WO2025239685A1 - 표시 장치 - Google Patents

표시 장치

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WO2025239685A1
WO2025239685A1 PCT/KR2025/006563 KR2025006563W WO2025239685A1 WO 2025239685 A1 WO2025239685 A1 WO 2025239685A1 KR 2025006563 W KR2025006563 W KR 2025006563W WO 2025239685 A1 WO2025239685 A1 WO 2025239685A1
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fluorescent dye
display device
color
group
color conversion
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장춘근
김규영
김민지
신인섭
김동준
김종기
김현준
김민성
이범진
정성현
김봉옥
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Samsung SDI Co Ltd
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Samsung SDI Co Ltd
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Definitions

  • a display device is a device that visually displays data.
  • the display device may include a substrate divided into a display area and a peripheral area (non-display area).
  • the display area may include a scan line and a data line formed by mutually insulating each other, and a plurality of pixels.
  • the display area may include a thin film transistor and a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor, corresponding to each of the pixels.
  • the display area may include a counter electrode that is commonly provided for the pixels.
  • the peripheral area may include various wires, a scan driver, a data driver, a control unit, a pad unit, etc., that transmit electrical signals to the display area.
  • a display device having improved light efficiency and a color conversion pattern that can be manufactured by inkjet jetting is provided.
  • a display device is provided.
  • the display device comprises: a light-emitting layer having first pixels of a first color, second pixels of a second color, and third pixels of a third color, which are spaced apart from each other with a non-pixel area therebetween, and having areas corresponding to each of the first pixels, the second pixels, and the third pixels; a first color conversion pattern disposed on the light-emitting layer corresponding to any one of the first pixels and converting incident light into light of the first color; and a second color conversion pattern disposed on the light-emitting layer corresponding to any one of the second pixels and converting incident light into light of the second color, wherein the first color is green, and the first color conversion pattern includes a first quantum dot and a first fluorescent dye, and the first fluorescent dye has a maximum absorption wavelength of 350 to 550 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 450 to 650 nm.
  • the first fluorescent dye has a maximum absorption wavelength of 400 to 500 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 550 to 650 nm or 500 to 600 nm, a display device.
  • the first fluorescent dye includes at least one dye selected from the group consisting of perylene, coronene, coumarin, xanthene, quinone-imine, acridine, anthracene, azo, naphthalene, oxazole, benzopyrrole, dipyrromethane, and BODIPY.
  • the first fluorescent dye is a display device including a perylene dye of the following chemical formula 1:
  • R 11 to R 18 , L 11 to L 14 , L 15 to L 18, a1 to a4, b1 to b4 are the same as defined in the description of the invention below.
  • the first fluorescent dye comprises at least one of the following chemical formulae 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, and 1-5:
  • a display device in 1-6 wherein the first fluorescent dye is included in the first color conversion pattern at 0.1 to 0.5 wt%.
  • a display device in 1-7 wherein the first fluorescent dye is included in an amount of 0.001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the first quantum dot.
  • a display device wherein the first quantum dot comprises 20 to 60 wt% of the first color conversion pattern.
  • a display device wherein the first quantum dot has a maximum fluorescence emission wavelength of 500 nm to 680 nm.
  • the first color conversion pattern is a display device including a cured product of a composition for a first color conversion pattern, which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a first quantum dot, 0.1 to 2 wt% of a first fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymerization initiator, 10 to 60 wt% of a first monomer, and 2 to 20 wt% of a first scattering agent.
  • a composition for a first color conversion pattern which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a first quantum dot, 0.1 to 2 wt% of a first fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymerization initiator, 10 to 60 wt
  • the second color conversion pattern includes a second quantum dot and a second fluorescent dye having a maximum absorption wavelength of 350 to 650 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 450 to 750 nm.
  • the second fluorescent dye includes at least one dye selected from the group consisting of perylene, coumarin, xanthene, quinone-imine, acridine, azo, naphthalene, oxazole, benzopyrrole, dipyrromethane, and BODIPY.
  • the second fluorescent dye includes a perylene dye of the following chemical formula 2, a display device:
  • R 19 to R 34, L 21 and L 22 are the same as defined in the description of the invention below).
  • the second fluorescent dye is a display device including at least one of the following chemical formulas 2-1, 2-2, and 2-3:
  • the display device comprises a first color filter arranged on the first color conversion pattern and a second color filter arranged on the second color conversion pattern.
  • a display device according to 1-16, wherein the first color filter does not contain the first fluorescent dye.
  • a display device wherein the second color filter does not contain a fluorescent dye.
  • a display device with significantly improved light efficiency is provided by quantum dots and a specific fluorescent dye contained in a color conversion pattern. Even when the fluorescent dye is included, there is no increase in viscosity, and thus the color conversion pattern can be manufactured by inkjet jetting, thereby providing a display device with improved processability.
  • Figure 1 is a perspective view illustrating a display device according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a light-emitting substrate according to one embodiment.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a color conversion substrate according to one embodiment.
  • Figure 4 is a plan view of a color conversion substrate.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view illustrating the display device of Fig. 1.
  • substitution means that at least one hydrogen atom is substituted with a halogen atom (F, Cl, Br, I), a hydroxy group, a C1 to C20 alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amine group, an imino group, an azido group, an amidino group, a hydrazino group, a hydrazono group, a carbonyl group, a carbamyl group, a thiol group, an ester group, an ether group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C20 haloalkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a C2 to C20 alkynyl group, a C6 to C20 aryl group, a C3 to C
  • X to Y means X or more and Y or less (X ⁇ and ⁇ Y).
  • the display device comprises: a light-emitting layer having first pixels of a first color, second pixels of a second color, and third pixels of a third color, the light-emitting layer being spaced apart from each other with a non-pixel area therebetween, the light-emitting layer having areas corresponding to each of the first pixels, the second pixels, and the third pixels; a first color conversion pattern disposed on the light-emitting layer corresponding to any one of the first pixels, the light-emitting pattern converting incident light into light of the first color; and a second color conversion pattern disposed on the light-emitting layer corresponding to any one of the second pixels, the light-emitting pattern converting incident light into light of the second color, the first color conversion pattern including a first quantum dot and a fluorescent dye, the fluorescent dye having a maximum absorption wavelength of 350 to 550 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 450 to 650 nm.
  • the first color is green.
  • the second color may be red.
  • the third color may be blue.
  • the display device may further include fourth pixels of a fourth color.
  • Figure 1 is a perspective view illustrating a display device according to an embodiment.
  • the display device may include a light-emitting substrate 1000 and a color conversion substrate 2000.
  • the color conversion substrate 2000 may include a filler 2600 and an upper substrate 2100.
  • the light-emitting substrate has a light-emitting layer having regions corresponding to each of the first pixels, the second pixels, and the third pixels, and can emit light.
  • a color conversion substrate is disposed on the light-emitting substrate, and can convert the color of light emitted from the light-emitting substrate, thereby improving the color reproducibility of the display device.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a light-emitting substrate according to one embodiment.
  • the light-emitting substrate 1000 may include a lower substrate 1100, a pixel circuit layer 1200, a third pixel electrode 1000B, a first pixel electrode 1000G, a second pixel electrode 1000R, a pixel defining film 1300, a light-emitting layer 1400, a common electrode 1500, and an encapsulating layer 1600.
  • the pixel electrodes and the light-emitting layer may be formed to correspond to the first pixels, the second pixels, and the third pixels, respectively.
  • the lower substrate may include a transparent material or an opaque material.
  • the pixel circuit layer may be disposed on the lower substrate.
  • the pixel circuit layer may include insulating layers, semiconductor patterns, and conductive patterns.
  • the third pixel electrode may be disposed on a pixel circuit layer.
  • the third pixel electrode may be electrically connected to the pixel circuit layer.
  • the third pixel electrode may be formed of a metal, an alloy, a conductive metal oxide, a transparent conductive material, or the like.
  • the first pixel electrode may be disposed on the same layer as the third pixel electrode. In one embodiment, the first pixel electrode may be formed together with the third pixel electrode and may include the same material.
  • the second pixel electrode may be disposed on the same layer as the third pixel electrode and the first pixel electrode. In one embodiment, the second pixel electrode may be formed together with the third pixel electrode and the first pixel electrode and may include the same material.
  • the pixel defining film may be disposed on the third pixel electrode, the first pixel electrode, and the second pixel electrode.
  • An opening may be formed in the pixel defining film to expose the third pixel electrode, the first pixel electrode, and the second pixel electrode.
  • the light-emitting layer may be disposed on the third pixel electrode, the first pixel electrode, and the second pixel electrode.
  • the light-emitting layer may include a first blue light-emitting layer, a second blue light-emitting layer, a third blue light-emitting layer, and a green light-emitting layer.
  • the common electrode may be disposed on the green light-emitting layer.
  • the common electrode may be formed of a metal, an alloy, a conductive metal oxide, a transparent conductive material, or the like.
  • the encapsulating layer may be disposed on the common electrode.
  • the encapsulating layer may include at least one inorganic layer and at least one organic layer.
  • the inorganic layer and the organic layer may be alternately laminated.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a color conversion substrate according to one embodiment.
  • the color conversion substrate 2000 may include an upper substrate 2100, a third color filter 2230, a first color filter 2210, a second color filter 2220, a refractive layer 2300, a protective layer 2400, a partition wall 2530, a first color conversion pattern 2510, a second color conversion pattern 2520, a capping layer 2540, a spacer 2550, and a filler 2600.
  • the upper substrate may include a transparent material or an opaque material.
  • the third color filter may be disposed on the upper substrate.
  • the third color filter may transmit only light having a wavelength corresponding to blue.
  • the third color filter may include a base member 2232 and scattering particles 2231.
  • the base member may include an organic material in which a blue pigment (or, blue dye) is dispersed.
  • the organic material included in the base member may include an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or the like.
  • the scattering particles may scatter light.
  • the scattering particles may include titanium dioxide (TiO 2 ) particles, zinc oxide (ZnO) particles, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles, silicon oxide (SiO 2 ) particles, hollow silica particles, or the like.
  • the content of the titanium dioxide particles included in the third color filter may be less than approximately 8.5 wt%. Additionally, the size of the titanium dioxide particles included in the third color filter may be approximately 100 nm or more and approximately 200 nm or less.
  • the first color filter may be positioned on the third color filter.
  • the first color filter may expose the blue color filter in the blue aperture region 2000B.
  • the first color filter may transmit only light having a wavelength corresponding to green.
  • the first color filter may include an organic material in which a green pigment (or, green dye) is dispersed.
  • the green pigment may not include the first fluorescent dye described below.
  • the second color filter may be disposed on the first color filter.
  • the second color filter may expose the blue color filter in the blue aperture region, and may expose the first color filter in the green aperture region.
  • the second color filter may transmit only light having a wavelength corresponding to red.
  • the second color filter may include an organic material in which a red pigment (or, red dye) is dispersed.
  • the red pigment may not include the second fluorescent dye described below.
  • the refractive layer may be disposed on the second color filter.
  • the refractive layer may entirely cover the third color filter, the first color filter, and the second color filter.
  • the refractive layer may include a material having a relatively low refractive index (or a material having a relatively high refractive index).
  • the protective layer may be disposed entirely on the refractive layer.
  • the protective layer may include an inorganic material.
  • the protective layer may include silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), tantalum dioxide (Ta 2 O 5 ), hafnium dioxide (HfO 2 ), or zinc dioxide (ZnO 2 ).
  • the partition wall may be disposed on the protective layer.
  • the partition wall may be formed to surround the blue aperture area 2000B, the green aperture area 2000G, and the red aperture area 2000R, respectively.
  • the partition wall may include a light-blocking material that blocks or absorbs light.
  • the partition wall may include a black pigment, a black dye, chromium (Cr), chromium oxide (CrOx), chromium nitride (CrNx), graphite, or the like.
  • the above-mentioned partition walls are formed to be spaced apart from each other by forming a non-pixel area, thereby distinguishing between first pixels of a first color, second pixels of a second color, and third pixels of a third color.
  • the first color conversion pattern may be disposed on the protective layer. In one embodiment, the first color conversion pattern may overlap the first color filter. Additionally, the first color conversion pattern may be accommodated by a partition wall in the green aperture region.
  • the first color conversion pattern includes a first quantum dot and a first fluorescent dye having a maximum absorption wavelength of 350 to 550 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 450 to 650 nm.
  • the first fluorescent dye can absorb blue light incident from the light-emitting layer and emit green light. Therefore, the first fluorescent dye can maintain high light efficiency even when the content of the first quantum dot in the first color conversion pattern is reduced. This allows the first fluorescent dye to absorb not only the energy absorbed by the first quantum dot in blue light but also the energy transmitting through the first color conversion pattern, thereby allowing the emission wavelength of the first quantum dot and the emission wavelength of the first fluorescent dye to overlap with each other, thereby significantly increasing light efficiency. In addition, this eliminates the need to increase the content of the first quantum dot in order to increase light efficiency, thereby enabling inkjet jetting of the composition forming the first color conversion pattern to be performed well.
  • the interaction between the quantum dots and fluorescent dyes can cause energy transfer, which can eliminate the luminescence energy of both the fluorescent dye and the quantum dots, which can lower the light efficiency.
  • the first fluorescent dye can increase the light efficiency without this problem.
  • the incident external light may be more radiated toward green by the first fluorescent dye, which can worsen the external reflection color.
  • the ‘maximum absorption wavelength’ may be a value measured under coating single-film conditions.
  • the ‘maximum fluorescence emission wavelength’ may be a value measured under a single-film coating condition.
  • the first fluorescent dye may have a maximum absorption wavelength of 400 to 500 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 500 to 600 nm or 550 to 650 nm.
  • the above first fluorescent dye may include at least one dye selected from the group consisting of perylene, coronene, coumarin, xanthene, quinone-imine, acridine, anthracene, azo, naphthalene, oxazole, benzopyrrole, dipyrromethane, and BODIPY.
  • the first fluorescent dye may be a perylene-based dye.
  • a perylene-based dye when included together with the first quantum dot, can increase the light efficiency of the first color conversion pattern and facilitate inkjet jetting.
  • the first fluorescent dye may include a perylene dye of the following chemical formula 1:
  • R 11 to R 18 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cyano group, a halogen, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms,
  • L 15 to L 18 are each independently a substituted or unsubstituted straight-chain or branched-chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group or cyano group having 6 to 10 carbon atoms, or
  • L 15 and L 16 are connected to each other to form a ring having an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or
  • L 17 and L 18 are connected to each other to form a ring having an aryl group of 6 to 20 carbon atoms
  • a1 to a4 are each independently integers from 0 to 5.
  • b1 to b4 are each independently integers from 0 to 5
  • the first fluorescent dye may include at least one of the following chemical formulae 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, and 1-5:
  • the first fluorescent dye may be included in the first color conversion pattern at 0.1 to 2 wt%, for example, 0.25 to 1 wt%, or 0.25 to 0.5 wt%. In the above range, an increase in the viscosity of the composition for the first color conversion pattern can be prevented and light efficiency can be increased.
  • the first fluorescent dye may be included in an amount of 0.001 to 10 parts by weight, for example, 0.25 to 5 parts by weight, or 0.5 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the first quantum dot. Within the above range, an increase in the viscosity of the composition for the first color conversion pattern can be prevented and light efficiency can be increased.
  • the first quantum dot may be included in the first color conversion pattern at 20 to 60 wt%, for example, 35 to 44 wt%. Within this range, an increase in the viscosity of the composition for the first color conversion pattern can be prevented and light efficiency can be increased.
  • the first quantum dot can convert the color of incident light to green.
  • the first quantum dot can be a quantum dot and can be selected from the group consisting of a group II-VI compound, a group IV-VI compound, a group IV element, a group IV compound, and combinations thereof.
  • the above first quantum dot may have a maximum fluorescence emission wavelength of 500 nm to 680 nm.
  • the first quantum dot may absorb light in a wavelength range of 360 nm to 780 nm, for example, a wavelength range of 400 nm to 780 nm, and emit fluorescence in a wavelength range of 500 nm to 700 nm, for example, 500 nm to 580 nm, or emit fluorescence in a wavelength range of 600 nm to 680 nm. That is, the quantum dot may have a maximum fluorescence emission wavelength (fluorescence ⁇ em ) in a wavelength range of 500 nm to 680 nm.
  • fluorescence ⁇ em maximum fluorescence emission wavelength
  • the first quantum dots may each independently have a full width at half maximum (FWHM) of 20 nm to 100 nm, for example, 20 nm to 50 nm.
  • FWHM full width at half maximum
  • the above first quantum dots may each independently be organic, inorganic, or a hybrid (hybrid) of organic and inorganic materials.
  • the above first quantum dots may each independently be composed of a core and a shell surrounding the core, and the core and shell may each independently have a structure such as a core, core/shell, core/first shell/second shell, alloy, alloy/shell, etc., made of group II-IV, group III-V, etc., but are not limited thereto.
  • the core may include at least one material selected from the group consisting of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs, and alloys thereof, but is not necessarily limited thereto.
  • the shell surrounding the core may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, HgSe, and alloys thereof, but is not necessarily limited thereto.
  • the size (average particle diameter) of each entire quantum dot including the shell may be 1 nm to 15 nm, for example, 5 nm to 15 nm.
  • the first quantum dots may each independently include a red quantum dot, a green quantum dot, or a combination thereof.
  • the red quantum dots may each independently have an average particle diameter of 10 nm to 15 nm.
  • the green quantum dots may each independently have an average particle diameter of 5 nm to 8 nm.
  • the above first color conversion pattern may further include at least one of the first monomer and the first scattering agent.
  • the above first monomer may include an epoxy monomer, an ester monomer, a (meth)acrylate monomer, etc.
  • the first scattering agent can scatter light.
  • the first scattering agent can include titanium dioxide (TiO 2 ) particles, zinc oxide (ZnO) particles, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles, silicon oxide (SiO 2 ) particles, hollow silica particles, or the like.
  • the above first color conversion pattern may further include a photopolymerization initiator and other additives.
  • the above photopolymerization initiator is an initiator capable of initiating a polymerization reaction by light, and examples thereof include, but are not limited to, acetophenone-based compounds, benzophenone-based compounds, thioxanthone-based compounds, benzoin-based compounds, triazine-based compounds, oxime-based compounds, and aminoketone-based compounds.
  • the above other additives may include at least one of a polymerization inhibitor, malonic acid; 3-amino-1,2-propanediol; a silane coupling agent; a leveling agent; a surfactant; an antioxidant, or a combination thereof.
  • the polymerization inhibitor may include, but is not necessarily limited to, a hydroquinone-based compound, a catechol-based compound, or a combination thereof.
  • the silane coupling agent may be a silane coupling agent having a reactive substituent such as a vinyl group, a carboxyl group, a methacryloxy group, an isocyanate group, or an epoxy group.
  • the leveling agent may include a fluorinated surfactant to improve the coatability and prevent the formation of defects, i.e., to improve the leveling performance.
  • the first color conversion pattern may include a cured product of a composition for a first color conversion pattern, which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a first quantum dot, 10 to 60 wt% of a first monomer, 0.1 to 2 wt% of a first fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymerization initiator, and 2 to 20 wt% of a first scattering agent.
  • a composition for a first color conversion pattern which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a first quantum dot, 10 to 60 wt% of a first monomer, 0.1 to 2 wt% of a first fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymer
  • the composition may be a solvent-free composition.
  • the above first color conversion pattern can be formed by inkjet jetting of a composition for the first color conversion pattern.
  • the inkjet jetting method can be performed by a conventional method known to those skilled in the art.
  • the second color conversion pattern may be disposed on the protective layer. In one embodiment, the second color conversion pattern may overlap the second color filter. Additionally, the second color conversion pattern may be accommodated by a partition wall in the red aperture region.
  • the second color conversion pattern includes second quantum dots and a second fluorescent dye having a maximum absorption wavelength of 350 to 650 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 450 to 750 nm.
  • the second fluorescent dye can absorb blue light incident from the light-emitting layer and emit red light. Therefore, the second fluorescent dye can maintain high light efficiency even when the content of the second quantum dots in the second color conversion pattern is reduced. This allows the fluorescent dye to absorb not only energy of blue light absorbed by the second quantum dots but also energy that transmits through the second color conversion pattern, thereby significantly increasing light efficiency by allowing the emission wavelengths of the second quantum dots and the second fluorescent dye to overlap with each other. In addition, this eliminates the need to increase the content of the second quantum dots to increase light efficiency, thereby enabling inkjet jetting to proceed smoothly.
  • the second fluorescent dye may have a maximum absorption wavelength of 350 to 550 nm and a maximum fluorescence emission wavelength of 550 to 700 nm, 450 to 750 nm, or 500 to 600 nm.
  • the above second fluorescent dye may include at least one dye selected from the group consisting of perylene, coumarin, xanthene, quinone-imine, acridine, azo, naphthalene, oxazole, benzopyrrole, dipyrromethane, and BODIPY.
  • the second fluorescent dye may be a perylene-based fluorescent dye.
  • the perylene-based dye when included together with the second quantum dot, can increase the light efficiency of the second color conversion pattern and facilitate inkjet jetting.
  • the second fluorescent dye may include a perylene dye of the following chemical formula 2:
  • R 19 to R 34 are each independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms,
  • L 21 and L 22 are each independently a substituted or unsubstituted straight-chain or branched-chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • the second fluorescent dye may include at least one of the following chemical formulae 2-1, 2-2, and 2-3:
  • the second fluorescent dye may be included in the second color conversion pattern at 0.1 to 0.5 wt%, for example, 0.1 to 0.3 wt%. In the above range, an increase in the viscosity of the composition for the second color conversion pattern can be prevented and light efficiency can be increased.
  • the second fluorescent dye may be included in an amount of 0.001 to 10 parts by weight, for example, 0.25 to 5 parts by weight, or 0.5 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the second quantum dot. Within the above range, an increase in the viscosity of the composition for the second color conversion pattern can be prevented and light efficiency can be increased.
  • the second quantum dot may be included in the second color conversion pattern at 20 to 60 wt%, for example, 35 to 44 wt%. Within this range, the viscosity of the composition for the second color conversion pattern may be prevented from increasing and light efficiency may be increased.
  • the second quantum dot may convert the color of incident light to red.
  • the second quantum dot may be a quantum dot and may be selected from the group consisting of a group II-VI compound, a group IV-VI compound, a group IV element, a group IV compound, and combinations thereof.
  • the second quantum dot can convert the color of incident light to red.
  • the second quantum dot can be a quantum dot and can be selected from the group consisting of a group II-VI compound, a group IV-VI compound, a group IV element, a group IV compound, and combinations thereof.
  • the second quantum dot may have a maximum fluorescence emission wavelength of 500 nm to 680 nm.
  • the second quantum dot may absorb light in a wavelength range of 360 nm to 780 nm, for example, a wavelength range of 400 nm to 780 nm, and emit fluorescence in a wavelength range of 500 nm to 700 nm, for example, 500 nm to 580 nm, or emit fluorescence in a wavelength range of 600 nm to 680 nm. That is, the quantum dot may have a maximum fluorescence emission wavelength (fluorescence ⁇ em ) in a wavelength range of 500 nm to 680 nm.
  • fluorescence ⁇ em maximum fluorescence emission wavelength
  • the second quantum dots may each independently have a full width at half maximum (FWHM) of 20 nm to 100 nm, for example, 20 nm to 50 nm.
  • FWHM full width at half maximum
  • the above second quantum dots may each independently be organic, inorganic, or a hybrid (hybrid) of organic and inorganic materials.
  • the above second quantum dots may each independently be composed of a core and a shell surrounding the core, and the core and shell may each independently have a structure such as a core, core/shell, core/first shell/second shell, alloy, alloy/shell, etc., made of group II-IV, group III-V, etc., but are not limited thereto.
  • the core may include at least one material selected from the group consisting of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs, and alloys thereof, but is not necessarily limited thereto.
  • the shell surrounding the core may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, HgSe, and alloys thereof, but is not necessarily limited thereto.
  • the size (average particle diameter) of each quantum dot including the shell may be 1 nm to 15 nm, for example, 5 nm to 15 nm.
  • the second quantum dots may each independently include a red quantum dot, a green quantum dot, or a combination thereof.
  • the red quantum dots may each independently have an average particle diameter of 10 nm to 15 nm.
  • the green quantum dots may each independently have an average particle diameter of 5 nm to 8 nm.
  • the second color conversion pattern may further include at least one of the first monomer and the second scattering agent.
  • the above second monomer may include an epoxy monomer, an ester monomer, a (meth)acrylate monomer, etc.
  • the second scattering agent can scatter light.
  • the second scattering agent can include one or more of the types described for the first scattering agent.
  • the second color conversion pattern may further include a photopolymerization initiator and other additives.
  • the photopolymerization initiator and other additives may be substantially the same as those described in the first color conversion pattern.
  • the second color conversion pattern may include a cured product of a composition for a second color conversion pattern, which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a second quantum dot, 10 to 60 wt% of a second monomer, 0.1 to 2 wt% of a second fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymerization initiator, and 2 to 20 wt% of a second scattering agent.
  • a composition for a second color conversion pattern which comprises, based on solid content, 20 to 60 wt% of a second quantum dot, 10 to 60 wt% of a second monomer, 0.1 to 2 wt% of a second fluorescent dye, 0.1 to 5 wt% of a polymerization inhibitor, 0.1 to 5 wt% of a surfactant, 0.1 to 5 wt% of a photopolymer
  • the composition may be a solvent-free composition.
  • the above second color conversion pattern can be formed by inkjet jetting of a composition for the second color conversion pattern.
  • the inkjet jetting method can be performed by a conventional method known to those skilled in the art.
  • the capping layer may be disposed on the partition wall, the first color conversion pattern, and the second color conversion pattern.
  • the capping layer may entirely cover the partition wall, the first color conversion pattern, and the second color conversion pattern.
  • the third opening region may not overlap with the color conversion pattern.
  • the color conversion pattern may not be formed in the third opening region.
  • the capping layer may contact the protective layer in the third opening region.
  • the spacer may be disposed on the capping layer and may overlap the barrier rib. In one embodiment, the spacer may be formed only on the barrier rib and may not overlap the blue opening region, the green opening region, or the red opening region.
  • the above-described filler may be disposed on the capping layer.
  • the filler may cover the first color conversion pattern and the second color conversion pattern.
  • the filler may be accommodated by the partition wall in the blue opening region.
  • the filler may be accommodated by the partition wall in the blue opening region.
  • the filler may comprise an organic material having a relatively high refractive index.
  • the refractive index of the filler may be approximately 1.6 to approximately 1.8.
  • the filler may comprise a urethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like.
  • Figure 4 is a plan view of a color conversion substrate.
  • a partition wall may be formed on the color conversion substrate, and a blue aperture area, a red aperture area, and a green aperture area may be defined by the partition wall.
  • the blue aperture region, the red aperture region, and the green aperture region may be arranged in a triangular shape.
  • the area of the blue aperture region may be smaller than the area of the red aperture region, and the area of the red aperture region may be smaller than the area of the green aperture region.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the blue opening region may accommodate the filler.
  • the partition wall may be formed to surround the blue opening region, and the filler may be accommodated by the partition wall in the blue opening region.
  • the green aperture area may accommodate a first color conversion pattern.
  • the partition wall may be formed to further surround the green aperture area, and the first color conversion pattern may be accommodated by the partition wall in the green aperture area.
  • the red aperture area may accommodate a second color conversion pattern.
  • the partition wall may be formed to further surround the red aperture area, and the second color conversion pattern may be accommodated by the partition wall in the red aperture area.
  • the color conversion substrate may further be formed with at least one first dummy opening and at least one second dummy opening.
  • the first dummy opening may be adjacent to the blue opening region, the red opening region, the green opening region, or the second dummy opening.
  • the second dummy opening may have an area substantially similar to an area of the green opening region and may be adjacent to the green opening region.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view illustrating the display device of Fig. 1.
  • FIG. 5 it is a cross-sectional view for explaining the display device of Fig. 1.
  • light emitted from the light-emitting layer overlapping the blue aperture area can be emitted through the third color filter.
  • Light emitted from the light-emitting layer overlapping the green aperture area can be emitted through the first color conversion pattern and the first color filter.
  • Light emitted from the light-emitting layer overlapping the red aperture area can be emitted through the second color conversion pattern and the second color filter.
  • the brightness of light passing through the third color filter can be increased.
  • the third color filter includes the scattering particles, the lateral brightness of light passing through the third color filter can be increased.
  • Quantum dot Green quantum dot dispersion solution (InP/ZnSe/ZnS, Hansol Chemical; quantum dot solid content 23 wt%)
  • (F) Light scattering agent Titanium dioxide dispersion (rutile type TiO 2 ; D50 (180 nm), solid content 50 wt%, Iridos Co., Ltd.)
  • the above green quantum dots and monomer are mixed and stirred at room temperature for 12 hours.
  • a polymerization inhibitor is added and stirred at room temperature for 5 minutes.
  • a photopolymerization initiator is added, followed by a light-scattering agent and a first fluorescent dye, and mixed to prepare a composition for a first color-conversion pattern (solvent-free).
  • Table 1 below shows the solid content of each component (total: 100 parts by weight).
  • a composition for a first color conversion pattern is prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of each component of the first color conversion composition in Example 1 is changed as shown in Table 1 below.
  • a composition for a first color conversion pattern is prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of each component of the first color conversion composition in Example 1 is changed as shown in Table 1 below.
  • Example Comparative example 1 2 3 1 2 quantum dots 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 41 monomer 47.65 47.4 46.9 47.9 47.65 polymerization inhibitor 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 surfactant 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 photopolymerization initiator 2 2 2 2 2 2 light scattering agent 8 8 8 8 8 First fluorescent dye 0.25 0.5 1 0 0 fluorescent dyes 0 0 0 0 0.25 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
  • Viscosity (unit: cps): For each composition for color conversion pattern, the viscosity value was measured at 25°C using a viscometer (Brookfield DV-II, RV-2 spindle, 23 rpm).
  • EQE (external quantum efficiency, unit: %): 2 mL of each color conversion pattern composition corresponding to the examples and comparative examples was applied onto a glass substrate, spin-coated at 1500 rpm, and exposed using an exposure device (wavelength 395 nm). Thereafter, EQE was measured for a single film (2 cm x 2 cm) on the glass substrate using an integrating hemisphere quantum efficiency meter (Otsuka, QE-2000).
  • the retention rate was calculated as the percentage of the EQE measured in the POB relative to the EQE measured after exposure. A higher retention rate indicates that the light efficiency of the color conversion pattern formed by the curable composition did not decrease.
  • Example Comparative example 1 2 3 1 2 viscosity 24.8 24.7 24.9 24.4 30.4 After exposure abs 81.7 85.7 89.8 75.8 76.9 EQE(%) 31.6 30.0 30.5 31.2 31.4 ⁇ (nm) 530.6 531.0 531.5 530.6 531.4 FWHM(nm) 35.7 37.0 38.4 34.3 35.4 POB abs 82.7 87.1 90.9 75.9 76.5 EQE(%) 34.7 35.7 36.7 31.7 32.1 ⁇ (nm) 531.4 532.1 532.7 530.9 531.5 FWHM(nm) 36.8 38.7 39.6 34.6 35.6 Retention rate (%) 109 119 119 101.8 101 Thickness ( ⁇ m) 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 Light transmittance (%, @530nm) 59.8 59.7 60.4 60.8 65.8

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Abstract

비화소 영역을 사이에 두고 서로 이격되며, 제1 색의 제1 화소들, 제2 색의 제2 화소들 및 제3 색의 제3 화소들을 포함하는 표시 장치에 있어서, 제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응하는 영역을 갖는 발광층; 상기 제1 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제1 색의 빛으로 변환하는 제1 색 변환 패턴; 및 상기 제2 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제2 색의 빛으로 변환하는 제2 색변환 패턴을 구비하고, 상기 제1 색은 녹색이고, 상기 제1 색변환 패턴은 제1 양자점 및 형광 염료를 포함하고, 상기 형광 염료는 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 650nm인, 표시 장치가 제공된다.

Description

표시 장치
표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 표시 장치는 표시 영역과 주변 영역(비표시 영역)으로 구획된 기판을 포함할 수 있다. 상기 표시 영역에는 스캔선과 데이터선이 상호 절연되어 형성되고, 복수의 화소들이 포함될 수 있다. 상기 표시 영역에는 상기 화소들 각각에 대응하여 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극이 구비될 수 있다. 또한, 상기 표시 영역에는 상기 화소들에 공통으로 구비되는 대향 전극이 구비될 수 있다. 주변 영역에는 표시영역에 전기적 신호를 전달하는 다양한 배선들, 스캔 구동부, 데이터 구동부, 제어부, 패드부 등이 구비될 수 있다.
양자점을 이용하여 표시 장치의 광 효율을 개선하는 방법으로 양자점의 사용량을 높이거나 양자점의 굴절률을 높이는 방법이 고려되고 있다.
광 효율이 향상되고, 잉크젯 제팅에 의해 제조 가능한 색변환 패턴을 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 표시 장치가 제공된다.
1.상기 표시 장치는 비화소 영역을 사이에 두고 서로 이격되며 제1 색의 제1 화소들, 제2 색의 제2 화소들 및 제3 색의 제3 화소들을 포함하고, 제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응하는 영역을 갖는 발광층; 상기 제1 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제1 색의 빛으로 변환하는 제1 색변환 패턴; 및 상기 제2 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제2 색의 빛으로 변환하는 제2 색변환 패턴을 구비하고, 상기 제1 색은 녹색이고, 상기 제1 색변환 패턴은 제1 양자점 및 제1 형광 염료를 포함하고, 상기 제1 형광 염료는 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 650nm이다.
2. 1에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 최대흡수파장이 400 내지 500nm이고, 최대형광발광파장이 550 내지 650nm 또는 500 내지 600nm인, 표시 장치.
3. 1-2에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 금속을 함유하지 않는 형광 염료인, 표시 장치.
4. 1-3에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 페릴렌계, 코로넨계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 안트라센계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함하는, 표시 장치.
5. 1-4에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1의 페릴렌계 염료를 포함하는 표시 장치:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
R11 내지 R18, L11 내지 L14, L15 내지 L18, a1 내지 a4, b1 내지 b4는 하기 발명의 설명에서 정의한 바와 동일하다).
6. 1-5에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 중 1종 이상을 포함하는, 표시 장치:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
.
7. 1-6에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 상기 제1 색변환 패턴 중 0.1 내지 0.5중량%로 포함되는, 표시 장치.
8. 1-7에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 상기 제1 양자점 100중량부에 대하여 0.001 내지 10중량부로 포함되는, 표시 장치.
9. 1-8에 있어서, 상기 제1 양자점은 상기 제1 색변환 패턴 중 20 내지 60중량%로 포함되는, 표시 장치.
10. 1-9에 있어서, 상기 제1 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 갖는, 표시 장치.
11. 1-10에 있어서, 상기 제1 색변환 패턴은 고형분 기준으로 제1 양자점 20 내지 60중량%, 제1 형광 염료 0.1 내지 2중량%, 중합 금지제 0.1 내지 5중량%, 계면 활성제 0.1 내지 5중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%, 제1 모노머 10 내지 60중량%, 제1 산란제 2 내지 20중량%를 포함하는 제1 색변환 패턴용 조성물의 경화물을 포함하는, 표시 장치.
12. 1-11에 있어서, 상기 제2 색변환 패턴은 제2 양자점 및 최대흡수파장이 350 내지 650nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 750nm인 제2 형광 염료를 포함하는, 표시 장치.
13. 1-12에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 페릴렌계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함하는, 표시 장치.
14. 1-13에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2의 페릴렌계 염료를 포함하는, 표시 장치:
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
R19 내지 R34, L21 및 L22는 하기 발명의 설명에서 정의한 바와 동일하다).
15. 1-14에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2-1, 2-2, 2-3 중 1종 이상을 포함하는 표시 장치:
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
.
16. 1-15에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 색변환 패턴 상에 배치되는 제1 컬러 필터 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 제2 컬러 필터를 구비하는, 표시 장치.
17. 1-16에 있어서, 상기 제1 컬러 필터는 상기 제1 형광 염료를 함유하지 않는, 표시 장치.
18. 1-17에 있어서, 상기 제2 컬러 필터는 형광 염료를 함유하지 않는, 표시 장치.
색 변환 패턴에 함유된 양자점과 특정 형광 염료에 의해 광 효율이 현저하게 향상된 표시 장치를 제공했다. 상기 형광 염료를 포함하더라도 점도 상승이 없어 상기 색 변환 패턴이 잉크젯 제팅에 의해 제조될 수 있어 공정성이 향상된 표시 장치를 제공했다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치를 설명하는 사시도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 발광 기판의 단면도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 색 변환 기판의 단면도이다.
도 4는 색 변환 기판의 평면도이다.
도 5는 도 1의 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성 요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타낸 것이며, 본 발명 중 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기가 본 발명의 범위에 제한되는 것은 아니다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성 요소를 지칭한다.
여기서 사용되는 용어는 단지 예시적인 구현예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위" 또는 "직접적으로 형성"으로 지칭되는 것은 중간체 등의 다른 구조를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아민기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C20 할로알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C20 아릴기, C3 내지 C20 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알케닐기, C3 내지 C20 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, (메트)아크릴로일기, (메트)아크릴로일옥시기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 수치 범위 기재 시 "X 내지 Y"는 X 이상 Y 이하(X≤ 그리고 ≤Y)를 의미한다.
일 구현예에 따른 상기 표시 장치는 비화소 영역을 사이에 두고 서로 이격되며, 제1 색의 제1 화소들, 제2 색의 제2 화소들 및 제3 색의 제3 화소들을 포함하고, 제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응하는 영역을 갖는 발광층; 상기 제1 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제1 색의 빛으로 변환하는 제1 색변환 패턴; 및 상기 제2 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제2 색의 빛으로 변환하는 제2 색변환 패턴을 구비하고, 상기 제1 색변환 패턴은 제1 양자점 및 형광 염료를 포함하고, 상기 형광 염료는 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 650nm이다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 색은 녹색이다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2 색은 적색이 될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제3 색은 청색이 될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 표시 장치는 제4 색의 제4 화소들을 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치를 설명하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 발광 기판 1000 및 색 변환 기판 2000을 포함할 수 있다. 색 변환 기판 2000은 충전재 2600 및 상부 기판 2100을 포함할 수 있다.
발광 기판은 제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응하는 영역을 갖는 발광층을 구비하여, 광을 방출할 수 있다.
색 변환 기판은 상기 발광 기판 상에 배치되며, 상기 발광 기판으로부터 방출된 광의 색을 변환시켜, 표시 장치의 색 재현성을 높일 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 발광 기판의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 발광 기판 1000은 하부 기판 1100, 화소 회로층 1200, 제3 화소 전극 1000B, 제1 화소 전극 1000G, 제2 화소 전극 1000R, 화소 정의막 1300, 발광층 1400, 공통 전극 1500 및 봉지층 1600을 포함할 수 있다.
발광 기판 중 화소 전극 및 발광층은 각각 제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응되도록 형성되어 있을 수 있다.
상기 하부 기판은 투명한 물질 또는 불투명한 물질을 포함할 수 있다.
상기 화소 회로층은 상기 하부 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 회로층은 절연층들, 반도체 패턴들, 및 도전 패턴들을 포함할 수 있다.
상기 제3 화소 전극은 화소 회로층 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 화소 전극은 상기 화소 회로층과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제3 화소 전극은 금속, 합금, 도전 금속 산화물, 투명 도전 물질 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 상기 제3 화소 전극과 동일한 층에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 화소 전극은 상기 제3 화소 전극과 함께 형성될 수 있고, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 화소 전극은 상기 제3 화소 전극 및 상기 제1 화소 전극과 동일한 층에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 화소 전극은 상기 제3 화소 전극 및 상기 제1 화소 전극과 함께 형성될 수 있고, 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 화소 정의막은 상기 제3 화소 전극, 상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 정의막에는 상기 제3 화소 전극, 상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극을 노출시키는 개구가 형성될 수 있다.
상기 발광층은 상기 제3 화소 전극, 상기 제1 화소 전극, 및 상기 제2 화소 전극 상에 배치될 수 있다. 상기 발광층은 제1 청색 발광층, 제2 청색 발광층, 제3 청색 발광층, 및 녹색 발광층을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 녹색 발광층 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공통 전극은 금속, 합금, 도전 금속 산화물, 투명 도전 물질 등으로 형성될 수 있다.
상기 봉지층은 상기 공통 전극 상에 배치될 수 있다. 상기 봉지층은 적어도 하나의 무기층 및 적어도 하나의 유기층을 포함할 수 있다. 상기 무기층 및 상기 유기층은 서로 교번하여 적층될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 색 변환 기판의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 색 변환 기판 2000은 상부 기판 2100, 제3 컬러 필터 2230, 제1 컬러 필터 2210, 제2 컬러 필터 2220, 굴절층 2300, 보호층 2400, 격벽 2530, 제1 색 변환 패턴 2510, 제2 색 변환 패턴 2520, 캡핑층 2540, 스페이서 2550, 및 충전재 2600를 포함할 수 있다.
상기 상부 기판은 투명한 물질 또는 불투명한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3 컬러 필터는 상기 상부 기판 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제3 컬러 필터는 청색에 해당하는 파장대를 갖는 광만을 투과시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제3 컬러 필터는 베이스 부재 2232 및 산란 입자 2231를 포함할 수 있다. 상기 베이스 부재는 청색 안료(또는, 청색 염료)가 분산된 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 부재에 포함된 상기 유기 물질은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 또는 폴리이미드 수지 등을 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 광을 산란시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 산란 입자는 이산화 티타늄(TiO2) 입자, 산화 아연 (ZnO) 입자, 산화 알루미늄(Al2O3) 입자, 실리콘 산화물(SiO2) 입자, 중공 실리카 입자 등을 포함할 수 있다. 상기 제3 컬러 필터가 이산화 티타늄 입자를 포함하는 경우, 상기 제3 컬러 필터에 포함된 상기 이산화 티타늄 입자의 함량은 대략 8.5wt% 보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 컬러 필터에 포함된 상기 이산화 티타늄 입자의 크기는 대략 100nm 이상 대략 200nm 이하일 수 있다.
상기 제1 컬러 필터는 상기 제3 컬러 필터 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 컬러 필터는 청색 개구 영역 2000B에서 청색 컬러 필터를 노출시킬 수 있다. 상기 제1 컬러 필터는 녹색에 해당하는 파장대를 갖는 광만을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 컬러 필터는 녹색 안료(또는, 녹색 염료)가 분산된 유기 물질을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 녹색 안료는 하기에서 설명된 제1 형광 염료를 포함하지 않을 수 있다.
상기 제2 컬러 필터는 상기 제1 컬러 필터 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 컬러 필터는 상기 청색 개구 영역에서 상기 청색 컬러 필터를 노출시킬 수 있고, 상기 녹색 개구 영역에서 상기 제1 컬러 필터를 노출시킬 수 있다. 상기 제2 컬러 필터는 적색에 해당하는 파장대를 갖는 광만을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 컬러 필터는 적색 안료(또는, 적색 염료)가 분산된 유기 물질을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 적색 안료는 하기에서 설명된 제2 형광 염료를 포함하지 않을 수 있다.
상기 굴절층은 상기 제2 컬러 필터 상에 배치될 수 있다. 상기 굴절층은 상기 제3 컬러 필터, 상기 제1 컬러 필터, 및 상기 제2 컬러 필터를 전체적으로 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 굴절층은 굴절률이 상대적으로 작은 물질(또는, 굴절률이 상대적으로 큰 물질)을 포함할 수 있다.
상기 보호층은 상기 굴절층 상에 전체적으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 보호층은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 탄탈륨(Ta2O5), 이산화 하프늄(HfO2), 또는 이산화 아연(ZnO2) 등을 포함할 수 있다.
상기 격벽은 상기 보호층 상에 배치될 수 있다. 상기 격벽은 청색 개구 영역 2000B, 녹색 개구 영역 2000G, 및 적색 개구 영역 2000R을 각각 둘러싸도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 격벽은 광을 차단 또는 흡수하는 차광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽은 흑색 안료, 흑색 염료, 크로뮴(Cr), 산화 크로뮴(CrOx), 질화 크로뮴(CrNx), 그래파이트(graphite) 등을 포함할 수 있다.
상기 격벽은 비화소 영역을 형성하여 서로 이격되어 형성됨으로써, 제1 색의 제1 화소들, 제2 색의 제2 화소들 및 제3 색의 제3 화소들을 서로 구분시킬 수 있다.
상기 제1 색 변환 패턴은 상기 보호층 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 색 변환 패턴은 상기 제1 컬러 필터와 중첩할 수 있다. 또한, 상기 제1 색 변환 패턴은 녹색 개구 영역에서 격벽에 의해 수용될 수 있다.
상기 제1 색 변환 패턴은 제1 양자점 및 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 650nm인 제1 형광 염료를 포함한다.
상기 제1 형광 염료는 발광층으로부터 입사된 청색 광을 흡수하고 녹색 광을 발광시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 형광 염료는 상기 제1 색 변환 패턴 중 제1 양자점의 함량을 줄이더라도 높은 광 효율을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 이것은 청색 광 중에서 제1 양자점이 흡수하는 에너지 이외에 제1 색 변환 패턴을 투과하는 에너지도 제1 형광 염료가 흡수하도록 함으로써, 제1 양자점의 발광 파장과 제1 형광 염료의 발광 파장이 서로 중첩되도록 하여 광 효율을 현저하게 높일 수 있다. 또한, 이것은 광 효율을 높이기 위하여 제1 양자점의 함량을 높일 필요가 없어 제1 색변환 패턴을 형성하는 조성물의 잉크젯 제팅도 잘 되도록 할 수 있다.
상기 최대흡수파장 범위 350 내지 550nm에서 흡광도 중첩 효과가 있을 수 있다.
상기 최대형광발광파장 범위 450 내지 650nm에서 발광 효율 증강 효과가 있을 수 있다.
한편, 일반적으로 양자점과 형광 염료가 혼재해 있을 때에는, 양자점과 형광 염료 간의 상호 작용에 의하여 에너지 전이가 되면서 형광 염료와 양자점 모두 발광 에너지가 소거될 수 있고, 이것은 광 효율을 낮출 수 있다. 반면에, 상기 제1 형광 염료는 이러한 문제점 없이, 광 효율을 높일 수 있다. 그렇다고, 상기 제1 형광 염료를 상기에서 설명되는 제1 컬러 필터에 함유시키는 경우에는 입사된 외부광이 제1 형광 염료에 의해 녹색 쪽으로 더 발광되어, 외부 반사 색감이 나빠질 수 있다.
본 명세서에서 '최대흡수파장'은 코팅 단막 조건에서 측정된 값이 될 수 있다.
본 명세서에서 '최대형광발광파장'은 코팅 단막 조건에서 측정된 값이 될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 형광 염료는 최대흡수파장이 400 내지 500nm이고, 최대형광발광파장이 500 내지 600nm 또는 550 내지 650nm일 수 있다.
상기 제1 형광 염료는 페릴렌계, 코로넨계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 안트라센계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 형광 염료는 페릴렌계일 수 있다. 상기 최대흡수파장 및 최대형광발광파장 범위를 갖는 염료 중에서 페릴렌계 염료는 제1 양자점과 함께 포함시 제1 색변환 패턴이 광 효율을 높이고 잉크젯 제팅이 잘 되도록 할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1의 페릴렌계 염료를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 시아노기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
L11 내지 L14는 각각 독립적으로 단일 결합, -(C=O)O-, -O-, 에스테르기, 에테르기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고
L15 내지 L18은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기 또는 시아노기이거나, 또는
L15와 L16은 서로 연결되어 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 고리를 형성하거나, 또는
L17과 L18은 서로 연결되어 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 고리를 형성하고,
a1 내지 a4는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수
b1 내지 b4는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
b1 내지 b4의 총합은 3을 초과함).
바람직하게는, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 중 1종 이상을 포함할 수 있다:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
상기 제1 형광 염료는 상기 제1 색변환 패턴 중 0.1 내지 2중량%, 예를 들어 0.25 내지 1중량%, 또는 0.25 내지 0.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제1 색변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 형광 염료는 상기 제1 양자점 100중량부에 대하여 0.001 내지 10중량부, 예를 들어 0.25 내지 5중량부, 0.5 내지 1중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제1 색변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 양자점은 상기 제1 색변환 패턴 중 20 내지 60중량%, 예를 들어 35 내지 44중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제1 색 변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 양자점은 입사광의 색을 녹색으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 양자점은 퀀텀닷(quantum dot)일 수 있고, II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제1 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 가질 수 있다.
상기 제1 양자점은 360nm 내지 780nm의 파장영역, 예컨대 400nm 내지 780nm의 파장영역의 광을 흡수하여, 500nm 내지 700nm의 파장영역, 예컨대 500nm 내지 580nm에서 형광을 방출하거나, 600nm 내지 680nm에서 형광을 방출할 수 있다. 즉, 상기 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장(fluorescence λem)을 가질 수 있다.
상기 제1 양자점은 각각 독립적으로 20nm 내지 100nm, 예컨대 20nm 내지 50nm의 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)을 가질 수 있다. 상기 양자점이 상기 범위의 반치폭을 가질 경우, 색순도가 높음에 따라, 컬러필터 내 색재료로 사용 시 색재현율이 높아지는 효과가 있다.
상기 제1 양자점은 각각 독립적으로 유기물이거나 무기물 또는 유기물과 무기물의 하이브리드(혼성물)일 수 있다.
상기 제1 양자점은 각각 독립적으로 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘로 구성될 수 있으며, 상기 코어 및 쉘은 각각 독립적으로 II-IV족, III-V족 등으로 이루어진 코어, 코어/쉘, 코어/제1쉘/제2쉘, 합금, 합금/쉘 등의 구조를 가질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 코어는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 코어를 둘러싼 쉘은 CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, HgSe 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서는, 최근 전 세계적으로 환경에 대한 관심이 크게 증가하고 유독성 물질에 대한 규제가 강화되고 있으므로, 카드뮴계 코어를 갖는 발광물질을 대신하여, 양자 효율(quantum yield)은 다소 낮지만 친환경적인 비카드뮴계 발광소재(InP/ZnS, InP/ZeSe/ZnS 등)를 사용하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코어/쉘 구조의 제1 양자점의 경우, 쉘을 포함한 전체 양자점 각각의 크기(평균 입경)는 1nm 내지 15nm, 예컨대 5nm 내지 15nm 일 수 있다.
예컨대, 상기 제1 양자점은 각각 독립적으로 적색 양자점, 녹색 양자점 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 적색 양자점은 각각 독립적으로 10nm 내지 15nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 녹색 양자점은 각각 독립적으로 5nm 내지 8nm의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 제1 색 변환 패턴은 제1 단량체 및 제1 산란제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 단량체는 에폭시계 모노머, 에스테르계 모노머, (메트)아크릴레이트계 모노머 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 산란제는 광을 산란시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 산란 제는 이산화 티타늄(TiO2) 입자, 산화 아연 (ZnO) 입자, 산화 알루미늄(Al2O3) 입자, 실리콘 산화물(SiO2) 입자, 중공 실리카 입자 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 색 변환 패턴은 광 중합 개시제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 광 중합 개시제는 광에 의한 중합 반응을 개시할 수 있는 개시제로서, 예를 들어 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물, 아미노케톤계 화합물 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기타 첨가제는 중합 금지제, 말론산; 3-아미노-1,2-프로판디올; 실란계 커플링제; 레벨링제; 계면활성제; 산화방지제 또는 이들의 조합 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 중합 금지제는 하이드로퀴논계 화합물, 카테콜계 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 실란계 커플링제는 비닐기, 카르복실기, 메타크릴옥시기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 실란계 커플링제일 수 있다. 상기 레벨링제는 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 위해, 즉 레벨링(leveling) 성능을 개선하는 것으로 불소계 계면활성제를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 색변환 패턴은 고형분 기준으로 제1 양자점 20 내지 60중량%, 제1 모노머 10 내지 60중량%, 제1 형광 염료 0.1 내지 2중량%, 중합 금지제 0.1 내지 5중량%, 계면 활성제 0.1 내지 5중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%, 제1 산란제 2 내지 20중량%를 포함하는 제1 색변환 패턴용 조성물의 경화물을 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 제1 색변환 패턴의 형성이 용이하고, 광 효율이 향상되는데 용이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 무용제형 조성물일 수 있다.
상기 제1 색변환 패턴은 제1 색변환 패턴용 조성물의 잉크젯 제팅에 의해 형성될 수 있다. 잉크젯 제팅 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 제2 색변환 패턴은 상기 보호층 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 색 변환 패턴은 상기 제2 컬러 필터와 중첩할 수 있다. 또한, 상기 제2 색 변환 패턴은 적색 개구 영역에서 격벽에 의해 수용될 수 있다.
상기 제2 색 변환 패턴은 제2 양자점 및 최대흡수파장이 350 내지 650nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 750nm인 제2 형광 염료를 포함한다. 상기 제2 형광 염료는 발광층으로부터 입사된 청색 광을 흡수하고 적색 광을 발광시킬 수 있다. 따라서, 상기 제2 형광 염료는 상기 제2 색 변환 패턴 중 제2 양자점의 함량을 줄이더라도 높은 광 효율을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 이것은 청색 광 중에서 제2 양자점이 흡수하는 에너지 이외에 제2 색 변환 패턴을 투과하는 에너지도 형광 염료가 흡수하도록 함으로써, 제2 양자점과 제2 형광 염료의 발광 파장이 서로 중첩되도록 함으로써 광 효율을 현저하게 높일 수 있다. 또한, 이것은 광 효율을 높이기 위하여 제2 양자점의 함량을 높일 필요가 없어 잉크젯 제팅도 잘 되도록 할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2 형광 염료는 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고, 최대형광발광파장이 550 내지 700nm, 450 내지 750nm, 500 내지 600nm일 수 있다.
상기 최대흡수파장 범위 350 내지 550nm에서 흡광도 중첩 효과가 있을 수 있다.
상기 최대형광발광파장 범위 450 내지 650nm에서 발광효율 증강 효과가 있을 수 있다.
상기 제2 형광 염료는 페릴렌계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 형광 염료는 페릴렌계 형광 염료일 수 있다. 상기 최대흡수파장 및 최대형광발광파장 범위를 갖는 염료 중에서 페릴렌계 염료는 제2 양자점과 함께 포함시 제2 색변환 패턴이 광 효율을 높이고 잉크젯 제팅이 잘 되도록 할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2의 페릴렌계 염료를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
R19 내지 R34는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
L21 및 L22는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다)
바람직하게는, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2-1, 2-2, 2-3 중 1종 이상을 포함할 수 있다:
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
[화학식 2-3]
상기 제2 형광 염료는 상기 제2 색변환 패턴 중 0.1 내지 0.5중량%, 예를 들어 0.1 내지 0.3중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제2 색변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다.
상기 제2 형광 염료는 상기 제2 양자점 100중량부에 대하여 0.001 내지 10중량부, 예를 들어 0.25 내지 5중량부, 0.5 내지 1중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제2 색변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다.
상기 제2 양자점은 상기 제2 색변환 패턴 중 20 내지 60중량%, 예를 들어 35 내지 44중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 제2 색변환 패턴용 조성물의 점도 상승을 막고, 광 효율을 높일 수 있다. 상기 제2 양자점은 입사광의 색을 적색으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 양자점은 퀀텀닷(quantum dot)일 수 있고, II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제2 양자점은 입사광의 색을 적색으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 양자점은 퀀텀닷(quantum dot)일 수 있고, II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제2 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 가질 수 있다.
상기 제2 양자점은 360nm 내지 780nm의 파장영역, 예컨대 400nm 내지 780nm의 파장영역의 광을 흡수하여, 500nm 내지 700nm의 파장영역, 예컨대 500nm 내지 580nm에서 형광을 방출하거나, 600nm 내지 680nm에서 형광을 방출할 수 있다. 즉, 상기 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장(fluorescence λem)을 가질 수 있다.
상기 제2 양자점은 각각 독립적으로 20nm 내지 100nm, 예컨대 20nm 내지 50nm의 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)을 가질 수 있다. 상기 양자점이 상기 범위의 반치폭을 가질 경우, 색순도가 높음에 따라, 컬러필터 내 색재료로 사용 시 색재현율이 높아지는 효과가 있다.
상기 제2 양자점은 각각 독립적으로 유기물이거나 무기물 또는 유기물과 무기물의 하이브리드(혼성물)일 수 있다.
상기 제2 양자점은 각각 독립적으로 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘로 구성될 수 있으며, 상기 코어 및 쉘은 각각 독립적으로 II-IV족, III-V족 등으로 이루어진 코어, 코어/쉘, 코어/제1쉘/제2쉘, 합금, 합금/쉘 등의 구조를 가질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 코어는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 코어를 둘러싼 쉘은 CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, HgSe 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서는, 최근 전 세계적으로 환경에 대한 관심이 크게 증가하고 유독성 물질에 대한 규제가 강화되고 있으므로, 카드뮴계 코어를 갖는 발광물질을 대신하여, 양자 효율(quantum yield)은 다소 낮지만 친환경적인 비카드뮴계 발광소재(InP/ZnS, InP/ZeSe/ZnS 등)를 사용하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코어/쉘 구조의 제2 양자점의 경우, 쉘을 포함한 전체 양자점 각각의 크기(평균 입경)는 1nm 내지 15nm, 예컨대 5nm 내지 15nm 일 수 있다.
예컨대, 상기 제2 양자점은 각각 독립적으로 적색 양자점, 녹색 양자점 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 적색 양자점은 각각 독립적으로 10nm 내지 15nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 녹색 양자점은 각각 독립적으로 5nm 내지 8nm의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 제2 색 변환 패턴은 제1 단량체 및 제2 산란제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 단량체는 에폭시계 모노머, 에스테르계 모노머, (메트)아크릴레이트계 모노머 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 산란제는 광을 산란시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 산란제는 상기 제1 산란제에서 설명된 종류 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 색 변환 패턴은 광 중합 개시제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 광 중합 개시제, 기타 첨가제는 상기 제1 색변환 패턴에서 설명된 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2 색변환 패턴은 고형분 기준으로 제2 양자점 20 내지 60중량%, 제2 모노머 10 내지 60중량%, 제2 형광 염료 0.1 내지 2중량%, 중합 금지제 0.1 내지 5중량%, 계면 활성제 0.1 내지 5중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%, 제2 산란제 2 내지 20중량%를 포함하는 제2 색변환 패턴용 조성물의 경화물을 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 제2 색변환 패턴의 형성이 용이하고, 광 효율이 향상되는데 용이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 무용매형 조성물일 수 있다.
상기 제2 색변환 패턴은 제2 색변환 패턴용 조성물의 잉크젯 제팅에 의해 형성될 수 있다. 잉크젯 제팅 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 캡핑층은 상기 격벽, 상기 제1 색변환 패턴, 및 상기 제2색 변환 패턴 상에 배치될 수 있다. 상기 캡핑층은 상기 격벽, 상기 제1 색변환 패턴, 및 상기 제2 색변환 패턴을 전체적으로 커버할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 개구 영역은 색변환 패턴과 비중첩할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제3 개구 영역에는 색변환 패턴이 형성되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 캡핑층은 상기 보호층과 상기 제3 개구 영역에서 접촉할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 캡핑층 상에 배치될 수 있고, 상기 격벽과 중첩할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 스페이서는 상기 격벽 상에만 형성될 수 있고, 상기 청색 개구 영역, 상기 녹색 개구 영역, 또는 상기 적색 개구 영역과 비중첩할 수 있다.
상기 충전재는 상기 캡핑층 상에 배치될 수 있다. 상기 충전재는 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴을 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 충전재는 상기 청색 개구 영역에서 상기 격벽에 의해 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 청색 개구 영역에 색변환 패턴이 형성되지 않음에 따라, 상기 충전재가 상기 청색 개구 영역에서 상기 격벽에 의해 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전재는 상대적으로 큰 굴절률을 갖는 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 충전재의 굴절률은 대략 1.6 내지 대략 1.8일 수 있다. 예를 들어, 상기 충전재는 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 등을 포함할 수 있다.
도 4는 색 변환 기판의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 색 변환 기판에는 격벽이 형성될 수 있고, 상기 격벽에 의해 청색 개구 영역, 적색 개구 영역, 및 녹색 개구 영역이 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 청색 개구 영역, 상기 적색 개구 영역, 및 상기 녹색 개구 영역은 삼각형 형상으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 청색 개구 영역의 면적은 상기 적색 개구 영역의 면적보다 작을 수 있고, 상기 적색 개구 영역의 면적은 상기 녹색 개구 영역의 면적보다 작을 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
일 실시예에서, 상기 청색 개구 영역에는 상기 충전재가 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽은 상기 청색 개구 영역을 둘러싸도록 형성될 수 있고, 상기 충전재는 상기 청색 개구 영역에서 상기 격벽에 의해 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 녹색 개구 영역에는 제1색 변환 패턴이 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽은 상기 녹색 개구 영역을 더 둘러싸도록 형성될 수 있고, 상기 제1 색변환 패턴은 상기 녹색 개구 영역에서 상기 격벽에 의해 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적색 개구 영역에는 제2 색변환 패턴이 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽은 상기 적색 개구 영역을 더 둘러싸도록 형성될 수 있고, 상기 제2 색변환 패턴은 상기 적색 개구 영역에서 상기 격벽에 의해 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 색 변환 기판에는 적어도 하나의 제1 더미 개구 및 적어도 하나의 제2 더미 개구가 더 형성될 수 있다. 상기 제1 더미 개구는 상기 청색 개구 영역, 상기 적색 개구 영역, 상기 녹색 개구 영역, 또는 상기 제2 더미 개구와 인접할 수 있다. 상기 제2 더미 개구는 상기 녹색 개구 영역의 면적과 실질적으로 유사한 면적을 가지고, 상기 녹색 개구 영역과 인접할 수 있다.
도 5는 도 1의 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 1의 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5을 참조하면, 상기 청색 개구 영역과 중첩하는 상기 발광층에서 방출된 광은, 상기 제3 컬러 필터를 통해 방출될 수 있다. 상기 녹색 개구 영역과 중첩하는 상기 발광층에서 방출된 광은, 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제1 컬러 필터를 통해 방출될 수 있다. 상기 적색 개구 영역과 중첩하는 상기 발광층에서 방출된 광은, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제2 컬러 필터를 통해 방출될 수 있다.
상기 청색 개구 영역에 색 변환 패턴이 형성되지 않음에 따라, 상기 제3 컬러 필터를 통과하는 광의 휘도가 증가될 수 있다. 또한, 상기 제3 컬러 필터가 상기 산란 입자를 포함함에 따라, 상기 제3 컬러 필터를 통과하는 광의 측면 휘도가 증가될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
(제1 색변환 패턴용 조성물 제조)
(A)양자점: 녹색 양자점 분산 용액(InP/ZnSe/ZnS, 한솔케미칼; 양자점 고형분 23 중량%)
(B)모노머; 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(미원스페셜티 케미칼사)
(C)중합 금지제: 메틸하이드로퀴논(TOKYO CHEMICAL社)
(D)계면활성제: F563
(E)광중합 개시제: TPO-L(폴리네트란社)
(F)광산란제: 이산화티탄 분산액 (rutile type TiO2; D50(180nm), 고형분 50중량%, ㈜이리도스)
(F)제1 형광 염료: 상기 화학식 1-1의 염료(최대흡수파장: 477nm, 최대형광 발광파장: 518nm)
(G)형광 염료: NSQ-18(최대흡수파장: 625nm, 최대형광 발광파장: 660nm)
실시예 1
상기 녹색 양자점 및 모노머를 혼합하고 상온에서 12시간 동안 교반한다. 여기에 중합 금지제를 넣고 상온에서 5분 동안 교반한다. 이어서 광중합 개시제를 투입하고, 광산란제 및 제1 형광 염료를 넣고, 혼합하여 제1 색변환 패턴용 조성물(무용매형)을 제조한다. 하기 표 1은 각 성분의 고형분 함량(총합:100중량부)에 기초하여 나타낸 것이다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 1에서 제1 색변환 조성물의 각 성분의 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 색변환 패턴용 조성물을 제조한다.
비교예 1 내지 비교예 2
실시예 1에서 제1 색변환 조성물의 각 성분의 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제1 색변환 패턴용 조성물을 제조한다.
실시예 및 비교예에서 조성물의 고형분 기준으로 각 성분의 함량은 아래 표 1과 같다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2
양자점 41 41 41 41 41
모노머 47.65 47.4 46.9 47.9 47.65
중합금지제 1 1 1 1 1
계면활성제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
광중합 개시제 2 2 2 2 2
광 산란제 8 8 8 8 8
제1 형광 염료 0.25 0.5 1 0 0
형광 염료 0 0 0 0 0.25
총합 100 100 100 100 100
제조된 조성물에 대해 아래 표 1의 물성을 평가하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
(1)점도(단위: cps): 색변환 패턴용 조성물 각각에 대하여 점도계(Brookfield社 DV-Ⅱ, RV-2스핀들, 23 rpm)를 사용하여 25℃에서 점도값을 측정했다.
(2)EQE(외부 양자 효율, 단위: %): 유리 기판 위에 실시예 및 비교예에 해당하는 색변환 패턴용 조성물 각각을 2mL 도포한 후, 1500 rpm에서 스핀코팅하여 노광기(파장 395nm)에서 노광한다. 이후 적분반구 양자 효율 측정기(오츠카, QE-2000)에서 상기 유리기판 상의 단막(2cm x 2cm)에 대하여 EQE를 측정하였다.
이후, 180℃에서 30분간 질소 분위기에서 경화(POB)를 진행한 다음, 1시간 동안 냉각한다. 상기와 동일한 방법으로 EQE를 측정하였다.
노광 후 측정된 EQE에 대한 POB에서 측정된 EQE의 백분율을 유지율로 계산했다. 유지율이 높을수록 경화성 조성물로 형성된 색변환 패턴의 광 효율이 감소하지 않았음을 의미한다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2
점도 24.8 24.7 24.9 24.4 30.4
노광 후 abs 81.7 85.7 89.8 75.8 76.9
EQE(%) 31.6 30.0 30.5 31.2 31.4
λ(nm) 530.6 531.0 531.5 530.6 531.4
FWHM(nm) 35.7 37.0 38.4 34.3 35.4
POB abs 82.7 87.1 90.9 75.9 76.5
EQE(%) 34.7 35.7 36.7 31.7 32.1
λ(nm) 531.4 532.1 532.7 530.9 531.5
FWHM(nm) 36.8 38.7 39.6 34.6 35.6
유지율(%) 109 119 119 101.8 101
두께(㎛) 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0
광 투과율(%, @530nm) 59.8 59.7 60.4 60.8 65.8
상기 표 2에 의하면, 실시예의 경우 제1 형광 염료를 투입하지 않은 비교예 1과 비교했을 때 염료 투입에 의해 점도 변화는 증가하지 않는 반면 POB 이후 유지율의 증가가 현저히 나타남을 알 수 있다. 이것은 단막의 EQE를 증가시키기 위해 양자점의 함량을 증가시켰을 경우 나타나는 점도 증가로 인한 공정성의 하락을 극복할 수 있는 장점이 있다. 실시예의 경우 제1 형광 염료 대신에 제1 형광 염료의 최대흡수파장 및 최대형광 발광파장을 벗어나는 형광 염료를 투입한 비교예 2 대비 POB 이후 유지율의 증가가 현저히 나타남을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (18)

  1. 비화소 영역을 사이에 두고 서로 이격되며, 제1 색의 제1 화소들, 제2 색의 제2 화소들 및 제3 색의 제3 화소들을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    제1 화소들, 제2 화소들 및 제3 화소들 각각에 대응하는 영역을 갖는 발광층;
    상기 제1 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제1 색의 빛으로 변환하는 제1 색 변환 패턴; 및 상기 제2 화소들 중 어느 하나에 대응하는 발광층 상에 배치되며, 입사광을 제2 색의 빛으로 변환하는 제2 색변환 패턴을 구비하고,
    상기 제1 색은 녹색이고, 상기 제1 색변환 패턴은 제1 양자점 및 제1 형광 염료를 포함하고,
    상기 제1 형광 염료는 최대흡수파장이 350 내지 550nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 650nm인, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 최대흡수파장이 400 내지 500nm이고, 최대형광발광파장이 550 내지 650nm 또는 500 내지 600nm인, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 금속을 함유하지 않는 형광 염료인, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 페릴렌계, 코로넨계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 안트라센계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함하는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1의 페릴렌계 염료를 포함하는 표시 장치:
    [화학식 1]
    (상기 화학식 1에서,
    R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 시아노기, 할로겐, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
    L11 내지 L14는 각각 독립적으로 단일 결합, -(C=O)O-, -O-, 에스테르기, 에테르기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고
    L15 내지 L18은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기 또는 시아노기이거나, 또는
    L15와 L16은 서로 연결되어 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 고리를 형성하거나, 또는
    L17과 L18은 서로 연결되어 탄소수 6 내지 20의 아릴기를 갖는 고리를 형성하고,
    a1 내지 a4는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수
    b1 내지 b4는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수,
    b1 내지 b4의 총합은 3을 초과함).
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 아래 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 중 1종 이상을 포함하는, 표시 장치:
    [화학식 1-1]
    [화학식 1-2]
    [화학식 1-3]
    [화학식 1-4]
    [화학식 1-5]
    .
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 상기 제1 색변환 패턴 중 0.1 내지 0.5중량%로 포함되는, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 염료는 상기 제1 양자점 100중량부에 대하여 0.001 내지 10중량부로 포함되는, 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 양자점은 상기 제1 색변환 패턴 중 20 내지 60중량%로 포함되는, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 갖는, 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 색변환 패턴은 고형분 기준으로 제1 양자점 20 내지 60중량%, 제1 형광 염료 0.1 내지 2중량%, 중합 금지제 0.1 내지 5중량%, 계면 활성제 0.1 내지 5중량%, 광중합 개시제 0.1 내지 5중량%, 제1 모노머 10 내지 60중량%, 제1 산란제 2 내지 20중량%를 포함하는 제1 색변환 패턴용 조성물의 경화물을 포함하는, 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 색변환 패턴은 제2 양자점 및 최대흡수파장이 350 내지 650nm이고 최대형광발광파장이 450 내지 750nm인 제2 형광 염료를 포함하는, 표시 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 페릴렌계, 쿠마린계, 크산텐계, 퀴논-이민계, 아크리딘계, 아조계, 나프탈렌계, 옥사졸계, 벤조피롤계, 디피로메탄계, BODIPY계 중 1종 이상의 염료를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2의 페릴렌계 염료를 포함하는, 표시 장치:
    [화학식 2]
    (상기 화학식 2에서,
    R19 내지 R34는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
    L21 및 L22는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다).
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 형광 염료는 아래 화학식 2-1, 2-2, 2-3 중 1종 이상을 포함하는 표시 장치:
    [화학식 2-1]
    [화학식 2-2]
    [화학식 2-3]
    .
  16. 제1항에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 색변환 패턴 상에 배치되는 제1 컬러 필터 및 상기 제2 색변환 패턴 상에 배치되는 제2 컬러 필터를 구비하는, 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 컬러 필터는 상기 제1 형광 염료를 함유하지 않는, 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 컬러 필터는 형광 염료를 함유하지 않는, 표시 장치.
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