KR20220034291A - 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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박기수
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Abstract

일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 상에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 기판, 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터 상에 위치하며, 제1 청색 안료 및 제1 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 저굴절률층, 상기 제1 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제1 색변환층, 상기 제2 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제2 색변환층, 그리고 상기 저굴절률층과 중첩하는 투과층을 포함한다.

Description

색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치{COLOR CONVERSION PANERL AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 개시는 색변환 패널을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
색필터 등에서 발생하는 광손실을 줄이고 높은 색재현율을 가지는 표시 장치를 구현하기 위하여 양자점과 같은 반도체 나노 결정을 사용한 색변환 패널을 포함하는 표시 장치가 제안되고 있다.
실시예들은 제조 공정을 단순화 하면서도 표시 품질이 우수한 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 색변환 패널은 기판, 상기 기판 상에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 기판, 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터 상에 위치하며, 제1 청색 안료 및 제1 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 저굴절률층, 상기 제1 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제1 색변환층, 상기 제2 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제2 색변환층, 그리고 상기 저굴절률층과 중첩하는 투과층을 포함한다.
상기 색변환 패널은 적색광 방출 영역, 녹색광 방출 영역, 청색광 방출 영역 및 차광 영역을 포함할 수 있다.
상기 청색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제1 두께와, 상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제2 두께가 상이할 수 있다.
상기 제1 두께는 1 내지 6 마이크로미터이고, 상기 제2 두께는 0.5 내지 3 마이크로미터일 수 있다.
상기 저굴절률층이 포함하는 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%일 수 있다.
상기 투과층은 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료를 포함할 수 있다.
상기 투과층이 포함하는 상기 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료의 함량은 상기 저굴절률층이 포함하는 상기 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량보다 클 수 있다.
상기 저굴절률층의 굴절률은 1.1 내지 1.3일 수 있다.
상기 제1 색필터는, 상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 제1-1 색필터, 그리고 상기 차광 영역과 중첩하는 제1-2 색필터를 포함할 수 있다.
상기 제2 색필터는, 상기 녹색광 방출 영역과 중첩하는 제2-1 색필터, 그리고 상기 차광 영역과 중첩하는 제2-2 색필터를 포함할 수 있다.
상기 차광 영역에서 상기 제1-2 색필터, 상기 제2-2 색필터 그리고 상기 저굴절률층이 중첩할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고, 상기 색변환 패널은 상기 표시 패널과 중첩하는 기판, 상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터, 상기 기판, 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터 상에 위치하며, 제1 청색 안료 및 제1 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 저굴절률층, 상기 제1 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제1 색변환층, 상기 제2 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제2 색변환층, 그리고 상기 저굴절률층과 중첩하는 투과층을 포함한다.
상기 색변환 패널은 적색광 방출 영역, 녹색광 방출 영역, 청색광 방출 영역 및 차광 영역을 포함할 수 있다.
상기 청색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제1 두께와, 상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제2 두께가 상이할 수 있다.
상기 제1 두께는 1 내지 6 마이크로미터이고, 상기 제2 두께는 0.5 내지 3 마이크로미터일 수 있다.
상기 저굴절률층이 포함하는 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%일 수 있다.
상기 투과층은 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료를 포함할 수 있다.
상기 투과층이 포함하는 상기 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료의 함량은 상기 저굴절률층이 포함하는 상기 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량보다 클 수 있다.
상기 제1 청색 안료는 상기 제2 청색 안료와 상이하고, 상기 제1 청색 염료는 상기 제2 청색 염료와 상이할 수 있다.
상기 저굴절률층의 굴절률은 1.1 내지 1.3일 수 있다.
실시예들에 따르면 제조 공정이 단순하면서도, 외광에 의한 반사율이 저감되어 색표시 품질이 우수한 색변환 패널을 제공할 수 있다. 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 각각은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 10 및 도 11 각각은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부 화소에 대한 평면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 공정에 따른 순서도이다.
도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17 각각은 색변환 패널의 제조 공정에 따른 개략적인 단면도이다.
도 18은 실시예에 따른 저굴절률층 및 비교예에 따른 청색 색필터의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 19는 실시예에 따른 저굴절률층의 투과도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 색변환 패널(3000)에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 색변환 패널(3000)은 기판(310)을 포함한다. 기판(310)은 잘 휘어지고 구부러지며 접히거나 말릴 수 있는 플라스틱 기판을 포함하거나 리지드한 기판을 포함할 수 있다.
색변환 패널(3000)은 적색광 방출 영역(R), 녹색광 방출 영역(G), 그리고 청색광 방출 영역(B)을 포함한다. 적색광 방출 영역(R)과 녹색광 방출 영역(G) 사이, 녹색광 방출 영역(G)과 청색광 방출 영역(B) 사이, 그리고 청색광 방출 영역(B)과 적색광 방출 영역(R) 사이에 차광 영역(BA)이 위치한다.
기판(310) 상에는 제1 색필터(321R) 및 제2 색필터(321G)가 위치한다.
제1 색필터(321R)는 제1 색변환층(330R)을 통과한 적색광은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수할 수 있어 기판(310) 외측으로 방출되는 적색광의 순도를 높일 수 있다.
제1 색필터(321R)는 적색광 방출 영역(R) 및 차광 영역(BA)에 위치할 수 있다. 제1 색필터(321R)는 적색광 방출 영역(R)과 중첩하는 제1-1 색필터(321R-a), 그리고 차광 영역(BA)과 중첩하는 제1-2 색필터(321R-b)를 포함할 수 있다. 제1-2 색필터(321R-b)는 제1-1 색필터(321R-a)와 연결되거나, 섬(island) 형태로 배치될 수 있다. 제1-1 색필터(321R-a)와 제1-2 색필터(321R-b)는 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
제2 색필터(321G)는 녹색광은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수할 수 있어 제2 기판(310) 외측으로 방출되는 녹색광의 순도를 높일 수 있다.
제2 색필터(321G)는 녹색광 방출 영역(G) 및 차광 영역(BA)에 위치할 수 있다. 제2 색필터(321G)는 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 제2-1 색필터(321G-a), 그리고 차광 영역(BA)과 중첩하는 제2-2 색필터(321G-b)를 포함할 수 있다. 제2-2 색필터(321G-b)는 녹색광 방출 영역(G)에 위치하는 제2-1 색필터(321G-a)와 연결되거나, 섬(island) 형태로 배치될 수 있다. 제2-1 색필터(321G-a)와 제2-2 색필터(321G-b)는 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
기판(310), 제1 색필터(321R) 및 제2 색필터(321G) 상에 저굴절률층(324)이 위치할 수 있다. 저굴절률층(324)은 기판(310) 전면과 중첩하도록 형성될 수 있다. 저굴절률층(324)은 적색광 방출 영역(R), 녹색광 방출 영역(G), 청색광 방출 영역(B) 그리고 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 저굴절률층(324)은 제1 색필터(321R) 및 제2 색필터(321G)를 모두 덮을 수 있다.
저굴절률층(324)은 청색광 방출 영역(B)에서 적색광 방출 영역(R) 및 녹색광 방출 영역(G) 보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 적색광 방출 영역(R) 및 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 저굴절률층(324)은 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)을 제외하고, 저굴절률층(324)은 기판(310)과 중첩하는 대부분의 영역에서 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 제1 두께(t1)는 1 내지 6 마이크로미터일 수 있으며, 일 예로 3 내지 5 마이크로미터일 수 있다. 적색광 방출 영역(R) 및 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 제2 두께(t2)는 0.5 내지 3 마이크로미터 일 수 있으며, 일 예로 1 내지 2 마이크로미터일 수 있다.
저굴절률층(324)은 약 1.1 내지 1.3의 굴절률을 가질 수 있다. 저굴절률층(324)은 전술한 굴절률을 만족시키는 어떠한 유기 물질 또는 무기 물질도 포함할 수 있다. 다만 일 예로 저굴절률층(324)은 상기 굴절률을 만족시키면서 고평탄화 특성을 가지는 유기 물질일 수 있다.
저굴절률층(324)은 제1 염료 또는 제1 안료(pigment, 324b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 염료 또는 제1 안료(324b)는 청색광을 제외한 나머지 파장대의 광을 흡수할 수 있다. 이에 따르면 기판(310)의 외측으로부터 청색광 방출 영역(B)을 향해 입사되는 외광을 대부분 흡수하여, 외광에 의한 반사로 표시 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 저굴절률층(324)은 약 1 wt% 내지 약 2 wt%의 제1 염료 또는 제1 안료(pigment, 324b)를 포함할 수 있다. 1 wt% 미만으로 포함하는 경우 외광 반사 저감 효과가 미미할 수 있으며, 2 wt% 초과로 포함하는 경우 적색광 방출 영역 또는 녹색광 방출 영역에서 색 재현율이 저감될 수 있다. 일반적으로 청색 색필터가 포함하는 청색 염료 또는 청색 안료의 함량이 약 3 wt% 내지 약 4 wt%인 점을 고려할 때, 본 실시예에 따른 저굴절률층(324)은 상당히 소량의 제1 염료 또는 제1 안료를 포함할 수 있다.
청색광 방출 영역(B)에는 별도의 색필터가 위치하지 않는다. 저굴절률층(324)은 기판(310)과 직접 접촉할 수 있다.
차단 영역(BA)에는 전술한 제1 색필터(321R), 제2 색필터(321G), 저굴절률층(324) 중 적어도 2 이상이 중첩할 수 있다. 일 실시예에 따른 색변환 패널(3000)은 별도의 차광 부재 없이도 복수의 색필터와 저굴절률층이 중첩함에 따라 차광 영역(BA)을 제공할 수 있다.
저굴절률층(324) 위에 제1 절연층(325)이 위치한다. 제1 절연층(325)은 제1 색필터(321R), 제2 색필터(321G), 그리고 저굴절률층(324)의 성분이 외부로 확산되는 것을 방지한다. 실시예에 따라 제1 절연층(325)은 생략될 수 있다.
적색광 방출 영역(R), 녹색광 방출 영역(G), 그리고 청색광 방출 영역(B)의 경계, 즉 차광 영역(BA)과 중첩하며 격벽(340)이 위치한다. 격벽(340)은 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)이 위치하는 영역을 정의할 수 있다.
격벽(340)에 의해 정의되는 영역 내에는 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)이 위치한다. 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)은 잉크젯 공정으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 어떠한 제조 방법을 사용하여 형성될 수도 있다.
투과층(330B)은 표시 패널로부터 입사되는 제1 파장의 빛을 투과하며, 복수의 산란체(301a)를 포함할 수 있다. 이때 제1 파장의 빛은 최대 발광 피크 파장이 약 380nm 내지 약 480nm, 예를 들어, 약 420nm 이상, 약 430nm 이상, 약 440nm 이상, 또는 약 445nm 이상, 그리고 약, 470nm 이하, 약 460nm 이하, 또는 약 455nm 이하인 청색광일 수 있다.
제1 색변환층(330R)은 표시 패널로부터 입사된 제1 파장의 빛을 적색광으로 색변환하며, 복수의 산란체(301a)와 복수의 제1 양자점(301R)을 포함할 수 있다. 이때 적색광은 최대 발광 피크 파장이 약 600nm 내지 약 650nm, 예를 들어, 약 620nm 내지 약 650nm일 수 있다.
제2 색변환층(330G)은 표시 패널로부터 입사된 제1 파장의 빛을 녹색광으로 색변환하며, 복수의 산란체(301a)와 복수의 제2 양자점(301G)을 포함할 수 있다. 녹색광은 최대 발광 피크 파장이 약 500nm 내지 약 550nm, 예를 들어, 약 510 nm 내지 약 550 nm일 수 있다.
복수의 산란체(301a)는 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)에 입사되는 빛을 산란시켜 빛의 효율을 높일 수 있다.
제1 양자점(301R) 및 제2 양자점(301G) (이하, 반도체 나노결정 이라고도 함) 각각은 독립적으로, II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소 또는 화합물, I-III-VI족 화합물, II-III-VI족 화합물, I-II-IV-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 카드뮴을 포함하지 않을 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; AgInS, CuInS, 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. 상기 II-VI족 화합물은 III족 금속을 더 포함할 수도 있다.
상기 III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InZnP, InPSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, InZnP, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수도 있다 (e.g., InZnP).
상기 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.
상기 IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 I족-III족-VI족 화합물의 예는, CuInSe2, CuInS2, CuInGaSe, 및 CuInGaS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 I-II-IV-VI족 화합물의 예는 CuZnSnSe, 및 CuZnSnS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 II족-III-VI족 화합물은 ZnGaS, ZnAlS, ZnInS, ZnGaSe, ZnAlSe, ZnInSe, ZnGaTe, ZnAlTe, ZnInTe, ZnGaO, ZnAlO, ZnInO, HgGaS, HgAlS, HgInS, HgGaSe, HgAlSe, HgInSe, HgGaTe, HgAlTe, HgInTe, MgGaS, MgAlS, MgInS, MgGaSe, MgAlSe, MgInSe, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 I족-II족-IV족-VI족 화합물은 CuZnSnSe 및 CuZnSnS로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일구현예에서 양자점은, 카드뮴을 포함하지 않을 수 있다. 양자점은 인듐 및 인을 포함한 III-V족 화합물 기반의 반도체 나노결정을 포함할 수 있다. 상기 III-V족 화합물은 아연을 더 포함할 수 있다. 양자점은, 칼코겐 원소 (예컨대, 황, 셀레늄, 텔루리움, 또는 이들의 조합) 및 아연을 포함한 II-VI족 화합물 기반의 반도체 나노결정을 포함할 수 있다.
양자점에서, 전술한 이원소 화합물, 삼원소 화합물 및/또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 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.
코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 반도체 나노결정은 하나의 반도체 나노결정 코어와 이를 둘러싸는 다층의 쉘을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 일 구현예에서, 상기 다층쉘은 2개 이상의 층, 예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 그 이상의 층들을 가질 수 있다. 상기 쉘의 인접하는 2개의 층들은 단일 조성 또는 상이한 조성을 가질 수 있다. 다층쉘에서 각각의 층은, 반경을 따라 변화하는 조성을 가질 수 있다.
양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
상기 양자점은, 쉘의 물질과 코어 물질이 서로 다른 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예를 들어, 쉘 물질의 에너지 밴드갭은 코어 물질보다 더 클 수 있다. 다른 구현예에서, 쉘 물질의 에너지 밴드갭은 코어물질보다 더 작을 수 있다. 상기 양자점은 다층의 쉘을 가질 수 있다. 다층의 쉘에서 바깥쪽 층의 에너지 밴드갭이 안쪽층 (즉, 코어에 가까운 층)의 에너지 밴드갭보다 더 클 수 있다. 다층의 쉘에서 바깥쪽 층의 에너지 밴드갭이 안쪽층의 에너지 밴드갭보다 더 작을 수도 있다.
양자점은, 조성 및 크기를 조절하여 흡수/발광 파장을 조절할 수 있다. 양자점의 최대 발광 피크 파장은, 자외선 내지 적외선 파장 또는 그 이상의 파장 범위를 가질 수 있다.
양자점은, (예컨대, 소수성 잔기 및/또는 친수성 잔기를 가지는) 유기 리간드를 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드 잔기는 상기 양자점의 표면에 결합될 수 있다. 상기 유기 리간드는, RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, R3PO, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RHPOOH, R2POOH, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서, R은 각각 독립적으로 C3 내지 C40 (예컨대, C5 이상 및 C24 이하)의 치환 또는 미치환의 알킬, 치환 또는 미치환의 알케닐 등 C3 내지 C40의 치환 또는 미치환의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 미치환의 C6 내지 C40의 아릴기 등 C6 내지 C40 (예컨대, C6 이상 및 C20 이하)의 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 유기 리간드의 예는, 메탄 티올, 에탄 티올, 프로판 티올, 부탄 티올, 펜탄 티올, 헥산 티올, 옥탄 티올, 도데칸 티올, 헥사데칸 티올, 옥타데칸 티올, 벤질 티올 등의 티올 화합물; 메탄 아민, 에탄 아민, 프로판 아민, 부탄 아민, 펜틸 아민, 헥실 아민, 옥틸 아민, 노닐아민, 데실아민, 도데실 아민, 헥사데실 아민, 옥타데실 아민, 디메틸 아민, 디에틸 아민, 디프로필 아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 등의 아민류; 메탄산, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 도데칸산, 헥사데칸산, 옥타데칸산, 올레인산 (oleic acid), 벤조산 등의 카르복시산 화합물; 메틸 포스핀, 에틸 포스핀, 프로필 포스핀, 부틸 포스핀, 펜틸 포스핀, 옥틸포스핀, 디옥틸 포스핀, 트리부틸포스핀, 트리옥틸포스핀, 등의 포스핀 화합물; 메틸 포스핀 옥사이드, 에틸 포스핀 옥사이드, 프로필 포스핀 옥사이드, 부틸 포스핀 옥사이드 펜틸 포스핀옥사이드, 트리부틸포스핀옥사이드, 옥틸포스핀 옥사이드, 디옥틸 포스핀옥사이드, 트리옥틸포스핀옥사이드등의 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; 다이 페닐 포스핀, 트리 페닐 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; 헥실포스핀산, 옥틸포스핀산, 도데칸포스핀산, 테트라데칸포스핀산, 헥사데칸포스핀산, 옥타데칸포스핀산 등 C5 내지 C20의 알킬 포스핀산, C5 내지 C20의 알킬 포스폰산; 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 양자점은, 소수성 유기 리간드를 단독으로 또는 1종 이상의 혼합물로 포함할 수 있다. 상기 소수성 유기 리간드는 (예컨대, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 등) 광중합성 잔기를 포함하지 않을 수 있다.
도시하지 않았으나 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B) 상에는 제2 절연층(도 4에 도시된 350)이 위치할 수 있다. 제2 절연층은 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)을 덮어 보호함으로써, 색변환 패널(3000)을 표시 패널에 부착할 때 주입되는 충진층의 성분이 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)으로 유입되는 것을 방지한다.
일 실시예에 따른 색변환 패널(3000)은 기판(310) 전면과 중첩하면서 제1 색필터(321R) 및 제2 색필터(321G) 상에 위치하는 저굴절률층(324)을 포함한다. 저굴절률층(324)은 별도의 패터닝이 필요하지 않으므로 단순한 공정을 통해 제공될 수 있다. 또한 저굴절률층(324)은 청색광을 제외한 광을 흡수하는 염료 또는 안료를 포함하여 기판의 외측으로부터 입사되는 광을 흡수하고 외광 반사율을 감소시킬 수 있으므로, 색변환 패널의 품질이 향상될 수 있다. 또한 저굴절률층(324)은 차광 영역(BA)에서 적색 색필터 및 녹색 색필터와 중첩하여 차광 부재를 대신할 수 있으므로, 공정이 단순화될 수 있다.
다음 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 색변환 패널에 대해 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 2의 실시예에 따른 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)의 너비(W1)는 투과층(330B)의 너비(W2)보다 클 수 있다. 평면적으로는 투과층(330B)의 면적이 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G) 보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적은 적색광 방출 영역(R)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적보다 작을 수 있다. 또한 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적은 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적보다 작을 수 있다.
투과층(330B)은 표시 패널로부터 제공되는 광을 그대로 투과시키고, 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)은 표시 패널로부터 제공되는 광을 변환하여 방출한다. 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 투과층(330B)에 비해 큰 면적으로 제공됨으로써 보다 큰 면적에서 광 변환을 실시하여 적색광 또는 녹색광을 방출할 수 있다.
다음 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 색변환 패널에 대해 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 색변환 패널의 단면도이다.
도 3의 실시예에 따른 투과층(330B)은 제2 염료 또는 제2 안료(331B) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 투과층(330B)이 포함하는 제2 염료 또는 제2 안료(331B)는 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)와 다른 물질이거나 같은 물질일 수 있다.
또한 투과층(330B)이 포함하는 제2 염료 또는 제2 안료(331B)의 함량은 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)의 함량보다 클 수 있다.
일 실시예에 따른 저굴절률층(324)은 약 1 wt% 내지 약 2 wt%의 제1 염료 또는 제1 안료(324b)를 포함할 수 있다. 1 wt% 미만으로 포함하는 경우 외광 반사 저감 효과가 미미할 수 있으며, 2 wt% 초과로 포함하는 경우 적색광 방출 영역 또는 녹색광 방출 영역에서 색 재현율이 저감될 수 있다. 일반적으로 청색 색필터가 포함하는 청색 염료 또는 청색 안료의 함량이 약 3 wt% 내지 약 4 wt%인 점을 고려할 때, 본 실시예에 따른 저굴절률층(324)은 상당히 소량의 제1 염료 또는 제1 안료를 포함할 수 있다.
저굴절률층(324)은 상대적으로 적은 함량의 염료 또는 안료를 포함함으로써 색변환 패널로부터 방출되는 광에 적은 영향을 끼치면서 외광 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
다음 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 전술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(1000)과 색변환 패널(3000)을 포함한다. 도시하지는 않았지만 표시 장치는 터치부를 더 포함할 수 있고, 터치부는 표시 패널(1000)과 색변환 패널(3000) 사이에 위치하거나, 색변환 패널(3000) 상에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 패널(1000)은 제1 기판(110)을 포함하고, 제1 기판(110) 위에는 버퍼층(111)이 위치한다. 제1 기판(110)은 잘 휘어지고 구부러지며 접히거나 말릴 수 있는 플라스틱 기판을 포함하거나 리지드(rigid)한 기판을 포함할 수 있다.
버퍼층(111)은 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiO2) 등을 포함할 수 있다. 버퍼층(111)은 제1 기판(110)과 반도체층(131) 사이에 위치하여, 다결정 규소를 형성하기 위한 결정화 공정 시 제1 기판(110)으로부터 유입되는 불순물을 차단하여 다결정 규소의 특성을 향상시키고, 제1 기판(110)을 평탄화시켜 버퍼층(111) 위에 형성되는 반도체층(131)의 스트레스를 완화할 수 있다.
버퍼층(111) 위에는 금속층(112) 및 절연층(113)이 위치한다. 금속층(112)은 반도체층(131)에 외부 광이 도달하는 것을 막아 반도체층(131)의 특성 저하를 막을 수 있다. 금속층(112)은 일 예로 금속, 금속 합금, 금속에 준하는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
금속층(112)은 후술한 소스 전극(173)으로부터 연장된 영역(174)으로부터 전압을 인가 받을 수 있다. 이에 따르면 트랜지스터(Tr)의 전압-전류 특성 그래프 중 포화 영역에서 전류 변화율이 작아지고 구동 트랜지스터로서의 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나 금속층(112)은 이에 제한되는 것이 아니며 다른 신호선과 연결되거나 플로팅 상태일 수 있다.
절연층(113)은 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiO2) 등을 포함할 수 있다.
절연층(113) 상에 반도체층(131)이 위치한다. 반도체층(131)은 다결정 규소 및 산화물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반도체층(131)은 채널 영역(C), 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)을 포함한다. 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)은 각각 채널 영역(C)의 양 옆에 배치되어 있다. 채널 영역(C)은 불순물이 도핑되지 않은 진성 반도체(intrinsic semiconductor)를 포함하고, 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)은 도전성 불순물이 도핑되어 있는 불순물 반도체(impurity semiconductor)를 포함할 수 있다. 반도체층(131)은 산화물 반도체로 이루어질 수도 있으며, 이 경우에는 고온 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체 물질을 보호하기 위해 별도의 보호층(미도시)이 추가될 수 있다.
반도체층(131) 위에는 채널 영역(C)과 중첩하는 게이트 절연층(121)이 위치한다. 게이트 절연층(121)은 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘산화물(SiO2) 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 다층일 수 있다.
게이트 절연층(121) 위에는 게이트 전극(124)이 위치한다, 게이트 전극(124)은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 및 몰리브덴 합금 중 어느 하나를 포함하는 금속막이 적층된 단층 또는 다층막일 수 있다.
게이트 전극(124) 및 게이트 절연층(121) 위에는 층간 절연층(160)이 위치한다. 층간 절연층(160)은 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiO2) 등과 같은 무기 물질을 포함하거나 유기 물질을 포함할 수 있다.
층간 절연층(160) 위에 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 위치한다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 층간 절연층(160)과 게이트 절연층(121)에 형성된 접촉 구멍을 통해 반도체층(131)의 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)과 각각 연결된다.
층간 절연층(160), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 위에는 보호층(180)이 위치한다. 보호층(180)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 폴리이미드계 수지(polyimides resin) 등의 유기물 또는 유기물과 무기물의 적층막 또는 무기막 등으로 만들어질 수 있다.
보호층(180) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 보호층(180)의 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.
게이트 전극(124), 반도체층(131), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)으로 이루어진 트랜지스터(Tr)는 화소 전극(191)에 연결되어 발광 소자(LD)에 전류를 공급한다.
보호층(180)과 화소 전극(191)의 위에는 격벽(261)이 위치하고, 격벽(261)은 화소 전극(191)과 중첩하고 발광 영역을 정의하는 개구부를 가진다. 개구부는 화소 전극(191)과 거의 유사한 평면 형태를 가질 수 있다. 개구부는 평면상 마름모 또는 마름모와 유사한 팔각 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 사각형, 다각형 등 어떠한 모양도 가질 수 있다.
격벽(261)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 폴리이미드계 수지(polyimides resin) 등의 유기물 또는 실리카 계열의 무기물을 포함할 수 있다.
개구부와 중첩하는 화소 전극(191) 위에는 발광층(260)이 위치한다. 발광층(260)은 저분자 유기물 또는 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene) 등의 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 또한, 발광층(260)은 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 하나 이상을 더 포함하는 다중막일 수 있다.
발광층(260)은 대부분 개구부 내에 위치할 수 있고, 격벽(261)의 측면 또는 위에도 위치할 수 있다.
발광층(260) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 복수의 화소에 걸쳐 위치할 수 있고, 비표시 영역의 공통 전압 전달부(도시하지 않음)를 통해 공통 전압을 인가 받을 수 있다.
화소 전극(191), 발광층(260)과 공통 전극(270)은 발광 소자(LD)를 구성할 수 있다.
여기서, 화소 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드이며, 공통 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드 일 수 있다. 그러나 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 화소 전극(191)이 캐소드가 되고, 공통 전극(270)이 애노드가 될 수도 있다.
화소 전극(191) 및 공통 전극(270)으로부터 각각 정공과 전자가 유기 발광층(260) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
공통 전극(270) 위에 봉지층(400)이 위치한다. 봉지층(400)은 발광 소자(LD)의 상부면 뿐만 아니라 측면까지 덮어 밀봉할 수 있다. 발광 소자는 수분과 산소에 매우 취약하므로, 봉지층(400)이 발광 소자(LD)를 밀봉하여 외부의 수분 및 산소의 유입을 차단한다.
봉지층(400)은 복수의 층을 포함할 수 있고, 그 중 무기막(411, 413)과 유기막(412)을 모두 포함하는 복합막으로 형성될 수 있으며, 제1 무기막(411), 유기막(412), 제2 무기막(413)이 순차적으로 형성된 3중층으로 형성될 수 있다.
봉지층(400) 위에 도 1에서 설명한 색변환 패널(3000)이 위치한다. 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
표시 패널(1000)과 색변환 패널(3000) 사이에 충진층(4000)이 위치한다. 표시 패널(1000) 및 색변환 패널(3000) 각각을 제조한 후, 서로 마주하도록 배치하고, 표시 패널(1000)과 색변환 패널(3000) 사이에 충진층(4000)을 채워 조립하여, 표시 장치를 형성한다.
본 명세서는 표시 패널(1000)이 발광 표시 패널인 실시예에 대해 도시 및 설명하였다. 다만, 표시 패널(1000)의 종류는 이에 한정되지 않으며, 다양한 종류의 패널로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(1000)은 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널 등으로 이루어질 수도 있다. 또한, 표시 패널(1000)은 마이크로 발광 다이오드(Micro LED) 표시 패널, 양자점 발광 다이오드(QLED) 표시 패널, 양자점 유기 발광 다이오드(QD-OLED) 표시 패널 등의 차세대 표시 패널로 이루어질 수도 있다.
도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 전술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5의 실시예에 따른 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)의 너비(W1)는 투과층(330B)의 너비(W2)보다 클 수 있다. 평면적으로는 투과층(330B)의 면적이 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G) 보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적은 적색광 방출 영역(R)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적보다 작을 수 있다. 또한 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적은 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 저굴절률층(324)의 면적보다 작을 수 있다.
투과층(330B)은 표시 패널(1000)로부터 제공되는 광을 그대로 투과시키고, 제1 색변환층(330R) 및 제2 색변환층(330G)은 표시 패널(1000)로부터 제공되는 광을 변환하여 방출한다. 제1 색변환층(330R)과 제2 색변환층(330G)은 투과층(330B)에 비해 큰 면적으로 제공됨으로써 보다 큰 면적에서 광 변환을 실시하여 적색광 또는 녹색광을 방출할 수 있다.
색변환층(330R, 330G)과 중첩하는 발광층(260) 및 투과층(330B)과 중첩하는 발광층(260)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 색변환층(330R, 330G)과 중첩하는 발광층(260)이 가지는 면적(W11)은 투과층(330B)과 중첩하는 발광층(260)이 가지는 면적(W12) 보다 클 수 있다. 색변환층(330R, 330G)에 제공되는 광량이 투과층(330B)에 제공되는 광량보다 많을 수 있다.
또한 적색광 방출 영역(R)에 위치하는 발광층(260)이 차지하는 면적(W11)과, 제1 색변환층(330R)이 차지하는 면적(W1)이 상이할 수 있다. 제1 색변환층(330R)이 차지하는 면적(W1)이 발광층(260)이 차지하는 면적(W11)보다 클 수 있다. 이와 유사하게 제2 색변환층(330G)이 차지하는 면적이 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 발광층(260)이 차지하는 면적보다 클 수 있다. 또한 투과층(330B)이 차지하는 면적(W2)이 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 발광층(260)이 차지하는 면적(W12)보다 클 수 있다. 이에 따르면 표시 패널(1000)과 색변환 패널(3000)을 합착하는 공정에서 미스 얼라인이 생기더라도 혼색을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6의 실시예에 따른 투과층(330B)은 제2 염료 또는 제2 안료(331B) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 투과층(330B)이 포함하는 제2 염료 또는 제2 안료(331B)는 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)와 다른 물질이거나 같은 물질일 수 있다.
또한 투과층(330B)이 포함하는 제2 염료 또는 제2 안료(331B)의 함량은 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)의 함량보다 클 수 있다. 저굴절률층(324)은 상대적으로 적은 함량의 염료 또는 안료를 포함함으로써 색변환 패널로부터 방출되는 광에 적은 영향을 끼치면서 외광 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이하에서는 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 7, 도 8 및 도 9 각각은 표시 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 패널(1000)은 도 4의 실시예와 달리 제1 기판(110) 바로 위에 위치하는 버퍼층(111), 그리고 버퍼층(111) 바로 위에 위치하는 반도체층(131)을 포함할 수 있다. 이를 제외한 구성요소는 도 4와 동일하다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 패널(1000)은 도 5의 실시예와 달리 제1 기판(110) 바로 위에 위치하는 버퍼층(111), 그리고 버퍼층(111) 바로 위에 위치하는 반도체층(131)을 포함할 수 있다. 이를 제외한 구성요소는 도 5와 동일하다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 패널(1000)은 도 6의 실시예와 달리 제1 기판(110) 바로 위에 위치하는 버퍼층(111), 그리고 버퍼층(111) 바로 위에 위치하는 반도체층(131)을 포함할 수 있다. 이를 제외한 구성요소는 도 6과 동일하다.
다음, 도 10 및 도 11을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면에 대해 설명한다. 도 10 및 도 11 각각은 표시 장치의 일부 화소에 대한 개략적인 평면도이다.
도 10 및 도 11 각각에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)를 포함할 수 있다. 이때 제1 화소(PX1)는 적색을 표시하는 화소일 수 있고, 제2 화소(PX2)는 녹색을 표시하는 화소일 수 있고, 제3 화소(PX3)는 청색을 표시하는 화소일 수 있다.
또한 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)가 동일한 면적을 가지거나, 도 11에 도시된 바와 같이 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)가 상이한 면적을 가질 수 있다. 일 예로 적색을 나타내는 제1 화소(PX1) 및 녹색을 나타내는 제2 화소(PX2)에 비해 청색을 나타내는 제3 화소(PX3)의 면적이 작을 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)는 다양한 평면 형태, 평면 배치를 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 도 12 내지 도 17을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 12는 일 실시예에 따른 색변환 패널의 제조 방법에 대한 개략적인 순서도이고, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17 각각은 제조 방법에 따른 색변환 패널의 개략적인 단면도이다.
우선 도 12 및 도 13을 참조하면, 기판(310) 상에 제2 색필터(321G)를 형성한다. 제2 색필터(321G)는 녹색광 방출 영역(G) 및 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 구체적으로 제2 색필터(321G)는 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 제2-1 색필터(321G-a), 그리고 차광 영역(BA)과 중첩하는 제2-2 색필터(321G-b)를 포함하도록 형성될 수 있다.
다음 도 12 및 도 14를 참조하면, 기판(310) 및 제2 색필터(321G) 상에 제1 색필터(321R)를 형성한다. 본 명세서는 제2 색필터(321G)가 먼저 형성되고, 이후 제1 색필터(321R)가 형성되는 실시예를 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 제1 색필터(321R)가 형성된 이후 제2 색필터(321G)가 형성될 수도 있음은 물론이다.
제1 색필터(321R)는 적색광 방출 영역(R) 및 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 구체적으로 제1 색필터(321R)는 적색광 방출 영역(R)과 중첩하는 제1-1 색필터(321R-a), 그리고 차광 영역(BA)과 중첩하는 제1-2 색필터(321R-b)를 포함하도록 형성될 수 있다. 이때 제1-2 색필터(321R-b)는 차광 영역(BA)에서 제2-2 색필터(321G-b)와 중첩할 수 있다.
다음 도 12 및 도 15를 참조하면, 기판(310), 제2 색필터(321G) 및 제1 색필터(321R) 상에 저굴절률층(324)을 형성한다. 저굴절률층(324)은 기판(310) 전면과 중첩하도록 형성될 수 있다. 저굴절률층(324)은 적색광 방출 영역(R), 녹색광 방출 영역(G), 청색광 방출 영역(B) 그리고 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 저굴절률층(324)은 제1 색필터(321R) 및 제2 색필터(321G)를 모두 덮을 수 있다.
저굴절률층(324)은 청색광 방출 영역(B)에서 적색광 방출 영역(R) 및 녹색광 방출 영역(G) 보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 적색광 방출 영역(R) 및 녹색광 방출 영역(G)과 중첩하는 저굴절률층(324)은 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다. 청색광 방출 영역(B)과 중첩하는 저굴절률층(324)을 제외하고, 저굴절률층(324)은 기판(310)과 중첩하는 대부분의 영역에서 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
다음 도 16에 도시된 바와 같이 저굴절률층(324) 상에 제1 절연층(325)을 형성한다. 제1 절연층(325)은 제1 색필터(321R), 제2 색필터(321G), 그리고 저굴절률층(324)의 성분이 외부로 확산되는 것을 방지한다.
다음 도 12 및 도 17을 참조하면, 차광 영역(BA)과 중첩하는 제1 절연층(325) 상에 격벽(340)을 형성한다. 격벽(340)은 적색광 방출 영역(R), 녹색광 방출 영역(G), 청색광 방출 영역(B)의 경계 상에 위치한다. 격벽(340)은 제1 색변환층, 제2 색변환층 및 투과층이 위치하는 영역을 정의할 수 있다.
이후 격벽(340)에 의해 구분되는 영역 상에 제1 색변환층(330R), 제2 색변환층(330G) 및 투과층(330B) 각각을 형성하여 도 1에 도시된 바와 같은 색변환 패널(3000)을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 색변환 패널에서, 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)의 함량이 약 1.13 wt%인 경우를 실시예 1, 저굴절률층(324)이 포함하는 제1 염료 또는 제1 안료(324b)의 함량이 약 1.58 wt%인 경우를 실시예 2로 하여 반사율 및 색 재현율을 살펴보았다.
반사율을 나타내는 SCI, SCE 및 SC 지표를 기준으로 실시예 1 및 실시예 2 모두 1 % 내외의 양호한 반사율을 나타냈으며, 색 재현율을 나타내는 BT 2020는 93%, 그리고 DCI 는 99.9%로 우수한 색 재현율을 나타냄을 확인하였다.
실시예 1 실시예 2
SCI 1.03% 099%
SCE 0.47% 0.44%
SC 0.55% 0.55%
BT 2020 93% 93%
DCI 99.9% 99.9%
일 실시예에 따르면 색변환 패널(3000)을 제조함에 있어 적은 마스크를 사용하고도 반사율이 저감된 색변환 패널을 제공할 수 있다. 다음 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한다. 도 18은 실시예에 따른 저굴절률층 및 비교예에 따른 청색 색필터의 투과도를 나타낸 그래프이고, 도 19는 실시예에 따른 저굴절률층의 투과도를 나타낸 그래프이다. 도 18 및 도 19에서, 실시예 1 내지 3 각각은 염료 또는 안료의 함량, 내지 저굴절률층을 이루는 물질이 일부 상이한 저굴절률층이다.
도 18을 참조하면 실시예 1 내지 3은 청색광 파장 영역 (500 nm 이하)에서 다른 파장대 대비 높은 투과도를 보임을 알 수 있다. 실시예 1 내지 3에 따른 저굴절률층은 염료 또는 안료를 포함하고, 상기 염료 또는 안료는 청색광을 제외한 나머지 파장대의 광을 흡수하기 때문이다. 다만 500 nm 이상의 파장대에서도 투과도가 약 0.8 내지 0.9를 나타냄을 알 수 있다.
한편 청색 색필터를 포함하는 비교예의 경우 500 nm 이하 파장대에서 최대 0.7 내지 0.8의 투과도를 보이나, 500 nm 이상 파장대에서 거의 0에 가까운 투과도를 보임을 알 수 있다.
일 실시예에 따른 저굴절률층은 청색광 방출 영역뿐만 아니라 적색광 및 녹색광 방출 영역과도 중첩할 수 있다. 청색광 방출 영역에서는 저굴절률층이 기판의 외측으로부터 입사되는 광 (청색광 제외)을 흡수하고 외광 반사율을 감소시킬 수 있으므로, 색변환 패널의 품질이 향상될 수 있다. 또한 적색광 및 녹색광 방출 영역과 중첩하더라도, 적색광 및 녹색광 파장대에서의 투과도가 낮지 않으므로 적색광 및 녹색광의 방출에 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
실시예 1 내지 3의 경우 전반적인 투과도 양상은 유사할 수 있다. 다만 도 19에 나타난 바와 같이 반치폭 내지 청색광 파장대의 투과도와 적색광 파장대의 투과도 사이의 차이가 일부 상이할 수 있다. 일 예로 실시예 2는 반치폭이 상대적으로 가장 좁을 수 있다. 또한 실시예 2에 따른 저굴절률층이 청색광 파장대의 투과도와 적색광 파장대의 투과도 차이가 가장 적을 수 있다. 실시예 1 내지 3 중 어떠한 저굴절률층도 일 실시예에 따른 색변환 패널에 적용될 수 있음은 물론이며, 전술한 투과도 내지 반치폭 차이를 고려하여 실시예에 따른 표시 장치에 어느 하나의 저굴절률층이 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1000: 표시 패널 3000: 색변환 패널
110: 제1 기판 310: 제2 기판
321R: 제1 색필터 321G: 제2 색필터
324: 저굴절률층 325: 제1 절연층
330R: 제1 색변환층 330G: 제2 색변환층
330B: 투과층

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 상에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터,
    상기 기판, 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터 상에 위치하며, 제1 청색 안료 및 제1 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 저굴절률층,
    상기 제1 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제1 색변환층,
    상기 제2 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제2 색변환층, 그리고
    상기 저굴절률층과 중첩하는 투과층을 포함하는 색변환 패널.
  2. 제1항에서,
    상기 색변환 패널은 적색광 방출 영역, 녹색광 방출 영역, 청색광 방출 영역 및 차광 영역을 포함하는 색변환 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 청색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제1 두께와,
    상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제2 두께가 상이한 색변환 패널.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 두께는 1 내지 6 마이크로미터이고, 상기 제2 두께는 0.5 내지 3 마이크로미터인 색변환 패널.
  5. 제1항에서,
    상기 저굴절률층이 포함하는 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%인 색변환 패널.
  6. 제1항에서,
    상기 투과층은 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료를 포함하는 색변환 패널.
  7. 제6항에서,
    상기 투과층이 포함하는 상기 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료의 함량은
    상기 저굴절률층이 포함하는 상기 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량보다 큰 색변환 패널.
  8. 제1항에서,
    상기 저굴절률층의 굴절률은 1.1 내지 1.3인 색변환 패널.
  9. 제2항에서,
    상기 제1 색필터는,
    상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 제1-1 색필터, 그리고
    상기 차광 영역과 중첩하는 제1-2 색필터를 포함하는 색변환 패널.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 색필터는,
    상기 녹색광 방출 영역과 중첩하는 제2-1 색필터, 그리고
    상기 차광 영역과 중첩하는 제2-2 색필터를 포함하는 색변환 패널.
  11. 제10항에서,
    상기 차광 영역에서 상기 제1-2 색필터, 상기 제2-2 색필터 그리고 상기 저굴절률층이 중첩하는 색변환 패널.
  12. 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널과 중첩하는 색변환 패널을 포함하고,
    상기 색변환 패널은
    상기 표시 패널과 중첩하는 기판,
    상기 기판과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 색필터 및 제2 색필터,
    상기 기판, 상기 제1 색필터 및 상기 제2 색필터 상에 위치하며, 제1 청색 안료 및 제1 청색 염료 중 적어도 하나를 포함하는 저굴절률층,
    상기 제1 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제1 색변환층,
    상기 제2 색필터와 중첩하며 반도체 나노결정을 포함하는 제2 색변환층, 그리고
    상기 저굴절률층과 중첩하는 투과층을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 색변환 패널은 적색광 방출 영역, 녹색광 방출 영역, 청색광 방출 영역 및 차광 영역을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 청색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제1 두께와,
    상기 적색광 방출 영역과 중첩하는 상기 저굴절률층의 제2 두께가 상이한 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 두께는 1 내지 6 마이크로미터이고, 상기 제2 두께는 0.5 내지 3 마이크로미터인 표시 장치.
  16. 제12항에서,
    상기 저굴절률층이 포함하는 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량은 1 wt% 내지 2 wt%인 표시 장치.
  17. 제12항에서,
    상기 투과층은 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료를 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 투과층이 포함하는 상기 제2 청색 안료 또는 제2 청색 염료의 함량은
    상기 저굴절률층이 포함하는 상기 제1 청색 안료 또는 제1 청색 염료의 함량보다 큰 표시 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 제1 청색 안료는 상기 제2 청색 안료와 상이하고,
    상기 제1 청색 염료는 상기 제2 청색 염료와 상이한 표시 장치.
  20. 제12항에서,
    상기 저굴절률층의 굴절률은 1.1 내지 1.3인 표시 장치.
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