KR20240004088A - 발광 표시장치 - Google Patents

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KR20240004088A
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Abstract

이 명세서는 외부 광 반사를 방지하여, 표시 품질을 향상한 발광 표시장치에 관한 것이다. 이 명세서에 의한 발광 표시장치는, 기판, 복수의 애노드 전극들, 발광층 및 캐소드 전극을 포함한다. 기판은, 수평 방향으로 배치되는 복수의 영역들을 구비한다. 복수의 애노드 전극들은, 복수의 영여 각각에 배치된다. 발광층은, 복수의 애노드 전극 상에 있다. 캐소드 전극은, 발광층 상에 있다. 복수의 애노드 전극은, 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖는다. 복수의 캐소드 전극은, 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖는다.

Description

발광 표시장치{Light Emitting Display Device}
이 명세서는 외부 광 반사를 방지하여, 표시 품질을 향상한 발광 표시장치에 관한 것이다.
표시장치 중에서 발광 표시장치는 시야각이 넓고 명암대비가 우수하며, 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시장치로 주목을 받고 있다. 발광 표시장치에 사용되는 발광 소자는 일반적으로 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 유기물 혹은 무기물로 이루어진 발광층을 구비하고 있다. 발광 소자는 애노드 전극으로부터 정공(hole)이, 캐소드 전극으로부터 전자(electron)가 공급되고, 발광층에서 전자와 정공이 결합하여 여기자(exciton)을 생성한다. 여기자가 여기 상태에서 기저 상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 색상을 표현한다.
표시 품질이 우수한 자발광 표시장치인 발광 표시장치에서, 편광 소자를 배치하여 외부 광(혹은, 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 발광 표시장치의 구조 개발이 요구되고 있다.
이 명세서의 몇몇 실시 예는 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 캐소드 전극에서 외부광이 반사되어 표시 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 저 반사 구조를 갖는 발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 이 명세서의 다른 목적은, 저 반사 구조를 갖는 캐소드 전극에서 두께가 일정하지 않아 발생하는 잔여 외광 반사를 제거할 수 있는 구조를 갖는 애노드 전극을 구비한 발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 명세서에 의한 발광 표시장치는, 기판, 복수의 애노드 전극들, 발광층 및 캐소드 전극을 포함한다. 기판은, 수평 방향으로 배치되는 복수의 영역들을 구비한다. 복수의 애노드 전극들은, 복수의 영여 각각에 배치된다. 발광층은, 복수의 애노드 전극 상에 있다. 캐소드 전극은, 발광층 상에 있다. 복수의 애노드 전극은, 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖는다. 복수의 캐소드 전극은, 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖는다.
일례로, 캐소드 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 100Å 내지 200Å인 금속 물질이다. 제2 캐소드 전극층은, 도메인 물질과 도펀트를 포함하는 전도성 유기층이다.
일례로, 제3 캐소드 전극층은, 두께가 2,000Å 내지 4,000Å인 금속 물질이다.
일례로, 제1 캐소드 전극층은, 기판의 제1 영역에서는 제1 두께를 갖고, 기판의 제2 영역에서는 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다.
일례로, 제2 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들은, 제1 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들보다 두꺼운 두께를 갖는다.
일례로, 제1 캐소드 전극층은, 기판의 제1 영역에서는 기준 두께를 갖고, 제2 영역에서는 기준 두께보다 얇은 제1 두께를 갖고, 제3 영역에서는 기준 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다.
일례로, 제2 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들은, 제1 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들보다 얇은 두께를 갖는다. 제3 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들은, 제1 영역에 형성된 복수의 애노드 전극들보다 두꺼운 두께를 갖는다.
또한, 이 명세서에 의한 발광 표시장치는, 기판, 제1 영역, 제2 영역, 제1 화소 전극, 제2 화소 전극, 발광층, 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극을 포함한다. 제1 영역 및 제2 영역은, 기판 위에 배치된다. 제1 화소 전극은, 기판 위의 제1 영역에 배치된다. 제2 화소 전극은, 기판 위의 제2 영역에 배치된다. 발광층은, 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극 위에 배치된다. 제1 공통 전극은, 발광층 위의 제1 영역에 배치된다. 제2 공통 전극은, 발광층 위의 제2 영역에 배치된다. 제1 화소 전극은, 제1 화소 두께를 갖는다. 제2 화소 전극은, 제1 화소 두께보다 두꺼운 제2 화소 두께를 갖는다. 제1 공통 전극은, 제1 공통 두께를 갖는다. 제2 공통 전극은, 제1 공통 두께보다 두꺼운 제2 공통 두께를 갖는다.
일례로, 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극은, 순차 적층된 제1 금속층, 유기 도전층 및 제2 금속층을 포함한다. 제2 공통 전극의 제1 금속층은, 제1 공통 전극의 상기 제1 금속층보다 두꺼운 두께를 갖는다.
일례로, 제3 영역, 제3 화소 전극 및 제3 공통 전극을 더 포함한다. 제3 영역은, 기판 위에 배치된다. 제3 화소 전극은, 기판 위의 제3 영역에 배치된다. 제3 공통 전극은, 제3 영역에 배치된다. 발광층은, 제3 화소 전극 위에 배치된다. 제3 공통 전극은, 발광층 위에 배치된다. 제3 화소 전극은, 제1 화소 두께보다 얇은 제3 화소 두께를 가진다. 제3 공통 전극은, 제1 공통 두께보다 얇은 제3 공통 전극을 가진다.
일례로, 제1 공통 전극, 제2 공통 전극 및 제3 공통 전극은, 순차 적층된 제1 금속층, 유기 도전층 및 제2 금속층을 포함한다. 제2 공통 전극의 제1 금속층은, 제1 공통 전극의 제1 금속층보다 두꺼운 두께를 가진다. 제3 공통 전극의 제1 금속층은, 제1 공통 전극의 제1 금속층보다 얇은 두께를 가진다.
이 명세서에 의한 발광 표시장치는, 저 반사 구조를 갖는 캐소드 전극을 구비하여, 외광 반사에 의한 화질 저하가 발생하지 않는다. 또한, 저 반사 구조를 갖는 캐소드 전극을 제조함에 있어서, 두께의 균일성을 확보하지 못해 발생하는 잔여 외광 반사를 제거할 수 있는 애노드 전극을 갖는 발광 표시장치를 제공한다. 이 명세서에 의한 발광 표시장치는 별도의 편광층을 구비하지 않고도 외광에 의한 반사를 억제할 수 있는 구조를 가져, 우수한 화질을 제공한다.
도 1은 이 명세서의 일례에 의한 발광 표시장치의 전체적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 이 명세서의 일례에 의한 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치에서 저 반사 구조를 갖는 캐소드 전극에 대해 설명하는 단면 확대도이다.
도 6은 유리 기판에서 제1 캐소드 전극용 금속층을 증착한 상태에서 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 금속층의 두께 분포를 나타내는 평면도이다.
도 7은, 도 6에 의한 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 금속층의 두께 차이를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 도 7에 의한 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 제1 캐소드 전극용 금속층의 두께 차이에 따른 광 반사율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 도 8에 도시한 제1 캐소드 전극용 금속층의 두께 차이에 따른 광 반사율 변화에 따른 영역 구분을 설정한 그래프이다.
도 10은 유리 기판에 애노드 전극 물질인 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide)의 두께에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 11a 내지 11c는 이 명세서의 제2 실시 예에 의한 기판의 수평 방향에서 영역별로 서로 다른 두께를 갖는 애노드 전극의 구조를 나타내는 단면도들이다.
도 12는 이 명세서의 제2 실시 예 실시 예에 의한 발광 표시장치에서 기판의 위치별 광 반사율을 나타내는 그래프이다.
이 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 이 명세서는 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 이 명세서의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 이 명세서의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 이 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이 명세서의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시 적인 것이므로 이 명세서에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 이 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 이 명세서의 예를 설명할 때, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 이 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이 명세서의 예시 적인 실시 예들을 첨부된 도면을 상세히 참조하여 설명한다. 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 구성 요소들을 지칭하는 데 사용한다. 이 명세서의 다른 도면에서 유사한 구성 요소를 나타내기 위해 이미 사용된 유사한 참조 부호는 가급적 하나의 구성 요소에 대해 사용된다. 이하의 설명에서 이 명세서의 기술적 사상이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 기능 및 구성이 이 명세서의 본질적인 구성과 무관한 경우 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 이 명세서에 기재된 용어는 다음과 같이 이해되어야 한다.
이 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.
제1, 제2 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 제1 구성 요소는 이 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 조합 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 조합될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
이 명세서의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 이 명세서에 따른 발광 표시장치의 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 명세서에 의한 발광 표시장치에 대해 상세히 설명한다. 도면에 도시된 구성요소들의 스케일은 설명의 편의를 위해 실제와 다른 스케일을 가지므로, 도면에 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
도 1은 이 명세서의 일례에 의한 발광 표시장치의 전체적인 구조를 나타내는 평면도이다. 도 1에서 X축은 스캔 배선과 나란한 방향을 나타내고, Y축은 데이터 배선과 나란한 방향을 나타내며, Z축은 표시 장치의 높이 방향을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이 명세서에 의한 발광 표시장치는 기판(110), 게이트(혹은 스캔) 구동부(200), 패드부(300), 소스 구동 집적회로(410), 연성 회로 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. 발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 표시장치인 경우, 기판(110)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있으며, 예를 들어, 투명 폴리이미드(polyimide) 재질을 포함할 수 있다.
기판(110)은 표시 영역(AA), 및 비-표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다. 표시 영역(AA)은 영상이 표시되는 영역으로서, 기판(110)의 중앙부를 포함한 대부분 영역에 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 영역(AA)에는 스캔 배선들(혹은 게이트 배선들), 데이터 배선들 및 화소들이 형성된다. 화소들은 복수의 서브 화소들을 포함하며, 복수의 서브 화소들은 각각 스캔 배선들과 데이터 배선들을 포함한다.
비-표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로서, 표시 영역(AA)의 전체 또는 일부를 둘러싸도록 기판(110)의 가장자리 부분에 정의될 수 있다. 비-표시 영역(NDA)에는 게이트 구동부(200)와 패드부(300)가 형성될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 타이밍 제어부(500)로부터 패드부(300)를 통해 입력되는 게이트 제어신호에 따라 스캔 배선들에 스캔(혹은 게이트) 신호들을 공급한다. 게이트 구동부(200)는 베이스 기판(110)의 표시 영역(AA)의 일측 가장자리의 비-표시 영역(NDA)에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성될 수 있다. GIP 방식은 게이트 구동부(200)가 기판(110) 상에 직접 형성되어 있는 구조를 일컫는다. 예를 들어, 게이트 구동부(200)는 쉬프트 레지스터로 구성될 수 있으며, GIP 방식은 게이트 구동부(200)의 쉬프트 레지스터를 구성하는 트랜지스터들이 기판(110) 상에 직접 형성되어 있는 구조를 일컫는다.
패드부(300)는 기판(110)의 표시 영역(AA)의 일측 가장자리의 비-표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 패드부(300)는 데이터 배선들 각각에 연결된 데이터 패드들, 구동 전류 배선에 연결된 구동 전류 패드들, 고-전위를 인가 받는 고-전위 패드 및 저-전위를 인가 받는 저-전위 패드를 포함할 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 회로 필름(430)에 실장될 수 있다.
연성 회로 필름(430)에는 패드부(300)와 소스 구동 집적 회로(410)를 연결하는 배선들, 패드부(300)와 회로 보드(450)를 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성 회로 필름(430)은 이방성 도전 필름(anisotropic conducting film)을 이용하여 패드부(300) 상에 부착되며, 이로 인해 패드부(300)와 연성 회로 필름(430)의 배선들이 연결될 수 있다.
회로 보드(450)는 연성 회로 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 통합되어 패드부(300)에 연결되도록 기판(110) 상에 실장될 수도 있다.
<제1 실시 예>
이하, 도 2 내지 5를 참조하여 이 명세서의 제1 실시 예에 대해 설명한다. 도 2는 이 명세서의 일례에 의한 발광 표시장치를 구성하는 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 3은 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 화소들의 구조를 나타내는 평면도이다.
이 명세서에 의한, 발광 표시장치는 다수 개의 화소(P)들이 매트릭스 방식으로 배열되어 있다. 발광 표시장치의 한 화소(P)는 스캔 배선(SL), 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)에 의해 정의된다. 발광 표시장치의 한 화소(P) 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)에 연결되도록 구성될 수 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 전극(SG), 반도체 층(SA), 소스 전극(SS) 및 드레인 전극(SD)을 포함한다. 게이트 전극(SG)은 스캔 배선(SL)에 연결되거나 분기될 수 있다. 반도체 층(SA)은 게이트 전극(SG)을 가로 질러 배치되어 있다. 반도체 층(SA)에서 게이트 전극(SG)이 중첩되는 부분이 채널 영역으로 정의된다. 소스 전극(SS)은 데이터 배선(DL)에 연결되거나 분기될 수 있으며, 드레인 전극(SD)은 구동 박막 트랜지스터(DT)에 연결된다. 소스 전극(SS)은 반도체 층(SA)의 채널 영역을 중심으로 일측부에 연결되고, 드레인 전극(SD)은 반도체 층(SA)의 타측부에 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 화소(P)의 발광 다이오드(OLE)를 구동하는 기능을 한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 게이트 전극(DG), 반도체 층(DA), 소스 전극(DS) 및 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)에 연결된다. 일례로, 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)에서 연장된 구조를 가질 수 있다. 구동 박막 트랜지스터(DT)에서, 드레인 전극(DD)은 구동 전류 배선(VDD)에 연결되거나 분기되며, 소스 전극(DS)은 발광 다이오드(또는 발광 소자)(OLE)의 애노드 전극(ANO)(혹은, 화소 전극)에 연결된다. 반도체 층(DA)은 게이트 전극(DG)을 가로 질러 배치되어 있다. 반도체 층(DA)에서 게이트 전극(DG)이 중첩되는 부분이 채널 영역으로 정의된다. 소스 전극(DS)은 반도체 층(DA)의 채널 영역을 중심으로 일측부에 연결되고, 드레인 전극(DD)은 반도체 층(DA)의 타측부에 연결된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO) 사이에는 보조 용량(Cst)이 형성될 수 있다.
발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 조절되는 전류에 따라 발광한다. 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)의 애노드 전극(ANO)은 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스 전극(DS)에 접속되고, 캐소드 전극(CAT)(혹은, 공통 전극)은 저-전위 전압이 공급되는 저-전원 배선(VSS)에 접속된다. 따라서, 발광 다이오드(OLE)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 의해 구동 전류 배선(VDD)에서 저-전원 배선(VSS)으로 흐르는 전류에 의해 구동된다.
이하, 도 4를 더 참조하여 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치의 단면 구조를 설명한다. 도 4는 도 3의 I-I'를 따라 절취한, 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 저 반사 구조를 갖는 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
기판(110) 위에 차광층(LS)이 적층되어 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 적층 되어 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 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 층(SA)과 중첩하는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 게이트 전극(SG) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 층(DA)과 중첩하는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)이 형성되어 있다. 또한, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 게이트 전극(SG)의 양 측변에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 게이트 전극(SG)과 이격되면서 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 층(SA)의 일측변과 접촉하는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SS), 그리고 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 층(SA)의 타측변과 접촉하는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)의 양 측변에는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 이격되면서 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 층(DA)의 일측변과 접촉하는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스 전극(DS), 그리고 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 층(DA)의 타측변과 접촉하는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 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 박막 트랜지스터(ST)의 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 박막 트랜지스터(DT)의 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 적층 되어 있다. 평탄화 막(PL)은 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성된 기판(110)의 표면이 균일하지 않게 되는데, 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.
발광 다이오드(OLE)는 애노드 전극(ANO)(혹은, 화소 전극), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CAT)(혹은, 공통 전극)을 포함한다. 애노드 전극(ANO)은 화소(P) 내에 배치된다. 애노드 전극(ANO) 위에 발광층(EL)과 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층된다. 애노드 전극(ANO)에서 발광층(EL)과 접촉하여 빛을 발생하는 부분이 발광 영역(EA)으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 애노드 전극(ANO)의 가장자리 부분을 덮고 중앙 영역 대부분을 노출하는 뱅크(BA)에 의해 발광 영역(EA)이 정의될 수 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. 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, 은(Ag), 알루미늄(Al), 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 명세서에서는 외부광이 표시장치의 금속으로 이루어진 구성 요소들에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 저 반사 구조를 갖는다. 일례로, 기판(110)에 제일 가까운 층에 형성되는 차광층(LS)에 의해 외광이 반사되는 것을 방지하기 위한 구조를 갖는다. 더욱이, 차광층(LS)과 중첩하지 않아 기판(110)의 하면에 노출된 게이트 배선(SL)에 의해 외광이 반사되는 것을 방지하기 위한 구조를 갖는다. 또한, 기판(110)의 거의 전체 면적에 걸쳐 형성된 캐소드 전극(CAT)에 의해 외광이 반사되는 것을 방지하기 위한 구조를 갖는다.
먼저, 도 4를 참조하면, 차광층(LS) 및 게이트 배선(SL)에 외광 반사 방지 기능을 갖는 저 반사 배선을 적용할 수 있다. 일례로, 차광층(LS) 및 게이트 배선(SL)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 산화 금속층(101) 위에 제2 금속층(200)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 제1 산화 금속층(101)은 500Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 산화 금속층(101)은 산화물로서 금속물보다 광 투과율이 높다. 따라서, 외부에서 입사되는 빛에 대해서, 반-투과 성질을 가질 수 있다. 반면에, 제2 금속층(200)은 1,000Å 내지 3,000Å의 두께를 가질 수 있다. 제2 금속층(200)은 입사되는 빛을 모두 반사하는 성질을 갖는다.
이 경우, 제1 산화 금속층(101) 아래에서 입사하는 광은 일부(약 50%)는 반사되고, 나머지(약 50%)는 제1 산화 금속층(101)을 투과한다. 제1 산화 금속층(101)을 투과한 빛(약 50%)은 제2 금속층(200)에 의해 모두 반사된다. 따라서, 제1 산화 금속층(101) 외부로 제1 산화 금속층(101)에서 직접 반사된 광량 약 50%와 제2 금속층(200)에 의해 직접 반사된 광량 약 50%가 전달될 수 있다.
이 때, 제1 산화 금속층(101)의 두께를 조절하여, 제1 산화 금속층(101)에서 직접 반사된 빛과 제2 금속층(200)에 의해 직접 반사된 빛의 위상을 서로 상반되도록 조절할 수 있다. 그 결과, 제1 산화 금속층(101)에서 직접 반사된 광량 약 50%와 제2 금속층(200)에 의해 직접 반사된 광량 약 50%가 위상 상쇄되어 외부광 반사가 인지되지 않는다.
도 5를 더 참조하여, 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치에서, 외광 반사를 억제할 수 있는 캐소드 전극(CAT)의 구조에 대해 설명한다. 도 5는 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치에서 저 반사 구조를 갖는 캐소드 전극에 대해 설명하는 단면 확대도이다.
이 명세서의 제1 실시 예에 의한 하부 발광형 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)(혹은, 제1 공통 전극층), 제2 캐소드 전극층(CAT2)(혹은, 제2 공통 전극층) 및 제3 캐소드 전극층(CAT3)(혹은, 제3 공통 전극층)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), 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, 100Å 내지 200Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 알루미늄과 같은 금속 물질은 불투명성이며, 반사율이 매우 높다. 하지만, 알루미늄을 매우 얇게 형성하면, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어, 200Å 이하의 얇은 두께에서는 입사되는 빛의 일부(40% ~ 50%)는 반사하고, 나머지(50% ~ 60%)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) Aluminum의 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, '1,2,3-triazole'의 약칭인 유기 물질이다. 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 상관 없이 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 2,000Å 내지 4,000Å의 두께를 갖는 알루미늄으로 형성할 수 있다.
이와 같은 두께와 적층 구조를 갖는 캐소드 전극(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 5에 도시한 광 경로를 나타내는 화살표를 참조하여 설명한다.
발광 다이오드(OLE)를 구성하는 캐소드 전극(CAT)의 구조를 참조하여 설명한다. 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 200Å 이하의 얇은 두께를 가지므로, 입사광(①) 전부를 반사하지 못한다. 예를 들어, 입사광(①)의 40% 정도만 1차 반사광(②)으로 반사되고, 나머지 60%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 2,000Å 내지 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 기판(110) 방향으로 출광된다.
이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치는 3중층 적층 구조의 캐소드 전극(CAT)을 구비하는 하부 발광형일 수 있다. 또한, 3중층 적층 구조의 캐소드 전극(CAT)의 구조에 의해 외부광의 반사율을 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 기판(110) 외부에 외광 반사를 줄이기 위한 편광층을 배치할 필요가 없다. 편광층은 외광 반사를 억제하는 긍정적인 효과가 있지만, 발광층(EL)에서 출광되는 광량을 적어도 50% 감소하는 부정적인 효과가 있을 수 있다.
이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치는, 3중층 적층 구조의 캐소드 전극(CAT)에 의해 발광층(EL)에서 발광하는 광량이 50% 정도 줄어들지만, 이는 편광층에 의한 광량 감소와 거의 동일하다. 따라서, 이 명세서의 제1 실시 예에 의한 발광 표시장치는, 상당히 고가인 편광층을 사용하지 않고도, 동일한 수준의 발광층(EL) 발광 효율을 제공하면서, 외광 반사를 최소화할 수 있다.
이와 같은 구조에 의한 하부 발광형 발광 표시장치는 기판 방향에서 영상을 보게 된다. 외부 광이 기판 방향에서 입사되어 배선들 및 캐소드 전극에 의해 반사될 경우, 영상 정보가 반사광에 의해 방해를 받아 사용자가 영상 정보를 제대로 인지하지 못할 수 있다. 하지만, 이 명세서에 의한 발광 표시장치는 배선 및 캐소드 전극에 저 반사 구조를 가짐으로써, 외광의 반사율을 외광의 입사량 대비 약 2% 이하로 줄일 수 있으므로, 외광에 의한 화질 문제가 발생하지 않는다.
특히, 대면적 TV와 같은 경우, 여러 사람이 비교적 넓은 시야각 범위에서 표시 장치를 통해 영상을 보게 된다. 따라서, 외광이 반사되는 범위가 넓어서, 외광 반사에 의한 영상 정보 왜곡이 심하게 발생할 수 있다. 따라서, 이 출원에 의한 발광 표시장치는 외광 반사를 억제할 수 있는 구조를 가짐으로써, 여러 각도에서 표시 장치를 관람하는 여러 사람들에게 외광에 의한 화질 왜곡없이 정상적인 화상 정보를 제공할 수 있다.
이와 같이 대면적 표시장치를 제조하는 경우, 넓은 면적에 걸쳐 박막층을 형성할 때 동일한 두께를 갖도록 형성하는 것이 매우 어렵다. 예를 들어, 외광 반사 방지 기능을 갖는 저 반사 배선의 경우, 도 4와 같이, 제1 산화 금속층(101) 위에 제2 금속층(200)이 적층된 구조를 갖는다. 제1 산화 금속층(101)은 굴절율 매칭 기능을 하는 것으로 넓은 면적에 일정한 두께를 갖고 적층될 수 있는 충분한 두께를 가질 수 있다.
하지만, 3중막 캐소드 전극을 형성할 때 (제1 알루미늄 금속층 / 전도성 유기층 / 제2 알루미늄 금속층)의 순서로 적층된 3중막 구조를 사용하게 되는데 그중 제1 알루미늄 금속층의 두께를 100~200Å 로 얇게 형성하기 때문에 공정 상 기판 상의 위치 별로 두께 균일도가 다르게 나타날 수 있다. 제1 알루미늄의 두께는 10Å 만 차이가 나게 되어도 반사 균일도의 문제가 발생할 수 있다.
<제2 실시 예>
이하, 도 6 내지 도 12를 참조하여, 이 명세서의 제2 실시 예에 의한 발광 표시장치에 대해 설명한다. 먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 제1 실시 예에 의한 대면적 발광 표시장치에서, 저 반사 캐소드 전극의 구조를 적용함에 있어 발생할 수 있는 반사율 불균일에 대해 설명한다. 도 6은 유리 기판에서 제1 캐소드 전극용 금속층을 증착한 상태에서 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 금속층의 두께 분포를 나타내는 평면도이다. 도 7은, 도 6에 의한 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 금속층의 두께 차이를 나타내는 그래프이다. 도 8은, 도 7에 의한 유리 기판의 수평 방향 위치에 따른 제1 캐소드 전극용 금속층의 두께 차이에 따른 광 반사율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 유리 기판 상에 제1 캐소드 전극용 금속층을 100Å의 두께를 목표로 실제 공정에서 증착한 후, 금속층의 두께 분포를 확인하기 위한 도막 두께 측정 장비를 이용하여 촬영한 영상이다. 도 7은 도 6에서 대표적인 수평 라인을 따라 측정한 제1 캐소드 전극용 금속층의 대표적인 두께들을 도시한 그래프이다.
도 6 및 7을 참조하면, 가로 방향 1,200mm의 폭을 갖는 유리 기판 상에 제1 캐소드 전극층(또는, 알루미늄층)을 100Å의 두께로 증착 하고자 경우, 실제로 증착 되는 박막의 두께는 가로 방향을 따르는 위치 별로 두께가 서로 상이하게 나타날 수 있다. 일례로, 제일 좌측점에서는 82Å의 두께를 가질 수 있고, 200mm 위치 지점에서는 95Å의 두께를, 400mm 위치 지점에서는 90Å의 두께를, 600mm 위치 지점에서는 80Å의 두께를, 800mm 위치 지점에서는 105Å의 두께를, 900mm 위치 지점에서는 120Å의 두께를, 1,000mm 위치 지점에서는 115Å의 두께를, 그리고 1,200mm 지점에서는 100Å의 두께를 가질 수 있다.
이러한 두께 차이를 가지면, 기판의 가로 방향 위치에 따라 서로 다른 반사율을 가질 수 있다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이 반사율이 30%에서 33%까지 일정하지 않은 반사율을 보인다. 도 8에 도시한 반사율은 유리 기판 위에 알루미늄을 100Å으로 증착 하고자 한 경우에, 실제로 유리 기판 위에 증착 적층된 알루미늄 박막층의 두께 편차에 의한 반사율 편차를 나타낸다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 약 80Å의 두께를 갖는 제일 좌측점에서는 약 29.8%의 반사율을, 약 95Å의 두께를 갖는 약 200mm 위치 지점에서는 약 31%의 반사율을, 약 90Å의 두께를 갖는 약 400mm 위치 지점에서는 약 30.2%의 반사율을, 약 80Å의 두께를 갖는 약 600mm 위치 지점에서는 약 29.8%의 반사율을, 약 105Å의 두께를 갖는 약 800mm 위치 지점에서는 약 32.0%의 반사율을, 약 120Å의 두께를 갖는 약 900mm 위치 지점에서는 약 33%의 반사율을, 약 115Å의 두께를 갖는 약 1,000mm 위치 지점에서는 약 32.4%의 반사율을, 그리고 약 100Å의 두께를 갖는 약 1,200mm 지점에서는 약 31.3%의 반사율을 가질 수 있다.
다음으로, 도 9 내지 도 12를 참조하여, 앞에서 설명한 제1 실시 예에서 발생할 수 있는 반사율 불균일을 방지한 제2 실시 예에 의한 발광 표시장치에 대해 설명한다. 도 9는, 도 8에 도시한 제1 캐소드 전극용 금속층의 두께 차이에 따른 광 반사율 변화에 따른 영역 구분을 설정한 그래프이다. 도 10은 유리 기판에 애노드 전극 물질인 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide)의 두께에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
제1 실시 예에 의한 대면적 발광 표시장치에서 발생할 수 있는 반사율 불균일 문제점을 보상하기 위해, 이 명세서의 제2 실시 예에 의한 발광 표시장치에서는 제1 알루미늄의 두께가 설계상 반사율 약 31%를 기준으로 하여, 31% 보다 높은 반사율을 갖는 부분에서는 애노드 전극의 두께를 두껍게 하고, 31% 보다 낮은 반사율을 갖는 부분에서는 애노드 전극의 두께를 얇게 함으로써, 전체 기판의 영역에서 약 31%의 반사율을 균일하게 가질 수 있도록 형성하는 특징이 있다.
도 9는 반사율 31%를 기준으로 할 경우, 캐소드 전극을 이루는 제1 알루미늄 층에서 두께가 정상 목표치에 해당하는 기준 영역(C1), 제1 알루미늄의 두께가 얇은 영역(C2), 그리고 제1 알루미늄 두께가 두꺼운 영역(C3)으로 구분하였다.
이 명세서의 제2 실시 예에서는 캐소드 전극의 제1 알루미늄이 100Å 내지 200Å의 얇은 두께로 인해, 일정한 두께를 유지할 수 없는 문제를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 구체적으로, 하부 발광형 발광 표시장치에서 외부 광을 반사하는 주된 구성 요소는 캐소드 전극이지만, 그 전에 캐소드 전극보다 외부 광이 먼저 통과하는 애노드 전극에서 일차적으로 외부 광이 일부 반사될 수 있다. 즉, 하부 발광형 발광 표시장치에서 외부 광 반사에 주된 영향을 주는 것이 캐소드 전극과 애노드 전극일 수 있고, 전체 외부 광 반사율은 캐소드 전극의 반사율과 애노드 전극의 반사율이 반영되어 기판 하부를 바라보는 외부 방향에서 인지할 수 있다.
앞에서 설명하였듯이, 도 5에 도시한 바와 같이 캐소드 전극을 3중층 구조로 형성함에 따라, 캐소드 전극에서의 외부 광 반사율을 2% 이내로 줄일 수 있다. 하지만, 제1 캐소드 전극(CAT1)의 두께 편차로 인해, 광 반사율에 편차가 발생한다.
이 편차를 상쇄하기 위해, 애노드 전극(ANO)에서의 반사율을 고려한다. 구체적으로 설명하면, 제1 캐소드 전극(CAT1)에서 기준 반사율을 갖는 부분(C1 영역)에서는 애노드 전극(ANO)의 두께를 기준 두께로 형성한다. 한편, 제1 캐소드 전극(CAT1)에서 기준 반사율보다 높은 반사율을 갖는 부분(C3 영역)에서는 애노드 전극(ANO)의 반사율을 낮춘다. 또한, 제1 캐소드 전극(CAT1)에서 기준 반사율보다 낮은 반사율을 갖는 부분(C2 영역)에서는 애노드 전극(ANO) 전극의 반사율을 높인다.
이와 같이 영역별로 애노드 전극(ANO)의 반사율을 다르게 하기 위해, 애노드 전극(ANO)에서의 외부 광 반사율에 대해 살펴본다. 도 10을 참조하면, 애노드 전극(ANO)의 두께가 700Å일 경우 반사율이 12%, 900Å일 경우 반사율이 12.1%, 1,100Å일 경우 반사율이 11.8%, 1,200Å일 경우 반사율이 11.0%, 1,300Å일 경우 반사율이 9.9%, 1,400Å일 경우 반사율이 8% 그리고, 1,500Å일 경우 8%이다. 즉, 애노드 전극(ANO)의 반사율도 두께에 따라 편차가 있다.
따라서, 캐소드 전극(CAT)의 반사율과 애노드 전극(ANO)의 반사율을 함께 고려하여, 캐소드 전극(CAT)의 제1 알루미늄층(혹은, 제1 캐소드 전극(CAT1))의 두께 변화에 따라 애노드 전극(ANO)의 두께도 다르게 설정할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 캐소드 전극(CAT)의 제1 알루미늄 층의 반사율이 기준 반사율을 갖는 부분(C1 영역)에서는 애노드 전극(ANO)의 두께를 정상적으로 형성한다. 하지만, 캐소드 전극(CAT)의 제1 알루미늄 층의 반사율이 기준 반사율보다 높은 부분(C3 영역)에서는 애노드 전극(ANO)에서 반사율을 낮출 수 있도록 애노드 전극(ANO)의 두께를 기준 두께보다 두꺼운 두께로 형성한다. 또한, 캐소드 전극(CAT)의 제1 알루미늄 층의 반사율이 기준 반사율보다 낮은 부분(C2)에서는 애노드 전극(ANO)에서 반사율을 높일 수 있도록 애노드 전극의 두께를 기준 두께보다 얇은 두께로 형성한다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하여, 이 명세서의 제2 실시 예에 의한 발광 다이오드의 구조에 대해 설명한다. 도 11a 내지 11c는 이 명세서의 제2 실시 예에 의한 기판의 수평 방향에서 영역별로 서로 다른 두께를 갖는 애노드 전극의 구조를 나타내는 단면도들이다.
일례로, 도 9에서, 기준 반사율 31%를 갖는 기준 영역(C1)에서는 제1 캐소드 전극(CAT1)은 목표 두께 혹은 제1 두께(t1)인 100Å으로 증착되어 있다. 따라서, 기준 반사율 31%를 갖는 기준 영역(C1)에 형성되는 제1 애노드 전극(ANO1)(혹은, 제1 화소 전극)들은, 도 11a에 도시한 바와 같이, 기준 두께 혹은, 제1 두께(T1)인 1,200Å으로 형성할 수 있다. 여기서, 기준 두께(T1)는 애노드 전극의 기준 반사율을 고려한 것이다. 예를 들어, 애노드 전극의 기준 반사율을 11%로 설정할 수 있다. 기준 반사율은 유리 기판에 ITO 단일 박막을 형성했을 때의 반사율과, 실질적인 발광 표시장치를 완성했을 때, 전체 반사율을 고려하여 선택할 수 있다.
도 9에서, 반사율이 31%보다 낮은 부분에 해당하는, 제1 캐소드 전극(CAT1)의 두께가 얇은 영역(C2)에는 제1 캐소드 전극(CAT1)은 목표 두께(t1)보다 얇은 제2 두께(t2)로 형성되어 있다. 따라서, 얇은 영역(C2)에 형성되는 제2 애노드 전극(ANO2)(혹은, 제2 화소 전극)들은, 도 11b에 도시한 바와 같이, 제1 애노드 전극(ANO1)의 두께에 해당하는 기준 두께(T1)보다 얇은 제2 두께(T2)로 형성한다.
한편, 도 9에서, 반사율이 31%보다 높은 부분에 해당하는 제1 캐소드 전극(CAT1)이 두꺼운 영역(C3)에는 제1 캐소드 전극(CAT1)은 목표 두께(t1)보다 두꺼운 제3 두께(t3)으로 형성되어 있다. 따라서, 두꺼운 영역(C3)에 형성되는 제3 애노드 전극(ANO3)들은 도 11c에 도시한 바와 같이, 제1 애노드 전극(ANO1)의 두께에 해당하는 기준 두께(T1)보다 두꺼운 제3 두께(T3)로 형성한다.
제1 캐소드 전극층(CAT1)의 두께가 목표 두께(t1)보다 증가하면, 반사율이 증가할 수 있다. 따라서, 발광 표시장치의 반사율 균일도를 구현하기 위해, 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 두께가 증가된 영역에서 애노드 전극층의 두께를 기준 두께(T1)보다 두꺼운 제3 두께(T3)를 갖도록 형성할 수 있다.
또한, 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 두께가 목표 두께(t1)보다 감소하면, 반사율이 감소할 수 있다. 따라서 발광 표시장치의 반사율 균일도를 구현하기 위해, 제1 캐소드 전극층(CAT1)의 두께가 감소된 영역에서 애노드 전극층의 두께를 기준 두께(T1)보다 얇은 제2 두께(T2)를 갖도록 형성할 수 있다.
그 결과, 도 12에 도시한 바와 같이 캐소드 전극(CAT)과 애노드 전극(ANO)에서 반사되는 광 반사율을 균일하게 조정할 수 있다. 도 12는 이 명세서의 제2 실시 예 실시 예에 의한 발광 표시장치에서 기판의 위치별 광 반사율을 나타내는 그래프이다.
애노드 전극(ANO)의 두께를 조절하지 않고 기판(110) 전체에 걸쳐 동일한 두께를 갖는 경우의 광 반사율을 나타내는 도 8과 도 12를 비교하여 검토한다. 도 12를 참조하면, 이 명세서의 제2 실시 예에 의해 애노드 전극(ANO)의 두께를 달리함으로써, 도 8보다 더 균일한 반사율 분포를 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 출원에 의한 발광 표시장치는 전체 패널 기준으로 외부 광 반사를 5% 이하로 현저하게 줄일 수 있으며, 기판 전체에 걸쳐 균일한 외부 광 반사 분포를 가짐으로써, 특정 부분에서 외부 광이 두드러지게 인지되는 문제도 방지할 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 전술 한 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 ANO1: 제1 애노드 전극
ANO2: 제2 애노드 전극 ANO3: 제3 애노드 전극

Claims (11)

  1. 수평 방향으로 배치되는 복수의 영역을 구비한 기판;
    상기 복수의 영역 각각에 배치된 복수의 애노드 전극;
    상기 복수의 애노드 전극 상에 있는 발광층; 및
    상기 발광층 상에 있는 캐소드 전극을 포함하며,
    상기 복수의 애노드 전극은 상기 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖고,
    상기 복수의 캐소드 전극은 상기 복수의 영역 중 하나 이상에서 상이한 두께를 갖는, 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극,
    상기 발광층 위에 배치된 제1 캐소드 전극층;
    제1 캐소드 전극층 위에 배치된 제2 캐소드 전극층; 그리고
    제2 캐소드 전극층 위에 배치된 제3 캐소드 전극층을 포함하는, 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 유기층을 포함하고,
    상기 제3 캐소드 전극층은, 두께가 2,000Å 내지 4,000Å인 금속 물질을 포함하는, 발광 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제1 캐소드 전극층은, 상기 기판의 제1 영역에서는 제1 두께를 갖고, 상기 기판의 제2 영역에서는 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는, 발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들은, 상기 제1 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들보다 두꺼운 두께를 갖는, 발광 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 캐소드 전극층은, 상기 기판의 제1 영역에서는 기준 두께를 갖고, 제2 영역에서는 상기 기준 두께보다 얇은 제1 두께를 갖고, 제3 영역에서는 상기 기준 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는, 발광 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들은 상기 제1 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들보다 얇은 두께를 갖고,
    상기 제3 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들은 상기 제1 영역에 형성된 상기 복수의 애노드 전극들보다 두꺼운 두께를 갖는, 발광 표시장치.
  8. 제1 영역 및 제2 영역을 구비한 기판;
    상기 기판 위의 상기 제1 영역에 배치된 제1 화소 전극;
    상기 기판 위에 상기 제2 영역에 배치된 제2 화소 전극;
    상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극 위에 배치된 발광층;
    상기 발광층 위의 상기 제1 영역에 배치된 제1 공통 전극; 그리고
    상기 발광층 위에 상기 제2 영역에 배치된 제2 공통 전극을 포함하되,
    상기 제1 화소 전극은 제1 화소 두께를 갖고, 상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 두께보다 두꺼운 제2 화소 두께를 가지며,
    상기 제1 공통 전극은, 제1 공통 두께를 갖고, 상기 제2 공통 전극은 상기 제1 공통 두께보다 두꺼운 제2 공통 두께를 갖는 발광 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극은, 순차 적층된 제1 금속층, 유기 도전층 및 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제2 공통 전극의 상기 제1 금속층은 상기 제1 공통 전극의 상기 제1 금속층보다 두꺼운 두께를 갖는 발광 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판에 구비된 제3 영역;
    상기 기판 위의 상기 제3 영역에 배치된 제3 화소 전극; 그리고
    상기 제3 영역에 배치된 제3 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 발광층은 상기 제3 화소 전극 위에 배치되며,
    상기 제3 공통 전극은 상기 발광층 위에 배치되며,
    상기 제3 화소 전극은, 상기 제1 화소 두께보다 얇은 제3 화소 두께를 가지며,
    상기 제3 공통 전극은, 상기 제1 공통 두께보다 얇은 제3 공통 전극을 갖는 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 공통 전극, 상기 제2 공통 전극 및 상기 제3 공통 전극은, 순차 적층된 제1 금속층, 유기 도전층 및 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제2 공통 전극의 상기 제1 금속층은 상기 제1 공통 전극의 상기 제1 금속층보다 두꺼운 두께를 갖고,
    상기 제3 공통 전극의 상기 제1 금속층은 상기 제1 공통 전극의 상기 제1 금속층보다 얇은 두께를 갖는 발광 표시장치.
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