KR102294724B1 - 유기 발광 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 절연층; 제1 영역에 대응하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 보조 게이트 전극; 상기 제1 영역의 적어도 일측에 인접하여 정의되는 제2 영역에 대응 하여 상기 기판 및상기 제1 절연층 사이에 배치되고, 상기 보조 게이트 전극과 절연되는 스위칭 게이트 전극; 상기 제2 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되는 소스 전극; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 소스 전극과 연결되는 반도체 층; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 드레인 전극; 및 상기 드레인 전극 및 상기 반도체층 사이에 개재되는 발광층을 포함한다.

Description

유기 발광 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING TRANSISTOR AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치(flat display device)는 크게 발광형과 수광형으로 분류할 수 있다. 발광형으로는 평판 음극선관(flat cathode ray tube)과, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)과, 유기 발광 표시 장치 (organic light emitting display, OLED)등이 있다. 상기 유기 발광 표시 장치는 자발광형 표시 장치로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하고, 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
이에 따라, 유기 발광 표시 장치는 디지털 카메라나, 비디오 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기나, 스마트 폰이나, 초슬림 노트북이나, 태블릿 퍼스널 컴퓨터나, 플렉서블 디스플레이 장치와 같은 모바일 기기용 디스플레이 장치나, 초박형 텔레비전 같은 대형 전자/전기 제품에 적용할 수 있어서 각광받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 제1 전극과 제2 전극에 주입되는 정공과 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광한다.
본 발명의 목적은 균일한 휘도를 갖는 유기 발광 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 유기 발광 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 절연층; 제1 영역에 대응하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 보조 게이트 전극; 상기 제1 영역의 적어도 일측에 인접하여 정의되는 제2 영역에 대응 하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되고, 상기 보조 게이트 전극과 절연되는 스위칭 게이트 전극; 상기 제2 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되는 소스 전극; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 소스 전극과 연결되는 반도체 층; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 드레인 전극; 및 상기 드레인 전극 및 상기 반도체층 사이에 개재되는 발광층을 포함한다.
상기 발광층은 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 연장되고, 상기 제2 영역에 대응하여 제공되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 영역에 대응하여 상기 제2 부분 및 상기 소스 전극 사이에 배치되어, 상기 제2 부분 및 상기 제2 부분을 절연 시키는 제2 절연층을 더 포함한다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸며, 상기 스위칭 게이트 전극은 상기 보조 게이트 전극을 둘러싼다.
상기 제2 영역은 상기 기판의 두께 방향과 수직한 방향으로 소정 간격 이격하여 정의되는 제1 서브 영역 및 제2 서브 영역을 포함하며, 상기 스위칭 게이트 전극은 상기 제1 서브 영역에 제공되는 제1 서브 스위칭 게이트 전극 및 상기 제2 서브 영역에 제공되는 제2 서브 스위칭 게이트 전극을 포함하며, 상기 제1 영역은 상기 제1 및 제2 서브 영역 사이에 개재되고, 상기 보조 게이트 전극은 상기 제1 및 제2 서브 스위칭 게이트 전극 사이에 개재된다.
상기 소스 전극은 상기 기판의 두께 방향과 수직한 방향으로, 상기 제1 영역과 이격 거리 만큼 이격된다.
상기 이격 거리는 0.5um 내지 10um 이다.
상기 반도체층은 n 형 반도체 물질을 포함하며, 상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 전자 수송 영역이 개재되고, 상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 정공 수송 영역이 개재된다.
상기 반도체층은 p 형 반도체 물질을 포함하며, 상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 개재되고, 상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 전자 수송 영역이 개재된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 유기 발광 트랜지스터; 및 상기 유기 발광 트랜지스터를 제어하는 구동부를 포함하며; 상기 유기 발광 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 절연층; 제1 영역에 대응하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 보조 게이트 전극; 상기 제1 영역의 적어도 일측에 인접하여 정의되는 제2 영역에 대응 하여 상기 기판 및상기 제1 절연층 사이에 배치되고, 상기 보조 게이트 전극과 절연되는 스위칭 게이트 전극; 상기 제2 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되는 소스 전극; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 소스 전극과 연결되는 반도체 층; 적어도 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 드레인 전극; 및 상기 드레인 전극 및 상기 반도체층 사이에 개재되는 발광층을 포함하고, 상기 구동부는 상기 제1 영역의 중앙부에서 발생되는 제1 광과 상기 제1 영역의 가장 자리부에서 발생되는 제2 광간의 휘도차가 발생하지 않도록 상기 보조 게이트 전극에 보조 전압을 인가 하고, 상기 스위칭 게이트 전극에 상기 보조 전압과 상이한 스위칭 전압을 인가한다.
상기 보조 전압의 전위는 상기 스위칭 전압의 전위보다 높다.
상기 반도체층은 n형 반도체 물질을 포함한다.
상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 전자 수송 영역이 개재되고, 기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 정공 수송 영역이 개재된다.
상기 보조 전압의 전위는 상기 스위칭 전압의 전위보다 낮다.
상기 반도체층은 p 형 반도체 물질을 포함한다.
상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 개재되고, 상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 전자 수송 영역이 개재된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터는 보조 게이트 전극 및 스위칭 게이트 전극을 포함함으로써, 균일한 휘도를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비활성화 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 비균일 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 비균일 모드에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 4a은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 균일 모드에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터의 I-V 커브를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 전극 및 게이트 전극을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 전극 및 게이트 전극을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터의 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 유기 발광 트랜지스터의 비균일 모드에서의 동작을 설명하는 도면이다.
도 11는 도 9에 도시된 유기 발광 트랜지스터의 균일 모드에서의 동작을 설명하는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터(1000)는 기판(SB), 게이트 전극(100), 제1 절연층(200), 소스 전극(300), 반도체 층(400), 제2 절연층(500), 제1 수송 영역(600), 발광층(700), 제2 수송 영역(800), 및 드레인 전극(900)을 포함한다.
상기 기판(SB) 상에 상기 게이트 전극(100)가 제공된다. 상기 게이트 전극(100)는 스위칭 게이트 전극(110) 및 보조 게이트 전극(120)를 포함한다. 상기 스위칭 게이트 전극(110) 및 상기 보조 게이트 전극(120)는 서로 절연된다. 상기 스위칭 게이트 전극(110) 및 상기 보조 게이트 전극(120)에는 서로 다른 전압이 인가 될 수 있다.
상기 게이트 전극(100)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극(100)는 반사형 전극, 반투과형 전극, 또는 투과형 전극 중 어느 하나 일 수 있다.
상기 기판(SB) 상에 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)이 정의된다. 상기 제1 영역(A1)은 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에서 생성된 광이 방출되는 발광 영역일 수 있으며, 상기 제2 영역(A2)은 비발광 영역일 수 있다. 본 발명의 일 예로 상기 제2 영역(A2)은 좌측의 제2 영역(A2) 및 우측의 제2 영역(A2)로 구분 될 수 있으며, 상기 제1 영역(A1)은 상기 제1 영역(A1) 상기 좌측 및 우측의 제2 영역(A2)들 사이에 개재된다
상기 보조 게이트 전극(120)는 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 상기 기판(SB) 상에 배치된다. 상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 제2 영역(A2)에 대응하여 상기 기판(SB) 상에 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 스위칭 게이트 전극(110) 및 상기 보조 게이트 전극(120)는 제2 방향(D2)으로 게이트 간격(GD)만큼 이격되어 있다. 여기서, 상기 기판(SB) 두께 방향을 제1 방향(D1)이라 정의할 때, 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 수직 할 수 있다. 상기 게이트 간격(GD) 예를 들어 0.1um 내지 10um일 수 있다. 본 발명의 일 예로 상기 게이트 간격(GD)은 상기 게이트(100)를 형성하는 공정이 갖는 한계 해상도 범위 내에서의 최소값을 갖는다.
상기 제1 절연층(200)은 상기 기판(SB) 상에 전면적으로 배치된다. 상기 제1 절연층(200)은 상기 기판(SB), 상기 게이트 전극(100)를 커버한다. 상기 제1 절연층(200)은 상기 게이트 전극(100) 및 상기 소스 전극(300)을 절연시킨다. 또한 상기 제1 절연층(200)은 상기 게이트 전극(100) 및 상기 반도체 층(400)을 절연 시킨다. 또한 상기 제1 절연층(200)은 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
상기 제1 절연층(200)은 무기물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 절연층(200)은 실리콘 나이트라이트(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiOx), 및 알루미늄 옥사이드(AlxOy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 상기 제1 절연층(200)은 폴리 스틸렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극(300)은 상기 제2 영역(A2)에 대응하여 상기 제1 절연층(200) 상에 배치된다. 상기 소스 전극(300)은 상기 제1 절연층(200)에 의해 상기 게이트 전극(100)와 절연된다. 또한 상기 소스 전극(300)은 상기 제2 방향(D2)으로 상기 제1 영역(A1)과 이격 거리(SD) 만큼 이격되어 제공된다. 상기 이격 거리(SD)는 예를 들어, 0.5um 내지 10um 일 수 있다.
상기 소스 전극(300)은 음극일 수 있다. 상기 소스 전극(300)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 상기 소스 전극(300)이 상기 투과형 전극인 경우, 상기 소스 전극(300)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, BaF, Ba, Ag 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극(300)은 보조 전극을 포함할 수 있다. 상기 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.
상기 소스 전극(300)이 상기 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 상기 소스 전극(300)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.
유기 발광 트랜지스터가 전면 발광형일 경우, 상기 게이트 전극(100)는 반사형 전극이고, 상기 소스 전극(300)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있다. 또한, 유기 발광 트랜지스터가 배면 발광형일 경우, 상기 게이트 전극(100)는 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 상기 소스 전극(300)은 반사형 전극일 수 있다.
상기 반도체 층(400)은 상기 제1 절연층(200) 상에 전면적으로 배치된다. 상기 반도체 층(400)은 상기 소스 전극(300) 및 상기 제1 절연층(200)을 커버한다. 상기 반도체 층(400)은 상기 소스 전극(300) 접촉되며, 전기적으로 연결된다. 또한 상기 반도체 층(400)은 상기 제1 수송 영역(600)과 접촉 되며, 전기적으로 연결된다.
상기 반도체 층(400)은 비정질 실리콘, 결정질 실리콘, 또는 금속 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고 상기 반도체 층(400)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또한 상기 반도체 층(400)은 n형 반도체 물질 및 p형 반도체 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하 본 발명의 일 예로 상기 반도체 층(400)이 n형 반도체 물질을 포함하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 제1 수송 영역(600)은 적어도 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 상기 반도체 층(400) 상에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 수송 영역(600)은 상기 제1 영역(A1) 제공되는 제1 부분(610) 및 상기 제1 부분(610)으로부터 연장되어 상기 제2 영역(A2)에 제공되는 제2 부분(620)을 포함한다.
상기 제1 수송 영역(600)은 예를 들어 전자 수송 영역 일 수 있다. 상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 상기 반도체 층(400)으로부터 차례로 적층된 전자 주입층/ 전자 수송층 또는 전자 주입층/ 전자 수송층/정공 저지층/의 구조를 가지거나, 층 중 둘 이상의 층이 혼합된 단일층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 영역은, 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.
상기 전자 수송 영역이 상기 전자 수송층을 포함할 경우, 상기 전자 수송 영역은 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. 상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역이 전자 주입층을 포함할 경우, 상기 전자 수송 영역은 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. 상기 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, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 앞서 언급한 바와 같이, 상기 정공 저지층을 포함할 수 있다. 상기 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. 상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광층 (700)은 적어도 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 상기 제1 수송 영역(600) 상에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 발광층(700)은 상기 제1 영역(A1) 제공되는 제3 부분(710) 및 상기 제3 부분(710)으로부터 연장되어 상기 제2 영역(A2)에 제공되는 제4 부분(720)을 포함한다.
상기 발광층(700)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.
상기 발광층(700)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.
상기 발광층(700)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, 상기 발광층(700)은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 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.
상기 발광층(700)이 적색을 발광할 때, 상기 발광층(700)은 예를 들어, PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 상기 발광층(700)이 적색을 발광할 때, 상기 발광층(700)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.
상기 발광층(700)이 녹색을 발광할 때, 상기 발광층(700)은 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 상기 발광층(700)이 녹색을 발광할 때, 상기 발광층(700)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.
상기 발광층(700)이 청색을 발광할 때, 상기 발광층(700)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. 상기 발광층(700)이 청색을 발광할 때, 상기 발광층(700)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
상기 제2 수송 영역(800)은 적어도 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 상기 발광층(700) 상에 배치된다. 사이 제2 수송 영역(800)은 본 발명의 일 예로, 정공 수송 영역일 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 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, 상기 정공 수송 영역은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 상기 발광층(700)으로부터 차례로 적층된 상기 정공 수송층/ 상기 정공 주입층, 상기 버퍼층/ 상기 정공 수송층/ 상기 정공 주입층, 상기 버퍼층/ 상기 정공 주입층, 상기 상기 버퍼층/ 상기 정공 수송층 또는 상기 전자 저지층/ 상기 정공 수송층/ 상기 정공 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은, 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.
상기 정공 수송 영역이 상기 정공 주입층을 포함할 경우, 상기 정공 수송 영역은 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.
상기 정공 수송 영역이 상기 정공 수송층을 포함할 경우, 상기 정공 수송 영역은 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.
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 상기 정공 주입층 및 상기 정공 수송층을 모두 포함하면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 상기 정공 주입층 및 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 상기 정공 수송 영역 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, 상기 정공 수송 영역은 상기 정공 주입층 및 상기 정공 수송층 외에, 상기 버퍼층 및 상기 전자 저지층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층에 포함되는 물질로는 상기 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 상기 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터 상기 정공 수송 영역으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
상기 드레인 전극(900)은 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 상기 제2 수송 영역(800)에 배치된다. 상기 드레인 전극(900)은 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 상기 드레인 전극(900)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 드레인 전극(900)이 상기 투과형 전극인 경우, 상기 드레인 전극(900)은 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. 상기 드레인 전극(900)이 상기 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 상기 드레인 전극(900)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 금속의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 드레인 전극(900)은 투명 금속 산화물 또는 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 드레인 전극(900)은 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.
도 1 에서는 상기 제1 수송 영역(600), 상기 발광층(700), 상기 제2 수송 영역(800), 및 상기 드레인 전극(900)이 상기 제1 영역(A1) 및 상기 제1 영역(A1)에 인접하는 상기 제2 영역(A2)의 형성되는 경우를 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 상기 상기 제1 수송 영역(600), 상기 발광층(700), 상기 제2 수송 영역(800), 및 상기 드레인 전극(900)은 공정의 편의를 위해 상기 기판(SB) 상에 전면적으로 제공 될 수 있다. 이 경우, 상기 상기 제1 수송 영역(600), 상기 발광층(700), 상기 제2 수송 영역(800), 및 상기 드레인 전극(900)은 상기 제2 절연층(500) 및 상기 반도체 층(400)을 커버한다.
상기 제2 절연층(500)은 상기 제2 영역(A2)에 대응하여 제공된다. 상기 제2 절연층(500)은 상기 제1 수송 영역(600), 상기 발광층(700), 상기 제2 수송 영역(800), 및 상기 드레인 전극(900) 중 상기 제2 영역(A2)에 제공되는 부분과 상기 소스 전극(300)을 절연시킨다.
특히, 상기 제2 절연층(500)은 상기 발광층(700) 및 상기 소스 전극(300) 사이에 개재되어 상기 발광층(700)의 제3 부분(710)과 상기 소스 전극(300)을 절연시킨다. 또한, 이와 마찬가지로, 상기 제2 절연층(500)은 상기 제1 수송 영역(600)및 상기 소스 전극(300) 사이에 개재되어 상기 제1 수송 영역(600)의 제2 부분(620)과 상기 소스 전극(300)을 절연시킨다.
상기 제2 절연층(500)은 본 발명의 일 예로, 실리콘 나이트라이트(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiOx), 및 알루미늄 옥사이드(AlxOy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 상기 제1 절연층(200)은 폴리 스틸렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 전술한 바와 같이 상기 반도체 층(400)은 n형 반도체 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 소스 전극(300)은 음극이며, 상기 드레인 전극(900)은 양극 이다. 상기 소스 전극(300)으로부터 주입된 전자는 상기 제1 수송 영역(600)을 통해 상기 발광층(700)에 도달한다. 상기 드레인 전극(900)으로부터 주입된 정공은 상기 제2 수송 영역(800)을 통해 상기 발광층(700)에 도달한다. 상기 제1 및 제2 수송 영역(600, 800)을 통해 각각 주입된 전자 및 정공은 상기 발광층(700)에서 재결합되어 광을 생성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비활성화 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 스위칭 게이트 전극(110)에는 스위칭 전압(V1)이 인가되며, 상기 보조 게이트 전극(120)에는 보조 전압(V2)이 인가 된다. 비활성화 모드에서, 상기 스위칭 전압(V1)은 상기 반도체 층(400)에 n 채널을 형성 시키는 문턱 전압(Vth) 보다 낮은 전압이다.
따라서, 상기 제2 영역(A2)에 배치된 상기 반도체 층(400)에는 채널이 형성되지 않으므로, 상기 소스 전극(300) 및 상기 드레인 전극(900)에 구동 전압을 인가 하여도 상기 소스 전극(300)으로부터 제공되는 전자가 상기 반도체 층(400)을 거쳐 상기 제1 수송 영역(600) 층으로 전자가 이동할 수 없다. 그 결과, 상기 보조 전압(V2)의 전위와 관계 없이 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)는 발광하지 않는다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 비균일 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 3b는 비균일 모드에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 비균일 모드에서 상기 스위칭 전압(V1)의 전위는 상기 문턱 전압(Vth)의 전위보다 높으며, 상기 보조 전압(V2)의 전위는 상기 스위칭 전압(V1)의 전위 보다 낮다.
따라서, 상기 제2 영역(A2)에 배치된 상기 반도체 층(400)에는 채널이 형성되므로, 상기 소스 전극(300) 및 상기 드레인 전극(900)에 구동 전압을 인가하는 경우, 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자가 상기 제1 수송 영역(600)에 도달 할 수 있다.
그러나, 상기 소스 전극(300) 및 상기 드레인 전극(900)의 전위차에 의하여 형성된 전계에 의해 드리프트 되는 전자는 상기 소스 전극(300) 및 상기 드레인 전극(900)을 연결하는 경로 중 가장 짧은 경로를 통해 이동하는 경향이 있으므로, 상기 전자는 상기 제1 영역(A1) 중 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에만 도달하며, 제1 전자 전류(E1)을 형성한다. 또한, 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자는 상기 제1 영역(A1) 중 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)까지는 도달하지 못한다. 상기 드레인 전극(900)으로부터 제공되는 정공은 상기 에지 영역(EA)에 대응하는 발광층(700)에 공급되고, 정공 전류(HC)를 형성한다. 그에 따라, 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서만 전자와 정공이 재결합 하므로, 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서만 발광이 일어나고, 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서는 발광이 일어나지 않는다.
도 3b에서 상기 반도체 층(400)은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 각 영역에서의 명암은 해당 영역에서의 전류 밀도를 나타낸다. 해당 영역에서의 명암이 어두울수록 더 큰 전류 밀도를 나타낸다. 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 전류 경로 영역(CPA1)에 대응되는 상기 반도체 층(400)에만 전류 밀도가 집중된다.
그에 따라, 상기 제1 전자 전류(E1)는 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 제1 수송 영역(600)을 통해서만 흐르고, 상기 중앙 영역(CA)을 통해서는 흐르지 않는다. 특히, 상기 제1 전자 전류는 상기 에지 영역(EA) 중에서도 상기 제2 절연층(500)에 인접하고 있는 영역에만 집중되어 흐른다.
도 4a은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 4b는 균일 모드에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 균일 모드에서 상기 스위칭 전압(V1)의 전위는 상기 문턱 전압(Vth)의 전위보다 높으며, 상기 보조 전압(V2)의 전위는 상기 스위칭 전압(V1)의 전위 보다 높다.
따라서, 상기 제2 영역(A2)에 배치된 상기 반도체 층(400)에는 채널이 형성되므로, 상기 소스 전극(300) 및 상기 드레인 전극(900)에 구동 전압을 인가하는 경우, 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자가 상기 제1 수송 영역(600)에 도달 할 수 있다.
상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자 중 일부는 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 발광층(700)에 도달 하여 상기 제1 전자 전류(E1)을 형성한다. 또한, 상기 보조 전압(V2)은 상기 스위칭 전압(V1) 보다 높으므로, 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자 중 다른 일부는 상기 스위칭 전압(V1)에 의해 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 제1 수송 영역(600)을 거쳐, 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)까지 도달 하여, 제2 전자 전류(E2)를 형성할 수 있다. 상기 드레인 전극(900)으로부터 제공되는 정공은 상기 에지 영역(EA) 및 상기 중앙 영역(CA)에 대응하는 발광층(700)에 공급되고, 정공 전류(HC)를 형성한다.
그에 따라, 상기 에지 영역(EA) 및 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서 전자와 정공이 재결합 하므로, 상기 제1 영역(A1)에 대응되는 상기 발광층(700)의 전면에서 발광이 일어난다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 전류 경로 영역(CPA1) 뿐만 아니라 상기 중앙 영역(CA)내에 정의되는 제2 전류 경로 영역(CPA2)에 대응되는 상기 반도체 층(400)에도 큰 전류 밀도가 형성된다.
다시 말해, 상기 소스 전극(300)에서 제공되는 전자에 의해서 형성되는 전류는 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 제1 수송 영역(600)뿐만 아니라(상기 전자 전류(E1)) 중앙 영역(CA)에 대응되는 제1 수송 영역(600)을 통해서도 강하게 흐른다(상기 전자 전류(E2)). 그 결과, 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)는 상기 제1 영역(A1)에 걸쳐 균일한 휘도를 갖는 광을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터의 I-V 커브를 나타낸다.
도 5에서 X축은 상기 보조 전압(V2)의 전위 이며, Y축은 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에 흐르는 구동 전류의 양이다. Y축은 Log 스케일로 나타내었다. 도 5를 참조하면, 상기 보조 전압(V2)의 전위가 커질수록, 상기 구동 전류의 양이 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 보조 전압(V2)의 전위에 따라 상기 구동 전류를 제어 할 수 있으므로, 상기 보조 전압(V2)을 제어하여 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에서 생성되는 광의 휘도를 조절 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 전극 및 게이트 전극을 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 영역(A1)은 대략 사각형의 형상으로 정의 되며, 상기 제2 영역(A2)은 상기 제1 영역(A1)을 둘러싸도록 정의된다. 상기 보조 게이트 전극(120)는 상기 제1 영역(A1) 내에 대략 사각형 형상으로 제공될 수 있다.
상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 제2 영역(A2)내에 대략 사각 링(rectangular ring)로 제공될 수 있다. 상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 보조 게이트 전극(120)를 둘러싼다.
상기 소스 전극(300)은 상기 제2 영역(A2)내에 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 소스 전극(300)은 상기 스위칭 게이트 전극(110) 상에 상기 스위칭 게이트 전극(110)와 오버랩 되도록 제공된다.
상기 균일 모드에서 상기 유기 발광 트랜지스터(1000, 도 3a에 도시됨)에 구동 전압이 인가되는 경우, 상기 소스 전극(300)에서 제공되는 전류는 상기 제1 영역(A1) 측으로 흐른다. 보다 구체적으로, 상기 소스 전극(300)의 제1 에지(310) 측에서 제공되는 전류(E11)는 상기 제1 영역(A1)의 제1 경계(A11)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다.
이와 마찬가지로, 상기 소스 전극(300)의 제2 내지 제4 에지(320~340) 측에서 제공되는 전류는 각각 상기 제1 영역(A1)의 제2 내지 제4 경계(A13~A14)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다. 따라서, 상기 제1 영역(A1)에 균일하게 전류(E12~E14)가 제공 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 전극 및 게이트 전극을 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 영역(A1)은 대략 사각형의 형상으로 정의 되며, 상기 제2 영역(A2)은 상기 제1 영역(A1)을 둘러싸도록 정의된다. 상기 보조 게이트 전극(120)는 상기 제1 영역(A1) 내에 대략 사각형 형상으로 제공될 수 있다.
상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 제2 영역(A2)내에 대략 사각 링(rectangular ring)로 제공될 수 있다. 상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 보조 게이트 전극(120)를 둘러싼다.
상기 소스 전극(300)은 상기 제2 영역(A2)내에 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 소스 전극(300)은 상기 스위칭 게이트 전극(110) 상에 상기 스위칭 게이트 전극(110)와 오버랩 되도록 제공된다. 상기 스위칭 게이트 전극(110)는 상기 보조 게이트 전극(120)를 둘러싼다.
상기 균일 모드에서 상기 유기 발광 트랜지스터(1000, 도 3a에 도시됨)에 구동 전압이 인가되는 경우, 상기 소스 전극(300)에서 제공되는 전류는 상기 제1 영역(A1) 측으로 흐른다. 보다 구체적으로, 상기 소스 전극(300)의 제1 에지(310) 측에서 제공되는 전류는 상기 제1 영역(A1)의 제1 경계(A11)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다.
이와 마찬가지로, 상기 소스 전극(300)의 제2 내지 제4 에지(320~340) 측에서 제공되는 전류는 각각 상기 제1 영역(A1)의 제2 내지 제4 경계(A12~A14)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다. 따라서, 상기 제1 영역(A1)의 전면에 균일하게 전류가 제공 되고, 그 결과 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에서 발생되는 광의 휘도는 상기 제1 영역(A1)에서 균일하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 전극 및 게이트 전극을 나타낸 평면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 영역(A1)은 대략 사각형의 형상으로 정의 되며, 상기 보조 게이트 전극(120)는 상기 제1 영역(A1) 내에 대략 사각형 형상으로 제공될 수 있다.
상기 제2 영역(A2)은 제1 서브 영역(SA1) 및 제2 서브 영역(SA2)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 서브 영역(SA1, SA2)은 대략 사각형 형상으로 제공되고, 상기 제1 영역(A1)을 사이에 두고 상기 제2 방향(D2)으로 이격하여 정의될 수 있다.
상기 스위칭 게이트 전극(110)는 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111) 및 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 서브 스위칭 게이트 전극(111, 112)는 각각 상기 제1 및 제2 서브 영역(SA1, SA2)에 대응하여 제공된다.
상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)의 제1 변(S1)은 상기 보조 게이트 전극(120)의 제2 변(S2)와 평행 할 수 있다. 상기 제1 변(S1)은 상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)의 4개의 변들 중 상기 보조 게이트 전극(120)와 인접하는 변이며, 상기 제2 변(S2)는 상기 보조 게이트 전극(120)의 변들 중 상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)에 인접하는 변이다.
상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)의 제3 변(S3)은 상기 보조 게이트 전극(120)의 제4 변(S4)과 평행 할 수 있다. 상기 제3 변(S3)은 상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)의 4개의 변들 중 상기 보조 게이트 전극(120)와 인접하는 변이며, 상기 제4 변(S4)는 상기 보조 게이트 전극(120)의 변들 중 상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)에 인접하는 변이다.
상기 소스 전극(300)은 제1 서브 소스 전극(301) 및 제2 서브 소스 전극(302)을 포함한다. 상기 제1 서브 소스 전극(301)은 상기 제1 서브 영역(SA1)내에 제공된다. 보다 구체적으로 상기 제1 서브 소스 전극(301)은 상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)에 대응되는 형상을 가지며, 상기 제1 서브 스위칭 게이트 전극(111)와 오버랩된다.
상기 제2 서브 소스 전극(302)은 상기 제2 서브 영역(SA2)내에 제공된다. 보다 구체적으로 상기 제2 서브 소스 전극(302)은 상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)에 대응되는 형상을 가지며, 상기 제2 서브 스위칭 게이트 전극(112)와 오버랩된다.
상기 균일 모드에서 상기 유기 발광 트랜지스터(1000, 도 3a에 도시됨)에 구동 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 서브 소스 전극(301)에서 제공되는 전류는 상기 제1 영역(A1) 측으로 흐른다. 보다 구체적으로, 상기 제1 서브 소스 전극(301)의 제1 에지(310) 측에서 제공되는 전류(E5)는 상기 제1 영역(A1)의 제1 경계(A11)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다.
이와 마찬가지로, 상기 제2 서브 소스 전극(302)의 제2 에지(320) 측에서 제공되는 전류(E6)는 각각 상기 제1 영역(A1)의 제2 (A12)을 통과하여 상기 제1 영역(A1)의 중앙 영역(CA) 측으로 흐른다. 따라서, 상기 제1 영역(A1)의 전면에 균일하게 전류가 제공 되고, 그 결과 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에서 발생되는 광의 휘도는 상기 제1 영역(A1)에서 균일하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DA)는 영상을 표시하는 표시 패널(DP), 상기 표시 패널(DP)을 구동하는 게이트 전극 구동부(GD) 및 데이터 구동부(DD), 상기 게이트 전극 구동부(GD)와 상기 데이터 구동부(DD)의 구동을 제어하는 제어부(CT)를 포함한다.
상기 제어부(CT)는 상기 표시 장치(DA)의 외부로부터 입력 영상 정보(RGBi) 및 복수의 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 제어부(CT)는 상기 데이터 구동부(DD)의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 입력 영상 정보(RGBi)의 데이터 포맷을 변환하여 출력 영상 데이터(IDATA)을 생성하고, 상기 출력 영상 데이터(IDATA)를 상기 데이터 구동부(DD)에 제공한다.
또한, 상기 제어부(CT)는 상기 복수의 제어신호(CS)에 근거하여 데이터 제어신호(DCS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 전극 제어신호(GCS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(DCS)는 상기 데이터 구동부(DD)로 제공되고, 상기 게이트 전극 제어신호(GCS)는 상기 게이트 전극 구동부(GD)로 제공된다.
상기 게이트 전극 구동부(GD)는 상기 제어부(CT)로부터 제공되는 상기 게이트 전극 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 전극 신호들 및 보조 신호들을 순차적으로 출력한다.
상기 데이터 구동부(DD)는 상기 제어부(CT)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답해서 상기 출력 영상 데이터(IDATA)를 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시 패널(DP)로 출력한다.
상기 표시 패널(DP)은 복수의 게이트 전극 라인(GL1~GLn), 복수의 보조 라인(AL1~ALn), 및 복수의 데이터 라인(DL1~DLm) 및 복수의 화소(PX)를 포함한다.
상기 화소들(PX)은 영상을 구성하는 기본 단위 영상을 표시하는 소자이며, 상기 표시 패널(DP)에 구비된 상기 화소들(PX)의 개수에 따라 상기 표시 패널(DP)의 해상도가 결정 될 수 있다. 도 8에서는 두개의 화소(PX)만을 도시하였으며 나머지 화소들에 대한 도시는 생략하였다.
각 화소(PX)는 주요색(primary color)들 중 하나를 표시할 수 있다. 주요색들은 레드, 그린, 블루, 및 화이트를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 주요색들은 옐로우, 시안, 및 마젠타 등 다양한 색을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 게이트 전극 라인(GL1~GLn)은 제3 방향(D3)으로 연장되고 상기 제3 방향(D3)과 수직한 제3 방향(D3)으로 서로 평행하게 배열된다. 상기 복수의 게이트 전극 라인(GL1~GLn)은 상기 게이트 전극 구동부(GD)와 연결되어, 상기 게이트 전극 구동부(GD)로부터 상기 게이트 전극 신호들을 순차적으로 수신한다.
또한 상기 복수의 보조 라인(AL1~ALn)은 제3 방향(D3)으로 연장되고 상기 제3 방향(D3)과 수직한 제3 방향(D3)으로 서로 평행하게 배열된다. 상기 복수의 보조 라인(AL1~ALn)은 상기 게이트 전극 구동부(GD)와 연결되어, 상기 게이트 전극 구동부(GD)로부터 상기 보조 신호들을 순차적으로 수신한다.
상기 복수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 상기 제3 방향(D3)으로 연장되고, 상기 제3 방향(D3)으로 서로 평행하게 배열된다. 상기 복수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 상기 데이터 구동부(DD)와 연결되어 상기 데이터 구동부(DD)로부터 상기 데이터 전압들을 수신한다.
상기 화소들(PX)은 상기 게이트 전극 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 전극 라인, 상기 보조 라인들(AL1~ALn) 중 대응하는 보조 라인 및 상기 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인과 연결되어 구동 될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화소들(PX)은 도 1에 도시된 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)를 포함할 수 있다. 각 화소들(PX)의 상기 스위칭 게이트 전극(110)는 대응되는 게이트 전극 라인과 연결되며, 연결된 게이트 전극 라인들로부터 게이트 전극 신호를 수신 받는다.
각 화소들(PX)의 상기 보조 게이트 전극(120)는 대응되는 보조 라인과 연결되며, 연결된 보조 라인으로부터 상기 보조 신호를 수신 받는다. 상기 보조 신호는 전술한 보조 전압(V2, 도 2 내지 도4에 도시됨)을 포함할 수 있다.
상기 화소들(PX)은 인가된 상기 게이트 전극 신호에 의해서 턴-온 또는 턴-오프 될 수 있다. 턴-온된 상기 화소들(PX)는 인가된 상기 데이터 전압에 대응되는 계조를 표시한다.
또한, 상기 화소들(PX)을 구성하는 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)은 인가되는 보조 신호에 따라 상기 비균일 모드 및 상기 균일 모드 중 어느 하나로 동작 할 수 있다. 나아가, 상기 화소들(PX)을 구성하는 상기 유기 발광 트랜지스터(1000)에서 표시되는 영상의 휘도는 도 5를 통해 설명한 바와 같이 인가되는 보조 신호에 의해 제어 될 수 있다.
상기 제어부(CT)는 집적 회로 칩의 형태로 인쇄 회로 기판상에 실장되어 상기 게이트 전극 구동부(GD) 및 상기 데이터 구동부(DD)에 연결될 수 있다. 상기 게이트 전극 구동부(GD) 및 상기 데이터 구동부(DD)는 복수의 구동 칩들로 형성되어 가요성 인쇄 회로 기판상에 실장되고, 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 상기 표시 패널(DP)에 연결될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 게이트 전극 구동부(GD) 및 상기 데이터 구동부(DD)는 복수의 구동 칩들로 형성되어 상기 표시 패널(DP)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Gass) 방식으로 실장될 수 있다. 또한, 상기 게이트 전극 구동부(GD)는 상기 화소들(PX)의 트랜지스터들과 함께 동시에 형성되어 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 상기 표시 패널(DP)에 실장될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 트랜지스터의 단면도이다.
도 9에 도시된 유기발광 트랜지스터(2000)의 반도체 층(450)은 p형 반도체 물질을 포함하고, 그에 따라, 제1 수송 영역(650)은 정공 수송 영역이며, 상기 제2 수송 영역(850)은 전자 수송 영역이고, 상기 소스 전극(350) 및 상기 드레인 전극(950)은 각각 양극 음극 이라는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 유기 발광 트랜지스터(1000)와 유사하다. 따라서, 도 1에 도시된 유기 발광 트랜지스터(1000)와 상이한 상기 유기 발광 트랜지스터(2000)의 구성 또는 동작에 대하여만 설명한다.
도 10은 도 9에 도시된 유기 발광 트랜지스터의 비균일 모드에서의 동작을 설명하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 비균일 모드에서 상기 스위칭 전압(V1)의 전위는 상기 반도체 층(450)의 문턱 전압(Vth)의 전위보다 낮으며, 상기 보조 전압(V2)의 전위는 상기 스위칭 전압(V1)의 전위 보다 높다.
따라서, 상기 제2 영역(A2)에 배치된 상기 반도체 층(450)에는 채널이 형성되므로, 상기 소스 전극(350) 및 상기 드레인 전극(950)에 구동 전압을 인가하는 경우, 상기 소스 전극(350)으로부터 제공된 정공이 상기 제1 수송 영역(650)에 도달 할 수 있다. 그러나, 전계에 의하여 드리프트 되는 정공은 가장 짧은 경로를 통해 이동하므로, 상기 정공은 상기 제1 영역(A1) 중 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에만 도달하며, 제1 정공 전류(H1)을 형성한다. 또한 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 정공은
상기 제1 영역(A1) 중 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)까지는 도달하지 못한다. 상기 드레인 전극(900)으로부터 제공되는 전자는 상기 에지 영역(EA)에 대응하는 발광층(700)에 공급되고, 전자 전류(EC)를 형성한다. 그에 따라, 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서만 전자와 정공이 재결합 하므로, 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서만 발광이 일어나고, 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서는 발광이 일어나지 않는다.
도 11는 도 9에 도시된 유기 발광 트랜지스터의 균일 모드에서의 동작을 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 균일 모드에서 상기 스위칭 전압(V1)의 전위는 상기 문턱 전압(Vth)의 전위보다 낮으며, 상기 보조 전압(V2)의 전위는 상기 스위칭 전압(V1)의 전위 보다 낮다.
따라서, 상기 제2 영역(A2)에 배치된 상기 반도체 층(450)에는 채널이 형성되므로, 상기 소스 전극(350) 및 상기 드레인 전극(950)에 구동 전압을 인가하는 경우, 상기 소스 전극(350)으로부터 제공된 정공이 상기 제1 수송 영역(650)에 도달 할 수 있다.
상기 소스 전극(350)으로부터 제공된 정공 중 일부는 상기 에지 영역(EA)에 대응되는 발광층(700)에 도달 하며, 상기 제1 정공 전류(H1)을 형성한다. 또한, 상기 보조 전압(V2)은 상기 스위칭 전압(V1) 보다 낮으므로, 상기 소스 전극(300)으로부터 제공된 전자 중 다른 일부는 상기 스위칭 전압(V1)에 의해 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 제1 수송 영역(600)을 거쳐, 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)까지 도달 하여 제2 정공 전류(H2)를 형성할 수 있다. 상기 드레인 전극(900)으로부터 제공되는 전자는 상기 에지 영역(EA) 및 상기 중앙 영역(CA)에 대응하는 발광층(700)에 공급되고, 전자 전류(EC)를 형성한다.
그에 따라, 상기 에지 영역(EA) 및 상기 중앙 영역(CA)에 대응되는 상기 발광층(700)에서 전자와 정공이 재결합 하므로, 상기 제1 영역(A1)에 대응되는 상기 발광층(700)의 전면에서 발광이 일어난다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 게이트 전극 200: 제1 절연층
300: 소스 전극 400: 반도체 층
500: 제2 절연층 600: 제1 수송 영역
700: 발광층 800: 제2 수송 영역

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 절연층;
    제1 영역에 대응하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 보조 게이트 전극;
    상기 제1 영역의 적어도 일측에 인접하여 정의되는 제2 영역에 대응 하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되고, 상기 보조 게이트 전극과 절연되는 스위칭 게이트 전극;
    상기 제2 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되는 소스 전극;
    적어도 상기 제1 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 소스 전극과 연결되는 반도체 층;
    적어도 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 드레인 전극; 및
    상기 드레인 전극 및 상기 반도체층 사이에 개재되는 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 연장되고, 상기 제2 영역에 대응하여 제공되는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 영역에 대응하여 상기 제2 부분 및 상기 소스 전극 사이에 배치되어, 상기 제2 부분 및 상기 제2 부분을 절연 시키는 제2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸며,
    상기 스위칭 게이트 전극은 상기 보조 게이트 전극을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 기판의 두께 방향과 수직한 방향으로 소정 간격 이격하여 정의되는 제1 서브 영역 및 제2 서브 영역을 포함하며,
    상기 스위칭 게이트 전극은 상기 제1 서브 영역에 제공되는 제1 서브 스위칭 게이트 전극 및 상기 제2 서브 영역에 제공되는 제2 서브 스위칭 게이트 전극을 포함하며,
    상기 제1 영역은 상기 제1 및 제2 서브 영역 사이에 개재되고,
    상기 보조 게이트 전극은 상기 제1 및 제2 서브 스위칭 게이트 전극 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 상기 기판의 두께 방향과 수직한 방향으로, 상기 제1 영역과 이격 거리 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 이격 거리는 0.5um 내지 10um 인 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 반도체층은 n 형 반도체 물질을 포함하며,
    상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 전자 수송 영역이 개재되고,
    상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 정공 수송 영역이 개재되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 반도체층은 p 형 반도체 물질을 포함하며,
    상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 개재되고,
    상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 전자 수송 영역이 개재되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 트랜지스터.
  9. 유기 발광 트랜지스터; 및
    상기 유기 발광 트랜지스터를 제어하는 구동부를 포함하며;
    상기 유기 발광 트랜지스터는
    기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 절연층;
    제1 영역에 대응하여 상기 기판 및 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 보조 게이트 전극;
    상기 제1 영역의 적어도 일측에 인접하여 정의되는 제2 영역에 대응 하여 상기 기판 및상기 제1 절연층 사이에 배치되고, 상기 보조 게이트 전극과 절연되는 스위칭 게이트 전극;
    상기 제2 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되는 소스 전극;
    적어도 상기 제1 영역에 대응하여 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 소스 전극과 연결되는 반도체 층;
    적어도 상기 제1 영역에 대응하여 제공되는 드레인 전극; 및
    상기 드레인 전극 및 상기 반도체층 사이에 개재되는 발광층을 포함하고,
    상기 구동부는 상기 제1 영역의 중앙부에서 발생되는 제1 광과 상기 제1 영역의 가장 자리부에서 발생되는 제2 광간의 휘도차가 발생하지 않도록 상기 보조 게이트 전극에 보조 전압을 인가 하고, 상기 스위칭 게이트 전극에 상기 보조 전압과 상이한 스위칭 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보조 전압의 전위는 상기 스위칭 전압의 전위보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반도체층은 n형 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 전자 수송 영역이 개재되고,
    상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 정공 수송 영역이 개재되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 보조 전압의 전위는 상기 스위칭 전압의 전위보다 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 반도체층은 p 형 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제14항 에 있어서,
    상기 반도체층 및 상기 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 개재되고,
    상기 반도체층 및 상기 드레인 전극 사이에는 전자 수송 영역이 개재되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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