KR101754787B1

KR101754787B1 - 유기발광소자 및 이를 포함하는 입체영상표시장치

Info

Publication number: KR101754787B1
Application number: KR1020110048427A
Authority: KR
Inventors: 유충근
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2017-07-06
Also published as: KR20120130473A

Abstract

본 발명은 상부 발광 방식 유기발광소자에 관한 것으로, 외부광을 차단할 수 있는 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED의 인캡슐레이션을 위한 보호필름이 위상지연층과 선편광층을 포함하도록 형성함으로써, 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트를 더욱 향상시키게 되며, 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 플렉서블(flexible) OLED를 구현할 수 있으며, 기존의 접착층에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다. 또한, 제조원가 비용을 절감시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 위상지연층은 리오트로픽 액정으로 형성함에 따라, 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

유기발광소자 및 이를 포함하는 입체영상표시장치{Organic light emitting diodes and stereoscopic display device using the same}

본 발명은 상부 발광 방식 유기발광소자에 관한 것으로, 외부광을 차단할 수 있는 유기발광소자에 관한 것이다.

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

또한, 이러한 OLED는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 상부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 접착성을 갖는 보호층(3)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.

유기발광층(13)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질(13a, 13b, 13c)을 패턴하여 사용한다.

이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 발광다이오드를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

한편, 제 2 기판(2)은 유연한 특성을 지니고 있는 OLED(10)를 제공하기 위하여 삭제 가능하다.

그러나 이러한 OLED(10)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 외부광 차단용 편광판(50)을 OLED(10)에 부착 형성한다.

즉, OLED(10)는 유기발광층(13)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(50)을 형성함으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

이러한 편광판(50)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 제 2 기판(2)의 외면에 부착된 1/4λ 위상차판(20)과 선편광판(30)으로 구성된다. 여기서, 도 2를 참조하여 원편광판의 구조에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 2는 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 원편광판(50)은 원편광판(50)을 OLED(도 1의 10)에 부착하기 위한 제 1 접착층(21a)과 1/4λ 위상차판(20) 그리고 1/4λ 위상차판(20)과 선편광판(30)을 부착하기 위한 제 2 접착층(21b)으로 이루어진다.

여기서, 선편광판(30)은 빛의 편광특성을 변화시키는 편광층(31)과, 편광층(31)의 양측면에 형성되어 편광층(31)을 보호 및 지지하는 제 1 및 제 2 TAC 필름(33a, 33b)으로 구성된다.

그리고, 제 2 TAC 필름(33b)의 일측에 표면처리층(40)을 더욱 포함하는데, 표면처리층(40)은 실리카비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 편광판(50) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

이때, 제 1 접착층(21a)의 하부로는 별도의 보호층(미도시)이 포함될 수 있는데, 이는 원편광판(50) 부착공정에서 탈착되어 제 1 접착층(21a)을 노출시키며, 운반 및 이송 등의 과정에서 제 1 접착층(21a)이 오염되지 않도록 보호하는 역할을 한다.

따라서, 외부로부터 OLED(도 1의 10)로 입사되는 외부광은 1/4λ 위상차판(20)과 선편광판(30)으로 된 원편광판(50)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 제 1 전극(도 1의 11)에 의해 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.

따라서, 입사된 외부광은 원편광판(50)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

이로 인하여, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 OLED(도 1의 10)에 부착되는 원편광판(50)은 그 구성요소가 너무 많아 제조원가를 상승시키게 된다.

또한, 원편광판(50)을 이루는 각층은 적어도 수십㎛의 두께를 가짐으로써, 원편광판(50)은 적어도 200㎛ 이상의 두께를 갖게 된다. 따라서, OLED(도 1의 10) 전체 두께를 증가시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.

특히, 최근에는 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, OLED(도 1의 10)의 경우 원편광판(50)에 의해 두께가 두꺼워짐에 따라 플렉서블한 특성을 구현하기 어려운 실정이다.

그리고, 휨 발생시에도 원편광판(50)의 구성요소가 너무 많으며, 두께가 두꺼워 휨에 의한 크랙(crack) 등의 문제점이 발생하게 된다.

또한, 제 1 및 제 2 접착층(21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박형의 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 플렉서블 OLED를 구현하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 또한, OLED의 공정비용을 절감하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

또한, 휘도를 향상시키고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동 박막트랜지스터와 발광다이오드가 형성된 제 1 기판과; 상기 구동 박막트랜지스터 및 발광다이오드를 덮으며, 적어도 하나의 무기보호필름과 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어지는 위상차층 그리고 선편광층을 포함하는 보호필름을 포함하며, 상기 발광다이오드에서 발광하는 빛은 상기 위상차층 상부로 투과하는 상부발광 방식인 유기발광소자를 제공한다.

이때, 상기 위상차층은 1/4 λ 지연층을 가지며, 상기 보호필름은 상기 발광다이오드를 덮는 제 1 무기보호필름과, 상기 제 1 무기보호필름 상부에 위치하는 위상차층과, 상기 위상차층을 덮는 제 2 무기보호필름과, 상기 제 2 무기보호필름 상부에 위치하는 선편광층과, 상기 선편광층을 덮는 제 3 무기보호필름으로 이루어진다.

또한, 상기 보호필름은 상기 발광다이오드를 덮는 제 1 무기보호필름과, 상기 제 1 무기보호필름 상부에 위치하는 유기보호필름과, 상기 유기보호필름을 덮는 제 2 무기보호필름과, 상기 제 2 무기보호필름 상부에 위치하는 위상차층과, 상기 위상차층을 덮는 제 3 무기보호필름과, 상기 제 3 무기보호필름 상부에 위치하는 선편광층과, 상기 선편광층을 덮는 제 4 무기보호필름으로 이루어지며, 상기 보호필름은 상기 발광다이오드를 덮는 제 1 무기보호필름과, 상기 제 1 무기보호필름 상부에 위치하는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층과, 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층을 덮는 제 2 무기보호필름과, 상기 제 2 무기보호필름 상부에 위치하는 위상차층과, 상기 위상차층을 덮는 제 3 무기보호필름과, 상기 제 3 무기보호필름 상부에 위치하는 선편광층으로 이루어진다.

여기서, 상기 발광다이오드는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하며, 상기 발광다이오드는 백(W)색을 발광한다.

또한, 상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 게이트전극, 소스 및 드레인전극을 포함하며, 상기 발광다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함한다.

또한, 본 발명은 구동 박막트랜지스터와 발광다이오드가 형성된 제 1 기판과; 상기 구동 박막트랜지스터 및 발광다이오드를 덮으며, 적어도 하나의 무기보호필름과 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어지는 위상차층과 선편광층 그리고 패턴드 리타더층을 포함하는 보호필름을 포함하는 유기전계발광소자와; 상기 패턴드리타더층을 통해 나온 빛을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광안경을 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 위상차층은 1/4 λ 지연층을 가지며, 상기 보호필름은 상기 발광다이오드를 덮는 제 1 무기보호필름과, 상기 제 1 무기보호필름 상부에 위치하는 위상차층과, 상기 위상차층을 덮는 제 2 무기보호필름과, 상기 제 2 무기보호필름 상부에 위치하는 선편광층과, 상기 선편광층을 덮는 제 3 무기보호필름과, 상기 제 3 무기보호필름 상부에 위치하는 패턴드리타더층과, 상기 패턴드리타더층을 덮는 제 4 무기보호필름으로 이루어진다.

또한, 상기 패턴드리타더층은 다수의 화소영역 중 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역에 대응하는 제1패턴과, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역에 대응하며 상기 제1패턴과 다른 투과축으로 이루어진 제2패턴으로 이루어진다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED의 인캡슐레이션을 위한 보호필름이 위상지연층과 선편광층을 포함하도록 형성함으로써, 외부광 반사가 최소화되는 효과가 있고, 콘트라스트를 더욱 향상시키게 되는 효과가 있으며, 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 플렉서블(flexible) OLED를 구현할 수 있는 효과가 있으며, 기존의 접착층에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제조원가 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 위상지연층은 리오트로픽 액정으로 형성함에 따라, 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4와 도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 도 6의 OLED를 포함하는 입체 영상 구현 시스템을 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

-제 1 실시예-

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4와 도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 또 다른 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(200)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 화소영역(P)에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.

게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 구비한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 두 전극(110a, 110b) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(110b)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)과 이들 전극(110a, 110b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결되며 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

즉, 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.

그리고 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113)이 형성되어 있다.

여기서, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이러한 유기발광층(113)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소영역(P) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질(113a, 113b, 113c)을 패턴하여 사용한다.

그리고, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 형성되어 있다.

이때, 제 2 전극(115)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조이다.

따라서, 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 2 전극(115)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 2 전극(115)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(200)이 형성되어, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 보호필름(200)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

보호필름(200)은 외부 산소 및 수분이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름(201a, 201b, 201c)을 적어도 2장 이상 적층하여 사용하는데, 이때 본 발명의 OLED(100)는 제 1 내지 제 3 무기보호필름(201a, 201b, 201c) 사이에 위상지연층(210)과 선편광층(220)이 개재되는 것을 특징으로 한다.

즉, 제 1 무기보호필름(201a) 상부에는 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상지연층(210)이 형성되며, 위상지연층(210) 상부에는 제 2 무기보호필름(201b)이 형성되며, 제 2 무기보호필름(201b) 상부에는 광투과축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키는 선편광층(220)이 형성된다.

그리고, 선편광층(220) 상부에는 제 3 무기보호필름(201c)이 형성된다.

여기서, 제 1 내지 제 3 무기보호필름(201a, 201b, 201c) 각각은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 중 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 제 1 내지 제 3 무기보호필름(201a, 201b, 201c)은 서로 동일한 물질로 이루어지거나 또는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.

따라서, OLED(100)는 외부로부터 수분 및 산소가 OLED(100)의 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 위상지연층(210)은 물에 녹은 액정의 전단응력(shear force)으로 배향하기 때문에 별도의 배향공정이 필요없는 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어진다.

즉, 리오트로픽 액정은 열 이외 다른 영향에 의해 분자구조가 바뀌는 성질을 갖는 액정으로서, 농도 전이형 액정이라고 부르기도 한다.

이때, 선편광층(220)과 위상지연층(210)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광층(220)을 배치시키고 그 안쪽으로 위상지연층(210)을 배치시키는 구조가 바람직하다.

따라서, OLED(100)가 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소함으로써, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하가 발생되는데, 본 발명은 위상지연층(210)과 선편광층(220)에 의해 외부로부터 입사되는 외부광의 반사를 최소화함으로써, 콘트라스트의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

여기서, 위상지연층(210)은 1/4 λ 지연층을 갖도록 한다.

이때, 위상지연층(210)의 리오트로픽 액정은 입사된 빛을 회전피치에 따라 특정 파장만을 반사시키는 선택 반사 특성을 가지며, 이때 액정의 회전방향에 따라 반사되는 빛의 편광상태도 결정된다.

따라서, 외부로부터 입사되는 외부광은 선편광층(220)의 흡수축에 따른 방향의 성분이 흡수되고 투과축에 따른 방향의 성분이 투과된다. 이 투과축에 따른 방향의 성분은 위상지연층(210)을 지나면서 일방향으로 회전되는 원편광으로 변환된 후, 발광다이오드(E)의 제 1 전극(111)에 의해 반사된다.

반사될 때 일방향으로 회전하는 원편광은 타방향으로 회전하는 원편광이 되고, 위상지연층(210)을 지나면서 처음의 투과축에 직교하는 방향의 직선 편광으로 변환된다. 따라서, 이 직선 편광은 선편광층(220)의 흡수축에 의해 흡수되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

따라서, 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트가 더욱 향상되게 된다.

여기서, 위상지연층(210)과 선편광층(220)은 스핀(spin) 코팅, 슬릿(slit) 코팅, 롤(roll) 인쇄 방법, 잉크젯(inkjet) 코팅 방법을 사용하여 구성할 수 있는데, 위상지연층(210)의 두께는 약 수㎛로 형성하는데, 최소 10㎛이하의 두께를 갖도록 형성하며, 선편광층(220) 또한 약 수㎛로 형성하며, 최소 10㎛이하의 두께를 갖도록 형성한다.

이때, 제 1 내지 제 3 무기보호필름(201a, 201b, 201c)은 약 수㎛의 두께를 갖도록 형성되므로, 기존에 비해 OLED(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

즉, 본 발명은 외부광을 차단하기 위한 위상지연층(210)과 선편광층(220)을 박막형상으로 형성함으로써, 구성요소가 많아 적어도 200㎛이상의 두께를 갖는 원편광판(도 1의 50)을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 것이다.

따라서, OLED(100)는 유연한 특성을 갖게 되어, 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블(flexible) OLED를 구현할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상지연층(210)과 선편광층(220)은 박막형상으로 별도의 접착층(도 1의 21a, 21b)을 필요로 하지 않는다. 따라서, 기존의 원편광판(도 1의 50)의 접착층(도 1의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

특히, 본 발명의 위상지연층(210)은 리오트로픽 액정으로 이루어짐에 따라, 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 인캡슐레이션을 위한 보호필름(200)이 위상지연층(210)과 선편광층(220)을 포함하도록 형성함으로써, 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트를 더욱 향상시키는 동시에 200㎛ 이상의 두께를 갖는 원편광판(도 1의 50)을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상지연층(210)과 선편광층(220)은 박막형상으로 접착층(도 1의 21a, 21b)을 필요로 하지 않아 접착층(도 1의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 도 4에 도시한 바와 같이 유기보호필름(230)을 더욱 포함할 수 있는데, 즉, 제 1 내지 제 4 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d) 사이에 유기보호필름(230)과 위상지연층(210) 그리고 선편광층(220)이 개재되도록 하는 것이다.

즉, 제 1 내지 제 4 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)과 유기보호필름(230), 위상지연층(210) 그리고 선편광층(220)은 교대로 적층된 구조를 이루게 된다.

이때, 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)은 외부 습기가 내부로 침투되는 것을 방지하여 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)를 보호하는 막으로, 발광다이오드(E)를 에워싸며 기판(101) 상에 형성된다.

유기보호필름(230)을 발광다이오드(E) 바로 위에 형성할 경우, 유기물질인 유기보호필름(230)으로부터 수분이나 가스 등이 발생되어 하부의 발광다이오드(E)를 열화시킬 수 있으므로, 발광다이오드(E) 바로 위에는 무기보호필름(201a)이 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 유기보호필름(230)은 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)의 스트레스를 완화시키고, 연성 및 평탄화 역할을 하게 됨으로써, 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)의 내충격성을 보안하는 역할을 하게 된다.

여기서, 유기보호필름(230)은 모노머(monomer) 또는 고분자 박막을 이용할 수 있는데, 모노머로는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene) 등이 사용될 수 있으며, 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.

또한, 도 5a에 도시한 바와 같이 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 더욱 포함할 수 있는데, 즉, 제 1 무기보호필름(201a) 상부에 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 형성하며, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240) 상부에 제 2 무기보호필름(201b)이 위치하도록 한다.

그리고, 제 2 무기보호필름(201b) 상부에 위상지연층(210), 제 3 무기보호필름(201c), 선편광층(220), 제 4 무기보호필름(201d)이 순차적으로 위치하도록 하는 것이다.

이와 같이, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 더욱 포함할 경우, OLED(100)의 색재현율을 더욱 향상시킬 수 있다.

아래 표(1)은 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)에 따라 OLED(100)의 색재현율을 측정한 시뮬레이션결과이다.

	색상	색좌표(CIEx)	색좌표(CIEy)	색재현율
sample 1	적색(R)	0.648	0.351	87.9%
	녹색(G)	0.247	0.703
	청색(B)	0.120	0.121
sample 2	적색(R)	0.665	0.335	98.6%
	녹색(G)	0.226	0.718
	청색(B)	0.121	0.099

여기서, sample 1은 원편광판(도 1의 50)을 포함하는 기존의 OLED(도 1의 10)의 색재현율을 측정한 시뮬레이션결과이며, sample 2는 도 5a의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)를 포함하는 OLED(100)의 색재현율을 측정한 시뮬레이션결과이다.

표(1)을 참조하면, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 포함함에 따라 OLED(100)의 색재현율이 향상된 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 5b에 도시한 바와 같이, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 포함하는 OLED(100)는 유기발광층(113)이 화이트색(W)을 발광하는 화이트 OLED를 사용함으로써, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 유기발광층(도 5a의 113a, 113b, 113c)에 비해 유기발광층(113)의 수명 및 효율을 더욱 향상시킬 수도 있다.

그리고, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터층(240)을 통해 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)의 스트레스를 완화시키고, 연성 및 평탄화 역할을 할 수 있다.

-제 2 실시예-

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다.

여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(200)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

보호필름(200)은 외부 산소 및 수분이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)을 적어도 2장 이상 적층하여 사용하는데, 이때 본 발명의 OLED(100)는 제 1 내지 제 4 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d) 사이에 위상지연층(210)과 선편광층(220) 그리고 패턴드리타더층(250)이 개재되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 선편광층(220) 상부에는 제 3 무기보호필름(201c)이 형성되며, 제 3 무기보호필름(201c) 상부에는 패턴드리타더층(250)이 형성되며, 패턴드리타더층(250) 상부에는 제 4 무기보호필름(201d)이 형성된다.

여기서, 제 1 내지 제 4 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d) 각각은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 중 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 제 1 내지 제 4 무기보호필름(201a, 201b, 201c, 201d)은 서로 동일한 물질로 이루어지거나 또는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.

여기서, 위상지연층(210)은 1/4 λ 지연층을 갖도록 한다.

그리고, 패턴드리타더층(250)은 가로방향으로 정의되는 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 한다.

이를 위해, 패턴드리타더층(250)은 광축이 서로 직교하는 제 1 및 제 2 패턴(251a, 251b)이 형성되어 있다. 이를 통해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 입체 영상을 구현할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 인캡슐레이션을 위한 보호필름(200)이 위상지연층(210)과 선편광층(220) 그리고 패턴드리타더층(250)을 포함하도록 형성함으로써, 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트를 더욱 향상시키는 동시에 200㎛ 이상의 두께를 갖는 원편광판(도 1의 50)을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상지연층(210)과 선편광층(220) 그리고 패턴드리타더층(250)은 박막형상으로 접착층(도 1의 21a, 21b)을 필요로 하지 않아 접착층(도 1의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 위상지연층(210)은 리오트로픽 액정으로 이루어짐에 따라, 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 패턴드리타더층(250)을 통해 3차원 영상 구현이 가능한 입체영상표시장치를 이루게 된다. 이에 대해 도 7을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 7은 도 6의 OLED를 포함하는 입체 영상 구현 시스템을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 입체 영상 구현 시스템(300)은 크게 화상을 표시하는 OLED(100)와, OLED(100)의 외측면에 부착된 패턴드리타더층(250), OLED(100)로부터 패턴드리타더층(250)를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 편광안경(130)으로 구성된다.

이들에 대해 좀더 자세히 살펴보면, OLED(100)는 보호필름(200)을 통해 인캡슐레이션되는데, 이때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보호필름(200)은 위상지연층(210)과 선편광층(220) 그리고 패턴드리타더층(250)을 포함한다.

여기서, 패턴드리타더층(250)은 가로방향으로 정의되는 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 한다.

이를 위해, 패턴드리타더층(250)은 그 내부적으로 위상값을 변경시키는 물질 즉, 각각 지연자(retarder)로 구성되는 불굴절소자의 조합으로, 화소영역(P) 라인별로 교대하여 서로 다른 방향을 갖도록 패턴된다.

즉, 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 우원편광용 제1패턴(251a)이 형성되며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광용 제2패턴(251b)이 형성된다.

제1및 제2패턴(251a, 251b)의 광축은 서로 직교된다.

이 경우, 패턴드리타더층(250)은 홀수번째 화소라인이 좌원편광 상태가 되도록, 그리고 짝수번째 화소라인이 우원편광 상태가 되도록 형성할 수도 있다.

따라서, 전술한 본 발명의 OLED(100)의 구성에 의해 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3차원 영상 구현이 가능하도록 하는 입체 영상 구현 시스템(300)을 이루게 된다.

그리고, OLED(100)와 하나의 세트를 이루는 3차원 영상 시청용 편광안경(130)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름(131, 133)을 부착한 것이 특징이다.

이때, 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안렌즈에는 우원편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 편광필름(131)이 부착되고 있고, 우안렌즈에는 좌원편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 2 편광필름(133)이 부착된다.

따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 편광안경(130)을 착용하고, OLED(100)의 화소라인 별로 교대하여 좌안 영상과 우안 영상 데이터가 인가되어, 서로 다른 원편광 상태를 갖는 빛을 통과시키는 패턴드리타더층(250)을 통해 화상을 시청하는 경우, 편광안경(130)의 좌안렌즈를 통해서는 좌안 영상이, 우안렌즈를 통해서는 우안 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3차원 입체화상을 시청할 수 있게 된다.

여기서 일례로서 편광안경(130)에 있어 좌안렌즈에는 우원편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 편광필름(131)이, 우안렌즈에는 좌원편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 2 편광필름(133)이 부착된 것을 보이고 있지만, 이러한 제 1 및 제 2 편광필름(131, 133)은 서로 바뀌어 부착될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 인캡슐레이션을 위한 보호필름(200)이 위상지연층(210)과 선편광층(220) 그리고 패턴드리타더층(250)을 포함하도록 형성함으로써, 외부광 반사과 반사가 최소화되고, 콘트라스트를 더욱 향상시키는 동시에 200㎛ 이상의 두께를 갖는 원편광판(도 1의 50)을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상지연층(210)과 선편광층(220)과 패턴드리타더층(250)은 박막형상으로 접착층(도 1의 21a, 21b)을 필요로 하지 않아 접착층(도 1의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

특히, 패턴드리타더층(250)을 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 3차원 영상 구현이 가능한 입체영상표시장치를 이루게 된다.

이를 통해, 사용자는 3차원 입체화상을 시청할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : OLED, 101 : 기판
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b, 103c : 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연막, 107 : 게이트전극, 109a, 109b : 제 1및 제 2 층간절연막
110a, 110b : 소스 및 드레인전극,
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
116 : 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀, 117 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크
200 : 보호필름(201a, 201b, 201c : 제 1 내지 제 3 무기보호필름, 210 : 위상차층, 220 : 선편광층)
DTr : 구동 박막트랜지스터, P : 화소영역

Claims

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구동 박막트랜지스터와 발광다이오드가 형성된 제 1 기판과;
상기 구동 박막트랜지스터 및 발광다이오드를 덮으며, 적어도 하나의 무기보호필름과 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어지는 위상차층과 선편광층 그리고 패턴드 리타더층을 포함하는 보호필름을 포함하는 유기전계발광소자와;
상기 패턴드리타더층을 통해 나온 빛을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광안경
을 포함하는 입체영상표시장치.
제 10 항에 있어서,
상기 위상차층은 1/4 λ 지연층을 갖는 입체영상표시장치.
제 10 항에 있어서,
상기 보호필름은 상기 발광다이오드를 덮는 제 1 무기보호필름과, 상기 제 1 무기보호필름 상부에 위치하는 위상차층과, 상기 위상차층을 덮는 제 2 무기보호필름과, 상기 제 2 무기보호필름 상부에 위치하는 선편광층과, 상기 선편광층을 덮는 제 3 무기보호필름과, 상기 제 3 무기보호필름 상부에 위치하는 패턴드리타더층과, 상기 패턴드리타더층을 덮는 제 4 무기보호필름으로 이루어지는 입체영상표시장치.
제 10 항에 있어서,
상기 패턴드리타더층은 다수의 화소영역 중 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역에 대응하는 제1패턴과, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역에 대응하며 상기 제1패턴과 다른 투과축으로 이루어진 제2패턴으로 이루어지는 입체영상표시장치.