KR102209107B1

KR102209107B1 - 유기발광소자

Info

Publication number: KR102209107B1
Application number: KR1020140173013A
Authority: KR
Inventors: 정명종; 박진우
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2021-01-29
Also published as: US9837626B2; US20160164021A1; KR20160068074A

Abstract

유기발광 표시장치는 유기발광소자를 포함한다. 상기 유기발광소자는 2개의 발광층을 포함한다. 상기 2개의 발광층 사이에는 이들을 전기적으로 분리시키는 중간층이 배치된다. 상기 유기발광소자는 기존의 정공수송영역 또는 전자수송영역 외에 별도의 정공수송영역 또는 전자수송영역를 포함한다.

Description

유기발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 2개의 발광층이 중간층에 의해 전기적으로 분리되어 있고, 발광층 각각에 정공을 주입/수송하는 정공수송영역 및 발광층 각각에 전자를 주입/수송하는 전자수송영역을 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.

텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다.

이러한 표시장치의 종류 중 하나로 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED)가 있다. 유기발광 표시장치는 자발광형 표시 장치로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하며, 응답 속도가 빠른 것이 장점이다.

유기발광 표시장치는 유기발광소자를 포함하며, 유기발광소자의 발광 효율을 높이기 위해 복수개의 발광층을 중첩 배치하기도 한다.

본 발명의 목적은 두 개의 발광층이 중간층을 사이에 두고 중첩하여 배치되어 있으며, 정공수송영역 및 전자수송영역을 포함함으로써, 효율이 좋고 및 수명이 긴 유기발광소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 애노드, 캐소드, 제1 발광층, 제2 발광층, 중간층, 정공수송영역, 및 전자수송영역을 포함한다.

상기 애노드는 직교하는 제1 방향과 제2 방향이 정의하는 기준면 상에 배치된다.

상기 캐소드는 상기 기준면의 법선 방향인 제3 방향으로 상기 애노드와 이격된다.

상기 제1 발광층은 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고 제1 발광부 및 제2 발광부를 포함한다.

상기 제2 발광층은 상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층에 이격되고, 상기 제1 발광부와 중첩하며 상기 제2 발광부와 비중첩하는 제3 발광부 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 모두와 비중첩하는 제4 발광부를 포함한다.

상기 중간층은 상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 상기 제1 발광부와 중첩하는 부분에 배치된다.

상기 정공수송영역은 상기 애노드로부터 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 및 상기 제4 발광부로 정공을 주입/수송한다.

상기 전자수송영역은 상기 캐소드로부터 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 제4 발광부로 전자를 주입/수송한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자는 애노드, 캐소드, 제1 발광층, 제2 발광층, 중간층, 제1 정공수송영역, 제2 정공수송영역, 제1 전자수송영역, 및 제2 전자수송영역을 포함한다.

상기 제1 정공수송영역은 제3 방향에서 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 정공을 주입/수송한다.

상기 제2 정공수송영역은 상기 제3 방향에서 상기 제4 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제4 발광부에 정공을 주입/수송한다.

상기 제1 전자수송영역은 상기 제3 방향에서 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 전자를 주입/수송한다.

상기 제2 전자수송영역은 상기 제3 방향에서 상기 제2 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제2 발광부에 전자를 주입/수송한다.

상기 제1 정공수송영역은 상기 기준면 상에서 보았을 때 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 및 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 정공을 주입/수송한다.

상기 제2 정공수송영역은 상기 제3 방향에서 상기 제4 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 제1 정공수송영역으로부터 상기 제4 발광부로 정공을 수송한다.

상기 제1 전자수송영역은 상기 기준면 상에서 보았을 때 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 전자를 주입/수송한다.

상기 제2 전자수송영역은 상기 제3 방향에서 상기 제2 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 제1 전자수송영역으로부터 상기 제2 발광부로 전자를 수송한다.

상술한 바에 따르면, 유기발광소자의 발광효율이 높아지고, 수명이 길어진다. 유기발광소자의 발광효율 및 수명이 향상됨에 따라 잔상에 강건한 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시패널의 화소의 등가회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 레이아웃이다.
도 7은 도 6의 I - I'에 대응하는 단면도이다.
도 8은 도 7의 AA 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 및 이를 구비한 유기발광 표시장치를 설명하고자 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.

도 1에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(OLED1)는 애노드(AND), 캐소드(CTD), 발광층(EML), 중간층(CL), 정공수송영역(HTR), 및 전자수송영역(ETR)을 포함한다. 발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

애노드(AND)는 직교하는 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 기준면 상에 배치된다.

애노드(AND)는 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 애노드(AND)는 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 애노드(AND)가 투과형 전극인 경우, 애노드(AND)는 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 애노드(AND)가 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 애노드(AND)는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함할 수 있다.

애노드(AND)는 투명 금속 산화물 또는 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 애노드(AND)는 ITO, Ag 또는 금속혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물) 단일층 구조, ITO/Mg 또는 ITO/MgF의 2층 구조 또는 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

캐소드(CTD)는 기준면의 법선 방향인 제3 방향(DR3)으로 애노드(AND)와 이격된다.

캐소드(CTD)는 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 캐소드(CTD)는 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 캐소드(CTD)가 투과형 전극인 경우, 캐소드(CTD)는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, BaF, Ba, Ag 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 캐소드(CTD)은 보조 전극을 포함할 수 있다. 보조 전극은 상기 물질이 발광층을 향하도록 증착하여 형성된 막, 및 상기 막 상에 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), Mo, Ti 등을 포함할 수 있다. 캐소드(CTD)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 캐소드(CTD)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.

유기발광소자가 전면 발광형일 경우, 제1 전극은 반사형 전극이고, 캐소드(CTD)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있다. 유기 발광 소자가 배면 발광형일 경우, 제1 전극은 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 캐소드(CTD)은 반사형 전극일 수 있다.

발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

제1 발광층(EML1)은 애노드(AND)와 캐소드(CTD) 사이에 배치되고 제1 발광부(EML1-1) 및 제2 발광부(EML1-2)를 포함한다.

제2 발광층(EML2)은 제3 방향(DR3)에서 제1 발광층(EML1)에 이격하여 배치된다. 제2 발광층(EML2)은 제1 발광부(EML1-1)와 중첩하며 제2 발광부(EML1-2)와 비중첩하는 제3 발광부(EML2-1)을 포함한다. 또한, 제2 발광층(EML2)은 제1 발광부(EML1-1)와 제2 발광부(EML1-2) 모두와 비중첩하는 제4 발광부(EML2-2)를 포함한다.

제1 발광부(EML1-1)의 너비는 제2 발광부(EML1-2) 너비의 7배 내지 9배임이 바람직하다. 제1 발광부(EML1-1)의 너비가 제2 발광부(EML1-2) 너비의 7배 이하인 경우 제1 발광부(EML1-1)의 비율이 상대적으로 작아서 발광효율이 떨어지게 된다. 제1 발광부(EML1-1)의 너비가 제2 발광부(EML1-2) 너비의 9배 이상인 경우 제2 발광부(EML1-2)의 비율 상대적으로 작아진다. 따라서, 제1 발광층(EML1)으로의 전자의 주입이 원활하지 않게 된다.

또한 제3 발광부(EML2-1)의 너비는 제4 발광부(EML2-2) 너비의 7배 내지 9배임이 바람직하다. 그 이유는 제1 발광부(EML1-1)의 너비가 제2 발광부(EML1-2) 너비의 7배 내지 9배인 것과 같다.

발광층(EML)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

발광층(EML)은 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 물질로 이루어질 수 있으며, 형광물질 또는 인광물질을 포함할 수 있다. 또한, 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.

호스트는 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene) 등을 사용될 수 있다.

호스트의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 5.5eV 내지 5.9eV 일 수 있다. 호스트의 최저 비점유 분자 퀘도(LUMO)의 에너지 준위는 2.5eV 내지 2.8eV 일 수 있다.

발광층(EML)이 적색을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 적색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)과 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.

발광층(EML)이 녹색을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 녹색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.

발광층(EML)이 청색을 발광할 때, 발광층(EML)은 예를 들어, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 청색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.

중간층(CL)은 제3 방향(DR3)에서 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 발광층(EML2) 사이에 배치된다. 중간층(CL)은 제1 발광부(EML1-1) 및 제3 발광부(EML2-1)와 접하게 배치된다. 중간층(CL)은 제1 발광층(EML1) 또는 제2 발광층(EML2)에서 생성되는 빛을 통과시킬 수 있다.

중간층(CL)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2) 사이로 전자 또는 정공이 이동하는 것을 방지한다. 좀더 구체적으로, 중간층(CL)은 제1 발광부(EML1-1)과 제3 발광부(EML2-1) 사이로 전자 또는 정공이 이동하는 것을 방지한다. 즉, 중간층(CL)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 전기적으로 분리시킬 수 있는 절연물질을 포함한다.

절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 발광층(EML)에 포함되는 호스트의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위의 1.5배 이상일 수 있다. 절연물질의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위는 발광층(EML)에 포함되는 호스트의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위의 0.7배 이하일 수 있다. 이에 따라, 절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 8.25eV 이상 일 수 있다. 또한, 절연물질의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위는 1.75eV 이하 일 수 있다. 중간층(CL)에 포함되는 절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위 및 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 중간층(CL)은 효율적으로 정공 및 전자의 이동을 차단할 수 있다.

정공수송영역(HTR)은 애노드(AND)로부터 제1 발광부(EML1-1), 제2 발광부(EML1-2), 및 제4 발광부(EML2-2)로 정공을 주입/수송한다. 정공수송영역(HTR)은 제1 발광층(EML1)의 일면 전체와 접하여 있다. 따라서, 정공수송영역(HTR)은 제1 발광층(EML1)이 발광하는데 필요한 정공을 주입/수송할 수 있다. 정공수송영역(HTR)은 제2 발광층(EML2)의 제3 발광부(EML2-1)에 접하지 않으나, 제4 발광부(EML2-2)에는 접하여 있다. 따라서, 정공수송영역(HTR)은 제4 발광부(EML2-2)를 통해 제2 발광층(EML2) 전체가 발광하는데 필요한 정공을 주입/수송할 수 있다.

정공수송영역(HTR)은, 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

정공수송영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 정공수송영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 애노드(AND)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/버퍼층, 정공 주입층/버퍼층, 정공 수송층/버퍼층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

정공수송영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

정공수송영역(HTR)이 정공 주입층을 포함할 경우, 정공수송영역(HTR)은 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å 일 수 있다. 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.

정공수송영역(HTR)이 정공 수송층을 포함할 경우, 정공수송영역(HTR)은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å 일 수 있다. 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.

정공수송영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공수송영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

앞서 언급한 바와 같이, 정공수송영역(HTR)은 정공 주입층 및 정공 수송층 외에, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공수송영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터 정공수송영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.

전자수송영역(ETR)은 캐소드(CTD)로부터 제2 발광부(EML1-2), 제3 발광부(EML2-1), 및 제4 발광부(EML2-2)로 전자를 주입/수송한다. 전자수송영역(ETR)은 제2 발광층(EML2)의 일면 전체와 접하여 있다. 따라서, 전자수송영역(ETR)은 제2 발광층(EML2)이 발광하는데 필요한 전자를 주입/수송할 수 있다. 전자수송영역(ETR)은 제1 발광층(EML1)의 제1 발광부(EML1-1)에 접하지 않으나, 제2 발광부(EML1-2)에는 접하여 있다. 따라서, 전자수송영역(ETR)은 제2 발광부(EML1-2)를 통해 제1 발광층(EML1) 전체가 발광하는데 필요한 전자를 주입/수송할 수 있다.

전자수송영역(ETR)은, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 전자수송영역(ETR)은, 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가지거나, 층 중 둘 이상의 층이 혼합된 단일층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전자수송영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

전자수송영역(ETR)이 전자 수송층을 포함할 경우, 전자수송영역(ETR)은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.

전자수송영역(ETR)이 전자 주입층을 포함할 경우, 전자수송영역(ETR)은 LiF, LiQ (Lithium quinolate), Li₂O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å 일 수 있다. 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.

전자수송영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층을 포함할 수 있다. 정공 저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.

도 2에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(OLED2)는 애노드(AND), 캐소드(CTD), 발광층(EML), 중간층(CL), 제1 정공수송영역(HTR1), 제2 정공수송영역(HTR2), 제1 전자수송영역(ETR1), 및 제2 전자수송영역(ETR2)을 포함한다. 발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

애노드(AND)는 직교하는 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 기준면 상에 배치된다. 애노드(AND)의 구조 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 애노드(AND)가 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다.

캐소드(CTD)는 기준면의 법선 방향인 제3 방향(DR3)으로 애노드(AND)와 이격된다. 캐소드(CTD)의 구조 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 캐소드(CTD)가 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다.

발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

제1 발광층(EML1)의 구조, 형성방법, 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 제1 발광층(EML1)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다. 제2 발광층(EML2)의 구조, 형성방법, 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 제2 발광층(EML2)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다. 즉, 발광층(EML)의 구조, 형성방법, 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 발광층(EML)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다.

중간층(CL)은 상기 제3 방향(DR3)에서 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 발광층(EML2) 사이에 배치된다. 중간층(CL)은 제1 발광부(EML1-1)와 중첩하는 부분에 배치된다. 중간층(CL)의 구조 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 중간층(CL)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다.

제1 정공수송영역(HTR1)은 제3 방향(DR3)에서 제1 발광부(EML1-1)와 제2 발광부(EML1-2)에 중첩하게 배치된다. 즉, 제1 정공수송영역(HTR1)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제1 발광부(EML1-1) 및 제2 발광부(EML1-2)에만 접하여 있다. 제1 정공수송영역(HTR1)은 애노드(AND)로부터 제1 발광부(EML1-1)와 제2 발광부(EML1-2)로 정공을 주입/수송한다. 따라서, 제1 정공수송영역(HTR1)은 제1 발광층(EML1)이 발광하는데 필요한 정공을 주입/수송할 수 있다.

제2 정공수송영역(HTR2)은 제3 방향(DR3)에서 제4 발광부(EML2-2)와 중첩하는 부분에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 정공수송영역(HTR2)은 제4 발광부(EML2-2)와 애노드(AND) 사이에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 정공수송영역(HTR2)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제4 발광부(EML2-2)에만 접하여 있다. 제2 정공수송영역(HTR2)은 애노드(AND)에 접하여 있다. 따라서, 제2 정공수송영역(HTR2)은 제4 발광부(EML2-2)를 통해 제2 발광층(EML2) 전체가 발광하는데 필요한 정공을 주입/수송할 수 있다.

제1 정공수송영역(HTR1) 및 제2 정공수송영역(HTR2)은 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층, 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1 정공수송영역(HTR1) 및 제2 정공수송영역(HTR2)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 제1 정공수송영역(HTR1) 및 제2 정공수송영역(HTR2)은 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 애노드(AND)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/버퍼층, 정공 주입층/버퍼층, 정공 수송층/버퍼층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 정공수송영역(HTR1) 및 제2 정공수송영역(HTR2)의 형성방법 및 특성은 도 1에서 설명한 정공수송영역(HTR)의 형성방법 및 특성과 같다. 또한, 제1 정공수송영역(HTR1) 및 제2 정공수송영역(HTR2)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 정공수송영역(HTR)이 포함하는 재료와 같다.

제1 전자수송영역(ETR1)은 제3 방향(DR3)에서 제3 발광부(EML2-1)와 제4 발광부(EML2-2)에 중첩하게 배치된다. 즉, 제1 전자수송영역(ETR1)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제3 발광부(EML2-1) 및 제4 발광부(EML2-2)에만 접하여 있다. 제1 전자수송영역(ETR1)은 캐소드(CTD)로부터 제3 발광부(EML2-1)와 제4 발광부(EML2-2)로 전자를 주입/수송한다. 따라서, 제1 전자수송영역(ETR1)은 제2 발광층(EML2)이 발광하는데 필요한 전자를 주입/수송할 수 있다.

제2 전자수송영역(ETR2)은 제3 방향(DR3)에서 제2 발광부(EML1-2)와 중첩하는 부분에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 전자수송영역(ETR2)은 제2 발광부(EML1-2)와 캐소드(CTD) 사이에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 전자수송영역(ETR2)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제2 발광부(EML1-2)에만 접하여 있다. 제2 전자수송영역(ETR2)은 캐소드(CTD)에 접하여 있다. 따라서, 제2 전자수송영역(ETR2)은 제2 발광부(EML1-2)를 통해 제1 발광층(EML1) 전체가 발광하는데 필요한 전자를 주입/수송할 수 있다.

제1 전자수송영역(ETR1) 및 제2 전자수송영역(ETR2)은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 제1 전자수송영역(ETR1) 및 제2 전자수송영역(ETR2)은 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가지거나, 층 중 둘 이상의 층이 혼합된 단일층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 전자수송영역(ETR1) 및 제2 전자수송영역(ETR2)의 형성방법 및 특성은 도 1에서 설명한 전자수송영역(ETR)의 형성방법 및 특성과 같다. 또한, 제1 전자수송영역(ETR1) 및 제2 전자수송영역(ETR2)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 전자수송영역(ETR)이 포함하는 재료와 같다.

도 3에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(OLED3)는 애노드(AND), 캐소드(CTD), 발광층(EML), 중간층(CL), 제1 정공수송영역(HTR1), 제2 정공수송영역(HTR2), 제1 전자수송영역(ETR1), 및 제2 전자수송영역(ETR2)을 포함한다. 발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

발광층(EML)은 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)을 포함한다.

제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)의 구조, 형성방법, 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다. 즉, 발광층(EML)의 구조, 형성방법, 및 특성은 도 1에서 설명한 바와 같다. 또한, 발광층(EML)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 바와 같다.

제1 정공수송영역(HTR10)은 제3 방향(DR3)에서 제1 발광부(EML1-1)와 제2 발광부(EML1-2)에 중첩하게 배치된다. 제1 정공수송영역(HTR10)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제1 발광부(EML1-1) 및 제2 발광부(EML1-2)에만 접하여 배치된다. 그리고, 기준면 상에서 보았을 때, 제1 정공수송영역(HTR10)은 제4 발광부(EML2-2)와 중첩하게 배치된다. 제1 정공수송영역(HTR10)은 제4 발광부(EML2-2)와 접하지는 않게 배치된다. 제1 정공수송영역(HTR10)은 애노드(AND)로부터 제1 발광부(EML1-1)와 제2 발광부(EML1-2)로 정공을 주입/수송한다. 따라서, 제1 정공수송영역(HTR10)은 제1 발광층(EML1)이 발광하는데 필요한 정공을 주입/수송할 수 있다.

제2 정공수송영역(HTR20)은 제3 방향(DR3)에서 제4 발광부(EML2-2)와 중첩하는 부분에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 정공수송영역(HTR20)은 제4 발광부(EML2-2)와 제1 정공수송영역(HTR10) 사이에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 정공수송영역(HTR20)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제4 발광부(EML2-2)에만 접하여 있다. 제2 정공수송영역(HTR20)은 제1 정공수송영역(HTR10)에 접하여 있다. 따라서, 제2 정공수송영역(HTR20)은 제4 발광부(EML2-2)를 통해 제2 발광층(EML2) 전체가 발광하는데 필요한 정공을 수송할 수 있다.

제1 정공수송영역(HTR10) 및 제2 정공수송영역(HTR20)의 형성방법 및 특성은 도 1에서 설명한 정공수송영역(HTR)의 형성방법 및 특성과 같다. 또한, 제1 정공수송영역(HTR10) 및 제2 정공수송영역(HTR20)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 정공수송영역(HTR)이 포함하는 재료와 같다.

제1 전자수송영역(ETR10)은 제3 방향(DR3)에서 제3 발광부(EML2-1)와 제4 발광부(EML2-2)에 중첩하게 배치된다. 제1 전자수송영역(ETR10)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제3 발광부(EML2-1) 및 제4 발광부(EML2-2)에만 접하여 배치된다. 기준면 상에서 보았을 때, 제1 전자수송영역(ETR10)은 제2 발광부(EML1-2)와 중첩하게 배치된다. 제1 전자수송영역(ETR10)은 제2 발광부(EML1-2)와 접하지는 않게 배치된다. 제1 전자수송영역(ETR10)은 캐소드(CTD)로부터 제3 발광부(EML2-1)와 제4 발광부(EML2-2)로 전자를 주입/수송한다. 따라서, 제1 전자수송영역(ETR10)은 제2 발광층(EML2)이 발광하는데 필요한 전자를 주입/수송할 수 있다.

제2 전자수송영역(ETR20)은 제3 방향(DR3)에서 제2 발광부(EML1-2)와 중첩하는 부분에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 전자수송영역(ETR20)은 제2 발광부(EML1-2)와 제1 전자수송영역(ETR10) 사이에 배치된다. 제3 방향(DR3)에서 제2 전자수송영역(ETR20)은 발광부들(EML1-1, EML1-2, EML2-1, EML2-2) 중에서 제2 발광부(EML1-2)에만 접하여 있다. 제2 전자수송영역(ETR20)은 제1 전자수송영역(ETR10)에 접하여 있다. 따라서, 제2 전자수송영역(ETR20)은 제2 발광부(EML1-2)를 통해 제1 발광층(EML1) 전체가 발광하는데 필요한 전자를 수송할 수 있다.

제1 전자수송영역(ETR10) 및 제2 전자수송영역(ETR20)의 형성방법 및 특성은 도 1에서 설명한 전자수송영역(ETR)의 형성방법 및 특성과 같다. 또한, 제1 전자수송영역(ETR10) 및 제2 전자수송영역(ETR20)이 포함하는 재료 역시 도 1에서 설명한 전자수송영역(ETR)이 포함하는 재료와 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 유기발광소자(OLED1 내지 OLED3)을 이용하면, 2개의 발광층들(EML1, EML2)에 의해 총 발광계면의 면적이 넓어져서 발광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 구조적 특징이 있는 정공수송영역들(HTR, HTR1, HTR10)과 전자수송영역들(ETR, ETR1, ETR10)을 통해 발광층들(EML1, EML2) 각각에 정공 및 전자를 효율적으로 주입할 수 있다. 또한, 유기발광소자(OLED1 내지 OLED3)에 인가되는 스트레스를 감소시켜 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 잔상에 강한 유기발광소자(OLED1 내지 OLED3)를 제조할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 구비한 유기발광 표시장치를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 블록도이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 유기발광 표시장치는 주사 구동부(100), 데이터 구동부(200), 및 표시패널(DP)을 포함한다.

주사 구동부(100)는 타이밍 제어부(미도시)로부터 게이트 제어신호(미도시)를 수신한다.　게이트 제어신호는 주사 구동부(100)의 동작을 개시하는 수직개시신호, 신호들의 출력 시기를 결정하는 클럭신호 등을 포함할 수 있다. 주사 구동부(100)는 복수 개의 게이트 신호들을 생성하고, 복수 개의 게이트 신호들을 후술하는 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 출력한다.　또한, 주사 구동부(100)는 게이트 제어신호에 응답하여 복수 개의 발광 제어신호들을 생성하고, 후술하는 복수 개의 발광 라인들(EL1~ELn)에 복수 개의 발광 제어신호들을 출력한다.

도 4은 복수 개의 게이트 신호들과 복수 개의 발광 제어신호들이 하나의 주사 구동부(100)로부터 출력되는 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수 개의 주사 구동부가 복수 개의 게이트 신호들을 분할하여 출력하고, 복수 개의 발광 제어신호들을 분할하여 출력할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 복수 개의 게이트 신호들을 생성하여 출력하는 구동회로와 복수 개의 발광 제어신호들을 생성하여 출력하는 구동회로는 별개로 구분될 수 있다.

데이터 구동부(200)는 타이밍 제어부로부터 데이터 제어신호(미도시) 및 영상 데이터들(미도시)을 수신한다. 데이터 구동부(200)는 영상 데이터들을 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 게이트 라인들(GL1~GLn)에 절연 교차하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 출력한다. 데이터 신호들은 영상 데이터들의 계조값에 대응하는 아날로그 전압들이다.

표시패널(DP)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn), 복수 개의 발광 라인들(EL1~ELn), 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm), 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향에 직교하는 제2 방향(DR2)으로 나열된다. 복수 개의 발광 라인들(EL1~ELn) 각각은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인에 나란하게 배열될 수 있다. 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 절연되게 교차한다.

복수 개의 화소들(PX) 각각은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인, 복수 개의 발광 라인들(EL1~ELn) 중 대응하는 발광 라인, 및 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인들에 접속된다. 도 1에는 간략히 도시되었으나, 복수 개의 화소들(PX) 각각은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 복수 개의 게이트 라인들에 접속될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시패널의 화소의 등가회로도이다.

도 5에 도시된 것과 같이, 화소들(PX) 각각은 유기발광소자(OLED) 및 유기발광소자(OLED)를 제어하는 회로부를 포함한다. 회로부는 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 커패시터(CAP)를 포함한다. 한편, 화소(PX)의 등가회로는 도 5에 제한되지 않고, 변형되어 실시될 수 있다.

제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)에 연결된 제어전극, 데이터 라인(DL)에 연결된 입력전극, 및 출력전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)에 인가된 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 신호를 출력한다.

커패시터(CAP)는 제1 트랜지스터(TR1)에 연결된 제1 전극 및 제1 전원전압(ELVDD)을 수신하는 제2 전극을 포함한다. 커패시터(CAP)는 제1 트랜지스터(TR1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.

제2 트랜지스터(TR2)는 제1 트랜지스터(TR1)의 출력 전극 및 커패시터(CAP)의 제1 전극에 연결된 제어전극, 제1 전원전압(ELVDD)을 수신하는 입력전극, 및 출력전극을 포함한다. 제2 트랜지스터(TR2)의 출력전극은 유기발광소자(OLED)에 연결된다. 제2 트랜지스터(TR2)는 커패시터(CAP)에 저장된 전압에 대응하게 유기발광소자(OLED)에 흐르는 구동전류를 제어한다.

유기발광소자(OLED)는 제2 트랜지스터(TR2)에 연결되어 제1 전원전압(ELVDD)를 수신하는 애노드(AND, 도 1 참조) 및 제2 전원전압(ELVSS)을 수신하는 캐소드(CTD, 도 1 참조)를 포함한다. 또한, 유기발광소자(OLED)는 애노드(AND, 도 1 참조)와 캐소드(CTD, 도 1 참조) 사이에 배치된 발광층들(EML1, EML2, 도 1 참조)을 포함한다. 유기발광소자(OLED)는 제2 트랜지스터(TR2)의 턴-온 구간동안 발광한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 레이아웃이다. 도 7은 도 6의 I -I'에 대응하는 단면도이다. 이하, 도 6 및 도 7를 참조하여 유기발광 표시패널에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

유기발광 표시패널(DP)은 베이스 기판(BS), 버퍼층(BFL), 신호배선들(GL, DL), 및 화소들(PX)을 포함한다. 유기발광 표시패널(DP)의 종류에 따라 베이스 기판(BS), 버퍼층(BFL), 신호배선들(GL, DL), 및 화소들(PX)의 구성은 변경될 수 있다.

베이스 기판(BS)의 일면 상에 버퍼층(BFL)이 배치된다.

버퍼층(BFL)은 제조공정 중에 있어서 베이스 기판(BS)에 존재하는 불순물이 화소(PX)에 유입되는 것을 방지한다. 특히, 불순물이 화소(PX)의 반도체층(SL)에 확산되는 것을 방지한다. 불순물은 외부에서 유입되거나, 베이스 기판(BS)이 열분해됨으로써 발생할 수 있다. 불순물은 베이스 기판(BS)로부터 배출된 가스 또는 나트륨일 수 있다. 또한, 버퍼층(BFL)은 외부로부터 화소(PX)로 유입되는 수분을 차단한다.

버퍼층(BFL) 상에 신호배선들(GL, DL) 및 화소(PX)가 배치된다. 버퍼층(BFL) 상에 제2 트랜지스터(TR2)의 반도체층(SL)이 배치된다. 반도체층(SL)은 폴리 실리콘 또는 저온에서 형성되는 아몰포스 실리콘을 포함할 수 있다. 그밖에 반도체층(SL)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다.

반도체층(SL)은 전자 또는 정공이 이동할 수 있는 통로역할을 하는 채널영역, 채널영역을 사이에 두고 배치된 제1 이온도핑영역 및 제2 이온도핑영역을 포함한다.

버퍼층(BFL) 상에 반도체층(SL)을 커버하는 게이트 절연층(GI)이 배치된다. 게이트 절연층(GI)은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다. 특히, 게이트 절연층(GI)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.

게이트 절연층(GI) 상에 게이트 라인(GL)이 배치된다. 게이트 절연층(GI) 상에 제1 트랜지스터(TR1)의 제어전극(GE1: 이하, 제1 제어전극) 및 제2 트랜지스터(TR2)의 제어전극(GE2: 이하, 제2 제어전극)이 배치된다.

게이트 절연층(GI) 상에 커패시터(CAP)의 제1 전극(CE1)이 배치될 수 있다. 단, 제1 전극(CE1)의 배치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(CE1)은 게이트 라인(GL)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다. 다시 말해, 제1 전극(CE1)은 게이트 라인과 동일한 물질로 구성될 수 있다.

게이트 절연층(GI) 상에 제1 제어전극(GE1), 제2 제어전극(GE2), 및 제1 전극(CE1)을 커버하는 층간 절연층(IL)이 배치된다. 층간 절연층(IL)은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다. 특히, 층간 절연층(IL)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.

층간 절연층(IL) 상에 데이터 라인(DL) 및 전원라인(KL)이 배치된다. 층간 절연층(IL) 상에 제1 트랜지스터(TR1)의 입력전극(SE1: 이하, 제1 입력전극) 및 출력전극(DE1: 이하, 제1 출력전극)이 배치된다. 층간 절연층(IL) 상에 제2 트랜지스터(TR2)의 입력전극(SE2: 이하, 제2 입력전극) 및 출력전극(DE2: 이하, 제2 출력전극)이 배치된다. 제1 입력전극(SE1)은 데이터 라인(DL)으로부터 분기된다. 제2 입력전극(SE2)은 전원라인(KL)으로부터 분기된다.

층간 절연층(IL) 상에 커패시터(CAP)의 제2 전극(CE2)이 배치될 수 있다. 단, 제2 전극(CE2)의 배치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 전극(CE2)은 데이터 라인(DL) 및 전원라인(KL)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있고, 동일한 물질로 구성될 수 있다.

제1 입력전극(SE1)과 제1 출력전극(DE1)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)을 관통하는 제1 관통홀(CH1)과 제2 관통홀(CH2)을 통해 제1 트랜지스터(TR1)의 반도체층(미도시)에 각각 연결된다. 제1 출력전극(DE1)은 층간 절연층(IL)을 관통하는 제3 관통홀(CH3)을 통해 제1 전극(CE1)에 연결된다. 제2 입력전극(SE2)과 제2 출력전극(DE2)은 게이트 절연층(GI) 및 층간 절연층(IL)을 관통하는 제4 관통홀(CH4)과 제5 관통홀(CH5)을 통해 제2 트랜지스터(TR2)의 반도체층(SL)에 각각 연결된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 트랜지스터(TR1)와 제2 트랜지스터(TR2)는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.

층간 절연층(IL) 상에 제1 입력전극(SE1), 제1 출력전극(DE1), 제2 입력전극(SE2), 및 제2 출력전극(DE2)을 커버하는 패시페이션층(PL)이 배치된다. 패시페이션층(PL)은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다. 특히, 패시페이션층(PL)은 평탄면을 제공하기 위해서 유기물질을 포함할 수 있다.

패시페이션층(PL) 상에 화소정의막(PDL) 및 유기발광소자(OLED)가 배치된다. 유기발광소자(OLED)는 애노드(AND), 정공수송영역(HTR), 발광층(EML), 전자수송영역(ETR), 및 캐소드(CTD)를 포함한다. 애노드(AND)는 패시페이션층(PL)을 관통하는 제6 관통홀(CH6)을 통해 제2 출력전극(DE2)에 연결된다. 유기발광소자(OLED)의 애노드(AND)와 캐소드(CTD)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다.

패시페이션층(PL) 상에 애노드(AND)가 배치된다. 화소정의막(PDL)의 개구부(OP)는 애노드(AND)를 노출시킨다.

캐소드(CTD) 상에 봉지층(SIL)이 배치된다. 봉지층(SIL)은 복수 개의 박막 봉지층들(Thin-Film Encapsulation layers)을 포함할 수 있다. 박막 봉지층들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.

도 8은 도 7의 AA부분을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 8은 도 1에 도시한 유기발광소자(OLED1)와 동일하다. 다만, 도 7의 AA부분은 도 1의 유기발광소자(OLED1)에 제한되지 않는다. 도 8에 도시된 도 7의 AA부분은 도 2에 도시되어 있는 유기발광소자(OLED2) 또는 도 3에 도시되어 있는 유기발광소자(OLED3)일 수 있다.

도 8에 도시된 것과 같이, 도 1 내지 도 3에 도시된 유기발광소자(OLED1, OLED2, OLED3)를 구비한 유기발광 표시장치는 발광효율이 높고, 수명이 길다. 또한, 잔상에 강한 유기발광 표시장치를 구현할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

OLED, OLED1, OLED2, OLED3: 유기발광소자
AND: 애노드 CTD: 캐소드
HTR: 정공 수송영역 ETR: 전자 수송영역
HTR1, HTR10: 제1 정공 수송영역 HTR2, HTR20: 제2 정공 수송영역
ETR1, ETR10: 제1 전자 수송영역 ETR2, ETR20: 제2 전자 수송영역
EML: 발광층 EML1: 제1 발광층
EML2: 제2 발광층 CL: 중간층

Claims

직교하는 제1 방향과 제2 방향이 정의하는 기준면 상에 배치된 애노드;
상기 기준면의 법선 방향인 제3 방향으로 상기 애노드와 이격된 캐소드;
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고 제1 발광부 및 제2 발광부를 포함하는 제1 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층에 이격되고, 상기 제1 발광부와 중첩하며 상기 제2 발광부와 비중첩하는 제3 발광부 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 모두와 비중첩하는 제4 발광부를 포함하는 제2 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 상기 제1 발광부와 중첩하는 부분에 배치되는 중간층;
상기 애노드로부터 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 및 상기 제4 발광부로 정공을 주입/수송하는 정공수송영역; 및
상기 캐소드로부터 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 제4 발광부로 전자를 주입/수송하는 전자수송영역을 포함하는 유기발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 제3 방향으로 절단한 단면상에서,
상기 제1 발광부의 너비는 상기 제2 발광부 너비의 7배 내지 9배이고, 상기 제3 발광부의 너비는 상기 제4 발광부 너비의 7배 내지 9배인 유기발광소자.
제2 항에 있어서,
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각은 호스트를 포함하고,
상기 호스트의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 5.5eV 내지 5.9eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 2.5eV 내지 2.8eV인 유기발광소자.
제3 항에 있어서,
상기 중간층은 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층을 전기적으로 분리 시킬 수 있는 절연물질을 포함하고,
상기 절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 8.25eV 내지 11.8eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 0.5eV 내지 1.75eV 인 유기발광소자.
직교하는 제1 방향과 제2 방향이 정의하는 기준면 상에 배치된 애노드;
상기 기준면의 법선 방향인 제3 방향으로 상기 애노드와 이격된 캐소드;
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고 제1 발광부 및 제2 발광부를 포함하는 제1 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층에 이격되고, 상기 제1 발광부와 중첩하며 상기 제2 발광부와 비중첩하는 제3 발광부 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 모두와 비중첩하는 제4 발광부를 포함하는 제2 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 상기 제1 발광부와 중첩하는 부분에 배치되는 중간층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 정공을 주입/수송하는 제1 정공수송영역;
상기 제3 방향에서 상기 제4 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제4 발광부에 정공을 주입/수송하는 제2 정공수송영역;
상기 제3 방향에서 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 전자를 주입/수송하는 제1 전자수송영역; 및
상기 제3 방향에서 상기 제2 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제2 발광부에 전자를 주입/수송하는 제2 전자수송영역을 포함하는 유기발광소자.
제5 항에 있어서,
상기 제3 방향으로 절단한 단면상에서,
상기 제1 발광부의 너비는 상기 제2 발광부 너비의 7배 내지 9배이고, 상기 제3 발광부의 너비는 상기 제4 발광부 너비의 7배 내지 9배인 유기발광소자.
제6 항에 있어서,
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각은 호스트를 포함하고,
상기 호스트의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 5.5eV 내지 5.9eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 2.5eV 내지 2.8eV인 유기발광소자.
제7 항에 있어서,
상기 중간층은 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층을 전기적으로 분리 시킬 수 있는 절연물질을 포함하고,
상기 절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 8.25eV 내지 11.8eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 0.5eV 내지 1.75eV 인 유기발광소자.
직교하는 제1 방향과 제2 방향이 정의하는 기준면 상에 배치된 애노드;
상기 기준면의 법선 방향인 제3 방향으로 상기 애노드와 이격된 캐소드;
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치되고 제1 발광부 및 제2 발광부를 포함하는 제1 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층에 이격되고, 상기 제1 발광부와 중첩하며 상기 제2 발광부와 비중첩하는 제3 발광부 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 모두와 비중첩하는 제4 발광부를 포함하는 제2 발광층;
상기 제3 방향에서 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 상기 제1 발광부와 중첩하는 부분에 배치되는 중간층;
상기 기준면 상에서 보았을 때 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부, 및 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 애노드로부터 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부에 정공을 주입/수송하는 제1 정공수송영역;
상기 제3 방향에서 상기 제4 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 제1 정공수송영역으로부터 상기 제4 발광부로 정공을 수송하는 제2 정공수송영역;
상기 기준면 상에서 보았을 때 상기 제2 발광부, 상기 제3 발광부, 및 상기 제4 발광부에 중첩하는 부분에 배치되며 상기 캐소드로부터 상기 제3 발광부와 상기 제4 발광부에 전자를 주입/수송하는 제1 전자수송영역; 및
상기 제3 방향에서 상기 제2 발광부와 중첩하는 부분에 배치되며 상기 제1 전자수송영역으로부터 상기 제2 발광부로 전자를 수송하는 제2 전자수송영역을 포함하는 유기발광소자.
제9 항에 있어서,
상기 제3 방향으로 절단한 단면상에서,
상기 제1 발광부의 너비는 상기 제2 발광부 너비의 7배 내지 9배이고, 상기 제3 발광부의 너비는 상기 제4 발광부 너비의 7배 내지 9배인 유기발광소자.
제10 항에 있어서,
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 각각은 호스트를 포함하고,
상기 호스트의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 5.5eV 내지 5.9eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 2.5eV 내지 2.8eV인 유기발광소자.
제11 항에 있어서,
상기 중간층은 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층을 전기적으로 분리 시킬 수 있는 절연물질을 포함하고,
상기 절연물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 에너지 준위는 8.25eV 내지 11.8eV 이고, 최저 비점유 분자 궤도(LUMO)　의 에너지 준위는 0.5eV 내지 1.75eV 인 유기발광소자.