KR20170079645A

KR20170079645A - 유기발광소자

Info

Publication number: KR20170079645A
Application number: KR1020150190435A
Authority: KR
Inventors: 이학민; 유영준; 박성수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102505167B1

Abstract

본 발명은 OLED에 관한 것으로, 특히 광추출 효율이 향상된 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED의 뱅크를 반사율을 갖는 금속으로 이루어지도록 하고, 뱅크가 제 1 전극의 끝단을 감싸도록 형성하는 것이다.
이를 통해, OLED의 광추출 효율을 향상되어, OLED의 휘도를 향상시키게 되며, 또한, OLED의 휘도를 높이기 위해서 OLED의 구동전압을 높이지 않아도 되므로, 구동전압이 높아짐에 따른 유기발광층의 열화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, OLED의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

Description

유기발광소자{Organic light emitting diodes}

본 발명은 OLED에 관한 것으로, 특히 광추출 효율이 향상된 OLED에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

이러한 OLED는 정공주입전극과 유기발광층 및 전자주입전극으로 구성되며, 유기발광층 내부에 전자와 정공이 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 발광이 이루어진다.

여기서, 광이 임계각 이상으로 출사될 때, 광은 높은 굴절률을 갖는 투명한 전극과 낮은 굴절율을 갖는 기판의 계면에서 전반사를 일으킨다. 이러한 전반사로 인해, 실질적으로 유기발광층에서 형성된 광의 약 1/4 정도가 외부로 방출된다. 이에 따라, OLED는 광학 특성, 즉 광효율이 낮아지는 문제점을 갖는다.

또한, 광효율이 저하될 경우, OLED의 휘도가 낮아지게 되고, OLED의 휘도를 높이기 위해서는 OLED의 구동전압을 높여야 하는데, 구동전압이 높아질 경우, 유기발광층의 열화현상이 발생하여, OLED의 수명을 단축시키게 될 문제점이 야기될 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광효율이 향상된 유기발광소자를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 유기발광소자의 휘도를 향상시키는 것을 제 2 목적으로 하며, 또한, 유기발광층의 열화현상에 의해 유기발광소자의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지하는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 각 화소영역을 둘러싸며 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며, 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 제 1 뱅크와, 상기 제 1 뱅크와 상기 제 1 전극 사이로 개재되는 절연층과, 상기 제 1 뱅크로 둘러싸인 영역 내부에 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED의 뱅크를 반사율을 갖는 금속으로 이루어지도록 하고, 뱅크가 제 1 전극의 끝단을 감싸도록 형성함으로써, OLED의 광추출 효율을 향상시키는 효과가 있다.

이를 통해, OLED의 휘도를 향상시키게 되는 효과가 있으며, 또한, OLED의 휘도를 높이기 위해서 OLED의 구동전압을 높이지 않아도 되므로, 구동전압이 높아짐에 따른 유기발광층의 열화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해, OLED의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED와 일반적인 OLED의 광효율과 색특성을 비교 측정한 시뮬레이션 결과.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면.

본원발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 각 화소영역을 둘러싸며 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며, 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 제 1 뱅크와, 상기 제 1 뱅크와 상기 제 1 전극 사이로 개재되는 절연층과, 상기 제 1 뱅크로 둘러싸인 영역 내부에 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

이때, 상기 절연층은 상기 제 1 전극과 동일한 광 굴절율을 가지며, 상기 절연층은 상기 제 1 뱅크와 동일한 면적 및 형상을 갖는다.

그리고, 상기 절연층은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 중 하나로 이루어지며, 상기 제 1 뱅크는 은(Ag), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg) 중 선택된 적어도 하나로 이루어진다.

또한, 상기 제 1 뱅크 상부로 소수성 특성을 갖는 제 2 뱅크가 위치하며, 상기 제 1 뱅크와 상기 절연층과 상기 제 2 뱅크는 동일한 면적 및 형상을 가지며, 상기 제 1 기판 상의 상기 각 화소영역에 상기 제 1 전극 하부에 형성된 구동 박막트랜지스터와, 상기 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출시키며 형성된 보호층을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 구동 박막트랜지스터의 상기 드레인전극과 접촉하며 형성된다.

또한, 상기 제 1 기판에 대응하여 이와 마주하는 제 2 기판이 구비되거나, 또는 상기 제 2 전극과 접촉하며 상기 제 2 기판의 역할을 하는 인캡슐레이션막이 구비된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이때, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 각 화소영역(P) 별로 형성되지만 도면에 있어서는, 설명의 편의를 위하여 하나의 화소영역(P)에 대해서만 도시하도록 하였다.

그리고 설명의 편의를 위하여, 실질적으로 화상을 구현하는 영역을 발광영역(EA)이라 정의하며, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 각종 배선들이 형성되는 영역을 비발광영역(NEA)이라 정의하도록 하겠다.

그리고, 설명에 앞서 OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명의 OLED(100)는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅장치를 통해 뱅크(200)로 둘러싸인 영역에 분사 또는 도포 한 후 경화시켜 형성하는 OLED(100)로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 액상의 유기발광물질을 통해 유기발광층(123)이 형성되는 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 인캡기판(102)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

즉, 기판(101) 상의 화소영역(P)의 비발광영역(NEA)에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.

게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 구비한다.　

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(110a, 110b)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 두 전극(110a, 110b) 사이로 노출된 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(110b)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 보호층(109b)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 이들 전극(110a, 110b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

이때, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(130)이 형성되어 있다. 그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 코플라나(co-planar) 타입을 예로서 보이고 있으며, 이의 변형예로서 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결되며 보호층(109b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역인 발광영역(EA)에, 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(121)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(121)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(121) 사이의 비발광영역(NEA)에는 뱅크(bank : 200)가 위치한다.

즉, 뱅크(200)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(121)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　

여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 뱅크(200)가 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 또한, 이러한 뱅크(200)는 제 1 전극(121)의 끝단을 완전히 감싸는 구조로 이루어지는데, 즉, 제 1 전극(121)의 상부면 일부와 측면은 뱅크(200)에 의해 모두 감싸져 형성된다.

이때, 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이로는 절연층(210)이 개재된다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 광추출 효율이 향상되게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

이러한 제 1 전극(121)의 상부로 유기발광층(123)이 형성된다.

이때, 유기발광층(123)은 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅장치를 통해 뱅크(200) 내부로 분사 또는 도포 한 후 경화시켜 형성하게 된다.

이러한 유기발광층(123)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

유기발광층(123)은 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하거나, 백(W)색을 표현하게 된다.

그리고, 유기발광층(123)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(125)이 형성되어 있다.

이때, 제 2 전극(125)은 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있는데, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 제 1 전극(121)과 유기발광층(123) 그리고 제 2 전극(125)은 발광다이오드(E)를 이룬다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(121)과 제 2 전극(125)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(121)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(125)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(123)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)이 구비되고 있다.

여기서, 기판(101)과 인캡기판(102)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 기판(101)과 인캡기판(102)은 합착되어 패널상태를 유지하게 된다.

이때, 서로 이격하는 기판(101)과 인캡기판(102) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다.

이러한 기판(101)과 인캡기판(102)은 유리, 플라스틱 재질, 스테인리스 스틸(stainless steel), 금속호일(metal foil) 등을 재료로 하여 형성할 수 있다.

여기서, 기판(101)과 인캡기판(102)을 금속호일로 형성할 경우, 5 ~ 100㎛의 두께를 갖도록 형성할 수 있어, 기판(101)과 인캡기판(102)을 유리 또는 압연방식으로 형성하는 경우에 비해 얇은 두께로 형성할 수 있어, OLED(100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

또한, OLED(100)의 두께를 줄임에도 불구하고 OLED(100) 자체의 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 전술한 실시예에 따른 OLED(100)는 기판(101)과 마주하며 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)이 구비된 것을 설명 및 도시하였으나, 변형예로서 인캡기판(102)은 점착층(미도시)을 포함하는 필름 형태로 기판(101)의 최상층에 구비된 제 2 전극(125)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 변형예로서 제 2 전극(125) 상부로 유기절연막 또는 무기절연막이 더욱 구비되어 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 유기절연막 또는 무기절연막은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 인캡기판(102)은 생략할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(100)는 뱅크(200)가 반사율을 갖는 금속으로 이루어지고, 뱅크(200)가 제 1 전극(121)의 끝단을 감싸도록 형성됨으로써, OLED(100)의 광추출 효율을 향상시키게 된다.

이를 통해, OLED(100)의 휘도를 향상시키게 되며, 또한, OLED(100)의 휘도를 높이기 위해서 OLED(100)의 구동전압을 높이지 않아도 되므로, 구동전압이 높아짐에 따른 유기발광층(123)의 열화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, OLED(100)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 제 1 전극(121)이 형성된 기판(도 1의 101) 상에, 화소영역(도 1의 P)을 정의하기 위해 구동 박막트랜지스터(도 1의 DTr) 그리고 각종 배선들이 형성된 비발광영역(NEA)과 발광다이오드(E)가 형성되는 발광영역(EA)을 구분하는 뱅크(200)가 형성된다.

여기서, 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 격벽으로 둘러싸인 영역에 분사 또는 드롭핑 한 후 경화시키는 OLED(도 1의 100)는 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치를 통해 각 화소영역(도 1의 P) 별로 분사하거나 또는 노즐 코팅 장치를 통해 드롭핑을 하기 위해서 액상 상태의 유기발광물질이 각 화소영역(도 1의 P) 내에서 주위로 흘러가는 것을 방지하기 위해 필수적으로 제 1 전극(121)이 형성된 각 화소영역(도 1의 P)을 둘러싸는 형태의 뱅크(200)를 필요로 하게 된다.

따라서, 각 화소영역(도 1의 P)의 경계를 따라 뱅크(200)가 구비되고 있다.

이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 뱅크(200)를 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지도록 하고, 뱅크(200)가 제 1 전극(121)의 끝단을 완전히 감싸도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이로 절연층(210)이 개재되도록 하는 것을 특징으로 한다. 절연층(210)은 금속재질로 이루어지는 뱅크(200)와 제 1 전극(121)이 서로 통전되는 것을 방지하기 위함이다.

이를 통해, 유기발광층(123)으로부터 발광된 빛이 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가는 과정에서, 일부 빛은 뱅크(200)에 의해 반사되어 외부로 나가게 된다.

따라서, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율이 향상되게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 일반적인 OLED는 유기발광층으로부터 발광된 빛이 제 1 전극을 통과하여 외부로 나가는 과정에서, 빛은 제 1 전극과 제 1 전극의 하부로 위치하는 보호층 사이의 계면에서 전반사되는데, 이때 전반사되는 빛 중 일부는 뱅크에 의해 흡수 및 산란되어 소실되게 된다.

이에 반해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 뱅크(200)를 반사율을 갖는 금속재질로 형성하고 뱅크(200)가 제 1 전극(121)의 끝단을 감싸도록 형성함으로써, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사되는 빛을 뱅크(200)에 의해 다시 반사되도록 하여, 제 1 전극(121)의 외부로 나가도록 하는 것이다.

따라서, 제 1 전극(121)의 외부로 나오는 빛의 양을 늘리게 되므로, OLED(도 1의 100)의 광 추출 효율을 향상시키게 되는 것이다.

여기서, 뱅크(200)는 높은 반사율을 갖는 은(Ag), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg) 중 선택된 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이로 개재되는 절연층(210)은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx) 등의 무기절연막들로 이루어질 수 있으며, 이때 절연층(210)은 제 1 전극(121)과 유사한 광 굴절율을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

일예로, 제 1 전극(121)이 1.8 ~ 2의 광 굴절율을 가질 경우, 절연층(210) 또한 1.8 ~ 2의 광 굴절율을 갖도록 형성하는 것이다.

이는, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사된 빛이 제 1 전극(121)과 절연층(210) 사이에서 다시 전반사되는 것을 방지되도록 하여, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사된 빛이 모두 뱅크(200)에 의해 반사되도록 하기 위함이다.

그리고, 뱅크(200)에 의해 반사된 빛이 제 1 전극(121)과 절연층(210) 사이에서 전반사되어, 손실되지 않고 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가도록 함으로써, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율이 향상되도록 하기 위함이다.

도 3a ~ 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED와 일반적인 OLED의 광효율과 색특성을 비교 측정한 시뮬레이션 결과이다.

설명에 앞서, 시뮬레이션은 청색광을 발광하는 blue OLED를 사용하였으며, Sample 1은 일반적인 OLED를 나타내며, Sample 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED를 나타낸다.

Sample 1과 Sample 2 모두 동일한 전압을 인가한 후, 광 효율 특성과 색 특성을 측정하였다.

도 3a의 그래프를 참조하면, Sample 1과 Sample 2의 색 특성이 0.137(CIEy)로, 동등한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

그러나, 도 3b를 참조하면, 동일한 휘도에서 Sample 2의 광효율이 1.5cd/A로, Sample 1의 광효율인 7.0cd/A에 비해 3.5cd/A 향상되었음을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 뱅크(도 2의 200)를 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지도록 하고, 뱅크(도 2의 200)가 제 1 전극(도 2의 121)의 끝단을 완전히 감싸도록 형성함으로써, OLED(도 1의 100)로부터 발광되는 빛의 색 특성에는 영향을 미치진 않지만, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 뱅크(도 2의 200)가 반사율을 갖는 금속으로 이루어지고, 뱅크(도 2의 200)가 제 1 전극(도 2의 121)의 끝단을 감싸도록 형성됨으로써, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율을 향상시키게 된다.

이를 통해, OLED(도 1의 100)의 휘도를 향상시키게 되며, 또한, OLED(도 1의 100)의 휘도를 높이기 위해서 OLED(도 1의 100)의 구동전압을 높이지 않아도 되므로, 구동전압이 높아짐에 따른 유기발광층(도 2의 123)의 열화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, OLED(도 1의 100)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

이때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 뱅크(200)를 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지도록 하고, 뱅크(200)가 제 1 전극(121)의 끝단을 완전히 감싸도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 유기발광층(123)으로부터 발광된 빛이 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가는 과정에서, 일부 빛은 뱅크(200)에 의해 반사되어 외부로 나가게 된다. 따라서, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율이 향상되게 된다.

그리고, 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이와 뱅크(200)와 보호층(109b) 사이로 절연층(210)이 개재되도록 하는 것을 특징으로 한다. 절연층(210)은 금속재질로 이루어지는 뱅크(200)와 제 1 전극(121)이 서로 통전되는 것을 방지하기 위함이다.

여기서, 절연층(210)을 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이와 뱅크(200)와 보호층(109b) 사이로 개재되도록 형성함으로써, 절연층(210)은 평면적으로 뱅크(200)와 동일 면적 및 형상을 갖도록 형성되는데, 이를 통해 뱅크(200)와 절연층(210)을 동일한 마스크 공정을 통해 동시에 형성할 수 있어, 절연층(210) 형성을 위한 별도의 공정을 생략할 수 있다.

절연층(210)은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx) 등의 무기절연막들로 이루어질 수 있으며, 이때 절연층(210)은 제 1 전극(121)과 유사한 광 굴절율을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED의 광추출 효율이 향상되는 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 제 1 전극(121)이 형성된 기판(도 1의 101) 상에, 화소영역(도 1의 P)을 정의하기 위해 구동 박막트랜지스터(도 1의 DTr) 그리고 각종 배선들이 형성된 비발광영역(NEA)과 발광다이오드(E)가 형성되는 발광영역(EA)을 구분하는 제 1 뱅크(220)가 형성된다.

여기서, 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 격벽으로 둘러싸인 영역에 분사 또는 드롭핑 한 후 경화시키는 OLED(도 1의 100)는 액상의 유기발광물질을 잉크젯 장치를 통해 각 화소영역(도 1의 P) 별로 분사하거나 또는 노즐 코팅 장치를 통해 드롭핑을 하기 위해서 액상 상태의 유기발광물질이 각 화소영역(도 1의 P) 내에서 주위로 흘러가는 것을 방지하기 위해 필수적으로 제 1 전극(121)이 형성된 각 화소영역(도 1의 P)을 둘러싸는 형태의 제 1 뱅크(220)를 필요로 하게 된다.

따라서, 각 화소영역(도 1의 P)의 경계를 따라 제 1 뱅크(220)가 구비되고 있다.

이때, 제 1 뱅크(220)는 소수성 특성을 갖는 물질로 이루어지고 있는데, 제 1 뱅크(220)는 소수성을 갖는 유기물질로 이루어지거나, 또는 소수성을 갖는 무기물질 등 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 이렇게 제 1 뱅크(220)가 소수성 특성을 갖도록 하는 것은 액상의 유기발광물질이 분사 또는 드롭핑 될 때, 장비 자체가 가지는 오차 등에 의해 제 1 뱅크(220)로 둘러싸인 화소영역(도 1의 P) 내의 중앙부 분사되지 않고 약간 치우쳐 분사되어 제 1 뱅크(220) 상에도 소정량 분사되더라도 제 1 뱅크(220)에서 흘러내려 각 화소영역(도 1의 P) 내에 위치하도록 하기 위함이다.

또한, 액상의 유기발광물질의 분사량이 조금 과하게 이루어졌을 경우도 제 1 뱅크(220) 상부로 넘쳐 흐르는 것을 억제시키기 위함이다.

제 1 뱅크(220)가 소수성 특성을 갖게 되면 친수성 특성을 갖는 액상의 유기발광물질을 밀어내는 특성을 가지므로, 제 1 뱅크(220)의 상부에는 유기발광물질이 코팅되지 않고 제 1 뱅크(220)로 둘러싸인 영역에 대해서만 집중적으로 모이도록 할 수 있기 때문이다.

여기서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 제 1 뱅크(220)와 제 1 전극(121) 사이와 제 1 뱅크(220)와 보호층(109b) 사이로 반사율을 갖는 제 2 뱅크(200)가 위치하며, 제 2 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이와 제 2 뱅크(200)와 보호층(109b) 사이로 절연층(210)이 개재되는 것을 특징으로 한다.

이때, 제 2 뱅크(200)는 제 1 전극(121)의 끝단을 감싸는 구조를 갖는다.

이를 통해, 유기발광층(123)으로부터 발광된 빛이 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가는 과정에서, 일부 빛은 제 2 뱅크(200)에 의해 반사되어 외부로 나가게 된다.

즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 제 1 뱅크(220)와 제 1 전극(121) 사이와 제 1 뱅크(220)와 보호층(109b) 사이로 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 제 2 뱅크(200)를 더욱 형성함으로써, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사되는 빛을 제 2 뱅크(200)에 의해 다시 반사되도록 하여, 제 1 전극(121)의 외부로 나가도록 하는 것이다.

여기서, 제 2 뱅크(200)는 높은 반사율을 갖는 은(Ag), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg) 중 선택된 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 제 2 뱅크(200)와 제 1 전극(121) 사이와 제 2 뱅크(200)와 보호층(109b) 사이로 개재되는 절연층(210)은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx) 등의 무기절연막들로 이루어질 수 있으며, 이때 절연층(210)은 제 1 전극(121)과 유사한 광 굴절율을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사된 빛이 제 1 전극(121)과 절연층(210) 사이에서 다시 전반사되는 것을 방지되도록 하여, 제 1 전극(121)과 보호층(109b) 사이의 계면에서 전반사된 빛이 모두 제 2 뱅크(200)에 의해 반사되도록 하기 위함이다.

그리고, 제 2 뱅크(200)에 의해 반사된 빛이 제 1 전극(121)과 절연층(210) 사이에서 전반사되어, 손실되지 않고 제 1 전극(121)을 통과하여 외부로 나가도록 함으로써, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율이 향상되도록 하기 위함이다.

여기서, 절연층(210)과 제 2 뱅크(200)는 평면적으로 제 1 뱅크(220)와 동일 면적 및 형상을 갖도록 형성되는데, 이를 통해 제 1 뱅크(220)와 제 2 뱅크(200) 그리고 절연층(210)을 동일한 마스크 공정을 통해 동시에 형성할 수 있어, 제 2 뱅크(200)와 절연층(210) 형성을 위한 별도의 공정을 생략할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 제 1 뱅크(220)와 제 1 전극(121) 사이와 제 1 뱅크(220)와 보호층(109b) 사이로 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 제 2 뱅크(220)를 더욱 형성함으로써, OLED(도 1의 100)의 광추출 효율을 향상시키게 된다.

이를 통해, OLED(도 1의 100)의 휘도를 향상시키게 되며, 또한, OLED(도 1의 100)의 휘도를 높이기 위해서 OLED(도 1의 100)의 구동전압을 높이지 않아도 되므로, 구동전압이 높아짐에 따른 유기발광층(123)의 열화현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, OLED(도 1의 100)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

109b : 보호층
121 : 제 1 전극, 123 : 유기발광층, 125 : 제 2 전극
200 : 뱅크
210 : 절연층

Claims

다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과;
상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과;
상기 각 화소영역을 둘러싸며 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며, 반사율을 갖는 금속재질로 이루어지는 제 1 뱅크와;
상기 제 1 뱅크와 상기 제 1 전극 사이로 개재되는 절연층과;
상기 제 1 뱅크로 둘러싸인 영역 내부에 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과;
상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극
을 포함하는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 상기 제 1 전극과 동일한 광 굴절율을 갖는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 상기 제 1 뱅크와 동일한 면적 및 형상을 갖는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 중 하나로 이루어지는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 뱅크는 은(Ag), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg) 중 선택된 적어도 하나로 이루어지는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 뱅크 상부로 소수성 특성을 갖는 제 2 뱅크가 위치하는 유기발광소자.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 뱅크와 상기 절연층과 상기 제 2 뱅크는 평면적으로 동일한 면적 및 형상을 갖는 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판 상의 상기 각 화소영역에 상기 제 1 전극 하부에 형성된 구동 박막트랜지스터와;
상기 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출시키며 형성된 보호층
을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 구동 박막트랜지스터의 상기 드레인전극과 접촉하며 형성된 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판에 대응하여 이와 마주하는 제 2 기판이 구비되거나, 또는 상기 제 2 전극과 접촉하며 상기 제 2 기판의 역할을 하는 인캡슐레이션막이 구비된 유기발광소자.