KR101458907B1 - 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 대한 것으로, 유기 발광 소자의 분순물층에 도핑을 최적으로 수행하여 저전압 구동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 유기 발광 소자 내에서 전극과 인접하고 있는 불순물층에는 도핑 양을 적게 하고 p-n 접합을 하는 불순물층에는 도핑 양을 많게 하여 저전압에도 높은 전류가 흐를 수 있도록 한다.
유기 발광 다이오드, 도핑, 중량 퍼센트, 전류, 저전압

Description

유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING ELEMENT AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 2 이상의 복수의 층으로 중첩된 유기 발광 부재를 포함하는 유기 발광 소자 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
최근 모니터 또는 텔레비전 등의 경량화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)로 대체되고 있다.
그러나, 액정 표시 장치는 수발광 소자로서 별도의 백라이트(backlight)가 필요할 뿐만 아니라, 응답 속도 및 시야각 등에서 한계가 있다.
최근 이를 극복할 수 있는 표시 장치로서, 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display)가 주목받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 복수의 유기 발광 소자를 포함하며, 유기 발광 소자는 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)와 그 사이의 유기 발광 부재를 포함한다.
유기 발광 부재는 백색 또는 기본색(primary color)의 빛을 내며, 발광층과 부대층, 즉 전자 주입층, 정공 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층을 포함한다. 흰 빛을 생성하는 유기 발광 부재의 경우 발광층이 삼원색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색 빛을 내는 발광 물질이 적층된 구조를 가지는 것이 일반적이다.
유기 발광 소자는 일반적으로 발광 효율이 떨어지며, 수명이 짧은 단점을 가지고 있다. 또한, 전류를 이용하여 발광하기 때문에 전류를 흐르게 하기 위하여 고전압이 사용되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 효율이 높고, 수명도 증가하며 저전압으로 구동이 가능한 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
유기 발광 소자의 내부에서 p-n 접합을 이루는 불순물층의 도핑양을 다른 불순물층에 비하여 많게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극과 접촉하는 제1 도전형의 제1 불순물층, 상기 제1 불순물층과 접촉하며, 빛을 발산하는 제1 발광층, 상기 제1 발광층과 접촉하는 제2 도전형의 제2 불순물층, 상기 제2 불순물층과 접촉하는 제1 도전형의 제3 불순물층, 상기 제3 불순물층과 접촉하며, 빛을 발산하는 제2 발광층, 상기 제2 발광층과 접촉하는 제2 도전형의 제4 불순물층, 및 상기 제4 불순물층과 접촉하는 제2 전극을 을 포함하며, 상기 제1 불순물층 및 상 기 제4 불순물층에 도핑된 불순물의 양에 비하여 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층에 도핑된 불순물의 양이 많다.
상기 불순물의 양이 많고 적음은 중량 퍼센트(wt%)값이 크고 작음을 기준으로 판단될 수 있다.
상기 제1 불순물층 및 상기 제4 불순물층에는 불순물이 10wt% 이하로 도핑되어 있고, 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층에는 불순물이 18wt% 이상으로 도핑될 수 있다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 서로 다른 색상의 빛을 내는 둘 이상의 부발광층을 포함하며, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각에서 상기 둘 이상의 부발광층이 내는 빛을 합성하면 흰색 빛이 될 수 있다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 동일한 기본색상의 빛을 낼 수 있다.
상기 제1 도전형의 상기 제1 불순물층 및 상기 제3 불순물층은 p형 불순물층이며, 엔피비(NPB), 트리페닐아민 (triphenylamine) 및 아민(amine)계 물질 중 하나에 오산화 바나듐(V2O5), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO2) 및 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ) 따위의 물질 중 하나를 도펀트로 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형의 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층은 n형 불순물층이며, 옥사디아졸(oxadiazole) 계열 및 Alq3(aluminium tris(8-hydroxyquinoline)) 계열의 물질 중 하나에 알칼리 금속(Li, Ba, Ca 등) 및 Mg 따위의 알칼리 토금속 물질 중 하나를 도펀트로 도핑될 수 있다.
상기 제1 전극은 화소 전극으로 IZO 또는 ITO 따위로 형성되어 있으며, 상기 제2 전극은 공통 전극으로 Al 따위의 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 2 이상의 발광부재를 포함하며, 상기 2 이상의 발광부재는 제1 도전형의 불순물층, 제2 도전형의 불순물층 및 그 사이에 위치하는 발광층을 각각 포함하며, 상기 발광부재끼리 접하는 부분에서는 상기 제1 도전형의 불순물층과 상기 제2 도전형의 불순물층이 접하여 p-n 접합을 이루며, 상기 불순물층 중 가장 외측에 형성되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각에 가장 인접한 상기 제1도전형의 불순물층 및 상기 제2 도전형의 불순물층을 각각 최외측 제1 도전형의 불순물층 및 최외측 제2 도전형의 불순물층이라고 할 때, 상기 최외측 제1 도전형의 불순물층 및 상기 최외측 제2 도전형의 불순물층에서의 불순물의 양에 비하여 상기 p-n 접합을 이루는 상기 제1 도전형의 불순물층 및 상기 제2 도전형의 불순물층에서의 불순물의 양이 많다.
상기 최외측 제1 도전형의 불순물층 및 상기 최외측 제2 도전형의 불순물층에는 불순물이 10wt% 이하로 도핑되어 있고, 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층에는 불순물이 18wt% 이상으로 도핑될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 애노드, 캐소드, 그리고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 끼어 있는 유기 발광 부재를 포함하는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자와 연결되어 있는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터와 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터와 연결되어 있는 게 이트선, 그리고 상기 스위칭 트랜지스터와 연결되어 있으며 상기 게이트선과 절연되어 있는 데이터선을 포함하며, 상기 유기 발광 부재는, 다층 구조의 제1 발광층, 다층 구조의 제2 발광층, 상기 제1 발광층과 접촉하는 제1면과 상기 제2 발광층과 접촉하는 제2면을 가지는 다층 구조의 불순물 접합층, 상기 애노드와 접촉하는 제1면과 상기 제1 발광층과 접촉하는 제2면을 가지는 정공 주입층, 그리고 상기 제1 발광층과 접촉하는 제1면과 상기 캐소드와 접촉하는 제2면을 가지는 전자 주입층을 포함하는 유기 발광 표시 장치에서, 상기 정공 주입층 및 상기 전자 주입층에 도핑된 불순물의 양에 비하여 상기 불순물 접합층에 도핑된 불순물의 양이 많다.
상기 정공 주입층 및 상기 전자 주입층에는 불순물이 각각 10wt% 이하로 도핑되어 있고, 상기 불순물 접합층에는 불순물이 18wt% 이상으로 도핑될 수 있다.
상기 불순물 접합층은 p형 불순물층과 n형 불순물층이 접하고 있는 구조를 가지며, 상기 p형 불순물층은 p형 불순물이 18wt%이상 도핑되어 있고 상기 n형 불순물층은 n형 불순물이 18wt%이상 도핑될 수 있다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각은 서로 다른 색상의 빛을 내는 둘 이상의 부발광층을 통하여 흰색 빛을 낼 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 외측에 형성되어 있으며, 기본 색상중 하나의 색을 나타내는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 동일한 기본색상의 빛을 낼 수 있다.
2 이상의 유기 발광 부재를 포함하는 유기 발광 소자에서는 두 개의 발광층이 n형 불순물층과 p형 불순물층을 사이에 두고 적층되어 p-n 접합을 이루는데, p-n 접합을 이루는 n형 불순물층과 p형 불순물층에 상대적으로 많은 도핑을 하여 저전압에서도 전류가 많이 흐를 수 있도록 한다. 또한, 저전압으로 많은 전류가 흘러 발광 휘도도 높아지므로 발광 효율도 높다. 그리고, 불순물층에 도핑양을 최적화하여 유기 발광 소자의 수명을 늘린다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
신호선은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121), 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(data line)(171) 및 구동 전압을 전달하는 복수의 구동 전압선(driving voltage line)(172)을 포함한다. 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(171)과 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(Qs), 구동 박막 트랜지스터(driving transistor)(Qd), 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(Qs)는 제어 단자(control terminal), 입력 단자(input terminal) 및 출력 단자(output terminal)를 가지는데, 제어 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(Qd)에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs)는 게이트선(121)으로부터 받은 주사 신호에 응답하여 데이터선(171)으로부터 받은 데이터 신호를 구동 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 트랜지스터(Qd) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 트랜지스터(Qs)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 다이오드(LD)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(Qd)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(ILD)를 흘린다.
축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 이 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 다이오드(LD)는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드(anode)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 다이오드(LD)는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(ILD)에 따라 세기를 달 리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
스위칭 트랜지스터(Qs) 및 구동 트랜지스터(Qd)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)이다. 그러나 스위칭 트랜지스터(Qs)와 구동 트랜지스터(Qd) 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 트랜지스터(Qs, Qd), 축전기(Cst) 및 유기 발광 다이오드(LD)의 연결 관계가 바뀔 수 있다.
그러면 도 1에 도시한 유기 발광 표시 장치의 상세 구조에 대하여 도 2 및 도 3을 도 1과 함께 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2의 유기 발광 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
기판(110) 위에 복수의 구동 트랜지스터용 섬형 반도체(semiconductor island)(앞으로 "구동 반도체"라 함)(154b)가 형성되어 있다. 구동 반도체(154b)는 미세 결정질 규소(microcrystalline silicon) 및 다결정 규소(polycrystalline silicon) 따위의 결정질 반도체로 만들어질 수 있다.
구동 반도체(154b) 위에는 복수 쌍의 구동 트랜지스터용 저항성 접촉 부재[ohmic contact (island)](앞으로 "구동 저항성 접촉 부재"라 함)(163b, 165b)가 형성되어 있다. 구동 저항성 접촉 부재(163b, 165b)는 섬 모양이며, 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 미세 결정질 규소 및 다결정 규소 따위의 결정질 반도체로 만들어질 수 있다.
기판(110) 및 구동 저항성 접촉 부재(163b, 165b) 위에는 복수의 게이트 선(gate line)(121)과 복수의 구동 트랜지스터용 입력 전극(input electrode)(앞으로 "구동 입력 전극"이라 함)(173b) 및 복수의 구동 트랜지스터용 출력 전극(output electrode)(앞으로 "구동 출력 전극"이라 함)(175b)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 기판(110) 위에 위치하고, 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 뻗어 있는 스위칭 트랜지스터용 제어 전극(control electrode)(앞으로 "스위칭 제어 전극"이라 함)(124a)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.
구동 입력 전극(173b) 및 구동 출력 전극(175b)은 게이트선(121)과 분리되어 있으며, 각각 구동 저항성 접촉 부재(163b, 165b) 및 기판(110) 위에 위치한다.
게이트선(121), 구동 입력 전극(173b) 및 구동 출력 전극(175b) 및 노출된 구동 반도체(154b) 부분 위에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)로 만들어진 복수의 스위칭 트랜지스터용 섬형 반도체(앞으로 "스위칭 반도체"라 함)(154a)가 형성되어 있다. 스위칭 반도체(154a)는 스위칭 제어 전극(124a) 위에 위치한다.
스위칭 반도체(154a) 위에는 복수 쌍의 스위칭 트랜지스터용 저항성 접촉 부재(앞으로 "스위칭 저항성 접촉 부재"라 함)(163a, 165a)가 형성되어 있다. 스위 칭 저항성 접촉 부재(163a, 163b)는 섬 모양이며, 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
스위칭 저항성 접촉 부재(163a, 163b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171), 복수의 구동 전압선(172) 및 복수의 전극 부재(176)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 스위칭 제어 전극(124a)을 향하여 뻗은 복수의 스위칭 트랜지스터용 입력 전극(앞으로 "스위칭 입력 전극"이라 함)(173a)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
전극 부재(176)는 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)과 분리되어 있다. 전극 부재(176)는 각각 스위칭 트랜지스터용 출력 전극(앞으로 "스위칭 출력 전극"이라 한다)(175a)과 구동 트랜지스터용 제어 전극(앞으로 "구동 제어 전극"이라 한다)(124b)을 포함한다.
스위칭 출력 전극(175a)은 스위칭 저항성 접촉 부재(165a) 위에 위치하며 구동 제어 전극(124b)은 구동 반도체(154b) 위에 위치한다.
게이트선(121), 데이터선(171), 구동 전압선(172) 및 전극 부재(176)는 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 구동 전압선(172), 전극 부재(176) 및 노출된 스위칭 반도체(154a) 부분 위에는 복수의 색 필터(color filter)(230)가 형성되어 있다. 그러나 유기 발광 표시 장치가 백색 화소를 포함하는 경우, 백색 화소에는 색 필터가 없거나 투명한 백색 필터(도시하지 않음)가 있을 수 있다.
색 필터(230)는 복수의 관통 구멍(232b, 233b, 235b)을 가진다. 관통 구멍(232b)은 구동 전압선(172)을 드러내고, 관통 구멍(233b)은 구동 입력 전극(173b)을 드러내며, 관통 구멍(235b)은 구동 출력 전극(175b)을 드러낸다.
색 필터(230)의 아래에는 층간 절연막(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 층간 절연막은 색 필터(230)의 안료가 스위칭 반도체(154a)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
색 필터(230B), 데이터선(171), 구동 전압선(172) 및 전극 부재(176) 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(182) 및 관통 구멍(232b)을 통하여 구동 전압선(172)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182b)이 형성되어 있다. 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 관통 구멍(233b)을 통하여 구동 입력 전극(173b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b), 그리고 관통 구멍(235b)을 통하여 구동 출력 전극(175b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 부재(85) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185b)을 통하여 구동 출력 전극(175b)과 연결되어 있다.
연결 부재(85)는 접촉 구멍(182b, 183b)을 통하여 구동 전압선(172) 및 구동 입력 전극(173b)과 연결되어 있으며, 구동 제어 전극(124b)과 일부 중첩하여 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 이룰 수 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 끝 부분(129, 179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
화소 전극(191), 연결 부재(85) 및 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전체로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191) 및 연결 부재(85) 위에는 절연층(insulating layer)(361)이 형성되어 있다. 절연층(361)은 화소 전극(191) 가장자리 주변을 둘러싸서 개구부(opening)(365)를 정의한다.
절연층(361) 및 화소 전극(191) 위에는 백색 광을 방출하는 유기 발광 부재(370)가 형성되어 있고, 그 위에는 공통 전압(Vss)을 인가 받는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다.
유기 발광 부재(370)에 대해서는 아래에서 도 4를 설명하면서 상세하게 설명한다.
게이트선(121)에 연결되어 있는 스위칭 제어 전극(124a), 데이터선(171)에 연결되어 있는 스위칭 입력 전극(173a) 및 스위칭 출력 전극(175a)은 스위칭 반도체(154a)와 함께 스위칭 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qs)를 이루며, 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)의 채널(channel)은 스위칭 입력 전극(173a)과 스위칭 출력 전극(175a) 사이의 스위칭 반도체(154a)에 형성된다.
스위칭 출력 전극(175a)에 연결되어 있는 구동 제어 전극(124b), 구동 전압선(172)에 연결되어 있는 구동 입력 전극(173b) 및 화소 전극(191)에 연결되어 있는 구동 출력 전극(175b)은 구동 반도체(154b)와 함께 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 이루며, 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 채널은 구동 입력 전극(173b)과 구동 출력 전극(175b) 사이의 구동 반도체(154b)에 형성된다.
앞에서 설명했듯이, 스위칭 반도체(154a)는 비정질 반도체로 만들어지고, 구동 반도체(154b)는 결정질 반도체로 만들어지며, 이에 따라 각 박막 트랜지스터에서 요구되는 특성을 동시에 충족할 수 있다. 그러나 구동 박막 트랜지스터(Qd)와 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)가 포함하는 반도체의 종류는 이와 다를 수 있다. 예를 들어 두 박막 트랜지스터(Qd, Qs)가 모두 비정질 규소만을 포함하거나 결정질 규소만을 포함할 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 구동 박막 트랜지스터(Qd)는 상부 게이트(top gate) 구조이고, 스위칭 박막 트랜지스터(Qs)는 하부 게이트(bottom gate) 구조이다. 그러나 두 박막 트랜지스터(Qd, Qs)는 어떤 구조를 취하더라도 관계 없다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(Qs) 하 나와 구동 트랜지스터(Qd) 하나 외에도 유기 발광 다이오드(LD) 및 구동 트랜지스터(Qd)의 열화를 방지 또는 보상하는 다른 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 도 4를 이용하여 유기 발광 부재(370)에 대하여 상세하게 살펴본다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유기 발광 부재(370)는 하부 발광 부재(380) 및 상부 발광 부재(390)를 포함한다. 본 발명은 발광 부재가 2 이상이 중첩된 구조에서 적용되며, 도 4와 같이 가장 기본적인 2중 중첩 구조를 기초로 살펴본다.
하부/상부 발광 부재(380/390)는 발광층(383/393) 및 그 양쪽의 불순물층(381, 382/ 391, 392)을 포함한다.
하부 발광 부재(380)의 불순물층(381, 382)은 화소 전극(191)과 접하는 p형 불순물층(381)과 그 반대쪽의 n형 불순물층(382)을 포함한다. 상부 발광 부재(390)의 불순물층(391, 392)은 공통 전극(270)과 접하는 n형 불순물층(391)과 그 반대쪽의 p형 불순물층(392)을 포함한다. 하부 발광 부재(380)의 n형 불순물층(382)과 상부 발광 부재(390)의 p형 불순물층(392)은 서로 접촉하여 p-n 접합(p-n juntion)을 이룬다. 이하에서는 p-n 접합을 이루는 하부 발광 부재(380)의 n형 불순물층(382)과 상부 발광 부재(390)의 p형 불순물층(392)을 각각 p-n 접합 n형 불순물층(382) 및 p-n 접합 p형 불순물층(392)으로도 명명한다.
여기에서 p형 불순물층(381, 392)은 정공 주입층의 역할을 하고, n형 불순물층(382, 391)은 전자 주입층의 역할을 하는 것으로 볼 수 있다.
두 개의 p형 불순물층(381, 392)은 동일한 물질로 만들어질 수 있지만, 서로 다른 물질로 만들어질 수도 있다. 이와 마찬가지로, 두 개의 n형 불순물층(382, 391)은 동일한 물질로 만들어질 수 있지만, 서로 다른 물질로 만들어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 p형 불순물층(381, 392)으로 엔피비(NPB; N,N'-bis-(1-naphtyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), 트리페닐아민 (triphenylamine) 및 아민(amine)계 물질 중 하나를 호스트(host)로하여 오산화 바나듐(V2O5), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO2) 및 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane; F4-TCNQ) 따위의 물질 중 하나를 p형 도펀트(dopant)로 도핑하여 형성한다. 한편, n형 불순물층(382, 391)은 옥사디아졸(oxadiazole) 계열 및 Alq3(aluminium tris(8-hydroxyquinoline)) 계열의 물질 중 하나를 호스트(host)로 하여 알칼리 금속(Li, Ba, Ca 등) 및 Mg 따위의 알칼리 토금속 물질 중 하나를 n형 도펀트로 도핑하여 형성한다.
발광층(383/393)은 적색 부발광층(383R/393R), 청색 부발광층(383B/393B) 및 녹색 부발광층(383G/393G)을 포함한다. 적색 부발광층(383R/393R), 청색 부발광층(383B/393B) 및 녹색 부발광층(383G/393G)의 배치는 이들의 특성에 따라 달라질 수 있다. 부발광층(383R, 383B, 383G/ 393R, 393B, 393G) 중에서 발광 효율이 가장 낮은 층이 중간에 위치하고, 정공 수송성이 우수한 층은 화소 전극(191) 쪽에, 전자 수송성이 높은 층은 공통 전극(270) 쪽에 배치할 수 있다.
본 실시예에서는 적색 부발광층(383R/393R), 청색 부발광층(383B/393B) 및 녹색 부발광층(383G/393G)을 포함하여 화이트를 표시하는 발광층을 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 적색 부발광층(383R/393R), 청색 부발광 층(383B/393B) 및 녹색 부발광층(383G/393G)중 어느 하나만 발광층(383/393)으로 사용할 수 있다. 이 때 상부 발광층(393)과 하부 발광층(383)은 동일한 색을 표시하는 것이 바람직하며, 기판(110)에 색필터(230)도 형성할 필요가 없다.
이러한 유기 발광 표시 장치에서, 화소 전극(191), 유기 발광 부재(370) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드(LD)를 이루며, 화소 전극(191)이 애노드(anode), 공통 전극(270)이 캐소드(cathode)가 된다. 그러나 반대로 화소 전극(191)이 캐소드, 공통 전극(270)이 애노드가 될 수도 있으며, 이 경우 유기 발광 부재(370)의 내부 구조는 도 4를 참고하여 앞에서 설명한 것과 반대가 된다.
도 4에서의 유기 발광 다이오드(LD)는 발광 부재(370) 중 불순물층(381, 382, 391, 392)이 가지는 불순물의 도핑 양에 따라서 그 발광 특성이 변하게 되는데, 최적의 효율로 발광하도록 하기 위하여는 각 불순물층(381, 382, 391, 392)의 불순물 양을 적절하게 조절할 필요가 있다.
불순물 양에 따른 발광 효율을 파악하기 위하여 이하 도 5 내지 도 9의 실험을 살펴본다.
우선, 도 5 및 도 6은 p형 도펀트의 양(중량 퍼센트(wt%))에 따른 전류 밀도(mA/cm2)를 살펴보는 실험의 조건 및 결과 그래프를 보여주고 있는데, 그 중 도 5는 유기 발광 다이오드의 각층 및 두께 그리고 p형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 보여주고 있다.
도 5에서는 총 8개의 실험예로 구분되어 있으며, 그 중 4개의 실험예는 p-n 접합 p형 불순물층(392)의 p형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 변경하며 전류 밀 도(mA/cm2)를 측정하였다. (각각 실험예 a, 실험예 b-1, 실험예 c-1, 실험예 d-1이라 함) 또한, 나머지 4개의 실험예는 화소 전극(191)과 인접한 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)의 p형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 변경하며 전류 밀도(mA/cm2)를 측정하였다. (각각 실험예 a, 실험예 b-2, 실험예 c-2, 실험예 d-2이라 함) 다만, p-n 접합 p형 불순물층(392) 및 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)의 p형 도펀트가 각각 2wt%인 경우를 포함하고 있어 이를 실험예 a로 동일하게 표시하였다.
도 5를 통하여 본 실험의 조건을 살펴보면 아래와 같다.
우선 각 층의 두께를 살펴보면, 아래에서부터 화소 전극(191)은 900 Å 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)은 800 Å 하부 적색 부발광층(383R)은 350 Å 하부 청색 부발광층(383B)은 160 Å 하부 녹색 부발광층(383G)은 140 Å 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)는 200 Å 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)는 200 Å 상부 적색 부발광층(393R)은 350 Å 상부 청색 부발광층(393B)은 160 Å 상부 녹색 부발광층(393G)은 140 Å 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)은 300 Å 및 공통 전극(270)은 1500 Å으로 형성하였다. 한편, 화소 전극(191)은 IZO로 형성하였고, 공통 전극(270)은 Al로 형성하였다.
또한, 각 층의 도핑 양을 살펴보면, 하부 적색 부발광층(383R)은 1wt%, 하부 청색 부발광층(383B)은 14 wt%, 하부 녹색 부발광층(383G)은 8 wt%, 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)는 14 wt%, 상부 적색 부발광층(393R)은 1 wt%, 상부 청색 부발광층(393B)은 14 wt%, 상부 녹색 부발광층(393G)은 8 wt% 및 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)은 14 wt%의 중량 퍼센트로 도핑 되어 있다. 여기서 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381) 및 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)은 실험예 별로 서로 다른 중량 퍼센트로 도핑되어 있으며, 두 층 모두 기본적으로 2 wt%의 중량 퍼센트로 도핑되어 있다. (a 실험예) 먼저 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)은 b-1 실험예에서는 6 wt%, c-1 실험예에서는 10 wt%, d-1 실험예에서는 14 wt%의 중량 퍼센트로 도핑하고 실험하였으며, 이 때 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)은 2wt%만큼 도핑되어 있다. 한편, 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)은 실험예 별로 각각 b-2 실험예에서는 6 wt%, c-2 실험예에서는 10 wt%, d-2 실험예에서는 14 wt%의 중량 퍼센트로 도핑하고 실험하였으며, 이 때 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)은 2wt%만큼 도핑되어 있다.
도 6에서는 도 5의 각 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프를 보여주고 있다.
도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 전압의 변화에 민감하게 전류 밀도가 변하는 것은 d-1 실험예며, 가장 전류 밀도가 적게 변하는 것은 a 실험예다. 전류 밀도가 크게 변하는 순서대로 기술하면, d-1실험예 > c-1실험예 > b-1실험예 > d-2실험예 > c-2실험예 >b-2실험예 > a 실험예의 순서이다.
도 6에서는 다음과 같은 사실을 알려준다.
하부 발광 부재의 p형 불순물층(381) 및 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)에 도핑 양(즉, 중량 퍼센트)이 클수록 적은 전압에도 전류가 많이 흐른다. 이 중, 화소 전극(191)에 인접한 하부 발광 부재의 p형 불순물 층(381)보다 p-n 접합을 하고 있는 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)에 도핑된 불순물양에 민감하게 전류 밀도가 증가한다는 것을 알 수 있다.
그 결과 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)보다 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)에 더 많은 도핑을 하는 것이 유기 발광 다이오드가 적은 전압에도 많은 전류가 흐르도록 하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 실험예에서는 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)에 14wt%까지만 도핑하였지만 그 이상의 도핑을 통하여 더 좋은 효율을 나타낼 것이라는 점을 상기 실험을 통하여 알 수 있다.
한편, 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381) 및 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392) 모두에 도핑양을 증가시키면 유기 발광 다이오드(LD)에 흐르는 전류가 과도하게 흘러 오히려 유기 발광 다이오드의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 유기 발광 다이오드(LD)에 흐르는 전류가 과도한 경우에는 전압의 변화에 대하여 전류값이 과도하게 변하여 원하는 발광 휘도를 조절하기 어렵다.
그러므로 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)에는 도핑양을 줄이고 p-n 접합을 하고 있는 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)의 도핑양을 늘려 이러한 문제점을 해결한다. 즉, 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)에는 10wt% 이하로 도핑하고, 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물 층; 392)은 14wt% 이상으로 도핑하여 p형 불순물의 도핑양을 최적화시킨다.
이상에서는 p형 불순물의 도핑양과 전류 밀도의 관계를 살펴보았다. 이하에서는 도 7및 도 8을 통하여 n형 불순물의 도핑양과 전류 밀도에 대하여 살펴본다.
도 7 및 도 8은 n형 도펀트의 양에 따른 전류 밀도를 살펴보는 실험의 조건 및 결과 그래프를 보여주고 있다. 도 7는 유기 발광 다이오드의 각층 및 두께 그리고 n형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 보여주고 있다.
도 7에서는 총 8개의 실험예로 구분되어 있으며, 그 중 4개의 실험예는 p-n 접합 n형 불순물층(382)의 n형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 변경하며 전류 밀도(mA/cm2)를 측정하였다. (각각 실험예 a' 실험예 b-3, 실험예 c-3, 실험예 d-3이라 함) 또한, 나머지 4개의 실험예는 공통 전극(270)과 인접한 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)의 n형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 변경하며 전류 밀도(mA/cm2)를 측정하였다. (각각 실험예 a' 실험예 b-4, 실험예 c-4, 실험예 d-4라 함)
도 7을 통하여 본 실험의 조건을 살펴보면 아래와 같다. 단, 도 7의 실험예도 도 5의 실험예와 동일한 두께 조건을 가지고 있어, 이에 대한 기술은 생략한다. 본 실험예에서도 화소 전극(191)은 IZO로 형성하였고, 공통 전극(270)은 Al로 형성하였다.
도 7의 실험예에 따른 각 층의 도핑양을 살펴보면 아래와 같다.
하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)은 2wt%, 하부 적색 부발광층(383R)은 1wt%, 하부 청색 부발광층(383B)은 14 wt%, 하부 녹색 부발광층(383G)은 8 wt%, 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)은 2wt%, 상부 적색 부발 광층(393R)은 1 wt%, 상부 청색 부발광층(393B)은 14 wt% 및 상부 녹색 부발광층(393G)은 8 wt%의 중량 퍼센트로 도핑되어 있다. 여기서 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382) 및 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)은 실험예 별로 서로 다른 중량 퍼센트로 도핑되어 있다. 먼저 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)은 a 실험예는 6wt%, b-3 실험예는 10wt%, d-3 실험예는 18wt%의 중량 퍼센트로 도핑하고 실험하였으며, 이 때 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)은 6wt%로 도핑되어 있다. 한편, 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)은 실험예 별로 각각 a' 실험예는 6wt%, b-4 실험예는 10wt%, 및 d-4 실험예는 18wt%의 중량 퍼센트로 도핑하고 실험하였으며, 이 때 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)은 6wt%만큼 도핑되어 있다.
도 8에서는 도 7의 각 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프를 보여주고 있다.
도 8에서 도시하고 있는 바와 같이 전압의 변화에 민감하게 전류 밀도가 변하는 것은 d-3 실험예며, 가장 전류 밀도가 적게 변하는 것은 a' 실험예다. 전류 밀도가 크게 변하는 순서대로 기술하면, d-3실험예 > c-3실험예 > b-3실험예 > d-4실험예 > c-4실험예 >b-4실험예 > a' 실험예의 순서이다.
도 8에서는 다음과 같은 사실을 알려준다.
상부 발광 부재의 n형 불순물층(391) 및 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)에 도핑 양(즉, 중량 퍼센트)이 클수록 적은 전압에도 전류가 많이 흐른다. 이 중, 공통 전극(270)에 인접한 상부 발광 부재의 n형 불순물 층(391)보다 p-n 접합을 하고 있는 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)에 도핑된 불순물양에 민감하게 전류 밀도가 증가한다는 것을 알 수 있다.
그 결과 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)보다 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)에 더 많은 도핑을 하는 것이 유기 발광 다이오드가 적은 전압에도 많은 전류가 흐르도록 하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 실험예에서는 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)에 18wt%까지만 도핑하였지만 그 이상의 도핑을 통하여 더 좋은 효율을 나타낼 것이라는 점을 상기 실험을 통하여 알 수 있다.
한편, 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391) 및 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382) 모두에 도핑양을 증가시키면 유기 발광 다이오드(LD)에 흐르는 전류가 과도하게 흘러 오히려 유기 발광 다이오드의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 유기 발광 다이오드(LD)에 흐르는 전류가 과도한 경우에는 전압의 변화에 대하여 전류값이 과도하게 변하여 원하는 발광 휘도를 조절하기 어렵다.
그러므로 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)에는 도핑양을 줄이고 p-n 접합을 하고 있는 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)의 도핑양을 늘려 이러한 문제점을 해결한다. 즉, 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)에는 10wt% 이하로 도핑하고, 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물 층; 382)은 18wt% 이상으로 도핑하여 p형 불순물의 도핑양을 최적화시킨다.
한편, 도 9는 또 다른 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프이다.
도 9는 n형 불순물의 도핑양을 조절하여 p-n 접합측의 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)과 공통 전극(270)측의 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)의 도핑양과 그에 따른 전류 밀도의 변화를 비교하면서 살펴보도록 하는 실험 결과를 보여준다.
실험예 하부 발광부재의 n형 불순물층(382)의 도핑양(wt%) 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)의 도핑양(wt%)
I 6 6
II 10 6
III 18 6
IV 6 10
표 1은 도 9의 각 실험예(I, II, III, IV)에 대한 해당 층 및 도핑양을 보여준다.
우선 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)의 도핑양을 6wt%로 일정하게 하고, 하부 발광부재의 n형 불순물층의 도핑양을 6, 10, 18 wt%로 각각 변경하면서 실험결과를 살펴보면, 실험예 I, II. III으로 갈수록 전압에 대하여 높은 전류 밀도를 가진다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 하부 발광부재의 n형 불순물층의 도핑양을 6 wt%로 일정하게 하고, 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)의 도핑양을 6, 10wt%으로 각각 변경하면서 실험결과를 살펴보면, 실험예 I, IV로 갈수록 전압에 대하여 높은 전류 밀도를 가진다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 각 층에 도핑된 불순물의 양이 들어나면 전류밀도가 증가한다는 것을 확인할 수 있지만, 동일한 도핑양을 주입하는 경우 공통 전극(270)에 인접한 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)에 도핑하는 것보다 p-n 접합이 이루어지는 하부 발광부재의 n형 불순물층(382)에 도핑하는 것이 보다 효율적으로 전류 밀도를 향상시킨다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 9의 실험에서는 n형 불순물의 최대 중량 퍼센트(wt%)를 18wt%로 하고 있으나 그 이상의 양을 도핑하면 더 좋은 효율을 나타낼 것이라는 사실을 실험을 통하여 알 수 있다.
그러므로 도 5 내지 도 9의 실험 결과를 정리하면 다음과 같다.
유기 발광 다이오드(LD) 의 불순물층(381, 382, 391,392)에 도핑양이 증가하면 동일한 전압에 대하여 흐르는 전류양이 증가한다. 그렇지만, 전류양이 너무 많이 흐르면 전류 소비량이 증가하는 단점과 소자의 수명이 단축되는 단점이 있다. 또한, 전압의 변화양에 비하여 전류의 변화량이 커지기 때문에 하나의 화소에서 데이터 전압을 통하여 유기 발광 다이오드(LD)의 전류양을 조절하기가 어려워진다.
이에 유기 발광 다이오드(LD) 의 불순물층(381, 382, 391,392)에 도핑하는 양을 다음과 같이 처리하여 이러한 단점을 제거한다.
우선, 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270)에 인접하는 불순물층(381, 391)에는 도핑하는 양을 줄이며, p-n 접합을 이루는 불순물층(382, 392)에는 도핑하는 양을 증가시킨다. 즉, 적어도 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270)에 인접하는 불순물층(381, 391)에 도핑하는 양(정확하게는 중량 퍼센트)에 비하여 p-n 접합을 이루는 불순물층(382, 392)에 도핑하는 양(정확하게는 중량 퍼센트)이 많도록 하여야 한다.
이렇게 도핑함으로써 저전압으로도 유기 발광 다이오드(LD)에 흐르는 전류양을 증가시킬 수 있어 저전압 구동이 가능하다.
도 5 및 도 6을 참고할 때 하부 발광 부재의 p형 불순물층(381)에는 10wt% 이하로 도핑하고, 상부 발광부재의 p형 불순물층(p-n 접합 p형 불순물층; 392)은 14wt% 이상으로 도핑하여 p형 불순물의 도핑양을 최적화시키는 것에 대하여 살펴보았다. 또한, 도 7 및 도 8을 참고할 때 상부 발광 부재의 n형 불순물층(391)에는 10wt% 이하로 도핑하고, 하부 발광부재의 n형 불순물층(p-n 접합 n형 불순물층; 382)은 18wt% 이상으로 도핑하여 p형 불순물의 도핑양을 최적화시키는 것에 대하여 살펴보았다.
이를 종합하면, p-n 접합을 이루는 불순물층(382, 392)에는 적어도 14wt%이상으로 도핑하며, 바람직하게는 18wt% 이상으로 도핑하고, 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270)에 인접하는 불순물층(381, 391)에는 10wt% 이하로 도핑하여야 한다.
이를 통하여 유기 발광 표시 장치에 과도한 전류량이 흐르지 않도록 하여 소비 전력이 커지지 않도록 하며, 유기 발광 다이오드(LD)의 수명이 단축되지 않도록 한다.
한편, p-n 접합을 이루는 불순물층(382, 392)에는 최소 도핑 중량 퍼센트만을 기술하고 있을 뿐, 최대 도핑 중량 퍼센트에 대해서는 한정하지 않는다. 이는 유기 발광 표시 장치의 특성에 따라서 다양한 실시예가 가능하기 때문이며, p-n 접합을 이루는 불순물층(382, 392)은 전극(191, 270)과 멀리 떨어져 있어 도핑 중량 퍼센트를 증가시키더라도 누설 전류 따위의 문제를 발생시키지 않기 때문이다.
이상과 같은 도핑 양의 조절은 도 1 내지 도 3과 다른 구조의 유기 발광 표시 장치에도 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 등가 회로도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 한 화소의 배치도이고,
도 3은 도 2의 유기 발광 표시 장치를 III-III 선을 따라 자른 단면도이며,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5는 유기 발광 다이오드의 각층 및 두께 그리고 p형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 보여주고 있다.
도 6은 도 5의 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프이다.
도 7는 유기 발광 다이오드의 각층 및 두께 그리고 n형 도펀트의 중량 퍼센트(wt%)를 보여주고 있다.
도 8은 도 7의 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프이다.
도 9는 또 다른 실험예에 따른 전압에 대한 전류밀도의 그래프이다.

Claims (18)

  1. 제1 전극,
    상기 제1 전극과 접촉하는 제1 도전형의 제1 불순물층,
    상기 제1 불순물층과 접촉하며, 빛을 발산하는 제1 발광층,
    상기 제1 발광층과 접촉하는 제2 도전형의 제2 불순물층,
    상기 제2 불순물층과 접촉하는 제1 도전형의 제3 불순물층,
    상기 제3 불순물층과 접촉하며, 빛을 발산하는 제2 발광층,
    상기 제2 발광층과 접촉하는 제2 도전형의 제4 불순물층, 및
    상기 제4 불순물층과 접촉하는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 불순물층 및 상기 제3 불순물층에 도핑된 불순물의 양은 상기 제1 불순물층 및 상기 제4 불순물층에 도핑된 불순물의 양보다 더 많은 유기 발광 소자.
  2. 제1항에서,
    상기 불순물의 양이 많고 적음은 중량 퍼센트(wt%)값이 크고 작음을 기준으로 판단된 유기 발광 소자.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 불순물층 및 상기 제4 불순물층에는 불순물이 10wt% 이하로 도핑되어 있고, 상기 제2 불순물층 및 상기 불순물이 18wt% 이상으로 도핑되어 있는 유 기 발광 소자.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 서로 다른 색상의 빛을 내는 둘 이상의 부발광층을 포함하며,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각에서 상기 둘 이상의 부발광층이 내는 빛을 합성하면 흰색 빛이 되는 유기 발광 소자.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 동일한 기본색상의 빛을 내는 유기 발광 소자.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 도전형의 상기 제1 불순물층 및 상기 제3 불순물층은 p형 불순물층이며, 정공 주입층인 유기 발광 소자.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 도전형의 상기 제1 불순물층 및 상기 제3 불순물층은 엔피비(NPB), 트리페닐아민 (triphenylamine) 및 아민(amine)계 물질 중 하나에 오산화 바나듐(V2O5), 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO2) 및 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ) 중 하나를 도펀트로 도핑되어 있는 유기 발광 소자.
  8. 제1항에서,
    상기 제2 도전형의 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층은 n형 불순물층이며, 전자 주입층인 유기 발광 소자.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 도전형의 상기 제2 불순물층 및 상기 제4 불순물층은 옥사디아졸(oxadiazole) 계열 및 Alq3(aluminium tris(8-hydroxyquinoline)) 계열의 물질 중 하나에 알칼리 금속(Li, Ba, Ca 등) 및 알칼리 토금속 물질 중 하나를 도펀트로 도핑되어 있는 유기 발광 소자.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 화소 전극이고, IZO 또는 ITO 로 형성되어 있으며, 상기 제2 전극은 공통 전극이고, Al 으로 형성되어 있는 유기 발광 소자.
  11. 제1 전극,
    상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 2 이상의 발광부재를 포함 하며,
    상기 2 이상의 발광부재는 p형 불순물층, n형 불순물층 및 그 사이에 위치하는 발광층을 각각 포함하며,
    상기 발광부재끼리 접하는 부분에서는 상기 p형 불순물층과 상기 n형 불순물층이 접하여 p-n 접합을 이루며,
    상기 불순물층 중 가장 외측에 형성되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각에 가장 인접한 상기 p형 불순물층 및 상기 n형 불순물층을 각각 최외측 p형 불순물층 및 최외측 n형 불순물층이라고 할 때,
    상기 최외측 p형 불순물층 및 상기 최외측 n형 불순물층에서의 불순물의 양에 비하여 상기 p-n 접합을 이루는 상기 p형의 불순물층 및 상기 n형 불순물층에서의 불순물의 양이 많은 유기 발광 소자.
  12. 제11항에서,
    상기 최외측 p형 불순물층 및 상기 최외측 n형 불순물층에는 불순물이 10wt% 이하로 도핑되어 있고, 상기 p-n 접합을 이루는 상기 p형 불순물층 및 상기 n형 불순물층에는 불순물이 18wt% 이상으로 도핑되어 있는 유기 발광 소자.
  13. 애노드, 캐소드, 그리고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 끼어 있는 유기 발광 부재를 포함하는 유기 발광 소자,
    상기 유기 발광 소자와 연결되어 있는 구동 트랜지스터,
    상기 구동 트랜지스터와 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터,
    상기 스위칭 트랜지스터와 연결되어 있는 게이트선, 그리고
    상기 스위칭 트랜지스터와 연결되어 있으며 상기 게이트선과 절연되어 있는 데이터선
    을 포함하며,
    상기 유기 발광 부재는,
    다층 구조의 제1 발광층,
    다층 구조의 제2 발광층,
    상기 제1 발광층과 접촉하는 제1면과 상기 제2 발광층과 접촉하는 제2면을 가지는 다층 구조의 불순물 접합층,
    상기 애노드와 접촉하는 제1면과 상기 제1 발광층과 접촉하는 제2면을 가지는 정공 주입층, 그리고
    상기 제2 발광층과 접촉하는 제1면과 상기 캐소드와 접촉하는 제2면을 가지는 전자 주입층
    을 포함하는 유기 발광 표시 장치에서,
    상기 정공 주입층 및 상기 전자 주입층에 도핑된 불순물의 양에 비하여 상기 불순물 접합층에 도핑된 불순물의 양이 많은 유기 발광 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 정공 주입층 및 상기 전자 주입층에는 불순물이 각각 10wt% 이하로 도 핑되어 있고, 상기 불순물 접합층에는 불순물이 18wt% 이상으로 도핑되어 있는 유기 발광 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 불순물 접합층은 p형 불순물층과 n형 불순물층이 접하고 있는 구조를 가지며, 상기 p형 불순물층은 p형 불순물이 18wt%이상 도핑되어 있고 상기 n형 불순물층은 n형 불순물이 18wt%이상 도핑되어 있는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제13항에서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각은 서로 다른 색상의 빛을 내는 둘 이상의 부발광층을 통하여 흰색 빛을 내는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 유기 발광 소자의 외측에 형성되어 있으며, 기본 색상중 하나의 색을 나타내는 색필터를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제13항에서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 동일한 기본색상의 빛을 내는 유기 발광 표시 장치.
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