KR102377173B1 - 유기발광다이오드 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1기판과, 상기 제1기판 상부의 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부의 보호막과, 상기 보호막 상부의 발광다이오드와, 상기 발광다이오드 상부에 배치되고, 각각이 안쪽으로 갈수록 굴절률이 점점 작아지는 다중층으로 이루어지는 다수의 고분자 나노입자를 포함하는 패시베이션층과, 상기 패시베이션층 상부의 제2기판을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는데, 다수의 고분자 나노입자에 의하여 발광층으로부터 방출되는 광을 정면으로 굴절시킴으로써, 외부광추출 효율이 개선된다.

Description

유기발광다이오드 표시장치{Light Emitting Diode Display Device}
본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 나노입자를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
평판표시장치(flat panel display: FPD) 중 하나인 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED) 표시장치는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다.
그리고, 스스로 빛을 내는 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
또한, 유기발광다이오드 표시장치의 제조공정은 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation)이 전부라고 할 수 있기 때문에, 제조공정이 매우 단순하다.
유기발광다이오드 표시장치는 각 화소영역에 형성되는 발광다이오드로부터 방출되는 빛을 이용하여 영상을 표시하는데, 유기발광다이오드 표시장치의 발광다이오드를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 유기발광다이오드 표시장치(10)의 각 화소영역에는 발광다이오드(ED)가 형성되고, 발광다이오드(ED)는 제1전극(34), 발광층(38), 제2전극(40)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 발광다이오드(ED)는 제1기판 상부에 형성되는 박막트랜지스터에 연결되며, 발광다이오드(ED) 상부에는 패시베이션층(42)과 제2기판(50)이 배치된다.
제1 및 제2전극(34, 40)에 전압이 인가되면, 제1 및 제2전극(34, 40)으로부터 전자(electron) 및 홀(hole)이 공급되어 발광층(38)으로부터 빛이 방출되며, 유기발광다이오드 표시장치(10)는 발광다이오드(ED)를 흐르는 전류를 조절하여 계조를 표시한다.
여기서, 발광층(38)으로부터 방출되는 빛은 발광층(38), 제2전극(40), 패시베이션층(42), 제2기판(50) 및 외부의 공기(외기) 사이의 계면에서 통과, 굴절, 반사되어 다양한 경로를 거칠 수 있다.
제1전극(34)이 음극(cathode)이고, 발광층(38)이 유기발광물질로 이루어지고, 제2전극(40)이 투명한 양극(anode)이고, 패시베이션층(42)이 유기절연물질로 이루어지고, 제2기판(50)이 유리로 이루어진 경우를 예로 들어 발광층(38)으로부터 방출되는 빛의 경로를 설명하는데, 발광층(38)과 제2전극(40) 사이의 계면에서의 굴절, 제2전극(40)과 패시베이션층(42) 사이의 계면에서의 굴절, 패시베애션층(42)과 제2기판(50) 사이의 계면에서의 굴절은 무시한다.
먼저, 발광층(38)으로부터 제2기판(50)의 법선 방향으로 방출되는 빛은, 굴절 없이 제2전극(40), 패시베이션층(42) 및 제2기판(50)을 그대로 통과하여 유기발광다이오드 표시장치(10)로부터 추출되는 제1광(L1)이 된다.
그리고, 발광층(38)으로부터 제2기판(50)의 법선과 제1각을 갖는 방향으로 방출되는 빛은, 제2기판(50)과 외기 사이의 계면에서 굴절 되어 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되는 제2광(L2)이 된다.
그런데, 발광층(38)으로부터 제2기판(50)의 법선과 제1각보다 큰 제2각을 갖는 방향으로 방출되는 빛은, 제2기판(50)과 외부의 공기의 계면에서 전반사 되어 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되지 못하고 내부로 되돌아오는 제3광(L3)이 된다. (내부전반사 모드: total internal reflection (TIR) mode)
그리고, 발광층(38)으로부터 제2기판(50)의 법선과 제2각보다 큰 제3각을 갖는 방향으로 방출되는 빛은, 패시베이션층(42)과 제2기판(50) 사이의 계면에서 전반사 된 후 다시 제2전극(40)과 패시베이션층(42) 사이의 계면에서 전반사 되어 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되지 못하고 측면으로 소멸되는 제4광(L4)이 된다. 또한, 발광층(38)으로부터 제2기판(50)의 법선과 제3각보다 큰 제4각을 갖는 방향으로 방출되는 빛은, 발광층(38)과 제2전극(40) 사이의 계면에서 전반사 된 후 다시 발광층(38)과 제1전극(34) 사이의 계면에서 전반사 되어 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되지 못하고 측면으로 소멸되는 제5광(L5)이 된다. (광도파 모드: waveguide mode)
여기서, 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되는 제1 및 제2광(L1, L2)은 영상표시에 이용되는 반면, 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되지 못하는 제3 내지 제5광(L3, L4, L5)은 영상표시에 이용되지 못하고 사라진다.
즉, 종래의 유기발광다이오드 표시장치(10)에서는, 발광층(38)으로부터 방출되는 빛 전체가 영상표시에 이용되지 못하고, 일부는 각 계면에서의 굴절률 차이에 의한 전반사 등에 의하여 소멸되며, 이러한 광손실에 의하여 외부광추출 효율(또는 외부양자효율(external quantum efficiency: EQE))이 20%를 넘지 못하는 문제가 있다.
특히, 광손실의 40% 이상이 유기발광다이오드 표시장치(10)의 외부로 추출되지 못하고 측면으로 소멸되는 광도파 모드에 의하여 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 발광다이오드 상부의 패시베이션층에 다중층 구조의 다수의 고분자 나노입자(polymeric nanoparticle)를 형성함으로써, 외부광추출 효율이 개선되는 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 발광다이오드 상부에 다중층 구조의 다수의 고분자 나노입자가 혼합된 패시베이션층을 형성함으로써, 제조공정 추가 및 제조비용 상승 없이 외부광추출 효율이 개선되고 수명이 증가하는 유기발광다이오드 표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 제1기판과, 상기 제1기판 상부의 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부의 발광다이오드와, 상기 발광다이오드 상부에 배치되고, 각각이 안쪽으로 갈수록 굴절률이 점점 작아지는 다중층으로 이루어지는 다수의 고분자 나노입자를 포함하는 패시베이션층과, 상기 패시베이션층 상부의 제2기판을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 다수의 고분자 나노입자 각각은, 핵과, 상기 핵을 둘러싸고 상기 핵의 굴절률보다 크거나 같은 굴절률을 갖는 외각부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외각부의 굴절률은 상기 패시베이션층의 굴절률보다 작거나 같을 수 있다.
그리고, 상기 패시베이션층은 1.5 내지 2.0의 굴절률을 갖고, 상기 외각부는 1.3 내지 1.7의 굴절률을 갖고, 상기 핵은 1.0 내지 1.5의 굴절률을 가질 수 있다.
또한, 상기 핵은 실리카(silica)를 포함하고, 상기 외각부는 폴리스티렌(polystyrene)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 다수의 고분자 나노입자 각각은, 1μm 이하의 직경을 갖고 단면이 원형 또는 타원형일 수 있다.
또한, 상기 패시베이션층은 캐핑층(capping layer) 및 씰층(sealing layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 패시베이션층은 상기 캐핑층 및 상기 씰층의 이중층으로 이루어지고, 상기 다수의 고분자 나노입자는, 상기 캐핑층 및 상기 씰층 모두에 배치되거나, 상기 캐핑층 및 상기 씰층 중 하나에 선택적으로 배치될 수 있다.
본 발명은, 발광다이오드 상부의 패시베이션층에 다중층 구조의 다수의 고분자 나노입자(polymeric nanoparticle)를 형성함으로써, 외부광추출 효율이 개선되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 발광다이오드 상부에 다중층 구조의 다수의 고분자 나노입자가 혼합된 패시베이션층을 형성함으로써, 제조공정 추가 및 제조비용 상승 없이 외부광추출 효율이 개선되고 수명이 증가하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광다이오드를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 패시베이션층을 도시한 단면도.
이하, 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치(110)는, 제1 및 제2기판(120, 150)과, 제1기판(120) 상부에 형성되는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)에 연결되는 발광다이오드(ED)를 포함한다.
서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(120, 150)은 다수의 화소영역을 포함하는데, 제1기판(120)은 하판, TFT기판 또는 백플레인(backplane)으로 불리기도 하고, 제2기판(150)은 인캡슐레이션 기판으로 불리기도 한다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(120) 상부에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 파워배선이 형성되고, 게이트배선 및 데이터배선에는 스위칭 박막트랜지스터의 게이트전극 및 소스전극이 각각 연결될 수 있다.
박막트랜지스터(T)는 스위칭 박막트랜지스터 및 파워배선에 연결되는 구동 박막트랜지스터일 수 있으며, 화소영역에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터 이외에 다수의 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 다수의 박막트랜지스터는 박막트랜지스터(T)와 동일한 단면구성을 가질 수 있다.
박막트랜지스터(T)는 게이트전극(122), 반도체층(126), 드레인전극(128), 소스전극(130)을 포함한다.
구체적으로, 제1기판(120) 상부에는 게이트전극(122)이 형성되고, 게이트전극(122) 상부에는 게이트절연층(124)이 형성되는데, 게이트전극(122)은 스위칭 박막트랜지스터의 드레인전극에 연결될 수 있다.
게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 게이트절연층(124) 및 반도체층(126)의 양단 상부에는 각각 드레인전극(128) 및 소스전극(130)이 형성되는데, 드레인전극(128)은 고전위전압(ELVDD)에 연결될 수 있다.
반도체층(126)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
박막트랜지스터(T) 상부에는 보호층(132)이 형성되고, 보호층(132) 상부의 각 화소영역에는 발광다이오드(ED)가 형성된다.
발광다이오드(ED)는 제1전극(134), 발광층(138), 제2전극(140)을 포함한다.
구체적으로, 보호층(132) 상부에는 각 화소영역 별로 제1전극(134)이 형성되는데, 제1전극(134)은 소스콘택홀을 통하여 소스전극(130)에 연결된다.
제1전극(134) 상부에는 뱅크층(136)이 형성되는데, 뱅크층(136)은 제1전극(134)의 가장자리부를 덮으며, 제1전극(130의 중앙부를 노출하는 개구부를 포함한다.
뱅크층(136) 및 제1전극(134) 상부의 각 화소영역에는 개구부를 통하여 제1전극(134)과 접촉하는 발광층(138)이 형성된다.
발광층(138)은 제1 및 제2전극(134, 140)로부터 각각 공급되는 홀 및 전자에 의하여 빛을 방출하는데, 예를 들어 발광층(138)은 홀주입층(hole injection layer: HIL), 홀수송층(hole transporting layer: HTL), 발광물질층(emission material layer: EML), 전자수송층(electron transporting layer: ETL), 전자주입층(electron injecting layer: EIL)의 다중층으로 이루어질 수 있다.
발광층(138) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제2전극(140)이 형성되고, 제1전극(134), 발광층(138) 및 제2전극(140)은 발광다이오드(ED)를 구성한다.
발광다이오드(ED)의 제2전극(140) 상부의 제1기판(10) 전면에는 패시베이션층(142)이 형성되는데, 패시베이션층(142)은 다수의 고분자 나노입자(polymeric nanoparticle: PN)(144)을 포함한다.
패시베이션층(142)은, 캐핑층(capping layer) 및 씰층(sealing layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 약 1.5 내지 약 2.0의 굴절률을 가질 수 있다.
캐핑층(capping layer)은, 제2전극(140)을 보호하기 위하여 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 씰층(sealing layer)은 제1 및 제2기판(120, 150)을 합착하고 외부의 수분 또는 오염물질의 침투를 방지함과 동시에 외부의 충격을 흡수하기 위하여 접착물질로 이루어질 수 있다.
패시베이션층(142)이 캐핑층 및 씰층의 이중층일 경우, 다수의 고분자 나노입자(144)는 캐핑층 및 씰층 모두에 형성되거나, 캐핑층 및 씰층 중 하나에 선택적으로 형성될 수 있다.
다수의 고분자 나노입자(144)는, 각각 약 1μm 이하의 직경을 갖고 단면이 원형 또는 타원형인 입체일 수 있다.
만약 고분자 나노입자(144)의 직경이 약 1μm보다 클 경우에는, 고분자 나노입자(144)의 표면에서 산란이 발생하여 입사광의 파장이 변경됨으로써, 색이 분산되고 색의 선명성이 저하된다. 또한, 패시베이션층(142)에서 고분자 나노입자(144)가 차지하는 부피비가 지나치게 증가하여, 발광층(138)으로부터 유기발광다이오드 표시장치(110)의 정면으로 방출되는 빛의 경로까지 정면에서 벗어난 방향으로 변경함으로써, 오히려 외부광추출 효율이나 휘도가 저하될 수 있다. 따라서, 고분자 나노입자(144)는 약 1μm 이하의 직경을 갖도록 하여 색의 선명성 저하, 외부광추출 효율 저하, 휘도 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 다수의 고분자 나노입자(144)는, 각각 중앙으로 갈수록 낮은 굴절률을 갖는 다중층으로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 약 1.0 내지 약 1.5의 굴절률을 갖는 중앙의 핵(도 4의 146)과, 약 1.3 내지 약 1.7의 굴절률을 갖고 핵(146)을 감싸는 외각부(도 4의 148)을 포함하는 이중층으로 이루어질 수 있다.
핵(146)은 실리카(silica)를 포함할 수 있으며, 외각부(148)은 폴리스티렌(polystyrene)을 포함할 수 있다.
패시베이션물질에 고분자 나노입자(144)을 혼합한 후, 코팅(coating) 또는 프린팅(printing)과 같은 용액공정(soluble process)을 통하여 제2전극(140) 상부에 패시베이션 물질층을 형성하고, 이후 건조단계 또는 경화단계를 거쳐서 다수의 고분자 나노입자(144)를 포함하는 패시베이션층(142)을 형성할 수 있다.
이와 같이 중앙으로 갈수록 점점 작은 굴절률을 갖는 다중층으로 다수의 고분자 나노입자(144)를 형성함으로써, 발광층(138)으로부터 방출된 빛이 다수의 고분자 나노입자(144)에 의하여 유기발광다이오드 표시장치(110)의 정면으로 굴절되도록 할 수 있으며, 그 결과 외부광추출 효율을 개선할 수 있다.
제1 및 제2전극(134, 140)에 전압이 인가되면, 제1 및 제2전극(134, 140)으로부터 각각 전자(electron) 및 홀(hole)이 공급되어 발광층(138)으로부터 빛이 방출되며, 유기발광다이오드 표시장치(110)는 발광다이오드(ED)를 흐르는 전류를 조절하여 계조를 표시한다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치(110)에서는, 다수의 고분자 나노입자(144)에 의하여 발광층(138)으로부터 방출되는 빛의 경로가 변경되어 외부광추출 효율이 개선되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광다이오드를 도시한 단면도로서, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 발광층(138)으로부터 방출되는 빛은 발광층(138), 제2전극(140), 패시베이션층(142), 제2기판(150) 및 외부의 공기(외기) 사이의 계면에서 통과, 굴절, 반사되어 다양한 경로를 거칠 수 있다.
제1전극(134)이 음극(cathode)이고, 발광층(138)이 유기발광물질로 이루어지고, 제2전극(140)이 투명한 양극(anode)이고, 패시베이션층(142)이 유기절연물질로 이루어지고, 다수의 고분자 나노입자(144)가 핵(146)과 외각부(148)로 이루어지고, 제2기판(150)이 유리로 이루어진 경우를 예로 들어 발광층(138)으로부터 방출되는 빛의 경로를 설명한다.
여기서, 패시베이션층(142)의 굴절률은 제2전극(140)의 굴절률보다 크거나 같고, 고분자 나노입자(144)의 외각부(148)의 굴절률은 패시베이션층(142)의 굴절률보다 작거나 같고, 고분자 나노입자(144)의 핵(146)의 굴절률은 고분자 나노입자(144)의 외각부(148)의 굴절률보다 작거나 같을 수 있다.
예를 들어, 발광층(138)은 약 1.7의 굴절률을 갖고, 제2전극(140)은 약 1.8의 굴절률을 갖는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)로 이루어지고, 패시베이션층(142)은 약 1.5 내지 약 2.0의 굴절률을 갖고, 고분자 나노입자(144)의 외각부(148)는 약 1.3 내지 약 1.7의 굴절률을 갖고, 고분자 나노입자(144)의 핵(146)은 약 1.0 내지 약 1.5의 굴절률을 가질 수 있다.
먼저, 발광층(138)으로부터 제2기판(140)의 법선 방향으로 방출되는 빛은, 굴절 없이 제2전극(140), 패시베이션층(142) 및 제2기판(150)을 그대로 통과하여 유기발광다이오드 표시장치(110)로부터 추출되는 제1광(L11)이 된다.
그리고, 발광층(138)으로부터 제2기판(150)의 법선과 제1각을 갖는 방향으로 방출되는 빛은, 제2기판(150)과 외기의 계면에서 굴절 되어 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되는 제2광(L12)이 된다.
또한, 발광층(138)으로부터 제2기판(150)의 법선과 제1각보다 큰 제2각을 갖는 방향으로 방출되는 빛 중에서 일부는, 다수의 고분자 나노입자(144)에 의하여 굴절되어 제2기판(150)의 법선과 제2각보다 작은 제3각을 갖는 방향으로 진행한 후, 제2기판(150)과 외기 사이의 계면에서 굴절 되어 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되는 제3광(L13)이 된다.
그리고, 발광층(138)으로부터 제2기판(150)의 법선과 제2각보다 큰 제4각을 갖는 방향으로 방출되는 빛 중에서 일부는, 다수의 고분자 나노입자(144)에 의하여 굴절되어 제2기판(150)의 법선과 제2각보다 작은 제5각을 갖는 방향으로 진행한 후, 제2기판(150)과 외기 사이의 계면에서 굴절 되어 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되는 제4광(L14)이 된다.
물론, 발광층(138)으로부터 제2기판(150)의 법선과 제2각을 갖는 방향으로 방출되는 빛 중에서 나머지 일부는, 제2기판(150)과 외기 사이의 계면에서 전반사 되어 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되지 못하고 내부로 되돌아오는 종래의 제3광(L3)과 동일하게 진행하고, 발광층(138)으로부터 제2기판(150)의 법선과 제4각을 갖는 방향으로 방출되는 빛 중에서 나머지 일부는, 패시베이션층(142)과 제2기판(150)과 사이의 계면에서 전반사 된 후 다시 제2전극(140)과 패시베이션층(142) 사이의 계면에서 전반사 되어 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되지 못하고 측면으로 소멸되는 종래의 제4광(L4)과 동일하게 진행하지만, 종래의 유기발광다이오드 표시장치(도 1의 10)와는 달리 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부로 추출되는 제1 내지 제4광(L11, L12, L13, L14)이 모두 영상표시에 이용된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치(110)는, 종래의 유기발광다이오드 표시장치(10)에 비하여 발광층(138)으로부터 방출되는 빛 중에서 더 많은 양의 빛을 영상표시에 이용하므로, 광손실이 최소화 되고 50% 이상의 외부광추출 효율이 확보된다.
발광층(138)으로부터 방출되는 빛이 다수의 고분자 나노입자(144)로 입사될 경우의 광경로를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 패시베이션층을 도시한 단면도로서, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 패시베이션층(142)은 다수의 고분자 나노입자(144)를 포함하고, 다수의 고분자 나노입자(144) 각각은 핵(146)과 핵(146)을 둘러싸는 외각부(148)를 포함하는데, 패시베이션층(142)의 굴절률은 외각부(148)의 굴절률보다 크거나 같고, 외각부(148)의 굴절률은 핵(146)의 굴절률보다 크거나 같다.
먼저, 발광층(138)으로부터 방출되어 고분자 나노입자(144)에 수직으로 입사하는 제1입사광(IL1)은, 굴절되지 않고 그대로 고분자 나노입자(144)를 통과하여 패시베이션층(142)의 법선방향으로 방출되는 제1방출광(EL1)이 된다.
그리고, 발광층(138)으로부터 방출되어 고분자 나노입자(144)에 좌우에서 경사지게 입사하는 제2 및 제3입사광(IL2, IL3)은, 고분자 나노입자(144)를 통과하면서 패시베이션층(142)과 외각부(148) 사이의 계면, 외각부(148)와 핵(146) 사이의 게면, 핵(146)과 외각부(148) 사이의 계면, 외각부(148)와 패시베이션층(142) 사이의 계면에서 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 굴절된다.
이때, 패시베이션층(142)의 굴절률은 외각부(148)의 굴절률보다 크거나 같고, 외각부(148)의 굴절률은 핵(146)의 굴절률보다 크거나 같으므로, 제2 및 제3입사광(IL2, IL3)은 각각 패시베이션층(142)의 법선방향으로 굴절되어 방출되는 제2 및 제3방출광(EL2, EL3)이 된다.
즉, 다양한 입사각으로 고분자 나노입자(144)에 경사지게 입사되는 입사광이 고분자 나노입자(144)에 의하여 유기발광다이오드 표시장치(110)의 정면 방향으로 굴절되어 방출되므로, 유기발광다이오드 표시장치(110)의 외부광추출 효율이 개선되며, 그 결과 유기발광다이오드 표시장치(110)의 수명이 개선된다.
본 발명의 실시예에서는 발광층(138)의 빛이 상부의 제2전극(140)을 통하여 방출되는 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 발광층의 빛이 하부의 제1전극을 통하여 방출되는 하부발광방식 유기발광다이오드 표시장치를 구성할 수 있으며, 이 경우 제1전극 하부의 보호층(132)에 다수의 고분자 나노입자를 형성하여 외부광추출 효율을 개선할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 고분자 나노입자가 이중층인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 고분자 나노입자가 안쪽으로 갈수록 굴절률이 작아지는 삼중층 이상의 다중층 일 수 있다.
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.
110: 유기발광다이오드 표시장치 120: 제1기판
T: 박막트랜지스터 ED: 발광다이오드
134: 제1전극 138: 발광층
140: 제2전극 142: 패시베이션층
144: 고분자 나노입자 150: 제2기판

Claims (11)

  1. 제1기판과;
    상기 제1기판 상부의 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 상부의 발광다이오드와;
    상기 발광다이오드 상부에 배치되고, 각각이 안쪽으로 갈수록 굴절률이 점점 작아지는 다중층으로 이루어지는 다수의 고분자 나노입자를 포함하는 패시베이션층과;
    상기 패시베이션층 상부의 제2기판
    을 포함하고,
    상기 발광다이오드는 제1전극, 발광층 및 제2전극을 포함하고,
    상기 패시베이션층의 굴절률은 상기 제2전극의 굴절률보다 크거나 같은 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 고분자 나노입자 각각은, 핵과, 상기 핵을 둘러싸고 상기 핵의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 외각부를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외각부의 굴절률은 상기 패시베이션층의 굴절률보다 작거나 같은 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 1.5 내지 2.0의 굴절률을 갖고, 상기 외각부는 1.3 내지 1.7의 굴절률을 갖고, 상기 핵은 1.0 내지 1.5의 굴절률을 갖는 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 핵은 실리카(silica)를 포함하고, 상기 외각부는 폴리스티렌(polystyrene)을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 고분자 나노입자 각각은, 1μm 이하의 직경을 갖고 단면이 원형 또는 타원형인 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 캐핑층(capping layer) 및 씰층(sealing layer) 중 적어도 하나를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 캐핑층 및 상기 씰층의 이중층으로 이루어지고,
    상기 다수의 고분자 나노입자는, 상기 캐핑층 및 상기 씰층 모두에 배치되는 유기발광다이오드 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 고분자 나노입자 각각은, 삼중층 이상의 다중층으로 이루어지는 유기발광다이오드 표시장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광층으로부터 방출되어 상기 다수의 고분자 나노입자에 수직으로 입사하는 제1입사광은, 굴절되지 않고 그대로 고분자 나노입자를 통과하여 상기 패시베이션층의 법선방향으로 방출되고,
    상기 발광층으로부터 방출되어 상기 다수의 고분자 나노입자에 좌우에서 경사지게 입사하는 제2 및 제3입사광은, 상기 다수의 고분자 나노입자를 통과하면서 상기 패시베이션층과 상기 외각부 사이의 계면, 상기 외각부와 상기 핵 사이의 계면, 상기 핵과 상기 외각부 사이의 계면, 상기 외각부와 상기 패시베이션층 사이의 계면에서 상기 패시베이션층의 법선방향으로 순차적으로 굴절되어 방출되는 유기발광다이오드 표시장치.
  11. 삭제
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