KR102510787B1 - 유기발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 블루 부화소영역에 대응하여 발광다이오드와 산란층 사이에 블루광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정층을 배치하여 블루 광의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 퀀텀도트층과 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 옐로우 광을 선택 반사하는 콜레스테릭액정층 배치하여, 레드 및 녹색 광의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

유기발광 표시장치{Organic light emitting diodes display}
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 특히, 광 효율을 향상시킬 수 있는 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
평판표시장치 중에서, 유기발광 표시장치(Organic light emitting diodes display)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공의 결합에 의해 여기자가 형성된 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
이러한 유기발광 표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도이므로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없다.
유기발광 표시장치는 구동 방식에 따라 수동형(passive matrix type) 및 능동형(active matrix type)으로 나누어질 수 있는데, 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 능동형 유기발광 표시장치가 다양한 표시장치에 널리 이용되고 있다.
다만, 유기발광 표시장치는 발광층에서 발생한 광이 외부로 출력되는 과정에서 많은 양의 광이 소멸되어, 광 효율이 좋지 않은 문제점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 콜레스테릭액정층을 통하여 광을 리싸이클(Recycle)함으로써, 광 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 유기발광 표시장치를 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 레드, 그린 및 블루 부화소영역을 포함하고, 서로 마주보며 이격되는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 내면에 배치된 발광다이오드와, 상기 제 2 기판 내면에 배치되고, 상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하는 퀀텀도트층 및 상기 블루 부화소영역에 대응하는 산란층과, 상기 발광다이오드와 상기 제 2 기판 사이에 배치되고 광을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 옐로우 컬러필터 패턴을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정층은, 상기 블루 부화소영역에 대응하여 상기 발광다이오드와 상기 산란층 사이에 배치되며, 블루 광을 선택 반사할 수 있다.
그리고, 상기 블루 부화소영역의 면적은 상기 레드 및 그린 부화소영역 각각의 면적보다 작을 수 있다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정층은, 상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 옐로우 광을 선택 반사할 수 있다.
그리고, 상기 콜레스테릭 액정층은, 상기 레드 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 레드 광을 선택 반사하는 제 1 콜레스테릭 액정층과, 상기 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 그린 광을 선택 반사하는 제 2 콜레스테릭 액정층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드는 블루를 발광할 수 있다.
그리고, 퀀텀도트층은, 상기 레드 부화소 영역에서 레드를 형광하는 제 1 퀀텀도트층과, 상기 그린 부화소영역에서 그린을 형광하는 제 2 퀀텀도트층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기발광 표시장치는 상기 퀀텀도트층 하부에서 상기 퀀텀도트층을 덮는 보호막을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 유기발광 표시장치는 상기 제 2 기판 외면에 배치되는 위상차층 및 선편광층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 위상차층은 λ/4의 위상지연을 가질 수 있다.
본 발명에서는 블루 부화소영역에 대응하여 발광다이오드와 산란층 사이에 블루광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정층을 배치하여 블루 광의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 퀀텀도트층과 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 옐로우 광을 선택 반사하는 콜레스테릭액정층 배치하여, 레드 및 녹색 광의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 하나의 부화소 영역을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 리사이클을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정층의 파장별 투과율을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 제 1 실시예 따른 유기발광 표시장치의 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 투과율을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 리사이클을 설명하는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정층의 파장별 반사율을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 제 2 실시예 따른 유기발광 표시장치의 그린 광 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 그린광 투과율을 비교한 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 제 2 실시예 따른 유기발광 표시장치의 레드 광 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 레드 광 투과율을 비교한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 하나의 부화소 영역을 나타내는 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 하나의 부화소영역(SP)에는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC), 그리고 발광다이오드(E)로 이루어진다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 각 부화소영역(SP)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 각 부화소영역(SP) 내의 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
발광다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 접지되고 있으며, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 전극은 전원배선(PL)과 연결될 수 있다. 따라서, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 발광다이오드(E)로 전달하게 된다.
그리고, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 발광다이오드(E)를 통해 광이 출력된다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 발광다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 발광다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 발광다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
설명의 편의를 위해 각 부화소영역 내에서 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 형성되는 영역을 소자영역이라 정의한다. 이때, 도면에 있어서는 편의 상 하나의 부화소영역(SP1)에 대해서만 구동 박막트랜지스터(DTr)를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(110)과, 퀀텀도트층(175) 및 산란층(176)이 구비된 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성될 수 있다.
우선, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 발광 다이오드(E)가 구비된 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.
상기 제 1 기판(110) 상의 소자영역에는 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널의 통로를 이루는 액티브영역(113a) 그리고 상기 액티브영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 오믹영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 전면에 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다.
상기 버퍼층(미도시)은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 반도체층(113)을 덮으며 게이트 절연막(116)이 전면에 형성될 수 있으며, 게이트 절연막(116) 위로 반도체층(113)의 액티브영역(113a)에 대응하여 게이트 전극(120)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(116) 위로는 게이트 전극(120)과 연결되며 일 방향으로 연장되는 게이트 배선(미도시)이 형성될 수 있다.
다음, 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시) 위로 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)에는 상기 액티브영역(113a) 양측면에 위치한 상기 오믹영역(113b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비될 수 있다.
다음, 상기 반도체층 콘택홀(125)이 구비된 상기 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)과, 이와 이격하여 나란하게 전원배선(미도시)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 오믹영역(113b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성될 수 있다.
한편, 소자영역에 각각 순차 적층된 반도체층(113)과 게이트 절연막(116)과 게이트 전극(120)과 층간절연막(123)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 각각 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)를 이룬다.
이때, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 나아가 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와도 연결될 수 있다.
한편, 도면에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(113)을 가지며 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층 또는 산화물 반도체 물질로 이루어진 반도체층을 갖는 보텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수도 있다.
상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 보텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖거나, 또는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층과, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 가질 수 있다.
이러한 보텀 게이트 타입의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판의 경우, 상기 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 동일한 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스 전극이 형성된 동일한 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 보호층(140)은 하부 구성요소의 단차에 영향을 거의 받지 않고 평탄한 표면을 이룰 수 있도록 유기절연물질 예를 들면, 포토아크릴(photo acryl)로 이루어질 수 있다.
한편, 평탄한 표면을 갖는 상기 보호층(140) 상부에는 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 접촉하는 제 1 전극(150)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극(150)은 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 단일층 구성을 이룰 수도 있고, 또는 발광 다이오드(E)의 상부로의 발광효율 증대를 위해 반사율이 우수한 금속물질인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd) 중 어느 하나로 이루어진 하부층(150a)과 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 상부층(150b)의 이중층 구조를 이룰 수도 있다.
이렇게 상기 제 1 전극(150)이 이중층 구조를 이루는 경우, 상기 제 1 전극(150)의 상부에 형성되는 발광층(160)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 전극(150)의 하부층(150a)을 통해 상부로 반사됨으로써 발광된 빛의 이용 효율을 증대시켜 최종적으로 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖게 된다.
도면에 있어서는 상기 제 1 전극(150)은 이중층 구조를 이루는 것을 일례로 나타내었다.
이러한 이중층 구성을 갖는 상기 제 1 전극(150)의 가장자리와 중첩하며 상기 보호층(140) 위로 각 부화소영역(SP1, SP2, SP3)의 경계에는 버퍼패턴(152)이 배치될 수 있다.
이러한 버퍼패턴(152)은 상기 제 1 전극(150)과 발광층(160)을 개재하여 형성되는 제 2 전극(165)과의 접촉에 의한 쇼트를 억제할 수 있다.
그리고 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는 버퍼패턴(152) 및 제 1 전극(150) 위로 하나의 색을 발광하는 발광층(160)이 형성될 수 있다.
이때, 발광층(160)은 블루(Blue) 광을 출력하는 유기 발광 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
블루 광(B)이 레드(Red) 및 그린(Green) 광 대비 단파장이며, 단파장의 빛에 대해 제 2 기판(170)에 구비되는 퀀텀도트층(175)의 형광 효율이 조금 더 우수하며, 퀀텀도트층(175)은 그 특성 상 상대적으로 장파장대인 레드 및 그린 광을 형광시키는 것이 상대적으로 단파장인 블루 광(B)을 형광시키는 것 대비 수명 등의 측면에서 조금 더 우수하기 때문이다.
다만, 발광층(160)은 반드시 블루 광(B)을 출력하는 유기 발광물질로 이루어질 필요는 없으며, 레드 또는 그린 광을 출력하는 유기 물질로 이루어져도 문제되지 않는다.
한편, 발광층(160) 상부에는 상기 표시영역 전면에 제 2 전극(165)이 형성되어 있다.
상기 제 2 전극(165)은 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄마그네슘 합금(AlMg) 중 하나로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 각 화소영역(P) 별로 순차 적층된 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(160)과 상기 제 2 전극(165)은 발광다이오드(E)를 이룬다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)의 화소영역(P)은 다수의 부화소영역(SP1, SP2, SP3)을 포함할 수 있으며, 여기서, 다수의 부화소영역(SP1, SP2, SP3)은 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3)으로 이루어질 수 있다.
그리고, 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여, 발광다이오드와 제 2 기판(170) 사이에는 광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal: CLC)층(169)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 콜레스테릭액정층(169)은 블루 광을 선택 반사시킬 수 있다.
콜레스테릭액정층(169)에 대해서는 차후 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.
한편, 이러한 구성을 갖는 제 1 기판(110)에 대응하여 이와 마주하며 위치하는 제 2 기판(170)이 배치될 수 있다.
여기서, 제 2 기판(170)은 투명한 절연 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 유리재질 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 제 2 기판(170)의 내측면에는 각 화소영역(P)에 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 중 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(175(175a, 175b))이 구비될 수 있다.
여기서, 퀀텀도트층(175)은 크기에 따라 색이 변화하는 다수의 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어질 수 있다.
즉, 레드 부화소영역(SP1)에는 발광 다이오드(E)로부터 발생된 블루 광(B)이 입사되면 레드 광(R)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 1 퀀텀도트층(175a)이 배치될 수 있으며, 그린 부화소영역(SP2)에는 발광 다이오드(E)로부터 발생된 블루 광(B)이 입사되면 그린 광(G)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 2 퀀텀도트층(175b)이 배치될 수 있다.
여기서, 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.
또한, 퀀텀 도트의 형태는 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제 2 기판(170)의 내측면에는 각 화소영역(P)에 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 중 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 산란층(176)이 구비될 수 있다.
여기서, 산란층(176)은 복수개의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있다.
이와 같은 산란층(176)은 직사 투과 광인 블루 광(B)을 확산시킬 수 있게 한다.
그리고, 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(175)과 제 2 기판(170) 사이에 옐로우 컬러필터 패턴(177)이 배치될 수 있다.
여기서, 옐로우 컬러필터 패턴(177)은 블루 광(B)을 차단하고, 레드 광 (R) 및 그린 광(G)을 투과시킨다. 따라서, 옐로우 컬러필터 패턴(177)에 의해 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)으로부터 출력되는 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 순도를 향상시킬 수 있다.
한편, 제 2 기판(170)에는 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3)의 경계에는 블랙매트릭스(172)가 배치될 수 있다.
이러한 블랙매트릭스(172)는 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 각각의 경계 사이의 빛샘을 방지할 수 있다.
그리고 도면에 나타내지 않았지만 상기 퀀텀도트층(175)의 보호를 위해 상기 퀀텀도트층(175)을 덮는 보호막(미도시)이 형성될 수 있다. 보호막은 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.
한편, 제 2 기판(170) 외측면에는 외부광 반사를 방지하기 위한 편광판(180)이 배치될 수 있다.
여기서, 편광판(180)은 위상차층(180a)과 선편광층(180b)을 포함할 수 있다
그리고, 위상차층(180a)은 사분파장판(Quarter Wave Plate: QWP)으로 이루어 질 수 있다.
즉, 위상차층(180a)은 선편광의 입사광을 원편광으로 변환하거나 원편광의 입사광을 선편광으로 변환하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 정면에서 볼 때 좌우방향의 0도를 기준으로 45도 또는 135도의 광축을 가질 수 있으며, 트리-아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl cellulose: TAC), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 싸이클로 올레핀 폴리머(cyclo olefin polymer: COP) 중 하나를 연신(stretching)하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 선편광층(180b)은 편광 축을 가지며, 편광 축 방향으로 빛을 선편광 시킬 수 있다.
구체적으로, 선편광층(180b)은 편광 축과 일치하는 광은 통과시키고, 편광 축과 일치하지 않는 광은 흡수할 수 있다.
따라서, 광이 선편광층(180b)을 통과하면 편광 축 방향으로 선편광 될 수 있다.
이와 같은 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)은 발광다이오드(E)와 퀀텀도트층(175)이 서로 마주한 상태에서 상기 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(170)의 가장자리를 따라 접착제일 실란트(미도시)가 구비되고 진공 또는 불활성 기체 분위기에서 합착되거나, 또는 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170) 사이에 투명하며 접착특성을 갖는 페이스 씰(미도시)이 개재되어 합착될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)에서는, 각 화소영역(P)에 있어 레드 부화소영역(SP1)에서는 발광층(160)으로부터 나온 블루 광(B)이 제 1 퀀텀도트층(175a)에 의하여 레드 광(R)으로 출력되고, 그린 부화소영역(SP2)에서는 발광층(160)으로부터 나온 블루 광(B)이 제 2 퀀텀도트층(175b)에 의하여 그린 광(G)으로 출력되고, 블루 부화소영역(SP3)에서는 발광층(160)으로부터 출력된 블루 광(B)이 그대로 나오게 됨으로써 풀 컬러를 구현하게 된다.
또한, 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(175)과 제 2 기판(170) 사이에 옐로우 컬러필터 패턴(177)을 배치하여 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 순도를 향상시키고, 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 제 2 기판(170) 내측면에 산란층(176)을 형성하여 직사 투과 광인 블루 광(B)을 확산시킬 수 있게 하여, 유기발광 표시장치(100)의 화상의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)에서는, 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 발광다이오드(E)와 산란층(176) 사이에 블루 광(B)을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal: CLC)층(169)이 배치될 수 있다.
여기서, 콜레스테릭액정(CLC)은 물리적인 분자배열(플라나배열)을 기초로 특정 파장에 대한 한쪽 방향의 원편광성분(선회광성분)과 이와 반대회전의 원편광성분을 분리하는 선회광 선택특성(편광분리특성)을 가질 수 있다.
이와 같은 콜레스테릭액정(CLC)에서 플라나배열의 헬리칼축에 입사한 특정 파장의 입사광은, 우선회의 원편광성분 및 좌선회의 원편광성분으로 분리되어, 한쪽의 원편광성분은 반사되고, 다른쪽의 원편광성분은 투과될 수 있다.
즉, 원편광성분의 선회광 방향을 특정 파장의 입사광에 대해서 선택함으로써 콜레스테릭액정(CLC)의 헬리칼축 방향과 동일한 선회광 방향을 갖는 원편광성분이 선택적으로 반사 또는 투과될 수 있다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)의 콜레스테릭액정층(169)은, 블루 광(B) 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분 중 하나를 선택적으로 반사하고, 블루 광(B) 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분 중 나머지 하나와 블루 광(B) 파장대 이외의 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분을 투과시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 리사이클을 설명하는 도면으로, 설명의 편의상 도 2의 유기발광 표시장치에서 광의 편광상태에 영향을 주는 층만 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 발광층(160)으로부터 방출되는 블루 광인 제1광(L1)은 비편광의 제1편광상태(PS1)를 갖는데, 제1광(L1) 중 일부 성분은 콜레스테릭액정층(169)을 통과하여 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제2편광상태(PS2)를 갖고, 위상차층(180a)을 통과하여 선편광의 제3편광상태(PS3)를 갖고, 선편광층(180b)을 통과하여 제3편광상태(PS3)와 동일한 선편광의 제4편광상태(PS4)를 갖는 제2광(L2)으로 방출된다.
그리고, 제1광(L1) 중 나머지 성분은 콜레스테릭액정층(169)에서 반사되어 제2편광상태(PS2)와 반대되는 원편광(예를 들어, 우원편광)의 제5편광상태(PS5)를 갖고, 제1전극(150)의 하부층(150a)에서 반사되어 제5편광상태(PS5)와 반대되는 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제6편광상태(PS6)를 갖고, 콜레스테릭액정층(169)을 통과하여 제2편광상태(PS2)와 동일한 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제7편광상태(PS7)를 갖고, 위상차층(180a)을 통과하여 제3편광상태(PS3)와 동일한 선편광의 제8편광상태(PS8)를 갖고, 선편광층(180b)을 통과하여 제4편광상태(PS4)와 동일한 선편광의 제9편광상태(PS9)를 갖는 제3광(L3)으로 방출된다.
즉, 발광층(160)을 통하여 출력되는 블루 광(B) 중 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 배치된 콜레스테릭액정층(169)에 입사되는 광 중 일부(예를 들어 좌원편광 성분)는 콜레스테릭액정층(169), 위상차층(180a), 선편광층(180b)을 통과하여 영상 표시에 사용되고, 콜레스테릭액정층(169)이 없었다면 위상차층(180a), 선편광층(180b)에 의하여 흡수되었을 나머지 일부(예를 들어 우원편광 성분)는 제1전극(150)의 하부층(150a)에서 반사되어 편광상태가 변화되고 콜레스테릭액정층(169), 위상차층(180a), 선편광층(180b)을 통과하여 영상 표시에 사용된다. 따라서, 콜레스테릭액정층(169)에 입사되는 광을 리사이클(Recycle) 하여 블루 광(B)의 광효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 산란층(176)으로 입사되는 블루 광(B)을 증가시킬 수 있게 되므로, 산란층(176)을 통하여 출력되는 블루 광(B)의 광 효율을 극대화할 수 있게 된다.
나아가, 블루 광(B)의 광 효율 향상에 따라 블루 부화소영역(SP3)의 면적을 축소 시키는 것이 가능하게 되며, 축소된 블루 부화소영역(SP3)만큼 레드 부화소영역(SP1) 및 그린 부화소영역(SP2) 각각의 면적을 증가시킬 수 있게 된다. 이를 통하여, 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 각각의 면적을 최적화할 수 있게 되어 유기발광 표시장치(100)의 발광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 레드 부화소영역(SP1)의 면적 및 그린 부화소영역(SP2)의 면적은 각각 블루 부화소영역(SP3)의 면적보다 클 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 콜레스테릭액정(CLC)은 일정한 간격으로 분자의 꼬임을 반복하고 있다.
여기서, 반복되는 길이를 피치(Pitch: P)라고 하며, 반복되는 구조에 의해서 빛이 브래그(Bragg) 반사를 일으키며, 피치를 제어하여 선택반사 중심파장을 결정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)의 콜레스테릭액정층(도 2의 169)은, 블루 광(도 2의 B)의 반사를 위해 콜레스테릭액정층(도 2의 169)의 피치를 제어하여 선택반사 중심파장을 400nm 내지 550nm로, 바람직하게는 430nm 내지 500nm로 조절할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정층의 파장별 투과율을 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예 따른 유기발광 표시장치의 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 투과율을 비교한 그래프이다. 도 2 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 2 및 도 4를 다시 참조하면, 콜레스테릭액정층(도 2의 169)은 나선형 구조의 콜레스테릭액정(CLC)으로 이루어지고 그 회전방향과 피치(도 4의 P)라는 구조적 특징을 갖게 된다.
콜레스테릭액정층(도 2의 169)에서 피치(도 4의 P)는 액정이 다시 동일한 배열로 돌아올 때까지의 높이로 이해할 수 있고 이 피치(도 4의 P)가 반사파장을 결정하는 변수가 된다.
즉, 콜레스테릭액정층(도 2의 169)의 피치(도 4의 P)가 블루 광(도 2의 B) 파장과 동일하면 블루 광(도 2의 B)을 반사할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 2의 100)의 콜레스테릭액정층(도 2의 170)의 피치(도 4의 P)는 430nm 내지 500nm일 수 있다.
따라서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 2의 100)의 콜레스테릭액정층(도 2의 169)에 입사된 광 중 430nm 내지 500nm 파장에서 광의 투과율이 감소되는 것을 볼 수 있다. 즉, 430nm 내지 500nm 파장의 블루 광(도 2의 B)을 선택적으로 반사시키는 것을 알 수 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 종래 유기발광 표시장치에서 외부로 출력되는 블루 광(B1)보다 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 2의 100)에서 외부로 출력되는 블루 광(B2)이 현저히 증가된 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 2의 100)는 발광층(도 2의 160)을 통하여 출력되는 블루 광(도 2의 B) 중 블루 부화소영역(도 2의 SP3)에 대응하여 배치된 콜레스테릭액정층(도 2의 169)에 입사되는 광을 반사시켜 리사이클(Recycle)함으로써, 산란층(도2의 176)으로 입사되는 블루 광(도 2의 B)을 증가시킬 수 있게 되므로, 산란층(도 2의 169)을 통하여 출력되는 블루 광(도 2의 B)의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 제 1 실시예와 동일 유사한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(210)과, 퀀텀도트층(275) 및 산란층(276)이 구비된 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(270)으로 구성될 수 있다.
제 1 기판(210)의 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 위로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(236)을 노출시키는 드레인 콘택홀(243)을 갖는 보호층(240)이 형성될 수 있다.
한편, 평탄한 표면을 갖는 상기 보호층(240) 상부에는 상기 드레인 콘택홀(243)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(236)과 접촉하는 제 1 전극(250)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극(250)은 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 단일층 구성을 이룰 수도 있고, 또는 발광 다이오드(E)의 상부로의 발광효율 증대를 위해 반사율이 우수한 금속물질인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd) 중 어느 하나로 이루어진 하부층(250a)과 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 상부층(250b)의 이중층 구조를 이룰 수도 있다.
이렇게 상기 제 1 전극(250)이 이중층 구조를 이루는 경우, 상기 제 1 전극(250)의 상부에 형성되는 발광층(260)으로부터 발광된 빛이 상기 제 1 전극(250)의 하부층(250a)을 통해 반사됨으로써 발광된 빛의 이용 효율을 증대시켜 최종적으로 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖게 된다.
도면에 있어서는 상기 제 1 전극(250)은 이중층 구조를 이루는 것을 일례로 나타내었다.
이러한 이중층 구성을 갖는 상기 제 1 전극(250)의 가장자리와 중첩하며 상기 보호층(240) 위로 각 부화소영역(SP1, SP2, SP3)의 경계에는 버퍼패턴(252)이 배치될 수 있다.
그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)는 버퍼패턴(252) 및 제 1 전극(250) 위로 하나의 색을 발광하는 발광층(260)이 형성될 수 있다.
이때, 발광층(260)은 블루(Blue) 광을 출력하는 유기 발광 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
블루 광(B)이 레드(Red) 및 그린(Green) 광 대비 단파장이며, 단파장의 빛에 대해 제 2 기판(270)에 구비되는 퀀텀도트층(275)의 형광 효율이 조금 더 우수하며, 퀀텀도트층(275)은 그 특성 상 상대적으로 장파장대인 레드 및 그린 광을 형광시키는 것이 상대적으로 단파장인 블루 광(B)을 형광시키는 것 대비 수명 등의 측면에서 조금 더 우수하기 때문이다.
다만, 발광층(260)은 반드시 블루 광(B)을 출력하는 유기 발광물질로 이루어질 필요는 없으며, 레드 또는 그린 광을 출력하는 유기 물질로 이루어져도 문제되지 않는다.
한편, 발광층(260) 상부에는 상기 표시영역 전면에 제 2 전극(265)이 형성되어 있다.
이때, 상기 각 화소영역(P) 별로 순차 적층된 상기 제 1 전극(250)과 유기 발광층(260)과 상기 제 2 전극(265)은 발광다이오드(E)를 이룬다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)의 화소영역(P)은 다수의 부화소영역(SP1, SP2, SP3)을 포함할 수 있으며, 여기서, 다수의 부화소영역(SP1, SP2, SP3)은 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3)으로 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 제 1 기판(210)에 대응하여 이와 마주하며 위치하는 제 2 기판(270)이 배치될 수 있다.
여기서, 제 2 기판(170)은 투명한 절연 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 유리재질 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 제 2 기판(270)의 내측면에는 각 화소영역(P)에 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 중 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(275(275a, 275b))이 구비될 수 있다.
여기서, 퀀텀도트층(275)은 크기에 따라 색이 변화하는 다수의 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어질 수 있다.
즉, 레드 부화소영역(SP1)에는 발광 다이오드(E)로부터 발생된 블루 광(B)이 입사되면 레드 광(R)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 1 퀀텀도트층(275a)이 배치될 수 있으며, 그린 부화소영역(SP2)에는 발광 다이오드(E)로부터 발생된 블루 광(B)이 입사되면 그린 광(G)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 2 퀀텀도트층(275b)이 배치될 수 있다.
그리고, 제 2 기판(270)의 내측면에는 각 화소영역(P)에 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3) 중 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 산란층(276)이 구비될 수 있다.
여기서, 산란층(276)은 복수개의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있다.
이와 같은 산란층(276)은 직사 투과 광인 블루 광(B)을 확산시킬 수 있게 한다.
상기 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(275)과 제 2 기판(270) 사이에 옐로우 컬러필터 패턴(277)이 배치될 수 있다.
여기서, 옐로우 컬러필터 패턴(277)은 블루 광(B)을 차단하고, 레드 광(R) 및 그린 광(G)을 투과시킨다. 따라서, 옐로우 컬러필터 패턴(277)에 의해 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)으로부터 출력되는 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 순도를 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)는 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여, 퀀텀도트층(275)과 옐로우 컬러필터 패턴(277) 사이에는 광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal: CLC)층(278)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 콜레스테릭액정층(278)은 옐로우 광을 선택 반사시킬 수 있다.
여기서, 콜레스테릭액정(CLC)은 물리적인 분자배열(플라나배열)을 기초로 특정 파장에 대한 한쪽 방향의 원편광성분(선회광성분)과 이와 반대회전의 원편광성분을 분리하는 선회광 선택특성(편광분리특성)을 가질 수 있다.
이와 같은 콜레스테릭액정(CLC)에서 플라나배열의 헬리칼축에 입사한 특정 파장에 대한 입사광은, 우선회의 원편광성분 및 좌선회의 원편광성분으로 분리되어, 한쪽의 원편광성분은 반사되고, 다른쪽의 원편광성분은 투과될 수 있다.
즉, 원편광성분의 선회광 방향을 특정 파장에 대한 입사광에 대해서 선택함으로써 콜레스테릭액정(CLC)의 헬리칼축 방향과 동일한 선회광 방향을 갖는 원편광성분이 선택적으로 반사 또는 투과될 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)의 콜레스테릭액정층(278)은, 옐로우 광 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분 중 하나를 선택적으로 반사하고, 옐로우 광 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분 중 나머지 하나와 옐로우 광 파장대 이외의 파장대의 우선회 및 좌선회의 원편광성분을 투과시킬 수 있다. 즉, 옐로우 광의 반사를 위해 콜레스테릭액정층(278)의 선택반사 중심파장을 480nm 내지 680nm로, 바람직하게는 500nm 내지 650nm로 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 리사이클을 설명하는 도면으로, 설명의 편의상 도 6의 유기발광 표시장치에서 광의 편광상태에 영향을 주는 층만 도시하였다.
도 7에 도시한 바와 같이, 퀀텀도트층(275)의 제 1 및 제 2 퀀텀도트층(275a, 275b)으로부터 방출되는 레드 광 및 그린 광인 제1광(L1)은 비편광의 제1편광상태(PS1)를 갖는데, 제1광(L1) 중 일부 성분은 콜레스테릭액정층(278)을 통과하여 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제2편광상태(PS2)를 갖고, 위상차층(280a)을 통과하여 선편광의 제3편광상태(PS3)를 갖고, 선편광층(280b)을 통과하여 제3편광상태(PS3)와 동일한 선편광의 제4편광상태(PS4)를 갖는 제2광(L2)으로 방출된다.
그리고, 제1광(L1) 중 나머지 성분은 콜레스테릭액정층(278)에서 반사되어 제2편광상태(PS2)와 반대되는 원편광(예를 들어, 우원편광)의 제5편광상태(PS5)를 갖고, 제1전극(250)의 하부층(250a)에서 반사되어 제5편광상태(PS5)와 반대되는 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제6편광상태(PS6)를 갖고, 콜레스테릭액정층(278)을 통과하여 제2편광상태(PS2)와 동일한 원편광(예를 들어, 좌원편광)의 제7편광상태(PS7)를 갖고, 위상차층(280a)을 통과하여 제3편광상태와 동일한 선편광의 제8편광상태(PS8)를 갖고, 선편광층(280b)을 통과하여 제4편광상태(PS4)와 동일한 선편광의 제9편광상태(PS9)를 갖는 제3광(L3)으로 방출된다.
이에 따라, 퀀텀도트층(275)을 통하여 출력되는 광 중 레드 광(R) 및 그린 광(G)을 선택 반사하여 리사이클(Recycle)할 수 있다.
즉, 레드 광(R)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 1 퀀텀도트층(275a)에서 방출되는 레드 광(R) 중 일부(예를 들어 좌원편광 성분)는 콜레스테릭액정층(278), 위상차층(280a), 선편광층(280b)을 통과하여 영상 표시에 사용되고, 콜레스테릭액정층(278)이 없었다면 위상차층(280a), 선편광층(280b)에 의하여 흡수되었을 나머지 일부(예를 들어 우원편광 성분)는 제1전극(250)의 하부층(250a)에서 반사되어 편광상태가 변화되고 콜레스테릭액정층(278), 위상차층(280a), 선편광층(280b)을 통과하여 영상 표시에 사용된다. 그리고, 그린 광(G)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 2 퀀텀도트층(275b)에서 방출되는 그린 광(G) 중 일부(예를 들어 좌원편광 성분)는 콜레스테릭액정층(278), 위상차층(280a), 선편광층(280b)을 통과하여 영상 표시에 사용되고, 콜레스테릭액정층(278)이 없었다면 위상차층(280a), 선편광층(280b)에 의하여 흡수되었을 나머지 일부(예를 들어 우원편광 성분)는 제1전극(250)의 하부층(250a)에서 반사되어 편광상태가 변화되고 콜레스테릭액정층(278), 위상차층(280a), 선편광층(280b)을 통과하여 영상 표시에 사용된다. 따라서, 콜레스테릭액정층(278)에 입사되는 광을 리사이클(Recycle)하여 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 광 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 블루 광(B)을 출력하는 발광다이오드(E) 사용함에 따른 수명 저하문제를 개선하고, 유기발광 표시장치(200)의 발광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제 2 기판(270)에는 구비된 레드 부화소영역(SP1), 그린 부화소영역(SP2) 및 블루 부화소영역(SP3)의 경계에는 블랙매트릭스(272)가 배치될 수 있다.
그리고 도면에 나타내지 않았지만 상기 퀀텀도트층(275)의 보호를 위해 상기 퀀텀도트층(275)을 덮는 보호막(미도시)이 형성될 수 있다. 보호막은 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어질 수 있다.
한편, 제 2 기판(270) 외측면에는 외부광 반사를 방지하기 위한 편광판(280)이 배치될 수 있다.
여기서, 편광판(280)은 위상차층(280a)과 선편광층(280b)을 포함할 수 있다
그리고, 위상차층(280a)은 사분파장판(Quarter Wave Plate: QWP)으로 이루어 질 수 있다.
즉, 위상차층(280a)은 선편광의 입사광을 원편광으로 변환하거나 원편광의 입사광을 선편광으로 변환하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 선편광층(280b)은 편광 축을 가지며, 편광 축 방향으로 빛을 선편광 시킬 수 있다.
구체적으로, 선편광층(280b)은 편광 축과 일치하는 광은 통과시키고, 편광 축과 일치하지 않는 광은 흡수할 수 있다.
따라서, 광이 선편광층(280b)을 통과하면 편광 축 방향으로 선편광 될 수 있다.
이와 같은 제 1 기판(210)과 제 2 기판(270)은 발광다이오드(E)와 퀀텀도트층(275) 및 콜레스테릭액정층(278)이 서로 마주한 상태에서 상기 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(270)의 가장자리를 따라 접착제일 실란트(미도시)가 구비되고 진공 또는 불활성 기체 분위기에서 합착되거나, 또는 상기 제 1 기판(210)과 제 2 기판(270) 사이에 투명하며 접착특성을 갖는 페이스 씰(미도시)이 개재되어 합착될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)에서는, 각 화소영역(P)에 있어 레드 부화소영역(SP1)에서는 발광층(260)으로부터 나온 블루 광(B)이 제 1 퀀텀도트층(275a)에 의하여 레드 광(R)으로 출력되고, 그린 부화소영역(SP2)에서는 발광층(260)으로부터 나온 블루 광(B)이 제 2 퀀텀도트층(275b)에 의하여 그린 광(G)으로 출력되고, 블루 부화소영역(SP3)에서는 발광층(260)으로부터 출력된 블루 광(B)이 그대로 나오게 됨으로써 풀 컬러를 구현하게 된다.
또한, 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여 퀀텀도트층(275)과 제 2 기판(270) 사이에 옐로우 컬러필터 패턴(277)을 배치하여 레드 및 그린 광의 순도를 향상시키고, 블루 부화소영역(SP3)에 대응하여 제 2 기판(270) 내측면에 산란층(276)을 형성하여 직사 투과 광인 블루 광(B)을 확산시킬 수 있게 하여, 유기발광 표시장치(200)의 화상의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)에서는, 레드 및 그린 부화소영역(SP1, SP2)에 대응하여, 퀀텀도트층(275)과 옐로우 컬러필터 패턴(277) 사이에는 옐로우 광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal: CLC)층(278)이 배치되어, 레드 광(R)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 1 퀀텀도트층(275a)에서 레드 광(R)을 리사이클(Recycle)하고, 그린 광(G)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 2 퀀텀도트층(275b)에서 그린 광(G)을 리사이클(Recycle)하여 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 광 효율을 효과적으로 향상 시킬 수 있게 되며, 이에 따라, 블루 광(B)을 출력하는 발광다이오드(E) 사용함에 따른 수명 저하문제를 개선하고, 유기발광 표시장치(200)의 발광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 콜레스테릭액정층의 파장별 반사율을 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예 따른 유기발광 표시장치의 그린 광 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 그린광 투과율을 비교한 그래프이며, 도 8c는 본 발명의 제 2 실시예 따른 유기발광 표시장치의 레드 광 투과율과 종래 유기발광 표시장치의 레드 광 투과율을 비교한 그래프이며, 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 5의 200)의 콜레스테릭액정층(도 5의 278)에 입사된 광 중 500nm 내지 650nm 파장에서 광의 반사율이 증가되는 것을 볼 수 있다. 즉, 500nm 내지 650nm 파장의 광을 선택적으로 반사시키는 것을 알 수 있다.
도 8b에 도시한 바와 같이, 종래 유기발광 표시장치에서 외부로 출력되는 그린 광(G1)보다 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 5의 200)에서 외부로 출력되는 그린 광(G2)이 현저히 증가된 것을 볼 수 있다.
또한, 도 8c에 도시한 바와 같이, 종래 유기발광 표시장치에서 외부로 출력 레드 광(R1)보다 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 5의 200)에서 외부로 출력되는 레드 광(R2)이 현저히 증가된 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(도 5의 200)에서는, 레드 및 그린 부화소영역(도5의 SP1, SP2)에 대응하여, 퀀텀도트층(도 5의 275)과 옐로우 컬러필터 패턴(도 5의 277) 사이에는 옐로우 광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal: CLC)층(도 5의 278)이 배치되어, 레드 광(R)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 1 퀀텀도트층(도 5의 275a)에서 레드 광(R)을 리사이클(Recycle)하고, 그린 광(G)을 형광시키는 퀀텀 도트(Quantum Dot)로 이루어진 제 2 퀀텀도트층(도 5의 275b)에서 그린 광(G)을 리사이클(Recycle)하여 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 광 효율을 효과적으로 향상 시킬 수 있게 된다. 나아가, 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 광 효율 향상으로 블루 광(B)을 출력하는 발광다이오드(E)를 사용함에 따른 수명 저하문제를 개선하고, 유기발광 표시장치(200)의 발광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 레드 및 그린 부화소영역(도5의 SP1, SP2)에 대응하여, 퀀텀도트층(도 5의 275)과 옐로우 컬러필터 패턴(도 5의 277) 사이에 옐로우 광을 선택 반사시키는 콜레스테릭액정층(도 5의 278)을 배치하여 레드 광(R) 및 그린 광(G)을 리사이클(Recycle)함으로써, 레드 광(R) 및 그린 광(G)의 광 효율을 효과적으로 향상시키는데, 다른 실시예에서는 레드 부화소영역(SP1)에 대응하여 제 1 퀀텀도트층(275a)과 옐로우 컬러필터 패턴(277) 사이에 레드 광(R)을 선택 반사시키는 제 1 콜레스테릭액정층을 배치하여 레드 광(R)을 리사이클(Recycle)함으로써 레드 광(R)의 광 효율을 효과적으로 향상시키고, 그린 부화소영역(SP2)에 대응하여 제 2 퀀텀도트층(275b)과 옐로우 컬러필터 패턴(277) 사이에 그린 광(G)을 선택 반사시키는 제 2 콜레스테릭액정층을 배치하여 그린 광(G)을 리사이클(Recycle)함으로써 그린 광(G)의 광 효율을 효과적으로 향상시킬 수도 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.
101: 제 1 기판 170: 제 2 기판
113a: 액티브영역 113b: 오믹영역
113: 폴리실리콘의 반도체층 116: 게이트 절연막
120: 게이트 전극 123: 층간절연막
125: 반도체층 콘택홀 130: 데이터 배선
133: 소스 전극 136: 드레인 전극
140: 보호층 143: 드레인 콘택홀
150: 제 1 전극 152: 버퍼패턴
160: 유기 발광층 165: 제 2 전극
169: 콜레스테릭액정층 172: 블랙매트릭스
175a: 제 1 퀀텀도트층 175b: 제 2 퀀텀도트층
175: 퀀텀도트층 176: 산란층
177: 옐로우 컬러필터 패턴 180: 편광판
180a: 위상차층 180b: 선편광층
DTr: 구동 박막트랜지스터 P: 화소영역
SP1: 레드 부화소영역 SP2: 그린 부화소영역
SP3: 블루 부화소영역

Claims (11)

  1. 레드, 그린 및 블루 부화소영역을 포함하고, 서로 마주보며 이격되는 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 내면에 배치된 발광다이오드와;
    상기 제 2 기판 내면에 배치되고, 상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하는 퀀텀도트층 및 상기 블루 부화소영역에 대응하는 산란층과;
    상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 옐로우 컬러필터 패턴과;
    상기 발광다이오드와 상기 제 2 기판 사이에 배치되고 광을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정층
    을 포함하는 유기발광 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정층은,
    상기 블루 부화소영역에 대응하여 상기 발광다이오드와 상기 산란층 사이에 배치되며, 블루 광을 선택 반사하는 유기발광 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블루 부화소영역의 면적은 상기 레드 및 그린 부화소영역 각각의 면적보다 작은 유기발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정층은,
    상기 레드 및 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 옐로우 광을 선택 반사하는 유기발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정층은,
    상기 레드 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 레드 광을 선택 반사하는 제 1 콜레스테릭 액정층과;
    상기 그린 부화소영역에 대응하여 상기 퀀텀도트층과 상기 옐로우 컬러필터 패턴 사이에 배치되며, 그린 광을 선택 반사하는 제 2 콜레스테릭 액정층
    을 포함하는 유기발광 표시장치.
  7. 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서
    상기 발광다이오드는 블루를 발광하는 유기발광 표시장치.
  8. 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서
    상기 퀀텀도트층은,
    상기 레드 부화소 영역에서 레드를 형광하는 제 1 퀀텀도트층과;
    상기 그린 부화소영역에서 그린을 형광하는 제 2 퀀텀도트층
    을 포함하는 유기발광 표시장치.
  9. 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서
    상기 퀀텀도트층 하부에서 상기 퀀텀도트층을 덮는 보호막을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
  10. 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서
    상기 제 2 기판 외면에 배치되는 위상차층 및 선편광층을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상차층은 λ/4의 위상지연을 갖는 유기발광 표시장치.

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