KR20220097059A

KR20220097059A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20220097059A
Application number: KR1020200190036A
Authority: KR
Inventors: 김재현; 김관수; 임영남; 김민지; 김석현; 송민근
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-07-07
Also published as: CN114695472A; US20220209192A1; US11925057B2

Abstract

본 발명의 표시 장치는 유기층과 광학 보상층과의 계면에서 π 위상 변화에 의해 최종적으로 발광부와 투과부를 통과하는 광에 대해 투과율 향상과 효율 향상을 함께 얻을 수 있다.

Description

표시 장치 {Display Device}

본 발명의 표시 장치에 관한 것으로, 전극 패터닝이 적용된 구조에서 고투명 및 고효율 특성을 가질 수 있는 표시 장치에 관한 발명이다.

별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치나 양자점 발광 표시 장치와 같은 자발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.

한편, 자발광 표시 장치는 기판 상에 복수개의 화소를 구비하며, 각 화소 내에 대향된 2개의 전극과 그 사이에 발광층을 구비한 발광 다이오드를 구비한다.

최근에는 이러한 자발광 표시 장치를 적용하여, 발광과 투명 표시가 동시에 가능한 투명 표시 장치로의 적용이 고려되고 있다.

발광부와 투과부를 함께 갖는 장치는 발광부와 투과부가 내부 광학적 구조가 상이하여, 캐핑층을 공용으로 갖는 구조에서, 투과율과 효율이 함께 향상되기 어렵다.

본 발명은 이를 해결하기 위한 것으로, 투과부와 발광부 상부에 광학 보상층을 구비하여 투과도와 효율을 함께 해결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제 1 영역과 제 2 영역을 갖는 기판과, 상기 제 1 영역에 구비된 애노드와, 상기 제 1 영역의 상기 애노드 상부와 상기 제 2 영역에 구비된 유기층과, 상기 제 1 영역의 상기 유기층 상에 구비된 캐소드와, 상기 제 1 영역의 캐소드 상부와 상기 제 2 영역의 유기층 상에 구비되고, 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 층이 접한 광학 보상층 및 상기 광학 보상층 상에 봉지층을 포함할 수 있다.

본 발명의 표시 장치는 다음과 같다.

첫째, 패터닝된 캐소드 전극을 구비한 구조에서, 발광부와 투과부 사이에 공진 형태가 반대가 되도록 캐소드 전극 상부의 광학 보상층을 적용한다. 따라서, 최종으로 광학 보상층을 통해 각각 투과부에서 나오는 광과 투과부에서 나오는 광이 광학 거리 변동에 따라 투과율과 효율이 모두 함께 향상되는 방향으로 변화되는 것으로, 최대 투과도가 증가되는 광학 구조를 설계할 수 있다.

둘째, RGB 캐비티를 위해 보강 간섭으로 발광부를 최적 적용시 발광 소자 내 최종 유기층과 광학 보상층의

위상 변화로 인해 투과부 영역에서는 상쇄간섭 만족 시킴에 따라 투과도 최적화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3, 제 4 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 광학 보상층의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 제 1 실험예예 따른 광학 보상층의 효율과 투과도를 광학 보상층의 두께와 연관하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 제 2 실험예에 따른 광학 보상층의 효율과 투과도를 광학 보상층의 두꼐와 연관하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 제 1, 제 2 실험예에 따른 광학 보상층의 두께에 따른 CIEy 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 제 3 내지 제 5 실험예의 청색 EL 스펙트럼과 캐핑층의 두께에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '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.

본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 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.

본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 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.

본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.

본 발명의 여러 다양한 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제 1 영역(E)과 제 2 영역(T)을 갖는 기판과, 상기 제 1 영역(E)에 구비된 애노드(120)와, 상기 제 1 영역(E)의 상기 애노드(120) 상부와 상기 제 2 영역(T)에 구비된 유기층(ETL(142))과, 상기 제 1 영역(E)의 상기 유기층(142) 상에 구비된 캐소드(170)와, 상기 제 1 영역(E)의 캐소드(170) 상부와 상기 제 2 영역(T)의 유기층(142) 상에 구비되고, 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 층이 접한 광학 보상층(180) 및 상기 광학 보상층(180) 상에 봉지층(190)을 포함할 수 있다.

여기서 제 1 영역(E)은 발광층(R-EML, G-EML, B-EML)을 통해 발광이 일어나는 발광부이며, 제 2 영역(T)은 투과부로, 제 2 영역(T)에서는 투과율 향상을 위해 반사판(300), 애노드(120), 캐소드(170) 등의 금속 물질이 생략되어 있으며, 또한 발광층(R-EML, G-EML, B-EML) 역시 생략되어 있다.

경우에 따라 전극의 패터닝을 갖는 구조에 제 2 영역이 적용될 수 있다. 예를 들어, 카메라를 배치시키기 위한 카메라 홀에 상기 제 2 영역을 정의할 수 있다.

한편, 상기 광학 보상층(180)은 상기 제 1 영역(E)에서 상기 캐소드(170)와 접하며, 상기 제 2 영역(T)에서 상기 유기층(142)과 접할 수 있다.

본 발명에서 광학 보상층(180)은 패터닝된 캐소드 전극을 구비한 구조에서, 발광부와 투과부 사이에 공진 형태가 반대가 되도록 하는 것이다. 여기서, 발광부(E)는 발광 소자(OLED) 내부에서 각각 RGB 보강 간섭되도록 구성되고, 투과부(T)에서는 전자 수송층(142)으로 광학 보상층(180)이 접하는 계면에서 광이 진행하는 방향에서 저굴절률, 고굴절률의 관계를 가져 발광 소자(OELD) 측의 캐소드(170)의 하면에서와, 위상이 반대가 된다. 이러한 반대의 위상은 발광부(E) 에서 광이 진행할 때 계면 반사를 일으키며 출사된다.

따라서, 본 발명의 표시 장치에서는 최종으로 광학 보상층을 통해 각각 투과부에서 나오는 광과 투과부에서 나오는 광이 광학 거리 변동에 따라 투과율과 효율이 모두 함께 향상되는 방향으로 변화되는 것으로, 최대 투과도가 증가되는 광학 구조를 설계할 수 있다.

또한, RGB 캐비티를 위해 보강 간섭으로 발광부를 최적 적용시 발광 소자 내 최종 유기층과 광학 보상층의

캐소드(170) 및 광학 보상층(180)이 접하고 있는 유기층(142)은 도시된 예에 따라 전자 수송층(ETL)(142)일 수 있다.

경우에 따라, 유기층(142)은 발광 소자(OLED)에 구성되는 유기층의 최상부 구성일 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층을 유기층으로 형성한다면 상기 광학 보상층(180)과 전자 주입층이 접할 수도 있다.

전자 주입층을 무기물로 형성시 이는 캐소드(170) 형성시 함께 패터닝이 가능하다. 전자 주입층이 특히 무기물 그 중에서도 금속을 포함하는 경우 이러한 전자 주입층은 캐소드(170)의 구성 요소로 보기도 한다.

본 발명의 표시 장치에서 캐소드(170)는 투과부(T)의 투과율 향상을 위해 패터닝되어 있는 것으로, 캐소드(170)를 전자 수송층(142) 상에 형성하기 전 먼저 유기 패턴(미도시)을 제 2 영역(T)에 대응되는 부위에 남기고, 유기 패턴이 없는 부위에 캐소드(170)를 증착시켜 형성할 수 있다.

본 발명의 캐소드(170)는 예를 들어, 마그네슘, 은, 마그네슘 합금, 은 합금, 아연 등일 수 있는 것으로, 본 발명의 표시 장치에서 발광부(E)는 상부 발광 방식으로 발광할 수 있다.

도 1에는 반사판(300)과 애노드(120)가 접한 구성을 보이고 있으나, 애노드(120) 자체를 반사 전극으로 형성할 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 애노드(120)가 반사판(300) 상에 별도 형성될 경우, 상기 애노드(120)는 정공 수송층(141)과의 계면 배리어를 낮출 수 있는 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성하는 투명 전극일 수 있다.

발광층(R-EML, G-EML, B-EML)의 하부에는 정공 수송층(141)이 형성될 수 있고, 발광층(R-EML, G-EML, B-EML)의 상부에는 전자 수송층(142)이 형성될 수 있다. 정공 수송층(141)과 전자 수송층(142)은 발광부(E)와 투과부(T)에 구분없이 공통으로 형성되며, 이후 캐소드(170)의 패터닝 이후 형성되는 광학 보상층(180)은 전자 수송층(142)과 접할 수 있다.

상기 유기층, 특히, 전자 수송층(142)과 상기 광학 보상층(180)이 만나는 계면에서 고굴절률에서 저굴절률로 변화함에 의해 위상이 π만큼 변화할 수 있다.

상기 제 1 영역(E)에서 상기 유기층은 정공 수송층(HTL)(141)과, 발광층 (R-EML/G-EML/B-EML) 및 전자 수송층(ETL)(142)을 포함하며, 상기 제 2 영역(T)으로 상기 정공 수송층(141)과 상기 전자 수송층(142)이 연장될 수 있다.

상기 발광층(E)에서 나오는 광은 애노드(120)와 상기 캐소드(170) 사이에 보강 간섭되며, 상기 투과부(T)를 통과하는 광은 전자 수송층(ETL)과 상기 광학 보상층(180) 사이에서 상쇄 간섭될 수 있다.

상기 광학 보상층(180)과 상기 봉지층(190) 사이에 무기 보호막(185)을 더 포함하며, 상기 무기 보호막(185)은 상기 광학 보상층(180)보다 굴절률이 작을 수 있다.

상기 전자 수송층(142)의 굴절률(

) 과 상기 광학 보상층(180)의 굴절률(

)은

을 만족할 수 있다.

상기 광학 보상층(180)의 두께는 100Å 이상 2000Å이하일 수 있다. 본 발명의 표시 장치에서는 전자 수송층(142)이 접하는 면의 상이에 의해 갖는 위상 차이에 의해 투과부에서 상쇄 간섭으로 광 손실없이 광이 투과되며, 투과도 최적화가 가능하며, 이에 따라 작은 두께의 광학 보상층(180)에 의해서도 높은 투과율과 함께 높은 색효율도 얻을 수 있다. 구체적인 효과는 실험과 연관하여 후술한다.

기판(100)은 복수개의 서브 화소를 구비한 액티브 영역(점선 영역 안쪽)과 그 외측의 비액티브 영역(NA)으로 구분될 수 있다. 서브 화소 각각은 발광부(E)와 투과부(T)를 포함할 수 있으며, 발광부는 뱅크(130)의 오픈 영역으로 정의될 수 있다. 다양한 색을 표현하기 위해 서로 다른 색을 발광하는 발광부들(E)이 인접하게 배치될 수 있다.

상기 발광층(R-EML, G-EML, B-EML)은 유기 발광층일 수도 있고, 혹은 양자점 발광층일 수도 있다.

기판(100)은 유리나 투명 플라스틱 필름과 같이 투명하거나 금속 기판으로 투명하지 않을 수도 있다. 만일 투과부를 포함한다면 배면 투과가 가능할 정도의 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 유리 기판 혹은 투명 플라스틱 필름으로 형성한다. 장치적으로 영구적 혹은 사용 중의 가요성(flexibility)이 필요할 경우 투명 플라스틱 필름으로 형성하는 경우가 많으나, 유리 기판 적용의 경우에도 그 두께를 얇게 하여 적용 가능하다.

도 2에 따른 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는 발광 소자(OLED)와 연결되는 구동 박막 트랜지스터(TFT)까지 함께 도시한 것이다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는, 제 1 영역(E)과 제 2 영역(T)을 갖는 기판(100)과, 상기 제 1 영역에 구비된 애노드(120)과, 상기 제 1 영역(E)의 상기 애노드(120) 상부와 상기 제 2 영역(T)에 구비된 적어도 하나의 유기층(141, 142)과, 상기 제 1 영역(E)과 제 2 영역(T)의 상기 전자 수송층(142) 상에 구비된 전자 주입층(160)과, 상기 제 1 영역(E)의 상기 전자 주입층(160) 상에 구비된 캐소드(170)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전자 주입층(160)은 캐소드(170)와 함께 패터닝될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 제 1 영역(E)은 발광부이며, 제 2 영역(T)은 투과부일 수 있다.

제 1 영역(E)은 애노드(120)과 캐소드(170) 사이에 발광층(150)에 포함되어, 애노드(120)과 캐소드(170) 사이에 차전압이 인가되면, 애노드(120)과 캐소드(170) 사이에 전류가 흐르고 이에 따라 발광층(150)이 발광되어 동작할 수 있다.

그리고, 제 2 영역(T)은 상대적으로 제 1 영역(E)에 비해 애노드(120), 발광층(150) 및 캐소드(170)을 갖지 않는 것으로, 발광부(E)의 발광 동작과 무관하게 기판(100) 하부의 이미지를 그대로 상측으로 투과시킬 수 있다.

애노드(120)과 캐소드(170) 및 그 사이의 발광층(150)을 포함한 정공 수송층(141)과 전자 수송층(142)을 포함한 수직 구성을 발광 소자(OLED)라 한다. 발광 소자의 정공 수송층(141)과 전자 수송층(142) 중 발광층(150) 하부에 있는 정공 수송층(141)은 정공 주입 및 정공 수송과 관련된 층들로 복수층을 적층할 수 있다. 그리고, 발광층(150) 상부에 있는 전자 수송층(142)은 발광층으로부터 정공이 빠져나오는 것을 저지시키는 정공 저지층이거나 전자 수송에 관련된 전자 수송층을 모두 포함하도록 복수층으로 구비될 수 있다.

기판(100)에는 복수개의 발광부(E)와 투과부(T)가 구비될 수 있으며, 상기 애노드(120)는 발광부(E)에 선택적으로 구비된다. 발광부(E)들은 도 2의 뱅크(130)에 의해 영역이 구분될 수 있다. 발광부(E)는 서로 다른 색을 발광하는 다른 색의 발광부, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 발광부를 가질 수 있다. 그러나 색 발광부의 색은 적색, 녹색, 청색에 한정되지 않는 마젠타, 시안, 옐로우 등의 조합으로도 대체될 수 있다.

발광부(E)와 투과부(T)에 제 1, 제 2 공통층(141, 142)은 공통으로 형성될 수 있다. 이는 제 1, 제 2 공통층(141, 142)을 형성시 금속 미세 마스크없이 기판의 액티브 영역에 일체로 제 1, 제 2 공통층(141, 142)을 형성하기 때문이다. 제 1, 제 2 공통층(141, 142)은 매우 얇은 두께이며, 광학적으로 투명한 것으로 투과에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다.

한편, 상기 애노드(120)는 반사 금속과 한 층 이상의 투명 금속의 적층으로 구비될 수도 있다.

발광부(E)에 구비된 발광 소자는, 발광층(150)에서 생성된 광이 애노드(120)와 캐소드(170) 사이에서 공진을 반복하며 최종적으로 캐소드(170)을 통해 투과되기 때문에, 상기 캐소드(170)은 상기 애노드(120)과 대면된 내측 표면에서 반복적인 재반사가 가능한 반사성을 가져야 하며, 최종적으로 광이 투과되어야 하기 때문에, 투과성도 가져야 한다.

도시된 발광 소자는 발광층을 단일로 갖는 구성으로 도시되었지만 이에 한하지 않으며, 복수개의 발광층을 갖는 구성을 가질 수도 있다. 경우에 따라 전하 생성층으로 구분되는 복수개의 스택을 가질 수 있으며, 각 스택에 적어도 하나의 발광층을 갖는 구조에도 적용될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 애노드(120)는 반사성 전극을 포함할 수 있고, 캐소드(170)은 반사 투과성을 갖는 것으로, 각각 발광 소자의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 기능한다. 애노드(120)의 반사성 전극의 상면 및/또는 하면에 투명 전극을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 캐소드(170)은 기판(100)에 구비된 복수개의 발광부들(E)에 일체형으로 형성된 것으로, 이 점에서 공통 전극이라고 명명될 수 있다. 경우에 따라, 애노드(120)는 발광 소자의 제 1 전극으로 캐소드(170)는 제 2 전극으로 지칭될 수도 있다.

한편, 본 발명의 캐소드(170)은 발광 소자의 캐소드로 기능하기 위해 반사 투과성을 갖는 금속이다.

그리고, 본 발명의 캐소드(170)은 투과부(T)에 제거된 상태에서 기판(100)의 발광부(E)들 전체에 일정 전위를 유지하여야 하기 때문에, 면저항이 작고 일함수가 4eV 이하로 낮은 금속일 수 있다.

도 2에서 설명하지 않은 구성 요소에 대해 설명한다.

기판(100) 상에 기판(100) 내의 불순물의 의한 영향을 방지하도록 버퍼층(101)을 구비한다. 버퍼층(101) 상의 소정 부위에 액티브층, 상기 액티브층(102) 상에 게이트 절연막(103)을 개재하여 상기 액티브층(102)의 일부에 중첩한 게이트 전극(104), 상기 액티브층(102) 양측에 각각 접속된 소스 전극(108a) 및 드레인 전극(108b)을 포함한 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된다.

상기 게이트 전극(104)은 상기 소스 전극(108a) 및 드레인 전극(108b)의 층 사이에 제 1, 제 2 층간 절연막(105, 106)을 구비할 수 있다. 제 1, 제 2 층간 절연막 중 어느 하나는 생략될 수 있다.

상기 게이트 전극과 동일층에 제 1 스토리지 전극(104a)과 상기 제 1 스토리지 전극(104a) 중첩한 제 1 층간 절연막(105) 상부 혹은 제 2 층간 절연막(106) 상부에 제 2 스토리지 전극(104a)을 구비하여 스토리지 캐패시터를 구성할 수 있다.

그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하는 보호막(107)과 제 1, 제 2 평탄화막(111, 113)이 차례로 형성될 수 있다.

상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(108b)은 발광 소자의 애노드(120)와 보호막, 제 1, 제 2 평탄화막(111, 113)을 관통한 콘택홀을 통해 직접 접속할 수도 있고, 도시된 바와 같이, 제 1 평탄화막(111) 상에 구비된 연결 금속(112b)과 그 상하부의 콘택홀을 통해 상기 애노드(120)과 전기적 연결을 가질 수도 있다.

도면 상에 표현되어 있지는 않지만, 연결 금속(112b) 및 전극 패턴(112a)은 앞서 설명한 박막 트랜지스터와 다른 액티브층을 갖고 다른 층상의 박막 트랜지스터의 구조의 소스 전극 및 드레인 전극으로 이용될 수 있다. 이 경우, 기판(100)에 가까운 액티브층(102)은 폴리 실리콘일 수 있으며, 보다 상측에 위치한 액티브층(미도시)은 산화물 반도체층일 수 있다.

제 1, 제 2 평탄화막(111, 113)은 하부 층들의 단차를 평탄화하기 위해 구비될 수 있으며, 포토 아크릴, BCB 등의 유기 재료일 수 있다.

제 1, 제 2 층간 절연막(105, 106), 버퍼층(101), 게이트 절연막(103) 및 보호막(107)은 산화막, 질화막, 산질화막 등의 무기 재료일 수 있다.

투과부(T)에서는 투과율을 높이기 위해 유기 재료 성분의 제 1, 제 2 평탄화막(111, 113)과 뱅크(130)가 투과부(T)에서 제거되는 것이 바람직하다.

도시된 예에서는 유기 재료 성분의 제 1, 제 2 평탄화막(111, 113)과 함께 무기 재료의 제 2 층간 절연막(106)과 보호막(107)이 투과부(T)에서 제거된 상태를 나타낸다. 경우에 따라 제 2 층간 절연막(106)과 보호막(107)은 투과부(T)에 남길 수 있다. 혹은 경우에 따라 무기 재료의 절연막 중 투과성이 상대적으로 낮은 재료를 투과부(T)에서 선택적으로 제거할 수도 있다.

한편, 상기 캐핑층(180) 상부에는 하부 구조의 밀봉 및 보호를 위해 봉지 구조(190)가 적용된다.

봉지 구조(190)는 일예로 교번된 무기 봉지막(185, 193)과 유기 봉지막(192)의 구조를 가질 수도 있고, 혹은 무기 보호막(185)이 캐핑층(180) 상에 형성되고, 무기 보호막 상에 페이스 씰을 적용하고 대향 기판(200)에 대향되어 기판(100)과 합착될 수 있다.

경우에 따라, 페이스 씰을 대체하여 무기 보호막이 형성된 기판(100)과 대향 기판의 가장 자리에 에지 씰을 적용하여 합착할 수도 있다. 에지 씰 안쪽에 기판(100)과 대향 기판(200) 사이에는 충진재가 채워질 수 있다.

봉지 구조(190) 내 무기 보호막 또는 무기 봉지막은 SiNx 또는 SiON 등으로 이루어질 수 있다.

봉지 구조(190) 상에는 컬러 필터층(210)이 각 발광부(E)에 대응되어 더 구비될 수 있다.

상기 광학 보상층(180)은 상기 봉지층(190)보다 낮거나 같은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 광학 보상층(180)은 다층을 포함하며, 상기 광학 보상층의 다층 중 최상부층과 최하부층은 전자 수송층(142)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 광학 보상층(180)의 다층 중 최상부층과 상기 최상부층과 상기 최하부층은 상기 봉지층(190)보다 낮거나 같은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 대향 기판(200)은 표시면에 대응되는 위치에 있어, 커버층 혹은 커버 윈도우, 커버 필름이라고도 한다. 경우에 따라 커버층은 상기 봉지 구조(190)의 적어도 일부분에 대해 에어 갭을 가질 수도 있다.

표시 장치의 다른 실시예들에 대해 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3, 제 4 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.

발광부(E)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 사각형일 수도 있으나, 이에 한하지 않고 다른 다각형일 수 있다. 또한, 코너부가 라운드된 형상일 수 있다. 발광부(E)와 투과부(T)는 동일 크기 및/또는 동일 비율로 형성될 수도 있고, 혹은 다른 크기 및/또는 다른 비율로 형성될 수 있다. 일예로, 적색, 녹색, 청색 발광부별 하나의 투과의 투과부가 배열될 수도 있고, 혹은 적색, 녹색, 발광부 각각마다 1:1, 혹은 1: n (n은 2 이상의 자연수)의 비율로 투과부(T)가 배열될 수 있다.

도 3b와 같이, 제 4 실시예에 따른 표시 장치는 투과부(T)가 가상의 사각형의 각 코너가 절단된 형태로, 8개의 변을 갖는 팔각형의 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, X축에 대해 기울어진 4변 중 2변에 제 1 발광부(E1)과 이웃하고, 나머지 2변에 제 3 발광부(E3)가 이웃할 수 있다.

또한, 상기 제 1, 제 3 발광부들(E1, E3) 사이에 상기 투과부(T)의 X축과 평탄한 변에 이웃하여 제 2 발광부(E2)가 위치할 수 있다.

투과부(T) 주위에 구비되어 제 1 내지 제 3 발광부(E1, E2, E3)들은 서로 다른 색을 발광할 수 있다. 상대적으로 제 1 및 제 3 발광부(E1, E3)가 제 2 발광부(E2) 대비 면적이 큰데, 이는 각각 표시 장치가 지향하는 색 표현에 가중치를 갖는 발광색이 있을 경우 보다 큰 면적의 발광부로 구비될 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 3 발광부(E1, E3)는 육각형일 수 있으며, 상기 제 2 발광부(E2)는 직사각형일 수 있다.

상기 발광부들(E1, E2, E3)들 사이와 상기 발광부들(E1, E2, E3)과 투과부(T) 사이에는 뱅크(130)가 구비될 수 있다.

본 발명의 제 4 실시예에 있어서는, 상기 투과부(T)의 면적과 비중첩하도록 캐소드(170)를 구비할 수 있다.

이 경우, 캐소드(170)는 상기 투과부(T)가 기판(100)에 대해 갖는 개구율 면적에 따라 동일한 투과율을 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 광학 보상층의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 4와 같이, 또 다른 광학 보상 구조는 저굴절률 층(381a,…, 382b)과 고굴절률 층(381b, …, 382a)을 갖는 유닛(381, 382)이 복수개 포함하는 것으로, 저굴절률 층과 고굴절률 층이 서로 교번되어 위치할 필요는 없고, 가장 하부가 저굴절률층(381a)으로 도 1의 캐소드(170)와 맞닿고, 가장 상부가 봉지층(190)과 맞닿는 구조이다. 이 경우에도, 저굴절률의 층이 더 두껍게 하고, 상쇄 간섭 특성에 맞게 하기 위해 고굴절률 층의 두께 대비 1.8배 내지 2.2배로 할 수 있다.

상술한 본 발명의 발광 표시 장치는 고휘도 및 고투명을 구현하기 위한 것으로, 발광 소자의 내부 출사 효율을 광학 보상 구조(180)에서 상쇄 간섭을 향상시켜 출사하는 것이다.

광학 보상층(180)은 다층 구조가 가능하나 인접한 층의 굴절율은 유기물층의 굴절율보다 낮아야한다.

이하, 하기 표 1과 도 5 내지 9를 참조하여 본 발명의 표시 장치의 의의에 대해 살펴본다.

도 5는 제 1 실험예예 따른 광학 보상층의 효율과 투과도를 광학 보상층의 두께와 연관하여 나타낸 그래프이고, 도 6은 제 2 실험예에 따른 광학 보상층의 효율과 투과도를 광학 보상층의 두꼐와 연관하여 나타낸 그래프이다. 또한, 도 7은 제 1, 제 2 실험예에 따른 광학 보상층의 두께에 따른 CIEy 변화를 나타낸 그래프이다.

[표 1]

위의 표 1에서 제 1 실험예(Ex1) 중 소자 효율 최적 구조는 캐핑층의 구성에 대해 보강 간섭 구조를 적용한 경우와 상쇄 간섭 구조를 적용한 경우 나누어 실험한 것으로, 보강 간섭 구조는 소자 효율이 최적으로 나오지만 투과율이 저하하는 특성을 보이고 있으며, 상쇄 간섭 구조는 투과율을 향상되어 나오지만 발광부의 백색 효율이 저하됨을 보이고 있다.

반면, 본 발명의 도 1 구조와 같이, 제 2 실험예(Ex2) 적용시에는 소자부 자체는 보강 간섭이 적용되지만 캐소드가 패터닝된 투과부의 영역에서 전자 수송층과 낮은 굴절률의 광학 보상층이 만나며 발광부의 전자 수송층이 캐소드와 만나면 반사 공진을 반복하는 것과 180도 반전된 위상을 갖게 되어 상쇄 간섭에 유사한 특성으로 투과부를 통과할 수 있는 것이다.

즉, 도 5와 같이, 제 1 실험예(Ex1)는 광학 보상층의 두께를 줄이면 효율이 줄어들고 투과부가 늘어나는 경향성을 보이고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 투과부와 효율은 반대의 경향을 나타내고 있다.

반면, 도 6과 같이, 본 발명의 도 1과 같은 제 2 실험예(Ex2) 적용시에는 광학 보상층의 두께를 줄일 때, 투과부와 효율이 모두 향상되도록 조절이 가능함을 확인할 수 있다.

또한, 도 7을 살펴보면 예를 들어, 동일한 광학 보상층 혹은 캐핑층 두께 400Å에 대해 CIEy 값이 제 1 실험예(Ex1)이 늘어나고 제 2 실험예(Ex2)는 줄어들고 있어 색재현율이 향상됨을 확인할 수 있다.

한편, 제 3 내지 제 5 실험예(Ex3, Ex4, Ex5)는 각각 캐핑층 두께를 300Å, 500Å, 600Å으로 한 것이다.

도 8a 및 도 8b는 제 3 내지 제 5 실험예의 청색 EL 스펙트럼과 캐핑층의 두께에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8b과 같이, 캐핑층의 두께가 얇으면(Ex5->Ex4->Ex3) 단파장 투과율은 좋아지지만 장파장 투과율이 좋지 않고 도 8a와 같이, 브로드한 파장 분포를 나타내어 효율이 안 좋아지고 있다. 또한, 반대로 캐핑층의 두께를 늘리면(Ex3->Ex4->Ex5), 도 8b 와 같이 단파장 투과율이 낮아지고, 도 8a와 같이, 효율은 좋아지고 있어, 단순히 캐핑층의 두께만 늘리는 것으로는 본 발명의 효과를 얻을 수 없음을 확인할 수 있다.

한편, 제 3 내지 제 5 실험예(Ex3, Ex4, Ex5)는 발광부와 투과부와 동일하게 캐소드를 적용한 것이 패터닝없이 진행하고 캐핑층도 동일 두께로 적용한 것이다.

본 발명의 표시 장치의 의의는 상술한 제 2 실험예(Ex2)에서 확인할 수 있다.

표시 장치의 극한 투명도 구현을 위해서 캐소드 패터닝이 필요해지고 있다. 그런데, 패터닝된 캐소드에 맞춰 최적 공진 구조를 적용할 경우(보강 간섭), 투과율은 굴절률 차에 의한 반사 및 공진에 의한 감소가 크게 나타나며 투과율에 최적화할 경우 효율이 감소된다.

본 발명의 표시 장치는 이를 해결하기 위해 발광부와 투과부 사이의 공진 형태가 반대되는 투명 표시 장치에 특화된 광학 설계 기준 제시를 통해 발광부와 투과부에 구분없이 광학 거리 변동에 따라 효율과 투명도가 같은 방향으로 변화되며 최대 투과도가 증가되는 광학 구조를 설계할 수 있다.

또한, 상부 봉지층과 하부 유기층보다 작은 굴절률을 갖는 광학 보상층을 설계시 투명 디스플레이 극한 투명도 및 최대 효율을 달성 가능함을 확인할 수 있다. (도 6)

본 발명의 광학 보상층이 갖는 굴절률은 하부 유기층(전자 수송층)과 상부에 위치할 무기 보호막보다 낮은 것이 바람직하다.

광학 보상층의 두께는 동일 조건에서 본 발명을 나타내는 제 2 실험예(Ex2)에서 제 1 실험예(Ex1)의 경우보다 투과율과 효율이 모두 좋은 점을 도 6을 통해 확인할 수 있으며, 상기 광학 보상층의 두께는 100Å이상 2000Å이하로 가능할 것이다.

한편, 광학 보상층은 유기층일 수도 있고, 무기층일 수도 있으며, 상하부에 구성되는 구성과의 굴절률 차를 갖는 재료로 한다. 광학 보상층이 복수층일 때 상부와 하부에 닿는 계면에서, 광학 보상층은 저굴절일 수 있다.

광학 보상층의 두께는 각각 위 조건을 만족시키는 구조로 RGB 보강 간섭 최적 적용시 유기물/광학 보상 계면의 π 위상 변화로 인해 투과부 영역에서는 상쇄간섭 만족시킴으로써 투과도 최적화가 가능하다.

본 발명의 표시 장치는 극한 투명도 구현 위해서는 캐소드 패터닝을 통한 투명 디스플레이의 개발이 필요함에 의해 도출된 것이며, 투과율과 효율이 모두 향상되는 방향으로 광학 보상층을 적용함을 확인하였다.

이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제 1 영역과 제 2 영역을 갖는 기판과, 상기 제 1 영역에 구비된 애노드와, 상기 제 1 영역의 상기 애노드 상부와 상기 제 2 영역에 구비된 유기층과, 상기 제 1 영역의 상기 유기층 상에 구비된 캐소드와, 상기 제 1 영역의 캐소드 상부와 상기 제 2 영역의 유기층 상에 구비되고, 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 층이 접한 광학 보상층 및 상기 광학 보상층 상에 봉지층을 포함할 수 있다.

상기 광학 보상층은 상기 제 1 영역에서 상기 캐소드와 접하며, 상기 제 2 영역에서 상기 유기층과 접할 수 있다.

상기 제 2 영역의 유기층 상에 유기 패턴을 더 포함하며, 상기 유기 패턴은 상기 광학 보상층과 접할 수 있다.

상기 유기층과 상기 광학 보상층이 만나는 계면에서 π만큼 위상이 변화할 수 있다.

상기 유기층은 전자 수송층을 포함하며 상기 전자 수송층이 상기 광학 보상층과 접할 수 있다.

상기 제 1 영역에서 상기 유기층은 정공 수송층과, 발광층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 제 2 영역으로 상기 정공 수송층과 상기 전자 수송층이 연장될 수 있다.

상기 전자 수송층과 상기 캐소드 사이에서 보강 간섭되며, 상기 전자 수송층과 상기 광학 보상층 사이에서 상쇄 간섭될 수 있다.

상기 광학 보상층은 다층을 포함하며, 최상부층과 최하부층은 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 광학 보상층과 상기 봉지층 사이에 무기 보호막을 더 포함하며, 상기 무기 보호막은 상기 광학 보상층보다 굴절률이 작을 수 있다.

상기 전자 수송층의 굴절률(

) 과 상기 광학 보상층의 굴절률(

)은

을 만족할 수 있다.

상기 광학 보상층의 두께는 100Å이상 2000Å이하일 수 있다.

상기 광학 보상층은 상기 봉지층보다 낮거나 같은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 광학 보상층은 다층을 포함하며, 상기 광학 보상층의 다층 중 최상부층과 최하부층은 전자 수송층보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.

상기 광학 보상층의 다층 중 최상부층과 상기 최상부층과 상기 최하부층은 상기 봉지층보다 낮거나 같은 굴절률을 가질 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100: 기판 120: 제 1 전극
141: 제 1 공통층 142: 제 2 공통층
160: 전자 주입층 170: 제 2 전극
180: 광학 보상 구조 181: 제 1층
182: 제 2층 190: 봉지층
210a: 제 1 컬러 필터 210b: 제 2 컬러 필터
210c: 제 3 컬러 필터 300: 반사판
E: 제 1 영역(발광부) T: 투과부
OLED: 발광 소자

Claims

제 1 영역과 제 2 영역을 갖는 기판;
상기 제 1 영역에 구비된 애노드;
상기 제 1 영역의 상기 애노드 상부와 상기 제 2 영역에 구비된 유기층;
상기 제 1 영역의 상기 유기층 상에 구비된 캐소드;
상기 제 1 영역의 캐소드 상부와 상기 제 2 영역의 유기층 상에 구비되고, 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 층이 접한 광학 보상층; 및
상기 광학 보상층 상에 봉지층을 포함한 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광학 보상층은 상기 제 1 영역에서 상기 캐소드와 접하며, 상기 제 2 영역에서 상기 유기층과 접한 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 영역은 투과부이며,
상기 투과부에서 상기 유기층은 정공 수송층 및 전자 수송층을 포함하고,
상기 유기층 상에 유기 패턴을 더 포함하며,
상기 유기 패턴은 상기 광학 보상층과 접한 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 유기층과 상기 광학 보상층이 만나는 계면에서 π만큼 위상이 변화하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 유기층은 전자 수송층을 포함하며 상기 전자 수송층이 상기 광학 보상층과 투과부에서 접한 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 영역에서 상기 유기층은 정공 수송층과, 발광층 및 전자 수송층을 포함하며,
상기 제 2 영역으로 상기 정공 수송층과 상기 전자 수송층이 연장된 표시 장치.
제 6항에 있어서,
상기 발광층에서 나오는 광은 애노드와 상기 캐소드 사이에서 보강 간섭되며, 투과부를 통과하는 광은 보강 간섭되며,
상기 전자 수송층과 상기 광학 보상층과의 사이에서 상쇄 간섭되는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광학 보상층은 다층을 포함하며, 최상부층과 최하부층은 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광학 보상층과 상기 봉지층 사이에 무기 보호막을 더 포함하며,
상기 무기 보호막은 상기 광학 보상층보다 굴절률이 작은 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 전자 수송층의 굴절률(
) 과 상기 광학 보상층의 굴절률(
)은
을 만족하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광학 보상층의 두께는 100Å이상 2000Å이하인 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광학 보상층은 상기 봉지층보다 낮거나 같은 굴절률을 갖는 표시 장치.
제 1항에 있어서
상기 광학 보상층은 다층을 포함하며, 상기 광학 보상층의 다층 중 최상부층과 최하부층은 상기 유기층보다 낮은 굴절률을 갖는 표시 장치.
제 13항에 있어서,
상기 광학 보상층의 다층 중 최상부층과 상기 최상부층과 상기 최하부층은 상기 봉지층보다 낮거나 같은 굴절률을 갖는 표시 장치.