KR101936211B1 - 마이크로렌즈를 구비한 유기전계발광 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유기전계발광 표시소자는 광효율을 향상시킴과 동시에 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 제1기판 및 제2기판 사이에 형성되며, R,G,B 서브화소영역으로 이루어져 광을 발광하는 복수의 화소영역; 제1기판 및 제2기판중 광이 출사하는 기판의 출광면측의 화소영역과 화소영역 사이에 형성된 블랙매트릭스; 및 제1기판 및 제2기판중 광이 출사하는 기판에 형성된 마이크로렌즈부로 구성되며, 상기 화소영역 사이의 간격이 서브화소영역 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로렌즈를 구비한 유기전계발광 표시소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE HAVING MICRO LENS}

본 발명은 유기전계발광 표시소자에 관한 것으로, 특히 내부 전반사를 최소화하여 효율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기에 채택되는 소형 표시장치의 요구와 아울러 대면적의 고화질의 표시장치가 요구됨에 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 유기전계발광 표시소자(Organic Light Emitting Display Device), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자와 유기전계발광 표시소자가 각광을 받고 있다.

이러한 액정표시소자와 유기전계발광 표시소자중에서도 유기전계발광 표시소자는 백라이트와 같은 광원이 필요하지 않아 경량 박형이 가능할 뿐만 아니라 전력소모의 최소화, 공정의 단순화, 높은 발광효율, 넓은 시야각 등과 같은 장점으로 인해 현재 활발하게 연구되고 있다.

이러한 유기전계발광 표시소자는 기본적으로 애노드 전극, 캐소드 전극 및 상기 두 전극 사이에 개재된 유기발광층을 갖는 유기발광부를 포함한다. 유기발광부는 애노드전극과 캐소드전극에서 각각 제공된 정공(hole)과 전자(electron)가 유기발광층에서 재결합하여 여기자를 형성하고, 상기 여기자가 불안정한상태에서 안정한 상태로 떨어지면서 광이 발생되는 발광 원리를 이용한다. 이때, 상기 광은 상기 애노드전극및 캐소드전극 중 투명한 도전물질로 형성된 전극과 기판을 통과해 외부로 방출되어, 사용자에게 영상을 제공한다.

그런데, 유기전계발광 표시소자는 다음과 같은 문제가 있다. 유기전계발광 표시소자의 유기발광층에서 광이 발광하여 외부로 출사될 때, 임계값 이상의 각도로 출사되는 광은 높은 굴절률을 갖는 투명한 전극과 낮은 굴절률을 갖는 기판의 계면에서 전반사를 일으키게 되어, 광이 외부로 출사되지 않고 유기전계발광 표시소자의 내부로 반사된다. 이와 같이, 유기전계발광 표시소자에서 내부로 전반사되어 외부로 출사되지 않는 광의 비율은 유기발광층에서 발광하는 광의 약 70%이상으로 되어, 유기전계발광 표시소자의 광재현성 및 광효율이 저하된다.

이러한 효율저하의 문제를 해결하기 위해, 유기전계발광 표시소자의 구동전압을 높여야만 하지만, 이 경우 유기발광층이 열화되어 유기전계발광 표시소자의 수명이 저하될 수 있으며, 전력소비가 증가된다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 광의 출사측에 마이크로렌즈를 형성하여 광효율을 향상할 수 있는 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 서브화소영역 사이의 간격보다 화소영역 사이의 간격을 크게 하고 상기 화소영역 사이에 블랙매트릭스를 형성함으로써 한 화소영역의 광이 인접하는 화소영역로 침범하여 발생하는 고스트현상이나 Blur현상을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 제1기판 및 제2기판 사이에 형성되며, R,G,B 서브화소영역으로 이루어져 광을 발광하는 복수의 화소영역; 제1기판 및 제2기판중 광이 출사하는 기판의 출광면측의 화소영역과 화소영역 사이에 형성된 블랙매트릭스; 및 제1기판 및 제2기판중 광이 출사하는 기판에 형성된 마이크로렌즈부로 구성되며, 상기 화소영역 사이의 간격이 서브화소영역 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기 마이크로렌즈부는 접착층에 의해 제1기판 또는 제2기판에 접착되는 베이스필름 및 상기 베이스필름에 형성된 복수의 마이크로렌즈로 이루어질 수도 있고, 복수의 마이크로렌즈가 형성된 투명 수지층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 마이크로렌즈부는 블랙매트릭스 사이에 형성된 마이크로렌즈로 이루어질 수도 있다.

본 발명에서는 유기전계발광 표시소자의 광의 출사측에 마이크로렌즈를 형성함으로써 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 유기전계발광 표시소자의 서브화소영역 사이의 간격보다 화소영역 사이의 간격을 크게 하고 상기 화소영역 사이에 블랙매트릭스를 형성함으로써 한 화소영역의 광이 인접하는 화소영역로 침범하여 발생하는 고스트현상이나 Blur현상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 서브화소영역 사이의 간격과 화소영역 사이의 간격이 동일할 때의 광의 경로를 나타내는 도면.
도 3은 화소영역 사이의 간격이 서브화소영역 사이의 간격보다 큰 경우의 광의 경로를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 실제 유기전계발광 표시소자의 구조를 구체적으로 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광 표시소자(1)는 투명한 물질로 이루어진 제1기판(10) 및 제2기판(40)과, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(40)사이에 형성된 제1전극(20), 유기발광부(25R,25G,25B) 및 제2전극(30)과, 상기 제1기판(10)의 후면에 형성된 블랙매트릭스(50)와, 상기 제1기판(10)의 후면에 형성된 마이크로렌즈부(53)로 이루어진다.

제1기판(10)은 투명한 유리나 플라스틱으로 이루어지며, 제2기판(40) 역시 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질, 또는 PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어진다.

제1전극(20)은 화소전극으로서, ITO(Indium Zinc Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 형성되며, 제2전극(30)은 공통전극으로서 Ca, Ba, Mg, Al, Ag와 같은 금속으로 형성된다.

도면에 도시된 구조의 유기전계발광 표시소자(1)는 발광된 광이 하부, 즉 제1전극(20)측으로 출사되는 구조의 표시소자로서, 발광된 광이 상부, 즉 제2전극(30)측으로 출사되는 구조의 경우, 제2전극(30)이 투명한 도전물질로 형성되고 제1전극(20)이 금속으로 형성된다.

유기발광부(25R,25G,25B)는 각각 서브화소영역(sub-pixel region)에 형성되어 하나의 화소영역을 형성한다. 다시 말해서, 서브화소영역에 적색광을 발광하는 R-유기발광부, 녹색광을 발광하는 G-유기발광부 및 청색광을 발광하는 B-유기발광부가 형성되어 하나의 화소영역을 형성함으로써, 이들 유기발광부에서 발광하는 광에 의해 하나의 화상을 구현한다.

이러한 유기발광부(25R,25G,25B)는 단순히 유기발광층으로만 이루어지는 것이 아니라 전자주입층, 전자수송층, 유기발광층, 정공수송송 및 정공주입층으로 이루어질 수도 있다. 이때, 유기발광층은 적색, 녹색 및 청색광을 발광하는 R-유기발광층, G-유기발광층, B-유기발광층을 포함한다.

또한, 상기 유기발광층은 백색유기발광층일 수도 있다. 이 경우 상기 백색 유기발광층은 R-유기발광물질, G-유기발광물질, G-유기발광물질이 혼합된 층일 수도 있으며, R-유기발광층, G-유기발광층, G-유기발광층이 적층된 구조일 수도 있다.

상기 전자주입층, 전자수송층, 유기발광층, 정공수송송 및 정공주입층으로는 현재 사용되는 다양한 물질로 적층하여 형성될 수 있다.

블랙매트릭스(50)는 제1기판(10) 후면의 화소영역과 화소영역 사이에 형성된다. 다시 말해서, 상기 블랙매트릭스(50)는 서브화소영역 사이, 즉 R-유기발광부(25R)와 G-유기발광부(25G) 사이 및 G-유기발광부(25G)와 B-유기발광부(25B) 사이 각각으로 이루어진 서브화소영역 사이에는 형성되지 않고 R,G,B 유기발광부(25R,25G,25B)로 이루어진 화소영역과 화소영역 사이에만 형성된다.

블랙매트릭스(50)는 CrO나 CrOx 등과 같은 금속산화물 또는 블랙수지 등으로 형성될 수 있다.

제1기판(10)의 후면에는 접착층(52)이 형성된다. 도면에서는 상기 접착층(50)이 블랙매트릭스(50)와 동일한 층에 형성되지만, 다른 층에 형성될 수도 있고 상기 블랙매트릭스(50)을 덮도록 형성될 수도 있다. 상기 접착층(52)에 의해 복수의 마이크로렌즈(56)가 형성된 마이크로렌즈부(53)가 제1기판(10)에 부착된다.

상기 마이크로렌즈부(53)는 베이스필름(54)과 상기 베이스필름(54) 위에 형성된 복수의 마이크로렌즈(56)로 이루어져, 유기발광부(25R,25G,25B)에서 발광되어 제1기판(10)의 외부방향으로 출사되는 광(즉, 제1기판(10)의 하부방향으로 출사되는 광)을 굴절시켜 유기전계발광 표시소자(1)의 광효율을 향상시킨다.

상기 베이스필름(54)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어질 수 있으며, 상기 복수의 마이크로렌즈(56)는 아크릴계 수지 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 마이크로렌즈(56)는 베이스필름(54)과 동일한 물질로, 상기 베이스필름(54)가 일체로 형성될 수도 있고 별개로 형성될 수도 있다.

상기 마이크로렌즈(56)는 광의 출사방향으로 볼록한 볼록렌즈로 형성될 수도 있고 오목렌즈로 형성될 수 있다. 또한, 상기 마이크로렌즈(56)의 형상도 다양하게 설정할 수 있다. 이때, 마이크로렌즈(56)의 곡률은 유기전계발광 표시소자의 유기발광부(25R,25G,25B)로부터의 거리, 유기발광부(25R,25G,25B)의 크기 등에 따라 설계될 것이다. 도면에서는 제1기판(10) 전체에 걸쳐 마이크로렌즈(56)의 곡률이 동일하지만, 곡률을 다르게 형성할 수도 있다.

상기와 같이, 본 발명에서 마이크로렌즈를 형성하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.

베이스필름을 포함하는 마이크로렌즈가 제1기판(10)에 부착되지 않는 경우, 제1기판(10)은 공기와 접촉한다. 따라서, 유기전계발광 표시소자의 유기발광층에서 광이 발광하여 외부로 출사될 때, 임계값이 이상의 각도로 출사되는 광은 제1기판(10)과 공기 사이의 굴절률 차이로 인해 제1기판(10)의 계면에서 전반사되어 다시 유기전계발광 표시소자 내부로 입사되며, 그 결과 광효율이 저하된다.

그러나, 본 발명과 같이 마이크로렌즈(56)를 제1기판(10)에 형성함에 따라 유기발광부(25R,25G,25B)에서 발광된 광이 상기 마이크로렌즈(56)에 의해 굴절되어 전반사가 일어나지 않게 된다. 더욱이, 마이크로렌즈(56)에 의해 굴절된 광은 정면으로 집광되기 때문에, 광효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 유기발광부(25R,25G,25B) 사이에는 뱅크층(bank layer;28)이 형성된다. 상기 뱅크층(28)은 일종의 격벽으로서, 각 서브화소영역 및 화소영역를 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(28)은 유기발광부(25R,25G,25B)이 형성되는 층을 평탄화하여 유기발광부(25R,25G,25B)의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부(25R,25G,25B)에 불량이 발생하는 것을 방지한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 서브화소영역 사이의 간격, 즉 R-유기발광부(25R), G-유기발광부(25G) 및 B-유기발광부(25B) 사이의 간격(a1)은 화소영역 사이의 간격(a2)에 비해 좁으며, 블랙매트릭스(50)는 서브화소영역 사이에는 배치되지 않고 화소영역 사이에만 배치되는데, 그 이유는 다음과 같다.

도 2는 서브화소영역 사이의 간격과 화소영역 사이의 간격이 동일하고 블랙매트릭스가 형성되지 않은 경우의 유기발광부에서 발광된 광의 경로를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1화소영역(P1)에서 발광된 광(L1)은 마이크로렌즈(56)에서 굴절되어 유기전계발광 표시소자 외부로 출사된다. 이때, 마이크로렌즈(56)에서의 굴절에 의해 제1화소영역(P1)에서 출사된 광은 제2화소영역(P2)으로 침범하게 되며, 제2화소영역(P2)의 유기발광부에서 출사된 광 역시 마이크로렌즈(56)에 의해 굴절되어 제1화소영역(P1)으로 침범하게 된다.

이와 같이, 해당 화소영역에서 발광되는 광이 다른 화소영역를 침범함에 따라 사용자가 영상을 볼 때 화면이 겹치게 되거나(고스트현상(gost)), 화소영역 사이의 경계가 흐릿하게 되는(Blur현상) 불량이 발생하게 된다.

그러나, 도 3에 도시된 본 발명과 같이 서브화소영역 사이의 간격(a1)을 감소하고 화소영역 사이의 간격(a2)를 증가시켜, 화소영역 사이의 간격(a2)을 서브화소영역 사이의 간격(a1) 보다 크게 하는 경우, 제1화소영역(P1)에서 발광된 광(L1)이 마이크로렌즈(56)에 의해 굴절되는 경우에도 제1화소영역(P1)과 제2화소영역(P2)의 간격이 종래에 비해 훨씬 크기 때문에, 제1화소영역(P1)에서 발광된 광(L1)이 제2화소영역(P2)으로 침범하지 않게 된다. 또한, 제2화소영역(P2)에서 발광된 광(L2) 역시 제1화소영역(P1)으로 침범하지 않게 되므로, 고스트현상(gost)이나 Blur현상을 방지할 수 있게 된다.

블랙매트릭스(52)는 제1화소영역(P1)과 제2화소영역(P2) 사이에 형성되어 제1화소영역(P1) 및 제2화소영역(P2)에 형성된 유기발광부에서 발광된 광이 인접하는 다른 화소영역으로 출사되는 것을 방지함으로써 해당 화소영역의 광이 인접하는 화소영역로 침범하는 것을 더욱 효율적으로 방지한다.

또한, 본 발명에서는 서브화소영역과 서브화소영역 사이의 간격을 종래 유기전계발광 표시소자의 서브화소영역과 서브화소영역 사이의 간격 보다 감소하고, 이들 서브화소영역과 서브화소영역 사이에는 블랙매트릭스를 형성하지 않는다.

실질적으로 한 화소영역의 서브화소영역에 배치되는 R,G,B-유기발광부로부터 각각 발광되는 R,G,B-광은 서로 혼합되어 화소영역의 화상으로 구현된다. 따라서, 한 화소영역의 R,G,B-유기발광부로부터 발광되는 R,G,B-광은 서로 인접하는 서브화소영역으로 침범하여도 화상을 구현하는데 아무런 문제가 없으므로, 본 발명과 같이 서브화소영역 사이의 간격을 감소시키거나 서브화소영역 사이에 블랙매트릭스를 형성하지 않아도 고스트현상(gost)이나 Blur현상은 발생하지 않게 된다.

본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자에서 복수의 화소영역이 형성되는 전체의 면적은 종래 유기전계발광 표시소자의 전체 면적과 동일하다. 즉, 종래에 비해 화소영역 사이의 간격이 넓어진 만큼 서브화소영역 사이의 간격이 감소하게 되므로, 전체적인 면적은 동일하게 되는 것이다. 예를 들어, 서브화소영역의 사이의 간격을 △a1 만큼 감소시키는 경우, 하나의 화소영역에는 3개의 서브화소영역이 포함되어 서브화소영역 사이의 간격은 2개가 되므로, 화소영역 사이의 간격은 2△a1 만큼 증가하게 되어, a2+2△a1이 된다.

따라서, 해상도의 감소나 면적의 증가없이 화소영역 사이의 간격을 증가시켜 화소영역에 배치되는 유기발광부로부터 발광된 광이 인접하는 화소영역으로 침범하는 것을 방지할 수 있게 되어 고스트현상(gost)이나 Blur현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 유기전계발광 표시소자의 발광측에 마이크로렌즈를 형성하여 출사되는 광을 굴절시킴으로써 출사되는 광효율을 향상시킨다.

	MF 없음	MF1	MF2	MF3
효율	52.61	66.26	67.53	74.68

표 1은 마이크렌즈(MLF)가 적용되었을 때의 광효율을 나타낸다. 이때, MF1은 필름중 마이크로렌즈가 차지하는 면적(즉, fill factor)이 60%이고 MF2는 필름중 마이크로렌즈가 차지하는 면적이 65%이며, MF3는 필름중 마이크로렌즈가 차지하는 면적이 70%를 나타낸다.

표 1에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈가 형성되지 않은 경우 유기전계발광 표시소자의 광효율이 52.61인데 반해, 마이크로렌즈의 필팩터가 60%, 65%, 70%로 증가함에 따라 효율 역시 66.26, 67.53, 74.58로 증가함을 알 수 있다. 즉, 마이크로필름의 적용시 효율이 약 25-41% 향상된다.

또한, 본 발명에서는 서브화소영역 사이의 간격을 감소하고 화소영역 사이의 간격을 증가시키고 화소영역 사이에 블랙매트릭스를 형서함으로써 마이크로렌즈에 의해 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시소자(101)는 투명한 물질로 이루어진 제1기판(110) 및 제2기판(140)과, 상기 제1기판(110)의 제1면에 형성된 ITO나 IZO와 같은 투명 도전물질로 이루어진 제1전극(120)과, 상기 제1전극(120) 위에 형성되어 신호가 인가됨에 따라 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광하는 유기발광부(125R,125G,125B)와, 상기 유기발광부(125R,125G,125B) 위에 형성되어 상기 제1전극(120)과 함께 유기발광부(125R,125G,125B)에 신호를 인가하는 금속으로 이루어진 제2전극(130)과, 상기 제1기판(110)의 제2면(제1면과 반대면)의 제1화소영역(P1)와 제2화소영역(P2) 사이에 형성되어 이 영역으로 광이 출사되는 것을 차단하는 블랙매트릭스(150)와, 상기 제1기판(110)의 제2면에 형성되고 복수의 마이크로렌즈(156)가 형성되어 유기발광부(125R,125G,125B)에서 발광된 광을 제1기판(110)의 정면으로 굴절시켜 출사하는 투명층(154)으로 이루어진다.

이 실시예에서도 적색 유기발광부(125R), 녹색 유기발광부(125G) 및 청색 유기발광부(125B)는 각각 서브화소영역에 형성되며, 이들 서브화소영역 사이의 간격(a1)은 적색 유기발광부(125R), 녹색 유기발광부(125G) 및 청색 유기발광부(125B)의 3개의 서브화소영역의 유기발광부로 이루어진 화소영역 사이의 간격(a2) 보다는 작게 형성되어, 한 화소영역의 유기발광부(125R,125G,125B)에서 발광된 광이 마이크로렌즈(156)에서 굴절될 때, 다른 화소영역로 침범하는 것을 방지함으로써 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 방지한다.

이때, 제1실시예에서는 접착층에 의해 마이크로렌즈가 형성된 필름을 부착함으로써 형성하지만, 이 실시예에서는 제1기판(110)의 제2면, 즉 광이 출사되는 면에 복수의 마이크로렌즈(156)가 일체로 형성된 투명한 수지 등으로 이루어진 투명층(154)을 형성한다.

한편, 상기 투명층(154)과 마이크로렌즈(156)는 투명한 수지뿐만 아니라 투명한 다양한 물질로 형성할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시소자(201)에서도 제1기판(210)의 서브화소영역에는 제1전극(220)이 형성되고, 제1기판(210) 전체에 걸쳐 제2전극(230)이 형성된다. 상기 제1전극(220) 및 제2전극(230) 사이의 서브화소영역에는 적색 유기발광부(225R), 녹색 유기발광부(225G) 및 청색 유기발광부(225B)가 형성되어 제1전극(220) 및 제2전극(230)을 통해 신호가 인가됨에 따라 각각 적색광, 녹색광, 청색광을 발광하여 하나의 화소영역에 화상을 구현한다.

상기 제1전극(220)은 ITO나 IZO와 같은 투명 도전물질로 이루어지고 제2전극(230)은 금속으로 이루어져, 유기발광부(225R,225G,225B)에서 발광된 광이 하부의 상기 제1기판(210)을 통해 외부로 출사된다.

이때, 상기 제1전극(220)을 금속으로 형성하고 제2전극(230)을 투명한 도전물질로 형성하는 경우, 광이 상부의 제2기판(240)을 통해 외부로 출사된다.

하나의 화소영역내에 각각 배치되는 적색 유기발광부(225R), 녹색 유기발광부(225G) 및 청색 유기발광부(225B) 사이의 간격(a1)은 종래에 비해 감소하고 적색 유기발광부(225R), 녹색 유기발광부(225G) 및 청색 유기발광부(225B)의 3개의 서브화소영역이 배치되는 화소영역 사이의 간격(a2)은 종래에 비해 증가하여, 서브화소영역 사이의 간격 증가분만큼 화소영역 사이의 간격이 증가하게 되며, 그 결과 한 화소영역의 유기발광부(225R,225G,225B)에서 발광된 광이 인접하는 화소영역에 침범하지 않게 되어 원하지 않는 컬러의 광이 해당 화소영역으로부터 출력되는 광과 혼합되지 않게 되어 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

제1기판(210)의 후면, 즉 제1전극(220)이 형성되는 면의 반대면의 화소영역과 화소영역 사이에는 블랙매트릭스(250)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(250)는 한 화소영역의 유기발광부(225R,225G,225B)에서 발광된 광이 인접하는 화소영역으로 침투하는 광을 차단하여 화소영역 사이에 컬러의 간섭이 발생하는 것을 효율적으로 방지한다.

제1기판(210)의 후면에는 복수의 마이크로렌즈(256)이 형성된다. 제1실시예 및 제2실시예에서는 마이크로렌즈가 블랙매트릭스와 다른 층에 형성되지만, 이 실시예에서는 마이크로렌즈(256)와 블랙매트릭스(250)가 모두 동일한 층, 즉 제1기판(210)의 후면에 형성된다.

이와 같이, 마이크로렌즈(256)와 블랙매트릭스(250)를 동일한 층에 형성함에 따라 마이크로렌즈(256)와 블랙매트릭스(250)을 단순화할 수 있게 되어 제조비용을 감축할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 복수의 마이크로렌즈를 광이 출사되는 영역에 형성하되, 하나의 화소영역 내의 서브화소영역 사이의 간격을 화소영역 사이의 간격보다 훨씬 작게하여 화소영역에서 출사되는 광이 인접하는 화소영역으 침범하여 컬러의 간섭에 의해 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 실제 유기전계발광 표시소자의 구체적인 구조를 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다. 실제 유기전계발광 표시소자는 R,G,B 서브화소영역로 이루어진 복수의 화소영역으로 구성되지만, 도면에서는 설명이 편의를 위해 제1화소영역(P1)의 두개의 서브화소영역(G,B-서브화소영역) 및 인접하는 제2화소영역(P2)의 하나의 서브화소영역(R-서브화소영역)만을 도시하였다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(310) 위에는 구동박막트랜지스터가 형성되며, 상기 구동박막트랜지스터는 R,G,B화소영역에 각각 형성된 게이트전극(311R,311G,311B)와, 상기 게이트전극(311R,311G,311B)이 형성된 제1기판(310) 전체에 걸쳐 형성된 반도체층(312R,312G,312B)과, 상기 반도체층(312R,312G,312B) 위에 형성된 소스전극(314R,314G,314B) 및 드레인전극(315R,315G,315B)으로 이루어진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(312R,12G,12B)의 상면 일부에는 에칭스토퍼가 형성되어 소스전극(314R,14G,14B) 및 드레인전극(315R,15G,15B)의 식각공정중 상기 반도체층(312R,12G,12B)이 식각되는 것을 방지할 수도 있다.

상기 게이트전극(311R,311G,311B)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 상기 게이트절연층(322)은 SiO₂나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO₂ 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층일 수도 있다. 반도체층(312R,312G,312B)은 비정질실리콘(a-Si)나 결정질반도체 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명산화물반도체로 형성할 수 있다. 또한, 소스전극(314R,314G,314B) 및 드레인전극(315R,315G,315B)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 있다.

상기 구동박막트랜지스터가 형성된 제1기판(310)에는 절연층(324)이 형성된다. 상기 절연층(324)은 SiO₂와 같은 무기절연물질로 약 4500Å의 두께로 형성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 절연층(324) 위에는 제1기판(310)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.

이때, R,G,B화소영역에 각각 형성되는 구동박막트랜지스터의 드레인전극(315R,315G,315B)의 상부 절연층(324)에는 컨택홀(329)이 형성되어, 상기 절연층(324) 위에 형성되는 화소전극(320R,320G,320B)이 각각 구동박막트랜지스터의 드레인전극(315R,315G,315B)과 전기적으로 접속된다.

또한, 상기 절연층(324) 위의 각 화소영역의 경계에는 뱅크층(328)이 형성된다. 상기 뱅크층(328)은 일종의 격벽으로서, 각 화소영역을 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(328)은 컨택홀(329)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부에 불량이 발생하는 것을 방지한다.

상기 화소전극(320R,320G,320B)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명한 산화금속물질로 이루어지는데, 본 발명에서는 이러한 화소전극(320R,320G,320B)을 각각의 R,G,B 서브화소영역에 약 500Å의 두께로 형성할 수 있다.

유기발광부(325R,325G,325B)는 각각 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기발광부(325R,325G,325B)에는 유기발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 유기발광층은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 백색 유기발광층의 하부, 예를 들어 절연층(324) 위의 R,G,B 서브화소영역에는 각각 R,G,B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 이러한 백색 유기발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다.

상기 유기발광부(325R,325G,325B) 위에는 제1기판(310) 전체에 걸쳐 공통전극(330)이 형성된다. 상기 공통전극(330)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등으로 이루어진다.

이때, 상기 공통전극(330)이 유기발광부(325R,325G,325B)의 캐소드이고 화소전극(320R,320G,320B)이 애노드로서, 공통전극(330)과 화소전극(320R,320G,320B)에 전압이 인가되면, 상기 공통전극(330)으로부터 전자가 유기발광부(325R,325G,325B)로 주입되고 화소전극(320R,320G,320B)으로부터는 정공이 유기발광부(325R,325G,325B)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 제1기판(310)쪽으로)로 출사하게 된다.

상기 공통전극(330)의 상부에는 접착제가 도포되어 제1접착층(332)이 형성되며, 그 위에 제2기판(340)이 배치되어, 상기 제1접착층(332)에 의해 제2기판(340)이 제1기판(310)에 부착된다.

상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(332)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 상기 접착층(332)은 제1기판(310) 및 제2기판(340)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 42의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.

상기 제2기판(340)은 상기 제1접착층(332)을 봉지하기 위한 봉지캡(encapsulation cap)으로서, PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2기판(340)은 플라스틱이나 유리로 이루어질 수도 있으며, 상기 제1기판(310)에 형성된 구성물을 보호할 수 있다면 어떠한 물질도 가능할 것이다.

제1기판(310)의 하면, 즉 박막트랜지스터가 형성되는 면의 반대면에는 블랙매트릭스(350)가 형성된다. 이때, 제1 및 제2화소영역(P1,P2) 내부의 유기발광층(320G)과 유기발광층(320B) 사이의 간격(a)은 제1화소영역(P1)과 제2화소영역(P2) 사이의 간격(a2)에 비해 훨씬 작으며(a1<a2), 블랙매트릭스(350)는 제1화소영역(P1)과 제2화소영역(P2) 사이에 형성된다.

상기 블랙매트릭스(350)는 CrO나 CrO₂와 같은 금속산화물을 적층한 후 식각하여 형성하거나 블랙수지를 도포한 후 식각하여 형성할 수 있다.

상기 제1기판(310) 위에는 제2접착층(352)이 형성된다. 이때, 상기 제2접착층(352)은 블랙매트릭스(350)와 블랙매트릭스(350) 사이에 형성되지만, 블랙매트릭스(350)를 덮도록 형성될 수도 있다. 상기 제2접착층(352)은 제1접착층(332)와 마찬가지로 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용할 수 있다.

상기 제2접착층(352)에 의해 마이크로렌즈부(353)이 제1기판(310)에 부착된다. 상기 마이크로렌즈부(353)는 상기 제2접착층(352)에 의해 제1기판(310)에 부착되는 베이스필름(354)과 상기 베이스필름(354) 위에 형성된 복수의 마이크로렌즈(356)으로 이루어진다. 이때, 상기 베이스필름(354)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지며, 상기 마이크로렌즈(356)는 아크릴계 수지 등과 같은 투명한 수지로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 마이크로렌즈(356)는 베이스필름(354)과 동일한 물질로, 상기 베이스필름(354)가 일체로 형성될 수도 있고 별개로 형성될 수도 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 마이크로렌즈부는 도 4에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈부가 베이스필름과 마이크로렌즈로 형성되지 않고 투명한 수지 등으로 이루어져 복수의 마이크로렌즈가 일체로 형성된 투명층으로 이루어질 수도 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈와 블랙매트릭스가 동일한 층에 형성될 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 서브화소영역과 서브화소영역 사이의 간격을 감소하고 화소영역과 화소영역 사이의 간격은 증가시켜 인접하는 두 화소영역에서 발광하는 광의 간섭에 의한 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 서브화소영역 사이에는 블랙매트릭스를 형성하지 않고 화소영역 사이에만 블랙매트릭스를 형성하여 인접하는 화소영역으로 출사되는 광을 차단함으로서 사이에서 두 화소영역에서 발광하는 광의 간섭에 의한 고스트현상이나 Blur현상이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다

한편, 상술한 상세한 설명에는 특정 구조의 유기전계발광 표시소자가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 유기전계발광 표시소자에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 가장 중요한 특징은 광이 출사되는 측에 마이크로렌즈가 형성되고, 화소영역 사이의 간격이 서브화소영역 사이의 간격보다 크며 광이 출사되는 측의 화소영역 사이에만 블랙매트릭스가 형성된다는 것이다. 따라서, 이러한 특징만 포함하고 있다면 어떠한 구조의 유기전계발광 표시소자에도 적용될 수 있을 것이다.

예를 들어, 상술한 설명과 같이 유기발광부에서 적색광, 녹색광 및 청색광이 발광하는 구조의 유기전계발광 표시소자는 적용될 수 있고 유기발광부에서 백색광이 발광하고 컬러필터층을 거침으로써 원하는 컬러의 광을 출사하는 구조의 유기전계발광 표시소자도 적용가능할 것이다.

또한, 광이 박막트랜지스터가 형성된 하부의 기판으로 출사되는 구조의 유기전계발광 표시소자 및 광이 상부의 기판으로 출사되는 구조의 유기전계발광 표시소자에도 적용 가능할 것이다. 이때, 광이 출사되는 방향에 따라 마이크로렌즈부와 블랙매트릭스가 형성되는 위치가 달라지게 될 것이다. 즉, 광이 하부기판으로 출사되는 경우 마이크로렌즈와 블랙매트릭스는 하부기판의 외부 표면에 형성되고 광이 상부기판으로 출사되는 경우 마이크로렌즈와 블랙매트릭스는 상부기판의 외부 표면에 형성될 것이다.

실질적으로, 본 발명은 현재 알려진 모든 구조의 유기전계발광 표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

10,40 : 기판 20R,20G,20B : 제1전극
25R,26G,35B : 유기발광층 30 : 제2전극
50 : 블랙매트릭스 56 : 마이크로렌즈

Claims (13)

1. 제1기판 및 제2기판 사이에 형성되며, 각각은 광을 발광하는 R,G,B 서브화소영역으로 이루어지는 제1 및 제2 화소영역;
   상기 제1기판 및 제2기판중 상기 광이 출사하는 기판의 출광면측에서 상기 제1 및 제2 화소영역 사이에 대응된 영역에 형성된 블랙매트릭스; 및
   상기 제1기판 및 제2기판중 상기 광이 출사하는 기판의 출광면측에 형성된 마이크로렌즈부로 구성되며,상기 제1 및 제2 화소영역은 제1 이격 간격을 가지고 서로 이격되고, 상기 제1 및 제2 화소영역의 각각에서 서로 인접한 상기 서브화소영역은 제2 이격 간격을 가지고 서로 이격되며, 상기 제1 및 제2 화소영역 사이의 상기 제 1 이격 간격이 서로 인접한 상기 서브화소영역 사이의 상기 제2 이격 간격보다 큰 것을 특징으로 하고,
   상기 마이크로렌즈부는 각 서브화소영역에 대응하여 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 유기전계발광 표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈부는,
   접착층에 의해 제1기판 또는 제2기판에 접착되는 베이스필름; 및
   상기 베이스필름에 형성된 복수의 마이크로렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈부는 복수의 마이크로렌즈가 형성된 투명 수지층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
4. 제1항에 있어서, 마이크로렌즈부는 블랙매트릭스와 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈부는 블랙매트릭스와 동일한 층에 형성되어 블랙매트릭스 사이에 배치되는 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
6. 제1항에 있어서, 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 제1전극 및 제2전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
7. 제1항에 있어서, 상기 R,G,B 서브화소영역에 각각 형성되어 적색광을 발광하는 유기발광층, 녹색광을 발광하는 유기발광층, 청색광을 발광하는 유기발광층으로 이루어진 유기발광부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
8. 제1항에 있어서, 상기 R,G,B 서브화소영역에 각각 형성되고, 적색광을 발광하는 유기발광물질, 녹색광을 발광하는 유기발광물질, 청색광을 발광하는 유기발광물질이 혼합된 유기발광층으로 이루어진 유기발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 R,G,B 서브화소영역에 각각 형성되어 상기 유기발광부에서 발광된 광을 원하는 컬러로 변경하는 R,G,B 컬러필터층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 유기발광부는,
    전자를 주입하는 전자주입층;
    상기 전자주입층을 통해 주입된 전자를 유기발광층으로 수송하는 전자수송층;
    정공을 주입하는 정공주입층; 및
    상기 정공주입층을 통해 주입된 정공을 수송하는 정공수송층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈부는 상기 블랙매트릭스에 대응하여 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 유기전계발광 표시소자.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판의 일면에는 박막트랜지스터가 형성되고,
    상기 블랙 매트릭스 및 상기 마이크로렌즈부는 상기 제1기판의 상기 박막트랜지스터가 형성되는 일면의 반대면에 구비되는 유기전계발광 표시소자.

Images