KR20120067644A - 유기전계 발광소자 - Google Patents

유기전계 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20120067644A
KR20120067644A KR1020100129174A KR20100129174A KR20120067644A KR 20120067644 A KR20120067644 A KR 20120067644A KR 1020100129174 A KR1020100129174 A KR 1020100129174A KR 20100129174 A KR20100129174 A KR 20100129174A KR 20120067644 A KR20120067644 A KR 20120067644A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
light emitting
organic light
substrate
thin film
Prior art date
Application number
KR1020100129174A
Other languages
English (en)
Inventor
조귀정
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020100129174A priority Critical patent/KR20120067644A/ko
Publication of KR20120067644A publication Critical patent/KR20120067644A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122—Pixel-defining structures or layers, e.g. banks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131—Interconnections, e.g. wiring lines or terminals

Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 상기 다수의 각 화소영역에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 화소영역의 경계에 절연 특성을 갖는 고분자 물질로 이루어지며, 그 내부에 랜덤한 형태로 다수의 나노 입자가 구비된 뱅크와; 상기 뱅크로 둘러싸인 상기 각 화소영역 내측으로 상기 제 1 전극 상부에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 및 상기 뱅크 상부로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.

Description

유기전계 발광소자{Organic electro-luminescent Device}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic Electro-luminescent Device)에 관한 것으로, 특히 광효율을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 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 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
또한, 상기 유기전계 발광소자의 제조공정은 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.
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.
도 1은 종래의 일반적인 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 유기전계 발광소자(1)는 제 1, 2 기판(10, 70)이 서로 대향되게 배치되어 있다.
상기 제 1 기판(10)에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)에 의해 포획되는 영역이라 정의되는 화소영역(P)이 다수 구비되고 있으며, 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 구비되고 있다.
다수의 각 화소영역(P)에는 하나의 스위칭 박막트랜지스터와 하나 이상의 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 형성되어 있으며, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되며 제 1 전극(47)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 전극(47) 상부에는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)색을 발광하는 유기 발광물질로 이루어진 유기 발광층(55)이 형성되어 있으며, 유기 발광층(55) 상부에는 표시영역 전면에 제 2 전극(58)이 형성되어 있다.
그리고, 전술한 구성요소가 구비된 상기 제 1 기판(10)에 대응하여 인캡슐레이션을 위해 제 2 기판(70)이 대향하여 구비되고 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 기판(10, 70)의 사이에는 상기 제 1 및 제 2 기판(10, 70)의 가장자리를 따라 씰패턴(미도시)이 구비됨으로써 상기 제 1 기판(10)과 제 2 기판(70)이 합착되어 패널을 이루는 상태를 유지하도록 하고 있다.
이때, 종래의 유기전계 발광소자(1)는 상기 제 1 전극(47)과 제 2 전극(58) 및 이들 두 전극(47, 58) 사이에 위치하는 유기 발광층(55)의 표면이 평탄하게 형성되고 있음을 알 수 있다.
이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자(1)는 상기 유기 발광층(55)으로부터 발생된 빛은 상기 제 1 전극(47) 또는 제 2 전극(58)을 향해 출사됨으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기전계 발광소자(1)는 개구율 등을 고려할 때, 통상 상기 제 2 전극(58)을 향해 출사되는 빛을 이용하여 화상을 표시하는 상부 발광 방식으로 제조되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)에 있어서 빛의 경로를 도 2(종래의 하부 발광 방식 유기전계 발광소자에 있어서 유기 발광층으로부터 나온 빛의 경로를 도시한 도면)를 참조하여 살펴보면, 제 1 및 제 2 전극(47, 58)에 전압이 가해짐으로써 유기 발광층(55)에 전자와 홀이 공급되고, 상기 유기 발광층(55) 내에서 재결합이 이루어짐으로써 빛이 생성된다. 이렇게 유기 발광층(55)에서 발생된 빛은 하부발광 방식인 경우는 제 1 전극(47) 및 제 1 기판(10)을 통과해 외부로 빠져나오게 되며, 이렇게 제 1 기판(10)면을 통과하여 외부로 나온 빛이 사용자의 눈으로 입사됨으로서 사용자는 화상을 시청할 수 있는 것이다.
하지만, 유기 발광층(55)에서 생성된 빛은 유기 발광층(55) 하부에 위치하는 상기 제 1 전극(47)과 제 1 기판(10)을 투과하면서 손실이 발생됨으로써 실질적으로 사용자의 눈으로 입사되는 빛은 유기 발광층(55)에서 발생된 빛의 약 19% 정도가 되고 있는 실정이다.
조금 더 상세히 설명하면, 유기 발광층(55) 내부에서 생성된 빛은 상기 유기전계 발광소자(1) 내부에 구비된 구성요소들을 통과하면서 일정각도 이상에서는 스넬의 법칙에 기인한 전반사 조건을 만족하게 되어 빛이 외부로 나가지 않고 전반사되며, 이렇게 전반사되는 빛은 마치 빛이 도파관을 통과하듯이 유기전계 발광소자(1)의 측면을 향해 나아가게 됨으로서 최종적으로는 소실되어 사라지게 된다.
한편, 유기전계 발광소자는 발광특성 향상을 위해 마이크로 커비티(micro cavity) 효과가 구현되도록 형성하고 있다. 즉, 제 1 전극(47)을 반사성이 우수한 금속물질과 투명 도전성 물질을 연속 증착하고 동시에 패터닝함으로써 평면적으로 동일한 형태를 갖는 이중층 이상의 구조를 갖도록 형성하며, 제 2 전극(58) 또한 반사가 이루어지는 물질로 형성함으로써 상기 제 1 전극(47)과 제 2 전극(58) 사이에서 반사가 이루어지도록 구성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)는 특히, 제 1 전극(47)의 구조 특성 상 상기 제 1 전극(47)의 측면을 통해 사라지는 빛이 많아 특히, 광효율이 저하되고 있는 실정이다.
따라서 이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)는 발광 효율을 향상시키는 것이 필요로 되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 굴절율 차이에 기인한 전반사에 의해 제 1 전극을 통해 측면으로 입사되어 소실되는 빛을 줄여 광 효율을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자는, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 상기 다수의 각 화소영역에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 화소영역의 경계에 절연 특성을 갖는 고분자 물질로 이루어지며, 그 내부에 랜덤한 형태로 다수의 나노 입자가 구비된 뱅크와; 상기 뱅크로 둘러싸인 상기 각 화소영역 내측으로 상기 제 1 전극 상부에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 및 상기 뱅크 상부로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 2 전극을 포함한다.
이때, 상기 뱅크는 제 1 굴절율을 가지며, 상기 나노 입자는 상기 제 1 굴절율보다 작은 제 2 굴절율을 갖는 것이 특징이며, 또한 상기 나노 입자는 구 형태를 가지며, 그 직경은 100nm 내지 7000nm인 것이 특징이다.
또한, 상기 뱅크는 제 1 비유전율을 가지며, 상기 나노 입자는 상기 제 1 비유전율보다 작은 제 2 비유전율 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 뱅크는 폴리이미드로 이루어지며, 상기 나노 입자는 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 나노 입자는 한 가지 물질로 이루어지거나, 또는 상기 나노 입자는 서로 다른 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 나노 입자로 구성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 전극은 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질로 단일층 구조를 갖거나, 또는 반사율이 우수한 금속물질로 이루어진 하부층과 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 갖는 것이 특징이며, 이때, 상기 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)이며, 상기 반사율이 우수한 금속물질은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), APC(Ag, Pd, Cu 합금) 중 어느 하나인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 기판 사이에, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의되며, 상기 제 1 기판 상의 상기 각 화소영역에 형성된 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터와; 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 형성된 보호층을 더 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성되고, 상기 제 2 전극은 상기 유기 발광층 및 상기 뱅크 상의 상기 표시영역 전면에 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 데이터 배선과 나란하게 위치하는 전원배선이 형성되며, 상기 게이트 및 데이터 배선은 각각 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되며, 상기 제 1 기판과 마주하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판이 구비된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 상부발광 방식 유기전계 발광 소자는, 각 색을 발광하는 유기 발광층의 분리 및 제 1 및 제 2 전극간의 쇼트 방지를 위해 유기절연물질로 형성하는 격벽 내부에 한 종류 이상의 나노 사이즈의 비전도성의 저굴절율을 갖는 입자가 다수 산포하여 구비됨으로써 제 1 전극의 측단을 향해 나아가는 빛의 진행 경로를 상부 또는 하부측으로 바꾸어 사용자의 눈으로 입사되는 빛량 증가에 의한 광효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 2는 종래의 하부 발광 방식 유기전계 발광소자에 있어서 유기 발광층으로부터 나온 빛의 경로를 도시한 도면.
도 3은 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 하나의 화소영역내에 구비된 뱅크 주변에 대한 단면도.
도 6은 비교예로서 종래의 하부 발광 방식 유기전계 발광소자의 출사되는 광을 시뮬레이션한 결과는 나타낸 도면.
도 7은 나노 입자를 포함하는 뱅크를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 하부 발광 방식 유기전계 발광소자의 출사되는 광을 시뮬레이션한 결과는 나타낸 도면
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유기전계 발광소자의 구성 및 동작에 대해서 유기전계 발광소자의 하나의 화소에 대한 회로도인 도 3을 참조하여 간단히 설명한다.
도시한 바와 같이 유기전계 발광소자의 하나의 화소에는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되고 있다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 화소영역(P)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 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고 있으며, 타측 단자인 제 2 전극은 접지되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계 발광 다이오드(E)로 전달하게 된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 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 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 각 화소영역(P) 내에 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(101)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(110)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성되고 있다. 이때, 상기 제 2 기판(170)은 무기막, 유기막, 투명한 필름 중 어느 하나로 대체됨으로써 생략될 수 있다.
우선, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.
상기 제 1 기판(110) 상의 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역에는 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널의 통로를 이루는 제 1 영역(113a) 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.
이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 전면에 무기절연물질 예를들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다. 상기 버퍼층(미도시)은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 반도체층(113)을 덮으며 게이트 절연막(116)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(116) 위로 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 상기 각 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 각각 게이트 전극(120)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(미도시)과 연결되며 일방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
다음, 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시) 위로 무기절연물질 예를들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)에는 상기 제 1 영역(113a) 양측면에 위치한 상기 제 2 영역(113b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비되고 있다.
다음, 상기 반도체층 콘택홀(125)이 구비된 상기 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)과, 이와 이격하여 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 각 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다.
한편, 상기 구동영역(DA)에 순차 적층된 상기 반도체층(113)과 게이트 절연막(116)과 게이트 전극(120)과 층간절연막(123)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다. 이때, 상기 스위칭 영역(미도시)에도 상기 구동영역(DA)에 형성된 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조의 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되고 있다.
상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 전기적으로 연결되고 있으며, 나아가 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 도 연결되고 있다.
한편, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 상기 제 2 영역(113b)에 도핑되는 불순물에 따라 p타입 또는 n타입 박막트랜지스터를 이루게 된다. p타입 박막트랜지스터의 경우는 제 2 영역(113b)에 3족의 원소 예를들면 붕소(B)를 도핑함으로써 이루어지게 되며, n타입 박막트랜지스터의 경우는 상기 제 2 영역(113b)에 5족의 원소 예를들면, 인(P)을 도핑함으로써 이루어지게 된다.
p타입의 박막트랜지스터는 캐리어로서 정공이 이용되며, n타입의 박막트랜지스터는 캐리어로서 전자가 이용된다. 따라서, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 연결되는 제 1 전극(147)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 타입에 따라 애노드 또는 캐소드 전극의 역할을 하게 되는 것이다.
즉, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 p타입인 경우, 상기 제 1 전극(147)은 애노드 전극의 역할을 하며, n타입인 경우 상기 제 1 전극(147)은 캐소드 전극의 역할을 하게 된다.
본 발명의 실시예에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 p타입을 이룸으로써 상기 제 1 전극(147)이 애노드 전극의 역할을 하는 것을 일례로 설명하고 있다.
다음, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(140) 위로는 본 발명의 실시예에 따른 상부발광 방식 유기전계 발광소자에 있어서 가장 특징적인 구성으로서 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 접촉되며, 제 1 전극(147)이 형성되고 있다.
이때, 상기 제 1 전극(147)은 상기 유기전계 발광소자가 상부발광 방식 또는 하부발광 방식 중 어떠한 방식을 취하는가에 따라 이를 이루는 물질이 달라질 수 있다.
상기 유기전계 발광소자(101)가 하부발광 방식을 이루는 경우, 상기 제 1 전극(147)은 비교적 높은 일함수 값을 갖는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)의 단일층으로 이루어진다.
또한, 유기전계 발광소자(101)가 상부발광 방식을 이루는 경우, 상기 제 1 전극(147)은 반사효율이 우수한 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 은 합금(AgAl)으로 이루어진 하부층과, 비교적 높은 일함수 값을 갖는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 상부층으로 구성되어 이중층 구조를 이룰 수도 있다.
도면에 있어서는 일례로 상기 유기전계 발광소자(101)가 하부발광 방식 이룸으로써 단일층 구조의 제 1 전극(147)을 형성하는 것을 나타내고 있다.
다음, 본 발명에 있어 가장 특징적인 것으로, 전술한 구조를 갖는 상기 각 제 1 전극(147)의 가장자리와 중첩하며 상기 보호층(140) 위로 각 화소영역(P)의 경계에는 고분자 물질 일례로 그 비유전율 값이 3.2 정도이며 그 굴절율 값은 1.54인 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 뱅크(150)가 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 높이를 가지며 형성되어 있다.
이때, 상기 뱅크(150)의 내부에는 100nm 내지 7000nm 정도의 직경을 갖는 구 형태의 나노 입자(152)가 랜덤하게 산포되고 있는 것이 특징이다. 또한 상기 나노 입자는 그 비유전율 값이 상기 뱅크(150)를 이루는 물질보다 작은 즉, 3.2 미만의 값을 가지며, 그 굴절율 값도 상기 뱅크(150)를 이루는 물질보다 작은 1.2 내지 1.5 정도를 갖는 물질 일례로 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징이다.
이때, 상기 뱅크(150) 내부에 랜덤하게 산포되는 나노 입자(152)는 상기 산화실리콘(SiO2)과 질화실리콘(SiNx) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수도 있으며, 또는 산화실리콘(SiO2)과 질화실리콘(SiNx) 두 가지 물질이 혼합되어 즉, 상기 뱅크(150) 내부에는 산화실리콘(SiO2) 나노 입자(152)와 질화실리콘(SiNx) 나노 입자(152)가 랜덤하게 섞인 형태로 이루어질 수도 있다.
상기 뱅크(150)가 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 도 5(본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 하나의 화소영역내에 구비된 뱅크(150) 주변에 대한 단면도)에 도시한 바와같이, 상기 제 1 전극(147)의 내부에서 이의 상부 및 하부에 구성된 구성요소와의 계면에서 굴절율 차이로 인해 측면을 향하여 나가는 빛은 상기 뱅크(150)에 도달하게 된다.
이때, 상기 제 1 전극(147)의 측면을 통해 상기 뱅크(150) 내부로 입사된 빛은 상기 뱅크(150) 내부에 랜덤한 형태로 구비된 저굴절율을 갖는 나노 입자(152)에 의해 반사 또는 굴절되어 빛의 경로가 하부 또는 상부 즉, 상기 제 1 기판(미도시)면 또는 제 2 기판(미도시)면을 향하게 됨으로써 최종적으로 상기 제 1 기판(미도시)면 또는 제 2 기판(미도시)면을 투과하여 나가는 빛량을 증가시키게 된다.
따라서, 상기 뱅크(150)가 전술한 바와같은 본 발명에 따른 특징적인 구성을 가짐으로써 외부 광추출 효율(out-coupling efficiency)을 향상시킬 수 있다.
비교예로서 단일의 절연물질로 이루어지며 그 내부에 나노 입자를 포함하지 않는 통상의 뱅크를 구비한 종래의 유기전계 발광소자의 경우, 유기 발광층에서 발광된 빛의 19%정도만이 최종적으로 사용자의 눈으로 입사된다.
하지만, 저굴절율을 갖는 물질로 이루어진 다수의 나노 입자(152)를 그 내부에 포함하는 뱅크(150)를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 경우, 유기 발광층(155)으로부터 발광된 빛의 23% 내지 24%정도가 최종적으로 사용자의 눈으로 입사된다. 따라서 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1) 대비 22% 내지 23%정도 광효율을 향상이 효과를 갖는다.
한편, 상기 뱅크(150)로 둘러싸인 각 화소영역(P) 내부에는 상기 제 1 전극(147) 위로 유기 발광층(155)이 형성되고 있다. 이때, 상기 유기 발광층(155)은 유기 발광 물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 또는 발광 효율을 높이기 위해 상기 애노드 전극의 역할을 하는 상기 제 1 전극(147)의 상부층(147c) 표면으로부터 순차적으로 정공주입층(hole injection layer)(155a), 정공수송층(hole transporting layer)(155b), 유기 발광 물질층(emitting material layer)(155c), 전자수송층(electron transporting layer)(155d) 및 전자주입층(electron injection layer)(155e)의 다중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다.
다음, 상기 유기 발광층(155) 및 상기 뱅크(150)의 상부에는 표시영역 전면에 캐소드 전극의 역할을 하는 제 2 전극(158)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 전극은 캐소드 전극의 역할을 할 수 있도록 일함수 값이 낮은 금속물질 예를들면, 은(Ag), 마그네슘-은 합금(MgAg), 금(Au), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 칼슘(Ca) 중 어느 하나로 형성되고 있는 것이 특징이다.
상기 제 2 전극(158)은 상기 유기전계 발광소자(101)가 하부발광 방식인 경우 전술한 일함수 값인 낮은 금속물질 단일층 구조로 1000Å 내지 4000Å정도의 두께를 갖도록 형성된다.
또한, 상기 유기전계 발광소자(101)가 상부발광 방식인 경우, 상기 제 2 전극(158)은 빛의 투과가 이루어져야 함으로 이를 감안하여 50Å 내지 200Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 이때, 상기 제 2 전극(158)은 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질로 단일층 구조로 50Å 내지 200Å 정도의 두께를 갖도록 형성될 수도 있지만, 변형예로서 이중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다.
즉, 상기 제 2 전극(158)은 그 하부층은 전술한 바와같이 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질로 이루어지며, 이의 상부에 투명한 도전성 물질인 인듐-징크-옥사이드(ITO) 또는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 중 어느 하나로 이루어진 상부층이 더욱 구비됨으로써 이중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다.
이렇게 변형예에서와 같이 제 2 전극(158)을 이중층 구조를 갖도록 형성한 것은 제 2 전극(158) 자체의 면저항을 저감시키기 위함이다. 상부발광 방식 유기전계 발광소자(101) 특성 상 상기 제 2 전극(158)은 캐소드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 낮은 금속물질로 형성해야 하는데, 이를 너무 두껍게 형성하면 투과도가 떨어져 표시장치로서 요구되는 휘도 특성의 발현이 어려우며, 이를 위해 얇은 두께로 제 2 전극(158)을 형성하게 되면 면저항이 증가하므로 구동전압이 높아져 소비전력이 증가되기 때문에 이를 방지하기 위해 투명 도전성 물질로 이루어진 상부층을 더욱 형성한 것이다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 전극(147, 158)과 그 사이에 형성된 유기 발광층(155)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
전술한 바와같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)용 제 1 기판(110)에 대응하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 상기 제 1 기판(110)과 이격하며 구비되고 있다. 이때, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)이 합착됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)가 완성되고 있다.
이때, 서로 이격하는 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170) 사이에는 진공의 분위기를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 이루고 있다.
상기 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(170)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱으로 이루어질 수도 있으며, 또는 유리기판으로 이루어질 수도 있다.
한편, 전술한 실시예 및 변형예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 제 1 기판(110)과 마주하여 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 구비된 것을 나타내고 있지만, 상기 제 2 기판(170)은 점착층을 포함하는 필름 형태로 상기 제 1 기판(110)의 최상층에 구비된 상기 제 2 전극(158)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.
도 6은 비교예로서 종래의 하부 발광 방식 유기전계 발광소자의 출사되는 광을 시뮬레이션한 결과는 나타낸 도면이며, 도 7은 나노 입자를 포함하는 뱅크를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 하부 발광 방식 유기전계 발광소자의 출사되는 광을 시뮬레이션한 결과는 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 비교예인 종래의 하부 발광 방식 유기전계 발광소자에 있어서는 유기 발광층으로부터 나온 빛은 발광원을 기준으로 이의 하면과 좌우측면으로 빛이 전파됨을 보이고 있으며, 측면으로 전파되는 빛은 그대로 좌우 측면으로 계속 진행됨으로써 최종적으로 소실 됨을 알 수 있다.
하지만, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하부 발광 방식 유기전계 발광소자의 경우 발광원으로부터 나온 빛은 그 하면과 좌우측면으로 진행함에 있어서는 비교예와 유사하지만, 좌우 측면으로 진행한 빛은 뱅크 내부에 구비된 다수의 랜덤한 나노 입자에 의해 반사 및 굴절되어 그 일부가 하면 방향으로 경로 변경이 발생됨으로써 발광원으로부터 하면을 향하여 출사된 빛과 더불어 기판의 하면을 향상 출사됨을 알 수 있다.
이러한 광 시뮬레이션을 통해 종래의 유기전계 발광소자 대비 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자가 22% 내지 23%정도 사용자가 바라보는 면에서의 광량이 증가됨을 알 수 있었다.
본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 유기전계 발광소자 110 : 제 1 기판
113 : 반도체층 113a, 113b : 제 1 및 제 2 영역
116 : 게이트 절연막 120 : 게이트 전극
123 : 층간절연막 125 : 반도체층 콘택홀
133 : 소스 전극 136 : 드레인 전극
140 : 보호층 143 : 드레인 콘택홀
147 : 제 1 전극 150 : 뱅크
152 : 나노 입자 155 : 유기 발광층
155a : 정공주입층 155b : 정공수송층
155c : 유기 발광 물질층 155d : 전자수송층
155e : 전자주입층 158 : 제 2 전극
DA : 구동영역 DTr : 구동 박막트랜지스터
P : 화소영역

Claims (10)

  1. 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의된 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상의 상기 다수의 각 화소영역에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 화소영역의 경계에 절연 특성을 갖는 고분자 물질로 이루어지며, 그 내부에 랜덤한 형태로 다수의 나노 입자가 구비된 뱅크와;
    상기 뱅크로 둘러싸인 상기 각 화소영역 내측으로 상기 제 1 전극 상부에 형성된 유기 발광층과;
    상기 유기 발광층 및 상기 뱅크 상부로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 2 전극
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 뱅크는 제 1 굴절율을 가지며, 상기 나노 입자는 상기 제 1 굴절율보다 작은 제 2 굴절율을 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 입자는 구 형태를 가지며, 그 직경은 100nm 내지 7000nm인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 뱅크는 제 1 비유전율을 가지며, 상기 나노 입자는 상기 제 1 비유전율보다 작은 제 2 비유전율 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 뱅크는 폴리이미드로 이루어지며, 상기 나노 입자는 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 입자는 한 가지 물질로 이루어지거나,
    또는 상기 나노 입자는 서로 다른 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 나노 입자로 구성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질로 단일층 구조를 갖거나, 또는 반사율이 우수한 금속물질로 이루어진 하부층과 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)이며,
    상기 반사율이 우수한 금속물질은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), APC(Ag, Pd, Cu 합금) 중 어느 하나인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 상기 제 1 전극과 상기 제 1 기판 사이에,
    다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의되며, 상기 제 1 기판 상의 상기 각 화소영역에 형성된 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터와;
    상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 형성된 보호층
    을 더 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성되고, 상기 제 2 전극은 상기 유기 발광층 및 상기 뱅크 상의 상기 표시영역 전면에 형성되는 유기전계 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 데이터 배선과 나란하게 위치하는 전원배선이 형성되며, 상기 게이트 및 데이터 배선은 각각 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되며,
    상기 제 1 기판과 마주하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판이 구비된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
KR1020100129174A 2010-12-16 2010-12-16 유기전계 발광소자 KR20120067644A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100129174A KR20120067644A (ko) 2010-12-16 2010-12-16 유기전계 발광소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100129174A KR20120067644A (ko) 2010-12-16 2010-12-16 유기전계 발광소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120067644A true KR20120067644A (ko) 2012-06-26

Family

ID=46686605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100129174A KR20120067644A (ko) 2010-12-16 2010-12-16 유기전계 발광소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120067644A (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140084310A1 (en) * 2012-09-25 2014-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Display device and method for manufacturing same
KR20140058788A (ko) * 2012-11-06 2014-05-15 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그를 포함하는 유기 발광 표시 장치
WO2015043054A1 (zh) * 2013-09-25 2015-04-02 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
KR20150082014A (ko) * 2014-01-07 2015-07-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20150084238A (ko) * 2014-01-13 2015-07-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20160015815A (ko) * 2014-07-31 2016-02-15 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
CN107170781A (zh) * 2017-05-18 2017-09-15 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板的制作方法、显示基板和显示装置
CN107968108A (zh) * 2017-06-16 2018-04-27 广东聚华印刷显示技术有限公司 像素界定层及其制备方法和应用

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140084310A1 (en) * 2012-09-25 2014-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Display device and method for manufacturing same
KR20140058788A (ko) * 2012-11-06 2014-05-15 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그를 포함하는 유기 발광 표시 장치
WO2015043054A1 (zh) * 2013-09-25 2015-04-02 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
KR20150082014A (ko) * 2014-01-07 2015-07-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20150084238A (ko) * 2014-01-13 2015-07-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20160015815A (ko) * 2014-07-31 2016-02-15 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
CN107170781A (zh) * 2017-05-18 2017-09-15 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板的制作方法、显示基板和显示装置
CN107170781B (zh) * 2017-05-18 2019-11-05 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板的制作方法、显示基板和显示装置
US11244991B2 (en) 2017-05-18 2022-02-08 Boe Technology Group Co., Ltd. Production method of display substrate, display substrate, and display apparatus
CN107968108A (zh) * 2017-06-16 2018-04-27 广东聚华印刷显示技术有限公司 像素界定层及其制备方法和应用
CN107968108B (zh) * 2017-06-16 2020-03-20 广东聚华印刷显示技术有限公司 像素界定层及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101730609B1 (ko) 유기전계 발광소자
US10651427B2 (en) Organic light emitting diode display device
KR20120067644A (ko) 유기전계 발광소자
KR20190063963A (ko) 전계발광 표시장치
TW200527951A (en) Luminous device, its manufacture and electronic apparatus
KR102540135B1 (ko) 유기발광표시장치
KR100885579B1 (ko) 유기 ｅｌ 디스플레이
TWI610483B (zh) 薄膜電晶體陣列面板及包含其之有機發光二極體顯示器
KR102411565B1 (ko) 투명 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20120052851A (ko) 유기전계 발광소자
JP2006107744A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス表示装置
KR102591727B1 (ko) 정전기 방지 다이오드 및 정전기 방지 구조물을 포함하는 유기 발광 표시 장치
KR20190024198A (ko) 전계발광 표시장치
KR102010849B1 (ko) 유기발광소자
KR20100137272A (ko) 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법
KR20190063966A (ko) 전계발광 표시장치
KR20190048834A (ko) 전계발광 표시장치
CN109427858B (zh) 电致发光显示装置
KR101770592B1 (ko) 유기전계 발광소자
US11056665B2 (en) Electroluminescent display device
KR101984267B1 (ko) 유기전계 발광소자 및 그 제조 방법
WO2021027138A1 (zh) 显示面板
JP2006085985A (ja) 有機ｅｌ表示装置
KR102309510B1 (ko) 유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법
KR101791009B1 (ko) 유기전계 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2017101005766; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20171129

Effective date: 20190612