KR100779945B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR100779945B1
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Abstract

본 발명은 복수의 색채를 나타내는 각 부화소들을 형성하는 공정에서, 각 부화소의 형성 영역을 정의하는 금속 마스크의 정렬 마진을 극대화하여 오정렬에 의한 문제점을 최소화할 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명의 유기 발광 소자는 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있는 제 1 내지 제 2n 양전극층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 발광층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해 복수의 화소가 정의되며, 상기 제 2k-1 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있으며, 상기 제 2k 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있다.
상기 n은 1 이상의 자연수이며, k은 1≤k≤n인 임의의 자연수이다.
유기 발광 소자, 화소, 부화소, 오정렬

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
도 1은 일반적인 유기 발광 소자의 구성을 나타내는 평면도이고,
도 2는 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 화소 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 화소 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
22 : 홀수번째 양전극층(제 1 내지 제 2k-1 양전극층)
24 : 짝수번째 양전극층(제 2 내지 제 2k 양전극층)
25 : 화소
26 : 제 1 부화소
27 : 제 2 부화소
본 발명은 복수의 색채를 나타내는 각 부화소들을 형성하는 공정에서, 각 부화소의 형성 영역을 정의하는 금속 마스크의 정렬 마진을 극대화하여 오정렬에 의한 문제점을 최소화할 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 소자 중 하나로 웨이퍼 상의 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층을 삽입하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.
이러한 유기 전계 발광 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점이 있다. 또한, 좁은 광 시야각, 느린 응답 속도 등 종래에 LCD에서 문제로 지적되어온 결점을 해결할 수 있으며, 다른 형태의 디스플레이와 비교하여, 특히, 중형 이하에서 다른 디스플레이와 동등하거나(예를 들어, "TFT LCD") 그 이상의 화질을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화된다는 점에서, 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있다.
이하 첨부한 도면을 참고로, 종래의 유기 발광 소자의 구성 및 그 문제점에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 유기 발광 소자의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 유기 발광 소자는 기판(10) 위에 줄무늬 형태로 배열된 복수의 양전극층(12)이 형성되어 있으며, 이러한 복수의 양전극층(12) 위에는 유기 발광층(14) 등을 포함하는 유기 박막층이 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 발광층(14)을 포함하는 유기 박막층 위에는, 상기 복수의 양전극층(12)과 직교하도록 배열되어 있는 복수의 음전극층(16)이 형성되어 있다.
즉, 이러한 종래의 유기 발광 소자에서는, 상기 복수의 양전극층(12)과 복수의 음전극층(16)이 서로 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층(14)에 의해, 유기 발광 소자의 각 화소(15)가 정의된다.
이러한 유기 발광 소자에서는, 상기 양전극층(12) 중의 정공과 상기 음전극층(16) 중의 전자가 각각 이동하여 상기 유기 발광층(14) 중에서 서로 만나고, 이러한 정공과 전자가 유기 발광층(14) 중에서 전자-정공쌍을 형성하여 바닥 상태로 떨어지는 과정에서 빛 에너지를 방출함으로서, 유기 발광 소자의 각 화소(15)가 발광할 수 있게 된다.
그런데, 상기 유기 발광 소자가 풀칼라를 구현할 수 있도록 하기 위해, 상기 유기 발광 소자의 각 화소(15)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 부화소들을 포함하게 되며, 경우에 따라서는 이들 부화소들을 포함하는 각 화소(15)의 휘도를 보다 향상시키기 위해, 이들 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 부화소들과 함께 백색(W)을 발광하는 부화소를 포함하고 있다.
도 2는 이러한 종래 유기 발광 소자의 화소 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 유기 발광 소자에서는 각 화소(15)에 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W)을 발광하는 각 부화소들이 서로 평행하게 형성되어 있다. 그런데, 이들 각 부화소들은 서로 다른 종류의 유기 발광 물질로 형성 되어 있기 때문에, 각 화소(15)에 이들 각 부화소들을 형성하기 위해서는, 각 부화소의 형성 영역을 정의하는 금속 마스크가 필요하게 된다. 즉, 이러한 금속 마스크를 이용하여 각 부화소를 형성하기 위한 유기 발광 물질을 패터닝함으로서, 유기 발광 소자의 각 화소(15)에 복수의 색채를 발광하는 부화소들을 각각 별도로 형성하는 것이다.
그러나, 상기 종래 기술에 의한 유기 발광 소자에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 화소(15)에 포함되어 있는 각 부화소의 형성 영역이 매우 작아질 수 밖에 없기 때문에, 각 부화소를 형성하기 위한 금속 마스크의 정렬 마진이 매우 작아진다. 따라서, 각 부화소를 형성하기 위한 금속 마스크가 조금만 오정렬되더라도, 특정 부화소가 이와 상이한 색채를 발광하기 위한 다른 부화소의 형성 영역을 침범하여, 특정 부화소가 다른 부화소보다 현저히 작아지거나 원래 의도하는 색채와 다른 색채의 빛을 발광하게 되는 등, 유기 발광 소자의 품질 및 신뢰성 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
물론, 유기 발광 소자의 각 화소(15)의 크기 자체를 키우는 방법도 고려할 수 있으나, 이는 유기 발광 소자에 포함된 화소의 수 자체를 감소시켜, 유기 발광 소자의 고품질화에 적합하지 않다.
이러한 종래 기술의 문제점으로 인하여, 각 화소(15)의 크기 자체는 유지하면서도, 각 부화소들를 형성하기 위한 금속 마스크의 정렬 마진을 극대화할 수 있게 하는 유기 발광 소자의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 복수의 색채를 나타내는 각 부화소들을 형성하는 공정에서, 각 부화소의 형성 영역을 정의하는 마스크의 정렬 마진을 극대화하여 오정렬에 의한 문제점을 최소화할 수 있도록 하는 유기 발광 소자를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있는 제 1 내지 제 2n 양전극층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 발광층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해 복수의 화소가 정의되며, 상기 제 2k-1 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있으며, 상기 제 2k 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 n은 1 이상의 자연수이며, k은 1≤k≤n인 임의의 자연수이다.
본 발명은 또한 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구성으로서, 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있는 제 1 내지 제 2n 양전극층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 발광층과, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해 복수의 화소가 정의되며, 상기 제 2k-1 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있으며, 상기 제 2k 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 n은 1 이상의 자연수이며, k은 1≤k≤n인 임의의 자연수이다.
상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자에서, 상기 제 2 부화소는 상기 제 1 부화소의 1/2∼1/3 넓이로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자에서, 모든 양전극층, 즉, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 세 개의 제 1 부화소가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
그러면, 이하에서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구성에 대해 상술하기로 한다. 다만, 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 구성은, 양전극층, 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층 및 음전극층 등의 전체적인 구조에 있어서 상술한 도 1에 도시된 종래 기술의 유기 발광 소자와 동일하여 당업자에게 자명한 구성에 따르며, 단지 각 화소에 포함되어 있는 부화소의 구성만이 종래의 유기 발광 소자와 상이하다.
그러므로, 이하에서는 본 실시예의 유기 발광 소자가 종래 기술과 동일한 구성을 가지는 부분에 대해서는 간략히 설명하고, 종래 기술과 다른 구성을 가지는 각 화소의 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 화소 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 실시예의 유기 발광 소자는 종래 기술과 마찬가지로, 복수의 양전극층(제 1 내지 제 2n 양전극층; n은 1이상의 자연수로서 이하 모두 같다.)이 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있으며, 이러한 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에는 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층이 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층 위에는, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 복수의 음전극층이 형성되어 있다.
즉, 본 발명의 유기 발광 소자에서도, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 서로 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해, 유기 발광 소자의 복수의 화소가 정의되며, 종래 기술과 마찬가지 작용을 통해 각 화소가 발광한다.
다만, 도 3을 참조하면, 본 실시예의 유기 발광 소자에서는, 종래 기술과는 달리, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 중, 홀수번째의 양전극층(즉, 제 2k-1 양전극층, 도면 부호 22; k은 1≤k≤n인 임의의 자연수로서 이하 모두 같다.) 상의 각 화소(25)에는, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 세 개의 제 1 부화소(26)가 평행하게 형성되어 있는 한편, 이와 함께, 상기 세 개의 제 1 부화소(26)의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소(27)가 형성되어 있다.
또한, 짝수번째 양전극층(즉, 제 2k 양전극층, 도면 부호 24; k은 1≤k≤n인 임의의 자연수로서 이하 모두 같다.) 상의 각 화소(25)에는, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 세 개의 제 1 부화소(26)가 평행하게 형성되어 있는 한편, 이와 함께, 상기 세 개의 제 1 부화소(26)의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소(27)가 형성되어 있다.
즉, 본 실시예의 유기 발광 소자에서는, 각 화소(25)에서, 백색을 발광하는 제 2 부화소(27)가 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 제 1 부화소(26)와 평행하게 배치되어 있는 것이 아니라, 홀수번째 양전극층, 즉, 제 2k-1 양전극층(22) 상의 각 화소(25)에서는 이러한 제 2 부화소(27)가 제 1 부화소(26)들의 하측에 배치되어 있는 한편, 짝수번째 양전극층(24) 상의 각 화소(25)에는 이러한 제 2 부화소(27)가 제 1 부화소(26)들의 상측에 배치되어 있다.
이러한 본 실시예의 화소(25) 구성에 따르면, 각 화소(25)의 가로 방향으로 적색, 녹색 및 청색을 각각 발광하는 최대 세 개의 제 1 부화소(26) 만이 배치되면 족하기 때문에, 백색을 발광하는 부화소까지 최대 네 개의 부화소가 가로 방향으로 평행하게 배치되어야 하는 종래 기술의 유기 발광 소자에 비해, 각각의 부화소, 즉, 각 제 1 부화소(26) 및 제 2 부화소(27)의 가로 방향 너비가 실질적으로 커질 수 있다.
또한, 서로 인접하는 홀수번째 양전극층(22)과 짝수번째 양전극층(24)에서 서로 같은 종류의 부화소, 즉, 제 1 부화소(26)는 제 1 부화소(26)끼리, 제 2 부화소(27)는 제 2 부화소(27)끼리 마주보는 형태로 연결되어 있기 때문에, 이와 같이 서로 연결된 두 개의 제 1 부화소(26) 및 두 개의 제 2 부화소(27)들이 함께 병합되어 하나의 제 1 부화소(26) 및 제 2 부화소(27)처럼 취급될 수 있다(도 3의 "[" 표시 부분 참조).
따라서, 각각의 부화소, 즉, 각 제 1 부화소(26) 및 제 2 부화소(27)의 세로 방향 길이 역시 실질적으로 증가된 것으로 취급될 수 있으므로, 결국, 각 화소(25)의 크기를 실질적으로 키우지 않더라도, 각각의 제 1 부화소(26) 및 제 2 부화소(27)의 형성 영역을 실질적으로 증가시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 금속 마스크를 이용하여 각각의 제 1 부화소 및 제 2 부화소를 패터닝하는 과정에서, 금속 마스크의 정렬 마진이 종래 기술에 비해 현저히 커지게 되며, 이에 따라 금속 마스크의 오정렬에 의한 문제점을 최소 화할 수 있다.
한편, 상기 본 실시예의 유기 발광 소자에서는, 각 화소(25)에 적색, 녹색 및 청색을 각각 발광하는 세 개의 제 1 부화소(26)가 포함되어 있는 경우를 예시하였으나, 경우에 따라서는, 수명이 짧은 청색 발광 제 1 부화소(26)를 제외하고, 적색 및 녹색을 발광하는 두 개의 제 1 부화소(26)만을 각 화소(25) 내에 형성하거나, 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색채를 발광하는 하나의 제 1 부화소(26) 만을 각 화소에 형성할 수도 있다.
또한, 상기 본 실시예의 유기 발광 소자에서, 상기 제 2 부화소(27)는 상기 제 1 부화소(26)의 1/2∼1/3 넓이로 각 화소(25)에 형성되는 것이 바람직하다. 이로서, 본 실시예의 유기 발광 소자의 휘도를 가장 향상시켜 풀칼라를 구현하면서도 가장 선명한 화면을 표시할 수 있게 된다.
그리고, 본 실시예에서는, 홀수번째 양전극층, 즉, 제 2k-1 양전극층(22) 상의 각 화소(25)에 백색을 발광하는 제 2 부화소(27)가 제 1 부화소(26)의 하측에 배열되어 있는 한편, 짝수번째 양전극층, 즉, 제 2k 양전극층(24) 상의 각 화소(25)에는 백색을 발광하는 제 2 부화소(27)가 제 1 부화소(26)의 상측에 배열되어 있다.
그러나, 이와 반대로 홀수번째 양전극층 상의 각 화소에 제 2 부화소가 제 1 부화소의 상측에 배열되어 있는 한편, 짝수번째 양전극층 상의 각 화소에 제 2 부화소가 제 1 부화소의 하측에 배열되어 있어도 좋다.
이러한 구성에 의하더라도, 각 색채를 발광하는 부화소의 형성 영역을 실질 적으로 증가시켜, 금속 마스크의 정렬 마진을 증가시키는 본 발명의 작용, 효과를 동일하게 나타낼 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 화소의 크기를 키우지 않고도 각 색채를 발광하는 부화소의 형성 영역을 실질적으로 증가시켜, 이들 각 부화소를 형성하기 위한 금속 마스크의 정렬 마진을 증가시킬 수 있다.
따라서, 유기 발광 소자의 제조 공정을 용이하게 할 수 있는 동시에, 금속 마스크 오정렬에 의한 문제점을 최소화하여, 최종 제조된 유기 발광 소자의 품질 및 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있는 제 1 내지 제 2n 양전극층과,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 발광층과,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하고,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해 복수의 화소가 정의되며,
    상기 제 2k-1 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있으며,
    상기 제 2k 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있는 유기 발광 소자.
    상기 n은 1 이상의 자연수이며, k은 1≤k≤n인 임의의 자연수이다.
  2. 기판 위에 줄무늬 형태로 배열되어 있는 제 1 내지 제 2n 양전극층과,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 위에 형성되어 있는 유기 발광층과,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 직교하도록 상기 유기 발광층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하고,
    상기 제 1 내지 제 2n 양전극층과 상기 복수의 음전극층이 만나는 부분에 형성되어 있는 상기 유기 발광층에 의해 복수의 화소가 정의되며,
    상기 제 2k-1 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 상측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있으며,
    상기 제 2k 양전극층 상의 각 화소에는 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)을 발광하는 하나 이상의 제 1 부화소와, 상기 하나 이상의 제 1 부화소의 하측에서 백색(W)을 발광하는 제 2 부화소가 형성되어 있는 유기 발광 소자.
    상기 n은 1 이상의 자연수이며, k은 1≤k≤n인 임의의 자연수이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부화소는 상기 제 1 부화소의 1/2∼1/3 넓이로 형성되는 유기 발광 소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 2n 양전극층 상의 각 화소에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 발광하는 세 개의 제 1 부화소가 형성되어 있는 유기 발광 소자.
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