KR20160049157A - 유기발광 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 효율 향상 및 색 틀어짐 현상이 개선된 유기발광 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 유기발광 표시장치는 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층; 상기 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극; 및 상기 제2전극 상에 배치되고, 적어도 하나의 고굴절층과 서로 다른 두께를 갖는 복수의 저굴절층을 포함하는 캡핑층을 포함한다.
Description
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 효율 향상 및 색 틀어짐 현상이 개선된 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 광을 방출하는 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)를 가지고 화상을 표시하는 자발광형 표시 장치이다. 유기발광 표시장치는 액정 표시장치(liquid crystal display, LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 상대적으로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기발광 표시장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낼 수 있어 차세대 표시장치로 주목 받고 있다.
일반적으로 유기 발광 소자는 정공 주입 전극, 유기 발광층 및 전자 주입 전극을 갖는다. 유기 발광 소자는 정공 주입 전극으로부터 공급된 정공과 전자 주입 전극으로부터 공급된 전자가 유기 발광층 내에서 결합되어 형성된 여기자(exciton)가 기저 상태로 떨어질 때 발생되는 에너지에 의해 광을 발생한다.
본 발명은 광 효율 향상 및 색 틀어짐 현상이 개선된 유기발광 표시장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층; 상기 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극; 및 상기 제2전극 상에 배치되고, 적어도 하나의 고굴절층과 서로 다른 두께를 갖는 복수의 저굴절층을 포함하는 캡핑층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서, 상기 캡핑층은 제1고굴절층, 제1저굴절층 및 제2저굴절층을 포함할 수 있다.
상기 제1저굴절층, 상기 제1고굴절층 및 상기 제2저굴절층은 상기 제2전극 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 제1저굴절층은 상기 제2저굴절층보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
상기 제1고굴절층은 1.8 내지 2.5의 굴절률을 갖고, 상기 제1저굴절층 및 상기 제2저굴절층은 1.3 내지 1.75의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1고굴절층은 10 내지 100㎚의 두께를 갖고, 상기 제1저굴절층 및 상기 제2저굴절층은 5 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서, 상기 캡핑층은 제1고굴절층, 제2고굴절층, 제1저굴절층, 제2저굴절층 및 제3저굴절층을 포함할 수 있다.
상기 제1저굴절층, 상기 제1고굴절층, 상기 제2저굴절층, 상기 제2고굴절층 및 상기 제3저굴절층은 상기 제2전극 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 제1저굴절층은 상기 제2저굴절층 및 상기 제3저굴절층보다 두꺼운 두께를 갖고, 상기 제2저굴절층은 상기 제3저굴절층보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
상기 제1고굴절층 및 상기 제2고굴절층은 1.8 내지 2.5의 굴절률을 갖고, 상기 제1 내지 제3저굴절층은 1.3 내지 1.75의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1고굴절층 및 상기 제2고굴절층은 10 내지 100㎚의 두께를 갖고, 상기 제1 내지 제3저굴절층은 5 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 상기 제1기판과 대향되게 배치되는 제2기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치된 공기층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치된 충진제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 상기 제1전극이 노출되는 개구부를 갖는 화소 정의막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 상기 캡핑층 상에 배치되는 박막 봉지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치는 광 효율 향상 및 색 틀어짐 현상이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유기발광 표시장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 3은 굴절률이 다른 복수개의 다른 층을 통과하는 광의 경로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 2의 캡핑층의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 캡핑층의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 8은 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 광추출 효율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 백색 파장 변이를 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 3은 굴절률이 다른 복수개의 다른 층을 통과하는 광의 경로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 2의 캡핑층의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 캡핑층의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 8은 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 광추출 효율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 백색 파장 변이를 나타낸 그래프이다.
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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 유기발광 표시장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유기발광 표시장치는 일 방향을 따라 배치되는 게이트선(101), 게이트선(101)과 절연 교차되는 데이터선(102)과 공통 전원선(103)의 경계에 의해 복수의 화소 영역이 정의되며, 하나의 화소가 하나의 화소 영역 내에 배치된다. 다만, 이에 한정되지 않고 화소 영역은 후술하는 화소 정의막에 의하여 정의될 수 있으며, 또한 복수의 화소가 하나의 화소 영역 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치의 하나의 화소는 스위칭 박막 트랜지스터(104)와 구동 박막 트랜지스터(105)의 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor, CAP)(106)로 이루어진 2TFT-1CAP 구조를 갖는다. 다만, 이에 한정되지 않고 하나의 화소는 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자로 이루어질 수 있다.
스위칭 박막 트랜지스터(104)는 발광시키고자 하는 화소를 선택한다. 스위칭 박막 트랜지스터(104)는 게이트선(101)에 연결된 스위칭 게이트 전극(104a), 데이터선(102)에 연결된 스위칭 소스 전극(104b), 제1축전판(106a)에 연결된 스위칭 드레인 전극(104c), 및 스위칭 반도체층(104d)을 포함한다.
구동 박막 트랜지스터(105)는 스위칭 박막 트랜지스터(104)에 의해 선택된 화소의 유기 발광층(120)을 발광시키기 위한 구동 전원을 인가한다. 구동 박막 트랜지스터(105)는 제1축전판(106a)에 연결된 구동 게이트 전극(105a), 공통 전원선(103)에 연결된 구동 소스 전극(105b), 제1전극(110)과 연결된 구동 드레인 전극(105c), 및 구동 반도체층(105d)을 포함한다.
축전 소자(106)는 제1축전판(106a) 및 제2축전판(106b)을 포함한다. 제1축전판(106a)은 스위칭 드레인 전극(104c) 및 구동 게이트 전극(105a)에 연결되고, 제2축전판(106b)은 공통 전원선(103)에 연결된다. 축전 소자(106)의 축전 용량은 축전 소자(106)에서 축전된 전하 및 제1축전판(106a)과 제2축전판(106b) 사이의 전압에 의해 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(104)를 통해 전달된 데이터 전압과 공통 전원선(103)으로부터 구동 박막 트랜지스터(105)에 인가되는 공통 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(106)에 저장되고, 축전 소자(106)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(105)를 통해 유기 발광층(120)으로 흐름으로써 유기 발광층(120)이 발광하게 된다
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 제1기판(100), 제1기판(100) 상에 배치되는 제1전극(110), 제1전극(110) 상에 배치되는 유기 발광층(120), 유기 발광층(120) 상에 배치되는 제2전극(130) 및 제2전극(130) 상에 배치되는 캡핑층(200)을 포함한다.
제1기판(100)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 스테인리스 강 등의 금속성 재료로 형성될 수 있다.
제1기판(100) 상에 무기막 또는 유기막을 포함하는 버퍼층(107)이 배치될 수 있으며, 버퍼층(107)은 불순 원소 또는 수분과 같이 불필요한 성분이 내부로 침투하는 것을 방지함과 동시에 제1기판(100)의 표면을 평탄화한다. 또한 제1기판(100) 상에 게이트 전극(104a, 105a)과 반도체층(104d, 105d) 사이에 게이트 절연막(108)이 배치될 수 있고, 제1축전판(106a)과 제2축전판(106b) 사이에 층간 절연막(109)이 배치될 수 있다.
제1전극(110), 유기 발광층(120) 및 제2전극(130)은 제1기판(100) 상에 순차적으로 적층된다. 제1전극(110)은 정공을 주입하는 애노드(anode)일 수 있고, 제2전극(130)은 전자를 주입하는 캐소드(cathode)일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1전극(110)이 캐소드가 되고, 제2전극(130)이 애노드가 되도록 변형할 수 있다.
제 1 전극(110)과 유기 발광층(120) 사이에는 정공 주입층(hole injection layer, 미도시) 및 정공 수송층(hole transporting layer, 미도시) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있으며, 유기 발광층(120)과 제2전극(130) 사이에는 전자 수송층(electron transportiong layer, 미도시) 및 전자 주입층(electron injection layer, 미도시) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 전면 발광형(top emission type) 구조이며, 따라서 제1전극(110)은 반사막으로 형성되고, 제2전극(130)은 반투과막으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 본 발명의 유기발광 표시장치는 배면 발광형 구조로 변형할 수 있고, 이 경우 제1전극(110)은 반투과막으로 형성되고 제2전극(130)은 반사막으로 형성될 수 있다.
반사막 및 반투과막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 반사막 및 반투과막은 두께로 구별되며, 일반적으로 반투과막은 200㎚ 이하의 두께를 갖는다.
제1전극(110)은 투명 도전막을 더 포함할 수 있으며, 투명 도전막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등의 투명전도성산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO) 물질로 만들어질 수 있다.
제1전극(110)은 반사막으로 형성된 구조, 반사막과 투명 도전막을 포함하는 2중막 구조, 또는 투명 도전막, 반사막, 그리고 투명 도전막이 차례로 적층된 3중막 구조일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1전극은 투명 도전막 형성된 구조일 수 있다.
제2전극(130)은 투명 도전막으로 형성된 구조일 수 있다. 제2전극(130)이 투명 도전막으로 형성되는 경우, 제2전극(130)은 정공을 주입하는 애노드가 될 수 있고, 제1전극(110)은 반사막으로 형성되어 캐소드가 될 수 있다.
화소 정의막(140)은 개구부(142)를 갖고, 제1전극(110)은 개구부(142) 내에 노출된다. 즉, 화소 정의막(140)의 개구부(142) 내에 제1전극(110), 유기 발광층(120) 및 제2전극(130)이 차례로 적층되며, 개구부(142)는 발광 영역을 정의한다. 또한 유기 발광층(120) 및 제2전극(130)은 화소 정의막(140) 상에도 형성될 수 있다.
캡핑층(200)은 제2전극(130) 상에 배치되고, 제1고굴절층(210), 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)을 포함한다. 캡핑층(200)은 제1전극(110), 유기 발광층(120) 및 제2전극(130)을 보호하고, 유기 발광층(120)에서 발생된 광이 효율적으로 외부를 향해 방출될 수 있도록 돕는다.
캡핑층(200)에 관한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 표시장치는 캡핑층(200) 상에 배치된 박막 봉지층을 더 포함할 수 있다. 박막 봉지층은 제1전극(110), 유기 발광층(120), 제2전극(130) 및 캡핑층(200)을 보호하며, 적어도 하나의 유기층 및 적어도 하나의 무기층이 교대로 배치된 구조일 수 있다.
제2기판(300)은 제1기판(100)과 동일한 재질일 수 있으며, 제2기판(300) 상에는 블랙 매트릭스(미도시)가 더 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스는 CrO나 CrOx 등과 같은 금속산화물 또는 블랙수지 등으로 형성될 수 있으며, 제2기판(300)을 통해 블랙 매트릭스로 입사된 외광을 흡수함으로써 외광 반사를 줄일 수 있다.
제2기판(300)은 제1기판(100)과 대향되게 배치되며, 제1기판(100)과 합착 밀봉될 수 있다. 제2기판(300)은 제1기판(100)과 밀봉을 위하여 실런트(미도시)가 더 배치될 수 있으며, 캡핑층(200)과 제2기판(300) 사이에는 이격 공간이 형성될 수 있다.
공기층(400)은 캡핑층(200)과 제2기판(300) 사이의 이격 공간에 배치되며, 공기층(400)은 캡핑층(200) 보다 낮은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 전면발광형 구조이며, 유기 발광층(120)에서 발생된 광은 제2전극(130), 캡핑층(200), 공기층(400) 및 제2 기판(300)을 거쳐 외부로 방출된다.
유기 발광층(120)에서 발생된 광은 외부로 진행하는 동안 층간 계면을 지나게 되는데, 광은 층간 계면을 통과하지 못하고 반사되기도 한다. 구체적으로, 유기 발광층(120)에서 발생된 광은 유기 발광층(120)과 제2전극(130)의 계면, 제2전극(130)과 캡핑층(200)의 계면, 캡핑층(200)과 공기층(400)의 계면 및 공기층(400)과 제2기판(300)의 계면을 통과하기도 하지만, 광은 층간 계면에서 반사되기도 한다.
예를 들어, 광은 캡핑층(200)과 공기층(400)의 계면에서 반사될 수 있다. 반사된 광은 제2전극(130)과 캡핑층(200)의 계면에서 다시 반사되기도 하고, 제2전극(130)과 유기 발광층(120)을 통과하여 진행한 후 제1전극(110)과 유기 발광층(120)의 계면에서 반사되기도 한다.
이와 같이 광은 각 층 사이의 계면에서 반사와 반사를 거듭할 수 있고, 그 과정에서 여러 개의 광이 공진되기도 한다. 이러한 공진이 일어날 경우, 광이 증폭되어 외부로 방출되는 광량이 증가한다. 이러한 공진 효과를 통해, 유기 발광층(120)에서 발생되는 광이 효과적으로 증폭되어 광효율이 향상될 수 있다.
굴절률이 n1인 M1층과 굴절률이 n2인 M2층의 계면에 수직 입사되는 빛(도 3 참조)의 반사율은 다음 식으로 구해질 수 있다.
반사율 = (n2-n1)2/(n2+n1)2
상기 식에서, 굴절률을 결정하는 요소는 각층의 굴절률(n1, n2)의 합과 차이지만, 중요한 것은 굴절률의 차이임을 알 수 있다. 따라서, 계면을 형성하는 두 층의 굴절률의 차이가 크면 반사율이 커지고, 반사율이 커지면 그만큼 공진이 일어날 가능성이 높아진다.
그런데, 계면에서 반사가 자주 일어나면 광경로가 증가된다. 예를 들어, 도 4에, M1층과 M2층의 계면에서 반사를 하지 않고 M2층으로부터 M1층으로 진행하는 빛(L1)과 M2층의 양쪽 계면에서 1회 반사를 한 후 M1층으로 진행하는 빛(L2)이 개시되어 있다. M2층의 두께가 "d"이고, M1층과 M2층의 계면으로 입사되는 광의 입사각이 "θ2"이라고 할 때, M2층의 양쪽 계면에서 1회 반사된 후 M1층으로 입사되는 빛(L2)의 경로는 M2층 내에서 반사되지 않과 M1층으로 입사되는 빛(L1)의 경로와 비교하여 "2d/cosθ2"만큼의 경로차가 생긴다. M2으로 입사된 빛이 M2층 내에서 2회 반사된 후 M1층으로 입사될 경우 경로차는 "4d/cosθ1"이 되어, 반사횟수가 많을수록 경로차가 커진다. 또한 M1층의 굴절률(n1)이 M2층의 굴절률(n2)보다 작은 경우 M1층으로 입사되는 각도 θ1은 θ2보다 커진다.
이와 같은 광경로 차이로 인하여 백색 파장 변이 현상이 두드러질 수 있다. 백색 파장 변이(white angular dependency, WAD)는 유기발광 표시장치에서 백색광 발광시 정면에서는 백색광이 시인되지만 측면에서는 광의 파장이동에 의해 푸른 색 등으로 시인되는 현상을 말한다. 백색 파장 변이 개선을 위해서는 유기발광 표시장치를 통해 방출되는 빛들의 경로차가 적을수록 좋기 때문에, 백색 파장 변이를 개선하기 위해서 계면에서의 굴절률 차이가 적은 것이 좋다. 따라서 공진에 의한 광추출 효율과 백색 파장 변이 개선은 상보적인 관계이다.
도 4는 도 2의 캡핑층(200)의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 4를 참조하면, 캡핑층(200)은 제1고굴절층(210), 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)을 포함하는 3층막 구조로 이루어지며, 캡핑층(200)은 제1저굴절층(220), 제1고굴절층(210) 및 제2저굴절층(230)이 순차적으로 적층된다.
제1고굴절층(210)은 1.8 내지 2.5의 굴절률을 갖는다. 제1고굴절층(210)은 무기 물질 및 유기 물질 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진다. 따라서 제1고굴절층(210)은 무기막 또는 유기막으로 이루어지거나, 무기 입자가 함유된 유기막으로 이루어질 수 있다.
제1고굴절층(210)에 이용 가능한 무기 물질은 산화 아연(Znic oxide), 산화 티타늄(titanium oxide), 산화 지르코늄(zirconium oxide), 산화 나이오븀(niobium oxide), 산화 탄탈(tantalum oxide), 산화 주석(tin oxide), 산화 니켈(nickel oxide), 질화 규소(silicon nitride), 질화 인듐(indium nitride) 및 질화갈륨(gallium nitride) 등 일 수 있다.
제1고굴절층(210)에 이용 가능한 유기 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 4,4'－비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐 아미노]비페닐(TPD), 4,4',4''-트리스[(3-메틸페닐)페닐 아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[N,N-비스(2-메틸페닐)-아미노]-벤젠(o-MTDAB), 1,3,5-트리스[N,N-비스(3-메틸페닐)-아미노]-벤젠(m-MTDAB), 1,3,5-트리스[N,N-비스(4-메틸페닐)-아미노]-벤젠(p-MTDAB), 4,4'－비스[N,N-비스(3-메틸페닐)-아미노]-디페닐메탄(BPPM), 4,4'－디카르바졸릴-1,1'－비페닐(CBP), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸)트리페닐아민 (TCTA), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠톨릴)트리스-[1-페닐-1H-벤조이미다졸] (TPBI), 및 3-(4-비페닐)-4-페닐-5-t-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ) 등 일 수 있다.
제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)은 1.3 내지 1.75의 굴절률을 갖는다. 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)은 무기 물질 및 유기 물질 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진다. 따라서 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)은 무기막 또는 유기막으로 이루어지거나, 무기 입자가 함유된 유기막으로 이루어질 수 있다.
제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)에 이용 가능한 무기 물질은, 예를 들어, 산화 규소(silicon oxide) 및 플루오르화 마그네슘(magnesium fluoride) 등 일 수 있다.
제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)에 이용 가능한 유기 물질은 아크릴(acrylic), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 및 Alq3[Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium] 등 일 수 있다.
본 발명의 유기발광 표시장치에서 제1고굴절층(210), 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)으로 이용 가능한 무기 물질 또는 유기 물질은 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 공지된 다양한 물질로 적절하게 변형할 수 있다.
제1고굴절층(210)은 10 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 제1저굴절층(220) 및 제2저굴절층(230)은 5 내지 30㎚의 두께를 가질 수 있으며, 제1저굴절층(220)과 제2저굴절층(230)은 서로 다른 두께를 갖는다.
보다 구체적으로, 제1고굴절층(210)의 두께(D1)는 제1저굴절층(220)의 두께(D2) 및 제2저굴절층(230)의 두께(D3)보다 두껍고, 제1저굴절층(220)의 두께(D2)는 제2저굴절층(230)의 두께(D3)보다 두껍다.
캡핑층(200)은 서로 다른 굴절률을 갖는 다층막 구조이면서 동시에 제1고굴절층(210)을 사이에 두고 배치된 제1저굴절층(220)과 제2저굴절층(230)이 서로 다른 두께를 갖는 비대칭형 구조로 이루어짐으로써 광추출 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 백색 파장 변이를 개선할 수 있다.
특히, 캡핑층(200)은 제1고굴절층(210)의 아래에 배치된 제1저굴절층(220)이 제1고굴절층(210)의 위에 배치된 제2저굴절층(230)보다 두꺼운 두께를 가짐으로써 광추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 백색 파장 변이를 더욱 개선할 수 있다.
도 5는 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 도 2의 유기발광 표시장치와 비교하여 충진제(500)를 제외하고는 동일하므로 중복되는 구성에 대한 자세한 설명은 명세서의 간결함을 위하여 생략하기로 한다.
충진제(500)는 캡핑층(200)과 제2기판(300) 사이의 이격 공간에 배치되며, 충진제(500)는 유기발광 표시장치의 기구 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
충진제(500)는 유기 물질인 폴리머로 이루어질 수 있다. 충진제(500)는 캡핑층(200)의 제2저굴절층(230)보다 높거나 낮은 굴절률을 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않고 제2저굴절층(230)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 이와 같이, 충진제(500)의 재료는 캡핑층(200)의 제2저굴절층(230)의 굴절률이 반영되어 선택될 수 있다.
또한, 충진제(500)의 재료는 제2기판(300)의 굴절률이 반영되어 선택될 수 있다. 예를 들어, 제2기판(300)의 굴절률이 1.5의 유리기판인 경우, 충진제(500)의 재료로 굴절률이 1.5인 PMMA(Poly(methyl methacrylate)가 선택될 수 있다.
도 6은 도 1의 I-I'을 따라 잘라 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이고, 도 7은 도 6의 캡핑층의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 도 2의 유기발광 표시장치와 비교하여 캡핑층(200)을 제외하고는 동일하므로 중복되는 구성에 대한 자세한 설명은 명세서의 간결함을 위하여 생략하기로 한다.
캡핑층(200)은 제1고굴절층(210), 제2고굴절층(240), 제1저굴절층(220), 제2저굴절층(230) 및 제3저굴절층(250)을 포함하는 5층막 구조로 이루어지며, 캡핑층(200)은 제1저굴절층(220), 제1고굴절층(210), 제2저굴절층(230), 제2고굴절층(240) 및 제3저굴절층(250)이 순차적으로 적층된다.
제1고굴절층(210)의 두께(D1)는 제1저굴절층(220)의 두께(D2), 제2저굴절층(230)의 두께(D3) 및 제3저굴절층(250)의 두께(D5)보다 두껍고, 제2고굴절층(240)의 두께(D4)는 제1저굴절층(220)의 두께(D2), 제2저굴절층(230)의 두께(D3) 및 제3저굴절층(250)의 두께(D5)보다 두껍다. 제1고굴절층(210)의 두께(D1)는 제2고굴절층(240)의 두께(D4)보다 두꺼울 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1고굴절층(210)과 제2고굴절층(240)은 동일한 두께를 가질 수 있다.
제1저굴절층(220)의 두께(D2)는 제2저굴절층(230)의 두께(D3) 및 제3저굴절층(250)의 두께(D5)보다 두껍고, 제2저굴절층(230)의 두께(D3)는 제3저굴절층(250)의 두께(D5)보다 두껍다.
도 8은 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 광추출 효율을 나타낸 그래프이고, 도 9는 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 백색 파장 변이를 나타낸 그래프이다.
비교예 1의 캡핑층은 단일층 구조로 이루어지며, 1.98의 굴절률과 85nm의 두께를 갖는다.
실시예 1 내지 3의 캡핑층은 제1저굴절층, 제1고굴절층 및 제2저굴절층이 순차적으로 적층된 3층막 구조로 이루어진다. 실시예 1의 캡핑층은 1.61의 굴절률과 15㎚의 두께를 갖는 제1저굴절층, 1.98의 굴절률과 65nm의 두께를 갖는 제1고굴절층 및 1.61의 굴절률과 10㎚의 두께를 갖는 제2저굴절층을 포함한다. 실시예 2의 캡핑층은 1.61의 굴절률과 20㎚의 두께를 갖는 제1저굴절층, 1.98의 굴절률과 60㎚의 두께를 갖는 제1고굴절층 및 1.61의 굴절률과 10㎚의 두께를 갖는 제2저굴절층을 포함한다. 실시예 3의 캡핑층은 1.61의 굴절률과 25㎚의 두께를 갖는 제1저굴절층, 1.98의 굴절률과 55㎚의 두께를 갖는 제1고굴절층 및 1.61의 굴절률과 10㎚의 두께를 갖는 제2저굴절층을 포함한다.
도 8을 참조하면, 실시예 1은 비교예 1과 비교하여 최소 5%에서 최대 15%까지 광추출 효율이 향상되고, 실시예 2는 비교예 1과 비교하여 최소 12%에서 최대 16%까지 광추출 효율이 향상되고, 실시예 3은 비교예 1과 비교하여 최소 15%에서 최대 23%까지 광추출 효율이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 9를 참조하면, 비교예 1은 0.032의 백색 파장 변이를 나타내지만, 실시예 1 내지 3은 각각 0.026, 0.016 및 0.013의 백색 파장 변이를 나타내 백색 파장 변이가 개선된 것을 알 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100: 제1기판
110: 제1전극
120: 유기 발광층
130: 제2전극
140: 화소 정의막
200: 캡핑층
300: 제2기판
400: 공기층
500: 충진제
110: 제1전극
120: 유기 발광층
130: 제2전극
140: 화소 정의막
200: 캡핑층
300: 제2기판
400: 공기층
500: 충진제
Claims (16)
- 제1기판;
상기 제1기판 상에 배치되는 제1전극;
상기 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층;
상기 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극; 및
상기 제2전극 상에 배치되고, 적어도 하나의 고굴절층과 서로 다른 두께를 갖는 복수의 저굴절층을 포함하는 캡핑층을 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캡핑층은 제1고굴절층, 제1저굴절층 및 제2저굴절층을 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제1저굴절층, 상기 제1고굴절층 및 상기 제2저굴절층은 상기 제2전극 상에 순차적으로 적층된 유기발광 표시장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1저굴절층은 상기 제2저굴절층보다 두꺼운 두께를 갖는 유기발광 표시장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제1고굴절층은 1.8 내지 2.5의 굴절률을 갖고,
상기 제1저굴절층 및 상기 제2저굴절층은 1.3 내지 1.75의 굴절률을 갖는 유기발광 표시장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제1고굴절층은 10 내지 100㎚의 두께를 갖고,
상기 제1저굴절층 및 상기 제2저굴절층은 5 내지 30㎚의 두께를 갖는 유기발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캡핑층은 제1고굴절층, 제2고굴절층, 제1저굴절층, 제2저굴절층 및 제3저굴절층을 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제1저굴절층, 상기 제1고굴절층, 상기 제2저굴절층, 상기 제2고굴절층 및 상기 제3저굴절층은 상기 제2전극 상에 순차적으로 적층된 유기발광 표시장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제1저굴절층은 상기 제2저굴절층 및 상기 제3저굴절층보다 두꺼운 두께를 갖고,
상기 제2저굴절층은 상기 제3저굴절층보다 두꺼운 두께를 갖는 유기발광 표시장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제1고굴절층 및 상기 제2고굴절층은 1.8 내지 2.5의 굴절률을 갖고,
상기 제1 내지 제3저굴절층은 1.3 내지 1.75의 굴절률을 갖는 유기발광 표시장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제1고굴절층 및 상기 제2고굴절층은 10 내지 100㎚의 두께를 갖고,
상기 제1 내지 제3저굴절층은 5 내지 30㎚의 두께를 갖는 유기발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1기판과 대향되게 배치되는 제2기판을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제12항에 있어서,
상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치된 공기층을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제12항에 있어서,
상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치된 충진제를 더 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1전극이 노출되는 개구부를 갖는 화소 정의막을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제1항에 있어서,
상기 캡핑층 상에 배치되는 박막 봉지층을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
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