KR20220080923A - 전계 발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

이 출원은 대면적 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 구동 소자층, 발광 소자층 및 색 온도 조절층을 포함한다. 구동 소자층은, 기판 위에 배치된다. 발광 소자층은, 애노드 전극, 뱅크, 발광층 및 캐소드 전극을 구비한다. 애노드 전극은, 구동 소자층과 연결되어 있다. 뱅크는, 애노드 전극에서 발광 영역을 정의한다. 발광층은, 뱅크와 애노드 전극 위에 적층된다. 캐소드 전극은, 발광층 위에 적층된다. 색 온도 조절층은, 구동 소자층과 발광 소자층 사이에서, 발광 영역 내에 배치된다.

Description

전계 발광 표시장치{Electroluminescence Display}
이 출원은 대면적 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 특히, 이 출원은 색 온도 조절을 용이하게 구현할 수 있는 구조를 갖는 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 또한, 이 출원은 색 온도를 용이하게 조절할 수 있으며, 편광 소자 없이 외광 반사를 방지하는 전계 발광 표시장치에 관한 것이다.
근래 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 전계 발광소자(Luminescent Display) 등 다양한 형태의 표시장치가 개발되어 발전하고 있다. 이 같이 다양한 형태의 표시장치는 각각의 고유 특성에 맞춰 컴퓨터, 휴대폰, 은행의 입출금장치(ATM) 및 차량의 네비게이션 시스템 등과 같은 다양한 제품의 영상 데이터 표시를 위해 사용되고 있다.
특히, 자발광 표시장치인 전계 발광 표시장치는 시야각 및 색 구현도와 같은 광학적 성능이 우수하여, 점차 그 응용 분야가 넓어지며, 영상 표시장치용으로 각광을 받고 있다. 전계 발광 표시장치는, 색 재현성이 우수하여 현재 개발된 평판형 표시장치들 중에서 가장 우수한 제품으로 각광을 받고 있다. 하지만, 제품의 적용 분야에 따라 색 온도를 다르게 설정하기 위해서는, 발광 소자를 구성하는 발광 물질의 특성을 다양하게 조절할 수 있어야 한다. 발광 소자 물질의 특성상 다양한 색 온도를 나타낼 수 있는 물질들을 확보하는 것이 매우 어렵다. 따라서, 발광 물질의 종류에 상관 없이 색 온도를 다양하게 조절할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
또한, 전계 발광 표시장치와 같은 평판 표시장치의 경우, 외부 광이 반사되어 표시 품질을 저하하는 문제가 있다. 외광 반사를 억제하기 위해 편광판과 같은 광학 소자를 추가하는 방안이 제시되어 있다. 하지만, 이는 광학 소자로 인해 발광 물질에서 제공하는 광량이 감소하기 때문에, 휘도 저하가 발생한다. 휘도 저하를 방지하기 위해서는 더 높은 전력을 사용해야 하는데, 이는 소비 전력이 증가하는 문제를 야기한다.
특히, 색 온도를 다르게 변환함에 따라 휘도가 저하될 수 있다. 이 경우, 외광 반사를 억제하기 위한 광학 소자로 인해 휘도가 더욱 저하될 수 있다. 따라서, 색 온도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 광학 소자를 적용하지 않고도 외광 반사를 억제할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
본 명세서의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 발광 소자를 변경하지 않고도 색 온도를 다양하게 조절할 수 있는 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 명세서의 다른 목적은, 휘도 저하 없이 외광 반사를 억제할 수 있는 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 명세서의 또 다른 목적은, 발광 소자 변경 없이 색 온도를 다양하게 조절하며, 광학 소자를 적용하지 않고도 외광 반사를 억제하고, 휘도 저하를 방지할 수 있는 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 구동 소자층, 발광 소자층 및 색 온도 조절층을 포함한다. 구동 소자층은, 기판 위에 배치된다. 발광 소자층은, 애노드 전극, 뱅크, 발광층 및 캐소드 전극을 구비한다. 애노드 전극은, 구동 소자층과 연결되어 있다. 뱅크는, 애노드 전극에서 발광 영역을 정의한다. 발광층은, 뱅크와 애노드 전극 위에 적층된다. 캐소드 전극은, 발광층 위에 적층된다. 색 온도 조절층은, 구동 소자층과 발광 소자층 사이에서, 발광 영역 내에 배치된다.
일례로, 색 온도 조절층은, 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50% 사이의 면적 비율을 갖는다.
일례로, 색 온도 조절층은, 다수 개로 분리되어 발광 영역 내에 고르게 산포된다.
일례로, 발광층과 캐소드 전극 사이에 배치된 패턴층, 그리고 패턴층 위에 배치된 광 흡수 전극을 더 포함한다.
일례로, 기판은, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소들을 구비한다. 화소들 각각 하나는, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 구비한다. 패턴층은, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소에 걸쳐 배치된다. 광 흡수 전극은, 청색 화소를 제외하고, 백색 화소에 배치된다.
일례로, 광 흡수체와 광 반사층을 더 구비한다. 광 흡수체는, 색 온도 조절층과 구동 소자층 사이에 배치된 반원구형이다. 광 반사층은, 광 흡수체와 색 온도 조절층 사이에 배치된다.
일례로, 발광층과 캐소드 전극 사이에서 광 반사층과 중첩하지 않도록 배치된 광 흡수 전극층을 더 포함한다.
일례로, 광 반사층은, 반원구형 광 흡수체의 표면 위에 적층된다. 색 온도 조절층은, 광 반사층의 표면 위에 적층된다.
일례로, 광 흡수체의 최대 단면적은, 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 90% 사이의 면적 비율을 갖고 배치된다.
일례로, 광 반사층은, 반원구형 광 흡수체의 표면 위에 적층된다. 색 온도 조절층은, 광 반사층의 표면 위의 적어도 일부 영역에 적층된다.
일례로, 색 온도 조절층은, 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50% 사이의 면적 비율을 갖고 배치다된.
일례로, 광 흡수체는, 다수 개로 분리되어 발광 영역 내에 고르게 산포된다.
일례로, 기판은, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소들을 구비한다. 화소들 각각 하나는, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 구비한다. 색 온도 조절층은, 적색 화소와 녹색 화소 중 적어도 어느 하나에 배치된다.
일례로, 화소들 각각 하나는, 백색 화소를 더 구비한다. 색 온도 조절층은, 백색 화소에 배치된다.
또한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 박막 트랜지스터, 평탄화 막, 광 흡수체, 광 반사층, 애노드 전극, 뱅크, 발광층, 패턴층, 광 흡수 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 기판에는, 발광 영역을 구비한 화소 영역들이 매트릭스 방식으로 배치되어 있다. 박막 트랜지스터는, 각 화소 영역에서 발광 영역 외부에 배치된다. 평탄화 막은, 박막 트랜지스터를 구비한 기판의 표면 전체를 덮는다. 광 흡수체는, 평탄화 막 위에서 발광 영역 내에 배치된 반원구형이다. 광 반사층은, 광 흡수체의 표면 위에 적층된다. 애노드 전극은, 광 반사층 위에서 발광 영역을 덮도록 배치되고, 박막 트랜지스터에 연결된다. 뱅크는, 애노드 전극에서 발광 영역을 정의한다. 발광층은, 애노드 전극 위에 적층된다. 패턴층은, 발광층 위에서 적층된다. 광 흡수 전극은, 패턴층 위에서 광 흡수체와 중첩하지 않도록 배치된다. 캐소드 전극은, 발광층 및 광 흡수 전극 위에 적층된다.
일례로, 광 흡수체는, 최대 단면적이 발광 영역의 면적 대비 50% 내지 90%의 면적 비율을 갖는다.
일례로, 광 반사층의 표면과 애노드 전극 사이에 적층된 색 온도 조절층을 더 포함한다.
일례로, 색 온도 조절층은, 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50%의 면적 비율을 갖는다.
일례로, 화소들은, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 구비한다. 광 흡수 전극은, 청색 화소를 제외하고, 백색 화소에 배치된다.
일례로, 색 온도 조절층은, 청색 화소를 제외하고, 백색 화소에 배치된다. 색 온도 조절층은, 청색광을 황색광으로 변환하는 제1 색 변환 물질, 청색광을 적색광으로 변환하는 제2 색 변환 물질 및 청색광을 녹색광으로 변환하는 제3 색 변환 물질 중 선택된 어느 하나를 포함한다.
이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 색 온도 조절층을 발광 소자의 하부에 배치하여, 발광 소자의 물성 변경 없이도, 발광 소자에서 출광된 빛의 색 온도를 변환할 수 있다. 또한, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 광 흡수체와 광 반사층을 이용하여, 외부에서 입사되는 빛은 광 흡수체로 반사를 방지하고, 발광층에서 발광하는 빛은 광 반사층을 이용하여 발광 영역으로 출광한다. 따라서, 휘도 저하 없이 외광 반사를 억제할 수 있다. 더욱이, 광 반사층 위에 색 온도 조절층을 더 구비함으로써, 표시 장치의 적용 분야에 맞는 색 온도를 쉽게 선택할 수 있다. 즉, 이 출원에 의하면, 발광 소자의 물성에 관계 없이 색 온도를 선택할 수 있으며, 휘도 저하 없이 외광 반사를 억제하여, 적용하고자 하는 분야에 최적화된 전계 발광 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 이 출원에 의한 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I'를 따라 도시한 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 단면도이다.
도 5는, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 제1 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은, 이 출원에 의한 광 흡수체를 구비한 전계 발광 표시장치에서 색 온도 조절 및 외광 반사 억제의 메카니즘을 나타내는 단면도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 이 출원은 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 명세서의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 여기에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서의 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명은, 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 출원 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 명세서의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 이 출원에 따른 전계 발광 표시장치의 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 도 1은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에서 X축은 스캔 배선과 나란한 방향을 나타내고, Y축은 데이터 배선과 나란한 방향을 나타내며, Z축은 표시 장치의 높이 방향을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전계 발광 표시장치는 기판(110), 게이트(혹은 스캔) 구동부(200), 데이터 패드부(300), 소스 구동 집적회로(410), 연성필름(430), 회로 보드(450), 및 타이밍 제어부(500)를 포함한다.
기판(110)은 절연성이 우수한 재료를 포함할 수 있다. 기판(110)은 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전계 발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 표시장치인 경우, 기판(110)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 투명 폴리이미드(polyimide) 재질을 포함할 수 있다.
기판(110)은 표시 영역(DA) 및 비 표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다. 표시 영역(DA)은 영상이 표시되는 영역으로서, 기판(110)의 중앙부를 포함한 대부분 영역에 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 영역(DA)에는 스캔 배선들(혹은 게이트 배선들), 데이터 배선들 및 화소들이 형성된다. 화소들은 복수의 서브 화소들을 포함하며, 복수의 서브 화소들은 각각 스캔 배선들과 데이터 배선들을 포함한다.
비 표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서, 표시 영역(DA)의 전체 또는 일부를 둘러싸도록 기판(110)의 가장자리 부분에 정의될 수 있다. 비 표시 영역(NDA)에는 게이트 구동부(200)와 데이터 패드부(300)가 형성될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 타이밍 제어부(500)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 스캔 배선들에 스캔(혹은 게이트) 신호들을 공급한다. 게이트 구동부(200)는 베이스 기판(110)의 표시 영역(DA)의 일측 바깥쪽의 비 표시 영역(NDA)에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성될 수 있다. GIP 방식은 게이트 구동부(200)가 기판(110) 상에 직접 형성되어 있는 구조를 일컫는다.
데이터 패드부(300)는 타이밍 제어부(500)로부터 입력되는 데이터 제어신호에 따라 데이터 배선들에 데이터 신호들을 공급한다. 데이터 패드부(300)는 구동 칩으로 제작되어 연성 필름(430)에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 기판(110)의 표시 영역(DA)의 일측 바깥 쪽의 비 표시 영역(NDA)에 부착될 수 있다.
소스 구동 집적 회로(410)는 타이밍 제어부(500)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력 받는다. 소스 구동 집적 회로(410)는 소스 제어 신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터 전압들로 변환하여 데이터 배선들에 공급한다. 소스 구동 집적 회로(410)가 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성 필름(430)에 실장될 수 있다.
연성 필름(430)에는 데이터 패드부(300)와 소스 구동 집적 회로(410)를 연결하는 배선들, 데이터 패드부(300)와 회로 보드(450)를 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성 필름(430)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 데이터 패드부(300) 상에 부착되며, 이로 인해 데이터 패드부(300)와 연성 필름(430)의 배선들이 연결될 수 있다.
회로 보드(450)는 연성 필름(430)들에 부착될 수 있다. 회로 보드(450)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로 보드(450)에는 타이밍 제어부(500)가 실장될 수 있다. 회로 보드(450)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 제어부(500)는 회로 보드(450)의 케이블을 통해 외부의 시스템 보드로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력 받는다. 타이밍 제어부(500)는 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 소스 구동 집적 회로(410)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 타이밍 제어부(500)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(200)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 구동 집적 회로(410)들에 공급한다. 제품에 따라 타이밍 제어부(500)는 소스 구동 집적 회로(410)와 한 개의 구동 칩으로 형성되어 기판(110) 상에 실장될 수도 있다.
도 2는 전계 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 3은 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 I-I'를 따라 도시한 전계 발광 표시장치의 단면도이다. 도 2 내지 도 4에서는 전계 발광 표시장치의 한 종류인 전계 발광 표시장치를 예로서 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 전계 발광 표시장치의 한 화소(P)는 스캔 배선(SL), 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)에 의해 정의된다. 전계 발광 표시장치의 한 화소 내부에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE) 그리고 보조 용량(Cst)을 포함한다. 구동 전류 배선(VDD)은 발광 다이오드(OLE)를 구동하기 위한 고 전위 전압이 인가된다.
기판(SUB) 위에 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성되어 있다. 예를 들어, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부분에 배치될 수 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스위칭 게이트 전극(SG), 스위칭 소스 전극(SS) 및 스위칭 드레인 전극(SD)을 포함한다. 스위칭 게이트 전극(SG)은 스캔 배선(SL)에 연결된다. 스위칭 소스 전극(SS)은 데이터 배선(DL)에 연결되며, 스위칭 드레인 전극(SD)은 구동 박막 트랜지스터(DT)에 연결된다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 데이터 신호를 인가함으로써 구동 시킬 화소를 선택하는 기능을 한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 선택된 화소의 발광 다이오드(OLE)를 구동하는 기능을 한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 구동 게이트 전극(DG), 구동 소스 전극(DS) 및 구동 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 게이트 전극(DG)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 스위칭 드레인 전극(SD)에 연결된다. 구동 소스 전극(DS)은 구동 전류 배선(VDD)에 연결되며, 구동 드레인 전극(DD)은 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)에 연결된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 게이트 전극(DG) 일부와 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO) 일부가 중첩한 부분에 보조 용량(Cst)이 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT)는 게이트 전극(SG, DG)이 기판(SUB) 위에 먼저 형성되는 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 게이트 전극(SG, DG) 위에는 게이트 절연막(GI)이 적층되며, 게이트 절연막(GI) 위에 반도체 층(SA, DA)이 형성된다. 또한, 반도체 층(SA, DA)의 양측변에는 각각 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD)이 형성된다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT)는 탑 게이트(Top Gate) 구조를 가질 수도 있다.
스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT) 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터(ST, DT)가 형성된 기판(SUB)의 상부 표면을 고르게 하기 위한 것이다. 표면의 평탄성을 확보하기 위해 평탄화 막(PL)은 유기 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 경우에 따라, 평탄화 막(PL)은 무기 물질로 이루어진 무기막과 유기 물질로 이루어진 유기막이 적층된 구조를 가질 수 있다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 구동 전류 배선(VDD)과 발광 다이오드(OLE) 사이에 배치된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극에 연결된 게이트 전극의 전압의 크기에 따라 구동 전류 배선(VDD)으로부터 발광 다이오드(OLE)로 흐르는 전류량를 조정한다.
발광 다이오드(OLE)는 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절되는 전류에 따라 발광한다. 다시 설명하면, 발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절되는 전류에 따라 발광량이 정해지는 방식으로 휘도를 조절할 수 있다. 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)은 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 드레인 전극(DD)에 접속되고, 캐소드 전극(CAT)은 저 전위 전압이 공급되는 저전원 배선(VSS)에 접속된다. 즉, 발광 다이오드(OLE)는 저 전위 전압과 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절된 고 전위 전압에 의해 구동된다.
박막 트랜지스터들(ST, DT)을 덮는 평탄화 막(PL) 위에는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 평탄화 막(PL)에 형성된 콘택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 드레인 전극(DD)에 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO) 위에는 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA)는 애노드 전극(ANO)의 가장자리를 덮으며 중앙부 대부분을 노출하여 발광 영역을 정의한다.
뱅크(BA)와 노출된 애노드 전극(ANO)의 표면 위에는 발광층(OL)이 적층되어 있다. 발광층(OL)은 광을 발생하는 유기 혹은 무기 물질을 포함하며, 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 걸쳐 연결되도록 적층될 수 있다. 경우에 따라서, 발광층(OL)은 뱅크(BA)에 의해 정의된 발광 영역의 애노드 전극(ANO)과 접촉하도록 분리되어 적층될 수도 있다.
발광층(OL)의 상부에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO), 애노드 전극(ANO)과 접촉하는 발광층(OL) 그리고 캐소드 전극(CAT)가 발광 다이오드(OLE)를 형성한다.
전계 발광 표시장치는 발광 다이오드(OLE)에서 출광한 빛이 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 배치된 기판(SUB) 방향으로 제공되는 하부 발광형의 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(OLE)의 하부에는 칼라 필터(CF)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 칼라 필터(CF)는 박막 트랜지스터들(ST, DT)을 형성한 후, 발광 영역에 대응하도록 형성될 수 있다. 이후에, 박막 트랜지스터들(ST, DT)과 칼라 필터(CF)를 덮도록 평탄화 막(PL)이 적층될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 전계 발광 표시장치는 다이오드(OLE)에서 출광한 빛이 발광 다이오드(OLE) 상에 배치된 봉지층(EN) 방향으로 제공되는 상부 발광형을 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 칼라 필터(CF)는 발광 다이오드 (OLE)의 상부에 배치될 수 있다.
발광 다이오드(OLE)가 형성된 기판(SUB)의 상부 표면에는 봉지층(EN)이 더 적층되어 있다. 봉지층(EN)은 외부의 이물질에 의해 발광 다이오드(OLE)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.
봉지층(EN)은 적어도 하나의 무기층과 적어도 하나의 유기층이 적층되어 형성될 수 있다. 일례로, 봉지층(EN)은 제1 무기층(PAS1), 유기층(PCL) 및 제2 무기층(PAS2)이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다. 제1 무기층(PAS1)과 제2 무기층(PAS2)은 수분 및 가스 침투를 방지하기 위한 것일 수 있다. 제1 무기층(PAS1)과 제2 무기층(PAS2)은 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 무기 물질로 형성할 수 있다. 유기층(PCL)은 고체 이물질이 발생하는 경우 이를 덮기 위한 유기 물질로 도포할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서의 다양한 실시 예들에 대해 설명한다. 특히, 화소 영역 내에 배치되는 본 명세서의 핵심 구성 요소들의 배치 구조를 중심으로 설명한다.
<제 1 실시 예>
먼저, 도 3 및 5를 참조하여, 본 명세서의제1 실시 예에 대해 설명한다. 도 5는, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 명세서의제1 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 다수 개의 화소들이 매트릭스 방식으로 배열되어 있다. 또한, 각 화소는 다수 개의 서브 화소들을 구비할 수 있다. 이하의 설명에서는, 하나의 화소를 구성하는 서브 화소들로서 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소들을 구비한 경우에 대해 설명한다. 이 출원은 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 예로, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소들로만 하나의 화소를 구성할 수 있다.
도 5를 참조하여 단면 구조를 보면, 본 명세서의제1 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는, 기판(SUB), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 포함한다. 도 5에서는 색 온도 조절층(CCL)이 배치된 백색 화소의 구조를 도시하고 있다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는, 구동 반도체 층(GA), 게이트 절연막(GI), 구동 게이트 전극(DG), 구동 소스 전극(DS) 및 구동 드레인 전극(DD)을 포함할 수 있다. 구동 반도체 층(GA)은 기판(SUB) 위에 형성되어 있다. 구동 반도체 층(GA)의 중앙부는 게이트 절연막(GI)과 구동 게이트 전극(DG)이 형성되어 있다. 구동 반도체 층(GA)과 구동 게이트 전극(DG) 위에는 중간 절연막(IL)이 적층되어 있다. 중간 절연막(IL) 위에는 구동 소스 전극(DS)과 구동 드레인 전극(DD)이 형성되어 있다. 구동 소스 전극(DS)은 중간 절연막(IL) 위에서 구동 반도체 층(GA)의 일측과 접촉하고 있다. 구동 드레인 전극(DD)은 중간 절연막(IL) 위에서 구동 반도체 층(GA)의 타측과 접촉하고 있다.
구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성된 기판(SUB)의 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에서, 발광 영역(EA) 내에는 색 온도 조절층(CCL)이 배치되어 있다. 색 온도 조절층(CCL)은 발광 영역(EA) 내에서 섬 모양으로 배치된 단일 층으로 구성될 수 있다. 또는, 도 5에 도시한 바와 같이, 다수 개의 섬 모양으로 산포된 구조를 가질 수 있다.
또한, 평탄화 막(PL) 위에는, 발광 영역(EA)을 완전히 덮으며 조금 더 큰 면적을 갖는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 평탄화 막(PL)을 관통하는 콘택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 드레인 전극(DD)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 색 온도 조절층(CCL)을 완전히 덮는 구조를 갖는다.
하부 발광형의 경우, 애노드 전극(ANO)은 투명 도전 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 애노드 전극(ANO)은 인듐-주석 산화물(Indium-Tin Oxide) 또는 인듐-아연 산화물(Indium-Zinc Oxide)로 형성할 수 있다.
애노드 전극(ANO) 위에는 발광 영역(EA)을 정의하도록 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA) 및 애노드 전극(ANO) 위에는 발광층(OL)이 적층되어 있다. 발광층이 백색 광을 출광하는 경우, 발광층(OL)은 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 도포될 수 있다.
발광층(OL) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 하부 발광형의 경우, 캐소드 전극(CAT)은 광 반사율이 높은 금속 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은 은(Ag), 탄탈륨(Ta), 구리 (Cu), 혹은 알루미늄(Al)을 포함하거나, 이들의 합금 금속을 포함할 수 있다.
뱅크(BA)에 의해 정의된 발광 영역(EA) 내에서 적층된 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)이 발광 다이오드(OLE)를 구성한다. 제1 실시 예에서는, 발광 다이오드(OLE)에서 빛이 출광되는 방향에 색 온도 조절층(CCL)이 적층된 구조를 갖는다.
발광층(OL)에서 발생한 모든 빛들은 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사되어, 애노드 전극(ANO)으로 출광된다. 출광된 빛 중에서 일부는 색 온도 조절층(CCL)을 통과하고, 나머지는 색 온도 조절층(CCL)을 통과하지 않는다. 색 온도 조절층(CCL)을 통과하지 않은 빛들은 원래 갖고 있던 색 온도를 유지한다. 반면에 색 온도 조절층(CCL)을 통과한 빛들은 색 온도가 변환된다. 그 결과, 발광 영역(EA) 전체에서 발생하는 빛들의 색 온도가 변화되는 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 황색광으로 변환하는 물질로 이루어질 수 있다. 색 온도 조절층(CCL)이 없는 경우인 표준 색 온도는 9969℃일 수 있다. 반면에 청색광을 황색광으로 변환하는 물질을 10% 포함하는 경우의 색 온도는 7379℃일 수 있다.
일례로, 발광 영역(EA)의 면적에 대한 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율이 10%가 되도록 색 온도 조절층(CCL)의 크기를 설정하여, 백색 화소의 발광 영역(EA)에서 출광되는 빛의 색 온도를 7379℃로 조정할 수 있다. 다른 예로, 발광 영역(EA)의 면적에 대한 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율이 20%가 되도록 색 온도 조절층(CCL)을 배치하면, 백색 화소의 발광 영역(EA)에서 출광되는 빛의 색 온도를 5950℃로 설정할 수 있다.
이와 같이, 발광 영역(EA) 면적에 대한 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율로 색 온도를 다르게 설정할 수 있다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 면적 비율이 동일하더라도, 색 온도 조절층(CCL)의 두께를 다르게 하거나, 색 온도 조절층(CCL)에 포함된 색 온도 변환 물질의 밀도를 다르게 하여 색 온도를 다르게 설정할 수도 있다.
도 3과 같이 화소가 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)들로 구성될 수 있다. 도 3에서는, 색 온도 조절층(CCL)은 백색 화소(PW)에만 배치된 경우를 나타내었다. 다른 예로, 색 온도 조절층(CCL)은 녹색 화소(PG)와 백색 화소(PW)에만 배치될 수 있다. 또는 색 온도 조절층(CCL)은 적색 화소(PR)와 백색 화소(PW)에만 배치될 수도 있다. 또한, 색 온도 조절층(CCL)은 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG) 및 백색 화소(PW)에만 배치될 수도 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에는 색 온도 조절층(CCL)을 배치하지 않는 것이 바람직하다. 청색 칼라 필터를 통과한 청색광은 다른 칼라 필터를 통과한 다른 색상의 빛들보다 휘도가 현저히 낮기 때문에 색 온도 조절층(CCL)을 통과하여 색 온도를 낮춘 빛이 청색 칼라 필터를 통과하는 경우, 휘도가 더 낮아지는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
적색 화소(PR)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 적색광으로 변환하는 색 변환 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 녹색 화소(PG)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 녹색광으로 변환하는 색 변환 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 한편, 백색 화소(PW)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 황색광으로 변환하는 색 변환 물질, 청색광을 적색광으로 변환하는 색 변환 물질 그리고 청색광을 녹색광으로 변환하는 색 변환 물질 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
특히, 백색 화소(PW)에 색 온도 조절층(CCL)을 배치할 수 있다. 그리고, 색 변화 물질의 종류, 색 변환 물질의 함량 및 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율을 조절하여, 백색 화소에서 출광되는 색 온도를 결정할 수 있다. 따라서, 발광층(OL)을 구성하는 발광 물질을 바꾸지 않고도 색 온도를 다르게 설정할 수 있다.
<제 2 실시 예>
이하, 도 6을 참조하여, 본 명세서의 제2 실시 예에 대해 설명한다. 도 6은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
제 1 실시 예의 경우, 외부 광이 기판(SUB)의 아래 방향에서 캐소드 전극(CAT)를 향해 입사되는 경우, 외부 광이 캐소드 전극(CAT)에서 반사될 수 있다. 이 경우, 외부 광의 반사로 인해 표시 장치에서 제공하는 영상을 제대로 관측할 수 없을 수 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로, 도면으로 도시하지 않았지만, 도 5에서 기판(SUB)의 하면에 편광판과 같은 광학 소자를 더 배치하여, 외부 광의 반사를 억제할 수 있다.
제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 광학 소자를 구비하지 않고 외부 광의 반사를 억제하는 구조를 더 구비한 특징이 있다. 도 6을 참조하면, 본 명세서의 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 청색 화소(PB)와 백색 화소(PW)를 구비한다. 청색 화소(PB)와 백색 화소(PW)는 서로 다른 구조를 갖는다.
예를 들어, 백색 화소(PW)에는 기판(SUB), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE), 색 온도 조절층(CCL), 패턴층(PTL) 및 광 흡수층(ABE)을 포함한다. 청색 화소(PB)에는 패턴층(PTL)이 배치되어 있으나, 색 온도 조절층(CCL)과 광 흡수층(ABE)은 배치되지 않는 특징이 있다.
도 6을 참조하여, 구체적으로 설명한다. 백색 화소(PW)에서는, 구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성된 기판(SUB)의 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에서, 발광 영역(EA) 내에는 색 온도 조절층(CCL)이 배치되어 있다. 색 온도 조절층(CCL)은 백색 화소(PW)의 발광 영역(EA) 내에서 다수 개의 섬 모양으로 산포된 구조를 가질 수 있다.
또한, 평탄화 막(PL) 위에는, 발광 영역(EA)을 완전히 덮으며 조금 더 큰 면적을 갖는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 색 온도 조절층(CCL)을 완전히 덮는 구조를 갖는다.
애노드 전극(ANO) 위에는 발광 영역(EA)을 정의하도록 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA) 및 애노드 전극(ANO) 위에서 발광층(OL)은 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 도포될 수 있다.
제2 실시 예에서는 백색 화소(PW) 영역에 외광 반사를 저감할 수 있는 구조를 더 구비한다. 예를 들어, 발광층(OL) 위에는 반사 저감 구조체가 적층된다. 일례로, 반사 저감 구조체는, 패턴층(PTL)과 광 흡수 전극(ABE)이 적층된 구조를 가질 수 있다.
패턴층(PTL)은 투명한 도전 물질로 형성되며, 자외선 조사 여부에 따라 표면 위에 특정 금속 물질이 흡착되거나 흡착되지 않는 성질을 갖는다. 패턴층(PTL)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 패턴층(PTL)의 표면에서 일정 영역에 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 영역에는 광 흡수 금속 물질이 적층되지만, 자외선이 조사되지 않은 영역에는 광 흡수 금속 물질이 적층되지 않는다.
예를 들어, 패턴층(PTL)은 전자 수송층 및 전자 주입층과 같은 유기물질로 이루어질 수 있다. 일례로, diarylethenes 1,2-bis[2-methyl-5-(5-trimethylsilylthiophen-2-yl)thiophen-3-yl]-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene와 같은 유기 물질을 사용할 수 있다. 이러한 유기 물질은 자외선의 빛을 조사하면, 연결 구조에서 ring 구조가 끊어져(open-ring) 물성이 경질(hard) 상태가 된다. 반대로 ring 구조가 끊어진 상태에서 가시광선을 조사하면, 연결 구조가 다시 연결되어(closed-ring) 물성이 연질(soft)상태가 된다. 그러나 이 물질에만 국한되는 것은 아니며, 패턴층(PTL)은 조사되는 빛의 파장에 따라 링 연결 구조가 변경되어 물성이 경질 혹은 연질로 변화될 수 있는 유기 물질이면 어느 것이든 사용할 수 있다.
금속은 경질(hard) 표면에는 증착이 잘 이루어지지만, 연질(Soft) 표면에는 증착이 잘 이루어지지 않는다. 앞에서 설명하였듯이, 패턴층(PTL)을 전자 주입층으로 사용할 수 있으므로, 패턴층(PTL)을 유기 발광층(OL)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치하고, 선택적으로 자외선을 조사하거나 가시광선을 조사하면, 패턴층(PTL)의 표면 위에 부분적으로 금속을 증착시킬 수 있다.
구체적으로는, diarylethenes 1,2-bis[2-methyl-5-(5-trimethylsilylthiophen-2-yl)thiophen-3-yl]-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene을 포함하는 유기 물질을 유기 발광층(OL) 위에 도포하여 패턴층(PTL)을 형성한다. 그 후, 패턴층(PTL)의 표면 위에서 백색 화소(PW) 영역 위에만 자외선을 조사한다. 이 때, 백색 화소(PW)을 가리는 마스크를 사용할 수 있다. 다른 방법으로는 자외선 레이저를 이용하여, 백색 화소(PW) 부분에만 자외선을 조사할 수 있다. 그 후에, 불투명한 광 흡수 금속 물질을 증착하면, 자외선이 조사된, 백색 화소(PW) 영역에만 선택적으로 광 흡수 전극(ABE)이 형성된다. 광 흡수 전극(ABE)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
광 흡수 전극(ABE) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다.
뱅크(BA)에 의해 정의된 발광 영역(EA) 내에서 적층된 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)이 발광 다이오드(OLE)를 구성한다. 특히, 백색 화소(PW)에는 발광층(OL)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 패턴층(PTL)과 광 흡수 전극(ABE)이 개재되어 있다. 패턴층(PTL)과 광 흡수 전극(ABE)는 모두 도전성 물질이므로, 캐소드 전극(CAT)과 전기적으로 연결된다. 즉, 패턴층(PTL), 광 흡수 전극(ABE) 및 캐소드 전극(CAT)들이 하나의 전극이 된다.
그 결과, 발광층(OL)에서 발생한 빛이 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사되어, 애노드 전극(ANO)으로 출광된다. 출광된 빛들 중에서 50%는 곧바로 애노드 전극(ANO)으로 향하고, 나머지 50%는 캐소드 전극(CAT)으로 향한다. 캐소드 전극(CAT)으로 향한 빛들은 모두 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사되어 애노드 전극(ANO)으로 출광된다.
발광층(OL)에서 애노드 전극(ANO)으로 출광된 빛 중에서 일부는 색 온도 조절층(CCL)을 통과하고, 나머지는 색 온도 조절층(CCL)을 통과하지 않는다. 색 온도 조절층(CCL)을 통과하지 않은 빛들은 원래 갖고 있던 색 온도를 유지한다. 반면에 색 온도 조절층(CCL)을 통과한 빛들은 색 온도가 변환된다.
한편, 청색 화소(PB)에서는, 구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성된 기판(SUB)의 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에는, 발광 영역(EA)을 완전히 덮으며 조금 더 큰 면적을 갖는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 청색 화소(PB)에는 색 온도 조절층(CCL)이 배치되지 않는다.
애노드 전극(ANO) 위에는 발광 영역(EA)을 정의하도록 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA) 및 애노드 전극(ANO) 위에서 발광층(OL)은 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 도포될 수 있다.
제2 실시 예에서는 청색 화소(PB) 영역에는 외부광의 반사를 저감할 수 있는 구조를 구비하지 않는다. 따라서, 청색 화소(PB)의 발광층(OL) 위에는 패턴층(PTL)이 적층되지만, 광 흡수 전극(ABE)은 적층되지 않은 구조를 가질 수 있다. 앞에서 설명하였듯이, 패턴층(PTL)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에 광 흡수 전극(ABE)를 적층하지 않도록 하기 위해, 패턴층(PTL)의 표면 위에서 청색 화소(PB) 영역을 덮고, 백색 화소(PW) 영역만을 개방하는 마스크를 이용하여 자외선을 조사한다. 그 후에, 불투명한 광 흡수 금속 물질을 증착하면, 자외선이 조사된, 백색 화소(PW) 영역에만 선택적으로 광 흡수 전극(ABE)이 형성되고, 청색 화소(PB) 영역에는 광 흡수 전극(ABE)이 형성되지 않는다.
청색 화소(PB)에서는 패턴층(PTL) 위에 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다.
청색 화소(PB)에서느 뱅크(BA)에 의해 정의된 발광 영역(EA) 내에서 적층된 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)이 발광 다이오드(OLE)를 구성한다. 특히, 발광층(OL)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 패턴층(PTL)이 개재되어 있다. 패턴층(PTL)은 투명한 도전성 물질이므로, 캐소드 전극(CAT)과 전기적으로 연결된다. 즉, 패턴층(PTL)과 캐소드 전극(CAT)이 하나의 전극이 된다.
발광층(OL)에서 발생한 빛들 중에서 50%는 곧 바로 애노드 전극(ANO)으로 향하고, 나머지 50%는 캐소드 전극(CAT)으로 향한다. 캐소드 전극(CAT)으로 향한 50%의 빛들은 모두 반사되어 다시 애노드 전극(ANO)으로 향한다.
발광층(OL)에서 애노드 전극(ANO)으로 출광된 모든 빛들은 기판(SUB)을 통과하여 외부로 출광된다. 특히, 색 온도 조절층(CCL)이 없으므로, 청색광은 색 온도에 변화 없이 출광된다.
제2 실시 예에 의한 전계발광 표시장치는 백색 화소(PW) 영역에 광 흡수 전극(ABE)를 구비하고 있다. 따라서, 외부에서 백색 화소(PW)로 입사한 광은 캐소드 전극(CAT)에 도달하기 전에 광 흡수 전극(ABE)에 의해 흡수되어 반사되지 않는다. 따라서, 기판(SUB) 하부면에, 별도의 광학 소자가 없더라도 외부 광의 반사를 억제할 수 있다.
도 3을 참조하면, 하나의 화소는 적색 화소(PR), 녹색 화소(PG), 청색 화소(PB) 및 백색 화소(PW)들을 구비한다. 이러한 구조에서는 칼라 필터를 구비하지 않는 백색 화소(PW)에서 캐소드 전극(CAT)에 의한 외부광 반사가 특히 심할 수 있다. 따라서, 백색 화소(PW)에는 광 흡수 전극(ABE)을 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 외부광 반사율이 비교적 높은 녹색 화소에도 광 흡수 전극을 더 배치할 수 있다. 필요에 따라서는 다음으로 외부광 반사율이 높은 적색 화소에도 광 흡수 전극을 더 배치할 수 있다. 반면에, 청색 화소는 외부광 반사율이 매우 낮기 때문에 광 흡수 전극을 배치하지 않는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조에서, 백색 화소(PW)에서는 발광층(OL)에서 캐소드 전극(CAT)으로 출광된 빛들은 캐소드 전극(CAT)에 도달하기 전에 광 흡수 전극(ABE)에 의해 흡수될 수 있다. 즉, 제2 실시 예에 의한 백색 화소(PW)에서 출광되는 전체 광량이 약 50%는 광 흡수 전극(ABE)에 흡수되어 휘도가 감소되는 결과를 얻을 수 있다. 하지만, 제2 실시 예에서는 백색 화소(PW)에만 광 흡수 전극(ABE)을 배치함으로써, 광량이 감소되는 것을 최소화할 수 있다.
<제 3 실시 예>
이하, 도 7을 참조하여 본 명세서의 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대해 설명한다. 도 7은, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 기본적인 구조는 제1 실시 예와 유사하다. 따라서, 동일한 부분에 대한 중복 설명은 생략하고, 차이가 있는 구조 및 특징에 대해 중점적으로 설명한다.
도 7을 참조하여 단면 구조를 보면, 본 명세서의 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판(SUB), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE), 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 포함한다. 도 7에서는 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)이 배치된 백색 화소(PW)의 구조를 도시하고 있다.
구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성된 기판(SUB)의 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에서, 발광 영역(EA) 내에는 광 흡수체(AB)가 배치되어 있다. 광 흡수체(AB)는 반원구 형상의 단면 구조를 가질 수 있다. 평면도 상의 형상으로는 사각형, 오각형, 원형 및 타원형과 같이 다양한 형상 중 어느 하나를 가질 수 있다. 도 3에서는 단순한 형상인 원형으로 도시하였다.
광 흡수체(AB)는 기판(SUB)의 하면에서 입사되는 외부광을 흡수할 수 있는 광 흡수 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 블랙 레진(resin) 물질로 형성할 수 있다. 광 흡수체(AB)는 발광 영역(EA) 내에서 섬 모양으로 배치된 단일체로 구성될 수 있다. 또는, 도 7에 도시한 바와 같이 다수 개의 섬 모양으로 산포된 구조를 가질 수 있다.
광 흡수체(AB)의 반원구 표면 위에는 광 반사층(RE)이 적층되어 있다. 광 반사층(RE)은 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 Cu (구리)와 같은 금속 물질로 형성할 수 있다.
반사층(RE)의 표면 위에는 색 온도 조절층(CCL)이 적층되어 있다. 색 온도 조절층(CCL)은, 반원구 형상을 갖는 광 흡수체(AB) 및 반사층(RE)의 표면 위 전체에 도포될 수 있다.
평탄화 막(PL) 위에는, 발광 영역(EA)을 완전히 덮으며 조금 더 큰 면적을 갖는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 광 흡수체(AB), 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 완전히 덮는 구조를 갖는다.
애노드 전극(ANO) 위에는 발광 영역(EA)을 정의하도록 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA)는 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)과 일정 거리 이격되어 있는 것이 바람직하다. 뱅크(BA)와 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)이 너무 가까이 배치될 경우, 뱅크(BA)와의 경계부에서 발광층(OL)이 소실되는 문제가 발생할 수 있다.
뱅크(BA) 및 애노드 전극(ANO) 위에는 발광층(OL)이 적층되어 있다. 발광층(OL)이 백색 광을 출광하는 경우, 발광층(OL)은 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 도포될 수 있다.
발광층(OL) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다.
광 흡수체(AB)는 기판(SUB)의 하면으로부터 입사되는 외부 광을 흡수하여 외부광이 반사되는 것을 억제한다. 광 흡수체(AB)의 상부 표면에 배치된 광 반사층(RE)은 광 흡수체(AB) 상부에 배치된 발광층(OL)에서 광 흡수체(AB)로 향하는 빛들이 광 흡수체(AB)에 의해 흡수되기 전에 캐소드 전극(CAT)으로 반사시킨다. 따라서, 광 흡수체(AB)가 발광 영역(EA)의 면적의 90% 정도 차지하더라도, 발광층(OL)에서 출광된 빛들은 캐소드 전극(CAT)과 광 반사층(RE) 사이에서 반복되는 반사로 인해 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 부분을 통해 기판(SUB)의 하면으로 출광된다.
이와 같이, 발광층(OL)에서 발생한 모든 빛들은 캐소드 전극(CAT) 및 광 반사층(RE)에 의해 반사되어, 애노드 전극(ANO)으로 출광된다. 또한, 광 반사층(RE)에 반사되는 과정에서 일부 광들이 색 온도 조절층(CCL)을 통과한다. 그 결과, 발광 영역(EA) 전체에서 발생하는 빛들의 색 온도가 변화되는 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 황색광으로 변환하는 물질로 이루어질 수 있다. 발광 영역(EA)의 면적에 대한 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율을 조절하여, 백색 화소의 발광 영역(EA)에서 출광되는 빛의 색 온도를 다양하게 설정할 수 있다.
색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율을 조절하는 하나의 예로는, 광 흡수체(AB)의 단면적의 크기를 조절하는 방법이 있다. 예를 들어, 광 흡수체(AB)의 최대 단면적을 발광 영역(EA)의 면적 대비 10% 내지 90% 사이에서 선택할 수 있다. 여기서 최대 단면적은, 광 흡수체(AB)와 평탄화 막(PL)이 접촉하는 면적을 의미할 수 있다.
발광 영역(EA) 면적대비 색 온도 조절층(CCL)의 면적 비율에 비례하여 발광 영역(EA) 면적대비 광 흡수체(AB)의 단면적의 면적 비율을 설정할 수 있다.
제3 실시 예에서도 색 온도 조절층(CCL)의 발광 영역(EA) 면적에 대한 면적 비율로 색 온도를 다르게 설정할 수 있는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 면적 비율이 동일하더라도, 색 온도 조절층(CCL)의 두께나 자체 색 온도 변환 물질의 밀도를 다르게 하여 색 온도를 다르게 설정할 수도 있다.
도 3과 같은 화소 구성을 갖는 경우, 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)은 백색 화소(PW)에만 배치될 수 있다. 다른 예로, 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)은 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG) 중 적어도 어느 하나에 더 배치될 수 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에는 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 배치하지 않는 것이 바람직하다.
적색 화소(PR)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 적색광으로 변환하는 색 변환 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 녹색 화소(PG)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 녹색광으로 변환하는 색 변환 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 한편, 백색 화소(PW)에 배치되는 색 온도 조절층(CCL)은 청색광을 황색광으로 변환하는 색 변환 물질, 청색광을 적색광으로 변환하는 색 변환 물질 그리고 청색광을 녹색광으로 변환하는 색 변환 물질 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
<제 4 실시 예>
이하, 도 8을 참조하여 본 명세서의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대해 설명한다. 도 8은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
본 명세서의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 기본적인 구조가 제3 실시 예에 의한 것과 유사하다. 차이점은 외부 광의 반사를 억제하는 구조를 더 구비한 구조에 있다. 또한, 제4 실시 예에 의한 외부 광 반사를 억제하는 구조는, 도 6에서 도시한 제2 실시 예에 의한 외부 광 반사 억제 구조와 동일하다. 이하의 설명에서, 필요한 경우를 제외하고는 제2 실시 예 및 제3 실시 예와 중복되는 설명은 생략한다.
제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 광학 소자를 구비하지 않고 외부 광의 반사를 억제하는 구조를 더 구비한 특징이 있다. 도 8을 참조하면, 본 명세서의 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 청색 화소(PB)와 백색 화소(PW)를 구비한다. 청색 화소(PB)와 백색 화소(PW)는 서로 다른 구조를 갖는다.
백색 화소(PW)에는 기판(SUB), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE), 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE), 색 온도 조절층(CCL), 패턴층(PTL) 및 광 흡수 전극(ABE)을 포함한다. 청색 화소(PB)에는 패턴층(PTL)이 배치되어 있으나, 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE), 색 온도 조절층(CCL) 및 광 흡수 전극(ABE)은 배치되지 않는 특징이 있다.
백색 화소(PW)에서는, 구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성된 기판(SUB)의 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 도포되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에서, 발광 영역(EA) 내에는 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)이 배치되어 있다.
또한, 평탄화 막(PL) 위에는, 발광 영역(EA)을 완전히 덮으며 조금 더 큰 면적을 갖는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 완전히 덮는 구조를 갖는다.
애노드 전극(ANO) 위에는 발광 영역(EA)을 정의하도록 뱅크(BA)가 형성되어 있다. 뱅크(BA) 및 애노드 전극(ANO) 위에서 발광층(OL)은 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 전체에 도포될 수 있다.
발광층(OL) 위에는 반사 저감 구조체가 적층된다. 일례로, 반사 저감 구조체는, 패턴층(PTL)과 광 흡수 전극(ABE)이 적층된 구조를 가질 수 있다.
패턴층(PTL)은 투명한 도전 물질로 형성되며, 자외선 조사 여부에 따라 표면 위에 특정 금속 물질이 흡착되거나 흡착되지 않는 성질을 갖는다. 패턴층(PTL)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다.
패턴층(PTL)의 표면 위에서 백색 화소(PW) 영역을 개방하되, 광 흡수체(AB)를 덮는 마스크를 이용하여 자외선을 조사한다. 그 후에, 불투명한 광 흡수 금속 물질을 증착하면, 자외선이 조사된, 백색 화소(PW) 영역에서 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역에만 선택적으로 광 흡수 전극(ABE)이 형성된다.
광 흡수 전극(ABE) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다.
백색 화소(PW)의 발광층(OL)에서 발생한 빛들 중에서 50%는 애노드 전극(ANO)으로 향하고, 나머지 50%는 캐소드 전극(CAT)으로 향한다. 애노드 전극(ANO)으로 향한 빛들 중에서 일부는 곧 바로 애노드 전극(ANO)을 투과하여 기판(SUB) 하면으로 방출된다. 하지만 다른 일부는, 즉 광 흡수체(AB)로 향한 빛들은, 색 온도 조절층(CCL)을 통과하면서 색 온도가 변환된다. 또한, 색 온도가 변환된 빛들은 광 반사층(RE)에 의해 반사되어 캐소드 전극(CAT)으로 향한다. 이 빛들은 캐소드 전극(CAT)에서 다시 반사되어 애노드 전극(ANO)으로 향한다.
광 반사층(RE)이 반원구 표면 형상을 갖기 때문에, 광 반사층(RE)과 캐소드 전극(CAT) 사이에서 반사되는 빛들은 확산되는 광 경로를 갖는다. 그 결과, 반사된 빛들은 광 흡수체(AB)가 없는 애노드 전극(ANO)의 영역을 통해 기판(SUB)의 하부로 출광된다. 광 반사층(RE)과 캐소드 전극(CAT) 사이에서 반사되는 빛들은, 색 온도 조절층(CCL)을 통과면서 색 온도가 변환된다.
한편, 청색 화소(PB)는 제2 실시 예에 의한 청색 화소의 구조와 동일하다. 따라서, 청색 화소(PB)의 발광층(OL)에서 발생한 빛은 제2 실시 예에서 설명한 메카니즘에 따라 기판(SUB)의 외부로 출광된다. 이하, 청색 화소(PB)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같은 화소 구조를 갖는 경우, 백색 화소(PW)에는 광 흡수 전극(ABE)이 항상 배치되어 있다. 필요에 따라서는 적색 화소(PR) 및 녹색 화소(PG) 중 적어도 어느 하나에도 광 흡수 전극을 더 배치할 수 있다. 반면에, 청색 화소(PB)는 외부광 반사율이 매우 낮기 때문에 광 흡수 전극을 배치하지 않는 것이 바람직하다.
도 8에서는 광 흡수 전극(ABE)이 광 흡수체(AB)와 중첩되지 않도록 패턴되어 배치된 구조를 도시하고 있다. 광 흡수 전극(ABE)와 광 흡수체(AB) 모두 외부 광의 반사를 억제하기 위한 것이므로, 이 두 구성 요소가 중첩될 필요가 없다. 또한, 광 흡수체(AB)와 캐소드 전극(CAT) 사이에 광 흡수 전극(ABE)이 더 배치되는 경우, 발광층(OL)에서 출광되어 캐소드 전극(CAT)으로 진행하거나, 광 반사 전극(RE)에서 캐소드 전극(CAT)로 진행하는 빛들이 광 흡수 전극(ABE)에 의해 흡수될 수 있다. 이 경우, 발광층(OL)의 발광 효율이 감소될 수 있으므로, 광 흡수 전극(ABE)은 광 흡수체(AB)와 중첩되지 않도록 배치하는 것이 바람직하다. 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 광 흡수 전극(ABE)을 광 흡수율이 비교적 낮은 물질로 형성한 경우, 광 흡수 전극(ABE)은 광 흡수체(AB)와 중첩 배치될 수도 있다.
<제 5 실시 예>
이하, 도 9를 참조하여 본 명세서의 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대해 설명한다. 도 9는, 도 3의 절취선 II-II'으로 자른, 본 명세서의 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9에 도시한 본 명세서의 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 도 7에 도시한 제3 실시 예에 의한 것과 거의 동일하다. 다만, 색 온도 조절층(CCL)의 구조에서 차이가 있다. 따라서, 동일한 설명에 대해서는 생략하고, 제5 실시 예의 특징을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 제5 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판(SUB), 구동 박막 트랜지스터(DT), 발광 다이오드(OLE), 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 색 온도 조절층(CCL)을 포함한다.
광 흡수체(AB)는 평탄화 막(PL) 위에서 발광 영역(EA) 내에 배치되어 있다. 광 흡수체(AB)는 반원구 형상을 갖는다. 광 흡수체(AB)의 곡면 위에는 광 반사층(RE)이 적층되어 있다. 광 반사층(RE)은 광 흡수체(AB)의 곡면을 모두 덮도록 형성되어 있다.
광 반사층(RE) 위에는 색 온도 조절층(CCL)이 적층되어 있다. 특히, 색 온도 조절층(CCL)은 광 반사층(RE)의 표면 일부 위에만 배치되어 있다.
색 온도 조절층(CCL)은 발광층(OL)에서 발생된 빛의 색 온도를 조절하기 위한 것으로, 발광층(OL) 함량 대비 10% 내지 50%에서 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 색 온도 조절층(CCL)은 베이스 유기 물질에 색 변환 물질을 혼합한 물질로 형성할 수 있다. 즉, 색 온도를 조절하는 것은 색 변환 물질이므로, 색 변환 물질이 발광층(OL) 함량 대비 10% 내지 50%에서 조절하는 것이 바람직하다.
따라서, 일정한 함량의 색 변환 물질을 구비한 색 온도 조절층(CCL)을 사용하는 경우, 색 온도 조절층(CCL)의 면적을 조절하여 색 온도를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 광 흡수체(AB)가 발광 영역(EA)의 면적 대비 50%의 면적 비율을 갖는 경우, 색 온도 조절층(CCL)을 광 흡수체(AB)의 면적 대비 40%의 면적으로 도포할 수 있다. 그 결과, 색 온도 조절층(CCL)은 발광 영역(EA) 면적 대비 20% 면적 비율을 갖는다. 여기서, 색 온도 조절층(CCL)에 포함된 색 변환 물질의 함량이 50%인 경우, 발광 영역(EA)에서 발광층(OL) 대비 색 변환 물질이 10% 함량을 갖는 것에 해당할 수 있다. 따라서, 색 온도가 9969℃인 발광층(OL)을 적용하고, 청색광을 황색광으로 변환하는 색 변환 물질을 백색 화소(PW)에 배치한 경우에, 색 온도 조절층(CCL)에 의해 백색 화소(PW)의 색 온도는 7379℃로 변환된다.
<제 6 실시 예>
이하, 도 10을 참조하여 본 명세서의 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대해 설명한다. 도 10은, 도 3의 절취선 III-III'으로 자른, 본 명세서의 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10에 도시한 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 도 8에 도시한 제4 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치와 거의 동일한 구조를 갖는다. 구조적으로, 제6 실시 예에서는 색 온도 조절층(CCL)을 구비하지 않는 차이가 있다.
제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 색 온도 조절층(CCL)을 구비하지 않기 때문에, 다른 색 온도를 갖도록 설정할 수는 없다. 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 외광 반사를 억제하는 것에 중점을 둔 구조를 갖는다.
광 흡수체(AB)는 기판(SUB)의 하면에서 외부로부터 입사되는 외부 광을 흡수하여 외광 반사를 억제하기 위한 구성 요소이다. 따라서, 발광 영역(EA)에서 가급적 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 영역(EA)의 면적에서 광 흡수체(AB)가 차지하는 면적 비율은 50% 이상이고 90% 이하인 것이 바람직하다. 광 흡수체(AB)의 면적 비율이 50% 이하이면, 외광 반사 억제 효과가 현저히 떨어질 수 있다. 반면에, 흡수체(AB)의 면적 비율이 90% 이상이면, 발광층(OL)에서 출광되어 광 반사층(RE)과 캐소드 전극(CAT) 사이에서 반사된 빛이 기판(SUB) 하면으로 출사되는 면적이 너무 작아 출광 효율이 저하될 수 있다.
또한, 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역에서는 외광이 캐소드 전극(CAT)에서 반사될 수 있다. 이를 더 방지하기 위해, 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역에는 반사 저감 구조체가 배치되어 있다.
일례로, 반사 저감 구조체는, 패턴층(PTL)과 광 흡수 전극(ABE)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 패턴층(PTL)은 투명한 도전 물질로 형성되며, 자외선 조사 여부에 따라 표면 위에 특정 금속 물질이 흡착되거나 흡착되지 않는 성질을 갖는다. 패턴층(PTL)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 패턴층(PTL)의 표면에서 일정 영역에 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 영역에는 광 흡수 금속 물질이 적층되지만, 자외선이 조사되지 않은 영역에는 광 흡수 금속 물질이 적층되지 않는다.
패턴층(PTL)의 표면 위에서 백색 화소(PW) 영역을 개방하되, 광 흡수체(AB)를 덮는 마스크를 이용하여 자외선을 조사한다. 그 후에, 불투명한 광 흡수 금속 물질을 증착하면, 자외선이 조사된, 백색 화소(PW) 영역에만 선택적으로 광 흡수 전극(ABE)이 형성된다. 광 흡수 전극(ABE)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 및 이들의 합금들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
광 흡수 전극(ABE) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 따라서, 패턴층(PTL), 광 흡수 전극(ABE) 및 캐소드 전극(CAT)은 전기적으로 모두 연결되어 애노드 전극(ANO)에 대향하는 전극으로서 기능을 한다.
광 흡수체(AB)의 면적 비율이 50%인 경우, 발광층(OL)에서 발광된 빛 중에서 50%는 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역을 통해 기판(SUB)의 하부 방향으로 출광된다. 반면, 광 흡수체(AB)로 향하는 50%의 빛들은 광 흡수체(AB) 위에 적층된 광 반사층(RE)에 의해 반사되어 캐소드 전극(CAT)으로 되돌아 간다. 광 반사층(RE)이 반구형을 가지므로, 캐소드 전극(CAT)을 향해 방사되듯이 반사된다. 그 결과, 광 반사층(RE)에서 반사된 빛들 대부분은 캐소드 전극(CAT)에 의해 재 반사되어 기판(SUB)의 하부 방향으로 출광된다. 소량의 빛들이 광 반사층(RE)으로 진행할 수 있지만, 이들은 다시 광 반사층(RE)에 의해 반사되고, 캐소드 전극(CAT)에 의해 재 반사되어 기판(SUB)의 하부 방향으로 출광된다.
결론적으로, 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 외부에서 입사되는 빛들은 대부분 광 흡수체(AB) 및 광 흡수 전극(ABE)에 의해 흡수되어 외광 반사를 억제할 수 있다. 반면에, 발광층(OL)에서 발생된 빛들은 캐소드 전극(CAT)과 광 반사층(RE) 사이에서의 반사 과정을 통해 기판(SUB)의 하부 방향으로 손실 없이 출광된다.
한편, 청색 화소(PB)에서는, 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 광 흡수 전극(ABE)이 배치되지 않는다. 즉, 청색 화소(PB)에서는 발광층(OL)에서 발생한 빛들은 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사되어 기판(SUB)의 하부 방향으로 모두 출광된다.
청색 화소(PB)의 발광층(OL) 위에는 패턴층(PTL)만 적층된 구조를 가질 수 있다. 패턴층(PTL)은 기판(SUB) 전체에 걸쳐 모든 화소 영역들을 덮도록 하나의 층으로 형성될 수 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에 광 흡수 전극(ABE)를 적층하지 않도록 하기 위해, 패턴층(PTL)의 표면 위에서 청색 화소(PB) 영역을 덮고, 백색 화소(PW) 영역만을 개방하는 마스크를 이용하여 자외선을 조사한다. 그 후에, 불투명한 광 흡수 금속 물질을 증착하면, 자외선이 조사된, 백색 화소(PW) 영역에만 선택적으로 광 흡수 전극(ABE)이 형성되고, 청색 화소(PB) 영역에는 광 흡수 전극(ABE)이 형성되지 않는다.
한편, 외부에서 청색 화소(PB)로 입사된 빛들은 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사될 수 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에는 청색 칼라 필터(CFB)가 배치되어 있다. 따라서, 외부 광이 입사될 때 청색 칼라 필터(CFB)에 의해 광량이 감소되고, 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사된 빛은 재차 청색 칼라 필터(CFB)에 의해 광량이 더 감소된다. 즉, 칼라 필터(CF)들이 배치된 화소들에서는 외광 반사가 현저히 저하된다. 특히, 청색 칼라 필터(CFB)를 구비한 화소에서는 다른 칼라 필터들이 배치된 화소보다 외광 반사가 더 저하될 수 있다.
도 3에 도시한 화소 구조를 갖는 경우, 본 명세서의 제6 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는, 백색 화소(PW)에 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 광 흡수 전극(ABE)이 배치되어 외광 반사를 억제한다. 하지만 이에 국한되는 것은 아니며, 청색 화소(PB)보다 외광 반사율이 높은 녹색 화소(PG) 및/또는 적색 화소(PR) 중에적어도 어느 하나에도 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 광 흡수 전극(ABE)을 더 배치할 수 있다. 하지만, 청색 화소(PB)에서 출광되는 빛의 휘도가 다른 화소들에 비해 현저히 낮기 때문에 청색 화소에는 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE) 및 광 흡수 전극(ABE)을 배치하지 않는 것이 바람직하다.
이하, 도 11을 참조하여 이 출원에 의한 광 흡수체를 구비한 경우에서 색 온도 조절 및 외광 반사 억제의 메카니즘에 대해 설명한다. 도 11은, 이 출원에 의한 광 흡수체를 구비한 전계발광 표시장치에서 색 온도 조절 및 외광 반사 억제의 메카니즘을 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 광 흡수체(AB), 광 반사층(RE), 색 온도 조절층(CCL), 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 애노드 전극(ANO), 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)은 발광 다이오드(OLE)를 구성한다.
광 흡수체(AB)는 블랙 레진과 같은 유기 물질로 형성할 수 있다. 광 흡수체(AB)는 폭(WAB)과 높이(HAB)를 갖는 반원구형 모양을 가질 수 있다. 완전한 반원구 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 폭(WAB)는 적어도 1㎛ 이상의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 최대 크기는 발광 영역의 폭과 광 흡수체(AB)가 발광 영역에서 차지하는 면적 비율에 따라 결정된다. 예를 들어, 발광 영역의 폭이 200㎛이고, 광 흡수체(AB)의 면적 비율이 50%이고, 단일 광 흡수체(AB)를 형성하는 경우, 폭(WAB)은 100㎛일 수 있다. 다른 예로, 광 흡수체(AB)를 두 개로 나누어 형성하는 경우, 폭(WAB)은 50㎛일 수 있다.
광 흡수체(AB)의 높이(HAB)는 발광 다이오드(OLE)를 정의하는 뱅크(BA)의 높이를 고려하여 형성하는 것이 바람직하다. 일례로, 뱅크(BA)의 높이는 전계 발광 표시장치의 사양에 따라 0.5㎛ 내지 50㎛의 크기를 가질 수 있다. 이 경우, 광 흡수체(AB)의 높이(HAB)는 0.1㎛ 내지 5㎛의 크기를 가질 수 있다. 또한, 광 흡수체(AB)는 밑변이 평탄화 막(PL)에 배치되어 있고, 곡면부가 애노드 전극(ANO)을 향해 돌출된 곡면부를 갖는다. 여기서, 곡면부의 밑각(θAB)은 20도 내지 70도 사이에서 선택한 각도를 가질 수 있다.
발광층(OL)에서 빛이 발생될 때, 빛들은 모든 방향으로 방사된다. 발광층(OL)에서 캐소드 전극(CAT)를 향해 진행하는 빛들은 캐소드 전극(CAT)에서 반사되어 애노드 전극(ANO)을 향해 진행한다. 즉, 발광층(OL)에서 발생한 모든 빛들은 애노드 전극(ANO)을 향해 진행한다.
이들 빛들 중에서 광 흡수체(AB)가 없는 영역으로 향하는 빛들은, 도 11의 실선 화살표로 도시한 광 경로 ①을 따라, 애노드 전극(ANO)을 관통하여 기판(SUB)의 외부로 출광된다. 한편, 광 흡수체(AB)가 배치된 영역으로 향하는 빛들은, 광 반사층(RE)에 의해 반사된다. 특히, 광 반사층(RE)에 의해 반사되는 과정에서 색 온도 조절층(CCL)을 관통하는데, 이 과정에서 색 온도가 변환된다.
광 반사층(RE)에서 반사된 빛들은 캐소드 전극(CAT)에서 다시 반사되어 애노드 전극(ANO)으로 향한다. 광 반사층(RE)이 곡면 형상을 가지므로, 반사된 빛들은 방사형으로 반사되어 캐소드 전극(CAT)로 진행한다. 즉, 반사된 빛들은 확산되는 방향으로 진행한다. 따라서, 광 반사층(RE)과 캐소드 전극(CAT) 사이에서 반사된 빛들은 대부분이 광 흡수체(AB)가 없는 영역으로 향할 수 있다. 일부의 광량이 광 흡수체(AB)로 진행할 수 있지만, 이들은 다시 광 반사층(RE)과 캐소드 전극(CAT) 사이에서 반사되는 과정을 반복하여, 광 흡수체(AB)가 없는 방향으로 진행한다. 즉, 도 11의 점선 화살 표로 도시한 광 경로 ②를 따라, 애노드 전극(ANO)을 관통하여 기판(SUB)의 외부로 출광된다.
한편, 외부에서 입사된 빛들 중에서 광 흡수체(AB)로 입사된 빛들은 광 흡수체(AB)에 의해 흡수되어 반사되지 않는다. 이는 도 11에서 광 경로 ③으로 도시하였다. 도 11에서 'X'자 모양은 외광이 광 흡수체(AB)에 의해 흡수되어 반사되지 않는 것을 나타낸 것이다. 외부에서 입사된 빛들 중에서 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역으로 입사된 빛들은 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사될 수 있다. 반사되는 빛의 양을 저감하기 위해서는 광 흡수체(AB)가 발광 영역에서 차지하는 면적 비율이 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 발광층(OL)에서 발생한 빛들이 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역으로 출광되도록 하기 위해서는 광 흡수체(AB)의 면적 비율은 90% 이하인 것이 바람직하다.
도 11에서는 광 흡수체(AB)의 메카니즘을 설명하기 위한 것으로 광 흡수 전극은 도시하지 않았다. 하지만, 앞의 실시 예들에서 설명했듯이, 광 흡수체(AB)가 배치되지 않은 영역에는 광 흡수 전극을 배치하여, 광 흡수체(AB)에서 흡수하지 못한 외부광을 광 흡수 전극에서 흡수하여 외광 반사를 더 억제할 수 있다.
상술한 이 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 이 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 이 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 이 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 이 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 이 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 이 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 이 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
DA: 표시 영역 NDA: 비 표시 영역
OLE: 발광 다이오드 DT: 구동 박막 트랜지스터
ANO: 애노드 전극 OL: 발광층
CAT: 캐소드 전극 EN: 봉지층
CCL: 색 온도 조절층 ABE: 광 흡수 전극
PTL: 패턴층 AB: 광 흡수체
RE: 광 반사층 CF: 칼라 필터
PR: 적색 화소 PG: 청색 화소
PB: 청색 화소 PW: 백색 화소
CFB: 청색 칼라 필터 EA: 발광 영역

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배치된 구동 소자층;
    상기 구동 소자층 위에 배치되며,
    상기 구동 소자층과 연결된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극에서 발광 영역을 정의하는 뱅크;
    상기 뱅크와 상기 애노드 전극 위에 적층된 발광층; 및
    상기 발광층 위에 적층된 캐소드 전극을 구비하는 발광 소자층; 그리고
    상기 구동 소자층과 상기 발광 소자층 사이에서, 상기 발광 영역 내에 배치된 색 온도 조절층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층은
    상기 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50% 사이의 면적 비율을 갖고 배치된 전계 발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층은,
    다수 개로 분리되어 상기 발광 영역 내에 고르게 산포된 전계 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 캐소드 전극 사이에 배치된 패턴층;
    상기 패턴층 위에 배치된 광 흡수 전극을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판은, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소들을 구비하고,
    상기 화소들 각각 하나는, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 구비하고,
    상기 패턴층은 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소, 상기 청색 화소 및 상기 백색 화소에 걸쳐 배치되고,
    상기 광 흡수 전극은, 상기 청색 화소를 제외하고, 상기 백색 화소에 배치된 전계 발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층과 상기 구동 소자층 사이에 배치된 반원구형의 광 흡수체; 그리고
    상기 광 흡수체와 상기 색 온도 조절층 사이에 배치된 광 반사층을 더 구비한 전계 발광 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 캐소드 전극 사이에서 상기 광 반사층과 중첩하지 않도록 배치된 광 흡수 전극층을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 반사층은 상기 반원구형 광 흡수체의 표면 위에 적층되고,
    상기 색 온도 조절층은 상기 광 반사층의 표면 위에 적층된 전계 발광 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 흡수체의 최대 단면적은,
    상기 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 90% 사이의 면적 비율을 갖고 배치된 전계 발광 표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 반사층은, 상기 반원구형 광 흡수체의 표면 위에 적층되고,
    상기 색 온도 조절층은, 상기 광 반사층의 표면 위의 적어도 일부 영역에 적층된 전계 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층은,
    상기 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50% 사이의 면적 비율을 갖고 배치된 전계 발광 표시장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 흡수체는,
    다수 개로 분리되어 상기 발광 영역 내에 고르게 산포된 전계 발광 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소들을 구비하고,
    상기 화소들 각각 하나는, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 구비하고,
    상기 색 온도 조절층은, 상기 적색 화소와 상기 녹색 화소 중 적어도 어느 하나에 배치된 전계 발광 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 화소들 각각 하나는, 백색 화소를 더 구비하고,
    상기 색 온도 조절층은, 상기 백색 화소에 배치된 전계 발광 표시장치.
  15. 발광 영역을 구비한 화소 영역들이 매트릭스 방식으로 배치된 기판;
    상기 각 화소 영역에서 상기 발광 영역 외부에 배치된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 구비한 상기 기판의 표면 전체를 덮는 평탄화 막;
    상기 평탄화 막 위에서 상기 발광 영역 내에 배치된 반원구형의 광 흡수체;
    상기 광 흡수체의 표면 위에 적층된 광 반사층;
    상기 광 반사층 위에서 상기 발광 영역을 덮도록 배치되고, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극에서 상기 발광 영역을 정의하는 뱅크;
    상기 애노드 전극 위에 적층된 발광층;
    상기 발광층 위에서 적층된 패턴층;
    상기 패턴층 위에서 상기 광 흡수체와 중첩하지 않도록 배치된 광 흡수 전극; 그리고
    상기 발광층 및 상기 광 흡수 전극 위에 적층된 캐소드 전극을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 흡수체는,
    최대 단면적이 상기 발광 영역의 면적 대비 50% 내지 90%의 면적 비율을 갖는 전계 발광 표시장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 반사층의 표면과 상기 애노드 전극 사이에 적층된 색 온도 조절층을 더 포함한 전계 발광 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층은,
    상기 발광 영역의 면적 대비 10% 내지 50%의 면적 비율을 갖는 전계 발광 표시장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 화소들은,
    적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소를 구비하고,
    상기 광 흡수 전극은, 상기 청색 화소를 제외하고, 상기 백색 화소에 배치된 전계 발광 표시장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 색 온도 조절층은, 상기 청색 화소를 제외하고, 상기 백색 화소에 배치되며,
    청색광을 황색광으로 변환하는 제1 색 변환 물질, 상기 청색광을 적색광으로 변환하는 제2 색 변환 물질 및 상기 청색광을 녹색광으로 변환하는 제3 색 변환 물질 중 선택된 어느 하나를 포함하는 전계 발광 표시장치.
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