KR20110029311A - 유기 발광 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수 개의 픽셀들을 포함하는 기판; 상기 복수 개의 각 픽셀들에 배치된 복수 개의 제1 전극들; 상기 복수 개의 픽셀들에 공통의 층으로 형성된 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 상기 복수 개의 픽셀들에, 복수 개의 서로 다른 제1 색들로 발광하는 발광층들이 공통의 층으로 순차로 적층 된 것으로, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들을 혼합하면 백색 광이 방출되는 백색 발광층; 및 상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들마다 서로 다른 두께를 갖도록 형성된 제1 박막층;을 포함하고, 상기 복수 개의 각 픽셀들에서는, 상기 백색 발광층에서 방출된 백색 광이 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 공진 한 후, 복수 개의 서로 다른 제2 색들이 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

유기 발광 디스플레이 장치{Organic light emitting display device}
본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 광 효율이 향상된 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.
유기 발광 디스플레이 장치는 양극과 음극 및 상기 두 전극 사이에 위치하는 유기 발광층에 전압을 인가함으로써, 전자와 정공이 유기 발광층 내에서 재결합하여 빛을 발광하는 자체 발광형의 디스플레이 장치이다.
유기 발광층에서 백색 광이 방출되는 경우, 광 경로 상에 컬러 필터를 배치함으로써, 유기 발광층에서 발생한 백색 광은 컬러 필터를 통과하면서 발색되어 컬러 디스플레이를 구현하게 된다.
그러나, 유기 발광층에서 방출된 백색 광이 컬러 필터를 통과하게 되면 광 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제 및 그 밖의 문제를 해결하기 위하여, 광 효율이 향상된 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 태양은, 복수 개의 픽셀들을 포함하는 기판; 상기 복수 개의 각 픽셀들에 배치된 복수 개의 제1 전극들; 상기 복수 개의 픽셀들에 공통의 층으로 형성된 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 상기 복수 개의 픽셀들에, 복수 개의 서로 다른 제1 색들로 발광하는 발광층들이 공통의 층으로 순차로 적층 된 것으로, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들을 혼합하면 백색 광이 방출되는 백색 발광층; 및 상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들마다 서로 다른 두께를 갖도록 형성된 제1 박막층;을 포함하고, 상기 복수 개의 각 픽셀들에서는, 상기 백색 발광층에서 방출된 백색 광이 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 공진 한 후, 복수 개의 서로 다른 제2 색들이 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
여기서, 상기 제1 박막층은 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀에는 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 박막층은 레이저에 의한 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging: LITI)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 박막층은 포토 리소그라피(Photo-lithography) 공정으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 박막층은 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 또는 노즐 프린팅(Nozzle Printing) 공정으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들에 동일한 두께로 공통의 층으로 형성되는 제2 박막층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
여기서, 상기 제2 박막층은 복수 개의 픽셀들에 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들, 및 상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들은 삼색으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들은 적색, 녹색 및 청색을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 삼색으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 적색, 녹색, 및 청색을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극들의 외곽에는 상기 복수 개의 픽셀들의 발광 영역을 정의하는 화소 정의막이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전극 상에는 상기 백색 발광층 및 제1 박막층을 봉지하는 봉지 부재가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 봉지 부재는 글라스재 기판, 또는 유기막과 무기막이 교번하여 형성된 복수 개의 박막층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전극 및 상기 봉지 부재 사이에 충진층이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극은, 각각 반사 전극 및 반투명 전극의 조합으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 태양은, 복수 개의 픽셀들을 포함하는 기판; 상기 복수 개의 각 픽셀들에 배치된 복수 개의 제1 전극들; 상기 복수 개의 픽셀들에 공통의 층으로 형성된 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 상기 복수 개의 픽셀들에, 적색, 청색, 및 녹색으로 발광하는 발광층들이 공통의 층으로 순차로 적층되어 백색 광이 방출되는 백색 발광층; 상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들마다 서로 다른 두께를 갖도록 형성된 제1 박막층; 및 상기 복수 개의 픽셀들에 대응하는 위치의 일부에 형성된 컬러 필터;를 포함하고, 상기 백색 발광층에서 방출된 백색 광은 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 공진 한 후, 일부 픽셀들의 광은 상기 일부에 형성된 컬러 필터를 통하여 상기 적색, 청색 및 녹색 중 어느 하나 이상의 색으로 방출되고, 나머지 일부 픽셀들의 광은 상기 컬러 필터를 통하지 않고 상기 적색, 청색 및 녹색 중 어느 하나의 색으로 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들에 동일한 두께로 공통의 층으로 형성되는 제2 박막층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전극 상에는 상기 백색 발광층 및 제1 박막층을 봉지하는 봉지 부재가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극 및 상기 봉지 부재 사이에 충진층이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극은, 각각 반사 전극 및 반투명 전극의 조합으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 컬러 필터는 상기 봉지 부재 및 상기 기판에서 선택된 어느 하나의 부재의 일면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 컬러 필터 사이에 블랙 매트릭스가 더 구비될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 따르면, 컬러 필터를 적용하지 않기 때문에 컬러 필터 투과시 발생하는 효율 감소 문제, 및 컬러 필터 적용 시 요구되는 고전압, 고전류의 문제를 개선하여 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 발광층을 각 픽셀 별로 별도로 형성하지 않고 공통의 층으로 형성하므로 발광층 형성 공정을 단순화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 일부 픽셀들을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(1)에는 기판(10) 상에 복수 개의 픽셀들(P1, P2, P3)이 구비되어 있다.
기판(10)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명 재질의 글라스재로 형성될 수 있다. 물론 불투명 재질도 가능하며, 플라스틱재와 같은 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
기판(10)의 상면에는 기판(10)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위 하여, SiO2 및/또는 SiNx 등으로 형성된 버퍼층(미도시)이 더 구비될 수 있다.
한편, 능동형(Active Matrix) 유기 발광 디스플레이 장치의 경우에는 상기 복수 개의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에 연결되는 복수 개의 TFT(thin-film transistor)(미도시)가 기판(10) 상에 더 구비될 수 있다.
복수 개의 픽셀들(P1, P2, P3)은 각각 서로 다른 색을 구현하며, 이들 서로 다른 색들은 광학적으로 혼합되면 백색광을 구현할 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 제1 픽셀(P1)은 적색을 구현하고, 제2 픽셀(P2)은 녹색을 구현하며, 제3 픽셀(P3)은 청색을 구현하는 것으로 설명한다.
기판(10) 상에는 제1 전극들(21, 22, 23) 및 제2 전극(60)이 구비되고, 그 사이에 백색 발광층(40), 제1 박막층(30), 제2 박막층(50), 충진층(70), 및 봉지 기판(80)이 형성되어 있다.
제1 전극들(21, 22, 23)은 포토 리소그라피법에 의해 소정의 패턴으로 형성할 수 있다. 이때, 각 픽셀들(P1, P2, P3)에 형성되는 제1 전극들(21, 22, 23)의 두께는 동일하다.
제1 전극들(21, 22, 23)의 패턴은 수동 구동형(passive matrix type: PM)의 경우에는 서로 소정 간격 떨어진 스트라이프 상의 라인들로 형성될 수 있고, 능동 구동형(active matrix type: AM)의 경우에는 각 픽셀들에 대응하는 형태로 형성될 수 있다.
제1 전극들(21,, 22, 23)의 상부로 제2 전극(60)이 배치된다. 제2 전극(60)은 수동 구동형의 경우에는 제1 전극들(21, 22, 23)의 패턴에 직교하는 스트라이프 형상일 수 있고, 능동 구동형의 경우에는 화상이 구현되는 액티브 영역 전체에 걸쳐 공통층으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제1 전극들(21, 22, 23)은 애노드(anode) 전극으로 작용하고, 제2 전극(60)은 캐소드(cathode) 전극으로 작용한다. 물론, 제1 전극(21, 22, 23)의 극성과 제2 전극(60)의 극성은 서로 반대가 되어도 무방하다.
미세 공진 효과(micro-cavity effect)를 구현하기 위하여, 백색 발광층(40)을 사이에 두고 서로 대향하는 제1 전극들(21, 22, 23)과 제2 전극(60)은 반사 전극과 반투명 전극의 조합으로 구성된다. 기판(10)의 방향으로 화상이 구현되는 배면 발광형(bottom emission type)일 경우, 제1 전극(21, 22, 23)은 반투명 전극이 되고, 제2 전극(60)은 반사 전극이 될 수 있다. 한편, 봉지 기판(80)의 방향으로 화상이 구현되는 전면 발광형(top emission type)일 경우, 제1 전극(21, 22, 23)은 반사 전극이 되고, 제2 전극(60)은 반투명 전극이 될 수 있다.
본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(1)는 전면 발광형으로서, 제1 전극들(21, 22, 23)은 반사 전극으로 형성되고, 제2 전극(60)은 반투명 전극으로 형성된다.
제1 전극들(21, 22, 23)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr) 또는 이들을 함유하는 합금 등과 같은 반사형 금속으로 형성될 수 있다. 또한 제1 전극들(21, 22, 23)은 상기 반사형 금속의 상부 및/또는 하부에 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)층이 더 구비된 이중 또는 삼중 층으로도 구비될 수 있다.
제2 전극(60)은 공통전극으로 형성된다. 제2 전극(60)은 반투과성 금속으로 형성될 수 있다. 반투과성 금속은 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금일 수 있으며, 또한, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt) 또는 크롬(Cr) 등의 금속이나 이러한 금속을 함유하는 합금일 수 있다. 이때, 제2 전극(170)은 5% 이상의 반사율과 50%의 투과율을 달성할 수 있는 두께를 가지는 것이 바람직하다.
상기 도면에는 도시되지 않았지만, 제1 전극들(21, 22, 23)의 외곽에는 발광 영역을 정의할 수 있은 화소 정의막(pixel define layer: PDL)(미도시)이 더 구비될 수 있다.
제1 전극 상의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에는 서로 다른 두께를 갖는 제1 박막층(31, 32)이 형성된다. 본 실시예의 경우 적색을 구현하는 제1 픽셀(P1)에 형성된 제1 박막층(31)의 두께(t1)가 가장 두껍게 형성되었고, 녹색을 구현하는 제2 픽셀(P2)에 형성된 제1 박막층(32)의 두께(t2)는 제1 픽셀(P1)에 형성된 제1 박막층(31)의 두께(t1)보다 얇게 형성되었으며, 청색을 구현하는 제3 픽셀(P3)에는 제1 박막층(31, 32)이 형성되지 않았다.
이와 같은 제1 박막층(31, 32)은 정공 주입층(hole injection layer: HIL), 정공 수송층(hole transport layer: HTL), 정공 억제층(hole blocking layer: HBL), 전자 주입층(electron injection layer: EIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL), 및 전자 억제층(electron blocking layer: EBL) 중에서 하나 이상 선택될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제1 박막층(31, 32)으로 정공 주입층(HIL)을 선택하였다.
이와 같은 제1 박막층(31, 32)은 레이저에 의한 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging: LITI)에 의해 각 픽셀들에 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 또한 이와 같은 제1 박막층(31, 32)은 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing)법 또는 노즐 프린팅법(Nozzle Printing)에 의해 각 픽셀들에 서로 다른 두께로 패터닝 될 수 있다.
제1 전극(21, 22, 23)과 제2 전극(60) 사이에는 백색 발광층(40)을 사이에 두고, 복수의 픽셀들(P1, P2, P3)에 동일한 두께로 공통의 층으로 형성되는 제2 박막층(50)이 구비된다.
이와 같은 제2 박막층(50)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 정공 억제층(HBL), 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 전자 억제층(EBL) 중에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 실시예에서 제2 박막층(50)은 제1 전극(21, 22, 23)에서 제2 전극(60) 방향으로 정공 주입층(HIL)(51), 정공 수송층(HTL)(52), 전자 수송층(ETL)(53), 및 전자 주입층(EIL)(54)이 차례로 선택되었다. 그러나 본 발명에 따른 제2 박막층(50)은 상기 선택된 층들에 의해 제한받는 것은 아니다.
정공 주입층(HIL)(51)은 각 픽셀들(P1, P2, P3)에 공통의 층으로 형성된다. 이러한 정공 주입층(51)으로는 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino)triphenylamine)(MTDATA) 등의 통상적으로 사용하는 물질을 사용할 수 있다.
본 실시예에서 제1 박막층(31, 32)으로 정공 주입층(HIL)이 선택되었고, 제1 박막층(31, 32) 상에는 전체 픽셀들(P1, P2, P3)에 동일한 두께로 공통의 층으로 제2 박막층(50)의 하나로 정공 주입층(51)이 선택되었다. 따라서, 제1 박막층(31, 32)과 제2 박막층(50)의 정공 주입층(51)을 합한 전체 두께(T1, T2, T3)는 각 픽셀들(P1, P2, P3)마다 두께를 달리하게 된다. 즉, 제1 픽셀(P1)의 전체 정공 주입층(31, 51)의 두께(T1)가 가장 두껍고, 제2 픽셀(P2)의 전체 정공 주입층(32, 51)의 두께(T2)가 그 다음으로 두껍고, 제3 픽셀(P3)의 전체 정공 주입층(51)의 두께(T3)가 가장 얇다.
정공 주입층(51) 상의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에에는 정공 수송층(HTL)(52)이 동일한 두께로 공통의 층으로 형성된다. 이러한 정공 수송층(52)으로는 N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB), PEDOT 등의 물질이 사용될 수 있다.
정공 수송층(163) 상의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에는 적색, 청색 및 녹색으로 발광하는 발광층들(41, 42, 43)이 공통층으로 순차로 적층되어 백색 광이 방출되는 백색 발광층(40)이 구비된다.
본 실시예에서는 백색광을 방출하는 발광층의 조합으로 적색, 청색 및 녹색의 발광층이 선택되었지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 백색의 광을 발생할 수 있는 다양한 색의 조합이 가능하다. 또한 상기 적층 순서에 영향을 받는 것은 아니다. 또한, 상기 도면에는 세 개의 발광층이 각각 별도의 층으로 형성되었지만, 상기 세 개의 발광물질들을 혼합하여 하나의 층으로 형성하는 것도 가능함은 물론이 다. 또한, 두 개 이상의 발광 물질을 혼합하여 하나의 층 또는 두 개의 층으로 형성하는 것도 가능하다.
적색을 구현하는 발광층(41)은 호스트 물질로서 CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP를 포함하며, 도판트 물질로서 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline) iridium) 및 PtPEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 인광물질을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 발광층(41)은 PED:Eu(DBM)3(Phen) 또는 페릴렌(Perylene)과 같은 형광물질을 사용하여 형성할 수도 있다.
녹색을 구현하는 발광층(42)은 호스트 물질로서 CBP 또는 mCP를 포함하며, 도판트 물질로서 Ir(ppy)3 (fac tris(2-phenylpyridine) iridium)를 포함하는 인광물질을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 발광층(42)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum)와 같은 형광물질을 사용하여 형성할 수도 있다.
청색을 구현하는 발광층(43)은 DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스티릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질을 포함하는 형광물질을 사용하여 형성될 수 있다.
이상과 같은 적색, 녹색 및 청색 발광층(41, 42, 43)은 하나의 오픈 마스크(open mask)로 복수 개의 픽셀들(P1, P2, P3)에 공통으로 증착하는 방법으로 형성할 수 있다. 통상적으로 각 픽셀 별로 별도의 색을 발광하는 발광층이 형성되어 각 픽셀 별로 별도의 색을 방출하는 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, LITI(Laser Induced Thermal Imaging)법, 잉크젯 법, 또는 고정세 마스크(fine metal mask: FMM) 등을 이용한 진공 증착법 등의 방법으로 각 픽셀들마다 서로 다른 색의 발광층을 패터닝하여야 한다. 따라서, 본 실시예에 따른 백색 발광층(40)의 형성 공정은 픽셀마다 별도의 패터닝 공정 없이 간단하게 형성할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제2 박막층(50)으로 통상적으로 사용되는 물질을 사용하여 정공 억제층(HBL)(미도시)이 더 형성될 수 있다. 정공 억제층(미도시)으로는 비페녹시-비(8-퀴놀리트라토)알루미늄(Balq) 등이 사용될 수 있다.
백색 발광층(40) 상의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에는 전자 수송층(ETL)(53)이 동일한 두께로 공통의 층으로 형성된다. 이러한 전자 수송층(ETL)(53)로는 폴리사이클릭 하이드로 카본 계열 유도체, 헤테로사이클릭 화합물, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq3)이 사용될 수 있다.
전자 수송층(ETL)(53) 상의 각 픽셀들(P1, P2, P3)에에는 전자 주입층(EIL)(54)이 동일한 두께로 공통의 층으로 형성된다. 이러한 전자 주입층(EIL)(54)로는 LiF, Liq, NaF, Naq 등을 사용할 수 있다.
상기 도면에는 제2 박막층(50)으로 정공 주입층(HIL)(51), 정공 수송층(HTL)(52), 전자 수송층(ETL)(53) 및 전자 주입층(EIL)(54)을 포함하는 복수의 박막층이 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 다른 박막 층이 추가되거나 제거될 수 있음은 물론이다.
제2 전극(60)과 봉지 기판(80) 사이에는 충진 물질이 충진되어 유기 발광 디스플레이 장치(1)를 보호하는 충진층(70)이 구비될 수 있다.
충진층(70) 상에는 기판(10) 상의 제1 박막층(31, 32), 백색 발광층(40) 및 제2 박막층(50)을 봉지하는 봉지 부재(80)가 구비된다. 상기 도면에는 기판(10)에 실런트(미도시)로 밀봉된 봉지 기판(80)이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 충진층(70) 상으로 복수의 유기막 또는 무기막이 교번하여 형성된 박막의 봉지구조(미도시)가 구비될 수 있다.
백색 발광층을 구비한 통상적인 유기 발광 디스플레이 장치는 컬러 필터를 구비하고 있다. 따라서, 백색 발광층에서 방출된 백색 광은 각 픽셀마다 구비된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 통과하면서 각 픽셀마다 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하게 되고, 이들 방출된 광들에 조합에 의해 디스플레이 장치의 색이 구현된다.
그러나, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(1)는 별도의 컬러 필터가 구비되지 않아도 제1 픽셀(P1)에서는 적색광(R)이 방출되고, 제2 픽셀(P2)에서는 녹색광(G)이 방출되며, 제3 픽셀(P3)에서는 청색광(B)이 방출된다. 컬러 필터가 구비되지 않아도 각 픽셀 별로 특정 색을 방출하는 원리는 다음과 같다.
유기 발광 디스플레이 장치(1)의 제1 전극들(21, 22, 23)과 제2 전극(60)에 각각 전압이 인가되면, 제1 전극들(21, 22, 23)은 정공(hole)을 공급하고 제2 전극(60)은 전자(electron)를 공급한다. 이들 정공과 전자가 적색 발광층(41), 녹색 발광층(42) 및 청색 발광층(43) 내에서 결합하면, 여기 상태(excited state)의 분자인 여기자(excitron)가 생성되고, 여기자는 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 적색, 녹색 및 청색 광을 발생한다. 이렇게 방출 광은 광학적으로 혼합되어 백색 발광층(40)은 전체적으로 백색광을 방출하게 된다.
백색 발광층(40)에서 방출된 백색 광은 반사 전극인 제1 전극들(21, 22, 23)과 반투과 전극인 제2 전극(60) 사이에서 공진한다. 이때, 제1 전극들(21, 22, 23), 제2 전극(60), 백색 발광층(40) 및 제2 박막층(50)의 두께는 모든 픽셀(P1, P2, P3)에서 동일하지만, 제1 박막층(31, 32)의 두께는 각 픽셀별(P1, P2, P3)로 다르다. 즉, 제1 픽셀(P1)의 전체 정공 주입층(31, 51)의 두께(T1)가 가장 두껍고, 제2 픽셀(P2)의 전체 정공 주입층(32, 51)의 두께(T2)가 그 다음으로 두껍고, 제3 픽셀(P3)의 전체 정공 주입층(51)의 두께(T3)가 가장 얇다. 따라서, 제1 픽셀(P1)의 광학적 거리는 제2 픽셀(P2)의 광학적 거리보다 길고, 제2 픽셀(P2)의 광학적 거리는 제3 픽셀(P3)의 광학적 거리보다 길게 형성된다.
이와 같이 각 픽셀(P1, P2, P3) 별로 서로 다른 길이로 설계된 광학적 거리는, 백색 발광층(40)에서 방출된 백색 광의 각 픽셀(P1, P2, P3) 별로 설계된 공진 파장에 대응하는 파장 부근의 발광은 강화시키고, 다른 파장 부근의 발광은 억제한다. 따라서, 제1 픽셀(P1)에서 방출되는 광은 적색광(R)이 강화되고, 제2 픽셀(P2)에서 방출되는 광은 녹색광(G)이 강화되며, 제3 픽셀(P3)에서 방출되는 광은 청색광(B)이 강화되어 방출된다.
한편, 설명의 편의상 제1 픽셀(P1)은 적색을 구현하고, 제2 서브 픽셀(P2)은 녹색을 구현하고, 제3 픽셀(P3)은 청색을 구현하는 것을 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 각 픽셀(P1, P2, P3)들은 순서에 관계없이 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 구현할 수 있다. 또한, 풀 컬러(full color)를 구현할 수 있는 것이라면, 반드시 적색, 녹색, 및 청색의 조합이 아닌, 다른 색의 조합도 가능하다. 또한, 풀 컬러를 구현할 수 있는 것이라면, 본 실시예와 같이 세 개의 픽셀의 조합이 아니더라도, 예를 들어, 네 개의 픽셀의 조합으로 구성되는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 따르면, 컬러 필터를 적용하지 않기 때문에 컬러 필터 투과시 발생하는 효율 감소 문제, 및 컬러 필터 적용 시 요구되는 고전압, 고전류의 문제를 개선하여 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 발광층을 각 픽셀 별로 별도로 형성하지 않고 공통의 층으로 형성하므로 발광층 형성 공정을 단순화할 수 있다.
이하, 도 2 및 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 일부 픽셀들을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 청색 컬러 필터를 통과하기 전과 후의 청색의 발광 강도를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(2)는 기판(10) 상에 제1 전극들(21, 22, 23) 및 제2 전극(60)이 구비되고, 그 사이에 백색 발광층(40), 제1 박막층(30), 제2 박막층(50), 충진층(70), 및 봉지 기판(80)이 형성된다. 봉지 기판(80)의 일면에는 복수 개의 픽셀들(P1, P2, P3)에 대응하는 위치의 일부의 픽셀(P1, P2)에 컬러 필터(90)가 구비되고, 컬러 필터(90) 사이에는 블랙 매트릭스(BM)가 교차로 배치된다. 여기서, 동일한 참조부호는 제1 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 구성과 동일한 구성을 나타낸다.
전술한 제1 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(1)와 비교할 때, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(2)도 마찬가지로, 반사 전극인 제1 전극들(21, 22, 23)과 반투명 전극인 제2 전극(60) 사이에 백색광을 방출하는 백색 발광층(40)을 구비한다. 또한, 제1 박막층(31, 32)으로 정공 주입층(HIL)이 선택되었고, 제1 박막층(31, 32) 상에는 전체 픽셀들(P1, P2, P3)에 동일한 두께로 공통의 층으로 제2 박막층(50)의 하나로 정공 주입층(51)이 선택되었다. 따라서, 제1 실시예와 마찬가지로 제1 박막층(31, 32)과 제2 박막층(50)의 정공 주입층(51)을 합한 전체 두께(T1, T2, T3)는 각 픽셀들(P1, P2, P3)마다 두께를 달리하게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(2)는 제1 실시예와 달리 봉지 기판(80)의 일면에 컬러 필터(90)가 배치된다. 그러나 이 컬러 필터(90)는 통상적인 컬러 필터와 같이 모든 픽셀에 배치되는 것이 아니라 일부의 픽셀에만 배치된다.
본 실시예에 있어서, 제1 픽셀(P1)에 대응하는 위치에는 적색의 광을 투과하는 적색 컬러 필터(90R)가 배치되고, 제2 픽셀(P2)에 대응하는 위치에는 녹색의 광을 투과하는 녹색 컬러 필터(90G)가 배치되지만, 제3 픽셀(P3)에 대응하는 위치에 는 청색 컬러 필터(90)가 배치되지 않는다.
각 픽셀(P1, P2, P3) 별로 서로 다른 길이로 설계된 광학적 거리를 구비하고 미세 공진 효과를 이용하는 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는, 전술한 실시예와 마찬가지로 백색 발광층(40)에서 방출된 백색 광의 각 픽셀(P1, P2, P3) 별로 설계된 공진 파장에 대응하는 파장 부근의 발광은 강화시키고, 다른 파장 부근의 발광은 억제한다. 따라서, 제1 픽셀(P1)에서 방출되는 광은 적색광이 강화되고, 제2 픽셀(P2)에서 방출되는 광은 녹색광이 강화되며, 제3 픽셀(P3)에서 방출되는 광은 청색광이 강화되어 방출된다.
상기 강화된 광들은 상기 백색 발광층의 발광원에 정합(matching)되고 투과 특성이 우수한 컬러 필터를 통과하게 되면 색 재현율을 현저히 높일 수 있다. 그러나, 컬러 필터를 채용하게 되면, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 채용하게 되면, 유기 발광 디스플레이 장치의 발광 효율이 1/3로 감소하게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(2)는 일부 픽셀에만 컬러 필터를 배치함으로써, 최대의 색 재현율을 유지한 상태에서 발광 효율의 감소를 최소화한다.
제1 픽셀(P1)에서 방출된 적색광은 적색 컬러 필터(90R)를 통과하면서 더욱 좁은 밴드폭을 갖는 적색광(R')으로 방출되고, 제2 픽셀(P2)에서 방출된 녹색광은 녹색 컬러 필터(90G)를 통과하면서 더욱 좁은 밴드폭을 갖는 녹색광(G')으로 방출되며, 제3 픽셀(P3)에서 방출된 청색광(B)은 컬러 필터를 통하지 않고 그대로 방출된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 백색 발광층에서 방출되어 강화된 청색광의 컬러 필터를 통과하기 전과 후의 청색광의 발광 스펙트럼을 나타낸 것으로, 컬러 필터 통과 전 후의 밴드폭 등 발광 스펙트럼 특성의 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
하기 [표 1]은 청색 컬러 필터를 적용하기 전과 후의 유기 발광 디스플레이 장차의 특성들의 변화를 나타내고 있다.
하기 [표 1]을 참조하면, 청색 컬러 필터 적용 시의 동일 요구 휘도(패널 요구 휘도 250nit White 기준, 청색 발광 요구 휘도 74nit)에서 청색 컬러 필터 적용 전에 비하여 청색 컬러 필터 적용 후의 구동 전압 및 전류 밀도는 증가하고, 효율은 감소한 것을 알 수 있다. 반면, 청색 컬러 필터를 적용하기 전과 후의 발광 특성, 예컨대 청색 색좌표 및 스펙트럼(도 3 참조)의 변화는 없다는 것을 알 수 있다.
구동전압(V) 주입전류(mA/cm2) 효율(Cd/A) Blue 색좌표(x,y)
Blue C/F 적용 전 5.79 14.581 0.49 (0.15, 0.03)
Blue C/F 적용 후 6.17 23.964 0.30 (0.15, 0.03)
상기와 같은 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 따르면, 청색 컬러 필터를 적용하지 않음으로써 요구 휘도에 해당되는 청색 발광을 위한 구동 전압 및 전류 감소에 따른 전체 유기 발광 소자의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한 청색 컬러 필터 적용 시 발생되는 효율 감소가 없기 때문에 유기 발광 디스플레이 장치의 패널 효율을 증가시킬 수 있다. 한편, 일부의 컬러 필터(적색 및 녹색)를 적용함으로써 유기 발광 디스플레이 장치의 색 재현율을 강화할 수 있다. 또한, 발광층을 각 픽셀 별로 별도로 형성하지 않고 공통의 층으로 형성하므로 발광층 형성 공정을 단순화할 수 있다.
상술한 설명에서는 청색 컬러 필터가 적용되지 않은 유기 발광 디스플레이 장치를 예로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 동일한 발광 특성(색좌표, 스펙트럼)을 유지하면서 소비전력과 효율을 감소시킬 수 있는 것이라면 적색 및/또는 녹색의 컬러 필터를 적용하지 않을 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 일부 픽셀들을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 일부 픽셀들을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 청색 컬러 필터를 통과하기 전과 후의 청색의 발광 강도를 나타낸 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 간략한 설명 >
10: 기판 21, 22, 23: 제1 전극들
31, 32: 제1 박막층 40: 백색 발광층
50: 제2 박막층 51: 정공 주입층
52: 정공 수송층 53: 전자 수송층
54: 전자 주입층 60: 제2 전극
70: 충진층 80: 봉지 기판
90(R), 90(G): 컬러 필터 BM: 블랙 매트릭스

Claims (28)

  1. 복수 개의 픽셀들을 포함하는 기판;
    상기 복수 개의 각 픽셀들에 배치된 복수 개의 제1 전극들;
    상기 복수 개의 픽셀들에 공통의 층으로 형성된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 상기 복수 개의 픽셀들에, 복수 개의 서로 다른 제1 색들로 발광하는 발광층들이 공통의 층으로 순차로 적층 된 것으로, 상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들을 혼합하면 백색 광이 방출되는 백색 발광층; 및
    상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들마다 서로 다른 두께를 갖도록 형성된 제1 박막층;을 포함하고,
    상기 복수 개의 각 픽셀들에서는, 상기 백색 발광층에서 방출된 백색 광이 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 공진 한 후, 복수 개의 서로 다른 제2 색들이 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 박막층은 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 박막층은 레이저에 의한 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging: LITI)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 박막층은 잉크젯 프린팅법(Inkjet Printing) 또는 노즐 프린팅법(Nozzle Printing)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들에 동일한 두께로 공통의 층으로 형성되는 제2 박막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플 레이 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 박막층은 복수 개의 픽셀들에 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들, 및 상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들은 삼색으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서로 다른 제1 색들은 적색, 녹색 및 청색을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 삼색으로 이루어진 것을 특징으로 하 는 유기 발광 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서로 다른 제2 색들은 적색, 녹색, 및 청색을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극들의 외곽에는 상기 복수 개의 픽셀들의 발광 영역을 정의하는 화소 정의막이 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극 상에는 상기 백색 발광층 및 제1 박막층을 봉지하는 봉지 부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 봉지 부재는 글라스재 기판으로 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 봉지 부재는 유기막과 무기막이 교번하여 형성된 복수 개의 박막층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 전극 및 상기 봉지 부재 사이에 충진층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극은, 각각 반사 전극 및 반투명 전극의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  20. 복수 개의 픽셀들을 포함하는 기판;
    상기 복수 개의 각 픽셀들에 배치된 복수 개의 제1 전극들;
    상기 복수 개의 픽셀들에 공통의 층으로 형성된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 상기 복수 개의 픽셀들에, 적색, 청색, 및 녹색으로 발광하는 발광층들이 공통의 층으로 순차로 적층되어 백색 광이 방출되는 백색 발광층;
    상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들마다 서로 다른 두께를 갖도록 형성된 제1 박막층; 및
    상기 복수 개의 픽셀들에 대응하는 위치의 일부에 형성된 컬러 필터;를 포함하고,
    상기 백색 발광층에서 방출된 백색 광은 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서 공진 한 후, 일부 픽셀들의 광은 상기 일부에 형성된 컬러 필터를 통하여 상기 적색, 청색 및 녹색 중 어느 하나 이상의 색으로 방출되고, 나머지 일부 픽셀들의 광은 상기 컬러 필터를 통하지 않고 상기 적색, 청색 및 녹색 중 어느 하나의 색으로 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 백색 발광층과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 픽셀들에 동일한 두께로 공통의 층으로 형성되는 제2 박막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제2 박막층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 수송층 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 전극 상에는 상기 백색 발광층 및 제1 박막층을 봉지하는 봉지 부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제2 전극 및 상기 봉지 부재 사이에 충진층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극은, 각각 반사 전극 및 반투명 전극의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 상기 봉지 부재 및 상기 기판에서 선택된 어느 하나의 부재의 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 사이에 블랙 매트릭스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
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