KR20190023404A

KR20190023404A - 유기발광표시장치

Info

Publication number: KR20190023404A
Application number: KR1020170109148A
Authority: KR
Inventors: 김영욱; 황성한; 강유정; 노현종
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-03-08

Abstract

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도가 향상된 유기발광표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED의 광이 투과되는 기판의 외면으로 편광판을 구비함에 따라, 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있으면서도, CLC로 이루어지는 위상차패턴을 더욱 구비함으로써, 반사되는 광을 리사이클하여 휘도를 향상시킬 수 있다.
특히, CLC로 이루어지는 위상차패턴을 컬러필터에 비해 발광다이오드에 인접하게 위치시킴으로써, 위상차패턴에 의해 광이 리사이클되는 과정에서 리사이클 된 광이 컬러필터를 한번만 투과되도록 할 수 있어, 위상차패턴에 의해 리사이클되는 광이 컬러필터를 투과하는 과정에서 손실되는 것을 최소화하게 된다.
그리고, 위상차패턴이 청색CLC로 이루어지도록 함으로써, 청색의 효율을 향상시키게 됨으로써, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 보다 효율을 향상시키게 된다.

Description

유기발광표시장치{Organic light emitting diodes display}

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도가 향상된 유기발광표시장치에 관한 것이다.

최근 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 경량 및 박형의 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소영역을 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소영역 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 상부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(14)가 형성된 기판(1)이 보호필름(12)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 기판(1)의 상부에는 각 화소영역(SP) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.

이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 발광다이오드(14)를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

이때, 각 화소영역(SP)마다 적(R), 녹(G), 청(B), 백(W)색을 발광하는 별도의 컬러필터가 구비되며, 유기발광층(13)에서 구현되는 백색광은 컬러필터를 투과하여 각각의 화소영역(SP)은 적(R), 녹(G), 청(B), 백(W) 컬러를 발하게 된다.

이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(14) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(12)이 형성되어, OLED(10)는 보호필름(12)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

한편, 이러한 OLED(10)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 빛이 출사되는 기판(1)의 상부로 외부광 반사 차단용 편광판(20)을 부착한다.

즉, OLED(10)는 유기발광층(13)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하기 위한 편광판(20)을 위치시킴으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

그러나, 편광판(20)을 배치하여 외광 반사를 억제할 경우, 유기발광층(13)에서 발생된 빛 또한 상당 부분 함께 손실되는 문제점을 야기하게 된다.

즉, 편광판(20)의 투과율은 약 40 ~ 50%로 발광다이오드(14)에서 생성된 광의 휘도는 편광판(20)을 투과하면서 50% 이상이 감소하게 되는 것이다.

따라서, 최근에는 외광 반사를 억제하면서도 발광다이오드(14)에서 발생된 광의 손실은 최소화하기 위한 OLED(10)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외광 반사를 억제할 수 있으면서도 휘도가 향상된 OLED를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED의 광이 투과되는 기판의 외면으로 편광판을 구비함에 따라, 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있는 효과를 가지며, CLC로 이루어지는 위상차패턴을 더욱 구비함으로써, 반사되는 광을 리사이클하여 휘도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

특히, CLC로 이루어지는 위상차패턴을 컬러필터에 비해 발광다이오드에 인접하게 위치시킴으로써, 위상차패턴에 의해 광이 리사이클되는 과정에서 리사이클 된 광이 컬러필터를 한번만 투과되도록 할 수 있어, 위상차패턴에 의해 리사이클되는 광이 컬러필터를 투과하는 과정에서 손실되는 것을 최소화하는 효과를 갖는다.

그리고, 위상차패턴이 청색CLC로 이루어지도록 함으로써, 청색의 효율을 향상시키게 됨으로써, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 보다 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 화상구현 시 광의 편광 상태 변화를 개략적으로 도시한 개념도.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 외광광의 진행과정을 개략적으로 도시한 개념도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식 (top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발 광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

그리고 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 비발광영역(DA), 그리고 발광다이오드(114)가 형성되는 영역을 발광영역(LA)이라 정의한다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(114)가 형성된 기판(101)이 보호필름(120)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 각 화소영역(SP)의 비발광영역(DA)에는 반도체층(103)이 위치하는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 위치한다.

게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(미도시)이 구비된다.

또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)을 포함하는 상부로는 제 1 층간절연막(109a)이 위치하며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)이 구비된다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 구비되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 두 전극(110a, 110b) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 제 2 층간절연막(109b)이 위치한다.

이때, 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)과 이들 전극(110a, 110b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(SP)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 위치하며, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층 또는 산화물반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 보텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구비될 수도 있다.

이때, 반도체층(103)이 산화물반도체층으로 이루어질 경우 반도체층(103) 하부로 차광층(미도시)이 더욱 위치할 수 있으며, 차광층(미도시)과 반도체층(103) 사이로 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다.

또한, 각 화소영역(SP)의 발광영역(LA)에 대응하는 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 컬러필터(106)가 위치하며, 컬러필터(106) 상부로는 위상차패턴(210)이 위치하게 된다.

컬러필터(106)는 유기발광층(113)에서 발광된 백색광의 색을 변환시키기 위한 것으로서, 적색(red) 컬러필터, 녹색(green) 컬러필터, 청색(blue) 컬러필터 그리고 백색(white) 컬러필터가 각 화소영역(SP) 별 발광영역(LA) 상에 위치하여, 본 발명의 OLED(100)는 각 화소영역(SP) 별로 R, G, B, W 컬러를 발하게 되어, 고휘도의 풀컬러를 구현하게 된다.

이때, 백색 화소영역 상에서는 백색 컬러필터가 생략되어, 유기발광층(113)에서 발광된 백색광이 그대로 투과될 수도 있는데, 이때, 백색 화소영역 상에는 위상차패턴(210) 만이 위치할 수 있다.

이러한 위상차패턴(210)은 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)으로 구성되는데, 스메틱(smectic) 액정과 같이 층상구조를 이루지만 장축의 분자는 면 내에서 네마틱(nematic) 액정과 유사한 평형 배열을 하고 있다. 구체적으로 하나의 평면 내에서는 가늘고 긴 분자가 장축의 방향으로 가지런히 배열하고 있고, 그 면에 수직인 방향으로 진행함에 따라 분자축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 구조를 갖는다.

즉, 분자가 배열한 방향이 나선(helical) 모양을 선회하는 듯한 구조를 갖는다. 따라서, 액정 전체로서는 나선 구조를 하고 있다.

이러한 위상차패턴(210)은 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있다. 즉, 우원편광된 광 또는 좌원편광된 광을 선택적으로 반사 또는 투과시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 이러한 위상차패턴(210)을 통해 입사되는 원편광의 편광된 방향(우원편광 또는 좌원편광)을 고려하여, 진행되는 광의 특성에 따라 선택적으로 광을 투과시키거나 반사되도록 함으로써, 광을 리사이클(recycle)하게 된다.

이를 통해 OLED(100)의 광효율 즉, 인가되는 전력대비 발생된 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖게 된다. 특히, 위상차패턴(210)이 컬러필터(106) 상부로 위치함에 따라, 이를 통해서도 휘도 특성을 보다 향상시키게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 위상차패턴(210)이 각 화소영역(SP) 별로 구비되는 컬러필터(106)에 대응하는 적색CLC, 녹색CLC, 청색CLC 그리고 백색CLC로 이루어질 수 있으며, 또는 모든 화소영역(SP)에 대응하여 백색CLC를 위치시킬 수도 있다. 모든 화소영역(SP)에 대응하여 백색 CLC를 위치시킬 경우, 발광다이오드(114)의 유기발광층(113)로부터 발광된 백색광은 백색CLC에 의해 선택적으로 투과 및 반사된 후 각 화소영역(SP) 별로 구비되는 컬러필터(106)를 투과하여 고휘도의 컬러를 구현하게 된다.

각 화소영역(SP) 별로 컬러필터(106)에 대응하여 적색CLC, 청색CLC, 녹색CLC, 백색CLC를 위치시킬 경우, 발광다이오드(114)의 유기발광층(113)로부터 발광된 백색광은 각 적색CLC, 청색CLC, 녹색CLC 를 투과하는 과정에서, 각각 적색, 청색, 녹색을 띄게 되고, 각 적색CLC, 청색CLC, 녹색CLC를 투과한 적색, 청색, 녹색은 다시 각각 컬러필터(106)를 투과하게 되어 보다 고품위의 컬러를 구현할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 모든 화소영역(SP)에 대응하여 청색CLC로 구성되도록 형성할 수도 있는데, 위상차패턴(210)을 청색의 CLC로 형성함으로써 적색 및 녹색에 비해 소자효율이 상대적으로 낮은 발광다이오드(114)의 청색의 효율을 향상시키게 된다. 이를 통해, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 보다 효율을 향상시키게 된다.

청색 CLC는 430nm ~ 470nm의 발광 피크를 가질 수 있다.

이때, 컬러필터(106)와 위상차패턴(210)은 각 화소영역(SP) 별 발광영역(LA) 내에서 동일한 면적을 갖는 것이 바람직한데, 이를 통해 위상차패턴(210)을 투과한 광이 모두 컬러필터(106)를 투과하도록 하는 것이 바람직하다.

위상차패턴(210) 상부로는 제 2 층간절연막(109b)과 함께 드레인전극(110b)을 노출하는 드레인콘택홀(117)을 갖는 오버코팅층(108)이 위치하며, 오버코팅층(108) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(114)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 위치한다.

제 1 전극(111)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO₂:Sb와 같은 금속과 산화물의 혼합물, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(graphene), 은 나노와이어(silver nano wire) 등으로 이루어질 수 있다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 화소영역(SP) 별로 위치하는데, 각 화소영역(SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다. 즉, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 화소영역(SP) 별 경계부로 하여 화소영역(SP) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.

그리고 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113)이 위치하는데, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

그리고, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.

제 2 전극(115)은 일함수 값이 비교적 작은 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제 2 전극(115)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질인 Ag 등으로 이루어지는 제 1 금속과 Mg 등으로 이루어지는 제 2 금속이 일정 비율로 구성된 합금의 단일층 또는 이들의 다수 층으로 구성될 수 있다.

이러한 OLED(100)는 선택된 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 광이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 광은 투명한 제 1 전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(114) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(120)이 형성되어, OLED(100)는 보호필름(120)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

여기서, 보호필름(120)은 외부 산소 및 수분이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름을 적어도 2장 적층하여 사용하는데, 이때, 2장의 무기보호필름 사이에는 무기보호필름의 내충격성을 보완하기 위한 유기보호필름이 개재되는 것이 바람직하다.

이러한 유기보호필름과 무기보호필름이 교대로 반복하여 적층된 구조에서는 유기보호필름의 측면을 통해서 수분 및 산소가 침투하는 것을 막아주어야 하기 때문에 무기보호필름이 유기보호필름을 완전히 감싸는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, OLED(100)는 외부로부터 수분 및 산소가 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 내부로 유입된 산소나 수분으로 인해, 전극층의 산화 및 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 유기발광층(113)의 발광특성이 저하되고, 유기발광층(113)의 수명이 단축되었던 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 전류 누설 및 단락이 발생하는 것을 방지하게 되며, 화소불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 편광판(130)이 위치하게 된다.

즉, OLED(100)는 화상을 구현하는 구동모드일 때 유기발광층(113)을 통해 발광된 광의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(130)을 위치시킴으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

이때, 편광판(130)과 기판(101) 사이에는 투명하며 접착특성을 갖는 점착층(131)이 개재될 수 있다.

편광판(130)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 기판(101)의 외면에 부착된 위상차판(133)과 선편광판(135)으로 구성된다.

이때, 선편광판(135)과 위상차판(133)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광판(135)을 배치시키고 그 안쪽으로 위상차판(133)을 배치시키는 구조가 바람직하다.

위상차판(133)은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)로 이루어진다.

그리고, 선편광판(135)은 편광축을 가지며, 편광축 방향으로 광을 선편광시킨다. 구체적으로 선편광판(135)은 편광축과 일치하는 광은 통과시키고 편광축과 일치하지 않는 광은 흡수하게 된다. 따라서, 광이 선편광판(135)을 통과하면 편광축 방향으로 선편광된다.

그리고, 선편광판(135) 외측으로는 표면처리층(137)을 더욱 포함할 수 있는데, 표면처리층(137)은 실리카 비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 편광판(135) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 편광판(130)을 통해 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 편광판(130)을 구비함에 따라, 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있으면서도, CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 구비함으로써, 반사되는 광을 리사이클하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100) 는 컬러필터(106) 상부로 CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 위치시킴으로써, 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)에 더욱 인접하게 위치시키게 된다. 이를 통해 위상차패턴(210)에 의해 광이 리사이클되는 과정에서 리사이클 된 광이 컬러필터(106)를 한번만 투과되도록 할 수 있어, 위상차패턴(210)에 의해 리사이클되는 광이 컬러필터(106)를 투과하는 과정에서 손실되는 것을 최소화하게 된다. 그리고, 위상차패턴(210)이 청색CLC로 이루어지도록 함으로써, 청색의 효율을 향상시키게 됨으로써, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 보다 효율을 향상시키게 된다.

아래 (표 1)은 청색CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)에 멀리 위치하였을 때와, 청색CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)에 인접하게 위치하였을 때의 휘도 효율을 측정한 실험결과이다.

구분	상대 효율(%)
Sample 1	100
Sample 2	122
Sample 3	150

설명에 앞서, Sample 1은 선형 편광판만이 구비된 경우이며, Sample 2는 청색 CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)이 컬러필터(106) 보다 발광다이오드(114)와 멀리 위치하였을 경우이며, Sample 3 은 본 발명의 실시예에 따라 청색CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)에 인접하게 위치하였을때를 나타낸다.

위의 (표 1)을 살펴보면, Sample 1에 비해 Sample 2가 효율이 더욱 향상되었음을 알 수 있으며, 특히 Sample 3이 Sample 2에 비해 보다 효율이 향상되었음을 알 수있다.

이는 곧, 단순히 선형 편광판만을 구비하는 경우에 비해 청색CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 더욱 구비하는 Sample 2가 Sample 1에 비해 효율이 더욱 향상됨을 의미하며, 또한 청색CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)와 보다 인접하게 위치하는 Sample 3이 Sample 2에 비해 효율이 더욱 향상됨을 의미한다.

여기서, 도 4a ~ 4b를 참조하여 외부광의 반사를 최소화하며, 광의 리사이클 원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 화상구현 시 광의 편광 상태 변화를 개략적으로 도시한 개념도이며, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 외광광의 진행과정을 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, OLED(도 2의 100)의 발광다이오드(114)의 제 1 전극(111)과 제 2전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 유기발광층(113)으로부터 다양한 위상이 혼재하는 비편광상태의 제 1 광(A)이 방출되게 된다.

유기발광층(113)에서 방출된 제 1 광(A)은 제 1 전극(111)을 통과하여 위상차패턴(210)으로 입사되게 되는데, 이때 제 1 전극(111)을 통과한 제 1 광(A) 중 좌원편광 성분의 제 1 원편광상태를 갖는 제2 광(B)만이 위상차패턴(210)을 그대로 통과하게 되고, 제 1 원편광상태와 상이한 우원편광 성분의 제 2 원편광상태의 제 3 광(C)은 위상차패턴(210)에 의해 반사되어 다시 제 1 전극(111)을 향하게 된다.

이때, 전술한 바와 같이 설명의 편의를 위해 위상차패턴(210)의 CLC는 위에서 바라볼 때 좌선형을 예로 들어 설명한다.

이 경우 투과할때는 밑에서 바라보는 방향이기 때문에, CLC의 나선방향과 같은 방향의 우원편광 성분의 제 3 광(C)은 반사되고, 반대 방향의 좌원편광 성분의 제 2 광(B)은 투과시키게 된다.

위상차패턴(210)을 통과한 제 1 원편광상태를 갖는 제2 광(B)은 컬러필터(106)를 통과하는 과정에서, R, G, B, W 컬러로 변환되어, 편광판(130)의 위상차판(133)으로 입사되게 된다.

제 1 원편광상태를 갖는 제 2 광(B)은 위상차판(133)을 통과하는 과정에서, 1/4λ 위상지연되어 제 1 선형편광상태를 갖는 제 4 광(D)으로 변조되며, 위상차판(133)을 통과한 제 1 선형편광상태를 갖는 제 4 광(D)은 선편광판(135)의 편광축과 동일한 편광성분을 가지므로, 선편광판(135) 또한 그대로 통과하면서, OLED(도 2의 100)의 외부로 광을 발하여, 화상을 구현하게 된다.

이때, 위상차패턴(210)에 의해 반사된 우원편광 성분의 제 2 원편광상태의 제 3 광(C)은 제 1 전극(111)과 유기발광층(113)을 투과하여 제 2 전극(115)에 의해 반사되게 되는데, 제 2 전극(115)에 의해 반사되는 과정에서 제 2 원편광상태의 제 3 광(C)은 제 2 원편광상태와 상이한 제 1 원편광상태를 갖는 제 5 광(E)으로 재생된다.

재생된 제 1 원편광상태를 갖는 제 5 광(E)은 위상차패턴(210)을 그대로 통과하게 되고, 위상차패턴(210)을 통과한 제 1 원편광상태를 갖는 제5 광(E)은 컬러필터(106)를 통과하는 과정에서, R, G, B, W 컬러로 변환되어, 편광판(130)의 위상차판(133)으로 입사되게 된다.

제 1 원편광상태를 갖는 제 5 광(E)은 위상차판(133)을 통과하는 과정에서, 1/4λ 위상지연되어 제 1 선형편광상태를 갖는 제 6 광(F)으로 변조되며, 위상차판(133)을 통과한 제 1 선형편광상태를 갖는 제 6 광(F)은 선편광판(135)의 편광축과 동일한 편광성분을 가지므로, 선편광판(135) 또한 그대로 통과하면서, OLED(도 2의 100)의 외부로 광을 발하여, 화상을 구현하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)는 CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 통해 광을 리사이클 시킴으로써, 발광다이오드(도 2의 114)로부터 발광된 광이 외부로 방출될 때 손실되는 양을 최소화할 수 있어, 휘도를 향상시키게 된다.

특히, CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)이 컬러필터(106) 하부로 위치함에 따라, 위상차패턴(210)에 의해 반사되어 리사이클 된 광은 컬러필터(106)를 한번만 투과하게 되므로, 위상차패턴(210)에 의해 리사이클되는 광이 컬러필터(106)를 투과하는 과정에서 손실되는 것을 최소화하게 된다.

그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이, 외부로부터 비편광상태의 제 7 광(G)이 입사되는데, 비편광상태의 제 7 광(G)은 편광판(130)의 선편광판(135)을 투과하는 과정에서 선편광판(135)의 편광축과 동일한 편광성분의 제 1 선형편광상태를 갖는 제 8 광(H)으로 변조된다.

그리고, 제 8 광(H)은 선편광판(135)의 하부에 위치하는 위상차판(133)을 통과하게 되는데, 제 1 선형편광상태를 갖는 제 8 광(H)은 위상차판(133)을 통과하는 과정에서, 1/4λ 위상지연되어 제 1 선형편광상태에 대응되는 제 1 원편광상태를 갖는 제9 광(I)으로 변조된다.

제 1 원편광상태는 좌원편광상태일 수 있다.

제 1 원편광상태의 제 9 광(I)은 컬러필터(106)와 위상차패턴(210) 그리고 제 1 전극(111)과 유기발광층(113)을 모두 그대로 통과하게 되고, 유기발광층(113)을 통과한 제 1 원편광상태의 제 9 광(I)은 제 2 전극(115)에 의해 반사되게 된다.

이때, 제 1 원편광상태의 제 9 광(I)이 제 2 전극(115)에 의해 반사되는 과정에서, 제 1 원편광상태와 상이한 제 2 원편광상태를 갖는 제 10 광(J)으로 변조되게 된다.

제 2 원편광상태는 우원편광상태일 수 있다.

제 2 원편광상태의 제 10 광(J)은 유기발광층(113)과 제 1 전극(111)을 그대로 통과하게 되나, 위상차패턴(210)을 통과하지 못하고 반사하게 된다.

위상차패턴(210)에 의해 반사된 제 2 원편광상태의 제 10 광(J)은 제 2 원편광상태와 상이한 제 1 원편광상태를 갖는 제 11 광(K)으로 변조되어, 제 1 전극(111)과 유기발광층(113)을 투과하여 제 2 전극(115)을 향하게 된다.

제 1 원편광상태를 갖는 제 11 광(K)은 제 2 전극(115)에 반사되는 과정에서 제 2 원편광상태의 제 12 광(L)으로 변조되게 되고, 변조된 제 2 원편광상태의 제 12 광(L)은 위상차패턴(210), 컬러필터(106) 그리고 편광판(130)의 위상차판(133)과 선편광판(135)을 차례로 투과하여 외부로 방출되게 된다.

이때, 외부로 방출되는 광은 여러 번의 재반사 및 OLED(도 2의 100) 내부를 통과하는 과정에서 많은 양이 소실되어, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)는 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트가 향상되게 된다.

한편, 위상차패턴(210)에 의해 반사된 광(C, K)들이 제 2 전극(115)에 의해 반사됨을 일예로 하였으나, 위상차패턴(210)에 의해 반사된 광(C, K)들은 제 1 전극(111)에 의해 반사될 수도 있으며, 또한 여러 배선들에 의해서도 반사될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 편광판(130)을 구비함에 따라, 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있으면서도, CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 구비함으로써, 반사되는 광을 리사이클하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100) 는 컬러필터(106) 상부로 CLC로 이루어지는 위상차패턴(210)을 위치시킴으로써, 위상차패턴(210)을 컬러필터(106)에 비해 발광다이오드(114)에 더욱 인접하게 위치시키게 된다. 이를 통해 위상차패턴(210)에 의해 광이 리사이클되는 과정에서 리사이클 된 광이 컬러필터(106)를 한번만 투과되도록 할 수 있어, 위상차패턴(210)에 의해 리사이클되는 광이 컬러필터(106)를 투과하는 과정에서 손실되는 것을 최소화하게 된다.

그리고, 위상차패턴(210)이 청색CLC로 이루어지도록 함으로써, 청색의 효율을 향상시키게 됨으로써, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 보다 효율을 향상시키게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

101 : 기판, 120 : 보호필름
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b, 103c : 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연막, 106 : 컬러필터
107 : 게이트전극, 108 : 오버코팅층, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
110a, 110b : 소스 및 드레인전극
114 : 발광다이오드(111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극)
116 : 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀, 117 : 드레인콘택홀,
119 : 뱅크,
130 : 편광판(131 : 점착층, 133 : 위상차판, 135 : 선편광판, 137 : 표면처리층)
210 : 위상차패턴
DTr : 구동 박막트랜지스터

Claims

발광영역과 비발광영역으로 정의되는 복수의 화소영역을 포함하는 기판과;
상기 복수의 화소영역 별로, 상기 비발광영역 상에 구비되는 구동 박막트랜지스터와;
상기 복수의 화소영역 별로, 상기 발광영역 상에 구비되는 컬러필터와;
상기 컬러필터 상에 위치하며, 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)으로 이루어지는 위상차패턴과;
상기 위상차패턴 상에 위치하며, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 발광다이오드
를 포함하며,
상기 발광다이오드로부터 발광된 광은 상기 위상차패턴과 상기 컬러필터를 순차적으로 통과하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 화소영역은 백색(white) 화소영역을 포함하며, 상기 W 화소영역 상에 상기 위상차패턴이 위치하는 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 컬러필터는 적색 컬러필터, 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터를 포함하며,
상기 적색 컬러필터가 구비되는 화소영역에 위치하는 상기 위상차패턴은 적색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)이며,
상기 녹색 컬러필터가 구비되는 화소영역에 위치하는 상기 위상차패턴은 녹색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)이며,
상기 청색 컬러필터가 구비되는 화소영역에 위치하는 상기 위상차패턴은 청색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)이며,
상기 W 화소영역에 위치하는 상기 위상차패턴은 백색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)인 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 위상차패턴은 청색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)인 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 위상차패턴은 백색 콜레스테릭 액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)인 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컬러필터와 상기 위상차패턴은 동일한 면적을 갖는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 반도체층 상에 위치하는 게이트절연막, 상기 게이트절연막 상에 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상에 위치하는 제 1 층간절연막, 상기 제 1 층간절연막 상에 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하며,
상기 컬러필터는 상기 소스 및 드레인전극 상에 위치하는 제 2 층간절연막 상에 위치하며,
상기 위상차패턴 상부로는 오버코팅층이 위치하는 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 반도체층 상에 위치하는 게이트절연막, 상기 게이트절연막 상에 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상에 위치하는 제 1 층간절연막, 상기 제 1 층간절연막 상에 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하며,
상기 위상차패턴은 상기 소스 및 드레인전극 상에 위치하는 제 2 층간절연막 상에 위치하는 유기발광표시장치.
제 7 항 및 제 8 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 상기 오버코팅층 상부로 위치하며, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드로부터 발광하는 광의 투과방향에 1/4λ 위상차층과 선편광층을 포함하는 편광판이 위치하는 유기발광표시장치.