KR20190070192A

KR20190070192A - 전계발광 표시장치

Info

Publication number: KR20190070192A
Application number: KR1020170170772A
Authority: KR
Inventors: 박한선; 임형준
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: KR102455567B1

Abstract

본 발명에 따르면, 각 화소영역별로 분리되어 형성되는 보호층 및 층간절연층을 언더컷(under cut)의 형태로 형성하여, 각 화소영역별로 은(Ag)으로 이루어진 제 1 반사전극을 패터닝하고, 청색 화소영역의 제 1 반사전극 상부에 알루미늄(Al)으로 이루어진 제 2 반사전극을 형성하여 녹색, 적색 및 청색 파장대의 광의 반사율을 각각 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 제 2 반사전극의 배치로 인하여, 청색 화소영역의 미세 공진거리가 짧아지게 되어, 제 3 유전체층의 두께와 제 2 유전체층의 두께를 다르게 형성하기 위한 마스크 공정을 생략할 수 있게 되어 공정을 간소화 시킬 수 있게 된다.
나아가, 제 1 반사전극의 측면을 덮는 수직부를 포함하는 제 1 전극의 구조를 통하여, 제 1 전극과 제 1 반사전극을 연결시키기 위한 콘택홀을 삭제할 수 있으므로, 전계발광 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

전계발광 표시장치{Electroluminescent Display Device}

본 발명은 전계발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 효율 및 개구율을 향상시킴과 동시에 공정을 간소화시킬 수 있는 전계발광 표시장치에 관한 것이다.

최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.

평판표시장치 중에서, 전계발광 표시장치(electroluminescent display device)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공의 결합에 의해 여기자가 형성된 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.

이러한 전계발광 표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도이므로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없다.

전계발광 표시장치는 구동 방식에 따라 수동형(passive matrix type) 및 능동형(active matrix type)으로 나누어질 수 있는데, 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 능동형 전계발광 표시장치가 다양한 표시장치에 널리 이용되고 있다.

한편, 전계발광 표시장치에 있어 더욱 발광효율을 향상시키고, 나아가 표시되는 화상 컬러의 색순도를 향상시키기 위해 마이크로 캐비티(micro-cavity) 효과가 적용된 구성을 이루도록 제품화 되고 있다.

마이크로 캐비티(micro-cavity) 효과란 빛이 투과하는 물질층의 두께를 다르게 함으로써 즉, 그 광학거리를 달리함으로 발광층으로부터 나온 빛이 특정층 사이에서 선택적 반사를 반복하여 소정의 광 파장대를 변화시켜 색순도 및 휘도 특성을 향상시키는 것이다.

그러나, 광 파장대별 반사율 차이로 인하여 광 효율이 저하되며, 공정수가 증가되는 문제가 발생한다.

본 발명은 전계발광 표시장치의 광 효율 및 개구율을 향상시킴과 동시에 공정을 간소화할 수 있는 방안을 제공하는 것을 과제로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 녹색, 적색 및 청색 서브화소 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 녹색, 적색 및 청색 서브화소 영역 각각에 분리되어 배치되는 층간절연층 및 보호층과, 상기 녹색, 적색 및 청색 서브화소 영역 각각의 상기 보호층 상부에 배치된 제 1 반사전극과, 상기 제 1 반사전극 상부의 상기 녹색, 적색 및 청색 서브화소 영역에 각각 대응하여 배치된 제 1, 제 2 및 제 3 유전체층과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 유전체층 및 제 1 반사전극을 각각 덮는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 유전체층 사이에 배치된 제 2 반사전극과, 상기 제 1 전극 상부에 배치되는 발광층과, 상기 발광층 상부에 배치되는 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 반사전극과 상기 제 2 반사전극은 서로 상이한 물질로 이루어지는 전계발광 표시장치를 제공한다.

그리고, 상기 제 2 유전체층 및 상기 제 3 유전체층의 두께는 각각 상기 제 1 유전체층의 두께보다 클 수 있다.

여기서, 상기 제 3 유전체층의 두께는 상기 제 2 유전체층의 두께와 동일할 수 있다.

또한, 상기 제 1 반사전극 하부에 배치되며, 상기 제 1 반사전극과 전기적으로 연결된 박막트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 층간절연층의 폭보다 상기 보호층의 폭이 더 클 수 있다.

여기서, 상기 제 1 반사전극은 은(Ag)으로 이루어지며, 제 2 반사전극은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 녹색, 적색 및 청색 서브화소 영역 전면에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 전극 상부에 봉지층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 봉지층 상부에 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는, 녹색 및 적색 화소영역에 은(Ag)으로 이루어지는 반사전극을 배치하고 청색 화소영역에 알루미늄(Al)으로 이루어진 반사전극을 배치하여, 광 효율을 향상시킴과 동시에 공정을 간소화할 수 있게 된다.

나아가, 제 1 전극이 반사전극의 측면을 덮는 구조를 갖게 하여, 제 1 전극과 반사전극을 연결시키는 콘택홀을 삭제할 수 있게 되어 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 전계발광 표시장치의 하나의 화소 영역을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 청색, 녹색 및 적색 파장대에서 은(Ag)과 알루미늄(Al)의 반사율을 나타낸 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 전계발광 표시장치의 하나의 화소 영역을 나타내는 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 서로 교차하여 화소영역(SP)을 정의하는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)을 포함하고, 각각의 화소영역(SP)에는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 발광다이오드(D)가 형성된다.

보다 상세하게, 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 연결되고 소스 전극은 데이터 배선(DL)에 연결된다. 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 드레인 전극에 연결되고, 소스 전극은 고전위 전압(VDD)에 연결된다. 발광다이오드(D)의 애노드(anode)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 소스 전극에 연결되고, 캐소드(cathode)는 저전위 전압(VSS)에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 소스 전극에 연결된다.

이러한 전계발광 표시장치의 영상표시 동작을 살펴보면, 게이트 배선(GL)을 통해 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 이때, 데이터 배선(DL)으로 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.

구동 박막트랜지스터(Td)는 데이터 신호에 따라 턴-온 되어 발광다이오드(D)를 흐르는 전류를 제어하여 영상을 표시한다. 발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 전달되는 고전위 전압(VDD)의 전류에 의하여 발광한다.

즉, 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양은 데이터 신호의 크기에 비례하고, 발광다이오드(D)가 방출하는 빛의 세기는 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양에 비례하므로, 화소영역(SP)은 데이터 신호의 크기에 따라 상이한 계조를 표시하고, 그 결과 전계발광 표시장치는 영상을 표시한다.

스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호에 대응되는 전하를 일 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드(D)가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

한편, 화소영역(SP)에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(Ts, Td)와 스토리지 커패시터(Cst) 외에 다른 트랜지스터 및/또는 커패시터가 더 추가될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는, 기판(110)과, 기판(110) 상부의 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 형성되는 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3) 및 발광다이오드(D1, D2, D3)와, 발광다이오드(D1, D2, D3) 상부에 봉지층(170)과, 봉지층(170) 상부에 컬러필터층(180)을 포함할 수 있다.

즉, 하판, TFT기판 또는 백플레인(backplane)으로 불리기도 하는 기판(110) 상부에는 각 화소영역(SP1, SP2, SP3) 별로 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3) 및 발광다이오드(D1, D2, D3)가 각각 형성될 수 있다.

여기서, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)은 특정한 한 종류의 컬러필터 패턴(181, 183, 185)이 형성되어, 특정한 색상을 발광할 수 있는 단위를 의미한다.

예를 들어, 녹색 화소영역(SP1), 적색 화소영역(SP2), 청색 화소영역(SP3)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 백색 화소영역을 더 포함할 수도 있다.

각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에는 반도체층(122)이 형성되고, 반도체층(122) 상부에는 게이트절연층(124)이 화소영역(SP1, SP2, SP3) 전면에 형성될 수 있으며, 반도체층(122)은 순수 반도체물질로 이루어지고 중앙에 위치하는 액티브영역과, 불순물 반도체물질로 이루어지고 액티브영역의 좌우에 위치하는 소스영역 및 드레인영역을 포함할 수 있다.

반도체층(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 게이트전극(126)이 형성되고, 게이트전극(126) 상부에는 층간절연층(128)이 형성되는데, 층간절연층(128) 및 게이트절연층(124)은 반도체층(122)의 소스영역 및 드레인영역을 각각 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 포함할 수 있다.

반도체층(122)에 대응되는 층간절연층(128) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(132) 및 드레인전극(130)이 형성되는데, 소스전극(132) 및 드레인전극(130)은 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 통하여 반도체층(122)의 소스영역 및 드레인영역에 연결될 수 있다.

여기서, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3) 별로 형성된 반도체층(122), 게이트전극(126), 소스전극(132) 및 드레인전극(130)은 각각 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3)를 구성할 수 있다.

도 2에서는 코플라나 타입(coplanar type)의 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3)를 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 스태거드 타입(staggered type)의 박막트랜지스터를 형성할 수도 있다.

또한, 도 2는 구동 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3)만 도시하고 있으나, 하나의 화소영역(SP1, SP2, SP3) 에 구동 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3)와 동일한 구조의 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 Ts) 등의 다수의 박막트랜지스터가 형성될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 기판(110) 내면에는 서로 교차하여 각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)을 정의하는 게이트배선(도 1의 GL), 데이터배선(도 1의 DL) 및 파워배선이 형성되고, 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 Ts)는 게이트배선(도 1의 GL) 및 데이터배선(도 1의 DL) 에 연결되고, 구동 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3)는 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 Ts) 및 파워배선에 연결될 수 있다.

각각의 박막트랜지스터(Td1, Td2, Td3) 상부에는 보호층(134)이 형성되는데, 보호층(134)은 소스전극(132)을 노출하는 제 3 콘택홀(CH3)을 포함할 수 있다.

한편, 보호층(134) 상에 오버코팅층이 배치될 수도 있으며, 이 경우, 보호층(134) 및 오버코팅층은 소스전극(132)을 노출하는 제 3 콘택홀(CH3)을 포함할 수 있다.

여기서, 보호층(134) 및 층간절연층(128)에는 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)을 구획하는 홀이 형성될 수 있다. 이에 따라, 보호층(134) 및 층간절연층(128)은 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 분리되어 형성될 수 있게 된다

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 보호층(134) 의 홀의 폭보다 층간절연층(128)의 홀의 폭이 더 크게 형성되어 언더컷(under cut)의 형태를 이룰 수 있다.

그리고, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)의 보호층(134) 상부에는 제 1 반사전극(RE1)이 각각 배치될 수 있다.

여기서, 제 1 반사전극(RE1)은 적색 및 녹색 파장대의 광에 대하여 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 적색 및 녹색 파장대의 광에 대하여 반사율을 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 은(Ag)은 에칭(etching) 저항성으로 인하여 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 패터닝하기 어려우나, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 분리되어 형성되는 보호층(134) 및 층간절연층(128)이 언더컷(under cut)의 형태를 이루므로, 별도의 패터닝 공정 없이 은(Ag)의 증착 공정을 통하여 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 분리된 제 1 반사전극(RE1)을 각각 형성할 수 있게 된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 청색 화소영역(SP3)에는 제 1 반사전극(RE1)이 생략될 수도 있다.

그리고, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 분리된 제 1 반사전극(RE1)은 보호층(134)에 형성된 제 3 콘택홀(CH3)을 통해 박막 트랜지스터(Td1, Td2, Td3)의 소스 전극(132)과 각각 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 N-type 박막 트랜지스터를 일례로 제 1 반사전극(RE1)이 소스 전극(132)과 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 박막 트랜지스터(Td1, Td2, Td3)가 P-type 박막 트랜지스터인 경우에는 제 1 반사전극(RE1)이 드레인 전극(130)에 연결될 수도 있다.

그리고, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 분리된 제 1 반사전극(RE1) 상부에는 제 1, 제 2 및 제 3 유전체층(DIL1, DIL2, DIL3)이 각각 배치될 수 있다.

즉, 녹색 화소영역(SP1)에 대응하는 제 1 반사전극(RE1) 상부에는 제 1 유전체층(DIL1)이 배치될 수 있으며, 적색 화소영역(SP2)에 대응하는 제 1 반사전극(RE1)의 상부에는 제 2 유전체층(DIL2)이 배치될 수 있고, 청색 화소영역(SP3)에 대응하는 제 1 반사전극(RE1)의 상부에는 제 3 유전체층(DIL3)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 2 유전체층(DIL2) 및 제 3 유전체층(DIL3)의 두께는 각각 제 1 유전체층(DIL1)의 두께보다 클 수 있다.

그리고, 제 3 유전체층(DIL3)의 두께는 제 2 유전체층(DIL2)의 두께와 동일할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 제 3 유전체층(DIL3) 상부에 제 2 반사전극(RE2)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 2 반사전극(RE2)은 알루미늄(Al)로 이루어질 수 있다.

알루미늄(Al)은 청색 파장대의 광에 대하여 반사율이 높으므로, 제 3 유전체층(DIL3) 상부에 알루미늄(Al)으로 이루어진 제 2 반사전극(RE2)을 배치함으로써, 청색 화소영역(SP3)에서 청색 파장대의 광에 대한 반사율을 높일 수 있게 된다.

그리고, 제 3 유전체층(DIL3)의 두께와 제 2 유전체층(DIL2)의 두께를 동일하게 형성하여도 제 3 유전체층(DIL3) 상부에 제 2 반사전극(RE2)의 배치로 인하여, 청색 화소영역(SP3)의 미세 공진거리가 짧아지게 되어, 제 3 유전체층(DIL3)의 두께와 제 2 유전체층(DIL2)의 두께를 다르게 형성하기 위한 공정을 간소화할 수 있게 된다.

그리고, 서로 높이가 다른 제 1 유전체층(DIL1), 제 2 유전체층(DIL2) 및 제 2 반사전극(RE2) 상부 각각에는 제 1 전극(141)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 1 전극(141)은 발광층(142)에 정공을 공급하기 위한 애노드(anode)일 수 있다.

제 1 전극(141)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)의 제 1 전극(141)은 수평부(141a)와 수직부(141b)를 포함할 수 있다.

즉, 제 1, 제 2 유전체층(DIL1, DIL2) 상부에 각각 배치되는 제 1 전극(141)의 수평부(141a)는 제 1, 제 2 유전체층(DIL1, DIL2)의 상면을 각각 덮으며, 수직부(141b)는 제 1, 제 2 유전체층(DIL1, DIL2) 및 제 1 반사전극(RE1)의 측면을 각각 덮을 수 있다.

이와 같은 제 1 전극(141)의 수직부(141b)를 통하여, 제 1 전극(141)은 제 1, 제 2 유전체층(DIL1, DIL2) 하부의 제 1 반사전극(RE1)의 측면과 각각 접촉하여, 제 1 전극(141)과 제 1 반사전극(RE1)은 각각 전기적으로 연결될 수 있게 된다.

또한, 제 2 반사전극(RE2) 상부에 배치되는 제 1 전극(141)의 수평부(141a)는 제 2 반사전극(RE2)의 상면을 덮으며, 수직부(141b)는 제 2 반사전극(RE2), 제 3 유전체층(DIL3) 및 제 1 반사전극(RE1) 각각의 측면을 덮을 수 있다.

이와 같은 제 1 전극(141)의 수직부(141b)를 통하여, 제 1 전극은 제 3 유전체층(DIL3) 하부의 제 1 반사전극(RE1)의 측면과 접촉하여, 제 1 전극(141)과 제 1 반사전극(RE1)은 전기적으로 연결될 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 전술한 제 1 전극(141)의 구조를 통하여, 제 1 전극(141)과 제 1 반사전극(RE1)을 연결시키기 위한 콘택홀을 삭제할 수 있으므로, 전계발광 표시장치(100)의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 제 1 전극(141)의 수직부(140b)는 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 다른 길이를 가질 수 있으며, 보호층(134)의 측면까지 덮도록 연장될 수도 있다.

그리고, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 분리되며, 서로 높이가 다른 제 1 전극(141)의 수평부(141a) 상부에는 발광층(142)이 배치될 수 있다.

여기서, 발광층(142)은 화소영역(SP1, SP2, SP3) 전면에 단차를 가지며 형성될 수 있으며, 백색광을 발광할 수 있다.

그리고, 발광층(142)은 백색광을 발광하기 위한 적층 구조로서, 단일 스택(Single-Stack) 구조 또는 멀티 스택(Multi-Stack) 구조로 형성될 수 있다.

또한, 발광층(142)은 형광 물질, 인광 물질, 형광 물질의 적층 구조, 인광 물질의 적층 구조, 또는 형광 물질과 인광 물질의 적층 구조로 형성될 수 있다.

그리고, 발광층(142) 상에 발광층(142)에 전자를 공급하기 위한 제 2 전극(143)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 2 전극(143)은 캐소드(cathode)일 수 있다.

그리고, 제 2 전극(143)은 발광층(142)의 모폴로지(morphology)를 따라 형성될 수 있다. 즉, 제 2 전극(143)은 발광층(142)의 단차를 따르는 형태로 형성될 수 있다.

이에 따라, 제 2 전극(143)은 녹색 화소영역(SP1)보다 적색 화소영역(SP2)에서 더 높은 위치에 형성되며, 적색 화소영역(SP2)보다 청색 화소영역(SP3)에서 더 높은 위치에 형성될 수 있다.

제 2 전극(143)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 형성되거나, 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다.

이와 같이, 반사전극(RE1, RE2), 유전체층(DIL1, DIL2, DIL3) 제 1 전극(141), 발광층(142) 및 제 2 전극(143)이 중첩되어 발광다이오드(D1, D2, D3)를 이루고, 발광다이오드(D1, D2, D3)는 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 각각 배치될 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 녹색, 적색 및 청색 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 반사전극(RE1, RE2)과 제 2 전극(143) 사이의 거리가 상이하게 형성될 수 있다.

즉, 녹색 화소영역(SP1)의 제 1 유전체층(DIL1)은 제 1 두께로 형성될 수 있으며, 적색 화소영역(SP2)의 제 2 유전체층(DIL2)은 제 1 두께보다 보다 두꺼운 제 2 두께로 형성될 수 있으며, 청색 화소영역(SP3)의 제 3 유전체층(DIL3)은 제 2 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다.

여기서, 청색 화소영역(SP3)의 제 3 유전체층(DIL3)의 상면에는 제 2 반사전극(RE2)이 배치되어 있어, 녹색 화소영역(SP1) 및 적색 화소영역(SP2)보다 짧은 미세 공진거리를 갖게 된다.

즉, 적색 화소영역(SP2)의 제 1 반사전극(RE1)에서부터 제 2 전극(143)까지의 거리는 가장 멀고, 청색 화소영역(SP3)의 제 2 반사 전극(RE2)에서부터 제 2 전극(143)까지의 거리는 가장 가깝고, 녹색 화소 영역(SP1)의 제 1 반사 전극(RE1)에서부터 제 2 전극(143)까지의 거리는 중간 거리를 가지도록 형성될 수 있다.

즉, 적색 화소영역(SP2)의 미세 공진 길이는 가장 길고, 청색 화소 영역(SP3)의 미세 공진 길이는 가장 짧고, 녹색 화소영역(SP1)의 미세 공진 길이는 중간 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)마다 출사광을 보강간섭할 수 있으므로, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서의 발광 효율을 최적화할 수 있어 소비전력을 낮출 수 있다.

또한, 제 1 반사전극(RE1)은 녹색 및 적색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성하고, 제 2 반사전극(RE2)은 청색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 알루미늄(Al)로 형성함으로써, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별 녹색, 적색 및 청색 파장대의 광에 대한 반사율을 각각 향상시킬 수 있게 된다.

즉, 녹색 화소영역(SP1)에서 녹색 파장대의 광에 대한 반사율을 향상시키고, 적색 화소영역(SP2)에서 적색 파장대의 광에 대한 반사율을 향상시키며, 청색 화소영역(SP3)에서 청색 파장대의 광에 대한 반사율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 제 2 전극(143) 상부에는 봉지층(170)이 배치될 수 있다.

여기서, 봉지층(170)은 외부로부터 유입되는 수분이나 산소의 침투를 차단함으로써 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 봉지층(170)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.

무기막은 외부의 수분이나 산소의 침투를 1차적으로 차단하도록 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.

유기막은 외부의 수분이나 산소의 침투를 2차적으로 차단하며, 전계발광 표시장치(100)의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하고, 평탄화 성능을 강화할 수 있다.

이러한 유기막은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 등의 폴리머 재질로 형성될 수 있다,

한편, 봉지층(170) 상부에는 컬러필터층(180)이 배치될 수 있다.

여기서, 컬러필터층(180)은 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 형성된 컬러필터 패턴(181. 183, 185)을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 일부를 확대한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(도 2의 100)는, 기판(110)과, 기판(110) 상부에 발광다이오드(D1, D2, D3)를 포함할 수 있다.

기판(110)과 발광다이오드(D1, D2, D3)사이에는 게이트절연층(124), 층간절연층(128) 및 보호층(134)이 배치될 수 있다.

여기서, 보호층(134) 및 층간절연층(128)에는 화소영역(SP)의 경계에 대응하여 홀이 형성되어 있으며, 이에 따라, 보호층(134) 및 층간절연층(128)은 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 분리되어 형성될 수 있게 된다

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 보호층(134) 의 홀의 폭보다 층간절연층(128)의 홀의 폭이 더 크게 형성되어 언더컷(under cut)의 형태를 이룰 수 있다.

여기서, 제 1 반사전극(RE1)은 적색 및 녹색 파장대의 광에 대하여 반사율이 높은 은(Ag)로 형성될 수 있다.

그리고, 서로 높이가 다른 제 1 유전체(DIL1), 제 2 유전체(DIL2) 및 제 2 반사전극(RE2) 상부 각각에는 제 1 전극(141)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 2 전극(143)은 캐소드(cathode)일 수도 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(100)는 녹색, 적색 및 청색 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 반사전극(RE1, RE2)과 제 2 전극(143) 사이의 거리가 상이하게 형성할 수 있다.

특히, 청색 화소영역(SP3)의 제 3 유전체층(DIL3)의 상면에는 제 2 반사전극(RE2)이 배치되어 있어, 녹색 화소영역(SP1) 및 적색 화소영역(SP2)보다 짧은 미세 공진거리를 갖게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(도 2의 100)는 발광층(142)에서 발생한 백색광이 제 1, 제 2 반사전극(RE1, RE2)에서 반사되고 제 2 전극(143)에서 재반사된 광이 다시 제 1, 제 2 반사전극(RE1, RE2)에 의해 또다시 반사되는 것과 같은, 발광다이오드(D1, D2, D3) 공간 내에서 반복 반사를 이룰 때, 특정 색상 빛이 증폭되도록 하기 위해 마이크로 캐비티 조건을 만족하는 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 녹색 컬러필터 패턴(도 2의 181)이 배치된 녹색 화소영역(SP1)의 발광다이오드(D1)는 녹색 마이크로 캐비티 조건을 만족하도록 하기 위해, 제 1 반사전극(RE1)과 제 2 전극(143) 사이의 거리는 녹색 광 경로 거리(MCG)를 가질 수 있다.

한편, 적색 컬러필터 패턴(도 2의 183)이 배치된 적색 화소영역(SP2)의 발광다이오드(D2)는 적색 마이크로 캐비티 조건을 만족하도록 하기 위해, 제 1 반사전극(RE)과 제 2 전극(143) 사이의 거리는 적색 광 경로 거리(MCR)를 가질 수 있다.

또한, 청색 컬러필터 패턴(도 2의 185)이 배치된 청색 화소영역(SP3)의 발광다이오드(D3)는 청색 마이크로 캐비티 조건을 만족하도록 하기 위해, 제 2 반사전극(RE2)과 제 2 전극(143) 사이의 거리는 청색 광 경로 거리(MCB)를 가질 수 있다.

이와 같이, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 배치된 컬러필터 패턴(181,183, 185)의 색상 종류에 따라, 서로 다른 광 경로 거리(MCR, MCG, MCB)를 가짐으로써, 발광층(142)에서 백색광이 발생하지만, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별 광 경로 거리(MCR, MCG, MCB)에 따른 공간 내에서 마이크로 캐비티 효과에 의해 특정 색상의 파장만 증폭되고 나머지 색상의 파장은 상쇄 혹은 감쇄된다.

예를 들어, 녹색 컬러필터 패턴(도 2의 181)이 배치된 녹색 화소영역(SP1)에서는 발광층(143)에서 발생한 백색광 중에서 녹색광의 파장만이 증폭되고, 나머지 색상의 파장은 상쇄 혹은 감쇄된다.

그 결과, 증폭된 녹색광은 녹색 컬러필터 패턴(도 2의 181)에 의해 필터링되어 상부로 출광되고, 다른 색상의 빛은 녹색 컬러필터 패턴(도 2의 181)을 통과하지 못한다.

또한, 적색 컬러필터 패턴(도 2의 183)이 배치된 적색 화소영역(SP2)에서는 발광층(143)에서 발생한 백색광 중에서 적색광의 파장만이 증폭되고, 나머지 색상의 파장은 상쇄 혹은 감쇄된다.

그 결과, 증폭된 적색광은 적색 컬러필터 패턴(도 2의 181)에 의해 필터링되어 상부로 출광되고, 다른 색상의 빛은 적색 컬러필터 패턴(도 2의 183)을 통과하지 못한다.

그리고, 청색 컬러필터 패턴(도 2의 185)이 배치된 청색 화소영역(SP3)에서는 발광층(143)에서 발생한 백색광 중에서 청색광의 파장만이 증폭되고, 나머지 색상의 파장은 상쇄 혹은 감쇄된다.

그 결과, 증폭된 청색광은 청색 컬러필터 패턴(도 2의 185)에 의해 필터링되어 상부로 출광되고, 다른 색상의 빛은 청색 컬러필터 패턴(도 2의 185)을 통과하지 못한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(도 2의 100)의 제 1 반사전극(RE1)은 녹색 및 적색 파장대의 광의 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성하고, 제 2 반사전극(RE2)은 청색 파장대의 광의 반사율이 높은 알루미늄(Al)로 형성함으로써, 녹색, 적색 및 청색 파장대의 광의 반사율을 각각 향상시킬 수 있게 되어, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 종래 마이크로 캐비티 구조를 위하여, 각 화소영역(SP1, SP2, SP3)별 유전체층(DIL1, DIL2, DIL3)의 두께를 다르게 형성해야 하므로, 적어도 세 번의 마스크 공정을 필요로 하였으나, 본 발명에서는 제 2 반사전극(RE2)의 배치로 인하여, 청색 화소영역(SP3)의 미세 공진거리가 짧아지게 되어, 제 3 유전체층(DIL3)의 두께와 제 2 유전체층(DIL2)의 두께를 다르게 형성하기 위한 마스크 공정을 생략할 수 있게 되어 공정이 간소화 된다.

나아가, 제 1 반사전극(RE1)의 측면을 덮는 수직부(140b)를 포함하는 제 1 전극(141)의 구조를 통하여, 제 1 전극(141)과 제 1 반사전극(RE1)을 연결시키기 위한 콘택홀을 삭제할 수 있으므로, 전계발광 표시장치(도 2의 100)의 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 4는 청색, 녹색 및 적색 파장대에서 은(Ag)과 알루미늄(Al)의 반사율을 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 실선으로 나타낸 은(Ag)의 반사율을 보면, 녹색 및 적색 파장대의 광에 대해서는 알루미늄(Al)보다 반사율이 높으나, 청색 파장대의 광에 대해서는 알루미늄(Al)보다 반사율이 낮은 것을 알 수 있다.

반면, 점선으로 나타낸 알루미늄(Al)의 반사율을 보면, 청색 파장대의 광에 대해서는 은(Ag)보다 반사율이 높으나, 녹색 및 적색 파장대의 광에 대해서는 은보다 반사율이 낮은 것을 알 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치(도 3의 100)는 각 화소영역(도 3의 SP1, SP2, SP3)별로 분리되어 형성되는 보호층(도 3의 134) 및 층간절연층(도 3의 128)을 언더컷(under cut)의 형태로 형성하여, 각 화소영역(도 3의 SP1, SP2, SP3)별로 은(Ag)으로 이루어진 제 1 반사전극(도 3의 RE1)을 패터닝하고, 청색 화소영역(도 3의 SP3)의 제 1 반사전극(도 3의 RE1) 상부에 알루미늄(Al)으로 이루어진 제 2 반사전극(도 3의 RE2)을 형성하여 녹색, 적색 및 청색 파장대의 광의 반사율을 각각 향상시킬 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 전계발광 표시장치 110: 기판
124: 게이트절연층 128: 층간절연층
134: 보호층 141: 제 1 전극
141a: 수평부 141b: 수직부
142: 발광층 143: 제 2 전극
170: 봉지층 180: 컬러필터층
181: 청색 컬러필터 패턴 183: 적색 컬러필터 패턴
185: 녹색 컬러필터 패턴 RE1: 제 1 반사전극
RE2: 제 2 반사전극 DIL1: 제 1 유전체층
DIL2: 제 2 유전체층 DIL3: 제 3 유전체층
SP1: 녹색 화소영역 SP2: 적색 화소영역
SP3: 청색 화소영역 D1, D2, D3: 발광다이오드
Td1, Td2, Td3: 박막트랜지스터

Claims

녹색, 적색 및 청색 화소영역을 포함하는 기판과;
상기 기판 상부의 상기 녹색, 적색 및 청색 화소영역 각각에 분리되어 배치되는 층간절연층 및 보호층;
상기 녹색, 적색 및 청색 화소영역 각각의 상기 보호층 상부에 배치된 제 1 반사전극;
상기 제 1 반사전극 상부의 상기 녹색, 적색 및 청색 화소영역에 각각 대응하여 배치된 제 1, 제 2 및 제 3 유전체층;
상기 제 1, 제 2 및 제 3 유전체층 및 제 1 반사전극을 각각 덮는 제 1 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 3 유전체층 사이에 배치된 제 2 반사전극;
상기 제 1 전극 상부에 배치되는 발광층;
상기 발광층 상부에 배치되는 제 2 전극
을 포함하며,
상기 제 1 반사전극과 상기 제 2 반사전극은 서로 상이한 물질로 이루어지는 전계발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 유전체층 및 상기 제 3 유전체층의 두께는 각각 상기 제 1 유전체층의 두께보다 큰 전계발광 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 유전체층의 두께는 상기 제 2 유전체층의 두께와 동일한 전계발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사전극 하부에 배치되며, 상기 제 1 반사전극과 전기적으로 연결된 박막트랜지스터를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 층간절연층의 폭보다 상기 보호층의 폭이 더 큰 전계발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반사전극은 은(Ag)으로 이루어지며, 제 2 반사전극은 알루미늄(Al)으로 이루어지는 전계발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 발광층 및 상기 제 2 전극은 상기 녹색, 적색 및 청색 화소영역 전면에 형성되는 전계발광 표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 전극 상부에 봉지층을 더 포함하는 전계발광 표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 봉지층 상부에 컬러필터층을 더 포함하는 전계발광 표시장치.