KR20180076857A - 유기발광다이오드 표시장치 - Google Patents

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KR20180076857A
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Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 기판 상의 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에 위치하는 제1 전극과, 정공 보조층과, 청색 광을 방출하는 발광물질층과, 전자 보조층과, 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 하부 또는 제2 전극 상부에 색변환층이 위치하며, 색변환층은 제1 화소영역에 청색 광을 흡수하여 적색 광을 출력하는 양자 점을 포함하고, 제2 화소영역에 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 출력하는 양자 점을 포함한다. 따라서, 양자 점을 이용하여 적, 녹, 청색 광을 출력함으로써, 색 순도를 증가시켜 색재현율을 높이고 광 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

유기발광다이오드 표시장치{Organic Light Emitting Diode Display Device}
본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 효율 및 색 재현율을 향상시킬 수 있는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
평판표시장치 중에서, 유기 전계발광 표시장치 또는 유기 전기발광 표시장치(organic electroluminescent display device)라고도 불리는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED display device)는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공이 엑시톤(exciton)을 형성한 후, 이 엑시톤이 발광 재결합(radiative recombination) 함으로써 빛을 내는 소자이다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도이므로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5V 내지 15V의 비교적 낮은 전압으로 구동이 가능하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이한 장점을 가진다.
도 1은 일반적인 유기발광다이오드 표시장치의 구조를 밴드 다이어그램으로 표시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치는 양극인 애노드(anode)(1)와 음극인 캐소드(cathode)(7) 사이에 발광물질층(light emitting material layer)(4)이 위치한다. 애노드(1)로부터의 정공과 캐소드(7)로부터의 전자를 발광물질층(4)으로 주입하기 위해, 애노드(1)와 발광물질층(4) 사이 및 캐소드(7)와 발광물질층(4) 사이에는 각각 정공 수송층(hole transporting layer: HTL)(3)과 전자 수송층(electron transporting layer: ETL)(5)이 위치한다. 이때, 정공과 전자를 좀더 효율적으로 주입하기 위해 애노드(1)와 정공 수송층(3) 사이에는 정공 주입층(hole injecting layer: HIL)(2)을, 전자 수송층(5)과 캐소드(7) 사이에는 전자 주입층(electron injecting layer: EIL)(6)을 더 포함한다.
이러한 구조를 가지는 유기발광다이오드 표시장치에서, 애노드(1)로부터 정공 주입층(2)과 정공 수송층(3)을 통해 발광물질층(4)으로 주입된 정공(+)과, 캐소드(7)로부터 전자 주입층(6) 및 전자 수송층(5)을 통해 발광물질층(4)으로 주입된 전자(-)가 결합하여 엑시톤(8)을 형성하게 되고, 이 엑시톤(8)으로부터 발광물질층(4)의 밴드 갭에 해당하는 색상의 빛을 발하게 된다.
발광물질층(4)으로부터의 빛이 출력되는 방향에 따라, 유기발광다이오드 표시장치는 하부 발광 방식(bottom emission type)과, 상부 발광 방식(top emission type) 그리고 양면 발광 방식(both side emission type)으로 나뉠 수 있다. 하부 발광 방식에서는 발광물질층(4)으로부터의 빛이 애노드(1)를 통해 외부로 출력되고, 상부 발광 방식에서는 발광물질층(4)으로부터의 빛이 캐소드(7)를 통해 외부로 출력되며, 양면 발광 방식에서는 발광물질층(4)으로부터의 빛이 애노드(1)와 캐소드(7) 모두를 통해 외부로 출력된다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치는, 하나의 화소가 적, 녹, 청색 부화소(sub pixel)를 포함하고, 적, 녹, 청색 부화소는 각각 적, 녹, 청색 광을 발광하는 발광물질층(4)을 포함함으로써, 각 부화소로부터 발광된 빛을 조합하여 영상을 표시한다.
그런데, 종래의 유기발광다이오드 표시장치는 낮은 색 순도에 의해 색재현율이 낮은 문제가 있다. 이때, 색 순도를 높이기 위해 마이크로 캐비티(microcavity) 효과를 적용할 경우, 시야각이 좁아지게 된다.
또한, 적, 녹, 청색 광을 발광하는 발광물질층(4)은 서로 다른 물질로 형성되어 서로 다른 특성을 가진다. 이에 따라, 적, 녹, 청색 부화소는 서로 다른 발광 효율을 가지며 수명도 차이가 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 종래 유기발광다이오드 표시장치의 낮은 색재현율 문제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명은 종래 유기발광다이오드 표시장치의 부화소 별 발광 효율 및 수명 차이 문제를 해결하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 제1, 제2, 제3 화소영역이 정의된 기판과, 기판 상의 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에 위치하는 제1 전극과, 제1 전극 상부의 정공 보조층과, 정공 보조층 상부에 청색 광을 방출하는 발광물질층과, 발광물질층 상부의 전자 보조층과, 전자 보조층 상부의 제2 전극과, 제1 전극 하부 또는 제2 전극 상부의 색변환층을 포함하고, 색변환층은 상기 제1, 제2, 제3 화소영역에 대응하여 각각 제1, 제2, 제3 부분을 포함하며, 제1 부분은 청색 광을 흡수하여 적색 광을 출력하는 양자 점을 포함하고, 제2 부분은 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 출력하는 양자 점을 포함하며, 제3 부분은 청색 광을 그대로 통과시킨다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치에서 발광물질층은 단일 층일 수 있다. 이와 달리, 발광물질층은 다중 층일 수 있으며, 상하 발광물질층 사이에는 전하 생성층이 형성된다.
색변환층이 제2 전극 상부에 위치할 경우, 색변환층은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하는 인캡슐레이션층일 수 있다.
이와 달리, 색변환층이 제1 전극 하부에 위치할 경우, 기판이 색변환층과 제1 전극 사이에 위치하거나, 색변환층이 기판과 제1 전극 사이에 위치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드에 따르면, 양자 점과 같은 색변환물질을 이용하여 적, 녹, 청색 광을 출력함으로써, 색 순도를 증가시켜 색재현율을 높이고 광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 색변환물질은 빛을 산란시켜 정면 이외의 방향으로 빛이 방출되도록 함으로써, 시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 모든 화소영역에 청색 광을 방출하는 발광물질층을 사용하므로, 화소영역 간의 발광 효율 및 수명을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 발광물질층을 적층 구조로 함으로써, 구동 전압이 감소하고 발광 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유기발광다이오드 표시장치의 구조를 밴드 다이어그램으로 표시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 하나의 화소영역을 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치는, 제1, 제2, 제3 화소영역이 정의된 기판과, 상기 기판 상의 상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에 위치하는 제1 전극과, 상기 제1 전극 상부의 정공 보조층과, 상기 정공 보조층 상부에 제1 파장의 빛을 방출하는 제1 발광물질층과, 상기 제1 발광물질층 상부의 전자 보조층과, 상기 전자 보조층 상부의 제2 전극과, 상기 제1 전극 하부 또는 상기 제2 전극 상부의 색변환층을 포함하고, 상기 색변환층은 상기 제1, 제2, 제3 화소영역에 대응하여 각각 제1, 제2, 제3 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 상기 제1 파장의 빛을 흡수하여 제2 파장의 빛을 출력하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 파장의 빛을 흡수하여 제3 파장의 빛을 출력하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 파장의 빛을 그대로 통과시킨다.
상기 제1 부분은 제1 색변환물질을 포함하고, 상기 제2 부분은 제2 색변환물질을 포함하며, 상기 제1 및 제2 색변환물질은 양자 점이다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 상기 제1 발광물질층과 상기 전자 보조층 사이에 제1 전하 생성층과 상기 제1 파장의 빛을 방출하는 제2 발광물질층을 더 포함한다.
상기 제2 발광물질층의 두께는 상기 제1 발광물질층의 두께와 같거나 작다.
또한, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 상기 제2 발광물질층과 상기 전자 보조층 사이에 제2 전하 생성층과 상기 제1 파장의 빛을 방출하는 제3 발광물질층을 더 포함한다.
상기 제3 발광물질층의 두께는 상기 제2 발광물질층의 두께와 같거나 작다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 상기 제1 발광물질층과 상기 제1 전하 생성층 사이 또는 상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 발광물질층 사이에 버퍼층을 더 포함하고, 상기 버퍼층은 양극성 화합물로 이루어진다.
상기 색변환층은 상기 제2 전극 상부에 위치하고, 상기 색변환층은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하는 인캡슐레이션층이다.
이와 달리, 상기 색변환층은 상기 제1 전극 하부에 위치하고, 상기 기판이 상기 색변환층과 상기 제1 전극 사이에 위치하거나, 상기 색변환층이 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치한다.
상기 제1 파장의 빛은 청색 광이고, 상기 제2 파장의 빛은 적색 광이며, 상기 제3 파장의 빛은 녹색 광이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 하나의 화소영역을 나타내는 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)을 포함하고, 각각의 화소영역(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 발광다이오드(D)가 형성된다.
보다 상세하게, 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 연결되고 소스 전극은 데이터 배선(DL)에 연결된다. 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 드레인 전극에 연결되고, 소스 전극은 고전위 전압(VDD)에 연결된다. 발광다이오드(D)의 애노드(anode)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극에 연결되고, 캐소드(cathode)는 저전위 전압(VSS)에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 드레인 전극에 연결된다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치의 영상표시 동작을 살펴보면, 게이트 배선(GL)을 통해 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 이때, 데이터 배선(DL)으로 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 데이터 신호에 따라 턴-온 되어 발광다이오드(D)를 흐르는 전류를 제어하여 영상을 표시한다. 발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 전달되는 고전위 전압(VDD)의 전류에 의하여 발광한다.
즉, 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양은 데이터 신호의 크기에 비례하고, 발광다이오드(D)가 방출하는 빛의 세기는 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양에 비례하므로, 화소영역(P)은 데이터 신호의 크기에 따라 상이한 계조를 표시하고, 그 결과 유기발광다이오드 표시장치는 영상을 표시한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호에 대응되는 전하를 일 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드(D)를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드(D)가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
한편, 화소영역(P)에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(Ts, Td)와 스토리지 커패시터(Cst) 외에 다른 트랜지스터와 커패시터가 더 추가될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 단면도로, 하나의 화소영역을 도시한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 상기 기판(110) 상부에 위치하고 상기 박막트랜지스터(Tr)에 연결된 발광다이오드(D)를 포함할 수 있으며, 상기 발광다이오드(D) 상부에는 인캡슐레이션층(도시하지 않음)이 위치할 수 있다.
상기 기판(110)은 유리 기판이나 폴리이미드와 같은 고분자로 이루어진 플렉서블 기판일 수 있다.
상기 기판(110) 상에는 버퍼막(112)이 형성되고, 상기 버퍼막(112) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 상기 버퍼막(112)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 버퍼막(112)은 생략될 수 있다.
상기 버퍼막(112) 상에는 반도체층(114)이 형성된다. 상기 반도체층(114)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층(114)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 상기 반도체층(114) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(114)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(114)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(114)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(114)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(114) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(116)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(116)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(116) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(120)이 반도체층(114)의 중앙에 대응하여 형성된다.
도 3에서는 게이트 절연막(116)이 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(116)은 게이트 전극(120)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.
상기 게이트 전극(120) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(122)이 형성된다. 층간 절연막(122)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막(122)은 상기 반도체층(114)의 양측을 노출하는 제1 및 제2 콘택홀(124, 126)을 갖는다. 제1 및 제2 콘택홀(124, 126)은 게이트 전극(120)의 양측에 게이트 전극(120)과 이격되어 위치한다.
여기서, 제1 및 제2 콘택홀(124, 126)은 게이트 절연막(116) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(116)이 게이트 전극(120)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제1 및 제2 콘택홀(124, 126)은 층간 절연막(122) 내에만 형성될 수도 있다.
상기 층간 절연막(122) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(130)과 드레인 전극(132)이 형성된다.
소스 전극(130)과 드레인 전극(132)은 상기 게이트 전극(120)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 상기 제1 및 제2 콘택홀(124, 126)을 통해 상기 반도체층(114)의 양측과 접촉한다.
상기 반도체층(114)과, 상기 게이트 전극(120), 상기 소스 전극(130), 상기 드레인 전극(132)은 상기 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능하며, 도 2의 구동 박막트랜지스터(Td)에 해당한다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 반도체층(114)의 상부에 상기 게이트 전극(120), 상기 소스 전극(130) 및 상기 드레인 전극(132)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 상기 게이트 배선 또는 상기 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr)의 상기 드레인 전극(132)을 노출하는 드레인 콘택홀(136)을 갖는 보호층(134)이 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
상기 보호층(134) 상에는 상기 드레인 콘택홀(136)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 상기 드레인 전극(132)에 연결되는 제1 전극(140)이 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 상기 제1 전극(140)은 애노드(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(140)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보호층(134) 상에는 상기 제1 전극(140)의 가장자리를 덮는 뱅크층(146)이 형성된다. 상기 뱅크층(146)은 상기 화소영역에 대응하여 상기 제1 전극(140)의 중앙을 노출한다.
상기 제1 전극(140) 상에는 발광층(150)이 형성된다. 상기 발광층(150)의 구체적 구조에 대하여는 후술한다.
상기 발광층(150)이 형성된 상기 기판(110) 상부로 제2 전극(160)이 형성된다. 상기 제2 전극(160)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 캐소드(cathode)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(160)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 전극(140), 상기 발광층(150) 및 상기 제2 전극(160)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
이러한 유기발광다이오드 표시장치는 발광층(150)으로부터의 빛이 제1 전극(140)을 통해 외부로 출력되는 하부 발광 방식(bottom emission type)일 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 발광층(150)으로부터의 빛이 제2 전극(160)을 통해 외부로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)일 수도 있다. 이러한 경우, 상기 제1 전극(140) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제2 전극(160)은 빛이 투과되도록 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다.
제1 실시예
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도로, 하나의 화소 구조를 도시한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의되고, 각 화소영역(P1, P1, P3)에는 발광다이오드(D)가 위치한다. 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)은 각각 적, 녹, 청색 부화소에 대응한다.
상기 발광다이오드(D)는 제1 전극(140)과 발광층(150) 그리고 제2 전극(160)을 포함한다. 상기 발광층(150)은 정공 보조층(152)과 제1 발광물질층(154a), 전하 생성층(156), 제2 발광물질층(154b), 그리고 전자 보조층(158)을 포함한다.
보다 상세하게, 기판(110) 상의 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에는 애노드(anode)인 제1 전극(140)이 형성된다. 제1 전극(140)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에서 서로 연결된 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극(140)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성된다.
상기 제1 전극(140)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(140) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(140)은 반사전극을 포함할 수도 있으며, 상기 제1 전극(140)은 ITO/APC/ITO의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(140) 상부에는 정공 보조층(152)이 형성된다. 상기 정공 보조층(152)은 정공 주입층(HIL)과 정공 수송층(HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(152)은 동일한 물질로 이루어지고 동일한 구조를 가지며, 그 두께 또한 동일하다.
이러한 정공 보조층(152)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(152)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 정공 보조층(152)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 정공 보조층(152)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 정공 보조층(152)은 용액 공정을 통해 형성될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(152) 상부에는 제1 발광물질층(154a)이 형성된다. 상기 제1 발광물질층(154a)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제1 발광물질층(154a)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(154a)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 발광물질층(154a)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제1 발광물질층(154a)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(154a)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(154a)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(154a)은 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole, PVK), 폴리페닐페닐 덴드론(polyphenylphenyl dendron), 공액 트리페닐렌 폴리머(conjugated triphenylene polymers)를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(154a) 상부에는 전하 생성층(charge generation layer, CGL)(156)이 형성된다.
상기 전하 생성층(156)은 전자와 정공을 생성 및 공급하며, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층이 접합된 PN 접합 구조를 가질 수 있다. 이때, N형 전하 생성층이 상기 제1 발광물질층(154a)과 P형 전하 생성층 사이에 위치한다.
한편, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층 사이에는 금속층이 더 형성될 수 있다. 상기 금속층은 4 nm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 일례로, 금속층은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 전하 생성층(156)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, N형 전하 생성층은 전자 주입 물질이 도핑된 전자 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, P형 전하 생성층은 정공 주입 물질이 도핑된 정공 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 정공 수송 물질과 정공 주입 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 주입 물질로는 LiF, CsCO3, NaF, Ca, Ba, Na, Li, LiQ 등이 사용될 수 있고, 전자 수송 물질로는 BPhen, TPBi, B3PyPB, BCP 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 정공 수송 물질로는 TAPC, TCTA, NPB, NPD 등이 사용될 수 있고, 정공 주입 물질로는 MoO3, WO3, V2O5, ReO3, HATCN, F4TCNQ 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이와 달리, 상기 전하 생성층(156)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이때, PEDOT:PSS, PMA/TFB, WO3/PEDOT:PSS 등이 상기 전하 생성층(156)으로 사용될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 전하 생성층(156) 상부에는 제2 발광물질층(154b)이 형성된다. 상기 제2 발광물질층(154b)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제2 발광물질층(154b)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(154b)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 발광물질층(154b)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제2 발광물질층(154b)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 발광물질층(154b)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이러한 제2 발광물질층(154b)의 두께는 상기 제1 발광물질층(154a)의 두께와 같거나 작다. 일례로, 제1 발광물질층(154a)의 두께는 20 내지 60 nm이고, 제2 발광물질층(154b)의 두께는 20 내지 30 nm일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 제1 발광물질층(154a)과 상기 전하 생성층(156) 사이 또는 상기 전하 생성층(156)과 상기 제2 발광물질층(154b) 사이에는 버퍼층(도시하지 않음)이 추가될 수 있다. 상기 버퍼층은 증착 공정으로 형성되며, 용액 공정에 의한 층과 증착 공정에 의한 층 사이의 계면에서 전하의 이동도를 높여준다.
따라서, 상기 제1 발광물질층(154a)이 용액 공정을 통해 형성되고, 상기 전하 생성층(156)이 증착 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 제1 발광물질층(154a)과 상기 전하 생성층(156) 사이에 위치한다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(154a)과 상기 전하 생성층(156)이 용액 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 전하 생성층(156)과 증착 공정에 의한 상기 제2 발광물질층(154b) 사이에 위치한다.
상기 버퍼층은 양극성 화합물(bipolar compound)로 이루어지며, 양극성 화합물은 전자와 정공 특성을 동시에 갖는 단분자 물질일 수 있다. 보다 상세하게, 양극성 화합물은 전자친화 코어와 정공친화 코어가 한 화합물로 합성된 물질이며, 일예로 한 분자 내에 헤테로아릴기(heteroaryl), 방향족 치환기를 갖는 실리콘기, 그리고 술포닐기(sulfonyl) 중 어느 하나와 아릴아민기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 버퍼층은 비교적 얇은 두께로 형성되며, 1 nm 내지 5 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 3 nm의 두께로 형성된다.
또한, 상기 제1 발광물질층(154a)과 상기 전하 생성층(156) 사이에는 전자 수송층(ETL)이 더 배치될 수 있고, 상기 전하 생성층(156)과 상기 제2 발광물질층(154b) 사이에는 정공 수송층(HTL)이 더 배치될 수 있다.
이때, 상기 전자 수송층(ETL)과 상기 전하 생성층(156)은 증착 공정을 통해 형성되며, 상기 버퍼층은 용액 공정에 의한 상기 제1 발광물질층(154a)과 상기 전자 수송층(ETL) 사이에 형성될 수 있다.
상기 전하 생성층(156)과 상기 제2 발광물질층(154b)은 생략될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(154b) 상부에는 전자 보조층(158)이 형성된다. 상기 전자 보조층(158)은 전자 수송층(ETL)과 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 전자 보조층(158)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(158)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 전자 보조층(158)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 전자 보조층(158)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(158) 상부에는 캐소드(cathode)인 제2 전극(160)이 형성된다. 상기 제2 전극(160)은 증착 공정을 통해 형성되며, 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 전극(160)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(160)은 실질적으로 기판(110) 전면에 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(160)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제2 전극(160)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
여기서, 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 빛은 제2 전극(160)을 통해 외부로 출력되며, 상기 제2 전극(160)은 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 빛이 투과되도록 비교적 얇은 두께를 가질 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 전극(140), 발광층(150) 및 제2 전극(160)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
한편, 제2 전극(160) 상부에는 캐핑층(capping layer, CPL)(170)이 형성된다. 캐핑층(170)은 제2 전극(160)과 마찬가지로 실질적으로 기판(110) 전면에 형성될 수 있다. 캐핑층(170)은 비교적 높은 굴절률을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있으며, 이때, 표면 플라즈마 공진(surface plasma resonance)에 의해 캐핑층(170)을 따라 이동하는 빛의 파장이 증폭되고 이로 인해 피크(peak)의 세기(intensity)가 증가하여, 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치에서의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 캐핑층(170)은 생략될 수도 있다.
다음, 캐핑층(170) 상부에는 인캡슐레이션층(encapsulation layer)(180)이 형성된다. 인캡슐레이션층(180)은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 발광다이오드(D)를 보호하며, 흡습 또는 버퍼 역할을 하는 폴리머(polymer)로 이루어질 수 있다.
여기서, 캐핑층(170)과 인캡슐레이션층(180) 사이에는 무기막의 단층 박막 또는 무기막과 유기막의 다층 박막이 더 형성될 수도 있다.
한편, 상기 인캡슐레이션층(180)은 색변환층의 역할을 한다. 보다 상세하게, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에 각각 대응하는 제1, 제2, 제3 부분(180a, 180b, 180c)을 포함한다. 상기 제1 부분(180a)은 제1 색변환물질(color changing material)(182)을 포함하고, 상기 제2 부분(180b)은 제2 색변환물질(184)을 포함하며, 상기 제3 부분(180c)은 어떠한 색변환물질도 포함하지 않는다.
상기 제1 부분(180a)의 상기 제1 색변환물질(182)은 청색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 상기 제2 부분(180b)의 제2 색변환물질(184)은 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출한다.
상기 제1 및 제2 색변환물질(182, 184)은 양자 점(quantum dot)일 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 색변환물질(182, 184)은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
상기 양자 점은 코어(core)를 포함하며, 코어의 크기는 2 nm 내지 10 nm인 것이 바람직하다. 상기 양자 점은 코어로만 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 양자 점은 코어와 쉘(shell), 또는 코어와 제1 및 제2 쉘로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 양자 점은 PbS, PbSe, CdSe, CdS, InAs, 또는 InP로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
일례로, 본 발명의 인캡슐레이션층(180)은 색변환물질(182, 184)을 포함하는 접착성 고분자를 액상에서 인쇄(printing)하거나, 색변환물질(182, 184)을 포함하는 필름을 라미네이팅(laminating)하여 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서, 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)로 방출된 청색 광은 제2 전극(160)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 상부 발광 방식이다.
이때, 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 청색 광은 인캡슐레이션층(180)을 통과하면서, 제1 화소영역(P1)에서는 적색 광(R)으로 변환되어 출력되고, 제2 화소영역(P2)에서는 녹색 광(G)으로 변환되어 출력되며, 제3 화소영역(B)에서는 청색 광(B)이 그대로 출력된다.
보다 상세하게, 제1 화소영역(P1)에서는 인캡슐레이션층(180)의 제1 부분(180a)의 제1 색변환물질(182)이 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 청색 광을 흡수하여 적색 광(R)을 방출하고, 제2 화소영역(P2)에서는 인캡슐레이션층(180)의 제2 부분(180b)의 제2 색변환물질(184)이 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 청색 광을 흡수하여 녹색 광(G)을 방출한다. 한편, 제3 화소영역(P3)에서는 인캡슐레이션층(180)의 제3 부분(180c)이 어떠한 색변환물질도 포함하지 않으므로, 제1 및 제2 발광물질층(154a, 154b)으로부터의 청색 광은 제3 부분(180c)을 그대로 통과한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 색 순도를 높이기 위해 마이크로 캐비티 효과를 적용할 수 있다. 이때, 제1 발광물질층(154a)은 1차 캐비티(first order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성되고, 제2 발광물질층(154a)은 2차 캐비티(second order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1차 발광물질층(154a)은 2차 캐비티(second order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성되고, 제2 발광물질층(154a)은 3차 캐비티(third order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성될 수도 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 적, 녹, 청색 광(R, G, B)의 스펙트럼은 도 5에 도시한 바와 같다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서는, 양자 점과 같은 색변환물질(182, 184)을 이용하여 적, 녹, 청색 광(R, G, B)을 출력함으로써, 색 순도를 증가시키고 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 마이크로 캐비티 효과를 적용하여 색 순도를 더욱 증가시킬 수 있다.
이러한 색변환물질(182, 184)은 빛을 산란(scattering)시켜 정면 이외의 방향으로 빛이 방출되도록 함으로써, 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 모두 단일 색 광, 즉, 청색 광을 방출하는 발광물질층(154a, 154b)을 사용하므로, 화소영역(P1, P2, P3) 간의 발광 효율 및 수명을 균일하게 할 수 있다.
게다가, 발광물질층(154a, 154b)을 적층 구조로 함으로써, 구동 전압이 감소하고 발광 효율과 수명을 향상시킬 수 있다.
제2 실시예
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도로, 하나의 화소 구조를 도시한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상에 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의되고, 각 화소영역(P1, P1, P3)에는 발광다이오드(D)가 위치한다. 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)은 각각 적, 녹, 청색 부화소에 대응한다.
상기 발광다이오드(D)는 제1 전극(240)과 발광층(250) 그리고 제2 전극(260)을 포함한다. 상기 발광층(250)은 정공 보조층(252)과 제1 발광물질층(254a), 전하 생성층(256), 제2 발광물질층(254b), 그리고 전자 보조층(258)을 포함한다.
보다 상세하게, 기판(210) 상의 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에는 애노드(anode)인 제1 전극(240)이 형성된다. 제1 전극(240)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에서 서로 연결된 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극(240)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성된다.
상기 제1 전극(240)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(240) 상부에는 정공 보조층(252)이 형성된다. 상기 정공 보조층(252)은 정공 주입층(HIL)과 정공 수송층(HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(252)은 동일한 물질로 이루어지고 동일한 구조를 가지며, 그 두께 또한 동일하다.
이러한 정공 보조층(252)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(252)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 정공 보조층(252)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 정공 보조층(252)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 정공 보조층(252)은 용액 공정을 통해 형성될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(252) 상부에는 제1 발광물질층(254a)이 형성된다. 상기 제1 발광물질층(254a)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제1 발광물질층(254a)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(254a)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 발광물질층(254a)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제1 발광물질층(254a)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(254a)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(254a)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(254a)은 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole, PVK), 폴리페닐페닐 덴드론(polyphenylphenyl dendron), 공액 트리페닐렌 폴리머(conjugated triphenylene polymers)를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(254a) 상부에는 전하 생성층(charge generation layer, CGL)(256)이 형성된다.
상기 전하 생성층(256)은 전자와 정공을 생성 및 공급하며, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층이 접합된 PN 접합 구조를 가질 수 있다. 이때, N형 전하 생성층이 상기 제1 발광물질층(254a)과 P형 전하 생성층 사이에 위치한다.
한편, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층 사이에는 금속층이 더 형성될 수 있다. 상기 금속층은 4 nm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 일례로, 금속층은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 전하 생성층(256)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, N형 전하 생성층은 전자 주입 물질이 도핑된 전자 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, P형 전하 생성층은 정공 주입 물질이 도핑된 정공 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 정공 수송 물질과 정공 주입 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 주입 물질로는 LiF, CsCO3, NaF, Ca, Ba, Na, Li, LiQ 등이 사용될 수 있고, 전자 수송 물질로는 BPhen, TPBi, B3PyPB, BCP 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 정공 수송 물질로는 TAPC, TCTA, NPB, NPD 등이 사용될 수 있고, 정공 주입 물질로는 MoO3, WO3, V2O5, ReO3, HATCN, F4TCNQ 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이와 달리, 상기 전하 생성층(256)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이때, PEDOT:PSS, PMA/TFB, WO3/PEDOT:PSS 등이 상기 전하 생성층(256)으로 사용될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 전하 생성층(256) 상부에는 제2 발광물질층(254b)이 형성된다. 상기 제2 발광물질층(254b)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제2 발광물질층(254b)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(254b)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 발광물질층(254b)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제2 발광물질층(254b)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 발광물질층(254b)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이러한 제2 발광물질층(254b)의 두께는 상기 제1 발광물질층(254a)의 두께와 같거나 작다. 일례로, 제1 발광물질층(254a)의 두께는 20 내지 60 nm이고, 제2 발광물질층(254b)의 두께는 20 내지 30 nm일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 제1 발광물질층(254a)과 상기 전하 생성층(256) 사이 또는 상기 전하 생성층(256)과 상기 제2 발광물질층(254b) 사이에는 버퍼층(도시하지 않음)이 추가될 수 있다. 상기 버퍼층은 증착 공정으로 형성되며, 용액 공정에 의한 층과 증착 공정에 의한 층 사이의 계면에서 전하의 이동도를 높여준다.
따라서, 상기 제1 발광물질층(254a)이 용액 공정을 통해 형성되고, 상기 전하 생성층(256)이 증착 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 제1 발광물질층(254a)과 상기 전하 생성층(256) 사이에 위치한다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(254a)과 상기 전하 생성층(256)이 용액 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 전하 생성층(256)과 증착 공정에 의한 상기 제2 발광물질층(254b) 사이에 위치한다.
상기 버퍼층은 양극성 화합물(bipolar compound)로 이루어지며, 양극성 화합물은 전자와 정공 특성을 동시에 갖는 단분자 물질일 수 있다. 보다 상세하게, 양극성 화합물은 전자친화 코어와 정공친화 코어가 한 화합물로 합성된 물질이며, 일예로 한 분자 내에 헤테로아릴기(heteroaryl), 방향족 치환기를 갖는 실리콘기, 그리고 술포닐기(sulfonyl) 중 어느 하나와 아릴아민기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 버퍼층은 비교적 얇은 두께로 형성되며, 1 nm 내지 5 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 3 nm의 두께로 형성된다.
또한, 상기 제1 발광물질층(254a)과 상기 전하 생성층(256) 사이에는 전자 수송층(ETL)이 더 배치될 수 있고, 상기 전하 생성층(256)과 상기 제2 발광물질층(254b) 사이에는 정공 수송층(HTL)이 더 배치될 수 있다.
이때, 상기 전자 수송층(ETL)과 상기 전하 생성층(256)은 증착 공정을 통해 형성되며, 상기 버퍼층은 용액 공정에 의한 상기 제1 발광물질층(254a)과 상기 전자 수송층(ETL) 사이에 형성될 수 있다.
상기 전하 생성층(256)과 상기 제2 발광물질층(254b)은 생략될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(254b) 상부에는 전자 보조층(258)이 형성된다. 상기 전자 보조층(258)은 전자 수송층(ETL)과 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 전자 보조층(258)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(258)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 전자 보조층(258)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 전자 보조층(258)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(258) 상부에는 캐소드(cathode)인 제2 전극(260)이 형성된다. 상기 제2 전극(260)은 증착 공정을 통해 형성되며, 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 전극(260)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(260)은 실질적으로 기판(210) 전면에 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(260)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제2 전극(160)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 전극(240), 발광층(250) 및 제2 전극(260)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
한편, 제2 전극(260) 상부에는 캐핑층(capping layer, CPL)(270)이 형성된다. 캐핑층(270)은 제2 전극(260)과 마찬가지로 실질적으로 기판(210) 전면에 형성될 수 있다.
상기 캐핑층(270)은 생략될 수도 있다.
다음, 캐핑층(270) 상부에는 인캡슐레이션층(encapsulation layer)(280)이 형성된다. 인캡슐레이션층(280)은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 발광다이오드(D)를 보호하며, 흡습 또는 버퍼 역할을 하는 폴리머(polymer)로 이루어질 수 있다.
여기서, 캐핑층(270)과 인캡슐레이션층(280) 사이에는 무기막의 단층 박막 또는 무기막과 유기막의 다층 박막이 더 형성될 수도 있다.
한편, 제1 기판(210) 하부에는 색변환층(290)이 형성된다. 상기 색변환층(290)은 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에 각각 대응하는 제1, 제2, 제3 부분(290a, 290b, 290c)을 포함한다. 상기 제1 부분(290a)은 제1 색변환물질(color changing material)(292)을 포함하고, 상기 제2 부분(290b)은 제2 색변환물질(294)을 포함하며, 상기 제3 부분(290c)은 어떠한 색변환물질도 포함하지 않는다.
상기 제1 부분(290a)의 상기 제1 색변환물질(292)은 청색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 상기 제2 부분(290b)의 제2 색변환물질(294)은 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출한다.
상기 제1 및 제2 색변환물질(292, 294)은 양자 점(quantum dot)일 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 색변환물질(292, 294)은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
상기 양자 점은 코어(core)를 포함하며, 코어의 크기는 2 nm 내지 10 nm인 것이 바람직하다. 상기 양자 점은 코어로만 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 양자 점은 코어와 쉘(shell), 또는 코어와 제1 및 제2 쉘로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 양자 점은 PbS, PbSe, CdSe, CdS, InAs, 또는 InP로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
일례로, 본 발명의 색변환층(290)은 색변환물질(292, 294)을 포함하는 접착성 고분자를 액상에서 인쇄(printing)하거나, 색변환물질(292, 294)을 포함하는 필름을 라미네이팅(laminating)하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 색변환층(290)은 상기 기판(210)과 상기 제1 전극(240) 사이에 위치할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서, 제1 및 제2 발광물질층(254a, 254b)로 방출된 청색 광은 제1 전극(140)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 하부 발광 방식이다.
이때, 제1 및 제2 발광물질층(254a, 254b)으로부터의 청색 광은 색변환층(290)을 통과하면서, 제1 화소영역(P1)에서는 적색 광(R)으로 변환되어 출력되고, 제2 화소영역(P2)에서는 녹색 광(G)으로 변환되어 출력되며, 제3 화소영역(B)에서는 청색 광(B)이 그대로 출력된다.
보다 상세하게, 제1 화소영역(P1)에서는 색변환층(290)의 제1 부분(290a)의 제1 색변환물질(292)이 제1 및 제2 발광물질층(254a, 254b)으로부터의 청색 광을 흡수하여 적색 광(R)을 방출하고, 제2 화소영역(P2)에서는 색변환층(290)의 제2 부분(290b)의 제2 색변환물질(294)이 제1 및 제2 발광물질층(254a, 254b)으로부터의 청색 광을 흡수하여 녹색 광(G)을 방출한다. 한편, 제3 화소영역(P3)에서는 색변환층(290)의 제3 부분(290c)이 어떠한 색변환물질도 포함하지 않으므로, 제1 및 제2 발광물질층(254a, 254b)으로부터의 청색 광은 제3 부분(290c)을 그대로 통과한다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 적, 녹, 청색 광(R, G, B)의 스펙트럼은 도 7에 도시한 바와 같다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서는, 양자 점과 같은 색변환물질(292, 294)을 이용하여 적, 녹, 청색 광(R, G, B)을 출력함으로써, 색 순도를 증가시키고 광 효율을 향상시킬 수 있다.
이러한 색변환물질(292, 294)은 빛을 산란(scattering)시켜 정면 이외의 방향으로 빛이 방출되도록 함으로써, 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 모두 단일 색 광, 즉, 청색 광을 방출하는 발광물질층(254a, 254b)을 사용하므로, 화소영역(P1, P2, P3) 간의 발광 효율 및 수명을 균일하게 할 수 있다.
게다가, 발광물질층(254a, 254b)을 적층 구조로 함으로써, 구동 전압이 감소하고 발광 효율과 수명을 향상시킬 수 있다.
제3 실시예
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 개략적인 단면도로, 하나의 화소 구조를 도시한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 기판(310) 상에 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의되고, 각 화소영역(P1, P1, P3)에는 발광다이오드(D)가 위치한다. 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)은 각각 적, 녹, 청색 부화소에 대응한다.
상기 발광다이오드(D)는 제1 전극(340)과 발광층(350) 그리고 제2 전극(360)을 포함한다. 상기 발광층(350)은 정공 보조층(352)과 제1 발광물질층(354a), 제1 전하 생성층(356a), 제2 발광물질층(354b), 제2 전하 생성층(356b), 제3 발광물질층(354c), 그리고 전자 보조층(358)을 포함한다.
보다 상세하게, 기판(310) 상의 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에는 애노드(anode)인 제1 전극(340)이 형성된다. 제1 전극(340)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에서 서로 연결된 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극(340)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성된다.
상기 제1 전극(340)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(340) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(340)은 반사전극을 포함할 수도 있으며, 상기 제3 전극(340)은 ITO/APC/ITO의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(340) 상부에는 정공 보조층(352)이 형성된다. 상기 정공 보조층(352)은 정공 주입층(HIL)과 정공 수송층(HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(352)은 동일한 물질로 이루어지고 동일한 구조를 가지며, 그 두께 또한 동일하다.
이러한 정공 보조층(352)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(352)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 정공 보조층(352)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 정공 보조층(352)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 정공 보조층(352)은 용액 공정을 통해 형성될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 정공 보조층(352) 상부에는 제1 발광물질층(354a)이 형성된다. 상기 제1 발광물질층(354a)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제1 발광물질층(354a)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(354a)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 발광물질층(354a)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제1 발광물질층(354a)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(354a)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(354a)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 발광물질층(354a)은 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole, PVK), 폴리페닐페닐 덴드론(polyphenylphenyl dendron), 공액 트리페닐렌 폴리머(conjugated triphenylene polymers)를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 발광물질층(354a) 상부에는 제1 전하 생성층(CGL1)(356a)이 형성된다.
상기 제1 전하 생성층(356a)은 전자와 정공을 생성 및 공급하며, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층이 접합된 PN 접합 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 전하 생성층(356a)의 N형 전하 생성층이 상기 제1 발광물질층(354a)과 P형 전하 생성층 사이에 위치한다.
한편, 상기 제1 전하 생성층(356a)의 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층 사이에는 금속층이 더 형성될 수 있다. 상기 상기 제1 전하 생성층(356a)의 금속층은 4 nm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 일례로, 상기 제1 전하 생성층(356a)의 금속층은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 전하 생성층(356a)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 전하 생성층(356a)의 N형 전하 생성층은 전자 주입 물질이 도핑된 전자 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, P형 전하 생성층은 정공 주입 물질이 도핑된 정공 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 정공 수송 물질과 정공 주입 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 주입 물질로는 LiF, CsCO3, NaF, Ca, Ba, Na, Li, LiQ 등이 사용될 수 있고, 전자 수송 물질로는 BPhen, TPBi, B3PyPB, BCP 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 정공 수송 물질로는 TAPC, TCTA, NPB, NPD 등이 사용될 수 있고, 정공 주입 물질로는 MoO3, WO3, V2O5, ReO3, HATCN, F4TCNQ 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이와 달리, 상기 제1 전하 생성층(356a)은 용액 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이때, PEDOT:PSS, PMA/TFB, WO3/PEDOT:PSS 등이 상기 제1 전하 생성층(356a)으로 사용될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제1 전하 생성층(356a) 상부에는 제2 발광물질층(354b)이 형성된다. 상기 제2 발광물질층(354b)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제2 발광물질층(354b)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(354b)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 발광물질층(354b)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제2 발광물질층(354b)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 발광물질층(354b)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이러한 제2 발광물질층(354b)의 두께는 상기 제1 발광물질층(354a)의 두께와 같거나 작다. 일례로, 제1 발광물질층(354a)의 두께는 20 내지 60 nm이고, 제2 발광물질층(354b)의 두께는 20 내지 30 nm일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 제1 발광물질층(354a)과 상기 제1 전하 생성층(356a) 사이 또는 상기 제1 전하 생성층(356a)과 상기 제2 발광물질층(354b) 사이에는 버퍼층(도시하지 않음)이 추가될 수 있다. 상기 버퍼층은 증착 공정으로 형성되며, 용액 공정에 의한 층과 증착 공정에 의한 층 사이의 계면에서 전하의 이동도를 높여준다.
따라서, 상기 제1 발광물질층(354a)이 용액 공정을 통해 형성되고, 상기 제1 전하 생성층(356a)이 증착 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 제1 발광물질층(354a)과 상기 제1 전하 생성층(356a) 사이에 위치한다.
이와 달리, 상기 제1 발광물질층(354a)과 상기 제1 전하 생성층(356a)이 용액 공정을 통해 형성될 경우, 상기 버퍼층은 상기 제1 전하 생성층(356a)과 증착 공정에 의한 상기 제2 발광물질층(354b) 사이에 위치한다.
상기 버퍼층은 양극성 화합물(bipolar compound)로 이루어지며, 양극성 화합물은 전자와 정공 특성을 동시에 갖는 단분자 물질일 수 있다. 보다 상세하게, 양극성 화합물은 전자친화 코어와 정공친화 코어가 한 화합물로 합성된 물질이며, 일예로 한 분자 내에 헤테로아릴기(heteroaryl), 방향족 치환기를 갖는 실리콘기, 그리고 술포닐기(sulfonyl) 중 어느 하나와 아릴아민기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 버퍼층은 비교적 얇은 두께로 형성되며, 1 nm 내지 5 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 3 nm의 두께로 형성된다.
또한, 상기 제1 발광물질층(354a)과 상기 제1 전하 생성층(356a) 사이에는 전자 수송층(ETL)이 더 배치될 수 있고, 상기 제1 전하 생성층(356a)과 상기 제2 발광물질층(354b) 사이에는 정공 수송층(HTL)이 더 배치될 수 있다.
이때, 상기 전자 수송층(ETL)과 상기 제1 전하 생성층(356a)은 증착 공정을 통해 형성되며, 상기 버퍼층은 용액 공정에 의한 상기 제1 발광물질층(354a)과 상기 전자 수송층(ETL) 사이에 형성될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 발광물질층(354b) 상부에는 제2 전하 생성층(CGL2)(356b)이 형성된다.
상기 제2 전하 생성층(356b)은 전자와 정공을 생성 및 공급하며, N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층이 접합된 PN 접합 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 전하 생성층(356b)의 N형 전하 생성층이 상기 제2 발광물질층(354b)과 P형 전하 생성층 사이에 위치한다.
한편, 상기 제2 전하 생성층(356b)의 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층 사이에는 금속층이 더 형성될 수 있다. 상기 상기 제2 전하 생성층(356b)의 금속층은 4 nm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 일례로, 상기 제2 전하 생성층(356b)의 금속층은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 제2 전하 생성층(356b)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 전하 생성층(356b)의 N형 전하 생성층은 전자 주입 물질이 도핑된 전자 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, P형 전하 생성층은 정공 주입 물질이 도핑된 정공 수송 물질로 이루어진 단일층이거나, 정공 수송 물질과 정공 주입 물질이 순차 적층된 이중층 구조일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 주입 물질로는 LiF, CsCO3, NaF, Ca, Ba, Na, Li, LiQ 등이 사용될 수 있고, 전자 수송 물질로는 BPhen, TPBi, B3PyPB, BCP 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 정공 수송 물질로는 TAPC, TCTA, NPB, NPD 등이 사용될 수 있고, 정공 주입 물질로는 MoO3, WO3, V2O5, ReO3, HATCN, F4TCNQ 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 전하 생성층(356b) 상부에는 제3 발광물질층(354c)이 형성된다. 상기 제3 발광물질층(354c)은 청색 광을 방출하는 청색 발광물질로 이루어진다.
상기 제3 발광물질층(354c)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제3 발광물질층(354c)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제3 발광물질층(354c)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 제3 발광물질층(354c)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3 발광물질층(354c)은 안트라센(anthracene) 유도체, 벤조플루오렌(benzofluorene) 유도체 또는 이리듐(Ir) 유도체를 도펀트로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 여기서, Ir 유도체로는 Firpic가 이용될 수 있다.
이러한 제3 발광물질층(354c)의 두께는 상기 제2 발광물질층(354b)의 두께와 같거나 작다. 일례로, 제3 발광물질층(354c)의 두께는 20 내지 30 nm일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 제3 발광물질층(354c) 상부에는 전자 보조층(358)이 형성된다. 상기 전자 보조층(358)은 전자 수송층(ETL)과 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 전자 보조층(358)은 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(358)과 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 전자 보조층(358)은 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성될 수도 있다.
상기 전자 보조층(358)은 진공 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)의 전자 보조층(358) 상부에는 캐소드(cathode)인 제2 전극(360)이 형성된다. 상기 제2 전극(360)은 증착 공정을 통해 형성되며, 인접한 화소영역(P1, P2, P3)의 제2 전극(360)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(360)은 실질적으로 기판(310) 전면에 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(360)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제2 전극(360)은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
여기서, 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 빛은 제2 전극(360)을 통해 외부로 출력되며, 상기 제2 전극(360)은 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 빛이 투과되도록 비교적 얇은 두께를 가질 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 전극(340), 발광층(350) 및 제2 전극(360)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
한편, 제2 전극(360) 상부에는 캐핑층(capping layer, CPL)(370)이 형성된다. 캐핑층(370)은 제2 전극(360)과 마찬가지로 실질적으로 기판(310) 전면에 형성될 수 있다. 캐핑층(370)은 비교적 높은 굴절률을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있으며, 표면 플라즈마 공진(surface plasma resonance)에 의해 캐핑층(370)을 따라 이동하는 빛의 파장이 증폭되고 이로 인해 피크(peak)의 세기(intensity)가 증가하여, 상부 발광 방식 유기발광다이오드 표시장치에서의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 캐핑층(370)은 생략될 수도 있다.
다음, 캐핑층(370) 상부에는 인캡슐레이션층(encapsulation layer)(380)이 형성된다. 인캡슐레이션층(380)은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 발광다이오드(D)를 보호하며, 흡습 또는 버퍼 역할을 하는 폴리머(polymer)로 이루어질 수 있다.
여기서, 캐핑층(370)과 인캡슐레이션층(380) 사이에는 무기막의 단층 박막 또는 무기막과 유기막의 다층 박막이 더 형성될 수도 있다.
상기 인캡슐레이션층(380)은 상기 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3)에 각각 대응하는 제1, 제2, 제3 부분(380a, 380b, 380c)을 포함한다. 상기 제1 부분(30a)은 제1 색변환물질(color changing material)(382)을 포함하고, 상기 제2 부분(380b)은 제2 색변환물질(384)을 포함하며, 상기 제3 부분(380c)은 어떠한 색변환물질도 포함하지 않는다.
상기 제1 부분(380a)의 상기 제1 색변환물질(382)은 청색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 상기 제2 부분(380b)의 제2 색변환물질(384)은 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출한다.
상기 제1 및 제2 색변환물질(382, 384)은 양자 점(quantum dot)일 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 색변환물질(382, 384)은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
상기 양자 점은 코어(core)를 포함하며, 코어의 크기는 2 nm 내지 10 nm인 것이 바람직하다. 상기 양자 점은 코어로만 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 양자 점은 코어와 쉘(shell), 또는 코어와 제1 및 제2 쉘로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 양자 점은 PbS, PbSe, CdSe, CdS, InAs, 또는 InP로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
일례로, 본 발명의 인캡슐레이션층(380)은 색변환물질(382, 384)을 포함하는 접착성 고분자를 액상에서 인쇄(printing)하거나, 색변환물질(382, 384)을 포함하는 필름을 라미네이팅(laminating)하여 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서, 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)로 방출된 청색 광은 제2 전극(360)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 상부 발광 방식이다.
이때, 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 청색 광은 인캡슐레이션층(380)을 통과하면서, 제1 화소영역(P1)에서는 적색 광(R)으로 변환되어 출력되고, 제2 화소영역(P2)에서는 녹색 광(G)으로 변환되어 출력되며, 제3 화소영역(B)에서는 청색 광(B)이 그대로 출력된다.
보다 상세하게, 제1 화소영역(P1)에서는 인캡슐레이션층(380)의 제1 부분(380a)의 제1 색변환물질(382)이 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 청색 광을 흡수하여 적색 광(R)을 방출하고, 제2 화소영역(P2)에서는 인캡슐레이션층(380)의 제2 부분(380b)의 제2 색변환물질(384)이 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 청색 광을 흡수하여 녹색 광(G)을 방출한다. 한편, 제3 화소영역(P3)에서는 인캡슐레이션층(380)의 제3 부분(380c)이 어떠한 색변환물질도 포함하지 않으므로, 제1, 제2, 제3 발광물질층(354a, 354b, 354c)으로부터의 청색 광은 제3 부분(380c)을 그대로 통과한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 색 순도를 높이기 위해 마이크로 캐비티 효과를 적용할 수 있다. 이때, 제1 발광물질층(354a)은 1차 캐비티(first order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성되고, 제2 발광물질층(354a)은 2차 캐비티(second order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성되며, 제3 발광물질층(354c)은 3차 캐비티(third order cavity) 조건을 만족하는 위치에 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서는, 양자 점과 같은 색변환물질(382, 384)을 이용하여 적, 녹, 청색 광(R, G, B)을 출력함으로써, 색 순도를 증가시키고 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 마이크로 캐비티 효과를 적용하여 색 순도를 더욱 증가시킬 수 있다.
이러한 색변환물질(382, 384)은 빛을 산란(scattering)시켜 정면 이외의 방향으로 빛이 방출되도록 함으로써, 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3 화소영역(P1, P2, P3) 모두 단일 색 광, 즉, 청색 광을 방출하는 발광물질층(354a, 354b, 354c)을 사용하므로, 화소영역(P1, P2, P3) 간의 발광 효율 및 수명을 균일하게 할 수 있다.
게다가, 발광물질층(354a, 354b, 354c)을 3중층의 적층 구조로 함으로써, 제1 실시예에 비해 구동 전압이 더욱 감소하고 발광 효율과 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에서는 상부 발광 방식의 구조에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 제3 실시예는 하부 발광 방식에도 적용될 수 있다.
한편, 앞선 실시예에서는 상부 또는 하부 발광 방식에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 실시예는 양면 발광 방식에도 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110, 210, 310: 기판 140, 240, 340: 제1 전극
150, 250, 350: 발광층 160, 260, 360: 제2 전극
170, 270, 370: 캐핑층 180, 280, 380: 인캡슐레이션층
290: 색변환층

Claims (10)

  1. 제1, 제2, 제3 화소영역이 정의된 기판과;
    상기 기판 상의 상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에 위치하는 제1 전극과;
    상기 제1 전극 상부의 정공 보조층과;
    상기 정공 보조층 상부에 제1 파장의 빛을 방출하는 제1 발광물질층과;
    상기 제1 발광물질층 상부의 전자 보조층과;
    상기 전자 보조층 상부의 제2 전극과;
    상기 제1 전극 하부 또는 상기 제2 전극 상부의 색변환층
    을 포함하고,
    상기 색변환층은 상기 제1, 제2, 제3 화소영역에 대응하여 각각 제1, 제2, 제3 부분을 포함하며,
    상기 제1 부분은 상기 제1 파장의 빛을 흡수하여 제2 파장의 빛을 출력하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 파장의 빛을 흡수하여 제3 파장의 빛을 출력하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 파장의 빛을 그대로 통과시키는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분은 제1 색변환물질을 포함하고, 상기 제2 부분은 제2 색변환물질을 포함하며, 상기 제1 및 제2 색변환물질은 양자 점인 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광물질층과 상기 전자 보조층 사이에 제1 전하 생성층과 상기 제1 파장의 빛을 방출하는 제2 발광물질층을 더 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 발광물질층의 두께는 상기 제1 발광물질층의 두께와 같거나 작은 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 발광물질층과 상기 전자 보조층 사이에 제2 전하 생성층과 상기 제1 파장의 빛을 방출하는 제3 발광물질층을 더 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 발광물질층의 두께는 상기 제2 발광물질층의 두께와 같거나 작은 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 발광물질층과 상기 제1 전하 생성층 사이 또는 상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 발광물질층 사이에 버퍼층을 더 포함하고,
    상기 버퍼층은 양극성 화합물로 이루어지는 유기발광다이오드 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 색변환층은 상기 제2 전극 상부에 위치하고, 상기 색변환층은 외부에서 유입되는 수분이나 산소를 차단하는 인캡슐레이션층인 유기발광다이오드 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 색변환층은 상기 제1 전극 하부에 위치하고, 상기 기판이 상기 색변환층과 상기 제1 전극 사이에 위치하거나, 상기 색변환층이 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 유기발광다이오드 표시장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 파장의 빛은 청색 광이고, 상기 제2 파장의 빛은 적색 광이며, 상기 제3 파장의 빛은 녹색 광인 유기발광다이오드 표시장치.
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