KR100875559B1

KR100875559B1 - 디스플레이

Info

Publication number: KR100875559B1
Application number: KR1020077004682A
Authority: KR
Inventors: 사또시 오꾸따니; 쯔요시 우에무라; 히로후미 구보따
Original assignee: 도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2008-12-23
Also published as: EP1794798A1; US20070120464A1; WO2006035956A1; KR20070050451A; JP2008515131A; TW200627685A; TWI279016B

Abstract

디스플레이(1)는 절연 기판(10), 상기 절연 기판(10)에 대향하는 밀봉 부재(3), 상기 절연 기판(10)과 상기 밀봉 부재(3) 사이에 배치되며 각각이 마이크로캐비티 구조(40)를 포함하는 픽셀들 - 상기 마이크로캐비티 구조(40)는 반사층(41), 상기 반사층에 대향하는 반거울층(43), 및 상기 반사층(41)과 상기 반거울층(43) 사이에 배치된 광원을 포함함 - , 및 상기 반거울층(43)에 대향하는 확산층(60)을 포함한다.

디스플레이, 절연 기판, 밀봉 부재, 마이크로캐비티, 반사층, 반거울층, 확산층

Description

디스플레이{DISPLAY}

본 발명은 디스플레이에 관한 것이다.

유기 EL 디스플레이들은 자체 발광형(self-emission)이므로, 넓은 시야각 및 높은 응답속도를 갖는다. 또한, 그들은 백라이트를 필요로 하지 않으므로, 저프로파일(low-profile) 및 경량(lightweight)이 가능하다. 이러한 이유들로, 유기 EL 디스플레이들은 액정 디스플레이를 대체하는 디스플레이로서 주목을 받고 있다.

유기 EL 디스플레이들의 주요부인 유기 EL 소자는 광투과 전면 전극(light-transmitting front electrode), 상기 전면 전극에 대향하는 광반사 또는 광투과 후면 전극(light-reflecting or light-transmitting back electrode), 및 상기 전극들 사이에 배치되고 발광층(light-emitting layer)을 포함하는 유기층을 포함한다. 유기 EL 소자는 유기층을 통하여 전류가 흐를 때 광을 방출하는 전하 주입형 발광 소자(charge-injection type light-emitting element)이다. 예를 들면, 유기 EL 소자에 의하여 방출된 광은 유리 기판을 통하여 디스플레이 외부로 방향성 없이 자연광으로서 이동한다.

유기 EL 디스플레이는 기판 상에 형성된 다층막을 포함한다. 발광층에 의하여 방출된 광은 다층막에서 다중빔 간섭(multiple-beam interference)을 발생시킨 다. 따라서, 디스플레이의 발광 효율(luminous efficiency) 및 디스플레이에 의하여 방출된 광의 색순도(color purity)는 다층막의 구조에 의존한다.

일본특허출원 공개공보 11-288786은 광학 공진기(optical resonator), 즉 마이크로캐비티 구조(micro-cavity structure)를 이용하는 유기 EL 소자를 개시한다. 이 유기 EL 소자에서, 광투과층을 포함하는 유기층은, 각각 높은 반사율(reflectance)을 갖는 인터페이스들 사이에 샌드위치된다. 마이크로캐비티 구조에서는, 발광층에 의하여 방출된 광빔들 중, 공진 파장을 갖는 광은 강화되고, 다른 파장을 갖는 광은 감쇠된다. 따라서, 유기 EL 디스플레이의 유기 EL 소자로 마이크로캐비티 구조가 이용되는 경우, 디스플레이 발광 효율 및 디스플레이에 의하여 방출된 광의 색순도는 크게 개선될 수 있다.

그러나, 본 발명자들은 본 발명을 달성하는 과정에서, 마이크로캐비티 구조가 디스플레이를 위하여 이용되는 경우, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있음을 발견했다. 즉, 마이크로캐비티 구조를 이용하는 디스플레이는 높은 방향성(high directivity)을 가지는 광을 방출한다. 따라서, 디스플레이 이미지의 명도(brightness)는 관찰각에 따라 크게 변화한다. 또한, 경사 방향으로 진행하는 광에 대한 마이크로캐비티 구조의 광학 길이(optical length)는 마이크로캐비티 구조에 대한 법선 방향으로 진행하는 광에 대한 마이크로캐비티 구조의 광학 길이와 상이하다. 따라서, 디스플레이가 마이크로캐비티 구조를 이용하는 경우, 디스플레이 이미지의 색도(chromaticity)는 관찰각에 따라 변화한다. 즉, 마이크로캐비티 구조가 디스플레이에 이용되는 경우, 디스플레이 품질이 크게 저하될 가능성이 있 다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 마이크로캐비티 구조를 이용하는 디스플레이의 디스플레이 품질을 개선하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 절연 기판, 절연 기판에 대향하는 밀봉 부재, 절연 기판과 밀봉 부재 사이에 배치되고 각각 마이크로캐비티 구조를 포함하는 픽셀들 - 상기 마이크로캐비티 구조는 반사층, 반사층에 대향하는 반거울층, 및 반사층과 반거울층 사이에 배치된 광원을 포함함 -, 및 반거울층에 대향하는 확산층을 포함하는 디스플레이가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도;

도 2는 도 1에 도시된 디스플레이의 부분 단면도;

도 3은 도 2 및 3의 디스플레이에 이용될 수 있는 구조의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도;

도 4 내지 7은 도 1 및 2의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 확산층의 일 예를 각각 구조적으로 도시하는 단면도;

도 8은 도 1 및 2의 구조에서 확산층을 생략한 디스플레이의 발광 스펙트럼(emission spectra)의 일 예를 도시하는 그래프;

도 9는 도 1 및 2에 도시된 디스플레이의 발광 스펙트럼의 일 예를 도시하는 그래프;

도 10은 관찰각과 디스플레이 발광성(luminance)의 관계의 일 예를 도시하는 그래프;

도 11은 수정된 예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도;

도 12 및 13은 도 1 및 2의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 구조의 다른 예를 각각 구조적으로 도시하는 단면도들;

도 14는 다른 수정된 예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도;

도 15는 도 14의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 구조의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도;

도 16은 도 1 및 2에 도시된 디스플레이의 픽셀들의 일부를 위하여 이용될 수 있는 구조의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도.

도 17은 도 1 및 2에 도시된 디스플레이의 픽셀들의 다른 부분을 위하여 이용될 수 있는 구조의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도; 및

도 18은 굴절율 1.5의 수지층(resin layer)이 광학 조절층(optical adjustment layer)으로서 이용되는 경우 간섭의 정도(order of interference)와 광학 조절층의 두께의 관계의 일 예를 도시하는 그래프.

본 발명을 실시하기 위한 최적의 모드

본 발명의 일 실시예는 이하에서 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도면들에서 동일한 참조부호들은 동일한 또는 유사한 구성 요소들을 나타내며, 그 반복적인 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이의 부분 단면도이다. 도 3은 도 2 및 3의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 구조의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 1 및 2에서, 디스플레이는 그 디스플레이면, 즉 전면 또는 발광면이 위로 향하게 후면이 아래를 향하게 도시된다.

도 1 및 2에 도시된 디스플레이(1)는 액티브 매트릭스 구동 방법을 이용하는 상부 발광 유기 EL 컬러 디스플레이(top emission organic EL color display)이다. 유기 EL 디스플레이(1)는 어레이 기판(2) 및 밀봉 부재(3)를 포함한다.

밀봉 부재(3)는 본 예에서는, 유리 기판이며, 어레이 기판(2)을 향하는 그 표면은 예를 들면, 오목한 형상(recessed shape)을 갖는다. 어레이 기판(2) 및 밀봉 기판은 그 주위에서 예를 들면, 접착제 또는 프릿 밀봉(frit seal)에 의하여 서로 접합되어 그 사이에 밀폐된 공간(enclosed space)을 형성한다. 밀폐된 공간은 가스가 새지 않으며(gastight) 질소 가스와 같은 불활성 가스로 채워지거나 진공으로 될 수 있다. 수지와 같은 고체로 어레이 기판(2)과 밀봉 부재(3) 사이의 밀폐된 공간을 채우는 밀봉 기술이 이용될 수 있다. 대안적으로, 밀봉 부재(3)로서, 예를 들면, 유기 재료층, 무기 재료층, 또는 유기 재료층과 무기 재료층의 적층이 유리 기판 대신 이용되는 막 밀봉 기술(film sealing technique)이 이용될 수 있다.

유기 EL 디스플레이(1)는 디스플레이의 전면측 최외곽면(outermost surface on a front side)에 편광자(polarizer)(4)를 더 포함할 수 있다. 편광자는 디스플레이면이 외래광(extraneous light)을 반사하는 것을 방지하는데 유용하다.

어레이 기판(2)은 유리 기판과 같은 절연 기판(10)을 포함한다.

절연 기판(10) 상에, 픽셀들이 매트릭스형으로 배열된다. 각각의 픽셀은 픽셀 회로 및 유기 EL 소자(40)를 포함한다.

픽셀 회로는, 예를 들면, 한 쌍의 전원 단자들 사이에서 유기 EL 소자(40)와 직렬 접속된 구동 트랜지스터(도시하지 않음) 및 출력 제어 스위치(20), 및 픽셀 스위치(도시하지 않음)를 포함한다. 구동 트랜지스터의 게이트는 픽셀들의 컬럼과 대응하여 배치된 비디오 신호선(도시하지 않음)에 픽셀 스위치를 경유하여 연결된다. 구동 트랜지스터는 비디오 신호선으로부터 공급된 비디오 신호에 대응하는 크기의 전류를 출력 제어 스위치(20)를 경유하여 유기 EL 소자(40)에 출력한다. 픽셀 스위치의 게이트는 픽셀들의 행과 대응하여 배치된 스캔 신호선(도시하지 않음)에 연결된다. 픽셀 스위치의 스위칭 동작은 스캔 신호선으로부터 공급된 스캔 신호에 의하여 제어된다. 다른 구조들이 픽셀들을 위하여 이용될 수 있다.

절연 기판(10) 상에는, 언더코트층(undercoat layer, 12)으로서, 예를 들면, SiN_x 층 및 SiO_x 층이 이 순서로 형성된다. 채널, 소스 및 드레인이 형성되는 폴리실리콘층과 같은 반도체층(13), 예를 들면, TEOS(tetraethyl orthosilicate)를 이용하여 형성될 수 있는 게이트 절연체(14), 및 예를 들면, MoW로 만들어진 게이트 전극(15)이 언더코트층(12) 상에 이 순서대로 배치되고, 이 층들은 상부 게이트형 박막 트랜지스터(top gate-type thin film transistor)(이후 TFT로 지칭함)를 형성한다. 본 예에서, TFT들은 픽셀 스위치 ST, 출력 제어 스위치 및 구동 트랜지스터로서 이용된다. 또한, 게이트 절연체(14) 상에는, 게이트 전극(15)의 경우와 같은 단계로 형성될 수 있는 스캔 신호선들이 배치된다.

예를 들면, 플라즈마 CVD법에 의하여 피착되는 SiO_x로 만들어진 층간 절연막(17)은 게이트 절연체(14) 및 게이트 전극(15)을 커버한다. 소스 및 드레인 전극들(16)이 층간 절연막(17) 상에 배치되고, 그들은 예를 들면, SiN_x로 만들어진 패시베이션막(passivation film, 18)에 매립된다. 소스 및 드레인 전극들(16)은, 예를 들면, Mo/Al/Mo의 3층 구조를 갖고, 층간 절연막(17)에 형성된 컨택트홀들을 통하여 TFT의 소스 및 드레인에 전기적으로 접속된다. 또한, 층간 절연막(17) 상에는, 소스 및 드레인 전극들(16)의 경우와 동일한 단계로 형성될 수 있는 비디오 신호선들(도시하지 않음)이 배치된다.

평탄층(flattening layer, 19)이 패시베이션막(18) 상에 형성된다. 평탄층(19) 상에는, 광반사성(light-reflection property)을 갖는 제1 전극들(41)이 서로 이격되어 배치된다. 각각의 제1 전극(41)은 평탄층(19) 및 패시베이션막(18)에 형성된 스루홀들을 통하여 드레인 전극(16)에 접속된다.

제1 전극(41)은 본 예에서는 애노드이다. 제1 전극(41)의 재료로서, 예를 들면, Al, Ag, Au 및 Cr이 이용될 수 있다.

평탄층(19) 상에는 파티션 절연층(partition insulating layer, 50)이 배치된다. 파티션 절연층(50)에는, 제1 전극들(41)에 대응하는 위치들에 스루홀들이 형성된다. 파티션 절연층(50)은 유기 절연층이며, 예를 들면, 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성될 수 있다.

파티션 절연층(50)의 스루홀의 공간에 노출되어 있는 각각의 제1 전극(41) 상에는 발광층(420)을 포함하는 능동층(또는 유기층)(42)이 배치된다.

발광층(420)은, 예를 들면, 적색, 녹색 또는 청색광을 발생시킬 수 있는 발광성 유기 화합물(luminescent organic compound)을 함유하는 박막이다. 능동층(42)은 광투과층(420) 이외의 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 능동층(42)은 홀 전달층(hole transporting layer, 422), 홀 차단층(423), 전자 전달층, 및 전자 주입층(425), 버퍼층(426), 등을 더 포함할 수 있다. 발광층(420) 이외의 층들의 재료들은 무기 재료 또는 유기 재료일 수 있다.

파티션 절연층(50) 및 능동층(42)은 광투과성을 갖는 제2 전극(43)으로 커버된다. 본 예에서, 제2 전극(43)은 연속적으로 형성되고 모든 픽셀들에 공통인 캐소드이다. 제2 전극(43)은 비디오 신호선들이 형성되는 층 상에 형성되는 전극 배선에, 패시베이션막(18), 평탄층(19), 및 파티션 절연층(50)에 형성된 컨택트홀들(도시하지 않음)을 통하여, 전기적으로 접속된다. 각각의 유기 EL 소자(40)는 제1 전극(41), 능동층(42) 및 제2 전극(43)을 포함한다.

확산층(60)이 제2 전극 상에 배치된다. 확산층(60)을 위하여 다양한 구조들이 이용될 수 있다.

도 4 및 7은 각각, 도 1 및 2의 디스플레이에 사용될 수 있는 확산층의 일 예를 구조적으로 도시하는 단면도이다.

도 4에 도시된 확산층(60)은 랜덤 배치된 오목부들(recesses) 및/또는 돌출부들(protrusions)이 있는 주면을 가지는 광투과층이다. 확산층(60)은 디스플레이 이미지의 명도 및 색도의 관찰 방향 의존성을 감소시킨다. 또한, 확산층(60)은 광산란 효과(light scattering effect)에 의하여 디스플레이(1)의 내부로부터 그 외부로 이동하는 광의 발광 에너지를 증가시킨다. 즉, 확산층(60)은 아웃커플링 효율(outcoupling efficiency)을 개선시킨다.

도 2의 예에서, 도 4에 도시된 확산층(60)은, 예를 들면, 단독으로 처리될 수 있는 수지 시트 또는 수지막이다. 이 경우, 확산층(60)은, 예를 들면, 접착층(61)에 의하여 제2 전극(43) 상에 고정된다. 접착층(61)의 두께는 일반적으로는 20㎛ 이상이다. 따라서, 제2 전극(43)의 표면에 불규칙들(irregularities)이 발생하더라도, 접착층(61)과 제2 전극(43) 사이에 갭이 생성되는 것이 방지된다.

도 5에 도시된 확산층(60)은 제2 전극(43) 상에 배치된 광투과 입자들(light-transmitting particles, 62)을 포함한다. 광투과 입자들(62)은 투명 입자들(transparent particles, 62a)을 접착제(62b)로 코팅함으로써 형성된다. 접착제(62b)는 투명 입자들(62a)을 함께 결합하고 투명 입자들(62a)을 제2 전극(43)에 결합한다. 도 5에 도시된 확산층(60)은 습식 또는 건식 프로세스에 의하여 제2 전극(43) 위에 광투과 입자들(62)을 분배함으로써 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 확산층(60)은 습식 또는 건식 프로세스에 의하여 접착층(61) 위에 투명 입자들(62a)을 분배함으로써 형성될 수 있다. 도 5 및 6에 도시된 확산층(60)은 광산란에 의하여 아웃커플링 효율을 개선하는 것을 가능하게 만든다.

도 7에 도시된 확산층(60)은 광투과 수지(63) 및 그 내부에 흩어져 있는 입자들(64)을 포함하는 광투과층이다. 입자들(64)은 광투과 수지(63)와는 굴절율과 같은 광학 특성이 상이하다. 확산층(60)은, 예를 들면, 광투과 수지(63)를 위한 재료 및 입자들(64)을 포함하는 코팅 용액으로 제2 전극(43)을 코팅하고 획득된 코팅막을 큐어링함으로써 형성될 수 있다. 광투과 수지(63)를 위한 재료는 유기층(42)의 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이하의 온도에서 큐어될 수 있는 것임을 주목한다.

도 5 내지 7의 확산층(60)에서, TiO₂ 또는 ZrO₂와 같은 도파관보다 굴절율이 높은 재료가 광투과 입자들(62a) 및 입자들(64)을 위하여 이용될 수 있다. 이 경우, 약 1.5의 굴절율을 갖는 수지가 이용되는 경우에 비하여 높은 아웃 커플링 효율이 얻어질 수 있다.

디스플레이(1)에서, 유기 EL 소자(40)는 마이크로캐비티 구조 MC의 적어도 일부를 형성한다. 마이크로캐비티 구조 MC는 서로 대향하는 반사층 RF와 반거울층 HM 및 이 층들간에 개재된 광원 LS을 포함한다. 본 예에서, 반사층 RF는 제1 전극(41)이다. 반거울층 HM은, 예를 들면, MgAg로 만들어진 버퍼층(426)이다. 광원 LS는 홀 주입층(421), 홀 전달층(422), 발광층(420), 홀 차단층(423), 및 전자 주입층(425)을 포함하는 적층 구조를 갖는다.

반사층 RF는 광반사 특성을 갖는 층, 통상적으로는, 금속박막이다. 반거울층 HM은 광투과 특성 및 광반사 특성을 갖는 층이다. 반거울층 HM은 반사층 RF에 비하여 더 높은 투과율을 갖는다. 반사층 RF는 반거울층 HM에 비하여 더 높은 반사율을 갖는다. 예를 들면, 반사층 RF의 반사율은 30% 이상이고, 반거울층 HM의 반사율은 15% 이상이다.

마이크로캐비티 구조 MC는 아래의 수학식 1에 의하여 표현된 관계를 만족시키는 파장 λ의 광을 강화한다. 한편, 아래의 수학식 2에 의하여 표현된 관계를 만족시키는 파장 λ의 광은 감쇠된다.

상기 수학식들에서, L은 반사층 RF와 반거울층 HM간의 광학 길이이고, Φ₁은 반거울층 HM 상에서 반사됨으로써 야기된 광의 위상 시프트이고, Φ₂는 반사층 RF 상에서 반사됨으로써 야기된 광의 위상 시프트이며, m은 정수이다.

수학식들 1 및 2로부터 자명한 바와 같이, 특정한 방향에서 관찰된 이미지의 발광성(luminance) 및 색순도(color purity)는 마이크로캐비티 구조 MC를 이용하여 개선될 수 있다. 그러나, 상기 수학식들에서, 광학 길이 L은 관찰각 θ의 함 수(function)이다. 특히, 광학 길이 L은 1/cosθ에 비례한다.

따라서, 광학 길이 L의 최소값 L₀가 증가될 때, 방향성(directivity)이 개선된다. 즉, 관찰각 θ의 약간의 시프트는 발광성에 크게 영향을 미친다.

한편, 광학 길이 L의 최소값 L₀가 감소되면, 관찰각 θ의 시프트는 발광성에 영향을 덜 미친다. 그러나, 이 경우, 상이한 발광 색들을 갖는 픽셀들 간에 광학 길이 L의 최소값 L₀를 일치시키는 것은 어렵게 된다. 즉, 디스플레이 구조 또는 그 제조 공정이 복잡해질 가능성이 있다.

디스플레이(1)에서, 마이크로캐비티 구조 MC의 전면 상에 확산층(60)이 배치된다. 따라서, 후술되는 바와 같이, 디스플레이 이미지의 명도 또는 디스플레이 이미지의 색도가 관찰각에 따라 크게 변하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 높은 디스플레이 품질이 성취될 수 있다.

도 8은 도 1 및 2의 구조로부터 확산층을 생략한 디스플레이의 발광 스펙트럼의 예를 도시하는 그래프이다. 도 9는 도 1 및 2에 도시된 디스플레이의 발광 스펙트럼의 예를 도시하는 그래프이다. 여기에서, 확산층(60)을 위하여는 도 6의 구조가 이용되었다.

도 8 및 9에서, 횡좌표는 파장을 나타내고, 종좌표는 디스플레이(1)의 발광 강도(emitting intensity)를 나타낸다. 곡선들 A1 및 A2는 디스플레이면이 법선(normal line)의 방향(관찰각 θ = 0°)에서 관찰된 경우에 디스플레이(1)의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 곡선들 B1 및 B2는 디스플레이면이 60°의 각도로 법선 의 방향을 교차하는 방향에서 관찰된 경우(관찰각 θ = 60°) 디스플레이(1)의 발광 스펙트럼을 나타낸다.

도 8에 도시된 바와 같이, 확산층(60)을 생략한 디스플레이에서, 관찰각 θ가 60°만큼 변화됨에 따라 피크 파장은 약 100 nm 만큼 변화된다. 대조적으로, 도 9에 도시된, 확산층(60)을 포함하는 디스플레이에서는, 관찰각 θ가 60°만큼 변경되더라도, 피크 파장은 변화되지 않는다. 이 방식으로, 마이크로캐비티 구조 MC를 포함하는 디스플레이에서, 확산층(60)을 마이크로캐비티 구조 MC의 전면 상에 확산층(60)을 배치함으로써, 색도(chromaticity)의 관찰각 종속성이 감소될 수 있다.

도 10은 관찰각과 디스플레이 발광성 간의 관계의 예를 도시하는 그래프이다. 도면에서, 횡좌표는 디스플레이면에 평행한 방향을 나타내고, 종좌표는 디스플레이면에 수직인 방향을 나타낸다. 곡선 C는 도 1 및 2의 구조로부터 확산층(60)을 생략한 디스플레이의 발광성을 나타낸다. 곡선 D는 도 1 및 2의 디스플레이의 발광성을 나타낸다. 원점으로부터 곡선 C 또는 D 상의 특정한 점에 이르는 거리는 원점과 그 지점을 통과하는 직선에 평행한 방향에서 디스플레이면을 보는 경우의 발광성에 대응한다. 이 직선과 수직선에 의하여 이루어진 각도는 관찰각 θ로 정의된다.

곡선 C로부터 자명한 바와 같이, 확산층(60)을 생략한 디스플레이에서, 관찰각 θ가 0°로부터 약간 시프트되면, 발광성은 크게 저하된다. 한편, 확산층(60)을 포함하는 디스플레이(1)에서, 곡선 D로부터 자명한 바와 같이, 관찰각 θ가 0° 로부터 약간 시프트되더라도, 발광성은 약간 저하된다. 즉, 확산층(60)을 포함하는 디스플레이(1)는 확산층(60)을 생략한 디스플레이에 비하여 발광성의 관찰각 의존성이 보다 작게 된다.

광학 길이 L의 최소값 L₀가 작은 경우에도, 최소값 L₀의 약간의 시프트는 발광성 및 색도에 크게 영향을 미친다. 즉, 마이크로캐비티 구조가 이용된 경우, 높은 정밀도로 각 층의 막두께를 제어할 필요가 있어왔다. 또한, 광학 길이 L의 최소값 L₀가 감소되면, 먼지 부착에 의한 전극들 간의 단락 회로가 발생할 가능성이 있다.

본 실시예에서는, 상기 효과 달성시, 광학 길이 L의 최소값 L₀를 감소시킬 필요나 높은 정밀도로 각 층의 막두께를 제어할 필요가 없다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 제조 프로세스가 용이해지고 수율이 향상될 수 있다.

다양한 변형들이 디스플레이(1)에서 이루어질 수 있다.

도 11은 변형된 일 예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 11의 디스플레이(1)는 제2 전극(43) 상에 확산층(60)을 부착하는 대신 밀봉 부재(3)와 편광자(4) 사이에 확산층(60)이 배치되는 것을 제외하고는 도 1 및 2의 디스플레이(1)의 경우와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 확산층(60)의 위치는 상기 층이 마이크로캐비티 구조 MC의 전면 상에 위치되는 한 특별히 제한되지 않는다.

도 1 및 2에 도시된 디스플레이(1)의 마이크로캐비티 구조 MC에 다양한 변형 들이 발생할 수 있다.

도 12 및 13은 도 1 및 2의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 구조의 다른 예를 각각 구조적으로 도시하는 단면도들이다.

도 12의 마이크로캐비티 구조 MC에서, 제1 전극(41)은 광투과 전극이다. 또한, 반사층 RF는 제1 전극(41)의 후면 상에 배치된다. 상기를 제외하고는, 도 12의 마이크로캐비티 구조는 도 3의 마이크로캐비티 구조 MC의 경우와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 마이크로캐비티 구조 MC는 홀 차단층(423)과 전자 주입층(425) 사이에 전자 전달층(424)을 더 포함하는 것을 주의한다.

도 12의 마이크로캐비티 구조 MC에서, ITO(indium tin oxide)는, 예를 들면, 제1 전극(41)의 재료로서 이용될 수 있다. 또한, 예를 들면, Al, Al 합금, Ag, Ag 합금, Au, 및 Cu 등이 반사층 RF의 재료로서 이용될 수 있다.

도 13의 마이크로캐비티 구조 MC에서, 버퍼층(426)은 반거울층 HM으로서 기능하지 않으며, 반거울층 HM은 제2 전극(43) 상에 배치된다. 상기를 제외하고는, 도 13의 마이크로캐비티 구조 MC는 도 12의 마이크로캐비티 구조 MC의 경우와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다.

도 13의 마이크로캐비티 구조 MC에서 버퍼층(426)으로서, 예를 들면, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층이 이용될 수 있다. 또한, 예를 들면, 금속 박막 또는 유전체들로 만들어진 다층막이 반거울층 HM으로서 이용될 수 있다.

반거울층 HM으로서 금속 박막이 이용되는 경우, 일반적으로는, 넓은 파장 범 위에서 높은 반사율이 얻어질 수 있다. 한편, 유전체들로 만들어진 다층막이 반거울층 HM으로서 이용되는 경우, 일반적으로는, 좁은 파장 범위에서만 높은 반사율이 얻어질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 다층막이 이용되는 경우, 더 높은 투과율이 얻어질 수 있다.

도 1 및 11은 상부 발광 디스플레이(top emission display)를 도시하였지만, 본 발명은 또한 하부 발광 디스플레이에 적용될 수 있다.

도 14는 다른 변형된 예에 따른 디스플레이를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 15는 도 14의 디스플레이를 위하여 이용될 수 있는 구조의 예를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 14에서, 디스플레이는 그 디스플레이면, 즉 전면 또는 발광면이 아래로 향하고 후면이 위로 향하도록 도시된다.

도 14의 디스플레이(1)에서, 도 1의 디스플레이(1)와 달리, 확산층(60) 및 편광자(4)는 어레이 기판(2)의 외측면 상에 순차 배열된다. 도 14의 디스플레이(1)는 상기 구조 이외에 도 15의 구조가 이용된 것을 제외하고는 도 1 및 2의 디스플레이(1)의 경우와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다.

도 15의 구조에서, 버퍼층(426)은 도 3의 구조로부터 생략되고, 홀 차단층(423)과 전자 주입층(425) 사이에 전자 전달층(424)이 더 배치된다. 도 15의 구조에서, 제1 전극(41)은 광투과 전극이고, 제2 전극(43)은 반사층 RF이며, 제1 전극(41)의 전면 상에는 반거울층 HM이 더 배치된다.

예를 들면, 제2 전극(43)의 재료로서 Al 및/또는 MgAg가 이용될 수 있다. 예를 들면, 반거울층 HM으로서 금속 박막 또는 유전체들로 만들어진 다층막이 이용 될 수 있다.

도 1 및 11을 참조하여 기술된 바와 같이, 디스플에이(1)는 상부 발광형일 수 있다. 대안적으로는, 도 14를 참조하여 기술된 바와 같이, 디스플레이(1)는 하부 방출형일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 유기 EL 소자(40) 전체는 반사층 RF와 반거울층 HM 사이에 샌드위치될 수 있다. 즉, 유기 EL 소자(40)는 마이크로캐비티 구조 MC의 일부일 수 있다. 대안적으로, 유기 RL 소자(40) 자체는 마이크로캐비티 구조 MC일 수 있다. 대안적으로, 도 2, 11, 및 15에 도시된 바와 같이, 유기 EL 소자(40)의 일부만이 반사층 RF와 반거울층 HM 사이에 샌드위치될 수 있다. 즉, 유기 EL 소자(40)의 일부는 마이크로캐비티 구조 MC의 일부일 수 있다.

유기 EL 소자(40)는 백색광(white light)을 방출할 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 컬러 필터를 이용하여 컬러 이미지가 디스플레이될 수 있다.

특정 발광 컬러를 갖는 픽셀들에 대응하는 위치들에만 확산층(60)이 배치될 수 있고, 다른 발광 컬러를 갖는 픽셀들에 대응하는 위치들에는 배치되지 않을 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 확산층(60)에 대향하지 않는 픽셀들에서, 광학 길이 L은 파장 λ가 상기 수학식 1에 의해 표현된 관계를 만족시키도록 설정된다. 이것을 행함으로써, 확산층(60)에 대향하는 픽셀들에서 파장 λ가 상기 수학식 1을 만족시키지 않더라도, 충분한 컬러 균형이 이루어질 수 있다.

전술된 디스플레이(1)를 위하여 아래의 구조가 이용될 수 있다.

도 16은 도 1 및 도 2에 도시된 디스플레이의 픽셀들의 일부를 위하여 이용 될 수 있는 구조의 예를 구조적으로 도시하는 단면도이다. 도 17은 도 1 및 2에 도시된 디스플레이의 픽셀들의 다른 부분을 위하여 이용될 수 있는 구조의 예를 구조적으로 도시하는 단면도이다.

도 16의 구조는 반사층 RF와 제1 전극(41) 사이에 광학 조절층(70)이 더 포함되는 것 이외에는 도 12의 경우와 유사하다. 도 17의 구조는 도 12의 경우와 유사하다.

상기 수학식 1 및 2로부터 자명한 바와 같이, 스크린이 법선(normal line)의 방향에서 관찰된 경우의 발광성(luminance)은 파장 λ 및 광학 길이 L에 의존한다. 따라서, 일반적으로, 발광 컬러(emitting color)가 서로 상이한 모든 픽셀들에서 발광 효율 및 컬러 순도를 개선하는데 미치는 마이크로캐비티 구조의 효과를 획득하기 위하여, 광학 길이 L은 각각의 발광 컬러에 대하여 적절하게 설정되어야 한다.

그러나, 일반적으로, 유기 EL 소자(40)의 층구조(layered structure)는 전자-홀 주입 균형, 발광성의 열화(degradation), 등을 고려하여 결정된다. 따라서, 최적의 광학 길이 L을 달성하는 것이 어려울 수 있다.

그런 경우에, 예를 들면, 특정의 발광 컬러를 갖는 픽셀들을 위하여 도 16의 구조가 이용될 수 있고, 다른 발광 컬러를 갖는 픽셀들을 위하여 도 17의 구조가 이용될 수 있다. 도 16의 구조를 이용하는 픽셀은 광학 조절층(70)을 포함하므로, 도 17의 구조를 이용하는 픽셀과는 광학 길이 L이 상이하다. 도 16의 구조를 이용하는 픽셀에서, 광학 길이 L은 광학 조절층(70)의 두께 및 광학 특성에 따라서 최 적화될 수 있다. 더욱이, 광학 조절층(70)은 애노드(41)와 반사층 RF 사이에 배치되므로, 전자-홀 주입 균형, 발광성의 열화, 등에 영향을 미치지 않는다.

따라서, 특정 발광 컬러를 갖는 픽셀들을 위하여 도 16의 구조가 이용되고 다른 발광 컬러를 갖는 픽셀들을 위하여 도 17의 구조가 이용될 때, 스크린이 법선의 방향에서 관찰된 경우 발광성 등은 전자-홀 주입 균형, 발광성의 열화, 등에 영향을 미치지 않고 최적화될 수 있다. 즉, 더욱 우수한 디스플레이 품질을 이루는 것이 가능해진다.

도 18은 광학 조절층으로서 굴절율 1.5의 수지층이 이용되는 경우 간섭의 정도 및 광학 조절층의 두께 간의 관계의 예를 도시하는 그래프이다. 도면에서, 횡좌표는 광학 조절층(70)의 두께를 나타내고 종좌표는 막 표면에 수직인 방향으로 마이크로캐비티 구조 MC 내에서 이동하는 광에 의하여 야기되는 간섭의 정도(order of interference)를 나타낸다. 또한, 도면에서, 참조부호들 B, G, 및 R은, 각각 발광 컬러들이 청색(λ=480 nm), 녹색(λ=530 nm), 및 적색(λ=630 nm)인 픽셀들의 시뮬레이션을 수행함으로써 얻어진 데이터를 나타낸다. 시뮬레이션에서, 그 발광 컬러들이 청색, 녹색, 및 적색인 유기 EL 소자들(40)은 발광층(420)을 위한 재료가 상이한 것을 제외하고는 동일한 구조를 갖는 것으로 가정한다.

도 18에 도시된 데이터에 따르면, 방출 컬러들이 청색 및 녹색인 픽셀들에서는, 광학 조절층(70)의 두께가, 예를 들면, 약 100 nm로 설정되는 경우, 간섭의 정도는 정수(약 2)에 근사한 값으로서 획득된다. 한편, 방출 컬러가 적색인 픽셀들에서는, 광학 조절층(70)이 배치되지 않는 경우, 간섭의 정도는 정수(약 1)에 근사 한 값으로서 획득된다. 즉, 약 100 nm 두께의 광학 조절층(70)이 발광 컬러들이 청색 및 녹색인 픽셀들에만 배치되는 경우, 상이한 발광 컬러들의 각각의 픽셀들에서 높은 전면 명도(high front brightness)가 얻어질 수 있다.

본 실시예에서, 특정의 발광 컬러의 픽셀들에서만 애노드(41)와 반사층 RF 사이에 광학 조절층(70)이 배치된다. 전술된 효과는 다른 구조가 이용되는 경우에도 얻어질 수 있다. 예를 들면, 모든 픽셀들에서 애노드(41)와 반사층 RF 사이에 광학 조절층(70)이 배치되고 발광 컬러들이 서로 상이한 픽셀들 간에 광학 조절층(70)의 광학 두께가 상이한 구조를 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 18에 도시된 예에서, 발광 컬러들이 청색 및 녹색인 펙셀들에서 약 100 nm의 두께를 갖는 광학 조절층(70)이 배치될 수 있고, 발광 컬러가 적색인 픽셀들에서 180 nm의 두께를 갖는 광학 조절층(70)이 배치될 수 있다.

부가적인 장점들 및 변형들은 당업자에게는 자명할 것이다. 따라서, 가장 넓은 측면들에서 본 발명은 본 명세서에 도시되고 기술된 상세한 설명들 및 대표적인 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 청구범위들 및 그들의 균등물에 의하여 정의되는 일반적인 본 발명의 개념의 취지 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형들이 이루어질 수 있다.

Claims

절연 기판;

상기 절연 기판에 대향하는 밀봉 부재(sealing member);

상기 절연 기판과 상기 밀봉 부재 사이에 개재되고 각각이 마이크로캐비티 구조(microcavity structure)를 포함하는 픽셀들 - 상기 마이크로캐비티 구조는 반사층, 상기 반사층에 대향하는 반거울층(half mirror layer), 및 상기 반사층과 상기 반거울층 사이에 개재된 광원을 포함함 - ;

상기 반거울층에 대향하고, 표시면이 외래광을 반사하는 것을 억제하는 편광자; 및

상기 반거울층과 상기 편광자 사이에 개재된 확산층

을 포함하는 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 디스플레이는 컬러 디스플레이인 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 디스플레이는 유기 EL 디스플레이인 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 광원은 유기 EL 소자의 발광층(emitting layer)을 포함하는 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 반사층은 상기 유기 EL 소자의 후면 전극(back electrode)인 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 반거울층은 상기 유기 EL 소자의 전면 전극(front electrode)인 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 유기 EL 소자는 상기 반사층과 상기 반거울층 사이에 개재되어 있는 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 반거울층은 금속층인 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 반거울층은 유전체들로 만들어진 다층막인 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 픽셀들은 발광색(emitting color)이 서로 상이한 제1 및 제2 픽셀들을 포함하고,

상기 제1 및 제2 픽셀들의 각각은 상기 발광층과 상기 반사층 사이에 개재된 상기 유기 EL 소자의 후면 전극을 더 포함하며,

상기 제1 및 제2 픽셀들 중, 상기 제1 픽셀만이 상기 반사층과 상기 후면 전극 사이에 개재된 광투과성(light transmitting property)의 광학 조절층(optically adjusting layer)을 더 포함하는 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 픽셀들은 발광색이 서로 상이한 제1 및 제2 픽셀들을 포함하고,

상기 제1 및 제2 픽셀들의 각각은 상기 발광층과 상기 반사층 사이에 개재된 상기 유기 EL 소자의 후면 전극, 및 상기 반사층과 상기 후면 전극 사이에 개재된 광투과성의 광학 조절층을 더 포함하며,

상기 제1 및 제2 픽셀들은 상기 광학 조절층의 광학 두께(optical thickness)가 서로 상이한 디스플레이.