KR20240070210A - 표시 장치 - Google Patents

표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240070210A
KR20240070210A KR1020220151767A KR20220151767A KR20240070210A KR 20240070210 A KR20240070210 A KR 20240070210A KR 1020220151767 A KR1020220151767 A KR 1020220151767A KR 20220151767 A KR20220151767 A KR 20220151767A KR 20240070210 A KR20240070210 A KR 20240070210A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
layer
light conversion
display device
wavelength band
Prior art date
Application number
KR1020220151767A
Other languages
English (en)
Inventor
임기성
문진수
서명원
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020220151767A priority Critical patent/KR20240070210A/ko
Priority to US18/235,221 priority patent/US20240164127A1/en
Publication of KR20240070210A publication Critical patent/KR20240070210A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • 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
    • H01L33/02—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 bodies
    • H01L33/04—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 bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • 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
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K59/8792—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
    • 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
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/351—Thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 개시의 실시예들은, 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기판, 기판 상에 배치되는 발광소자 및 발광소자 상에 배치되고, 광변환 구조체를 포함하는 광변환층을 포함하며, 광변환 구조체가 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 광변환층에 구비함으로써, 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시의 실시예들은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 텔레비전 또는 모니터의 표시 장치 이외에도 노트북 컴퓨터, 테블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 휴대용 표시 기기 및 휴대용 정보 기기 등의 표시 화면으로 널리 사용되고 있다.
표시 장치에는 액정 표시 장치(LCD), 유기 발광 표시 장치(OLED) 등이 있다. 최근에는 100㎛ 이하의 크기를 갖는 마이크로 발광 다이오드(LED)를 픽셀에 적용한 평판형 표시 장치도 제안되었다.
이러한 표시 장치들의 구동방식으로는 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광하는 발광 소자들을 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀들에 각각 형성하여 개별 발광하거나, 적색, 녹색, 또는 청색 서브픽셀들에 서로 다른 컬러필터들을 적용하여 광원으로부터 발생된 광을 컬러필터들에 통과시킴으로써 서브픽셀들에 대응되는 색상의 광을 구현하는 방식 등을 사용하고 있다.
개별 발광 방식의 마이크로 LED를 이용하는 경우, 마이크로 LED의 적색 칩과 청색 및 녹색 칩의 고유한 광분포 특성 차이로 인하여 시야각에 따른 적색 칩의 컬러 시프트 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 청색광을 발생하는 광원 및 적색 양자점 또는 녹색 양자점을 포함하는 광변환층을 이용하는 경우, 광변환층을 보호하기 위하여 배리어 필름을 사용하고 있으나 수분 또는 산소가 광변환층에 침투하여 양자점과의 비가역 반응으로 인하여 양자점이 열화가 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 명세서의 발명자들은, 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 광변환층에 도입함으로써, 적색 칩의 컬러 시프트 현상을 해결하고 배리어 필름의 사용을 최소화하면서 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 발명하였다.
본 개시의 실시예들은 적색 칩에 의한 컬러 시프트 현상을 해결하여 시야각 및 색순도를 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도를 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 광변환층에 배리어 필름의 사용을 최소화하여 제조 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 기판, 기판 상에 배치되는 발광소자 및 발광소자 상에 배치되고, 광변환 구조체를 포함하는 광변환층을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 광변환 구조체가 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 복수의 서브픽셀 영역을 포함하는 기판, 기판 상에 배치되며 제1 파장 대역의 광을 방출하는 발광소자, 발광소자 상에 배치되는 광변환층을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 광변환층이, 제1 서브픽셀 영역에 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체를 포함하는 제1 광변환층 및 제2 서브픽셀 영역에 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환하는 제2 광변환 구조체를 포함하는 제2 광변환층을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 제1 광변환 구조체가 제1 양자점 및 제1 양자점의 표면을 코팅하는 제1 무기보호층을 포함하고, 제2 광변환 구조체는 제1 양자점과 크기가 다른 제2 양자점 및 제2 양자점의 표면을 코팅하는 제2 무기보호층을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 적색 칩의 컬러 시프트 현상을 해결하고 배리어 필름의 사용을 최소화하면서 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 적색 칩에 의한 컬러 시프트 현상을 해결하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 광변환층에 배리어 필름의 사용을 최소화하여 제조 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀의 등가 회로이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀의 다른 등가 회로이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 실시예들에 따른 광변환 구조체가 적용되지 않은 광변환층을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 실시예들에 따른 광변환 구조체를 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 광변환층을 보여주는 개략도이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 9은 본 개시의 다른 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 발광소자인 마이크로 발광소자에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 발광소자인 유기 발광소자에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 광변환층을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는 표시 패널(PNL)과, 표시 패널(PNL)을 구동하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있다.
구동 회로는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC) 등을 포함할 수 있으며, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하는 컨트롤러(CTR)를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(PNL)은 기판(SUB)과, 기판(SUB) 상에 배치되는 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL) 등의 신호 라인들(배선들이라고도 함) 을 포함할 수 있다. 표시 패널(PNL)은 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)과 연결된 다수의 서브 픽셀(SP)을 포함할 수 있다.
표시 패널(PNL)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 영상이 표시되지 않으며 표시 영역(DA)의 외곽에 위치하는 비-표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(PNL)에서, 표시 영역(DA)에는 이미지를 표시하기 위한 다수의 서브 픽셀(SP)이 배치되고, 비-표시 영역(NDA)에는 구동 회로들(DDC, GDC, CTR)이 전기적으로 연결되거나 구동 회로들(DDC, GDC, CTR)이 실장 될 수 있고, 집적회로 또는 인쇄회로 등이 연결되는 패드부가 배치될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하기 위한 회로로서, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호들을 공급할 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하기 위한 회로서, 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호들을 공급할 수 있다. 컨트롤러(CTR)는 데이터 구동 회로(DDC)의 동작 타이밍을 제어하기 위하여 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 구동 회로(DDC)에 공급할 수 있다. 컨트롤러(CTR)는 게이트 구동 회로(GDC)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)를 게이트 구동 회로(GDC)에 공급할 수 있다.
컨트롤러(CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캐닝 동작이 시작되도록 제어하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 데이터 구동 회로(DDC)에 공급하고, 스캐닝 타이밍에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동이 진행되도록 제어할 수 있다.
컨트롤러(CTR)는, 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control Signal)를 출력할 수 있다.
컨트롤러(CTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS: Data Control Signal)를 출력할 수 있다.
컨트롤러(CTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 통합되어 집적회로로 구현될 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 컨트롤러(CTR)로부터 영상 데이터(Data)를 입력 받아 다수의 데이터 라인(DL)로 데이터 전압을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동 회로(DDC)는 소스 구동 회로라고도 한다.
이러한 데이터 구동 회로(DDC)는 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 표시 패널(PNL)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 또는 칩 온 패널(COP: Chip On Panel) 방식으로 표시 패널(PNL)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현되어 표시 패널(PNL)과 연결될 수 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는 컨트롤러(CTR)의 제어에 따라, 턴-온 레벨 전압의 게이트 신호를 출력하거나 턴-오프 레벨 전압의 게이트 신호를 출력할 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 턴-온 레벨 전압의 게이트 신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동할 수 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식으로 표시 패널(PNL)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG) 또는 칩 온 패널(COP) 방식으로 표시 패널(PNL)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF) 방식에 따라 표시 패널(PNL)과 연결될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(GDC)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 표시 패널(PNL)의 비-표시 영역(NDA)에 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 기판(SUB) 상에 배치되거나 기판(SUB)에 연결될 수 있다. 즉, 게이트 구동 회로(GDC)는 GIP 타입인 경우 기판(SUB)의 비-표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 칩 온 글래스(COG) 타입, 칩 온 필름(COF) 타입 등인 경우 기판(SUB)에 연결될 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC) 중 적어도 하나의 구동 회로는 표시 영역(DA)에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC) 중 적어도 하나의 구동 회로는 서브 픽셀들(SP)과 중첩되지 않게 배치될 수도 있고, 서브 픽셀들(SP)과 일부 또는 전체가 중첩되게 배치될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 게이트 구동 회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 컨트롤러(CTR)로부터 수신한 영상 데이터(Data)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급할 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 표시 패널(PNL)의 일 측(예: 상측 또는 하측)에 연결될 수도 있다. 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라, 데이터 구동 회로(DDC)는 표시 패널(PNL)의 양 측(예: 상측과 하측)에 모두 연결되거나, 표시 패널(PNL)의 4 측면 중 둘 이상의 측면에 연결될 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는 표시 패널(PNL)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에 연결될 수도 있다. 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라, 게이트 구동 회로(GDC)는 표시 패널(PNL)의 양 측(예: 좌측과 우측)에 모두 연결되거나, 표시 패널(PNL)의 4 측면 중 둘 이상의 측면에 연결될 수도 있다.
컨트롤러(CTR)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행할 수 있는 제어장치일 수 있으며, 타이밍 컨트롤러와 다른 제어장치일 수도 있으며, 제어장치 내 회로일 수도 있다. 컨트롤러(CTR)는, IC (Integrate Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), 또는 프로세서(Processor) 등의 다양한 회로나 전자 부품으로 구현될 수 있다.
컨트롤러(CTR)는 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로 등에 실장되고, 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로 등을 통해 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 액정표시 장치 등의 백 라이트 유닛을 포함하는 디스플레이일 수도 있고, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이, 마이크로 LED (Micro Light Emitting Diode) 디스플레이 등의 자발광 디스플레이일 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치가 OLED 디스플레이인 경우, 각 서브 픽셀(SP)은 스스로 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED)를 발광소자로서 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치가 퀀텀닷 디스플레이인 경우, 각 서브 픽셀(SP)은 스스로 빛을 내는 반도체 결정인 퀀텀닷(Quantum Dot)으로 만들어진 발광소자를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치가 마이크로 LED 디스플레이인 경우, 각 서브 픽셀(SP)은 스스로 빛을 내고 무기물을 기반으로 만들어진 마이크로 LED (Micro Light Emitting Diode)를 발광소자로서 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 패널(PNL)은 상부 발광(Top emission) 구조 또는 하부 발광(Bottom emission) 구조일 수 있으며, 경우에 따라서는, 양면 발광 구조일 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀(SP)의 등가 회로이고, 도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀(SP)의 다른 등가 회로이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 표시 패널(PNL)에 배치된 다수의 서브 픽셀(SP) 각각은 발광소자(ED), 구동 트랜지스터(DRT), 스캐닝 트랜지스터(SCT) 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 발광소자(ED)는 픽셀 전극(PE)과 공통 전극(CE)을 포함하고, 픽셀 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 위치하는 발광층(EL)을 포함할 수 있다.
발광소자(ED)의 픽셀 전극(PE)은 각 서브 픽셀(SP)마다 배치되는 전극이고, 공통 전극(CE)은 모든 서브 픽셀(SP)에 공통으로 배치되는 전극일 수 있다. 여기서, 픽셀 전극(PE)은 애노드 전극이고 공통 전극(CE)은 캐소드 전극일 수 있다. 반대로, 픽셀 전극(PE)은 캐소드 전극이고 공통 전극(CE)은 애노드 전극일 수 있다.
예를 들어, 발광소자(ED)는 유기발광다이오드(OLED), 발광다이오드(LED) 또는 퀀텀닷 발광소자 등일 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 발광소자(ED)를 구동하기 위한 트랜지스터로서, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2), 및 제3 노드(N3) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 노드(N1)는 제1 전극이라고 하고, 제2 노드(N2)는 제2 전극이라고 하고, 제3 노드(N3)는 제3 전극이라고도 할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 노드(소스 전극) 또는 드레인 노드(드레인 전극)일 수 있으며, 발광소자(ED)의 픽셀 전극(PE)과도 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는 구동 트랜지스터(DRT)의 드레인 노드(드레인 전극) 또는 소스 노드(소스 전극)일 수 있으며, 구동 전압(EVDD)을 공급하는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)는 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드(게이트 전극)일 수 있으며, 스캐닝 트랜지스터(SCT)의 소스 노드 또는 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있다.
스캐닝 트랜지스터(SCT)는 게이트 신호의 일종인 스캐닝 게이트 신호(SCAN)에 의해 제어되며 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)와 데이터 라인(DL) 사이에 연결될 수 있다. 다시 말해, 스캐닝 트랜지스터(SCT)는, 게이트 라인(GL)의 한 종류인 스캐닝 게이트 라인(SCL)에서 공급되는 스캐닝 게이트 신호(SCAN)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되어, 데이터 라인(DL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3) 간의 연결을 제어할 수 있다.
스캐닝 트랜지스터(SCT)는, 턴-온 레벨 전압을 갖는 스캐닝 게이트 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되어, 데이터 라인(DL)에서 공급된 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)에 전달해줄 수 있다.
여기서, 스캐닝 트랜지스터(SCT)가 n 타입 트랜지스터인 경우, 스캐닝 게이트 신호(SCAN)의 턴-온 레벨 전압은 하이 레벨 전압일 수 있다. 스캐닝 트랜지스터(SCT)가 p 타입 트랜지스터인 경우, 스캐닝 게이트 신호(SCAN)의 턴-온 레벨 전압은 로우 레벨 전압일 수 있다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 양 단의 전압 차이에 해당하는 전하량이 충전되고, 정해진 프레임 시간 동안, 양 단의 전압 차이를 유지하는 역할을 해준다. 이에 따라, 정해진 프레임 시간 동안, 해당 서브 픽셀(SP)은 발광할 수 있다.
도 3를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 표시 패널(PNL)에 배치된 다수의 서브 픽셀(SP) 각각은 센싱 트랜지스터(SENT)를 더 포함할 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)는 게이트 신호의 일종인 센싱 게이트 신호(SENSE)에 의해 제어되며 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 연결될 수 있다. 다시 말해, 센싱 트랜지스터(SENT)는, 게이트 라인(GL)의 다른 한 종류인 센싱 게이트 라인(SENL)에서 공급된 센싱 게이트 신호(SENSE)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되어, 기준 전압 라인(RVL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 간의 연결을 제어할 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)는, 턴-온 레벨 전압을 갖는 센싱 게이트 신호(SENSE)에 의해 턴-온 되어, 기준 전압 라인(RVL)에서 공급된 기준 전압(Vref)을 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)에 전달해줄 수 있다.
또한, 센싱 트랜지스터(SENT)는, 턴-온 레벨 전압을 갖는 센싱 게이트 신호(SENSE)에 의해 턴-온 되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)의 전압을 기준 전압 라인(RVL)으로 전달해줄 수 있다.
여기서, 센싱 트랜지스터(SENT)가 n 타입 트랜지스터인 경우, 센싱 게이트 신호(SENSE)의 턴-온 레벨 전압은 하이 레벨 전압일 수 있다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 p 타입 트랜지스터인 경우, 센싱 게이트 신호(SENSE)의 턴-온 레벨 전압은 로우 레벨 전압일 수 있다.
센싱 트랜지스터(SENT)가 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)의 전압을 기준 전압 라인(RVL)으로 전달해주는 기능은 서브 픽셀(SP)의 특성치를 센싱하기 위한 구동 시 이용될 수 있다. 이 경우, 기준 전압 라인(RVL)으로 전달되는 전압은 서브 픽셀(SP)의 특성치를 산출하기 위한 전압이거나 서브 픽셀(SP)의 특성치가 반영된 전압일 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT), 스캐닝 트랜지스터(SCT) 및 센싱 트랜지스터(SENT) 각각은 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다. 본 개시에서는, 설명의 편의를 위하여, 구동 트랜지스터(DRT), 스캐닝 트랜지스터(SCT) 및 센싱 트랜지스터(SENT) 각각은 n타입인 것을 예로 든다.
스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드와 소스 노드(또는 드레인 노드) 사이에 존재하는 내부 캐패시터(Internal Capacitor)인 기생 캐패시터(예: Cgs, Cgd)가 아니라, 구동 트랜지스터(DRT)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 캐패시터(External Capacitor)일 수 있다.
스캐닝 게이트 라인(SCL) 및 센싱 게이트 라인(SENL)은 서로 다른 게이트 라인(GL)일 수 있다. 이 경우, 스캐닝 게이트 신호(SCAN) 및 센싱 게이트 신호(SENSE)는 서로 별개의 게이트 신호일 수 있고, 하나의 서브 픽셀(SP) 내 스캐닝 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센싱 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 독립적일 수 있다. 즉, 하나의 서브 픽셀(SP) 내 스캐닝 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센싱 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 동일할 수도 있고 다를 수 있다.
이와 다르게, 스캐닝 게이트 라인(SCL) 및 센싱 게이트 라인(SENL)은 동일한 게이트 라인(GL)일 수 있다. 즉, 하나의 서브 픽셀(SP) 내 스캐닝 트랜지스터(SCT)의 게이트 노드와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 연결될 수 있다. 이 경우, 스캐닝 게이트 신호(SCAN) 및 센싱 게이트 신호(SENSE)는 동일한 게이트 신호일 수 있고, 하나의 서브 픽셀(SP) 내 스캐닝 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센싱 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 동일할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 패널(PNL)의 표시 영역(DA)에는, 각 서브 픽셀(SP)마다 트랜지스터들(DRT, SCT, SENT)이 배치될 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 표시 패널(PNL)의 비-표시 영역(NDA)에 게이트 구동 회로(GDC)가 GIP (Gate In Panel) 타입으로 형성되는 경우, GIP 타입의 게이트 구동 회로(GDC)에 포함되는 다수의 트랜지스터가 표시 패널(PNL)의 비-표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 서브 픽셀(SP)의 구조는 예시들일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나 1개 이상의 캐패시터를 더 포함하여 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에서는 표시 장치가 자발광 표시 장치인 경우를 가정하여 서브 픽셀 구조를 설명하였으나, 표시 장치가 액정 표시 장치인 경우, 각 서브 픽셀(SP)은 트랜지스터 및 픽셀 전극 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 표시 장치는 발광소자(10)와, 발광소자(10) 상에 배치되는 광변환층(20)과, 광변환층(20) 상에 배치되는 컬러필터층(30)을 포함할 수 있다.
발광소자(10)는 마이크로 발광소자, 유기 발광소자, 양자점 발광소자 등일 수 있다. 예를 들어, 발광소자(10)가 마이크로 발광소자인 경우, 각 서브픽셀은 스스로 빛을 내고 무기물을 기반으로 만들어진 마이크로 LED를 포함할 수 있다. 발광소자(10)가 유기 발광소자인 경우, 각 서브픽셀은 스스로 빛을 내는 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광소자(10)가 양자점 발광소자인 경우, 각 서브픽셀은 스스로 빛을 내는 반도체 결정인 양자점을 포함하는 양자점 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
발광소자(10)는 각각의 서브픽셀에 대응되는 색상의 광을 방출하는 개별 발광 방식의 발광소자일 수 있다. 또한, 발광소자(10)는 청색광 또는 백색광을 방출하는 발광소자일 수 있다.
그러나, 발광소자로 개별 발광 방식의 마이크로 LED를 이용하는 경우, 마이크로 LED의 적색 칩과 청색 및 녹색 칩의 고유한 광분포 특성 차이로 인하여 시야각에 따른 적색 칩의 컬러 시프트 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위한 일 방안으로 발광소자 상에 각각의 서브픽셀에 대응되는 광변환층이나 컬러필터층을 구비하는 구조가 도입되었다.
도 4를 참조하면, 발광소자(10) 상에 광변환층(20) 및 컬러필터층(30)을 배치할 수 있다.
광변환층(20)은 발광소자(10)에서 방출되는 광의 파장을 각각의 서브픽셀에 해당하는 색상에 해당하는 광의 파장으로 변환시켜 외부로 발광하거나, 광변환층(20)에 컬러필터층(30)을 추가로 도입하여 광변환층(20)을 통과한 광의 색순도를 향상시키는 방식을 사용하고 있다.
광변환층(20)은 발광소자(10)에서 발출된 광의 파장을 변환시키는 물질로 코어/쉘 구조의 양자점을 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 광변환 물질로 일반적인 코어/쉘 구조의 양자점을 포함하는 광변환층 및 양자점의 열화를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 광변환층(20)은 양자점 배리어층(23a, 23b)과 양자점(21)이 분산된 레진층(22)을 포함할 수 있다. 양자점 배리어층(23a, 23b)은 레진층(22)의 상면 및 하면에 접착되어 구비될 수 있다.
양자점(21)은 변환되는 광의 파장에 따라 제1 양자점(21a) 및 제2 양자점(21b)을 포함할 수 있다.
양자점 배리어층(23a, 23b)은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 고리형 올레핀 고분자(cyclic olefin copolymer, COC), 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 양자점 배리어층(23a, 23b)은 수분 및 산소가 레진층(22)에 침투되는 것을 방지하여 수분 및 산소에 취약한 양자점(21, 21a, 21b)을 안정한 상태로 유지하는 역할을 할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 수분 및 산소는 양자점 배리어층(23a, 23b)의 표면(① 영역), 양자점(21)을 포함하는 레진층(22)의 측면(② 영역), 레진층(22)과 양자점 배리어층(23a, 23b,)의 접착면(③ 영역)을 통해서 광변환층(20)에 침투할 수 있다.
① 영역은 양자점 배리어층(23a, 23b)의 물성과, 수분 또는 산소의 투과율에 영향을 받으며, ① 영역으로 침투한 수분 및 산소는 양자점(21)의 전체적인 열화를 발생시킬 수 있다.
② 영역은 레진층(22)에 포함된 레진의 수분 또는 산소의 투과율에 영향을 받으며, ② 영역으로 침투한 수분 및 산소는 광변환층(20)의 가장자리 영역과 양자점(21)의 열화를 발생시킬 수 있다.
③ 영역은 레진층(22)과 양자점 배리어층(23a, 23b) 간의 접착력에 영향을 받으며, ③ 영역으로 침투한 수분 및 산소는 광변환층(20)의 가장자리 영역과 양자점(21)의 열화를 발생시킬 수 있다.
① 영역과 ③ 영역은 양자점 배리어층의 물성 또는 레진층과 양자점 배리어층 간의 접착력을 향상시켜 수분 및 산소의 침투를 일정 부분 방지할 수 있으나, ② 영역은 양자점 배리어층의 물성이나 레진층과 양자점 간의 접착력 향상 등으로도 여전히 보호되지 않는 문제점이 있다.
또한, 양자점 배리어층으로 적용되는 필름은 고가의 필름으로 광변환층 제조 비용을 줄이기 위한 경제적인 방안이 필요하다.
도 5c를 참조하면, 종래 광변환층에 포함되는 양자점은 수분 또는 산소와 비가역 반응에 의해 열화될 수 있다.
종래 광변환층(20)에 포함되는 양자점(21)은 코어/쉘 구조로, 표면에 양자점이 뭉치는 것을 방지하는 유기 리간드가 결합되어 있다.
예를 들어, 양자점은 코어는 인듐포스파이드(InP)를 포함하고, 쉘은 징크설파이드(ZnS)를 포함하는 코어/쉘 구조를 포함할 수 있다.
산소 또는 수분에 포함되는 산소가 양자점으로 침투하여 코어에 포함되는 InP의 인듐(In)이나 쉘에 포함되는 ZnS의 징크(Zn)와 반응하여 인듐 산화물(InxOy) 또는 징크 산화물(ZnOx)을 형성하게 되며, 양자점의 열화로 광변환 특성이 감소될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 실시예들에 따른 광변환 구조체를 보여주는 개략도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 광변환 구조체(210)는 양자점(211) 및 무기보호층(215)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 양자점(211) 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층(215)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 광원인 발광소자에서 방출되는 광을 광변환 구조체(210)에 포함된 양자점(211)에 조사하여 적색 또는 녹색의 광에 해당하는 파장으로 변환하여 외부로 추출하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 광변환 구조체(210)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키거나 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있다.
양자점(211)은 크기가 10 nm 내지 30 nm 일 수 있다. 이 경우, 양자점의 형태가 직경 또는 구형이 아닌 경우, 전자현미경 이미지로부터 구형을 가정하여 환산되는 직경, 등가 직경을 의미할 수 있다.
양자점(211)은 변환되는 광의 파장에 따라 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 파장 대역이 제3 파장 대역보다 큰 경우, 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역으로 변환시키는 제1 양자점과 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역으로 변환시키는 제2 양자점을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 양자점의 크기아 제2 양자점의 크기보다 클 수 있다.
제1 양자점 및 제2 양자점은, 각각 크기가 10 nm 내지 30 nm 이고, 제1 양자점이 제2 양자점 보다 클 수 있다.
양자점(211)의 형태는 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점(211)은 코어를 포함하는 단일 구조를 가질 수도 있다. 양자점(211)은 코어(212) 및 코어(212)를 둘러싸는 셀(213)을 포함하는 이중 구조를 가질 수 있다. 셀은 하나의 셀로 이루어질 수도 있고, 다수의 셀로 이루어질 수도 있다.
셀(213)은 두께가 코어(212) 크기의 1/2 이하이고, 코어(212)와 셀(213)을 포함하는 양자점(211)의 크기가 10 nm 내지 30 nm일 수 있다.
코어(212) 및 셀(213)은 반도체 나노 결정, 금속 산화물 나노 결정일 수 있다.
예들 들어, 코어(212) 및/또는 셀(213)을 형성할 수 있는 반도체 나노 결정은, 주기율표 ⅡⅥ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅲ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 ⅣⅥ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 I-ⅢⅥ족 화합물 반도체 나노 결정 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다
구체적으로, 코어(212) 및/또는 셀(213)을 형성할 수 있는 주기율표 ⅡⅥ족 화합물 반도체 나노 결정은 MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
코어(212) 및/또는 셀(213)을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅲ족 화합물 반도체 나노 결정은 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, Ga2O3, GaAs, GaSb, InN, In2O3, InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, GaInNAsSb 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
코어(212) 및/또는 셀(213)을 형성할 수 있는 주기율표 ⅣⅥ족 화합물 반도체 나노 결정은 TiO2, SnO2, SnS, SnS2, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
또한, 코어(212) 및/또는 셀(213)을 형성할 수 있는 주기율표 I-ⅢⅥ족 화합물 반도체 나노 결정은 AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, CuInS2, CuInSe2, Cu2SnS3, CuGaS2, CuGaSe2 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
양자점(211)의 표면에는 무기보호층(215)이 코팅되어 배치될 수 있다.
무기보호층(215)은 두께가 1 nm 내지 50 nm일 수 있다. 무기보호층(215)의 두께가 1nm 미만인 경우, 양자점(211)을 보호하는 효과가 저감되어 수분 및/또는 산소에 의해 양자점이 열화될 수 있으며, 두께가 50nm 초과인 경우에는 양자점(211)을 보호하는 기능은 강화되지만, 양자점(211)에 의한 광변환 효율이 감소될 수 있다.
무기보호층(215)은 Ga, Sn, As, Sb, Ce, Si, Al, Co, Fe, Li, Mn, Ba, Ti, Sr, V, Zn, La, Hf, Ni 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 산화물 또는 둘 이상의 조합에 의한 산화물을 포함할 수 있다.
무기보호층(215)은 양자점에 따라 두께를 달리하거나 산화물의 종류를 달리할 수 있다.
예를 들어, 제1 양자점의 표면을 코팅하는 제1 무기보호층과 제2 양자점의 표면을 코팅하는 제2 무기보호층은 두께가 각각 1 nm 내지 50nm일 수 있다. 이 경우, 제1 무기보호층과 제2 무기보호층은 서로 동일한 두께를 가질 수도 있고, 서로 다른 두께를 가질 수도 있다.
또한, 제1 무기보호층과 제2 무기보호층은 상술한 산화물 중에서 동일한 어느 하나의 산화물을 포함할 수 있으며, 서로 다른 산화물을 포함할 수도 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 표시 장치에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 도입함으로써, 적색 칩의 컬러 시프트 현상을 해결하고 배리어 필름의 사용을 최소화하면서 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 광변환층을 보여주는 개략도이다.
도 7에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 6b에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 광변환층(200)은 광변환 구조체(210) 및 레진층(220)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 제1 광변환 구조체(210a) 및 제2 광변환 구조체(210b)를 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 서로 크기가 다른 양자점을 포함하는 제1 광변환 구조체(210a) 및 제2 광변환 구조체(210b)를 포함할 수 있다.
제1 광변환 구조체(210a)는 제1 양자점(211a) 및 제1 양자점(211a)을 코팅하는 제1 무기보호층(215a)을 포함할 수 있다.
제2 광변환 구조체(210b)는 제2 양자점(211b) 및 제2 양자점(211b)을 코팅하는 제2 무기보호층(215b)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 광원인 발광소자에서 방출되는 광을 광변환 구조체(210)에 포함된 양자점(211)에 조사하여 적색 또는 녹색의 광에 해당하는 파장으로 변환하여 외부로 추출하는 역할을 한다.
예를 들어, 광변환 구조체(210)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키거나 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있다.
이 경우, 제2 파장이 적색광에 해당하는 파장이고, 제3 파장이 녹색광에 해당하는 파장인 경우, 광변환 구조체(210)는 서로 크기가 다른 양자점을 포함할 수 있다. 예들 들어, 제1 광을 적색광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체(210a)에 포함되는 제1 양자점(211a)의 크기는 제1 광을 녹색광으로 변환시키는 제2 광변환 구조체(210b)에 포함되는 제2 양자점(211b)의 크기보다 클 수 있다.
레진층(220)에는 광변환 구조체(210)가 분산되어 배치될 수 있으며, 레진층(220)은 실리콘계 레진일 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 표시 장치에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 포함하는 광변환층을 도입함으로써, 적색 칩의 컬러 시프트 현상을 해결하고 배리어 필름의 사용을 최소화하면서 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 7에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 서브픽셀을 포함하고, 발광소자(100), 광변환층(200), 컬러필터층(300)을 포함할 수 있다.
발광소자(100)는 기판 상에 배치되는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광 다이오드는 유기 발광 다이오드, 무기 발광 다이오드, 양자점 발광 다이오드, 마이크로 발광 다이오드, 미니 발광 다이오드 등일 수 있으나, 이제 한정되는 것은 아니다. 발광소자(100)에 대한 구체적인 구성요소에 대해서는 후술하기로 한다.
발광소자(100) 상에는 광변환층(200)이 배치될 수 있다.
발광소자(100)와 광변환층(200) 사이에는 평탄화층(미도시)이 배치될 수 있다.
광변환층(200)은 광변환 구조체(210) 및 레진층(220)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 양자점(211)과 양자점을 코팅하는 무기보호층(215)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체(210a)와 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환시키는 제2 광변환 구조체(210b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 광변환 구조체(210a)에 포함되는 제1 양자점(211a)과 제2 광변환 구조체(210b)에 포함되는 제2 양자점(211b)은 그 크기가 서로 다를 수 있다.
광변환 구조체(210)는 광원인 발광소자에서 방출되는 광을 광변환 구조체(210)에 포함된 양자점(211)에 조사하여 적색 또는 녹색의 광에 해당하는 파장으로 변환하여 외부로 추출하는 역할을 한다.
예를 들어, 제1 파장 대역의 광이 청색광이고, 제2 파장 대역의 광이 적색광이고, 제3 파장 대역의 광이 녹색광일 수 있다. 이 경우, 청색광을 적색광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체(210a)에 포함되는 제1 양자점(211a)의 크기는 청색광을 녹색광으로 변환시키는 제2 광변환 구조체(210b)에 포함되는 제2 양자점(211b)의 크기보다 클 수 있다.
도 8을 참조하면, 광변환층(200) 상에 컬러필터층(300)이 배치될 수 있다.
컬러필터층(300)은 복수의 서브픽셀 영역에 대응되는 색의 컬러필터층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러필터층(300)은 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a), 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b), 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 포함할 수 있다.
복수의 서브픽셀 영역에서 각각의 컬러필터층(300)은 제1 블랙매트릭스(311)에 의해 구분될 수 있다. 제1 블랙매트릭스(311)는 광변환층(200)과 컬러필터층(300)을 통과한 광이 서로 혼색되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 발광소자(100)가 제1 파장 대역인 청색광을 발광하는 경우, 광변환층(200)에서 제1 광변환 구조체(210a)가 청색광의 일부를 제2 파장 대역의 광인 적색광으로 변환시키고, 제2 광변환 구조체가 청색광의 일부를 제3 파장 대역의 광인 녹색광을 변환시킨다.
제1 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환된 적색광이 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a)을 통과하여 외부로 적색광을 추출시킬 수 있다. 제2 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환된 녹색광이 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b)을 통과하여 외부로 녹색광을 추출시킬 수 있다. 제3 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환되지 않고 통과한 청색광이 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 통과하여 외부로 청색광을 추출시킬 수 있다.
한편, 발광소자(100)가 제1 파장 대역인 청색광을 포함하는 백색광을 발광하는 경우, 제1 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환된 적색광이 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a)을 통과하여 외부로 적색광을 추출시킬 수 있다. 제2 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환된 녹색광이 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b)을 통과하여 외부로 녹색광을 추출시킬 수 있다. 제3 서브픽셀에서는 광변환층(200)에서 변환되지 않고 통과한 청색광과 일부 백색광은 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 통과하여 외부로 청색광을 추출시킬 수 있다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예들에 따른 표시 장치의 서브 픽셀들에 대한 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 8에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 서브픽셀을 포함하고, 발광소자(100), 광변환층(200), 컬러필터층(300)을 포함할 수 있다.
발광소자(100)는 기판 상에 배치되는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광소자(100)에 대한 구체적인 구성요소에 대해서는 후술하기로 한다.
발광소자(100) 상에는 광변환층(200)이 배치될 수 있다.
발광소자(100)와 광변환층(200) 사이에는 평탄화층(미도시)이 배치될 수 있다.
광변환층(200)은 복수의 서브픽셀 영역에 대응되는 각각의 광변환층(200)을 포함할 수 있다. 광변환층(200)은 광변환 구조체와 레진층을 포함할 수 있다. 광변환층(200)은 제1 광변환 구조체(210a)와 제1 레진층(220a)을 포함하는 제1 광변환층(200a), 제2 광변환 구조체(210b)와 제2 레진층(220b)을 포함하는 제2 광변환층(200b), 광변환 구조체를 포함하지 않는 제3 레진층(220c)을 포함하는 광투과층(200c)을 포함할 수 있다.
광투과층(200c)은 광변환 구조체를 포함하지 않고 제3 레진층(220c)으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 레진층(220a, 220b, 220c)은 투명한 실리콘계 레진일 수 있다.
광변환 구조체(210)는 양자점(211)과 양자점을 코팅하는 무기보호층(215)을 포함할 수 있다.
제1 광변환 구조체(210a)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있으며, 제2 광변환 구조체(210b)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있다. 이 경우, 제1 광변환 구조체(210a)에 포함되는 제1 양자점(211a)과 제2 광변환 구조체(210b)에 포함되는 제2 양자점(211b)은 그 크기가 서로 다를 수 있다.
복수의 서브픽셀 영역에서, 제1 서브픽셀 영역은 제1 광변환층(200a)을 포함하고, 제2 서브픽셀 영역은 제2 광변환층(200b)을 포함하고, 제3 서브픽셀 영역은 광투과층(200c)을 포함할 수 있다.
제1 광변환 구조체(210a)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있고, 제2 광변환 구조체(210b)는 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있다. 광투과층(200c)은 광원에서 방출되는 제1 파장 대역의 광을 그대로 투과시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 파장 대역의 광이 청색광이고, 제2 파장 대역의 광이 적색광이고, 제3 파장 대역의 광이 녹색광일 수 있다. 이 경우, 청색광을 적색광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체(210a)에 포함되는 제1 양자점(211a)의 크기는 청색광을 녹색광으로 변환시키는 제2 광변환 구조체(210b)에 포함되는 제2 양자점(211b)의 크기보다 클 수 있다.
도 9를 참조하면, 광변환층(200) 상에 컬러필터층(300)이 배치될 수 있다.
컬러필터층(300)은 복수의 서브픽셀 영역에 대응되는 색의 컬러필터층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러필터층(300)은 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a), 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b), 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 복수의 서브픽셀 영역에서 각각의 광변환층(200)과 컬러필터층(300)은 블랙매트릭스(911)에 의해 구분될 수 있다. 광변환층(200)은 제2 블랙매트릭스(211)에 의해 구분될 수 있으며, 컬러필터층(300)은 제1 블랙매트릭스(311)에 의해 구분될 수 있다. 또한, 제1 블랙매트릭스(311)와 제2 블랙매트릭스(211)는 동일한 공정에서 일체로 형성될 수 있고, 별개의 공정으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 발광소자(100) 상에 복수의 서브픽셀 영역에 대응되는 광변환층(200)과 컬러필터층(300)을 동시에 구분하는 블랙매트릭스(911)를 형성한 후, 광변환층(200)과 컬러필터층(300)을 각각 형성할 수 있다. 또한, 발광소자(100) 상에 복수의 서브픽셀 영역에 대응되는 광변환층(200)을 구분하는 제2 블랙매트릭스(211)를 형성한 후 광변환층(200)을 형성하고, 광변환층(200) 상에 제1 블랙매트릭스(311)를 형성한 후 컬러필터층(300)을 형성할 수도 있다.
블랙매트릭스(911)는 광변환층(200)과 컬러필터층(300)을 통과한 광이 서로 혼색되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 발광소자(100)가 제1 파장 대역인 청색광을 발광하는 경우, 제1 광변환층(200a)에서 제1 광변환 구조체(210a)가 청색광의 일부를 제2 파장 대역의 광인 적색광으로 변환시키고, 제2 광변환층(200b)에서 제2 광변환 구조체가 청색광의 일부를 제3 파장 대역의 광인 녹색광을 변환시킨다.
제1 서브픽셀에서는 제1 광변환층(200a)에서 변환된 적색광이 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a)을 통과하여 외부로 적색광을 추출시킬 수 있다. 제2 서브픽셀에서는 제2 광변환층(200b)에서 변환된 녹색광이 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b)을 통과하여 외부로 녹색광을 추출시킬 수 있다. 제3 서브픽셀에서는 광투과층(200c)을 통과한 청색광이 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 통과하여 외부로 청색광을 추출시킬 수 있다.
한편, 발광소자(100)가 제1 파장 대역인 청색광을 포함하는 백색광을 발광하는 경우, 제1 서브픽셀에서는 제1 광변환층(200a)에서 변환된 적색광이 적색(R)의 제1 컬러필터층(300a)을 통과하여 외부로 적색광을 추출시킬 수 있다. 제2 서브픽셀에서는 제2 광변환층(200b)에서 변환된 녹색광이 녹색(G)의 제2 컬러필터층(300b)을 통과하여 외부로 녹색광을 추출시킬 수 있다. 제3 서브픽셀에서는 광투과층(200c)을 통과한 청색광과 일부 백색광이 청색(B)의 제3 컬러필터층(300c)을 통과하여 외부로 청색광을 추출시킬 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 발광소자인 마이크로 발광소자(1000)에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 9에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 기판(1010) 상에 박막 트랜지스터(1020)가 배치될 수 있다.
기판(1010)은 유리, 플라스틱과 같이 투명한 물질로 구성될 수 있으며, 복수의 서브픽셀 영역을 가질 수 있다.
박막 트랜지스터(1020)는 각각의 발광 다이오드(LED, 1030)를 제어하며, 턴온되면 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 LED(130)에 인가되어 발광하고 화상을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터(1020)와 동일한 층에 공통배선(1021)이 배치될 수 있다.
공통배선(1021)은 공통으로 사용하는 제1 전원전압을 LED(1030)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 공통배선(1021)은 제1 전원전압을 후술할 발광 다이오드의 n형 전극으로 전달할 수 있다.
박막 트랜지스터(1020) 및 공통배선(1021) 상에는 박막 트랜지스터(1020)와 공통배선(1021)을 보호하고 평탄화하기 위한 제1 평탄화층(1011)이 배치된다.
제1 평탄화층(1011)은 포토 아크릴(Photo Acryl), 투광성 에폭시, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 평탄화층(1011)에는 박막 트랜지스터(1020)의 소스 전극 일부와 공통배선(1021)의 일부를 노출시키는 제1 컨택홀이 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터(1020)의 소스 전극은 제1 연결배선(1041)을 통해 LED의 p형 전극(1035)에 연결될 수 있다. 공통배선(1021)은 제2 연결배선(1042)을 통해 LED의 n형 전극(1031)에 연결될 수 있다. 제1 연결배선(1041)과 박막 트랜지스터(1020)의 소스 전극, 제2 연결배선(1042)과 공통배선(1021)은 직접 연결될 수 있고, 연결부를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 평탄화층(1011) 상에는 LED(1030)가 배치될 수 있다.
LED(1030)는 n형 전극(1031), n형층(1032), 활성층(1033), p형층(1034) 및 p형 전극(1035)을 포함할 수 있다. 예를 들어, LED(1030)는, n형층(1032) 상부에 n형 전극(1031)과 활성층(1033)이 위치하고, 활성층(1033) 상부에 p형층(1034)과 p형 전극(1035)이 순차적으로 위치하는 구조로, 레터럴(lateral) 형태의 LED의 구조일 수 있다. 이하에서는, LED(1030)의 구조가 레터럴(lateral) 형태인 것으로 설명하나, LED(1030)의 구조가 이에 제한되는 것은 아니고 버티컬(vertical) 또는 플립(flip) 형태도 가능하다. 그리고, LED(1030)는 마이크로 LED(칩 크기가 100 μm 이하) 또는, 미니 LED(칩 크기가 수 백 μm)일 수 있다.
LED(1030)의 구성요소 중 최상층에 위치한 p형 전극(1035)은 박막 트랜지스터(1020)에 연결되어 제2 전원전압이 인가되고, 제2 전원전압은 양의 부하를 p형 전극(1035)에 제공할 수 있다.
p형 전극(1035) 하부에 위치한 p형층(1034)은 p형 전극으로부터 전공을 공급받으며, 양의 전하를 가지는 정공이 캐리어로서 이동하여 전류가 생기는 반도체층으로, p-GaN계 물질로 이루어질 수 있다. p-GaN계 물질은 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등일 수 있고, p형 반도체층의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn, Be 등이 사용될 수 있다.
p형층(1034)의 하부에는 활성층(1033)이 배치될 수 있다. 활성층(1033)은 n형층(1032) 상에 배치되고, 우물층과 우물층보다 밴드 갭이 높은 장벽층을 갖는 다중 양자 우물(MQW; Multi Quantum Well) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 활성층(1033)은 AlGaInP, GaInP, InGaN, GaN 등의 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.
활성층(1033)의 하부에 위치한 n형층(1032)은, n형 전극(1031)으로부터 전자를 공급받으며, 음의 전하를 가지는 자유 전자가 캐리어로서 이동하여 전류가 생기는 반도체층으로, n-GaN계 물질로 이루어질 수 있다. n-GaN계 물질은 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등일 수 있고, n형층(1032)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te, C 등이 사용될 수 있다. n형층(1032)은 활성층(1033)의 외측으로 돌출될 수 있다. 다르게 말하면, 활성층(1033) 및 p형층(1034)은 n형층(1032)의 상면을 노출시키도록 n형층(1032) 보다 작은 면적을 가질 수 있다.
n형층(1032) 중 활성층(1033)의 바깥으로 돌출된 부분에는 n형 전극(1031)이 배치될 수 있다. n형 전극(1031)은 공통배선(1021)에 연결되어, 제1 전원전압이 인가될 수 있다. 공통배선(1021)은 각각의 LED(1030)에 공통으로 연결되어 일정한 전압을 인가할 수 있다. 공통배선(1021)은 음의 부하를 n형 전극(1031)에 제공할 수 있다.
LED(1030)의 상부와 측부를 둘러싸도록 제2 평탄화층(1043)이 배치될 수 있다. 그리고, LED(1030)의 전기적인 연결을 위해, 제2 평탄화층(1043) 상부에는 LED(1030)의 p형 전극(1035)과 n형 전극(1031)을 노출하는 복수의 제2 컨택홀이 형성될 수 있다.
제2 평탄화층(1043)은 제1 평탄화층(1011)과 유사하게 포토 아크릴(Photo Acryl), 투광성 에폭시, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
그리고, 제2 평탄화층(1043) 중 제1 컨택홀이 위치하는 영역에 제3 컨택홀을 형성하여 박막 트랜지스터(1020)의 소스 전극 일부와 공통배선(1021)의 일부를 노출시킨다.
제3 컨택홀을 통해 노출된 박막 트랜지스터(1020)의 소스 전극과 LED의 p형 전극(1035)을 전기적으로 연결시키기 위해 제1 연결배선(1041)을 배치하고, 제3 컨택홀을 통해 노출된 공통배선(1021)과 LED의 n형 전극(1031)을 전기적으로 연결시키기 위해 제2 연결배선(1042)을 배치할 수 있다.
제1 연결배선(1041), 제2 연결배선(1042), 제2 평탄화층(1043)의 일부 상에 제3 블랙매트릭스(1044)가 배치될 수 있다. 제3 블랙매트릭스(1044)는 서브픽셀인 LED(1030) 사이의 경계에 배치될 수 있다. 제3 블랙매트릭스(1044)는 LED(1030) 각각으로부터 발광된 광 중 다른 LED(1030)로 향하는 광을 차폐할 수 있고, 광의 혼색을 저감할 수 있다. 제3 블랙매트릭스(1044)는 카본 블랙 재료가 혼합된 포토레지스트 물질을 사용하여, 기판 상에 전체적으로 도포하고, 포토리소그래피 공정을 통해 형성할 수 있다.
제3 블랙매트릭스(1044), 제2 평탄화층(1043), 제1 연결배선(1041) 및 제2 연결배선(1042) 상에는 제3 평탄화층(1045)이 배치되어, 기판(1010) 상부 전체를 덮도록 형성될 수 있다.
제3 평탄화층(1045)은 기판(1010) 상의 LED(1030)를 보호하고, 발광소자 상에 배치된 광변환층(200)과의 부착을 용이하게 하기 위한 층이다. 제3 평탄화층(1045)은 제1 평탄화층(1011)과 유사하게 포토 아크릴(Photo Acryl), 투광성 에폭시, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치의 발광소자인 유기 발광소자(1100)에 대한 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 10에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 11을 참조하면, 기판(1111) 상에 박막 트랜지스터(1120)가 배치될 수 있다.
기판(1111)은 유리, 플라스틱과 같이 투명한 물질로 구성될 수 있으며, 복수의 서브픽셀 영역을 가질 수 있다
박막 트랜지스터(1120)는 각각의 유기 발광 다이오드(OLED, 1130)를 제어하며, 턴온되면 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 OLED(1130)에 인가되어 발광하고 화상을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터(1120) 상에는 박막 트랜지스터(1120)를 보호하고 평탄화하기 위한 제1 평탄화층(1122)이 배치된다.
제1 평탄화층(1122)은 포토 아크릴(Photo Acryl), 투광성 에폭시, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 평탄화층(1022)에는 박막 트랜지스터(1120)의 소스 전극 일부를 노출시키는 컨택홀이 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터(1120)의 소스 전극은 OLED의 제1 전극(1131)에 연결될 수 있다.
제1 평탄화층(1011) 상에는 OLED(1130)와 뱅크층(1141)이 배치될 수 있다.
OLED(1130)은 제1 전극(1131), 발광 물질층, 및 제2 전극(1133)을 포함할 수 있다. 제1 전극(1131)은 애노드 전극이고, 제2 전극(1133)은 캐소드 전극일 수 있다.
발광 물질층은 유기 발광 물질을 포함하는 유기발광층(1132)일 수 있다.
제1 전극(1131)은 제1 평탄화층(1122) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(1131)은 제1 평탄환층(1122)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(1120)의 소스 전극에 연결될 수 있다.
뱅크층(1141)은 서브픽셀 영역들을 구획하기 위해 제1 평탄화층(1122) 상에서 제1 전극(1131)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 뱅크층(1141)이 형성된 영역은 광을 발광하지 않으므로 비발광부로 정의될 수 있고, 뱅크층(1141)이 형성되지 않은 영역은 발광부로 정의될 수 있다.
뱅크층(1141)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(1131)과 뱅크층(1141) 상에는 유기발광층(1132)이 형성될 수 있다. 유기발광층(1132)은 서브픽셀 영역들에 공통적으로 형성될 수 있다.
유기발광층(1132)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer), 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함할 수 있다.
OLED(1130)는 상부 방향으로 광을 발광하는 상부 발광(top emission) 방식으로 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 전극(1131)은 반사 전극일 수 있다. 제1 전극(1131)은 예를 들어, 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 인듐주석산화물(ITO)의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
제2 전극(1133)은 서브픽셀 영역들에 공통적으로 형성될 수 있다. 제2 전극(1133)은 투과 전극일 수 있다. 제2 전극(1133)은 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO), 안티몬주석산화물(ATO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
제2 전극(1133) 상에는 외부에서 산소 또는 수분이 OLED(1130)로 침투하는 것을 방지하기 위해 봉지층(미도시)이 배치될 수 있다. 봉지층은 무기층과 유기층이 교대로 적층된 다층으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
봉지층 상에 제2 평탄환층(1142)이 배치되어, 기판(1111) 상부 전체를 덮도록 형성될 수 있다.
제2 평탄화층(1142)은 기판(1111) 상의 OLED(1130)를 보호하고, 발광소자 상에 배치된 광변환층(200)과의 부착을 용이하게 하기 위한 층이다. 제2 평탄화층(1142)은 제1 평탄화층(1122)과 유사하게 포토 아크릴(Photo Acryl), 투광성 에폭시, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
한편, 도 11에 개시된 발광소자는 발광 물질층이 유기발광층(1132)인 것을 예시로 설명하였으나, 발광 물질층이 무기 발광 물질을 포함하는 무기발광층일 수도 있다.
예를 들어, 발광소자는 발광 물질층이 제1 전하이동층, 적어도 하나의 발광층, 제2 전하이동층을 포함하는 무기발광층을 포함하는 무기 발광소자 또는 양자점 발광소자 등일 수 있다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 광변환층을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12에 도시된 일부 구성요소 중 도 1 내지 도 11에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 12를 참조하면, 발광소자(100)는 복수의 서브픽셀 영역 각각에 제1 발광소자(800a), 제2 발광소자(800b), 제3 발광소자(800c)를 포함할 수 있다.
발광소자들(800a, 800b, 800c)은 제4 블랙매트릭스(1210)에 의해 구분될 수 있다.
발광소자(100) 상에 평탄화층(1220)이 배치될 수 있다.
평탄화층(1220) 상에 복수의 서브픽셀 영역을 구분하는 제5 블랙매트릭스(1230)가 배치될 수 있다.
광변환층은 잉크젯 방식을 이용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 제5 블랙매트릭스(1230)에 의해 구획된 제1 서브픽셀 영역에 제1 광변환 구조체(210a)와 제1 레진층(220a)을 포함하는 용액을 노즐(1200)을 통하여 분사하여 제1 광변환층(200a)을 형성할 수 있으며, 제2 서브픽셀 영역에 제2 광변환 구조체(210b)와 제2 레진층(220b)을 포함하는 용액을 노즐(1200)을 통하여 분사하여 제2 광변환층(200b)을 형성할 수 있다. 제3 서브픽셀 영역은 제3 레진층(220c)을 포함하는 용액을 이용하여 형성할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 적색 칩의 컬러 시프트 현상을 해결하고 배리어 필름의 사용을 최소화하면서 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하여 시야각 및 색순도가 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 적색 칩에 의한 컬러 시프트 현상을 해결하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 수분 및 산소에 의한 양자점의 열화를 방지하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광변환층에 양자점 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층을 포함하는 광변환 구조체를 구비함으로써, 광변환층에 배리어 필름의 사용을 최소화하여 제조 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예들을 간략하게 설명하면 아래와 같다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 기판, 기판 상에 배치되는 발광소자(100) 및 발광소자 상에 배치되고, 광변환 구조체(210)를 포함하는 광변환층(200)을 포함할 수 있다.
광변환 구조체(210)는 양자점(211) 및 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층(215)을 포함할 수 있다.
양자점(211)은 크기가 10 nm 내지 30 nm 일 수 있다.
무기보호층(215)은 두께가 1 nm 내지 50 nm 일 수 있다.
양자점(211)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-ⅢⅥ족 화합물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어(212)를 포함할 수 있다.
양자점(211)은 코어(212)를 둘러싸고 있는 셀(213)을 더 포함하고, 셀은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-ⅢⅥ족 화합물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
셀(213)은 두께가 코어(212) 크기의 1/2 이하이고, 코어와 셀을 포함하는 양자점(211)은 크기가 10 nm 내지 30 nm일 수 있다.
무기보호층(215)은 Ga, Sn, As, Sb, Ce, Si, Al, Co, Fe, Li, Mn, Ba, Ti, Sr, V, Zn, La, Hf, Ni 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 광변환 구조체(210)는 서로 크기가 다른 양자점을 포함하는 제1 광변환 구조체(210a) 및 제2 광변환 구조체(210b)를 포함하는 표시 장치.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 광변환층(200)은 광변환 구조체(210)가 실리콘계 레진에 분산되어 있을 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 광변환층(200) 상에 컬러필터층(300)을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 발광소자(100)는 청색광을 발광할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 복수의 서브픽셀 영역을 포함하는 기판, 기판 상에 배치되며 제1 파장 대역의 광을 방출하는 발광소자(100), 발광소자 상에 배치되는 광변환층(200)을 포함할 수 있다.
광변환층(200)은, 제1 서브픽셀 영역에 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체(210a)를 포함하는 제1 광변환층(200a) 및 제2 서브픽셀 영역에 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환하는 제2 광변환 구조체(210b)를 포함하는 제2 광변환층(200b)을 포함할 수 있다.
제1 광변환 구조체(210a)는 제1 양자점(211a) 및 제1 양자점의 표면을 코팅하는 제1 무기보호층(215a)을 포함하고, 제2 광변환 구조체(210b)는 제1 양자점과 크기가 다른 제2 양자점(211b) 및 제2 양자점의 표면을 코팅하는 제2 무기보호층(215b)을 포함할 수 있다.
제1 양자점(211a) 및 제2 양자점(211b)은 각각 크기가 10 nm 내지 30 nm 일 수 있다.
제1 무기보호층(215a) 및 제2 무기보호층(215b)은 두께가 각각 1 nm 내지 50 nm 일 수 있다.
제1 무기보호층(215a) 및 제2 무기보호층(215b)은 각각 Ga, Sn, As, Sb, Ce, Si, Al, Co, Fe, Li, Mn, Ba, Ti, Sr, V, Zn, La, Hf, Ni 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 제1 서브픽셀 영역에 제2 파장 대역의 광에 대응되는 제1 컬러필터층(300a)이 배치되고, 제2 서브픽셀 영역에 제3 파장 대역의 광에 대응되는 제2 컬러필터층(300b)이 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 복수의 서브픽셀 영역이 제3 서브픽셀 영역을 포함하고, 제3 서브픽셀 영역에서 광변환층(200)은 광변환 구조체(210)가 미배치되는 광투과층(200c)을 포함할 수 있다.
제3 서브픽셀 영역에 제1 파장 대역의 광에 대응되는 제3 컬러필터층(300c)이 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 복수의 서브픽셀 영역이 블랙매트릭스에 의해 정의될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 발광소자(100)와 광변환층(200) 사이에 평탄화층이 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치는, 제1 파장 대역의 광은 청색광이며, 제2 파장 대역의 광은 적색광이고, 제3 파장 대역의 광은 녹색광일 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
100: 발광소자 200: 광변환층
210: 광변환 구조체 211: 양자점
212: 코어 213: 셀
215: 무기물코팅층 220: 레진층
300: 컬러필터층

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및
    상기 발광소자 상에 배치되고, 광변환 구조체를 포함하는 광변환층;을 포함하고,
    상기 광변환 구조체가,
    양자점; 및
    상기 양자점의 표면을 코팅하는 무기보호층;을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양자점은 크기가 10 nm 내지 30 nm 이고,
    상기 무기보호층은 두께가 1 nm 내지 50 nm 인 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양자점은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-ⅢⅥ족 화합물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3에 있어서,
    상기 양자점은 상기 코어를 둘러싸고 있는 셀을 더 포함하고,
    상기 셀은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-ⅢⅥ족 화합물 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀은 두께가 상기 코어 크기의 1/2 이하이고,
    상기 코어와 셀을 포함하는 양자점은 크기가 10 nm 내지 30 nm인 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기보호층은 Ga, Sn, As, Sb, Ce, Si, Al, Co, Fe, Li, Mn, Ba, Ti, Sr, V, Zn, La, Hf, Ni 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산화물을 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광변환 구조체는 서로 크기가 다른 양자점을 포함하는 제1 광변환 구조체 및 제2 광변환 구조체를 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광변환층은 상기 광변환 구조체가 실리콘계 레진에 분산되어 있는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광변환층 상에 컬러필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 청색광을 발광하는 표시 장치.
  11. 복수의 서브픽셀 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되며 제1 파장 대역의 광을 방출하는 발광소자;
    상기 발광소자 상에 배치되는 광변환층;을 포함하고,
    상기 광변환층은,
    제1 서브픽셀 영역에 상기 제1 파장 대역의 광을 제2 파장 대역의 광으로 변환시키는 제1 광변환 구조체를 포함하는 제1 광변환층 및
    제2 서브픽셀 영역에 상기 제1 파장 대역의 광을 제3 파장 대역의 광으로 변환하는 제2 광변환 구조체를 포함하는 제2 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 광변환 구조체는 제1 양자점 및 상기 제1 양자점의 표면을 코팅하는 제1 무기보호층을 포함하고,
    상기 제2 광변환 구조체는 상기 제1 양자점과 크기가 다른 제2 양자점 및 상기 제2 양자점의 표면을 코팅하는 제2 무기보호층을 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 양자점 및 제2 양자점은 각각 크기가 10 nm 내지 30 nm 이고,
    상기 제1 무기보호층 및 제2 무기보호층은 두께가 각각 1 nm 내지 50 nm 인 표시 장치.
  13. 제12항있어서,
    상기 제1 무기보호층 및 제2 무기보호층은 각각 Ga, Sn, As, Sb, Ce, Si, Al, Co, Fe, Li, Mn, Ba, Ti, Sr, V, Zn, La, Hf, Ni 및 Zr으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산화물을 포함하는 표시 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀 영역에 상기 제2 파장 대역의 광에 대응되는 제1 컬러필터층이 배치되고,
    상기 제2 서브픽셀 영역에 상기 제3 파장 대역의 광에 대응되는 제2 컬러필터층이 배치되는 표시 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 서브픽셀 영역은 제3 서브픽셀 영역을 포함하고,
    상기 제3 서브픽셀 영역에서 상기 광변환층은 광변환 구조체가 미배치되는 광투과층을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 서브픽셀 영역에 상기 제1 파장 대역의 광에 대응되는 제3 컬러필터층이 배치되는 표시 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 서브픽셀 영역은 블랙매트릭스에 의해 정의되는 표시 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 광변환층 사이에 평탄화층이 배치되는 표시 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역의 광은 청색광이며, 상기 제2 파장 대역의 광은 적색광이고, 상기 제3 파장 대역의 광은 녹색광인 표시 장치.
KR1020220151767A 2022-11-14 2022-11-14 표시 장치 KR20240070210A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220151767A KR20240070210A (ko) 2022-11-14 2022-11-14 표시 장치
US18/235,221 US20240164127A1 (en) 2022-11-14 2023-08-17 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220151767A KR20240070210A (ko) 2022-11-14 2022-11-14 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240070210A true KR20240070210A (ko) 2024-05-21

Family

ID=91027837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220151767A KR20240070210A (ko) 2022-11-14 2022-11-14 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240164127A1 (ko)
KR (1) KR20240070210A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240164127A1 (en) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102633079B1 (ko) 발광 다이오드 디스플레이 장치
CN112466908A (zh) 显示设备
US11900838B2 (en) Tiled display device
EP3955292A1 (en) Display device and tiled display device including the same
US20240032368A1 (en) Oled display panel and display device
KR20210146468A (ko) 표시 장치
KR20240040698A (ko) 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법
US11094861B2 (en) Display device
KR102604006B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
US20230005899A1 (en) Display device
US20220181587A1 (en) Display device
KR20240070210A (ko) 표시 장치
CN112289830A (zh) 显示装置
US20230023079A1 (en) Display device
CN218039211U (zh) 显示设备
US20220262864A1 (en) Display apparatus
US20220352242A1 (en) Display device and method for manufacturing the same
CN219961262U (zh) 显示装置
EP3923342A1 (en) Display device
US20230215903A1 (en) Display device and method of fabricating the same
US20230402579A1 (en) Display apparatus
US20240194828A1 (en) Display device and method of manufacturing the same
US20230268469A1 (en) Display device
US20230209958A1 (en) Display device
US20240194844A1 (en) Display device comprising semiconductor light emitting device