KR102429944B1 - 전계발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 주 서브화소에 마이크로 렌즈를 구비한 오버코팅층을 배치한다. 이에 따라, 발광층에서 발광된 빛이 제 1 하부전극과 발광층 내부에 전반사되어 외부로 추출되지 못한 광을 전반사 임계각보다 작은 각도로 진행시킴으로써 다중 반사를 통한 외부 발광 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 주 서브화소와 상이한 색온도를 가지는 보조 서브화소를 배치하여, 주 서브화소와 보조 서브화소의 혼합광을 통하여 전계발광장치의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.

Description

전계발광장치{Electroluminescent Device}
본 발명은 전계발광장치에 관한 것으로, 특히 광 추출 효율을 향상시킴과 동시에 색온도를 조절할 수 있는 전계발광장치에 관한 것이다.
전계발광장치(Electroluminescent Device)는 스스로 발광하는 발광다이오드(Light Emitting Diode)를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 큰 장점이 있다.
전계발광장치의 발광다이오드에서 발광된 광은 전계발광장치의 여러 엘리먼트들을 통과하여 전계발광장치 외부로 나오게 된다.
그러나, 발광층에서 발광된 광 중 전계발광장치 외부로 나오지 못하고 전계발광장치 내부에 갇히는 광들이 존재하게 되어, 전계발광장치의 광 추출 효율이 문제가 된다.
이에 따라, 전계발광장치의 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 전계발광장치의 기판 외측에 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array; MLA)를 부착하거나, 전계발광장치의 오버코트층에 마이크로 렌즈를 형성하는 방법이 제안되고 있다.
또한, 최근에는 이른바 감성 조명이라는 개념이 등장하였다. 이로써 색온도가 높은 시원한 백색(cool white) 계통과 색온도가 낮은 따뜻한 백색(warm white) 계통의 백색 광원을 사용자의 취향 및 용도에 맞게 선택하여 사용하고자 하는 요구가 증대되고 있다.
그러나, 원하는 발광 색을 구현하기 위해서는 방출되는 광의 파장대별 스펙트럼의 강도를 조절해야 하는 어려움이 있으며, 이를 위해 발광층에 물질을 첨가하는 도핑법 또는 유기물층을 기존의 구조에 추가하는 방식 등이 있으나, 이는 물질개발이 수반되고 기존의 공정을 변형해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 하나의 서브화소를 색온도가 상이한 주 서브화소와 부 서브화소로 나누어 구동할 수 있게 함으로써, 광 추출 효율을 향상시킴과 동시에 색온도 조절이 가능한 전계발광장치를 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 주 서브화소와 보조 서브화소로 이루어지는 서브화소를 포함하는 기판과, 상기 기판 상부에 배치되며, 상기 주 서브화소와 연결되는 제 1 박막트랜지스터와, 상기 보조 서브화소에 연결되는 제 2 박막트랜지스터와, 상기 제 1, 제 2 박막트랜스터 상부에 배치되는 오버코팅층과, 상기 오버코팅층 상부에 위치하며, 상기 주 서브화소에 대응하여 배치되는 제 1 하부전극과, 상기 보조 서브화소에 대응하여 배치되는 제 2 하부 전극과, 상기 제 1 하부전극 및 제 2 하부전극 상부에 배치되는 발광층과, 상기 발광층 상부에 배치되는 상부전극을 포함하며, 상기 주 서브화소와 상기 보조 서브화소는 서로 다른 색온도를 갖는 전계발광장치를 제공한다.
여기서, 상기 오버코팅층은 상기 주 서브화소에서 복수의 제 1 함몰부와 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 제 1 마이크로 렌즈를 구비하며, 상기 제 1 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부 전극은 상기 주 서브화소에서 상기 제 1 마이크로 렌즈의 모폴로지(morphology)를 따를 수 있다.
그리고, 상기 오버코팅층은 상기 보조 서브화소에서 평탄한 모폴로지(morphology)를 가지며, 상기 제 2 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부전극은 상기 보조 서브화소에서 상기 오버코팅층의 평탄한 모폴로지(morphology)를 따를 수 있다.
또한, 상기 제 2 하부전극과 상기 기판 사이에 특정 파장대의 빛을 출사시키는 컬러필터 패턴이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 하부전극과 상기 기판 사이에 특정 파장대의 빛을 출사시키는 퀀텀 도트가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 오버코팅층은 상기 보조 서브화소에서 상기 제 1 마이크로 렌즈와 상이한 복수의 제 2 함몰부와 복수의 제 2 돌출부를 포함하는 제 2 마이크로 렌즈를 더 구비하며, 상기 제 2 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부전극은 상기 보조 서브화소에서 상기 제 2 마이크로 렌즈의 모폴로지(morphology)를 따를 수 있다.
그리고, 상기 제 2 돌출부의 높이는 0.6um 내지 0.85um이며, 폭은 4.1um 내지 4.3um일 수 있다.
또한, 상기 제 1 돌출부의 높이는 0.9um 내지 1um이며, 폭은 4.4um 내지 4.6um일 수 있다.
본 발명에서는, 주 서브화소에 제 1 마이크로 렌즈를 배치하고, 보조 서브화소에 주 서브화소와 다른 색온도를 가지게 하고, 주 서브화소와 보조 서브화소의 독립적 구동을 통하여 광 추출 효율을 향상시킴과 동시에 색온도를 조절할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소와 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소의 변형예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 변형예에 따른 주 서브화소와 제 1 보조 서브화소 및 제 2 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 제 1 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 제 2 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다,
도 11a 내지 도 11k는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소에 배치되는 주 서브화소 및 보조 서브화소의 변형예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
< 제 1 실시예 >
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
전계발광장치는 영상을 표시하는 전계발광 표시장치이거나 조명장치, 광원 중 하나일 수 있다.
예를 들어, 전계발광장치가 전계발광 표시장치인 경우 하부발광(bottom emission) 표시장치, 상부발광(top emission) 표시장치, 양면발광(dual emission) 표시장치, 플렉서블 표시장치, 투명 표시장치 중 적어도 하나일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것 은 아니다.
전계발광장치가 조명장치인 경우 실내외용 조명장치, 차량용 조명장치 등이거나 다른 기구물과 결합되어 전술한 조명장치들에 적용될 수 있다.
예를 들어, 차량용 조명장치는 전조등(headlights), 상향등(high beam), 후 미등(taillights), 제동등(brake light), 후진등(back-up light), 정지등(brake light), 안개등(fog lamp), 방향지시등(turn signal light), 보조등(auxiliary lamp) 중 적어도 하나일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것 은 아니다.
전계발광장치가 광원인 경우, 예를 들면, 액정표시장치(LCD;Liquid Crystal Dislay)의 백라이트, 조명 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 면상발광체의 광원, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 전계발광장치가 전계발광 표시장치인 것으로 예시적으로 설명하나, 이에 제한되지 않고 조명장치나 광원일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 포함한다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)는 발광영역에 대응될 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 이외의 영역은 비 발광영역일 수 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 평면 형태가 사각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 평면 형태는 원형 또는 삼각형, 오각형과 같은 다각형일 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)가 각각 1개 배치되었으나, 이는 일 예시이며, 보조 서브화소(HSP)가 다수개 배치될 수 있으며, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 각각 다수개 배치될 수도 있다.
그리고, 주 서브화소(MSP)의 면적이 보조 서브화소(HSP)보다 클 수 있으나, 이는 일 예시이며, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)가 동일한 면적을 가질 수도 있으며, 보조 서브화소(HSP)가 더 큰 면적을 가질 수도 있다.
특히, 주 서브화소(MSP)에는 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수 있다.
즉, 주 서브화소(MSP)에는 평면상 육각형의 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 마이크로 렌즈(ML)의 형상은 원, 타원 등 다양하게 이루어질 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 기판(110), 제 1 박막 트랜지스터(120a) 및 제 2 박막트랜지스터(120b), 오버코팅층(160), 제 1 박막 트랜지스터(120a) 및 제 2 박막 트래지스터(120b)와 전기적으로 연결된 발광다이오드(D)를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 발광층(142)으로부터의 빛이 하부전극(141)을 통해 외부로 출력되는 하부 발광 방식(bottom emission type)을 나타내고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 발광층(142)으로부터의 빛이 상부전극(143)을 통해 외부로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)일 수도 있다.
그리고, 상부 발광 방식(top emission type)인 경우에는 하부전극(141) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상부전극(143)은 빛이 투과되도록 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 기판(110) 상에 제 1 및 제 2 게이트 전극(121a, 121b), 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b), 제 1 및 제 2 소스 전극(123a, 123b) 및 제 1 및 제 2 드레인 전극(124a, 124b)을 포함하는 제 1 박막 트랜지스터(120a) 및 제 2 박막트랜지스터(120b)가 하나의 서브화소(SP)에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제 1 기판(110) 상에 제 1 및 제 2 게이트 전극(121a, 121b) 과 각각의 제 1 및 제 2 게이트전극(121a, 121b) 상에 게이트 절연막(131)이 배치될 수 있다.
그리고, 게이트 절연막(131) 상에는 각각의 제 1 및 제 2 게이트 전극(121a, 121b)과 중첩하는 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b)이 배치될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b) 상에는 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b)의 채널 영역을 보호하기 위한 제 1 및 제 2에치 스토퍼(132a, 132b)가 각각 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b) 상에는 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b)과 각각 접촉하는 제 1 및 제 2 소스전극(123a, 123b) 및 제 1 및 제 2 드레인전극(124a, 124b)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 전계발광장치는 도 2에 국한되지 않으며, 기판(110)과 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b) 사이에 배치되는 버퍼층을 더 포함할 수도 있으며, 제 1 및 제 2 에치 스토퍼(132a, 132b)가 배치되지 않을 수도 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 전계발광장치(100)에 포함될 수 있는 다양한 박막 트랜지스터 중 구동박막 트랜지스터만을 도시하였으며, 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터(120a, 120b)가 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b)을 기준으로 제 1 및 제 2 게이트 전극(121a, 121b)이 제 1 및 제 2 소스 전극(123a, 123b) 및 제 1 및 제 2 드레인 전극(124a, 123b)의 반대 편에 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조 또는 바텀 게이트 구조인 것으로 설명하나 이는 일 예시이며, 제 1 및 제 2 액티브층(122a, 122b)을 기준으로 제 1 및 제 2 게이트 전극(121a, 121b)이 제 1 및 제 2 소스전극(123a, 123b) 및 제 1 및 제 2 드레인 전극(124a, 124b)과 같은 편에 위치하는 코플라나(coplanar) 구조 또는 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터도 사용될 수 있다.
제 1 및 제 2 박막트랜지스터(120a, 120b)의 제 1 및 제 2 드레인 전극(124a, 124b) 및 제 1 및 제 2 소스 전극(123a, 123b) 상에는 보호층(133)이 배치될 수 있다.
여기서, 보호층(133)이 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터(120a, 120b) 상부를 평탄화하는 것으로 도시되었으나, 보호층(133)은 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터(120a, 120b) 상부를 평탄화하지 않고, 하부에 위치한 구성들의 표면 형상을 따라 배치될 수도 있다.
여기서, 보호층(133) 상에 오버코팅층(160)이 배치될 수 있다.
한편, 보호층(133)은 생략될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터(120a, 120b) 상에 오버코팅층(160)이 배치될 수도 있다.
한편, 본 발명은 하나 이상의 서브화소(subpixel)를 포함할 수 있다. 또한, 2 개 내지 4 개의 서브화소(SP)가 하나의 화소(pixel)를 형성할 수 있다.
여기서, 서브화소(SP)는 발광다이오드(D)가 특별한 색상을 발광할 수 있는 단위를 의미한다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 포함할 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)는 제 1 발광영역(EA1)에 대응할 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)는 제 2 발광영역(EA2)에 대응할 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 발광 영역(EA1, EA2)은 하부전극(141) 및 상부전극(143)에 의해 발광층(142)이 발광하는 영역을 의미한다.
즉, 제 1 하부전극(141a) 및 상부전극(143)에 의해 발광층(142)이 발광하는 영역이 제 1 발광영역(EA1)으로 정의될 수 있으며, 제 2 하부전극(141b) 및 상부전극(143)에 의해 발광층(142)이 발광하는 영역이 제 2 발광영역(EA2)으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 하나의 서브화소(SP)에 2 개의 발광영역(EA1, EA2)이 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 서브화소(SP)를 이루는 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)의 수에 따라 3개 이상의 발광영역이 배치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)에서는 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, 주 서브화소(MSP)에 대응되는 오버코팅층(160)에 마이크로 렌즈(ML)가 구비될 수 있다.
여기서, 마이크로 렌즈(ML)는 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 오버코팅층(160)에는 돌출부(PP) 및 서로 인접한 돌출부(PP)를 연결하는 연결부로 구성되는 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수도 있다.
오버코팅층(160)은 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)가 배치되지 않은 영역에서는 평탄화층으로서 기능한다. 즉, 오버코팅층(160)은 주 서브화소(MSP) 이외의 영역에서는 평탄한 상면을 가질 수 있다.
여기서, 복수의 함몰부(DP) 각각은 평면상으로 육각 형상, 반구 형상 또는 반타원체 형상, 사각 형상 등 다양한 형상일 수 있다.
그리고, 오버코팅층(160) 상에 하부전극(141), 발광층(142) 및 상부전극(143)을 포함하는 발광다이오드(D)가 배치될 수 있다.
또한, 오버코팅층(160)으로부터의 아웃개싱 (outgassing)이 발광다이오드(D)에 확산되는 것을 차단하기 위하여 오버코팅층(160)과 하부전극(141) 사이에 절연성의 제 2 보호층(미도시)이 배치될 수 있다.
즉, 오버코팅층(160)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 제 2 보호층이 오버코팅층(160)과 하부전극(141) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 오버코팅층(160) 상부에 하부전극(141)이 배치될 수 있다.
여기서, 하부전극(141)은 발광층(142)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발계장치(100)의 하부전극(141)이 애노드(anode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
하부전극(141)은 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부전극(141)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)의 하부전극(141)은 제 1 하부전극(141a)과 제 2 하부전극(141b)을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 하부전극(141a, 141b)은 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 별로 분리되어 형성될 수 있다.
즉, 제 1 하부전극(141a)과 제 2 하부전극(141b)은 주 서브화소(MSP), 보조 서브화소(HSP)에 각각 배치될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(141a)은 주 서브화소(MSP)에 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(141b)은 보조 서브화소(HSP)에 분리 배치될 수 있다.
즉, 서브화소(SP)를 이루는 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)가 다수인 경우, 각각의 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP) 대응하여 하부전극(141)이 각각 배치될 수 있다.
또한, 제 1 하부전극(141a)과 제 2 하부전극(141b)은 제 1 박막트랜지스터(120a), 제 2 박막트랜지스터(120b)에 각각 연결될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(141a)은 오버코팅층(160)에 형성된 콘택홀을 통해 제 1 박막 트랜지스터(120a)의 제 1 소스 전극(123a)과 연결될 수 있고, 제 2 하부전극(141b)은 오버코팅층(160)에 형성된 콘택홀을 통해 제 2 박막 트랜지스터(120b)의 제 2 소스 전극(123b)과 연결될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 N-type 박막 트랜지스터를 일례로 하부전극(141)이 제 1 및 제 2 소스 전극(123a, 123b)과 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 박막 트랜지스터가 P-type 박막 트랜지스터인 경우에는 하부전극(141)이 제 1 및 제 2 드레인 전극(124a, 124b)에 연결될 수도 있다.
또한, 하부전극(141)은 도전성 물질을 사이에 두고 발광층(142)과 접하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
여기서, 제 1 하부전극(141a) 및 제 2 하부전극(141b)은 오버코팅층(160) 표면의 모폴로지(morphology)를 따르는 형상으로 배치될 수 있다.
즉, 제 1 하부전극(141a)은 오버코팅층(160)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(141b)은 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
그리고, 오버코팅층(160)과 하부전극(141) 상에 뱅크층(136)이 배치될 수 있다.
뱅크층(136)은 하부전극(141)을 노출시키는 개구부(136a)를 포함할 수 있다.
여기서, 뱅크층(136)은 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 간을 구분하는 역할을 하여, 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 사이에 배치될 수도 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)는 뱅크층(136)의 개구부(136a)에 배치될 수 있다.
그리고, 노출된 제 1 하부전극(141a) 및 제 2 하부전극(141b) 상에 발광층(142)이 배치될 수 있다.
여기서, 발광층(142)은 백색광을 발광할 수 있다.
예를 들어, 발광층(142)은 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(142)은 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)인 경우, 발광층(142)은 청색광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 1 발광층 상에 배치되고, 청색과 혼합하여 백색이 되는 색의 광을 발광하는 제 2 발광층을 포함할 수 있으며, 제 2 발광층은 황녹색(yellowgreen) 광을 발광하는 발광층일 수 있다.
한편, 발광층(142)은 청색광, 적색광, 녹색광 중 하나를 발광하는 발광층만을 포함할 수도 있다.
여기서, 발광층(142)의 발광물질은 유기발광물질이나 양자 점(quantum dot)과 같은 무기발광물질일 수 있다.
그리고, 발광층(142)은 오버코팅층(160)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 발광층은(142)은 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(160)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
발광층(142)상에 발광층(142)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 상부전극(143)이 배치될 수 있다.
여기서, 상부전극(143)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)의 상부전극(143)이 캐소드(cathode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
상부전극(143)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상부전극(143)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상부전극은(143)은 오버코팅층(160)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 상부전극은(143)은 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(160)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
이와 같은 제 1 하부전극(141a) 및 제 2 하부전극(141b), 발광층(142), 상부전극(143)은 발광다이오드(D)를 이루게 된다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)의 발광다이오드(D)는 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(160)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, 하나의 서브화소(SP)에서 서로 색온도가 상이한 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 구현할 수 있게 된다.
또한, 발광다이오드(D)의 주서브화소(MSP)와 보조서브화소(HSP)는 독립적으로 구동할 수 있다.
여기서, 일반적으로 광원이나 기준 백색의 색도는 2차원 색도표 상의 좌표 대신 방사곡선 상의 가장 가까운 영역의 온도로 표현할 수 있다. 이를 상관색온도(Correlated Color Temperature, CCT) 또는 색온도라 한다.
색온도는 백색이 어떠한 색에 가깝게 나타내는지의 정도를 나타내는 수치로 사용되는데, 표시장치가 색을 표현함에 있어서 청색에 가까우면 색온도가 높게 나오며, 황색에 가까우면 색온도가 낮게 나온다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치의 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다,
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)의 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 각각은 서로 다른 광 스펙트럼을 가진다.
예를 들어, 주 서브화소(MSP)는 녹색 파장대인 560nm과 적색 파장대인 650nm 에서 스펙트럼 강도가 보조 서브화소(HSP)에 비하여 강하게 나타난다.
따라서, 상대적으로 청색 파장대인 460nm의 스펙트럼 강도가 강한 보조 서브화소(HSP)를 구동하는 경우, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광에 의하여 서브화소(SP)에서 출력되는 광은 청색 파장대 460nm의 스펙트럼 강도가 증가할 수 있게 된다.
또한, 보조 서브화소(HSP)는 독립적으로 구동이 가능하므로, 보조서브화소(HSP)에 인가되는 전압을 조절하여 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광의 스펙트럼을 다양하게 변화시켜 전계발광장치(100)의 색온도를 다양하게 조절할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광장치(100)는 주 서브화소(MSP)에 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)로 이루어진 마이크로 렌즈(ML)를 구비한 오버코팅층(160)을 배치한다. 이에 따라, 발광층(142)에서 발광된 빛이 제 1 하부전극(141a)과 발광층(142) 내부에 전반사되어 외부로 추출되지 못한 광을 전반사 임계각보다 작은 각도로 진행시킴으로써 다중 반사를 통한 외부 발광 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 주 서브화소(MSP)와 상이한 색온도를 가지는 보조 서브화소(HSP)를 배치하여, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광을 통하여 전계발광장치의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
< 제 2 실시예 >
이하에서는 제 1 실시예와 동일 유사한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 포함한다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)는 발광영역에 대응될 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 이외의 영역은 비 발광영역일 수 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 평면 형태가 사각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 평면 형태는 원형 또는 삼각형, 오각형과 같은 다각형일 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)가 각각 1개 배치되었으나, 이는 일 예시이며, 보조 서브화소(HSP)가 다수 배치될 수 있으며, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 각각 다수 배치될 수도 있다.
그리고, 주 서브화소(MSP)의 면적이 보조 서브화소(HSP)보다 클 수 있으나, 이는 일 예시이며, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)가 동일한 면적을 가질 수도 있으며, 보조 서브화소(HSP)가 더 큰 면적을 가질 수도 있다.
특히, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)에는 마이크로 렌즈(ML1, ML2)가 형성될 수 있다.
즉, 주 서브화소(MSP)에는 제 1 마이크로 렌즈(ML1)가 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에는 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 상이한 제 2 마이크로 렌즈(ML2)가 배치될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 마이크로 렌즈(ML1, ML2)의 평면 형상이 육각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1, 2 마이크로 렌즈(ML1, ML2)의 형상은 원, 타원 등 다양하게 이루어질 수 있다.
도 5 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)는 기판(210), 제 1 박막 트랜지스터(220a) 및 제 2 박막트랜지스터(220b), 오버코팅층(260), 제 1 박막 트랜지스터(220a) 및 제 2 박막 트래지스터(220b)와 전기적으로 연결된 발광다이오드(D)를 포함한다.
여기서, 기판(210) 상에 제 1 및 제 2 게이트 전극(221a, 221b), 제 1 및 제 2 액티브층(222a, 222b), 제 1 및 제 2 소스 전극(223a, 223b) 및 제 1 및 제 2 드레인 전극(224a, 224b)을 포함하는 제 1 박막 트랜지스터(220a) 및 제 2 박막트랜지스터(220b)가 하나의 서브화소(SP)에 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(220a, 220b)의 제 1 및 제 2 드레인 전극(224a, 224b) 및 제 1 및 제 2 소스 전극(223a, 223b) 상에는 보호층(233)이 배치될 수 있다.
또한, 보호층(233) 상에 오버코팅층(260)이 배치될 수 있다.
한편, 보호층(233)은 생략될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터(220a, 220b) 상에 오버코팅층(260)이 배치될 수도 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 포함할 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)는 제 1 발광영역(EA1)에 대응할 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)는 제 2 발광영역(EA2)에 대응할 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 발광 영역(EA1, EA2)은 하부전극(241) 및 상부전극(243)에 의해 발광층(242)이 발광하는 영역을 의미한다.
즉, 제 1 하부전극(241a) 및 상부전극(243)에 의해 발광층(242)이 발광하는 영역이 제 1 발광영역(EA1)으로 정의될 수 있으며, 제 2 하부전극(241b) 및 상부전극(243)에 의해 발광층(242)이 발광하는 영역이 제 2 발광영역(EA2)으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)는 하나의 서브화소(SP)에 2 개의 발광영역(EA1, EA2)이 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 서브화소(SP)를 이루는 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)의 수에 따라 3개 이상의 발광영역이 배치될 수도 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)에서는 광 추출 효율을 향상 및 색온도 조절을 위하여, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)에 대응하여 제 1 마이크로 렌즈(ML1) 및 제 2 마이크로 렌즈(ML2)가 배치될 수 있다.
즉, 주 서브화소(MSP)에 대응하는 오버코팅층(260)에 제 1 마이크로 렌즈(ML1)가 구비될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에 대응하는 오버코팅층(260)에 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 상이한 제 2 마이크로 렌즈(ML2)가 구비될 수 있다.
여기서, 제 1 마이크로 렌즈(ML1)는 복수의 제 1 함몰부(DP1)와 복수의 제 1 돌출부(PP1)를 포함할 수 있으며, 제 2 마이크로 렌즈(ML2)은 복수의 제 2 함몰부(DP2)와 복수의 제 2 돌출부(PP2)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태를 가질 수 있다.
오버코팅층(260)은 복수의 제 1, 제 2 함몰부(DP1, DP2)와 복수의 제 1, 제 2 돌출부(PP1, PP2)가 배치되지 않은 영역에서는 평탄화층으로서 기능한다. 즉, 오버코팅층(260)은 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HML) 이외의 영역에서는 평탄한 상면을 가질 수 있다.
여기서, 복수의 제 1 및 제 2 함몰부(DP1, DP2) 각각은 평면상으로 육각 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반구 형상 또는 반타원체 형상, 사각 형상 등 다양한 형상일 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 하나의 서브화소(SP)에 배치되는 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 제 2 마이크로 렌즈(ML2)는 서로 상이할 수 있다.
즉, 제 1 마이크로 렌즈(ML1)의 제 1 돌출부(PP1) 또는 제 1 함몰부(DP1)의 폭(d1), 높이(H1), 반치폭(F1), 종횡비(A/R(Aspect Ratio)) 또는 제 1 돌출부(PP1) 또는 제 1 함몰부(DP1)의 바닥에서의 이격거리는 제 2 마이크로 렌즈(ML2)의 제 2 돌출부(PP2) 또는 제 2 함몰부(DP2)의 폭(d2), 높이(H2), 반치폭(F2), 종횡비 또는 오목부 또는 볼록부의 바닥에서의 이격거리 중 적어도 어느 하나의 크기가 다르게 이루어질 수 있다.
여기서, 돌출부의 폭(d1, d2)은 2 개의 함몰부들의 중심들 간의 길이를 의하고, 높이(H1, H2)는 함몰부의 바닥부터 돌출부의 정상까지의 길이를 의미한다.
또한, 반치폭(F1, F2)은 높이(H1, H2)의 절반 위치에서 2 개의 돌출부들 간의 길이를 의미하고, 돌출부의 종횡비(A/R)는 높이(H1,2)를 돌출부의 반지름으로 나눈 값을 의미한다.
또한, 제 1 마이크로 렌즈(ML1) 및 제 2 마이크로 렌즈(ML2) 각각의 돌출부(PP1, PP2)의 높이(H1, H2)는 0.5um 내지 3um일 수 있으며, 제 1 마이크로 렌즈(ML1) 및 제 2 마이크로 렌즈(ML2) 각각의 돌출부(PP1, PP2)의 폭(d1, d2)은 1um 내지 10um 일 수 있다.
즉, 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 제 2 마이크로렌즈(ML2)는 0.5um 내지 3um 높이 및 1um 내지 10um 폭 범위내에서 상이한 형상을 가질 수 있다,
예를 들어, 제 1 돌출부(PP1)의 높이(H1)는 0.9um 내지 1um이며, 폭(d1)은 4.4um 내지 4.6um일 수 있으며, 제 2 돌출부(PP2)의 높이(H2)는 0.6um 내지 0.85um이며, 폭(d2)은 4.1um 내지 4.3um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제 1 돌출부(PP1)의 반높이 너비(F1)는 1.5um 내지 1.65um일 수 있으며, 제 2 돌출부(PP2)의 반 높이 너비(F2)는 1.7um 내지 1.8um 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제 1 돌출부(PP1)의 종횡비(A/R)는 0.4 내지 0.5일 수 있으며, 제 2 돌출부(PP2)의 종횡비(A.R)는 0.25 내지 0.35 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 제 2 마이크로 렌즈(ML2)가 상이하여 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 색온도가 상이하게 구현되는 다양한 형태를 가질 수 있다.
그리고, 오버코팅층(260) 상에 하부전극(241), 발광층(242) 및 상부전극(243)을 포함하는 발광다이오드(D)가 배치될 수 있다.
또한, 오버코팅층(260)으로부터의 아웃개싱 (outgassing)이 발광다이오드(D)에 확산되는 것을 차단하기 위하여 오버코팅층(260)과 하부전극(241) 사이에 절연성의 제 2 보호층(미도시)이 배치될 수 있다.
즉, 오버코팅층(260)의 제 1 마이크로 렌즈(ML1) 및 제 2 마이크로 렌즈 형상(ML2)을 그대로 따르는 제 2 보호층이 오버코팅층(260)과 하부전극(241) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 오버코팅층(260) 상부에 하부전극(241)이 배치될 수 있다.
여기서, 하부전극(241)은 발광층(242)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발계장치(200)의 하부전극(241)이 애노드(anode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
하부전극(241)은 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부전극(241)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 하부전극(241)은 제 1 하부전극(241a)과 제 2 하부전극(241b)을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 하부전극(241a, 241b)은 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 별로 분리되어 형성될 수 있다.
즉, 제 1 하부전극(241a)과 제 2 하부전극(241b) 각각은 주 서브화소(MSP), 보조 서브화소(HSP) 각각에 배치될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(241a)은 주 서브화소(MSP)에 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(241b)은 보조 서브화소(HSP)에 분리되어 배치될 수 있다.
즉, 서브화소(SP)를 이루는 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)가 다수인 경우, 각각의 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP) 대응하여 하부전극(241)이 각각 분리 배치될 수 있다.
또한, 제 1 하부전극(241a)과 제 2 하부전극(241b)은 제 1 박막트랜지스터(220a), 제 2 박막트랜지스터(220b)에 각각 연결될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(241a)은 오버코팅층(260)에 형성된 콘택홀을 통해 제 1 박막 트랜지스터(220a)의 제 1 소스 전극(223a)과 연결될 수 있고, 제 2 하부전극(241b)은 오버코팅층(260)에 형성된 콘택홀을 통해 제 2 박막 트랜지스터(220b)의 제 2 소스 전극(223b)과 연결될 수 있다.
여기서, 제 1 하부전극(241a) 및 제 2 하부전극(241b)은 오버코팅층(260)의 모폴로지(morphology)를 따르는 형상으로 배치될 수 있다.
즉, 제 1 하부전극(241a)은 오버코팅층(260)의 복수의 제 1 함몰부(DP1)와 복수의 제 1 돌출부(PP1)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(241b)은 오버코팅층(260)의 복수의 제 2 함몰부(DP2)와 복수의 제 2 돌출부(PP2)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있다.
그리고, 오버코팅층(260)과 하부전극(241) 상에 뱅크층(236)이 배치될 수 있다.
뱅크층(236)은 하부전극(241)을 노출시키는 개구부(236a)를 포함할 수 있다.
여기서, 뱅크층(236)은 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 간을 구분하는 역할을 하여, 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 사이에 배치될 수도 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)는 뱅크층(236)의 개구부(236a)에 배치될 수 있다.
그리고, 노출된 제 1 하부전극(241a) 및 제 2 하부전극(241b) 상에 발광층(242)이 배치될 수 있다.
여기서, 발광층(242)은 백색광을 발광할 수 있다.
예를 들어, 발광층(242)는 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(242)이 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)인 경우, 발광층(242)은 청색광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 1 발광층 상에 배치되고, 청색과 혼합하여 백색이 되는 색의 광을 발광하는 제 2 발광층을 포함할 수 있으며, 제 2 발광층은 황녹색(yellowgreen) 광을 발광하는 발광층일 수 있다.
한편, 발광층(242)은 청색광, 적색광, 녹색광 중 하나를 발광하는 발광층만을 포함할 수도 있다.
여기서, 발광층(242)의 발광물질은 유기발광물질이나 양자 점(quantum dot)과 같은 무기발광물질일 수 있다.
그리고, 발광층(242)은 오버코팅층(260)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 발광층은(241)은 주 서브화소(MSP)에서 제 1 마이크로 렌즈(ML1)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 제 2 마이크로 렌즈(ML2)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있다.
발광층(242)상에 발광층(242)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 상부전극(243)이 배치될 수 있다.
여기서, 상부전극(243)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 상부전극(243)이 캐소드(cathode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
상부전극(243)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상부전극(243)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상부전극은(243)은 오버코팅층(260)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 상부전극은(243)은 주 서브화소(MSP)에서 제 1 마이크로 렌즈(ML1)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 제 2 마이크로 렌즈(ML2)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있다.
이와 같은 제 1 하부전극(241a) 및 제 2 하부전극(241b), 발광층(242), 상부전극(243)은 발광다이오드(D)를 이루게 된다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 발광다이오드(D)는 주 서브화소(MSP)에서 제 1 마이크로 렌즈(ML1)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 보조 서브화소(HSP)에서 제 2 마이크로 렌즈(ML2)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, 하나의 서브화소(SP)에서 서로 색온도가 상이한 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)를 구현할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소와 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)의 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP) 각각은 서로 다른 광 스펙트럼을 가진다.
예를 들어, 보조 서브화소(HSP)는 청색 파장대인 460nm에서 스펙트럼 강도가 주 서브화소(MSP)에 비하여 강하게 나타난다.
따라서, 상대적으로 청색 파장대인 460nm의 스펙트럼 강도가 강한 보조 서브화소(HSP)를 구동하는 경우, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광에 의하여 서브화소(SP)에서 출력되는 광은 청색 파장대인 460nm의 스펙트럼 강도가 증가할 수 있게 된다.
또한, 보조 서브화소(HSP)는 독립적으로 구동이 가능하므로, 보조 서브화소(HSP)에 인가되는 전압을 조절하여 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광의 스펙트럼을 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(200)는 주 서브화소(MSP) 및 보조 서브화소(HSP)에 제 1, 제 2 마이크로 렌즈(ML1, ML2)를 구비한 오버코팅층(260)을 배치한다. 이에 따라, 발광층(242)에서 발광된 빛이 제 1 하부전극(241a) 및 제 2 하부전극(241b)과 발광층(242) 내부에 전반사되어 외부로 추출되지 못한 광을 전반사 임계각보다 작은 각도로 진행시킴으로써 다중 반사를 통한 외부 발광 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 주 서브화소(MSP)과 보조 서브화소(HSP)에 상이한 마이크로 렌즈(ML1, ML2)를 각각 배치하여, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 혼합광을 통하여 서브화소(SP)의 색온도를 조절할 수 있게 된다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소의 변형예를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치의 변형예에 따른 주 서브화소와 제 1 보조 서브화소 및 제 2 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 변형예의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 포함할 수 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 각각 발광영역에 대응될 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2) 이외의 영역은 비 발광영역일 수 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)의 평면 형태가 사각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)의 평면 형태는 원형 또는 삼각형, 오각형과 같은 다각형일 수 있다.
특히, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)에는 서로 상이한 마이크로 렌즈(ML1, ML2, ML3)가 형성될 수 있다.
즉, 주 서브화소(MSP)에는 제 1 마이크로 렌즈(ML1)가 배치될 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1)에는 제 1 마이크로 렌즈(ML1)와 상이한 제 2 마이크로 렌즈(ML2)가 배치될 수 있고, 제 2 보조 서브화소(HSP2)에는 제 1 및 제 2 마이크로 렌즈(ML1, ML2) 와 상이한 제 3 마이크로 렌즈(ML3)가 배치될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 마이크로 렌즈(ML1, ML2, ML3)의 평면 형상이 육각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1, 제 2 및 제 3 마이크로 렌즈(ML1, ML2, ML3)의 형상은 원, 타원 등 다양하게 이루어질 수 있다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광장치(도 6의 200)의 변형예는 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2) 각각은 서로 다른 광 스펙트럼을 가진다.
즉, 청색 파장대인 460nm에서 스펙트럼 강도는 제 1 보조 서브화소(HSP1), 주 서브화소(MSP), 제 2 보조 서브화소(HSP2) 순으로 나타날 수 있다. (HSP1 > MSP > HSP2)
또한, 녹색 파장대인 560nm에서 스펙트럼 강도는 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2) 순으로 나타날 수 있다. (MSP > HSP1 > HSP2)
그리고, 적색 파장대인 650nm에서 스펙트럼 강도는 제 1 보조 서브화소(HSP1), 주 서브화소(MSP), 제 2 보조 서브화소(HSP2) 순으로 나타날 수 있다. (HSP1 > MSP > HSP2)
이와 같이, 하나의 서브화소(SP)가 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 포함하고, 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2)가 각각 독립된 구동을 하게 된다.
이에 따라, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1)를 구동하여 색온도를 증가시킬 수 있으며, 주 서브화소(MSP)와 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 구동하여 색온도를 감소시킬 수 있게 된다.
더욱이, 제 1, 2 보조 서브화소(HSP1, HSP2) 각각에 인가되는 전압을 조절하여 전계발광장치의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
< 제 3 실시예 >
이하에서는 제 1 실시예와 동일 유사한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소(SP)는 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 포함한다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 발광영역에 대응될 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2) 이외의 영역은 비 발광영역일 수 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)의 평면 형태가 사각형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)의 평면 형태는 원형 또는 삼각형, 오각형과 같은 다각형일 수 있다.
특히, 주 서브화소(MSP)에는 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수 있다.
즉, 주 서브화소(MSP)에는 평면상 육각형의 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 마이크로 렌즈(ML)의 형상은 원, 타원 등 다양하게 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2) 각각에는 제 1, 제 2 광 필터(350a, 350b)가 배치될 수 있다.
즉, 제 1 보조 서브화소(HSP1)에는 제1 광 필터(350a)가 배치될 수 있으며, 제 2 보조 서브화소(HSP2)에는 제 2 광 필터(350b)가 배치될 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)는 기판(310), 제 1 박막 트랜지스터(320a) 및 제 2 박막트랜지스터(320b), 제 3 박막트랜지스터(320c) 오버코팅층(360), 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 제 2 박막 트래지스터(320b) 및 제 3 박막트랜지스터(320c)와 전기적으로 연결된 발광다이오드(D)를 포함한다.
제 1 기판(310) 상에 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 제 2 박막 트래지스터(320b) 및 제 3 박막트랜지스터(320c)가 배치될 수 있다.
즉, 하나의 서브화소(SP)에 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 제 2 박막 트래지스터(320b) 및 제 3 박막트랜지스터(320c)가 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 제 2 박막 트래지스터(320b) 및 제 3 박막트랜지스터(320c) 상에 보호층(333)이 배치될 수 있다.
또한, 보호층(333) 상에 오버코팅층(360)이 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 하나 이상의 서브화소(subpixel)를 포함할 수 있다. 또한, 2 개 내지 4 개의 서브화소(SP)가 하나의 화소(pixel)를 형성할 수 있다.
여기서, 서브화소(SP)는 발광다이오드(D)가 특별한 색상을 발광할 수 있는 단위를 의미한다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)는 하나의 서브화소(SP)가 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 포함할 수 있다.
또한, 주 서브화소(MSP)는 제 1 발광영역(EA1)에 대응할 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1)는 제 2 발광영역(EA2)에 대응할 수 있고, 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 제 3 발광영역(EA3)에 대응할 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 및 제 2 발광 영역(EA1, EA2, EA3)은 하부전극(341) 및 상부전극(343)에 의해 발광층(342)이 발광하는 영역을 의미한다.
즉, 제 1 하부전극(341a) 및 상부전극(343)에 의해 발광층(342)이 발광하는 영역이 제 1 발광영역(EA1)으로 정의될 수 있으며, 제 2 하부전극(341b) 및 상부전극(343)에 의해 발광층(342)이 발광하는 영역이 제 2 발광영역(EA2)으로 정의될 수 있고, 제 3 하부전극(341c) 및 상부전극(343)에 의해 발광층(342)이 발광하는 영역이 제 3 발광영역(EA3)일 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)는 하나의 서브화소(SP)에 3 개의 발광영역(EA1, EA2, EA3)이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)에서는 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, 주 서브화소(MSP)에 대응되는 오버코팅층(360)에 마이크로 렌즈(ML)가 구비될 수 있다.
여기서, 마이크로 렌즈(ML)는 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 오버코팅층(360)에는 돌출부(PP) 및 서로 인접한 돌출부(PP)를 연결하는 연결부로 구성되는 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수도 있다.
오버코팅층(360)은 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)가 배치되지 않은 영역에서는 평탄화층으로서 기능한다. 즉, 오버코팅층(360)은 주 서브화소(MSP) 이외의 영역에서는 평탄한 상면을 가질 수 있다.
여기서, 복수의 함몰부(DP) 각각은 평면상으로 육각 형상, 반구 형상 또는 반타원체 형상, 사각 형상 등 다양한 형상일 수 있다.
그리고, 오버코팅층(360) 상에 하부전극(341), 발광층(342) 및 상부전극(343)을 포함하는 발광다이오드(D)가 배치될 수 있다.
여기서, 하부전극(341)은 발광층(342)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)의 하부전극(341)이 애노드(anode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
하부전극(341)은 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부전극(141)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)의 하부전극(341)은 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c)을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c)은 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2) 별로 분리되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(341a)은 주 서브화소(MSP)에 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(341b)은 제 1 보조 서브화소(HSP1)에 배치될 수 있으며, 제 3 하부전극(341c)은 제 2 보조 서브화소(HSP2)에 배치될 수 있다.
또한, 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c) 각각은 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 제 2 박막 트래지스터(320b) 및 제 3 박막트랜지스터(320c)에 각각 연결될 수 있다.
예를 들면, 제 1 하부전극(341a)은 오버코팅층(360)에 형성된 콘택홀을 통해 제 1 박막 트랜지스터(320a)와 연결될 수 있고, 제 2 하부전극(341b)은 오버코팅층(360)에 형성된 콘택홀을 통해 제 2 박막 트랜지스터(320b)와 연결될 수 있으며, 제 3 하부전극(341c)은 오버코팅층(360)에 형성된 콘택홀을 통해 제 3 박막 트랜지스터(320c)와 연결될 수 있다.
여기서, 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c)은 오버코팅층(360) 표면의 모폴로지(morphology)를 따르는 형상으로 배치될 수 있다.
즉, 제 1 하부전극(341a)은 오버코팅층(360)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c)은 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)는 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)에 광 필터(350a, 350b)가 배치될 수 있다.
즉, 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c) 하부에 광 필터(350a, 350b)가 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 제 2 하부전극(341b) 하부에 특정 파장만을 투과시키는 제 1 광 필터(350a)가 배치될 수 있으며, 제 3 하부전극(341c) 하부에 특정 파장만을 투과시키는 제 2 광 필터(350b)가 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 광 필터(350a)와 제 2 광 필터(350a)는 투과시키는 파장이 서로 다를 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 제 1 광 필터와 제 2 광 필터가 동일한 파장을 투과시킬 수도 있다.
또한, 제 1 광 필터(350a)는 제 2 발광영역(EA2)에 대응하는 위치에 배치될 수 있으며, 제 2 광 필터(350b)는 제 3 발광영역(EA3)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 광 필터(350a)는 제 2 발광영역(EA2) 일부에 형성될 수도 있으며, 제 2 광 필터(350b)는 제 3 발광영역(EA3) 일부에 형성될 수도 있다,
그리고, 제 1 및 제 2 광 필터(350a, 350b)는 보호층(333)과 오버코팅층(360) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 제 1 및 제 2 광 필터(350a, 350b)는 컬러필터 패턴 또는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어질 수 있다.
컬러필터 패턴은 적색 컬러필터 패턴, 녹색 컬러필터패턴 및 청색 컬러필터 패턴 중 하나일 수 있다.
그리고, 퀀텀 도트(Quantum Dot)는 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이 때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
또한, 하나의 퀀텀 도트가 다른 퀀텀 도트를 둘러싸는 코어(Core)/쉘(Shell) 구조를 가질 수도 있다. 이때, 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
그리고, 오버코팅층(360)과 하부전극(341) 상에 뱅크층(336)이 배치될 수 있다.
뱅크층(336)은 하부전극(341)을 노출시키는 개구부(336a)를 포함할 수 있다.
여기서, 뱅크층(336)은 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 간을 구분하는 역할을 하여, 인접하는 화소(또는 서브 화소) 영역 사이에 배치될 수도 있다.
여기서, 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 뱅크층(336)의 개구부(336a)에 배치될 수 있다.
그리고, 노출된 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c) 상에 발광층(342)이 배치될 수 있다.
여기서, 발광층(342)은 백색광을 발광할 수 있다.
예를 들어, 발광층(342)은 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(342)이 복수의 발광층이 적층된 구조(tandem white)인 경우, 발광층(342)은 청색광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 1 발광층 상에 배치되고, 청색과 혼합하여 백색이 되는 색의 광을 발광하는 제 2 발광층을 포함할 수 있으며, 제 2 발광층은 황녹색(yellowgreen) 광을 발광하는 발광층일 수 있다.
한편, 발광층(342)은 청색광, 적색광, 녹색광 중 하나를 발광하는 발광층만을 포함할 수도 있다.
여기서, 발광층(342)의 발광물질은 유기발광물질이나 양자 점(quantum dot)과 같은 무기발광물질일 수 있다.
그리고, 발광층(342)은 오버코팅층(360)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 발광층은(342)은 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(360)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
그리고, 발광층(342)상에 발광층(342)에 전자 또는 정공 중 하나를 공급하기 위한 상부전극(343)이 배치될 수 있다.
여기서, 상부전극(343)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수도 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)의 상부전극(343)이 캐소드(cathode)인 경우를 예를 들어 설명한다.
상부전극(343)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상부전극(343)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상부전극은(343)은 오버코팅층(360)의 모폴로지를 따른 형상을 가질 수 있다.
즉, 상부전극은(343)은 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(360)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
이와 같은 제 1 하부전극(341a)과 제 2 하부전극(341b) 및 제 3 하부전극(341c), 발광층(342), 상부전극(343)은 발광다이오드(D)를 이루게 된다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)의 발광다이오드(D)는 주 서브화소(MSP)에서 오버코팅층(360)의 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)의 모폴로지를 그대로 따르는 형태로 배치될 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)에서 평탄한 형태로 배치될 수 있다.
또한, 제 1 보조 서브화소(HSP1)에 특정 파장만을 투과시키는 제 1 광 필터가 배치될 수 있으며, 제 2 보조 서브화소(HSP2)에 특정 파장만을 투과시키는 제 2 광 필터가 배치될 수 있다.
이에 따라, 하나의 서브화소(SP)에서 서로 색온도가 상이한 주 서브화소(MSP)와, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 구현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제 3 실시에를 설명함에 있어서, 주 서브화소(MSP)에 마이크로 렌즈(ML)가 형성되고, 제 1 보조 서브화소(HSP1) 및 제 2 보조 서브화소(HSP2) 각각에 광필터(350a, 350b)가 배치된 구조를 설명하였으나, 이는 일 예시이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제 1 보조 서브화소(HSP1)와 제 2 보조 서브화소(HSP2) 중 어느 하나 또는 각각에 마이크로 렌즈(ML)가 형성될 수 있으며, 제 1 보조 서브화소(HSP1)와 제 2 보조 서브화소(HSP2)중 어느 하나 또는 각각에 광 필터(350a, 350b)가 배치될 수도 있다,
도 10a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 주 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 10b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 제 1 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도 10c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치의 제 2 보조 서브화소의 광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다,
도 10a 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)의 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP1)와 제 2 보조 서브화소(HSP2) 각각은 서로 다른 광 스펙트럼을 가진다.
즉, 주 서브화소(MSP)와 달리 제 1 보조 서브화소(HSP1)와 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 특정 파장대의 광만 투과되는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 제 1 보조 서브화소(HSP1)는 적색 파장대의 광만을 투과하고, 제 2 보조 서브화소(HSP2)는 청색 파장대의 광만을 투과할 수 있다.
이에 따라, 주 서브화소(MSP), 제 1 보조 서브화소(HSP1), 제 2 보조 서브화소(HSP2)가 각각 독립된 구동을 할 수 있으므로, 주 서브화소(MSP)와 제 1 보조 서브화소(HSP2)를 구동하여 색온도를 감소시킬 수 있으며, 주 서브화소(MSP)와 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 구동하여 색온도를 증가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 제 1, 2 보조 서브화소(HSP1, HSP2) 각각에 인가되는 전압을 조절하여 전계발광장치(도9의 300)의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광장치(300)는 주 서브화소(MSP)에 복수의 함몰부(DP)와 복수의 돌출부(PP)로 이루어진 마이크로 렌즈(ML)를 구비한 오버코팅층(360)을 배치한다. 이에 따라, 발광층(342)에서 발광된 빛이 제 1 하부전극(341a)과 발광층(342) 내부에 전반사되어 외부로 추출되지 못한 빛을 전반사 임계각보다 작은 각도로 진행시킴으로써 다중 반사를 통한 외부 발광 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 특정 파장대의 광만을 투과하는 광 필터(350a, 350b)를 통하여 상이한 색온도를 가지는 제 1 보조 서브화소(HSP1)와 제 2 보조 서브화소(HSP2)를 배치하여, 전계발광장치(300)의 색온도를 다양하게 변화시킬 수 있게 된다.
도 11a 내지 도 11k는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광장치의 하나의 서브화소에 배치되는 주 서브화소 및 보조 서브화소의 변형예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11a 내지 도 11k에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광장치의 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)의 평면 형태는 원형 또는 삼각형, 오각형과 같은 다각형일 수 있다.
또한, 보조 서브화소(HSP)가 다수개 배치될 수도 있다.
그리고, 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)가 동일한 면적을 가질 수도 있으며 주 서브화소(MSP)와 보조 서브화소(HSP)는 서로 다른 면적을 가질 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광장치는 하나의 서브화소에 색온도가 상이한 주 서브화소와 보조 서브화소가 배치되는 것이면, 다양한 형태 및 배치구조를 가질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 기판 120a: 제 1 박막트랜지스터
120b: 제 2 박막트랜지스터 121a,b: 제 1 및 제 2 게이트 전극
122a,b: 제 1 및 제 2 액티브층 123a,b: 제 1 및 제 2 소스 전극
124a,b: 제 1 및 제 2 드레인 전극 131: 게이트 절연막
132a,b: 제 1 및 제 2 에치 스토퍼 133: 보호층
136: 뱅크 136a: 개구부
141: 하부전극 141a: 제 1 하부전극
141b: 제 2 하부전극 142: 발광층
143: 상부전극 160: 오버코팅층
PP: 돌출부 DP: 함몰부
ML: 마이크로 렌즈 D: 발광다이오드
EA1: 제 1 발광영역 EA2: 제 2 발광영역
MSP: 주 서브화소 HSP: 보조 서브화소

Claims (9)

  1. 주 서브화소와 보조 서브화소로 이루어지는 서브화소를 포함하는 기판;
    상기 기판 상부에 배치되며, 상기 주 서브화소와 연결되는 제 1 박막트랜지스터와, 상기 보조 서브화소에 연결되는 제 2 박막트랜지스터;
    상기 제 1, 제 2 박막트랜스터 상부에 배치되는 오버코팅층;
    상기 오버코팅층 상부에 위치하며, 상기 주 서브화소에 대응하여 배치되는 제 1 하부전극과, 상기 보조 서브화소에 대응하여 배치되는 제 2 하부 전극;
    상기 제 1 하부전극 및 제 2 하부전극 상부에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상부에 배치되는 상부전극
    을 포함하며,
    상기 주 서브화소와 상기 보조 서브화소는 서로 다른 색온도를 갖고,
    상기 발광층은 상기 제 1 및 제 2 하부 전극 사이로 노출되는 상기 오버코팅층과 접촉하는 전계발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버코팅층은 상기 주 서브화소에서 복수의 제 1 함몰부와 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 제 1 마이크로 렌즈를 구비하며,
    상기 제 1 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부 전극은 상기 주 서브화소에서 상기 제 1 마이크로 렌즈의 모폴로지(morphology)를 따르는 전계발광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버코팅층은 상기 보조 서브화소에서 평탄한 모폴로지(morphology)를 가지며,
    상기 제 2 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부전극은 상기 보조 서브화소에서 상기 오버코팅층의 평탄한 모폴로지(morphology)를 따르는 전계발광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 하부전극과 상기 기판 사이에 특정 파장대의 빛을 출사시키는 컬러필터 패턴이 배치되는 전계발광장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 하부전극과 상기 기판 사이에 특정 파장대의 빛을 출사시키는 퀀텀 도트가 배치되는 전계발광장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버코팅층은 상기 보조 서브화소에서 상기 제 1 마이크로 렌즈와 상이한 복수의 제 2 함몰부와 복수의 제 2 돌출부를 포함하는 제 2 마이크로 렌즈를 더 구비하며,
    상기 제 2 하부전극, 상기 발광층 및 상기 상부전극은 상기 보조 서브화소에서 상기 제 2 마이크로 렌즈의 모폴로지(morphology)를 따르는 전계발광장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 돌출부의 높이는 0.6um 내지 0.85um이며, 폭은 4.1um 내지 4.3um인 전계발광장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출부의 높이는 0.9um 내지 1um이며, 폭은 4.4um 내지 4.6um인 전계발광장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브화소에 포함되는 제 2 보조 서브화소;
    상기 제 2 보조 서브화소에 연결되는 제 3 박막트랜지스터
    를 더 포함하고,
    상기 오버코팅층은, 상기 주 서브화소에서 복수의 제 1 함몰부와 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 제 1 마이크로 렌즈와, 상기 보조 서브화소에서 복수의 제 2 함몰부와 복수의 제 2 돌출부를 포함하는 제 2 마이크로 렌즈와, 상기 제 2 보조 서브화소에서 복수의 제 3 함몰부와 복수의 제 3 돌출부를 포함하는 제 3 마이크로 렌즈를 구비하며,
    상기 제 1 내지 제 3 마이크로 렌즈는 서로 상이한 크기를 갖는 전계발광장치.
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