KR101695376B1 - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치는 스위칭 구조물, 제1 전극, 발광 구조물, 제2 전극 및 제1 광학 공진층 포함한다. 제1 광학 공진층은 금속 박막을 포함할 수 있다. 제1 광학 공진층의 상면과 제2 전극의 저면 사이에는 광학적 공진을 위한 광학 공진 거리가 제공되며, 광학 공진 거리는 광학 거리 조절 절연층의 두께와 굴절률 중 적어도 하나에 의해 조절된다. 제2 전극 상에 광학 거리 조절층 및 제2 광학 공진층이 추가적으로 배치될 수 있다. 제2 광학 공진층의 저면은 제1 광학 공진층의 상면 사이에 추가적인 광학 공진 거리를 제공할 수 있다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 장치(organic light emitting device: OLED)는 양극(anode)과 음극(cathode)으로부터 각기 제공되는 정공들과 전자들이 이러한 양극과 음극 사이에 위치하는 유기층(organic layer)에서 결합하여 생성되는 광을 이용하여 영상, 문자 등의 정보를 나타낼 수 있는 표시 장치를 말한다. 액정 표시 장치, 플라스마 디스플레이 패널, 전계 방출 표시 장치 등의 다양한 표시 장치들 가운데, 유기 발광 장치는 넓은 시야각, 빠른 응답 속도, 얇은 두께, 낮은 소비 전력 등의 여러 가지 장점들을 가지기 때문에 텔레비전, 모니터, 이동 통신 기기, MP3, 휴대용 디스플레이 기기 등의 다양한 전기 및 전자 장치들에 널리 적용되고 있으며, 향후 유기 발광 장치는 가장 유망한 차세대 디스플레이 장치들 가운데 하나로 급격하게 발전할 것으로 예상된다.
통상적인 유기 발광 장치에 있어서, 전극들로부터 제공되는 전자들과 정공들이 유기층에서 재결합하면서 여기자들(excitons)을 형성하며, 이와 같은 여기자들로부터의 에너지에 의해 소정의 파장을 갖는 광이 발생됨으로써, 영상을 형성한다. 그러나 종래의 유기 발광 장치는 내부 반사에 따른 광 투과량의 감소, 전극 및/또는 내부 층들에서 반사되는 광의 소멸 간섭 등으로 인하여 발광 효율이 저하되는 단점이 있다. 또한, 종래의 유기 발광 장치는 광의 발광 스펙트럼이 상대적으로 넓은 파장대에 걸쳐 있기 때문에 색순도가 낮은 문제점도 야기된다. 더욱이, 종래의 유기 발광 장치에 있어서, 구성 층들의 수가 많을수록 반사 특성이 향상되기 때문에 층들의 수를 증가시켜야 하지만, 소정의 파장을 갖는 광들에 대한 반사율을 조절하기 위해서는 적층되는 층들의 수와 그 두께를 정확히 설계해야 하므로 제조 공정이 복잡해지는 문제가 발생한다.
본 발명의 일 목적은 색순도와 휘도를 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간략화된 공정들을 통해 개선된 색순도 및 휘도를 가질 수 있는 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치는, 기판 상에 배치되는 스위칭 구조물, 제1 전극, 발광 구조물, 제2 전극 및 제1 광학 공진층을 포함한다. 상기 스위칭 구조물은 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 스위칭 구조물 상에 배치될 수 있고, 상기 발광 구조물은 상기 제1 전극 상에 형성되어 광을 발생시킬 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 발광 구조물 상에 위치할 수 있다. 상기 제1 광학 공진층은 금속 박막을 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제2 전극의 저면 사이에는 상기 발광 구조물로부터 생성되는 광의 광학적 공진을 위한 제1 광학 공진 거리가 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절 절연층의 두께와 굴절률 가운데 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 기판과 상기 제1 광학 공진층 사이에 배치되는 버퍼층을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 광학 공진층은 반투과성을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 전극은 투과성을 가질 수 있으며, 상기 제2 전극은 반사성 또는 반투과성을 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 반투과성을 가질 수 있으며, 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제1 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절 절연층의 두께와 굴절률 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 전극의 상면과 상기 제2 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 파장들을 가지는 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성하도록 조절될 수 있다. 또한, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 각기 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 한편, 상기 제1 광학 공진층은 반사성을 가질 수 있고, 상기 제2 전극은 반투과성을 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제2 전극 상에 배치되는 광학 거리 조절층과 상기 광학 거리 조절층 상에 배치되는 제2 광학 공진층을 추가적으로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 전극은 반투과성을 가질 수 있으며, 상기 제2 전극의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절층의 두께와 굴절률 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 또한, 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 각기 가시광선의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있다. 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 파장들을 가지는 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성하도록 조절될 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 각기 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수도 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치는, 기판 상에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되며, 광을 생성하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물 상에 배치되는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치되는 광학 거리 조절층, 그리고 상기 광학 거리 조절층 상에 배치되는 제1 광학 공진층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전극의 상면과 상기 제1 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제1 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극의 상면과 상기 제1 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 전극의 상면과 상기 제2 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치는, 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되는 스위칭 구조물 및 상기 기판과 상기 스위칭 구조물 사이에 배치되는 제2 광학 공진층을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 스위칭 구조물은 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극은 반투과성을 가질 수 있으며, 상기 제2 광학 공진층의 상면과 상기 제1 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 광학 공진층의 저면과 상기 제2 광학 공진층의 상면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 제공될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치는, 기판 상에 배치되는 제1 광학 공진층, 상기 제1 광학 공진층 상에 배치되며, 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 구비하는 스위칭 구조물, 상기 스위칭 구조물 상에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되며, 광을 생성하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물 상에 배치되는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치되는 광학 거리 조절층, 그리고 상기 광학 거리 조절층 상에 배치되는 제2 광학 공진층을 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에는 상기 광의 광학적 공진을 위한 제1 광학 공진 거리가 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나는 반투과성을 가지는 반투과 전극일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 반투과 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 형성될 수 있다. 또한, 상기 반투과 전극의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 제공될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 제1 전극, 광을 생성하는 발광 구조물 및 제2 전극을 구비하는 제1 유닛을 형성할 수 있다. 제1 광학 공진층 및 광학 거리 조절층을 구비하는 제2 유닛을 형성할 수 있다. 상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛을 결합시켜 상기 표시 장치를 제조할 수 있다. 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에는 제2 광학 공진층 및 스위칭 구조물이 추가적으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 스위칭 구조물은, 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 스위칭 소자를 형성한 후, 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 형성하여 수득될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 서로 다른 색광들을 방출하는 색화소 영역별로 광학적 공진 거리들을 다르게 설정할 필요 없이 표시 장치가 개선된 색순도 및 휘도를 확보할 수 있다. 또한, 색화소들 별로 발광층의 두께를 달리하거나, 색화소들에 따라 두께가 상이한 보조 전극을 추가할 필요가 없으므로, 부가적인 재료의 소모를 방지할 수 있어서 상기 표시 장치의 제조비용을 절감할 수 있다. 더욱이, 상기 표시 장치의 모든 색화소들의 구조가 실질적으로 동일할 수 있기 때문에 색화소들 별로 다른 마스크를 사용할 필요가 없게 되어 제조 공정이 단순화될 수 있다. 또한, 광학 거리 조절 절연층 및/또는 광학 거리 조절층의 두께 및/또는 굴절률을 조절하여 적어도 하나의 광학 공진 거리를 조정할 수 있기 때문에, 발광 구조물로부터 생성되는 광의 원하는 파장에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 광학 공진 거리를 세밀하고 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3 및 도 4는 가시광선의 파장 범위에 존재하는 피크 파장을 나타내는 그래프들이다.
도 5는 버퍼층의 유무에 따른 표시 장치의 피크 파장의 휘도 차이를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 수동형 배면 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 있어서 제2 전극이 투과 전극인 경우와 반투과 전극인 경우의 휘도를 비교한 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 명세서에 있어서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이며, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어"있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접촉되어"있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 서로 교호적으로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는, 기판(100), 광학 공진층(optical resonance layer)(150), 스위칭 구조물(switching structure)(200), 제1 전극(310), 발광 구조물(light emitting structure)(350) 및 제2 전극(320)을 포함한다.
광학 공진층(150)은 기판(100) 상에 배치되고, 스위칭 구조물(200)은 광학 공진층(150)과 제1 전극(310) 사이에 위치한다. 발광 구조물(350)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치된다. 여기서, 스위칭 구조물(200)은 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 발광 구조물(350) 보다 아래에 배치될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 기판(100)은 투명 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 유리 기판, 투명 플라스틱 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(100)은 연성을 갖는 기판(flexible substrate)으로 이루어질 수도 있다.
상기 표시 장치가 유기 전계 발광 메커니즘을 이용하는 경우에 발광 구조물(350)은 유기층을 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 구조물(350)은, 정공 수송층(HIL)(353), 발광층(EL)(355), 전자 수송층(ETL)(357) 등을 포함할 수 있다. 발광층(355)은 상기 표시 장치의 색 화소 영역들에 따라 적색광, 녹색광, 청색광 등과 같은 서로 다른 색광들을 발생시키기 위한 발광 물질들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 발광층(355)은 각기 다른 색광을 발생시키는 복수의 발광 물질들이 혼합된 물질을 포함하거나, 적색광, 녹색광, 청색광 등의 상이한 색광들을 발생시키는 복수의 유색 발광층들이 포함하여 백색광을 발광하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(310)은 발광 구조물(350)의 정공 수송층(353)에 정공들(holes)을 제공하는 양극(anode)에 해당될 수 있으며, 제2 전극(320)은 전자 수송층(357)에 전자들을 제공하는 음극(cathode)에 해당될 수 있다.
상기 표시 장치의 구동 전압을 감소시키고, 발광 효율을 향상시키기 위하여, 제1 전극(310)과 정공 수송층(353) 사이에는 정공 주입층(도시되지 않음)이 추가적으로 배치되고, 전자 수송층(357)과 제2 전극(320) 사이에는 전자 주입층(도시되지 않음)이 추가적으로 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 역할이 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(310)이 음극의 역할을 수행하고, 제2 전극(320)이 양극의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310) 상에 전자 수송층(357), 발광층(355), 정공 수송층(353) 및 제2 전극(320)이 순차적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따라 발광 구조물(350)이 서로 다른 색광들을 발생시키는 복수의 발광층들을 구비하여 백색광을 생성하는 구성을 가지는 경우, 상기 표시 장치는 발광 구조물(350)에 대응하는 컬러 필터(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이와는 달리, 발광층(355)이 색 화소 영역별로 서로 다른 색광들을 발생시키는 발광 물질들로 이루어지는 경우에는 추가적인 컬러 필터가 요구되지 않을 수 있다.
상기 표시 장치가 능동형 구동 방식을 채용하는 경우, 상기 표시 장치는 기판(100)과 제1 전극(310) 사이에 배치되는 스위칭 구조물(200)을 포함할 수 있다. 스위칭 구조물(200)은, 예를 들면, 트랜지스터와 같은 스위칭 소자 및 복수의 절연층들을 포함할 수 있다.
스위칭 구조물(200)의 스위칭 소자가 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 경우, 상기 스위칭 소자는 게이트 전극(231), 소스 전극(233), 드레인 전극(235), 반도체층(210) 등을 포함한다.
게이트 전극(231)에는 게이트 신호가 인가될 수 있고, 소스 전극(233)에는 데이터 신호가 인가될 수 있다. 드레인 전극(235)은 제1 전극(310)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 반도체층(210)은 소스 전극(233)과 드레인 전극(235)에 접촉될 수 있다. 여기서, 반도체층(210)은 소스 전극(233)에 접속되는 소스 영역(213), 드레인 전극(235)에 접촉되는 드레인 영역(215), 그리고 소스 영역(213)과 드레인 영역(215) 사이에 형성되는 채널 영역(211)을 포함할 수 있다.
반도체층(210) 상에는 게이트 전극(231)을 반도체층(210)으로부터 전기적으로 절연시키는 게이트 절연막(220)이 배치되고, 게이트 절연막(220) 상에는 게이트 전극(231)을 덮는 층간 절연층(240)이 위치한다.
도 2에 도시한 스위칭 소자에 있어서, 반도체층(210) 상부에 게이트 전극(231)이 배치되는 탑-게이트(top-gate) 구조의 박막 트랜지스터가 예시적으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 스위칭 소자의 구성이 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 박막 트랜지스터는 반도체층 아래에 게이트 전극이 위치하는 바텀-게이트(bottom-gate) 구조를 가질 수도 있다.
상기 표시 장치는 광학 거리 조절 절연층(260)을 포함한다. 광학 거리 조절 절연층(260)은 층간 절연층(240) 상에 배치되어 소스 전극(233) 및 드레인 전극(235)을 커버한다. 광학 거리 조절 절연층(260)은 상기 스위칭 소자를 보호하며, 상부 구조물로부터 스위칭 구조물(200)을 전기적으로 절연시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 광학 거리 조절 절연층(260)은 후속하여 설명하는 바와 같이 발광 구조물(350)로부터 발생되는 광의 광학적 공진을 위하여 적어도 하나의 소정의 광학 거리를 확보하거나 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 거리 조절 절연층(260)은 광 투과성을 가질 수 있다. 예를 들면, 광학 거리 조절 절연층(260)은 입사광에 대하여 약 70% 이상 약 100% 이하의 광 투과율을 가질 수 있다. 광학 거리 조절 절연층(260)은 유기 절연 물질이나 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 거리 조절 절연층(260)은 벤조사이클로부탄(benzocyclobutene: BCB), 폴리이미드(polyimide), 파릴렌(parylene), 폴리비닐페놀(polyvinylphenol: PVP), 알루미늄 산화물(AlOx), 바륨 산화물(BaOx), 마그네슘 산화물(MgOx), 하프늄 산화물(HfOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 칼슘 산화물(CaOx), 스트론튬 산화물(SrOx), 이트륨 산화물(YOx), 실리콘 질화물(SiNx), 알루미늄 질화물(AlNx), 갈륨 질화물(GaNx), 아연 황화물(ZnSx), 카드뮴 황화물(CdSx) 등으로 구성될 수 있다. 한편, 광학 거리 조절 절연층(260)은 전술한 유기 절연 물질과 무기 절연 물질의 조합으로 이루어질 수도 있으며, 상기 유기 절연 물질로 구성된 적어도 하나의 유기막 및 상기 무기 절연 물질로 구성된 적어도 하나의 무기막을 포함하는 하이브리드 구조를 가질 수도 있다.
광학 공진층(150)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320)으로부터 각기 소정의 간격들로 이격된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 광학 공진층(150)은 제1 및 제2 전극(310, 320) 가운데 적어도 하나에 대하여 발광 구조물(350)로부터 발생되는 광의 광학적 공진을 위한 적어도 하나의 광학 거리를 형성할 수 있다.
통상적으로, "광학적 공진(optical resonance)" 또는 "미소 공진기(microcavity) 효과"는 입사광에 대하여 반사성이나 반투과성을 갖는 두 면 사이의 광학 거리가 특정 파장의 광에 대한 간섭 조건을 만족하는 경우에, 이와 같은 특정 파장을 가지는 광의 휘도 또는 광의 강도가 증가되는 현상을 의미한다. 여기서, "반사성"은 입사광에 대한 광의 반사율이 약 70% 이상 약 100% 이하가 되는 것을 말하며, "반투과성"은 입사광에 대한 광의 반사율이 약 30% 이상 약 70% 이하인 것을 의미한다. 한편, 상기 광학 거리는 광이 소정의 층이나 전극을 통과할 때, 이러한 층이나 전극의 굴절률(n)과 두께(d)를 곱한 값에 해당한다. 굴절률이 서로 다른 다수의 전극들이나 층들을 광이 통과할 때의 전체적인 광학 거리는 각 전극이나 층의 굴절률과 두께의 곱인 광학 거리를 합산한 값(∑nd)에 해당된다.
반사성 또는 반투과성을 갖는 두 면들 사이에 복수의 층들이나 전극들이 형성되어 있는 경우, 광학적 공진이 발생하는 조건은 다음 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112010068380550-pat00001
상기 수학식 1에서, nj는 반사성 또는 반투과성을 갖는 두 면들 사이에 개재된 복수의 층들 또는 전극들 중에서 소정의 파장(λ)를 가지는 광이 통과하는 j번째 층의 굴절률을 의미한다. 또한, dj는 상기 j번째 층의 두께를 나타내고, m은 임의의 정수를 가리킨다. 한편, θj는 광이 상기 j번째 층을 통과하거나 반사성 또는 반투과성을 갖는 면에서 반사될 때 생기는 위상 변화를 의미한다. 상기 수학식 1을 광학 거리에 대하여 변형하면 다음 수학식 2를 얻을 수 있다.
Figure 112010068380550-pat00002
상기 수학식 2에서, L은 소정의 파장(λ)을 가지는 광에 대해서 공진 조건을 만족시키는 광학 거리를 의미한다. 이하, 소정의 파장을 갖는 광에 대한 공진 조건을 만족시키는 광학 거리를 "광학 공진 거리"로 언급한다. φ는 광학 공진 거리(L) 사이에서 발생되는 광들의 위상 변화의 합계이며, -π라디안(radian) 이상 π라디안 이하의 값을 가질 수 있다. 특정한 광학 공진 거리(L)에서 광학적 공진을 일으키는 광의 파장을 "피크 파장"이라고 나타낸다.
상기 수학식 2에 따르면, 소정의 파장(λ)을 가지는 광에 대한 광학 공진 거리(L)는 임의의 정수인 m에 따라 다양한 값들을 가질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 광학 공진 거리(L)의 값이 클 경우, 동일한 광학 공진 거리(L)에 대해서 서로 다른 피크 파장들에 각기 대응되는 서로 다른 m 값들(즉, 수학식 2의 해에 해당하는 값들)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 광학 공진 거리(L) 사이에서 발생되는 광의 위상 변화의 합계가 0이라고 가정하고, 광학 공진 거리(L)를 약 510nm 정도로 설정하면, 이러한 광학 공진 거리(L)에서 공진을 일으키는 광의 피크 파장은 약 1,020nm(m=1인 경우), 약 510nm(m=2인 경우), 약 340nm(m=3인 경우), 약 255nm(m=4인 경우), 약 204nm(m=5인 경우), 약 170nm(m=6인 경우), 약 145.7nm(m=7인 경우) 등과 같이 여러 개가 존재할 수 있다. 즉, 하나의 광학 공진 거리(L)에 대하여 복수의 피크 파장들이 도출될 수 있다. 일반적으로 가시광선은 약 400nm 내지 약 700nm의 정도의 파장대를 가지므로, 전술한 피크 파장들 중에서 약 510nm(m=2인 경우)만이 가시광선에 해당하는 피크 파장이 될 수 있다. 즉, 광학 공진 거리(L)가 상대적으로 짧은 약 510nm 정도로 설정된 경우에는, 가시광선에 해당하는 광의 피크 파장은 하나만 존재할 수 있다.
광학 공진 거리(L)를 상대적으로 긴 약 1,275nm 정도로 설정하면, 이와 같은 광학 공진 거리(L)에서 공진을 일으키는 광의 피크 파장은 약 2,550nm(m=1인 경우), 약 1,275nm(m=2인 경우), 약 850nm(m=3인 경우), 약 637.5nm(m=4인 경우), 약 510nm(m=5인 경우), 약 425nm(m=6인 경우), 약 364.3nm(m=7인 경우) 등과 같이 여러 개 존재할 수 있다. 이러한 피크 파장들 중에서 가시광선에 해당하는 광의 피크 파장은 약 637.5nm(m=4인 경우), 약 510nm(m=5인 경우) 및 약 425nm(m=6인 경우)이다. 즉, 광학 공진 거리(L)가 상대적으로 길게 설정된 경우에는, 가시광선에 해당하는 광의 피크 파장들이 세 개 존재할 수 있다. 이에 따라, 세 가지의 서로 상이한 가시 광들이 약 1,275nm 정도의 광학 공진 거리(L)에서 동시에 공진을 일으킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 가시광선의 파장 범위에 존재하는 피크 파장을 나타내는 그래프들이다. 도 3 및 도 4에 있어서. 가로축은 파장을 nm의 단위로 나타낸 것이고, 세로축은 각 파장에 대응하는 광들이 방출되는 휘도(luminance)를 임의의(arbitrary) 단위로 나타낸 것이다.
광학 공진 거리(L)가 약 510nm 정도와 같이 상대적으로 짧게 설정된 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 약 400nm 내지 약 700nm 정도의 가시광선의 파장대에서 약 510nm 정도에 해당되는 오직 하나의 피크 파장만이 생성될 수 있다. 그러나, 광학 공진 거리(L)가 약 1,275nm 정도로 상대적으로 길게 설정된 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 약 400nm 내지 약 700nm 정도의 가시광선의 파장 범위에서 약 637.5nm, 약 510nm 및 약 425nm 정도에 각기 해당되는 세 개의 피크 파장들이 생성될 수 있다. 즉, 광학 공진 거리(L)가 증가할수록 가시광선의 파장대인 약 400nm 내지 약 700nm의 범위에 속하는 피크 파장들의 수가 증가할 수 있다. 이에 따라, 광학 공진 거리(L)는 서로 다른 세 개의 가시 광들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 다시 말하면, 광학 공진 거리(L)의 조절에 따라 서로 다른 파장들을 가지는 복수의 광들이 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 광학 공진 거리(L)는 서로 다른 두 개의 가시 광들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조정될 수도 있으며, 서로 다른 네 개의 가시 광들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수도 있다. 광학 공진 거리(L)가 증가할수록 가시광선의 파장대인 약 400nm 내지 약 700nm 정도의 범위에 속하는 광들의 피크 파장들의 수가 증가하기 때문에 광학 공진 거리(L)의 조절에 따라 복수의 광들을 동시에 공진시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 적색광의 파장대는 약 600nm 내지 약 650nm 정도의 범위를 가지고, 녹색광의 파장대는 약 500nm 내지 약 550nm 정도의 범위를 가지며, 청색광의 파장대는 약 410nm 내지 약 460nm 정도 범위를 가진다. 전술한 바와 같이 약 1,275nm 정도의 광학 공진 거리(L)에서는 각기 적색광에 해당하는 약 637.5nm 정도의 피크 파장, 녹색광에 해당하는 약 510nm 정도의 피크 파장 및 청색광에 해당하는 약 425nm 정도의 피크 파장을 가지는 광들이 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 표시 장치에 있어서의 광학 거리는 각 층들이나 전극들의 굴절률과 기하학적 두께를 곱한 값의 합이므로, 광학 공진 거리(L)는 기하학적 두께보다 실질적으로 작아질 수 있다. 일반적으로 표시 장치에 적용되는 절연 유기물, 절연 무기물 또는 유기물들의 굴절률은 대체적으로 약 1.5 이상 약 3.0 이하의 범위를 가지므로, 광학 공진 거리(L)는 기하학적 거리의 약 1/3 내지 약 2/3 정도의 값을 가질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 표시 장치가 배면 발광 방식인 경우, 제2 전극(320)은 반사성을 가지는 반사 전극에 해당될 수 있다. 이 경우, 광학 공진층(150)은 입사되는 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과층에 해당될 수 있다. 상술한 바와 같이, "반사성"이란 광의 반사율이 약 70% 이상 약 100% 이하인 것을 말하고, "반투과성"이란 광의 반사율이 약 30% 이상 약 70% 이하인 것을 말한다.
제2 전극(320)이 반사 전극에 해당되는 경우에는, 제2 전극(320)은 상대적으로 높은 반사율을 가지는 금속 및/또는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(320)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 혼합되어 사용될 수 있다.
광학 공진층(150)이 반투과성을 가지는 경우, 광학 공진층(150)은 단일 금속 박막으로 이루어질 수 있다. 여기서, 광학 공진층(150)이 소정의 반사율뿐만 아니라 소정의 투과율을 가질 수 있다. 광학 공진층(150)의 금속 박막을 상대적으로 두껍게 형성하면 광학 공진층(150)의 광효율이 저하되므로, 광학 공진층(150)을 위한 금속 박막은 약 30nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 광학 공진층(150)을 위한 금속으로는, 은, 은을 포함하는 합금, 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금, 마그네슘, 마그네슘을 포함하는 합금, 몰리브덴, 몰리브덴을 포함하는 합금, ACA(Ag-Cu-Au) 합금, APC(Ag-Pa-Cu) 합금 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 전술한 금속 박막 이외에도 투과와 반사를 동시에 수행할 수 있는 다른 물질을 사용하여 광학 공진층(150)을 형성할 수도 있다. 한편, 광학 공진층(150)은 굴절률이 서로 상이한 복수의 투명층들 또는 반투과층들을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
광학 공진층(150)이 금속 박막을 포함하는 경우에는 광학 공진층(150)이 도전성을 가질 수 있기 때문에, 상기 표시 장치는 광학 공진층(150)을 스위칭 소자로부터 전기적으로 절연시키기 위한 하부 절연층(180)을 더 구비할 수 있다. 하부 절연층(180)은 산화물 및/또는 질화물로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하부 절연층(180)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 공진층(150)은 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 적어도 하나에 대하여 발광 구조물(350)에서 생성되는 광들의 광학적 공진을 위한 적어도 하나의 광학 공진 거리를 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치에 있어서, 광학 공진층(150)은 기판(100)과 스위칭 구조물(200) 사이에 배치된다. 광학 공진층(150)이 반투과성을 가지고 제2 전극(320)이 반사성을 가질 때, 광학 공진층(150)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에서 발광 구조물(350)로부터 생성되는 광의 광학적 공진이 일어날 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 광학 공진층(150)은 제2 전극(320)에 대하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성할 수 있다. 즉, 제2 전극(320)의 저면과 광학 공진층(150)의 상면 사이에 제1 광학 공진 거리(L1)가 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 파장들을 가지는 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 광학 공진층(150)은 스위칭 구조물(200)을 개재하여 제1 전극(310)으로부터 이격된다. 이에 따라, 제1 광학 공진 거리(L1)는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이의 광학 거리보다 실질적으로 보다 길어질 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1)는 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 여러 가지 층들의 두께들이나 굴절률들을 조절을 통하여 변화될 수 있다. 제2 전극(320)의 저면과 제1 전극(310)의 저면 사이의 광학 거리가 정해져 있는 경우에는, 제1 전극(310)과 광학 공진층(150) 사이에 배치된 스위칭 구조물(200)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 조절할 수 있다. 제1 전극(310)과 광학 공진층(150) 사이에는 여러 가지 절연층들을 포함하는 스위칭 구조물(200)이 배치되어 있기 때문에, 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 광학 공진 거리(L1)가 적색광, 녹색광 및 청색광에 각기 대응하는 세 개의 피크 파장들을 생성할 수 있도록 조절될 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1)가 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 설정되면, 상기 표시 장치의 색화소 영역들에 따라 광학 공진 거리들을 상이하게 설정할 필요 없이 색순도의 개선 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 색화소들 각각의 광학 공진 거리를 맞추기 위해서, 색 화소들 별로 발광층(355)의 두께를 달리하거나, 색 화소들 별로 두께가 서로 다른 보조 전극을 추가할 필요가 없다. 따라서, 부가적인 층들이나 전극들을 형성할 필요가 없으므로 상기 표시 장치의 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 모든 색 화소들의 구조가 실질적으로 동일할 수 있기 때문에, 각 색화소 별로 다른 마스크를 사용할 필요가 없다. 이에 따라, 상기 표시 장치의 제조 공정이 단순화될 수 있다. 더욱이, 스위칭 구조물(200)의 광학 거리 조절 절연층(260)과 같은 여러 가지 절연층들의 두께를 세밀하고 용이하게 조절할 수 있기 때문에, 원하는 파장을 가지는 광에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 제1 광학 공진 거리(L1)의 세밀한 조정이 용이해 진다. 한편, 광학 공진층(150)은 전극 또는 전극과 함께 채용되는 보조 전극이 아니기 때문에, 화소 별로 별도의 패터닝할 필요가 없으므로, 기판(100) 상에 용이하게 광학 공진층(150)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광학 공진층(150)은 기판(100)과 집적 접촉하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 기판(100) 및 광학 공진층(150) 사이에 버퍼층(120)이 추가적으로 형성될 수도 있다. 버퍼층(120)은 상대적으로 큰 굴절률을 가지는 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)의 굴절률은 광학 공진층(150) 또는 기판(100)의 굴절률보다 실질적으로 클 수 있다.
광학 공진층(150)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 버퍼층(120)을 기판(100)과 광학 공진층(150) 사이에 형성하는 경우, 광학 공진층(150)과 버퍼층(120)의 계면에서 발광층(355)으로부터 생성되는 반사율을 높일 수 있다. 광학 공진층(150)이 금속 박막으로 형성되는 경우, 광의 투과를 위해 금속 박막은 매우 얇게 형성될 수 있다. 이 경우에는 금속 박막의 반사율이 광학적 공진을 일으키기에 충분할 정도로 높지 않을 수 있다. 따라서, 상대적으로 큰 굴절률을 가지는 버퍼층(120)을 광학 공진층(150)과 기판(100) 사이에 형성하면, 광학 공진층(150)과 버퍼층(120)의 계면에서 반사율을 높일 수 있다. 또한, 버퍼층(120)은 광학 공진층(150)과 기판(100) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 5는 버퍼층의 유무에 따른 표시 장치의 피크 파장의 휘도 차이를 나타내는 그래프이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 버퍼층을 구비하지 않은 표시 장치(실선으로 도시)에 비하여 기판과 광학 공진층 사이에 형성된 버퍼층을 포함하는 표시 장치(점선으로 도시)가 다소 증가된 피크 파장들을 나타냄을 확인할 수 있다. 따라서, 버퍼층을 구비할 경우에는 표시 장치가 향상된 휘도를 가질 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(310)은 투과성을 갖는 투명 전극에 해당될 수 있다. 즉, 제1 전극(310)은 약 70% 이상 약 100% 이하의 투과율을 가지는 투명 전극일 수 있다. 제1 전극(310)이 이와 같이 투명 전극에 해당되는 경우, 제1 전극(310)은 투명 도전성 금속 산화물, 금속이 도핑된 투명 무기 물질 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(310)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), TO(tin oxide), ZnOx(zinc oxide)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(310)은 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 알루미늄 등의 금속이 도핑된 실리콘 질화물, 마그네슘 불화물(MgFx), 리튬 불화물(LiFx), 실리콘 산화물, 티타늄 산화물 등을 포함할 수도 있다. 제1 전극(310)이 투명 전극인 경우에는 광학적 공진층(150)과 제1 전극(310) 사이 또는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에서는 실질적으로 광학적 공진이 발생되지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(310)은 반투과성을 갖는 반투과 전극에 해당될 수 있다. 예를 들면, 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 제1 전극(310)은 반사율이 지나치게 높지 않아야 하므로 제1 전극(310) 약 30% 이상 약 70% 이하의 반사율을 가지는 반투과 전극일 수 있다. 이와 같은 반투과성 제1 전극(310)은 광학 공진층(150)과 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사한 금속 박막으로 이루어질 수 있다. 또한, 반투과성 제1 전극(310)은 입사광을 부분적으로 투과시키면서 부분적으로 반사시킬 수 있는 다른 물질들을 포함할 수도 있다.
제1 전극(310)이 투과 전극인 경우, 광학 공진층(150) 및 제2 전극(320)이 사이에 형성되는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성되지 않을 수 있다. 그러나, 제1 전극(310)이 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우에는, 제1 전극(310)도 발광 구조물(350)로부터 생성되는 광의 일부를 반사하므로, 광학 공진층(150) 및 제2 전극(320)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 광학 공진층(150)의 상면과 제1 전극(310)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 표시 장치는 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
제1 전극(310)이 투명 전극이며 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 하나의 광학적 공진 구조만 형성되는 경우, 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 제1 광학 공진 거리(L1)를 설정하여, 색 화소 영역별로 광학적 공진 거리를 달리 설정할 필요 없이 색순도의 개선 효과를 획득할 수 있음을 이미 설명한 바 있다. 하나의 광학적 공진 구조를 이용하여 복수의 피크 파장들을 생성하기 위해서는 광학적 공진 거리가 길어져야 하므로, 전체적인 표시 장치의 기하학적 두께가 상대적으로 두꺼워질 가능성이 있다. 그러나, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 스위칭 구조물(200)의 절연층들을 광학 거리 조절 절연층(260)으로 이용하기 때문에 별도의 광학 거리 조절을 위한 층들을 요구하지 않고 표시 장치의 전체적인 두께를 얇게 유지할 수 있다.
제1 전극(310)이 반투과 전극이며 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 두 개 또는 세 개의 광학적 공진 구조들이 형성되는 경우에는, 제1 광학 공진 거리(L1)가 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 설정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 각기 가시광선의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 파장들을 가지는 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 공진 거리(L1)는 긴 파장을 갖는 적색광의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있고, 제2 광학 공진 거리(L2)는 중간 파장을 갖는 녹색광의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있다. 또한, 제3 광학 공진 거리(L3)는 짧은 파장을 갖는 청색광의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있다. 즉, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 각기 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 서로 다른 색광들에 대응하는 피크 파장들을 생성하도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 광학 공진층(150), 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 사이에 제공되는 세 개의 광학적 공진 구조들을 통해 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있다. 즉, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 도 4에 예시적으로 도시한 바와 같은 청색광, 녹색광 및 적색광에 각기 대응하는 세 개의 피크 파장들을 생성할 수 있도록 조절될 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 청색광, 녹색광 및 적색광에 대응하는 세 개의 피크 파장 가운데 하나를 각기 생성하도록 설정된 경우, 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 제공된 하나의 광학적 공진 구조(즉, 제1 광학 공진 거리(L1)로 설정된 하나의 광학적 공진 구조)로 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키는 경우와 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 각기 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 광학적 공진을 일으키도록 설정되는 경우, 색 화소들 별로 각각의 광학 공진 거리를 맞추기 위해서 색 화소들마다 발광층(355)의 두께를 달리하거나, 색 화소 별로 두께가 서로 다른 보조 전극을 추가할 필요가 없다. 따라서, 부가적인 재료의 소모를 방지할 수 있어서 표시 장치의 제조비용이 절감될 수 있다. 또한, 모든 색 화소들의 구조가 동일할 수 있기 때문에 각 색 화소 별로 다른 마스크를 사용할 필요가 없으므로, 상기 표시 장치의 제조 공정이 보다 단순화될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서. 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 서로 다른 파장들을 가지는 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대하여 동시에 공진을 일으키도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 장치는 보다 향상된 휘도를 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 제3 광학 공진 거리(L3)는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 다양한 층들(예를 들면, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등)의 두께들이나 굴절률들의 설정을 통해 조절될 수 있다. 예를 들면, 제3 광학 공진 거리(L3)는 청색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있다.
제3 광학 공진 거리(L3)가 설정되면, 제1 전극(310)과 광학 공진층(150) 사이에 배치된 스위칭 구조물(200)의 두께 및/또는 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1) 및/또는 제2 광학 공진 거리(L2)를 조절할 수 있다. 제1 전극(310)과 광학 공진층(150) 사이에는 여러 가지 절연층들을 포함하는 스위칭 구조물(200)이 배치되어 있기 때문에, 발광 구조물(350)로부터 제공되는 원하는 광의 파장에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 제1 광학 공진 거리(L1) 및 제2 광학 공진 거리(L2)를 다양하고 용이하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1)는 적색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조정될 수 있다. 또한, 제2 광학 공진 거리(L2)는 녹색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 서로 다른 색광을 방출하는 색화소 영역별로 광학적 공진 거리를 달리 설정하기 위해 색화소 영역별 구조를 다르게 형성할 필요 없이, 서로 다른 색광의 파장에 대해 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 모든 색화소들의 구조가 동일할 수 있기 때문에 제조 공정을 간략화할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 색화소들 별로 발광층(355)의 두께를 달리하거나, 색화소들 별로 두께가 서로 다른 보조 전극을 추가할 필요가 없다. 또한, 광학 거리 조절 절연층(260)을 비롯하여 각종 절연층들을 포함하는 스위칭 구조물(200)의 두께를 세밀하고 용이하게 조절할 수 있기 때문에, 광의 원하는 파장들에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 광학 공진 거리의 세밀한 조절이 용이하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6에 도시한 표시 장치는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 표시 장치와 비교할 때, 전면 발광 방식 또는 양면 발광 방식을 사용한다는 점을 제외하면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가진다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 표시 장치의 구성 요소와 유사하거나 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 반복되는 자세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 표시 장치는, 제1 기판(100), 제1 기판(100) 상부에 배치되어 광을 생성하는 발광 구조물(350), 제1 기판(100)과 발광 구조물(350) 사이에 배치되는 제1 전극(310), 그리고 제1 전극(310)과 제2 전극(320)으로부터 각기 이격되는 광학 공진층(150)을 포함한다.
상기 표시 장치는 제1 기판(100)과 제1 전극(310) 사이에 배치되는 스위칭 구조물(200)을 추가적으로 포함할 수 있다. 스위칭 구조물(200)은, 예를 들면, 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자 및 다수의 절연층들(220, 240, 260)을 포함 수 있다. 도 6에 있어서, 반도체층(210) 상부에 게이트 전극(231)이 형성되는 탑-게이트 방식의 스위칭 소자가 도시되어 있으나, 반도체층(210) 하부에 게이트 전극(231)이 형성되는 바텀-게이트 방식의 스위칭 소자가 적용될 수도 있다.
상기 스위칭 소자의 상부에는 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층(260)이 형성된다. 광학 거리 조절 절연층(260)은 상기 스위칭 소자를 보호하고 전기적으로 절연시키는 역할 뿐만 아니라, 후속하여 설명되는 광학적 공진을 위한 광학 거리를 확보하거나 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
광학 공진층(150)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320)으로부터 각기 소정의 거리로 이격되게 배치된다. 광학 공진층(150)은 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 적어도 하나에 대하여 발광 구조물(350)로부터 생성되는 광의 광학적 공진을 위한 적어도 하나의 광학 거리를 형성할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치는 전면 발광 방식을 채용할 수 있다. 이 경우, 제2 전극(320)은 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과성을 가질 수 있으며, 광학 공진층(150)은 반사성을 가질 수 있다.
반투과성을 가지는 제2 전극(320)은 단일 금속 박막으로 구성될 수 있다. 제2 전극(320)은 소정의 반사율뿐만 아니라 소정의 투과율을 가진다. 이 경우, 제2 전극(320)을 구성하는 금속 박막을 상대적으로 두껍게 형성하면 광효율이 떨어지므로, 상기 금속 박막은 약 30nm 이하의 얇은 두께로 형성될 수 있다. 제2 전극(320)을 형성하기 위한 금속으로는 은, 은을 포함하는 합금, 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금, 마그네슘, 마그네슘을 포함하는 합금, 몰리브덴, 몰리브덴을 포함하는 합금, ACA 합금, APC 합금 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
광학 공진층(150)이 금속 박막을 포함하는 경우에는 광학 공진층(150)은 도전성을 가질 수 있기 때문에, 상기 표시 장치는 광학 공진층(150)을 상기 스위칭 소자로부터 전기적으로 절연시키기 위한 하부 절연층(180)을 추가적으로 구비할 수 있다.
광학 공진층(150)이 반사성을 가질 때, 광학 공진층(150)은, 알루미늄, 백금, 금, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 팔라듐, 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
도 6에 도시한 표시 장치에 있어서, 광학 공진층(150)은 제1 기판(100)과 스위칭 구조물(200) 사이에 배치된다. 제2 전극(320)이 반투과성을 가지고, 광학 공진층(150)이 반사성을 가질 경우, 광학 공진층(150)의 상면과 제2 전극(320)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 표면들의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 광학 공진층(150)은 제2 전극(320)에 대하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성한다. 제1 광학 공진 거리(L1)에 대해서는 도 1을 참조하여 이미 상세하게 설명하였기 때문에 반복되는 설명은 생략한다.
제1 광학 공진 거리(L1)는 광학 공진층(150)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 여러 가지 층들의 두께들이나 굴절률들의 조절을 통해 변화될 수 있다. 특히, 제2 전극(320)의 저면과 제1 전극(310)의 저면 사이의 광학 거리가 미리 설정되어 있는 경우, 제1 전극(310)과 광학 공진층(150) 사이에 배치된 스위칭 구조물(200)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 조정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 제1 전극(310)은 투과성을 갖는 투명 전극에 해당될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 제1 전극(310)은 반투과성을 갖는 반투과 전극에 해당될 수 있다. 제1 전극(310)이 투과성을 갖는 투명 전극인 경우에는, 광학 공진층(150) 및 제2 전극(320)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성되지 않을 수 있다. 그러나, 제1 전극(310)이 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우, 제1 전극(310)도 광의 일부를 반사하기 때문에 광학 공진층(150) 및 제2 전극(320)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 공진층(150)의 상면과 제1 전극(310)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다. 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)에 대해서는 도 1을 참조하여 이미 상세하게 설명하였기 때문에, 반복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치는 양면 발광 방식을 채용할 수 있다. 이 경우, 제2 전극(320)은 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과성을 가지며, 광학 공진층(150)도 역시 반투과성을 가질 수 있다. 제2 전극(320) 및 광학 공진층(150)이 각각 반투과성을 가질 경우, 광학 공진층(150)의 상면과 제2 전극(320)의 저면은 발광 구조물(350)에서 발생되는 광의 광학적 공진을 일으키는 두 표면들의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 광학 공진층(150)은 제2 전극(320)에 대하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성한다. 한편, 상기 표시 장치가 양면 발광 방식을 채용한 경우에도, 제1 전극(310)은 투과성을 갖는 투명 전극일 수도 있고, 반투과성을 갖는 반투과 전극에 해당될 수도 있다.
제1 전극(310)이 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우, 제1 전극(310)도 광의 일부를 반사하므로, 광학 공진층(150) 및 제2 전극(320)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 공진층(150)의 상면과 제1 전극(310)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다.
상기 표시 장치가 전면 발광 또는 양면 발광 방식을 채용한 경우, 상기 표시 장치는 제1 기판(100)에 대향하는 제2 기판(400)을 더 포함할 수 있다. 제2 기판(400)은 제1 기판(100)과 결합하여 제1 기판(100)과 제2 기판(400) 사이에 배치되는 소자들을 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(100)과 제2 기판(400)은 제1 및 제2 기판(100, 400)의 주변부에 배치되는 밀봉 부재(sealing member)를 통해서 밀봉되고 결합될 수 있다.
발광 구조물(350)이 적색광, 녹색광, 청색광 등의 서로 다른 색광들을 발생시키는 유색 발광층들이 적층되어 백색광을 발광하는 구조를 가지는 경우에는, 상기 표시 장치는 발광 구조물(350)의 위치에 대응하여 제2 기판(400)의 저면에 배치된 컬러 필터(50)를 추가적으로 포함할 수 있다. 이와 달리, 발광층(355)이 각 색 화소 영역별로, 예컨대, 적색광, 녹색광, 청색광 등의 상이한 색광들을 발생시키는 유색 발광 물질로 이루어지는 경우에는 컬러 필터(50)가 배치될 필요가 없다.
상술한 바와 같은 본 발명의 개념과 효과는 배면 발광 방식을 채용하는 표시 장치뿐만 아니라 전면 발광 방식 또는 양면 발광 방식을 채용하는 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 수동형 배면 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 표시 장치는, 기판(100), 제1 전극(310), 발광 구조물(350), 제2 전극(320), 광학 거리 조절층(460) 및 광학 공진층(430)을 구비한다.
발광 구조물(350)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치되고, 광학 거리 조절층(460)은 제2 전극(320)과 광학 공진층(430) 사이에 배치된다. 광학 공진층(430)은 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 발광 구조물(350) 보다 상부에 위치한다.
상기 표시 장치가 유기 전계 발광 메커니즘을 이용하는 경우에는 발광 구조물(350)은 유기층들을 포함할 수 있다. 여기서, 발광 구조물(350)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 정공 수송층(353), 발광층(355) 및 전자 수송층(357)을 포함할 수 있다. 발광층(355)은 상기 표시 장치의 색 화소 영역들에 따라 적색광, 녹색광, 청색광 등과 같은 서로 다른 색광들을 발생시키는 발광 물질들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 발광층(355)은 각기 다른 색광을 내는 복수의 발광 물질들이 혼합된 물질을 포함하거나, 적색광, 녹색광, 청색광 등의 상이한 색광들을 발생시키는 복수의 유색 발광층들이 포함하여 백색광을 발광하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 전극(310)은 발광 구조물(350)의 정공 수송층(353)에 정공들을 제공하는 양극에 해당될 수 있으며, 제2 전극(320)은 전자 수송층(357)에 전자들을 제공하는 음극에 해당될 수 있다. 상기 표시 장치의 구동 전압을 감소시키고, 발광 효율을 향상시키기 위하여, 제1 전극(310) 및 정공 수송층(353) 사이에는 정공 주입층(도시되지 않음)이 개재되고, 전자 수송층(357)과 제2 전극(320) 사이에는 전자 주입층(도시되지 않음)이 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 역할이 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(310)이 음극의 역할을 하고, 제2 전극(320)이 양극의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310) 상에 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 제2 전극(320)이 순차적으로 적층될 수 있다.
발광 구조물(350)이 서로 다른 색광들을 발생시키는 복수의 발광층들을 구비하여 백색광을 발광하는 구성을 가지는 경우, 상기 표시 장치는 발광 구조물(350)에 대응하는 컬러 필터(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이와는 달리, 발광층(355)이 색 화소 영역별로 서로 다른 색광들을 발생시키는 발광 물질들로 이루어지는 경우에는 추가적인 컬러 필터가 요구되지 않을 수 있다.
상기 표시 장치는 분리 절연막(370)을 포함할 수 있다. 분리 절연막(370)은 인접하는 화소 영역들에 각기 형성된 두 개의 제1 전극(310)들을 서로 절연시켜 상기 화소 영역들을 분할한다. 분리 절연막(370)은 산화물 또는 질화물로 구성될 수 있다. 또한 분리 절연막(370)으로 BCB, 아크릴 등을 포함하는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 인접하는 분리 절연막(370)들 사이에 제1 전극(310)이 노출되며, 발광 구조물(350)은 노출된 제1 전극(310)에 접촉된다.
광학 공진층(430)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320)으로부터 각기 이격된다. 광학 공진층(430)은 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 적어도 하나에 대하여 발광 구조물(350)에서 생성된 광의 광학적 공진을 위한 적어도 하나의 광학 공진 거리를 형성한다. 상기 광의 광학적 공진과 광학 공진 거리는 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 반복되는 설명은 생략한다.
광학 거리 조절층(460)은 광학 공진층(430)과 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 적어도 하나 사이의 광학 공진 거리를 조절하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 광학 공진층(430)과 제2 전극(320) 사이에 배치된 광학 거리 조절층(460)의 굴절률과 두께를 조절하여, 광학 공진층(430)과 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 적어도 하나 사이에 제공되는 광학 공진 거리(수학식 2의 "L" 참조)를 조절할 수 있다.
광학 거리 조절층(460)은 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐 -[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘 (α-NPD) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체, Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 벤조사이클로부탄(BCB), 폴리이미드, 파릴렌, 폴리비닐페놀(PVP) 등과 같은 유기 절연 물질로 이루어질 수도 있고, 알루미늄 산화물, 바륨 산화물, 마그네슘 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 칼슘 산화물, 스트론튬 산화물, 이트륨 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 아연 황화물, 카드뮴 황화물 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질의 조합으로 이루어질 수도 있으며, 상기 유기 절연 물질로 구성된 적어도 하나의 유기막 및 상기 무기 절연 물질로 구성된 적어도 하나의 무기막을 포함하는 하이브리드 구조를 가질 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치가 배면 발광 방식을 채용한 경우, 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 수 있다. 이 때, 광학 공진층(430)은, 은, 알루미늄, 백금, 금, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 팔라듐, 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 표시 장치가 배면 발광 방식인 경우, 제1 전극(310)은 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과성을 가질 수 있다. 반투과성을 가지는 제1 전극(310)은 단일 금속 박막을 포함할 수 있다. 이러한 반투과성 제1 전극(310)은 소정의 반사율뿐만 아니라 소정의 투과율을 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 금속 박막 이외에도 투과와 반사를 동시에 실행할 수 있는 물질로 제1 전극(310)을 형성할 수도 있다. 또한, 제1 전극(310)은 굴절률이 서로 다른 투명층들 또는 반투과층들을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
광학 공진층(430)은 반사성을 갖고, 제1 전극(310)은 반투과성을 가질 경우, 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 면들의 역할을 할 수 있다. 이 때, 광학 공진층(430)은 제1 전극(310)에 대하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제1 광학 공진 거리(L1)가 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 설정될 수 있다. 여기서, 광학 공진층(430)은 발광 구조물(350) 양측에 배치되는 전극들에는 해당되지 않는다. 광학 공진층(430)이 전극 또는 보조 전극이 아니기 때문에, 화소 별로 광학 공진층(430)을 패터닝할 필요가 없다. 광학 거리 조절층(460)이 개재됨으로써 광학 공진층(430)은 광학 거리 조절층(460)의 두께에 상당하는 간격으로 제2 전극(320)으로부터 이격된다. 이에 따라, 제1 광학 공진 거리(L1)는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이의 광학 거리보다 실질적으로 길어질 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1)는 광학 공진층(430)과 제1 전극(310) 사이에 배치되는 여러 가지 층들의 두께들이나 굴절률들을 조절하여 변경될 수 있다. 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 상면 사이의 광학 거리가 정해져 있는 경우에는, 제2 전극(320)과 광학 공진층(430) 사이에 배치된 광학 거리 조절층(460)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 조정할 수 있다. 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 상대적으로 길게 조절될 수 있다. 상기 수학식 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 광학 공진 거리가 증가할수록 가시광선의 파장대인 약 400nm 내지 약 700nm 정도의 범위에 속하는 피크 파장들의 수가 증가할 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1)는 도 4에 도시한 바와 같이 적색광, 녹색광 및 청색광에 대응하는 세 개의 피크 파장들을 생성할 수 있도록 조절될 수 있다. 제1 광학 공진 거리(L1)가 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 설정되면, 서로 다른 색광을 방출하는 색 화소 영역별로 광학 공진 거리를 달리 설정할 필요 없이 색순도의 개선 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 색 화소들 별로 각각의 광학 공진 거리를 맞추기 위해서, 색화소 별로 발광층(355)의 두께를 달리하거나, 색 화소들 별로 두께가 서로 다른 보조 전극을 추가할 필요가 없다. 따라서, 부가적인 재료의 소모를 방지할 수 있어서 표시 장치의 제조비용이 절감될 수 있다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 분리 절연막(370)에 의해 구분되는 모든 색 화소들의 구조가 동일할 수 있기 때문에 색 화소 별로 다른 마스크를 사용할 필요가 없다. 이에 따라, 제조 공정이 단순화될 수 있다. 게다가, 제2 전극(320)과 광학 공진층(430) 사이에 배치된 광학 거리 조절층(460)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 조정할 수 있기 때문에, 원하는 파장에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 제1 광학 공진 거리(L1)의 세밀한 조절이 용이해질 수 있다.
제1 전극(310)이 반투과성을 갖는 경우, 기판(100) 및 제1 전극(310) 사이에 버퍼층(120)이 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 상대적으로 큰 굴절률을 갖는 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 여기서, 버퍼층(120)의 굴절률은 기판(100) 또는 제1 전극(310)의 굴절률보다 클 수 있다. 제1 전극(310)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 버퍼층(120)을 기판(100)과 제1 전극(310) 사이에 배치하는 경우, 제1 전극(310)과 버퍼층(120)의 계면에서의 광의 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한, 버퍼층(120)으로 인하여 제1 전극(310)과 기판(100) 사이의 접착력이 증가될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극(320)은 투과성을 갖는 투명 전극에 해당될 수 있지만, 반투과성을 갖는 반투과 전극에 해당될 수도 있다. 제2 전극(320)이 투명 전극인 경우에는, 광학 공진층(430) 및 제1 전극(310)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성되지 않을 수 있다. 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우에는, 제2 전극(310)도 광의 일부를 반사하기 때문에 광학 공진층(430) 및 제1 전극(310)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있으며, 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다. 즉, 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우에는 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
제2 전극(320)이 반투과 전극이고 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 두 개 또는 세 개의 광학적 공진 구조들이 형성되는 경우에는, 제1 광학 공진 거리(L1)가 반드시 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 설정될 필요가 없다. 예를 들어, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 각기 가시광선 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있다. 또한. 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 파장들을 가지는 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 공진 거리(L1)는 가장 긴 파장을 갖는 적색광의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정되고, 제2 광학 공진 거리(L2)는 중간 파장을 갖는 녹색광 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정되며, 제3 광학 공진 거리(L3)는 가장 짧은 파장을 갖는 청색광 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 설정될 수 있다. 즉, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하고 서로 다른 색광에 대응하는 피크 파장을 각기 하나씩 생성하도록 설정될 수 있다. 그 결과, 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 광학 공진층(430) 사이에 형성되는 세 개의 광학적 공진 구조들을 통해 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있다.
제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하고 서로 다른 색광에 대응하는 피크 파장을 각기 하나씩 생성된 경우, 결과적으로 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 형성된 하나의 광학적 공진 구조(즉, 제1 광학 공진 거리(L1)로 설정된 하나의 광학적 공진 구조)로 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키는 경우와 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)가 각기 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 광학적 공진을 일으키도록 설정되는 경우, 색 화소들 별로 각각의 광학 공진 거리를 맞추기 위해서, 색 화소들마다 발광층(355)의 두께를 달리하거나, 색 화소들 별로 두께가 서로 다른 보조 전극을 추가할 필요가 없다. 따라서, 부가적인 재료의 소모를 방지할 수 있어서 상기 표시 장치를 제조하기 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 분리 절연막(370)에 의해 구분되는 모든 색 화소들의 구조가 동일할 수 있기 때문에 모든 색 화소들의 구조가 동일할 수 있기 때문에 색 화소 별로 다른 마스크를 사용할 필요가 없으므로 상기 표시 장치의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서. 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 서로 다른 파장들을 가지는 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대하여 동시에 공진을 일으키도록 설정될 수 있으므로 상기 표시 장치는 보다 향상된 휘도를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따라 제2 전극이 투과 전극인 경우와 반투과 전극인 경우의 표시 장치의 휘도를 비교한 그래프이다. 도 9에 있어서, 가로축은 파장을 nm의 단위로 나타낸 것이고, 세로축은 각 파장에 대응하는 광이 방출되는 휘도(luminance)를 임의(arbitrary) 단위로 나타낸 것이다. 또한, 실선으로 표시된 그래프는 제2 전극이 투과 전극인 경우의 표시 장치의 휘도를 나타내고, 점선으로 표시된 그래프는 제2 전극이 반투과 전극인 경우의 표시 장치의 휘도를 나타난다.
도 7을 참조하면, 상기 표시 장치가 배면 발광 방식을 채용한 경우, 제1 전극(310)은 반투과 전극이 될 수 있고, 광학 공진층(430)은 반사층이 될 수 있다. 여기서, 제2 전극(320)이 투과 전극인 경우는 하나의 반사층 및 하나의 반투과층에 의해 하나의 광학적 공진 구조가 형성되는 반면, 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우는 하나의 반사층 및 두 개의 반투과층들에 의해 복수의 광학적 공진 구조들이 형성될 수 있다.
도 7 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우에 청색 피크 파장(도 9에서 약 450nm 내지 약 460nm 정도의 파장 범위) 및 녹색 피크 파장(도 9에서 약 520nm 내지 약 530nm 정도의 파장 범위)이 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우에 비해 보다 예리한 것을 알 수 있다. 이와 같은 보다 예리한 피크 파장은 표시 장치의 색순도가 향상됨을 의미한다. 또한, 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우에 상대적으로 더 긴 파장을 갖는 적색 피크 파장(도 9에서 약 630nm 내지 약 640nm 정도의 파장 범위)이 생성되도록 광학 공진 거리가 조정되어 보다 짙은 붉은색이 구현될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 광학 공진 거리(L3)는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 여러 가지 층들(예를 들면, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등)의 두께나 굴절률의 설정을 통해 조정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제3 광학 공진 거리(L3)는 청색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조정될 수 있다.
제3 광학 공진 거리(L3)가 설정되면, 제2 전극(320)과 광학 공진층(430) 사이에 배치된 광학 거리 조절층(460)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1) 및 제2 광학 공진 거리(L2)를 변화시킬 수 있다. 광학 거리 조절층(460)의 굴절률과 두께는 상대적으로 조절이 용이하기 때문에, 광의 원하는 파장에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 제1 광학 공진 거리(L1) 및 상기 제2 광학 공진 거리(L2)도 용이하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1)는 적색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있으며, 제2 광학 공진 거리(L2)는 녹색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치가 전면 발광 방식을 가지는 경우, 제1 전극(310)은 반사성을 갖는 반사 전극이 될 수 있고, 광학 공진층(430)은 반투과성을 가질 수 있다. 제1 전극(320)이 반사성을 가지고 광학 공진층(430)은 반투과성을 가질 경우, 제1 전극(320)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 표면들의 역할을 할 수 있다. 이 때, 광학 공진층(430)은 제1 전극(310)에 대하여 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성한다. 즉, 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제1 광학 공진 거리(L1)가 제공될 수 있다. 여기서, 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 파장들을 가지는 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다.
상기 표시 장치가 전면 발광 방식인 경우, 제2 전극(320)은 투과성을 가지는 투과 전극일 수도 있고, 반투과성을 갖는 반투과 전극일 수도 있다. 제2 전극(320)이 투과 전극인 경우에는, 광학 공진층(430) 및 제1 전극(310)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성되지 않을 수 있다. 제2 전극(320)이 반투과성을 가지는 반투과 전극인 경우, 제2 전극(310)도 광의 일부를 반사하므로, 광학 공진층(430) 및 제1 전극(310)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(310)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다. 그 결과, 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치가 양면 발광 방식을 채용하는 경우, 제1 전극(310) 및 광학 공진층(430)이 각기 반투과성을 가질 수 있다. 제1 전극(310) 및 광학 공진층(430)이 모두 반투과성을 가질 때, 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 면의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310)의 상면과 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제1 광학 공진 거리(L1)가 제공될 수 있다. 제2 전극(320)은 투과성을 갖는 투명 전극일 수도 있고, 반투과성을 갖는 반투과 전극일 수도 있다. 제2 전극(320)이 반투과 전극인 경우, 제2 전극(310)도 광의 일부를 반사하기 때문에 광학 공진층(430) 및 제1 전극(310)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있으며, 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치가 복수의 광학적 공진 구조들을 가지는 경우에 대해서는 이미 상세하게 설명하였으므로 반복되는 설명은 생략한다.
상기 표시 장치가 전면 발광 또는 양면 발광 방식을 채용한 경우, 상기 표시 장치는 기판(100)에 대향하는 대향 기판(예를 들면, 도 6의 참조 부호 400)을 포함할 수 있다. 이러한 대향 기판(400)은 기판(100)과 결합하여 두 기판(100, 400)들 사이에 배치되는 소자들을 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 두 기판(100, 400)은 두 기판(100, 400)의 주변부에 형성되는 밀봉 부재를 통해서 밀봉되고 결합될 수 있다. 전술한 바와 같은 본 발명의 개념과 효과는 배면 발광 방식을 채용하는 표시 장치뿐만 아니라 전면 발광 방식 또는 양면 발광 방식을 채용하는 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제1 전극(310)을 형성한 후, 사진 식각(photolithograph) 공정을 통해 제1 전극(310)을 화소 별로 패터닝한다. 예를 들어, 포토레지스트와 마스크를 이용한 현상(developing) 및 식각(etching) 공정을 통해 제1 전극(310)이 화소 별로 패터닝될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치가 배면 발광 방식 또는 양면 발광 방식인 경우, 제1 전극(310)은 반투과성을 가질 수 있으며, 상기 표시 장치가 전면 발광 방식인 경우에는 제1 전극(310)은 반사성을 가질 수 있다.
제1 전극(310) 상에 발광 구조물(350)을 형성한다. 상기 표시 장치가 유기 전계 발광 메커니즘을 이용하는 경우에 발광 구조물(350)은 도 8에 도시한 바와 같이, 정공 수송층(353), 발광층(355) 및 전자 수송층(357) 등을 포함할 수 있다.
발광 구조물(350) 상에 제2 전극(320)을 형성한다. 제2 전극(320)은 투과성을 가질 수도 있으며, 반투과성을 가질 수도 있다. 제1 전극(310)과 달리 제2 전극(320)은 화소 별로 패터닝되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(310), 발광 구조물(350) 및 제2 전극(320)을 구비하는 제1 유닛(601)이 기판(100) 상에 제공된다.
도 10b를 참조하면, 제2 기판(400) 상에 광학 공진층(430)을 형성한다. 이 경우, 광학 공진층(430)은 화소 별로 패터닝될 필요가 없다. 상기 표시 장치가 배면 발광 방식을 가지는 경우, 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 수 있다. 또한, 상기 표시 장치가 전면 발광 방식 또는 양면 발광 방식인 경우에는 광학 공진층(430)은 반투과성을 가질 수 있다.
광학 공진층(430) 상에 광학 거리 조절층(460)을 형성한다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 광학 거리 조절층(460)의 두께와 굴절률은 광학 공진 거리(예를 들면, 도 7의 제1 광학 공진 거리(L1))를 조정할 수 있도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 제2 기판(400) 상에 광학 공진층(430) 및 광학 거리 조절층(460)을 구비하는 제2 유닛(602)을 마련한다.
도 10c를 참조하면, 제1 전극(310), 발광 구조물(350) 및 제2 전극(320)을 포함하는 제1 유닛(601) 상부에 광학 공진층(430) 및 광학 거리 조절층(460)을 포함하는 제2 유닛(602)을 위치시키고, 제1 유닛(601)과 제2 유닛(602)을 서로 결합한다. 예를 들어, 제1 및 제2 기판(100, 400)의 주변부에 밀봉 부재(도시되지 않음)를 형성하고, 상기 밀봉 부재를 이용하여 제1 및 제2 기판(100, 400)을 합착해서, 제1 유닛(601) 및 제2 유닛(602)을 결합할 수 있다. 이와 같이, 제1 전극(310), 발광 구조물(350) 및 제2 전극(320)이 적층된 제1 유닛(601)과 광학 공진층(430) 및 광학 거리 조절층(460)이 적층된 제2 유닛(602)을 각각 별도로 형성하고, 별도로 형성된 두 구조물(601, 602)을 결합하여, 예를 들면, 도 7에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일한 구성을 가지는 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 능동형 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 표시 장치는, 기판(100), 제1 광학 공진층(150), 스위칭 구조물(200), 제1 전극(310), 발광 구조물(350), 제2 전극(320), 광학 거리 조절층(460) 및 제2 광학 공진층(430)을 구비한다.
스위칭 구조물(200)은 제1 광학 공진층(150)과 제1 전극(310) 사이에 위치하며, 발광 구조물(350)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치된다. 또한, 스위칭 구조물(200)은 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 발광 구조물(350)보다 하부에 위치한다.
광학 거리 조절층(460)은 제2 전극(320)과 제2 광학 공진층(430) 사이에 위치한다. 제2 광학 공진층(430)은 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 발광 구조물(350) 보다 상부에 배치된다.
스위칭 구조물(200)의 구성 요소들인 반도체층(210), 전극들(231, 233, 235), 절연층들(220, 240, 260)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 발광 구조물(350)의 구성 요소들인 정공 수송층(353), 발광층(355) 및 전자 수송층(357)의 구조에 대해서도 도 2를 참조하여 이미 상세하게 설명한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 11 및 도 12에 도시된 표시 장치들에 있어서, 이와 같은 표시 장치들은 전극이 아닌 적어도 두 개의 광학 공진층(150, 430)을 구비한다. 즉, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430) 사이에 광학적 공진 구조가 제공된다. 또한, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)은 전극이나 보조 전극이 아니기 때문에, 화소 별로 패터닝될 필요가 없다. 한편, 스위칭 구조물(200)과 광학 거리 조절층(460)을 함께 이용하여 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430) 사이의 광학 거리를 조절할 수 있다.
상기 표시 장치가 배면 발광 방식인 경우, 제1 광학 공진층(150)은 반투과성을 가질 수 있고, 제2 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 수 있다. 제1 광학 공진층(150)은 반투과성을 가지고, 제2 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 때, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 면들의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성한다.
제1 광학 공진 거리(L1)는, 도 1 또는 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 공진 거리(L1)는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 설정될 수 있다. 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면 사이의 광학 거리는 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이의 광학 거리보다 상대적으로 길기 때문에, 제1 광학 공진 거리(L1)는 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으킬 수 있도록 충분히 길게 조절될 수 있다. 제1 광학 공진 거리(L1)가 서로 다른 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절되는 경우의 효과에 대해서는 이미 상세하게 설명한 바 있으므로 반복되는 설명은 생략한다.
광학 거리 조절 절연층(260)의 두께 및 굴절률 중 적어도 하나와 광학 거리 조절층(460)의 두께 및 굴절률 중 적어도 하나를 함께 조절하여, 제1 광학 공진 거리(L1)를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 광학 거리 조절 절연층(260) 및 광학거리 조절층(460) 중 어느 하나만 구비한 경우에 비해서 제1 광학 공진 거리(L1)를 보다 세밀하고 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각기 투과성을 갖는 투명 전극일 수 있다. 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)이 각기 투과 전극에 해당하는 경우, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성되지 않을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 어느 하나는 반투과성을 갖는 반투과 전극일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)이 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우, 제2 전극(320)도 광의 일부를 반사하므로, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430) 사이에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 전극(320)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극(320)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하고 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성하도록 설정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면. 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 서로 다른 파장들을 가지는 세 개의 가시광선들에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1), 제2 광학 공진 거리(L2) 및 제3 광학 공진 거리(L3)는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대하여 동시에 공진을 일으키도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 장치는 보다 향상된 휘도를 가질 수 있다.
제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치되는 여러 가지 구조물들(예를 들면, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등)의 두께나 굴절률에 의해 제2 전극(320)의 저면과 제1 전극(310)의 저면 사이의 광학 거리가 정해지면, 제1 전극(310)과 제1 광학 공진층(150) 사이에 배치된 스위칭 구조물(200)의 두께와 굴절률을 조절하여 제2 광학 공진 거리(L2)를 조절할 수 있다. 또한, 제2 광학 공진 거리(L2)가 정해지면, 제2 전극(320)과 제2 광학 공진층(430) 사이에 배치된 광학 거리 조절층(460)의 두께와 굴절률을 조절하여 제1 광학 공진 거리(L1) 및 제3 광학 공진 거리(L3)를 조절할 수 있다. 광학 거리 조절층(460)의 굴절률 및 두께는 비교적 조절하기 용이하기 때문에, 원하는 파장에 대해서 광학적 공진을 일으키기 위한 제1 광학 공진 거리(L1) 및 제3 광학 공진 거리(L3)의 용이한 조정이 가능하다. 예를 들면, 제1 광학 공진 거리(L1)는 적색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조정될 수 있다. 또한, 제2 광학 공진 거리(L2)는 녹색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있고, 제3 광학 공진 거리(L3)는 청색광에 대응하는 피크 파장을 생성하도록 조절될 수 있다.
상기 표시 장치가 전면 발광 방식을 채용하는 경우, 제1 광학 공진층(150)은 반사성을 가질 수 있고, 제2 광학 공진층(430)은 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과성을 가질 수 있다. 제1 광학 공진층(150)이 반사성을 가지고 제2 광학 공진층(430)은 반투과성을 가질 때, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 표면들의 역할을 할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각기 투과성을 갖는 투과 전극에 해당될 수 있다. 이와는 달리, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 어느 하나가 반투과성을 갖는 반투과 전극일 수도 있다. 예를 들어, 제2 전극(320)이 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우, 제2 전극(310)도 광의 일부를 반사하므로, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 그 결과, 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치가 양면 발광 방식인 경우, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 각기 반투과성을 가질 수 있다. 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 모두 반투과성을 가질 때, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 면들의 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 투과성을 갖는 투과 전극일 수 있다. 이와 달리, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 어느 하나가 반투과성을 갖는 반투과 전극일 수도 있다. 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 중 어느 하나가 반투과성을 갖는 반투과 전극인 경우, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다.
도 11에 도시된 표시 장치의 제조에 있어서, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 설명한 표시 장치의 제조 방법과 비교할 때, 제1 기판(100) 및 제1 전극(310) 사이에 제1 광학 보상층(150) 및 스위칭 구조물(200)이 추가되는 점을 제외하면 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 설명한 표시 장치의 제조 방법과 실질적으로 동일하거나 유사하므로 반복되는 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전극이 아닌 적어도 두 개의 광학 공진층들(150, 430) 사이에 광학 공진 구조가 형성된다. 또한, 스위칭 구조물(200) 및 광학 거리 조절층(460)을 함께 이용하여 광학 공진층들(150, 430) 사이의 광학 거리를 조절할 수 있기 때문에, 상기 표시 장치의 공진 광학 거리를 보다 세밀하고 용이하게 조절할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13에 도시된 표시 장치는, 도 11을 참조하여 설명한 표시 장치와 비교할 때, 제1 전극(310)이 반투과성을 갖고, 제2 전극(320)이 투과성을 갖는 점을 제외하고는 도 11을 참조하여 설명한 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가진다. 도 11을 참조하여 설명된 표시 장치의 구성 요소들과 유사하거나 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 참조 번호들을 사용하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 13을 참조하면, 상기 표시 장치는, 기판(100), 제1 광학 공진층(150), 스위칭 구조물(200), 제1 전극(310), 발광 구조물(350), 제2 전극(320), 광학 거리 조절층(460) 및 제2 광학 공진층(430)을 구비한다. 스위칭 구조물(200)은 제1 광학 공진층(150)과 제1 전극(310) 사이에 위치하며, 발광 구조물(350)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치된다. 또한, 광학 거리 조절층(460)은 제2 전극(320)과 제2 광학 공진층(430) 사이에 배치된다. 제2 광학 공진층(430)은 제1 전극(310), 제2 전극(320) 및 발광 구조물(350) 보다 상부에 배치된다.
상기 표시 장치가 배면 발광 방식을 채용한 경우, 제1 광학 공진층(150)은 반투과성을 가질 수 있고, 제2 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 수 있다. 제1 광학 공진층(150)은 반투과성을 갖고, 제2 광학 공진층(430)은 반사성을 가질 때, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 광학적 공진을 일으키는 두 면들로 기능할 수 있다. 이 경우, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면은 제1 광학 공진 거리(L1)를 형성한다.
제1 전극(310)은 반투과성을 가질 수 있으며, 제2 전극은 투과성을 가질 수 있다. 제1 전극(310)은 반투과성을 가지는 경우, 제1 전극(310)도 광의 일부를 반사하므로, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 형성하는 광학적 공진 구조 이외에도 추가적인 광학적 공진 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 공진층(150)의 상면과 제1 전극(310)의 저면 사이에 제2 광학 공진 거리(L2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(310)의 상면과 제2 광학 공진층(430)의 저면 사이에 제3 광학 공진 거리(L3)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 장치는 복수의 광학적 공진 구조들을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치에 전면 발광 방식이 적용된 경우, 제1 광학 공진층(150)은 반사성을 가질 수 있고, 제2 광학 공진층(430)은 광의 일부를 투과하는 동시에 광의 일부를 반사하는 반투과성을 가질 수 있다. 또한, 상기 표시 장치가 양면 발광 방식인 경우, 제1 광학 공진층(150) 및 제2 광학 공진층(430)이 각기 반투과성을 가질 수 있다.
상술한 바에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명들에 따르면, 개선된 색순도를 확보할 수 있으며, 제조 비용과 제조 공정을 간략화할 수 있는 표시 장치를 구현할 수 있다. 이러한 표시 장치는 배면 발광 방식, 전면 발광 방식, 양면 발광 방식 등 다양한 발광 방식을 가지는 텔레비전, 모니터, 이동 통신 기기, MP3, 휴대용 디스플레이 기기 등의 여러 가지 전기 및 전자 장치들에 적용될 수 있다.
100: 기판 120: 버퍼층
150: 제1 광학 공진층 200: 스위칭 구조물
260: 광학 거리 조절 절연층 310: 제1 전극
320: 제2 전극 350: 발광 구조물
430: 제2 광학 공진층 460: 광학 거리 조절층

Claims (20)

  1. 기판 상에 배치되며, 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 구비하는 스위칭 구조물;
    상기 스위칭 구조물 상에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되며, 광을 생성하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 상에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 기판과 상기 스위칭 구조물 사이에 배치되는 제1 광학 공진층 포함하며,
    상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제2 전극의 저면 사이의 거리에 대응되는 제1 광학 공진 거리가 제공되어, 상기 제2 전극 및 상기 제1 광학 공진층이 상기 발광 구조물로부터 발생되는 광의 광학 공진을 일으키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리는 상기 발광 구조물로부터 생성되는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키게 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절 절연층의 두께 및 굴절률 중에서 적어도 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 광학 공진층 사이에 배치되는 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 공진층은 반투과성을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극은 투과성을 가지며, 상기 제2 전극은 반사성 또는 반투과성을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극은 반투과성을 가지며, 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제1 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절 절연층의 두께 및 굴절률 중에서 적어도 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극의 상면과 상기 제2 전극의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 상기 발광 구조물로부터 생성되는 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장대에 속하는 파장들을 가지는 서로 다른 색광들에 각기 대응하는 제1 피크 파장, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장을 각기 생성하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 각기 상기 발광 구조물로부터 생성되는 적색광, 녹색광 및 청색광에 대해서 동시에 광학적 공진을 일으키도록 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 공진층은 반사성을 가지며, 상기 제2 전극은 반투과성을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 상에 배치되는 광학 거리 조절층 및 상기 광학 거리 조절층 상에 배치되는 제2 광학 공진층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 전극은 반투과성을 가지며, 상기 제2 전극의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제2 광학 공진 거리가 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 광학 공진 거리는 상기 광학 거리 조절층의 두께 및 굴절률 중 적어도 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 광학 공진층의 상면과 상기 제2 광학 공진층의 저면 사이에 상기 광의 광학적 공진을 위한 제3 광학 공진 거리가 제공되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 광학 공진 거리, 상기 제2 광학 공진 거리 및 상기 제3 광학 공진 거리는 각기 가시광선의 파장대에 속하는 하나의 피크 파장을 생성하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제1 기판 상에 제1 전극, 광을 생성하는 발광 구조물 및 제2 전극을 구비하는 제1 유닛을 형성하는 단계;
    제2 기판 상에 제1 광학 공진층 및 광학 거리 조절층을 구비하며, 상기 제1 유닛과는 별도로 제2 유닛을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 유닛이 상기 제1 기판과 상기 제2 유닛 사이에 위치하도록 상기 별도로 형성된 제1 유닛및 제2 유닛을 결합하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 유닛을 형성하는 단계는, 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제2 광학 공진층 및 스위칭 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 스위칭 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 스위칭 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 스위칭 소자를 덮는 광학 거리 조절 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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