KR20160038182A - 유기전계 발광소자 - Google Patents

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KR20160038182A
KR20160038182A KR1020140130452A KR20140130452A KR20160038182A KR 20160038182 A KR20160038182 A KR 20160038182A KR 1020140130452 A KR1020140130452 A KR 1020140130452A KR 20140130452 A KR20140130452 A KR 20140130452A KR 20160038182 A KR20160038182 A KR 20160038182A
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Abstract

본 발명은, 상부 발광 방식으로 구동하면서도 시야각 변화에 따른 레디쉬(reddish) 또는 그린니쉬(greenish) 현상을 억제함으로서 표시품질을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 3가지 색을 각각 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역을 갖는 화소영역이 다수 구비된 표시영역이 정의된 기판과, 상기 기판 상의 각 화소영역 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역과 중첩하며 형성된 어레이 소자와, 상기 어레이 소자 상부로 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역에 순차 적층된 형태로 구성되며 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계 발광 다이오드를 포함하며, 상기 다수의 화소영역 각각 내부에서 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역은 서로 이격하여 구성되며 상기 제 1 및 제 2 발광영역의 장축 방향과 상기 제 3 발광영역의 장축 방향은 직교하는 형태를 이루며, 상기 표시영역에 구비된 모든 제 1 및 제 2 발광영역 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 및 제 2 발광영역은 장축 방향의 일측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 제 1 비율을 제외한 나머지인 제 2 비율에 해당하는 제 1 및 제 2 발광영역은 장축 방향의 타측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자를 제공한다.

Description

유기전계 발광소자{Organic electro luminescent device}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic electro luminescent device)에 관한 것이며, 특히 고해상 및 고개구율 구현이 가능한 발광영역의 배열 구조를 가지며, 시야각 변화에 따른 색감 변화가 해소되어 우수한 표시품질을 갖는 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다.
또한 유기전계 발광소자는 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(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.
따라서 전술한 바와 같은 장점을 갖는 유기전계 발광소자는 최근에는 TV, 모니터, 핸드폰 등 다양한 IT기기에 이용되고 있다.
이하, 유기전계 발광 소자의 기본적인 구조에 대해서 조금 더 상세히 설명한다.
유기전계 발광소자는 크게 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드로 이루지고 있다.
상기 어레이 소자는 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 상기 유기전계 발광 다이오드와 연결된 구동 박막트랜지스터로 이루어지며, 상기 유기전계 발광 다이오드는 순차 적층된 형태로서 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어지고 있다.
이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자는 상기 유기 발광층으로부터 발생된 빛이 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극을 향해 출사됨으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기전계 발광소자는 근래들어 각 화소영역 내에서 상대적으로 큰 발광영역을 형성할 수 있는 구조를 갖고 상기 제 2 전극을 향해 출사되는 빛을 이용하여 화상을 표시하는 상부 발광 방식으로 제조되고 있다.
하지만 이러한 종래의 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자는 각 화소영역 내의 발광영역에는 상기 유기전계 발광 다이오드 하부로 전체 또는 일부에 있어 상기 어레이 소자를 이루는 구성요소가 배치되어 소정의 단차부가 형성되고 있다.
이에 의해 종래의 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자는 유기 발광층이 기판면을 기준으로 소정 각도를 가지며 일 방향 또는 양 방향으로 경사지게 형성됨으로써 표시영역을 바라보는 시야각 변화에 따라 특히 표시영역 전체적으로 레디쉬(reddish) 또는 그린니쉬(greenish) 한 컬러를 띄게 되어 표시품질 저하가 발생되고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상부 발광 방식으로 구동하면서도 시야각 변화에 따른 레디쉬(reddish) 또는 그린니쉬(greenish) 현상을 억제함으로써 표시품질을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자는, 3가지 색을 각각 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역을 갖는 화소영역이 다수 구비된 표시영역이 정의된 기판과, 상기 기판 상의 각 화소영역 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역과 중첩하며 형성된 어레이 소자와, 상기 어레이 소자 상부로 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역에 순차 적층된 형태로 구성되며 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계 발광 다이오드를 포함하며, 상기 다수의 화소영역 각각 내부에서 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역은 서로 이격하여 구성되며 상기 제 1 및 제 2 발광영역의 장축 방향과 상기 제 3 발광영역의 장축 방향은 직교하는 형태를 이루며, 상기 표시영역에 구비된 모든 제 1 발광영역 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 장축 방향의 일측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 제 1 비율을 제외한 나머지인 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 장축 방향의 타측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 표시영역에 구비된 모든 제 2 발광영역 중 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 장축 방향의 일측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 제 3 비율을 제외한 나머지인 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 장축 방향의 타측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 비율과 제 3 비율은 각각 0보다 크고 1보다 작은 값을 가지며, 상기 제 1 비율과 제 3 비율의 차이의 절대값은 0 내지 0.2인 것이 특징이며, 상기 제 1 비율과 제 2 비율 중 제 1 비율이 제 2 비율보다 클 경우, 상기 제 3 비율과 제 4 비율 중 제 3 비율이 제 4 비율보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 발광영역에는 적색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 2 발광영역에는 녹색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 3 발광영역에는 청색을 발광하는 유기 발광층이 구비될 수 있다.
또한, 상기 표시영역 전면에 대응하여 청색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 1 발광영역에는 청색을 발광하는 유기발광층과 더불어 적색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 2 발광영역에는 청색을 발광하는 유기발광층과 더불어 녹색을 발광하는 유기 발광층이 구비될 수 있다.
한편, 상기 화소영역은 3개의 부 화소영역으로 나뉘며 상기 어레이 소자는 각 화소영역 내에서 각 부 화소영역 별로 형성되며, 상기 표시영역이 구비된 모든 제 1 및 제 2 발광영역 중 상기 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역과 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 상기 제 1 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하며, 상기 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역과 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 상기 제 2 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하는 것이 특징이다.
이때, 상기 각 화소영역 내에서 각 부 화소영역 별로 구비된 어레이 소자의 위치가 각 화소영역 별로 동일하게 고정되며, 각 화소영역 별로 상기 어레이 소자와 일측 또는 타측이 중첩하도록 구성됨에 의해 상기 1 및 제 2 발광영역의 위치가 각 화소영역 별로 달리하는 것이 특징이다.
상기 화소영역은 3개의 부 화소영역으로 나뉘며 상기 어레이 소자는 각 화소영역 내부에서 이격하는 3개의 제 1, 제 2 및 제 3 어레이 소자로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 어레이 소자는 각각 상기 제 1 및 제 2 부 화소영역에 대응하여 구성되며 상기 제 3 어레이 소자는 상기 제 3 부 화소영역에 대응하여 구성되는 것이 특징이다.
이때, 상기 각 화소영역 별로 각 화소영역에 구비되는 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역의 위치가 동일하게 고정되고, 각 화소영역 별로 상기 1 및 제 2 발광영역과 중첩하는 제 1 및 제 2 어레이 소자의 위치가 각 화소영역 별로 달리하는 것이 특징이다.
상기 어레이 소자는 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함하며, 상기 기판 상에는, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 연결되며 서로 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선이 구비되며, 상기 데이터 배선과 이격하며 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 전원배선이 구비된다. 더불어 상기 어레이 소자를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 일 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 평탄화층이 구비되며, 상기 평탄화층 상부로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 일 전극과 접촉하며 상기 제 1 전극이 구비되며, 상기 평탄화층은 상기 제 1 및 제 2 발광영역 내에서 상기 어레이 소자와 중첩되는 부분을 상방으로 하고 상기 어레이 소자와 중첩되지 않는 부분을 하방으로 하여 경사면을 이루는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 상부 발광 방식으로 구현됨으로써 3개의 부 화소영역으로 구성되는 하나의 화소영역 내에 발광영역의 효율적인 배치를 통해 개구율은 그대로 유지되면서 시야각에 변화에 따른 그린니쉬 또는 레디쉬 현상을 해소함으로써 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시한 도면.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 4개의 화소영역 내에 각각 구비된 제 1 및 제 2 발광영역의 개략적인 단면도로서 모든 구성요소는 생략하고 각 제 1 및 제 2 발광영역과 중첩 형성된 어레이 소자와 평탄화층 및 유기 발광층만을 간략히 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 12a는 본 발명의 제 2 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시한 도면.
도 6b 내지 도 12b는 도 6a 내지 도 12b에 각각 도시된 4개의 화소영역 내에 각각 구비된 제 1 및 제 2 발광영역의 개략적인 단면도로서 모든 구성요소는 생략하고 각 제 1 및 제 2 발광영역과 중첩 형성된 어레이 소자와 평탄화층 및 유기 발광층만을 간략히 나타낸 도면.
도 13 내지 도 20은 본 발명의 제 1 내지 제 8 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 간단히 유기전계 발광소자의 하나의 부 화소영역에 대한 구성 및 동작에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 유기전계 발광소자의 하나의 부 화소영역 대한 회로도이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자의 하나의 각 부 화소영역(SP)에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되고 있다.
제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 부 화소영역(SP)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 각 부 화소영역(SP) 내부에는 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계 발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉, 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 다이오드(E)로 전달하게 된다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서 이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자는 상기 게이트 배선(GL)을 통해 게이트 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)을 통해 데이터 신호가 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계 발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계 발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
한편, 도 1에 있어서는 부 화소영역(SP) 내부에 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 것을 보이고 있지만, 상부 발광 방식으로 구동되는 유기전계 발광소자는 부 화소영역(SP)과 발광영역을 이원화 하여 구성할 수 있으므로 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 부 화소영역(SP) 내부에 구비될 필요는 없으며 이웃하는 부 화소영역(미도시)까지 연장되어 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시한 도면이며, 도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 4개의 화소영역 내에 각각 구비된 제 1 및 제 2 발광영역의 개략적인 단면도로서 모든 구성요소는 생략하고 각 제 1 및 제 2 발광영역과 중첩 형성된 어레이 소자와 평탄화층 및 유기 발광층만을 간략히 나타내었으며, 상기 유기 발광층을 경사 방향 화살표로 함께 도시하였다.
이때, 설명의 편의를 위해 상기 각 화소영역(P(P1, P2, P3, P4))은 3개의 부 화소영역(SP1, SP2, SP3)으로 이루어지고 있으며, 각 부 화소영역(SP1, SP2, SP3)은 서로 교차하는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)에 의해 포획되는 영역이라 정의하고, 제 2 방향으로 동일한 라인에 배치된 화소영역을 세로 화소라인(PL1, PL2)이라 정의하고, 제 1 방향으로 동일한 라인에 배치된 화소영역을 가로 화소라인(SPL1, SPL2)이라 정의한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 3개의 부 화소영역(SP1, SP2, SP3)이 구비된 각 화소영역(P1, P2, P3, P4) 내에서 적 및 녹색을 발광하는 발광영역과 청색을 발광하는 발광영역의 배치가 이원화되고 있는 것이 일 특징이 되고 있다. 이때, 설명의 편의를 위해 적색을 발광하는 발광영역을 제 1 발광영역(EA1), 녹색을 발광하는 발광영역을 제 2 발광영역(EA2), 청색을 발광하는 발광영역을 제 3 발광영역(EA3)이라 정의한다.
즉, 적색 및 녹색을 발광하는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)은 그 장축이 제 1 방향으로 배치되고 상기 제 1 방향에 대해 수직 교차하는 제 2 방향으로 교대하는 형태로 배치되고 있으며, 청색을 발광하는 제 3 발광영역(EA3)은 그 장축이 상기 제 2 방향으로 배치되며 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 교대하며 배치되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 청색을 발광하는 제 3 발광영역(EA3)은 제 3 부 화소영역(SP3) 내부에 위치하는 반면 상기 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)은 제 1 부 화소영역(SP1)과 제 2 부 화소영역(SP2)의 경계를 포함하여 이들 2개의 부 화소영역(SP1, SP2) 양측에 걸쳐 형성되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 제 3 발광영역(EA3)을 이원화하여 배치한 것은 고해상도를 구현하면서 각 발광영역에 구비되는 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 유기 발광층의 효율 및 수명을 고려하는 동시에 이들 유기 발광층을 형성하는데 이용되는 금속 마스크의 해상도를 고려하기 위함이다.
상기 유기 발광층의 증착에 이용되는 메탈 마스크의 경우, 일반적으로 에칭방법에 의해 제작되며 유기 발광 물질을 이용한 증착 공정 진행 시의 쉐도우 효과(shadow effect)를 최소화하기 위해 발광영역에 대응되는 개구의 측면은 테이퍼 형태를 갖도록 형성하고 있다. 이로 인해 상기 메탈 마스크에 있어 유기 발광층이 증착되는 기판과 마주하는 면의 개구 크기와 증착 방향의 개구 크기가 다르게 형성된다.
이러한 개구 구조를 갖는 메탈 마스크는 고해상도 예를들면 300ppi 이상의 고해상도를 구현할 수 없다. 이는 상기 메탈 마스크의 개구 형성을 위해 요구되는 최소면적과, 개구간 간 거리가 제한이 있기 때문이다. 개구가 너무 좁으면 원하는 형상 구현이 어려우며, 이웃한 개구가 서로 붙어 버리는 현상이 발생되며, 개구간 거리 즉, 립 폭이 너무 좁으면 전체 식각 비율이 커지므로 메탈 마스크 자체의 기계적인 강도 저하가 발생하기 때문이다.
따라서 이러한 문제를 해결하고자 앞서 설명드린 바와 같은 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 제 3 발광영역(EA3)의 이원화된 배치 구조가 제안된 것이다.
본 발명의 제 1 실시예와 같은 발광영역(EA1, EA2, EA3)의 배치 구조를 이루는 경우 메탈 마스크는 스트라이트 타입이 아닌 슬롯 타입을 이용할 수 있으며, 상대적으로 스트라이프 타입 메탈 마스크 대비 개구 배치 특성에 의해 립 폭 등에 있어 여유가 있으므로 강성 등이 강화됨으로서 최종적으로 300ppi 이상의 고해상도 갖는 유기 발광층의 형성이 가능하기 때문이다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)에 있어서 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 배치를 제 3 발광영역(EA3)과 이원화하여 제 1 및 제 2 부 화소영역(SP1, SP2)의 경계를 포함하도록 할 수 있는 것은 상부 발광 방식 구조를 이루기 때문이라 할 것이다.
유기전계 발광소자는 그 내부에 어레이 소자(A1, A2, A3)가 구비되고 있으며 이를 형성하기 위한 영역이 필요한데, 하부 발광방식의 유기전계 발광소자의 경우 유기 발광층으로부터 발광된 빛은 제 1 전극과 어레이 소자가 형성된 기판면으로 빛이 방출됨으로서 어레이 소자에 의해 가려진 부분은 빛이 차단되므로 발광 영역에는 어레이 소자가 중첩하여 배치될 수 없다. 따라서 이러한 하부발광 방식의 유기전계 발광소자는 어레이 소자의 설계에 있어 자유도가 떨어지며 어레이 소자와 중첩하지 않도록 발광영역이 확보되어야 하므로 개구율이 저감되고 있다.
하지만 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자의 경우 유기 발광층으로부터 발광된 빛은 제 2 전극을 향해 방출되므로 발광영역에 대해 어레이 소자가 중첩 배치되거나 혹은 중첩하지 않도록 배치되거나에 관계없기 때문에 어레이 소자의 배치에 자유도를 가지며 이러한 어레이 소자와 별도로 발광영역이 정의될 수 있다.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에 개시된 바와 같은 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자(100)는 하부 발광 방식의 유기전계 발광소자 대비 상대적으로 넓은 발광영역이 확보될 수 있으므로 개구율 향상 측면에 있어서도 우수하다 할 것이다.
이러한 상부 발광 방식의 구조적 특징에 의해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 어레이 소자(A1, A2, A3)와 배치와 상관없이 발광영역이 배치될 수 있으므로 전술한 바와같은 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 제 3 발광영역(EA3)의 이원화된 배치가 가능하게 된 것이다.
한편, 이러한 각 발광영역의 배치 구조를 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어서 또 다른 특징적인 구성으로서 제 1 방향으로 서로 이웃한 제 1 화소영역(및 제 3 화소영역) 내의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 배치와 제 2 화소영역(및 제 4 화소영역) 내에서의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 배치를 달리하는 것이다.
즉, 상기 각 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 제 1 및 제 2 부 화소영역(SP1, SP2)에 구비되는 어레이 소자(A1, A2) 더욱 정확히는 구동 박막트랜지스터의 소스 또는 드레인 전극과의 중첩 영역의 위치를 달리하는 것이 특징이다.
홀수 세로 화소라인(PL1)에 대해서는 서로 교대하는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 좌측 영역이 어레이 소자(A1, A2)와 중첩하고 우측영역은 중첩하지 않도록 구성하고, 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대해서는 서로 교대하는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 우측 영역이 어레이 소자(A1,A2)와 중첩하고 좌측영역은 중첩하지 않도록 구성한 것이 특징이다.
이렇게 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 같이 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 어레이 소자(A1,A2)와의 중첩 영역의 위치를 홀수 세로 화소라인(PL1)과 짝수 세로 화소라인(PL2)별로 다르게 구성한 것은 시야각 변화에 따른 레디쉬 또는 그린니쉬 현상을 해소시키기 위함이다.
일반적인 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자의 경우, 발광영역이 어레이 소자와 중첩되는 부분과 중첩하지 않는 부분이 존재할 수 있다. 이 경우 어레이 소자영역과 중첩하는 부분은 상기 어레이 소자가 형성됨에 의해 단차가 발생되며 이에 의해 이러한 단차를 평탄화하기 위해 상기 어레이 소자 상부에 평탄화층을 구비하고 있다 하더라도 평탄화층의 두께를 한없이 두껍게 형성할 수 없기 때문에 상기 어레이 소자에 기인하는 단차를 완전히 극복할 수 없다. 이에 의해 발광영역은 상기 어레이 소자와 중첩된 부분에서 중첩하지 않는 부분으로 평탄화층 표면에 경사가 발생된다.
따라서 평탄화층에 발생된 소정의 경사에 의해 발광영역에 구비되는 유기 발광층 또한 소정의 경사를 가지며 형성되며, 더욱이 일반적인 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자의 경우 설계 특성 상 모든 각각의 화소영역 내에서의 발광영역과 어레이 소자영역의 배치는 각 화소영역 별로 동일하게 이루어지고 있다.
다시 말해, 적색의 발광하는 모든 제 1 발광영역은 제 1 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하고 녹색을 발광하는 모든 제 2 발광영역은 제 2 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하도록 구성됨으로써 이에 의해 사용자가 표시영역을 바라보는 시야각 각도 변화에 따라 레디쉬 또는 그린니쉬 현상이 발생하게 된다.
즉, 표시영역의 중앙부를 기준으로 우측에서 바라보면 레디쉬(reddish) 현상이 좌측에서 바라보면 그린니쉬(greenish)한 현상이 발생되어 표시품질의 저하가 발생되고 있다.
하지만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 경우, 홀수 세로 화소라인(PL1)과 짝수 세로 화소라인(PL2) 별로 즉, 서로 좌우로 이웃하는 세로 화소라인(PL1, PL2)별로 제 1 발광영역(EA1) 및 제 2 발광영역(EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 영역이 달리함으로써 시야각 변화에 따른 레디쉬 또는 그린니쉬 현상이 해소되어 되어 표시품질이 향상되는 효과를 구현하게 되는 것이다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 경우 홀수 세로 화소라인(PL1)에 배치된 각 화소영역(P1, P3) 내에서 적색을 발광하는 제 1 발광영역(EA1)과 녹색을 발광하는 제 2 발광영역(EA2)의 좌측부분 즉, 제 1 부 화소영역(SP1)에 위치하는 부분이 어레이 소자(A1)와 중첩되도록 형성되고 있는 반면 짝수 세로 화소라인(PL2)에 배치된 각 화소영역(P2, P4) 내에서 적색을 발광하는 제 1 발광영역(EA1)과 녹색을 발광하는 제 2 발광영역(EA2)의 우측부분 즉, 제 2 부 화소영역(SP2)에 위치하는 부분이 어레이 소자(A2)와 중첩되도록 형성되고 있다.
그러므로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 경우 표시영역 전체에 형성된 모든 제 1 발광영역(EA1) 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 그 좌측부분이 어레이 소자(A1)와 중첩하도록 구성됨으로써 이들 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 좌측에서 우측방향으로 경사진 형태를 이루게 된다. 이에 의해 상기 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)에서는 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 우측으로 소정 각도 치우쳐 적색이 방출된다. 그리고 상기 제 1 비율만큼을 제외한 나머지 비율인 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)에 대해서는 그 우측부분이 어레이 소자(A2)와 중첩하도록 구성됨으로써 이들 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)은 우측에서 좌측으로 경사진 형태를 이루게 된다. 이에 의해 상기 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)에서는 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 좌측으로 소정 각도 치우쳐 적색이 방출된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 경우 표시영역 전체에 형성된 모든 제 2 발광영역(EA2) 중 제 3 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 그 좌측부분이 어레이 소자(A1)와 중첩하도록 구성됨으로써 이들 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 좌측에서 우측방향으로 경사진 형태를 이루게 된다. 이에 의해 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)에서는 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 우측으로 소정 각도 치우쳐 녹색이 방출된다. 그리고 상기 제 3 비율만큼을 제외한 나머지 비율인 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역에 대해서는 그 우측부분이 어레이 소자(A2)와 중첩하도록 구성됨으로써 이들 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 우측에서 좌측으로 경사진 형태를 이루게 된다. 이에 의해 상기 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)에서는 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 좌측으로 소정 각도 치우쳐 녹색이 방출된다.
도면에 있어서는 상기 제 1 비율 및 제 3 비율은 각각 1/2이 되고 상기 제 2 비율 및 제 4 비율 또한 각각 1/2이 되고 있는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 제 1 비율과 제 2 비율은 '제 1 비율 + 제 2 비율 = 1' 을 만족하는 범위에서 적절히 조절될 수 있으며, 상기 제 3 비율과 제 4 비율 또한 '제 3 비율 + 제 4 비율 = 1' 을 만족하는 범위에서 적절히 조절될 수 있다.
이때, 시야각 변화에 따른 레디쉬 및 그린니쉬 현상 발생 억제를 위해서는 상기 제 1 비율과 제 3 비율은 서로 동일한 값을 갖는 것이 가장 바람직하지만, 그 차이의 절대값 즉 '제 1 비율 - 제 3 비율' 혹은 '제 3 비율 - 제 1 비율' 의 절대값이 0.2 이하인 경우에도 비록 미세하게 레디쉬 및 그린니쉬 현상이 발생되지만, 사용자는 시야각 변화에 따라 거의 레디쉬 또는 그린니쉬 현상을 느끼지 못하는 수준이 됨을 알 수 있었다. 따라서 상기 제 1 비율과 제 3 비율은 반드시 동일한 값을 가질 필요는 없으며 그 차이의 절대값이 0 내지 0.2인 범위에서 자유롭게 변경될 수 있다. 이때, 상기 제 1 비율과 제 2 비율 중 제 1 비율이 제 2 비율보다 클 경우, 상기 제 3 비율과 제 4 비율 중 제 3 비율이 제 4 비율보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 표시영역 전체에 형성된 모든 제 1 발광영역(EA1) 중 상기 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)은 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 좌측으로 치우쳐 적색을 방출하게 되며, 표시영역 전체에 형성된 모든 제 2 발광영역(EA2) 중 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 좌측으로 치우쳐 녹색을 방출하게 되며, 또한 표시영역 전체에 형성된 모든 제 1 발광영역(EA1) 중 상기 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)은 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 우측으로 치우쳐 적색을 방출하게 되며, 표시영역 전체에 형성된 모든 제 2 발광영역(EA2) 중 상기 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 각각 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 우측으로 치우쳐 녹색을 방출하게 됨으로써 표시영역의 중앙부의 법선 방향을 기준으로 이의 우측 및 좌측에서 각각 표시영역을 바라보더라도 실질적으로 좌측 및 우측으로 치우쳐 방출되는 적색 및 녹색 빛이 동일하거나 또는 0.2 이하의 비율 차이를 가지며 우측 및 좌측으로 치우쳐 방출된다. 더욱이 상기 제 1 비율이 제 2 비율보다 큰 경우 상기 제 3 비율이 제 4 비율보다 크게 형성되고 있다. 따라서 이에 의해 제 1 비율로 우측으로 치우쳐 발광되는 적색은 제 3 비율로 우측으로 치우쳐 발광되는 녹색에 의해 보상되고, 제 2 비율로 좌측으로 치우쳐 발광되는 적색은 제 4 비율로 좌측으로 치우쳐 발광되는 녹색에 의해 보상됨으로써 레디쉬 및 그린니쉬 현상이 해소될 수 있는 것이다.
이러한 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 위치는 도 2에 제시된 본 발명의 제 1 실시예에 제시된 것 이외에 다양하게 변형될 수 있다.
도 6a 내지 도 12a는 본 발명의 제 2 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시하였으며, 도 6b 내지 도 12b는 도 6a 내지 도 12b에 각각 도시된 4개의 화소영역 내에 각각 구비된 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 개략적인 단면도로서 모든 구성요소는 생략하고 각 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 중첩 형성된 어레이 소자(A1, A2)와 평탄화층(140) 및 유기 발광층(155)만을 간략히 나타내었으며 상기 유기 발광층(155)을 경사 방향을 화살표로 함께 도시하였다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 1 발광영역(EA1)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 1 실시예와 동일하며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)에 배치된 제 2 발광영역(EA2) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(200)도 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 100)와 동일하게 표시영역 전체적으로 보면, 표시영역 전체에 형성된 모든 제 1 발광영역(EA1) 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)과 모든 제 2 발광영역(EA2) 중 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 좌상우하의 경사면을 가지며, 상기 제 1 비율을 제외한 나머지인 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)과 상기 제 3 비율을 제외한 나머지인 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 우상좌하의 경사면을 가지므로 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 100)와 동일한 효과를 구현하게 된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계 발광소자(300)의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 2 발광영역(EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 1 실시예와 동일하며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)에 배치된 제 1 발광영역(EA1) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 1 발광영역(EA1)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 1 발광영역(EA1)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기전계 발광소자(400)의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 1 실시예와 동일하며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)에 배치된 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기전계 발광소자(500)의 경우, 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 발광영역(EA1)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 1 실시예와 동일하며, 홀수 가로 화소라인(SPL1)에 배치된 제 2 발광영역(EA2) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 발광영역(EA1)과 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 2 발광영역(EA2)과 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 1 실시예와 동일하며, 홀수 가로 화소라인(SPL1)에 배치된 제 2 발광영역(EA2) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 2 발광영역(EA2)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있으며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)에 배치된 제 1 발광영역(EA1) 중 홀수 세로 화소라인(PL1)에 대응되는 제 1 발광영역(EA1)이 제 2 부 화소영역(SP2)에 구비된 어레이 소자(A2)와 중첩되어 우상좌하의 경사면이 형성되고 짝수 세로 화소라인(PL2)에 대응되는 제 1 발광영역(EA1)이 제 1 부 화소영역(SP1)에 구비된 어레이 조사와 중첩됨으로서 좌상우하의 경사면이 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 5 실시예와 동일하며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 7 실시예와 동일한 구성을 갖는 것이 특징이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 홀수 가로 화소라인(SPL1)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 5 실시예와 동일하며, 짝수 가로 화소라인(SPL2)의 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 배치는 제 2 실시예와 동일한 구성을 갖는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 3 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자 역시 본원 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 100)와 동일하게 표시영역 전체적으로 보면 표시영역 전체에 형성된 모든 제 1 발광영역(EA1) 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)과 모든 제 2 발광영역(EA2) 중 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 좌상우하의 경사면을 가지며 상기 제 1 비율을 제외한 나머지인 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역(EA1)과 상기 제 3 비율을 제외한 나머지인 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역(EA2)은 우상좌하의 경사면을 가지므로 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 100)와 동일한 효과를 구현하게 된다.
한편, 이러한 본원 제 1 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 각 화소영역(P1, P2, P3, P4) 내에 구비되는 어레이 소자(A1, A2, A3)는 평면도 상으로 각 부 화소영역(SP1, SP2, SP3)별로 형성되는 구성을 가짐으로서 적색을 발광하는 제 1 발광영역(EA1)과 녹색을 발광하는 제 2 발광영역(EA2)이 제 1 및 제 2 부 화소영역(SP1, SP2) 중 어느 부분에 위치하는 어레이 소자(A1, A2, A3)와 중첩 형성되느냐에 따라 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2) 자체의 각 화소영역(P1, P2, P3, P4) 내에서의 위치가 변경됨을 보이고 있다.
하지만, 이러한 제 1 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우, 그 각각의 변형예로서 각 화소영역(P1, P2, P3, P4) 내에서 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 형성 위치는 동일하게 배치하고 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 중첩되는 어레이 소자(A1, A2)의 배치를 달리함으로서 동일한 효과를 구현할 수도 있다.
도 13 내지 도 20은 본 발명의 제 1 내지 제 8 실시예 각각의 변형예에 따른 유기전계 발광소자의 서로 상하좌우로 이웃하는 4개의 화소영역에 대한 개략적인 평면도로서 발광영역과 어레이 소자가 형성되는 영역만을 간략히 도시한 하였다.
도시한 바와같이, 각 제 1 내지 제 8 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자(101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801)의 경우, 청색을 발광하는 제 3 발광영역(EA3)과 중첩되는 어레이 소자(A3)는 제 3 부 화소영역(SP3) 내에 위치하는 반면 적색 및 녹색을 발광하는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 연결되는 어레이 소자(A1, A2)는 제 1 및 제 2 부 화소영역(SP1, SP2)에 걸쳐 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)과 어레이 소자(A1, A2)와의 중첩 영역의 위치는 제 1 내지 제 8 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 동일한 위치가 되고 있다.
이러한 구성을 갖는 제 1 내지 제 8 실시예의 변형예에 따른 유기전계 발광소자(101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 801)는 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)의 위치가 각 화소영역(P1, P2, P3, P4) 내에서 동일하게 고정됨으로서 이러한 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2) 내에 유기 발광층을 형성하기 위한 메탈 마스크는 동일한 개구 위치를 갖게 되므로 일원화될 수 있으므로 제 2 및 제 3 발광영역(EA2, EA3) 별로 서로 다른 개구 배치 형태를 갖는 메탈 마스크를 각각 구비하여 유기전계 발광소자를 제조하는 것 대비 비용적으로 또한 사후 메탈 마스크 관리 측면에서 유리하다 할 것이다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면 구조에 대해 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예 내지 제 8 실시예의 경우 동일한 부분에 대한 단면 구조는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 동일하므로 이에 대해서는 설명을 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도시한 바와같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 등의 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(110)과, 도면에 나타내지 않았지만, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(미도시)으로 구성되고 있다. 이때, 상기 제 2 기판(미도시)은 무기절연막(미도시) 또는 유기절연막(미도시) 등으로 대체됨으로써 생략될 수 있다.
유연한 특성을 갖는 플라스틱 또는 고분자 재질으로 이루어지거나 혹은 유리 재질로 이루어진 제 1 기판(102)의 상부에는 버퍼층(103)이 구비되고 있으며, 이러한 버퍼층(103) 위로 표시영역에는 게이트 절연막(116)과 층간절연막(123)을 사이에 두고 서로 교차하며 부 화소영역(SP1, SP2, 미도시)을 정의하며 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 부 화소영역(SP1, SP2, 미도시)에는 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 일 전전 및 상기 전원배선(미도시)과 연결되며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되고 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 순수 폴리실리콘으로 이루어진 액티브영역(113a)과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 소스 및 드레인 영역(113b)을 포함하여 구성되는 폴리실리콘의 반도체층(113)과, 상기 게이트 절연막(116)과, 상기 액티브영역(113a)과 중첩하여 형성된 게이트 전극(120)과, 상기 소스 및 드레인 영역(113b)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)을 갖는 상기 층간절연막(123)과, 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역(113b)과 각각 접촉하며 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성되고 있으며, 도면에 나타내지 않았지만 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조를 이루고 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100) 있어서는 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 각각 상기 폴리실리콘의 반도체층(113)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여 탑 게이트 구조를 이루는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 구성된 반도체층과, 상기 반도체층 상에서 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극의 적층 구성을 이룰 수도 있다.
또한, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극의 적층 구성을 이룰 수도 있다.
이렇게 비정질 실리콘 또는 산화물 반도체 물질로 이루어진 반도체층을 포함하는 구성을 갖는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 게이트 전극이 최하부에 위치하는 보텀 게이트 구조를 이룰 수 있으며, 이 경우 상기 게이트 배선(미도시)은 게이트 절연막 하부에 위치하며, 상기 데이터 배선(미도시)은 상기 게이트 절연막 상부에 위치하게 된다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(138) 및 평탄화층(140)이 형성되어 있다.
이때, 상기 보호층(138)은 무기절연물질은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 평탄화층(140)은 이의 하부에 위치하는 단차를 적절히 해소시켜 평탄한 표면을 이루도록 유기절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl)로 이루어지고 있다.
하지만 이렇게 보호층(138) 위로 평탄화층(140)이 구비되고 있다 하더라도 상기 평탄화층(140)의 표면은 완전히 평탄한 상태를 이루지 못하고 실질적으로는 하부에 위치하는 구성요소 즉 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 등의 어레이 소자(A1, A2, 미도시)에 기인하는 단차부에 의해 경사면을 이루게 된다.
즉, 상기 평탄화층(140)의 표면은 특히 어레이 소자(A1, A2, 미도시)가 형성된 부분이 타영역 대비 높게 형성되고 그 외의 부분은 상대적으로 낮게 형성됨으로서 상기 어레이 소자(A1, A2, 미도시)와 중첩되는 부분을 상방으로 하고 중첩하지 않는 부분을 하방으로 하는 경사면을 이룬다.
도면에 있어서는 제 1 발광영역(EA1)에 대해서는 좌상우하의 경사면이 형성됨을 보이고 있으며 제 2 발광영역(EA2) 있어서는 우상좌하의 경사면이 형성됨을 있음을 보이고 있다.
다음, 상기 드레인 콘택홀(143)이 구비된 상기 평탄화층(140) 위로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시)에 대응하여 각각 제 1 전극(150)이 형성되어 있다.
이러한 제 1 전극(150)은 상부 발광 방식으로 구동되는 특성 상 이중층 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 하부층(150a)은 빛을 반사율이 우수한 금속물질로 이루어지며, 상부층(150b)은 일함수 값이 비교적 큰 즉, 4.8eV 내지 5.2eV 정도의 일함수 값을 갖는 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어짐으로서 애노드 전극의 역할을 하게 된다.
다음, 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시)의 경계에는 뱅크(152)가 형성되고 있다. 이러한 뱅크(152)는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시)에 대응해서는 각각 상기 제 1 전극(150)을 노출시키는 형태를 이루는 것이 특징이다.
또한 상기 뱅크(152)로 둘러싸인 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시) 내부에는 상기 제 1 전극(150) 위로 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(155)이 구비되고 있다.
이때, 도면에 있어서는 제 1 발광영역(EA1)에는 적색(R)을 발광하는 유기 발광층(155)이 형성되고, 제 2 발광영역(EA2)에 대해서는 녹색(G)을 발광하는 유기 발광층(155)이 형성되며, 제 3 발광영역(EA3)에 대해서는 청색(미도시)을 발광하는 유기 발광층(155)이 형성됨을 일례로 보이고 있지만, 상기 청색을 발광하는 유기 발광층(155)은 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시)에 관계없이 상기 표시영역 전면에 공통적으로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)에 대해서 상기 청색을 발광하는 유기 발광층(155)이 위로 적색 및 녹색을 발광하는 유기 발광층(155)이 형성된 구성을 이룰 수도 있다.
한편, 상기 유기 발광층(155)은 도면에 있어서는 유기 발광 물질만으로 이루어진 단일층으로 구성됨을 보이고 있지만, 발광 효율을 높이기 위해 다중층 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 유기 발광층(155)이 다중층 구조를 이루는 경우, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 애노드 전극의 역할을 하는 상기 제 1 전극(150) 상부로부터 순차적으로 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 5중층 구조로 형성될 수도 있으며, 또는 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 4중층 구조, 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer)의 3중층 구조로 형성될 수도 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 특히 제 1 및 제 2 발광영역(EA1, EA2)에 구비된 적 및 녹색을 발광하는 유기 발광층(155)은 그 하부에 형성된 평탄화층(140)의 영향을 받아 소정의 각도를 가지며 좌상우하 또는 우상좌하의 경사면 가지며 형성되고 있는 것이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 일 특징이 되고 있다.
또한, 상기 유기 발광층(155) 상부에는 상기 표시영역 전면에 대응하여 제 2 전극(160)이 형성되어 있다. 상기 제 2 전극(160)은 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄마그네슘 합금(AlMg) 중 하나로 이루어짐으로서 캐소드 전극의 역할을 하는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 기판(110) 상의 각 제 1, 2 및 제 3 발광영역(EA1, EA2, 미도시)에 순차 적층된 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(155) 및 상기 제 2 전극(160)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 제 1 기판(102)에 대응하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(미도시)이 더욱 구비될 수 있다.
상기 제 1 기판(102)과 제 2 기판(미도시)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿(frit)으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 상기 제 1 기판(102)과 제 2 기판(미도시)이 합착되어 패널상태를 유지하고 있다.
이때, 서로 이격하는 상기 제 1 기판(102)과 제 2 기판(미도시) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다.
상기 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(미도시)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱 또는 고분자 재질으로 이루어질 수도 있으며, 또는 유리 재질로 이루어질 수도 있다. 나아가 상기 제 2 기판(미도시)은 점착층을 포함하는 필름 형태로 상기 제 1 기판(102)의 최상층에 구비된 상기 제 2 전극(160)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 제 2 전극(160) 상부로 유기절연막(미도시) 또는 무기절연막(미도시)이 더욱 구비되어 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 유기절연막(미도시) 또는 무기절연막(미도시)은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 상기 제 2 기판(미도시)은 생략될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100: 유기전계 발광소자
A1, A2, A3: 어레이 소자
EL1, EL2, EL3: 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역
P1, P2, P3, P4: 화소영역
PL1: 홀수 세로 화소라인
PL2: 짝수 세로 화소라인
R, G, B: 적색, 녹색 및 청색 빛
SP1, SP2, SP3: 제 1, 제 2 및 제 3 부 화소영역
SPL1: 홀수 가로 화소라인
SPL2: 짝수 가로 화소라인

Claims (11)

  1. 3가지 색을 각각 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역을 갖는 화소영역이 다수 구비된 표시영역이 정의된 기판과;
    상기 기판 상의 각 화소영역 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역과 중첩하며 형성된 어레이 소자와;
    상기 어레이 소자 상부로 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역에 순차 적층된 형태로 구성되며 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계 발광 다이오드
    를 포함하며, 상기 다수의 화소영역 각각 내부에서 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역은 서로 이격하여 구성되며 상기 제 1 및 제 2 발광영역의 장축 방향과 상기 제 3 발광영역의 장축 방향은 직교하는 형태를 이루며, 상기 표시영역에 구비된 모든 제 1 발광영역 중 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 장축 방향의 일측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 제 1 비율을 제외한 나머지인 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역은 장축 방향의 타측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 표시영역에 구비된 모든 제 2 발광영역 중 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 장축 방향의 일측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되며, 상기 제 3 비율을 제외한 나머지인 제 4 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 장축 방향의 타측이 상기 어레이 소자와 중첩하도록 구성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비율과 제 3 비율은 각각 0보다 크고 1보다 작은 값을 가지며, 상기 제 1 비율과 제 3 비율의 차이의 절대값은 0 내지 0.2인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 비율과 제 2 비율 중 제 1 비율이 제 2 비율보다 클 경우, 상기 제 3 비율과 제 4 비율 중 제 3 비율이 제 4 비율보다 크게 형성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광영역에는 적색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 2 발광영역에는 녹색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 3 발광영역에는 청색을 발광하는 유기 발광층이 구비된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시영역 전면에 대응하여 청색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 1 발광영역에는 청색을 발광하는 유기 발광층과 더불어 적색을 발광하는 유기 발광층이 구비되며, 상기 제 2 발광영역에는 청색을 발광하는 유기발광층과 더불어 녹색을 발광하는 유기 발광층이 구비된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소영역은 3개의 부 화소영역으로 나뉘며 상기 어레이 소자는 각 화소영역 내에서 각 부 화소영역 별로 형성되며, 상기 표시영역이 구비된 모든 제 1 및 제 2 발광영역 중 상기 제 1 비율에 해당하는 제 1 발광영역과 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 상기 제 1 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하며, 상기 제 2 비율에 해당하는 제 1 발광영역과 상기 제 3 비율에 해당하는 제 2 발광영역은 상기 제 2 부 화소영역에 구비된 어레이 소자와 중첩하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 화소영역 내에서 각 부 화소영역 별로 구비된 어레이 소자의 위치가 각 화소영역 별로 동일하게 고정되며, 각 화소영역 별로 상기 어레이 소자와 일측 또는 타측이 중첩하도록 구성됨에 의해 상기 1 및 제 2 발광영역의 위치가 각 화소영역 별로 달리하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소영역은 3개의 부 화소영역으로 나뉘며 상기 어레이 소자는 각 화소영역 내부에서 이격하는 3개의 제 1, 제 2 및 제 3 어레이 소자로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 어레이 소자는 각각 상기 제 1 및 제 2 부 화소영역에 대응하여 구성되며 상기 제 3 어레이 소자는 상기 제 3 부 화소영역에 대응하여 구성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각 화소영역 별로 각 화소영역에 구비되는 제 1, 제 2 및 제 3 발광영역의 위치가 동일하게 고정되고, 각 화소영역 별로 상기 1 및 제 2 발광영역과 중첩하는 제 1 및 제 2 어레이 소자의 위치가 각 화소영역 별로 달리하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 소자는 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 어레이 소자를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 일 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 평탄화층이 구비되며, 상기 평탄화층 상부로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 구동 박막트랜지스터의 일 전극과 접촉하며 상기 제 1 전극이 구비되며, 상기 평탄화층은 상기 제 1 및 제 2 발광영역 내에서 상기 어레이 소자와 중첩되는 부분을 상방으로 하고 상기 어레이 소자와 중첩되지 않는 부분을 하방으로 하여 경사면을 이루는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
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