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KR20150033198A - 양자점 발광 소자 및 표시 장치 - Google Patents

양자점 발광 소자 및 표시 장치 Download PDF

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KR20150033198A
KR20150033198A KR20130112869A KR20130112869A KR20150033198A KR 20150033198 A KR20150033198 A KR 20150033198A KR 20130112869 A KR20130112869 A KR 20130112869A KR 20130112869 A KR20130112869 A KR 20130112869A KR 20150033198 A KR20150033198 A KR 20150033198A
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KR
South Korea
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light
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emitting
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Ceased
Application number
KR20130112869A
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English (en)
Inventor
박재병
강종혁
김학선
노남석
이동훈
Original Assignee
삼성디스플레이 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
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Priority to CN201410484541.6A priority patent/CN104465911B/zh
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 제1 광을 방출하는 발광 소자; 복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 다른 제2 광 및 제3 광을 방출하는 양자점층; 및 상기 양자점층 상에 배치되며, 상기 제2 광의 일부와 상기 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter);를 포함하는 양자점 발광 소자를 개시한다.

Description

양자점 발광 소자 및 표시 장치{Quantum dot light-emitting device and display apparatus}
본 발명의 실시예들은 양자점 발광 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
현재 상용화된 평판 표시 장치로는, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel), 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Apparatus) 등이 있으며, 이 중 액정 표시 장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일 기기, 컴퓨터 모니터, 및 텔레비전(TV) 등에 이용되고 있다.
그러나, 액정 표시 장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널의 하부에 백라이트 유닛(backlight unit)을 배치하여 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 화상을 표시한다.
이러한 백라이트 유닛의 광원으로는 에너지 절감 효과가 뛰어나고, 높은 응답 속도를 가진 발광 다이오드(Light Dmitting Diode, LED)가 널리 이용되고 있으며, 액정 표시 장치의 특성을 향상시키기 위하여, 백라이트 유닛 및 발광 다이오드에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명의 실시예들은 양자점 발광 소자 및 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 제1 광을 방출하는 발광 소자; 복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 다른 제2 광 및 제3 광을 방출하는 양자점층; 및 상기 양자점층 상에 배치되며, 상기 제2 광의 일부와 상기 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter);를 포함하는 양자점 발광 소자를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 양자점은, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제2 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점과, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제3 광을 방출하는 복수 개의 제2 양자점을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 양자점과 상기 제2 양자점은 동일한 물질로 구성되며, 서로 다른 크기를 갖을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 광은 상기 제2 광보다 긴 파장을 가지며, 상기 대역 통과 필터는 상기 제2 광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대역 통과 필터를 투과한 상기 제2 광의 피크(peak) 파장은 상기 양자점층에서 방출된 상기 제2 광의 피크 파장보다 길고, 상기 대역 통과 필터를 투과한 상기 제3 광의 피크 파장은 상기 양자점층에서 방출된 상기 제3 광의 피크 파장보다 짧을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 상기 제1 광의 적어도 일부를 반사시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대역 통과 필터는, 단파장 통과 필터(short wave pass filter) 및 장파장 통과 필터(long wave pass filter)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 단파장 통과 필터의 차단 파장(cutoff wavelength)은 655 nm 이하이며, 상기 장파장 통과 필터의 차단 파장(cutoff wavelength)은 500 nm 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 청색광 또는 자외광에 대응되며, 상기 제2 광 및 상기 제3 광은 각각 녹색광 및 적색광에 대응될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 양자점은, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 양자점은, 상기 코어를 둘러싸고 있는 셀(shell)을 더 포함할 수 있으며, 상기 셀은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛으로부터 광을 받아 영상을 표시하며, 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, 제1 광을 방출하는 영역과 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역을 포함하며, 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 영역은, 상기 제1 광을 발생시키는 발광 소자; 복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 다른 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 양자점층; 및 상기 양자점층 상에 배치되며, 상기 제2 광의 일부와 상기 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter);를 포함하는 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 백라이트 유닛의 상기 제1 광을 방출하는 영역 및 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 영역은, 상기 표시 패널의 일 가장자리에 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 광을 방출하는 영역으로부터 방출된 상기 제1 광을 상기 표시 패널에 전달하는 제1 도광판; 및 상기 대역 통과 필터를 통해 투과된 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 상기 표시 패널에 전달하는 제2 도광판;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은, 색을 구현하기 위한 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 양자점은, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제2 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점과, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제3 광을 방출하는 복수 개의 제2 양자점을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 광은 상기 제2 광보다 긴 파장을 가지며, 상기 대역 통과 필터는 상기 제2 광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 상기 제1 광의 적어도 일부를 반사시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 청색광에 대응되며, 상기 제2 광 및 상기 제3 광은 각각 녹색광 및 적색광에 대응될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 청색광, 녹색광, 및 적색광을 각각 방출하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소가 구획된 기판; 상기 기판 상에 배치된 화소 전극; 상기 화소 전극과 대향되도록 배치된 대향 전극; 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에 배치되며, 복수 개의 양자점을 포함하며 광을 방출하는 중간층; 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 광이 방출되는 방향에 배치된 어느 하나 상의 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 녹색광의 일부와 상기 적색광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터;를 포함하는 표시 장치를 개시한다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 화소 전극은, 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 및 상기 제3 서브 화소에 각각 대응되는 제1 화소 전극, 제2 화소 전극, 및 제3 화소 전극을 포함하고, 상기 중간층은, 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 및 상기 제3 서브 화소에 각각 대응되는 제1 중간층, 제2 중간층, 및 제3 중간층을 포함하며, 상기 제1 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제1 화소 전극, 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제1 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제1 발광 소자;
상기 제2 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제2 화소 전극, 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제2 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제2 발광 소자; 및 상기 제3 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제3 화소 전극, 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제3 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제3 발광 소자;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층은, 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점, 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점, 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 광이 방출되는 방향에 배치된 어느 하나 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함하며, 상기 컬러 필터는, 상기 제1 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 청색광을 투과시키는 제1 영역; 상기 제2 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 녹색광을 투과시키는 제2 영역; 및 상기 제3 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 적색광을 투과시키는 제3 영역을 포함하고, 상기 대역 통과 필터는 상기 컬러 필터 상의 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 청색광을 방출하는 양자점, 상기 녹색광을 방출하는 양자점, 및 상기 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점은 동일한 물질을 포함하며, 크기가 다를 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 대역 통과 필터는 상기 녹색광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 적색광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 양자점 발광 소자 및 표시 장치는, 카드늄(Cd)을 사용하지 않아 친환경적이며, 좁은 반치폭과 높은 광효율을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 양자점 발광 소자에 포함된 양자점층의 일부(A1)를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 양자점 발광 소자에 포함된 대역 통과 필터의 투과 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 양자점 발광 소자의 양자점층에서 방출되어 도 3의 대역 통과 필터를 통과하기 전의 광과, 도 3의 대역 통과 필터를 통과한 후의 광의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치에 포함된 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 통과하기 전과 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 3의 표시 장치에 포함된 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼과, Cd를 포함하는 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 8은 도 1의 양자점 발광 소자의 색재현 범위를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 11의 표시 장치에 포함된 중간층의 일부(A2)를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 양자점 발광 소자에 포함된 양자점층의 일부(A1)를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자(10)는 제1 광을 방출하는 발광 소자(11)와, 복수 개의 양자점(12a, 12b)를 포함하며 제1 광을 흡수하여 제2 광과 제3광을 방출하는 양자점층(12)과, 양자점층(12) 상에 배치되며 제2 광의 일부와 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(13)를 포함한다.
상기 제1 광은 양자점층(12)에 포함된 양자점(12a, 12b) 들을 여기시키는 광으로, 청색광 또는 자외광일 수 있으며, 제1 광을 방출하는 발광 소자(11)는 반도체에 전류를 흘려 빛을 방출하는 복수 개의 발광 다이오드(LED; light emitting diode, 11a)를 포함할 수 있다.
상기 양자점층(12)는, 제1 광을 흡수하여 각각 제2 광 및 제3 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점(12a)과 제2 양자점(12b)을 포함할 수 있다.
양자점(Quantum dot)은 수 내지 수백 nm의 크기를 갖는 구형의 반도체 나노 물질로, 밴드갭(band gap)이 작은 물질로 구성된 코어(core) 및 코어를 둘러싸도록 배치된 셀(shell)을 포함할 수 있다. 양자점은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해, 벌크(bulk) 상태의 물질과 달리 불연속적인 밴드갭 에너지(band gap energy)를 갖는다. 따라서, 이러한 양자점을 발광 소자에 도입함으로서 광효율과 색순도가 높은 발광 소자를 구현할 수 있다.
예를 들어, CdSe(Cadimium selenide)와 같이, 카드늄(Cd)을 포함하는 양자점은 높은 양자 효율(photoluminescence quantum yield) 및 좁은 반치폭(full width at half maxium)을 가진 발광 소자를 구현하기에 적합한다. 그러나, 카드늄(Cd)은 독성이 강한 중금속 원소로, RoHS(Restriction of Hazadous Substances) 규정에 의해 사용이 금지되므로, 친환경 양자점을 사용한 발광 소자에 관한 연구가 요구된다.
따라서, 본 실시예의 양자점 발광 소자는 카드늄(Cd)이나 수은(Hg)과 같은 중금속 물질을 포함하지 않는 친환경 양자점(12a, 12b)을 포함하며, 상기 양자점(12a, 12b)은 ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어를 포함할 수 있다.
상기 양자점(12a, 12b)은 상기 코어를 둘러싸도록 배치되며 코어를 보호하여 양자점의 형광 및 안정성을 증가시킬 수 있는 셀(shell)을 더 포함할 수 있으며, 셀은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예의 양자점층(12)에 포함된 양자점(12a, 12b)은, 제1 광을 흡수하여, 제2 광, 예를 들면 녹색광을 방출하는 제1 양자점(12a) 및 제3 광, 예를 들면 적색광을 방출하는 제2 양자점(12b)을 포함할 수 있으며, 제1 양자점(12a)과 제2 양자점(12b)은 동일한 물질로 구성되며 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 제1 양자점(12a)과 제2 양자점(12b)는 서로 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
즉, 양자점은 양자점의 크기에 따라 에너지 밴드 사이의 간격이 달라지는 특성이 있으며, 따라서 동일한 양자점을 사용하더라고 크기를 다르게 하면 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 양자점은 크기가 작을수록 에너지 밴드갭이 커지며, 따라서 방출되는 광의 파장이 짧아진다.
본 실시예의 제2 광을 방출하는 제1 양자점(12a)은 제3 광을 방출하는 제2 양자점(12b)보다 크기가 작을 수 있다. 예를 들면, 제3 광은 제2 광보다 긴 파장을 가지며, 상기 제2 광은 중심파장이 530±5 nm, 반치폭이 40~60 nm인 녹색광일 수 있고, 제3 광은 중심파장이 625±5 nm, 반치폭이 40~60 nm인 적색광일 수 있다.
양자점층(12) 상에는 제2 광의 일부와 제3 광의 일부를 투과시키며, 나머지 광은 반사 또는 흡수하는 대역 통과 필터(13)가 배치된다. 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)는 대역 통과 필터(13)을 구비함으로써 상대적으로 양자 효율이나 반치폭 특성이 카드늄(Cd)을 포함하는 양자점에 비하여 좋지 않은 본 실시예의 친환경 양자점(12a, 12b)의 특성을 향상시킬 수 있다. 대역 통과 필터(13)의 구체적인 구성은 하기와 같다.
도 3은 도 1의 양자점 발광 소자에 포함된 대역 통과 필터의 투과 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 4는 도 1의 양자점 발광 소자의 양자점층에서 방출되어 도 3의 대역 통과 필터를 통과하기 전의 광과, 도 3의 대역 통과 필터를 통과한 후의 광의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)에 포함된 대역 통과 필터(band pass filter, 13)는, 장파장 통과 필터(LWPF; long wave pass filter, 13a) 및 단파장 통과 필터(SWPF; short wave pass filter, 13b)를 포함할 수 있다.
상기 장파장 통과 필터(13a)와 단파장 통과 필터(13b)는 고굴절층과 저굴절층이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 장파장 통과 필터(13a)의 차단 파장(cutoff wavelength)는 500 nm 이상이고, 단파장 통과 필터(13b)의 차단 파장은 655 nm 이하일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 녹색광 중 파장이 짧은 영역은 장파장 통과 필터(13a)에 의해 차단되고, 적색광 중 파장이 긴 영역은 단파장 통과 필터(13b)에 의해 차단될 수 있으며, 청색광은 장파장 통과 필터(13a)에 의해 차단, 즉 반사 또는 흡수될 수 있다.
상기 설명에서, 반치폭은 대역 통과 필터의 투과 스펙트럼에서, 최대 투과율의 1/2이 되는 위치에 대응되는 2개의 포인트 사이의 파장 차이를 나타내며, 차단 파장은 대역 통과 필터의 투과 스펙트럼에서, 최대 투과율의 1/2이 되는 위치에 대응되는 파장값을 의미한다.
도 4는 본 실시예의 양자점층(12)에서 방출되어 도 3의 대역 통과 필터(13)를 통과하기 전의 제2 광 및 제3 광의 스펙트럼과, 도 3의 대역 통과 필터(13)를 투과한 후의 제2 광 및 제3 광의 스펙트럼을 비교한 것이다.
상기 대역 통과 필터(13)는 제2 광 중 파장이 긴 영역과 제3 광 중 파장이 짧은 영역의 광을 투과시킨다. 즉, 대역 통과 필터(13)에 의해 제2 광 중 파장이 짧은 영역과 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광이 차단되어, 결과적으로 제2 광 및 제3 광의 반치폭이 좁아진다.
도 4를 참조하면, 상기 대역 통과 필터(13)를 투과한 제2 광의 피크(peak) 파장은 양자점층(12)에서 방출된 제2 광의 피크 파장보다 길고, 대역 통과 필터(13)를 투과한 제3 광의 피크 파장은 양자점층(12)에서 방출된 상기 제3 광의 피크 파장보다 짧다.
즉, 대역 통과 필터(13)에 의해 양자점층(12)에서 방출된 제2 광 및 제3 광의 반치폭이 좁아지며 피크 파장이 이동(shift)할 수 있다.
또한, 대역 통과 필터(13)에 포함된 장파장 통과 필터(13a)의 차단 파장은 500 nm 이상일 수 있으므로, 녹색광보다 파장이 짧은 제1 광, 즉 청색광 또는 자외광의 적어도 일부는 대역 통과 필터(13)에 의해 반사될 수 있다.
대역 통과 필터(13)에 의해 반사된 제1 광의 일부는 다시 양자점층(12)에 입사될 수 있으며, 양자점층(12)에 입사된 제1 광은 양자점(12a, 12b)을 여기시킬 수 있으므로, 양자점층(12)은 재입사된 제1 광을 이용하여 제2 광 및 제3 광을 재방출할 수 있다.
즉, 제1 광은 대역 통과 필터(13)에 의해 투과되지 않고, 반사되어 반복적으로 양자점층(12)에 입사되므로, 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)의 광효율이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 백라이트 유닛(110) 및 백라이트 유닛(110)으로부터 광을 받아 영상을 표시하며, 제1 기판(122), 제2 기판(125) 및 제1 기판(122)과 제2 기판(125) 사이에 개재된 액정층(123)을 포함하는 표시 패널(120)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(110)은, 제1 광을 방출하는 영역(P1)과 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역(P23)을 포함하며, 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 영역(P23)은 도 1의 양자점 발광 소자(10)를 포함할 수 있으며, 양자점 발광 소자(10)는 제1 광을 방출하는 발광 소자(11), 복수 개의 양자점을 포함하며 제1 광을 흡수하여 제1 광과 다른 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 양자점층(12) 및 양자점층(12) 상에 배치되며, 제2 광의 일부와 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(13)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광을 방출하는 영역(P1) 및 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역(P23)은 표시 패널(120)의 일 가장자리에 대응되는 영역에 배치될 수 있으며, 백라이트 유닛(110)은 방출된 제1 광을 표시 패널(120)로 전달하는 제1 도광판(30)과 제2 광 및 제3 광을 표시 패널(120)로 전달하는 제2 도광판(40)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광을 방출하는 영역(P1)은, 제1 광을 방출하는 복수 개의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 발광 다이오드 패키지(20)를 포함할 수 있으며, 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역(P23)은 상술한 도 1의 양자점 발광 소자(10)를 포함할 수 있다.
제1 도광판(30)과 제2 도광판(40)는 표시 패널(120)의 하부에 배치되며, 제1 도광판(30)과 제2 도광판(40)의 단부는 각각 제1 광을 방출하는 영역(P1)과 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역(P23)에 대응되도록 배치된다.
제1 광은 제1 도광판(30)을 통해 표시 패널(120)에 전달되며, 제2 광 및 제3 광은 제2 도광판(40)을 통해 표시 패널(120)에 전달된다. 상기 제1 광, 제2 광 및 제3 광은 각각 청색광, 녹색광 및 적색광에 대응될 수 있으며, 본 실시예의 백라이트 유닛(110)은 제1 광, 제2 광 및 제3 광의 조합으로 백색광을 구현할 수 있다.
상기 양자점 발광 소자(10)에 포함된 양자점층(12)은 제1 광을 흡수하여 제2 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점(도 2, 12a)과, 제1 광을 흡수하여 제3 광을 방출하는 복수 개의 제2 양자점(도 2, 12b)을 포함할 수 있으며, 대역 통과 필터(13)는 제2 광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단시켜, 제2 광 및 제3 광의 반치폭을 줄일 수 있다.
또한, 대역 통과 필터(13)는 제1 광의 적어도 일부를 반사시키며, 반사된 제1 광은 양자점층(12)에 재입사되므로 이를 재활용할 수 있어 양자점 발광 소자(10)의 광효율을 향상시킬 수 있다. 자세한 설명은 상술하였으므로 생략한다.
상기 표시 패널(120)은 제1 기판(122), 제2 기판(125), 및 제1 기판(122)과 제2 기판(125) 사이에 배치된 액정층(123)을 포함하며, 제1 기판(122)은 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor, 미도시) 등의 소자 및 배선들을 포함할 수 있다. 제1 기판(122) 상에는 제1 전극(미도시)이 배치될 수 있다.
제2 기판(125)의 액정층(123)이 배치된 면 상에는 색을 구현하기 위한 컬러 필터층(124)이 배치될 수 있으며, 컬러 필터층(124)은 컬러 필터(124a)와 컬러 필터(124a)를 구획하는 블랙 매트릭스(124b)를 포함할 수 있다.
또한, 컬러 필터층(124)의 액정층(123)이 배치된 면 상에는 제2 전극(미도시)이 배치될 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(100)는 제1 전극(미도시)과 제2 전극(미도시) 사이에 전류를 흐르도록 하여, 전류의 온/오프(on/off)에 따른 액정의 배열에 따라 방출되는 광의 온/오프를 제어한다.
상기 컬러 필터층(124)은, 예를 들면 청색광을 투과시키는 영역, 녹색광을 투과시키는 영역 및 적색광을 투과시키는 영역을 포함할 수 있으며, 투과된 광을 이용해 표시 장치(100)의 색을 구현할 수 있다.
상기 표시 장치의 제1 기판(122) 및 제2 기판(125)의 외측면에서 각각 편광판(121, 126)이 배치될 수 있으며, 백라이트 유닛(110)과 표시 패널(120) 사이에는 다양한 광학 시트들(미도시)이 배치될 수 있다.
도 6은 도 5의 표시 장치에 포함된 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 퉁과하기 전과 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 7은 도 3의 표시 장치에 포함된 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼과, Cd를 포함하는 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 컬러 필터를 통과한 후의 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 백라이트 유닛(110)의 제1 광을 방출하는 영역(P1)에서 방출된 제1 광(Blue)과, 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역(P23)에 배치된 양자점 발광 소자(10)에서 방출된 제2 광(Green) 및 제3 광(Red)이 컬러 필터(C/F)에 입사된다.
도 6의 중앙에 배치된 그래프는 컬러 필터(C/F) 자체의 투과 스펙트럼을 나타내며, 컬러 필터(C/F)는 청색광, 녹색광, 및 적색광에 대한 컬러 필터 자체의 투과율을 가진다.
입사된 제1 광, 제2 광 및 제3 광은 컬러 필터을 투과한 후, 도 6의 가장 아래쪽에 도시된 그래프와 같은 스펙트럼을 갖는다.
도 7은 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)에서 방출된 광이 컬러 필터를 통과한 후의 청색광, 녹색광, 및 적색광의 파장에 따른 광 세기와 카드늄(Cd)을 포함하는 양자점 발광 소자에서 광출된 광이 컬러 필터를 통과한 후의 청색광, 녹색광, 및 적색광의 파장에 따른 광 세기를 비교한 그래프이다.
즉, 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)은 카드늄(Cd)을 포함하지 않고, 친환경 양자점을 포함하며, 친환경 양자점의 특성을 개선하기 위하여 대역 통과 필터(13)를 포함하도록 구성되었다. 이러한 구성에 의해 본 실시예의 양자점 발광 소자(10)는 종래의 카드늄(Cd)을 포함하는 발광 소자와 유사한 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 도 1의 양자점 발광 소자의 색재현 범위를 나타낸 그래프이고, 하기 표 1은 카드늄(Cd)을 포함하는 발광 소자와, 도 1의 카드늄(Cd)을 포함하는 않는 양자점 발광 소자(10)의 색재현율과, sRGB Gamut 일치율을 나타낸 것이다.
Figure pat00001
도 8 및 상기 표 1을 참조하면, 카드늄(Cd)을 포함하는 발광 소자와 도 1의 카드늄(Cd)을 포함하지 않으며 대역 통과 필터(13)을 포함하는 양자점 발광 소자(10)에서 방출되는 광의 색 재현성을 살펴보면, sRGB 대비 일치율은 두 경우 모두 100%를 나타내며, NTSC 대비 일치율은 카드늄(Cd)을 포함하는 경우는 94.9%, 카드늄(Cd)을 포함하지 않는 경우는 93.5%로 매우 유사한 것을 나타낸다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 양자점 발광 소자(10)는 색재현율에 있어서도, 카드늄(Cd)을 포함하는 발광 소자와 유사한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(200)는, 청색광(B), 녹색광(G), 및 적색광(B)을 각각 방출하는 제1 서브 화소(Pb), 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)가 구획된 기판(210)을 포함하며, 제1 서브 화소(Pb)는 기판(210) 상에 순차적으로 적층된 제1 화소 전극(220a), 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제1 중간층(240a), 및 대향 전극(250)을 포함하는 제1 발광 소자를 포함하며, 제2 서브 화소(Pg)는 기판(210) 상에 순차적으로 적층된 제2 화소 전극(220b), 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제2 중간층(240b), 및 대향 전극(250)을 포함하는 제2 발광 소자를 포함하며, 제3 서브 화소(Pr)는 기판(210) 상에 순차적으로 적층된 제3 화소 전극(220c), 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제3 중간층(240c), 및 대향 전극(250)을 포함하는 제3 발광 소자를 포함할 수 있다.
각각의 서브 화소는 화소 정의막(230)에 의해 구획되어 있으며, 대향 전극(250) 상에는 제1, 제2 및 제3 발광 소자를 보호하는 봉지 기판(270)이 배치될 수 있다.
상기 제1 화소 전극(220a), 제2 화소 전극(220b), 및 제3 화소 전극(220c)은 반사 전극으로 구성될 수 있으며, 상기 대향 전극(250)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 표시 장치(200)는 대향 전극(250) 방향으로 광을 방출하는 전면 발광형일 수 있다.
상기 제1 중간층(240a), 제2 중간층(240b), 및 제3 중간층(240c)은 각각 청색광, 녹색광, 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함할 수 있으며, 양자점층 이외에 정공 주입층(HIL; hole injection layer), 정공 수송층(HTL; hole transport layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(200)는, 화소 전극(220a, 220b, 220c)에서 주입된 정공과 대향 전극(250)에서 주입된 전자가 양자점층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.
상술한 바와 같이, 양자점은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해, 불연속적인 에너지 밴드(energy band)를 갖으므로, 본 실시예의 표시 장치(200)는 광효율과 색순도가 높은 광을 방출할 수 있다.
본 실시예의 제1 중간층(240a), 제2 중간층(240b), 및 제3 중간층(240c)에 포함된 양자점들은 서로 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 제1 중간층(240a)에 포함된 양자점이 가장 작고, 제3 중간층(240c)에 포함된 양자점이 가장 클 수 있다.
상기 양자점은, 카드늄(Cd)이나 수은(Hg)과 같은 중금속 물질을 포함하지 않는 친환경 양자점일 수 있으며, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어 및 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 셀을 포함할 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(200)는, 대향 전극(250) 상에 녹색광의 일부와 적색광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(260)를 포함할 수 있으며, 대역 통과 필터(260)는 봉지 기판(270) 내측의 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
본 실시예의 대역 통과 필터(260)는 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 공통되도록 배치될 수 있으며, 장파장 통과 필터(261)와 단파장 통과 필터(262)를 포함할 수 있다.
상기 구성에 의해, 본 실시예의 표시 장치(200)는 카드늄(Cd)을 포함하지 않는 친환경 양자점층을 발광층으로 사용하고, 대역 통과 필터(260)에 의해 녹색광(G)과 적색광(R)의 반치폭을 줄임으로써 색순도를 증가시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(300)는, 청색광, 녹색광, 및 적색광을 각각 방출하는 제1 서브 화소(Pb), 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)가 구획된 기판(310)을 포함하며, 제1 서브 화소(Pb)는 기판(310) 상에 순차적으로 적층된 제1 화소 전극(320a), 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제1 중간층(340a), 및 대향 전극(350)을 포함하는 제1 발광 소자를 포함하며, 제2 서브 화소(Pg)는 기판(310) 상에 순차적으로 적층된 제2 화소 전극(320b), 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제2 중간층(340b), 및 대향 전극(350)을 포함하는 제2 발광 소자를 포함하며, 제3 서브 화소(R)는 기판(310) 상에 순차적으로 적층된 제3 화소 전극(320c), 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 제3 중간층(340c), 및 대향 전극(350)을 포함하는 제3 발광 소자를 포함할 수 있다.
각각의 서브 화소는 화소 정의막(330)에 의해 구획되어 있으며, 대향 전극(350) 상에는 제1, 제2 및 제3 발광 소자를 보호하는 봉지 기판(370)이 배치될 수 있다.
상기 제1 화소 전극(320a), 제2 화소 전극(320b), 및 제3 화소 전극(320c)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있으며, 상기 대향 전극(350)은 반사 전극으로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 표시 장치(300)는 화소 전극(320a, 320b, 320c) 방향으로 광을 방출하는 배면 발광형일 수 있다.
상기 제1 중간층(340a), 제2 중간층(340b), 및 제3 중간층(340c)은 각각 청색광, 녹색광, 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함할 수 있으며, 상기 양자점들은 서로 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 제1 중간층(340a)에 포함된 양자점이 가장 작고, 제3 중간층(340c)에 포함된 양자점이 가장 클 수 있다.
상기 양자점은, 카드늄(Cd)이나 수은(Hg)과 같은 중금속 물질을 포함하지 않는 친환경 양자점일 수 있으며, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어 및 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 셀을 포함할 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(300)는, 녹색광의 일부와 적색광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(360)를 포함할 수 있으며, 대역 통과 필터(360)는 기판(310) 외측의 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역에만 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 대역 통과 필터(360)은 제2 화소 전극(320b) 및 제3 화소 전극(320c)과 기판(310) 사이에 배치될 수도 있다.
본 실시예의 대역 통과 필터(360)는 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 공통되도록 배치될 수 있으며, 장파장 통과 필터(361)와 단파장 통과 필터(362)를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 12는 도 11의 표시 장치에 포함된 중간층의 일부(A2)을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(400)는, 청색광(B), 녹색광(G), 및 적색광(R)을 각각 방출하는 제1 서브 화소(Pb), 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)가 구획된 기판(410)을 포함하며, 기판(410) 상에 순차적으로 적층된 화소 전극(420), 복수 개의 양자점을 포함하며 광을 방출하는 중간층(440), 및 대향 전극(450)을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(420)은 반사 전극으로 구성될 수 있으며, 대향 전극(450)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 표시 장치(400)는 대향 전극(450) 방향으로 광을 방출하는 전면 발광형일 수 있다.
상기 중간층(440)은 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점(Qb), 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점(Qg), 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점(Qr)을 포함할 수 있으며, 양자점층 이외에 정공 주입층(HIL; hole injection layer), 정공 수송층(HTL; hole transport layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다. 상기 양자점들(Qb, Qg, Qr)은 모두 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 방출하는 광의 파장에 따라 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 또한, 양자점들(Qb, Qg, Qr)은 카드늄(Cd)과 같은 중금속을 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(400)는, 화소 전극(420)에서 주입된 정공과 대향 전극(450)에서 주입된 전자가 상기 양자점들(Qb, Qg, Qr)을 포함하는 양자점층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시킨다. 즉, 상기 중간층(440)은 백색광을 방출할 수 있다.
대향 전극(430) 상에는 표시 장치(400)의 색을 구현하기 위한 컬러 필터(480)가 배치될 수 있으며, 컬러 필터는 제1 서브 화소(Pb)에 대응되는 영역에 배치되며 청색광을 투과시키는 제1 영역(480a), 제2 서브 화소(Pg)에 대응되는 영역에 배치되며 녹색광을 투과시키는 제2 영역(480b), 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역에 배치되며 적색광을 투과시키는 제3 영역(480c)를 포함할 수 있다.
컬러 필터(480) 상의 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역, 즉 컬러 필터(480)의 제2 영역(480b) 및 제3 영역(480c)에 대응되는 영역에는 대역 통과 필터(460)가 배치된다.
본 실시예의 대역 통과 필터(460)는 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 공통되도록 배치될 수 있으며, 장파장 통과 필터(461)와 단파장 통과 필터(462)를 포함할 수 있다. 대역 통과 필터(460)는 중간층(440)에서 방출되는 녹색광과 적색광의 일부를 반사 또는 흡수하여 외부로 방출되는 녹색광과 적색광의 반치폭을 줄임으로써 표시 장치(400)의 색순도를 향상시킬 수 있다.
대역 통과 필터(460) 상에는 봉지 기판(470)이 배치될 수 있다.
본 실시예는 대역 통과 필터(460)가 봉지 기판(470)과 컬러 필터(480) 사이에 배치된 구성을 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 대역 통과 필터(460)은 봉지 기판(470)의 외측면에 배치될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(500)는, 청색광, 녹색광, 및 적색광을 각각 방출하는 제1 서브 화소(Pb), 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)가 구획된 기판(510)을 포함하며, 기판(510) 상에 순차적으로 적층된 화소 전극(520), 복수 개의 양자점을 포함하며 광을 방출하는 중간층(540), 및 대향 전극(550)을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(520)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있으며, 대향 전극(550)은 반사 전극으로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 표시 장치(500)는 화소 전극(520) 방향으로 광을 방출하는 배면 발광형일 수 있다.
상기 중간층(540)은 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점(도 12, Qb), 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점(도 12, Qg), 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점(도 12, Qr)을 포함할 수 있으며, 양자점층 이외에 정공 주입층(HIL; hole injection layer), 정공 수송층(HTL; hole transport layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다. 상기 양자점들(Qb, Qg, Qr)은 모두 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 방출하는 광의 파장에 따라 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 또한, 양자점들(Qb, Qg, Qr)은 카드늄(Cd)과 같은 중금속을 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(500)는, 화소 전극(520)에서 주입된 정공과 대향 전극(550)에서 주입된 전자가 상기 양자점들(Qb, Qg, Qr)을 포함하는 양자점층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시킨다. 즉, 상기 중간층(540)은 백색광을 방출할 수 있다.
상기 화소 전극(520)의 빛이 방출되는 면 상에는 색을 구현하기 위한 컬러 필터(580)가 배치될 수 있으며, 컬러 필터(580)는 제1 서브 화소(Pb)에 대응되는 영역에 배치되며 청색광을 투과시키는 제1 영역(580a), 제2 서브 화소(Pg)에 대응되는 영역에 배치되며 녹색광을 투과시키는 제2 영역(580b), 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역에 배치되며 적색광을 투과시키는 제3 영역(580c)를 포함할 수 있다.
컬러 필터(580)의 광이 방출되는 면 상의 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 대응되는 영역, 즉 컬러 필터(580)의 제2 영역(580b) 및 제3 영역(580c)에 대응되는 영역에는 대역 통과 필터(560)가 배치된다.
본 실시예의 대역 통과 필터(560)는 제2 서브 화소(Pg) 및 제3 서브 화소(Pr)에 공통되도록 배치될 수 있으며, 장파장 통과 필터(561)와 단파장 통과 필터(562)를 포함할 수 있다. 대역 통과 필터(560)는 중간층(540)에서 방출되는 녹색광과 적색광의 일부를 반사 또는 흡수하여 외부로 방출되는 녹색광과 적색광의 반치폭을 줄임으로써 표시 장치(500)의 색순도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예는 컬러 필터(580)와 대역 통과 필터(560)가 기판(510)과 화소 전극(520) 사이에 배치된 구성을 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 컬러 필터(580)와 대역 통과 필터(560)는 기판(510)의 외측면에 배치될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 양자점 발광 소자 11: 제1 광을 방출하는 발광 소자
12: 양자점층 13: 대역 통과 필터
13a: 장파장 통과 필터 13b: 단파장 통과 필터
20: 발광 다이오드 패키지 30: 제1 도광판
40: 제2 도광판 100, 200, 300, 400, 500: 표시 장치
110: 백라이트 유닛 120: 표시 패널
121, 126: 편광판 122: 제1 기판
123: 액정층 124: 컬러 필터층
125: 제2 기판 210, 310, 410, 510: 기판
220, 320, 420, 520: 화소 전극 230, 330: 화소 정의막
240, 340, 440, 540: 중간층 250, 350, 450, 550: 대향 전극
260, 360, 460, 560: 대역 통과 필터
270, 370, 470, 570: 봉지 기판
480, 580: 컬러 필터

Claims (24)

  1. 제1 광을 방출하는 발광 소자;
    복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 다른 제2 광 및 제3 광을 방출하는 양자점층; 및
    상기 양자점층 상에 배치되며, 상기 제2 광의 일부와 상기 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter);를 포함하는 양자점 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점은, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제2 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점과, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제3 광을 방출하는 복수 개의 제2 양자점을 포함하는 양자점 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 양자점과 상기 제2 양자점은 동일한 물질로 구성되며, 서로 다른 크기를 갖는 양자점 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 광은 상기 제2 광보다 긴 파장을 가지며, 상기 대역 통과 필터는 상기 제2 광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단하는 양자점 발광 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터를 투과한 상기 제2 광의 피크(peak) 파장은 상기 양자점층에서 방출된 상기 제2 광의 피크 파장보다 길고, 상기 대역 통과 필터를 투과한 상기 제3 광의 피크 파장은 상기 양자점층에서 방출된 상기 제3 광의 피크 파장보다 짧은 양자점 발광 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터는 상기 제1 광의 적어도 일부를 반사시키는 양자점 발광 소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터는, 단파장 통과 필터(short wave pass filter) 및 장파장 통과 필터(long wave pass filter)를 포함하는 양자점 발광 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 단파장 통과 필터의 차단 파장(cutoff wavelength)은 655 nm 이하이며, 상기 장파장 통과 필터의 차단 파장(cutoff wavelength)은 500 nm 이상인 양자점 발광 소자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광은 청색광 또는 자외광에 대응되며, 상기 제2 광 및 상기 제3 광은 각각 녹색광 및 적색광에 대응되는 양자점 발광 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점은, ZnSe, ZnO, ZnTe, InP, GaP, InGaN, 및 InN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 코어를 포함하는 양자점 발광 소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 양자점은, 상기 코어를 둘러싸고 있는 셀(shell)을 더 포함할 수 있으며, 상기 셀은 ZnS, ZnSe, GaP, 및 GaN 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 양자점 발광 소자.
  12. 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛으로부터 광을 받아 영상을 표시하며, 제1 기판, 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은,
    제1 광을 방출하는 영역과 제2 광 및 제3 광을 방출하는 영역을 포함하며,
    상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 영역은,
    상기 제1 광을 발생시키는 발광 소자;
    복수 개의 양자점을 포함하며, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 다른 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 양자점층; 및
    상기 양자점층 상에 배치되며, 상기 제2 광의 일부와 상기 제3 광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터(band pass filter);를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 상기 제1 광을 방출하는 영역 및 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 방출하는 영역은, 상기 표시 패널의 일 가장자리에 대응되는 영역에 배치된 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 광을 방출하는 영역으로부터 방출된 상기 제1 광을 상기 표시 패널에 전달하는 제1 도광판; 및
    상기 대역 통과 필터를 통해 투과된 상기 제2 광 및 상기 제3 광을 상기 표시 패널에 전달하는 제2 도광판;을 포함하는 표시 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 색을 구현하기 위한 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 양자점은, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제2 광을 방출하는 복수 개의 제1 양자점과, 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제3 광을 방출하는 복수 개의 제2 양자점을 포함하는 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 광은 상기 제2 광보다 긴 파장을 가지며, 상기 대역 통과 필터는 상기 제2 광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 제3 광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단하는 표시 장치.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터는 상기 제1 광의 적어도 일부를 반사시키는 표시 장치.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 광은 청색광에 대응되며, 상기 제2 광 및 상기 제3 광은 각각 녹색광 및 적색광에 대응되는 표시 장치.
  20. 청색광, 녹색광, 및 적색광을 각각 방출하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소가 구획된 기판;
    상기 기판 상에 배치된 화소 전극;
    상기 화소 전극과 대향되도록 배치된 대향 전극;
    상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에 배치되며, 복수 개의 양자점을 포함하며 광을 방출하는 중간층;
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 광이 방출되는 방향에 배치된 어느 하나 상의 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 녹색광의 일부와 상기 적색광의 일부를 차단하는 대역 통과 필터;를 포함하는 표시 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 및 상기 제3 서브 화소에 각각 대응되는 제1 화소 전극, 제2 화소 전극, 및 제3 화소 전극을 포함하고,
    상기 중간층은, 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 및 상기 제3 서브 화소에 각각 대응되는 제1 중간층, 제2 중간층, 및 제3 중간층을 포함하며,
    상기 제1 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제1 화소 전극, 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제1 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제1 발광 소자;
    상기 제2 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제2 화소 전극, 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제2 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제2 발광 소자; 및
    상기 제3 서브 화소에 구비되며, 상기 기판 상에 순차적으로 배치된 상기 제3 화소 전극, 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하는 상기 제3 중간층, 및 상기 대향 전극을 포함하는 제3 발광 소자;를 포함하는 표시 장치.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 중간층은, 청색광을 방출하는 복수 개의 양자점, 녹색광을 방출하는 복수 개의 양자점, 및 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점을 포함하며,
    상기 화소 전극 및 상기 대향 전극 중 광이 방출되는 방향에 배치된 어느 하나 상에 배치되는 컬러 필터를 더 포함하며,
    상기 컬러 필터는,
    상기 제1 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 청색광을 투과시키는 제1 영역;
    상기 제2 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 녹색광을 투과시키는 제2 영역; 및
    상기 제3 서브 화소에 대응되는 영역에 배치되며 상기 적색광을 투과시키는 제3 영역을 포함하고,
    상기 대역 통과 필터는 상기 컬러 필터 상의 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에 대응되는 영역에 배치되는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 청색광을 방출하는 양자점, 상기 녹색광을 방출하는 양자점, 및 상기 적색광을 방출하는 복수 개의 양자점은 동일한 물질을 포함하며, 크기가 다른 표시 장치.
  24. 제20 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터는 상기 녹색광 중 파장이 짧은 영역 및 상기 적색광 중 파장이 긴 영역의 광을 차단하는 표시 장치.
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