KR20210111626A

KR20210111626A - 발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20210111626A
Application number: KR1020200026796A
Authority: KR
Inventors: 구현; 송선진; 주원제; 한성현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-13
Also published as: US11653528B2; US20230247859A1; US20230247860A1; EP3876284B1; CN113346030A; US20210280832A1; EP3876284A1

Abstract

컬러 필터 없이도 높은 색순도를 달성할 수 있는 발광 소자 및 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 발광 소자는 위상 변조 표면을 포함하는 반사층, 상기 반사층 상에 배치된 평탄화층, 상기 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 배치되어 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극을 포함한다. 상기 반사층과 상기 제 2 전극은 제 1 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하고, 상기 평탄화층은 제 1 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 {Light emitting device and display apparatus including the light emitting device}

개시된 실시예들은 발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬러 필터 없이도 높은 색순도를 달성할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.

유기 전계 발광 소자(organic light emitting device; OLED)는, 양극(anode)으로부터 공급되는 정공(hole)과 음극(cathode)으로부터 공급되는 전자(electron)가 유기 발광층 내에서 결합하여 빛을 방출함으로서 화상을 형성하는 디스플레이 소자이다. 이러한 유기 전계 발광소자는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 얇은 두께, 낮은 제조 비용 및 높은 콘트라스트(contrast) 등과 같은 우수한 디스플레이 특성을 나타낼 수 있다.

또한, 유기 전계 발광 소자에서 유기 발광층의 재료로서 적절한 물질을 선택함으로써 원하는 색을 방출하게 할 수 있다. 이 원리에 따라, 유기 전계 발광 소자를 이용하여 컬러 디스플레이 장치를 구현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 청색 화소의 유기 발광층은 청색광을 발생시키는 유기 재료로 이루어지고, 녹색 화소의 유기 발광층은 녹색광을 발생시키는 유기 재료로 이루어지고, 적색 화소의 유기 발광층은 적색광을 발생시키는 유기 재료로 이루어질 수 있다. 또는, 하나의 유기 발광층 내에 청색광, 녹색광 및 적색광을 각각 발생시키는 다수의 유기 재료를 모두 배치하거나, 또는 서로 보색 관계에 있는 두 종류 이상의 유기 재료들의 쌍을 배치함으로써 백색 유기 전계 발광 소자를 구현할 수도 있다.

위상 변조 표면을 포함하는 마이크로 캐비티와 흡광체를 포함하는 평탄화층을 이용하여 컬러 필터 없이도 높은 색순도를 달성할 수 있는 발광 소자 및 디스플레이 장치를 제공한다.

일 실시예예 따르면, 위상 변조 표면(phase modulation surface)을 포함하는 반사층; 상기 반사층 상에 배치된 평탄화층; 상기 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 여기서, 상기 반사층과 상기 제 2 전극은 제 1 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하고, 상기 평탄화층은 제 1 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함할 수 있다.

상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 돌출부를 포함하며, 상기 마이크로 캐비티의 공진 파장은 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다.

상기 제 1 파장을 λ라고 할 때, 상기 마이크로 캐비티의 광학적 길이가 nλ/2 (n은 자연수)를 만족하도록 상기 위상 변조 표면의 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리가 선택될 수 있다.

또한, 상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 오목부를 더 포함할 수 있다.

상기 다수의 오목부는 제 2 파장의 광을 흡수하도록 구성될 수 있다.

상기 반사층은 상기 돌출부와 상기 오목부가 상기 평탄화층과 접촉하도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 돌출부와 상기 오목부는 원기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다.

상기 돌출부와 상기 오목부는 가시광의 파장보다 작은 치수(dimension)을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 오목부는 250nm 이하의 직경을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 돌출부의 직경과 상기 오목부의 직경 차이는 100nm 이하일 수 있다.

예를 들어, 상기 돌출부의 높이 및 상기 오목부의 깊이는 100nm 이하일 수 있다.

상기 제 1 전극은 투명 전극이고 상기 제 2 전극은 광의 일부를 반사하고 일부를 투과시키는 반투과 전극일 수 있다.

예를 들어, 상기 제 2 전극은 반사성 금속으로 이루어지며, 상기 제 2 전극의 두께는 10 nm 내지 20 nm일 수 있다.

예를 들어, 상기 평탄화층은 가시광에 대해 투명한 재료로 이루어지며, 다수의 흡광체가 상기 평탄화층 내에 분산될 수 있다.

예를 들어, 상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광 또는 녹색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함할 수 있다.

상기 유기 발광층은, 상기 제 1 전극 상에 배치된 정공 주입층; 상기 정공 주입층 상에 배치된 유기 발광 재료층; 상기 유기 발광 재료층 상에 배치된 전자 주입층;을 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 제 1 파장의 광을 방출하는 제 1 화소; 및 제 1 파장과 다른 제 2 파장의 광을 방출하는 제 2 화소;를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 여기서, 상기 제 1 화소는: 위상 변조 표면(phase modulation surface)을 포함하는 반사층; 상기 반사층 상에 배치된 평탄화층; 상기 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함할 수 있으며, 상기 반사층과 상기 제 2 전극은 제 1 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하고, 상기 평탄화층은 제 1 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 화소는: 평평한 표면을 갖는 반사층; 상기 제 2 화소의 반사층 상에 배치된 평탄화층; 상기 제 2 화소의 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 2 화소의 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 유기 발광층; 및 상기 제 2 화소의 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하고, 상기 제 2 화소의 반사층과 상기 제 2 화소의 제 2 전극은 제 2 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다.

상기 제 2 화소의 평탄화층은 제 2 파장의 광을 흡수하는 상기 흡광체를 포함하지 않을 수 있다.

또는, 상기 제 2 화소의 평탄화층은 제 2 파장의 광을 흡수하는 상기 흡광체를 포함할 수도 있다.

상기 제 1 화소의 반사층과 상기 제 2 화소의 반사층이 연속적으로 연장될 수 있다.

상기 제 1 화소의 평탄화층과 상기 제 2 화소의 평탄화층이 연속적으로 연장될 수 있다.

상기 제 1 화소의 두께와 상기 제 2 화소의 물리적인 물리적인 두께가 서로 동일할 수 있다.

예를 들어, 상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광 또는 녹색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함할 수 잇다.

상기 디스플레이 장치는 제 1 파장 및 제 2 파장과 다른 제 3 파장의 광을 방출하는 제 3 화소를 더 포함하며, 상기 제 3 화소는: 위상 변조 표면을 포함하는 반사층; 상기 제 3 화소의 반사층 상에 배치된 평탄화층; 상기 제 3 화소의 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 3 화소의 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광, 제 2 파장의 광, 및 제 3 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 발광층; 및 상기 제 3 화소의 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하고, 상기 제 3 화소의 반사층과 상기 제 3 화소의 제 2 전극은 제 3 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다.

상기 제 3 화소의 평탄화층은 제 3 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함할 수 있다.

상기 제 1 화소의 흡광체와 상기 제 3 화소의 흡광체는 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다.

상기 제 1 화소의 물리적인 두께, 상기 제 2 화소의 물리적인 두께 및 상기 제 3 화소의 물리적인 두께가 서로 동일할 수 있다.

예를 들어, 상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함하고, 상기 제 3 파장의 광은 녹색광을 포함할 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 위상 변조 표면의 각각의 돌출부의 크기, 각각의 돌출부의 높이 및 다수의 돌출부의 주기에 따라 마이크로 캐비티의 공진 파장이 결정될 수 있다. 따라서, 위상 변조 표면을 적절하게 구성함으로써 마이크로 캐비티를 포함하는 발광 소자에서 마이크로 캐비티의 공진 파장을 발광 소자의 발광 파장에 용이하게 매칭시킬 수 있다.

또한, 위상 변조 표면의 각각의 돌출부의 크기, 각각의 돌출부의 높이 및 다수의 돌출부의 주기에 따라 마이크로 캐비티의 광학적 길이가 조절될 수 있기 때문에, 마이크로 캐비티의 광학적 길이를 조절하기 위하여 발광 소자의 물리적인 두께를 조절할 필요가 없다. 따라서, 다수의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치에서 다수의 화소들의 두께를 동일하게 구성하는 것이 가능하다.

또한, 개시된 실시예에 따르면, 위상 변조 표면 위에 배치된 평탄화층이 목표 파장 성분의 광이 아닌 광, 예를 들어, 마이크로 캐비티에서 3차 공진을 일으키는 다른 파장 성분의 광을 흡수하는 흡광체를 포함하기 때문에, 발광 소자는 목표 파장 성분의 광만을 방출하고 나머지 파장 성분의 광을 억제할 수 있다. 따라서, 개시된 발광 소자는 높은 색순도를 달성할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광층의 예시적인 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유기 발광층의 다른 예시적인 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 반사층의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 반사층의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 6은 흡광체를 포함하는 평탄화층의 흡수 특성을 예시적으로 보이는 그래프이다.
도 7은 제 1 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 8은 제 2 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 9는 제 3 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 10은 제 1 내지 제 3 비교예 및 실시예에 따른 발광 소자에서 방출된 빛의 스펙트럼들을 비교하여 보이는 그래프이다.
도 11은 제 1 내지 제 3 비교예 및 실시예에 따른 발광 소자에서 방출된 빛의 색좌표들을 비교하여 보인다.
도 12는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 반사층의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 14는 도 12에 도시된 반사층의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 15a는 단파장의 광이 반사층에 형성된 오목부 내부로 유입되는 모습을 개략적으로 보인다.
도 15b는 장파장의 광이 오목부가 형성된 반사층에서 차단되는 모습을 개략적으로 보인다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 발광 소자에서 빛이 공진되는 모습을 개략적으로 보인다.
도 17은 도 12에 도시된 반사층의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 18은 도 12에 도시된 반사층의 또 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.

이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

"상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 다수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 이러한 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있으며, 반드시 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.

모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 이런 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 일 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(100)는, 위상 변조 표면(phase modulation surface)을 포함하는 반사층(110), 반사층(110) 상에 배치된 투명한 평탄화층(120), 평탄화층(120) 상에 배치된 제 1 전극(131), 제 1 전극(131) 상에 배치된 유기 발광층(140), 및 유기 발광층(140) 상에 배치된 제 2 전극(132)을 포함할 수 있다. 발광 소자(100)는 제 2 전극(132) 위에 배치되어 제 2 전극(132)을 보호하는 투명한 보호층(passivation layer)(150)을 더 포함할 수도 있다.

발광 소자(100)는 유기 전계 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)일 수 있다. 예를 들어, 도 2는 도 1에 도시된 유기 발광층(140)의 예시적인 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 유기 발광층(140)은 평탄화층(120) 상에 배치된 정공 주입층(hole jnjection layer)(142), 정공 주입층(142) 상에 배치된 유기 발광 재료층(141), 및 유기 발광 재료층(141) 상에 배치된 전자 주입층(electron injection layer)(143)을 포함할 수 있다. 이러한 구조에서, 정공 주입층(142)을 통해 제공된 정공과 전자 주입층(143)을 통해 제공된 전자가 유기 발광 재료층(141)에서 결합하여 빛이 발생하게 된다. 발생하는 빛의 파장은 유기 발광 재료층(141)의 발광 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정될 수 있다.

또한, 유기 발광층(140)은 정공의 전달을 더욱 원활하게 하기 위하여 정공 주입층(142)과 유기 발광 재료층(141) 사이에 배치된 정공 수송층(hole tranfer layer)(144)을 더 포함할 수 있다. 또한, 유기 발광층(140)은 전자의 전달을 더욱 원활하게 하기 위하여 전자 주입층(143)과 유기 발광 재료층(141) 사이에 배치된 전자 수송층(electron transfer layer)(145)을 더 포함할 수 있다. 또한, 도 2에는 도시되지 않았지만, 유기 발광층(140)은 필요에 따라 다양한 추가적인 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 유기 발광층(140)은 정공 수송층(144)과 유기 발광 재료층(141)사이에 전자 저지층(electron block layer)을 더 포함할 수 있고, 또한 유기 발광 재료층(141)과 전자 수송층(145) 사이에 정공 저지층(hole block layer)을 더 포함할 수도 있다.

유기 발광 재료층(141)은 가시광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 재료층(141)은 적색광의 파장 대역, 녹색광의 파장 대역, 및 청색광의 파장 대역 중에서 어느 한 파장 대역의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 또는, 유기 발광 재료층(141)은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 모두 포함하는 백색 가시광을 방출하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 3은 도 1에 도시된 유기 발광층(140)의 다른 예시적인 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 유기 발광 재료층(141)은 적색광을 방출하는 제 1 유기 발광 재료층(141a), 녹색광을 방출하는 제 2 유기 발광 재료층(141b), 및 청색광을 방출하는 제 3 유기 발광 재료층(141c)을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 유기 발광 재료층(141a)과 제 2 유기 발광 재료층(141b) 사이 및 제 2 유기 발광 재료층(141b)과 제 3 유기 발광 재료층(141c) 사이에는 엑시톤 저지층(excition blocking layer)(146)이 배치될 수 있다. 그러면, 유기 발광층(140)은 백색광을 방출할 수 있다. 그러나 백색광을 방출하는 유기 발광층(140)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 3개의 유기 발광 재료층(141a, 141b, 141c)을 포함하는 대신에, 유기 발광층(140)은 서로 보색 관계에 있는 2개의 유기 발광 재료층을 포함할 수도 있다.

유기 발광층(140)의 하부면에 배치된 제 1 전극(131)은 정공을 제공하는 양극의 역할을 할 수 있다. 유기 발광층(140)의 상부면에 배치된 제 2 전극(132)은 전자를 제공하는 음극의 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 제 1 전극(131)은 상대적으로 높은 일함수(work function)를 갖는 재료로 이루어지고 제 2 전극(132)은 상대적으로 낮은 일함수를 갖는 재료로 이루어질 수 있다.

또한, 제 1 전극(131)은 빛(예컨대, 가시광)을 투과시키는 성질을 갖는 투명 전극이 될 수 있다. 예컨대, 제 1 전극(131)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indume zinc oxide), AZO(aluminium zinc oxide)와 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)을 포함할 수 있다.

제 2 전극(132)은 빛의 일부를 반사하고 일부를 투과시키는 반투과 전극이 될 수 있다. 이를 위해, 제 2 전극(132)은 매우 얇은 두께의 반사성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(132)은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 혼합층 또는 알루미늄(Al)과 리튬(Li)의 혼합층일 수 있다. 이러한 제 2 전극(132)의 전체 두께는 약 10 nm 내지 20 nm일 수 있다. 제 2 전극(132)의 두께가 매우 얇기 때문에 빛의 일부가 반사성 금속을 통과할 수 있다.

반사층(110)은 유기 발광층(140)에서 발생하여 제 1 전극(131)을 투과한 빛을 반사하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 반사층(110)은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 또는 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 반사층(110)은 다른 반사성 재료를 포함할 수도 있다.

이러한 반사층(110)은 제 2 전극(132)과 함께 마이크로 캐비티(L)를 구성하는 역할을 한다. 다시 말해, 발광 소자(100)의 반사층(110)과 제 2 전극(132) 사이에 마이크로 캐비티(L)가 형성된다. 예를 들어, 유기 발광층(140)에서 발생한 빛은 반사층(110)과 제 2 전극(132) 사이를 왕복하며 공진한 후에 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장에 해당하는 빛이 제 2 전극(132)을 통해 외부로 방출될 수 있다.

반사층(110)과 제 2 전극(132) 사이에 형성된 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장은 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이(optical length)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장을 λ라고 할 때, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이는 nλ/2 (n은 자연수)일 수 있다. 이러한 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이는 반사층(110)과 제 2 전극(132) 사이의 마이크로 캐비티(L)를 형성하는 층들의 광학적 두께, 제 2 전극(132)에 의한 위상 지연, 및 반사층(110)에 의한 위상 변이(예컨대, 위상 지연)의 합으로 결정될 수 있다. 여기서, 반사층(110)과 제 2 전극(132) 사이의 마이크로 캐비티(L)를 형성하는 층들의 광학적 두께는 단순한 물리적인 두께가 아니라, 마이크로 캐비티(L)를 형성하는 층들의 재료들의 굴절률을 고려한 두께이다. 예를 들어, 마이크로 캐비티(L)를 형성하는 층들의 광학적 두께는 평탄화층(120)의 광학적 두께, 제 1 전극(131)의 광학적 두께, 및 유기 발광층(140)의 광학적 두께의 합이 될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 마이크로 캐비티(L)를 형성하는 층들의 광학적 두께 및 제 2 전극(132)에 의한 위상 지연을 고정하여 두고, 반사층(110)에 의한 위상 변이만을 조절함으로써 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이 또는 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장을 조절할 수 있다. 반사층(110)에 의한 위상 변이를 조절하기 위하여, 평탄화층(120)과 접하는 반사층(110)의 반사면에는 위상 변조 표면이 형성되어 있다. 위상 변조 표면은 나노 규모의 매우 작은 패턴들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사층(110)의 위상 변조 표면은 가시광의 파장보다 작은 크기의 나노 패턴들이 주기적으로 배치된 메타 구조(meta structure)를 가질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 반사층(110)은 베이스(111) 및 베이스(111)의 상부 표면(114)에 형성되는 위상 변조 표면을 포함할 수 있다. 반사층(110)의 위상 변조 표면은 베이스(111)의 상부 표면(114)에 주기적으로 형성된 다수의 돌출부(112)를 포함할 수 있다. 다수의 돌출부(112)는 베이스(111)의 상부 표면(114)으로부터 돌출된 기둥(post) 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 다수의 돌출부(112)는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 이러한 다수의 돌출부(112)는 베이스(111)와 일체로 형성될 수 있다. 반사층(110)은 다수의 돌출부(112)가 평탄화층(120)과 접촉하도록 배치될 수 있다.

각각의 돌출부(112)가 예를 들어 원기둥인 경우, 위상 변조 표면의 광학적 특성(예를 들어, 반사광의 위상 지연)은 각각의 돌출부(112)의 직경(W), 각각의 돌출부(112)의 높이(H), 및 다수의 돌출부(112)의 피치 또는 주기(P)에 의해 결정될 수 있다. 또는, 각각의 돌출부(112)가 다각형 기둥인 경우에는, 위상 변조 표면의 광학적 특성은 각각의 돌출부(112)의 최대폭(W), 각각의 돌출부(112)의 높이(H), 및 다수의 돌출부(112)의 피치 또는 주기(P)에 의해 결정될 수 있다.

위상 변조 표면의 전체 영역에 대해 돌출부(112)들의 직경(W), 높이(H), 및 주기(P)가 일정할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(112)의 직경(W)은 약 30 nm 내지 약 250 nm이고, 돌출부(112)의 높이(H)는 약 0 nm 내지 약 150 nm이고, 다수의 돌출부(112)의 주기(P)는 약 100 nm 내지 약 300 nm일 수 있다.

위상 변조 표면의 각각의 돌출부(112)의 크기가 위와 같이 공진 파장보다 작으면, 입사광이 돌출부(112)들의 주변부에서 공진하면서 다수의 나노 광 공진 구조가 형성된다. 특히, 입사광 중에서 전기장 성분은 돌출부(112)들 사이의 공간으로 침투하지 못하고 자기장 성분만이 돌출부(112)들의 주변부에서 공진하게 된다. 따라서, 돌출부(112)들 사이의 공간 내에 형성되는 다수의 나노 광 공진 구조는 입사광의 자기장 성분이 돌출부(112)들의 주변부에서 공진되는 실린더 타입의 마그네틱 공진기이다. 그 결과, 돌출부(112)들의 높이(H)와 돌출부(112)들의 굴절률(n)의 곱으로 결정되는 유효 광학 거리(d × n)에 의한 단순 위상 변이보다 큰 위상 변이가 반사층(110)의 위상 변조 표면에서 발생할 수 있다.

따라서, 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장은 위상 변조 표면의 각각의 돌출부(112)의 직경(W), 각각의 돌출부(112)의 높이(H) 및 다수의 돌출부(112)의 주기(P)에 의해 결정될 수 있다. 다시 말해, 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장을 λ라고 할 때, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이가 nλ/2 (n은 자연수)를 만족하도록 위상 변조 표면의 각각의 돌출부(112)의 직경(W), 각각의 돌출부(112)의 높이(H) 및 다수의 돌출부(112)의 주기(P)가 선택될 수 있다. 그러면, 발광 소자(100)에서 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장을 발광 소자(100)의 발광 파장 또는 발광색에 용이하게 매칭시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(100)가 적색 발광 소자인 경우, 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장이 적색 파장 대역에 대응하도록 위상 변조 표면의 각각의 돌출부(112)의 직경(W), 각각의 돌출부(112)의 높이(H), 및 다수의 돌출부(112)의 주기(P)를 선택할 수 있다. 이러한 방식으로, 반사층(110)의 위상 변조 표면의 구조만으로 발광 소자(100)의 발광 파장을 결정하는 것이 가능하다.

마이크로 캐비티(L)가 편광 의존성을 갖는 것을 방지하기 위하여, 다수의 돌출부(112)는 4방 대칭(4-fold symmetry) 특성을 갖도록 규칙적이고 주기적으로 배열될 수 있다. 마이크로 캐비티(L)가 편광 의존성을 가지면, 특정 편광 성분의 빛만이 공진하게 되어 발광 소자(100)의 발광 효율이 저하될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 도 1에 도시된 반사층(110)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이고, 도 5는 도 1에 도시된 반사층(110)의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 베이스(111)의 상부 표면(114) 위에 원기둥 형태를 갖는 다수의 돌출부(112)가 규칙적으로 2차원 배열될 수 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 베이스(111)의 상부 표면(114) 위에 사각기둥 형태를 갖는 다수의 돌출부(112)가 규칙적으로 2차원 배열될 수 있다. 도 4 및 도 5에는 돌출부(112)가 원기둥 및 사각기둥 형태인 것으로 도시되었지만, 돌출부(112)의 형태는 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 돌출부(112)는 타원 기둥, 또는 오각형 이상의 다각형 기둥 형태를 가질 수도 있다.

또한, 도 4 및 도 5에는 다수의 돌출부(112)가 규칙적인 2차원 어레이 패턴으로 배열된 것으로 도시되었다. 이 경우, 위상 변조 표면의 전체 영역에서 인접한 두 돌출부(112)들 사이의 간격들이 일정할 수 있다. 그러나, 4방 대칭 특성을 갖는다면 다수의 돌출부(112)는 어떠한 다른 형태의 어레이로도 배열될 수 있다. 예를 들어, 다수의 돌출부(112)가 불규칙적으로 배열될 수도 있다. 이 경우에도, 마이크로 캐비티(L)가 편광 의존성을 갖지 않게 된다. 한편, 다른 실시예에서는, 발광 소자(100)가 의도적으로 특정한 편광 성분의 빛만을 방출하도록 다수의 돌출부(112)의 배열을 4방 대칭과 다르게 설계할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 돌출부(112)가 1차원 어레이 패턴으로 배열될 수도 있다.

평탄화층(120)은 다수의 돌출부(112)를 포함하는 위상 변조 표면을 갖는 반사층(110) 위에 배치되어 평평한 표면을 제공하는 역할을 한다. 평탄화층(120)의 하부 표면은 반사층(110)의 위상 변조 표면과 상보적인 형태를 가지며, 상부 표면은 평평한 형태를 갖는다. 따라서, 평탄화층(120)의 상부 표면 위에 배치된 제 1 전극(131)은 평평한 하부 표면을 가질 수 있다. 그러면 제 1 전극(131)은 유기 발광층(140)에 균일한 전계를 인가할 수 있다. 이러한 평탄화층(120)은 가시광에 대해 투명한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 평탄화층(120)은 제 1 전극(131)으로부터 반사층(110)으로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(120)은 SiO₂, SiNx, Al₂O₃, HfO₂ 등의 금속 산화물, 금속 질화물이나 투명한 고분자 화합물을 포함할 수 있다.

한편, 유기 발광층(140)의 물리적인 두께를 고려할 때, 주로 2차 공진을 이용하도록 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이가 선택될 수 있다. 다시 말해, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이는 발광 소자(100)의 발광 파장(λ)과 같도록 선택될 수 있다(즉, nλ/2에서 n = 2). 이 경우, 발광 소자(100)의 발광 파장보다 짧은 파장의 빛의 일부가 3차 공진(n = 3)을 일으켜 발광 소자(100)로부터 방출될 수도 있다. 예를 들어, 발광 소자(100)가 적색광을 방출하도록 구성된 경우, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이를 630 nm로 선택할 수 있다. 이 경우, 420 nm 파장의 빛의 일부가 3차 공진을 일으켜 발광 소자(100)로부터 방출될 수 있다. 그러면, 적색광과 함께 청색광이 발광 소자(100)로부터 방출되므로 발광 소자(100)로부터 방출되는 광의 색순도가 저하될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 발광 소자(100)의 발광 파장보다 짧은 파장의 빛이 발광 소자(100)에서 방출되는 것을 억제하기 위해, 평탄화층(120)은 발광 소자(100)의 발광 파장보다 짧은 파장 대역의 광을 흡수하는 흡광체(121)를 포함할 수 있다. 흡광체(121)는, 예를 들어, 발광 소자(100)의 마이크로 캐비티(L) 내에서 3차 공진을 일으키는 파장 대역의 광을 흡수하도록 선택될 수 있다. 그러면, 마이크로 캐비티(L) 내에서 2차 공진을 일으키는 파장 대역의 광은 흡광체(121)에 의해 흡수되지 않고, 발광 소자(100)로부터 방출될 수 있다. 반면, 마이크로 캐비티(L) 내에서 3차 공진을 일으키는 파장 대역의 광은 평탄화층(120)을 반복적으로 지나가는 과정에서 평탄화층(120) 내에 있는 흡광체(121)에 의해 흡수될 수 있다.

도 1에는 다수의 흡광체(121)가 평탄화층(120)의 내부에 균일하게 분산된 것으로 도시되었다. 평탄화층(120) 내에는 흡광체(121)의 재료만이 단독으로 혼합되어 분산될 수도 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유기 용매에 흡광체(121)의 재료 및 유기 바인더를 혼합하여 용해한 후, 반사층(110) 위에 유기 용매를 도포하고 광이나 열에 의해 유기 용매를 경화시킴으로써 흡광체(121)가 혼합된 평탄화층(120)을 형성할 수 있다.

예를 들어, 도 6은 흡광체(121)를 포함하는 평탄화층(120)의 흡수 특성을 예시적으로 보이는 그래프이다. 도 6에서 흡광체(121)는 청색광을 흡수하는 재료를 사용하였으며, 유기 용매에 용해된 흡광체(121) 재료의 농도를 변화시키면서 평탄화층(120)의 흡수 특성의 변화를 측정하였다. 도 6의 그래프에서 농도는 유기 용매를 경화시키기 전의 흡광체(121) 재료의 농도를 나타내며, 흡수율은 유기 용매를 경화시켜 평탄화층(120)을 형성한 후에 측정한 것이다. 도 6의 그래프를 참조하면, 평탄화층(120)은 약 450 nm의 파장 근처에서 흡수 피크를 가지며 흡광체(121) 재료의 농도가 증가할수록 흡수율이 증가한다는 것을 알 수 있다.

도 7은 제 1 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다. 도 7을 참조하면, 제 1 비교예에 따른 발광 소자(10)는 반사층(11), 평탄화층(12), 제 1 전극(13), 유기 발광층(14), 제 2 전극(15) 및 보호층(16)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(100)와 비교할 때, 발광 소자(10)의 반사층(11)은 위상 변조 표면을 갖지 않으며 평탄화층(12)은 흡광체를 포함하지 않는다는 점에서 차이가 있다.

또한, 도 8은 제 2 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제 2 비교예에 따른 발광 소자(20)는 위상 변조 표면(21a)을 갖는 반사층(21), 평탄화층(22), 제 1 전극(23), 유기 발광층(24), 제 2 전극(25) 및 보호층(26)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(100)와 비교할 때, 발광 소자(20)의 평탄화층(22)은 흡광체를 포함하지 않는다는 점에서 차이가 있다.

또한, 도 9는 제 3 비교예에 따른 발광 소자의 구조를 보이는 단면도이다. 도 9를 참조하면, 제 3 비교예에 따른 발광 소자(30)는 반사층(31), 흡광체(32a)를 포함하는 평탄화층(32), 제 1 전극(33), 유기 발광층(34), 제 2 전극(35) 및 보호층(36)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(100)와 비교할 때, 발광 소자(30)의 반사층(31)은 위상 변조 표면을 갖지 않는다는 점에서 차이가 있다.

도 10은 제 1 내지 제 3 비교예 및 실시예에 따른 발광 소자(10, 20, 30, 100)에서 방출된 빛의 스펙트럼들을 비교하여 보이는 그래프이다. 제 1 내지 제 3 비교예 및 실시예에 따른 발광 소자(10, 20, 30, 100)는 모두 적색광의 파장 대역에서 2차 공진이 일어나도록 마이크로 캐비티의 광학적 길이를 선택하였다. 도 10의 그래프를 참조하면, 제 1 비교예에 따른 발광 소자(10)로부터 방출되는 청색광의 세기가 가장 크다는 것을 알 수 있다. 그리고, 제 2 및 제 3 비교예에 따른 발광 소자(20, 30)로부터 방출되는 청색광의 세기는 서로 비슷하였다. 본 실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 청색광의 방출이 크게 줄어든 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 11은 제 1 내지 제 3 비교예 및 실시예에 따른 발광 소자(10, 20, 30, 100)에서 방출된 빛의 색좌표(color coordinate)들을 비교하여 보인다. 도 11에 도시된 색좌표는 CIE 1931 색좌표이다. 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100)로부터 방출된 광은 순수한 적색광에 가장 가깝다는 것을 알 수 있다. 그리고, 방출된 광의 색이 제 3 비교예, 제 2 비교예 및 제 1 비교예의 순으로 점차 청색광에 가까워지면서 색순도가 저하되는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 위상 변조 표면을 적절하게 구성함으로써 마이크로 캐비티를 포함하는 발광 소자(100)에서 마이크로 캐비티의 공진 파장을 발광 소자의 발광 파장에 용이하게 매칭시킬 수 있다. 또한, 위상 변조 표면 위에 배치된 평탄화층(120)이 목표한 발광 파장 성분의 광이 아닌 광, 예를 들어, 마이크로 캐비티에서 3차 공진을 일으키는 다른 파장 성분의 광을 흡수하는 흡광체를 포함하기 때문에, 발광 소자(100)는 목표한 발광 파장 성분의 광만을 방출하고 나머지 파장 성분의 광을 억제할 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)는 높은 색순도를 달성할 수 있다.

도 12는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 12를 참조하면, 다른 실시예에 따른 발광 소자(200)는 위상 변조 표면을 포함하는 반사층(210), 반사층(210) 상에 배치되며 흡광체(221)를 포함하는 평탄화층(220), 평탄화층(220) 상에 배치된 제 1 전극(231), 제 1 전극(231) 상에 배치된 유기 발광층(240), 및 유기 발광층(240) 상에 배치된 제 2 전극(232)을 포함할 수 있다. 또한, 발광 소자(200)는 제 2 전극(232) 위에 배치된 투명한 보호층(250)을 더 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 발광 소자(100)와 비교할 때, 도 12에 도시된 발광 소자(200)의 반사층(210) 상에 형성된 위상 변조 표면의 구조는 도 1에 도시된 발광 소자(100)의 위상 변조 표면의 구조와 상이하다. 도 12에 도시된 발광 소자(200)의 나머지 구성은 도 1에 도시된 발광 소자(100)의 구성과 동일하므로 그에 대한 설명을 생략한다.

도 13은 도 12에 도시된 반사층(210)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이며, 도 14는 도 12에 도시된 반사층(210)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 12 내지 도 14를 참조하면, 위상 변조 표면은 제 1 전극(231)을 마주보는 베이스(211)의 상부 표면(214)에 주기적으로 배치된 다수의 돌출부(212) 및 다수의 오목부(213)를 포함한다. 반사층(210)은 다수의 돌출부(212)와 다수의 오목부(213)가 평탄화층(220)과 접촉하도록 배치될 수 있다.

베이스(211)의 상부 표면(214)으로부터 돌출된 각각의 돌출부(212) 및 베이스(211)의 상부 표면(214)으로부터 함몰된 각각의 오목부(213)는 가시광의 파장 보다 작은 치수(dimension)를 가질 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 돌출부(212)와 오목부(213)는 이격되어 형성될 수 있으며, 다수의 돌출부(212) 또는 다수의 오목부(213)가 차지하는 면적보다 상부 표면(214)이 차지하는 면적이 더 클 수 있다. 또한, 각각의 돌출부(212)가 차지하는 면적은 각각의 오목부(213)가 차지하는 면적 보다 크거나 같을 수 있다.

다수의 돌출부(212)는 베이스(211)의 상부 표면(214)에 소정의 피치(P1)를 가지고 주기적으로 배열될 수 있다. 도 14에는 돌출부(212)들이 정사각형 어레이의 형태로 주기적으로 배열된 것으로 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으며, 이외에도 다수의 돌출부(212)는 정삼각형, 정육각형 등과 같은 다른 다양한 형태의 어레이로 배열될 수 있다. 각각의 돌출부(212)는, 예를 들어, 대략 300nm 이하의 직경(W1)을 가질 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 돌출부(212)는 대략 30nm ~ 250nm의 직경(W1)을 가질 수 있다. 또한, 각각의 돌출부(212)는, 예를 들어, 대략 100nm 이하의 높이(H1)를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 수치는 단지 예시적인 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 다수의 돌출부(212)는 발광 소자(200)의 발광 파장에 해당하는 광을 공진시키기 위하여 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이를 조절하는 역할을 할 수 있다. 다시 말해, 마이크로 캐비티(L)의 공진 파장을 λ라고 할 때, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이가 nλ/2 (n은 자연수)를 만족하도록 위상 변조 표면의 각각의 돌출부(212)의 직경(W1) 및 높이(H1)와, 돌출부(212)들의 피치(P1)가 선택될 수 있다.

다수의 오목부(213)는 베이스(211)의 상부 표면(214)에서 소정의 깊이(H2)로 형성될 수 있다. 다수의 오목부(213)는 다수의 돌출부(212)들 사이에서 소정의 피치(P2)를 가지고 주기적으로 2차원 배열될 수 있다. 도 13 및 도 14에는 2개의 인접하는 돌출부(212) 사이에 오목부(213)가 각각 배치되는 것으로 예시적으로 도시되어 있다. 각각의 오목부(213)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 각각의 오목부(213)는, 예를 들어, 대략 250nm 이하의 직경(W2)을 가질 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 각각의 오목부(213)는 대략 80nm ~ 250nm의 직경(W2)을 가질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각각의 오목부(213)는, 예컨대, 대략 100nm 이하의 깊이(H2)를 가질 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 그리고, 각각의 돌출부(212)의 직경(W1)과 각각의 오목부(213)의 직경(W2)의 차이는, 예를 들어, 대략 100nm 이하가 될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.

이러한 다수의 오목부(213)는 마이크로 캐비티(L) 내에서 공진을 원하지 않는 파장의 광을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 도 15a는 단파장의 광이 반사층(210)에 형성된 오목부(213) 내부로 유입되는 모습을 개략적으로 보이며, 도 15b는 장파장의 광이 오목부(213)가 형성된 반사층(210)에서 차단되는 모습을 개략적으로 보인다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 단파장의 광은 베이스(211)의 상부 표면(214)에 형성된 나노 크기의 오목부(213)의 내부로 유입되어 흡수되는 반면, 도 15b에 도시된 바와 같이, 장파장의 광은 오목부(213)의 내부로 유입되지 못하고 베이스(211)의 상부 표면(214)에서 반사되는 것을 알 수 있다.

반사층(210)에 형성된 오목부(213)의 내부로 흡수되는 광의 파장은 오목부(213)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 돌출부(212)들을 고려하지 않을 경우, 은(Ag)으로 이루어진 평탄한 반사층(210)의 표면에 형성된 대략 190nm의 직경을 갖는 오목부(213)는 450nm 파장의 청색광을 흡수할 수 있으며, 대략 244nm의 직경을 갖는 오목부(213)는 550nm 파장의 녹색광을 흡수할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 적색광을 방출하도록 구성된 발광 소자(200)에서, 마이크로 캐비티(L)의 광학적 길이를 630 nm로 선택하는 경우, 420 nm 파장의 빛의 일부가 3차 공진을 일으켜 발광 소자(200)로부터 방출될 수 있다. 그러면, 적색광과 함께 청색광이 발광 소자(200)로부터 방출되므로 발광 소자(200)로부터 방출되는 광의 색순도가 저하될 수 있다. 본 실시예에서는 공진을 원하지 않는 파장의 광이 평탄화층(220) 내의 흡광체(221)에 의해 흡수될 수 있다. 또한, 이에 더하여, 반사층(210)의 위상 변조 표면에 다수의 돌출부(212)와 함께 나노 크기의 다수의 오목부(213)를 형성함으로써, 공진을 원하지 않는 파장의 광이 오목부(113)에 의해 추가적으로 흡수될 수 있다. 따라서, 발광 소자(200)의 색순도가 더 향상될 수 있다.

도 16은 예시적인 실시예에 따른 발광 소자(200)에서 빛이 공진되는 모습을 개략적으로 보인다. 도 16에는 발광 소자(200)로서 적색 발광 소자가 예시적으로 도시되어 있으며, 편의상 마이크로 캐비티(L)를 구성하는 반사층(210)과 제 2 전극(232)만이 도시되었다. 도 16을 참조하면, 마이크로 캐비티(L)에서 적색광(R)은 반사층(210)의 표면에 형성된 오목부(213)의 내부로 유입되지 않고 반사층(210)의 표면에서 반사된다. 그러나, 적색광(R)보다 짧은 파장의 청색광(B)은 반사층(210)의 표면에 형성된 오목부(213)의 내부로 유입되어 흡수됨을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 오목부(213)는, 예를 들어, 대략 250nm 이하의 직경을 가질 수 있다. 이에 따라, 마이크로 캐비티(L)에서는 적색광(R)만이 공진되어 발광 소자(200)의 외부로 방출될 수 있다.

한편, 이상에서는 예시적인 실시예에 따른 발광 소자(200)가 적색 발광 소자인 경우를 예로 들었으나, 예시적인 실시예에 따른 발광 소자(200)는 녹색 발광 소자가 될 수도 있다. 일반적으로, 반사층의 표면이 평평한 구조를 갖는 경우, 마이크로 캐비티에서 녹색광의 2차 공진이 일어날 때 자외선 광의 3차 공진이 일어나게 되므로 가시광 영역의 디스플레이 장치에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 위상 변조 표면이 형성된 반사층(210)을 사용하는 경우, 위상의 변조로 인하여 마이크로 캐비티 내에서 청색광의 3차 공진이 일어날 가능성도 있다. 또한, 평탄화층(220)의 굴절률 및 두께에 따라 광학적 길이가 달라지므로 공진 파장이 변화할 수도 있다. 이에 따라, 녹색 발광 소자에서도 원하는 않는 짧은 파장의 청색광이 방출될 수 있다. 따라서, 발광 소자(200)가 녹색 발광 소자인 경우에도, 반사층(210)의 표면에 다수의 오목부(213)를 형성하고 평탄화층(220) 내에 흡광체(221)을 분산시킴으로써 원하지 않는 청색 발광을 더욱 억제할 수 있다.

이상과 같이, 반사층(210)의 위상 변조 표면에 다수의 오목부(213)를 형성하고 평탄화층(220) 내에 흡광체(221)을 분산시킴으로써, 공진을 원하는 장파장의 광(예를 들면, 적색광 또는 녹색광)은 공진시켜 방출하고, 공진을 원하지 않는 단파장의 광(예를 들면, 청색광)을 흡수함으로써 색순도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 17은 도 12에 도시된 반사층(210)의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서는, 돌출부(212)들이 정사각형 형태의 어레이로 주기적으로 배열되고, 인접하는 2개의 돌출부(212)들 사이에 오목부(213)들이 각각 형성되었다. 도 17에 도시된 반사층(210)에서는 베이스(211)의 상부 표면(114)으로부터 돌출된 돌출부(212)들이 정사각형 형태의 어레이로 주기적으로 배열되고, 대각선 방향으로 인접하여 배치된 2개의 돌출부(212)들 사이에서 베이스(211)의 상부 표면(214)에 소정 깊이로 오목부(213)들이 배치되어 있다. 다시 말해, 4개의 인접한 돌출부(212)들로 구성된 정사각형 형태의 단위 어레이의 중심부에 각각 오목부(213)가 배치될 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로서, 돌출부(212) 및 오목부(213)은 이외에도 다른 다양한 형태로 배열될 수 있다.

또한, 도 18은 도 12에 도시된 반사층(210)의 또 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다. 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서는, 돌출부(212)들이 원기둥 형태를 가지며 오목부(213)들은 원통 형상으로 형성된 경우가 설명되었다. 도 18에 도시된 금속 반사층(210)에서는 돌출부(212)들이 사각 기둥 형태를 가지고 있다. 이 경우, 돌출부(212)의 최대폭이 직경에 해당할 수 있다. 그리고, 오목부(213)들은 인접하는 2개의 돌출부(212)들 사이에 원통 형상으로 형성되어 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로, 각각의 돌출부(212)는 삼각 기둥, 오각 기둥 등과 같은 다른 다양한 다각 기둥(polyprism) 형태를 가질 수 있다. 또한, 각각의 오목부(213)도 다양한 다른 형태로 형성될 수 있다.

상술한 발광 소자(100, 200)는 디스플레이 장치의 다수의 화소에 적용될 수 있다. 도 19는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 19를 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 서로 다른 색상의 빛을 방출하는 다수의 화소를 포함한다. 여기서, 다수의 화소는 기판(미도시)의 동일 평면 상에서 서로 인접하여 배치되는 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)를 포함할 수 있다. 도 19에는 편의상 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)로 구성된 하나의 단위 화소만이 도시되어 있다.

적색 화소(1100)는 도 1에 도시된 발광 소자(100)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 적색 화소(1100)는 제 1 위상 변조 표면을 포함하는 제 1 반사층(1110), 제 1 반사층(1110) 위에 배치된 제 1 평탄화층(1120), 제 1 평탄화층(1120) 위에 배치된 제 1 전극(1131), 제 1 전극(1131) 위에 배치된 유기 발광층(1140) 및 유기 발광층(1140) 위에 배치된 제 2 전극(1132)을 포함할 수 있다. 적색 화소(1100)는 또한 제 2 전극(1132) 위에 배치된 투명한 보호층(1150)을 더 포함할 수 있다. 제 1 반사층(1110)은 베이스(1111)의 상부 표면(1114) 위에 돌출하여 형성된 다수의 제 1 돌출부(1112)를 포함할 수 있다. 제 1 반사층(1110)은 제 2 전극(1132)과 함께 적색광(R)을 공진시키는 제 1 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다. 또한, 제 1 평탄화층(1120)은 청색광을 흡수하는 흡광체(1121)를 포함할 수 있다.

녹색 화소(1200)도 도 1에 도시된 발광 소자(100)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 녹색 화소(1200)는 제 2 위상 변조 표면을 포함하는 제 2 반사층(1210), 제 2 반사층(1210) 위에 배치된 제 2 평탄화층(1220), 제 2 평탄화층(1220) 위에 배치된 제 1 전극(1131), 제 1 전극(1131) 위에 배치된 유기 발광층(1140), 유기 발광층(1140) 위에 배치된 제 2 전극(1132), 및 제 2 전극(1132) 위에 배치된 보호층(1150)을 포함할 수 있다. 제 2 반사층(1210)은 베이스(1211)의 상부 표면(1214) 위에 돌출하여 형성된 다수의 제 2 돌출부(1212)를 포함할 수 있다. 제 2 반사층(1210)은 제 2 전극(1132)과 함께 녹색광(G)을 공진시키는 제 2 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다. 녹색 화소(1200)의 경우에는, 제 2 평탄화층(1220)이 흡광체를 포함하지 않을 수 있다.

또한, 청색 화소(1300)는 제 3 반사층(1310), 제 3 반사층(1310) 위에 배치된 제 3 평탄화층(1320), 제 3 평탄화층(1320) 위에 배치된 제 1 전극(1131), 제 1 전극(1131)에 배치된 유기 발광층(1140), 유기 발광층(1140)에 배치된 제 2 전극(1132), 및 제 2 전극(1132) 위에 배치된 보호층(1150)을 포함할 수 있다. 청색 화소(1300)에서 제 3 반사층(1310)의 상부 표면은 평평한 반사면을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 평탄화층(1220)은 흡광체를 포함하지 않을 수 있다.

제 3 반사층(1310)은 제 2 전극(1132)과 함께 청색광을 공진시키는 제 3 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다. 제 3 마이크로 캐비티는 제 3 반사층(1310)과 제 2 전극(1132) 사이에 배치된 층들의 구조적 및 광학적 특성을 조절함으로써 청색광(B)의 공진 파장을 가질 수 있다. 여기서, 제 3 반사층(1310)의 상부 표면은 제 1 및 제 2 위상 변조 표면의 제 1 및 제 2 돌출부(1112, 1212)들의 상부 표면과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제 3 반사층(1310)은 청색광(B)의 공진 파장을 가지는 제 3 위상 변조 표면을 가질 수도 있다. 이 경우, 제 3 위상 변조 표면은 제 3 반사층(1310)의 상면에 소정 높이로 돌출된 다수의 돌출부를 포함할 수 있다.

이상과 같은 구조의 디스플레이 장치(1000)에서, 인접하여 배치되는 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)의 제 1 반사층(1110), 제 2 반사층(1210) 및 제 3 반사층(1310)은 연속적으로 연장될 수 있다. 또한, 제 1 평탄화층(1120), 제 2 평탄화층(1220), 제 3 평탄화층(1320)도 서로 연속적으로 연장될 수 있다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)의 제 1 전극(1131)도 일체로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(1131)은 공통 전극일 수 있다. 인접하여 배치되는 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)의 독립적인 구동을 위하여, 적색, 녹색 및 청색 화소(1100, 1200, 1300)의 유기 발광층(1140)과 제 2 전극(1132)은 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(1132)은 화소 전극일 수 있다. 또한, 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200), 및 청색 화소(1300)는 동일한 유기 발광층(1140)을 포함할 수 있다. 이 경우, 유기 발광층(1140)은 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다.

적색 화소(1100)에서는 유기 발광층(1140)에서 발생한 백색광 중에서 적색광(R)이 제 1 반사층(1110)과 제 2 전극(1132) 사이를 왕복하며 공진한 후에 제 2 전극(1132)을 통하여 외부로 출광될 수 있다. 이때, 유기 발광층(1140)에서 발생한 백색광 중에서 청색광(B)은 제 1 평탄화층(1120) 내에 있는 흡광체(1121)에 의해 흡수됨으로써 적색 화소(1100)에서는 색순도가 향상된 적색광(R)이 방출될 수 있다.

녹색 화소(1200)에서는 유기 발광층(1140)에서 발생한 백색광 중에서 녹색광(G)이 제 2 반사층(1210)과 제 2 전극(1132) 사이를 왕복하며 공진한 후에 제 2 전극(1132)을 통하여 외부로 출광될 수 있다. 그리고, 청색 화소(1300)에서는 유기 발광층(1140)에서 발생한 백색광 중에서 청색광(B)이 제 3 반사층(1310)과 제 2 전극(1132) 사이를 왕복하며 공진한 후에 제 2 전극(1132)을 통하여 외부로 출광될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 적색 화소(1100) 및 녹색 화소(1200)에서는 제 1 및 제 2 위상 변조 표면이 각각 입사광의 파장보다 작은 크기를 가지며 주기적으로 배치되는 다수의 제 1 및 제 2 돌출부(1112, 1212)를 포함하고, 이러한 제 1 및 제 2 돌출부들(1112, 1212)의 크기 및 피치를 조절함으로써 원하는 파장의 공진을 용이하게 유도할 수 있다. 따라서, 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200), 및 청색 화소(1300)의 각각의 마이크로 캐비티의 광학적 길이를 조절하기 위하여, 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200), 및 청색 화소(1300)의 각각의 물리적인 두께를 개별적으로 조절할 필요가 없으며, 적색 화소(1100)의 제 1 위상 변조 표면과 녹색 화소(1200)의 제 2 위상 변조 표면만을 개별적으로 구성하면 된다. 그러면, 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200), 및 청색 화소(1300)의 물리적인 두께가 모두 동일할 수 있다. 또한, 적색 화소(1100) 및 녹색 화소(1200)에서의 제 1 및 제 2 돌출부들(1112, 1212)의 상부 표면을 청색 화소(1300)에서의 제 3 반사층(1310)의 상부 표면과 동일한 높이로 형성함으로써 디스플레이 장치(1000)를 더욱 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 적색 화소(1100)의 제 1 평탄화층(1120)에 있는 흡광체(1121)가 청색광(B)을 흡수함으로써 적색 화소(1100)에서 방출되는 적색광(R)의 색순도가 향상될 수 있다.

도 20은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 20에 도시된 디스플레이 장치(2000)의 경우, 녹색 화소(1200)의 제 2 평탄화층(1220)이 청색광(B)을 흡수하는 흡광체(1121)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 녹색 화소(1200)에서 방출되는 녹색광(G)의 색순도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 적색 화소(1200)의 제 1 평탄화층(1120)에 배치된 흡광체(1121)와 녹색 화소(1200)의 제 2 평탄화층(1220)에 배치된 흡광체(1121)는 동일한 재료일 수도 있으며, 또는 다른 재료일 수도 있다. 예를 들어, 적색 화소(1200)의 제 1 평탄화층(1120)에 배치된 흡광체(1121)는 적색광(R)을 흡수하지 않는 재료로 선택되고, 녹색 화소(1200)의 제 2 평탄화층(1220)에 배치된 흡광체(1121)는 녹색광(G)을 흡수하지 않는 재료로 선택될 수 있다.

또한, 도 21은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 21에 도시된 디스플레이 장치(3000)에서는 모든 화소들의 평탄화층이 청색광(B)을 흡수하는 흡광체(1121)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 적색 화소(1100)의 제 1 평탄화층(1120), 녹색 화소(1200)의 제 2 평탄화층(1220), 및 청색 화소(1300)의 제 3 평탄화층(1320)에 모두 청색광을 흡수하는 동일한 재료의 흡광체(1121)가 분산될 수 있다. 그러면, 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200), 및 청색 화소(1300)의 제 1 평탄화층(1120), 제 2 평탄화층(1220), 및 제 3 평탄화층(1320)을 한번의 공정으로 간단하게 형성할 수 있다.

도 21에 도시된 바와 같이, 청색 화소(1300)에서는 제 3 반사층(1310)의 상부 표면과 제 1 전극(1131)의 하부 표면 사이의 거리가 가장 짧다. 그리고, 적색 화소(1100)에서는 제 1 반사층(1110)의 베이스(1111)의 상부 표면(1114)과 제 1 전극(1131)의 하부 표면 사이의 거리가 가장 길다. 따라서, 청색 화소(1300)의 제 3 평탄화층(1320)에서는 청색광(B)이 지나가는 경로가 가장 짧기 때문에 제 3 평탄화층(1320) 내의 흡광체(1121)에 의한 청색광(B)의 손실이 비교적 적다. 그리고, 적색 화소(1100)의 제 1 평탄화층(1120)에서는 청색광(B)이 지나가는 경로가 가장 길기 때문에 제 1 평탄화층(1120) 내의 흡광체(1121)에 의해 청색광(B)이 충분히 흡수될 수 있다.

도 22는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 22를 참조하면, 디스플레이 장치(4000)의 적색 화소(1100)의 제 1 반사층(1110)은 청색광(B)을 흡수하기 위한 다수의 제 1 오목부(1113)를 더 포함할 수 있다. 녹색 화소(1200)의 제 2 반사층(1210)은 제 2 돌출부(1212)만을 포함할 수 있다. 따라서, 적색 화소(1100)에서 흡광체(1121)와 함께 제 1 오목부(1113)가 청색광(B)을 흡수함으로써, 적색 화소(1100)에서 방출되는 적색광(R)의 색순도를 향상시킬 수 있다.

또한, 도 23은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 23을 참조하면, 디스플레이 장치(5000)의 적색 화소(1100)의 제 1 반사층(1110)은 청색광(B)을 흡수하기 위한 다수의 제 1 오목부(1113)를 더 포함하며, 녹색 화소(1200)의 제 2 반사층(1210)도 청색광(B)을 흡수하기 위한 다수의 제 2 오목부(1213)를 더 포함할 수 있다.

도 22 및 도 23에서는 적색 화소(1100)만이 흡광체(1121)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 20에 도시된 실시예와 마찬가지로, 도 22 및 도 23의 실시예에서도 적색 화소(1100)와 녹색 화소(1200)가 흡광체(1121)를 포함할 수 있다. 또한, 도 21에 도시된 실시예와 마찬가지로, 도 22 및 도 23의 실시예에서 적색 화소(1100), 녹색 화소(1200) 및 청색 화소(1300)가 모두 흡광체(1121)를 포함할 수 있다.

상술한 발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200.....발광 소자 110, 210.....반사층
111, 211.....베이스 112, 212.....돌출부
120, 220.....평탄화층 121, 221.....흡광체
131, 132, 231, 232.....전극 140.....유기 발광층
141, 141a, 141b, 141c.....유기 발광 재료층
142.....정공 주입층 143.....전자 주입층
144.....전자 수송층 145.....전자 수송층
146.....엑시톤 저지층 150.....보호층
213.....오목부
1000, 2000, 3000, 4000, 5000.....디스플레이 장치
1100, 1200, 1300.....화소 1110, 1210.....반사층
1111, 1211.....베이스 1112, 1212.....돌출부
1120.....평탄화층 1121.....흡광체
1131, 1132.....전극 1140.....유기 발광층
1150.....보호층

Claims

위상 변조 표면(phase modulation surface)을 포함하는 반사층;
상기 반사층 상에 배치된 평탄화층;
상기 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하며,
상기 반사층과 상기 제 2 전극은 제 1 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하고,
상기 평탄화층은 제 1 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함하는 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 돌출부를 포함하며, 상기 마이크로 캐비티의 공진 파장은 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리에 의해 결정되는 발광 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 파장을 λ라고 할 때, 상기 마이크로 캐비티의 광학적 길이가 nλ/2 (n은 자연수)를 만족하도록 상기 위상 변조 표면의 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리가 선택되는 발광 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 오목부를 더 포함하는 발광 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 다수의 오목부는 제 2 파장의 광을 흡수하도록 구성된 발광 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 반사층은 상기 돌출부와 상기 오목부가 상기 평탄화층과 접촉하도록 배치되는 발광 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 돌출부와 상기 오목부는 원기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 갖는 발광 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 돌출부와 상기 오목부는 가시광의 파장보다 작은 치수(dimension)을 갖는 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 오목부는 250nm 이하의 직경을 갖는 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 돌출부의 직경과 상기 오목부의 직경 차이는 100nm 이하인 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 돌출부의 높이 및 상기 오목부의 깊이는 100nm 이하인 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 투명 전극이고 상기 제 2 전극은 광의 일부를 반사하고 일부를 투과시키는 반투과 전극인 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 반사성 금속으로 이루어지며, 상기 제 2 전극의 두께는 10 nm 내지 20 nm인 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 평탄화층은 가시광에 대해 투명한 재료로 이루어지며, 다수의 흡광체가 상기 평탄화층 내에 분산되어 있는 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광 또는 녹색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함하는 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 유기 발광층은:
상기 제 1 전극 상에 배치된 정공 주입층;
상기 정공 주입층 상에 배치된 유기 발광 재료층;
상기 유기 발광 재료층 상에 배치된 전자 주입층;을 포함하는 발광 소자.
제 1 파장의 광을 방출하는 제 1 화소; 및
제 1 파장과 다른 제 2 파장의 광을 방출하는 제 2 화소;를 포함하며,
상기 제 1 화소는:
위상 변조 표면(phase modulation surface)을 포함하는 반사층;
상기 반사층 상에 배치된 평탄화층;
상기 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 발광층; 및
상기 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하고,
상기 반사층과 상기 제 2 전극은 제 1 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하고,
상기 평탄화층은 제 1 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함하는 디스플레이 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 돌출부를 포함하며, 상기 마이크로 캐비티의 공진 파장은 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리에 의해 결정되는 디스플레이 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 파장을 λ라고 할 때, 상기 마이크로 캐비티의 광학적 길이가 nλ/2 (n은 자연수)를 만족하도록 상기 위상 변조 표면의 각각의 돌출부의 폭 또는 직경, 각각의 돌출부의 높이, 및 다수의 돌출부 사이의 거리가 선택되는 디스플레이 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 반사층의 위상 변조 표면은 주기적으로 2차원 배열된 다수의 오목부를 더 포함하는 디스플레이 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 다수의 오목부는 제 2 파장의 광을 흡수하도록 구성된 디스플레이 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 반사층은 상기 돌출부와 상기 오목부가 상기 평탄화층과 접촉하도록 배치되는 디스플레이 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 돌출부와 상기 오목부는 가시광의 파장보다 작은 치수(dimension)을 갖는 디스플레이 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 화소는:
평평한 표면을 갖는 반사층;
상기 제 2 화소의 반사층 상에 배치된 평탄화층;
상기 제 2 화소의 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극;
상기 제 2 화소의 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광 및 제 2 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 유기 발광층; 및
상기 제 2 화소의 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하고,
상기 제 2 화소의 반사층과 상기 제 2 화소의 제 2 전극은 제 2 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하는 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 2 화소의 평탄화층은 제 2 파장의 광을 흡수하는 상기 흡광체를 포함하지 않는 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 2 화소의 평탄화층은 제 2 파장의 광을 흡수하는 상기 흡광체를 포함하는 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 1 화소의 반사층과 상기 제 2 화소의 반사층이 연속적으로 연장되어 있는 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 1 화소의 평탄화층과 상기 제 2 화소의 평탄화층이 연속적으로 연장되어 있는 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 1 화소의 두께와 상기 제 2 화소의 물리적인 물리적인 두께가 서로 동일한 디스플레이 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광 또는 녹색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함하는 디스플레이 장치.
제 17 항에 있어서,
제 1 파장 및 제 2 파장과 다른 제 3 파장의 광을 방출하는 제 3 화소를 더 포함하며,
상기 제 3 화소는:
위상 변조 표면을 포함하는 반사층;
상기 제 3 화소의 반사층 상에 배치된 평탄화층;
상기 제 3 화소의 평탄화층 상에 배치된 제 1 전극;
상기 제 3 화소의 제 1 전극 상에 배치된 것으로, 제 1 파장의 광, 제 2 파장의 광, 및 제 3 파장의 광을 포함하는 가시광을 방출하는 발광층; 및
상기 제 3 화소의 유기 발광층 상에 배치된 제 2 전극;을 포함하고,
상기 제 3 화소의 반사층과 상기 제 3 화소의 제 2 전극은 제 3 파장의 광을 공진시키는 마이크로 캐비티를 구성하는 디스플레이 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 제 3 화소의 평탄화층은 제 3 파장보다 짧은 제 2 파장의 광을 흡수하는 흡광체를 포함하는 디스플레이 장치.
제 32 항에 있어서,
상기 제 1 화소의 흡광체와 상기 제 3 화소의 흡광체는 서로 다른 재료로 이루어지는 디스플레이 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 제 1 화소의 물리적인 두께, 상기 제 2 화소의 물리적인 두께 및 상기 제 3 화소의 물리적인 두께가 서로 동일한 디스플레이 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 가시광은 백색광이며, 상기 제 1 파장의 광은 적색광을 포함하고, 상기 제 2 파장의 광은 청색광을 포함하고, 상기 제 3 파장의 광은 녹색광을 포함하는 디스플레이 장치.