JP2019102449A - 電界発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロキャビティ効果が適用された電界発光表示装置において、視野角が増加するにつれて発生する輝度減少および長波長から短波長へ色がシフトする現象を改善する。【解決方法】第１電極と、反射電極における複数の突出部の上面が接触するマイクロキャビティ領域において、マイクロキャビティ効果を利用し、光抽出効率および色の再現率を高めることができる。さらに、第１電極に接触しない反射電極における複数の突出部の側面および連結部に該当する非マイクロキャビティ領域においては、発光ダイオードの内部で全反射して外部へ出射できなかった光を上部へ反射させ、マイクロキャビティ領域で出射する光と、非マイクロキャビティ領域で出射する光を混合する。【選択図】図３
Description
本発明は、電界発光表示装置に関し、さらに詳細には、光抽出効率および視野角を向上させることができる電界発光表示装置に関する。
最近、薄型や軽量、低消費電力といった優れた特性を有するフラットパネル表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が開発され、様々な分野に採用されている。
フラットパネル表示装置のうち、電界発光表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）は、電子注入電極である陰極と正孔注入電極である陽極との間に形成された発光層に電荷を注入すると、電子と正孔が励起子を形成し、その後、該励起子が発光性再結合することで、光を放射する素子である。
このような電界発光表示装置は、プラスチックといったフレキシブルな基板上にも形成することができる上に、自己発光型であるため、コントラスト比が大きく、応答時間が数マイクロ秒（μｓ）程度であるため、動画像を表示する際に強みとなる。また、広い視野角を有し、低温においても安定的に駆動し、直流５Ｖ〜１５Ｖの低電圧で駆動可能であるので、駆動回路の設計及び製造が容易であるというメリットを有する。
図１は、従来の電界発光表示装置を概略的に示す断面図である。
図１に示すように、電界発光表示装置１は、基板１０と、上記基板１０上に位置する薄膜トランジスタＴｒと、前記基板１０の上部に位置し、前記薄膜トランジスタＴｒに接続された発光ダイオードＤを備え、発光ダイオードＤの上部には、カプセル封止層（不図示）を形成することができる。
ここで、発光ダイオードＤは、第１電極４１、発光層４２、第２電極４３を含み、発光層４２からの光が第２電極４３を介して外部へ出射する。
このように、発光層４２から出射した光は、電界発光表示装置１の様々な構成要素を通って、電界発光表示装置１の上部方向へ出射することになる。
ところが、金属と発光層４２の境界で発生する表面プラズモン成分と、両側の反射層の内部に挿入された発光層４２によって構成される光導波モードが、出射した光の６０〜７０％程度を占める。
その結果、発光層４２から出射した光のうち、電界発光表示装置１の外部へ出射するかわりに、電界発光表示装置１の内部に閉じ込められる光が存在し、電界発光表示装置１の光抽出効率が低下するという問題があった。
本発明は、発光ダイオードの下部に、互いに離隔した複数の金属パターンを配置し、複数の金属パターンを覆う反射電極を形成することで、光抽出効率および視野角を向上させた電界発光表示装置を提供することを目的とする。
前述したような目的を達成するため、本発明は、基板の上部に配置される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの上部に配置される保護層と、前記保護層の上部に、互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、前記複数の金属パターンおよび前記保護層の上面の形状に沿って配置され、複数の突出部を含む反射電極と、前記保護層および前記反射電極の上部に配置され、前記複数の突出部それぞれの上面を露出する開口部を含むオーバーコート層と、前記反射電極および前記オーバーコート層の上部に配置され、前記反射電極と電気的に接続される第１電極と、第１電極の上部に配置される発光層と、発光層の上部に配置される第２電極、を備える電界発光表示装置を提供する。
本発明では、発光ダイオードの下部に、互いに離隔した形状に複数の金属パターンを配置し、複数の金属パターンを覆う反射電極を形成することで、光抽出効率を向上させると共に、視野角を改善することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の実施例に係る電界発光表示装置における１つのサブ画素領域を示す回路図である。
図２に示すように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置は、互いに交差してサブ画素領域ＳＰを定義するゲート配線ＧＬおよびデータ配線ＤＬを含み、それぞれのサブ画素領域ＳＰには、スイッチング薄膜トランジスタＴｓと駆動薄膜トランジスタＴｄ、ストレージキャパシタＣｓｔ、そして発光ダイオードＤが形成される。
さらに詳細に、スイッチング薄膜トランジスタＴｓのゲート電極は、ゲート配線ＧＬに接続され、ソース電極は、データ配線ＤＬに接続される。駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極は、スイッチング薄膜トランジスタＴｓのドレイン電極に接続され、ソース電極は、高電位電圧ＶＤＤに接続される。発光ダイオードＤのアノードは、駆動薄膜トランジスタＴｄのドレイン電極に接続され、カソードは、低電位電圧ＶＳＳに接続される。ストレージキャパシタＣｓｔは、駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極およびドレイン電極に接続される。
かかる電界発光表示装置が映像を表示する動作を説明すると、ゲート配線ＧＬを介して印加されたゲート信号によってスイッチング薄膜トランジスタＴｓがオンになると、データ配線ＤＬからのデータ信号がスイッチング薄膜トランジスタＴｓを介して駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極およびストレージキャパシタＣｓｔの一電極に印加される。
駆動薄膜トランジスタＴｄは、データ信号によってオンになり、発光ダイオードＤを流れる電流を制御して映像を表示する。発光ダイオードＤは、駆動薄膜トランジスタＴｄを介して供給される高電位電圧ＶＤＤの電流によって発光する。
すなわち、発光ダイオードＤを流れる電流の量は、データ信号の大きさに比例し、発光ダイオードＤが放射する光の強度は、発光ダイオードＤを流れる電流の量に比例するので、サブ画素領域ＳＰは、データ信号のサイズによって異なる階調を表示し、その結果、電界発光表示装置は、映像を表示する。
ストレージキャパシタＣｓｔは、スイッチング薄膜トランジスタ（Ｔｓ）がオフにされると、フレームのデータ信号に対応する電荷を維持する。したがって、スイッチング薄膜トランジスタＴｓがオフにされても、ストレージキャパシタＣｓｔは、発光ダイオードＤを流れる電流の量を一定にし、発光ダイオードＤで表示される階調を次のフレームまで一定に維持する。
一方、サブ画素領域ＳＰには、スイッチング薄膜トランジスタＴｓと駆動薄膜トランジスタＴｄ、そしてストレージキャパシタＣｓｔの他、別のトランジスタおよび／またはキャパシタをさらに形成してもよい。
図３は、本発明の実施例に係る電界発光表示装置を概略的に示す断面図である。
図３に示すように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、第１基板１１０、薄膜トランジスタ１２０、複数の金属パターンＭＰ、反射電極ＲＥ、オーバーコート層１６０、発光ダイオードＤを備えることができる。
本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、発光層１４２からの光が第２電極１４３を介して外部へ出射するトップエミッションタイプを示しているが、これに限定されるものではない。
本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、第１基板１１０上に、ゲート電極１２１、アクティブ層１２２、ソース電極１２３およびドレイン電極１２４を含む薄膜トランジスタ１２０を備えることができる。
具体的に、第１基板１１０上に、薄膜トランジスタ１２０のゲート電極１２１およびゲート絶縁膜１３１を配置することができる。
そして、ゲート絶縁膜１３１上には、ゲート電極１２１と重なるアクティブ層１２２を配置することができる。
また、アクティブ層１２２上には、アクティブ層１２２のチャネル領域を保護するためのエッチストッパー１３２を配置することができる。
そして、アクティブ層１２２上には、アクティブ層１２２に接触するソース電極１２３およびドレイン電極１２４を配置することができる。
本発明の実施例を適用できる電界発光表示装置は、図３に限定されない。第１基板１１０とアクティブ層１２２との間に配置されるバッファー層をさらに備えてもよく、エッチストッパー１３２を備えなくてもよい。
一方、説明の便宜上、電界発光表示装置１００に備えられ得る様々な薄膜トランジスタのうち、駆動薄膜トランジスタのみを示しており、薄膜トランジスタ１２０は、アクティブ層１２２を基準にして、ゲート電極１２１がソース電極１２３およびドレイン電極１２４の反対側に位置する逆スタガ構造、若しくはボトムゲート構造であるとして説明したが、これは一例である。アクティブ層１２２を基準にして、ゲート電極１２１が、ソース電極１２３およびドレイン電極１２４と同一側に位置する共面構造（ｃｏｐｌａｎａｒ）、若しくはトップゲート構造の薄膜トランジスタであってもよい。
また、ドレイン電極１２４およびソース電極１２３上には、保護層１３３を配置することができる。
ここで、保護層１３３により、薄膜トランジスタ１２０の上部が平坦化されるものと示したが、保護層１３３は、薄膜トランジスタ１２０の上部を平坦化させず、下部に位置する構成要素の表面形状に沿って配置されてもよい。
そして、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００の発光領域ＥＡにおける保護層１３３の上部には、互いに離隔した金属パターンＭＰを複数配置することができる。
すなわち、発光領域ＥＡには、互いに離隔した複数の金属パターンＭＰを配置することができ、複数の金属パターンＭＰの間から保護層１３３が露出され得る。
ここで、発光領域ＥＡとは、第１電極１４１および第２電極１４３によって発光層１４２が発光する領域を意味する。
そして、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）若しくはこれらの合金からなる単層、または多層で形成することができるが、これに限定されるものではない。
また、複数の金属パターンＭＰの断面は、台形形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
ここで、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、複数の金属パターンＭＰおよび保護層１３３の上面形状に沿って、反射電極ＲＥを配置することができる。
言い換えると、反射電極ＲＥは、複数の金属パターンＭＰの形状に沿って、複数の突出部ＰＰを形成することができる。
ここで、複数の突出部ＰＰそれぞれの上面は、平坦に形成することができる。
そして、反射電極ＲＥは、ＡＰＣ合金からなり得るが、これに限定されるものではない。
ここで、ＡＰＣ合金とは、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）および銅（Ｃｕ）の合金を意味する。
また、反射電極ＲＥは、保護層１３３に形成されたコンタクトホールを介し、薄膜トランジスタ１２０のソース電極１２３に接続することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、反射電極ＲＥの上部の第１電極１４１が、薄膜トランジスタ１２０のソース電極１２３に接続されることもできる。
本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、Ｎ型薄膜トランジスタを例に挙げて、反射電極ＲＥがソース電極１２３に接続されることに説明したが、これに限定されるものではなく、薄膜トランジスタ１２０がＰ型薄膜トランジスタである場合、反射電極ＲＥがドレイン電極１２４に接続されてもよい。
そして、反射電極ＲＥは、画素領域毎に分離して形成することができる。
複数の金属パターンＭＰおよび反射電極ＲＥの形状については、後でさらに詳しく説明する。
保護層１３３および反射電極ＲＥの上部には、オーバーコート層１６０を配置することができる。
ここで、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００におけるオーバーコート層１６０は、複数の開口部１６０ａを含むことができる。
ここで、複数の開口部１６０ａのそれぞれは、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰのそれぞれに対応して形成することができる。
すなわち、オーバーコート層１６０は、複数の金属パターンＭＰが離隔した領域に対応する反射電極ＲＥの上部に形成することができ、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰそれぞれの上面は、オーバーコート層１６０の開口部１６０ａに位置し、第１電極１４１に接触することができる。
その結果、開口部１６０ａを介して露出された反射電極ＲＥの上面およびオーバーコート層１６０の上面は、段差を有することなく、平坦に形成できる。すなわち、反射電極ＲＥの露出された上面は、オーバーコート層１６０の上面と同一面であってもよい。
ここで、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰそれぞれの上面を露出する開口部１６０ａを含むオーバーコート層１６０は、フォトリソグラフィ、ウェットエッチング、ドライエッチングといった工程で形成することができる。
そして、オーバーコート層１６０は、概ね１．５ないし１．５５の屈折率を有する有機物質からなり得るが、これに限定されるものではない。
一方、オーバーコート層１６０、および開口部１６０ａを介して露出された反射電極ＲＥの上部に、第１電極１４１を配置することができる。
そして、オーバーコート層１６０、および開口部１６０ａを介して露出された反射電極ＲＥの上部に配置された第１電極１４１は、平坦に形成することができ、サブ画素領域毎に分離して形成することもできるが、これに限定されるものではない。
ここで、第１電極１４１は、発光層１４２に電子若しくは正孔のうち、１つを供給するためのアノードであってもよく、カソードであってもよい。
本発明の実施例に係る電界発光表示装置の第１電極１４１がアノードである場合を例に挙げ、説明する。
ここで、第１電極１４１は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＩＴＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、Ｇａ２Ｏ３（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、またはＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）からなる群から選択されるいずれか１つを含むことができる。
そして、第１電極１４１は、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面に接触することができる。
それにより、第１電極１４１と反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰが接触する領域では、マイクロキャビティ効果を得ることができる。
また、第１電極１４１は、導電性物質を介し、発光層１４２に接して電気的に接続されることもできる。
ここで、第１電極１４１は、概ね１．８以上の屈折率を有することができるが、これに限定されるものではない。
そして、オーバーコート層１６０および第１電極１４１上に、バンク層１３６を配置することができる。
また、バンク層１３６は、第１電極１４１を露出させる開口１３６ａを含むことができる。
ここで、バンク層１３６は、隣接する画素（またはサブ画素）領域間に配置されて、隣接する画素（またはサブ画素）領域間を区切る役割をすることもできる。
そして、バンク層１３６は、１．６以下の屈折率を有するフォトアクリル系有機物質で形成することができるが、これに限定されるものではない。
そして、第１電極１４１およびバンク層１３６の上部には、発光層１４２を配置することができる。
発光層１４２は、白色光を発光するため、複数の発光層が積層された（ｔａｎｄｅｍ ｗｈｉｔｅ）構造にすることができる。
例えば、発光層１４２は、青色光を発光する第１発光層と、第１発光層上に配置され、青色と混合されて白色になる色の光を発光する第２発光層を含むことができる。
ここで、第２発光層は、黄緑色光を発光する発光層であり得る。
一方、発光層１４２は、青色光、赤色光、緑色光のうち、１つを発光する発光層のみを含むこともできる。
そして、発光層１４２は、発光領域ＥＡにおいて、第１電極１４１の形状（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）に沿った形で配置することができる。
すなわち、発光領域ＥＡにおいて、発光層１４２を平坦に形成することができる。
ここで、発光層１４２は、概ね１．８以上の屈折率を有する有機物質で形成することができるが、これに限定されるものではなく、量子ドットのような無機発光物資であってもよい。
一方、発光層１４２上に、発光層１４２に電子若しくは正孔のうち、１つを供給するための第２電極１４３を配置することができる。
ここで、第２電極１４３は、アノードであってもよく、カソードであってもよい。
本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００の第２電極１４３がカソードである場合を例に挙げ、説明する。
第２電極１４３は、光を透過させることができるＩＴＯ、ＩＺＯのような透明な金属物質（ＴＣＯ、Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）からなってもよく、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、またはマグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）の合金のような半透過金属物質（Ｓｅｍｉ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）からなってもよい。
ここで、第２電極１４３は、発光層１４２の形状（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）に沿った形で配置することができる。
すなわち、発光領域ＥＡにおいて、第２電極１４３は、平坦に形成することができる。
このように、第１電極１４１、発光層１４２および第２電極１４３は、発光ダイオードＤを構成する。
そして、第２電極１４３上には、封止層（不図示）を形成することができ、第１基板１１０の封止層（不図示）と第２基板（不図示）を接着して、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００を具現化することができる。
ここで、第２基板には、カラーフィルター（不図示）およびブラックマトリクス（不図示）を形成することもできる。
図４は、図３におけるＡの領域の拡大図である。
図４に示すように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、保護層１３３上に、複数の金属パターンＭＰ、反射電極ＲＥ、オーバーコート層１６０、第１電極１４１、発光層１４２および第２電極１４３を配置することができる。
言い換えると、発光領域ＥＡにおける保護層１３３の上部には、互いに離隔した複数の金属パターンＭＰを配置することができる。
ここで、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、突出部ＰＰの上面Ｐ１に接触する第１面Ｍ１と、保護層１３３に接触する第２面Ｍ２と、第１面Ｍ１と第２面Ｍ２を連結する第１斜面Ｍ３および第２斜面Ｍ４とを含むことができる。
ここで、第１面Ｍ１および第２面Ｍ２は、平坦に形成することができ、第１面Ｍ１の面積より第２面Ｍ２の面積を大きくすることができる。
そして、第２面Ｍ２と、第１斜面Ｍ３および第２斜面Ｍ４が成す角度（θ）は、鋭角であり得る。
ここで、鋭角は、２０°ないし７０°であり得るが、これに限定されるものではない。
すなわち、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、その断面が台形形状であり得るが、これに限定されるものではない。
そして、複数の金属パターンＭＰは、離間距離Ｇを置いて配置することができる。
したがって、複数の金属パターンＭＰが離隔した領域には、保護層１３３が露出され得る。すなわち、保護層１３３は、隣接する金属パターンＭＰの間の領域に露出することができる。
ここで、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇは、０．５μｍないし２μｍであり得るが、これに限定されるものではない。
そして、複数の金属パターンＭＰそれぞれの第１面Ｍ１の長さｄは、１μｍないし５μｍであり得るが、これに限定されるものではない。
また、複数の金属パターンＭＰそれぞれの高さＨは、０．５μｍないし１μｍであり得るが、これに限定されるものではない。
ここで、金属パターンＭＰの高さＨとは、第１面Ｍ１と第２面Ｍ２との間の距離を意味する。
そして、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）若しくはこれらの合金からなる単層、または多層で形成することができるが、これに限定されるものではない。
ここで、本発明の実施例に係る電界発光表示装置１００は、複数の金属パターンＭＰおよび保護層１３３の上面形状に沿って、反射電極ＲＥを配置することができる。
すなわち、反射電極ＲＥは、複数の金属パターンＭＰおよび保護層１３３の上面形状に沿って、複数の突出部ＰＰおよび当該複数の突出部ＰＰを連結する連結部ＣＰを含むことができる。
そして、複数の突出部ＰＰのそれぞれは、第１電極１４１に接触する上面Ｐ１、上面Ｐ１と連結部ＣＰを連結する側面Ｐ２、Ｐ３を含むことができる。本発明の実施例において、複数の突出部ＰＰそれぞれの上面Ｐ１および側面Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ上面部Ｐ１および側面部Ｐ２、Ｐ３と称することができ、互いに入れ替えることもできる。
ここで、側面Ｐ２、Ｐ３は、所定の傾斜を有することができる。
そして、連結部ＣＰは、複数の突出部ＰＰの間に配置され、保護層１３３に接触することができる。
ここで、複数の突出部ＰＰそれぞれの上面Ｐ１および連結部ＣＰは、平坦に形成することができる。言い換えると、反射電極ＲＥは、互いに高さの異なる平坦な上面Ｐ１と平坦な連結部ＣＰを交互に配置することができる。
このように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、保護層１３３の上部に互いに離隔した複数の金属パターンＭＰを配置し、保護層１３３および複数の金属パターンＭＰを覆う反射電極ＲＥを形成することで、互いに高さの異なる突出部ＰＰの平坦な上面Ｐ１と平坦な連結部ＣＰが交互に配置され、突出部ＰＰの平坦な上面Ｐ１と平坦な連結部ＣＰを連結する傾斜した側面Ｐ２、Ｐ３を有する反射電極ＲＥを形成することができる。
そして、保護層１３３および反射電極ＲＥの上部には、オーバーコート層１６０を配置することができる。
ここで、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）のオーバーコート層１６０は、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰそれぞれの上面Ｐ１を露出させる開口部１６０ａを含むことができる。
すなわち、オーバーコート層１６０が反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの間を埋めることで、反射電極ＲＥと第１電極１４１とは、オーバーコート層１６０の開口部１６０ａを介して電気的に接続され、オーバーコート層１６０は、反射電極ＲＥの上部を平坦化する。
また、オーバーコート層１６０は、概ね１．５ないし１．５５の屈折率を有する有機物質からなり得るが、これに限定されるものではない。
そして、反射電極ＲＥおよびオーバーコート層１６０の上部に、第１電極１４１を配置することができる。
第１電極１４１は、概ね１．８以上の屈折率を有する非晶質金属酸化物（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）からなり得るが、これに限定されるものではない。
第１電極１４１は、反射電極ＲＥおよびオーバーコート層１６０の上部に、平坦に配置することができる。
したがって、第１電極１４１は、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面Ｐ１に接触することができ、反射電極ＲＥの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰには、接触しないことができる。
その結果、第１電極１４１と反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面Ｐ１が接触する領域では、マイクロキャビティが発生し得る。
マイクロキャビティとは、反射電極ＲＥ、第１電極１４１（アノード電極）、発光層１４２、第２電極１４３（カソード電極）からなる発光ダイオードＤで、各電極および発光層１４２の厚さを適宜調節し、光の多重反射によって発光スペクトルを変化させることを言う。
そして、第１電極１４１の上部には、発光層１４２を配置することができ、発光領域（図３のＥＡ）における発光層１４２を平坦に形成することができる。
ここで、発光層１４２は、概ね１．８以上の屈折率を有する有機物質で形成することができるが、これに限定されるものではなく、量子ドットのような無機発光物資であってもよい。
一方、発光層１４２の上部に、第２電極１４３を配置することができ、発光領域（図３のＥＡ）における第２電極１４３を平坦に形成することができる。
このように、第１電極１４１、発光層１４２および第２電極１４３は、発光ダイオードＤを構成する。
ここで、発光ダイオードＤは、発光領域ＥＡにおいて平坦に形成することができる。
かかる構造にすることにより、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、第１電極１４１と、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面Ｐ１が接触するマイクロキャビティ領域（Ｍｉｃｒｏ Ｃａｖｉｔｙ Ａｒｅａ：ＭＣＡ）において、マイクロキャビティ効果を利用して光抽出効率および色の再現率を高めることができる。
そして、第１電極１４１と接触しない反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰに該当する、マイクロキャビティが発生しない領域である非マイクロキャビティ領域（Ｎｏｎ−Ｍｉｃｒｏ Ｃａｖｉｔｙ Ａｒｅａ：ＮＭＣＡ）においては、発光ダイオードＤの内部で全反射して外部へ出射できなかった光を、上部へ反射させて外部へ抽出できるようにすることで、光抽出効率をさらに向上させることができる。特に、非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）では、反射電極ＲＥの形状に沿って出射する光の直進性が減少し、側面方向へ光が出射するので、従来のマイクロキャビティ効果が適用された電界発光表示装置において、視野角が増加するにつれて発生する輝度減少および長波長から短波長へ色がシフトするカラーシフトを効果的に改善することができる。
図５は、本発明の実施例に係る電界発光表示装置における光の経路を概略的に示す図面である。図４を共に参照して説明する。
図５に示すように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、第１電極１４１と反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面Ｐ１が接触するマイクロキャビティ領域（ＭＣＡ）同士の間に、第１電極１４１と接触しない反射電極ＲＥの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰに該当する非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）を含むことができる。
マイクロキャビティ領域（ＭＣＡ）でマイクロキャビティ効果を利用して外部へ出射する光Ｌ１と、非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）で反射電極ＲＥの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰによって反射され、上部へ出射する光Ｌ２が混合されて、光抽出効率が向上すると共に、視野角が改善される。
すなわち、非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）では、反射電極ＲＥの形状に沿って出射する光の直進性が減少し、側面方向へ光が出射するので、従来のマイクロキャビティ効果が適用された電界発光表示装置において、視野角が増加するにつれて発生する輝度減少および長波長から短波長へ色がシフトするカラーシフトを効果的に改善することができる。
図６Ａないし図６Ｃは、本発明の実施例に係る電界発光表示装置の金属パターンを概略的に示す平面図である。
図６Ａないし図６Ｃに示すように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、保護層１３３の上部に複数の金属パターンＭＰを配置することができる。
すなわち、図６Ａに示すように、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、平面的に四角形状を有することができ、複数の金属パターンＭＰそれぞれを、互いに離隔して配置することができ、複数の金属パターンＭＰが離隔した空間に保護層１３３を露出することができる。
また、図６Ｂに示すように、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、平面的に六角形状を有し、複数の金属パターンＭＰそれぞれを、互いに離隔して配置することができ、複数の金属パターンＭＰが離隔した空間に保護層１３３を露出することができる。
そして、図６Ｃに示すように、複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、平面的に円形状を有し、複数の金属パターンＭＰそれぞれを、互いに離隔して配置することができ、複数の金属パターンＭＰが離隔した空間に保護層１３３を露出することができる。
ここで、図６Ａないし図６Ｃに示す複数の金属パターンＭＰの平面的な形状は一例であって、これに限定されるものではない。複数の金属パターンＭＰのそれぞれは、平面的に様々な形状を有することができる。
図７Ａないし図７Ｄは、本発明の実施例に係る電界発光表示装置における複数の金属パターンの離間距離による光の経路を概略的に示す図面である。図４を共に参照して説明する。
ここで、図７Ａないし図７Ｄの電界発光表示装置（図３の１００）における複数の金属パターンＭＰそれぞれの第２面Ｍ２と、前記第１斜面Ｍ３および前記第２斜面Ｍ４が成す角度（θ）は、３０°で同一であり、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇの変化による光の経路を示している。
図７Ａは、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇが０．５μｍである場合における光の経路を示しており、図７Ｂは、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇが１μｍである場合における光の経路を示している。そして、図７Ｃは、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇが１．５μｍである場合における光の経路を示しており、図７Ｄは、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇが２μｍである場合における光の経路を示している。
図７Ａないし図７Ｄを比較すると、図７Ｃに示す、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇが１．５μｍである場合における光抽出効率が最も高いことが分かる。
すなわち、第１電極１４１に接触しない反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰに該当する非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）において、発光ダイオードＤの内部で全反射して外部へ出射できなかった光を、反射電極ＲＥの連結部ＣＰの形状に沿って上部へ反射させ、外部へ最も多く抽出することができる。
また、マイクロキャビティ領域と非マイクロキャビティ領域の割合を、１：１ないし５：１に、好ましくは１：１に形成して光抽出効率を向上させると共に、視野角による輝度減少およびカラーシフト現象を効果的に改善することができる。
したがって、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇを１．５μｍに形成し、光抽出効率をさらに向上できるようになる。
図８Ａないし図８Ｃは、本発明の実施例に係る電界発光表示装置の金属パターンの第２面と、第１および第２斜面が成す角度による光の経路を概略的に示す図面である。図４を共に参照して説明する。
図８Ａは、金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が３０°である場合における光の経路を示しており、図８Ｂは、金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が４５０°である場合における光の経路を示しており、また、図８Ｃは、金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が６０°である場合における光の経路を示している。
図８Ａないし図８Ｃを比較すると、図８Ａおよび図８Ｂに示す、金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が３０°および４５°である場合における光抽出効率が高いことが分かる。金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が６０°である場合は、光抽出効率が多少減少することが分かる。
すなわち、金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）が３０°および４５°である場合、第１電極１４１に接触しない反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰに該当する非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）において、発光ダイオードＤの内部で全反射して外部へ出射できなかった光を上部へ反射させ、外部へ最も多く抽出することができる。
したがって、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、複数の金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）を、３０°ないし４５°に形成する場合、光抽出効率をさらに向上できるようになる。
このように、本発明の実施例に係る電界発光表示装置（図３の１００）は、第１電極１４１と、反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの上面Ｐ１が接触するマイクロキャビティ領域（ＭＣＡ）において、マイクロキャビティ効果を利用し、光抽出効率および色の再現率を高めることができる。
さらに、第１電極１４１に接触しない反射電極ＲＥにおける複数の突出部ＰＰの側面Ｐ２、Ｐ３および連結部ＣＰに該当する非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）では、発光ダイオードＤの内部で全反射して外部へ出射できなかった光を上部へ反射させ、外部へ抽出できるようになり、光抽出効率をさらに向上させると共に、マイクロキャビティ領域（ＭＣＡ）で出射する光（図５のＬ１）と、非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）で出射する光（図５のＬ２）の混合によって、視野角を向上させることができる。
すなわち、非マイクロキャビティ領域（ＮＭＣＡ）においては、反射電極ＲＥの形状に沿って出射する光の直進性が減少し、側面方向へ光が出射するので、従来のマイクロキャビティ効果が適用された電界発光表示装置において、視野角が増加するにつれて発生する輝度減少および長波長から短波長へ色がシフトする現象を効果的に改善できるようになる。
特に、複数の金属パターンＭＰの離間距離Ｇを１．５μｍに形成し、複数の金属パターンＭＰの第２面Ｍ２と、第１および第２斜面Ｍ３、Ｍ４が成す角度（θ）を、３０°ないし４５°に形成して、視野角増加による輝度減少およびカラーシフト現象をさらに効果的に改善することができる。
以上、上記では、好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野における当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正および変更できることを理解できるであろう。
１． 基板の上部に配置される薄膜トランジスタと、
薄膜トランジスタの上部に配置される保護層と、
保護層の上部に互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
複数の金属パターンおよび保護層の上面の形状に沿って配置され、複数の突出部を含む反射電極と、
保護層および反射電極の上部に配置され、複数の突出部それぞれの上面を露出する開口部を含むオーバーコート層と、
反射電極およびオーバーコート層の上部に配置され、反射電極と電気的に接続される第１電極と、
第１電極の上部に配置される発光層と、
発光層の上部に配置される第２電極と、を備える電界発光表示装置。
薄膜トランジスタの上部に配置される保護層と、
保護層の上部に互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
複数の金属パターンおよび保護層の上面の形状に沿って配置され、複数の突出部を含む反射電極と、
保護層および反射電極の上部に配置され、複数の突出部それぞれの上面を露出する開口部を含むオーバーコート層と、
反射電極およびオーバーコート層の上部に配置され、反射電極と電気的に接続される第１電極と、
第１電極の上部に配置される発光層と、
発光層の上部に配置される第２電極と、を備える電界発光表示装置。
２． 複数の金属パターンのそれぞれは、複数の突出部それぞれの上面部に接触する第１面と、保護層に接触して第１面より面積の大きい第２面と、第１面と第２面を連結する第１斜面および第２斜面を含む、上記１に記載の電界発光表示装置。
３． 複数の金属パターンの離間距離は、０．５μｍないし２μｍである、上記１に記載の電界発光表示装置。
４． 複数の金属パターンの高さは、０．５μｍないし１μｍである、上記１に記載の電界発光表示装置。
５． 第１面の長さは、１μｍないし５μｍである、上記２に記載の電界発光表示装置。
６． 第２面と、第１斜面および第２斜面が成す角度は、２０°ないし７０°である、上記２に記載の電界発光表示装置。
７． 第１電極、発光層および第２電極は、発光領域において平坦に配置される、上記２に記載の電界発光表示装置。
８． 反射電極は、薄膜トランジスタと電気的に接続される、上記１に記載の電界発光表示装置。
９． 第１電極は、薄膜トランジスタと電気的に接続される、上記１に記載の電界発光表示装置。
１０． １つ以上の画素を含む基板と、
画素のそれぞれに配置され、第２電極と反射電極、および第２電極と反射電極の間に配置された発光層を含むか、若しくは第２電極と反射電極、第２電極と反射電極の間に配置された発光層、および発光層と反射電極の間に配置された第１電極を含む発光構造を備え、
画素のそれぞれは、互いに離隔して配置された複数のマイクロキャビティ領域と、マイクロキャビティ領域間に配置された１つ以上の非マイクロキャビティ領域を含み、
マイクロキャビティ領域において、反射電極から第２電極まで、発光構造の垂直方向に沿って結合された厚さは、非マイクロキャビティ領域における結合された厚さとは異なり、
発光構造は、マイクロキャビティ効果を生成するように構成されて、
第２電極と反射電極のそれぞれは、マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成され、第２電極と反射電極のうち、少なくとも１つは、非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成されるか、
若しくは第１電極と第２電極、および反射電極のそれぞれは、マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成されて、第１電極と第２電極、および反射電極のうち、少なくとも１つは、非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成される、電界発光表示装置。
画素のそれぞれに配置され、第２電極と反射電極、および第２電極と反射電極の間に配置された発光層を含むか、若しくは第２電極と反射電極、第２電極と反射電極の間に配置された発光層、および発光層と反射電極の間に配置された第１電極を含む発光構造を備え、
画素のそれぞれは、互いに離隔して配置された複数のマイクロキャビティ領域と、マイクロキャビティ領域間に配置された１つ以上の非マイクロキャビティ領域を含み、
マイクロキャビティ領域において、反射電極から第２電極まで、発光構造の垂直方向に沿って結合された厚さは、非マイクロキャビティ領域における結合された厚さとは異なり、
発光構造は、マイクロキャビティ効果を生成するように構成されて、
第２電極と反射電極のそれぞれは、マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成され、第２電極と反射電極のうち、少なくとも１つは、非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成されるか、
若しくは第１電極と第２電極、および反射電極のそれぞれは、マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成されて、第１電極と第２電極、および反射電極のうち、少なくとも１つは、非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成される、電界発光表示装置。
１１． マイクロキャビティ領域において、反射電極から第２電極まで、発光構造の垂直方向に沿って結合された厚さは、非マイクロキャビティ領域における結合された厚さより小さい値を有する、上記１０に記載の電界発光表示装置。
１２． 複数のマイクロキャビティ領域のそれぞれは、１つの画素または各画素において、互いに離隔するように配置される円形、矩形、正方形、菱形、六角形、若しくは他の多角形状を有するように形成される、上記１０に記載の電界発光表示装置。
１３． 反射電極は、非マイクロキャビティ領域内で発光層側への斜面を含む、上記１０に記載の電界発光表示装置。
１４． 複数のマイクロキャビティ領域のそれぞれは、基板の水平方向に１μｍないし５μｍ範囲の長さを有する、上記１０に記載の電界発光表示装置。
１５． 反射電極は、発光層側への少なくとも２つの斜面と、マイクロキャビティ領域において、発光層に平行な１つの平坦面を含む、上記１３に記載の電界発光表示装置。
１６． マイクロキャビティ領域において、反射電極の平坦面は、１μｍないし５μｍの長さを有する、上記１５に記載の電界発光表示装置。
１７． 斜面と基板の水平方向との間に形成される角度は、２０°ないし７０°である、上記１５に記載の電界発光表示装置。
１８． 第１電極の反対側の反射電極の一側に配置される保護層と、
反射電極と保護層の間において、互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
第１電極と反射電極の間に配置されるオーバーコート層をさらに備える、上記１０に記載の電界発光表示装置。
反射電極と保護層の間において、互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
第１電極と反射電極の間に配置されるオーバーコート層をさらに備える、上記１０に記載の電界発光表示装置。
１９． 複数の金属パターンのそれぞれは、マイクロキャビティ領域において、反射電極の上面部と接触する第１面と、保護層と接触して第１面より広い面積を有する第２面、そして第１面と第２面を連結する第１斜面および第２斜面を含む、上記１８に記載の電界発光表示装置。
２０． 複数の金属パターンのうち、隣接した２つの間の距離は、０．５μｍないし２μｍである、上記１８に記載の電界発光表示装置。
２１． 複数の金属パターンの高さは、０．５μｍないし１μｍである、上記１８に記載の電界発光表示装置。
２２． 第１面の長さは、１μｍないし５μｍである、上記１９に記載の電界発光表示装置。
２３． 第２面と、第１斜面および第２斜面のそれぞれとの間に形成される角度は、２０°ないし７０°である、上記１９に記載の電界発光表示装置。
１００…電界発光表示装置、１１０…基板、１２０…薄膜トランジスタ、１２１…ゲート電極、１２２…アクティブ層、１２３…ソース電極、１２４…ドレイン電極、１３１…ゲート絶縁膜、１３２…エッチストッパー、１３３…保護層、１３６…バンク、１３６ａ…開口、１４１…第１電極、１４２…発光層、１４３…第２電極、１６０…オーバーコート層、１６０ａ…開口部、ＲＥ…反射電極、ＭＰ…金属パターン、ＰＰ…突出部、Ｄ…発光ダイオード、ＥＡ…発光領域
Claims (23)
- 基板の上部に配置される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上部に配置される保護層と、
前記保護層の上部に互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
前記複数の金属パターンおよび前記保護層の上面の形状に沿って配置され、複数の突出部を含む反射電極と、
前記保護層および前記反射電極の上部に配置され、前記複数の突出部それぞれの上面を露出する開口部を含むオーバーコート層と、
前記反射電極および前記オーバーコート層の上部に配置され、前記反射電極と電気的に接続される第１電極と、
前記第１電極の上部に配置される発光層と、
前記発光層の上部に配置される第２電極と、を備える電界発光表示装置。 - 前記複数の金属パターンのそれぞれは、前記複数の突出部それぞれの上面部に接触する第１面と、前記保護層に接触して前記第１面より面積の大きい第２面と、前記第１面と前記第２面を連結する第１斜面および第２斜面を含む、請求項１に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数の金属パターンの離間距離は、０．５μｍないし２μｍである、請求項１に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数の金属パターンの高さは、０．５μｍないし１μｍである、請求項１に記載の電界発光表示装置。
- 前記第１面の長さは、１μｍないし５μｍである、請求項２に記載の電界発光表示装置。
- 前記第２面と、前記第１斜面および前記第２斜面が成す角度は、２０°ないし７０°である、請求項２に記載の電界発光表示装置。
- 前記第１電極、前記発光層および前記第２電極は、発光領域において平坦に配置される、請求項２に記載の電界発光表示装置。
- 前記反射電極は、前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項１に記載の電界発光表示装置。
- 前記第１電極は、前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項１に記載の電界発光表示装置。
- １つ以上の画素を含む基板と、
前記画素のそれぞれに配置され、第２電極と反射電極、および前記第２電極と前記反射電極の間に配置された発光層を含むか、若しくは第２電極と反射電極、前記第２電極と前記反射電極の間に配置された発光層、および前記発光層と前記反射電極の間に配置された第１電極を含む発光構造を備え、
前記画素のそれぞれは、互いに離隔して配置された複数のマイクロキャビティ領域と、前記マイクロキャビティ領域間に配置された１つ以上の非マイクロキャビティ領域を含み、
前記マイクロキャビティ領域において、前記反射電極から前記第２電極まで、前記発光構造の垂直方向に沿って結合された厚さは、前記非マイクロキャビティ領域における結合された厚さとは異なり、
前記発光構造は、マイクロキャビティ効果を生成するように構成されて、
前記第２電極と前記反射電極のそれぞれは、前記マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成され、前記第２電極と前記反射電極のうち、少なくとも１つは、前記非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成されるか、
若しくは前記第１電極と前記第２電極、および前記反射電極のそれぞれは、前記マイクロキャビティ領域において平坦となるように形成されて、前記第１電極と前記第２電極、および前記反射電極のうち、少なくとも１つは、前記非マイクロキャビティ領域において非平坦面を有するように形成される、電界発光表示装置。 - 前記マイクロキャビティ領域において、前記反射電極から前記第２電極まで、前記発光構造の垂直方向に沿って結合された厚さは、前記非マイクロキャビティ領域における結合された厚さより小さい値を有する、請求項１０に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数のマイクロキャビティ領域のそれぞれは、１つの画素または各画素において、互いに離隔するように配置される円形、矩形、正方形、菱形、六角形、若しくは他の多角形状を有するように形成される、請求項１０に記載の電界発光表示装置。
- 前記反射電極は、前記非マイクロキャビティ領域内で前記発光層側への斜面を含む、請求項１０に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数のマイクロキャビティ領域のそれぞれは、前記基板の水平方向に１μｍないし５μｍ範囲の長さを有する、請求項１０に記載の電界発光表示装置。
- 前記反射電極は、前記発光層側への少なくとも２つの斜面と、前記マイクロキャビティ領域において、前記発光層に平行な１つの平坦面を含む、請求項１３に記載の電界発光表示装置。
- 前記マイクロキャビティ領域において、前記反射電極の平坦面は、１μｍないし５μｍの長さを有する、請求項１５に記載の電界発光表示装置。
- 前記斜面と前記基板の水平方向との間に形成される角度は、２０°ないし７０°である、請求項１５に記載の電界発光表示装置。
- 前記第１電極の反対側の前記反射電極の一側に配置される保護層と、
前記反射電極と前記保護層の間において、互いに離隔して配置される複数の金属パターンと、
前記第１電極と前記反射電極の間に配置されるオーバーコート層をさらに備える、請求項１０に記載の電界発光表示装置。 - 前記複数の金属パターンのそれぞれは、前記マイクロキャビティ領域において、前記反射電極の上面部と接触する第１面と、前記保護層と接触して前記第１面より広い面積を有する第２面、そして前記第１面と前記第２面を連結する第１斜面および第２斜面を含む、請求項１８に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数の金属パターンのうち、隣接した２つの間の距離は、０．５μｍないし２μｍである、請求項１８に記載の電界発光表示装置。
- 前記複数の金属パターンの高さは、０．５μｍないし１μｍである、請求項１８に記載の電界発光表示装置。
- 前記第１面の長さは、１μｍないし５μｍである、請求項１９に記載の電界発光表示装置。
- 前記第２面と、前記第１斜面および前記第２斜面のそれぞれとの間に形成される角度は、２０°ないし７０°である、請求項１９に記載の電界発光表示装置。
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