KR20230067125A - 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230067125A
KR20230067125A KR1020210152884A KR20210152884A KR20230067125A KR 20230067125 A KR20230067125 A KR 20230067125A KR 1020210152884 A KR1020210152884 A KR 1020210152884A KR 20210152884 A KR20210152884 A KR 20210152884A KR 20230067125 A KR20230067125 A KR 20230067125A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
color conversion
layer
light
conversion layer
Prior art date
Application number
KR1020210152884A
Other languages
English (en)
Inventor
정득석
김태곤
박상현
배민종
원종훈
전신애
조아라
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020210152884A priority Critical patent/KR20230067125A/ko
Priority to EP22205825.7A priority patent/EP4178331A1/en
Priority to US17/983,711 priority patent/US20230143818A1/en
Priority to CN202211398338.8A priority patent/CN116111026A/zh
Publication of KR20230067125A publication Critical patent/KR20230067125A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L33/005—Processes
    • 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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • 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
    • 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
    • H01L33/504—Elements with two or more 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
    • 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
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • 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
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • 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
    • 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
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은 기판, 상기 기판 위에 배치된 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자, 상기 복수의 발광소자 각각에 중첩하며 그 위에 형성된 복수의 색 변환층, 및 상기 복수의 색 변환층 바로 위에 각각의 색 변환층의 표면 모양을 따라 형성된 복수의 흡수형 색 필터층을 포함하고, 상기 복수의 발광소자는 인접한 발광소자간 거리가 약 100 마이크로미터 이하이고, 상기 복수의 색 변환층은 각각 양자점을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널을 포함하는 전자 장치, 및 상기 표시 패널의 제조 방법을 제공한다.

Description

표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법 {DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 개시는 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel) 또는 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel)과 같은 표시 패널을 포함한 전자 장치가 상용화되어 있다.
근래 양자점(quantum dot)이라 불리는 반도체 나노결정을 포함한 표시 패널에 대한 연구가 진행되고 있다.
일 구현예는 마이크로 발광 다이오드와 같은 미세한 복수의 발광소자 위에 중첩되는 복수의 자발광형 색 변환층, 및 상기 복수의 자발광형 색 변환층 위로 형성되는 복수의 흡수형 색 필터층을 포함하는 표시 패널에서, 복수의 흡수형 색 필터층이 복수의 자발광형 색 변환층 바로 위에 형성되어 복수의 자발광형 색 변환층과 복수의 흡수형 색 필터층 사이에 평탄화층을 포함하지 않고, 또한 복수의 자발광형 색 변환층과 복수의 발광소자 사이에도 별도의 접착층을 포함하지 않음으로써, 공정성이 개선되고, 더욱 얇고 가벼우며, 광효율도 개선되는 표시 패널을 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 표시 패널을 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 표시 패널의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에 따른 표시 패널은 기판, 상기 기판 위에 배치된 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자, 상기 복수의 발광소자 각각에 중첩하며 그 위에 형성된 복수의 색 변환층, 및 상기 복수의 색 변환층 바로 위에 각각의 색 변환층의 표면 모양을 따라 형성된 복수의 흡수형 색 필터층을 포함하고, 상기 복수의 발광소자는 인접한 발광소자간 거리가 약 100 마이크로미터 이하이고, 상기 복수의 색 변환층은 각각 양자점을 포함한다.
상기 복수의 색 변환층은 각각의 발광소자로부터 방출되는 광을 제1 발광 스펙트럼의 광으로 변환하는 제1 양자점을 포함하는 제1 색 변환층을 포함하고, 상기 제1 색 변환층과 중첩하는 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있다.
상기 복수의 색 변환층은 각각의 발광소자로부터 방출되는 광을 제1 발광 스펙트럼과 다른 제2 발광 스펙트럼의 광으로 변환하는 제2 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 포함하고, 상기 제2 색 변환층과 중첩하는 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있다.
상기 표시 패널은 복수의 발광소자 중 일부 발광소자 위에 각각 중첩하며 각각의 중첩된 발광소자로부터 방출되는 광의 발광 스펙트럼을 그대로 투과하는 복수의 투과층, 및 상기 복수의 투과층 각각의 바로 위에 각 투과층의 표면 모양을 따라 형성된 복수의 흡수형 색 필터층을 더 포함한다.
상기 복수의 투과층과 중첩된 발광소자들은 전기적으로 연결되어 있다.
상기 복수의 발광소자 각각이 방출하는 광의 중심 파장은 약 430 나노미터 내지 약 470 나노미터이다.
상기 복수의 흡수형 색 필터층은 각각 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 복수의 흡수형 색 필터층은 광 개시제를 포함한다.
상기 복수의 흡수형 색 필터층은 각각 폴리머 매트릭스 내에 분산된 안료, 염료, 또는 이들의 조합과 광 개시제를 포함한다.
상기 복수의 색 변환층은 각각 폴리머 매트릭스 내에 분산된 복수의 양자점을 포함한다.
상기 복수의 발광소자는 청색 광을 방출하는 복수의 마이크로 발광 다이오드를 포함하고,
상기 복수의 색 변환층은 폴리머 매트릭스 내에 분산된 적색 발광 양자점을 포함하는 제1 색 변환층, 및 폴리머 매트릭스 내에 분산된 녹색 발광 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 포함한다.
다른 일 구현예에 따른 전자 장치는 상기 일 구현예에 따른 표시 패널을 포함한다.
또 다른 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법은, 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자, 및 상기 복수의 발광소자 중 적어도 하나 위에 형성된 제1 양자점을 포함하는 제1 색 변환층을 포함하는 기판을 준비하고, 상기 제1 색 변환층이 형성된 기판 위로 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제1 색 변환층 위로 상기 제1 감광성 수지층이 경화된 제1 흡수형 색 필터층을 형성하는 것을 포함한다.
상기 복수의 발광소자 각각이 방출하는 광의 중심 파장은 약 430 나노미터 내지 약 470 나노미터이다.
상기 제1 색 변환층을 포함하는 기판은 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 제외한 나머지 발광소자 중 적어도 하나 위에 형성된 제2 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 더 포함한다.
상기 제조 방법은, 상기 제1 흡수형 색 필터층이 형성된 기판 위로 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 감광성 수지층이 경화된 제2 흡수형 색 필터층을 형성하는 것을 더 포함한다.
상기 제2 색 변환층을 더 포함하는 기판은 상기 복수의 발광소자 중 상기 제1 색 변환층 및 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 제외한 나머지 발광소자 중 적어도 하나의 발광소자 위에 형성된 투과층을 더 포함한다.
상기 제조 방법은, 상기 제1 흡수형 색 필터층이 형성된 기판 위로 (i) 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제3 감광성 수지층을 형성한 후 상기 투과층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 투과층 위로 상기 제3 감광성 수지층이 경화된 제3 흡수형 색 필터층을 형성하거나, (ii) 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 감광성 수지층을 형성한 후 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 감광성 수지층이 경화된 제2 흡수형 색 필터층을 형성하거나, 또는 (iii) 상기 (i)과 (ii)의 과정을 모두 수행하여 상기 제3 흡수형 색 필터층 및 상기 제2 흡수형 색 필터층을 모두 형성하는 것을 더 포함한다.
상기 기판은 상기 제1 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자와, 상기 제2 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자, 및 상기 투과층이 형성된 복수의 발광소자를 포함하고, 상기 제1 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있고, 상기 제2 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있고, 상기 투과층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있다.
상기 제1 흡수형 색 필터층, 상기 제2 흡수형 색 필터층, 및 상기 제3 흡수형 필터층 중 하나 이상은 각각 발광소자가 방출하는 광의 중심 파장에서 반응하는 광개시제를 포함한다.
일 구현예에 따른 표시 패널은 복수의 발광소자 위에 존재하는 복수의 자발광형 색 변환층, 및 상기 복수의 자발광형 색 변환층 위에 존재하는 복수의 흡수형 색 필터층이 모두 각 층 사이에 추가의 접착층이나 평탄화층을 포함하지 않는다. 즉, 일 구현예에 따른 표시 패널은 복수의 발광소자 바로 위에 복수의 자발광형 색 변환층이 배치되고, 복수의 자발광형 색 변환층 바로 위로 각각의 색 변환층의 표면 모양을 따라 복수의 흡수형 색 필터층이 존재한다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 표시 패널은 기존의 자발광형 색 변환층을 포함하는 표시 패널에 비해 두께가 더 얇고, 무게가 더 가볍고, 제조 공정이 더 간편하며, 제조 비용이 낮고, 제조된 표시 패널의 색 순도와 광 효율은 더 개선된다. 따라서, 일 구현예에 따른 표시 패널은 다양한 전자 장치에 유리하게 적용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 패널의 화소 배열의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 각각 발광소자의 예를 보여주는 단면도이다.
도 6는 종래 기술에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 과정을 각 단계별로 개략적으로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 일부 생략할 수 있다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 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 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 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 의미한다. 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 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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.
이하에서 "조합"이란 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 일 구현예에 따른 표시 패널을 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 패널의 화소 배열의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 패널(1000)은 기판(1000D) 상에 복수의 화소(PX)들이 배열되어 있다.
화소(PX)들은 기판(1000D) 상에서 행(예컨대 x 방향) 및/또는 열(예컨대 y방향)을 따라 복수 개 배열되어 있고, 각 화소(PX)는 서로 다른 색을 표시하는 복수의 서브화소(PX1, PX2, PX3)를 포함한다. 여기서는 일 예로 3개의 서브화소(PX1, PX2, PX3)가 하나의 화소를 이루는 구성을 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 백색 서브화소와 같은 추가적인 서브화소를 더 포함할 수도 있고 동일한 색을 표시하는 서브화소가 1개 이상 더 포함될 수도 있다. 복수의 화소(PX)는 예컨대 바이어 매트릭스(Bayer matrix), 펜타일 매트릭스(PenTile matrix) 및/또는 다이아몬드 매트릭스(diamond matrix) 등으로 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
각 서브화소(PX1, PX2, PX3)는 삼원색(three primary color) 또는 삼원색의 조합의 색을 표시할 수 있으며, 예컨대 적색, 녹색, 청색 또는 이들의 조합의 색을 표시할 수 있다. 일 예로, 제1 서브화소(PX1)는 적색을 표시할 수 있고 제2 서브화소(PX2)는 녹색을 표시할 수 있고, 제3 서브화소(PX3)는 청색을 표시할 수 있다.
도면에서는 모든 서브화소가 동일한 크기를 가지는 예를 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 서브화소 중 적어도 하나는 다른 서브화소보다 크거나 작을 수 있다. 도면에서는 모든 서브화소가 동일하게 직사각형 모양을 가지는 예를 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 서브화소 중 적어도 하나는 다른 서브화소와 다른 모양, 예를 들어, 타원형이나 반원형, 육각형 등의 모양을 가질 수도 있다.
도 2는 도 1의 IV-IV 선을 따라 표시 패널을 절단한 단면도로서, 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 패널(100)은 기판(10), 버퍼층(111), 박막 트랜지스터(TFT), 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c), 발광소자(20a, 20b, 20c) 바로 위에 각 발광소자와 중첩하는 양자점(121R, 121G)을 포함하는 색 변환층(30R, 30G, 30B), 그리고 각 색 변환층(30R, 30G, 30B) 바로 위에 형성된 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 포함한다.
기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판(10)은 유기물, 무기물, 또는 유무기물을 포함할 수 있고, 예컨대, 산화물, 질화물, 또는 산질화물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 기판은 사파이어(Al2O3), 질화갈륨(GaN), 실리콘카바이드(SiC), 산화 갈륨 (Ga2O3), 산화리튬갈륨(LiGaO2), 산화리튬알루미늄(LiAlO2), 산화마그네슘알루미늄(MgAl2O4) 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판이 유기물을 포함하는 경우, 고분자를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 이들의 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
버퍼층(111)은 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있으며, 예컨대, 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 버퍼층(111)은 1층 또는 2층 이상일 수 있고, 기판(10)의 전면을 덮을 수 있다. 버퍼층(111)은 생략될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 발광소자(20a, 20b, 20c)를 스위칭 및/또는 구동하기 위한 삼단자 소자일 수 있고, 각 서브화소마다 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(124), 게이트 전극(124)과 중첩하는 반도체 층(154), 게이트 전극(124)과 반도체 층(154) 사이에 위치하는 게이트 절연막(140), 반도체 층(154)과 전기적으로 연결되어 있는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)을 포함한다. 도 2에서는 일 예로서 코플라나 탑 게이트 구조를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 구조를 가질 수 있다.
게이트 전극(124)은 게이트선(도시하지 않음)에 전기적으로 연결되어 있으며, 예컨대, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au), 이들의 합금, 또는 이들의 조합과 같은 저저항 금속을 포함할 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다.
반도체 층(154)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체와 같은 무기 반도체; 유기 반도체; 유무기 반도체; 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 예로, 반도체 층(154)은 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 갈륨(Ga) 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 반도체를 포함할 수 있고, 산화물 반도체는 예컨대 인듐-갈륨-아연 산화물, 아연-주석 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체 층(154)은 채널 영역과 채널 영역의 양 측에 배치되어 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)과 각각 전기적으로 연결되는 도핑 영역을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140)은 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있으며, 예컨대 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에서는 게이트 절연막(140)이 기판(10)의 전면에 형성된 일 예를 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 게이트 전극(124)과 반도체(154) 사이에 선택적으로 형성될 수도 있다. 게이트 절연막(140)은 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은, 예컨대, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au), 이들의 합금, 또는 이들의 조합과 같은 저저항 금속을 포함할 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 각각 반도체 층(154)의 도핑 영역에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 소스 전극(173)은 데이터선(도시하지 않음)에 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)에 전기적으로 연결되어 있다.
게이트 전극(124)과 소스/드레인 전극(173, 175) 사이에는 층간 절연막(145)이 추가로 형성되어 있다. 층간 절연막(145)은 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있으며, 예컨대 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 층간 절연막(145)은 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT) 위에는 보호막(160)이 형성되어 있다. 보호막(160)은 예컨대 패시베이션 막일 수 있다. 보호막(160)은 유기물, 무기물, 또는 유무기물을 포함할 수 있으며, 예컨대 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다. 보호막(160)은 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)는 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)마다 배치되어 있을 수 있다. 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에 배치된 발광소자(20a, 20b, 20c)는 인가되는 전원 또는 구동신호에 의해 독립적으로 구동되어 광을 방출할 수 있다. 발광소자(20a, 20b, 20c)는, 예컨대 발광 다이오드(LED: light emitting diode)와 같은 반도체 발광칩을 포함할 수 있고, 한 쌍의 전극과 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함할 수 있다. 발광층은 소정 파장 영역의 광을 방출할 수 있는 발광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 가시광선 파장 스펙트럼에 속한 발광 스펙트럼의 광, 예를 들어, 청색광을 방출하는 발광체를 포함할 수 있다. 발광체는 유기 발광체, 무기 발광체, 유무기 발광체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
발광소자(20a, 20b, 20c)는, 예컨대, 유기 발광 다이오드, 무기 발광 다이오드, 또는 이들의 조합일 수 있고, 무기 발광 다이오드는, 예컨대, 양자점 발광 다이오드(quantum dot light emitting diode), 페로브스카이트 발광 다이오드(perovskite light emitting diode), 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode), 무기 나노 발광 다이오드(inorganic nano light emitting diode), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 내지 도 5는 각각 발광소자의 예를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광소자(20)는 서로 마주하는 제1 전극(181)과 제2 전극(182); 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 사이에 위치하는 발광층(183); 그리고 선택적으로 제1 전극(181)과 발광층(183) 사이와 제2 전극(182)과 발광층(183) 사이에 위치하는 보조층(184, 185)을 포함한다.
제1 전극(181)과 제2 전극(182)은 두께 방향(예컨대 z방향)을 따라 서로 마주하게 배치될 수 있으며, 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 제1 전극(181)은 투광 전극, 반투과 전극 또는 반사 전극일 수 있고, 제2 전극(182)은 투광 전극 또는 반투과 전극일 수 있다. 투광 전극 또는 반투과 전극은, 예컨대, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 아연 산화물(ZnO), 주석 산화물(SnO), 알루미늄 주석 산화물(AlTO) 및 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)과 같은 도전성 산화물 또는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 마그네슘-은(Mg-Ag), 마그네슘-알루미늄(Mg-Al) 또는 이들의 조합을 포함한 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 반사 전극은 금속, 금속질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 예컨대 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 이들의 합금, 이들의 질화물(예컨대 TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(183)은 제1 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있는 발광체를 포함할 수 있다. 제1 발광 스펙트럼은 가시광선 파장 스펙트럼 중 비교적 단파장 영역에 속할 수 있으며, 예컨대 청색 발광 스펙트럼일 수 있다. 청색 발광 스펙트럼의 최대발광파장은 약 400 나노미터(nm) 이상 500nm 미만의 파장 영역에 속할 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 410nm 내지 490nm, 약 420nm 내지 480nm, 또는 약 430nm 내지 470nm의 파장 영역에 속할 수 있다. 발광체는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
일 예로, 발광층(183)은 호스트 물질과 도펀트 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 발광층(183)은 인광 물질, 형광 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예로, 발광체는 유기 발광체를 포함할 수 있으며, 유기 발광체는 저분자 화합물, 고분자 또는 이들의 조합일 수 있다. 발광체가 유기 발광체를 포함할 때, 발광소자(20, 20a, 20b, 20c)는 유기 발광 다이오드일 수 있다.
일 예로, 발광체는 무기 발광체를 포함할 수 있고, 무기 발광체는 무기 반도체, 양자점, 페로브스카이트 또는 이들의 조합일 수 있다. 발광체가 무기 발광체를 포함할 때, 발광소자(20a, 20b, 20c)는 양자점 발광 다이오드, 페로브스카이트 발광 다이오드 또는 마이크로 발광 다이오드일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발광체는 무기 발광체를 포함하고, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)는 각각 마이크로 발광 다이오드일 수 있다.
보조층(184, 185)은 각각 제1 전극(181)과 발광층(183) 사이 및 제2 전극(182)과 발광층(183) 사이에 위치할 수 있으며, 각각 전하의 주입 및/또는 이동성을 조절하기 위한 전하 보조층일 수 있다. 보조층(184, 185)은 각각 1층 또는 2층 이상일 수 있으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 차단층 또는 이들의 조합일 수 있다. 보조층(184, 185) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에 배치된 발광소자(20a, 20b, 20c)는 서로 같거나 다를 수 있다. 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에 배치된 발광소자(20a, 20b, 20c)는 서로 같은 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있으며, 예컨대 각각 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있으며, 예컨대 약 400nm 이상 500nm 미만, 약 410nm 내지 490nm, 약 420nm 내지 480nm, 또는 약 430nm 내지 약 470nm 파장 영역에 최대발광파장을 가진 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있다. 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에 배치된 발광소자(20a, 20b, 20c)는 화소 정의 막(도시하지 않음)에 의해 분리되어 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 발광소자(20)는 텐덤(tandem) 구조의 발광소자일 수 있으며, 서로 마주하는 제1 전극(181)과 제2 전극(182); 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 사이에 위치하는 제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b); 제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b) 사이에 위치하는 전하 생성층(charge generation layer)(186), 그리고 선택적으로 제1 전극(181)과 제1 발광층(183a) 사이와 제2 전극(182)과 제2 발광층(183b) 사이에 위치하는 보조층(184, 185)을 포함한다.
제1 전극(181), 제2 전극(182) 및 보조층(184, 185)은 전술한 바와 같다.
제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b)은 서로 같거나 다른 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있으며, 예컨대 각각 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있다. 구체적인 설명은 전술한 발광층(183)과 같다.
전하 생성층(186)은 제1 발광층(183a) 및/또는 제2 발광층(183b)에 전하를 주입할 수 있으며, 제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b) 사이에서 전하 균형을 조절할 수 있다. 전하 생성층(186)은 예컨대 n형 층 및 p형 층을 포함할 수 있으며, 예컨대 n형 도펀트 및/또는 p형 도펀트가 포함된 전자 수송 물질 및/또는 정공 수송 물질을 포함할 수 있다. 전하 생성층(186)은 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
도 5를 참조하면, 발광소자(20)는 텐덤 구조의 발광소자일 수 있으며, 서로 마주하는 제1 전극(181)과 제2 전극(182); 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 사이에 위치하는 제1 발광층(183a), 제2 발광층(183b)과 제3 발광층(183c); 제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b) 사이에 위치하는 제1 전하 생성층(186a); 제2 발광층(183b)과 제3 발광층(183c) 사이에 위치하는 제2 전하 생성층(186b); 그리고 선택적으로 제1 전극(181)과 제1 발광층(183a) 사이와 제2 전극(182)과 제3 발광층(183c) 사이에 위치하는 보조층(184, 185)을 포함한다.
제1 전극(181), 제2 전극(182) 및 보조층(184, 185)은 전술한 바와 같다.
제1 발광층(183a), 제2 발광층(183b) 및 제3 발광층(183c)은 서로 같거나 다른 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있으며, 예컨대 각각 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출할 수 있다. 구체적인 설명은 전술한 발광층(183)과 같다.
제1 전하 생성층(186a)은 제1 발광층(183a) 및/또는 제2 발광층(183b)에 전하를 주입할 수 있으며, 제1 발광층(183a)과 제2 발광층(183b) 사이에서 전하 균형을 조절할 수 있다. 제2 전하 생성층(186a)은 제2 발광층(183b) 및/또는 제3 발광층(183c)에 전하를 주입할 수 있으며, 제2 발광층(183b)과 제3 발광층(183c) 사이에서 전하 균형을 조절할 수 있다. 제1 및 제2 전하 생성층(186a, 186b)은 각각 1층 또는 2층 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 발광소자(20a, 20b, 20c)는 마이크로 발광 다이오드(이하, μLED라고도 함)일 수 있다. 이 경우, 인접한 발광소자 사이의 피치(pitch), 즉 인접하게 위치하는 2개의 발광소자를 기준으로 각 중심 사이의 거리가 약 100 마이크로미터 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 광의 중심 파장은 약 430nm 내지 약 470nm, 예를 들어, 약 440nm 내지 약 460nm일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)는 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 동일한 색을 표시하는 서브화소에 존재하는 복수의 발광소자들끼리 전기적으로 서로 연결되어 있을 수 있다. 후술하는 바와 같이, 각각의 서브화소(PX1, PX2, PX3)에서 표시하는 색은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 특정 발광 스펙트럼을 갖는 광을 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c) 위에 존재하는 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)에서 다른 특정 발광 스펙트럼을 갖는 광으로 변환한다. 따라서, 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 광을 동일한 다른 특정 발광 스펙트럼을 갖는 광으로 변환하는 색 변환층들 아래 위치하는 복수의 발광소자들끼리 전기적으로 서로 연결되어 있을 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 청색광을 적색광으로 변환시키는 색 변환층(30R) 아래 위치하는 발광소자(20a)끼리 전기적으로 서로 연결되어 있을 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 청색광을 녹색광으로 변환시키는 색 변환층(30G) 아래 위치하는 복수의 발광소자(20b)끼리 전기적으로 서로 연결되어 있을 수 있다. 나아가, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 청색광을 다른 파장의 광으로 변환시키지 않고 그대로 투과하는 색 변환층 또는 투과층(30B) 아래 위치하는 발광소자(20c)끼리 전기적으로 서로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 연결에 의하면, 동일 색상의 광을 방출하는 영역에 위치하는 발광소자들을 동시에 구동할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 일 구현예에 따른 표시 패널을 제조함에 있어서, 특정 발광 스펙트럼을 갖는 색 변환층, 및/또는 그 위에 형성되는 흡수형 색 필터층을 형성하기 위해, 그들 색 변환층 및/또는 흡수형 색 필터층 아래 위치하는 발광소자들을 동시에 선택적으로 구동할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c) 바로 위에 형성되며, 예를 들어, 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)를 형성하는 상부 전극 바로 위에 형성될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)와 중첩한다. 구체적으로, 색 변환층(30R)은 발광소자(20a)와 중첩하고, 색 변환층(30G)은 발광소자(20b)와 중첩하며, 색 변환층(30B)은 발광소자(20c)와 중첩한다.
여기서, "중첩한다"의 의미는, 표시 패널을 전면에서 바라볼 때, 중첩하는 색 변환층과 발광소자가 실질적으로 동일한 위치에 존재하는 것을 의미한다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표시 패널을 두께 방향으로 절단한 단면에서 보면 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c) 위에 존재하나, 이를 표시 패널의 전면에서 바라볼 때, 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 표시 패널의 평면 상에서는 중첩하는 각 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 각 발광소자(20a, 20b, 20c)가 존재하는 위치, 또는, 중첩하는 각 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 각 발광소자(20a, 20b, 20c)가 차지하는 영역은 실질적으로 동일하다. 여기서, '실질적으로 동일하다'의 의미는, 중첩하는 발광소자와 색 변환층 중 어느 하나가 평면 상에서 차지하는 영역이 다른 하나가 차지하는 영역보다 약간 더 크거나, 약간 더 작거나, 또는 상기 둘의 외곽선의 형태가 일부 상이할 수 있으나, 대체로 둘이 동일한 경우를 의미한다. 다만, 중첩하는 둘 중 어느 하나가 중첩하지 않는 다른 하나의 영역을 침범하는 형태로는 존재하지 않는다. 예를 들어, 복수의 발광소자 위에 형성된 복수의 색 변환층 중 특정 발광소자와 중첩하는 특정 색 변환층은 상기 중첩하는 특정 발광소자 외 다른 발광소자가 존재하는 영역까지 확장하여 존재하지는 않는다.
일 실시예에서, 각각의 색 변환층(30a, 30b, 30c)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)와 동일한 평면상 크기 및 모양을 가진다.
다른 실시예에서, 각각의 색 변환층(30a, 30b, 30c)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)와 중첩한다는 전제 하에, 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)보다 큰 평면상 크기를 가질 수 있다.
각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c)에서 방출된 광의 발광 스펙트럼을 다른 발광 스펙트럼으로 광으로 변환시키는 양자점(121R, 121G)을 포함한다. 양자점(121R, 121G)은 발광소자(20a, 20b)로부터 방출된 광의 발광 스펙트럼을 각 서브화소(PX1, PX2)에서 표시하는 색의 발광 스펙트럼으로 변환할 수 있다.
양자점은 소정의 발광 스펙트럼의 광을 받아 이보다 장파장 스펙트럼의 광을 방출하는 광발광(photoluminescence) 특성을 가질 수 있다. 양자점은 등방성(isotropic) 광 방사 특성을 가지므로 모든 방향으로 광을 방출할 수 있어 개선된 광 시야각을 나타낼 수 있다.
양자점은, 예컨대, 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 입방형, 퀀텀 로드 및 퀀텀 플레이트 등 다양한 모양을 가질 수 있다. 양자점은, 예컨대, 약 1 nm 내지 약 100 nm의 입경(구형이 아닌 경우 가장 긴 부분의 크기)을 가질 수 있고, 예컨대, 약 1 nm 내지 80 nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1 nm 내지 50 nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1 nm 내지 20nm의 입경을 가질 수 있다.
양자점은 크기 및/또는 조성에 따라 에너지 밴드갭을 조절할 수 있으며, 이에 따라 발광 파장 또한 조절할 수 있다. 예컨대, 양자점의 크기가 클수록 좁은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며 이에 따라 비교적 장파장 스펙트럼의 빛을 낼 수 있고, 양자점의 크기가 작을수록 넓은 에너지 밴드갭을 가지며 이에 따라 비교적 단파장 스펙트럼의 빛을 낼 수 있다.
일 예로, 양자점은 크기 및/또는 조성에 따라, 예컨대 가시광선 파장 스펙트럼 중 소정 파장 스펙트럼의 광을 낼 수 있다. 예컨대, 양자점은 적색 발광 스펙트럼의 광, 녹색 발광 스펙트럼의 광, 및 청색 발광 스펙트럼 중 하나의 광을 선택적으로 방출할 수 있으며, 적색 발광 스펙트럼의 광은 약 610 nm 내지 670 nm에서 최대발광파장을 가질 수 있고, 녹색 발광 스펙트럼의 광은 예컨대 약 520 nm 내지 560 nm에서 최대발광파장을 가질 수 있고, 청색 발광 스펙트럼의 광은 예컨대 약 420 nm 내지 480 nm에서 최대발광파장을 가질 수 있다. 일 예로, 서로 다른 크기 및/또는 조성의 2종 이상의 양자점을 포함함으로써 복수의 파장 스펙트럼의 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 서로 다른 크기 및/또는 조성의 2종 이상의 양자점이 혼합되거나 적층됨으로써 백색 광을 방출할 수 있다.
양자점은 비교적 좁은 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 여기서, 반치폭은 최대발광지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 반치폭이 작으면 좁은 파장 영역의 빛을 내어 높은 색 순도를 나타낼 수 있는 것을 의미한다. 양자점은, 예컨대 약 50 nm 이하의 반치폭을 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대, 약 45 nm 이하, 약 40 nm 이하, 약 35 nm 이하, 약 30 nm 이하, 또는 약 28nm 이하의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 약 3 nm 내지 50 nm, 약 3 nm 내지 45 nm, 약 3 nm 내지 40 nm, 약 3 nm 내지 35 nm, 약 3 nm 내지 30 nm 또는 약 3 nm 내지 28 nm의 반치폭을 가질 수 있다. 이와 같이 양자점은 비교적 좁은 반치폭을 가짐으로써 양호한 색 순도 및 색 재현성을 구현할 수 있다.
양자점은 상업적으로 입수 가능하거나 임의의 방법으로 합성될 수 있다. 예컨대, 습식 화학 공정(wet chemical process), 금속 유기 화학 증착(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE) 또는 이와 유사한 공정에 의해 합성될 수 있다. 일 실시예에서, 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process)을 통해 합성된 콜로이드형 입자일 수 있다. 습식 화학 공정은 유기 용매 중에서 전구체 물질들을 반응시켜 결정 입자들을 성장시키며, 이 때 유기 용매 또는 리간드 화합물이 양자점의 표면에 배위됨으로써 결정의 성장을 조절할 수 있다. 유기 용매 및 리간드 화합물의 구체적인 종류는 알려져 있다. 습식 화학 공정에서 합성된 콜로이드형 양자점의 회수는 반응 용액에 비용매(non-solvent)를 부가하고 최종 혼합물을 원심 분리하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 회수 과정은 양자점 표면에 배위된 유기물 중 적어도 일부의 제거를 가져올 수 있다. 비용매의 예는 아세톤, 에탄올, 메탄올 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
일 예로, 양자점은 II족-VI족 반도체 화합물, III족-V족 반도체 화합물, III족-VI족 반도체 화합물, IV족- VI족 반도체 화합물, IV족 원소 또는 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, I-II-IV-VI족 반도체 화합물, II-III-V족 반도체 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
II-VI족 반도체 화합물은 예컨대 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnTeS, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물; 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
III-V족 반도체 화합물은 예컨대 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InAlP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물; 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. III-V족 반도체 화합물은 II족 원소를 더 포함할 수 있다. II족 원소를 더 포함한 III-V족 반도체 화합물은 예컨대 InZnP, InGaZnP, InAlZnP 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
III족-VI족 반도체 화합물은, 예컨대, GaS, GaSe, Ga2Se3, GaTe, InS, InSe, In2Se3, InTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; InGaS3, InGaSe3 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
IV-VI족 반도체 화합물은, 예컨대, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물; 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
IV족 원소 또는 반도체 화합물은, 예컨대 Si, Ge 및 이들의 혼합물에서 선택되는 단원소 반도체 화합물; SiC, SiGe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
I-III-VI족 반도체 화합물은, 예컨대, AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, CuInSe2, CuInGaSe, CuInGaS, CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
I-II-IV-VI족 반도체 화합물은, 예컨대, CuZnSnSe, CuZnSnS 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
II-III-V족 반도체 화합물은, 예컨대, InZnP를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
양자점은 이원소 반도체 화합물, 삼원소 반도체 화합물, 또는 사원소 반도체 화합물을 실질적으로 균일한 농도로 포함하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어 포함할 수 있다.
일 예로, 양자점은 인듐(In)과, 아연(Zn) 및 인(P) 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 화합물일 수 있으며, 예컨대 In-P 반도체 화합물, 및/또는 In-Zn-P 반도체 화합물일 수 있다. 일 예로, 양자점은 아연(Zn)과, 텔루리움(Te), 및 셀레늄(Se) 중 어느 하나를 포함하는 반도체 화합물일 수 있으며, 예컨대 Zn-Te 반도체 화합물, Zn-Se 반도체 화합물, 및/또는 Zn-Te-Se 반도체 화합물일 수 있다.
양자점은 해당 양자점에 포함된 각각의 원소의 농도가 균일한 단일 구조를 가지거나 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다. 양자점의 쉘은, 예컨대, 양자점 코어의 화학적 변성을 방지하기 위한 보호층, 또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)일 수 있다.
양자점의 쉘은, 예컨대, 금속 또는 비금속 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 금속 또는 비금속 산화물의 예는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO, 및 이들의 혼합물에서 선택된 이원소 화합물; MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 및 이들의 혼합물에서 선택된 삼원소 화합물; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 반도체 화합물의 예로는 전술한 II족-VI족 반도체 화합물, III족-V족 반도체 화합물, III족-VI족 반도체 화합물, IV족- VI족 반도체 화합물, IV족 원소 또는 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, I-II-IV-VI족 반도체 화합물, II-III-V족 반도체 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 예컨대 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예컨대, 양자점의 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 예컨대, 양자점의 쉘을 구성하는 물질 조성이 양자점의 코어를 이루는 물질 조성보다 높은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 따라 양자 구속 효과(quantum confinement effect)를 가질 수 있다. 양자점은 하나의 양자점 코어와 이를 둘러싸는 다층의 양자점 쉘을 포함할 수 있다. 이때 다층의 쉘은 2층 이상의 쉘을 가지는 것으로 각각의 층은 독립적으로 단일 조성, 합금 및/또는 농도 구배를 가질 수 있다. 예컨대, 다층의 쉘 중, 코어에서 먼 쪽에 위치하는 쉘이 코어에서 가깝게 위치하는 쉘보다 높은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 따라 양자 구속 효과를 가질 수 있다.
일 예로, 양자점은 비카드뮴계 양자점(Cd-free quantum dot)을 포함할 수 있다. 비카드뮴계 양자점은 카드뮴(Cd)을 포함하지 않는 양자점으로, 카드뮴(Cd)은 심각한 환경/보건 문제를 야기할 수 있으며 다수의 국가들에서 유해물질 제한 지침(RoHS) 상 규제 대상 원소이므로 비카드뮴계 양자점이 효과적으로 사용될 수 있다.
상기 양자점은 그 표면에 결합된 유기 리간드를 가질 수 있다. 상기 유기 리간드는 소수성 잔기를 가질 수 있다. 상기 유기 리간드는, RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, R3PO, R3P, ROH, RCOOR', RPO(OH)2, R2POOH (여기서, R, R'는 각각 독립적으로, 수소, C1 내지 C30의 치환 또는 미치환의 지방족 탄화수소기, 예컨대 C1 내지 C30의 알킬기, C2 내지 C30의 알케닐기, 또는 C6 내지 C30의 방향족 탄화수소기, 예컨대 C6 내지 C20의 아릴기이되, 적어도 하나는 수소가 아님), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
유기 리간드의 구체적인 예로는, 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; (모노- 또는 디) 헥실포스핀산, (모노- 또는 디) 옥틸포스핀산, (모노- 또는 디) 도데칸포스핀산, (모노- 또는 디) 테트라데칸포스핀산, (모노- 또는 디) 헥사데칸포스핀산, (모노- 또는 디) 옥타데칸포스핀산 등 C5 내지 C20의 (모노- 또는 디) 알킬포스핀산, 헥실포스폰산, 옥틸포스폰산, 도데칸포스폰산, 테트라데칸포스폰산, 헥사데칸포스폰산, 옥타데칸포스폰산 등 C5 내지 C20의 알킬 포스폰산(phosphonic acid) 등을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 양자점은, 상기 유기 리간드를 단독으로 또는 1종 이상의 혼합물로 포함할 수 있다.
각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 양자점(121R, 121G) 외에 도시하지 않은 형광체를 더 포함할 수 있다. 형광체의 예로는, 예를 들어, 적색 형광체로서 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, CaAlSiN3, CaMoO4, 또는 Eu2Si5N8을 포함할 수 있고, 녹색 형광체로서 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, 바리움마그네슘알루미네이트(BAM), 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, 또는 (Sr1-xBax)Si2O2N2 (상기 x는 0 내지 1 사이의 임의의 수일 수 있다)을 포함할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)은 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에서 표시하는 색의 파장 스펙트럼의 광을 방출할 수 있으며, 이에 따라 각각의 색 변환층(30R, 30G)에 포함된 양자점들(121R, 121G)은 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 색 변환층(30R)에 포함된 양자점(121R)은 발광소자(20a)에서 방출된 광을 제1 서브화소(PX1)에서 표시하는 색의 파장 스펙트럼과 동일한 제1 발광 스펙트럼의 광으로 변환시킬 수 있다. 제1 발광 스펙트럼은 발광소자(20a)에서 방출된 광의 발광 스펙트럼과 다를 수 있으며, 보다 장파장 스펙트럼일 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 표시 패널은 복수의 색 변환층 중 발광소자(20a)에서 방출된 광의 발광 스펙트럼을 제1 발광 스펙트럼의 광으로 변환시키는 제1 양자점(121R)을 포함하는 제1 색 변환층(30R)을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 색 변환층(30G)에 포함된 양자점(121G)은 발광소자(20b)에서 방출된 광을 제2 서브화소(PX2)에서 표시하는 색의 파장 스펙트럼과 동일한 제2 발광 스펙트럼의 광으로 변환시킬 수 있다. 제2 발광 스펙트럼은 상기 제1 발광 스펙트럼 및 발광소자(20b)에서 방출된 광의 발광 스펙트럼과 다를 수 있으며, 이들보다 장파장 스펙트럼일 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 표시 패널은 복수의 색 변환층 중 발광소자(20b)에서 방출된 광의 발광 스펙트럼을 제2 발광 스펙트럼의 광으로 변환시키는 제2 양자점(121G)을 포함하는 제2 색 변환층(30G)을 포함할 수 있다.
일 예로, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c) 각각은 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출하고, 제1 서브화소(PX1), 제2 서브화소(PX2), 및 제3 서브화소(PX3)는 각각 적색, 녹색, 및 청색을 표시할 때, 제1 서브화소(PX1)의 제1 색 변환층(30R)은 청색 발광 스펙트럼의 광을 적색 발광 스펙트럼의 광으로 변환시키는 적색 발광 양자점(121R)을 포함할 수 있고, 제2 서브화소(PX1)의 제2 색 변환층(30G)은 청색 발광 스펙트럼의 광을 녹색 발광 스펙트럼의 광으로 변환시키는 녹색 발광 양자점(121G)을 포함할 수 있다. 제3 서브화소(PX3)에서 표시하는 청색은 발광소자(20c)에서 방출된 청색 발광 스펙트럼의 광에 의해 표시될 수 있으므로, 제3 서브화소(PX3)의 제3 색 변환층(30B)은 색 변환체, 즉, 양자점을 포함하지 않을 수 있고, 따라서, 제3 색 변환층(30B)은 투과층으로도 부를 수 있다. 그러나 제3 색 변환층(30B)도 청색 발광 스펙트럼의 광을 방출하는 양자점, 및/또는 안료나 염료와 같은 색 변환체를 더 포함할 수 있다. 양자점, 안료, 또는 염료를 포함하는 투과층(30B)은 외광 반사를 감소시키고 색 순도가 향상된 청색광을 제공할 수 있다.
각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 중 적어도 하나는 산란체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)이 산란체를 포함할 경우, 산란체의 함량은 상이할 수 있다. 산란체는 양자점 및/또는 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 광의 파장을 실질적으로 변화시키지 않으면서 입사각과 무관하게 여러 방향으로 광을 산란 및/또는 반사시킬 수 있고, 이에 따라 색 변환층(30R, 30G, 30B)에서 변환되거나 통과하여 방출되는 광량을 증가시키고, 정면 휘도와 측면 휘도를 균일하게 제공할 수 있다.
산란체는 저굴절률 나노입자일 수 있으며, 예컨대, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 또는 이들의 조합과 같은 금속 또는 준금속 산화물; 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는 이들의 조합과 같은 유기물; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 색 변환층(30R, 30G)은 폴리머 매트릭스에 분산된 양자점(121R, 121G)을 포함할 수 있다. 폴리머 매트릭스는 투광 수지를 포함할 수 있다. 투광 수지는 양자점 및/또는 산란체 입자를 분산시키는 분산매일 수 있으며, 예컨대, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 카도계 수지, 이미드 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 투광 수지는 광중합성 모노머, 감광성 작용기를 포함하는 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 감광성 수지 조성물로부터 제조될 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 상기 광중합성 모노머, 중합체, 또는 이들의 조합이 노광되어 중합 반응하는 것을 도와주는 광개시제를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광개시제는 발광소자(20a, 20b, 20c)가 방출하는 광의 중심 파장에서 반응하는 광개시제일 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 일 구현예에 따른 표시패널의 제조시, 상기 광개시제를 포함하는 감광성 수지 조성물은 발광소자(20a, 20b, 20c)가 방출하는 광에 의한 광중합 반응이 더 잘 일어날 수 있다. 상기 감광성 수지 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다.
색 변환층(30R, 30G, 30B) 바로 위에는 각각 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)이 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 중첩하여 존재한다. 색 변환층(30R, 30G, 30B) 위로 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 더 포함함으로써, 일 구현예에 따른 표시 패널(1000, 100)은 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로부터 방출되는 광의 색 순도를 더 높일 수 있다.
도 2를 참조하면, 각각의 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)은 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)의 바로 위에서 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 접촉하며 중첩한다. 도 1과 도2를 함께 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 패널(1000, 100)에서 각각의 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)은 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)의 바로 위에서 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)의 표면 모양을 따라 형성됨을 알 수 있다. 이와 같이, 일 구현예에 따른 표시 패널(1000, 100)은 색 변환층(30R, 30G, 30B) 바로 위에, 평탄화층 등의 추가 층 없이, 바로 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 포함한다.
흡수형 색 필터 층(40R, 40G, 40B)은 색 변환 층(30R, 30G, 30B)을 통과한 빛이 방출되는 방향에 배치된다. 흡수형 색 필터 층(40R, 40G, 40B)은 각 서브화소(PX1, PX2, PX3)에서 표시하는 색과 동일한 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 각각의 색 변환 층(30R, 30G, 30B)에서 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 광의 발광 스펙트럼을 변환시킨 광의 발광 스펙트럼을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
일 예로, 제1 서브화소(PX1), 제2 서브화소(PX2) 및 제3 서브화소(PX3)가 각각 적색, 녹색, 및 청색을 표시하고, 제1 색 변환층(30R), 제2 색 변환층(30Gb), 및 투과층(30B)에서 각각 적색 발광 스펙트럼, 녹색 발광 스펙트럼, 및 청색 발광 스펙트럼의 광이 방출될 때, 제1 색 변환층(30R)과 중첩하는 제1 흡수형 색 필터층(40R)은 적색 필터층일 수 있고, 제2 색 변환층(30G)에 중첩하는 제2 흡수형 색 필터층(40G)은 녹색 필터층일 수 있고, 투과층(30B)에 중첩하는 제3 흡수형 색 필터층(40B)은 청색 필터층일 수 있다. 제1 흡수형 색 필터층(40R), 제2 흡수형 색 필터층(40G), 및 제3 흡수형 색 필터층(40B)은, 각각, 적색 파장 스펙트럼, 녹색 파장 스펙트럼, 또는 청색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과하고, 나머지 파장 스펙트럼의 광을 흡수 및/또는 반사시키는 안료 또는 염료를 포함할 수 있다.
흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)은 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로부터 방출된 광을 보다 정교하게 여과하여 방출함으로써 광의 색 순도를 높일 수 있다. 예컨대, 제1 색 변환층(30R)과 중첩하는 제1 흡수형 색 필터층(40R)은 제1 색 변환층(30R) 내 제1 양자점(121R)에 의해 적색 광으로 변환되지 못하고 그대로 투과하는 광을 차단함으로써, 예컨대, 적색 발광 스펙트럼의 광의 색 순도를 높일 수 있다. 예컨대, 제2 색 변환층(30G)과 중첩하는 제2 흡수형 색 필터층(40G)은 제2 색 변환층(30G) 내 제2 양자점(121G)에 의해 녹색 광으로 변환되지 못하고 그대로 투과하는 광을 차단함으로써, 예컨대 녹색 발광 스펙트럼의 광의 색 순도를 높일 수 있다. 예컨대, 투과층(30B)과 중첩하는 제3 흡수형 색 필터층(40B)은, 예컨대 청색 발광 스펙트럼의 광 이외의 광을 차단함으로써 청색 발광 스펙트럼의 광의 색 순도를 높일 수 있다. 일 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B) 중 적어도 일부는 생략될 수 있으며, 예컨대, 투과층(30B)과 중첩하는 제3 흡수형 색 필터층(40B)은 생략될 수 있다.
일반적으로, 양자점과 같은 자발광형 색 변환층을 포함하는 디스플레이 등의 표시 장치는 양자점이 가지는 흡수율의 한계로 인해 디스플레이 수준 또는 그 이상의 색 순도를 확보하기 위해 흡수형 색 필터층을 양자점 색 변환층과 적층하는 형태로 제작한다. 이 경우, 막의 균일도 및 공정성 등의 이슈로 인해 상판 글라스 기판에 색 분리용 격벽 또는 차광층, 흡수형 색 필터층, 및 양자점 색 변환층을 순서대로 적층한 후, 이를 발광소자가 있는 하판 글라스와 광학용 투명 접착필름(OCA: Optical Clear Adhesive) 등을 사용하여 접합하는 방식으로 디스플레이를 제작하고 있다. 또한, 상기 흡수용 색 필터층과 색 변환층을 포함하는 상판 글라스 제작 공정에서 얼라이너(Aligner) 및 포토마스크를 포함한 각 층 제조를 위해 평균 6회 이상의 사진 식각 공정이 필요하다. 이러한 복잡한 공정은 디스플레이 단가에 영향을 미치며, 제조된 디스플레이의 두께 및 무게를 증가시키고, 구동시 발생하는 열에 의해 상판 글라스와 하판 글라스 사이의 접착층에 균열이 생기거나 박리될 염려도 있다.
본원 발명자들의 이전 출원(대한민국 특허출원 제10-2018-0164051호)에서는 상기와 같은 문제를 개선할 수 있는 획기적인 방법으로, 기존의 외부 광원을 이용한 상부 노광 방식이 아닌, 표시 패널을 구성하는 발광소자 자체의 광을 이용한 하부 노광 방식에 의한 발광소자와 양자점을 포함하는 색 변환층 사이에 별도의 접착층을 포함하지 않는 표시 패널의 제조 방법, 및 이러한 방법에 의해 발광소자 바로 위에 양자점을 포함하는 색 변환층이 형성된 표시 패널을 제안하였다. 이러한 표시 패널에서, 양자점을 포함하는 각각의 색 변환층은, 전술한 일 구현예에 따른 표시 패널에서와 동일하게, 각각의 발광소자와 중첩하며 각각의 발광소자 바로 위에 존재한다. 그러나, 이와 같이 제조한 표시 패널에서도, 상기 양자점을 포함하는 색 변환층과 흡수형 색 필터층 사이에 평탄화층 등의 추가 층을 포함하지 않고, 흡수형 색 필터층을 양자점을 포함하는 색 변환층 바로 위에, 색 변환층과 직접 접촉하는 형태로 제조하기는 어려웠다. 그 이유는, 발광소자 상에 양자점을 포함하는 색 변환층을 형성할 경우, 노광 후 현상 공정과 열 공정에 의한 경화 과정을 거치면서 제조되는 색 변환층의 상부 표면이 평탄한 구조를 형성하기 어렵고, 이로 인해 양자점을 포함하는 색 변환층 대비 비교적 얇은, 예컨대, 약 3 마이크로미터 이하의 얇은 흡수형 색 필터층을 상기 표면이 평탄하지 않은 색 변환층 위에 균일하게 형성하기 어렵기 때문이다. 이에, 본원 발명자의 상기 이전 특허출원에 따른 표시 패널에서도, 양자점을 포함하는 색 변환층 위에 흡수형 색 필터층을 형성하기 전에, 먼저 오버코트층을 코팅하여 평탄화하는 과정을 거쳐야 했다(도 6 참조). 구체적으로, 도 6에 나타낸 것처럼, 양자점 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 발광소자(20a, 20b, 20c) 사이에는 접착층 또는 평탄화층과 같은 추가의 층이 존재하지 않지만, 양자점 색 변환층(30R, 30B, 30G)과 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B) 사이에는 오버코트층(50)이 존재한다. 이러한 오버코트층(50)을 형성하지 않고 포토마스크를 이용하여 상부 노광하는 사진 식각 방법으로 흡수형 색 필터층을 형성할 경우, 형성되는 흡수형 색 필터층의 두께가 균일하지 않고, 제조되는 화소별 휘도가 달라질 수 있으며, 이는 표시 장치의 구동에 큰 문제를 야기할 수 있다.
그러나, 도 2에 나타낸 것처럼, 일 구현예에 따른 표시 패널에서는 양자점을 포함하는 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 그 위에 각각 형성되는 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B) 사이에 어떠한 추가 층도 포함하지 않는다. 이러한 일 구현예에 따른 표시 패널은 기존의 표시 패널에서 발광소자가 포함된 하판 글라스와, 자발광형 색 변환층 및 흡수형 색 필터층을 포함하는 상판 글라스를 접합하기 위한 접착층을 포함하지 않을 뿐만 아니라, 양자점을 포함하는 색 변환층과 흡수형 색 필터층 사이에도 어떠한 추가의 층을 포함하지 않는다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 표시 패널은 기존의 표시 패널에 비해 보다 얇고, 보다 가벼우며, 전술한 오버코트층 또는 평탄화층을 포함하지 않음으로 인해, 이를 통과하는 광의 손실이 줄어들어 광 효율 또한 개선된다. 또한, 이러한 표시 패널은, 후술하는 바와 같이 제조 공정이 단순하고, 그에 따라 제조 시간 및 비용을 현저히 감소시킬 수 있다. 이와 같은 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법은 아래에서 보다 자세히 설명한다.
한편, 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)은 흡수형 색 필터를 제조하기 위한 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 일 실시예에서, 상기 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 폴리머 매트릭스 내에 분산된 형태로 포함할 수 있다. 상기 폴리머 매트릭스는 색 변환층(30R, 30G, 30B)에 포함된 투광성 수지와 동일한 투광성 수지를 포함할 수 있다. 즉, 상기 흡수형 색 필터층 또한 감광성 수지 조성물로부터 제조될 수 있다. 상기 감광성 수지 조성물은, 색 변환층(30R, 30G, 30B)을 제조하기 위한 감광성 수지 조성물과 유사하게 광중합성 모노머, 중합체, 또는 이들의 조합과, 광개시제, 및/또는 용매를 포함할 수 있고, 여기에, 상기 흡수형 색 필터 제조에 사용할 수 있는 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 흡수형 색 필터층에 포함되는 안료 및 염료는 공지의 안료 및 염료를 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 광개시제는 발광소자(20a, 20b, 20c)가 방출하는 광의 중심 파장에서 반응하는 광개시제일 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 일 구현예에 따른 표시패널의 제조시, 상기 광개시제를 포함하는 감광성 수지 조성물은 발광소자(20a, 20b, 20c)가 방출하는 광에 의한 광중합 반응이 더욱 잘 일어날 수 있다.
도 2에 나타낸 것처럼, 복수의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 사이에는 격벽(110)이 존재한다. 이러한 격벽(110)은 표시패널(1000, 100)의 x 방향 및 y 방향을 따라 연장된 격자 형태일 수 있다. 구체적으로, 격벽(110)은 제1 색 변환층(30R)과 제2 색 변환층(30G) 사이, 제2 색 변환층(30G)과 투과층(30B) 사이, 그리고 투과층(30B)과 제1 색 변환층(30R) 사이에 위치할 수 있다. 또한, 격벽(110)은 인접한 제1 색 변환층(30R)과 제1 색 변환층(30R) 사이, 인접한 제2 색 변환층(30G)과 제2 색 변환층(30G) 사이, 그리고 인접한 투과층(30B)과 투과층(30B) 사이에도 위치할 수 있다. 즉, 격벽(110)은 복수의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 각각을 구획하고, 인접한 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로부터 방출되는 광의 혼색을 방지하는 역할을 한다. 격벽(110)은 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 직접 맞닿아 있을 수 있으며, 격벽(250)과 각 색 변환층(30R, 30G, 30B) 사이에 별도의 층이 개재되지 않을 수 있다.
양자점은 등방성 광 방사 특성에 의해 모든 방향으로 광을 방출할 수 있으므로, 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 안에 존재하는 양자점(121R, 121G)으로부터 방출된 광이 사방으로 퍼질 수 있다. 따라서, 색 변환층(30R, 30G, 30B) 사이에 존재하는 격벽(150)은 색 변환층(30R, 30G, 30B) 내 양자점(121R, 121G)으로부터 방출되는 광을 흡수하지 않고, 이들 광을 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 내로 산란 및/또는 반사시켜 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로부터 방출되는 광이 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 바로 위에 존재하는 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B) 쪽으로 방출되도록 유도하는 역할도 할 수 있다. 이러한 격벽(110)의 역할로 인해, 일 구현예에 따른 표시 패널은 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로부터 방출되는 광이 광 손실 없이 그 상부에 존재하는 각각의 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B) 쪽으로 잘 방출될 수 있다. 그에 따라, 일 구현예에 따른 표시 패널의 광 효율 및 색 순도를 개선할 수 있다. 마찬가지로, 발광소자(20a, 20b, 20c)에서 방출된 광 또한 격벽(110)에 흡수되지 않고 격벽(110)에 의해 산란 및/또는 반사되어 발광소자(20a, 20b, 20c) 바로 위에 있는 색 변환층(30R, 30G, 30B)으로 광 손실 없이 유도될 수 있고, 이로써 일 구현예에 따른 표시 패널의 광 효율을 개선할 수 있다.
도 2에서는 일 예로서 동일한 폭을 가진 기둥 모양의 격벽(110)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 격벽(110)의 단면은 다양한 크기 및 모양을 가질 수 있다. 예컨대 격벽(110)은 사다리꼴 단면, 예를 들어, 상부 면의 길이가 하부 면의 길이보다 더 긴 사다리꼴 단면을 가질 수 있다. 이 경우, 색 변환층(30R, 30G, 30B)간 혼색 방지에 더 유리할 수 있다.
이하, 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 본원 발명자들은 대한민국 특허출원 제10-2018-0164051호를 통해 외부 광원을 이용한 상부 노광 방식이 아닌, 표시 패널을 구성하는 발광소자 자체의 광을 이용한 하부 노광 방식으로 발광소자 바로 위에 양자점을 포함하는 색 변환층을 형성한 표시 패널 및 이의 제조 방법을 개시하였다. 본원 발명자들은 상기 표시 패널에서도 양자점을 포함하는 색 변환층 위에 흡수형 색 필터층을 형성하기 위해서는 색 변환층과 흡수형 색 필터층 사이에 평탄화층 등이 필요한 문제를 해결하여, 색 변환층과 흡수형 색 필터층 사이에 평탄화층 등의 추가의 층 없이 양자점을 포함하는 색 변환층 바로 위에 색 변환층과 직접 접촉하며 중첩하는 흡수형 색 필터층을 형성하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
구체적으로, 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법은 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자, 및 상기 복수의 발광소자 중 적어도 하나 위에 형성된 제1 양자점을 포함하는 제1 색 변환층을 포함하는 기판을 준비하고, 상기 제1 색 변환층이 형성된 기판 위로 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제1 색 변환층 위로 상기 제1 감광성 수지층이 경화된 제1 흡수형 색 필터층을 형성하는 것을 포함한다.
즉, 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법은, 발광소자 위에 양자점을 포함하는 색 변환층이 형성된 기판 위에, 상기 색 변환층 위에 형성될 흡수형 색 필터층을 형성하는 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 색 변환층 아래 있는 발광소자를 구동시켜 그로부터 방출된 광이 상기 양자점을 포함하는 색 변환층을 통과하면서, 상기 색 변환층에 의해 변환되지 않고 누설된 광에 의해 상기 흡수형 색 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지층을 노광하여 경화시키는 것을 포함한다.
예를 들어, 상기 발광소자로부터 방출되는 광이 청색 발광 스펙트럼을 가지는 광이고, 상기 양자점을 포함하는 색 변환층은 상기 발광소자로부터 방출된 청색 광을 이보다 장파장의 광, 예를 들어, 적색 발광 스펙트럼을 가지는 광으로 변환하는 양자점을 포함할 경우, 상기 발광소자로부터 방출된 청색 광의 대부분은 상기 색 변환층에서 적색 광으로 변환되지만, 현재 양자점을 포함하는 색 변환층의 흡수율의 한계로 인해, 발광소자로부터 방출된 광이 100% 적색 발광 스펙트럼을 가지는 광으로 변환하는 것이 아니다. 예를 들어, 적색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층의 경우, 발광소자가 방출하는 청색 발광 스펙트럼의 광을 약 90% 내지 95%의 광 변환율로 적색 광으로 변환하며, 따라서, 약 5% 내지 약 10%의 청색 발광 스펙트럼의 광은 상기 적색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층을 투과하여 누설된다. 또한, 예를 들어, 녹색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층은 청색 발광 스펙트럼의 광을 약 85% 내지 약 90% 정도만 녹색 광으로 변환시키고, 나머지 약 10% 내지 약 15%의 청색 발광 스펙트럼의 광은 상기 녹색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층을 투과하여 누설된다.
본원 발명자는, 상기 발광소자로부터 방출된 광, 예를 들어, 청색 발광 스펙트럼의 광이, 색 변환층, 예를 들어, 적색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층, 또는 녹색 발광 양자점을 포함하는 색 변환층을 통과할 경우, 위와 같이 최소 약 5% 내지 약 15%까지의 청색 발광 스펙트럼의 광이 적색 또는 녹색 발광 스펙트럼의 광으로 변환되지 않은 채 누설되는 점에 착안하여, 각각의 색 변환층 위에 형성될 흡수형 색 필터층을 형성함에 있어서 각각의 색 변환층을 통과하여 누설되는 광에 의해 각각의 흡수형 색 필터층을 형성하는 감광성 수지층을 노광, 경화하여 제조할 수 있음을 발견하였다. 이러한 본원 발명에 따르면, 각각의 색 변환층 위로 흡수형 색 필터층을 제조함에 있어서 어떠한 추가의 층도 필요하지 않으며, 각각의 색 변환층의 표면의 균일성도 요구되지 않는다. 그 이유는, 각각의 색 변환층 위로 형성되는 흡수형 색 필터층은 각각의 색 변환층을 통과하여 누설되는 청색 광이 0%가 되는 지점까지 자동으로 흡수형 색 필터층의 두께가 결정될 수 있기 때문이다. 이에 따라, 상기와 같이 제조된 흡수형 색 필터층을 포함하는 표시 패널은, 이후 표시 장치 등으로 제작 시 각 화소별 청색 광의 투과도를 0%로 자동 조절할 수 있는 효과도 가진다. 나아가, 색 변환층과 흡수형 색 필터층 사이에 평탄화층을 포함하지 않음으로써, 이를 통한 혼색을 방지할 수 있고, 광 효율 및 색 순도도 개선할 수 있다.
이하, 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
먼저, 도 7과 도 8을 참조하여, 발광소자 위에 양자점을 포함하는 색 변환층을 형성하는 방법을 설명한다. 그러나, 이는 본원 발명자의 이전 특허출원에 따른 방법에 의한 일 예에 해당하며, 이로써 본원 발명이 제한되지 않는다. 즉, 통상의 기술자들에게 알려진 임의의 방법으로 발광소자 바로 위에 양자점을 포함하는 색 변환층이 형성된 기판을 사용하여, 상기 색 변환층 바로 위로 색 변환층의 표면 모양을 따라 흡수형 색 필터층을 형성하는 모든 방법이 일 구현예에 따른 표시 패널의 제조 방법에 포함됨은 당연하다.
도 7 내지 도 10에서는, 편의상 발광소자(20a, 20b, 20c) 하부의 구조, 특히, 박막 트랜지스터의 구조 등은 상세히 나타내지 않고 생략하였으며, 필요에 따라 전기적 연결을 나타내는 표시만 간략하게 나타내었다.
먼저, 도 7과 도 8을 함께 참조하면, 각각의 발광소자(20a, 20b, 20c) 위로 색 변환층을 구획할 격벽(110)이 형성된 기판(10) 위로 제1 양자점(121R)을 포함하는 제1 감광성 수지층(PR1)을 형성한 후(도 7의 (a) 참조), 발광소자(20a)를 구동하여 제1 감광성 수지층(PR1)을 노광한 후 경화하고, 경화되지 않은 감광성 수지층(PR1)은 현상액으로 제거함으로써, 발광소자(20a) 위에 제1 색 변환층(30R)을 형성한다(도 7의 (b) 참조). 그 후, 제1 색 변환층(30R)이 형성된 기판(10) 위로 제2 양자점(121G)을 포함하는 제2 감광성 수지층(PR2)을 형성한다(도 7의 (c) 참조). 이어서, 발광소자(20b)를 구동하여 제2 감광성 수지층(PR2)을 노광한 후 경화하고, 경화되지 않은 감광성 수지층(PR2)은 현상액으로 제거함으로써, 발광소자(20b) 위에 제2 색 변환층(30G)을 형성한다(도 8의 (a) 참조). 또한, 제1 색 변환층(30R)과 제2 색변환층(30G)이 형성된 기판(10) 위로 양자점을 포함하지 않는 제3 감광성 수지층(PR3)을 형성한 후(도 8의 (b) 참조), 발광소자(20c)를 구동하여 제3 감광성 수지층(PR3)을 노광한 후 경화하고, 경화되지 않은 감광성 수지층(PR3)을 현상액으로 제거함으로써, 발광소자(20c) 위에 투과층(30G)을 형성한다(도 8의 (c) 참조).
이로써, 일 예로서, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c) 위로 각각 제1 양자점(121R)을 포함하는 제1 색 변환층(30R), 제2 양자점(121G)을 포함하는 제2 색 변환층(30G), 및 양자점을 포함하지 않는 투과층(30B)이 형성된 기판을 얻는다.
이후, 상기와 같이 제조된 제1 색 변환층(30R), 제2 색 변환층(30G), 및 투과층(30B)이 형성된 기판 위로, 일 구현예에 따라, 각각 제1 흡수형 색 필터층(40R), 제2 흡수형 색 필터층(40G), 및 제3 흡수형 색 필터층(40B)을 형성한다. 이는 도 9와 도 10을 함께 참조하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 발광소자(20a, 20b, 20c) 위로 각각 제1 양자점(121R)을 포함하는 제1 색 변환층(30R), 제2 양자점(121G)을 포함하는 제2 색 변환층(30G), 및 양자점을 포함하지 않는 투과층(30B)이 형성된 기판(10) 상부에 제3 흡수형 색 필터층을 형성하기 위한 제4 감광성 수지층(PR4)을 형성하고(도 9(a) 참조), 투과층(30B)이 형성된 발광소자(20c)를 구동한다(도 9(b) 참조). 그에 따라, 발광소자(20c)로부터 방출된 광, 예컨대, 청색 광이 투과층(30B)을 투과하여 제4 감광성 수지층(PR4)이 형성된 일부 지점까지 도달하고, 그에 따라 제4 감광성 수지층(PR4)의 일부가 노광된다. 이후, 상기 수지층(PR4)을 경화하고, 경화되지 않은 감광성 수지층(PR4)을 현상액으로 제거함으로써, 투과층(30B) 위로 제3 흡수형 색 필터층(40B)을 형성한다. 다음으로, 상기 제3 흡수형 색 필터층(40B)이 형성된 기판 위로 제2 흡수형 색 필터층(40G)을 형성하기 위한 감광성 수지층(PR5)을 형성하고(도 9의 (c) 참조), 도 10의 (a)에 나타낸 것처럼, 제2 색 변환층(30G)이 형성된 발광소자(20b)를 구동한다. 그에 따라, 제2 색 변환층(30G)을 통과하며 녹색 광으로 변환되지 않고 누설된 청색 광에 의해 제2 색 변환층(30G) 위의 감광성 수지층(PR5)이 노광되고, 이후 이를 경화하고, 경화되지 않은 감광성 수지층을 제거함으로써, 제2 색 변환층(30G) 위로 제2 흡수형 색 필터층(40G)이 형성된다(도 10(b) 참조). 이어서, 상기 제3 흡수형 색 필터층(40B) 및 제2 흡수형 색 필터층(40G)이 형성된 기판(10) 위로, 제1 흡수형 색 필터층(40R)을 형성하기 위한 감광성 수지층(PR6)을 형성하고(도 10(b) 참조), 이후 제1 색 변환층(30R)이 형성된 발광소자(20a)를 구동한다. 그에 따라, 제1 색 변환층(30R)을 통과하며 적색 광으로 변환되지 않고 누설된 청색 광에 의해 제1 색 변환층(30R) 위의 감광성 수지층(PR6)이 노광되고, 이후 이를 경화하고, 나머지 경화되지 않은 감광성 수지층을 현상액을 이용하여 제거함으로써, 제1 색 변환층(30R) 위로 제1 흡수형 색 필터층(40R )을 형성한다(도 10(c) 참조).
이상과 같이 함으로써, 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)와, 그 위에 각각 제1 양자점(121R)을 포함하는 제1 색 변환층(30R), 제2 양자점(121G)을 포함하는 제2 색 변환층(30G), 및 양자점을 포함하지 않는 투과층(30B)이 형성된 기판 상에, 상기 제1 색 변환층(30R) 바로 위에 형성된 제1 흡수형 색 필터층(40R), 상기 제2 색 변환층(30G) 바로 위에 형성된 제2 흡수형 색 필터층(40G), 및 투과층(30B) 바로 위에 형성된 제3 흡수형 색 필터층(40B)을 포함하는 표시 패널을 얻을 수 있다.
상기와 같이 제조된 표시 패널은 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B)과 그 위에 형성된 각각의 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)이, 각각 그들 아래 존재하는 발광소자(20a, 20b, 20c)로부터 방출되는 총 광량에 의해 노광, 제조됨에 따라, 종래 각각의 발광소자가 방출하는 빛의 양이나 휘도 차이를 고려하지 않고 동일한 두께로 일괄 제작된 자발광형 색 변환층 및 흡수형 색 필터층을 포함하는 표시 패널에 비해, 각 발광소자별 광량 및 휘도에 따라 그 위에 형성된 색 변환층 및 흡수형 색 필터층의 두께가 각각 다르게 제작된다. 그로 인해, 각각의 발광소자별 광량 및/또는 휘도 차가 자동적으로 조정되는 효과를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 구현예에 따른 표시 패널은 색 변환층(30R, 30G, 30B) 및/또는 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 제조하기 위한 감광성 수지 조성물을 복수의 발광소자(20a, 20b, 20c)가 형성된 기판(10) 위로 차례로 적용하고, 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 및/또는 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 형성하고자 하는 부분의 발광소자만 선택적으로 구동하여 발광시킴으로써, 기존의 상부 노광에 의한 사진 식각 방법에서와 같은 마스크 없이도 원하는 부분만 용이하게 노광, 경화시킬 수 있고, 그로부터 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 및 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 용이하게 제조할 수 있다.
상기 발광소자(20a, 20b, 20c)에 의한 노광, 및 그에 따른 감광성 수지 조성물의 중합은 각각의 발광소자로부터 방출된 광이 도달할 수 있는 영역까지에서만 일어날 수 있고, 따라서, 구동된 발광소자 위에서만 상기 조성물의 경화가 일어날 수 있다. 그에 따라, 기판 전체에 특정 색 변환층 또는 특정 흡수형 색 필터층을 형성하는 감광성 수지 조성물을 전체적으로 적용하더라도, 특정 서브화소 영역에 존재하는 발광소자만 구동하여 발광시킴으로써, 특정 서브화소 영역에서만 특정 색 변환층 또는 특정 흡수형 색 필터층이 형성되도록 감광성 수지 조성물이 경화될 수 있다. 그 후, 현상 공정을 통해 발광소자가 구동되지 않아 경화하지 않은 다른 서브화소 영역에 존재하는 상기 특정 색 변환층 또는 특정 흡수형 색 필터층을 형성하는 감광성 수지 조성물은 제거됨으로써, 특정 서브화소 영역에만 특정 색 변환층 및 특정 흡수형 색 필터층의 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 색 변환층 및 흡수형 색 필터층의 형성 공정을 상이한 발광 스펙트럼을 가지는 색 변환층 종류의 수만큼 반복하여 수행함으로써, 일 구현예에 따른 표시 패널의 모든 서브화소 영역에서 각각의 특정 색 변환층 및 그 바로 위에 형성되는 흡수형 색 필터층을 쉽게 형성할 수 있다.
한편, 상기와 같은 발광소자의 선택적 구동을 위하여, 동일한 색 변환층을 포함하는 서브화소에 존재하는 발광소자들끼리 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 동일한 색 변환층을 형성하기 위한 발광소자들을 동시에 구동할 수 있다.
전술한 색 변환층(30R, 30G) 및 투광층(30G), 그리고 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물은 모두 발광소자(20a, 20b, 20c)가 방출하는 광, 예컨대, 중심 파장이 약 430 나노미터 내지 470 나노미터인 청색광에 의해 중합 및 경화하는 네거티브형 감광성 수지 조성물일 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 기판 상에 존재하는 발광소자(20a, 20b, 20c)를 이용하여 감광성 수지 조성물을 노광, 경화하여 일 구현예에 따른 표시 패널을 제조하는 방법은 별도의 노광 마스크 없이도 각각의 색 변환층(30R, 30G, 30B) 및 흡수형 색 필터층(40R, 40G, 40B)을 용이하게 형성할 수 있으며, 매우 좁은 폭을 가지는 패턴 형성도 가능할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 표시 패널은 각 화소에 마이크로 발광 다이오드, 나노 발광 다이오드 등과 같이 매우 작은 발광소자 각각을 채용하는 표시 장치 등에서 고휘도와 고색순도를 가지는 달성하기 위해 유리하게 적용될 수 있다.
이상 설명한 것과 같은 표시 패널은 다양한 전자 장치에 적용될 수 있고, 특히, 소형화, 경량화, 및 고해상도를 요구하는 다양한 표시 장치에서 유리하게 사용될 수 있다. 적용 가능한 표시 장치로는 텔레비전, 모니터, 모바일 기기, 시계, 증강현실(VR)/ 가상현실(AR) 적용 게임기, 간판, 조명 등 다양한 분야의 표시 장치를 들 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
이상, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
100, 1000: 표시 패널,
10, 1000D: 기판,
20, 20a, 20b, 20c: 발광소자,
30R, 30G: 양자점 포함 색 변환층,
30B: 양자점 포함 색 변환층 또는 투과층,
40R, 40G, 40B: 흡수형 색 필터층,
121R, 121G: 양자점, 50: 오버코트층,
110: 격벽, 160: 보호막,
111: 버퍼층, 124: 게이트 전극,
140: 게이트 절연막, 154: 반도체 층,
173: 소스 전극, 175: 드레인 전극,
PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, PR6: 감광성 수지층.

Claims (21)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 배치된 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자,
    상기 복수의 발광소자 각각에 중첩하며 그 위에 형성된 복수의 색 변환층, 및
    상기 복수의 색 변환층 바로 위에 각각의 색 변환층의 표면 모양을 따라 형성된 복수의 흡수형 색 필터층을 포함하고,
    상기 복수의 발광소자는 인접한 발광소자간 거리가 약 100 마이크로미터 이하이고,
    상기 복수의 색 변환층은 각각 양자점을 포함하는 표시 패널.
  2. 제1항에서, 상기 복수의 색 변환층은 각각의 발광소자로부터 방출되는 광을 제1 발광 스펙트럼의 광으로 변환하는 제1 양자점을 포함하는 제1 색 변환층을 포함하고, 상기 제1 색 변환층과 중첩하는 발광소자들은 전기적으로 서로 연결된 표시 패널.
  3. 제2항에서, 상기 복수의 색 변환층은 각각의 발광소자로부터 방출되는 광을 제1 발광 스펙트럼과 다른 제2 발광 스펙트럼의 광으로 변환하는 제2 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 포함하고, 상기 제2 색 변환층과 중첩하는 발광소자들은 전기적으로 서로 연결된 표시 패널.
  4. 제1항에서, 상기 복수의 발광소자 중 일부 발광소자 위에 각각 중첩하며 각각의 중첩된 발광소자로부터 방출되는 광의 발광 스펙트럼을 그대로 투과하는 복수의 투과층, 및 상기 복수의 투과층 각각의 바로 위에 각 투과층의 표면 모양을 따라 형성된 복수의 흡수형 색 필터층을 더 포함하는 표시 패널.
  5. 제4항에서, 상기 복수의 투과층과 중첩된 발광소자들은 전기적으로 연결된 표시 패널.
  6. 제1항에서, 상기 복수의 발광소자 각각이 방출하는 광의 중심 파장은 약 430 나노미터 내지 약 470 나노미터인 표시 패널.
  7. 제1항에서, 상기 복수의 흡수형 색 필터층은 각각 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 패널.
  8. 제1항에서, 상기 복수의 흡수형 색 필터층은 광 개시제를 포함하는 표시 패널.
  9. 제1항에서, 상기 복수의 흡수형 색 필터층은 각각 폴리머 매트릭스 내에 분산된 안료, 염료, 또는 이들의 조합과 광 개시제를 포함하는 표시 패널.
  10. 제1항에서, 상기 복수의 색 변환층은 각각 폴리머 매트릭스 내에 분산된 복수의 양자점을 포함하는 표시 패널.
  11. 제1항에서,
    상기 복수의 발광소자는 청색 광을 방출하는 복수의 마이크로 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 복수의 색 변환층은 폴리머 매트릭스 내에 분산된 적색 발광 양자점을 포함하는 제1 색 변환층, 및 폴리머 매트릭스 내에 분산된 녹색 발광 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 포함하는
    표시 패널.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 표시 패널을 포함하는 전자 장치.
  13. 반도체 발광칩을 포함하는 복수의 발광소자, 및 상기 복수의 발광소자 중 적어도 하나 위에 형성된 제1 양자점을 포함하는 제1 색 변환층을 포함하는 기판을 준비하고,
    상기 제1 색 변환층이 형성된 기판 위로 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제 1 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제1 색 변환층 위로 상기 제1 감광성 수지층이 경화된 제1 흡수형 색 필터층을 형성하는 것
    을 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에서, 상기 복수의 발광소자 각각이 방출하는 광의 중심 파장은 약 430 나노미터 내지 약 470 나노미터인 표시 패널의 제조 방법.
  15. 제13항에서, 상기 제1 색 변환층을 포함하는 기판은 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 제외한 나머지 발광소자 중 적어도 하나 위에 형성된 제2 양자점을 포함하는 제2 색 변환층을 더 포함하는 것인 표시 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에서, 상기 제1 흡수형 색 필터층이 형성된 기판 위로 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 감광성 수지층이 경화된 제2 흡수형 색 필터층을 형성하는 것을 더 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  17. 제15항에서, 상기 제2 색 변환층을 더 포함하는 기판은 상기 복수의 발광소자 중 상기 제1 색 변환층 및 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 제외한 나머지 발광소자 중 적어도 하나의 발광소자 위에 형성된 투과층을 더 포함하는 것인, 표시 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에서, 상기 제1 흡수형 색 필터층이 형성된 기판 위로
    (i) 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제3 감광성 수지층을 형성한 후 상기 투과층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 투과층 위로 상기 제3 감광성 수지층이 경화된 제3 흡수형 색 필터층을 형성하거나,
    (ii) 안료, 염료, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 감광성 수지층을 형성한 후 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 상기 제2 색 변환층 위로 상기 제2 감광성 수지층이 경화된 제2 흡수형 색 필터층을 형성하거나, 또는
    (iii) 상기 (i)과 (ii)의 과정을 모두 수행하여 상기 제3 흡수형 색 필터층 및 상기 제2 흡수형 색 필터층을 모두 형성하는 것
    을 더 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  19. 제17항에서, 상기 기판은 상기 제1 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자와, 상기 제2 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자, 및 상기 투과층이 형성된 복수의 발광소자를 포함하고, 상기 제1 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있고, 상기 제2 색 변환층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있고, 상기 투과층이 형성된 복수의 발광소자들은 전기적으로 서로 연결되어 있는 표시 패널의 제조 방법.
  20. 제18항에서, 상기 제1 흡수형 색 필터층, 상기 제2 흡수형 색 필터층, 및 상기 제3 흡수형 색 필터층 중 하나 이상은 각각 발광소자가 방출하는 광의 중심 파장에서 반응하는 광개시제를 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  21. 제13항에서, 상기 제1 색 변환층은 상기 복수의 발광소자를 포함하는 기판 상에 상기 제1 양자점을 포함하는 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 제1 색 변환층이 형성된 발광소자를 구동하여 구동된 발광소자 위로 상기 제1 감광성 수지층을 경화시킴으로써 제조된 것인 표시 패널의 제조 방법.
KR1020210152884A 2021-11-09 2021-11-09 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법 KR20230067125A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210152884A KR20230067125A (ko) 2021-11-09 2021-11-09 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법
EP22205825.7A EP4178331A1 (en) 2021-11-09 2022-11-07 Display device, electronic device, and fabrication method thereof
US17/983,711 US20230143818A1 (en) 2021-11-09 2022-11-09 Display device, electronic device, and fabrication method thereof
CN202211398338.8A CN116111026A (zh) 2021-11-09 2022-11-09 显示面板、电子装置及制造显示面板的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210152884A KR20230067125A (ko) 2021-11-09 2021-11-09 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230067125A true KR20230067125A (ko) 2023-05-16

Family

ID=84330214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210152884A KR20230067125A (ko) 2021-11-09 2021-11-09 표시 패널, 전자 장치, 및 이들의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230143818A1 (ko)
EP (1) EP4178331A1 (ko)
KR (1) KR20230067125A (ko)
CN (1) CN116111026A (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9111464B2 (en) * 2013-06-18 2015-08-18 LuxVue Technology Corporation LED display with wavelength conversion layer
KR102480220B1 (ko) * 2016-04-08 2022-12-26 삼성전자주식회사 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 패널
US10943532B2 (en) * 2018-12-11 2021-03-09 The Hong Kong University Of Science And Technology Monolithic full-color light-emitting diode display panel
KR20200095090A (ko) * 2019-01-31 2020-08-10 삼성전자주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN116111026A (zh) 2023-05-12
EP4178331A1 (en) 2023-05-10
US20230143818A1 (en) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3490004B1 (en) Display device and method of manufacturing the same
US20190219875A1 (en) Display device and method of manufacturing the same
US12082431B2 (en) Display device
US20220158043A1 (en) Display panel and electronic device
EP3893284A1 (en) Display panel
KR20220034291A (ko) 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
US20230056289A1 (en) Display device and method for manufacturing the same
CN116234388A (zh) 显示装置
KR20230121204A (ko) 표시 장치
US20230143818A1 (en) Display device, electronic device, and fabrication method thereof
CN114122079A (zh) 显示装置
US20230126029A1 (en) Display device and electronic device
US20230068622A1 (en) Display panel and manufacturing method of the same
US20230125315A1 (en) Display device and manufacturing method thereof
US20230240097A1 (en) Display device
US20240150651A1 (en) Quantum dot, method for preparing the quantum dot, and display device comprising the quantum dot
EP4125128A1 (en) Display panel and electronic device including the same
US20240244934A1 (en) Display device
EP4207304A1 (en) Display panel and preparation method therefor
US20230284501A1 (en) Color converting substrate and display device comprising same
KR20230059869A (ko) 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230063964A (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20230121206A (ko) 발광 표시 장치 및 색 변환 패널
KR20230147799A (ko) 색변환 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230077803A (ko) 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal