KR20160022989A - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
표시 장치는 레드 화소 영역, 블루 화소 영역, 및 그린 화소 영역을 갖는 기판, 상기 기판 상에 제공된 애노드, 상기 애노드 상에 제공된 발광층, 및 상기 발광층 상에 제공된 캐소드를 포함한다. 상기 발광층은 레드 광을 방출하며 상기 레드 화소 영역에 제공된 레드 발광층, 블루 광을 방출하며 상기 블루 화소 영역에 제공된 블루 발광층, 및 그린 광을 방출하며, 상기 레드 화소 영역, 상기 블루 화소 영역, 및 상기 그린 화소 영역에 제공된 그린 발광층을 포함한다. 상기 레드 광, 상기 블루 광, 및 상기 그린 광은 각각 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에서 공진된다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
평판 표시 장치(flat display device)는 크게 발광형과 수광형으로 분류할 수 있다. 발광형으로는 평판 음극선관(flat cathode ray tube)과, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)과, 전계 발광 소자(electro luminescent device) 등이 있다. 수광형으로는 액정 디스플레이(liquid crystal display)를 들 수 있다. 이중에서, 전계 발광 소자는 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시 소자로서 주목을 받고 있다. 이러한 전자 발광 소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라서 무기 전계 발광 소자와 유기 전계 발광 소자로 구분된다.
이 중에서, 유기 전계 발광 소자는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기(excitation)시켜서 발광시키는 자발광형 디스플레이로, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 용이하며, 광시야각, 빠른 응답 속도 등 액정 디스플레이에 있어서 문제점으로 지적되는 것을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
유기 전계 발광 소자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 유기물로 이루어진 발광층을 구비하고 있다. 유기 전계 발광 소자는 이들 전극들에 양극 및 음극 전압이 각각 인가됨에 따라 애노드 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되고, 전자는 캐소드 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되어서, 발광층에서 전자와 정공이 재결합하여 여기자(exciton)을 생성하게 된다. 이 여기자가 여기 상태에서 기저 상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상을 형성하게 된다.
본 발명은 저비용 고품질의 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조한 표시 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 레드 화소 영역, 블루 화소 영역, 및 그린 화소 영역을 갖는 기판, 상기 기판 상에 제공된 애노드, 상기 애노드 상에 제공된 발광층, 및 상기 발광층 상에 제공된 캐소드를 포함한다. 상기 발광층은 레드 광을 방출하며 상기 레드 화소 영역에 제공된 레드 발광층, 블루 광을 방출하며 상기 블루 화소 영역에 제공된 블루 발광층, 및 그린 광을 방출하며, 상기 레드 화소 영역, 상기 블루 화소 영역, 및 상기 그린 화소 영역에 제공된 그린 발광층을 포함한다. 상기 레드 광, 상기 블루 광, 및 상기 그린 광은 각각 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에서 공진된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레드 화소 영역, 상기 그린 화소 영역, 및 상기 블루 화소 영역에서의 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 거리는 상기 레드 광, 상기 그린 광, 및 상기 블루 광의 파장의 1/2의 배수에 대응한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 레드 광 및 상기 그린 광은 1차 공진되며, 상기 블루 광은 2차 공진된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레드 화소 영역, 상기 그린 화소 영역, 및 상기 블루 화소 영역에서의 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 거리를 각각 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리라고 하면, 상기 제2 거리<제1 거리<제3 거리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블루 화소 영역에 제공되며 상기 블루 발광층과 상기 애노드 사이의 간격을 조절하는 보조층이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레드 발광층은 상기 그린 발광층 상에 제공되고, 상기 보조층은 상기 그린 발광층과 상기 블루 발광층 사이에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그린 발광층과 상기 레드 발광층 사이에 제공되는 제1 전자 저지층과, 상기 그린 발광층과 상기 보조층 사이에 제공되는 제2 전자 저지층이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드 및 상기 캐소드는 반사 부재를 포함할 수 있으며, 상기 애노드와 상기 캐소드 중 어느 하나는 미러, 나머지 하나는 하프 미러일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 제공된 정공 기능층 및/또는 상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 제공된 전자 기능층이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정공 기능층은 상기 애노드 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함할 수 있으며, 상기 전자 기능층은 상기 발광층 상에 순차적으로 적층된 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다.
상기한 표시 장치는 기판 상에 애노드를 형성하고, 상기 애노드 상에 발광층을 형성하고, 상기 발광층 상에 캐소드를 형성함으로써 제조될 수 있다. 상기 발광층은 상기 기판의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역, 및 블루 화소 영역에 그린 발광층을 형성하고, 상기 레드 화소 영역에 레드 발광층을 형성하고, 상기 블루 화소 영역에 블루 발광층을 형성함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블루 발광층과 상기 레드 발광층은 파인메탈마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드와 상기 블루 발광층과 사이에 보조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 보조층은 파인메탈마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레드 화소 영역의 상기 그린 발광층 상에 제1 전자 차단층을 형성하는 단계와, 상기 블루 화소 영역의 상기 그린 발광층 상에 제2 전자 차단층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 재료의 소모가 절감되고 저비용으로 표시 장치를 제조하는 방법을 제공한다.
또한 상기 방법으로 제조한 고품질의 표시 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 하나의 화소의 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이며, 도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 제공하는 복수 개의 화소(PXL)를 포함한다. 상기 화소들(PXL)는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 각 화소 (PXL)는 다양한 컬러를 나타낼 수 있는 바, 본 발명의 일 실시예에서는 각각의 화소가 특정 컬러의 광, 예를 들어, 레드 광, 그린 광, 및 블루 광 중 하나를 출사하는 것을 일 예로서 설명한다. 이하, 특정 컬러의 광을 출사하는 컬러 화소에 있어서, 레드 광을 출사하는 화소를 레드 화소, 그린 광을 출사하는 화소를 그린 화소, 및 블루 광을 출사하는 화소를 블루 화소라고 한다. 상기 레드 화소, 상기 그린 화소, 및 상기 블루 화소는 각각 레드 화소 영역, 그린 화소 영역, 및 블루 화소 영역에 제공된다.
도 2 내지 3에서는 컬러 화소들이 제공된 영역들 중 하나의 레드 화소를 일 예로서 표시하였으며, 그린 화소 및 블루 화소 또한 특별히 언급하지 않은 이상 레드 화소와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다.
여기서, 상기 각 화소(PXL)는 직사각형 모양을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 또한, 상기 화소들(PXL)은 서로 다른 면적을 가지도록 제공될 수 있다.
상기 화소(PXL)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 구동 전압 라인(DVL)으로 이루어진 배선부와, 상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자(EL), 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 일 방향으로 연장된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 교차하는 타 방향으로 연장된다. 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 데이터 라인(DL)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 박막 트랜지스터에 주사 신호를 전달하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 박막 트랜지스터에 데이터 신호를 전달하며, 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 박막 트랜지스터에 구동 전압을 제공한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 유기 발광 소자를 제어하기 위한 구동 박막 트랜지스터(TR2)와, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)를 스위칭 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)를 포함할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에서는 한 화소(PXL)가 두 개의 박막 트랜지스터(TR1, TR2)를 포함하는 것을 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소(PXL)에 하나의 박막 트랜지스터와 커패시터, 또는 하나의 화소(PXL)에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 구비할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 제1 게이트 전극(GE1)과 제1 소스 전극(SE1), 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 상기 제1 게이트 전극(GE1)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결되며, 상기 제1 소스 전극(SE1)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(즉, 제2 게이트 전극(GE2))에 연결된다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 상기 게이트 라인(GL)에 인가되는 주사 신호에 따라 상기 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호를 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)에 전달한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)는 제2 게이트 전극(GE2)과, 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)에 연결되고 상기 소스 제2 전극(EL2)은 상기 구동 전압 라인(DVL)에 연결되며, 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 유기 발광 소자(EL)에 연결된다.
상기 유기 발광 소자(EL)는 애노드(AD), 상기 애노드(AD) 상의 발광층(EML), 상기 발광층(EML) 상의 전자 수송층(ETL), 및 상기 전자 수송층(ETL) 상의 캐소드(CD)을 포함한다. 상기 유기 발광 소자에 대해서는 후술한다.
상기 애노드(AD)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)과 연결된다.
상기 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)과 상기 제2 소스 전극(SE2) 사이에 연결되며, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
상기 캐소드(CD)에는 공통 전압이 인가되며, 상기 발광층(EML)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 출력 신호에 따라 레드 광을 출사함으로써 영상을 표시한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 적층 순서에 따라 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자가 적층되는, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성의 베이스 기판(BS)을 포함한다.
상기 베이스 기판(BS) 상에는 버퍼층(BFL)이 형성된다. 상기 버퍼층(BFL)은 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터들(TR1, TR2)에 불순물이 확산되는 것을 막는다. 상기 버퍼층(BFL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며, 베이스 기판(BS)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 버퍼층(BFL) 상에는 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)이 제공된다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 상기 제2 반도체층(SM2)은 반도체 소재로 형성되며, 각각 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)와 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 활성층으로 동작한다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)은 각각 소스 영역(SA), 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이에 제공된 채널 영역(CA)을 포함한다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 상기 제2 반도체층(SM2)은 각각 무기 반도체 또는 유기 반도체로부터 선택되어 형성될 수 있다. 상기 소스 영역(SA) 및 상기 드레인 영역(DA)은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑될 수 있다.
상기 제1 반도체층(SM1) 및 제2 반도체층(SM2) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다.
상기 게이트 절연막(GI) 상에는 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)이 제공된다. 상기 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)은 각각 상기 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)의 채널 영역(CA)에 대응되는 영역을 커버하도록 형성된다.
상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2) 상에는 상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2)을 덮도록 층간 절연막(IL)이 제공된다.
상기 층간 절연막(IL)의 상에는 제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2)이 제공된다. 상기 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 게이트 절연막(GI) 및 상기 층간 절연막(IL)에 형성된 콘택홀에 의해 상기 제1 반도체층(SM1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)에 각각 접촉된다. 상기 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 게이트 절연막(GI) 및 상기 층간 절연막(IL)에 형성된 콘택홀에 의해 상기 제2 반도체층(SM2)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)에 각각 접촉된다.
상기 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 드레인 전극(DE1), 상기 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 드레인 전극(DE2) 상에는 패시베이션막(PL)이 제공된다. 상기 패시베이션막(PL)은 상기 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터들(TR1, TR2)를 보호하는 보호막의 역할을 할 수도 있고, 그 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
상기 패시베이션막(PL) 상에는 유기 발광 소자의 애노드(AD)가 제공된다. 상기 애노드(AD)는 상기 패시베이션막(PL)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)에 연결된다.
상기 애노드(AD) 등이 형성된 베이스 기판(BS) 상에는 발광층이 형성될 영역을 구획하는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 상기 화소 정의막(PDL)은 상기 애노드(AD)의 상면을 노출하며 각 화소(PXL)의 둘레를 따라 상기 베이스 기판(BS)으로부터 돌출된다.
상기 화소 정의막(PDL)에 의해 둘러싸인 영역에는 레드 광, 그린 광, 및 블루 광을 발광하는 발광층이 제공된다. 본 도면에서는 레드 광을 발광하는 레드 발광층(R_EML)이 제공된다. 상기 레드 화소에는 상기 레드 발광층(R_EML)이외에도 그린 발광층(G_EML)이 추가적으로 제공되는 바, 이에 대해서는 그린 화소 및 블루 화소와 함께 도 4를 참조하여 후술한다.
상기 발광층 상에는 캐소드(CD)가 제공된다.
상기 캐소드(CD) 상에는 상기 캐소드(CD)을 커버하는 봉지막(SL)이 제공된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역(R_PA), 그린 화소 영역(G_PA) 및 블루 화소 영역(B_PA)에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다. 도 4에 있어서, 상기 베이스 기판(미도시)과 상기 애노드(AD) 사이의 구성 요소는 설명의 편의를 위해 생략되었으며, 상기 베이스 기판으로부터 상기 애노드(AD) 사이의 구성 요소는 기판(SUB)으로 표시되었다.
도 4를 참조하면, 상기 기판(SUB) 상에 애노드(AD), 발광층, 캐소드(CD), 및 봉지재(SL)가 제공된다. 상기 발광층은 레드 발광층(R_EML), 그린 발광층(G_EML), 및 블루 발광층(G_EML)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드(AD)와 상기 발광층 사이에는 정공 기능층(HFL)이 제공될 수 있으며, 상기 발광층과 상기 캐소드(CD) 사이에는 전자 기능층(EFL)이 제공될 수 있다. 상기 정공 기능층(HFL) 및/또는 상기 전자 기능층(EFL)은 단일막 또는 다중막으로 제공될 수 있다. 도 4에서는, 도 3의 실시예에 더해, 정공 기능층(HFL)과 전자 기능층(EFL)이 추가된 실시예를 일 예로서 도시하였다.
상기 기판(SUB) 상에는 애노드(AD)가 제공된다. 상기 애노드(AD)는 도전성을 가지며, 금속 또는 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 애노드(AD)는 미러 또는 하프 미러일 수 있다. 상기 애노드(AD)는 그 자체가 광의 적어도 일부를 반사하는 성질을 가지거나, 광을 반사하는 별도의 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 애노드(AD)는 반사성을 갖는 금속막 또는 금속 산화막의 형태로 제공될 수 있으며, 또는 서로 다른 유전율을 갖는 물질이 교번하여 적층된 유전 미러가 전도성 막에 더해 추가적으로 더 제공될 수도 있다.
상기 정공 기능층(HFL)은 상기 애노드(AD) 상에 제공될 수 있다. 상기 정공 기능층(HFL)은 상기 발광층으로의 정공의 주입과 수송을 용이하게 하며, 단층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 정공 기능층(HFL)은 후술할 정공 주입층 재료 및 정공 수송층 재료 중에서 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정공 기능층(HFL)의 두께는 약 50Å 내지 약 10,000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다.
상기 정공 기능층(HFL)은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 포함할 수 있다. 상기 정공 주입층과 상기 정공 수송층이 모두 제공되는 경우, 상기 정공 주입층과 상기 정공 수송층은 상기 애노드(AD) 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 정공 기능층(HFL)은 각 컬러의 화소 영역마다 별개로 제공되거나 제공되지 않을 수 있으나, 컬러와 상관없이 각 화소마다 모두 제공되는 공통층일 수 있다. 이 경우, 상기 정공 기능층(HFL)을 형성하기 위한 별도의 마스크 공정(예를 들어 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 공정)이 필요하지 않다.
상기 정공 주입층(HIL)은 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine, N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N,N'-디페닐아미노)트리페닐아민), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine, 4,4',4"-트리스{N,-(2-나프틸)-N-페닐아미노}-트리페닐아민), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid, 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid, 폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS(Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 주입층(HIL)의 두께는 약 100Å 에서 약 10,000Å, 바람직하게는 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine] ; 4-4' -시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]) 등을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 50Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 800Å로 형성될 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL), 상기 정공 수송층(HTL), 또는 상기 정공 기능층(HFL)은 상기 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료들 이외에도, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 예를 들어, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ (tetracyanoquinodimethane; 테트라시아노퀴논디메탄) 및 F4TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyano-1,4-benzoquinonedimethane; 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논디메탄) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층(HIL), 상기 정공 수송층(HTL) 또는 상기 정공 기능층(HFL)이 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 상기 층들 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 불균일하게(unhomogeneous) 분산되거나 농도 구배(gradient)를 갖도록 분포될 수 있다.
상기 발광층은 레드 화소 영역(R_PA), 그린 화소 영역(G_PA), 및 블루 화소 영역(B_PA)에서 서로 다른 구조로 제공된다. 그러나, 상기 그린 발광층(G_EML)은 각 컬러의 유기 발광 소자에 대해 공통층으로 제공된다. 상기 그린 발광층(G_EML)은 약 50Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 500 Å, 또는 300 Å 내지 400 Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 레드 화소 영역(R_PA)에는 레드 발광층(R_EML)과 그린 발광층(G_EML)이 제공된다. 상기 레드 화소 영역(R_PA)에 있어서의 상기 그린 발광층(G_EML)은 상기 애노드(AD) 상에 제공되며, 상기 레드 발광층(R_EML)은 상기 그린 발광층(G_EML) 상에 제공된다. 상기 레드 발광층(R_EML)은 약 50Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 500 Å, 또는 300 Å 내지 400 Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 그린 화소 영역(G_PA)에는 그린 발광층(G_EML)만 제공된다.
상기 블루 화소 영역(B_PA)에는 블루 발광층(G_EML)과 그린 발광층(G_EML)이 제공된다. 상기 블루 화소 영역(B_PA)에 있어서의 상기 그린 발광층(G_EML)은 상기 애노드(AD) 상에 제공되며, 상기 블루 발광층(G_EML)은 상기 그린 발광층(G_EML) 상에 제공된다. 상기 블루 발광층(B_EML)은 약 50Å 내지 약 1,500Å, 예를 들어 약 500Å 내지 약 1000 Å, 또는 700 Å 내지 800 Å의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그린 발광층(G_EML)과 상기 블루 발광층(G_EML) 사이에는 상기 보조층(AXL)이 제공될 수 있다. 상기 보조층(AXL)은 상기 애노드(AD)와 상기 블루 발광층(G_EML)의 사이의 간격을 조절함으로써 결과적으로 상기 애노드(AD)와 후술할 캐소드(CD) 사이의 광로의 길이를 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블루 발광층(B_EML)은 약 100 Å 내지 약 300 Å의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 보조층은 약 500 Å내지 약 800 Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 발광층에는 호스트 물질과 각 컬러를 내는 도펀트가 함유될 수 있다. 예를 들어, 레드 발광층(R_EML)에는 레드 도펀트, 그린 발광층(G_EML)에는 그린 도펀트, 및 블루 발광층(G_EML)에는 블루 도펀트가 함유될 수 있다.
상기 발광층은 호스트 물질로서, Alq3(트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; 4,4'-비스(N-카바졸일)-1,1'-비페닐), PVK(poly(n-vinylcabazole), 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine; 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene; 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene; 3-터셔리-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), DSA(distyrylarylene; 디스티릴아릴렌), CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2'-dimethyl-biphenyl; 4,4'-비스(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐) 등이 사용될 수 있다. 상기 발광층은 도펀트로서 형광 도펀트나 인광 도펀트와 같은 다양한 도펀트들이 사용될 수 있다. 상기 인광 도펀트로는 Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr, Hf 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한 유기 금속 착체일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 적색 도펀트로는 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine; Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium; 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate); 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 녹색 도펀트로는, Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium; 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III); 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium; 트리스(2-(4-톨릴)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7- tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one; 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 청색 도펀트로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III); 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl; 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl; 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene; 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광층(EML)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.
상기 발광층 상에는 전자 기능층(EFL)이 제공될 수 있다. 상기 전자 기능층(EFL)은 상기 발광층으로의 전자의 주입 및 수송을 용이하게 하며, 단층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 전자 기능층(EFL)은 후술할 전자 주입층 재료 및 전자 수송층 재료 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 전자 기능층(EFL)은 전자 수송층 및/또는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층과 상기 전자 주입층이 모두 제공되는 경우, 상기 전자 수송층과 상기 전자 주입층은 상기 발광층 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 전자 기능층(EFL)은 각 컬러의 화소 영역마다 별개로 제공되거나 제공되지 않을 수 있으나, 컬러와 상관없이 각 화소마다 모두 제공되는 공통층일 수 있다. 이 경우, 상기 전자 기능층(EFL)을 형성하기 위한 별도의 마스크 공정(예를 들어 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 공정)이 필요하지 않다.
상기 전자 수송층(ETL)은 예를 들면, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum; 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl; 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline; 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum; 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-비페닐-4-올라토)알루미늄), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate); 베릴륨 비스(벤조퀴놀린-10-올에이트)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 등과 같은 재료를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 200 Å 내지 약 500Å 또는 약 250 Å 내지 약 450Å일 수 있다.
상기 전자 주입층(EIL)은 상기 전자 수송층(ETL) 표면 상에 제공되며, 금속 함유 물질로 이루어질 수 있다. 상기 금속 함유 물질로는 LiF, LiQ (Lithium quinolate; 리튬 퀴놀레이트), Li2O, BaO, NaCl, CsF 등이 사용될 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 전자 수송층 표면에 전자 주입층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 상기 유기 금속염은 에너지 밴드갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
상기 캐소드(CD)는 낮은 일함수를 가지는 금속이나 합금 또는 전기도전성 화합물이나 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 캐소드(CD)는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 캐소드(CD)는 하프 미러 또는 미러일 수 있다. 상기 캐소드(CD)는 그 자체가 광의 적어도 일부를 반사하는 성질을 가지거나, 광을 반사하는 별도의 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐소드(CD)는 반사성을 갖는 금속막 또는 금속 산화막의 형태로 제공될 수 있으며, 또는 서로 다른 유전율을 갖는 물질이 교번하여 적층된 유전 미러가 전도성 막에 더해 추가적으로 더 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드(AD)가 미러일 때 상기 캐소드(CD)는 하프 미러일 수 있다. 반대로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드(AD)가 하프 미러일 때 상기 캐소드(CD)는 미러일 수 있다. 상기 애노드(AD)와 상기 캐소드(CD)는 상기 발광층에서 발생한 광을 투과, 반사, 또는 일부 투과/일부 반사시킴으로써 상기 광이 상기 캐소드(CD)와 상기 애노드(AD) 사이에서 공진되도록 한다. 이를 위해, 상기 캐소드(CD)와 상기 애노드(AD) 사이의 거리는 공진시키고자 하는 광 파장의 1/2의 N배수(N=자연수)로 설정된다. 본 발명의 일 실시예에서는 레드 화소 및 그린 화소의 경우 N=1(즉, 1차 공진), 블루 화소의 경우 N=2(즉, 2차 공진)에 해당한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서는, 공진을 일으키는 두 미러는 캐소드(CD)와 애노드(AD)이나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 캐소드(CD)와 상기 애노드(AD) 이외에도 반사성을 갖는 다른 구성 요소가 상기 발광층을 사이에 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 애노드(AD) 대신 상기 기판(SUB)의 절연막 중 하나가 유전 미러로 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레드 화소 영역(R_PA), 상기 그린 화소 영역(G_PA), 및 상기 블루 화소 영역(B_PA)에서의 상기 애노드(AD)와 상기 캐소드(CD) 사이의 거리를 각각 제1 거리(LR), 제2 거리(LG), 및 제3 거리(LB)라고 하면, 상기 제1 거리(LR)는 레드 광이 공진을 일으키는 거리, 상기 제2 거리(LG)는 그린 광이 공진을 일으키는 거리, 및 제3 거리(LB)는 블루 광이 공진을 일으키는 거리로 설정된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 레드 광 및 상기 그린 광은 1차 공진되며, 상기 블루 광은 2차 공진되도록 상기 제1 내지 제3 거리(LR, LG, LB)가 설정된다. 본 발명에 있어서, 동일 차수 공진 시, 레드 광의 공진 거리보다 그린 광의 공진 거리가 더 짧으므로, 제2 거리(LG)는 제1 거리(LR)보다 짧다. 상기 블루 광은 동일 차수 공진 시에는 레드 광 및 그린 광보다 공진 거리가 더 짧으나, 본 발명과 같이 한 차수 높은 공진시에는 레드 광 및 그린 광의 공진 거리보다 더 길 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 거리(LB)는 상기 제1 거리(LR)보다 길 수 있다.
상기 블루 화소 영역(B_PA)에는 상기 애노드(AD)와 상기 캐소드(CD) 사이의 거리가 블루 광이 2차 공진하는 제3 거리(LB)를 만족하도록 보조층(AXL)이 제공될 수 있다. 상기 보조층(AXL)은 상기 공진 구조에 있어서의 광로의 길이를 조절하며, 정공 주입층 및/또는 수송층을 이루는 재료로 이루어질 수 있다.
상기한 구조의 표시 장치는 각 발광층으로부터 출사된 블루 광, 레드 광, 및 그린 광이 사용자의 눈에 시인되어 컬러 영상이 표시되는 표시 장치로 기능할 수 있다. 여기서, 상기 블루 화소 영역(B_PA) 및 상기 레드 화소 영역(R_PA)에서의 그린 발광층(G_EML)은 발광층으로 작용하기 보다는 정공 기능층으로 적용되며, 설령 발광층으로 작용함으로써 그린 광을 출사하는 경우에도 상기 공진 구조로 인해 상쇄 관섭에 의해 소멸된다.
상기한 구조의 표시 장치의 제조 방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 기판 상에 애노드(AD)를 형성한다. 상기 기판(SUB)은 복수 회의 포토리소그래피를 이용하여 제조될 수 있다.
상기 애노드(AD)는 금속, 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 재료로 하여 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 애노드(AD) 상에는 순차적으로 정공 기능층(HFL), 발광층, 및 전자 기능층(EFL)이 형성된다. 상기 정공 기능층(HFL), 상기 발광층, 및 상기 전자 기능층(EFL)은 각각 독립적으로 진공 증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB(Langmuir-Blogett)법 등과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
먼저, 상기 정공 기능층(HFL)은 공통층으로서 레드 화소 영역(R_PA), 그린 화소 영역(G_PA), 및 블루 화소 영역(B_PA) 모두에 형성된다.
상기 정공 기능층(HFL) 상에는 각 컬러 화소 영역에 대응하여 발광층이 형성된다. 우선 상기 기판의 레드 화소 영역(R_PA), 그린 화소 영역(G_PA), 및 블루 화소 영역(B_PA) 모두에 그린 발광층(G_EML)을 형성한다. 상기 그린 발광층(G_EML)은 공통층으로서, 증착에 의해 형성될 수 있으며, 상기 세 화소 영역 모두에 형성되기 때문에 별도의 파인 메탈 마스크가 필요하지 않다.
다음으로 상기 레드 화소 영역(R_PA)의 그린 발광층(G_EML) 상에 레드 발광층(R_EML)이 형성된다. 상기 레드 발광층(R_EML)은 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 방법으로 형성될 수 있다.
이후, 상기 블루 화소 영역(B_PA)의 그린 발광층(G_EML) 상에 블루 발광층(G_EML)이 형성된다.
상기 블루 발광층(G_EML)은 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 방법으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 블루 발광층(G_EML) 형성시 블루 광의 공진 거리를 충족시도록 블루 발광층(G_EML)의 두께를 두껍게 형성할 수 있다. 또는 상기 블루 발광층(G_EML)을 형성하기 전에 블루 광의 공진 거리를 확보하기 위한 보조층(AXL)을 더 형성한 후 블루 발광층(G_EML)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 보조층과 상기 블루 발광층(G_EML)은 각각 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 방법으로 형성될 수 있다.
상기한 방법으로 표시 장치 제조시, 기존의 표시 장치 제조시보다 파인 메탈 마스크의 매수가 다수 줄어들며, 이에 따른 소요 시간 및 제조 비용이 감소한다.
이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.
기존의 표시 장치에서는 레드 광, 그린 광, 및 블루 광 모두 2차 공진되는 구조가 채용되었다. 이 경우, 2차 공진을 유지 하기 위한 정공 기능층의 두께가 충분할 것이 요구되었다. 또한, 레드 광, 그린 광, 및 블루 광의 공진 거리를 확보하기 위해 레드 화소, 그린 화소, 및 블루 화소에 모두 보조층이 필요하였다. 상기 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소의 보조층은 모두 추가적인 파인 메탈 마스크를 이용하여 제조된다. 다만, 기존의 표시 장치에 있어서, 레드 광, 그린 광, 및 블루 광 모두 1차 공진되는 구조가 채용될 수 있겠으나, 이 경우, 블루 광이 공진되기 위한 충분한 광학적 거리를 얻기 힘들다.
이와 별개로, 레드 광 및 그린 광은 1차 공진되고, 블루 광은 2차 공진되는 구조가 채용될 수도 있다. 그러나, 이 경우에 있어서도 레드 발광층, 그린 발광층, 및 블루 발광층이 각각 레드 화소 영역, 그린 화소 영역, 및 블루 화소 영역에 별개의 층으로 형성됨으로써, 레드 발광층, 그린 발광층, 및 블루 발광층을 위한 마스크가 개별적으로 요구되었다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 첫째, 블루 화소 영역의 경우에는 공통층으로 존재하는 그린 보조층의 존재로 인해 추가적인 보조층의 두께가 얇아진다. 그 결과 보조층의 두께 또한 약 36% 감소함으로써 곧바로 발광층과 보조층의 재료의 절감으로 이어진다.
둘째, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단지 블루 화소에만 보조층이 필요하기 때문에 다른 컬러 화소의 보조층을 위한 추가적인 마스크가 필요하지 않다.
셋째, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 그린 발광층이 공통층으로 형성되기 때문에 상기 그린 발광층을 형성하기 위한 별도의 마스크가 필요하지 않다.
넷째, 레드 광 및 그린 광은 1차 공진되고, 블루 광은 2차 공진되는 구조가 채용됨으로써, 2차 공진을 유지할 필요가 없어 예를 들어 정공 기능층의 두께 및 각 발광층의 두께가 충분히 얇게 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2차 공진을 채용한 종래 표시 장치에 비해 레드 발광층 및 그린 발광층의 두께가 50% 이상 감소된다.
다섯째, 본 발명의 일 실시예에 따르면 그린 화소의 경우 1차 공진 구조를 갖기 때문에 두꺼운 정공 기능층이 필요하지 않으며, 그 결과 정공 기능층의 두께가 얇아짐으로써 구동 전압(예를 들어, 약 0.9V)이 감소한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 레드 화소 영역(R_PA), 그린 화소 영역(G_PA) 및 블루 화소 영역(B_PA)에서의 표시 장치를 도시한 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 설명의 중복을 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명하며, 설명되지 않은 부분은 일 실시예에 따른다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 전자 저지층을 더 포함한다. 상기 전자 저지층은 상기 레드 화소 영역(R_PA)과 상기 블루 화소 영역(B_PA)에 제공되는 바, 상기 그린 발광층(G_EML)과 상기 레드 발광층(R_EML) 사이에 제공되는 제1 전자 저지층(EBL1)과, 상기 그린 발광층(G_EML)과 상기 보조층(AXL) 사이에 제공되는 제2 전자 저지층(EBL2)을 포함한다.
상기 제1 전자 저지층(EBL1)과 상기 제2 전자 저지층(EBL2)은 상기 레드 화소 영역(R_PA) 및 상기 블루 화소 영역(B_PA)에 있어서, 상기 그린 발광층(G_EML)에서 그린 광의 발광이 일어나지 않도록 함과 동시에 상기 그린 발광층(G_EML)이 실질적으로 정공 기능층(HFL)으로 기능하게 한다. 즉, 상기 제1 전자 저지층(EBL1)과 상기 제2 전자 저지층(EBL2)은 하부의 그린 발광층(G_EML)과 상부의 레드 발광층(R_EML) 사이, 및 하부의 그린 발광층(G_EML)과 상부의 보조층(AXL) 사이에 배치됨으로써 상기 레드 발광층(R_EML) 및 블루 발광층(B_EML)에서의 전자 및 여기자가 상기 그린 발광층(G_EML)으로 들어가는 것을 저지한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전자 저지층(EBL1, EBL2)을 이루는 재료는 상기 발광층으로부터 상기 그린 발광층(G_EML)으로 고에너지 전자가 들어갈 확률이 매우 작도록, 충분히 큰 에너지 장벽(예를 들어, 상기 발광층의 LUMO 에너지 레벨보다 상당히 낮은 LUMO 에너지 레벨)을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 상기 전자 저지층은 또한, 여기자가 상기 발광층으로부터 확산되어 나오는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 레드 화소 영역(R_PA)과 상기 블루 화소 영역(B_PA)에서의 그린 광의 발광이 억제됨으로써 고순도의 레드 광 및 블루 광의 출사가 가능하다.
상기 전자 저지층의 재료로는 특별히 한정되는 것은 아니며 p-도펀트, 예를 들어, HAT-CN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile) 또는 NDP-9 (2-(7-dicyanomethylene-1,3,4,5,6,8,9,10-octafluoro-7H-pyrene-2-ylide- ne)-malononitrile)를 정공 기능층(HFL)에 도핑함으로써 형성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 각 실시예는 서로 다른 구조를 갖도록 제시되었으나, 각 구성 요소 중 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 구성 요소들이 서로 조합되거나 치환된 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
AD : 애노드
CD : 캐소드
DL : 데이터 라인 DVL : 구동 전압 라인
GL : 게이트 라인 EBL1, EBL2 : 제1, 제2 전자 저지층
R_PA : 레드 화소 영역 G_PA : 그린 화소 영역
B_PA : 블루 화소 영역 R_EML : 레드 발광층
G_EML : 그린 발광층 B_EML : 블루 발광층
PDL : 화소 정의막 PXL : 화소
TR1 : 스위칭 박막 트랜지스터 TR2 : 구동 박막 트랜지스터
DL : 데이터 라인 DVL : 구동 전압 라인
GL : 게이트 라인 EBL1, EBL2 : 제1, 제2 전자 저지층
R_PA : 레드 화소 영역 G_PA : 그린 화소 영역
B_PA : 블루 화소 영역 R_EML : 레드 발광층
G_EML : 그린 발광층 B_EML : 블루 발광층
PDL : 화소 정의막 PXL : 화소
TR1 : 스위칭 박막 트랜지스터 TR2 : 구동 박막 트랜지스터
Claims (20)
- 레드 화소 영역, 블루 화소 영역, 및 그린 화소 영역을 갖는 기판;
상기 기판 상에 제공된 애노드;
상기 애노드 상에 제공된 발광층; 및
상기 발광층 상에 제공된 캐소드를 포함하며,
상기 발광층은
레드 광을 방출하며 상기 레드 화소 영역에 제공된 레드 발광층;
블루 광을 방출하며 상기 블루 화소 영역에 제공된 블루 발광층; 및
그린 광을 방출하며, 상기 레드 화소 영역, 상기 블루 화소 영역, 및 상기 그린 화소 영역에 제공된 그린 발광층을 포함하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 레드 광, 상기 블루 광, 및 상기 그린 광은 각각 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에서 공진되는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 레드 광 및 상기 그린 광은 1차 공진되며, 상기 블루 광은 2차 공진되는 표시 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 레드 화소 영역, 상기 그린 화소 영역, 및 상기 블루 화소 영역에서의 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 거리를 각각 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리라고 하면, 상기 제2 거리<제1 거리<제3 거리인 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 블루 화소 영역에 제공되며 상기 블루 발광층과 상기 애노드 사이의 간격을 조절하는 보조층을 더 포함하는 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 레드 발광층은 상기 그린 발광층 상에 제공되고, 상기 보조층은 상기 그린 발광층과 상기 블루 발광층 사이에 제공되는 표시 장치. - 제6 항에 있어서,
상기 그린 발광층과 상기 레드 발광층 사이에 제공되는 제1 전자 저지층, 및
상기 그린 발광층과 상기 보조층 사이에 제공되는 제2 전자 저지층을 더 포함하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 애노드 및 상기 캐소드는 반사 부재를 포함하는 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 애노드는 미러이고, 상기 캐소드는 하프 미러인 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 애노드는 하프 미러이고, 상기 캐소드는 미러인 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 애노드와 상기 발광층 사이에 제공된 정공 기능층을 더 포함하는 표시 장치. - 제11 항에 있어서,
상기 정공 기능층은 상기 애노드 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 제공된 전자 기능층을 더 포함하는 표시 장치. - 제13 항에 있어서,
상기 전자 기능층은 상기 발광층 상에 순차적으로 적층된 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 표시 장치. - 기판 상에 애노드를 형성하는 단계;
상기 애노드 상에 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 발광층 상에 캐소드를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 발광층을 형성하는 단계는
상기 기판의 레드 화소 영역, 그린 화소 영역, 및 블루 화소 영역에 그린 발광층을 형성하는 단계;
상기 레드 화소 영역에 레드 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 블루 화소 영역에 블루 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 블루 발광층과 상기 레드 발광층은 파인메탈마스크를 이용하여 형성되는 표시 장치 제조 방법. - 제16 항에 있어서,
상기 애노드와 상기 블루 발광층과 사이에 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 보조층은 파인메탈마스크를 이용하여 형성되는 표시 장치 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 레드 화소 영역의 상기 그린 발광층 상에 제1 전자 차단층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 레드 발광층은 제1 전자 차단층 상에 형성되는 표시 장치 제조 방법. - 제18항에 있어서,
상기 블루 화소 영역의 상기 그린 발광층 상에 제2 전자 차단층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 보조층은 상기 제2 전자 차단층 상에 형성되고, 상기 블루 발광층은 상기 보조층 상에 형성되는 표시 장치 제조 방법.
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