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KR102725330B1 - 백색 유기 발광 소자를 포함한 표시 장치 - Google Patents

백색 유기 발광 소자를 포함한 표시 장치 Download PDF

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KR102725330B1
KR102725330B1 KR1020190176811A KR20190176811A KR102725330B1 KR 102725330 B1 KR102725330 B1 KR 102725330B1 KR 1020190176811 A KR1020190176811 A KR 1020190176811A KR 20190176811 A KR20190176811 A KR 20190176811A KR 102725330 B1 KR102725330 B1 KR 102725330B1
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Abstract

본 발명은 탠덤 구조의 백색 유기 발광 소자를 포함하며, 서브 화소별 구조 변경을 통해 효율 개선과 시야각 불량을 해소한 표시 장치에 관한 것이다.

Description

백색 유기 발광 소자를 포함한 표시 장치 {Display Device Using White Organic light Emitting Device}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히 탠덤 구조의 백색 유기 발광 소자를 포함하며 구조 변경을 통해 효율 개선과 시야각 불량을 해소한 백색 유기 발광 소자를 포함한 표시 장치에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 표시 장치(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 및 양자점 표시 장치(Quantum Dot Display Device) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.
한편, 유기 발광 표시 장치에서는 복수개의 서브 화소를 구비하고, 별도의 광원없이 각 서브 화소에 유기 발광 소자를 구비하여, 광을 출사하고 있다.
유기 발광 소자의 구성 방식으로 증착 마스크없이 공통적으로 유기층 및 발광층을 구성하는 탠덤(tandem) 소자가 공정성 측면에서 부각되며 이에 대한 연구가 이루어지고 있다.
그런데, 복수개의 스택을 갖는 탠덤 소자를 포함하는 표시 장치는, 복수층의 발광층이 포함되며, 각 발광층은 다른 공진 특성을 나타내어 시청자가 화면을 일정 각도로 기울여 볼 때 색 불량이 관측되는 시야각 불량이 관찰되는 경향이 있어 이를 해결하고자 하는 노력이 제기되고 있다.
본 발명은 상술한 한계를 극복하기 위해 안출한 것으로, 특히 소자 구성을 변경하여 발광 효율을 증가시켜 휘도 특성을 향상시키며 또한 시야각 불량 개선이 가능한 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 표시 장치는 스택 구조의 변경과 함께, 유색 서브 화소와 백색 서브 화소를 구분하여 광 출사 구조를 달리하여 색 효율을 향상함과 함께 시야각 불량도 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 나뉘어 배열된 적어도 2 이상의 유색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함하는 기판과, 상기 기판의 상기 유색 서브 화소에 각각 구비된 제 1 두께의 제 1 양극과, 상기 기판의 상기 백색 서브 화소에 구비된 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 양극과, 상기 유색 서브 화소의 상기 제 1 양극 및 상기 백색 서브 화소의 상기 제 2 양극 상에, 차례로, 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택, 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택 및 청색보다 장파장의 발광층을 적어도 하나 포함한 제 3 스택을 구비한 유기 스택과, 상기 유기 스택 상에 구비된 음극 및 상기 제 2 양극과 상기 기판 사이에 구비된 보상 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 표시 장치는, 양극과 음극 사이에 청색 발광 스택을 이중 이상으로 갖고 장파장 발광 스택을 갖는 구조에서, 음극에 인접하도록 장파장 발광 스택을 구비하여 장파장 영역의 발광 효율을 향상시킨다.
또한, 단순 스택 변경에서 발생할 수 있는 시야각 변화에 따른 적색과 녹색의 색 변동 차를 백색 서브 화소의 양극 두께 조절과 시야각을 보상할 수 있는 보상 패턴을 구비함에 의해 해결한다. 시야각 변화는 유색 서브 화소보다 백색 서브 화소에서 문제가 되므로 보상 패턴은 백색 서브 화소에만 선택적으로 구비한다.
궁극적으로 본 발명의 표시 장치는 유기물 전체 두께 혹은 재료 변경없이 적색 순색 효율을 개선시키고 색재현율을 향상시킬 수 있는 구조이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 2는 도 1의 백색 유기 발광 소자의 구체적인 형태를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 표시 장치를 유기 발광 소자의 하부 구성과 연관하여 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 표시 장치의 비백색 서브 화소의 컨투어 맵을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 표시 장치의 백색 서브 화소의 컨투어 맵을 나타낸 도면
도 6a 내지 도 6c는 동일 유기 스택 및 제 2 전극을 갖는 제 1 내지 제 3 실험예들에서 제 1 전극의 두께를 달리할 때 나타나는 컨투어 맵
도 7a 및 도 7b는 제 4 실험예에 따른 표시 장치의 개략 단면도 및 이의 컨투어 맵을 나타낸 도면
도 8은 제 2 및 제 4 실험예에 따른 표시 장치에서, 이종 발광층의 스택의 위치를 달리하였을 때 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 9는 제 2, 제 4 및 제 5 실험예의 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 파장에 따른 굴절률 특성을 나타낸 그래프
도 11은 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 흡광 계수를 나타낸 그래프
도 12는 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 시야각 변화를 나타낸 그래프
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 표시 장치의 제 5 내지 제 9 실험예에 있어서, 제 1 전극의 두께를 달리함에 따라 발생하는 백색 스펙트럼과 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 표시 장치의 제 5 실험예 및 제 10 내지 제 13 실험예에 있어서, 시야각 보상 패턴의 두께를 달리함에 따라 발생하는 백색 스펙트럼과 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 15는 제 2, 제 4 및 제 5 실험예들에 있어서 시야각 특성을 나타낸 그래프
도 16은 제 4 실험예의 시야각에 따른 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 17은 제 5 실험예의 시야각에 따른 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 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 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기판 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기판이 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 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.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 명세서에서 EL (전계발광, electroluminescence) 스펙트럼이라 함은, (1) 유기 발광층에 포함되는 도펀트 물질이나 호스트 물질과 같은 발광 물질의 고유한 특성을 반영하는 PL(광발광, photoluminescence) 스펙트럼과, (2) 전자 수송층 등과 같은 유기층들의 두께를 포함한 유기 발광 소자의 구조와 광학적 특성에 따라 결정되는, 아웃 커플링(out coupling) 에미턴스(emittance) 스펙트럼 커브의 곱으로써 산출된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이며, 도 2는 도 1의 백색 유기 발광 소자의 구체적인 형태를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 서로 나뉘어 배열된 적어도 2 이상의 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP) 및 백색 서브 화소(W_SP)를 포함하는 기판(1000)과, 상기 기판의 상기 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)에 각각 구비된 제 1 두께(t1)의 제 1 양극(110a)과, 상기 기판의 상기 백색 서브 화소(W_SP)에 구비된 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께(t2)의 제 2 양극(110b)과, 상기 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)의 상기 제 1 양극(110a) 및 상기 백색 서브 화소의 상기 제 2 양극(110b) 상에, 차례로, 제 1 청색 발광층(B1)을 포함한 제 1 스택(S1), 제 2 청색 발광층(B2)을 포함한 제 2 스택(S2) 및 청색보다 장파장의 발광층(R, G)을 적어도 하나 포함한 제 3 스택(S3)을 구비한 유기 스택(OS)과, 상기 유기 스택 상에 구비된 음극(120) 및 상기 기판(1000)과 상기 제 2 양극(110b) 사이에 구비된 보상 패턴(170)을 포함한다.
본 발명의 표시 장치에 있어서, 청색을 발광하는 제 1, 제 2 스택(S1, S2)을 상기 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)에 인접 구성하고, 장파장을 발광하는 제 3 스택(S3)을 음극(120)에 인접 구성함으로써, 유기 발광 소자 내 내부 재료를 변경하지 않고, 발광 효율을 향상시킨 점에 일차적 특징이 있다.
특히, 표시 장치에 2개의 청색 발광 스택과 장파장 발광 스택을 포함한 구조에서, 장파장 발광 스택을 양극과 음극 사이의 중간 스택으로 위치한 경우 장파장의 발광 효율이 떨어지는 문제가 있는데, 본 발명의 표시 장치와 같이, 장파장 발광 스택을 음극에 인접한 제 3 스택(S3)으로 구비시 장파장 발광 효율을 재료 변경없이 현저히 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 표시 장치는 녹색 도펀트나 적색 도펀트 혹은 황녹색 도펀트의 변경이나 추가 재료 개발없이 스택 변경 만으로 장파장 색 효율 증가의 이점이 있다.
상기 유기 스택의 구성의 구체적인 일 예를 도 2를 참조하여 설명한다.
제 1 양극(110a) 또는 제 2 양극(110b)과 음극(120) 사이에 유기 스택(OS)에 배치되고, 상기 유기 스택(OS)은 서로 전하 생성층(172, 173)에 구분되는 제 1 내지 제 3 스택(S1, S2, S3)을 포함한다.
전하 생성층(172, 173)은 예를 들어, p형 전하 생성층과 n형 전하 생성층을 적층시켜 이루어지거나 혹은 공통의 호스트의 p형 및 n형 도펀트를 모두 포함시켜 단일 층으로 형성하기도 한다. 전하 생성층(172, 173)은 인접한 스택들(S1, S2, S3)로, 부족한 정공과 전자를 공급하는 기능을 한다.
제 1 스택(S1)은 제 1 정공 수송층(161), 제 1 청색 발광층(130a)(B1) 및 제 1 전자 수송층(162)을 포함하며, 제 2 스택(S2)은 제 2 정공 수송층(163)과, 제 2 청색 발광층(130b)(B2) 및 제 2 전자 수송층(164)을 포함한다.
제 3 스택(S3)은 장파장 발광층으로 제 3 정공 수송층(165), 적색 발광층(140), 녹색 발광층 또는 황녹색 발광층(150) 및 제 3 전자 수송층(166)을 포함한다.
상술한 제 1 내지 제 3 스택(S1, S2, S3)에서 제 1 내지 제 3 정공 수송층(161, 163, 165) 및 제 1 내지 제 3 전자 수송층(162, 164, 166)은 적어도 어느 하나 혹은 전체가 해당 스택의 정공 혹은 전자의 수송 효율을 높이거나 발광층으로 캐리어를 제한하기 위한 기능을 위해 복수층으로 구비될 수 있다. 복수층으로 구비시 각 층은 인접층과 동일 재료를 포함하고, 소량 포함된 도펀트 성분을 달리하여 이루어질 수 있고, 혹은 각각 단일 재료를 달리하여 복수층을 형성할 수도 있다.
또한, 제 1 내지 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 청색 발광층(130a, 130b)은 동일한 호스트와 동일한 도펀트를 포함할 수 있고, 혹은 표시 장치에서 표현하고자 하는 색 표현을 고려하여, 진청, 연청과 같이, 대략 10nm 내지 45nm의 발광 피크의 차를 갖는 동종의 청색 범위에서 다른 도펀트를 다른 청색 발광 스택인 제 1 스택(S1)과 제 2 스택(S2)에 포함할 수도 있다.
제 3 스택(S3)에 구비되는 청색보다 장파장 발광층은 예를 들어, 적색 발광층(140) 및 녹색 혹은 황녹색 발광층(150)이 있으며, 도시된 도 2의 구성과 상하를 반전시켜, 녹색 혹은 황녹색 발광층(150)을 먼저 형성하고, 그 상부에 적색 발광층(140)을 형성하는 변경도 가능하다.
상기 적색 발광층(140) 및 황녹색 발광층(150) 중 상대적으로 유기 발광 소자(OLED)에서 각 스택의 총 합으로 나타나는 백색 발광은 녹색 혹은 황녹색 발광층(150)의 의존성이 클 수 있으므로, 상대적으로 황녹색 발광층(150)의 두께가 제 1, 제2 청색 발광층(130a, 130b) 및 적색 발광층(140)의 각각의 두께보다 두꺼울 수 있다.
한편, 상기 제 1, 제 2 청색 발광층(130a, 130b)의 발광 피크 파장은 445nm 내지 490nm에 있으며, 상기 녹색 발광층 또는 황녹색 발광층(150)의 발광 피크 파장은 510nm 내지 590nm에 있으며, 적색 발광층(140)의 발광 피크 파장은 610nm 내지 640nm에 있다.
그리고, 본 발명의 표시 장치에서, 백색을 구현하는 유기 발광 소자(OLED) 내에 청색 발광 스택을 2 스택으로 포함시킨 이유는 현재까지 개발된 청색 도펀트 등의 재료적 한계로 청색 발광 효율이 상대적으로 타색 발광 재료 대비 낮기 때문인 것으로, 장파장 발광 스택과의 효율 차를 보상하기 위해 상기 청색 발광 스택을 2 스택화한 것이다.
복수 스택 구조로 표시 장치의 효율을 늘리고자 하는 관점에서 도시된 예 외에도 추가적인 발광 스택을 더 포함시킬 수도 있을 것이다. 다만, 본 발명의 표시 장치와 같이, 장파장 발광 스택의 발광 효율 증가를 얻기 위해서는 상기 장파장 발광 스택을 음극(120)과 가깝게 구성하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 발명자들은 3 스택 구조에서, 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)에서 음극(120) 사이에 제 1 청색 발광 스택, 제 2 청색 발광 스택, 장파장 발광 스택으로 구비시 장파장 발광 효율이 현저하게 상승함을 확인하였다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 백색 서브 화소(W_SP)에서 제 2 양극(110b)은 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)의 제 1 양극(110a)과 다른 두께인 점과 제 2 양극(110b) 하측에 보상 패턴(170)을 포함하는 점에 2차적 특징이 있다.
여기서, 백색 서브 화소(W_SP)에서 얇은 제 2 양극(110b)은 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)의 제 1 양극(110a) 대비 얇은 두께로 백색 서브 화소(W_SP)에서 유기 스택(OS)을 통과하는 광의 출광 효율이 유색 서브 화소들 대비 높다. 또한, 상술한 제 3 스택(S3)에 장파장 발광층을 구비하여 얻은 장파장 광의 효율 상승시 시야각에 따라 변동성을 갖는 점을 보상 패턴(170)을 통해 방지할 수 있다. 이 경우, 보상 패턴(170)의 재료를 가시 광선에 대해 굴절률 변화가 0.1 이하로 적고 흡광 계수(k)가 0.01 이하로 적은 재료를 이용한다. 또한, 보상 패턴(170)의 굴절률은 1.9 내지 2.0으로 하여, 제 2 양극(110b)과의 계면에서 굴절률 차를 거의 갖지 않게 한다.
상기 보상 패턴(170)은 백색 서브 화소(W_SP)의 광학 특성을 조정하기 위해 구비된 것으로, 도전성을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있으며, 단, 굴절률과 흡광 계수 관점에서 상술한 조건을 만족하는 재료에서 선택할 수 있다. 이하의 실험예에서 본 발명의 발명자들은 실리콘 질화막을 이용하여 실험을 진행하였다. 그러나, 보상 패턴(170)의 재료로 실리콘 질화막 재료에 한정되지 않으며, 상술한 가시광 영역대 파장에서 굴절률과 흡광 계수의 조건을 만족한다면 다른 재료로 변경될 수 있을 것이다.
예를 들어, 보상 패턴(170)으로서 실리콘 산화막을 이용하되 산소 혹은 실리콘의 성분비를 조정하여, 가시 광 영역 대의 파장에서 굴절률과 흡광 계수 변동을 방지하여 상술한 본 발명의 표시 장치의 구조에 적용할 수 있을 것이다.
또한, 보상 패턴(170)에 실리콘 질화막을 포함시 실리콘 질화막의 실리콘, 질소 등의 성분비를 달리한 실리콘 질화막을 복수층으로 구비할 수도 있다. 경우에 따라, 실리콘 질화막과 실리콘 질화막과 유사한 굴절률 및 흡광계수를 갖는 다른 재료의 층을 적층시켜 보상 패턴(170)을 형성할 수도 있다.
상기 보상 패턴(170)을 구비함에 의해 백색 서브 화소(W_SP)에서 시야각에 따른 색감 편차는 보상되어 줄어들 수 있다.
한편, 상기 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)은 투명 전극이며, 음극(120)은 반사성 전극을 포함한다. 따라서, 유기 스택(OS)에서 광이 공진을 거치며, 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)을 통해 광이 방출되는데, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 제 2 양극(110)에서 효과를 갖는다.
상기 보상 패턴(170)은 상기 제 2 양극(110b)보다는 두꺼운 두께일 때 효과적이었으며, 본 발명의 발명자들은 제 2 양극(110b)의 두께 대비 대략 2배 정도일 때 효과적인 것을 실험을 통해 확인하였다.
상기 제 2 양극(110b)의 두께는 500 내지 600이며, 상기 보상 패턴(170)의 두께는 900 내지 1000일 때 시야각 색감 편차가 개선될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 양극(110a)은 상기 제 2 양극(110b)보다 2배 이상의 두께를 갖고, 상기 제 2 양극(110b)과 보상 패턴(170)을 합산한 두께보다는 얇을 수 있다.
한편, 도 1에서는 제 1 양극(110a)이 유색 서브 화소들(R_SP, G_SP, B_SP)에 대해 하나의 패턴으로 형성되어 있지만 이는 유색 서브 화소들(R_SP, G_SP, B_SP)에서 제 1 양극(110a)이 동일 두께임을 나타내기 위한 것이고, 개별 유색 서브 화소들(R_SP, G_SP, B_SP) 구동을 위해 상기 제 1 양극(110a)은 개별 유색 서브 화소들(R_SP, G_SP, B_SP)에 대해 구분되어 있다. 도 3을 참조한다.
상기 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)은 인듐(Indium), 주석(Sn) 및 아연(Zinc) 중 적어도 2개의 원소를 포함한 투명 산화 전극이며, 상기 음극(120)은 반사성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 양극(110, 110b)은 동일한 ITO, IZO 재료를 이용하되 두께를 달리해 형성할 수 있으며, 음극(120)은 Al, Al합금, Ag, Ag합금, Mg, Mg 합금, APC(Ag-Pd-Cu) 등 반사 전극을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판(1000)의 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)는 각각 적색 컬러 필터층(109R), 녹색 컬러 필터층(109G) 및 청색 컬러 필터층(109B)을 포함할 수 있다.
한편, 도 2의 유기 스택(OS)에 있어서, 각 서브 화소들에 공통적으로 형성되는 점에서, 제 1 양극(110a) 및 제 2 양극(110b)과, 상기 제 1 청색 발광층(130a) 사이에 제 1 정공 수송층(161)은 제 1 공통층(CML1)이라 하며, 상기 제 1, 제 2 청색 발광층(130a, 130b) 사이의 제 1 전자 수송층(161), 제 1 전하 생성층(172) 및 제 2 정공 수송층(163)은 제 2 공통층(CML2)이라 하며, 제 2 청색 발광층(130b)과 적색 발광층(140) 사이의 제 2 전자 수송층(164), 제 2 전하 생성층(173) 및 제 3 정공 수송층(165)은 제 3 공통층(CML3)이라 하며, 녹색 발광층(150)과 음극(120) 사이의 제 3 전자 수송층(166)은 제 4 공통층(CML4)이라고도 한다. 각 공통층들은 기판(1000) 상에 구비된 복수개의 서브 화소들에 대해 끊김없이 연속되어 형성된다.
각 제 1 내지 제 4 공통층(CML1, CML2, CML3, CML4)는 스택 내의 발광층(130a, 130b, 140, 150)의 위치를 조정하기 위해 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 3 정공 수송층(161, 163, 165) 및 제 1 내지 제 3 전자 수송층(162, 164, 166)의 두께도 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에서는 제 3 스택(S3)에 장파장 발광층(140, 150)을 구비하고, 이에 효과적인 적색 발광층(140) 및 녹색 또는 황녹색 발광층(150)의 발광 영역 구비를 위해, 제 1, 제 2 청색 발광층(130a, 130b) 사이의 제 2 공통층 두께보다 상기 제 2 발광층(130b)과 적색 발광층(140) 사이의 두께가 더 얇을 수 있다.
한편, 본 발명의 도 2의 (백색) 유기 발광 소자(OLED)는 각 발광층(130a, 130b, 140, 150)들에 대해서도 FMM 증착 마스크를 구비하지 않고 기판(1000)의 액티브 영역에 오픈 영역을 갖는 오픈 마스크로 형성하여, 각 발광층(130a, 130b, 140, 150) 역시 서브 화소별로 분리되지 않고 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 표시 장치의 구체 구성을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 표시 장치를 유기 발광 소자의 하부 구성과 연관하여 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 표시 장치는 복수개의 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP, W_SP)를 갖는 기재(100)와, 상기 기재(100)에 공통적으로 구비되는 상술한 도 2의 백색 유기 발광 소자(OLED)와, 상기 서브 화소 각각에 구비되며, 상술한 백색 유기 발광 소자(OLED)의 상기 제 1 양극(110a) 및 제 2 양극(110b)과 각각 접속되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)에서 상기 제 1 전극(110a) 하측에 각각 구비된 컬러 필터층(109R, 109G, 109B)을 포함할 수 있다.
도시된 예는 유색 서브 화소로 적색, 녹색 및 청색 서브 화소를 갖는 예를 나타냈지만, 이에 한하지 않으며, 적색, 녹색 청색 서브 화소를 대체하여 조합하여 백색을 표현할 수 있는 시안(cyan) 서브 화소, 마젠타(magenta) 서브 화소 및 옐로우(yellow) 서브 화소의 조합도 가능할 것이다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 일 예로, 버퍼층(101) 상에 형성된 반도체층(102), 상기 반도체층(102)과 일부 중첩하며 차례로 형성된 게이트 절연막(103) 및 게이트 전극(104)과, 상기 반도체층(102)과 양측에 접속된 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(103) 및 게이트 전극(104)과 상기 소스/드레인 전극(106a/106b)의 층간에 층간 절연막(105)이 더 형성될 수 있으며, 경우에 따라, 층간 절연막(105)을 생략하여 게이트 전극(104), 소스 및 드레인 전극(106a, 106b)을 동일층에 형성하여, 박막 트랜지스터에 코플래너 구조를 적용할 수도 있다.
상기 반도체층(102)은 예를 들어, 산화물 반도체, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 혹은 열거된 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다.
또한, 각 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP, W_SP)에 구비된 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(106b)은 제 1 전극(110)과 제 1, 제 2 보호막(107, 108) 내에 구비된 콘택홀(CT) 영역에서 접속될 수 있다.
상기 제 1 보호막(107)은 일차적으로 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위해 구비되며, 그 상부에 컬러 필터(109R, 109G, 109B)가 구비될 수 있다.
상기 복수개의 서브 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함할 때, 상기 컬러 필터층은 백색 서브 화소(W_SP)를 제외한 나머지 서브 화소들에 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)로 나뉘어 구비되어, 상기 제 1 양극(110a)을 통과하여 출사되는 백색 광을 각 파장별로 통과시킨다. 도시된 바와 같이, 상기 제 2 양극(110b) 상측에는 보호막(108)을 평탄화가 가능한 유기 재료로 하여, 인접한 유색 서브 화소들(R_SP, G_SP, B_SP)의 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)를 덮는 상면과 백색 서브 화소(W_SP)의 상면이 단차가 거의 발생되지 않도록 형성할 수 있다. 경우에 따라 제 2 보호막(108)이 영역별로 동일 두께로 형성될 때, 상기 백색 서브 화소(W_SP)에 대응하여 제 1 내지 제 3 컬러 필터층(109R, 109G, 109B)의 두께와 동일 또는 유사 수준의 투명 유기 부재를 더 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)를 덮으며, 상기 제 1, 제 2 양극(110a, 110b) 하측에 제 2 보호막(108)이 형성된다. 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)은 각각 콘택홀(CT)을 제외하여 제 2 보호막(108) 표면 상에 형성된다.
여기서, 백색 유기 발광 소자(OLED)는 투명한 제 1 양극(110a) 또는 제 2 양극(110b)과, 이에 대향된 반사성 전극의 제 2 전극(120)과 상기 제 1, 제 2 전극(110, 120) 사이에 도 2와 같이, 제 1 청색 발광층(B1)(130a)을 포함한 제 1 스태(S1), 제 2 청색 발광층(B2)(130b)을 포함한 제 2 스택(S3) 및 청색보다 장파장 발광층, 예를 들어, 적색 발광층(140) 및 녹색(G) 또는 황녹색(YG) 발광층(150)을 포함한 제 3 스택(S3)을 포함한 유기 스택(OS)을 갖는다.
여기서 설명하지 않은 119는 뱅크(Bank)를 나타내는 것으로, 뱅크 사이의 BH는 뱅크 홀을 의미한다. 뱅크 홀을 통해 개구된 영역에 발광이 이루어지는 것으로, 상기 뱅크 홀은 각 서브 화소의 발광부를 정의한다.
한편, 도 3의 표시 장치는 일예로 하부 발광 방식에 따른 표시 장치를 나타낸 것이다. 경우에 따라, 도 2의 백색 유기 발광 소자(OLED)를 상하 반전시키고, 상측에 위치한 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)과 인접한 위치에 컬러 필터층(109R, 109B, 109B)를 구비하여 상부 발광 방식을 취할 수도 있을 것이다.
혹은 도 3의 표시 장치는 상기 컬러 필터층을 생략하거나 선택적으로 필요 영역에 구비하고, 상기 제 1, 제 2 전극(110, 120) 모두 투명 전극으로 하여 투명 유기 발광 소자로 구현할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 표시 장치의 비백색 서브 화소의 컨투어 맵을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 표시 장치의 백색 서브 화소의 컨투어 맵을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5와 같이, 비백색(유색) 서브 화소(NW_SP: R_SP, G_SP, B_SP)과 백색 서브 화소(W_SP)은 제 1, 제 2 양극(110a, 110b)의 두께 차와 보상 패턴(170)의 구비 여부로, 컨투어 맵 자체는 동일하지 않지만, 각각 제 1, 제 2 양극(anode)(110a, 110b)의 상면과 음극(cathode)(120)의 하면 사이에 최적 청색 발광이 나타나는 제 1, 제 2 스택의 제 1, 제 2 청색 발광층(B1, B2)의 발광 위치와, 최적 적색 및 녹색 발광이 일어나는 적색 발광층(R)과 녹색 발광층(G)의 위치를 동일하게 구비할 수 있다.
상기 제 1, 제 2 청색 발광층(B1, B2) 사이의 공통층의 두께보다 제 2 청색 발광층과 장파장 발광 스택의 적색 발광층(R) 사이의 공통층의 두께보다 두꺼울 수 다. 이는 장파장 발광 스택을 음극(cathode)에 인접시켜 배치함에 따라 제 2, 제 3스택간 발광층 사이의 거리가 조정된 것이다.
도 4 및 도 5는 도 1 내지 도 3의 구성의 표시 장치로, 제 1 양극(110a)은 1200의 두께로 하고, 제 2 양극(110b)은 500의 두께로 하여 적용한 것이다.
비백색 서브 화소(NW_SP)는 각 서브 화소가 컬러 필터층(109R, 109G, 109B)을 구비함에 의해 해당 파장의 광을 출사시키고 나머지 파장은 흡수시키는 서브 화소들로, 선택적으로, 적색, 녹색 및 청색을 표현함에 유리하다.
백색 서브 화소(W_SP)는 표시 장치의 주요 밝기에 영향을 주는 서브 화소이며, 최대한 광의 출사율을 높게 하기 위해 컬러 필터층을 구비하지 않는다. 단, 광 출사 관점에서 컬러 필터층을 구비하지 않고, 제 2 양극(110b)의 두께를 줄이고, 컬러 필터와 같이 광을 흡수하는 부재가 생략되어 백색 서브 화소(W_SP)는 시야각을 달리할 때 색감 편차를 상대적으로 크게 받을 수 있다. 이를 보상하기 위해 보상 패턴(170)을 제 2 양극(110b) 하부에 더 구비한다. 이 경우, 상기 보상 패턴(170)은 광을 거의 흡수하지 않도록 흡광 계수가 0.01 이하이며, 광의 출사 진행하는 방향에 위치하기에 제 2 양극(110b)과의 계면에서 거의 굴절률 편차를 갖지 않으며 가시 광 파장대에서 굴절률의 변화를 0.1 이하를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 표시 장치에서, 상대적으로 색 시야각의 영향을 받는 백색 서브 화소(W_SP)에서 제 2 양극(110b)의 두께를 얇게 한 의의를 살펴본다.
도 6a 내지 도 6c는 동일 유기 스택 및 제 2 전극을 갖는 제 1 내지 제 3 실험예들(Ex1~Ex3)에서 제 1 전극의 두께를 달리할 때 나타나는 컨투어 맵이다.
도 6a 내지 도 6c의 제 1 내지 제 3 실험예들(Ex1, Ex2, Ex3)은 각각 도 2의 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택(S1), 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택(S2) 및 장파장 발광층(R, G)을 포함한 제 3 스택(S3)을 적용한 동일한 유기 스택(OS)과 음극(120)을 적용하되, 양극의 두께를 각각 2200, 1200 및 500로 달리한 것이다. 도 5와 다르게, 각 유기 스택 및 양극 하측에는 보상 패턴을 구비하지 않는다.
유기 스택(OS)의 두께는 동일하게 적용한 것으로 제 1 내지 제 3 실험예들(Ex1, Ex2, Ex3)에서, 양극(anode)의 상면에서 150nm ~180nm 의 거리 전후까지 제 1 스택이 형성될 수 있으며, 제 2 스택 이후로 양극(anode)의 상면에서 대략 260nm 내지 300nm의 전후로 제 2 스택이 형성될 수 있고, 상기 제 2 스택과 음극 사이에 제 3 스택이 형성된다. 전체 유기 스택(OS)의 총 두께는 3800 내지 4300 (380nm 내지 430nm)로 하였다.
살펴보면, 도 6a와 같이, 백색 서브 화소에서, 양극의 두께가 2200Å인 제 1 실험예(Ex1)의 경우, 대략 450nm 내지 490nm의 청색 파장의 강한 yield point를 제 1, 제 2 스택(S1, S2)에서 찾을 수 있고, 제 3 스택(S3)에서 녹색과 적색의 570nm 내지 630nm의 장파장의 yield point를 찾을 수 있다. 하지만, 제 3 스택에서 가시광선을 넘는 파장으로 yield point가 치우쳐 있다. 이 경우, 적색 및 녹색의 발광 효율이 떨어짐을 예상할 수 있다. 또한, 제 1 실험예는 양극의 두께가 2200 Å과 같이 두꺼워, 투명 전극으로 이루어지는 양극 자체에서 흡수되는 광량이 있어, 최종 출사 효율이 떨어질 수 있다. 특히, 백색 서브 화소에 의해 표시 장치의 휘도가 좌우되는 구조에서, 백색 서브 화소의 양극을 이와 같이, 2000 Å 이상의 두께로 적용할 때, 휘도가 크게 저하될 수 있다.
도 6b와 같이, 백색 서브 화소에서, 양극의 두께가 1200인 제 2 실험예(Ex2)의 경우, 청색의 총 4개의 yield point 중 첫번째 yield point는 양극과의 이격 구분이 어려워 설계가 불가하며, 따라서, 2번째 및 세번째 yield point를 갖는 부위에 청색의 발광층을 구비할 수 있다. 이에 따라, 양극의 상면부터 제 1 청색 발광층은 대략 100nm 내지 140nm의 거리에 형성될 수 있으며, 제 2 청색 발광층은 양극의 상면으로부터 대략 210nm 내지 250nm 거리에 있을 수 있다. 그리고, 적색 발광층 및 녹색 발광층은 대략 양극의 상면으로부터 300nm 내지 350nm의 위치에 있을 수 있다. 이 경우, 제 2 실험예에서 적색 및 녹색의 yield point를 살펴보면 양극의 상면으로부터 300nm 내지 350nm의 수직 거리에 적정 파장을 발광하는 적색과 녹색 발광층을 안정적으로 포함할 수 있다. 그러나, 제 2 실험예(Ex2)는 적색 및 녹색의 장파장 자체의 효율은 높아지지만, 상대적으로 기울기가 크고 얇은 영역에 선택적으로 yield point를 갖는 제 1, 제 2 청색 발광층으로 인해 표시 장치를 기울여 보는 시야각 변화를 가질 때, 청색의 색감 변화가 상대적으로 장파장의 색감 변화보다 커 이 또한 불량으로 나타날 수 있다.
도 6c와 같이, 백색 서브 화소에서, 양극의 두께가 500인 제 3 실험예(Ex3)의 경우, 양극의 상면으로부터 2번째 및 3번째 yield point를 갖는 100nm 내지 140nm의 거리 및 240nm 내지 270nm의 거리에 제 1, 제 2 청색 발광층이 형성될 수 있으며, 적색 발광층 및 녹색 발광층은 대략 양극의 상면으로부터 320nm 내지 380nm의 위치에 있을 수 있다.
이 경우, 제 3 실험예(Ex3)는 제 2 실험예(Ex2)에 대비 청색의 yield point를 갖는 영역의 기울기가 완만해지고 영역이 늘어나, 제 2 실험예(Ex2)에 비해 시야각 변화에 따른 색감 변화를 최소화할 수 있다. 따라서, 제 3 실험예(Ex3)는 제 2 실험예 대비 시야각 특성이 개선된 이점이 있다.
한편, 제 1 실험예(Ex1) 내지 제 2실험예(Ex2)는 또한, 제 3 실험예(Ex3) 대비 양극의 두께가 두꺼워 출사 측에 있는 양극에서 흡수되는 광량 손실이 상대적으로 큼을 예상할 수 있다. 제 1 내지 제 3 실험예 중 양극이 더 두꺼운 제 1 실험예에서, 백색 서브 화소에서, 양극에 의한 광 손실이 가장 클 것이다.
이와 같이, 도 2의 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택(S1), 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택(S2) 및 장파장 발광층(R, G)을 포함한 제 3 스택(S3)을 적용한 동일한 유기 스택(OS)과 음극(120)을 적용한 표시 장치에서, 백색 서브 화소 내의 양극(anode)의 두께가 얇을 때 발광 효율이 상승함과 동시에, 시야각 특성도 개선됨을 확인할 수 있다.
후술되는 바와 같이, 보다 시야각 특성을 개선하기 위해 도 1과 같이, 보상 패턴(170)을 상기 제 2 양극(110b) 하부에 더 구비할 수 있을 것이다.
이하, 장파장 발광 스택이 양극과 음극 사이의 중간 스택에 포함되는 제 4 실험예에 대해 살펴본다.
도 7a 및 도 7b는 제 4 실험예(Ex4)에 따른 표시 장치의 개략 단면도 및 이의 컨투어 맵을 나타낸 도면이며, 도 8은 제 2 및 제 4 실험예(Ex2, Ex4)에 따른 표시 장치에서, 이종 발광층의 스택의 위치를 달리하였을 때 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도 9는 제 2, 제 4 및 제 5 실험예(Ex2, Ex4, Ex5)의 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
이하에서 설명하는 제 2, 제 4, 제 5 실험예의 비교는 표 1을 참조하여 설명한다.
제 2 실험예는 적색, 녹색, 청색의 유색 서브 화소와 백색 서브 화소 모두에 공통적으로, 1200의 두께의 양극을 적용하고, 도 2의 백색 유기 발광 소자를 형성한 것이다. 즉, 유기 스택은 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택, 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택, 적색 발광층(R) 및 녹색 또는 YG(G or YG) 발광층을 포함한 제 3 스택을 구성(스택 구조: B1/B2/RG)하고, 이어 음극을 구비한 것이다.
제 4 실험예(Ex4)는, 도 7a와 같이, 제 1 청색 발광층(Blue)을 포함한 제 1 스택(1st Stack), 장파장 발광층(Red/ Green)을 포함한 제 2 스택(2nd Stack) 및 제 2 청색 발광층을 포함한 제 3 스택(3rd Stack) 을 포함하여 유기 스택(OS)과 음극(미도시)을 적용한 표시 장치(스택 구조: B1/RG/B2)를 의미한다. 즉, 장파장 발광 스택의 위치가 제 2 실험예와 상이하다.
제 4 실험예(Ex4)에서 각 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)에 컬러 필터(CF)를 포함하며, 백색 서브 화소(W_SP)는 컬러 필터 대신 투명 유기 부재를 구비한다. 제 4 실험예(Ex4)에서, 상기 양극은 1200의 두께로 하였다.
제 5 실험예(Ex5)는 도 2와 같이, 제 2 실험예(Ex2)와 내부 유기 스택 구조와 음극 구조는 같으며, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)에 대해 1200 두께의 제 1 양극(110a)을 적용하고, 백색 서브 화소(W_SP)에 대해 500 두께의 제 2 양극(110b)을 적용하고, 또한, 제 2 양극(110b) 하부에 추가적으로 시야각을 보상할 수 있는 보상 패턴(170)을 더 구비한 것이다. 제 5 실험예의 내부 스택 구조는 제 2 실험예(스택 구조: B1/B2/RG)와 동일하다.
이 경우, 도 7b와 같이, 제 4 실험예(Ex4)는 청색 파장에 대해 2번째 및 4번째 yield point를 갖는 영역에 청색 발광층(B1, B2)을 구비하고, 장파장에 대해 2번째 yield point를 갖는 영역에 적색 발광층(R) 및 녹색 발광층(G)을 구비할 수 있다. 즉, 도 7a와 같이, 제 1, 제 2 청색 발광층(B1, B2)은 각각 제 1 스택(S1)과 제 3 스택(S3)으로 하고, 적색 및 녹색 발광층의 장파장 발광층은 제 2 스택(S2)에 구비한 예이다.
여기서, 제 2 실험예(Ex2)와 비교하여, 장파장 발광 스택의 위치를 양음극 사이의 중간 스택으로 달리한 제 4 실험예(Ex4)는 제 2 실험예(Ex2) 대비 상대적으로 완만한 청색 발광 영역 확보로 안정한 시야각 특성을 가질 수 있다. 그러나, 제 4 실험예(Ex4)는 도 8 및 도 9와 같이, 장파장의 yield point 가 주로 녹색 영역에 치우쳐 적색 효율이 매우 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 제 4 실험예(Ex4)를 적용한 표시 장치는 적색 효율 개선이 요구된다.
반면, 제 2 실험예(Ex2)와 제 5 실험예(Ex5)는 도 9와 같이, 스택 구조를 변경하여, 장파장 발광 스택을 음극에 가까이 구비함으로써, cavity 효과로 인한 광추출 효율이 상승하여 주파장 및 장파장 영역의 테일까지 적색 발광 효율에 이용할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이, 제 2 실험예(Ex2)와 제 5 실험예(Ex5)는 별도의 재료적 변경없이 제 4 실험예(Ex4)의 스택 순서만을 변경하여 발광 효율 및 휘도가 향상되는 이점이 있다. 그런데, 제 2 실험예(Ex2)는 표 1과 같이, 시야각 60도에서, 제 4 실험예(Ex4) 대비 색감 편차(Δu'v')를 0.012 갖는 것으로, 시청자가 시야각을 달리하여 볼 때, 색 변화 시인이 큼을 알 수 있다.
반면, 제 5 실험예(Ex5)는 스택 순서의 변경으로 발광 효율 및 휘도 향상의 이점을 얻는 것과 동시에 시야각 60도에서 제 2 실험예(Ex2) 대비 색감 편차를 갖지 않아 시야각 변화에 대해 색감 편차가 크지 않음을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 도 1 내지 도 3의 표시 장치와 같이, 제 5 실험예(Ex5)로 적용시 발광 효율과 휘도 및 시야각 색변화 시인 발생이 적음을 상술한 제 2 실험예 및 제 4 실험예와 비교하여 실험을 통해 확인하였다.
표 1의 FW 효율은 full white에서의 각 색별 효율을 나타낸 것이며, 제 4 실험예(Ex4)와 비교된 값으로 효율이 표기되었다.
25% 피크 효율은 최대 피크에 대해 25%의 효율을 갖도록 구동하였을 때 각 색별 효율을 나타낸 것으로, 제 4 실험예(Ex)와 비교된 값으로 효율이 표기되었다. Full white 및 25% 피크 효율 모두 제 2 및 제 5 실험예(Ex2, Ex5)와 같이, 스택 구조에서 장파장 발광 스택을 음극에 인접하게 할 때 개선된다.
Δ 색좌표는 상기 제 4 실험예(Ex4)의 각 색상별 색좌표에 비교된 색좌표 값으로 표기된 것으로, 그 값이 작을수록 제 4 실험예(Ex4)와 차이가 없음을 의미한다. 이는 정면에서 바라볼 때 시인되는 색좌표 값이다. 제 2 실험예(Ex2) 및 제 5 실험예(Ex5)는 제 4 실험예(Ex4)와 식별이 가능할 정도로 큰 차이를 갖지 않는다.
제 4 실험예(Ex4)와 개개의 색좌표 값 차보다는 시야각 60도에서 색감 편차(Δu'v')에서 값이 작아야 시야각 변화에 따른 색감 인식이 적은데, 제 4 실험예(Ex4)와 제 5 실험예(Ex5)가 동일한 색감 편차를 가져 둘 간의 색감 시인 차가 없음을 의미하며, 이와 다르게 제 2 실험예(Ex2)에서는 0.012의 색감 편차를 갖는 것으로, 상대적으로 제 2 실험예(Ex2)로 구현시 시야각이 커질 때 시청자는 색감 편차를 크게 느낌을 예상할 수 있다.
한편, 표 1에 제시된 BT 709(sRGB), DCI, BT2020은 색역의 표준 범위를 나타낸 것으로, 일반적으로 알려진 CIE1931 내에 좌상을 녹색, 좌하를 청색, 우하를 적색의 각각의 꼭지점으로 한 삼각형으로 정의된다. 현재의 HDTV의 표시 색 규격으로 BT709보다 DCI 색역이 더 큰 면적을 갖고, 이보다 BT2020의 색역이 더 큰 면적을 갖는다. 각각 DCI는 영화 표현에 우수한 색역을 나타내며, BT2020은 UHDTV에 적합한 색역을 나타낸다.
여기서, 중첩비가 각 BT709, DCI, BT2020이 정의하는 색역 삼각형과의 중첩비를 의미하며, 중첩비가 클수록 해당 색역 조건에 부합함을 의미한다. 제 5 실험예(Ex5)에서도 모두 97% 이상의 수준으로, 우수한 색 표현이 가능함을 의미한다.
한편, 상술한 제 5 실험예(Ex5)에 이용된 보상 패턴(170)의 재료는 SiNx로 하였다.
SiNx는 가시광 영역대에서 굴절률이 1.9 내지 2.0이며, 또한, 가시광 영역대에서 굴절률 변화가 0.1 정도로 작고, 흡광 계수가 작은 이점을 갖는다.
또한, 공통적으로 양극(110a, 110b)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 실험하였다. 또한, 제 2, 제 5 실험예(Ex2, Ex5)와 제 4 실험예(Ex4)에서 구비된 스택 내 구성에서 발광층 및 각각의 공통층을 동일한 재료로 이용하고, 전체 유기 스택의 두께를 공통적으로 3800 내지 4300의 범위에서 동일하게 이용한 것으로, 이들 실험예들에서 변화는 특히, 백색 서브 화소의 보상 패턴(170)의 구비 및 양극의 두께에서만 차이를 갖는다.
특성 구조 Ex4 Ex2 Ex5
스택구조 B1/RG/B2 B1/B2/RG B1/B2/RG
보상패턴유무 무 무 유(두께900)
양극 두께 1200 1200 500
FW 효율 (Cd/A 비교) R 100% 140% 153%
G 100% 101% 89%
B 100% 100% 105%
W 100% 106% 104%
25% 피크 효율
(Cd/A 비교)		 R 100% 140% 153%
G 100% 101% 89%
B 100% 100% 105%
W 100% 106% 104%
Δ색좌표 Rx 0.0000 -0.005 -0.003
Ry 0.0000 0.003 0.000
Gx 0.0000 0.000 -0.010
Gy 0.0000 -0.001 0.014
Bx 0.0000 0.000 0.002
By 0.0000 0.000 -0.002
Wx 0.0000 -0.019 -0.030
Wy 0.0000 -0.004 0.006
FW 백색 효율[nit] 100% 107% 105%
25% 피크 백색 효율[nit] 100% 108% 124%
BT709
(sRGB)		 면적비[%] 98% 100 97%
중첩비[%] 100% 100% 100%
DCI 면적비[%] 100% 102% 97%
중첩비[%] 100% 100% 100%
BT2020 면적비[%] 100% 102% 97%
중첩비[%] 100% 102% 98%
시야각 60°Δu'v' - +0.012 0
도 10은 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 파장에 따른 굴절률 특성을 나타낸 그래프이며, 도 11은 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 흡광 계수를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 12은 본 발명의 표시 장치에 이용되는 시야각 보상 패턴의 재료별 시야각 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10과 도 11은 보상 패턴으로 각각 제 1 물질(170a) 및 제 2 물질(170b)을 이용하여 굴절률(n) 및 흡광 계수(k)가 가장광 영역대에서 변화함을 살펴본 것이다.
제 1 물질(170a)은 상술한 제 5 실험예(Ex5)에서 이용한 SiNx를 이용하였고, 제 2 물질(170b)은 IZO(Indium Zinc Oxide)을 이용하였다.
제 2 물질(170b) 이용시 가시광 영역(430nm내지 730nm)에서 굴절률 변화가 0.3 이상 나는 것에 비해 제 1 물질(170a) 이용시 굴절률 변화가 0.1 이하로 작음을 알 수 있다. 따라서, 제 1 물질(170a) 이용시 백색 유기 발광 소자를 통하여 제 2 양극 및 보상 패턴을 통과하는 광이 복수의 색 파장에 대해서 색파장간 굴절 변화없이 안정된 투과 특성을 보임을 예상할 수 있다.
그리고, 도 11에서 제 1 물질(170a)의 흡광계수는 좌측 세로축을 따르고 있으며, 제 2 물질(170b)의 흡광계수는 우측 세로축을 따르고 있다.
제 2 물질(170b)은 가시광 범위에서 흡광계수의 변화가 0.02 내이 0.04로 변화가 큼을 알 수 있고, 반면 제 1 물질(170a)은 가시광 범위에서 흡광계수의 변화가 거의 0에 수렴함을 알 수 있다. 이는 제 2 양극(110b) 을 통과한 광이 보상 패턴(170)을 투과시 거의 광손실없이 투과됨을 알 수 있다.
또한, 도 12는 각각 제 5 실험예(Ex)의 표시 장치의 구조에 보상 패턴으로 제 1 물질(170a)과 제 2 물질(170b)을 적용하여 실험한 것으로, 제 1 물질(170a) 적용시보다 제 2 물질 (170b) 적용시 시야각 변화에 따른 색감 편차(Δu'v')가 크며, 이는 시야각이 커질수록 색감 편차가 제 2 물질(170b) 적용시 큼을 예상할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 제 2 물질(170b)보다 제 1 물질(170a)을 도 1의 구조의 보상 패턴으로 적용시 이점을 갖는다.
한편, 이하에서는 제 5 실험예의 구조(도 1 표시 장치 구조 참조)를 기반으로, 백색 서브 화소에서, 제 2 양극의 두께는 500로 고정하고, 보상 패턴의 두께를 700 에서 1100로 100 단위로 바꾸어 효율 및 색좌표, full white 백색 효율, 25% 피크 백색 효율, 색역 특성 및 시야각 특성을 살펴본다.
제 6 실험예(Ex6), 제 7 실험예(Ex7), 제 5 실험예(Ex5), 제 8실험예(Ex8), 제 9 실험예(Ex9)의 순으로 보상 패턴의 두께는 700, 800, 900, 1000, 1100로 하였다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 표시 장치의 제 5 내지 제 9 실험예에 있어서, 제 1 전극의 두께를 달리함에 따라 발생하는 백색 스펙트럼과 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
표 2에서, 각각의 효율 비교 수치와 색좌표 및 시야각 60도 색감편차(Δu'v')는 제 4 실험예(Ex4)의 값과 비교된 것이다.
표 2와 같이, 얇은 제 2 양극 하부에 보상 패턴을 구비한 모든 제 5 내지 제 9 실험예에서, full white 및 25% 피크 효율에서 적색에서 효율 향상 효과가 크며, 나머지 녹색 및 청색은 물론, 백색에서도 효율 향상 효과가 큼을 확인할 수 있다.
제 5 실험예(Ex5)에서 순수 녹색 효율은 제 4 실험예(Ex4) 대비 낮지만, 표 2의 데이터는 제 4 실험예(Ex4)와 비교된 값으로, 제 4 실험예(Ex4)에서 적색 대비 녹색의 효율이 상대적으로 높아 이로 인한 시야각 변화에 따른 색감 차가 문제되었던 것으로, 표 2에 제시된 제 5 실험예(Ex5)의 녹색 발광 효율 89%을 갖더라도 녹색 표현 및 이를 기반으로 한 백색 발광 효율에는 크게 영향이 없다. 특히, 백색의 FW 효율 및 25% 피크 효율 모두 104%의 수준을 갖는 것으로, 백색 효율이 적색과 청색의 효율 향상으로 제 4 실험예(Ex4) 대비 향상됨을 알 수 있다.
특히, 이를 패널 성능 관점에서 full white(FW) 백색 효율을 고려하면, 제 4 실험예(Ex4) 대비 제 5 실험예(Ex5) 적용시 131%의 효율을 갖는다.
특성 구조 Ex6 Ex7 Ex5 Ex8 Ex9
보상패턴[] 700 800 900 1000 1100
제2양극[] 500 500 500 500 500
FW 효율 (Cd/A 비교) R 120% 126% 153% 144% 155%
G 117% 111% 89% 98% 94%
B 119% 122% 105% 121% 118%
W 108% 107% 104% 103% 101%
25% 피크 효율
(Cd/A 비교)		 R 138% 144% 153% 165% 177%
G 143% 136% 89% 120% 115%
B 127% 130% 105% 129% 125%
W 121% 120% 104% 116% 113%
Δ색좌표 Rx -0.001 -0.001 -0.003 -0.001 -0.001
Ry 0.005 0.004 0.000 0.003 0.003
Gx -0.006 -0.011 -0.010 -0.011 -0.006
Gy 0.011 0.017 0.014 0.024 0.025
Bx 0.000 0.000 0.002 0.002 0.003
By -0.004 -0.004 -0.002 -0.007 -0.009
Wx -0.013 -0.016 -0.030 -0.030 -0.039
Wy 0.008 0.015 0.006 0.018 0.014
FW 백색 효율[nit] 126% 149% 107% 103% 89%
25%피크백색 효율[nit ] 162% 191% 108% 132% 114%
BT709
(sRGB)		 면적비[%] 97% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 100% 100% 100% 100% 100%
DCI 면적비[%] 97% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 100% 100% 100% 99% 99%
BT2020 면적비[%] 97% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 99% 98% 98% 97% 96%
시야각 60°Δu'v' +0.003 +0.004 0 0 -0.002
한편, 도 13a 및 도 13b와 같이, 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함한 장파장 발광 스택 기준 에미턴스 피크(emittance peak)의 변화를 살펴보면, 보상 패턴의 두께 증가에 따라(제 6 실험예->제 7 실험예->제 5 실험예->제 8 실험예->제 9 실험예), 적색 발광 효율증가는 보이지만 녹색 발광 효율 감소의 경향이 나타남을 나타내고 있고, 점차 보상 패턴의 두께가 두꺼울수록 백색 구현시 색온도가 10000K를 벗어나며 기준 색좌표를 벗어나는 경향이 있음을 확인할 수 있다.대략 제 2 양극(110b)의 두께가 500 일 때, 보상 패턴의 두께가 900~1000이면, 시야각 60도에서 색편차가 줄어드는 점 및 적색 및 녹색이 유사 밸런스를 갖고 향상되며, 색역의 치우침 없이 백색 효율이 향상되는 점을 확인할 수 있다.
또한, 이하에서는 제 5 실험예의 구조(도 1 표시 장치 구조 참조)를 기반으로, 백색 서브 화소에서, 보상 패턴의 두께는 900Å로 고정하고, 제 2 양극 두께를 300Å 에서 700Å로 가며 100Å 단위로 바꾸어 효율 및 색좌표, full white 백색 효율, 25% 피크 백색 효율, 색역 특성 및 시야각 특성을 살펴본다.
제 10 실험예(Ex10), 제 11 실험예(Ex11), 제 5 실험예(Ex5), 제 12실험예(Ex12), 제 13 실험예(Ex13)의 순으로 제 2 양극의 두께는 300, 400, 500, 600, 700로 하였다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 표시 장치의 제 5 실험예 및 제 10 내지 제 13 실험예에 있어서, 시야각 보상 패턴의 두께를 달리함에 따라 발생하는 백색 스펙트럼과 에미턴스 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
표 3에서, 각각의 효율 비교 수치와 색좌표 및 시야각 60도 색감편차(Δu'v')는 제 4 실험예(Ex4)의 값과 비교된 것이다.
표 3과 같이, 제 2 양극과 제 2 양극 하부에 보상 패턴을 구비한 모든 제 5 실험예 및 제 10 내지 제 13 실험예에서, full white 및 25% 피크 효율에서 적색에서 효율 향상 효과가 크며, 나머지 녹색 및 청색은 물론, 백색에서도 효율 향상 효과가 큼을 확인할 수 있다.
제 5 실험예(Ex5)에서 순수 녹색 효율은 제 4 실험예(Ex4) 대비 낮지만, 표 2의 데이터는 제 4 실험예(Ex4)와 비교된 값으로, 제 4 실험예(Ex4)에서 적색 대비 녹색의 효율이 상대적으로 높아 이로 인한 시야각 변화에 따른 색감 차가 문제되었던 것으로, 표 3에 제시된 제 5 실험예(Ex5)의 녹색 발광 효율 89%을 갖더라도 녹색 표현 및 이를 기반으로 한 백색 발광 효율에는 크게 영향이 없다. 특히, 백색의 FW 효율 및 25% 피크 효율 모두 104%의 수준을 갖는 것으로, 백색 효율이 적색과 청색의 효율 향상으로 제 4 실험예(Ex4) 대비 향상됨을 알 수 있다.
특성 구조 Ex10 Ex11 Ex5 Ex12 Ex13
보상패턴[] 900 900 900 900 900
제2양극[] 300 400 500 600 700
FW 효율 (Cd/A 비교) R 120% 126% 153% 144% 156%
G 117% 111% 89% 99% 95%
B 121% 123% 105% 120% 115%
W 108% 107% 104% 103% 101%
25% 피크 효율
(Cd/A 비교)		 R 137% 144% 153% 166% 179%
G 142% 135% 89% 121% 116%
B 129% 131% 105% 128% 123%
W 121% 120% 104% 116% 114%
Δ색좌표 Rx -0.001 -0.001 -0.003 -0.001 -0.001
Ry 0.005 0.004 0.000 0.003 0.003
Gx -0.006 -0.011 -0.010 -0.011 -0.005
Gy 0.011 0.017 0.014 0.024 0.024
Bx -0.001 0.000 0.002 0.002 0.003
By -0.003 -0.003 -0.002 -0.007 -0.009
Wx -0.010 -0.015 -0.030 -0.032 -0.041
Wy 0.013 0.018 0.006 0.015 0.011
FW 백색 효율[nit] 133% 152% 107% 101% 87%
25%피크백색 효율[nit ] 145% 166% 108% 110% 95%
BT709
(sRGB)		 면적비[%] 98% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 100% 100% 100% 100% 100%
DCI 면적비[%] 98% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 100% 99% 100% 99% 99%
BT2020 면적비[%] 99% 96% 97% 94% 94%
중첩비[%] 99% 98% 98% 97% 96%
시야각 60°Δu'v' +0.007 +0.002 0 -0.002 -0.003
한편, 도 14a 및 도 14b와 같이, 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함한 장파장 발광 스택 기준 에미턴스 피크(emittance peak)의 변화를 살펴보면, 제 2 양극의 두께 증가에 따라(제 10 실험예->제 11 실험예->제 5 실험예->제 12 실험예->제 13 실험예), 적색 발광 효율증가는 보이지만 녹색 발광 효율 감소의 경향이 나타남을 나타내고 있고, 점차 보상 패턴의 두께가 두꺼울수록 백색 구현시 색온도가 10000K를 벗어나며 기준 색좌표를 벗어나는 경향이 있음을 확인할 수 있다.
대략 보상 패턴의 두께가 900일 때, 제 2 양극(110b)의 두께가 500~600 이면, 시야각 60도에서 색편차가 줄어드는 점 및 적색 및 녹색이 유사 밸런스를 갖고 향상되며, 색역의 치우침 없이 백색 효율이 향상되는 점을 확인할 수 있다.
도 15는 제 2, 제 4 및 제 5 실험예들에 있어서 시야각 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15를 참조하여 시야각을 0도에서 60도로 변화시키며 색감 편차(Δu'v')의 변화를 살펴보면 제 2 실험예(Ex2)는 시야각 변화에 따른 색감 편차(Δu'v')의 변화가 급변함을 알 수 있다.
제 2 실험예(Ex2) 대비 제 4 및 제 5 실험예(Ex4, Ex5)의 경우, 시야각 변화에 따른 색감 편차(Δu'v')의 변동성이 줄어듦을 알 수 있다. 또한, 제 4 실험예(Ex4)와 비교하여 제 5 실험예(Ex5)는 시야각 0도에서 45도로 변화할 때 상대적으로 완만한 색감 편차(Δu'v')의 변화를 나타내고 있으며, 45도에서 60도의 구간에서도 색감 편차가 작음을 알 수 있다. 이는 제 5 실험예(Ex5)로 구현된 표시 장치는 상술한 발광 효율 상승 등의 효과와 함께 적어도 45도까지는 색감 변화를 거의 느끼지 않고, 시야각 60도까지 제 4 실험예 대비 시야각 변화 인지가 적음을 예상할 수 있다. 실질적으로 표시 장치를 시청자가 바라볼 때 시야각을 45도 이상으로 하는 경우가 드물어 실질적인 이용에서 본 발명의 표시 장치 구조를 적용한 제 5 실험예는 시야각 변화에 따른 색감 차를 거의 느끼지 않는 점에서 효과적이다.
도 16은 제 4 실험예의 시야각에 따른 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도 17은 제 5 실험예의 시야각에 따른 백색 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 16 및 도 17과 같이, 제 4 실험예 대비 제 5 실험예에서, 녹색과 적색의 시야각 변화(0도 내지 60도)에 따라 세기(intensity) 변동이 적음을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1 실시예(제 5 실험예)의 표시 장치는 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)에 대해 제 1 양극의 두께를 동일 두께로 적용하고 백색 서브 화소(W_SP)에 대해서는 제 1 양극 대비 두께를 얇게 한 제 2 양극으로 적용한 것이다.
그리고, 이 경우, 이러한 구조는 적색 발광 효율을 보상하여 전체 백색 효율을 향상시키는 관점에서, 제 1, 제 2양극(110a, 110b)과 음극(120) 사이에, 제 1 청색 발광 스택, 제 2 청색 발광 스택 및 장파장 발광 스택의 적층으로 유기 스택(OS)이 이루어짐을 설명하였다.
이하에는 상기 제 2 실시예로 유색 서브 화소들간에 있어서도 제 1 양극의 두께 차를 갖는 구조에 대해 설명한다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 18과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는 서로 나뉘어 배열된 적어도 2 이상의 유색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP) 및 백색 서브 화소(W_SP)를 포함하는 기판(1000)과, 상기 기판의 상기 녹색 및 청색 서브 화소(G_SP, B_SP)에 각각 구비된 제 1 두께(t1)의 제 1 양극(110a)과, 상기 기판의 상기 백색 서브 화소(W_SP)에 구비된 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께(t2)의 제 2 양극(110b)과, 적색 서브 화소(R_SP)에 상기 백색 서브 화소(W_SP)보다 얇은 제 3 두께의 제 3 양극(110c)을 구비한 것이다.
상기 제 1 내지 제 3 양극(110a, 110b, 110c) 상에 형성된 유기 스택(OS) 및 음극(120)은 도 2와 동일하므로 설명을 생략한다.
여기서, 가장 얇은 제 3 양극(110c)이 상기 적색 서브 화소(R_SP)에 구비된 이유는, 상대적으로 낮은 적색의 투과율을 높이기 위함이다.
이러한 제 2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서도, 청색을 발광하는 제 1, 제 2 스택(S1, S2)을 상기 제 1 내지 제 3 양극(110a, 110b, 110c)에 인접 구성하고, 장파장을 발광하는 제 3 스택(S3)을 음극(120)에 인접 구성함으로써, 유기 발광 소자 내 내부 재료를 변경하지 않고, 발광 효율을 향상시킨 점에도 특징이 있다.
특히, 표시 장치에 2개의 청색 발광 스택과 장파장 발광 스택을 포함한 구조에서, 장파장 발광 스택을 양극과 음극 사이의 중간 스택으로 위치한 경우 장파장의 발광 효율이 떨어지는 문제가 있는데, 본 발명의 표시 장치와 같이, 장파장 발광 스택을 음극에 인접한 제 3 스택(S3)으로 구비시 장파장 발광 효율을 재료 변경없이 현저히 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 표시 장치는 녹색 도펀트나 적색 도펀트 혹은 황녹색 도펀트의 변경이나 추가 재료 개발없이 스택 변경 만으로 장파장 색 효율 증가의 이점이 있다.
한편, 상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치의 구성의 효과에 대해 설명한다.
제 2 실험예는 제 14 실험예(Ex14)로 하여, 각각 적색 서브 화소(R_SP)의 제 3 양극(110c)의 두께를 300 로 하였고, 나머지 구성은 제 5 실험예(Ex5)와 동일하게 하였다.
서브 화소별 R, G, B, W의 효율을 평가하였지만 실질적으로 해당 색의 서브 화소의 효율이 패널 성능의 효율을 좌우할 것이다. 표 4를 통해, 제 14 실험예(Ex14) 적용시 적색의 효율 상승 효과가 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소(G_SP, B_SP, W_SP)는 발광 효율 및 시야각 특성이 모두 우수한 제 5 실험예(Ex5)와 동일하여, 이에 따라 패널 성능에서 적색 외의 다른 유색 및 백색에서 패널 성능 향상이 있는 점을 확인할 수 있다. 또한, 특히, 제 4 실험예(Ex4)를 기준으로 할 때, BT709, DCI, BT2020 의 색역 중첩비가 모두 상승하고, 시야각 60도에서 색감 변화가 제 4 실험예(Ex4)가 없음을 확인할 수 있다.
특성 구조 Ex4 Ex14
스택구조 B1/RG/B2 B1/B2/RG
서브화소 RBGW R BG W 패널성능
양극 두께 1200 300 1200 500
보상패턴유무 무 무 무 유
FW 효율 (Cd/A 비교) R 100% 160% 140% 153% 160%
G 100% 90% 101% 89% 101%
B 100% 124% 100% 105% 100%
W 100% 96% 106% 104% 104%
25% 피크 효율
(Cd/A 비교)		 R 100% 160% 140% 153% 161%
G 100% 97% 101% 89% 101%
B 100% 115% 100% 105% 105%
W 100% 94% 106% 104% 104%
Δ색좌표 Rx 0.0000 -0.003 -0.005 -0.003 -0.03
Ry 0.0000 0.004 0.003 0.000 0.004
Gx 0.0000 0.004 0.000 -0.010 0.000
Gy 0.0000 0.017 -0.001 0.014 -0.001
Bx 0.0000 0.002 0.000 0.002 0.000
By 0.0000 -0.005 0.000 -0.002 0.000
Wx 0.0000 -0.027 -0.019 -0.030 -0.030
Wy 0.0000 0.038 -0.004 0.006 0.006
FW 백색 효율[nit] 100% 114% 138% 128% 131%
BT709
(sRGB)		 면적비[%] 100% 100%
중첩비[%] 100% 100%
DCI 면적비[%] 100% 102%
중첩비[%] 100% 100%
BT2020 면적비[%] 100% 102%
중첩비[%] 100% 101%
시야각 60°Δu'v' 0.000 -0.009 -0.001 0.000 0.000
위의 제 14 실험예(본 발명의 제 2 실시예)에 따른 표시 장치를 통해 적색 휘도에서 상승 효과가 우수하고, 특히 적색, 녹색, 청색 및 백색의 색효율이 1% 내지 60% 까지 개선됨을 확인할 수 있다.
상술한 제 2 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 동일 두께를 갖는 녹색 서브 화소(G_SP) 및 청색 서브 화소(B_SP)의 제 1 양극의 형성의 용이를 위해 이들 녹색 서브 화소(G_SP 및 청색 서브 화소(B_SP)는 인접 배치시킴이 바람직할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 양극 및 시야각을 보상할 수 있는 보상 패턴의 백색 서브 화소 내의 선택적 구비로, 유기물 전체 두께 혹은 재료 변경없이 적색 순색 효율을 개선시키고 색재현율을 향상시킬 수 있는 구조이다. 스택의 적층 순서로 효율을 먼저 개선하고 또한 시야각 변화에 따른 색감 변화를 보상 패턴의 백색 서브 화소에 구비하여 해결한다. 시야각 변화는 유색 서브 화소보다 백색 서브 화소에서 문제가 되므로 보상 패턴은 백색 서브 화소에만 선택적으로 구비한다.
본 발명의 표시 장치는, 양극과 음극 사이에 청색 발광 스택을 이중 이상으로 갖고 장파장 발광 스택을 갖는 구조에서, 음극에 인접하도록 장파장 발광 스택을 구비하여 장파장 영역의 발광 효율을 향상시킨다.
또한, 단순 스택 변경에서 발생할 수 있는 시야각 변화에 따른 적색과 녹색의 색 변동 차를 백색 서브 화소의 양극 두께 조절과 시야각을 보상할 수 있는 보상 패턴을 구비함에 의해 해결한다. 시야각 변화는 유색 서브 화소보다 백색 서브 화소에서 문제가 되므로 보상 패턴은 백색 서브 화소에만 선택적으로 구비한다.
그리고, 특히, 백색 서브 화소에서 양극의 두께가 타 유색 서브 화소의 양극 대비 줄어들어 백색 서브 화소의 투과율 또한 개선될 수 있다.
다른 실시예의 경우, 유색 서브 화소간에서 양극의 두께 차를 주어 상대적으로 효율이 낮은 유색 서브 화소의 양극 두께를 낮춰 발광 효율을 개선한다.
궁극적으로 본 발명의 표시 장치는 유기물 전체 두께 혹은 재료 변경없이 적색 순색 효율을 개선시키고 색재현율을 향상시킬 수 있는 구조이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 나뉘어 배열된 적어도 2 이상의 유색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함하는 기판과, 상기 기판의 상기 유색 서브 화소에 각각 구비된 제 1 두께의 제 1 양극과, 상기 기판의 상기 백색 서브 화소에 구비된 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 양극과, 상기 유색 서브 화소의 상기 제 1 양극 및 상기 백색 서브 화소의 상기 제 2 양극 상에, 차례로, 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택, 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택 및 청색보다 장파장의 발광층을 적어도 하나 포함한 제 3 스택을 구비한 유기 스택과, 상기 유기 스택 상에 구비된 음극 및 상기 제 2 양극과 상기 기판 사이에 구비된 보상 패턴을 포함할 수 있다.
상기 보상 패턴은 가시 광선 파장에 대해 1.9 내지 2.0의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 보상 패턴은 가시 광선 파장에서 0.1 이하의 굴절률 변동을 가질 수 있다.
상기 보상 패턴의 흡광 계수는 가시 광선 파장에서 0.01 이하일 수 있다.
상기 보상 패턴은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.
상기 보상 패턴의 제 2 두께는 상기 제 1 두께보다 얇고, 상기 제 2 양극의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 제 2 양극의 두께는 500 내지 600이며, 상기 보상 패턴의 두께는 900 내지 1000일 수 있다.
상기 제 1 양극은 상기 제 2 양극보다 2배 이상의 두께를 갖고, 상기 제 2 양극과 보상 패턴을 합산한 두께보다 얇을 수 있다.
상기 제 1, 제 2 양극은 인듐(Indium), 주석(Sn) 및 아연(Zinc) 중 적어도 2개의 원소를 포함한 투명 산화 전극이며, 상기 음극은 반사성 금속을 포함할 수 있다.
상기 기판의 유색 서브 화소는 각각 적색 컬러 필터층, 녹색 컬러 필터층 및 청색 컬러 필터층을 갖는 제 1 내지 제 3 유색 서브 화소를 포함할 수 있다.
상기 기판의 유색 서브 화소는 각각 녹색 컬러 필터층 및 청색 컬러 필터층을 갖는 제 1 및 제 2 유색 서브 화소를 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 제 1 및 제 2 유색 서브 화소와 상기 백색 서브 화소와 동일 평면 상에 적색 서브 화소를 더 포함할 수 있다.
상기 적색 서브 화소는 상기 제 2 양극보다 얇은 두께의 제 3 양극을 포함할 수 있다.
상기 제 3 스택은 서로 접한 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제 3 스택은 황녹색 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 유색 서브 화소는 각각 상기 제 1 양극과 접속된 하나 이상의 제 1 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 백색 서브 화소는 상기 제 2 양극과 접속된 하나 이상의 제 2 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제 1 양극 및 제 2 양극과, 상기 제 1 청색 발광층 사이에 제 1 공통층과, 상기 제 1 청색 발광층과 상기 제 2 청색 발광층 사이에 제 2 공통층과, 상기 제 2 청색 발광층과 상기 청색보다 장파장의 발광층 사이에 제 3 공통층과, 상기 청색보다 장파장의 발광층과 상기 음극 사이에 제 4 공통층을 포함하며, 상기 제 3 공통층의 두께가 상기 제 2 공통층보다 얇을 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기재 110a: 제 1 양극
110b: 제 2 양극 110c: 제 3 양극
120: 음극 170: 보상 패턴
S1: 제 1 스택 S2: 제 2 스택
S3: 제 3 스택 130a: 제 1 청색 발광층
130b: 제 2 청색 발광층 140: 적색 발광층
150: 녹색 또는 황녹색 발광층 1000: 기판
R_SP: 적색 서브 화소 G_SP: 녹색 서브 화소
B_SP: 청색 서브 화소 W_SP: 백색 서브 화소

Claims (18)

  1. 서로 나뉘어 배열된 적어도 2 이상의 유색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 유색 서브 화소에 각각 구비되며, 제 1 두께를 갖는 제 1 양극;
    상기 기판의 상기 백색 서브 화소에 구비되며 상기 제 1 두께보다 얇은 두께를 갖는 제 2 양극;
    상기 유색 서브 화소의 상기 제 1 양극 및 상기 백색 서브 화소의 상기 제 2 양극 상에, 차례로, 제 1 청색 발광층을 포함한 제 1 스택, 제 2 청색 발광층을 포함한 제 2 스택 및 청색보다 장파장의 발광층을 적어도 하나 포함한 제 3 스택을 구비한 유기 스택;
    상기 유기 스택 상에 구비된 음극;
    상기 제 1 양극과 상기 기판 사이에 구비된 컬러 필터층; 및
    상기 제 2 양극과 상기 기판 사이에 구비된 보상 패턴을 포함하며,
    상기 컬러 필터층은 상기 백색 서브 화소와 비중첩하며,
    상기 유기 스택에서 발생된 광은, 상기 백색 서브 화소에서 상기 제 2 양극, 상기 보상 패턴 및 상기 기판을 차례로 통과하여 출사되는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴은 가시 광선 파장에 대해 1.9 내지 2.0의 굴절률을 갖는 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴은 가시 광선 파장에서 0.1 이하의 굴절률 변동을 갖는 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴의 흡광 계수는 가시 광선 파장에서 0.01 이하인 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴은 실리콘 질화막을 포함한 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴은 제 2 두께를 갖고, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께보다 얇고, 상기 제 2 양극의 두께보다 두꺼운 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 양극의 두께는 500Å 내지 600Å이며,
    상기 보상 패턴의 상기 제 2 두께는 900Å 내지 1000Å인 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 양극은 상기 제 2 양극보다 2배 이상의 두께를 갖고, 상기 제 2 양극과 보상 패턴을 합산한 두께보다 얇은 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 양극은 인듐(Indium), 주석(Sn) 및 아연(Zinc) 중 적어도 2개의 원소를 포함한 투명 산화 전극이며,
    상기 음극은 반사성 금속을 포함한 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 유색 서브 화소는 각각 적색 컬러 필터층, 녹색 컬러 필터층 및 청색 컬러 필터층을 갖는 제 1 내지 제 3 유색 서브 화소를 포함하는 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 유색 서브 화소는 각각 녹색 컬러 필터층 및 청색 컬러 필터층을 갖는 제 1 및 제 2 유색 서브 화소를 포함하는 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제 1 및 제 2 유색 서브 화소와 상기 백색 서브 화소와 동일 평면 상에 적색 서브 화소를 더 포함하며, 상기 적색 서브 화소에는 상기 컬러 필터층이 구비되지 않는 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 적색 서브 화소는 상기 제 2 양극보다 얇은 두께의 제 3 양극을 포함한 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 스택은 서로 접한 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함한 표시 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 스택은 황녹색 발광층을 포함한 표시 장치.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 유색 서브 화소는 각각 상기 제 1 양극과 접속된 하나 이상의 제 1 박막 트랜지스터를 포함하며,
    상기 백색 서브 화소는 상기 제 2 양극과 접속된 하나 이상의 제 2 박막 트랜지스터를 포함한 표시 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 양극 및 제 2 양극과, 상기 제 1 청색 발광층 사이에 제 1 공통층과,
    상기 제 1 청색 발광층과 상기 제 2 청색 발광층 사이에 제 2 공통층과,
    상기 제 2 청색 발광층과 상기 청색보다 장파장의 발광층 사이에 제 3 공통층과,
    상기 청색보다 장파장의 발광층과 상기 음극 사이에 제 4 공통층을 포함하며,
    상기 제 3 공통층의 두께가 상기 제 2 공통층보다 얇은 표시 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 보상 패턴은 상기 컬러 필터층과 비중첩하며,
    상기 유기 스택에서 발생된 광은, 상기 유색 서브 화소에서 상기 제 1 양극, 상기 컬러 필터층 및 상기 기판을 차례로 통과하여 출사되는 표시 장치.
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