풀컬러 OLED 소자

OLED 소자를 패널에 사용하기 위해서는 RGB 픽셀을 형성해야 하며, 자발광 소자인 OLED는 RGB 픽셀을 형성하기 위한 방법으로 세가지 방법을 사용하고 있다. 첫 번째 방법은 픽셀 패터닝 공정을 이용하는 RGB 독립 패터닝 형태의 OLED가 있으며, 픽셀 패터닝 공정으로 FMM을 이용한 패터닝이나 잉크젯 프린팅을 이용하여 RGB 픽셀을 독립적으로 패터닝 공정을 사용하여 형성한다. 두 번째 방법은 백색 OLED와 컬러 필터를 이용하여 픽셀을 형성하는 방법으로 RGB 발광을 모두 포함하고 있는 백색 OLED를 제작하고, RGB 컬러 필터를 이용하여 색을 필터링하여 RGB를 구현하는 방법이다. 세번째 방법은 청색 OLED를 형성하고 색변환층을 이용하여 RGB 픽셀을 형성하는 방법으로 청색 OLED를 활용하여 EGB를 구현하는 방식이다. RGB 독립 패터닝 방식의 OLED는 세가지 방식 중 소자 특성 측면에서는 가장 우수한 장점을 가지고 있으나, 생산 수율 측면에서 단점을 가지고 있다. RGB 독립 패터닝 방식의 낮은 수율의 문제점을 극복하고자 개발된 방식이 청색 OLED/색변환층 및 백색 OLED/컬러 필터 방식이며, 이 방식은 높은 수율의 장점을 가지고 있으나, 소자 효율 및 수명 측면에서 단점을 가지고 있으며, 생산 단가도 높은 문제점을 가지고 있다.

RGB 독립 패터닝 OLED

RGB 독립 패터닝 OLED는 OLED 패널의 RGB 픽셀에 각각 RGB 발광 물질을 포함하고 있는 풀컬러 OLED이다. 각 픽셀에서 발광 물질을 통하여 색을 구현하기 때문에 RGB 픽셀에 각각의 색을 구현하기 위한 발광 물질의 패터닝 공정을 필요로 한다. 현재 진공 증착 공정에서는 미세 마스크를 이용하여 패터닝하는 공정을 이용하며, 용액 공정에서는 잉크젯 프린팅 공정을 이용하여 RGB 픽셀에 각각 해당하는 발광 물질을 패터닝한다. 이 방식은 다른 방식에 비하여 패터닝 공정이 필요하기 때문에 제작 공정이 복잡하다는 단점을 가지고 있으며, 픽셀 패터닝 공정에서 불량이 발생할 수 있기 때문에 생산 공정에서 수율이 감소할 수 있는 단점이 있다.

 

RGB 독립 패터닝 OLED는 각각 패터닝되어 있는 픽셀을 통하여 RGB를 구현하기 때문에 발광의 손실이 없어 OLED 방식 중 OLED 소자의 특성을 최대로 구현할 수 있는 방식이다. RGB 픽셀을 독립적으로 형성하기 때문에 각 픽셀의 특성을 용이하게 최적화할 수 있는 장점이 있다. 일반적인 소자 구조는 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 수송층은 공통층으로 RGB 픽셀에 모두 동일하게 적용하고 발광층만 패터닝하는 구조를 사용한다. 각 픽셀의 특성을 최적화하기 위해서는 RGB 픽셀에서 공통층의 두께 및 공통층 재료의 최적화가 필요하기 때문에 정공 수송층 등을 RGB 픽셀에서 다르게 사용하기도 한다. 특히, 적색 및 녹색은 인광 발광 재료를 사용하고 청색의 경우에는 형광 재료를 사용하기 때문에, 엑시톤 방지층을 도입할 경우에는 컬러별로 다른 엑시톤 방지층을 사용하기도 한다.

 

현재 사용하고 있는 소형 OLED는 모두 RGB 독립 패터닝 형태의 패터닝 공정을 기반으로 하는 픽셀 구조를 사용하고 있으며, 픽셀 패터닝이 가능하면 RGB 독립 패터닝 OLED 구조를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 잉크젯 프린팅을 이용하는 OLED도 RGB 독립 패터닝 OLED 구조를 사용한다.

백색 OLED/컬러 필터

백색 OLED와 컬러 필터를 이용하는 풀컬러 OLED 구현 방식은 현재 대현 OLED TV에 적용하고 있는 방식으로, RGB 픽셀 패터닝 공정 없이 풀컬러 OLED를 제작할 수 있는 방식이다. 픽셀 패터닝 공정없이 RGB 픽셀을 만들 수 있기 때문에, 공정에서 색상 수율이 우수한 장점을 가지고 있으므로 대형 OLED 제작에 적합한 기술이다.

 

백색 OLED와 컬러 필터를 이용하는 기술에서는 백색 OLED 소자를 제작하고, 컬러 필터를 통하여 색을 필터링하여 RGB 컬러를 구현한다. 백색 OLED는 적색/황색 또는 적색/녹색/청색의 발광 물질을 포함하여 백색 발광을 구현할 수 있으며, 컬러 필터는 백색 발광 성분 중 특정 성분만 통과시키고 다른 성분을 흡수하여 색을 구현할 수 있다. 예를 적어 적색 컬러 필터는 백색 성분 중 청색 및 녹색 성분은 흡수하고 적색 성분만 투과시키므로 적색 컬러 필터를 통과한 백색광은 적색을 구현할 수 있다. 동일한 방식으로 녹색 및 청색 컬러 필터를 통과한 빛은 녹색 및 청색을 구현할 수 있다.