KR20220037716A - 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 예시에 따른 디스플레이 장치는, 청색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 청색 발광유닛과 녹색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 녹색 발광유닛이 적층된 구조를 포함하며, 상기 청색 입사광과 상기 녹색 입사광이 혼합된 입사광을 발생하는 OLED(organic light emitting device) 기판; 및 상기 OLED 기판 상에 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광을 발광하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소; 상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소 중 둘 이상에 각각 배치되며, 상기 OLED 기판으로부터 입사된 광을 기 결정된 색의 광으로 변환하는 양자점을 포함하는 색변환층; 및 상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소에 각각 배치되어 소정의 파장 대역의 광을 흡수 또는 차단하는 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터;를 포함하며, 상기 제2 칼라필터의 최대 투과율에서의 파장과 상기 녹색 입사광의 무게중심 파장의 차이가 18nm이하가 되도록 조정할 수 있다.
Description
개시된 실시예들은 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 디스플레이 장치는 휴대폰 등과 같은 소형 제품의 디스플레이부로 사용되기도 하고, 텔레비전 등과 같은 대형 제품의 디스플레이부로 사용되기도 한다.
디스플레이 장치는 외부로 이미지를 디스플레이 하기 위해 전기적 신호를 받아 발광하는 복수의 화소들을 포함한다. 각 화소는 발광소자를 포함하며, 예컨대 유기발광 디스플레이 장치의 경우 유기발광다이오드(OLED)를 발광소자로 포함한다. 일반적으로 유기발광 디스플레이 장치는 기판 상에 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드를 형성하고, 유기발광다이오드가 스스로 빛을 발광하여 작동한다.
복수의 양자점 색변환 요소 및 칼라 필터를 포함하는 유기발광소자(OLED) 방식의 디스플레이에서는 청색(blue)-OLED 기판, 백색(white)-OLED 기판 또는 녹색(green)-OLED 기판을 광원으로 사용할 수 있다.
우수한 성능을 갖는 디스플레이 장치를 제공한다.
광원 OLED에 녹색광 및 청색광을 적용하고, 복수의 양자점 색변환요소 및 복수의 칼라필터요소를 이용하는 디스플레이 장치를 제공한다.
광원 OLED에 녹색광(green light)을 적용한 디스플레이 장치에서 높은 효율 및 우수한 색 재현성을 구비하는는 디스플레이 장치를 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르면, 청색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 청색 발광유닛과 녹색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 녹색 발광유닛이 적층된 구조를 포함하며, 상기 청색 입사광과 상기 녹색 입사광이 혼합된 입사광을 발생하는 OLED(organic light emitting device) 기판; 및 상기 OLED 기판 상에 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광을 발광하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소; 상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소 중 둘 이상에 각각 배치되며, 상기 OLED 기판으로부터 입사된 광을 기 결정된 색의 광으로 변환하는 양자점을 포함하는 색변환층; 및 상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소에 각각 배치되어 소정의 파장 대역의 광을 흡수 또는 차단하는 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터;를 포함하며, 상기 제2 칼라필터의 최대 투과율 파장(λg)과 상기 녹색 입사광의 무게중심 파장(λc) 사이의 차이(λ)에 대한 상기 녹색 입사광의 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 스펙트럼의 면적(Area)의 변환값(R)이 3.6이상 13 이하이며,
여기서, 스펙트럼의 면적(Area)은 하기 수식 1에 의해 결정되고,
[수식 1]
상기 수식 1에서 f(x)는 광의 강도의 최대값이 1로 정규화된 상기 녹색 입사광의 스펙트럼이며, 상기 무게중심 파장(λc)은 상기 녹색 입사광의 스펙트럼의 면적을 절반으로 나누는 파장이며, 변환값(R)은 하기 수식 3에 의해 결정되는
[수식 3]
디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
상기 OLED 기판은 탠덤(tandem) 구조를 갖을 수 있다.
상기 OLED 기판은 순차로 적층된 제1 청색 발광유닛, 녹색 발광유닛 및 제2 청색 발광유닛을 포함하고, 상기 녹색 발광유닛은 상기 제1 및 제2 청색 발광유닛 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 청색 발광유닛과 상기 녹색 발광유닛 사이에 구비된 제1 전하생성층(charge generation layer); 및 상기 녹색 발광유닛과 상기 제2 청색 발광유닛 사이에 구비된 제2 전하생성층;을 더 포함할 수 있다.
상기 녹색 발광유닛은 유기물 기반의 녹색 발광층을 포함하고, 상기 녹색 발광층은 TADF(thermally activated delayed fluorescence) 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 녹색 발광유닛은 유기물 기반의 녹색 발광층을 포함하고, 상기 녹색 발광층은 인광 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 T1(dopant) 
S1(dopant) 
T1(dopant) + 0.5 eV 를 만족하고, 여기서, T1(dopant)은 상기 도펀트의 삼중항 에너지 레벨(eV)이고, 상기 S1(dopant)은 상기 도펀트의 일중항 에너지 레벨(eV)일 수 있다.
상기 도펀트는 이리듐(Ir)을 포함하는 유기금속 화합물일 수 있다.
상기 도펀트는 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하는 유기금속 화합물일 수 있다.
상기 도펀트는 사각-평면 코디네이션(square-planar coordination) 구조를 갖는 유기금속 화합물일 수 있다.
상기 도펀트는 금속 M 및 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속 M과 상기 유기 리간드는 1개, 2개 또는 3개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있다.
상기 도펀트는 금속 M 및 3개 또는 4개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는 4배위 유기 리간드를 포함하고, 상기 M은 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하며, 상기 4배위 유기 리간드는 벤즈이미다졸 그룹 또는 피리딘 그룹을 포함할 수 있다.
상기 제1 칼라필터는 청색 차단 필터(blue cut filter)이고, 상기 제2 칼라필터는 청색 및 녹색 차단 필터(blue and green cut filter)일 수 있다.
상기 제1 칼라필터는 흡수형 녹색 칼라필터이고, 상기 제2 칼라필터는 흡수형 적색 칼라필터일 수 있다.
상기 제3 칼라필터는 녹색 차단 필터(green cut filter) 또는 흡수형 청색 칼라필터일 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 세4 화소를 더 포함하고, 상기 제4 화소 영역은 상기 제1 내지 제3 화소 영역과 다른 색을 발현하도록 구성될 수 있다.
상기 세4 화소 영역은 블랭크(blank) 영역일 수 있다.
광원 OLED에 녹색광을 적용한 디스플레이 장치에서, 높은 효율 뿐만 아니라 우수한 색 재현성을 구비하는 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
광원 OLED에 녹색광 및 청색광을 적용하고 아울러 복수의 양자점 색변환 요소 및 복수의 칼라필터요소를 이용해서 우수한 성능을 갖는 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환층과 칼라 필터를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 OLED 기판의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 발광 유닛으로부터 생성되는 녹색 입사광과 상기 녹색 입사광이 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터를 통과한 출력광의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터의 파장에 따른 투과율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8b는 CIE1931 색도도에서, 국제 전기통신연합(ITU)에서 제정한 UHD(4K) 색 규격을 도시한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상과 무게 중심 파장을 표시한 그래프이다.
도 9b은 도 9a의 그래프에 제2 칼라 필터의 파장에 따른 투과율 변화를 추가한 그래프이다.
도 9c는 일 예시에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상을 표시한 그래프이다.
도 9d는 일 예시에 따른 변환값, 녹색 영역의 색좌표 및 청색 입사광의 투과도 사이의 관계를 표시한 그래프이다
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환층과 칼라 필터를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 OLED 기판의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 발광 유닛으로부터 생성되는 녹색 입사광과 상기 녹색 입사광이 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터를 통과한 출력광의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터의 파장에 따른 투과율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8b는 CIE1931 색도도에서, 국제 전기통신연합(ITU)에서 제정한 UHD(4K) 색 규격을 도시한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상과 무게 중심 파장을 표시한 그래프이다.
도 9b은 도 9a의 그래프에 제2 칼라 필터의 파장에 따른 투과율 변화를 추가한 그래프이다.
도 9c는 일 예시에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상을 표시한 그래프이다.
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도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
이하, 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 이미지를 구현하는 표시영역(DA)과 이미지를 구현하지 않는 비표시영역(NDA)을 포함한다. 디스플레이 장치(1)는 표시영역(DA)에서 방출되는 빛을 이용하여 외부로 이미지를 제공할 수 있다.
도 1에서는 표시영역(DA)이 사각형인 디스플레이 장치(1)를 도시하고 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 표시영역(DA)의 형상은 원형, 타원, 또는 삼각형이나 오각형 등과 같은 다각형일 수 있다. 또한, 도 1의 디스플레이 장치(1)는 플랫한 형태의 평판 디스플레이 장치를 도시하나, 디스플레이 장치(1)는 플렉서블, 폴더블, 롤러블 디스플레이 장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
도시되지는 않았으나, 디스플레이 장치(1)는 컴포넌트(미도시)를 포함할 수 있다. 컴포넌트는 표시영역(DA) 또는 비표시영역(NDA)에 대응하도록 제1 기판(100, 도 2)의 일측에 위치할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포턴트로서, 칼라필터, 색 변환층 및 OLED 기판을 발광부로 포함하는 디스플레이 장치(1)에 대해 서술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 제1 기판(100)의 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P1, P2, P3)들을 포함할 수 있다. 복수의 화소(P1, P2, P3)들 각각은 예를 들어, 적색광, 녹색광, 청색광 또는 백색광을 방출할 수 있다.
이하 본 명세서에서, 각 화소(P1, P2, P3)는 각각 서로 다른 색을 발광하는 부화소(Sub-Pixel)을 의미하며, 각 화소(P1, P2, P3)는 예컨대 적색(R) 부화소, 녹색(G) 부화소 및 청색(B) 부화소 중 하나일 수 있다.
제1 기판(100) 상부에는 제2 기판(300)이 구비될 수 있다. 제2 기판(300)은 제1 기판(100) 상에 형성된 구성요소들을 사이에 두고 제1 기판(100)과 대향하여 배치될 수 있다. 제2 기판(300)에는 도 3과 같이 칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G)이 구비되어, 색 변환 유닛(20)을 형성할 수 있다.
표시영역(DA)은 박막봉지층(400)를 통해 커버되어 외기 또는 수분 등으로부터 보호될 수 있다. 박막봉지층(400)을 통해 각 화소(P1, P2, P3)는 외기로부터 밀봉될 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 수분 및 산소 등 외부요인에 취약한 특성을 갖는바, 박막봉지층(400)을 통해 유기발광다이오드(OLED)를 밀봉함으로써 디스플레이 장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 박막봉지층(400)을 구비하는 경우, 디스플레이 장치(1)의 두께를 감소시킴과 동시에 가요성(flexibility)를 향상시킬 수 있다.
각 화소(P1, P2, P3)는 비표시영역(NDA)에 배치된 외곽회로들과 전기적으로 연결될 수 있다. 비표시영역(NDA)에는 제1 스캔 구동회로(120), 제2 스캔 구동회로(130), 데이터 구동회로(150), 제1 전원공급배선(160) 및 제2 전원공급배선(170)이 배치될 수 있다.
제1 스캔 구동회로(120)는 스캔라인(SL)을 통해 각 화소(P1, P2, P3)에 스캔 신호를 제공할 수 있다. 제1 스캔 구동회로(120)는 발광 제어선(EL)을 통해 각 화소에 발광 제어 신호를 제공할 수 있다. 제2 스캔 구동회로(130)는 표시영역(DA)을 사이에 두고 제1 스캔 구동회로(120)와 나란하게 배치될 수 있다.
제어부에서 생성된 제어 신호는 인쇄회로기판을 통해 제1 및 제2 스캔 구동회로(110, 120)에 각각 전달될 수 있다. 제어부는 제1 및 제2 전원공급배선(160, 170)에 각각 제1 및 제2 전원(ELVDD, ELVSS)을 제공할 수 있다. 제1 전원전압(ELVDD)은 제1 전원공급배선(160)과 연결된 구동전압라인(PL)을 통해 각 화소(P1, P2, P3)에 제공되고, 제2 전원전압(ELVSS)은 제2 전원공급배선(170)과 연결된 각 화소(P1, P2, P3)의 대향전극에 제공될 수 있다.
데이터 구동회로(150)는 데이터라인(DL)에 전기적으로 연결된다. 데이터 구동회로(150)의 데이터 신호는 데이터라인(DL)을 통해 각 화소(P1, P2, P3)에 제공될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 OLED 기판(10)과 OLED 기판(10)에 대향하여 배치된 색 변환 유닛(20)을 포함한다. 제1 화소(P1), 제2 화소(P2) 및 제3 화소(P3)는 각각 제1 기판(100) 상에서 제1 색광 내지 제3색광(Lr, Lg, Lb)을 각각 발광하는 화소일 수 있다. 예컨대, 제1 화소(P1)는 제1 색광(Lr)으로서 적색 광을 발광할 수 있고, 제2 화소(P2)는 제2 색광(Lg)으로서 녹색 광을 발광할 수 있으며, 제3 화소(P3)는 제3 색광(Lb)으로서 청색광을 발광할 수 있다.
OLED 기판(10)은 제1 화소(P1), 제2 화소(P2) 및 제3 화소(P3)의 하부에 배치될 수 있다. OLED 기판(10)은 광원 OLED 라고 할 수 있다. OLED 기판(10)은 적어도 하나의 청색 발광유닛과 적어도 하나의 녹색 발광유닛이 적층된 구조를 포함할 수 있다
색 변환 유닛(20)은 칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G)을 포함할 수 있다. OLED 기판(10)에서 발광한 광은 칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G)을 통과하여 각각 제1 색광(Lr), 제2 색광(Lg), 제3 색광(Lb)을 방출할 수 있다.
칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G)은 제2 기판(300)에 바로 위치할 수 있다. 이때, 제2 기판(300)에 바로 위치'한다고 함은 제2 기판(300) 상에 칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G)을 직접 형성하여 색 변환 유닛(20)을 제작하는 것을 의미할 수 있다. 그 후, 칼라 필터들(20R, 20G, 20B) 및 색변환층들(21R, 21G) 각각이 제1 화소(P1), 제2 화소(P2) 및 제3 화소(P3)와 마주보도록 하여 OLED 기판(10)과 색 변환 유닛(20)을 접합시킬 수 있다. 도 3에서는 접착층(30)을 통해 OLED 기판(10)과 색 변환 유닛(20)을 접합시킨 것을 도시한다. 접착층(30)은 예컨대 OCA(Optical Clear Adhesive)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 선택적 실시예로, 접착층(30)은 생략될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 일부를 확대하여 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환층과 칼라 필터를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, OLED 기판(10)은 광원 OLED 라고 할 수 있다. OLED 기판(10)은 적어도 하나의 청색 발광유닛(11, 13)과 적어도 하나의 녹색 발광유닛(12)이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 상기 청색 발광유닛들(11, 13)은 약 440∼500 nm 또는 450∼480 nm 정도의 피크 파장 대역을 갖는 청색 입사광(Ib)을 발광할 수 있고, 상기 녹색 발광유닛(12)은 약 500∼550 nm 또는 510∼540 nm 정도의 피크 파장 대역을 갖는 녹색 입사광(Ig)을 발광할 수 있다. 따라서, OLED 기판(10)은 청색 입사광(Ib)과 녹색 입사광(Ig)이 혼합된 입사광(I)을 발광할 수 있다. 상기 청색 발광유닛(11, 13)은 청색 형광 물질 및/또는 청색 인광 물질을 포함할 수 있다. 상기 녹색 발광유닛(12)은 녹색 인광 물질 및/또는 녹색 형광 물질을 포함할 수 있다.
예컨대, OLED 기판(10)은 제1 청색 발광유닛(11), 녹색 발광유닛(12) 및 제2 청색 발광유닛(13)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 청색 발광유닛(11)과 제2 청색 발광유닛(13) 사이에 녹색 발광유닛(12)이 배치될 수 있다. 제1 청색 발광유닛(11) 상에 및 녹색 발광유닛(12) 및 제2 청색 발광유닛(13)이 차례로 적층될 수 있다. 청색 발광유닛(11, 13) 각각의 수명은 녹색 발광유닛(12)의 수명보다 짧을 수 있기 때문에, 두 개 혹은 그 이상의 청색 발광유닛(11, 13) 및 이보다 적은 수의 녹색 발광유닛(12)을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 발광 효율, 수명, 성능 등을 고려했을 때, 두 개의 청색 발광유닛(11, 13) 사이에 하나의 녹색 발광유닛(12)을 사용할 수 있다. 그러나 OLED 기판(10)의 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
OLED 기판(10)은 탠덤(tandem) 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1 청색 발광유닛(11)과 녹색 발광유닛(12) 사이에 제1 전하생성층(charge generation layer)(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 녹색 발광유닛(12)과 제2 청색 발광유닛(13) 사이에 제2 전하생성층(미도시)이 구비될 수 있다. 상기한 탠덤 구조와 제1 및 제2 전하생성층에 대해서는 추후에 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
OLED 기판(10)의 일면 상에 색 변환 유닛(20)이 구비될 수 있다. 색 변환 유닛(20)은 적색 변환을 위한 제1 양자점(quantum dot)(QD)을 포함하는 제1 색 변환층(21R), 녹색 변환을 위한 제2 양자점을 포함하는 제2 색 변환층(21G)과 제1 색 변환층(21R) 상에 구비된 제1 칼라필터(20R), 제2 색 변환층(21G) 상에 구비된 제2 칼라필터(20G) 및 제3 칼라필터(20B)를 더 포함할 수 있다. 여기서는 청색 변환을 위한 제3 양자점을 포함하는 제3 색 변환층(21B)이 도시되지 아니하였으나, 필요에 따라 부가할 수 있음은 자명하다.
도 5를 참조하면, 일 예로서, 제1 및 제2 청색 발광유닛(11, 13)으로부터 발광된 청색 입사광(Ib)과 제2 청색 발광유닛(13)으로부터 발광된 녹색 입사광(Ig)이 합성된 입사광(I)은 제2 색 변환층(21G) 및 제2 칼라필터(20G)을 차례로 통과하여 제2 색 광(Lg)으로 변환된다. 제2 색 변환층(21G)은 산란입자들(SP), 양자점들(QD) 및 감광성 폴리머(OM)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 입사광(I)은 산란입자들(SP)에 의해 광의 산란이 일어난다. 광은 직진성을 갖기에, 산란입자들(SP)을 통해 광을 산란시킴으로써 더 많은 광이 양자점들(QD)을 여기시키도록 하여 색변환율을 증가시킬 수 있다.
산란입자들(SP)에 의해 산란된 광은 제2 색 변환층(21G)에 포함된 양자점들(QD)에 의해 제2 색광으로 변환될 수 있다. 예를 들어 제2 색 변환층(21G)에 포함된 양자점들(QD)은 입사광(I)에 의해 여기되어 청색광의 파장보다 긴 파장을 갖는 제2 중간광(Lg’)을 등방성으로 방출할 수 있다.
일 예로서, 양자점(QD)에서 발생되는 광의 파장은 입자(양자점)의 크기나 물질, 구조 등에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 양자점(QD)에 에너지 밴드 간격보다 큰 에너지를 갖는 파장의 광이 입사되면, 양자점(QD)은 광의 에너지를 흡수하여 여기되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 기저 상태가 될 수 있다. 이 경우, 양자점(QD)의 크기가 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 광, 일례로, 청색 계열의 광 또는 녹색 계통의 광을 발생시킬 수 있고, 양자점(QD) 의 크기가 클수록 상대적으로 긴 파장의 광, 일례로 적색 계열의 광을 발생시킬 수 있다. 따라서, 양자점(QD)의 크기 등에 따라 다양한 색상의 광을 구현할 수 있다. 녹색 계열의 광을 방출할 수 있는 양자점(QD)을 녹색광 양자점 입자(Green quantum dot particle)라 할 수 있고, 적색 계열의 광을 방출할 수 있는 양자점(QD)을 적색광 양자점 입자(Red quantum dot particle)라 할 수 있다. 예컨대, 녹색광 양자점(QD)은, 입자의 폭(지름)이 대략 2 nm 내지 약 3 nm 정도인 입자일 수 있고, 적색광 양자점(QD)은, 입자의 폭(지름)이 대략 5 nm 내지 약 6 nm 정도인 입자일 수 있다. 양자점(QD)의 크기(지름)뿐 아니라 구성 물질 및 구조에 의해서도 발광 파장이 조절될 수 있다.
제2 색 변환층(21G)에 변환된 제2 중간광(Lg’)은 제2 칼라필터(20G)로 입사될 수 있다. 일 예시에 따른 제2 칼라필터(20G)는 제2 색 변환층(21G)을 통과한 제2 중간광(Lg’) 중에 잔류된 청색 영역의 파장을 차단할 수 있다. 이에 따라 제2 칼라필터(20G)를 통과한 제2 색광(Lg)은 소정의 파장 대역의 광 즉, 녹색광만을 포함할 수 있다.
일 예시에 따른 제2 칼라필터(20G)는 Blue-cut filter 일 수 있다. 따라서, 제2 칼라필터(20G)에 의해 칼라 제어/필터링 특성이 향상될 수 있다. 일 예시에 따른 컷오프(cut-off) 필터 방식의 제2 칼라필터(20G)는, 예컨대, DBR(distributed Bragg reflector) 구조로 형성할 수 있다. 굴절률이 다른 두 개의 물질층(유전체)을 반복 적층하되, 물질층의 두께 및 적층수를 조절함으로써, 원하는 파장 대역만 통과시키거나 반사시키는 DBR 구조를 만들 수 있다. 예를 들어, SiO2층과 TiO2층을 λ/4 조건(여기서, λ는 빛의 파장)으로 반복 적층할 수 있고, 층들의 두께 및 적층수를 조절하여 원하는 파장 대역의 반사율 또는 투과율을 높일 수 있다. DBR 구조는 잘 알려진바, 이에 대한 자세한 설명은 배제한다. 다만 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 칼라필터(20G)는 DBR 구조가 아닌 다른 구조, 예컨대, HCG(high-contrast grating) 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도 5는 제2 화소(P2)에 대응하는 제2 칼라필터(20G) 및 제2 색변환층(21G)를 기준으로 설명하였으나, 이러한 다층 구조는 제1 화소(P1)에 대응하는 칼라필터 및 색변환층 역시 동일하다. 제1 화소(P1)에 대응하는 제1 칼라필터(20R) 및 제1 색변환층(21R) 역시 동일한 메커니즘을 통해 입사광(I)을 제1 색광(Lr)으로 변환시킬 수 있다. 더불어, 제3 화소(P3)에 대응하는 제3 칼라필터(20B)는 흡수형의 Blue-칼라필터(C/F)를 사용할 수 있다. 상기 Blue-칼라필터(20B)는 청색 파장 영역의 광은 선택적으로 투과시키고 나머지 파장 영역의 광은 흡수하는 역할을 할 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 OLED 기판의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 전극(14) 상에 제1 청색 발광유닛(11), 제1 전하생성층(16), 녹색 발광유닛(12), 제2 전하생성층(17), 제2 청색 발광유닛(13) 및 제2 전극(15)가 순차로 구비될 수 있다.
제1 청색 발광유닛(11)은 유기물 기반의 청색 발광 물질을 포함하는 제1 청색 발광층(EML1)을 포함할 수 있고, 제1 정공수송층(HTL1) 및 제1 전자수송층(ETL1)을 더 포함할 수 있다. 제1 정공수송층(HTL1)은 제1 청색 발광층(EML1)과 제1 전극(14) 사이에 배치될 수 있고, 제1 전자수송층(ETL1)은 제1 청색 발광층(EML1)과 제1 전하생성층(16) 사이에 배치될 수 있다.
녹색 발광유닛(12)은 유기물 기반의 녹색 발광 물질을 포함하는 녹색 발광층(EML2)을 포함할 수 있고, 제2 정공수송층(HTL2) 및 제2 전자수송층(ETL2)을 더 포함할 수 있다.
제2 청색 발광유닛(13)은 유기물 기반의 청색 발광 물질을 포함하는 제2 청색 발광층(EML3)을 포함할 수 있고, 제3 정공수송층(HTL3) 및 제3 전자수송층(ETL3)을 더 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 청색 발광유닛(11), 녹색 발광유닛(12), 제2 청색 발광유닛(13) 각각은 정공주입층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전하생성층(16, 17)은 금속이나 금속성 물질로 형성할 수 있고, OLED 기판의 발광 효율을 높이는 역할을 할 수 있다.
이하에서는, 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제1 청색 발광 유닛(11) 및 제2 청색 발광 유닛(13)에 포함된 청색 발광 물질과 녹색 발광 유닛(12)에 포함된 녹색 발광 물질에 대해서 설명한다.
상기한 녹색 발광 물질 또는 청색 발광 물질은 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 인광 도펀트는, 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기한 바와 같이 인광 도펀트는 이리듐(Ir)을 포함하는 유기금속 화합물을 포함하거나, 백금(Pt)을 포함하는 유기금속 화합물을 포함하거나, 오스뮴(Os)을 포함하는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다. 그 밖에도 다양한 물질들이 인광 도펀트로 적용될 수 있다.
녹색 발광유닛(녹색 유기발광소자)(30)의 발광층은 전자 수송성 호스트, 정공 수송성 호스트 및 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 유기금속 화합물일 수 있고, 상기 도펀트는 이리듐을 포함하거나 비포함할 수 있다. 즉, 상기 도펀트는 이리듐-함유 또는 이리듐-비함유 유기금속 화합물일 수 있다. 녹색 발광유닛(녹색 유기발광소자)(30)의 발광층 중 도펀트는 인광 발광성 화합물일 수 있다. 이러한 유기발광소자는 형광 메커니즘에 의하여 형광을 방출하는 유기발광소자와는 명백히 구분될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 도펀트는 T1(dopant) ≤ S1(dopant) ≤ T1(dopant) + 0.5 eV, 예를 들면, T1(dopant) ≤ S1(dopant) ≤ T1(dopant) + 0.36 eV를 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 T1(dopant)은 상기 발광층 중 도펀트의 삼중항 에너지 레벨(eV)이고, 상기 S1(dopant)은 상기 발광층에 포함된 도펀트의 일중항 에너지 레벨(eV)이다.
상술한 바와 같은 범위의 S1(dopant)을 만족함으로써, 발광층 중 도펀트는 삼중항 에너지 레벨과 가까운 일중항 에너지 레벨과의 SOC(spin-orbital coupling)가 약하더라도, 높은 방사 감쇠율(radiative decay rate)을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 이리듐(Ir)을 포함하는 유기금속 화합물이거나, 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함한 유기금속 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트는 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd)을 포함한 유기금속 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 도펀트는 사각-평면 코디네이션(square-planar coordination) 구조를 갖는 유기금속 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 도펀트는 T1(dopant) ≤ Egap(dopant) ≤ T1(dopant) + 0.5 eV를 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 T1(dopant)은 상기 발광층 중 도펀트의 삼중항 에너지 레벨(eV)이고, 상기 Egap(dopant)은 상기 발광층에 포함된 도펀트의 HOMO(dopant)와 LUMO(dopant) 간의 차이이고, 상기 HOMO(dopant)는 상기 발광층에 포함된 도펀트의 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 레벨(eV)이고, 상기 LUMO(dopant)는 상기 발광층에 포함된 도펀트의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 레벨(eV)이다. 상기 HOMO(dopant) 및 LUMO(dopant)는 기준 물질로서 페로센(ferrocene)을 이용한 시차 펄스 전압전류법(Differential pulse voltammetry)을 이용하여 측정된 음수 값이고, 상기 T1(dopant)는 발광 측정 기기를 이용하여 측정한 상기 도펀트의 인광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 계산된 것이다. 상기 발광층 중 도펀트는 -2.8 eV ≤ LUMO(dopant) ≤ -2.3 eV, -2.8 eV ≤ LUMO(dopant) ≤ -2.4 eV, -2.7 eV ≤ LUMO(dopant) ≤ -2.5 eV, 또는 -2.7 eV ≤ LUMO(dopant) ≤ -2.61 eV를 만족할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광층 중 도펀트는 -6.0 eV ≤ HOMO(dopant) ≤ -4.5 eV, -5.7 eV ≤ HOMO(dopant) ≤ -5.1 eV, -5.6 eV ≤ HOMO(dopant) ≤ -5.2 eV 또는 -5.6 eV ≤ HOMO(dopant) ≤ -5.25 eV를 만족할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속 M과 상기 유기 리간드는 1, 2 또는 3개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있다. 상기 금속 M은 이리듐(Ir)이거나, 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 3개 또는 4개(예를 들면, 3개)의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는 4배위 유기 리간드를 포함할 수 있다. 상기 금속 M에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 4배위 유기 리간드는 예를 들면, 벤즈이미다졸 그룹 및 피리딘 그룹을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 금속 M 및 하기 화학식 1-1 내지 1-4로 표시된 리간드 중 적어도 하나의 리간드를 포함할 수 있다:
예컨대, 금속 M이 이리듐(Ir)인 경우, 화학식 1-1의 리간드와 결합될 수 있고, 금속 M이 백금(Pt)인 경우, 화학식 1-2 내지 1-4로 표시된 리간드와 결합될 수 있다. 금속 M이 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)인 경우, 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나의 리간드와 결합될 수 있다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 중,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹, 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 및 비고리형(non-cyclic) 그룹 중에서 선택되고,
Y11 내지 Y14는 서로 독립적으로, 화학 결합, O, S, N(R91), B(R91), P(R91) 또는 C(R91)(R92)이고,
T1 내지 T4는 서로 독립적으로, 단일 결합, 이중 결합, *-N(R93)-*', *-B(R93)-*', *-P(R93)-*', *-C(R93)(R94)-*', *-Si(R93)(R94)-*', *-Ge(R93)(R94)-*', *-S-*', *-Se-*', *-O-*', *-C(=O)-*', *-S(=O)-*', *-S(=O)2-*', *-C(R93)=*', *=C(R93)-*', *-C(R93)=C(R94)-*', *-C(=S)-*' 및 *-C≡C-*' 중에서 선택되고,
상기 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹의 치환기, 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹의 치환기 및 R91 내지 R94는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되고,
*1, *2, *3 및 *4는 각각 상기 도펀트의 금속 M과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 도펀트는 상기 화학식 1-3으로 표시되는 리간드를 포함하고, 상기 화학식 1-3의 A1 내지 A4 중 임의의 2개는 각각 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸 그룹 및 치환 또는 비치환된 피리딘 그룹일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는, 하기 화학식 1A로 표시된 유기금속 화합물일 수 있다:
<화학식 1A>
상기 화학식 1A 중
M은 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 류테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 레늄(Re), 백금(Pt) 또는 금(Au)이고,
X1은 O 또는 S이고, X1과 M 사이의 결합은 공유 결합이고,
X2 내지 X4는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X2와 M 사이의 결합, X3와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합 중 1개의 결합은 공유 결합이고, 나머지 2개의 결합은 배위 결합이고,
Y1 및 Y3 내지 Y5는 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X2와 Y3 사이의 결합, X2와 Y4 사이의 결합, Y4와 Y5 사이의 결합, Y5와 X51 사이의 결합 및 X51과 Y3 사이의 결합은, 화학 결합이고,
CY1 내지 CY5는 서로 독립적으로, C5-C30카보시클릭 그룹 및 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고, CY4는 벤즈이미다졸이 아니고,
CY5, CY2, CY3 및 M에 의하여 형성된 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)는 6원환이고,
X51은 O, S, N-[(L7)b7-(R7)c7], C(R7)(R8), Si(R7)(R8), Ge(R7)(R8), C(=O), N, C(R7), Si(R7) 및 Ge(R7) 중에서 선택되고,
R7 및 R8은 선택적으로, 제1연결기를 통하여 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
L1 내지 L4 및 L7은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 및 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹 중에서 선택되고,
b1 내지 b4 및 b7은 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R1 내지 R4, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -SF5, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9) 중에서 선택되고,
c1 내지 c4는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
a1 내지 a4는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
서로 이웃한 복수의 R1 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R2 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R3 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
서로 이웃한 복수의 R4 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R1 내지 R4 중 이웃한 2 이상은 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 및 1A 중 C5-C30카보시클릭 그룹, C1-C30헤테로시클릭 그룹 및 CY1 내지 CY4는 서로 독립적으로, a) 6원환, b) 2 이상의 6원환이 서로 축합된 축합환 또는 c) 1이상의 6원환 및 1개의 5원환이 서로 축합된 축합환 중에서 선택되고, 상기 6원환은, 시클로헥산 그룹, 시클로헥센 그룹, 아다만탄(admantane) 그룹, 노르보난(norbornane) 그룹, 노르보넨 그룹, 벤젠 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹 및 트리아진 그룹 중에서 선택되고, 상기 5원환은, 시클로펜탄 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 실롤 그룹, 피롤 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이소옥사졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사디아졸 그룹 및 티아디아졸 그룹 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 중 비고리형(non-cyclic) 그룹은, *-C(=O)-*', *-O-C(=O)-*', *-S-C(=O)-*', *-O-C(=S)-*', *-S-C(=S)-*' 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1-1 내지 1-4 및 1A 중 치환된 C5-C30카보시클릭 그룹의 치환기, 치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹의 치환기 및 R91 내지 R94, R1 내지 R4, R7 및 R8는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, -SF5, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CF3, -CF2H, -CFH2, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 -Si(Q33)(Q34)(Q35) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl), 노르보네닐기(norbornenyl), 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트롤리닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
-N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5), -B(Q6)(Q7) 및 -P(=O)(Q8)(Q9);
중에서 선택되고,
Q1 내지 Q9 및 Q33 내지 Q35은 서로 독립적으로,
-CH3, -CD3, -CD2H, -CDH2, -CH2CH3, -CH2CD3, -CH2CD2H, -CH2CDH2, -CHDCH3, -CHDCD2H, -CHDCDH2, -CHDCD3, -CD2CD3, -CD2CD2H 및 -CD2CDH2;
n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기; 및
중수소, C1-C10알킬기 및 페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 페닐기 및 나프틸기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는 상기 화학식 1A로 표시된 유기금속 화합물이되, 상기 화학식 1A 중,
X2 및 X3은 서로 독립적으로, C 또는 N이고,
X4는 N이고,
i) M은 Pt이고, ii) X1이 O이고, iii) X2 및 X4는 N이고, X3는 C이고, X2와 M 사이의 결합 및 X4와 M 사이의 결합은 배위 결합이고, X3와 M 사이의 결합은 공유 결합이고, iv) Y1 내지 Y5는 C이고, v) Y5와 X51 사이의 결합 및 Y3과 X51 사이의 결합은 단일 결합이고, vi) CY1, CY2 및 CY3가 벤젠 그룹이고, CY4가 피리딘 그룹이고, vii) X51이 O, S 또는 N-[(L7)b7-(R7)c7]이고, viii) 상기 b7은 0이고, c7은 1이고, 상기 R7이 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기일 경우, a1 내지 a4는 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4 또는 5이고, R1 내지 R4 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 도펀트는, 하기 화학식 1A-1로 표시될 수 있다:
상기 화학식 1A-1 중,
M, X1 내지 X3 및 X51에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바와 동일하고,
X11은 N 또는 C-[(L11)b11-(R11)c11]이고, X12는 N 또는 C-[(L12)b12-(R12)c12]이고, X13은 N 또는 C-[(L13)b13-(R13)c13]이고, X14는 N 또는 C-[(L14)b14-(R14)c14]이고,
L11 내지 L14, b11 내지 b14 R11 내지 R14 및 c11 내지 c14에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L1, b1, R1 및 c1에 대한 설명을 참조하고,
X21은 N 또는 C-[(L21)b21-(R21)c21]이고, X22는 N 또는 C-[(L22)b22-(R22)c22]이고, X23은 N 또는 C-[(L23)b23-(R23)c23]이고,
L21 내지 L23, b21 내지 b23, R21 내지 R23 및 c21 내지 c23에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L2, b2, R2 및 c2에 대한 설명을 참조하고,
X31은 N 또는 C-[(L31)b31-(R31)c31]이고, X32는 N 또는 C-[(L32)b32-(R32)c32]이고, X33은 N 또는 C-[(L33)b33-(R33)c33]이고,
L31 내지 L33, b31 내지 b33, R31 내지 R33 및 c31 내지 c33에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L3, b3, R3 및 c3에 대한 설명을 참조하고,
X41은 N 또는 C-[(L41)b41-(R41)c41]이고, X42는 N 또는 C-[(L42)b42-(R42)c42]이고, X43은 N 또는 C-[(L43)b43-(R43)c43]이고, X44는 N 또는 C-[(L44)b44-(R44)c44]이고,
L41 내지 L44, b41 내지 b44, R41 내지 R44 및 c41 내지 c44에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 L4, b4, R4 및 c4에 대한 설명을 참조하고,
R11 내지 R14 중 2개는 선택적으로(optionally), 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R21 내지 R23 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R31 내지 R33 중 2개는 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
R41 내지 R44 중 2개는, 선택적으로, 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 C5-C30카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C30헤테로시클릭 그룹을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 도펀트는 하기 화합물 1-1 내지 1-88, 2-1 내지 2-47 및 3-1 내지 3-582 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
이상에서는 녹색 발광유닛(녹색 유기발광소자)(12)의 발광층이 인광성 발광 물질을 포함하는 경우에 대해서 주로 설명하였지만, 본원은 이에 한정되지 않는다. 녹색 발광유닛(녹색 유기발광소자)(12)의 발광층은 TADF(thermally activated delayed fluorescence) 도펀트를 포함할 수 있다. TADF 도펀트는 thermally assisted delayed fluorescence 도펀트라고 할 수도 있다. 이 경우, 고효율의 지연 형광(delayed fluorescence) 방출이 가능할 수 있다.
녹색 발광유닛(녹색 유기발광소자)(12)의 발광층은 전술한 인광성 발광 물질을 포함할 수 있지만, 본원은 이에 한정되지 않는다. 상기 발광층은 전술한 인광성 발광 물질 이외에 다른 인광 물질을 포함할 수도 있다. 또한, 녹색 발광유닛(12)의 발광층은 형성광 발광 물질을 포함할 수 있다. 기존 OLED에 사용되는 모든 녹색 형광 물질을 본원의 녹색 발광층 물질로 적용할 수 있다. 녹색을 발광하기 위한 형광성 발광 물질은 잘 알려진바, 이에 대한 상세한 설명은 배제한다.
한편, 본원 실시예에서 청색 발광유닛(11, 13)의 발광층은 청색을 발광하기 위한 형광성 발광 물질 및/또는 인광성 발광 물질을 포함할 수 있다. 종래의 OLED에 사용되는 모든 청색 형광/인광 물질을 본원의 청색 발광층 물질로 적용할 수 있다. 청색을 발광하기 위한 형광성 발광 물질 및 인광성 발광 물질은 잘 알려진바, 이에 대한 상세한 설명은 배제한다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 OLED 기판(10)에는 제1 청색 발광 유닛(11) 및 제2 청색 발광 유닛(13)과 녹색 발광 유닛(12)이 포함될 수 있다. OLED 기판(10)에 청색 발광 유닛(11, 13)뿐만 아니라 녹색 발광 유닛(12)이 포함됨에 따라 종래 백색 OLED 기판을 사용한 경우 보다 높은 전류 효율을 달성할 수 있다.
다만, 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)의 발광 스펙트럼이 제2 색 변환층(21G)에 포함된 양자점(QD)의 발광 스펙트럼 보다 넓기 때문에 색순도 및 효율 향상을 위해 녹색 입사광(Ig)의 특성 개선이 필요하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 발광 유닛으로부터 생성되는 녹색 입사광과 상기 녹색 입사광이 제1 컬러 필터 내지 제3 컬러 필터를 통과한 출력광의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터의 파장에 따른 투과율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 8b는 CIE1931 색도도에서, 국제 전기통신연합(ITU)에서 제정한 UHD(4K) 색 규격을 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)은 제1 칼라필터(20R) 내지 제3 칼라필터(20B)를 통과함에 따라 색상과 투과도가 변화됨을 확인할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 제1 칼라필터(20R) 내지 제3 칼라필터(20B)의 투과도는 파장에 따라 서로 상이하며, 이에 따라 제1 칼라필터(20R) 내지 제3 칼라필터(20B)를 통과하는 녹색 입사광(Ig)의 색상과 투과도가 변화될 수 있다.
일 예시에 따라, 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)에 대한 제2 칼라 필터(20G), 즉 녹색 칼라 필터에 대한 투과도가 높은 경우, 제2 색광(Lg)에 대한 전류 효율이 향상될 수 있다.
또한, 제2 색광(Lg)에 대한 색순도를 향상시키기 위해, 국제 전기통신연합(ITU)에서 제정한 UHD(4K) 색 규격(이하 BT2020이라 지칭함)에 대한 일치율을 향상시켜야 한다. 도 8b에 도시된 바와 같이 제2 칼라 필터(20G)를 통과한 녹색 입사광(Ig)에 대한 CIE1931 색도도에서, 녹색 영역의 CIEx 색좌표가 낮고, 녹색 영역의 CIEy가 높은 경우, BT2020에 대한 높은 일치율을 확보할 수 있다.
더불어, 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)에 대한 제1 칼라 필터(20R) 및 제3 칼라 필터(20B)의 투과도가 낮을수록 제1 색광(Lr) 및 제3 색광(Lb)의 색순도가 향상될 수 있다. 따라서, 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼 형상에 따라 전류 효율 및 색순도 향상이 결정될 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상과 무게 중심 파장을 표시한 그래프이다. 도 9b은 도 9a의 그래프에 제2 칼라 필터의 파장에 따른 투과율 변화를 추가한 그래프이다. 도 9c는 일 예시에 따른 녹색 입사광의 스펙트럼 형상을 표시한 그래프이다. 도 9d는 일 예시에 따른 변환값, 녹색 영역의 색좌표 및 청색 입사광의 투과도 사이의 관계를 표시한 그래프이다. 도 9a를 참조하면, 일 실시예에 따른 녹색 발광 유닛(12)으로부터 생성되는 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼은 380nm 이상 780nm 이하의 파장에서 확인될 수 있다. 이때, 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼의 면적(Area)은 하기 수식 1에 의해 결정될 수 있다.
[수식 1]
도 9a에 도시된 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼은 광의 강도(intensity)의 최대값을 1로 맞춘 정규화된 그래프이다. 수식 1에서 f(x)는 도 9a 에 도시된 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼을 의미한다. 일 예로서, 파장이 1nm의 등간격으로 배치된 경우, 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼의 면적(Area)은 하기 수식 2에 따라 결정될 수 있다.
[수식 2]
일 예시에 따르면, 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼 형상은 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 스펙트럼의 면적이 64nm이하가 되도록 조정될 수 있다.
본 명세서에서 무게중심 파장(λc)은 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼의 면적을 절반으로 나누는 파장으로 정의된다. 일 예시에 따르면, 수식 1에 의해 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼의 면적이 정해질 수 있으며, 무게중심 파장(λc)을 기준으로 좌측에 배치된 제1 영역(A1)과 우측에 배치된 제2 영역(A2)의 면적이 동일함을 확인할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 일 예시에 따른 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼 형상은 제2 칼라필터(20G)의 최대 투과율 파장(λg)과 무게중심 파장(λc) 사이의 거리가 소정의 범위 이하에 속하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 제2 칼라필터(20G)의 최대 투과율 파장(λg)과 무게중심 파장(λc) 사이의 차이가 18nm 이하가 되도록 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼 형상은 조정될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 다양한 형상으로 조정된 82개의 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼을 확인할 수 있다. 도 8a에 도시된 제2 칼라필터(20G)의 투과율 변화와 도 9c에 도시된 녹색 입사광(Ig)의 스펙트럼을 비교하여, 제2 칼라필터(20G)의 최대 투과율 파장(λg)과 무게중심 파장(λc) 사이의 차이(λ), 녹색 입사광(Ig)의 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 스펙트럼의 면적(Area)을 측정한다. 또한, 최대 투과율 파장(λg)과 무게중심 파장(λc) 사이의 차이(λ)에 대한 녹색 입사광(Ig)의 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 스펙트럼의 면적(Area)의 변환값(R)을 계산한다. 변환값(R)은 아래 수식에 의해 정의될 수 있다.
[수식 3]
또한, 도 8b에 도시된 CIE1931 색도도에서, 제2 칼라필터(20G)를 통과한 녹색 입사광(Ig)에 대한 녹색 영역의 색좌표(Green CIEx)를 측정한다. 이때, 적색 좌표는 (0.702, 0.295)로 설정하고, 청색 좌표는 (0.135, 0.051)로 고정한다. 또한, 제2 칼라필터(20G)에 대한 청색 입사광(Ib)의 투과도(Blue 투과도)를 계측한다.
상기 결과표 및 도 9d에서 확인할 수 있는 바와 같이, 변환값(R)의 범위에 따라 제2 칼라필터(20G)를 통과한 녹색 입사광(Ig)에 대한 녹색 영역의 색좌표(Green CIEx)와 제2 칼라필터(20G)에 대한 청색 입사광(Ib)의 투과도가 구별될 수 있다.
일 예로서, 변환값(R)이 3.6 미만인 Ⅰ영역에서 제2 칼라필터(20G)에 대한 청색 입사광(Ib)의 투과도(Blue 투과도)는 3% 미만으로 낮을 수 있으나, 녹색 영역의 색좌표(Green CIEx)가 0.200을 초과함으로써, 색재현성을 저하시킬 수 있다.
또한 변환값(R)이 13 초과인 Ⅲ영역에서 녹색 영역의 색좌표(Green CIEx)는 0.180 미만으로 낮을 수 있으나, 제2 칼라필터(20G)에 대한 청색 입사광(Ib)의 투과도(Blue 투과도)가 5% 를 초과함으로써, 색순도를 저하시킬 수 있다.
반면, 변환값(R)이 3.6이상 13 이하인 ∥영역에서 녹색 영역의 색좌표(Green CIEx)는 0.200 이하이며, 제2 칼라필터(20G)에 대한 청색 입사광(Ib)의 투과도(Blue 투과도)가 5% 이하임을 확인할 수 있다. 이에 따라 변환값(R)이 3.6이상 13 이하인 경우, 제1 색광 내지 제3 색광(Lr, Lg, Lb)의 색순도를 향상시킴으로써, CIE1931 색도도에서 BT2020의 일치율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 색광(Lg) 즉, 녹색광의 전류 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 기판과 색 변환 유닛의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 도 4와 유사하지만, 제3 칼라필터(20B)와 OLED 기판(10) 사이에 광산란요소(22B)가 더 구비될 수 있다. 이때, 제3 칼라필터(20B)는 Blue-칼라필터(C/F)일 수 있다. 광산란요소(22B)는 레진(resin) 물질과 광산란제를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레진 물질은 포토레지스트(PR) 물질을 포함할 수 있다. 상기 광산란제는, 예컨대, 산화 티타늄(TiO2) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 색 변환층(21R, 21G) 각각은 광산란제를 포함할 수 있기 때문에, 제3 칼라필터(20B) 아래에 광산란요소(22B)를 구비시킴으로써, 색감의 균형을 맞출 수 있다. 다시 말해, RGB 영역 사이의 시인성의 변화를 최소화할 수 있다.
도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 R-서브픽셀(제1 서브픽셀), G-서브픽셀(제2 서브픽셀), B-서브픽셀(제3 서브픽셀) 영역 이외에 제4 서브픽셀 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 서브픽셀은 R, G, B 이외에 다른 칼라(제4 칼라)를 나타내도록 구성될 수 있다. 상기 다른 칼라(제4 칼라)는, 예컨대, 청록(cyan)(C)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 12를 참조하면, 제2 칼라필터(20G)로 Blue-cut filter가 아닌 흡수형의 Green-칼라필터(C/F)를 사용할 수 있고, 제1 칼라필터(20R)로 Blue, Green-cut filter가 아닌 흡수형의 Red-칼라필터(C/F)를 사용할 수 있다. 상기 제2 칼라필터(20G)는 녹색 파장 영역의 광은 선택적으로 투과시키고 나머지 파장 영역의 광은 흡수하는 역할을 할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제1 칼라필터(20R)는 적색 파장 영역의 광은 선택적으로 투과시키고 나머지 파장 영역의 광은 흡수하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 색 변환 유닛(20)은 R-서브픽셀, G-서브픽셀 및 B-서브픽셀 영역에 공통적으로 흡수형 칼라필터(20R, 20G, 20B)를 사용할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 권리 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도면들을 참조하여 설명한 OLED 기판, 색 변환 유닛 및 이들을 포함하는 디스플레이 장치의 구성 및 이들 사이의 연결 관계 등은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 권리 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구항에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
Claims (16)
- 청색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 청색 발광유닛과 녹색 입사광을 발광하는 적어도 하나의 녹색 발광유닛이 적층된 구조를 포함하며, 상기 청색 입사광과 상기 녹색 입사광이 혼합된 입사광을 발생하는 OLED(organic light emitting device) 기판; 및
상기 OLED 기판 상에 제1 색광, 제2 색광, 및 제3 색광을 발광하는 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소;
상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소 중 둘 이상에 각각 배치되며, 상기 OLED 기판으로부터 입사된 광을 기 결정된 색의 광으로 변환하는 양자점을 포함하는 색변환층; 및
상기 제1 화소 내지 상기 제3 화소에 각각 배치되어 소정의 파장 대역의 광을 흡수 또는 차단하는 제1 칼라필터 내지 제3 칼라필터;를 포함하며,
상기 제2 칼라필터의 최대 투과율 파장(λg)과 상기 녹색 입사광의 무게중심 파장(λc) 사이의 차이(λ)에 대한 상기 녹색 입사광의 380nm 이상 780nm 이하의 파장 구역에서 스펙트럼의 면적(Area)의 변환값(R)이 3.6이상 13 이하이며,
여기서, 스펙트럼의 면적(Area)은 하기 수식 1에 의해 결정되고,
[수식 1]
상기 수식 1에서 f(x)는 광의 강도의 최대값이 1로 정규화된 상기 녹색 입사광의 스펙트럼이며, 상기 무게중심 파장(λc)은 상기 녹색 입사광의 스펙트럼의 면적을 절반으로 나누는 파장이며,
변환값(R)은 하기 수식 3에 의해 결정되는
[수식 3]
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 OLED 기판은 탠덤(tandem) 구조를 갖는
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 OLED 기판은 순차로 적층된 제1 청색 발광유닛, 녹색 발광유닛 및 제2 청색 발광유닛을 포함하고,
상기 녹색 발광유닛은 상기 제1 및 제2 청색 발광유닛 사이에 배치되는
디스플레이 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제1 청색 발광유닛과 상기 녹색 발광유닛 사이에 구비된 제1 전하생성층(charge generation layer); 및
상기 녹색 발광유닛과 상기 제2 청색 발광유닛 사이에 구비된 제2 전하생성층;을 더 포함하는
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 녹색 발광유닛은 유기물 기반의 녹색 발광층을 포함하고,
상기 녹색 발광층은 TADF(thermally activated delayed fluorescence) 도펀트를 포함하는
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 녹색 발광유닛은 유기물 기반의 녹색 발광층을 포함하고,
상기 녹색 발광층은 인광 도펀트를 포함하고,
상기 도펀트는 T1(dopant)S1(dopant)
T1(dopant) + 0.5 eV 를 만족하고, 여기서, T1(dopant)은 상기 도펀트의 삼중항 에너지 레벨(eV)이고, 상기 S1(dopant)은 상기 도펀트의 일중항 에너지 레벨(eV)인
디스플레이 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트는 이리듐(Ir)을 포함하는 유기금속 화합물인
디스플레이 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트는 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하는 유기금속 화합물인
디스플레이 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트는 사각-평면 코디네이션(square-planar coordination) 구조를 갖는 유기금속 화합물인
디스플레이 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트는 금속 M 및 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속 M과 상기 유기 리간드는 1개, 2개 또는 3개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성하는
디스플레이 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 도펀트는 금속 M 및 3개 또는 4개의 시클로메탈화 고리(cyclometallated ring)를 형성할 수 있는 4배위 유기 리간드를 포함하고,
상기 M은 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 툴륨(Tm), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하고,
상기 4배위 유기 리간드는 벤즈이미다졸 그룹 또는 피리딘 그룹을 포함하는
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 칼라필터는 청색 및 녹색 차단 필터(blue and green cut filter) 이고,
상기 제2 칼라필터는 청색 차단 필터(blue cut filter)인
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 칼라필터는 흡수형 적색 칼라필터이고,
상기 제2 칼라필터는 흡수형 녹색 칼라필터인
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제3 칼라필터는 녹색 차단 필터(green cut filter) 또는 흡수형 청색 칼라필터인
디스플레이 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 제 4 화소를 더 포함하고, 상기 제4 화소 영역은 상기 제1 내지 제3 화소 영역과 다른 색을 발현하도록 구성된
디스플레이 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 4 화소 영역은 블랭크(blank) 영역인,
디스플레이 장치.
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