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KR20130071543A - 유기발광소자 - Google Patents

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KR20130071543A
KR20130071543A KR1020110138794A KR20110138794A KR20130071543A KR 20130071543 A KR20130071543 A KR 20130071543A KR 1020110138794 A KR1020110138794 A KR 1020110138794A KR 20110138794 A KR20110138794 A KR 20110138794A KR 20130071543 A KR20130071543 A KR 20130071543A
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South Korea
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light emitting
electrode
organic light
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transparent
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이종균
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 화상을 구현하는 동시에 반대편의 사물 및 이미지가 보여지는 투명 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 투명 OLED의 하나의 화소영역이 빛을 발광하는 서브화소영역들과 아무것도 형성되지 않은 투명영역으로 이루어지도록 하는 것이다.
이를 통해, 서브화소영역들을 통해 화상을 구현하는 동시에 투과율이 높은 투명영역을 통해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 투명OLED는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별할 수 있다.
또한, 제 2 전극의 전압강하(IR drop)에 의해휘도나 화상 특성의 불균일을 발생시키게 되며, OLED의 소비전력을 상승시키는 문제점을 야기하게 되는 것을 방지할 수 있다.

Description

유기발광소자{Organic light emitting diodes}
본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 화상을 구현하는 동시에 반대편의 사물 및 이미지가 보여지는 투명 유기발광소자에 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), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 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 OLED는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광하는 자발광소자로서, 유기전계발광 다이오드는 유기발광현상을 통해 발광하게 된다.
도 1은 일반적인 유기발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램이다.
도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드 및 캐소드전극(21, 25)과 이들 사이에 위치하는 정공수송막(hole transport layer : HTL)(33)과 전자수송막(electron transport layer : ETL)(35) 그리고 정공수송막(33)과 전자수송막(35) 사이로 개재된 발광막(emission material layer : EML)(40)으로 이루어진다.
그리고, 발광 효율을 향상시키기 위하여 애노드전극(21)과 정공수송막(33) 사이로 정공주입막(hole injection layer : HIL)(37)이 개재되며, 캐소드전극(25)과 전자수송막(35) 사이로 전자주입막(electron injection layer : EIL)(39)이 개재된다.
이러한 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드전극(21)과 캐소드전극(25)에 각각 양(+)과 음(-)의 전압이 인가되면 애노드전극(21)의 정공과 캐소드전극(25)의 전자가 발광막(40)으로 수송되어 엑시톤을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때 빛이 발생되어 발광막(40)에 의해 가시광선의 형태로 방출된다.
한편, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 유기전계발광 다이오드(10)를 포함하는 OLED는, 도 2에 도시한 바와 같이 특성상 사용자가 OLED를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명 표시장치로도 사용 가능한데, 구체적으로 스위치 오프(off) 상태일 때는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지가 투과되고, 스위치 온(on) 상태일 때는 OLED로부터 구현된 화상이 보이도록 하는 것이다.
또는 스위치 온 상태에서 구현되는 화상을 투과하여 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지가 투과될 수도 있다.
이러한 투명 OLED는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.
최근 이러한 투명 OLED는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별하고자, 빛의 투과율을 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투명 OLED의 투과율을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 투명 OLED의 표시품질 및 신뢰성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 게이트 및 데이터배선이 서로 교차하여 정의하며, 불투명영역과 투명영역을 포함하는 서브화소영역과; 상기 불투명영역 상에 구비되는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 포함하며, 상기 유기전계발광 다이오드는 상기 서브화소영역의 면적에 비해 작은 유기발광소자를 제공한다.
이때, 상기 다수개의 서브화소영역이 하나의 화소영역을 정의하며, 상기 화소영역 내에서 상기 투명영역이 차지하는 면적은 25 ~ 85%이며, 상기 유기전계발광 다이오드는 상기 각 불투명영역 별로 형성되는 제 1 전극과, 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함한다.
그리고, 상기 다수개의 서브화소영역에 각각 형성되는 불투명영역은 나란하게 형성되며, 상기 유기전계발광 다이오드는 상기 각 불투명영역 별로 형성되는 제 1 전극과, 유기발광층 그리고 상기 다수개의 서브화소영역의 불투명영역의 전면에 형성되는 제 2 전극을 포함한다.
그리고, 상기 제 2 전극은 보조전극배선을 통해 상기 각 서브화소영역 별로 공통전압을 공급받거나, 상기 각 서브화소영역에 일괄적으로 공통전압을 공급받으며, 상기 보조전극배선은 상기 제 1 전극과 동일층, 동일물질로 이루어지며, 상기 보조전극배선 상부에는 상기 보조전극배선을 노출하는 보조전극콘택홀을 포함하는 뱅크가 위치한다.
또한, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트절연막, 게이트전극, 소스 및 드레인전극, 제 1 및 제 2 층간절연막을 포함하며, 상기 투명영역 상에는 게이트절연막, 제 1및 제 2 층간절연막을 포함하는 투명한 절연층이 형성된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 투명 OLED의 하나의 화소영역이 빛을 발광하는 서브화소영역들과 아무것도 형성되지 않은 투명영역으로 이루어지도록 함으로써, 이를 통해, 서브화소영역들을 통해 화상을 구현하는 동시에 투과율이 높은 투명영역을 통해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 투명OLED는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 2 전극의 전압강하(IR drop)에 의해, 휘도나 화상 특성의 불균일과 OLED의 소비전력을 상승시키는 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유기발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램.
도 2는 투명OLED를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED의 화소배열을 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a와 도 5b는 투명영역의 투과율을 측정한 시뮬레이션 결과.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명OLED의 제 2 전극을 개략적으로 도시한 평면도.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 OLED의 제 2 전극을 개략적으로 도시한 평면도.
도 7b는 도 7a의 투명 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED의 화소배열을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명OLED(100)는 제 1 방향으로 연장하여 다수의 게이트배선(GL)이 형성되어 있으며, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(GL)과 더불어 다수의 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)을 정의하는 데이터배선(DL)이 형성되어 있으며, 데이터배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(미도시)이 형성되어 있다.
본 발명의 다수의 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)이 하나의 화소영역(P)을 이루는데, 특히, 본 발명의 투명 OLED(100)는 각 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)이 화상을 구현하는 불투명영역(B1, B2, B3)과 투명영역(T)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 투명영역(T)은 복수의 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)을 포함하는 불투명영역(B1, B2, B3)의 전체 면적 즉, 화소영역(P)의 면적 대비 투명영역(T)의 면적의 비율이 25 ~ 85%의 범위에 속하도록 형성된다.
따라서, 본 발명의 투명 OLED(100)는 투명영역(T)을 통해 스위치 오프(off) 상태일 때 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지가 투과되고, 스위치 온(on) 상태일 때는 복수의 불투명영역(B1, B2, B3)을 통해 화상을 구현하게 된다.
또는 화상을 투과하여 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 투과하여 보여질 수도 있다.
이때, 투명영역(T)이 25% 이하의 면적을 가질 경우, 투명도가 저하될 수 있고, 투과영역(T)의 면적이 85%이상일 경우 화상을 구현하는 불투명영역(B1, B2, B3)들의 면적이 줄어들어 정상적인 화상이 표시되도록 구현하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED(100)는 화소영역(P)의 면적에 대해 투과영역(T)이 25 ~ 85%의 면적을 갖도록 구현함으로써, 투명하게 구현될 수도 있으면서도 정상적인 화상이 표시되도록 구현할 수도 있다.
그리고, 복수의 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)의 불투명영역(B1, B2, B3)들 마다 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되는데, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(미도시) 및 스토리지 캐패시터(미도시)와 연결되며, 구동 박막트랜지스터(미도시)는 전원배선(미도시) 및 유기전계발광 다이오드(미도시) 사이에 연결된다.
여기서, 불투명영역(B1, B2, B3)들은 제1 서브화소영역(SP1)의 제 1 불투명영역(B1), 제2 서브화소영역(SP2)의 제 2 불투명영역(B2) 및 제3 서브화소영역(SP3)의 제 3 불투명영역(B3)을 포함할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소영역(P)이 2개 또는 4개 이상의 서브화소영역들(SP1, SP2, SP3)을 포함할 수도 있다.
제1 서브화소영역(SP1)의 제 1 불투명영역(B1)에 형성된 유기전계발광 다이오드는 적색(R) 계열의 빛을 방출하고, 제2 서브화소영역(SP2)의 제 2 불투명영역(B2)에 형성된 유기전계발광 다이오드는 녹색(G) 계열의 빛을 방출하며, 제3 서브화소영역(SP3)의 제 3 불투명영역(B3)에 형성된 유기전계발광 다이오드는 청색(B) 계열의 빛을 방출한다.
이러한 제 1 내지 제 3 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)의 불투명영역(B1, B2, B3)중 일부는 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 즉, 모든 불투명영역(B1, B2, B3)이 동일한 면적을 가질 수도 있으며, 모든 불투명영역(B1, B2, B3)이 각각 서로 다른 면적을 가질 수도 있고, 불투명영역(B1, B2, B3) 중 일부만 동일한 면적을 가질 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED(100)는 유기전계발광 다이오드가 각 서브화소영역(SP1, SP2, SP3)의 불투명영역(B1, B2, B3) 내에만 형성될 뿐, 투명영역(T)에는 투명한 절연막이 형성되거나, 빈 공간으로 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 투명OLED(100)는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별할 수 있다.
이러한 본 발명의 특징적인 구성은 단면 구조를 통해 더욱 잘 표현될 수 있으므로, 이하 본 발명의 실시예에 따른 투명OLED(100)의 단면 구성을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
한편, 투명 OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 OLED(100)는 서브화소영역(SP)이 불투명영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되며, 불투명영역(B)에는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된다.
이때, 불투명영역(B)의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 형성되는 기판(101)과, 기판(101)과 마주하는 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 실패턴(seal pattern : 미도시)을 통해 봉지되어 합착된다.　 이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 서브화소영역(SP)의 기판(101) 상에는 불투명영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되는데, 이때, 불투명영역(B) 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 있으며, 게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103b)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(도 3의 GL)이 형성되어 있다.
그리고, 게이트전극(107)과 게이트배선(도 3의 GL)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 1및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 구비한다.　
다음으로, 제 1및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1 및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 통해 노출된 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 드레인전극(115)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.
이때, 게이트절연막(105)과 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다.
여기서, 소스 및 드레인 전극(113, 115)과 이들 전극(113, 115)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103a, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(도 3의 GL)과 교차하여 서브화소영역(SP)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 반도체층(103)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.
또한, 제 2 층간절연막(109b) 상부에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(211)과 유기발광층(213) 그리고 제 2 전극(215)이 순차적으로 형성되어 있다.
제 1 전극(211)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결된다.
이러한 제 1 전극(111)은 각 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B) 별로 형성되는데, 각 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B) 별로 형성된 제 1 전극(211) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
즉, 뱅크(119)를 각 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B) 별 경계부로 하여 제 1 전극(211)이 의 불투명영역(B) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　
그리고 제 1 전극(211)의 상부에 유기발광층(213)이 형성되어 있다.
여기서, 유기발광층(213)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
이러한 유기발광층(213)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
그리고, 유기발광층(213)의 상부로는 제 2 전극(215)이 형성되어 있다.
제 1 전극(211)과 제 2 전극(215)은 각각 캐소드(cathode) 전극과 애노드(anode) 전극의 역할을 하고 있다.
이러한 유기전계발광 다이오드(E)의 유기발광층(213)에서 발광된 빛은 제 2 전극(215)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.
이러한 투명 OLED(100)는 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 제공된 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, 투명 OLED(100)의 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B)은 임의의 화상을 구현하게 된다.
여기서, 본 발명의 투명 OLED(100)는불투명영역(B)의 일측에 위치하는 투명영역(T)에 유기전계발광 다이오드(E)를 포함하여 아무것도 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.
즉, 투명영역(T)은 기판(101)으로만 이루어지거나, 또는 불투명영역(B) 상에 형성된 게이트절연막(105)과 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)이 형성될 수 있다.
게이트절연막(105)과 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)은 빛을 투과할 수 있는 투명한 재질로 이루어짐에 따라, 이와 같이 게이트절연막(105)과 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)이 형성되어도, 투명영역(T)은 약 95% 이상의 투과율을 가질 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 투명OLED(100)는 투명영역(T)의 투과율을 향상시키게 됨으로써, 빛이 회절되는 것을 억제하여 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있다.
즉, 빛은 투명영역(T)을 통과하여 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지가 보일 수 있도록 하는데, 투명영역(T)에 전극과 같은 층이 형성될 경우, 빛은 투명영역(T)을 통과하면서 회절하게 된다.
회절된 빛은 투명 OLED(100)에서 방출된 빛과 간섭되어 유기전계발광 다이오드(E)에서 구현되는 화상을 왜곡시키거나, 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 왜곡시키게 된다.
이에 반해, 본 발명의 투명OLED(100)는 투명영역(T) 상에 별도의 층이 형성되지 않거나, 또는 투명한 재질로 이루어지는 게이트절연막(105)과 제 1및 제 2 층간절연막(109a, 109b) 만이 형성되도록 함으로써, 빛이 투명영역(T)을 통과하는 과정에서 회절되는 것을 억제하여 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있게 된다.
즉, 불투명영역(B)을 통해 구현되는 화상과 빛이 통과하여 보여지는 반대편에 위치한 사물 또는 이미지가 왜곡되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 투명OLED(100)는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별할 수 있다.
도 5a와 도 5b는 투명영역의 투과율을 측정한 시뮬레이션 결과이다.
도 5a는 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)의 제 1 전극(도 4의 211)이 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 알루미늄-은(Al-Ag) 등으로 이루어지며 캐소드전극의 역할을 하며, 제 2 전극(도 4의 215)이 투명한 도전성 물질 중 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지며 애노드전극의 역할을 하며, 유기발광층(도 4의 213)에서 발광된 빛은 제 2 전극(도 4의 215)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동되는 인버티트-탑(inveted-top)구조의 투명영역(도 4의 T)의 투과율을 측정한 시뮬레이션 결과이다.
그리고, 도 5b는 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)의 제 1 전극(도 4의 211)이 애노드전극의 역할을 하며, 제 2 전극은 캐소드전극의 역할을 하며, 유기발광층(도 4의 213)에서 발광된 빛은 제 2 전극(도 4의 215)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동되는 노말-탑(normal-top)구조의 투명영역(도 4의 T)의 투과율을 측정한 시뮬레이션 결과이다.
이때, 노말-탑 구조의 제 1 전극은 제 2 전극에 비해 일함수 값이 비교적 높은 금속물질인 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 알루미늄-은(Al-Ag)등으로 이루어지며, 제 2 전극(도 4의 215)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조로 이루어지질 수 있다.
도 5a ~ 5b를 참조하면, 제 1및 제 2 전극(도 4의 211, 215)과 유기발광층(도 4의 213)의 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)가 형성될 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율이 0이라 정의하면, 인버티트-탑 구조의 투명영역(도 4의 T) 상에 애노드 역할을 하는 제 2 전극(도 4의 215)을 삭제할 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율은 79%이며, 노말-탑구조의 애노드 역할을 하는 제 1 전극(도 4의 211)을 삭제할 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율은 47%를 갖게 된다.
그리고, 인버티드-탑 구조에서 캐소드 역할을 하는 제 1 전극(도 4의 211)을 삭제할 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율은 86%로 향상되며, 노말-탑 구조에서도 캐소드 역할을 하는 제 2 전극(도 4의 215)을 삭제할 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율은 87%로 향상되게 된다.
그리고, 인버티트-탑 구조와 노말-탑 구조 모두 유기발광층(도 4의 213)까지 삭제할 경우 투명영역(도 4의 T)의 투과율은 96%까지 향상되게 된다.
여기서, 일반적인 유리재질의 투과율이 95%이므로, 투명영역(도 4의 T) 상에 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)가 구비되지 않을 경우, 투명영역(도 4의 T)은 유리재질과 유사한 투과율을 갖게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 투명OLED(도 4의 100)는 투명영역(도 4의 T) 상에 별도의 층이 형성되지 않거나, 또는 투명한 재질로 이루어지는 게이트절연막(도 4의 105)과 제 1및 제 2 층간절연막(도 4의 109a, 109b) 만이 형성되도록 함으로써, 투명영역(도 4의 T)의 투과율을 향상시키게 되는 것이다.
이와 같이, 투명영역(도 4의 T)의 투과율을 향상시킴으로써, 빛이 투명영역(도 4의 T)을 통과하는 과정에서 회절되는 것을 억제하여 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있어, 서브화소영역(도 4의 SP)의 불투명영역(B)을 통해 구현되는 화상과 빛이 통과하여 보여지는 반대편에 위치한 사물 또는 이미지가 왜곡되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 투명영역(도 4의 T) 상에 별도의 층이 형성되지 않도록 하기 위해서는, 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)의 제 1전극(도 4의 211)과 유기발광층(도 4의 213)은 각 불투명영역(B) 별로 형성하되, 도 6에 도시한 바와 같이 불투명영역(B1, B2, B3)이 나란하게 형성될 경우, 제 2 전극(215)은 이웃하는 불투명영역(B1, B2, B3)들 상에 일체로 형성시킬 수 있다.
즉, 이웃하는 불투명영역(B1, B2, B3) 및 이웃하는 화소영역(P)에는 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)의 제 2 전극(215)이 일체로 형성되는 것이다.
이를 통해, 제 2 전극(215)을 형성하는 과정에서, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 7a에 도시한 바와 같이 하나의 화소영역(P)이 제 1 불투명영역(B1)을 중심으로 행방향으로 제 1 불투명영역 (B1)의 일측과 이웃하게 제 2 불투명영역(B2)이 배열되고, 제 1 및 제 2 불투명영역(B1, B2)의 열방향으로 제 3 불투명영역(B3)이 배열되어, 투명영역(T)은 대략 "ㄱ"형태로 이루어지도록 함으로써 투명영역(T)의 면적을 더욱 넓힐 수 있다.
이러한 경우 유기전계발광 다이오드(도 4의 E)의 제 2 전극(215)은 각 화소영역(P) 별로 불투명영역(B1, B2, B3)들 상에서만 일체로 형성되도록 할 수 있다.
이를 위해, 각 서브화소영역(SP)에는 제 2 전극(215)으로 공통전압을 인가하기 위한 보조전극배선(미도시)을 더욱 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 보조전극배선(미도시)을 더욱 형성하고, 제 2 전극(215)이 보조전극배선(미도시)과 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되도록 하는 것이다.
여기서, 보조전극배선(미도시)과 제 2 전극(215)이 서로 전기적으로 연결되는 모습을 도 7b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 OLED(100)는 서브화소영역(SP)이 불투명영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되며, 각 불투명영역(B)에는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된다.
구동 박막트랜지스터(DTr)는 반도체층(103), 게이트전극(107) 그리고 소스 및 드레인전극(113, 115)을 포함한다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(도 3의 GL)과 교차하여 서브화소영역(SP)을 정의하는 데이터배선(도 3의 DL)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
그리고, 구동 박막트랜지스터(DTr) 상부로, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결되는 제 1 전극(211)이 형성된다.
이때, 제 1 전극(211)의 일측에는 보조전압배선(221)이 형성되는데, 보조전압배선(221)은 기판(101)의 외곽에 형성되는 공통전압배선(미도시)과 연결되어, 공통전압이 인가된다.
이러한 보조전압배선(221)은 제 1 전극(211)과 동일층, 동일물질로 구성할 수도 있으며, 또는 게이트전극(107), 소스 및 드레인전극(113, 115)과 동일층, 동일물질로 구성할 수도 있다.
본 발명에서는 보조전극배선(221)을 제 1 전극(211)과 동일층, 동일물질로 구성된 것을 일예로 설명하도록 하겠다.
여기서, 제 1 전극(211)은 뱅크(119)에 의해 각 불투명영역(B) 별로 분리된 구조로 형성되며, 보조전극배선(221)은 뱅크(119) 하부에 위치하여, 제 1 전극(211)과 전기적으로 절연된다.
이때, 보조전극배선(221) 상부에 위치하는 뱅크(119)는 보조전극배선(221)을 노출하는 보조전극콘택홀(223)을 포함한다.
그리고, 제 1 전극(211) 상부로는 유기발광층(213)이 형성되며, 유기발광층(213)을 포함하는 불투명영역(B)의 전면에는 보조전극콘택홀(223)을 통해 노출된 보조전극배선(221)과 접촉하는 제 2 전극(215)이 형성된다.
이때, 보조전극콘택홀(223)은 각 불투명영역(B) 별로 형성될 수도 있으나, 각 화소영역(P) 별로 형성되어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 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 투명한 제 2 전극(215)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 투명 OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
한편, 본 발명의 투명 OLED(100)는 제 2 전극(215)을 각 서브화소영역(SP)의 불투명영역(B) 또는 각 화소영역(P) 별로 형성하고, 각 화소영역(P) 별로 공통전압이 인가되도록 함으로써, 제 2 전극(215)의 전압강하(IR drop)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 제 2 전극(215)은 막질이 나쁘고 비저항이 높아, 화소영역(P)의 위치별로 동일한 공통전압이 인가되는 것이 아니라 전압강하(IR drop)에 의해 전압이 입력되는 부위에서 가까운 영역과 먼 영역에서 전압 차이가 발생하게 되는데, 이는 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생하게 되며, 나아가 투명 OLED(100)의 소비전력이 상승되는 문제점을 야기하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 투명 OLED(100)는 제 2 전극(215)을 각 불투명영역(B) 또는 화소영역(P) 별로 형성하고, 각 불투명영역(B) 및 화소영역(P) 별로 공통전압을 인가받도록 함으로써, 제 2 전극(215)의 전압강하(IR drop)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
따라서, 제 2 전극(215)의 전압강하(IR drop)에 의해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 투명 OLED(100)의 소비전력이 상승되는 문제점 또한 방지할 수 있다.
또한, 도면상에 도시하지는 않았지만 도 5에 도시한 바와 같이 제 2 전극(215)이 이웃하는 불투명영역(B) 및 이웃하는 화소영역(P)에 일체로 형성될 경우에도, 보조전극배선(221)을 형성하고, 각 화소영역(P) 별로 제 2 전극(215)이 보조전극배선(221)으로부터 공통전압을 인가받도록 하여, 전압강하(IR drop)에 의한 문제점이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 투명 OLED(100)는 하나의 서브화소영역(SP)이 빛을 발광하는 불투명영역(B)들과 아무것도 형성되지 않은 투명영역(T)으로 이루어지도록 함으로써, 불투명영역(B)들을 통해 화상을 구현하는 동시에 투과율이 높은 투명영역(T)을 통해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지의 왜곡을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 투명OLED(100)는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 보다 선명하게 구별할 수 있다.
또한, 제 2 전극(215)의 전압강하(IR drop)에 의해, 휘도나 화상 특성의 불균일과 OLED(100)의 소비전력을 상승시키는 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 기판, 102 : 인캡기판
103 : 반도체층(103a, 103c: 소스 및 드레인영역, 103b : 액티브영역)
105 : 게이트절연막, 107 : 게이트전극, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
111a, 111b : 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀
113 : 소스전극, 115 : 드레인전극, 117 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크, 211 : 제 1 전극, 213 : 유기발광층, 215 : 제 2 전극
E : 유기전계발광 다이오드, DTr : 구동 박막트랜지스터, SP : 서브화소영역
T : 투명영역, P : 화소영역

Claims (8)

  1. 게이트 및 데이터배선이 서로 교차하여 정의하며, 불투명영역과 투명영역을 포함하는 서브화소영역과;
    상기 불투명영역 상에 구비되는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드
    를 포함하며, 상기 유기전계발광 다이오드는 상기 서브화소영역의 면적에 비해 작은 유기발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 서브화소영역이 하나의 화소영역을 정의하며, 상기 화소영역 내에서 상기 투명영역이 차지하는 면적은 25 ~ 85%인 유기발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 다이오드는 상기 각 불투명영역 별로 형성되는 제 1 전극과, 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함하는 유기발광소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수개의 서브화소영역에 각각 형성되는 불투명영역은 나란하게 형성되는 유기발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 다이오드는 상기 각 불투명영역 별로 형성되는 제 1 전극과, 유기발광층 그리고 상기 다수개의 서브화소영역의 불투명영역의 전면에 형성되는 제 2 전극을 포함하는 유기발광소자.
  6. 제 3 항 및 제 5 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 보조전극배선을 통해 상기 각 서브화소영역 별로 공통전압을 공급받거나, 상기 각 서브화소영역에 일괄적으로 공통전압을 공급받는 유기발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조전극배선은 상기 제 1 전극과 동일층, 동일물질로 이루어지며, 상기 보조전극배선 상부에는 상기 보조전극배선을 노출하는 보조전극콘택홀을 포함하는 뱅크가 위치하는 유기발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트절연막, 게이트전극, 소스 및 드레인전극, 제 1 및 제 2 층간절연막을 포함하며, 상기 투명영역 상에는 게이트절연막, 제 1및 제 2 층간절연막을 포함하는 투명한 절연층이 형성되는 유기발광소자.
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