KR101874863B1

KR101874863B1 - 유기발광소자

Info

Publication number: KR101874863B1
Application number: KR1020110134317A
Authority: KR
Inventors: 이정민; 박수현; 이상욱
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2018-07-06
Also published as: KR20130067593A

Abstract

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자의 외부광을 차단할 수 있는 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 R, G, B, W 서브픽셀이 하나의 화소를 이루는 풀컬러 OLED에, 코팅방식으로 위상차층과 선편광층을 형성하는 것이다.
이를 통해, OLED의 콘트라스트비를 더욱 향상시키는 동시에 200㎛ 이상의 두께를 갖는 원편광판을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
특히, 외부광 반사휘도가 높은 W 서프픽셀과 G 서브픽셀에 대응해서만 위상차층과 선편광층을 형성함으로써, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.

Description

유기발광소자{Organic light emitting diode}

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자의 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 diode : 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 서브픽셀 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(R), 녹(G), 청(B)색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 서브픽셀마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 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 유기전계 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.

그러나 이러한 OLED(10)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트비를 크게 감소시키는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트비의 저하를 방지하기 위하여 외부광 반사 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, 콘트라스트비를 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, 콘트라스트비를 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.

그리고, 원편광판(50) 가시광선 영역에서 45%이하의 투과율을 가져, OLED(도 1의 10) 로부터 발산된 빛이 원편광판(50)을 통과하는 과정에서 55% 이상의 휘도가 손실되는 문제점을 야기하게 된다.

특히, 적색(R) 및 청색(B)과 같이 외부광 반사휘도가 서브픽셀의 상부에도 원편광판(50)이 위치함에 따라, OLED(도 1의 10)의 전체 휘도가 감소되는 문제점을 야기하게 되며, 소비전력을 줄이는데 한계가 있다.

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

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

이를 통해, 콘트라스트비 및 휘도가 향상되며, 소비전력이 낮은 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 R, G, B, W 서브픽셀 별로 구동 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 상기 R, G, B, W 서브픽셀 내에 형성된 유기전계 발광다이오드와; 상기 유기전계발광 다이오드 상부에 형성되어 상기 제 1 기판 전면을 덮도록 형성되는 패시베이션층과; 상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판과; 상기 유기전계 발광다이오드로부터 빛이 방출되는 방향에 위치하는 박막형상의 1/4 λ 위상차층과 선편광층을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

이때, 상기 선편광층은 RM(Reactive Mesogen)에 염료(dye)가 혼합되거나, 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어지며, 상기 위상차층은 노보넨(Norbornene) 계열의 COP(고리상 비정질 폴리올레핀)으로 이루어지며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 스핀(spin) 코팅, 슬릿(slit) 코팅, 롤(roll) 인쇄 방법, 잉크젯(inkjet) 코팅 방법을 중 선택된 하나로 형성된다.

또한, 상기 위상차층은 상기 선편광층과 상기 유기전계 발광다이오드의 반사전극 사이에 위치하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 제 2 기판의 외면에 위치한다.

그리고, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 유기전계 발광다이오드와 상기 제 2 기판 사이에 위치하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 W 서브픽셀에 대응하여 위치한다.

또한, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 W 서브픽셀과 상기 G 서브픽셀에 대응하여 위치하며, 상기 R, G, B, W 서브픽셀은 각각 R, G, B, W 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 R, G, B, W 컬러필터 상부에 위치한다.

그리고, 상기 R, G, B, W 서브픽셀은 각각 R, G, B, W 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 G 컬러필터와 상기 W 컬러필터 상부에 위치하며, 상기 R, G, B 서브픽셀은 각각 R, G, B 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 R, G, B 컬러필터와 이웃하게 동일층에서 상기 W 서브픽셀에 위치한다.

여기서, 상기 발광다이오드는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하거나, 백(W)색을 발광하며, 상기 패시베이션층 상부에는 접착층이 구비되어, 상기 제 2 기판은 상기 접착층을 통해 상기 제 1 기판과 합착된다.

또한, 상기 유기전계 발광다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 중 어느 하나가 상기 반사전극이다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 R, G, B, W 서브픽셀이 하나의 화소를 이루는 풀컬러 OLED에, 코팅방식으로 위상차층과 선편광층을 형성함으로써, 이를 통해, OLED의 콘트라스트비를 더욱 향상시키는 동시에 200㎛ 이상의 두께를 갖는 원편광판을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 효과가 있다.

특히, 외부광 반사휘도가 높은 W 서프픽셀과 G 서브픽셀에 대응해서만 위상차층과 선편광층을 형성함으로써, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 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 4a ~ 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED를 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 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, OLED(100)는 하나의 화소(P)가 다수개의 서브픽셀(SP)로 이루어지며, 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)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 드레인전극(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 드레인전극(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 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)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 유기전계 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 형성되는데, 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

즉, 뱅크(119)를 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　

그리고 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)이 형성되어 있다.

여기서, 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)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(113a, 113b, 113c, 113d)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 마다 적(R), 녹(G), 청(B), 백(W)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.

그리고, 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)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 금속막을 포함한다. 이때, 제 2 전극(115)은 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조일 수도 있다.

따라서, 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)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(113a, 113b, 113c, 113d)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 유기전계 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(passivation layer : 120)이 형성되며, 패시베이션층(120) 상부에는 인캡기판(102)을 구비하여, 기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(130)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이때, 본 발명의 OLED(100)는 빛의 투과방향인 인캡기판(102) 상부로 외부광 반사 차단용 박막형상의 위상차층(210)과 선편광층(220)이 위치하는 것을 특징으로 한다.

즉, 인캡기판(102) 상부에 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차층(210)이 형성되며, 위상차층(210) 상부에는 광투과축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키는 선편광층(220)이 형성되도록 하는 것이다.

이때, 위상차층(210)은 1/4 λ 지연층을 갖도록 한다.

따라서, OLED(100)는 위상차층(210)과 선편광층(220)에 의해 외부로부터 입사되는 외부광의 반사를 최소화함으로써, 콘트라스트비의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

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

반사될 때 일방향으로 회전하는 원편광은 타방향으로 회전하는 원편광이 되고, 위상차층(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, OLED(100)의 외부광 반사가 최소화되고, 이를 통해, 콘트라스트비를 더욱 향상되게 되는 것이다.

여기서 선편광층(220)은 RM(Reactive Mesogen)에 염료(dye)가 혼합되어 이루어지거나, 또는 물에 녹은 액정의 전단응력(shear force)으로 배향하기 때문에 별도의 배향공정이 필요없는 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어진다.

이때, RM에 염료가 혼합된 선편광층(220)은 제 1 및 제 2 배향막(미도시)을 더욱 포함할 수 있다.

그리고, 위상차층(210)은 노보넨(Norbornene) 계열의 COP(고리상 비정질 폴리올레핀)로 이루어질 수 있다.

이러한 박막형상의 위상차층(210)과 선편광층(220)은 스핀(spin) 코팅, 슬릿(slit) 코팅, 롤(roll) 인쇄 방법, 잉크젯(inkjet) 코팅 방법을 사용하여 구성할 수 있는데, 위상차층(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.

따라서, 기존에 비해 OLED(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

즉, 본 발명은 외부광을 차단하기 위한 위상차층(210)과 선편광층(220)을 박막형상으로 형성함으로써, 구성요소가 많아 적어도 200㎛이상의 두께를 갖는 원편광판(도 2의 50)을 부착하던 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 것이다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상차층(210)과 선편광층(220)은 박막형상으로 별도의 접착층(도 2의 21a, 21b)을 필요로 하지 않는다. 따라서, 기존의 원편광판(도 2의 50)의 접착층(도 2의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

도 4a ~ 4b는 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.　

도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.

기판(101) 상의 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(도 3의 110b)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 유기전계 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 형성되며, 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113)이 형성되어 있다.

이러한 유기발광층(113)은 백색광(W)을 발광하게 된다.

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

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

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(passivation layer : 120)이 형성되는데, 패시베이션층(120)은 외부 습기가 유기전계 발광다이오드(E) 내부로 침투되는 것을 방지하여 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)를 보호하는 막으로, 유기전계 발광다이오드(E)를 에워싸며 기판(101) 상에 형성된다.

그리고, 이러한 패시베이션층(120) 상부에는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 R(적), G(녹), B(청) 컬러필터(140a, 140b, 140c)가 형성되어 있다.

따라서, 본 발명의 OLED(100)는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 R, G, B 컬러를 발하게 되어, 풀컬러를 구현하게 된다.

특히, 높은 백색 휘도를 얻기 위하여 R, G, B 서브픽셀에 W(백) 컬러필터(140d)가 구비되어 W의 컬러를 발하는 서브픽셀(W-SP)을 부가하여, 4개의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)이 하나의 화소(P)를 이루게 된다.

즉, 본 발명의 OLED(100)는 R, G, B, W의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)이 하나의 화소(pixel : P)를 이루게 된다.

이러한 본 발명의 OLED(100)는 R, G, B, W컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d)에 의해 풀컬러를 구현하는 동시에 유기발광층(113)이 백색광(W)을 발광하도록 함으로써, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 유기발광층(도 3의 113a, 113b, 113c)에 비해 유기발광층(113)의 수명 및 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 OLED(100)는 빛의 투과방향인 R, G, B, W 컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d) 상부로 외부광에 의한 콘트라스트비의 저하를 방지하기 위하여, 외부광 반사 차단용 박막형상의 위상차층(210)과 선편광층(220)이 위치하는 것을 특징으로 한다.

즉, R, G, B, W 컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d) 상부에 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차층(210)이 형성되며, 위상차층(210) 상부에는 광투과축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키는 선편광층(220)이 형성되도록 하는 것이다.

이때, 위상차층(210)은 1/4 λ 지연층을 갖도록 한다.

따라서, 기존에 비해 OLED(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

이와 같이, R, G, B, W 컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d) 상부에 위상차층(210)과 선편광층(220)이 형성된 본 발명은 선편광층(220) 상부로 인캡기판(102)을 구비하여, 기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(130)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이때, 접착층(130)은 인캡기판(102)을 부착 및 고정하는 역할 외에도, 외부로부터 수분이나 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

따라서, 본 발명의 OLED(100)는 접착층(130)을 통해 외부로부터 수분이나 가스와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 접착층(130) 내부로 오염원이 유입되더라도, 패시베이션층(120)을 통해 오염원이 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 인캡기판(102) 상부로 표면처리층(150)을 더욱 포함하는데, 표면처리층(150)은 실리카비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 인캡기판(102)의 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 도 4b에 도시한 바와 같이 W 서프픽셀(W-SP)은 W 컬러필터(140d)를 사용하지 않고, 유기전계 발광다이오드(E) 자체에서 발하는 백색광(W)을 통해 백색 컬러를 발하도록 할 수 있다.

도 5a ~ 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다.

여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 및 제 2 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 3 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.

여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(passivation layer : 120)이 형성되는데, 패시베이션층(120)은 외부 습기가 유기전계 발광다이오드(E) 내부로 침투되는 것을 방지하여 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)를 보호하는 막으로, 유기전계 발광다이오드(E)를 에워싸며 기판(101) 상에 형성된다.

그리고, 이러한 패시베이션층(120) 상부에는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 R(적), G(녹), B(청), W(백) 컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d)가 형성되어 있다.

특히, W 컬러필터(140d)에 의해 높은 백색 휘도를 구현할 수 있다.

이러한 본 발명의 OLED(100)는 R, G, B, W컬러필터(140a, 140b, 140c, 140d)에 의해 풀컬러를 구현하는 동시에 유기발광층(113)이 백색광(113)을 발광하도록 함으로써, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 유기발광층(도 3의 113a, 113b, 113c)에 비해 유기발광층(113)의 수명 및 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 OLED(100)는 빛의 투과방향인 W 컬러필터(140d) 상부로 외부광에 의한 콘트라스트비의 저하를 방지하기 위하여, 외부광 반사 차단용 박막형상의 위상차층(210)과 선편광층(220)이 위치하는 것을 특징으로 한다.

즉, R, G, B, W 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 중 외부광 반사휘도가 가장 높은 W 서브픽셀(W-SP)의 W컬러필터(140d) 상부에 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차층(210)이 형성되며, 위상차층(210) 상부에는 광투과축과 평행한 방향의 빛만을 통과시키는 선편광층(220)이 형성되도록 하는 것이다.

이때, 위상차층(210)은 1/4 λ 지연층을 갖도록 한다.

따라서, W서브픽셀(W-SP)은 위상차층(210)과 선편광층(220)에 의해 외부로부터 입사되는 외부광의 반사를 최소화함으로써, 콘트라스트비의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

따라서, 기존에 비해 OLED(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있으며, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 위상차층(210)과 선편광층(220)은 박막형상으로 별도의 접착층(도 2의 21a, 21b)을 필요로 하지 않으므로, 접착층(도 2의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되었던 문제를 방지할 수 있다.

특히, 위상차층(210)과 선편광층(220)을 외부광 반사휘도가 높은 W 서브픽셀(W-SP)에만 대응하여 형성함으로써, 외부광 반사휘도가 낮은 R, B 서브픽셀(R-SP, B-SP) 상부에도 원편광판(도 2의 50)이 구비되어 R, B 서브픽셀(R-SP, B-SP)의 휘도를 향상시키기 위하여 소비전력을 높여야 했던 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

이와 같이, W서브픽셀(W-SP)의 W 컬러필터(140d) 상부에만 대응하여 위상차층(210)과 선편광층(220)이 형성된 본 발명은 선편광층(220) 상부로 인캡기판(102)을 구비하여, 기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(130)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이때, 접착층(130)은 인캡기판(102)을 부착 및 고정하는 역할 외에도, W 컬러필터(140d) 상부에 형성되는 위상차층(210)과 선편광층(220)의 두께에 의해 R, G, B 컬러필터(140a, 140b, 140c)와 선편광층(220) 사이의 단차가 발생하는 것을 방지하는 동시에, 외부로부터 수분이나 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

즉, 본 발명의 OLED(100)의 유기전계 발광다이오드(E)는 접착층(130)에 의해 외부로부터의 오염원을 1차적으로 방어하게 되고, 또한 패시베이션층(120)에 의해 수분이나 가스와 같은 오염원을 2차적으로 방어할 수 있다.

그리고, 본 발명의 OLED(100)는 유기전계 발광다이오드(E)와 인캡기판(102) 사이에 접착층(130)이 형성됨으로써, 기존의 실패턴(미도시)을 생략할 수 있다.

실패턴(미도시)을 생략함으로써, 고분자물질로 이루어지는 실패턴(미도시)에 의해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 OLED(100)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 접착층(130)그리고 및 패시베이션층(120)에 의해 OLED(100)의 눌림이 발생되지 않아, 유기전계 발광다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(111, 115) 또는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 암점불량 등의 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.

한편, 기판(101)은 유리, 플라스틱 재질, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있으며, 인캡기판(102)은 유리와 같은 투명재질로 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 도 5b에 도시한 바와 같이 W 서프픽셀(W-SP)은 W 컬러필터(140d)를 사용하지 않고, 유기전계 발광다이오드(E) 자체에서 발하는 백색광(W)을 통해 백색 컬러를 발하도록 할 수 있는데, 이때 위상차층(210)과 선편광층(220)을 W 컬러필터(140d)가 형성되는 위치에 형성하여, 위상차층(210)과 선편광층(220)이 R, G, B 컬러필터(140a, 140b, 140c)와 동일 층에 위치하도록 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 도 5c에 도시한 바와 같이 위상차층(210)과 선편광층(220)을 R, B 서브픽셀(R-SP, B-SP)에 비해 외부광 반사휘도가 높은 G 서브픽셀(G-SP)의 G 컬러필터(140b) 상부에도 형성할 수도 있다.

즉, 위상차층(210)과 선편광층(220)은 W 컬러필터(140d)와 G 컬러필터(140b) 상부에만 형성되는 것이다.

이를 통해, 따라서, W서브픽셀(W-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)은 위상차층(210)과 선편광층(220)에 의해 외부로부터 입사되는 외부광의 반사를 최소화함으로써, 콘트라스트비의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

아래 표(1)은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 OLED(100)의 외부 콘트라스트비(ambient contrast ratio)와 소비전력 그리고 외부광 반사휘도를 측정한 실험결과이다.

구조	ACR(HC처리)	소비전력	반사휘도 L'(nit)
편광판 미적용	12.95(AR처리)	1	26.276
편광판 적용	58.67	2.40	0.135
Sample 1	58.10	3.18	0.193
Sample 2	20.25	1.52	11.669
Sample 3	35.09	1.84	4.133

설명에 앞서, Sample 1은 본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예에 따른 OLED(100)로, 위상차층(210)과 선편광층(220)이 전면에 형성된 구성이며, Sample 2는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)로, W 서브픽셀(W-SP) 상부에만 위상차층(210)과 선편광층(220)이 형성된 구성이며, Sample 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)로, W 서브픽셀(W-SP)과 G서브픽셀(G-SP) 상부에 위상차층(210)과 선편광층(220)이 형성된 구성이다.

그리고, HC 처리란 OLED(100)의 빛의 투과방향에 하드 코팅(hard coating)처리를 한 것을 나타내며, AR처리는 눈부심방지(anti-glare)처리를 한 것을 나타낸 것으로, 편광판(도 2의 50) 적용 경우와 Sample 1, 2, 3는 모두 하드코팅 처리를 하였으며, 편광판(도 2의 50)을 적용하지 않은 경우에는 눈부심방지 처리 만을 하였다.

표(1)을 참조하면, 편광판(도 2의 50)을 적용하지 않고, 눈부심방지 처리만 한 OLED(도 1의 10)는 외부 콘트라스트비가 12.95으로, 편광판(도 2의 50)을 적용하거나 Sample 1, 2, 3에 비해 매우 낮은 것을 확인할 수 있다.

그리고, 편광판(도 2의 50)을 적용하지 않은 OLED(도 1의 10)는 외광 반사휘도가 26.276으로 편광판(도 2의 50)을 적용하거나, Sample 1, 2, 3에 비해 매우 높은 것을 확인할 수 있다.

또한, 편광판(도 2의 50)을 적용하였을 경우의 외부 콘트라스트비와 외광 반사휘도는 Sample 1과는 유사한 것을 확인할 수 있다.

그리고, Sample 2, 3은 외부 콘트라스트비가 편광판(도 2의 50)을 적용하였을 경우에 비해 낮으며, 외광 반사휘도는 편광판(도 2의 50)을 적용하였을 경우에 비해 높게 나타나지만, 편광판(도 2의 50)을 적요하였던 경우에 비해 소비전력은 낮은 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 실험결과를 통해, 본원발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따라 위상차층(210)과 선편광층(220)이 전면에 형성된 OLED(100)는 편광판(도 2의 50)을 부착하던 기존에 비해 유사한 외부 콘트라스트비와 반사휘도를 구현하게 되는 동시에 OLED(100)의 전체 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 위상차층(210)과 선편광층(220)을 외부광 반사휘도가 높은 W 서프픽셀(W-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)의 상부에만 형성함으로써, 외부광 반사휘도가 낮은 R, B 서브픽셀(R-SP, B-SP)의 상부에 원편광판(도 2의 50)이 위치하지 않음으로써, R, B, 서브픽셀(R-SP, B-SP)의 휘도를 향상시키게 됨으로써, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.

한편, 선편광층(220)과 위상차층(210)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광층(220)을 배치시키고 그 안쪽으로 위상차층(210)을 배치시키는 구조가 바람직하며, 위상차층(210)은 선편광층(220)과 제 1 전극(111) 사이의 어떠한 위치에도 배치될 수 있다.

또한, W 서브픽셀(W-SP) 또는 W 서브픽셀(W-SP)과 G 서브픽셀(G-SP) 상부에만 위상차층(210)과 선편광층(220)이 위치하도록 형성하는 과정에서, 선편광층(220)만이 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 패터닝되도록 형성하며, 위상차층(210)은 전면에 형성되어도 된다.

이는 위상차층(210)만 존재할 경우 광학특성이 변화하지 않기 때문이다.

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

100 : OLED, 101 : 기판, 102 : 인캡기판
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, 113a, 113b, 113c, 113d : 유기발광층
115 : 제 2 전극
116 : 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀, 117 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크
120 : 패시베이션층, 130 : 접착층
210 : 위상차층, 220 : 선편광층
DTr : 구동 박막트랜지스터, P : 화소영역(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP : 서브픽셀)

Claims

R, G, B, W 서브픽셀 별로 구동 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판과;
상기 제 1 기판 상의 상기 R, G, B, W 서브픽셀 내에 형성된 유기전계 발광다이오드와;
상기 유기전계발광 다이오드 상부에 형성되어 상기 제 1 기판 전면을 덮도록 형성되는 패시베이션층과;
상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판과;
상기 유기전계 발광다이오드로부터 빛이 방출되는 방향에 위치하는 박막형상의 1/4 λ 위상차층과 선편광층
을 포함하며,
상기 선편광층은 리오트로픽 액정(lyotropic LC)으로 이루어지며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 서로 밀착 적층되는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층은 노보넨(Norbornene) 계열의 COP(고리상 비정질 폴리올레핀)으로 이루어지는 유기발광소자.
[청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 2 항에 있어서,
상기 위상차층과 상기 선편광층은 스핀(spin) 코팅, 슬릿(slit) 코팅, 롤(roll) 인쇄 방법, 잉크젯(inkjet) 코팅 방법을 중 선택된 하나로 형성되는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층은 상기 선편광층과 상기 유기전계 발광다이오드의 반사전극 사이에 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 제 2 기판의 외면에 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 유기전계 발광다이오드와 상기 제 2 기판 사이에 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 W 서브픽셀에 대응하여 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 W 서브픽셀과 상기 G 서브픽셀에 대응하여 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 R, G, B, W 서브픽셀은 각각 R, G, B, W 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 R, G, B, W 컬러필터 상부로, 상기 R, G, B, W 컬러필터를 완전히 덮어 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 R, G, B, W 서브픽셀은 각각 R, G, B, W 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 G 컬러필터와 상기 W 컬러필터 상부로, 상기 G 컬러필터와 상기 W 컬러필터를 완전히 덮어 위치하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 R, G, B 서브픽셀은 각각 R, G, B 컬러필터를 포함하며, 상기 위상차층과 상기 선편광층은 상기 R, G, B 컬러필터와 이웃하게 동일층에서 상기 W 서브픽셀에 위치하는 유기발광소자.
[청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하거나, 백(W)색을 발광하는 유기발광소자.
[청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 1 항에 있어서,
상기 패시베이션층 상부에는 접착층이 구비되어, 상기 제 2 기판은 상기 접착층을 통해 상기 제 1 기판과 합착되는 유기발광소자.
제 4 항에 있어서,
상기 유기전계 발광다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 중 어느 하나가 상기 반사전극인 유기발광소자.