KR20200019408A

KR20200019408A - 유기발광표시장치

Info

Publication number: KR20200019408A
Application number: KR1020180094902A
Authority: KR
Inventors: 심동민; 구원회; 장지향
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2020-02-24
Also published as: US11164927B2; US20200058721A1; CN110828688A; CN110828688B

Abstract

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로 특히 광 추출 효율이 향상된 유기발광표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 마이크로 렌즈의 오목부에 평탄부를 구비하고, OLED의 기판의 외측으로 콜레스테릭액정층을 위치시키는 것이다.
이를 통해, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있어, 이를 통해, 효율이 보다 개선되고 수명 또한 보다 증가된 OLED를 제공할 수 있으며, 또한, 풀 컬러 구동에서 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 청색광의 휘도 향상에 따라 OLED의 색온도 또한 향상시킬 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 되며, 또한, 콜레스테릭액정층을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상시킬 수 있다.
그리고, 황색-녹색의 발광세기 또한 증가시킴에 따라 시야각에 따른 색시야각과 색재현율 또한 향상시킬 수 있다.

Description

유기발광표시장치{Organic light emitting diodes display}

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로 특히 광 추출 효율이 향상된 유기발광표시장치에 관한 것이다.

최근 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 있고, 또한 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 이에 부응하는 여러 가지 다양한 경량 및 박형의 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

특히, 다양한 평판표시장치 중에서 유기발광표시장치(Organic light emitting diodes : OLED)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)에 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.

한편, 이러한 OLED는 유기발광층에서 발광된 광이 OLED의 여러 구성요소들을 통과하여 외부로 방출되는 과정에서 상당 부분 손실되어, OLED의 외부로 방출되는 광은 유기발광층에서 발광된 광 중 약 20%정도 밖에 되지 않는다.

여기서, 유기발광층으로부터 방출되는 광량은 OLED로 인가되는 전류의 크기와 더불어 증가하게 되므로, 유기발광층으로 보다 많은 전류를 인가하여 OLED의 휘도를 보다 상승 시킬 수는 있으나, 이는 전력소모가 커지게 되고, 또한 OLED의 수명 또한 감소시키게 된다.

따라서, 최근에는 OLED의 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 OLED의 기판 외측에 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array; MLA)를 부착하거나, OLED의 오버코트층에 마이크로 렌즈를 형성하는 방법이 제안되고 있다.

그러나, 유기발광장치의 기판 외측에 마이크로 렌즈 어레이를 도입하거나, 장치 내부에 마이크로 렌즈를 형성함에도 불구하고, 소자 안에 갇히는 광이 많음으로써, 여전히 외부로 추출되는 광량이 적은 문제가 있다.

따라서, 최근에는 OLED의 외부 광 추출 효율을 보다 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이와 함께 외부 광 추출 효율이 향상된 OLED의 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지하고자 하며, 또한 높은 반사율에 의해 블랙(black) 색상의 시감이 안좋아지는 문제점을 해소하고자 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광 추출 효율이 보다 향상되어, 효율이 개선되고 수명이 보다 증가된 OLED를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지하는 것을 제 2 목적으로 하며, 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감을 향상시키는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 배치되고, 정상부와 밑면부 그리고 상기 정상부와 상기 밑면부 사이에 마련되는 옆면부를 포함하는 볼록부와, 상기 볼록부 사이의 오목부를 포함하는 오버코팅층과, 상기 오버코팅층 상에 배치되는 발광다이오드와, 상기 발광다이오드로부터 발광하는 광의 투과방향에 위치하는 콜레스테릭액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)을 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 오목부에는 평탄부가 구비되며, 상기 평탄부의 면적(=직경)은 상기 볼록부의 상기 정상부로부터 이웃하여 위치하는 상기 볼록부의 상기 정상부까지의 거리에 따른 면적(=직경)의 1 ~ 25% 이하이다.

그리고, 상기 기판 상에는 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소가 정의되며, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소에서는 각각 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광이 발광되며, 상기 콜레스테릭액정층은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 청색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며, 상기 기판 상에는 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소가 정의되며, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소에서는 각각 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광이 발광되며, 상기 적색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 650 ~ 720nm 내외의 파장 범위를 갖는 상기 적색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며, 상기 녹색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 490 ~ 575nm 내외의 파장 범위를 갖는 상기 녹색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며, 상기 청색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 상기 청색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며, 상기 백색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 365 ∼ 720㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 상기 백색광을 선택적으로 투과 또는 반사시킨다.

이때, 상기 콜레스테릭액정층은 상기 발광다이오드와 1/4λ 위상차판 사이로 위치하며, 상기 위상차판 상부로는 선편광판이 위치하며, 상기 옆면부가 이루는 기울기는 상기 밑면부로부터 상기 정상부로 향할수록 점차 커진다.

또한, 상기 옆면부에 대응하는 상기 유기발광층의 두께는 상기 오목부에 대응하는 상기 유기발광층의 두께에 비해 얇으며, 상기 발광다이오드는 상기 오버코팅층 상부로 위치하며, 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 마이크로 렌즈의 오목부에 평탄부를 구비하고, OLED의 기판의 외측으로 콜레스테릭액정층을 위치시킴으로써, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있어, 이를 통해, 효율이 보다 개선되고 수명 또한 보다 증가된 OLED를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 풀 컬러 구동에서 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한, 청색광의 휘도 향상에 따라 OLED의 색온도 또한 향상시킬 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 되며, 또한, 콜레스테릭액정층을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상시키는 효과가 있으며, 또한, 황색-녹색의 발광세기 또한 증가시킴에 따라 시야각에 따른 색시야각과 색재현율 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 마이크로 렌즈의 오목부에 평탄부를 구비하고, OLED의 기판의 외측으로 콜레스테릭액정층을 위치시킴으로써, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있어, 이를 통해, 효율이 보다 개선되고 수명 또한 보다 증가된 OLED를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 풀 컬러 구동에서 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한, 청색광의 휘도 향상에 따라 OLED의 색온도 또한 향상시킬 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 되며, 또한, 콜레스테릭액정층을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상시키는 효과가 있으며, 또한, 황색-녹색의 발광세기 또한 증가시킴에 따라 시야각에 따른 색시야각과 색재현율 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

- 제 1 실시예 -

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 평면도이다.

그리고, 도 2는 도 1에서 절취선 II-II선을 따라 자른 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이다.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 1 개의 단위 화소(P)가 적색, 녹색, 청색, 백색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)를 포함하는데, 각각의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에는 각각 발광영역(EA)을 포함하며, 발광영역(EA)의 가장자리를 따라서는 뱅크(119)가 배치되어 비발광영역(NEA)을 이루게 된다.

여기서, 설명의 편의를 위해 각각의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)가 동일한 너비로 나란히 위치하는 것과 같이 도시하였으나, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)는 서로 다른 너비로 다양한 구조를 가질 수 있다.

이때, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 비발광영역(NEA) 상에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(STr, DTr)가 구비되며, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 내의 발광영역(EA) 상에는 각각 애노드전극(111), 유기발광층(113) 및 캐소드전극(115)를 포함하는 발광다이오드(E)가 배치된다.

여기서, 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr)는 서로 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 발광다이오드(E)와 연결된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL) 그리고 전원배선(VDD)이 기판(101) 위에 배치되어 각각의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)를 정의한다.

스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있으며, 이러한 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)를 선택하는 기능을 한다.

스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트배선(GL)에서 분기하는 게이트전극(SG)과, 반도체층(미도시)과, 소스전극(SS)과, 드레인전극(SD)을 포함한다.

그리고 구동 박막트랜지스터(DTr)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)에 의해 선택된 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 발광다이오드(E)를 구동하는 역할을 한다. 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인전극(SD)과 연결된 게이트전극(DG)과, 반도체층(103), 전원배선(VDD)에 연결된 소스전극(DS)과, 드레인전극(DD)을 포함한다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)은 발광다이오드(E)의 애노드전극(111)과 연결되어 있다.

애노드전극(111)과 캐소드전극(115) 사이에는 유기발광층(113)이 개재되어 있다.

좀 더 상세히 살펴보기 위해 도 2를 참조하면, 기판(101) 상의 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 스위칭영역(TrA) 상에는 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(DG)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(GL)이 구비된다.

또한, 게이트전극(DG)과 게이트배선(GL)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(DS, DD)이 구비되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(DS, DD)과 두 전극(DS, DD) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 제 1 층간절연막(109a)과 함께 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)을 노출하는 제 1 드레인콘택홀(PH1)을 포함하는 제 2 층간절연막(109b)이 위치한다.

이때, 소스 및 드레인전극(DS, DD)과 이들 전극(DS, DD)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(DG)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(STr) 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, 기판(101)은 주로 유리 재질로 이루어지지만, 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱 재질, 예로서, 폴리이미드 재질로도 이루어질 수 있다. 플라스틱 재질을 기판(101)으로 이용할 경우에는, 기판(101) 상에서 고온의 증착 공정이 이루어짐을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성이 우수한 폴리이미드가 이용될 수 있다. 이러한 기판(101)의 전면(前面) 전체는 하나 이상의 버퍼층(미도시)에 의해 덮일 수 있다.

한편, 스위칭영역(TrA)에 마련된 구동 박막트랜지스터(DTr)는 광에 의해 문턱전압이 쉬프트되는 특성을 가질 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 반도체층(103)의 아래에 마련된 차광층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

차광층(미도시)은 기판(101)과 반도체층(103) 사이에 마련되어 기판(101)을 통해서 반도체층(103) 쪽으로 입사되는 광을 차단함으로써 외부 광에 의한 트랜지스터의 문턱 전압 변화를 최소화 내지 방지한다. 이러한 차광층(미도시)은 버퍼층(미도시)에 의해 덮인다.

그리고 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 발광영역(EA)에 대응하는 제 2 층간절연층(109b) 상부에는 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)이 위치한다.

이러한 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101) 쪽으로 방출되는 백색광 중 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 설정된 색상의 파장만을 투과시키는 컬러필터를 포함한다.

여기서 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)은 적색(red), 녹색(green), 또는 청색(blue)의 파장만을 투과시킬 수 있는데, 적색 서브화소(R-SP)에 마련된 파장 변환층(R-CF)은 적색 컬러필터, 녹색 서브화소(G-SP)에 마련된 파장 변환층(G-CF)은 녹색 컬러필터, 및 청색 서브화소(B-SP)에 마련된 파장 변환층(B-CF)은 청색 컬러필터를 각각 포함할 수 있다.

그리고, 백색 서브화소(W-SP)에서는 별도의 파장 변환층이 위치하지 않고, 발광다이오드(E)에서 방출되는 백색광이 그대로 투과되게 된다.

이때, 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 위치하는 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101)쪽으로 방출되는 백색광에 따라 재발광하여 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 설정된 색상의 광을 방출하는 크기를 갖는 양자점을 포함할 수 있다. 여기서, 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, InAlPAs 및 SbTe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 적색 서브화소(R-SP)의 파장 변환층(R-CF)은 CdSe 또는 InP의 양자점, 녹색 서브화소(G-SP)의 파장 변환층(G-CF)은 CdZnSeS의 양자점, 및 청색 서브화소(B-SP)의 파장 변환층(B-CF)은 ZnSe의 양자점을 각각 포함할 수 있다. 이와 같이, 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)이 양자점을 포함하는 OLED(100)는 높은 색재현율을 가질 수 있다.

또 다른 예에 따른 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)은 양자점을 함유하는 컬러필터로 이루어질 수도 있다.

이러한 파장 편환층(R-CF, G-CF, B-CF) 상부에는 제 2 층간절연막(109b)과 함께 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH1)을 갖는 오버코트층(108)이 위치하는데, 오버코팅층(108)은 표면이 복수의 오목부(118) 및 복수의 볼록부(117)가 교번하여 배치되도록 하여, 마이크로 렌즈(ML)를 이루게 된다.

이러한 오버코팅층(108)은 굴절률이 약1.5인 절연 물질로 이루어지고, 예를 들어, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 벤조사이클로부텐 및 포토레지스트 중 하나로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 약 1.5의 굴절률을 갖는 임의의 절연 물질로 형성될 수 있다.

여기서, 볼록부(117)는 각각의 오목부(118)를 정의하거나 둘러싸는 구조를 갖는데, 이러한 볼록부(117)는 밑면부(117a), 정상부(117b) 및 옆면부(117c)를 포함할 수 있다.

여기서 옆면부(117c)는 볼록부(117)의 최대 기울기(Smax)를 포함하는 영역으로, 정상부(117b)를 이루는 경사면 전체일 수 있다.

이러한 볼록부(117)를 통해 유기발광층(113)에서 발광된 광의 진행 경로를 기판(101) 쪽으로 변경하게 되어, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 광 추출 효율이 향상되게 된다.

이와 같은 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 오버코팅층(108) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 위치한다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다. 즉, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별 경계부로 하여 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-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.

여기서, 오버코팅층(108) 상부로 순차적으로 위치하는 제 1 전극(111), 유기발광층(113)은 모두 오버코팅층(108)의 표면에 구비되는 오목부(118) 및 볼록부(117)를 그대로 따라 마이크로 렌즈(ML)를 이루게 된다.

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

이러한 제 2 전극(115) 또한 오버코팅층(108)의 표면에 구비되는 오목부(118) 및 볼록부(117)를 그대로 따라 마이크로 렌즈(ML)를 이루게 된다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 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.

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

이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 오버코트층(108)이 마이크로 렌즈(ML)를 이룸에 따라, 유기발광층(113) 내부에서 반복되는 전반사에 의해 외부로 추출되지 않는 광의 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되도록 할 수 있어, 광 추출 효율을 향상시키게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)을 위치시킨 후, 발광다이오드(E)와 보호필름(102) 사이로 투명하며 접착 특성을 갖는 유기 또는 무기 절연물질로 이루어지는 페이스 씰(104)을 개재하여 보호필름(102)과 기판(101)을 합착함으로써, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

여기서, 보호필름(102)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.

그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 편광판(120)이 위치한다.

즉, OLED(100)는 화상을 구현하는 구동모드일 때 유기발광층(113)을 통해 발광된 광의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(120)을 위치시킴으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

따라서, 편광판(120)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로 이루어 질 수 있는데, 위상차판(121)과 선편광판(123)을 포함할 수 있다.

이때, 선편광판(123)과 위상차판(121)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광판(123)을 배치시키고 그 안쪽으로 위상차판(121)을 배치시키는 구조가 바람직하다.

위상차판(121)은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)로 이루어진다.

그리고, 선편광판(123)은 편광축을 가지며, 편광축 방향으로 광을 선편광시킨다. 구체적으로 선편광판(123)은 편광축과 일치하는 광은 통과시키고 편광축과 일치하지 않는 광은 흡수하게 된다. 따라서, 광이 선편광판(123)을 통과하면 편광축 방향으로 선편광된다.

그리고, 선편광판(123) 외측으로는 표면처리층(미도시)을 더욱 포함할 수 있는데, 표면처리층(미도시)은 실리카 비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 편광판(120) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 편광판(120)을 통해 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.

특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 위상차판(121)과 기판(101) 사이로 콜레스테릭액정(Cholesteric Liquid Crystal; CLC)층(200)을 포함한다.

콜레스테릭액정층(200)은 스멕틱(smectic) 액정과 같이 층상 구조를 형성하지만 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 분자 축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 구조, 즉 분자가 배열한 방향이 나선(helical) 모양을 선회하는 듯한 구조를 갖는다. 따라서, 액정 전체로서는 나선 구조를 하고 있다.

이러한 콜레스테릭액정층(200)은 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있다. 즉, 우원편광된 빛 또는 좌원편광된 빛을 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있는 것이다.

그리고 콜레스테릭액정층(200)으로부터 반사된 빛은 리사이클(recycle) 되어 휘도를 향상시키게 되는데, 즉, 콜레스테릭액정층(200)에서 반사되는 빛을 재활용시켜 휘도를 향상시키고, 콜레스테릭액정층(200)을 투과한 빛은 선편광판(123)의 투과축과 일치시켜 투과율을 추가 상승시키게 된다.

여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 콜레스테릭액정층(200)은 청색광의 원편광은 반사시키고 반대 방향의 원편광은 투과되도록 함으로써, 청색광의 효율을 향상시켜, 풀-컬러(WRGB) 구동에서 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 마이크로 렌즈(ML)를 포함함에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 기판(101)의 외면에 청색광을 리사이클 시킬 수 있는 청색 콜레스테릭액정층(200)을 위치시킴으로써, 다른 색상들에 비해 상대적으로 파장이 짧은 청색광의 휘도를 향상시킴에 따라, 풀 컬러 구동에서도 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 청색광의 휘도를 향상시킴에 따라 OLED(100)의 색온도 또한 향상시킬 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. 색온도가 높을수록 보다 고품위의 색상을 표현하게 된다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 청색광의 휘도를 향상시킴에 따라, OLED(100)의 색온도를 높일 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 된다.

또한, 콜레스테릭액정층(200)을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

첨부한 도 3의 그래프는, 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프로, 가로축은 시야각을 나타내며 세로축은 정면 대비 색상차(Δu'v', a.u. (arbitrary unit)를 나타낸 것이다.

정면 대비 색상차는 OLED 로부터 발광되는 광의 색상을 기준으로 시야각에서의 색상의 차이를 표현한 수치이다. 즉, 0도에서의 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white)의 색상을 기준으로하여 다양한 시야각에서의 색상의 차이를 u'v'값으로 환산하여 표시한 것이다.

여기서, A는 일반적인 OLED의 정면 대비 색상차를 나타내며, B는 일반적인 OLED에 청색 콜레스테릭액정층 만을 포함하는 경우의 정면 대비 색상차를 나타낸다.

그리고, C는 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED의 정면 대비 색상차를 나타내며, D는 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 OLED(100)에 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)의 정면 대비 색상차를 나타낸다.

도 3의 그래프를 참조하면, 청색 콜레스테릭액정층을 포함하지 않는 일반적이 OLED인 A와 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED인 C에 비해 청색 콜레스테릭액정층만을 포함하는 OLED인 B의 경우에는 0도에서 60도로 변함에 따라 색상차의 변화율이 급격하게 커지게 되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 청색 콜레스테릭액정층에 의해 리사이클된 광은 원래 시야각에 따라 OLED의 측면 방향으로 출력됨으로써, 시야각 증가에 따라 장파장에서 단파장으로 색이동 되는 현상(color shift)이 발생하기 때문이다.

이를 통해 화상의 전방을 기준으로 측면에서의 OLED의 화면은 블루쉬(bluish)하게 보이는 색이동 현상이 발생하게 된다.

즉, 청색 콜레스테릭액정층을 포함함에 따라 청색광의 휘도를 향상시켜 풀 컬러 구동에서도 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 OLED의 색온도 또한 향상시킬 수 있음에도, 청색 콜레스테릭액정층 만을 포함하는 경우에는 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하게 되는 것이다.

이에 반해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)인 D는 청색 콜레스테릭액정층을 포함하지 않는 A 및 C와 유사한 색상차의 변화율을 갖는 것을 확인할 수 있는데, 이는, 마이크로 렌즈(ML)에 의한 외부 광 추출 효율이 향상된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 마이크로 렌즈(ML)에 의한 광 추출 효율이 향상되는 과정에서, 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의해 리사이클된 광이 OLED(100)의 측면 방향으로 출력되는 광을 보상하게 되기 때문이다. 이를 통해, 측면 시야각에서 블루쉬(bluish)하게 보이는 현상을 개선하게 된다. ˚

또한, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하는 경우에는 리사이클되는 청색광에 의한 반사율이 증가하게 되어, 높은 반사율에 의한 블랙 색상의 시감이 안좋아지는 문제점이 발생하게 되는데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상되게 된다.

첨부한 도 4는 파장에 따른 반사율을 나타낸 그래프로, 가로축은 파장(wavelength)을 나타내며, 세로축은 총반사율(reflectance)을 나타낸 것이다.

여기서, 총반사율은 경면반사율과 확산반사율이 합쳐진 것을 의미하는데, 경면반사(specular reflection)(또는, 정반사)는 비추어진 각도와 반사되어서 나오는 각도가 동일한 광의 반사를 의미하며, 이렇게 경면반사를 일으키지 않고 많은 방향으로 흩어지는 광의 비율을 확산반사율(diffuse reflectance)이라 한다.

경면반사광을 제외하고 측정하는 색상측정방법을 SCE(Specular Component Excluded) 방식이라 한다. 만약 색상을 측정하는데 적분구를 완성하기 위하여 경면반사광을 포함시킨다면 SCI(Specular Component Included) 방식이라 한다.

SCE 방식으로 측정하면 경면반사광은 완전히 제외되어 오직 확산반사광만을 측정한다. 이는 관측자가 물체의 색상을 볼 때 상관관계의 길을 열어주어 색상을 평가할 수 있다.

SCI 방식을 사용하면 측정하는 과정에서 경면반사율과 확산반사율을 포함하게 된다. 이러한 방식의 색상평가는 표면의 상태에 영향을 받지 않고 색상을 평가할 수 있다.

여기서, E는 일반적인 OLED의 총 반사율(SCI)을 나타내며, E'은 일반적인 OLED의 확산반사광(SCE)을 나타내며, F는 일반적인 OLED에 청색 콜레스테릭액정층 만을 포함하는 경우의 총 반사율(SCI)을 나타내며, F'은 일반적인 OLED에 청색 콜레스테릭액정층 만을 포함하는 경우의 확산반사광(SCE)을 나타낸다.

그리고, G는 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED의 총 반사율(SCI)을 나타내며, G'은 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED의 확산반사광(SCE)을 나타내며, H는 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 OLED(100)에 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)의 총 반사율(SCI)을 나타내며, H'은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 확산반사광(SCE)을 나타낸다.

도 4의 그래프를 참조하면, F가 E, G, H에 비해 청색 파장에서의 반사율이 매우 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다.

이는 청색 콜레스테릭액정층 만을 포함하는 OLED의 청색광의 총 반사율이 높음을 의미하며, 이는 결국 블랙 색상의 시감을 안좋게하는 결과를 초래하게 된다.

이에 반해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)인 H는 청색광에서의 총 반사율이 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있는데, 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 반사율을 낮출 수 있어, 블랙(black) 색상의 시감을 향상시키는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 마이크로 렌즈(ML)를 포함함에 따라 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 더욱 구비함으로써, 풀 컬러 구동에서도 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 OLED(100)의 색온도 또한 향상시킬 수 있으면서도 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.

또한, 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상되게 된다.

- 제 2 실시예 -

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 5의 X영역을 확대 도시한 확대도이며, 도 7은 도 6의 평면도이다.

여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(102)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

구동박막트랜지스터(DTr)는 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별 스위칭영역(TrA) 상에 위치하는데, 이러한 구동박막트랜지스터(DTr)는 소스 및 드레인전극(DS, DD)과 이들 전극(DS, DD)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(DG)으로 이루어진다.

이때, 게이트전극(DG) 상부로는 제 1 층간절연막(109a)이 위치하며, 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.

그리고, 이러한 제 1 층간절연막(109a) 상부로 위치하는 소스 및 드레인전극(DS, DD) 상부로는 제 2 층간절연막(109b)이 위치하는데, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 발광영역(EA)에 대응하는 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)이 위치한다.

파장 변환층(R-CF, G-CF, B-CF)은 유기발광층(113)에서 발광된 백색광의 색을 변환시키기 위한 것으로서, 적색, 녹색, 청색 컬러필터(R-CF, G-CF, B-CF)가 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 위치할 수 있으며, 백색 서브화소(W-SP)에서는 별도의 파장 변환층이 위치하지 않고, 유기발광층(113)에서 방출되는 백색광이 그대로 투과된다.

이러한 볼록부(117)를 통해 유기발광층(113)에서 발광된 광의 진행 경로를 기판(101) 쪽으로 변경하게 되어, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 광 추출 효율이 향상되게 된다.

이러한 오버코트층(108)의 볼록부(117)는 유기발광층(113)의 광 추출 효율을 보다 증가시키기 위하여 정상부(117b)가 뾰족한 구조로 형성되어, 볼록부(117)는 정상부(117b)에 해당하는 꼭지점, 밑면부(117a)에 해당하는 밑변, 그리고 옆면부(117c)에 해당하는 빗변을 포함하는 삼각 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다.

이러한 오버코트층(108)의 볼록부(117)는 옆면부(117c)가 이루는 기울기(θ)가 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 향할수록 점차 커질 수 있는데, 기울기(θ)는 볼록부(117)의 옆면부(117c)의 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a)) 사이의 각도로써, 볼록부(117)의 옆면부(117c)의 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a)) 사이의 각도가 최대인 기울기(θ)를 최대 기울기(Smax)라 정의한다.

여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 유기발광층(113)이 마이크로 렌즈(ML)를 이루는 오버코트층(108) 상부로 위치함에 따라, 유기발광층(113)의 두께(d1, d2, d3)가 영역 별로 상이하게 이루어질 수 있는데, 즉, 유기발광층(113)이 마이크로 렌즈(ML)의 오목부(118)와 볼록부(117)에 대응하여 서로 다른 두께(d1, d2, d3)를 갖도록 형성된다.

특히, 마이크로 렌즈(ML)의 오목부(118)에 대응되는 영역에서와 볼록부(117)의 정상부(117b)에서의 제 1 전극(111)에 수직한 유기발광층(113)의 두께(d1, d2)에 비해, 마이크로 렌즈(ML)의 볼록부(117)의 옆면부(117c)에 대응되는 영역에서의 유기발광층(113)의 접선(C1)으로부터 수직한 길이에 대응되는 두께(d3)는 얇게 형성될 수 있다.

그리고, 볼록부(117)의 옆면부(117c)에 대응되는 영역에서의 유기발광층(113)의 두께(d3)는 또 다시 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 갈수록 점점 얇은 두께로 형성되게 된다.

이는 유기발광층(113)을 증착하는 공정 과정의 특성으로, 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 오버코트층(108) 상부로 위치하는 유기발광층(113)은 마이크로 렌즈(ML)의 볼록부(117)의 옆면부(117c)에서는 기울기(θ)가 형성됨에 따라, 수직방향으로 증착되는 유기발광층(113)의 두께(d1, d2)에 비해 옆면부(117c)에서는 얇은 두께(d3)를 갖도록 형성되는 것이다.

또한 옆면부(117c)에서도 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 갈수록 기울기(θ)가 커질 수 있으므로, 옆면부(117c)에서도 유기발광층(113)의 두께(d3)가 상이하게 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마이크로 렌즈(ML)는 오목부(118)에 평탄부(210)가 구비되는데, 평탄부(210)는 밑면부(117a)와 평행하게 이루어지며, 평탄부(210) 자체가 오목부(118) 전체일 수 있다.

따라서, 볼록부(117)의 밑면부(117a)는 서로 이격되어 평탄부(210)를 형성하게 되며, 볼록부(117)의 옆면부(117c)는 평탄부(210)로부터 기울기(θ)를 가질 수 있다.

여기서, 볼록부(117)의 정상부(117b)로부터 이웃하여 위치하는 볼록부(117)의 정상부(117b)까지의 거리에 따른 면적(=직경)(DIA1)을 하나의 유닛셀이랑 정의하면, 평탄부(210)의 면적(=직경)(DIA2)은 유닛셀 면적(=직경)(DIA1)의 1% 이상 25% 이하를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.

일예로, 유닛셀의 면적(=직경)(DIA1)이 16nm 일 경우, 이의 유닛셀 내에 위치하는 평탄부(210)의 면적(DIA2)은 0.16nm이거나 4nm 일 수 있다.

평탄부(210)의 면적(DIA2)이 유닛셀 면적(DIA1)의 25% 이상일 경우에는 마이크로 렌즈(ML)의 효과를 감소시키게 된다.

이와 같이, 오목부(118)에 평탄부(210)가 구비되는 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 OLED(100)는 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하더라도, 외부 광 추출 효율 또한 보다 향상시키게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 오버코팅층(108) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 위치한다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

그리고 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113)과 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 순차적으로 위치하는데, 오버코팅층(108) 상부로 순차적으로 위치하는 제 1 전극(111), 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)은 모두 오버코팅층(108)의 표면에 구비되는 오목부(118) 및 볼록부(117)를 그대로 따라 마이크로 렌즈(ML)를 이루게 된다.

그리고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 편광판(120)이 위치한다.

편광판(120)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로 이루어 질 수 있는데, 위상차판(121)과 선편광판(123)을 포함할 수 있으며, 기판(101)과 위상차판(121) 사이로는 청색 콜레스테릭액정층(200)이 위치하게 된다.

위상차판(121)은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)로 이루어지며, 선편광판(123)은 편광축을 가지며, 편광축 방향으로 광을 선편광시킨다. 구체적으로 선편광판(123)은 편광축과 일치하는 광은 통과시키고 편광축과 일치하지 않는 광은 흡수하게 된다. 따라서, 광이 선편광판(123)을 통과하면 편광축 방향으로 선편광된다.

여기서, 기판(101)과 위상차판(121) 사이로 위치하는 청색 콜레스테릭액정층(200)은 스멕틱(smectic) 액정과 같이 층상 구조를 형성하지만 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 분자 축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 구조, 즉 분자가 배열한 방향이 나선(helical) 모양을 선회하는 듯한 구조를 갖는다. 따라서, 액정 전체로서는 나선 구조를 하고 있다.

이러한 청색 콜레스테릭액정층(200)은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 청색광의 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있으며, 그 외의 파장 범위를 갖는 광은 그대로 투과시키게 된다.

즉, 청색광의 우원편광된 광 또는 좌원편광된 광을 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있으며, 적색, 녹색, 백색광은 청색 콜레스테릭액정층(200)을 그대로 투과하게 된다.

이러한 청색 콜레스테릭액정층(200)으로부터 반사된 청색광은 리사이클(recycle) 되어 휘도를 향상시키게 되는데, 즉, 청색 콜레스테릭액정층(200)에서 반사되는 청색광을 재활용시켜 휘도를 향상시키고, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 투과한 청색광은 선편광판(123)의 투과축과 일치시켜 투과율을 추가 상승시키게 된다.

즉, 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 마이크로 렌즈(ML)를 포함함에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 기판(101)의 외면에 청색광을 리사이클 시킬 수 있는 청색 콜레스테릭액정층(200)을 위치시킴으로써, 청색광의 리사이클에 의해 휘도를 보다 향상시키게 되어, 외부 광 추출 효율을 보다 향상시키게 되는 것이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 화상구현 시 광의 가이드 변화를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도시한 바와 같이, OLED(도 5의 100)의 발광다이오드(E)의 제 1 전극(111)과 제 2전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 유기발광층(113)으로부터 다양한 위상이 혼재하는 백색광(W1)이 방출되게 된다.

유기발광층(113)에서 방출된 백색광(W1)은 그대로 제 1 전극(111)을 투과하여 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 중 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(R-CF, G-CF, B-CF)를 투과하게 되는데, 적색 컬러필터(R-CF)를 투과하는 광은 적색광(R1)으로 변환되며, 녹색 컬러필터(G-CF)를 투과하는 광은 녹색광(G1)으로 변환되며, 청색 컬러필터(B-CF)를 투과하는 광은 청색광(B1)으로 변환되게 된다.

각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에서 변환된 적색광(R1), 녹색광(G1), 청색광(B1)은 그대로 청색 콜레스테릭액정층(200)으로 입사되게 되고, 백색 서브화소(W-SP)에서는 유기발광층(113)으로부터 발광된 백색광(W1)은 그대로 청색 콜레스테릭액정층(200)으로 입사되게 된다.

이때, 적색 및 녹색 그리고 백색 서브화소(R-SP, G-SP, W-SP)에서 청색 콜레스테릭액정층(200)으로 입사된 적색광(R1), 녹색광(G1) 그리고 백색광(W1)은 그대로 청색 콜레스테릭액정층(200)을 투과하여, 외부로 방출되어, 적색 및 녹색 그리고 백색 서브화소(R-SP, G-SP, W-SP)에서는 각각 적색(red), 녹색(green), 백색(white)을 구현하게 된다.

그리고, 청색 서브화소(B-SP)에서 청색 콜레스테릭액정층(200)으로 입사된 청색광(B1) 중 제 1 원편광상태를 갖는 제 1 광(B2) 또한 청색 콜레스테릭액정층(200)을 투과하여 출광하여 청색광을 발광하게 되므로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 R, G, B, W 컬러를 발하게 되어, 고휘도의 풀 컬러를 구현하게 된다.

이때, 청색 서브화소(B-SP)에서 청색 콜레스테릭액정층(200)으로 입사된 광 중, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 투과하지 못한 나머지 광은 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의해 반사되어, 제 1 원편광상태와 상이한 제 2 원편광상태를 갖는 제 2 광(B3)으로 변조되어, 발광다이오드(E) 내부로 재입사되게 된다.

발광다이오드(E) 내부로 재입사된 제 2 광(B3)은 발광다이오드(E) 내부의 구성요소, 보다 정확하게는 제 2 전극(115)에 의해 재반사되는 과정에서, 다시 제 1 원편광상태를 갖는 제 1 광(B2)으로 리사이클 되어 변조되게 된다.

이때, 제 1 원편광상태는 좌원편광상태일 수 있으며, 제 2 원편광상태는 우원편광상태일 수 있다.

제 1 원편광상태를 갖는 제 1 광(B2)은 청색 콜레스테릭액정층(200)을 투과하여, 외부로 방출되게 되어 청색광을 구현하게 된다.

이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 청색 콜레스테릭액정층(200)을 통해 청색광을 리사이클 시킴으로써, 청색광의 휘도를 향상시키게 된다.

이를 통해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 마이크로 렌즈(도 5의 ML)를 포함함에 따라 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 더욱 구비함으로써, 풀 컬러 구동에서도 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 OLED(도 5의 100)의 색온도 또한 향상시킬 수 있으면서도 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 마이크로 렌즈(도 5의 ML) 외에도 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의해 리사이클 되는 청색광에 의해서도 외부 광 추출 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 청색 콜레스테릭액정층(200)의 리사이클 효율은 동일한 광경로로 반사되는 광의 양에 의해 좌우되게 되는데, 본 발명의 제 2 실시예와 같이 발광다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(111, 115) 그리고 유기발광층(113)이 모두 마이크로 렌즈(도 5의 ML)를 이루는 경우에는 광의 경로가 변경됨에 따라 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의한 리사이클 효율이 큰 영향을 미치지 못하게 된다.

이는 첨부한 도 9를 살펴보면 확인할 수 있는데, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED와 비교예에 따른 OLED의 파장에 따른 광 추출 효율을 나타낸 그래프이다.

여기서, 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 발광세기(intensity, a.u.(arbitrary unit))를 나타내며, I는 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED를 나타내며, J는 청색 콜레스테릭액정층과 마이크로 렌즈를 모두 포함하는 OLED를 나타내며, K는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)를 나타낸다.

발광세기는 발광스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다. 즉, 청색의 발광스펙트럼의 값인 0.34(a.u.)를 최대값으로 하고 황색-녹색(Yellow-Green)의 발광스펙트럼의 값을 환산하여 표시한 것이다.

첨부한 도 9를 살펴보면, J가 I에 비해 황색-녹색의 발광스펙트럼에서의 발광세기가 크게 나타나나, 청색의 발광스펙트럼에서는 I와 J의 발광세기가 유사한 것을 확인할 수 있다.

여기서, J가 I에 비해 황색-녹색의 발광세기가 강하게 나타나게 되므로, J는 I에 비하여 발광색의 효율의 차이로 인하여 생기는 시야각에 따른 색시야각과 색재현율은 향상될 수 있으나, 청색의 발광세기가 유사하게 나타남에 따라 실질적인 외부 광 추출 효율에는 영향을 미치지 못하게 된다.

즉, 청색 콜레스테릭액정층이 마이크로 렌즈를 포함하는 OLED에 있어서는, 외부 광 추출 효율이 아무런 영향을 미치지 못함을 알 수 있다.

이에 반해, 본 발명의 제 2 실시예의 마이크로 렌즈(도 5의 ML)를 포함하는 OLED(도 5의 100) 에 있어서 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하는 K는 I에 비해서 황색-녹색 발광스펙트럼에서도 발광세기가 높게 나타나며, 특히 청색의 발광스펙트럼에서는 J에 비해서도 발광세기가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

K는 청색광의 발광스펙트럼에서 발광세기가 J에 비해 약 25% 이상 증가한 것을 확인할 수 있다.

이는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100) 는 마이크로 렌즈(도 5의 ML)의 오목부(118)가 평탄부(210)를 포함하기 때문으로, 평탄부(210)에 의해 청색 콜레스테릭액정층(200)의 동일한 경로로 반사되는 광의 양을 늘리게 되므로, 리사이클 효율을 향상시키게 되기 때문이다.

첨부된 도 10은 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의해 반사된 광이 OLED(도 5의 100)내부로 들어와 재반사되는 과정을 시뮬레이션한 결과로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 청색 콜레스테릭액정층(200)으로부터 반사되어 발광다이오드(E) 내부로 재입사된 광 중, 마이크로 렌즈(도 5의ML)를 이루는 제 1 및 제 2 전극(111, 115)과 유기발광층(113)의 볼록부(117)의 옆면부(117c)에 의해 반사된 광(L)들은 경로가 서로 상이해지는 것을 확인할 수 있다.

그러나, 마이크로 렌즈(도 5의ML)의 오목부(118)의 평탄부(210)에 의해 재반사되는 광(M)들은 유사한 경로를 갖게 되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 마이크로 렌즈(도 5의 ML)를 포함함에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 기판(도 5의 101)의 외면에 청색광을 리사이클 시킬 수 있는 청색 콜레스테릭액정층(200)을 위치시킴으로써, 다른 색상들에 비해 상대적으로 파장이 짧은 청색광의 휘도를 향상시킴에 따라, 풀 컬러 구동에서도 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 청색광의 휘도를 향상시킴에 따라 OLED(도 5의 100)의 색온도 또한 향상시킬 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 되며, 또한, 콜레스테릭액정층(200)을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 청색 콜레스테릭액정층(200)을 포함하는 경우에는 리사이클되는 청색광에 의한 반사율이 증가하게 되어, 높은 반사율에 의한 블랙 색상의 시감이 안좋아지는 문제점이 발생하게 되는데, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)는 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상되게 된다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 다른 OLED(도 5의 100)는 마이크로 렌즈(도 5의ML)의 오목부(118)에 평탄부(210)를 더욱 구비함으로써, 청색 콜레스테릭액정층(200)에 의해서 청색광의 리사이클에 의한 휘도를 보다 향상시킴으로써, OLED(도 5의 100)의 전체적인 휘도 또한 향상시키게 된다.

이는 결국 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 5의 100)의 외부 광 추출 효율을 보다 향상시키게 됨을 의미하며, 이를 통해, 효율이 보다 개선되고 수명 또한 보다 증가된 OLED(도 5의 100)를 제공하게 된다.

- 제 3 실시예 -

도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이다.

여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 및 제 2 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 3 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(102)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

여기서 옆면부(117c)는 정상부(117b)의 최대 기울기(Smax)를 포함하는 영역으로, 정상부(117b)를 이루는 경사면 전체일 수 있다.

이러한 볼록부(117)를 통해 유기발광층(113)에서 발광된 광의 진행 경로를 기판(101) 쪽으로 변경하게 되어, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 광 추출 효율이 향상되게 된다.

이러한 오버코트층(108)의 볼록부(117)는 옆면부(117c)가 이루는 기울기(도 6의 θ)가 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 향할수록 점차 커질 수 있는데, 기울기(도 6의 θ)는 볼록부(117)의 옆면부(117c)의 접선(도 6의 C1)과 수평면(=밑면부(117a)) 사이의 각도로써, 볼록부(117)의 옆면부(117c)의 접선(도 6의 C1)과 수평면(=밑면부(117a)) 사이의 각도가 최대인 기울기(도 6의 θ)를 최대 기울기(Smax)라 정의한다.

여기서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 유기발광층(113)이 마이크로 렌즈(ML)를 이루는 오버코트층(108) 상부로 위치함에 따라, 유기발광층(113)의 두께(도 6의 d1, d2, d3)가 영역 별로 상이하게 이루어질 수 있는데, 즉, 유기발광층(113)이 마이크로 렌즈(ML)의 오목부(118)와 볼록부(117)에 대응하여 서로 다른 두께(도 6의 d1, d2, d3)를 갖도록 형성된다.

특히, 마이크로 렌즈(ML)의 오목부(118)에 대응되는 영역에서와 볼록부(117)의 정상부(117b)에서의 제 1 전극(111)에 수직한 유기발광층(113)의 두께(도 6의 d1, d2)에 비해, 마이크로 렌즈(ML)의 볼록부(117)의 옆면부(117c)에 대응되는 영역에서의 유기발광층(113)의 접선(도 6의 C1)으로부터 수직한 길이에 대응되는 두께(도 6의 d3)는 얇게 형성될 수 있다.

그리고, 볼록부(117)의 옆면부(117c)에 대응되는 영역에서의 유기발광층(113)의 두께(도 6의 d3)는 또 다시 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 갈수록 점점 얇은 두께로 형성되게 된다.

이는 유기발광층(113)을 증착하는 공정 과정의 특성으로, 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 오버코트층(108) 상부로 위치하는 유기발광층(113)은 마이크로 렌즈(ML)의 볼록부(117)의 옆면부(117c)에서는 기울기(도 6의 θ)가 형성됨에 따라, 수직방향으로 증착되는 유기발광층(113)의 두께(도 6의 d1, d2)에 비해 옆면부(117c)에서는 얇은 두께(도 6의 d3)를 갖도록 형성되는 것이다.

또한 옆면부(117c)에서도 밑면부(117a)로부터 정상부(117b)로 갈수록 기울기(도 6의 θ)가 커질 수 있으므로, 옆면부(117c)에서도 유기발광층(113)의 두께(도 6의 d3)가 상이하게 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마이크로 렌즈(ML)는 오목부(118)에 평탄부(210)가 구비되는데, 평탄부(210)는 밑면부(117a)와 평행하게 이루어지며, 평탄부(210) 자체가 오목부(118) 전체일 수 있다.

따라서, 볼록부(117)의 밑면부(117a)는 서로 이격되어 평탄부(210)를 형성하게 되며, 볼록부(117)의 옆면부(117c)는 평탄부(210)로부터 기울기(도 6의 θ)를 가질 수 있다.

여기서, 볼록부(117)의 정상부(117b)로부터 이웃하여 위치하는 볼록부(117)의 정상부(117b)까지의 거리에 따른 면적(=직경)( 도 6의 DIA1)을 하나의 유닛셀이랑 정의하면, 평탄부(210)의 면적(=직경)( 도 6의 DIA2)은 유닛셀 면적(=직경)( 도 6의 DIA1)의 1% 이상 25% 이하를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.

일예로, 유닛셀의 면적(=직경)( 도 6의 DIA1)이 16nm 일 경우, 이의 유닛셀 내에 위치하는 평탄부(210)의 면적(도 6의 DIA2)은 0.16nm이거나 4nm 일 수 있다.

평탄부(210)의 면적(도 6의 DIA2)이 유닛셀 면적(DIA1)의 25% 이상일 경우에는 마이크로 렌즈(ML)의 효과를 감소시키게 된다.

이와 같이, 오목부(118)에 평탄부(210)가 구비되는 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 OLED(100)는 콜레스테릭액정층(220)을 포함하더라도, 외부 광 추출 효율 또한 보다 향상시키게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

그리고, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 편광판(120)이 위치한다.

편광판(120)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로 이루어 질 수 있는데, 위상차판(121)과 선편광판(123)을 포함할 수 있으며, 기판(101)과 위상차판(121) 사이로는 콜레스테릭액정층(220)이 위치하게 된다.

위상차판(121)은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)로 이루어지며, 선편광판(123)은 편광축을 가지며, 편광축 방향으로 광을 선편광시킨다.

여기서, 기판(101)과 위상차판(121) 사이로 위치하는 콜레스테릭액정층(220)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)으로 나뉘어 정의되게 된다.

각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 대응하여 위치하는 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)은 각각 스멕틱(smectic) 액정과 같이 층상 구조를 형성하지만 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 분자 축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 구조, 즉 분자가 배열한 방향이 나선(helical) 모양을 선회하는 듯한 구조를 갖는다. 따라서, 액정 전체로서는 나선 구조를 하고 있다.

이러한 콜레스테릭액정층(220)은 액정분자의 광축이 360도 회전을 완성하기까지의 거리를 피치라 정의하면, 액정분자의 피치를 통해 반사 파장을 조절할 수 있다.

즉, 적색 서브화소(R-SP)에 대응하여 위치하는 적색 콜레스테릭액정층(R-CLC)은 650 ~ 720nm 내외의 파장 범위를 갖는 적색광의 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있으며, 그 외의 파장 범위를 갖는 광은 그대로 투과시키게 되며, 녹색 서브화소(G-SP)에 대응하여 위치하는 녹색 콜레스테릭액정층(G-CLC)은 490 ~ 575nm 내외의 파장 범위를 갖는 녹색광의 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있으며, 그 외의 파장 범위를 갖는 광은 그대로 투과시키게 된다.

그리고, 청색 서브화소(B-SP)에 대응하여 위치하는 청색 콜레스테릭액정층(B-CLC)은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 청색광의 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있으며, 그 외의 파장 범위를 갖는 광은 그대로 투과시키게 되며, 백색 서브화소(W-SP)에 대응하여 위치하는 백색 콜레스테릭액정층(W-CLC)은 365 ∼ 720㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 백색광의 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있다.

이러한 각 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)으로부터 반사된 각 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광은 리사이클(recycle) 되어 휘도를 향상시키게 되는데, 즉, 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)에서 반사되는 적색광, 녹색광, 청색광 그리고 백색광을 재활용시켜 휘도를 향상시키고, 각 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)을 투과한 적색광, 녹색광, 청색광 그리고 백색광은 선편광판(123)의 투과축과 일치시켜 투과율을 추가 상승시키게 된다.

즉, 이러한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(100)는 마이크로 렌즈(ML)를 포함함에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 기판(101)의 외면에 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)로부터 구현되는 적색, 녹색, 청색 그리고 백색광을 리사이클 시킬 수 있는 적색, 녹색, 청색 그리고 백색 콜레스테릭액정층(R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)을 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에 대응하여 위치시킴으로써, 광의 리사이클에 의해 휘도를 보다 향상시키게 되어, 외부 광 추출 효율을 보다 향상시키게 되는 것이다.

첨부한 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED와 비교예에 따른 OLED의 파장에 따른 광 추출 효율을 나타낸 그래프이다.

여기서, 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 발광세기(intensity, a.u.(arbitrary unit))를 나타내며, J는 청색 콜레스테릭액정층과 마이크로 렌즈를 모두 포함하는 OLED를 나타내며, N는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100)를 나타낸다.

첨부한 도 12를 살펴보면, N이 청색과 황색-녹색 발광스펙트럼에서 모두 J에 비해 발광세기가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

특히, 도 9와 함께 살펴보면, N은 K 와 청색 발광스펙트럼에서는 유사한 발광세기를 갖는 것으로 확인되나, 황색-녹색 발광스펙트럼에서는 N이 K에 비해서 발광세기가 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

여기서, N이 J에 비해서 발광세기가 크게 나타나는 것은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100) 는 마이크로 렌즈(도 11의 ML)의 오목부(도 11의 118)가 평탄부(도 11의 210)를 포함하기 때문으로, 평탄부(도 11의 210)에 의해 콜레스테릭액정층(도 11의 220)의 동일한 경로로 반사되는 광의 양을 늘리게 되므로, 리사이클 효율을 향상시키게 되기 때문이다.

또한, N이 K에 비해서도 황색-녹색 발광스펙트럼에서 발광세기가 크게 나타나는 것은 적색, 녹색, 백색 서브화소(도 11의 R-SP, G-SP, W-SP)에서 발광하는 적색광, 녹색광, 백색광 또한 모두 리사이클 됨에 따라, 청색광만이 리사이클 되었던 K에 비해 황색-녹색 발광스펙트럼에서 발광세기가 더욱 크게 나타나게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100)는 청색과 황색-녹색 발광스펙트럼이 모두 높게 나타남에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도, 황색-녹색의 발광세기 또한 증가시킴에 따라 시야각에 따른 색시야각과 색재현율 또한 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100)는 마이크로 렌즈(도 11의 ML)를 포함함에 따라, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 기판(도 11의 101)의 외면에 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광을 모두 리사이클 시킬 수 있는 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)을 위치시킴으로써, 각 색상의 휘도를 향상시킬 수 있어 풀 컬러 구동에서 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 청색광의 휘도 향상에 따라 OLED(도 11의 100)의 색온도 또한 향상시킬 수 있어 최종적으로 고품위의 색상을 표현하게 되며, 또한, 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)을 통해 시야각 증가에 따른 화질저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 청색 콜레스테릭액정층(도 11의 B-CLC)에 의해 리사이클되는 청색광에 의한 반사율을 증가시키게 되어, 높은 반사율에 의한 블랙 색상의 시감이 안좋아지는 문제점이 발생하게 되는데, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100)는 반사율 저감을 통해 블랙(black) 색상의 시감 또한 향상되게 된다.

특히, 본 발명의 제 3 실시예에 다른 OLED(도 11의 100)는 마이크로 렌즈(도 11의ML)의 오목부(도 11의 118)에 평탄부(도 11의 210)를 더욱 구비함으로써, 각 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)에 의해서 적색광, 녹색광, 청색광 그리고 백색광의 리사이클에 의한 휘도를 보다 향상시킴으로써, OLED(도 11의 100)의 전체적인 휘도 또한 향상시키게 된다.

이는 결국 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 11의 100)의 외부 광 추출 효율을 보다 향상시키게 됨을 의미하며, 이를 통해, 효율이 보다 개선되고 수명 또한 보다 증가된 OLED(도 11의 100)를 제공하게 된다.

또한, 황색-녹색의 발광세기 또한 증가시킴에 따라 시야각에 따른 색시야각과 색재현율 또한 향상시킬 수 있다.

한편, 지금까지의 설명에서는 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)이 기판(도 11의 101)과 위상차판(도 11의 121) 사이에 위치함을 한정하였으나, 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)은 유기발광층(도 11의 113)으로부터 발광된 백색광이 적색, 녹색, 청색 컬러필터(도 11의 R-CF, G-CF, B-CF)를 투과한 이후의 진행방향 어디라도 위치 가능하다.

또한, 유기발광층(도 11의 113)으로부터 직접 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광이 발광되는 경우에는 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)은 유기발광층(도 11의 113)으로부터 발광된 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광의 진행방향 어디라도 위치 가능하다.

그리고, 각 서브화소(도 11의 R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 별로 위치하는 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC) 사이로는 각각 적색, 녹색, 청색, 백색 콜레스테릭액정층(도 11의 R-CLC, G-CLC, B-CLC, W-CLC)으로부터 반사되는 광이 서로 이웃하는 서브화소(도 11의 R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)로 입사되는 것을 방지하기 위하여, 블랙매트릭스 또는 뱅크가 더욱 위치할 수도 있다.

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

101 : 기판, 102 : 보호필름
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b, 103c : 소스 및 드레인영역)
104 : 페이스씰
105 : 게이트절연막
108 : 오버코팅층, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
116 : 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀
119 : 뱅크,
120 : 편광판(121 : 위상차판, 123 : 선편광판)
200 : 콜레스테릭액정층
DG : 게이트전극, DS, DD : 소스 및 드레인전극
PH1 : 드레인콘택홀,
R-CF, G-CF, B-CF : 적색, 녹색, 청색 컬러필터
R-SP, G-SP, B-SP, W-SP : 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소
ML : 마이크로 렌즈
TrA : 스위칭영역, NEA : 비발광영역, EA : 발광영역
DTr : 구동 박막트랜지스터
E : 발광다이오드, P : 단위 화소

Claims

기판 상에 배치되고, 정상부와 밑면부 그리고 상기 정상부와 상기 밑면부 사이에 마련되는 옆면부를 포함하는 볼록부와, 상기 볼록부 사이의 오목부를 포함하는 오버코팅층과;
상기 오버코팅층 상에 배치되는 발광다이오드와;
상기 발광다이오드로부터 발광하는 광의 투과방향에 위치하는 콜레스테릭액정층(cholesteric liquid crystal : CLC)
을 포함하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부에는 평탄부가 구비되는 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 평탄부의 면적(=직경)은 상기 볼록부의 상기 정상부로부터 이웃하여 위치하는 상기 볼록부의 상기 정상부까지의 거리에 따른 면적(=직경)의 1 ~ 25% 이하인 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기판 상에는 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소가 정의되며,
상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소에서는 각각 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광이 발광되며,
상기 콜레스테릭액정층은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 청색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 유기발광표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기판 상에는 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소가 정의되며,
상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소에서는 각각 적색광, 녹색광, 청색광, 백색광이 발광되며,
상기 적색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 650 ~ 720nm 내외의 파장 범위를 갖는 상기 적색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며,
상기 녹색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 490 ~ 575nm 내외의 파장 범위를 갖는 상기 녹색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며,
상기 청색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 440 ~ 480㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 상기 청색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키며,
상기 백색 서브화소에 대응하여 위치하는 상기 콜레스테릭액정층은 365 ∼ 720㎚ 내외의 파장 범위를 갖는 상기 백색광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 콜레스테릭액정층은 상기 발광다이오드와 1/4λ 위상차판 사이로 위치하며,
상기 위상차판 상부로는 선편광판이 위치하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 옆면부가 이루는 기울기는 상기 밑면부로부터 상기 정상부로 향할수록 점차 커지는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 옆면부에 대응하는 상기 유기발광층의 두께는 상기 오목부에 대응하는 상기 유기발광층의 두께에 비해 얇은 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 상기 오버코팅층 상부로 위치하며, 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 유기발광표시장치.