KR20210034734A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210034734A
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light emitting
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배광수
박범수
오민정
조영제
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 상에 제1 방향을 따라 상호 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되는 발광 소자, 기판 상에 제공되고, 제1 면, 제2 면, 및 제3 면을 포함하는 격벽 구조물, 격벽 구조물 상에 배치되는 광 변환층, 및 광 변환층 상에 배치되는 보호층을 포함하되, 기판 및 격벽 구조물 사이에는 제2 면 및 제3 면에 의해 정의되는 제1 공간이 형성되고, 격벽 구조물 및 보호층 사이에는 제1 면 및 제2 면에 의해 정의되는 제2 공간이 형성되며, 제1 공간 및 제2 공간은 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 형성되고, 발광 소자는 제1 공간 내에 배치되며, 광 변환층은 적어도 하나의 제2 공간 내에 배치된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)와 같은 발광 소자를 화소의 광원으로 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 발광 다이오드는 열악한 환경 조건에서도 비교적 양호한 내구성을 나타내며, 수명 및 휘도 측면에서도 우수한 성능을 나타낸다.
최근, 신뢰성이 높은 무기 결정 구조의 재료를 이용하여 발광 다이오드를 제조하고, 이를 발광 표시 장치의 패널에 배치하여 차세대 화소 광원으로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로서, 마이크로 스케일 또는 나노 스케일 정도로 작은 발광 다이오드를 제조하고, 이를 각 화소의 광원으로 이용하는 발광 표시 장치에 대한 개발이 진행되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 발광 소자로부터 방출된 광의 광 변환층으로의 입광 효율이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 상호 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발광 소자, 상기 기판 상에 제공되고, 제1 면, 제2 면, 및 제3 면을 포함하는 격벽 구조물, 상기 격벽 구조물 상에 배치되는 광 변환층, 및 상기 광 변환층 상에 배치되는 보호층을 포함하되, 상기 기판 및 상기 격벽 구조물 사이에는 상기 제2 면 및 상기 제3 면에 의해 정의되는 제1 공간이 형성되고, 상기 격벽 구조물 및 상기 보호층 사이에는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 의해 정의되는 제2 공간이 형성되며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 형성되고, 상기 발광 소자는 상기 제1 공간 내에 배치되며, 상기 광 변환층은 적어도 하나의 상기 제2 공간 내에 배치된다.
상기 제3 면은 상기 발광 소자와 중첩하는 홀이 형성될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 광 변환층 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 광 변환층은 베이스 수지 및 상기 베이스 수지 내부에 분산된 파장 변환 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 변환층은 상기 베이스 수지 내부에 분산된 광 산란 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 면은 상기 제3 면보다 상기 기판에 더 인접하여 배치되고, 상기 제1 면 및 상기 제3 면은 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배열될 수 있다.
상기 제2 면은 상기 제1 면 및 상기 제3 면 사이에 배치되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면을 연결할 수 있다.
상기 제1 공간은 상기 기판, 상기 격벽 구조물, 및 상기 보호층에 의해 밀폐되어 공기로 충진될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 공간의 내부에 배치된 고정 패턴을 더 포함하되, 상기 발광 소자는 상기 기판 및 상기 고정 패턴 사이에서 고정될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 광 변환층이 배치되지 않은 상기 제2 공간에서 상기 제2 면의 표면을 따라 형성된 차광 패턴을 더 포함하되, 상기 차광 패턴은 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 광 변환층이 배치되지 않은 상기 제2 공간 내에 충진되고, 입사된 광을 흡수하여 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 제1 방향을 따라 상호 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발광 소자, 상기 기판 상에 배치되는 광 변환층, 및 상기 기판 상에 제공되고, 제1 면, 제2 면, 및 제3 면을 포함하는 격벽 구조물을 포함하되, 상기 기판 및 상기 격벽 구조물 사이에는 상기 제2 면 및 상기 제3 면에 의해 정의되는 제1 공간이 형성되고, 상기 격벽 구조물 상에는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 의해 정의되는 제2 공간이 형성되며, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 형성되고, 상기 광 변환층은 상기 제1 공간 내에 배치되며, 상기 발광 소자는 적어도 하나의 상기 제2 공간 내에 배치된다.
상기 제1 면은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 일부를 노출하고, 상기 발광 소자와 중첩하는 제1 홀이 형성될 수 있다.
상기 제3 면은 상기 광 변환층과 중첩하는 제2 홀이 형성될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 격벽 구조물 상에 배치되는 보호층 및 상기 보호층 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 광 변환층은 베이스 수지, 상기 베이스 수지 내부에 분산된 파장 변환 입자, 및 상기 베이스 수지 내부에 분산된 광 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 제1 면은 상기 제3 면보다 상기 기판에 더 인접하여 배치되고, 상기 제1 면 및 상기 제3 면은 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배열될 수 있다.
상기 제2 면은 상기 제1 면 및 상기 제3 면 사이에 배치되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면을 연결할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 발광 소자가 배치되지 않은 상기 제2 공간에서 상기 제2 면의 표면을 따라 형성된 차광 패턴을 더 포함하되, 상기 차광 패턴은 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 격벽 구조물 상에 상기 발광 소자가 배치되지 않은 상기 제2 공간과 중첩하여 형성되고, 입사된 광을 흡수하여 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 격벽 구조물에 의해 발광 소자와 수평한 위치에 광 변환층을 배치할 수 있고, 이에 따라 발광 소자로부터 방출된 광의 광 변환층으로의 입광 효율이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 사시도들이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 일 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 화소 유닛의 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A' 선을 따라 자른 일 실시예에 따른 화소 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 다양한 실시예들에 따른 화소 유닛의 단면도들로서, 도 5의 A-A' 선에 대응되는 단면도들이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 화소 유닛의 평면도이다.
도 11은 도 10의 B-B' 선을 따라 자른 다른 실시예에 따른 화소 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 12 및 도 13은 다양한 실시예들에 따른 화소 유닛의 단면도들로서, 도 10의 B-B' 선에 대응되는 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
한편, 도면에서 본 발명의 특징과 직접적으로 관계되지 않은 일부 구성 요소는 본 발명을 명확하게 나타내기 위하여 생략되었을 수 있다. 또한, 도면 상의 일부 구성 요소는 그 크기나 비율 등이 다소 과장되어 도시되었을 수 있다. 도면 전반에서 동일 또는 유사한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조 번호 및 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 사시도들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 소자(LD)는 제1 반도체층(11)과, 제2 반도체층(13)과, 제1 및 제2 반도체층(11, 13) 사이에 개재된 활성층(12)을 포함할 수 있다. 일 예로, 발광 소자(LD)는 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)이 순차적으로 적층된 적층체로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자(LD)는 일 방향을 따라 연장된 막대 형상으로 제공될 수 있다. 발광 소자(LD)의 연장 방향을 길이 방향이라고 하면, 발광 소자(LD)는 길이 방향을 따라 제1 단부(EP1)와 제2 단부(EP2)를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 단부(EP1)에는 제1 및 제2 반도체층(11, 13) 중 하나, 제2 단부(EP2)에는 제1 및 제2 반도체층(11, 13) 중 나머지 하나가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 단부(EP1)에는 제1 반도체층(11)이 배치되고, 제2 단부(EP2)에는 제2 반도체층(13)이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자(LD)는 막대형으로 제공될 수 있다. 여기서 "막대형"이라고 함은 원기둥, 다각 기둥 등과 같이, 길이 방향으로 긴(즉, 종횡비가 1보다 큰) 로드 형상(rod-like shape), 혹은 바 형상(bar-like shape)을 포함할 수 있다. 예컨대, 발광 소자(LD)의 길이는 그 직경보다 클 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 코어-쉘 구조의 발광 소자일 수도 있다.
발광 소자(LD)는 일 예로 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일 정도의 직경 및/또는 길이를 가질 정도로 작게 제작될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LD)의 직경은 600nm 이하이고, 발광 소자(LD)의 길이는 4um 이하일 수 있으나, 발광 소자(LD)의 크기가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(LD)가 적용되는 표시 장치의 요구 조건에 부합되도록 발광 소자(LD)의 크기가 변경될 수도 있다.
제1 반도체층(11)은 일 예로 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 반도체층(11)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나의 반도체 재료를 포함하며, Si, Ge, Sn 등과 같은 제1 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(11)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질로 제1 반도체층(11)을 구성할 수 있다.
활성층(12)은 제1 반도체층(11) 상에 형성되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 활성층(12)은 400nm 내지 900nm의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있으며, 이중 헤테로 구조(double heterostructure)를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 활성층(12)의 상부 및/또는 하부에는 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있다. 일 예로, 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(12)으로 이용될 수 있으며, 이 외에도 다양한 물질이 활성층(12)을 구성할 수 있다.
발광 소자(LD)의 양 단부에 소정 전압 이상의 전계를 인가하게 되면, 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 발광 소자(LD)가 발광하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 발광 소자(LD)의 발광을 제어함으로써, 발광 소자(LD)를 표시 장치의 화소를 비롯한 다양한 발광 장치의 광원으로 이용할 수 있다.
제2 반도체층(13)은 활성층(12) 상에 제공되며, 제1 반도체층(11)과 상이한 타입의 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 반도체층(13)은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 반도체층(13)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, Mg 등과 같은 제2 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(13)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질이 제2 반도체층(13)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자(LD)는 상술한 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13) 외에도 각 층의 상부 및/또는 하부에 다른 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 발광 소자(LD)는 제2 반도체층(13)의 일단(일 예로, 상부면) 측 또는 제1 반도체층(11)의 일단(일 예로, 하부면) 측에 배치되는 적어도 하나의 전극층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 반도체층(13)의 일단 측에 배치된 전극층(15)을 더 포함할 수 있다. 전극층(15)은 오믹(Ohmic) 컨택 전극일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 전극층(15)은 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 일 예로, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 실시예에 따라, 전극층(15)은 실질적으로 투명 또는 반투명할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(LD)에서 생성되는 빛이 전극층(15)을 투과하여 발광 소자(LD)의 외부로 방출될 수 있다.
또한, 발광 소자(LD)는 절연 피막(14)을 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면 절연 피막(14)은 생략될 수도 있으며, 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13) 중 일부만을 덮도록 제공될 수도 있다. 예를 들어, 절연 피막(14)은 발광 소자(LD)의 양 단부를 제외한 부분에 제공됨으로써 발광 소자(LD)의 양 단부가 노출될 수도 있다.
설명의 편의를 위해, 도 1a 및 도 1b에서는 절연 피막(14)의 일부를 삭제한 모습을 도시한 것으로서, 실제 발광 소자(LD)의 측면이 모두 절연 피막(14)으로 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 절연 피막(14)은 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연 피막(14)은 SiO2, Si3N4, Al2O3 및 TiO2 중 적어도 하나 이상의 절연물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 절연성을 갖는 다양한 재료가 사용될 수 있다.
절연 피막(14)은 활성층(12)이 제1 반도체층(11) 및 제2 반도체층(13) 외의 전도성 물질과 접촉하여 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연 피막(14)을 형성함에 의해 발광 소자(LD)의 표면 결함을 최소화하여 수명과 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자(LD)들이 밀접하게 배치되는 경우, 절연 피막(14)은 각 발광 소자(LD)의 사이에서 발생할 수 있는 원치 않은 단락을 방지할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의한 발광 소자(LD)의 종류, 구조 및 형상 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 표시 장치(1000)는, 기판(SUB)과, 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 화소들(PXL)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 표시 장치(1000)는, 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)을 제외한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)은 화소들(PXL)이 제공되는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 화소들(PXL)을 구동하기 위한 구동부들, 및 화소들(PXL)과 구동부들을 연결하는 각종 배선부들(미도시)이 제공되는 영역일 수 있다.
표시 영역(DA)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)은 직선으로 이루어진 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
표시 영역(DA)이 복수 개의 영역을 포함하는 경우, 각 영역 또한 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선의 변을 포함하는 반원, 반타원 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 복수의 영역들의 면적은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 표시 영역(DA)이 직선의 변을 포함하는 사각 형상을 가지는 하나의 영역으로 제공된 경우를 예로서 설명한다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 적어도 일 측에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다.
화소들(PXL)은 기판(SUB) 상의 표시 영역(DA) 내에 제공될 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 해당 주사 신호 및 데이터 신호에 의해 구동되는 적어도 하나의 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다.
화소들(PXL)은 백색 광 및/또는 컬러 광을 출사하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 화소들(PXL) 각각은 시안, 마젠타, 옐로우, 및 백색 중 하나의 색을 출사할 수도 있다.
구체적으로, 화소들(PXL)은 제1 색의 광을 출사하는 제1 화소(PXL1), 제1 색과 상이한 제2 색의 광을 출사하는 제2 화소(PXL2), 및 제1 색 및 제2 색과 상이한 제3 색의 광을 출사하는 제3 화소(PXL3)를 포함할 수 있다. 서로 인접하도록 배치된 적어도 하나의 제1 화소(PXL1), 제2 화소(PXL2), 및 제3 화소(PXL3)는 다양한 색상의 빛을 방출할 수 있는 하나의 화소 유닛(PXU)을 구성할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 화소(PXL1)는 적색의 빛을 방출하는 적색 화소일 수 있고, 제2 화소(PXL2)는 녹색의 빛을 방출하는 녹색 화소일 수 있으며, 제3 화소(PXL3)는 청색의 빛을 방출하는 청색 화소일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 화소(PXL1), 제2 화소(PXL2) 및 제3 화소(PXL3)는, 제1색의 발광 소자, 제2색의 발광 소자 및 제3색의 발광 소자를 광원으로 구비함으로써, 각각 제1색, 제2색 및 제3색의 빛을 방출할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 화소(PXL1), 제2 화소(PXL2) 및 제3 화소(PXL3)는 서로 동일한 색의 발광 소자를 구비하되, 각 발광 소자 상에 배치된 서로 다른 색상의 광 변환층을 포함함으로써, 각각 제1색, 제2색 및 제3색의 빛을 방출할 수도 있다.
다만, 각 화소 유닛(PXU)을 구성하는 화소들(PXL)의 색상, 종류 및/또는 개수 등이 특별히 한정되지는 않는다.
화소들(PXL)은 복수 개로 제공되어 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)에 교차하는 제2 방향(DR2)을 따라 행과 열을 이루며 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 그러나, 화소들(PXL)의 배열 형태는 특별히 한정된 것은 아니며, 다양한 형태로 배열될 수 있다.
구동부는 배선부(미도시)를 통해 각 화소들(PXL)에 신호를 제공하며, 이에 따라 각 화소들(PXL)의 구동을 제어할 수 있다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 배선부가 생략되었다.
구동부는 스캔 라인을 통해 화소들(PXL)에 스캔 신호를 제공하는 스캔 구동부(SDV), 발광 제어 라인을 통해 화소들(PXL)에 발광 제어 신호를 제공하는 발광 구동부(EDV), 및 데이터 라인을 통해 화소들(PXL)에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(DDV), 및 타이밍 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 타이밍 제어부는 스캔 구동부(SDV), 발광 구동부(EDV), 및 데이터 구동부(DDV)를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 화소들(PXL) 각각은 능동형 화소로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명에 적용될 수 있는 화소들(PXL)의 종류, 구조 및/또는 구동 방식이 특별히 한정되지는 않는다.
도 3a 및 도 3b는 각각 일 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다. 특히, 도 3a 및 도 3b는 능동형 발광 표시 패널을 구성하는 화소의 일 예를 도시하였다.
도 3a를 참조하면, 각 화소들(PXL)은 적어도 하나의 발광 소자(LD)와, 이에 접속되어 발광 소자(LD)를 구동하는 화소 구동 회로(DC)를 포함할 수 있다.
발광 소자(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 화소 구동 회로(DC)를 경유하여 제1 구동 전원(VDD)에 접속될 수 있고, 발광 소자(LD)의 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 제2 구동 전원(VSS)에 접속될 수 있다.
제1 구동 전원(VDD) 및 제2 구동 전원(VSS)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 일 예로, 제2 구동 전원(VSS)은 제1 구동 전원(VDD)의 전위보다 발광 소자(LD)의 문턱전압 이상 낮은 전위를 가질 수 있다.
발광 소자(LD)는 화소 구동 회로(DC)에 의해 제어되는 구동 전류에 상응하는 휘도로 발광할 수 있다.
한편, 도 3a에서는 각 화소들(PXL)에 하나의 발광 소자(LD)만이 포함되는 실시예를 개시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 각 화소들(PXL)은 서로 병렬 및/또는 직렬 연결되는 복수의 발광 소자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소 구동 회로(DC)는 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 다만, 화소 구동 회로(DC)의 구조가 도 3a에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다. 실시예에 따라, 각 화소들(PXL)은 화소 센싱 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 화소 센싱 회로는 각 화소들(PXL)의 구동 전류의 값을 측정하고, 측정된 값을 외부 회로(예컨대, 타이밍 제어부)에 전달하여 각 화소들(PXL)이 보상되도록 할 수 있다.
제1 트랜지스터(M1, 스위칭 트랜지스터)의 제1 전극은 데이터 라인(DL)에 접속되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 여기서, 제1 트랜지스터(M1)의 제1 전극과 제2 전극은 서로 다른 전극으로, 예컨대 제1 전극이 소스 전극이면 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)에 접속될 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는, 스캔 라인(SL)으로부터 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온될 수 있는 전압(예컨대, 게이트 온 전압)의 주사신호가 공급될 때 턴-온되어, 데이터 라인(DL)과 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결할 수 있다. 이때, 데이터 라인(DL)으로는 해당 프레임의 데이터 신호가 공급되고, 이에 따라 제1 노드(N1)로 데이터 신호가 전달될 수 있다. 제1 노드(N1)로 전달된 데이터 신호는 스토리지 커패시터(Cst)에 저장될 수 있다.
제2 트랜지스터(M2, 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 제1 구동 전원(VDD)에 접속될 수 있고, 제2 전극은 발광 소자(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 발광 소자(LD)들로 공급되는 구동 전류의 양을 제어할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 제1 구동 전원(VDD)에 접속될 수 있고, 다른 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터 신호에 대응하는 전압으로 충전될 수 있고, 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 충전된 전압을 유지할 수 있다.
설명의 편의상, 도 3a에서는 데이터 신호를 각 화소들(PXL) 내부로 전달하기 위한 제1 트랜지스터(M1)와, 데이터 신호의 저장을 위한 스토리지 커패시터(Cst)와, 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 발광 소자(LD)로 공급하기 위한 제2 트랜지스터(M2)를 포함한 비교적 단순한 구조의 구동 회로(DC)를 도시하였다.
하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 구동 회로(DC)의 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 일 예로, 구동 회로(DC)는 제2 트랜지스터(M2)의 문턱전압을 보상하기 위한 트랜지스터, 제1 노드(N1)를 초기화하기 위한 트랜지스터, 및/또는 발광 소자(LD)의 발광 시간을 제어하기 위한 트랜지스터 등과 같은 적어도 하나의 트랜지스터나, 제1 노드(N1)의 전압을 부스팅하기 위한 부스팅 커패시터 등과 같은 다른 회로 소자들을 추가적으로 더 포함할 수도 있다.
또한, 도 3a에서는 구동 회로(DC)에 포함되는 트랜지스터들, 예컨대 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)이 모두 P타입의 트랜지스터들인 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 구동 회로(DC)에 포함되는 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2) 중 적어도 하나는 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
예를 들어, 도 3b를 참조하면, 구동 회로(DC)의 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)은 N타입의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 3b에 도시된 구동 회로(DC)는 트랜지스터 타입 변경으로 인한 일부 구성요소들의 접속 위치 변경을 제외하고는 그 구성이나 동작이 도 3a의 구동 회로(DC)와 유사할 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소들(PXL)은 발광 소자(LD), 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
발광 소자(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 제1 트랜지스터(T1)에 접속되고, 발광 소자(LD)의 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 제2 구동 전원(VSS)에 접속될 수 있다. 발광 소자(LD)는 제1 트랜지스터(T1)로부터 공급되는 전류량에 대응하여 소정의 휘도로 발광할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1; 구동 트랜지스터)의 일 전극은 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 제1 구동 전원(VDD)에 접속될 수 있고, 다른 전극은 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 소자(LD)의 제1 전극에 접속될 수 있다. 이와 같은 제1 트랜지스터(T1)는 게이트 전극인 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 제1 구동 전원(VDD)으로부터 발광 소자(LD)를 경유하여 제2 구동 전원(VSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2; 스위칭 트랜지스터)는 데이터 라인(DL)과 제1 트랜지스터(T1)의 일 전극 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제2 트랜지스터(T2)는 스캔 라인(SL)으로 게이트 온 전압의 스캔 신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터 라인(DL)과 제1 트랜지스터(T1)의 일 전극을 전기적으로 접속시킬 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 다른 전극과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 스캔 라인(SL)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제3 트랜지스터(T3)는 스캔 라인(SL)으로 게이트 온 전압의 스캔 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 트랜지스터(T1)의 다른 전극과 제1 노드(N1)를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 노드(N1)와 초기화 전원(Vint) 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 전단 스캔 라인(SL-1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제4 트랜지스터(T4)는 전단 스캔 라인(SL-1)으로 게이트 온 전압의 스캔 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 노드(N1)로 초기화 전원(Vint)의 전압을 공급할 수 있다. 여기서, 초기화 전원(Vint)은 데이터 신호보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 구동 전원(VDD)과 제1 트랜지스터(T1)의 일 전극 사이에 접속될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어 라인(EL)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제5 트랜지스터(T5)는 i번째 발광 제어 라인(EL)으로 게이트 온 전압의 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-온될 수 있고, 그 외의 경우에 턴-오프될 수 있다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)의 다른 전극과 발광 소자(LD)의 제1 전극 사이에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 발광 제어 라인(EL)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제6 트랜지스터(T6)는 발광 제어 라인(EL)으로 게이트 온 전압의 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-온될 수 있고, 그 외의 경우에 턴-오프될 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 초기화 전원(Vint)과 발광 소자(LD)의 제1 전극 사이에 접속될 수 있다. 그리고, 제7 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 후단 스캔 라인(SL+1)에 접속될 수 있다. 이와 같은 제7 트랜지스터(T7)는 후단 스캔 라인(SL+1)으로 게이트 온 전압의 스캔 신호가 공급될 때 턴-온되어 초기화 전원(Vint)의 전압을 발광 소자(LD)의 제1 전극으로 공급할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 구동 전원(VDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터 신호 및 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압에 대응하는 전압이 저장될 수 있다.
한편, 도 4에서는 구동 회로(DC)에 포함되는 트랜지스터들, 일 예로, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7)을 모두 P타입의 트랜지스터들로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) 중 적어도 하나는 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 화소 유닛의 평면도이다. 도 6은 도 5의 A-A' 선을 따라 자른 화소 유닛의 개략적인 단면도이다.
설명의 편의상, 이하에서는 각각의 전극을 단일의 전극층으로 단순화하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, “동일한 층에 형성 및/또는 제공된다”함은 동일한 공정에서 형성됨을 의미할 수 있다.
도 5에 있어서, 설명의 편의를 위하여 복수의 발광 소자(LD)들이 제1 방향(DR1)으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 발광 소자(LD)의 배열이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광 소자(LD)는 제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2) 사이에 사선 방향으로 정렬되어 있을 수도 있다.
도 1a, 도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(SUB), 제1 전극(ELT1), 제2 전극(ELT2), 발광 소자(LD), 격벽 구조물(CSL), 광 변환층(LCL), 차광 패턴(SDM), 및 보호층(PSL)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 경성(rigid) 기판 또는 가요성(flexible) 기판일 수 있으며, 그 재료나 물성이 특별히 한정되지는 않는다. 일 예로, 기판(SUB)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 또는 플라스틱 또는 금속 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수 있다. 또한, 기판(SUB)은 투명 기판일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 기판(SUB)은 반투명 기판, 불투명 기판, 또는 반사성 기판일 수도 있다.
기판(SUB)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)로 구분될 수 있다. 제1 화소 영역(PXA1)은 제1 화소(PXL1)가 배치되는 영역이고, 제2 화소 영역(PXA2)은 제2 화소(PXL2)가 배치되는 영역이며, 제3 화소 영역(PXA3)은 제3 화소(PXL3)가 배치되는 영역일 수 있다. 제1 내지 제3 화소들(PXL1, PXL2, PXL3)은 제1 방향(DR1)을 따라 순차적으로 배열될 수 있고, 이에 따라 제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)도 제1 방향(DR1)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 기판(SUB)의 화소 영역들(PXA) 각각에 배치될 수 있다. 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 방향(DR1)을 따라 교번적으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 기판(SUB) 상에서 하나의 발광 소자(LD)를 사이에 두고 제1 방향(DR1)을 따라 상호 이격될 수 있다. 또한, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(ELT1)은 각 발광 소자(LD)의 제1 단부(EP1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(ELT2)은 각 발광 소자(LD)의 제2 단부(EP2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 서로 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 동일한 높이를 가질 수 있다. 제1 전극(ELT1)과 제2 전극(ELT2)이 동일한 높이를 가지면, 하나의 발광 소자(LD)가 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2) 각각에 보다 안정적으로 연결될 수 있다.
제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 도전성 재료로는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Ti, 이들의 합금과 같은 금속 등이 포함될 수 있다.
또한, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 투명한 도전성 재료로 이루어진 캡핑층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 캡핑층은 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)을 커버하도록 배치되어, 표시 장치의 제조 공정 중 발생할 수 있는 제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2)의 손상을 방지할 수 있다.
여기서, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)이 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 경우, 발광 소자(LD)의 양 단부들(EP1, EP2)로부터 출사되는 광이 화상이 표시되는 방향(예컨대, 제3 방향(DR3))으로 진행될 수 있다. 즉, 표시 장치의 출광 효율이 개선될 수 있다.
제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2) 중 어느 하나의 전극은 애노드 전극일 수 있으며, 나머지 하나의 전극은 캐소드 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(ELT1)이 캐소드 전극이고, 제2 전극(ELT2)이 애노드 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 전극(ELT1)이 애노드 전극이고, 제2 전극(ELT2)이 캐소드 전극일 수도 있다.
설명의 편의를 위해, 제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2)이 기판(SUB) 상에 바로 제공되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2)과 기판(SUB) 사이에는 표시 장치가 패시브 매트릭스 또는 액티브 매트릭스로 구동되기 위한 구성 요소(예컨대, 화소 회로층)가 더 제공될 수 있다.
제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 각 발광 소자(LD)를 구동하기 위한 구동 신호를 제공할 수 있다. 예컨대, 도 3a를 더 결부하여 설명하면, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 구동 회로(DC) 및 제2 구동 전원(VSS) 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(ELT1)은 제2 구동 전원(VSS)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극(ELT2)은 구동 회로(DC)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)은 발광 소자(LD)의 제1 단부(EP1) 및 제2 단부(EP2)에 각각 연결되어 발광 소자(LD)에 구동 신호를 제공할 수 있고, 발광 소자(LD)는 구동 회로(DC)로부터 제공된 구동 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 방출할 수 있다.
설명의 편의상, 도 5 및 도 6에서는 각 화소 영역들(PXA)에 두 개의 제1 전극(ELT1) 및 두 개의 제2 전극(ELT2)이 배치된 것을 도시하고 있으나, 필요에 따라 각 화소 영역들(PXA)에 배치되는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)의 수는 변경될 수 있다.
발광 소자(LD)는 기판(SUB) 상에 제공될 수 있고, 특히 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2) 사이에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광 소자(LD)의 제1 단부(EP1)는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2) 중 어느 하나와 접촉하고, 제2 단부(EP2)는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2) 중 다른 하나와 접촉할 수 있다. 발광 소자(LD)는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)으로부터 구동 전류를 제공받아 제공된 구동 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 방출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 각 발광 소자(LD)는 서로 동일한 색(예컨대, 청색)의 광을 방출하는 청색 발광 소자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 각 발광 소자(LD)가 서로 다른 색(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색)의 광을 방출하는 발광 소자들일 수도 있다.
격벽 구조물(CSL)은 기판(SUB) 상에 전체적으로 제공될 수 있다. 격벽 구조물(CSL)은 전체적으로 균일한 두께로 배치될 수 있다. 일 실시예로, 격벽 구조물(CSL)의 두께는 1um 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
격벽 구조물(CSL)은 무기 물질을 포함하는 무기막일 수 있다. 예를 들어, 격벽 구조물(CSL)은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiOx), 및 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 일 실시예로, 격벽 구조물(CSL)은 실리콘 나이트라이드(SiNx)를 포함하는 무기막을 포함할 수 있다.
격벽 구조물(CSL)은 오목 영역(VA), 볼록 영역(RA), 및 오목 영역(VA)과 볼록 영역(RA)을 연결하는 연결 영역(CA)으로 구분될 수 있다. 일 실시예로, 오목 영역(VA)과 볼록 영역(RA)은 제1 방향(DR1)을 따라 교번적으로 정의될 수 있고, 연결 영역(CA)은 각각의 오목 영역(VA)과 볼록 영역(RA) 사이에 정의될 수 있다.
격벽 구조물(CSL)은 제1 면(S1), 제2 면(S2) 및 제3 면(S3)으로 이루어질 수 있으며, 제1 면(S1)은 오목 영역(VA)에 배치되는 면이고, 제2 면(S2)은 연결 영역(CA)에 배치되는 면이며, 제3 면(S3)은 볼록 영역(RA)에 배치되는 면일 수 있다. 제1 면(S1), 제2 면(S2), 및 제3 면(S3)은 서로 일체로 연결될 수 있다.
제1 면(S1)은 격벽 구조물(CSL)의 하면으로, 기판(SUB)에 인접한 면일 수 있다. 실시예에 따라 제1 면(S1)은 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)에 접촉할 수 있다.
제2 면(S2)은 격벽 구조물(CSL)의 측벽으로, 후술할 광 변환층(LCL) 및 차광 패턴(SDM)의 측면을 둘러싸는 면일 수 있다. 격벽 구조물(CSL)의 제1 면(S1) 및 제3 면(S3)은 제2 면(S2)에 의해 연결될 수 있다.
제2 면(S2)은 제1 면(S1)과 일정한 각도를 이룰 수 있다. 일 실시예로, 제1 면(S1)과 제2 면(S2)이 이루는 둔각은 90도 보다 크고 120도 보다 작을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 격벽 구조물(CSL)의 형성 과정에 따라 제1 면(S1)과 제2 면(S2)이 이루는 둔각은 120도 보다 클 수도 있다.
제3 면(S3)은 격벽 구조물(CSL)의 상면으로, 제1 면(S1)에 비해 기판(SUB)으로부터 더 이격된 면일 수 있다. 격벽 구조물(CSL)과 기판(SUB) 사이에는 기판(SUB), 제2 면(S2) 및 제3 면(S3)에 의해 정의되는 제1 공간(IS)이 형성될 수 있다.
격벽 구조물(CSL)과 기판(SUB) 사이의 제1 공간(IS)에는 제1 및 제2 전극들(ELT1, ELT2)의 일부 및 발광 소자(LD)가 배치될 수 있다. 일 실시예로, 제1 공간(IS)은 기판(SUB), 격벽 구조물(CSL), 및 보호층(PSL)에 의해 밀폐되어 공기로 채워질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 물질로 채워질 수도 있다.
제3 면(S3)은 홀(HP)을 포함할 수 있다. 홀(HP)은 기판(SUB)과 격벽 구조물(CSL) 사이의 제1 공간(IS)에 발광 소자(LD)를 주입하기 위한 투입구일 수 있다. 홀(HP)은 발광 소자(LD)와 제3 방향(DR3)으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
한편, 격벽 구조물(CSL)과 보호층(PSL) 사이에는 제2 공간(OS)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 공간(OS)은 격벽 구조물(CSL)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)에 의해 정의되는 공간일 수 있다. 제2 공간(OS)에는 후술할 광 변환층(LCL)이 배치될 수 있다. 제1 공간(IS) 및 제2 공간(OS)은 제1 방향(DR1)을 따라 서로 교번적으로 형성될 수 있다.
광 변환층(LCL)은 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다. 광 변환층(LCL)은 제1 파장 변환 패턴(LCP1), 제2 파장 변환 패턴(LCP2), 및 광 산란 패턴(LCP3)을 포함할 수 있다. 제1 파장 변환 패턴(LCP1)은 제1 화소 영역(PXA1)에 배치되고, 제2 파장 변환 패턴(LCP2)은 제2 화소 영역(PXA2)에 배치되며, 광 산란 패턴(LCP3)은 제3 화소 영역(PXA3)에 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 파장 변환 패턴(LCP1), 제2 파장 변환 패턴(LCP2), 및 광 산란 패턴(LCP3)은 제1 방향(DR1)을 따라 서로 이격될 수 있고, 제2 방향(DR2)을 따라 연장되어 배치될 수 있다.
광 변환층(LCL)은 격벽 구조물(CSL)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)에 의해 정의되는 제2 공간(OS) 내에 형성될 수 있다. 광 변환층(LCL)의 형상은 격벽 구조물(CSL)의 형상에 따라 결정될 수 있다.
제1 파장 변환 패턴(LCP1), 제2 파장 변환 패턴(LCP2), 및 광 산란 패턴(LCP3)은 각각 베이스 수지(BR) 및 베이스 수지(BR) 내부에 분산된 다양한 입자들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 파장 변환 패턴(LCP1)은 베이스 수지(BR) 내부에 분산된 제1 파장 변환 입자(WC1)를 포함하고, 제2 파장 변환 패턴(LCP2)은 베이스 수지(BR) 내부에 분산된 제2 파장 변환 입자(WC2)를 포함하며, 광 산란 패턴(LCP3)은 베이스 수지(BR) 내부에 분산된 산란 입자(SCT)를 포함할 수 있다. 제1 파장 변환 패턴(LCP1) 및 제2 파장 변환 패턴(LCP2)은 베이스 수지(BR) 내부에 분산된 산란 입자(SCT)를 더 포함할 수 있다.
베이스 수지(BR)는 광 투과율이 높고, 제1 파장 변환 입자(WC1), 제2 파장 변환 입자(WC2), 및 산란 입자(SCT)에 대한 분산 특성이 우수한 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스 수지(BR)는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 카도계 수지 또는 이미드계 수지 등의 유기 재료를 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 패턴(LCP1)의 제1 파장 변환 입자(WC1) 및 제2 파장 변환 패턴(LCP2)의 제2 파장 변환 입자(WC2)는 입사광의 피크 파장을 다른 특정 피크 파장으로 변환할 수 있다. 즉, 제1 파장 변환 입자(WC1) 및 제2 파장 변환 입자(WC2)는 입사광의 색을 변환할 수 있다.
예를 들어, 제1 파장 변환 입자(WC1)는 발광 소자(LD)로부터 제공된 청색광을 적색광으로 변환하여 방출할 수 있고, 제2 파장 변환 입자(WC2)는 발광 소자(LD)로부터 제공된 청색광을 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다. 즉, 제1 파장 변환 패턴(LCP1)이 배치된 제1 화소 영역(PXA1)은 적색광을 방출하는 영역이고, 제2 파장 변환 패턴(LCP2)이 배치된 제2 화소 영역(PXA2)은 녹색광을 방출하는 영역일 수 있다.
제1 파장 변환 입자(WC1) 및 제2 파장 변환 입자(WC2)의 예로는 양자점, 양자 막대 또는 형광체 등을 들 수 있다. 양자점은 전자가 전도대에서 가전자대로 전이하면서 특정 파장의 광을 방출하는 입자상 물질일 수 있다.
양자점은 반도체 나노 결정 물질일 수 있다. 양자점은 그 조성 및 크기에 따라 특정 밴드갭을 가져 빛을 흡수한 후 고유의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 양자점의 반도체 나노 결정의 예로는 IV족계 나노 결정, II-VI족계 화합물 나노 결정, III-V족계 화합물 나노 결정, IV-VI족계 나노 결정 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, IV족계 나노 결정은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 또는 탄화규소(silicon carbide, SiC), 규소-게르마늄(SiGe) 등의 이원소 화합물 등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, II-VI족계 화합물 나노 결정은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, III-V족계 화합물 나노 결정은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
IV-VI족계 나노 결정은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm) 또는 큐빅 형태의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등을 들 수 있다. 전술한 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재할 수 있다.
양자점은 상술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 양자점의 쉘은 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층의 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 챠징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 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 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 양자점이 방출하는 광은 약 45nm 이하의 발광 파장 스펙트럼 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며 이를 통해 표시 장치가 표시하는 색의 색 순도와 색 재현성을 개선할 수 있다. 또한, 양자점에 의해 방출되는 광은 입사광의 입사 방향과 무관하게 여러 방향을 향하여 방출될 수 있다. 이를 통해 표시 장치의 측면 시인성을 개선할 수 있다.
제1 파장 변환 입자(WC1)와 제2 파장 변환 입자(WC2)는 모두 양자점으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 제1 파장 변환 입자(WC1)를 이루는 양자점의 직경은 제2 파장 변환 입자(WC2)를 이루는 양자점의 직경보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 변환 입자(WC1)를 이루는 양자점의 직경은 약 55Å 내지 65Å이고, 제2 파장 변환 입자(WC2)를 이루는 양자점의 직경은 약 40Å 내지 55Å일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
광 산란 패턴(LCP3)은 산란 입자(SCT)를 포함할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 파장 변환 패턴(LCP1) 및 제2 파장 변환 패턴(LCP2)은 산란 입자(SCT)를 더 포함할 수 있다.
산란 입자(SCT)는 베이스 수지(BR)와 상이한 굴절률을 가지고 베이스 수지(BR)와 광학 계면을 형성할 수 있다. 산란 입자(SCT)는 투과광의 적어도 일부를 산란 시킬 수 있는 재료이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO) 또는 산화 주석(SnO2), 실리카(Silica)와 같은 산화물 입자일 수 있다.
산란 입자(SCT)는 광 산란 패턴(LCP3)을 투과하는 광의 파장을 실질적으로 변환시키지 않으면서 입사광의 입사 방향과 무관하게 무작위한 방향으로 광을 산란 시킬 수 있다. 이를 통해, 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
차광 패턴(SDM)은 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 차광 패턴(SDM)은 제1 방향(DR1)으로 서로 이격될 수 있고, 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 차광 패턴(SDM)은 각 화소 영역들(PXA)의 경계를 따라 배치될 수 있다. 다시 말해, 차광 패턴(SDM)은 제1 파장 변환 패턴(LCP1) 및 제2 파장 변환 패턴(LCP2)의 사이에 배치될 수 있고, 제2 파장 변환 패턴(LCP2) 및 광 산란 패턴(LCP3)의 사이에 배치될 수 있으며, 광 산란 패턴(LCP3) 및 제1 파장 변환 패턴(LCP1)의 사이에 배치될 수 있다.
차광 패턴(SDM)은 격벽 구조물(CSL) 중 각 화소 영역들(PXA) 사이의 경계에 배치된 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)에 의해 정의되는 제2 공간(OS)에 배치될 수 있다.
차광 패턴(SDM)은 빛의 투과를 차단할 수 있는 차광 물질을 포함할 수 있다. 차광 패턴(SDM)은 각 화소 영역들(PXA) 사이에 배치되어 인접 화소 간의 빛샘 현상 및 혼색 현상을 방지할 수 있다. 또한, 차광 패턴(SDM)은 금속 물질 또는 반사율이 높은 물질을 포함하여 표시 장치의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 화소 영역(PXA1)에 배치된 발광 소자(LD)에서 방출된 광이 인접 화소 영역인 제2 화소 영역(PXA2) 측으로 진행할 경우, 제1 화소 영역(PXA1) 및 제2 화소 영역(PXA2) 사이에 배치된 차광 패턴(SDM)은 제2 화소 영역(PXA2) 측으로 진행하는 광을 차단할 수 있다. 또한, 제2 화소 영역(PXA2) 측으로 진행하는 광을 반사하여 다시 제1 화소 영역(PXA1) 측으로 진행하게 할 수 있다. 제1 화소 영역(XPA1) 측으로 반사된 광은 제1 화소 영역(PXA1) 내부의 금속층(예컨대, 제1 전극(ELT1, ELT2)에 의해 표시 방향인 제3 방향(DR3)으로 출사될 수 있다. 이에 따라, 제1 화소 영역(PXA1)에서의 출광 효율이 향상될 수 있다.
보호층(PSL)은 기판(SUB) 상에 전체적으로 제공될 수 있다. 보호층(PSL)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막 또는 무기 재료로 이루어진 무기 절연막을 포함할 수 있다.
보호층(PSL)은 광 변환층(LCL)을 덮을 수 있다. 즉, 제1 파장 변환 패턴(LCP1), 제2 파장 변환 패턴(LCP2), 및 광 산란 패턴(LCP3)의 상면을 덮을 수 있고, 제1 파장 변환 패턴(LCP1), 제2 파장 변환 패턴(LCP2), 및 광 산란 패턴(LCP3)은 격벽 구조물(CSL) 및 보호층(PSL)에 의해 밀봉될 수 있다. 격벽 구조물(CSL) 및 보호층(PSL)에 의한 밀봉 구조는 제1 파장 변환 패턴(LCP1) 내부의 제1 파장 변환 입자(WC1) 및 제2 파장 변환 패턴(LCP2) 내부의 제2 파장 변환 입자(WC2)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따라, 보호층(PSL)과 격벽 구조물(CSL)의 제3 면(S3) 상에 형성된 홀(HP)이 중첩되는 영역에서, 보호층(PSL)은 돌출부를 포함할 수 있다. 보호층(PSL)의 돌출부는 기판(SUB) 측으로 돌출되어 홀(HP)의 적어도 일부를 채울 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(LD)는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)으로부터 구동 신호를 제공받을 수 있고, 이에 대응하여 발광할 수 있다. 발광 소자(LD)에서 방출된 빛은 각 화소 영역들(PXA)에 배치된 광 변환층(LCL)에 입사할 수 있고, 광 변환층(LCL) 내부 입자들에 의해 무작위한 방향으로 진행할 수 있다. 그 중, 제3 방향(DR3) 외에 다른 방향으로 진행하는 광들은 기판(SUB) 상에 배치된 제1 전극(ELT1), 제2 전극(ELT2), 및 차광 패턴(SDM)에 의해 반사되어 제3 방향(DR3)으로 진행할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 다양한 실시예들에 따른 화소 유닛의 단면도들로서, 도 5의 A-A' 선에 대응되는 단면도들이다.
도 7 내지 도 9의 실시예들은 도 6에 도시된 실시예와 동일하거나 유사한 구성들을 포함한다. 이에 대해선 동일하거나 유사한 참조 부호로 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하며, 실시예들간의 차이점을 위주로 설명한다.
도 7의 실시예는 도 6의 실시예와 비교하여, 화소 유닛(PXU1a)이 각 화소 영역(PXA)에 배치된 컬러 필터층(CFL)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다.
도 7을 참조하면, 화소 유닛(PXU1a)은 컬러 필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다. 컬러 필터층(CFL)은 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다. 컬러 필터층(CFL)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제1 화소(PXL1a)는 제1 컬러 필터(CF1)를 포함하고, 제2 화소(PXL2a)는 제2 컬러 필터(CF2)를 포함하며, 제3 화소(PXL3a)는 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다.
제1 컬러 필터(CF1)는 제1 화소 영역(PXA1)에 배치될 수 있고, 제2 화소 영역(PXA2) 및 제3 화소 영역(PXA3)에는 배치되지 않을 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 화소 영역(PXA2)에 배치될 수 있고, 제1 화소 영역(PXA1) 및 제3 화소 영역(PXA3)에는 배치되지 않을 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 화소 영역(PXA3)에 배치될 수 있고, 제1 화소 영역(PXA1) 및 제2 화소 영역(PXA2)에는 배치되지 않을 수 있다.
이처럼 각 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 각 화소 영역들(PXA)을 기준으로 서로 이격될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 실시예에 따라 각 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 각 화소 영역들(PXA)의 경계를 따라 서로 적어도 일부가 중첩될 수도 있다.
각각의 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 특정 파장의 빛 중 일부의 빛을 선택적으로 투과하고, 다른 빛은 부분적으로 흡수할 수 있다.
일 예로, 제1 컬러 필터(CF1)은 적색 컬러 필터일 수 있다. 즉, 제1 컬러 필터(CF1)은 적색 파장의 빛을 선택적으로 투과시키되, 적색 파장 인근의 파장 대역의 빛을 부분적으로 흡수하여 제1 화소(PXL1a)가 표시하는 적색 빛의 파장 스펙트럼을 더욱 샤프하게 할 수 있고 이를 통해 색 순도를 개선할 수 있다.
제2 컬러 필터(CF2)은 녹색 컬러 필터일 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)은 녹색 파장의 빛을 선택적으로 투과시키되, 녹색 파장 인근의 파장 대역의 빛을 부분적으로 흡수하여 제2 화소(PXL2a)가 표시하는 녹색 빛의 파장 스펙트럼을 더욱 샤프하게 할 수 있다.
제3 컬러 필터(CF3)은 청색 컬러 필터일 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)은 청색 파장의 빛을 선택적으로 투과시키되, 청색 파장 인근의 파장 대역의 빛을 부분적으로 흡수하여 제3 화소(PXL3a)가 표시하는 청색 빛의 파장 스펙트럼을 더욱 샤프하게 할 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)을 통해 표시 장치는 우수한 색 재현성을 확보할 수 있다.
도 8의 실시예는 도 7의 실시예와 비교하여, 화소 유닛(PXU1b)이 각 화소 영역(PXA)의 경계를 따라 배치된 블랙 매트릭스(BM)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다.
도 8을 참조하면, 화소 유닛(PXU1b)은 블랙 매트릭스(BM)를 더 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 기판(SUB) 상에 제공될 수 있고, 각 화소 영역들(PXA)의 경계를 따라 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 격벽 구조물(CSL) 중 각 화소 영역들(PXA) 사이의 경계에 배치된 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)에 의해 정의되는 제2 공간(OS)에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 블랙 매트릭스(BM)는 상술한 차광 패턴(SDM)과 중첩하여 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 블랙 매트릭스(BM)에 입사된 모든 색의 광을 흡수할 수 있으며, 이에 따라 인접 화소 간의 빛샘 현상 및 혼색 현상을 방지할 수 있다.
도 9의 실시예는 도 6의 실시예와 비교하여, 화소 유닛(PXU1c)이 각 화소 영역(PXA)의 제1 공간(ISc)에 배치된 고정 패턴(ANCP)을 포함하는 점에서 차이가 있다.
도 9를 참조하면, 화소 유닛(PXUc)은 각 화소 영역들(PXA)에 배치된 고정 패턴(ANCP)을 더 포함할 수 있다.
고정 패턴(ANCP)은 기판(SUB)과 격벽 구조물(CSL)의 사이에 형성된 제1 공간(ISc)을 충진할 수 있다. 고정 패턴(ANCP)은 발광 소자(LD)의 상부를 덮을 수 있다. 실시예에 따라, 고정 패턴(ANCP)은 기판(SUB)과 발광 소자(LD) 사이에도 배치될 수 있다.
발광 소자(LD)는 고정 패턴(ANCP)에 의해 기판(SUB) 상에 안정적으로 고정될 수 있다. 고정 패턴(ANCP)은 표시 장치의 제조 과정 중 발광 소자(LD)가 기판(SUB) 상에서 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 이탈된 발광 소자(LD)에 의해 발생하는 불량들을 방지하여 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
고정 패턴(ANCP)은 기판(SUB) 및 격벽 구조물(CSL)에 의해 형성된 제1 공간(ISc)을 완전히 충진할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 고정 패턴(ANCP)은 발광 소자(LD)의 적어도 일부를 덮으며, 제1 공간(ISc)의 일부만을 충진할 수도 있다.
고정 패턴(ANCP)을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않으나, 일 실시예로 고정 패턴(ANCP)은 유기 물질을 포함할 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 화소 유닛의 평면도이다. 도 11은 도 10의 B-B' 선을 따라 자른 다른 실시예에 따른 화소 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 10 및 도 11의 실시예는 앞서 설명한 도 5 내지 도 9의 실시예와 달리 기판(SUB)과 격벽 구조물(CSLd)의 제2 면(S2) 및 제3 면(S3)에 의해 형성된 제1 공간(IS) 내에 광 변환층(LCLd)이 배치되고, 격벽 구조물(CSLd)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)에 의해 형성된 제2 공간(OS) 내에 발광 소자(LD)가 배치되는 점에서 차이가 있으며, 이 외의 구성은 동일하거나 유사하다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 화소 유닛(PXU2)은 제1 내지 제3 화소들(PXL1d, PXL2d, PXL3d)을 포함할 수 있고, 제1 내지 제3 화소들(PXL1d, PXL2d, PXL3d)은 기판(SUB), 제1 전극(ELT1), 제2 전극(ELT2), 발광 소자(LD), 격벽 구조물(CSLd), 광 변환층(LCLd), 차광 패턴(SDM), 및 보호층(PSL)을 포함할 수 있다.
기판(SUB), 제1 전극(ELT1), 제2 전극(ELT2), 발광 소자(LD), 차광 패턴(SDM), 및 보호층(PSL)은 앞서 설명한 바와 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
격벽 구조물(CSLd)은 기판(SUB) 상에 전체적으로 제공될 수 있다. 격벽 구조물(CSLd)은 제1 면(S1), 제2 면(S2), 및 제3 면(S3)으로 이루어질 수 있다.
기판(SUB) 및 격벽 구조물(CSLd)의 제2 면(S2)과 제3 면(S3)에 의해 기판(SUB)과 격벽 구조물(CSLd) 사이에 제1 공간(IS)을 형성될 수 있다.
격벽 구조물(CSLd)의 제3 면(S3)에는 제1 홀(HP1)이 형성될 수 있다. 제1 홀(HP1)은 광 변환층(LCLd)이 주입되는 투입구일 수 있다.
격벽 구조물(CSLd)과 기판(SUB) 사이의 제1 공간(IS)에는 광 변환층(LCLd)이 배치될 수 있다. 제1 공간(IS)에 배치된 광 변환층(LCLd)은 제1 공간(IS)을 완전히 충진할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 일부만을 충진할 수도 있다.
격벽 구조물(CSLd) 상에는 격벽 구조물(CSLd)의 제1 면(S1)과 제2 면(S2)에 의해 정의되는 제2 공간(OS)이 형성될 수 있다. 제1 공간(IS) 및 제2 공간(OS)은 제1 방향(DR1)을 따라 서로 교번적으로 형성될 수 있다.
제2 공간(OS)은 적어도 일부의 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)이 위치할 수 있으며, 제2 공간(OS)의 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2) 사이에는 발광 소자(LD)가 배치될 수 있다.
격벽 구조물(CSLd)의 제1 면(S1)에는 제2 홀(HP2)이 형성될 수 있다. 제2 홀(HP2)에 의해 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)이 노출될 수 있으며, 제1 전극(ELT1)과 제2 전극(ELT2) 사이에는 발광 소자(LD)가 배치될 수 있다. 발광 소자(LD)는 제2 공간(OS)에서 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)과 각각 접촉할 수 있고, 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)으로부터 구동 신호를 인가 받을 수 있다.
광 변환층(LCLd)은 상술한 바와 같이, 기판(SUB) 및 격벽 구조물(CSLd) 사이에 형성된 제1 공간(IS)에 배치될 수 있다.
광 변환층(LCLd)은 제1 파장 변환 패턴(LCP1d), 제2 파장 변환 패턴(LCP2d), 및 광 산란 패턴(LCP3d)을 포함할 수 있다. 제1 파장 변환 패턴(LCP1d)은 제1 화소 영역(PXA1)에 배치되고, 제2 파장 변환 패턴(LCP2d)은 제2 화소 영역(PXA2)에 배치되며, 광 산란 패턴(LCP3d)은 제3 화소 영역(PXA3)에 배치될 수 있다.
도 12 및 도 13은 다양한 실시예들에 따른 화소 유닛의 단면도들로서, 도 10의 B-B' 선에 대응되는 단면도들이다.
도 12를 참조하면, 화소 유닛(PXU2a)은 컬러 필터층(CFLe)을 더 포함할 수 있다. 컬러 필터층(CFLe)은 기판(SUB) 상에 제공되며, 보호층(PSL) 상에 배치될 수 있다.
컬러 필터층(CFLe)은 제1 컬러 필터(CF1e), 제2 컬러 필터(CF2e), 및 제3 컬러 필터(CF3e)을 포함할 수 있다. 제1 화소(PXL1e)는 제1 컬러 필터(CF1e)를 포함하고, 제2 화소(PXL2e)는 제2 컬러 필터(CF2e)를 포함하며, 제3 화소(PXL3e)는 제3 컬러 필터(CF3e)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1e, CF2e, CF3e)를 통해 표시 장치는 우수한 색 재현성을 확보할 수 있다.
도 11의 컬러 필터층(CFLe)은 도 7의 컬러 필터층(CFL)과 유사한 구성일 수 있으며, 컬러 필터층(CFLe)에 대한 구체적인 설명은 중복되는 내용인 바, 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 화소 유닛(PXU2b)은 블랙 매트릭스(BMf)를 더 포함할 수 있다. 도 13의 실시예는 도 12의 실시예와 비교하여 블랙 매트릭스(BMf)가 더 배치되는 점에서 차이가 있으며, 이 외의 구성은 동일하거나 유사하다.
블랙 매트릭스(BMf)는 기판(SUB) 상에 제공되며, 보호층(PSL) 상에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BMf)는 각 화소들(PXL1f, PXL2f, PXL3f)의 경계를 따라 배치될 수 있고, 컬러 필터층(CFL)과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(BMf)는 각 화소들(PXL1f, PXL2f, PXL3f) 간에 발생할 수 있는 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
도 13의 블랙 매트릭스(BMf)는 도 8의 블랙 매트릭스(BM)와 유사한 구성일 수 있으며, 블랙 매트릭스(BM)에 대한 구체적인 설명은 중복되는 내용인 바, 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1000: 표시 장치 SUB: 기판
DA: 표시 영역 NDA: 비표시 영역
PXU: 화소 유닛 PXL1: 제1 화소
PXL2: 제2 화소 PXL3: 제3 화소
ELT1: 제1 전극 ELT2: 제2 전극
LD: 발광 소자 CSL: 격벽 구조물
S1: 제1 면 S2: 제2 면
S3: 제3 면 HP: 홀
LCL: 광 변환층 LCP1: 제1 파장 변환 패턴
LCP2: 제2 파장 변환 패턴 LCP3: 광 산란 패턴
SDM: 차광 패턴 PSL: 보호층
CFL: 컬러 필터층 BM: 블랙 매트릭스

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1 방향을 따라 상호 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발광 소자;
    상기 기판 상에 제공되고, 제1 면, 제2 면, 및 제3 면을 포함하는 격벽 구조물;
    상기 격벽 구조물 상에 배치되는 광 변환층; 및
    상기 광 변환층 상에 배치되는 보호층을 포함하되,
    상기 기판 및 상기 격벽 구조물 사이에는 상기 제2 면 및 상기 제3 면에 의해 정의되는 제1 공간이 형성되고,
    상기 격벽 구조물 및 상기 보호층 사이에는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 의해 정의되는 제2 공간이 형성되며,
    상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 형성되고,
    상기 발광 소자는 상기 제1 공간 내에 배치되며,
    상기 광 변환층은 적어도 하나의 상기 제2 공간 내에 배치되는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 면은 상기 발광 소자와 중첩하는 홀이 형성된 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광 변환층 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광 변환층은 베이스 수지 및 상기 베이스 수지 내부에 분산된 파장 변환 입자를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광 변환층은 상기 베이스 수지 내부에 분산된 광 산란 입자를 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제3 면보다 상기 기판에 더 인접하여 배치되고, 상기 제1 면 및 상기 제3 면은 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배열된 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면 및 상기 제3 면 사이에 배치되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면을 연결하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공간은 상기 기판, 상기 격벽 구조물, 및 상기 보호층에 의해 밀폐되어 공기로 충진된 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공간의 내부에 배치된 고정 패턴을 더 포함하되, 상기 발광 소자는 상기 기판 및 상기 고정 패턴 사이에서 고정된 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광 변환층이 배치되지 않은 상기 제2 공간에서 상기 제2 면의 표면을 따라 형성된 차광 패턴을 더 포함하되, 상기 차광 패턴은 금속 물질을 포함하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광 변환층이 배치되지 않은 상기 제2 공간 내에 충진되고, 입사된 광을 흡수하여 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 제1 방향을 따라 상호 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 발광 소자;
    상기 기판 상에 배치되는 광 변환층; 및
    상기 기판 상에 제공되고, 제1 면, 제2 면, 및 제3 면을 포함하는 격벽 구조물을 포함하되,
    상기 기판 및 상기 격벽 구조물 사이에는 상기 제2 면 및 상기 제3 면에 의해 정의되는 제1 공간이 형성되고,
    상기 격벽 구조물 상에는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 의해 정의되는 제2 공간이 형성되며,
    상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 제1 방향을 따라 서로 교번적으로 형성되고,
    상기 광 변환층은 상기 제1 공간 내에 배치되며,
    상기 발광 소자는 적어도 하나의 상기 제2 공간 내에 배치되는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 일부를 노출하고, 상기 발광 소자와 중첩하는 제1 홀이 형성된 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 면은 상기 광 변환층과 중첩하는 제2 홀이 형성된 표시 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 격벽 구조물 상에 배치되는 보호층 및 상기 보호층 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 광 변환층은 베이스 수지, 상기 베이스 수지 내부에 분산된 파장 변환 입자, 및 상기 베이스 수지 내부에 분산된 광 산란 입자를 포함하는 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제3 면보다 상기 기판에 더 인접하여 배치되고, 상기 제1 면 및 상기 제3 면은 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배열된 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면 및 상기 제3 면 사이에 배치되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면을 연결하는 표시 장치.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 발광 소자가 배치되지 않은 상기 제2 공간에서 상기 제2 면의 표면을 따라 형성된 차광 패턴을 더 포함하되, 상기 차광 패턴은 금속 물질을 포함하는 표시 장치.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 격벽 구조물 상에 상기 발광 소자가 배치되지 않은 상기 제2 공간과 중첩하여 형성되고, 입사된 광을 흡수하여 차단하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시 장치.
KR1020190116130A 2019-09-20 2019-09-20 표시 장치 KR20210034734A (ko)

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