KR20210028804A - 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210028804A
KR20210028804A KR1020190109650A KR20190109650A KR20210028804A KR 20210028804 A KR20210028804 A KR 20210028804A KR 1020190109650 A KR1020190109650 A KR 1020190109650A KR 20190109650 A KR20190109650 A KR 20190109650A KR 20210028804 A KR20210028804 A KR 20210028804A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
emission
disposed
charge generation
light
Prior art date
Application number
KR1020190109650A
Other languages
English (en)
Inventor
이현식
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020190109650A priority Critical patent/KR20210028804A/ko
Priority to US16/907,069 priority patent/US11380874B2/en
Priority to CN202010782780.5A priority patent/CN112447917A/zh
Publication of KR20210028804A publication Critical patent/KR20210028804A/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L51/504—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/19—Tandem OLEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H01L27/3211—
    • H01L27/3244—
    • H01L51/502—
    • H01L51/5048—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • H10K50/131—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit with spacer layers between the electroluminescent layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/18—Carrier blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H01L2251/5376—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/27—Combination of fluorescent and phosphorescent emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/351—Thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131—Interconnections, e.g. wiring lines or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K59/8792—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • Y10S977/774—Exhibiting three-dimensional carrier confinement, e.g. quantum dots

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

유기 발광 소자는, 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 대향하는 제2 전극층, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층, 상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 제1 정공 제어층, 상기 제1 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 형광 물질을 포함하는 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 전하 발생층을 포함하고, 상기 제1 정공 제어층의 두께는 100Å 이상 내지 900 Å이하이다.

Description

유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 발광층들을 포함하는 유기 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 응답속도가 빠르며, 저 전압으로 구동되고, 자기 발광형이다. 이에 따라, 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원을 생략할 수 있어 경량 박형이 가능하며, 휘도가 뛰어나고 시야각 의존성이 없는 등 여러 가지 장점을 가지고 있다.
유기 발광 소자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 유기물로 이루어진 발광층을 가진 표시 소자이다. 애노드 전극으로부터 제공된 정공과 캐소드 전극으로부터 제공된 전자가 발광층에서 결합하여 여기자를 형성한 후, 여기자로부터 정공과 전자 사이의 에너지에 해당하는 광을 생성한다.
따라서, 본 발명은 발광효율이 향상되고, 수명이 향상된 유기 발광 소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 대향하는 제2 전극층, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층, 상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 제1 정공 제어층, 상기 제1 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 형광 물질을 포함하는 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 전하 발생층을 포함하고, 상기 제1 정공 제어층의 두께는 100Å이상 내지 900Å이하이다.
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 동일한 색의 광을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 광은 청색 광인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 전극층은 반사형 전극층이고, 상기 제2 전극층은 반 투과형 전극층인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 제3 발광층을 더 포함하고, 상기 전하 발생층은, 복수로 제공되고 제1 전하 발생층 및 제2 전하 발생층을 포함하고, 상기 제1 전하 발생층은 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치되고, 상기 제2 전하 발생층은 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치된 제4 발광층을 더 포함하고, 상기 전하 발생층은, 제3 전하 발생층을 더 포함하고, 상기 제3 전하 발생층은, 상기 제4 발광층 및 제3 발광층 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제2 전하 발생층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되는 제2 정공 제어층, 상기 제3 전하 발생층 및 상기 제3 발광층 사이에 사이에 배치되는 제3 정공 제어층, 및 상기 제1 전하 발생층 및 상기 제4 발광층 사이에 배치되는 제4 정공 제어층 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 정공 제어층 내지 상기 제4 정공 제어층 각각은, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 버퍼층, 및 전자 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 내지 상기 제4 발광층 각각의 상에 배치되는 전자 제어층들을 더 포함하고, 상기 전자 제어층들 각각은, 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 공진 거리는, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각이 마주하는 계면 사이의 거리인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 표시 패널, 및 상기 표시 패널 상에 배치된 컬러 제어층을 포함하고, 상기 표시 패널은, 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 대향하는 제2 전극층, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되어 소정의 파장을 가진 제1 광을 생성하고, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층, 상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 제1 정공 제어층, 상기 제1 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되어 소정의 파장을 가진 제2 광을 생성하고, 형광 물질을 포함하는 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 전하 발생층을 포함하고, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 서로 동일한 색을 가진다.
상기 제1 광 및 상기 제2 광은 청색 광인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 정공 제어층의 두께는, 100Å 이상 내지 900Å이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
제11 항에 있어서, 상기 제1 전극층은 반사형 전극층이고, 상기 제2 전극층은 반 투과형 전극층인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 표시 패널은, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 제3 발광층을 더 포함하고, 상기 전하 발생층은, 복수로 제공되고 제1 전하 발생층 및 제2 전하 발생층을 포함하고, 상기 제1 전하 발생층은 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치되고, 상기 제2 전하 발생층은 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 표시 패널은, 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치된 제4 발광층을 더 포함하고, 상기 전하 발생층은, 제3 전하 발생층을 더 포함하고, 상기 제3 전하 발생층은, 상기 제4 발광층 및 제3 발광층 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제2 전하 발생층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되는 제2 정공 제어층, 상기 제3 전하 발생층 및 상기 제3 발광층 사이에 사이에 배치되는 제3 정공 제어층, 및 상기 제1 전하 발생층 및 상기 제4 발광층 사이에 배치되는 제4 정공 제어층 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 정공 제어층 내지 상기 제4 정공 제어층 각각은, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 버퍼층, 및 전자 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 내지 상기 제4 발광층 각각의 상에 배치되는 전자 제어층들을 더 포함하고, 상기 전자 제어층들 각각은, 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 컬러 제어층은, 양자점(Quantum-Dot)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 층간 거리를 한정함에 따라 향상된 발광 효율 및 향상된 색 순도를 가질 수 있다.
또한, 유기 발광 소자를 구성하는 발광층 중 애노드 전국과 가장 인접한 발광층에 인광 물질이 포함됨에 따라 유기 발광 소자의 수명이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 AA'영역을 확대한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 유닛에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 3개의 발광 유닛들을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 4개의 발광 유닛들을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 단면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 결합 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(EA)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에서 정의되는 평면상에서 제3 방향(D3)을 향해 영상(IM)을 표시한다. 표시 장치(EA)는 커버 패널(CU), 표시 패널(DP), 및 커버 케이스(EDC)를 포함한다.
커버 패널(CU)은 윈도우(WM) 및 컬러 제어층(CF)을 포함한다. 커버 패널(CU)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 표시 패널(DP)의 전면(IS)을 커버한다. 윈도우(WM)는 외부에 노출되는 전면(FS)을 포함한다. 표시 패널(DP)에 표시되는 영상은 전면(FS)을 통해 외부에서 시인된다.
윈도우(WM)는 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)는 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름의 적층 구조를 가지거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름의 적층 구조를 가질 수도 있다. 윈도우(WM)는 광학적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(WM)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)의 전면(FS)은 평면상에서 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(TA)은 표시 패널(DP)로부터 제공된 광을 투과시키는 영역일 수 있다. 투과 영역(TA)은 표시 패널(DP)의 액티브 영역(AA)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 액티브 영역(AA)의 전면 또는 적어도 일부와 중첩한다.
베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 비해 상대적으로 광 투과율이 낮은 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 형상을 정의한다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하며, 투과 영역(TA)을 에워는 폐 라인 형상을 가질 수 있다.
베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 표시 패널(DP)의 주변 영역(NAA)을 커버하여 주변 영역(NAA)이 외부에서 시인되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)에서 생성된 광이 주변 영역(NAA)으로 누설되는 경우, 베젤 영역(BZA)에 의해 누설되는 광을 차단하여 주변 영역(NAA)이 외부에서 시인되는 것을 차단할 수 있다.
컬러 제어층(CF)은 윈도우(WM)의 배면에 배치되어, 표시 패널(DP)에서 투과 영역(TA)으로 제공된 광의 파장을 변환 시키고, 표시 패널(DP)에서 베젤 영역(BZA)으로 제공된 광을 반사 및 흡수할 수 있다.
표시 패널(DP)은 전면(IS)에 영상(IM)을 표시한다. 전면(IS)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)으로 구분될 수 있다. 영상(IM)은 액티브 영역(AA)에 표시된다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접한다.
표시 패널(DP)은 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 전기적 신호에 응답하여 광을 표시한다. 화소들(PX)로부터 제공된 광이 컬러 제어층(CF)을 투과하여 투과 영역(TA)에 영상(IM)을 구현한다.
커버 케이스(EDC)는 커버 패널(CU)과 결합될 수 있다. 커버 케이스(EDC)는 표시 장치(EA)의 배면을 제공한다. 커버 케이스(EDC)는 커버 패널(CU)과 결합되어 내부 공간을 제공한다. 표시 패널(DP)의 구성들은 내부 공간에 수용될 수 있다.
커버 케이스(EDC)는 소정의 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버 케이스(EDC)는 글라스, 플라스틱, 메탈로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 커버 케이스(EDC)는 내부 공간에 수용된 표시 장치(EA)의 구성들을 외부 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 커버 패널(CU)은 표시 패널(DP) 상에 배치된다. 표시 패널(DP)은 베이스층(BS), 절연층들(BL, 10, 20, 30, 40), 봉지층(ECL), 및 화소(PX)를 포함한다.
베이스층(BS)은 표시 패널(DP)의 구성들이 배치되는 기저층으로 제공될 수 있다. 베이스층(BS)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스층(BS)은 유리, 수지 필름, 또는 유기층 및 무기층이 교번하여 적층된 적층 필름을 포함할 수 있다.
화소(PX)는 복수로 제공되어 각각이 광을 생성하고, 커버 패널(CU)을 통과한 광들이 모여 액티브 영역(AA)에 영상(IM)을 구현한다. 화소들 각각은 미도시된 복수의 신호 라인들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)에 연결된 신호 라인들은 게이트 라인 또는 데이터 라인일 수 있다.
보조층(BL)은 무기물을 포함한다. 보조층(BL)은 배리어층(barrier layer) 및/또는 버퍼층(buffer layer)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 보조층(BL)은 베이스층(BS)을 통해 유입되는 산소나 수분이 화소(PX)에 침투되는 것을 방지하거나, 화소(PX)가 안정적으로 형성되도록 베이스층(BS)의 표면 에너지보다 낮은 표면 에너지를 제공한다.
한편, 베이스층(BS) 및 보조층(BL) 중 적어도 어느 하나는 복수로 제공되어 서로 교번하여 적층될 수도 있다. 또는, 보조층(BL)을 구성하는 배리어층 및 버퍼층의 적어도 어느 하나는 복수로 제공될 수도 있고 생략될 수도 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 패널(DP)은 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 어느 하나의 실시 예로 한정되지 않는다.
화소(PX)는 트랜지스터(TR) 및 유기 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR)는 반도체 패턴(SP), 제어 전극(CE), 입력 전극(IE), 및 출력 전극(OE)을 포함한다.
반도체 패턴(SP)은 보조층(BL) 상에 배치된다. 반도체 패턴(SP)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제어 전극(CE)은 제1 절연층(10)을 사이에 두고 반도체 패턴(SP)으로부터 이격된다. 제어 전극(CE)은 도전 물질을 포함한다. 예를 들어, 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 및 텅스텐(W)과 같은 금속, 또는 금속 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 제2 절연층(20)을 사이에 두고 제어 전극(CE)으로부터 이격된다. 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 제1 절연층(10) 및 제2 절연층(20)을 관통하여 반도체 패턴(SP)의 일 측 및 타 측 각각에 접속된다.
입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)은 각각 도전성 물질을 포함한다. 예를 들어, 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE) 각각은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W), 및 이들 각각의 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE) 각각은 단일막 또는 다중막일 수 있다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 상에 배치되어 입력 전극(IE) 및 출력 전극(OE)을 커버한다. 한편, 본 발명에 있어서, 반도체 패턴(SP)은 제어 전극(CE) 상에 배치될 수도 있다. 또는, 반도체 패턴(SP)은 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE) 상에 배치될 수도 있다. 또는, 입력 전극(IE)과 출력 전극(OE)은 반도체 패턴(SP)과 동일 층 상에 배치되어 반도체 패턴(SP)에 직접 접속될 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜지스터(TR)는 다양한 구조들로 형성될 수 있으며, 어느 하나의 실시 예로 한정되지 않는다.
유기 발광 소자(OLED)는 제3 절연층(30) 상에 배치된다. 유기 발광 소자(OLED)는 광을 표시할 수 있다면 다양한 소자를 포함할 수 있다. 유기 발광 소자(OLED)는 제1 전극층(E1), 발광부(EL), 및 제2 전극층(E2)을 포함한다.
제1 전극층(E1)은 제3 절연층(30)을 관통하여 트랜지스터(TR)에 접속될 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 표시 패널(DP)은 제1 전극층(E1)과 트랜지스터(TR) 사이에 배치되는 별도의 연결 전극을 더 포함할 수도 있고, 이때, 제1 전극층(E1)은 연결 전극을 통해 트랜지스터(TR)에 전기적으로 접속될 수 있다
제1 전극층(E1)은, 일반적으로 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 제1 전극층(E1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(E1)은, 전면 발광을 위한 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 이 경우, 제1 전극층(E1)은, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극층(E1)은, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함하는 단층이거나, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함하는 금속층 및 투명한 도전성 산화물을 포함하는 투명 도전성 산화물층의 다층 구조를 가질 수 있다. 여기에서, 투명한 도전성 산화물은, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 상에 배치된다. 제4 절연층(40)은 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있으며, 단층 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 제4 절연층(40)에는 개구부가 정의될 수 있다. 개구부는 제1 전극층(E1)의 적어도 일부를 노출시킨다. 제4 절연층(40)은 화소 정의막일 수 있다.
제4 절연층(40)의 개구부에 의해 노출된 제1 전극층(E1)의 일부는 발광 영역으로 정의될 수 있다. 복수의 화소들(PX) 각각은 대응되는 발광 영역들 갖는다. 도 3에는 세 개의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)을 예시적으로 도시하였다.
발광부(EL)는 제4 절연층(40)에 정의된 개구부에 배치된다. 발광부(EL)는 제4 절연층(40) 및 제4 절연층(40)으로부터 노출된 복수의 제1 전극들(E1)을 커버할 수 있다. 따라서, 발광부(EL)는 베이스층(BS)의 전 면 상에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광부(EL)는 개구부에 의해 노출된 제1 전극들(E1) 각각에 패터닝 되어 배치 될 수 있다.
발광부(EL)는 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부(EL)는 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 물질들 중 적어도 어느 하나의 물질로 구성될 수 있으며, 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다. 발광부(EL)는 유기 발광 물질 또는 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광부(EL)는 제1 전극층(E1) 및 제2 전극층(E2) 사이의 전위 차이에 응답하여 광을 발광할 수 있다.
제2 전극층(E2)은 발광부(EL) 상에 배치된다. 제2 전극층(E2)은 제1 전극층(E1)과 대향될 수 있다. 제2 전극층(E2)은 액티브 영역(AA)으로부터 주변 영역(NAA)까지 연장된 일체의 형상을 가질 수 있다. 제2 전극층(E2)은 복수의 화소들(PX)에 공통적으로 제공될 수 있다. 화소들(PX) 각각에 배치된 유기 발광 소자(OLED)는 제2 전극층(E2)을 통해 공통의 전원 전압(이하, 제2 전원 전압)을 수신한다.
제2 전극층(E2)은, 일반적으로 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극층(E2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 일 실시 예로, 제2 전극층(E2)은 전면 발광을 위한 투과형 전극일 수 있다. 이 경우, 제2 전극층(E2)은, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, BaF, Ba, Ag 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 일 실시 예로, 제2 전극층(E2)은, 배면 발광을 위한 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 이 경우, 제2 전극층(E2)은, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극층(E2)은 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
봉지층(ECL)은 유기 발광 소자(OLED) 상에 배치되어 유기 발광 소자(OLED)를 밀봉한다. 봉지층(ECL)은 복수의 화소들(PX)에 공통적으로 제공될 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 제2 전극층(E2)과 봉지층(ECL) 사이에는 제2 전극층(E2)을 커버하는 캡핑층(capping layer)이 더 배치될 수도 있다.
봉지층(ECL)은 제3 방향(D3)을 따라 순차적으로 적층된 제1 무기층(IOL1), 유기층(OL), 및 제2 무기층(IOL2)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 봉지층(EP-E)은 복수의 무기층들 및 유기층들을 더 포함할 수 있다.
제1 무기층(IOL1)은 제2 전극층(E2)을 커버할 수 있다. 제1 무기층(IOL1)은 외부 수분이나 산소가 유기 발광 소자(OLED)에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 무기층(IOL1)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제1 무기층(IOL1)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
유기층(OL)은 제1 무기층(IOL1) 상에 배치되어 제1 무기층(IOL1)에 접촉할 수 있다. 유기층(OL)은 제1 무기층(IOL1) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 제1 무기층(IOL1) 상면에 형성된 굴곡이나 제1 무기층(IOL1) 상에 존재하는 파티클(particle) 등은 유기층(OL)에 의해 커버되어, 제1 무기층(IOL1)의 상면의 표면 상태가 유기층(OL) 상에 형성되는 구성들에 미치는 영향을 차단할 수 있다.
또한, 유기층(OL)은 접촉하는 층들 사이의 응력을 완화시킬 수 있다. 유기층(OL)은 유기물을 포함할 수 있고, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 공정과 같은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2 무기층(IOL2)은 유기층(OL) 상에 배치되어 유기층(OL)을 커버한다. 제2 무기층(IOL2)은 제1 무기층(IOL1) 상에 배치되는 것보다 상대적으로 평탄한 면에 안정적으로 형성될 수 있다. 제2 무기층(IOL2)은 유기층(OL)으로부터 방출되는 수분 등을 봉지하여 외부로 유입되는 것을 방지한다. 제2 무기층(IOL2)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 이들이 조합된 화합물을 포함할 수 있다. 제2 무기층(IOL2)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
커버 패널(CU)은 봉지층(ECL) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 커버 패널(CU)은 제2 무기층(IOL2) 상에 배치된 평탄화층(COL)을 더 포함할 수 있다.
평탄화층(COL)은 불 균일한 전면을 제공하는 봉지층(ECL)을 커버하여 액티브 영역(AA)에 평탄면을 제공한다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 패널(CU)에 있어서, 평탄화층(COL)은 복수로 제공되거나, 생략될 수도 있다.
컬러 제어층(CF)은 평탄화층(COL) 상에 배치될 수 있다. 컬러 제어층(CF)은 격벽층(WA), 반사층(CC), 차광층(ABM), 및 컬러 필터층(CP)을 포함한다.
격벽층(WA)은 윈도우(WM) 상에 배치된다. 예를 들어, 격벽층(WA)은 윈도우(WM)의 배면 즉, 윈도우(WM)의 전면(FS, 도 1 참조)과 대향하는 면 상에 배치될 수 있다. 격벽층(WA)은 윈도우(WM)의 배면에 배치되어 외부로부터 윈도우(WM)의 전면(FS)으로 유입되는 광에 의해 표시 패널(DP)의 구성들이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 격벽층(WA)은 광을 차단하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 격벽층(WA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다.
격벽층(WA)은 복수의 개구부들(OP)이 정의된다. 윈도우(WM)의 배면의 적어도 일부는 격벽층(WA)로부터 개구부들(OP)을 통해 노출될 수 있다. 개구부들(OP)은 표시 패널(DP)의 대응되는 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)과 중첩 할 수 있다.
반사층(CC)은 윈도우(WM)의 배면에 배치된다. 반사층(CC)은 격벽층(WA)과 함께 외부로부터 유입되는 광에 의해 표시 패널(DP)의 구성들이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
반사층(CC)은 제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3)을 포함한다. 제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3) 각각은 개구부들(OP) 중 대응되는 개구부에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3) 각각은 표시 패널(DP)의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)과 중첩 할 수 있다.
제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3)은 서로 다른 컬러의 광을 차단 및 투과 시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 패턴(CC1)은 청색 광 만을 투과시킬 수 있으며, 제2 반사 패턴(CC2)은 청색 광을 차단하고 적색 광 만을 투과 시킬 수 있다. 제3 반사 패턴(CC3)은 청색 광을 차단하고 녹색 광 만을 투과시킬 수 있다.
제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3) 각각은 서로 다른 컬러의 광을 차단하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3) 각각은 서로 다른 컬러를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 패턴(CC1)은 청색, 제2 반사 패턴(CC2)는 적색, 제3 반사 패턴(CC3)은 녹색을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 제1 반사 패턴(CC1)은 격벽층(WA)과 동일 공정에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 반사 패턴(CC1)은 격벽층(WA)은 동일 물질을 포함할 수 있으며, 동일한 컬러를 가질 수 있다. 또한, 제1 반사 패턴(CC1)의 상면 및 격벽층(WA)의 상면은 동일 평면을 정의할 수 있다. 또한, 단면상에서 격벽층(WA)은 서로 다른 너비를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 패턴(CC1)은 실질적으로 격벽층(WA)과 연속된 패턴일 수 있으므로, 제1 반사 패턴(CC1)이 배치된 격벽층의 일 방향에서의 너비는 제2 및 제3 반사 패턴들(CC2, CC3) 사이에 배치된 격벽층의 너비보다 클 수 있다.
차광층(ABM)은 격벽층(WA) 상에 배치된다. 격벽층(WA)은 표시 패널(DP)의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)과 비 중첩한다. 일 실시 예에 따른 차광층(ABM)은 단면상에서 테이퍼드 된 형상을 가질 수 있다.
차광층(ABM)은 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 사이에 배치되어 다른 발광 영역으로 누설된 광을 흡수한다. 차광층(ABM)은 광을 투과 시키지 않는 물질을 포함한다. 예를 들어, 차광층(ABM)은 크롬(Cr), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속, 금속 산화물, 또는 유기 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 차광층(ABM)은 표시 패널(DP)의 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 사이에 배치되어 서로 다른 발광 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 간의 혼색을 방지할 수 있다.
컬러 필터층(CP)은 표시 패널(DP)에서 제공된 광의 색 재현성을 개선시킬 수 있다. 컬러 필터층(CP)은 제1 내지 제3 컬러 패턴들(CP1, CP2, CP3)을 포함한다. 제1 내지 제3 컬러 패턴들(CP1, CP2, CP3) 각각은 대응되는 제1 내지 제3 반사 패턴들(CC1, CC2, CC3)과 중첩하여 배치된다. 예를 들어, 제1 컬러 패턴(CP1)은 제1 반사 패턴(CC1) 상에 배치된다. 제2 컬러 패턴(CP2)은 제2 반사 패턴(CC2) 상에 배치되며, 제3 컬러 패턴(CP3)은 제3 반사 패턴(CC3) 상에 배치된다.
본 발명에 따른 제1 컬러 패턴(CP1)은 표시 패널(DP)에서 공급되는 광과 동일한 색을 표시한다. 예를 들어, 표시 패널(DP)에서 발생된 청색 광은 제1 컬러 패턴(CP1)을 그대로 투과할 수 있다. 청색 광을 방출하는 영역에 해당하는 제1 컬러 패턴(CP1)은 별도의 형광체들 또는 양자점들 없이 입사된 청색 광을 출광하는 물질을 포함할 수 있다. 제1 컬러 패턴(CP1)은 산란체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 패턴(CP1)은 산화 티타늄(TiO2) 및 감광성 수지 등의 폴리머 또는 청색 염료, 청색 안료 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 청색 광을 변환시키지 않고 산란시키는 재질이라면 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
제2 컬러 패턴(CP2) 및 제3 컬러 패턴(CP3)은 각각은 광을 변환시키는 양자점(Quantum-Dot)을 포함할 수 있다. 양자점의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; AgInS, CuInS, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다. 양자점은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
또한, 제2 컬러 패턴(CP2) 및 제3 컬러 패턴(CP3) 각각은 서로 다른 광으로 변환하는 복수 개의 형광체(phosphor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 패턴(CP2)은 표시 패널(DP)에서 출사되는 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하는 복수 개의 형광체들을 포함할 수 있다. 적색 광 형광체들은 예를 들어, (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), CaMoO4, Eu2Si5N8 중 적어도 하나의 물질일 수 있다. 제3 컬러 패턴(CP3)은 유기 발광 소자(OLED)에서 출사되는 청색 광을 흡수하고 녹색 광을 방출하는 형광체들을 포함할 수 있다. 녹색 광 형광체들은 예를 들어, 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, BAM, 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(
Figure pat00001
-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1-xBax)Si2O2N2 중 적어도 하나의 물질일 수 있다.
일 실시 예에 따른 커버 패널(CU)은 커버 무기층(CIOL)을 더 포함할 수 있다. 커버 무기층(CIOL)은 윈도우(WM)의 전면 상에 배치될 수 있다. 커버 무기층(CIOL)은 컬러 필터층(CP) 상에 배치되어 제1 내지 제3 컬러 패턴들(CP1, CP2, CP3)을 구획한다. 커버 무기층(CIOL)은 규소 산화물(SiOx) 및 질화 규소(SiNx)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 커버 무기층(CIOL)은 컬러 필터층(CP)으로 산소 및 수분 유입을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 AA'영역을 확대한 확대도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 유닛에 대한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 소자(OLED)는 제3 방향(D3)으로 순차적으로 적층된 제1 전극층(E1), 복수의 발광 유닛들(EU-1, EU-2)을 포함하는 발광부(EL), 및 제2 전극층(E2)을 포함한다. 일 실시 예에 따른 발광부(EL)는 제1 발광 유닛(EU-1), 제2 발광 유닛(EU-2), 및 전하 발생층(CGL)을 포함한다.
제1 발광 유닛(EU-1)은, 제1 파장 범위의 제1 광을 방출하고, 제2 발광 유닛(EU-2)은 제2 파장 범위의 제2 광을 방출할 수 있다. 제1 광 및 제2 광은 서로 다른 파장 범위의 광을 방출하거나, 동일 또는 적어도 일부가 중첩하는 파장 범위의 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 발광 유닛들(EU-1, EU-2)이 서로 다른 파장 범위의 광을 방출하는 경우, 발광 유닛들(EU-1, EU-2) 각각이 방출하는 광들이 혼합되어 화이트 광을 생성할 수 있으면 그 개수나 적층 순서가 특별히 제한되지 않는다.
또한, 일 실시 예에 따른 발광 유닛들(EU-1, EU-2) 각각이 방출하는 제1 광 및 제2 광의 파장 범위가 동일 또는 적어도 일부가 중첩하는 경우, 제1 광 및 제2 광은 청색 광을 방출할 수 있다. 또한, 발광 유닛들(EU-1, EU-2)로부터 생성되는 광이 청색 광이면 그 개수나 적층 순서가 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자(OLED)는 소정의 광학 거리(OL)를 가진다. 광학 거리(OL)는 유기 발광 소자(OLED)가 생성하는 광이 반사 계면들로부터 반사되어 공진(resonance)을 하는 거리일 수 있다.
반사 계면들은 제1 전극층(E1)의 표면 및 제2 전극층(E2)의 표면에 정의될 수 있다. 이에 따라, 광학 거리(OL)는 제1 전극층(E1)과 제1 전극층(E1)에 접촉하는 층 사이의 계면으로부터 제2 전극층(E2)과 제2 전극층(E2)에 접촉하는 층 사이의 계면까지의 최소 거리로 정의될 수 있다.
본 실시 예에서, 광학 거리(OL)는 제1 전극층(E1)과 제1 발광 유닛(EU-1) 사이의 계면으로부터 제2 전극층(ELD2)과 제1 발광 유닛(EU-1) 사이의 계면까지의 거리에 의해 결정될 수 있다.
광학 거리(OL)는 청색 광이 공진하는 거리일 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 전극층(E1)은 반사 전극층으로 유기 발광 소자(OLED)는 전면 발광 구조를 가질 수 있다. 이때, 광학 거리(OL)는 2500
Figure pat00002
이상 내지 5000
Figure pat00003
이하일 수 있다.
도 4에는 제1 발광 유닛(EU-1) 및 제2 발광 유닛(EU-2)만을 도시하였으나, 제1 전극층(E1) 및 제2 전극층(E2) 사이에는 3개 이상의 발광 유닛들이 배치될 수 있다. 이와 관련하여는, 도 7 및 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
도 5에는 발광 유닛들(EU-1, EU-2)의 일반적인 층 구조를 발광 유닛(EU)으로 도시하였다. 본 발명에 따른 발광 유닛(EU)은 정공 제어층(HTR), 전자 제어층(ETR) 및 정공 제어층(HTR)과 전자 제어층(ETR)의 사이에 배치된 발광층(EML)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 정공 제어층(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 정공 수송층(HTL)은 정공 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공 제어층(HTR)은, 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 각각 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 정공 제어층(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)이 제3 방향(D3)으로 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 정공 제어층(HTR)은, 제3 방향(D3)으로 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층/정공 버퍼층, 정공 주입층/정공 버퍼층, 정공 수송층/정공 버퍼층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층과 같이 다양한 적층 구조로 형성될 수 있다.
정공 제어층(HTR)은, 당 기술 분야에 알려진 일반적인 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공 제어층(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 방법들을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 제어층(HTR)이 정공 주입층(HIL)을 포함하는 경우, 정공 제어층(HTR)은, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 정공 제어층(HTR)이 정공 수송층(HTL)을 포함하는 경우, 정공 제어층(HTR)은, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4 is[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
앞서 언급한 바와 같이, 정공 제어층(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 이외에도, 정공 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층(EML)에서 출사되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 정공 버퍼층에 포함되는 물질로 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 전자 저지층은 후술하는 전자 수송 영역으로부터 정공 수송 영역으로 전자가 주입되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 제어층(ETR)은, 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 전자 제어층(ETR)은 정공 저지층을 더 포함할 수 있다.
전자 제어층(ETR)은, 당 기술 분야에 알려진 일반적인 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 전자 제어층(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 방법들을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 제어층(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함하는 경우, 전자 수송 영역은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 전자 제어층(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함하는 경우, 전자 제어층(ETR)은, LiF, LiQ (Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
전자 제어층(ETR)이 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층을 더 포함하는 경우, 정공 저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광층(EML)은, 호스트 물질 및 도펀트 물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은, 호스트 물질에 인광 또는 형광 발광 물질을 도펀트로 사용하여 형성될 수 있다.
호스트 물질은 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4
Figure pat00004
′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene) 등이 사용될 수 있다.
발광층(EML)에서 방출되는 광의 컬러는, 호스트 물질 및 도펀트 물질의 조합에 의하여 결정될 수 있다. 일 예로, 발광층(EML)이 적색 광을 방출하는 경우, 발광층(EML)은 PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다.
이때, 해당 발광층(EML)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)과 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
또한, 일 예로, 발광층(EML)이 녹색 광을 방출하는 경우, 발광층(EML)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 이때, 해당 발광층(EML)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
또한, 일 예로, 발광층(EML)이 청색 광을 방출하는 경우, 발광층(EML)은, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 이때, 해당 발광층(EML)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광층(EML)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser induced thermal imaging, LITI)등과 같은 방법들에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 발광 유닛(EU-1) 및 제2 발광 유닛(EU-2)의 사이에는 전하 발생층(CGL)이 배치될 수 있다. 전하 발생층(CGL)은 전압이 인가되면, 산화-환원 반응을 통하여 착제를 형성함으로써 전하들(전자들 및 정공들)을 생성할 수 있다. 그리고, 전하 발생층(CGL)은, 생성된 전하들을 발광 유닛들(EU-1, EU-2) 각각으로 제공할 수 있다. 전하 발생층(CGL)은, 하나의 발광 유닛(EU)에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시킬 수 있으며, 제1 발광 유닛(EU-1)과 제2 발광 유닛(EU-2) 사이에서 전하들의 균형을 조절하는 역할을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 전하 발생층(CGL)은, 하부 전하 발생층(CGL-1)과 상부 전하 발생층(CGL-2)이 서로 접합된 층구조를 가질 수 있다. 하부 전하 발생층(CGL-1)은 제1 발광 유닛(EU-1)에 인접하게 배치되어, 제1 발광 유닛(EU-1)으로 전자들을 제공하는 n형 전하 발생층일 수 있다. 하부 전하 발생층(CGL-1)은 아릴 아민계의 유기 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 아릴 아민계의 유기 화합물은 α-NPD, 2-TNATA, TDATA, MTDATA, sprio-TAD, 또는 sprio-NPB일 수 있다.
상부 전하 발생층(CGL-2)은 제2 발광 유닛(EU-2)에 인접하게 배치되어, 제2 발광 유닛(EU-2)으로 정공들을 제공하는 p형 전하 발생층일 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 하부 전하 발생층(CGL-1)과 상부 전하 발생층(CGL-2)의 사이에는 버퍼층이 더 배치될 수 있다. 상부 전하 발생층(CGL-2)은 금속, 금속의 산화물, 탄화물, 불화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 전하발생화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속은 세슘(Cs), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바륨(Ba), 또는 리튬(Li)일 수 있다. 또한, 예를 들어, 금속의 산화물, 탄화물, 및 불화물은 Re2O7, MoO3, V2O5, WO3, TiO2, Cs2CO3, BaF, LiF, 또는 CsF일 수 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 발광 유닛(EU)의 구성들을 도 4에 도시된 발광 유닛들(EU-1, EU-2) 각각에 대응시킨 적층 구조를 도시하였다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 소자(OLED-1)는 제3 방향(D3)을 따라 순차적으로 적층된 제1 전극층(E1), 제1 발광 유닛(EU-1), 전하 발생층(CGL), 제2 발광 유닛(EU-2), 제2 전극층(E2)을 포함한다.
제1 발광 유닛(EU-1)은 제1 정공 제어층(HTR1), 제1 발광층(EML1), 제1 전자 제어층(ETR1)을 포함한다. 제2 발광 유닛(EU-2)은 제2 정공 제어층(HTR2), 제1 발광층(EML2), 제2 전자 제어층(ETR2)을 포함한다.
전하 발생층(CGL)은 제1 발광 유닛(EU-1) 및 제2 발광 유닛(EU-2) 사이에 배치될 수 있다.
이하 상세한 설명 상에는, 제3 방향(D3)을 따라 제1 전극층(E1)과 가장 인접하게 배치된 정공 제어층을 제1 정공 제어층(HTR1)으로 정의하고, 제3 방향(D3)을 따라 제1 정공 제어층(HTR1)과 가장 인접하게 배치된 발광층을 제1 발광층(EML1)으로 정의한다.
또한, 제3 방향(D3)을 따라 제2 전극층(E2)과 가장 인접하게 배치된 정공 제어층을 제2 정공 제어층(HTR2)으로 정의하고, 제3 방향(D3)을 따라 제2 정공 제어층(HTR2)과 가장 인접하게 배치된 발광층을 제2 발광층(EML2)으로 정의한다.
본 발명에 따른 제1 발광층(EML1)은 인광 물질을 포함한다. 또한, 제1 발광층(EML1) 상에 배치되는 적어도 하나 이상의 발광층(들)은 형광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(EML1) 상에 제2 발광층(EML2)은 형광 물질을 포함한다.
인광 물질은 형광 물질에 비해 발광 효율이 높으나 1/10 정도의 상대적으로 낮은 수명을 갖는다. 청색 광을 생성하는 인광 물질은 여기자(exciton)를 분해하는 과정에서 인광 구성 요소 간의 전자 전이 과정에서 형성된 여기자가 남아 있게 되고, 인접한 구성들의 열화를 가속시켜 수명이 급속히 단축된다.
유기 발광 소자(OLED-1)가 전면 발광인 경우, 제1 전극층(E1)은 금속, 예를 들어, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물과 같이 광 흡수율이 높은 물질 포함한다.
이때, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층(EML1)에서 방출 된 광의 일부는 제1 전극층(E1)에 흡수되어 광 손실이 발생하나, 제1 전극층(E1)에는 강한 전기장(Electric-Field)이 형성되고, 광 양자(photon)의 상태 밀도(density of state)가 감소하여 여기자의 수명이 단축되고, 여기자의 수명이 단축됨에 따라, 발광층의 수명이 증가하게 된다. 이에 따라, 수명이 향상된 유기 발광 소자(OLED, OLED-1)을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 발광들을 포함하는 유기 발광 소자(OLED, OLED-1)에서 제1 전극층(E1)과 가장 인접한 제1 발광층(EML1)이 인광 물질을 포함하더라도, 유기 발광 소자(OLED, OLED-1)의 수명이 단축되지 않으며, 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 정공 제어층(HTR)의 두께는, 100Å이상 내지 900Å이하일 수 있다. 제1 정공 제어층(HTR)의 두께가 100Å 미만인 경우, 제1 정공 제어층(HTR)은 공진 영역으로써의 최소한의 두께를 만족하지 못할 수 있다. 이 경우, 유기 발광 소자(OLED)가 생성하는 광이 반사 계면들로부터 반사되지 못할 수 있으며, 정공 제어를 위한 두께를 만족하지 못하므로, 유기 발광 소자(OLED)의 신뢰성이 문제될 수 있다.
제1 정공 제어층(HTR)의 두께가 900Å 초과인 경우, 또한 공진 영역으로써의 최대 두께를 만족하지 못할 수 있다. 이 경우, 유기 발광 소자(OLED)가 생성하는 광 이 공진되지 않을 수 있으며, 유기 발광 소자(OLED)의 신뢰성이 문제될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 3개의 발광 유닛들을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 4개의 발광 유닛들을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 단면도이다. 도 1 내지 도 6과 동일/유사한 구성에 대해 동일/유사한 참조 부호를 사용하며, 중복된 설명은 생략한다.
일 실시 예에 따른 유기 발광 소자(OLED-3, OLED-4)는 복수의 발광 유닛들(EU-1, EU-2, EU-3, EU-4) 및 복수의 전하 발생층들(CGL1, CGL2, CGL3)을 포함한다. 유기 발광 소자(OLED-3, OLED-4)에 포함된 발광 유닛들(EU-1, EU-2, EU-3, EU-4) 각각은 도 5에서 상술한 발광 유닛(EU)과 동일한 구성을 포함하며, 제1 전극층(E1)과 가장 인접하게 배치된 유기 발광 소자(OLED-3, OLED-4)의 제1 발광 유닛(EU-1)은 도 6에서 상술한 바와 같이 발광층에 인광 물질을 포함하며, 정공 제어층의 두께는 [XÅ이상 YÅ이하]를 가진다.
복수의 전하 발생층들(CGL1, CGL2, CGL3)은 도 4에서 상술한 전하 발생층(CGL)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 따라서, 복수의 전하 발생층들(CGL1, CGL2, CGL3) 각각에 포함된 하부 전하 발생층(CGL-1, CGL-3, CGL-5)은 도 4에서 상술한 하부 전하 발생층(CFL-1)과 동일한 구성일 수 있으며, 복수의 전하 발생층들(CGL1, CGL2, CGL3) 각각에 포함된 상부 전하 발생층(CGL-2, CGL-4, CGL-6)은 도 4에서 상술한 상부 전하 발생층(CFL-2)과 동일한 구성일 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 유기 발광 소자(OLED-2)는 제3 방향(D3)을 따라 순차적으로 적층된 제1 전극층(E1), 제1 발광 유닛(EU-1), 제1 전하 발생층(CGL1), 제3 발광 유닛(EU-3), 제2 전하 발생층(CGL2), 제2 발광 유닛(EU-2), 제2 전극층(E2)을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 제3 발광 유닛(EU-3)은 제1 전하 발생층(CGL1) 및 제2 전하 발생층(CGL2) 사이에 배치된다. 따라서, 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층(미 도시)은 제1 발광 유닛(EU-1)의 제1 발광층(미 도시) 및 제2 발광 유닛(EU-2)의 제2 발광층(미 도시) 사이에 배치된다.
제1 전하 발생층(CGL1)은 제1 발광 유닛(EU-1)의 제1 발광층 및 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층 사이에 배치되고, 제2 전하 발생층(CGL2)은 제2 발광 유닛(EU-2)의 제2 발광층 및 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층 사이에 배치된다.
또한, 제2 발광 유닛(EL-2)은 제2 전하 발생층(CGL2) 및 2 발광 유닛(EU-2)의 제2 발광층 사이에 배치된 제2 정공 제어층을 포함하고, 제3 발광 유닛(EL-3)은 제1 전하 발생층(CGL1) 및 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층 사이에 배치된 제3 정공 제어층을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 유기 발광 소자(OLED-2)는 3개의 발광층들을 가짐에 따라, 3차 공진 구조를 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 유기 발광 소자(OLED-4)는 제3 방향(D3)을 따라 순차적으로 적층된 제1 전극층(E1), 제1 발광 유닛(EU-1), 제1 전하 발생층(CGL1), 제4 발광 유닛(EU-4), 제3 전하 발생층(CGL3), 제3 발광 유닛(EU-3), 제2 전하 발생층(CGL2), 제2 발광 유닛(EU-2), 제2 전극층(E2)을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 제4 발광 유닛(EU-4)은 제1 전하 발생층(CGL1) 및 제3 전하 발생층(CGL3) 사이에 배치되고, 제3 발광 유닛(EU-4)은 제3 전하 발생층(CGL3) 및 제2 전하 발생층(CGL2) 사이에 배치된다. 따라서, 제4 발광 유닛(EU-4)의 제4 발광층(미 도시)은 제1 발광 유닛(EU-1)의 제1 발광층(미 도시) 및 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층(미 도시) 사이에 배치되고, 제3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층(미 도시)은 제4 발광 유닛(EU-4)의 제4 발광층(미 도시) 및 제2 발광 유닛(EU-3)의 제2 발광층(미 도시) 사이에 배치된다.
제4 발광 유닛(EL-4)은 제1 전하 발생층(CGL1) 및 3 발광 유닛(EU-3)의 제3 발광층 사이에 배치된 제4 정공 제어층을 포함하고, 제3 발광 유닛(EL-3)은 제3 전하 발생층(CGL3) 및 2 발광 유닛(EU-2)의 제2 발광층 사이에 배치된 제3 정공 제어층을 포함한다. 본 실시예에서 유기 발광 소자(OLED-3)는 4개의 발광층들을 가짐에 따라, 4차 공진 구조를 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
EA: 표시 장치
CU: 커버 패널
DP: 표시 패널
WM: 윈도우
CF: 컬러 제어층
EU-1, EU-2: 발광 유닛들

Claims (20)

  1. 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 대향하는 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층;
    상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 제1 정공 제어층;
    상기 제1 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 형광 물질을 포함하는 제2 발광층; 및
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 전하 발생층을 포함하고,
    상기 제1 정공 제어층의 두께는 100Å이상 내지 900Å이하인 유기 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 동일한 색의 광을 생성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광은 청색 광인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 반사형 전극층이고,
    상기 제2 전극층은 반 투과형 전극층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 제3 발광층을 더 포함하고,
    상기 전하 발생층은, 복수로 제공되고 제1 전하 발생층 및 제2 전하 발생층을 포함하고,
    상기 제1 전하 발생층은 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치되고,
    상기 제2 전하 발생층은 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는, 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치된 제4 발광층을 더 포함하고,
    상기 전하 발생층은, 제3 전하 발생층을 더 포함하고,
    상기 제3 전하 발생층은, 상기 제4 발광층 및 제3 발광층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는,
    상기 제2 전하 발생층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되는 제2 정공 제어층, 상기 제3 전하 발생층 및 상기 제3 발광층 사이에 사이에 배치되는 제3 정공 제어층, 및 상기 제1 전하 발생층 및 상기 제4 발광층 사이에 배치되는 제4 정공 제어층 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 정공 제어층 내지 상기 제4 정공 제어층 각각은,
    정공 주입층, 정공 수송층, 정공 버퍼층, 및 전자 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는,
    상기 제1 발광층 내지 상기 제4 발광층 각각의 상에 배치되는 전자 제어층들을 더 포함하고,
    상기 전자 제어층들 각각은,
    전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자의 공진 거리는,
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 각각이 마주하는 계면 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치된 컬러 제어층을 포함하고,
    상기 표시 패널은,
    제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 배치되고, 상기 제1 전극층과 대향하는 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되어 소정의 파장을 가진 제1 광을 생성하고, 인광 물질을 포함하는 제1 발광층;
    상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 제1 정공 제어층;
    상기 제1 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 배치되어 소정의 파장을 가진 제2 광을 생성하고, 형광 물질을 포함하는 제2 발광층; 및
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 전하 발생층을 포함하고,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 서로 동일한 색인 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 청색 광인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 정공 제어층의 두께는,
    100Å 이상 내지 900Å이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 반사형 전극층이고,
    상기 제2 전극층은 반 투과형 전극층인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치된 제3 발광층을 더 포함하고,
    상기 전하 발생층은, 복수로 제공되고 제1 전하 발생층 및 제2 전하 발생층을 포함하고,
    상기 제1 전하 발생층은 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치되고,
    상기 제2 전하 발생층은 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층 사이에 배치된 제4 발광층을 더 포함하고,
    상기 전하 발생층은, 제3 전하 발생층을 더 포함하고,
    상기 제3 전하 발생층은, 상기 제4 발광층 및 제3 발광층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 제2 전하 발생층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되는 제2 정공 제어층, 상기 제3 전하 발생층 및 상기 제3 발광층 사이에 사이에 배치되는 제3 정공 제어층, 및 상기 제1 전하 발생층 및 상기 제4 발광층 사이에 배치되는 제4 정공 제어층 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 정공 제어층 내지 상기 제4 정공 제어층 각각은,
    정공 주입층, 정공 수송층, 정공 버퍼층, 및 전자 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 표시 장치는,
    상기 제1 발광층 내지 상기 제4 발광층 각각의 상에 배치되는 전자 제어층들을 더 포함하고,
    상기 전자 제어층들 각각은,
    전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 컬러 제어층은,
    양자점(Quantum-Dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

KR1020190109650A 2019-09-04 2019-09-04 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 KR20210028804A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190109650A KR20210028804A (ko) 2019-09-04 2019-09-04 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
US16/907,069 US11380874B2 (en) 2019-09-04 2020-06-19 Organic light emitting diode and display device having the same
CN202010782780.5A CN112447917A (zh) 2019-09-04 2020-08-06 有机发光元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190109650A KR20210028804A (ko) 2019-09-04 2019-09-04 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210028804A true KR20210028804A (ko) 2021-03-15

Family

ID=74682344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190109650A KR20210028804A (ko) 2019-09-04 2019-09-04 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11380874B2 (ko)
KR (1) KR20210028804A (ko)
CN (1) CN112447917A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121173A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 삼성디스플레이 주식회사 광학부재 및 표시패널

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102081116B1 (ko) 2012-09-06 2020-02-25 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
JP6113993B2 (ja) 2012-10-03 2017-04-12 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
US10903440B2 (en) * 2015-02-24 2021-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR102445081B1 (ko) * 2015-09-24 2022-09-20 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자
KR102616023B1 (ko) * 2016-06-30 2023-12-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
US20180097202A1 (en) 2016-10-03 2018-04-05 Regents Of The University Of Michigan Enhanced oled outcoupling by suppressing surface plasmon modes
JP6155378B1 (ja) 2016-12-27 2017-06-28 Ｌｕｍｉｏｔｅｃ株式会社 有機エレクトロルミネッセント素子、照明装置、ディスプレイ装置
KR102646216B1 (ko) 2016-12-30 2024-03-08 엘지디스플레이 주식회사 양면 발광형 백색 유기발광 표시장치
KR102477097B1 (ko) 2017-06-23 2022-12-13 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
US10692417B2 (en) 2017-06-23 2020-06-23 Samsung Electronic Co., Ltd. Display apparatus
KR20200110581A (ko) * 2019-03-15 2020-09-24 삼성디스플레이 주식회사 색변환 기판 및 표시 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121173A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 삼성디스플레이 주식회사 광학부재 및 표시패널

Also Published As

Publication number Publication date
US20210066668A1 (en) 2021-03-04
US11380874B2 (en) 2022-07-05
CN112447917A (zh) 2021-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11903229B2 (en) Display device
US11049912B2 (en) Organic light emitting display and manufacturing method thereof
US11605677B2 (en) Display device
JP7465074B2 (ja) ディスプレイ装置
US11895861B2 (en) Display device including sub-inorganic layers
KR20210031027A (ko) 양자점 조성물, 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
US11489021B2 (en) Color conversion substrate and display device
US11380874B2 (en) Organic light emitting diode and display device having the same
US20220320467A1 (en) Light emitting device and display apparatus including the same
US11830965B2 (en) Display device
EP4266372A1 (en) Display device
KR20230077801A (ko) 표시 장치
KR20200056264A (ko) 표시 장치 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal