KR20210132787A - 표시 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20210132787A
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Abstract

본 발명은 광추출 효율 및 광전환 효율이 향상된 광학패널을 구비한 표시 장치를 위하여, 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치되며, 제1색 발광층을 포함하는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자; 상기 제1 내지 제3발광소자를 덮으며, 적어도 하나의 무기층 및 적어도 하나의 유기층을 포함하는, 봉지층; 상기 봉지층 상에 배치되며, 상기 제1 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1개구부들을 포함하는 제1차광층; 상기 제1차광층 상에 배치되되, 상기 제1개구부들 각각의 내측면에 대응되는, 반사층; 상기 제1발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제1색변환층; 상기 제2발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제2색변환층; 상기 제3발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 광투과층; 상기 제1차광층 상에 위치하며, 상기 제1개구부들과 중첩되는 제2개구부들을 포함하는 제2차광층; 및 상기 제2개구부들 내에 위치하며, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층에 각각 중첩하는 제1컬러필터층, 제2컬러필터층, 및 제3컬러필터층;을 포함하는, 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치 및 이의 제조방법{Display device and method of manufacturing the same}
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
핸드폰, PDA, 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 다양한 종류의 표시 장치가 개발되고 있다. 예컨대, 시장에서 널리 사용되는 표시 장치는 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시 장치, 각 색영역마다 서로 다른 컬러의 빛을 방출하는 유기 발광 표시 장치가 있으며, 최근에는 양자점-변환층(quantum dot color conversion layer; QD-CCL)을 구비한 표시 장치가 개발되고 있다. 양자점은 입사광에 의해 여기 되어 입사광의 파장보다 긴 파장을 가지는 광을 방출하는 것으로, 입사광은 주로 저파장대역의 광이 사용된다.
본 발명의 실시예들은, 광추출 효율 및 광전환 효율이 향상된 광학패널을 구비한 표시 장치를 제공하며, 표시 장치의 제조공정을 단순화하여 제조 효율을 향상시키고, 제조품질 불량을 최소화하며, 비용 절감할 수 있는 표시 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치되며, 제1색 발광층을 포함하는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자; 상기 제1 내지 제3발광소자를 덮으며, 적어도 하나의 무기층 및 적어도 하나의 유기층을 포함하는, 봉지층; 상기 봉지층 상에 배치되며, 상기 제1 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1개구부들을 포함하는 제1차광층; 상기 제1차광층 상에 배치되되, 상기 제1개구부들 각각의 내측면에 대응되는, 반사층; 상기 제1발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제1색변환층; 상기 제2발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제2색변환층; 상기 제3발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 광투과층; 상기 제1차광층 상에 위치하며, 상기 제1개구부들과 중첩되는 제2개구부들을 포함하는 제2차광층; 및 상기 제2개구부들 내에 위치하며, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층에 각각 중첩하는 제1컬러필터층, 제2컬러필터층, 및 제3컬러필터층;을 포함하는, 표시 장치가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1색변환층, 제2색변환층 및 광투과층을 덮는 제1캡핑층;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1차광층의 일 면은 상기 제1캡핑층과 접촉할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3컬러필터층을 덮는 제2캡핑층;을 더 포함하고, 상기 제1캡핑층과 상기 제2캡핑층은 상기 제1 내지 제3컬러필터층을 사이에 두도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3발광소자가 사이에 개재되도록 상기 제1기판의 일 측에 배치되는, 제2기판;을 더 포함하고, 상기 제2기판은 상기 제1 내지 제3컬러필터층 및 상기 제2차광층을 커버할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 반사층은 불규칙한 요철이 형성된 표면을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 반사층의 상기 표면은 결정립계(grain boundary) 또는 클러스터(cluster)를 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 반사층은 은, 알루미늄, 금 또는 이들의 조합인 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 반사층은 20nm 이상 100nm 이하의 두께를 갖고, 1 이상 20 이하의 종횡비를 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층은 각각 산란입자를 포함하고, 상기 제1색변환층은 제1양자점을 더 포함하고, 상기 제2색변환층은 제2양자점을 더 포함하며, 상기 제1양자점과 상기 제2양자점은 동일한 재질을 포함하되, 크기가 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 제1색 발광층을 포함하는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1발광소자에 대응하는 제1색변환층; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제2발광소자에 대응하는 제2색변환층; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제3발광소자에 대응하는 광투과층; 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층 각각을 평면 상에서 둘러싸는, 반사층; 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층의 일 측을 덮는 제1무기층; 및 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층의 타 측과 상기 반사층을 덮는 제2무기층;을 포함하고, 상기 제1무기층과 상기 제2무기층은 서로 접촉할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층을 향하는 상기 반사층의 일 면은 불규칙한 요철을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 제1색 발광층을 구비한 제1발광소자 내지 제3발광소자가 배치된 제1기판을 준비하는 단계; 상기 제1기판 상에 상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1개구부들을 포함하는 유기막 패턴층을 형성하는 단계; 상기 유기막 패턴층 상에 금속막을 증착시키는 단계; 상기 금속막을 이온밀링을 통해 식각하되, 식각된 상기 금속막의 금속 입자가 상기 제1개구부들의 내측면에 부착되어 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 제1개구부들 내에 상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 중첩하는 제1색변환층, 제2색변환층, 및 광투과층을 형성하는 단계;를 포함하는, 표시 장치의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 이온밀링은, 불활성 기체의 이온을 가속시켜 상기 금속막에 상기 이온을 충돌시킴으로써 수행될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 이온밀링의 수행 시간은 400초 이상일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 불활성 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 혼합기체 중에서 선택될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층을 덮는 제1캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1캡핑층 상에 상기 유기막 패턴층과 중첩되고, 상기 제1개구부들과 중첩하는 제2개구부들을 포함하는 제2차광층을 형성하는 단계; 및 상기 제2개구부들 내에 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층과 각각 대응되는 제1 내지 제3컬러필터층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1컬러필터층 내지 제3컬러필터층이 형성된 제2기판을 준비하는 단계;를 더 포함하고, 상기 유기막 패턴층은 상기 제2기판 상에 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 반사층을 형성한 이후 상기 유기막 패턴층을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학패널의 색변환층 주위에 배치되고 표면에 불규칙한 요철을 가진 반사층을 구비함으로써 색변환층을 통과하는 광들의 광추출 효율 및 광전환 효율을 향상시키고, 따라서 표시 품질을 향상시킨 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 색변환층 주위에 반사층을 형성하는 공정에서 이온밀링 및 이온 충격 현상을 이용하여 제조공정을 단순화하고, 이를 통해 제조 효율을 향상시키고 제조품질 불량을 최소화하며 비용 절감할 수 있는 표시 장치의 제조방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2은 도 1의 표시 장치의 II-II' 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 제조하는 과정 중 일부 과정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 표시 장치의 제조방법의 단계들 중 일부를 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 보여주는 이미지들이다.
도 11는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치들에서 반사층 유무에 따른 광추출 효율을 비교하는 그래프이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 반사층의 재질 및 두께에 따른 파장과 반사율의 관계를 보여주는 그래프들이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부의 제조과정에서 금속막의 이온밀링 시간과 가시광 투과율의 관계를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)의 외측에 위치한 주변영역(PA)을 포함할 수 있다. 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 2차원적으로 배열된 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)들의 어레이를 통해 이미지를 제공할 수 있다. 주변영역(PA)은 이미지를 제공하지 않는 영역으로서, 표시영역(DA)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 주변영역(SA)에는 화소(PX)들에 전기적 신호나 전원을 제공하기 위한 드라이버 등이 배치될 수 있다. 주변영역(SA)에는 전자소자나 인쇄회로기판 등이 전기적으로 연결될 수 있는 영역인 패드가 배치될 수 있다.
이하에서는 표시 장치(1)가 발광소자로서, 유기발광다이오드(OLED)를 포함하는 것을 설명하지만, 본 발명의 표시 장치(1)는 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 표시 장치(1)는 마이크로 LED와 같은 무기물을 포함하는 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display 또는 무기 EL 표시 장치)이거나, 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)와 같은 표시 장치일 수 있다. 예컨대, 표시 장치(1)에 구비된 발광소자의 발광층은 유기물을 포함하거나, 무기물을 포함하거나, 양자점을 포함하거나, 유기물과 양자점을 포함하거나, 무기물과 양자점을 포함할 수 있다.
도 2은 도 1의 표시 장치의 II-II' 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 제1화소(PX1) 내지 제3화소(PX3)를 구비할 수 있다. 물론 이는 예시적인 것으로서, 표시 장치(1)는 더 많은 화소(PX)들을 구비할 수 있다. 아울러 도 2에서는 제1화소(PX1) 내지 제3화소(PX3)가 서로 인접한 것처럼 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1화소(PX1) 내지 제3화소(PX3) 사이에는 다른 배선 등의 구성요소들이 개재될 수도 있다. 이에 따라 예컨대, 제1화소(PX1)와 제2화소(PX2)는 서로 인접하여 위치한 화소들이 아닐 수 있다. 또한, 도 2에서 제1화소(PX1) 내지 제3화소(PX3)의 단면들은 동일한 방향에서의 단면들이 아닐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 제1기판(100)을 구비할 수 있다. 제1기판(100)은 글라스, 금속 또는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 만일 제1기판(100)이 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는다면, 제1기판(100)은 예컨대 폴리에테르술폰(polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르 이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 물론, 제1기판(100)은 각각 이와 같은 고분자 수지를 포함하는 두 개의 층들과 그 층들 사이에 개재된 (실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드 등의) 무기물을 포함하는 배리어층을 포함하는 다층구조를 가질 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
제1기판(100) 상에는 제1화소전극(211), 제2화소전극(221) 및 제3화소전극(231)이 위치할 수 있다. 즉, 제1기판(100) 상에는 복수개의 발광소자들이 위치할 수 있으며, 도 2에서는 제1발광소자(210), 제2발광소자(220) 및 제3발광소자(230)가 위치하는 것을 도시하고 있다. 물론 제1기판(100) 상에는 발광소자들 외에도 발광소자들에 전기적으로 연결되는 박막트랜지스터들(TFT1, TFT2, TFT3)도 위치할 수 있다. 도 2에서는 발광소자들로서 유기발광다이오드들이 제1기판(100) 상에 위치하는 것을 도시하고 있다. 이러한 유기발광다이오드들이 박막트랜지스터들(TFT1, TFT2, TFT3)에 전기적으로 연결된다는 것은, 화소전극들(211, 221, 231)이 박막트랜지스터들(TFT1, TFT2, TFT3)에 전기적으로 연결되는 것으로 이해될 수 있다.
참고로, 도 2에서는 제1박막트랜지스터(TFT1)가 제1화소(PX1)에 위치하고, 제2박막트랜지스터(TFT2)가 제2화소(PX2)에 위치하며, 제3박막트랜지스터(TFT3)가 제3화소(PX3)에 위치하는 것을 도시하고 있다. 또한, 제1박막트랜지스터(TFT1) 내지 제3박막트랜지스터(TFT3) 각각이 대응하는 화소 내에 위치한 발광소자의 화소전극에 전기적으로 연결되는 것으로 도시하고 있다. 이하에서는 편의상 제1박막트랜지스터(TFT1)와 이에 연결된 제1발광소자(210)에 대해 설명하며, 이는 제2박막트랜지스터(TFT2) 및 제3박막트랜지스터(TFT3)와 이들에 연결된 제2발광소자(220) 및 제3발광소자(230)에도 적용될 수 있다. 즉, 제2박막트랜지스터(TFT2)의 제2반도체층(Act2), 제2게이트전극(GE2), 제2소스전극(SE2) 및 제2드레인전극(DE2)에 대한 설명, 그리고 제2화소전극(221)에 대한 설명은 생략한다. 마찬가지로 제3박막트랜지스터(TFT3)의 제3반도체층(Act3), 제3게이트전극(GE3), 제3소스전극(SE3) 및 제3드레인전극(DE3)에 대한 설명, 그리고 제3화소전극(231)에 대한 설명은 생략한다.
제1박막트랜지스터(TFT1)는 비정질실리콘, 다결정실리콘, 유기반도체물질 또는 산화물반도체물질을 포함하는 제1반도체층(Act1), 제1게이트전극(GE1), 제1소스전극(SE1) 및 제1드레인전극(DE1)을 포함할 수 있다. 제1게이트전극(GE1)은 다양한 도전성 물질을 포함하며 다양한 층상구조를 가질 수 있는데, 예컨대 Mo층과 Al층을 포함할 수 있다. 또는 제1게이트전극(GE1)은 TiNx층, Al층 및/또는 Ti층을 포함할 수도 있다. 제1소스전극(SE1)과 제1드레인전극(DE1) 역시 다양한 도전성 물질을 포함하며 다양한 층상구조를 가질 수 있는데, 예컨대 Ti층, Al층 및/또는 Cu층을 포함할 수 있다.
제1반도체층(Act1)과 제1게이트전극(GE1)과의 절연성을 확보하기 위해, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 게이트절연막(130)이 제1반도체층(Act1)과 제1게이트전극(GE1) 사이에 개재될 수 있다. 아울러 제1게이트전극(GE1)의 상부에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 층간절연막(150)이 배치될 수 있으며, 제1소스전극(SE1) 및 제1드레인전극(DE1)은 그러한 층간절연막(150) 상에 배치될 수 있다. 이와 같이 무기물을 포함하는 절연막은 CVD(chemical vapor deposition) 또는 ALD(atomic layer deposition)를 통해 형성될 수 있다. 이는 후술하는 실시예들 및 그 변형예들에 있어서도 마찬가지이다.
이러한 구조의 제1박막트랜지스터(TFT1)와 제1기판(100) 사이에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물을 포함하는 버퍼층(110)이 개재될 수 있다. 이러한 버퍼층(110)은 제1기판(100)의 상면의 평활성을 높이거나 제1기판(100) 등으로부터의 불순물이 제1박막트랜지스터(TFT1)의 제1반도체층(Act1)으로 침투하는 것을 방지하거나 최소화하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 제1박막트랜지스터(TFT1) 상에는 평탄화층(170)이 배치될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 것과 같이 제1박막트랜지스터(TFT1) 상부에 유기발광다이오드가 배치될 경우, 평탄화층(170)은 제1박막트랜지스터(TFT1)를 덮는 보호막 상부를 대체로 평탄화하는 역할을 할 수 있다. 이러한 평탄화층(170)은 예컨대 아크릴, BCB(Benzocyclobutene) 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다. 도 2에서는 평탄화층(170)이 단층으로 도시되어 있으나, 다층일 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
제1기판(100)의 평탄화층(170) 상에는 제1발광소자(210)가 위치할 수 있다. 제1화소전극(211), 중간층(203), 및 대향전극(205)의 적층 구조는 제1발광소자(210)를 형성할 수 있다. 발광소자로는 도 2에 도시된 것과 같은 유기발광다이오드가 이용될 수 있다. 유기발광다이오드는 제1색의 광을 방출할 수 있으며, 유기발광다이오드의 발광영역이 화소(PX)에 해당한다.
구체적으로, 제1화소(PX1)의 경우, 유기발광다이오드는 예컨대 제1화소전극(211), 대향전극(205) 및 그 사이에 개재되며 발광층을 포함하는 중간층(203)을 가질 수 있다. 제1화소전극(211)은 도 2에 도시된 것과 같이 평탄화층(170) 등에 형성된 개구부를 통해 제1소스전극(SE1) 및 제1드레인전극(DE1) 중 어느 하나와 컨택하여 제1박막트랜지스터(TFT1)와 전기적으로 연결된다. 제2화소(PX2)도 제2화소전극(221)을 갖고, 제3화소(PX3)도 제3화소전극(231)을 가질 수 있다. 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각은 ITO, In2O3 또는 IZO 등의 투광성인 도전성 산화물로 형성된 투광성 도전층과, Al 또는 Ag 등과 같은 금속으로 형성된 반사층을 포함한다. 예컨대, 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각은 ITO/Ag/ITO의 3층구조를 가질 수 있다.
발광층을 포함하는 중간층(203)은 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)에 걸쳐 일체(一體)로 형성될 수 있고, 중간층(203) 상의 대향전극(205) 역시 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)에 걸쳐 일체(一體)로 형성될 수 있다. 대향전극(205)은 ITO, In2O3 또는 IZO으로 형성된 투광성 도전층을 포함할 수 있고, 또한 Al이나 Ag 등과 같은 금속을 포함하는 반투과막을 포함할 수 있다. 예컨대, 대향전극(205)은 MgAg를 포함하는 반투과막일 수 있다.
평탄화층(170) 상부에는 화소정의막(190)이 배치될 수 있다. 이 화소정의막(190)은 각 화소들에 대응하는 개구, 즉 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각의 적어도 중앙부가 노출되도록 하는 개구를 가짐으로써, 화소를 정의하는 역할을 한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같은 경우, 화소정의막(190)은 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각의 가장자리와 대향전극(205)과의 거리를 증가시킴으로써, 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이와 같은 화소정의막(190)은 예컨대 폴리이미드 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.
중간층(203)은 저분자 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 중간층(203)이 저분자 물질을 포함할 경우, 중간층(203)은 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다. 중간층(203)이 고분자 물질을 포함할 경우, 중간층(203)은 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이 때, 홀 수송층은 PEDOT을 포함하고, 발광층은 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 물질을 포함할 수 있다. 이러한 중간층(203)은 스크린 인쇄, 잉크젯 프린팅법, 증착법 또는 레이저열전사방법(LITI; Laser induced thermal imaging) 등으로 형성할 수 있다. 물론 중간층(203)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다.
중간층(203)은 전술한 것과 같이 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)에 걸쳐서 일체인 층을 포함할 수 있지만, 필요에 따라서는 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각에 대응하도록 패터닝된 층을 포함할 수도 있다. 어떤 경우이든, 중간층(203)은 제1색 발광층을 포함한다. 이 제1색 발광층은 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)에 걸쳐서 일체일 수도 있고, 필요하다면 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231) 각각에 대응하도록 패터닝될 수도 있다. 제1색 발광층은 예컨대, 450nm 내지 495nm에 속하는 파장의 광을 방출할 수 있다.
대향전극(205)은 제1화소전극(211) 내지 제3화소전극(231)에 대응하도록 중간층(203) 상에 위치할 수 있다. 이러한 대향전극(205)은 복수개의 유기발광다이오드들에 있어서 일체(一體)로 형성될 수 있다.
유기발광다이오드는 외부로부터의 수분이나 산소 등에 의해 쉽게 손상될 수 있기에, 봉지층(300)이 이러한 유기발광다이오드를 덮어 이들을 보호하도록 할 수 있다.
봉지층(300)은 대향전극(205) 상에 배치될 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 봉지층(300)으로 커버될 수 있다. 봉지층(300)은 제1및 제2무기봉지층(310, 330) 및 이들 사이의 유기봉지층(320)을 포함할 수 있다.
제1및 제2무기봉지층(310, 330)은 각각 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 무기 절연물은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 탄탈륨옥사이드, 하프늄옥사이드, 징크옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 또는/및 실리콘옥시나이트라이드를 포함할 수 있다. 제1및 제2무기봉지층(310, 330)은 화학기상증착법을 통해 형성될 수 있다.
유기봉지층(320)은 폴리머(polymer)계열의 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 계열의 소재로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 유기봉지층(320)은 아크릴계 수지, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산 등을 포함할 수 있다. 유기봉지층(320)은 모노머를 경화하거나, 폴리머를 도포하여 형성할 수 있다.
앞서 설명한 제1기판(100)부터 제1 내지 제3발광소자(210, 220, 230)까지 적층된 구조를 표시층(10)이라 지칭할 수 있다. 표시층(10)은 이하 후술하는 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)로 입사하는 입사광(Lib)을 발생시키며, 표시층(10)로부터 방출된 입사광(Lib)은 봉지층(300)을 통해 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)으로 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는, 봉지층(300) 상에 배치된 제1차광층(410), 반사층(430), 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 광투과층(453), 제1캡핑층(470), 제2차광층(510), 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533), 및 제2캡핑층(550)을 포함할 수 있다.
제1차광층(410)은 제1 내지 제3발광소자(210, 220, 230)에 각각 대응하는 제1개구부(410OP)들을 포함할 수 있다.
제1차광층(410)은 흑색 또는 백색을 포함한 다양한 색상일 수 있다. 예컨대, 제1차광층(410)은 흑색일 수 있으며, 블랙매트릭스를 포함할 수 있다. 제1차광층(410)은 차광물질을 포함할 수 있으며, 차광물질은 산화크롬 또는 산화몰리브덴 등의 불투명 무기 절연 물질이나 블랙 수지 등의 불투명 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1차광층(410)은 백색 수지 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1차광층(410)은 후술하는 바와 같이 서로 인접한 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)에서 변환 또는 투과된 광들 간에 혼색이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)은 각각 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)들 내에 배치될 수 있고, 각각 제1발광소자(210), 제2발광소자(220), 및 제3발광소자(230)에 대응될 수 있다. 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)은 서로 일정 간격으로 이격될 수 있고, 이들 사이에는 제1차광층(410)이 위치할 수 있다.
제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)은 표시층(10)에서 발생한 입사광(Lib)을 특정의 색을 가지는 광으로 변환하거나 투과시켜 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 향하여 방출할 수 있다. 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)에 의해 색이 변환되거나 투과된 광은 적색광, 녹색광, 청색광 중 하나일 수 있다.
일 예로, 입사광(Lib)은 400nm 이상 495nm 미만의 파장을 갖는 청색광일 수 있으며, 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 통해 방출되는 광은 580nm 이상 750nm 미만의 파장을 갖는 적색광, 495nm 이상 580nm 미만의 파장을 갖는 녹색광 및 400nm 이상 495nm 미만의 파장을 갖는 청색광을 포함할 수 있다.
입사광(Lib)은 제1색변환층(451)을 통해 적색광으로 변환되어 제1컬러필터층(531)을 향해 방출되고, 제1컬러필터층(531)을 통과한 광은 외부로 방출될 수 있다. 입사광(Lib)은 제2색변환층(452)을 통해 녹색광으로 변환되어 제2컬러필터층(532)을 향해 방출되고, 제2컬러필터층(532)을 통과한 광은 외부로 방출될 수 있다. 입사광(Lib)은 광투과층(453)을 통해 색변환 없이 투과하여 제3컬러필터층(533)을 향해 방출되고, 제3컬러필터층(533)을 통과한 광은 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 표시층(10)으로부터 방출된 입사광(Lib)은 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)을 통과하면서, 녹색광, 적색광, 청색광으로 변환 또는 투과됨에 따라 컬러 영상이 표시된다.
제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)들 각각의 내측면에는 반사층(430)이 배치될 수 있다. 반사층(430)은 비발광영역에 위치하며, 발광영역과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 반사층(430)은 제1개구부(410OP)들과 중첩되는 홀들을 포함할 수 있다. 입사광(Lib)은 반사층(430)의 홀를 통해 진행할 수 있다.
일 실시예로, 반사층(430)은 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)들 각각의 내측면에 대응될 수 있다. 반사층(430)은 제1개구부(410OP)들 각각의 내측면에만 배치되고, 따라서, 반사층(430)은 제1차광층(410)과 제1색변환층(451) 사이, 제1차광층(410)과 제2색변환층(452) 사이, 및 제1차광층(410)과 광투과층(453) 사이에 위치할 수 있다. 반사층(430)은 제1개구부(410OP)와 중첩하는 봉지층(300)의 일부분 및 제1기판(100)의 반대편을 향하는 제1차광층(410)의 일 면을 노출시킬 수 있다. 따라서, 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)은 각각 봉지층(300)의 제2무기봉지층(330)과 접촉할 수 있고, 제1차광층(410)은 후술하는 제1캡핑층(470)과 접촉할 수 있다.
반사층(430)은 불규칙한 요철이 형성된 표면을 포함할 수 있다. 반사층(430)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au) 또는 이들의 조합 등 반사율이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다. 반사층(430)에 도달한 광들은 반사층(430)의 표면에서 반사될 수 있다. 비교예로서, 반사층(430)이 구비되지 않는 경우, 입사광(Lib) 중 일부가 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)들의 내측면으로 향하면 상기 일부는 제1차광층(410)에 의해 흡수되어 소멸될 수 있고, 이는 광손실로 이어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1개구부(410OP)들의 내측면 상에는 반사층(430)이 구비되며, 입사광(Lib) 중 일부가 제1개구부(410OP)들의 내측면으로 향하더라도 반사층(430)에 의해 다시 반사되므로, 광손실을 줄이고 따라서 광추출 효율 및 표시 장치(1)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같은 제1 및 제2색변환층(451, 452)에서 색이 변환되지 못하고 제1개구부(410OP)들의 내측면을 향하는 광들은 반사층(430)에서 다시 반사되어, 제1 및 제2색변환층(451, 452) 내의 양자점들에 의해 여기되고 색이 변환될 수 있다. 이를 통해, 광변환 효율이 향상될 수 있다.
제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453) 상에는 제1캡핑층(470)이 배치될 수 있다. 제1캡핑층(470)은 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)을 커버하도록 형성될 수 있다. 제1캡핑층(470)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥사이드, 또는 실리콘옥시나이트라이드와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
제1캡핑층(470)과 봉지층(300)은 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)을 사이에 두도록 배치될 수 있다. 제1 및 제2색변환층(451, 452)은 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이 양자점을 각각 포함할 수 있는데, 양자점은 나노 입자로 구성되어 있기 때문에, 수분, 산소 등과 반응하여 열화될 수 있다. 따라서, 제1캡핑층(470) 및 봉지층(300)은 제1 및 제2색변환층(451, 452) 내의 양자점으로 수분, 산소 등이 유입되지 않도록 제1 및 제2색변환층(451, 452)의 상하부에서 제1 및 제2색변환층(451, 452)을 커버할 수 있다.
제1캡핑층(470) 상에는 제2차광층(510)이 배치될 수 있다. 제2차광층(510)은 제1개구부(410OP)들과 각각 중첩되는 제2개구부(510OP)들을 포함할 수 있다. 제2차광층(510)은 차광물질을 포함할 수 있다. 차광물질은 산화크롬 또는 산화몰리브덴 등의 불투명 무기 절연 물질이나 블랙 수지 등의 불투명 유기 절연 물질을 포함하고, 발광영역 이외의 영역으로 광이 외부로 방출되는 것을 차단하여 표시 장치(1)에 빛샘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)은 각각 제2차광층(510)의 제2개구부(510OP)들 내에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1발광소자(210)에 대응하는 제2개구부(510OP) 내에는 제1컬러필터층(531)이 위치하고, 제2발광소자(220)에 대응하는 제2개구부(510OP) 내에는 제2컬러필터층(532)이 위치하고, 제3발광소자(230)에 대응하는 제2개구부(510OP) 내에는 제3컬러필터층(533)이 위치할 수 있다. 다른 예로, 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)의 일부는 제2차광층(510) 상에 배치될 수 있다.
제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)은 염료 또는 안료를 포함하는 유기물 패턴일 수 있다. 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)은 각각 서로 다른 컬러의 안료 또는 염료를 포함하여 해당 컬러의 광만을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 일 예로, 제1컬러필터층(531)은 적색의 안료 또는 염료를 포함하여 적색광만을 선택적으로 투과시키고, 제2컬러필터층(532)은 녹색의 안료 또는 염료를 포함하여 녹색광만을 선택적으로 투과시키며, 제3컬러필터층(533)은 청색의 안료 또는 염료를 포함하여 청색광만을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
표시 장치(1)로부터 방출되는 각 컬러의 광의 출광량을 고려할 때, 제3컬러필터층(533)의 두께가 제1컬러필터층(531) 및 제2컬러필터층(532)의 두께보다 클 수 있다.
추가의 예로서, 제2차광층(510)은 제3컬러필터층(533)과 동일한 재료를 포함할 수 있고, 동일한 공정으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1발광소자(210)에 대응하는 제2차광층(510)의 제2개구부(510OP) 내에 제1컬러필터층(531)이 위치하고, 제2발광소자(220)에 대응하는 제2차광층(510)의 제2개구부(510OP) 내에는 제2컬러필터층(532)이 위치할 수 있고, 제3발광소자(230)에 대응하는 위치에는 제2개구부(510OP)가 형성되지 않고 제2차광층(510)의 일부분이 제3컬러필터층(533)으로서 기능할 수 있다. 제1컬러필터층(531)과 제2컬러필터층(532) 사이에 배치되는 제2차광층(510)의 일부분은 전술하는 바와 같은 서로 인접한 제1색변환층(451)과 제2색변환층(452)에서 변환된 광들 간에 혼색이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2차광층(510) 상에는 제2캡핑층(550)이 배치될 수 있다. 제2캡핑층(550)은 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 커버하도록 형성될 수 있다. 제2캡핑층(550)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥사이드, 또는 실리콘옥시나이트라이드와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
한편, 표시층(10)로부터 방출된 빛은 제1차광층(410) 및 제2차광층(510)의 차광물질을 투과할 수 없고, 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)와 제2차광층(510)의 제2개구부(510OP)가 중첩되는 영역을 통해 투과할 수 있을 뿐이다. 따라서, 제1개구부(410OP)와 제2개구부(510OP)가 중첩되는 영역이 발광영역이 되며, 제1차광층(410) 및 제2차광층(510)의 차광물질이 위치하는 영역은 비발광영역으로 정의될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)에는 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)이 구비될 수 있다.
일 예로, 제1색변환층(451)은 청색의 입사광(Lib)을 적색광(Lr)으로 변환할 수 있다. 이를 위해 제1색변환층(451)은 제1양자점들(451b)이 분산된 제1감광성 폴리머(451a)를 포함할 수 있다.
제1감광성 폴리머(451a)는 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 광 투과성을 갖는 유기 물질일 수 있다.
제1양자점들(451b)은 청색 입사광(Lib)에 의해 여기 되어 청색광의 파장보다 긴 파장을 갖는 적색광(Lr)을 등방성으로 방출할 수 있다. 제1양자점들(451b)은 II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족-VI족 화합물, IV족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1감광성 폴리머(451a) 내에는 제1산란입자들(451c)이 더 분산될 수 있다. 제1산란입자들(451c)은 제1양자점들(451b)에 흡수되지 못한 청색 입사광(Lib)을 산란시켜 더 많은 제1양자점들(451b)이 여기 되도록 함으로써, 제1색변환층(451)의 색변환 효율을 증가시킬 수 있다. 제1산란입자들(451c)은 예를 들어, 산화 티타늄(TiO2)이나 금속 입자 등일 수 있다.
일 예로, 제2색변환층(452)은 청색 입사광(Lib)을 녹색광(Lg)으로 변환할 수 있다. 제2색변환층(452)은 제2양자점들(452b)이 분산된 제2감광성 폴리머(452a)를 포함할 수 있으며, 제2감광성 폴리머(452a) 내에는 제2산란입자들(452c)이 제2양자점들(452b)과 함께 분산됨으로써 제2색변환층(452)의 색변환율을 증가시킬 수 있다.
제2감광성 폴리머(452a)는 제1감광성 폴리머(451a)와 동일한 재질을 포함할 수 있으며, 제2산란입자들(452c)은 제1산란입자들(451c)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 제2양자점들(452b)은 II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족-VI족 화합물, IV족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 제2양자점들(452b)은 제1양자점들(451b)과 동일한 물질일 수 있다. 다만, 제2양자점들(452b)의 크기는 제1양자점들(451b)의 크기보다 작을 수 있고, 이에 의해 제2양자점들(452b)은 청색 입사광(Lib)에 의해 여기 되어 청색광의 파장보다 긴 파장을 가지되, 적색광(Lr)보다 짧은 파장을 가지는 녹색광(Lg)을 등방성으로 방출할 수 있다.
광투과층(453)은 제3산란입자들(453c)이 분산된 제3감광성 폴리머(453a)를 포함할 수 있다. 즉, 광투과층(453)은, 청색 입사광(Lib)에 의해 여기 될 수 있는 별도의 양자점을 포함하지 않는다. 한편, 제3감광성 폴리머(453a)는 제1감광성 폴리머(451a)와 동일하게 광 투과성을 갖는 유기 물질로 형성될 수 있으며, 제3산란입자들(453c)은 제1산란입자들(451c)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 광투과층(453)로 입사된 청색 입사광(Lib)은 색의 변화 없이 광투과층(453)을 투과할 수 있는바, 광투과층(453)을 통해 방출된 광은 청색광(Lb)일 수 있다. 다만, 청색 입사광(Lib)은 광투과층(453) 내부에서 제3산란입자들(453c)에 의해 산란되어 외부로 방출될 수 있다. 광투과층(453)은 입사된 청색의 입사광(Lib)을 색의 변화 없이 투과시킴으로써, 더 높은 광효율을 획득할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 도 4a 내지 도 4g는 도 2의 표시 장치의 제조방법의 단계들을 도시하는 단면도들일 수 있다.
도 4a를 참조하면, 우선 제1 내지 제3발광소자(210, 220, 230)가 배치된 제1기판(100)을 포함하는 표시층(10)을 준비할 수 있다. 표시층(10) 상에는 봉지층(300)이 이미 형성되어 있을 수 있다.
제1기판(100) 상에 제1 내지 제3발광소자(230)에 각각 대응하는 제1개구부(410OP)들을 포함하는 제1차광층(410)을 형성하기 위하여, 우선 제1차광층(410) 상의 전면(全面)에 유기막(410m)을 도포할 수 있다. 유기막(410m)을 도포하는 과정은 예컨대, 잉크젯 프린팅, 스핀코팅 또는 스프레이 코팅 방법 등이 이용될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 유기막(410m)에 제1 내지 제3발광소자(230)에 각각 대응하는 개구부들을 형성하여 유기막 패턴층을 형성할 수 있다. 여기서, 유기막 패턴층은 제1차광층(410)이고, 상기 개구부들은 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)일 수 있다. 유기막 패턴층을 형성하는 과정에서는 일 예로서 포토리소그래피(photolithography) 공정이 이용될 수 있다. 다른 예로서, 나노 임프린트 공정(nanoImprint lithography)이 이용될 수 있다. 이상, 도 4a 및 도 4b을 참조하여 설명한 상기 과정을 통해 제1 내지 제3발광소자(230)에 각각 대응하는 제1개구부(410OP)들을 포함하는 제1차광층(410)을 형성할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제1차광층(410) 상에 반사층(430)을 형성하기 위하여, 우선 유기막 패턴층 상의 전면(全面)에 금속막(430m)을 형성할 수 있다. 상기 금속막(430m)을 형성하는 방법은 통상적으로 금속을 증착시킬 수 있는 방법이면 제한 없이 이용 가능하다. 예컨대, 화학기상증착법, 원자층 증착법, 스퍼터링법, 전기방전법, 플라즈마증착법, 열화학 기상증착법 및 전자빔 증착법 등이 이용될 수 있다. 바람직하게는 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법을 이용하여 금속막(430m)을 정교하게 증착시킬 수 있다.
금속막(430m)은 은, 알루미늄, 금 또는 이들의 조합과 같은 반사성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있다. 증착된 금속막(430m)의 두께는, 최종적으로 형성할 반사층(430)의 두께보다 클 수 있다. 일 실시예로, 금속막(430m)은 20nm 이상 140nm 이하의 두께로 증착될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 금속막(430m) 중 일부를 제거하여, 유기막 패턴층의 개구부의 내측면, 즉 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)의 내측면 상의 금속막(430m)만을 남길 수 있다. 이를 통해 제1개구부(410OP)의 내측면을 덮는 반사층(430)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 금속막(430m) 중 일부를 제거하는 과정은 이온밀링(ion milling)을 통해 금속막(430m)을 식각하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 제1개구부(410OP)의 바닥에 위치한 금속막(430m)이 식각되면서, 이로부터 이탈된 금속 입자가 제1개구부(410OP)의 내측면에 부착되어 상기 반사층(430)을 형성할 수 있다. 최종적으로 형성된 반사층(430)의 두께는 20nm 이상 100nm 이하이고, 반사층(430)의 종횡비는 1 이상 20 이하일 수 있다. 반사층(430)을 형성하는 과정에 대하여 이하 도 5a 및 도 5b을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4e를 참조하면, 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)들 내에 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)을 형성할 수 있다. 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)은 제1발광소자 내지 제3발광소자(210, 220, 230)에 각각 중첩할 수 있다. 반사층(430)은 제1개구부(410OP)의 내측면에만 형성되므로, 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)은 그 일 측에 위치한 봉지층(300)과 접촉할 수 있다.
제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)은 스핀코팅(spin coating) 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방법으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 감광성 폴리머, 산란입자 및 양자점 형성 물질이 낭비되는 양을 최소화할 수 있다.
도 4f를 참조하면, 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)을 덮는 제1캡핑층(470)을 형성할 수 있다. 제1캡핑층(470) 제1기판(100)의 전면에 있어서 일체일 수 있다. 제1캡핑층(470)은 제1차광층(410) 상에 위치할 수 있다. 일 예로, 반사층(430)은 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)의 내측면에만 배치되므로, 제1캡핑층(470)은 제1기판(100)의 반대측을 향하는 제1차광층(410)의 일 면과 접촉할 수 있다. 또한, 제1캡핑층(470)은 제1기판(100)의 반대측을 향하는 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453) 각각의 일 면과 접촉할 수 있다.
제1캡핑층(470)은 화학기상증착법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 앞서 형성된 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)이 손상되지 않도록, 대략 200℃ 이하의 저온 화학기상증착법을 이용할 수 있다.
도 4g를 참조하면, 제1캡핑층(470) 상에 제1차광층(410)과 중첩되고, 제1개구부(410OP)들과 중첩하는 제2개구부(510OP)들을 포함하는 제2차광층(510)을 형성할 수 있다. 그 후, 제2개구부(510OP)들 내에 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)과 각각 대응되는 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 형성할 수 있다.
제2차광층(510)을 형성하는 방법은 통상적으로 고분자 층을 형성시킬 수 있는 방법이면 제한 없이 이용 가능하다. 일 예로, 제1캡핑층(470) 상에 제2차광층 물질을 도포한 후 제1개구부(410OP)들 각각에 대응하는 위치에 제2개구부(510OP)들을 형성함으로써, 제2차광층(510)을 형성할 수 있다. 예컨대, 제2차광층 물질을 도포하는 방법은 잉크젯 프린팅, 스핀코팅 또는 스프레이 코팅 등을 이용할 수 있다. 그리고, 제2개구부(510OP)는 예컨대, 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2차광층(510)을 형성한 이후, 제2차광층(510)의 제2개구부(510OP)에 컬러필터의 재료를 채워 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 형성할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)은 잉크젯 프린팅(Inkjet printing), 스핀코팅 또는 스프레이 코팅 등을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 제2차광층(510) 및 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533) 상에 제2캡핑층(550)을 형성할 수 있다. 제2캡핑층(550)은 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)과 컨택할 수 있다. 제2캡핑층(550)은 화학기상증착법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 일 예로, 앞서 형성된 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)이 손상되지 않도록, 대략 200℃ 이하의 저온 화학기상증착법을 이용할 수 있다.
상기와 같이 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 설명한 과정을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)가 제공될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 제조하는 과정 중 일부 과정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 구체적으로 표시 장치의 광학패널의 반사층을 형성하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 도 5a 및 도 5b는 제2차광층의 일부의 단면을 보여준다.
도 5a를 참조하면, 우선 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)에 금속막(430m)이 형성될 수 있으며, 제1개구부(410OP)의 바닥에 형성된 금속막(430m)을 제거하기 위해 식각 공정이 이용될 수 있다. 일 실시예로서, 상기 식각 공정은 이온밀링(ion milling)을 이용할 수 있다. 이온밀링은, 불활성 기체의 이온(Ion)을 가속시켜 금속막(430m)의 표면에 가속된 이온(Ion)을 계속적으로 충돌시킴으로써 수행될 수 있다. 불활성 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 혼합기체 중에서 선택될 수 있다. 이때, 전압차를 이용하여 이온(Ion)을 가속시킬 수 있다.
금속막(430m)의 식각과 동시에 반사층(430)을 형성하기 위해, 이온 충격(ion bombardment) 현상이 이용될 수 있다. 가속된 이온(Ion)이 금속막(430m)의 표면에 충돌하여 금속막(430m)의 표면에 존재하는 금속 입자들에 물리적 충격을 가하면, 충격을 받은 금속 입자(P)들은 금속막(430m)의 표면으로부터 이탈될 수 있다. 금속막(430m)으로부터 이탈된 금속 입자(P)는 다양한 각도로 튕겨져 나갈 수 있고, 이들 중 일부는 제1개구부(410OP)의 내측면에 부착될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 이온밀링을 일정 시간동안 지속함으로써, 제1개구부(410OP)의 바닥에 위치하는 금속막(430m)이 제거되고, 동시에 이탈된 금속 입자(P)들이 제1개구부(410OP)의 내측면에 지속적으로 부착되면서 성장할 수 있다. 이를 통해, 제1개구부(410OP)의 내측면 상에 금속 입자(P)들에 의한 반사층(430)이 형성될 수 있다. 반사층(430)의 표면(430S)에는 금속 입자(P)들에 의해 형성된 불규칙한 요철이 형성될 수 있다.
비교예로서 습식 식각(wet etch)을 이용한 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 반사층을 형성하는 경우, 고가의 마스크 사용에 따른 제조 비용 상승, 마스크의 미스얼라인먼트(misalignment) 문제 및 습식 식각에 의한 반사층(430) 손상으로 인해 제조 불량 및 품질 불량이 야기될 수 있다. 또한, 공정이 복잡하고 이에 따라 비용이 과다할 수 있다는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온밀링 및 이온 충격 현상을 이용하여 반사층을 형성하는 경우, 마스크를 이용한 공정이 불필요하며, 이에 따라 제조 비용을 절감할 수 있고, 마스크의 미스얼라인먼트 문제가 발생하지 않는다. 또한, 반사층(430) 손상을 방지하여 제조품질 불량을 최소화할 수 있다. 나아가, 복잡한 포토리소그래피 공정을 줄이고, 이에 따라 비용 절감을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온밀링 및 이온 충격 현상을 이용하여 반사층을 형성하는 경우, 반사층(430)의 표면(430S)은 필연적으로 불규칙한 요철을 포함하고, 이에 의해 반사층(430)에 도달한 광들은 난반사할 수 있다. 상기 광들은 다양한 각도로 난반사되므로, 반사된 광들이 색변환층 내의 보다 넓은 영역에서 양자점들에 의해 여기되고 색이 변환될 수 있다. 이를 통해, 광변환 효율이 향상될 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하여 설명한 구조와 동일한 내용은 생략하며, 이하 차이점 위주로 설명한다.
도 6를 참조하면, 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)의 폭(w1)은 제1기판(100)으로부터 출광 방향, 즉 +z방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 이를 위해, 앞서 도 4b를 참조하여 설명한 유기막 패턴층의 형성 시, 제1차광층(410) 중 서로 인접한 제1개구부(410OP)들 사이에 위치하는 부분의 폭(w2)이 +z방향으로 커지도록 유기막 패턴층을 형성할 수 있다.
도 6의 구성을 통해, 이온밀링 및 이온 충격 현상을 이용하여 반사층(430)을 형성할 때 제1개구부(410OP)의 내측면에 형성되는 반사층(430)을 더 균일하게 형성할 수 있다. 제1개구부(410OP)가 +z방향을 따라 그 폭(w1)이 좁아지므로, 봉지층(300) 상에 증착된 금속막(430m)으로부터 이탈된 금속 입자들이 보다 양호하게 내측면에 도달할 수 있고, 따라서 금속 입자들이 내측면에 보다 균일하게 부착될 수 있다. 이를 통해, 반사층(430)의 두께의 균일성이 향상될 수 있으며, 반사층(430)에서 전체적으로 최적의 반사율이 확보될 수 있다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하여 설명한 구조와 동일한 내용은 생략하며, 이하 차이점 위주로 설명한다.
도 7을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시층(10) 상에 배치된 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453) 각각을 평면 상에서 둘러싸는 반사층(430)을 구비할 수 있다. 봉지층(300)의 제2무기봉지층(330)은 제1기판(100)을 향하는 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)의 일 측을 커버할 수 있다. 제1캡핑층(470)은 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)의 타 측 및 반사층(430)을 커버할 수 있다. 서로 인접한 반사층(430)들 사이에는 차광층이 배치되지 않고, 따라서 제1캡핑층(470)과 제2무기봉지층(330)은 반사층(430)들 사이에서 서로 접촉할 수 있다.
이러한 구성은, 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)의 내측면 상에 반사층(430)을 형성한 이후, 제1차광층(410)을 제거하는 단계를 더 수행함으로써 제공될 수 있다. 제1차광층(410)을 생략함으로써, 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453) 사이의 간격을 줄일 수 있고, 이를 통해 고해상도의 표시 장치(1)를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하여 설명한 구조와 동일한 내용은 생략하며, 이하 차이점 위주로 설명한다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1)는 제1기판(100)과 대향하는 제2기판(600)을 구비할 수 있다. 제2기판(600)은 글라스, 금속 또는 고분자 수지를 포함할 수 있다.
제2기판(600)은 제1 내지 제3발광소자(230)가 사이에 개재되도록 제1기판(100)의 일 측에 배치될 수 있다. 제2기판(600)은 제2차광층(510) 및 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 커버할 수 있다. 이는 제2기판(600)의 일 면(600a) 상에 제2차광층(510) 및 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)이 형성된 것으로 이해할 수 있고, 상기 일 면(600a)은 제2기판(600)의 양 면 중 제1기판(100)을 향하는 면일 수 있다.
일 예로, 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533) 상에는 제1캡핑층(470), 제1차광층(410), 반사층(430), 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 광투과층(453), 및 제3캡핑층(350)이 배치될 수 있다. 이 경우, 표시층(10)은 제2기판(600) 및 제2기판(600) 상에 형성된 적층 구조들(531, 532, 533, 510, 470, 451, 452, 453, 430, 410, 350)과 투명 접착층에 의해 직접 접착될 수 있다. 또는, 표시층(10)과 상기 적층 구조들 사이에 투광성의 절연층 또는 에어층으로 구성된 충진층이 더 구비될 수 있다.
다른 예로, 상기 적층 구조들 중 제2차광층(510) 및 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)은 제2기판(600) 상에 적층되어 형성될 수 있고, 제1차광층(410), 반사층(430), 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)은 표시층(10) 및 봉지층(300) 상에 적층되어 형성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 표시 장치의 제조방법의 단계들 중 일부를 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 도 9a 및 도 9b는 도 8의 제2기판을 180도 반전시킨 상태이다.
도 9a를 참조하면, 우선 제1 내지 제3발광소자(230)에 각각 대응하는 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)이 형성된 제2기판(600)을 준비할 수 있다. 일 실시예로, 제2기판(600)의 일 면(600a) 상에 제2개구부(510OP)를 포함하는 제2차광층(510)을 형성하고, 이후 제2개구부(510OP) 내에 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533)을 형성할 수 있다. 그 다음, 제2차광층(510) 및 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533) 상에 제2캡핑층(550)을 형성할 수 있다. 제2차광층(510), 제1 내지 제3컬러필터층(531, 532, 533), 및 제2캡핑층(550)을 형성하는 방법은 앞서 도 4g를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제2캡핑층(550) 상에 제1차광층(410), 반사층(430), 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453)을 형성할 수 있다. 이들을 형성하는 방법 및 순서는 앞서 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.
이후, 제1색변환층(451), 제2색변환층(452), 및 광투과층(453) 상에 제3캡핑층(350)을 형성할 수 있다. 제3캡핑층(350)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥사이드, 또는 실리콘옥시나이트라이드와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제3캡핑층(350)은 제1색변환층(451), 제2색변환층(452) 및 광투과층(453)을 사이에 두도록 제1캡핑층(470)과 대향하여 배치될 수 있다. 이를 통해, 제1 및 제2색변환층(451, 452) 내의 양자점으로 수분, 산소 등이 유입되지 않도록 제1 및 제2색변환층(451, 452)을 커버할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 보여주는 이미지들이다. 도 10a 내지 도 10c의 이미지들은 도 4d의 단계에 있는 표시 장치의 일부와 대응할 수 있다.
도 10a은 표시층(10) 상에 형성되고, 제1개구부(410OP)를 포함하는 제1차광층(410)의 일부를 보여준다. 아직 제1개구부(410OP) 내에 색변환층 또는 광투과층이 형성되지 않았기 때문에, 제1개구부(410OP)에 의해 노출된 영역에서는 봉지층(300)이 보여질 수도 있다. 도 10a에서는 제1개구부(410OP)가 평면 상에서 꼭지점이 둥근 사각형으로 도시되나, 이는 예시적인 것이다. 제1개구부(410OP) 및 제1차광층(410)은 다양한 형태를 가지고 다양하게 배열될 수 있다.
도 10b는 제1차광층(410) 및 제1개구부(410OP)의 내측면에 형성된 반사층(430)의 일부를 보여준다. 도 10b는 도 10a의 A영역에 대응될 수 있다. 도 10b를 참조하면, 제1개구부(410OP)의 내측면에는 반사층(430)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반사층(430)은 20nm 이상 100nm 이하의 두께를 가지며, 1 이상 20 이하의 종횡비를 가질 수 있다. 반사층(430)은, 높은 반사율을 확보하면서 동시에 색변환층 또는 광투과층이 배치되는 영역을 충분히 확보할 수 있도록 최적의 두께 및 고 종횡비를 가질 수 있다.
도 10c는 반사층(430)의 표면(430S)의 일부를 보여준다. 도 10c는 도 10b의 B영역에 대응될 수 있다. 도 10c를 참조하면, 일 실시예로서 반사층(430)은 은(Ag)으로 형성될 수 있다. 반사층(430)은 불규칙한 요철이 형성된 표면(430S)을 가질 수 있다. 상기 표면(430S)에는 결정립계(grain boundary) 또는 클러스터(cluster)가 형성될 수 있다.
결정립계 및 클러스터는 이온밀링 및 이온 충격 현상을 이용하여 반사층(430)을 형성함에 따라 형성될 수 있다. 금속막(430m)으로부터 이탈된 금속 입자(P)가 제1개구부(410OP)의 내측면에 지속적으로 부착되면서 성장하고, 금속 입자(P)의 성장면이 서로 닿게 되면 그 자리에 경계면, 즉 결정립계가 형성될 수 있다. 또한, 금속막(430m)으로부터 크고 작은 금속 입자(P)가 이탈될 수 있고, 다양한 크기의 금속 입자들이 제1개구부(410OP)의 내측면 상에 국소적으로 뭉쳐서 성장함에 따라 클러스터를 형성할 수 있다.
반사층(430)의 표면(430S)에 결정립계 또는 클러스터 등에 의해 불규칙한 요철이 형성된 경우, 제1개구부(410OP)의 내측면을 향하는 광들은 반사층(430)에 의해 난반사될 수 있다. 광들은 다양한 각도로 난반사되므로, 반사된 광들이 색변환층 내의 보다 넓은 영역에서 양자점들에 의해 여기되고 색이 변환될 수 있다. 이를 통해, 광변환 효율이 향상될 수 있다.
도 11는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치들에서 반사층 유무에 따른 광추출 효율을 비교하는 그래프이다.
도 11의 그래프에서 가로축은 해상도를 의미하며 세로축은 광추출 효율을 의미한다. 해상도의 단위는 PPI이다. 광추출 효율의 단위는 a.u.(arbitrary unit)으로서, 이는 반사층이 없는 경우의 광추출 효율을 기준값 1.0으로 할때 반사층이 있는 경우의 광추출 효율의 상대적 값을 의미한다.
도 11를 참조하면, 반사층이 구비된 경우에 광추출 효율이 더 향상됨을 알 수 있다. 나아가, 표시 장치(1)의 해상도가 높을수록, 반사층(430) 구비에 따른 광추출 효율의 향상의 폭이 더 클 수 있다. 제1차광층(410)이 존재하는 경우, 표시 장치(1)의 해상도가 높을수록 표시 장치(1)의 전체 면적에서 제1차광층(410)이 차지하는 영역의 면적 비율이 증가하고 색변환층 및 광투과층이 위치하는 제1개구부(410OP)의 면적 비율은 감소할 수 있다. 다시 말하면, 해상도 증가에 따라 제1차광층(410)의 제1개구부(410OP)의 폭이 감소하며, 이에 따라 광손실이 증가할 수 있다. 따라서, 반사층(430)이 구비되는 경우 표시 장치(1)의 해상도가 높을수록 반사층(430)의 광추출 효율 및 광전환 효율 증가에 대한 기여도는 더 커질 수 있다. 그러므로, 고해상도의 표시 장치(1)를 제조하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사층(430)을 구비함으로써, 표시 품질이 향상된 표시 장치(1)를 제공할 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 반사층의 재질 및 두께에 따른 파장과 반사율의 관계를 보여주는 그래프들이다.
도 12a은 반사층(430)이 은(Ag)으로 형성되며 반사층(430)의 두께가 각각 20nm, 40nm, 60nm, 80nm, 100nm인 경우, 광의 파장에 따른 반사율을 보여준다. 도 10a을 참조하면, 광의 파장이 커질수록 반사층(430)의 반사율이 대체로 증가함을 알 수 있다. 반사층(430)의 두께가 20nm보다 더 두꺼워질수록 높은 반사율을 가질 수 있다. 그러나, 100nm의 두께를 갖는 경우에는 오히려 그보다 얇은 두께를 갖는 경우보다 반사율이 낮아질 수 있다. 따라서, 반사층(430)을 은으로 형성하는 경우, 반사층(430)의 두께는 20nm 초과 100nm 미만일 수 있고, 바람직하게는 약 60nm 내지 약 80nm일 수 있다.
도 12b는 반사층(430)이 알루미늄(Al)으로 형성되며 반사층(430)의 두께가 각각 20nm, 40nm, 60nm, 80nm, 100nm인 경우, 광의 파장에 따른 반사율을 보여준다. 도 10b를 참조하면, 반사층(430)의 두께가 80nm인 경우 높은 반사율을 가질 수 있다. 반면에 그 두께가 100nm인 경우 비교적 낮은 반사율을 가질 수 있다. 반사층(430)을 알루미늄으로 형성하는 경우, 반사층(430)의 두께는 60nm 초과 100nm 미만일 수 있고, 바람직하게는 약 80nm일 수 있다.
도 12c은 반사층(430)이 금(Au)으로 형성되며 반사층(430)의 두께가 각각 20nm, 40nm, 60nm, 80nm, 100nm인 경우, 광의 파장에 따른 반사율을 보여준다. 도 10c를 참조하면, 반사층(430)의 두께가 두꺼울수록 대체로 높은 반사율을 가질 수 있다. 반사층(430)을 금으로 형성하는 경우, 반사층(430)의 두께는 60nm 초과일 수 있고, 바람직하게는 약 80nm 내지 약 100nm일 수 있다.
도 12d는 반사층(430)이 은으로 형성되며 60nm 두께를 갖는 경우, 알루미늄으로 형성되며 80nm 두께를 갖는 경우, 및 금으로 형성되며 80nm 두께를 갖는 경우에서의 광 파장에 따른 반사율을 보여준다. 도 10d를 참조하면, 반사층(430)이 은으로 형성되며 60nm 두께를 갖는 경우에 가시광 파장대역에서 전체적으로 높은 반사율을 가질 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 반사층(430)은 은으로 형성되며 약 60nm의 두께를 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부의 제조과정에서 금속막의 이온밀링 시간과 가시광 투과율의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 13의 그래프는, 해상도가 각각 80PPI 및 400PPI으로 설계되는 경우에, 금속막(430m)의 이온밀링을 수행한 시간과 550nm 파장의 가시광의 투과율의 관계를 보여준다. 가로축은 이온밀링 수행 시간을 의미하며, 단위는 초(second)다. 세로축은 광 투과율을 의미하며, 단위는 퍼센트(%)이다. 여기서, 광 투과율은 이온밀링 수행 시간이 100초씩 지날 때마다 측정하여 획득될 수 있다. 여기서, 금속막(430m)은 제1차광층(410) 상에 60nm의 두께로 형성되고, 은을 포함할 수 있다.
초기 투과율은, 표시 장치의 제조과정 중 제1차광층(410) 상에 금속막(430m)을 형성하기 전 상태에서의 광 투과율을 의미한다. 해상도가 80PPI인 경우 광투과율은 약 80%와 약 90% 사이이며, 해상도가 400PPI인 경우 광투과율은 약 60%와 약 70% 사이일 수 있다. 해상도가 높아질수록, 표시 장치(1)에서 제1차광층(410)의 개구부가 차지하는 면적 비율이 작아지므로, 광투과율은 작아질 수 있다.
제1차광층(410)에 금속막(430m)이 형성되면, 금속막(430m)에 의해 광 투과율은 초기 투과율 대비 감소할 수 있다. 이후, 이온밀링을 통해 금속막(430m)의 일부를 제거하면 다시 광 투과율은 증가할 수 있다. 즉, 이온밀링이 진행됨에 따라 광 투과율은 증가할 수 있다. 이온밀링이 약 300초(t1) 수행된 경우, 광 투과율은 실질적으로 포화(saturated)될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이온밀링은 약 300초(t1) 이상 수행될 수 있다. 바람직하게는, 발광영역에 대응하는 제1개구부(410OP) 내에 위치하는 금속막(430m)을 완전히 제거하기 위하여 약 100초 이상의 추가적인 이온밀링이 수행될 수 있다. 따라서, 일 실시예로서 이온밀링은 약 400초(t2) 이상 또는 약 500초(t3) 이상 수행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
1: 표시 장치
10: 표시층
100: 제1기판
110: 버퍼층
130: 게이트절연막
150: 층간절연막
170: 평탄화층
190: 화소정의막
210: 제1발광소자
220: 제2발광소자
230: 제3발광소자
300: 봉지층
330: 제2무기봉지층
350: 제3캡핑층
410m: 유기막
410OP: 제1개구부
410: 제1차광층
430m: 금속막
430: 반사층
451: 제1색변환층
452: 제2색변환층
453: 광투과층
470: 제1캡핑층
510OP: 제2개구부
510: 제2차광층
531: 제1컬러필터층
532: 제2컬러필터층
533: 제3컬러필터층
550: 제2캡핑층
600: 제2기판

Claims (20)

  1. 제1기판;
    상기 제1기판 상에 배치되며, 제1색 발광층을 포함하는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자;
    상기 제1 내지 제3발광소자를 덮으며, 적어도 하나의 무기층 및 적어도 하나의 유기층을 포함하는, 봉지층;
    상기 봉지층 상에 배치되며, 상기 제1 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1개구부들을 포함하는 제1차광층;
    상기 제1차광층 상에 배치되되, 상기 제1개구부들 각각의 내측면에 대응되는, 반사층;
    상기 제1발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제1색변환층;
    상기 제2발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 제2색변환층;
    상기 제3발광소자에 대응하는 제1개구부 내에 위치하는 광투과층;
    상기 제1차광층 상에 위치하며, 상기 제1개구부들과 중첩되는 제2개구부들을 포함하는 제2차광층; 및
    상기 제2개구부들 내에 위치하며, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층에 각각 중첩하는 제1컬러필터층, 제2컬러필터층, 및 제3컬러필터층;을 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 제2색변환층 및 광투과층을 덮는 제1캡핑층;을 더 포함하는, 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1차광층의 일 면은 상기 제1캡핑층과 접촉하는, 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3컬러필터층을 덮는 제2캡핑층;을 더 포함하고,
    상기 제1캡핑층과 상기 제2캡핑층은 상기 제1 내지 제3컬러필터층을 사이에 두도록 배치되는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3발광소자가 사이에 개재되도록 상기 제1기판의 일 측에 배치되는, 제2기판;을 더 포함하고,
    상기 제2기판은 상기 제1 내지 제3컬러필터층 및 상기 제2차광층을 커버하는, 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 불규칙한 요철이 형성된 표면을 포함하는, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사층의 상기 표면은 결정립계(grain boundary) 또는 클러스터(cluster)를 갖는, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 은, 알루미늄, 금 또는 이들의 조합인 금속 물질을 포함하는, 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 20nm 이상 100nm 이하의 두께를 갖고, 1 이상 20 이하의 종횡비를 갖는, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층은 각각 산란입자를 포함하고,
    상기 제1색변환층은 제1양자점을 더 포함하고, 상기 제2색변환층은 제2양자점을 더 포함하며,
    상기 제1양자점과 상기 제2양자점은 동일한 재질을 포함하되, 크기가 서로 상이한, 표시 장치.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 제1색 발광층을 포함하는 제1발광소자, 제2발광소자 및 제3발광소자;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1발광소자에 대응하는 제1색변환층;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제2발광소자에 대응하는 제2색변환층;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제3발광소자에 대응하는 광투과층;
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층 각각을 평면 상에서 둘러싸는, 반사층;
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층의 일 측을 덮는 제1무기층; 및
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층의 타 측과 상기 반사층을 덮는 제2무기층;을 포함하고,
    상기 제1무기층과 상기 제2무기층은 서로 접촉하는, 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층을 향하는 상기 반사층의 일 면은 불규칙한 요철을 포함하는, 표시 장치.
  13. 제1색 발광층을 구비한 제1발광소자 내지 제3발광소자가 배치된 제1기판을 준비하는 단계;
    상기 제1기판 상에 상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1개구부들을 포함하는 유기막 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 유기막 패턴층 상에 금속막을 증착시키는 단계;
    상기 금속막을 이온밀링을 통해 식각하되, 식각된 상기 금속막의 금속 입자가 상기 제1개구부들의 내측면에 부착되어 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1개구부들 내에 상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 중첩하는 제1색변환층, 제2색변환층, 및 광투과층을 형성하는 단계;를 포함하는, 표시 장치의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이온밀링은, 불활성 기체의 이온을 가속시켜 상기 금속막에 상기 이온을 충돌시킴으로써 수행되는, 표시 장치의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이온밀링의 수행 시간은 400초 이상인, 표시 장치의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 혼합기체 중에서 선택된, 표시 장치의 제조방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층을 덮는 제1캡핑층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 표시 장치의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1캡핑층 상에 상기 유기막 패턴층과 중첩되고, 상기 제1개구부들과 중첩하는 제2개구부들을 포함하는 제2차광층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2개구부들 내에 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 광투과층과 각각 대응되는 제1 내지 제3컬러필터층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 표시 장치의 제조방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1발광소자 내지 제3발광소자에 각각 대응하는 제1컬러필터층 내지 제3컬러필터층이 형성된 제2기판을 준비하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 유기막 패턴층은 상기 제2기판 상에 형성되는, 표시 장치의 제조방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 반사층을 형성한 이후 상기 유기막 패턴층을 제거하는 단계;를 더 포함하는, 표시 장치의 제조방법.
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