KR102295610B1 - 유기 발광 다이오드 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 다이오드 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 추출 효율이 향상되고, 표시 품질이 향상된 유기 발광 다이오드 표시 장치에 관한 것으로, 내측면에 유기 발광셀을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀이 배열된 기판; 인접한 상기 서브 픽셀 사이에 대응되도록 상기 기판에 형성된 홈; 및 상기 기판의 외측면에 형성된 광 추출 패턴을 포함한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 다이오드 표시 장치에 관한 것으로, 광 추출 효율이 향상되고, 표시 품질이 향상된 유기 발광 다이오드 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현하는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 공간성, 편리성의 추구로 구부릴 수 있는 플렉시블(Flexible) 디스플레이가 요구되면서 평판 표시 장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하는 유기 발광 다이오드 표시 장치가 근래에 각광받고 있다.
유기 발광 다이오드 표시 장치는 상, 하부 기판 사이에 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 차례로 적층된 유기 발광 표시 소자를 포함한다. 유기 발광 표시 소자는 유기 발광층 양단의 제 1, 제 2 전극에 전계가 형성되어, 유기 발광층 내에 전자와 정공을 주입 및 전달시켜 서로 결합할 때의 결합 에너지에 의해 발광되는 전계 발광 현상을 이용한다.
상기와 같은 유기 발광 다이오드 표시 장치는 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 액정 표시 장치에 비해 가볍고 두께가 얇다. 또한, 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 가져, 휴대용 전자 기기의 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다. 최근에는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 광 추출 패턴을 더 구비한다.
도 1은 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이며, 도 2a 및 도 2b는 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 불량이 나타난 사진이다.
도 1과 같이, 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치는 각 서브 픽셀(20)의 유기 발광셀에서 광이 발생하고, 발생된 광이 외부로 방출되는 기판(10) 상에 광 추출 패턴(30)을 더 구비한다. 그런데, 유기 발광셀에서 발생한 광이 광 추출 패턴(30)에 의해 인접한 서브 픽셀(20)에 영향을 미친다. 예를 들어, OFF 서브 픽셀에 대응되는 영역에서도 인접한 ON 서브 픽셀에 의해 화상이 구현되고, 이에 따라, 도 2a 및 도 2b와 같은 블러(Blur), 고스트 이미지(Ghost image) 등과 같은 불량이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접한 서브 픽셀 사이에 대응되도록 구비된 홈에 의해 광의 경로가 차단되어, 표시 품질이 향상된 유기 발광 다이오드 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 내측면에 유기 발광셀을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀이 배열된 기판; 인접한 상기 서브 픽셀 사이에 대응되도록 상기 기판에 형성된 홈; 및 상기 기판의 외측면에 형성된 광 추출 패턴을 포함한다.
상기 홈 내부에 공기 또는 반사 물질이 채워진다.
상기 홈은 상기 기판의 내측면에 형성되거나, 상기 기판의 외측면에 형성된다.
상기 홈은 복수 개의 서브 픽셀의 가장자리를 감싸도록 일체형으로 형성된다.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 내측면에 유기 발광셀을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀이 배열되고, 외측면에 광 추출 패턴이 형성된 기판; 및 상기 유기 발광셀과 상기 기판 사이에 형성된 수지층을 포함하며, 상기 수지층에는 인접한 상기 서브 픽셀 사이에 대응되도록 홀이 형성된다.
상기 홀은 상기 수지층을 관통한다.
상기 홀 내부에 공기 또는 반사 물질이 채워진다.
상기 홀은 복수 개의 서브 픽셀의 가장자리를 감싸도록 일체형으로 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 인접한 서브 픽셀 사이에 대응되도록 기판 또는 수지층에 형성된 홈에 의해 광이 차단된다. 따라서, 블러(Blur), 고스트 이미지(Ghost image) 등과 같은 불량을 방지하고, 정확한 화상을 구현하여 표시 품질이 향상된다.
도 1은 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 불량이 나타난 사진이다.
도 3a는 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치의 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3c는 도 3a의 서브 픽셀의 단면도이다.
도 4는 홈이 기판의 외측면에 형성된 것을 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 형태의 홈을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명과 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 콘트라스트 특성을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예의 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치의 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다. 그리고, 도 3c는 도 3a의 서브 픽셀의 단면도이다. 도 4는 홈이 기판의 외측면에 형성된 것을 나타낸 단면도이다.
도 3a와 같이, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 기판(110) 상에 유기 발광셀을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀(120)이 형성되고, 인접한 서브 픽셀(120) 사이에 대응되도록 기판(110)에 홈(110a)이 형성된다. 기판(110)은 글래스, PC(Polycarbanate), PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Polystyrene), PET(Poly ethylene terephthalate) 등에서 선택된 물질로 형성되며, 도 3b와 같이, 광이 방출되는 기판(110)의 상부면에는 광 추출 패턴(130)이 형성된다. 광 추출 패턴(130)은 표시 장치의 광 추출 효율을 향상시키기 위한 것이며, 홈(110a)은 광 추출 패턴(130)이 형성되지 않은 기판(110)의 하부면에 형성된다.
구체적으로, 기판(110)에는 데이터 배선과 게이트 배선이 교차하여 복수 개의 서브 픽셀(120)이 정의되고, 각 서브 픽셀(120)에 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 접속된 유기 발광셀이 형성된다. 유기 발광셀은 도 3c와 같이, 제 1 전극(120a), 유기 발광층(120c) 및 제 2 전극(120b)이 차례로 적층된 구조이다. 이 때, 제 1 전극(120a)이 박막 트랜지스터와 접속된다.
제 1 전극(120a) 및 제 2 전극(120b)에 전계를 가하여 유기 발광층(120c) 내에 전자와 정공을 주입 및 전달시켜 유기 발광층(120c)에서 쌍을 이룬 전자와 정공은 여기상태로부터 기저상태로 떨어지면서 발광한다. 유기 발광층(120c)에서 발생한 광은 제 1 전극(120a)을 통과하여 기판(110)을 통과 외부로 방출되거나, 제 2 전극(120b)에서 반사된 후, 제 1 전극(120a)을 통과하여 기판(110)을 통과 외부로 방출된다.
그런데, 유기 발광셀(120)에서 방출되어 기판(110)으로 입사되는 광 중 기판(110)의 표면에 대해 약 42°이하의 입사각으로 입사된 광만이 해당 서브 픽셀에 대응되는 영역에서 외부로 방출되고, 나머지 광은 기판(110) 표면에서 전반사되며, 기판(110) 내부에서 소멸된다. 따라서, 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치는 광 추출 효율이 매우 낮다. 따라서, 기판(110) 외측면에 광 추출 패턴(130)을 구비한다.
광 추출 패턴(130)은 UV Resin, PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Polystyrene), PC(Polycarbanate) 등으로 형성된다. 도면에서는 광 추출 패턴(130)이 렌즈 형태인 것을 도시하였으나, 광 추출 패턴(130)은 프리즘, 피라미드, 원 기둥 등의 형태로 형성될 수 있다.
그런데, 광 추출 패턴(130)에 의해, OFF 서브 픽셀에 대응되는 영역에서도 인접한 ON 서브 픽셀에서 방출되는 광에 의해 화상이 구현된다. 구체적으로, 광 추출 패턴(130)이 형성되지 않은 경우, 기판(110)을 통해 외부로 방출되지 못한 광은 기판(110) 표면에서 전반사된다. 그러나, 광 추출 패턴(130)이 구비된 경우, 유기 발광셀(120)에서 방출되어 기판(110)으로 입사되는 광 중 임계각보다 큰 입사각으로 입사되는 광이 광 추출 패턴(130)을 통해 외부로 방출된다.
그런데, 임계각보다 큰 입사각을 갖는 광은 인접한 서브 픽셀로 진행하므로, 임계각보다 큰 입사각으로 입사되는 광은 인접한 서브 픽셀에 대응되는 영역에서 광 추출 패턴(130)을 통해 외부로 방출된다. 따라서, 블러(Blur), 고스트 이미지(Ghost image) 등과 같은 불량이 발생하며, 표시 장치의 콘트라스트비가 저하된다. 특히, 기판(110)의 두께가 두꺼워질수록 광의 진행 거리가 길어지므로, 기판(110)의 두께가 두꺼워질수록 상기와 같은 불량의 발생 확률 및 발생 정도가 심해진다.
이에 따라, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 인접한 서브 픽셀(120) 사이에 대응되도록 기판(110)에 홈(110a)을 형성한다. 홈(110a)은 광 추출 패턴(130)이 형성되지 않은 기판(110)의 내측면에 형성되거나, 도 4와 같이, 기판(110)의 외측면에 형성될 수도 있다.
홈(110a)의 내부에는 공기(Air)가 채워지거나, 반사 물질이 채워질 수 있다. 반사 물질은 광 반사 특성을 갖는 금속 화합물 또는 고분자 화합물이다. 이 때, 기판(110)과 반사 물질 또는 기판(110)과 공기의 굴절률차가 클수록 전반사가 발생할 확률이 높아져, 광 차단 효과가 향상된다.
예를 들어, 홈(110a) 내부에 공기가 채워진 경우에는 기판(110)과 공기의 굴절률 차에 의해 ON 서브 픽셀에서 방출되는 광 중, 인접한 OFF 서브 픽셀로 진행하는 광의 대부분이 전반사된다. 이에 따라, ON 서브 픽셀에서 방출되는 광이 인접한 서브 픽셀로 진행하는 것이 차단되므로, 블러(Blur), 고스트 이미지(Ghost image) 등이 발생하는 것을 방지하고, 표시 장치의 콘트라스트비가 향상된다. 또한, 홈(110a) 내부에 반사 물질이 채워진 경우에도 ON 서브 픽셀에서 방출되는 광 중, 인접한 OFF 서브 픽셀로 진행하는 광이 반사된다.
이 때, 홈(110a)의 폭이 너무 넓은 경우에는 투과율이 저하되므로, 홈(110a)의 폭은 서브 픽셀(120)의 폭의 50% 이내이며, 홈(110a)의 중심은 서브 픽셀의 경계면 중심의 20% 내에 위치하는 것이 바람직하다. 홈(110a)은 도시된 바와 같이, 서로 분리된 구조로 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 형태의 홈을 나타낸 평면도이다.
도 5a 및 도 5b와 같이, 홈(110a)은 일부만 서로 연결된 구조로 형성되거나, 도 5c와 같이, 복수 개의 서브 픽셀(120)의 가장자리를 감싸도록 일체형으로 형성될 수도 있다. 홈(110a)의 형태는 상기와 같은 구조에 국한되지 않으며, 홈(110a)은 다양한 형태로 변경 가능하다.
도 6은 본 발명과 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 장치의 콘트라스트 특성을 비교한 그래프로, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 글래스로 형성된 기판 상에 폭이 600㎛인 서브 픽셀이 구비되며, 홀의 폭은 10㎛이며, 홀의 깊이는 400㎛이다.
도 6과 같이, 일반적인 유기 발광 다이오드 표시 유기 발광셀에서 방출되어 기판으로 입사되는 광 중 임계각보다 큰 입사각으로 입사되는 광은 광 추출 패턴에 의해 인접한 서브 픽셀에 대응되는 영역에서 외부로 방출되므로, 인접한 서브 픽셀 사이에서도 광이 방출된다. 따라서, ON 서브 픽셀에서만 화상이 구현되는 것이 아니라, ON 서브 픽셀에 인접한 OFF 서브 픽셀에서도 화상이 구현된다.
반면에, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 홀에 의해 서브 픽셀에서 방출되는 광이 인접한 서브 픽셀로 진행하는 것이 방지되어 서브 픽셀 사이에서는 광이 방출되지 않는다. 따라서, 콘트라스트비가 저하되지 않고 표시 특성이 향상된다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예의 유기 발광 다이오드 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예의 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 다른 실시 예의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 기판(210)에 홈을 형성하는 것이 아니라, 기판(210) 상에 홀(240a)을 포함하는 수지층(240)을 형성한다. 그리고, 수지층(240) 상에 유기 발광셀을 포함하는 서브 픽셀(220)이 형성된다. 홀(240a)은 인접한 서브 픽셀(220) 사이에 대응되도록 형성되며, 홀(240a)은 수지층(240)을 관통하도록 형성되므로, 홀(240a)의 깊이는 수지층(240)의 두께와 동일하다.
수지층(240)은 UV Resin, PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Polystyrene), PC(Polycarbanate) 등으로 형성되며, 홀(240a) 내부는 제 1 실시 예와 같이 공기로 채워지거나, 반사 물질로 채워질 수 있다. 이 때, 수지층(230)과 반사 물질 또는 수지층(230)과 공기의 굴절률차가 클수록 전반사가 발생할 확률이 높아져, 광 차단 효과가 향상된다.
홀(240a)의 폭이 너무 넓은 경우에는 투과율이 저하되므로, 홀(240a)의 폭은 서브 픽셀(120)의 폭의 50% 이내이며, 홀(240a)의 중심은 서브 픽셀의 경계면 중심의 20% 내에 위치하는 것이 바람직하다. 홀(240a) 역시 제 1 실시 예의 홈과 같이, 서로 분리된 구조로 형성되거나, 복수 개의 서브 픽셀(120)을 감싸도록 일체형으로 형성될 수도 있으며, 홀(240a)은 다양한 형태로 변경 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시 장치는 인접한 서브 픽셀 사이에 대응되도록 기판(110) 또는 수지층(240)에 형성된 홈(110a, 240a)에 의해 광이 차단된다. 따라서, 블러(Blur), 고스트 이미지(Ghost image) 등과 같은 불량을 방지하고, 정확한 화상을 구현하여 표시 품질이 향상된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110, 210: 기판 110a: 홈
120, 220: 서브 픽셀 120a: 제 1 전극
120b: 제 2 전극 120c: 유기 발광층
130, 230: 광 추출 패턴 240: 수지층
240a: 홀

Claims (10)

  1. 내측면과 외측면을 갖는 기판;
    상기 기판의 내측면에 배열되며, 서로 교차하는 복수개의 게이트 배선과 데이터 배선에 의해 정의되고, 각각 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 접속된 유기 발광셀을 포함하는 복수 개의 서브 픽셀;
    인접한 상기 서브 픽셀들 사이에 대응되며, 상기 인접한 서브 픽셀들에 각각 이격되어 형성되고, 상기 인접한 서브 픽셀들 사이의 간격보다 작은 폭과 상기 기판의 내측면으로부터 상기 기판 내부에 일부 두께로 형성된 홈;
    상기 홈에 채워지며, 상기 기판과 굴절률 차를 갖는 간섭 차단 패턴; 및
    상기 기판의 외측면에 접하여 형성된 광 추출 패턴을 포함하며,
    상기 광 추출 패턴은 단면 상에서 복수개의 반원 또는 호가 접하여 반복되며, 상기 서브 픽셀들에 대해 불규칙하게 배열되며,
    상기 홈은 상기 기판의 내부에 내부 평탄면을 갖고, 상기 홈의 측부는 상기 기판의 내측면 및 상기 내부 평탄면에 각각 수직하며,
    상기 홈의 폭은 상기 서브 픽셀의 폭의 50% 이내이며, 상기 홈의 중심은 서브 픽셀의 경계면 중심의 20% 내에 위치하고,
    상기 홈의 내부 평탄면에 대해, 상기 기판의 내측면까지의 제 1 수직거리가 상기 기판의 외측면까지의 제 2 수직 거리보다 크고,
    상기 간섭 차단 패턴은 광 반사성의 고분자 화합물이며,
    상기 홈과 간섭 차단 패턴에 의해 하나의 서브 픽셀에서 방출된 광이 인접한 서브 픽셀로 진행하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 복수 개의 서브 픽셀 각각의 가장자리를 감싸며 상기 기판에 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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