KR101562285B1 - 3차원 입체 영상 유기전계발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 3차원 입체 표현이 가능한 3차원 입체 영상 유기전계발광소자에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 실질적으로 하나의 표시소자에 제 1 OLED패널과 투명한 제 2 OLED패널을 구비하여, 서로 다른 화상 정보를 구현하도록 함으로써, 깊이감과 실제감이 있는 입체 영상을 구현하는 것이다.

또한, 이와 동시에 제 1 및 제 2 OLED패널을 보호필름을 통해 동시에 인캡슐레이션함으로써, 경량 및 박형의 입체 유기전계발광소자를 구현할 수 있다.

유기전계발광소자, 3차원 입체 영상, 인캡슐레이션

Description

3차원 입체 영상 유기전계발광소자{3D images organic electro-luminescence device}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 3차원 입체 표현이 가능한 3차원 입체 영상 유기전계발광소자에 관한 것이다.

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면 에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소영역 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소영역에 대한 회로도이다.

각 화소영역(P)은 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC)를 포함한다.

이들에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 방향으로 게이트배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(GL)과 더불어 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(DL)이 형성되어 있으며, 데이터배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.

각 화소영역(P)에는 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되는데, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스토리지 캐패시터(StgC)와 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 전원배선(PL) 및 유기전계발광 다이오드(E) 사이에 연결된다.

즉, 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 접지된다. 이때, 전원배선(PL)은 전원전압을 유기전계발광 다이오드로(E) 전달하게 된다.

따라서, 각각의 화소영역(P)에서, 게이트배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 화소영역(P) 별로 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 데이터배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트전극에 전달되어 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다.

한편, 최근에는 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한, 즉 3차원 구현이 가능한 표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써, 이에 부응하여 3차원 입체 표현이 가능한 OLED에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 3차원 입체 영상을 구현할 수 있는 동시에 경량 및 박형의 OLED를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제 1 구동 박막트랜지스터와 제 1 유기전계발광 다이오드를 포함하며, 제 1 화상을 구현하는 제 1 유기전계패널과; 상기 제 1 화상이 투과되며, 제 2 구동 박막트랜지스터와 제 2 유기전계발광 다이오드를 포함하여, 상기 제 1 화상과 중첩되어 3차원 영상을 구현하는 제 2 화상을 구현하는 제 2 유기전계패널과; 상기 제 1 및 제 2 유기전계패널 사이에 개재되는 보호필름을 포함하는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자를 제공한다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드는 각각 제 1 및 제 2 전극과 발광층으로 이루어지며, 상기 제 2 유기전계발광 다이오드의 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 물질 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 제 1 유기전계발광 다이오드의 상기 제 1 전극은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질 중 선택된 하나로 이루어진다.

그리고, 상기 보호필름은 소수성을 갖거나, 또는 흡습물질인 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 유기전계패널은 버퍼층을 통해, 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이때, 상기 버퍼층은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(Si0₂) 또는 알루미 나(Al₂O₃)를 포함하는 무기절연물질과 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리 아마이드(polyamide) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)를 포함하는 유기절연물질이 교대로 적층된 복수층으로 구성되며, 상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트전극 및 드레인 및 소스전극으로 이루어진다.

또한, 상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따라, 실질적으로 하나의 표시소자에 제 1 OLED패널과 투명한 제 2 OLED패널을 구비하여, 서로 다른 화상 정보를 구현하도록 함으로써, 깊이감과 실제감이 있는 입체 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이와 동시에 제 1 및 제 2 OLED패널을 보호필름을 통해 동시에 인캡슐레이션함으로써, 경량 및 박형의 입체 OLED를 구현할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 구현이 가능한 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 영상 구현이 가능한 OLED(100, 이하, 입체 OLED라 함)는 서로 다른 화상을 구현하는 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120)이 흡습성 및 접착성을 갖는 보호필름(130)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 OLED패널(110)은 제 1 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 제 1 유기전계발광 다이오드(E1)가 형성된 제 1 기판(101)으로 이루어지는데, 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)는 반도체층(103)과 게이트전극(107) 그리고 소스 및 드레인전극(113, 115)으로 이루어진다.

즉, 제 1 OLED패널(110)을 이루는 제 1 기판(101) 상에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103b) 그리고 액티브영역(103b) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103a, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.

게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103b)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

그리고, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)의 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103b) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103a, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 구비한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 통해 노 출된 소스 및 드레인영역(103a, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(113, 115)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(113, 115)과 두 전극(113, 115) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 제 2 층간절연막(109b)이 형성되는데, 제 2 층간절연막(109b)은 드레인전극(115)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 동일한 구조로, 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 연결된다.

그리고 제 2 층간절연막(109b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 제 1 OLED패널(110)의 제 1 유기전계발광 다이오드(E1)를 구성하는 제 1 전극(211)과 유기발광층(213) 그리고 제 2 전극(215)이 순차적으로 형성되어 있다.

이러한 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 제 1 유기전계발광 다이오드(E1) 상부에는 제 1 버퍼층(110a)이 형성되어, 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 제 1 유기전계발광 다이오드(E1)를 보호하게 된다.

제 1 버퍼층(110a)은 적어도 한층의 무기절연물질 및 적어도 한층의 유기절연물질을 교대로 적층한 복수층으로 구성하는데, 여기서 무기절연물질은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(Si0₂) 또는 알루미나(Al₂O₃) 중 선택된 하나이거나, 유기절연물질은 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리 아마이 드(polyamide) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 중 선택된 하나이다.

이때, 무기절연물질과 유기절연물질을 교대로 적층하는 이유는 산소침투를 방지하는데는 무기절연물질이 적합하고 수분의 침투를 방지하는데는 유기절연물질이 적합하기 때문이다.

이를 통해, 제 1 OLED패널(110)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

제 1 전극(211)은 각 화소영역(P)별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(211) 사이에는 뱅크(bank : 121)가 위치한다.

즉, 뱅크(121)는 제 1 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(121)를 각 화소영역 별 경계부로 하여 제 1 전극(211)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(211)은 각 화소영역(P)의 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)의 드레인전극(115)과 연결된다.

이와 같은 경우에, 제 1 전극(211)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질로 형성한다.

그리고, 제 2 전극(215)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질로 이루어지는데, 제 2 전극(215)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질이 두껍게 증착된다.

따라서, 유기발광층(213)으로부터 발광된 빛은 제 2 전극(215)을 투과하여 방출되므로, 제 1 OLED패널(110)은 상부 발광 방식으로 구동된다.

이러한 제 1 OLED패널(110)은 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(211)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(215)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(213)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 제 2 전극(215)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 제 1 OLED패널(110)은 임의의 화상을 구현하게 된다.

또한 입체 OLED(100)는 보호필름(130)을 사이에 두고 제 1 OLED패널(110)과 마주보는 제 2 OLED패널(120)이 구비되는데, 제 2 OLED패널(120) 또한 제 2 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr2) 그리고 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)가 형성된 제 2 기판(102)으로 이루어진다.

그리고, 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)와 제 2 유기전계발광 다이오드(E2) 상부에는 제 2 버퍼층(120a)이 형성되어, 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)와 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)를 보호하게 된다.

제 2 버퍼층(120a) 또한 적어도 한층의 무기절연물질 및 적어도 한층의 유기절연물질을 교대로 적층한 복수층으로 구성하는데, 여기서 무기절연물질은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(Si0₂) 또는 알루미나(Al₂O₃) 중 선택된 하나이거나, 유기절연물질은 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리 아마이드(polyamide) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 중 선택된 하나이다.

이를 통해, 제 2 OLED패널(120)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 2 기판(102) 상에는 제 1 OLED패널(110)의 화소영역(P) 사이에 형성된 뱅크(121)에 대응하여 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)가 형성된다.

제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)는 앞서 전술한 제 1 구동 박막트랜지스터(DTr1)와 마찬가지로 반도체층(203)과 게이트전극(207) 그리고 소스 및 드레인전극(213, 215)으로 이루어지며, 게이트절연막(205) 그리고 제 1, 2 반도체층 콘택홀(211a, 211b), 제 1 및 제 2 층간절연막(209a, 209b)을 포함한다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 제 2 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)와 동일한 구조로, 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)와 연결된다.

또한, 제 1 OLED패널(110)의 제 1 유기전계발광 다이오드(E1)가 형성되어 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 제 1 전극(311)과 유기발광층(313) 그리고 제 2 전극(315)으로 이루어지는 제 2 유기전계발광 다이오드(E2) 또한 형성되어 있다.

제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311) 또한 각 화소영역(P)별로 형성되며, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(311) 사이에는 뱅크(221)가 위치한다.

이러한 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)은 각 화소영역(P)의 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)의 드레인전극(215)과 연결된다.

이와 같은 경우에, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)은 애 노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질로 형성하며, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 2 전극(315)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질로 이루어진다.

이러한 제 2 OLED패널(120) 선택된 색 신호에 따라 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)과 제 2 전극(315)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(315)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(313)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

여기서, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지도록 하며, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 2 전극(315)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질이 두껍게 증착하여, 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 유기발광층(313)으로부터 발광된 빛이 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 제 1 전극(311)을 투과하여 방출되도록 한다.

이에, 본 발명의 제 2 OLED패널(120)은 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)의 유기발광층(313)으로부터 발광된 빛이 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 모두를 향해 발광될 수 있으며, 제 1 OLED패널(110)로부터 구현되는 화상이 제 2 OLED패널(120)을 투과하여 화상을 구현할 수 있는 투과형(transparent) OLED패널이다.

여기서, 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120)의 유기발광층(213, 313)은 발광물 질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

그리고, 제 1 및 제 2 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 제 1 및 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr1, DTr2)는 도면에서는 반도체층(103, 203)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로서 보이고 있으며, 이의 변형예로서 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

이때, 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120)은 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120) 사이에 개재되는 보호필름(130)을 통해 서로 일정간격 이격하여 합착하게 된다.

보호필름(130)은 소수성 성질을 갖거나 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함될 수 있다. 이로 인하여, 보호필름(130) 자체가 소수성을 띠게 되어 수분 침투를 방지하거나 또는 보호필름(130) 내부로 수분이 침투한다 하여도 흡습 특성에 의해 유기발광층(213, 313)과의 접촉을 방지할 수 있다.

이러한 본 발명의 입체 OLED(100)는 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120)이 서로 다른 화상을 구현하게 함으로써, 이를 통해, 3차원 입체 영상을 구현할 수 있다.

즉, 제 2 OLED패널(120)은 투과형 OLED패널로서, 제 1 OLED패널(110)을 통해 구현되는 제 1 화상은 제 2 OLED패널(120)을 투과하여 구현되며, 제 1 화상이 구현되는 동시에 제 2 OLED패널(120)을 통해 제 2 화상을 구현함으로써, 입체 OLED(100)를 통해 구현되는 실질적인 화상은 제 1 화상과 제 2 화상이 서로 중첩된 영상인 것이다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 입체 OLED(100)를 통하여 3차원 입체 영상이 구현되는 원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체 OLED를 통해 3차원 입체 영상이 구현되는 원리를 간략하게 나타낸 개념도이다.

도시한 바와 같이, 입체 OLED(도 3의 100)의 제 1 OLED패널(도 3의 110)를 통해 구현된 제 1 화상이 제 2 OLED패널(도 3의 120)을 투과하여 입체 OLED(도 3의 100)의 전면에 구현되며, 이와 동시에 제 2 OLED패널(도 3의 120)에는 제 2 화상이 입체 OLED(도 3의 100)의 전면에 구현된다.

이러한 구성에 의해, 입체 OLED(도 3의 100)는 실질적으로 제 1 및 제 2 화상이 서로 중첩된 영상이 구현된다.

따라서, 입체 OLED(도 3의 100)에서 구현되는 영상을 시청하는 시청자는, 제 1 OLED패널(도 3의 110)과 제 2 OLED패널(도 3의 120)에서 각각 구현되는 제 1 및 제 2 화상이 서로 중첩하여 입체적 깊이감을 가지며 표시되는 최종화상을 보게 되는 것이다.

즉, 입체 OLED(도 3의 100)를 바라보는 시청자는 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이를 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 입체 OLED(도 3의 100)는 실질적으로 하나의 표시소자에 제 1 OLED패널(도 3의 110)과 투명한 제 2 OLED패널(도 3의 120)을 구비하여, 서로 다른 화상 정보를 구현하도록 함으로써, 깊이감과 실제감이 있는 입체 영상을 구현하게 되며, 이와 동시에 제 1 및 제 2 OLED패널(도 3의 110, 120)은 보호필름(도 3의 130)을 통해 동시에 인캡슐레이션함으로써, 경량 및 박형의 입체 OLED(도 3의 100)를 구현할 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 일반적으로 서로 다른 2개의 화상을 통해 3차원 입체 영상을 구현하기 위해서는 적어도 2개의 표시장치를 필요로 하게 된다. 즉, 3차원 입체 영상을 구현하기 위해서는 각각 다른 화상을 구현하는 2개의 표시장치를 서로 중첩되도록 구성하는 것이 일반적이다.

따라서, 본 발명의 실시예와 같이 OLED패널을 통해 3차원 입체 영상을 구현하기 위해서는 각각 인캡슐레이션된 2개의 OLED패널을 구비하여, 2개의 OLED패널을 결합시켜줘야 한다.

이렇게, 각각 인캡슐레이션된 2개의 OLED패널이 결합된 입체 OLED는 적어도 4개의 기판이 구비되거나, 또는 2개의 기판과 2개의 보호필름이 구비되어야 하며, 2개의 OLED패널을 접착시키기 위한 접착층도 포함함으로써, 그 구성요소가 너무 많아 경량 및 박형화 추세를 거스르게 되는 것이다.

그러나, 본 발명의 입체 OLED(도 3의 100)는 제 1 및 제 2 OLED패널(도 3의 110, 120)은 하나의 보호필름(도 3의 130)을 통해 모두 인캡슐레이션되도록 함으로 써, 본 발명의 실시예에 따른 입체 OLED(도 3의 100)는 2개의 기판과 1개의 보호필름(도 3의 130)만을 필요로 하며, 특히 접착층을 삭제 할 수 있다.

이로 인하여, 기존에 비해 입체 OLED(도 3의 100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

한편, 보호필름(도 3의 130)은 소수성 성질을 갖거나 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함될 수 있다. 이로 인하여, 보호필름(도 3의 130) 자체가 소수성을 띠게 되어 수분 침투를 방지하거나 또는 보호필름(도 3의 130) 내부로 수분이 침투한다 하여도 흡습 특성에 의해 유기발광층(도 3의 113)과의 접촉을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(도 3의 E1, E2) 상부에 바로 보호필름(도 3의 130)이 형성됨으로써, 실패턴(미도시)을 생략할 수 있어, 고분자물질로 이루어져, 온도가 가열되거나 장시간 보관함에 따라 실패턴(미도시)을 통해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 입체 OLED(도 3의 100) 내부로 침투하는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 입체 OLED(도 3의 100)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 보호필름(도 3의 130)에 의해 입체 OLED(도 3의 100)의 눌림이 발생되지 않아, 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(도 3의 E1, E2)의 제 1 및 제 2 전극(도 3의 111, 115) 또는 제 1 및 제 2 구동 박막트랜지스터(도 3의 DTr1, DTr2)의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.

이에 따라 암점불량 등의 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.

또한, 본 발명의 입체 OLED(도 3의 100)는 보는 사람의 시각에 따라 영상이 다르게 보이는 움직임시차 효과가 나타나게 되는데, 이를 통해 더욱 입체감을 갖게 되는 정점이 있다.

도 5는 본 발명의 입체 OLED에 나타나는 움직임 시차 효과를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 제 1 화상은 그 중앙부에 기준선을 갖는 배경화면을 표시하고, 제 2 화상은 중앙부에 사람이 나오는 경우, 시청자가 좌측 및 우측으로 이동하여 시청하면 도시한 바와 같이 실질적으로 배경을 중심으로 사람의 위치가 달라지게되는 화상을 보게 됨을 알 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 구현이 가능한 OLED(도 3의 100)의 경우, 실질적으로 하나의 표시소자를 이용하여 각각 서로 다른 화상 정보를 갖는 서로 일정간격 이격하는 제 1 및 제 2 화상을 구현하도록 함으로써, 2개의 표시소자를 이용하여 입체 영상을 구현하던 기존의 표시소자에 비해 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

이어서, 입체 OLED의 제조공정을 설명하도록 하겠다.

도 6a ~ 6g는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.

우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 다수의 화소영역(P)으로 형성되어, 각 화소영역(P)에는 제 1 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 제 1 구동 박막트랜지스 터(DTr1)와 제 1 유기전계발광 다이오드(E1)가 구비되는 제 1 기판(101)을 준비한다.

이와 동시에, 도 6b에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)에는 제 2 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr2)와 제 2 유기전계발광 다이오드(E2)가 구비되는 제 2 기판(102)을 준비한다.

여기서, 각 화소영역(P)에 형성된 제 1 및 제 2 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 제 1 및 제 2 구동 박막트랜지스터(DTr1, DTr2)와 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(E1, E2)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)의 각 화소영역(P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.

이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(도 3의 103, 203)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)을 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.

다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(도 3의 103, 203) 위로 산화실리콘(SiO₂)을 증착하여 게이트절연막(도 3의 105, 205)을 형성한다.

이후, 게이트절연막(도 3의 105, 205) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루 미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 반도체층(도 3의 103, 203)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(도 3의 107, 207)을 형성한다.

다음, 게이트전극(도 3의 107, 207)을 블록킹 마스크로 이용하여 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(도 3의 103, 203) 중 게이트전극(도 3의 107, 207) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(도 3의 103a, 103c, 203a, 203c)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(도 3의 107, 207)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(도 3의 103b, 203b)을 이루도록 한다.

다음으로 반도체층(도 3의 103, 203)이 형성된 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO₂)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(도 3의 109a, 209a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(도 3의 109a, 209a)과 하부의 게이트절연막(도 3의 105, 205)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(도 3의 103, 203)의 소스 및 드레인영역(도 3의 103a, 103c, 203a, 203c)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 3의 111a, 111b, 211a, 211b)을 형성한다.

이후, 제 1 층간절연막(도 3의 109a, 209a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝 함으로써 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 3의 111a, 111b, 211a, 211b)을 통해 소스 및 드레인영역(도 3의 103a, 103c, 203a, 203c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(도 3의 113, 115, 213, 215)을 형성한다.

다음으로 소스 및 드레인전극(도 3의 113, 115, 213, 215)이 형성된 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 상에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(도 3의 109b, 209b)을 형성한다.

이때, 제 2 층간절연막(도 3의 109b, 209b)은 드레인전극(도 3의 115, 215)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(도 3의 117, 217)을 가진다.

다음으로, 제 2 층간절연막(도 3의 109b, 209b)의 상부로 드레인콘택홀(도 3의 117, 217)을 통해 드레인전극(도 3의 115, 215)과 접촉하며 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(E1, E2)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(211, 311)을 형성한다.

이어서, 제 1 전극(211, 311)의 상부에 감광성 유기절연 재질, 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(211, 311)의 상부로 뱅크(도 3의 121, 221)를 형성한다.

뱅크(도 3의 121, 221)는 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역(P) 간을 구분하게 된다.

다음으로, 뱅크(도 3의 121, 221)의 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착 하여 유기발광층(213, 312)을 형성한다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(213, 312)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.

다음으로, 유기발광층(213, 312) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(215, 315)을 형성함으로써, 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(E1, E2)를 완성하게 된다.

그리고, 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드(E1, E2)의 상부에는 각각 적어도 한층의 무기절연물질 및 적어도 한층의 유기절연물질을 교대로 적층된 제 1 및 제 2 버퍼층(110a, 120a)이 형성되어, 제 1 및 제 2 OLED패널(110a, 120)을 인캡슐레이션하게 된다.

이로써, 입체 OLED(도 3의 100)의 제 1 OLED패널(도 6a의 110) 및 제 2 OLED패널(도 6b의 120)이 완성된다.

이때, 제 1 OLED패널(도 6a의 110)의 제 1 전극(도 3의 211)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질로 형성하며, 제 2 전극(도 3의 215)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질이 두껍게 증착된하여 형성한다.

그리고, 제 2 OLED패널(도 6b의 120)의 제 1 전극(도 3의 311)은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지도록 하며, 제 2 전극(도 3의 315)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질이 두껍게 증착된하여 형성한다.

이로 인하여, 제 2 OLED패널(도 6b의 120)은 유기발광층(도 3의 313)으로부터 발광된 빛이 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 모두를 향해 발광될 수 있는 투과형(transparent) OLED패널이다.

한편, 도면에 있어서는 3개의 화소영역(P)만이 도시되고 있으나 이는 편의를 위해 3개의 화소영역(P)만을 도시한 것이며 실질적으로는 수백에서 수천개의 화소영역이 구비된다.

다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 OLED패널(도 6a의 110, 도 6b의 120)의 합착을 위해 절연기판(200) 상에 보호필름(130)을 부착하는 공정을 진행한다.

즉, 본 발명의 제 1 및 제 2 OLED패널(도 6a의 110, 도 6b의 120)은 보호필름(130)을 통해 서로 일정간격 이격하여 합착하게 된다.

여기서, 보호필름(130)은 소수성 특징을 갖거나, 또는 그 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함된다.

그리고, 절연기판(200)과 접착되는 보호필름(130)의 타면에는 보호필름(130)을 보호하기 위한 보호테이프(130a)가 부착되며, 보호테이프(130a)는 차후 제 1 기판(도 6a의 110)과 절연기판(200)을 합착하는 단계에서 제거된다.

다음으로, 도 6d에 도시한 바와 같이 절연기판(200)의 보호테이프(도 6c의 130a)를 제거하여 보호필름(130)을 노출시킨 후, 절연기판(200)을 제 1 기판(101)과 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 도 6e에 도시한 바와 같이 보호필름(130)과 제 1 기판(101) 상에 형성된 제 1 버퍼층(110a)이 완전히 밀착되도록 가압한 후, 절연기판(200)을 제거함으로써, 제 1 기판(101) 상에 보호필름(130)을 부착한다.

다음으로, 도 6f에 도시한 바와 같이, 제 2 OLED패널(120)을 제 2 버퍼층(120a)이 보호필름(130)과 밀착되도록 가압한다.

이로써, 도 6g에 도시한 바와 같이 제 1 OLED패널(101)과 제 2OLED패널(102)이 완전히 합착되어 입체 OLED(100)를 이루게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 입체 OLED(100)는 실질적으로 하나의 표시소자에 제 1 OLED패널(110)과 투명한 제 2 OLED패널(120)을 구비하여, 서로 다른 화상 정보를 구현하도록 함으로써, 깊이감과 실제감이 있는 입체 영상을 구현하게 되며, 이와 동시에 제 1 및 제 2 OLED패널(110, 120)을 보호필름(130)을 통해 합착함으로써, 경량 및 박형의 입체 OLED(100)를 구현할 수 있다.

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

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소에 대한 회로도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 구현이 가능한 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체 OLED의 3차원 입체 영상이 구현되는 원리를 간략하게 나타낸 개념도.

도 5는 본 발명의 입체 OLED에 나타나는 움직임 시차 효과를 나타낸 도면.

도 6a ~ 6g는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.

Claims (9)

1. 제 1 구동 박막트랜지스터와 제 1 유기전계발광 다이오드를 포함하며, 제 1 화상을 구현하는 제 1 유기전계패널과;

   상기 제 1 화상이 투과되며, 제 2 구동 박막트랜지스터와 제 2 유기전계발광 다이오드를 포함하여, 상기 제 1 화상과 중첩되어 3차원 영상을 구현하는 제 2 화상을 구현하는 제 2 유기전계패널과;

   상기 제 1 및 제 2 유기전계패널 사이에 개재되는 보호필름

   을 포함하는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 유기전계발광 다이오드는 각각 제 1 및 제 2 전극과 발광층으로 이루어지는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 유기전계발광 다이오드의 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 물질 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 제 1 유기전계발광 다이오드의 상기 제 1 전극은 알루미 늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질 중 선택된 하나로 이루어지는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호필름은 소수성을 갖거나, 또는 흡습물질을 포함하는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 흡습물질은 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)인 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 유기전계패널은 버퍼층을 통해, 인캡슐레이션(encapsulation)되는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 버퍼층은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(Si0₂) 또는 알루미나(Al₂O₃)를 포함하는 무기절연물질과 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리 아마이드(polyamide) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)를 포함하는 유기절연물질이 교대로 적층된 복수층인 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트전극 및 드레인 및 소스전극으로 이루어지는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되는 3차원 입체 영상 유기전계발광소자.

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