KR20210153191A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210153191A
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주선규
오근찬
김인옥
신유식
김병철
박재철
이각석
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 서로 다른 색을 내는 제1화소, 제2화소, 및 제3화소를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 기판 상에서 상기 제1화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제1양자점들을 포함하는 제1색변환층; 상기 제2화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제2양자점들을 포함하는 제2색변환층; 및 상기 제1색변환층과 상기 제2색변환층 사이에 배치되며, 격벽-산란 입자들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는 격벽;을 포함하는, 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명의 실시예들은 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 이러한 디스플레이 장치는 표시영역과 주변영역으로 구획된 기판을 포함한다. 상기 표시영역에는 스캔선과 데이터선이 상호 절연되어 형성되고, 복수의 화소들이 포함된다. 또한, 상기 표시영역에는 상기 화소들 각각에 대응하여 박막트랜지스터 및 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극이 구비된다. 또한, 상기 표시영역에는 상기 화소들에 공통으로 구비되는 대향전극이 구비될 수 있다. 주변영역에는 표시영역에 전기적 신호를 전달하는 다양한 배선들, 스캔 구동부, 데이터 구동부, 제어부, 패드부 등이 구비될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치는 그 용도가 다양해지고 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치의 품질을 향상시키는 설계가 다양하게 시도되고 있다.
본 발명의 실시예들은 각 화소들에서 방출되는 색상이 선명하게 구현되는 동시에 광추출효율이 향상된 디스플레이 장치를 제공하고자 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 서로 다른 색을 내는 제1화소, 제2화소, 및 제3화소를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 기판 상에서 상기 제1화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제1양자점들을 포함하는 제1색변환층; 상기 제2화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제2양자점들을 포함하는 제2색변환층; 및 상기 제1색변환층과 상기 제2색변환층 사이에 배치되며, 격벽-산란 입자들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는 격벽;을 포함하는, 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 상기 격벽-산란 입자들이 포함된 제1 격벽층, 및 상기 제1 색소가 포함된 제2 격벽층이 적층될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 격벽층의 두께는 상기 제1 격벽층의 두께보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1화소, 제2화소, 및 제3화소는 각각 청색을 발광하는 광원을 포함하며, 상기 제2 격벽층은 상기 제1 격벽층보다 상기 광원에 더 가깝게 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 색소는 노란색일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1화소는 상기 제2화소보다 긴 파장의 컬러를 나타내며, 상기 제1양자점들의 평균 크기는 상기 제2양자점들의 평균 크기에 비해서 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 격벽층의 폭은 상기 제2 격벽층의 폭보다 작거나 동일하게 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 투과층의 하부에 배치되며, 하부-산란 입자들을 포함하는 하부 산란 입자층;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 투과층의 상부에 배치되며, 상부-산란 입자들을 포함하는 상부 산란 입자층;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 단일층으로 구비되며, 상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 이고, 상기 제1 색소가 상기 격벽에 포함된 양은 0.4 wt% 내지 2 wt%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1색변환층은 제1산란 입자들을 포함하며, 상기 제2색변환층은 제2산란 입자들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1화소는 상기 제2화소보다 긴 파장의 컬러를 나타내며, 상기 제1산란 입자들의 평균 크기는 상기 제2산란 입자들의 평균 크기에 비해서 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3화소에 대응하도록 배치된 투과창;을 더 구비하고, 상기 투과창은 제3산란 입자들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1화소에 대응하도록 배치된 제1컬러필터, 상기 제2화소에 대응하도록 배치된 제2컬러필터, 및 상기 제3화소에 대응하도록 배치된 제3컬러필터;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제3컬러필터는 서로 상이한 색을 낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 기판 상의 청색광을 내는 유기발광다이오드를 각각 포함하는 제1화소, 제2화소, 및 제3화소; 상기 유기발광다이오드를 덮는 박막봉지층; 상기 박막봉지층 상에 배치되며, 상기 제1화소에 대응하는 제1색변환층, 상기 제2화소에 대응하는 제2색변환층, 및 상기 제3화소에 대응하는 투과창을 구비한 상부기판; 상기 상부기판의 하면에 상기 제1화소, 제2화소, 및 제3화소 사이의 비발광영역에 대응하도록 배치되는 격벽;을 포함하며, 상기 격벽은 격벽-산란 입자들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는, 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽-산란 입자들의 직경은 약 200nm 내지 450nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 상기 격벽-산란 입자들이 포함된 제1 격벽층, 및 상기 제1 색소가 포함된 제2 격벽층이 적층되며, 상기 제1격벽층의 광 투과율은 상기 제2격벽층의 광 투과율 보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 색소는 노란색일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1화소에 대응하도록 배치된 제1컬러필터, 상기 제2화소에 대응하도록 배치된 제2컬러필터, 및 상기 제3화소에 대응하도록 배치된 제3컬러필터;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제3컬러필터는 서로 상이한 색을 낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1컬러필터와 상기 제2컬러필터 사이에 배치된 광차단패턴;을 더 포함하며, 상기 광차단패턴은 상기 제3컬러필터와 동일한 색을 낼 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 격벽-산란 입자 및 색소를 포함하는 격벽을 구비하고 있어, 시인성 및 광효율을 항상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 예시들을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 어느 하나의 화소의 등가회로도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 표시영역의 일부를 나타내는 단면도로, 도 1a의 I-I'선에 대응할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 3의 일부를 확대한 도면이다.
도 6a 내지 도 7b는 본 발명의 다양한 실시예들의 따른 디스플레이 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 실시예와 비교예의 파장에 따른 광 출사량을 나타낸 그래프이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
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.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 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 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
디스플레이 장치는 화상을 표시하는 장치로서, 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Apparatus), 무기 EL 디스플레이 장치(Inorganic Light Emitting Display Apparatus), 퀀텀닷 발광 디스플레이 장치 (Quantum dot Light Emitting Display Apparatus)등 일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치로서, 유기 발광 디스플레이 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 디스플레이 장치는 이에 제한되지 않으며, 다양한 방식의 디스플레이 장치가 사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 예시들을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1a을 참조하면, 디스플레이 장치는 기판(100)과 상부기판(200)이 실링 부재(600)에 의해서 합착되어 형성될 수 있다. 실링 부재(600)는 기판(100) 및 상부기판(200)의 외곽면을 따라 둘러싸도록 형성되어 기판(100)과 상부기판(200)을 합착할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 주변에 배치되는 주변영역(PA)을 포함한다. 디스플레이 장치는 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소들에서 방출되는 빛을 이용하여 소정의 이미지를 제공할 수 있다.
표시영역(DA)은 제1방향으로 연장된 스캔선(SL)과, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된 데이터선(DL)에 연결된 화소(P)들을 포함한다. 각 화소(P)는 제2방향으로 연장된 구동전압선(PL)과도 연결된다.
화소(P)들은 각각 유기발광다이오드(OLED) 또는 무기발광다이오드(ILED)와 같은 디스플레이 요소(element)를 포함할 수 있다. 각 화소(P)는 디스플레이 요소를 통해 예컨대, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 본 명세서에서의 화소(P)라 함은 전술한 바와 같이 적색, 녹색, 청색, 백색 중 어느 하나의 색상의 빛을 방출하는 부화소로 이해할 수 있다. 일부 실시예에서, 화소(P)들에 포함된 디스플레이 요소는 모두 동일한 색상을 방출하고, 디스플레이 요소 상부에 배치된 컬러 필터 등에 의해서 각 화소(P)의 색상이 구현될 수 있다.
각 화소(P)는 주변영역(PA)에 배치된 내장회로들과 전기적으로 연결될 수 있다. 주변회로(PA)에는 제1전원공급배선(10), 제2전원공급배선(20), 및 패드부(30)가 배치될 수 있다.
제1전원공급배선(10, first power supply line)은 표시영역(DA)의 일변에 대응하도록 배치될 수 있다. 제1전원공급배선(10)은 화소(P)에 구동전압(ELVDD, 후술할 도 2a, 2b 참조)을 전달하는 복수의 구동전압선(PL)들과 연결될 수 있다.
제2전원공급배선(20, second power supply line)은 일측이 개방된 루프 형상으로 표시영역(DA)을 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 제2전원공급배선(20)은 화소(P)의 대향전극에 공통전압을 제공할 수 있다. 제2전원공급배선(20)은 공통전압공급배선으로 불려질 수 있다.
패드부(30)는 복수의 패드(31)들을 구비하며, 기판(100)의 일 측에 배치될 수 있다. 각 패드(31)들은 제1전원공급배선(10)과 연결되는 제1연결배선(41) 또는 표시영역(DA)으로 연장되는 연결배선(CW)들 등과 연결될 수 있다. 패드부(30)의 패드(31)들은 절연층에 의해 덮이지 않고 노출되어 인쇄회로기판(PCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(PCB)의 PCB 단자부(PCB-P)는 패드부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
인쇄회로기판(PCB)은 제어부(미도시)의 신호 또는 전원을 패드부(30)로 전달한다. 제어부는 제1 및 제2연결배선(41, 42)을 통해 제1 및 제2전원공급배선(10, 20)에 각각 구동전압 및 공통전압(ELVDD, ELVSS, 후술할 도 2a, 2b 참조)을 제공할 수 있다.
데이터 구동회로(60)는 데이터라인(DL)에 전기적으로 연결된다. 데이터 구동회로(60)의 데이터 신호는 패드부(30)에 연결된 연결배선(CW) 및 연결배선(CW)과 연결된 데이터선(DL)을 통해 각 화소(P)에 제공될 수 있다. 도 1은 데이터 구동회로(60)가 인쇄회로기판(PCB)에 배치된 것을 도시하지만, 다른 실시예로, 데이터 구동회로(60)는 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 데이터 구동회로(60)는 패드부(30)와 제1전원공급배선(10) 사이에 배치될 수 있다.
주변영역(PA)에는 댐부(120)가 배치될 수 있다. 댐부(120)는 박막봉지층(400)의 유기봉지층(420, 도 3 참조) 형성 시, 유기물이 기판(100)의 가장자리 방향으로 흐르는 것을 차단하여, 유기봉지층(420)의 에지 테일이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 댐부(120)는 주변영역(PA) 상에서 표시영역(DA)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 댐부(120)는 복수의 댐을 포함하도록 구성될 수 있으며, 복수의 댐이 배치되는 경우, 각 댐은 서로 이격되어 형성될 수 있다. 댐부(120)는 주변영역(PA)에서 실링 부재(600)보다 표시영역(DA)에 가깝게 배치될 수 있다. 한편, 주변영역(PA)에는 각 화소의 스캔 신호를 제공하는 내장 구동회로부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 일부 실시예에서, 내장 구동 회로부와 댐부(120)는 중첩되어 형성될 수 있다.
도 1a에서는 패드부(30)에 하나의 인쇄회로기판(PCB)가 부착되는 것으로 도시하고 있으나, 도 1b와 같이 패드부(30)에는 복수의 인쇄회로기판(PCB)가 부착될 수도 있다.
또한, 패드부(30)는 기판(100)의 두 변을 따라 배치될 수 있다. 패드부(30)는 복수의 서브-패드부(30s)로 구비되어, 각 서브-패드부(30s) 마다 하나의 인쇄회로기판(PCB)가 부착될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 어느 하나의 화소의 등가회로도들이다.
도 2a를 참조하면, 각 화소(P)는 스캔선(SL) 및 데이터선(DL)에 연결된 화소회로(PC) 및 화소회로(PC)에 연결된 유기발광다이오드(OLED)를 포함한다.
화소회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 스위칭 박막트랜지스터(T2)는 스캔선(SL) 및 데이터선(DL)에 연결되며, 스캔선(SL)을 통해 입력되는 스캔 신호(Sn)에 따라 데이터선(DL)을 통해 입력된 데이터 신호(Dm)를 구동 박막트랜지스터(T1)로 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(T2) 및 구동전압선(PL)에 연결되며, 스위칭 박막트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동전압선(PL)에 공급되는 제1전원전압(ELVDD, 또는 구동전압)의 차이에 해당하는 전압을 저장한다.
구동 박막트랜지스터(T1)는 구동전압선(PL)과 스토리지 커패시터(Cst)에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동전압선(PL)으로부터 유기발광다이오드(OLED)를 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 전류에 의해 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다.
도 2a에서는 화소회로(PC)가 2개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 박막트랜지스터를 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 2b를 참조하면, 각 화소(P)는 유기발광다이오드(OLED)와, 이를 구동하는 다수의 박막트랜지스터를 포함하는 화소회로(PC)를 구비할 수 있다. 화소회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 센싱 박막트랜지스터(T3), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극(G2)에는 스캔선(SL)이 접속되고, 소스전극(S2)에는 데이터선(DL)이 접속되며, 드레인전극(D2)에는 스토리지 커패시터(Cst)의 제1전극(CE1)이 접속될 수 있다.
이에 따라, 상기 스위칭 박막트랜지스터(T2)는 각 화소(P)의 스캔선(SL)으로부터의 스캔 신호(Sn)에 응답하여 데이터선(DL)의 데이터 전압을 제1 노드(N)에 공급한다.
구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)은 상기 제1 노드(N)에 접속되고, 소스전극(S1)은 구동전압(ELVDD)를 전달하는 구동전압선(PL)에 접속되며, 드레인전극(D1)은 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극에 접속될 수 있다.
이에 따라, 구동 박막트랜지스터(T1)는 자신의 소스-게이트간 전압(Vgs) 즉, 구동전압(ELVDD)과 제1 노드(N) 사이에 걸리는 전압에 따라 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류량을 조절할 수 있다.
센싱 박막트랜지스터(T3)의 게이트 전극(G3)에는 센싱 제어선(SSL)이 접속되고, 소스전극(S3)은 제2 노드(S)에 접속되며, 드레인전극(D3)은 기준 전압선(RL)에 접속된다. 일부 실시예에서, 상기 센싱 박막트랜지스터(T3)는 상기 센싱 제어선(SSL) 대신에 상기 스캔선(SL)에 의해 제어될 수 있다.
센싱 박막트랜지스터(T3)는 유기발광다이오드(OLED)의 화소전극(예컨대, 애노드 전극)의 전위를 센싱하는 역할을 할 수 있다. 상기 센싱 박막트랜지스터(T3)는 상기 센싱 제어선(SSL)으로부터의 센싱 신호(SSn)에 응답하여 기준 전압선(RL)으로부터의 프리차징(pre-charging) 전압을 제2 노드(S)에 공급하거나, 센싱 기간 동안 유기발광다이오드(OLED)의 화소전극(예컨대, 애노드 전극)의 전압을 기준 전압선(RL)에 공급한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N)에 제1전극(CE1)이 접속되고, 제2 노드(S)에 제2전극(CE2)이 접속된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 및 제2 노드(N, S) 각각에 공급되는 전압들 간의 차 전압을 충전하여 상기 구동 박막트랜지스터(T1)의 구동 전압으로 공급한다. 예를 들어, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 및 제2 노드(N, S) 각각에 공급되는 데이터 전압(Dm)과 프리차징 전압(Vpre) 간의 차 전압을 충전할 수 있다.
바이어스 전극(BSM)은 상기 구동 박막트랜지스터(T1)과 대응되도록 형성되어 센싱 박막트랜지스터(T3)의 소스전극(S3)과 접속될 수 있다. 바이어스 전극(BSM)은 센싱 박막트랜지스터(T3)의 소스전극(S3)의 전위와 연동되어 전압을 공급 받는 바, 구동 박막트랜지스터(T1)가 안정화될 수 있다. 일부 실시예에서, 바이어스 전극(BSM)은 센싱 박막트랜지스터(T3)의 소스전극(S3)과 접속되지 않고, 별도의 바이어스 배선과 연결될 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)의 대향전극(예컨대, 캐소드 전극)은 공통전압(ELVSS)을 제공받는다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 박막트랜지스터(T1)로부터 구동 전류를 전달받아 발광한다.
도 2b에서는, 각 화소(P) 마다 신호선들(SL, SSL, DL) 기준 전압선(RL), 및 구동전압선(PL)이 구비된 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 신호선들(SL, SSL, DL) 중 적어도 어느 하나, 또는/및 기준 전압선(RL), 및 구동전압선(PL)은 이웃하는 화소들에서 공유될 수 있다.
화소회로(PC)는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 박막트랜지스터 및 스토리지 커패시터의 개수 및 회로 디자인에 한정되지 않으며, 그 개수 및 회로 디자인은 다양하게 변경 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 표시영역(DA)의 일부를 나타내는 단면도로, 도 1a의 I-I'선에 의한 절단면에 대응할 수 있다. 도 4 및 도 5는 도 3의 격벽(210) 부분을 확대한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 표시영역(DA) 상에는 적어도 하나의 박막트랜지스터(T1) 및 상기 박막트랜지스터와 연결된 디스플레이 소자가 배치될 수 있다.
도 3의 표시영역(DA)에서는, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 각 화소(P)의 화소회로(PC) 중 구동 박막트랜지스터(T1) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 도시하고 있다.
본 실시예에서, 디스플레이 장치의 표싱영역(DA)은 복수의 화소(P1, P2, P3)들을 포함하며, 각 화소(P1, P2, P3)는 발광영역(EA)를 포함한다. 발광영역(EA)은 빛이 생성되어 외부로 출사되는 영역일 수 있다. 발광영역(EA) 사이에는 비발광영역(NEA)가 배치되어, 상기 비발광영역(NEA)에 의해서 각 화소(P1, P2, P3)의 발광영역(EA)이 구분될 수 있다.
제1화소(P1), 제2화소(P2) 및 제3화소(P3)는 서로 다른 색의 광을 구현할 수 있다. 예컨대, 제1화소(P1)는 적색 광을, 제2화소(P2)는 녹색 광을, 제3화소(P3)는 청색 광을 구현할 수 있다. 평면상에서 볼 때, 각 화소의 발광영역(EA)은 다양한 다각형 또는 원형의 형상을 할 수 있으며, 스트라이프 배열, 펜타일 배열 등 다양한 배열을 할 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 적어도 하나의 화소에 대응하여 색변환층을 구비할 수 있다. 예컨대, 도 3의 경우와 같이, 제1화소(P1)과 제2화소(P2)에 대응하여 각각 제1색변환층(QD1) 및 제2색변환층(QD2)이 대응될 수 있다. 색변환층(QD1, QD2)은 양자점(quantum dot)과 산란 입자를 포함할 수 있다.
예컨대, 색변환층(QD1, QD2)은 제1화소(P1)에 포함되는 제1색변환층(QD1), 제2화소(P2)에 포함되는 제2색변환층(QD2)을 포함할 수 있다. 제1색변환층(QD1)은 제1양자점(11)을 포함하며, 제2색변환층(QD2)은 제2양자점(12)을 포함할 수 있다.
한편, 제3화소(P3)의 발광영역에는 색변환층이 대응되지 않고, 투과창(TW)이 배치될 수 있다. 투과창(TW)은 제3화소(P3)의 유기발광다이오드(OLED)로부터 발광하는 빛의 파장 변환없이 빛이 방출될 수 있는 유기물질로 구비될 수 있다.
제1화소(P1), 제2화소(P2), 및 제3화소(P3)에 포함된 유기발광다이오드(OLED)는 모두 동일한 색을 방출할 수 있다. 예컨대, 유기발광다이오드(OLED)는 청색 광을 방출할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 도 3의 표시영역(DA)에 배치된 구성을 적층 순서에 따라 설명한다.
기판(100)은 글라스재, 세라믹재, 금속재, 또는 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 기판(100)이 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 경우, 기판(100)은 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terephthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 기판(100)은 상기 물질의 단층 또는 다층구조를 가질 수 있으며, 다층구조의 경우 무기층을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(100)은 유기물/무기물/유기물의 구조를 가질 수 있다.
기판(100)과 제1버퍼층(111) 사이에는 배리어층(미도시)이 더 포함될 수 있다. 배리어층은 기판(100) 등으로부터의 불순물이 반도체층(A1)으로 침투하는 것을 방지하거나 최소화하는 역할을 할 수 있다. 배리어층은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
제1버퍼층(111) 상에는 구동 박막트랜지스터(T1)에 대응되도록 바이어스 전극(BSM)이 배치될 수 있다. 바이어스 전극(BSM)에는 전압이 인가될 수 있다. 예컨대, 바이어스 전극(BSM)은 센싱 박막트랜지스터(T3, 도 2b 참조)의 소스전극(S3, 도 2b 참조)과 접속되어, 상기 소스전극(S3)의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 바이어스 전극(BSM)은 외부 광이 반도체층(A1)에 도달하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 구동 박막트랜지스터(T1)의 특성이 안정화 될 수 있다. 한편, 바이어스 전극(BSM)은 경우에 따라서는 생략될 수 있다.
제2버퍼층(112) 상에는 반도체층(A1)이 배치될 수 있다. 반도체층(A1)은 비정질 실리콘을 포함하거나, 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 반도체층(A1)은 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 세슘(Cs), 세륨(Ce) 및 아연(Zn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체층(A1)은 Zn 산화물계 물질로, Zn 산화물, In-Zn 산화물, Ga-In-Zn 산화물 등으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 반도체층(A1)은 ZnO에 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn)과 같은 금속이 함유된 IGZO(In-Ga-Zn-O), ITZO(In-Sn-Zn-O), 또는 IGTZO(In-Ga-Sn-Zn-O) 반도체일 수 있다. 반도체층(A1)은 채널영역과 상기 채널영역의 양옆에 배치된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 반도체층(A1)은 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
반도체층(A1) 상에는 게이트절연층(113)을 사이에 두고, 상기 반도체층(A1)과 적어도 일부 중첩되도록 게이트전극(G1)이 배치된다. 게이트전극(G1)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하며 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 게이트전극(G1)은 Mo의 단층일 수 있다. 게이트전극(G1)과 동일한 층에 스토리지 커패시터(Cst)의 제1전극(CE1)이 배치될 수 있다. 제1전극(CE1)은 게이트전극(G1)과 동일 물질로 형성될 수 있다.
게이트전극(G1) 및 스토리지 커패시터(Cst)의 제1전극(CE1)을 덮도록 층간절연층(115)이 구비될 수 있다. 층간절연층(115)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다.
층간절연층(115) 상부에는 스토리지 커패시터(Cst)의 제2전극(CE2), 소스전극(S1), 드레인전극(D1), 및 데이터선(DL)이 배치될 수 있다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제2전극(CE2), 소스전극(S1), 드레인전극(D1), 및 데이터선(DL)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제2전극(CE2), 소스전극(S1), 드레인전극(D), 및 데이터선(DL)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 소스전극(S1), 드레인전극(D1)은 컨택홀을 통해서 반도체층(A1)의 소스영역 또는 드레인영역에 접속될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제2전극(CE2)은 층간절연층(115)을 사이에 두고 제1전극(CE1)과 중첩하며, 커패시턴스를 형성한다. 이 경우, 층간절연층(115)은 스토리지 커패시터(Cst)의 유전체층의 기능을 할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제2전극(CE2), 소스전극(S1), 드레인전극(D1), 및 데이터선(DL)은 무기 보호층(PVX)으로 커버될 수 있다.
무기 보호층(PVX)은 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiOx)의 단일막 또는 다층막일 수 있다. 무기 보호층(PVX)은 층간절연층(115) 상에 배치된 일부 배선들을 커버하여 보호하기 위해 도입된 것일 수 있다. 기판(100)의 일부 영역(예컨대 주변영역의 일부)에는 데이터선(DL)과 동일한 공정에서 함께 형성된 배선들(미도시)이 노출될 수 있다. 배선들의 노출된 부분은 후술할 화소전극(310)의 패터닝시 사용되는 에천트에 의해 손상될 수 있는데, 본 실시예에서와 같이 무기 보호층(PVX)이 데이터선(DL) 및 데이터선(DL)과 함께 형성된 배선들의 적어도 일부를 커버하므로 배선들이 화소전극(310)의 패터닝 공정에서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 무기 보호층(PVX) 상에는 평탄화층(118)이 배치되며, 평탄화층(118) 상에 유기발광다이오드(OLED)가 배치될 수 있다.
평탄화층(118)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 평탄한 상면을 제공한다. 이러한, 평탄화층(118)은 BCB(Benzocyclobutene), PI(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), PMM(Polymethylmethacrylate)나, PS(Polystylene)과 같은 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
기판(100)의 표시영역(DA)에 있어서, 평탄화층(118) 상에는 유기발광다이오드(OLED)가 배치된다. 유기발광다이오드(OLED)는 화소전극(310), 유기발광층을 포함하는 중간층(320) 및 대향전극(330)을 포함한다.
화소전극(310)은 (반)투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 일부 실시예에서, 화소전극(310)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사층과, 반사층 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 화소전극(310)은 ITO/Ag/ITO로 구비될 수 있다.
평탄화층(118) 상에는 화소정의막(119)이 배치될 수 있으며, 화소정의막(119)은 표시영역(DA)에서 각 부화소들에 대응하는 개구, 즉 적어도 화소전극(310)의 중앙부가 노출되도록 하는 제3개구(OP3)를 가짐으로써 화소의 발광영역을 정의하는 역할을 할 수 있다. 또한, 화소정의막(119)은 화소전극(310)의 가장자리와 화소전극(310) 상부의 대향전극(330)의 사이의 거리를 증가시킴으로써 화소전극(310)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
화소정의막(119)은 폴리이미드, 폴리아마이드(Polyamide), 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)의 중간층(320)은 유기발광층을 포함할 수 있다. 유기발광층은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 유기발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 유기발광층의 아래 및 위에는, 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층이 선택적으로 더 배치될 수 있다. 중간층(320)은 복수의 화소전극(310) 각각에 대응하여 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 중간층(320)은 복수의 화소전극(310)에 걸쳐서 일체인 층을 포함할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
도면에서는, 중간층(320)이 각 화소(P1, P2, P3) 마다 별도로 구비된 것으로 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 중간층(320)은 각 화소(P1, P2, P3)에 일체로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1화소(P1), 제2화소(P2), 및 제3화소(P3)에 구비된 유기발광다이오드(OLED)는 모두 동일한 색을 방출하는 유기발광층을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1화소(P1), 제2화소(P2), 및 제3화소(P3)에 구비된 유기발광다이오드(OLED)는 모두 청색의 빛을 방출할 수 있다.
대향전극(330)은 투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 일부 실시예에서, 대향전극(330)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 TCO(transparent conductive oxide)막이 더 배치될 수 있다. 대향전극(330)은 표시영역(DA) 및 주변영역(PA)에 걸쳐 배치되며, 중간층(320)과 화소정의막(119)의 상부에 배치될 수 있다. 대향전극(330)은 복수의 유기발광다이오드(OLED)들에 있어서 일체(一體)로 형성되어 복수의 화소전극(310)에 대응할 수 있다.
화소정의막(119) 상에는 마스크 찍힘 방지를 위한 스페이서(119S)가 더 포함될 수 있다. 스페이서(119S)는 화소정의막(119)과 일체(一體)로 형성될 수 있다. 예컨대, 스페이서(119S)와 화소정의막(119)는 하프톤 마스크 공정을 이용하여 동일한 공정에서 동시에 형성될 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)는 외부로부터의 수분이나 산소 등에 의해 쉽게 손상될 수 있으므로, 박막봉지층(400)으로 덮어 보호될 수 있다. 박막봉지층(400)은 표시영역(DA)을 덮으며 표시영역(DA) 외측까지 연장될 수 있다. 박막봉지층(400)은 적어도 하나의 유기봉지층과 적어도 하나의 무기봉지층을 포함한다. 예컨대, 박막봉지층(400)은 제1무기봉지층(410), 유기봉지층(420) 및 제2무기봉지층(430)을 포함할 수 있다.
제1무기봉지층(410)은 대향전극(330)을 덮으며, 산화규소, 질화규소, 및/또는 산질화규소 등을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 필요에 따라 제1무기봉지층(410)과 대향전극(330) 사이에 캐핑층 등의 다른 층들이 개재될 수도 있다. 제1무기봉지층(410)은 그 하부의 구조물을 따라 형성되기에, 상면이 평탄하지 않게 된다. 유기봉지층(420)은 이러한 제1무기봉지층(410)을 덮으며, 제1무기봉지층(410)과 달리 그 상면이 대략 평탄하도록 할 수 있다. 구체적으로, 유기봉지층(420)은 표시영역(DA)에 대응하는 부분에서는 상면이 대략 평탄하도록 할 수 있다. 유기봉지층(420)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 헥사메틸디실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 제2무기봉지층(430)은 유기봉지층(420)을 덮으며, 산화규소, 질화규소, 및/또는 산질화규소 등을 포함할 수 있다.
박막봉지층(400)은 전술한 다층 구조를 통해 박막봉지층(400) 내에 크랙이 발생한다고 하더라도, 제1무기봉지층(410)과 유기봉지층(420) 사이에서 또는 유기봉지층(420)과 제2무기봉지층(430) 사이에서 그러한 크랙이 연결되지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 외부로부터의 수분이나 산소 등이 표시영역(DA)으로 침투하게 되는 경로가 형성되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
박막봉지층(400) 상부에는 충진재(610)가 배치될 수 있다. 충진재(610)는 외부 압력 등에 대해서 완충작용을 할 수 있다. 충진재(610)은 는 메틸 실리콘(methyl silicone), 페닐 실리콘(phenyl silicone), 폴리이미드 등의 유기물질로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 충진재(610)는 유기 실런트인 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 또는 무기 실런트인 실리콘 등으로도 이루어질 수 있다.
기판(100)과 마주보도록 배치된 상부기판(200) 상에는 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 및 광차단 패턴(BM)이 구비될 수 있다. 컬러필터(CF1, CF2, CF3)는 풀 컬러 영상의 구현, 색순도 향상 및 야외 시인성을 향상하기 위해서 도입된 것일 수 있다. 제1컬러필터(CF1)는 제1색변환층(QD1)에서 내는 빛과 동일한 색, 제2컬러필터(CF2)는 제2색변환층(QD2)에서 내는 빛과 동일한 색, 제3컬러필터(CF3)는 유기발광다이오드(OLED)에서 내는 빛과 동일한 색으로 구현될 수 있다.
광차단 패턴(BM)은 비발광영역(NEA)에 대응하도록 제1 내지 제3 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 사이에 배치될 수 있다. 광차단 패턴(BM)은 블랙매트릭스로써, 색선명도 및 콘트라스트를 향상시키기 위한 부재일 수 있다. 광차단 패턴(BM)은 흑색 안료, 흑색 염료 또는 흑색의 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광차단 패턴(BM)은 Cr 또는 CrOx, Cr/CrOx, Cr/CrOx/CrNy, 수지(Carbon 안료, RGB 혼합안료), Graphite, Non-Cr계 등의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광차단 패턴(BM)은 제1컬러필터(CF1), 제2컬러필터(CF2), 및 제3컬러필터(CF3) 중 적어도 두개가 중첩되어 형성될 수 있다. 예컨대, 제1화소(P1)과 제2화소(P2) 사이에 제3컬러필터(CF3)가 배치되고, 제1컬러필터(CF1)과 제2컬러필터(CF2)의 일부가 제3컬러필터(CF3)와 중첩됨에 따라 광차단 패턴(BM)으로 기능할 수 있다.
본 실시예에서, 디스플레이 요소로서 유기발광다이오드(OLED)를 채용한 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 디스플레이 요소는 마이크로 또는 나노 사이즈의 무기발광다이오드(ILED)로 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 기판(100)에 배치된 디스플레이 요소인 유기발광다이오드(OLED)와 상부기판(200) 사이에는 색변환층(QD1, QD2), 투과창(TW), 및 격벽(210)이 배치될 수 있다.
색변환층(QD1, QD2)은 각각 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)을 포함할 수 있다. 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 재질 및 크기에 따라 고유한 여기(excitation) 및 발광(emission) 특성을 나타내며, 이에 따라 입사광을 소정의 컬러광으로 변환할 수 있다. 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)으로 다양한 물질이 채용될 수 있다. 예를 들어, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, 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.
제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 코어(Core) 및 쉘(Shell)을 갖는 코어-쉘 구조(Core-Shell structure)로 형성될 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 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)의 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.
상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 크기를 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
제1양자점(11) 및 제2양자점(12)의 코어는 지름이 2-10nm일 수 있으며, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 빛에 노출되면, 입자의 크기 및 물질의 종류 등에 따라 특정 주파수의 빛을 방출할 수 있는 바, 제1양자점(11)들의 평균 크기 및 제2양자점(12)들의 평균 크기는 서로 상이하게 구비될 수 있다. 예컨대, 양자점의 크기가 클 수록 긴 파장의 컬러를 방출할 수 있다. 따라서, 제1화소(P1), 제2화소(P2)의 컬러에 맞게 양자점의 크기를 선택할 수 있다.
본 실시예에서, 각 화소(P1, P2, P3)에 포함된 유기발광다이오드(OLED)는 모두 동일한 파장의 빛을 방출할 수 있으며, 제1화소(P1) 및 제2화소(P2)의 색은 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)이 방출하는 색으로 정해질 수 있다. 한편, 제3화소(P3)의 발광영역(EA)에 대응해서는 색변환층이 구비되지 않는 바, 제3화소( P3)는 유기발광다이오드(OLED)가 방출하는 색으로 정해질 수 있다. 예컨대, 유기발광다이오드(OLED)는 청색 파장의 빛을 방출할 수 있으며, 제1화소(P1)는 적색, 제2화소(P2)는 녹색, 제3화소(P3)는 청색을 구현할 수 있다.
따라서, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 서로 상이한 물질 및/또는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)의 물질은 동일하게 구비되되, 제1양자점(11) 및 제2양자점(12)의 크기는 서로 상이하게 구비될 수 있다. 예컨대, 제1양자점(11)의 직경(d1)는 제2양자점(12)의 직경(d2)보다 크게 구비될 수 있다. (d1 > d2 )
제1양자점(11) 및 제2양자점(12)은 복수로 구비되는 바, 제1양자점(11)들의 평균 크기는 제2양자점(12)들의 평균 크기와 다르게 구비될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1양자점(11), 제2양자점(12)의 코어는 CdSe로 구비될 수 있다. 이 때, 제1양자점(11)들의 코어의 평균 크기, 예컨대, 평균 직경(d1)은 약 5nm일 수 있으며, 제2양자점(12)들의 코어의 평균 직경(d2)는 약 3nm일 수 있다.
색변환층(QD1, QD2)은 양자점들 외에, 이들을 혼합하고, 적절히 분산시킬 수 있도록 하는 다양한 물질들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 용제, 광개시제, 바인더 폴리머, 분산제 등을 더 포함할 수 있다.
제3화소(P3)의 발광영역에는 색변환층이 대응되지 않고, 투과창(TW)이 배치될 수 있다. 투과창(TW)은 제3화소(P3)의 유기발광다이오드(OLED)로 부터 발광하는 빛의 파장 변환없이 빛이 방출될 수 있는 유기물질로 구비될 수 있다.
격벽(210)은 비발광영역(NEA)에 대응하도록 제1색변환층(QD1), 제2색변환층(QD2), 및 투과층(TW)의 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 격벽(210)은 제1색변환층(QD1)과 제2색변환층(QD2) 사이, 제2색변환층(QD2)과 투과층(TW) 사이 등에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 격벽(210)은 유기물질, 제1 색소, 및 격벽-산란 입자(25)들을 포함한다. 일부 실시예에서, 격벽(210)은 격벽-산란 입자(25)들을 포함하는 제1 격벽층(211) 및 제1 색소를 포함하는 제2 격벽층(213)이 적층되어 구비될 수 있다. 제1 격벽층(211)은 광 투과율이 높은 유기물질로 구비되며, 그 내부에 격벽-산란 입자(25)들을 포함할 수 있다. 제2 격벽층(213)은 제1 색소를 포함하는 유기물질로 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 격벽층(211)의 광 투과율은 상기 제2 격벽층(213)의 광 투과율 보다 클 수 있다. 이때, 상기 제2 격벽층(213)은 상기 제1 격벽층(211)보다 유기발광다이오드(OLED)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
제1 격벽층(211) 및 제2 격벽층(213)을 이루는 유기물질은 BCB(Benzocyclobutene), PI(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), PMM(Polymethylmethacrylate)나, PS(Polystylene)과 같은 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
제1 격벽층(211)에 포함된 격벽-산란 입자(25)들은 색변환층(QD1, QD2) 및 투과층(TW)에서 격벽(210) 방향으로 입사되는 광을 반사, 산란시키는 역할을 할 수 있다. 제2 격벽층(213)에 포함된 제1 색소는 인접한 화소에 포함된 유기발광다이오드(OLED)로부터 입사되는 광을 차단 또는 흡수하는 역할을 할 수 있다.
색변환층(QD1, QD2), 투과창(TW), 격벽(210)의 하부 및 상부에는 각각 제1 보호막(710) 및 제2 보호막(730)이 구비될 수 있다. 제1 보호막(710) 및 제2 보호막(730)은 색변환층(QD1, QD2), 투과창(TW)이 하부 및 상부에 배치된 다른 구성들에 의해서 오염되지 않도록 보호하는 역할을 할 수 있다. 제1 보호막(710) 및 제2 보호막(730)은 무기 절연물질로 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 보호막(710) 및/또는 제2 보호막(730)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1색변환층(QD1) 및 제2색변환층(QD2)에서 방출되는 광은 양자점을 통해 방출되는 바, 전 방향으로 방출될 수 있다. 이러한 광 중 제1 격벽층(211) 방향으로 진행하는 광(LP1)은 제1 격벽층(211) 내에 포함된 격벽-산란 입자(25)들에 의해서 반사되어 다시 제1색변환층(QD1) 및 제2색변환층(QD2)으로 입사될 수 있다. 반사된 광은 다시 양자점을 여기시킬 수 있는 바, 광효율이 향상될 수 있다. 즉, 제1 격벽층(211)에서 반사된 광은 색변환층(QD1, QD2)에서 재사용될 수 있으며, 이에 따라 광효율이 향상될 수 있다. 제1 격벽층(211)으로 유입되는 광은 광손실 없이 반사가 되어야 광의 재사용율이 높아지는 바, 제1 격벽층(211)을 이루는 유기물질은 광 투과율이 높게 구비될 수 있다.
격벽-산란 입자(25)는 가시광 영역의 광을 반사 및/또는 산란 시키는 물질 및 크기를 구비할 수 있다. 예컨대, 격벽-산란 입자(25)는 TiO2, ZnO, 중공 실리카 입자 등으로 구비될 수 있다. 격벽-산란 입자(25)가 광을 효율적으로 반사시키기 위해서는 입사되는 광의 파장의 1/2의 크기를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이에 따라, 격벽-산란 입자(25)의 직경은 약 200nm 내지 400nm의 범위를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 격벽-산란 입자(25)는 제1격벽-산란 입자(25a)들과 제2격벽-산란 입자(25b)들을 포함할 수 있다. 제1격벽-산란 입자(25a)들은 제1색변환층(QD1)에서 방출되는 광을 효율적으로 반사 및/또는 산란 시키는 물질 및 크기로 구비될 수 있다. 제2격벽-산란 입자(25b)들은 제2색변환층(QD2)에서 방출되는 광을 효율적으로 반사 및/또는 산란시키는 물질 및 크기로 구비될 수 있다.
제1색변환층(QD1)에서 적색 광을 방출하고, 제2색변환층(QD2)에서 녹색 광을 방출하는 경우, 제1격벽-산란 입자(25a)들의 직경은 제2격벽-산란 입자(25b)들의 직경에 비해서 크게 구비될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1격벽-산란 입자(25a)들의 평균 직경은 약 330 ~ 360 nm 일 수 있으며, 제2격벽-산란 입자(25b)들의 평균 직경은 약 250 ~ 280 nm일 수 있다. 한편, 격벽-산란 입자(25)는 청색 광을 효율적으로 반산/산란시킬 수 있는 크기를 가지는 제3격벽-산란 입자를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제3격벽-산란 입자들의 평균 직경은 약 220 ~ 240 nm일 수 있다.
제1 격벽층(211)에 포함된 격벽-산란 입자(25)의 함량은 제1 격벽층(211)의 중량 대비 약 5 내지 20 wt%일 수 있다. 격벽-산란 입자(25)의 함량이 5 wt% 미만인 경우 격벽-산란 입자(25)에 의한 반사가 효율적으로 발생하지 않을 수 있다. 격벽-산란 입자(25)의 함량이 20 wt%를 초과하는 경우, 상대적으로 제1 격벽층(211)에 포함되는 유기물질의 양이 줄어들게 된다. 이러한 유기물질은 제1 격벽층(211)이 기판(100)과 마주보는 상면(211S)을 평탄화하는 역할을 하기에, 유기물질의 양이 줄어드는 경우, 제1 격벽층(211)의 상면(211S)이 평평하지 않고 굴곡을 가지고 형성될 수 있다. 제1 격벽층(211)의 상면(211S)이 평평하지 않으면, 그 상부에 형성되는 제2 격벽층(213)의 형성시 불량이 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 격벽-산란 입자(25)의 함량을 20 wt% 이하로 하여, 제1 격벽층(211)이 평평한 상면(211S)을 가지도록 형성할 수 있다.
한편, 제1 격벽층(211)은 광 투과율이 높은 유기물질을 포함하므로, 격벽-산란 입자(25)의 존재에도 불구하고 인접한 화소에 포함된 유기발광다이오드(OLED)에서 발생한 광(LP2)이 제1 격벽층(211)에 의해서 효율적으로 차단되지 않을 수 있다.
본 실시예에서는 인접한 광(LP2)의 차단율을 높이기 위해서 제2 격벽층(213)을 도입하고 있다. 즉, 제2 격벽층(213)의 광 투과율은 제1 격벽층(211)의 광 투과율보다 낮은 값을 가질 수 있다.
제2 격벽층(213)은 제1 색소를 포함하는 유기물질로 구비될 수 있다. 제1 색소는 유기발광다이오드(OLED)에서 발광하는 빛의 색과 보색 관계에 있는 색을 가질 수 있다. 예컨대, 유기발광다이오드(OLED)가 청색광을 내는 경우, 제1 색소는 노랑색을 내는 색소일 수 있다. 제1 색소의 함량은 청색광을 흡수할 수 있을 정도의 함량으로 구비될 수 있다.
한편, 제2 격벽층(213)에는 발액(撥液)성 물질이 포함될 수 있다. 색변환층(QD1, QD2) 및 투과창(TW)은 상부기판(200) 측에 격벽(210)을 형성한 후에 잉크젯 도포법에 의해서 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 격벽층(213)에 발액성 물질을 포함시켜, 색변환층(QD1, QD2) 및 투과창(TW)을 형성하는 유기물질의 넘침을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 격벽층(211)의 기판(100) 방향으로의 두께(t1)은 제2 격벽층(213)의 두께(t2)보다 크게 구비될 수 있다. 제1 격벽층(211)의 두께(t1)가 클수록 광의 재사용율이 높은 바, 제1 격벽층(211)의 두께(t1)가 제2 격벽층(213)의 두께(t2)보다 크게 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 제1 격벽층(211)의 두께는 약 8 um 내지 약 12 um일 수 있으며, 제2 격벽층(213)의 두께는 약 4 um 내지 6 um일 수 있다.
도 3 내지 도 5에서, 제1 격벽층(211)의 기판(100)의 상면에 대해서 평행한 방향으로의 폭(W1)이 제2 격벽층(213)의 폭(W2)보다 크게 구비되는 것으로 도시되고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예들의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 6a 및 도 6b에 있어서, 도 3과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복설명은 생략한다.
도 6a를 참조하면, 디스플레이 장치는 제1색변환층(QD1)과 제2색변환층(QD2) 사이에 배치되며, 격벽-산란 입자(25)들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는 격벽(210)을 포함한다. 격벽(210)은 제1 격벽층(211) 및 제2 격벽층(213)이 적층되어 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 격벽(210)은 박막봉지층(400, 도 3 참조) 상부에 형성될 수 있다. 즉, 제2 격벽층(213)이 박막봉지층(400) 상에 먼저 형성된 후, 제1 격벽층(211)이 제2 격벽층(213) 상에 형성되어 격벽(210)이 구비될 수 있다. 그 다음, 격벽(210) 사이에 색변환층(QD1, QD2), 투과창(TW)을 잉크젯 방법으로 도포하여 형성할 수 있다. 이 경우, 앞서 도 3을 참조하며 설명한 실시예에서 사용된 상부기판(200) 및/또는 충진재(610)는 생략될 수 있으며, 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 상에는 상부 보호층(300)이 배치될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제2 격벽층(213)의 폭(W2)이 제1 격벽층(211)의 폭(W1) 보다 크게 구비될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제1 격벽층(211) 및 제2 격벽층(213)의 폭은 동일하게 구비되거나, 제1 격벽층(211)과 제2 격벽층(213) 사이에서 단차가 형성되지 않을 수 있다. 본 실시예의 격벽(210)은 제1 격벽층(211)과 제2 격벽층(213)을 형성하는 유기물질을 순차 적층한 후, 동시에 패터닝하여 형성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예들의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 7a 및 도 7b에 있어서, 도 3과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복설명은 생략한다.
도 7a를 참조하면, 색변환층(QD1, QD2) 및 투과창(TW) 하부에는 하부 산란 입자층(720)이 더 배치될 수 있다. 하부 산란 입자층(720)은 제1 보호막(710)과 충진재(610) 사이에 배치될 수 있다.
하부 산란 입자층(720)은 광 투과율이 높은 유기물질에 하부-산란 입자(72)가 포함되어 구비될 수 있다. 하부 산란 입자층(720)은 기판(100) 방향으로 출사되는 광을 반사시켜 광의 재사용율을 높이기 위한 구성일 수 있다.
하부 산란 입자층(720)에 포함된 유기물질은 BCB(Benzocyclobutene), PI(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), PMM(Polymethylmethacrylate)나, PS(Polystylene)과 같은 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
하부-산란 입자(72)는 TiO2, ZnO, 중공 실리카 입자 등으로 구비될 수 있다. 하부-산란 입자(72)의 직경은 약 200nm 내지 400nm의 범위를 가질 수 있다.
하부 산란 입자층(720)에 포함된 하부-산란 입자(72)의 함량은 하부 산란 입자층(720)의 중량 대비 약 5 내지 12 wt% 일 수 있다. 하부 산란 입자층(720)은 유기발광다이오드(OLED)로 부터 출사되는 광의 투과율도 고려하여야 하는 바, 하부 산란 입자층(720)에 포함된 하부-산란 입자(72)의 함량은 격벽-산란 입자(25)의 함량보다 작게 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 색변환층(QD1, QD2) 및 투과창(TW) 상부에는 상부 산란 입자층(750)이 더 배치될 수 있다. 상부 산란 입자층(750)은 제2 보호막(730)과 컬러필터(CF1, CF2, CF3) 사이에 배치될 수 있다.
상부 산란 입자층(750)은 광 투과율이 높은 유기물질에 상부-산란 입자(75)가 포함되어 구비될 수 있다. 상부 산란 입자층(750)은 상부 기판(200) 방향으로 출사되는 광을 반사시켜 광의 재사용율을 높이기 위한 구성일 수 있다.
상부 산란 입자층(750)에 포함된 유기물질은 BCB(Benzocyclobutene), PI(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), PMM(Polymethylmethacrylate)나, PS(Polystylene)과 같은 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
상부 산란 입자층(750)에 포함된 상부-산란 입자(75)의 함량은 상부 산란 입자층(750)의 약 5 내지 12 wt% 일 수 있다. 상부 산란 입자층(750)은 외부로 출사되는 광의 투과율도 고려하여야 하는 바, 상부 산란 입자층(750)에 포함된 상부-산란 입자(75)의 함량은 격벽-산란 입자(25)의 함량보다 작게 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8에 있어서, 도 3과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제1화소(P1), 제2화소(P2), 제3화소(P3)를 포함하며, 각 화소에는 색변환층(QD1, QD2) 및/또는 투과창(TW)가 대응되어 배치될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치의 색변환층(QD1, QD2) 및/또는 투과창(TW) 사이에는 유기물질로 구비된 격벽(210)이 배치되며, 격벽(210)은 격벽-산란 입자(25)들 및 제1 색소를 포함한다.
본 실시예에서, 격벽(210)은 이중층으로 구비되지 않고, 단일층으로 구비될 수 있다. 이 경우, 격벽(210)에는 격벽-산란 입자(25)들 및 제1 색소가 고르게 분포될 수 있다.
격벽(210)을 이루는 유기물질은 BCB(Benzocyclobutene), PI(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), PMM(Polymethylmethacrylate)나, PS(Polystylene)과 같은 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
격벽-산란 입자(25)들은 색변환층(QD1, QD2) 및 투과층(TW)에서 격벽(210) 방향으로 입사되는 광을 반사, 산란시키는 역할을 할 수 있다. 격벽-산란 입자(25)는 가시광 영역의 광을 반사 및/또는 산란 시키는 물질 및 크기를 구비할 수 있다. 예컨대, 격벽-산란 입자(25)는 TiO2, ZnO, 중공 실리카 입자 등으로 구비될 수 있다. 격벽-산란 입자(25)가 광을 효율적으로 반사시키기 위해서는 입사되는 광의 파장의 1/2의 크기를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이에 따라, 격벽-산란 입자(25)의 직경은 약 200nm 내지 400nm의 범위를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 격벽-산란 입자(25)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1격벽-산란 입자(25a)들과 제2격벽-산란 입자(25b)들을 포함할 수 있다. 제1격벽-산란 입자(25a)들은 제1색변환층(QD1)에서 방출되는 광을 효율적으로 반사 및/또는 산란 시키는 물질 및 크기로 구비될 수 있다. 제2격벽-산란 입자(25b)들은 제2색변환층(QD2)에서 방출되는 광을 효율적으로 반사 및/또는 산란시키는 물질 및 크기로 구비될 수 있다.
격벽(210)의 포함된 격벽-산란 입자(25)의 함량은 격벽(210)의 중량 대비 약 5 내지 20 wt%일 수 있다. 격벽-산란 입자(25)의 함량이 5 wt% 이하인 경우 격벽-산란 입자(25)에 의한 반사가 효율적으로 발생하지 않을 수 있다. 격벽-산란 입자(25)의 함량이 20 wt% 이상인 경우, 상대적으로 격벽(210)에 포함되는 유기물질의 양이 줄어들게 된다. 이러한 유기물질은 격벽(210)이 기판(100)과 마주보는 상면(210S)을 평탄화하는 역할을 하기 때문에, 유기물질의 양이 줄어드는 경우, 격벽(210)의 상면(210S)이 평평하지 않고 굴곡을 가지고 형성될 수 있다. 격벽(210)의 상면(S10S)이 평평하지 않으면, 충진재(610)를 형성할 때, 보이드(void)가 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 격벽-산란 입자(25)의 함량을 20 wt% 이하로 하여, 격벽(210)이 평평한 상면(S10S)을 가지도록 형성할 수 있다.
격벽(210)에 포함된 제1 색소는 유기발광다이오드(OLED)에서 방출하는 광의 색과 보색관계를 가지는 색으로 구비될 수 있다. 예컨대, 유기발광다이오드(OLED)에서 청색 광을 방출하는 경우, 제1 색소는 노란색 색소일 수 있다. 이 경우, 제1 색소의 함량은 약 0.4 wt% 내지 2 wt%일 수 있다. 제1 색소의 함량이 2 wt% 보다 크면 색변환층(QD1,QD2)에서 격벽(210)으로 향하는 빛의 흡수량이 높아져 빛의 재사용율이 저조할 수 있으며, 제1 색소의 함량이 0.4 wt% 보다 작으면 인접한 화소의 광을 차단할 수 없을 수 있다. 따라서, 제1 색소의 함량은 빛의 재사용율과 광의 차단율을 적절히 고려하여 설정될 수 있다.
격벽(210)에 제1 색소가 함유됨에 따라, 제1화소의 유기발광다이오드(OLED)로부터 출사되는 광이 격벽(210)에 의해 흡수되어 제2화소에는 영향을 주지 않으므로 색순도가 향상될 수 있다.
한편, 제1 색소는 색상과 상관없이 격벽(210)의 광학 밀도를 고려하여 제1 색소의 양을 정할 수 있다. 이 경우, 제1 색소는 적색, 청색, 황색 또는 블랙 등 다양한 색상으로 구비될 수 있다. 즉, 제1 색소는 Cr 또는 CrOx, Cr/CrOx, Cr/CrOx/CrNy, 수지(Carbon 안료, RGB 혼합안료), Graphite, Non-Cr계 등의 재료로 구비될 수 있다. 또는, 제1 색소는 적색, 녹색, 황색 등의 컬러를 내는 안료를 포함할 수 있다.
광학 밀도(OD)는 1um의 두께의 물질이 빛을 흡수하는 정도를 나타내는 수치로, 다음의 수식을 만족할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, T는 광 투과율을 의미한다.
즉, 물질의 광학 밀도가 높다는 것은 광을 잘 흡수함을 의미하며, 물질의 광학 밀도가 0인 경우, 광 투과율이 1이 되는 바, 광에 대해서 투명함을 의미한다.
일반적으로, 인접 화소 간의 혼색을 방지하기 위해 화소들 사이에 배치되는 블랙매트릭스의 광학 밀도(OD)는 1.0/um 이상, 적어도 0.3/um 이상을 사용한다. 블랙매트릭스는 인접 화소에서 방출되는 광을 흡수하여야 하는 바, 광학 밀도가 높은 물질을 채용하는 것이 일반적일 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 격벽(210)은 격벽-산란 입자(25)들을 채용하고 있어, 광이 격벽(210) 내부의 격벽-산란 입자(25)까지 도달한 후 반사 및/또는 산란에 의해 재사용되어야 하는바, 격벽(210)의 광학 밀도(OD)는 일반적인 블랙매트릭스의 광학 밀도보다 낮은 광학 밀도를 가질 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 격벽(210)의 광학 밀도(OD)를 0.01/um 내지 0.2/um로 채용할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 격벽(210)의 최소 폭(Wth)을 10 um 이상으로 채용할 수 있다.
격벽(210)의 광학 밀도(OD)를 0으로 하는 경우, 즉 격벽(210)을 투명한 물질로 채용하는 경우, 제1색변환층(QD1)에서 방출되는 광이 제2색변환층(QD2)으로 입사되어 혼색이 발생할 수 있다. 따라서, 격벽(210)은 소정의 광학 밀도(OD) 값을 가지는 것일 바람직할 수 있다. 이에 따라, 격벽(210)은 적어도 0.01/um 이상의 광학 밀도 값을 가질 수 있다. 이 경우, 격벽(210)의 최소 폭(Wth)은 약 10 um 이상으로 구비될 수 있다.
격벽(210)의 최소 폭(Wth)이 10 um 이상으로만 구비되어도 광의 투과율은 급격히 감소하는 바, 제2색변환층(QD2)에서 입사되는 광은 제1색변환층(QD1)까지 도달하지 못하고 격벽(210)에 의해서 흡수될 수 있다. 또한, 제2화소(P2)의 유기발광다이오드(OLED)로부터 입사되는 광 또한, 제1화소(P1)의 제1색변환층(QD1)까지 도달하지 못하고 격벽(210)에 흡수될 수 있다. 이에 따라, 격벽(210)의 광학 밀도가 0.01/um 이상이고, 최소 폭(Wth)이 10 um 이상으로 구비되는 경우, 인접한 화소 간의 혼색을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 실시예와 비교예의 파장에 따른 광 출사량을 나타낸 그래프이다. 도 9 및 도 10에서, 실시예 1의 경우 격벽의 광학 밀도는 약 0.01/um 이고, 비교예의 경우 격벽의 광학 밀도는 약 1.0/um 이다. 또한, 실시예 1 및 비교예에서 격벽-산란 입자의 함량은 약 6.5 wt%로 하였다.
도 9는 녹색 화소에 대한 광의 세기를 측정한 것이고, 도 10은 적색 화소에 대한 광의 세기를 측정한 것이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 녹색 화소 및 적색 화소에 대해서 모두 실시예 1의 광의 세기가 비교예의 광의 세기에 비해서 크게 나타남을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 9 및 도 10에 있어서, 실시예 1의 광의 세기가 비교예의 광의 세기보다 약 10% 향상됨을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 11에 있어서, 도 3 및 도 8과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 상부기판(200)에는 제1색변환층(QD1), 제2색변환층(QD2), 및 투과창(TW)이 구비되며, 상기 제1색변환층(QD1), 제2색변환층(QD2), 및 투과창(TW) 사이에는 격벽-산란 입자(25)들을 포함하는 격벽(210)이 배치된다.
격벽-산란 입자(25)는 TiO2, ZnO, 중공 실리카 입자 등으로 구비될 수 있으며, 격벽-산란 입자(25)의 직경은 약 200nm 내지 400nm의 범위를 가질 수 있다. 격벽(210)의 포함된 격벽-산란 입자(25)의 함량은 격벽(210)의 중량 대비 약 5 내지 20 wt%일 수 있다.
격벽(210)은 격벽-산란 입자(25) 이외에 유기물질, 및 광학 밀도를 조절하기 위한 재료로 Cr 또는 CrOx, Cr/CrOx, Cr/CrOx/CrNy, 수지(Carbon 안료, RGB 혼합안료), Graphite, Non-Cr계 등의 제1 색소를 포함할 수 있다. 또는, 제1 색소는 적색, 녹색, 황색 등의 컬러를 내는 안료로 구비될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 색소는 노란색으로 구비되며, 제1 색소가 격벽(210)에 함유된 양은 약 0.4wt% 내지 2 wt%일 수 있다.
본 실시예에서, 제1색변환층(QD1)은 제1산란 입자(21)을 더 포함하고, 제2색변환층(QD2)는 제2산란 입자(22)를 더 포함할 수 있다. 또한, 투과창(TW)은 제3산란 입자(23)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 산란 입자(21, 22, 23)들은 각각 색변환층(QD1, QD2) 및 투과창(TW)에 분포되어 색 퍼짐성을 균일하게 할 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 산란 입자(21, 22, 23)들은 약 200nm 내지 400nm의 범위의 직경을 가질 수 있다.
제1화소(P1)가 적색 화소, 제2화소(P2)가 녹색 화소, 제3화소(P3)가 청색 화소인 경우, 제1산란 입자(21)들의 평균 직경(D1)은 제2산란 입자(22)들의 평균 직경(D2)에 비해서 크게 구비될 수 있다. 또한, 제2산란 입자(22)들의 평균 직경(D2)은 제3산란 입자(23)들의 평균 직경(D3)에 비해서 크게 구비될 수 있다. (D1 > D2 > D3)
산란 입자의 직경이 입사광의 반파장으로 구비되는 경우, 광의 산란이 효율적으로 발생할 수 있다. 이를 고려하여 제1 내지 제3 산란 입자(21, 22, 23)들의 직경을 선택할 수 있다.
예컨대, 제1산란 입자(21)들의 평균 직경(D1)은 약 330 ~ 360 nm 일 수 있으며, 제2산란 입자(22)들의 평균 직경(D2)은 약 250 ~ 280 nm일 수 있다. 또한, 제3산란 입자(23)들의 평균 직경(D3)은 약 220 ~ 240 nm일 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예로서, 제1 내지 제3 산란 입자(21, 22, 23)들의 평균 직경은 동일하게 구비될 수 있음은 물론이다.
여태까지, 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 실시예들을 설명하였다. 이와 같은 실시예들은 별도의 실시예로 구현될 수도 있고, 서로 조합된 실시예로 구현될 수 있다.
이와 같이 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 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기판
200: 상부기판
OLED: 유기발광소자
400: 박막봉지층
CF1, CF2, CF3: 컬러 필터
QD1, QD2:색변환층
TW: 투과창

Claims (23)

  1. 서로 다른 색을 내는 제1화소, 제2화소, 및 제3화소를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    기판 상에서 상기 제1화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제1양자점들을 포함하는 제1색변환층;
    상기 제2화소의 발광영역에 대응하도록 배치되며, 제2양자점들을 포함하는 제2색변환층; 및
    상기 제1색변환층과 상기 제2색변환층 사이에 배치되며, 격벽-산란 입자들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는 격벽;을 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 격벽-산란 입자들이 포함된 제1 격벽층, 및 상기 제1 색소가 포함된 제2 격벽층이 적층된, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 격벽층의 두께는 상기 제1 격벽층의 두께보다 작은, 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1화소, 제2화소, 및 제3화소는 각각 청색을 발광하는 광원을 포함하며,
    상기 제2 격벽층은 상기 제1 격벽층보다 상기 광원에 더 가깝게 배치된, 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 색소는 노란색인, 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 인, 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1화소는 상기 제2화소보다 긴 파장의 컬러를 나타내며, 상기 제1양자점들의 평균 크기는 상기 제2양자점들의 평균 크기에 비해서 큰, 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격벽층의 폭은 상기 제2 격벽층의 폭보다 작거나 동일하게 구비된, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 투과층의 하부에 배치되며, 하부-산란 입자들을 포함하는 하부 산란 입자층;을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1색변환층, 상기 제2색변환층, 및 상기 투과층의 상부에 배치되며, 상부-산란 입자들을 포함하는 상부 산란 입자층;을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 단일층으로 구비되며, 상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 이고, 상기 제1 색소가 상기 격벽에 포함된 양은 0.4 wt% 내지 2 wt%인, 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1색변환층은 제1산란 입자들을 포함하며, 상기 제2색변환층은 제2산란 입자들을 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1화소는 상기 제2화소보다 긴 파장의 컬러를 나타내며,
    상기 제1산란 입자들의 평균 크기는 상기 제2산란 입자들의 평균 크기에 비해서 큰, 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제3화소에 대응하도록 배치된 투과창;을 더 구비하고, 상기 투과창은 제3산란 입자들을 포함하는, 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1화소에 대응하도록 배치된 제1컬러필터, 상기 제2화소에 대응하도록 배치된 제2컬러필터, 및 상기 제3화소에 대응하도록 배치된 제3컬러필터;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제3컬러필터는 서로 상이한 색을 내는, 디스플레이 장치.
  16. 기판 상의 청색광을 내는 유기발광다이오드를 각각 포함하는 제1화소, 제2화소, 및 제3화소;
    상기 유기발광다이오드를 덮는 박막봉지층;
    상기 박막봉지층 상에 배치되며, 상기 제1화소에 대응하는 제1색변환층, 상기 제2화소에 대응하는 제2색변환층, 및 상기 제3화소에 대응하는 투과창을 구비한 상부기판;
    상기 상부기판의 하면에 상기 제1화소, 제2화소, 및 제3화소 사이의 비발광영역에 대응하도록 배치되는 격벽;을 포함하며,
    상기 격벽은 격벽-산란 입자들 및 제1 색소(pigment)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 격벽-산란 입자들이 상기 격벽에 포함된 양은 5 내지 20 wt% 인, 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 격벽-산란 입자들의 직경은 약 200nm 내지 450nm인, 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 격벽-산란 입자들이 포함된 제1 격벽층, 및 상기 제1 색소가 포함된 제2 격벽층이 적층되며, 상기 제1격벽층의 광 투과율은 상기 제2격벽층의 광 투과율 보다 큰, 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 색소는 노란색인, 디스플레이 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 제1화소에 대응하도록 배치된 제1컬러필터, 상기 제2화소에 대응하도록 배치된 제2컬러필터, 및 상기 제3화소에 대응하도록 배치된 제3컬러필터;를 더 포함하며, 상기 제1 내지 제3컬러필터는 서로 상이한 색을 내는, 디스플레이 장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 제1컬러필터와 상기 제2컬러필터 사이에 배치된 광차단패턴;을 더 포함하며, 상기 광차단패턴은 상기 제3컬러필터와 동일한 색을 내는, 디스플레이 장치.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 격벽의 광학 밀도는 0.01/um 내지 0.2/um인, 디스플레이 장치.
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