KR20230121204A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20230121204A
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전백균
김영구
박지윤
서봉성
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 그리고 상기 표시부와 중첩하는 색변환부를 포함하고, 상기 색변환부는 제1 색변환부, 제2 색변환부, 투과부 및 차광부를 포함하고, 상기 제1 색변환부는, 제1 반도체 나노 결정을 포함하는 제1 색변환층, 및 상기 제1 색변환층과 중첩하는 제1 색필터를 포함하고, 상기 제2 색변환부는, 제2 반도체 나노 결정을 포함하는 제2 색변환층, 및 상기 제2 색변환층과 중첩하는 제2 색필터를 포함하고, 상기 투과부는 투과층을 포함하며, 상기 색변환부는 상기 제1 색변환층과 상기 제1 색필터 사이에 위치하는 절연층을 포함하고 상기 절연층은 상기 제1 색변환층 및 상기 제1 색필터와 동시에 접촉한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것이다.
색필터 등에서 발생하는 광손실을 줄이고 높은 색재현율을 가지는 표시 장치를 구현하기 위하여 양자점과 같은 반도체 나노 결정을 사용한 색변환층을 포함하는 표시 장치가 제안되고 있다.
실시예들은 제조 공정이 단순화되며 배리어 특성이 우수한 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 그리고 상기 표시부와 중첩하는 색변환부를 포함하고, 상기 색변환부는 제1 색변환부, 제2 색변환부, 투과부 및 차광부를 포함하고, 상기 제1 색변환부는, 제1 반도체 나노 결정을 포함하는 제1 색변환층, 및 상기 제1 색변환층과 중첩하는 제1 색필터를 포함하고, 상기 제2 색변환부는, 제2 반도체 나노 결정을 포함하는 제2 색변환층, 및 상기 제2 색변환층과 중첩하는 제2 색필터를 포함하고, 상기 투과부는 투과층을 포함하며, 상기 색변환부는 상기 제1 색변환층과 상기 제1 색필터 사이에 위치하는 절연층을 포함하고 상기 절연층은 상기 제1 색변환층 및 상기 제1 색필터와 동시에 접촉한다.
상기 절연층은 상기 제1 색변환부, 상기 제2 색변환부 및 상기 투과부에 걸쳐 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 접촉할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 색필터, 상기 제2 색필터 및 상기 제3 색필터과 접촉할 수 있다.
상기 절연층은 단일 층(single layer) 일 수 있다.
상기 절연층은 폴리실라잔계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 폴리실라잔계 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 산소, 질소, 알킬기, 에폭시기, 아크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 R3 및 R4 각각은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 아크릴레이트기를 포함하고, 상기 R5는 알킬기, 메톡시, 이중 결합 중 어느 하나를 포함하고, 상기 x, y, z 에서 x, y, z 각각은 1 내지 10 중 임의의 수이다.
상기 화학식 1에서 x와 z의 합은 y보다 작거나 같을 수 있다.
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 결합될 수 있다.
상기 절연층은 잉크젯 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 절연층의 두께는 약 50 나노미터 내지 5 마이크로미터일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 그리고 상기 표시부와 중첩하는 색변환부를 포함하고, 상기 색변환부는 제1 색변환부, 제2 색변환부 및 투과부를 포함하고, 상기 제1 색변환부는, 제1 반도체 나노 결정을 포함하는 제1 색변환층, 및 상기 제1 색변환층과 중첩하는 제1 색필터를 포함하고, 상기 제2 색변환부는, 제2 반도체 나노 결정을 포함하는 제2 색변환층, 및 상기 제2 색변환층과 중첩하는 제2 색필터 포함하고, 상기 투과부는, 투과층, 및 상기 투과층과 중첩하는 제3 색필터를 포함하며, 상기 색변환부는 상기 제1 색변환층과 상기 제1 색필터 사이에 위치하는 절연층을 포함하고, 상기 절연층은 상기 제1 색변환층 및 상기 제1 색필터와 동시에 접촉하며, 상기 절연층은 유무기 하이브리드 재질을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 제조 공정이 단순화되며 배리어 특성이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부 영역을 도시한 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 살펴본다. 도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 커버 윈도우(CW), 표시 패널(DP), 그리고 하우징(HM)을 포함할 수 있다.
커버 윈도우(CW)는 절연 패널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(CW)는 유리, 플라스틱, 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
커버 윈도우(CW)의 전면은 표시 장치(1000)의 전면을 정의할 수 있다. 투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 약 90% 이상의 가시광선 투과율을 가진 영역일 수 있다.
차단 영역(CBA)은 투과 영역(TA)의 형상을 정의할 수 있다. 차단 영역(CBA)은 투과 영역(TA)에 인접하며 투과 영역(TA)을 둘러쌀 수 있다. 차단 영역(CBA)은 투과 영역(TA)에 비해 상대적으로 광투과율이 낮은 영역일 수 있다. 차단 영역(CBA)은 광을 차광하는 불투명한 물질을 포함할 수 있다. 차단 영역(CBA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 차단 영역(CBA)은 투과 영역(TA)을 정의하는 투명 기판과 별도로 제공되는 베젤층에 의해 정의되거나, 투명 기판에 삽입 또는 착색되어 형성된 잉크층에 의해 정의될 수 있다.
표시 패널(DP)에서 이미지가 표시되는 일 면은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 이미지가 표시되는 일 면의 법선 방향, 즉 표시 패널(DP)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면 (또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 그러나 제1 내지 제3 방향(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로 다른 방향으로 변환될 수 있다.
표시 패널(DP)은 플랫한 리지드 표시 패널일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 플렉서블 표시 패널일 수도 있다. 한편 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널로 이루어질 수 있다. 다만, 표시 패널(DP)의 종류는 이에 한정되지 않으며, 다양한 종류의 패널로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(DP)은 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널 등으로 이루어질 수도 있다. 또한, 표시 패널(DP)은 마이크로 발광 다이오드 표시 패널, 양자점 발광 다이오드 표시 패널, 양자점 유기 발광 다이오드 표시 패널 등의 차세대 표시 패널로 이루어질 수도 있다.
마이크로 발광 다이오드(Micro LED) 표시 패널은 10 내지 100마이크로미터 크기의 발광 다이오드가 각 화소를 구성하는 방식으로 이루어진다. 이러한 마이크로 발광 다이오드 표시 패널은 무기물을 사용하고, 백라이트가 생략될 수 있으며, 반응 속도가 빠르고, 낮은 전력으로 높은 휘도를 구현할 수 있으며, 휘어질 때 깨지지 않는 등의 장점을 가진다. 양자점 발광 다이오드 표시 패널은 양자점이 포함된 필름을 부착하거나, 양자점이 포함된 물질로 형성하는 방식으로 이루어진다. 양자점은 인듐, 카드뮴 등과 같은 무기물로 이루어지며, 자체적으로 빛을 내고, 지름이 수 나노미터 이하로 이루어진 입자를 의미한다. 양자점의 입자 크기를 조절함으로써, 원하는 색의 광을 나타낼 수 있다. 양자점 유기 발광 다이오드 표시 패널은 광원으로 청색 유기 발광 다이오드를 사용하고, 그 위에 적색 및 녹색의 양자점이 포함된 필름을 부착하거나, 적색 및 녹색의 양자점이 포함된 물질을 증착하여 색을 구현하는 방식으로 이루어진다. 일 실시예에 의한 표시 패널(DP)은 그 외에도 다양한 표시 패널로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 표시 패널(DP)은 이미지가 표시되는 표시 영역(DA), 및 표시 영역(DA)에 인접한 비표시 영역(PA)을 포함한다. 비표시 영역(PA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 표시 영역(DA)은 일 예로 사각 형상일 수 있으며, 비표시 영역(PA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(PA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
하우징(HM)은 소정의 내부 공간을 제공한다. 표시 패널(DP)은 하우징(HM) 내부에 실장된다. 하우징(HM)의 내부에는 표시 패널(DP) 이외에 다양한 전자 부품들, 예를 들어 전원 공급부, 저장 장치, 음향 입출력 모듈 등이 실장될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 패널에 대해 살펴본다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부 영역을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(DP)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(PA)을 포함한다. 비표시 영역(PA)은 표시 영역(DA)의 테두리를 따라 정의될 수 있다.
표시 패널(DP)은 복수의 화소(PX)를 포함한다. 복수의 화소(PX)들은 기판(SUB) 상의 표시 영역(DA) 내에 배치될 수 있다. 화소(PX) 각각은 유기 발광 다이오드와 그에 연결된 화소 구동 회로를 포함한다.
각 화소(PX)는 예컨대, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출하며, 일 예로 유기 발광 소자(organic light emitting diode)를 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 화소(PX)들에서 방출되는 빛을 통해 소정의 이미지를 제공하며, 화소(PX)들에 의해 표시 영역(DA)이 정의된다. 본 명세서에서 비표시 영역(PA)은 화소(PX)들이 배치되지 않은 영역으로, 이미지를 제공하지 않는 영역을 나타낸다.
표시 패널(DP)은 복수의 신호선과 패드부를 포함할 수 있다. 복수의 신호선은 제1 방향(DR1)으로 연장된 스캔선(SL), 제2 방향(DR2)으로 연장된 데이터선(DL) 및 구동 전압선(PL) 등을 포함할 수 있다.
스캔 구동부(20)는 기판(SUB) 상의 비표시 영역(PA)에 위치한다. 스캔 구동부(20)는 스캔선(SL)을 통해 각 화소(PX)에 스캔 신호를 생성하여 전달한다. 일 실시예에 따라 스캔 구동부(20)는 표시 영역(DA)의 좌측 및 우측에 배치될 수 있다. 본 명세서는 스캔 구동부(20)가 표시 영역(DA)의 양측에 배치된 구조를 도시하나, 다른 실시예로 스캔 구동부는 표시 영역(DA)의 일측에만 배치될 수도 있다.
패드부(40)는 표시 패널(DP)의 일 단부에 배치되며, 복수의 단자(41, 42, 44, 45)를 포함한다. 패드부(40)는 절연층에 의해 덮이지 않고 노출되어, 플렉서블 인쇄 회로 기판 또는 IC 칩과 같은 제어부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부는 외부에서 전달되는 복수의 영상 신호를 복수의 영상 데이터 신호로 변경하고, 변경된 신호를 단자(41)를 통해 데이터 구동부(50)에 전달한다. 또한, 제어부는 수직동기신호, 수평동기신호, 및 클럭신호를 전달받아 스캔 구동부(20) 및 데이터 구동부(50)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 단자(44, 41)를 통해 각각에 전달할 수 있다. 제어부는 단자(42)를 통해 구동 전압 공급 라인(60)에 구동 전압(ELVDD)을 전달한다. 또한 제어부는 단자(45)를 통해 공통 전압 공급 라인(VSSL) 각각에 공통 전압을 전달한다.
데이터 구동부(50)는 비표시 영역(PA) 상에 배치되며, 데이터선(DL)을 통해 각 화소(PX)에 데이터 신호를 생성하여 전달한다. 데이터 구동부(50)는 표시 패널(DP)의 일측에 배치될 수 있으며, 예컨대 패드부(40)와 표시 영역(DA) 사이에 배치될 수 있다.
구동 전압 공급 라인(60)은 비표시 영역(PA) 상에 배치된다. 예컨대, 구동 전압 공급 라인(60)은 데이터 구동부(50) 및 표시 영역(DA) 사이에 배치될 수 있다. 구동 전압 공급 라인(60)은 구동 전압을 화소(PX)들에 제공한다. 구동 전압 공급 라인(60)은 제1 방향(DR1)으로 배치되며, 제2 방향(DR2)으로 배치된 복수의 구동 전압선(PL)과 연결될 수 있다.
공통 전압 공급 라인(VSSL)은 비표시 영역(PA) 상에 배치되며, 화소(PX)의 유기 발광 소자의 공통 전극에 공통 전압을 제공한다. 공통 전압 공급 라인(VSSL)은 기판(SUB)의 일 측면으로부터 연장되어 기판(SUB)의 가장자리를 따라 3면을 둘러싸는 폐루프를 형성할 수 있다. 공통 전압 공급 라인(VSSL)은 메인 공급 라인(70) 및 서브 공급 라인(71) 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 패널의 표시 영역에 대해 살펴본다. 도 3은 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
우선 도 3을 참조하면, 표시 영역(DA)에 해당하는 기판(SUB) 상에는 복수의 화소(PA1, PA2, PA3)들이 형성될 수 있다. 각각의 화소(PA1, PA2, PA3)들은 복수의 트랜지스터 및 이와 연결된 발광 소자를 포함할 수 있다.
복수의 화소(PA1, PA2, PA3) 상에는 봉지층(ENC)이 위치할 수 있다. 표시 영역(DA)은 봉지층(ENC)을 통해 외기 또는 수분 등으로부터 보호될 수 있다. 봉지층(ENC)은 표시 영역(DA) 전면과 중첩하도록 일체로 구비될 수 있으며, 비표시 영역(PA) 상에도 일부 배치될 수 있다.
봉지층(ENC) 상에는 제1 색변환부(CC1), 제2 색변환부(CC2) 및 투과부(CC3)가 위치할 수 있다. 제1 색변환부(CC1)는 제1 화소(PA1)와 중첩하고, 제2 색변환부(CC2)는 제2 화소(PA2)와 중첩하고, 투과부(CC3)는 제3 화소(PA3)와 중첩할 수 있다.
제1 화소(PA1)에서 방출되는 광은 제1 색변환부(CC1)를 통과하여 적색광(LR)을 제공할 수 있다. 제2 화소(PA2)에서 방출되는 광은 제2 색변환부(CC2)를 통과하여 녹색광(LG)을 제공할 수 있다. 제3 화소(PA3)에서 방출되는 광은 투과부(CC3)를 통과하여 청색광(LB)을 제공할 수 있다.
이하 각 화소(PA1, PA2, PA3)의 적층 구조와 색변환부(CC1, CC2) 및 투과부(CC3)의 적층 구조에 대해 살펴본다. 도 4를 참조하면 제1 내지 제3 화소(PA1, PA2, PA3)를 포함하는 표시부(PP) 상에 색변환부(CC)가 위치할 수 있다.
도 4를 참조하면, 표시부(PP)와 색변환부(CC) 사이에 제1 절연층(P1)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(P1)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 제1 절연층(P1)이 무기 물질을 포함하는 경우, 상기 무기 물질은 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘질산화물(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 다층일 수 있다. 실시예에 따라 제1 절연층(P1)은 생략될 수 있다.
색변환부(CC)는 제1 색변환부(CC1), 제2 색변환부(CC2), 투과부(CC3) 및 이들 사이에 위치하는 차광부(BM)를 포함한다. 차광부(BM)는 제1 색변환부(CC1) 및 제2 색변환부(CC2) 사이, 제2 색변환부(CC2) 및 투과부(CC3) 사이, 그리고 투과부(CC3) 및 제1 색변환부(CC1) 사이에 위치할 수 있다.
제1 절연층(P1) 상에는 차광부(BM)와 중첩하는 차광 부재(BM1)가 위치할 수 있다. 차광 부재(BM1)는 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)이 위치하는 영역을 정의할 수 있다.
차광 부재(BM1)에 의해 정의되는 영역 내에는 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)이 위치할 수 있다. 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)은 잉크젯 공정으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 어떠한 제조 방법을 사용하여 형성될 수도 있다.
제1 색변환부(CC1)는 제1 색변환층(CCL1)을 포함하고, 제2 색변환부(CC2)는 제2 색변환층(CCL2)을 포함하고, 투과부(CC3)는 투과층(CCL3)을 포함할 수 있다.
투과층(CCL3)은 표시부(PP)로부터 입사되는 제1 파장의 빛을 투과하며, 복수의 산란체(SC)를 포함할 수 있다. 이때 제1 파장의 빛은 최대 발광 피크 파장이 약 380nm 내지 약 480nm, 예를 들어, 약 420nm 이상, 약 430nm 이상, 약 440nm 이상, 또는 약 445nm 이상, 그리고 약, 470nm 이하, 약 460nm 이하, 또는 약 455nm 이하인 청색광일 수 있다.
제1 색변환층(CCL1)은 표시부(PP)로부터 입사된 제1 파장의 빛을 적색광으로 색변환하며, 복수의 산란체(SC)와 복수의 제1 양자점(SN1)을 포함할 수 있다. 이때 적색광은 최대 발광 피크 파장이 약 600nm 내지 약 650nm, 예를 들어, 약 620nm 내지 약 650nm일 수 있다.
제2 색변환층(CCL2)은 표시 패널로부터 입사된 제1 파장의 빛을 녹색광으로 색변환하며, 복수의 산란체(SC)와 복수의 제2 양자점(SN2)을 포함할 수 있다. 녹색광은 최대 발광 피크 파장이 약 500nm 내지 약 550nm, 예를 들어, 약 510 nm 내지 약 550 nm일 수 있다.
복수의 산란체(SC)는 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)에 입사되는 빛을 산란시켜 빛의 효율을 높일 수 있다.
제1 양자점(SN1) 및 제2 양자점(SN2) (이하, 반도체 나노결정이라고도 함) 각각은 독립적으로, II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소 또는 화합물, I-III-VI족 화합물, II-III-VI족 화합물, I-II-IV-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 카드뮴을 포함하지 않을 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; AgInS, CuInS, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 II-VI족 화합물은 III족 금속을 더 포함할 수도 있다.
상기 III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InZnP, InPSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, InZnP, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수도 있다 (e.g., InZnP).
상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 단원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 I족-III족-VI족 화합물의 예는, CuInSe2, CuInS2, CuInGaSe, 및 CuInGaS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 I-II-IV-VI족 화합물의 예는 CuZnSnSe, 및 CuZnSnS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 II족-III-VI족 화합물은 ZnGaS, ZnAlS, ZnInS, ZnGaSe, ZnAlSe, ZnInSe, ZnGaTe, ZnAlTe, ZnInTe, ZnGaO, ZnAlO, ZnInO, HgGaS, HgAlS, HgInS, HgGaSe, HgAlSe, HgInSe, HgGaTe, HgAlTe, HgInTe, MgGaS, MgAlS, MgInS, MgGaSe, MgAlSe, MgInSe, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 I족-II족-IV족-VI족 화합물은 CuZnSnSe 및 CuZnSnS로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 구현예에서 양자점은, 카드뮴을 포함하지 않을 수 있다. 양자점은 인듐 및 인을 포함한 III-V족 화합물 기반의 반도체 나노결정을 포함할 수 있다. 상기 III-V족 화합물은 아연을 더 포함할 수 있다. 양자점은, 칼코겐 원소 (예컨대, 황, 셀레늄, 텔루리움, 또는 이들의 조합) 및 아연을 포함한 II-VI족 화합물 기반의 반도체 나노결정을 포함할 수 있다.
양자점에서, 전술한 이원소 화합물, 삼원소 화합물 및/또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 반도체 나노결정은 하나의 반도체 나노결정 코어와 이를 둘러싸는 다층의 쉘을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 일 구현예에서, 상기 다층쉘은 2개 이상의 층, 예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 그 이상의 층들을 가질 수 있다. 상기 쉘의 인접하는 2개의 층들은 단일 조성 또는 상이한 조성을 가질 수 있다. 다층쉘에서 각각의 층은, 반경을 따라 변화하는 조성을 가질 수 있다.
양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
상기 양자점은, 쉘의 물질과 코어 물질이 서로 다른 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예를 들어, 쉘 물질의 에너지 밴드갭은 코어 물질보다 더 클 수 있다. 다른 구현예에서, 쉘 물질의 에너지 밴드갭은 코어물질보다 더 작을 수 있다. 상기 양자점은 다층의 쉘을 가질 수 있다. 다층의 쉘에서 바깥쪽 층의 에너지 밴드갭이 안쪽층 (즉, 코어에 가까운 층)의 에너지 밴드갭보다 더 클 수 있다. 다층의 쉘에서 바깥쪽 층의 에너지 밴드갭이 안쪽층의 에너지 밴드갭보다 더 작을 수도 있다.
양자점은, 조성 및 크기를 조절하여 흡수/발광 파장을 조절할 수 있다. 양자점의 최대 발광 피크 파장은, 자외선 내지 적외선 파장 또는 그 이상의 파장 범위를 가질 수 있다.
양자점은, (예컨대, 소수성 잔기 및/또는 친수성 잔기를 가지는) 유기 리간드를 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드 잔기는 상기 양자점의 표면에 결합될 수 있다. 상기 유기 리간드는, RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, R3PO, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RHPOOH, R2POOH, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서, R은 각각 독립적으로 C3 내지 C40 (예컨대, C5 이상 및 C24 이하)의 치환 또는 미치환의 알킬, 치환 또는 미치환의 알케닐 등 C3 내지 C40의 치환 또는 미치환의 지방족 탄화수소기, 치환 또는 미치환의 C6 내지 C40의 아릴기 등 C6 내지 C40 (예컨대, C6 이상 및 C20 이하)의 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 유기 리간드의 예는, 메탄 티올, 에탄 티올, 프로판 티올, 부탄 티올, 펜탄 티올, 헥산 티올, 옥탄 티올, 도데칸 티올, 헥사데칸 티올, 옥타데칸 티올, 벤질 티올 등의 티올 화합물; 메탄 아민, 에탄 아민, 프로판 아민, 부탄 아민, 펜틸 아민, 헥실 아민, 옥틸 아민, 노닐아민, 데실아민, 도데실 아민, 헥사데실 아민, 옥타데실 아민, 디메틸 아민, 디에틸 아민, 디프로필 아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 등의 아민류; 메탄산, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 도데칸산, 헥사데칸산, 옥타데칸산, 올레인산 (oleic acid), 벤조산 등의 카르복시산 화합물; 메틸 포스핀, 에틸 포스핀, 프로필 포스핀, 부틸 포스핀, 펜틸 포스핀, 옥틸포스핀, 디옥틸 포스핀, 트리부틸포스핀, 트리옥틸포스핀, 등의 포스핀 화합물; 메틸 포스핀 옥사이드, 에틸 포스핀 옥사이드, 프로필 포스핀 옥사이드, 부틸 포스핀 옥사이드 펜틸 포스핀옥사이드, 트리부틸포스핀옥사이드, 옥틸포스핀 옥사이드, 디옥틸 포스핀옥사이드, 트리옥틸포스핀옥사이드등의 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; 다이 페닐 포스핀, 트리 페닐 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; 헥실포스핀산, 옥틸포스핀산, 도데칸포스핀산, 테트라데칸포스핀산, 헥사데칸포스핀산, 옥타데칸포스핀산 등 C5 내지 C20의 알킬 포스핀산, C5 내지 C20의 알킬 포스폰산; 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 양자점은, 소수성 유기 리간드를 단독으로 또는 1종 이상의 혼합물로 포함할 수 있다. 상기 소수성 유기 리간드는 (예컨대, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 등) 광중합성 잔기를 포함하지 않을 수 있다.
제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3) 상에는 제2 절연층(P2)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)을 덮어 보호함으로써, 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)으로 이물질이 유입되는 것을 방지한다. 제2 절연층(P2)은 유무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 상기 유무기 하이브리드 물질에 대해서는 후술하기로 한다.
제2 절연층(P2)은 단일층(single layer)일 수 있다. 제2 절연층(P2)은 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)과 접촉할 수 있다. 또한 제2 절연층(P2)은 제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3)와 접촉할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 제1 색변환층(CCL1)과 제1 색필터(CF1)와 동시에 접촉할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 제2 색변환층(CCL2)과 제2 색필터(CF2)와 동시에 접촉할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 투과층(CCL3)과 제3 색필터(CF3)와 동시에 접촉할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 제1 색변환부(CC1), 제2 색변환부(CC2) 및 투과부(CC3)에 걸쳐 연속적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 절연층(P2)은 유무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 일 예로 폴리실라잔계 화합물을 포함할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 일 예로 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다. 유무기 하이브리드 물질은 하기 화학식 1과 같이 Si-O 결합 또는 Si-N 결합과 같은 무기 물질을 포함하면서, R1, R2, R3, R4, R5 중 어느 하나를 통해 유기 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 산소, 질소, 알킬기, 에폭시기, 아크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 R3 및 R4 각각은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 아크릴레이트기를 포함하고, 상기 R5는 알킬기, 메톡시, 이중 결합 중 어느 하나를 포함하고, 상기 x, y, z 에서 x, y, z 각각은 1 내지 10 중 임의의 수이다. 상기 화학식 1에서 x와 z의 합은 y보다 작거나 같을 수 있다.
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 다른 층과의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 또한 R5는 전자 도너 그룹(electron donor group)을 포함할 수 있으며 이에 따라 화학식 1로 표현되는 화합물의 반응성이 증가될 수 있다. 반응성이 증가된 화학식 1로 표현되는 화합물은 저온(일 예로 180도 이하)에서 경화가 가능할 수 있다. 또한 R3, R4에서 광경화가 발생될 수 있으며 제2 절연층(P2)의 막질 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 제2 절연층(P2)은 약 5 내지 15 cP의 점도를 가지는 용액을 통해 형성될 수 있다. 이러한 점도를 가지는 용액을 통해 잉크젯 공정을 이용할 수 있다. 또한 상기 용액은 용제를 포함하지 않는 무용제 방식의 재료를 포함할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 잉크젯 공정을 통해 형성될 수 있으며 이에 제한되지 않고 슬릿 공정 등을 통해 형성될 수도 있다.
제2 절연층(P2)은 약 50 나노미터 내지 약 5 마이크로미터 두께를 가질 수 있다. 제2 절연층(P2)의 두께가 50 나노미터 미만인 경우, 제2 절연층(P2)의 투습 효과가 떨어질 수 있다. 또한 제2 절연층(P2)의 두께가 약 5 마이크로미터 초과인 경우 장치의 두께가 두꺼워지는 문제가 있을 수 있다.
제2 절연층(P2)의 투습도는 약 10-3 g/m2/day 이하일 수 있다. 동일한 두께를 가지는 다른 층에 비해 상당히 낮은 투습도를 가질 수 있다. 예를 들어 1000 옹스트롬 두께를 가지는 질화규소 재질의 절연층은 약 17.3 g/m2/day의 투습도를 가질 수 있다. 3000 옹스트롬 두께를 가지는 질화규소 재질의 절연층은 약 1.1 g/m2/day의 투습도를 가질 수 있다. 6000 옹스트롬 두께를 가지는 질화규소 재질의 절연층은 약 0.4 g/m2/day의 투습도를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 단일 층으로 형성된 제2 절연층을 포함함으로써 단순한 공정을 통해 제조된 표시 장치의 제공이 가능할 수 있다. 또한 제2 절연층은 유무기 하이브리드 재질을 포함함으로써 제1 색변환부 내지 투과부의 단차를 평탄화시킬 수 있다. 또한 제2 절연층을 형성하기 위한 별도의 식각 공정이 생략될 수 있으므로 제조 공정이 단순화될 수 있다.
제2 절연층(P2) 상에는 제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3)가 위치할 수 있다.
제1 색필터(CF1)는 제1 색변환부(CC1)와 중첩할 수 있다. 제1 색필터(CF1)는 제1 색변환층(CCL1)을 통과한 적색광은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수할 수 있어, 표시 장치 외측으로 방출되는 적색광의 순도를 높일 수 있다.
제2 색필터(CF2)는 제2 색변환부(CC2)와 중첩할 수 있다. 제2 색필터(CF2)는 제2 색변환층(CCL2)을 통과한 녹색광은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수할 수 있어, 표시 장치 외측으로 방출되는 녹색광의 순도를 높일 수 있다.
제3 색필터(CF3)는 투과부(CC3)와 중첩할 수 있다. 제3 색필터(CF3)는 투과층(CCL3)을 통과한 청색광은 투과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수할 수 있어, 표시 장치 외측으로 방출되는 청색광의 순도를 높일 수 있다.
제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3) 사이에는 제2 차광 부재(BM2)가 위치할 수 있다. 제2 차광 부재(BM2)는 제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3) 중 2 이상이 서로 중첩하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 색변환부(CC)는 별도의 차광 부재 없이도 복수의 색필터가 중첩함에 따라 광을 차단하는 차광 영역을 제공할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 표시 패널에 대해 살펴본다. 도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 전술한 내용과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
표시부(PP) 상에 제1 절연층(P1)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(P1) 상에 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층 (CCL3)이 위치할 수 있다.
제1 절연층(P1) 상에는 제1 차광 부재(BM1)가 위치할 수 있다. 제1 차광 부재(BM1)는 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)이 위치하는 영역을 정의할 수 있다.
제1 차광 부재(BM1)에 의해 정의되는 영역 내에는 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)이 위치한다. 제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3)은 잉크젯 공정으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 어떠한 제조 방법을 사용하여 형성될 수도 있다.
제1 색변환층(CCL1), 제2 색변환층(CCL2) 및 투과층(CCL3) 상에 제2 절연층(P2)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(P2)은 잉크젯 공정으로 형성될 수 있다.
제2 절연층(P2)의 상부면 상에 제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3)가 위치할 수 있다.
제2 차광 부재(BM2)는 제1 색필터(CF1), 제2 색필터(CF2) 및 제3 색필터(CF3) 중 적어도 2 이상이 서로 중첩한 형태일 수 있다. 일 실시예에 따른 색변환부(CC)는 별도의 차광 부재 없이도 복수의 색필터가 중첩함에 따라 광을 차단하는 차광 영역을 제공할 수 있다.
이하 표시부(PP)에 대해 구체적으로 살펴본다.
일 실시예에 따른 표시부(PP)는 기판(SUB)을 포함한다. 기판(SUB)은 유리 등의 무기 절연 물질 또는 폴리이미드(PI)와 같은 플라스틱 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 기판(SUB)은 단층 또는 다층일 수 있다. 기판(SUB)은 고분자 수지를 포함하는 적어도 하나의 베이스층과 적어도 하나의 무기층이 교번하여 적층된 구조를 가질 수 있다.
기판(SUB)은 다양한 정도의 유연성(flexibility)을 가질 수 있다. 기판(SUB)은 리지드(rigid) 기판이거나 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
기판(SUB) 위에는 버퍼층(BF)이 위치할 수 있다. 버퍼층(BF)은 기판(SUB)으로부터 버퍼층(BF)의 상부층, 특히 반도체층(ACT)으로 불순물이 전달되는 것을 차단하여 반도체층(ACT)의 특성 열화를 막고 스트레스를 완화시킬 수 있다. 버퍼층(BF)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(BF)의 일부 또는 전체는 생략될 수도 있다.
버퍼층(BF) 상에 반도체층(ACT)이 위치한다. 반도체층(ACT)은 다결정 규소 및 산화물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반도체층(ACT)은 채널 영역(C), 제1 영역(P) 및 제2 영역(Q)을 포함한다. 제1 영역(P) 및 제2 영역(Q)은 각각 채널 영역(C)의 양 옆에 배치되어 있다. 채널 영역(C)은 소량의 불순물이 도핑되어 있거나, 불순물이 도핑되지 않은 반도체를 포함하고, 제1 영역(P) 및 제2 영역(Q)은 채널 영역(C) 대비 다량의 불순물이 도핑되어 있는 반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(ACT)은 산화물 반도체로 이루어질 수도 있으며, 이 경우에는 고온 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체 물질을 보호하기 위해 별도의 보호층(미도시)이 추가될 수 있다.
반도체층(ACT) 위에는 제1 게이트 절연층(GI1)이 위치한다.
제1 게이트 절연층(GI1) 위에는 게이트 전극(GE) 및 하부 전극(LE)이 위치한다. 실시예에 따라 게이트 전극(GE) 및 하부 전극(LE)은 일체로 형성될 수 있다.
게이트 전극(GE) 및 하부 전극(LE)은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 어느 하나를 포함하는 금속막이 적층된 단층 또는 다층막일 수 있다. 게이트 전극(GE)은 반도체층(ACT)의 채널 영역(C)과 중첩할 수 있다.
게이트 전극(GE) 및 제1 게이트 절연층(GI1) 위에는 제2 게이트 절연층(GI2)이 위치할 수 있다. 제1 게이트 절연층(GI1) 및 제2 게이트 절연층(GI2)은 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘질산화물(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 다층일 수 있다.
제2 게이트 절연층(GI2) 상에는 상부 전극(UE)이 위치할 수 있다. 상부 전극(UE)은 하부 전극(LE)과 중첩하면서 유지 커패시터를 형성할 수 있다.
상부 전극(UE) 상에는 제1 층간 절연층(IL1)이 위치한다. 제1 층간 절연층(IL1)은 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx) 및 실리콘질산화물(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 다층일 수 있다.
제1 층간 절연층(IL1) 위에 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)이 위치한다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 절연층들에 형성된 접촉 구멍을 통해 반도체층(ACT)의 제1 영역(P) 및 제2 영역(Q)과 각각 연결된다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 크로뮴(Cr), 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및/또는 구리(Cu) 등을 포함할 수 있으며, 이를 포함하는 단일층 또는 다층 구조일 수 있다.
제1 층간 절연층(IL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 위에는 제2 층간 절연층(IL2)이 위치한다. 제2 층간 절연층(IL2)은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나 Polystyrene(PS)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 폴리이미드, 아크릴계 폴리머, 실록산계 폴리머 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 층간 절연층(IL2) 위에는 제1 전극(E1)이 위치할 수 있다. 제1 전극(E1)은 제2 층간 절연층(IL2)의 접촉 구멍을 통해 드레인 전극(DE)과 연결될 수 있다.
제1 전극(E1)은 은(Ag), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 금(Au) 같은 금속을 포함할 수 있고, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전성 산화물(TCO)을 포함할 수도 있다. 제1 전극(E1)은 금속 물질 또는 투명 도전성 산화물을 포함하는 단일층 또는 이들을 포함하는 다중층으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(E1)은 인듐 주석 산화물(ITO)/은(Ag)/인듐 주석 산화물(ITO)의 삼중막 구조를 가질 수 있다.
게이트 전극(GE), 반도체층(ACT), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)으로 이루어진 트랜지스터는 제1 전극(E1)에 연결되어 발광 소자에 전류를 공급한다.
제2 층간 절연층(IL2)과 제1 전극(E1)의 위에는 화소 정의층(IL3)이 위치한다. 도시하지 않았으나 화소 정의층(IL3) 상에 스페이서(미도시)가 위치할 수 있다. 화소 정의층(IL3)은 제1 전극(E1)의 적어도 일부와 중첩하고 발광 영역을 정의하는 화소 정의층 개구부를 가진다.
화소 정의층(IL3)은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나 Polystyrene(PS)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 폴리이미드, 아크릴계 폴리머, 실록산계 폴리머 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
화소 정의층(IL3)은 전술한 제1 차광 부재(BM1) 및 제2 차광 부재(BM2)와 중첩할 수 있다. 화소 정의층(IL3)은 차광부(BM)와 중첩할 수 있다.
제1 전극(E1) 상에는 발광층(EL)이 위치한다. 발광층(EL) 상부 및 하부에는 기능층(FL1, FL2)이 위치할 수 있다. 제1 기능층(FL1)은 정공 주입층(hole injection layer, HIL) 및 정공 수송층(hole transporting layer, HTL) 중 적어도 하나를 포함하고, 제2 기능층(FL2)은 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 적어도 하나를 포함하는 다중막일 수 있다. 기능층(FL1, FL2)은 기판(SUB) 전면과 중첩할 수 있다.
기능층(FL1, FL2) 위에는 제2 전극(E2)이 위치한다. 제2 전극(E2)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 등을 포함하는 반사성 금속 또는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전성 산화물(TCO)을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1), 발광층(EL), 기능층(FL1, FL2)과 제2 전극(E2)은 발광 소자를 구성할 수 있다. 여기서, 제1 전극(E1)은 정공 주입 전극인 애노드이며, 제2 전극(E2)은 전자 주입 전극인 캐소드 일 수 있다. 그러나 실시예는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(E1)이 캐소드가 되고, 제2 전극(E2)이 애노드가 될 수도 있다.
제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)으로부터 각각 정공과 전자가 발광층(EL) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
제2 전극(E2) 위에 봉지층(ENC)이 위치한다. 봉지층(ENC)은 발광 소자의 상부면 뿐만 아니라 측면까지 덮어 밀봉할 수 있다. 발광 소자는 수분과 산소에 매우 취약하므로, 봉지층(ENC)이 발광 소자를 밀봉하여 외부의 수분 및 산소의 유입을 차단한다.
봉지층(ENC)은 복수의 층을 포함할 수 있고, 그 중 무기층과 유기층을 모두 포함하는 복합막으로 형성될 수 있으며, 일 예로 제1 봉지 무기층(EIL1), 봉지 유기층(EOL), 제2 봉지 무기층(EIL2)이 순차적으로 형성된 3중층으로 형성될 수 있다.
제1 봉지 무기층(EIL1)은 제2 전극(E2)을 커버할 수 있다. 제1 봉지 무기층(EIL1)은 외부 수분이나 산소가 발광 소자에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 봉지 무기층(EIL1)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제1 봉지 무기층(EIL1)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
봉지 유기층(EOL)은 제1 봉지 무기층(EIL1) 상에 배치되어 제1 봉지 무기층(EIL1)에 접촉할 수 있다. 제1 봉지 무기층(EIL1) 상면에 형성된 굴곡이나 제1 봉지 무기층(EIL1) 상에 존재하는 파티클(particle) 등은 봉지 유기층(EOL)에 의해 커버되어, 제1 봉지 무기층(EIL1)의 상면의 표면 상태가 봉지 유기층(EOL)상에 형성되는 구성들에 미치는 영향을 차단할 수 있다. 또한, 봉지 유기층(EOL)은 접촉하는 층들 사이의 응력을 완화시킬 수 있다. 봉지 유기층(EOL)은 유기물을 포함할 수 있고, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 공정과 같은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2 봉지 무기층(EIL2)은 봉지 유기층(EOL) 상에 배치되어 봉지 유기층(EOL)을 커버한다. 제2 봉지 무기층(EIL2)은 제1 봉지 무기층(EIL1)상에 배치되는 것보다 상대적으로 평탄한 면에 안정적으로 형성될 수 있다. 제2 봉지 무기층(EIL2)은 봉지 유기층(EOL)으로부터 방출되는 수분 등을 봉지하여 외부로 유입되는 것을 방지한다. 제2 봉지 무기층(EIL2)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제2 봉지 무기층(EIL2)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 명세서는 도시하지 않았으나 제2 전극(E2)과 봉지층(ENC) 사이에 위치하는 캡핑층(capping layer)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층은 유기물질을 포함할 수 있다. 캡핑층은 후속의 공정 예컨대 스퍼터링 공정으로부터 제2 전극(E2)을 보호하고, 발광 소자의 출광 효율을 향상시킨다. 캡핑층은 제1 봉지 무기층(EIL1)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
PP: 표시부 CC: 색변환부
CC1: 제1 색변환부 CC2: 제2 색변환부
CC3: 투과부 BM: 차광부
CCL1: 제1 색변환층 CCL2: 제2 색변환층
CCL3: 투과층 BM1: 차광 부재
CF1, CF2, CF3: 색필터

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시부, 그리고
    상기 표시부와 중첩하는 색변환부를 포함하고,
    상기 색변환부는 제1 색변환부, 제2 색변환부, 투과부 및 차광부를 포함하고,
    상기 제1 색변환부는,
    제1 반도체 나노 결정을 포함하는 제1 색변환층, 및
    상기 제1 색변환층과 중첩하는 제1 색필터를 포함하고,
    상기 제2 색변환부는,
    제2 반도체 나노 결정을 포함하는 제2 색변환층, 및
    상기 제2 색변환층과 중첩하는 제2 색필터를 포함하고,
    상기 투과부는 투과층을 포함하며,
    상기 색변환부는
    상기 제1 색변환층과 상기 제1 색필터 사이에 위치하는 절연층을 포함하고
    상기 절연층은 상기 제1 색변환층 및 상기 제1 색필터와 동시에 접촉하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색변환부, 상기 제2 색변환부 및 상기 투과부에 걸쳐 연속적으로 배치되는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 접촉하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색필터, 상기 제2 색필터 및 상기 제3 색필터과 접촉하는 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 절연층은 단일 층(single layer) 인 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 절연층은 폴리실라잔계 화합물을 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 폴리실라잔계 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 표시 장치:
    [화학식 1]
    상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 산소, 질소, 알킬기, 에폭시기, 아크릴레이트기 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 R3 및 R4 각각은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 아크릴레이트기를 포함하고, 상기 R5는 알킬기, 메톡시, 이중 결합 중 어느 하나를 포함하고, 상기 x, y, z 에서 x, y, z 각각은 1 내지 10 중 임의의 수이다.
  8. 제7항에서,
    상기 화학식 1에서 x와 z의 합은 y보다 작거나 같은 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 결합되는 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 절연층은 잉크젯 공정을 통해 형성된 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 절연층의 두께는 약 50 나노미터 내지 5 마이크로미터인 표시 장치.
  12. 복수의 화소를 포함하는 표시부, 그리고
    상기 표시부와 중첩하는 색변환부를 포함하고,
    상기 색변환부는 제1 색변환부, 제2 색변환부 및 투과부를 포함하고,
    상기 제1 색변환부는,
    제1 반도체 나노 결정을 포함하는 제1 색변환층, 및
    상기 제1 색변환층과 중첩하는 제1 색필터를 포함하고,
    상기 제2 색변환부는,
    제2 반도체 나노 결정을 포함하는 제2 색변환층, 및
    상기 제2 색변환층과 중첩하는 제2 색필터 포함하고,
    상기 투과부는,
    투과층, 및
    상기 투과층과 중첩하는 제3 색필터를 포함하며,
    상기 색변환부는 상기 제1 색변환층과 상기 제1 색필터 사이에 위치하는 절연층을 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제1 색변환층 및 상기 제1 색필터와 동시에 접촉하며, 상기 절연층은 유무기 하이브리드 재질을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색변환부, 상기 제2 색변환부 및 상기 투과부에 걸쳐 연속적으로 배치되는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색변환층, 상기 제2 색변환층 및 상기 투과층과 접촉하는 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 절연층은 상기 제1 색필터, 상기 제2 색필터 및 상기 제3 색필터과 접촉하는 표시 장치.
  16. 제13항에서,
    상기 절연층은 단일 층(single layer) 인 표시 장치.
  17. 제12항에서,
    상기 절연층은 폴리실라잔계 화합물을 포함하는 표시 장치.
  18. 제12항에서,
    상기 절연층은 잉크젯 공정을 통해 형성된 표시 장치.
  19. 제12항에서,
    상기 절연층의 두께는 약 50 나노미터 내지 5 마이크로미터인 표시 장치.
  20. 제12항에서,
    상기 절연층의 투습도는 10-3 g/m2/day 이하인 표시 장치.
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