KR102282030B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 복수의 화소들; 을 포함하되, 상기 복수의 화소들 각각은, 청색을 발광하는 제1 서브 화소; 및 인가된 전계에 대응하여 발광하는 발광색이 조절되는, 제2 서브 화소; 로 구성될 수 있다.

Description

표시 장치{A DISPLAY APPARATUS}
본 명세서는 색 조절 화소를 서브 화소로서 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회에서 디스플레이(Display)는 시각 정보 전달 매체로서 그 중요성이 증가하고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저 소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 이러한 디스플레이 중 발광 재료를 이용하여 표시가 가능하며, 슬림화 가능하며, 색순도가 높고 또한, 장시간 구동이 가능한 양자점 발광 소자가 근래 연구되고 있다.
양자점(QD:Quantum Dot)은 반도체 나노 입자이다. 양자점 발광 소자는 일반적인 유기 발광 표시 소자와 비교하여 보면, 발광층의 재료로 유기 발광 재료 대신 양자점을 이용하는 표시 소자이다. 유기 발광 재료를 사용하는 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)는 소자의 종류에 따라 백색, 적색, 청색 등 단일색을 구현하는데, 많은 빛을 화려하게 표현하기에는 한계가 있다. 이에 반해 양자점 발광 소자는 전자와 정공이 결합하는 위치를 제어하여 서로 다른 파장의 다중색을 구현할 수 있으며, 색재현율이 좋고 휘도 또한 발광다이오드에 뒤쳐지지 않아 차세대 광원으로 주목받는 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)의 단점을 보완할 수 있는 소재로 각광받고 있다.
본 발명의 목적은 2개의 서브 화소들로 이루어진 화소 구조 및 그것을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 복수의 화소들; 을 포함하되, 상기 복수의 화소들 각각은, 청색을 발광하는 제1 서브 화소; 및 인가된 전계에 대응하여 발광하는 발광색이 조절되는, 제2 서브 화소; 로 구성될 수 있다.
상기 제2 서브 화소는, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제공되는 전자 수송 영역;
상기 전자 수송 영역 상에 제공되는 색 조절 발광층; 상기 색 조절 발광층 상에 제공되는 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 제공되는 제2 전극; 상기 제2 전극 상에 제공되는 절연막; 및 상기 절연막 상에 제공되는 색 조절 전극; 을 포함할 수 있다.
상기 색 조절 발광층은 양자점(QD: Quantum Dot) 발광층일 수 있다.
상기 제2 전극은 전계 투과형 전극일 수 있다.
상기 색 조절 전극은 상기 색 조절 발광층에 전계를 인가하여 상기 색 조절 발광층의 발광색을 조절할 수 있다.
상기 발광색의 파장은 상기 전계에 대응하여 제1 파장 내지 제2 파장 범위 내에서 조절될 수 있다.
상기 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장이고, 상기 제2 파장은 적색에 대응하는 파장일 수 있다.
상기 제1 파장은 500nm이고, 상기 제2 파장은 800nm일 수 있다.
상기 색 조절 전극이 음극인 경우, 상기 색 조절 발광층에 인가되는 전계의 세기가 커질수록 상기 발광색의 파장은 짧아지며, 상기 전계의 세기가 줄어들수록 상기 발광색의 파장은 길어질 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 화소들에 각각 포함된 상기 제1 및 제2 서브 화소의 레이아웃에 대응하도록 이미지 데이터를 처리하는, 영상 처리부; 을 더 포함할 수 있다.
상기 이미지 데이터는 적색, 녹색, 및 청색 데이터를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는 상기 이미지 데이터를 처리하여 보정 데이터를 생성 및 출력할 수 있다.
상기 보정 데이터는 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 관한 제2 전극 데이터, 상기 색 조절 전극에 인가되는 전압에 관한 색 조절 전극 데이터, 및 상기 청색 데이터를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극 데이터는 하기의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
C1=k1·(R+G)
여기서, 상기 C1은 상기 제2 전극 데이터, 상기 k1은 상기 색 조절 발광층의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, 상기 R은 상기 적색 데이터, 상기 G는 상기 녹색 데이터이다.
상기 색 조절 전극 데이터는 하기의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
C2=k2·(R/(R+G))+k3
여기서, 상기 C2는 상기 색 조절 전극 데이터, 상기 k2는 상기 색 조절 발광층의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, 상기 k3는 상기 색 조절 발광층을 구동하기 위한 문턱 전압에 의해 결정되는 상수, 상기 R은 상기 적색 데이터, 상기 G는 상기 녹색 데이터이다.
상기 복수의 화소들은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 화소들이 상기 제1 및 제2 방향으로 배열됨에 따라, 상기 제1 방향으로 배열된 제1 서브 화소들은 제1 서브 화소 열들로서 정의되고, 상기 제1 방향으로 배열된 제2 서브 화소들은 제2 서브 화소 열들로서 정의되며, 상기 제1 및 제2 서브 화소 열들은 상기 제2 방향으로 교번적으로 배열될 수 있다.
상기 제1 및 제2 서브 화소들은 상기 제1 및 제2 방향으로 교번적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 발광 소자는, 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제공되는 전자 수송 영역; 상기 전자 수송 영역 상에 제공되는 색 조절 발광층; 상기 색 조절 발광층 상에 제공되는 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 제공되는 제2 전극; 상기 제2 전극 상에 제공되는 절연막; 및 상기 절연막 상에 제공되는 색 조절 전극; 을 포함하되, 상기 색 조절 발광층은 양자점 발광층으로서, 상기 색 조절 전극에 의해 인가되는 전계에 의해 발광색이 조절될 수 있다.
상기 제2 전극은 전계 투과형 전극일 수 있다.
상기 발광색의 파장은 상기 전계에 대응하여 제1 파장 내지 제2 파장 범위 내에서 조절될 수 있다.
상기 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장이고, 상기 제2 파장은 적색에 대응하는 파장일 수 있다.
상기 제1 파장은 500nm이고, 상기 제2 파장은 800nm일 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 화소를 구성하는 서브 화소 수가 줄어들기 때문에 해상도가 증가한다는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 제2 서브 화소의 단면도이다.
도 3은 색 조절 발광층의 에너지 밴드 갭 다이어그램도이다.
도 4는 색 조절 전극이 색 조절 발광층에 인가하는 전계와 색 조절 발광층이 발광하는 빛의 파장 사이의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 6a 및 6b는 서브 화소들의 레이 아웃의 실시예들을 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 명세서에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 아닌 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
더욱이, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(140), 타이밍 컨트롤러(110), 데이터 드라이버(120), 게이트 드라이버(130)를 포함할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(110)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 드라이버(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DDC)와, 게이트 드라이버(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 생성할 수 있다.
데이터 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 수신한 데이터 제어 신호(DDC)에 응답하여 데이터 신호를 생성할 수 있다. 데이터 드라이버(120)는 생성한 데이터 신호들을 연결된 데이터 배선들(DL1~DLn)을 통해 표시 패널(140)에 구비된 화소들로 전송할 수 있다.
게이트 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 수신한 게이트 제어 신호(GDC)에 응답하여 게이트 신호를 생성할 수 있다. 게이트 드라이버(130)는 연결된 게이트 배선들(GL1~GLn)을 통해 생성한 게이트 신호들을 화소들로 순차적으로 전송할 수 있다.
표시 패널(140) 상에는 복수의 데이터 배선들(DL1~DLn) 및 복수의 게이트 배선들(GL1~GLn)이 서로 교차되며, 상기 배선들(DL1~DLn, GL1~GLn)이 교차되는 영역들에 복수의 화소들이 각각 배치될 수 있다.
복수의 화소들 각각(Px)은 2개의 서브 화소들(Sub1, Sub2)로 구성될 수 있다. 복수의 화소들 각각(Px)은 제1 및 제2 서브 화소(Sub1, Sub2)로 구성될 수 있다.
제1 서브 화소(Sub1)는 수신한 데이터 신호에 응답하여 기설정된 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 화소(Sub1)는 청색을 발광할 수 있다. 제1 서브 화소(Sub1)는 양자점 발광 소자(Quantum dots Light Emitting Diode; QLED), 또는 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode; OLED)로 구성될 수 있다.
제2 서브 화소(Sub2)는 수신한 데이터 신호에 응답하여 다양한 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 화소(Sub2)는 수신한 데이터 신호에 응답하여 제1 파장 내지 제2 파장 범위 내의 특정 파장을 갖는 색을 발광할 수 있다. 여기서 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장(예를 들어, 500nm)이며, 제2 파장은 적색에 대응하는 파장(예를 들어, 800nm)일 수 있다. 따라서, 본 발명의 화소(Px)는 2개의 서브 화소들(Sub1, Sub2)로 구성되었음에도, 적색, 녹색, 청색을 모두 발광할 수 있다는 효과를 갖는다.
제2 서브 화소(Sub2)는 양자점 발광 소자로 구성되므로, 제2 서브 화소(Sub2)에 인가되는 전계가 조절됨으로써 다양한 파장의 색을 발광한다. 양자점 발광 소자가 다중색을 발광하는 원리는 도 2 내지 도 4와 관련하여 이하에서 상세히 후술하기로 한다.
도 2는 제2 서브 화소의 단면도이다. 도 3은 색 조절 발광층의 에너지 밴드 갭 다이어그램도이다. 도 4는 색 조절 전극이 색 조절 발광층에 인가하는 전계와 색 조절 발광층이 발광하는 빛의 파장 사이의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 제2 서브 화소(Sub2)는 제1 전극(E1), 전자 수송 영역(TR1), 색 조절 발광층(EML), 정공 수송 영역(TR2), 제2 전극(E2), 절연막(PAS), 및 색 조절 전극(E3)을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제1 전극(E1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(E1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(E1)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, BaF, Ba, Ag 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1)은 보조 전극을 포함할 수 있다. 보조 전극은 상기 물질이 색 조절 발광층(EML)을 향하도록 증착하여 형성된 막, 및 상기 막 상에 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), Mo, Ti 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(E1)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
전자 수송 영역(TR1)은 제1 전극(E1) 상에 제공될 수 있다.
전자 수송 영역(TR1)은, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자 수송 영역(TR1)은, 제1 전극(E1)으로부터 차례로 적층된 전자 주입층/전자 수송층 또는 전자 주입층/전자 수송층/정공 저지층의 구조를 가지거나, 층 중 둘 이상의 층이 혼합된 단일층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(TR1)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(TR1)이 전자 수송층을 포함할 경우, 전자 수송 영역(TR1)은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(TR1)이 전자 주입층을 포함할 경우, 전자 수송 영역(TR1)은 LiF, LiQ (Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 주입층은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(TR1)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층을 포함할 수 있다. 정공 저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 정공 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
색 조절 발광층(EML)은 전자 수송 영역(TR1) 상에 제공될 수 있다.
색 조절 발광층(EML)은, 1nm~100nm의 직경을 갖는 나노 크기의 양자점(Quantum dot)들을 채워져 이루어진 양자점 발광층이며, 양자점은 2-6족 또는 3-5족의 나노 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자점을 이루는 나노 반도체 화합물은 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴 텔레라이드(CdTe), 징크셀레나이드(ZnSe), 징크텔레라이드(ZnTe), 징크설파이드(ZnS), 머큐리텔레라이드(HgTe), 인듐 아세나이드(InAs), Cd1-xZnxSe1-ySy', CdSe/ZnS, 인듐 포스포러스(InP) 및 갈륨 아세나이드(GaAs) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
양자점들은 중심에 빛을 내는 코어(core) 성분이 있고, 그 표면에 보호를 위해 쉘(shell)이 둘러싸고 있으며, 쉘 표면에는 용매에 분산을 위한 리간드(ligand) 성분이 둘러싸고 있다. 리간드는 양자점 발광층의 형성 시 제거될 수 있다.
색 조절 발광층(EML)은 복수개의 직경이 나노 크기의 양자점들이 채워져 이루어지며, 예를 들어, 용매에 양자점을 포함시켜 용액 공정으로 전자 수송 영역(TR1) 상에 도포한 후, 상기 용매를 휘발시켜 형성될 수 있다.
색 조절 발광층(EML)은 외부로부터 주입된 정공 및 전자가 결합되는 위치에 따라 다양한 파장의 색을 발광할 수 있다. 보다 상세하게는, 색 조절 발광층(EML) 내에서 정공 및 전자가 결합되는 위치에 따라 제1 내지 제2 파장 범위의 다양한 색을 발광할 수 있다. 여기서 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장(약 500nm)이고, 제2 파장은 적색에 대응하는 파장(약 800nm)이다. 색 조절 발광층(EML) 내에서 정공 및 전자가 결합되는 위치는 후술할 색 조절 전극(E3)에 의해 인가되는 전계에 의해 조절될 수 있다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 색 조절 전극(E3)과 관련하여 이하에서 상세히 후술하기로 한다.
정공 수송 영역(TR2)은 색 조절 발광층(EML) 상에 제공될 수 있다.
정공 수송 영역(TR2)은, 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(TR2)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(TR2)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 색 조절 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 정공 수송층/정공 주입층, 버퍼층/정공 수송층/정공 주입층, 버퍼층/정공 주입층, 버퍼층/정공 수송층, 또는 전자 저지층/정공 수송층/정공 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(TR2)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 수송 영역(TR2)이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공 수송 영역(TR2)은 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(TR2)이 정공 수송층을 포함할 경우, 정공 수송 영역(TR2)은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N, N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(TR2)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(TR2)이 정공 주입층 및 정공 수송층을 모두 포함하면, 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 정공 수송 영역(TR2), 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(TR2)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(TR2) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 정공 수송 영역(TR2)은 정공 주입층 및 정공 수송층 외에, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 버퍼층은 색 조절 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(TR2)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역(TR1)으로부터 정공 수송 영역(TR2)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
제2 전극(E2)은 정공 수송 영역(TR2) 상에 제공될 수 있다.
제2 전극(E2)은 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 제2 전극(E2)은 색 조절 전극(E3)에 의해 인가되는 전계를 투과시기 위한 전계 투과형 전극일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(E2)은 그래핀(Graphene), 메탈 메쉬(Metal nano mesh) 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 제2 전극(E2)은 전계를 투과킬 수 있는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 제2 전극(E2)은 색 조절 전극(E3)에 의해 인가되는 전계를 투과시켜, 상기 전계가 색 조절 발광층(EML)에 인가되도록 한다.
절연막(PAS)은 제2 전극(E2) 상에 제공될 수 있다. 절연막(PAS)은 제2 전극(E2)과 색 조절 전극(E3)을 절연시킬 수 있다. 절연막(PAS)은 유기 절연물 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다.
색 조절 전극(E3)은 절연막(PAS) 상에 제공될 수 있다.
색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)의 발광색을 결정하는 전계를 인가할 수 있다. 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 인가되는 전계의 세기를 조절하여 색 조절 발광층(EML) 내의 정공 또는 전자들에 에너지를 인가함으로써, 정공 및 전자가 결합하는 위치를 조절할 수 있다. 정공과 전자가 결합하여 엑시톤이 형성됨에 따라 빛이 발광할 수 있으며, 정공과 전자가 결합하는 위치에 따라 발광되는 빛의 파장이 제1 내지 제2 파장 범위 내에서 조절될 수 있다. 여기서, 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장이며, 제2 파장은 적색에 대응하는 파장일 수 있다.
색 조절 전극(E3)은 양극 또는 음극일 수 있다.
색 조절 전극(E3)이 음극인 경우, 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 인가하는 전계의 세기를 증가시켜, 색 조절 발광층(EML)이 제1 파장에 가까운 파장의 빛을 발광하게 할 수 있다. 반대로, 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 인가하는 전계의 세기를 감소시켜, 색 조절 발광층(EML)이 제2 파장에 가까운 파장의 빛을 발광하게 할 수 있다. 즉, 색 조절 전극(E3)이 음극인 경우, 색 조절 발광층(EML)이 발광하는 빛의 파장은 색 조절 전극(E3)에 의해 인가되는 전계의 세기가 증가됨에 따라 짧아지며, 전계의 세기가 감소함에 따라 길어질 수 있다.
보다 상세하게는, 도 3을 참조하면, 색 조절 발광층(EML) 내에 포함된 양자점의 중심에는 코어가 존재하며, 코어의 표면은 쉘로 둘러싸여있다. 정공 수송 영역(TR2)으로부터 제공된 정공(h)과 전자 수송 영역(TR1)으로부터 제공된 전자(e)는 코어 또는 쉘에서 결합할 수 있다.
정공(h)과 전자(e)가 쉘에서 결합하여 엑시톤을 형성하는 경우, 형성된 엑시톤이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 제1 파장의 빛이 발생할 수 있다. 정공(h)과 전자(e)가 코어에서 결합하여 엑시톤을 형성하는 경우, 형성된 엑시톤이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 제2 파장의 빛이 발생할 수 있다. 따라서, 쉘에서 생성된 엑시톤이 많을수록 녹색 계열의 빛이 발생하며, 코어에서 생성된 엑시톤이 많을수록 적색 계열의 빛이 발생할 수 있다.
코어와 쉘은 서로 다른 HOMO 에너지 준위를 가지며, 코어와 쉘 사이에는 일정한 에너지 장벽(b)이 존재한다. 따라서, 엑시톤은 대체로 쉘에서 생성되어 녹색 계열의 빛을 발생시킨다. 그러나, 에너지 장벽을 넘을 수 있는 충분한 에너지를 갖는 정공(h)의 수가 많은 경우, 엑시톤은 코어에서 생성되어 적색 계열의 빛을 발생시킨다.
따라서, 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 전계를 가하여 정공(h)의 에너지를 조절하고, 엑시톤이 생성되는 위치를 조절할 수 있다. 그 결과, 색 조절 발광층(EML)의 발광색이 조절될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서 색 조절 전극(E3)은 음극이므로, 색 조절 발광층(EML)에 가하는 전계의 세기가 커질수록 정공(h)의 에너지가 줄어들게 되어, 쉘에서 생성되는 엑시톤의 수가 증가한다. 그 결과, 색 조절 발광층(EML)은 짧은 파장(λ1)을 갖는 녹색 계열의 빛을 발광한다. 반대로, 색 조절 발광층(EML)에 가해지는 전계의 세기가 줄어들수록 정공(h)의 에너지는 증가하게 되어, 코어에서 생성되는 엑시톤의 수가 증가한다. 그 결과, 색 조절 발광층(EML)은 긴 파장(λ2)을 갖는 적색 계열의 빛을 발광한다.
즉, 색 조절 전극(E3)이 음극인 경우, 색 조절 전극(E3)의 전계의 세기와 색 조절 발광층(EML)이 발광하는 빛의 파장은 반비례 관계를 갖는다.
상술한 내용을 고려할 때, 색 조절 전극(E3)이 양극인 경우, 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 인가하는 전계의 세기를 감소시켜, 색 조절 발광층(EML)이 제1 파장(λ1)에 가까운 파장을 갖는 녹색 계열의 빛을 발광하게 할 수 있다. 반대로, 색 조절 전극(E3)은 색 조절 발광층(EML)에 인가하는 전계의 세기를 증가시켜, 색 조절 발광층(EML)이 제2 파장(λ2)에 가까운 파장을 갖는 적색 계열의 빛을 발광하게 할 수 있다. 즉, 색 조절 전극(E3)이 양극인 경우, 색 조절 전극(E3)의 전계의 세기와 색 조절 발광층(EML)이 발광하는 빛의 파장은 비례 관계를 갖는다.
따라서, 제조 업자는 양자점 발광 소자의 발광 효율, 제1 및 제2 전극(E1, E2), 전자(e) 또는 정공(h)의 이동성, 제조 방식 등을 고려하여 색 조절 전극(E3)의 극성을 결정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 실시예에 따라, 색 조절 전극(E3)과 절연막(PAS)은 제1 전극(E1) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 절연막(PAS)은 색 조절 전극(E3)과 제1 전극(E1) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 전극(E1)은 전계 투과형 전극일 수 있다. 색 조절 전극(E3)은 제1 전극(E1)을 투과하여 색 조절 발광층(EML)에 전계를 인가할 수 있으며, 인가된 전계에 의해 색 조절 발광층(EML) 내 전자의 에너지가 조절되어 색 조절 발광층(EML)의 발광색이 조절된다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치(140)는 이미지 소스(10) 및 영상 처리부(20)를 더 포함할 수 있다.
이미지 소스(10)는 적색, 녹색, 및 청색 데이터(R, G, B)를 포함하는 이미지 데이터(RGB)를 출력할 수 있다. 이미지 데이터(RGB)는 적색, 녹색, 및 청색을 기본 구성으로 하는 RGB 색 공간의 데이터이다. RGB 색 공간은 빛의 삼원색, 즉, 적색, 녹색, 청색을 더하면 백색이 되는 성질을 이용하여 색을 구성한다.
영상 처리부(20)는 이미지 소스(10)로부터 출력된 이미지 데이터(RGB)를 수신할 수 있다. 영상 처리부(20)는 수신한 이미지 데이터(RGB)를 처리하여 각 화소들(Px)에 포함된 제1 및 제2 서브 화소(Sub1, Sub2)의 레이 아웃에 대응하는 보정 데이터(C1C2B’)를 생성 및 출력할 수 있다.
보정 데이터(C1C2B’)는 제2 서브 화소(Sub2)의 제2 전극(E2)에 인가되는 전압에 관한 제2 전극 데이터(C1), 제2 서브 화소(Sub2)의 색 조절 전극(E3)에 인가되는 전압에 관한 색 조절 전극 데이터(C2), 및 제1 서브 화소(Sub1)의 전극에 인가되는 전압에 관한 청색 데이터(B’)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(20)는 수신한 이미지 데이터(RGB)에 포함된 적색 데이터 및 녹색 데이터(R, G)를 이용하여 보정 데이터(C1C2B’)의 제2 전극 데이터(C1)를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 영상 처리부(20)는 적색 데이터 및 녹색 데이터(R, G)를 하기의 수학식 1에 적용하여 보정 데이터(C1C2B’)의 제2 전극 데이터(C1)를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
C1=k1·(R+G)
여기서, C1은 제2 전극 데이터, k1은 색 조절 발광층(EML)의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, R은 적색 데이터, G는 상기 녹색 데이터이다.
영상 처리부(20)는 수신한 이미지 데이터(RGB)에 포함된 적색 데이터 및 녹색 데이터(R, G)를 이용하여 보정 데이터(C1C2B’)의 색 조절 전극 데이터(C2)를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 영상 처리부(20)는 적색 데이터 및 녹색 데이터(R, G)를 하기의 수학식 2에 적용하여 보정 데이터(C1C2B’)의 색 조절 전극 데이터(C2)를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
C2=k2·(R/(R+G))+k3
여기서, C2는 색 조절 전극 데이터, k2는 색 조절 발광층(EML)의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, k3는 색 조절 발광층(EML)을 구동하기 위한 문턱 전압에 의해 결정되는 상수, R은 적색 데이터, G는 녹색 데이터이다.
영상 처리부(20)는 수신한 이미지 데이터(RGB)에 포함된 청색 데이터(B)를 보정 데이터의 청색 데이터(B’)로서 그대로 출력할 수 있다.
다만, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 영상 처리부(20)는 다양한 방식으로 제1 및 제2 서브 화소(Sub1, Sub2)의 레이 아웃에 대응하는 보정 데이터(C1C2B’)를 생성할 수 있다.
영상 처리부(20)는 생성한 보정 데이터(C1C2B’)를 출력할 수 있다. 출력된 보정 데이터(C1C2B’)는 데이터 신호의 형태로서 표시 패널(140)에 구비된 화소들(Px)로 전송될 수 있다.
도 6a 및 6b는 서브 화소들의 레이 아웃의 실시예들을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 복수의 화소들(Px1~Px8)은 제1 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 표시 패널(140) 상에 배열될 수 있다. 이 경우, 화소들(Px1~Px8)에 포함된 제1 및 제2 서브 화소들(Sub1-1~Sub1-3, Sub2-1~Sub2-4)은 서브 화소 열 단위로 교번적으로 배치되거나, 각 서브 화소 단위로 교번적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 6a에 도시한 바와 같이, 복수의 화소들(Px1~Px4)이 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 배열됨에 따라 제1 방향(D1)으로 배열된 제1 서브 화소들(Sub1-1~Sub1-3)은 제1 서브 화소 열로서, 제1 방향(D1)으로 배열된 제2 서브 화소들(Sub2-1~Sub2-4)은 제2 서브 화소 열로서 정의될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 서브 화소 열들은 제2 방향(D2)으로 교번적으로 배열될 수 있다.
다른 예로서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 복수의 화소들(Px5~Px8)이 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 배열됨에 따라 제1 및 제2 서브 화소들(Px5~Px8) 각각은 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 교번적으로 배열될 수 있다.
이외에도, 서브 화소들(Sub1, Sub2)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 다양한 방식으로 표시 패널(140) 내에서 배열될 수 있으며, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 표시 장치(100)는 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 표시 장치
110: 타이밍 컨트롤러
120: 데이터 드라이버
130: 게이트 드라이버
140: 표시 패널
Px: 화소
Sub1: 제1 서브 화소
Sub2: 제2 서브 화소
DL1~DLn: 데이터 배선들
GL1~GLn: 게이트 배선들

Claims (23)

  1. 복수의 화소들; 을 포함하되,
    상기 복수의 화소들 각각은,
    청색을 발광하는 제1 서브 화소; 및
    인가된 전계에 대응하여 발광하는 발광색이 조절되는, 제2 서브 화소로 구성되고,
    상기 제2 서브 화소는,
    제1 전극;
    상기 제1 전극 아래에 직접 제공되는 전자 수송 영역;
    상기 전자 수송 영역 아래에 직접 제공되는 색 조절 발광층;
    상기 색 조절 발광층 아래에 직접 제공되는 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 아래에 직접 제공되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 아래에 직접 제공되는 절연막; 및
    상기 절연막 아래에 직접 제공되는 색 조절 전극을 포함하고,
    상기 색 조절 발광층은 양자점(QD: Quantum Dot) 발광층인, 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 전계 투과형 전극인, 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 색 조절 전극은 상기 색 조절 발광층에 전계를 인가하여 상기 색 조절 발광층의 발광색을 조절하는, 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광색의 파장은 상기 전계에 대응하여 제1 파장 내지 제2 파장 범위 내에서 조절되는, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장이고,
    상기 제2 파장은 적색에 대응하는 파장인, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 파장은 500nm이고, 상기 제2 파장은 800nm인, 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 색 조절 전극이 음극인 경우,
    상기 색 조절 발광층에 인가되는 전계의 세기가 커질수록 상기 발광색의 파장은 짧아지며,
    상기 전계의 세기가 줄어들수록 상기 발광색의 파장은 길어지는, 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소들에 각각 포함된 상기 제1 및 제2 서브 화소의 레이아웃에 대응하도록 이미지 데이터를 처리하는, 영상 처리부; 을 더 포함하는, 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 데이터는 적색, 녹색, 및 청색 데이터를 포함하는, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 이미지 데이터를 처리하여 보정 데이터를 생성 및 출력하는, 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보정 데이터는 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 관한 제2 전극 데이터, 상기 색 조절 전극에 인가되는 전압에 관한 색 조절 전극 데이터, 및 상기 청색 데이터를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 전극 데이터는 하기의 수학식 1에 의해 산출되는, 표시 장치.
    [수학식 1]
    C1=k1·(R+G)
    여기서, 상기 C1은 상기 제2 전극 데이터, 상기 k1은 상기 색 조절 발광층의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, 상기 R은 상기 적색 데이터, 상기 G는 상기 녹색 데이터임.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 색 조절 전극 데이터는 하기의 수학식 2에 의해 산출되는, 표시 장치.
    [수학식 2]
    C2=k2·(R/(R+G))+k3
    여기서, 상기 C2는 상기 색 조절 전극 데이터, 상기 k2는 상기 색 조절 발광층의 발광 효율에 의해 결정되는 상수, 상기 k3는 상기 색 조절 발광층을 구동하기 위한 문턱 전압에 의해 결정되는 상수, 상기 R은 상기 적색 데이터, 상기 G는 상기 녹색 데이터임.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배열되는, 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 화소들이 상기 제1 및 제2 방향으로 배열됨에 따라,
    상기 제1 방향으로 배열된 제1 서브 화소들은 제1 서브 화소 열들로서 정의되고, 상기 제1 방향으로 배열된 제2 서브 화소들은 제2 서브 화소 열들로서 정의되며,
    상기 제1 및 제2 서브 화소 열들은 상기 제2 방향으로 교번적으로 배열되는, 표시 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브 화소들은 상기 제1 및 제2 방향으로 교번적으로 배열되는, 표시 장치.
  19. 제1 전극;
    상기 제1 전극 아래에 직접 제공되는 전자 수송 영역;
    상기 전자 수송 영역 아래에 직접 제공되는 색 조절 발광층;
    상기 색 조절 발광층 아래에 직접 제공되는 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 아래에 직접 제공되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 아래에 직접 제공되는 절연막; 및
    상기 절연막 아래에 직접 제공되는 색 조절 전극; 을 포함하되,
    상기 색 조절 발광층은 양자점 발광층으로서, 상기 색 조절 전극에 의해 인가되는 전계에 의해 발광색이 조절되는, 양자점 발광 소자.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 전계 투과형 전극인, 양자점 발광 소자.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광색의 파장은 상기 전계에 대응하여 제1 파장 내지 제2 파장 범위 내에서 조절되는, 양자점 발광 소자.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 파장은 녹색에 대응하는 파장이고,
    상기 제2 파장은 적색에 대응하는 파장인, 양자점 발광 소자.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제1 파장은 500nm이고, 상기 제2 파장은 800nm인, 양자점 발광 소자.
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