(380)은 발광 용액에 대해 발액성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 보조층(380)은 일 실시예에 따른 모노머 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 보조층(380)은 일 예로 불소계 화합물 또는 실록산계 화합물을 포함할 수 있다. 보조층(380)은 발액성을 가지는 어떠한 화합물도 포함할 수 있으며, 상기 불소계 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있고, 상기 실록산계 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure pat00003
(화학식 1)
Figure pat00004
(화학식 2)
보조층(380)의 최대 두께(t2)는 약 100 nm 내지 약 200 nm 이하일 수 있다. 격벽(360)의 최대 두께(t1)가 약 1 μm 내지 약 1.5 μm인 점을 고려할 때, 보조층(380)의 두께는 상당히 얇다. 보조층(380)은 격벽(360)과 달리 격벽(360)의 상부면에 대해 발액성을 제공하기 위한 층으로 상당히 얇게 형성될 수 있다.
보조층(380)의 두께가 100 나노미터 미만인 경우 발액 특성이 발현되지 않으면서 실질적으로 층(layer)을 형성하기 어려울 수 있다. 또한 보조층(380)은 충분한 발액성을 가지면서 발광층(370)을 형성하는 발광 용액이 개구부(365) 상에 안정적으로 위치하기 위해서는 보조층(380)의 두께가 200 나노미터를 초과하지 않아야 한다. 보조층(380)의 두께가 200 나노미터를 초과하는 경우 개구부(365) 내로 주입되는 발광 용액이 과도하게 부풀어 오를 수 있으며 이에 따라 인접한 다른 개구부로 유입되어 발광 용액이 섞이는 문제가 발생할 수 있다.
또한 보조층(380)은 약 15 dyne/cm 이하의 표면 에너지를 가질 수 있으며, 발광층(370)을 형성하는 발광 용액은 약 17 내지 35 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있으며, 화소 전극(191)은 약 40 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있다. 격벽(360)은 약 30 dyne/cm 내지 약 43 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있다. 격벽(360)의 표면 에너지는 발광층(370) 및 보조층(380)의 표면 에너지보다 클 수 있으며 화소 전극(191)의 표면 에너지보다 작을 수 있다.
보조층(380)은 격벽(360) 상에 위치하며, 격벽(360)과 별도의 층을 이룰 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)과 별도의 제조 공정을 통해 형성되므로 격벽(360)과 보조층(380) 사이에는 계면이 형성될 수 있다.
또한 보조층(380)의 끝단(381)은 격벽(360)의 가장자리와 실질적으로 정렬된 형태를 가질 수 있다. 보조층(380)의 가장자리(381)와 격벽(360)의 가장자리는 실질적으로 중첩할 수 있다. 보조층(380)은 제조 공정에서 격벽(360)을 형성하는 마스크와 동일한 마스크를 사용하여 제조될 수 있다.
용액 공정, 일 예로 잉크젯 공정으로 발광 용액을 기판(110) 상에 제공하는 경우, 발광 용액은 발액성을 가지는 보조층(380)의 상면에는 위치하지 않으며 격벽(360)이 포함하는 개구부(365) 내에 안정적으로 제공될 수 있다. 발광 용액은 격벽(360) 밖으로 넘치지 않는다. 따라서 신뢰성이 향상된 발광층(370)을 형성할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 발광 다이오드 및 표시 장치를 제공할 수 있다.
공통 전극(270) 상에는 발광 다이오드를 보호하는 봉지층(400)이 위치할 수 있다. 봉지층(400)은 실런트에 의해 기판(110)에 밀봉될 수 있다. 봉지층(400)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱, 및 금속 등 다양한 소재로 형성될 수 있다.
한편, 실런트를 사용하지 않고 공통 전극(270) 상에 봉지층(400)이 위치할 수도 있다. 봉지층(400)은 무기막의 단층 또는 유기막의 단층을 포함하거나 무기막과 유기막이 교번하여 적층된 층을 포함할 수 있다. 일 예로 봉지층(400)은 2개의 무기막, 그리고 2개의 무기막 사이에 위치하는 유기막을 포함할 수 있다.
이상 본 명세서에서는 표시 영역의 각 화소에 위치하는 일 박막 트랜지스터와 이와 연결된 발광 다이오드를 설명하였다. 그러나 일 화소는 적어도 두 개의 박막 트랜지스터와 하나의 축전 소자를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않고 일 화소는 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 포함할 수도 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 전술한 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면 일 실시예에 따른 보조층(380)은 격벽(360)과 공통 전극(270) 사이에 위치할 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)의 상부면에만 위치할 수 있으며 격벽(360)이 가지는 개구부(365)와 중첩하지 않을 수 있다.
보조층(380)은 격벽(360)의 상부면(360s)의 일부를 노출할 수 있다. 즉 보조층(380)의 끝단(381)은 격벽(360)의 개구부(365)를 이루는 격벽(360)의 측면보다 D1 방향을 따라 쉬프트된 형태를 가질 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)의 상부면(360s)의 일부와 중첩하지 않을 수 있다. 일 실시예에 따라 공통 전극(270)은 보조층(380)에 의해 노출된 격벽(360)의 상부면(360s)의 일부와도 중첩할 수 있다.
다음 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 보조층(380)의 끝단(381)은 격벽(360)의 상부면 뿐만 아니라 격벽(360)의 측면 일부와도 중첩할 수 있다. 보조층(380)은 격벽(360)의 측면의 일부를 덮을 수 있다.
보조층(380)은 격벽(360)의 상부면 뿐만 아니라 격벽(360)의 측면 중 상단부에 해당하는 영역에도 발액성을 제공할 수 있다. 발광 용액이 개구부(365) 내로 주입되는 경우, 특히 개구부(365)의 입구에 해당하는 영역에서 보조층(380)에 의한 충분한 발액성이 제공될 수 있다.
이러한 형태를 가지는 보조층(380)에 따르면 제조 공정 상에 제공되는 발광 용액은 보다 효과적으로 개구부(365) 내측으로 제공될 수 있다. 발광층(370)이 보다 안정적으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 보조층(380)은 복수의 나노 입자(383)를 포함할 수 있다.
나노 입자(383)는 일 실시예에 따라 실리카 나노 입자 등을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 나노 단위의 지름을 가지는 어떠한 나노 입자도 사용될 수 있음은 물론이다.
일 예에 따른 나노 입자(383)는 나노 입자(383) 표면에 결합된 불소를 포함할 수 있다. 표면에 결합된 불소를 포함하는 나노 입자(383)는 낮은 표면 에너지를 가지는 보조층(380)을 제공할 수 있다. 보조층(380)이 가지는 발액성이 우수할 수 있다.
나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)의 일면(380s)은 울퉁불퉁한 요철을 가질 수 있다. 보조층(380)의 일면(380s)은 소정의 거칠기를 가지는 표면일 수 있다. 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)의 경우, 도 1 내지 도 3에 따른 보조층(380)에 비해 큰 거칠기를 가질 수 있다. 도 4에 따른 보조층(380)은 별도의 발액제를 포함하지 않더라도 소정의 거칠기를 제공하는 나노 입자(383)를 통해 발액성을 제공할 수 있다.
복수의 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)은 플라즈마 내성 등이 우수할 수 있다. 일 실시예에 따른 제조 공정에서 보조층(380) 표면에 잔막 공정에 따른 플라즈마 처리가 실시되더라도 보조층(380)의 손상은 거의 없을 수 있다.
보조층(380)의 최대 두께(t2)는 약 30 nm 내지 약 200 nm일 수 있다. 보조층(380)의 두께는 나노 입자(383)의 함량에 의해 결정될 수 있으며, 이 경우에도 약 1 μm 이상 약 1.5 μm 이하의 두께를 가지는 격벽(360)에 비해 상당히 얇은 두께를 가질 수 있다
보조층(380)의 최대 두께가 약 30 나노미터 미만인 경우 보조층(380)의 상부에 물리적인 발액성을 부여하기 어려울 수 있다. 물리적인 발액성을 부여하는 나노 입자(383)가 충분히 포함되지 않기 때문이다. 또한 보조층(380)은 충분한 발액성을 가지면서 발광 용액이 개구부(365) 상에 안정적으로 위치하기 위해서는 보조층(380)의 두께가 200 나노미터를 초과하지 않아야 한다. 보조층(380)의 두께가 200 나노미터를 초과하는 경우 개구부(365) 내로 주입되는 발광 용액이 과도하게 부풀어 오를 수 있으며 이에 따라 인접한 다른 개구부로 유입되어 발광 용액이 섞이는 문제가 발생할 수 있다.
한편 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)은 20 dyne/cm 이하의 표면 에너지를 가질 수 있다. 격벽(360)은 약 30 dyne/cm 내지 약 43 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있으며, 발광층(370)을 형성하는 발광 용액은 약 17 내지 35 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있으며, 화소 전극(191)은 약 40 dyne/cm의 표면 에너지를 가질 수 있다. 격벽(360)의 표면 에너지는 발광층(370)을 형성하는 발광 용액 및 보조층(380)의 표면 에너지보다 클 수 있으며 화소 전극(191)의 표면 에너지보다 작을 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 제조 방법을 이용하여 제조되는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
우선 기판(110) 상에 버퍼층(111), 반도체층(130), 게이트 전극(124), 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155)을 포함하는 트랜지스터, 제1 절연막(141), 제2 절연막(142) 및 제3 절연막(160)을 형성한다. 또한 제3 절연막(160) 상에는 드레인 전극(155)과 연결된 화소 전극(191)을 형성한다.
이후 도 5에 도시된 바와 같이 제3 절연막(160) 및 화소 전극(191) 상에 개구부(365)를 가지는 격벽(360)을 형성한다. 개구부(365)는 화소 전극(191)의 일부를 노출할 수 있다.
격벽(360)은 제1 물질층을 패터닝하여 형성될 수 있다. 개구부(365)를 포함하는 격벽(360)은 포토리소그라피 공정을 통해 형성될 수 있다.
제1 물질층은 기판(110) 전면과 중첩할 수 있으며, 일 예로 벤조사이클로부텐, 폴리아마이드계 수지, 폴리아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 페놀 수지 등의 유기 물질 또는 실록산 계열의 무기 물질을 포함할 수 있다.
개구부(365)를 형성하기 위해 포토리소그라피 공정을 실시하는 경우 화소 전극(191) 상에는 격벽(360)을 이루는 물질에 의한 잔막(361)이 형성된다. 잔막(361)의 두께는 약 10 nm 내지 약 20 nm 정도일 수 있다. 이러한 잔막(361)을 제거하지 않는 경우, 발광층(370)과 화소 전극(191) 사이에 잔막(361)이 위치하므로 발광 소자의 발광 효율 및 발광 수명이 저하될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 잔막 제거 공정을 통해 도 5에서 설명한 잔막(361)이 제거될 수 있다. 잔막을 제거하기 위한 어떠한 방법도 이용할 수 있으나 일 예로 플라즈마 공정 또는 UVO3 공정을 이용할 수 있다.
잔막 제거 공정은 기판(110) 전면에 대해 실시되므로 화소 전극(191) 상에 위치하는 잔막(361)이 제거될 뿐만 아니라 기판(110) 상에 노출된 격벽(360)의 표면 일부도 손상될 수 있다.
잔막 제거 공정이 실시된 이후 도 7에 도시된 바와 같이 기판(110) 전면과 중첩하도록 제2 물질층(380a)을 도포한다.
제2 물질층(380a)은 발액성을 나타내는 화합물과 레진을 포함할 수 있다.
상기 발액성을 가지는 화합물은 폴리머 또는 모노머 형태일 수 있으며, 일 예로 불소계 화합물 또는 실록산계 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 불소계 화합물은 일 예로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있으며, 실록산계 화합물은 일 예로 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 레진은 일 예로 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00005
(화학식 1)
Figure pat00006
(화학식 2)
Figure pat00007
(화학식 3)
제2 물질층(380a)이 포함하는 모노머 또는 폴리머의 분자량은 격벽(360)이 포함하는 분자량 보다 작을 수 있다. 또한 제2 물질층(380a)에 포함되는 발액성을 가지는 화합물은 제2 물질층(380a)을 이루는 구성의 총 함량에 대해 약 5 wt% 이하로 포함될 수 있다.
제2 물질층(380a) 상에 마스크(MASK)를 배치하고 마스크(MASK)와 중첩하지 않는 영역을 경화시킨다. 이후 경화되지 않은 영역은 소정의 용매를 통해 제거될 수 있다.
상기 용매는 경화되지 않은 제2 물질층(380a)을 제거하기 위한 어떠한 용매도 포함할 수 있으나, 일 예로 제2 물질층(380a)이 포함하는 용매와 동일한 용매를 사용할 수 있다. 상기 용매는 유기 용매일 수 있으며, 일 예로 톨루엔, 사이클로펜타논, 아니솔(anisole), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이후 도 8에 도시된 바와 같이 격벽(360) 상에 위치하는 보조층(380)이 형성된다. 일 실시예에 따른 보조층(380)은 격벽(360)과 실질적으로 정렬되는 끝단을 가지는 것으로 도시되었으나, 마스크의 형태 또는 정렬에 따라 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같은 형태의 보조층(380)이 형성될 수도 있다.
그리고 나서 도 9에 도시된 바와 같이 개구부(365) 상에 발광층을 형성하기 위한 발광 용액(370a)을 제공한다. 발광 용액(370a)은 용액 공정을 통해 제공될 수 있으며 일 예로 잉크젯 프린팅을 이용하여 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 발액성을 가지는 보조층(380)이 최상단에 형성된 상태이므로, 용액 공정에 의해 제공되는 발광 용액(370a)이 보조층(380)으로 흘러 넘치지 않고 격벽(360)이 가지는 개구부(365) 상에 안정적으로 위치할 수 있다.
건조 공정 등을 통해 발광 용액(370a)이 포함하는 용매가 제거되면서 도 1에 도시된 바와 같은 발광층(370)이 형성될 수 있다. 이후 발광층(370) 상에 공통 전극(270) 및 봉지층(400)을 순차적으로 형성하여, 도 1에 도시된 바와 같은 표시 장치를 제공할 수 있다.
보조층을 형성하고 난 이후 잔막 제거 공정을 실시할 경우, 화소 전극 상에 위치하는 잔막이 제거될 뿐만 아니라 격벽 상부에 위치하는 보조층도 손상될 수 있다. 이에 따르면 보조층에 의해 제공되는 발액성이 저하될 수 있으며, 발광층을 형성하기 위해 제공되는 발광 용액은 개구부로부터 흘러넘쳐 격벽의 상부면 상에도 위치하는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 일 실시예에 따른 표시 장치는 잔막 제거 공정이 실시된 이후 발액성을 가지는 보조층을 형성한다. 발광 효율 및 발광 수명을 저하시키는 잔막을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라, 발광층을 안정적으로 형성하기 위해 격벽 상부면에 대한 발액성을 안정적으로 제공하므로, 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 10, 도 11 및 도 12 각각은 일 실시예에 따른 제조 방법을 이용하여 제조되는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
우선 기판(110) 상에 버퍼층(111), 반도체층(130), 게이트 전극(124), 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155)을 포함하는 트랜지스터, 제1 절연막(141), 제2 절연막(142) 및 제3 절연막(160)을 형성한다. 또한 제3 절연막(160) 상에는 드레인 전극(155)과 연결된 화소 전극(191)이 형성된다.
다음 도 10에 도시된 바와 같이 제3 절연막(160) 및 화소 전극(191) 상에 기판(110) 전면과 중첩하는 제1 물질층(360a) 및 제2 물질층(380a)을 각각 형성한다.
제1 물질층(360a)은 일 예로 벤조사이클로부텐, 폴리아마이드계 수지, 폴리아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 페놀 수지 등의 유기 물질 또는 실록산 계열의 무기 물질을 포함할 수 있다.
제2 물질층(380a)은 복수의 나노 입자(383)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 제2 물질층(380a)은 발액성을 가지는 화합물을 포함하지 않을 수 있으나, 이에 제한되지 않고 발액성을 가지는 화합물을 일부 포함할 수도 있다.
제2 물질층(380a)의 상면은 울퉁불퉁한 요철을 포함할 수 있다. 요철은 복수의 나노 입자(383)에 의해 형성될 수 있다.
그리고 나서 도 11에 도시된 바와 같이 개구부(365)를 포함하는 격벽(360) 및 보조층(380)을 형성한다. 격벽(360) 및 보조층(380)은 포토리소그라피 공정을 통해 제조될 수 있다.
상기 공정에서 화소 전극(191) 상에는 제1 물질층이 제거되면서 발생하는 잔막(361)이 형성된다.
잔막(361)은 발광 소자의 발광 효율 및 발광 수명을 저하시키는 요인이다. 잔막(361)은 잔막 제거 공정을 통해 제거될 수 있으며, 상기 잔막 제거 공정은 일 예로 플라즈마 공정 또는 UVO3 공정을 이용할 수 있다.
이때 보조층(380)은 복수의 나노 입자(383)에 의해 플라즈마 또는 UVO3 공정에 대한 우수한 내성을 가지므로 표면 손상이 거의 없을 수 있다. 격벽(360) 상부는 보조층(380)에 의해 발액성을 유지할 수 있으며 불필요한 잔막(361)만이 제거될 수 있다.
다음 도 12에 도시된 바와 같이 발광층을 형성하기 위한 발광 용액(370a)을 개구부(365) 상에 주입할 수 있다. 발광 용액(370a)은 용액 공정을 통해 제공될 수 있으며, 일 예로 잉크젯 공정을 통해 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면 발광 용액(370a)이 제공되는 공정에서 복수의 나노 입자(383)에 의해 형성된 요철을 포함하는 보조층(380)이 최상단에 위치한다. 보조층(380)은 요철에 의한 발액성을 제공하므로, 발광 용액(370a)이 보조층(380) 상단에 잔류하지 않고 개구부(365) 상에 안정적으로 주입될 수 있다. 발광 용액(370a)은 격벽(360) 상부로 흘러 넘치지 않고 개구부(365) 상에 주입될 수 있다.
건조 공정 등을 통해 발광 용액(370a)의 용매가 제거되면서 도 4에 도시된 바와 같은 발광층(370)을 형성할 수 있다. 이후 발광층(370) 상에 공통 전극(270) 및 봉지층(400)을 순차적으로 형성하여, 도 4에 도시된 바와 같은 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라 복수의 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)이 잔막 제거 공정 이전에 형성되는 실시예를 도시하였으나 이에 제한되지 않고 도 5 내지 도 9에서 설명한 제조 공정에 따라 복수의 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)이 형성될 수도 있다. 복수의 나노 입자(383)를 포함하는 보조층(380)은 잔막 제거 공정에 대한 내성이 있으므로, 잔막 제거 공정 이전에 형성되거나 이후에 형성될 수 있다.
이하에서는 도 13을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 13의 실시예에 따른 표시 장치는 앞서 설명한 기판(110), 버퍼층(111), 반도체층(130), 제1 절연막(141), 게이트 전극(124), 제2 절연막(142), 소스 전극(153) 및 드레인 전극(155), 제3 절연막(160), 화소 전극(191), 격벽(360), 보조층(380), 발광층(370), 공통 전극(270) 및 봉지층(400)을 포함할 수 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 발광층(370)은 청색광을 방출할 수 있다.
이하에서는 봉지층(400) 위에 위치하는 색변환 패널(20)에 대해 구체적으로 설명한다.
색변환 패널(20)은 제1 기판(110)과 중첩하는 제2 기판(210)을 포함한다. 제2 기판(210) 상에는 제1 방향(D1)을 따라 배열된 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)가 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)를 둘러싸는 차광 부재(220)를 제공한다. 차광 부재(220)는 인접한 화소에서 방출되는 서로 다른 광의 혼색을 방지하고 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)가 배치되는 영역을 구획할 수 있다.
차광 부재(220), 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)와 봉지층(400) 사이에 제1 평탄막(240)이 위치한다. 제1 평탄막(240)은 차광 부재(220), 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)의 일면을 평탄화시키기 위한 막일 수 있다. 제1 평탄막(240)은 유기 절연 물질 및 무기 절연 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)은 제1 평탄막(240)과 봉지층(400) 사이에 위치할 수 있다. 적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)은 제1 방향(D1)을 따라 반복 배열될 수 있다.
적색 색변환층(250R) 및 녹색 색변환층(250G)은 발광층(370)으로부터 입사되는 광을 변환하여 방출한다. 투과층(250B)은 입사되는 광의 변환 없이 입사되는 광을 그대로 방출한다. 투과층(250B)에는 일 예로 청색광이 입사되고, 청색광이 그대로 방출될 수 있다.
적색 색변환층(250R)은 발광층(370)으로부터 입사되는 청색광을 적색광으로 변환하는 제1 반도체 나노 결정(251R)을 포함할 수 있다. 제1 반도체 나노 결정(251R)은 형광체 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
녹색 색변환층(250G)은 발광층(370)으로부터 입사되는 청색광을 녹색광으로 변환하는 제2 반도체 나노 결정(251G)을 포함할 수 있다. 제2 반도체 나노 결정(251G)은 형광체 및 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 반도체 나노 결정(251R) 및 제2 반도체 나노 결정(251G)에 포함되는 양자점(Quantum Dot)은 서로 독립적으로 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 구체적인 화합물은 앞서 설명한 화합물과 같다.
투과층(250B)은 입사되는 광을 그대로 통과시킬 수 있다. 투과층(250B)은 청색광을 투과시키는 수지(resin)를 포함할 수 있다. 청색을 방출하는 영역에 위치하는 투과층(250B)은 별도의 반도체 나노 결정을 포함하지 않고 입사된 청색을 그대로 통과시킨다.
도시하지 않았으나 투과층(250B)은 염료 및 안료 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 염료 또는 안료를 포함하는 투과층(250B)은 외광 반사를 감소시키고 색순도가 향상된 청색광을 제공할 수 있다.
적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B) 중 적어도 하나는 산란체(252)를 더 포함할 수 있다. 적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)이 포함하는 각각의 산란체(252)의 함량은 상이할 수 있다. 산란체(252)는 색변환층(250R, 250G) 및 투과층(250B)에서 변환되거나 통과하여 방출되는 광량을 증가시키고 정면 휘도와 측면 휘도를 균일하게 제공할 수 있다.
산란체(252)는 입사되는 광을 고르게 산란시키기 위한 어떠한 물질도 포함할 수 있다. 산란체(252)는 일 예로 TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)은 일 예로 감광성 수지를 포함할 수 있으며 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있다. 또는 프린팅 공정이나 잉크젯 공정을 통해 형성될 수 있으며 이러한 공정에 의할 경우, 적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)은 감광성 수지가 아닌 다른 물질을 포함할 수 있다. 본 명세서는 포토리소그래피 공정, 프린팅 공정 또는 잉크젯 공정에 의해 형성되는 색변환층 및 투과층에 대해 설명하였으나 이에 제한되지 않는다.
적색 색변환층(250R)은 제2 방향(D2)을 따라 적색 색필터(230R)와 중첩하고 녹색 색변환층(250G)은 제2 방향(D2)을 따라 녹색 색필터(230G)와 중첩하며 투과층(250B)은 제2 방향(D2)을 따라 청색 색필터(230B)와 중첩할 수 있다.
적색 색변환층(250R) 및 녹색 색변환층(250G)과 봉지층(400) 사이, 그리고 투과층(250B)과 봉지층(400) 사이에 제2 평탄막(260)이 위치한다. 제2 평탄막(260)은 제2 기판(210) 전면과 중첩할 수 있다.
제2 평탄막(260)은 적색 색변환층(250R), 녹색 색변환층(250G) 및 투과층(250B)의 일면을 평탄화시킬 수 있다. 제2 평탄막(260)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 평탄화 기능을 할 수 있는 어떠한 물질도 가능하다.
본 명세서는 봉지층(400)과 색변환 패널(20)이 직접 맞닿는 실시예에 대해 도시하였으나 이에 제한되지 않고 봉지층(400)과 색변환 패널(20) 사이에 별도의 충진층이 위치할 수도 있다. 이 경우 봉지층(400)과 색변환 패널(20)은 별도의 접착층에 의해 결합되거나 표시 장치의 가장자리를 따라 실런트에 의해 결합되는 등과 같이 공지의 다양한 방법 및 구조를 통해 결합될 수 있다. 또한 본 명세서는 구체적으로 도시하지 않았으나 색변환층(250R, 250G)과 봉지층(400) 사이에 위치하며 특정 파장의 광을 방출시키는 필터층을 포함하거나, 제2 기판(210)과 색변환층(250R, 250G) 또는 제2 기판(210)과 투과층(250B) 사이에 위치하는 청색광 차단 필터를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 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.
110: 기판
191: 화소 전극
270: 공통 전극
360: 격벽
370: 발광층
380: 보조층

Claims (23)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극,
    상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 격벽 및 발광층, 그리고
    상기 격벽과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 발액성을 가지는 보조층을 포함하고,
    상기 보조층의 최대 두께는 100 nm 이상 200 nm 이하인 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 격벽의 최대 두께는 1 μm 이상 1.5 μm 이하인 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 보조층은 상기 개구부와 중첩하지 않는 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 보조층은 불소계 화합물 및 실록산계 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 불소계 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있으며,
    상기 실록산계 화합물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있는 표시 장치:
    Figure pat00008
    (화학식 1)
    Figure pat00009
    (화학식 2).
  6. 제1항에서,
    상기 보조층의 가장자리와 상기 격벽의 가장자리가 중첩하는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 보조층은 상기 격벽의 상부면의 일부를 노출하는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 보조층은 상기 격벽의 측면과 중첩하는 표시 장치.
  9. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극,
    상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 격벽 및 발광층, 그리고
    상기 격벽과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 보조층을 포함하고,
    상기 보조층은 복수의 나노 입자를 포함하며, 상기 제2 전극을 향하는 상기 보조층의 일면은 요철을 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 보조층의 최대 두께는 약 30 nm 내지 약 200 nm인 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 복수의 나노 입자는 실리카 나노 입자를 포함하는 표시 장치.
  12. 기판 상에 박막 트랜지스터 및 이와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 상기 기판과 중첩하는 제1 물질층을 형성하는 단계,
    상기 제1 물질층을 식각하여 개구부를 포함하는 격벽을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 상에 형성된 잔막을 제거하는 단계, 그리고
    상기 격벽 위에 발액성을 가지는 보조층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 잔막을 제거하는 단계는 플라즈마 공정 및 UVO3 공정 중 어느 하나를 이용하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 보조층을 형성하는 단계는,
    상기 격벽 상에 제2 물질층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 물질층에서 경화되지 않은 영역을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 경화되지 않은 영역을 제거하는 단계는 유기 용매를 사용하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 유기 용매는 톨루엔, 사이클로펜타논, 아니솔(anisole), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 제2 물질층은 상기 유기 용매와 동일한 용매를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 개구부 상에 발광 용액을 제공하는 단계, 그리고
    상기 발광 용액을 건조하여 발광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 기판 상에 박막 트랜지스터 및 이와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 상기 기판과 중첩하는 제1 물질층 및 제2 물질층을 차례로 형성하는 단계,
    상기 제1 물질층 및 상기 제2 물질층을 식각하여 개구부를 포함하는 격벽 및 보조층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 화소 전극 상에 형성된 잔막을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 물질층은 복수의 나노 입자를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 복수의 나노 입자는 실리카 나노 입자를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 보조층의 표면은 요철을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제1항에서,
    상기 발광층은 양자점을 포함하는 표시 장치.
  22. 제1항에서,
    상기 발광층과 중첩하는 적색 색변환층, 녹색 색변환층 및 투과층을 더 포함하는 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 적색 색변환층 및 상기 녹색 색변환층 각각은 양자점을 포함하는 표시 장치.
KR1020190067281A 2018-11-28 2019-06-07 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 KR20200064876A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19204944.3A EP3660907B1 (en) 2018-11-28 2019-10-23 Display device
CN201911169512.XA CN111244134A (zh) 2018-11-28 2019-11-26 显示装置
US16/697,559 US11239294B2 (en) 2018-11-28 2019-11-27 Display device and manufacturing method thereof
US17/545,348 US11805683B2 (en) 2018-11-28 2021-12-08 Display device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180149531 2018-11-28
KR20180149531 2018-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200064876A true KR20200064876A (ko) 2020-06-08

Family

ID=71089766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190067281A KR20200064876A (ko) 2018-11-28 2019-06-07 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200064876A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102500282B1 (ko) 표시장치
US11088216B2 (en) Color control member and display device employing the same
US11476439B2 (en) Display device
US11871621B2 (en) Display device comprising partition walls
US11937484B2 (en) Display device with light control layer and manufacturing method thereof
US11805683B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
KR20200115761A (ko) 표시 장치 및 이의 제조 방법
US11482588B2 (en) Display device having a floating conductive layer
US20220238606A1 (en) Display apparatus and method of manufacturing the same
KR20200143602A (ko) 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
US20240030235A1 (en) Display device and manufacturing method thereof
KR20220022011A (ko) 표시 장치 및 그 제조방법
US11302771B2 (en) Display device including pad arranged in peripheral area
US11903237B2 (en) Display apparatus and method of manufacturing the same
KR20200064876A (ko) 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
US20230209962A1 (en) Display apparatus
US20230240098A1 (en) Display apparatus
US20230329041A1 (en) Display panel and manufacture method therefor
US20230200106A1 (en) Display device and manufacturing method thereof
KR20220039941A (ko) 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
CN116711476A (zh) 显示面板和彩膜基板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination