KR20220028556A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입으로 배열된 제1 서브화소, 제2 서브화소, 제3 서브화소 및 제4 서브화소를 가지는 기판, 상기 제1 내지 제3 서브화소 영역에 각각 대응하여 배치된 제1 내지 제3 컬러필터들, 상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화층을 포함하고, 상기 평탄화층은 상기 제4 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 상기 제4 서브화소에 가질 수 있다. 이에 따라, 제4 서브화소의 광추출 효율이 향상된 유기 발광 표시 장치를 구현할 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 광 추출 효율이 향상될 수 있는 유기 발광 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 액정 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 등 다양한 표시 패널이 적용된 디스플레이 장치가 연구 및 제품화되고 있다.
이들 중 유기 발광 표시 패널이 적용된 유기 발광 표시 장치는 자체 발광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 상대적으로 가볍고 얇게 제조하는 것이 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동이 가능하며, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암 대비비 등과 같은 특성이 우수하여, 최근에 널리 사용되고 있다.
유기 발광 표시 장치의 유기 발광층에서 방출된 광은 유기 발광 표시 장치의 여러 구성요소들을 통과하여 유기 발광 표시 장치의 외부로 나오게 되는 데, 이때 유기 발광 표시 장치의 내부에 갇히게 광들이 존재하게 되어 유기 발광 표시 장치의 광 추출 효율이 문제된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광추출 효율이 향상될 수 있는, 특히 백색 서브화소의 광추출 효율이 향상될 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 평탄화층의 컨택홀 내에서 애노드 전극의 단선 또는 애노드 전극과 캐소드 전극의 단락 불량을 개선할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입으로 배열된 제1 서브화소, 제2 서브화소, 제3 서브화소 및 제4 서브화소를 가지는 기판, 상기 제1 서브화소 영역에 배치된 제1 컬러필터, 상기 제2 서브화소 영역에 배치된제2 컬러필터, 상기 제3 서브화소 영역에 배치된 제3 컬러필터, 및 상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화층을 포함하고, 상기 평탄화층은 상기 제4 서브화소 영역의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 상기 제4 서브화소에 가지는 유기 발광 표시 장치가 제공될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 2x2 매트릭스 형태로 시계 방향으로 순차적으로 배열된 제1 서브화소, 제2 서브화소 영역, 제3 서브화소 및 제4 서브화소를 가지는 기판, 상기 제1 서브화소에 배치된 제1 컬러필터, 상기 제2 서브화소에 배치된 제2 컬러필터, 상기 제3 서브화소에 배치된 제3 컬러필터, 상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화층을 포함하고, 상기 평탄화층은 상기 제4 서브화소에 상기 제4 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 포함하고, 상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면 및 상기 제3 컬러필터의 측면은 오목한 영역을 포함하는 유기 발광 표시 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 평탄화층이 제4 서브화소(백색 서브화소)에 제4 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 포함함으로써, 제4 서브화소(백색 서브화소)의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 평탄화층의 컨택홀 아래에 패시베이션층의 두께가 상이한 영역들을 마련함으로서, 평탄화층의 컨택홀 내에서 애노드 전극의 단선 또는 애노드 전극과 캐소드 전극의 단락 불량을 개선할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소(P)를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시 영역(AA)을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소(P)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소(P)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4의 I-I'절단선에 따라 절단된 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 도 4의 II-II'절단선에 따라 절단된 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 도 7의 A 영역의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 도시한 것으로서, 도 8에 대응되는 영역의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 도시한 것으로서, 도 6에 대응하는 영역의 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110), 화소 어레이층(190), 표시 구동 회로부(210), 및 스캔 구동 회로부(220)를 포함한다.
기판(110)은 베이스 기판으로서, 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 투명 폴리이미드 재질을 포함할 수 있다. 기판(110)은 유기 발광 표시 장치(100)의 제조 시에 고온의 증착 공정이 이루어짐을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성이 우수한 폴리이미드가 이용될 수 있다. 기판(110)은 캐리어 유리 기판에 마련되어 있는 희생층의 상면에 일정 두께로 코팅된 폴리이미드 수지가 경화되어 형성될 수 있다. 일 예에 따르면, 기판(110)은 글라스 기판일 수 있다.
기판(110)은 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(AA)은 영상이 표시되는 영역으로서, 기판(110)의 중앙 부분에 정의될 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(AA)에는 영상을 표시하기 위한 복수의 화소들(P)이 배치될 수 있다. 비표시 영역(NA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서, 표시 영역(AA)을 둘러싸는 기판(110)의 가장자리 부분에 정의될 수 있다. 일 예에 따르면, 비표시 영역(NA)은 적어도 하나의 패드 전극을 갖는 패드 영역을 포함할 수 있다.
화소 어레이층(190)은 박막 트랜지스터층 및 발광 소자층을 포함한다. 박막 트랜지스터층은 박막 트랜지스터, 층간 절연막, 패시베이션층, 평탄화층을 포함할 수 있다. 그리고, 발광 소자층은 복수의 유기 발광 소자들 및 뱅크를 포함할 수 있다. 화소 어레이층(190)은 기판(110) 상에 배치됨으로써, 표시 패널을 구성할 수 있다.
표시 구동 회로부(210)는 기판(110)의 비표시 영역(NA)에 마련된 패드 전극에 연결되어 표시 구동 시스템으로부터 공급되는 영상 데이터에 대응되는 영상을 각 화소에 표시할 수 있다. 일 예에 따르면, 표시 구동 회로 부(210)는 복수의 회로 필름(211), 복수의 데이터 구동 집적 회로(213), 인쇄 회로 기판(215) 및 타이밍 제어부(217)를 포함할 수 있다.
복수의 회로 필름(211) 각각의 일측에 마련된 입력 단자들은 필름 부착 공정에 의해 인쇄 회로 기판(215)에 부착되고, 복수의 회로 필름(211) 각각의 타측에 마련된 출력 단자들은 필름 부착 공정에 의해 패드부에 부착될 수 있다. 일 예에 따르면, 복수의 회로 필름(211) 각각은 유기 발광 표시 장치(100)의 베젤 영역을 감소시키기 위하여 연성 회로 필름으로 구현되어 벤딩될 수 있다. 예를 들어, 복수의 회로 필름(211)은 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Flexible Board 또는 Chip On Film)로 이루어질 수 있다.
복수의 데이터 구동 집적 회로(213) 각각은 복수의 회로 필름(211) 각각에 개별적으로 실장될 수 있다. 이러한 복수의 데이터 구동 집적 회로(213) 각각은 타이밍 제어부(217)로부터 제공되는 화소 데이터와 데이터 제어 신호를 수신하고, 데이터 제어 신호에 따라 화소 데이터를 아날로그 형태의 화소별 데이터 신호로 변환하여 해당하는 데이터 라인에 공급할 수 있다.
인쇄 회로 기판(215)은 타이밍 제어부(217)를 지지하고, 표시 구동 회로부(210)의 구성들 간의 신호 및 전원을 전달할 수 있다. 인쇄 회로 기판(215)은 각 화소에 영상을 표시하기 위해 타이밍 제어부(217)로부터 공급되는 신호와 구동 전원을 복수의 데이터 구동 집적 회로(213) 및 스캔 구동 회로부(220)에 제공할 수 있다. 이를 위해, 신호 전송 배선과 각종 전원 배선이 인쇄 회로 기판(215) 상에 마련될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(215)은 회로 필름(211)의 개수에 따라 하나 이상으로 구성될 수 있다.
타이밍 제어부(217)는 인쇄 회로 기판(215)에 실장되고, 인쇄 회로 기판(215)에 마련된 유저 커넥터를 통해 디스플레이 구동 시스템으로부터 제공되는 영상 데이터와 타이밍 동기 신호를 수신할 수 있다. 타이밍 제어부(217)는 타이밍 동기 신호에 기초해 영상 데이터를 화소 배치 구조에 알맞도록 정렬하여 화소 데이터를 생성하고, 생성된 화소 데이터를 해당하는 데이터 구동 집적 회로(213)에 제공할 수 있다. 그리고, 타이밍 제어부(217)는 타이밍 동기 신호에 기초해 데이터 제어 신호와 스캔 제어 신호 각각을 생성하고, 데이터 제어 신호를 통해 복수의 데이터 구동 집적 회로(213) 각각의 구동 타이밍을 제어하고, 스캔 제어 신호를 통해 스캔 구동 회로부(220)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다. 여기에서, 스캔 제어 신호는 복수의 회로 필름(211) 중 첫번째 또는/및 마지막 연성 회로 필름과 기판(110)의 비표시 영역(NA)을 통해서 해당하는 스캔 구동 회로부(220)에 공급될 수 있다.
스캔 구동 회로부(220)는 기판(110)의 비표시 영역(NA)에 마련될 수 있다. 스캔 구동 회로부(220)는 표시 구동 회로부(210)로부터 제공되는 스캔 제어 신호에 따라 스캔 신호를 생성하고, 설정된 순서에 해당하는 스캔 라인에 공급할 수 있다. 일 예에 따르면, 스캔 구동 회로부(220)는 박막 트랜지스터와 함께 기판(110)의 비표시 영역(NA)에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 서브화소들(SP)이 2x2 매트릭스(matrix) 형태의 쿼드(quad) 타입으로 배치될 수 있다. 예를 들어, R, G, B, W 서브화소들이 시계 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다. 즉, R 서브화소와 B 서브화소가 대각선으로 배치되고, G 서브화소와 W 서브화소가 대각선으로 배치될 수 있다. R, G, B, W의 서브화소들(SP)의 배치 순서는 필요에 따라, 다양하게 변경될 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선들(GL)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하는 데이터 배선들(DL)이 형성되어 있으며, 데이터 배선들(DL)과 이격하며 전원 전압을 인가하기 위한 전원 배선들(PL)이 형성되어 있다. 각 서브화소(SP)는 제 1 방향으로 형성된 2개의 게이트 배선들(GL)과 상기 제 2 방향으로 연장하여 형성된 데이터 배선(DL)과 전원 배선(PL)을 통해 정의될 수 있다. 하나의 화소(P)는 3개의 게이트 배선들(GL), 이들과 교차되는 2개의 데이터 배선들(DL) 및 1개의 전원 배선(PL)에 의해 정의되는 4개의 서브화소들(SP)을 포함한다.
각 서브화소(SP)에는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 영역에 이들 두 배선들과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성된다. 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스토리지 캐패시터(StgC)와 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 전원배선(PL) 및 유기 발광 다이오드(E) 사이에 연결된다. 서로 평행하게 인접한 예를 들어, R, G 서브화소들(SP)의 구동 박막트랜지스터들(DTr)이, 그리고 서로 평행하게 인접한 예를 들어, W, B 서브화소들(SP)의 구동 박막트랜지스터들(DTr)이 하나의 전원 배선(PL)에 동시에 연결되도록 구성된다.
도 3은 도 1에 도시된 표시 영역(AA)을 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)의 표시 영역(AA)의 중앙 영역에는 R, G, B, W 서브화소들을 포함하는 복수의 화소들(P)이 배치될 수 있다.
기판(110)의 표시 영역(AA)의 4 개의 가장자리 영역들 중에 적어도 2개의 가장자리 영역을 따라 복수의 더미 서브화소들(DP)이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 기판(110)의 표시 영역(AA)의 4 개의 가장자리 영역들 중에 어느 가장자리 영역에 더미 서브화소들(DP)이 배치되는 지는 하나의 화소(P)에서 R, G, B, W 서브화소들이 어떻게 배치되느냐에 따라, 다르게 말하면, 하나의 화소(P)에서 W 서브화소가 어느 위치에 배치되느냐에 따라 달라질 수 있다.
왜냐하면, 본 발명의 일 실시예에서는, 후속에서 다시 설명하지만, 컬러필터들을 덮는 평탄화층이 W 서브화소에 렌즈 형상의 오목부를 가지도록 하기 위해, W 서브화소가 나머지 R, G, B 서브화소들에 의해 둘러싸이도록 배치되어야 하기 때문이다.
도 3에서는 유기 발광 표시 장치(100)의 하나의 화소(P)가 R, G, B, W 서브화소들이 시계 방향으로 순차적으로 배치된 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입이기 때문에, 기판(110)의 표시 영역(AA)의 4 개의 가장자리 영역들 중에 좌측 및 하측 가장자리 영역들을 따라 더미 서브화소들(DP)이 배치될 수 있다. 이와 달리, 유기 발광 표시 장치(100)의 하나의 화소(P)가 R, G, W, B 서브화소들이 시계 방향으로 순차적으로 배치된 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입인 경우에는, 기판(110)의 표시 영역(AA)의 4 개의 가장자리 영역들 중에 우측 및 하측 가장자리 영역들을 따라 더미 서브화소들(DP)이 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소(P)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소(P)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 6은 도 4의 I-I'절단선에 따라 절단된 유기 발광 표시 장치의 단면도이다. 도 7은 도 4의 II-II'절단선에 따라 절단된 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(110) 상에 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입으로 배열된 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 및 백색(W) 서브화소를 가지고, R 서브화소에 배치된 적색 컬러필터(CF_R), G 서브화소에 배치된 녹색 컬러필터(CF_G), B 서브화소 영역에 배치된 청색 컬러필터(CF_B)를 포함한다. 본 실시예에서는 R 서브화소, G 서브화소, B 서브화소 및 W 서브화소가 순서대로 시계방향을 따라 배치된다. 즉 본 실시예에서는 R 서브화소가 화소(P)의 좌측 상부에, G 서브화소가 화소(P)의 우측 상부에, B 서브화소가 화소(P)의 우측 하부에, W 서브화소가 화소(P)의 좌측 하부에 배치된다.
기판(110)상에는 버퍼층(130), 구동 박막트랜지스터(DTr), 층간 절연막(140), 패시베이션층(150), 평탄화층(160), 뱅크(190), 컬러필터들(CF_R, CF_B, CF_G), 애노드 전극(170), 유기 발광층(175) 및 캐소드 전극(180)이 구비될 수 있다.
일 예에 따르면, 버퍼층(130)은 복수의 무기막이 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(130)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 및 실리콘 산질화막(SiON) 중 하나 이상의 무기막이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 이러한 버퍼층(130)은 기판(110)을 통해 유기 발광 소자에 침투하는 수분을 차단하기 위하여, 기판(110)의 상면 전체에 형성될 수 있다.
구동 박막트랜지스터(DTr)는 버퍼층(130) 상에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 액티브층(A), 게이트 전극(G), 드레인 전극(D), 및 소스 전극(S)을 포함할 수 있다. 액티브층(A)은 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)과 직접 접촉하고, 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(G)과 마주할 수 있다. 게이트 절연막(GI)는 게이트 전극(G)과 액티브층(A) 사이에만 배치될 수도 있고, 이와 달리 액티브층(A) 및 버퍼층(130) 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(G)은 게이트 절연막(GI) 상에 마련될 수 있다. 게이트 전극(G)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고, 액티브층(A)과 중첩될 수 있다. 또한, 버퍼층(130) 상에는 게이트 배선들(GL)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 배선들(GL)은 게이트 전극(G)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(140)은 게이트 전극(G), 액티브층(A), 게이트 배선(GL) 및 버퍼층(130)을 덮을 수 있다. 층간 절연막(140)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 보호하는 기능을 수행할 수 있고, 드레인 전극(D) 및 소스 전극(S)을 게이트 전극(G)과 절연시킬 수 있다. 그리고, 층간 절연막(140)은 액티브층(A)과 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)을 접촉시키기 위하여 일부 영역이 제거될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(140)은 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 관통하는 컨택홀들을 포함할 수 있다.
드레인 전극(D) 및 소스 전극(S)은 층간 절연막(140) 상에서 서로 이격되어 마련될 수 있다. 드레인 전극(D)은 층간 절연막(140)에 마련된 컨택홀을 통해 액티브층(A)의 일측과 접촉하고, 소스 전극(S)은 층간 절연막(140)에 마련된 컨택홀을 통해 액티브층(A)의 타측과 접촉할 수 있다. 또한, 층간 절연막(140) 상에는 데이터 배선들(DL) 및 전원 배선들(PL)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 데이터 배선들(DL) 및 전원 배선들(PL)은 드레인 전극(D) 및 소스 전극(S)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
도 7에는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 구조를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구동 박막트랜지스터(DTr)은 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 구조 또는 더블 게이트(double gate) 구조로 형성될 수도 있다.
패시베이션층(150)은 층간 절연막(140) 및 구동 박막트랜지스터(DTr) 상에 마련될 수 있다. 패시베이션층(150)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 패시베이션층(150)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 등과 같은 무기계 절연 물질로 이루어지거나 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐 등과 같은 유기계 절연 물질로 이루어질 수 있다.
데이터 배선(DL) 및 전원 배선(PL)을 덮는 패시베이션층(150) 상에는 R, G, B 서브화소들에 대응하여 위치하는 적색, 녹색, 청색 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)이 구비될 수 있다. R 서브화소에는 적색 컬러필터(CF_R)가 위치하고, G 서브화소에는 녹색 컬러필터(CF_G)가 위치하고, B 서브화소에는 청색 컬러필터(CF_B)가 위치한다.
패시베이션층(150) 상에는 적색, 녹색, 청색 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)을 덮는 평탄화층(160)이 형성될 수 있다. 평탄화층(160)은 W 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부(CV)를 W 서브화소에 가질 수 있다. 이와 같이, 유기 발광 표시 장치(100)는 W 서브화소에 이러한 렌즈 형상의 오목부(CV)를 가지는 평탄화층(160)을 포함함으로써, W 서브화소의 광추출 효율이 향상될 수 있다. 그리고, W 서브화소의 광추출 효율이 향상됨에 따라 유기 발광 표시 장치(100)의 소비 전력이 낮아질 수 있다.
평탄화층(160)의 오목부(CV)는 비구면 렌즈 형상을 가질 수 있다. 평탄화층(160)의 오목부(CV)의 렌즈 형상은 W 서브화소의 하부 구조 및 W 서브화소를 둘러싸는 컬러필터들의 형상에 의해 결정될 수 있다.
평탄화층(160)의 오목부(CV)가 렌즈 형상을 가지도록 하기 위해, W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터(CF_R)의 측면 및 청색 컬러필터(CF_B)의 측면은 오목한 영역을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는, W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터(CF_R)의 측면의 오목한 영역의 곡률과 청색 컬러필터(CF_B)의 측면의 오목한 영역의 곡률이 서로 동일할 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 실시예에서는, 제1 방향(도 4에서 좌우 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 청색 컬러필터들(CF_B)의 측면들 사이의 최대 간격(d1)와 제1 방향에 수직한 제2 방향(도 4에서 상하 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터들(CF_R)의 측면들 사이의 최대 간격(d2)은 서로 동일할 수 있다. 즉, W 서브화소 영역에서 평탄화층(160)에 형성된 렌즈 형상의 오목부(CV)는 제1 방향으로 제1 폭을 가지고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 폭을 가지는 경우, 상기 제1 폭과 상기 제2 폭은 서로 동일할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서는, W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터(CF_R)의 측면의 오목한 영역의 곡률과 청색 컬러필터(CF_B)의 측면의 오목한 영역의 곡률이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터(CF_R)의 측면의 오목한 영역의 곡률이 청색 컬러필터(CF_B)의 측면의 오목한 영역의 곡률보다 클 수 있다. 그리고, 도 5에 도시된 실시예에서는, 제1 방향(도 5에서 좌우 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 청색 컬러필터들(CF_B)의 측면들 사이의 최대 간격(d1')와 제1 방향에 수직한 제2 방향(도 5에서 상하 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터들(CF_R)의 측면들 사이의 최대 간격(d2)이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(도 5에서 좌우 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 청색 컬러필터들(CF_B)의 측면들 사이의 최대 간격(d1')이 제1 방향에 수직한 제2 방향(도 5에서 상하 방향)에서 W 서브화소 영역에 인접한 적색 컬러필터들(CF_R)의 측면들 사이의 최대 간격(d2)보다 작을 수 있다. 즉, W 서브화소 영역에서 평탄화층(160)에 형성된 렌즈 형상의 오목부(CV)는 제1 방향으로 제1 폭을 가지고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 폭을 가지는 경우, 상기 제1 폭이 상기 제2 폭보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물 내의 폴리머의 분자량을 증가시키고, 폴리머 내의 분자간 상호 작용을 강화할 수 있는 극성의 관능기를 도입하여, 조성물의 유동성을 감소시킴으로써, 노광 및 식각 공정을 수행하지 않고서도, 평탄화층(160)이 적색, 녹색, 청색 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)에 의해 둘러싸인 W 서브화소에 렌즈 형상의 오목부를 가지도록 하였다.
평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물은 폴리머(polymer), 모노머(monomer), 광개시제(photoinitiator), 첨가제(additives), 계면 활성제(surfactant) 및 이들을 분산시키는 용매를 포함한다.
평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물은 용매 60~80%와 폴리머(polymer), 모노머(monomer), 광개시제(photoinitiator), 첨가제(additives), 계면 활성제(surfactant)의 나머지 성분들로 이루어질 수 있다. 나머지 성분들은 Polymer 60~70중량부, 모노머 20~30중량부, 광개시제 1~10 중량부, 첨가제 0.1~10 중량부, Surfactant 0.1~1중량부를 함유한다.
상기 광개시제는 평탄화층의 경화율 및 막강도에 영향을 줄 수 있으며, 구체적인 예로, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-ㅅ2-메틸프로리오페논, p-t-틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 벤조페논, 4-클로로아세토페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 화합물 벤조페논, 벤조일안식향산, 벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노) 벤조페논 등의 벤조페논계 화합물 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물 벤조인, 벤조인메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인이소프로필 에테르, 벤조 인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈등의 벤조인계 화합물 2,4,6,-트리클로로 s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리 클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-페닐 4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴 s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물을 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 Adhesion Promotor 또는 Radical Trapper, UV 흡수제 등이 사용될 수 있다.
평탄화층(160)을 형성하기 위해, 상기 조성물은 W 서브화소를 둘러싸며 배치된 적색, 녹색, 청색 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)이 형성된 기판(110) 상에 도포될 수 있다. 그 후, 상기 조성물의 용매가 진공 건조(vacuum dry) 공정이나 예비소성(prebake) 공정에 휘발되어 제거되는 데, 이때, 감광성 화합물의 유동성을 억제함으로써, 적색, 녹색, 청색 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)에 의해 둘러싸인, 컬러필터가 배치되지 않은 W 서브화소에 오목부가 형성될 수 있다.
평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물의 폴리머는 벌키한(bulky) 관능기, 예를 들어, 말레이미드(maleimide) 기, 페닐(phenyl) 기, 시클로알칸(cyclo alkane) 기 등을 포함할 수 있다. 평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물의 모노머는 하이드록시(OH)기를 포함하는, 예를 들어, Methyl methacrylate, 2-Hydroxyethyl Acrylate, 1,6-Hexanediol Diacrylate, Trimethylolpropane triacrylate, Dipentaerythritol Hexaacrylate 등을 포함할 수 있다.
따라서, W 서브화소에 형성된 오목부(CV)를 포함하는 평탄화층(160)은 말레이미드(maleimide) 기, 페닐(phenyl) 기, 시클로알칸(cyclo alkane) 기, 하이드록시(OH) 기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
평탄화층(160)은 관통홀(160h)을 포함하고, 평탄화층(160) 상에는 관통홀(160h)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 전극(S)과 전기적으로 연결되는 애노드 전극(170)이 구비된다. 애노드 전극(170)은 평탄화층(160)의 관통홀(160h)와 연결되는 패시베이션층(150)의 관통홀을 통해 소스 전극(S)에 접촉할 수 있다. 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사가 너무 가파를 경우, 다르게 말해, 관통홀(160h)의 테이퍼 각도가 너무 클 경우, 예를 들어, 약 65도 ~ 85도 정도인 경우, 관통홀(160h)의 측벽에 애노드 전극(170)의 증착이 잘 이루어지지 않아 애노드 전극(170)의 두께가 얇아져 단선이 될 수 있다. 그렇기 때문에, 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사가 가파르지 않게, 다르게 말해, 관통홀(160h)의 테이퍼 각도가 크지 않게 하는 것이 필요하다.
본 발명에서 평탄화층(160)을 형성하기 위한 조성물의 유동성이 감소되었기 때문에 구동 박막트랜지스터(DTr)이 형성된 영역을 포함하는 컬러필터들이 형성되지 않은 영역들 상에서 평탄화층(160)의 두께가 유동성이 감소되지 않은 기존의 평탄화층에 비해 더 얇게 도포될 수 있다. 유동성이 작을수록 진공 건조 등 용매를 제거하는 공정 동안에 컬러필터들이 형성되지 않은 낮은 영역으로 조성물이 덜 모여들 것이기 때문이다. 이와 같이, 도포된 두께가 낮을수록, 노광 공정을 통해 평탄화층(160)에 관통홀(160h)을 형성할 때, 관통홀(160h)의 측벽의 경사를 완만하게 하는 데 도움이 된다.
도 8은 도 7의 A 영역의 확대도이다.
도 8을 참조하면, 유기 발광 소자의 애노드 전극(170)이 평탄화층(160) 및 패시베이션층(150)을 관통하여 구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 전극(S)에 연결되어 있다. 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사가 완만하여, 예를 들어, 60도 이하이므로 애노드 전극(170)이 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽에 균일한 두께로 형성될 수 있으므로, 애노드 전극(170)이 단선되는 문제가 발생하지 않을 수 있다. 평탄화층(160)의 관통홀(160h) 아래의 패시베이션층(150)은 소스 전극(S) 상에서 두께가 다른 영역들을 가질 수 있다. 패시베이션층(150)은 다른 영역의 두께(t2)에 비해 평탄화층(160)의 관통홀(160h)에 인접한 영역(150a)(이하, 인접 영역이라 함)의 두께(t1)가 더 두꺼울 수 있다. 패시베이션층(150)의 인접 영역(150a)의 두께(t1)는 0.35 ~ 1.0 um 범위이고, 예를 들어, 0.7um이고, 패시베이션층(150)의 나머지 영역의 두께(t2)는 0.1 ~ 0.35 um 범위이고, 예를 들어, 0.3um일 수 있다. 이와 같이 평탄화층(160)의 관통홀(160h)에 인접한 패시베이션층(150)의 인접 영역(150a)의 두께가 두꺼운 경우, 평탄화층(160)의 관통홀(160h)을 형성하기 위한 노광 공정 시에 하부 금속인 소스 전극(S)에 의한 난반사의 경로의 길이가 길어져서 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사를 완만하게 할 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 서브화소들의 발광 영역들을 정의하기 위해 애노드 전극(270)의 가장자리를 따라 일부를 감싸도록 뱅크(190)가 구비된다. 뱅크(190)는 평탄화층(160)의 관통홀(160h)을 채울 수 있다. 뱅크(190) 및 애노드 전극(170) 상에 유기 발광층(175)과 캐소드 전극(180)이 순차적으로 구비된다. 여기서, 애노드 전극(170), 유기 발광층(175) 및 캐소드 전극(180)은 유기 발광 소자를 구성한다. 유기 발광층(175)는 백색 광을 방출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 도시한 것으로서, 도 8에 대응되는 영역의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 뱅크(도 8의 190)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 평탄화층(160)의 관통홀(160h) 내에 애노드 전극(170), 유기 발광층(175) 및 캐소드 전극(180)이 순차적으로 적층될 수 있다. 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사가 가파르면 애노드 전극(170), 유기 발광층(175) 및 캐소드 전극(180)의 증착이 원활하지 않아 애노드 전극(170), 유기 발광층(175) 및 캐소드 전극(180)의 두께가 균일하지 않을 수 있다. 이렇게 되면 암점 불량이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 유동성이 감소된 평탄화층(160) 및 평탄화층(160)의 관통홀이 형성될 영역 아래의 패시베이션층(150)의 인접영역(150a)의 형성으로 인해, 평탄화층(160)의 관통홀(160h)의 측벽의 경사가 완만하게 형성될 수 있고, 암점 불량이 발생하지 않는다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 도시한 것으로서, 도 6에 대응하는 영역의 단면도이다. 도 6에 도시된 유기 발광 표시 장치는 하부 발광 방식이고, 도 11에 도시된 유기 발광 표시 장치는 상부 발광 방식이다. 도 11의 경우, 도 6과 비교하여 컬러필터들 및 오목부의 수직적 위치가 다를 뿐이고, 나머지는 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 내용들이 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 패시베이션층(150) 상에 컬러필터들이 형성되지 않은 상태로, 제1 평탄화층(160)이 형성되고, 제1 평탄화층(160) 상에 R, G, B, W 서브화소들에 배치된 유기 발광 소자들이 형성될 수 있다. 그리고, 유기 발광 소자들을 덮는 봉지층(194) 상에 컬러필터들(CF_R, CF_G, CF_B)가 형성되고, 그 다음 제2 평탄화층(196)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 봉지층(194) 상에 형성된 제2 평탄황층(196)이 W 서브화소에서 오목부(CV)를 가질 수 있다. 따라서, W 서브화소의 광추출 효율이 향상된 유기 발광 표시 장치가 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 2x2 매트릭스 형태의 쿼드 타입으로 배열된 제1 서브화소, 제2 서브화소, 제3 서브화소 및 제4 서브화소를 가지는 기판;
    상기 제1 서브화소에 배치된 제1 컬러필터;
    상기 제2 서브화소에 배치된 제2 컬러필터;
    상기 제3 서브화소에 배치된 제3 컬러필터; 및
    상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화층;을 포함하고,
    상기 평탄화층은 상기 제4 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 상기 제4 서브화소에 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 비구면 렌즈형상을 가지는, 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 형상의 오목부는 제1 방향으로 제1 폭을 가지고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 폭을 가지고, 상기 제1 폭과 상기 제2 폭은 서로 동일한, 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 형상의 오목부는 제1 방향으로 제1 폭을 가지고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 폭을 가지고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 더 작은, 유기 발광 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면 및 상기 제3 컬러필터의 측면은 오목한 영역을 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률과 상기 제3 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률이 동일한, 유기 발광 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률은 상기 제3 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률보다 더 큰, 유기 발광 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 표시 영역의 4 개의 가장자리 영역들 중에 적어도 2개의 가장자리 영역을 따라 배치된 더미 서브화소들을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오목부에 배치되고 백색광을 방출하는 유기 발광 소자를 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 서브화소들에 배치된 유기 발광 소자들;및
    상기 유기 발광 소자들을 덮는 봉지층;을 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 컬러필터들 및 상기 평탄화층은 상기 봉지층 상에 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화층은 말레이미드기, 페닐기, 시클로알칸기, 하이드록시기 중 하나 이상의 관능기를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 덮으며 상기 평탄화층 아래에 배치되는 패시베이션층;및
    상기 평탄화층 상에 배치된 유기 발광 소자;를 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자의 애노드 전극은 상기 평탄화층 및 상기 패시베이션층을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극에 연결되고,
    상기 패시베이션층은 상기 소스 전극 상에서 두께가 다른 영역을 가지는 유기 발광 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 다른 영역에 비해 상기 평탄화층의 관통홀에 인접한 영역의 두께가 더 두꺼운, 유기 발광 표시 장치.
  15. 2x2 매트릭스 형태로 시계 방향으로 순차적으로 배열된 제1 서브화소, 제2 서브화소, 제3 서브화소 및 제4 서브화소를 포함하는 기판;
    상기 제1 서브화소에 배치된 제1 컬러필터;
    상기 제2 서브화소에 배치된 제2 컬러필터;
    상기 제3 서브화소에 배치된 제3 컬러필터; 및
    상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화층;을 포함하고,
    상기 평탄화층은 상기 제4 서브화소의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 렌즈 형상의 오목부를 상기 제4 서브화소에 가지고,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면 및 상기 제3 컬러필터의 측면은 오목한 영역을 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률과 상기 제3 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률이 동일한, 유기 발광 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 상기 제1 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률은 상기 제3 컬러필터의 측면의 오목한 영역의 곡률보다 더 큰, 유기 발광 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 2개의 제1 컬러필터들의 측면들 사이의 최대 간격은 상기 제4 서브화소에 인접한 2개의 제3 컬러필터들의 측면들 사이의 최대 간격과 동일한, 유기 발광 표시 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제4 서브화소에 인접한 2개의 제1 컬러필터들의 측면들 사이의 최대 간격은 상기 제4 서브화소에 인접한 2개의 제3 컬러필터들의 측면들 사이의 최대 간격과 서로 다른, 유기 발광 표시 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 평탄화층은 말레이미드기, 페닐기, 시클로알칸기, 하이드록시기 중 하나 이상의 관능기를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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