KR20230058882A

KR20230058882A - 유기발광표시장치

Info

Publication number: KR20230058882A
Application number: KR1020210142650A
Authority: KR
Inventors: 성세종; 박세홍; 김승겸
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2023-05-03
Also published as: CN116033792A; US20230126988A1; DE102022127714A1

Abstract

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로 특히 광 추출 효율이 향상된 유기발광표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 유기발광표시장치의 보호층의 표면에 랜덤나노패턴을 구비하고, 보호층 상부로 서로 굴절률이 상이한 제 1 및 제 2 오버코트층이 서로 적층되어 위치하도록 하며, 이때 제 1 오버코트층은 마이크로 렌즈를 포함하며, 제 2 오버코트층은 마이크로 렌즈를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 휘도시야각을 향상시킬 수 있으며, 또한, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 높은 반사율이 발생하는 것을 방지함으로써 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지할 수 있어, 명암비(contrast ratio)를 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

유기발광표시장치{Organic light emitting diodes display}

본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로 특히 광 추출 효율이 향상된 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.

다양한 평판표시장치 중 유기발광표시장치는 유기발광층에서 발광된 광이 유기발광표시장치의 여러 구성요소들을 통과하여 외부로 방출되는 과정에서 상당 부분 손실되어, 유기발광표시장치의 외부로 방출되는 광은 유기발광층에서 발광된 광 중 약 20%정도 밖에 되지 않는다.

여기서, 유기발광층으로부터 방출되는 광량은 유기발광표시장치로 인가되는 전류의 크기와 더불어 증가하게 되므로, 유기발광층으로 보다 많은 전류를 인가하여 유기발광표시장치의 휘도를 보다 상승 시킬 수는 있으나, 이는 전력소모가 커지게 되고, 또한 유기발광표시장치의 수명 또한 감소시키게 된다.

따라서, 최근에는 유기발광표시장치의 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 유기발광표시장치의 기판 외측에 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array; MLA)를 부착하거나, 유기발광표시장치의 오버코트층에 마이크로 렌즈를 형성하는 방법이 제안되고 있다.

본 발명은 기판 외측에 마이크로 렌즈 어레이를 도입하거나, 장치 내부에 마이크로 렌즈를 형성하게 되더라도 소자 안에 갇히는 광을 외부로 추출 할 수 있어 광 추출 효율이 향상되어 효율이 개선되고 수명이 보다 증가된 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 시인성이 저하되며 눈의 피로 또한 일으킬 수 있는 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 2 목적으로 하며, 또한 높은 반사율에 의해 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지하여 명암비(contrast ratio)가 향상된 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.

이를 통해, 우수한 색감의 영상을 구현할 수 있는 유기발광표시장치를 제공하는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 비발광영역 및 발광영역을 갖는 복수개의 서브화소를 포함하는 기판과, 상기 비발광영역에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 덮으며 상기 기판 상에 배치되며, 일표면에 랜덤나노패턴을 포함하는 보호층과, 상기 보호층 상부로 위치하며, 제 1 굴절률을 가지며 표면에 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 제 1 오버코트층과, 상기 제 1 오버코트층 상부로 위치하며, 상기 제 1 굴절률 보다 높은 제 2 굴절률을 가지며, 표면이 평탄한 제 2 오버코트층과, 상기 제 2 오버코트층의 상부에 배치되는 발광다이오드를 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 랜덤나노패턴은 불규칙하게 배치되는 요철형상으로 이루어지며, 가시광선 파장 대역 이하의 크기 및 높이(pitch)를 가지며, 상기 랜덤나노패턴은 상기 마이크로 렌즈 보다 작은 사이즈로 이루어진다.

그리고, 상기 랜덤나노패턴은 수 nm의 사이즈로 이루어지며, 상기 마이크로 렌즈는 수 um의 사이즈로 이루어지며, 상기 랜덤나노패턴은 불규칙하게 배열되며, 상기 마이크로 렌즈는 오목부와 볼록부가 규칙적으로 배열된다.

또한, 상기 제 1 오버코트층은 상기 제 2 오버코트층 보다 낮은 굴절률을 가지며, 상기 제 1 오버코트층은 1.43 ~ 1.57의 굴절률을 가지며, 상기 제 2 오버코트층은 1.57 ~ 1.8의 굴절률을 갖는다.

여기서, 상기 제 1 오버코트층과 상기 제 2 오버코트층은 0.2 이상의 굴절률 차를 가지며, 상기 발광다이오드의 애노드전극은 1.7 ~ 1.8의 굴절률을 가지며, 상기 애노드전극의 굴절률과 상기 제 2 오버코트층의 굴절률은 서로 유사하다.

그리고, 상기 보호층은 1.4 ~ 1.5의 굴절률을 가지며, 상기 보호층의 굴절률과 상기 제 1 오버코트층의 굴절률은 서로 유사하며, 상기 랜덤나노패턴은 상기 발광영역에 대응하여 위치한다.

그리고, 상기 랜덤나노패턴과 상기 마이크로 렌즈 사이로는 파장변환층이 더욱 위치하며, 상기 발광다이오드로부터 발광되는 광이 출사되는 광추출영역은 상기 발광영역 보다 넓다.

또한, 상기 랜덤나노패턴은 발광영역에 대응하여 위치하며, 상기 마이크로 렌즈는 상기 발광영역을 포함하는 상기 서브화소의 대응하여 위치하며, 상기 비발광영역 중, 상기 박막트랜지스터가 위치하는 스위칭영역을 포함하는 상기 비발광영역과 상기 발광영역의 경계에는, 상기 제 1 및 제 2 오버코트층에 상기 보호층을 노출하는 홈이 구비되며, 상기 홈에는, 상기 보호층과 상기 제 1 및 제 2 오버코트층에 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀이 구비되며, 상기 홈과 상기 드레인콘택홀은 상기 비발광영역으로부터 상기 발광영역을 향해 기울어지는 경사면을 포함하며, 상기 경사면에는 반사층이 위치한다.

그리고, 상기 홈은 상기 스위칭영역을 향하는 일가장자리와 상기 발광영역을 향하는 타가장자리가 서로 비대칭으로 이루어지며, 상기 일가장자리의 기울기 보다 상기 타가장자리의 기울기가 더 크다.

또한, 상기 랜덤나노패턴은 상기 반사층이 구비된 상기 비발광영역과 상기 발광영역에 대응하여 형성되며, 상기 발광다이오드로부터 발광되는 광이 출사되는 광추출영역은 상기 발광영역과 상기 반사층이 구비된 상기 비발광영역을 포함한다.

그리고, 상기 발광다이오드는 상기 제 2 오버코트층 상부로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 애노드전극과, 상기 애노드전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 캐소드전극을 포함한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 유기발광표시장치의 보호층의 표면에 랜덤나노패턴을 구비하고, 보호층 상부로 서로 굴절률이 상이한 제 1 및 제 2 오버코트층이 서로 적층되어 위치하도록 하며, 이때 제 1 오버코트층은 마이크로 렌즈를 포함하며, 제 2 오버코트층은 마이크로 렌즈를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 휘도시야각을 향상시킬 수 있어, 개구율이 향상되는 효과를 갖게 되며, 따라서 고휘도 또한 구현할 수 있다.

또한, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 가지며, 또한 높은 반사율이 발생하는 것을 방지함으로써 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

따라서, 명암비(contrast ratio)를 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, 각 서브화소 별로 균일한 두께의 유기발광층을 형성할 수 있어, 각 서브화소 별로 균일한 발광 특성을 갖도록 할 수 있으며, 이를 통해 유기발광층의 효율이 향상되게 되며, 또한 수명 또한 증가시키는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 드레인콘택홀에 반사층을 포함하는 경사면을 형성함으로써, 비발광영역으로 진행되는 광 또한 외부로 추출되도록 할 수 있어, 광 추출 효율을 보다 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 절취선 II-II'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도.
도 3과 도 4는 각각 도 1에서 절취선 Ⅲ-Ⅲ'선과 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 자른 본 발명의 하나의 서브화소의 구조를 확대 도시한 단면도.
도 5a는 일반적인 유기발광표시장치의 레인보우 얼룩을 측정한 사진.
도 5b ~ 5c는 레인보우 얼룩에 의한 반사도를 시뮬레이션한 결과.
도 6a는 도 2에 도시된 A부분의 확대도로, 백색 서브화소의 광의 진행경로를 설명하기 위한 도면.
도 6b는 도 2에 도시된 B부분의 확대도로, 녹색 서브화소의 광의 진행경로를 설명하기 위한 도면.
도 7a ~ 7b는 랜덤나노패턴의 배열 상태를 확대 도시한 사진.
도 8a ~ 8d는 보호층에 랜덤나노패턴의 유무에 따른 휘도시야각을 측정한 그래프.
도 9은 마이크로 렌즈를 확대 도시한 사진.
도 10은 제 1 및 제 2 오버코트층의 굴절률 차에 의한 효율 향상율을 측정한 시뮬레이션 결과.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 평면도.
도 12는 도 11에서 절취선 Ⅹⅱ-Ⅹⅱ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 하나의 서브화소를 나타내는 단면도.
도 13은 도 11에서 절취선 Ⅹⅲ-Ⅹⅲ'선을 따라 자른 단면도.
도 14는 도 11에서 절취선 Ⅹⅳ-Ⅹⅳ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 하나의 서브화소를 나타내는 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1에서 절취선 II-II'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 단면도이며,

도 3과 도 4는 각각 도 1에서 절취선 Ⅲ-Ⅲ'선과 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 자른 본 발명의 하나의 서브화소의 구조를 확대 도시한 단면도이다. 그리고 도 5a는 일반적인 유기발광표시장치의 레인보우 얼룩을 측정한 사진이며, 도 5b ~ 5c는 레인보우 얼룩에 의한 반사도를 시뮬레이션한 결과이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 1 개의 단위 화소(P)가 적색, 백색, 녹색, 청색의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)를 포함하는데, 각각의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)는 발광영역(EA)을 포함하며, 각 발광영역(EA)의 가장자리를 따라서는 뱅크(119)가 배치되어 비발광영역(NEA)을 이루게 된다.

여기서, 설명의 편의를 위해 각각의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)가 동일한 너비로 나란히 위치하는 것과 같이 도시하였으나, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)는 서로 다른 너비로 다양한 구조를 가질 수 있다.

이때, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA) 상에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(STr, DTr)가 구비되며, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 내의 발광영역(EA) 상에는 각각 애노드전극(111), 유기발광층(113) 및 캐소드전극(115)를 포함하는 발광다이오드(E)가 배치된다.

여기서, 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr)는 서로 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 발광다이오드(E)와 연결된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상에는 복수의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)가 정의되는데, 각각의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)는 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL) 그리고 전원배선(VDD)들의 교차 구조에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있으며, 이러한 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)를 선택하는 기능을 하게 된다.

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 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광다이오드(E)를 구동하는 역할을 하는데, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인전극(SD)과 연결된 게이트전극(DG)과, 반도체층(103), 전원배선(VDD)에 연결된 소스전극(DS)과, 드레인전극(DD)을 포함한다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)은 드레인콘택홀(PH)을 통해 발광다이오드(E)의 애노드전극(111)과 연결되며, 애노드전극(111)과 캐소드전극(115) 사이에는 유기발광층(113)이 개재되어 있다.

좀 더 상세히 살펴보기 위해 도 2와 도 3 그리고 도 4를 참조하면, 기판(101) 상의 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)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 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(GL)이 구비된다.

또한, 게이트전극(DG)과 게이트배선(GL)을 포함하는 상부로는 층간절연막(106)이 위치하며, 이때 층간절연막(106)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 층간절연막(106) 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 층간절연막(106) 상부로 층간절연막(106)과 함께 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)을 포함하는 보호층(passivation layer : 210)이 위치한다.

이때, 소스 및 드레인전극(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, 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(STr) 및 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, 기판(101)은 주로 유리 재질로 이루어지지만, 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱 재질, 예로서, 폴리이미드 재질로도 이루어질 수 있다. 플라스틱 재질을 기판(101)으로 이용할 경우에는, 기판(101) 상에서 고온의 증착 공정이 이루어짐을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성이 우수한 폴리이미드가 이용될 수 있다. 이러한 기판(101)의 전면(前面) 전체는 하나 이상의 버퍼층(미도시)에 의해 덮일 수 있다.

한편, 스위칭영역(TrA)에 마련된 구동 박막트랜지스터(DTr)는 광에 의해 문턱전압이 쉬프트되는 특성을 가질 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 반도체층(103)의 아래에 차광층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

차광층(미도시)은 기판(101)과 반도체층(103) 사이에 마련되어 기판(101)을 통해서 반도체층(103) 쪽으로 입사되는 광을 차단함으로써 외부 광에 의한 구동 박막트랜지스터(DTr)의 문턱 전압 변화를 최소화 내지 방지한다. 이러한 차광층(미도시)은 버퍼층(미도시)에 의해 덮일 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 보호층(210)은 표면(210-LS)에 발광영역(EA)에 대응하여 랜덤나노패턴(random nano-pattern : 213)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

랜덤나노패턴(213)은 미세한 요철 형상으로, 각각 크기 및 형태가 상이하고 배열도 불규칙할 수 있는데, 랜덤나노패턴(213)은 적어도 가시광선 파장 대역 이하의 사이즈 및 높이(pitch)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하는 보호층(210) 상부에는 파장변환층(108r, 108g, 108b)이 위치한다.

이러한 파장변환층(108r, 108g, 108b)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101) 쪽으로 방출되는 백색광 중 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 설정된 색상의 파장만을 투과시키는 컬러필터를 포함한다.

여기서 파장변환층(108r, 108g, 108b)은 적색(red), 녹색(green), 또는 청색(blue)의 파장만을 투과시킬 수 있는데, 적색 서브화소(R-SP)에 마련된 파장변환층(108r)은 적색 컬러필터, 녹색 서브화소(G-SP)에 마련된 파장변환층(108g)은 녹색 컬러필터, 및 청색 서브화소(B-SP)에 마련된 파장변환층(108b)은 청색 컬러필터를 각각 포함할 수 있다.

그리고, 백색 서브화소(W-SP)에서는 별도의 파장변환층이 위치하지 않고, 발광다이오드(E)에서 방출되는 백색광이 그대로 투과되게 된다.

이때, 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 위치하는 파장변환층(108r, 108g, 108b)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101)쪽으로 방출되는 백색광에 따라 재발광하여 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)에 설정된 색상의 광을 방출하는 크기를 갖는 양자점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 서브화소(R-SP)의 파장변환층(108r)은 CdSe 또는 InP의 양자점, 녹색 서브화소(G-SP)의 파장변환층(108g)은 CdZnSeS의 양자점, 및 청색 서브화소(B-SP)의 파장변환층(108b)은 ZnSe의 양자점을 각각 포함할 수 있다. 이와 같이, 파장변환층(108r, 108g, 108b)이 양자점을 포함하는 유기발광표시장치(100)는 높은 색재현율을 가질 수 있다.

또 다른 예에 따른 파장변환층(108r, 108g, 108b)은 양자점을 함유하는 컬러필터로 이루어질 수도 있다.

이러한 파장변환층(108r, 108g, 108b)을 포함하는 보호층(210) 상부에는 제 1 오버코트층(220)이 위치하는데, 제 1 오버코트층(220)은 표면이 복수의 오목부(118) 및 복수의 볼록부(117)가 교번하여 배치되도록 하여, 마이크로 렌즈(ML)를 이루게 된다.

여기서, 볼록부(117)는 각각의 오목부(118)를 정의하거나 둘러싸는 구조를 갖는데, 이러한 볼록부(117)는 밑면부(117a, 도 9 참조), 정상부(117b, 도 9 참조) 및 옆면부(117c, 도 9 참조)를 포함할 수 있다.

여기서 옆면부(117c, 도 9 참조)는 볼록부(117)의 최대 기울기(Smax)를 포함하는 영역으로, 정상부(117b, 도 9 참조)를 이루는 경사면 전체일 수 있다.

이러한 볼록부(117)를 통해 유기발광층(113)에서 발광된 광의 진행 경로를 기판(101) 쪽으로 변경하게 되어, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 광 추출 효율이 향상되게 된다.

이와 같은 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 제 1 오버코트층(220) 상부로는 제 1 오버코트층(220)과 그 하부로 위치하는 보호층(210)과 함께 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)을 갖는 제 2 오버코트층(230)이 위치하는데, 제 2 오버코트층(230)은 제 1 오버코트층(220)의 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄한 표면을 갖는다.

제 2 오버코트층(230)과 제 1 오버코트층(220)는 서로 다른 굴절률을 갖는데, 제 2 오버코트층(230)의 굴절률이 제 1 오버코트층(220)의 굴절률 보다 큰 것이 바람직하다.

표면이 평탄한 제2 오버코트층(230) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 애노드전극(111)이 위치한다.

이러한 애노드전극(111)은 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 애노드전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다. 즉, 애노드전극(111)은 뱅크(119)를 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별 경계부로 하여 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.

그리고 애노드전극(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.

여기서, 제 2 오버코트층(230) 상부로 순차적으로 위치하는 애노드전극(111)과 유기발광층(113)은 모두 제 2 오버코트층(230)의 평탄한 표면을 따라 평탄하게 형성되게 된다.

따라서, 유기발광층(113)은 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일한 두께를 갖도록 형성됨에 따라 발광 특성 또한 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일해질 수 있으며, 이를 통해 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 내에서 영역 별로 유기발광층(113)의 효율이 향상되게 되며, 또한 수명 또한 향상시킬 수 있다.

그리고, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 캐소드전극(115)이 위치한다.

이러한 캐소드전극(115) 또한 평탄한 제 2 오버코트층(230)의 표면을 따라 평탄하게 이루어진다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 선택된 신호에 따라 애노드전극(111)과 캐소드전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 애노드전극(111)으로부터 주입된 정공과 캐소드전극(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, 발광된 광은 투명한 애노드전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 유기발광표시장치(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)을 위치시킨 후, 발광다이오드(E)와 보호필름(102) 사이로 투명하며 접착 특성을 갖는 유기 또는 무기 절연물질로 이루어지는 페이스 씰(104)을 개재하여 보호필름(102)과 기판(101)을 합착함으로써, 유기발광표시장치(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

여기서, 보호필름(102)은 외부 산소 및 수분이 유기발광표시장치(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름을 적어도 2장 적층하여 사용하는데, 이때, 2장의 무기보호필름 사이에는 무기보호필름의 내충격성을 보완하기 위한 유기보호필름이 개재되는 것이 바람직하다.

이러한 유기보호필름과 무기보호필름이 교대로 반복하여 적층된 구조에서는 유기보호필름의 측면을 통해서 수분 및 산소가 침투하는 것을 막아주어야 하기 때문에 무기보호필름이 유기보호필름을 완전히 감싸는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 유기발광표시장치(100)는 외부로부터 수분 및 산소가 유기발광표시장치(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 보호층(210)의 표면에 랜덤나노패턴(213)을 구비함으로써 휘도시야각을 향상시키게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 서로 굴절률이 상이한 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)이 서로 적층되어 위치하도록 하며, 제 1 오버코트층(220)이 마이크로 렌즈(ML)를 포함하며, 제 2 오버코트층(230)은 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 레인보우 얼룩(Rainbow Mura)은 각 유기발광층(113)으로부터 방출되는 광이 곡면을 통해 굴절되면서 광의 진행경로가 바뀌게 됨에 따라 가시광선의 간섭에 의한 반사시감을 통해 발생할 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 유기발광층(113)이 평탄한 표면을 갖는 제 2 오버코트층(230) 상부로 위치함에 따라, 레인보우 얼룩이 발생하지 않게 되는 것이다.

첨부한 도 5a는 일반적인 유기발광표시장치의 레인보우 얼룩을 측정한 사진으로, 도 5b는 도 5a의 사진을 반사도로 시뮬레이션한 결과이다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 레인보우 얼룩에 의해 반사시감이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 이때 측정된 반사율은 약 34.49%로 매우 높게 나타나게 된다.

이에 반해, 첨부한 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)의 반사도를 시뮬레이션한 결과로, 도 5b에 비해 반사시감이 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 5c의 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)의 측정된 반사율은 8.15%로, 도 3b의 반사율에 비해 약 26% 이상 감소된 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 레인보우 얼룩이 발생되지 않음을 의미하게 된다.

또한, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일한 두께의 유기발광층(113)을 형성할 수 있어, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일한 발광 특성을 갖도록 할 수 있으며, 이를 통해 유기발광층(113)의 효율이 향상되게 되며, 또한 수명 또한 증가시키게 된다.

또한, 이와 같이 반사시감을 줄임으로써, 높은 반사율이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이를 통해 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지하게 되므로, 명암비(contrast ratio)를 향상시키게 된다.

여기서, 랜덤나노패턴(213)의 사이즈는 마이크로 렌즈(ML) 보다 작은, 마이크로(um) 단위 보다 더욱 미세하게 형성되게 된다.

즉, 마이크로 렌즈(ML)가 수 um 단위의 사이즈로 이루어지는 경우, 랜덤나노패턴(213)의 사이즈는 수 nm의 사이즈로 이루어질 수 있다. 따라서 랜덤나노패턴(213)에 의해 유기발광층(113)으로부터 발광된 광의 손실없이 산란되도록 하여, 휘도시야각이 향상되게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 보호층(210)의 표면에 형성되는 랜덤나노패턴(213)이 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)만 대응하여 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 랜덤나노패턴(213)이 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하여 형성되지 않는 경우, 랜덤나노패턴(213)에 의해 굴절 및 산란된 광(L, 도 6a 참조)은 이웃하는 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)로 입사될 수 있어, 인접한 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)에서 색섞임이 발생할 수 있다. 이는 유기발광표시장치(100)의 색재현율을 감소시키게 된다.

그리고 제 1 오버코트층(220)의 표면에 형성되는 마이크로 렌즈(ML)는 발광영역(EA) 보다 넓게 형성되도록 함으로써, 유기발광층(113)으로부터 발광된 광(L, 도 6a 참조) 중 측면으로 발광하거나, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230) 사이에서 반복되는 전반사에 의해 비발광영역(NEA) 내에서 소멸되었던 광(L)의 진행경로를 변경되도록 하여, 광(L, 도 6a 참조) 추출 효율을 보다 향상되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 마이크로 렌즈(ML)가 발광영역(EA) 및 비발광영역(NEA) 전체에 사용되어 광(L, 도 6a 참조) 추출 효율이 최대화되도록 할 수 있는 것이다.

도 6a는 도 2에 도시된 A부분의 확대도로, 백색 서브화소의 광의 진행경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 6b는 도 2에 도시된 B부분의 확대도로, 녹색 서브화소의 광의 진행경로를 설명하기 위한 도면이다.

그리고 도 7a ~ 7b는 랜덤나노패턴의 배열 상태를 확대 도시한 사진이며, 도 8a ~ 8d는 보호층에 랜덤나노패턴의 유무에 따른 휘도시야각을 측정한 그래프이다.

그리고, 도 9은 마이크로 렌즈를 확대 도시한 사진이며, 도 10은 제 1 및 제 2 오버코트층의 굴절률 차에 의한 효율 향상율을 측정한 시뮬레이션 결과이다.

도 6a와 도 6b에 도시한 바와 같이, 보호층(210)은 표면에 랜덤나노패턴(random nano-pattern : 213)이 형성되는데, 랜덤나노패턴(213)은 각 서브화소(도 2의 R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하여 형성된다.

랜덤나노패턴(213)은 미세한 요철 형상으로, 도 7a 와 도 7b에 도시된 바와 같이, 각각 크기 및 형태가 상이하고 배열도 불규칙할 수 있다.

이러한 랜덤나노패턴(213)은 수 nm의 사이즈로 이루어지는데, 적어도 가시광선 파장 대역 이하의 크기 및 높이(pitch)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 랜덤나노패턴(213)은 각각의 크기를 가시광선 파장의 1/10이거나, 가시광선 파장 대역 크기로 하여, 유기발광층(113)으로부터 발광된 광의 손실없이 산란되도록 하는 것이다.

여기서 랜덤나노패턴(213)의 크기가 가시광선 파장대의 1/10 보다 더 작을 경우, 광의 투과율이 상승되어 산란은 효과적으로 발생하지 않게 되며, 랜덤나노패턴(213)의 크기가 가시광선 파장대 보다 크게 형성되는 경우 랜덤나노패턴(213)을 투과하는 광의 지향성이 발생하게 되고 또한 랜덤나노패턴(213)이 시인될 수 있다.

그리고, 랜덤나노패턴(213)은 불규칙하게 배치하는 것이 바람직한데, 만일 랜덤나노패턴(213)이 일정의 규칙성을 갖는 다면, 회절 격자 효과에 의해 광의 시야각을 달리한 각도에서 다른 색상으로 보여질 수 있기 때문에, 랜덤나노패턴(213)은 불규칙한 것이 바람직하다.

즉, 랜덤나노패턴(213)의 직경 및 높이는 각각이 다르게 할 수 있다. 보다 구체적으로는 인접한 3개의 랜덤나노패턴(213)들에 있어서, 적어도 하나는 다른 형상(직경 또는 높이)을 가져야 반복된 패턴에 의해 발생되는 회절 격자 효과를 줄일 수 있다.

이러한 랜덤나노패턴(213)은 유기발광층(113)으로부터 방출되는 광 중 전반사 등으로 소멸될 수 있는 광을 출사되는 방향으로 굴절 및 산란시킴으로써, 휘도시야각을 향상시키게 된다.

도 8a ~ 8d는 보호층(210)의 랜덤나노패턴(213) 유무에 따른 휘도시야각을 측정한 그래프로, 도 8a는 백색광의 시야각에 따른 상대휘도비를 측정한 실험결과이며, 도 8b는 녹색광의 시야각에 따른 상대휘도비를 측정한 실험결과이며, 도 8c는 적색광의 시야각에 따른 상대휘도비를 측정한 실험결과이다. 그리고 도 8d는 청색광의 시야각에 따른 상대휘도비를 측정한 실험결과이다.

도 8a ~ 8d의 그래프에서 가로축은 시야각을 나타내며 세로축은 정면 대비 상대휘도비(a.u.(arbitrary unit)를 나타내었다.

그리고 아래 (표 1)은 도 8a ~ 8d를 정리한 결과이다.

	W	R	G	B
Sample Ref_W/R/G/B	55도	53도	50도	63도
Sample W/R/G/B	59도	59도	56도	69도
	+4도	+6도	+6도	+6도

도 8a ~ 8d와 (표 1)에서, Sample W, Sample R, Sample G, Sample B 는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)에서 각각 발광되는 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광을 나타내며, Sample Ref_W, Sample Ref_R, Sample Ref_G, Sample Ref_B는 보호층에 랜덤나노패턴이 구비되지 않은 유기발광표시장치로부터 각각 발광되는 백색광, 적색광, 녹색광, 청색광을 나타낸다.

먼저 도 8a와 (표 1)의 W를 살펴보면, Sample Ref_W는 0.5의 휘도비를 구현할 수 있는 시야각이 55도인 반면, Sample W는 0.5의 휘도비를 구현하는 시야각이 59도, 시야각이 Sample Ref_W에 비해 4도 가량 증가된 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 8b와 (표 1)의 G를 살펴보면, Sample Ref_G는 0.5의 휘도비를 구현할 수 있는 시야각이 50도인 반면, Sample G는 0.5의 휘도비를 구현하는 시야각이 56도, 시야각이 Sample Ref_G에 비해 6도 가량 증가된 것을 확인할 수 있으며, 또한 도 8c와 (표 1)의 R을 살펴보면, Sample Ref_R는 0.5의 휘도비를 구현할 수 있는 시야각이 53도인 반면, Sample R은 0.5의 휘도비를 구현하는 시야각이 59도, 시야각이 Sample Ref_R에 비해 6도 가량 증가된 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 8d와 (표 1)의 B을 살펴보면, Sample Ref_B는 0.5의 휘도비를 구현할 수 있는 시야각이 63도인 반면, Sample B은 0.5의 휘도비를 구현하는 시야각이 69도, Sample B의 시야각이 Sample Ref_B에 비해 6도 가량 증가된 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 보호층(210)에 랜덤나노패턴(213)을 구비하게 되면, 유기발광층(113)으로부터 방출되는 광 중 전반사 등으로 소멸될 수 있는 광을 출사되는 방향으로 굴절 및 산란되도록 함으로써, 휘도시야각을 향상시키게 되는 것이다.

이때, 보호층(210)은 굴절률이 약 1.4 ~ 1.5인 절연 물질로 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 벤조사이클로부텐 및 포토레지스트 중 하나로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 약 1.4 ~ 1.5의 굴절률을 갖는 임의의 절연 물질로 형성될 수 있다.

그리고 램던나노패턴(213)을 포함하는 보호층(210) 상부로 표면에 복수의 오목부(118)와 볼록부(117)가 교번하여 배치되어 표면이 마이크로 렌즈(ML)를 이루는 제 1 오버코트층(220)이 위치하며, 제 2 오버코트층(230)은 제 1 오버코트층(220) 상부로, 제 1 오버코트층(220)의 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄한 표면을 가지며 위치하게 된다.

여기서, 제 1 오버코트층(220)의 마이크로 렌즈(ML)는 도 9에 도시된 바와 같이 볼록부(117)가 밑면부(117a), 정상부(117b) 그리고 밑면부(117a)와 정상부(117b)를 연결하여 정상부(117b)를 이루는 경사면 전체를 이루는 옆면부(117c)로 나뉘어 정의된다.

이때 옆면부(117c)의 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a))이 이루는 기울기(θ)는 20 ~ 60도 일 수 있는데, 기울기(θ)가 20도 미만인 경우에는 마이크로 렌즈(ML)에 의한 광 진행 각도가 제 1 오버코트층(220)이 평탄한 유기발광표시장치와 크게 달라지지 않기 때문에 효율 개선이 거의 없게 된다.

또한 기울기(θ)가 60도를 초과하는 경우는 광 진행 각도가 기판(101)과 기판(101) 외부의 공기층의 전반사 각도보다 크게 형성되면서 유기발광표시장치 내부로 갇히는 광량이 크게 증가하게 되므로, 제 1 오버코트층(220)이 평탄한 유기발광표시장치 보다 오히려 효율이 떨어지게 된다.

이와 같이, 옆면부(117c)의 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a))이 이루는 기울기(θ)가 20 ~ 60도로 정의됨에 따라, 오목부(118)와 정상부(117b)는 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a))이 이루는 기울기(θ)가 20도 미만인 영역으로 정의될 수 있고, 옆면부(117c)는 접선(C1)과 수평면(=밑면부(117a))이 이루는 기울기(θ)가 20도 이상인 영역으로 정의될 수 있다.

이러한 제 1 오버코트층(220)의 볼록부(117)는 유기발광층(113)의 광 추출 효율을 보다 증가시키기 위하여 정상부(117b)를 뾰족한 구조로 형성할 수 있는데, 볼록부(117)는 정상부(117b)에 해당하는 꼭지점, 밑면부(117a)에 해당하는 밑변, 그리고 옆면부(117c)에 해당하는 빗변을 포함하는 삼각 형태의 단면 구조로 이루어질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)에서는, 제 1 오버코트층(220)에 마이크로 렌즈(ML)를 형성함으로써, 유기발광표시장치(도 2의 100) 내부에서 반복되는 전반사에 의해 외부로 추출되지 않는 광의 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되도록 함으로써, 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서 보호층(210)의 표면에 구비되는 랜덤나노패턴(213)은 미세한 요철 형상으로 이루어져, 각각 크기 및 형태가 상이하고 배열도 불규칙함에 반해, 마이크로 렌즈(ML)는 규칙적으로 제 1 오버코트층(220)의 표면이 복수의 오목부(118) 및 복수의 볼록부(117)가 교번하여 배치된다.

따라서, 랜덤나노패턴(213)은 광을 산란시키는 역할을 하게 되나, 마이크로 렌즈(ML)는 외부 광 추출 효율을 향상시키면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예의 경우에는 애노드전극(111) 하부에 위치하는 제 2 오버코트층(230)을 애노드전극(111)과 굴절률 매칭(matching)되도록 유사한 굴절률을 갖는 고굴절률 재료로 형성함으로써 두 매질, 즉 애노드전극(111)과 제 2 오버코트층(230) 간 굴절률 차이에 의한 전반사를 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, ITO 등으로 이루어진 투명한 애노드전극(111)의 굴절률은 약 1.7 ~ 1.8로, 애노드전극(111)과 굴절률 매칭이 되도록 제 2 오버코트층(230)을 굴절률이 1.57 ~ 1.8로 향상시킨 고굴절률 재료를 적용하여, 애노드전극(111)과 제 2 오버코트층(230) 경계부에서 전반사가 발생하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

그리고, 이와 같이 제 2 오버코트층(230)이 고굴절률 재료로 이루어짐에 따라, 제 1 오버코트층(220)은 1.43 ~ 1.57의 굴절률을 갖도록 하여, 제 1 오버코트층(220)과 제 2 오버코트층(230)은 약 0.2 이상의 굴절률 차를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 제 2 오버코트층(230)의 평탄한 표면 상에 위치하는 유기발광층(113)으로부터 광이 방출되면, 광은 제 2 오버코트층(230)을 투과하여 제 1 오버코트층(220)으로 입사되게 되는데, 이때 제 2 오버코트층(230)의 굴절률이 제 1 오버코트층(220)의 굴절률 보다 높음에 따라, 광의 입사각이 전반사 임계각(critical angle) 보다 큰 입사각도(incident angle)에서는 내부 전반사(internal total reflection) 현상에 의해 광이 외부로 방출되지 못하고 소자 내부로 흡수되는 것이 일반적이나, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도2의 100)는 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230) 내부에서 반복되는 전반사에 의해 외부로 추출되지 않는 광의 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되도록 할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도2의 100)는 제 1 오버코트층(220)의 표면에 마이크로 렌즈(ML)를 구비함으로써, 유기발광층(113)에서 발광된 광 중 유기발광표시장치(도2의 100) 내부에서 계속해서 전반사되면서 갇히던 광은 제 1 오버코트층(220)의 마이크로 렌즈(ML)에 의해 전반사 입계각 보다 작은 각도로 진행하게 되면서 다중 반사를 통해 외부로 추출되도록 하는 것이다.

이에 따라 외부 발광효율이 증가하게 되므로 유기발광표시장치(도2의 100)의 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다.

특히, 제 2 오버코트층(230)과 제 1 오버코트층(220)의 굴절률 차가 0.2 이상이 되도록 함으로서, 보다 광 추출 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

첨부한 도 10은 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차에 의한 효율 향상율을 측정한 시뮬레이션 결과로, 아래 (표 2)과 같이 살펴보면,

	Sample 1	Sample 2	Sample 3	Sample 4
제 2 오버코트층	1.67	1.67	1.67	1.67
제 1 오버코트층	1.57	1.45	1.43	1.40
발광효율(%)	3%↑	12% ↑	16% ↑	20% ↑

도 10과 위의 (표 2)는 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차에 따른 발광효율을 측정한 실험결과로, Sample 1은 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.1이며, Sample 2는 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.23이며, Sample 3은 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.24이며, Sample 4는 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.27이다.

도 10과 위의 (표 2)을 살펴보면, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.2 이하일 경우 발광효율 향상 정도가 미미하게 발생하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 제 2 오버코트층(230)을 투과한 광이 제 1 오버코트층(220)을 투과하는 과정에서 실질적으로 집광효과가 거의 발생하지 않기 때문이다.

이에 반해, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차가 0.2 이상이 되는 경우 집광효과에 의해 발광효율이 12% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있다.

여기서 발광효율이 약 12% 이상인 경우 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230) 형성을 위한 비용증가 및 수율감소를 상쇄할 수 있으므로, 발광효율이 약 12% 이상으로 증가될 수 있도록 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)의 굴절률 차를 0.2 이상으로 설계하는 것이 바람직하다.

그리고 제 1 오버코트층(220)은 제 1 오버코트층(220) 하부로 위치하는 보호층(210)과 굴절률 매칭이 되도록, 유사하게 형성하는 것이 바람직한데, 즉, 제 1 오버코트층(220)과 보호층(210) 간 굴절률 차이에 의한 전반사를 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 다시 도 4a를 참조하면, 별도의 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)이 구비되지 않는 백색 서브화소(W-SP)의 경우, 제 1 오버코트층(220)을 투과한 광(L)이 보호층(210)으로 입사되는 과정에서 제 1 오버코트층(220)과 보호층(210)의 굴절률 차이로 인하여 계면에서 내부 전반사 등이 일어나게 되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 제 1 오버코트층(220)을 투과한 광(L)이 모두 보호층(210)으로 입사되도록 할 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 보호층(210)과 제 1 오버코트층(220)은 1.43 ~ 1.57의 굴절률을 가지며, 제 2 오버코트층(230)은 1.57 ~ 1.8의 굴절률을 가질 수 있는데, 이때 제 1 오버코트층(220)과 제 2 오버코트층(230)은 약 0.2 이상의 굴절률 차를 갖도록 하는 것이다.

따라서, 제 2 오버코트층(230)의 평탄한 표면 상에 위치하는 유기발광층(113)으로부터 광(L)이 방출되면, 광(L)은 제 2 오버코트층(230)을 투과하여 제 1 오버코트층(220)으로 입사되게 되는데, 이때 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)는 제 1 오버코트층(220)의 표면에 마이크로 렌즈(ML)를 구비함으로써, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230) 내부에서 반복되는 전반사에 의해 외부로 추출되지 않는 광(L)의 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되도록 할 수 있다.

이때, 제 2 오버코트층(230)으로부터 제 1 오버코트층(220)으로 진행되는 광(L)은 집광되게 된다.

그리고 제 1 오버코트층(220)을 투과한 광(L)은 그대로 유사한 굴절률을 갖는 보호층(210)으로 입사되게 되는데, 이때 보호층(210)의 표면에 랜덤나노패턴(213)이 구비됨에 따라, 광(L)은 출사되는 방향으로 굴절 및 산란되게 된다.

그리고, 도 6b에 도시한 바와 같이 보호층(210) 상부로 파장변환층(108g)이 위치하는 경우, 파장변환층(108g)이 약 1.6 ~ 1.8의 굴절률을 가질 수 있으므로, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)을 투과하여 집광된 광(L)은 파장변환층(108g)으로 입사되는 과정에서, 낮은 매질에서 높은 매질로 광(L)이 입사됨에 따라 스넬의 법칙에 의해 광(L)이 입사되는 지점에서의 법선을 기준으로 더 큰 각도를 가지며 굴절되어 나아가게 된다.

즉, 제 1 오버코트층(220)으로부터 파장변환층(108g)으로 입사되는 광(L)은 집광되게 된다.

그리고 파장변환층(108g)으로부터 보호층(210)으로 입사되는 광(L) 또한 높은 매질에서 낮은 매질로 입사됨에도 보호층(210)의 표면에 구비된 랜덤나노패턴(213)에 의해 내부 전반사가 발생하지 않고 기판(101) 쪽으로 진행경로를 변경하게 된다.

특히, 파장변환층(108g)으로부터 보호층(210)으로 입사되는 광(L)은 랜덤나노패턴(213)에 의해 광(L)의 진행경로가 변경됨과 동시에 광(L)을 출사되는 방향으로 굴절 및 산란되게 된다.

따라서, 파장변환층(108g)이 구비되는 적색, 녹색, 청색 서브화소(도 2의 R-SP, G-SP, B-SP)에서는 제 1 오버코트층(220)으로부터 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)으로, 그리고 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)으로부터 보호층(210)으로 광(L)이 더욱 집광됨에 따라, 광(L) 추출 효율이 보다 향상되게 된다.

정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)는 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)이 구비되거나, 구비되지 않더라도 유기발광층(113)으로부터 발광된 광(L)은 마이크로 렌즈(ML)가 구비된 제 1 오버코트층(220)과 제 2 오버코트층(230)에 의해 내부 전반사 현상으로 외부로 추출되지 않는 광(L)의 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되도록 함으로써, 광(L) 추출 효율을 향상시키게 된다.

또한, 보호층(210)의 표면에 랜덤나노패턴(213)을 형성함으로써, 광(L)을 출사되는 방향으로 굴절 및 산란되도록 함으로써, 광추출영역(OP)이 발광영역(EA)에 비해 더욱 넓게 형성되게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 발광영역(EA)의 유기발광층(113)으로부터 발광된 광은 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)과 보호층(210)을 투과하는 과정에서 집광 및 굴절 그리고 산란됨에 따라, 비발광영역(NEA)의 전극들이 형성된 스위칭영역(TrA)과 배선들에 의해 가려진 영역들을 제외한 모든 영역에서 광이 출광되게 된다.

따라서, 광추출영역(OP)이 발광영역(EA)에 비해 넓게 형성됨으로써 휘도시야각이 향상되는 것이다. 이를 통해 개구율이 향상되는 효과를 갖게 되며, 따라서 고휘도 또한 구현할 수 있다.

특히, 파장변환층(108g)이 더욱 구비되는 적색, 녹색, 청색 서브화소(도 2의 R-SP, G-SP, B-SP)의 경우, 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)과, 파장변환층(도 2의 108r, 108g, 108b)의 상부 및 하부로 위치하는 제 1 오버코트층(220)과 보호층(210)의 굴절률 관계에 의해 광(L)이 더욱 집광되도록 할 수 있어, 광(L) 추출 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

따라서, 지금까지의 설명에서는 백색 서브화소(W-SP)에 별도의 파장변환층이 위치하지 않음을 일예로 설명하였으나, 백색 서브화소(W-SP)에서도 광(L) 추출 효율을 보다 향상되도록 하기 위하여 파장변환층(미도시)을 더욱 위치할 수도 있다. 즉, 백색 서브화소(W-SP)에 백색 컬러필터를 더욱 위치시킬 수 있다.

이때, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)은 굴절률이 약 1.4 ~ 1.8 인 절연 물질로 이루어지고, 예를 들어, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 벤조사이클로부텐 및 포토레지스트 중 하나로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 약 1.4 ~ 1.8의 굴절률을 갖는 임의의 절연 물질로 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)는 보호층(210)의 표면에 랜덤나노패턴(213)을 구비함으로써 휘도시야각을 향상시키게 되며, 이를 통해, 개구율이 향상되는 효과를 갖게 되며, 따라서 고휘도 또한 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(도 2의 100)는 서로 굴절률이 상이한 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)이 서로 적층되어 위치하도록 하며, 제 1 오버코트층(220)이 마이크로 렌즈(ML)를 포함하며, 제 2 오버코트층(230)은 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 광(L) 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 높은 반사율이 발생하는 것을 방지함으로써 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지하게 되므로, 명암비(contrast ratio)를 향상시키게 된다.

특히, 보호층(210)과 제 1 오버코트층(220)이 유사한 굴절률을 갖도록 하며, 제 2 오버코트층(230)은 애노드전극(111)과 유사한 굴절률을 갖도록 하며, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)이 0.2 이상의 굴절률 차를 갖도록 함으로써, 보다 광(L) 추출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 서브화소(도 2의 R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일한 두께의 유기발광층(113)을 형성할 수 있어, 각 서브화소(도 2의 R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 균일한 발광 특성을 갖도록 할 수 있으며, 이를 통해 유기발광층(113)의 효율이 향상되게 되며, 또한 수명 또한 증가시키게 된다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광표시장치에서 네개의 서브화소들을 포함하는 단위 화소의 구조를 나타내는 평면도이다.

그리고, 도 12는 도 11에서 절취선 Ⅹⅱ-Ⅹⅱ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 하나의 서브화소를 나타내는 단면도이며, 도 13은 도 11에서 절취선 Ⅹⅲ-Ⅹⅲ'선을 따라 자른 단면도이며, 도 14는 도 11에서 절취선 Ⅹⅳ-Ⅹⅳ'선을 따라 자른 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 하나의 서브화소를 나타내는 단면도이다. 여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 기판(101) 상에 복수의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)가 정의되는데, 각각의 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)는 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL) 그리고 전원배선(VDD)들의 교차 구조에 의해 정의될 수 있다.

스위칭영역(TrA)에 위치하는 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트배선(SL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되는데, 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)의 드레인전극(SD)과 연결된 게이트전극(DG)과, 반도체층(103), 전원배선(VDD)에 연결된 소스전극(DS)과, 드레인전극(DD)을 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 발광영역(EA)과 스위칭영역(TrA)이 구비된 비발광영역(NEA) 사이의 경계에 대응하여 보호층(210)을 노출하는 홈(H)을 더욱 포함하며, 홈(H) 내에 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)이 구비된다.

그리고 발광영역(EA)에 인접한 홈(H)의 일부에는 반사층(240)이 더욱 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 대해 도 12 내지 도 13 을 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 각 서브화소(W-SP, R-SP, G-SP, B-SP)의 비발광영역(NEA)의 스위칭영역(TrA) 상에는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 위치하는데, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(DG) 그리고 소스 및 드레인전극(DS, DD)을 포함한다.

그리고, 소스 및 드레인전극(DS, DD)과 두 전극(DS, DD) 사이로 노출된 층간절연막(109a) 상부로 보호층(210)이 위치한다.

보호층(210)은 표면에 랜덤나노패턴(random nano-pattern: 213)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

랜덤나노패턴(213)은 미세한 요철 형상으로, 각각 크기 및 형태가 상이하고 배열도 불규칙할 수 있는데, 랜덤나노패턴(213)은 적어도 가시광선 파장 대역 이하의 크기 및 높이(pitch)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 보호층(210) 상부로는 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)의 발광영역(EA)에 대응하여 파장변환층(108r, 108g, 108b)이 위치한다. 파장변환층(108r, 108g, 108b)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101) 쪽으로 방출되는 백색광 중 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 설정된 색상의 파장만을 투과시키는 컬러필터를 포함한다.

이때, 백색 서브화소(W-SP)에도 백색 컬러필터가 위치할 수 있으며, 또는 백색 컬러필터가 위치하지 않고 유기발광층(113)으로부터 출광되는 백색광이 그대로 투과되도록 할 수도 있다.

이러한 파장변환층(108r, 108g, 108b)을 포함하는 보호층(210) 상부로는 표면이 마이크로 렌즈(ML)를 이루는 제 1 오버코트층(220)이 위치하는데, 마이크로 렌즈(ML)는 오목부(118) 및 복수의 볼록부(117)가 교번하여 배치되며, 볼록부(117)는 각각의 오목부(118)를 정의하거나 둘러싸는 구조를 갖는데, 이러한 볼록부(117)는 밑면부(도 6의 117a), 정상부(도 6의 117b) 및 옆면부(도 6의 117c)를 포함할 수 있다.

여기서, 보호층(210)의 표면에 구비되는 랜덤나노패턴(213)의 사이즈는 마이크로 렌즈(ML) 보다 작은, 마이크로(um) 단위 보다 더욱 미세하게 형성되게 된다.

즉, 마이크로 렌즈(ML)가 수 um 단위의 사이즈로 이루어지는 경우, 랜덤나노패턴(213)의 사이즈는 수 nm의 사이즈로 이루어질 수 있다. 따라서 랜덤나노패턴(213)에 의해 유기발광층(113)으로부터 발광된 광의 손실없이 산란되도록 하여, 휘도시야각이 향상되게 된다.

그리고 여기서 보호층(210)의 표면에 구비되는 랜덤나노패턴(213)은 미세한 요철 형상으로 이루어져, 각각 크기 및 형태가 상이하고 배열도 불규칙함에 반해, 마이크로 렌즈(ML)는 규칙적으로 제 1 오버코트층(220)의 표면이 복수의 오목부(118) 및 복수의 볼록부(117)가 교번하여 배치된다.

이와 같은 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 제 1 오버코트층(220) 상부로는 도 12 내지 도 13에 도시한 바와 같이 제 1 오버코트층(220)과 함께 그 하부로 위치하는 보호층(210)을 노출하는 홈(H)을 갖는 제 2 오버코트층(230)이 위치한다.

그리고 도 14에 도시한 바와 같이 홈(H) 내에는 드레인전극(DD)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)이 형성된다. 드레인콘택홀(PH)은 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)과 보호층(210)에 모두 형성된다. 제 2 오버코트층(230)은 제 1 오버코트층(220)의 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄한 표면을 갖는다.

이때, 제 2 오버코트층(230)과 제 1 오버코트층(220)은 서로 다른 굴절률을 갖는데, 제 2 오버코트층(230)의 굴절률이 제 1 오버코트층(220)의 굴절률 보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 보호층(210)과 제 1 오버코트층(220)은 1.4 ~ 1.5의 굴절률을 가지며, 제 2 오버코트층(230)은 1.6 ~ 1.8의 굴절률을 가지며, 제 1 오버코트층(220)과 제 2 오버코트층(230)은 약 0.2 이상의 굴절률 차를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

표면이 평탄한 제2 오버코트층(230) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(DD)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 애노드전극(111)이 위치하며, 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 애노드전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

그리고 애노드전극(111)의 상부에 유기발광층(113)과 캐소드전극(115)이 순차적으로 위치하는데, 제 2 오버코트층(230) 상부로 순차적으로 위치하는 애노드전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 캐소드전극(115)은 모두 제 2 오버코트층(230)의 평탄한 표면을 따라 평탄하게 형성되게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 발광영역(EA)에 인접한 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 일부가 경사면(S)을 이루는 것을 특징으로 한다.

즉, 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)을 이루는 측면 중 발광영역(EA)에 인접하여 위치하는 측면 일부는 발광영역(EA)을 향해 기울어진 경사면(S)을 포함하는 것이다.

홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 경사면(S)은 스위칭영역(TrA)의 일 끝단으로부터 발광영역(EA)의 일 끝단까지 연장되어 형성되며, 이러한 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 경사면(S)에는 반사층(240)이 구비된다.

따라서, 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)은 스위칭영역(TrA)을 향하는 일가장자리(H_1)의 기울기 보다 발광영역(EA)을 향하는 타가장자리(H_2)의 기울기가 수평면을 기준으로 더욱 크게 형성되게 된다. 따라서 스위칭영역(TrA)을 향하는 일가장자리(H_1)와 발광영역(EA)을 향하는 타가장자리(H_2)가 서로 서로 비대칭을 이루게 된다.

이러한 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 발광영역(EA)을 향하는 타가장자리(H_2)에 구비되는 경사면(S)의 반사층(240)은 광을 반사할 수 있는 물질이라면 어느 것이든 소재로 사용될 수 있는데, 반사율이 우수한 금속물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴과 티타늄 의 합금(MoTi), 알루미늄(Al), 은(Ag), APC(Ag;Pb;Cu), 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이러한 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 경사면(S)에 형성되는 반사층(240)은 비발광영역(NEA)으로 진행되는 광(L2)을 외부로 추출하는 역할을 하게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 내부에서 직접 광(L1, L2)을 발생시키는 유기발광층(113)은 방사상으로 광(L1, L2)을 방출하게 되는데, 이러한 유기발광층(113)으로부터 발광된 광(L1, L2) 중 일부 광인 제 1 광(L1)은 애노드전극(111)을 투과하여 제 2 오버코트층(230)으로 입사되게 되며, 제 2 오버코트층(230)을 투과한 제 1 광(L1)은 제 1 오버코트층(220)에 구비된 마이크로 렌즈(ML)를 통해 진행경로를 기판(101) 쪽으로 변경되어, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)을 투과하여 집광되게 된다.

그리고 제 1 광(L1)은 파장변환층(108r)을 투과하는 과정에서 다시 집광된 후, 보호층(210)으로 입사되게 되는데, 파장변환층(108r)으로부터 보호층(210)으로 입사되는 제 1 광(L1)은 랜덤나노패턴(213)에 의해 제 1 광(L1)의 진행경로가 변경됨과 동시에 제 1 광(L1)을 출사되는 방향으로 굴절 및 산란되게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 광 추출 효율이 향상됨과 동시에 광추출영역(OP)이 발광영역(EA)에 비해 더욱 넓게 형성되게 된다.

이를 통해 휘도시야각을 향상되어 개구율이 향상되는 효과를 갖게 되며, 따라서 고휘도 또한 구현할 수 있다.

또한, 제 2 오버코트층(230)이 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 높은 반사율이 발생하는 것을 방지함으로써 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지할 수 있어, 명암비(contrast ratio)를 향상시키게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 방사상으로 방출된 광 중 일부 광인 제 2 광(L2)은 전반사 임계각 보다 큰 각도를 가져 기판(101)을 투과하지 못하고 기판(101)의 경계에서 전반사되어 비발광영역(NEA)으로 진행하게 된다.

비발광영역(NEA)으로 진행된 제 2 광(L2)은 유기발광표시장치(100) 내부에 갇히게 될 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 비발광영역(NEA) 내에서 갇히던 제 2 광(L2)을 반사층(240)을 통해 반사되도록 하여 기판(101) 외부로 추출하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 광 추출 효율이 보다 향상되게 된다.

특히, 반사층(240)에 의해 반사되어 기판(101) 외부로 추출되는 제 2 광(L2)은 비발광영역(NEA)에서 외부로 방출되므로, 반사층(240)이 형성된 비발광영역(NEA) 또한 광추출영역(OP)을 이루게 한다.

즉, 광추출영역(OP)이 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 반사층(240)이 위치하는 비발광영역(NEA)과 발광영역(EA)을 모두 포함하여 정의될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 박막트랜지스터(DTr)의 설계영역 등에 의해 발광영역(EA)이 좁게 형성됨에도, 넓은 광추출영역(OP)을 가질 수 있어, 개구율을 보다 향상시키게 되며, 보다 고휘도를 구현할 수 있다.

정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 보호층(210)의 표면에 랜덤나노패턴(213)을 구비함으로써 광추출영역(OP)을 넓힐 수 있어, 휘도시야각을 향상시킬 수 있어 개구율을 향상시키게 된다.

또한, 서로 굴절률이 상이한 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)이 서로 적층되어 위치하도록 하며, 제 1 오버코트층(220)이 마이크로 렌즈(ML)를 포함하며, 제 2 오버코트층(230)은 마이크로 렌즈(ML)를 덮어 평탄화되도록 함으로써, 광(L) 추출 효율을 향상시킬 수 있으면서도 레인보우 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 높은 반사율이 발생하는 것을 방지함으로써 블랙(black) 색상의 시감이 저하되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 명암비(contrast ratio)를 향상시키게 되며, 또한, 보호층(210)과 제 1 오버코트층(220)이 유사한 굴절률을 갖도록 하며, 제 2 오버코트층(230)은 애노드전극(111)과 유사한 굴절률을 갖도록 하며, 제 1 및 제 2 오버코트층(220, 230)이 0.2 이상의 굴절률 차를 갖도록 함으로써, 광 추출 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

특히, 비발광영역(NEA)으로 진행된 제 2 광(L2) 또한 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)의 경사면(S)에 구비된 반사층(240)을 통해 반사되도록 하여 기판(101) 외부로 추출되도록 함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 광 추출 효율이 보다 향상되게 된다.

이러한 유기발광표시장치(100)는 각 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 애노드전극(111) 사이에 위치하는 뱅크(119)는 홈(H)과 드레인콘택홀(PH)을 모두 덮어 위치하게 되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)을 위치시킨 후, 발광다이오드(E)와 보호필름(102) 사이로 투명하며 접착 특성을 갖는 유기 또는 무기 절연물질로 이루어지는 페이스 씰(104)을 개재하여 보호필름(102)과 기판(101)을 합착함으로써, 유기발광표시장치(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치(100)는 보호층(210)의 표면에 형성되는 랜덤나노패턴(213)은 반사층(240)이 구비된 비발광영역(NEA)에도 대응하여 형성되도록 함으로써, 비발광영역(NEA)으로 진행되는 광의 손실없이 굴절 및 산란되도록 하여, 광 추출 효율을 보다 향상되도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 랜덤나노패턴(213)을 비발광영역(NEA)에 대응하여 형성함으로써 랜덤나노패턴(213)이 이웃하는 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)에 인접하게 위치하더라도, 랜덤나노패턴(213)에 의해 굴절 및 산란된 광은 반사층(240)에 의해 이웃하여 위치하는 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)로 입사되지 않으므로, 인접한 서브화소(R-SP, W-SP, G-SP, B-SP)에서 색섞임이 발생하여 색재현율이 감소되는 문제점은 발생되지 않는다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

101 : 기판, 105 : 게이트절연막, 106 : 층간절연막
E : 발광다이오드(111 : 애노드전극, 113 : 유기발광층, 115 : 캐소드전극)
119 : 뱅크, ML : 마이크로 렌즈(117 : 볼록부, 118 : 오목부)
210 : 보호층(213 : 랜덤나노패턴)
220 : 제 1 오버코트층, 230 : 제 2 오버코트층

Claims

비발광영역 및 발광영역을 갖는 복수개의 서브화소를 포함하는 기판과;
상기 비발광영역에 배치되는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터를 덮으며 상기 기판 상에 배치되며, 일표면에 랜덤나노패턴을 포함하는 보호층과;
상기 보호층 상부로 위치하며, 제 1 굴절률을 가지며 표면에 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 제 1 오버코트층과;
상기 제 1 오버코트층 상부로 위치하며, 상기 제 1 굴절률 보다 높은 제 2 굴절률을 가지며, 표면이 평탄한 제 2 오버코트층과;
상기 제 2 오버코트층의 상부에 배치되는 발광다이오드
를 포함하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 불규칙하게 배치되는 요철형상으로 이루어지며, 가시광선 파장 대역 이하의 크기 및 높이(pitch)를 갖는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 상기 마이크로 렌즈 보다 작은 사이즈로 이루어지는 유기발광표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 수 nm의 사이즈로 이루어지며, 상기 마이크로 렌즈는 수 um의 사이즈로 이루어지는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 불규칙하게 배열되며, 상기 마이크로 렌즈는 오목부와 볼록부가 규칙적으로 배열되는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 오버코트층은 상기 제 2 오버코트층 보다 낮은 굴절률을 갖는 유기발광표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 오버코트층은 1.43 ~ 1.57의 굴절률을 가지며, 상기 제 2 오버코트층은 1.57 ~ 1.8의 굴절률을 갖는 유기발광표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 오버코트층과 상기 제 2 오버코트층은 0.2 이상의 굴절률 차를 갖는 유기발광표시장치.
제 1 항 있어서,
상기 발광다이오드의 애노드전극은 1.7 ~ 1.8의 굴절률을 가지며, 상기 애노드전극의 굴절률과 상기 제 2 오버코트층의 굴절률은 서로 유사한 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 1.4 ~ 1.5의 굴절률을 가지며,
상기 보호층의 굴절률과 상기 제 1 오버코트층의 굴절률은 서로 유사한 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 상기 발광영역에 대응하여 위치하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴과 상기 마이크로 렌즈 사이로는 파장변환층이 더욱 위치하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드로부터 발광되는 광이 출사되는 광추출영역은 상기 발광영역 보다 넓은 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 발광영역에 대응하여 위치하며,
상기 마이크로 렌즈는 상기 발광영역을 포함하는 상기 서브화소의 대응하여 위치하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비발광영역 중, 상기 박막트랜지스터가 위치하는 스위칭영역을 포함하는 상기 비발광영역과 상기 발광영역의 경계에는, 상기 제 1 및 제 2 오버코트층에 상기 보호층을 노출하는 홈이 구비되며,
상기 홈에는, 상기 보호층과 상기 제 1 및 제 2 오버코트층에 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀이 구비되며,
상기 홈과 상기 드레인콘택홀은 상기 비발광영역으로부터 상기 발광영역을 향해 기울어지는 경사면을 포함하며,
상기 경사면에는 반사층이 위치하는 유기발광표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 홈은 상기 스위칭영역을 향하는 일가장자리와 상기 발광영역을 향하는 타가장자리가 서로 비대칭으로 이루어지는 유기발광표시장치.
제 16 항에 있어서,
상기 일가장자리의 기울기 보다 상기 타가장자리의 기울기가 더 큰 유기발광표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 랜덤나노패턴은 상기 반사층이 구비된 상기 비발광영역과 상기 발광영역에 대응하여 형성되는 유기발광표시장치.
제 15 항에 있어서,
상기 발광다이오드로부터 발광되는 광이 출사되는 광추출영역은 상기 발광영역과 상기 반사층이 구비된 상기 비발광영역을 포함하는 유기발광표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 상기 제 2 오버코트층 상부로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 애노드전극과, 상기 애노드전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 캐소드전극을 포함하는 유기발광표시장치.