KR20240026348A - 표시 장치 - Google Patents

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신현억
이주현
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 외광 반사를 방지하여 시인성을 향상시키 위한 표시 장치를 위하여, 화소전극; 상기 화소전극 상에 배치된 발광층; 상기 발광층을 덮는 대향전극; 및 상기 대향전극 상에 배치되며, 상기 발광층과 중첩하는 저반사층;을 포함하고, 상기 저반사층은 몰리브덴을 포함한 산화물을 포함하는, 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 이미지를 구현하는 장치로, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device), 전기영동표시장치(EPD: ELECTROPHORETIC DISPLAY) 등이 있다. 표시 장치에 포함된 전극 및 그 밖의 여러 금속 배선들은 외부에서 유입된 빛을 반사한다. 따라서 표시 장치는 밝은 환경에서 외광 반사로 인해 시인성이 낮다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 편광필름, 컬러필터 등을 배치할 수 있으며, 이외에도 시인성을 높일 수 있는 다양한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 실시예들은 우수한 반사 방지 특성을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는, 화소전극; 상기 화소전극 상에 배치된 발광층; 상기 발광층을 덮는 대향전극; 및 상기 대향전극 상에 배치되며, 상기 발광층과 중첩하는 저반사층;을 포함하고, 상기 저반사층은 몰리브덴 탄탈륨 산화물(MoTaOx)을 포함하는, 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 상기 대향전극과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 150 내지 450의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층의 탄탈륨(Ta)의 함량은 2at% 내지 16at%의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대향전극은 80 내지 150 의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대향전극은 은 마그네슘 합금(AgMg)을 포함하며, 상기 대향전극의 은(Ag)의 함량은 85at% 내지 95at%의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 흑화 특성을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층을 덮는 캡핑층;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층의 두께는 상기 캡핑층의 두께보다 얇게 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층 상에 배치된 박막봉지층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 화소전극; 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 갖는 화소정의막; 상기 화소전극 및 상기 화소정의막 상에 배치되는 대향전극; 상기 대향전극과 접촉하는 저반사층; 및 상기 저반사층 상에 배치된 봉지층;을 포함하고, 상기 저반사층은 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 산화물을 포함하며, 상기 저반사층은 150 내지 450 의 두께를 갖는, 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 상기 대향전극 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 몰리브덴 탄탈륨 산화물(MoTaOx)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층의 탄탈륨(Ta)의 함량은 2at% 내지 16at%의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 1.8 내지 2.2의 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 주기율표 상 5족 원소 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화소전극과 상기 대향전극 사이에 배치되는 발광층;을 더 포함하며, 상기 발광층은 상기 화소정의막의 개구 내부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층은 상기 발광층과 중첩할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층 상에 배치되는 캡핑층;을 더 포함하며, 상기 캡핑층은 상기 저반사층과 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저반사층의 두께는 상기 캡핑층의 두께보다 얇게 구비될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 장치는 저반사층을 포함하므로 우수한 반사 방지 특성 및 시인성을 가진다. 그러나, 전술한 효과는 예시적인 것으로, 실시예들에 따른 효과는 후술하는 내용을 통해 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치가 포함하는 일 화소의 등가회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 I 부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5a는 저반사층의 두께에 따른 반사율을 나타낸 그래프 및 표이다.
도 5b는 일정한 두께의 저반사층에서 대향전극의 두께를 달리했을 때의 반사율을 나타낸 그래프 및 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 저반사층의 위치에 따른 반사율을 나타낸 그래프 및 표이다.
도 8은 저반사층의 투과율을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예컨대, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
표시 장치는 화상을 표시하는 장치로서, 게임기, 멀티미디어기기, 초소형 PC와 같이 휴대가 가능한 모바일 기기일 수 있다. 후술할 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display), 무기 EL 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 표면 전도 전자 방출 표시 장치(Surface-conduction Electron-emitter Display), 양자점 표시 장치(Quantum dot display), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display), 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Display) 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치로서, 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 실시예들은 전술한 바와 같은 다양한 방식의 표시 장치가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시 장치는 복수의 화소(PX)들이 배치된 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)의 외측에 위치하는 주변영역(PA)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 주변영역(PA)은 표시영역(DA)을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 이는 표시 장치가 포함하는 기판(100)이 그러한 표시영역(DA) 및 주변영역(PA)을 갖는 것으로 이해될 수도 있다.
표시 장치의 각 화소(PX)는 소정의 색상의 빛을 방출할 수 있는 영역으로, 표시 장치는 화소(PX)들에서 방출되는 빛을 이용하여 이미지를 제공할 수 있다. 예컨대, 각 화소(PX)는 적색의 광, 녹색의 광 또는 청색의 광을 방출할 수 있다. 화소(PX)는 표시요소를 제어하기 위한 복수의 박막트랜지스터 및 스토리지 커패시터를 더 포함할 수 있다. 하나의 화소에 포함되는 박막트랜지스터의 수는 1개 내지 7개 등 다양하게 변형될 수 있다.
표시영역(DA)은 도 1에 도시된 바와 같이 사각형을 포함한 다각형의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 표시영역(DA)은 가로의 길이가 세로의 길이보다 긴 직사각형의 형상을 갖거나, 가로의 길이가 세로의 길이보다 짧은 직사각형의 형상을 갖거나, 정사각형의 형상을 가질 수 있다. 또는, 표시영역(DA)은 타원 또는 원형과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
주변영역(PA)은 화소(PX)들이 배치되지 않는 비표시영역일 수 있다. 주변영역(PA)에는 화소(PX)들에 전기적 신호나 전원을 제공하기 위한 드라이버 등이 배치될 수 있다. 주변영역(PA)은 각종 전자소자나 인쇄회로기판 등이 전기적으로 연결될 수 있는 패드(미도시)들이 배치될 수 있다. 각 패드들은 주변영역(PA)에 상호 이격되어 배치되며, 인쇄회로기판이나 집적회로소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 주변영역(PA)에도 박막트랜지스터가 구비될 수 있으며, 이 때, 주변영역(PA)에 배치되는 박막트랜지스터는 표시영역(DA) 내에 인가되는 전기적 신호를 제어하기 위한 회로부의 일부일 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치가 포함하는 일 화소(PX)의 등가회로도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 일 화소(PX)는 화소회로(PC) 및 이에 전기적으로 연결된 유기발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
화소회로(PC)는 제1박막트랜지스터(T1), 제2박막트랜지스터(T2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 제2박막트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터로서, 스캔라인(SL) 및 데이터선(DL)에 연결되며, 스캔라인(SL)으로부터 입력되는 스위칭 신호에 의해 턴-온(turn-on)되어 데이터선(DL)으로부터 입력된 데이터 신호를 제1박막트랜지스터(T1)로 전달할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 일단이 제2박막트랜지스터(T2)에 전기적으로 연결되고 타단이 구동전압선(PL)에 전기적으로 연결되며, 제2박막트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동전압선(PL)에 공급되는 구동전원전압(ELVDD)의 차이에 해당하는 전압을 저장할 수 있다.
제1박막트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터로서, 구동전압선(PL)과 스토리지 커패시터(Cst)에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동전압선(PL)으로부터 유기발광다이오드(OLED)로 흐르는 구동 전류의 크기를 제어할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 전류에 의해 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)의 대향전극은 전극전원전압(ELVSS)을 공급받을 수 있다.
도 2는 화소회로(PC)가 2개의 트랜지스터들과 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 트랜지스터의 개수 또는 스토리지 커패시터의 개수는 화소회로(PC)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3의 I 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 표시장치는 기판(100), 기판(100) 상에 배치된 박막트랜지스터(T1, T2), 및 박막트랜지스터(T1, T2)와 전기적으로 연결된 유기발광다이오드(300)를 포함한다. 또한, 유기발광표시장치는 다양한 절연층(111, 112, 113, 115, 118, 119), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 더 포함할 수 있다.
기판(100)은 글라스재, 금속재 또는 플라스틱재 등과 같은 다양한 재료로 형성된 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기판(100)은 플렉서블 기판일 수 있는데, 예컨대 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다.
버퍼층(111)은 기판(100) 상에 위치하여, 기판(100)의 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있고, 기판(100)상에 평탄면을 제공할 수 있다. 버퍼층(111)은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 기판(100)과 버퍼층(111) 사이에는 외기의 침투를 차단하는 배리어층(미도시)이 더 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 버퍼층(111)은 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNX)으로 구비될 수 있다.
상기 버퍼층(111) 상부에는 제1박막트랜지스터(T1) 및/또는 제2박막트랜지스터(T2)가 배치될 수 있다. 제1박막트랜지스터(T1)는 반도체층(A1), 게이트전극(G1), 소스전극(S1), 드레인전극(D1)을 포함하고, 제2박막트랜지스터(T2) 반도체층(A2), 게이트전극(G2), 소스전극(S2), 드레인전극(D2)을 포함한다. 제1박막트랜지스터(T1)는 유기발광다이오드(300)와 연결되어 유기발광다이오드(300)를 구동하는 구동 박막트랜지스터로 기능할 수 있다. 제2박막트랜지스터(T2)는 데이터선(DL)과 연결되어 스위칭 박막트랜지스터로 기능할 수 있다. 도면에서는 박막트랜지스터로 두 개를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 박막트랜지스터의 개수는 1 ~ 7 개 등 다양하게 변형될 수 있다.
반도체층(A1, A2)은 비정질 실리콘을 포함하거나, 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 반도체층(A1, A2)은 인듐(In), 갈륨(Ga), 스태늄(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 반도체층(A1, A2)은 채널영역과 불순물이 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다.
반도체층(A1, A2) 상에는 제1게이트절연층(112)을 사이에 두고 게이트전극(G1, G2)이 배치된다. 게이트전극(G1, G2)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하며 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 게이트전극(G1, G2)은 Mo의 단층일 수 있다.
제1게이트절연층(112)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다.
게이트전극(G1, G2)을 덮도록 제2게이트절연층(113)이 구비될 수 있다. 제2게이트절연층(113)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제1스토리지 전극(CE1)은 제1박막트랜지스터(T1)와 중첩할 수 있다. 예컨대, 제1박막트랜지스터(T1)의 게이트전극(G1)은 스토리지 커패시터(Cst)의 제1스토리지 전극(CE1)으로의 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1박막트랜지스터(T1)와 중첩되지 않고 박막트랜지스터(T1, T2)와 이격되어 형성될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제2스토리지 전극(CE2)은 제2게이트절연층(113)을 사이에 두고 제1스토리지 전극(CE1)과 중첩한다. 이 경우, 제2게이트절연층(113)은 스토리지 커패시터(Cst)의 유전체층의 기능을 할 수 있다. 제2스토리지 전극(CE2)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제2스토리지 전극(CE2) Mo의 단층이거나 또는 Mo/Al/Mo의 다층일 수 있다.
층간절연층(115)은 상기 제2스토리지 전극(CE2)을 덮도록 기판(100) 전면(全面)에 형성된다. 층간절연층(115)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다.
소스전극(S1, S2) 및 드레인전극(D1, D2)은 층간절연층(115) 상에 배치된다. 소스전극(S1, S2) 및 드레인전극(D1, D2)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 일 예로, 소스전극(S1, S2)과 드레인전극(D1, D2)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
소스전극(S1, S2)과 드레인전극(D1, D2) 상에는 평탄화층(118)이 위치하며, 평탄화층(118) 상에 유기발광다이오드(300)가 위치할 수 있다. 유기발광다이오드(300)는 화소전극(310), 유기발광층을 포함하는 중간층(320), 및 대향전극(330)을 포함한다.
평탄화층(118)은 화소전극(310)이 평탄하게 형성될 수 있도록 평탄한 상면을 가질 수 있다. 평탄화층(118)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 이러한, 평탄화층(118)은 BCB(Benzocyclobutene), 폴리이미드(polyimide), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 한편, 평탄화층(118)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다. 평탄화층(118)을 형성한 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다.
평탄화층(118)에는 제1박막트랜지스터(T1)의 소스전극(S1) 및 드레인전극(D1) 중 어느 하나를 노출시키는 개구부가 존재하며, 화소전극(310)은 상기 개구부를 통해 소스전극(S1) 또는 드레인전극(D1)과 컨택하여 제1박막트랜지스터(T1)와 전기적으로 연결된다. 화소전극(310)은 ITO, In2O3 또는 IZO 등의 투광성인 도전성 산화물로 형성된 투광성 도전층과, Al 또는 Ag 등과 같은 금속으로 형성된 반사층을 포함한다. 예컨대 화소전극(310)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
화소전극(310) 상에는 화소정의막(119)이 배치될 수 있다. 화소정의막(119)은 각 부화소들에 대응하는 개구(119OP), 즉 적어도 화소전극(310)의 중앙부가 노출되도록 하는 개구(119OP)를 가짐으로써 화소를 정의하는 역할을 한다. 또한, 화소정의막(119)은 화소전극(310)의 가장자리와 대향전극(330) 사이의 거리를 증가시킴으로써, 이들 사이에서 아크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 화소정의막(119)은 예컨대 폴리이미드 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.
화소정의막(119) 상부에는 스페이서(미도시)가 배치될 수 있다. 스페이서는 유기발광다이오드(300)의 중간층(320) 형성 등에 필요한 마스크 공정 시에 발생할 수 있는 마스크 찍힘을 방지하기 위한 것일 수 있다. 스페이서는 폴리이미드 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다. 스페이서는 화소정의막(119)과 동일 물질로 동시에 형성할 수 있다. 이 경우, 하프톤 마스크를 이용할 수 있다.
유기발광다이오드(300)의 중간층(320)은 발광층(EML)을 포함할 수 있다. 유기발광층은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 녹색의 광은 495nm 내지 580nm의 파장 대역에 속하는 광이고, 적색의 광은 580nm 내지 780nm 의 파장 대역에 속하는 광이며, 청색의 광은 400nm 내지 495nm의 파장 대역에 속하는 광일 수 있다.
유기발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 유기발광층의 아래 및 위에는, 정공수송층(HTL; hole transport layer), 정공주입층(HIL; hole injection layer), 전자수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층이 선택적으로 더 배치될 수 있다. 중간층(320)은 복수의 화소전극(310) 각각에 대응하여 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 중간층(320)은 복수의 화소전극(310)에 걸쳐서 일체(一體)인 층을 포함할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 대향전극(330)은 표시영역(DA) 및 주변영역(PA)에 걸쳐 배치되며, 중간층(320)과 화소정의막(119)의 상부에 배치될 수 있다. 대향전극(330)은 복수의 유기발광다이오드(300)들에 있어서 일체(一體)로 형성되어 복수의 화소전극(310)에 대응할 수 있다.
대향전극(330)은 중간층(320)을 덮으며 배치될 수 있다. 대향전극(330)은 투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 대향전극(330)은 80 내지 150 의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 대향전극(330)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 TCO(transparent conductive oxide)막이 더 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 대향전극(330)은 은 마그네슘 합금(AgMg)를 포함할 수 있다. 이 경우 대향전극(330)의 은(Ag)의 함량은 85at% 내지 95at%의 범위를 가질 수 있다.
대향전극(330)은 반사 전극일 수 있으므로 빛이 많은 곳에서 표시 장치를 사용할 때 외광 반사로 인해 시인성이 떨어질 수 있다. 이를 위해 대향전극(330) 상부에 하나 이상의 층을 사이에 두고 편광필름(미도시)가 배치될 수 있다. 하지만 방사 방지를 위해 배치된 편광필름은 일반적으로 광투과율이 50% 이하로 감소될 수 있다. 따라서 휘도를 보상하기 위해 더 큰 전력을 필요로 할 수 있다.
본 발명의 경우, 저반사층(LRL)이 대향전극(330) 상에 배치될 수 있다. 저반사층(LRL)은 대향전극(330)과 접촉할 수 있다. 저반사층(LRL)은 중간층(320)에 포함된 발광층(EML)과 중첩할 수 있다. 일 실시예에서, 저반사층(LRL)은 150 내지 450 의 두께를 가질 수 있다. 저반사층(LRL)은 대향전극(330) 상부에 배치될 수 있으므로 별도의 공정 설비 없이 대향전극(330)과 동일한 증착 설비에서 간단하게 일괄 증착될 수 있다.
저반사층(LRL)은 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 산화물(MoO2)을 포함할 수 있다. 흑화 특성은 광을 흡수하는 특성을 의미할 수 있다. 저반사층(LRL)은 탄탈륨 산화물(TaOX)을 추가로 포함할 수 있다. 즉, 저반사층(LRL)은 몰리브덴 탄탈륨 산화물(MoTaOx)을 포함할 수 있다. 저반사층(LRL)이 탄탈륨 산화물(TaOX)을 포함함으로써, 저반사층(LRL)의 내화학성 등을 보완하여 공정 안정성을 높일 수 있다. 이 경우 탄탈륨(Ta)의 함량은 2at% 내지 16at%의 범위를 가질 수 있다. 몰리브덴 탄탈륨 산화물(MoTaOx)에서 x의 범위는 2.0 내지 3.0으로 구비될 수 있다. 다른 실시예에서, 저반사층(LRL)은 탄탈륨(Ta) 이외에도 주기율표 상의 5족 원소 중 어느 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다.
즉, 저반사층(LRL)은 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 산화물(MoO2)의 조성에 탄탈륨 산화물(TaOx)을 추가함으로써, 광흡수 성질을 가지며 얇은 두께를 갖는 층으로 구비될 수 있다. 도 8에서 후술하듯이, 저반사층(LRL)은 일반적인 편광필름보다 높은 광투과율을 유지할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 편광필름이 없이도 저반사층(LRL)을 배치함으로써 외광 반사를 방지할 수 있다. 저반사층(LRL) 상에 편광필름이 추가 배치될 수 있음은 물론이다.
저반사층(LRL) 상에는 광효율을 향상시키기 위한 캡핑층(CPL)이 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 투명층 일 수 있다. 캡핑층(CPL)의 두께는 약 750 내지 850 의 범위로 구비될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 유기물, 무기물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 유기물의 예로는 트리스-8-하이드록시퀴놀린알루미늄(Alq3), ZnSe, 2,5-bis(6'-(2',2''-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4- diphenylsilole, 4'-bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amion] biphenyl (α-NPD), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3- methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(TPD), 1,1'-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC), 트 리아릴 아민 유도체(EL301), 8-Quinolinolato Lithium(Liq), N(diphenyl-4-yl)9,9-dimethyl-N-(4(9-phenyl[1]9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluorene-2-amine(HT211), 2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2- yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole(LG201)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기물의 예로는 ITO, IZO, SiO2, SiNx, Y2O3, WO3 및 Al2O3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함 할 수 있다. 저반사층(LRL)과 캡핑층(CPL)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 저반사층(LRL)의 광흡수율은 캡핑층(CPL)보다 높을 수 있다.
도 4를 참조하면, 대향전극(330)의 두께(TH1)는 저반사층(LRL)의 두께(TH2)보다 얇을 수 있다. 저반사층(RLR)의 두께는 캡핑층(CPL)의 두께(TH3)보다 얇을 수 있다. 대향전극(330)은 80 내지 150 의 두께를 가질 수 있다. 저반사층(LRL)은 150 내지 450 의 두께를 가질 수 있다. 캡핑층(CPL)은 약 800 의 두께를 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 대향전극(330) 및 저반사층(LRL)의 두께에 따른 광 반사율을 나타낸 그래프 및 표이다.
도 5a는 대향전극(330) 상에 저반사층(LRL)이 배치되지 않은 경우 및 대향전극(330) 상에 배치된 저반사층(LRL)의 두께에 따른 광의 반사율을 나타낸다. 대향전극(330)의 두께는 약 100 으로 실험하였다.
도 5a의 그래프는 저반사층(LRL)의 두께별로 광의 파장대에 따른 반사율을 나타낸다. 도 5a의 표는 저반사층(LRL)의 두께에 따른 평균 반사율을 나타낸다.
도 5a의 표를 참조하면, 대향전극(330) 상에 저반사층(LRL)을 100 내지 500 두께로 구비한 경우, 평균 반사율은 최대 12.6%이다. 이는 대향전극 상에 저반사층(LRL)을 배치하지 않은 경우의 평균 반사율인 27.5%에 비해 현저히 감소됨을 확인할 수 있다. 저반사층(LRL)을 약 250 의 두께로 구비한 경우에는 5.6%의 평균 반사율을 가질 수 있다. 즉, 대향전극(330) 상에 몰리브덴(Mo)을 포함한 산화물을 포함하는 저반사층(LRL)을 배치함으로써, 표시 장치는 외광 반사를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 밝은 환경에서도 표시 장치의 시인성을 높일 수 있다.
일 실시예에서, 저반사층(LRL)은 1.8 내지 2.2의 굴절률을 가질 수 있다. 저반사층(LRL)은 150 내지 450 의 두께를 가질 수 있다. 이와 같이 저반사층(LRL)이 얇은 두께로 구비될 수 있으므로, 저반사층(LRL)은 작은 광학두께(굴절률*두께)를 가질 수 있다.
도 5b는 대향전극(330)의 두께에 따른 광의 반사율을 나타낸다. 도 5b의 그래프는 대향전극(330)의 두께별로 광의 파장대에 따른 반사율을 나타낸다. 도 5b의 표는 대향전극(330)의 두께에 따른 평균 반사율을 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 저반사층(LRL)이 비교적 유사한 두께를 갖는 실험조건들에서, 대향전극(330)의 두께를 100 , 120 , 140 , 160 , 180 또는 200 로 변경해가며 추출한 평균 반사율은 각각 5.6%, 5.3%, 5.2%, 5.1%, 5.0% 및 5.2%로 5.0~5.6%의 좁은 범위에서 나타났다. 이는 표시 장치가 약 250 ~350 의 두께를 갖는 저반사층(LRL)을 구비한다면, 대향전극(330)의 두께 변화에도 반사 방지 특성을 유지할 수 있다는 것을 의미한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3에 포함되어 전술한 동일한 구성에 대하여는 중복되는 설명을 생략한다.
유기발광다이오드(300) 상부에는 표시영역(DA)을 밀봉하는 박막봉지층(400)을 더 포함할 수 있다. 박막봉지층(400)은 표시영역(DA)을 덮어 외부의 수분이나 산소로부터 유기발광다이오드(300) 등을 보호하는 역할을 할 수 있다. 이러한 박막봉지층(400)은 제1무기봉지층(410), 유기봉지층(420) 및 제2무기봉지층(430)을 포함할 수 있다.
제1무기봉지층(410)은 대향전극(330)을 덮으며, 세라믹, 금속산화물, 금속질화물, 금속탄화물, 금속산질화물, 인듐산화물(In2O3), 주석 산화물(SnO2,), 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘산화물, 실리콘질화물 및/또는 실리콘산질화물 등을 포함할 수 있다. 물론 필요에 따라 제1무기봉지층(410)과 대향전극(330) 사이에 캡핑층(capping layer) 등의 다른 층들이 개재될 수도 있다. 이러한 제1무기봉지층(410)은 그 하부의 구조물을 따라 형성되기에, 도 13에 도시된 것과 같이 그 상면이 평탄하지 않게 된다.
유기봉지층(420)은 이러한 제1무기봉지층(410)을 덮는데, 제1무기봉지층(410)과 달리 그 상면이 대략 평탄하도록 할 수 있다. 구체적으로, 유기봉지층(420)은 표시영역(DA)에 대응하는 부분에서는 상면이 대략 평탄하도록 할 수 있다. 이러한 유기봉지층(420)은 아크릴, 메타아크릴(metacrylic), 폴리에스터, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 헥사메틸디실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다.
제2무기봉지층(430)은 유기봉지층(420)을 덮으며, 세라믹, 금속산화물, 금속질화물, 금속탄화물, 금속산질화물, 인듐산화물(In2O3), 주석 산화물(SnO2), 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등을 포함할 수 있다. 이러한 제2무기봉지층(430)은 표시영역(DA) 외측에 위치한 그 가장자리에서 제1무기봉지층(410)과 컨택함으로써, 유기봉지층(420)이 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.
이와 같이 박막봉지층(400)은 제1무기봉지층(410), 유기봉지층(420) 및 제2무기봉지층(430)을 포함하는바, 이와 같은 다층 구조를 통해 박막봉지층(400) 내에 크랙이 발생한다고 하더라도, 제1무기봉지층(410)과 유기봉지층(420) 사이에서 또는 유기봉지층(420)과 제2무기봉지층(430) 사이에서 그러한 크랙이 연결되지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 외부로부터의 수분이나 산소 등이 표시영역(DA)으로 침투하게 되는 경로가 형성되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 유기발광다이오드(300)를 밀봉하는 봉지부재로 박막봉지층(400)을 이용한 것을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 유기발광다이오드(300)를 밀봉하는 부재로써, 실런트 또는 프릿에 의해서 기판(100)과 합착되는 밀봉기판을 이용할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 저반사층(LRL)은 캡핑층(CPL) 또는 박막봉지층(TFE, 400)의 하부에 배치될 수 있다. 즉, 대향전극(330) 상부에 배치되며 대향전극(330)과 접촉할 수 있다. 이 경우, 대향전극(330)을 증착하는 설비에서 저반사층(LRL)을 간단하게 일괄 증착할 수 있다.
도 7은 저반사층(LRL)의 위치에 따른 광 반사율을 나타낸다. 도 7에 포함된 그래프는 저반사층(LRL)의 위치 별로 파장에 따른 광 반사율의 평균을 나타낸다. 도 7에 포함된 표는 저반사층(LRL)의 위치별로 특정 파장(450nm, 550nm, 650nm)에서의 광 반사율을 나타낸다. 비교예(Ref)는 표시 장치에 저반사층(LRL)이 구비되지 않은 경우이다.
본원 발명의 일 실시예에 있어서, 저반사층(LRL)은 6에 도시된 바와 같이 대향전극(330) 상부에 배치될 수 있다. 도 7의 실험 구조는 저반사층(LRL)이 대향전극(330)과 캡핑층(CPL) 사이에 배치된 구조(이하, 제1구조), 캡핑층(CPL)과 박막봉지층(TFE, 400) 사이에 배치된 구조(이하, 제2구조) 및 박막봉지층(TFE, 400)의 상부에 배치된 구조(이하 제3구조)를 포함한다.
도 7의 그래프를 참조하면 400~800nm 파장에서의 반사율 평균은 제1구조가 약 21%, 제2구조가 약 33%, 제3구조가 약 37%이다. 즉, 비교구조들 중 대향전극(330)의 바로 위에 저반사층(LRL)을 배치하였을 때 가장 큰 외광 반사 방지 효과를 가질 수 있다. 도 7의 표를 참조하여도, 450nm, 550nm, 650nm의 다양한 파장대에서도 대부분 제1구조가 다른 구조들보다 낮은 반사율을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 대향전극(330) 및 대향전극(330)과 접촉하며 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 산화물(MoO2)을 포함하는 저반사층(LRL)을 포함할 수 있다. 저반사층(LRL)은 대향전극(330) 상에 배치될 수 있다. 저반사층(LRL) 상에는 캡핑층(CPL)이 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL) 상에는 박막봉지층(400)이 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 대향전극(330)과 캡핑층(CPL) 사이에 배치된 저반사층(LRL)을 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면 이에 따른 표시 장치는 현저히 감소된 광 반사율을 가질 수 있다.
도 8은 250 두께의 저반사층(LRL)이 배치된 표시 장치의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
일반적으로 표시 장치는 외광 반사를 줄이기 위하여 박막봉지층(400) 상부에 편광필름(미도시) 등이 배치될 수 있다. 외광 반사 방지를 위해 별도의 층을 배치하는 경우, 광 투과율이 감소하여 표시장치의 휘도가 감소할 수 있다. 휘도를 보상하기 위해 더 큰 전력이 소비될 수 있다. 외광 반사 방지를 위해 배치되는 편광필름의 경우 일반적으로 광투과율은 50%이상 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 대향전극(330) 상부에 몰리브덴 산화물(MoO2)을 포함한 저반사층(LRL)이 배치될 수 있다. 저반사층은 몰리브덴 탄탈륨 산화물(MoTaOx)을 포함할 수 있다. 저반사층(LRL)은 150 내지 450 의 두께를 가질 수 있다. 즉, 저반사층(LRL)은 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 산화물(MoO2)의 조성에 탄탈륨 산화물(TaOx)을 추가함으로써, 광흡수 성질을 가지며 얇은 두께를 갖는 층으로 구비될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 480nm 내지 780nm의 파장대에서 60%에 가까운 광투과율을 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예의 표시 장치는 비교적 낮은 전력으로 필요한 휘도를 구현할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기판
PDL: 화소정의막
310: 화소전극
320: 중간층
330: 대향전극
LRL: 저반사층
CPL: 캡핑층
400: 박막봉지층

Claims (20)

  1. 화소전극;
    상기 화소전극 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층을 덮는 대향전극; 및
    상기 대향전극 상에 배치되며, 상기 발광층과 중첩하는 저반사층;을 포함하고,
    상기 저반사층은 몰리브덴 탄탈륨 산화물을 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층은 상기 대향전극과 접촉하는, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층은 150 내지 450 의 두께를 갖는, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층의 탄탈륨(Ta)의 함량은 2at% 내지 16at%의 범위를 갖는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대향전극은 80 내지 150 의 두께를 갖는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대향전극은 은 마그네슘 합금(AgMg)을 포함하며,
    상기 대향전극의 은(Ag)의 함량은 85at% 내지 95at%의 범위를 갖는, 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층은 흑화 특성을 갖는, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층을 덮는 캡핑층;을 더 포함하는, 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저반사층의 두께는 상기 캡핑층의 두께보다 얇게 구비되는, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 저반사층 상에 배치된 박막봉지층;을 더 포함하는, 표시 장치.
  11. 화소전극;
    상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 갖는 화소정의막;
    상기 화소전극 및 상기 화소정의막 상에 배치되는 대향전극;
    상기 대향전극과 접촉하는 저반사층; 및
    상기 저반사층 상에 배치된 박막봉지층;을 포함하고,
    상기 저반사층은 흑화 특성을 갖는 몰리브덴 및 주기율표 상 5족 원소를 포함한 산화물을 포함하며,
    상기 저반사층은 150 내지 450 의 두께를 갖는, 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저반사층은 상기 대향전극 상에 배치되는, 표시 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 저반사층은 몰리브덴 탄탈륨 산화물을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 저반사층의 탄탈륨(Ta)의 함량은 2at% 내지 16at%의 범위를 갖는, 표시 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 저반사층은 1.8 내지 2.2의 굴절률을 갖는, 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 대향전극 사이에 배치되는 발광층;을 더 포함하며,
    상기 발광층은 상기 화소정의막의 개구 내부에 배치된, 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 저반사층은 상기 발광층과 중첩하는, 표시 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 저반사층 상에 배치되는 캡핑층;을 더 포함하는, 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 캡핑층은 상기 저반사층과 서로 다른 물질을 포함하는, 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 저반사층의 두께는 상기 캡핑층의 두께보다 얇게 구비되는, 표시 장치.
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