KR20140062401A - 유기전계발광표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치는, 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소영역이 정의된 기판, 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극 및 제 1 정공 수송층, 상기 제 1 정공 수송층 상의 각 화소영역마다 형성된 청색 공통발광층, 상기 청색 공통발광층 상의 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 정공 수송층과, 상기 청색 화소영역에 형성된 제 1 전자 수송층, 상기 청색 공통발광층, 상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 녹색 공통발광층, 상기 녹색 공통발광층 상의 상기 적색 화소영역에 형성된 제 3 정공 수송층과, 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 전자 수송층, 상기 녹색 공통발광층, 상기 제 3 정공 수송층 및 제 2 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 적색 공통발광층 및 상기 적색 공통발광층 상에 형성된 제 3 전자 수송층 및 제 2 전극을 포함한다.이에 따라, 각 화소영역에 별도의 발광층을 형성시킬 필요가 없으므로 파인 메탈 마스크(FMM) 없이 발광층을 형성할 수 있어 혼색 방지 및 마스크 불량에 따른 문제점을 개선할 수 있으며, 공정 단순화 및 제조비용 절감이 가능하다.

Description

유기전계발광표시장치 및 이의 제조방법{Organic Light Emitting Display Device and fabricating of the same}
본 발명은 유기전계발광표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
새로운 평판표시장치 중 하나인 유기전계발광표시장치는 자체발광형으로서, 액정표시장치(LCD)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며, 별도의 백라이트가 필요하지 않아 경량 박형이 가능하며, 소비전력 측면에서도 유리하다. 또한, 직류저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점이 있다.
유기전계발광표시장치는 전자주입 전극(cathode)과 정공주입 전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광한다. 이때, 유기전계발광표시장치는 빛이 방출되는 방향에 따라 상부발광(Top Emission), 하부발광(Bottom Emission) 및 양면발광(Dual Emission) 방식 등이 있으며, 구동방식에 따라 수동매트릭스형(Passive Matrix)과 능동매트릭스형(Active Matrix) 등으로 구분할 수 있다.
구체적으로, 유기전계발광표시장치는 적색, 녹색 및 청색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp) 각각에 형성되는 제 1 전극(anode)과, 정공 수송층(hole transporting layer)과, 적색 유기발광패턴, 녹색 유기발광패턴 및 청색 유기발광패턴을 포함하는 발광층(emitting material layer)과, 전자 수송층(electron transporting layer) 및 제 2 전극(cathode)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성의 유기전계발광표시장치는 제 1 전극과 제 2 전극에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 상기 발광층으로 이동되며, 상기 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.
한편, 유기전계발광표시장치는 기판 상에 위치하는 두개의 전극 사이에 발광층(EML)을 패터닝 하기 위하여 파인 메탈 마스크(FMM) 방법을 이용한다.
그러나, 파인메탈 마스크(FMM) 방법은 마스크 제작 기술의 한계로 인해 대형화 및 고해상도 적용이 어렵다. 즉, 대면적에 적용하게 되면 마스크 무게에 의한 마스크 처짐 등의 문제가 발생되어 원하는 패턴을 형성하는데 어려움이 있으며, 마스크와 증착 부위까지의 이격거리로 인해 유기물질의 퍼짐 현상이 가중되어 고해상도 구현에 어려움이 있었다.
이에 따라, 고해상도의 유기전계발광표시장치를 제조할 수 있는 다양한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적색, 녹색, 청색 발광층을 공통층으로 형성하여 적색, 녹색, 청색과 함께 백색(White) 광도 발광할 수 있는 구조를 구현한 것이며, 광 출력 효율이 우수하고, 색 특성을 유지할 수 있으면서 공정 단순화 및 제조비용 절감이 가능한 고효율의 White 유기전계발광표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 유기전계발광표시장치는, 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소영역이 정의된 기판, 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극 및 제 1 정공 수송층, 상기 제 1 정공 수송층 상의 각 화소영역마다 형성된 청색 공통발광층, 상기 청색 공통발광층 상의 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 정공 수송층과, 상기 청색 화소영역에 형성된 제 1 전자 수송층, 상기 청색 공통발광층, 상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 녹색 공통발광층, 상기 녹색 공통발광층 상의 상기 적색 화소영역에 형성된 제 3 정공 수송층과, 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 전자 수송층, 상기 녹색 공통발광층, 상기 제 3 정공 수송층 및 제 2 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 적색 공통발광층 및 상기 적색 공통발광층 상에 형성된 제 3 전자 수송층 및 제 2 전극을 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 유기전계발광표시장치의 제조방법은 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소영역이 정의된 기판의 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 전극 상에 제 1 정공 수송층과, 청색 공통발광층을 형성하는 단계, 상기 녹색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 2 정공 수송층을 형성하는 단계, 상기 청색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 1 전자 수송층을 형성하는 단계, 상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층 상에 녹색 공통발광층을 형성하는 단계, 상기 적색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 녹색 공통발광층 상에 제 3 정공수송층을 형성하는 단계, 상기 녹색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 2 전자 수송층을 형성하는 단계, 상기 제 3 정공수송층 및 상기 제 2 전자 수송층 상에 적색 공통발광층을 형성하는 단계 및 상기 적색 공통발광층 상에 제 3 전자 수송층과 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 적색, 녹색, 및 청색 발광층을 공통층으로 형성하여 적색, 녹색, 청색와 함께 백색도 발광할 수 있는 구조를 구현함으로써 광 출력 효율이 우수하고, 색 특성을 유지할 수 있다. 즉, 각 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)에 별도의 발광층을 형성시킬 필요가 없으므로 파인 메탈 마스크(FMM) 없이 발광층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 혼색 방지 및 마스크 불량에 따른 문제점을 개선할 수 있으며, 공정 단순화 및 제조비용 절감이 가능하면서도 고 효율의 유기전계발광표시장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면; 및
도 3 내지 도 6은 비교예 및 실시예에 따른 유기전계발광표시장치 를 개략적으로 나타낸 단면도.
하기 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지된 내용 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기전계발광표시장치는 적색, 녹색, 청색, 및 백색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)가 정의되어 있는 기판(미도시) 상에 순차적으로 형성되는 제 1 전극(110, anode), 정공 주입층(120, Hole Injection Layer), 제 1 정공 수송층(130, Hole Transporting Layer), 청색 공통발광층(142), 제 2 정공 수송층(132), 제 1 전자 수송층(150, Electron Transporting Layer), 녹색 공통발광층(144), 제 3 정공 수송층(134), 제 2 전자 수송층(152), 적색 공통발광층(146), 제 3 전자 수송층(154), 제 2 전극(160, Cathode), 및 캡핑층(170, Capping)을 포함하여 구성된다.
도면에 도시하지 않았으나, 유기전계발광표시장치는 기판(미도시) 상에는 서로 교차함으로써 각 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선, 이들 중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원배선이 위치하며, 각 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)마다 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터에 연결된 구동 박막트랜지스터가 위치한다. 여기서, 상기 구동 박막트랜지스터는 제 1 전극(110)과 연결된다.
일 실시예에 있어서, 유기전계발광표시장치는 제 1 전극(110)과, 이와 마주하는 제 2 전극(160) 사이에 유기층을 포함하고, 유기층은 정공 주입층(120), 제 1 정공 수송층(130), 제 2 정공 수송층(132), 제 3 정공 수송층(134), 청색 공통발광층(142), 녹색 공통발광층(144), 적색 공통발광층(146), 제 1 전자 수송층(150), 제 2 전자 수송층(152), 제 3 전자 수송층(154)을 포함한다.
우선, 제 1 전극(110)은 기판(미도시) 상에서 상기 적색, 녹색, 청색, 및 백색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)에 하나의 판 형상으로 형성된다. 상기 제 1 전극(110)은 반사전극이며, 예를 들어, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO)와 같이 일함수가 높은 투명 도전성 물질층과 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)과 같은 반사물질층을 포함하는 다중층 구조일 수 있다.
정공 주입층(120), 제 1 정공 수송층(130) 및 청색 공통발광층(142)은 상기 적색, 녹색, 청색, 및 백색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp) 모두에 대응되는 위치의 상기 제 1 전극(110) 상에 순차적으로 형성된다. 상기 제 1 정공 수송층(130)은 공통층이라 할 수 있으며, 상기 정공 주입층(120)은 생략 가능하다. 상기 정공 주입층(120)과 상기 제 1 정공 수송층(130)의 두께는 약 10 ~ 50 nm일 수 있으나, 정공주입 특성과 정공 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
제 2 정공 수송층(132)는 상기 녹색 화소영역(Gp)에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층(142) 상에 형성된다. 즉, 상기 제 2 정공 수송층(132)는 상기 청색 공통발광층(142)과 상기 녹색 공통발광층(144) 사이에 형성된다. 상기 제 2 정공 수송층(132)의 두께는 약 50 ~ 100 nm일 수 있으나, 정공 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있으며, 생략 또한 가능하다.
제 3 정공 수송층(134)는 상기 적색 화소영역(Rp)에 대응되는 위치의 상기 녹색 공통발광층(144) 상에 형성된다. 즉, 상기 제 3 정공 수송층(134)은 상기 녹색 공통발광층(144)과 상기 적색 공통발광층(146) 사이에 형성된다. 상기 제 3 정공 수송층(134)의 두께는 약 100 ~ 200 nm일 수 있으나, 정공 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있으며, 생략 또한 가능하다.
일 실시예에 있어서, 제 3 정공 수송층(134)의 두께는, 상기 제 2 정공 수송층(132)의 두께보다 클 수 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다.
청색 공통발광층(142), 녹색 공통발광층(144), 적색 공통발광층(146)을 포함하는 발광층은 상기 적색, 녹색, 청색, 및 백색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp) 모두에 대응되는 위치에 형성된다. 즉, 백색 화소영역(Wp)을 포함하는 각 화소 영역 모두에 발광층을 공통층으로 형성함으로써 파인 메탈 마스크(FMM) 없이도 형성가능하게 된다.
일 실시예에 있어서, 청색 공통발광층(142)은 상기 제 1 정공 수송층(130) 상에 형성된다. 녹색 공통발광층(144)은 청색 공통발광층(142)과, 상기 녹색 화소영역(Gp)에 대응되는 위치에 형성된 상기 제 2 정공 수송층(132)과, 상기 청색 화소영역(Bp)에 대응되는 위치에 형성된 상기 제 1 전자 수송층(150) 상에 형성된다. 적색 공통발광층(146)은 녹색 공통발광층(144)과, 상기 적색 화소영역(Rp)에 대응되는 위치에 형성된 상기 제 3 정공 수송층(134)과, 상기 녹색 화소영역(Gp)에 대응되는 위치에 형성된 상기 제 2 전자 수송층(152) 상에 형성될 수 있다.
여기서, 청색 공통발광층(142), 녹색 공통발광층(144), 적색 공통발광층(146)의 두께는 약 10 ~ 50 nm일 수 있으나, 발광 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
제 1 전자 수송층(150)은 상기 청색 화소영역(Bp)에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층(142) 상에 형성된다. 즉, 상기 제 1 전자 수송층(150)은 상기 청색 공통발광층(142)과 상기 녹색 공통발광층(144) 사이에 형성된다. 상기 제 1 전자 수송층(150)의 두께는 약 10 ~ 50 nm일 수 있으나, 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있으며, 생략 또한 가능하다.
제 2 전자 수송층(152)은 상기 녹색 화소영역(Gp)에 대응되는 위치의 상기 녹색 공통발광층(144) 상에 형성된다. 즉, 상기 제 2 전자 수송층(152)은 상기 녹색 공통발광층(144)과 적색 공통발광층(146) 사이에 형성된다. 상기 제 2 전자 수송층(152)의 두께는 약 10 ~ 50 nm일 수 있으나, 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있으며, 생략 또한 가능하다.
제 3 전자 수송층(154)은 상기 적색, 녹색, 청색, 및 백색 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp) 모두에 대응되는 위치의 상기 적색 공통발광층(146) 상에 형성되므로, 공통층이라 할 수 있다. 상기 제 3 전자 수송층(154)의 두께는 약 25 ~ 35 nm일 수 있으나, 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 제 3 전자 수송층(154)이 전자 수송 및 주입층의 역할을 할 수 있으나, 전자 주입층이 별도로도 상기 제 3 전자 수송층(154) 상에 형성될 수도 있다.
제 2 전극(160)은 상기 제 3 전자 수송층(154) 상에 형성된다. 예를 들면, 상기 제 2 전극(160)은 마그네슘과 은의 합금(Mg : Ag)으로 이루어져 반투과의 특성을 가지게 된다. 즉, 적색, 녹색 및 청색 공통발광층으로부터 방출된 빛은 상기 제 2 전극(160)을 통해 외부로 표시되는 데, 상기 제 2 전극(160)은 반투과 특성을 가지므로, 일부의 빛은 다시 제 1 전극(110)을 향하게 된다.
이에 따라, 반사전극으로 작용하는 제 1 전극(110)과, 상기 제 2 전극(160) 사이에는 반복적인 반사가 일어나게 되며, 이를 마이크로캐비티(Microcavity) 효과라고 한다. 즉, 제 1 전극인 양극과, 제 2 전극인 음극 사이의 캐비티 내에서 빛이 반복적으로 반사되어 광 효율이 증가하게 된다.
이때, 상기 청색 공통발광층(142), 녹색 공통발광층(144), 적색 공통발광층(146)으로부터 방출되는 빛의 파장이 다르기 때문에, 상기 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이의 거리로 정의되는 캐비티의 두께(d)를 달리하게 된다. 즉, 녹색 화소영역(Gp)은 파장이 가장 긴 적색의 빛을 방출하는 적색 화소영역(Rp)보다 두께(d)가 작고, 파장이 가장 짧은 청색의 빛을 방출하는 청색 화소영역(Bp)보다 두께(d)가 크게 구성된다. 또한, 백색 화소영역(Wp)은 백색의 빛을 방출하기 위해 청색 화소영역(Bp)보다 두께가 작게 구성된다.
따라서, 본 발명에서는 제 2 정공 수송층(132), 제 3 정공 수송층(134), 제 1 전자 수송층(150), 제 2 전자 수송층(152)의 두께를 조절함으로써 각 화소영역에서의 두께 즉, 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이의 거리를 다르게 형성한다. 결국, 본 발명에서는, 제 3 정공 수송층(134)의 두께를 제 2 정공 수송층(132)과 제 2 전자 수송층(152)을 합한 두께보다 크게 형성하고, 제 1 전자 수송층(150)의 두께를 제 2 정공 수송층(132)과 제 1 전자 수송층(150)을 합한 두께보다 작게 형성한다.
한편, 캡핑층(170)은 광 추출 효과를 증가시키기 위한 역할을 하며, 상기 캡핑층(170)은 제 1 내지 제 3 정공 수송층(130, 132, 134)을 이루는 물질, 제 1 내지 제 3 전자 수송층(150, 152, 154)을 이루는 물질, 상기 청색, 녹색 및 적색 공통발광층(142, 144, 146)의 호스트 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 상기 캡핑층(170)은 생략 또한 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치는 광 출력 효율 및 색 특성을 유지하면서 고 품질의 영상을 구현할 수 있다.
한편, 각 화소영역(Rp, Gp, Bp, Wp)에 물질 패턴을 형성하기 위해서는 각 화소영역에 대응하여 개구를 갖는 파인메탈 마스크(FMM)를 이용하게 되는데, 두께를 달리하는 제 2 정공 수송층(132), 제 3 정공 수송층(133), 제 1 전자 수송층(150), 제 2 전자 수송층(152)의 형성을 위해 별도의 챔버에서 파인메탈 마스크를 이용한 공정이 필요하다.
우선, 제 1 전극(110)을 형성한 후, 제 1 챔버 내에서 파인메탈 마스크(FMM) 없이 정공 주입층(120)과 제 1 정공 수송층(130)을 형성한다. 상기 정공 주입층(120)은 상기 제 1 정공 수송층(130) 물질에 P-타입 도펀트, 예를 들면 붕소(boron; B)가 도핑될 수 있다.
이어서, 제 2 챔버에서 파인메탈 마스크(FMM) 없이 청색 유기물질로 청색 공통발광층(142)을 형성한다.
다음으로, 제 3 챔버에서 제 1 파인메탈 마스크(FMM)를 이용해 상기 녹색화소영역(Gp)에 상기 제 2 정공 수송층(132)을 형성한다. 상기 제 2 정공 수송층(132)은 상기 제 1 정공 수송층(130) 물질에 P-타입 도펀트, 예를 들면 붕소(B)가 도핑될 수 있다.
이어서, 제 4 챔버에서 제 2 파인메탈 마스크(FMM)을 이용해 상기 청색 화소영역(Bp)에 상기 제 1 전자 수송층(150)을 형성한다. 상기 제 1 전자 수송층(150)은 상기 제 3 전자 수송층(154) 물질에 N-타입 도펀트, 예를 들면 인(phosphorous; P)이 도핑될 수 있다.
다음으로, 제 5 챔버에서 파인메탈 마스크(FMM) 없이 녹색 유기물질로 녹색 공통발광층(144)을 형성한다.
이어서, 제 6 챔버에서 제 3 파인메탈 마스크(FMM)을 이용해 상기 적색 화소영역(Rp)에 상기 제 3 정공 수송층(134)을 형성한다. 상기 제 3 정공 수송층(134)은 상기 제 1 정공 수송층(130) 물질에 P-타입 도펀트, 예를 들면 붕소(B)가 도핑될 수 있다.
다음으로, 제 7 챔버에서 제 4 파인메탈 마스크(FMM)을 이용해 상기 녹색 화소영역(Gp)에 상기 제 2 전자 수송층(152)을 형성한다. 상기 제 2 전자 수송층(152)은 상기 제 3 전자 수송층(154) 물질에 N-타입 도펀트, 예를 들면 인(P)이 도핑될 수 있다.
이어서, 제 8 챔버에서 파인메탈 마스크(FMM) 없이 적색 유기물질로 적색 공통발광층(146)을 형성한다.
마지막으로, 제 9 내지 제 11 챔버에서 파인메탈 마스크(FMM) 없이 상기 제 3 전자 수송층(154), 제 2 전극(160), 및 캡핑층(170)을 순차적으로 형성한다.
즉, 마이크로캐비티(Microcavity) 구조를 구현하기 위하여, 총 11개의 챔버 내에 단 4개의 파인메탈 마스크만을 이용하여 공정을 진행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치는 마스크 불량에 따른 문제점을 개선할 수 있으며, 공정 단순화 및 제조비용 절감이 가능하다.
한편, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 여기서, 도 2a는 적색 발광(Red emission), 도 2b는 녹색 발광(Green emission), 도 2c는 청색 발광(Blue emission), 도 2d는 백색 발광(White emission)이 방출한 도면이다.
통상적으로, 제 1 전극(110)으로부터 정공이 주입되며, 제 2 전극(160)으로부터 전자가 주입된다. 이에 따라, 발광층에서 정공과 전자가 만나 엑시톤을 형성하고, 상기 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때의 에너지에 해당하는 광을 가시광선의 형태로 방출하게 된다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공과, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자가 적색 공통발광층(146)에서 만나 엑시톤을 형성함으로써 적색의 광을 방출한다. 이때, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자는 제 3 정공 수송층(134)에 의해 전자의 이동을 완벽하게 차단받기 때문에 녹색 공통발광층(144) 또는 청색 공통발광층(142)에서 광을 방출하지 않게 되고, 적색 공통발광층(146)에서만 광을 방출하게 된다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공과, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자가 녹색 공통발광층(144)에서 만나 엑시톤을 형성함으로써 녹색의 광을 방출한다. 이때, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자는 제 2 정공 수송층(132)에 의해 전자의 이동을 완벽하게 차단받으며, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공은 제 2 전자 수송층(152)에 의해 정공의 이동을 완벽하게 차단받기 때문에 적색 공통발광층(146) 또는 청색 공통발광층(142)에서 광을 방출하지 않게 되고, 녹색 공통발광층(144)에서만 광을 방출하게 된다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공과, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자가 청색 공통발광층(142) 에서 만나 엑시톤을 형성함으로써 청색의 광을 방출한다. 이때, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공은 제 1 전자 수송층(150)에 의해 정공의 이동을 완벽하게 차단받기 때문에 적색 공통발광층(146) 또는 녹색 공통발광층(144)에서 광을 방출하지 않게 되고, 청색 공통발광층(142)에서만 광을 방출하게 된다.
도 2d에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공과, 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자가 만나 각 공통발광층 즉, 청색 공통발광층(142), 녹색 공통발광층(144), 및 적색 공통발광층(146)에서 동시에 엑시톤을 형성함으로써 백색의 광을 방출한다. 이때, 제 1 전극(110)으로부터 주입된 정공 및 제 2 전극(160)으로부터 주입된 전자는 이동을 차단받지 않으므로, 모든 공통발광층에서 광을 방출하게 된다.
구체적으로 살펴보면, 녹색 공통발광층의 에너지 밴드 갭은 적색 공통발광층의 에너지 밴드 갭보다 크고, 청색 공통발광층의 에너지 밴드 갭보다 작다. 즉, 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 층에서 먼저 전자와 정공이 만나 발광을 한 후 이보다 좁은 에너지 밴드 갭을 갖는 층에서 다시 전자와 정공이 만난다면 발광이 가능하나, 좁은 에너지 밴드 갭을 갖는 층에서 먼저 전자와 정공이 만나 발광한 후에는 이보다 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 층에서는 발광이 일어나지 않는다.
이에 따라, 도 1의 적색 화소영역(Rp)은 상기 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이에 청색 공통발광층, 녹색 공통발광층, 제 3 정공 수송층, 적색 공통발광층이 순차 적층된 구조에서는 적색 공통발광층에서 전자와 정공이 만나 발광한 후 제 3 정공 수송층에서 전자이동이 차단됨에 따라 녹색 및 청색 공통발광층에서는 발광이 일어나지 않는다.
또한, 도 1의 녹색 화소영역(Gp)은 상기 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이에 청색 공통발광층, 제 2 정공 수송층, 녹색 공통발광층, 제 2 전자 수송층, 적색 공통발광층이 순차 적층된 구조에서는 녹색 공통발광층에서 전자와 정공이 만나 발광한 후 에너지 밴드 갭이 큰 청색 공통발광층에서는 발광이 일어나지 않는다.
또한, 도 1의 청색 화소영역(Bp)은 상기 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이에 청색 공통발광층, 제 1 전자 수송층, 녹색 공통발광층, 적색 공통발광층이 순차 적층된 구조에서는 청색 공통발광층에서 전자와 정공이 만나 발광한 후 제 1 전자 수송층에서 정공 이동이 차단됨에 따라 녹색 및 적색 공통발광층에서는 발광이 일어나지 않는다.
또한, 도 1의 백색 화소영역(Wp)에서와 같이, 상기 제 1 전극(110)과 상기 제 2 전극(160) 사이에 청색 공통발광층, 녹색 공통발광층, 적색 공통발광층이 순차 적층된 구조에서는 각 공통발광층 모두에서 전자와 정공이 만나 발광하게 된다.
한편, 도 3 내지 도 6 은 비교예 및 실시예들에 따른 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 여기서, 도 3은 비교예 1, 도 4는 실시예 2, 도 5는 실시예 3, 도 6은 실시예 4의 구조이다.
우선, 표 1은 비교예 1(도 3의 유기전계발광표시장치) 및 실시예 1(도 1의 유기전계발광표시장치)의 색좌표 및 효율특성을 비교한 것이다.
즉, 본 발명의 일 실시예(실시예 1)에 따른 유기전계발광표시장치의 특성을 비교하기 위하여 다음과 같은 구조의 비교예 1를 대상으로 평가하였다. 비교예 1은 적색 컬러필터(Red C/F), 녹색 컬러필터(Green C/F), 및 청색 컬러필터(Blue C/F)를 적용하여 백색 광이 발광되도록 구조이다.
Figure pat00001
표 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치(실시예 1)는 비교예 1 대비 색 특성 차가 거의 없으며, 효율 특성을 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 표 2는 비교예 1(도 3의 유기전계발광표시장치) 및 실시예 2 내지 4(도 4 내지 도 6의 유기전계발광표시장치)의 색 좌표 및 효율특성을 비교한 것이다.
Figure pat00002
표 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광표시장치(실시예 2 내지 4)는 비교예 1 대비 색 특성 차가 거의 없으며, 효율 특성을 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치는 적색, 녹색, 청색의 발광층을 공통층 형태로 적층하여도 그 색 특성을 유지할 수 있으며, 고 품질, 고 효율의 영상을 구현할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상부발광방식(top emission)의 유기전계발광표시장치(OLED)를 예시하고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 하부발광(Bottom-Emission), 양면발광(Dual-Emission), 탠덤형(Tandem) 등 다양한 방식의 유기전계발광표시장치에 적용가능하다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 제 1 전극 120: 정공 주입층
130: 제 1 정공 수송층 132: 제 2 정공 수송층
134: 제 3 정공 수송층 142: 청색 공통발광층
144: 녹색 공통발광층 146: 적색 공통발광층
150: 제 1 전자 수송층 152: 제 2 전자 수송층
154: 제 3 전자 수송층 160: 제 2 전극
170: 캡핑층(CPL)

Claims (16)

  1. 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소영역이 정의된 기판;
    상기 기판 상에 형성된 제 1 전극 및 제 1 정공 수송층;
    상기 제 1 정공 수송층 상의 각 화소영역마다 형성된 청색 공통발광층;
    상기 청색 공통발광층 상의 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 정공 수송층과, 상기 청색 화소영역에 형성된 제 1 전자 수송층;
    상기 청색 공통발광층, 상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 녹색 공통발광층;
    상기 녹색 공통발광층 상의 상기 적색 화소영역에 형성된 제 3 정공 수송층과, 상기 녹색 화소영역에 형성된 제 2 전자 수송층;
    상기 녹색 공통발광층, 상기 제 3 정공 수송층 및 제 2 전자 수송층 상에 각 화소영역마다 형성된 적색 공통발광층; 및
    상기 적색 공통발광층 상에 형성된 제 3 전자 수송층 및 제 2 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정공 수송층과, 상기 제 1 전극 사이에 정공 주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 3 정공 수송층은,
    상기 제 1 정공 수송층을 이루는 물질에 P-타입 도펀트가 도핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수송층 및 상기 제 2 전자 수송층은,
    상기 제 3 전자 수송층을 이루는 물질에 N-타입 도펀트가 도핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수송층 및 상기 제 2 전자 수송층은 동일 물질인 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 상에 캡핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은,
    은 합금(Ag alloy)을 포함하는 반사 전극인 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 반사 전극이고,
    상기 제 2 전극은 반투과 특성을 가지는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치.
  9. 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소영역이 정의된 기판의 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상에 제 1 정공 수송층과, 청색 공통발광층을 형성하는 단계;
    상기 녹색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 2 정공 수송층을 형성하는 단계;
    상기 청색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 1 전자 수송층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층 상에 녹색 공통발광층을 형성하는 단계;
    상기 적색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 녹색 공통발광층 상에 제 3 정공수송층을 형성하는 단계;
    상기 녹색 화소영역에 대응되는 위치의 상기 청색 공통발광층 상에 제 2 전자 수송층을 형성하는 단계;
    상기 제 3 정공수송층 및 상기 제 2 전자 수송층 상에 적색 공통발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 적색 공통발광층 상에 제 3 전자 수송층과 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 정공 수송층을 형성하는 단계 이전에,
    상기 제 1 전극 상에 정공 주입층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수송층 및 상기 제 2 전자 수송층은 동일 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 정공 수송층 및 상기 제 3 정공 수송층은,
    상기 제 1 정공 수송층을 이루는 물질에 P-타입 도펀트가 도핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수송층 및 상기 제 2 전자 수송층은,
    상기 제 3 전자 수송층을 이루는 물질에 N-타입 도펀트가 도핑되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 전극을 형성하는 단계 이후에,
    상기 제 2 전극 상에 캡핑층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은,
    은 합금(Ag alloy)을 포함하는 반사 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 반사 전극이고,
    상기 제 2 전극은 반투과 특성을 가지는 것을 특징으로 하는, 유기전계발광표시장치의 제조방법.
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