CN116390590A - 显示设备 - Google Patents

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CN116390590A CN202211668994.5A CN202211668994A CN116390590A CN 116390590 A CN116390590 A CN 116390590A CN 202211668994 A CN202211668994 A CN 202211668994A CN 116390590 A CN116390590 A CN 116390590A
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金璞霖
崔东旭
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Abstract

本发明旨在提供一种显示设备，其具有改进的光效率和高分辨率。在一个方面，所述显示设备包括：基板；发光元件，所述发光元件形成在所述基板上并且被配置为经由多个子像素发射不同颜色的光；以及局部滤色器层，所述局部滤色器层形成在所述多个子像素的第一子集上，所述第一子集被配置为输出所述不同颜色中的至少两种颜色的光。

Description

显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2021-0192483的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种具有改进的光效率的高分辨率显示设备。
背景技术
诸如液晶显示设备、等离子体显示设备和有机电致发光显示设备之类的各种平板显示设备已被商业化。在这些平板显示设备中，有机电致发光显示设备由于其高响应速度、高亮度和卓越的视角而在当前得到广泛使用。
另一方面，近来，随着虚拟现实和增强现实引起了大量关注，对用于实现虚拟现实和增强现实的具有高分辨率且紧凑结构的显示设备的需求增加。但是，利用现有技术的有机电致发光显示设备难以满足高分辨率和紧凑度的需求。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上克服了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题的显示设备。
本发明的一个优点是提供一种显示设备，其能够实现高分辨率并且改进其光效率。
本发明的附加特点和优点将在下文描述中阐述，部分地根据下文描述将变得显而易见，或者可通过发明实践而获悉。本发明的这些和其他优点可通过书面说明书及其权利要求书和附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如本文具体化和广义描述的，在一个方面，一种显示设备包括：基板；发光元件，所述发光元件形成在所述基板上并且被配置为经由多个子像素发射不同颜色的光；以及局部滤色器层，所述局部滤色器层形成在所述多个子像素的第一子集上，所述第一子集被配置为输出所述不同颜色中的至少两种颜色的光。
在另一方面，所述显示设备还包括空气层，所述空气层位于所述多个子像素的其上未形成所述局部滤色器层的第二子集上，所述多个子像素的第二子集被配置为输出所述不同颜色中的其余一种颜色的光。
在另一方面，所述空气层具有与所述局部滤色器层的滤色器不同的折射率。
在另一方面，所述不同颜色包括红色、绿色和蓝色，所述多个子像素的每一个对应于红色、绿色和蓝色的其中之一，所述多个子像素的第一子集包括与红色、绿色和蓝色中的两种颜色对应的子像素，所述多个子像素的第二子集包括与红色、绿色和蓝色中的其余一种颜色对应的子像素。
在另一方面，所述发光元件包括：多个第一电极，所述多个第一电极的每一个对应于所述多个子像素的其中之一；发光层，所述发光层形成在所述基板的整个表面上以覆盖所述多个第一电极；以及形成在所述发光层上的第二电极。
在另一方面，所述显示设备还包括：钝化层；形成在所述钝化层上的绝缘层；第一反射电极，所述第一反射电极对应于所述多个子像素的第二子集形成在所述钝化层上；以及第二反射电极，所述第二反射电极对应于所述多个子像素的第一子集形成在所述绝缘层上。
在另一方面，所述第一反射电极和所述第二电极之间的光学距离被调节，以在从所述多个子像素的第二子集发射的颜色的光的波长带内实现在所述第一反射电极和所述第二电极之间反射的光的相长干涉。
在另一方面，所述光学距离被调节为：在除了从所述多个子像素的第二子集发射的颜色的光之外的颜色的光的波长带内实现所有其他光的相消干涉。
在另一方面，所述显示设备还包括：第一绝缘层；形成在所述第一绝缘层上的钝化层；形成在所述钝化层上的第二绝缘层；第一反射电极，所述第一反射电极对应于所述多个子像素的第二子集形成在所述第一绝缘层上；以及第二反射电极，所述第二反射电极对应于所述多个子像素的第一子集形成在所述第二绝缘层上。
在另一方面，所述显示设备还包括封装层，所述封装层被配置为防止湿气渗透到所述发光元件中。
在另一方面，所述显示设备还包括多个晶体管，所述多个晶体管的每一个具有位于所述基板的内侧的有源区。
在一个方面，提供一种显示设备，用于显示呈现虚拟和增强现实的多媒体，所述显示设备包括：基板；发光元件，所述发光元件形成在所述基板上并且被配置为经由多个子像素发射不同颜色的光，以在所述显示设备上显示所述多媒体；在所述发光元件上的滤色器层；以及多个反射电极，其中所述多个反射电极的至少一个与所述滤色器层相距第一距离，所述多个反射电极中的其余反射电极与所述滤色器层相距第二距离。
在另一方面，所述显示设备还包括多个晶体管，其中所述多个晶体管的每一个在所述基板的内侧形成有源区。
在另一方面，所述滤色器层包括：与所述多个子像素的第一子集对应的第一滤色器和第二滤色器；以及与所述多个子像素的第二子集对应的空气层。
在另一方面，所述空气层具有与所述第一滤色器和所述第二滤色器不同的折射率。
在另一方面，所述不同颜色包括红色、绿色和蓝色，所述多个子像素的每一个对应于红色、绿色和蓝色的其中之一，所述多个子像素的第一子集包括与红色、绿色和蓝色中的两种颜色对应的子像素，所述多个子像素的第二子集包括与红色、绿色和蓝色中的其余一种颜色对应的子像素。
在另一方面，所述发光元件包括：多个第一电极，所述多个第一电极的每一个对应于所述多个子像素的其中之一；发光层，所述发光层形成在所述基板的整个表面上以覆盖所述多个第一电极；以及形成在所述发光层上的第二电极。
在另一方面，所述多个反射电极包括：与所述多个子像素的第一子集对应的至少两个第一反射电极；以及与所述多个子像素的第二子集对应的第二反射电极。
在另一方面，所述第一反射电极和所述第二电极之间的光学距离被调节，以在从所述多个子像素的第二子集发射的颜色的光的波长带内实现在所述第一反射电极和所述第二电极之间反射的光的相长干涉。
在另一方面，所述滤色器层不包括位于所述多个子像素的至少一个子集上的滤色器。
将理解，前面的大致描述和下文的详细描述都是示例性和解释性的，其旨在对要求保护的本发明提供进一步解释。
附图说明
给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的示意性框图；
图2是图解根据本发明一些方面的图1的子像素的示意性框图；
图3是概念性图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的子像素的电路图；
图4是示意性图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的结构的透视图；
图5是具体图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的结构的剖视图；
图6是图解在包括G滤色器的有机电致发光显示设备中，从有机发光元件发射的光的输出路径的图；
图7是图解在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备中，从有机发光元件发射的光的输出路径的图；
图8A是图解包括G滤色器的情形和根据本发明的一些方面包括空气层但不具有G滤色器的情形下的R子像素的亮度的图；
图8B是图解包括G滤色器的情形和根据本发明的一些方面包括空气层但不具有G滤色器的情形下的B子像素的亮度的图；
图9A是示出在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的G子像素中，光学距离未被调节的光谱的曲线图；
图9B是示出在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的G子像素中，光学距离被调节了的光谱的曲线图；
图10是根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的剖视图。
具体实施方式
下文详细讨论本发明的各实施方式。尽管讨论了具体实施方式，但是应理解，这仅是为了例示的目的。相关领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的条件下可采用其他组件和构造。因此，下面的描述和附图都是例示性的，不应解释为限制性的。描述的大量具体细节是为了对本发明提供透彻的理解。但是，在具体情形下，不会描述公知或常规细节，以避免使描述模糊不清。在本发明中对一个实施方式的提及可指相同的实施方式或者任一个实施方式，并且，这种提及是指至少一个实施方式。
为了解释本发明的实施方式而在附图中公开的形状、尺寸、比例、角度、数量等是示例性的，本发明不限于图示的细节。在整个说明书中相同的参考标记指代相同的要素。此外，在描述本发明时，当确定对相关已知技术的详细描述会不必要地使本发明的主题模糊不清时，可省略其详细描述。在本申请中使用“包括”、“具有”和“包含”进行描述的情形下，可添加其他部分，除非使用了“仅”。
在解释要素时，即使没有单独的明确描述，该要素也应解释为包括这种裕度范围。
在描述位置关系时，例如，当两部分之间的位置关系被描述为“在……上”、“在……上方”、“在……下方”、“在……旁边”等时，可在这两部分之间设置一个或多个其他部分，除非使用了“正好”或“直接”。
在描述时间关系时，例如当时间先后顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接下来”、“在……之前”等时，可包括不连续的情形，除非使用了“正好”或“直接”。
尽管可使用“第一”、“第二”等来描述各种组件，但这些组件不受这些术语限制。这些术语仅仅是用来将一组件与另一组件区分开。例如，在不脱离本发明的技术精神的条件下，下文提及的第一组件可以是第二组件。
本发明各实施方式的相应特征可彼此部分或整体地连接或组合，并且可在技术上进行各种互锁和驱动；本发明的各实施方式可彼此独立地实施，或者可以关联的关系一起实施。
下文，参照附图解释本发明。
图1是图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的示意性框图。图2是图解根据本发明一些方面的图1的子像素的示意性框图。
参照图1，有机电致发光显示设备100可包括：图像处理部102、时序控制部104、栅极驱动部106、数据驱动部107、电源部108以及显示面板109。
图像处理部102可与外部提供的图像数据一起输出用于驱动各种装置的驱动信号。例如，从图像处理部102输出的驱动信号可包括数据使能信号、垂直同步信号、水平同步信号、时钟信号等。
时序控制部104可与来自图像处理部102的图像数据一起接收驱动信号等。时序控制部104可基于从图像处理部102输入的驱动信号来产生并输出用于控制栅极驱动部106的操作时序的栅极时序控制信号GDC和用于控制数据驱动部107的操作时序的数据时序控制信号DDC。
栅极驱动部106可响应于从时序控制部104提供的栅极时序控制信号GDC向显示面板109输出扫描信号。栅极驱动部106可经由多条栅极线GL1至GLm输出扫描信号。在这种情形下，栅极驱动部106可形成为集成电路(IC)的形式，但不限于此。
数据驱动部107可响应于从时序控制部104输入的数据时序控制信号DDC向显示面板109输出数据电压。数据驱动部107可采样并锁存从时序控制部104提供的数字数据信号DATA，并基于伽马电压将其转换成模拟数据电压。数据驱动部107可通过多条数据线DL1至DLn输出数据电压。在这种情形下，数据驱动部107可形成为IC的形式，但不限于此。
电源部108可输出高电位电压VDD、低电位电压VSS等，并将其提供给显示面板109。高电位电压VDD可经由第一电源线EVDD被提供给显示面板109，低电位电压VSS可经由第二电源线EVSS被提供给显示面板109。在这种情形下，从电源部108输出的电压可输出给栅极驱动部106或数据驱动部107，以用于驱动栅极驱动部106或数据驱动部107。
显示面板109可对应于从数据驱动部107和栅极驱动部106提供的数据电压和扫描信号以及从电源部108提供的电源来显示图像。
显示面板109可被配置有用于显示实际图像的多个子像素SP。多个子像素SP可包括红色(R)子像素、绿色(G)子像素和蓝色(B)子像素，或者可包括白色(W)子像素、红色(R)子像素、绿色(G)子像素和蓝色(B)子像素。在这种情形下，W、R、G和B子像素SP可都具有相同的面积，但是也可具有不同的面积。
参照图2，一个子像素SP可连接至栅极线GL1、数据线DL1、第一电源线EVDD和第二电源线EVSS。子像素SP的晶体管和电容器的数量以及子像素SP的驱动方法可根据其像素电路的构造来确定。
图3是概念性图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的子像素的电路图。
参照图3，本发明的有机电致发光显示设备可包括彼此交叉并限定子像素SP的栅极线GL、数据线DL和电源线PL。在子像素SP中，可设置开关晶体管Ts、驱动晶体管Td、存储电容器Cst和有机发光元件D。
开关晶体管Ts可连接至栅极线GL和数据线DL，驱动晶体管Td和存储电容器Cst可连接在开关晶体管Ts和电源线PL之间，有机发光元件D可连接至驱动晶体管Td。
在具有这种结构的有机电致发光显示设备中，当开关晶体管Ts根据施加给栅极线GL的栅极信号导通时，施加给数据线DL的数据信号经由开关晶体管Ts被施加给驱动晶体管Td的栅极和存储电容器Cst的一个电极。
驱动晶体管Td根据施加给驱动晶体管Td的栅极的数据信号而导通，结果，与数据信号成比例的电流经由驱动晶体管Td从电源线PL流入有机发光元件D。有机发光元件D发射具有与流经驱动晶体管Td的电流成比例的亮度的光。
此时，存储电容器Cst利用与数据信号成比例的电压来充电，以在一帧内恒定地保持驱动晶体管Td的栅极电压。
尽管图中仅提供了两个晶体管Td和Ts以及一个电容器Cst，但本发明不限于此，可提供三个或更多个晶体管以及两个或更多个电容器。
图4是示意性图解根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的结构的透视图。
根据本发明的有机电致发光显示设备100可应用于各种结构。下文，可解释所谓的硅上有机发光二极管(OLEDoS)结构，其中利用半导体工艺将有机发光元件形成在硅晶片基板上。但是，本发明不限于具有这种结构的有机电致发光显示设备100。
参照图4，有机电致发光显示设备100可包括晶片基板110、第一电极132、有机发光层134、第二电极136、封装层160和滤色器层180。
晶片基板110可以是利用半导体工艺形成的硅晶片基板。有源层可形成在晶片基板110的内部，并且栅极线、数据线和晶体管可设置在晶片基板110的顶表面上。
可依次形成第一电极132、有机发光层134和第二电极136，以形成有机发光元件E。多个红色(R)子像素、绿色(G)子像素和蓝色(B)子像素的第一电极132可按照预定间隔彼此分隔地布置在晶片基板110上。
有机发光层134可整个形成在晶片基板110上或者形成在晶片基板110的整个表面上以覆盖晶片基板110和第一电极132。有机发光层134可共同形成在红色、绿色和蓝色子像素的全部中以从这些子像素发射白色光。
第二电极136可形成在有机发光层134上。第二电极136可形成在整个子像素上以同时向所有子像素施加信号。
封装层160可形成在第二电极136上以防止氧气或湿气渗透到有机发光元件E。封装层160可使用无机层和有机层配置为多层。
滤色器层180可形成在封装层160上。
滤色器层(或局部滤色器层)180可形成有具有两种颜色的滤色器层。例如，滤色器层180可包括红色(R)和绿色(G)滤色器层，可包括绿色(G)和蓝色(B)滤色器层，或者可包括R和B滤色器层。也就是说，在根据本发明的有机电致发光显示设备100中，滤色器层未设置在R、G和B子像素的全部中，而是滤色器层仅设置在R、G和B子像素中的两个(或第一子集)中，并且空白空间(empty space)(即，空气层而不是滤色器层)存在于其余的子像素(或第二子集)中。
在OLEDoS结构的有机电致发光显示设备100中，由于有源层形成在晶片基板110上以形成晶体管，所以可形成具有卓越电迁移率的单晶(single crystal)晶体管。因此，子像素的尺寸可显著减小，由此制造高分辨率显示设备。
此外，在OLEDoS结构的有机电致发光显示设备100中，不仅子像素中的晶体管，而且栅极驱动部和数据驱动部中的晶体管也可由单晶晶体管形成，由此可获得快速响应速度。
此外，在根据本发明的有机电致发光显示设备100中，滤色器层形成在R、G和B子像素中的仅两个子像素中，并且空气层形成在其余的子像素中，由此可显著改进对应于滤色器层的波长带的光效率。稍后将对此进行详细描述。
这种OLEDoS结构的有机电致发光显示设备100可应用于各种领域。例如，OLEDoS结构的有机电致发光显示设备100可应用于基于近来成为亮点的虚拟现实(VR)和增强现实(AR)来呈现虚拟世界的元宇宙(metaverse)装置。
图5是沿图4的线I-I-截取的剖视图，其图解了根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的具体结构。
在有机电致发光显示设备100中，滤色器层仅形成在R、G和B子像素中的两个子像素上，空气层形成在其余的子像素上。下文，作为例子，描述滤色器层形成在R和B子像素中并且在G子像素中未形成滤色器层的结构。
但是，本发明不限于这种结构，而是可应用于滤色器层形成在G和B子像素中并且在R子像素中未形成滤色器层的结构、和/或滤色器层形成在R和G子像素中并且在B子像素中未形成滤色器层的结构。
此外，由于B子像素的结构与R子像素的结构相同，所以为了便于描述，下文仅描述彼此相邻的R子像素和G子像素。
参照图5，在有机电致发光显示设备100中，晶体管T可设置在R、G和B子像素的每一个的晶片基板110上。
晶体管T可包括：在晶片基板110的内侧设置的有源区112；在晶片基板110的顶表面上形成的栅极绝缘层122；在栅极绝缘层122上设置的栅极114；在其上设置有栅极114的栅极绝缘层122上形成的第一层间绝缘层124；以及在第一层间绝缘层124上设置的源极116和漏极117。
晶片基板110可以是通过生长单晶硅(Si)形成的单晶硅晶片，但不限于此，晶片基板110可以是由各种半导体材料制成的晶片。
有源区112可形成在晶片基板110内。晶片基板110的有源区112的一部分可在晶片基板110的内侧被掺杂杂质，由此有源区112可配置有未被掺杂杂质的中心沟道区112a、以及掺杂有杂质并且位于中心沟道区112a的两侧的源极区112b和漏极区112c。
栅极绝缘层122可由诸如硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)之类的单层或使用这些材料的多层形成，但不限于此。
栅极114可通过由诸如Cr、Mo、Ta、Cu、Ti、Al或铝合金之类的金属制成的单层或者使用这些金属的多层形成，但不限于此。
第一层间绝缘层124可通过由诸如硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)之类的无机材料制成的单层、或者使用这些材料的多层形成，或者可由诸如光学丙烯酸(photoacrylic)之类的有机材料形成。此外，第一层间绝缘层124可配置为有机材料层和无机材料层的多层。
源极116和漏极117可通过由诸如Cr、Mo、Ta、Cu、Ti、Al或铝合金之类的金属制成的单层或者使用这些金属的多层形成，但不限于这些材料。
源极116和漏极117可分别经由形成在栅极绝缘层122和第一层间绝缘层124中的接触孔与有源区112的源极区112b和漏极区112c欧姆接触。
钝化层126和第二层间绝缘层128可形成在其上设置有晶体管T的晶片基板110上。钝化层126可由诸如光学丙烯酸之类的有机材料形成，或者通过由有机材料制成的有机层和由无机材料制成的无机层的多层形成，但不限于此。
第二层间绝缘层128可通过由诸如硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)之类无机材料的单层或使用这些材料的多层形成，但不限于此，可使用各种材料。
第一反射电极118a可对应于多个子像素的第二子集形成在例如G子像素的钝化层126上。第一反射电极118a可由具有优良反射率的金属比如Ag或Al形成，但不限于此。此时，第一反射电极118a可浮置，从而未被施加信号。
第二反射电极118b可对应于多个子像素的第一子集形成在例如R子像素(和B子像素)的第二层间绝缘层128上。第二反射电极118b可由具有优良反射率的金属比如Ag或Al形成，但不限于此。
堤层152可在第二层间绝缘层128上形成在每个子像素的边界处。堤层152可以是限定子像素的阻挡部(barrier)的形式。堤层152可分隔每个子像素，以防止从相邻子像素输出的具体颜色的光混合输出。
有机发光元件E可形成在第二层间绝缘层128上，并且可经由形成在第二层间绝缘层128和钝化层126中的接触孔连接至晶体管T的漏极117。
有机发光元件E可包括第一电极132、有机发光层134和第二电极136，第一电极132形成在堤层152之间并且经由接触孔连接至晶体管T的漏极117，有机发光层134形成在第一电极132和堤层152上，第二电极136形成在有机发光层134上。
第一电极132可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)之类的透明导电材料或者可使可见光通过的薄金属制成，但不限于此。第一电极132可连接至晶体管T的漏极117，并且可被施加来自外部的图像信号。
可对于每个子像素形成第一电极132，子像素的第一电极132可被施加相应的图像信号。
有机发光层134可形成在第一电极132和堤层152上。有机发光层134可包括空穴传输层、空穴注入层、发光层、电子传输层和电子注入层的至少之一。
有机发光层134可以是发射白色光的白色有机发光层，并且形成在整个显示设备100上。有机发光层134可形成有串联结构(tandem structure)的两个或更多个叠层。每个叠层可包括空穴传输层、发光层和电子传输层。
发光层可具有以串联结构堆叠的多个发光层。例如，在发光层中，以串联结构堆叠红色(R)发光层、绿色(G)发光层和蓝色(B)发光层，并且从这些发光层输出的红色光、绿色光和蓝色光混合，以输出白色光。在这种情形下，空穴传输层、电子传输层和电荷生成层可设置在多个发光层之间。
此外，发光层可包括以串联结构堆叠的黄绿色发光层和蓝色(B)发光层，从而从这些发光层发射的黄绿色光和蓝色光混合以输出白色光。
在有机电致发光显示设备100中，用于输出白色光的发光层的结构不限于上述结构，而是可采用各种结构。有机发光层134可通过沉积工艺或溶液工艺(solution process)形成在整个晶片基板110上。
第二电极136可由通过诸如Ca、Ba、Mg、Al、Ag或其合金之类的金属制成的单层或使用这些金属的多层形成，但不限于此。
在具有这种结构的有机发光元件E中，当电压被施加给第一电极132和第二电极136时，空穴和电子分别经由空穴传输层和电子传输层迁移到发光层，并且在发光层中彼此结合以发光。
封装层160可形成在第二电极136上。封装层160可包括由无机材料制成的第一封装层162、由有机材料制成的第二封装层164和由无机材料制成的第三封装层166。在这种情形下，无机材料可包括硅氮化物(SiNx)和硅氧化物(SiOx)，但不限于此。此外，有机材料可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯磺酸盐、聚甲醛、聚丙烯酸酯或其混合物，但不限于此。
滤色器层180可形成在封装层160上。滤色器层180可包括分别形成在R子像素和B子像素中的R滤色器和B滤色器。在这种情形下，在G子像素中，未形成滤色器层180，而是形成空白空间。严格来说，滤色器层180可指R滤色器和B滤色器，但是G子像素的空白空间，即填充有空气的空气层184，也可被视为滤色器层180的一部分。在有机电致发光显示设备100中，可包括多个反射电极，其中多个反射电极的至少一个与滤色器层可相距第一距离，多个反射电极中的其余反射电极与滤色器层可相距第二距离。多个反射电极可包括与多个子像素的第一子集对应的至少两个第一反射电极以及与多个子像素的第二子集对应的第二反射电极。滤色器层可不包括位于多个子像素的至少一个子集上的滤色器。
在从有机发光元件E发射并且输入到R滤色器的白色光通过R滤色器的同时，R滤色器吸收除了红色光之外的波长带的光，由此仅输出红色光。在从有机发光元件E发射并且输入到B滤色器的白色光通过B滤色器的同时，B滤色器吸收除了蓝色光之外的波长带的光，由此仅输出蓝色光。
粘合剂192可设置在滤色器层180上，并且保护构件190可设置在粘合剂192上，由此保护构件190可通过粘合剂192附接。
保护构件190可保护并封装有机电致发光显示设备100，并且可由玻璃或透明膜形成。作为这种膜，可采用诸如聚丙烯(PS)膜、聚乙烯(PE)膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜或聚酰亚胺(PI)膜之类的透明保护膜。
粘合剂192可使用透明光学粘合剂(OCA)。OCA可形成为双面胶的形式，离型膜(release film)可附接至OCA的两侧，并且当离型膜在接合(bonding)期间被剥离时，可通过将接合物体附接至OCA的两侧来将接合物体接合。由于OCA作为半固体状态设置在滤色器层180和保护构件190之间，所以粘合材料不会流入到空气层184，并且滤色器层180的空气层184可保持与R滤色器和B滤色器相同的形状。
但是，在有机电致发光显示设备100中，粘合剂192不限于OCA，可采用各种粘合构件。
如上所述，在有机电致发光显示设备100中，由于晶体管T形成在由单晶半导体而不是玻璃或塑料膜制成的晶片基板110上，所以即使子像素的面积显著减小，也可呈现期望的高质量图像，由此能够实现高分辨率显示设备100。
此外，在有机电致发光显示设备100中，由于用于防止光泄漏的黑矩阵未形成在子像素R和G之间，所以可形成更细微的子像素，由此能够实现超高分辨率的显示设备100。
在有机电致发光显示设备100中，通过仅形成R和B滤色器作为滤色器层180并且去除G滤色器以形成空气层184，可改进R、G和B子像素的光效率。下文将对此进行详细描述。
图6是图解在包括G滤色器的有机电致发光显示设备中，从有机发光元件发射的光的输出路径的图。
参照图6，当滤色器层180包括R、G和B滤色器时，从R、G和B子像素发射的白色光经由滤色器层180输出。此时，通过R滤色器的白色光在其他波长带中被吸收而仅输出红色光，通过G滤色器的白色光在其他波长带中被吸收而仅输出绿色光，通过B滤色器的白色光在其他波长带中被吸收而仅输出蓝色光。
但是，在这种结构的有机电致发光显示设备的情形下，由于黑矩阵未设置在R、G和B滤色器之间，所以通过具体子像素的光可经由其他相邻的子像素区输出。
例如，垂直通过R滤色器和G滤色器的光①和③照原样输出给R子像素和G子像素。
滤色器层180包括具有相似折射率的R、G和B滤色器，并且由于R、G和B滤色器在子像素的界面处彼此接触，所以子像素的界面具有基本相似的折射率。因此，以预定角度入射到具体子像素并且入射在与相邻子像素的界面上的光照原样经由相邻的子像素输出，而没有折射。
例如，以某一角度输入给R滤色器的光②入射在R子像素和G子像素之间的界面上，并且入射的光直接输入给G子像素，而没有折射或反射。因此，并非从R子像素输出的所有光都从R子像素输出，而是一些光从相邻的G子像素输出。由此，在G子像素中产生红色光和绿色光的不同颜色的混合，从而由于光泄漏导致在屏幕上产生斑点(spot)。
图7是图解在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备(即，不包括G滤色器的有机电致发光显示设备)中，从有机发光元件发射的光的输出路径的图。
参照图7，在有机电致发光显示设备100中，滤色器层180形成在R和B子像素中，但是在G子像素中未形成滤色器层180。在与G子像素的滤色器层对应的区域中，滤色器层180被去除，而是形成空气层184。
此外，第二层间绝缘层128可形成在有机发光元件E的下方，第一反射电极118a可设置在G子像素的第二层间绝缘绝缘层128的下方。第二反射电极118b可设置在R和B子像素的有机发光元件E的下方。
在这种结构的有机电致发光显示设备100中，从R和B子像素的有机发光元件E发射的白色光经由其上的滤色器层180透射，并输出。例如，从R子像素的有机发光元件E发射的白色光在通过R滤色器的同时在其他波长带中被吸收，从而仅输出红色光；从B子像素的有机发光元件E发射的白色光在通过B滤色器的同时在其他波长带中被吸收，从而仅输出蓝色光。
此时，从有机发光元件E向下发射的光被位于有机发光元件E下方的第二反射电极118b反射，然后再次通过滤色器层180，然后输出。
从R和B子像素的有机发光元件E发射并且垂直向上输出的光①经由相应的滤色器输出。
从R和B子像素的有机发光元件E发射并且以预定角度向上输出的光②入射在与G子像素之间的界面上。但是，由于在G子像素中未形成滤色器层，而是存在空气层184，所以由于在由有机材料制成的滤色器层180和空气层184之间的折射率差异，入射到与G子像素之间的界面的光未输入给G子像素，而是在界面处被反射。换句话说，入射到与G子像素之间的界面的光通过反射经由其相应的R和B子像素输出。
因此，在有机电致发光显示设备100中，由于从R和B子像素的有机发光元件E发射的光不穿透到相邻的子像素而是全部经由相应的滤色器输出，所以在这些子像素中的亮度得到显著提高。
图8A是图解包括G滤色器的情形和根据本发明的一些方面包括空气层但不具有G滤色器的情形下的R子像素的亮度的图；图8B是图解包括G滤色器的情形和根据本发明的一些方面包括空气层但不具有G滤色器的情形下的B子像素的亮度的图。在这种情形下，实线(参考例)表示在包括G滤色器的情形下的亮度，虚线(空气间隙)表示根据本发明第一实施方式的有机电致发光显示设备的亮度。
参照图8A，当设置G滤色器时，经由R子像素输出的红色光的亮度为约0.11，而当设置空气层184时，经由R子像素输出的红色光的亮度提高到约0.14。
参照图8B，当设置G滤色器时，经由B子像素输出的蓝色光的亮度为约0.20，而当设置空气层184时，经由B子像素输出的蓝色光的亮度提高到约0.30。
如上所述，在有机电致发光显示设备100中，由于从R和B子像素的有机发光元件E输出并且入射到与G子像素的界面处的光被全反射，并且经由R和B子像素被再次输出，所以可显著提高R和B子像素的亮度。
另一方面，从G子像素的有机发光元件E发射的白色光中的一部分直接向上输出并且通过空气层184，并且其余的光被第一反射电极118a反射、然后向上输出以通过空气层184。换句话说，从有机发光元件E发射并且直接通过空气层184的光、以及被第一反射电极118a反射并且通过空气层184的光经由G子像素输出。
在有机电致发光显示设备100中，从有机发光元件E直接输出的光以及在从第一反射电极118a反射之后输出的光彼此相长干涉。尤其是，通过在从有机发光元件E直接输出的光与在从第一反射电极118a反射之后输出的光在绿色波长带中的相长干涉，仅绿色光经由没有G滤色器的G子像素输出。此时，对于所有其他波长带的光，发生完全相消干涉或者到某种程度的相消干涉，由此其他波长带的光被去除或者其强度显著降低，从而经由G子像素输出的光基本变成绿色光。
根据下面的等式1执行在从有机发光元件E直接输出的光与在从第一反射电极118a反射之后输出的光之间的相长干涉：
【等式1】
2nd＝mλ；λ＝2nd/m
在等式1中，n是整数，d是光学距离，λ是波长，m是阶(order)。
光学距离d是从第一反射电极118a的顶表面到第二电极136的底表面的距离。因此，光学距离d是有机发光元件E的第一电极132和有机发光层134的厚度t1与从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2之和。此时，由于距离t2是通过从第二层间绝缘层128的厚度减去第一反射电极118a的厚度而获得的值，假设第一反射电极118a的厚度是固定的，则可通过调节第二层间绝缘层128的厚度来调节距离t2。此外，假设第二层间绝缘层128的厚度是固定的，则可通过调节第一反射电极118a的厚度来调节距离t2。此外，可通过调节第二层间绝缘层128的厚度和第一反射电极118a的厚度来调节距离t2。
在有机电致发光显示设备100中，相长干涉出现在绿色光的波长，例如约528nm(λ＝528nm)处，并且绿色光经由G子像素输出。输出的绿色光可以是从一阶(first order)、二阶、三阶和更高阶的相长干涉而得到的光。为了与约528nm波长的光产生一阶(first-order)相长干涉，光学距离d必须被最小化，但是由于工艺限制，与光学距离d对应的第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及第二层间绝缘层128(和/或第一反射电极118a)的厚度无法被形成为小于设定厚度，从而基本无法通过一阶相长干涉输出光。此外，由于通过四阶或更高阶相长干涉产生的绿色光的强度非常小，所以实际上无法经由G子像素输出绿色光。
在有机电致发光显示设备100中，第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及第二层间绝缘层128(和/或第一反射电极118a)的厚度被调节，使得光在绿色光的波长带例如528nm的波长带处经受二阶或三阶相长干涉，由此经由G子像素输出期望强度的绿色光。
表1示出了处于二阶和三阶相长干涉条件下的第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2的示例。但是，本发明的第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2不限于示例的值。此外，由于根据本发明第一实施方式的有机电致发光显示设备100是经由不具有滤色器层180的G子像素输出绿色光，所以二阶和三阶相长干涉可出现在对应于绿色光的各波长带处，并且可基于用于相长干涉的波长带，不同地设定第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2。
【表1】
Figure BDA0004013872240000161
参照表1，当光学距离d是2640nm时，在528nm的波长带时出现二阶相长干涉。此时，第一电极132和有机发光层134的厚度t1可以是2000nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是640nm。可选地，第一电极132和有机发光层134的厚度t1可以是2200nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是440nm。可选地，第一电极132和有机发光层134的厚度t1可以是2400nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是240nm。
当光学距离d是3960时，在528nm的波长带时出现三阶相长干涉。此时，第一电极132和有机发光层134的厚度t1可以是3300nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是660nm。可选地，第一电极132和有机发光层134的厚度t1可以是3500nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是460nm。可选地，第一电极132和有机发光层134的厚度t1是3700nm，从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2可以是260nm。
但是，在有机电致发光显示设备100中，第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2不限于上述值。光学距离d可根据经受相长干涉的波长带而改变，因此，第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及从第一反射电极118a的顶表面到第二层间绝缘层128的顶表面的距离t2也可改变。
此外，如果工艺可实现，则可按照各种组合来形成第一电极132和有机发光层134的厚度t1以及第二层间绝缘层128(和/或第一反射电极118a)的厚度，以满足光学距离d。
图9A是示出在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的G子像素中，光学距离未被调节(即，不存在相长干涉)的光谱的曲线图。图9B是示出在根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的G子像素中，光学距离被调节了(即，存在相长干涉)的光谱的曲线图。
参照图9A，当光学距离d未被调节时，从G子像素输出的光是在约460nm和570nm时具有较低峰值的光，即，整体接近白色光的光。另一方面，参照图9B，当光学距离d被调节时，从G子像素输出的光是在约528nm时具有峰值的绿色光。
如上所述，在有机电致发光显示设备100中，通过调节光学距离d，可经由不具有G滤色器的G子像素输出高纯度的绿色光。
如上所述，在有机电致发光显示设备100中，由于晶体管形成在晶片上并且黑矩阵未形成在滤色器之间，所以可实现具有高分辨率的高性能显示设备。
此外，在有机电致发光显示设备100中，通过去除G滤色器并且在G滤色器被去除的位置处形成低折射率的空气层，入射在与G子像素之间的界面上的光被全反射。因此，可防止由于入射到G子像素的不同颜色的光的混合而导致的污点(staining)。
此外，在有机电致发光显示设备100中，从R和B子像素入射在与G子像素之间的界面上的光被全反射，并且输出回R和B子像素。因此，通过提高输出到R和B子像素的光的强度，可显著改进光效率。
同时，在有机电致发光显示设备100中，作为示例，描述了滤色器层形成在R和B子像素中并且在G子像素中未形成滤色器层的结构。但是，本发明不限于这种结构，而是可应用于在G和B子像素中形成滤色器层但是在R子像素中未形成滤色器层的结构，以及可应用于在R和G子像素中形成滤色器层但是在B子像素中未形成滤色器层的结构。
图10是根据本发明一些方面的有机电致发光显示设备的剖视图。此时，与图5所示的第一实施方式相同的构造可被省略或简化，可仅详细描述其他构造。
参照图10，在有机电致发光显示设备200中，晶体管T和有机发光元件E可形成在由诸如单晶硅之类的单晶半导体制成的晶片基板210上。
第一反射电极218a可在晶体管T上形成在第一层间绝缘层224上。在这种情形下，第一反射电极218a可与晶体管T的源极216和漏极217通过相同的工艺由相同的金属形成，但不限于此。可选地，第一反射电极218a可与源极216和漏极217通过不同的工艺由不同的金属形成。
第一反射电极218a可由具有良好反射率的金属比如Al或Ag形成，但不限于此。
有机发光元件E可包括：第一电极232，其形成在堤层252之间并且经由接触孔连接至晶体管T的漏极217；形成在第一电极232和堤层252上的有机发光层234；以及形成在有机发光层234上的第二电极236。
第二反射电极218b可形成在第一电极232的下方。源极216和漏极217可分别经由形成在其上设置有栅极214的栅极绝缘层222和第一层间绝缘层224中的接触孔，与有源区212的位于沟道区212a两侧的源极区212b和漏极区212c欧姆接触。形成在第二电极236上的封装层260可包括由无机材料制成的第一封装层262、由有机材料制成的第二封装层264和由无机材料制成的第三封装层266。保护构件290可通过粘合剂292附接至滤色器层280。
在图10的示例构造中，由于滤色器层280未形成在G子像素中，而是空气层284形成在G子像素中，所以从R和B子像素入射到与G子像素的界面的光被全反射，并再次输出给R和B子像素。因此，可显著改进输出到R和B子像素的光的效率。
此外，通过调节从第一反射电极218a的顶表面到第二电极236的底表面的光学距离，在绿色光波长带处的相长干涉的光学距离被调节，由此经由不存在滤色器层的G子像素输出绿色光。在这种情形下，可通过调节第一电极232和有机发光层234的厚度以及从第一反射电极218a的顶表面到第二层间绝缘层228的顶表面的距离(即，第二层间绝缘层228的厚度和钝化层226的厚度)来调节光学距离。因此，对于二阶和三阶相长干涉，优选地，钝化层226由诸如SiOx或SiNx之类的无机材料形成，并且具有几百纳米的厚度。
在图10的示例构造中，由于滤色器层280未形成在G子像素中，而是空气层284形成在G子像素中，所以从R和B子像素入射到与G子像素的界面的光被全反射，并再次输出给R和B子像素。因此，可显著改进输出到R和B子像素的光的效率。
此外，通过调节第一电极232和有机发光层234的厚度以及第二层间绝缘层228和钝化层226的厚度，可实现在绿色光波长带处发生相长干涉的光学距离，可经由不具有滤色器层的G滤色器输出绿色光。
在根据本发明的有机电致发光显示设备中，由于黑矩阵未形成在滤色器之间，所以可实现具有高分辨率的微尺寸显示设备。
此外，在根据本发明的有机电致发光显示设备中，一个子像素的滤色器被去除，并且在去除的位置中形成低折射率的空气层，以将入射在与相邻子像素的界面上的光全反射，从而可防止由于将不同颜色的光混合到这一个子像素而导致的污点。
此外，在根据本发明的有机电致发光显示设备中，由于从相邻子像素入射到与去除了滤色器的子像素之间的界面的光被全反射，并且输出回相邻子像素，所以输出到相邻子像素的光的强度提高，由此显著改进光效率。
在本发明的上述示例中描述的特征、结构、效果等包含在本发明的至少一个示例中，但并不必限于仅一个示例。此外，在本发明的至少一个示例中例示的特征、结构、效果等可由本发明所属领域的普通技术人员与其他示例进行组合或修改。因此，与这些组合和修改相关的内容应当解释为包含在本发明的范围内。
上述本发明不限于上述实施方式和附图，在不背离本发明的技术实质的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员将很清楚，各种替代、修改和变化是可能的。因此，本发明的范围由所附权利要求书指明，由权利要求书的含义和范围及其等效概念得到的所有变化或修改都应当解释为包含在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种显示设备，包括：
基板；
发光元件，所述发光元件形成在所述基板上并且被配置为经由多个子像素发射不同颜色的光；以及
局部滤色器层，所述局部滤色器层形成在所述多个子像素的第一子集上，所述第一子集被配置为输出所述不同颜色中的至少两种颜色的光。
2.根据权利要求1所述的显示设备，还包括：
空气层，所述空气层位于所述多个子像素的其上未形成所述局部滤色器层的第二子集上，所述多个子像素的第二子集被配置为输出所述不同颜色中的其余一种颜色的光。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述空气层具有与所述局部滤色器层的滤色器不同的折射率。
4.根据权利要求2所述的显示设备，其中
所述不同颜色包括红色、绿色和蓝色，
所述多个子像素的每一个对应于红色、绿色和蓝色的其中之一，
所述多个子像素的第一子集包括与红色、绿色和蓝色中的两种颜色对应的子像素，
所述多个子像素的第二子集包括与红色、绿色和蓝色中的其余一种颜色对应的子像素。
5.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述发光元件包括：
多个第一电极，所述多个第一电极的每一个对应于所述多个子像素的其中之一；
发光层，所述发光层形成在所述基板的整个表面上以覆盖所述多个第一电极；以及
形成在所述发光层上的第二电极。
6.根据权利要求5所述的显示设备，还包括：
钝化层；
形成在所述钝化层上的绝缘层；
第一反射电极，所述第一反射电极对应于所述多个子像素的第二子集形成在所述钝化层上；以及
第二反射电极，所述第二反射电极对应于所述多个子像素的第一子集形成在所述绝缘层上。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述第一反射电极和所述第二电极之间的光学距离被调节，以在从所述多个子像素的第二子集发射的颜色的光的波长带内实现在所述第一反射电极和所述第二电极之间反射的光的相长干涉。
8.根据权利要求7所述的显示设备，其中所述光学距离被调节为：在除了从所述多个子像素的第二子集发射的颜色之外的颜色的光的波长带内，实现所有其他光的相消干涉。
9.根据权利要求5所述的显示设备，还包括：
第一绝缘层；
形成在所述第一绝缘层上的钝化层；
形成在所述钝化层上的第二绝缘层；
第一反射电极，所述第一反射电极对应于所述多个子像素的第二子集形成在所述第一绝缘层上；以及
第二反射电极，所述第二反射电极对应于所述多个子像素的第一子集形成在所述第二绝缘层上。
10.根据权利要求1所述的显示设备，还包括：
封装层，所述封装层被配置为防止湿气渗透到所述发光元件中。
11.根据权利要求1所述的显示设备，还包括：
多个晶体管，所述多个晶体管的每一个具有位于所述基板的内侧的有源区。
12.一种显示设备，用于显示呈现虚拟和增强现实的多媒体，所述显示设备包括：
基板；
发光元件，所述发光元件形成在所述基板上并且被配置为经由多个子像素发射不同颜色的光，以在所述显示设备上显示所述多媒体；
在所述发光元件上的滤色器层；以及
多个反射电极，其中所述多个反射电极的至少一个与所述滤色器层相距第一距离，所述多个反射电极中的其余反射电极与所述滤色器层相距第二距离。
13.根据权利要求12所述的显示设备，还包括：
多个晶体管，其中所述多个晶体管的每一个在所述基板的内侧形成有源区。
14.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述滤色器层包括：
与所述多个子像素的第一子集对应的第一滤色器和第二滤色器；以及
与所述多个子像素的第二子集对应的空气层。
15.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述空气层具有与所述第一滤色器和所述第二滤色器不同的折射率。
16.根据权利要求12所述的显示设备，其中
所述不同颜色包括红色、绿色和蓝色，
所述多个子像素的每一个对应于红色、绿色和蓝色的其中之一，
所述多个子像素的第一子集包括与红色、绿色和蓝色中的两种颜色对应的子像素，
所述多个子像素的第二子集包括与红色、绿色和蓝色中的其余一种颜色对应的子像素。
17.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述发光元件包括：
多个第一电极，所述多个第一电极的每一个对应于所述多个子像素的其中之一；
发光层，所述发光层形成在所述基板的整个表面上以覆盖所述多个第一电极；以及
形成在所述发光层上的第二电极。
18.根据权利要求17所述的显示设备，其中所述多个反射电极包括：
与所述多个子像素的第一子集对应的至少两个第一反射电极；以及
与所述多个子像素的第二子集对应的第二反射电极。
19.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述第一反射电极和所述第二电极之间的光学距离被调节，以在从所述多个子像素的第二子集发射的颜色的光的波长带内实现在所述第一反射电极和所述第二电极之间反射的光的相长干涉。
20.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述滤色器层不包括位于所述多个子像素的至少一个子集上的滤色器。
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