KR20170137577A - 초고해상도 아몰레드 디스플레이용 아키텍쳐 - Google Patents

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KR20170137577A
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layer
emission layer
pixel array
color pixel
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마이클 핵
마이클 스튜어트 위버
니콜라스 제이 톰슨
줄리아 제이 브라운
뤼이칭 마
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유니버셜 디스플레이 코포레이션
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Abstract

본 출원에서는, 디스플레이에서의 용도를 위한 풀 컬러 픽셀 배열 및 다른 디바이스, 및 이를 포함하는 디바이스가 제공된다. 픽셀 배열은 복수 전극을 포함하는 패턴화된 전극층, 전극층 위에 배치된 패턴화된 방출층, 패턴화된 방출층 위에 배치된 블랭킷(blanket) 유기 방출층, 유기 방출층들 사이에 배치된 제2 전극층, 및 제2 블랭킷 유기 방출층 위에 배치된 제3 전극층을 포함한다. 각각의 전극층 내의 전극은 개별적으로 어드레스 가능(addressable)하다.

Description

초고해상도 아몰레드 디스플레이용 아키텍쳐{ARCHITECTURE FOR VERY HIGH RESOLUTION AMOLED DISPLAY}
공동 연구 협약에 대한 당사자
특허 청구된 본 발명은 공동 산학 연구 협약에 따라 하기 당사자 중 하나 이상에 의해, 하기 당사자 중 하나 이상을 위해 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상과 연계에 의해 이루어졌다: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 이 협약은 특허 청구한 발명이 이루어진 당일 및 그 전부터 유효하고, 특허 청구된 발명은 상기 협약의 범위에서 수행된 활동들의 결과로서 이루어진 것이다.
본 발명의 분야
본 발명은 고해상도 디스플레이를 제공하는 데 적합한 배열, 및 디바이스, 예컨대 유기 발광 다이오드 및 이를 포함하는 다른 디바이스, 및 이의 제작 기법에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 방출층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평판 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 물질 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색으로 지칭되는 특정 색을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 색은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
녹색 방출 분자의 한 예는, Ir(ppy)3으로 표기되는, 하기 화학식을 갖는 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:
Figure pat00001
본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)에의 배위 결합을 직선으로 도시한다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층 "위에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면, 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드 "위에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상단부에 더 근접하게 나타난다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.
OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
한 실시양태에 따라, 예를 들어 디스플레이에서의 용도를 위한, 풀 컬러 픽셀 배열이 제공되며, 상기 픽셀 배열은 복수의 제1 전극을 갖는 제1 전극층, 복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제1 유기 방출층, 제1 유기 방출층 위에 배치된 블랭킷(blanket) 제2 유기 방출층, 제1 유기 방출층과 제2 유기 방출층 사이에 배치된 제2 전극층, 및 제2 유기 방출층 위에 배치된 제3 전극층을 포함한다. 각각의 제1, 제2, 및 제3 전극층 내의 전극은 배열 외부에서의 전기 접속을 통해 어드레스 가능(addressable)할 수 있다. 각각의 제1 전극은 다른 제1 전극 및/또는 배열 중 다른 전극에 대하여 독립적으로 어드레스 가능할 수 있다. 각각의 제1 및 제2 유기 방출층은 독립적으로 어드레스 가능할 수 있다. 배열은 정확히 두 색의 유기 방출층을 포함할 수 있다. 제1 색 변경층은 제1 유기 방출층의 제1 영역과 적층 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제2 색 변경층은 제1 유기 방출층의 제1 영역과는 상이한 제1 유기 방출층의 제2 영역과 적층 배치된다. 패턴화된 제1 유기 방출층은 복수의 서브픽셀을 한정할 수 있다. 각각의 서브픽셀은 별개의 백플레인(backplane) 회로를 가질 수 있거나, 또는 각각의 서브픽셀은 공통의 백플레인 회로를 가질 수 있다. 전체적으로, 배열은 배열에서 서브픽셀당 1 미만의 백플레인 회로를 포함할 수 있다. 서브픽셀의 제1 서브픽셀은 제1 광로 길이를 가질 수 있으며, 제2 서브픽셀은 제1 광로 길이와 상이한 제2 광로 길이를 가질 수 있다. 제2 전극층은 투명할 수 있거나, 또는 450-700 nm 범위에서 30% 이하의 흡수율을 가질 수 있다. 배열은 1 이상의 청색 발광 유기 방출층 및/또는 1 이상의 황색 발광 유기 방출층을 포함할 수 있다. 제1 유기 방출층은 황색 발광 방출 물질을 포함할 수 있고/있거나, 제2 유기 방출층은 청색 발광 방출 물질을 포함할 수 있다. 진청색(deep blue) 색 변경층은 제2 유기 방출층과 적층 배치되고 제1 유기 방출층과는 그렇지 않을 수 있다. 배열은 적어도 4가지 색의 서브픽셀을 포함할 수 있다.
광추출(outcoupling) 부재는 배열의 적어도 일부에 광결합되고 복수의 제1 전극 중 하나 이상과 적층 배치될 수 있다. 패턴화된 제3 유기 방출층은 복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치될 수 있고, 이는 패턴화된 제1 유기 방출층의 피크 파장과 상이한 색의 피크 파장을 갖는 방출 물질을 포함하고, 패턴화된 제1 유기 방출층 위에 배치되지 않는다.
한 실시양태에서, 본원에 개시된 것과 같은 풀 컬러 픽셀 배열을 포함하는 디바이스가 제공된다. 디바이스는 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대전화, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 3-D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 대면적 벽, 극장 또는 스타디움 스크린, 간판 또는 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서, 풀 컬러 픽셀 배열을 제작하는 방법으로서, 기판 위에 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극층을 배치하는 단계, 복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제1 유기 방출층을 제작하는 단계, 제1 유기 방출층 위에 배치된 블랭킷 제2 유기 방출층을 제작하는 단계, 제1 유기 방출층과 제2 유기 방출층 사이에 배치된 제2 전극층을 제작하는 단계, 및 제2 유기 방출층 위에 배치된 제3 전극층을 제작하는 단계를 포함하는 제작 방법이 제공된다. 각각의 제1, 제2, 및 제3 전극층 내의 전극은 배열 외부에서의 전기 접속을 통해 어드레스 가능할 수 있다. 상기 방법은 추가로 복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제3 유기 방출층을 제작하는 단계를 포함할 수 있다. 패턴화된 제3 유기 방출층은 패턴화된 제1 유기 방출층의 피크 파장과 상이한 색의 피크 파장을 갖는 방출 물질을 포함할 수 있고, 패턴화된 제1 유기 방출층 위에 배치되지 않을 수 있다. 본원에 개시된 방법으로부터 얻어진 디바이스는 본원에 개시된 픽셀 배열 및 디른 디바이스 중 임의의 성분 및 특징의 구조, 조성, 및 배열을 가질 수 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 나타낸다.
도 2는 별개의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시양태에 따른 예시적 제작 시퀀스를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시양태에 따른 한 청색 서브픽셀의 이의 이웃 서브픽셀과의 크로스 토크(cross-talk)를 감소시킬 수 있는 예시적 서브픽셀 아키텍쳐를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시양태에 따른 예시적 하단 발광(bottom emitting) 디바이스를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시양태에 따른 상단 발광(top emitting) 디바이스를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시양태에 따른 하단 발광 디바이스를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시양태에 따른 상단 발광 디바이스를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시양태에 따른 "RGB1B2" 구현을 나타낸다.
도 10은 컬러 필터가 없는 적색/녹색 마스킹을 사용하는 예시적인 방법을 나타내며, 본 발명의 실시양태에 따른 두 픽셀에 대한 서브픽셀들을 나타낸다.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 방출 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 방출 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999)("Baldo-II")]을 참조하며, 이들 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 방출층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 참고로 포함되는 US 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 방출 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 그 전문이 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 방출층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층들을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 서브층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 방출층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 한 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 바와 같은 중합체 물질을 포함하는 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 광추출을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
달리 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 OVJP와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질들의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동일한 시간에 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위 내일 수 있다. 중합체 물질 및 비-중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 일부 예는 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대전화, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 3-D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 대면적 벽, 극장 또는 스타디움 스크린 또는 간판을 포함한다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 제어 메카니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
초고해상도 OLED 디스플레이 - 예를 들어 가상 현실 응용분야를 위한 - 에 대한 수요가 증가하고 있다. 3D 및 가상 현실 효과를 달성하기 위해 흔히 초고해상도, 흔히 1,000 dpi 또는 1,500 dpi 초과인 것이 바람직하다. 비교적 높은 해상도를 달성하기 위한 통상 기법은 흔히 OLED 패턴 형성을 방지하기 위해 "백색 플러스 컬러 필터" 접근법을 사용한다. 이러한 기법은 OLED, 특히 청색 서브픽셀의 수명 감소, 상단 발광 백색 적층 구현의 어려움, 및 높은 색역 전달 불능과 같은 몇가지 결함을 가지며, 이는 현재 컬러 필터 기술이 진한 포화 녹색 이미터가 청색 서브픽셀 내로 블리딩하는 것을 방지하지 못하여, 크로스 토크를 야기하기 때문이다. 이러한 기법은 또한 RGB 사이드 바이 사이드(side-by-side) 배열에 비해 핵심 성능 결점을 가진다. 첫째로, 컬러 필터는 광 출력을 감소시킬 수 있으며, 이로써 청색 충진율(fill factor)이 실질적으로 낮아짐에 따라 청색 수명을 감소시키며, 따라서 증가된 휘도에 대한 보상이 필요하다. 둘째로, 백색 상단 발광 캐비티(cavity)를 모든 세 색에 대해 최적화하는 것은 통상적으로 어렵고, 따라서 성능이 RGB 사이드 바이 사이드보다 낮다. 셋째로, 청색 컬러 필터는 통상적으로 진녹색을 완전히 컷아웃(cut out)할 수 없고, 따라서 황색 녹색 이미터만이 사용될 수 있어, 임의의 진녹색 서브픽셀의 효율을 저하한다.
미국 특허 공개공보 제2014/0203244호, 제2014/0209888호, 제2014/0327709호, 제2015/183954호, 및 제2015/0340410호, 및 미국 특허 출원 제14/605,748호에서는 두 유기 증착, 예컨대 황색 및 청색만을 사용하여 풀 컬러 디스플레이를 제작하는 것과, 녹색 및 적색 컬러 필터를 사용하여 4 색 디스플레이를 제작하는 것을 논의하며, 상기 문헌들의 개시 내용은 그 전문이 참고로 포함된다. 본원에 개시된 실시양태에서, 유사한 개념이 적용되지만 청색 OLED 층은 황색 OLED 층의 상단부 상에 적층될 수 있다. 두 색은 모두 독립적으로 구동될 수 있다. 일부 구성에서, 황색 OLED만이 패턴화될 수 있는데, 이는 인간의 눈이 청색에 대한 공간 해상도가 낮기 때문이다. 그러나, 이러한 기법은 두 유기 증착만의 사용에 제한되지 않는다.
미국 특허 제8,827,488호 및 제9,231,227호는 적색 및 녹색 서브픽셀에 대해 상이한 평면에 청색 서브픽셀을 갖는 것에 관한 것이다. 그러나, 이러한 배열 및 기법은 일반적으로 본원에 개시된 바와 같은 배열, 예컨대 단 하나의 방출층 마스킹 단계를 이용하는 두 OLED 증착만을 갖는 배열을 제공하지 않는다. 이러한 구성은 또한 일반적으로 공통의 전극으로서 가운데 전극을 이용하며, 따라서 OLED 배열의 세 전극은 개별적으로 어드레스 가능하지 않다.
본원에 개시된 실시양태는 RGB 사이드 바이 사이드 디스플레이의 성능을 유지하면서 매우 높은 OLED 디스플레이 해상도를 가능하게 하는 아키텍쳐를 제공한다. 본 개시내용의 실시양태는 또한, 예를 들어 1/2 디스플레이 해상도에서 단 하나의 마스킹 단계를 이용하여 황색 OLED 상에 청색 OLED을 적층시킴으로써 달성될 수 있는 OLED 전판(frontplane) 아키텍쳐를 제공한다. 이러한 접근법은 전판을 구동하기 위해 고해상도 백플레인을 가능하게 하는 다른 기법과 조합될 수 있다. 일부 구성에서, 중앙 전극층은 개별적으로 어드레스 가능한 하나 이상의 전극을 포함하며, 따라서 두 OLED 모두(예: 황색 및 청색)가 독립적으로 구동될 수 있다.
보다 일반적으로, 본원에 개시된 실시양태는 풀 컬러 픽셀 배열을 제공할 수 있다. 도 5를 참조하여, 본원에 개시된 배열은 복수의 전극을 포함하는 제1 전극층(550)을 포함할 수 있다. 패턴화된 유기 방출층, 예컨대 도 5에 나타낸 황색 방출층(540)은 제1 전극층(550) 위에 배치될 수 있다. 제2 유기 방출층(520)의 블랭킷 층은 유기 방출층(540) 위에 배치될 수 있고, 중간 전극층(530)은 유기 방출층(520, 540) 사이에 배치된다. 중간 전극층(530)은 블랭킷 층일 수 있거나, 모두 개별적으로 어드레스 가능할 수 있는 복수의 개별 전극을 포함할 수 있다. 제3 전극(510)은 유기 방출층(520) 위에 배치될 수 있다. 특히, 각각의 전극층(510, 530, 550) 내의 전극은 개별적으로 어드레스 가능할 수 있고, 즉, 각각의 전극은 배열로부터 외부에서 연장되는 전기 접속을 통해 어드레스될 수 있다. 구체적으로, 전극층(550) 중 개별 전극 각각은 층(550) 중 다른 전극과 서로 독립적으로 어드레스 가능할 수 있다. 본원에서 나타내고 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 본원에 개시된 배열 중 각각의 전극층은 고반사 물질을 포함할 수 있으며, 즉, 고반사 전극이 될 수 있거나, 또는 투명할 수 있다.
본원에서 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 이러한 배열은 두 색만의 유기 방출층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본원에 개시된 바와 같은 특정 색을 방출하는 유기층은 하나의 또는 다수의 이미터, 즉 방출 물질을 층 내에 포함할 수 있고, 다만 일반적으로 전체로서의 층은 단일 색만을 방출할 것이다. 즉, 배열 내의 각각의 방출층은, 활성화되는 경우, 층이 다중 이미터를 포함하는 구성에서도 두 색 중 하나만을 방출할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 나타난 예시적 배열은 각각 청색 및 황색 방출층(520, 540)만을 포함한다. 배열이 색 변경층(570, 580)을 포함하지만, 이러한 층은 본원에 개시된 바와 같은 방출층으로 여겨지지 않는데, 이는 층을 가로질러 전압을 위치시킴으로써 활성화되는 경우 이들이 상기 색을 생성하지 않기 때문이다. 그보다. 색 변경층(570, 580), 예컨대 컬러 필터는, 층을 통과하는 입사광의 파장을 단지 변경시킨다; 이것은 방출층(520, 540)과 같이 자체적으로 임의의 광을 발생시키지 않는다. 이러한 변경은 색 변경층의 하향 변환의 경우에서와 같이 초기 입사 색의 광의 흡수와 상이한 색의 광의 재방출을 포함할 수 있다.
도 3은 본원에 개시된 바와 같은 아키텍쳐를 구현하기 위한 예시 방법 시퀀스를 나타낸다. 도시된 예에서 네 서브픽셀이 제작되며(적색, 녹색, 황색 및 청색), 다만 4가지 초과의 색이 이용될 수 있다. 310에서 개별 서브픽셀 애노드를 포함하는 패턴화된 애노드 층이 제작된다. 310에 나타난 바와 같이, 각각의 서브픽셀은 서브픽셀의 외부 제어를 제공하는 별개의 애노드 접속을 가질 수 있다. 310에 나타난 색 라벨은 연관된 서브픽셀에 의해 제공될 궁극적인 광을 나타낸다. 전극의 특정 배열은 예시적이며, 다른 배열들이 사용될 수 있다. 각각의 애노드 접속은 별개의 백플레인 회로에 접속될 수 있거나, 또는 공통의 백플레인 회로가 사용될 수 있고 함께 출원된 미국 특허 출원 제62/185,263호(Docket No. UDC-1086US)에 개시된 바와 같이 전력공급선을 이용하여 멀티플렉싱(multiplex)될 수 있다.
320에서 황색 방출층은 섀도 마스크를 통해 증착된다. 예를 들어, 미국 특허 공개공보 제2015/183954호에 기술되고 도 3의 삽도에 나타난 바와 같은 레이아웃을 사용하여 한 번에 네 픽셀이 증착될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, OVJP와 같은 마스크리스 인쇄 공정을 사용하여 패턴화된 황색 방출층을 증착할 수 있다. 황색 방출층이 황색, 적색, 및 녹색 서브픽셀을 생성하도록 사용될 것이기 때문에, 1, 2 또는 3 (또는 그 이상의) 이미터가 황색 방출층에 사용될 수 있다. 즉, 방출층은 1, 2, 3 또는 그 이상의 이미터 물질을 포함하는 물질 또는 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 녹색, 적색, 및 황색 이미터는 동일한 방출층에 또는 별개의 방출층에 배치될 수 있으며, 이들은 함께 본원에 개시된 바와 같은 "황색" 방출층을 이룬다. 황색 OLED는 단일 OLED 또는 예를 들어 백플레인 TFT 전압에 대해 OLED 전압을 배가함으로써 주어진 OLED의 휘도 및/또는 효율에서 수명을 증가시키기 위한 적층 OLED일 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 예시적 증착(325)의 도식적 톱뷰(top view)에 나타난 바와 같이, 이 방출층은 증착 면적이 다수의 인접 픽셀 내에 배치될 수 있도록 패턴화될 수 있다. 다른 배열, 예를 들어 미국 특허 공개공보 제2015/183954호에 개시된 바와 같은 배열이 사용될 수 있다.
330에서, 전도성 투명 중간 전극이 블랭킷 층으로서 증착될 수 있다. 예를 들어, 중간 전극은 ITO, IZO, 박막 금속, 탄소 나노튜브, 금속 나노와이어, 또는 이들의 조합이거나, 또는 이들을 포함할 수 있다. 청색 애노드는 중간 전극에 직접적으로 접속될 수 있으며, 한편 이 중간 전극은 황색, 적색, 및 녹색 OLED 서브픽셀에 대한 캐소드로서 기능할 것이다. 340에서, 블랭킷 청색 OLED 층은 중간 전극 위에 배치된다. 적색 및 녹색 컬러 필터는 350에서 디바이스 내로 포함되어 황색 증착으로부터 적색 및 녹색 서브픽셀을 생성할 수 있다. 청색 층은 또한 적층되어 수명 및 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
인간의 눈이 통상적으로 적색, 녹색, 및 특히 황색 광에 비해 청색 광의 해상도에 대해 덜 민감하므로, 본원에 개시된 디바이스의 청색 해상도가 다른 원색의 절반 또는 그 미만인 것이 허용 가능할 수 있다. 중간 전극용 물질 또는 물질들의 조합을 선택하는 것에서, 적색, 녹색 및 황색 서브픽셀에 대해 캐소드로서 기능하는 것을 고려하여, 전극의 전도도가 각각의 픽셀 전체에서 일정한 전압 평면을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 1 mA/cm2에서 구동되는 25 ㎛ x 25 ㎛ 픽셀의 25 ㎛ x 25 ㎛ 픽셀에 있어서, 픽셀 전류는 0.01 ㎂이다. 중앙 전극 상에서 발생하는 전압을 1 mV 미만으로 유지하여 이미지 아티팩트(image artifact)를 야기하지 않기 위해, 중간 전극의 시트 저항은 100,000 ohms 미만, 즉 스퀘어당 100,000 ohms 규모여야 한다.
청색 OLED가 패턴화되지 않기 때문에, 하나의 청색 픽셀이 이웃 픽셀에 크로스 토크하는 것을 방지하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 본원에서 개시된 바와 같이, 각각의 픽셀은 청색 서브픽셀을 구동하기 위한 전용 애노드를 가질 수 있다. 이 접속은 각각의 중간 전극에서 정확한 전압을 보장하여 각각의 픽셀에서 정확한 청색 휘도를 전달하게 할 수 있다. 결과적으로, 임의 주어진 픽셀로부터의 청색의 최대 블리드는 청색 픽셀의 가장 가까운 이웃의 거리까지만 연장될 수 있다. 인간의 눈이 청색 해상도에 대해 민감도가 비교적 떨어지기 때문에, 본원에 개시된 실시양태는 인지 가능하기에 충분한 크로스 토크를 통상적으로 야기하지 않을 것이다. 과도한 크로스 토크가 존재하는 경우, 상이한 서브픽셀 애노드 레이아웃이 사용될 수 있고, 이의 예는 도 4에 나타나 있다. 이 구성에서, 각각의 청색 서브픽셀 애노드는 고리 형상이며, 한편 청색 OLED 적층 자체는 연속적이다. 결과적으로 고리 내부 영역으로부터의 모든 청색 광은 그 픽셀의 청색 애노드에 의해서만 제어되며, 이웃 픽셀로부터의 간섭은 없다.
본원에서 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 후면 발광(bottom emission) 구성 에서 블랭킷 상단 캐소드는 금속일 수 있고, 애노드 접속은 투명할 수 있다. 이 경우 적색 및 녹색 컬러 필터가 OLED 적층 아래에, 투명 애노드 아래에 또는 위에 패턴화될 수 있다.
미국 특허 공개공보 제2015/0340410호에서는, 적색 및 녹색 아웃풋을 최대화하기 위해, 및/또는 서브픽셀에 의해 방출된 광의 색을 조절하기 위해 캐비티 길이를 조정하도록 애노드 패턴 형성 기법을 사용하여 상단 발광 아키텍쳐에서 개별 적색, 녹색, 및/또는 황색 서브픽셀을 최적화하는 기법이 기술되어 있다. 본원에서 개시된 바와 같은 상단 발광 구조에서, 애노드는 반사성일 수 있고, 광은 블랭킷 캐소드를 통해 방출될 수 있다.
증착 및 에칭 기법을 사용하여, 물질의 하나 이상의 층이 반사층과 전극 사이에 배치되어, 전극의 상이한 영역들에서의 전극 적층의 두께를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 이산화규소 및 질화규소의 층은 금속 반사체 층의 상단부 상에, ITO 애노드 아래에 제작될 수 있다. 상단 발광 구성에서의 이러한 아키텍쳐를 최적화하기 위해, 황색 및 청색 OLED 적층은 각각 녹색 및 청색 방출에 대해 최적화될 수 있다. 이후 광로 길이가 적색 및 황색 애노드에 부가되어 이의 캐비티 길이를 최적화할 수 있다. 이러한 구성의 예시는 도 5~8에 나타나 있다.
도 5에서는 본원에 개시된 바와 같은 후면 발광 구조의 예시를 나타낸다. 고반사 전극(510)은 블랭킷 청색 층(520) 위에 배치된다. 황색 방출층(540)은 저반사 및/또는 투명 중간 전극(530) 사이에 배치된다. 전극층(550)은 각각 나타난 바와 같은 녹색 및 적색 색 변경층(580, 570)을 이용하여 녹색, 적색, 및 황색 서브픽셀을 형성하도록 다수의 전극을 포함할 수 있다. 광학 스페이서 또는 충전제(590)는 기판(560) 상에, 각 픽셀의 황색 적층의 외부에 패턴화될 수 있다. 광학 충전제는 예를 들어 황색 방출 물질과 동일한 실질적 광로 길이를 갖는 부도체일 수 있거나, 또는 ITO 및 황색 방출 물질과 같은 물질일 수 있으며, 따라서 황색 방출 물질의 증착 중에 마스크를 필요로 하지 않는다. 이러하 구성에서 광학 충전제 영역은 여전히 비어드레스될 수 있는데, 이는 광학 충전제로부터 TFT로의 바이아(via)가 없기 때문이다. 이러한 패턴 형성은 예를 들어 유기 증발 전에 실시될 수 있다. 도 6에서는 상단 발광 구조에 대해 도 5와 유사한 구조가 나타나 있으며, 여기서 전극층(650)은 고반사성이고 전극(610)은 저반사성 및/또는 투명이다. 저반사 전극(610)은 예를 들어 IZO 유사 또는 ITO 유사한 TCO를 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8에서는 광학 충전제가 없는 하단 및 상단 발광 디바이스 구조를 나타내며, 이는 청색 마이크로캐비티 디바이스 특성이 가능하게 한다. 도 7에 나타난 디바이스는 또한 컬러 필터(775)와 같은 황색 색 변경층을 포함하여 청색 서브픽셀에 전력이 공급될(energize) 때 황색 서브픽셀로부터 청색 방출을 제거할 수 있다. 도 7에 나타난 디바이스는 후면 발광 마이크로캐비티(BEMC) 청색 서브픽셀을 제공할 수 있으며, 또한 추가 광학 충전제의 사용 없이 램버트 황색 서브픽셀을 가진다. 마찬가지로, 도 8에 나타난 디바이스는 추가 광학 충전제를 필요로 하는 일 없이 상단 발광 마이크로캐비티(TEMC) 청색 서브픽셀 및 램버트(Lambertian) 황색 서브픽셀을 제공할 수 있다.
동일한 픽셀에서의 황색, 적색, 또는 녹색 서브픽셀로부터의 광 출력에 영향을 미치는 청색 서브픽셀의 크로스 토크를 방지하기 위해, 다양한 구동 계획이 사용될 수 있다. 예를 들어, 청색 서브픽셀은 50%의 시간 동안 구동되고, 이후 황색계 서브픽셀이 구동되며, 즉, 예시된 예에서, 기판에 가장 가까운 방출층에 의한 방출에 기초한 이러한 서브픽셀에 남은 시간 동안 구동된다. 이 시간의 50:50 비는, 예를 들어 청색 서브픽셀이 보다 짧은 수명을 가질 것으로 예상되는 경우 청색 서브픽셀이 구동되는 상대적 시간을 감소시킴으로써 서브픽셀 수명의 균형을 조정할 수 있다. 실시에서 이러한 계획은 스캔 라인 어드레싱 시간(scan line addressing time) 또는 프레임 시간(frame time)에서 파워 레일(power rail)을 교대함으로써 구현될 수 있다. 각 프레임 시간의 제1 부분 동안 프레임 시간 선택을 이용하여, 녹색, 황색, 및 적색 애노드의 전압은 중간 전극 전위로 설정되어 방출이 없도록 보장될 수 있다. 공통의 중간 전극으로부터 상부 캐소드로의 청색 디바이스를 가로지르는 전압 강하는 각각의 픽셀에 있어서 원하는 청색 휘도를 제공할 수 있다. 각각의 프레임 시간의 제2 "황색" 부분에서, 상부 캐소드는 꺼지고 공통의 중간 전극과 동일한 전위로 설정되어 청색 방출이 없도록 보장될 수 있다. 이후 청색 애노드 접속은 황색, 녹색, 및 적색 디바이스에 대한 실질적 캐소드이다. 이러한 아키텍쳐는 초고해상도를 달성하도록 사용될 수 있으며, 소형 디바이스(예: 10" 미만)에 있어서, 비교적 높은 프레임률(예: 120 Hz)이 용이하게 달성될 수 있어야 한다.
청색 적층이 임의 주어진 픽셀에서 전력이 공급되고, 황색 적층이 꺼진 경우, 청색 광이 청색 픽셀 아래의 황색 EML에 의해 흡수될 것이며 이후 흡수된 청색 광은 황색 광을 생성하도록 사용된 이미터의 세부 사항에 따라 황색 또는 녹색 광으로서 재방출될 것이라는 것이 가능하다. 초기 결과는 이 효과가 약 0.1%이며, 즉 상부 적층으로부터의 청색 광의 흡수에 의해 전력이 공급된 층의 황색 방출은 방출된 청색 광의 강도의 약 0.1%일 수 있다는 것을 암시한다.
이러한 크로스 토크는 청색 상부 픽셀의 구동 중의 황색 픽셀의 역 바이어스(reverse biasing)에 의해 더 감소될 수 있다. 황색 픽셀에서 0.2-10 부피%와 같은 이미터의 보다 낮은 도핑 농도를 사용함으로써 또한 더 감소될 수 있으며, 이는 이것이 종종 픽셀 내의 기생 흡수(parasitic absorption)의 큰 부분을 나타낼 수 있기 때문이다. 또 다른 예에서, 미세한 금속 마스크는 각각의 픽셀의 황색 부분 위의 황색 광의 전도성인 청색 흡수 막을 증착시키도록 사용될 수 있다. 이러한 흡수 막은 두 전도 막 사이에 배치될 수 있어, 중간 전극이 투명 전도체/청색 필터/투명 전도체 배열을 포함할 수 있게 하며, 여기서 청색 필터는 황색 EML 영역 위에만 증착되어 청색 애노드와 청색 OLED 디바이스 사이에 전기적 접속을 방지하지 않도록 한다. 황색 픽셀의 충진율이 청색 픽셀보다 낮기 때문에, 이 효과의 시각적 영향은 0.1% 수준에서 더 감소시킬 것이다. 전체적으로 이러한 효과는 청색 서브픽셀이 백색 지점을 향해, 그러나 공간적으로 균일한 방식으로 및 청색 서브픽셀의 회색 수준에 따른 방식으로 약간 시프트된 것으로 나타날 수 있다. 이는 진청색 서브픽셀의 실질적 색에 아주 약간의 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 추가 0.1% 황색을 갖는 (0.143, 0.043) 네이티브(native) 청색 서브픽셀을 가정하는 경우, 진청색은 (0.144, 0.044)로만 시프트되며, 이는 미미한 시각적 영향을 가질 것이다. 추가로, 추가 1% 황색에서도, 청색은 (0.145, 0.046)로만 시프트될 것이다.
도 5-8에 기술되고 나타낸 아키텍쳐는 예를 들어 미국 특허 공개공보 제2015/183954호에 기술된 바와 같은 "RGB1B2" 배열을 조합할 수 있다. 이러한 배열에서 암청색(dark blue) 서브픽셀은 4 픽셀 중에 공유될 수 있다. 암청색 서브픽셀은, 예를 들어 연청색(light blue) 픽셀 영역 위에 컬러 필터를 위치시킴으로써 제공될 수 있다. 이러한 배열의 예는 도 9에 나타나 있다.
일부 실시양태에서, 광추출 특징이 상기 기술된 바와 같이 고해상도 디스플레이 배열에 적용될 수 있다. 이러한 광추출 특징은 마이크로 렌즈, 산란층, 및/또는 기타 광추출 구조를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 실시양태에 적용될 수 있는 일부 예시적인 구조는 함께 출원된 미국 특허 출원 제62/185,263호(Docket No. UDC-1086)에 기술되어 있다. 이러한 광추출이 디스플레이에 유효하게 하기 위해, 방출층과 광추출 특징 사이의 거리를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 디스플레이가 황색/청색 구성을 이용할 수 있기 때문에, 착색 렌즈가 적합한 접근법일 수 있으며, 이는 배열이 이미 하나 이상의 컬러 필터를 포함할 수 있기 때문이다. 이러한 접근법에서, 착색 렌즈는 광추출을 위한 각각의 서브픽셀 상에 위치할 수 있다. 원형 서브픽셀을 가정할 때, 방출층과 렌즈 베이스 사이의 거리 t는 아래와 같아야 한다:
Figure pat00002
여기서 n렌즈, r, R, 및 d는 각각 마이크로렌즈의 굴절률, 방출 서브픽셀의 반경, 렌즈의 반경, 및 r과 R 사이의 거리를 나타낸다. 현재의 스마트폰 및 50" 4k TV에 대한 등가의 해상도를 위해, t는 각각 28 ㎛ 및 89 ㎛ 미만이어야 한다.
광추출 구조는 모든 디스플레이 픽셀에 적용될 수 있다. 픽셀 레이아웃과 같은 인자에 따라 선택적 디스플레이에만 또한 적용될 수 있으며 각 색 성분의 효율 및 수명, 및 단 한가지 색의 인간의 눈 또는 렌즈의 민감도가 디스플레이에 적용될 수 있다. 그러나, 광추출 구조에 의해 제공된 향상된 효율을 이용하여, 크로스 토크에 따른 콘트라스트 및 픽셀 한정에서 감소기 일어날 수 있다. 일부 경우, 선택된 픽셀 또는 색에만 광추출 특징을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 광추출 구조는 청색 픽셀에만 적용될 수 있다. 인간의 눈이 통상적으로 적색, 녹색, 및 특히 황색 광에 비해 청색 광의 해상도에 덜 민감하기 때문에, 광학 크로스 토크로 인한 해상도의 감소는 덜 인식 가능하거나 인식 불가능할 수 있다. 동시에 청색 방출은 통상적으로 황색, 녹색, 또는 청색 방출층에 비해 더 많은 광 출력 및 수명 향상을 필요로 하며, 이는 광추출 특징의 사용에 의해 향상된다. 선택적 픽셀에만 광추출 특징을 적용하는 또 다른 예로서, 서브픽셀 배열 및/또는 치수는 모든 개별 서브픽셀에의 광추출 특징의 적용을 방지할 수 있으며, 예를 들어 특정 서브픽셀이 광추출 특징을 적용하기에 너무 작거나 너무 근접한 경우 그러하다.
일부 경우, 다수의 픽셀 또는 서브픽셀이 동일한 광추출 특징을 공유하는 것이 바람직할 수 있다 예를 들어, 서브픽셀은 광추출 특징의 정밀 배치에 대해 너무 작을 수 있다. 이때 다수의 서브픽셀은 동일한 광추출 특징을 공유할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈 시트 또는 산란 고리가 다수의 서브픽셀을 커버하도록 배치될 수 있다.
한 실시양태에서, 개별 패턴화된 녹색 및 적색 증착이 제1 평면에 사용될 수 있고, 비패턴화된 청색 증착이 제2 평면에서 사용될 수 있다. 이러한 구성은 컬러 필터와 같은 색 변경층에 대한 필요를 피할 수 있다. 사용된 색이 두 색뿐이고 제1 평면에서 패턴화되기 때문에, 색은 변경될 수 있고, 따라서 동일한 마스크 개구를 이용하여(예를 들어 스캔 라인 방향으로) 동시에 동일한 색의 두 서브핏셀이 증착되게 하며 - 따라서 마스크는 디스플레이의 해상도의 절반만이 될 필요가 있다. 이러한 구성에서, 청색 애노드는 각각의 픽셀에서 적색 및 녹색 애노드 접속 사이에 위치할 수 있다. 한 백플레인은 모든 세 색을 제어하도록 사용될 수 있다. 이러한 구성은 미국 특허 제9,231,227호과 상이하며, 여기서 중앙 전극은 어드레스 가능하며 애노드 접속으로 캐소드 접속이 아니다. 예를 들어, 도 10에서는 두 인접 픽셀s에 대한 서브픽셀의 예를 이용하는 방법을 나타낸다. 1010에서, 서브픽셀 애노드는 다수의 픽셀에 대해 패턴화될 수 있다. 1020에서, 적색 및 녹색 방출 물질은 섀도우 마스크를 통해 증착될 수 있으며, 한번에 네 서브픽셀을 증착하거나, 스필오버(spillover)를 감소시키기 위한 뱅크(bank)를 이용하는 OVJP와 같은 기법을 사용한다. 특히, 적색 및 녹색 서브픽셀 쌍은 그 사이에 배치된 청색 서브픽셀을 이용하여 변경된다. 1030에서, 블랭킷 중간 전극이 증착될 수 있다. 1040에서, 블랭킷 청색 방출층은 중간 전극 위에 증착될 수 있다. 이후 블랭킷 전극은 1050에서 청색 방출층 위에 증착될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 고반사 전극 또는 반사층은 450~700 nm 파장 범위에 걸쳐 80%, 보다 바람직하게는 90%, 및 더욱 바람직하게는 95% 초과의 반사율을 갖는 전극층을 지칭한다. 마찬가지로, 저반사 또는 투명 전극은 450~700 nm 파장 범위에서 30% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하의 흡수율을 갖는 전극층을 지칭한다.
본원에서 사용한 바와 같이, 블랭킷 층은 그 물질이 연속적인 층으로 그 바로 아래의 층을 전부, 또는 실질적으로 전부 커버하는 층을 이루는 것을 지칭한다. 대조적으로, 패턴화된 층은 그 물질이 그 바로 아래의 층의 일부만을 커버하며 다수의 비연속적 영역을 포함하는 것을 지칭한다. 예를 들어, 패턴화된 전극층은 디바이스의 동일한 층에 증착된 다수의 전기적 단리된 전극을 포함할 수 있으며, 이는 부도체와 같은 다른 물질로 분리된다. 마찬가지로, 블랭킷 증착은 연속적 영역으로 블랭킷 증착 바로 아래의 층의 일부를 완전히 커버하도록 제작된 층 또는 층의 일부를 지칭한다. 패턴화 증착은 다른 물질에 의해 또는 다른 물질 없이 구분된 다수의 불연속 영역을 포함하는 증착을 지칭한다. 예를 들어, 유기 증착은 각 픽셀에서 특정 서브픽셀 또는 서브픽셀들 위에 위치하지만 그 픽셀 구역 내의 어디에나 있는 것이 아닌 경우 패턴화된 것으로 여겨질 수 있다. 증착은, 통상적으로 증착과 관련된 서브픽셀과 같은 서브디바이스에 대해, 본원에 개시된 배열의 전체 층 또는 층의 일부만을 지칭할 수 있다.
본원에 기재된 다양한 실시양태는 단지 예시에 의한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기재된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 취지로부터 벗어나는 일 없이 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 특허 청구된 본 발명은 이에 따라 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기재된 특정 예시 및 바람직한 실시양태로부터의 변형예를 포함할 수 있다. 본 발명에 어떻게 작동하는지에 대한 다양한 이론들은 제한되지 않도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극층;
    복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제1 유기 방출층;
    제1 유기 방출층 위에 배치된 블랭킷(blanket) 제2 유기 방출층;
    제1 유기 방출층과 제2 유기 방출층 사이에 배치된 제2 전극층; 및
    제2 유기 방출층 위에 배치된 제3 전극층
    을 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열로서,
    각각의 제1, 제2, 및 제3 전극층 내의 전극은 배열 외부에서의 전기 접속을 통해 어드레스 가능한(addressable) 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  2. 제1항에 있어서, 정확히 두 색의 유기 방출층을 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 제1 전극은 독립적으로 어드레스 가능한 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 제1 및 제2 유기 방출층은 독립적으로 어드레스 가능한 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  5. 제1항에 있어서, 제1 유기 방출층의 제1 영역과 적층 배치된 제1 색 변경층을 추가로 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  6. 제5항에 있어서, 제1 유기 방출층의 제1 영역과는 상이한 제1 유기 방출층의 제2 영역과 적층 배치된 제2 색 변경층을 추가로 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  7. 제1항에 있어서, 패턴화된 제1 유기 방출층은 복수의 서브픽셀을 한정하는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 서브픽셀은 별개의 백플레인(backplane) 회로를 갖는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  9. 제7항에 있어서, 각각의 서브픽셀은 공통의 백플레인 회로를 갖는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  10. 제7항에 있어서, 서브픽셀당 1 미만의 백플레인 회로를 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  11. 제7항에 있어서, 복수의 서브픽셀의 제1 서브픽셀은 제1 광로 길이를 가지며, 복수의 서브픽셀의 제2 서브픽셀은 제1 광로 길이와 상이한 제2 광로 길이를 갖는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  12. 제1항에 있어서, 제2 전극층은 투명한 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  13. 제1항에 있어서, 제2 전극은 450-700 nm 범위에서 30% 이하의 흡수율을 갖는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  14. 제1항에 있어서, 제1 유기 방출층이 황색 발광 방출 물질을 포함하거나, 제2 유기 방출층이 청색 발광 방출 물질을 포함하거나, 또는 둘 다인 풀 컬러 픽셀 배열.
  15. 제14항에 있어서, 제2 유기 방출층이 청색 발광 방출 물질을 포함하고, 배열은, 제2 유기 방출층과 적층 배치되고 제1 유기 방출층과는 그렇지 않은 진청색 색 변경층을 추가로 포함하는 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  16. 제1항에 있어서, 적어도 4가지 색의 서브픽셀을 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  17. 제1항에 있어서, 배열의 적어도 일부에 광결합되고 복수의 제1 전극 중 하나 이상과 적층 배치되는 광추출 부재를 추가로 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열.
  18. 제1항에 있어서, 복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제3 유기 방출층을 추가로 포함하는 풀 컬러 픽셀 배열로서, 패턴화된 제3 유기 방출층은 패턴화된 제1 유기 방출층의 피크 파장과 상이한 색의 피크 파장을 갖는 방출 물질을 포함하고, 패턴화된 제3 유기 방출층은 패턴화된 제1 유기 방출층 위에 배치되지 않은 것인 풀 컬러 픽셀 배열.
  19. 제1항에 따른 풀 컬러 픽셀 배열을 포함하는 디바이스로서, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대전화, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 3-D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 대면적 벽, 극장 또는 스타디움 스크린 및 간판으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 디바이스.
  20. 풀 컬러 픽셀 배열을 제작하는 방법으로서,
    기판 위에 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극층을 배치하는 단계;
    복수의 제1 전극의 적어도 일부 위에 배치된 패턴화된 제1 유기 방출층을 제작하는 단계;
    제1 유기 방출층 위에 배치된 블랭킷 제2 유기 방출층을 제작하는 단계;
    제1 유기 방출층과 제2 유기 방출층 사이에 배치된 제2 전극층을 제작하는 단계; 및
    제2 유기 방출층 위에 배치된 제3 전극층을 제작하는 단계
    를 포함하고,
    각각의 제1, 제2, 및 제3 전극층 내의 전극은 배열 외부에서의 전기 접속을 통해 어드레스 가능한 것인 제작 방법.
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