KR102419612B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 제1층, 상기 제1층 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 제2층, 및 상기 제2층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 발광층 및 상기 제2층의 두께(d)는 하기 식 (1)을 만족한다.
식 (1)
상기 식 (1)에서, λ는 광파장이고, k는 흡수 계수, α는 조정 인자이다.
상기 식 (1)에서, λ는 광파장이고, k는 흡수 계수, α는 조정 인자이다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)는 빛을 방출하는 유기 발광 소자를 가지고 화상을 표시하는 자발광형 표시 장치이다.
일반적인 유기 발광 표시 장치의 구조는 기판과 상기 기판 상에 제1 전극이 위치하고, 상기 제1 전극 상에 발광층(emission layer; EML)을 포함한 유기막이 위치하며, 상기 유기막 상에 대향전극이 위치한다. 상기 유기막은 상기 제1 전극과 발광층 사이에 정공의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을, 상기 발광층(emission layer; EML)과 상기 제2 전극 사이에 전자의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을 포함할 수 있다.
상기 구조의 유기 발광 표시 장치의 구동원리는 다음과 같다. 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 전압을 인가하면, 정공은 제1 전극으로부터 정공의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을 경유하여 발광층 내로 주입되고, 전자는 제2 전극으로부터 전자의 주입 또는 전달을 돕는 부대층을 경유하여 역시 발광층 내로 주입된다. 상기 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하고, 이러한 여기자가 여기 상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다. 이때 발생하는 에너지에 의해 빛이 발생되며, 이를 이용하여 유기 발광 표시 장치는 화상을 표시한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 효율이 우수한 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 제1층, 상기 제1층 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 제2층, 및 상기 제2층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 발광층 및 상기 제2층의 두께(d)는 하기 식 (1)을 만족한다.
상기 식 (1)에서, λ는 광 파장이고, k는 흡수 계수, α는 조정 인자이다.
상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 포함할 수 있다.
상기 식 (1)의 조정 인자는 상기 발광층의 발광 색상에 따라 상이할 수 있다.
상기 식 (1)의 조정 인자(α)는 적색 조정 인자(αr), 녹색 조정 인자(αg) 및 청색 조정 인자(αb)를 포함할 수 있다.
상기 적색 조정 인자(αr), 상기 녹색 조정 인자(αg) 및 상기 청색 조정 인자(αb) 순으로 커질 수 있다.
상기 적색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 700Å 이하일 수 있다.
상기 녹색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 600Å 이하일 수 있다.
상기 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 460Å 이하일 수 있다.
상기 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께 대비 상기 적색 발광층 및 상기 제2층의 두께의 비는 1.4 내지 1.8 일 수 있다.
상기 적색 조정 인자(αr) 및 상기 청색 조정 인자(αb)는 1.6 대 2.0의 비를 가질 수 있다.
상기 제2 전극의 재질은 은(Ag) 및 이의 합금 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 전극은 애노드(anode)이고, 상기 제2 전극은 캐소드(cathode)일 수 있다.
상기 제1층은 정공 수송층 및 정공 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2층은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상과 같은 실시예에 따르면 발광 효율이 우수한 유기 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 색상에 따른 발광 소자의 비교 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 색상에 따른 발광 소자의 비교 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
우선 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소에 대해 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171)과 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
신호선은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 복수의 제1 신호선(121), 데이터 신호를 전달하는 복수의 제2 신호선(171) 및 구동 전압(Vdd)을 전달하는 복수의 제3 신호선(172)을 포함한다. 제1 신호선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 제2 신호선(171) 및 제3 신호선(172)은 제1 신호선(121)과 교차하여 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행한다.
각 화소(PX)는 스위칭 박막 트랜지스터(switching thin film transistor)(Q2), 구동 박막 트랜지스터(driving thin film transistor)(Q1), 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)(70)를 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(Q2)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 제1 신호선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 신호선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막 트랜지스터(Q1)에 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(Q2)는 제1 신호선(121)에 인가되는 주사 신호에 응답하여 제2 신호선(171)에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(Q1)에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터(Q1) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 박막 트랜지스터(Q2)에 연결되어 있고, 입력 단자는 제3 신호선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 다이오드(70)에 연결되어 있다. 구동 박막 트랜지스터(Q1)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(ILD)를 흘린다.
축전기(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Q1)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 이 축전기(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(Q1)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 박막 트랜지스터(Q2)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 다이오드(70)는 구동 박막 트랜지스터(Q1)의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드(anode), 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 다이오드(70)는 구동 박막 트랜지스터(Q1)의 출력 전류(ILD)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대해 구체적으로 살펴본다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 색상에 따른 발광 소자의 비교 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(123), 박막 트랜지스터(130), 제 1 전극(160), 제1 층(161, 162), 발광층(173), 제2 층(174, 175), 제2 전극(180)을 포함한다.
제1 층(161, 162)은 정공 주입층(161) 및 정공 수송층(162)을 포함할 수 있고, 제2 층(174, 175)은 전자 수송층(174) 및 전자 주입층(175)을 포함할 수 있다.
이때, 기판(123)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 기판(123)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판일 수도 있다.
그리고, 기판(123) 위에는 기판 버퍼층(126)이 위치한다. 기판 버퍼층(126)은 불순 원소의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
이때, 기판 버퍼층(126)은 상기 기능을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 버퍼층(126)은 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiOy)막, 산질화 규소(SiOxNy)막 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 기판 버퍼층(126)은 반드시 필요한 구성은 아니며, 기판(123)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
기판 버퍼층(126) 위에는 구동 반도체층(137)이 위치한다. 구동 반도체층(137)의 재질은 다결정 규소막일 수 있다. 또한, 구동 반도체층(137)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135), 채널 영역(135)의 양 옆으로 도핑되어 형성된 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 포함한다. 여기서, 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라진다.
구동 반도체층(137) 위에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOy) 따위로 형성된 게이트 절연막(127)이 위치한다. 게이트 절연막(127) 위에는 구동 게이트 전극(133)을 포함하는 게이트 배선이 위치한다. 그리고, 구동 게이트 전극(133)은 구동 반도체층(137)의 적어도 일부, 특히 채널 영역(135)와 중첩된다.
한편, 게이트 절연막(127) 상에는 구동 게이트 전극(133)을 덮는 층간 절연막(128)이 위치한다. 게이트 절연막(127)과 층간 절연막(128)에는 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)을 드러내는 접촉 구멍이 위치한다. 층간 절연막(128)은, 게이트 절연막(127)과 마찬가지로, 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOy) 등의 세라믹(ceramic) 계열의 소재를 사용하여 만들어질 수 있다.
그리고, 층간 절연막(128) 위에는 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하는 데이터 배선이 위치한다. 또한, 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)은 각각 층간 절연막(128) 및 게이트 절연막(127)에 형성된 접촉 구멍을 통해 구동 반도체층(137)의 소스 영역(134) 및 드레인 영역(136)과 연결된다.
이와 같이, 구동 반도체층(137), 구동 게이트 전극(133), 구동 소스 전극(131) 및 구동 드레인 전극(132)을 포함하여 구동 박막 트랜지스터(130)가 형성된다. 구동 박막 트랜지스터(130)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변경 가능하다.
그리고, 층간 절연막(128) 상에는 데이터 배선을 덮는 평탄화막(124)이 위치한다. 평탄화막(124)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다. 또한, 평탄화막(124)은 드레인 전극(132)의 일부를 노출시키는 전극 컨택홀(122a)을 갖는다.
평탄화막(124)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질 등으로 만들 수 있다.
여기에서, 본 발명에 따른 일 실시예는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(124)과 층간 절연막(128) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
이때, 평탄화막(124) 위에는 유기 발광 소자의 제 1 전극(160)인 애노드(160)가 위치한다.
유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들마다 각각 배치된 복수의 제1 전극(160)을 포함한다. 이때, 복수의 제1 전극(160)은 서로 이격 배치된다. 제1 전극(160)은 평탄화막(124)의 전극 컨택홀(122a)을 통해 드레인 전극(132)과 연결된다.
또한, 평탄화막(124) 위에는 제1 전극(160)을 드러내는 개구부를 갖는 화소 정의막(125)이 위치한다. 즉, 화소 정의막(125)은 각 화소마다 형성된 복수개의 개구부를 갖는다. 이때, 화소 정의막(125)에 의해 형성된 개구부마다 유기 발광층(170)이 위치할 수 있다. 이에 따라, 화소 정의막(125)에 의해 각각의 유기 발광층이 형성되는 화소 영역이 정의될 수 있다.
이때, 제1 전극(160)은 화소 정의막(125)의 개구부에 대응하도록 배치된다. 그러나, 제1 전극(160)은 반드시 화소 정의막(125)의 개구부에만 배치되는 것은 아니며, 제1 전극(160)의 일부가 화소 정의막(125)과 중첩되도록 화소 정의막(125) 아래에 배치될 수 있다.
화소 정의막(125)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지 또는 실리카 계열의 무기물 등으로 만들 수 있다.
한편, 제1 전극(160) 위에는 유기 발광층(170)이 위치한다. 유기 발광층(170)의 구조에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
그리고, 유기 발광층(170) 상에는 제 2 전극(180), 즉 캐소드(180)가 위치할 수 있다. 이와 같이, 제1 전극(160), 유기 발광층(170) 및 제2 전극(180)을 포함하는 유기 발광 소자(LD)가 형성된다.
이때, 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)은 각각 투명한 도전성 물질로 형성되거나 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
한편, 제2 전극(180) 위에는 제2 전극(180)을 덮어 보호하는 덮개막(190)이 유기막으로 위치할 수 있다.
그리고, 덮개막(190) 위에는 박막 봉지층(120)이 위치한다. 박막 봉지층(120)은 기판(123) 위에 위치하는 유기 발광 소자(LD)와 구동 회로부를 외부로부터 밀봉시켜 보호한다.
박막 봉지층(120)은 서로 하나씩 교대로 적층되는 봉지 유기막(121a, 121c)과 봉지 무기막(173, 121d)을 포함한다. 도 2에서는 일례로 2개의 봉지 유기막(121a, 121c)과 2개의 봉지 무기막(173, 121d)이 하나씩 교대로 적층되어 박막 봉지층(120)을 구성하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
이제부터 도 3을 참고하여 본 발명의 유기 발광 소자에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 도 2의 유기 발광 소자의 일부를 확대한 부분 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자(도 2의 X 부분)는 제 1 전극(160), 정공 주입층(161), 정공 수송층(162), 발광층(173), 전자 수송층(174), 전자 주입층(175) 및 제 2 전극(180)이 순서대로 적층된 구조이다.
즉, 도 2의 유기 발광층(170)은 도 3의 제 1 전극(160), 정공 주입층(161), 정공 수송층(162), 발광층(173), 전자 수송층(174), 전자 주입층(175) 및 제 2 전극(180)을 포함한다.
이때, 정공 주입층(161)은 제 1 전극(160) 위에 위치할 수 있다. 이때, 정공 주입층(161)은 제 1 전극(160)으로부터 정공 수송층(162)으로의 정공의 주입을 개선하는 임의의 층이다. 정공 주입층(161)은 CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline), NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송층(162)은 정공 주입층(161) 상에 위치할 수 있다. 정공 수송층(162)은 정공 주입층(161)으로부터 전달되는 정공을 원활하게 수송하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 정공 수송층(162)은 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 정공 주입층(161)과 정공 수송층(162)이 적층된 구조를 형성하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 정공 주입층(161) 및 정공 수송층(162)은 단일층으로 형성할 수도 있다.
본 명세서는 도시하지 않았으나, 정공 수송층 위에 위치하는 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 버퍼층은 제1 전극(160)으로부터 발광층(173)으로 전달되는 정공의 양을 조절하는 동시에, 발광층(173)으로부터 정공 수송층(162)으로 침투되는 전자의 양을 조절할 수 있다.
즉, 버퍼층은 정공 조절 및 전자 저지층의 역할을 하여 발광층(173)에서 정공과 전자의 결합을 도우며, 정공 수송층(162)으로 침투될 수 있는 전자를 저지하여 전자로 인한 정공 수송층(162)의 손상을 방지할 수 있다.
발광층(173)은 특정 색을 표시하는 발광 물질을 포함한다. 예를 들어, 발광층(173)은 청색, 녹색 또는 적색과 같은 기본색 또는 이들을 조합하는 색을 표시할 수 있다. 본 발명의 일례로써 발광층(173)은 청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층을 포함할 수 있다.
발광층(173)은 호스트와 도펀트를 포함한다. 발광층(173)은 적색, 녹색, 청색 및 백색을 발광하는 물질을 포함할 수 있으며, 인광 또는 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다.
발광층(173)이 적색을 발광하는 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(173)이 녹색을 발광하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(173)이 청색을 발광하는 경우, CBP, 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic 를 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 전자 수송층(174)은 발광층(173) 위에 위치할 수 있다. 이때, 전자 수송층(174)은 제 2 전극(180)으로부터 발광층(173)으로 전자를 전달할 수 있다. 또한, 전자 수송층(174)은 제 1 전극(160)으로부터 주입된 정공이 발광층(173)을 통과하여 제 2 전극(180)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전자 수송층(174)은 정공 저지층의 역할을 하여, 발광층(173)에서 정공과 전자의 결합을 돕는다.
이때, 전자 수송층(174)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자 수송층(174) 위에는 전자 주입층(175)이 위치한다. 전자 주입층(175)은 제2 전극(180)으로부터 전자 수송층(174)으로의 전자의 주입을 개선하는 임의의 층이다. 전자 주입층(175)은 Alq3, LiF, 갈륨 혼합물(Ga complex), PBD 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(180)은 전자 주입층(175) 위에 위치한다. 제2 전극(180)의 재질은 은(Ag) 및 이의 합금(Ag:Yb, Ag:Mg, Ag:Al, Ag:Al:Mg 등) 중 어느 하나일 수 있으며, 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 은(Ag) 및 이의 합금을 포함하는 제2 전극(180)은 반사율이 우수하고 광 흡수가 적어, 장치에 대해 높은 신뢰성 및 안정성을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 발광층(173) 및 제2층(174, 175)의 두께(d)는 하기 식 (1)을 만족한다.
상기 식 (1)에서, λ는 광 파장이고, k는 흡수 계수, α는 조정 인자이다. 이때 광 파장은 각 유기 발광 소자가 방출하는 광의 색상에 따른 파장이며, 흡수 계수는 제2 전극의 재질에 따라 결정된다.
상기 식 (1)의 조정 인자(α)는 발광층(173)의 발광 색상에 따라 상이할 수 있다. 즉, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층에 따라 조정 인자(α) 값이 상이할 수 있다.
구체적으로 식 (1)의 조정 인자(α)는 적색 조정 인자(αr), 녹색 조정 인자(αg) 및 청색 조정 인자(αb)를 포함할 수 있으며, 적색 조정 인자(αr), 녹색 조정 인자(αg) 및 청색 조정 인자(αb) 값은 서로 다르다.
일례로써 적색 조정 인자(αr), 녹색 조정 인자(αg) 및 청색 조정 인자(αb) 순으로 커질 수 있다. 일례로써 적색 조정 인자(αr) 및 청색 조정 인자(αb)는 1.6 대 2.0의 비를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 식 (1)과 같이 조정 인자를 통해 결정되는 발광층 및 제2층의 두께는 은(Ag) 또는 이의 합금 재질인 캐소드에 기인한다. 알루미늄(Al) 또는 이의 합금 재질인 캐소드에 비해 발광층 및 제2층의 두께가 짧게 형성되어야 동등 또는 이상의 광 효율을 나타내기 때문이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 별도의 조정 인자가 필요하지 않은 캐소드를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 비해 발광층 및 제2층의 두께가 얇을 수 있다.
이와 같이 식 (1)에 의해 결정된 적색 발광층 및 제2층의 두께는 발광 파장, 흡수 계수 및 적색 조정 인자에 의해 결정될 수 있으며 일례로써 700Å 이하일 수 있다. 또한, 녹색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 발광 파장, 흡수 계수 및 녹색 조정 인자에 의해 결정될 수 있으며, 일례로써 600 옹스트롱(Å) 이하일 수 있다. 또한 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 발광 파장, 흡수 계수 및 청색 조정 인자에 의해 결정될 수 있으며, 일례로써 460Å 이하일 수 있다. 이때 식 (1)을 만족시키는 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께 대비 상기 적색 발광층 및 상기 제2층의 두께의 비는 약 1.4 이상 약 1.8 이하일 수 있으며, 일례로써 약 1.7일 수 있다.
우선은 발광층(173)에서 방출되는 광의 파장이 다르기 때문에 식 (1)을 만족하는 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층과 제2층(174, 175)의 두께가 달라진다.
도 4와 같이 적색 발광층(173R) 및 제2층(174, 175)의 두께를 dR, 녹색 발광층(173G) 및 제2층(174, 175)의 두께를 dG, 청색 발광층(173B) 및 제2층(174, 175)의 두께를 dB로 정의할 때, 파장이 가장 긴 적색 광을 방출하는 적색 발광층(173R) 및 제2층의 두께 dR이 가장 큰 값을 가지고, 파장이 가장 짧은 청색 광을 방출하는 청색 발광층(173B) 및 제2층의 두께 dB가 가장 작은 값을 가진다. 즉, dR > dG > dB가 된다.
이하에서는 표 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 광 효율을 살펴본다.
| 적색 발광층 (cd/A) |
녹색 발광층 (cd/A) |
청색 발광층 (cd/A) |
광효율 (cd/A) |
|
| 비교예 1 (Al) | 48.4 | 55.1 | 79.6 | 28.3 |
| 비교예 2 (Yb/AgYb) | 36.9 | 52.4 | 65.4 | 24.2 |
| 실시예 | 66.7 | 54.7 | 81.5 | 30.0 |
우선 비교예 1은 알루미늄 재질의 캐소드를 포함하는 유기 발광 소자에 대한 광 효율이며, 비교예 2는 비교예 1과 동일한 발광층 및 제2 층의 두께를 가지면서 은 합금 재질의 캐소드를 포함하는 유기 발광 소자에 대한 광 효율이다. 실시예는 은(Ag) 합금 재질의 캐소드를 포함하며 상기 식 (1)을 만족하는 발광층 및 제2 층의 두께를 가지는 유기 발광 소자에 대한 광 효율이다.
표 1을 살펴보면 비교예 1과 같이 알루미늄의 재질의 캐소드와 동일한 발광층 및 제2 층의 두께를 가지는 비교예 2는 비교예 1에 비해 광 효율이 현저히 낮아짐을 확인하였다. 이는 캐소드의 재질 변경에 따른 물성 변화를 전혀 고려하지 않았기 때문이다.
반면 본 발명의 실시예와 같이 은 합금 재질의 캐소드를 포함하면서 상기 식 (1)과 같이 조정 인자에 따라 조정된 발광층 및 제2 층의 두께를 가지는 유기 발광 소자는 비교예 1 및 2에 비해 우수한 광 효율을 가짐을 알 수 있었다.
정리하면 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 캐소드 재질에 따라 발광층 및 제2층의 두께를 조절하는바 향상된 광 효율을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
123: 기판 130: 박막 트랜지스터
160: 제 1 전극 180: 제 2 전극
171: 정공 주입층 172: 정공 수송층
173: 발광층 174: 전자 수송층
175: 전자 주입층
160: 제 1 전극 180: 제 2 전극
171: 정공 주입층 172: 정공 수송층
173: 발광층 174: 전자 수송층
175: 전자 주입층
Claims (14)
- 기판,
상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
상기 박막 트랜지스터와 연결되는 제1 전극,
상기 제1 전극 위에 위치하는 제1층,
상기 제1층 위에 위치하는 발광층,
상기 발광층 위에 위치하는 제2층, 및
상기 제2층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
상기 발광층 및 상기 제2층의 두께(d)는 하기 식 (1)을 만족하며,
상기 발광층은 적색 발광층 및 청색 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치:
식 (1)
상기 식 (1)에서, λ는 발광층에서 방출되는 광의 파장이고, k는 상기 제2 전극의 흡수 계수이고, α는 조정 인자이며,
상기 조정 인자(α)는, 상기 적색 발광층의 적색 조정 인자(αr) 및 상기 청색 발광층의 청색 조정 인자(αb)를 포함하고, 상기 적색 조정 인자(αr) 및 상기 청색 조정 인자(αb)는 1.6 대 2.0의 비를 가진다. - 제1항에서,
상기 발광층은 녹색 발광층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 식 (1)의 조정 인자는 상기 발광층의 발광 색상에 따라 상이한 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 식 (1)의 조정 인자(α)는,
녹색 조정 인자(αg)를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제4항에서,
상기 적색 조정 인자(αr), 상기 녹색 조정 인자(αg) 및 상기 청색 조정 인자(αb) 순으로 커지는 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 적색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 700Å 이하인 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 녹색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 600Å 이하인 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께는 460Å 이하인 유기 발광 표시 장치. - 제2항에서,
상기 청색 발광층 및 상기 제2층의 두께 대비 상기 적색 발광층 및 상기 제2층의 두께의 비는 1.4 이상 1.8 이하인 유기 발광 표시 장치. - 삭제
- 제1항에서,
상기 제2 전극의 재질은 은(Ag) 및 이의 합금 중 어느 하나인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서
상기 제1 전극은 애노드(anode)이고, 상기 제2 전극은 캐소드(cathode)인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제1층은 정공 수송층 및 정공 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에서,
상기 제2층은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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