KR20230102596A - 전계 발광 표시장치 - Google Patents

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안지영
김용재
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Abstract

이 출원은 외광 반사를 방지하여, 표시 품질을 향상한 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 반투명층, 투명층, 배선층, 보호막, 평탄화 막 및 발광 소자를 포함한다. 기판은, 발광 영역 및 비 발광 영역을 구비한다. 반투명층은, 기판 위에 배치된다. 투명층은, 반투명층 위에 배치된다. 배선층은, 투명층 위에서 비 발광 영역에 배치된다. 보호막은, 배선층을 덮는다. 평탄화 막은, 보호막 위에 배치된다. 발광 소자는, 평탄화 막 위에서 발광 영역에 순차 적층된 제1 전극, 발광층 및 제2 전극을 포함한다.

Description

전계 발광 표시장치{Electroluminescence Display}
이 출원은 외광 반사를 방지하여, 표시 품질을 향상한 전계 발광 표시장치에 관한 것이다. 특히, 이 출원은 표시 기판의 외측면에 저 반사 구조를 적용하여, 편광 소자 없이도 외부광 반사 억제 구조를 갖는 하부 발광형 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.
표시 품질이 우수한 자발광 표시장치인 전계 발광 표시장치에서, 표시 패널의 외측 표면에 편광 소자를 배치하여 외광 반사를 억제하는 구조를 갖는다. 외광 반사를 억제하기 위한 편광 소자는 표시장치에서 제공하는 광량도 저하시키는 문제가 있으며, 고가의 부품이라는 문제도 있다. 하여, 편광 소자를 추가하지 않고도 외광 반사를 억제할 수 있는 전계 발광 표시장치의 구조 개발이 요구되고 있다.
이 출원의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 각종 배선 및 캐소드 전극에서 외부광이 반사되어 표시 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 저 반사 구조를 구비한 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 이 출원의 다른 목적은, 편광 소자를 사용하지 않고도, 외부에서 표시 패널로 입사된 광이 반사되는 것을 억제하는 구조를 구현한 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 이 출원의 목적은, 외부광이 반사되는 것을 방지함으로써, 표시 패널에서 제공하는 영상 정보를 온전히 사용자에게 제공할 수 있는 전계 발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 기판, 반투명층, 투명층, 배선층, 보호막, 평탄화 막 및 발광 소자를 포함한다. 기판은, 발광 영역 및 비 발광 영역을 구비한다. 반투명층은, 기판 위에 배치된다. 투명층은, 반투명층 위에 배치된다. 배선층은, 투명층 위에서 비 발광 영역에 배치된다. 보호막은, 배선층을 덮는다. 평탄화 막은, 보호막 위에 배치된다. 발광 소자는, 평탄화 막 위에서 발광 영역에 순차 적층된 제1 전극, 발광층 및 제2 전극을 포함한다.
일례로, 제2 전극은, 발광층 위에 배치된 제1 캐소드 전극층; 제1 캐소드 전극층 위에 배치된 제2 캐소드 전극층; 그리고 제2 캐소드 전극층 위에 배치된 제3 캐소드 전극층을 포함한다.
일례로, 제1 캐소드 전극층은, 두께가 100Å내지 200Å인 금속 물질을 포함한다. 제2 캐소드 전극층은, 도메인 물질과 도펀트를 포함하는 전도성 유기 물질을 포함한다. 제3 캐소드 전극층은, 두께가 2,000Å내지 4,000Å인 금속 물질을 포함한다.
일례로, 투명층은, 반투명층 하면에서 반사된 제1 반사광과 반투명층을 통과하여 배선층 및 제2 전극 중 어느 하나에서 반사된 제2 반사광의 위상이 상반되는, 두께를 갖는다.
일례로, 반투명층은, 두께가 100Å내지 200Å인 금속 물질을 포함한다. 투명층은, 200Å내지 1,500Å인 무기 물질을 포함한다.
일례로, 반투명층 및 투명층은, 발광 영역 및 비 발광 영역을 포함하는 기판 전체 표면 위에 적층된다.
일례로, 반투명층은, 발광 영역 및 비 발광 영역을 포함하는 기판 전체 표면 위에 적층된다. 투명층은, 발광 영역을 제외한 비 발광 영역에 대응하는 기판 표면 위에 적층된다.
일례로, 반투명층 및 투명층은, 발광 영역을 제외한 비 발광 영역에 대응하는 기판 표면 위에 적층된다.
일례로, 불투명 반사층 및 절연막을 더 포함한다. 불투명 반사층은, 투명층 위에서 발광 영역을 제외한 상기 비 발광 영역에 대응하는 기판 표면 위에 적층된다. 절연막은, 불투명 반사층 위에서 발광 영역을 제외한 비 발광 영역에 대응하는 기판 표면 위에 적층된다.
일례로, 투명층은, 반투명층 하면에서 반사된 제1 반사광과 불투명 반사층에서 반사된 제2 반사광이 위상이 상반되는, 두께를 갖는다.
일례로, 제2 전극은, 발광층 위에 배치되고, 두께가 100Å내지 200Å인 금속 물질로 이루어진 제1 캐소드 전극층; 제1 캐소드 전극층 위에 배치되고, 도메인 물질과 도펀트를 포함하는 전도성 유기물질로 이루어진 제2 캐소드 전극층; 그리고 제2 캐소드 전극층 위에 배치되고, 두께가 2,000Å내지 4,000Å금속 물질로 이루어진 제3 캐소드 전극층을 포함한다.
일례로, 제2 캐소드 전극층은, 제1 캐소드 전극층 하면에서 반사된 제1 반사광과 제2 캐소드 전극층을 통과하여 제3 캐소드 전극층에서 반사된 제2 반사광의 위상이 상반되는, 두께를 갖는다.
일례로, 반투명층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함한다.
일례로, 배선층은, 투명층 위에 배치된 차광층; 차광층을 덮으며 기판 위에 적층된 버퍼층; 그리고 버퍼층 위에 차광층과 중첩하지 않고 비 발광 영역에 배치된 게이트 배선층을 포함한다.
이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 시청자가 바라보는 기판의 표면의 내측면에 저 반사 구조를 가져, 외광이 반사되는 정도를 입사광 대비 5% 이하의 낮은 반사율을 갖는다. 따라서, 외광 반사에 의해 표시장치가 제공하는 화상 정보를 제대로 인식하지 못하는 문제가 발생하지 않는다. 종래에 외광 반사를 억제하기 위해 사용하는 비교적 고가인 편광 소자 없이도, 외광 반사를 종래 기술과 대등한 또는 더 우수한 수준으로 낮출 수 있다. 따라서, 이 출원은 제조 비용이 감소하며, 우수한 화질을 제공하는 전계 발광 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치에 배치된 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 6은 도 4에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 7은 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 출원의 제2 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 9는 도 7에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 10은 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 출원의 제3 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 12는 도 10에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 13은 이 출원의 제4 실시 예의 다른 예에 의한 저 반사 구조를 나타내는 단면 확대도이다.
이 출원의 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 이 출원의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 이 출원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 이 출원의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이 출원의 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, 이 출원의 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 출원의 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 이 출원의 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.
이 출원의 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 표시장치에 대한 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.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 이 출원에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 이 출원에 의한 전계발광 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, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는 기판(110), 게이트(혹은 스캔) 구동부(200), 데이터 패드부(300), 소스 구동 집적회로(410), 연성 배선 필름(430), 회로 보드(450), 및 타이밍 제어부(500)를 포함한다.
기판(110)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 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 비표시 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.
비표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서, 표시 영역(DA)의 전체 또는 일부를 둘러싸도록 기판(110)의 가장자리 부분에 정의될 수 있다. 비표시 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 비표시 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 배선 필름(430)에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 기판(110)의 표시 영역(DA)의 일측 바깥 쪽의 비표시 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 배선 필름(430)에 실장될 수 있다.
연성 배선 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 배선 필름(430)은 이방성 도전 필름(anisotropic 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 배선 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.
<제 1 실시 예>
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 제1 실시 예에 대해 설명한다. 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 절취한, 이 출원의 제1 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 2 내지 도 4에서는 전계 발광 표시장치의 한 종류인 유기발광 표시장치를 일례로 나타낼 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 전계 발광 표시장치의 한 화소는 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.
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. 일례로, 구동 게이트 전극(DG)을 덮는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 드레인 콘택홀(DH)을 통해 스위칭 드레인 전극(SD)이 연결되어 있다. 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)과 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO) 사이에는 보조 용량(Cst)이 배치된다.
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 전극(SD)에 연결된 게이트 전극(DG)의 전압의 크기에 따라 구동 전류 배선(VDD)으로부터 발광 다이오드(OLE)로 흐르는 전류량를 조정한다.
발광 다이오드(OLE)는 애노드 전극(ANO), 발광층(EL) 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 조절되므로, 전계 발광 표시장치의 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.
도 3은 영상 정보를 나타내는 표시 영역(DA)의 일부분을 확대한 평면도이다. 도 3에서 점선은 뱅크(BA)의 경계선을 나타낸다. 뱅크(BA)는 애노드 전극(ANO)의 중앙 영역 대부분을 노출하며 가장자리 영역을 덮으면서, 애노드 전극(ANO) 사이에 배치되어 있다. 표시 영역(DA)에 배치된 애노드 전극(ANO)에서 뱅크(BA)에 의해 노출된 부분을 발광 영역(OA)으로 정의할 수 있다. 표시 영역(DA)에서 뱅크(BA)가 덮고 있는 부분을 비 발광 영역(NOA)으로 정의할 수 있다.
도 4를 중심으로 이 출원의 제1 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 단면 구조를 설명한다. 기판(110) 위에는 기판(110) 전체 표면을 덮는 반투명층(HT)이 적층되어 있다. 반투명층(HT) 위에는 기판(110) 전체 표면을 덮는 투명층(FT)이 적층되어 있다. 반투명층(HT)은 기판(110)의 외부에서 입사하는 광량의 50%는 투과하고, 50%는 반사할 수 있는 광학적 특성을 갖는 것이 바람직하다. 일례로, 반투명층(HT)은 100Å내지 200Å의 두께를 갖는 금속 물질로 형성할 수 있다. 반투명층(HT)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 2 이상의 합금 물질로 이루어질 수 있다.
투명층(FT)은, 광학적으로 98% 이상의 투과도를 갖는 투명한 무기 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 투명층(FT)은 200Å내지 1,200Å인 무기 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 일례로, 투명층(FT)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 혹은 질산화 실리콘(SiON)으로 형성할 수 있다.
투명층(FT) 위에는 차광층(LS)이 형성되어 있다. 차광층(LS)은 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)으로 사용할 수 있다. 또한, 차광층(LS)은 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)과 일정 거리 떨어지고, 반도체 층(SA, DA)과 중첩하는 섬 모양으로 더 배치될 수 있다. 배선으로 사용하지 않는 차광층(LS)은 반도체 층(SA, DA)으로 입사되는 외부광을 차단하여 반도체 층(SA, DA)의 특성이 변질되는 것을 방지한다. 특히, 차광층(LS)은 반도체 층(SA, DA)에서 게이트 전극(SG, DG)와 중첩하는 채널 영역과 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 차광층(LS)은 반도체 층(SA, DA)과 접촉하는 소스-드레인 전극(SS, SD, DS, DD)의 일부분과도 중첩하도록 배치하는 것이 바람직하다.
차광층(LS) 위에는 버퍼층(BUF)이 기판(110)의 표면 전체를 덮도록 적층되어 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 스위칭 반도체 층(SA) 및 구동 반도체 층(DA)이 형성되어 있다. 특히, 반도체 층(SA, DA)에서 채널 영역은 차광층(LS)과 중첩하도록 배치되는 것이 바람직하다.
반도체 층(SA, DA)이 형성된 기판(110)의 표면 위에 게이트 절연막(GI)이 적층되어 있다. 게이트 절연막(GI) 위에는 스위칭 반도체 층(SA)과 중첩하는 스위칭 게이트 전극(SG) 및 구동 반도체 층(DA)과 중첩하는 구동 게이트 전극(DG)이 형성되어 있다. 또한, 스위칭 게이트 전극(SG)의 양 측변에는 스위칭 게이트 전극(SG)과 이격되면서 스위칭 반도체 층(SA)의 일측변과 접촉하는 스위칭 소스 전극(SS), 그리고 스위칭 반도체 층(SA)의 타측변과 접촉하는 스위칭 드레인 전극(SD)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 구동 게이트 전극(DG)의 양 측변에는 구동 게이트 전극(DG)과 이격되면서 구동 반도체 층(DA)의 일측변과 접촉하는 구동 소스 전극(DS), 그리고 구동 반도체 층(DA)의 타측변과 접촉하는 구동 드레인 전극(DD)이 형성되어 있다.
게이트 전극(SG, DG)와 소스-드레인 전극(SS, SD, DS, DD)은 동일한 층에 형성되지만, 서로 분리되어 있다. 또한, 스위칭 소스 전극(SS)은 게이트 절연막(GI)과 버퍼층(BUF)을 관통하는 콘택홀을 통해, 차광층(LS)의 일부로 형성한 데이터 배선(DL)과 연결되어 있다. 마찬가지로, 구동 소스 전극(DS)은 게이트 절연막(GI)과 버퍼층(BUF)을 관통하는 콘택홀을 통해, 차광층(LS)의 일부로 형성한 구동 전류 배선(VDD)과 연결되어 있다. 이와 같이 기판(110) 위에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)가 형성되어 있다.
박막 트랜지스터(ST, DT)가 형성된 기판(110) 위에는 보호막(PAS)이 적층되어 있다. 보호막(PAS)은 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 무기막으로 형성하는 것이 바람직하다. 보호막(PAS) 위에는 칼라 필터(CF)가 형성되어 있다. 칼라 필터(CF)는 각 화소 별로 할당된 색상을 나타내는 구성 요소이다. 일례로, 칼라 필터(CF)는 하나의 화소 영역 전체의 크기에 대응하는 크기와 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 칼라 필터(CF)는 나중에 형성되는 발광 다이오드(OLE)의 크기보다 약간 더 큰 크기로 발광 다이오드(OLE)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
칼라 필터(CF) 위에는 평탄화 막(PL)이 적층되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성된 기판(110)의 표면이 균일하지 않게되는데, 이를 평탄하게 하기 위한 박막이다. 높이 차이를 균일하게 하기 위해, 평탄화 막(PL)은 유기 물질로 형성할 수 있다. 보호막(PAS)과 평탄화 막(PL)에는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD) 일부를 노출하는 화소 콘택홀(PH)이 형성되어 있다.
평탄화 막(PL) 상부 표면에는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 화소 콘택홀(PH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 발광 다이오드(OLE)의 발광 구조에 따라 구성 요소가 달라질 수 있다. 일례로, 기판(110) 방향으로 빛을 제공하는 하부 발광형의 경우에는 투명 도전 물질로 형성할 수 있다. 다른 예로, 기판(110)과 대향하는 상부 방향으로 발광하는 경우에는 광 반사율이 우수한 금속 물질로 형성할 수 있다.
텔레비젼 세트와 같이 대면적 표시 장치의 경우, 캐소드 전극(CAT)이 대면적에 걸쳐 하나의 층으로 형성되는데, 캐소드 전극(CAT)의 넓은 너비에 걸쳐 균일한 저 전압을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 대면적 표시장치의 경우 캐소드 전극(CAT)을 불투명 금속 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 대면적 표시장치의 경우 하부 발광형 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 하부 발광형의 경우, 애노드 전극(ANO)은 투명 도전 물질로 형성한다. 예를 들어, 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide) 혹은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide)와 같은 산화 도전물질을 포함할 수 있다.
애노드 전극(AN0) 위에는, 발광층(EL)이 적층되어 있다. 발광층(EL)은 애노드 전극(ANO)과 뱅크(BA)를 덮도록 기판(110)의 표시 영역(DA) 전체에 형성될 수 있다. 일 예에 따른 발광층(EL)은 백색 광을 방출하기 위해 수직 적층된 2 이상의 발광부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EL)은 제 1 광과 제 2 광의 혼합에 의해 백색 광을 방출하기 위한 제 1 발광부와 제 2 발광부를 포함할 수 있다.
다른 예로 발광층(EL)은 화소에 설정된 색상과 대응되는 빛을 방출하기 위한, 청색 발광부, 녹색 발광부, 및 적색 발광부 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(OLE)는 발광층(EL)의 발광 효율 및/또는 수명 등을 향상시키기 위한 기능층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
캐소드 전극(CAT)은 발광층(EL)과 면 접촉을 이루도록 적층된다. 캐소드 전극(CAT)은 모든 화소들에 형성된 발광층(EL)과 공통적으로 연결되도록 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된다. 하부 발광형의 경우, 캐소드 전극(CAT)은 광 반사 효율이 우수한 금속 물질을 포함한다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 2 이상의 합금 물질로 이루어질 수 있다.
특히, 이 출원에서는 외부광이 표시장치의 금속으로 이루어진 구성 요소들에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 저 반사 구조를 갖는다. 일례로, 기판(110) 위에 적층된 반투명층(HT)과 투명층(FT)의 적층 구조로 저 반사 구조를 형성할 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 이와 같은 적층 구조로 인해 외광 반사를 억제하는 광학적 메카니즘을 설명한다. 도 5는 도 4에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다. 도 6은 도 4에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 반투명층(HT)이 알루미늄으로 이루어진 경우, 100Å내지 200Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 알루미늄과 같은 금속 물질은 불투명성이며, 반사율이 매우 높다. 하지만, 알루미늄을 매우 얇게 형성하면, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어, 100Å내지 200Å의 얇은 두께에서는 입사되는 빛의 일부(40% ~ 50%)는 반사하고, 나머지(50% ~ 60%)는 투과할 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 반투명층(HT)은 광학적으로 50%의 투과율을 가지며, 흡수율은 0%인 것을 기준으로 설명한다.
기판(110)의 외측 하부에서 진입하는 입사광(①)은 기판(110)을 투과하여, 반투명층(HT)의 하면에서 50%는 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 한편, 입사광(①)의 50%는 반투명층(HT)을 통과한다. 반투명층(HT)을 통과한 투과광(③)은 광학적으로 투명도가 98% 이상인 투명층(FT)를 그대로 통과한다. 여기서, 투명층(FT)의 흡수율을 고려하지 않으므로, 투과광(③)의 100%가 투과하는 것으로 설명한다. 그 후, 투과광(③)은 차광층(LS)에 의해 반사된다. 차광층(LS)은 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)에 사용할 수 있다. 따라서, 차광층(LS)은 2,000Å내지 4,000Å의 두께를 가질 수 있고, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 때, 투명층(FT)의 두께를 조절하여, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 서로 상쇄되도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하는 녹색광의 반사율을 선택적으로 낮추고자 하는 경우, 투명층(FT)의 두께는 녹색광의 반파장의 배수에 비례하도록 설정할 수 있다. 일례로, 녹색광의 대표적인 파장을 550nm인 경우, 제1 산화 금속층(101)을 녹색광의 반파장인 275nm의 배수중 하나인 275Å, 550Å, 825Å혹은 1,100Å중 어느 한 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 즉, 투명층(FT)은 200Å내지 1,500Å인 무기 물질로 형성할 수 있다.
1차 반사광(②)의 광량이 입사광(①)의 50%이고, 2차 반사광(④)의 광량도 입사광(①)의 50%이다. 그 결과, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 광학적인 측면에서 보면, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되어, 서로 상쇄된다. 그 결과, 기판(110) 하부에서 입사되어 차광층(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
또한, 비 발광 영역(OA)에서 차광층(LS) 이외에는 게이트 배선(SL)이 배치되어 있을 수 있다. 게이트 배선(SL)에서도 앞에서 설명한 바와 동일한 메카니즘에 의해서 외광 반사를 억제할 수 있다.
간단히 설명하면, 도 5의 오른쪽에 도시된 광 경로를 나타내는 도면과 같이, 반투명층(FT)에 의해 반사된 1차 반사광(②)은 입사광(①)의 50%의 광량을 갖고, 과 게이트 배선(SL)에서 의해 반사된 2차 반사광(④)이 입사광(①)의 50%의 광량을 가지며, 위상이 서로 상반된다. 그 결과, 기판(110) 하부에서 입사되어 게이트 배선(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 제1 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 발광 영역(OA)에서의 외광 반사 억제 메카니즘을 설명한다.
기판(110)의 외측 하부에서 진입하는 입사광(①)은 기판(110)을 투과하여, 반투명층(HT)의 하면에서 50%는 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 한편, 입사광(①)의 50%는 반투명층(HT)을 통과한다. 반투명층(HT)을 통과한 투과광(③)은 광학적으로 투명도가 98% 이상인 투명층(FT), 버퍼층(BUF), 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS)을 순차적으로 통과한다. 여기서, 투명층(FT), 버퍼층(BUF), 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS)의 흡수율을 고려하지 않으므로, 투과광(③)의 100%가 투과하는 것으로 설명한다.
그 후, 투과광(③)은 칼라 필터(CF)를 통과하여, 각 화소에 할당된 색상에 상응하는 파장을 갖는 광만 투과한다. 이 때, 칼라 필터(CF)에 의해 광량이 줄어들지만, 여기서는 고려하지 않는다. 칼라 필터(CF)를 통과한 투과광(③)은 애노드 전극(ANO) 및 발광층(EL)을 통과한다. 마찬가지로, 설명의 편의상 애노드 전극(ANO) 및 발광층(EL)에 의한 광 손실은 고려하지 않는다. 마지막으로, 투과광(③)은, 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사된다. 캐소드 전극(CAT)은 2,000Å내지 4,000Å의 두께를 가질 수 있으며, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 때, 투명층(FT)의 두께를 조절하여, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 서로 상쇄되도록 설정할 수 있다. 1차 반사광(②)의 광량이 입사광(①)의 50%이고, 2차 반사광(④)의 광량도 입사광(①)의 50%이다. 그 결과, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 광학적인 측면에서 보면, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되어, 서로 상쇄된다.
물론, 칼라 필터(CF)에 의해 투과광(③)의 광량이 상당히 줄어들지만, 전체 외광 반사의 정도에 절대적인 영향을 주지는 않는다. 칼라 필터(CF)에 의해 광량이 줄어든 투과광(③)이 반사된 2차 반사광(④)의 광량을 고려하더라도, 캐소드 전극(CAT)에서 반사되는 반사광의 휘도는 10% 이하의 수준으로 줄일 수 있다. 이는 발광 영역(OA)에서의 외광 반사율이므로, 발광 영역(OA)이 기판(110) 전체 면적에서 차지하는 면적 평균 비율, 40%를 고려했을 때, 전체 기판(110)에서의 외광 반사율은 5% 이하로 줄일 수 있다.
<제 2 실시 예>
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 이 출원의 제2 실시 예에 대해 설명한다. 도 7은 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 출원의 제2 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 8은 도 7에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다. 9는 도 7에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 7을 참조하면, 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 기본적인 구성이 제1 실시 예의 구조와 동일하다. 차이가 있다면, 제1 실시 예에서는 투명층(FT)이 기판(110)의 전체 표면 위에 적층되지만, 제2 실시 예에서는 투명층(FT)이 차광층(LS)이 배치되는 영역에만 선택적으로 적층된다. 따라서, 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 7의 도면 부호들에 대한 설명은 도 4에 도시한 도면 부호의 설명을 참조한다.
도 8을 참조하여, 외광 반사 억제 구조에 대해 중점적으로 설명한다. 먼저, 비 발광 영역(OA)에서의 외광 반사 억제 구조에서, 차광층(LS)에서 반사되는 외광은 도 5에서 설명한 메카니즘과 동일한 방식으로 반사를 억제할 수 있다. 즉, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)은, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되므로, 서로 상쇄된다. 그 결과, 기판(110) 하부에서 입사되어 차광층(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
다음으로, 도 8의 오른쪽 부분에 배치된 게이트 배선(SL) 부분에서의 외광 반사 억제 구조는 다음과 같다.
기판(110)의 외측 하부에서 진입하는 입사광(①)은 기판(110)을 투과하여, 반투명층(HT)의 하면에서 50%는 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 한편, 입사광(①)의 50%는 반투명층(HT)을 통과한다. 반투명층(HT)을 통과한 투과광(③)은 광학적으로 투명도가 98% 이상인 투명층(FT), 버퍼층(BUF) 및게이트 절연막(BUF)을 그대로 통과한다. 그 후, 투과광(③)은 게이트 배선(SL)에 의해 반사된다. 게이트 배선(SL)은 2,000Å 내지 4,000Å의 두께를 가질 수 있고, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 구조에서는, 투명층(FT)이 게이트 배선(SL) 아래에 배치되지 않는다. 이 경우는, 투명층(FT)이 없는 것이 구조 계산상, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 상반되도록 설정할 수 있는 경우이다. 또한, 1차 반사광(②)의 광량이 입사광(①)의 50%이고, 2차 반사광(④)의 광량도 입사광(①)의 50%이다. 그 결과, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 광학적인 측면에서 보면, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되어, 서로 상쇄된다. 따라서, 기판(110) 하부에서 입사되어 차광층(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하여, 제2 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 발광 영역(OA)에서의 외광 반사 억제 메카니즘을 설명한다. 제2 실시 예에 의한 발광 영역(OA)의 적층 구조는 실질적으로 제1 실시 예의 경우와 매우 유사하다. 차이점은, 제2 실시 예에서는 투명층(FT)이 제거된 것에 있다.
기판(110)의 외측 하부에서 진입하는 입사광(①)은 기판(110)을 투과하여, 반투명층(HT)의 하면에서 50%는 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 한편, 입사광(①)의 50%는 반투명층(HT)을 통과한다. 반투명층(HT)을 통과한 투과광(③)은 광학적으로 투명도가 98% 이상인 버퍼층(BUF), 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS)을 순차적으로 통과한다. 여기서, 버퍼층(BUF), 게이트 절연막(GI), 보호막(PAS)의 흡수율을 고려하지 않으므로, 투과광(③)의 100%가 투과한다.
그 후, 투과광(③)은 칼라 필터(CF), 애노드 전극(ANO) 및 발광층(EL)을 통과한다. 마지막으로, 투과광(③)은, 캐소드 전극(CAT)에 의해 반사된다. 캐소드 전극(CAT)은 2,000Å 내지 4,000Å의 두께를 가질 수 있으며, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 구조에서는, 투명층(FT)이 게이트 배선(SL) 아래에 배치되지 않는다. 이 경우는, 투명층(FT)이 없는 것이 구조 계산상, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 상반되도록 설정할 수 있는 경우이다. 1차 반사광(②)의 광량이 입사광(①)의 50%이고, 2차 반사광(④)의 광량도 입사광(①)의 50%이다. 그 결과, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상이 상반되어, 서로 상쇄된다.
물론, 칼라 필터(CF)에 의해 투과광(③)의 광량이 상당히 줄어들지만, 전체 외광 반사의 정도에 절대적인 영향을 주지는 않는다. 칼라 필터(CF)에 의해 광량이 줄어든 투과광(③)이 반사된 2차 반사광(④)의 광량을 고려하더라도, 캐소드 전극(CAT)에서 반사되는 반사광의 휘도는 10% 이하의 수준으로 줄일 수 있다. 이는 발광 영역(OA)에서의 외광 반사율이므로, 발광 영역(OA)이 기판(110) 전체 면적에서 차지하는 면적 평균 비율, 40%를 고려했을 때, 전체 기판(110)에서의 외광 반사율은 5% 이하로 줄일 수 있다.
<제 3 실시 예>
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 이 출원의 제3 실시 예에 대해 설명한다. 도 10은 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 출원의 제3 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 전계 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 11은 도 10에서 비 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다. 12는 도 10에서 발광 영역에서 저 반사 메카니즘을 설명하는 단면 확대도이다.
도 10을 참조하면, 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치는 기본적인 구성이 제1 실시 예의 구조와 동일하다. 차이가 있다면, 제1 실시 예에서는 반투명층(HT) 및 투명층(FT)이 기판(110)의 전체 표면 위에 적층되지만, 제2 실시 예에서는 반투명층(HT) 및 투명층(FT)이 차광층(LS) 및 게이트배선(SL)이 배치되는 비 발광 영역(NOA)에만 선택적으로 적층된다. 따라서, 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 10의 도면 부호들에 대한 설명은 도 4에 도시한 동일한 도면 부호의 설명을 참조한다.
도 11을 참조하여, 외광 반사 억제 구조에 대해 중점적으로 설명한다. 먼저, 비 발광 영역(OA)에서의 외광 반사 억제 구조에서, 차광층(LS) 및 게이트 배선(SL)에서 반사되는 외광은 도 5에서 설명한 메카니즘과 동일한 방식으로 반사를 억제할 수 있다. 즉, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)은, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되므로, 서로 상쇄된다. 그 결과, 기판(110) 하부에서 입사되어 차광층(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
다음으로, 도 12를 참조하여, 제3 실시 예에 의한 전계 발광 표시장치에서 발광 영역에서의 외광 반사 억제 구조에 대해 설명한다. 제3 실시 예에서는, 발광 영역(OA)에는 반투명층(HT)과 투명층(FT)이 적층되어 있지 않다. 따라서, 기판(110)의 외측 하부에서 입사하는 외부광은 캐소드 전극(CAT)까지는 모든 광량이 그대로 입사된다. 따라서, 제3 실시 예에서는 캐소드 전극(CAT)에 저 반사 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상세히 설명하면, 이 출원에 의한 하부 발광형 전계 발광 표시장치에서, 캐소드 전극(CAT)은 3개의 캐소드 전극층들을 포함한다. 예를 들어, 캐소드 전극(CAT)은 발광층(EL) 위에 순차 적층된 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)을 포함한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 발광층(EL)과 직접 면 접촉하도록 가장 먼저 적층되어 있다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 면 저항이 낮은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질로 형성될 수 있다. 제조 공정 및 제조 비용을 고려하여 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 알루미늄으로 형성한 경우를 가장 바람직한 예로 설명한다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)이 알루미늄으로 이루어진 경우, 100Å내지 200Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 알루미늄과 같은 금속 물질은 불투명성이며, 반사율이 매우 높다. 하지만, 알루미늄을 매우 얇게 형성하면, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어, 200Å이하의 얇은 두께에서는 입사되는 빛의 50%는 반사하고, 나머지 50%는 투과할 수 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전도성 레진 물질을 포함할 수 있다. 전도성 레진 물질은, 전자 이동도가 높은 레진 물질로 이루어진 도메인(domain) 물질과 도메인 물질의 장벽 에너지를 낮추어 주는 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 전자 이동도가 높은 레진 물질로는 Alq3, TmPyPB, Bphen, TAZ 및 TPB 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. Alq3는 Tris(8-hydroxyquinoline) Aluminium의 약칭으로서, Al(C9H6NO)3라는 화학식을 갖는 착물이다. TmPyPB는 1,3,5-tri(m-pyrid-3-yl-phenyl)benzene의 약칭인 유기물질이다. Bphen은 Bathophenanthroline의 약칭인 유기 물질이다. TAZ는, TPB는 triphenyl bismuth의 약칭인 유기 물질이다. 이들 유기 물질들은 전자 이동도가 높아서, 발광 소자에 사용할 수 있다.
도펀트 물질로는 알칼리계 도핑 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 리튬(Li), 세슘(Cs), 산화 세슘(Cs2O3), 질화 세슘(CsN3), 루비듐(Rb) 및 산화 루비듐(Rb2O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 도펀트 물질로는 높은 전자 이동도 특성을 갖는 풀러렌(fullerene)을 포함할 수 있다. 풀러렌은 탄소 원자가 구, 타원체 혹은 원기둥 모양으로 배치된 분자를 통칭하는 것이다. 일례로, 주로 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 버크민스터풀러렌(C60; Buckminster-fullerene)을 포함할 수 있다. 이외에도, C70, C76, C78, C82, C90, C94 및 C96과 같은 고차 풀러렌을 포함할 수도 있다.
제2 캐소드 전극층(CAT2)은 발광층(EL)에 포함된 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 하지만, 전자 수송층 혹은 전자 주입층과 달리, 전자 이동도가 더 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 전자 수송층 혹은 전자 수송층의 경우 전자 이동도가 5.0Х10-4(S/m)내지 9.0Х10-1(S/m)인 반면, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전자 이동도가 1.0Х10-3(S/m)내지 9.0Х10+1(S/m)인 것이 바람직하다. 이를 위해, 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 구성하는 전도성 레진 물질은 도펀트의 함량이 전자 수송층 혹은 전자 주입층보다 더 높은 것이 바람직하다.
일례로, 전자 수송층 혹은 전자 주입층은 도펀트의 도핑 농도가 2% 내지 10%인 반면, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 도펀트의 도핑 농도가 10% 내지 30%인 전도성 레진 물질인 것이 바람직하다. 도펀트의 도핑 농도가 0%인, 도메인 물질 자체만으로는 전기 전도도가 1.0Х10-4(S/m)내지 5.0Х10-3(S/m)일 수 있다. 도메인 물질에 도펀트를 10% 내지 30% 주입함으로써, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 전기 전도도가 1.0Х10-3(S/m)내지 9.0Х10+1(S/m)로 향상되어 캐소드 전극으로 사용할 수 있다.
경우에 따라, 제2 캐소드 전극층(CAT2)은 발광층(EL)의 전자 기능층(전자 수송층 및/또는 전자 주입층)과 같은 전도도를 가질 수 있다. 이 경우에는 알루미늄으로 이루어진 제1 캐소드 전극층(CAT1)에 의해, 면 저항을 충분히 낮은 값으로 유지할 수 있다.
제3 캐소드 전극층(CAT3)은 제1 캐소드 전극층(CAT1)과 동일한 금속 물질로 형성할 수 있다. 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 빛을 투과하지 않고 모두 반사할 수 있으면서, 캐소드 전극(CAT)의 면 저항이 기판(SUB)의 위치에 상관없이 일정한 값을 유지할 수 있도록 충분한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 캐소드 전극(CAT) 전체의 면 저항을 낮추기 위해 면 저항이 낮은 금속 물질을 제1 및 제2 캐소드 전극층(CAT1, CAT2)보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 일례로, 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 2,000Å내지 4,000Å의 두께를 갖는 알루미늄으로 형성할 수 있다.
이와 같은 두께와 적층 구조를 갖는 캐소드 전극층(CAT)은 하부(제1 캐소드 전극층(CAT1)) 방향에서 입사되는 빛에 대한 반사율을 최소화할 수 있다. 외부광 반사를 억제하는 부분은 주로 화상 정보에 영향을 줄 수 있는 표시 영역일 수 있다. 따라서, 표시 영역(DA) 전체에 걸쳐 공통으로 도포되는 캐소드 전극(CAT)에 저 반사 구조를 구현하는 것이 바람직하다. 이하에서, 도 13에 도시한 광 경로를 나타내는 화살표를 참조하여 설명한다.
발광 다이오드(OLE)를 구성하는 캐소드 전극(CAT) 구조를 보면, 캐소드 전극(CAT) 하부에서 진입하는 입사광(①)은 투명한 애노드 전극(ANO)과 발광층(EL)을 투과하여, 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 하면에서 일부 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)은 100Å내지 200Å이하의 얇은 두께를 가지므로, 입사광(①) 전부를 반사하지 못한다. 예를 들어, 입사광(①)의 50%만 1차 반사광(②)으로 반사되고, 나머지 50%는 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 통과한다. 제1 캐소드 전극층(CAT1)을 통과한 투과광(③)은 투명한 제2 캐소드 전극층(CAT2)을 그대로 통과한다. 그 후, 투과광(③)은 제3 캐소드 전극층(CAT3)에 의해 반사된다. 제3 캐소드 전극층(CAT3)은 2,000Å내지 4,000Å의 두께를 가지므로, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 때, 제2 캐소드 전극층(CAT2)의 두께를 조절하여, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 서로 상쇄되도록 설정할 수 있다. 그 결과, 캐소드 전극(CAT) 하부에서 입사되어 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
한편, 발광층(EL)에서 출광되는 빛들 중에서도 캐소드 전극(CAT) 방향으로 방사되는 빛들도 동일한 광 경로에 의해 기판(110) 방향으로 출광되는 광량이 2% 정도로 줄어들 수 있다. 하지만, 발광층(EL)에서 출광되는 빛은 모든 방향으로 출광되기 때문에, 캐소드 전극(CAT)에 의해 감소되는 광량은 전체 광량의 50% 정도에 불과하고, 나머지 50%는 발광층(EL)에서 직접 애노드 전극(ANO)를 통해 기판(110) 방향으로 출광된다.
<제 4 실시 예>
이하, 도 13을 참조하여, 제4 실시 예에 대해 설명한다. 도 13은 이 출원의 제4 실시 예의 다른 예에 의한 저 반사 구조를 나타내는 단면 확대도이다. 제4 실시 예는 발광 영역에서는 제3 실시 예와 동일한 구조를 갖고 있으며, 비 발광 영역에서 제3 실시 예와 다른 구조를 갖고 있다.
도 13을 참조하면, 기판(110) 위의 비 발광 영역(NOA)에는 제1 금속층(M1), 투명층(FT), 제2 금속층(M2) 및 절연막(INS)가 순차 적층되어 있다. 이들 4중층 구조는 발광 영역(OA)에는 적층되어 있지 않다. 4중층 구조가 적층된 기판(110) 전체 표면 위에는 버퍼층(BUF)이 적층되어 있다.
제1 금속층(M1)은 100Å내지 200Å의 두께를 갖는 금속 물질로 형성되어 있다. 제1 금속층(M1)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함할 수 있다. 투명층(FT)은 광학적 투명도가 98% 이상인 무기 물질을 포함할 수 있다. 제2 금속층(M2)은 2,000Å내지 4,000Å의 두께를 갖는 불투명 금속 물질로 형성되어 있다. 절연막(INS)은 제2 금속층(M2) 위에 형성되는 금속 물질과 전기적으로 절연하기 위한 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
버퍼층(BUF) 위에서 비 발광 영역(NOA)에는 차광층(LS)이 배치되어 있다. 차광층(LS) 위에는 게이트 배선(SL), 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)들이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(ST, DT)들이 형성된 기판(110) 전체 표면 위에는 평탄화 막(PL)이 적층되어 있다. 평탄화 막(PL)은 발광 영역(OA)에도 적층되어 있다.
평탄화 막(PL) 위에서, 발광 영역(OA)에는 애노드 전극(ANO)이 형성되어 있다. 애노드 전극(ANO) 위에는 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)이 형성되어 있다. 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)은 비 발광 영역(NOA)에도 적층될 수 있다. 캐소드 전극(CAT)은 제1 캐소드 전극층(CAT1), 제2 캐소드 전극층(CAT2) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)이 순차적으로 적층되어 있다.
이와 같은 구조에서, 비 발광 영역(OA)에서의 외광 반사 방지 구조를 보면 다음과 같다. 제1 금속층(M1)이 알루미늄으로 이루어진 경우, 100Å내지 200Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 알루미늄과 같은 금속 물질은 불투명성이며, 반사율이 매우 높다. 하지만, 알루미늄을 매우 얇게 형성하면, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어, 100Å내지 200Å의 얇은 두께에서는 입사되는 빛의 50%는 반사하고, 나머지 50%는 투과할 수 있다. 여기서, 제1 금속층(M1)은 앞에서 설명한 반투명층(HT)과 동일한 것일 수 있다.
기판(110)의 외측 하부에서 진입하는 입사광(①)은 기판(110)을 투과하여, 제1 금속층(M1)의 하면에서 50%는 반사되어 1차 반사광(②)으로 기판(110) 방향으로 진행한다. 한편, 입사광(①)의 50%는 제1 금속층(M1)을 통과한다. 제1 금속층(M1)을 통과한 투과광(③)은 광학적으로 투명도가 98% 이상인 투명층(FT)를 그대로 통과한다. 여기서, 투명층(FT)의 흡수율을 고려하지 않으므로, 투과광(③)의 100%가 투과하는 것으로 설명한다. 그 후, 투과광(③)은 제2 금속층(M2)에 의해 반사된다. 제2 금속층(M2)은 2,000Å 내지 4,000Å의 두께를 가질 수 있고, 투과광(③) 전부는 반사되어 2차 반사광(④)으로 기판(110) 방향으로 진행한다.
이 때, 투명층(FT)의 두께를 조절하여, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 위상을 서로 상쇄되도록 설정할 수 있다. 1차 반사광(②)의 광량이 입사광(①)의 50%이고, 2차 반사광(④)의 광량도 입사광(①)의 50%이다. 즉, 1차 반사광(②)과 2차 반사광(④)의 광학적인 측면에서 보면, 진폭은 동일하고, 위상이 상반되어, 서로 상쇄된다. 그 결과, 기판(110) 하부에서 입사되어 차광층(LS)에서 반사되는 반사광의 강도(intensity)인 반사광 휘도(luminance)를 2% 수준으로 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 이 출원의 여러 실시 예들에 의한 전계 발광 표시장치는 외광 반사 억제 구조를 구비하는 하부 발광형일 수 있다. 따라서, 기판(110) 외부에 외광 반사를 줄이기 위한 편광 소자를 배치할 필요가 없다. 편광 소자는 외광 반사를 억제하는 긍정적인 효과가 있지만, 발광층(EL)에서 출광되는 광량을 적어도 50% 감소하는 부정적인 효과가 있다.
이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 외광 반사 억제 구조에 의해 발광층(EL)에서 발광하는 광량이 50% 정도 줄어들 수 있지만, 이는 편광 소자에 의한 광량 감소와 거의 동일하다. 따라서, 이 출원에 의한 전계 발광 표시장치는, 상당히 고가인 편광 소자를 사용하지 않고도, 동일한 수준의 발광층(EL) 발광 효율을 제공하면서, 외광 반사를 최소화할 수 있다.
상술한 이 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 이 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 이 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.
OLE: 발광 다이오드 ANO: 애노드 전극
EL: 발광층 CAT: 캐소드 전극
CAT1: 제1 캐소드 전극층 CAT2: 제2 캐소드 전극층
CAT3: 제3 캐소드 전극층 BUF: 버퍼층
HT: 반투명층 FT: 투명층
LS: 차광층 SL: 게이트 배선

Claims (14)

  1. 발광 영역 및 비 발광 영역을 구비한 기판;
    상기 기판 위에 배치된 반투명층;
    상기 반투명층 위에 배치된 투명층;
    상기 투명층 위에서 상기 비 발광 영역에 배치된 배선층;
    상기 배선층을 덮는 보호막;
    상기 보호막 위에 배치된 평탄화 막; 그리고
    상기 평탄화 막 위에서 상기 발광 영역에 순차 적층된 제1 전극, 발광층 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자를 포함하는 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은,
    상기 발광층 위에 배치된 제1 캐소드 전극층;
    상기 제1 캐소드 전극층 위에 배치된 제2 캐소드 전극층; 그리고
    상기 제2 캐소드 전극층 위에 배치된 제3 캐소드 전극층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 캐소드 전극층은, 두께가 100Å 내지 200Å인 금속 물질을 포함하고,
    상기 제2 캐소드 전극층은, 도메인 물질과 도펀트를 포함하는 전도성 유기 물질을 포함하며,
    상기 제3 캐소드 전극층은, 두께가 2,000Å 내지 4,000Å인 금속 물질을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명층은, 상기 반투명층 하면에서 반사된 제1 반사광과 상기 반투명층을 통과하여 상기 배선층 및 상기 제2 전극 중 어느 하나에서 반사된 제2 반사광의 위상이 상반되는, 두께를 갖는 전계 발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반투명층은, 두께가 100Å 내지 200Å인 금속 물질을 포함하고,
    상기 투명층은, 200Å 내지 1,500Å인 무기 물질을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반투명층 및 상기 투명층은, 상기 발광 영역 및 상기 비 발광 영역을 포함하는 기판 전체 표면 위에 적층된 전계 발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반투명층은, 상기 발광 영역 및 상기 비 발광 영역을 포함하는 기판 전체 표면 위에 적층되고,
    상기 투명층은, 상기 발광 영역을 제외한 상기 비 발광 영역에 대응하는 상기 기판 표면 위에 적층된 전계 발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반투명층 및 상기 투명층은, 상기 발광 영역을 제외한 상기 비 발광 영역에 대응하는 상기 기판 표면 위에 적층된 전계 발광 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명층 위에서 상기 발광 영역을 제외한 상기 비 발광 영역에 대응하는 상기 기판 표면 위에 적층된 불투명 반사층; 그리고
    상기 불투명 반사층 위에서 상기 발광 영역을 제외한 상기 비 발광 영역에 대응하는 상기 기판 표면 위에 적층된 절연막을 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명층은, 상기 반투명층 하면에서 반사된 제1 반사광과 상기 불투명 반사층에서 반사된 제2 반사광이 위상이 상반되는, 두께를 갖는 전계 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 전극은,
    상기 발광층 위에 배치되고, 두께가 100Å 내지 200Å인 금속 물질로 이루어진 제1 캐소드 전극층;
    상기 제1 캐소드 전극층 위에 배치되고, 도메인 물질과 도펀트를 포함하는 전도성 유기물질로 이루어진 제2 캐소드 전극층; 그리고
    상기 제2 캐소드 전극층 위에 배치되고, 두께가 2,000Å 내지 4,000Å인 금속 물질로 이루어진 제3 캐소드 전극층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 캐소드 전극층은, 상기 제1 캐소드 전극층 하면에서 반사된 제1 반사광과 상기 제2 캐소드 전극층을 통과하여 상기 제3 캐소드 전극층에서 반사된 제2 반사광의 위상이 상반되는, 두께를 갖는 전계 발광 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반투명층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 바륨(Ba) 중에서 선택된 금속 물질을 포함하는 전계 발광 표시장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선층은,
    상기 투명층 위에 배치된 차광층;
    상기 차광층을 덮으며 상기 기판 위에 적층된 버퍼층; 그리고
    상기 버퍼층 위에 상기 차광층과 중첩하지 않고 상기 비 발광 영역에 배치된 게이트 배선층을 포함하는 전계 발광 표시장치.
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