KR20220015069A - 유기발광표시장치 - Google Patents

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윤지수
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이성래
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Abstract

본 발명은 저반사과 고휘도를 구현할 수 있는 유기발광표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 유기발광층을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하여 W 서브화소와 R, G, B 서브화소의 비발광영역에 대응하여 그레이패턴 만이 위치하도록 하며, R, G, B 서브화소의 발광영역에는 그레이패턴과 투명패턴이 중첩되어 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 투과율제어층을 통한 투과율 제어를 통해 외광반사율을 최소화할 수 있으며, R, G, B 서브화소의 발광영역에 대응해서는 투과율제어층이 높은 투과율을 갖도록 함으로써, R, G, B 서브화소에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있다.
따라서, 저반사와 고휘도를 동시에 구현할 수 있는 유기발광표시장치를 제공할 수 있으며, 수명 및 효율 또한 개선되는 동시에 소비전력이 감소되는 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.

Description

유기발광표시장치{Organic light emitting diodes}
본 발명은 저반사과 고휘도를 구현할 수 있는 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, 이와 같은 일반적인 유기발광표시장치는 금속으로 이루어진 각종 배선이나 전극에 의한 반사에 따라 콘트라스트가 크게 감소하게 되므로, 이를 방지하고자 표시패널 상부 표면에 원형 편광판(circular polarizer)을 위치시키게 된다.
원형 편광판은 위상차판과 선편광판으로 이루어지는데, 위상차판은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)로 이루어지며, 선편광판은 편광축을 가지며, 편광축 방향으로 광을 선편광시키게 된다.
이러한 원형 편광판을 표시패널에 상부 표면에 위상차판이 위치하도록 하며, 위상차판 상부로 선편광판을 위치시키게 되면, 외부광에 의해 표시패널 내부에서 반사가 일어나게 되고, 반사된 빛이 외부로 나올 때 선편광판을 투과하지 못하게 됨으로써 외광반사율이 저감되게 된다.
그러나 이와 같이 원형 편광판을 표시패널 상부 표면에 위치시키기 되면, 유기발광표시장치의 전체적인 휘도 또한 감소시키는 문제점이 야기되게 된다. 즉, 원형 편광판의 투과율은 약 40% ~ 50%로 발광다이오드에서 생성된 빛의 휘도는 원형 편광판을 통과하면서 50%이상 감소되게 된다.
따라서 최근에는 유기발광표시장치의 표시패널의 외광반사율을 저감하면서도 휘도를 향상시키기 위한 개발이 활발히 연구 중인데, 투과율 40 ~ 50%인 기존의 원형 편광판을 적용할 경우 유기발광표시장치의 휘도효율 향상에는 어려움이 있다.
또한, 유기발광표시장치는 풀-컬러(full color)를 구현하는 방식에 따라 RGB 독립발광 방식과, 백색 OLED와 RGB 컬러필터를 이용하는 방식 및 색변환 방식으로 나뉘어질 수 있는데, 이 중 백색 OLED와 RGB 컬러필터를 이용하여 백색을 표시하는 경우 이상적인 백색광을 구현하기 위하여 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하게 된다.
이러한 화이트 색상 보정은 백색 서브화소와 청색 및 녹색 서브화소를 이용하여 설정하게 되는데, 청색 서브화소는 효율이 낮아, 원하는 화이트 색상 보정을 위해서는 높은 소비전력을 요하게 된다.
또한, 소비전력이 상승되는 청색 서브화소는 발광다이오드의 수명을 단축시키게 되고, 최종적으로 유기발광표시장치의 효율을 감소시키게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저반사와 고휘도를 동시에 구현할 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 하며, 이를 통해, 수명 및 효율 또한 개선되는 동시에 소비전력이 감소되는 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 다양한 외광반사율을 가진 제품에 대해 휘도와 외광반사율에 최적화된 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 하며, 이를 통해 제품군 확대 및 고객 요구(needs)를 만족시킬 수 있도록 하는 것을 제 4 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발광영역과 비발광영역을 포함하는 제 1 내지 제 4 서브화소가 정의된 기판과, 상기 기판 상에 구비되며, 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 별로 각각 위치하는 제 1 내지 제 4 발광다이오드와, 상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드로부터 제 1 방향으로 진행되는 광이 입사되는 투과율제어층을 포함하며, 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 중 하나는 백색 서브화소이며, 상기 투과율제어층은 그레이(gray) 염료를 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 투과율제어층은 상기 그레이 염료를 포함하는 그레이패턴을 포함하며, 상기 그레이패턴은 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 중 백색 서브화소와 비백색 서브화소의 비발광영역에 대응하여 제 1 투과율을 가지며, 상기 비백색 서브화소의 발광영역에 대응하여 제 1 투과율에 비해 높은 제 2 투과율을 갖는다.
그리고, 상기 비백색 서브화소의 이웃한 발광영역 사이의 비발광영역에 대응하여 상기 제 2 투과율을 가지며, 상기 제 1 투과율은 상기 그레이패턴의 제 1 두께에 의해 정의되며, 상기 제 2 투과율은 상기 그레이패턴의 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께에 의해 정의된다.
또한, 상기 제 2 투과율은 상기 제 2 두께의 상기 그레이패턴과 투명패턴이 중첩되어 이루어지며, 상기 제 1 투과율은 50%이며, 상기 제 2 투과율은 70%이다.
이때, 상기 투과율제어층 상부로 휘도 향상 필름이 위치하며, 상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드는 백색광을 발광하며, 상기 투과율제어층과 상기 제 2 내지 제 4 발광다이오드 사이로는 상기 제 2 내지 제 4 서브화소 별 발광영역에 대응하여 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴이 위치한다.
또한, 상기 투과율제어층과 상기 제 1 발광다이오드 사이로는 상기 제 1서브화소의 발광영역에 대응하여 백색 컬러필터패턴이 위치하며, 상기 투과율제어층은 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴을 덮어, 상기 투과율제어층은 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴의 전면과 측면을 둘러싼다.
또한, 상기 투과율제어층은 포토 아크릴(Photo acryl; PAC)과 그레이(gray) 염료의 혼합으로 이루어지며, 상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드와 상기 투과율제어층 사이로 인캡기판이 위치하며, 상기 인캡기판과 상기 투과율제어층은 상기 투명패턴과 동일한 굴절율을 갖는다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 유기발광층을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하여 W 서브화소와 R, G, B 서브화소의 비발광영역에 대응하여 그레이패턴 만이 위치하도록 하며, R, G, B 서브화소의 발광영역에는 그레이패턴과 투명패턴이 중첩되어 위치하도록 함으로써, 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 투과율제어층을 통한 투과율 제어를 통해 외광반사율을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
특히, R, G, B 서브화소의 발광영역에 대응해서는 투명패턴이 그레이패턴과 중첩되어 위치하도록 함으로써, R, G, B 서브화소의 발광영역에 대응해서는 투과율제어층이 높은 투과율을 갖도록 함으로써, R, G, B 서브화소에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 저반사와 고휘도를 동시에 구현할 수 있는 유기발광표시장치를 제공할 수 있으며, 수명 및 효율 또한 개선되는 동시에 소비전력이 감소되는 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 다양한 휘도와 외광반사율을 갖도록 설계할 수 있으며, 이를 통해 휘도와 외광반사율에 최적화된 다양한 유기발광표시장치를 제공할 수 있어, 제품군 확대 및 고객 요구(needs)를 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 고가의 원형 편광판 생략을 통해 재료비용 절감 및 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 다수개의 서브화소들을 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과율제어층의 파장별 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프.
도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위화소의 구조를 나타내는 단면도.
도 4a는 일반적인 유기발광표시장치의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 나타내는 그래프.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 또 다른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
- 제 1 실시예 -
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 다수개의 서브화소들을 나타내는 평면도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과율제어층의 파장별 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 1 개의 단위화소(P)가 적색, 녹색, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)를 포함하는데, 각각의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 발광영역(EA)을 포함하며, 발광영역(EA)의 가장자리를 따라서는 뱅크(119, 도 3 참조)가 배치되어 비발광영역(NEA)을 이루게 된다.
이때, 적색, 녹색, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 가로방향인 수평방향으로 교번하여 배치될 수 있으며, 그리고 복수의 적색, 녹색, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 각각 수직방향으로 배치될 수 있다.
그에 따라서, 적색, 녹색, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 각각 스트라이프 형태로 배열된 구조로 이루어진다.
또한, 하나의 단위화소(P)는 백색 서브화소(W-SP)를 더욱 포함하는데, 백색, 적색, 녹색, 청색 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)를 포함하는 하나의 단위화소(P)는 사각형 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해 각각의 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)가 동일한 너비로 나란히 위치하는 것과 같이 도시하였으나, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)는 서로 다른 너비로 다양한 구조를 가질 수 있다.
이때, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA) 상에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(STr, DTr)가 구비되며, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 내의 발광영역(EA) 상에는 각각 제 1 전극(111, 도 3 참조), 유기발광층(113, 도 3 참조) 및 제 2 전극(115, 도 3 참조)를 포함하는 발광다이오드(E, 도 3 참조)가 배치된다.
여기서, 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr)는 서로 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 발광다이오드(E, 도 3 참조)와 연결된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL) 그리고 전원배선(VDD)이 기판(101) 위에 배치되어 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)를 정의한다.
스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 영역에 형성되어 있으며, 이러한 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)를 선택하는 기능을 한다.
이러한 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 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 발광다이오드(E, 도 3 참조)를 구동하는 역할을 한다. 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인전극(SD)과 연결된 게이트전극(DG)과, 반도체층(103, 도 3 참조), 전원배선(VDD)에 연결된 소스전극(DS)과, 드레인전극(DD)을 포함한다.
구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)은 발광다이오드(E, 도 3 참조)의 제 1 전극(111, 도 3 참조)과 연결되어 있다.
발광다이오드(E, 도 3 참조)의 제 1 전극(111, 도 3 참조)과 제 2 전극(115, 도 3 참조) 사이에는 유기발광층(113, 도 3 참조)이 개재되어 있다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 유기발광층(113, 도 3 참조)을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하여 그레이 염료를 포함하는 투과율제어층(200)이 위치하도록 한다.
투과율제어층(200)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로, 또는 발광영역(EA) 및 비발광영역(NEA)에 대응하여 각각 위치하는 그레이패턴(210)과 투명패턴(220)으로 나뉘어 정의될 수 있는데, 그레이패턴(210)은 투명레진과 그레이(gray) 염료의 혼합으로 이루어지며, 투명패턴(220)은 투명레진으로만 이루어질 수 있다.
여기서, 투명레진은 바인더수지, 예를 들면 폴리에스터계, 아크릴계, 폴리우레탄계, 멜라민계, 폴리비닐알콜계 및 옥사졸린계 바인더 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로 이루어 질 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 바인더 수지로 이루어질 수 있다.
이러한 투과율제어층(200)은 유기발광표시장치(100)의 투과율 변경이 가능하도록 설계되는데, 투과율은 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2, 도 3 참조)에 따라 결정할 수 있다.
즉, 첨부한 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2, 도 3 참조)에 따른 파장별 투과율을 나타낸 그래프로, 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)은 두께(D1, D2, 도 3 참조)에 따라 다양한 투과율을 구현할 수 있다.
유기발광표시장치(100)의 투과율은 외광반사율과 비례하여 형성되게 되는데, 투과율이 높아지게 되면 외광반사율도 높아지게 되고, 투과율이 낮아지게 되면 외광반사율도 낮아지게 되는 것이다.
따라서 투과율제어층(200)을 통해 유기발광표시장치(100)의 투과율을 다양하게 구현할 수 있음에 따라, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 외광반사율 또한 다양하게 설계되도록 할 수 있는 것이다.
이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 별도의 원형 편광판을 구비하지 않아도, 원형 편광판을 사용한 경우와 유사하거나 또는 원형 편광판을 사용한 경우 보다 더욱 낮게 또는 더욱 높게 원하는 다양한 외광반사율을 갖도록 설계할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 투과율제어층(200)이 W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에 대응하여 그레이패턴(210) 만이 위치하도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)과 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 사이의 비발광영역(NEA)에는 그레이패턴(210)과 투명패턴(220)이 중첩되어 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 투명패턴(220)은 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 및 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 사이의 비발광영역(NEA)을 모두 덮도록 일체형의 하나의 패턴으로 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 투과율제어층(200)을 통한 투과율 제어를 통해 외광반사율을 최소화할 수 있게 된다.
특히, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응해서는 투명패턴(220)이 그레이패턴(210)과 중첩되어 위치하도록 함으로써, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응해서는 투과율제어층(200)이 높은 투과율을 갖도록 함으로써, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있다.
그리고 다양한 휘도와 외광반사율을 갖도록 설계할 수 있으며, 이를 통해 휘도와 외광반사율에 최적화된 다양한 유기발광표시장치(100)를 제공할 수 있어, 제품군 확대 및 고객 요구(needs)를 만족시킬 수 있다.
또한, 고가의 원형 편광판 생략을 통해 재료비용 절감 및 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
이에 대해 도 3을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 3은 도 1a의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위화소의 구조를 나타내는 단면도이다.
그리고 도 4a는 일반적인 유기발광표시장치의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 나타내는 그래프이며, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 나타내는 그래프이다.
도시한 바와 같이, 1 개의 단위화소(P)가 백색, 적색, 녹색, 청색의 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)를 포함하는데, 각각의 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)에는 각각 발광영역(EA)을 포함하며, 발광영역(EA)의 가장자리를 따라서는 뱅크(119)가 배치되어 비발광영역(NEA)을 이루게 된다.
이때, 기판(101) 상의 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)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 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 2 층간절연막(109b)이 위치한다.
이때, 소스 및 드레인 전극(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, 스위칭 박막트랜지스터(도 1b의 STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
그리고, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층 또는 산화물반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 보텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구비될 수도 있다.
이때, 반도체층(103)이 산화물반도체층으로 이루어질 경우 반도체층(103) 하부로 차광층(미도시)이 더욱 위치할 수 있으며, 차광층(미도시)과 반도체층(103) 사이로 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다.
제 2 층간절연막(109b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)을 포함하며, 이러한 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 드레인콘택홀(PH)을 통해 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(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다. 즉, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별 경계부로 하여 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.
그리고 뱅크(119)를 포함하는 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.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 유기발광층(113)으로부터 모두 동일한 백색광이 발광된다.
이러한 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
제 2 전극(115)은 일함수 값이 비교적 작은 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 유기발광표시장치(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, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 상부 발광방식(top emission type)으로, 유기발광층(113)으로부터 발광되는 백색광은 제 2 전극(115)을 투과하여 외부로 나가게 되고, 이를 통해 최종적으로 유기발광표시장치(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
이러한 상부 발광방식은 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(도 1b의 STr, DTr)들이 뱅크(119)와 제 1 전극(111) 아래에 넓게 마련될 수 있어, 하부 발광방식에 비해 박막트랜지스터(도 1b의 STr, DTr)들의 설계 영역이 넓다는 장점이 있다.
이때 애노드 전극의 제 1 전극(111)이 알루미늄(Al), 및 알루미늄(Al)과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있으며, 캐소드 전극의 제 2 전극(115)은 유기발광층(113)으로부터 발광되는 각각의 적색광, 녹색광 그리고 청색광이 투과될 수 있도록 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질로 형성되거나, 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)과 같은 반투명 금속물질로 형성될 수 있다.
이러한 박막트랜지스터(도 1b의 STr, DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 패시베이션층(102)과 인캡기판(104)이 순차적으로 위치하는데, 패시베이션층(102)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)로의 수분 침투를 방지하여 외부의 수분이나 산소에 취약한 유기발광층(113)을 보호하는 역할을 하게 된다.
또한, 패시베이션층(102)은 외부의 충격으로부터 박막트랜지스터(도 1b의 STr, DTr)와 발광다이오드(E) 등을 보호하는 역할을 하게 되며, 또한, 패시베이션층(102)은 기판(101)과 인캡기판(104)을 합착하는 기능을 수행하게 된다.
따라서 유기발광표시장치(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이때, 인캡기판(104) 내측으로는 색변환층(106)이 위치하는데, 색변환층(106)은 W, R, G, B 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)에 대응하여 위치하는 컬러필터패턴(W-CF, R-CF, G-CF, B-CF)으로 이루어지는데, 색변환층(106)은 유기발광층(113)에서 발광된 백색광의 색을 변환시키기 위한 것으로서, 백색 컬러필터패턴(W-CF), 적색 컬러필터패턴(R-CF), 녹색 컬러필터패턴(G-CF) 그리고 청색 컬러필터패턴(B-CF)이 각 W, R, G, B 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별 발광영역(EA)에 대응하여 위치하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 W, R, G, B 컬러를 발하게 되어 고휘도의 풀컬러를 구현하게 된다.
이때, W 서브화소(W-SP)의 발광영역(EA) 상에는 백색 컬러필터패턴(W-CF)을 위치하지 않고 유기발광층(113)으로부터 출광되는 백색광이 그대로 투과되도록 할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 인캡기판(104) 외면으로 투과율제어층(200)이 더욱 위치하는 것이다.
투과율제어층(200)은 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2)를 조절함으로써, 유기발광표시장치(100)로부터 발광되는 광의 투과율을 설계하여 조절하게 되는데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과율제어층(200)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로, 또는 발광영역(EA) 및 비발광영역(NEA)에 대응하여 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2)를 상이하게 설계하는 것이다. 이를 통해 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 휘도 저하를 최소화하면서 외광반사율을 일정 수준 이하로 낮출 수 있다.
이에 대해, 아래 (표 1)을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
외광반사율
비발광영역(전극부) 9.74%
R 서브화소 0.86%
G 서브화소 2.36%
B 서브화소 0.06%
W 서브화소 6.22%
Total 19.24%
위의 (표 1)은 일반적인 유기발광표시장치의 각 서브화소 별 외광반사율과 비발광영역에서의 외광반사율을 측정한 실험결과로, 비발광영역(전극부) 및 W 서브화소의 발광영역에서의 외광반사율이 R, G, B 서브화소의 발광영역에서의 외광반사율에 비해 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 곧, 유기발광표시장치의 외광반사율에 R, G, B 서브화소에서의 외광반사율은 미미하게 영향을 미치나, 전극부에 해당하는 비발광영역과 W 서브화소에서의 외광반사율이 크게 영향을 미치는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 유기발광표시장치(100)의 외광반사율에 크게 영향을 미치게 되는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 제 1 두께(D1)를 갖도록 위치하도록 하여, 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에서는 투과율제어층(200)의 투과율이 낮아지도록 하여, 최종적으로 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에서의 외광반사율이 낮아지도록 하는 것이다.
이를 통해 유기발광표시장치(100)의 전체적인 외광반사율 또한 낮아지도록 하는 것이다.
그리고, 유기발광표시장치(100)의 외광반사율에 크게 영향을 미치지 않는 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 외광반사율을 낮추면서도 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 비해 투과율은 향상될 수 있도록, 제 1 두께(D1) 보다 얇은 제 2 두께(D2)를 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 하는 것이다.
따라서, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도가 저하되지 않도록 함으로써, 유기발광표시장치(100)의 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
여기서, 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 총 투과율은 아래 (수학 식 1)과 같이 단위 투과율 당 두께로 설계될 수 있다.
(수학 식 1)
총 투과율 = 단위 투과율 × 두께
즉, 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2)를 조절함으로써 다양한 투과율을 구현할 수 있는 것이다.
따라서, 위의 (표 1)에서와 같이 비발광영역(NEA)에서의 외광반사율이 9.74% 일 경우, 비발광영역(NEA)에서의 제 1 두께(D1)는 9.74% × A2를 고려하여 설계할 수 있는데, 여기서 A는 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 투과율로써, 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖는 두께로 설계하는 경우, 비발광영역(NEA)에서의 반사율은 2.43%를 갖도록 설계할 수 있는 것이다.
이와 같은 (수학 식 1)을 통해 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP) 그리고 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서 원하는 투과율을 갖도록 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 두께(D1, D2)를 설계할 수 있는 것이다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 투과율제어층(200)의 제 1 두께(D1)를 갖는 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 설계하는 것이 바람직하며, 제 2 두께(D2)를 갖는 그레이패턴(210)은 70%의 투과율을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 외광반사율을 최소화할 수 있으면서도 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있다.
또한 휘도 자체를 향상시킬 수도 있으며, 또한, 고가의 원형 편광판 생략을 통해 재료비용 절감 및 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
특히, 별도의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하지 않더라도 이상적인 백색광 또한 구현할 수 있어, 청색 서브화소(B-SP)의 소비전력이 증가하게 되는 문제점 및 청색 서브화소(B-SP)의 발광다이오드(E)의 수명이 단축되는 문제점 또한 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 유기발광층(113)을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하여 그레이 염료를 포함하는 투과율제어층(200)이 위치하도록 함으로써, 외광반사율을 최소할 수 있으면서도 휘도를 향상시키게 되는데, 이를 통해 별도의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하지 않더라도 이상적인 백색광을 구현할 수 있게 된다.
일반적으로 광원이나 기준 백색의 색도는 2차원 색도표 상의 좌표 대신 방사곡선 상의 가장 가까운 영역의 온도로 표현할 수 있는데, 이를 상관색온도(Correlated Color Temperature; CCT) 또는 색온도라 한다. 색온도는 백색이 어떠한 색에 가깝게 나타내는지의 정도를 나타내는 수치로 사용되는데, 최근에는 10000K의 상관색온도에 대해 요구되어지고 있다.
첨부한 도 4a는 최근 요구되어지고 있는 10000K가 아닌, 6500K의 상관색온도를 구현하기 위한 화이트 색상 보정 작업으로, 원형 편광판을 포함하는 일방적인 유기발광표시장치는 휘도가 매우 낮아 6500K의 상관색온도를 구현하기 위해서도 백색 서브화소(W-SP)와 청색 및 녹색 서브화소(B-SP, G-SP)를 이용하여 설정하게 된다.
즉, 원형 편광판을 포함하는 일반적인 유기발광표시장치는 6500K의 상관색온도를 갖는 백색을 구현하기 위해서는 백색 서브화소(W-SP)와 청색 및 녹색 서브화소(B-SP, G-SP)를 동시에 구동시켜야만 했다.
이때, 청색 서브화소(B-SP)는 백색 및 녹색 서브화소(W-SP, G-SP)에 비해 효율이 낮아, 원하는 화이트 색상 보정을 위해서는 보다 높은 소비전력을 요하게 되며, 또한, 이와 같이 소비전력이 상승되는 청색 서브화소(B-SP)는 발광다이오드(E)의 수명이 단축되게 되고, 이는 결국 유기발광표시장치의 효율을 감소시키게 된다.
이에 반해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 제 1 두께(D1)를 갖는 그레이패턴(210)을 위치시켜 W 서브화소(W-SP)의 투과율을 50%로 낮추더라도, 기존의 원형 편광판을 사용하던 일반적인 유기발광표시장치에 비해 W 서브화소(W-SP)의 휘도가 더욱 향상되게 된다.
따라서 W 서브화소(W-SP)의 구동만으로도 10000K의 상관색온도를 갖는 백색을 구현할 수 있다.
아래 (표 2)는 투과율제어층(200)의 단위 투과율에 따른 색좌표와 총 투과율을 나타낸 실험결과이다.
Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6
단위 투과율 45% 90% 80% 70% 60% 50%
백색 색좌표 Cx 0.309 0.300 0.297 0.293 0.289 0.284
Cy 0.328 0.314 0.310 0.304 0.298 0.290
외광반사율 4.5% 14.53% 11.82% 9.42% 7.35% 5.5%
총 투과율 100% 199% 179% 156% 136% 115%
설명에 앞서, Sample 1은 일반적인 원형 편광판을 포함하는 유기발광표시장치를 나타내며, Sample 2는 W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 90%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치를 나타낸다. 그리고 Sample 3은 W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 80%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치를 나타내며, Sample 4는 W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치를 나타내며, Sample 5는 W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 60%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치를 나타내며, Sample 6은 W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 50%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치를 나타낸다.
이때, Sample 2, 3, 4, 5, 6은 모두 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하는 그레이패턴(220)이 70%의 투과율을 갖도록 설계하였다.
(표 2)을 살펴보면, 일반적으로 최근 요구되어지고 있는 10000K의 상관색온도를 구현하기 위해서는 0.281, 0.288의 백색 색좌표를 갖도록 하는 것이 바람직한데, Sample 1의 원형 편광판이 구비된 유기발광표시장치는 0.309, 0.328의 백색 색좌표를 가져, 원형 편광판이 구비된 유기발광표시장치는 10000K의 상관색온도를 구현하지 못함을 알 수 있다.
또한 Sample 2, 3, 4, 5는 모두 10000K의 상관색온도에 해당하는 0.281, 0.288의 백색 색좌표를 구현하지 못하고 있음을 확인할 수 있는 반면, Sample 6의 50%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 구비된 투과율제어층(200)을 포함하는 유기발광표시장치(100)는 0.284, 0.290의 백색 색좌표를 가짐을 확인할 수 있는데, 이러한 백색 색좌표는 10000K의 상관색온도의 백색 색좌표와 매우 근접한 것을 확인할 수 있다.
특히, Sample 6은 원형 편광판이 구비된 유기발광표시장치와 유사한 외광반사율 또한 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있으며, 또한, Sample 6은 Sample 1의 원형 편광판이 구비된 유기발광표시장치에 비해 총 투과율이 15% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 함으로써, 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 외광반사율을 최소화할 수 있으며, 또한 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있는 것이다.
또한, 유기발광표시장치(100)의 휘도 자체를 향상시킬 수도 있어, 별도의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하지 않더라도 이상적인 백색광 또한 구현할 수 있게 된다.
따라서, 청색 서브화소(B-SP)의 소비전력이 증가하게 되는 문제점 및 청색 서브화소(B-SP)의 발광다이오드(E)의 수명이 단축되는 문제점 또한 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 하고자, W 서브화소(W-SP)와 비발광영역(NEA)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 제 1 두께(D1)를 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)과 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 사이의 비발광영역(NEA)에 대응하여 그레이패턴(210)이 제 1 두께(D1) 보다 얇은 제 2 두께(D2)를 갖도록 설계하게 하는 것이 바람직한데, 이의 경우 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)의 단차가 발생할 수 있게 된다.
따라서 그레이패턴(210)의 단차 보상을 위하여 투명패턴(220)이 제 2 두께(D2)를 갖는 그레이패턴(210)의 하부 또는 상부로 중첩되어 위치하도록 할 수 있다.
투명패턴(210)을 포함하는 투과율제어층(200)은 인캡기판(104)과 동일하거나 유사한 굴절율을 갖도록 설계하는 것이 바람직한데, 이를 통해 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)로부터 발광된 광들이 인캡기판(104)을 투과하여 투과율제어층(200)으로 입사되는 과정에서, 인캡기판(104)과 투과율제어층(200) 사이의 경계면에서 광이 굴절되어 손실되거나, 또는 외광반사율이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 또 다른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도로, 하부 발광방식(bottom emission type)이다.
도시한 바와 같이, 기판(101) 상의 비발광영역(NEA)의 스위칭영역(TrA) 상에는 반도체층(103), 게이트절연막(105), 게이트전극(DG) 그리고 소스 및 드레인전극(DS, DD)으로 이루어지는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 위치하며, 발광영역(EA)에 대응하여 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 각각의 W, R, G, B 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)에 대응하여 컬러필터패턴(W-CF, R-CF, G-CF, B-CF)이 위치하게 된다.
컬러필터패턴(W-CF, R-CF, G-CF, B-CF) 상부로는 제 2 층간절연막(109b)이 위치하며, 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 게이트절연막(105)과 제 1 층간절연막(109a)에 구비된 드레인콘택홀(PH)을 통해 노출된 드레인전극(DD)과 연결되는 제 1 전극(111)이 위치한다.
이때, 제 1전극(111)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
그리고 뱅크(119)를 포함하는 제 1 전극(111)의 상부에는 유기발광층(113)이 위치하며, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 패시베이션층(102)과 인캡기판(104)이 위치하여, 유기발광표시장치(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예의 또 다른 유기발광표시장치(100)는 하부 발광방식으로, 유기발광층(113)으로부터 발광되는 백색광은 제 1 전극(111)을 투과하여 컬러필터패턴(W-CF, R-CF, G-CF, B-CF)으로 입사된 후 외부로 나가게 되므로, 이를 통해 최종적으로 유기발광표시장치(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
이때, 유기발광층(113)을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하여 그레이 염료를 포함하는 투과율제어층(200)이 더욱 위치하는데, 투과율제어층(200)은 W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에 대응하여 그레이패턴(210) 만이 위치하도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)과 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 사이의 비발광영역(NEA)에는 그레이패턴(210)과 투명패턴(220)이 중첩되어 위치한다.
이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 함으로써, 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 외광반사율을 최소화할 수 있으며, 또한 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도가 저하되는 것 또한 방지되도록 할 수 있다.
또한, 유기발광표시장치(100)의 휘도 자체를 향상시킬 수도 있어, 별도의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하지 않더라도 이상적인 백색광 또한 구현할 수 있게 된다.
따라서, 청색 서브화소(B-SP)의 소비전력이 증가하게 되는 문제점 및 청색 서브화소(B-SP)의 발광다이오드(E)의 수명이 단축되는 문제점 또한 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
- 제 2 실시예 -
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이다.
한편, 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, 기판(101) 상의 비발광영역(NEA)의 스위칭영역(TrA) 상에는 반도체층(103), 게이트절연막(105), 게이트전극(DG) 그리고 소스 및 드레인전극(DS, DD)으로 이루어지는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 위치하며, 발광영역(EA)에 대응하여 제 2 층간절연막(109b) 상부로는, 게이트절연막(105)과 제 1 층간절연막(109a)에 구비된 드레인콘택홀(PH)을 통해 노출된 드레인전극(DD)과 연결되는 제 1 전극(111)이 위치한다.
이때, 제 1전극(111)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
그리고 뱅크(119)를 포함하는 제 1 전극(111)의 상부에는 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 다른 색상을 발하는 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광을 발광하는 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)이 각각 위치하며, 이러한 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 패시베이션층(102)과 인캡기판(104)이 위치하여, 유기발광표시장치(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
여기서, 유기발광표시장치(100)는 유기발광층(113a, 113b, 113c, 113d)을 통해 발광된 광의 투과방향에 대응하는 인캡기판(104) 상부로 투과율제어층(200)이 더욱 위치하는데, 투과율제어층(200)은 W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에 대응하여 그레이패턴(210) 만이 위치하도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)과 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA) 사이의 비발광영역(NEA)에는 그레이패턴(210)과 투명패턴(220)이 중첩되어 위치한다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 투과율제어층(200) 상부로 휘도 향상 필름(OTF; Oled Transmittance Controllable Film)(230)이 더욱 위치할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 원형 편광판이 구비된 유기발광표시장치와 동일한 외광반사율을 구현하는 동시에, 휘도는 30% 이상 향상시킬 수 있다.
Sample A Sample B
투과율 R, G, B 서브화소의 발광영역
(R, G, B 서브화소의 발광영역 사이의 비발광영역 포함)		 38% 70%
W 서브화소 및 비발광영역 50%
백색 색좌표(Cx, Cy) 0.295, 0.316 0.282, 0.288
Full White 휘도 100% 135%
R, G, B 휘도 100% 138%
외광반사율 4.5% 4.0%
비고 AR 0.8% 적용
위의 (표 3)에서 Sample A는 휘도 향상 필름이 구비된 유기발광표시장치로, 외광반사율이 4.5%로 낮은 것을 확인할 수 있으나, 최근 요구되어지고 있는 10000K의 상관색온도를 구현하기 위한 백색 색좌표(0.281, 0.288)를 만족하지 못하고 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 Sample B는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 하고, 투과율제어층 상부로 휘도 향상 필름을 더욱 구비함으로써, 외광반사율이 4.0%로 매우 낮게 구현되는 동시에 10000K의 상관색온도를 구현하는 백색 색좌표 또한 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
특히 휘도 향상 필름만 구비된 유기발광표시장치의 풀 화이트(Full White) 휘도를 100%로 기준하게 되는 경우, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 135%의 풀 화이트(Full White) 휘도를 구현할 수 있어, 풀 화이트(Full White) 휘도를 약 35% 향상시킬 수 있으며, RGB 휘도 또한 약 38% 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 비발광영역(NEA)과 W 서브화소(W-SP)에 대응하여 투과율제어층(200)의 그레이패턴(210)이 50%의 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응해서는 70%의 투과율을 갖는 그레이패턴(210)이 위치하도록 하고, 투과율제어층(200) 상부로 휘도 향상 필름(230)을 더욱 구비함으로써, 별도의 원형 편광판을 구비하지 않더라도 외광반사율을 최소화할 수 있으며, 또한 휘도를 더욱 향상시킬 수도 있다.
또한, 별도의 화이트 색상 보정(White Color Transfer, WCT)을 진행하지 않더라도 이상적인 백색광 또한 구현할 수 있게 된다.
특히, 다양한 휘도와 외광반사율을 갖도록 설계할 수 있으며, 이를 통해 휘도와 외광반사율에 최적화된 다양한 유기발광표시장치(100)를 제공할 수 있어, 제품군 확대 및 고객 요구(needs)를 만족시킬 수 있으며, 고가의 원형 편광판 생략을 통해 재료비용 절감 및 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
- 제 3 실시예 -
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이다.
한편, 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, 기판(101) 상의 비발광영역(NEA)의 스위칭영역(TrA) 상에는 반도체층(103), 게이트절연막(105), 게이트전극(DG) 그리고 소스 및 드레인전극(DS, DD)으로 이루어지는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 위치하며, 발광영역(EA)에 대응하여 제 2 층간절연막(109b) 상부로는, 게이트절연막(105)과 제 1 층간절연막(109a)에 구비된 드레인콘택홀(PH)을 통해 노출된 드레인전극(DD)과 연결되는 제 1 전극(111)이 위치한다.
이때, 제 1전극(111)은 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
그리고 뱅크(119)를 포함하는 제 1 전극(111)의 상부에는 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP) 별로 동일한 백색광을 발광하는 유기발광층(113)이 각각 위치하며, 이러한 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
이러한 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 패시베이션층(102)이 위치하며, 패시베이션층(102) 상부로는 색변환층(106)이 위치한다.
여기서, 색변환층(106)은 W 서브화소(W-SP)를 제외한 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응하여 위치하는 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)을 포함하는데, 적색 컬러필터패턴(R-CF), 녹색 컬러필터패턴(G-CF) 그리고 청색 컬러필터패턴(B-CF)이 각 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별 발광영역(EA)에 대응하여 위치하게 된다.
이때 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)을 덮어 위치하는 투과율제어층(200)을 더욱 포함하는데, 투과율제어층(200)은 각 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)을 완전히 덮어 각 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)의 전면과 측면을 둘러싸도록 패시베이션층(102) 상에 위치하게 된다.
따라서, 투과율제어층(200)은 W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에 대응하여 제 1 두께(D1)를 갖게 되며, 각 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별 발광영역(EA)에 대응하여 위치하는 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF) 상부로 위치하는 투과율제어층(200)은 제 1 두께(D1) 보다 얇은 제 2 두께(D2)를 갖게 된다.
즉, 제 1 두께(D1)는 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)의 두께와 제 2 두께(D2)의 합에 대응되며, 따라서 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)을 덮어 위치하는 투과율제어층(200)은 평탄한 표면을 갖게 된다.
이러한 투과율제어층(200)은 투명레진과 그레이(gray) 염료의 혼합으로 이루어지는데, 투명레진은 절연성이 우수 하고 외부 물질과 반응하지 않는 아크릴(Acryl)계 수지 또는 에폭시(epoxy)계 수지 등으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 포토 아크릴(Photo acryl; PAC)로 구성될 수 있다.
포토 아크릴로 이루어지는 투과율제어층(200)은 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)의 아웃가싱 및 수분을 차단하는 역할과 함께, 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)의 단차를 보상하여 유기발광표시장치(100)의 일면을 평탄화하는 역할까지 하게 된다.
특히, 투과율제어층(200)은 그레이 염료를 포함함에 따라 유기발광표시장치(100)의 투과율을 다양하게 구현할 수 있게 되는데, 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)이 구비되지 않은 W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에 대응하여 제 1 두께(D1)를 갖도록 형성되고, 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)이 구비된 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하여 제 2 두께(D2)를 갖도록 형성됨으로써, W 서브화소(W-SP)와 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)에서는 상대적으로 낮은 투과율을 갖도록 하며, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에서는 상대적으로 높은 투과율을 갖도록 설계할 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 투과율제어층(200)의 제 1 두께(D1)는 50%의 투과율을 갖도록 설계하며, 제 2 두께(D2)는 70%의 두께를 갖도록 설계하는 경우, 외광반사율을 약 6% 로 최소화할 수 있으면서도 10000K의 상관색온도를 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 외광반사율을 최소화할 수 있으면서도, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에서의 휘도를 향상시킬 수 있어, 저반사와 고휘도를 동시에 구현할 수 있는 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
이를 통해, 수명 및 효율 또한 개선되는 동시에 소비전력이 감소되도록 할 수 있다.
또한, 다양한 휘도와 외광반사율을 갖도록 설계할 수 있으며, 이를 통해 휘도와 외광반사율에 최적화된 다양한 유기발광표시장치(100)를 제공할 수 있어, 제품군 확대 및 고객 요구(needs)를 만족시킬 수 있으며, 고가의 원형 편광판 생략을 통해 재료비용 절감 및 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
특히, 컬러필터패턴(R-CF, G-CF, B-CF)을 포함하는 유기발광표시장치(100)에 있어서, 별도의 평탄화 공정 및 인캡기판 등을 생략할 수 있어, 공정의 효율성 또한 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 유기발광표시장치
101 : 기판, 102 : 패시베이션층
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b, 103c : 소스 및 드레인영역)
104 : 인캡기판
105 : 게이트절연막, 106 : 색변환층
109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
116 : 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀, 119 : 뱅크
200 : 투과율제어층(210 : 그레이패턴, 220 : 투명패턴)
DG : 게이트전극
DS, DD : 소스 및 드레인전극, PH : 드레인콘택홀
DTr : 구동 박막트랜지스터, DL : 데이터라인
W-CF, R-CF, G-CF, B-CF : 백색, 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴

Claims (12)

  1. 발광영역과 비발광영역을 포함하는 제 1 내지 제 4 서브화소가 정의된 기판과;
    상기 기판 상에 구비되며, 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 별로 각각 위치하는 제 1 내지 제 4 발광다이오드와;
    상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드로부터 제 1 방향으로 진행되는 광이 입사되는 투과율제어층
    을 포함하며, 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 중 하나는 백색 서브화소이며, 상기 투과율제어층은 그레이(gray) 염료를 포함하는 유기발광표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과율제어층은 상기 그레이 염료를 포함하는 그레이패턴을 포함하며,
    상기 그레이패턴은 상기 제 1 내지 제 4 서브화소 중 백색 서브화소와 비백색 서브화소의 비발광영역에 대응하여 제 1 투과율을 가지며,
    상기 비백색 서브화소의 발광영역에 대응하여 제 1 투과율에 비해 높은 제 2 투과율을 갖는 유기발광표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비백색 서브화소의 이웃한 발광영역 사이의 비발광영역에 대응하여 상기 제 2 투과율을 갖는 유기발광표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 투과율은 상기 그레이패턴의 제 1 두께에 의해 정의되며, 상기 제 2 투과율은 상기 그레이패턴의 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께에 의해 정의되는 유기발광표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 투과율은 상기 제 2 두께의 상기 그레이패턴과 투명패턴이 중첩되어 이루어지는 유기발광표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 투과율은 50%이며, 상기 제 2 투과율은 70%인 유기발광표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 투과율제어층 상부로 휘도 향상 필름이 위치하는 유기발광표시장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드는 백색광을 발광하며,
    상기 투과율제어층과 상기 제 2 내지 제 4 발광다이오드 사이로는 상기 제 2 내지 제 4 서브화소 별 발광영역에 대응하여 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴이 위치하는 유기발광표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과율제어층과 상기 제 1 발광다이오드 사이로는 상기 제 1서브화소의 발광영역에 대응하여 백색 컬러필터패턴이 위치하는 유기발광표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과율제어층은 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴을 덮어, 상기 투과율제어층은 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴의 전면과 측면을 둘러싸는 유기발광표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 투과율제어층은 포토 아크릴(Photo acryl; PAC)과 그레이(gray) 염료의 혼합으로 이루어지는 유기발광표시장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 발광다이오드와 상기 투과율제어층 사이로 인캡기판이 위치하며,
    상기 인캡기판과 상기 투과율제어층은 상기 투명패턴과 동일한 굴절율을 갖는 유기발광표시장치.
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