KR20240020736A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 적어도, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하는 제1 캡핑층; 상기 제1 캡핑층 상에 배치되는 제2 캡핑층; 및 상기 제2 캡핑층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 파장 변환층을 포함하되, 상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이할 수 있다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 점차 커지고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting diode Display Device, OLED) 등과 같은 다양한 표시 장치가 개발되고 있다.
표시 장치 중, 자발광 표시 장치는 자발광 소자, 예시적으로 유기 발광 소자를 포함한다. 자발광 소자는 대향하는 두 개의 전극 및 그 사이에 개재된 발광층을 포함할 수 있다. 자발광 소자가 유기 발광 소자인 경우, 두 개의 전극으로부터 제공된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 엑시톤을 생성하고, 생성된 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변화하며 광이 방출될 수 있다.
표시 장치는 유기 발광 소자 등으로부터 광을 제공받아 색상을 구현하는 색변환 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 색변환 소자는 유기 발광 소자로부터 청색광을 제공받아 청, 녹, 적색을 각각 방출함으로써 다양한 색상을 갖는 이미지가 시인되도록 할 수 있다. 색변환 소자는 표시 장치에 별도의 기판 형태로 배치되거나, 표시 장치 내의 소자들에 직접 일체화되어 형성될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 캡핑 막질이 개선되고, 패널 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 적어도, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하는 제1 캡핑층; 상기 제1 캡핑층 상에 배치되는 제2 캡핑층; 및 상기 제2 캡핑층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 파장 변환층을 포함하되, 상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 적어도, 기판; 상기 기판 상에 배치되어 복수의 개구를 정의하는 뱅크층; 상기 뱅크층의 상기 개구 내에 배치되는 파장 변환 물질층; 상기 뱅크층과 상기 파장 변환 물질층 상에 배치되는 제1 캡핑층; 및 상기 제1 캡핑층 상에 배치되는 제2 캡핑층을 포함하되, 상기 제1 캡핑층의 일 면은 상기 파장 변환 물질층의 상면 및 상기 뱅크층의 상면과 직접 접촉하고, 상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 적어도, 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 빛을 방출하는 발광 소자; 상기 발광 소자와 상기 제2 기판 사이에 배치되는 파장 변환층; 상기 파장 변환층과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 수지(resin) 및 상기 수지 내에 분산되는 복수의 무기 입자를 포함하고, 상기 파장 변환층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 저굴절층; 상기 저굴절층과 상기 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 캡핑층; 및 상기 제1 캡핑층과 상기 파장 변환층 사이에 배치되는 제2 캡핑층을 포함하되, 상기 저굴절층의 상면은 상기 복수의 무기 입자에 의한 단차를 포함하고, 상기 제1 캡핑층의 일 면은 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하며, 상기 제2 캡핑층의 일 면은 상기 제1 캡핑층의 일 면과 대향하는 타 면과 직접 접촉하고, 상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 캡핑 막질이 개선되고, 패널 신뢰성이 향상될 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 X1-X1`선을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다
도 4는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로, 도 3의 표시 장치가 포함하는 발광부의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로 도 3의 표시 장치가 포함하는 투광부의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 X2-X2`선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 A2 영역을 확대한 평면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제1 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제2 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제3 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 6의 A3 영역을 확대한 확대도이다.
도 12는 서로 다른 질소 함량을 가지는 무기막에 형성되는 핀 홀을 비교하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 제2 캡핑층을 촬영한 TEM 사진이다.
도 14 내지 도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치의 제2 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 화소 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 20은 도 19의 A5 영역을 확대한 확대도이다.
도 21 내지 도 23은 도 19의 실시예에 따른 표시 장치의 제3 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 도 1의 X1-X1`선을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다
도 4는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로, 도 3의 표시 장치가 포함하는 발광부의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로 도 3의 표시 장치가 포함하는 투광부의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 X2-X2`선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 A2 영역을 확대한 평면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제1 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제2 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제3 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 6의 A3 영역을 확대한 확대도이다.
도 12는 서로 다른 질소 함량을 가지는 무기막에 형성되는 핀 홀을 비교하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 제2 캡핑층을 촬영한 TEM 사진이다.
도 14 내지 도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치의 제2 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 화소 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 20은 도 19의 A5 영역을 확대한 확대도이다.
도 21 내지 도 23은 도 19의 실시예에 따른 표시 장치의 제3 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 이와 마찬가지로, "하", "좌" 및 "우"로 지칭되는 것들은 다른 소자와 바로 인접하게 개재된 경우 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소재를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 X1-X1`선을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기에 적용될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 또는 사물 인터넷(internet of things, IOT)의 표시부로 적용될 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로써, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
도 1에서는 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의되어 있다. 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)은 서로 수직이고, 제1 방향(DR1) 및 제3 방향(DR3)은 서로 수직이며, 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)은 서로 수직일 수 있다. 제1 방향(DR1)은 도면 상 세로 방향을 의미하고, 제2 방향(DR2)은 도면 상 가로 방향을 의미하며, 제3 방향(DR3)은 도면 상 상부 및 하부 방향, 즉 두께 방향을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이하의 명세서에서, 특별한 언급이 없다면 "방향"은 그 방향을 따라 연장하는 양측을 향하는 방향 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 양측으로 연장하는 양 "방향"을 구분할 필요가 있을 경우, 일측을 "방향 일측"으로, 타측을 "방향 타측"으로 각각 구분하여 지칭하기로 한다. 도 1을 기준으로, 화살표가 향하는 방향이 일측, 그 반대 방향이 타측으로 지칭된다.
이하에서, 설명의 편의를 위해, 표시 장치(1) 또는 표시 장치(1)를 구성하는 각 부재의 면들을 지칭함에 있어서, 화상이 표시되는 방향, 즉 제3 방향(DR3) 일측으로 면하는 일면을 상면으로 지칭하고, 상기 일면의 반대면을 저면으로 지칭한다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 상기 부재의 상기 일면 및 상기 타면은 각각 전면 및 배면으로 지칭되거나, 제1 면 또는 제2 면으로 지칭될 수도 있다. 또한 표시 장치(1)의 각 부재의 상대적 위치를 설명함에 있어서, 제3 방향(DR3) 일측을 상부로 지칭하고 제3 방향(DR3) 타측을 하부로 지칭할 수 있다.
표시 장치(1)는 3차원 형상을 갖는다. 예를 들어, 표시 장치(1)는 직육면체 또는 그와 유사한 3차원 형상을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 사각형과 유사한 평면 형태로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 도 1과 같이 제1 방향(DR1)의 장변과 제2 방향(DR2)의 단변을 갖는 사각형과 유사한 평면 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 평면 형태는 제1 방향(DR1)의 장변과 제2 방향(DR2)의 단변이 만나는 모서리는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성되거나, 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형과 유사하게 형성될 수 있다.
표시 장치(1)는 화면이 표시되는 표시 영역(DA) 및 화면이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 가장자리를 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 표시 영역(DA)에서 표시되는 영상은 도 1을 기준으로 제3 방향(DR3) 일측에서 사용자가 시인할 수 있다.
표시 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 발광부(100), 발광부(100)와 대향하는 투광부(300)를 포함하며, 발광부(100)와 투광부(300)를 결합하는 실링 부재(700), 발광부(100)와 투광부(300) 사이에 채워진 충진부(500)를 더 포함할 수 있다.
발광부(100)는 영상을 표시하기 위한 소자 및 회로들, 예컨대 스위칭 소자 등과 같은 화소 회로, 표시 영역(DA)에 후술할 발광 영역 및 비발광 영역을 정의하는 화소 정의막(170) 및 자발광 소자(self-light emitting element)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 자발광 소자는 유기발광 소자(Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광 소자(Quantum dot Light Emitting Diode), 무기물 기반의 마이크로 발광다이오드(예컨대 Micro LED), 나노 사이즈를 갖는 무기물 기반의 발광 다이오드(예컨대 nano LED) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 자발광 소자가 유기발광 소자인 경우를 예로서 설명한다.
투광부(300)는 발광부(100) 상에 위치하고 발광부(100)와 대향할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투광부(300)는 발광부(100)에서 발광되어 투광부(300)에 조사되는 입사광의 색을 변환하는 색변환 패턴을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투광부(300)는 상기 색변환 패턴으로서 후술하는 컬러 필터 부재(320)와 투광 부재 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투광부(300)는 상기 컬러 필터 부재(320) 및 상기 투광 부재를 모두 포함할 수도 있다. 투광 부재는 후술하는 바와 같이, 파장 변환 시프터 또는 광 산란체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, 투광부(300)는 청구항에서 색변환 소자로 지칭될 수 있다.
비표시 영역(NDA)에서 발광부(100)와 투광부(300) 사이에는 실링 부재(700)가 위치할 수 있다. 실링 부재(700)는 비표시 영역(NDA)에서 발광부(100)와 투광부(300)의 가장자리를 따라 배치되어 평면 상에서 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 발광부(100)와 투광부(300)는 실링 부재(700)를 매개로 상호 결합될 수 있다.
몇몇 실시예에서 실링 부재(700)는 유기물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 실링 부재(700)는 에폭시계 레진으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 몇몇 실시예에서, 실링 부재(700)는 유리 등을 포함하는 프릿(Frit)의 형태로 적용될 수도 있다.
실링 부재(700)에 의해 둘러싸인 발광부(100)와 투광부(300) 사이의 공간에는 충진부(500)가 위치할 수 있다. 충진부(500)는 발광부(100)와 투광부(300) 사이를 채울 수 있다.
몇몇 실시예에서 충진부(500)는 광을 투과할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서 충진부(500)는 유기물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 충진부(500)는 실리콘계 유기물질, 에폭시계 유기물질 또는 실리콘계 유기물질과 에폭시계 유기물질의 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(1)는 연성 회로 기판(FPC) 및 구동 칩을 더 포함할 수 있다.
표시 장치(1)의 비표시 영역(NDA)은 패드 영역(PDA)을 포함할 수 있으며, 패드 영역(PDA)에는 복수의 접속 패드(PD)가 위치할 수 있다. 패드 영역(PDA)은 발광부(100) 상에서 정의될 수 있다. 이에 따라, 복수의 접속 패드(PD)는 발광부(100) 상에 배치될 수 있다.
연성 회로 기판(FPC)은 접속 패드(PD)에 접속될 수 있다. 연성 회로 기판(FPC)은 표시 장치(1)를 구동하기 위한 신호, 전원 등을 제공하는 회로 보드 등과 발광부(100)를 전기적으로 연결할 수 있다.
구동칩(IC)은 상기 회로 보드 등과 전기적으로 연결되어 데이터 및 신호 등을 제공받을 수 있다. 몇몇 실시예에서 구동칩(IC)은 데이터 구동칩(IC)일 수 있으며, 상기 회로 보드 등으로부터 데이터 제어신호 및 영상 데이터 등을 수신하고 영상 데이터들에 대응하는 데이터 전압 등을 생성하여 출력할 수 있다.
몇몇 실시예에서 구동칩(IC)은 연성 회로 기판(FPC)에 실장될 수 있다. 예컨대, 구동칩(IC)은 COF(Chip On Film) 형태로 연성 회로 기판(FPC)에 실장될 수 있다.
구동칩(IC)에서 제공된 데이터 전압, 상기 회로 보드에서 제공된 전원 등은 연성 회로 기판(FPC) 및 접속 패드(PD)를 경유하여 후술하는 바와 같이 발광부(100)의 화소 회로 등에 전달될 수 있다.
이하에서는 표시 장치(1)의 발광부(100)에 정의된 복수의 발광 영역 및 투광부(300)에 정의된 복수의 투광 영역에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로, 도 3의 표시 장치가 포함하는 발광부의 개략적인 평면도이다. 도 5는 도 3의 A1 영역을 확대한 평면도로서, 보다 구체적으로 도 3의 표시 장치가 포함하는 투광부의 개략적인 평면도이다. 도 6은 도 4 및 도 5의 X2-X2`선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7은 도 6의 A2 영역을 확대한 평면도이다. 도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제1 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다. 도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제2 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다. 도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 투광부가 포함하는 컬러 필터 부재의 제3 컬러 필터의 개략적인 배치를 도시한 평면도이다.
도 3에 부가하여 도 4 내지 도 6을 더 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 발광부(100)에는 복수의 발광 영역이 정의되고, 투광부(300)에는 복수의 투광 영역이 정의될 수 있다.
표시 장치(1)에 정의된 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)은 발광부(100) 및 투광부(300)에서 적용될 수 있다.
발광부(100)의 표시 영역(DA)에는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)이 정의될 수 있다. 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)은 발광부(100)의 발광 소자에서 생성된 광이 발광부(100)의 외부로 방출되는 영역일 수 있으며, 비발광 영역(NELA)은 발광부(100)의 외부로 광이 방출되지 않는 영역일 수 있다. 몇몇 실시예에서 비발광 영역(NELA)은 표시 영역(DA) 내에서 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)을 둘러쌀 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)에서 외부로 방출되는 광은 제1 색의 광일 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 제1 색의 광은 청색광일 수 있으며, 약 440nm 내지 약 480nm 범위에서 피크 파장(peak wavelength)을 가질 수 있다. 여기서 피크 파장이란, 광의 강도(intensity)가 최대인 파장을 의미한다.
몇몇 실시예에서 도 4에 도시된 바와 같이 제1 발광 영역(ELA_1) 및 제3 발광 영역(ELA_3)은 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 위치하고, 제2 발광 영역(ELA_2)은 제1 발광 영역(ELA_1) 및 제3 발광 영역(ELA_3) 사이의 이격 공간 일측에 위치함으로써, 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)은 하나의 그룹을 이루고, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)이 이루는 하나의 그룹은 표시 영역(DA) 내에서 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 반복적으로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)의 배치는 다양하게 변경되어 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)이 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 위치할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)이 도 4에 도시된 바와 같이 배치되는 경우를 예시로 설명한다.
몇몇 실시예에서 제1 발광 영역(ELA_1)의 면적, 제2 발광 영역(ELA_2)의 면적 및 제3 발광 영역(ELA_3)의 면적은 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 발광 영역(ELA_1)의 면적, 제2 발광 영역(ELA_2)의 면적 및 제3 발광 영역(ELA_3)의 면적은 각기 다를 수도 있다. 몇몇 실시예에서 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)은 정사각형의 평면형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)이 정사각형의 평면형상을 가지고 면적이 실질적으로 동일한 것을 중심으로 설명하도록 한다.
투광부(300)의 표시 영역(DA)에는 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)이 정의될 수 있다. 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)은 발광부(100)의 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)에서 생성된 광이 투과되는 영역일 수 있다. 투광부(300)의 표시 영역(DA) 내에서 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)의 주변에는 차광 영역(BA)이 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서 차광 영역(BA)은 제1 투광 영역(TA_1), 제1 투광 영역(TA_1) 및 제3 투광 영역(TA_3)을 둘러쌀 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 차광 영역(BA)은 투광부(300)의 표시 영역(DA)뿐만 아니라 비표시 영역(NDA)에도 위치할 수도 있다.
제1 투광 영역(TA_1)은 제1 발광 영역(ELA_1)에 대응되어 중첩하고, 제2 투광 영역(TA_2)은 제2 발광 영역(ELA_2)에 대응되어 중첩하며, 제3 투광 영역(TA_3)은 제3 발광 영역(ELA_3)에 대응되어 중첩할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 투광 영역(TA_1)은 제1 발광 영역(ELA_1)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩되고, 제2 투광 영역(TA_2)은 제2 발광 영역(ELA_2)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩되며, 제3 투광 영역(TA_3)은 제3 발광 영역(ELA_3)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 투광 영역(TA_1)의 제1 발광 영역(ELA_1)과 다른 면적을 가질 수 있고, 제2 투광 영역(TA_2)은 제2 발광 영역(ELA_2)과 다른 면적을 가지며, 제3 투광 영역(TA_3)은 제3 발광 영역(ELA_3)과 다른 면적을 가질 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 투광 영역(TA_1)은 제1 발광 영역(ELA_1)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩되고, 제2 투광 영역(TA_2)은 제2 발광 영역(ELA_2)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩되며, 제3 투광 영역(TA_3)은 제3 발광 영역(ELA_3)과 실질적으로 동일한 면적을 가지며 완전히 중첩되는 것을 중심으로 설명하도록 한다.
이에 따라, 제1 투광 영역(TA_1) 및 제3 투광 영역(TA_3)은 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 위치하고, 제2 투광 영역(TA_2)은 제1 투광 영역(TA_1) 및 제3 투광 영역(TA_3) 사이의 이격 공간 일측에 위치함으로써, 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)은 하나의 그룹을 이루고, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)이 이루는 하나의 그룹은 표시 영역(DA) 내에서 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 반복적으로 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광부(100)에서 제공되는 상기 제1 색의 광은 제1 투광 영역(TA_1), 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)을 투과하여 표시 장치(1) 외부로 제공될 수 있다. 제1 투광 영역(TA_1)에서 표시 장치(1)의 외부로 출사되는 광을 제1 출사광이라 지칭하고, 제2 투광 영역(TA_2)에서 표시 장치(1)의 외부로 출사되는 광을 제2 출사광이라 지칭하며, 제3 투광 영역(TA_3)에서 표시 장치(1)의 외부로 출사되는 광을 제3 출사광이라 지칭하면, 상기 제1 출사광은 제1 색의 광이고, 상기 제2 출사광은 제2 색의 광이며, 상기 제3 출사광은 제3 색의 광일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 색의 광은 상술한 바와 같이 440nm 내지 약 480nm 범위에서 피크 파장을 갖는 청색광일 수 있으며, 상기 제2 색의 광은 약 510nm 내지 약 550nm 범위에서 피크 파장을 갖는 녹색광일 수 있다. 또한, 상기 제3 색의 광은 약 610nm 내지 약 650nm 범위에서 피크 파장을 갖는 적색광일 수 있다.
이하에서는 표시 장치(1)의 구조에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 상술한 바와 같이 표시 장치(1)는 발광부(100), 발광부(100) 상에 배치되어 발광부(100)와 대향하는 투광부(300) 및 발광부(100)와 투광부(300) 사이에 개재되는 충진부(500)를 포함할 수 있다. 이하에는 설명의 편의를 위해 발광부(100), 투광부(300), 충진부(500) 순으로 설명하도록 한다.
발광부(100)는 제1 기판(110), 버퍼층(120), 하부 금속층(BML), 제1 절연층(130), 반도체층(ACT), 게이트 전극(GE), 게이트 절연층(140), 제2 절연층(150), 소스/드레인 전극, 제3 절연층(160), 발광 소자, 화소 정의막(170), 제1 캡핑층(CPL1) 및 박막 봉지층이 제3 방향(DR3) 일측으로 순차 적층된 구조일 수 있다.
발광부(100)의 제1 기판(110)은 발광부(100)의 기저를 이루는 역할을 할 수 있다. 제1 기판(110)은 투광성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제1 기판(110)은 유리기판 또는 플라스틱 기판을 수 있다. 제1 기판(110)이 플라스틱 기판인 경우, 제1 기판(110)은 가요성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 기판(110)이 플라스틱 기판인 경우, 제1 기판(110)은 폴리이미드를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 버퍼층(120)은 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(120)은 버퍼층(120) 상에 배치되는 소자에 제1 기판(110)을 통하여 침투하는 이물 또는 습기를 차단하는 역할을 할 수 있다.
몇몇 실시예에서 버퍼층(120)은 SiO2, SiNx, SiON와 같은 무기물을 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 하부 금속층(BML)은 버퍼층(120) 상에 배치될 수 있다. 하부 금속층(BML)은 외부의 광 또는 후술하는 발광 소자에서 방출되는 광이 반도체층(ACT)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 후술할 박막 트랜지스터에서 광에 의해 누설 전류가 발생하는 것을 방지하거나 누설 전류의 발생을 감소시킬 수 있다.
하부 금속층(BML)은 광을 차단하고 전도성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)은 은 (Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 네오듐(Nd)등의 금속 중 단일 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)은 단층 또는 다층구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 금속층(BML)이 다층 구조로 이루어지는 경우, 하부 금속층(BML)은 티타늄(Ti)/구리(Cu)/인듐틴옥사이드(ITO)의 적층 구조체 또는 티타늄(Ti)/구리(Cu)/산화알루미늄(Al2O3)의 적층 구조체일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)은 각 반도체층(ACT)과 대응하도록 복수 개 구비되고 반도체층(ACT)과 중첩할 수 있다. 몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)의 폭은 반도체층(ACT)의 폭보다 넓을 수 있다.
몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)은 데이터선, 전원공급선, 도면에 미도시된 박막 트랜지스터와 도면에 도시된 박막 트랜지스터(도 6의 GE, ACT, DE, SE)를 서로 전기적으로 연결하는 배선 등의 일부일 수도 있다. 몇몇 실시예에서 하부 금속층(BML)은 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
발광부(100)의 제1 절연층(130)은 하부 금속층(BML) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(130)은 하부 금속층(BML)과 반도체층(ACT)을 전기적으로 절연시키는 역할을 할 수 있다. 제1 절연층(130)은 하부 금속층(BML)을 커버할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 절연층(130)은 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O, HfO2, ZrO2 등과 같은 무기물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 반도체층(ACT)은 제1 절연층(130) 상에 배치될 수 있다. 반도체층(ACT)은 발광부(100)의 표시 영역(DA) 내에서 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2), 제3 발광 영역(ELA_3)과 각각 대응하도록 배치될 수 있다. 또한, 반도체층(ACT)은 각 하부 금속층(BML)과 중첩하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 반도체층(ACT)에서 광전류가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
반도체층(ACT)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 반도체층(ACT)은 Zn 산화물계 물질로, Zn 산화물, In-Zn 산화물, Ga-In-Zn 산화물 등으로 형성될 수 있으며, ZnO에 인듐(In)과 갈륨(Ga)과 같은 금속이 함유된 IGZO(In-Ga-Zn-O) 반도체일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체층(ACT)은 비정질실리콘 또는 폴리실리콘 등을 포함할 수도 있다.
발광부(100)의 게이트 전극(GE)은 반도체층(ACT) 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 표시 영역(DA)에서 반도체층(ACT)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서 게이트 전극(GE)의 폭은 반도체층(ACT)의 폭보다 좁을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 게이트 전극(GE)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 게이트 절연층(140)은 반도체층(ACT)과 게이트 전극(GE) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 절연층(140)은 반도체층(ACT)과 게이트 전극(GE)을 절연시키는 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 게이트 절연층(140)은 제1 기판(110)의 제3 방향(DR3) 일측 면에 배치된 하나의 층으로 이루어지지 않고, 부분적으로 패터닝된 형상으로 이루어지고, 게이트 절연층(140)의 폭은 반도체층(ACT)의 폭보다 좁으며, 게이트 전극(GE)의 폭보다 클 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 게이트 절연층(140)은 무기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(140)은 제1 절연층(130)의 설명에서 예시된 무기물을 포함할 수 있다.
발광부(100)의 제2 절연층(150)은 게이트 절연층(140) 상에 배치되어 반도체층(ACT), 게이트 전극(GE)을 커버할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 절연층(150)은 평탄면을 제공하는 평탄화막으로 기능할 수 있다.
제2 절연층(150)은 유기물을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 절연층(150)은 포토아크릴(photo acryl, PAC), 폴리스티렌(polystylene), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리아릴에테르(polyarylether), 헤테로사이클릭 폴리머(heterocyclic polymer), 파릴렌(parylene), 불소계 고분자, 에폭시 수지(epoxy resin), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 실록산계 수지(siloxane series resin) 및 실란 수지(silane resin) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 서로 이격되어 제2 절연층(150) 상에 배치될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 각각 제2 절연층(150)을 관통하는 컨택홀을 통해 반도체층(ACT)과 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서 소스 전극(SE)은 제2 절연층(150) 뿐만 아니라 제1 절연층(130)을 관통하여 하부 금속층(BML)과도 연결될 수도 있다. 하부 금속층(BML)이 신호 또는 전압 등을 전달하는 배선의 일부인 경우, 소스 전극(SE)은 하부 금속층(BML)과 연결되고 전기적으로 커플링되어 상기 배선에 제공된 전압 등을 전달받을 수 있다. 또는 하부 금속층(BML)이 별도의 배선이 아닌 플로팅된 패턴인 경우, 소스 전극(SE)에 제공된 전압 등이 하부 금속층(BML) 등에 전달될 수 있다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있으며, 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 반도체층(ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 이룰 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 박막 트랜지스터는 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)에 각각 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 박막 트랜지스터 중 일부분은 비발광 영역(NELA)에 위치할 수도 있다.
발광부(100)의 제3 절연층(160)은 제2 절연층(150) 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터를 커버할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 절연층(160)은 평탄화막일 수 있다.
제3 절연층(160)은 유기물로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서 제3 절연층(160)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 이미드계 수지, 에스테르계 수지 등을 포함하거나, 감광성 유기물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 표시 영역(DA)에서 제3 절연층(160) 상에는 애노드 전극(ANO)들이 위치할 수 있다.
애노드 전극(ANO)들은 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3) 각각과 중첩하고, 적어도 일부는 비발광 영역(NELA)까지 확장될 수도 있다. 애노드 전극(ANO)들은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(DE)과 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서 애노드 전극(ANO)은 반사형 전극일 수 있고, 이 경우에 애노드 전극(ANO)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir 및 Cr와 같은 금속을 포함하는 금속층일 수 있다. 다른 실시예에서, 애노드 전극(ANO)은 상기 금속층 위에 적층된 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 애노드 전극(ANO)은 다층구조, 예시적으로 ITO/Ag, Ag/ITO, ITO/Mg, ITO/MgF의 2층 구조 또는 ITO/Ag/ITO와 같은 3층 구조를 가질 수 있다.
발광부(100)의 화소 정의막(170)은 애노드 전극(ANO3) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(170)은 애노드 전극(ANO)들을 노출하는 개구부로써 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제3 발광 영역(ELA_3)을 각각 정의할 수 있다.
화소 정의막(170)은 후술하는 컬러 필터 부재(320)의 차광 영역(BA)과 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 또한 화소 정의막(170)은 후술하는 뱅크 부재(BK)와도 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다.
몇몇 실시예에서 화소 정의막(170)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 발광층(OL)은 애노드 전극(ANO) 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발광층(OL)은 복수의 발광 영역 및 비발광 영역(NELA)에 걸쳐 형성된 연속된 막의 형상을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발광층(OL)은 표시 영역(DA)내에만 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 발광층(OL)의 일부는 비표시 영역(NDA) 내에 더 배치될 수도 있다. 발광층(OL)에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
발광부(100)의 캐소드 전극(CE)은 발광층(OL) 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐소드 전극(CE)은 발광층(OL) 상에 배치되어 복수의 발광 영역(ELA_1, ELA_2, ELA_3) 및 비발광 영역(NELA)에 걸쳐 형성된 연속된 막의 형상을 가질 수 있다. 다시 말해 캐소드 전극(CE)은 발광층(OL)을 완전히 커버할 수 있다.
캐소드 전극(CE)은 반투과성 또는 투과성을 가질 수 있다. 캐소드 전극(CE)의 두께가 수십 내지 수백 옹스트롬인 경우에, 캐소드 전극(CE)은 반투과성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐소드 전극(CE)이 상기 반투과성을 갖는 경우, 캐소드 전극(CE)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물, 예를 들어 Ag와 Mg의 혼합물을 포함할 수 있다. 한편, 캐소드 전극(CE)은 투명한 도전성 산화물을 포함하여 투과성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서 캐소드 전극(CE)이 상기 투과성을 갖는 경우, 캐소드 전극(CE)은 WxOx(tungsten oxide), TiO2(Titanium oxide), ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), MgO(magnesium oxide) 등을 포함할 수 있다.
애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CE)은 발광 소자들을 이룰 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 영역(ELA_1)과 중첩하는 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CE)은 제1 발광 소자를 이루고, 제2 발광 영역(ELA_2)과 중첩하는 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CE)은 제2 발광 소자를 이루며, 제3 발광 영역(ELA_3)과 중첩하는 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CE)은 제3 발광 소자를 이룰 수 있다. 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자는 각각 출사광(LE)을 방출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 발광층(OL)에서 최종적으로 출사되는 출사광(LE)은 제1 성분(LE1) 및 제2 성분(LE2)이 혼합된 혼합광일 수 있다. 출사광(LE) 중 제1 성분(LE1)과 제2 성분(LE2)은 각각 피크 파장이 440nm 이상 480nm 미만일 수 있다. 즉, 출사광(LE)은 청색광일 수 있다.
몇몇 실시예에서 발광층(OL)은 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 발광 물질층이 중첩 배치된 구조, 예컨대 탠덤(tandem) 구조로 이루어질 수 있다. 예시적으로 발광층(OL)은 제1 발광 물질층(EML1)을 포함하는 제1 스택(ST1), 제1 스택(ST1) 상에 위치하고 제2 발광 물질층(EML2)을 포함하는 제2 스택(ST2), 제2 스택(ST2) 상에 위치하고 제3 발광 물질층(EML3)을 포함하는 제3 스택(ST3), 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에 위치하는 제1 전하생성층(CGL1) 및 제2 스택(ST2)과 제3 스택(ST3) 사이에 위치하는 제2 전하 생성층을 포함할 수 있다. 제1 스택(ST1), 제2 스택(ST2) 및 제3 스택(ST3)은 서로 중첩하도록 배치될 수 있다.
제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)은 서로 중첩하도록 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)은 모두 상기 제1 색의 광, 예컨대 청색광을 발광할 수 있다. 예시적으로 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)은 각각 청색 발광층일 수 있으며, 유기물을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 어느 하나는 제1 피크 파장을 갖는 제1 청색광을 출사하고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 다른 하나는 상기 제1 피크 파장과 다른 제2 피크 파장의 제2 청색광을 출사할 수 있다. 예시적으로 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 어느 하나는 제1 피크 파장을 갖는 제1 청색광을 출사하고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 나머지 둘은 제2 피크 파장을 갖는 제2 청색광을 출사할 수 있다. 즉, 발광층(OL)에서 최종적으로 출사되는 출사광(LE)은 제1 성분(LE1) 및 제2 성분(LE2)이 혼합된 혼합광일 수 있으며, 제1 성분(LE1) 은 제1 피크 파장을 갖는 제1 청색광이고, 제2 성분(LE2)은 제2 피크 파장을 갖는 제2 청색광일 수 있다.
몇몇 실시예에서 상기 제1 피크 파장과 상기 제2 피크 파장 중 하나의 범위는 440nm 이상 460nm 미만일 수 있으며, 상기 제1 피크 파장과 상기 제2 피크 파장 중 나머지 하나의 범위는 460nm 이상 480nm 이하일 수 있다. 다만 상기 제1 피크 파장의 범위 및 상기 제2 피크 파장의 범위에 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 제1 피크 파장의 범위 및 상기 제2 피크 파장의 범위는 모두 460nm를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서 상기 제1 청색광 및 상기 제2 청색광 중 어느 하나는 진청색(deep blue color)의 광일 수 있으며, 상기 제1 청색광 및 상기 제2 청색광 중 다른 하나는 연청색(sky blue color)의 광일 수 있다.
몇몇 실시예에 의하는 경우, 발광층(OL)에서 출사되는 출사광(LE)은 청색광이며, 장파장 성분 및 단파장 성분을 포함할 수 있다. 따라서 최종적으로 발광층(OL)은 출사광(LE)으로서 좀 더 넓게 분포(broad)된 발광 피크(peak)를 가지는 청색광을 출사할 수 있게 된다. 이를 통해, 종래의 좁은(sharp) 발광 피크(peak)를 가지는 청색광을 출사하는 발광 소자 대비 측면 시야각에서의 색 시인성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
몇몇 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)은 각각 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 호스트는 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene) 등을 사용할 수 있다.
청색광을 출사하는 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 은 각각 예를 들어, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 유기 금속 착체(organometallic complex)를 포함하는 인광 물질을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 하나는 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 다른 하나와 서로 다른 파장 영역대의 청색광을 출사한다. 서로 다른 파장 영역대의 청색광을 출사하기 위해서, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)은 서로 동일한 재료를 포함하고, 공진 거리를 조절하는 방법을 이용할 수 있다. 또는 서로 다른 파장 영역대의 청색광을 출사하기 위해서, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 하나와 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 다른 하나는 서로 상이한 재료를 포함할 수도 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 각각이 발광하는 청색광은, 모두 피크 파장이 440nm 내지 480nm일 수도 있으며, 서로 동일한 재료로 이루어질 수도 있다.
또는 또 다른 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 피크 파장을 갖는 제1 청색광을 출사하고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 다른 하나는 상기 제1 피크 파장과 다른 제2 피크 파장의 제2 청색광을 출사하고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 나머지 하나는 상기 제1 피크 파장 및 상기 제2 피크 파장과 다른 제3 피크 파장의 제3 청색광을 출사할 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서 상기 제1 피크 파장, 상기 제2 피크 파장 및 상기 제3 피크 파장 중 어느 하나의 범위는 440nm 이상 460nm 미만일 수 있다. 상기 제1 피크 파장, 상기 제2 피크 파장 및 상기 제3 피크 파장 중 다른 하나의 범위는 460nm 이상 470nm 미만일 수 있으며, 상기 제1 피크 파장, 상기 제2 피크 파장 및 상기 제3 피크 파장 중 나머지 하나의 범위는 470nm 이상 480nm 이하일 수도 있다.
몇몇 또 다른 실시예에 의하는 경우, 발광층(OL)에서 출사되는 출사광(LE)은 청색광이며, 장파장 성분, 중간파장 성분 및 단파장 성분을 포함한다. 따라서 최종적으로 발광층(OL)은 출사광(LE)으로서 좀 더 넓게 분포(broad)된 발광 피크(peak)를 가지는 청색광을 출사할 수 있으며, 측면 시야각에서의 색 시인성을 개선할 수 있게 된다.
상술한 실시예들에 따르면, 탠덤(tandem) 방식의 구조, 즉 복수개의 발광층(OL)을 적층한 구조를 채용하지 않는 종래의 발광 소자에 비하여 광 효율이 상승하는 이점 및 표시 장치(1)의 수명을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
또는, 몇몇 또 다른 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 어느 하나는 상기 제3 색의 광, 예컨대 청색광을 발광하고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 다른 하나는 상기 제3 색의 광, 예컨대 녹색광을 발광할 수도 있다. 몇몇 또 다른 실시예에서 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 어느 하나가 방출하는 청색광의 피크 파장의 범위는 440nm 이상 내지 480nm 이하 또는 460nm 이상 내지 480nm 이하 일 수 있다. 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 적어도 다른 하나가 방출하는 녹색광은 510nm 내지 550nm 범위의 피크 파장을 가질 수 있다.
예시적으로 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 어느 하나는 녹색광을 방출하는 녹색 발광층(OL)이고, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 나머지 둘은 청색광을 방출하는 청색 발광층(OL)일 수 있다. 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 나머지 둘이 청색 발광층(OL)인 경우, 두개의 청색 발광층(OL)이 방출하는 청색광의 피크 파장 범위는 동일할 수도 있으며, 두개의 청색 발광층(OL)이 방출하는 피크 파장의 범위가 서로 다를 수도 있다.
몇몇 또 다른 실시예에 의하는 경우, 발광층(OL)에서 출사되는 출사광(LE)은 청색광인 제1 성분(LE1)과 녹색광인 제2 성분(LE2)이 혼합된 혼합광일 수 있다. 예시적으로 제1 성분(LE1)이 진청색의 광이고, 제2 성분(LE2)이 녹색광인 경우, 출사광(LE)은 연청색(sky blue color)을 갖는 광일 수 있다. 상술한 실시예들과 유사하게 발광층(OL)에서 출사되는 출사광(LE)은 청색광과 녹색광의 혼합광으로서, 장파장 성분 및 단파장 성분을 포함한다. 따라서 최종적으로 발광층(OL)은 출사광(LE)으로서 좀 더 넓게 분포(broad)된 발광 피크(peak)를 가지는 청색광을 출사할 수 있으며, 측면 시야각에서의 색 시인성을 개선할 수 있게 된다. 또한 출사광(LE) 중 제2 성분(LE2)이 녹색광인 바, 표시 장치(1)에서 외부로 제공되는 광 중, 녹색광 성분을 보완할 수 있으며, 이에 따라 표시 장치(1)의 색 재현성이 향상될 수 있다.
몇몇 또 다른 실시예에서, 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3) 중 녹색 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 녹색 발광층이 포함하는 호스트는 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene) 등을 사용할 수 있다.
상기 녹색 발광층이 포함하는 도펀트는 예를 들어 Alq3(tris-(8-hydroyquinolato) aluminum(III))을 포함하는 형광물질, 또는 인광물질로서, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium), Ir(ppy)2(acac)(Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonate)iridium(III)), Ir(mpyp)3(2-phenyl-4-methyl-pyridine iridium) 등이 예시될 수 있다.
제1 전하생성층(CGL1)은 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에 위치할 수 있다. 제1 전하생성층(CGL1)은 각 발광층(OL)에 전하를 주입하는 역할을 할 수 있다. 제1 전하생성층(CGL1)은 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에서 전하 균형을 조절하는 역할을 할 수 있다. 제1 전하생성층(CGL1)은 n형 전하 생성층(CGL11) 및 p형 전하 생성층(CGL12)을 포함할 수 있다. p형 전하 생성층(CGL12)은 n형 전하 생성층(CGL11) 상에 배치될 수 있으며, n형 전하 생성층(CGL11)과 제2 스택(ST2) 사이에 위치할 수 있다.
제1 전하생성층(CGL1)은 n형 전하 생성층(CGL11) 및 p형 전하 생성층(CGL12)이 서로 접합 구조를 가질 수도 있다. n형 전하 생성층(CGL11)은 애노드 전극(ANO_1) 및 캐소드 전극(CE) 중 애노드 전극(ANO_1)에 더 인접하게 배치된다. p형 전하 생성층(CGL12)은 애노드 전극(ANO_1) 및 캐소드 전극(CE) 중 캐소드 전극(CE)에 더 인접하게 배치된다. n형 전하 생성층(CGL11)은 애노드 전극(ANO_1)에 인접한 제1 발광 물질층(EML1)에 전자를 공급하고, p형 전하 생성층(CGL12)은 제2 스택(ST2)에 포함되는 제2 발광 물질층(EML2)에 정공을 공급한다. 제1 전하생성층(CGL1)을 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2) 사이에 배치하여, 각각의 발광층(OL)에 전하를 제공함으로써, 발광 효율을 증대시키고, 구동 전압을 낮출 수 있게 된다.
제1 스택(ST1)은 제1 애노드 전극(ANO_1), 제2 애노드 전극(ANO_2) 및 제3 애노드 전극(ANO_3) 위에 위치할 수 있으며, 제1 정공수송층(HTL1), 제1 전자블록층(BIL1), 제1 전자수송층(ETL1)을 더 포함할 수 있다.
제1 정공수송층(HTL1)은 제1 애노드 전극(ANO_1), 제2 애노드 전극(ANO_2) 및 제3 애노드 전극(ANO_3) 상에 위치할 수 있다. 제1 정공수송층(HTL1)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, 정공수송물질을 포함할 수 있다. 상기 정공수송물질은, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine])등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전자블록층(BIL1)은 제1 정공수송층(HTL1) 상에 위치할 수 있으며, 제1 정공수송층(HTL1)과 제1 발광 물질층(EML1) 사이에 위치할 수 있다. 제1 전자블록층(BIL1)은 제1 발광 물질층(EML1)에서 생성된 전자가 제1 정공수송층(HTL1)으로 넘어오는 것을 방지하도록 정공수송물질과 금속 또는 금속 화합물을 포함하여 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서 상술한 제1 정공수송층(HTL1)과 제1 전자블록층(BIL1)은 각각의 재료가 혼합된 단일층으로도 이루어질 수도 있다.
제1 전자수송층(ETL1)은 제1 발광 물질층(EML1) 상에 위치할 수 있으며, 제1 전하생성층(CGL1)과 제1 발광 물질층(EML1) 사이에 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 전자수송층(ETL1)은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물과 같은 전자수송물질을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 전자 수송 물질의 종류에 한정되는 것은 아니다. 제2 스택(ST2)은 제1 전하생성층(CGL1) 상에 위치할 수 있으며, 제2 정공수송층(HTL2), 제2 전자블록층(BIL2), 제2 전자수송층(ETL2)을 더 포함할 수 있다.
제2 정공수송층(HTL2)은 제1 전하생성층(CGL1) 상에 위치할 수 있다. 제2 정공수송층(HTL2)은 제1 정공수송층(HTL1)과 동일한 물질로 이루어지거나, 제1 정공수송층(HTL1)이 포함하는 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 제2 정공수송층(HTL2)은 단일층으로 이루어지거나, 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
제2 전자블록층(BIL2)은 제2 정공수송층(HTL2) 상에 위치할 수 있으며, 제2 정공수송층(HTL2)과 제1 발광 물질층(EML1) 사이에 위치할 수 있다. 제2 전자블록층(BIL2)은 제1 전자블록층(BIL1)과 동일한 물질 및 동일한 구조로 이루어지거나, 제1 전자블록층(BIL1)이 포함하는 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다.
제2 전자수송층(ETL2)은 제2 발광 물질층(EML2) 상에 위치할 수 있으며, 제2 전하생성층(CGL2)과 제2 발광 물질층(EML2) 사이에 위치할 수 있다. 제2 전자수송층(ETL2)은 제1 전자수송층(ETL1)과 동일한 물질 및 동일한 구조로 이루어지거나, 제1 전자수송층(ETL1)이 포함하는 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 제2 전자수송층(ETL2)은 단일층으로 이루어지거나, 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
제2 전하생성층(CGL2)은 제2 스택(ST2) 상에 위치하고 제2 스택(ST2)과 제3 스택(ST3) 사이에 위치할 수 있다.
제2 전하생성층(CGL2)은 상술한 제1 전하생성층(CGL1)과 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 전하생성층(CGL2)은 제2 스택(ST2)에 보다 인접하게 배치된 n형 전하 생성층(CGL21)과, 캐소드 전극(CE)에 더 인접하게 배치되는 p형 전하 생성층(CGL22)을 포함할 수 있다. p형 전하 생성층(CGL22)은 n형 전하 생성층(CGL21) 상에 배치될 수 있다.
제2 전하생성층(CGL2)은 n형 전하 생성층(CGL21) 및 p형 전하 생성층(CGL22)이 서로 접한 구조로 이루어질 수 있다. 제1 전하생성층(CGL1) 및 제2 전하생성층(CGL2)은 서로 다른 재료로 이루어질 수도 있고, 동일한 재료로 이루어질 수도 있다.
제2 스택(ST2)은 제2 전하생성층(CGL2) 상에 위치할 수 있으며, 제3 정공수송층(HTL3) 및 제3 전자수송층(ETL3)을 더 포함할 수 있다.
제3 정공수송층(HTL3)은 제2 전하생성층(CGL2) 상에 위치할 수 있다. 제3 정공수송층(HTL3)은 제1 정공수송층(HTL1)과 동일한 물질로 이루어지거나, 제1 정공수송층(HTL1)이 포함하는 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 제3 정공수송층(HTL3)은 단일층으로 이루어지거나, 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 제3 정공수송층(HTL3)이 복수의 층으로 이루어지는 경우, 각 층은 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.
제3 전자수송층(ETL3)은 제3 발광 물질층(EML3) 상에 위치할 수 있으며, 캐소드 전극(CE)과 제3 발광 물질층(EML3) 사이에 위치할 수 있다. 제3 전자수송층(ETL3)은 제1 전자수송층(ETL1)과 동일한 물질 및 동일한 구조로 이루어지거나, 제1 전자수송층(ETL1)이 포함하는 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 제3 전자수송층(ETL3)은 단일층으로 이루어지거나, 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 제3 전자수송층(ETL3)이 복수의 층으로 이루어지는 경우, 각 층은 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.
도면에는 미도시 하였으나, 제1 스택(ST1)과 제1 애노드 전극(ANO_1), 제2 애노드 전극(ANO_2) 및 제3 애노드 전극(ANO_3) 사이, 제2 스택(ST2)과 제1 전하생성층(CGL1) 사이, 제3 스택(ST3)과 제2 전하생성층(CGL2) 사이 중 적어도 어느 하나에는 각각 정공주입층(Hole Injection Layer)이 더 위치할 수도 있다. 상기 정공주입층은 제1 발광 물질층(EML1), 제2 발광 물질층(EML2) 및 제3 발광 물질층(EML3)으로 보다 원활하게 정공이 주입되도록 하는 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 정공주입층은 CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서 상기 정공주입층은 제1 스택(ST1)과 제1 애노드 전극(ANO_1), 제2 애노드 전극(ANO_2) 및 제3 애노드 전극(ANO_3) 사이, 제2 스택(ST2)과 제1 전하생성층(CGL1) 사이, 제3 스택(ST3)과 제2 전하생성층(CGL2) 사이에 각각 위치할 수도 있다.
도면에는 미도시 하였으나, 제3 전자수송층(ETL3)과 캐소드 전극(CE) 사이, 제2 전하생성층(CGL2)과 제2 스택(ST2) 사이 및 제1 전하생성층(CGL1)과 제1 스택(ST1) 사이 중 적어도 어느 하나에는 전자주입층(Electron Injection Layer)이 더 위치할 수도 있다. 상기 전자주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 전자주입층은 금속할라이드 화합물일 수 있으며, 예를 들어 MgF2, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, LiI, NaI, KI, RbI, CsI, FrI 및 CaF2 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 전자주입층은 Yb, Sm, Eu 등의 란탄계 물질을 포함할 수도 있다. 또는 상기 전자주입층은 RbI:Yb, KI:Yb 등과 같이 금속할라이드 물질과 란탄계 물질을 동시에 포함할 수도 있다. 상기 전자주입층이 금속할라이드 물질과 란탄계 물질을 모두 포함하는 경우, 상기 전자주입층은 금속할라이드 물질과 란탄계 물질을 공증착(Co-deposition)하여 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 전자주입층은 제3 전자수송층(ETL3)과 캐소드 전극(CE) 사이, 제2 전하생성층(CGL2)과 제2 스택(ST2) 사이 및 제1 전하생성층(CGL1)과 제1 스택(ST1) 사이에 각각 위치할 수도 있다.
몇몇 실시예에서 발광층(OL)은 적색 발광 물질층을 포함하지 않을 수 있으며, 이에 따라 상기 제3 색의 광 예컨대 적색광을 방출하지 않을 수 있다. 다시 말해, 출사광(LE)은 피크 파장이 610nm 내지 약 650nm의 범위인 광 성분을 포함하지 않을 수 있으며, 출사광(LE)은 피크 파장이 440nm 내지 550nm 인 광 성분만을 포함할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 캐소드 전극(CE) 상에는 제1 캡핑층(CPL1)이 배치될 수 있다. 제1 캡핑층(CPL1)은 시야각 특성을 개선하고 외부 발광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 제1 캡핑층(CPL1)은 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2), 제3 발광 영역(ELA_3) 및 비발광 영역(NELA)에 공통적으로 배치될 수 있다. 제1 캡핑층(CPL1)은 캐소드 전극(CE)을 완전히 커버할 수 있다.
제1 캡핑층(CPL1)은 광투과성을 갖는 무기 물질, 또는 유기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다시 말해, 제1 캡핑층(CPL1)은 무기층으로 이루어지거나, 또는 유기층(TFEb)으로 이루어질 수 있으며, 무기 입자가 포함된 유기층(TFEb)으로 이루어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서 제1 캡핑층(CPL1)은 트리아민(triamine) 유도체, 카르바졸(carbazole biphenyl) 유도체, 아릴렌디아민(arylenediamine) 유도체 또는 알루미 키노륨 복합체(Alq3) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)의 박막 봉지층은 제1 캡핑층(CPL1) 상에 배치될 수 있다. 박막 봉지층은 수분과 같은 외부 이물질 등으로부터 박막 봉지층의 하부에 위치하는 구성들을 보호하는 역할을 할 수 있다. 박막 봉지층은 제1 발광 영역(ELA_1), 제2 발광 영역(ELA_2), 제3 발광 영역(ELA_3) 및 비발광 영역(NELA)에 공통적으로 배치된다. 박막 봉지층은 제1 캡핑층(CPL1)을 완전히 커버할 수 있다.
박막 봉지층은 제1 캡핑층(CPL1) 상에 순차적으로 적층된 하부 무기층(TFEa), 유기층(TFEb) 및 상부 무기층(TFEc)을 포함할 수 있다.
하부 무기층(TFEa)은 표시 영역(DA)에서 제1 캡핑층(CPL1)을 완전히 커버하여 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 커버할 수 있다.
유기층(TFEb)은 하부 무기층(TFEa) 상에 배치되어 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자를 커버할 수 있다.
상부 무기층(TFEc)은 유기층(TFEb) 상에 배치되어 유기층(TFEb)을 완전히 커버할 수 있다.
몇몇 실시예에서 하부 무기층(TFEa) 및 상부 무기층(TFEc)은 각각 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산질화물(SiON), 리튬 플로라이드 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 유기층(TFEb)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
투광부(300)는 제2 기판(310), 컬러 필터 부재(320), 제2 캡핑층(CPL2), 뱅크 부재(BK), 투광 부재, 및 제3 캡핑층(CPL3)이 제3 방향(DR3) 타측으로 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
이하 도 6에 부가하여 도 8 내지 도 10을 더 참조하여 투광부(300)에 대해 설명한다.
투광부(300)는 제2 기판(310), 컬러 필터 부재(320), 제2 캡핑층(CPL2), 투광 부재와 뱅크 부재(BK) 및 제3 캡핑층(CPL3)이 제3 방향(DR3) 타측으로 순차 적층된 구조를 가질 수 있다.
투광부(300)의 제2 기판(310)은 투광부(300)의 기저를 이루는 역할을 할 수 있다. 제2 기판(310)은 투광성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제2 기판(310)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 수 있다. 제2 기판(310)이 플라스틱 기판인 경우, 제2 기판(310)은 가요성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 기판(310)이 플라스틱 기판인 경우, 제2 기판(310)은 폴리이미드를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 발광부(100)와 투광부(300)는 서로 제3 방향(DR3)으로 대향하므로, 발광부(100)의 제1 기판(110)과 투광부(300)의 제2 기판(310)은 서로 제3 방향(DR3)으로 대향할 수 있다.
투광부(300)의 컬러 필터 부재(320)는 제2 기판(310)의 제3 방향(DR3) 타측, 다시 말해 제2 기판(310)과 발광부(100) 사이에 배치될 수 있다. 컬러 필터 부재(320)는 필터링 패턴 영역 및 차광 패턴부(BM)를 포함할 수 있다. 상기 차광 패턴부(BM)는 상기 필터링 패턴 영역을 둘러 쌀 수 있다. 컬러 필터 부재(320)의 상기 필터링 패턴은 투광부(300)의 투광 영역을 정의하고, 상기 차광 패턴부(BM)는 투광부(300)의 차광 영역(BA)을 정의할 수 있다.
컬러 필터 부재(320)는 도 6, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 제1 컬러 필터(321), 제2 컬러 필터(322) 및 제3 컬러 필터(323)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(321)는 상기 제1 광을 제외한 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 모두 흡수하고, 제2 컬러 필터(322)는 상기 제2 광을 제외한 상기 제1 광 및 상기 제3 광을 모두 흡수하며, 제3 컬러 필터(323)는 상기 제3 광을 제외한 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 모두 흡수할 수 있다. 다시 말해, 제1 컬러 필터(321)는 상기 제1 광을 투과시키고, 제2 컬러 필터(322)는 상기 제2 광을 투과시키며, 제3 컬러 필터(323)는 상기 제3 광을 투과시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 컬러 필터(321)는 청색 컬러 필터(blue color filter)일 수 있으며, 청색의 색재(blue colorant)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 색재란 염료(dye) 및 안료(pigment)를 모두 포함하는 개념이다. 제1 컬러 필터(321)는 베이스 수지를 포함하고 상기 청색의 색재는 상기 베이스 수지 내에 분산되어 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 컬러 필터(322)는 녹색 컬러 필터(green color filter)일 수 있으며, 녹색의 색재(green colorant)를 포함할 수 있다. 제2 컬러 필터(322)는 베이스 수지를 포함하고, 상기 녹색의 색재는 상기 베이스 수지 내에 분산되어 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 컬러 필터(323)는 적색 컬러 필터(red color filter)일 수 있으며, 적색의 색재(red colorant)를 포함할 수 있다. 제3 컬러 필터(323)는 베이스 수지를 포함하고, 상기 적색의 색재는 상기 베이스 수지 내에 분산되어 있을 수 있다.
제1 컬러 필터(321)는 제1 필터링 패턴 영역(321a) 및 제1 필터링 패턴 영역(321a)을 둘러싸는 제1 차광 패턴 영역(321b)을 포함하고, 제2 컬러 필터(322)는 제2 필터링 패턴 영역(322a) 및 제2 필터링 패턴 영역(322a)을 둘러싸는 제2 차광 패턴 영역(322b)을 포함하며, 제3 컬러 필터(323)는 제3 필터링 패턴 영역(323a) 및 제3 필터링 패턴 영역(323a)을 둘러싸는 제3 차광 패턴 영역(323b)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 컬러 필터(321)의 제1 필터링 패턴 영역(321a)은 제1 투광 영역(TA_1)에 중첩하고, 제1 컬러 필터(321)의 제1 차광 패턴 영역(321b)은 제1 투광 영역(TA_1)과 중첩하는 제1 필터링 패턴 영역(321a)을 둘러싸되, 제2 투광 영역(TA_2) 및 제3 투광 영역(TA_3)과 비중첩하고, 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a)은 제2 투광 영역(TA_2)에 중첩하고, 제2 컬러 필터(322)의 제2 차광 패턴 영역(322b)은 제2 투광 영역(TA_2)과 중첩하는 제2 필터링 패턴 영역(322a)을 둘러싸되, 제1 투광 영역(TA_1) 및 제3 투광 영역(TA_3)과 비중첩하고, 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 제3 컬러 필터(323)의 제3 필터링 패턴 영역(323a)은 제3 투광 영역(TA_3)에 중첩하고, 제3 컬러 필터(323)의 제3 차광 패턴 영역(323b)은 제3 투광 영역(TA_3)과 중첩하는 제3 필터링 패턴 영역(323a)을 둘러싸되, 제1 투광 영역(TA_1) 및 제2 투광 영역(TA_2)과 비중첩하고, 차광 영역(BA)과 중첩할 수 있다. 다시 말해, 컬러 필터 부재(320)의 상기 필터링 패턴 영역은 제1 컬러 필터(321)의 제1 필터링 패턴 영역(321a), 제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a) 및 제3 컬러 필터(323)의 제3 필터링 패턴 영역(323a)을 포함하고, 상기 차광 패턴부(BM)는 제1 컬러 필터(321)의 제1 차광 패턴 영역(321b), 제2 컬러 필터(322)의 제2 차광 패턴 영역(322b), 제3 컬러 필터(323)의 제3 차광 패턴 영역(323b)이 적층된 구조를 가질 수 있다.
제1 컬러 필터(321)의 제1 필터링 패턴 영역(321a)은 적색광 및 녹색광을 차단하는 차단 필터로 기능할 수 있다. 구체적으로, 제1 필터링 패턴 영역(321a)은 상기 제1 광(예컨대 청색광)을 선택적으로 투과시키고, 상기 제2 광(예컨대 녹색광) 및 상기 제3 색광(예컨대 적색광)을 차단하거나 흡수할 수 있다.
제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a)은 청색광 및 적색광을 차단하는 차단 필터로 기능할 수 있다. 구체적으로, 제2 필터링 패턴 영역(322a)은 상기 제2 광(예컨대 녹색광)을 선택적으로 투과시키고, 상기 제1 광(예컨대 청색광) 및 상기 제3 광(예컨대 적색광)을 차단하거나 흡수할 수 있다.
제3 컬러 필터(323)의 제3 필터링 패턴 영역(323a)은 청색광 및 녹색광을 차단하는 차단 필터로 기능할 수 있다. 구체적으로, 제3 필터링 패턴 영역(323a)은 상기 제3 광(예컨대 적색광)을 선택적으로 투과시키고, 상기 제1 광(예컨대 청색광) 및 상기 제2 광(예컨대 녹색광)을 차단하거나 흡수할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 차광 패턴부(BM)는 제1 차광 패턴 영역(321b), 제3 차광 패턴 영역(323b) 제2 차광 패턴 영역(322b)이 제3 방향(DR3)으로 순차 적층된 구조일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 차광 패턴부(BM)는 상술한 컬러 필터(321, 322, 323)로 이루어지지 않고, 별도의 유기 차광 물질로서 유기 차광 물질의 코팅 및 노광 공정 등을 통해 형성될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 차광 패턴이 제1 차광 패턴 영역(321b), 제3 차광 패턴 영역(323b) 제2 차광 패턴 영역(322b)이 제3 방향(DR3)으로 순차 적층된 구조인 것을 중심으로 설명한다. 차광 패턴부(BM)는 상술한 바와 같은 구성을 통해 상기 제1 광, 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 모두 흡수할 수 있다.
컬러 필터 부재(320) 상에는 저굴절층(LR)이 배치될 수 있다. 저굴절층(LR)은 후술하는 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)보다 낮은 굴절률을 가짐으로써, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)로부터 저굴절층(LR)으로 진행하는 광의 전반사를 유도하여 광을 재활용하는 역할을 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 저굴절층(LR)의 굴절률은 1.3 이하일 수 있다. 저굴절층(LR)의 굴절률이 1.3 이하인 경우에 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)와의 굴절률 차이가 크기 때문에 광의 전반사가 충분히 일어날 수 있다.
또한, 저굴절층(LR)은 컬러 필터 부재(320)의 차광 패턴 영역(321b, 322b, 323b)들에 의해 생기는 단차를 보상하여 평탄화 시키는 역할을 할 수 있다. 이에 따라 저굴절층(LR) 상에 배치되는 제2 캡핑층(CPL2)은 평탄하게 형성될 수 있다.
투광부(300)의 제2 캡핑층(CPL2)은 저굴절층(LR)의 일면 상에 배치되어 저굴절층(LR)을 커버할 수 있다. 제2 캡핑층(CPL2)은 외부로부터 수분 또는 공기 등의 불순물이 저굴절층(LR) 또는 컬러 필터 부재(320)로 침투하여 저굴절층(LR) 및 컬러 필터 부재(320)의 상기 차광 패턴부(BM), 상기 필터링 패턴 영역을 손상시키거나 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
제2 캡핑층(CPL2)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 제2 캡핑층(CPL2)은 후술하는 바와 같이 2중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 캡핑층은 저굴절층(LR)과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a) 및 제1 층(CPL2a) 상에 배치되는 제2 층(CPL2b)을 포함할 수 있다. 제1 층(CPL2a) 및 제2 층(CPL2b) 각각의 조성은 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 층(CPL2a)의 질소 원자비는 제2 층(CPL2b)의 질소 원자비보다 작거나 클 수 있다. 제2 캡핑층(CPL2)이 조성이 서로 다른 제1 층(CPL2a) 및 제2 층(CPL2b)으로 이루어짐에 따라 투광부(300)의 신뢰성이 향상될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
투광부(300)의 뱅크 부재(BK)는 도 6을 기준으로 제2 캡핑층(CPL2)의 제3 방향(DR3) 타측면 상에 배치되어 후술하는 투광 부재를 수용하는 공간을 형성하도록 제2 방향(DR2)으로 이격 배치될 수 있다. 즉, 뱅크 부재(BK)는 후술하는 투광 부재가 배치되는 공간을 구획하는 역할을 할 수 있다. 뱅크 부재(BK)는 제2 캡핑층(CPL2)의 제3 방향(DR3) 타측면과 직접 접촉할 수 있다. 뱅크 부재(BK)는 평면상에서 후술하는 투광 부재를 둘러쌀 수 있다. 뱅크 부재(BK)는 발광부(100)의 비발광 영역(NELA) 및 투광부(300)의 차광 영역(BA)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 뱅크 부재(BK)는 발광부(100)의 발광 영역(ELA_1, ELA_2, ELA_3) 및 투광부(300)의 투광 영역(TA_1, TA_2, TA_3)과 비중첩 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 뱅크 부재(BK)는 광경화성을 갖는 유기물 또는 광경화성을 갖고 차광물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
투광부(300)의 투광 부재는 뱅크 부재(BK)의 이격 공간에 의해 노출되는 제2 캡핑층(CPL2)의 제3 방향(DR3) 타측면 상에 배치될 수 있다. 상기 투광 부재는 제1 투광 영역(TA_1)과 중첩하는 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 영역(TA_2)과 중첩하는 제2 투광 부재(WCL1), 제3 투광 영역(TA_3)과 중첩하는 제3 투광 부재(WCL2)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)는 청구항에서 파장 변환층 또는 파장 변환 물질층으로 지칭될 수 있다.
제1 투광 부재(TPL)는 뱅크 부재(BK)에 의해 구획된 공간내에 배치되어, 제1 발광 영역(ELA_1) 및 제1 투광 영역(TA_1)과 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 제1 투광 부재(TPL)는 제2 캡핑층(CPL2) 및 뱅크 부재(BK)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 투광 부재(TPL)는 입사광을 투과시키는 광투과 패턴일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 발광 소자에서 제공된 출사광(LE)은 상술한 바와 같이 청색광으로서 제1 투광 부재(TPL) 및 제1 컬러 필터(321)의 제1 필터링 패턴 영역(321a)을 투과하여 표시 장치(1)의 외부로 출사될 수 있다. 다시 말해, 제1 발광 영역(ELA_1)에서 제1 투광 영역(TA_1)을 투과하여 외부로 출사되는 제1 출사광(L1)은 청색광일 수 있다.
제1 투광 부재(TPL)는 베이스 수지(330) 및 광 산란체(331)를 포함할 수 있다.
베이스 수지(330)는 광 투과율이 높은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서 베이스 수지(330)는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 카도계 수지 또는 이미드계 수지 등의 유기 재료를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광 산란체(331)는 베이스 수지(330)와 상이한 굴절률을 가지고 베이스 수지(330)와 광학 계면을 형성할 수 있다. 광 산란체(331)는 광 산란 입자일 수 있다. 광 산란체(331)는 제1 투광 영역(TA_1)을 투과하는 광의 파장을 실질적으로 변환시키지 않으면서 입사광의 입사 방향과 무관하게 랜덤한 방향으로 광을 산란시킬 수 있다.
광 산란체(331)는 투과광의 적어도 일부를 산란시키는 재료로서, 금속 산화물 입자 또는 유기 입자를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 광 산란체(331)는 금속 산화물로서 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO) 또는 산화 주석(SnO2) 등을 포함할 수 있고, 상기 유기 입자로서 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 투광 부재(WCL1)는 뱅크 부재(BK)에 의해 구획된 공간내에 배치되어, 제2 발광 영역(ELA_2) 및 제2 투광 영역(TA_2)과 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 제2 투광 부재(WCL1)는 제2 캡핑층(CPL2) 및 뱅크 부재(BK)와 직접 접촉할 수 있다.
제2 투광 부재(WCL1)는 입사광의 피크 파장을 다른 특정 피크 파장의 광으로 변환 또는 시프트시켜 출사시키는 파장 변환 패턴일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 발광 소자에서 제공된 출사광(LE)은 상술한 바와 같이 청색광으로서 제2 투광 부재(WCL1) 및 제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a)을 투과하여 510nm 내지 약 550nm 범위에서 피크 파장을 갖는 녹색광으로 변환되어 표시 장치(1)의 외부로 출사될 수 있다. 다시 말해, 제2 발광 영역(ELA_2)에서 제2 투광 영역(TA_2)을 투과하여 외부로 출사되는 제2 출사광(L2)은 녹색광일 수 있다.
제2 투광 부재(WCL1)는 베이스 수지(330), 베이스 수지(330) 내에 분산 배치되는 광 산란체(331) 및 베이스 수지(330) 내에 분산 배치되는 제1 파장 시프터(332)를 포함할 수 있다.
제1 파장 시프터(332)는 입사광의 피크 파장을 다른 특정 피크 파장으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 제1 파장 시프터(332)는 상기 제2 발광 소자에서 제공된 청색광인 출사광(LE)을 510nm 내지 약 550nm 범위에서 단일 피크 파장을 갖는 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 파장 시프터(332)는 양자점, 양자 막대 또는 형광체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 파장 시프터(332)가 양자점인 것을 중심으로 설명한다. 상기 양자점은 전자가 전도대에서 가전자대로 전이하면서 특정한 색을 방출하는 입자상 물질일 수 있다. 상기 양자점은 반도체 나노 결정 물질일 수 있다. 상기 양자점은 그 조성 및 크기에 따라 특정 밴드갭을 가져 빛을 흡수한 후 고유의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 양자점의 반도체 나노 결정의 예로는 IV족계 나노 결정, II-VI족계 화합물 나노 결정, III-V족계 화합물 나노 결정, IV-VI족계 나노 결정 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; InZnP, 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.
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, InAlP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
여기에서, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 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 나노 결정을 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.
제1 파장 시프터(332)가 방출하는 광은 약 45nm 이하, 또는 약 40nm 이하, 또는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며 이를 통해 표시 장치(1)가 표시하는 색의 색 순도와 색 재현성을 더욱 개선할 수 있다. 또, 제1 파장 시프터(332)가 방출하는 광은 입사광의 입사 방향과 무관하게 여러 방향을 향하여 방출될 수 있다. 이를 통해 제2 투광 영역(TA_2)에서 표시되는 제2 색의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
제2 발광 소자에서 제공된 출사광(LE) 중 일부는 제1 파장 시프터(332)에 의해 녹색광으로 변환되지 않고 제2 투광 부재(WCL1)를 투과하여 방출될 수 있다. 출사광(LE)중 제2 투광 부재(WCL1)에 의해 파장이 변환되지 않고 제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a)에 입사한 성분은, 제2 필터링 패턴 영역(322a)에 의해 차단될 수 있다. 반면, 출사광(LE) 중 제2 투광 부재(WCL1)에 의해 변환된 녹색광은 제2 필터링 패턴 영역(322a)을 투과하여 외부로 출사된다. 즉, 제2 투광 영역(TA_2)을 통해 표시 장치(1)의 외부로 출사되는 제2 출사광(L2)은 녹색광일 수 있다.
제3 투광 부재(WCL2)는 뱅크 부재(BK)에 의해 구획된 공간내에 배치되어, 제3 발광 영역(ELA_3) 및 제3 투광 영역(TA_3)과 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 제3 투광 부재(WCL2)는 제2 캡핑층(CPL2) 및 뱅크 부재(BK)와 직접 접촉할 수 있다.
제3 투광 부재(WCL2)는 입사광의 피크 파장을 다른 특정 피크 파장의 광으로 변환 또는 시프트시켜 출사시키는 파장 변환 패턴일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 발광 소자에서 제공된 출사광(LE)은 상술한 바와 같이 청색광으로서 제2 투광 부재(WCL1) 및 제2 컬러 필터(322)의 제2 필터링 패턴 영역(322a)을 투과하여 약 610nm 내지 약 650nm 범위에서 피크 파장을 갖는 적색광으로 변환되어 표시 장치(1)의 외부로 출사될 수 있다. 다시 말해, 제3 발광 영역(ELA_3)에서 제3 투광 영역(TA_3)을 투과하여 외부로 출사되는 제3 출사광(L3)은 적색광일 수 있다.
제3 투광 부재(WCL2)는 베이스 수지(330), 베이스 수지(330) 내에서 분산 배치되는 광 산란체(331) 및 베이스 수지(330) 내에 분산 배치되는 제2 파장 시프터(333)를 포함할 수 있다.
제2 파장 시프터(333)는 입사광의 피크 파장을 다른 특정 피크 파장으로 변환 또는 시프트 시킬 수 있다. 제2 파장 시프터(333)는 상기 제3 발광 소자에서 제공된 청색광인 출사광(LE)을 양자점일 수 있다. 610nm 내지 약 650nm 범위에서 단일 피크 파장을 갖는 적생광으로 변환하여 방출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 파장 시프터(333)는 양자점, 양자 막대 또는 형광체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 파장 시프터(333)가 양자점인 경우, 상술한 바와 같은 제1 파장 시프터(332)가 양자점인 경우와 실질적으로 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
제3 발광 소자에서 제공된 출사광(LE) 중 일부는 제2 파장 시프터(333)에 의해 적색광으로 변환되지 않고 제2 투광 부재(WCL1)를 투과하여 방출될 수 있다. 출사광(LE) 중 제3 투광 부재(WCL2)에 의해 파장이 변환되지 않고 제3 컬러 필터(323)의 제3 필터링 패턴 영역(323a)에 입사한 성분은, 제3 필터링 패턴 영역(323a)에 의해 차단될 수 있다. 반면, 출사광(LE) 중 제3 투광 부재(WCL2)에 의해 변환된 적색광은 제3 필터링 패턴 영역(323a)을 투과하여 외부로 출사된다. 즉, 제3 투광 영역(TA_3)을 통해 표시 장치(1)의 외부로 출사되는 제3 출사광(L3)은 적색광일 수 있다.
투광부(300)의 제3 캡핑층(CPL3)은 뱅크 부재(BK), 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2) 상에 배치되어, 외부로부터 수분 또는 공기 등의 불순물이 침투하여 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)를 손상시키거나 오염시키는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 제3 캡핑층(CPL3)은 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)를 커버할 수 있다.
충진부(500)는 상술한 바와 같이 발광부(100)와 투광부(300) 사이에 개재되어 발광부(100)와 투광부(300) 사이를 채울 수 있다. 구체적으로, 충진부(500)는 몇몇 실시예에서, 발광부(100)의 박막 봉지층의 상부 무기층(TFEc)과 투광부(300)의 제3 캡핑층(CPL3)과 직접 접할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 충진부(500)는 흡광계수(extinction coefficient)가 실질적으로 0인 물질로 이루어질 수 있다. 굴절률과 흡광계수는 상관관계가 있으며, 굴절률이 감소할수록 흡광계수도 감소한다. 그리고 굴절률이 1.7 이하인 경우 흡광계수는 실질적으로 0에 수렴할 수 있다. 몇몇 실시예에서 충진부(500)는 굴절률이 1.7 이하인 물질로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 상기 자발광 소자에서 제공된 광이 충진부(500)를 투과하며 흡수되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다. 몇몇 실시예에서 충진부(500)는 굴절률이 1.4 내지 1.6인 유기물질로 이루어질 수 있다.
한편, 제2 캡핑층(CPL2)을 형성하는 공정은 후술하는 바와 같이 고온 조건 하에서 수행될 수 있다(도 12 내지 도 16 참조). 이 경우, 제2 캡핑층(CPL2)은 저굴절층(LR)으로부터 발생하는 아웃 가스(Outgas)에 의한 데미지 또는, 저굴절층(LR) 자체에 형성된 단차에 의한 데미지를 받을 수 있고, 상기 데미지는 후속 공정에서 사용되는 현상액 등의 침투 또는 외부 습기 등의 침투를 유발하여 표시 장치(1)의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 캡핑층(CPL2)을 서로 다른 조성을 갖는 복수의 층으로 형성하여 상술한 데미지를 방지할 필요가 있다. 이하에서는 제2 캡핑층(CPL2)의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 11은 도 6의 A3 영역을 확대한 확대도이다. 도 12는 서로 다른 질소 함량을 가지는 무기막에 형성되는 핀 홀을 비교하기 위한 도면이다. 도 13은 일 실시예에 따른 제2 캡핑층을 촬영한 TEM 사진이다.
도 11을 참조하면, 저굴절층(LR)은 중공(H)을 갖는 무기입자(P)와 수지(R, resin)을 포함하고, 제2 캡핑층(CPL2)은 저굴절층(LR)과 직접 접하는 제1 층(CPL2a) 및 그 상에 배치되는 제2 층(CPL2b)을 포함할 수 있다.
저굴절층(LR)의 무기입자(P)는 수지(R) 내에 분산되어 배치될 수 있다. 무기입자(P)는 실리카(SiO2), 불화마그네슘(MgF2) 및 산화철(Fe3O4)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 무기입자(P)는 상기 물질 중 하나 이상으로 이루어진 쉘(S, shell)과 쉘(S) 내부에 정의되어 쉘(S)로 둘러싸인 중공(H)을 포함할 수 있다.
수지(R)는 아크릴(Acryl), 폴리실록산(Polysiloxane), 불화폴리실록산(Fluorinated-Polysiloxane), 폴리우레탄 (Polyurethane), 불화폴리우레탄(Fluorinated-Polyurethane), 폴리우레탄 아크릴레이트(Polyurethane-acrylate), 불화폴리우레탄 아크릴레이트(Fluorinated-Polyurethane-acrylate). 카르도 바인더(Cardo binder), 폴리이미드(Polyimide), PMSSQ(Polymethylsilsesquioxane), PMMA(poly(methyl methacrylate)) 및 PMSSQ-PMMA 혼성체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
무기입자(P)의 직경은 중공(H)의 직경과 쉘(S)의 두께를 더한 값일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 무기입자(P)의 직경은 20~200nm 일 수 있고, 쉘(S)의 두께는 5~20nm일 수 있으며, 이에 따라 중공(H)의 직경이 결정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 몇몇 실시예에서, 무기입자(P)와 수지(R)의 중량비는 1.5 : 1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 무기입자(P)의 수지(R)에 대한 중량비가 1.5 : 1 이상이면 저굴절층(LR)의 굴절률이 1.3 이하 수준으로 충분히 낮아서 광의 전반사를 효율적으로 유도할 수 있다. 이에 따라 저굴절층(LR)은 제2 투광 부재(WCL1, 도 6 참조), 및 제3 투광 부재(WCL2, 도 6 참조)에 배치되는 제1 파장 변환 시프터(332, 도 6 참조) 및 제2 파장 변환 시프터(333, 도 6 참조)를 거치지 않고 제2 투광 부재(WCL1), 및 제3 투광 부재(WCL2)를 투과하려는 광을 반사시켜 다시 제1 파장 변환 시프터(332) 및 제2 파장 변환 시프터(333)에 입사되도록 하여 광을 재활용할 수 있다.
저굴절층(LR)의 일 면 상에는 제2 캡핑층(CPL2)의 제1 층(CPL2a)이 배치될 수 있다. 제1 층(CPL2a)은 저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉할 수 있다. 저굴절층(LR)의 제2 캡핑층(CPL2)의 제1 층(CPL2a)과 접하는 일 면에는 무기입자(P)에 의한 단차가 형성될 수 있다. 예를 들어, 수지(R) 속에 분산된 무기입자(P)는 구형과 유사한 형상으로서, 그 일부가 수지(R) 바깥으로 노출되어 단차를 형성할 수 있다. 따라서, 저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a)의 일 면에는 상기 단차와 대응되는 단차가 형성될 수 있다.
저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a)의 일 면에는 제1 층(CPL2a)의 일 면으로부터 상기 일 면과 대향하는 타 면을 향해 연장되는 복수의 핀 홀(pinhole, SEAM)들이 형성될 수 있다.
복수의 핀 홀(SEAM)들은 저굴절층(LR)의 무기입자(P)로부터 형성되는 단차에 의해 저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a)의 일 면에도 상기 단차와 대응되는 단차가 생김으로써 형성되거나, 제2 캡핑층(CPL2)을 형성하는 공정 과정에서 수반되는 고온에 의해 저굴절층(LR)으로부터 발생하는 아웃 가스에 의해 형성될 수도 있다. 복수의 핀 홀(SEAM)들이 형성되는 과정에 대한 설명은 후술하도록 한다.
복수의 핀 홀(SEAM)들은 제1 층(CPL2a)을 완전히 관통하지 못하는 미세한 구멍으로서, 제2 캡핑층(CPL2)을 형성하는 공정 과정에서 발생하는 데미지일 수 있다. 만약, 핀 홀(SEAM)의 길이(h2)가 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)의 1/2 이상으로 길어지는 경우에는 후속 공정에서 사용되는 현상액 등의 침투 또는 외부 습기 등의 침투를 유발하여 표시 장치(1)의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 복수의 핀 홀(SEAM)의 길이(h2)가 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)의 1/2를 초과하지 않도록 제1 층(CPL2a)의 조성을 개선해야할 필요가 있다. 몇몇 실시예에서 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)는 대략 200nm 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)가 대략 200nm인 것을 중심으로 설명한다
도 12를 참조하여 제1 층(CPL2a)이 질소가 포함되지 않은 산화 규소(SiOx)를 포함하는 경우(a), 제1 층(CPL2a)이 질소의 원자비가 대략 0.3%인 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 경우(b) 및 제1 층(CPL2a)이 산소가 포함되지 않은 질화규소(SiNx)를 포함하는 경우(c)를 비교하면, 제1 층(CPL2a)에 발생하는 복수의 핀 홀(SEAM)의 길이 및 개수는 (a), (b), (c) 순으로 크다. 따라서, 제1 층(CPL2a)으로 후속 공정에서 사용되는 현상액 또는 외부 습기 등이 침투하는 것을 방지하기 위해서는 제1 층(CPL2a)의 조성이 질소 원자비가 어느 정도 확보되는 산질화규소(SiOxNy)를 사용하거나, 산소가 포함되지 않은 질화규소(SiNx)를 포함할 수 있다.
그러나, 일반적으로 산질화규소(SiOxNy)는 질소의 원자비가 증가할수록 굴절률이 증가하는 상관관계를 가지게 되는데, 산소가 포함되지 않은 질화규소(SiNx)의 굴절률은 1.7을 초과하므로, 저굴절층(LR)으로 투과되는 광을 감소시켜 표시 장치(1)의 발광 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 제1 층(CPL2a)이 저굴절층(LR)의 굴절률보다 크면서 표시 장치(1)의 발광 효율을 저하시키지 않는 굴절률, 즉 1.4 이상 1.7 이하의 굴절률을 가지기 위해서는 산소와 질소의 원자비가 적절히 혼합된 산질화규소(SiOxNy)를 사용할 필요가 있다.
이에 따라, 제1 층(CPL2a)은 질소의 원자비가 대략 10% 이상 35% 이하이고, 산소 원자비가 대략 10% 이상 37% 이하인 산질화규소(SiOxNy)를 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 거듭되는 실험을 통해 제1 층(CPL2a)이 질소의 원자비가 대략 10% 이상 35% 이하이고, 산소 원자비가 대략 10% 이상 37% 이하인 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 경우에 저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a)의 일 면에 형성되는 복수의 핀 홀(SEMA)들 각각의 길이(h2)가 50nm 이상 100nm 이하, 즉 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)의 1/2 이하로 형성되고, 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하의 범위를 갖는 것을 확인하였다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 층(CPL2a)이 질소 원자비가 19.1% 이고, 산소 원자비가 36.7%이며, 규소 원자비가 44.3%인 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 경우에 저굴절층(LR)의 일 면과 직접 접촉하는 제1 층(CPL2a)의 일 면에 형성되는 복수의 핀 홀(SEMA)들 각각의 길이(h2)가 50nm 이상 100nm 이하, 즉 제1 층(CPL2a)의 두께(h1)의 1/2 이하로 형성되고, 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하의 범위를 갖을 수 있다.
한편, 일반적으로, 산질화규소(SiOxNy)는 산소 원자비가 줄어들수록 산화가 활발히 일어나므로, 산소와 질소가 혼합된 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 제1 층(CPL2a)은 외부 습기와 접촉하여 산화가 될 우려가 있다. 따라서, 제1 층(CPL2a)의 산화를 막기 위해 제1 층(CPL2a)을 외부로부터 보호하고 제1 층(CPL2a)보다 산소 원자비가 높은 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 제2 층(CPL2b)이 배치될 수 있다.
이에 따라, 제2 층(CPL2b)은 질소 원자비가 대략 0.2% 이상 10% 미만이고, 산소 원자비가 대략 40% 이상 70% 이하인 산질화규소(SiOxNy)를 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 거듭되는 실험을 통해 제2 층(CPL2b)이 질소 원자비가 대략 0.2% 이상 10% 미만이고, 산소 원자비가 대략 40% 이상 70% 이하인 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 경우에 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 층(CPL2a)의 산화를 방지하고, 그 자체에 복수의 핀 홀(SEAM)들이 형성되지 않음을 확인하였다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이 제2 층(CPL2b)이 질소 원자비가 0.3% 이고, 산소 원자비가 64.3%이며, 규소 원자비가 35.4%인 산질화규소(SiOxNy)를 포함하는 경우에 제1 층(CPL2a)의 산화를 방지하고, 그 자체에 복수의 핀 홀(SEAM)들이 형성되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 층(CPL2a)의 질소 원자비가 제2 층(CPL2b)의 질소 원자비보다 크고, 제2 층(CPL2b)의 산소 원자비가 제1 층(CPL2a) 산소 원자비보다 큰 구성으로서 2중층을 가지는 제2 캡핑층(CPL2)은 표시 장치(1)의 효율을 저하시키지 않는 굴절률을 확보하면서도 공정 과정에서 발생할 수 있는 복수의 핀 홀(SEAM)의 형성을 저하시키고, 제1 층(CPL2a)의 산화를 방지하여 표시 장치(1)의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하에서는 제2 캡핑층(CPL2)을 제조하는 공정에서 복수의 핀 홀(SEAM)이 형성되는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 14 내지 도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치의 제2 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 컬러 필터 부재(320) 상에 저굴절층(LR)이 형성된 것을 도시한 도면이고, 도 16은 저굴절층(LR) 상에 제1 층(CPL2a)을 증착하는 공정을 설명하기 위한 도면이며, 도 15, 도 17 및 도 18은 도 14 또는 도 16의 A4 영역을 확대한 확대도이다. A4 영역은 도 6에서 상술한 A3 영역과 대응되는 영역일 수 있다.
도 14 내지 도 18을 참조하면 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 제2 캡핑층(CPL2)을 제조하는 방법은 제2 기판(310) 상에 컬러 필터 부재(320)를 형성하고, 컬러 필터 부재(320) 상에 저굴절층(LR)을 형성하는 단계, 저굴절층(LR) 상에 제2 캡핑층(CPL2)의 제1 층(CPL2a)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저 도 14 및 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 제2 기판(310) 상에 컬러 필터 부재(320)를 형성하고, 컬러 필터 부재(320) 상에 저굴절층(LR)을 형성한다.
이 경우, 저굴절층(LR)은 상술한 바와 같이, 수지(R) 및 수지(R)에 분산되고 중공(H)을 갖는 무기입자(P)와 포함하므로, 무기입자(P)의 형상에 의해 저굴절층(LR)의 일 면에는 단차(G)가 형성될 수 있다.
이어 도 16 내지 도 18을 참조하면, 저굴절층(LR) 상에 제2 캡핑층(CPL2)의 제1 층(CPL2a)을 형성한다. 예를 들어, 제1 층(CPL2a)을 형성하는 공정은 플라즈마를 이용한 증착 공정일 수 있다.
제1 층(CPL2a)을 형성하는 공정은 고온 조건에서 수행되므로, 도 17에 도시된 바와 같이, 저굴절층(LR)에는 고온에 의한 아웃 가스(out gas)가 배출될 수 있다. 또한, 단차(G)에 기인하여 제1 층(CPL2a)의 일 면이 굴곡되어 형성될 수 있다.
이에 따라 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 핀 홀(SEAM)들은 무기입자(P)의 형상에 의한 단차(G)가 형성되는 부분 또는 아웃 가스가 배출되는 부분에 형성될 수 있다. 복수의 핀 홀(SEAM)들은 상술한 바와 같은 제1 층(CPL2a)의 조성에 의해 그 길이가 100nm를 넘지 못하므로, 후속 공정에서 사용되는 현상액이나, 외부 습기들이 제1 층(CPL1a) 하부에 배치되는 소자들에 침투하지 못할 수 있다.
이하 표시 장치(1)의 다른 실시예에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로 지칭하며, 중복 설명은 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 19는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 화소 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 20은 도 19의 A5 영역을 확대한 확대도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(1_1)는 제3 캡핑층(CPL3)이 서로 다른 원소비를 가지는 2중층으로 형성될 수 있음을 예시한다. 예를 들어, 제3 캡핑층(CPL3)은 제1 층(CPL3a) 및 제2 층(CPL3b)을 포함할 수 있다.
제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a)은 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 각각의 일면과 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 사이에 배치되는 뱅크 부재(BK)의 일면에 직접 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a)은 뱅크 부재(BK)의 이격 공간 상에 평평하게 배치되는 베이스 수지(330)와 직접 접촉할 수 있다.
뱅크 부재(BK)는 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3)가 배치되는 공간을 정의하고, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3)는 뱅크 부재(BK)에 정의된 공간을 넘어서도록 배치되지 않으므로, 뱅크 부재(BK)의 일면은 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 각각의 일면보다 제3 방향(DR3)으로 돌출되어 있는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 뱅크 부재(BK)의 일면과 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 각각의 일면 사이에는 도 20에 도시된 바와 같이, 단차가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 각각의 일면과 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 사이에 배치되는 뱅크 부재(BK)의 일면에 직접 접촉하는 제1 층(CPL3a)의 일 면에는 상기 단차와 대응되는 단차가 형성될 수 있다.
한편, 도 20에서는 제2 투광 부재(WCL1)와 뱅크 부재(BK)의 배치 관계만을 도시하였으나, 제1 투광 부재(TPL)와 뱅크 부재(BK)의 배치 관계 및 제3 투광 부재(WCL2)와 뱅크 부재(BK)의 배치 관계는 제2 투광 부재(WCL1)와 뱅크 부재(BK)의 배치 관계와 실질적으로 동일하다.
제1 층(CPL3a)의 일 면에는 제1 층(CPL3a)의 일 면으로부터 상기 일 면과 대향하는 타 면을 향해 연장되는 복수의 핀 홀(SEAM)이 형성될 수 있다. 복수의 핀 홀(SEAM)은 제1 층(CPL3a)의 일 면에 형성되는 단차에 의해 형성되거나, 제3 캡핑층(CPL3)을 형성하는 공정 과정에서 수반되는 고온에 의해 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL3) 각각의 베이스 수지(330)로부터 발생하는 아웃 가스에 의해 형성될 수도 있다. 제1 층(CPL3a)의 타면 바로 위에는 제2 층(CPL3b)이 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a)은 일 실시예에 따른 제2 캡핑층(CPL2)의 제1 층(CPL2a)과 실질적으로 동일하고, 제3 캡핑층(CPL3)의 제2 층(CPL3b)은 일 실시예에 따른 제2 캡핑층(CPL2)의 제2 층(CPL2b)과 실질적으로 동일하므로, 본 실시예에 따른 제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a) 및 제2 층(CPL3b) 각각의 조성 및 구조에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이에 도 11에서 상술한 바와 유사하게 제1 층(CPL3a)의 질소 원자비가 제2 층(CPL3b)의 질소 원자비보다 크고, 제2 층(CPL3b)의 산소 원자비가 제1 층(CPL3a) 산소 원자비보다 큰 구성으로서 2중층을 가지는 제3 캡핑층(CPL3)은 표시 장치(1_1)의 효율을 저하시키지 않는 굴절률을 확보하면서도 공정 과정에서 발생할 수 있는 복수의 핀 홀(SEAM)의 형성을 저하시키고, 제1 층(CPL3a)의 산화를 방지하여 표시 장치(1_1)의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하에서는 제3 캡핑층(CPL3)을 제조하는 공정에서 복수의 핀 홀(SEAM)이 형성되는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 21 내지 도 23은 도 19의 실시예에 따른 표시 장치의 제3 캡핑층을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저 도 21을 참조하면, 뱅크 부재(BK) 사이의 이격 공간에 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)를 배치한다.
이 경우, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)는 각각 베이스 수지(330)에 의해 일 면이 평탄하게 배치되고, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2)는 뱅크 부재(BK)를 넘어서도록 배치될 수 없으므로, 뱅크 부재(BK)의 일 면과 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2) 각각의 일 면, 즉 베이스 수지(330)의 일면 사이에는 단차(G`)가 형성될 수 있다.
이어 도 22 및 도 23을 참조하면, 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2) 각각의 일면 상에 제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a)을 형성한다. 예를 들어, 제1 층(CPL3a)을 형성하는 공정은 플라즈마를 이용한 증착 공정일 수 있다.
이 경우, 제3 캡핑층(CPL3)의 제1 층(CPL3a)은 제1 투광 부재(TPL), 제2 투광 부재(WCL1) 및 제3 투광 부재(WCL2) 각각의 베이스 수지(330)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 층(CPL3a)을 형성하는 공정은 고온 조건에서 수행되므로, 도 22에 도시된 바와 같이, 베이스 수지(330)에는 고온에 의한 아웃 가스(out gas)가 배출될 수 있다. 또한, 단차(G`)에 기인하여 제1 층(CPL3a)의 일 면이 굴곡되어 형성될 수 있다.
이에 따라 도 23에 도시된 바와 같이, 복수의 핀 홀(SEAM)들은 단차(G`)가 형성되는 부분 또는 아웃 가스가 배출되는 부분에 형성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 발광부
300: 투광부
320: 컬러 필터 부재
LR: 저굴절층
CPL2: 제2 캡핑층
CPL2a: (제2 캡핑층의)제1 층
CPL2b: (제2 캡핑층의)제2 층
BK: 뱅크 부재
TPL: 제1 투광 부재
WCL1: 제2 투광 부재
WCL2: 제3 투광 부재
CPL3: 제3 캡핑층
CPL3a: (제3 캡핑층의)제1 층
CPL3b: (제3 캡핑층의)제2 층
300: 투광부
320: 컬러 필터 부재
LR: 저굴절층
CPL2: 제2 캡핑층
CPL2a: (제2 캡핑층의)제1 층
CPL2b: (제2 캡핑층의)제2 층
BK: 뱅크 부재
TPL: 제1 투광 부재
WCL1: 제2 투광 부재
WCL2: 제3 투광 부재
CPL3: 제3 캡핑층
CPL3a: (제3 캡핑층의)제1 층
CPL3b: (제3 캡핑층의)제2 층
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되는 저굴절층;
상기 저굴절층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하는 제1 캡핑층;
상기 제1 캡핑층 상에 배치되는 제2 캡핑층; 및
상기 제2 캡핑층 상에 배치되어 상기 저굴절층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 파장 변환층을 포함하되,
상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이한 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 캡핑층의 일 면은 상기 제1 캡핑층의 타 면과 직접 접촉하고,
상기 제2 캡핑층의 산소 원자비는 상기 제1 캡핑층의 산소 원자비와 상이한 표시 장치. - 제2항에 있어서,
상기 파장 변환층은 복수의 개구를 정의하는 뱅크층을 포함하되,
상기 뱅크층은 유기 절연 물질을 포함하고 상기 제2 캡핑층의 일 면과 대향하는 타 면과 직접 접촉하는 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 각각 상이한 원소비를 가지는 산질화규소를 포함하는 표시 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 10% 이상 35% 이하이고,
상기 제2 캡핑층의 질소 원자비는 0.2% 이상 10% 이하인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 캡핑층은 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하는 일 면으로부터 상기 일 면과 대향하는 타 면을 향해 연장되는 복수의 핀 홀을 포함하고,
상기 복수의 핀 홀은 상기 제1 캡핑층을 관통하지 않는 표시 장치. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 핀 홀 각각의 길이는 50nm 이상 100nm 이하인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 저굴절층은 수지 및 상기 수지 내에 분산되는 복수의 무기 입자를 포함하되,
상기 저굴절층의 상면은 상기 복수의 무기 입자에 의한 단차를 포함하는 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 핀 홀 중 일부는 상기 단차와 인접하는 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 무기 입자는 실리카, 불화마그네숨 및 산화철로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 표시 장치. - 제10항에 있어서,
상기 무기 입자는 중공을 가지는 표시 장치. - 기판;
상기 기판 상에 배치되어 복수의 개구를 정의하는 뱅크층;
상기 뱅크층의 상기 개구 내에 배치되는 파장 변환 물질층;
상기 뱅크층과 상기 파장 변환 물질층 상에 배치되는 제1 캡핑층; 및
상기 제1 캡핑층 상에 배치되는 제2 캡핑층을 포함하되,
상기 제1 캡핑층의 일 면은 상기 파장 변환 물질층의 상면 및 상기 뱅크층의 상면과 직접 접촉하고,
상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이한 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제2 캡핑층의 일 면은 상기 제1 캡핑층의 타 면과 직접 접촉하고, 상기 제2 캡핑층의 산소 원자비는 상기 제1 캡핑층의 산소 원자비보다 큰 표시 장치. - 제13항에 있어서,
상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 각각 상이한 원소비를 가지는 산질화규소를 포함하는 표시 장치. - 제14항에 있어서,
상기 제1 캡핑층은 상기 파장 변환 물질층의 상면 및 상기 뱅크층의 상면과 직접 접촉하는 일 면으로부터 상기 일 면과 대향하는 타 면을 향해 연장되는 복수의 핀 홀을 포함하고,
상기 뱅크층의 상면 및 상기 파장 변환 물질층의 상면은 단차를 이루고, 상기 복수의 핀 홀 중 일부는 상기 단차와 인접하는 표시 장치. - 제1 기판;
상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 빛을 방출하는 발광 소자;
상기 발광 소자와 상기 제2 기판 사이에 배치되는 파장 변환층;
상기 파장 변환층과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 수지 및 상기 수지 내에 분산되는 복수의 무기 입자를 포함하고, 상기 파장 변환층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 저굴절층;
상기 저굴절층과 상기 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 캡핑층; 및
상기 제1 캡핑층과 상기 파장 변환층 사이에 배치되는 제2 캡핑층을 포함하되,
상기 저굴절층의 상면은 상기 복수의 무기 입자에 의한 단차를 포함하고,
상기 제1 캡핑층의 일 면은 상기 저굴절층의 상면과 직접 접촉하며,
상기 제2 캡핑층의 일 면은 상기 제1 캡핑층의 일 면과 대향하는 타 면과 직접 접촉하고,
상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 상기 제2 캡핑층의 질소 원자비와 상이한 표시 장치. - 제16항에 있어서,
상기 파장 변환층은 복수의 개구를 정의하는 뱅크층을 포함하되,
상기 뱅크층은 유기 절연 물질을 포함하고, 상기 제2 캡핑층의 일 면과 대향하는 타 면과 직접 접촉하는 표시 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 각각 상이한 원소비를 가지는 산질화규소를 포함하는 표시 장치. - 제18항에 있어서,
상기 제2 캡핑층의 산소 원자비는 상기 제1 캡핑층의 산소 원자비보다 큰 표시 장치. - 제19항에 있어서,
상기 제1 캡핑층의 질소 원자비는 10% 이상 35% 이하이고,
상기 제2 캡핑층의 질소 원자비는 0.2% 이상 10% 이하인 표시 장치.
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