KR20240051743A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20240051743A
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윤준호
백흠일
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 명세서는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 상에 배치되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 하부 유기층, 하부 유기층 상에 배치되는 발광층, 발광층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고, 하부 유기층은 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 가지며, 하부 유기층의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상이다. 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각 및 색시야각이 개선되는 효과가 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 명세서는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효율이 우수하면서도 휘도 시야각이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시 장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이와 같은 표시 장치의 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
유기 발광 표시 장치는 자체 발광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동에 의해 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암 대비비(contrast ratio; CR)도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.
표시 장치의 발광층은 증착 공정 혹은 용액 공정을 통해 형성될 수 있다. 발광층을 증착 공정으로 형성하면 발광층의 표면이 플랫(flat)하게 형성된다. 증착 공정으로 형성된 발광층을 포함하는 표시 장치는 효율은 상대적으로 높으나 휘도 시야각이 좁은 특성이 있다. 이와 달리 용액 공정을 통해 형성된 발광층은 표면이 플랫하지 않고, 발광층 형성용 잉크의 특성에 따라서 프로파일 형상이 달라지는 특성을 갖는다. 용액 공정으로 형성된 발광층을 포함하는 표시 장치는 발광 효율은 상대적으로 낮고, 휘도 시야각은 넓은 특성을 나타낸다.
이에 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 효율 및 수명 특성을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 넓은 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 기판 상에 배치되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 하부 유기층, 하부 유기층 상에 배치되는 발광층, 발광층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고, 하부 유기층은 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 가지며, 하부 유기층의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상이다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서는 발광층 하부의 유기층이 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 가짐에 따라 이의 상부에 증착 공정으로 플랫하지 않은 프로파일을 가지는 발광층이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 발광층은 복수의 곡면을 포함하는 프로파일을 가지나, 두께는 일정한 특징을 갖는다. 이에 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서브 화소 내에서 발광층의 두께가 일정하여 발광 효율을 높게 유지할 수 있다. 이와 동시에 애노드와 캐소드 사이의 층들이 두께 변화를 가지기 때문에 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 휘도 시야각이 증대되는 효과를 제공한다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 ∩ 형상의 정공 주입층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 8은 ∩ 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(Δ에 따른 시야각 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 ∩ 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(Δ에 따른 효율 변화를 도시한 그래프이다.
도 10은 시험예 2B에 따른 정공 수송층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 11은 U 형상의 정공 주입층의 휘도 시야각 변화를 도시한 그래프이다.
도 12는 U 형상의 정공 주입층의 색시야각 변화를 도시한 그래프이다.
도 13은 W 형상의 정공 주입층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 14는 W 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(Δ에 따른 시야각 변화를 도시한 그래프이다.
도 15는 W 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(Δ에 따른 효율 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 2는 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 2에서는 표시 장치(100)가 탑 에미션(top emission) 방식으로 구동되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 뱅크와 정공 수송층 만을 도시하였으며, 나머지 구성요소들의 도시를 생략하였다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 기판(110), 박막 트랜지스터(TFT), 평탄화층(124), 발광 소자(130), 캡핑층(CPL) 및 보호층(140)을 포함한다. 발광 소자(130)는 제1 전극(131), 정공 주입층(132), 발광층(133), 전자 수송층(134), 전자 주입층(135) 및 제2 전극(136)을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 표시 영역 및 비표시 영역으로 정의되는 영역들을 포함한다. 표시 영역은 복수의 화소가 배치되어 실질적으로 영상이 표시되는 영역이다. 표시 영역에는 영상을 표시하기 위한 발광 영역을 포함하는 화소 및 화소를 구동하기 위한 구동 회로가 배치될 수 있다. 비표시 영역은 표시 영역을 둘러싼다. 비표시 영역은 실질적으로 영상이 표시되지 않는 영역으로 표시 영역에 배치되는 화소 및 구동 회로를 구동하기 위한 다양한 배선, 인쇄 회로 기판 등이 배치된다. 예를 들어, 비표시 영역에는 게이트 구동 회로, 데이터 구동 회로와 같은 다양한 구동 회로 및 신호 배선들이 배치될 수 있다.
복수의 화소는 매트릭스 형상으로 배열될 수 있고, 복수의 화소 각각은 복수의 서브 화소를 포함한다. 서브 화소는 하나의 색을 표시하기 위한 엘리먼트로서, 광이 발광되는 발광 영역 및 광이 발광되지 않는 비발광 영역을 포함한다. 복수의 서브 화소 각각은 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 백색 서브 화소 중 어느 하나일 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 하나의 서브 화소만을 도시하였다.
기판(110)은 표시 장치(100)를 구동하기 위한 다양한 엘리먼트들을 지지하는 기재이다. 기판(110)은 절연성 및 내투습성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 플라스틱 기판은, 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등에서 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
기판(110) 상에는 버퍼층(121)이 배치된다. 버퍼층(121)은 기판(110) 상에 배치되는 액티브층(ACT)이나 다양한 도전성 물질층들과 기판(110) 사이의 접착력을 향상시켜준다. 또한, 버퍼층(121)은 기판(110) 상부의 이물이나 외부로부터 유입되는 산소, 수분 등을 차단할 수 있다. 버퍼층(121)은 단일층으로 형성될 수 있고, 필요에 따라 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(121)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 무기물로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
박막 트랜지스터(TFT)는 버퍼층(121) 상에 배치된다. 도면에서는 편의상 표시 장치(100)에 포함될 수 있는 다양한 박막 트랜지스터들 중 구동 박막 트랜지스터만을 도시하였으나, 스위칭 박막 트랜지스터, 캐패시터 등도 포함될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 발광 소자(130)를 구동하기 위한 요소이다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(G), 액티브층(ACT), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함한다.
액티브층(ACT)은 버퍼층(121) 상에 배치된다. 액티브층(ACT)은 금속 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 액티브층(ACT) 상에는 게이트 절연층(122)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(122)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 무기물로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 게이트 절연층(122)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
게이트 절연층(122) 상에 게이트 전극(G)이 배치된다. 게이트 전극(G) 상에는 이를 덮도록 층간 절연층(123)이 배치된다. 예를 들어, 층간 절연층(123)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 무기물로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 층간 절연층(123)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 각각은 층간 절연층(123) 상에 배치되고, 게이트 절연층(122) 및 층간 절연층(123)을 관통하는 컨택홀에 의해 액티브층(ACT)과 전기적으로 연결된다. 박막 트랜지스터(TFT)의 구조는 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
평탄화층(124)은 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하도록 배치된다. 평탄화층(124)은 박막 트랜지스터(TFT)의 상면을 평탄화한다. 평탄화층(124)은 평탄화된 표면을 용이하게 제공할 수 있도록 유기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(124)은 폴리이미드, 벤조사이클로부틴계 수지, 및 아크릴레이트계 수지 중에서 하나의 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 평탄화층(124)은 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)이 제1 전극(131)과 전기적으로 연결될 수 있도록 컨택홀을 포함할 수 있다.
평탄화층(124) 상에 발광 소자(130)가 배치된다. 발광 소자(130)는 복수의 서브 화소 각각에 대응하도록 배치될 수 있다. 발광 소자는 제1 전극(131), 정공 주입층(132), 발광층(133), 전자 수송층(134) 및 제2 전극(136)을 포함할 수 있으며, 본 명세서의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 발광 소자(130)는 유기 발광 소자일 수 있으며, 본 명세서의 실시예들은 이에 한정되지 않는다.
제1 전극(131)은 평탄화층(124) 상에 배치된다. 제1 전극(131)은 복수의 서브 화소 별로 분리되어 형성된다. 제1 전극(131)은 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 제1 전극(131)은 유기 발광 소자(130)의 애노드로서 기능하는 전극일 수 있다. 제1 전극(131)은 발광층(133)에 정공을 공급하기 위한 구성요소로 일함수가 높은 도전성 물질로 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(131)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 인듐 주석 아연 산화물(indium tin zinc oxide, ITZO), 주석 산화물(SnO2), 아연 산화물(ZnO), 인듐 구리 산화물(indium copper oxide, ICO) 및 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO)과 같은 투명 도전성 산화물 중 하나 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식으로 구동되는 경우, 제1 전극(131)은 투명 도전성 산화물로 형성된 층과 금속 물질로 형성된 반사층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 반사층은 발광층(133)으로부터 발광된 광이 상부를 향하여 반사될 수 있도록 반사율이 높은 금속으로 형성된다.
평탄화층(124) 및 제1 전극(131) 상에 뱅크(BNK)가 배치될 수 있다. 뱅크(BNK)는 발광층(133)의 발광 영역을 정의한다. 예를 들면, 뱅크(BNK)는 제1 전극(131)의 적어도 일부를 노출하도록 평탄화층(124) 상에 배치될 수 있다. 뱅크(BNK)는 제1 전극(131)의 끝단을 덮도록 평탄화층(124) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 뱅크(BNK)는 소수성 유기물로 형성될 수 있다. 후술하는 정공 주입층(132)은 용액 공정으로 형성되는데, 뱅크(BNK)가 소수성 유기물로 형성될 경우, 정공 주입층(132)의 용액 공정이 용이할 수 있다.
제1 전극(131) 상에 하부 유기층이 배치된다. 하부 유기층은 제1 전극(131)과 발광층(133) 사이에 배치되는 유기층일 수 있다. 예를 들어, 하부 유기층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나일 수 있다. 이하에서는 하부 유기층이 정공 주입층(132)인 것으로 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
정공 주입층(132)은 제1 전극(131) 상에 배치된다. 정공 주입층(132)은 제1 전극(131)과 발광층(133) 사이의 계면 특성을 향상시켜 제1 전극(131)로부터 공급된 정공이 발광층(133)으로 용이하게 주입되도록 한다. 정공 주입층(132)은 제1 전극(131)에 대응하여 복수의 서브 화소 별로 분리되도록 형성될 수 있다.
정공 주입층(132)은 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 갖는다. 예를 들어, 정공 주입층(132)의 단면 프로파일은 U 형상일 수 있다. 이와 같은 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(132) 상에 발광 물질을 증착하면, 발광 물질은 정공 주입층(132)의 표면을 따라 컨포멀(conformal)하게 증착된다. 예를 들면, 정공 주입층(132) 상에 증착 공정을 통해 형성된 발광층(133)은 발광 영역에서 정공 주입층(132)의 단면 프로파일을 따라 일정한 두께로 형성된다. 이에 발광층(133)의 두께는 일정하나, 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않게 된다. 이와 같은 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들의 두께 변화로 인해 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 휘도 시야각이 증가될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들은 위치별로 두께가 상이하며, 두께 변화에 따라 미세한 캐비티 변화를 갖는다. 이에 각각의 두께에 대한 스펙트럼이 보강 현상에 의해 합쳐져 휘도 시야각이 개선되는 효과가 있다.
예를 들면, 정공 주입층(132)은 제1 평면부(FA1), 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2)를 포함한다.
제1 평면부(FA1)는 제1 곡면부(CA1)와 제2 곡면부(CA2) 사이에 위치한다. 제1 평면부(FA1)는 제1 평면부(FA1)의 중심부의 높이와 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2)와 인접한 외곽부의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 평면부(FA1)는 두께 편차가 2nm 이하 또는 1nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 평면부(FA1)의 폭(X1) 대 제1 곡면부(CA1)의 폭(Y1)과 제2 곡면부(CA2)의 폭(Y2)의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3 또는 4:6 내지 6:4일 수 있다. 이 경우, 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 크게 개선될 수 있다.
제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 뱅크(BNK)와 인접하는 정공 주입층(132)의 외측에서 제1 평면부(FA1)와 인접하는 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 구간이다. 예를 들어, 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 내지 150nm, 20nm 내지 150nm, 30nm 내지 100nm 또는 50nm 내지 100nm일 수 있다. 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 미만인 경우, 휘도 시야각 증가 효과가 미비할 수 있다. 이와 반대로 최저 두께와 최고 두께의 차이가 150nm 초과인 경우, 발광 효율이 떨어질 수 있다. 도 2에서는 제1 곡면부(CA1)의 최저 두께와 최고 두께의 차이와 제2 곡면부(CA2)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
정공 주입층(132)은 용액 공정으로 형성될 수 있다. 증착 공정으로 정공 주입층(132)을 형성하는 경우, 하부 형상을 따라 플랫한 형상으로 형성된다. 이에 정공 주입층(132)이 U 형상의 단면 프로파일을 갖도록 용액 공정으로 정공 주입층(132)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(132)은 잉크젯, 노즐 프린팅과 같은 용액 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 정공 주입층(132)은 중량평균분자량이 11000 g/mol 이상, 11000 g/mol 내지 200000 g/mol 또는 15000 g/mol 내지 170000 g/mol인 고분자로 이루어질 수 있다. 이 경우, U 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(132)이 형성될 수 있다. 또한, 정공 주입층(132)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상으로 크기 때문에 휘도 시야각이 개선되는 효과가 있다.
예를 들어, 정공 주입층(132)은 불소가 함유된 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(132)은 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(132)은 폴리이미드(polyimide), 스티렌(styrene), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 등의 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로 정공 주입층(132)은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 불소계 고분자일 수 있다.
하부 유기층으로 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 정공 수송층은 정공 주입층(132) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층은 정공 주입층(132) 상에 증착 공정으로 형성될 수 있다. 이 경우, 정공 수송층은 정공 주입층(132)의 표면을 따라 컨포멀(conformal)하게 증착된다. 이에, 정공 수송층은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일 따라 일정한 두께로 형성될 수 있다. 그러나, 정공 수송층의 형성 방법은 증착 공정으로 제한되지 않으며, 정공 주입층(132)은 용액 공정 등 다른 방법으로 형성될 수도 있다.
정공 주입층(132) 상에 발광층(133)이 배치된다. 발광층(133)은 발광 물질을 포함하여 광을 발광한다. 발광층(133)은 서브 화소에 대응되는 색상의 광을 발광하도록 형성될 수 있다. 또한, 발광층(133)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 제1 전극(131)과 달리 발광층(133)은 복수의 서브 화소 별로 분리되지 않고, 하나의 층으로 형성될 수 있다. 발광층(133)은 정공 주입층(132) 및 뱅크(BNK)를 덮도록 배치된다. 발광층(133)의 구조는 이에 제한되지 않는다. 필요에 따라 발광층(133)은 제1 전극(131)과 같이 복수의 서브 화소 별로 분리되어 형성될 수 있고, 예를 들면, 뱅크(BNK)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 전극(131)에 중첩하도록 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광층(133)은 증착 공정으로 형성될 수 있다. U 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(132) 상에 발광 물질을 증착하면, 발광 물질은 정공 주입층(132)의 표면을 따라 컨포멀(conformal)하게 증착된다. 예를 들면, 발광층(133)은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 대응하여 일정한 두께로 형성된다. 다만, 발광층(133)은 공정 상의 이유로 2nm 이하 또는 1nm 이하의 두께 편차를 가질 수도 있다.
예를 들면, 발광층(133)의 두께는 일정하나, 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 의해 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않다. 이와 같은 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들의 두께 변화로 인해 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 휘도 시야각이 증가될 수 있다.
발광층(133) 상에 상부 유기층이 배치된다. 예를 들어, 상부 유기층은 전자 수송층(134)을 포함할 수 있다.
전자 수송층(134)은 발광층(133) 상에 배치된다. 전자 수송층(134)은 증착 공정을 통해 발광층(133)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 이에 전자 수송층(134)은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 대응하도록 형성될 수 있다.
전자 수송층(134)은 발광층(133)으로 전자를 가속하여 수송하는 층이다. 전자 수송층(134)은 제2 전극(136)으로부터 공급된 전자가 발광층(133)에 용이하게 전달될 수 있도록 한다.
예를 들어 전자 수송층(134)은 이미다졸(imidazole), 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole), 벤조티아졸(benzothiazole), 벤즈이미다졸(benzimidazole), 트리아진(triazine) 및 이들의 유도체일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 수송층(134)은 Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), spiro-PBD, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중에서 하나일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
전자 수송층(134) 상에 전자 주입층(135)이 배치된다. 전자 주입층(135)은 증착 공정을 통해 전자 수송층(134)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 이에 전자 주입층(135)은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 대응하도록 형성될 수 있다.
전자 주입층(135)은 제2 전극(136)으로부터 공급되는 전자가 전자 수송층(134)으로 원활하게 주입될 수 있도록 한다. 전자 주입층(135)는 무기 물질 및/또는 유기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층(135)은 BaF2, LiF, CsF, NaF, BaF2, Li2O, BaO, Liq(lithium quinolate) 및 리튬 벤조에이트(lithium benzoate) 중 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 전극(136)은 전자 주입층(135) 상에 배치된다. 제2 전극(136)은 증착 공정을 통해 전자 주입층(135)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 이에 제2 전극(136)은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 대응하도록 형성될 수 있다.
제2 전극(136)은 발광층(133)으로 전자를 원활하게 공급하기 위해 일함수가 낮은 금속 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(136)은 Ca, Ba, Al, Ag 및 이들 중 1종 이상을 포함하는 합금 중에서 하나 이상의 금속 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 전극(136)은 서브 화소 별로 패터닝되지 않고, 하나의 층으로 형성된다. 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식으로 구동되는 경우, 제2 전극(136)은 매우 얇은 두께로 형성되어 실질적으로 투명하게 될 수 있다.
제2 전극(136) 상에는 발광 소자(130)를 보호하기 위해 보호층(140)이 배치된다. 보호층(140)은 외부의 수분이나 산소가 발광 소자(130)로 침투하여 발광 소자(130)를 열화시키는 것을 억제한다. 예를 들어, 보호층(140)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호층(140)은 무기 절연 물질로 형성된 무기층과 유기물로 형성된 유기층이 적층된 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예로는, 제2 전극(136)과 보호층(140) 사이에 캡핑층(CPL)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층(CPL)은 제2 전극(136)과 동일하게 서브 화소 별로 패터닝되지 않고 하나의 층으로 제2 전극(136) 상에 배치된다. 캡핑층(CPL)은 유기 발광 소자(130)의 광학적 특성을 향상시켜 광 효율 및 시야각을 개선시킬 수 있다. 또한, 캡핑층(CPL)은 제2 전극(136)이 열화되지 않도록 보호한다.
캡핑층(CPL) 및 보호층(140) 또한 정공 주입층(132)의 단면 프로파일에 대응하여 일정한 두께로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 정공 주입층(132)의 단면 프로파일은 U 형상이고, 정공 주입층(132) 상에 증착 공정을 통해 형성된 발광층(133)을 포함한다. 이에 발광층(133)은 정공 주입층(132)의 단면 프로파일을 따라 일정한 두께로 형성되나, 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않게 구성할 수 있다. 이와 같이 발광층(133)의 두께는 일정하나, 제1 전극(131)과 제2 전극(136) 사이의 층들은 두께가 일정하지 않음에 따라 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 향상되는 효과가 있다.
도 3 및 도 4는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 3은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 4는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시한 표시 장치(200)는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치(100)와 비교하여 정공 주입층 및 정공 주입층의 상부에 적층되는 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 형상이 상이한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 뱅크와 정공 수송층만을 도시하였으며, 나머지 구성요소들의 도시를 생략하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 정공 주입층(232)의 단면 프로파일은 ∩ 형상일 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(232)은 제1 평면부(FA1), 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2)를 포함한다.
제1 평면부(FA1)는 제1 곡면부(CA1)와 제2 곡면부(CA2) 사이에 위치한다. 제1 평면부(FA1)는 제1 평면부(FA1)의 중심부의 높이와 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2)와 인접한 외곽부의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 평면부(FA1)는 두께 편차가 2nm 이하 또는 1nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 평면부(FA1)의 폭(X1) 대 제1 곡면부(CA1)의 폭(Y1)과 제2 곡면부(CA2)의 폭(Y2)의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3 또는 4:6 내지 6:4일 수 있다. 이 경우, 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 크게 개선될 수 있다.
제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 뱅크(BNK)와 인접하는 정공 주입층(132)의 외측에서 제1 평면부(FA1)와 인접하는 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 구간이다. 예를 들어, 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 내지 80m, 20nm 내지 80nm, 30nm 내지 80nm 또는 20nm 내지 60nm일 수 있다. 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 미만인 경우, 휘도 시야각 증가 효과가 미비할 수 있다. 이와 반대로 최저 두께와 최고 두께의 차이가 80nm 초과인 경우, 발광 효율이 떨어질 수 있다. 단면 프로파일이 ∩ 형상인 경우, U 형상인 경우보다 뱅크와 인접한 부분에서 파일 업(pile up) 현상이 약하여 U 형상인 경우 보다 두께 차이가 작다. 도 4에서는 제1 곡면부(CA1)의 최저 두께와 최고 두께의 차이와 제2 곡면부(CA2)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
정공 주입층(232)은 용액 공정으로 형성될 수 있다. 증착 공정으로 정공 주입층(232)을 형성하는 경우, 하부 형상을 따라 플랫한 형상으로 형성된다. 이에 U 형상의 단면 프로파일을 갖도록 용액 공정으로 정공 주입층(232)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 정공 주입층(232)은 중량평균분자량이 2000 g/mol 이하 또는 1200 g/mol 내지 1600 g/mol인 올리고머(oligomer)로 이루어질 수 있다. 이 경우, ∩ 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(232)이 형성될 수 있다. 또한, 정공 주입층(232)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상으로 크기 때문에 휘도 시야각이 개선되는 효과가 있다.
예를 들어, 정공 주입층(232)은 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(232)은 폴리이미드(polyimide), 스티렌(styrene), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 등의 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 물질 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 불소계 고분자를 포함할 수 있다.
필요에 따라 선택적으로 하부 유기층으로 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층은 증착 공정으로 정공 주입층(232) 상에 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
정공 주입층(232) 상에는 발광층(233)이 적층된다. 발광층(233)은 ∩ 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(232) 상에 증착 공정으로 형성된다. 발광층(233)은 정공 주입층(232)의 표면을 따라 컨포멀하게 증착되어 일정한 두께로 형성된다.
이에 발광층(233)의 두께는 일정하나, 정공 주입층(232)의 단면 프로파일에 의해 제1 전극(131)과 제2 전극(236) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않게 된다. 이와 같은 제1 전극(131)과 제2 전극(236) 사이에 적층되는 층들의 두께 변화로 인해 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 휘도 시야각이 증대될 수 있다.
발광층(233) 상에는 전자 수송층(234), 전자 주입층(235) 및 제2 전극(236)이 순차적으로 적층되어 발광 소자(230)를 구성한다. 전자 수송층(234), 전자 주입층(235) 및 제2 전극(236) 각각은 하부층의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 전자 수송층(234), 전자 주입층(235) 및 제2 전극(236) 각각은 뱅크(BNK) 사이에서 정공 주입층(232)의 ∩ 형상의 단면 프로파일에 대응하도록 형성될 수 있다.
발광 소자(230) 상에 캡핑층(CPL) 및 보호층(240)이 순차적으로 적층된다. 캡핑층(CPL) 및 보호층(240)이 정공 주입층(232)의 ∩ 형상의 단면 프로파일에 대응하는 형상을 가지는 점을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치(100)의 캡핑층(CPL) 및 보호층(140)과 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치(200)는, 정공 주입층(232)의 단면 프로파일은 ∩ 형상이고, 정공 주입층(232) 상에 증착 공정을 통해 형성된 발광층(233)을 포함한다. 이에 발광층(233)은 정공 주입층(232)의 ∩ 형상의 단면 프로파일을 따라 일정한 두께로 형성되나, 제1 전극(131)과 제2 전극(236) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않은 것을 특징으로 한다. 이와 같이 발광층(233)의 두께는 일정하나, 제1 전극(131)과 제2 전극(236) 사이의 층들은 두께가 일정하지 않음에 따라 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 향상되는 효과가 있다.
도 5 및 도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 5는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 정공 수송층의 단면 프로파일을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시한 표시 장치(300)는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치(100)와 비교하여 정공 주입층 및 이의 상부에 적층되는 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 형상이 상이한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 뱅크와 정공 수송층 만을 도시하였으며, 나머지 구성요소들의 도시를 생략하였다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 정공 주입층(332)의 단면 프로파일은 W 형상 형상일 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(232)은 제1 평면부(FA1), 제1 곡면부(CA1), 제2 곡면부(CA2), 제2 평면부(FA2), 제3 곡면부(CA3), 제3 평면부(FA3) 및 제4 곡면부(CA4)를 포함한다.
제1 평면부(FA1)는 뱅크(BNK) 사이에서 중심부에 위치한다. 제1 평면부(FA1)는 제1 곡면부(CA1)와 제2 곡면부(CA2) 사이에 위치한다. 제1 평면부(FA1)는 이의 중심부의 높이와 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2)와 인접한 외곽부의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 평면부(FA1)는 두께 편차가 2nm 이하 또는 1nm 이하일 수 있다.
제1 곡면부(CA1)는 제1 평면부(FA1)의 일측에 인접하고, 제2 곡면부(CA2)는 제1 평면부(FA2)의 타측에 인접한다. 제1 곡면부(CA1)와 제2 곡면부(CA2)는 제1 평면부(FA1)를 사이에 두고 대칭 구조로 배치될 수 있다. 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 뱅크(BNK)와 인접하는 정공 주입층(132)의 외측에서 제1 평면부(FA1)와 인접하는 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 구간이다. 예를 들어, 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 내지 80m, 20nm 내지 80nm, 30nm 내지 80nm 또는 20nm 내지 60nm일 수 있다. 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 15nm 미만인 경우, 휘도 시야각 증가 효과가 미비할 수 있다. 이와 반대로 최저 두께와 최고 두께의 차이가 80nm 초과인 경우, 발광 효율이 떨어질 수 있다. 도 6에서는 제1 곡면부(CA1)의 최저 두께와 최고 두께의 차이와 제2 곡면부(CA2)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 곡면부(CA1)는 제2 평면부(FA2)와 제1 평면부(FA1) 사이에 위치한다. 제2 평면부(FA2)는 제1 곡면부(CA1)와 제3 곡면부(CA3) 사이에 위치한다. 이에 제2 평면부(FA2)의 일측은 제1 곡면부(CA1)와 인접하고, 제2 평면부(FA2)의 타측은 제3 곡면부(CA3)와 인접한다. 제2 평면부(FA2)는 두께 편차를 가져 중심부의 높이와 외곽부의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 평면부(FA2)는 두께 편차가 2nm 이하 또는 1nm 이하일 수 있다.
제2 곡면부(CA2)는 제3 평면부(FA3)와 제1 평면부(FA1) 사이에 위치한다. 제3 평면부(FA3)는 제2 곡면부(CA2)와 제4 곡면부(CA4) 사이에 위치한다. 이에 제3 평면부(FA3)의 일측은 제2 곡면부(CA2)와 인접하고, 제3 평면부(FA3)의 타측은 제4 곡면부(CA4)와 인접한다. 제3 평면부(FA3)는 제1 곡면부(CA1), 제1 평면부(FA1) 및 제2 곡면부(CA2)를 사이에 두고 제2 평면부(FA2)와 대칭 구조로 배치될 수 있다. 제3 평면부(FA3)는 두께 편차를 가져 중심부의 높이와 외곽부의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제3 평면부(FA3)는 두께 편차가 2nm 이하 또는 1nm 이하일 수 있다.
제3 곡면부(CA3)의 일측은 제2 평면부(FA2)와 인접하고, 타측은 뱅크(BNK)와 인접하도록 배치된다. 제3 곡면부(CA3)는 뱅크(BNK)와 인접한 정공 주입층(332)의 외측에서 제2 평면부(FA2)와 인접하는 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 구간이다. 예를 들어, 제3 곡면부(CA3)의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ')는 10nm 내지 50m 또는 15nm 내지 40nm일 수 있다. 제3 곡면부(CA3)의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 10nm 미만인 경우, 휘도 시야각 증가 효과가 미비할 수 있다. 이와 반대로 최저 두께와 최고 두께의 차이가 50nm 초과인 경우, 발광 효율이 떨어질 수 있다.
제4 곡면부(CA4)의 일측은 제3 평면부(FA3)와 인접하고, 타측은 뱅크(BNK)와 인접하도록 배치된다. 제4 곡면부(CA4)는 뱅크(BNK)와 인접한 정공 주입층(332)의 외측에서 제3 평면부(FA3)와 인접하는 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 구간이다. 예를 들어, 제4 곡면부(CA4)의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ')는 10nm 내지 50m 또는 15nm 내지 40nm일 수 있다. 제4 곡면부(CA4)의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 10nm 미만인 경우, 휘도 시야각 증가 효과가 미비할 수 있다. 이와 반대로 최저 두께와 최고 두께의 차이가 50nm 초과인 경우, 발광 효율이 떨어질 수 있다. 제4 곡면부(CA4)는 제2 평면부(FA2), 제2 곡면부(CA2), 제1 평면부(FA1), 제3 곡면부(CA3) 및 제3 평면부(FA3)를 사이에 두고 제3 곡면부(CA3)와 대칭 구조로 배치될 수 있다.
도 6에서는 제3 곡면부(CA3)의 최저 두께와 최고 두께의 차이와 제4 곡면부(CA4)의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
표시 장치(300)의 효율 및 휘도 시야각을 극대화하기 위해 제1 평면부(FA1)의 폭(X1), 제1 곡면부(CA1)의 폭(Y1), 제2 곡면부(CA2)의 폭(Y2), 제2 평면부(FA2)의 폭(X2), 제3 평면부(FA3)의 폭(X3), 제3 곡면부(CA3)의 폭(Y3) 및 제4 곡면부(CA4)의 폭(Y4)은 조절될 수 있다. 예를 들어, (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1은 0.5 내지 1.0 : 1.0 내지 2.0 : 4.5 내지 7.0 : 1.5 내지 3.0일 수 있다. 다른 예로 (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1은 0.5 내지 1.0 : 1.0 내지 1.5 : 4.8 내지 5.8 : 2.0 내지 3.0일 수 있다. 또 다른 예로, (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1은 0.5 내지 1.0 : 1.0 내지 1.5 : 6.0 내지 7.0 : 1.5 내지 2.0일 수 있다. 상술한 범위 내에서 표시 장치(300)의 발광 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 크게 개선될 수 있다.
정공 주입층(332)은 용액 공정으로 형성될 수 있다. 이 경우, W 형상의 단면 프로파일을 갖도록 정공 주입층(332)을 용이하게 형성할 수 있다.
예를 들어, 정공 주입층(332)은 중량평균분자량이 2000 g/mol 이하 또는 1200 g/mol 내지 1600 g/mol인 올리고머(oligomer)로 이루어질 수 있다. 이 경우, W 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(332)이 용이하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 정공 주입층(332)은 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입층(332)은 폴리이미드(polyimide), 스티렌(styrene), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 등의 고분자의 일부 원자 또는 작용기가 불소 또는 불소를 포함하는 작용기로 치환된 물질 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 불소계 고분자를 포함할 수 있다.
필요에 따라 선택적으로 정공 주입층(332) 상에 증착 공정으로 형성된 정공 수송층을 더 포함할 수 있다.
정공 주입층(332) 상에는 발광층(333)이 적층된다. 발광층(333)은 W 형상의 단면 프로파일을 가지는 정공 주입층(332) 상에 증착 공정으로 형성된다. 발광층(333)은 정공 주입층(332)의 표면을 따라 컨포멀하게 증착되어 일정한 두께로 형성된다.
발광층(333) 상에는 전자 수송층(334), 전자 주입층(335) 및 제2 전극(336)이 순차적으로 적층되어 발광 소자(330)를 구성한다. 전자 수송층(334), 전자 주입층(335) 및 제2 전극(336) 각각은 하부층의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 전자 수송층(334), 전자 주입층(335) 및 제2 전극(336) 각각은 뱅크(BNK) 사이에서 정공 주입층(332)의 W 형상의 단면 프로파일에 대응하도록 형성될 수 있다.
발광 소자(330) 상에 캡핑층(CPL) 및 보호층(340)이 순차적으로 적층된다. 캡핑층(CPL) 및 보호층(340)이 정공 주입층(332)의 W 형상의 단면 프로파일에 대응하는 형상을 가지는 점을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치(100)의 캡핑층(CPL) 및 보호층(140)과 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치(300)는, 정공 주입층(332)의 단면 프로파일은 W 형상이고, 정공 주입층(332) 상에 증착 공정을 통해 형성된 발광층(333)을 포함한다. 이에 발광층(333)은 정공 주입층(332)의 W 형상의 단면 프로파일을 따라 일정한 두께로 형성되나, 제1 전극(131)과 제2 전극(336) 사이에 적층되는 층들의 총 두께는 일정하지 않게 된다. 이와 같은 제1 전극(131)과 제2 전극(336) 사이에 적층되는 층들의 두께 변화로 인해 멀티 캐비티(multi cavity) 효과를 갖게 되어 표시 장치의 효율을 높게 유지하면서도 휘도 시야각이 크게 향상될 수 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 명세서의 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1]
기판 상의 뱅크 사이에 도 4에 도시된 바와 같이 ∩ 형상의 정공 주입층이 형성된 시편의 시뮬레이션을 통해 두께 프로파일, 효율 및 시야각을 분석하였다. 이때, 제1 평면부의 폭(X1) 대 제1 곡면부(CA1)의 폭(Y1)과 제2 곡면부(CA2)의 폭(Y2)의 합의 비율인 X1 : (Y1+Y2)가 3:7인 시편(이하, 시험예 1A), X1 : (Y1+Y2)가 5:5인 시편(이하, 시험예 1B) 및 X1 : (Y1+Y2)가 7:3인 시편(이하, 시험예 1C) 각각에 대해 시뮬레이션 하였다. 이에 따른 결과를 도 7, 도 8 및 도 9에 나타내었다. 도 7은 ∩ 형상의 정공 주입층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 8은 ∩ 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)에 따른 시야각 변화를 도시한 그래프이며, 도 9는 ∩ 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)에 따른 효율 변화를 도시한 그래프이다. 참고로, 도 8 및 도 9에서 ΔZ가 0인 것은 정공 주입층이 플랫하게 형성된 것을 의미한다.
도 7을 참조하면, ∩ 형상의 정공 주입층은 뱅크와 인접한 외측에서 파일 업(pile up) 현상을 보이는 것을 확인할 수 있다. 도 8을 참조하면, ∩ 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 증가하면 시야각이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 시야각 증가 효과는 ΔZ가 15nm 이상, 20nm 이상일 때 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 시야각 증가 효과는 X1 : (Y1+Y2)가 7:3인 경우보다 3:7로 곡면부(CA1, CA2)의 폭이 상대적으로 넓을 때 극대화되는 것을 확인할 수 있다. 도 9를 참조하면, ΔZ가 증가하여도 발광 효율은 비교적 높게 유지되며, ΔZ가 40nm 이하일 때 효율이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
기판 상의 뱅크 사이에 도 2에 도시된 바와 같이 U 형상의 정공 주입층이 형성된 시편의 시뮬레이션을 통해 두께 프로파일, 색 시야각 및 휘도 시야각을 분석하였다. 이때, 제1 곡면부(CA1) 및 제2 곡면부(CA2) 각각의 최고 두께 두께와 최저 두께의 차이(ΔZ)가 46nm인 시험예 2A와 최고 두께 두께와 최저 두께의 차이(ΔZ)가 68nm인 시험예 2B 각각에 대해 시뮬레이션 하였다. 이에 따른 결과를 도 10, 도 11 및 도 12에 나타내었다. 도 10은 시험예 2B에 따른 정공 수송층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 11은 U 형상의 정공 주입층의 휘도 시야각 변화를 도시한 그래프이며, 도 12는 U 형상의 정공 주입층의 색시야각 변화를 도시한 그래프이다. 참고로, 도 11 내지 도 12에서 면적비는 제1 평면부의 폭(X1) 대 제1 곡면부(CA1)의 폭(Y1)과 제2 곡면부(CA2)의 폭(Y2)의 합의 비율이다. 면적비가 100인 것은 정공 주입층이 곡면부없이 플랫하게 형성된 것을 의미한다.
도 10을 참조하면, 정공 주입층의 프로파일이 U 형상인 것을 확인할 수 있다. 도 11을 참조하면, 정공 주입층이 U 형상인 경우, 플랫한 경우 보다 휘도 시야각이 크게 개선되는 것을 확인할 수 있다. 또한, U 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 상대적으로 큰 시험예 2B가 휘도 시야각 개선 효과가 더 큰 것을 확인할 수 있다. 도 12를 참조하면, 정공 주입층이 U 형상인 경우, 플랫한 경우보다 색 시야각이 크게 개선되는 것을 확인할 수 있으며, ΔZ가 상대적으로 큰 시험예 2B가 시험예 2A 보다 색 시야각 개선 효과가 큰 것을 확인할 수 있다.
[실험예 3]
기판 상의 뱅크 사이에 도 6에 도시된 바와 같이 W 형상의 정공 주입층이 형성된 시편의 시뮬레이션을 통해 두께 프로파일, 휘도 시야각 및 효율을 분석하였다.
이때, 도 6에서 (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1이 0.8 : 1.2 : 5.6 : 2.4인 시편(이하, 시험예 3A)과 (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1이 0.8 : 1.2 : 6.4 : 1.6인 시편(이하, 시험예 3B) 각각에 대해 시뮬레이션 하였다. 이에 따른 결과를 도 13, 도 14 및 도 15에 나타내었다. 도 13은 W 형상의 정공 주입층의 두께 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 14는 W 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)에 따른 시야각 변화를 도시한 그래프이며, 도 15는 W 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)에 따른 효율 변화를 도시한 그래프이다. 참고로, 도 14 및 도 15에서 ΔZ가 0인 것은 정공 주입층이 플랫하게 형성된 것을 의미한다.
도 13을 참조하면, 정공 주입층의 프로파일이 W 형상인 것을 확인할 수 있다. 도 14를 참조하면, W 형상의 정공 주입층의 최저 두께와 최고 두께의 차이(ΔZ)가 증가하면 시야각이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 시야각 증가 효과는 ΔZ가 15nm 이상일 때 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 시험예 3A와 시험예 3B의 (Y3+Y4) : (X2+X3) : (Y1+Y2) : X1 비율 차이가 크지 않아 시야각 증가 효과의 차이 또한 비슷한 것을 확인할 수 있다. 도 15를 참조하면, ΔZ가 증가하여도 발광 효율이 비교적 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 기판 상에 배치되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 하부 유기층, 하부 유기층 상에 배치되는 발광층, 발광층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고, 하부 유기층은 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 가지며, 하부 유기층의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상이다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상, ∩ 형상 또는 W 형상일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상일 수 있고, 하부 유기층은 제1 곡면부, 제2 곡면부 및 제1 곡면부와 제2 곡면부 사이에 위치하는 제1 평면부를 포함할 수 있고, 제1 곡면부 및 제2 곡면부는 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있으며, 제2 평면부는 두께 편차가 2nm 이하일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 곡면부 및 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 150nm일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 평면부의 폭 대 제1 곡면부의 폭과 상기 제2 곡면부의 폭의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 ∩ 형상일 수 있고, 하부 유기층은 제1 곡면부, 제2 곡면부 및 제1 곡면부와 제2 곡면부 사이에 위치하는 제1 평면부를 포함할 수 있고, 제1 곡면부 및 제2 곡면부는 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형상을 가질 수 있고, 제2 평면부는 두께 편차가 2nm 이하일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 곡면부 및 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 80nm일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 평면부의 폭 대 제1 곡면부의 폭과 상기 제2 곡면부의 폭의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 W 형상일 수 있고, 하부 유기층은 제1 평면부, 제1 평면부의 일측에 위치하는 제1 곡면부, 제1 평면부의 타측에 위치하는 제2 곡면부, 제1 곡면부의 일측에 위치하는 제2 평면부, 제2 곡면부의 일측에 위치하는 제3 평면부, 제2 평면부의 일측에 위치하는 제3 곡면부, 및 제3 평면부의 일측에 위치하는 제4 곡면부를 포함할 수 있고, 제1 곡면부와 제2 곡면부는 서로 대칭일 수 있고, 제2 평면부와 제3 평면부는 서로 대칭일 수 있고, 제3 곡면부와 제4 곡면부는 서로 대칭일 수 있으며, 제1 평면부, 제2 평면부, 제3 평면부 각각은 두께 편차가 2nm 이하일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 곡면부와 제2 곡면부는 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형상을 가질 수 있고, 제3 곡면부와 제4 곡면부는 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제3 곡면부의 폭과 제4 곡면부의 폭의 합은 a이고, 제2 평면부의 폭과 제3 평면부의 폭의 합은 b이고, 제1 곡면부의 폭과 제2 곡면부의 폭의 합은 c이고, 제1 평면부의 폭은 d일 때, a : b : c : d는 0.5 내지 1.0 : 1.0 내지 2.0 : 4.5 내지 7.0 : 1.5 내지 3.0일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 제1 곡면부 및 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 80nm일 수 있고, 제3 곡면부 및 제4 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 10nm 내지 50nm일 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층은 용액 공정을 통해 형성될 수 있고, 발광층은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 ∩ 형상 또는 W 형상일 수 있고, 하부 유기층은 중량평균분자량이 2000 g/mol 이하인 올리고머(oligomer)로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상일 수 있고, 하부 유기층은 중량평균분자량이 11000 g/mol 이상인 고분자로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 하부 유기층은 불소가 함유된 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예에 따르면, 불소가 함유된 유기 물질은 불소 원자가 치환된 고분자일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300: 표시 장치
110: 기판
121: 버퍼층
122: 게이트 절연층
123: 층간 절연층
124: 평탄화층
130, 230, 330: 발광 소자
131: 제1 전극
132, 232, 332: 정공 주입층
133, 233, 333: 발광층
134, 234, 334: 전자 수송층
135, 235, 335: 전자 주입층
136, 236, 336: 제2 전극
BNK: 뱅크
CPL: 캡핑층
140, 240, 340: 보호층
TFT: 박막 트랜지스터
ACT: 액티브층
D: 드레인 전극
S: 소스 전극
G: 게이트 전극

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 하부 유기층;
    상기 하부 유기층 상에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 하부 유기층은 복수의 곡면을 포함하는 단면 프로파일을 가지며, 상기 하부 유기층의 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 이상인, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유기층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상, ∩ 형상 또는 W 형상인, 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상이고,
    상기 하부 유기층은 제1 곡면부, 제2 곡면부 및 상기 제1 곡면부와 상기 제2 곡면부 사이에 위치하는 제1 평면부를 포함하고,
    상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부는 상기 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 가지며,
    상기 제1 평면부는 두께 편차가 2nm 이하인, 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 150nm인, 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 평면부의 폭 대 상기 제1 곡면부의 폭과 상기 제2 곡면부의 폭의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3인, 표시 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 ∩ 형상이고,
    상기 하부 유기층은 제1 곡면부, 제2 곡면부 및 상기 제1 곡면부와 상기 제2 곡면부 사이에 위치하는 제1 평면부를 포함하고,
    상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부는 상기 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형상을 가지며,
    상기 제1 평면부는 두께 편차가 2nm 이하인, 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 80nm인, 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 평면부의 폭 대 상기 제1 곡면부의 폭과 상기 제2 곡면부의 폭의 합에 대한 비율은 3:7 내지 7:3인, 표시 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 W 형상이고,
    상기 하부 유기층은, 제1 평면부;
    상기 제1 평면부의 일측에 위치하는 제1 곡면부;
    상기 제1 평면부의 타측에 위치하는 제2 곡면부;
    상기 제1 곡면부의 일측에 위치하는 제2 평면부;
    상기 제2 곡면부의 일측에 위치하는 제3 평면부;
    상기 제2 평면부의 일측에 위치하는 제3 곡면부; 및
    상기 제3 평면부의 일측에 위치하는 제4 곡면부를 포함하고,
    상기 제1 곡면부와 상기 제2 곡면부는 서로 대칭이고,
    상기 제2 평면부와 상기 제3 평면부는 서로 대칭이고,
    상기 제3 곡면부와 상기 제4 곡면부는 서로 대칭이며,
    상기 제1 평면부, 상기 제2 평면부, 상기 제3 평면부 각각은 두께 편차가 2nm 이하인, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 곡면부와 상기 제2 곡면부는 상기 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형상을 가지며,
    상기 제3 곡면부와 상기 제4 곡면부는 상기 하부 유기층의 외측에서 내측으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 가지는, 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제3 곡면부의 폭과 상기 제4 곡면부의 폭의 합은 a이고, 상기 제2 평면부의 폭과 상기 제3 평면부의 폭의 합은 b이고, 상기 제1 곡면부의 폭과 상기 제2 곡면부의 폭의 합은 c이고, 상기 제1 평면부의 폭은 d일 때, a : b : c : d는 0.5 내지 1.0 : 1.0 내지 2.0 : 4.5 내지 7.0 : 1.5 내지 3.0인, 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 곡면부 및 상기 제2 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 15nm 내지 80nm이고,
    상기 제3 곡면부 및 상기 제4 곡면부 각각은 최저 두께와 최고 두께의 차이가 10nm 내지 50nm인, 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유기층은 용액 공정을 통해 형성되고,
    상기 발광층은 증착 공정을 통해 형성된, 표시 장치.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 ∩ 형상 또는 W 형상이고,
    상기 하부 유기층은 중량평균분자량이 2000 g/mol 이하인 올리고머(oligomer)로 이루어진, 표시 장치.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 하부 유기층의 단면 프로파일은 U 형상이고,
    상기 하부 유기층은 중량평균분자량이 11000 g/mol 이상인 고분자로 이루어진, 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유기층은 불소가 함유된 유기 물질을 포함하는, 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 불소가 함유된 유기 물질은 불소 원자가 치환된 고분자인, 표시 장치.
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