KR20150142753A

KR20150142753A - 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR20150142753A
Application number: KR1020140070700A
Authority: KR
Inventors: 이희동
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-12-23
Also published as: KR102181692B1

Abstract

본 발명은, 양극과 음극 사이에 적색 발광층을 포함하여 이루어진 적색 화소; 양극과 음극 사이에 녹색 발광층을 포함하여 이루어진 녹색 화소; 및 양극과 음극 사이에 청색 발광층을 포함하여 이루어진 청색 화소를 포함하여 이루어지고, 상기 청색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 상기 적색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 멀고 상기 녹색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 가깝게 구성된 유기 발광 소자에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 청색(B) 화소, 녹색(G) 화소, 및 적색(R) 화소에서 유기층의 두께를 서로 상이하게 형성함으로써 각각의 화소 별로 보강간섭을 통해 광의 증폭효율을 향상시킬 수 있고, 특히, 적색(R) 화소에서 유기층의 두께가 줄어들게 되어 재료비가 감소하고 구동전압도 감소하는 효과가 있다.

Description

유기 발광 소자{Organic Light Emitting Device}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 구비한 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode) 사이에 발광층이 형성된 구조를 가지며, 음극에서 발생된 전자 및 양극에서 발생된 정공이 발광층 내로 주입되면 주입된 전자 및 정공이 결합하여 엑시톤(exciton)이 생성되고, 생성된 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 하는 소자이다.

이와 같은 유기 발광 소자는 적색의 광을 발광하는 적색 발광층을 구비한 적색 화소, 녹색의 광을 발광하는 녹색 발광층을 구비한 녹색 화소 및 청색의 광을 발광하는 청색 발광층을 구비한 청색 화소를 포함하여 이루어짐으로써 풀컬러 화상을 디스플레이할 수 있다.

이하, 도면을 참조로 종래의 유기 발광 소자에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소를 포함하여 이루어진다.

상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각은 양극(Anode)(10), 정공수송층(Hole Transporting Layer)(20), 발광층(Emitting Layer)(30), 전자수송층(Electron Transporting Layer)(40), 및 음극(Cathode)(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 정공수송층(20)은 상기 양극(10)과 상기 발광층(30) 사이에 형성되어 상기 양극(10)에서 발생된 정공(Hole)을 상기 발광층(30)으로 수송하는 역할을 한다.

상기 발광층(30)은 상기 정공수송층(20) 상에 형성되어 각각의 화소별로 특정 파장대의 광을 발광한다. 구체적으로, 상기 적색(R) 화소의 발광층(30)은 적색(R)의 광을 발광하고, 상기 녹색(G) 화소의 발광층(30)은 녹색(G)의 광을 발광하고, 상기 청색(B) 화소의 발광층(30)은 청색(B)의 광을 발광한다.

상기 전자수송층(40)은 상기 음극(50)과 상기 발광층(30) 사이에 형성되어 상기 음극(50)에서 발생된 전자(Electron)를 상기 발광층(30)으로 수송하는 역할을 한다.

이와 같은 종래의 유기 발광 소자는 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각에서 유기층의 두께, 즉, 상기 양극(10)에서 상기 음극(50)까지의 거리가 모두 동일하기 때문에 각각의 화소 별로 광의 증폭효율을 향상시키는데 한계가 있다. 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 발광층(30)에서 발광한 광은 상기 양극(10) 또는 음극(50)으로 방출되면서 화상을 디스플레이하는데, 이때 상기 발광층(30)에서 발광한 광의 일부는 상기 양극(10) 또는 상기 음극(50)으로 바로 방출되지만 상기 발광층(30)에서 발광한 광의 나머지는 상기 양극(10)과 상기 음극(50) 사이에서 반사 및 재반사를 반복하면서 상기 양극(10) 또는 상기 음극(50)으로 방출된다. 따라서, 상기 양극(10) 또는 상기 음극(50)으로 바로 방출되는 광의 일부와 상기 양극(10)과 상기 음극(50) 사이에서 반사 및 재반사를 반복하면서 방출되는 광의 나머지가 서로 보강간섭을 일으킬 경우 최종적으로 방출되는 광이 증폭되어 광효율이 향상될 수 있다.

이와 같은 보강간섭을 통해 광을 증폭하기 위해서는 상기 양극(10)에서 상기 음극(50)까지의 거리가 상기 발광층(30)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되어야 한다.

따라서, 각각의 화소 별로 광효율을 향상시키기 위해서는, 적색(R) 화소의 경우 가장 긴 파장(λ)의 광이 방출되므로 상기 양극(10)과 상기 음극(50) 사이의 거리가 상대적으로 가장 멀어야 하고, 청색(B) 화소의 경우 가장 짧은 파장(λ)의 광이 방출되므로 상기 양극(10)과 상기 음극(50) 사이의 거리가 상대적으로 가장 가까워야 하는데, 전술한 도 1에 따른 유기 발광 소자는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각에서 상기 양극(10)에서 상기 음극(50)까지의 거리가 모두 동일하기 때문에 각각의 화소 별로 광의 증폭효율을 향상시키는데 한계가 있는 것이다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 별로 광의 증폭효율을 향상시킬 수 있도록 각각의 화소 별로 유기층의 두께를 상이하게 구성한 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 양극과 음극 사이에 적색 발광층을 포함하여 이루어진 적색 화소; 양극과 음극 사이에 녹색 발광층을 포함하여 이루어진 녹색 화소; 및 양극과 음극 사이에 청색 발광층을 포함하여 이루어진 청색 화소를 포함하여 이루어지고, 상기 청색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 상기 적색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 멀고 상기 녹색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 가깝게 구성된 유기 발광 소자를 제공한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 청색(B) 화소, 녹색(G) 화소, 및 적색(R) 화소에서 유기층의 두께를 서로 상이하게 형성함으로써 각각의 화소 별로 보강간섭을 통해 광의 증폭효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 적색(R) 화소에서 유기층의 두께가 줄어들게 되어 재료비가 감소하고 구동전압도 감소하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.

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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소를 포함하여 이루어진다.

상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각은 양극(Anode)(100), 정공주입수송층(Hole Injecting and Transporting Layer)(200), 두께 조절층(240, 250), 발광층(Emitting Layer)(300), 전자수송층(Electron Transporting Layer)(400), 음극(Cathode)(500), 및 캡핑층(Capping Layer)(600)을 포함하여 이루어진다.

상기 청색(B) 화소는 양극(Anode)(100), 정공주입수송층(Hole Injecting and Transporting Layer)(200), 발광층(Emitting Layer)(300), 전자수송층(Electron Transporting Layer)(400), 음극(Cathode)(500), 및 캡핑층(Capping Layer)(600)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단파장의 광을 방출하는 청색(B) 화소의 경우는 두께 조절층(240, 250)을 포함하고 있지 않아 유기층의 두께가 가장 얇게, 즉, 상기 양극(100)에서 상기 음극(500)까지의 거리가 가장 가깝게 구성되고, 장파장 및 중파장의 광을 각각 방출하는 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소의 경우는 두께 조절층(240, 250)을 포함하고 있어 유기층의 두께가 상기 청색(B) 화소에 비하여 두껍게, 즉, 상기 양극(100)에서 상기 음극(500)까지의 거리가 상기 청색(B) 화소에 비하여 멀게 구성된다.

또한, 적색(R) 화소의 두께 조절층(240)의 두께(h1)는 녹색(G) 화소의 두께 조절층(250)의 두께(h2)보다 두껍게 형성되어 있다. 즉, 장파장의 광을 방출하는 적색(R) 화소에서 유기층의 두께가 중파장의 광을 방출하는 녹색(G) 화소에서 유기층의 두께보다 두껍게, 즉, 상기 양극(100)에서 상기 음극(500)까지의 거리는 상기 적색(R) 화소가 상기 청색(B) 화소에 비하여 멀게 구성된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 청색(B) 화소, 녹색(G) 화소, 및 적색(R) 화소의 순으로 유기층의 두께를 점점 두껍게, 즉, 상기 양극(100)에서 상기 음극(500)까지의 거리를 점점 멀게 구성함으로써 각각의 화소 별로 보강간섭을 통해 광의 증폭효율을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 각각의 화소별 구성에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

상기 양극(100)은 불투명한 도전물질로 이루어지고 상기 음극(500)은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 발광층(300)에서 발광한 광이 상부의 음극(500)을 통해 방출되는 소위 톱 에미션(Top Emission) 방식에 관한 것으로서, 상기 음극(500)은 광 방출을 위해 투명한 도전물질로 이루어지고, 상기 양극(100)은 광 반사를 위해 불투명한 도전물질로 이루어진다.

다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 발광층(300)에서 발광한 광이 하부의 양극(100)을 통해 방출되는 소위 보텀 에미션(Bottom Emission) 방식을 포함하며, 이 경우 상기 음극(500)은 광 반사를 위해 불투명한 도전물질로 이루어지고, 상기 양극(100)은 광 방출을 위해 투명한 도전물질로 이루어진다.

상기 양극(100)과 상기 음극(500) 중 어느 하나의 전극은 공통전압이 인가될 수 있도록 복수 개의 화소 전체면 상에 형성될 수 있고 나머지 하나의 전극은 개별 데이터 전압이 인가될 수 있도록 화소 별로 이격되면서 패턴 형성될 수 있다.

상기 정공주입수송층(Hole Injecting and Transporting Layer)(200)은 상기 양극(100) 상에 형성되어 있다. 상기 정공주입수송층(200)은 복수 개의 화소 전체면 상에 형성될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 정공주입수송층(200)은 정공주입층(Hole Injecting Layer)(210) 및 정공수송층(Hole Transporting Layer)(220)의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 정공주입층(210)은 상기 양극(100) 상에 형성되고 상기 정공수송층(220)은 상기 정공주입층(210) 상에 형성된다.

상기 정공주입층(210)은 MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 정공주입층(210)은 상기 정공수송층(220)을 구성하는 물질에 p형 도펀트를 추가하여 형성할 수 있으며, 이 경우 하나의 공정 장비에서 연속 공정으로 상기 정공주입층(210)과 정공수송층(220)을 형성할 수 있다.

상기 정공 수송층(220)은 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine) 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 두께 조절층(240, 250)은 상기 정공주입수송층(200) 상에 패턴 형성되어 있다. 상기 두께 조절층(240, 250)은 상기 적색(R) 화소에 형성된 두께 조절층(240) 및 상기 녹색(G) 화소에 형성된 두께 조절층(250)으로 이루어진다. 전술한 바와 같이, 상기 적색(R) 화소에 형성된 두께 조절층(240)의 두께(h1)는 상기 녹색(G) 화소에 형성된 두께 조절층(250)의 두께(h2)보다 두껍다.

상기 두께 조절층(240, 250)은 정공 수송 능력이 있는 유기물로 이루어질 수 있다. 예로서, 상기 두께 조절층(240, 250)은 상기 정공 수송층(220)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 발광층(Emitting Layer)(300)은 적색(R) 발광층, 녹색(G) 발광층, 및 청색(B) 발광층을 포함하여 이루어진다. 상기 적색(R) 발광층은 상기 두께 조절층(240) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 녹색(G) 발광층은 상기 두께 조절층(250) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 청색(B) 발광층은 상기 정공주입수송층(200) 상에 패턴 형성되어 있다.

상기 청색(B) 발광층은 청색(B) 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 430nm 내지 490nm 범위의 청색(B) 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 청색(B) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 녹색(G) 발광층은 녹색(G) 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 500nm 내지 570nm 범위의 녹색(G) 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질에 인광 녹색(G) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 카바졸계 화합물은 CBP(4,4-N,N'-dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene) 또는 mCP 유도체 등을 포함할 수 있고, 상기 금속 착물은 ZnPBO(phenyloxazole) 금속 착물 또는 ZnPBT(phenylthiazole) 금속 착물 등을 포함할 수 있다.

상기 적색(R) 발광층은 적색(R) 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 640nm 범위의 적색(R) 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질 적색(R) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 적색 도펀트는 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)의 금속 착물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자수송층(Electron Transporting Layer)(400)은 상기 발광층(300) 상에 형성되어 있다. 상기 전자수송층(400)은 복수 개의 화소 전체면 상에 형성될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 수송층(400)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 음극(500)은 상기 전자수송층(400) 상에 형성되어 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 상기 전자수송층(400)과 상기 음극(500) 사이에 전자주입층(Electron Injecting Layer)이 추가로 형성될 수 있다. 상기 전자 주입층은 LiF(lithium fluoride) 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 캡핑층(Capping Layer)(600)은 상기 음극(500) 상에 형성되어 있다. 상기 캡핑층(600)은 광 추출 효과를 증진시키는 역할을 한다. 이와 같은 캡핑층(600)은 전술한 정공수송층(220) 또는 정공주입층(210)을 구성하는 유기물질로 이루어질 수도 있고, 발광층(300)을 구성하는 호스트 물질로 이루어질 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

다만, 상기 캡핑층(600)은 생략하는 것도 가능하다. 특히, 보텀 에미션(Bottom Emission) 방식의 경우 상기 발광층(300)에서 발광한 광이 하부 쪽으로 방출되므로 별도의 캡핑층(600)을 형성할 필요는 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 청색(B) 화소, 녹색(G) 화소, 및 적색(R) 화소에서 유기층의 두께를 서로 상이하게 형성함으로써 각각의 화소 별로 보강간섭을 통해 광의 증폭효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 보강간섭을 통해 광을 증폭하기 위해서는 상기 양극(100)에서 상기 음극(500)까지의 거리가 상기 발광층(300)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되어야 한다. 본 명세서에서, 상기 λ는 각각의 화소의 발광층(300)에서 방출되는 광의 파장이다. 보다 정확히 말하면, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 유기층의 굴절률(n)을 고려할 때 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리가 λ/2n의 정수배가 될 때 보강간섭이 일어난다. 본 명세서에서, 상기 n은 각각의 화소에서 양극(100)과 음극(500) 사이에 형성된 복수의 유기층들의 평균 굴절율이다.

따라서, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리는 각각의 화소 별로 λ/2n(1배인 경우), λ/n(2배인 경우), 또는 3λ/2n(3배인 경우)가 되도록 설계할 수 있다. 이때, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리가 증가하면 그만큼 재료비가 상승하고 구동전압도 증가하는 단점이 있기 때문에, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리는 가능하면 가깝게 형성하는 것이 바람직하다.

결국, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리를 3λ/2n(3배인 경우)로 설정하는 것보다는 λ/n(2배인 경우)로 설정하는 것이 바람직하고, λ/n(2배인 경우)로 설정하는 것보다는 λ/2n(1배인 경우)로 설정하는 것이 바람직한데, 본 발명의 일 실시예에서는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 모두에서 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리를 λ/n(2배인 경우)로 설정한다.

즉, 각각의 화소 별로 상기 파장(λ) 범위가 상이하기 때문에 유기 발광 소자의 전체 두께 조절의 용이성을 고려할 때, 모든 화소에서 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n(1배인 경우)로 설정하는데 한계가 있어서 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리를 λ/n(2배인 경우)로 설정한다.

이와 같이, 상기 양극(100)과 상기 음극(500) 사이의 거리를 λ/n(2배인 경우)로 설정한 경우는 3λ/2n(3배인 경우)로 설정한 경우에 비하여 소자의 두께, 재료비 및 구동전압 면에서 유리하긴 하지만, 여전히 개선해야 할 과제를 안고 있다.

이하에서는, 유기층의 두께를 더욱 줄여 재료비도 절감되고 구동전압도 더욱 감소시킬 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자에 대해서 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 전술한 도 2에 따른 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다. 이하에서는 적층 구조 및 재료 등과 같이 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소를 포함하여 이루어진다.

상기 적색(R) 화소 및 청색(B) 화소 각각은 양극(Anode)(100), 정공주입수송층(Hole Injecting and Transporting Layer)(200), 발광층(Emitting Layer)(300), 전자수송층(Electron Transporting Layer)(400), 음극(Cathode)(500), 및 캡핑층(Capping Layer)(600)을 포함하여 이루어진다.

상기 녹색(G) 화소는 양극(Anode)(100), 정공주입수송층(Hole Injecting and Transporting Layer)(200), 두께 조절층(250), 발광층(Emitting Layer)(300), 전자수송층(Electron Transporting Layer)(400), 음극(Cathode)(500), 및 캡핑층(Capping Layer)(600)을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 각각에서 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n의 정수배로 설정함으로써 각각의 화소에서 방출되는 광이 보강간섭을 일으켜 광효율이 향상된다.

특히, 상기 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서는 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n의 2배로 설정(즉, λ/n)하고, 상기 적색(R) 화소에서는 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n의 1배로 설정(즉, λ/2n)함으로써, 전술한 도 2에 따른 구조에 비하여 적색(R) 화소의 유기층의 두께가 얇아지고 재료비도 감소하며 구동전압도 감소하는 장점이 있다.

도 3에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는 전술한 도 2에 도시한 유기 발광 소자에 비하여 적색(R) 화소에서 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리가 가까워지며 그에 따라 다음과 같은 특징을 구비한다.

우선, 전술한 도 2에 따른 구조와 달리 적색(R) 화소의 경우 두께 조절층(도 2의 도면부호 240 참조)을 구비하지 않는다. 따라서, 적색(R) 발광층 및 청색(B) 발광층은 각각 정공주입수송층(200)의 바로 상면에 형성되고, 녹색(G) 발광층은 두께 조절층(250)의 바로 상면에 형성된다.

이와 같이, 적색(R) 화소에서 두께 조절층이 생략됨으로 인해서 두께 조절층 형성을 위한 패터닝 공정이 생략될 수 있어 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자 대비 공정이 단순해지고 마스크가 절감되며 또한 마스크로 인한 불량이 감소되는 효과가 있다.

다음, 상기 정공주입수송층(200)의 두께는 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자의 정공주입수송층(200)의 두께보다 얇다. 구체적으로, 상기 정공주입수송층(200)의 두께(H1)는 400 내지 700Å의 범위가 바람직하다. 만약, 상기 정공주입수송층(200)의 두께(H1)가 400Å 미만이거나 700Å을 초과하게 되면 적색(R) 화소에서 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n로 설정하는데 어려움이 발생할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서는 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리를 λ/2n의 2배로 설정(즉, λ/n)하기 때문에, 상기 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리는 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자와 동일하다. 그런데, 전술한 바와 같이, 정공주입수송층(200)의 두께가 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자의 정공주입수송층(200)의 두께보다 얇게 형성되기 때문에, 결국 상기 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서는 다른 유기층의 두께를 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자보다 두껍게 형성해야 한다.

이를 위해서, 상기 녹색(G) 화소에서는 상기 두께 조절층(250)의 두께(H2)를 전술한 도 2에서의 두께 조절층(250)의 두께보다 두껍게 형성한다. 그에 따라, 상기 두께 조절층(250)의 두께(H2)는 상기 정공주입수송층(200)의 두께(H1)보다 두껍게 형성된다.

또한, 상기 청색(B) 화소에서는 청색(B) 발광층(300)의 두께(H3)를 전술한 도 2에서의 청색(B) 발광층(300)의 두께보다 두껍게 형성한다. 그에 따라, 상기 청색(B) 발광층(300)의 두께(H3)는 적색(R) 발광층의 두께(H4) 및 녹색(G) 발광층의 두께(H5)보다 두껍게 형성된다.

결국, 전체적으로 적색(R) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리가 상대적으로 가장 가깝게 구성되고, 녹색(G) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리가 상대적으로 가장 멀게 구성되고, 청색(B) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리는 적색(R) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리보다는 멀고 녹색(G) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리보다는 가깝게 구성된다.

구체적으로, 적색(R) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리는 1000 내지 2000Å의 범위가 되고, 녹색(G) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리는 1800 내지 2800Å의 범위가 되고, 청색(B) 화소의 양극(100)과 음극(500) 사이의 거리는 1400 내지 2400Å의 범위가 될 수 있다.

이상 설명한 구성들을 제외하고 전자수송층(400), 음극(500), 및 캡핑층(600)의 구성은 전술한 실시예와 동일하므로 반복설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 풀컬러 디스플레이를 구동하기 위한 구동소자를 구비한 유기 발광 소자를 개략적으로 도시한 것이다.

도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는 기판(1), 박막 트랜지스터층(2), 보호층(3), 뱅크층(4), 양극(100), 정공주입수송층(200), 두께 조절층(250), 발광층(300), 전자수송층(400), 음극(500), 캡핑층(600), 및 봉지층(Encapsulation layer)(700)을 포함하여 이루어진다.

상기 기판(1)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 박막 트랜지스터층(2)은 상기 기판(1) 상에 형성된다. 상기 박막 트랜지스터층(2)은 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다. 상기 박막 트랜지스터층(2)에 형성된 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터는 게이트 전극이 반도체층 아래에 형성되는 바텀 게이트(bottom gate) 구조 또는 게이트 전극이 반도체층 위에 형성되는 탑 게이트(top gate) 구조등 당업계에 공지된 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 보호층(3)은 상기 박막 트랜지스터층(2) 상에 형성된다. 상기 보호층(3)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물과 같은 무기 절연물로 이루어질 수도 있고 포토 아크릴과 같은 유기 절연물로 이루어질 수도 있으며 무기 절연물과 유기 절연물의 2층 구조로 이루어질 수도 있다. 상기 보호층(3)에는 콘택홀이 형성되어 있어, 상기 콘택홀을 통해서 상기 박막 트랜지스터층(2)에 형성된 구동 박막 트랜지스터와 상기 양극(100)이 전기적으로 연결된다.

상기 뱅크층(4)은 상기 보호층(3) 상에 형성된다. 상기 뱅크층(4)은 개별 화소 사이의 경계에 형성되어 화소 영역을 구획한다. 상기 뱅크층(4)은 당업계에 공지된 유기 절연물로 이루어질 수 있다.

상기 양극(100), 정공주입수송층(200), 두께 조절층(250), 발광층(300), 전자수송층(400), 음극(500), 및 캡핑층(600)은 전술한 도 3에 따른 구조와 동일하며 따라서 그들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 봉지층(700)은 상기 캡핑층(600) 상에 형성되어 있다. 상기 봉지층(700)은 유기물 내로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 봉지층(700)은 서로 상이한 무기물이 교대로 적층된 구조를 포함할 수도 있고, 무기물과 유기물이 교대로 적층된 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 봉지층(700)은 실런트(sealant)에 의해 접착된 금속층을 포함할 수도 있다.

이상 설명한 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 화상을 표시하는 디스플레이 장치 이외에 조명 장치 등과 같이 당업계에 공지된 다양한 발광 장치에 적용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다

100: 양극 200: 정공주입수송층
210: 정공주입층 220: 정공수송층
240, 250: 두께 조절층 300: 발광층
400: 전자수송층 500: 음극
600: 캡핑층

Claims

양극과 음극 사이에 적색 발광층을 포함하여 이루어진 적색 화소;
양극과 음극 사이에 녹색 발광층을 포함하여 이루어진 녹색 화소; 및
양극과 음극 사이에 청색 발광층을 포함하여 이루어진 청색 화소를 포함하여 이루어지고,
상기 청색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 상기 적색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 멀고 상기 녹색 화소의 양극과 음극 사이의 거리보다는 가깝게 구성된 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소 각각은 상기 양극 상에 형성된 정공주입수송층을 추가로 포함하고,
상기 녹색 화소는 상기 정공주입수송층 상에 형성된 두께 조절층을 추가로 포함하여 이루어진 유기 발광 소자.
제2항에 있어서,
상기 두께 조절층의 두께는 상기 정공주입수송층의 두께보다 두꺼운 유기 발광 소자.
제2항에 있어서,
상기 정공주입수송층의 두께는 400 내지 700Å의 범위인 유기 발광 소자.
제2항에 있어서,
상기 적색 발광층 및 청색 발광층은 상기 정공주입수송층의 상면에 형성되고, 상기 녹색 발광층은 상기 두께 조절층의 상면에 형성된 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 청색 발광층의 두께는 상기 적색 발광층의 두께 및 상기 녹색 발광층의 두께보다 두꺼운 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 적색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 λ/2n이고, 상기 녹색 화소 및 청색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 λ/n이고, 상기 λ는 각각의 화소에서 발광하는 광의 파장이고, 상기 n은 각각의 화소에서 양극과 음극 사이에 형성된 복수의 유기층들의 평균 굴절율인 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 적색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 1000 내지 2000Å의 범위이고, 상기 녹색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 1800 내지 2800Å의 범위이고, 상기 청색 화소의 양극과 음극 사이의 거리는 1400 내지 2400Å의 범위인 유기 발광 소자.