KR20220045944A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판, 상기 기판 위에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성된 유기 발광층, 상기 제2 전극 위에 차례대로 형성된 제1 캐핑층 및 상기 제1 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성된 제2 캐핑층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 캐소드 전극 위에 형성된 캐핑층의 두께를 조절하여 색순도 및 발광 효율을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)는 빛을 방출하는 유기 발광 소자를 가지고 화상을 표시하는 자발광형 표시 장치이다.
일반적인 유기 발광 표시 장치의 구조는 기판과 상기 기판 상에 화소 전극이 위치하고, 상기 화소 전극 상에 발광층(emission layer; EML)을 포함한 유기막이 위치하며, 상기 유기막 상에 대향전극이 위치한다. 상기 유기막은 상기 화소 전극과 발광층 사이에 정공의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을, 상기 발광층(emission layer; EML)과 상기 공통 전극 사이에 전자의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을 포함할 수 있다.
상기 구조의 유기 발광 표시 장치는 일반적으로 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 유기 발광층을 포함하고 있어 애노드 전극으로부터 공급받은 정공과 캐소드 전극으로부터 공급받은 전자가 유기 발광층 내에서 결합하여 전자와 정공의 쌍인 여기자를 형성하고 다시 여기자가 바닥 상태로 돌아오면서 발생되는 에너지에 의해 발광하게 된다.
이와 같은 유기 발광 표시 장치는 투명 전극과 반사 전극의 광학적 특성과 발광층을 포함하는 유기 박막층의 전기적 특성에 따라 효율이 결정될 수 있다.
그러나, 전면 발광형 유기 발광 표시 장치에서는 반사형 애노드 전극과 반투과형 캐소드 전극의 반사 부분 사이에 발광층이 위치하여, 박막층의 두께를 알맞게 설정하더라도 원하는 발광 효율과 색순도를 얻기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 캐소드 전극 위에 형성된 캐핑층(capping layer)의 두께 조절을 통해 색순도 및 발광 효율이 개선된 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 기판, 상기 기판 위에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성된 유기 발광층, 상기 유기 발광층 위에 형성된 제2 전극, 및 상기 제2 전극 위에 차례대로 형성된 제1 캐핑층 및 상기 제1 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성된 제2 캐핑층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
상기 제2 캐핑층은 상기 제1 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제1 캐핑층은 200~1,000Å 두께의 유기막으로 형성되며, 상기 제2 캐핑층은 4,000~10,000Å 두께의 유기막으로 형성될 수 있다.
상기 제1 캐핑층은 400~500Å의 두께로 형성되고, 상기 제2 캐핑층은 4,500~6,500Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 캐핑층의 굴절율은 1~1.4이고, 상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.5~2.5일 수 있다.
상기 제1 캐핑층의 굴절율은 1.2~1.3이고, 상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.8~2.0일 수 있다.
상기 유기 발광층은, 상기 제1 전극 위에 형성된 정공 주입층 및 정공 수송층, 상기 정공 수송층 위에 형성된 발광층, 및 상기 발광층 위에 형성된 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다.
*상기 제1 전극은 제1 전극(160)은 애노드(anode)이고, 상기 제2 전극(180)은 캐소드(cathode)일 수 있다.
상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 형성된 제3 캐핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 캐핑층은 상기 제1 캐핑층 및 상기 제3 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 캐핑층의 두께는 상기 제1 캐핑층 및 상기 제3 캐핑층의 두께의 합보다 클 수 있다.
상기 제3 캐핑층은 500~1,500Å 두께의 유기막으로 형성될 수 있다.
상기 제3 캐핑층은 1,000~1,300Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.5~2.5이고, 상기 제3 캐핑층의 굴절율은 1~1.4일 수 있다.
상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.8~2.0이고, 상기 제3 캐핑층의 굴절율은 1.2~1.3일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 캐소드 전극 위에 형성된 캐핑층의 두께를 조절하여 색순도 및 발광 효율을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 사용된 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 중심으로 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
도 3은 비교예(A) 및 본 발명의 일 실시예(B)에 따른 유기 발광 소자의 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 캐핑층의 두께를 변경시키면서 측정한 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 사용된 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 중심으로 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 6의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
도 3은 비교예(A) 및 본 발명의 일 실시예(B)에 따른 유기 발광 소자의 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 캐핑층의 두께를 변경시키면서 측정한 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 사용된 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 중심으로 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 6의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 여기서, 유기 발광 표시 장치의 구조는 구동 박막 트랜지스터와 발광층에 대한 구조를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(123), 박막 트랜지스터(130), 제1 전극(160), 제1 층(171, 172), 발광층(173), 제2 층(174, 175), 제2 전극(180) 및 제2 전극(180) 위에 형성된 제1 캐핑층(200a)과 제2 캐핑층(200b)을 포함한다.
제1 층(171, 172)은 정공 주입층(171) 및 정공 수송층(172)을 포함할 수 있고, 제2 층(174, 175)은 전자 수송층(174) 및 전자 주입층(175)을 포함할 수 있다.
이때, 기판(123)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 기판(123)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수도 있다.
그리고, 기판(123) 위에는 기판 버퍼층(126)이 형성된다. 기판 버퍼층(126)은 불순 원소의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
이때, 기판 버퍼층(126)은 상기 기능을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 버퍼층(126)은 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiOy)막, 산질화 규소(SiOxNy)막 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 기판 버퍼층(126)은 반드시 필요한 구성은 아니며, 기판(123)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
기판 버퍼층(126) 위에는 구동 반도체층(137)이 형성된다. 구동 반도체층(137)은 다결정 규소막으로 형성된다. 또한, 구동 반도체층(137)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135), 채널 영역(135)의 양 옆으로 도핑되어 형성된 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 포함한다. 이때, 도핑되는 이온 물질은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6이 사용된다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라진다.
구동 반도체층(137) 위에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOy) 따위로 형성된 게이트 절연막(127)이 형성된다. 게이트 절연막(127) 위에는 구동 게이트 전극(133)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 그리고, 구동 게이트 전극(133)은 구동 반도체층(137)의 적어도 일부, 특히 채널 영역(135)와 중첩되도록 형성된다.
한편, 게이트 절연막(127) 상에는 구동 게이트 전극(133)을 덮는 층간 절연막(128)이 형성된다. 게이트 절연막(127)과 층간 절연막(128)에는 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 드러내는 관통공이 형성된다. 층간 절연막(128)은, 게이트 절연막(127)과 마찬가지로, 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOy) 등의 세라믹(ceramic) 계열의 소재를 사용하여 만들어질 수 있다.
그리고, 층간 절연막(128) 위에는 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 또한, 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)은 각각 층간 절연막(128) 및 게이트 절연막(127)에 형성된 관통공을 통해 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)과 연결된다.
이와 같이, 구동 반도체층(137), 구동 게이트 전극(133), 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하여 구동 박막 트랜지스터(130)가 형성된다. 구동 박막 트랜지스터(130)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변경 가능하다.
그리고, 층간 절연막(128) 상에는 데이터 배선을 덮는 평탄화막(124)이 형성된다. 평판화막(124)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다. 또한, 평탄화막(124)은 드레인 전극(132)의 일부를 노출시키는 전극 컨택홀(122a)을 갖는다.
평탄화막(124)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질 등으로 만들 수 있다.
여기에서, 본 발명에 따른 일 실시예는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(124)과 층간 절연막(128) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
이때, 평탄화막(124) 위에는 유기 발광 소자의 제 1 전극(160), 즉 화소 전극(160)이 형성된다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들마다 각각 배치된 복수의 화소 전극(160)을 포함한다. 이때, 복수의 화소 전극(160)은 서로 이격 배치된다. 화소 전극(160)은 평탄화막(124)의 전극 컨택홀(122a)을 통해 드레인 전극(132)과 연결된다.
또한, 평탄화막(124) 위에는 화소 전극(160)을 드러내는 개구부를 갖는 화소 정의막(125)이 형성된다. 즉, 화소 정의막(125)은 각 화소마다 형성된 복수개의 개구부를 갖는다. 이때, 화소 정의막(125)에 의해 형성된 개구부마다 유기 발광층(170)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 화소 정의막(125)에 의해 각각의 유기 발광층이 형성되는 화소 영역이 정의될 수 있다.
이때, 화소 전극(160)은 화소 정의막(125)의 개구부에 대응하도록 배치된다. 그러나, 화소 전극(160)은 반드시 화소 정의막(125)의 개구부에만 배치되는 것은 아니며, 화소 전극(160)의 일부가 화소 정의막(125)과 중첩되도록 화소 정의막(125) 아래에 배치될 수 있다.
화소 정의막(125)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지 또는 실리카 계열의 무기물 등으로 만들 수 있다.
한편, 화소 전극(160) 위에는 유기 발광층(170)이 형성된다.
유기 발광층(170) 상에는 제 2 전극(180), 즉 공통 전극(180)이 형성될 수 있다.
그리고, 제2 전극(180) 상에는 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)이 형성될 수 있다.
유기 발광층(170), 제1 캐핑층(200a) 및 2 캐핑층(200b)의 구조에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
이와 같이, 화소 전극(160), 유기 발광층(170), 공통 전극(180) 및 제1, 2 캐핑층(200a, 200b)을 포함하는 유기 발광 소자(LD)가 형성된다.
이때, 화소 전극(160) 및 공통 전극(180)은 각각 투명한 도전성 물질로 형성되거나 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 화소 전극(160) 및 공통 전극(180)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
한편, 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)은 유기막으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 캐핑층(200a), 제2 캐핑층(200b) 및 공통 전극(180) 위에는 공통 전극(180)을 덮어 보호하는 덮개막(190)이 유기막으로 형성될 수 있다.
그리고, 덮개막(190) 위에는 박막 봉지층(121)이 형성되어 있다. 박막 봉지층(121)은 기판(123) 위에 형성되어 있는 유기 발광 소자(LD)와 구동 회로부를 외부로부터 밀봉시켜 보호한다.
박막 봉지층(121)은 서로 하나씩 교대로 적층되는 봉지 유기막(121a, 121c)과 봉지 무기막(173, 121d)을 포함한다. 도 1에서는 일례로 2개의 봉지 유기막(121a, 121c)과 2개의 봉지 무기막(173, 121d)이 하나씩 교대로 적층되어 박막 봉지층(121)을 구성하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
이제부터 도 2를 참고하여 본 발명의 유기 발광 소자에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는 도 1의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자(도 1의 X 부분)는 제1 전극(160), 정공 주입층(171), 정공 수송층(172), 발광층(173), 전자 수송층(174), 전자 주입층(175), 제2 전극(180), 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)이 순서대로 적층된 구조이다.
즉, 도 1의 유기 발광층(170)은 도 2의 제1 전극(160), 정공 주입층(171), 정공 수송층(172), 발광층(173), 전자 수송층(174), 전자 주입층(175), 제2 전극(180), 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)을 포함한다.
여기서, 제1 전극(160)은 애노드(anode)이고, 제2 전극(180)은 캐소드(cathode)일 수 있다.
이때, 정공 주입층(171)은 제 1 전극(160) 위에 배치될 수 있다. 이때, 정공 주입층(171)은 제 1 전극(160)으로부터 정공 수송층(172)으로의 정공의 주입을 개선하는 임의의 층이다. 정공 주입층(171)은 CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline), NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 주입층(171)의 두께는 25 ~ 35 nm 일 수 있다.
정공 수송층(172)은 정공 주입층(171) 상에 배치될 수 있다. 정공 수송층(172)은 정공 주입층(171)으로부터 전달되는 정공을 원활하게 수송하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 정공 수송층(172)은 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 정공 주입층(171)은 정공 수송층(172)에 포함된 재료와 동일한 물질에 P타입의 도펀트(dopant)가 적용된 물질을 포함하여 유기 발광 소자의 구동 전압을 감소시켜 정공 주입 특성을 향상시킬 수 있다.
이때, 정공 수송층(172)의 두께는 15 ~ 25 nm 일 수 있다.
본 실시예에서 정공 주입층(171)과 정공 수송층(172)이 적층된 구조를 형성하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 정공 주입층(171) 및 정공 수송층(172)은 단일층으로 형성할 수도 있다.
발광층(173)은 특정 색을 표시하는 발광 물질을 포함한다. 예를 들어, 발광층(173)은 청색, 녹색 또는 적색과 같은 기본색 또는 이들을 조합하는 색을 표시할 수 있다.
이때, 발광층(173)의 두께는 15 ~ 25 nm일 수 있다.
발광층(173)은 호스트와 도펀트를 포함한다. 발광층(173)은 적색, 녹색, 청색 및 백색을 발광하는 물질을 포함할 수 있으며, 인광 또는 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다.
발광층(173)이 적색을 발광하는 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(173)이 녹색을 발광하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(173)이 청색을 발광하는 경우, CBP, 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic 를 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 전자 수송층(174)은 발광층(173) 위에 배치될 수 있다. 이때, 전자 수송층(174)은 제 2 전극(180)으로부터 발광층(173)으로 전자를 전달할 수 있다. 또한, 전자 수송층(174)은 제 1 전극(160)으로부터 주입된 정공이 발광층(173)을 통과하여 제 2 전극(180)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전자 수송층(174)은 정공 저지층의 역할을 하여, 발광층(173)에서 정공과 전자의 결합을 돕는다.
이때, 전자 수송층(174)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자 수송층(174) 위에는 전자 주입층(175)이 형성되어 있다. 전자 주입층(175)은 제2 전극(180)으로부터 전자 수송층(174)으로의 전자의 주입을 개선하는 임의의 층이다. 전자 주입층(175)은 Alq3, LiF, 갈륨 혼합물(Ga complex), PBD 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 주입층(175) 위에는 제2 전극(180)이 형성되어 있으며, 제2 전극(180) 위로서, 유기 발광층(170)에 대응되는 위치에 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200a)이 차례대로 적층되어 있다.
먼저 제1 캐핑층(200a)을 설명하면, 제1 캐핑층(200a) 유기막으로 형성될 수 있으며, 제1 캐핑층(200a)은 굴절율이 1~1.4인 유기막으로 형성될 수 있고, 바람직하게는 1.2~1.3일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 제1 캐핑층(200a)은 200~1,000Å의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 400~500Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다음으로 제2 캐핑층(200b)에 대해서 설명하면, 제2 캐핑층(200b) 역시 유기막으로 형성될 수 있으며, 제2 캐핑층(200b)은 굴절율이 1.5~2.5인 유기막으로 형성될 수 있고, 바람직하게는 1.8~2.0일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 캐핑층(200b)은 제1 캐핑층(200a)보다 상대적으로 두껍게 형성될 수 있는데, 4,000~10,000Å의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 4,500~6,500Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하, 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 소자에서 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 역할에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 비교예(a) 및 본 발명의 일 실시예(b)에 따른 유기 발광 소자의 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
비교예는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자에서 제2 캐핑층(200b)이 생략된, 즉, 제1 캐핑층(200a)만이 형성되어 있는 유기 발광 소자를 이용하여 실험을 수행하였다. 도 3의 가로축은 빛의 파장대(nm)를 나타내고 세로축은 빛의 반사율(%)을 나타낸다.
도 3의 (a)를 참고하면, 비교예에 따른 유기 발광 소자의 경우 청색 파장대 (400~460nm)- 녹색 파장대(500-600nm)- 적색 파장대(600-680nm)에 걸친 전 파장대 영역의 빛에 대한 반사가 골고루 이루어지고 있는 것을 볼 수 있다.
이와 다르게, 도 3의 (b)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 경우 청색 파장대, 녹색 파장대 및 적색 파장대에서 필요한 청색, 녹색 및 적색 파장 영역에서는 빛의 반사율을 나타내는 그래프가 마루(antinode)(1, 2, 3) 형태로 표현되고, 이를 제외한 청색, 녹색 및 적색 파장을 제외한 나머지 파장 영역에서는 빛의 반사율을 나타내는 그래프가 골(node)(4, 5, 6, 7) 형태로 표현되어 필요로 하는 청색, 녹색 및 적색 파장 영역의 빛만을 선별적으로 반사시키고 있음을 알 수 있다.
따라서, 제1 캐핑층(200a)만 형성되어 있는 유기 발광 소자와는 달리 제2 캐핑층(200b)을 추가로 형성함으로써 필요한 파장대의 빛을 선별하여 반사시키는 반면, 불필요한 파장대의 빛은 반사시키지 않을 수 있어 유기 발광 소자의 색순도를 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 비교예에 따른 유기 발광 소자는 불필요한 파장대의 빛도 함께 반사시키고 있어, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 색순도에 비해 색순도가 떨어질 수 있다.
제1 캐핑층(200a)은 굴절율이 1~1.4인 유기막으로 형성될 수 있고, 제2 캐핑층(200b)은 굴절율이 1.5~2.5인 유기막으로 형성될 수 있는데, 이는 굴절율이 차이가 나는 두 개의 제1, 2 캐핑층(200a, 200b)을 적층함으로써 발광될 수 있는 빛을 증폭시킬 수 있기 때문이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 두께에 따른 효과에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저 도 4를 참고하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제1 캐핑층(200a)의 두께를 500Å 및 800Å로 형성하여 측정한 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4에서 가로축은 빛의 파장대(nm)를 나타내고 세로축은 빛의 반사율(%)을 나타낸다.
도 4에 나타난 바와 같이, 제1 캐핑층(200a)의 두께가 500Å일 때와 800Å일 때를 비교해보면 빛의 파장대 반사율을 나타내는 그래프가 전체적으로 좌우로 이동하는 모습을 확인할 수 있다.
제1 캐핑층(200a)의 두께 조절을 통해서는 선택적으로 반사시키고자 하는 빛의 파장 영역의 범위를 조정할 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 제1 캐핑층(200a)의 두께가 얇아질수록 파장대별 빛의 반사율을 나타내는 그래프는 전체적으로 좌측으로 이동하고, 제1 캐핑층(200a)의 두께가 두꺼워질수록 파장대별 빛의 반사율을 나타내는 그래프는 전체적으로 우측으로 이동할 수 있다.
또한, 제1 캐핑층(200a)의 두께는 200~1,000Å의 두께로 형성될 수 있는데, 200Å 이하인 경우는 반사율을 증가시키고자 하는 제1 캐핑층(200a)의 형성 효과가 거의 없으며, 1000Å 이상이 될 경우 제1 캐핑층(200a)이 너무 두꺼워져 반사되는 빛보다 흡수되는 빛이 많아져 오히려 발광 효율이 저하될 수 있기 때문이다.
그 다음 도 5를 참고하면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제2 캐핑층(200b)의 두께를 1,200Å, 4,500Å 및 9,000Å의 막으로 형성하여 측정한 파장대별 빛의 반사율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에서 가로축은 빛의 파장대(nm)를 나타내고 세로축은 빛의 반사율(%)을 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 제2 캐핑층(200b)의 두께가 1,200Å, 4,500Å 및 9,000Å의 막으로 두껍게 형성될수록 한정된 파장(0~750nm) 안에서 파장대별 빛의 반사율을 나타내는 그래프의 마루와 골의 개수가 증가되는 것을 확인할 수 있다.
1,200Å 일 때는 마루가 2개, 4,500Å 일 때는 마루가 3개, 9,000Å 일 때는 마루가 6개가 형성되고 있는데, 이는 제2 캐핑층(200b)의 두께 조절을 통해서는 선택적으로 반사시키고자 하는 빛의 파장 영역의 개수를 조정할 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 제2 캐핑층(200b)의 두께가 얇아질수록 마루의 개수가 줄어들어 선택적으로 반사시키고자 하는 빛의 파장 영역의 개수가 줄어드는 반면, 제2 캐핑층(200b)의 두께가 두꺼워질수록 마루의 개수가 증가하여 선택적으로 반사시키고자 하는 빛의 파장 영역의 개수가 늘어날 수 있다.
또한, 제2 캐핑층(200b)의 두께는 4,500~10,000Å의 두께로 형성될 수 있는데, 4,500Å 미만인 경우는 마루가 3개가 되지 않아 청색, 녹색 및 적색 세 가지 파장대의 빛을 모두 반사시키기 어려우며, 10,000Å 초과인 경우는 너무 많은 마루가 생겨 제거하고자 하는 빛의 파장 영역에서도 마루가 생길 수 있어 오히려 색순도가 떨어질 수 있기 때문이다.
앞서 살펴본 바와 같이 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)은 반사시키고자 하는 빛의 파장 영역에 해당하는 청색, 녹색 및 적색 파장 영역의 빛만을 선별적으로 반사시켜 색순도를 향상시켜줄 수 있으며, 바람직하게는 제1 캐핑층(200a)은 400~500Å, 제2 캐핑층(200b)은 4,500~6,500Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이는 위와 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)이 위와 같인 범위의 두께로 형성될 때 청색, 녹색 및 적색의 파장 영역대와 빛의 파장대별 반사율을 나타내는 그래프의 마루 영역이 가장 잘 일치할 수 있기 때문이다.
이제부터, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자에 대해서 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 사용된 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 중심으로 도시한 부분 단면도이고, 도 7은 도 6의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시예와 비교하여 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b) 사이에 삽입되어 형성된 제3 캐핑층(200c)과 제1 내지 제3 캐핑층(200a, 200b, 200c)의 굴절율만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b) 사이에 삽입되어 형성된 제3 캐핑층(200c)을 더 포함한다.
제3 캐핑층(200c)은 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)과 마찬가지로 유기막으로 형성될 수 있으며, 500~1,500Å의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 1,000~1300Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 제1 캐핑층(200a)은 200~1,000Å의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 400~500Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 캐핑층(200b)은 4,000~10,000Å의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 4,500~6,500Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
여기서, 제2 캐핑층(200b)의 두께는 제1 캐핑층(200a) 및 제3 캐핑층(200c)의 두께의 합보다 큰 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
제3 캐핑층(200c)을 추가로 포함할 경우, 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)의 굴절율은 1.5~2.5로, 제3 캐핑층(200b)의 굴절율은 1~1.4로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는 제1 캐핑층(200a) 및 제2 캐핑층(200b)의 굴절율은 1.8~2.0로, 제3 캐핑층(200c)의 굴절율은 1.2~1.3으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
즉, 순서대로 적층된 제1 내지 제3 캐핑층(200a, 200b, 200c)에서 인접한 캐핑층끼리 굴절율 차이를 두면서 적층할 수 있으며, 이로 인해 빛의 반사율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 캐소드 전극 위에 형성된 캐핑층의 두께를 조절하여 색순도 및 발광 효율을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
123: 기판
130: 박막 트랜지스터
160: 제 1 전극 180: 제 2 전극
171: 정공 주입층 172: 정공 수송층
173: 발광층 174: 전자 수송층
175: 전자 주입층 200: 캐핑층
1, 2, 3: 마루(antinode) 4, 5, 6, 7: 골(node)
160: 제 1 전극 180: 제 2 전극
171: 정공 주입층 172: 정공 수송층
173: 발광층 174: 전자 수송층
175: 전자 주입층 200: 캐핑층
1, 2, 3: 마루(antinode) 4, 5, 6, 7: 골(node)
Claims (14)
- 기판,
상기 기판 위에 형성된 박막 트랜지스터,
상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극,
상기 제1 전극 위에 형성된 유기 발광층,
상기 유기 발광층 위에 형성된 제2 전극,
상기 제2 전극 위에 차례대로 형성된 제1 캐핑층 및 상기 제1 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성된 제2 캐핑층,
상기 제2 캐핑층 위에 위치하는 덮개막, 및
적어도 2개의 봉지 무기막과 상기 적어도 2개의 봉지 무기막 사이에 위치하는 봉지 유기막을 포함하는 박막 봉지층을 포함하고,
상기 제1 캐핑층의 두께는 400 내지 500 옹스트롬이고, 상기 제2 캐핑층의 두께는 4500 내지 6500 옹스트롬이고,
상기 제1 캐핑층의 굴절률은 1.2 이상 1.3 미만이며,
청색, 녹색 및 적색 파장대의 빛의 반사율은 나머지 파장대의 반사율보다 높은 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.5~2.5인 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.8~2.0인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 유기 발광층은,
상기 제1 전극 위에 형성된 정공 주입층 및 정공 수송층,
상기 정공 수송층 위에 형성된 발광층, 및
상기 발광층 위에 형성된 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제4항에서,
상기 제1 전극은 제1 전극(160)은 애노드(anode)이고,
상기 제2 전극(180)은 캐소드(cathode)인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 형성된 제3 캐핑층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제6항에서,
상기 제2 캐핑층은 상기 제1 캐핑층 및 상기 제3 캐핑층보다 상대적으로 두껍게 형성된 유기 발광 표시 장치. - 제7항에서,
상기 제2 캐핑층의 두께는 상기 제1 캐핑층 및 상기 제3 캐핑층의 두께의 합보다 큰 유기 발광 표시 장치. - 제8항에서,
상기 제3 캐핑층은 500~1,500Å두께의 유기막으로 형성된 유기 발광 표시 장치. - 제9항에서,
상기 제3 캐핑층은 1,000~1,300Å 두께로 형성된 유기 발광 표시 장치. - 제9항에서,
상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.5~2.5이고,
상기 제3 캐핑층의 굴절율은 1~1.4인 유기 발광 표시 장치. - 제11항에서,
상기 제2 캐핑층의 굴절율은 1.8~2.0이고,
상기 제3 캐핑층의 굴절율은 1.2~1.3인 유기 발광 표시 장치. - 제9항에서,
상기 유기 발광층은,
상기 제1 전극 위에 형성된 정공 주입층 및 정공 수송층,
상기 정공 수송층 위에 형성된 발광층, 및
상기 발광층 위에 형성된 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제13항에서,
상기 제1 전극은 제1 전극(160)은 애노드(anode)이고,
상기 제2 전극(180)은 캐소드(cathode)인 유기 발광 표시 장치.
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