KR20230103633A

KR20230103633A - 표시장치

Info

Publication number: KR20230103633A
Application number: KR1020210194656A
Authority: KR
Inventors: 임형준
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2023-07-07
Also published as: US20230217773A1; CN116390592A

Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 복수의 서브화소를 포함하는 기판과, 기판의 서브화소 각각에 형성된 유기발광소자; 각각의 서브화소에 배치된 광제어패턴 및 광제어패턴 사이의 공기층을 포함하는 광제어부와, 광제어부재 상부에 배치된 컬러필터층으로 구성된다.

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 광효율이 향상된 고해상도의 표시장치에 관한 것이다.

최근, 멀티미디어의 발달과 함께 평판표시장치의 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기전계발광 표시장치 등의 평판표시장치가 상용화되고 있다. 이러한 평판표시장치 중에서 유기전계발광 표시장치는 고속의 응답속도를 가지며, 휘도가 높고 시야각에 좋다는 점에서 현재 많이 사용되고 있다.

한편, 근래 가상현실 및 증강현실이 많은 주목을 끌면서 이를 구현할 수 있는 고해상도를 가지고 컴팩트한 표시장치에 대한 요구가 증대하고 있지만, 기존의 유기전계발광 표시장치로는 이러한 고해상도 및 컴팩트를 만족시키기가 어려웠다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 인접 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 방지할 수 있고 광효율을 향상시킬 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 표시장치는 복수의 서브화소를 포함하는 기판; 상기 기판의 서브화소 각각에 형성된 유기발광소자; 각각의 서브화소에 배치된 광제어패턴 및 광제어패턴 사이의 공기층을 포함하는 광제어부재; 상기 광제어부재 상부에 배치된 컬러필터층으로 구성된다.

기판은 반도체 웨이퍼로 이루어지며, 서브화소에 각각에 형성되는 트랜지스터는 상기 웨이퍼 내부에 형성된 액티브영역과, 상기 웨이퍼 위에 형성된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 형성된 층간절연층과, 상기 층간절연층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된다.

광제어패턴은 피라미드형상 또는 렌즈형상으로 이루어지며, R,G,B 컬러필터 각각은 인접하는 서브화소의 컬리펄터와는 일정 거리 이격된다.

광제어패턴 및 컬러필터층 사이에는 지지부재가 배치되며, 이때 지지부재는 인접하는 서브화소의 지지부재와는 일정 거리 이격되며, 적어도 하나의 연결부재에 의해 결합된다.

유기발광소자 제1전극과, 상기 제1전극 위에 배치된 유기발광층과, 상기 유기발광층 위에 배치된 제2전극을 포함하며, 이때 유기발광층은 백색광을 발광한다.

상기 서브화소 사이의 적어도 보호층에는 개구부가 형성되어 유기발광층을 단선할 수 있다.

서브화소에는 반사부재가 형성되어 상기 유기발광층에서 발광된 광을 공진시킨다.

또한, 본 발명에 따른 표시장치는 복수의 서브화소를 포함하는 기판; 상기 기판의 서브화소 각각에 형성된 유기발광소자; 상기 유기발광소자 상부에 배치된 봉지층; 상기 봉지층 위에 배치된 컬러필터층으로 구성되며, 상기 봉지층은 기판 전체에 걸쳐 형성된 제1봉지층과, 상기 제1봉지층 위에 피라미드 또는 렌즈형상으로 형성된 제2봉지층과, 상기 제2봉지층 위에 배치된 제3봉지층으로 구성되며, 상기 제2봉지층 사이에는 공기층이 형성되어 상기 유기발광소자로부터 발광된 광이 상기 제2봉지층과 상기 공기층의 계면에서 반사된다

본 발명에서는 유리나 플라스틱필름이 아니라 단결정 반도체로 이루어진 웨이퍼기판 상에 트랜지스터가 형성되므로, 서브화소의 면적을 대폭 축소하여도 원하는 고화질의 영상표현이 가능하게 되어, 고해상도 표시장치의 구현이 가능하게 된다.

또한, 발명에서는 서브화소 사이에 빛샘 방지를 위한 블랙매트릭스를 형성하지 않으므로, 더욱 미세한 서브화소를 형성할 수 있게 되어 초고해상도의 표시장치를 구현할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에서는 컬러필터층의 하부에 광제어부재를 배치하여 유기발광소자에서 발광된 광을 집광함으로써 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 방지하고 유기전계발광 표시장치의 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 서브화소의 개략적인 블록도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치의 서브화소의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 지지부재의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 공기층이 구비되지 않은 유기전계발광 표시장치에서 유기발광소자로부터 발광된 광의 출력경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 광제어부재를 구비한 유기전계발광 표시장치에서 유기발광소자로부터 발광된 광의 출력경로를 나타내는 도면이다.
도 9a-도 9g는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 다른 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 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.

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.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

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

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 표시장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 액정표시장치와 유기전계발광 표시장치 및 전기영동 표시장치 등과 같은 다양한 표시장치에 적용될 수 있지만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 유기전계발광 표시장치에 대해서만 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 개략적인 블록도이고 도 2는 도 1에 도시된 서브화소(SP)의 개략적인 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광 표시장치(100)는 영상처리부(102), 타이밍제어부(104), 게이트구동부(106), 데이터구동부(107), 전원공급부(108) 및 표시패널(109)을 포함하여 구성된다.

상기 영상처리부(102)는 외부로부터 공급된 영상데이터와 더불어 각종 장치를 구동하기 위한 구동신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 영상처리부(102)로부터 출력되는 구동신호로는 데이터인에이블신호, 수직동기신호, 수평동기신호 및 클럭 신호 등을 포함할 수 있다.

상기 타이밍제어부(104)는 영상처리부(102)로부터 영상데이터와 더불어 구동신호 등을 공급받는다. 타이밍제어부(104)는 영상처리부(102)로부터 입력되는 구동신호에 기초하여 게이트구동부(106)의 동작타이밍을 제어하기 위한 게이트타이밍 제어신호(GDC)와 데이터구동부(107)의 동작타이밍을 제어하기 위한 데이터타이밍 제어신호(DDC)를 생성하여 출력한다.

상기 게이트구동부(106)는 타이밍제어부(104)로부터 공급된 게이트타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 표시패널(109)로 출력한다. 상기 게이트구동부(106)는 복수의 게이트라인(GL1~GLm)을 통해 스캔신호를 출력한다. 이때, 게이트구동부(106)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 데이터구동부(107)는 상기 타이밍제어부(104)로부터 입력된 데이터타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터전압을 표시패널(109)로 출력한다. 데이터구동부(107)는 타이밍제어부(104)로부터 공급되는 디지털형태의 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치(latch)하여 감마전압에 기초한 아날로그형태의 데이터전압으로 변환한다. 상기 데이터구동부(107)는 복수의 데이터라인(DL1~DLn)을 통해 데이터전압을 출력한다. 이때, 상기 데이터 구동부(107)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전원공급부(108)는 고전위전압(VDD)과 저전위전압(VSS) 등을 출력하여 표시패널(109)에 공급한다. 고전위전압(VDD)은 제1전원라인(EVDD)을 통해 표시패널(109)에 공급되며 상기 저전위전압(VSS)은 제2전원 라인(EVSS)을 통해 표시패널(109)에 공급된다. 이때, 전원공급부(108)로부터 출력된 전압은 상기 게이트구동부(106)나 상기 데이터구동부(107)로 출력되어 이들의 구동에 사용될 수도 있다.

상기 표시패널(109)은 게이트구동부(106) 및 데이터구동부(108)로부터 공급된 데이터전압 및 스캔신호, 전원 공급부(108)로부터 공급된 전원에 대응하여 영상을 표시한다.

상기 표시패널(109)은 다수의 서브화소(SP)로 구성되어 실제 영상이 표시된다. 상기 서브화소(SP)는 적색(Red) 서브화소, 녹색(Green) 서브화소 및 청색(Blue) 서브화소를 포함하거나 백색(W) 서브화소, 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소 및 청색(B) 서브화소를 포함할 수 있다. 이때, 상기 W, R, G, B 서브화소(SP)는 모두 동일한 면적으로 형성될 수 있지만, 서로 다른 면적으로 형성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브화소(SP)는 게이트라인(GL1), 데이터라인(DL1), 제1전원라인(EVDD) 및 제2전원라인(EVSS)과 연결될 수 있다. 서브화소(SP)는 화소회로의 구성에 따라 트랜지스터와 커패시터의 개수는 물론 구동 방법이 결정된다.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 서브화소(SP)를 개념적으로 나타내는 회로도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치는 서로 교차하여 서브화소(SP)를 정의하는 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 파워배선(PL)을 포함하며, 서브화소(SP)에는 스위칭트랜지스터(Ts), 구동트랜지스터(Td), 스토리지캐패시터(Cst) 및 유기발광소자(D)가 배치된다.

상기 스위칭트랜지스터(Ts)는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되고 상기 구동트랜지스터(Td) 및 스토리지 캐패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(Ts)와 파워배선(PL) 사이에 연결되며, 상기 유기발광소자(D)는 구동트랜지스터(Td)에 연결된다.

이러한 구조의 유기전계발광 표시장치에서, 게이트배선(GL)에 인가된 게이트신호에 따라 스위칭 트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터배선(DL)에 인가된 데이터신호가 스위칭 트랜지스터(Ts)를 통해 구동트랜지스터(Td)의 게이트전극과 스토리지 캐패시터(Cst)의 일전극에 인가된다.

상기 구동트랜지스터(Td)는 게이트전극에 인가된 데이터신호에 따라 턴-온 되며, 그 결과 데이터신호에 비례하는 전류가 파워배선(PL)으로부터 구동트랜지스터(Td)를 통하여 유기발광소자(D)로 흐르게 되고, 유기발광소자(D)는 구동트랜지스터(Td)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다.

이때, 스토리지캐패시터(Cst)에는 데이터신호에 비례하는 전압으로 충전되어, 일프레임(frame) 동안 구동트랜지스터(Td)의 게이트전극의 전압이 일정하게 유지되도록 한다.

도면에서는 2개의 트랜지스터(Td,Ts)와 1개의 캐패시터(Cst)만이 구비되지만, 이에 한정되는 것이 아니라 3개 이상의 트랜지스터 및 2개 이상의 캐패시터가 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(100)는 다양한 구조에 적용할 수 있지만, 이하에서는 반도체공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 기판상에 유기발광소자를 형성하는 소위 OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon) 구조에 대해 설명한다. 물론, 본 발명이 이러한 구조의 유기전계발광 표시장치(100)에 한정되는 것은 아니다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)는 웨이퍼기판(110), 제1전극(132), 유기발광층(134), 제2 전극(136), 봉지층(160) 및 컬러필터층(180)을 포함한다.

상기 웨이퍼기판(110)은 반도체 공정을 이용하여 형성된 실리콘(silicon) 웨이퍼기판일 수 있다. 웨이퍼기판(110)의 내부에는 액티브층이 형성되고 상면에는 게이트라인, 데이터라인 및 트랜지스터가 배치될 수 있다.

제1전극(132), 유기발광층(134) 및 제2전극(136)은 순차적으로 형성되어 유기발광소자(E)를 형성한다. 제1전극(132)은 웨이퍼기판(110) 상에 복수의 서브화소들, 예를 들어, R(Red) 서브화소, G(Green) 서브화소, B(Blue) 서브화소가 일정 간격을 두고 서로 이격되어 배열될 수 있다.

유기발광층(134)은 웨이퍼기판(110)과 제1전극(132)을 덮도록 웨이퍼기판(110) 상부 전체에 걸쳐 형성된다. 유기발광층(134)은 모든 R,G,B 서브화소들에 공통으로 형성되어 이들 화소들로 백색광을 발광한다.

제2전극(136)은 유기발광층(134) 위에 형성된다. 제2전극(136)은 서브화소 전체에 걸쳐 형성되어 모든 서브화소에 동시에 신호가 인가된다.

봉지층(160)은 제2전극(136) 상부에 형성되어 유기발광소자(E)에 산소나 수분 등이 침투하는 것을 방지한다. 상기 봉지층(160)은 무기층 및 유기층의 다수의 층으로 구성될 수 있다.

컬러필터층(180)은 봉지층(160) 위에 형성된다. 컬러필터층(180)은 R(Red) 컬러필터, G(Green) 컬러필터 및 B(Blue) 컬러필터로 구성될 수 있다.

봉지층(160)과 컬러필터층(180) 사이에는 광제어부재(LCU)가 배치된다. 광제어부재(LCU)는 유기발광층(134)에서 발광되어 컬러필터층(180)으로 입사되는 광의 경로를 제어하여 특정 서브화소에서 발광된 광이 해당 서브화소의 컬러필터가 아니라 인접하는 서브화소의 컬러필터로 입력되는 것을 방지한다. 또한, 광제어부재(LCU)는 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 해당 서브화소로 입사되도록 하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 효율을 향상시켜 표시장치(100)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 OLEDoS구조의 유기전계발광 표시장치(100)에서는 액티브층이 웨이퍼기판(110)에 형성되어 트랜지스터가 형성되므로, 전기이동도가 우수한 단결정 트랜지스터를 형성할 수 있게 된다.

따라서, 서브화소의 크기를 대폭 감축시킬 수 있게 되어 고해상도의 표시장치를 제작할 수 있게 된다.

또한, OLEDoS구조의 유기전계발광 표시장치(100)에서는 서브화소내의 트랜지스터 뿐만 아니라 게이트구동부와 데이터구동부의 트랜지스터 역시 단결정 트랜지스터로 형성할 수 있게 되므로, 빠른 응답속도를 얻을 수 있게 된다.

이러한 OLEDoS구조의 유기전계발광 표시장치(100)는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, OLEDoS구조의 유기전계발광 표시장치(100)는 근래 각광을 받고 있는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 기반으로 하는 가상세계를 나타내는 메타버스용 기기에 적용할 수 있다.

도 5는 도 4의 I-I'선 단면도로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 구체적인 구조를 나타내는 도면이다. 유기전계발광 표시장치(100)는 R,G,B의 서브화소로 구성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 각각의 서브화소(R,G)의 웨이퍼기판(110) 상에 트랜지스터(T)가 배치된다.

상기 트랜지스터(T)는 웨이퍼기판(110) 내부에 배치된 액티브영역(112)과, 웨이퍼기판(110) 상면에 형성된 게이트절연층(122)과, 게이트절연층(122) 위에 배치된 게이트전극(114)과, 게이트전극(114)이 배치된 게이트절연층(122) 위에 형성된 층간절연층(124)과, 층간절연층(124) 위에 배치된 소스전극(116) 및 드레인전극(117)으로 구성된다.

상기 웨이퍼기판(110)은 단결정 실리콘(Si)이 성장되어 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼일 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 반도체물질로 구성된 웨이퍼일 수 있다.

상기 액티브영역(112)은 웨이퍼기판(110)의 내부에 형성될 수 있다. 상기 웨이퍼기판(110)의 액티브영역(112)의 일부 영역에는 웨이퍼기판(110) 내부에 불순물이 도핑되어, 불순물이 도핑되지 않은 중앙의 채널영역(112a)과, 채널영역(112a) 양측면의 불순물이 도핑된 소스영역(112b) 및 드레인영역(112c)으로 구성될 수 있다.

게이트절연층(122)은 SiOx나 SiNx와 무기물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

게이트전극(114)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, 또는 Al합금 등의 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있지만, 이러한 물질에 한정되는 것은 아니다.

층간절연층(124)은 SiNx 또는 SiOx과 같은 무기물로 이루어진 단일층 또는 이들의 복수층으로 구성될 수 있으며, 포토아크릴과 같은 유기물로 이루어질 수 있다. 또한, 층간절연층(124)은 유기물층 및 무기물층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.

소스전극(116)과 드레인전극(117)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, 또는 Al합금과 같은 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 형성할 수 있지만, 이러한 물질에 한정되는 것은 아니다.

소스전극(116) 및 드레인전극(117)은 각각 게이트절연층(122) 및 층간절연층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 액티브영역(112)의 소스영역(112b) 및 드레인영역(112c)에 오믹컨택된다.

트랜지스터(T)가 배치된 웨이퍼기판(110)에는 보호층(126)이 형성될 수 있다. 보호층(126)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

보호층(126)의 각 서브화소의 경계에는 뱅크층(142)이 형성된다. 뱅크층(142)은 서브화소를 정의하는 일종의 격벽일 수 있다. 뱅크층(142)은 각 서브화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지할 수 있다.

상기 보호층(126) 위에는 유기발광소자(E)가 형성되어 상기 보호층(126)에 형성된 컨택홀을 통해 트랜지스터(T)의 드레인전극(117)과 접속된다.

상기 유기발광소자(E)는 뱅크층(142) 사이에 형성되어 보호층(126)에 형성된 컨택홀을 통해 트랜지스터(T)의 드레인전극(117)과 접속되는 제1전극(132)과, 상기 제1전극(132)과 뱅크층(142) 위에 형성된 유기발광층(134)과, 상기 유기발광층(134) 위에 형성된 제2전극(136)으로 구성된다.

상기 제1전극(132)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속이나 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수도 있다. 제1전극(132)은 트랜지스터(T)의 드레인전극(117)과 접속되어 외부로부터 영상신호가 인가된다. 제1전극(132)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 구성될 수도 있고 전기전도도가 좋은 금속으로 구성될 수도 있다

제1전극(132)이 투명한 금속산화물로 구성된 경우, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1전극(132)의 하부에는 Al이나 Ag와 같이 반사율이 좋은 반사전극을 형성하여 제1전극(132)으로 입사되는 광을 반사시킴으로써 광효율을 향상시킬 수도 있다.

제1전극(132)은 서브화소 단위별로 형성되어, 각각의 서브화소의 제1전극(132)에는 대응하는 영상신호가 인가된다.

유기발광층(134)은 제1전극(132)과 뱅크층(142) 위에 형성된다. 유기발광층(134)은 정공수송층(hole transporting layer), 정공주입층(Hole injecting layer), 발광층(light emitting layer), 전자수송층(electron transporting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

유기발광층(134)은 표시장치(100) 전체에 걸쳐 형성되는 백색광을 발광하는 백색 유기발광층일 수 있다. 유기발광층(134)은 2개의 스택(stack) 이상이 탠덤 구조로 형성될 수 있다. 스택들 각각은 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(light emitting layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.

발광층은 다수의 발광층이 탠덤구조로 적층될 수 있다. 예를 들어, 발광층은 적색(R) 발광층, 녹색(G) 발광 층, 청색(B) 발광층이 탠덤구조로 적층되어 이들 발광층으로부터 출력되는 적색과, 녹색광, 청색광이 혼합되어 백색광을 출력할 수 있다. 이때, 다수의 발광층 사이에는 전공수송층과 전자수송층 및 전하생성층(Charge Generate Layer)가 배치되 수 있다.

또한, 발광층은 황색-녹색(yellow-green) 발광층 및 청색(B) 발광층이 탠덤구조로 적층되어 이 발광층들로부터 발광되는 황녹색광과 청색광이 혼합되어 백색광을 출력할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서, 백색광을 출력하기 위해 발광층의 구조는 상기 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 유기발광층(134)은 증착공정 또는 용액공정에 의해 웨이퍼기판(110) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.

제2전극(136)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명한 도전물질 또는 가시광선이 투과될 수 있는 얇은 두께의 금속으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 구조의 유기발광소자(E)에서 제1 전극(132)과 제2 전극(136)에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공수송층과 전자수송층을 통해 발광층으로 이동하게 되며, 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.

제2전극(136) 위에는 봉지층(160) 이 형성된다. 봉지층(160)은 무기물질로 이루어진 제1봉지층(162), 유기물질로 이루어진 제2봉지층(164), 무기물질로 이루어진 제3봉지층(166)으로 구성될 수 있다. 이때, 무기물질은 SiNx와 SiOx을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유기물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌,폴리아릴레이트 또는 이들의 혼합물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서, 봉지층(160)이 상기와 같은 3층의 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 봉지층(160)은 무기층과 유기층의 2층 구조로 형성될 수 있고, 4층 이상의 구조로 형성될 수도 있다.

상기 봉지층(160) 위에는 광제어부재(LCU)가 배치된다. 광제어부재(LCU)는 유기발광층(134)에서 발광되어 입사되는 광의 경로를 제어하여 특정 서브화소(예를 들면, R서브화소)에서 발광된 광이 해당 서브화소가 아니라 인접하는 서브화소(예를 들면, G서브화소)로 입력되는 것을 방지한다. 또한, 광제어부재(LCU)는 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 집광하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 효율을 향상시켜 표시장치(100)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

광제어부재(LCU)는 광제어패턴(150)과, 지지부재(154)과, 광제어패턴(150)과 지지부재(154) 사이의 공기층(152)으로 구성된다. 광제어패턴(150)은 유기전계발광 표시장치(100)의 서브화소를 따라 연장되며, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 피라미드 단면으로 형성된다.

지지부재(154)은 각각의 서브화소의 광제어패턴(150)의 상면에 형성되며, 인접하는 서브화소의 광제어패턴(150)과는 일정 거리 이격되고 인접하는 지지부재(154)와의 사이에는 개구부(156)가 형성된다. 지지부재(154)은 광제어패턴(150)의 상면보다 넓은 면적으로 형성되어, 지지부재(154)는 광제어패턴(150)의 양측면으로 연장되고 지지부재(154) 하면은 광제어패턴(150)의 양측면과 언더컷(undercut) 형태로 형성된다.

공기층(152)은 광제어패턴(150)과 지지부재(154)에 의해 형성되는 빈공간이다. 즉, 공기층(152)은 광제어패턴(150)의 골(valley)와 언더컷형태의 지지부재(154)에 의해 형성되는 빈공간이다.

광제어패턴(150)과는 반대로 공기층(152)은 하부에서 상부로 갈수록 폭이 넓어진다. 도면에서는 공기층(152)은 단면이 역삼각형상으로 형성되지만, 상기 공기층(152)은 단면이 역피라미드형상으로 형성될 수 있다. 공기층(152)의 단면에 광제어패턴(150)의 단면 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 공기층(152)은 지지부재(154) 사이에 형성된 개구부(156)와 연결된다.

상기 광제어패턴(150)은 SiOx나 SiNx와 같은 무기물질로 구성될 수 있다. 또한, 광제어패턴(150)은 유기물질로 구성될 수도 있다. 광제어패턴(150)은 유기발광소자(E)로부터 발광되는 광을 집광하여 유기전계발광 표시장치(100)의 광효율을 향상시킨다.

유기발광소자(E)에서 발광되어 광제어패턴(150)을 전파하는 광이 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 계면으로 입사되면, 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 굴절률 차이로 굴절된다. 공기층(152)의 굴절률은 1이고 SiOx의 굴절률은 약 1.45이고 SiNx의 굴절률은 약 1.5이다. 또한, 통상적으로 수지와 같은 유기물질은 무기물질보다 고굴절률, 약 2.0 이상을 갖는다. 따라서, 특정 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광되어 인접하는 서브화소측으로 전파되는 광이 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 계면으로 임계각 이하로 입사되면, 광이 전반사되어 다시 해당 서브화소로 입력된다. 따라서, 외측으로 누설되는 광이 다시 해당 서브화소로 공급되므로, 해당 서브화소를 통해 출력되는 광이 세기가 증가하여 유기전계발광 표시장치(100)의 휘도가 향상된다.

지지부재(154)의 상면에는 컬러필터층(180)이 형성된다. 지지부재(154)는 내식각성을 가진 무기물질, 유기물질, 또는 투명한 금속산화물로 구성되어, 상부의 컬러필터층(180)이 하부로 무너지는 것을 방지함으로써 하부의 공기층(152)이 항상 일정한 형상을 유지하도록 한다.

공기층(152)이 항상 일정한 형상을 유지해야만 각각의 서브화소의 광제어부재(LCU)에서 집광되는 정도가 일정하게 되어 전체 서브화소에서 일정한 휘도를 유지할 수 있다. 예를 들어, 컬러필터층(180)에 의해 지지부재(154)이 처지는 경우 공기층(152)의 형상이 달라질 뿐만 아니라 지지부재(154)의 무게에 의해 광제어패턴(150)의 형상도 변형된다. 이러한 공기층(152) 및 광제어패턴(150)의 형상변형은 공기층(152) 및 광제어패턴(150)에서의 광반사를 왜곡하므로, 서브화소로 집광되는 광의 집광분포가 왜곡되어 휘도분균일이 발생하게 된다.

이러한 점을 방지하기 위해서 지지부재(154)은 항상 편평한 상태를 유지해야만 한다. 본 발명에서는 지지부재(154)을 일정하게 유지하기 위해 각각의 서브화소에 배치되는 지지부재(154)를 인접하는 서브화소의 지지부재(154)와 결합하여 지지부재(154)가 처지는 것을 방지한다.

즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 인접하는 서브화소의 지지부재(154) 사이에 하나 또는 복수의 연결부재(154a)를 형성하여 인접하는 서브화소의 지지부재(154)를 서로 결합시킴으로써, 지지부재(154)가 처지는 것을 방지할 수 있게 된다. 이러한 인접하는 서브화소의 지지부재(154)는 다양한 방식으로 결합될 수 있다.

상기 지지부재(154)가 서브화소에만 형성되고 인접하는 서브화소의지지부재(154) 사이에는 개구부(156)가 형성되므로, 지지부재(154) 상면에 형성되는 컬러필터층(180) 역시 서브화소의 경계영역에 개구부(156)가 형성된다.

상기 개구부(156)는 빈공간으로 공기층(152)과 유통되므로, 상기 개구부(156) 역시 공기층이라고 간주할 수 있다.

컬러필터층(180) 위에는 접착제(192)가 배치되고 그 위에 보호부재(190)가 배치되어, 접착제(192)에 의해 보호부재(190)가 부착된다.

보호부재(190)는 유기전계발광 표시장치(100)를 보호하고 봉지하는 것으로, 유리나 투명한 필름으로 구성될 수 있다. 이러한 필름으로는 PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 투명한 보호필름을 사용할 수 있다.

접착제(192)는 투명한 광학접착제(Optical Clear Adhesive;OCA)가 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 접착부재가 사용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 유리나 플라스틱필름이 아니라 단결정 반도체로 이루어진 웨이퍼기판(110) 상에 트랜지스터(T)가 형성되므로, 서브화소의 면적을 대폭 축소하여도 원하는 고화질의 영상표현이 가능하게 되어, 고해상도 표시장치(100)의 구현이 가능하게 된다.

더욱이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 서브화소 사이에 빛샘 방지를 위한 블랙매트릭스(Black Matrix)를 형성하지 않으므로, 더욱 미세한 서브화소를 형성할 수 있게 되어 초고해상도의 표시장치(100)를 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 컬러필터층(180) 하부에 광제어부재(LCU)를 배치하여 유기발광소자(E)에서 발광된 광을 집광함으로써 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 방지하고 유기전계발광 표시장치(100)의 광효율을 향상시킬 수 있게 되는데, 이하에서는 이러한 점을 자세히 설명한다.

도 7은 광제어부재(LCU)가 구비되지 않은 일반적인 유기전계발광 표시장치의 유기발광소자(E)에서 발광된 광의 출력경로를 나타내는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 서브화소(R,G,B)에서 발광된 백색광은 컬러필터층(180)을 투과하여 출력된다. 이때, R컬러필터를 투과하는 백색광은 다른 파장대의 광이 흡수되어 적색광만이 출력되고 G컬러필터를 투과하는 백색광은 다른 파장대의 광이 흡수되어 녹색광만이 출력되며, B컬러필터를 투과하는 백색광은 다른 파장대의 광이 흡수되어 청색광만이 출력된다.

그러나, 이러한 구조의 유기전계발광 표시장치에서는 고해상도의 구현을 위해 R,G,B 컬러필터 사이에 블랙매트릭스가 배치되지 않으므로, 특정 서브화소를 투과한 광이 인접하는 다른 서브화소 영역을 통해 출력될 수 있다.

예를 들어, R,G,B 컬러필터를 수직으로 투과한 광(①③)은 그대로 R,G,B 서브화소를 통해 출력된다.

컬러필터층(180)은 유사한 굴절률을 갖는 R,G,B 컬러필터로 구성되며, 서브화소의 계면에서 R,G,B 컬러필터는 서로 접촉하고 있으므로, 서브화소의 계면은 거의 유사한 굴절률을 갖는다. 따라서, 특정 서브화소로 일정 각도로 입사되어 인접하는 서브화소와의 계면으로 입사된 광은 굴절없이 그대로 인접하는 서브화소를 통해 출력된다.

특히, 본 발명과 같은 고해상도의 유기전계발광 표시장치(100)에서는 R,G,B 서브화소 사이에 블랙매트릭스가 구비되지 않으므로, 인접하는 서브화소와의 계면으로 입사된 광이 그대로 인접하는 서브화소를 통해 출력된다.

예를 들어, R컬러필터를 일정한 각도로 입력된 광(②)은 R서브화소와 G서브화소의 계면으로 입사되는데, 입사된 광이 굴절이나 반사없이 그대로 G서브화소로 입력된다. 따라서, R서브화소에서 출력된 광이 모두 R서브화소에서 출력되는 것이 아니라 일부의 광이 인접하는 G서브화소에서 출력되므로, G서브화소에는 적색광과 녹색광의 서로 다른 컬러의 혼색이 발생하여, 화면상에는 빛샘에 의한 얼룩이 발생하게 된다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 유기발광소자(E)에서 발광된 광의 출력경로를 나타내는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 봉지층(160)에 위에 광제어패턴(150), 공기층(152), 지지부재(154)로 이루어진 광제어부재(LCU)가 형성된다. 지지부재(154)은 각각의 R,G,B 서브화소에 형성되고 인접하는 서브화소의 지지부재(154)과는 개구부(156)에 의해 이격된다. 지지부재(154) 위에는 컬러필터층(180)이 형성되며, 컬러필터층(180)은 R,G,B 서브화소 각각에 형성된 R,G,B 컬러필터를 포함한다.

R,G,B 컬러필터는 대응하는 서브화소의 지지부재(154) 위에만 형성되므로, 서로 인접하는 R,G,B 컬러필터는 서로 일정 거리 이격되어 R,G,B 컬러필터 사이에도 개구부(156), 즉 공기층(152)이 형성된다.

이러한 구조의 유기전계발광 표시장치(100)에서 R,G,B 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광된 백색광은 봉지층(160)과 광제어부재(LCU)를 전파한 후, 상부의 컬러필터층(180)을 투과하여 출력된다. 예를 들어, R 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광된 백색광은 봉지층(160)과 광제어부재(LCU)를 전파한 후 R 컬러필터를 투과하면서 다른 파장대의 광이 흡수되어 적색광만이 출력되며, B 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광된 백색광은 봉지층(160)과 광제어부재(LCU)를 전파한 후 B 컬러필터를 투과하면서 다른 파장대의 광이 흡수되어 청색광만이 출력된다. 또한, G 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광된 백색광은 봉지층(160)과 광제어부재(LCU)를 전파한 후 G 컬러필터를 투과하면서 다른 파장대의 광이 흡수되어 녹색광만이 출력된다.

서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광 되어 수직으로 상부방향으로 출력되는 광(①)은 봉지층(160)과 광제어부재(LCU)를 전파한 후 대응하는 컬러필터를 통해 출력된다.

서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광되어 일정 각도로 상부방향으로 출력되는 광(②)은 광제어부재(LCU)에서 인접하는 서브화소측으로 전파되어 광제부재(LCU)의 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 계면으로 입사된다.

광제어패턴(150)은 공기층(152)에 비해 상대적으로 고굴절률을 가지므로, 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 계면으로 입사된 광은 인접하는 서브화소로 전파되지 않고 광제어패턴(150)과 공기층(152)의 계면에서 반사된다. 다시 말해서, 인접하는 서브화소로 전파된 광은 반사에 의해 해당 서브화소의 컬러필터층(180)을 통해 출력된다.

따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 해당 서브화소의 유기발광소자(E)에서 발광된 광이 인접하는 서브화소로 침투하는 것이 아니라 모두 해당 컬러필터를 통해 출력되므로, 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 방지하고 해당 서브화소에서의 휘도가 대폭 상승한다.

더욱이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 R,G,B 컬러필터 사이에도 공기층(152)이 형성되므로, 컬러필터층(180)과 공기층(152)의 굴절률 차이로 인해 컬러필터층(180) 내에서 인접하는 서브화소로 전파되는 광 역시 반사되어 해당 컬러필터를 통해 출력되므로, 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 더욱 효과적으로 방지하고 해당 서브화소에서의 휘도가 더욱 상승시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 광제어부재(LCU)를 구비함으로써 기존의 유기전계발광 표시장치에 비해 광효율이 약 10-25% 향상되며, 이러한 광효율의 향상에 따라 유기전계발광 표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 9a-도 9g는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 제조방법을 나타내는 도면이다.

우선, 도 9a에 도시된 바와 같이, 단결정 실리콘 등과 같은 단결정 반도체물질이 성장되어 형성된 웨이퍼기판(110)을 준비한 후, 웨이퍼기판(110)의 각각의 서브화소에 불순물을 도핑한다. 이러한 불순물이 도핑에 의해 웨이퍼기판(110)의 내부에는 소스영역(112b)와 드레인영역(112c) 및 그 중앙의 불순물이 도핑되지 않은 채널영역(112a)으로 이루어진 액티브영역(112)이 형성된다.

이어서, 도 9b에 도시된 바와 같이, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 SiOx나 SiNx 등의 무기물을 단일층 또는 복수의 층으로 적층하여 게이트절연층(122)을 형성한 후, 그 위에 금속을 적층하고 식각하여 게이트전극(114)을 형성한다.

그 후, 무기물질을 적층하여 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 층간절연층(124)을 형성한 후, 금속을 적층하고 식각하여 컨택홀을 통해 액티브영역(112)의 소스영역(112b) 및 드레인영역(112c)과 전기적으로 접속되는 소스전극(116) 및 드레인전극(117)을 형성하여 트랜지스터(T)를 완성한다.

이어서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T) 위에 유기물을 적층하거나 무기물 및 유기물을 적층하여 보호층(126)을 형성한 후, 상기 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질 또는 금속을 적층하고 식각하여 각각의 서브화소에 제1전극(132)을 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1전극(132)을 투명도전물질로 형성하는 경우 제1전극(132)의 형성 전에 보호층(126)에 Al이나 Ag와 같이 반사율이 좋은 금속을 적층하고 식각하여 반사전극을 형성할 수도 있다.

그 후, 제1전극(132)이 형성된 보호층(128) 위에 뱅크층(142)을 형성한 후, 이어서 도 9d에 도시된 바와 같이 웨이퍼기판(110) 전체에 걸쳐 유기발광물질을 도포하여 유기발광층(134)을 형성한다.

이어서, 유기발광층(134) 상부의 전체 영역에 걸쳐 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질을 스퍼터링법에 의해 적층하여 제2전극(136)을 형성한다.

그 후, 상기 제2전극(136) 위에 봉지층(160)을 형성한다. 봉지층(160)은 제1봉지층(162), 제2봉지층(164), 제3봉지층(166)으로 구성된다. 상기 제1봉지층(162)은 CVD법에 의해 SiOx나 SiNx 등의 무기물질을 적층함으로써 형성된다. 제2봉지층(164)는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌,폴리아릴레이트 등의 유기물질을 도포하여 형성된다. 제3봉지층(166)은 SiNx와 SiX 등의 무기물질을 CVD법에 의해 적층함으로써 형성된다.

이어서, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 봉지층(160) 위에 SiOx나 SiNx 등의 무기물질 또는 수지 등의 유기물질로 이루어진 절연층(150a)을 적층한 후, 내식각성을 가진 유기물질이나 투명한 금속산화물질로 이루어진 지지층을 적층하고 식각하여 상기 절연층(150a) 위에 지지부재(154)를 형성한다. 상기 식각에 의해 지지부재(154)는 서브화소에만 형성되고 인접하는 서브화소 사이에는 개구부(156)가 형성된다.

그 후, 상기 지지부재(154)를 식각마스크로 하여 절연층(150a)을 식각하면 식각가스가 지지부재(154) 사이의 개구부(156)를 통해 하부의 절연층(150a)으로 침투하여 절연층(150a)을 등방성 식각하여, 도 9f에 도시된 바와 같이 상기 개구부(156)를 중심으로 절연층(150a)이 식각되기 시작하여 지지부재(154)의 하부에는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 피라미드형태의 광제어패턴(150)이 형성되고 광제어패턴(150) 사이에는 공기층(152)이 형성된다.

이어서, 상기 광제어패턴(150) 상에 컬러필터층(180)을 형성한다. 예를 들어, 상기 컬러필터층(180)은 R 컬러레지스트를 지지부재(154)의 상부에 도포하고 식각하여 R컬러필터를 형성하고 이어서 G 컬러레지스트를 지지부재(154)의 상부에 도포하고 식각하여 G컬러필터를 형성한 후, B 컬러레지스트를 지지부재(154)의 상부에 도포하고 식각하여 B 컬러필터를 형성함으로 완성될 수 있다. 이때, 컬러필터층(180)의 R,G,B 컬러필터는 서로 일정 거리 이격되어 R,G,B 컬러필터 사이에는 공기층(152)과 유통하는 개구부(156)가 형성된다.

그러나, 컬러필터층(180)이 이러한 공정에 의해서만 형성되는 것이 아니라 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.

그 후, 도 9g에 도시된 바와 같이, OCA와 같은 접착제(192)에 의해 보호부재(190)를 컬러필터층(180)에 부착하여 유기전계발광 표시장치(100)를 완성한다.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)에서는 지지부재(154)를 식각마스크로 하여 등방성 식각을 실행하여 피라미드형태의 광제어패턴(150)을 형성한다.

그러나, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(100)의 광제어패턴(150)이 피라미드형태로만 형성되는 것이 아니고 다양한 형태로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 광제어패턴(150)은 볼록렌즈와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 형상의 광제어패턴(150) 역시 유기발광소자(E)부터 발광된 광을 해당 서브화소로 집광하므로, 다른 서브화소와의 혼색에 의해 불량을 방지할 수 있고 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(200)의 구조를 나타내는 단면도이다. 이때, 도 5에 도시된 제1실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구조에 대해서만 자세히 설명한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(200)에서는 각각의 서브화소의 봉지층(260) 위에 피라미드형상 또는 렌즈형상의 광제어패턴(250), 지지부재(254), 광제어패턴(250) 사이에 형성된 공기층(252)을 이루어진 광제어부재(LCU)이 형성된다.

따라서, 광제어부재(LCU)에 의해 유기발광층(234)에서 발광되어 입사되는 광의 경로가 제어되어 특정 서브화소(예를 들면, R서브화소)에서 발광된 광이 해당 서브화소가 아니라 인접하는 서브화소(예를 들면, G서브화소)로 입력되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 광제어부재(LCU)에 의해 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 집광하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 세기를 증가시켜 유기전계발광 표시장치(200)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

지지부재(254) 상부에는 평탄화층(284)이 형성되며, 평탄화층(284) 위에 컬러필터층(280)이 형성된다. 평탄화층(284)은 포토아크릴(photo-acryl)과 같은 유기물질로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

평탄화층(284)은 외부로부터 습기나 불순물이 침투하는 것을 차단할 뿐만 아니라 컬러필터층(280)을 지지부재(254) 위에 안정적으로 형성될 수 있도록 한다. 즉, 평탄화층(284)을 형성함에 따라 유기전계발광 표시장치(200)의 봉지특성이 향상될 뿐만 아니라 구조적인 안정성이 향상된다.

상기 평탄화층(284)은 서브화소별로 형성되는 것이 아니라 전체 영역에 걸쳐 형성되며, 그 위에 형성되는 컬러필터층(280) 역시 서브화소별로 분리된 것이 아니라 전체 영역에 걸쳐 형성된다. 즉, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(200)에서는 서로 인접하는 컬러필터가 서로 접촉하도록 형성될 수 있다.

그러나, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(200)에서도 평탄화층(284)은 전체 영역에 걸쳐 형성되지만, 평탄화층(284) 상부에 형성되는 컬러필터층(280)은 서로 인접하는 서브화소 사이에서 일정 간격을 두고 형성되어 R,G,B 컬러필터 사이에 공기층이 형성될 수 있다.

따라서, 컬러필터층(280)과 공기층2 사이의 굴절률 차이로 인해 컬러필터층(280) 내에서 인접하는 서브화소로 전파되는 광 역시 반사되어 해당 컬러필터를 통해 출력되므로, 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 더욱 효과적으로 방지하고 해당 서브화소에서의 휘도가 더욱 상승시킬 수 있게 된다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(300)의 구조를 나타내는 단면도이다. 이때, 도 5에 도시된 제1실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구조에 대해서만 자세히 설명한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(300)의 각각의 서브화소의 웨이퍼기판(310) 상에는 트랜지스터(T)가 형성되며, 트랜지스터(T)는 웨이퍼기판(310) 내부에 배치된 액티브영역(312)과, 웨이퍼기판(310) 상면에 형성된 게이트절연층(322)과, 게이트절연층(322) 위에 배치된 게이트전극(314)과, 게이트전극(314)이 배치된 게이트절연층(322) 위에 형성된 층간절연층(324)과, 층간절연층(324) 위에 배치된 소스전극(316) 및 드레인전극(317)으로 구성된다.

트랜지스터(T)가 배치된 웨이퍼기판(310)에는 보호층(326)이 형성되며, 보호층(326)의 각 서브화소의 경계에는 뱅크층(342)이 형성된다. 또한, 보호층(326) 위에는 유기발광소자(E)가 형성된다. 유기발광소자(E)는 뱅크층(342) 사이에 형성되어 컨택홀을 통해 트랜지스터(T)의 드레인전극(317)과 접속되는 제1전극(332)과, 상기 제1전극(332)과 뱅크층(342) 위에 형성된 유기발광층(334)과, 상기 유기발광층(334) 위에 형성된 제2전극(336)으로 구성된다.

각 서브화소의 경계에는 트렌치(311)가 형성될 수 있다. 트렌치(311)는 인접하는서브화소 사이에 누설전류가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 트렌치(311)는 뱅크층(342)과 보호층(326)의 일부를 관통하도록 형성될 수 있다.

고해상도를 구현하기 위해서 서브화소 사이의 간격이 조밀하게 구성된 경우, 어느 하나의 서브화소 내의 발광층에서 발광이 이루어진 경우 그 발광층 내의 전하가 인접하는 다른 서브화소 내의 발광층으로 이동하여 누설전류가 발생할 가능성이 있다. 따라서 서브화소 사이에 트렌치(311)를 형성함으로써 상기 트렌치(311) 내에 형성되는 유기발광층(334)의 일부 또는 전부가 단절되도록 하여, 인접하는 서브화소 사이에서 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 유기발광소자(E)의 제1전극(332) 위에는 반사부재(338)가 형성될 수 있다. 상기 반사부재(338)는 미세공진현상(micro cavity)에 의해 유기발광층(334)에서 발광된 광을 보강간섭시켜 유기발광소자(E)에서의 광추출효율을 향상시키기 위한 것이다.

즉, 유기발광층(334)에서 발광된 광은 제2전극(336)와 반사부재(338) 사이에서 반사되며, 제2전극(336)과 반사부재(238)의 거리가 설정된 거리(공진거리)가 되면, 유기발광층(334)에서 발광된 광이 보강간섭되어 출력되므로, 광추출효율이 향상된다. 즉, 반사부재(338)는 유기발광층(334)에서 발광되는 광의 파장대에 따라 제2전극(336) 사이와의 간격을 다르게 하여 광이 세기를 향상시킴으로써, 유기발광소자(E)의 광추출효율을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 광의 파장대 등과 같은 다양한 조건에 따라 반사부재(338)는 제1전극(332)의 위에만 배치되는 것이 아니라 제1전극(332)의 하부에도 형성될 수 있고 하부의 층간절연층(324) 또는 게이트절연층(322)에도 형성할 수 있다. 한편, 반사부재(338)는 일부 화소에만 형성할 수도 있다. 예를 들어 R, G서브화소에만 반사부재(338)를 형성하고, B서브화소에는 반사부재(338)를 형성하지 않을 수 있다.

반사부재(338)는 Ag나 Al과 같이 반사율이 좋은 금속으로 형성 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

이 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(300)에서는 제2전극(336)이 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속이나 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 이 실시예에서는 웨이퍼기판(310)에 트렌치(311)를 형성하여 유기발광층(334)을 일부 또는 전부를 단선함으로써 측면누설전류에 의한 색변이를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 유기발광소자(E)에 공진현상을 발생시키는 간격 조절용 제3전극(338)을 형성함으로써 광추출효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 12에서는 트렌치(311)와 반사부재(338)가 모두 구비된 구조가 개시되어 있지만, 트렌치(311와 반사부재(338)중 어느 하나만 구비한 구조도 가능하다.

또한, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(300)에서도 각각의 서브화소의 봉지층(360) 위에 피라미드형상 또는 렌즈형상의 광제어패턴(350), 지지부재(354), 광제어패턴(350) 사이에 형성된 공기층(352)을 이루어진 광제어부재(LCU)이 형성된다.

따라서, 광제어부재(LCU)에 의해 유기발광층(334)에서 발광되어 입사되는 광의 경로가 제어되어 특정 서브화소(예를 들면, R서브화소)에서 발광된 광이 해당 서브화소가 아니라 인접하는 서브화소(예를 들면, G서브화소)로 입력되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 광제어부재(LCU)에 의해 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 집광하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 세기를 증가시켜 유기전계발광 표시장치(300)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 도면에 도시하지 않았지만, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(300)에서도 지재부재(354)와 컬러필터층(380) 사이에 평탄화층(384)이 형성될 수도 있다.

도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(400)의 구조를 나타내는 단면도이다. 이때, 도 5에 도시된 제1실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구조에 대해서만 자세히 설명한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(400)에서는 각각의 서브화소의 봉지층(460) 위에 피라미드형상 또는 렌즈형상의 광제어패턴(450), 지지부재(454), 광제어패턴(450) 사이에 형성된 공기층(452)을 이루어진 광제어부재(LCU)이 형성된다.

따라서, 광제어부재(LCU)에 의해 유기발광층(434)에서 발광되어 입사되는 광의 경로가 제어되어 특정 서브화소(예를 들면, R서브화소)에서 발광된 광이 해당 서브화소가 아니라 인접하는 서브화소(예를 들면, G서브화소)로 입력되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 광제어부재(LCU)에 의해 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 집광하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 세기를 증가시켜 유기전계발광 표시장치(400)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(400)에서는 뱅크층(442)의 상면에 반사층(444)이 형성된다. 반사층(444)은 반사율이 좋은 Al이나 Ag와 같은 금속으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 안니다.

반사층(444)은 유기발광층(434)에서 인접 서브화소측으로 입사되는 광을 반사하여 다시 해당 서브화소의 컬러필터층(480)을 통해 출력되도록 한다. 따라서, 광제어부재(LSU)와 함께 인접 서브화소로 광이 입사되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있게 되어 인접 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다. 또한, 광제어부재(LSU)와 함께 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 다시 해당 서브화소로 출력되도록 하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 세기를 증가시켜 유기전계발광 표시장치(400)의 휘도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

반사층(444)은 유기발광층(434)에서 인접 서브화소측으로 입사되는 광을 반사하므로, 상기 반사층(444)은 뱅크층(442) 전체에 걸쳐 형성되는 것이 아니라 광이 입사되는 영역, 즉 뱅크층(442)의 측면에만 형성될 수도 있다.

또한, 이 실시예의 의 유기전계발광 표시장치(400)에서 반사층(444)을 뱅크층(442)이 아니라 유기발광층(434)의 측면에 별도의 층으로 형성될 수도 있다. 이때, 반사층(444)은 유기발광층(434)의 두께보다 더 큰 두께로 형성될 수 있다.

한편, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(400)에서도 지지부재(454)와 컬러필터층(480) 사이에 평탄화층이 형성될 수 있고 웨이퍼기판(410)에 유기발광층(434) 단선용 트렌치가 형성될 수 있으며, 유기발광소자(E)에 미세공진용 반사부재가 형성될 수도 있다.

도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(500)의 구조를 나타내는 단면도이다. 이때, 도 5에 도시된 제1실시예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구조에 대해서만 자세히 설명한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(400)에서는 각각의 서브화소의 봉지층(560) 내에 광제어부재가 형성된다. 봉지층(560)은 무기물질로 구성된 제1봉지층(562)와, 유기물질로 구성된 제2봉지층(564)와, 무기물질로 구성된 제3봉지층(566)으로 구성될 수 있다. 제2봉지층(564)은 피라미드형상 또는 렌즈형상으로 형성되어, 제2봉지층(564)와 제3봉지층(566) 사이에는 공기층(565)가 형성될 수 있다. 또한, 제3봉지층(566)에는 컬러필터층(580)이 형성될 수 있다.

따라서, 유기발광층(534)에서 발광되어 입사되는 광이 제2봉지층(564)과 공기층(565) 사이의 계면에서 반사되므로, 특정 서브화소(예를 들면, R서브화소)에서 발광된 광이 해당 서브화소가 아니라 인접하는 서브화소(예를 들면, G서브화소)로 입력되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 인접하는 서브화소로 입사되는 광을 집광하여 해당 서브화소로 입력되는 광의 세기를 증가시켜 유기전계발광 표시장치(400)의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

도면에서와 같이 컬러필터층(580)은 서로 인접하는 서브화소 사이에서 일정 간격을 두고 형성되어 R,G,B 컬러필터 사이에 공기층(567)이 형성될 수 있다. 또는 도면과 달리 컬러필터층(580)에는 화소 사이에 공기층이 없이 형성될 수도 있다.

따라서, 컬러필터층(580)과 공기층(567) 사이의 굴절률 차이로 인해 컬러필터층(580) 내에서 인접하는 서브화소로 전파되는 광 역시 반사되어 해당 컬러필터를 통해 출력되므로, 인접하는 서브화소와의 혼색에 의한 불량을 더욱 효과적으로 방지하고 해당 서브화소에서의 휘도가 더욱 상승시킬 수 있게 된다.

한편, 이 실시예의 유기전계발광 표시장치(500)에서도 제3봉지층(566)과 컬러필터층(580) 사이에 평탄화층이 형성될 수 있고 웨이퍼기판(510)에 유기발광층(534) 단선용 트렌치가 형성될 수 있으며, 유기발광소자(E)에 공진용 반사부재 형성될 수도 있다. 또한, 유기발광층(532)에서 발광되어 인접 서브화소로 출력되는 광을 다시 해당 서브화소로 반사시키는 반사층이 뱅크층(542)의 적어도 일부 및 유기발광층(532) 측면에 형성될 수도 있다.

상술한 본 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 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, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 웨이퍼기판 112 : 액티브영역
114 : 게이트전극 116 : 소스전극
117 : 드레인전극 150 : 광제어패턴
152 : 공기층 154 : 지지부재
160 : 봉지층 180 : 컬러필터층

Claims

복수의 서브화소를 포함하는 기판;
상기 기판의 서브화소 각각에 형성된 유기발광소자;
각각의 서브화소에 배치된 광제어패턴 및 광제어패턴 사이의 공기층을 포함하는 광제어부재;
상기 광제어부재 상부에 배치된 컬러필터층으로 구성된 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 기판은 반도체 웨이퍼로 이루어진 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 트제2항에 있어서, 상기 기판의 서브화소 각각에 형성된 트랜지스터를 더 포함하며,
상기 트랜지스터는,
상기 웨이퍼 내부에 형성된 액티브영역;
상기 웨이퍼 위에 형성된 게이트절연층;
상기 게이트절연층 위에 형성된 게이트전극;
상기 게이트전극 위에 형성된 층간절연층;
상기 층간절연층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광제어패턴은 피라미드형상 또는 렌즈형상으로 이루어진 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 컬러필터층은 R,G,B 컬러필터로 구성되며,
상기 R,G,B 컬러필터 각각은 인접하는 서브화소의 컬리펄터와는 일정 거리 이격된 표시장치.
제5항에 있어서, 상기 인접하는 R,G,B 컬러필터들 사이에는 공기층이 형성되는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광제어패턴 및 상기 컬러필터층 사이에 구비된 지지부재를 더 포함하는 표시장치.
제7항에 있어서, 상기 지지부재는 인접하는 서브화소의 지지부재와는 일정 거리 이격되며, 적어도 하나의 연결부재에 의해 결합되는 표시장치.
제7항에 있어서, 상기 지지부재와 상기 컬러필터층 사이에 배치된 평탄화막을 더 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 유기발광소자는,
제1전극;
상기 제1전극 위에 배치된 유기발광층;
상기 유기발광층 위에 배치된 제2전극을 포함하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 유기발광층은 백색광을 발광하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 서브화소 사이의 적어도 보호층에 형성되어 유기발광층을 단선하는 개구부를 더 포함하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 서브화소에 형성되어 상기 유기발광층에서 발광된 광을 공진시키는 반사부재를 더 포함하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 유기발광층의 측면에 배치되어 상기 유기발광층에서 발광된 광을 반사하는 반사층을 더 포함하는 표시장치.
제14항에 있어서,
상기 서브화소 사이에는 뱅크층이 형성되며,
상기 뱅크층의 적어도 측면에는 반사층이 형성된 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 유기발광소자 상부에 배치된 봉지층을 더 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 봉지층은,
무기물질로 이루어진 제1봉지층;
유기물질로 이루어져 상기 제1봉지층 위에 형성된 제2봉지층;
무기물질로 이루어져 상기 제2봉지층 위에 형성된 제3봉지층을 포함하는 표시장치.
복수의 서브화소를 포함하는 기판;
상기 기판의 서브화소 각각에 형성된 유기발광소자;
상기 유기발광소자 상부에 배치된 봉지층;
상기 봉지층 위에 배치된 컬러필터층으로 구성되며,
상기 봉지층은 기판 전체에 걸쳐 형성된 제1봉지층과, 상기 제1봉지층 위에 피라미드 또는 렌즈형상으로 형성된 제2봉지층과, 상기 제2봉지층 위에 배치된 제3봉지층으로 구성되며,
상기 제2봉지층 사이에는 공기층이 형성되어 상기 유기발광소자로부터 발광된 광이 상기 제2봉지층과 상기 공기층의 계면에서 반사되는 표시장치.
제18항에 있어서,
상기 컬러필터층은 R,G,B 컬러필터로 구성되며,
서로 인접하는 상기 R,G,B 컬러필터 사이에는 공기층이 형성된 표시장치.