KR20160000569A - 유기 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층에서 발광된 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 파장 변환층은 양자점으로 이루어지고, 상기 컬러 필터층은 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

유기 발광 소자 및 그 제조방법{Organic Light Emitting Device and Method of manufacturing the same}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 컬러 필터를 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 적색 화소, 녹색 화소 및 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, 기판(10) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(20), 컬러 필터층(30), 제1 전극층(40), 발광층(50), 및 제2 전극층(60)을 포함하여 이루어진다.

상기 박막 트랜지스터층(20)은 상기 기판(10) 상에 형성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터층(20)은 각각의 화소 별로 형성된 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

상기 컬러 필터층(30)은 상기 박막 트랜지스터층(20) 상에 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(30)은 상기 적색(R) 화소에 형성된 적색 컬러 필터(CF_R), 상기 녹색(G) 화소에 형성된 녹색 컬러 필터(CF_G), 및 상기 청색(B) 화소에 형성된 청색 컬러 필터(CF_B)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 전극층(40)은 상기 컬러 필터층(30) 상에 형성되어 있다. 상기 제1 전극층(40)은 상기 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 각각의 화소 내에 형성된 구동 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다.

상기 발광층(50)은 상기 제1 전극층(40) 상에 형성되어 있다. 상기 발광층(50)은 백색(W) 광을 발광하도록 구성된다.

상기 제2 전극층(60)은 상기 발광층(50) 상에 형성되어 있다.

이와 같은 종래의 유기 발광 소자는 상기 발광층(50)에서 발광된 백색(W)의 광이 상기 컬러 필터층(30)을 통과하면서 필터링되고, 그에 따라 각각의 화소 별로 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 방출함으로써 풀컬러의 화상을 디스플레이한다.

그러나 이와 같은 종래의 유기 발광 소자는 상기 발광층(50)에서 발광된 백색(W)의 광의 상당량이 상기 컬러 필터층(30)에서 흡수되기 때문에 광효율이 떨어지는 문제가 있다.

즉, 상기 적색(R) 화소의 경우에는 상기 발광층(50)에서 발광된 백색(W)의 광이 상기 적색 컬러 필터(CF_R)를 통과하면서 다른 파장의 광은 흡수하고 적색 파장의 광만을 투과하여 적색의 광을 방출하고, 녹색(G) 화소의 경우에는 상기 발광층(50)에서 발광된 백색(W)의 광이 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)를 통과하면서 다른 파장의 광은 흡수하고 녹색 파장의 광만을 투과하여 녹색의 광을 방출하고, 청색(B) 화소의 경우에는 상기 발광층(50)에서 발광된 백색(W)의 광이 상기 청색 컬러 필터(CF_B)를 통과하면서 다른 파장의 광은 흡수하고 청색 파장의 광만을 투과하여 청색의 광을 방출한다.

따라서, 각각의 화소의 컬러 필터층(30)에서 특정 파장대의 광만이 투과하고 나머지 파장대의 광은 흡수하기 때문에 그만큼 광효율이 떨어지게 된다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 각각의 화소의 컬러 필터층에서 흡수되는 광량을 최소화함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층에서 발광된 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 파장 변환층은 양자점으로 이루어지고, 상기 컬러 필터층은 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자를 제공한다.

본 발명은 또한, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소를 구비한 유기 발광 소자에 있어서, 상기 적색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광의 파장을 적색 파장 범위로 변환시키는 적색 파장 변환층, 및 상기 적색 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 적색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 녹색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광의 파장을 녹색 파장 범위로 변환시키는 녹색 파장 변환층, 및 상기 녹색 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 녹색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 청색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광이 통과하면서 청색 광을 투과시키는 청색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 백색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층을 포함하여 이루어지고, 상기 적색 파장 변환층 및 녹색 파장 변환층은 각각 양자점으로 이루어지고, 상기 적색 컬러 필터층 및 녹색 컬러 필터층은 각각 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자를 제공한다.

본 발명은 또한, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소를 구비한 유기 발광 소자에 있어서, 상기 적색 화소 및 녹색 화소 중 적어도 하나의 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층, 상기 청색 발광층에서 발광된 청색 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고, 상기 청색 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층을 포함하여 이루어지고, 상기 백색 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층 및 상기 청색 발광층에서 발광된 청색 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하여 이루어지고, 상기 적색 화소 및 녹색 화소 중 적어도 하나의 화소에 구비된 파장 변환층과 상기 백색 화소에 구비된 파장 변환층은 각각 양자점으로 이루어지고, 상기 컬러 필터층은 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자를 제공한다.

본 발명은 또한, 용매에 안료, 양자점 및 고분자 레진을 분산시켜 얻은 혼합물을 기판 상에 도포하는 공정; 상기 고분자 레진을 상기 안료와 결합시키는 공정; 상기 고분자 레진과 결합된 안료를 하부로 이동시키고 상기 용매 내에 분산된 양자점을 상부로 이동시키는 공정; 및 상기 용매를 증발시켜 상기 양자점으로 이루어진 파장 변환층 및 상기 고분자 레진과 결합된 안료로 이루어진 컬러 필터층을 형성하는 공정을 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광층에서 발광된 광이 파장 변환층을 통과하면서 각각의 화소의 컬러 필터층을 투과할 수 있는 파장 범위의 광으로 변환되기 때문에 컬러 필터층에서 흡수되는 광량이 최소화되어 광효율이 향상될 수 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 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 10은 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, 청색(B) 화소, 및 백색(W) 화소를 포함하여 이루어진다.

상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각은 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(Thin film transistor layer)(200), 컬러 필터층(Color filter layer)(300), 파장 변환층(Wavelength changing layer)(400), 평탄화층(Planarizing layer)(500), 제1 전극층(First electrode layer)(600), 발광층(Emitting layer)(700), 및 제2 전극층(Second electrode layer)(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 백색(W) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 기판(100)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 박막 트랜지스터층(200)은 상기 기판(100) 상에 형성된다. 상기 박막 트랜지스터층(200)은 각각의 화소 별로 형성된 게이트 배선, 데이터 배선, 전원 배선, 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다. 상기 박막 트랜지스터층(200)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) 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 박막 트랜지스터층(200)은 당업계에 공지된 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 컬러 필터층(300)은 상기 박막 트랜지스터층(200) 상에 형성된다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 컬러 필터층(300)은 상기 박막 트랜지스터층(200) 내부에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 박막 트랜지스터층(200)은 게이트 절연막 또는 층간 절연막과 같은 복수의 절연막을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 컬러 필터층(300)은 상기 박막 트랜지스터층(200)을 구성하는 상기 게이트 절연막 또는 층간 절연막의 상면 또는 하면에 형성되는 것도 가능하다. 즉, 상기 컬러 필터층(300)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광이 이동하는 경로 상에 형성되며, 그에 따라, 상기 발광층(700)과 상기 기판(100) 사이에 형성된다.

상기 컬러 필터층(300)은 상기 적색(R) 화소에 형성된 적색 컬러 필터(CF_R), 상기 녹색(G) 화소에 형성된 녹색 컬러 필터(CF_G), 및 상기 청색 화소(B)에 형성된 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진다. 후술하는 바와 같이 상기 발광층(700)에서 백색 광을 발광하기 때문에, 상기 컬러 필터층(300)은 상기 백색(W) 화소에는 형성되지 않는다.

상기 파장 변환층(400)은 상기 컬러 필터층(300) 상에 형성된다. 구체적으로, 상기 파장 변환층(400)은 상기 적색(R) 화소의 적색 컬러 필터(CF_R) 상에 형성된 적색 파장 변환층(WC_R) 및 상기 녹색(G) 화소의 녹색 컬러 필터(CF_G) 상에 형성된 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진다. 즉, 상기 파장 변환층(400)은 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에는 형성되지만 상기 청색(B) 화소 및 백색(W) 화소에는 형성되지 않는다. 그 이유에 대해서는 후술하는 내용을 참조하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 파장 변환층(400)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광의 파장을 변환시킨다. 구체적으로, 상기 적색 파장 변환층(WC_R)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광을 적색 파장 범위, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 640nm 범위의 적색 파장 범위로 변환시키고, 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광을 녹색 파장 범위, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 500nm 내지 570nm 범위의 녹색 파장 범위로 변환시킨다.

상기 파장 변환층(400)은 양자점(Quantum dot)으로 이루어질 수 있다. 양자점은 수십 나노미터 이하의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서 발광하는 특성을 가지고 있는데, 특히 양자점은 그 크기에 따라 에너지 준위가 달라지기 때문에 단순히 크기를 변경함으로써 밴드갭을 조절할 수 있다. 즉, 양자점은 크기 조절을 통해서 발광 파장을 조절할 수 있기 때문에 상기 파장 변환층(400)의 재료로 유용하게 이용할 수 있다.

따라서, 상기 적색(R) 화소의 적색 파장 변환층(WC_R)은 적색(R) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점을 포함하여 이루어지고, 상기 녹색(G) 화소의 녹색 파장 변환층(WC_G)은 녹색(G) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광층(700)에서 백색(W)의 광을 발광한다. 상기 백색(W)의 광은 청색(B)의 단파장 범위, 녹색(G)의 중파장 범위 및 적색(R)의 장파장 범위의 광이 혼합되어 있는데, 이와 같은 백색(W)의 광은 각각의 화소의 파장 변환층(400)을 통과하면서 파장이 변환되어 화소 별로 특정 파장대의 광이 방출되고, 그에 따라 각각의 화소의 컬러 필터층(300)에서 흡수되는 광량이 최소화될 수 있다. 이하에서, 각각의 화소 별로 설명하기로 한다.

상기 적색(R) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광이 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색(R) 파장의 광으로 변환된다. 즉, 상기 백색(W) 광을 구성하는 청색(B)의 단파장 및 녹색(G)의 중파장의 광이 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색(R) 파장의 광으로 변환된다. 따라서, 상기 적색(R) 화소에서는 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광의 대부분이 적색(R) 파장의 광으로 변환된 후 상기 적색 컬러 필터(CF_R)를 통과하게 되고, 그에 따라 상기 적색 컬러 필터(CF_R)에서 흡수되는 광량이 줄어들어 광효율이 향상될 수 있다.

상기 녹색(G) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광이 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색(G) 파장의 광으로 변환된다. 즉, 상기 백색(W) 광을 구성하는 청색(B)의 단파장의 광이 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색(G) 파장의 광으로 변환된다. 따라서, 상기 녹색(G) 화소에서는 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광의 상당부분이 녹색(G) 파장의 광으로 변환된 후 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)를 통과하게 되고, 그에 따라 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)에서 흡수되는 광량이 줄어들어 광효율이 향상될 수 있다.

상기 청색(B) 화소의 경우에는 상기 파장 변환층(400)이 형성되지 않기 때문에 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광이 청색 컬러 필터(CF_B)를 통과하면서 청색 이외의 광은 흡수하고 청색의 광은 투과하게 된다. 상기 청색(B) 화소에 파장 변환층(400)이 형성되지 않는 이유는 다음과 같다.

파장 변환층(400)에서 광의 파장을 변환함에 있어서 상대적으로 낮은 에너지의 광을 상대적으로 높은 에너지의 광으로 변환시키는 것은 어려운 반면에 상대적으로 높은 에너지의 광을 상대적으로 낮은 에너지의 광으로 변환시키는 것은 용이하다. 일반적으로 단파장인 청색(B) 파장 범위의 광은 중파장인 녹색(G) 파장 범위의 광 및 장파장인 적색(R) 파장 범위의 광보다 높은 에너지를 가지고 있다. 상기 청색(B) 화소는 높은 에너지의 광이 방출되는 화소이므로 상기 파장 변환층(400)을 통해서 백색(W) 광을 청색(B) 광으로 변환하기가 용이하지 않고, 그와 같은 이유로 인해서 상기 청색(B) 화소에는 파장 변환층(400)이 형성되지 않는다.

상기 백색(W) 화소의 경우에는 상기 파장 변환층(400) 및 컬러 필터층(300)이 형성되지 않기 때문에 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광이 그대로 방출된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적색(R) 화소 및 상기 녹색(B) 화소의 경우 상기 발광층(700)에서 발광된 백색(W) 광이 상기 파장 변환층(400)을 통과하면서 각각의 화소의 컬러 필터층(300)을 투과할 수 있는 파장 범위의 광으로 변환되기 때문에 상기 컬러 필터층(300)에서 흡수되는 광량이 최소화되어 광효율이 향상될 수 있다.

즉, 상기 적색(R) 화소에는 적색 컬러 필터(CF_R)와 발광층(700) 사이에 적색 파장 변환층(WC_R)이 형성되어 있고, 상기 발광층(700)에서 발광한 광이 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색 컬러 필터(CF_R)를 투과할 수 있는 적색(R) 파장 범위의 광으로 변환되기 때문에 상기 적색 컬러 필터(CF_R)에서 투과하지 못하고 흡수되는 광량이 줄어들 수 있다. 또한, 상기 녹색(G) 화소에는 녹색 컬러 필터(CF_G)와 발광층(700) 사이에 녹색 파장 변환층(WC_G)이 형성되어 있고, 상기 발광층(700)에서 발광한 광이 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색 컬러 필터(CF_G)를 투과할 수 있는 녹색(G) 파장 범위의 광으로 변환되기 때문에 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)에서 투과하지 못하고 흡수되는 광량이 줄어들 수 있다.

상기 평탄화층(500)은 상기 파장 변환층(400) 상에 형성된다. 상기 평탄화층(500)은 기판(100)의 전체면 상에 형성되어 기판(100)의 표면을 평탄화시키는 역할을 한다. 이와 같은 평탄화층(500)은 포토 아크릴 등과 같은 유기 절연물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 전극층(600)은 상기 평탄화층(500) 상에 형성되어 있다. 상기 제1 전극층(600)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 및 백색(W) 화소 별로 뱅크층(미도시)를 사이에 두고 서로 이격되도록 패턴 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(600)은 상기 박막 트랜지스터층(200) 내의 구동 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1 전극층(600)은 양극(anode)으로 기능할 수 있다. 이와 같은 제1 전극층(600)은 전도성 및 일함수(work function)가 높은 투명한 도전물질, 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2 또는 ZnO 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 발광층(700)은 상기 제1 전극층(600) 상에 형성되어 있다. 상기 발광층(700)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 및 백색(W) 화소 별로 뱅크층(미도시)를 사이에 두고 서로 이격되도록 패턴 형성될 수 있다.

상기 발광층(700)은 전술한 바와 같이 백색(W) 광을 발광하도록 구성된다. 상기 백색(W) 광을 발광하는 발광층(700)은 적색 발광층, 녹색 발광층, 및 청색 발광층의 3층의 조합으로 이루어질 수도 있고, 황록색(Yellow Green) 발광층과 청색 발광층의 2층의 조합으로 이루어질 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.

상기 제2 전극층(800)은 상기 발광층(700) 상에 형성되어 있다. 상기 제2 전극층(800)은 상기 발광층(700)을 포함한 화소 영역 전체에 형성됨으로써 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 및 백색(W) 화소 각각에서 공통 전압이 인가될 수 있다.

상기 제2 전극층(800)은 음극(cathode)으로 기능할 수 있다. 이와 같은 제2 전극층(800)은 낮은 일함수를 가지는 금속, 예로서, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 칼슘(Ca) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 제1 전극층(600)과 상기 발광층(700) 사이에는 정공 주입층(Hole Injecting Layer)과 정공 수송층(Hole Transporting Layer)이 추가로 형성될 수 있다.

상기 정공주입층은 상기 제1 전극층(600) 상에 형성되며, 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.

상기 정공 수송층은 상기 정공주입층 상에 형성되며, 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.

또한, 도시하지는 않았지만, 상기 발광층(700)과 상기 제2 전극층(800) 사이에는 전자 수송층(Electron Transporting Layer)과 전자 주입층(Electron Injecting Layer)이 추가로 형성될 수 있다.

상기 전자 수송층은 상기 발광층(700) 상에 형성되며, 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 주입층은 상기 전자 수송층 상에 형성되며, LIF 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도시하지는 않았지만, 상기 제2 전극층(800) 상에는 봉지층(Encapsulation layer)이 추가로 형성되어 유기물 내로 수분이 침투하는 것을 방지한다. 상기 봉지층은 서로 상이한 무기물이 교대로 적층된 구조를 포함할 수도 있고, 무기물과 유기물이 교대로 적층된 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 봉지층은 실런트(sealant)에 의해 접착된 금속층을 포함할 수도 있다.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 공정을 도시한 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자의 제조 공정에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 3a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 박막 트랜지스터층(200)을 형성한다.

그 후, 도 3b 내지 도 3e에 따른 공정에 의해서 적색 컬러 필터(CF_R)로 이루어진 컬러 필터층(300) 및 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400)을 적색(R) 화소에 동시에 형성한다. 따라서, 상기 파장 변환층(400)은 상기 컬러 필터층(300)과 접촉하도록 형성된다. 이하 이에 대해서 구체적으로 설명한다.

우선, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 박막 트랜지스터층(200) 상의 적색(R) 화소에 적색(R) 광을 투과시키는 적색(R) 안료(301), 적색(R) 광을 발광하는 적색(R) 양자점(401), 고분자 레진(351) 및 용매(solvent)(352)의 혼합물을 도포한다. 상기 혼합물은 상기 용매(352)에 상기 적색(R) 안료(301), 적색(R) 양자점(401), 및 고분자 레진(351)을 분산시켜 얻는다.

상기 적색(R) 안료(301)는 적색 컬러 필터(CF_R)를 구성하는 물질이고, 상기 적색(R) 양자점(401)은 적색 파장 변환층(WC_R)을 구성하는 물질이다. 상기 적색(R) 안료(301)와 상기 적색(R) 양자점(401)은 서로 분자와 분자간 끌어당기는 힘, 예로서 쌍극자 모멘트 또는 반데르 발스힘과 같은 분자간 친화력이 없는 물질로 구성된다.

상기 고분자 레진(351)은 상기 적색(R) 안료(301)와는 분자간 친화력이 있고 상기 적색(R) 양자점(401)과는 분자간 친화력이 없는 물질로 이루어질 수 있는데, 이에 대해서는 후술하는 내용을 참조하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 용매(352)는 당업계에 공지된 다양한 유기 용매가 이용될 수 있다.

다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 고분자 레진(351)을 상기 적색(R) 안료(301)와 결합시킨다. 상기의 결합은 물리적 결합 또는 화학적 결합 어느 것이나 가능하다. 전술한 바와 같이, 상기 고분자 레진(351)은 상기 적색(R) 안료(301)와는 분자간 친화력이 있고 상기 적색(R) 양자점(401)과는 분자간 친화력이 없는 물질로 이루어지기 때문에, 상기 고분자 레진(351)이 상기 적색(R) 안료(301)와 결합하여 상기 적색(R) 안료(301)의 외주면을 코팅하는 구조를 이룰 수 있다.

상기 고분자 레진(351)이 상기 적색(R) 안료(301)와 결합하여 상기 적색(R) 안료(301)의 외주면을 코팅하도록 하기 위해서 도 3b 공정에서 혼합물을 코팅한 이후에 그 혼합물에 대해서 온도를 상승시킬 수 있으며, 그 온도는 상온보다는 높고 90℃보다는 낮은 온도일 수 있다.

다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 고분자 레진(351)과 결합된 적색(R) 안료(301)는 하부로 이동시키고 상기 용매(352) 내에 분산된 적색(R) 양자점(401)은 상부로 이동시킨다.

상기 고분자 레진(351)으로 코팅된 적색(R) 안료(301)는 상기 적색(R) 양자점(401) 보다 무게가 무겁기 때문에 중력의 법칙에 의해서 상기 고분자 레진(351)으로 코팅된 적색(R) 안료(301)가 상기 용매(352) 내에 분산된 적색(R) 양자점(401)의 하부로 이동할 수 있다. 따라서, 별도의 외력을 가하지 않아도 도 3d와 같은 구조를 얻을 수 있지만 전기장 또는 자기장을 이용하여 상기 고분자 레진(351)으로 코팅된 적색(R) 안료(301)를 상기 용매(352) 내에 분산된 적색(R) 양자점(401)의 하부로 보다 용이하게 이동시킬 수 있다.

다음, 상기 용매(352)를 증발시킴으로써 도 3e에 도시된 바와 같이, 적색 컬러 필터(CF_R)로 이루어진 컬러 필터층(300) 및 상기 컬러 필터층(300) 상에 형성된 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400)을 동시에 형성한다.

상기 용매(352)를 증발시키는 공정은 온도를 상승시키는 공정으로 이루어질 수 있으며, 이때의 온도는 전술한 도 3c 공정에서 상기 고분자 레진(351)을 상기 적색(R) 안료(301)와 결합시키기 위한 온도보다 높은 온도가 바람직하다. 예로서, 상기 용매(352)를 증발시키는 공정은 90℃ 이상의 온도에서 수행할 수 있다.

또한, 상기 용매(352)의 증발을 용이하게 하기 위해서 도 3e의 공정은 낮은 압력에서, 보다 구체적으로는 도 3c의 공정에서보다 낮은 압력에서 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 도 3c의 공정에서의 압력이 도 3e의 공정에서의 압력보다 높으면 도 3c의 공정에서 용매(352)가 증발하여 도 3d의 공정에서 상기 고분자 레진(351)으로 코팅된 적색(R) 안료(301)가 상기 용매(352) 내에 분산된 적색(R) 양자점(401)의 하부로 이동하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 도 3c의 공정은 상기 용매(352)가 증발하지 않을 정도의 온도 및 압력에서 수행하고, 도 3e의 공정은 상기 용매(352)가 증발하기 용이한 온도 및 압력에서 수행하며, 각각의 온도 및 압력은 적용되는 용매(352)에 따라 변경될 수 있다.

최종적으로 얻어진 상기 적색 컬러 필터(CF_R)는 상기 고분자 레진(351)과 상기 적색(R) 안료(301)가 결합된 구조, 특히 상기 적색(R) 안료의 외주면이 상기 고분자 레진(351)에 의해서 코팅된 구조를 이룬다.

한편, 위와 같은 공정 특성상 상기 컬러 필터층(300)과 상기 파장 변환층(400)의 경계 영역에는 상기 적색(R) 안료(301), 고분자 레진(351) 및 적색(R) 양자점(401)이 혼합된 구조로 형성될 수 있다.

다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 녹색 컬러 필터(CF_G)로 이루어진 컬러 필터층(300) 및 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진 파장 변환층(400)을 상기 박막 트랜지스터층(200) 상의 녹색(G) 화소에 동시에 형성한다.

이와 같은 녹색 화소의 공정은 전술한 도 3b 내지 도 3e의 적색 화소의 공정에서 적색(R) 광을 투과시키는 적색(R) 안료(301)와 적색(R) 광을 발광하는 적색(R) 양자점(401) 대신에 녹색(G) 광을 투과시키는 녹색(G) 안료와 녹색(G) 광을 발광하는 녹색(G) 양자점을 사용하여 수행한다.

다음, 도 3g에서 알 수 있듯이, 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진 컬러 필터층(300)을 상기 박막 트랜지스터층(200) 상의 청색(B) 화소에 형성한다.

다음, 도 3h에서 알 수 있듯이, 상기 파장 변환층(400) 상에 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 차례로 형성한다.

상기 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)의 형성 공정은 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

이하에서 설명하는 다양한 실시예에 따른 유기 발광 소자도 전술한 도 3a 내지 도 3h와 같은 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 특히, 전술한 도 3b 내지 도 3e에 따라 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)을 동시에 형성하는 공정은 이하의 다양한 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 이들 실시예는 청색(B) 광을 발광하는 발광층(700)을 적용한 유기 발광 소자에 관한 것이다. 이하, 각각의 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 이하에서는 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 및 백색(W) 화소를 포함하여 이루어진다.

상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각은 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 컬러 필터층(300), 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 백색(W) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 컬러 필터층(300)은 상기 적색(R) 화소에 형성된 적색 컬러 필터(CF_R) 및 상기 녹색(G) 화소에 형성된 녹색 컬러 필터(CF_G)로 이루어진다. 즉, 상기 컬러 필터층(300)은 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에는 형성되지만 상기 청색(B) 화소 및 백색(W) 화소에는 형성되지 않는다. 그 이유에 대해서는 후술하는 내용을 참조하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 파장 변환층(400)은 상기 컬러 필터층(300) 또는 상기 박막 트랜지스터층(200) 상에 형성된다. 구체적으로, 상기 파장 변환층(400)은 상기 적색(R) 화소의 적색 컬러 필터(CF_R) 상에 형성된 적색 파장 변환층(WC_R), 상기 녹색(G) 화소의 녹색 컬러 필터(CF_G) 상에 형성된 녹색 파장 변환층(WC_G), 및 상기 백색(W) 화소의 박막 트랜지스터층(200) 상에 형성된 적색 및 녹색 파장 변환층(WC_R+G)으로 이루어진다. 즉, 상기 파장 변환층(400)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 백색(W) 화소에는 형성되지만 상기 청색(B) 화소에는 형성되지 않는다. 그 이유에 대해서는 후술하는 내용을 참조하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 적색 파장 변환층(WC_R)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광을 적색 파장 범위, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 640nm 범위의 적색 파장 범위로 변환시키고, 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광을 녹색 파장 범위, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 500nm 내지 570nm 범위의 녹색 파장 범위로 변환시키고, 상기 적색 및 녹색 파장 변환층(WC_R+G)은 상기 발광층(700)에서 발광한 광을 적색 파장 범위와 녹색 파장 범위가 혼합된 파장 범위로 변환시킨다.

상기 적색(R) 화소의 적색 파장 변환층(WC_R)은 적색(R) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점을 포함하여 이루어지고, 상기 녹색(G) 화소의 녹색 파장 변환층(WC_G)은 녹색(G) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점을 포함하여 이루어지고, 상기 백색(W) 화소의 적색 및 녹색 파장 변환층(WC_R+G)은 적색(R) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점과 녹색(G) 파장을 발광할 수 있는 크기의 양자점의 혼합물을 포함하여 이루어질 수 있다.

도 4에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 발광층(700)에서 청색(B)의 광을 발광한다. 따라서, 청색(B) 화소의 경우에는 별도의 색변환 없이 상기 발광층(700)에서 발광한 청색(B)의 광을 그대로 방출해도 무방하지만, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 백색(W) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광한 청색(B)의 광을 각각의 색상의 파장 범위로 변환해서 방출해야 한다. 이와 같이, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 백색(W) 화소에서 색변환을 위해서 전술한 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)이 구비되는 것인데, 이하에서, 각각의 화소별로 설명하기로 한다.

상기 적색(R) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 청색(B) 광이 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색(R) 파장의 광으로 변환되고, 변환된 적색(R) 파장의 광이 상기 적색 컬러 필터(CF_R)를 통과하여 원하는 파장 범위의 적색(R) 광을 방출하게 된다. 이때, 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 일부 변환되지 않은 청색(B) 광은 상기 적색 컬러 필터(CF_R)에서 흡수될 수 있다.

상기 녹색(G) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 청색(B) 광이 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색(G) 파장의 광으로 변환되고, 변환된 녹색(G) 파장의 광이 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)를 통과하여 원하는 파장 범위의 녹색(G) 광을 방출하게 된다. 이때, 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과할 때 일부 변환되지 않은 청색(B) 광은 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)에서 흡수될 수 있다.

상기 청색(B) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 청색(B) 광이 그대로 방출하게 된다. 따라서, 상기 청색(B) 화소의 경우에는 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)이 형성되지 않는다.

상기 백색(W) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 청색(B) 광이 상기 적색 및 녹색 파장 변환층(WC_R+G)을 통과하면서 적색(R) 파장 범위와 녹색(G) 파장 범위가 혼합된 파장 범위로 변환된다. 한편, 상기 백색(W) 화소에는 컬러 필터층(300)이 형성되어 있지 않기 때문에, 상기 적색(R) 파장 범위와 녹색(G) 파장 범위가 혼합된 파장 범위로 변환된 광과 상기 적색 및 녹색 파장 변환층(WC_R+G)을 통과할 때 일부 변환되지 않은 청색(B) 광이 혼합되면서 백색(W) 광을 방출하게 된다.

이와 같이 도 4에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 청색(B) 화소 및 상기 백색(W) 화소에는 컬러 필터층(300)이 형성되어 있지 않기 때문에 컬러 필터층(300)에서 광이 흡수되어 광효율이 저하되는 문제가 해소된다.

또한, 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에는 컬러 필터층(300)과 발광층(700) 사이에 파장 변환층(400)이 형성되어 있고, 상기 발광층(700)에서 발광한 광이 상기 파장 변환층(400)을 통과하면서 각각의 화소의 컬러 필터층(300)를 투과할 수 있는 파장 범위의 광으로 변환되기 때문에 컬러 필터층(300)에서 투과하지 못하고 흡수되는 광량이 줄어들 수 있다.

상기 발광층(700)은 전술한 바와 같이 청색(B) 광을 발광하는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(700)은 피크(peak) 파장 범위가 430nm 내지 490nm 범위의 청색(B) 광을 발광할 수 있는 유기물질, 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.

전술한 바와 같이, 단파장인 청색(B) 파장 범위의 광은 중파장인 녹색(G) 파장 범위의 광 및 장파장인 적색(R) 파장 범위의 광보다 높은 에너지를 가지고 있기 때문에, 상기 파장 변환층(400)에서 높은 에너지의 광을 낮은 에너지의 광으로 변환할 수 있도록 하기 위해서 상기 발광층(700)은 상대적으로 높은 에너지의 청색(B) 광을 발광하도록 구성되는 것이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 청색(B) 화소의 구성이 변경된 것을 제외하고 전술한 도 4에 따른 유기 발광 소자와 동일하다.

도 5에서 알 수 있듯이, 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

즉, 도 5에 따르면, 상기 청색(B) 화소가 상기 박막 트랜지스터층(200)과 상기 평탄화층(500) 사이에 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진 컬러 필터층(300)을 추가로 포함하고 있다.

발광층(700)에서 청색(B) 광이 방출되므로, 전술한 도 4와 같이 청색(B) 화소에 청색 컬러 필터(CF_B)가 형성되지 않을 수 있지만, 상기 발광층(700)에서 방출되는 청색(B) 광의 파장 범위가 청색(B) 화소에서 요구되는 파장 범위와 일치하지 않을 경우, 도 5와 같이 청색(B) 화소에 별도의 청색 컬러 필터(CF_B)를 형성함으로써 청색(B) 화소에서 요구되는 파장 범위의 광이 방출되도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.

도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 발광층(700)이 녹색(G) 발광층(710)과 청색(B) 발광층(720)의 조합으로 이루어지며, 그에 따라 각 화소 별 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)의 구성이 전술한 실시예와 상이하게 된다.

상기 녹색(G) 발광층(710)은 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 500nm 내지 570nm 범위의 녹색(G) 광을 발광할 수 있는 유기물질, 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 발광층(700)을 구성하는 녹색(G) 발광층(710)과 청색(B) 발광층(720)의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 제1 전극층(600) 위에 녹색(G) 발광층(710)이 형성되고 그 위에 청색(B) 발광층(720)이 형성될 수도 있고, 제1 전극층(600) 위에 청색(B) 발광층(720)이 형성되고 그 위에 녹색(G) 발광층(710)이 형성될 수도 있다.

상기 적색(R) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 적색 컬러 필터(CF_R)로 이루어진 컬러 필터층(300), 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 적색(R) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 녹색(G) 파장의 광 및 청색(B) 파장의 광이 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색(R) 파장의 광으로 변환되고, 변환된 적색(R) 파장의 광이 상기 적색 컬러 필터(CF_R)를 통과하면서 원하는 파장 범위의 적색(R) 광을 방출하게 된다.

상기 녹색(G) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 녹색 컬러 필터(CF_G)로 이루어진 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 녹색(G) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 녹색(G) 파장의 광 및 청색(B) 파장의 광이 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)를 통과하면서 상기 청색(B) 파장의 광은 흡수하고 상기 녹색(G) 파장의 광은 투과하여 원하는 파장 범위의 녹색(G) 광을 방출하게 된다.

상기 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 청색(B) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 녹색(G) 파장의 광 및 청색(B) 파장의 광이 상기 청색 컬러 필터(CF_B)를 통과하면서 상기 녹색(G) 파장의 광은 흡수하고 상기 청색(B) 파장의 광은 투과하여 원하는 파장 범위의 청색(B) 광을 방출하게 된다.

상기 백색(W) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 백색(W) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 녹색(G) 파장의 광 및 청색(B) 광이 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과하면서 적색(R) 파장 범위로 변환된다. 한편, 상기 백색(W) 화소에는 컬러 필터층(300)이 형성되어 있지 않기 때문에, 상기 적색(R) 파장 범위로 변환된 광과 상기 적색 파장 변환층(WC_R)을 통과할 때 일부 변환되지 않은 녹색(G) 파장의 광 및 청색(B) 광이 혼합되면서 백색(W) 광을 방출하게 된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 녹색(G) 화소의 구성이 변경된 것을 제외하고 전술한 도 6에 따른 유기 발광 소자와 동일하다.

도 7에서 알 수 있듯이, 녹색(G) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 녹색 컬러 필터(CF_G)로 이루어진 컬러 필터층(300), 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

즉, 도 7에 따르면, 상기 녹색(G) 화소가 상기 컬러 필터층(300)과 상기 평탄화층(500) 사이에 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진 파장 변환층(400)을 추가로 포함하고 있다.

발광층(700)이 녹색(G) 발광층(710)을 포함하고 있기 때문에, 전술한 도 6과 같이 녹색(G) 화소에 녹색 파장 변환층(WC_G)이 형성되지 않을 수 있지만, 녹색 컬러 필터(CF_G)에서 흡수되는 광량을 최소화하기 위해서 도 7에서와 같이 녹색(G) 화소에 녹색 파장 변환층(WC_G)을 추가로 형성함으로써 청색(B) 발광층(720)에서 발광된 청색(B) 광을 녹색(G) 파장의 광으로 변환할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 도 8에 따르면, 발광층(700)이 적색(R) 발광층(730)과 청색(B) 발광층(720)의 조합으로 이루어지며, 그에 따라 각 화소 별 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)의 구성이 전술한 실시예와 상이하게 된다.

상기 적색(R) 발광층(730)은 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 640nm 범위의 적색(R) 광을 발광할 수 있는 유기물질, 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 발광층(700)을 구성하는 적색(R) 발광층(730)과 청색(B) 발광층(720)의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다.

상기 적색(R) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 적색 컬러 필터(CF_R)로 이루어진 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 적색(R) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 적색(R) 파장의 광 및 청색(B) 파장의 광이 상기 적색 컬러 필터(CF_R)를 통과하면서 상기 청색(B) 파장의 광은 흡수하고 상기 적색(R) 파장의 광은 투과하여 원하는 파장 범위의 적색(R) 광을 방출하게 된다.

상기 녹색(G) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 녹색 컬러 필터(CF_G)로 이루어진 컬러 필터층(300), 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 녹색(G) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 청색(B) 파장의 광이 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색(G) 파장의 광으로 변환되고, 변환된 녹색(G) 파장의 광이 상기 녹색 컬러 필터(CF_G)를 통과하여 원하는 파장 범위의 녹색(G) 광을 방출하게 된다.

상기 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진 컬러 필터층(300), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 청색(B) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 방출된 적색(R) 파장의 광 및 청색(B) 파장의 광이 상기 청색 컬러 필터(CF_B)를 통과하면서 상기 적색(R) 파장의 광은 흡수하고 상기 청색(B) 파장의 광은 투과하여 원하는 파장 범위의 청색(B) 광을 방출하게 된다.

상기 백색(W) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 녹색 파장 변환층(WC_G)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 백색(W) 화소의 경우에는 상기 발광층(700)에서 발광된 청색(B) 광이 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과하면서 녹색(G) 파장 범위로 변환된다. 한편, 상기 백색(W) 화소에는 컬러 필터층(300)이 형성되어 있지 않기 때문에, 상기 녹색(G) 파장 범위로 변환된 광과 상기 녹색 파장 변환층(WC_G)을 통과할 때 일부 변환되지 않은 적색(R) 파장의 광 및 청색(B) 광이 혼합되면서 백색(W) 광을 방출하게 된다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 적색(R) 화소의 구성이 변경된 것을 제외하고 전술한 도 8에 따른 유기 발광 소자와 동일하다.

도 9에서 알 수 있듯이, 적색(R) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 적색 컬러 필터(CF_R)로 이루어진 컬러 필터층(300), 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400), 평탄화층(500), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 포함하여 이루어진다.

즉, 도 9에 따르면, 상기 적색(R) 화소가 상기 컬러 필터층(300)과 상기 평탄화층(500) 사이에 적색 파장 변환층(WC_R)으로 이루어진 파장 변환층(400)을 추가로 포함하고 있다.

발광층(700)이 적색(R) 발광층(730)을 포함하고 있기 때문에, 전술한 도 8과 같이 적색(R) 화소에 적색 파장 변환층(WC_R)이 형성되지 않을 수 있지만, 적색 컬러 필터(CF_R)에서 흡수되는 광량을 최소화하기 위해서 도 9에서와 같이 적색(R) 화소에 적색 파장 변환층(WC_R)을 추가로 형성함으로써 청색(B) 발광층(720)에서 발광된 청색(B) 광을 적색(R) 파장의 광으로 변환할 수 있다.

이상의 도 2 내지 도 9에 따른 유기 발광 표시장치는 상기 발광층(700)에서 발광된 광이 하부 방향으로 방출되는 소위 바텀 에미션(Bottom Emission) 방식에 대한 것으로서, 본 발명은 상기 발광층(700)에서 발광된 광이 상부 방향으로 방출되는 소위 탑 에미션(Top Emission) 방식에도 적용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 각각의 화소 구조가 탑 에미션 방식으로 변경된 경우에 해당한다. 이하에서는, 전술한 도 2와 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 10에서 알 수 있듯이, 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각은 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 제1 전극층(600), 발광층(700), 제2 전극층(800), 봉지층(900), 파장 변환층(400), 컬러 필터층(300), 및 대향 기판(950)을 포함하여 이루어진다.

상기 청색(B) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 제1 전극층(600), 발광층(700), 제2 전극층(800), 봉지층(900), 컬러 필터층(300), 및 대향 기판(950)을 포함하여 이루어진다.

상기 백색(W) 화소는 기판(100) 상에 차례로 형성된 박막 트랜지스터층(200), 제1 전극층(600), 발광층(700), 제2 전극층(800), 봉지층(900), 및 대향 기판(950)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 전극층(600)은 반사 전극층으로 이루어지며 따라서 불투명한 전극물질로 이루어진다.

상기 제2 전극층(800)은 상기 발광층(700)에서 발광된 광이 투과할 수 있도록 투명한 전극 물질로 이루어진다.

상기 봉지층(900)은 상기 발광층(700) 내로 수분이 침투하는 것을 방지함과 더불어 상기 대향 기판(950)을 상기 제2 전극층(800) 상에 부착시키는 역할을 한다. 이와 같은 봉지층(900)은 서로 상이한 무기물이 교대로 적층되거나 또는 무기물과 유기물이 교대로 적층된 패시베이션층(passivation layer) 및 상기 패시베이션층 상에 형성된 실런트층(sealant layer)으로 이루어질 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 제2 전극층(800)과 봉지층(900) 사이에 광추출 효과(output coupling efficiency )를 증진시키기 위해서 캡핑층(Capping Layer)이 추가로 형성될 수 있다. 상기 캡핑층은 전술한 정공수송층 또는 정공주입층을 구성하는 유기물질로 이루어질 수도 있고, 상기 발광층(700)을 구성하는 호스트 물질로 이루어질 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 파장 변환층(400)은 상기 봉지층(900) 상에 형성된다. 적색(R) 화소의 적색 파장 변환층(WC_R)은 적색 컬러 필터(CF_R)와 발광층(700) 사이에 형성되고, 녹색(G) 화소의 녹색 파장 변환층(WC_G)은 녹색 컬러 필터(CF_G)와 발광층(700) 사이에 형성된다.

상기 컬러 필터층(300)은 파장 변환층(400) 또는 봉지층(900 상에 형성된다. 상기 컬러 필터층(300)은 적색 파장 변환층(WC_R) 상에 형성된 적색 컬러 필터(CF_R), 녹색 파장 변환층(WC_G) 상에 형성된 녹색 컬러 필터(CF_G), 및 봉지층(900) 상에 형성된 청색 컬러 필터(CF_B)로 이루어진다

상기 대향 기판(950)은 유기 발광 소자의 최상면에 형성되어 유기 발광 소자를 보호하는 역할을 한다. 상기 대향 기판(950)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

도 10에 따른 유기 발광 소자는 기판(100) 상에 박막 트랜지스터층(200), 제1 전극층(600), 발광층(700), 및 제2 전극층(800)을 차례로 형성하고, 대향 기판(950) 상에 전술한 도 3b 내지 도 3e의 공정을 이용하여 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각에 컬러 필터층(300)과 파장 변환층(400)을 동시에 형성하고 이어서 청색(B) 화소에 컬러 필터층(300)을 형성한 후, 상기 봉지층(900)을 이용하여 상기 기판(100)과 대향 기판(950)을 접착하는 공정을 통해 제조할 수 있다.

추가로 도시하지는 않았지만, 본 발명은 전술한 도 4 내지 도 9에 따른 각각의 화소 구조가 탑 에미션 방식으로 변경된 경우를 포함한다.

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: 기판 200: 박막 트랜지스터층
300: 컬러 필터층 400: 파장 변환층
500: 평탄화층 600: 제1 전극층
700: 발광층 800: 제2 전극층
900: 봉지층 950: 대향 기판

Claims (10)

1. 광을 발광하는 발광층,
   상기 발광층에서 발광된 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층, 및
   상기 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
   상기 파장 변환층은 양자점으로 이루어지고, 상기 컬러 필터층은 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고분자 레진은 상기 안료의 외주면에 코팅된 유기 발광 소자.
3. 제1항에 있어서,
   상기 안료는 상기 양자점과 분자간 친화력이 없는 물질로 구성되고, 상기 고분자 레진은 상기 안료와 분자간 친화력이 있는 물질로 구성된 유기 발광 소자.
4. 제1항에 있어서,
   상기 파장 변환층과 상기 컬러 필터층의 경계 영역은 상기 양자점, 상기 고분자 레진, 및 상기 안료가 혼합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자.
5. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소를 구비한 유기 발광 소자에 있어서,
   상기 적색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광의 파장을 적색 파장 범위로 변환시키는 적색 파장 변환층, 및 상기 적색 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 적색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
   상기 녹색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광의 파장을 녹색 파장 범위로 변환시키는 녹색 파장 변환층, 및 상기 녹색 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 녹색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
   상기 청색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층, 상기 백색 발광층에서 발광된 광이 통과하면서 청색 광을 투과시키는 청색 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
   상기 백색 화소는 백색 광을 발광하는 백색 발광층을 포함하여 이루어지고,
   상기 적색 파장 변환층 및 녹색 파장 변환층은 각각 양자점으로 이루어지고, 상기 적색 컬러 필터층 및 녹색 컬러 필터층은 각각 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자.
6. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소를 구비한 유기 발광 소자에 있어서,
   상기 적색 화소 및 녹색 화소 중 적어도 하나의 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층, 상기 청색 발광층에서 발광된 청색 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층에서 변환된 광이 투과하는 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
   상기 청색 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층을 포함하여 이루어지고,
   상기 백색 화소는 청색 광을 발광하는 청색 발광층 및 상기 청색 발광층에서 발광된 청색 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하여 이루어지고,
   상기 적색 화소 및 녹색 화소 중 적어도 하나의 화소에 구비된 파장 변환층과 상기 백색 화소에 구비된 파장 변환층은 각각 양자점으로 이루어지고, 상기 컬러 필터층은 고분자 레진과 안료가 결합된 구조로 이루어진 유기 발광 소자.
7. 용매에 안료, 양자점 및 고분자 레진을 분산시켜 얻은 혼합물을 기판 상에 도포하는 공정;
   상기 고분자 레진을 상기 안료와 결합시키는 공정;
   상기 고분자 레진과 결합된 안료를 하부로 이동시키고 상기 용매 내에 분산된 양자점을 상부로 이동시키는 공정; 및
   상기 용매를 증발시켜 상기 양자점으로 이루어진 파장 변환층 및 상기 고분자 레진과 결합된 안료로 이루어진 컬러 필터층을 형성하는 공정을 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 고분자 레진을 상기 안료와 결합시키는 공정은 제1온도로 상승시키는 공정을 포함하여 이루어지고,
   상기 용매를 증발시키는 공정은 제2온도로 상승시키는 공정을 포함하여 이루어지고,
   상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 유기 발광 소자의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1온도로 상승시키는 공정은 제1 압력에서 수행하고, 상기 제2온도로 상승시키는 공정은 제2 압력에서 수행하고, 상기 제2 압력은 상기 제1 압력보다 낮은 유기 발광 소자의 제조방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 고분자 레진과 결합된 안료를 하부로 이동시키고 상기 용매 내에 분산된 양자점을 상부로 이동시키는 공정은 전기장 또는 자기장을 이용하여 수행하는 유기 발광 소자의 제조방법.

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