KR20140103486A - 유기전계발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 기판의 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역에 각각 형성된 제 1 전극, 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역의 제 1 전극을 포함하는 상부에 형성된 제 1 발광층, 제 1 부화소 영역 및 제 2 부화소 영역의 제 1 발광층 상에 각각 형성되며 제 1 발광층의 재료를 포함하는 스페이서층, 제 1 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 2 발광층, 제 2 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 3 발광층, 및 제 1 발광층, 제 2 발광층 및 제 3 발광층을 포함하는 상부에 형성된 제 2 전극을 포함한다.

Description

유기전계발광 표시장치 {Organic light emitting display device}
본 발명은 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동전압은 감소시키고 발광효율은 향상시킬 수 있는 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다.
유기전계발광 표시장치는 주사선(scan line)과 데이터선(data line) 사이에 유기전계발광소자가 매트릭스 방식으로 연결되어 화소를 구성하는 수동 매트릭스(passive matrix) 방식과, 각 화소의 동작이 스위치 역할을 하는 박막 트랜지스터(thin film transistor)에 의해 제어되는 능동 매트릭스(active matrix) 방식으로 구성될 수 있다. 일반적으로 능동 매트릭스 방식의 유기전계발광 표시장치는 신호를 전달하기 위한 박막 트랜지스터와 신호를 유지시키기 위한 캐패시터를 포함한다.
유기전계발광소자는 애노드 전극, 발광층 및 캐소드 전극을 포함한다. 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전압이 인가되면 애노드 전극으로 주입된 정공과 캐소드 전극으로 주입된 전자가 발광층에서 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 생성된 여기자가 기저 상태로 천이하면서 빛을 방출한다. 이 때 방출하는 빛은 발광층에 따라 서로 다른 파장 예를 들어, 적색(Red), 녹색(Green) 또는 청색(Blue) 파장을 가질 수 있는데, 방출하는 빛의 파장은 발광층의 재료(호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하는 유기물)에 따라 결정될 수 있다.
유기전계발광소자는 정공과 전자의 재결합에 의해 빛을 방출하는 만큼 정공과 전자의 이동도가 매우 중요하다. 이를 위해 발광층은 정공 및 전자의 이동을 용이하게 하는 주입층 및 수송층을 포함하지만, 발광효율을 더 향상시킬 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예의 목적은 발광효율을 더 향상시킬 수 있는 유기전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예의 다른 목적은 구동전압을 감소시킬 수 있는 유기전계발광 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역에 각각 형성된 제 1 전극; 상기 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역의 제 1 전극을 포함하는 상부에 형성된 제 1 발광층; 상기 제 1 부화소 영역 및 상기 제 2 부화소 영역의 상기 제 1 발광층 상에 각각 형성되며, 상기 제 1 발광층의 재료를 포함하는 스페이서층; 상기 제 1 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 2 발광층; 상기 제 2 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 3 발광층; 및 상기 제 1 발광층, 제 2 발광층 및 제 3 발광층을 포함하는 상부에 형성된 제 2 전극을 포함한다.
상기 제 1 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 상기 도펀트 재료의 농도는 1.0% 내지 5.0%인 것이 바람직하다.
상기 스페이서층은 상기 제 1 발광층의 호스트 재료를 포함하고, 상기 호스트 재료는 카바졸(carbazol) 계열이며, 3nm 내지 10nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 제 1 보조층 및 상기 제 3 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 제 2 보조층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제 1 발광층과 제 2 발광층 및 제 3 발광층의 계면에 제 1 발광층의 호스트 재료를 포함하는 스페이서층이 각각 배치된다. 스페이서층은 제 1 발광층에서 제 2 발광층 및 제 3 발광층으로 정공이 용이하게 전달되도록 하여 구동전압이 감소될 수 있도록 하고, 제 1 발광층의 호스트 재료에 의한 삼중항 여기자(triple exciton)가 제 2 발광층 및 제 3 발광층에서 발광에 기여하도록 하여 발광효율이 향상되도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화상이 표시되는 표시영역 및 표시영역 주변의 비표시영역을 포함하는 기판, 기판의 표시영역에 형성된 복수의 화소, 그리고 복수의 화소를 밀봉하는 봉지수단을 포함한다.
복수의 화소는 각각 복수의 부화소 예를 들어, 적색(Red) 부화소, 녹색(Green) 부화소, 청색(Blue) 부화소, 백색(White) 부화소 등을 포함한다. 각 부화소는 유기전계발광소자로 구성될 수 있다. 유기전계발광소자는 애노드 전극 및 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 개재된 발광층을 포함한다. 애노드 전극과 발광층 사이에 정공 주입층 및 정공 수송층이 개재될 수 있고, 발광층과 캐소드 전극 사이에 전자 수송층 및 전자 주입층이 개재될 수 있다.
도 1은 화상이 표시되는 표시영역의 일부를 도시한 것으로, 하나의 화소를 구성하는 복수의 부화소 예를 들어, 제 1 부화소(SP1), 제 2 부화소(SP2) 및 제 3 부화소(SP2)의 단면을 도시한다.
도 1을 참조하면, 기판(10)의 제 1 부화소 영역(SP1), 제 2 부화소 영역(SP2) 및 제 3 부화소 영역(SP3)에 애노드 전극으로서, 제 1 전극(12)이 각각 형성되고, 제 1 전극(12)을 포함하는 기판(10) 상에 정공 주입층(14) 및 정공 수송층(16)이 형성된다. 정공 주입층(14) 또는 정공 수송층(16)은 생략되거나, 복수의 층으로 형성될 수 있다.
정공 수송층(16) 상에 제 1 발광층(20)이 형성된다. 도 1에는 제 1 발광층(20)이 제 1 부화소 영역(SP1), 제 2 부화소 영역(SP2) 및 제 3 부화소 영역(SP3)에 공통으로 형성된 구조를 도시하였으나, 어느 하나의 영역에만 선택적으로 형성될 수 있다.
제 1 부화소 영역(SP1)의 제 1 발광층(20) 상에 제 2 발광층(30)이 형성되고, 제 2 부화소 영역(SP2)의 제 1 발광층(20) 상에 제 3 발광층(40)이 형성된다.
제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)을 포함하는 제 1 발광층(20) 상에 전자 수송층(52) 및 전자 주입층(54)이 형성되고, 전자 주입층(54) 상에 캐소드 전극으로서, 제 2 전극(56)이 형성된다. 전자 수송층(52) 또는 전자 주입층(54)은 생략되거나, 복수의 층으로 형성될 수 있다.
제 1 발광층(20)은 일정 파장 예를 들어, 청색의 빛을 발광할 수 있는 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함한다. 도펀트 재료는 전체 농도의 5.0% 이하, 예를 들어, 1.0% 내지 5.0% 정도로 포함되는 것이 바람직하다.
제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)은 각각 스페이서층(32 및 42) 및 발광층(34 및 44)을 포함한다.
스페이서층(32 및 42)은 제 1 발광층(20)의 재료를 포함한다. 상기 재료는 제 1 발광층(20)의 호스트 재료로서, 예를 들어, 카바졸(carbazol) 계열의 재료인 것이 바람직하다. 스페이서층(32 및 42)은 3nm 이상의 두께, 예를 들어, 3nm 내지 10nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
발광층(34)은 일정 파장 예를 들어, 적색의 빛을 발광할 수 있는 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 발광층(44)은 일정 파장 예를 들어, 녹색의 빛을 발광할 수 있는 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1의 실시예는 제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)이 각각 스페이서층(32 및 42) 및 발광층(34 및 44)을 포함하는 구조이지만, 본 실시예는 제 2 발광층(30)이 스페이서층(32), 발광층(34) 및 제 1 보조층(36)을 포함하고, 제 3 발광층(40)이 스페이서층(42), 발광층(44) 및 제 2 보조층(46)을 포함하는 구조이다.
설명의 편의를 위해 도 1의 실시예에서 설명되지 않은 제 1 및 제 2 보조층(36 및 46)에 대해서만 설명하기로 한다.
제 1 및 제 2 보조층(36 및 46)은 각 발광층(30 및 40)의 광학 두께(공진 거리)를 조절하여 마이크로 캐비티(micro-cavity) 효과를 구현하기 위한 것으로, 제 2 발광층(30)의 광학 두께가 제 3 발광층(40)보다 두꺼운 경우 제 1 보조층(36)의 두께를 제 2 보조층(46)보다 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 보조층(36 및 46)은 두껍게 형성될 경우 발광층(30 및 40)의 피해를 방지하는 버퍼층으로서 작용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 발광층(20)이 제 1 부화소 영역(SP1), 제 2 부화소 영역(SP2) 및 제 3 부화소 영역(SP3)에 공통으로 형성되기 때문에 제 1 발광층(20)의 제조가 용이하며, 제조 과정에서 손상으로 인한 불량이 최소화될 수 있다.
하지만, 제 1 부화소 영역(SP1) 및 제 2 부화소 영역(SP2)에서는 제 1 발광층(20)과 제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)이 중첩되기 때문에 제 1 부화소 및 제 2 부화소를 구동하기 위해서는 높은 전압이 필요하다. 결국 소비전력이 증가한다. 또한, 복잡한 구조로 인해 각 발광층(30 또는 40)에서의 정공 및 전자의 이동도가 저하된다. 발광효율을 향상시키기 위해서는 먼저 각 발광층(30 또는 40)에서의 정공 및 전자의 이동특성을 규명해야 하는 데 복잡한 구조로 인해 규명이 쉽지 않다.
본 발명의 실시예는 구동전압을 감소시키고 정공의 이동도를 향상시키기 위해 제 1 발광층(20)과 제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)의 계면에 스페이서층(32 및 42)을 각각 배치한다.
스페이서층(32 및 42)은 발광에 기여하는 도펀트 재료는 포함하지 않으며, 정공의 전달에 기여하는 호스트 재료만을 포함한다. 스페이서층(32 및 42)은 제 1 발광층(20)의 호스트 재료를 포함하기 때문에 제 1 발광층(20)을 통해 이동하는 정공이 발광층(34 및 44)으로 용이하게 전달됨으로써 구동전압이 감소될 수 있다. 또한, 예를 들어, 청색의 빛을 발광하는 제 1 발광층(20)의 호스트 재료에 의한 삼중항 여기자(triple exciton)는 예를 들어, 적색의 빛을 발광하는 발광층(34) 및 예를 들어, 녹색의 빛을 발광하는 발광층(44)에서 발광에 기여하기 때문에 제 1 부화소 및 제 2 부화소의 발광효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예의 효과를 극대화시키기 위해서는 제 1 발광층(20)이 호스트 재료로서, 비교적 수명이 길고 안정적인 형광 재료, 예를 들어, 카바졸(carbazol) 계열의 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 발광층(20)의 도펀트 재료가 제 2 발광층(30) 및 제 3 발광층(40)으로 전달되면 제 1 부화소 및 제 2 부화소의 발광효율이 저하되기 때문에 호스트 재료에 의한 단일항 대 도펀트 재료에 의한 단일항(host singlet-to-dopant singlet)의 전이(Forster transfer)가 가능해지고, 호스트 재료에 의한 삼중항 대 도펀트 재료에 의한 삼중항(host triplet-to-dopant triplet)의 전이(Dexter transfer)는 일어나지 않도록 제 1 발광층(20)의 도펀트 재료는 전체 농도의 5% 이하가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 스페이서층(32 및 42)의 호스트 재료에 의한 단일항에서 발광층(34 및 44)의 재료에 의한 단일항으로 S→S 전이로 인한 효율이 감소되지 않도록 스페이서층(32 및 42)을 3nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 기판
12: 제 1 전극
14: 정공 주입층
16: 정공 수송층
20: 제 1 발광층
30: 제 2 발광층
32, 42: 스페이서층
34, 44: 발광층
36, 46: 보조층
40: 제 3 발광층
52: 전자 수송층
54: 전자 주입층
56: 제 2 전극

Claims (8)

  1. 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역에 각각 형성된 제 1 전극;
    상기 제 1 부화소 영역, 제 2 부화소 영역 및 제 3 부화소 영역의 제 1 전극을 포함하는 상부에 형성된 제 1 발광층;
    상기 제 1 부화소 영역 및 상기 제 2 부화소 영역의 상기 제 1 발광층 상에 각각 형성되며, 상기 제 1 발광층의 재료를 포함하는 스페이서층;
    상기 제 1 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 2 발광층;
    상기 제 2 부화소 영역의 스페이서층 상에 형성된 제 3 발광층; 및
    상기 제 1 발광층, 제 2 발광층 및 제 3 발광층을 포함하는 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함하고, 상기 도펀트 재료의 농도는 1.0% 내지 5.0%인 유기전계발광 표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스페이서층은 상기 제 1 발광층의 호스트 재료를 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 호스트 재료는 카바졸(carbazol) 계열인 유기전계발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서층은 3nm 내지 10nm의 두께로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발광층 사이에 형성된 정공 주입층 및 정공 수송층을 더 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광층, 제 2 발광층 및 제 3 발광층을 포함하는 상부에 형성된 전자 수송층; 및
    상기 전자 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 전자 주입층을 더 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 제 1 보조층; 및
    상기 제 3 발광층과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 제 2 보조층을 더 포함하는 유기전계발광 표시장치.
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