KR20200103914A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블루 시프트(blue shift)에 의한 광손실을 보상하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 제1기판과; 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판과; 제1기판상에 배치된 복수의 유기발광소자; 및 유기발광소자상에 배치된 컬러필터;를 포함하며, 컬러필터의 투과 파장 대역은 시야각 0o에서 상기 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값을 갖고 제 1 세기보다 작은 제 2 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값을 갖는다

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블루 시프트(blue shift)에 의한 광손실을 보상하기 위해 컬러필터의 투자 파장 대역을 단파장 쪽으로 확장한 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 표시 장치는 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 표시로 낮은 전압에서도 구동 가능하고, 박형화가 용이하며 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정 표시 장치에서의 문제점으로 지적된 결점을 해결할 수 있는 차세대 표시로 주목받고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 자발광체로부터 발현되는 광과, 외부 유입광(자연광)이 외부로부터 들어와 내부 반사판에 반사된 반사광이 서로 섞이면서 외부광에 의해 블랙 휘도가 높아지고 이로 인해 콘트라스트(CR)가 낮아져 디스플레이의 성능이 저하될 수 있다. 이는 반사광의 광량이 유기 발광 표시 장치가 자체 생성하는 광량에 비하여 일정 수준 이상이 되면, 관측자 입장에서는 유기 발광 표시 장치가 구현하는 파장대 이외의 광을 함께 관측하게 되기 때문이다.
통상의 유기 발광 표시 장치는 외광 반사를 억제하기 위하여 선형 편광판과 1/4 파장판으로 구성된 편광 필름을 포함한다. 유기 발광 표시 장치로 입사한 외광 중 선형 편광판의 투과축과 나란한 방향으로 진동하는 성분이 선형 편광판을 투과하고, 투과된 성분은 1/4 파장판을 지나면서 일 방향으로 회전하는 원 편광으로 변환된다.
원 편광은 유기 발광 표시 장치의 금속막에 의해 반사되면서 반대 방향으로 회전하는 원 편광이 되며, 원 편광은 1/4 파장판을 지나면서 직선 편광으로 변환된다. 이때 직선 편광의 진동 방향은 선형 편광판의 투과축과 직교하므로 직선 편광판을 투과하지 못한다. 편광 필름은 이러한 원리로 외광 반사를 최소화하며, 야외 시인성을 높인다.
그런데, 외광 뿐만 아니라 유기 발광 표시 장치에서 방출된 빛의 절반 정도가 선형 편광판에 의해 흡수되므로 광 효율이 낮아진다. 따라서 편광 필름을 대체하는 기술로서 컬러필터를 형성하는 기술이 제안되었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 투과 파장 대역을 단파장 쪽으로 확장한 편광판을 대체할 수 있는 컬러필터를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1기판과; 상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판과; 상기 제1기판상에 배치된 복수의 유기발광소자; 및 상기 유기발광소자상에 배치된 컬러필터;를 포함하며, 상기 컬러필터의 투과 파장 대역은 시야각 0o에서 상기 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값을 갖고 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값을 갖는다.
상기 컬러필터의 투과 파장 대역의 하한값은 상기 제 1 세기에 대응하는 상기 유기발광소자의 광 파장의 하한값보다 작다.
상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자를 포함하고, 상기 컬러필터는 상기 적색 유기발광소자상의 제1 컬러 필터, 상기 녹색 유기발광소자상의 제2 컬러 필터 및 상기 청색 유기발광소자상의 제3 컬러 필터를 포함하고,
상기 제1 컬러 필터, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터의 투과 파장 대역의 하한값은 순차적으로 상기 제 1 세기에 대응하는 각 유기발광소자의 파장의 하한값보다 더 크게 이격된다.
상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자를 포함하고, 상기 제 2 세기는 상기 적색 유기발광소자, 상기 녹색 유기발광소자, 상기 청색 유기발광소자 순으로 작아진다.
상기 제1 컬러필터는 60o 이하의 임의의 시야각에서 상기 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 적색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는다.
상기 제1 컬러필터는 시야각 60o 에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는다.
상기 제2 컬러필터는 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는다.
상기 제2 컬러필터는 시야각 60o 에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는다.
상기 제3 컬러필터는 시야각 0o에서 시야각 60o 까지 청색 유기발광소자의 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 모두 투과시키는 투과 파장대역을 갖는다.
상기 제3 컬러필터의 투과 파장 대역의 상한값은 시야각 0o 에서 청색 유기발광소자의 광세기와 녹색 유기발광소자의 광세기가 동일한 교차점의 파장보다 크다.
상기 제1 컬러필터의 투과 파장 대역의 하한 값은 515nm 내지 545nm이다.
상기 제2 컬러필터는 515nm~690nm의 투과파장 대역을 갖는다.
상기 제3 컬러필터의 투과 파장 대역의 하한 값은 460nm~480nm이다.
상기 제1 컬러필터는 460nm~600nm의 투과파장 대역을 갖는다.
상기 제2 컬러필터는 430nm~510nm의 투과파장 대역을 갖는다.
상기 제3 컬러필터의 투과 파장 대역의 상한값은 515nm 내지 530nm이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1기판; 상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판; 상기 제1기판상에 배치된 복수의 유기발광소자; 상기 유기발광소자 상에 배치된 컬러필터; 및 상기 컬러필터와 인접하도록 배치된 블랙 매트릭스:를 포함하며, 상기 컬러필터는 제1 컬러 필터, 제2 컬러 필터 및 제3 컬러 필터를 포함하고, 상기 제1 컬러 필터, 상기 제2 컬러 필터 및 상기 제3 컬러 필터에 각각 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부는 각각 서로 다른 크기의 테이퍼 각을 갖는다.
상기 제1 컬러필터에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부는 제 1 경사각을 갖고, 상기 제2 컬러필터에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부는 제 1 경사각보다 큰 제 2 경사각을 갖는다.
상기 제3 컬러필터에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부는 제 2 경사각보다 큰 제 3 경사각을 갖는다.
상기 제1 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스의 단부 사이의 이격거리는 상기 제2 컬러필터 및 상기 제3 컬러필터 중 어느 하나와 상기 블랙 매트릭스의 단부사이의 이격거리 보다 크다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 컬러필터의 투과 파장 대역을 단파장 쪽으로 확장하여 블루 시프트에 의한 광손실을 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적 단면도.
도 2는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 디스플레이부의 확대 단면도.
도 3a 및 도 3b는 공진 구조의 유기발광소자의 공진 전 발광 스펙트럼과 공진 후 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.
도 4는 공진 구조로 이루어진 유기발광소자의 발광 스펙트럼 및 그에 따른 측면 휘도비 변화를 나타내는 그래프.
도 5는본 발명에 따른 적색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 녹색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 청색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프.
도 8은 적색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 적색 컬러필터에 의하여 시야각이 변함에 따라 발생하는 광손실을 도시한 그래프.
도 9는 시야각 증가에 따른 유기발광소자의 광세기의 피크의 변화 및 광세기의 피크의 변화를 보상하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터의 투과 파장 대역을 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적 단면도.
이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적 단면도이며, 도 2는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 디스플레이부의 확대 단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 공진 구조의 유기발광소자의 공진 전 발광 스펙트럼과 공진 후 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이며, 도 4는 공진 구조로 이루어진 유기발광소자의 발광 스펙트럼 및 그에 따른 측면 휘도비 변화를 나타내는 그래프이다.
이제, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치를 살펴보고자 한다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1기판(100), 제1기판(100) 상에 형성된 표시부(110), 제2기판(200), 제2기판(200) 상에 형성된 블랙 매트릭스(212), 제1기판(100)과 제2기판(200)를 지지하는 지지부(300)를 포함한다.
제1기판(100)은 가요성 있는 다양한 소재로 형성될 수 있다. 예를들면 제1기판(100)은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethyelenennapthalate), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 및 폴리이미드(PI, polyimide) 등과 같이 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1기판(100)은 선택적 실시예로서 유리 재질 또는 금속 재질 등 다양한 재질로 형성될 수 있다.
제2기판(200)은 상술한 제1기판(100)과 마찬가지로 다양한 재질로 형성할 수 있고, 상기에서 언급한 제1기판(100)을 형성할 수 있는 다양한 재료들 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치가 화상이 제2기판(200)의 방향으로 구현되는 전면 발광형(top emission type)인 경우에 제2기판(200)은 투명한 재질로 형성되어야 한다. 그러나 제1기판(100)은 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다. 이와 반대로 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치가 화상이 제1기판(100)의 방향으로 구현되는 배면 발광형(bottom emission type)인 경우에는 제1기판(100)은 투명한 재질로 형성되어야 하나, 제2기판(200)은 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다.
제1기판(100)과 제2기판(200) 중 어느 하나를 투명한 재질로 형성하지 않는 경우 이를 불투명한 재질, 예를 들면 불투명한 금속재질로 형성할 수 있다. 제1기판(100)과 제2기판(200) 중 어느 하나를 금속으로 형성하는 경우 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 및 스테인레스 스틸(SUS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1기판(100)의 상면에는 표시부(110)가 배치된다. 여기서, 표시부(110)라는 용어는 유기 발광 표시 장치(OLED) 및 이를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 통칭하는 것으로, 화상을 표시하는 부분과 화상을 표시하기 위한 구동부분을 함께 의미하는 것이다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 즉 표시부(110)가 다양한 형태, 즉 액정 표시 소자를 구비할 수도 있다. 설명의 편의를 위하여 여기서는 유기 발광 표시 장치를 예로들어 설명하기로 한다.
표시부(110)를 덮도록 제1기판(100) 상면에는 봉지 부재 부재(210, 도 2 참조)가 형성된다. 표시부(110)에 포함된 유기 발광 표시 장치는 유기물로 구성되어 외부의 수분이나 산소에 의해 쉽게 열화된다. 따라서 이러한 표시부(110)를 보호하기 위해 표시부(110)를 보호하도록 봉지 부재(210)가 형성된다. 봉지 부재(210)는 유기물 또는 무기물을 이용하여 형성할 수 있다. 봉지 부재(210)는 하나 이상의 유기막 또는 하나 이상의 무기막을 포함할 수 있고, 구체적인 예로서 하나 이상의 유기막과 하나 이상의 무기막이 적어도 한 번 교대로 적층된 행태를 구비할 수 있다.
이로 인해, 표시부(110)를 보호하는 봉지 부재(210)를 형성하여 표시 장치의 박형화 및 플렉시블화가 용이하게 구현될 수 있다.
한편, 도 2는 표시부(110)의 구체적인 단면 및 봉지 부재(210)의 구체적인 단면이 도시되어 있다. 표시부(110)는 평면상에서 볼 때 복수 개의 화소가 매
트릭스 형태로 배열되어 있다.
복수 개의 화소는 다양한 색의 가시 광선을 구현할 수 있으며, 적어도 적색 가시광선을 발생하는 적색 화소(Pr), 녹색 가시광선을 발생하는 녹색 화소(Pg), 및 청색 가시광선을 발생하는 청색 화소(Pb)를 포함할 수 있다.
각 화소는 유기 발광 표시 장치를 포함하며, 유기 발광 표시 장치에 전기적으로 연결된 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 한 개 이상의 박막 트랜지스터(TFT), 스토리지 커패시터 등을 포함할 수 있다. 전자 소자는 유기 발광 표시 장치의 구동에 필요한 다양한 종류의 전기적 신호를 유기 발광 표시 장치(OLED)에 전달할 수 있다.
도 2에서는 각 화소 별로 유기 발광 표시 장치와 유기 발광 표시 장치를 구동하는 구동 박막 트랜지스터(TFT)만 도시되어 있는데, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않으며, 다수의 박막 트랜지스터(TFT), 스토리지 커패시터 및 각종 배선들이 더 포함될 수 있다.
도 2에 도시된 박막 트랜지스터(TFT)는 탑 게이트 방식(top gate type)이고, 활성층(102), 게이트 전극(104) 및 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 순차적으로 포함한다. 여기서는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(TFT) 가 개시되었지만, 이에 한정되지 않고 다양한 방식의 박막 트랜지스터(TFT) 가 채용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1기판(100)의 상면에는 평활성을 주고 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(101)을 형성할 수 있다.
버퍼층(101)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 사용하여 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 버퍼층(101)은 필요에 따라 형성되지 않을 수도 있다. 버퍼층(101) 상의 각 화소에 대응하는 영역에는 활성층(102)이 형성된다.
활성층(102)은 실리콘(silicon), 산화물 반도체 등과 같은 무기 반도체, 또는 유기 반도체 등을 버퍼층(101) 상의 제1기판(100) 전면에 형성한 후 패터닝하여 형성할 수 있다. 활성층(102) 상에 활성층(102)과 게이트 전극(104)을 절연하는 게이트 절연막(103)이 형성된다.
게이트 절연막(103)은 다양한 절연 물질로 형성할 수 있고, 예를 들면 산화물 또는 질화물을 이용하여 형성할 수 있다.
게이트 절연막(103) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(104)이 형성된다. 게이트 전극(104)은 박막 트랜지스터(TFT)의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(104)의 상부에는 층간 절연막(105)이 형성되고, 컨택홀을 통하여 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)이 각각 활성층(102)의 일 영역과 접한다. 예를들면 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)은 활성층(102)의 소스 영역 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다. 이렇게 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 패시베이션막(107)으로 덮여 보호된다.
패시베이션막(107)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용 고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 패시베이션막(107)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
패시베이션막(107) 상부에의 발광 영역에는 유기 발광 표시 장치가 구비된다.
유기 발광 표시 장치는 패시베이션막(107) 상에 형성된 화소 전극(111), 이에 대향되는 대향 전극(112) 및 그 사이에 개재되고 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함할 수 있다.
한편, 유기 발광 표시 장치는 발광 방향에 따라 배면 발광 타입(bottom emission type), 전면 발광 타입(top emission type) 및 양면 발광 타입(dual emission type) 등으로 구별되는데, 배면 발광 타입에서는 화소 전극(111)이 광투과 전극으로 구비되고 대향 전극(112)은 반사 전극으로 구비된다. 전면 발광 타입에서는 화소 전극(111)이 반사 전극으로 구비되고 대향 전극(112)이 반투과 전극으로 구비된다. 본 발명에서는 유기 발광 표시 장치가 봉지 부재(210)의 방향으로 발광하는 전면 발광 타입을 기준으로 설명한다.
화소 전극(111)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물로 형성된 반사막과, 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등으로 형성된 광투과막을 포함할 수 있다. 화소 전극(111)은 각 화소에 대응하는 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 또한, 화소 전극(111)은 상기 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 애노드(anode) 전극으로서 작용 될 수 있다.
화소 전극(111) 상에는 화소 전극(111)의 가장자리를 덮고 화소 전극(111)의 중앙부를 노출하는 소정의 개구부를 포함하는 화소 정의막(109)이 배치된다. 이 개구부로 한정된 영역에 빛을 발광하는 유기 발광층(113)을 형성함으로써 발광 영역이 정의된다. 한편, 화소 정의막(109)에 개구부로 인한 발광 영역을 형성할 때 발광 영역들의 사이에는 발광 영역 보다 돌출된 부분이 자연히 생기게 되는데 이 부분은 유기 발광층이 형성되지 않으므로 비발광 영역이 된다.
대향 전극(112)은 투과형 전극으로 구비되는 것이 바람직하며, 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등의 금속을 얇게 형성한 반투과막 일 수 있다. 물론, 이러한 금속 반투과막 상에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 광투과 도전막을 형성하여, 얇은 금속 반투과막의 두께에서 기인하는 고저항의 문제를 보완할 수 있다. 대향 전극(112)은 공통 전극의 형태로 제1기판(100) 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 대향 전극(112)은 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 캐소드(cathode) 전극으로서 작용될 수 있다.
중간층은 빛을 발광하는 유기 발광층(113)을 포함하며, 유기 발광층(113)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다.
또한, 중간층은 유기 발광층(113)과 함께, 홀 수송층(hole transport layer: HTL), 홀 주입층(hole injection layer:HIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 한편, 선택적 실시예로서 유기 발광층(113)이 고분자 유기물로 형성된 경우에, 유기 발광층(113)과 화소 전극(111)의 사이에 홀 수송층만이 구비될 수 있다. 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxythiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 화소 전극(111) 상부에 형성된다.
유기 발광층(113)은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 포함하고, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 상에 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터가 대응하여 배치된다. 따라서, 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터는 유기 발광 표시 장치에서 방출되는 광 중에서 적색, 녹색 또는 청색과 같은 특정 파장의 광만 각각 선택적으로 통과시키고, 나머지 파장의 광은 흡수함으로써, 각 화소에서 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 광을 방출하게 한다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 화소 전극(111)과 대향 전극(112)의 전기적 구동에 의해 백색 광을 방출할 수 있다. 유기 발광층(113)에서 백색 발광을 구현하는 방법으로, 파란색 또는 보라색 빛으로 형광체를 여기 시킨 후 여기서 방출된 다양한 색상들을 섞어 넓고 풍부한 영역의 파장 스펙트럼을 형성하는 다운컨버전(down conversion) 식의 파장 변형(wave conversion)방식과, 두 가지의 기본색상(파란색과 주황색) 또는 세 가지의 기본색상(적색, 녹색, 청색)을 혼합하여 백색 광을 형성하는 색상 혼합(color mixing) 방식 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 색상 혼합 방식을 사용하여 백색 광을 구현한다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 표시부(110)를 덮도록 제1기판(100) 상에는 봉지 부재(210)가 형성된다. 봉지 부재(210)는 적층된 복수의 절연막들로 이루어지며, 상세히 복수의 절연막들은 유기막(202)과 무기막들(201,203)이 교번 적층된 구조를 가진다.
무기막들(201,203)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 및 이들의 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들면 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등일 수 있다. 무기막들(201,203)은 외부의 수분 및 산소 등이 유기 발광 표시 장치에 침투하는 것을 억제하는 기능을 수행한다.
유기막(202)은 고분자 유기 화합물로 형성될 수 있으며, 에폭시, 아크릴레이트 또는 우레탄아크릴레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기막(202)은 무기막들(201,203)의 내부 스트레스를 완화하거나, 무기막들(201,203)의 결함을 보완하고 평탄화하는 기능을 수행한다.
봉지 부재(210)는 도 2에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니라, 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 다른 예로서, 봉지 부재(210)는 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 봉지 부재(210)는 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조 및 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 포함할 수도 있다. 봉지 부재 (210) 중 외부로 노출된 최상층은 투습을 방지하기 위하여 무기층으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 유기층은 제2 무기층 보다 면적이 좁게 할 수 있으며, 제2 유기층도 제3 무기층 보다 면적이 좁을 수 있다. 다른 예로서, 제1 유기층은 제2 무기층에 의해 완전히 덮이도록 형성할 수 있으며, 제2 유기층도 제3 무기층에 의해 완전히 덮이도록 형성할 수 있다
상술한 바와 같이 제2기판(200) 상에는 복수 개의 블랙 매트릭스(212)가 형성된다. 블랙 매트릭스(212)는 비발광 영역에 대응되도록 형성된다. 블랙 매트릭스(212)는 발광 영역에 대응하는 개구를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(212)는 각 화소에서 구현되는 서로 다른 색의 가시 광선이 비정상적으로 서로 혼합 또는 영향을 주는 것을 방지한다. 또한, 블랙 매트릭스(212)는 박막 트랜지스터(TFT)의 부재들이 외광에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
블랙 매트릭스(212)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 본 발명에서는 블랙 안료를 혼합한 블랙 유기 물질 또는 크롬옥사이드(CrOx) 등으로 이용함으로써 용이하게 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스(212)의 제조방법은 블랙 매트릭스(212)를 형성하는 물질에 따라 다르나, 일반적으로 사용되는 크롬 또는 크롬 산화물로 블랙 매트릭스(212)가 형성되는 경우 스퍼터링이나 E-빔 증착 방법을 이용하여 크롬 또는 크롬 산화물의 단일막이 형성된다. 또한 크롬과 크롬 산화물을 이용한 2층막 또는 3층막이 형성될 수도 있다. 블랙 매트릭스(212)의 단면은 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형 일 수 있으며, 측면 휘도비를 증가시키기 위해 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.
또 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 유기 발광 표시 장치는 복수의 발광 영역에 대응하여, 복수의 컬러필터(211)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 복수의 컬러필터(211)는 블랙 매트릭스(212)에 의하여 정의된 개구부들에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 컬러필터(211)의 일부가 블랙 매트릭스(212)의 일부와 중첩될 수 있다. 그러나 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 복수의 컬러필터(211)의 두께와 블랙 매트릭스(212)의 두께가 동일하도록 복수의 컬러필터(211)가 배치될 수도 있다.
복수의 컬러필터(211)는 발색 물질 및 발색 물질이 분산된 유기 물질을 포함하며, 발색 물질은 일반적인 안료 또는 염료일 수 있고, 유기 물질은 일반적인 분산제일 수 있다. 복수의 컬러필터(211)는 유기 발광 표시 장치에서 방출되는 광 중에서 적색, 녹색 또는 청색과 같은 특정 파장의 광만 선택적으로 통과시키고, 나머지 파장의 광은 흡수함으로써, 각 화소에서 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 광을 방출하게 한다. 복수의 컬러필터는 각 발광 영역에 대응하여 적색, 녹색, 및 청색을 가지는 적색 컬러필터(211R), 녹색 컬러필터(211G) 및 청색 컬러필터(211B)가 배치됨으로써, 복수의 발광 영역은 각각 적색, 녹색 및 청색으로 발광하게 된다.
복수의 컬러필터(211)를 제조하는 방법으로는 안료분산법, 인쇄법, 전착법, 필름전사법, 열전사법 등이 있다.
이제, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 공진 구조의 유기발광소자의 공진 전 발광 스펙트럼과 공진 후 발광 스펙트럼을 살펴보고자 한다.
여기서, 공진 구조란 입사광에 대하여 반사성이나 반투과성을 갖는 두면 사이의 광학 거리가 특정 파장의 광에 대한 간섭조건을 만족하는 경우에, 광학적 공진(optical resonance) 또는 미소 공진기(microcavity) 효과가 발생하여, 특정 파장을 가지는 광의 휘도 또는 광의 강도가 증가된다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 유기발광소자가 공진 구조로 이루어진 경우, 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼은 공진 전 발광 스펙트럼에 비하여 좁은 파장 스펙트럼과 더 큰 광세기의 피크를 갖는다.
여기서, 청색 유기발광소자의 공진 후 광세기의 피크는 공진 전에 비하여 30% 이상 증가한다. 즉, 청색 유기발광소자의 공진 전 광세기의 피크는 456.4 nm에서 광세기가 1인 반면에, 청색 유기발광소자의 공진 후 광세기의 피크는 455.7 nm에서 광세기가 1.32이다.
또한, 예를 들어, 청색 유기발광소자의 공진 전 발광 스펙트럼은 광세기의 상대값이 0.2을 기준으로 438nm 내지 510nm이고, 공진 후 발광 스펙트럼은 광세기의 상대값이 0.2을 기준으로 441nm 내지 482nm이다. 이에 따라, 컬러필터의 투과 스펨트럼은 광세기의 상대값이 0.2을 기준으로 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하여 설정된다.
이제, 도 4를 참조하여, 공진 구조로 이루어진 유기발광소자의 발광 스펙트럼 및 그에 따른 측면 휘도비 변화를 살펴보고자 한다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 사용 상태에 따라 다양한 시야각 모드로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 시야각(θ)은, 사용자가 정면에서 유기 발광 표시 장치를 응시하는 상태인 0° 에서 60°까지 다양하게 변화될 수 있다.
시야각(θ)이 0° 에서 60° 까지 변화함에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 스펙트럼이 변화한다.
시야각(θ) 60° 에서 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 발광 스펙트럼의 블루 시프트가 최대로 발생하며, 그 결과는 아래의 표 1과 같다.
구분 R G B
시프트 양(nm) 83 65 39
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 적색 파장의 경우, 시야각(θ)이 0° 에서 60° 까지 변화함에 따라 파장의 피크(peak)가 최대 83nm(시야각 60° 에서)까지 이동되고, 녹색 파장의 경우, 시야각(θ)이 0° 에서 60° 까지 변화함에 따라 파장의 피크가 최대 65nm(시야각 60° 에서)까지 이동되며, 청색 파장의 경우, 시야각(θ)이 0° 에서 60° 까지 변화함에 따라 파장의 피크가 최대 39nm(시야각 60° 에서)까지 이동될 수 있다. 반면, 상술한 바와 같이 컬러필터(211)가 통과시킬 수 있는 파장 대역은 특정되어 있으므로, 적색, 녹색 및 청색의 발광 스펙트럼이 이동됨에 따라 컬러필터(211)에 의해 통과되는 광량이 다를 수 있으며, 이로 인해 최종 출광된 광의 시야각(θ)에 따른 측면 휘도비가 다를 수 있다.
다시 말하면, 유기발광소자(OLED) 중 하나 이상은 공진 구조로 이루어질 수 있기에, 유기발광소자(OLED)에 대한 시야각(θ)이 0o 에서 60o 까지 변화함에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 스펙트럼이 단파장 쪽으로 변화한다.
적색 발광스펙트럼의 경우, 시야각(θ)이 0o 에서 60o 까지 변화함에 따라 적색 유기발광소자의 파장의 피크가 60nm 내지 83nm 까지 이동된다.
또한, 녹색 발광스펙트럼의 경우, 시야각(θ)이 0o 에서 60o 까지 변화함에 따라 녹색 유기발광소자의 파장의 피크가 55 nm 내지 65nm 까지 이동된다.
또한, 청색 발광스펙트럼의 경우, 청색 유기발광소자의 피크가 34nm 내지 39nm 까지 이동될 수 있다.
보다 구체적으로, 적색 컬러필터(211R)의 경우, 시야각(θ)이 0o 에서 60o 까지 변화함에 따라 적색 파장의 피크(peak)가 최대 83nm 까지 이동됨으로써 제1 영역(R1)에 해당되는 파장의 적색광은 적색 컬러필터(211R)에 의해 통과될 수 없다. 이로 인해 최종 출광된 적색광의 측면 휘도비는 감소될 수 있다. 측면 휘도비와 관련된 그래프를 참조하면 시야각(θ)이 증가함에 따라 적색광의 측면 휘도비가 감소됨을 확인할 수 있다.
또한, 녹색 및 청색 컬러필터(211G, 211B)의 경우, 시야각(θ)이 0o 에서 60o 까지 변화함에 따라 녹색 및 청색 파장의 피크(peak)가 각각, 최대 65nm 및 39nm 까지 이동됨으로써, 제2 영역(G1)에 해당되는 파장의 녹색광은 녹색 컬러필터(211G)에 의해 통과될 수 없으며, 제3 영역(B1)에 해당되는 파장의 청색광은 청색 컬러필터(211B)에 의해 통과될 수 없다. 이로 인해 최종 출광된 녹색광 및 청색광의 측면 휘도비는 시야각(θ)이 증가함에 따라 감소된다. 다만, 측면 휘도비와 관련된 그래프를 참조하면 시야각(θ)이 증가함에 따라 녹색 및 적색광의 측면 휘도비가 적색광의 측면 휘도비 보다 훨씬 적게 감소됨을 확인할 수 있다. 이는, 적색 컬러필터(211R)를 통과하지 못하는 제1 영역(R1)의 광량이 나머지 녹색 및 청색 컬러필터(211G, 211B)를 통과하지 못하는 제2 및 제3 영역(G1, B1)의 광량 보다 크기 때문이다.
도 5는 본 발명에 따른 적색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 녹색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 청색 유기발광소자의 시야각을 3° 간격으로 0°에서 60° 까지 변화시킬 때 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프이다..
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치에서 적색 유기발광소자의 발광 스펙트럼의 피크 파장이 시야각 0° 에서 60° 까지 552nm 에서 635nm로 변화됨을 알 수 있다.
도 5를 참조하면, 적색 유기발광소자 시야각 45° 이상에서 적색 발광 스펙트럼(실선)에서 녹색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화된다.
다시 말하면, 적색 유기발광소자는 시야각 45° 이상에서 적색 발광 스펙트럼(실선)의 광세기의 피크가 575nm에서 녹색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화된다.
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치에서 녹색 유기발광소자의 발광 스펙트럼의 피크 파장이 시야각 0° 에서 60° 까지 479nm 에서 544nm로 변화됨을 알 수 있다. 녹색 유기발광소자 시야각 45° 이상에서 녹색 발광 스펙트럼(실선)에서 청색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화된다.
다시 말하면, 녹색 유기발광소자는 시야각 45° 이상에서 녹색 발광 스펙트럼(실선)의 광세기의 피크가 485nm에서 청색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화된다.
또한, 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치에서 청색 유기발광소자의 발광 스펙트럼의 피크 파장이 시야각 0° 에서 60° 까지 432nm 에서 471nm로 변화됨을 알 수 있다.
이제, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일실시예 따른 공진 구조로 이루어진 적색, 녹색 및 청색 유기발광소자의 시야각의 변화에 따른 발광 스펙트럼과 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(211R, 211G, 211B)의 투과 스펙트럼을 비교하여 설명하기로 한다.
도 8은 적색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 적색 컬러필터에 의하여 시야각이 변함에 따라 발생하는 광손실을 도시한 그래프이며, 도 9는 시야각 증가에 따른 유기발광소자의 광세기의 피크의 변화 및 광세기의 피크의 변화를 보상하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터의 투과 파장 대역을 도시한 그래프이다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 상술한 바와 같이 컬러 필터(211)가 유기발광소자의 공진 구조에 대응하여 일정한 광세기 이상의 광을 투과하는 투과 파장 대역을 갖고 있는 경우, 유기발광소자에서 방출된 광은 시야각이 증가할수록 단파장 방향으로 이동된 발광 스펙트럼을 갖게 된다. 이에 따라, 컬러 필터(211)는 시야각이 증가함에 따라 투과되는 광량이 감소된다.
예를 들어, 도 8의 A, B, C선을 참조하면, 일반적으로 컬러필터는 시야각 0o에서 유기발광소자에서 방출된 상대적 광 세기가 0.2 이상을 투과하는 투과 파장 대역을 갖는다. 이 경우, 컬러필터의 투과 파장 대역의 상한값과 하한값은 동일한 상대적 광 세기인 제 1 세기 이상의 파장을 투과하게 설정된다(이하, 광세기는 상대적 광세기를 의미한다).
이 경우, 적색 유기발광소자에서 방출된 광은 다른 색의 유기발광소자에 비하여 시야각이 증가할수록 더 크게 단파장 쪽으로 시프트되므로, 적색 컬러필터는 다른 색상을 갖는 컬러 필터에 비하여 투과되는 광량이 더 크게 감소한다.
도 8을 참조하면, 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 적색 컬러필터(211R)는 도 8의 이점쇄선 사이의 영역인 515nm 내지 545nm 사이의 영역의 광을 투과시키지 못한다. 다시 말하면, 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 적색 컬러필터(211R)는 0o의 시야각에서 적색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(굵은 실선, A)과 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(점선, B')의 교차점(545nm)과, 증가된 시야각, 예를 들어 60o 에서 적색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼과(굵은 점선, A') 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(점선, B')의 교차점(515nm) 사이의 파장 대역에서 적색 유기발광소자에서 방출된 광을 투과하지 못할 수 있다.
마찬가지로, 도 8을 참조하면, 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 녹색 컬러필터(211G)는 도 8의 실선사이의 영역인 460nm 내지 480nm 사이의 영역의 광을 투과시키지 못할 수 있다. 다시 말하면, 공진 후 발광 스펙트럼에 대응하는 투과 파장 대역을 갖는 녹색 컬러필터(211G)는 0o의 시야각에서 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(실선, B)과 청색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(가는 일점쇄선, C')의 교차점(480nm)과, 증가된 시야각에서 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(점선, B')과 청색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(가는 일점쇄선, C')의 교차점(460nm) 사이의 파장 대역에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광을 투과하지 못할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터는 시야각에 따른 파장 시프트를 고려하여 단파장 방향으로 큰 투과 파장 대역을 갖는다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 컬러필터의 투과 파장 대역은 시야각 0o 에서 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값을 갖고 제 1 세기보다 작은 제 2 세기의 파장을 투과시키는 하한값을 갖는다.
예를 들어, 도 8과 도 9의 곡선 A를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)의 투과 파장 대역은 시야각 0o 에서 적색 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기인 0,2에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값(약 690nm)을 갖고 제 1 세기보다 작은 제 2 세기인 0.10에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값(약 515nm)을 갖는다.
또한, 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 적색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)는 시야각 60o 이하의 임의의 시야각에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)의 투과 파장 대역의 하한값은 시야각 0o 에서 녹색 유기발광소자의 광세기 피크 파장보다 크고 60o 이하의 임의의 시야각에서 녹색 유기발광소자의 광세기와 적색 유기발광소자의 광세기가 동일한 파장보다 작다. 즉, 적색 컬러필터(211R) 투과 파장 대역의 하한값은 515nm와 545nm사이에 위치한다.
바람직하게, 도 5에 도시된 바와 같이, 적색 발광 스펙트럼(실선)의 광세기의 피크가 녹색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화되는 시야각이 45o인 점을 고려하여, 적색 컬러필터(211R) 투과 파장 대역의 하한값은 시야각 45o 이하를 기준으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)의 투과 파장 대역의 상한값은 상대 광세기가 0.2인 경우 시야각 0o 에서 공진 후 발광 스펙트럼의 상단과 동일하게, 예를 들어 690nm이다. 다만, 이에 한정하지 않고 적색 컬러필터(211R)의 투과 파장 대역의 상한값은 공진 후 발광 스펙트럼의 상단보다 0 내지 32nm의 범위로 큰 690nm와 722nm 사이 값일 수 있다.
참고로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)는 시야각 60o까지 발생되는 광손실을 보상하는 경우, 515nm~690nm 범위의 투과 파장 대역을 갖는다.
도시되어 있지 않지만, 본 발명의 실시예에 따른 적색 컬러필터(211R)는 시야각 45o까지 발생되는 광손실을 보상하는 경우, 515nm보다 크고 545nm보다 작은 투과 파장 대역의 하한값을 갖는다.
그 결과, 본 발명의 적색 컬러필터(211R)는 증가된 시야각에서 적색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(굵은 점선, A')과 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(점선, B')의 교차점의 광 파장도 투과할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 적색 컬러필터(211R)는 증가된 시야각에서 적색 유기발광소자의 광손실을 방지할 수 있다.
마찬가지로, 도 9의 선 B를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 녹색 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역은 시야각 0o 에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기인 0.2에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값(약 600nm)을 갖고 제 1 세기보다 작은 제 2 세기인 0.07에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값(약 460nm)을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 녹색 컬러필터(211G)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는다. 또한, 녹색 컬러필터(211G)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 녹색 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 하한값은 시야각 0o 에서 청색 유기발광소자의 광세기 피크 파장보다 크고 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자의 광세기와 녹색 유기발광소자의 광세기가 동일한 파장보다 작다. 즉, 녹색 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 하한값은 460nm와 480nm사이에 위치한다.
바람직하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 녹색 발광 스펙트럼(실선)의 광세기의 피크가 청색 발광 스펙트럼(점선)으로 변화되는 시야각이 45o인 점을 고려하여, 녹색 컬러필터(211G) 투과 파장 대역의 하한값은 시야각 45o 이하를 기준으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 녹색 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 상한값은 상대 광세기가 0.2인 경우 시야각 0o에서 공진 후 발광 스펙트럼의 상단과 동일하게, 예를 들어 600nm이다. 다만, 이에 한정하지 않고 녹색 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 상한값은 공진 후 발광 스펙트럼의 상단보다 0 내지 25nm의 범위로 큰 600nm와 625nm 사이 값일 수 있다.
도 9를 참조하면, 녹색 컬러필터(211G)는 시야각 60o까지 발생되는 광손실을 보상하는 경우, 460nm~600nm 범위의 투과 파장 대역을 갖는다.
도시되어 있지 않지만, 본 발명의 실시예에 따른 녹색 컬러필터(211G)는 시야각 45o까지 발생되는 광손실을 보상하는 경우, 460nm보다 크고 480nm보다 작은 투과 파장 대역의 하한값을 갖는다.
그 결과, 본 발명의 녹색 컬러필터(211G)는 증가된 시야각에서 녹색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(점선, B')과 청색 유기발광소자의 공진 후 발광 스펙트럼(가는 일점쇄선, C')의 교차점에서 광 파장을 투과할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 녹색 컬러필터(211G)는 증가된 시야각에서 녹색 유기발광소자의 광손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 청색 컬러필터(211B)는 시야각 0o에서 시야각 60o 까지 청색 유기발광소자의 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 모두 투과시키는 투과 파장대역을 갖는다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 청색 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역은 시야각 0o 에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기인 0,2에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값(약 515m)을 갖고 제 1 세기보다 작은 제 2 세기인 0.02에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값(약 430nm)을 갖는다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 청색 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 상한값(515nm)은 시야각 0o 에서 청색 유기발광소자의 광세기와 녹색 유기발광소자의 광세기가 동일한 교차점의 파장(505nm)보다 클 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 청색 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 상한값은 상대 광세기가 0.2인 경우 시야각 0o 에서 공진 후 발광 스펙트럼의 상단과 동일한 515nm에 맞게 설정되어 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 청색 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 상한값은 공진 후 발광 스펙트럼의 상단보다 0 내지 15nm의 범위로 큰 515nm 내지 530nm 범위일 수 있다.
도 9를 참조하면, 시야각 0 o에서 시야각 60 o까지 광손실을 보상하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 청색 컬러필터(211B)는 430nm ~ 515nm 범위의 투과 파장 대역을 갖는다.
전술한 바와 같이, 각각의 컬러필터의 투과 파장 대역의 하한값은 제 1 광세기(예를 들어, 0.2)에 대응하는 각각의 유기발광소자의 파장의 하한값 보다 작다.
여기서, 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터의 투과 파장 대역의 하한값은 순차적으로 제 1 광세기에 대응하는 각 유기발광소자의 파장의 하한값보다 더 크게 이격된다. 즉, 본 발명에 따른 적색 컬러필터(211R), 녹색 컬러필터(211G) 및 적색 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 하한값은 광의 제 1 세기에 대응하는 공진 후 유기발광소자의 발광 스펙트럼의 하한값과 동일하게 설정된 컬러 필터의 투과 파장 대역의 하한값에 비하여 R > G > B 순으로 단파장 쪽으로 더 확장된다.
또한, 본 발명에 따른 컬러필터(211)의 투과 파장 대역의 하한값을 설정하기 위한 유기발광소자의 제 2 광세기는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자 순으로 작아져, 즉, R > G > B 순으로 된다.
이제, 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 살펴보고자 한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 적색 컬러필터(211R)의 에지부와 블랙 매트릭스(212b)의 에지부 사이의 제1 이격거리(d1)와, 녹색 컬러필터(211G)의 에지부와 블랙 매트릭스(212c)의 에지부 사이의 제2 이격거리(d2) 및 청색 컬러필터(211B)의 에지부와 블랙 매트릭스(212d)의 에지부 사이의 제3 이격거리(d3)를 조정할 수 있다.
여기서, 시야각(θ)의 변화에 따른 각 파장의 측면 휘도비 변화를 고려하여 제1 내지 제3 이격거리(d1~d3)를 조정함으로써 광손실을 방지할 수 있다. 이 때, 각 파장의 측면 휘도비 변화가 서로 상이하므로 제1 내지 제3 이격거리(d1~d3) 또한 상이하게 결정될 수 있다. 다만, 적색광에 의한 측면 휘도비 변화가 녹색광 및 청색광에 의한 측면 휘도비 변화보다 상대적으로 크기 때문에 제1 이격거리(d1)에 의해 광손실의 보상 크기가 결정된다. 일 예로서 제1 이격거리(d1)는 제2 이격거리(d2) 및 제3 이격거리(d3) 보다 크게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 제2 이격거리(d2)가 제3 이격거리(d3) 보다 크게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 적색 컬러필터(211R)의 일 단부에 인접한 블랙 매트릭스의 일 단부 사이의 이격거리(d1)와, 녹색 컬러필터(211G)의 일 단부에 인접한 블랙 매트릭스의 일 단부 사이의 이격거리(d2) 및 청색 컬러필터(211B)의 일 단부에 인접한 블랙 매트릭스의 일 단부 사이의 이격거리(d3)는 서로 상이하며, 그 크기는 d1 > d2 > d3 이다.
한편, 이격거리(d1~d3) 뿐만아니라 블랙 매트릭스(212a, 212b, 212c, 212d)의 단부의 테이퍼 각을 변화시켜 시야각(θ)에 따른 측면 휘도비를 조정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 색을 투과하는 컬러필터에 인접한 블랙 매트릭스의 각 단부는 90o 이하의 테이퍼 각을 갖는다. 또한, 서로 다른 색을 투과하는 컬러필터에 각각 인접하여 블랙 매트릭스의 각 단부는 서로 다른 크기의 테이퍼 각을 갖는다.
도 10을 참조하면, 적색 컬러필터(211R)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214a)는 90o보다 작은 제 1 경사각(δ1)을 갖는다. 이에 따라, 적색 컬러필터(211R)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214a)는 90o의 경사각에 비하여 증가된 시야각(θ)에서 적색 유기발광소자에서 방출된 광을 잘 투과시킨다.
녹색 컬러필터(211G)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214b)는 90o보다 작고 제 1 경사각(δ1)보다 큰 제 2 경사각(δ2)을 갖는다. 이에 따라, 녹색 컬러필터(211G)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214b)는 90o의 경사각에 비하여 증가된 시야각(θ)에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광을 잘 투과시킨다.
청색 컬러필터(211B)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214c)는 90o보다 작고 제 2 경사각(δ2)보다 큰 제 3 경사각(δ3)을 갖는다.
이에 따라, 적색 컬러필터(211R)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214a)의 제 1 경사각(δ1), 녹색 컬러필터(211G)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214b)의 제 2 경사각(δ2) 및 청색 컬러필터(211B)에 인접한 블랙 매트릭스의 단부(214c)의 제 3 경사각(δ3)사이의 크기를 비교하면, δ1 < δ2 < δ3이 된다.
또한, 블랙 매트릭스의 단부(214a, 214b, 214c)의 테이퍼 각도(δ1 ~ δ3)를 조정함과 동시에 제1 내지 제3 이격 거리(d1~d3)를 조정하여 적색, 녹색 및 청색 유기발광소자의 측면 휘도비를 제어하여 광손실을 방지할 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 블루 시프트에 의한 광손실을 보상하여 시야각에 따른 유기 발광 표시 장치의 휘도 차이를 감소할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1기판 109: 화소 정의막
110: 표시부 111: 화소 전극
112: 대향 전극 113, R, G, B: 유기 발광층
114: 반사 부재 200: 제2기판
210: 봉지 부재 211R: 적색 컬러필터
211G: 녹색 컬러필터 211B: 청색 컬러필터
212: 블랙 매트릭스

Claims (24)

  1. 제1기판(100)과;
    상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판(200)과;
    상기 제1기판(100)상에 배치된 복수의 유기발광소자; 및
    상기 유기발광소자상에 배치된 컬러필터(211);를 포함하며,
    상기 컬러필터(211)의 투과 파장 대역은 시야각 0o에서 상기 유기발광소자에서 방출된 광의 제 1 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 상한값을 갖고 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기에 대응하는 광 파장을 투과시키는 하한값을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터(211)의 투과 파장 대역의 하한값은 상기 제 1 세기에 대응하는 상기 유기발광소자의 광 파장의 하한값보다 작은 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자를 포함하고, 상기 컬러필터(211)는 상기 적색 유기발광소자상의 제1 컬러 필터(211R), 상기 녹색 유기발광소자상의 제2 컬러 필터(211G) 및 상기 청색 유기발광소자상의 제3 컬러 필터(211B)를 포함하고,
    상기 제1 컬러 필터(211R), 상기 제2 컬러 필터(211G) 및 상기 제3 컬러 필터(211B)의 투과 파장 대역의 하한값은 순차적으로 상기 제 1 세기에 대응하는 각 유기발광소자의 파장의 하한값보다 더 크게 이격된 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자를 포함하고,
    상기 제 2 세기는 상기 적색 유기발광소자, 상기 녹색 유기발광소자, 상기 청색 유기발광소자 순으로 작아지는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 상기 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 적색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 시야각 60o 에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)는 시야각 60o 에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제3 컬러필터(211B)는 시야각 0o에서 시야각 60o 까지 청색 유기발광소자의 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 모두 투과시키는 투과 파장대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제3 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 상한값은 시야각 0o 에서 청색 유기발광소자의 광세기와 녹색 유기발광소자의 광세기가 동일한 교차점의 파장보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)의 투과 파장 대역의 하한 값은 515nm 내지 545nm인 유기 발광 표시 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 515nm~690nm의 투과파장 대역을 가지며;
    상기 제2 컬러필터(211G)는 460nm~600nm의 투과파장 대역을 가지며;
    상기 제3 컬러필터(211B)는 430nm~510nm의 투과파장 대역을 갖는 유기 발광 표시.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 하한 값은 460nm~480nm인 유기 발광 표시 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제3 컬러필터(211B)의 투과 파장 대역의 상한값은 515nm 내지 530nm인 유기 발광 표시.
  15. 제1기판(100);
    상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판(200);
    상기 제1기판(100)상에 배치된 복수의 유기발광소자;
    상기 유기발광소자 상에 배치된 컬러필터(211); 및
    상기 컬러필터(211)와 인접하도록 배치된 블랙 매트릭스(212):를 포함하며,
    상기 컬러필터(211)는 제1 컬러 필터(211R), 제2 컬러 필터(211G) 및 제3 컬러 필터(211B)를 포함하고,
    상기 제1 컬러 필터(211R), 상기 제2 컬러 필터(211G) 및 상기 제3 컬러 필터(211B)에 각각 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부는 각각 서로 다른 크기의 테이퍼 각을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부(214a)는 제 1 경사각(δ1)을 갖고, 상기 제2 컬러필터(211G)에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부(214b)는 제 1 경사각(δ1)보다 큰 제 2 경사각(δ2)을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 컬러필터(211G)에 인접한 상기 블랙 매트릭스의 단부(214c)는 제 2 경사각(δ2)보다 큰 제 3 경사각(δ3)을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)와 상기 블랙 매트릭스의 단부사이의 이격거리는 상기 제2 컬러필터(211G) 및 상기 제3 컬러필터(211B) 중 어느 하나와 상기 블랙 매트릭스의 단부 사이의 이격거리보다 큰 유기 발광 표시.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자, 청색 유기발광소자를 포함하고,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 상기 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 상기 적색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 녹색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 컬러필터(211R)는 515nm~690nm의 투과파장 대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 상기 청색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기와 상기 녹색 유기발광소자에서 방출된 광의 세기가 동일한 파장을 투과시키는 투과 파장 대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)는 60o 이하의 임의의 시야각에서 청색 유기발광소자에서 방출된 광세기의 피크점에 대응하는 파장을 투과시키지 않는 투과 파장대역을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터(211G)의 투과 파장 대역의 하한 값은 460nm~480nm인 유기 발광 표시 장치.
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