KR20220087939A - 컬러 필터 구조체 및 표시 장치 - Google Patents

컬러 필터 구조체 및 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220087939A
KR20220087939A KR1020200178478A KR20200178478A KR20220087939A KR 20220087939 A KR20220087939 A KR 20220087939A KR 1020200178478 A KR1020200178478 A KR 1020200178478A KR 20200178478 A KR20200178478 A KR 20200178478A KR 20220087939 A KR20220087939 A KR 20220087939A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
resin
color filter
layer
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020200178478A
Other languages
English (en)
Inventor
장경국
이승룡
김원래
유승철
김다빈
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200178478A priority Critical patent/KR20220087939A/ko
Priority to US17/518,147 priority patent/US20220199692A1/en
Publication of KR20220087939A publication Critical patent/KR20220087939A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G02B5/0242—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/206—Filters comprising particles embedded in a solid matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/207—Filters comprising semiconducting materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H01L27/322—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/877—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/331—Nanoparticles used in non-emissive layers, e.g. in packaging layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 발광소자로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 컬러 필터 구조체로서, 제1 레진 및 상기 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 상에 적층된 광흡수층을 포함한다. 상기 광흡수층은 제2 레진 및 상기 제2 레진 내에 분산되어 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들을 포함한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 컬러 필터 구조체는 방출광의 색순도 및 휘도를 향상시킬 수 있다.

Description

컬러 필터 구조체 및 표시 장치{COLOR FILTER STRUCTURE AND display Device}
본 발명은 컬러 필터 구조체 및 표시 장치에 대한 것이고, 구체적으로 양자점을 이용한 컬러 필터 구조체 및 표시 장치에 대한 것이다.
얇고 가볍고 대면적에 유리한 평판형 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등이 있다. 최근에는 100㎛ 이하의 크기를 갖는 무기 발광 다이오드(LED)를 화소에 적용한 평판형 표시 장치도 제안되었다.
이러한 표시 장치들의 구동방식으로는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 발광하는 발광 소자들을 적색, 녹색 및 청색 서브화소들에 각각 형성하여 개별 발광하거나, 적색, 녹색, 또는 청색 서브화소들에 서로 다른 컬러필터들을 적용하여 광원으로부터 발생된 광을 컬러필터들에 통과시킴으로써 서브화소들에 대응되는 색상의 광을 구현하는 방식 등을 사용하고 있다.
광원으로부터 발생된 광을 컬러필터에 통과시키는 경우, 컬러필터가 광을 흡수하므로 방출광의 손실이 불가피하고 최종 방출광의 반치폭이 넓은 편이므로 색순도가 낮다. 최근, 방출광의 색순도의 향상을 위해 양자점을 컬러필터와 함께 이용하는 방식이 제안되고 있다.
한편, 청색 광을 발생하는 광원 및 적색 양자점 또는 녹색 양자점을 포함하는 광변환층을 이용하는 경우, 광변환층에 의해 변환되지 못한 청색 광의 일부가 광변환층을 투과하게 되므로, 색순도가 높은 적색 광 또는 녹색 광을 얻기 위해서는 컬러필터에 의해 광변환층을 투과한 청색 광을 흡수하는 것이 필요하다. 컬러필터의 광 투과율이 대략 80% 정도이므로 광변환층에 의해 변환된 적색 광 또는 녹색 광이 컬러필터에 의해 손실되어 방출광의 휘도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 광변환층을 투과하는 광을 재활용하기 위해 컬러필터와 광변환층 사이에 저굴절률층을 도입하는 경우가 있다. 이 경우, 광변환층에 의한 광변환 효율은 증가하지만, 변환된 광(적색 광 또는 녹색 광)의 일부가 광변환층과 저굴절률층의 계면에서 전반사되므로 방출광의 휘도 개선이 제한적이다.
이에 본 발명의 발명자들은 방출광의 색순도 및 휘도를 향상시킬 수 있는 컬러 필터 구조체를 발명하였다. 그리고, 이러한 컬러 필터 구조체가 서브화소들에 적용된 표시 장치를 발명하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제는 방출광의 색순도 및 휘도를 향상시킬 수 있는 컬러 필터 구조체 및 이를 포함하는 고휘도 및 고색재현성의 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는 발광소자로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 컬러 필터 구조체로서, 제1 레진 및 상기 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 상에 적층된 광흡수층을 포함한다. 상기 광흡수층은 제2 레진 및 상기 제2 레진 내에 분산되어 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들을 포함하는 컬러 필터 구조체를 제공한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 컬러 필터 구조체는 방출광의 색순도 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 적색 서브화소 영역, 녹색 서브화소 영역 및 청색 서브화소 영역에 배치된 발광소자들을 포함하는 어레이 기판, 및 상기 어레이 기판의 상기 적색 서브화소 영역 상에 배치된 적색 컬러 필터 구조체 및 상기 어레이 기판의 상기 녹색 서브화소 영역 상에 배치된 녹색 컬러 필터 구조체를 포함하는 컬러 필터층을 포함한다.
여기서, 상기 적색 컬러 필터 구조체는 적색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 적색 광변환층, 및 상기 적색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함하고, 상기 녹색 컬러 필터 구조체는 녹색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 녹색 광변환층, 및 상기 녹색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 표시 장치는 고휘도 및 고색재현성을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터 구조체는 양자점을 포함하는 광변환층 상에 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자를 포함하는 광흡수층을 적용함으로써, 방출광의 색순도 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터 구조체는 광변환층의 제1 레진과 동일한 굴절률을 갖는 제2 레진을 광흡수층에 적용함으로써, 광변환층과 광흡수층의 계면에서의 전반사를 방지하고 방출광의 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 적색 양자점을 포함하는 적색 광변환층 및 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자를 포함하는 광흡수층을 포함하는 적색 컬러 필터 구조체를 어레이 기판의 적색 서브화소 상에 배치하고, 녹색 양자점을 포함하는 녹색 광변환층 및 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자를 포함하는 광흡수층을 포함하는 녹색 컬러 필터 구조체를 어레이 기판의 녹색 서브화소 상에 배치함으로써, 고색순도 및 고색재현성을 구현할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 마이크로 발광 다이오드의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자들의 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 나노입자들의 PL 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 광흡수층들의 투과율을 나타낸다.
도 12는 녹색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 광발광(PL) 스펙트럼을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 녹색 양자점을 포함하는 광흡수층들의 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다.
도 14는 적색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 광발광(PL) 스펙트럼을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 적색 양자점을 포함하는 광흡수층들의 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다.
도 16은 비교예에 따른 컬러 필터 구조체를 나타내는 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 컬러 필터 구조체 및 표시 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 광원인 발광소자(10)로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 구조체(200)는 제1 레진 및 상기 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들(214)을 포함하는 광변환층(210), 및 광변환층(210) 상에 적층된 광흡수층(230)을 포함한다. 광흡수층(230)은 제2 레진 및 상기 제2 레진 내에 분산되어 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들(234)을 포함한다. 달리 말하면, 광변환층(210)은 코어/쉘 구조의 양자점들(214)이 분산된 제1 레진으로 이루어지고, 광변환층(210) 상에 적층된 광흡수층(230)은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들(234)이 분산된 제2 레진으로 이루어질 수 있다.
양자점(214)은 그 크기에 따라 파장이 다른 광을 방출할 수 있다. 양자점의 전형적인 크기는 1 내지 10 nm일 수 있는데, 상기 양자점의 크기가 4 내지 5nm 인 경우 광원인 발광소자(10)로부터 방출된 광(예를 들어, 청색 광)을 흡수한 후 적색 광을 방출할 수 있고, 2 내지 3 nm인 경우 광원인 발광소자(10)로부터 방출된 광(예를 들어, 청색 광)을 흡수한 후 녹색 광을 방출할 수 있다.
양자점(214)은 코어/쉘 구조를 가지고, 쉘은 단일 쉘 또는 다중 쉘일 수 있다. 양자점은 II-VI족 화합물 반도체, III-V족 화합물 반도체, IV-VI족 화합물 반도체, IV족 단일 또는 화합물 반도체 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 II-VI족 화합물 반도체는 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.
상기 III-V족 화합물 반도체는 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, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, 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.
상기 IV-VI족 화합물 반도체는 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.
예를 들어, 양자점(214)은 InP(코어)/ZnSe(1차 쉘)/ZnS(2차 쉘) 구조를 가질 수 있다. 양자점(214)은 예를 들어, 녹색 광을 방출하는 녹색 양자점이거나 적색 광을 방출하는 적색 양자점일 수 있다.
본 발명의 반도체 나노 입자들(234)은 광원인 발광소자(10)로부터 방출된 광(예를 들어, 청색 광)을 흡수하지만 광발광(photoluminescence) 특성을 나타내지 않는다. 반도체 나노 입자들(234)의 이러한 특성에 대해서 아래의 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
반도체 나노 입자들(234)의 크기는 1 내지 10 nm일 수 있고, 예를 들어, 5 내지 7nm일 수 있다.
반도체 나노 입자들(234)은 II-VI족 화합물 반도체 또는 III-V족 화합물 반도체로 이루어질 수 있다.
상기 II-VI족 화합물 반도체는 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.
상기 III-V족 화합물 반도체는 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, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, 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.
발광소자(10)로부터 방출되는 광이 예를 들어, 청색 광인 경우, 반도체 나노 입자들(234)은 예를 들어, ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 반도체 나노 입자들일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 구조체(200)는 발광소자(10)로부터 방출된 광(예를 들어, 청색 광)을 흡수하지만 광발광(photoluminescence) 특성을 나타내지 않는 반도체 나노 입자들(234)을 포함하는 광흡수층(230)을 구비하고 있기 때문에, 광변환층(210)에서 변환되지 않고 광변환층(210)을 투과한 광이 흡수할 수 있다. 따라서, 광변환층(210)에 의해 변환된 광은 컬러 필터 구조체(200)를 통해 구현하고자 하는 색상의 광의 색순도가 향상될 수 있다.
광변환층(210) 및 광흡수층(230)은 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 광변환층(210)의 상기 제1 레진 및 광흡수층(230)의 상기 제2 레진은 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 광변환층(210)의 상기 제1 레진 및 광흡수층(230)의 상기 제2 레진은 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 광변환층(210)의 상기 제1 레진 및 광흡수층(230)의 상기 제2 레진은 아크릴계 또는 에폭시계 레진일 수 있다. 광변환층(210) 및 광흡수층(230)에 서로 동일한 굴절률을 가진 레진을 사용하면서, 광변환층(210) 및 광흡수층(230) 내의 입자들의 굴절률 및 함량을 조절함으로써, 광변환층(210) 및 광흡수층(230)이 서로 동일한 굴절률을 가지도록 할 수 있다.
이로 인해, 광변환층(210)과 광흡수층(230)의 경계에서 광의 굴절 및 전반사가 일어나지 않으므로, 광변환층(210)의 양자점(214)에 의해 변환된 광이 손실 없이 광흡수층(230)으로 전달될 수 있고 최종적으로 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 컬러 필터 구조체(200)를 통해 구현하고자 하는 색상의 광(예를 들어, 적색 또는 녹색 광)의 휘도가 개선될 수 있다.
양자점(214) 및 반도체 나노 입자(234)는 유사한 굴절률을 가질 수 있다.
광흡수층(230)은 상기 제2 레진 내에 분산된 산란 입자들(236)을 더 포함할 수 있다. 달리 말하면, 광흡수층(230)은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들(234) 및 산란 입자들(236)이 분산된 제2 레진으로 이루어질 수 있다. 산란 입자들(236)은 예를 들어, TiO2, ZnO, ZrO2 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 광흡수층(230)이 광을 산란시키는 산란 입자들(236)을 포함함으로써, 광흡수층(230)의 표면에서의 전반사가 감소되어 외부로의 출광 효율이 개선될 수 있다. 따라서, 컬러 필터 구조체(200)를 통해 구현하고자 하는 색상의 광(예를 들어, 적색 광 또는 녹색 광)의 휘도가 더 개선될 수 있다.
그리고, 도 16의 비교예와 달리, 광변환층(210)에 산란 입자들을 포함시키지 않고 광흡수층(230)에 산란 입자들을 포함시키기 때문에, 예를 들어 잉크젯 방식으로 형성될 때 요구되는 도포 특성을 유지하면서 비교예에 비해 광변환층(210)에 양자점들을 더 많이 포함시킬 수 있다. 따라서, 광변환층(210)의 광변환 효율이 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 나노 입자들의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 나노 입자들의 PL 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸다.
도 9는 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들 및 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들의 UV/Vis 흡수 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸다. 도 9를 참조하면 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들은 대략 490 nm 이하의 파장의 광을 흡수하고, 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들은 대략 530 nm 이하의 파장의 광을 흡수하는 것을 알 수 있다.
도 10은 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들 및 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들의 광발광(PL) 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸다. 여기(excitation) 광으로 400 nm 파장의 광을 이용하였다. 도 10을 참조하면, 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들 및 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들은 녹색 광의 파장 대역 및 적색 광의 파장 대역에서 광발광 피크가 전혀 관찰되지 않았다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 광흡수층들의 투과율을 나타낸다. 도 11에는 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층(도 11의 나노입자 5nm), 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층(도 11의 나노입자 7nm), 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 3μm 두께의 광흡수층(도 11의 막 두께 1.5배), 및 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 4μm 두께의 광흡수층(도 11의 막 두께 2배)에 대한 투과율들이 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층(은 대략 490 nm 이상의 파장의 광에 대해 90% 이상의 높은 투과율을 가지고, 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 두께 2μm 의 광흡수층은 대략 530 nm 이상의 파장의 광에 대해 90% 이상의 높은 투과율을 가지는 것을 알 수 있다. 5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 두께 2μm 의 광흡수층은 490 nm 이하의 청색 광도 일부 투과시키고, 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 두께 2μm 의 광흡수층은 530 nm 이하의 청색 광도 일부 투과시키는 것을 알 수 있다. ZnSe0.72Te0.28 입자의 크기가 5nm에서 7nm로 증가함에 따른 적색 편이(red-shift) 현상을 확인할 수 있다. 7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 광흡수층의 두께가 2μm 에서 4μm로 증가할수록 530 nm 이하의 청색 광의 투과율이 감소하였다.
도 12는 녹색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 광발광(PL) 스펙트럼을 나타낸다. 도 12에는 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층(본 발명에 따른 광흡수층이 없음)의 적층 구조(비교예 1), 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 1), 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 2), 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 3μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 3), 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 4μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 4)에 대한 광발광(PL) 스펙트럼들이 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 비교예 1의 경우, 녹색 광의 피크와 함께 청색 광의 피크가 크게 관찰된다. 광흡수층들이 구비된 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 청색 광의 피크의 강도가 비교예 1에 비해 확연히 감소하였다. 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, ZnSe0.72Te0.28 입자의 크기가 증가함에 따라 청색 광의 피크의 강도가 감소함을 알 수 있다. 실시예 2 내지 실시예 4를 비교하면, 광흡수층의 두께가 증가함에 따라 청색 광의 피크의 강도가 감소함을 알 수 있다. 실시예 4의 경우, 청색 광의 피크가 관찰되지 않았다.
아래 표 1에는 상술한 비교예 1, 실시예 1 내지 실시예 4의 휘도 비(녹색 광)가 나타나있다. 아래 표 1에는 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/저굴절률층/녹색 컬러필터층의 적층 구조를 갖는 비교예 2에 대한 휘도 비도 함께 나타내었다(도 16 참조). 실시예 1 내지 실시예 4는 광흡수층이 없는 비교예 1에 비해 휘도가 낮지만, 녹색 컬러필터층을 이용한 비교예 2에 비해 휘도가 훨씬 높은 것을 알 수 있다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
휘도 비율
(녹색 광)		 100%(기준) 55.1% 92.1% 88.7% 86.6% 85%
도 13은 녹색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다. 도 13은 도 12의 비교예 1, 실시예 1 내지 실시예 4의 x, y 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다. 도 13을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4는 녹색 영역에 위치하고 있으며, 실시예 1에서 실시예 4로 갈수록 x, y 좌표(특히, y 좌표)가 증가하였다. 실시예 1에서 실시예 4로 갈수록 녹색의 색순도가 향상되었다.
도 14는 적색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 PL 스펙트럼을 나타낸다. 도 14에는 청색 발광 소자/적색 양자점을 포함하는 광발광층(본 발명에 따른 광흡수층이 없음)의 적층 구조(비교예 3), 청색 발광 소자/녹색 양자점을 포함하는 광발광층/5nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 5), 청색 발광 소자/적색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 2μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 6), 청색 발광 소자/적색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 을 포함하는 3μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 7), 청색 발광 소자/적색 양자점을 포함하는 광발광층/7nm 크기의 ZnSe0.72Te0.28 입자들을 포함하는 4μm 두께의 광흡수층의 적층 구조(실시예 8)에 대한 광발광(PL) 스펙트럼들이 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 비교예 3의 경우, 적색 광의 피크와 함께 청색 광의 피크가 크게 관찰된다. 광흡수층들이 구비된 실시예 5 내지 실시예 8의 경우, 청색 광의 피크의 강도가 비교예 3에 비해 확연히 감소하였다. 실시예 5와 실시예 6을 비교하면, ZnSe0.72Te0.28 입자의 크기가 증가함에 따라 청색 광의 피크의 강도가 감소함을 알 수 있다. 실시예 6 내지 실시예 8을 비교하면, 광흡수층의 두께가 증가함에 따라 청색 광의 피크의 강도가 감소함을 알 수 있다. 실시예 8의 경우, 청색 광의 피크가 관찰되지 않았다.
아래 표 2에는 상술한 비교예 3, 실시예 5 내지 실시예 8의 휘도 비(녹색 광)가 나타나있다. 아래 표 2에는 청색 발광 소자/적색 양자점을 포함하는 광발광층/저굴절률층/적색 컬러필터층의 적층 구조를 갖는 비교예 4에 대한 휘도 비도 함께 나타내었다(도 16 참조). 실시예 5 내지 실시예 8은 광흡수층이 없는 비교예 3에 비해 휘도가 낮지만, 적색 컬러필터층을 이용한 비교예 4에 비해 휘도가 훨씬 높은 것을 알 수 있다.
비교예 3 비교예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
휘도 비율
(적색 광)		 100%(기준) 56.1% 84.3% 80.1% 78.3% 77.4%
도 15는 적색 양자점을 포함하는 광발광층 및 다양한 광흡수층들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예들의 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다. 도 15는 도 14의 비교예 3, 실시예 5 내지 실시예 8의 x, y 색좌표를 CIE 1931 색공간에 표시한 것이다. 도 15를 참조하면, 실시예 5 내지 실시예 8은 적색 영역에 위치하고 있으며, 실시예 5에서 실시예 8로 갈수록 x, y 좌표(특히 x 좌표)가 증가하였다. 실시예 5에서 실시예 8로 갈수록 적색의 색순도가 향상되었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 적색 서브화소 영역(R), 녹색 서브화소 영역(G) 및 청색 서브화소 영역(B)에 배치된 발광소자들을 포함하는 어레이 기판(100), 및 상기 어레이 기판(100)의 상기 적색 서브화소 영역(R) 상에 배치된 적색 컬러 필터 구조체(200R), 및 상기 어레이 기판(100)의 상기 녹색 서브화소 영역(G) 상에 배치된 녹색 컬러 필터 구조체(200G) 를 포함하는 컬러 필터 기판(260)을 포함한다.
컬러 필터 기판(260)은 상기 어레이 기판(100)의 상기 청색 서브화소 영역(B) 상에 배치된 청색 컬러 필터 구조체(200B)를 더 포함할 수 있다.
적색 컬러 필터 구조체(200R), 녹색 컬러 필터 구조체(200G) 및 청색 컬러 필터 구조체(200B)는 서브화소 영역들의 경계에 배치된 격벽(250)에 의해 구분될 수 있다. 격벽(250)은 블랙매트릭스일 수 있다.
어레이 기판(100)을 형성한 후에, 적색, 녹색, 및 청색 서브화소 영역들을 정의하는 격벽(250)을 형성하고, 격벽(250)에 의해 정의된 적색, 녹색, 및 청색 서브화소 영역들에 적색 컬러 필터 구조체(200R), 녹색 컬러 필터 구조체(200G) 및 청색 컬러 필터 구조체(200B)를 각각 형성함으로써, 도 2에 도시된 표시 장치가 제조될 수 있다.
적색 컬러 필터 구조체(200R) 및 녹색 컬러 필터 구조체(200G)에는 도 1을 참조하여 설명한 컬러 필터 구조체(200)가 이용될 수 있다. 적색 컬러 필터 구조체(200R) 및 녹색 컬러 필터 구조체(200G)를 설명함에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
적색 컬러 필터 구조체(200R)는 적색 광변환층(210R) 및 광흡수층(230R)을 포함한다. 적색 광변환층(210R)은 코어/쉘 구조의 적색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어지고, 적색 광변환층(210R) 상에 적층된 광흡수층(230R)은 어레이 기판(100)의 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들 및 산란 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어질 수 있다.
녹색 컬러 필터 구조체(200G)는 녹색 광변환층(210G) 및 광흡수층(230G)을 포함한다. 녹색 광변환층(210G)은 코어/쉘 구조의 녹색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어지고, 적색 광변환층(210R) 상에 적층된 광흡수층(230G)은 어레이 기판(100)의 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들 및 산란 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어질 수 있다.
어레이 기판(100)의 발광소자들은 예를 들어, 청색 광을 방출할 수 있다. 상기 적색 양자점들 및 상기 녹색 양자점들은 예를 들어, InP(코어)/ZnSe(1차 쉘)/ZnS(2차 쉘) 구조를 가질 수 있다. 상기 반도체 나노 입자들의 크기는 1 내지 10 nm일 수 있고, 예를 들어, 5 내지 7nm일 수 있다. 반도체 나노 입자들(234)은 II-VI족 화합물 반도체 또는 III-V족 화합물 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 반도체 나노 입자들은 예를 들어, ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 반도체 나노 입자들일 수 있다. 상기 산란 입자들은 예를 들어, TiO2, ZnO, ZrO2 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 제1 레진 및 상기 제2 레진은 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있고, 아크릴계 또는 에폭시계 레진일 수 있다.
청색 컬러 필터 구조체(200B)는 산란 입자들이 분산된 제3 레진으로 이루어질 수 있다. 상기 제3 레진은 상기 제1 레진 또는 상기 제2 레진과 동일한 레진으로 이루어질 수 있으며, 아크릴계 또는 에폭시계 레진일 수 있다. 상기 산란 입자들은 예를 들어, TiO2, ZnO, ZrO2 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 마이크로 발광 다이오드의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판(100)은 기판(110)과, 상기 기판(110)상에 실장된 복수의 마이크로 발광 다이오드들(140)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 유리, 플라스틱과 같이 투명한 물질로 구성될 수 있으며, 복수의 화소영역들(P)을 가진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 기판(110) 상에는 화소영역들(P)에 배치된 상기 마이크로 발광 다이오드들(140)을 구동하기 위한 박막 트랜지스터와 각종 배선들(게이트 라인들, 데이터 라인들 등)이 형성된다. 상기 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 마이크로 발광 다이오드들(140)에 인가되어 마이크로 발광 다이오드들(140)이 발광하게 되어 화상을 구현할 수 있다. 각 화소영역(P)은 복수의 서브화소 영역들, 예를 들어, 적색 서브화소 영역, 녹색 서브화소 영역, 및 청색 서브화소 영역을 포함할 수 있다. 각각의 서브화소 영역마다 마이크로 발광 다이오드(140)가 배치될 수 있다.
마이크로 발광 다이오드들(140)은 기판(110)에 박막 트랜지스터들을 형성하는 TFT 어레이 공정과는 별개의 공정에 의해 제작된 후, 기판(110) 상에 전사(transfer)될 수 있다.
마이크로 발광 다이오드(140)는 10-100㎛ 크기의 LED로서, Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 반도체 재료로 이루어진 복수의 박막들을 사파이어 기판 또는 실리콘 기판 위에 성장시킨 후, 상기 사파이어기판 또는 실리콘기판을 절단 분리함으로써 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기판(110)에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 기판(110)은 유리, 플라스틱과 같이 투명한 물질로 구성되지만, 이에 한정되는 것이 아니라 투명한 다양한 물질로 구성될 수 있다. 기판(110)은 플렉서블하고 투명한 물질로 구성될 수도 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 기판(110) 상에 형성된 게이트 전극(101)과, 기판(110) 전체 영역에 걸쳐 형성되어 게이트 전극(101)을 덮는 게이트 절연층(112)과, 게이트 절연층(112) 위에 형성된 반도체층(103)과, 반도체층(103) 위에 형성된 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)으로 구성된다. 게이트 전극(101)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 게이트 절연층(112)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기 절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx 및 SiNx으로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 반도체층(103)은 비정질 실리콘 또는 다결정질 실리콘과 같은 실리콘 반도체로 구성될 수도 있고, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 산화물 반도체로 구성될 수 있다. 산화물 반도체로 반도체층(103)을 형성하는 경우, 박막 트랜지스터(TFT)의 크기를 감소시킬 수 있고 구동전력을 감소시킬 수 있다. 물론, 본 발명에서는 박막 트랜지스터의 반도체층이 특정 물질에 한정되는 것이 아니라, 현재 박막 트랜지스터에 사용되는 모든 종류의 반도체물질을 사용할 수 있을 것이다. 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 드레인 전극(107)은 마이크로 발광 다이오드에 신호를 인가하는 제1 전극으로 작용한다.
한편, 도면에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 바텀 게이트(bottom gate) 방식 박막 트랜지스터로 도시되어 있지만, 본 발명에서는 이러한 특정 구조의 박막 트랜지스터에 한정되는 것이 아니라 탑 게이트(top gate)방식 박막 트랜지스터와 같이 다양한 구조의 박막트랜지터가 적용될 수 있을 것이다.
또한, 게이트 절연층(114) 위에는 제2 전극(109)이 형성된다. 이때, 상기 제2 전극(109)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 제1 전극(107)(즉, 박막 트랜지스터의 드레인 전극)과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판(110) 위에는 제1 절연층(114)이 형성되며, 제1 절연층(114) 위에 마이크로 발광 다이오드(140)가 배치된다. 이때, 도면에서는 제1 절연층(114)의 일부가 제거되고 상기 제거된 영역에 마이크로 발광 다이오드(140)가 배치되지만, 제1 절연층(114)이 제거되지 않을 수도 있다. 제1 절연층(114)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있다.
마이크로 발광 다이오드(140)는 주로 III-V족 질화물 반도체를 이용하여 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 표시장치의 마이크로 발광 다이오드(140)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 발광 다이오드(140)는 도핑되지 않은 GaN층(144), GaN층(144) 위에 배치된 n-형 GaN층(145), n-형 GaN층(145) 위에 배치된 다중양자우물(Multi-Quantum-Well: MQW) 구조를 가진 활성층(146), 활성층(146) 위에 배치된 p-형 GaN층(147), 투명 도전성 물질로 형성되어 p-형 GaN층(147) 위에 배치되는 오믹 접촉층(148), 오믹 접촉층(148)의 일부와 접촉되는 p-형 전극(141), 그리고 활성층(146), p-형 GaN층(147) 및 오믹 접촉층(148)의 일부를 식각하여 노출되는 n-형 GaN층(145)의 일부와 접촉되는 n-형 전극(143)을 포함할 수 있다.
n-형 GaN층(145)은 활성층(146)에 전자를 공급하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Si와 같은 n-형 불순물을 도핑함으로써 형성된다.
활성층(146)은 주입되는 전자와 정공이 결합되어 광을 발생시키는 층이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 활성층(146)의 다중양자우물구조는 복수의 장벽층들과 복수의 우물층들이 교대로 배치되며, 상기 우물층은 예를 들어, InGaN층으로 구성되고 상기 장벽층은 GaN으로 구성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
p-형 GaN층(147)은 활성층(146)에 정공을 주입하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Mg, Zn 및 Be와 같은 p-형 불순물이 도핑되어 형성된다.
오믹 접촉층(148)은 p-형 GaN층(147)과 p-형 전극(141)을 오믹 접촉(ohmic contact)시키기 위한 것으로, ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Galium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물을 사용할 수 있다.
p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)은 Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
마이크로 발광 다이오드(140)는 약 10-100㎛ 크기로 형성된다. 도면에 도시하지 않았지만, 마이크로 발광 다이오드(140)는 성장 기판 위에 버퍼층을 형성하고 상기 버퍼층 위에 GaN 박막, InGaN 박막 등을 성장시킴으로써 제작될 수 있다. 이때, GaN 박막의 성장을 위한 기판으로는 사파이어(sapphire), 실리콘(si), GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 버퍼층은 상기 성장 기판이 GaN 기판이 아닌 다른 물질로 이루어진 경우, 성장 기판 상에 에피(Epi)층인 n-GaN층(120)을 직접 성장시킬 때 발생하는 격자부정합에 의한 박막의 품질저하를 방지하기 위한 것으로, AlN 또는 GaN 등이 사용될 수 있다.
마이크로 발광 다이오드(140)는 도 5에 도시된 구조의 마이크로 발광 다이오드에만 한정되는 것이 아니라 수직구조, 또는 수평구조 등의 다양한 구조의 마이크로 발광 다이오드가 적용될 수 있을 것이다.
다시, 도 4를 참조하면, 마이크로 발광 다이오드(140)가 실장된 제1 절연층(114) 위에는 제2 절연층(116)이 형성된다. 이때, 상기 제2 절연층(116)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있으며, 마이크로 발광 다이오드(140)의 상부 영역을 덮는다.
제1 절연층(114) 및 제2 절연층(116)에는 각각 제1 컨택홀(114a) 및 제2 컨택홀(114b)이 형성되어 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 제2 전극(119)이 각각 외부로 노출된다. 또한, 마이크로 발광 다이오드(140)의 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143) 상의 제2 절연층(116)에는 각각 제3 컨택홀(116a) 및 제4 컨택홀(116b)이 형성되어 상기 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)이 외부로 노출된다.
제2 절연층(116)의 상부에는 ITO, IGZO나 IGO와 같은 투명한 금속산화물로 구성된 제1 연결전극(117a) 및 제2 연결전극(117b)이 형성되어, 제1 컨택홀(114a) 및 제3 컨택홀(116a)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 마이크로 발광 다이오드(140)의 p-형 전극(141)이 제1 연결전극(117a)에 의해 전기적으로 접속되며, 제2 컨택홀(114b) 및 제4 컨택홀(116b)을 통해 제2 전극(109)과 마이크로 발광 다이오드(140)의 n-형 전극(143)이 제2 연결전극(117b)에 의해 전기적으로 접속된다.
또한, 기판(110) 상에는 무기물질 또/및 유기물질로 이루어진 버퍼층(118)이 형성되어 마이크로 발광 다이오드(140), 제1 연결전극(117a), 및 제2 연결전극(117b)을 덮어 보호한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 어레이 기판(100')은 기판(301)과, 기판(301) 상에 실장된 복수의 유기 발광 다이오드들(OLED)(350)을 포함할 수 있다.
기판(301)은 유리, 플라스틱과 같이 투명한 물질로 구성될 수 있으며, 복수의 화소영역들(P)을 가진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 기판(301) 상에는 화소영역들(P)에 배치된 유기 발광 다이오드들(350)을 구동하기 위한 박막 트랜지스터와 각종 배선들(게이트 라인들, 데이터 라인들 등)이 형성된다. 상기 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 유기 발광 다이오드들(350)에 인가되어 유기 발광 다이오드들(350)이 발광하게 되어 화상을 구현할 수 있다. 각 화소영역(P)은 복수의 서브화소 영역들, 예를 들어, 적색 서브화소 영역, 녹색 서브화소 영역, 및 청색 서브화소 영역을 포함할 수 있다. 각각의 서브화소 영역마다 유기 발광 다이오드(350)가 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(100')은 기판(301) 상에 형성된 버퍼층(305), 박막 트랜지스터들(310), 유기 발광 다이오드들(350), 뱅크(340), 및 봉지층(360) 등을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터들(310)을 형성하기 전에 기판(301) 상에 버퍼층(305)이 형성될 수 있다. 버퍼층(305)은 기판(301)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(310)들과 유기 발광 다이오드들(350)을 보호하는 역할을 한다. 버퍼층(305)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물(SiON) 등의 절연물질로 형성될 수 있다. 버퍼층(305)은 절연물질들이 다층으로 형성될 수 있다.
버퍼층(305) 상에는 박막 트랜지스터(310)가 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터(310)는 액티브층(311), 게이트 전극(312), 게이트 절연층(313), 소스 전극(314), 및 드레인 전극(315)을 포함한다. 도 7에서는 박막 트랜지스터(310)가 예시적으로 코플라나(coplanar) 구조를 가지는 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 역 스태거드(inverted staggered) 구조와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. 버퍼층(305) 상에는 반도체막으로 이루어진 액티브층(311)이 형성되며, 산화물 반도체로 이루어지거나 비정질 또는 다결정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. 액티브층(311)의 양 가장자리에 불순물이 도핑될 수 있다.
액티브층(311) 상에는 게이트 절연층(313)이 배치될 수 있다. 게이트 절연층(313)은 기판(301)의 상면 전체에 형성될 수 있다. 게이트 절연층(313)은 예를 들어, 실리콘 산화물로 형성할 수 있다.
게이트 절연층(313) 상에는 액티브층(311)의 적어도 일부 영역에 대응되는 게이트 전극(312)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(312)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 게이트 전극(312)은 예를 들어, 구리(Cu)와 MoTi 합금의 이중 금속층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(312) 상에는 층간 절연층(322)이 배치될 수 있다. 층간 절연층(322)은 게이트 전극(312) 및 게이트 절연층(313)을 덮을 수 있다. 층간 절연층(322)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물(SiON) 등과 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조시클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연층(322) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(314)과 드레인 전극(315)이 형성되고, 게이트 절연층(313)과 층간 절연층(322)에 형성된 컨택홀들에 의해 노출되는 액티브층(212)의 양쪽 끝단에 각각 전기적으로 연결된다.
층간 절연층(322) 상에는 박막 트랜지스터(310)를 보호하기 위한 보호층(324)이 배치될 수 있다. 보호층(324)은 무기 절연 물질, 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 이들의 다중층으로 형성될 수 있다.
보호층(324) 상에는 박막 트랜지스터(310)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화층(326)이 배치될 수 있다. 평탄화층(326)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
평탄화층(326) 상에는 유기 발광 다이오드들(350)과 뱅크(340)가 배치될 수 있다.
유기 발광 다이오드들(350)은 하부 전극(351), 유기 발광층(353), 및 상부 전극(355)을 포함할 수 있다. 하부 전극(351)은 애노드 전극이고, 상부 전극(255)은 캐소드 전극일 수 있다.
하부 전극(351)은 평탄화층(326) 상에 배치될 수 있다. 하부 전극(351)은 보호층(324)과 평탄화층(326)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터들(310)의 소스 전극들(314)에 접속될 수 있다.
뱅크(340)는 서브화소 영역들을 구획하기 위해 평탄화층(326) 상에서 하부 전극(251)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 뱅크(340)가 형성된 영역은 광을 발광하지 않으므로 비발광부로 정의될 수 있고, 뱅크(340)가 형성되지 않은 영역은 발광부로 정의될 수 있다. 뱅크(340)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 물질로 형성될 수 있다.
하부 전극들(351)과 뱅크(340) 상에는 유기 발광층(353)이 형성될 수 있다. 유기 발광층(353)은 서브화소 영역들에 공통적으로 형성될 수 있고, 청색 광을 방출할 수 있다.
이 경우, 유기 발광층(353)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer), 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드들(350)은 상부 방향으로 광을 발광하는 상부 발광(top emission) 방식으로 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 전극(351)은 반사 전극일 수 있다. 하부 전극(351)은 예를 들어, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 인듐주석산화물(ITO)의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다. 상부 전극(355)은 서브화소 영역들에 공통적으로 형성된다. 상부 전극(355)은 투과 전극일 수 있다. 상부 전극(355)은 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO), 안티몬주석산화물(ATO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
상부 전극(355) 상에는 외부에서 산소 또는 수분이 유기 발광 다이오드들(350)로 침투하는 것을 방지하기 위해 봉지층(360)이 배치될 수 있다. 봉지층(360)은 무기층과 유기층이 교대로 적층된 다층으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 적색 서브화소 영역(R), 녹색 서브화소 영역(G) 및 청색 서브화소 영역(B)에 배치된 발광소자들을 포함하는 어레이 기판(100), 어레이 기판(100) 상에 배치된 접착층(290) 및 접착층(290) 상에 배치된 컬러 필터 기판(260')을 포함한다. 컬러 필터 기판(260')은 어레이 기판(100)의 적색 서브화소 영역(R) 상에 배치된 적색 컬러 필터 구조체(200R), 어레이 기판(100)의 녹색 서브화소 영역(G) 상에 배치된 녹색 컬러 필터 구조체(200G), 및 어레이 기판(100)의 청색 서브화소 영역(B) 상에 배치된 청색 컬러 필터 구조체(200B)를 포함할 수 있다.
적색 컬러 필터 구조체(200R), 녹색 컬러 필터 구조체(200G) 및 청색 컬러 필터 구조체(200B)는 서브화소 영역들의 경계에 배치된 격벽(250)에 의해 구분될 수 있다. 격벽(250)은 블랙매트릭스일 수 있다.
도 8에 도시된 표시 장치는 도 2에 도시된 표시 장치와 다른 방식으로 제조될 수 있다.
컬러 필터 기판(260')은 어레이 기판(100)과 별개의 공정에 의해 제작된 후, 어레이 기판(100)에 합착될 수 있다. 베이스 기판(201) 상에 적색, 녹색, 및 청색 서브화소 영역들을 정의하는 격벽(250)을 형성하고, 격벽(250)에 의해 정의된 적색, 녹색, 및 청색 서브화소 영역들에 적색 컬러 필터 구조체(200R), 녹색 컬러 필터 구조체(200G) 및 청색 컬러 필터 구조체(200B)를 각각 형성하여 컬러 필터 기판(260')을 제조한 후, 접착층(290)을 이용하여 어레이 기판(100)에 합착시킬 수 있다.
도 16은 비교예에 따른 컬러 필터 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 컬러 필터 구조체(500)는 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들(514) 및 산란 입자들(516)을 포함하는 광변환층(510), 광변환층(510) 상에 적층된 저굴절률층(520), 및 저굴절률층(520) 상에 적층된 컬러필터층(530)을 포함한다.
양자점들(514)은 도 1의 양자점들(214)과 동일하거나 유사할 수 있다. 산란 입자들(516)은 도 1의 산란 입자들(236)과 동일하거나 유사할 수 있다.
컬러필터층(530)은 제2 레진 내에 분산되어 안료를 포함한다. 발광소자(10)로부터 방출되는 광이 예를 들어, 청색 광인 경우, 상기 안료는 적색 안료이거나, 녹색 안료일 수 있다.
저굴절률층(520)은 제1 레진 및 제2 레진보다 낮은 굴절률을 가지는 유기 물질 또는 무기 물질로 형성될 수 있다. 상기 유기 물질은 예를 들어, 불소 수지이고, 상기 무기 물질은 예를 들어, 다공성 실리카일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 구조체는, 발광소자로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 컬러 필터 구조체로서, 제1 레진 및 상기 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 상에 적층된 광흡수층을 포함한다. 상기 광흡수층은 제2 레진 및 상기 제2 레진 내에 분산되어 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들을 포함한다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들은 III-V족 화합물 반도체 또는 II-VI족 화합물 반도체로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들은 ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 나노 입자들일 수 있다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들의 크기는 1 nm 내지 10 nm인 컬러 필터 구조체.
일 예로, 상기 발광소자는 청색 광을 방출하는 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드이고, 상기 양자점들은 InP 코어를 포함하는 적색 양자점들 또는 녹색 양자점들일 수 있다.
일 예로, 상기 제1 레진의 굴절률과 상기 제2 레진의 굴절률은 서로 동일할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 레진 및 상기 제2 레진은 아크릴계 또는 에폭시계 레진일 수 있다.
일 예로, 상기 광흡수층은 산란 입자들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 적색 서브화소 영역, 녹색 서브화소 영역 및 청색 서브화소 영역에 배치된 발광소자들을 포함하는 어레이 기판, 및 상기 어레이 기판의 상기 적색 서브화소 영역 상에 배치된 적색 컬러 필터 구조체 및 상기 어레이 기판의 상기 녹색 서브화소 영역 상에 배치된 녹색 컬러 필터 구조체를 포함하는 컬러 필터층을 포함한다.
여기서, 상기 적색 컬러 필터 구조체는 적색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 적색 광변환층, 및 상기 적색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함하고, 상기 녹색 컬러 필터 구조체는 녹색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 녹색 광변환층, 및 상기 녹색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함한다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들은 III-V족 화합물 반도체 또는 II-VI족 화합물 반도체로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들은 ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 나노 입자들일 수 있다.
일 예로, 상기 반도체 나노 입자들의 크기는 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
일 예로, 상기 발광소자들은 청색 광을 방출하는 발광 다이오드들 또는 유기 발광 다이오드들이고, 상기 적색 양자점들 및 상기 녹색 양자점들은 InP 코어를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 레진의 굴절률과 상기 제2 레진의 굴절률은 서로 동일할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 레진 및 상기 제2 레진은 아크릴계 또는 에폭시계 레진일 수 있다.
일 예로, 상기 광흡수층의 상기 제2 레진에 산란 입자들이 더 포함될 수 있다.
일 예로, 상기 어레이 기판의 상기 청색 서브화소 영역 상에 배치되고, 산란 입자들이 분산된 제3 레진으로 이루어진 청색 컬러 필터 구조체를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 어레이 기판 200: 컬러 필터 구조체
210: 광변환층 214: 양자점
230: 광흡수층 234: 반도체 나노 입자
236: 산란 입자 250: 격벽
260: 컬러 필터 기판

Claims (17)

  1. 발광소자로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 컬러 필터 구조체로서,
    제1 레진 및 상기 제1 레진 내에 분산된 코어/쉘 구조의 양자점들을 포함하는 광변환층; 및
    상기 광변환층 상에 적층된 광흡수층;을 포함하고,
    상기 광흡수층은 제2 레진 및 상기 제2 레진 내에 분산되어 상기 발광소자로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들을 포함하는 컬러 필터 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들은 III-V족 화합물 반도체 또는 II-VI족 화합물 반도체로 이루어진 컬러 필터 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들은 ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 나노 입자들인 컬러 필터 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들의 크기는 1 nm 내지 10 nm인 컬러 필터 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 청색 광을 방출하는 마이크로 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드이고,
    상기 양자점들은 InP 코어를 포함하는 적색 양자점들 또는 녹색 양자점들인 컬러 필터 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레진의 굴절률과 상기 제2 레진의 굴절률은 서로 동일한 컬러 필터 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 레진 및 상기 제2 레진은 아크릴계 또는 에폭시계 레진인 컬러 필터 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층은 산란 입자들을 더 포함하는 컬러 필터 구조체.
  9. 적색 서브화소 영역, 녹색 서브화소 영역 및 청색 서브화소 영역에 배치된 발광소자들을 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 어레이 기판의 상기 적색 서브화소 영역 상에 배치된 적색 컬러 필터 구조체 및 상기 어레이 기판의 상기 녹색 서브화소 영역 상에 배치된 녹색 컬러 필터 구조체를 포함하는 컬러 필터층을 포함하고,
    상기 적색 컬러 필터 구조체는 적색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 적색 광변환층, 및 상기 적색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함하고,
    상기 녹색 컬러 필터 구조체는 녹색 양자점들이 분산된 제1 레진으로 이루어진 녹색 광변환층, 및 상기 녹색 광변환층 상에 배치되고 상기 발광소자들로부터 방출된 광을 흡수하는 반도체 나노 입자들이 분산된 제2 레진으로 이루어진 광흡수층을 포함하는, 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들은 III-V족 화합물 반도체 또는 II-VI족 화합물 반도체로 이루어진 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들은 ZnSexTe1-x (x는 0.72 내지 0.9) 조성을 가진 나노 입자들인 표시 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 나노 입자들의 크기는 1 nm 내지 10 nm인 표시 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 발광소자들은 청색 광을 방출하는 마이크로 발광 다이오드들 또는 유기 발광 다이오드들이고,
    상기 적색 양자점들 및 상기 녹색 양자점들은 InP 코어를 포함하는 표시 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 레진의 굴절률과 상기 제2 레진의 굴절률은 서로 동일한 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 레진 및 상기 제2 레진은 아크릴계 또는 에폭시계 레진인 표시 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 광흡수층의 상기 제2 레진에 산란 입자들이 더 포함된 표시 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 어레이 기판의 상기 청색 서브화소 영역 상에 배치되고, 산란 입자들이 분산된 제3 레진으로 이루어진 청색 컬러 필터 구조체를 더 포함하는 표시 장치.
KR1020200178478A 2020-12-18 2020-12-18 컬러 필터 구조체 및 표시 장치 KR20220087939A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178478A KR20220087939A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 컬러 필터 구조체 및 표시 장치
US17/518,147 US20220199692A1 (en) 2020-12-18 2021-11-03 Color filter structure and display device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178478A KR20220087939A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 컬러 필터 구조체 및 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220087939A true KR20220087939A (ko) 2022-06-27

Family

ID=82022395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200178478A KR20220087939A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 컬러 필터 구조체 및 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220199692A1 (ko)
KR (1) KR20220087939A (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200075950A (ko) * 2018-12-18 2020-06-29 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치
KR20200097373A (ko) * 2019-02-07 2020-08-19 삼성디스플레이 주식회사 양자점 색 변환 필터를 구비하는 유기발광 표시장치
KR102652436B1 (ko) * 2019-04-18 2024-03-27 삼성전자주식회사 ZnTeSe 기반의 양자점
KR20210030538A (ko) * 2019-09-09 2021-03-18 삼성디스플레이 주식회사 컬러 필터 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20220199692A1 (en) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230307432A1 (en) Display device
US10359663B2 (en) High-luminance display apparatus
US10705271B2 (en) Display device
US10495927B2 (en) Display device
KR20190120467A (ko) 표시 장치
US11818909B2 (en) Color conversion panel comprising overcoat and spacer, and display device including the same
US10950813B2 (en) Optical modifier and display device including the same
US20210408109A1 (en) Display device and tiled display including the same
KR20210026150A (ko) Led 표시장치
US11088237B2 (en) Self-light emitting display device
US20190312181A1 (en) Display device
KR102429116B1 (ko) 자체 발광 표시장치
KR20200019517A (ko) 유기발광표시장치
US20220077270A1 (en) Display device and method for manufacturing the same
US20220199692A1 (en) Color filter structure and display device including the same
US20230240098A1 (en) Display apparatus
US20220367424A1 (en) Display device
US20240121991A1 (en) Display apparatus
CN220326163U (zh) 显示装置
US20230209950A1 (en) Display apparatus
US20230029597A1 (en) Display panel and electronic device including the same
US20230080859A1 (en) Color conversion panel and display device including the same
KR20240065606A (ko) 발광 표시 장치
KR20230099129A (ko) 유기발광표시장치
KR20220039941A (ko) 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법