KR102092557B1 - 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법이 제공된다. 유기 발광 장치는 하부 기판, 하부 기판 상에 형성된 애노드, 애노드 상에 형성된 유기 발광층, 유기 발광층 상에 형성되는 캐소드, 및 캐소드의 적어도 일부 영역에 형성되고, 유기 발광층으로부터 발광된 빛에 대한 캐소드의 반사율을 감소시키기 위한 반사 저감층을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들에서는, RGBW 화소 구조와 마이크로캐비티 동시 구현이 가능한 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예들에서는 소자의 광효율을 향상시켜 소비 전력을 개선함과 동시에 소자 수명 또한 개선할 수 있는 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법을 제공한다.

Description

유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소자의 광효율을 향상시켜 소비 전력을 개선함과 동시에 소자 수명 또한 개선할 수 있는 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 장치는 자체 발광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 장치는 저전압 구동에 의해 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 대비비(contrast ratio) 측면에서도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.
유기 발광 장치는 색상을 표현하는 방식에 따라 각 화소 영역마다 적색, 녹색 및 청색 자체를 발광하는 유기 발광 소자를 형성하여 사용하는 방식과 백색을 발광하는 유기 발광 소자를 모든 화소 영역에 형성함과 함께 컬러 필터를 사용하는 방식이 사용되고 있다. 상술한 방식 중, 각 화소 영역마다 상이한 색을 발광하는 유기 발광 소자를 형성하여 사용하는 방식은 제조 공정 측면에서 어려움이 있는 반면, 백색 유기 발광 소자 및 컬러 필터를 사용하는 방식은 생산성, 휘도 및 소비 전력 등의 측면에서 유리함이 있어 널리 연구되고 있다.
[관련기술문헌]
1. 유기발광다이오드 표시장치 및 이의 제조 방법(특허출원번호 제 10-2007-0101715호)
2. 유기발광다이오드 표시장치 및 이의 제조 방법(특허출원번호 제 10-2007-0112049호)
3. 유기발광다이오드 표시장치 및 이의 제조 방법(특허출원번호 제 10-2008-0052149호)
탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치의 경우, 유기 발광층에서 발광된 빛을 상부로 발광시키기 위해 캐소드로 반투과 특성의 전극을 사용한다. 캐소드로 반투과 특성의 전극을 사용하는 경우, 광투과율을 향상시키기 위해 캐소드의 두께를 얇게 형성하더라도 유기 발광층에서 발광된 광의 일부는 캐소드에서 반사되어 애노드 측으로 향하게 되고, 캐소드에서 반사된 광은 애노드에서 다시 반사되어, 애노드와 캐소드 사이에서 반복적으로 반사되는 광이 발생한다. 따라서, 광로 길이(optical length)만큼 떨어져 있는 2개의 층 사이에서 광이 반복적으로 반사되어 보강 간섭에 의해 특정 파장의 빛이 증폭되는 현상인 마이크로캐비티(micro-cavity)가 자연스럽게 구현된다. 특히, 백색 유기 발광 소자 및 컬러 필터를 사용하는 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치에 광효율 및 소비 전력을 개선하기 위해 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역, 청색 서브 화소 영역 및 백색 서브 화소 영역을 사용하는 RGBW 화소 구조가 적용된 경우, 백색 서브 화소 영역에서도 애노드와 캐소드 사이에서 백색광이 반복적으로 반사되므로, 특정 파장의 빛에 대한 보강 간섭이 이루어지게 되어 특정 파장의 빛이 증폭된다. 이에, 본 발명의 발명자들은 백색 서브 화소 영역에서 원하는 백색광을 생성하기 어렵다는 것을 인식하고, 이러한 어려움을 해결하기 위해 새로운 구조의 유기 발광 장치를 발명하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역, 청색 서브 화소 영역 및 백색 서브 화소 영역을 사용하는 화소 구조에서 소자의 광효율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소자의 광효율을 향상시켜, 장치의 소비 전력을 개선함과 동시에 소자 수명 또한 개선할 수 있는 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 탑 에미션 방식의 유기 발광 장치에 RGBW 화소 구조를 적용한 경우, 백색 서브 화소 영역에서 원하는 백색의 광을 발광하기 위한 유기 발광 장치 및 유기 발광 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층으로부터 발광된 빛에 대한 캐소드의 반사율을 감소시키기 위한 반사 저감층을 사용하는 유기 발광 장치가 제공된다. 애노드, 유기 발광층과 캐소드가 하부 기판 상에 순차적으로 형성된다. 반사 저감층은 캐소드의 적어도 일부 영역에 형성된다. 반사 저감층은 반사 저감층과 접하는 캐소드의 반사율을 감소시킨다. 유기 발광 장치에서는 반사 저감층이 캐소드의 적어도 일부 영역에 형성되어 캐소드의 적어도 일부 영역에 대한 반사율을 감소시키므로, 캐소드의 적어도 일부 영역에 대한 광투과율을 높일 수 있다. 따라서, 캐소드의 적어도 일부 영역에서의 광투과율을 증가시켜 마이크로캐비티가 필요하지 않은 영역, 예를 들어, 백색 서브 화소 영역에서 마이크로캐비티가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광투과율이 상이한 복수의 캐소드를 포함하는 유기 발광 장치가 제공된다. 하부 기판 상에 애노드로 기능하는 제1 전극과 유기 발광층이 적층된다. 유기 발광층 상에 캐소드로 기능하는 제2 전극 및 제3 전극이 형성된다. 제2 전극 및 제3 전극은 서로 상이한 광투과율을 갖는다. 제3 전극의 광투과율이 제2 전극의 광투과율 보다 크도록 제2 전극 및 제3 전극이 형성되는 경우, 광투과율이 큰 제3 전극이 형성된 영역을 백색 서브 화소 영역으로 사용하고, 광투과율이 작은 제2 전극이 형성된 영역을 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역으로 사용하여, RGBW 화소 구조에서 백색 서브 화소 영역의 광투과율을 향상시켜 유기 발광 소자의 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유기 발광 소자의 광효율이 향상됨에 따라, 유기 발광 장치의 소비 전력을 개선함과 동시에 수명 또한 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치 제조 방법이 제공된다. 유기 발광 장치 제조 방법은 하부 기판 상에 애노드를 형성하는 단계, 애노드 상에 유기 발광층을 형성하는 단계 및 유기 발광층 상에 제1 광투과율을 갖는 제1 영역 및 제1 광투과율 보다 높은 제2 광투과율을 갖는 제2 영역을 갖는 캐소드를 형성하는 단계를 포함한다. 상술한 방법으로 형성된 유기 발광 장치는 상이한 광투과율을 갖는 복수의 영역을 갖는 캐소드를 포함하고, 광투과율이 높은 영역을 백색 서브 화소 영역으로 사용할 수 있다. 이에, RGBW 화소 구조에서 백색 서브 화소 영역의 광투과율을 향상시켜 유기 발광 소자의 광효율을 향상시키고, 유기 발광 장치의 소비 전력 및 수명을 향상시킬 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐소드 및 반사 저감층을 포함하는 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 1b 내지 도 1f는 도 1a에 도시된 유기 발광 표시 장치의 반사 저감층의 다양한 위치 및 두께를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치에서의 광투과율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전극을 갖는 캐소드를 포함하는 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 유기 발광 장치는 유기 발광층을 사용하여 특정 파장의 빛을 발광하는 장치를 의미한다. 본 명세서에서 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 장치가 디스플레이 용으로 사용되는 경우를 의미한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 유기 발광 장치를 유기 발광 표시 장치로 설명하나, 이에 제한되지 않고, 본 명세서에 기재된 유기 발광 표시 장치는 조명용으로도 사용될 수 있다.
본 명세서에서 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치 상부로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미한다. 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자에서 발광된 빛은 유기 발광 표시 장치를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 상면 방향으로 방출된다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐소드 및 반사 저감층을 포함하는 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치의 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 유기 발광 표시 장치(100)는 하부 기판(110), 애노드(150), 유기 발광층(160) 및 캐소드(170A)를 포함한다.
유기 발광 표시 장치(100)의 여러 엘리먼트들을 지지하는 하부 기판(110)은 복수의 서브 화소 영역을 포함한다. 복수의 서브 화소 영역은 각각은 서로 다른 색을 발광한다. 복수의 서브 화소 영역은 적색 서브 화소 영역인 제1 서브 화소 영역(110A), 녹색 서브 화소 영역인 제2 서브 화소 영역(110B), 청색 서브 화소 영역인 제3 서브 화소 영역(110C) 및 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)에서는 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)을 채용하여 유기 발광 표시 장치(100)의 소비 전력을 낮추고, 광효율을 향상시킬 수 있다.
하부 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(130)가 형성된다. 박막 트랜지스터(130)는 액티브층(120), 게이트 전극(131), 소스 전극(132) 및 드레인 전극(133)을 포함한다. 박막 트랜지스터(130)는 하부 기판(110) 상에서 각각의 서브 화소 영역 마다 형성되고, 각각의 서브 화소 영역에 대한 독립 구동을 가능하게 한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 유기 발광 표시 장치(100)에 포함될 수 있는 다양한 박막 트랜지스터 중 구동 박막 트랜지스터(130)만을 도시하였다. 또한, 본 명세서에서는 박막 트랜지스터(130)가 코플래너(coplanar) 구조인 것으로 설명하나, 인버티드 스태거드 구조의 박막 트랜지스터도 사용될 수 있다.
하부 기판(110) 상에는 액티브층(120)이 형성된다. 액티브층(120)은 채널 영역(121), 및 채널 영역(121)의 양측에 배치되는 소스 영역(122) 및 드레인 영역(123)을 포함한다. 액티브층(120) 상에는 액티브층(120)과 게이트 전극(131)을 절연시키기 위하여 게이트 절연막(140)이 형성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(140)이 하부 기판(110) 전면에 걸쳐 형성되는 경우, 게이트 절연막(140)은 액티브층(120)의 일부 영역을 개구시키는 컨택홀을 갖도록 형성되고, 컨택홀은 액티브층(120)의 소스 영역(122) 및 드레인 영역(123)의 일부 영역을 개구시킨다. 게이트 절연막(140) 상에는 게이트 전극(131)이 형성된다. 게이트 전극(131) 상에 층간 절연막(141)이 형성된다. 층간 절연막(141)은 액티브층(120)의 일부 영역을 개구시키는 컨택홀을 갖도록 형성되고, 컨택홀은 액티브층(120)의 소스 영역(122) 및 드레인 영역(123)의 일부 영역을 개구시킨다. 층간 절연막(141) 상에는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(133)이 형성된다. 소스 전극(132) 및 드레인 전극(133) 각각은 층간 절연막(141) 및 게이트 절연막(140)에 형성된 컨택홀을 통해 액티브층(120)의 소스 영역(122) 및 드레인 영역(123) 각각과 전기적으로 연결된다. 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 제거하고, 하부 기판(110) 상부를 평탄화시키기 위해 박막 트랜지스터(130) 상에 평탄화막(142)이 형성된다. 평탄화막(142)은 드레인 전극(133)을 노출시키는 콘택홀을 갖도록 형성된다.
하부 기판(110) 상에는 애노드(150), 유기 발광층(160) 및 캐소드(170A)를 포함하는 유기 발광 소자가 형성된다. 유기 발광 소자는 애노드(150)에서 공급되는 정공(hole)과 캐소드(170A)에서 공급되는 전자(electron)가 유기 발광층(160)에서 결합되어 광이 발광되는 원리로 구동되어, 화상을 형성한다. 유기 발광 표시 장치(100)는 독립 구동 표시 장치로서, 각각의 서브 화소 영역 별로 구동된다. 따라서, 상술한 박막 트랜지스터(130) 및 유기 발광 소자는 각각의 서브 화소 영역 별로 배치되어, 각각의 서브 화소 영역에 배치된 박막 트랜지스터(130)가 유기 발광 소자를 독립 구동할 수 있다.
평탄화막(142) 상에는 애노드(150)가 형성된다. 애노드(150)는 평탄화막(142)에 형성된 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(130)의 드레인 전극(133)과 연결될 수 있다. 애노드(150)는 정공을 공급하여야 하므로 일함수(work function)가 높은 도전성 물질로 형성되고, 애노드(150)는 일함수가 높은 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A)을 포함한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 유기 발광 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치인 경우, 유기 발광층(150)에서 발광하는 빛을 유기 발광 표시 장치(100)의 상부로 방출시키기 위해 애노드(150)는 투명 도전층 하부에 형성되는 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)을 포함한다. 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)은 반사율이 우수한 도전층으로 형성된다.
애노드(150)는 각각의 서브 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 본 명세서에서는 제1 서브 화소 영역(110A)에 대응하는 영역에 형성되는 애노드(150)를 제1 애노드(151), 제2 서브 화소 영역(110B)에 대응하는 영역에 형성되는 애노드(150)를 제2 애노드(152), 제3 서브 화소 영역(110C)에 대응하는 영역에 형성되는 애노드(150)를 제3 애노드(153), 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 영역에 형성되는 애노드(150)를 제4 애노드(154)로 정의한다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 애노드(151)는 투명 도전층(151A) 및 반사층(151B)을 포함하고, 제2 애노드(152)는 투명 도전층(152A) 및 반사층(152B)을 포함하고, 제3 애노드(153)는 투명 도전층(153A) 및 반사층(153B)을 포함하고, 제4 애노드(154)는 투명 도전층(154A) 및 반사층(154B)을 포함한다. 애노드(150)상에는 뱅크층(145)이 형성된다. 뱅크층(145)은 인접하는 서브 화소 영역을 구분하도록 형성된다.
애노드(150) 상에는 백색광을 발광하는 유기 발광층(160)이 형성된다. 유기 발광층(160)은 백색광을 발광하기 위한 적층 구조로서, 단일 스택(Single-Stack) 구조 또는 멀티 스택(Multi-Stack) 구조로 형성될 수 있다. 유기 발광층(160)은 형광 물질, 인광 물질, 형광 물질의 적층 구조, 인광 물질의 적층 구조, 또는 형광 물질과 인광 물질의 적층 구조로 형성될 수 있다.
유기 발광층(160) 상에는 캐소드(170A)가 형성된다. 캐소드(170A)는 유기 발광층(160)의 전 영역 상에 형성된다. 즉, 캐소드(170A)는 별도의 전압 배선에 연결되어 모든 서브 화소 영역에 동일한 전압을 인가하므로, 서브 화소 영역 별로 패터닝되지 않고, 유기 발광층(160)의 전영역을 덮도록 형성된다.
캐소드(170A)는 전자를 공급하여야 하므로, 전기 전도도가 높고 일함수가 낮은 물질, 즉, 캐소드용 물질로 형성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 유기 발광 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치인 경우, 캐소드(170A)는 매우 얇은 두께의 일함수가 낮은 금속성 물질로 형성된다. 예를 들어, 캐소드(170A)가 일함수가 낮은 금속성 물질로 형성되는 경우, 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 합금 등과 같은 금속성 물질을 수백 Å 이하의 두께, 예를 들어, 200Å 이하로 형성하여 캐소드(170A)를 구성할 수 있으며, 이와 같은 경우 캐소드(170A)는 실질적으로 반투과층이 된다. 또한, 신소재로 각광받는 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 및 그래핀(graphene) 또한 캐소드용 물질로 사용될 수 있다.
하부 기판(110) 상에 컬러 필터(190)가 배치된다. 컬러 필터(190)는 제1 서브 화소 영역(110A), 제2 서브 화소 영역(110B) 및 제3 서브 화소 영역(110C) 각각에 대응하도록 배치된 제1 컬러 필터(191), 제2 컬러 필터(192) 및 제3 컬러 필터(193)를 포함한다. 제1 컬러 필터(191), 제2 컬러 필터(192) 및 제3 컬러 필터(193)는 각각 특정 색을 표시하기 위한 컬러 필터이다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(191), 제2 컬러 필터(192) 및 제3 컬러 필터(193)는 각각 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 표시하기 위한 컬러 필터일 수 있다. 도 2a에서는 설명의 편의를 위해, 제1 컬러 필터(191)는 적색 컬러 필터, 제2 컬러 필터(192)는 녹색 컬러 필터, 제3 컬러 필터(193)는 청색 컬러 필터로 정의한다. 제4 서브 화소 영역(110D)은 백색 서브 화소 영역에 해당하므로, 컬러 필터가 배치되지 않는다. 제1 서브 화소 영역(110A), 제2 서브 화소 영역(110B) 및 제3 서브 화소 영역(110C) 각각에 대응되어 배치된 유기 발광 소자로부터 발광되는 백색광이 컬러 필터(190)를 통과함에 따라, 유기 발광 표시 장치(100)에서 다양한 색의 광이 구현될 수 있다.
하부 기판(110) 상에는 상부 기판(115)이 배치된다. 상부 기판(115)은 하부 기판(110)에 대향하게 배치되고, 하부 기판(110)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
마이크로캐비티는 빛이 광로 길이만큼 떨어져 있는 2개의 층 사이에서 반복적으로 반사됨으로써 보강 간섭에 의해 특정 파장의 빛이 증폭되는 것을 의미한다. 도 1a에 도시된 바와 같이 유기 발광 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치인 경우, 유기 발광 소자 하부에 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)과 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A)이 적층된 애노드(150)가 배치되고 유기 발광 소자 상부에 매우 얇은 두께의 금속성 물질로 이루어진 반투과층인 캐소드(170A)가 배치된다. 유기 발광 소자에서 발광된 빛 중 유기 발광 소자 하부로 발광된 빛은 애노드(150) 에서 반사되어 유기 발광 소자 상부로 진행하고, 유기 발광 소자에서 유기 발광 소자 상부로 발광된 빛 및 애노드(150)에서 반사된 빛은 캐소드(170A)로 진행하여 일부는 외부로 방출되고, 다른 일부는 반사되어 다시 애노드(150)로 진행된다. 따라서, 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이에서 반복적으로 반사되는 빛이 발생하게 되고, 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이의 거리, 즉, 애노드(150)에서 반사가 이루어지는 부분과 캐소드(170A)에서 반사가 이루어지는 부분 사이의 거리에 기초한 보강 간섭에 의해 특정 파장의 빛이 증폭될 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이의 거리는 애노드(150)의 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)과 반투과층인 캐소드(170A) 사이의 거리로 정의한다.
적색 가시광선, 녹색 가시광선 및 청색 가시광선의 파장은 서로 상이하기 때문에, 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역에서는 서로 다른 공진 거리가 설정되어야 한다. 공진 거리는 방출되는 빛의 반파장에 대한 배수에 해당하는 값으로 설정할 수 있다. 특정 파장의 빛에 대한 공진 거리를 형성하는 경우, 방출되는 빛 중 해당 파장에 해당하는 빛들은 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이에서 반사가 반복되면서 보강 간섭으로 인해 진폭이 커져 외부로 추출되어 광 효율이 향상되는 반면, 해당 파장에 해당하지 않는 빛들은 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이에서 반사가 반복되면서 상쇄 간섭으로 인해 진폭이 작아지게 된다. 예를 들어, 적색 가시광선의 파장은 약 650㎚이므로, 적색 서브 화소 영역인 제1 서브 화소 영역(110A)에서의 공진 거리는 약 325㎚의 배수로 설정할 수 있다. 또한, 녹색 가시광선의 파장은 약 530㎚이므로, 녹색 서브 화소 영역인 제2 서브 화소 영역(110B)에서의 공진 거리는 약 265㎚의 배수로 설정할 수 있다. 또한, 청색 가시광선의 파장은 약 470㎚이므로, 청색 서브 화소 영역인 제3 서브 화소 영역(110C)에서의 공진 거리는 약 235㎚의 배수로 설정할 수 있다.
상술한 공진 거리를 각각의 서브 화소 영역 별로 상이하게 설정하기 위해, 각각의 서브 화소 영역에 위치한 애노드(150)의 두께를 상이하게 조절할 수 있다. 애노드(150)에서 주로 반사가 이루어지는 부분인 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)과 캐소드(170A)에서 주로 반사가 이루어지는 부분인 캐소드(170A)의 하면 사이에는 애노드(150)의 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A)과 유기 발광층(160)이 위치한다. 여기서, 백색광을 발광하는 유기 발광층(160)의 두께는 모든 서브 화소 영역에서 동일하므로, 각각의 서브 화소 영역 별로 애노드(150)와 캐소드(170A) 사이의 거리를 상이하게 하려면, 각각의 서브 화소 영역에 위치한 애노드(150)의 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A)의 두께를 달리하여야 한다. 구체적으로, 제1 서브 화소 영역(110A)에서의 공진 거리는 약 325㎚이고, 제2 서브 화소 영역(110B)에서의 공진 거리는 약 265㎚이며, 제3 서브 화소 영역(110C)에서의 공진 거리는 약 235㎚이므로, 제1 서브 화소 영역(110A)에 위치한 제1 애노드(151)의 투명 도전층(151A)의 두께가 제2 서브 화소 영역(110B)에 위치한 제2 애노드(152)의 투명 도전층(152A)의 두께 보다 두껍고, 제2 서브 화소 영역(110B)에 위치한 제2 애노드(152)의 투명 도전층(152A)의 두께가 제3 서브 화소 영역(110C)에 위치한 제3 애노드(153)의 투명 도전층(153A)의 두께 보다 두꺼울 수 있다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153) 각각에 배치된 반사층(151B, 152B, 153B)의 두께가 동일하다면, 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153) 각각에 배치된 투명 도전층(151A, 152A, 153A)의 두께를 상이하게 하여, 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153)의 두께를 형성할 수 있다.
제1 서브 화소 영역(110A), 제2 서브 화소 영역(110B) 및 제3 서브 화소 영역(110C)과는 상이하게, 제4 서브 화소 영역(110D)은 백색 서브 화소 영역으로서, 컬러 필터(190)가 형성되지 않는 영역이다. 따라서, 제4 서브 화소 영역(110D)에서는 마이크로캐비티가 구현될 필요가 없으며, 마이크로캐비티가 구현되는 경우에는 유기 발광층(160)에서 발광되는 백색광이 마이크로캐비티에 의해 보강 간섭이 이루어지는 특정 파장의 광이 나타내는 색으로 컬러 시프트(color shift)가 발생할 수 있다. 그러나, 캐소드(170A)의 일함수를 낮추기 위해 캐소드(170A)로서 매우 얇긴 하지만 금속층을 사용하므로, 캐소드(170A)는 반투과층과 같은 기능을 하게 되고, 캐소드(170A)는 유기 발광층(160) 전면에 걸쳐 형성되므로, 제4 서브 화소 영역(110D)에서도 반투과층과 같은 기능을 하는 캐소드(170A)에 의해 마이크로캐비티가 발생한다. 또한, 캐소드(170A)의 광투과율을 높이기 위해 캐소드(170A)를 매우 얇게 형성하더라도, 예를 들어, 캐소드(170A)의 두께를 약 150Å 정도로 형성하더라도, 캐소드(170A)의 광투과율은 약 30% 내지 50% 정도에 불과하므로, 제4 서브 화소 영역(110D)에 의한 소비 전력 감소 및 휘도 향상은 크지 않을 수 있다. 따라서, 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치에서, 백색 서브 화소 영역을 추가적으로 형성하며 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역에서 마이크로캐비티를 구현하는 것에는 상당한 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)에서는 유기 발광층(160) 상에 형성되는 캐소드(170A)가 제1 광투과율을 갖는 제1 영역(171A) 및 제1 광투과율 보다 높은 제2 광투과율을 갖는 제2 영역(172A)을 포함한다. 여기서, 광투과율은 특정 물질이 빛을 투과하는 정도를 나타내는 값으로서, 가시광 파장 영역에서의 파장별 평균 투과율을 의미하며, 다양한 방식으로 측정 가능하다. 캐소드(170A)의 제1 영역(171A)은 마이크로캐비티가 구현되는 영역으로서, 복수의 서브 화소 영역, 즉, 제1 서브 화소 영역(110A), 제2 서브 화소 영역(110B) 및 제3 서브 화소 영역(110C)에 대응하고, 컬러 필터(190)가 배치된 영역에 대응할 수 있다. 또한, 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)은 마이크로캐비티의 발생이 최소화되도록 구현된 영역으로서, 하나의 서브 화소 영역, 즉, 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하고 컬러 필터(190)가 배치되지 않은 영역일 수 있다.
캐소드(170A)의 제2 영역(172A)의 제2 광투과율을 캐소드(170A)의 제1 영역(171A)의 제1 광투과율 보다 높게 하기 위해, 캐소드(170A)의 적어도 일부 영역 상에 반사 저감층(180A)을 형성한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 유기 발광 표시 장치의 캐소드 및 반사 저감층을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 유기 발광 표시 장치(100) 중 설명의 편의상 캐소드(170A) 및 반사 저감층(180A)만을 도시하였다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반사 저감층(180A)은 캐소드(170A)의 적어도 일부 영역에서 캐소드(170A) 상에 형성된다. 반사 저감층(180A)과 접하는 캐소드(170A)의 부분은 반사 저감층(180A)과 접하지 않는 캐소드(170A)의 부분과 비교하여 더 작은 반사율을 갖는다. 반사 저감층(180A)은 캐소드(170A)의 반사율을 감소시키기 위한 물질로 형성된다. 예를 들어, 반사 저감층(180A)은 유기물, 산화물과 같은 물질이 사용될 수 있고, 특히, 산화물로서 양극 산화물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 반사 저감층(180A)으로 산화 몰리브덴(MoO3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐 아연 산화물(IZO) 등이 사용될 수 있다. 반사 저감층(180A)은, 예를 들어, 마스크를 사용하여 유기 물질을 성막하거나, 노즐 등을 이용하여 프린팅할 수도 있다.
반사 저감층(180A)의 두께는 캐소드(170A)의 두께 보다 두꺼울 수 있다. 반사 저감층(180A)의 두께는 캐소드(170A)의 두께의 약 2배 이상으로 설정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 캐소드(170A)의 두께가 약 150Å 이하인 경우, 반사 저감층(180A)의 두께는 약 300Å 내지 400Å로 설정될 수 있다.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반사 저감층(180A)은 캐소드(170A)의 적어도 일부 영역에 형성될 수 있고, 일부 영역은 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)이다. 반사 저감층(180A)은 캐소드(170A)의 상면의 적어도 일부 영역에 형성된다. 상술한 바와 같이, 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치(100)에서는 캐소드(170A)가 반투과층과 같은 기능을 하므로, 백색 서브 화소 영역에서도 캐소드(170A)의 광투과율이 약 30% 내지 50% 정도에 불과하다. 따라서, 소비 전력을 낮추고 휘도를 향상시키기 위한 백색 서브 화소 영역에서 캐소드에 의해 반사되어 애노드로 향하는 광의 양을 감소시켜, 캐소드의 광투과율을 향상시키는 것이 요구된다. 이에, 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)에 상술한 반사 저감층(180A)을 형성하는 경우, 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 캐소드(170A)의 일부 영역에서의 반사율을 감소시켜 광투과율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)에서는 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)에 반사 저감층(180A)을 형성하여, 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)의 반사율을 감소시킬 수 있다. 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)의 반사율이 감소됨에 따라, 캐소드(170A)의 제2 영역(172A)의 광투과율이 증가하여, 제4 서브 화소 영역(110D)에 형성된 유기 발광층(160)에서 발광되는 백색광 중 캐소드(170A)에서 반사되어 애노드(150)로 진행하는 광의 양은 감소한다. 따라서, 제4 서브 화소 영역(110D)에서 발생할 수 있는 마이크로캐비티를 최소화할 수 있고, 제4 서브 화소 영역(110D)에서 발생할 수 있는 백색광의 컬러 시프트 또한 최소화할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 제4 서브 화소 영역(110D)에 위치한 제4 애노드(154)의 두께는 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153) 중 하나의 두께와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이 제4 애노드(154)의 두께가 제3 애노드(153)의 두께와 동일한 경우, 제4 애노드(154)는 제3 애노드(153)를 형성하는 공정에서 동일하게 형성할 수 있다. 도 1a에서는 제1 서브 화소 영역(110A)이 적색 서브 화소 영역이고, 제2 서브 화소 영역(110B)이 녹색 서브 화소 영역이고, 제3 서브 화소 영역(110C)이 청색 서브 화소 영역인 것으로 설명하였으나, 각각의 서브 화소 영역의 색상은 바뀔 수 있다.
본 명세서에서는 애노드(150)가 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A) 및 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)을 포함하는 것으로 정의하였으나, 애노드(150)는 투명 도전층(151A, 152A, 153A, 154A)만으로 구성되고, 반사층(151B, 152B, 153B, 154B)은 별도의 구성인 것으로 정의할 수도 있다. 또한, 본 명세서에서는 애노드(150)가 일함수가 높은 투명 도전성 물질 및 반사 금속층으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 애노드(150) 자체가 일함수가 높으며 반사율이 우수한 도전성 물질로 형성될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153) 중 적어도 일부는 두께가 동일할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 마이크로캐비티를 구현하기 위해 제1 애노드(151), 제2 애노드(152) 및 제3 애노드(153)의 두께는 모두 상이할 수도 있다. 그러나, 특정 파장의 빛만을 증폭시키는 구조로 유기 발광 표시 장치(100)를 설계할 수도 있으므로, 예를 들어, 제1 애노드(151)과 제2 애노드(152)의 두께는 동일하게 형성하고, 제3 애노드(153)의 두께만 제1 애노드(151) 및 제2 애노드(152) 보다 작게 또는 크게 형성할 수도 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 제4 애노드(154)가 제3 애노드(153)와 동일한 두께를 가지는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 제4 애노드(154)는 제1 애노드(151) 또는 제2 애노드(152)와 동일한 두께를 가질 수도 있다.
도 1c 내지 도 1f는 도 1a에 도시된 유기 발광 표시 장치의 반사 저감층의 다양한 위치 및 두께를 설명하기 위한 개념도이다. 도 1c 내지 도 1f에서는 설명의 편의를 위해 캐소드(170C, 170D, 170E, 170F) 및 반사 저감층(180C, 180D, 180E, 180F)만을 도시하였다. 도 1c 내지 도 1f는 도 1b와 비교하여 반사 저감층(180C, 180D, 180E, 180F)의 위치 및 두께만이 상이할 뿐, 다른 구성은 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
먼저, 도 1c를 참조하면, 반사 저감층(180C)은 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 캐소드(170C)의 하면에 형성된다. 반사 저감층(180C)은 캐소드(170C)의 하면에 형성되어, 제4 서브 화소 영역(110D)에 대응하는 캐소드(170C)의 제2 영역(172C)에서의 반사율을 감소시킬 수 있다.
반사 저감층(180C)의 두께는 캐소드(170A)에서 공급되는 전자가 유기 발광층으로 이동할 수 있는 두께로 설정될 수 있다. 캐소드(170C)에서의 반사율을 감소시키기 위해 캐소드(170C)의 하면에 반사 저감층(180C)을 형성하는 경우, 반사 저감층(180C)에 의해 캐소드(170C)로부터의 전자가 유기 발광층으로 원활하게 이동되지 않을 수도 있다. 이에, 반사 저감층(180C)을 약 400Å 이하의 두께로 형성하여, 캐소드(170C)로부터 유기 발광층으로 전자가 이동되지 않는 것을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 도 1d를 참조하면, 반사 저감층(180D)은 캐소드(170D)의 하면의 적어도 일부 영역에 형성되는 하부 반사 저감층(181D) 및 캐소드(170D)의 상면의 적어도 일부 영역에 형성되는 상부 반사 저감층(182D)을 포함한다. 상술한 캐소드(170D)의 일부 영역은 캐소드(170D)의 제1 영역(171D)을 제외한 제2 영역(172D)이다.
하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)은 캐소드(170D)의 반사율을 감소시키기 위한 물질로 형성된다. 예를 들어, 하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)은 유기물, 산화물과 같은 물질이 사용될 수 있고, 특히, 산화물로서 양극 산화물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)으로 산화 몰리브덴(MoO3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐 아연 산화물(IZO) 등이 사용될 수 있다. 하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)의 두께는 동일하다. 하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)은 동일한 두께로 약 300Å 내지 400Å로 형성될 수 있다. 하부 반사 저감층(181D) 및 상부 반사 저감층(182D)은 캐소드(170D)의 상면 및 하면에 형성되어, 캐소드(170D)의 제2 영역(172D)의 반사율을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 도 1e를 참조하면, 하부 반사 저감층(181E) 및 상부 반사 저감층(182E)의 두께는 상이하고, 하부 반사 저감층(181E)의 두께가 상부 반사 저감층(182E)의 두께보다 크다. 하부 반사 저감층(181E) 및 상부 반사 저감층(182E)은 약 300Å 내지 400Å로 형성될 수 있다. 도 1e에서는 하부 반사 저감층(181E)의 두께가 상부 반사 저감층(182E)의 두께보다 큰 것으로 도시하였으나, 하부 반사 저감층(181E)의 두께가 상부 반사 저감층(182E)의 두께보다 작을 수도 있다.
다음으로, 도 1f를 참조하면, 하부 반사 저감층(181F)은 캐소드(170F)의 적어도 일부 영역을 포함하는 하면 전체에 형성되고, 상부 반사 저감층(182F)은 캐소드(170F)의 적어도 일부 영역의 상면에 형성된다. 예를 들어, 하부 반사 저감층(181F)은 캐소드의 제1 영역(171F)과 제2 영역(172F)의 하면에 형성될 수 있고, 상부 반사 저감층(182F)은 캐소드의 제2 영역(172F), 즉, 백색 서브 화소 영역인 제4 서브 화소 영역(110D)의 상면에 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치에서의 광투과율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2a에 도시된 그래프에서 x축은 파장에 대응하고, y축은 투과도에 대응하며, 파장의 단위는 ㎚이고, 투과도는 백분율 값이다. 도 2a에 도시된 그래프에서 실선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이며, 도 2a에 도시된 그래프에서 점선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성하고, 캐소드의 일면에 300Å의 두께를 가지는 양극 산화물인 인듐 아연 산화물(IZO)를 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이다.
도 2b에 도시된 그래프에서 x축은 파장에 대응하고, y축은 투과도에 대응하며, 파장의 단위는 ㎚이고, 투과도는 백분율 값이다. 도 2b에 도시된 그래프에 얇은 실선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이고, 도 2b에 도시된 그래프에서 점선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성하고, 캐소드의 하면 및 상면에 400Å의 두께를 가지는 산화 몰리브덴(MoO3)을 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이고, 도 2b에 도시된 그래프에서 2점 쇄선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성하고, 캐소드의 하면에 400Å의 두께를 가지는 산화 몰리브덴(MoO3)을 형성하고, 캐소드의 상면에 400Å의 두께를 가지는 인듐 아연 산화물(IZO)을 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이고, 도 2b에 도시된 그래프에서 1점 쇄선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성하고, 캐소드의 하면에 400Å의 두께를 가지는 CuPc(copper phthalocyanine)를 형성하고, 캐소드의 상면에 400Å의 두께를 가지는 인듐 아연 산화물(IZO)을 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이며, 도 2b에 도시된 그래프에서 굵은 실선으로 도시된 곡선은 캐소드를 150Å의 두께를 가지는 은(Ag)으로 형성하고, 캐소드의 하면에 400Å의 두께를 가지는 CuPc(copper phthalocyanine)를 형성하고, 캐소드의 상면에 300Å의 두께를 가지는 인듐 아연 산화물(IZO)을 형성한 경우의 파장 대비 광투과율을 측정한 것이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 별도의 반사 저감층 없이 캐소드만의 광투과율을 측정한 경우(도 2a의 그래프에서 실선), 평균적으로 약 30% 내지 50% 정도의 광투과율이 측정된 반면, 캐소드의 일면에 반사 저감층으로 인듐 아연 산화물(IZO)을 형성하여 광투과율을 측정한 경우(도 2a의 그래프에서 점선) 평균적으로 약 60% 내지 80% 정도의 광투과율이 측정되었다.
다음으로, 도 2b를 참조하면, 별도의 반사 저감층 없이 캐소드만의 광투과율을 측정한 경우(도 2b의 그래프에서 얇은 실선), 평균적으로 약 30% 내지 50% 정도의 광투과율이 측정된 반면, 캐소드의 양면에 반사 저감층을 형성하여 광투과율을 측정한 다양한 경우들에서는(도 2b의 그래프에서 점선, 1점 쇄선, 2점 쇄선, 굵은 실선) 평균적으로 약 60% 내지 80% 정도의 광투과율이 측정되었다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전극을 갖는 캐소드를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 단면도이다. 도 3a는 도 1a와 비교하여 캐소드(370)가 제2 전극(373) 및 제3 전극(374)을 포함한다는 것이 상이할 뿐, 다른 구성은 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
유기 발광 소자는 애노드(351, 352, 353, 354), 유기 발광층(360) 및 캐소드(370)를 포함한다. 본 명세서에서는 애노드(351, 352, 353, 354)를 제1 전극으로 정의한다.
유기 발광층(360) 상에는 제2 전극(373) 및 제3 전극(374)이 형성된다. 제2 전극(373)은 컬러 필터(390)가 형성된 제1 서브 화소 영역(310A), 제2 서브 화소 영역(310B) 및 제3 서브 화소 영역(310C)에 대응하는 위치에 형성되고, 제3 전극(374)은 컬러 필터(390)가 형성되지 않는 제4 서브 화소 영역(310D)에 대응하는 위치에 형성되며, 제2 전극(373)과 제3 전극(374)은 유기 발광층(360) 상에서 동일 평면 상에 형성된다. 제2 전극(373)과 제3 전극(374)은 전기적으로 연결되어 캐소드(370)를 구성한다.
제2 전극(373)은 캐소드(370)를 구성하는 물질로서, 전기 전도도가 높고 일함수가 낮은 물질, 즉, 캐소드용 물질로 형성된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 유기 발광 표시 장치(300)가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치인 경우, 매우 얇은 두께의 일함수가 낮은 금속성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(373)이 일함수가 낮은 금속성 물질로 형성되는 경우, 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 합금 등과 같은 금속성 물질을 수백 Å 이하의 두께, 예를 들어, 150Å 이하로 형성하여 제2 전극(373)을 구성할 수 있다. 따라서, 제2 전극(373)은 반투과층으로 기능한다.
제3 전극(374)은 캐소드(370)를 구성하는 물질로서, 전기 전도도가 높고 일함수가 낮은 물질, 즉, 캐소드용 물질로 형성된다. 제3 전극(374)은 일함수가 낮으면서, 제2 전극(373)에 비해 광투과율이 높은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 제3 전극(374)은 투명층으로 기능하거나, 제2 전극(373)보다 광투과율이 높은 반투과층으로 기능할 수 있다.
제2 전극(373)의 광투과율과 제3 전극(374)의 광투과율은 상이하다. 제3 전극(374)은 투명 도전성 물질이거나 제2 전극(373)보다 광투과율이 높은 반투과층으로 기능할 수 있으므로, 제3 전극(374)의 광투과율은 제2 전극(373)의 광투과율 보다 클 수 있다. 따라서, 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역에 마이크로캐비티를 구현함과 동시에, 백색 서브 화소 영역의 광투과율을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 전극(374)은 제4 서브 화소 영역(310D)의 일부 영역에 형성될 수 있고, 제2 전극(373)은 제1 서브 화소 영역(310A), 제2 서브 화소 영역(310B), 제3 서브 화소 영역(310C) 및 제4 서브 화소 영역(310D) 중 제3 전극(374)이 형성되지 않은 영역에 형성될 수 있다. 따라서, 제4 서브 화소 영역(310D)의 광투과율은 제1 서브 화소 영역(310A), 제2 서브 화소 영역(310B) 및 제3 서브 화소 영역(310C)의 광투과율 보다 클 수 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3b를 참조하면, 외부로부터의 다양한 신호를 표시부에 전달하기 위한 칩들 및 회로가 실장된 연성 회로 기판(380)과의 전기적 연결을 위한 패드부(381)가 하부 기판(310) 상에 형성되고, 연성 회로 기판(380)으로부터의 다양한 신호를 전달하기 위한 배선(382)이 하부 기판(310) 상에 형성된다. 제2 전극(373) 및 제3 전극(374)은 모두 캐소드(370)를 구성하는 전극이므로, 제2 전극(373) 및 제3 전극(374)에는 패드부(381)로 연결되어 패드부(381)로부터 동일한 전압이 인가될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 하부 기판 상에 애노드를 형성하고(S40), 애노드 상에 유기 발광층을 형성한다(S41). 애노드를 형성하고, 유기 발광층을 형성하는 것은 도 1 내지 도 3의 애노드 및 유기 발광층을 형성하는 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
이어서, 유기 발광층 상에 제1 광투과율을 갖는 제1 영역 및 제1 광투과율 보다 높은 제2 광투과율을 갖는 제2 영역을 포함하는 캐소드를 형성한다(S42).
캐소드를 형성하는 것은 제1 영역 및 제2 영역에 금속으로 이루어지는 금속 전극을 형성하고, 제2 영역에 대응하는 금속 전극의 일면에 금속 전극과 광특성이 상이한 반사 저감층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
캐소드를 형성하는 것은 제1 영역에 금속으로 이루어지는 금속 전극을 형성하고, 제2 영역에 투명 도전성 물질로 이루어지는 투명 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층으로부터 발광된 빛에 대한 캐소드의 반사율을 감소시키기 위한 반사 저감층을 포함하는 유기 발광 장치의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 하부 기판은 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역, 청색 화소 영역 및 백색 서브 화소 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 ,일부 영역은 백색 서브 화소 영역에 대응되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 애노드의 두께는 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역에 대응하는 부분 별로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역 중 하나에 대응하는 애노드의 부분의 두께와 백색 서브 화소 영역에 대응하는 애노드의 부분의 두께는 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반사 저감층은 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면, 하면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반사 저감층은 캐소드의 하면 전체 및 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반사 저감층은 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면에 형성된 상부 반사 저감층 및 캐소드의 적어도 일부 영역의 하면에 형성된 하부 반사 저감층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반사 저감층은 산화 몰리브덴(MoO3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐 아연 산화물(IZO) 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반사 저감층은 유기물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 캐소드의 두께는 반사 저감층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 애노드는 반사 금속층 및 투명 산화 도전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기 발광층은 적어도 백색 발광을 위한 형광 물질, 인광 물질, 또는 형광 물질 및 인광 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광투과율이 상이한 복수의 캐소드를 포함하는 유기 발광 장치의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제2 전극과 제3 전극은 동일 평면 상에 형성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전극과 제3 전극은 전기적으로 연결되어 캐소드를 구성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제3 전극의 광투과율은 제2 전극의 광투과율 보다 큰 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전극은 금속으로 이루어지고, 제3 전극은 투명 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전극은 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소에 대응하고, 제3 전극은 백색 서브 화소에 대응하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치 제조 방법의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 캐소드를 형성하는 단계는, 제1 영역 및 제2 영역에 금속으로 이루어지는 금속 전극을 형성하는 단계 및 적어도 제2 영역에 대응하는 금속 전극의 적어도 일면에 유기 발광층으로부터 발광된 빛에 대한 금속 전극의 반사율을 감소시키기 위한 반사 저감층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 캐소드를 형성하는 단계는, 제1 영역에 금속으로 이루어지는 금속 전극을 형성하는 단계 및 제2 영역에 투명 도전성 물질로 이루어지는 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110, 310: 하부 기판
115, 315: 상부 기판
120, 320: 액티브층
121, 321: 채널 영역
122, 322: 소스 영역
123, 323: 드레인 영역
130, 330: 박막 트랜지스터
131, 331: 게이트 전극
132, 332: 소스 전극
133, 333: 드레인 전극
140, 340: 게이트 절연막
141, 341: 층간 절연막
142, 342: 평탄화막
145, 345: 뱅크층
150, 350: 애노드
151, 351: 제1 애노드
151A, 351A: 투명 도전층
151B, 351B: 반사층
152, 352: 제2 애노드
152A, 352A: 투명 도전층
152B, 352B: 반사층
153, 353: 제3 애노드
153A, 353A: 투명 도전층
153B, 353B: 반사층
154, 354: 제4 애노드
154A, 354A: 투명 도전층
154B, 354B: 반사층
160, 360: 유기 발광층
170A, 170C, 170D, 170E, 170F, 370: 캐소드
171A, 171C, 171D, 171E, 171F: 캐소드의 제1 영역
172A, 172C, 172D, 172E, 172F: 캐소드의 제2 영역
373: 제2 전극
374: 제3 전극
180A, 180D, 180E, 180F: 반사 저감층
181A, 181D, 181E, 181F: 하부 반사 저감층
182A, 182D, 182E, 182F: 상부 반사 저감층
190, 390: 컬러 필터
191, 391: 제1 컬러 필터
192, 392: 제2 컬러 필터
193, 393: 제3 컬러 필터
380: 연성 회로 기판
381: 패드부
382: 배선
100, 300: 유기 발광 표시 장치

Claims (22)

  1. 하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 형성된 애노드;
    상기 애노드 상에 형성된 유기 발광층;
    상기 유기 발광층 상에 형성된 캐소드; 및
    상기 캐소드의 적어도 일부 영역에 형성되고, 상기 유기 발광층으로부터 발광된 빛에 대한 상기 캐소드의 반사율을 감소시키기 위한 반사 저감층을 포함하고,
    상기 캐소드의 두께는 상기 반사 저감층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판은 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역, 청색 서브 화소 영역 및 백색 서브 화소 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일부 영역은 백색 서브 화소 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 애노드의 두께는 상기 적색 서브 화소 영역, 상기 녹색 서브 화소 영역 및 상기 청색 서브 화소 영역에 대응하는 부분 별로 상이한 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적색 서브 화소 영역, 상기 녹색 서브 화소 영역 및 상기 청색 서브 화소 영역 중 하나에 대응하는 상기 애노드의 부분의 두께와 상기 백색 서브 화소 영역에 대응하는 상기 애노드의 부분의 두께는 동일한 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사 저감층은 상기 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면, 하면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사 저감층은 상기 캐소드의 하면 전체 및 상기 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사 저감층은 상기 캐소드의 적어도 일부 영역의 상면에 형성된 상부 반사 저감층 및 상기 캐소드의 적어도 일부 영역의 하면에 형성된 하부 반사 저감층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사 저감층은 산화 몰리브덴(MoO3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐 아연 산화물(IZO), 유기물 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.



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