KR20220051879A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 및 상기 제1 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역이 정의된 기판, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 유기층, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 유기층, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 유기층 및 상기 제2 유기층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 유기층은 상기 제1 광을 방출하는 복수의 제1 발광층, 및 상기 복수의 제1 발광층 사이에 배치된 제1 전하 생성층을 포함하고, 상기 제2 유기층은 상기 제2 광을 방출하는 하나의 제2 발광층을 포함하여, 표시장치의 구동 전압이 크게 상승하지 않으면서도 표시 장치 전체의 표시 효율 및 휘도 수명을 개선시킬 수 있다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 구동 전압의 상승을 방지하면서도 표시 효율 및 휘도 수명이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 응답속도가 빠르며, 저 전압으로 구동되는 자발광형 소자이다. 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.
탠덤(Tandem) 유기 발광 소자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 정공수송층/발광층/전자수송층의 스택(stack)이 2개 이상의 복수 개로 이루어진 구조이며, 각 스택 사이에 전하의 생성 및 이동을 도와주는 전하 생성층(Charge Generation Layer)이 존재한다.
본 발명은 구동 전압의 상승을 방지하면서도 표시 효율 및 휘도 수명이 개선된 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 및 상기 제1 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역이 정의된 기판, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 유기층, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 유기층, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 유기층 및 상기 제2 유기층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 유기층은 상기 제1 광을 방출하는 복수의 제1 발광층, 및 상기 복수의 제1 발광층 사이에 배치된 제1 전하 생성층을 포함하고, 상기 제2 유기층은 상기 제2 광을 방출하는 하나의 제2 발광층을 포함한다.
상기 제1 광은 청색 광이고, 상기 제2 광은 녹색 광 또는 적색 광일 수 있다.
상기 기판에 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제3 광을 방출하는 제3 화소 영역이 정의되고, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 유기층을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 유기층은 상기 제3 광을 방출하는 복수의 제3 발광층, 및 상기 복수의 제3 발광층 사이에 배치된 제3 전하 생성층을 포함할 수 있다.
상기 제3 유기층은 상기 제3 광을 방출하는 하나의 제3 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제2 발광층은 상기 정공 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역과 접촉할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입층, 및 상기 정공 주입층 상에 배치되는 정공 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 상기 제2 유기층 상에 배치되는 전자 수송층, 및 상기 전자 수송층 상에 배치되는 전자 주입층을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 제2 유기층과 상기 정공 수송층 사이에 배치되는 정공 측 추가층을 더 포함하고, 상기 전자 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 제2 유기층과 상기 전자 수송층 사이에 배치되는 전자 측 추가층을 더 포함하고, 상기 제2 발광층은 상기 정공 측 추가층 및 상기 전자 측 추가층에 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제2 전극 상에 배치되는 캡핑층을 더 포함하고, 상기 캡핑층은 굴절률이 1.6 이상일 수 있다.
상기 제1 유기층은 상기 정공 수송 영역 및 상기 제1 전하 생성층 사이에 배치되는 제1 서브 발광층, 및 상기 제1 전하 생성층 및 상기 전자 수송 영역 사이에 배치되는 제2 서브 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제1 서브 발광층은 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n차 공진하는 거리만큼 이격되고, 상기 제2 서브 발광층은 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되고, 상기 n 및 a는 각각 독립적으로 1 이상의 정수일 수 있다.
상기 제1 전하 생성층은 상기 제1 서브 발광층에 인접하게 배치되는 n형 전하 생성층, 및 상기 제2 서브 발광층에 인접하게 배치되는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제2 전극 상에 배치되는 박막 봉지층, 및 상기 박막 봉지층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 상기 제1 광과 상이한 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역, 및 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 상이한 제3 광을 방출하는 제3 화소 영역이 정의된 기판, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 발광 소자, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 발광 소자, 및 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자 중 하나 또는 둘은 발광층을 포함하는 발광 단위 구조를 둘 이상 포함하고, 상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자 중 나머지 둘 또는 하나는 상기 발광 단위 구조를 하나 포함한다.
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 각각은 제1 전극, 및 상기 발광 단위 구조를 사이에 두고 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하고, 상기 발광 단위 구조 각각은 상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 수송층, 상기 정공 수송층 상에 배치되는 상기 발광층, 및 상기 발광층 상에 배치되는 전자 수송층을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 소자는 상기 발광 단위 구조를 둘 이상 포함하고, 상기 제2 발광 소자는 상기 발광 단위 구조를 하나 포함하고, 상기 제2 발광 소자에서, 상기 하나의 발광 단위 구조는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 및 상기 제1 광과 상이한 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역이 정의된 기판, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 복수의 제1 발광층, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 발광층, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 복수의 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 발광층은 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n차 공진하는 거리만큼 이격되는 제1 서브 발광층, 및 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되는 제2 서브 발광층을 포함하고, 상기 n 및 a는 각각 독립적으로 1 이상의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 장치에 포함되는 복수의 발광 소자 중 일부 발광 소자에는 복수의 발광 구조 스택이 제공되고, 나머지 발광 소자에는 하나의 발광 구조 스택이 제공되어, 표시장치의 구동 전압이 크게 상승하는 것을 방지하면서도, 표시 장치 전체의 표시 효율 및 휘도 수명이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 시간에 따른 휘도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 시간에 따른 휘도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 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 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.
"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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 및 표시장치의 제조방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시 장치(DD)은 표시면(DP-IS)을 통해 이미지를 표시할 수 있다. 표시면(DP-IS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행한 면일 수 있다. 표시면(DP-IS)은 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시영역(DA)에는 화소(PX)가 배치된다. 비표시영역(NDA)은 표시면(DP-IS)의 테두리를 따라 정의된다. 비표시영역(NDA)는 표시영역(DA)에 인접한다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 에워쌀 수 있다.
표시면(DP-IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)에 대응될 수 있다. 이하에서 설명되는 각 층들 또는 유닛들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향(opposing)된다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 평면형 표시면(DP-IS)을 구비한 표시 장치(DD)을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 표시장치(DD)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면을 포함할 수도 있다. 입체형 표시면은 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 I-I'선에 대응하는 표시 장치(DD)의 단면들을 도시하였다. 일 실시예의 표시 장치(DD)는 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함하고, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 순차적으로 배치되는 정공 수송 영역(HTR), 유기층, 전자 수송 영역(ETR)을 포함한다. 제1 발광 소자(ED-1)는 제1 화소 영역(PXA-B)에 중첩하는 제1 유기층(OL1)을 포함한다. 제2 발광 소자(ED-2)는 제2 화소 영역(PXA-G)에 중첩하는 제2 유기층을 포함한다. 제3 발광 소자(ED-3)는 제3 화소 영역(PXA-R)에 중첩하는 제3 유기층을 포함한다.
복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 일부의 발광 소자들(ED-1)은 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하고, 다른 일부의 발광 소자들(ED-2, ED-3)은 하나의 발광층(EML2, EML3)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 발광 소자(ED-1)는 제1 유기층(OL1)에 포함된 두 개의 제1 발광층(EML1-1, EML1-2), 즉 제11 서브 발광층(EML1-1) 및 제21 서브 발광층(EML1-2)을 포함하고, 제2 발광 소자(ED-2)는 제 2 유기층에 포함된 하나의 제2 발광층(EML2)을 포함한다. 제3 발광 소자(ED-3)은 제3 유기층에 포함된 하나의 제3 발광층(EML3)을 포함한다. 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 제1 발광 소자(ED-1)에서, 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2) 사이에는 전하 생성층(CGL1)이 배치된다. 도 2에서는 제1 발광 소자(ED-1)가 복수의 발광층, 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각은 하나의 발광층을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1 발광 소자(ED-1)가 하나의 발광층을 포함하고, 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3) 중 적어도 하나가 복수의 발광층을 포함할 수도 있다. 또는 제1 발광 소자(ED-1)가 복수의 발광층을 포함하고, 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3) 중 하나가 복수의 발광층을 포함하고, 나머지 하나는 하나의 발광층을 포함할 수도 있다. 도 2에서는 복수의 발광층을 포함하는 제1 발광 소자(ED-1)가 두 개의 제1 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자는 3 이상의 발광층을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 표시 패널(DP)은 베이스층(BS), 베이스층 상에 배치된 회로층(DP-CL), 및 회로층(DP-CL) 상에 배치된 표시 소자층(DP-ED)을 포함하는 것일 수 있다. 베이스층(BS)은 표시 소자층(DP-ED)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다. 베이스층(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서 회로층(DP-CL)은 베이스층(BS) 상에 배치될 수 있다. 회로층(DP-CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(DP-CL)은 표시 소자층(DP-ED)의 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 소자층(DP-ED)은 화소 정의막(PDL), 화소 정의막(PDL) 사이에 배치된 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3), 및 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 발광층(EML)을 포함한다. 제1 전극(EL1)과 발광층(EML) 사이에는 정공 수송 영역(HTR)이 배치될 수 있다. 제2 전극(EL2)과 발광층(EML) 사이에는 전자 수송 영역(ETR)이 배치된다. 일 실시예에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 제1 전극(EL1)에서 제2 전극(EL2) 방향으로 광을 출사할 수 있다. 일 실시예의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 광을 출사하는 방향을 기준으로, 정공 수송 영역(HTR)이 발광층(EML)의 하부에 배치되고 전자 수송 영역(ETR)이 발광층(EML)의 상부에 배치되는 구조를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 광을 출사하는 방향을 기준으로, 전자 수송 영역(ETR)이 발광층(EML)의 하부에 배치되고 정공 수송 영역(HTR)이 발광층(EML)의 상부에 배치되는 인버티드(Inverted) 소자 구조를 가질 수도 있다.
도 2a에서는 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부들(OH1, OH2, OH3) 내에 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층들(EML1, EML2, EML3)이 배치되며, 제1 내지 제3 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3), 제1 내지 제3 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3), 및 제2 전극(EL2)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 전체에서 공통층으로 제공되는 실시예를 도시하였다. 즉, 제1 발광 소자(ED-1)에 포함되는 제1 정공 수송 영역(HTR1), 제2 발광 소자(ED-2)에 포함되는 제2 정공 수송 영역(HTR2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 포함되는 제3 정공 수송 영역(HTR3) 각각은 일부가 화소 정의막(PDL) 상에 배치될 수 있으며, 제1 정공 수송 영역(HTR1), 제2 정공 수송 영역(HTR2), 및 제3 정공 수송 영역(HTR3) 각각은 화소 정의막(PDL) 상에서 서로 연결되어, 일체의 형상을 가지는 하나의 정공 수송 영역(HTR)을 형성할 수 있다. 또한, 제1 발광 소자(ED-1)에 포함되는 제1 전자 수송 영역(ETR1), 제2 발광 소자(ED-2)에 포함되는 제2 전자 수송 영역(ETR2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 포함되는 제3 전자 수송 영역(ETR3) 각각은 적어도 일부가 화소 정의막(PDL) 상에 배치될 수 있으며, 제1 전자 수송 영역(ETR1), 제2 전자 수송 영역(ETR2), 및 제3 전자 수송 영역(ETR3) 각각은 화소 정의막(PDL) 상에서 서로 연결되어, 일체의 형상을 가지는 하나의 전자 수송 영역(ETR)을 형성할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 것과 달리 일 실시예에서 전자 수송 영역(ETR) 및 정공 수송 영역(HTR)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부들(OH1, OH2, OH3) 내부에 패터닝 되어 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 제1 내지 제3 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3), 복수의 발광층들(EML1, EML2, EML3), 및 제1 내지 제3 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 등은 잉크젯 프린팅법으로 패터닝되어 제1 내지 제3 개구부(OH1, OH2, OH3) 각각의 내부에 제공되는 것일 수 있다.
일 실시예에서 제1 발광 소자(ED-1)에 포함되는 제1 발광층(EML1) 은 제1 개구부(OH1) 내에 배치될 수 있다. 복수의 발광층(EML1)이 제공되는 제1 발광 소자(ED-1)에서, 제1 발광층(EML1) 사이에 배치된 제1 전하 생성층(CGL1) 또한 제1 개구부(OH1) 내에 배치될 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)에 포함되는 제2 발광층(EML2)은 제2 개구부(OH2) 내에 배치될 수 있다. 제3 발광 소자(ED-3)에 포함되는 제3 발광층(EML3)은 제3 개구부(OH3) 내에 배치될 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각에 복수의 발광층이 제공될 경우, 복수의 발광층들과, 복수의 발광층들 사이에 배치되는 전하 생성층 각각은 제2 개구부(OH2) 및 제3 개구부(OH3) 내에 배치될 수 있다.
봉지층(TFE)은 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 커버하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-ED)을 밀봉하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다. 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄옥사이드, 또는 알루미늄옥사이드 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 포함하는 것일 수 있다. 봉지 유기막은 광중합 가능한 유기물질을 포함하는 것일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치되고, 개구부들(OH1, OH2, OH3)의 일부를 채우고 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 표시 장치(DD)는 비화소 영역(NPXA) 및 복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 포함할 수 있다. 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비화소 영역들(NPXA)은 이웃하는 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소(PX)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구분하는 것일 수 있다. 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 복수의 발광층들(EML1-1, EML2, EML3)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부들(OH1, OH2, OH3)에 배치되어 구분될 수 있다.
복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 1 및 도 2a에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발광하는 3개의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 서로 구분되는 제1 화소 영역(PXA-B), 제2 화소 영역(PXA-G), 및 제3 화소 영역(PXA-R)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 화소 영역(PXA-B)은 청색 화소 영역(PXA-B), 제2 화소 영역(PXA-G)은 녹색 화소 영역(PXA-G), 제3 화소 영역(PXA-R)은 적색 화소 영역(PXA-R)으로 지칭될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD)에서, 하나의 적색 화소 영역(PXA-R), 하나의 녹색 화소 영역(PXA-G), 및 하나의 청색 화소 영역(PXA-B)을 묶어 단위 화소 그룹(PXG)으로 지칭할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 단위 화소 그룹(PXG)에 포함된 적색 화소 영역(PXA-R), 녹색 화소 영역(PXA-G), 및 청색 화소 영역(PXA-B) 중 적어도 어느 하나는 복수로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 단위 화소 그룹(PXG)에는 두 개의 녹색 화소 영역(PXA-G)과, 하나의 적색 화소 영역(PXA-R) 및 하나의 청색 화소 영역(PXA-B)이 포함될 수도 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시 장치(DD)는 청색 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1), 녹색 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2), 및 적색 광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)를 포함할 수 있다. 즉, 표시 장치(DD)의 청색 화소 영역(PXA-B), 녹색 화소 영역(PXA-G), 및 적색 화소 영역(PXA-R) 각각은 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 복수의 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 스트라이프 형태로 배열된 것일 수 있다. 도 1을 참조하면, 복수 개의 적색 화소 영역들(PXA-R), 복수 개의 녹색 화소 영역들(PXA-G), 및 복수 개의 청색 화소 영역들(PXA-B)이 각각 제2 방향(DR2)을 따라 정렬된 것일 수 있다. 또한, 제1 방향(DR1)을 따라 적색 화소 영역(PXA-R), 녹색 화소 영역(PXA-G), 및 청색 화소 영역(PXA-B)의 순서로 번갈아 가며 배열된 것일 수 있다.
도 1 및 도 2a에서는 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적이 모두 유사한 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 화소 영역들(PXA-R PXA-G, PXA-B)의 면적은 방출하는 광의 파장 영역에 따라 서로 상이할 수 있다. 한편, 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
한편, 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않으며, 적색 화소 영역(PXA-R), 녹색 화소 영역(PXA-G), 및 청색 화소 영역(PXA-B)이 배열되는 순서는 표시 장치(DD)에서 요구되는 표시 품질의 특성에 따라 다양하게 조합되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 화소 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 펜타일(pentile) 배열 형태이거나, 다이아몬드 배열 형태를 갖는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP)상에 배치되는 베이스 기판(BL) 및 편광층(POL)을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
베이스 기판(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 베이스 기판(BL)은 편광층(POL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 편광층(POL)을 더 포함할 수 있다. 편광층(POL)은 외부에서 표시 장치(DD)로 입사하는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 편광층(POL)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다. 또한, 편광층(POL)은 외부광에 의해 표시패널(DP)에서 발생하는 반사광을 저감시키는 것일 수 있다. 즉, 편광층(POL)은 반사방지층일 수 있다. 예를 들어, 편광층(POL)은 표시 장치(DD)의 외부에서 입사하는 광이 표시패널(DP)로 입사되어 다시 출사되는 경우의 반사광을 차단하는 기능을 하는 것일 수 있다.
한편, 도 2a에서는 편광층(POL)이 베이스 기판(BL) 상에 배치되어 노출되는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광층(POL)은 베이스 기판(BL) 하부에 배치될 수 있다.
도 2a에서는 표시 장치(DD)이 편광층(POL)을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 편광층(POL)은 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 표시 장치(DD-1)는 편광층을 포함하지 않고, 반사방지층으로 컬러필터층(CFL)을 포함할 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 적색 화소 영역(PXA-R), 녹색 화소 영역(PXA-G) 및 청색 화소 영역(PXA-B) 각각에 대응하는 컬러필터부(CF-R, CF-G, CF-B)를 포함할 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 적색 화소 영역(PXA-R)에 중첩하는 적색 컬러필터부(CF-R), 녹색 화소 영역(PXA-G)에 중첩하는 녹색 컬러필터부(CF-G), 및 청색 화소 영역(PXA-B)에 중첩하는 청색 컬러필터부(CF-B)를 포함할 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 비화소 영역들(NPXA)에 중첩하고, 컬러필터부(CF-R, CF-G, CF-B)들 사이에 배치되는 차광부(BM)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II'선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(DD)의 회로층(DP-CL)은 버퍼층(BFL), 제1 게이트 절연층(GI1), 제2 게이트 절연층(GI2), 층간 절연층(ILD), 상부 절연층(VIA1), 복수 개의 패턴을 포함하는 반도체 패턴(ACP), 복수 개의 패턴을 포함하는 제1 도전층(CLP1), 복수 개의 패턴을 포함하는 제2 도전층(CLP2), 복수 개의 패턴을 포함하는 제3 도전층(CLP3)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 도전층(CLP1)은 제1 게이트 메탈 패턴, 제2 도전층(CLP2)은 제2 게이트 메탈 패턴, 제3 도전층(CLP3)은 제1 데이터 메탈 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 게이트 절연층(GI1), 제2 게이트 절연층(GI2) 및 층간 절연층(ILD) 각각은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 게이트 절연층(GI1), 제2 게이트 절연층(GI2) 및 제1 절연층(ILD1) 각각은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도전층(CLP1) 및 제2 도전층(CLP2) 각각은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 제3 도전층(CLP3)은 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 제3 도전층(CLP3)은 티타늄, 알루미늄, 및 티타늄이 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
버퍼층(BFL)은 베이스층(BS) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층을 포함할 수 있다. 제2 버퍼층은 제1 버퍼층 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 베이스층(BS)에 존재하는 불순물이 화소(PX)에 유입되는 것을 방지한다. 특히, 불순물이 화소(PX)를 구성하는 트랜지스터들(T1, T2)의 반도체 패턴(ACP)에 확산되는 것을 방지한다.
불순물은 외부에서 유입되거나, 베이스층(BS)이 열분해됨으로써 발생할 수 있다. 불순물은 베이스층(BS)으로부터 배출된 가스 또는 나트륨일 수 있다. 또한, 버퍼층(BFL)은 외부로부터 화소(PX)로 유입되는 수분을 차단할 수 있다.
버퍼층(BFL) 상에 반도체 패턴(ACP)이 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 반도체 패턴(ACP)은 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다.
반도체 패턴(ACP)은 트랜지스터들(T1, T2) 각각을 구성할 수 있다. 반도체 패턴(ACP)은 폴리 실리콘, 아몰포스 실리콘, 또는 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 도 3에서는 제1 트랜지스터(T1)의 소스(S1), 액티브(C1), 드레인(D1)을 구성하는 반도체 패턴과 제2 트랜지스터(T2)의 소스(S2), 액티브(C2), 드레인(D2)을 구성하는 반도체 패턴을 도시하였다.
제1 게이트 절연층(GI1)은 버퍼층(BFL) 상에 배치되고, 반도체 패턴(ACP)을 커버할 수 있다. 제1 도전층(CLP1)은 제1 게이트 절연층(GI1) 상에 배치될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트(G1)와 제2 트랜지스터(T2)의 게이트(G2)가 제1 도전층(CLP1)에 도시되었다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도전층(CLP1)은 화소(PX)의 커패시터를 구성하는 두 개의 전극들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 게이트 절연층(GI2)은 제1 게이트 절연층(GI1) 상에 배치되고, 제1 도전층(CLP1)을 커버할 수 있다. 제2 도전층(CLP2)은 제2 게이트 절연층(GI2) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 도전층(CLP2)은 화소(PX)의 커패시터(CP)를 구성하는 두 개의 전극들 중 다른 하나일 수 있다. 상부전극(UE)이 제2 도전층(CLP2)으로 도시되었다. 상부전극(UE)에는 개구부(UE-OP)가 정의될 수 있다.
층간 절연층(ILD)은 제2 게이트 절연층(GI2) 상에 배치되고, 제2 도전층(CLP2)을 커버할 수 있다. 제3 도전층(CLP3)의 제1 연결 전극들(CNE-D1)은 제2 트랜지스터(T2)의 소스(S2)에 연결될 수 있다. 상부 절연층(VIA1)은 층간 절연층(ILD) 상에 배치되고, 제3 도전층(CLP3)을 커버할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 표시 소자층(DP-ED)은 발광 소자(ED-2) 및 화소정의막(PDL)을 포함할 수 있다. 발광 소자(ED-2)는 제1 전극(EL1), 발광층(EML2), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 도 3에서는 발광 소자(ED-2)에 포함된 일부 구성인 제1 전극(EL1), 발광층(EML2), 및 제2 전극(EL2)만을 도시하였고, 정공 수송 영역 및 전자 수송 영역은 생략하였다.
제1 전극(EL1)은 상부 절연층(VIA1) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 컨택홀을 통해 트랜지스터들(T1~T2) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 예를 들어, 컨택홀을 통해 제1 연결전극(CNE-D1)에 연결되어, 제2 트랜지스터(T2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 트랜지스터(T1, T2) 각각은 PMOS 트랜지스터이거나, NMOS 트랜지스터일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 상부 절연층(VIA1) 상에 배치되며, 제1 전극(EL1)의 적어도 일부분을 노출시킬 수 있다. 발광층(EML2)은 제1 전극(EL1) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(EL2)은 발광층(EML2) 상에 배치될 수 있다.
발광 소자(ED-2)가 유기발광다이오드(OLED)인 경우, 발광층(EML2)은 유기물을 포함할 수 있다. 봉지층(TFE)은 발광 소자(ED-2)를 밀봉하여, 외부의 산소 또는 수분으로부터 발광 소자(ED-2)를 보호할 수 있다. 봉지층(TFE)은 유기막 및 무기막이 혼합된 층일 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도들이다. 도 4a에서는 도 2에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)의 단면을, 도 4b에서는 도 2에 도시된 제2 발광 소자(ED-2)의 단면을, 도 4c에서는 도 2에 도시된 제3 발광 소자(ED-3)의 단면을 개략적으로 나타내었다.
도 4a를 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 발광 소자(ED-1)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 복수의 제1 발광 단위 구조(ST1-1, ST1-2)를 포함한다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED-1)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 제11 발광 단위 구조(ST1-1) 및 제12 발광 단위 구조(ST1-2)와, 제11 발광 단위 구조(ST1-1) 및 제12 발광 단위 구조(ST1-2) 사이에 배치되는 제1 전하 생성층(CGL1)을 포함할 수 있다.
제11 발광 단위 구조(ST1-1) 및 제12 발광 단위 구조(ST1-2) 각각에는 제1 광을 방출하는 제1 발광층(EML1)이 포함된다. 제11 발광 단위 구조(ST1-1)는 제1 광을 방출하는 제11 서브 발광층(EML1-1), 제1 전극(EL1)으로부터 제공된 정공들을 제11 서브 발광층(EML1-1)으로 수송하는 제1 정공 수송 영역(HTR1), 및 제1 전하 생성층(CGL1)으로부터 생성된 전자들을 제11 서브 발광층(EML1-1)으로 수송하는 제1 중간 전자 수송 영역(METR1)을 포함할 수 있다. 제12 발광 단위 구조(ST1-2)는 제1 광을 방출하는 제21 서브 발광층(EML1-2), 제1 전하 생성층(CGL1)으로부터 생성된 정공들을 제21 서브 발광층(EML1-2)으로 수송하는 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1), 및 제2 전극(EL2)으로부터 제공된 전자들을 제21 서브 발광층(EML1-2)으로 수송하는 제1 전자 수송 영역(ETR1)을 포함할 수 있다.
제1 정공 수송 영역(HTR1)은 제1 전극(EL1) 상에 배치된 제1 정공 주입층(HIL1), 제1 정공 주입층(HIL1) 상에 배치된 제1 정공 수송층(HTL1), 및 제1 정공 수송층(HTL1) 상에 배치된 제1 정공 측 추가층(EBL1)을 포함할 수 있다. 제1 정공 측 추가층(EBL1)은 정공 버퍼층, 발광 보조층, 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 층일 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터 정공 수송 영역으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층일 수 있다. 제1 정공 측 추가층(EBL1)은 제11 서브 발광층(EML1-1)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제1 정공 측 추가층(EBL1)은 생략될 수 있고, 제1 정공 수송층(HTL1)이 제11 서브 발광층(EML1-1)과 접촉할 수도 있다.
제1 중간 전자 수송 영역(METR1)은 제11 서브 발광층(EML1-1) 상에 배치된 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1), 및 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1) 상에 배치된 제1 중간 전자 수송층(METL1)을 포함할 수 있다. 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1)은 전자 버퍼층, 및 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1)은 제11 서브 발광층(EML1-1)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1)은 생략될 수 있다. 또한, 제1 중간 전자 수송층(METL1) 및 제1 전하 생성층(CGL1) 사이에는 제1 중간 전자 주입층이 배치될 수도 있다.
제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)은 제1 전하 생성층(CGL1) 상에 배치된 제1 중간 정공 수송층(MHTL1), 및 제1 중간 정공 수송층(MHTL1) 상에 배치된 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1)을 포함할 수 있다. 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1)은 정공 버퍼층, 발광 보조층, 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1)은 제21 서브 발광층(EML1-2)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1)은 생략될 수 있고, 제1 중간 정공 수송층(MHTL1)이 제21 서브 발광층(EML1-2)과 접촉할 수도 있다. 또한, 제1 전하 생성층(CGL1) 및 제1 중간 정공 수송층(MHTL1) 사이에는 제1 중간 정공 주입층이 배치될 수도 있다.
제1 전자 수송 영역(ETR1)은 제21 서브 발광층(EML1-2) 상에 배치된 제1 전자 측 추가층(BFL1), 제1 전자 측 추가층(BFL1) 상에 배치된 제1 전자 수송층(ETL1), 제1 전자 수송층(ETL1) 상에 배치된 제1 전자 주입층(EIL1)을 포함할 수 있다. 제1 전자 측 추가층(BFL1)은 전자 버퍼층, 및 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전자 측 추가층(BFL1)은 제21 서브 발광층(EML1-2)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제1 전자 측 추가층(BFL1)은 생략되고, 제1 전자 수송층(ETL1)이 제21 서브 발광층(EML1-2)과 접촉할 수도 있다.
제11 발광 단위 구조(ST1-1) 및 제12 발광 단위 구조(ST1-2) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL1)이 제공될 수 있다. 제1 전하 생성층(CGL1)은 전압이 인가되면, 산화-환원 반응을 통하여 착제를 형성함으로써 전하들(전자들 및 정공들)을 생성할 수 있다. 그리고, 제1 전하 생성층(CGL1)은, 생성된 전하들을 인접한 발광 단위 구조(ST1, ST2)들 각각으로 제공할 수 있다. 제1 전하 생성층(CGL1)은, 하나의 발광 단위 구조(ST1, ST2)에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시킬 수 있으며, 제1 발광 단위 구조(ST1-1)과 제2 발광 단위 구조(ST1-2) 사이에서 전하들의 균형을 조절하는 역할을 할 수 있다.
제1 전하 생성층(CGL1)은 제1 서브 전하 생성층(nCGL1)과 제2 서브 전하 생성층(pCGL1)이 서로 접합된 층구조를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 서브 전하 생성층(nCGL1)은 제1 발광 단위 구조(ST1)에 인접하게 배치되어, 제1 발광 단위 구조(ST1)으로 전자들을 제공하는 n형 전하 생성층일 수 있다. 제2 서브 전하 생성층(pCGL1)은 제2 발광 단위 구조(ST2)에 인접하게 배치되어, 제2 발광 단위 구조(ST2)으로 정공들을 제공하는 p형 전하 생성층일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제1 서브 전하 생성층(nCGL1) 및 제2 서브 전하 생성층(pCGL1) 사이에는 버퍼층이 더 배치될 수 있다.
제1 전하 생성층(CGL1)은 n-type 아릴 아민계 물질을 포함하거나, p-type 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전하 생성층(CGL1)은 아릴 아민계의 유기 화합물, 금속, 금속의 산화물, 탄화물, 불화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 전하발생화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 아릴 아민계의 유기 화합물은 α-NPD, 2-TNATA, TDATA, MTDATA, sprio-TAD, 또는 sprio-NPB일 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 4b를 참조하면, 일 실시예에 따른 제2 발광 소자(ED-2)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 하나의 제2 발광 단위 구조(ST2)를 포함한다.
제2 발광 단위 구조(ST2)에는 제2 광을 방출하는 제2 발광층(EML2)이 포함된다. 제2 발광 단위 구조(ST2)는 제2 광을 방출하는 제2 발광층(EML2), 제1 전극(EL1)으로부터 제공된 정공들을 제2 발광층(EML2)으로 수송하는 제2 정공 수송 영역(HTR2), 및 제2 전극(EL2)으로부터 제공된 전자들을 제2 발광층(EML2)으로 수송하는 제2 전자 수송 영역(ETR2)을 포함할 수 있다.
제2 정공 수송 영역(HTR2)은 제1 전극(EL1) 상에 배치된 제2 정공 주입층(HIL2), 제2 정공 주입층(HIL2) 상에 배치된 제2 정공 수송층(HTL2), 및 제2 정공 수송층(HTL2) 상에 배치된 제2 정공 측 추가층(EBL2)을 포함할 수 있다. 제2 정공 측 추가층(EBL2)은 정공 버퍼층, 발광 보조층, 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 정공 측 추가층(EBL2)은 제2 발광층(EML2)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제2 정공 측 추가층(EBL2)은 생략될 수 있고, 제2 정공 수송층(HTL2)이 제2 발광층(EML2)과 접촉할 수도 있다.
제2 전자 수송 영역(ETR2)은 제2 발광층(EML2) 상에 배치된 제2 전자 측 추가층(BFL2), 제2 전자 측 추가층(BFL2) 상에 배치된 제2 전자 수송층(ETL2), 제2 전자 수송층(ETL2) 상에 배치된 제2 전자 주입층(EIL2)을 포함할 수 있다. 제2 전자 측 추가층(BFL2)은 전자 버퍼층, 및 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 전자 측 추가층(BFL2)은 제2 발광층(EML2)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제2 전자 측 추가층(BFL2)은 생략되고, 제2 전자 수송층(ETL2)이 제2 발광층(EML2)과 접촉할 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 일 실시예에 따른 제3 발광 소자(ED-3)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 하나의 제3 발광 단위 구조(ST3)를 포함한다.
제3 발광 단위 구조(ST3)에는 제3 광을 방출하는 제3 발광층(EML3)이 포함된다. 제3 발광 단위 구조(ST3)는 제3 광을 방출하는 제3 발광층(EML3), 제1 전극(EL1)으로부터 제공된 정공들을 제3 발광층(EML3)으로 수송하는 제3 정공 수송 영역(HTR3), 및 제2 전극(EL2)으로부터 제공된 전자들을 제3 발광층(EML3)으로 수송하는 제3 전자 수송 영역(ETR3)을 포함할 수 있다.
제3 정공 수송 영역(HTR3)은 제1 전극(EL1) 상에 배치된 제3 정공 주입층(HIL3), 제3 정공 주입층(HIL3) 상에 배치된 제3 정공 수송층(HTL3), 및 제3 정공 수송층(HTL3) 상에 배치된 제3 정공 측 추가층(EBL3)을 포함할 수 있다. 제3 정공 측 추가층(EBL3)은 정공 버퍼층, 발광 보조층, 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3 정공 측 추가층(EBL3)은 제3 발광층(EML3)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제3 정공 측 추가층(EBL3)은 생략될 수 있고, 제3 정공 수송층(HTL3)이 제3 발광층(EML3)과 접촉할 수도 있다.
제3 전자 수송 영역(ETR3)은 제3 발광층(EML3) 상에 배치된 제3 전자 측 추가층(BFL3), 제3 전자 측 추가층(BFL3) 상에 배치된 제3 전자 수송층(ETL3), 제3 전자 수송층(ETL3) 상에 배치된 제3 전자 주입층(EIL3)을 포함할 수 있다. 제3 전자 측 추가층(BFL3)은 전자 버퍼층, 및 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제3 전자 측 추가층(BFL3)은 제3 발광층(EML3)과 접촉할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제3 전자 측 추가층(BFL3)은 생략되고, 제3 전자 수송층(ETL3)이 제3 발광층(EML3)과 접촉할 수도 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속재료, 금속합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 하지만 실시예가 이에 한정되지 않는다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다.
일 실시에에 따른 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 제1 전극(EL1)은 반사형 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 반사율이 높은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, W 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 제1 전극(EL1)은 상기의 물질로 형성된 반사막 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. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag의 2층 구조 및 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(EL1)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 700Å 내지 약 10000Å일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
일 실시에에 따른 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서, 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3)은 제1 전극(EL1) 상에 배치된다. 복수의 발광층이 제공되는 제1 발광 소자(ED-1)에서, 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)은 제1 전하 생성층(CGL1) 상에 배치된다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각은 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1-phenyl-N4,N4-di-m-tolylbenzene-1,4-diamine)), m-MTDATA(4,4',4"-[tris(3-methylphenyl)phenylamino] triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(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)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium [Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HATCN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각은 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, TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수도 있다.
또한, 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각은 CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole), CCP(9-phenyl-9H-3,9'-bicarbazole), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene), 또는 mDCP(1,3-bis(1,8-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)benzene)등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3)은 상술한 정공 수송 영역의 화합물들을 정공 주입층(HIL1, HIL2, HIL3), 정공 수송층(HTL1, HT2L, HTL3), 및 정공 측 추가층(EBL1, EBL2, EBL3) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다. 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)은 상술한 정공 수송 영역의 화합물들을 제1 중간 정공 수송층(MHTL1), 및 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3)이 정공 주입층(HIL1, HIL2, HIL3)을 포함하는 경우, 정공 주입층(HIL1, HIL2, HIL3)의 두께는 예를 들어 약 30Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3)이 정공 수송층(HTL1, HTL2, THTL3)을 포함하는 경우, 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3)이 정공 측 추가층(EBL1, EBL2, EBL3)을 포함하는 경우 정공 측 추가층(EBL1, EBL2, EBL3)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)에 포함된 제1 중간 정공 수송층(MHTL1)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)에 포함된 제1 중간 정공 측 추가층(MEBL1)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1)과, 이들에 포함된 각 층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 각각은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 및 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 할로겐화 금속 화합물, 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트는 CuI 및 RbI 등의 할로겐화 금속 화합물, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7'8,8-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(EML1, EML2, EML3)은 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 또는 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 상에 제공된다. 제11 서브 발광층(EML1-1), 제2 발광층(EML2), 및 제3 발광층(EML3)은 정공 수송 영역(HTR1, HTR2, HTR3) 상에 제공되고, 제21 서브 발광층(EML1-2)은 제1 중간 정공 수송 영역(MHTR1) 상에 제공된다.
발광층(EML1, EML2, EML3)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML1, EML2, EML3)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
일 실시예의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 발광층(EML1, EML2, EML3)은 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 크리센 유도체, 디하이드로벤즈안트라센 유도체, 또는 트리페닐렌 유도체를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML1, EML2, EML3)은 안트라센 유도체 또는 피렌 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
발광층(EML1, EML2, EML3)은 호스트 물질로 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 호스트 물질로 DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl), mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene), PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]furan), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine) 및 TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PVK(poly(N-vinylcarbazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TBADN(2-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane) 등을 호스트 재료로 사용할 수 있다.
일 실시예에서 발광층(EML1, EML2, EML3)은 공지의 도펀트 재료로, 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi)), 4,4'-bis[2-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)vinyl]biphenyl(DPAVBi) , 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등을 포함할 수 있다.
발광층(EML1, EML2, EML3)은 공지의 인광 도펀트 물질을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 인광 도펀트는 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 금(Au), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb) 또는 툴륨(Tm)를 포함하는 금속 착체가 사용될 수 있다. 구체적으로, FIrpic(iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2')picolinate), Fir6(Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)-tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(Ⅲ)), 또는 PtOEP(platinum octaethyl porphyrin)가 인광 도펀트로 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 발광층(EML1)은 제1 광을 발광한다. 제2 발광층(EML2)은 제2 광을 발광한다. 제3 발광층(EML3)은 제3 광을 발광한다. 일 실시예에 따른 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 제1 광 내지 제3 광은 실질적으로 서로 상이한 파장 범위의 광일 수 있다. 예를 들어, 제1 광은 410nm 내지 480nm 파장 범위의 청색광일 수 있다. 예를 들어, 제2 광은 500nm 내지 570nm 파장 범위의 녹색광일 수 있다. 예를 들어, 제3 광은 625nm 내지 675nm 파장 범위의 적색광일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 발광층(EML1, EML2, EML3) 상에 배치된다. 복수의 발광층이 제공되는 제1 발광 소자(ED-1)에서, 제1 중간 전자 수송 영역(METR1)은 제11 서브 발광층(EML1-1)과 제1 전하 생성층(CGL1) 사이에 배치되고, 제1 전자 수송 영역(ETR1)은 제21 서브 발광층(EML1-2)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치될 수 있다. 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazol-1-yl)phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), 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), BmPyPhB(1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI, CuI, KI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또한 상기의 할로겐화 금속과 란타넘족 금속의 공증착 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)은 공증착 재료로 KI:Yb, RbI:Yb 등을 포함할 수 있다. 한편, 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)은 Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 Liq(8-hydroxyl-Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)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 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각은 앞서 언급한 재료 이외에 BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)은 상술한 전자 수송 영역의 화합물들을 전자 주입층(EIL1, EIL2, EIL3), 전자 수송층(ETL1, ETL2, ETL3), 및 전자 측 추가층(BFL1, BFL2, BFL3)중 적어도 하나에 포함할 수 있다. 제1 중간 전자 수송 영역(METR1)은 상술한 전자 수송 영역의 화합물들을 제1 중간 전자 수송층(METL1), 및 제1 중간 전자 측 추가층(MBFL1)중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 및 제1 중간 전자 수송 영역(METR1) 각각의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다. 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)이 전자 수송층(ETL1, ETL2, ETL3)을 포함하는 경우, 전자 수송층(ETL1, ETR2, ETR3)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL1, ETL2, ETL3)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다. 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3)이 전자 주입층(EIL1, EIL2, EIL3)을 포함하는 경우, 전자 주입층(EIL1, EIL2, EIL3)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL1, EIL2, EIL3)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다. 제1 중간 전자 수송 영역(METR1)에 포함된 제1 중간 전자 수송층(METL1)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR1, ETR2, ETR3) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode) 또는 애노드(anode)일 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우 제2 전극(EL2)은 캐소드일 수 있고, 제1 전극(EL1)이 캐소드인 경우 제2 전극(EL2)은 애노드일 수 있다.
제2 전극(EL2)은 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. . 제2 전극(EL2)이 투과형 전극인 경우, 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.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 제2 전극(EL2)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. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수의 발광 소자를 포함하고, 복수의 발광 소자들 중 일부의 발광 소자들은 복수의 발광층을 포함하고, 다른 일부의 발광 소자들은 하나의 발광층을 포함한다. 예를 들어, 청색 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)는 복수의 제1 발광층(EML1)을 포함하고, 복수의 제1 발광층(EML1) 사이에 제1 전하 생성층(CGL1)이 배치되는 탠덤(Tandem) 구조를 가지는 발광 소자일 수 있다. 제1 발광 소자(ED-1)를 제외한 나머지 발광 소자, 즉 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각은 하나의 발광층(EML2, EML3)을 포함하는 발광 소자일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 비교적 낮은 구동 전압을 가지면서도, 표시 효율 및 소자 수명이 개선될 수 있다.
탠덤 구조를 가지는 발광 소자는 하나의 발광층을 포함하는 일반 발광 소자에 비해 우수한 효율을 가지나, 구동 전압이 증가하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 휘도 수명 저하가 상대적으로 큰 발광 소자, 예를 들어, 청색 광을 방출하는 제1 발광 소자에 대해서는 탠덤 구조를 적용하여 높은 표시 효율 및 소자 수명을 확보하고, 나머지 발광 소자에 대해서는 하나의 발광층을 포함하는 일반적인 발광 소자 구조를 적용하여, 구동 전압이 크게 상승하지 않으면서도 표시 장치 전체의 표시 효율 및 휘도 수명을 개선시킬 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(CPL)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 다층 또는 단층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 캡핑층(CPL)은 유기층 또는 무기층일 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(CPL)이 무기물을 포함하는 경우, 무기물은 LiF 등의 알칼리금속 화합물, MgF2 등의 알칼리토금속 화합물, SiON, SiNX, SiOy 등을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 캡핑층(CPL)이 유기물을 포함하는 경우, 유기물은 α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol sol-9-yl) triphenylamine) 등을 포함하거나, 에폭시 수지, 또는 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 캡핑층(CPL)은 하기와 같은 화합물 P1 내지 P5 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 구체적으로, 550nm 이상 660nm 이하의 파장 범위의 광에 대해서 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에 포함된 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 일부의 발광 소자들(ED-1)은 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하고, 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2) 각각이 제1 전극(EL1)으로부터 이격된 광학 거리는 상이할 수 있다. 본 명세서에서, "광학 거리" 는 발광층이 생성하는 광이 반사 계면으로부터 반사되어 공진(resonance)을 하는 거리를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서, 발광층의 광학 거리는 발광층 중심으로부터 반사 계면인 제1 전극(EL1)의 상면까지의 최소 거리로 지칭될 수 있다. 발광층의 발광 중심은 발광층의 두께의 1/2이 되는 지점일 수 있다.
복수의 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 제1 발광 소자(ED-1)에서, 제11 서브 발광층(EML1-1)은 제11 광학 거리(OD1-1)를 가지는 지점에 배치되고, 제21 서브 발광층(EML1-2)은 제12 광학 거리(OD1-2)를 가지는 지점에 배치될 수 있다. 제11 광학 거리(OD1-1)는 제11 서브 발광층(EML1-1)에서 생성된 제1 광이 n차 공진하는 거리일 수 있다. 제12 광학 거리(OD1-2)는 제21 서브 발광층(EML1-2)에서 생성된 제1 광이 n+a차 공진하는 거리일 수 있다. 본 명세서에서, n 및 a는 각각 독립적으로 1 이상의 정수이다. 예를 들어, 제11 서브 발광층(EML1-1)은 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 2차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제21 서브 발광층(EML1-2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 3차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제11 서브 발광층(EML1-1)은 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 1차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제21 서브 발광층(EML1-2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 3차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2) 및 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2) 사이에 배치된 제1 전하 생성층(CGL1)을 포함하는 탠덤 구조를 가지는 제1 발광 소자(ED-1)에서는, 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2) 각각의 광학 거리를 제어함으로써 높은 효율과 개선된 휘도 수명을 가질 수 있다.
하나의 발광층을 포함하는 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 포함된 발광층은 제1 발광 소자(ED-1)에 포함된 복수의 발광층 중 어느 하나와 동일한 차수의 공진 거리를 가지는 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 발광 소자(ED-1)에 포함된 제11 서브 발광층(EML1-1)이 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 n차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제2 발광층(EML2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제2 광이 n차 공진하는 거리인 제2 광학 거리(OD2)만큼 이격되어 배치되고, 제3 발광층(EML3)은 제1 전극(EL1)으로부터 제3 광이 n차 공진하는 거리인 제3 광학 거리(OD3)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제11 서브 발광층(EML1-1)이 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 2차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제2 발광층(EML2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제2 광이 2차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제3 발광층(EML3)은 제1 전극(EL1)으로부터 제3 광이 2차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또는, 제11 서브 발광층(EML1-1)이 제1 전극(EL1)으로부터 제1 광이 1차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제2 발광층(EML2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제2 광이 1차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제3 발광층(EML3)은 제1 전극(EL1)으로부터 제3 광이 1차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제2 발광층(EML2)은 제1 전극(EL1)으로부터 제2 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치되고, 제3 발광층(EML3)은 제1 전극(EL1)으로부터 제3 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 탠덤 구조를 가지는 제1 발광 소자(ED-1)에서는 서로 다른 차수의 공진 거리를 가지는 위치에 발광층을 배치하여 특정 색상의 광의 효율을 향상시켜 표시 효율을 개선할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도들이다. 도 5a 내지 도 5e에서는 도 2a 및 도 2b와 같이 도 1의 I-I'선에 대응하는 표시 장치의 단면에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자가 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 상이한 실시예의 표시 장치들의 단면도를 도시하였다. 이하, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 일 실시예의 표시 장치를 설명함에 있어, 앞서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-a)에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 녹색광인 제2 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2)가 복수의 제2 발광층(EML2-1, EML2-2)을 포함하는 제2 유기층(OL2)을 포함하고, 나머지 두 발광 소자, 즉, 제1 발광 소자(ED-1) 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각은 하나의 발광층(EML1, EML3)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)는 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2)을 포함하고, 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL2)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD-a)에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제2 발광 소자(ED-2)에 대해서는 도 4a에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)에서 설명한 내용과 유사한 내용이 적용될 수 있고, 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제1 발광 소자(ED-1) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대한 설명과 유사한 내용이 적용될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-b)에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 적색광인 제3 광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)가 복수의 제3 발광층(EML3-1, EML3-2)을 포함하는 제3 유기층(OL3)을 포함하고, 나머지 두 발광 소자, 즉, 제1 발광 소자(ED-1) 및 제2 발광 소자(ED-2) 각각은 하나의 발광층(EML1, EML2)을 포함하는 것일 수 있다. 제3 발광 소자(ED-3)는 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2)을 포함하고, 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2) 사이에는 제3 전하 생성층(CGL3)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD-b)에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4a에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)에서 설명한 내용과 유사한 내용이 적용될 수 있고, 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대한 설명과 유사한 내용이 적용될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-c)에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 청색광인 제1 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)가 복수의 제1 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 제1 유기층(OL1)을 포함하고, 녹색광인 제2 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2)가 복수의 제2 발광층(EML2-1, EML2-2)을 포함하는 제2 유기층(OL2)을 포함하고, 나머지 발광 소자, 즉, 제3 발광 소자(ED-3)는 하나의 제3 발광층(EML3)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 발광 소자(ED-1)는 제11 서브 발광층(EML1-1) 및 제21 서브 발광층(EML1-2)을 포함하고, 제11 서브 발광층(EML1-1) 및 제21 서브 발광층(EML1-2) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL1)이 배치될 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)는 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2)을 포함하고, 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL2)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD-c)에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제1 발광 소자(ED-1) 및 제2 발광 소자(ED-2)에 대해서는 도 4a에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)에서 설명한 내용과 유사한 내용이 적용될 수 있고, 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대한 설명과 유사한 내용이 적용될 수 있다.
도 5d를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-d)에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 청색광인 제1 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)가 복수의 제1 발광층(EML1-1, EML1-2)을 포함하는 제1 유기층(OL1)을 포함하고, 적색광인 제3 광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)가 복수의 제3 발광층(EML3-1, EML3-2)을 포함하는 제3 유기층(OL3)을 포함하고, 나머지 발광 소자, 즉, 제2 발광 소자(ED-2)는 하나의 제2 발광층(EML2)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 발광 소자(ED-1)는 제11 서브 발광층(EML1-1) 및 제21 서브 발광층(EML1-2)을 포함하고, 제11 서브 발광층(EML1-1) 및 제21 서브 발광층(EML1-2) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL1)이 배치될 수 있다. 제3 발광 소자(ED-3)는 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2)을 포함하고, 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2) 사이에는 제3 전하 생성층(CGL3)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD-d)에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제1 발광 소자(ED-1) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4a에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)에서 설명한 내용과 유사한 내용이 적용될 수 있고, 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제2 발광 소자(ED-2)에 대해서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대한 설명과 유사한 내용이 적용될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-e)에서, 복수의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 중 녹색광인 제2 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2)가 복수의 제2 발광층(EML2-1, EML2-2)을 포함하는 제2 유기층(OL2)을 포함하고, 적색광인 제3 광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)가 복수의 제3 발광층(EML3-1, EML3-2)을 포함하는 제3 유기층(OL3)을 포함하고, 나머지 발광 소자, 즉, 제1 발광 소자(ED-1)는 하나의 제1 발광층(EML1)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 발광 소자(ED-2)는 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2)을 포함하고, 제12 서브 발광층(EML2-1) 및 제22 서브 발광층(EML2-2) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL2)이 배치될 수 있다. 제3 발광 소자(ED-3)는 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2)을 포함하고, 제13 서브 발광층(EML3-1) 및 제23 서브 발광층(EML3-2) 사이에는 제3 전하 생성층(CGL3)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD-e)에서, 복수의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대해서는 도 4a에 도시된 제1 발광 소자(ED-1)에서 설명한 내용과 유사한 내용이 적용될 수 있고, 하나의 발광층을 포함하는 발광 소자, 즉 제1 발광 소자(ED-1)에 대해서는 도 4b 및 도 4c에 도시된 제2 발광 소자(ED-2) 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대한 설명과 유사한 내용이 적용될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자 및 비교예에 따른 제1 발광 소자의 시간에 따른 휘도를 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 6b는 온도가 97℃ 인 조건에서 제1 발광 소자의 시간에 따른 휘도를 측정하여 도시하였다.
도 6a 및 도 6b에서, "실시예"는 도 4a에 도시된 바와 같이 복수의 발광층을 포함하고, 청색 광을 발광하는 제1 발광 소자의 소자 효율을 나타낸 그래프이다. "Ref"는 도 4a에 도시된 바와 달리 복수의 발광층을 포함하지 않고, 하나의 발광층을 포함하며 청색 광을 발광하는 제1 발광 소자의 소자 효율을 나타낸 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 실시예의 제1 발광 소자는 10mA/cm2 내지 15mA/cm2 전류 밀도 하에서 비교예의 제1 발광 소자에 비해 구동 전압이 약 1.7 내지 1.9배 증가하는 것을 확인할 수 있다. 다만, 도 6b를 참조하면, 실시예의 제1 발광 소자는 비교예의 제1 발광 소자에 비해 온도가 97℃ 인 조건에서 휘도가 97% 이하로 떨어지는 시간이 약 4배 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한, 외부 양자 효율 측정 결과 실시예의 제1 발광 소자는 비교예의 제1 발광 소자에 비해 10mA/cm2 내지 15mA/cm2 전류 밀도 하에서 외부 양자 효율이 약 1.6 내지 1.7 배 증가한 것을 확인하였다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광 소자는 탠덤 구조를 가짐에 따라, 하나의 발광층을 포함하는 일반적인 발광 소자에 비해 구동 전압이 상승되나 소자 효율 및 휘도 수명이 증가함을 확인할 수 있다. 더하여, 시뮬레이션 결과 일 실시예에 따른 탠덤 구조를 가지는 제1 발광 소자를 하나의 발광층을 가지는 제2 발광 소자 및 제3 발광 소자와 함께 표시 장치에 적용하였을 때, 표시 장치의 표시 효율이 135% 개선됨을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다른 발광 소자에 비해 휘도 수명 저하가 상대적으로 크고 표시 효율이 저하되는 발광 소자, 예를 들어 청색 광을 방출하는 제1 발광 소자는 탠덤 구조를 포함하도록 하여 구동 전압이 상승하는 대신 높은 발광 효율 및 휘도 수명을 가지게 하고, 휘도 수명 저하가 상대적으로 작고 표시 효율이 높은 발광 소자, 즉 녹색 광을 방출하는 제2 발광 소자 및 적색 광을 방출하는 제3 발광 소자에 대해서는 발광층을 하나만 포함하는 일반적인 발광 소자 구조를 포함하도록 하여, 구동 전압이 크게 상승하지 않도록 하면서도 표시 장치 전체의 표시 효율 및 휘도 수명을 개선시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 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 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시장치
ED-1: 제1 발광 소자
ED-2: 제2 발광 소자 ED-3: 제3 발광 소자
EL1: 제1 전극 EL2: 제2 전극
EML: 발광층 ETR: 전자 수송 영역
HTR: 정공 수송 영역 CGL1: 제1 전하 생성층
EML1-1: 제11 서브 발광층 EML1-2: 제21 서브 발광층
ED-2: 제2 발광 소자 ED-3: 제3 발광 소자
EL1: 제1 전극 EL2: 제2 전극
EML: 발광층 ETR: 전자 수송 영역
HTR: 정공 수송 영역 CGL1: 제1 전하 생성층
EML1-1: 제11 서브 발광층 EML1-2: 제21 서브 발광층
Claims (20)
- 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 및 상기 제1 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역이 정의된 기판;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 기판 상에 배치된 제1 전극;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 유기층;
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 유기층;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 유기층 및 상기 제2 유기층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 유기층은
상기 제1 광을 방출하는 복수의 제1 발광층, 및 상기 복수의 제1 발광층 사이에 배치된 제1 전하 생성층을 포함하고,
상기 제2 유기층은 상기 제2 광을 방출하는 하나의 제2 발광층을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광은 청색 광이고, 상기 제2 광은 녹색 광 또는 적색 광인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기판에 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제3 광을 방출하는 제3 화소 영역이 정의되고,
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 유기층을 더 포함하는 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제3 유기층은
상기 제3 광을 방출하는 복수의 제3 발광층, 및 상기 복수의 제3 발광층 사이에 배치된 제3 전하 생성층을 포함하는 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제3 유기층은 상기 제3 광을 방출하는 하나의 제3 발광층을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 발광층은 상기 정공 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역과 접촉하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 주입층, 및 상기 정공 주입층 상에 배치되는 정공 수송층을 포함하고,
상기 전자 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 상기 제2 유기층 상에 배치되는 전자 수송층, 및 상기 전자 수송층 상에 배치되는 전자 주입층을 포함하는 표시 장치. - 제7항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 제2 유기층과 상기 정공 수송층 사이에 배치되는 정공 측 추가층을 더 포함하고,
상기 전자 수송 영역은 상기 제1 유기층 및 제2 유기층과 상기 전자 수송층 사이에 배치되는 전자 측 추가층을 더 포함하고,
상기 제2 발광층은 상기 정공 측 추가층 및 상기 전자 측 추가층에 접촉하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극 상에 배치되는 캡핑층을 더 포함하고, 상기 캡핑층은 굴절률이 1.6 이상인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 유기층은 상기 정공 수송 영역 및 상기 제1 전하 생성층 사이에 배치되는 제1 서브 발광층, 및
상기 제1 전하 생성층 및 상기 전자 수송 영역 사이에 배치되는 제2 서브 발광층을 포함하는 표시 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 서브 발광층은 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n차 공진하는 거리만큼 이격되고,
상기 제2 서브 발광층은 상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되고,
상기 n 및 a는 각각 독립적으로 1 이상의 정수인 표시 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 전하 생성층은 상기 제1 서브 발광층에 인접하게 배치되는 n형 전하 생성층, 및
상기 제2 서브 발광층에 인접하게 배치되는 p형 전하 생성층을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극 상에 배치되는 박막 봉지층; 및
상기 박막 봉지층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함하는 표시 장치. - 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 상기 제1 광과 상이한 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역, 및 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 상이한 제3 광을 방출하는 제3 화소 영역이 정의된 기판;
상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 발광 소자;
상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 발광 소자; 및
상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 발광 소자를 포함하고,
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자 중 하나 또는 둘은 발광층을 포함하는 발광 단위 구조를 둘 이상 포함하고,
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자 중 나머지 둘 또는 하나는 상기 발광 단위 구조를 하나 포함하는 표시 장치. - 제14항에 있어서,
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자 및 상기 제3 발광 소자 각각은
제1 전극, 및 상기 발광 단위 구조를 사이에 두고 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하고,
상기 발광 단위 구조 각각은
상기 제1 전극 상에 배치되는 정공 수송층,
상기 정공 수송층 상에 배치되는 상기 발광층, 및
상기 발광층 상에 배치되는 전자 수송층을 포함하는 표시 장치. - 제15항에 있어서,
상기 제1 발광 소자는 상기 발광 단위 구조를 둘 이상 포함하고,
상기 제2 발광 소자는 상기 발광 단위 구조를 하나 포함하고,
상기 제2 발광 소자에서, 상기 하나의 발광 단위 구조는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 접촉하는 표시 장치. - 제1 광을 방출하는 제1 화소 영역, 및 상기 제1 광과 상이한 제2 광을 방출하는 제2 화소 영역이 정의된 기판;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 기판 상에 배치된 제1 전극;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 복수의 제1 발광층;
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 발광층;
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 복수의 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 화소 영역에 중첩하도록 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
상기 복수의 제1 발광층은
상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n차 공진하는 거리만큼 이격되는 제1 서브 발광층; 및
상기 제1 전극으로부터 상기 제1 광이 n+a차 공진하는 거리만큼 이격되는 제2 서브 발광층을 포함하고,
상기 n 및 a는 각각 독립적으로 1 이상의 정수인 표시 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제2 발광층은 상기 정공 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역과 접촉하는 표시 장치. - 제17항에 있어서,
상기 기판에 상기 제1 광 및 상기 제2 광과 상이한 발광 파장을 가지는 제3 광을 방출하는 제3 화소 영역이 정의되고,
상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 발광층을 더 포함하는 표시 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제1 광은 청색 광이고, 상기 제2 광은 녹색 광 또는 적색 광인 표시 장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |