KR20200100899A - 표시 장치 - Google Patents

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박응석
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Abstract

표시 장치는 발광소자들을 포함하는 발광소자층 및 발광소자층 상에 배치된 광제어층을 포함한다. 발광소자들 및 광제어층 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함하여, 친환경 표시 장치를 구현한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 퀀텀닷 발광체를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비정질 탄소로 형성된 퀀텀닷 발광체를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다.
표시 장치의 색재현성 및 시야각을 향상시키기 위해 퀀텀닷 발광체를 포함하는 광제어층이 배치된 표시 장치가 개발되고 있으며, 나아가 장수명 및 고색재현성을 실현하기 위해 발광 재료로 퀀텀닷 발광재료를 사용하는 자발광 표시 장치가 개발되고 있다.
그러나, 카드뮴을 포함하는 퀀텀닷 발광재료의 경우 환경 오염에 대한 문제가 있었으며, 카드뮴을 포함하지 않는 퀀텀닷 발광재료의 경우 청색광 구현이 어려운 문제가 있었다. 최근 들어 이를 개선하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
본 발명은 친환경적인 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 청색광을 발광할 수 있는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
일 실시예의 표시 장치는 발광소자층, 및 광제어층을 포함할 수 있다. 상기 발광소자층은 복수 개의 발광소자들을 포함할 수 있다. 상기 광제어층은 상기 발광소자층 상에 배치될 수 있다. 상기 광제어층은 평면상에서 상기 발광소자층과 중첩할 수 있다. 상기 발광소자들 및 상기 광제어층 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 발광소자들 각각은 발광층을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 상기 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 발광소자들 각각은 제1 전극, 정공 수송 영역, 상기 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 상기 정공 수송 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 전자 수송 영역은 상기 발광층 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 전자 수송 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 발광소자들은 제1 발광소자, 제2 발광소자, 및 제3 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광소자는 제1 색광을 방출할 수 있다. 상기 제2 발광소자는 제2 색광을 방출할 수 있다. 상기 제3 발광소자는 제3 색광을 방출할 수 있다. 상기 제1 발광소자는 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 크기를 갖는 제1 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제2 발광소자는 1.66nm 이상 2.00nm 이하의 크기를 갖는 제2 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제3 발광소자는 2.10nm 이상 3.00nm 이하의 크기를 갖는 제3 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제1 색광은 청색광일 수 있다. 상기 제2 색광은 녹색광일 수 있다. 상기 제3 색광은 적색광일 수 있다. 상기 광제어층은 베이스 수지, 및 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 비정질 탄소 발광체는 상기 베이스 수지에 분산된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발광소자들은 제1 색광을 방출할 수 있다. 상기 광제어층은 제1 광제어부, 제2 광제어부, 및 제3 광제어부를 포함할 수 있다. 상기 제1 광제어부는 상기 제1 색광을 투과할 수 있다. 상기 제2 광제어부는 상기 제1 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출할 수 있다. 상기 제3 광제어부는 상기 제1 색광을 흡수하여 제3 색광을 방출할 수 있다. 상기 제1 광제어부는 베이스 수지 및 산란체를 포함할 수 있다. 상기 산란체는 상기 베이스 수지에 분산된 것일 수 있다. 상기 제2 광제어부는 제2 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제2 비정질 탄소 발광체는 상기 제1 색광의 파장을 변화시켜 제2 색광을 방출할 수 있다. 상기 제3 광제어부는 제3 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제3 비정질 탄소 발광체는 상기 제1 색광의 파장을 변화시켜 제3색 광을 방출할 수 있다. 상기 발광소자들 각각은 제1 전극, 발광층, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 상기 제1 전극 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 발광층 상에 배치될 수 있다. 상기 발광층은 상기 발광소자들에 공통층으로 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치는 제1 컬러필터, 제2 컬러필터, 및 제3 컬러필터를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러필터는 상기 제1 광제어부 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 컬러필터는 상기 제1 광제어부와 평면상에서 중첩할 수 있다. 상기 제2 컬러필터는 상기 제2 광제어부 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 컬러필터는 상기 제2 광제어부와 평면상에서 중첩할 수 있다. 상기 제3 컬러필터는 상기 제3 광제어부 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 컬러필터는 상기 제3 광제어부와 평면상에서 중첩할 수 있다.
일 실시예에서 상기 발광소자들은 각각은 발광층을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 상기 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 광제어층은 베이스 수지, 및 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 비정질 탄소 발광체는 상기 베이스 수지에 분산된 상기 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 복수 개의 발광소자들을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 발광소자들 각각은 제1 전극, 정공 수송 영역, 발광층, 전자 수송 영역, 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 정공 수송 영역은 상기 제1 전극 상에 배치될 수 있다. 상기 발광층은 상기 정공 수송 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 전자 수송 영역은 상기 발광층 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 전자 수송 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자들 중 적어도 하는 상기 발광층에 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다.
상기 발광소자들은 제1 발광소자, 제2 발광소자, 및 제3 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광소자는 제1 색광을 방출할 수 있다. 상기 제2 발광소자는 제2 색광을 방출할 수 있다. 상기 제3 발광소자는 제3 색광을 방출할 수 있다. 상기 제1 색광은 청색광일 수 있다. 상기 제1 발광소자의 상기 발광층이 상기 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다. 상기 제2 색광은 녹색광일 수 있다. 상기 제3 색광은 적색광일 수 있다. 상기 제2 발광소자 및 상기 제3 발광소자 각각의 상기 발광층이 상기 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 표시 기판을 포함할 수 있다. 상기 표시 기판에는 표시 영역 및 비표시 영역이 정의될 수 있다. 상기 표시 영역에는 제1 색 발광 영역, 제2 색 발광 영역, 및 제3 색 발광 영역이 정의될 수 있다. 상기 비표시 영역은 상기 표시 영역을 둘러쌍 수 있다. 상기 표시기판은 제1 발광소자, 제2 발광소자, 및 제3 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 발광소자, 상기 제2 발광소자, 및 상기 제3 발광소자 각각은 상기 제1 색 발광 영역, 상기 제2 색 발광 영역, 및 상기 제3 색 발광 영역 각각에 일대일 대응할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 발광층을 포함할 수 있다. 상기 제1 발광소자는 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하고 청색광을 발광할 수 있다. 상기 비정질 탄소 발광체는 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경 친화적인 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 청색광을 발광할 수 있는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제1 표시 기판의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 비정질 탄소 발광체를 나타낸 이미지이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 제1 표시 기판의 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된 것으로 해석될 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)에는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)이 정의될 수 있다.
표시 영역(DA)은 이미지가 표시되는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역일 수 있다. 표시 영역(DA)에는 화소들(PX)이 배치되고, 비표시 영역(NDA)에는 화소들(PX)이 배치되지 않을 수 있다. 화소들(PX)은 이미지를 제공하는 유효 화소들을 의미할 수 있다.
표시 영역(DA)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시 영역(DA)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자 기기, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수도 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
비표시 영역(NDA)에 의해 표시 장치(DD)의 베젤 영역이 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 인접한 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 영역(DA)의 형상과 비표시 영역(NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 비표시 영역(NDA)은 생략될 수도 있다. 표시 장치(DD)는 제1 표시 기판(100) 및 제2 표시 기판(200)을 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 제1 표시 기판(100)의 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 비정질 탄소 발광체(CQD)를 나타낸 이미지이다.
도 2 및 도 3을 참조할 때, 제1 표시 기판(100)은 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 각각은 발광소자들(ELD1, ELD2, ELD3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 각각의 면적은 서로 상이할 수 있으며, 이때 면적은 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, "평면상에서"는 표시 장치(DD)를 제3 방향(DR3, 두께 방향)으로 바라보았을 때를 의미할 수 있다. 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 발광소자들(ELD1, ELD2, ELD3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 일 실시예의 제1 표시 기판(100)에는 제1 색광, 제2 색광, 제3 색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 제1 표시 기판(100)는 서로 구분되는 제1 색 발광 영역(PXA1), 제2 색 발광 영역(PXA2), 및 제3 색 발광 영역(PXA3)을 포함할 수 있다. 제1 발광소자(ELD1)는 제1 색 발광 영역(PXA1)에 대응하여 배치되며, 평면 상에서 제1 색 발광 영역(PXA1)과 중첩할 수 있다. 제2 발광소자(ELD2)는 제2 색 발광 영역(PXA2)에 대응하여 배치되며, 평면 상에서 제2 색 발광 영역(PXA2)과 중첩할 수 있다. 제3 발광소자(ELD3)는 제3 색 발광 영역(PXA3)에 대응하여 배치되며, 평면 상에서 제3 색 발광 영역(PXA3)과 중첩할 수 있다.
일 실시예에서 제1 표시 기판(100)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 복수의 발광소자들(ELD1, ELD2, ELD3)을 포함할 수 있다. 복수의 발광소자들(ELD1, ELD2, ELD3)은 서로 상이한 색의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 제1 표시 기판(100)은 청색광을 방출하는 제1 발광소자(ELD1), 녹색광을 방출하는 제2 발광소자(ELD2), 및 적색광을 방출하는 제3 발광소자(ELD3)를 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광소자들(ELD1, ELD2, ELD3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에서, 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 발광소자(ELD1, ELD2, ELD3)의 발광층(EML1, EML2, EML3)에서 발광하는 컬러에 따라 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예의 제1 표시 기판(100)에서는 제1 색광을 방출하는 제1 발광소자(ELD1)의 제1 색 발광 영역(PXA1)이 가장 큰 면적을 갖고, 제2 색광을 생성하는 제2 발광소자(ELD)의 제2 색 발광 영역(PXA2)이 가장 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 동일한 면적을 가지거나, 또는 도 2에서 도시된 것과 다른 면적 비율로 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)이 제공될 수 있다.
발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다.
제1 색 발광 영역들(PXA1)과 제3 색 발광 영역들(PXA3)은 제2 방향축(DR2)을 따라 번갈아 배열되어 제1 그룹(PXG1)을 구성할 수 있다. 제2 색 발광 영역들(PXA2)은 제2 방향축(DR2)을 따라 배열되어 제2 그룹(PXG2)을 구성할 수 있다.
제1 그룹(PXG1)은 제2 그룹(PXG2)에 대하여 제1 방향축(DR1) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 그룹(PXG1) 및 제2 그룹(PXG2) 각각은 복수로 제공될 수 있다. 제1 그룹들(PXG1)과 제2 그룹들(PXG2)은 제1 방향축(DR1)을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
하나의 제2 색 발광 영역(PXA2)은 하나의 제1 색 발광 영역(PXA1) 또는 하나의 제3 색 발광 영역(PXA3)으로부터 제4 방향축(DR4) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제4 방향축(DR4) 방향은 제1 방향축(DR1)의 방향 및 제2 방향축(DR2)의 방향 사이의 방향일 수 있다.
도 2에 도시된 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)의 배열 구조는 펜타일 구조로 지칭될 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)의 배열 구조는 도 2에 도시된 배열 구조에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 제2 방향축(DR2)을 따라, 제1 색 발광 영역(PXA1), 제2 색 발광 영역(PXA2), 및 제3 색 발광 영역(PXA3)이 순차적으로 번갈아 가며 배열되는 스트라이프 구조를 가질 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제1 표시 기판(100)은 제1 베이스층(BS1), 회로층(CCL), 발광소자층(EL)을 포함할 수 있다. 회로층(CCL)은 제1 베이스층(BS1) 상에 배치될 수 있다. 회로층(CCL)은 복수 개의 절연층들, 복수 개의 도전층들 및 반도체층을 포함할 수 있다. 발광소자층(EL)은 회로층(CCL) 상에 배치될 수 있다.
제1 베이스층(BS1)은 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 절연 필름, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다.
회로층(CCL)은 제1 내지 제3 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3) 및 복수의 절연층들(IL1, IL2, IL3, IL4)을 포함할 수 있다. 복수의 절연층들(IL1, IL2, IL3, IL4)은 제1 절연층(IL1), 제2 절연층(IL2), 제3 절연층(IL3), 및 제4 절연층(IL4)을 포함할 수 있다.
제1 베이스층(BS1) 상에는 제1 절연층(IL1)이 배치되고, 제1 절연층(IL1) 상에는 제1 내지 제3 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)은 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으므로, 하기 제1 트랜지스터(TR1)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)는 제어 전극(CE), 입력 전극(IE), 출력 전극(OE), 및 반도체층(ACL)을 포함할 수 있다.
반도체층(ACL)은 제1 절연층(IL1) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 반도체층(ACL)에 개질(reforming)된 표면을 제공하는 버퍼층일 수 있다. 이 경우, 반도체층(ACL)은 제1 베이스층(BS1) 보다 제1 절연층(IL1)에 대해 높은 접착력을 가질 수 있다. 또한, 제1 절연층(IL1)은 반도체층(ACL)의 하면을 보호하는 배리어층일 수 있다. 이 경우, 제1 절연층(IL1)은 제1 베이스층(BS1) 자체 또는 제1 베이스층(BS1)을 통해 유입되는 오염이나 습기 등이 반도체층(ACL)으로 침투되는 것을 차단할 수 있다. 또는, 제1 절연층(IL1)은 제1 베이스층(BS1)을 통해 입사되는 외부 광이 반도체층(ACL)으로 입사되는 것을 차단하는 광 차단층일 수 있다. 이 경우, 제1 절연층(IL1)은 차광 물질을 더 포함할 수 있다.
반도체층(ACL)은 폴리 실리콘 또는 비정질(amorphous) 실리콘을 포함할 수 있다. 그밖에 반도체층(ACL)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(ACL)은 전자 또는 정공이 이동할 수 있는 통로역할을 하는 채널영역, 채널영역을 사이에 두고 배치된 제1 이온도핑영역 및 제2 이온도핑영역을 포함할 수 있다.
제2 절연층(IL2)은 제1 절연층(IL1) 상에 배치되며, 반도체층(ACL)을 커버할 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 물질은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄옥사이드 및 알루미늄옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 절연층(IL2) 상에는 제어 전극(CE)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(IL3)은 제2 절연층(IL2) 상에 배치되며, 제어 전극(CE)을 커버할 수 있다. 제3 절연층(IL3)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단일층은 무기층을 포함할 수 있다. 상기 복수의 층은 유기층 및 무기층이 적층되어 제공될 수 있다.
제3 절연층(IL3) 상에는 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)이 배치될 수 있다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE) 각각은 제2 절연층(IL2) 및 제3 절연층(IL3)을 관통하는 관통홀들을 통해 반도체층(ACL)과 연결될 수 있다.
제4 절연층(IL4)은 제3 절연층(IL3) 상에 배치되며, 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)를 커버할 수 있다. 제4 절연층(IL4)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단일층은 유기층을 포함할 수 잇다. 상기 복수의 층은 유기층 및 무기층이 적층되어 제공될 수 있다. 제4 절연층(IL4)은 상부에 평탄면을 제공하는 평탄화층일 수 있다. 제4 절연층(IL4) 상에는 발광소자층(EL)이 배치될 수 있다.
발광소자층(EL)은 제1 발광소자(ELD1), 제2 발광소자(ELD2), 제3 발광소자(ELD3), 화소 정의막(PDL), 및 발광소자들(ELD) 상에 배치된 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 발광소자들(ELD)을 밀봉할 수 있다. 도시된 바는 없으나, 일 실시예에서 박막 봉지층(TFE)과 제2 전극들(EL2) 사이에 제2 전극들(EL2)을 커버하는 캡핑층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 이 경우, 박막 봉지층(TFE)은 캡핑층(미도시)을 직접 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 박막 봉지층(TFE)은 생략될 수도 있다.
제1 발광소자(ELD1)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1) 상에 배치된 정공 수송 영역(HTR), 정공 수송 영역(HTR) 상에 배치된 제1 발광층(EML1), 제1 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 제2 발광소자(ELD2) 및 제3 발광소자(ELD3)은 각각 제2 발광층(EML2) 및 제3 발광층(EML3)을 포함하는 것을 제외하고는 제1 발광소자(ELD1)와 실질적으로 동일한 설명이 적용될 수 있다.
제4 절연층(IL4) 상에 제1 전극(EL1)이 배치될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극들(EL1) 각각은 관통홀들을 통해 제1 내지 제3 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3)에 일대일 대응하여 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광소자(ELD1)의 제1 전극(EL1)은 제1 트랜지스터(TR1)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 발광소자(ELD2)의 제1 전극(EL1)은 제2 트랜지스터(TR2)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제3 발광소자(ELD3)의 제1 전극(EL1)은 제3 트랜지스터(TR3)와 전기적으로 연결될 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 정공주입층, 정공수송층, 정공버퍼층, 및 전자저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)의 재료는 특별히 제한되지 않으며 당 분야에서 공지된 물질을 포함할 수 있다.
발광층들(EML1, EML2, EML3)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층들(EML1, EML2, EML3)은 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조할 때, 비정질 탄소 발광체(CQD)는 코어부(CR) 및 코어부 표면에 결합된 가지부(FG)들을 포함할 수 있다. 가지부(FG)가 배치된 영역은 가지 영역(FGA)으로 정의될 수 있다. 가지 영역(FGA)은 가상의 구형 또는 구형의 표면에 굴곡을 갖는 준구형(Quasi-spherical)으로 정의될 수 있다.
코어부(CR)는 광을 발광하는 발광부일 수 있고, 가지부(FG)는 광을 발광하지 않는 비발광부일 수 있다.
코어부(CR)는 구형(Spherical)일 수 있으며, 구형의 표면에 굴곡을 가진 준구형(Quasi-spherical)의 형태일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되지 않으며 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태를 가질 수 있다. 비정질 탄소 발광체(CQD)는 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 직경(L1)을 갖는 퀀텀닷(Quantum dot) 발광체일 수 있다. 비정질 탄소 발광체(CQD)의 직경(L1)은 코어부(CR)의 직경으로 정의될 수 있다. 코어부(CR)가 구형이 아닌 경우, 코어부(CR)의 직경은 코어부(CR)의 무게중심을 지나는 직선으로 그 코어부(CR) 둘레 위의 두 점을 이은 선분들의 평균 길이를 의미할 수 있다.
코어부(CR)는 탄화수소기를 포함할 수 있다. 예를 들어 코어부(CR)는 고분자 탄화수소 중합체를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide) 등의 아크릴아미드계 화합물, 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmetacrylate) 등의 아크릴레이트계 화합물 등으로 구성된 탄화수소 중합체를 포함 할 수 있다. 다른 예로, 코어부(CR)는 방향족 고리 유도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디아민벤젠, 피렌, 페난트롤린, 또는 트리메틸벤젠 등의 페닐 유도체를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되지 않으며, 코어부(CR)는 다른 탄화수소기를 포함할 수 있고, 헤테로원자를 더 포함할 수도 있다.
코어부(CR)는 비정질(amorphous) 구조를 가질 수 있다. 즉, 코어부 내의 탄화수소기 등은 서로 불규칙적으로 결합되어 비정질 구조를 형성하는 것일 수 있다.
가지부(FG)는 작용기(functional group)로 구성된 것일 수 있다. 가지부(FG)는 알킬기(alkyl group), 알케닐기(alkenyl group), 알키닐기(alkynyl group), 아민기(amine group), 티올기(thiol group), 히드록시기(hydroxyl group), 에테르기(ether group), 에스터기(ester group), 히드라진기(hydrazine group), 카르복시기(carboxyl group), 아미드기(amide group), 또는 카보닐(carbonyl)기 등을 포함하는 탄화수소 유도체 일 수 있다. 예를 들어, 가지부(FG)는 상술한 작용기 또는 상술한 작용기들의 조합으로 구성되거나, 사슬형 탄화수소에 상기 작용기들이 하나 또는 그 이상 결합한 것일 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되지 않으며, 가지부들(FG)은 다른 작용기들을 포함할 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 발광층(EML1)은 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)를 포함할 수 있고, 제2 발광층(EML2)은 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)를 포함할 수 있고, 제3 발광층(EML3)은 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)를 포함할 수 있다.
제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)의 직경은 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)의 직경보다 작을 수 있고, 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)의 직경은 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)의 직경보다 작을 수 있다.
제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 발광 파장은 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 직경에 의해 정해질 수 있다.
예를 들어, 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)는 청색광을 발광하고 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 직경을 가질 수 있고, 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)는 녹색광을 발광하고 1.66nm 이상 2.00nm 이하의 직경을 가질 수 있고, 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)는 적색광을 발광하고 2.10nm 이상 3.00nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 다만, 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 발광 파장이 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 직경에 의해서만 정해지는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 가지부(FG)가 포함하는 작용기의 종류를 조절하여 발광 파장을 추가적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 가지부(FG)가 포함하는 작용기의 종류에 따라 발광 파장이 달라질 수 있다. 구체적으로, 가지부가 히드록시기, 에테르기, 에스터기, 카르복시기, 카보닐기, 또는 에스터기 등의 함산소기(oxygen including group)를 갖는 경우 발광 파장이 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD) 표면의 거칠기를 조절하여 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 발광 파장을 조절할 수 있다. 예를 들어 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체(CQD)의 표면을 평탄화 처리하는 등 거칠기를 조절함에 따라 발광 파장이 달라질 수 있다.
비정질 탄소 발광체(CQD)는 다양한 방법으로 합성할 수 있다. 예를 들어, 하기와 같은 방법으로 합성할 수 있다.
(비정질 탄소 발광체(CQD)의 합성)
올레일아민(oleylamine)(10ml)에 폴리아크릴아미드 수용액(1ml, 90wt% in water)과 질산 (0.5M, 1ml)을 혼합하고, 아르곤(Ar) 분위기하에서 30분동안 교반하여 에멀전(emulsion)을 형성한다. 형성된 에멀전을 아르곤(Ar) 분위기하에서 2시간 동안 250℃로 가열 후 실온으로 냉각시켰다. 생성된 용액을 메탄올에 침전시키고 3000rpm에서 10분간 원심분리 하여 침전물을 얻었다.
얻어진 침전물을 헥산(hexane)에 분산시키고 메탄올에 침전시키고 원심분리에 의해 분리하였다. 불순물을 제거하기 위해 이 과정을 세 번 반복한 후 최종 생성물을 얻었다.
중합체의 종류, 분자량 및 농도를 변화시키고, 반응 조건을 변화시켜, 다양한 탄화수소 화합물 및 다양한 크기를 갖는 비정질 탄소 발광체(CQD)의 합성이 가능하다.
상기에서 설명한 합성법 외에도 비정질 탄소 기판을 화학적 어블레이션(chemical ablation), 레이저 어블레이션(laser ablation), 마이크로웨이브 이리데이션(irradiation) 등의 물리 화학적 방법으로 처리하여 비정질 탄소 발광체(CQD)를 제조할 수 있다.
도 3에서는 제1 내지 제3 발광층(EML1, EML2, EML3)이 모두 비정질 탄소 발광체(CQD)를 발광 물질로 포함하는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되지 않으며 자세한 내용은 후술한다.
전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)의 재료는 특별히 제한되지 않으며 당 분야에서 공지된 물질을 포함할 수 있다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 발광소자들(ELD) 사이에 배치되고, 제1 전극들(EL1) 각각의 적어도 일부를 노출하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙화소정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 제1 표시 기판(100-1, 100-2)의 단면도이다. 도 5 및 도 6의 단면도는 도 1에 도시된 I-I' 영역을 절단한 단면에 대응하는 것일 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 발광소자(ELD1)의 제1 발광층(EML1)은 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)를 포함할 수 있으며, 제1 색광을 발광할 수 있다. 제1 색광은 청색광일 수 있다. 종래 사용하던 Cd(cadmium) 기반의 퀀텀닷 발광체는 인체에 해로울 수 있고, 환경 오염의 문제로 사용에 제한이 있었으며, 기타 무기물 계열의 퀀텀닷 발광체는 청색 파장을 발광하는 발광체의 합성이 어려운 점이 있었다. 일 실시예의 비정질 탄소 발광체(CQD)는 환경 친화적이면서도 청색 파장을 발광하는 청색 퀀텀닷 발광체로 쉽게 합성될 수 있다. 또한, 재료의 비용이 저렴하므로 표시 장치의 제조 단가를 낮출 수 있다.
제1 발광층(EML1)은 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)만을 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되지 않으며 제1 발광층(EML1)은 다른 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 제2 발광소자(ELD2)의 제2 발광층(EML2)은 제2 색광을 발광할 수 있고, 제3 발광소자(ELD3)의 제3 발광층(EML3)은 제3 색광을 발광할 수 있으며, 제 2색광은 녹색광이고, 제3 색광은 적색광일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에서, 청색광을 발광하는 제1 발광층(EML1)은 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함하고, 제2 발광층(EML2) 및 제3 발광층(EML3)은 비정질 탄소 발광체(CQD)가 아닌 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, 또는 IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 재료를 포함하는 퀀텀닷 발광체를 포함할 수 있다.
II-VI족 화합물은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물 AgInS, CuInS, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 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.
퀀텀닷 발광체들은 코어(core)와 코어를 둘러싸는 쉘(shell)을 포함하는 코어쉘 구조일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀닷 발광체가 다른 퀀텀닷 발광체를 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 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, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 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.
퀀텀닷 발광체들은 나노미터 스케일의 크기를 갖는 입자일 수 있다. 퀀텀닷 발광체들은 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 퀀텀닷 발광체들을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 퀀텀닷 발광체들의 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, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 발광소자(ELD1)는 비정질 탄소 발광체(CQD)가 아닌 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, 또는 IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 재료를 포함하는 퀀텀닷 발광체를 발광층(EML1)에 포함할 수 있고, 제2 발광소자(ELD2) 및 제3 발광소자(ELD3)는 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함할 수 있다. 제2 발광소자(ELD2)는 녹색광을 발광하는 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)를 포함할 수 있고, 제3 발광소자는 적색광을 발광하는 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)를 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6에서 도시한 것 외에도 제1 발광소자(ELD1), 제2 발광소자(ELD1), 및 제3 발광소자(ELD3) 중 선택되는 어느 하나 또는 두 개가 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함할 수 있음은 물론이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-1, DD-2)의 단면도이다. 도 7을 참조할 때 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서, 제1 표시 기판(100-3) 상에는 제2 표시 기판(200)이 배치될 수 있다. 제2 표시 기판(200)은 접착 부재(ADH), 광제어층(WCL) 및 제2 베이스층(BS2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 표시 기판(100-3)에 대해서는 발광층들(EML1, EML2, EML3) 각각이 제1 색광을 방출하는 것을 제외하고는 도 3, 도 5 및 도 6에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광층들(EML1, EML2, EML3) 각각은 모두 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)을 포함하고 청색광을 발광하는 것일 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되지 않는다. 도 8을 참조할 때, 일 실시예의 표시 장치(DD-2)에서 제1 표시 기판(100-4)의 발광소자들(ELD)은 퀀텀닷 발광체를 포함하는 발광소자(ELD)가 아닌 유기물을 포함하는 유기 전계 발광소자 일 수 있다.
도시 된 바는 없으나 일 실시예에서 제1 표시 기판은 자외선광을 발광할 수 있고, 이 경우 제1 표시 기판(100)은 백라이트(미도시) 및 액정층(미도시) 포함할 수 있다.
접착 부재(ADH)는 제1 표시 기판(100-3) 및 제2 표시 기판(200)을 합착하는 것일 수 있다. 접착 부재(ADH)는 광학 투명 접착제(optically clear adhesive)일 수 있다.
접착 부재(ADH) 상에 제2 베이스층(BS2)이 배치될 수 있다. 제2 베이스층(BS2)은 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 절연 필름, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다.
접착 부재(ADH) 및 제2 베이스층(BS2) 사이에 광제어층(WCL)이 배치될 수 있다. 광제어층(WCL)은 제1 광제어부(WCL1), 제2 광제어부(WCL2), 및 제3 광제어부(WCL3)을 포함할 수 있다. 광제어층(WCL)은 발광소자층(EL)으로부터 방출되는 제1 색광을 투과하거나 제1 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출하거나, 제1 색광을 흡수하여 제3 색광을 방출하는 것일 수 있다. 구체적으로 제1 광제어부(WCL1)는 제1 색광을 투과하고, 제2 광제어부(WCL2)는 제1 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출하고, 제3 광제어부(WCL3)는 제1 색광을 흡수하여 제3 색광을 방출할 수 있다. 제1 색광은 청색광이고, 제2 색광은 녹색광이고, 제3 색광은 적색광 일 수 있다.
제1 광제어부(WCL1)는 제1 색 발광 영역(PXA1)과 평면상에서 중첩할 수 있고, 비발광 영역(NPXA)과 일부 중첩할 수 있다. 제2 광제어부(WCL2)는 제2 색 발광 영역(PXA2)과 평면상에서 중첩할 수 있고, 비발광 영역(NPXA)과 일부 중첩할 수 있다. 제3 광제어부(WCL3)는 제3 색 발광 영역(PXA3)과 평면상에서 중첩할 수 있고, 비발광 영역(NPXA)과 일부 중첩할 수 있다.
제1 광제어부(WCL1)는 베이스 수지(RS) 및 베이스 수지(RS)에 분산된 산란 입자(SC)를 포함할 수 있다. 산란 입자(SC)는 TiO2　또는 실리카계 나노　입자　등일 수 있다. 산란 입자(SC)는 광을 산란시킬 수 있다. 제1 광제어부(WCL1)는 발광체를 포함하고 있지 않기 때문에, 제1 광제어부(WCL1)에 포함된 단위 면적당 산란 입자(SC)의 양은 제2 광제어부(WCL2) 및 제3 광제어부(WCL3) 각각에 포함된 단위 면적당 산란 입자(SC)의 양보다 많을 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되지 아니하며, 제1 표시 기판에서 자외선광이 방출되는 경우 제1 광제어부(WCL1)는 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)를 포함할 수 있다. 이 경우 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)는 자외선광을 흡수하여 청색광을 방출할 수 있다.
제2 광제어부(WCL2)는 베이스 수지(RS) 및 베이스 수지(RS)에 분산된 산란 입자(SC) 및 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)를 포함할 수 있다. 제2 비정질 탄소 발광체(CQD2)는 제1 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출할 수 있다.
제3 광제어부(WCL3)는 베이스 수지(RS) 및 베이스 수지(RS)에 분산된 산란 입자(SC) 및 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)를 포함할 수 있다. 제3 비정질 탄소 발광체(CQD3)는 제1 색광을 흡수하여 제3 색광을 방출할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 광제어부(WCL1), 제2 광제어부(WCL2), 및 제3 광제어부(WCL3) 모두가 또는 제2 광제어부(WCL2), 및 제3 광제어부(WCL3)가 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함하는 것으로 설명되었으나 실시예가 이에 한정되지 않으며, 제1 내지 제3 광제어부(WCL1, WCL2, WCL3) 중 어느 하나 또는 두 개가 비정질 탄소 발광체(CQD)를 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 나머지 광제어부는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, 또는 IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 재료를 포함하는 퀀텀닷 발광체를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-3)의 단면도이다. 도 9를 참조할 때, 발광소자(ELD-1)에서 발광층(EML-1)은 발광소자들(ELD1-1, ELD2-1, ELD3-1)에 공통층으로 배치될 수 있다. 이 경우, 발광층(EML-1)을 증착하기 위한 별도의 마스크가 필요하지 않으므로 표시 장치(DD-3)의 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
일 실시예의 발광층(EML-1)은 퀀텀닷 발광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 비정질 탄소 발광체(CQD1)를 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되지 않으며 발광층(EML-1)은 유기 물질을 발광 물질로 포함할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-4)의 단면도이다. 도 10을 참조할 때, 표시 장치(DD-4)는 제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3)를 포함할 수 있다. 제1 컬러필터(CF1)는 제1 광제어부(WCL1) 상에 배치되고 제1 광제어부(WCL1)와 평면상에서 중첩할 수 있다. 제2 컬러필터(CF2)는 제2 광제어부(WCL2) 상에 배치되고 제2 광제어부(WCL2)와 평면상에서 중첩할 수 있다. 제3 컬러필터(CF3)는 제3 광제어부(WCL3) 상에 배치되고 제3 광제어부(WCL3)와 평면상에서 중첩할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 각각은 서로 다른 파장을 투과시킬 수 있다. 예를 들어 제1 컬러필터(CF1)는 제1 색광을 투과시키고 나머지 광을 흡수할 수 있고, 제2 컬러필터(CF2)는 제2 색광을 투과시키고 나머지 광을 흡수할 수 있고, 제3 컬러필터(CF3)는 제3 색광을 투과시키고 나머지 광을 흡수할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 각각은 제1 내지 제3 광제어층(WCL1, WCL2, WCL3)이 방출하는 광에 대응하는 색광을 투과시키고 나머지 광을 흡수하는 것일 수 있다. 제1 컬러필터(CF1)는 청색광을 투과시키는 청색 컬러필터이고, 제2 컬러필터(CF2)는 녹색 광을 투과시키는 녹색 컬러필터이고, 제3 컬러필터(CF3)는 적색광을 투과시키는 적색 컬러필터일 수 있다.
제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3)는 베이스 수지를 포함하고, 베이스 수지에 분산된 염료 또는 안료를 적어도 하나 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3)는 서로 다른 종류의 염료 및 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 컬러필터(CF1)는 청색 염료 또는 청색 안료를 적어도 하나 포함할 수 있고, 제2 컬러필터(CF2)는 녹색 염료 또는 녹색 안료를 적어도 하나 포함할 수 있고, 제3 컬러필터(CF3)는 적색 염료 또는 적색 안료를 적어도 하나 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3)가 배치됨으로써, 타겟하는 파장영역의 광만이 방출되므로 표시 장치(DD)의 색 재현도가 높아질 수 있다. 또한 외부로부터 입사되는 광을 흡수하여 외광 반사를 감소시킬 수 있으므로 표시 장치(DD-4)의 시인성이 향상될 수 있다.
제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 각각의 사이에는 차광층(BM)이 배치될 수 있다. 차광층(BM)은 제2 베이스층 하부에 직접 배치될 수 있다. 차광층(BM)은 비발광 영역(NPXA)과 평면상에서 중첩할 수 있다. 차광층(BM)은 카본 블랙 입자를 포함할 수 있다. 차광층(BM)이 배치됨으로써 인접한 픽셀 영역에서 방출되는 광이 혼합되는 현상이 방지될 수 있다. 일 실시예에서 차광층(BM)은 생략될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 발광소자층 및 발광소자층 상에 배치된 광제어층을 포함할 수 있다. 발광소자층 및 광제어층 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 발광소자를 포함할 수 있다. 발광소자는 발광층을 포함하고, 발광층은 비정질 탄소 발광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경 친화적인 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 청색광을 발광할 수 있는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
ELD: 발광소자 CQD: 비정질 탄소 발광체
CQD1, CQD2, CQD3: 제1 내지 제3 비정질 탄소 발광체
WCL: 광제어층
WCL1, WCL2, WCL3: 제1 내지 제3 광제어부
CF1, CF2, CF3: 제1 내지 제3 컬러필터

Claims (20)

  1. 복수 개의 발광소자들을 포함하는 발광소자층; 및
    상기 발광소자층 상에 배치되며, 평면상에서 상기 발광소자층과 중첩하는 광제어층을 포함하고,
    상기 발광소자들 및 상기 광제어층 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들 각각은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들 각각은 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층; 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
    상기 발광층이 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 제1 색광을 방출하는 제1 발광소자, 제2 색광을 방출하는 제2 발광소자, 및 제3 색광을 방출하는 제3 발광소자를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 발광소자는 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 크기를 갖는 제1 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 발광소자는 1.66nm 이상 2.00nm 이하의 크기를 갖는 제2 비정질 탄소 발광체를 포함하고,
    상기 제3 발광소자는 2.10nm 이상 3.00nm 이하의 크기를 갖는 제3 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 색광은 청색광이고, 상기 제2 색광은 녹색광이고, 상기 제3 색광은 적색광인 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광제어층은 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 제1 색광을 방출하고,
    상기 광제어층은 상기 제1 색광을 투과하는 제1 광제어부; 상기 제1 색광을 흡수하여 제2 색광을 방출하는 제2 광제어부; 및 상기 제1 색광을 흡수하여 제3 색광을 방출하는 제3 광제어부를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 광제어부는 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 산란체를 포함하고, 상기 제2 광제어부는 상기 제1 색광의 파장을 변화시켜 제2 색광을 방출하는 제2 비정질 탄소 발광체를 포함하고, 상기 제3 광제어부는 상기 제1 색광의 파장을 변화시켜 제3색 광을 방출하는 제3 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 발광소자들 각각은 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 발광층; 및 상기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 발광소자들에 공통층으로 배치되는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광제어부 상에 배치되며, 상기 제1 광제어부와 평면상에서 중첩하는 제1 컬러필터;
    상기 제2 광제어부 상에 배치되며, 상기 제2 광제어부와 평면상에서 중첩하는 제2 컬러필터; 및
    상기 제3 광제어부 상에 배치되며, 상기 제3 광제어부와 평면상에서 중첩하는 제3 컬러필터를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 각각은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하고,
    상기 광제어층은 베이스 수지 및 상기 베이스 수지에 분산된 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 복수 개의 발광소자들을 포함하고,
    상기 발광소자들 중 적어도 하나는, 상기 발광층에 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 제1 색광을 방출하는 제1 발광소자, 제2 색광을 방출하는 제2 발광소자, 및 제3 색광을 방출하는 제3 발광소자를 포함하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 색광은 청색광이고 상기 제1 발광소자의 상기 발광층이 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 색광은 녹색광이고, 상기 제3 색광은 적색광이고,
    상기 제2 발광소자 및 상기 제3 발광소자 각각의 상기 발광층이 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하는 표시 장치.
  18. 제1 색 발광 영역, 제2 색 발광 영역, 및 제3 색 발광 영역이 정의된 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역이 정의된 표시기판을 포함하고,
    상기 표시기판은,
    상기 제1 색 발광 영역, 상기 제2 색 발광 영역, 및 상기 제3 색 발광 영역 각각에 일대일 대응하는 제1 발광소자, 제2 발광소자, 및 제3 발광소자를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 발광소자 중 적어도 하나는 비정질 탄소 발광체를 포함하는 발광층을 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 발광소자는 상기 비정질 탄소 발광체를 포함하고 청색광을 발광하는 표시 장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 비정질 탄소 발광체는 1.50nm 이상 1.65nm 이하의 크기를 갖는 표시 장치.
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