KR20210020359A - 투명 전계발광 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판에 제 1 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 화소영역과; 상기 제 1 및 제 2 화소영역 각각에 위치하는 제 1 전극과; 상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에 위치하며 상기 제 1 전극을 노출하는 개구부를 갖고 상기 제 1 전극으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분과 제 2 높이를 갖는 제 2 부분을 포함하는 제 1 뱅크와; 상기 제 1 전극 상에 위치하는 발광층과; 상기 발광층을 덮는 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 부분은 투명부로 이용되며, 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 큰 폭을 갖는 투명 전계발광 표시장치를 제공한다.

Description

투명 전계발광 표시장치{Transparent Electroluminescent Display Device}

본 발명은 전계발광 표시장치에 관한 것으로, 특히, 발광부와 투명부를 포함하는 투명 전계발광 표시장치에 관한 것이다.

평판표시장치 중 하나인 전계발광 표시장치(Electroluminescent Display Device)는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 비해 시야각 등이 우수하며, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 및 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.

또한, 전계발광 표시장치는 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며, 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓으며, 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.

최근, 표시장치가 대형화됨에 따라 용액 공정에 의해 발광층을 형성하는 방법이 제안되고 있다. 또한, 전계발광 표시장치를 이용한 투명표시장치가 제안되었다.

그런데, 해상도가 증가된 투명 전계발광 표시장치를 구현하는 경우, 발광부의 폭이 감소함에 따라 발광층 형성을 위한 용액의 드랍(drop) 불량 문제가 발생한다.

본 발명은, 투명 전계발광 표시장치에서 발광층 용액의 드랍 불량 문제를 방지하여 고해상도의 투명 전계발광 표시장치를 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과; 상기 기판에 제 1 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 화소영역과; 상기 제 1 및 제 2 화소영역 각각에 위치하는 제 1 전극과; 상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에 위치하며 상기 제 1 전극을 노출하는 개구부를 갖고 상기 제 1 전극으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분과 제 2 높이를 갖는 제 2 부분을 포함하는 제 1 뱅크와; 상기 제 1 전극 상에 위치하는 발광층과; 상기 발광층을 덮는 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 부분은 투명부로 이용되며, 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 큰 폭을 갖는 투명 전계발광 표시장치를 제공한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 방향에서, 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부의 폭은 상기 제 1 화소영역보다 크고, 상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭은 상기 제 1 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치는, 상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 방향 측에 위치하는 제 3 화소영역을 더 포함하고, 상기 제 1 방향에서, 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부의 폭은 상기 제 3 화소영역보다 작고, 상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭은 상기 제 3 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 화소영역과 상기 제 2 화소영역 사이에서, 상기 제 1 부분의 폭은 인접한 신호 배선 사이 거리와 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 뱅크는 소수성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 뱅크 하부에는 상기 제 1 뱅크보다 작은 두께를 갖는 친수성의 제 2 뱅크가 더 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열된 화소영역 사이에는 상기 제 1 뱅크 없이 상기 제 2 뱅크가 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 방향에서 인접한 화소영역은 동일한 색을 발광하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에서, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부보다 상기 제 1 화소영역의 상기 개구부에 근접하고 상기 제 2 부분은 상기 제 1 화소영역의 상기 개구부보다 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부에 근접한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분과 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 부분의 상부면은 상기 기판에 대하여 비스듬한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 화소영역의 경계에 형성되는 뱅크가 단차를 가져 발광층 용액의 드랍 마진을 증가시키면서 뱅크의 낮은 단차 부분이 투명부 역할을 함으로써, 고해상도의 투명 전계발광 표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 뱅크가 소수성을 가져 발광층 용액이 발광부로 흘러감으로써, 발광층의 원하는 두께를 구현할 수 있다.

또한, 뱅크의 낮은 단차 부분이 비스듬하게 기울어짐으로써 발광층이 낮은 단차 부분에 형성되지 않기 때문에, 투명부의 투과율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 발광부의 면적과 반비례하게 투명부를 구성함으로써, 화소영역들의 특성을 균일화하면서 발광층 용액의 드랍 마진을 확보할 수 있다.

따라서, 본 발명은 표시 품질 저하 없이 고해상도의 투명 전계발광 표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 화소영역을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 절단선 III-III'에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 공정 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 단차 없는 뱅크를 포함하는 투명 전계발광 표시장치에서의 불량 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 화소영역을 나타내는 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 투명 전계발광 표시장치는 서로 교차하여 제 1 화소영역(P1), 제 2 화소영역(P2), 제 3 화소영역(P3)을 정의하는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)을 포함하고, 각 화소영역(P1, P2, P3)에는 스위칭 박막트랜지스터(T1)와 구동 박막트랜지스터(T2), 스토리지 커패시터(C), 그리고 발광다이오드(D)가 형성된다.

게이트 배선(GL)은 제 1 방향을 따라 연장되고, 데이터 배선(DL)은 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 연장된다. 또한, 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)은 제 1 방향을 따라 배열된다.

스위칭 박막트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 연결되고 소스 전극은 데이터 배선(DL)에 연결된다. 구동 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 스위칭 박막트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 연결되고, 소스 전극은 고전위 전압(VDD)에 연결된다. 발광다이오드(D)의 애노드(anode)는 구동 박막트랜지스터(T2)의 드레인 전극에 연결되고, 캐소드(cathode)는 저전위 전압(VSS)에 연결된다. 스토리지 커패시터(C)는 구동 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극과 드레인 전극에 연결된다.

이러한 투명 전계발광 표시장치에서는, 게이트 배선(GL)을 통해 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(T1)가 턴-온(turn-on) 되고, 이때, 데이터 배선(DL)으로 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(T1)를 통해 구동 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(C)의 일 전극에 인가된다.

구동 박막트랜지스터(T2)는 데이터 신호에 따라 턴-온 되며, 고전위 전압(VDD)의 전류가 발광다이오드(D)로 전달되고 발광다이오드(D)가 발광하게 된다.

발광다이오드(D)를 흐르는 전류를 제어하여 영상을 표시한다. 발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(T2)를 통하여 전달되는 고전위 전압(VDD)의 전류에 의하여 발광한다.

이때, 스토리지 커패시터(C)에는 데이터신호에 비례하는 전압으로 충전되어, 일 프레임(frame) 동안 구동 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극의 전압이 일정하게 유지되도록 한다.

따라서, 투명 전계발광 표시장치는 원하는 영상을 표시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 개략적인 평면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 투명 전계발광 표시장치는 제 1 방향(수평방향)을 따라 제 1 화소영역(P1), 제 2 화소영역(P2), 제 3 화소영역(P3)이 배열되고, 제 2 방향(수직방향)을 따라 동일한 화소영역이 배열된다. 예를 들어, 제 1 방향을 따라 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역이 순차 배열되고, 제 2 방향을 따라 동일한 색의 화소영역이 연속하여 배열된다.

인접한 화소영역 사이에 뱅크가 형성된다.

구체적으로, 인접한 동일 색의 화소영역 사이 및 인접한 서로 다른 색의 화소영역 사이에는 제 1 뱅크(172)가 위치한다. 이와 달리, 제 1 뱅크(172)는 인접한 서로 다른 색의 화소영역 사이에서 생략되어 있을 수 있다. 즉, 제 1 뱅크(172)는 제 2 방향을 따라 인접한 화소영역 사이에서 제 1 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

제 1 방향을 따라 인접한 화소영역(P1, P2, P3) 사이에서, 제 1 뱅크(172) 상에 개구부를 갖는 제 2 뱅크(174)가 위치한다. 즉, 제 2 뱅크(174)는 동일 색의 화소영역 열에 대응하여 개구부를 가지며, 인접한 서로 다른 색의 화소영역 사이에 위치한다. 인접한 서로 다른 색의 화소영역 사이에서 제 2 뱅크(174)는 제 1 뱅크(172)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

제 1 뱅크(172)에 의해 둘러싸인 영역은 발광부(EA)로 정의되고, 제 2 뱅크(174) 중 일부는 투명부(TA)로 정의된다. 발광부(EA)와 이에 인접한 투명부(TA)는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 각각을 구성한다.

도시하지 않았으나, 각 화소영역(P1, P2, P3)의 발광부(EA)에는 제 1 전극, 발광층, 제 2 전극이 형성되며, 뱅크는 제 1 전극의 가장자리를 덮으며 제 1 전극의 중앙을 노출하는 개구부를 갖는다. 발광층은 개구부에서 제 1 전극 및 제 2 전극과 중첩하여 발광부(EA)를 구성한다.

도시되지 않으나, 제 2 뱅크(174)는 투명부(TA)에서 낮은 높이를 가져 제 1 방향(수평방향)에서 발광부(EA)의 폭이 감소하더라도, 발광층 용액이 드랍될 수 있는 공간이 확보된다.

따라서, 발광층 용액이 제 1 방향으로 인접한 화소영역으로 흘러 넘치는 문제가 방지되며, 고해상도의 투명 전계발광 표시장치가 구현된다.

도 3은 도 2의 절단선 III-III'에 따른 단면도이다.

본 발명의 투명 전계발광 표시장치에서, 제 2 방향으로 인접한 화소영역은 동일한 색을 발광한다. 따라서, 제 2 방향으로 인접한 화소영역 간에는 혼색의 문제가 없기 때문에, 제 2 방향(수직방향)으로 인접한 화소영역 사이에는 제 2 뱅크(도 2의 174) 없이 제 1 뱅크(172)로 구성되는 뱅크(170)가 형성된다. 이와 달리, 제 1 뱅크(172)도 생략될 수 있다.

도 3을 참조하면, 기판(110) 상부에 위치하는 발광다이오드(D), 발광다이오드(D)의 가장자리에 대응하는 뱅크(170)가 형성된다. 또한, 기판(110)과 발광다이오드(D) 사이에는 발광다이오드(D)에 연결되는 구동 박막트랜지스터(T2)가 형성된다.

기판(110)은 유리기판이나 플라스틱기판일 수 있다. 일례로, 플라스틱 기판으로 폴리이미드가 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

기판(110) 상에 게이트 전극(122)이 위치한다. 게이트 전극(122)은 알루미늄, 구리와 같은 저저항 금속물질로 이루어질 수 있다. 도시하지 않았으나, 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극과, 스위칭 박막트랜지스터(도 2의 T1)의 게이트 전극에 연결되며 제 1 방향을 따라 연장되는 게이트 배선(도 1의 GL)이 기판(110) 상에 형성된다.

도시하지 않았으나, 기판(110)과 게이트 전극(122) 사이에는 버퍼층이 형성될 수 있다. 버퍼층은 실질적으로 기판(110) 전면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층은 산화실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기물질로 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.

게이트 전극(122) 상에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(120)이 형성된다. 게이트 절연막(120)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다.

게이트 절연막(120) 상에는 게이트 전극(122)과 중첩하는 반도체층(130)이 형성된다. 반도체층(130)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 도시하지 않았으나, 스위칭 박막트랜지스터(도 2의 T1)의 게이트 전극과 중첩하는 반도체층이 게이트 절연막(120) 상에 형성된다.

도 3에서, 반도체층(130)은 산화물 반도체 물질의 단일층 구조를 갖는다. 이와 달리, 반도체층(130)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹 콘택층으로 구성될 수도 있다.

반도체층(130) 상에는 채널 보호를 위한 에치 스토퍼(132)가 형성된다. 에치 스토퍼(132)는 게이트 전극(122)과 중첩한다. 에치 스토퍼(132)는 마스크 공정에서 반도체층(130)의 손상을 방지하거나 외부광이 반도체층(130)으로 입사되는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, 에치 스토퍼(132)는 빛을 차단할 수 있는 절연물질로 이루어질 수 있다. 에치 스토퍼(132)는 생략될 수 있다.

반도체층(130)의 양단에는 소스 전극(142)과 드레인 전극(144)이 형성된다. 소스 전극(142)과 드레인 전극(144) 각각은 알루미늄, 구리와 같은 저저항 금속물질로 이루어질 수 있다. 도시하지 않았으나, 스위칭 박막트랜지스터(도 2의 T1)의 반도체층 위로 소스 전극과 드레인 전극이 형성되고, 스위칭 박막트랜지스터(도 2의 T1)의 소스 전극에 연결되는 데이터 배선(DL)이 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 스위칭 박막트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 구동 박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극(122)에 연결된다.

게이트 전극(122), 반도체층(130), 소스 및 드레인 전극(142, 144)은 구동 박막트랜지스터(T2)를 이룬다. 도 3에서, 구동 박막트랜지스터(T2)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 및 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 갖는다.

이와 달리, 구동 박막트랜지스터(T2)에서, 반도체층의 상부에 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다.

소스 및 드레인 전극(142, 144) 상부에는 절연물질로 보호층(150)이 실질적으로 기판(110) 전면에 형성된다. 보호층(150)은 포토 아크릴이나 벤조사이클로부텐과 같은 유기절연물질 또는 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. 보호층(150)은 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 컨택홀(152을 갖는다.

보호층(150) 상부에는 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 제 1 전극(160)이 제 1 내지 제 3 화소영역(도 2의 P1, P2, P3) 각각에 분리되어 형성된다. 제 1 전극(160)은 드레인 컨택홀(152)을 통해 구동 박막트랜지스터(T2)의 드레인 전극(144)과 접촉한다. 예를 들어, 제 1 전극(160)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치는 발광다이오드(D)의 빛이 기판(110)과 반대 방향으로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)이며, 이에 따라, 제 1 전극(160)은 투명 도전성 물질 하부에 반사율이 높은 금속 물질로 형성되는 반사전극 또는 반사층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금이나 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 전극(160)은 ITO/APC/ITO나 ITO/Ag/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

제 1 전극(160) 상에는 절연물질로 제 1 뱅크(172)가 형성된다. 제 1 뱅크(172)는 제 2 방향에서 제 1 전극(160)의 가장자리를 덮으며, 제 1 전극(160)의 중앙부를 노출한다. 이러한 제 1 뱅크(172)는 친수성(hydrophilic) 특성을 갖는다. 예를 들어, 제 1 뱅크(172)는 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제 1 뱅크(172)는 폴리이미드로 형성될 수도 있다.

제 1 전극(160) 상에는 발광층(180)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 발광층(180)은 제 1 전극(160) 상부로부터 순차적으로 위치하는 제 1 전하보조층과, 발광물질층(emitting material layer, EML), 제 2 전하보조층을 포함할 수 있다.

발광물질층은 적, 녹, 청색 발광물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(도 2의 P1)의 발광물질층은 적색 발광물질을 포함하고, 제 2 화소영역(도 2의 P2)의 발광물질층은 녹색 발광물질을 포함하며, 제 3 화소영역(도 2의 P3)의 발광물질층은 청색 발광물질을 포함할 수 있다. 발광물질은 인광화합물 또는 형광화합물과 같은 유기발광물질이거나 양자점(quantum dot)과 같은 무기발광물질일 수 있다.

발광층(180)은 용액 공정에 의해 형성된다. 발광층(180)은 각 화소영역의 가장자리에서 중앙보다 큰 두께를 가지며 제 1 뱅크(172)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 발광층(180)은 각 화소영역의 중앙에서 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.

제 1 전하보조층은 정공보조층(hole auxiliary layer)일 수 있으며, 정공보조층은 정공주입층(hole injecting layer: HIL)과 정공수송층(hot transporting layer: HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 전하보조층은 전자보조층(electron auxiliary layer)일 수 있으며, 전자보조층은 전자주입층(electron injecting layer: EIL)과 전자수송층(electron transporting layer: ETL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

발광층(180)은 용액 공정을 통해 형성된다. 이에 따라, 공정을 단순화하고 대면적 및 고해상도의 표시장치를 제공할 수 있다. 용액 공정으로는 스핀 코팅법이나 잉크젯 프린팅법 또는 스크린 프린팅법이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

한편, 발광층(180) 중에서, 전자보조층, 예를 들어 전자주입층은 증착 공정을 통해 형성될 수도 있다. 이때, 전자보조층은 실질적으로 기판(110) 전면에 형성될 수 있다.

발광층(180) 상부에는 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어진 제 2 전극(190)이 실질적으로 기판(110) 전면에 형성된다. 예를 들어, 제 2 전극(190)은 알루미늄(aluminum)이나 마그네슘(magnesium), 은(silver) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때, 제 2 전극(190)은 발광층(180)으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 상대적으로 얇은 두께를 가진다. 이와 달리, 제 2 전극(190)은 인듐-갈륨-옥사이드(indium-gallium-oxide: IGO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

제 1 전극(160)과 발광층(180) 및 제 2 전극(190)은 발광다이오드(D)를 이룬다. 예를 들어, 제 1 전극(160)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제 2 전극(190)은 캐소드(cathode)의 역할을 할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지 않았으나, 발광다이오드(D) 상부에는 개구부(170a)에 대응하여 컬러필터층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)에 대응하여 적색 컬러필터층이 형성됨으로써, 색순도 및/또는 색재현성이 향상될 수 있다.

또한, 발광다이오드(D) 상부에는 외부 수분이 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 필름은 순차 적층된 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 인캡슐레이션 필름 상에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의된 기판(110) 상에 게이트 절연막(120)과 보호층(150)이 형성되고, 보호층(150) 상에는 각 화소영역(P1, P2, P3)별로 제 1 전극(160)이 형성된다. 또한, 제 1 전극(160)의 가장자리를 덮고 제 1 전극(160)의 중앙을 노출하는 개구부(170a)를 갖는 뱅크(170)가 보호층(150) 상에 형성되고, 제 1 전극(160) 상에는 개구부(170a)에 대응하여 발광층(180)이 형성된다. 또한, 발광층(180)과 뱅크(170)를 덮으며 제 2 전극(190)이 형성된다.

기판(110) 상에는 구동 박막트랜지스터(T2)가 형성된다. 도 3을 참조하면, 구동 박막트랜지스터(T2)는 게이트 전극(122), 반도체층(130), 소스 및 드레인 전극(142, 144)을 포함한다.

구동 박막트랜지스터(T2)를 덮는 보호층(150)에는 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 콘택홀(152)이 형성되며, 제 1 전극(160)은 드레인 콘택홀(144)을 통해 구동 박막트랜지스터(T2)에 연결된다.

뱅크(170)는 보호층(150) 상에 위치하며 친수성을 갖는 제 1 뱅크(172)와, 제 1 뱅크(172) 상에 위치하며 소수성을 갖는 제 2 뱅크(174)를 포함한다. 이와 달리, 제 1 뱅크(172) 없이 제 2 뱅크(174)가 보호층(150) 상에 형성될 수도 있다. 한편, 도 3에서 제 2 방향(도 2에서 수직 방향)으로 인접한 화소영역 사이에는 제 2 뱅크(174) 없이 제 1 뱅크(172)만이 형성되고 있으나, 제 2 방향으로 인접한 화소영역 사이에도 제 1 뱅크(174) 상에 소수성의 제 2 뱅크(174)가 형성될 수 있다.

제 2 뱅크(174)는 소수성 특성을 갖는 유기절연물질로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제 2 뱅크(174)는 친수성 특성을 갖는 유기절연물질로 형성되고 그 표면이 소수성 처리될 수도 있다.

제 2 뱅크(174)는 기판(110) 또는 제 1 전극(160)으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분(176)과 제 1 전극(160)으로부터 제 1 높이보다 큰 제 2 높이를 갖는 제 2 부분(178)을 포함한다. 즉, 제 2 뱅크(174)는 단차를 갖는다. 다시 말해, 제 2 부분(178)은 제 1 부분(176)보다 큰 두께를 가질 수 있다.

예를 들어, 소수성의 유기절연물질층을 형성한 후, 하프톤 마스크 공정을 진행함으로써, 서로 다른 높이(또는 두께)를 갖는 제 1 부분(176)과 제 2 부분(178)으로 구성되는 제 2 뱅크(174)를 형성할 수 있다.

제 1 방향에서, 제 1 부분(176)은 제 1 폭(W1)을 갖고 제 2 부분(178)은 제 1 폭(W1)보다 작은 제 2 폭(W2)을 갖는다. 제 1 부분(176)의 제 1 폭(W1)은 원하는 투명부(TA)의 면적에 따라 조절될 수 있다.

제 1 화소영역(P1)과 제 2 화소영역(P2) 사이에서, 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(170a)보다 제 1 화소영역(P1)의 개구부(170a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(178)은 제 1 화소영역(P1)의 개구부(170a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(170a)에 근접하게 위치한다.

또한, 제 2 화소영역(P2)과 제 3 화소영역(P3) 사이에서, 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)은 제 3 화소영역(P3)의 개구부(170a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(170a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(178)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(170a)보다 제 3 화소영역(P3)의 개구부(170a)에 근접하게 위치한다.

발광층(180)이 형성된 영역, 즉 개구부(170a)에 대응하는 영역은 발광부(EA)가 되고, 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)은 투명부(TA)가 된다. 즉, 발광층(180)으로부터의 빛은 발광부(EA)에서 제 2 전극(190)을 통과하고, 투명부(TA)에서는 기판(110) 배면으로부터의 빛이 제 2 전극(190)을 통과한다.

기판(110)과 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(176) 사이에는 신호 배선 및 전극 없이 투명한 절연층, 예를 들어 게이트 절연막(120)과 보호층(150)이 존재한다. 즉, 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(176)에 대응하는 영역에서, 게이트 절연막(120)과 보호층(150)은 전면적으로 접촉한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 화소영역(P1, P2) 사이에서 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)의 제 1 폭(W1)은 인접한 신호 배선, 예를 들어 데이터 배선(DL) 사이 거리와 동일할 수 있다. 또한, 제 2 화소영역(P2)에 연결되는 데이터 배선(DL)은 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(178)과 중첩할 수 있다.

또한, 제 2 전극(190)은 제 2 뱅크(174)의 제 1 및 제 2 부분(176, 178)과 접촉한다. 특히, 후술하는 바와 같이, 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)의 발광층 용액이 드랍될 수 있지만, 발광층 용액은 발광부(EA)로 유동됨으로써 제 1 부분(176)의 상부면에 발광층이 형성되지 않고 제 2 전극(190)이 제 1 부분(176)의 상부면과 접촉하게 된다. 따라서, 투명부(TA)에서의 투과율이 향상된다.

또한, 발광부(EA)에 인접한 제 2 뱅크(174)의 제 1 부분(176)이 작은 높이를 갖기 때문에, 고해상도 구현에 따라 발광부(EA)의 폭이 감소하더라도 발광층 용액의 드랍을 위한 공간이 충분히 확보된다. 더욱이, 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(178)은 제 1 부분(176)보다 큰 높이와 소수성을 갖기 때문에, 제 1 부분(176)에 발광층 용액이 드랍되더라도 인접 화소영역과의 혼색 문제는 방지된다.

따라서, 고 해상도를 갖는 고 투과율 투명 전계발광 표시장치를 제공할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 공정 일부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 단차 없는 뱅크를 포함하는 투명 전계발광 표시장치에서의 불량 발생을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 서로 다른 두께를 갖는 제 1 및 제 2 부분(176, 178)을 포함하는 제 2 뱅크(174)가 형성된 후, 노즐(182)을 이용하여 발광층 용액이 드랍되어 발광용액층(184)이 형성된다. 이때, 발광부(도 4의 EA)인 개구부(도 4의 170a)뿐 아니라 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(176)에도 발광층 용액이 드랍될 수 있기 때문에, 개구부(170a)의 폭이 감소하더라도 인접한 화소영역 간에 혼색의 문제가 최소화된다.

이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 발광용액층(도 5a의 184)에 대하여 건조 공정이 진행됨으로써, 개구부(170a)의 제 1 전극(도 4의 160) 상에 발광층(180)이 형성된다. 이때, 제 2 뱅크(174)는 소수성을 갖기 때문에, 발광용액층(184)은 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(176)으로부터 개구부(170a)로 흘러간다. 따라서, 제 2 뱅크(174)의 제 2 부분(176) 상부면에는 발광층(180)이 형성되지 않는다.

한편, 도 6을 참조하면, 제 2 뱅크(174)가 균일한 두께를 갖는 경우, 인접한발광층 용액은 개구부 내에만 드랍되어야 한다. 고 해상도 구현을 위해 개구부의 폭이 줄어드는 경우, 발광층 용액이 제 2 뱅크(174) 상부면에 드랍될 수 있고 인접한 화소영역 간에 혼색 문제가 발생할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는, 제 1 방향(수평방향)으로 서로 다른 색의 화소영역이 배열되는 구조에서, 소수성의 제 2 뱅크(174)가 서로 다른 높이(두께)의 제 1 및 제 2 부분(176, 178)을 포함하므로, 인접한 화소영역 간 혼색 문제를 방지하면서 고 해상도의 투명 전계발광 표시장치가 제공될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 전계발광 표시장치는, 기판(210)과, 기판(210) 상부에 위치하는 발광다이오드(D)와, 발광다이오드(D)의 가장자리에 대응하는 뱅크(270)를 포함한다. 또한, 기판(210)과 발광다이오드(D) 사이에는 발광다이오드(D)에 연결되는 구동 박막트랜지스터(T2)가 형성된다.

기판(210)은 유리기판이나 플라스틱기판일 수 있다. 일례로, 플라스틱 기판으로 폴리이미드가 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도 3을 참조하면, 구동 박막트랜지스터(T2)는, 게이트 전극(122), 반도체층(130), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 포함할 수 있다.

게이트 절연막(220)과 보호층(250)이 기판(210) 상에 순차 적층된다. 게이트 절연막(220)은 게이트 전극(122) 상에 형성되고, 보호층(250)이 구동 박막트랜지스터(T2)와 데이터 배선(DL)을 덮으며 형성된다. 보호층(250)에는 구동 박막트랜지스터(T2)의 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 콘택홀(252)이 형성된다.

보호층(250) 상부에는 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 제 1 전극(260)이 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에 분리되어 형성된다. 제 1 전극(260)은 드레인 콘택홀(252)을 통해 구동 박막트랜지스터(T2)에 연결된다. 예를 들어, 제 1 전극(260)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치는 발광다이오드(D)의 빛이 기판(210)과 반대 방향으로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)이며, 이에 따라, 제 1 전극(260)은 투명 도전성 물질 하부에 반사율이 높은 금속 물질로 형성되는 반사전극 또는 반사층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금이나 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 전극(260)은 ITO/APC/ITO나 ITO/Ag/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

제 1 전극(260) 상에는 제 1 전극(260)의 가장자리를 덮고 제 1 전극(260)의 중앙을 노출하는 개구부(270a)를 갖는 뱅크(270)가 형성된다.

뱅크(270)는 친수성을 갖는 제 1 뱅크(272)와 제 1 뱅크(272) 상에 위치하며 소수성을 갖는 제 2 뱅크(274)를 포함할 수 있다. 제 1 방향(수평방향)에서, 제 1 뱅크(272)의 폭은 제 2 뱅크(272)의 폭보다 클 수 있다. 이와 달리, 제 1 뱅크(272) 없이 제 2 뱅크(274)가 제 1 전극(260)의 가장자리를 덮으며 보호층(250) 상에 형성될 수도 있다.

예를 들어, 제 1 뱅크(272)는 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기절연물질 또는 폴리이미드와 같은 유기절연물질로 형성될 수 있고, 제 2 뱅크(274)는 소수성 특성을 갖는 유기절연물질로 형성될 수 있다.

제 2 뱅크(274)는 기판(210) 또는 제 1 전극(260)으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분(276)과 제 1 전극(260)으로부터 제 1 높이보다 큰 제 2 높이를 갖는 제 2 부분(278)을 포함한다. 즉, 제 2 뱅크(274)는 단차를 갖는다. 다시 말해, 제 2 부분(278)은 제 1 부분(276)보다 큰 두께를 가질 수 있다.

예를 들어, 소수성의 유기절연물질층을 형성한 후, 하프톤 마스크 공정을 진행함으로써, 서로 다른 높이(또는 두께)를 갖는 제 1 부분(276)과 제 2 부분(278)으로 구성되는 제 2 뱅크(274)를 형성할 수 있다.

제 1 방향에서, 제 1 부분(276)은 제 1 폭(W1)을 갖고 제 2 부분(278)은 제 1 폭(W1)보다 작은 제 2 폭(W2)을 갖는다. 제 1 부분(276)의 제 1 폭(W1)은 원하는 투명부(TA)의 면적에 따라 조절될 수 있다.

제 1 화소영역(P1)과 제 2 화소영역(P2) 사이에서, 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(270a)보다 제 1 화소영역(P1)의 개구부(270a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(278)은 제 1 화소영역(P1)의 개구부(270a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(270a)에 근접하게 위치한다.

또한, 제 2 화소영역(P2)과 제 3 화소영역(P3) 사이에서, 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)은 제 3 화소영역(P3)의 개구부(270a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(270a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(278)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(270a)보다 제 3 화소영역(P3)의 개구부(270a)에 근접하게 위치한다.

제 1 부분(276)의 상부면은 기판(210)의 상부면 또는 제 1 전극(260)의 상부면에 대하여 비스듬하게 기울어져 있다. 한편, 제 2 부분(278)의 상부면은 기판(210)의 상부면 또는 제 1 전극(260)의 상부면과 평행하다.

제 1 전극(260) 상에는 발광층(280)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 발광층(280)은 제 1 전극(260) 상부로부터 순차적으로 위치하는 제 1 전하보조층과, 발광물질층, 제 2 전하보조층을 포함할 수 있다.

발광물질층은 적, 녹, 청색 발광물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)의 발광물질층은 적색 발광물질을 포함하고, 제 2 화소영역(P2)의 발광물질층은 녹색 발광물질을 포함하며, 제 3 화소영역(P3)의 발광물질층은 청색 발광물질을 포함할 수 있다. 발광물질은 인광화합물 또는 형광화합물과 같은 유기발광물질이거나 양자점과 같은 무기발광물질일 수 있다.

발광층(280)은 용액 공정에 의해 형성된다. 발광층(280)은 각 화소영역의 가장자리에서 중앙보다 큰 두께를 가지며 제 1 뱅크(272)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 발광층(280)은 각 화소영역의 중앙에서 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.

또한, 발광층(280)과 뱅크(270)를 덮으며 제 2 전극(290)이 형성된다. 제 2 전극(290)은 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제 2 전극(290)은 알루미늄(aluminum)이나 마그네슘(magnesium), 은(silver) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때, 제 2 전극(290)은 발광층(280)으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 상대적으로 얇은 두께를 가진다. 이와 달리, 제 2 전극(290)은 인듐-갈륨-옥사이드(indium-gallium-oxide: IGO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

발광층(280)이 형성된 영역, 즉 개구부(270a)에 대응하는 영역은 발광부(EA)가 되고, 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)은 투명부(TA)가 된다. 즉, 발광층(280)으로부터의 빛은 발광부(EA)에서 제 2 전극(290)을 통과하고, 투명부(TA)에서는 기판(210) 배면으로부터의 빛이 제 2 전극(290)을 통과한다.

기판(210)과 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276) 사이에는 신호 배선 및 전극 없이 투명한 절연층, 예를 들어 게이트 절연막(220)과 보호층(250)이 존재한다. 즉, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)에 대응하는 영역에서, 게이트 절연막(220)과 보호층(250)은 전면적으로 접촉한다.

예를 들어, 제 1 및 제 2 화소영역(P1, P2) 사이에서 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)의 제 1 폭(W1)은 인접한 신호 배선, 예를 들어 데이터 배선(DL) 사이 거리와 동일할 수 있다. 또한, 제 2 화소영역(P2)에 연결되는 데이터 배선(DL)은 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(278)과 중첩할 수 있다.

제 1 전극(260)과 발광층(280) 및 제 2 전극(290)은 발광다이오드(D)를 이룬다. 예를 들어, 제 1 전극(260)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제 2 전극(290)은 캐소드(cathode)의 역할을 할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지 않았으나, 발광다이오드(D) 상부에는 개구부(270a)에 대응하여 컬러필터층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)에 대응하여 적색 컬러필터층이 형성됨으로써, 색순도 및/또는 색재현성이 향상될 수 있다.

또한, 발광다이오드(D) 상부에는 외부 수분이 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 필름은 순차 적층된 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 인캡슐레이션 필름 상에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.

발광층(280)은 용액 공정을 통해 형성된다. 이에 따라, 공정을 단순화하고 대면적 및 고해상도의 표시장치를 제공할 수 있다. 용액 공정으로는 스핀 코팅법이나 잉크젯 프린팅법 또는 스크린 프린팅법이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도 5a 및 도 5b를 통해 설명한 바와 같이, 뱅크(270)를 형성한 이후, 발광층 용액을 드랍하고 건조하여 발광층(280)이 형성되는데, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)의 상부면이 기판(210)의 상부면 또는 제 1 전극(260)의 상부면에 대하여 비스듬하게 기울어져 있기 때문에, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)의 발광층 용액이 개구부(270a)로 쉽게 이동된다. 이에 따라, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)의 상부면에는 발광층(280)이 형성되지 않고, 제 2 전극(290)은 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)과 접촉한다.

전술한 바와 같이, 발광부(EA)에 인접한 제 2 뱅크(274)의 제 1 부분(276)이 작은 높이를 갖기 때문에, 고해상도 구현에 따라 발광부(EA)의 폭이 감소하더라도 발광층 용액의 드랍을 위한 공간이 충분히 확보된다. 더욱이, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(278)은 제 1 부분(276)보다 큰 높이와 소수성을 갖기 때문에, 제 1 부분(276)에 발광층 용액이 드랍되더라도 인접 화소영역과의 혼색 문제는 방지된다.

또한, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)의 상부면이 기판(210)의 상부면 또는 제 1 전극(260)의 상부면에 비스듬하게 기울어져 있기 때문에, 제 2 뱅크(274)의 제 2 부분(276)에 발광층(280)이 형성되는 것이 보다 효율적으로 방지되고 투명부(TA)에서의 투과율이 향상된다.

따라서, 고 해상도를 갖는 고 투과율 투명 전계발광 표시장치를 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치에서 일부 화소에 대한 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 전계발광 표시장치는, 기판(310)과, 기판(310) 상부에 위치하는 발광다이오드(D)와, 발광다이오드(D)의 가장자리에 대응하는 뱅크(370)를 포함한다. 또한, 기판(310)과 발광다이오드(D) 사이에는 발광다이오드(D)에 연결되는 구동 박막트랜지스터(T2)가 형성된다.

기판(310)은 유리기판이나 플라스틱기판일 수 있다. 일례로, 플라스틱 기판으로 폴리이미드가 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도 3을 참조하면, 구동 박막트랜지스터(T2)는, 게이트 전극(122), 반도체층(130), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 포함할 수 있다.

게이트 절연막(320)과 보호층(350)이 기판(310) 상에 순차 적층된다. 게이트 절연막(320)은 게이트 전극(122) 상에 형성되고, 보호층(350)이 구동 박막트랜지스터(T2)와 데이터 배선(DL)을 덮으며 형성된다. 보호층(350)에는 구동 박막트랜지스터(T2)의 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 콘택홀(352)이 형성된다.

보호층(350) 상부에는 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 제 1 전극(360)이 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에 분리되어 형성된다. 제 1 전극(360)은 드레인 콘택홀(352)을 통해 구동 박막트랜지스터(T2)에 연결된다. 예를 들어, 제 1 전극(360)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치는 발광다이오드(D)의 빛이 기판(310)과 반대 방향으로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)이며, 이에 따라, 제 1 전극(360)은 투명 도전성 물질 하부에 반사율이 높은 금속 물질로 형성되는 반사전극 또는 반사층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금이나 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 전극(360)은 ITO/APC/ITO나 ITO/Ag/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

제 1 전극(360) 상에는 제 1 전극(360)의 가장자리를 덮고 제 1 전극(360)의 중앙을 노출하는 개구부(370a)를 갖는 뱅크(370)가 형성된다.

뱅크(370)는 친수성을 갖는 제 1 뱅크(372)와 제 1 뱅크(372) 상에 위치하며 소수성을 갖는 제 2 뱅크(374)를 포함할 수 있다. 제 1 방향(수평방향)에서, 제 1 뱅크(372)의 폭은 제 2 뱅크(372)의 폭보다 클 수 있다. 이와 달리, 제 1 뱅크(372) 없이 제 2 뱅크(374)가 제 1 전극(360)의 가장자리를 덮으며 보호층(350) 상에 형성될 수도 있다.

예를 들어, 제 1 뱅크(372)는 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기절연물질 또는 폴리이미드와 같은 유기절연물질로 형성될 수 있고, 제 2 뱅크(374)는 소수성 특성을 갖는 유기절연물질로 형성될 수 있다.

제 2 뱅크(374)는 기판(310) 또는 제 1 전극(360)으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분(376)과 제 1 전극(360)으로부터 제 1 높이보다 큰 제 2 높이를 갖는 제 2 부분(378)을 포함한다. 즉, 제 2 뱅크(374)는 단차를 갖는다. 다시 말해, 제 2 부분(378)은 제 1 부분(376)보다 큰 두께를 가질 수 있다.

예를 들어, 소수성의 유기절연물질층을 형성한 후, 하프톤 마스크 공정을 진행함으로써, 서로 다른 높이(또는 두께)를 갖는 제 1 부분(376)과 제 2 부분(378)으로 구성되는 제 2 뱅크(374)를 형성할 수 있다.

제 1 방향에서, 제 1 부분(376)은 제 1 폭(도 4의 W1)을 갖고 제 2 부분(378)은 제 1 폭(도 4의 W1)보다 작은 제 2 폭(도 4의 W2)을 갖는다. 제 1 부분(376)의 제 1 폭(도 4의 W1)은 원하는 투명부(TA)의 면적에 따라 조절될 수 있다.

제 1 화소영역(P1)과 제 2 화소영역(P2) 사이에서, 제 2 뱅크(374)의 제 1 부분(376)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(370a)보다 제 1 화소영역(P1)의 개구부(370a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(378)은 제 1 화소영역(P1)의 개구부(370a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(370a)에 근접하게 위치한다.

또한, 제 2 화소영역(P2)과 제 3 화소영역(P3) 사이에서, 제 2 뱅크(374)의 제 1 부분(376)은 제 3 화소영역(P3)의 개구부(370a)보다 제 2 화소영역(P2)의 개구부(370a)에 근접하게 위치하고, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(378)은 제 2 화소영역(P2)의 개구부(370a)보다 제 3 화소영역(P3)의 개구부(370a)에 근접하게 위치한다.

제 1 화소영역(P1)의 개구부(370a)는 제 3 폭(W3)을 갖고, 제 2 화소영역(P2)의 개구부(370a)는 제 4 폭(W4)을 가지며, 제 3 화소영역(P3)의 개구부(370a)는 제 5 폭(W5)을 갖는다. 또한, 제 1 화소영역(P1)의 투명부(TA)인 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)은 제 6 폭(W6)을 갖고, 제 2 화소영역(P2)의 투명부(TA)인 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)은 제 7 폭(W4)을 가지며, 제 3 화소영역(P3)의 투명부(TA)인 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)은 제 8 폭(W8)을 갖는다.

이때, 제 4 폭(W4)은 제 3 폭(W3)보다 크고 제 4 폭(W5)보다 작으며, 제 7 폭(W7)은 제 6 폭(W6)보다 작고 제 8 폭(W8)보다 보다.

도 8에서, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)의 상부면은 기판(310)의 상부면 또는 제 1 전극(360)의 상부면에 평행하다. 이와 달리, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)의 상부면은 기판(310)의 상부면 또는 제 1 전극(360)의 상부면에 비스듬하게 기울어질 수 있다.

제 1 전극(360) 상에는 발광층(380)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 발광층(380)은 제 1 전극(360) 상부로부터 순차적으로 위치하는 제 1 전하보조층과, 발광물질층, 제 2 전하보조층을 포함할 수 있다.

발광물질층은 적, 녹, 청색 발광물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)의 발광물질층은 적색 발광물질을 포함하고, 제 2 화소영역(P2)의 발광물질층은 녹색 발광물질을 포함하며, 제 3 화소영역(P3)의 발광물질층은 청색 발광물질을 포함할 수 있다. 발광물질은 인광화합물 또는 형광화합물과 같은 유기발광물질이거나 양자점과 같은 무기발광물질일 수 있다.

발광층(380)은 용액 공정에 의해 형성된다. 발광층(380)은 각 화소영역의 가장자리에서 중앙보다 큰 두께를 가지며 제 1 뱅크(372)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 발광층(380)은 각 화소영역의 중앙에서 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.

또한, 발광층(380)과 뱅크(370)를 덮으며 제 2 전극(390)이 형성된다. 제 2 전극(390)은 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제 2 전극(390)은 알루미늄(aluminum)이나 마그네슘(magnesium), 은(silver) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 이때, 제 2 전극(390)은 발광층(380)으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 상대적으로 얇은 두께를 가진다. 이와 달리, 제 2 전극(390)은 인듐-갈륨-옥사이드(indium-gallium-oxide: IGO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

발광층(380)이 형성된 영역, 즉 개구부(370a)에 대응하는 영역은 발광부(EA)가 되고, 제 2 뱅크(374)의 제 1 부분(376)은 투명부(TA)가 된다. 즉, 발광층(380)으로부터의 빛은 발광부(EA)에서 제 2 전극(390)을 통과하고, 투명부(TA)에서는 기판(310) 배면으로부터의 빛이 제 2 전극(390)을 통과한다.

기판(310)과 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376) 사이에는 신호 배선 및 전극 없이 투명한 절연층, 예를 들어 게이트 절연막(320)과 보호층(350)이 존재한다. 즉, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)에 대응하는 영역에서, 게이트 절연막(320)과 보호층(350)은 전면적으로 접촉한다.

예를 들어, 제 1 및 제 2 화소영역(P1, P2) 사이에서 제 2 뱅크(374)의 제 1 부분(376)의 제 1 폭(W1)은 인접한 신호 배선, 예를 들어 데이터 배선(DL) 사이 거리와 동일할 수 있다. 또한, 제 2 화소영역(P2)에 연결되는 데이터 배선(DL)은 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(378)과 중첩할 수 있다.

제 1 전극(360)과 발광층(380) 및 제 2 전극(390)은 발광다이오드(D)를 이룬다. 예를 들어, 제 1 전극(360)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제 2 전극(390)은 캐소드(cathode)의 역할을 할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지 않았으나, 발광다이오드(D) 상부에는 개구부(370a)에 대응하여 컬러필터층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)에 대응하여 적색 컬러필터층이 형성됨으로써, 색순도 및/또는 색재현성이 향상될 수 있다.

또한, 발광다이오드(D) 상부에는 외부 수분이 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 필름은 순차 적층된 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 인캡슐레이션 필름 상에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계발광 표시장치에서는, 제 2 화소영역(P2)의 발광부(EA)의 제 4 폭(W4)이 제 1 화소영역(P1)의 발광부(EA)의 제 4 폭(W4)보다 크고 제 3 화소영역(P3)의 발광부(EA)의 제 5 폭(W5)보다 작으며, 제 2 화소영역(P2)의 투과부(TA)의 제 7 폭(W7)은 제 1 화소영역(P1)의 투과부(TA)의 제 6 폭(W6)보다 작고 제 3 화소영역(P3)의 투과부(TA)의 제 8 폭(W8)보다 크게 구성된다. 이에 따라, 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)의 발광특성을 균일화하고 인접한 화소영역 간에 혼색 문제를 방지할 수 있다.

예를 들어, 전계발광 표시장치에서는 적색, 녹색 및 청색 화소영역의 수명 또는 발광효율과 같은 특성을 고려하여 발광부(EA)의 면적이 조절될 수 있는데, 제 1 방향(수평방향)에서의 폭이 감소하는 경우 발광층 용액의 드랍 마진이 확보되지 않는다. 따라서, 제 1 방향으로 인접한 화소영역 간에 혼색 문제가 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 발광부(EA)인 개구부(370a)의 폭이 작은 화소영역에서 투과부인 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)의 폭을 증가시킴으로써, 발광층 용액의 드랍 마진을 확보할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 발광부(EA)인 개구부(370a)의 폭이 큰 화소영역에서 투과부인 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(376)의 폭을 감소시킴으로써, 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)의 발광특성을 균일화할 수 있다.

전술한 바와 같이, 발광부(EA)에 인접한 제 2 뱅크(374)의 제 1 부분(376)이 작은 높이를 갖기 때문에, 고해상도 구현에 따라 발광부(EA)의 폭이 감소하더라도 발광층 용액의 드랍을 위한 공간이 충분히 확보된다. 더욱이, 제 2 뱅크(374)의 제 2 부분(378)은 제 1 부분(376)보다 큰 높이와 소수성을 갖기 때문에, 제 1 부분(376)에 발광층 용액이 드랍되더라도 인접 화소영역과의 혼색 문제는 방지된다.

또한, 각 화소영역(P1, P2, P3)에서, 발광부의 폭에 반비례하여 투과부의 폭이 조절됨으로써, 화소영역(P1, P2, P3)에서 발광특성을 균일화하고 인접한 화소영역(P1, P2, P3) 간에 혼색 문제를 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치의 개략적인 단면도로서 도 2의 절단선 IV-IV'에 따른 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 전계발광 표시장치는, 기판(410)과, 기판(410) 상부에 위치하는 발광다이오드(D)와, 발광다이오드(D)의 가장자리에 대응하는 뱅크(470)와, 발광다이오드(D)를 덮는 제 1 보호층(430)과, 제 1 보호층(430) 상부에 위치하는 인캡슐레이션 필름(434)과, 인캡슐레이션 필름(434) 상부에 위치하는 고경도 커버 플라스틱(444)과, 인캡슐레이션 필름(434)과 고경도 커버 플라스틱(444) 사이에 위치하는 터치패널(4442)를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 보호층(430)은 뱅크(470) 상에 위치하는 제 2 전극(470)과 동일한 높이를 가져 제 2 전극(470)과 평탄한 상부면을 이룰 수 있다.

인캡슐레이션 필름(434)은 접착층(432)에 의해 제 1 보호층(430)에 부착될 수 있고, 인캡슐레이션 필름(434)의 하부면에는 적색 화소영역인 제 1 화소영역(P1)에 대응하여 적색 컬러필터층(436)이 형성될 수 있다. 이에 따라 제 1 화소영역(P1)에서의 색순도 및/또는 색재현성이 향상될 수 있다.

또한, 기판(410) 상에는 게이트 절연막(420)과 제 2 보호층(450)이 형성되고, 게이트 절연막(420) 상에는 제 2 보호층(450)에 의해 덮이는 신호배선, 예를 들어 데이터 배선(DL)이 형성된다.

도 3을 참조하면, 구동 박막트랜지스터(T2)는 게이트 전극(122), 반도체층(130), 소스 및 드레인 전극(142, 144)을 포함한다. 또한, 보호층(450)에는 드레인 전극(144)을 노출하는 드레인 콘택홀(452)이 형성된다.

기판(410)에는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의되고, 제 2 보호층(450) 상에는 각 화소영역(P1, P2, P3)별로 제 1 전극(460)이 형성된다. 제 1 전극(460)은 드레인 콘택홀(252)을 통해 구동 박막트랜지스터(T2)에 연결된다. 예를 들어, 제 1 전극(460)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 투명 전계발광 표시장치는 발광다이오드(D)의 빛이 기판(410)과 반대 방향으로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)이며, 이에 따라, 제 1 전극(460)은 투명 도전성 물질 하부에 반사율이 높은 금속 물질로 형성되는 반사전극 또는 반사층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금이나 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 전극(460)은 ITO/APC/ITO나 ITO/Ag/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

제 1 전극(460) 상에는 제 1 전극(460)의 가장자리를 덮고 제 1 전극(460)의 중앙을 노출하는 개구부를 갖는 뱅크(470)가 형성된다.

뱅크(470)는 친수성을 갖는 제 1 뱅크(472)와 제 1 뱅크(472) 상에 위치하며 소수성을 갖는 제 2 뱅크(474)를 포함할 수 있다. 제 1 방향에서, 제 1 뱅크(472)의 폭은 제 2 뱅크(472)의 폭보다 클 수 있다. 이와 달리, 제 1 뱅크(472) 없이 제 2 뱅크(474)가 제 1 전극(460)의 가장자리를 덮으며 제 2 보호층(450) 상에 형성될 수도 있다.

제 2 뱅크(474)는 기판(410) 또는 제 1 전극(460)으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분(476)과 제 1 전극(460)으로부터 제 1 높이보다 큰 제 2 높이를 갖는 제 2 부분(478)을 포함한다. 즉, 제 2 뱅크(474)는 단차를 갖는다. 다시 말해, 제 2 부분(478)은 제 1 부분(476)보다 큰 두께를 가질 수 있다.

제 1 방향에서, 제 1 부분(476)은 제 1 폭(W1)을 갖고 제 2 부분(478)은 제 1 폭(W1)보다 작은 제 2 폭(W2)을 갖는다. 제 1 부분(476)의 제 1 폭(W1)은 원하는 투명부(TA)의 면적에 따라 조절될 수 있다.

또한, 도 7을 통해 설명한 바와 같이 제 1 부분(476)은 비스듬하게 기울어질 수 있다. 또한, 도 8을 통해 설명한 바와 같이, 제 1 부분(476)은 제 1 폭(W1)은 뱅크(470)에 형성되는 개구부의 폭에 따라 조절될 수도 있다.

발광층(480)이 형성된 영역은 발광부(EA)가 되고, 제 2 뱅크(474)의 제 1 부분(476)은 투명부(TA)가 된다. 즉, 발광층(480)으로부터의 빛은 발광부(EA)에서 제 2 전극(490)을 통과하고, 투명부(TA)에서는 기판(410) 배면으로부터의 빛이 제 2 전극(490)을 통과한다.

전술한 바와 같이, 발광부(EA)에 인접한 제 2 뱅크(474)의 제 1 부분(476)이 작은 높이를 갖기 때문에, 고해상도 구현에 따라 발광부(EA)의 폭이 감소하더라도 발광층 용액의 드랍을 위한 공간이 충분히 확보된다. 더욱이, 제 2 뱅크(474)의 제 2 부분(478)은 제 1 부분(476)보다 큰 높이와 소수성을 갖기 때문에, 제 1 부분(476)에 발광층 용액이 드랍되더라도 인접 화소영역과의 혼색 문제는 방지된다.

따라서, 고 해상도를 갖는 고 투과율 투명 전계발광 표시장치를 제공할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

P1, P2, P3: 화소영역 110, 210, 310, 410: 기판
150, 250, 350, 450, 430: 보호층 160, 260, 360, 460: 제1 전극
170, 270, 370, 470: 뱅크 172, 272, 372, 472: 제 1 뱅크
174, 274, 374, 474: 제 2 뱅크 176, 276, 376, 476: 제 1 부분
178, 278, 378, 478: 제 2 부분 170a, 270a, 370a: 개구부
180, 280, 380, 480: 발광층 190, 290, 390, 490: 제2 전극
432: 접착층 434: 인캡슐레이션 필름
436: 적색 컬러필터층 442: 터치 패널
444: 고경도 커버 플라스틱 D: 발광다이오드

Claims (11)

1. 기판과;
   상기 기판에 제 1 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 화소영역과;
   상기 제 1 및 제 2 화소영역 각각에 위치하는 제 1 전극과;
   상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에 위치하며 상기 제 1 전극을 노출하는 개구부를 갖고 상기 제 1 전극으로부터 제 1 높이를 갖는 제 1 부분과 제 2 높이를 갖는 제 2 부분을 포함하는 제 1 뱅크와;
   상기 제 1 전극 상에 위치하는 발광층과;
   상기 발광층을 덮는 제 2 전극을 포함하고,
   상기 제 1 부분은 투명부로 이용되며, 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 큰 폭을 갖는 투명 전계발광 표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향에서, 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부의 폭은 상기 제 1 화소영역보다 크고, 상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭은 상기 제 1 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 방향 측에 위치하는 제 3 화소영역을 더 포함하고,
   상기 제 1 방향에서, 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부의 폭은 상기 제 3 화소영역보다 작고, 상기 제 2 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭은 상기 제 3 화소영역의 상기 제 1 부분의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 화소영역과 상기 제 2 화소영역 사이에서, 상기 제 1 부분의 폭은 인접한 신호 배선 사이 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 뱅크는 소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 뱅크 하부에는 상기 제 1 뱅크보다 작은 두께를 갖는 친수성의 제 2 뱅크가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열된 화소영역 사이에는 상기 제 1 뱅크 없이 상기 제 2 뱅크가 배치되는 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 방향에서 인접한 화소영역은 동일한 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에서, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부보다 상기 제 1 화소영역의 상기 개구부에 근접하고 상기 제 2 부분은 상기 제 1 화소영역의 상기 개구부보다 상기 제 2 화소영역의 상기 개구부에 근접한 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분의 상부면은 상기 기판에 대하여 비스듬한 것을 특징으로 하는 투명 전계발광 표시장치.
    

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