KR20200080891A - 전계발광 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전계발광 표시장치는, 다수의 화소영역이 정의된 제1 기판과; 상기 제1 기판 상부의 다수의 화소영역 각각에 형성되는 발광다이오드와; 상기 제1 기판과 이격되어 있는 제2 기판과; 상기 제2 기판 하부에, 상기 다수의 화소영역에 각각 대응하는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과; 상기 발광다이오드와 상기 컬러필터층 사이에 위치하고, 제1 부분과 상기 제1 부분보다 높은 투과도를 갖는 제2 부분을 포함하는 충진층을 포함하며, 상기 제1 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 적어도 하나에 대응되고, UV에 반응하는 흡광제를 포함하며, 상기 제2 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 나머지에 대응한다. 따라서, 고색재현을 구현하고, 투과도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 전계발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고색재현율을 갖는 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
평판표시장치 중에서, 전계발광 표시장치(electroluminescent display device)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 전계발광 표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도이므로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없다.
전계발광 표시장치는 구동 방식에 따라 수동형(passive matrix type) 및 능동형(active matrix type)으로 나누어질 수 있는데, 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 능동형 전계발광 표시장치가 다양한 표시장치에 널리 이용되고 있다.
이러한 전계발광 표시장치는, 하나의 화소가 적, 녹, 청의 부화소(sub pixel)를 포함하고, 적, 녹, 청의 부화소는 각각 적, 녹, 청색 광을 발광하는 발광층을 포함함으로써, 각 부화소로부터 발광된 빛을 조합하여 영상을 표시한다.
그런데, 적, 녹, 청색 광을 발광하는 발광층은 서로 다른 물질로 형성되어 서로 다른 특성을 가진다. 이에 따라, 적, 녹, 청의 부화소는 서로 다른 발광 효율을 가지며 각각의 수명도 서로 다르다는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해, 전계발광 표시장치에 컬러필터를 사용하는 구조가 제안되었다.
즉, 하나의 화소가 적, 녹, 청의 부화소를 포함하고, 적, 녹, 청의 부화소의 각각은 단일 색의 광, 일례로, 백색광을 발광하는 발광층을 포함하며, 적, 녹, 청의 부화소는 적, 녹, 청 컬러필터를 각각 포함한다. 따라서, 각 부화소로부터 발광된 백색광이 적, 녹, 청 컬러필터를 통과하면서 적, 녹, 청색 광이 출력되고, 적, 녹, 청색 광을 조합하여 영상을 표시한다.
한편, 보다 다양하고 실감나는 색을 표현하기 위해 전계발광 표시장치의 고색재현율이 요구되고 있다.
컬러필터의 두께를 두껍게 함으로써 고색재현을 구현할 수 있으나, 이러한 경우, 컬러필터 간의 단차로 인해 시야각에 따른 화질 저하가 발생하며, 투과율이 저하되어 발광다이오드의 수명을 감소시킬 수 있다.
또한, 발광다이오드로부터 방출되는 빛의 반치폭을 줄임으로써 고색재현을 구현할 수 있으나, 이러한 경우 소자 개발에 따른 신뢰성 확보가 어렵고 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전계발광 표시장치의 색재현율을 높이고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전계발광 표시장치는, 다수의 화소영역이 정의된 제1 기판과; 상기 제1 기판 상부의 다수의 화소영역 각각에 형성되는 발광다이오드와; 상기 제1 기판과 이격되어 있는 제2 기판과; 상기 제2 기판 하부에, 상기 다수의 화소영역에 각각 대응하는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과; 상기 발광다이오드와 상기 컬러필터층 사이에 위치하고, 제1 부분과 상기 제1 부분보다 높은 투과도를 갖는 제2 부분을 포함하는 충진층을 포함하며, 상기 제1 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 적어도 하나에 대응되고, 상기 제2 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 나머지에 대응한다.
상기 제1 부분은 하기 화학식1로 표시되는 흡광제를 포함할 수 있다.
화학식1
상기 제1 부분은 상기 적 컬러필터 및 상기 녹 컬러필터에 대응하며 중첩하고, 상기 화학식에서 A는 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)일 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 부분은 상기 녹 컬러필터 및 청 컬러필터에 대응하며 중첩하고, 상기 화학식에서 A는 니트로기(-NO2)나 알데하이드기(-CHO) 또는 카르복실기(-COOH)일 수 있다.
상기 충진층은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 제3 부분을 더 포함하고, 상기 제3 부분의 투과도는 상기 제1 부분의 투과도보다 높고 상기 제2 부분의 투과도보다 낮다.
본 발명의 전계발광 표시장치는 상기 제2 기판 하부에, 상기 화소영역의 경계에 대응하여 블랙매트릭스를 더 포함하고, 상기 제3 부분은 상기 블랙매트릭스에 대응하며 중첩할 수 있다.
본 발명의 전계발광 표시장치의 제조 방법은 다수의 화소영역 각각에 대응하여 발광다이오드가 형성된 제1 기판을 준비하는 단계와; 상기 다수의 화소영역에 각각 대응하는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 형성된 제2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 하나에 흡광제를 포함하는 수지층을 형성하는 단계와; 상기 수지층을 UV에 선택적으로 노출하여, 제1 부분과 상기 제1 부분보다 높은 투과도를 갖는 제2 부분을 포함하는 충진층을 형성하는 단계와; 상기 충진층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착하는 단계를 포함하고, 상기 UV에 노출된 상기 흡광제는 변형된다.
상기 흡광제는 하기 화학식2로 표시되는 화합물이고, 상기 화학식2에서 A는 할로겐 원소 또는 시아노 기(-CN)이거나, 니트로기(-NO2), 알데하이드기(-CHO) 또는 카르복실기(-COOH)일 수 있다.
화학식2
여기서, 상기 충진층은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 제3 부분을 더 포함하고, 상기 제3 부분의 투과도는 상기 제1 부분의 투과도보다 높고 상기 제2 부분의 투과도보다 낮을 수 있다.
상기 제2 기판을 준비하는 단계는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 부분은 상기 블랙매트릭스에 대응하며 중첩할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 충진층에 UV에 반응하는 흡광제를 적용하여 선택적으로 흡광 특성을 부여함으로써, 고색재현을 구현하고, 투과도를 높일 수 있다.
이에 따라, 보다 다양하고 실감나는 색을 표현할 수 있다.
또한, 컬러필터의 두께를 증가시키지 않아도 되므로, 단차로 인한 시야각에 따른 화질 저하를 방지할 수 있으며, 소자 개발이 불필요하므로, 신뢰성을 확보하고 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 흡광제의 UV 조사 전과 후에 대한 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충진층의 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 12b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 흡광제의 UV 조사 전과 후에 대한 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충진층의 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면이고, 도 12b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 제1 기판(110)과, 박막트랜지스터(T), 발광다이오드(De), 제2 기판(210), 블랙 매트릭스(222), 컬러필터층(230), 그리고 충진층(240)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(110, 210)에는 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)이 정의되고, 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에는 박막트랜지스터(T)와 발광다이오드(De)가 위치한다. 블랙 매트릭스(222)는 인접한 화소영역(P1, P2, P3, P4)의 경계에 대응하여 위치하며, 컬러필터층(230)은 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함한다.
보다 상세하게, 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에는 반도체층(122)이 형성된다. 일례로, 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)은 적, 녹, 청, 백색 부화소에 각각 대응하며, 적, 녹, 청, 백색 부화소는 하나의 화소를 구성한다.
제1 기판(110)은 유리 기판이나 플라스틱 기판일 수 있다. 일례로, 플라스틱 기판으로 폴리이미드가 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
반도체층(122)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있는데, 이 경우 반도체층(122) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(122)으로 입사되는 빛을 차단하여 반도체층(122)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(122)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(122)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
한편, 제1 기판(110)과 반도체층(122) 사이에는 버퍼층(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다. 버퍼층은 산화실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
반도체층(122) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(130)이 실질적으로 제1 기판(110) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(130)은 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 여기서, 반도체층(122)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 게이트 절연막(130)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 반도체층(122)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, 게이트 절연막(130)은 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(130) 상부의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(132)이 각 반도체층(122)의 중앙에 대응하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(130) 상부에는 게이트 배선(도시하지 않음)과 제1 커패시터 전극(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있다. 게이트 배선은 제1 방향을 따라 연장되고, 제1 커패시터 전극은 게이트 전극(132)에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 게이트 절연막(130)이 제1 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(130)은 게이트 전극(132)과 동일한 모양으로 패턴될 수도 있다.
다음, 게이트 전극(132) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(140)이 실질적으로 제1 기판(110) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 포토 아크릴(photo acryl)이나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140)은 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 대응하여 반도체층(122)의 양측 상면을 노출하는 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)을 가진다. 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 게이트 전극(132)의 양측에 게이트 전극(132)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 게이트 절연막(130) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(130)이 게이트 전극(132)과 동일한 모양으로 패턴될 경우, 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 층간 절연막(140) 내에만 형성된다.
층간 절연막(140) 상부의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에는 금속과 같은 도전성 물질로 소스 및 드레인 전극(142, 144)이 형성된다. 또한, 층간 절연막(140) 상부에는 데이터 배선(도시하지 않음)과 전원 배선(도시하지 않음) 및 제2 커패시터 전극(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있다.
소스 및 드레인 전극(142, 144)은 게이트 전극(132)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)을 통해 반도체층(122)의 양측과 접촉한다. 도시하지 않았지만, 데이터 배선은 제2 방향을 따라 연장되고 게이트 배선과 교차하여 각 화소영역을 정의하며, 고전위 전압을 공급하는 전원 배선은 데이터 배선과 이격되어 위치할 수 있다. 제2 커패시터 전극은 제1 커패시터 전극과 중첩하여 둘 사이의 층간 절연막(140)을 유전체로 스토리지 커패시터를 이루며, 이러한 제2 커패시터 전극은 드레인 전극(144)과 연결될 수 있다. 이와 달리, 제1 커패시터 전극이 드레인 전극(144)과 연결되고, 제2 커패시터 전극이 게이트 전극(132)과 연결될 수도 있다.
한편, 반도체층(122)과, 게이트 전극(132), 그리고 소스 및 드레인 전극(142, 144)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다. 여기서, 박막트랜지스터(T)는 반도체층(122)의 일측, 즉, 반도체층(122)의 상부에 게이트 전극(132)과 소스 및 드레인 전극(142, 144)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 박막트랜지스터(T)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 및 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 산화물 반도체 물질 또는 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
여기서, 박막트랜지스터(T)는 구동 박막트랜지스터에 해당하며, 구동 박막트랜지스터와 동일한 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(도시하지 않음)가 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 더 형성될 수 있다. 이때, 구동 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(132)은 스위칭 박막트랜지스터의 드레인 전극(도시하지 않음)에 연결되며, 구동 박막트랜지스터(T)의 소스 전극(142)은 전원 배선(도시하지 않음)에 연결되고, 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극(도시하지 않음)과 소스 전극(도시하지 않음)은 게이트 배선 및 데이터 배선과 각각 연결될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 구동 박막트랜지스터(T)와 동일한 구조의 하나 이상의 센싱 박막트랜지스터가 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 더 형성될 수 있다.
다음, 소스 및 드레인 전극(142, 144) 상부에는 절연물질로 오버코트층(150)이 실질적으로 제1 기판(110) 전면에 형성된다. 오버코트층(150)은 포토 아크릴이나 벤조사이클로부텐과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다. 이러한 오버코트층(150)은 평탄한 상면을 가질 수 있다.
한편, 오버코트층(150)과 소스 및 드레인 전극(142, 144) 사이에는 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어진 절연막이 더 형성될 수도 있다.
오버코트층(150)은 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 컨택홀(150a)을 가진다. 여기서, 드레인 컨택홀(150a)은 제2 컨택홀(140b)과 이격되어 형성될 수 있다. 이와 달리, 드레인 컨택홀(150a)은 제2 컨택홀(140b) 바로 위에 형성될 수도 있다.
오버코트층(150) 상부의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에는 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 제1 전극(152)이 형성된다. 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에서 제1 전극(152)은 드레인 컨택홀(150a)을 통해 드레인 전극(144)과 접촉한다. 일례로, 제1 전극(152)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 발광다이오드(De)로부터의 빛이 제1 기판(110)과 반대 방향으로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)일 수 있으며, 이에 따라, 제1 전극(152)은 투명 도전성 물질 하부에 반사율이 높은 금속 물질로 형성되는 반사전극 또는 반사층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금이나 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 전극(152)은 ITO/APC/ITO나 ITO/Ag/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1 전극(152) 상부에는 절연물질로 뱅크(162)가 형성된다. 뱅크(162)는 제1 전극(152)의 가장자리와 중첩하여 제1 전극(152)의 가장자리를 덮으며, 제1 전극(152)의 중앙부를 노출한다. 이러한 뱅크(162)는 무기절연물질로 형성될 수 있으며, 일례로, 뱅크(162)는 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 뱅크(162)는 유기절연물질로 형성될 수도 있으며, 일례로, 포토 아크릴이나 벤조사이클로부텐으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
뱅크(162)를 통해 노출된 제1 전극(152) 상부에는 발광층(170)이 형성된다. 이러한 발광층(170)은 백색광을 방출할 수 있다.
도시하지 않았지만, 발광층(170)은 제1 전극(152) 상부로부터 순차적으로 위치하는 제1 전하보조층과, 발광물질층(light-emitting material layer), 그리고 제2 전하보조층을 포함할 수 있다. 발광물질층은 적, 녹, 청색 발광물질 중 적어도 하나를 포함하는 단일층 또는 다중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 발광물질층이 다중층 구조를 가질 경우, 발광물질층 사이에는 전하생성층(charge 이나 제1 또는 제2 전하보조층이 더 형성될 수 있다. 여기서, 발광물질은 인광화합물 또는 형광화합물과 같은 유기발광물질이거나 양자 점(quantum dot)과 같은 무기발광물질일 수 있다.
제1 전하보조층은 정공보조층(hole auxiliary layer)일 수 있으며, 정공보조층은 정공주입층(hole injecting layer: HIL)과 정공수송층(hole transporting layer: HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제2 전하보조층은 전자보조층(electron auxiliary layer)일 수 있으며, 전자보조층은 전자주입층(electron injecting layer: EIL)과 전자수송층(electron transporting layer: ETL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이러한 발광층(170)은 진공 열 증착(vacuum thermal evaporation) 공정을 통해 형성될 수 있다. 여기서, 발광층(170)은 뱅크(162) 내에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 발광층(170)은 실질적으로 제1 기판(110) 전면에 형성될 수 있다. 즉, 발광층(170)은 뱅크(162) 상부에도 형성될 수 있다.
이와 달리, 발광층(170)은 용액 공정을 통해 형성될 수도 있으며, 용액 공정으로는 스핀 코팅법이나 잉크젯 프린팅법 또는 스크린 프린팅법이 사용될 수 있다.
다음, 발광층(170) 상부에는 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어진 제2 전극(180)이 실질적으로 제1 기판(110) 전면에 형성된다. 여기서, 제2 전극(180)은 알루미늄(aluminum)이나 마그네슘(magnesium), 은(silver) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 전극(180)은 발광층(170)으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 상대적으로 얇은 두께를 가진다. 이와 달리, 제2 전극(180)은 인듐-갈륨-옥사이드(indium-gallium-oxide: IGO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수도 있다.
제1 전극(152)과 발광층(170) 및 제2 전극(180)은 발광다이오드(De)를 이룬다. 여기서, 제1 전극(152)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제2 전극(180)은 캐소드(cathode)의 역할을 할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 발광다이오드(De)의 발광층(170)으로부터의 빛이 제1 기판(110)과 반대 방향, 즉, 제2 전극(180)을 통해 외부로 출력되는 상부 발광 방식일 수 있으며, 이러한 상부 발광 방식은 동일 면적의 하부 발광 방식 대비 보다 넓은 발광영역을 가질 수 있으므로, 휘도를 향상시키고 소비 전력을 낮출 수 있다.
또한, 제2 전극(180) 상부의 실질적으로 제1 기판(110) 전면에는 봉지층(encapsulation layer: 190)이 형성되어, 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단함으로써 발광다이오드(De)를 보호한다. 봉지층(190)은 자외선 경화 실런트(UV sealant)나 프릿 실런트(frit sealant)로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 봉지층(190)은 무기막/유기막/무기막의 적층 구조를 가질 수도 있다.
이러한 박막트랜지스터(T)와 발광다이오드(De) 및 봉지층(190)이 형성된 제1 기판(110)은 어레이 기판(100)으로 일컬어질 수 있다.
다음, 제2 기판(210)이 제1 기판(110)과 이격되어 위치하고, 제2 기판(210) 하부, 즉, 제2 기판(210)의 내면에는 블랙매트릭스(222)가 형성된다. 제2 기판(210)은 유리기판일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
블랙매트릭스(222)는 인접한 화소영역(P1, P2, P3, P4)의 경계에 대응하여 위치한다. 블랙매트릭스(222)는 블랙 수지(black resin)로 이루어지거나, 크롬 옥사이드(CrOx)와 크롬(Cr)의 이중막으로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
블랙매트릭스(222) 하부에는 컬러필터층(230)이 형성된다. 컬러필터층(230)은 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)은 각각 적, 녹, 청색 빛을 투과시키고 다른 빛은 흡수하는 적, 녹, 청 컬러필터일 수 있으며, 안료(pigment) 및/또는 염료(dye)를 포함하는 컬러 레지스트로 형성될 수 있다. 또한, 제4 패턴(238)은 빛을 그대로 투과시키는 투명패턴일 수 있으며, 포토 아크릴과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다. 이러한 컬러필터층(230)의 두께는 2.0 내지 3.0 마이크로미터, 바람직하게는 2.5 내지 3.0 마이크로미터일 수 있다.
여기서, 인접한 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)은 서로 접촉하는 것으로 도시되어 있으나, 인접한 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)은 서로 이격되어 있을 수도 있다.
이러한 블랙매트릭스(222)와 컬러필터층(230)이 형성된 제2 기판(210)은 컬러필터 기판(200)으로 일컬어질 수 있다.
다음, 어레이 기판(100)과 컬러필터 기판(200) 사이에는 충진층(240)이 위치한다. 보다 상세하게, 충진층(240)은 컬러필터층(230)과 봉지층(190) 사이에 위치하며, 충진층(240)은 컬러필터층(230) 및 봉지층(190)과 접촉할 수 있다. 이와 달리, 충진층(240)과 컬러필터층(230) 사이에는 컬러필터층(230)의 보호를 위해 절연층(또시하지 않음)이 더 형성될 수도 있으며, 이 경우, 충진층(240)은 절연층 및 봉지층(190)과 접촉할 수 있다.
여기서, 충진층(240)은 에폭시(epoxy)계 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 충진층(240)은 비스페놀 에폭시(bisphenol expoy) 수지로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
충진층(240)은 제1 부분(242)과 제2 부분(244)을 포함한다. 제1 부분(242)은 제1 및 제2 패턴(232, 234), 즉, 적 및 녹 컬러필터에 대응하며 이에 중첩하고, 제2 부분(244)은 제3 및 제4 패턴(236, 238), 즉, 청 컬러필터 및 투명패턴에 대응하며 이에 중첩한다. 제1 부분(242)은 흡광제를 포함하여 특정 파장대, 일례로, 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하고, 제2 부분(244)은 빛을 그대로 투과시킨다. 이에 따라, 제1 부분(242)의 투과도는 제2 부분(244)보다 낮을 수 있다.
이러한 흡광제는 UV에 반응하는 흡광 염료일 수 있다. 즉, 흡광제는 UV에 노출될 경우, 변형되어 흡광 특성을 잃어버린다. 일례로, 흡광제는 시아닌(cyanine)계 염료일 수 있으며, 하기의 화학식1로 표시될 수 있다.
화학식1
여기서, A는 브롬(-Br)이나 염소(-Cl), 불소(-F) 등의 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)일 수 있으며, 이러한 흡광제는 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수할 수 있다.
이때, 흡광제의 함량은 에폭시계 물질을 기준으로 30 wt% 내지 50 wt%일 수 있다. 흡광제의 함량이 30 wt%보다 작을 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 감소하여 색재현율이 저하된다. 반면, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 증가하여 휘도가 저하된다. 또한, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 제2 부분(244)에서는 흡광제가 완전히 분해되지 않을 수 있다.
한편, 제2 기판(210) 상부, 즉, 제2 기판(210)의 외면에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판(도시하지 않음)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 선편광을 원편광으로 바꾸거나 원편광을 선편광으로 바꾸는 원형 편광판일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치에서, 발광다이오드(De)는 백색 광을 방출하며, 발광다이오드(De)로부터의 백색 광은 컬러필터층(230)을 통과하면서 제1 내지 제3 화소영역(P1, P2, P3)에 대응하여 각각 적, 녹, 청색 광이 출력된다. 또한, 제4 화소영역(P4)에 대응하여 발광다이오드(De)로부터의 백색 광은 그대로 출력된다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 하나의 화소가 적, 녹, 청색 부화소로 이루어진 전계발광 표시장치에 비해 휘도를 향상시킬 수 있다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층(240)의 제1 부분(242)이 녹색 및 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하는 흡광제를 포함하므로, 색재현율을 증가시키고 보다 많은 색상을 표현할 수 있다. 또한, 충진층(240)의 제2 부분(244)은 UV에 의해 흡광제가 변형되어 백색 광을 그대로 투과시키므로, 투과도를 증가시켜 휘도를 높일 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는, 한 화소가 적, 녹, 청, 백색 부화소로 이루어진 경우에 대하여 설명하였으나, 한 화소는 적, 녹, 청색 부화소로 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면으로, 흡광제(AB1)의 스펙트럼 및 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 함께 도시한다. 여기서, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치는 흡광제를 포함하지 않는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치는, 적색 및 녹색 부화소에 대응하여 녹색과 적색 사이 파장대에서 흡수 피크를 가지는 흡광제(AB1)를 포함한다. 일례로, 흡광제(AB1)는 화학식1에서 A가 염소(-Cl)로 치환된 염료일 수 있으며, 약 585 내지 590 nm 파장대의 흡수 피크를 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치에서는, 흡광제(AB1)가 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하므로, 녹색 및 적색 스펙트럼(EM1(G), EM1(R))은 비교예(REF)의 녹색 및 적색 스펙트럼(REF(G), REF(R))에 비해 좁은 반치폭(full width half maximum: FWHM)을 가지며, 특히, 녹색 스펙트럼(EM(G))의 반치폭은 비교예(REF)에 비해 상당히 좁아진다. 이와 같이, 반치폭이 좁아짐에 따라 색순도가 높아지게 되고, 표현 가능한 색상이 많아지게 되므로, 색재현율이 증가한다.
이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 고색재현을 구현할 수 있으며, 이에 대해 도 3a와 도 3b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 색좌표의 변화를 나타내고, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 중첩비의 변화를 나타낸다.
도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치는 적색 및 녹색 쪽이 확장되어 비교예(REF)에 비해 넓은 색재현율을 가진다.
이때, 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.677, 0.318)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.240, 0.674)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.142, 0.046)이다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.674, 0.321)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.255, 0.669)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.142, 0.046)이다.
이러한 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI(digital cinema initiative) 색 규격과 약 98.0%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 78.7%의 중첩비를 가진다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 약 98.0%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 76.4%의 중첩비를 가진다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 비교예(REF)에 비해 BT2020 색 규격과의 중첩비가 약 2.3% 향상되어, 고색재현을 구현할 수 있다. 여기서, DCI는 디지털 영화 기술 및 품질 관리 규격이고, BT2020은 자연색 구현을 위한 UHD 관련 디스플레이, 컨텐츠 추천 규격이다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예(EM1)에 따른 전계발광 표시장치는, 충진층(도 1 의 240)에 UV에 반응하는 흡광제를 적용하여 선택적으로 흡광 특성을 부여함으로써, 고색재현을 구현하고, 투과도를 높일 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 제2 기판(210) 상에 광차단물질층(도시하지 않음)을 형성하고, 사진식각공정을 통해 이를 패터닝하여 각 화소영역의 경계에 대응하는 블랙매트릭스(222)를 형성한다. 여기서, 광차단물질층은 블랙 수지 또는 크롬 옥사이드와 크롬의 이중막을 포함할 수 있다.
이어, 블랙매트릭스(222) 상부에 각 화소영역에 대응하여 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함하는 컬러필터층(230)을 형성함으로써 컬러필터 기판(200)을 완성한다.
제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)의 각각은 제2 기판(210) 전면에 안료 및/또는 염료를 포함하는 컬러 레지스트를 도포 후 경화하여 컬러 레지스트층을 형성하고, 사진식각공정을 통해 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 또한, 제4 패턴(238)은 제2 기판(210) 전면에 포토 아크릴과 같은 유기절연물질을 도포 후 경화하여 투명한 절연층을 형성하고, 사진식각공정을 통해 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
이와 달리, 제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)의 각각은 대응하는 화소영역에 안료 및/또는 염료를 잉크젯 방식으로 적하(dropping) 후 경화함으로써 형성될 수도 있고, 제4 패턴(238)은 대응하는 화소영역에 포토 아크릴과 같은 유기절연물질을 잉크젯 방식으로 적하 후 경화함으로써 형성될 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.
다음, 제2 기판(210)의 가장자리를 따라 씰재를 도포하여 씰 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 컬러필터층(230) 상부의 씰 패턴 내부에 충진제를 도포함으로써 수지층(240a)을 형성한다. 여기서, 씰재는 광경화성 물질로 이루어질 수 있으며, 내부에 도포되는 충진제의 유출을 방지한다. 또한, 충진제는 열경화성 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로, 충진제는 비스페놀 에폭시를 포함하는 에폭시계 물질일 수 있다.
한편, 수지층(240a)은 내부에 흡광제를 포함한다. 흡광제는 화학식1로 표시되는 시아닌계 염료일 수 있으며, A는 브롬(-Br)이나 염소(-Cl), 불소(-F) 등의 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)일 수 있다. 이러한 흡광제는 적색과 녹색 사이 파장의 빛을 흡수한다.
이어, 수지층(240a) 상부에 마스크(M)를 배치하고, 수지층(240a)에 UV를 조사한다. 이때, 마스크(M)는 컬러필터층(230)의 제1 및 제2 패턴(232, 234)에 대응하여 위치하고, 제3 및 제4 패턴(236, 238)을 노출한다. 이에 따라, 컬러필터층(230)의 제3 및 제4 패턴(236, 238)에 대응하는 수지층(240a)은 UV에 노출되며, UV에 노출된 흡광제는 UV에 반응하여 흡광 특성을 잃어버린다.
이러한 흡광제의 UV 조사 전과 후에 대한 투과 스펙트럼을 도 5에 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 흡광제는 UV 조사 전 약 585 nm 내지 590 nm 파장대에서 흡수 피크를 가지는 반면, UV 조사 후 흡광 특성이 사라져 실질적으로 모든 파장대의 빛을 투과시킨다.
따라서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 부분(242)과 제2 부분(244)을 포함하는 충진층(240)이 형성된다. 제1 부분(242)은 컬러필터층(230)의 제1 및 제2 패턴(232, 234)에 대응하며, 적색과 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수하고, 제2 부분(244)은 컬러필터층(230)의 제3 및 제4 패턴(236, 238)에 대응하며, 빛을 그대로 투과시킨다.
다음, 도 4c에 도시한 바와 같이, 충진층(240)을 사이에 두고 어레이 기판(100)과 컬러필터 기판(200)을 합착한다. 여기서, 어레이 기판(100)은 도 1에 도시된 것과 동일한 구성을 가진다.
이어, 열을 가하여 충진층(240)을 경화함으로써, 제1 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 완성한다.
여기서, 충진층(240)은 컬러필터 기판(200), 즉, 제2 기판(210) 상에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 충진층(240)은 어레이 기판(100), 즉, 제1 기판(110) 상에 형성될 수도 있다.
<제2 실시예>
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층의 구성을 제외하고 제1 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일 부분에 대해 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 박막트랜지스터(T)와 발광다이오드(De)가 형성된다. 발광다이오드(De)는 제1 전극(152)과 발광층(170) 및 제2 전극(180)을 포함한다. 제2 전극(180) 상부의 실질적으로 제1 기판(110) 전면에는 봉지층(190)이 형성되어, 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단함으로써 발광다이오드(De)를 보호한다.
다음, 제2 기판(210)이 제1 기판(110)과 이격되어 위치하고, 제2 기판(210) 하부에는 블랙 매트릭스(222)와 컬러필터층(230)이 형성된다.
블랙 매트릭스(222)는 인접한 화소영역(P1, P2, P3, P4)의 경계에 대응하여 위치하며, 컬러필터층(230)은 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)은 각각 적, 녹, 청색 빛을 투과시키고 다른 빛은 흡수하는 적, 녹, 청 컬러필터일 수 있으며, 안료 및/또는 염료를 포함하는 컬러 레지스트로 형성될 수 있다. 또한, 제4 패턴(238)은 빛을 그대로 투과시키는 투명패턴일 수 있으며, 포토 아크릴과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
컬러필터층(230)과 봉지층(190) 사이에는 충진층(340)이 형성된다. 충진층(340)은 컬러필터층(230) 및 봉지층(190)과 접촉할 수 있다.
충진층(340)은 에폭시(epoxy)계 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 충진층(340)은 비스페놀 에폭시(bisphenol expoy) 수지로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
충진층(340)은 제1 부분(342)과 제2 부분(344)을 포함한다. 제1 부분(342)은 제2 및 제3 패턴(234, 236), 즉, 녹 및 청 컬러필터에 대응하며 이에 중첩하고, 제2 부분(344)은 제1 및 제4 패턴(232, 238), 즉, 적 컬러필터 및 투명패턴에 대응하며 이에 중첩한다. 제1 부분(342)은 흡광제를 포함하여 특정 파장대, 일례로, 청색과 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수하고, 제2 부분(344)은 빛을 그대로 투과시킨다. 이에 따라, 제1 부분(342)의 투과도는 제2 부분(344)보다 낮을 수 있다.
이러한 흡광제는 UV에 반응하는 흡광 염료일 수 있다. 즉, 흡광제는 UV에 노출될 경우, 변형되어 흡광 특성을 잃어버린다. 일례로, 흡광제는 시아닌(cyanine)계 염료일 수 있으며, 화학식1로 표시될 수 있다.
여기서, A는 니트로기(-NO2)나 알데하이드기(-CHO) 또는 카르복실기(-COOH)일 수 있으며, 이러한 흡광제는 청색과 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수할 수 있다.
이때, 흡광제의 함량은 에폭시계 물질을 기준으로 30 wt% 내지 50 wt%일 수 있다. 흡광제의 함량이 30 wt%보다 작을 경우, 청색과 녹색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 감소하여 색재현율이 저하된다. 반면, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 녹색과 청색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 증가하여 휘도가 저하된다. 또한, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 제2 부분(344)에서는 흡광제가 완전히 분해되지 않을 수 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층(340)의 제1 부분(342)이 청색 및 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수하는 흡광제를 포함하므로, 색재현율을 증가시키고 보다 많은 색상을 표현할 수 있다. 또한, 충진층(340)의 제2 부분(344)은 UV에 의해 흡광제가 변형되어 백색 광을 그대로 투과시키므로, 투과도를 증가시켜 휘도를 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 도시한 도면으로, 흡광제(AB2)의 스펙트럼 및 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 스펙트럼을 함께 도시한다. 여기서, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치는 흡광제를 포함하지 않는다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치는, 녹색 및 청색 부화소에 대응하여 청색과 녹색 사이 파장대에서 흡수 피크를 가지는 흡광제(AB2)를 포함한다. 일례로, 흡광제(AB2)는 화학식1에서 A가 니트로기(-NO2)와 알데하이드기(-CHO) 그리고 카르복실기(-COOH) 중 하나로 치환된 염료일 수 있으며, 약 485 내지 490 nm 파장대의 흡수 피크를 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치에서는, 흡광제(AB2)가 청색과 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수하므로, 청색 및 녹색 스펙트럼(EM2(B), EM2(G))은 비교예(REF)의 청색 및 녹색 스펙트럼(REF(B), REF(G))에 비해 좁은 반치폭을 가진다. 이와 같이, 반치폭이 좁아짐에 따라 색순도가 높아지게 되고, 표현 가능한 색상이 많아지게 되므로, 색재현율이 증가한다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 고색재현을 구현할 수 있으며, 이에 대해 도 8a와 도 8b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 8a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 색좌표의 변화를 나타내고, 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 중첩비의 변화를 나타낸다.
도 8a와 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치는 청색 및 녹색 쪽이 확장되어 비교예(REF)에 비해 넓은 색재현율을 가진다.
이때, 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.675, 0.321)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.264, 0.682)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.146, 0.040)이다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.674, 0.321)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.255, 0.669)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.142, 0.046)이다.
이러한 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 약 99.2%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 77.4%의 중첩비를 가진다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 약 98.0%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 76.4%의 중첩비를 가진다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 99% 이상의 중첩비를 가지며, 비교예(REF)에 비해 BT2020 색 규격과의 중첩비가 약 1% 향상되어, 고색재현을 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예(EM2)에 따른 전계발광 표시장치는, 충진층(도 6 의 340)에 UV에 반응하는 흡광제를 적용하여 선택적으로 흡광 특성을 부여함으로써, 고색재현을 구현하고, 투과도를 높일 수 있다.
<제3 실시예>
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층의 구성을 제외하고 제1 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일 부분에 대해 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 박막트랜지스터(T)와 발광다이오드(De)가 형성된다. 발광다이오드(De)는 제1 전극(152)과 발광층(170) 및 제2 전극(180)을 포함한다. 제2 전극(180) 상부의 실질적으로 제1 기판(110) 전면에는 봉지층(190)이 형성되어, 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단함으로써 발광다이오드(De)를 보호한다.
다음, 제2 기판(210)이 제1 기판(110)과 이격되어 위치하고, 제2 기판(210) 하부에는 블랙 매트릭스(222)와 컬러필터층(230)이 형성된다.
블랙 매트릭스(222)는 인접한 화소영역(P1, P2, P3, P4)의 경계에 대응하여 위치하며, 컬러필터층(230)은 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)은 각각 적, 녹, 청색 빛을 투과시키고 다른 빛은 흡수하는 적, 녹, 청 컬러필터일 수 있으며, 안료 및/또는 염료를 포함하는 컬러 레지스트로 형성될 수 있다. 또한, 제4 패턴(238)은 빛을 그대로 투과시키는 투명패턴일 수 있으며, 포토 아크릴과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
컬러필터층(230)과 봉지층(190) 사이에는 충진층(440)이 형성된다. 충진층(440)은 컬러필터층(230) 및 봉지층(190)과 접촉할 수 있다.
충진층(440)은 에폭시(epoxy)계 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 충진층(440)은 비스페놀 에폭시(bisphenol expoy) 수지로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
충진층(440)은 제1 부분(442)과 제2 부분(444) 및 제3 부분(446)을 포함한다. 제1 부분(442)은 제1 및 제2 패턴(232, 234), 즉, 적 및 녹 컬러필터에 대응하며 이에 중첩하고, 제2 부분(444)은 제3 및 제4 패턴(236, 238), 즉, 청 컬러필터 및 투명패턴에 대응하며 이에 중첩한다. 또한, 제3 부분(446)은 제1 및 제2 부분(442, 444) 사이에 위치하고, 블랙매트릭스(222)에 대응하며 이에 중첩한다.
제1 부분(442)은 흡광제를 포함하여 특정 파장대, 일례로, 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하고, 제2 부분(444)은 빛을 그대로 투과시킨다. 또한, 제3 부분(446)은 흡광제를 포함하며 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 부분적으로 흡수한다. 이에 따라, 제1 부분(442)의 투과도는 제2 부분(444)보다 낮을 수 있으며, 제3 부분(446)의 투과도는 제1 부분(442)보다 높고 제2 부분(444)보다 낮을 수 있다.
충진층(440)의 제1, 제2, 제3 부분(442, 444, 446)에 대한 투과 스펙트럼을 도 10에 도시한다. 여기서, A1은 제1 부분(442)에 대한 투과 스펙트럼이고, A2는 제2 부분(444)에 대한 투과 스펙트럼이며, A3는 제3 부분(446)에 대한 투과 스펙트럼이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 부분(444)은 실질적으로 빛을 그대로 투과시키고, 제1 및 제3 부분(442, 446)은 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하는데, 제3 부분(446)의 흡수율은 제1 부분(442)의 흡수율보다 낮다.
이러한 제3 부분(446)은, UV 노광 시 마스크의 가장자리에서 빛의 회절 현상에 의해 제1 및 제2 부분(442, 444) 사이의 충진층(440)이 UV에 부분적으로 노출됨으로써 형성될 수 있다.
한편, 흡광제는 UV에 반응하는 흡광 염료일 수 있다. 즉, 흡광제는 UV에 노출될 경우, 변형되어 흡광 특성을 잃어버린다. 일례로, 흡광제는 시아닌(cyanine)계 염료일 수 있으며, 화학식1로 표시될 수 있다.
여기서, A는 브롬(-Br)이나 염소(-Cl), 불소(-F) 등의 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)일 수 있으며, 이러한 흡광제는 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수할 수 있다.
이때, 흡광제의 함량은 에폭시계 물질을 기준으로 30 wt% 내지 50 wt%일 수 있다. 흡광제의 함량이 30 wt%보다 작을 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 감소하여 색재현율이 저하된다. 반면, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 증가하여 휘도가 저하된다. 또한, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 제2 부분(444)에서는 흡광제가 완전히 분해되지 않을 수 있다.
이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층(440)의 제1 부분(442)이 녹색 및 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하는 흡광제를 포함하므로, 색재현율을 증가시키고 보다 많은 색상을 표현할 수 있다. 또한, 충진층(440)의 제2 부분(444)은 UV에 의해 흡광제가 변형되어 백색 광을 그대로 투과시키므로, 투과도를 증가시켜 휘도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층(440)의 제1 부분(442)과 제2 부분(444) 사이에 제1 부분(442)보다 높은 투과도를 갖고 제2 부분(444)보다 낮은 투과도를 갖는 제3 부분(446)을 더 포함하는데, 이러한 제3 부분(446)은 블랙매트릭스(222)에 대응하여 위치하므로, 색재현율이나 휘도에 영향을 미치지 않는다.
<제4 실시예>
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층의 구성을 제외하고 제1 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일 부분에 대해 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 제1 기판(110) 상의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 박막트랜지스터(T)와 발광다이오드(De)가 형성된다. 발광다이오드(De)는 제1 전극(152)과 발광층(170) 및 제2 전극(180)을 포함한다. 제2 전극(180) 상부의 실질적으로 제1 기판(110) 전면에는 봉지층(190)이 형성되어, 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단함으로써 발광다이오드(De)를 보호한다.
다음, 제2 기판(210)이 제1 기판(110)과 이격되어 위치하고, 제2 기판(210) 하부에는 블랙 매트릭스(222)와 컬러필터층(230)이 형성된다.
블랙 매트릭스(222)는 인접한 화소영역(P1, P2, P3, P4)의 경계에 대응하여 위치하며, 컬러필터층(230)은 제1 내지 제4 화소영역(P1, P2, P3, P4)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(232, 234, 236, 238)을 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 패턴(232, 234, 236)은 각각 적, 녹, 청색 빛을 투과시키고 다른 빛은 흡수하는 적, 녹, 청 컬러필터일 수 있으며, 안료 및/또는 염료를 포함하는 컬러 레지스트로 형성될 수 있다. 또한, 제4 패턴(238)은 빛을 그대로 투과시키는 투명패턴일 수 있으며, 포토 아크릴과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
컬러필터층(230)과 봉지층(190) 사이에는 충진층(540)이 형성된다. 충진층(540)은 컬러필터층(230) 및 봉지층(190)과 접촉할 수 있다.
충진층(540)은 에폭시(epoxy)계 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 충진층(540)은 비스페놀 에폭시(bisphenol expoy) 수지로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
충진층(540)은 제1 부분(542)과 제2 부분(544)을 포함한다. 제1 부분(542)은 제1 패턴(232), 즉, 적 컬러필터에 대응하며 이에 중첩하고, 제2 부분(544)은 제2, 제3, 제4 패턴(234, 236, 238), 즉, 녹 및 청 컬러필터와 투명패턴에 대응하며 이에 중첩한다.
제1 부분(542)은 흡광제를 포함하여 특정 파장대, 일례로, 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하고, 제2 부분(544)은 빛을 그대로 투과시킨다. 이에 따라, 제1 부분(542)의 투과도는 제2 부분(544)보다 낮을 수 있다.
이러한 흡광제는 UV에 반응하는 흡광 염료일 수 있다. 즉, 흡광제는 UV에 노출될 경우, 변형되어 흡광 특성을 잃어버린다. 일례로, 흡광제는 시아닌(cyanine)계 염료일 수 있으며, 화학식1로 표시될 수 있다.
여기서, A는 브롬(-Br)이나 염소(-Cl), 불소(-F) 등의 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)일 수 있으며, 이러한 흡광제는 녹색과 적색 사이 파장대의 빛을 흡수할 수 있다.
이때, 흡광제의 함량은 에폭시계 물질을 기준으로 30 wt% 내지 50 wt%일 수 있다. 흡광제의 함량이 30 wt%보다 작을 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 감소하여 색재현율이 저하된다. 반면, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 녹색과 적색 사이 파장의 빛에 대한 흡수율이 증가하여 휘도가 저하된다. 또한, 흡광제의 함량이 50 wt%보다 클 경우, 제2 부분(544)에서는 흡광제가 완전히 분해되지 않을 수 있다.
이러한 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 충진층(540)의 제1 부분(542)이 녹색 및 적색 사이 파장대의 빛을 흡수하는 흡광제를 포함하므로, 색재현율을 증가시키고 보다 많은 색상을 표현할 수 있다. 또한, 충진층(540)의 제2 부분(544)은 UV에 의해 흡광제가 변형되어 백색 광을 그대로 투과시키므로, 투과도를 증가시켜 휘도를 높일 수 있다.
도 12a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1931 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 색좌표의 변화를 나타내고, 도 12b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율을 CIE 1976 색도분포도 상에 나타낸 도면으로 색 규격에 대한 중첩비의 변화를 나타낸다.
도 12a와 도 12b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예(EM4)에 따른 전계발광 표시장치는 적색 쪽이 확장되어 비교예(REF)에 비해 넓은 색재현율을 가진다.
이때, 본 발명의 제4 실시예(EM4)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.677, 0.318)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.255, 0.669)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.146, 0.040)이다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 적색 좌표는 (Rx, Ry)=(0.674, 0.321)이고, 녹색 좌표는 (Gx, Gy)=(0.255, 0.669)이며, 청색 좌표는 (Bx, By)=(0.142, 0.046)이다.
이러한 제4 실시예(EM4)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 약 98.3%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 77.6%의 중첩비를 가진다. 반면, 비교예(REF)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 DCI 색 규격과 약 98.0%의 중첩비를 가지며, BT2020 색 규격과 약 76.4%의 중첩비를 가진다. 따라서, 본 발명의 제4 실시예(EM4)에 따른 전계발광 표시장치의 색재현율은 흡광제를 포함하지 않는 비교예(REF)에 비해 DCI 색 규격과의 중첩비가 약 0.3% 향상되고, BT2020 색 규격과의 중첩비가 약 1.2% 향상되어, 고색재현을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전계발광 표시장치에서는 충진층(540)의 제1 부분(542)이 제1 패턴(232)에 대응하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 제1 부분(542)은 제2 패턴(234) 또는 제3 패턴(236)에 대응하여 위치할 수도 있고, 이 경우, 제1 부분(542)은 청색과 녹색 사이 파장대의 빛을 흡수하는 흡광제를 포함할 수 있다.
또한, 제1 부분(542)과 제2 부분(544) 사이에는 제1 부분(542)보다 높은 투과도를 갖고 제2 부분(544)보다 낮은 투과도를 갖는 제3 부분을 더 포함할 수 있으며, 제3 부분은 블랙매트릭스(222)에 대응하여 위치할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 제1 기판
T: 박막트랜지스터
De: 발광다이오드 190: 봉지층
210: 제2 기판 222: 블랙매트릭스
230: 컬러필터층
232, 234, 236, 238: 제1, 제2, 제3, 제4 패턴
240, 340, 440, 540: 충진층
242, 342, 442, 542: 제1 부분
244, 344, 444, 544: 제2 부분
De: 발광다이오드 190: 봉지층
210: 제2 기판 222: 블랙매트릭스
230: 컬러필터층
232, 234, 236, 238: 제1, 제2, 제3, 제4 패턴
240, 340, 440, 540: 충진층
242, 342, 442, 542: 제1 부분
244, 344, 444, 544: 제2 부분
Claims (10)
- 다수의 화소영역이 정의된 제1 기판과;
상기 제1 기판 상부의 다수의 화소영역 각각에 형성되는 발광다이오드와;
상기 제1 기판과 이격되어 있는 제2 기판과;
상기 제2 기판 하부에, 상기 다수의 화소영역에 각각 대응하는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과;
상기 발광다이오드와 상기 컬러필터층 사이에 위치하고, 제1 부분과 상기 제1 부분보다 높은 투과도를 갖는 제2 부분을 포함하는 충진층
을 포함하며,
상기 제1 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 적어도 하나에 대응되고, 상기 제2 부분은 상기 적, 녹, 청 컬러필터 중 나머지에 대응하는 전계발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 부분은 하기 화학식으로 표시되는 흡광제를 포함하는 전계발광 표시장치.
화학식
- 제2항에 있어서,
상기 제1 부분은 상기 적 컬러필터 및 상기 녹 컬러필터에 대응하며 중첩하고, 상기 화학식에서 A는 할로겐 원소나 시아노 기(-CN)인 전계발광 표시장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 부분은 상기 녹 컬러필터 및 청 컬러필터에 대응하며 중첩하고, 상기 화학식에서 A는 니트로기(-NO2)나 알데하이드기(-CHO) 또는 카르복실기(-COOH)인 전계발광 표시장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진층은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 제3 부분을 더 포함하고, 상기 제3 부분의 투과도는 상기 제1 부분의 투과도보다 높고 상기 제2 부분의 투과도보다 낮은 전계발광 표시장치.
- 제5항에 있어서,
상기 제2 기판 하부에, 상기 화소영역의 경계에 대응하여 블랙매트릭스를 더 포함하고, 상기 제3 부분은 상기 블랙매트릭스에 대응하며 중첩하는 전계발광 표시장치.
- 다수의 화소영역 각각에 대응하여 발광다이오드가 형성된 제1 기판을 준비하는 단계와;
상기 다수의 화소영역에 각각 대응하는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 형성된 제2 기판을 준비하는 단계와;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 하나에 흡광제를 포함하는 수지층을 형성하는 단계와;
상기 수지층을 UV에 선택적으로 노출하여, 제1 부분과 상기 제1 부분보다 높은 투과도를 갖는 제2 부분을 포함하는 충진층을 형성하는 단계와;
상기 충진층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착하는 단계
를 포함하고,
상기 UV에 노출된 상기 흡광제는 변형되는 전계발광 표시장치의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 흡광제는 하기 화학식으로 표시되는 화합물이고, 상기 화학식에서 A는 할로겐 원소 또는 시아노 기(-CN)이거나, 니트로기(-NO2), 알데하이드기(-CHO) 또는 카르복실기(-COOH)인 전계발광 표시장치의 제조 방법.
화학식
- 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 충진층은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 제3 부분을 더 포함하고, 상기 제3 부분의 투과도는 상기 제1 부분의 투과도보다 높고 상기 제2 부분의 투과도보다 낮은 전계발광 표시장치의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제2 기판을 준비하는 단계는 상기 화소영역의 경계에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 부분은 상기 블랙매트릭스에 대응하며 중첩하는 전계발광 표시장치의 제조 방법.
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