KR20170049659A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있으며, 백색을 발광하는 유기 발광 다이오드, 그리고 상기 유기 발광 다이오드 위에 위치하는 캡핑층을 포함하고, 상기 캡핑층은 차례로 적층된 제1 고굴절률층, 제1 저굴절률층, 제2 고굴절률층 및 제2 저굴절률층을 포함한다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다. 이러한 발광을 이용하여 유기 발광 표시 장치가 소정의 영상을 표시한다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드를 포함하고, 유기 발광 다이오드는 애노드(anode), 캐소드(cathode) 그리고 애노드와 캐소드 사이에 위치한 유기 발광층을 포함한다.
유기 발광층은 복수의 발광층을 적층하여 백색을 발광하고, 발광된 빛이 통과하는 위치에 색필터를 배치하여 각각의 색을 표현된다.
이러한 유기 발광층에서 발생된 빛을 효과적으로 추출하여 광효율을 향상시킬 수 있는 다양한 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백색을 표시하는 유기 발광 표시 장치에서, 광 효율의 개선하고 색 좌표를 조절하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있으며, 백색을 발광하는 유기 발광 다이오드, 그리고 상기 유기 발광 다이오드 위에 위치하는 캡핑층을 포함하고, 상기 캡핑층은 차례로 적층된 제1 고굴절률층, 제1 저굴절률층, 제2 고굴절률층 및 제2 저굴절률층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 상기 캡핑층 위에 위치하는 충전제 및 상기 충전제 위에 위치하는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 충전제는 1.4 내지 1.6의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 고굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 고굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 0.3 이상 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 저굴절률층은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 저굴절률층은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제2 저굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제2 저굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제2 고굴절률층은 상기 제2 저굴절률층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 캡핑층은 상기 제1 저굴절률층 및 상기 제2 고굴절률층 사이에 배치된 두께 조절층을 더 포함할 수 있다.
상기 두께 조절층의 두께는 상기 제1 고굴절률층, 상기 제1 저굴절률층, 상기 제2 고굴절률층 및 상기 제2 저굴절률층의 두께의 합보다 같거나 작을 수 있다.
상기 두께 조절층의 굴절률은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 같거나 작고, 상기 제2 저굴절률층의 굴절률보다 같거나 클 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 발광 부재, 그리고 상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 캡핑층은 상기 제2 전극 위에 위치할 수 있다.
상기 발광 부재는 복수의 발광 유닛을 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 유닛은 각각 적색, 청색, 녹색, 황색 및 오렌지 색 중 하나를 발광할 수 있다.
상기 복수의 발광 유닛은 세 개의 발광 유닛을 포함하고, 상기 세 개의 발광 유닛 중 두 개의 발광 유닛은 같은 색을 발광하고, 다른 하나의 발광 유닛은 다른 색을 발광할 수 있다.
상기 복수의 발광 유닛은 세 개의 발광 유닛을 포함하고, 상기 세 개의 발광 유닛 각각은 서로 다른 색을 발광할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백색을 표시하는 유기 발광 표시 장치에서, 광 효율의 개선하고 색 좌표를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 유기 발광 표시 장치의 발광층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 유기 발광 표시 장치의 캡핑층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 동일한 색 좌표에서 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 및 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치의 파장에 따른 빛의 세기(intensity)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 파장에 따른 빛의 세기(intensity)를 나타낸 그래프 및 백색 색좌표 조절을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡핑층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 배치도이다.
도 9는 도 8의 유기 발광 표시 장치를 도 8의 절단선 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 화소(PX)를 포함한다.
신호선은 게이트 신호(또는 스캔 신호)를 전달하는 게이트선(121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(171) 및 구동 전압(VDD)을 전달하는 구동 전압선(172)을 포함한다.
게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
화소(PX)는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs), 구동 박막 트랜지스터(Qd), 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기 발광 다이오드(LD)를 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(Qs)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막 트랜지스터(Qd)에 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)는 게이트선(121)에 인가되는 게이트 신호에 응답하여 데이터선(171)에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터(Qd) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 다이오드(LD)에 연결되어 있다. 구동 박막 트랜지스터(Qd)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(Id)를 흘린다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)가 턴 오프(turn off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 다이오드(LD)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드(anode), 공통 전압(VSS)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 다이오드(LD)는 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(Id)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
스위칭 박막 트랜지스터(Qs) 및 구동 박막 트랜지스터(Qd)는 n 채널 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 p 채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 그리고, 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터(Qs, Qd), 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기 발광 다이오드(LD)의 연결 관계는 바뀔 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1 기판(110), 제1 기판(110) 위에 배치되어 있는 박막 트랜지스터(T), 절연막(170), 유기 발광 다이오드(LD), 화소 정의막(190), 캡핑층(200), 충전제(300), 색필터(400) 및 제2 기판(500)을 포함한다.
기판(110) 위에 박막 트랜지스터(T)가 배치되어 있고, 절연막(170)은 박막 트랜지스터(T)를 덮고 있으며, 기판(110)의 전면 위에 배치되어 있다. 여기서, 박막 트랜지스터(T)는 구동 박막 트랜지스터일 수 있다.
절연막(170) 위에 유기 발광 다이오드(LD) 및 화소 정의막(190)이 배치되어 있다.
유기 발광 다이오드(LD)는 제1 전극(191), 제2 전극(193), 그리고 제1 전극(191) 및 제2 전극(193) 사이에 위치하는 발광 부재(192)를 포함한다. 이러한 유기 발광 다이오드(LD)는 박막 트랜지스터(T)로부터 전달 받은 구동 신호에 따라 빛을 방출한다.
제1 전극(191)은 정공을 주입하는 유기 발광 다이오드(LD)의 애노드(anode) 전극이고, 제2 전극(193)은 전자를 주입하는 유기 발광 다이오드(LD)의 캐소트(cathode) 전극이다. 하지만, 이에 한정하지 않고, 제1 전극(191)이 캐소드 전극이 되고, 제2 전극(193)이 애노드 전극이 될 수도 있다.
제1 전극(191)은 반사 전극이고, 제2 전극(193)은 투명 전극일 수 있다. 제1 전극(191)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 제2 전극(193)은 인듐 주석 산화물(In-Sn-O, ITO), 인듐 갈륨 산화물(In-Ga-O, IGO), 인듐 아연 산화물(In-Zn-O, IZO) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 은-마그네슘(Ag-Mg) 합금, 은-리튬(Ag-Li) 합금, 은(Ag), 마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca)이 얇은 두께로 이루어질 수도 있다.
화소 정의막(190)은 개구부(195)를 포함하고 있으며, 제1 전극(191)의 가장자리부 및 절연막(170) 위에 배치되어 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 화소 정의막(190)은 절연막(170) 위에 배치되어 있으며, 제1 전극(191)과 이격되어 있을 수도 있다.
제1 전극(191)은 화소 정의막(190)의 개구부(195) 내에 배치되어 있고, 화소 정의막(190)의 개구부(195) 내의 제1 전극(191) 위에 백색을 발광하는 발광 부재(192)가 배치되어 있다. 그리고, 발광 부재(192) 및 화소 정의막(190) 위에 제2 전극(193)이 배치되어 있다.
제2 전극(193) 위에 캡핑층(200)이 배치되어 있다. 캡핑층(200)은 기본적으로 유기 발광 다이오드(LD)를 보호하면서 동시에 발광 부재(192)에서 발생된 빛이 효율적으로 외부를 향해 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
캡핑층(200) 위에 충전제(300)가 배치되어 있다. 충전제(300)는 1.4 내지 1.6의 굴절률을 가지며, 유기 발광 표시 장치의 기구 강도 및 내구성이 향상시킬 수 있다.
충전제(300) 위에 색필터(400)가 배치되어 있다. 색필터(400)는 적색 색필터, 녹색 색필터, 청색 색필터 또는 백색 색필터일 수 있다. 발광 부재(192)에서 발광한 백색이 색필터(400) 통과함으로써, 각 색을 표시할 수 있다.
색필터(400) 위에 제2 기판(500)이 배치되어 있다. 제2 기판(500)은 제1 기판(110)과 밀봉재(도시하지 않음)에 의해 합착되어 밀봉 기판(encapsulation substrate)으로서 기능을 한다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 부재 및 캡핑층의 구조에 설명한다.
도 3은 도 2의 유기 발광 표시 장치의 발광층을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 도 2의 유기 발광 표시 장치의 캡핑층을 개략적으로 도시한 도면이다.
발광 부재(192)는 차례로 적층된 제1 발광 유닛(EML1), 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3)을 포함한다. 즉, 제1 발광 유닛(EML1)은 제1 전극(192) 위에 배치된다. 또한, 발광 부재(192)는 제1 발광 유닛(EML1) 및 제2 발광 유닛(EML2) 사이에 배치되어 있는 제1 전하 생성층(CGL1)과 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3) 사이에 배치되어 있는 제2 전하 생성층(CGL2)을 더 포함한다.
제1 발광 유닛(EML1), 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3) 중 두 개의 발광 유닛은 같은 색을 발광하고, 나머지 하나의 발광 유닛은 다른 색을 발광하며, 발광 부재(192)는 각 발광 유닛(EML1, EML2, EML3)에서 발광하는 광을 조합하여 백색을 발광할 수 있다. 여기서, 제1 발광 유닛(EML1), 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3)은 적색, 청색, 녹색, 황색 및 오렌지 색 중 하나를 발광할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 제제1 발광 유닛(EML1), 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3)은 각각 다른 색을 발광할 수도 있으며, 이러한 발광 유닛에서 발광된 광을 조합하여 백색을 발광할 수 있다.
제1 전하 생성층(CGL1) 및 제2 전하 생성층(CGL2)은 전자-정공 쌍을 생성할 수 있는 층으로, 여기서 생성된 정공은 한쪽 발광 유닛으로 전달되고 전자는 다른쪽 발광 유닛으로 전달될 수 있다. 본 실시예와 같이, 제1 전극(191)이 애노드이고, 제2 전극(193)이 캐소드일 경우, 제1 전하 생성층(CGL1)에서 생성된 전자는 제1 발광 유닛(EML1)으로 이동할 수 있고, 정공은 제2 발광 유닛(EML2)으로 이동할 수 있다. 또한, 제2 전하 생성층(CGL2)에서 생성된 전자는 제2 발광 유닛(EML2)으로 이동할 수 있고, 정공은 제3 발광 유닛(EML3)으로 이동할 수 있다. 이러한 제1 전하 생성층(CGL1) 및 제2 전하 생성층(CGL2)으로 인하여 전자 효율을 높여 유기 발광 다이오드(LD)의 수명을 개선할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 발광 부재(192)가 세 개의 발광 유닛(EML1, EML2, EML3)을 포함하는데, 이에 한정되지 않고, 발광 부재(192)가 서로 다른 색을 발광하는 두 개의 발광 유닛 및 두 개의 발광 유닛 사이에 배치된 전하 생성층을 포함할 수도 있다. 이 경우, 각 발광 유닛은 적색, 청색, 녹색, 황색 및 오렌지 색 중 하나를 발광할 수 있다.
제1 발광 유닛(EML1), 제2 발광 유닛(EML2) 및 제3 발광 유닛(EML3) 각각은 유기 발광층, 정공 주입층(hole-injection layer, HIL), 정공 수송층(hole-transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron-transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron-injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 복수층으로 이루어져 있다.
제1 발광 유닛(EML1)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 애노드인 제1 전극(191) 위에 위치하고, 그 위로 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
제2 발광 유닛(EML2)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 제1 전하 생성층(CGL1) 위에 위치하고, 그 위에 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
제3 발광 유닛(EML3)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 제2 전하 생성층(CGL2) 위에 위치하고, 그 위에 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
캡핑층(200)은 차례로 적층된 제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2)을 포함한다. 즉, 제1 고굴절률층(200H1)은 제2 전극(193) 위에 위치한다. 여기서, 제1 고굴절률층(200H1) 및 제2 저굴절률층(200L2)은 발광 부재(192)에서 발광하는 백색의 효율을 높이는 역할을 하고, 제1 저굴절률층(200L1) 및 제2 고굴절률층(200H2)은 발광 부재(192)에서 발광하는 백색의 색상을 조절하는 역할을 한다.
제1 고굴절률층(200H1)은 충전제(300)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가진다. 바람직하게는 제1 고굴절률층(200H1)이 충전제(300)의 굴절률보다 0.3 이상 큰 굴절률을 가진다. 제1 고굴절률층(200H1)은 산화티타늄(TiOx), 산화텅스텐(WOx), 산화몰리브덴(MoO3), 산화세륨(CeO), 산화카드뮴(CdO), 산화구리(CuO), 산화갈륨(Ga2O3) 및 산화아연(ZnO) 중 하나로 이루어질 수 있다.
제1 저굴절률층(200L1)은 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진다. 바람직하게는 제1 저굴절률층(200L1)이 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가진다. 제1 저굴절률층(200L1)은 BAlq(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum), 플루오르화리튬(LiF), Alq3(Tirs-(8-hyroxyquinoline)aluminum), Liq(8-hydroxyquinolatolithium), 산화리튬(LiO2) 및 산화마그네슘(MgO) 중 하나로 이루어질 수 있다.
제2 저굴절률층(200L2)은 충전제(300)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진다. 바람직하게는 제2 저굴절률층(200L2)이 충전제(300)의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가진다. 제2 저굴절률층(200L2)은 BAlq(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum), 플루오르화리튬(LiF), Alq3(Tirs-(8-hyroxyquinoline)aluminum), Liq(8-hydroxyquinolatolithium), 산화리튬(LiO2) 및 산화마그네슘(MgO) 중 하나로 이루어질 수 있다.
제2 고굴절률층(200H2)은 제2 저굴절률층(200L2)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가진다. 제2 고굴절률층(200H2)은 산화티타늄(TiOx), 산화텅스텐(WOx), 산화몰리브덴(MoO3), 산화세륨(CeO), 산화카드뮴(CdO), 산화구리(CuO), 산화갈륨(Ga2O3) 및 산화아연(ZnO) 중 하나로 이루어질 수 있다.
캡핑층(200)의 제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2) 사이의 굴절률 차이에 의해 유기 발광 다이오드(LD)에서 발광된 백색 광의 일부는 캡핑층(200)을 투과하고 다른 일부는 캡핑층(200)에 의해 반사된다. 구체적으로, 백색 광은 제1 고굴절률층(200H1)과 제1 저굴절률층(200L1)의 계면, 제1 저굴절률층(200L1)과 제2 고굴절률층(200H2)의 계면, 제2 고굴절률층(200H2)과 제2 저굴절률층(200L2)의 계면, 또는 제2 저굴절률층(200L2)과 충전제(300)의 계면에서 반사된다.
캡핑층(200)으로 인해 반사된 빛은 제1 전극(191)에서 다시 반사되어 반사와 반사를 거듭하면서 증폭된다. 또한, 캡핑층(200) 내부에서도 반사를 거듭하면서 증폭될 수도 있다. 즉, 제1 고굴절률층(200H1)과 제1 저굴절률층(200L1)의 계면, 제1 저굴절률층(200L1)과 제2 고굴절률층(200H2)의 계면, 제2 고굴절률층(200H2)과 제2 저굴절률층(200L2)의 계면, 또는 제2 저굴절률층(200L2)과 충전제(300)의 계면 사이에서 반사를 거듭할 수도 있다.
이러한 공진 효과를 통해, 유기 발광 표시 장치는 백색 광을 효과적으로 증폭하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 캡핑층(200)의 구조로 인하여 원하는 색좌표의 조절을 용이하게 할 수 있다.
그러면, 도 5 및 도 6을 참고하여 본 실시예의 캡핑층의 적용한 유기 발광 표시 장치의 광효율 향상 및 색좌표 조절에 대해 설명한다.
도 5는 동일한 색 좌표에서 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 및 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치의 파장에 따른 빛의 세기(intensity)를 나타낸 그래프이다.
본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 발광 부재가 청색 발광 유닛, 황색 발광 유닛 및 청색 발광 유닛이 차례로 적층되어 백색을 발광하고, 도 4에 따른 캡핑층 즉, 제1 고굴절률층, 제1 저굴절률층, 제2 고굴절률층 및 제2 저굴절률층이 차례로 적층된 구조가 적용된 것이다. 더욱 상세하게는 제2 전극은 Ag-Mg 합금으로 이루어져 있고, 두께는 60Å이다. 제1 고굴절률층은 WOx 로 이루어져 있고, 두께는 55Å이다. 제1 저굴절률층은 LiF로 이루어져 있고, 두께는 60Å이다. 제2 고굴절률층은 TiOx로 이루어져 있고, 두께는 55Å이다. 제2 저굴절률층은 Liq로 이루어져 있고, 두께는 55Å이다.
비교예에 따른 유기 발광 표시 장치는 청색 발광 유닛, 황색 발광 유닛 및 청색 발광 유닛이 차례로 적층되어 백색을 발광하고, 캡핑층이 하나의 층으로 이루어진 것이다.
도 5을 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 청색 및 황색의 세기가 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치의 청색 및 황색의 세기에 비해 더 큰 것을 알 수 있다. 이에, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치에 비해 광효율이 향상되었음을 알 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 파장에 따른 빛의 세기(intensity)를 나타낸 그래프 및 백색 색좌표 조절을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 발광 부재가 청색 발광 유닛, 황색 발광 유닛 및 청색 발광 유닛이 차례로 적층되어 백색을 발광하고, 도 4에 따른 캡핑층 즉, 제1 고굴절률층, 제1 저굴절률층, 제2 고굴절률층 및 제2 저굴절률층이 차례로 적층된 구조가 적용된 것이다.
더욱 상세하게는 제2 전극은 Ag-Mg 합금으로 이루어져 있고, 두께는 60Å이다. 제1 고굴절률층은 WOx 로 이루어져 있고, 두께는 55Å이다. 제2 고굴절률층은 TiOx로 이루어져 있고, 두께는 40Å이다. 제2 저굴절률층은 Liq로 이루어져 있고, 두께는 65Å이다.
한편, 제1 저굴절률층은 LiF로 이루어져 있고, 그 두께는 실시예 A, B, C 및 D에 따라 다르다. 실시예 A는 제1 저굴절률층의 두께가 30Å이고, 실시예 B는 제1 저굴절률층의 두께가 50Å이고, 실시예 C는 제1 저굴절률층의 두께가 70Å이고, 실시예 D는 제1 저굴절률층의 두께가 90Å이다.
도 6을 참고하면, 실시예 A, B, C 및 D 에 따라 스펙트럼이 변화하고, 백색 색좌표가 변화함을 알 수 있다. 즉, 제1 저굴절률층의 두께를 조절하여 원하는 백색 색좌표로 조절이 가능함을 알 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 제1 저굴절률층의 두께를 조절하였지만, 이에 한정되지 않고, 다른 층의 두께를 조절하여 원하는 백색 색좌표로의 조절도 가능할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 캡핑층은 도 4에 따른 캡핑층과 다른 구조를 가질 수 있다. 이에, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 다른 캡핑층에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡핑층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 캡핑층은 도 4에 따른 캡핑층과 비교할 때, 도 4에 따른 캡핑층에 광학적인 보상 두께를 조정하는 두께 조절층이 추가된 구조이다.
구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 캡핑층(200)은 차례로 적층된 제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 두께 조절층(200T), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2)을 포함한다.
제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2)은 도 4에 따른 캡핑층의 구조와 동일하다.
두께 조절층(200T)은 두께는 제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2)의 두께의 합보다 같거나 작을 수 있다. 또한, 두께 조절층(200T)의 굴절률은 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률, 제2 저굴절률층(200L2)의 굴절률과 각각 같거나 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률 및 제2 저굴절률층(200L2)의 굴절률 사이의 값을 가질 수 있다. 이러한 두께 조절층(200T)은 염화바륨(BaCl), 산화베릴륨(BeO), 플루오르화세륨(CeF3), 산화게르마늄(GeO) 및 스피넬(spinel, MgAl2O4) 중 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 캡핑층의 경우, 두께 조절층이 단일층이지만, 이에 한정되지 않고, 두께 조절층은 복수의 층을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 층의 두께의 합은 제1 고굴절률층(200H1), 제1 저굴절률층(200L1), 제2 고굴절률층(200H2) 및 제2 저굴절률층(200L2)의 두께의 합보다 같거나 작을 수 있다. 또한, 복수의 층 각각의 굴절률은 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률, 제2 저굴절률층(200L2)의 굴절률과 각각 같거나 제1 고굴절률층(200H1)의 굴절률 및 제2 저굴절률층(200L2)의 굴절률 사이의 값을 가질 수 있다.
그러면, 도 8 및 도 9를 참고하여 본 발명이 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구조에 대해 좀 더 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 하나의 화소의 배치도이다. 도 9는 도 8의 유기 발광 표시 장치를 도 8의 절단선 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(110) 위에 복수의 박막 구조물이 배치되어 있다. 이하에서는 복수의 박막 구조물에 대해서 상세하게 설명한다.
기판(110) 위에 버퍼층(120)이 배치되어 있다. 기판(110)은 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등으로 이루어진 투명한 절연성 기판 일 수 있다. 또한, 기판(110)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판일 수 있다.
버퍼층(120)은 질화규소(SiNx)의 단일막 또는 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiO2)가 적층된 이중막 구조로 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 불순물 또는 수분과 같이 불필요한 성분의 침투를 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 이러한 버퍼층(120)은 기판(110)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
버퍼층(120) 위에 스위칭 반도체층(154a) 및 구동 반도체층(154b)이 서로 이격되어 배치되어 있다. 스위칭 반도체층(154a)은 다결정 실리콘으로 이루어져 있으며, 스위칭 채널 영역(1545a), 스위칭 소스 영역(1546a) 및 스위칭 드레인 영역(1547a)을 포함한다. 구동 반도체층(154b)은 다결정 실리콘으로 이루어져 있으며, 구동 채널 영역(1545b), 구동 소스 영역(1546b) 및 구동 드레인 영역(1547b)을 포함한다. 여기서, 스위칭 소스 영역(1546a) 및 스위칭 드레인 영역(1547a)은 스위칭 채널 영역(1545a)의 양 옆에 배치되어 있고, 구동 소스 영역(1546b) 및 구동 드레인 영역(1547b)은 구동 채널 영역(1545b)의 양 옆에 배치되어 있다.
스위칭 및 구동 채널 영역(1545a, 1545b)은 불순물이 도핑되지 않은 다결정 실리콘, 즉 진성 반도체(intrinsic semiconductor)이고, 스위칭 및 구동 소스 영역(1546a, 1546b)과 스위칭 및 구동 드레인 영역(1547a, 1547b)은 도전성 불순물이 도핑된 다결정 실리콘, 즉 불순물 반도체(impurity semiconductor)이다.
버퍼층(120), 스위칭 반도체층(154a) 및 구동 반도체층(154b) 위에 게이트 절연막(140)이 배치되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화 규소 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 복수층일 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121) 및 제1 스토리지 축전판(128)이 배치되어 있다.
게이트선(121)은 가로 방향으로 길게 뻗어 게이트 신호를 전달하며, 게이트선(121)으로부터 스위칭 반도체층(154a)으로 돌출되어 있는 스위칭 게이트 전극(124a)을 포함한다. 여기서, 스위칭 게이트 전극(124a)는 스위칭 채널 영역(1545a)과 중첩되어 있다.
제1 스토리지 축전판(128)은 제1 스토리지 축전판(128)으로부터 구동 반도체층(154b)으로 돌출되어 있는 구동 게이트 전극(124b)을 포함한다. 여기서, 구동 게이트 전극(124b)은 구동 채널 영역(1545b)과 중첩되어 있다.
게이트선(121), 제1 스토리지 축전판(128) 및 버퍼층(120) 위에는 층간 절연막(160)이 배치되어 있다. 층간 절연막(160)은 질화 규소 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 복수층일 수 있다.
층간 절연막(160) 및 게이트 절연막(140)에는 스위칭 소스 영역(1546a)과 스위칭 드레인 영역(1547a)을 각각 노출하는 스위칭 소스 노출구(61a)와 스위칭 드레인 노출구(62a)가 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막(160) 및 게이트 절연막(140)에는 구동 소스 영역(1546b)과 구동 드레인 영역(1547b)을 각각 노출하는 구동 소스 노출구(61b)와 구동 드레인 노출구(62b)이 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막(160)에는 제1 스토리지 축전판(128)의 일부를 노출하는 제1 접촉 구멍(63)이 형성되어 있다.
층간 절연막(160) 위에 데이터선(171), 구동 전압선(172), 스위칭 드레인 전극(175a) 및 구동 드레인 전극(175b)이 배치되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 게이트선(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있고, 데이터선(171)으로부터 스위칭 반도체층(154a)을 향해서 돌출되어 있는 스위칭 소스 전극(173a)을 포함한다.
구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 데이터선(171)과 분리되어있으며, 데이터선(171)과 동일한 방향으로 뻗어 있다. 구동 전압선(172)은 구동 전압선(172)으로부터 구동 반도체층(154b)을 향해서 돌출되어 있는 구동 소스 전극(173b) 및 구동 전압선(172)에서 돌출하여 제1 스토리지 축전판(128)과 중첩하고 있는 제2 스토리지 축전판(178)을 포함한다. 여기서, 제1 스토리지 축전판(128)과 제2 스토리지 축전판(178)은 층간 절연막(160)을 유전체로 하여 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다.
스위칭 드레인 전극(175a)은 스위칭 소스 전극(173a)과 마주하고 구동 드레인 전극(175b)은 구동 소스 전극(173b)과 마주한다.
스위칭 소스 전극(173a)과 스위칭 드레인 전극(175a)은 각각 스위칭 소스 노출구(61a)와 스위칭 드레인 노출구(62a)을 통하여, 스위칭 소스 영역(1546a)과 스위칭 드레인 영역(1547a)에 연결되어 있다. 또한, 스위칭 드레인 전극(175a)은 연장되어 층간 절연막(160)에 형성되어 있는 제1 접촉 구멍(63)을 통해서 제1 스토리지 축전판(128) 및 구동 게이트 전극(124b)과 전기적으로 연결되어 있다.
구동 소스 전극(173b)과 구동 드레인 전극(175b)은 각각 구동 소스 노출구(61b)와 구동 드레인 노출구(62b)을 통하여, 구동 소스 영역(1546b)과 구동 드레인 영역(1547b)에 연결되어 있다.
스위칭 반도체층(154a), 스위칭 게이트 전극(124a), 스위칭 소스 전극(173a) 및 스위칭 드레인 전극(175a)은 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)를 이루고, 구동 반도체층(154b), 구동 게이트 전극(124b), 구동 소스 전극(173b) 및 구동 드레인 전극(175b)은 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 이룬다.
층간 절연막(160), 데이터선(171), 구동 전압선(172), 스위칭 드레인 전극(175a) 및 구동 드레인 전극(175b) 위에 평탄화막(180)이 배치되어 있다. 평탄화막(180)은 유기 물질로 이루어져 있을 수 있으며, 상부면이 평탄화되어 있다. 평탄화막(180)은 구동 드레인 전극(175b)를 노출하는 제2 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
평탄화막(180) 위에 유기 발광 다이오드(LD) 및 화소 정의막(190)이 배치되어 있다.
유기 발광 다이오드(LD)는 제1 전극(191), 발광 부재(192) 및 제2 전극(193)을 포함한다.
제1 전극(191)은 평탄화막(180) 위에 배치되어 있고, 평탄화막(180)에 형성된 제2 접촉 구멍(185)을 통해서 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 구동 드레인 전극(175b)과 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 제1 전극(191)은 유기 발광 다이오드(LD)의 애노드(anode)가 된다.
제1 전극(191)은 반사 전극이고, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
화소 정의막(190)은 개구부(195)를 포함하고 있으며, 제1 전극(191)의 가장자리부 및 절연막(170) 위에 배치되어 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 화소 정의막(190)은 절연막(170) 위에 배치되어 있으며, 제1 전극(191)과 이격되어 있을 수도 있다.
제1 전극(191)은 화소 정의막(190)의 개구부(195) 내에 배치되어 있고, 화소 정의막(190)의 개구부(195) 내의 제1 전극(191) 위에 백색을 발광하는 발광 부재(192)가 배치되어 있다.
발광 부재(192)는 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 발광 유닛 및 복수의 전하 생성층을 포함하고, 복수의 발광 유닛에서 각각 발광하는 광을 조합하여 백색을 발광할 수 있다.
발광 부재(192) 및 화소 정의막(190) 위에 제2 전극(193)이 배치되어 있다. 제2 전극(193)은 투명 전극이고, 인듐 주석 산화물(In-Sn-O, ITO), 인듐 갈륨 산화물(In-Ga-O, IGO), 인듐 아연 산화물(In-Zn-O, IZO) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 은-마그네슘(Ag-Mg) 합금, 은-리튬(Ag-Li) 합금, 은(Ag), 마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca)이 얇은 두께로 이루어질 수도 있다. 이러한 제2 전극(193)은 유기 발광 다이오드(LD)의 캐소드(cathode)가 된다.
제2 전극(193) 위에 캡핑층(200)이 배치되어 있다. 캡핑층(200)은 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 층을 포함할 수 있다.
캡핑층(200) 위에 충전제(300)가 배치되어 있다. 충전제(300)는 1.4 내지 1.6의 굴절률을 가지며, 유기 발광 표시 장치의 기구 강도 및 내구성이 향상시킬 수 있다.
충전제(300) 위에 색필터(400) 및 차광막(450)이 배치되어 있다. 차광막(450)은 데이터선(171)과 중첩되어 있고, 색필터(400)는 차광막(450) 사이에 배치되어 있다. 색필터(400)는 적색 색필터, 녹색 색필터, 청색 색필터 또는 백색 색필터일 수 있다. 발광 부재(192)에서 발광한 백색이 색필터(400) 통과함으로써, 각 색을 표시할 수 있다.
색필터(400) 및 차광막(450) 위에 제2 기판(500)이 배치되어 있다. 제2 기판(500)은 제1 기판(110)과 밀봉재(도시하지 않음)에 의해 합착되어 밀봉 기판(encapsulation substrate)으로서 기능을 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 제1 기판 121: 게이트선
124a: 스위칭 구동 전극 124b: 구동 게이트 전극
128: 제1 스토리지 축전판 140: 게이트 절연막
154a: 스위칭 반도체층 154b: 구동 반도체층
171: 데이터선 172: 구동 전압선
173a: 스위칭 소스 전극 173b: 구동 소스 전극
175a: 스위칭 드레인 전극 175b: 구동 드레인 전극
178: 제2 스토리지 축전판 180: 평탄화막
190: 화소 정의막 191: 제1 전극
192: 발광 부재 193: 제2 전극
200: 캡핑층 300: 충전제
400: 색필터 450: 차광막
500: 제2 기판

Claims (18)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있으며, 백색을 발광하는 유기 발광 다이오드, 그리고
    상기 유기 발광 다이오드 위에 위치하는 캡핑층을 포함하고,
    상기 캡핑층은 차례로 적층된 제1 고굴절률층, 제1 저굴절률층, 제2 고굴절률층 및 제2 저굴절률층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 캡핑층 위에 위치하는 충전제 및
    상기 충전제 위에 위치하는 색필터를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 충전제는 1.4 내지 1.6의 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 고굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 고굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 0.3 이상 큰 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 저굴절률층은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 저굴절률층은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 저굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 저굴절률층은 상기 충전제의 굴절률보다 0.45 이상 작은 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 고굴절률층은 상기 제2 저굴절률층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 캡핑층은 상기 제1 저굴절률층 및 상기 제2 고굴절률층 사이에 배치된 두께 조절층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 두께 조절층의 두께는 상기 제1 고굴절률층, 상기 제1 저굴절률층, 상기 제2 고굴절률층 및 상기 제2 저굴절률층의 두께의 합보다 같거나 작은 유기 발광 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 두께 조절층의 굴절률은 상기 제1 고굴절률층의 굴절률보다 같거나 작고, 상기 제2 저굴절률층의 굴절률보다 같거나 큰 유기 발광 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 유기 발광 다이오드는
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하는 발광 부재, 그리고
    상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 캡핑층은 상기 제2 전극 위에 위치하는 유기 발광 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 발광 부재는 복수의 발광 유닛을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 복수의 발광 유닛은 각각 적색, 청색, 녹색, 황색 및 오렌지 색 중 하나를 발광하는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 복수의 발광 유닛은 세 개의 발광 유닛을 포함하고,
    상기 세 개의 발광 유닛 중 두 개의 발광 유닛은 같은 색을 발광하고, 다른 하나의 발광 유닛은 다른 색을 발광하는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 복수의 발광 유닛은 세 개의 발광 유닛을 포함하고,
    상기 세 개의 발광 유닛 각각은 서로 다른 색을 발광하는 유기 발광 표시 장치.
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