KR102250043B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 발광 영역과 비발광 영역으로 구획된 기판; 상기 기판의 상기 발광 영역 상에 배치된 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 배치되며, 유기 발광층을 포함하는 중간층; 상기 중간층을 덮도록 상기 기판의 상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역 상에 배치된 대향 전극; 상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역에 대응되도록 상기 대향 전극 상에 배치되며, 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층; 상기 대향 전극과 상기 외광 반사 방지층의 사이에 배치되며, 상기 대향 전극에서 반사되는 광 및 상기 외광 반사 방지층에서 반사되는 광이 소멸 간섭되도록 위상을 제어하는 위상 제어층(phase control layer); 상기 외광 반사 방지층 상에 배치된 박막 봉지층; 및 상기 박막 봉지층 상의 상기 비발광 영역에 대응되는 영역에 배치된 블랙 매트릭스;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.
자발광형 표시 장치인 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원이 불필요하므로 저전압으로 구동이 가능하고 경량의 박형으로 구성할 수 있으며, 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답 속도 등의 특성이 우수하기 때문에 MP3 플레이어나 휴대폰 등과 같은 개인용 휴대기기에서 텔레비전(TV)에 이르기까지 응용 범위가 확대되고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치에 있어서, 표시 장치를 접힐 수 있는(foldable) 표시 장치 또는 말 수 있는(rollable) 표시 장치 등과 같은 플렉서블 표시 장치로 구현하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
그러나 이러한 종래의 유기 발광 표시 장치의 경우, 시인성을 향상시키기 위해 원편광 필름을 사용하나 약 100 μm 이상의 두께를 갖는 원편광 필름 때문에 플렉서블 유기 발광 표시 장치를 구현하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 시인성을 향상시키면서 플렉서블을 용이하게 구현할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는 발광 영역과 비발광 영역으로 구획된 기판; 상기 기판의 상기 발광 영역 상에 배치된 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 배치되며, 유기 발광층을 포함하는 중간층; 상기 중간층을 덮도록 상기 기판의 상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역 상에 배치된 대향 전극; 상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역에 대응되도록 상기 대향 전극 상에 배치되며, 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층; 상기 대향 전극과 상기 외광 반사 방지층의 사이에 배치되며, 상기 대향 전극에서 반사되는 광 및 상기 외광 반사 방지층에서 반사되는 광이 소멸 간섭되도록 위상을 제어하는 위상 제어층(phase control layer); 상기 외광 반사 방지층 상에 배치된 박막 봉지층; 및 상기 박막 봉지층 상의 상기 비발광 영역에 대응되는 영역에 배치된 블랙 매트릭스;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 위상 제어층 및 상기 외광 반사 방지층의 일부와 평면상 중첩되도록 배치되며, 상기 블랙 매트릭스의 두께는 0.01 μm 내지 3 μm일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외광 반사 방지층의 두께는, 0.01 μm 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층은 무기막 및 유기막을 포함하며, 상기 박막 봉지층의 전체 두께는 2 μm 내지 20 μm일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외광 반사 방지층의 굴절률과 흡광 계수(extinction coefficient)의 곱은 1 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외광 반사 방지층은, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 텅스템(W), CrNx, TiNx, TiAlNx, MoOx 및 CuOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 위상 제어층은, SiNx, SiO2, SiCN, LiF, MgF2, CaF2, SiON, TaxOy, 및 TiOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 위상 조절층 및 상기 외광 반사 방지층 사이에 배치되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보호층은, LiF, MoOx, WOx 및 SiNx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외광 반사 방지층과 상기 박막 봉지층 사이에 배치되는 계면 반사 저감층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 터치층(touch layer)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대향 전극은, 굴절률과 흡광 계수(extinction coefficient)의 곱이 10이하인 반투과 전극일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극은 미세 공진 구조(microcavity)를 형성할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 유기 발광 표시 장치는, 플렉서블 표시 장치를 용이하게 구현할 수 있으며, 외광 반사를 효율적으로 감소시킴으로써 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 발광 영역과 비발광 영역에서의 외광 반사 방지 원리를 나타낸 개념도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서, 비발광 영역의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 적색(R) 부화소, 녹색(G) 부화소 및 청색(B) 부화소에서 발광되는 광의 세기를 편광자가 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 발광 영역과 비발광 영역에서의 외광 반사 방지 원리를 나타낸 개념도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서, 비발광 영역의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 적색(R) 부화소, 녹색(G) 부화소 및 청색(B) 부화소에서 발광되는 광의 세기를 편광자가 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 발광 영역(EA1, EA2, EA3)과 비발광 영역(NA)으로 구획된 기판(110), 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 상에 배치된 화소 전극(120a, 120b, 120c), 화소 전극(120a, 120b, 120c) 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층(121a, 121b, 121c), 중간층(121a, 121b, 121c)을 덮도록 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA) 상에 배치된 대향 전극(122)을 포함한다.
대향 전극(122) 상에는, 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)에 공통되도록 배치되며 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층(140)이 배치되며, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에는 위상 제어층(phase control layer, 130)이 배치된다.
외광 반사 방지층(140) 상에는 박막 봉지층(150)이 배치되고, 박막 봉지층(150) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는 블랙 매트릭스(160)가 배치된다.
상기 기판(110)은 베이스 기판(미도시) 상에 박막 트랜지스터(미도시) 등의 구동 소자들이 배치된 박막 트랜지스터 어레이 기판일 수 있으며, 베이스 기판은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판은 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate) 및 폴리에테르이미드(polyetherimide) 등과 같이 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱으로 구성될 수 있다.
기판(110)은 발광 영역(EA1, EA2, EA3)과 비발광 영역(NA)으로 구획되어 있으며, 발광 영역(EA1, EA2, EA3)은 서로 다른 색상을 발광하는 부화소 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 발광 영역(EA1, EA2, EA3)은 각각 적색광, 녹색광 및 적색광을 방출하는 적색 부화소(EA1), 녹색 부화소(EA2) 및 청색 부화소(EA3)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
상기 화소 전극(120a, 120b, 120c)은 반사층을 포함하는 반사 전극일 수 있다. 예를 들면, 반사층은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir) 및 크롬(Cr)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 반사층 상에는 인듐틴옥사이드(ITO: indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO: indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO: zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3: indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO: indium galium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO: aluminium zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 투명 또는 반투명 전극층이 더 배치될 수 있다.
예를 들면, 화소 전극(120a, 120b, 120c)은 ITO/Ag/ITO의 3개의 층으로 구성될 수 있다.
화소 전극(120a, 120b, 120c)의 양쪽 가장자리는 화소 정의막(111)에 의해 덮여있을 수 있으며, 화소 정의막(111)은 부화소 영역들, 즉 발광 영역(EA1, EA2, EA3)을 구획하는 기능을 할 수 있다.
화소 전극(120a, 120b, 120c)의 화소 정의막(111)에 의해 노출된 영역에는, 중간층(121a, 121b, 121c)이 배치될 수 있다. 중간층(121a, 121b, 121c)은 유기 발광층(organic emission layer)을 구비하고, 그 외에 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(HTL: hole transport layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다. 본 실시예는 이에 한정되지 않으며, 중간층(121a, 121b, 121c)은 기타 다양한 기능층을 더 구비할 수 있다.
한편, 유기 발광 소자(OLED)가 풀 컬러 유기 발광 소자(OLED)일 경우, 유기 발광층은 적색 부화소, 녹색 부화소 및 청색 부화소에 따라 각각 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다.
한편, 유기 발광층은 백색광을 방출할 수 있도록 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 다층 구조를 갖거나, 적색 발광 물질, 녹색 발광 물질 및 청색 발광 물질을 포함한 단일층 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 유기 발광층을 구비한 유기 발광 소자(OLED)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터를 추가로 구비함으로써, 풀 컬러를 방출할 수 있다.
상기 대향 전극(122)은, 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)에 걸쳐 공통되도록 배치될 수 있으며, 광의 일부는 투과시키고 일부는 반사시키는 반투명 전극일 수 있다.
대향 전극(122)은 가시광 영역에서 굴절률과 흡광 계수(extinction ratio)의 곱이 10 이하인 물질로, 흡수율이 작으면서 반사율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 대향 전극(122)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 이터븀(Yb), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 구리(Cu), LiF/Ca, LiF/Al, MgAg 및 CaAg에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 상기 물질을 수 내지 수십 nm의 두께를 갖는 박막으로 형성함으로써 어느 정도의 투과율을 갖도록 구성할 수 있다.
대향 전극(122)을 반투과 전극으로 형성함으로써, 화소 전극(120a, 120b, 120c)과 대향 전극(122)은 미세 공진 구조(microcavity)를 형성할 수 있다. 즉, 화소 전극(120a, 120b, 120c)과 대향 전극(122) 사이에 배치된 중간층(121a, 121b, 121c)으로부터 방출된 광의 일부는 화소 전극(120a, 120b, 120c)과 대향 전극(122) 사이를 왕복하며, 보강 간섭 조건을 만족하는 특정 파장의 광은 상기 왕복에 의해 증폭되어 대향 전극(122) 방향으로 방출될 수 있다.
중간층(121a, 121b, 121c)은, 유기 발광층의 상부 및/또는 하부에 배치되며 유기 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따라 화소 전극(120a, 120b, 120c)과 대향 전극(122) 사이의 거리를 조절할 수 있는 공진 거리 조절층을 포함할 수 있다.
대향 전극(122) 상에는, 위상 제어층(130) 및 외광 반사 방지층(140)이 순차적으로 배치되며 위상 제어층(130) 및 외광 반사 방지층(140)은 발광 영역(EA1, EA2, EA3)뿐만 아니라 비발광 영역(NA)에도 배치될 수 있다.
외광 반사 방지층(140)은 굴절률과 흡광 계수(extinction coefficient)의 곱이 1 이상인 물질로 구성되며, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 텅스템(W), CrNx, TiNx, TiAlNx, MoOx 및 CuOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
외부로부터 입사되는 광은, 외광 반사 방지층(140)에 의해 일부가 반사되며, 다른 일부는 흡수되고, 또 다른 일부는 투과할 수 있다. 외광 반사 방지층(140)은 굴절률과 흡광 계수의 곱이 1 이상인 물질로 구성되며, 상기 물질은 다른 금속들에 비하여 반사율은 낮고 광 흡수율은 상대적으로 높을 수 있다.
따라서, 외부로부터 입사되는 광의 일부는 외광 반사 방지층(140)에 의해 1차적으로 흡수됨으로써, 외광 반사을 방지할 수 있다.
외광 반사 방지층(140)의 두께(t2)는 0.01 μm 이하일 수 있다. 외광 반사 방지층(140)은 비발광 영역(NA)뿐만 아니라 발광 영역(EA1, EA2, EA3)에도 배치되므로 중간층(121a, 121b, 121c)으로부터 방출되는 광은 외광 반사 방지층(140)을 투과하여 외부로 방출된다. 따라서, 외광 반사 방지층(140)의 두께(t2)를 0.01 μm 이하로 구성함으로써 외광 반사 방지층(140)에 입사되는 광에 대한 투과도를 높일 수 있다.
외부로부터 외광 반사 방지층(140)에 입사되어, 외광 반사 방지층(140)을 투과한 광은 대향 전극(122) 등에 의해 반사될 수 있으며, 대향 전극(122)에 의해 반사된 광은, 외광 반사 방지층(140)에 의해 반사된 광과 소멸 간섭될 수 있다. 따라서, 외광 반사를 2차적으로 방지할 수 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술한다.
상기 위상 제어층(130)은, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에 배치되어, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140) 사이의 거리를 조절함으로써, 대향 전극(122)에서 반사된 광과 외광 반사 방지층(140)에서 반사된 광 사이에 소멸 간섭이 일어나도록 한다.
위상 제어층은, SiNx, SiO2, SiCN, LiF, MgF2, CaF2, SiON, TaxOy, 및 TiOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 투명한 박막일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
외광 반사 방지층(140) 상에는 박막 봉지층(150)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(150)은 교대로 배치된 무기막(150a, 150c, 150e) 및 유기막(150b, 150d)을 포함할 수 있으며, 박막 봉지층(150)의 전체 두께(t3)는 2 μm 내지 20 μm일 수 있다.
상기 무기막(150a, 150c, 150e)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 및 이들의 화합물 등으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등일 수 있다. 무기막(150a, 150c, 150e)은 외부의 수분 및/또는 산소 등이 중간층(121a, 121b, 121c)에 침투하는 것을 억제하는 기능을 수행한다.
상기 유기막(150b, 150d)은 고분자 유기 화합물일 수 있으며, 에폭시, 아크릴레이트 또는 우레탄아크릴레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기막(150b, 150d)은 무기막(150a, 150c, 150e)의 내부 스트레스를 완화하며, 무기막(150a, 150c, 150e)의 결함을 보완하고 평탄화하는 기능을 수행한다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(1)는, 베이스 기판을 플렉서블 기판으로 구성하고, 봉지 수단으로 박막 봉지층(150)을 구비할 수 있으며, 이에 의해 용이하게 플렉서블 유기 발광 표시 장치(1)를 구현할 수 있다.
박막 봉지층(150)의 전체 두께(t3)가 약 2 μm 미만인 경우, 박막 봉지층(150)이 효율적으로 밀봉 기능을 수행하기 어려울 수 있으며, 전체 두께(t3)가 약 20 μm 초과인 경우 유기 발광 표시 장치(1)를 플렉서블 표시 장치로 구현하기 어려울 수 있다.
박막 봉지층(150) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는, 블랙 매트릭스(160)가 배치될 수 있다. 박막 봉지층(150) 상에는 블랙 매트릭스(160)를 덮도록 오버코트막(171)이 배치되고, 오버코트막(171) 상에는 윈도우(172)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 일반적으로 외광 반사 방지를 위해 사용되는 편광자를 포함하지 않을 수 있다.
블랙 매트릭스(160)는 위상 제어층(130) 및 외광 반사 방지층(140)의 일부와 평면상 중첩되도록 배치되며, 블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)는 0.01 μm 내지 3 μm일 수 있다.
블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)가 0.01 μm 미만인 경우, 블랙 매트릭스(160)를 형성하기 어려우며 광 흡수율이 지나치게 낮을 수 있으며, 블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)가 3 μm 초과인 경우 유기 발광 표시 장치(1)를 플렉서블 표시 장치로 구현하기 어려울 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(1)는 비발광 영역(NA)에서의 외광 반사 방지층(140) 및 블랙 매트릭스(160)를 이용하여 이중으로 방지함으로써, 외광 반사를 효율적으로 방지할 수 있다.
외광 반사 방지층(140)를 구비하지 않고 블랙 매트릭스(160)만을 구비한 비교예의 경우, 발광 영역(EA1, EA2, EA3)에서 외광이 반사되는 것을 방지할 수 없으며, 비발광 영역(NA)에서 외광 반사를 방지하기 위해 블랙 매트릭스(160)를 두껍게 형성할 수밖에 없어 플렉서블 표시 장치를 구현하는 데 불리할 수 있다.
블랙 매트릭스(160)를 구비하지 않고 외광 반사 방지층(140)만을 구비한 또 다른 비교예의 경우, 박막 봉지층(150)의 무기막(150a, 150c, 150e)과 유기막(150b, 150d)의 경계면에서 발생하는 계면 반사를 방지할 수 없으며, 박막 트랜지스터 어레이 기판(110)에 포함된 구동 소자나 배선등에서 반사되는 외광의 경우 가간섭 거리를 벗어나게 되어 외광 반사 방지층(140)만으로 외광 반사를 충분히 방지할 수 없다.
그러나, 일 실시예의 유기 발광 표시 장치(1)는 상술한 구성에 의해, 일반적으로 100 μm 이상의 두께를 갖는 편광자 없이도 외광 반사를 충분히 방지할 수 있으며 플렉서블 표시 장치를 용이하게 구현할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 발광 영역과 비발광 영역에서의 외광 반사 방지 원리를 나타낸 개념도이다.
도 3a를 참조하면, 도 3a는 발광 영역(EA)에서의 외광 반사 방지 원리를 나타내며, 외부로부터 입사된 광(L0)은 외광 반사 방지층(140) 및 대향 전극(122)에서 반사될 수 있다.
외광 반사 방지층(140) 및 대향 전극(122)에서 반사된 광(L1, L2)은 소멸 간섭을 일으킬 수 있으며, 이에 의해 외부로 반사되는 광을 소멸시킬 수 있다.
위상 제어층(130)은 외광 반사 방지층(140)에서 반사된 광(L1)과 대향 전극(122)에서 반사된 광(L2)의 위상 차이가 약 160도 내지 200도 정도가 되어 소멸 간섭이 일어나도록, 외광 반사 방지층(140)과 대향 전극(122) 사이의 거리(dc)를 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
화소 전극(120)과 대향 전극(122)은 미세 공진 구조를 형성하며, 화소 전극(120)과 대향 전극(122) 사이의 거리(d)는 중간층(121)에서 방출되어 화소 전극(120) 및 대향 전극(122)에서 반사되어 화소 전극(120)과 대향 전극(122) 사이를 왕복하는 광이 보강 간섭되도록 정해질 수 있다.
중간층(121)에서 방출된 광(EL)은, 상기 보강 간섭에 의해 증폭되어 대향 전극(122)을 투과한 후 외부로 방출될 수 있다. 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1, 도 1)는 편광자를 구비하지 않으므로, 편광자에 의한 광 흡수가 일어나지 않아 광효율이 증가될 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.
도 3b를 참조하면, 도 3b는 비발광 영역(NA)에서의 외광 반사 방지 원리를 나타내며, 외부로부터 입사된 광(L0)의 일부는 블랙 매트릭스(160)에 의해 흡수되고, 일부는 블랙 매트릭스(160)를 투과하여 외광 반사 방지층(140) 및 대향 전극(122)에 의해 반사될 수 있다.
외광 반사 방지층(140) 및 대향 전극(122)에서 반사된 광(L4, L5)은 소멸 간섭을 일으킬 수 있으며, 이에 의해 외부로 반사되는 광을 소멸시킬 수 있다. 또한, 외광 반사 방지층(140) 및 대향 전극(122)에서 반사된 광은 다시 블랙 매트릭스(160)를 지나게 되므로 블랙 매트릭스(160)에 의해 반사된 광이 흡수되어 외광 반사를 더욱 감소시킬 수 있다.
위상 제어층(130)은 외광 반사 방지층(140)에서 반사된 광(L4)과 대향 전극(122)에서 반사된 광(L5)의 위상 차이가 약 160도 내지 200도 정도가 되어 소멸 간섭이 일어나도록, 외광 반사 방지층(140)과 대향 전극(122) 사이의 거리(dc)를 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)는 발광 영역(EA1, EA2, EA3)과 비발광 영역(NA)으로 구획된 기판(110), 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 상에 배치된 화소 전극(120a, 120b, 120c), 화소 전극(120a, 120b, 120c) 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층(121a, 121b, 121c), 중간층(121a, 121b, 121c)을 덮도록 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA) 상에 배치된 대향 전극(122)을 포함한다.
대향 전극(122) 상에는, 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)에 공통되도록 배치되며 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층(140)이 배치되며, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에는 위상 제어층(130)이 배치된다.
외광 반사 방지층(140) 상에는 박막 봉지층(150)이 배치되고, 박막 봉지층(150) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는 블랙 매트릭스(160)가 배치되며, 박막 봉지층(150)과 블랙 매트릭스(160) 사이에는 터치층(TL)이 배치될 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(2)는 상기 터치층(TL)을 구비하며, 이에 의해 유기 발광 표시 장치(2)는 터치 기능을 수행할 수 있다. 즉, 외부에서 가해지는 사용자의 터치에 의해, 표시되는 화상에서의 위치를 지정할 수 있다.
터치층(TL)은 도전 물질을 포함할 수 있으며, 베이스 필름 없이 박막 봉지층(150)의 최상층, 예를 들면 무기막(도 2, 150e) 상에 도전 물질을 형성하고 이를 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 터치층(TL)은 베이스 필름을 구비하지 않으므로, 터치 패널에 비하여 얇은 두께로 형성할 수 있다. 따라서, 터치 기능을 구비하는 유기 발광 표시 장치(2)의 박형화에 유리할 수 있다.
터치층(TL) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는 블랙 매트릭스(160)가 배치되며, 터치층(TL)에 포함된 금속 패턴에 의한 외광 반사를 효율적으로 방지할 수 있다.
도시하진 않았지만, 다른 실시예의 유기 발광 표시 장치는 터치 패널을 포함할 수 있으며, 터치 패널은 블랙 매트릭스의 상부에 배치될 수 있다. 상기 터치 패널은 베이스 필름을 포함하므로 전체 두께가 일반적으로 50 μm 이상일 수 있다. 블랙 매트릭스가 터치 패널의 상부에 배치되는 경우 터치 패널의 두께에 의해 시야각에 따른 색 편이 현상이 발생할 수 있다. 이러한 문제가 발생하지 않도록, 상기 터치 패널은 블랙 매트릭스의 상부에 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(2)에 포함된 다른 구성은 도 1의 유기 발광 표시 장치(1)와 동일할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)는 발광 영역(EA1, EA2, EA3)과 비발광 영역(NA)으로 구획된 기판(110), 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 상에 배치된 화소 전극(120a, 120b, 120c), 화소 전극(120a, 120b, 120c) 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층(121a, 121b, 121c), 중간층(121a, 121b, 121c)을 덮도록 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA) 상에 배치된 대향 전극(122)을 포함한다.
대향 전극(122) 상에는, 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)에 공통되도록 배치되며 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층(140)이 배치되며, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에는 위상 제어층(130)이 배치된다.
외광 반사 방지층(140) 상에는 박막 봉지층(150)이 배치되고, 박막 봉지층(150) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는 블랙 매트릭스(160)가 배치되며, 위상 제어층(130)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에는 보호층(180)이 배치될 수 있다.
상기 보호층(180)은, 외광 반사 방지층(140)을 스퍼터링 방법으로 성막할 때 사용되는 플라즈마 등에 의해 중간층(121a, 121b, 121c)이 손상되는 문제를 방지하기 위한 것으로, 보호층(180)은 내화학성 강한 물질, 특히 플라즈마에 대한 반응성이 작은 물질로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 보호층(180)은 LiF, MoOx, WOx 및 SiNx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(3)에 포함된 다른 구성은 도 1의 유기 발광 표시 장치(1)와 동일할 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(4)는 발광 영역(EA1, EA2, EA3)과 비발광 영역(NA)으로 구획된 기판(110), 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 상에 배치된 화소 전극(120a, 120b, 120c), 화소 전극(120a, 120b, 120c) 상에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층(121a, 121b, 121c), 중간층(121a, 121b, 121c)을 덮도록 기판(110)의 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA) 상에 배치된 대향 전극(122)을 포함한다.
대향 전극(122) 상에는, 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)에 공통되도록 배치되며 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층(140)이 배치되며, 대향 전극(122)과 외광 반사 방지층(140)의 사이에는 위상 제어층(130)이 배치된다.
외광 반사 방지층(140) 상에는 박막 봉지층(150)이 배치되고, 박막 봉지층(150) 상의 비발광 영역(NA)에 대응되는 영역에는 블랙 매트릭스(160)가 배치되며, 외광 반사 방지층(140)과 박막 봉지층(150) 사이에는 계면 반사 저감층(190)이 배치될 수 있다.
상기 계면 반사 저감층(190)은 외광 반사 방지층(140)과 박막 봉지층(150)의 경계면에서 발생할 수 있는 계면 반사를 저감시키기 위한 것으로, 계면 반사 저감층(190)의 굴절률은 외광 반사 방지층(140)의 굴절률과 박막 봉지층(150)에 포함된 최하층(150a, 도 2)의 굴절률 사이의 값일 수 있다.
외광 반사 방지층(140)과 박막 봉지층(150)에 포함된 최하층(150a, 도 2)의 굴절률 차이가 클수록 계면 반사는 증가할 수 있으므로, 외광 반사 방지층(140)과 박막 봉지층(150) 사이에 상기 계면 반사 저감층(190)을 배치함으로써 계면 반사를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 표시 장치(4)에 포함된 다른 구성은 도 1의 유기 발광 표시 장치(1)와 동일할 수 있다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서, 비발광 영역의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 7의 그래프는, 도 1의 실시예의 유기 발광 표시 장치(1)에서 블랙 매트릭스(160, 도 1)의 두께(t1)가 300 nm일 때 비발광 영역(NA)에서의 외광 반사율과, 외광 반사 방지층(140) 없이 300 nm의 블랙 매트릭스만 배치된 경우의 외광 반사율을 파장에 따라 나타낸 것이다.
상기 그래프를 참조하면, 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)에서는, 블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)를 얇게 구성한 경우에도 5 % 이하의 외광 반사율을 구현할 수 있다. 그러나, 블랙 매트릭스(160)만 배치된 경우, 블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)가 얇은 경우 블랙 매트릭스(160)의 투과율이 증가하므로 외광 반사 방지 효과가 감소할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 외광 반사율을 블랙 매트릭스만 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b의 그래프는, 도 1의 실시예의 유기 발광 표시 장치(1)에서 블랙 매트릭스(160, 도 1)의 두께(t1)가 각각 300 nm 및 3000 nm일 때 발광 영역(EA1, EA2, EA3) 및 비발광 영역(NA)을 포함하는 유기 발광 표시 장치(1)에서의 외광 반사율과, 외광 반사 방지층(140) 없이 300 nm 및 3000 nm의 블랙 매트릭스(160)만 배치된 경우의 외광 반사율을 파장에 따라 나타낸 것이다.
상기 그래프를 참조하면, 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)에서는, 유기 발광 표시 장치(1) 전체의 외광 반사율이 5%대를 유지하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 블랙 매트릭스(160)만 배치된 경우에는, 전체 외광 반사율이 각각 약 21% 및 약 18% 정도가 되어 외광 반사가 효율적으로 방지되지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
블랙 매트릭스(160)만 배치된 경우 외광 반사율이 높은 이유는, 블랙 매트릭스(160)의 두께(t1)가 충분히 두껍지 않아, 블랙 매트릭스(160)를 투과하는 광량이 증가하며, 발광 영역(EA1, EA2, EA3)에서는 외광 반사 방지 수단이 없어 외광이 대향 전극(122, 도 1) 등에 의해 그대로 반사되기 때문일 수 있다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 적색(R) 부화소, 녹색(G) 부화소 및 청색(B) 부화소에서 발광되는 광의 세기를 편광자가 배치된 경우와 비교한 그래프이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하면, 편광자가 배치된 경우에 비하여, 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)에 포함된 적색(R) 부화소(EA1), 녹색(G) 부화소(EA2) 및 청색(B) 부화소(EA3) 각각에서 발광되는 광의 세기가 각각 약 22%, 약 14% 및 약 4% 증가된 것을 확인할 수 있다.
상기 구성에 의해, 구현되는 백색광의 효율은 편광자가 배치된 경우에 비하여 약 6% 정도 증가될 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 외광 반사 방지층(140)을 포함하며, 외광 반사 방지층(140)은 편광자에 비하여, 발광되는 광을 덜 흡수하면서 외광 반사를 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 유기 발광 표시 장치(1, 2, 3, 4)는, 편광자를 사용하지 않고 얇은 두께의 블랙 매트릭스(160)을 구비함으로써 플렉서블 표시 장치를 용이하게 구현할 수 있으며, 외광 반사를 효율적으로 감소시킴으로써 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있으며, 광 효율을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 2, 3, 4: 유기 발광 표시 장치 110: 기판
111: 화소 정의막 120: 화소 전극
121: 중간층 122: 대향 전극
130: 위상 제어층 140: 외광 반사 방지층
150: 박막 봉지층 160: 블랙 매트릭스
171: 오버코트막 172: 윈도우
180: 보호층 190: 계면 반사 저감층
111: 화소 정의막 120: 화소 전극
121: 중간층 122: 대향 전극
130: 위상 제어층 140: 외광 반사 방지층
150: 박막 봉지층 160: 블랙 매트릭스
171: 오버코트막 172: 윈도우
180: 보호층 190: 계면 반사 저감층
Claims (13)
- 발광 영역과 비발광 영역으로 구획된 기판;
상기 기판의 상기 발광 영역 상에 배치된 화소 전극;
상기 화소 전극 상에 배치되며, 유기 발광층을 포함하는 중간층;
상기 중간층을 덮도록 상기 기판의 상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역 상에 배치된 대향 전극;
상기 발광 영역 및 상기 비발광 영역에 대응되도록 상기 대향 전극 상에 배치되며, 입사되는 가시광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일부를 흡수 및 투과시키는 외광 반사 방지층;
상기 대향 전극과 상기 외광 반사 방지층의 사이에 배치되며, 상기 대향 전극에서 반사되는 광 및 상기 외광 반사 방지층에서 반사되는 광이 소멸 간섭되도록 위상을 제어하는 위상 제어층(phase control layer);
상기 외광 반사 방지층 상에 배치된 박막 봉지층; 및
상기 박막 봉지층 상의 상기 비발광 영역에 대응되는 영역에 배치된 블랙 매트릭스;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 블랙 매트릭스는 상기 위상 제어층 및 상기 외광 반사 방지층의 일부와 평면상 중첩되도록 배치되며, 상기 블랙 매트릭스의 두께는 0.01 μm 내지 3 μm인, 유기 발광 표시 장치. - 제2항에 있어서,
상기 외광 반사 방지층의 두께는, 0.01 μm 이하인, 유기 발광 표시 장치. - 제2항에 있어서,
상기 박막 봉지층은 무기막 및 유기막을 포함하며, 상기 박막 봉지층의 전체 두께는 2 μm 내지 20 μm인, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 외광 반사 방지층의 굴절률과 흡광 계수(extinction coefficient)의 곱은 1 이상인, 유기 발광 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 외광 반사 방지층은, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 텅스템(W), CrNx, TiNx, TiAlNx, MoOx 및 CuOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 위상 제어층은, SiNx, SiO2, SiCN, LiF, MgF2, CaF2, SiON, TaxOy, 및 TiOx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 위상 제어층 및 상기 외광 반사 방지층 사이에 배치되는 보호층을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 보호층은, LiF, MoOx, WOx 및 SiNx를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 외광 반사 방지층과 상기 박막 봉지층 사이에 배치되는 계면 반사 저감층을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 봉지층과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 터치층(touch layer)을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대향 전극은, 굴절률과 흡광 계수(extinction coefficient)의 곱이 10이하인 반투과 전극인, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 화소 전극과 상기 대향 전극은 미세 공진 구조(microcavity)를 형성하는, 유기 발광 표시 장치.
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Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |