KR20160083381A - 다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치 - Google Patents

다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 애노드 전극, 캐소드 전극, 전하 생성 층, 제1 스택, 및 제2 스택을 포함한다. 애노드 전극은 기판 상에 배치된다. 캐소드 전극은 애노드 전극과 대향하여 배치된다. 전하 생성 층은 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된다. 제1 스택은 전하 생성 층과 캐소드 전극 사이에 배치되고, 제1 유기 발광 층, 제1 유기 발광 층 상부에 배치된 제1 공통 층, 및 제1 유기 발광 층 하부에 배치된 제2 공통 층을 갖는다. 제2 스택은 전하 생성 층과 애노드 전극 사이에 배치된다. 제1 공통 층 및 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나는 전하 생성 층의 측벽을 덮는다.

Description

다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치{Organic Light Emitting Diode Display Having Multi-Layer Stack Structure}
본 발명은 다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스택 구조들 사이에 배치되는 전하 생성 층과, 스택 구조를 덮도록 배치된 캐소드 전극의 직접적인 접촉을 방지하여 패널 외곽부 화면 이상 현상을 개선한 다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하기 위한 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD), 및 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등이 있다. 이 중 유기발광 다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
도 1은 유기발광 다이오드의 구조를 나타내는 도면이다. 유기발광 다이오드는 도 1과 같이 전계발광하는 유기 전계발광 화합물층과, 유기 전계발광 화합물층을 사이에 두고 대향하는 캐소드 전극(Cathode) 및 애노드 전극(Anode)을 포함한다. 유기 전계발광 화합물층은 발광층(Emission layer, EML)을 포함하며, 정공주입층(Hole injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron injection layer, EIL)등을 더 포함할 수 있다.
유기발광 다이오드는 애노드 전극(Anode)과 캐소드 전극(Cathode)에 주입된 정공과 전자가 발광층(EML)에서 재결합할 때의 여기 과정에서 여기자(excition)가 형성되고 여기자로부터의 에너지로 인하여 발광한다. 유기발광다이오드 표시장치는 도 1과 같은 유기발광다이오드의 발광층(EML)에서 발생하는 빛의 양을 전기적으로 제어하여 영상을 표시한다.
유기발광 다이오드의 특징을 이용한 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode display)에는 패시브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Passive Matrix type Organic Light Emitting Diode display)와 액티브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Active Matrix type Organic Light Emitting Diode display)가 있다.
이 중 액티브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라함.)를 이용하여 유기발광 다이오드에 흐르는 전류를 제어하여 화상을 표시한다.
도 2는 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 등가 회로도의 한 예이다. 도 3은 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3에서 절취선 I-I'로 자른 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치는 스위칭 TFT(ST), 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT(DT), 구동 TFT(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 도 4의 TFT는 바텀 게이트(bottom gate) 방식의 TFT를 예시하나, 이에 한정되지 않고 탑 게이트(top gate) 방식 등 다른 구조의 TFT가 구비될 수 있다.
스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체 층(DA), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 유기발광 층(OLE)이 개재되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압(VSS)에 연결된다. 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(DG)과 구동 전류 배선(VDD) 사이 혹은 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(DG)과 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD) 사이에는 보조 용량(Cst)이 배치된다.
좀 더 상세히 설명하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 기판(SUB) 상에 스위칭 TFT(ST) 및 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(SG, DG)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 전극(SG, DG) 위에는 게이트 절연막(GI)이 덮고 있다. 게이트 전극(SG, DG)과 중첩되는 게이트 절연막(GI)의 일부에 반도체 층(SA, DA)이 형성되어 있다. 반도체 층(SA, DA) 위에는 일정 간격을 두고 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD)이 마주보고 형성된다. 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)은 게이트 절연막(GI)에 형성된 콘택홀을 통해 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(DG)과 접촉한다. 이와 같은 구조를 갖는 스위칭 TFT(ST) 및 구동 TFT(DT)를 덮는 보호막(PAS)이 전면에 도포된다.
이와 같이 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성된 기판은 여러 구성 요소들이 형성되어 표면이 평탄하지 못하고, 단차가 많이 형성되어 있다. 유기발광 층(OLE)는 평탄한 표면에 형성되어야 발광이 일정하고 고르게 발산될 수 있다. 따라서, 기판의 표면을 평탄하게 할 목적으로 오버코트 층(OC)을 기판 전면에 도포한다.
그리고 오버코트 층(OC) 위에 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 여기서, 애노드 전극(ANO)은 오버코트 층(OC) 및 보호막(PAS)에 형성된 콘택홀을 통해 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결된다.
애노드 전극(ANO)이 형성된 기판 위에, 화소 영역을 정의하기 위해 스위칭 TFT(ST), 구동 TFT(DT) 그리고 각종 배선들(DL, SL, VDD)이 형성된 영역 위에 뱅크(BANK)를 형성한다. 뱅크(BANK)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO)이 발광 영역이 된다. 뱅크(BANK)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에 유기발광 층(OLE)을 형성한다. 유기발광 층(OLE) 위에는 캐소드 전극(CAT)이 형성된다.
도 4와 같이, 상부 발광형(Top Emission)이며, 풀-칼라를 구현하는 유기발광 다이오드 표시장치의 경우, 애노드 전극(ANO)은 반사 전극으로 형성한다. 그리고 유기발광 층(OLE)이 적색, 녹색, 청색 중 어느 한 색상을 발현하는 유기물질로 이루어질 수 있다. 그리고 캐소드 전극(CAT)은 기판 전체 표면에 걸쳐 도포될 수 있다. 또 다른 예로, 유기발광 층(OLE)이 백색광을 발현하는 유기물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 유기발광 층(OLE)과 캐소드 전극(CAT)은 기판 전체 표면에 걸쳐 도포될 수 있다. 그리고 유기발광 층(OLE) 위에 혹은 캐소드 전극(CAT) 위에 컬러 필터가 형성될 수 있다.
한편, 하부 발광형(Bottom Emission)이며, 풀-칼라를 구현하는 유기발광 다이오드 표시장치의 경우, 오버코트 층(OC)과 보호막(PAS) 사이에 컬러 필터를 더 포함하고, 애노드 전극(ANO)은 투명 도전물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 유기발광 층(OLE)은 백색광을 발현하는 유기물질로 이루어질 수 있다. 그리고 유기발광 층(OLE)과 캐소드 전극(CAT)은 기판 전체 표면에 걸쳐 도포될 수 있다. 이로써, 유기발광 다이오드 표시장치가 완성된다.
최근에는, 유기발광 다이오드 표시장치의 전류 효율을 높이고, 발광 소자의 수명을 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 종래와 동등한 소비 전력으로 높은 휘도를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하거나, 낮은 소비 전력으로도 종래와 동등한 정도의 휘도를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 전류 효율 및 소자의 수명을 증가시키기 위해 다층 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 스택 구조들 사이에 배치되는 전하 생성 층이 캐소드 전극과 직접 접촉되는 것을 방지하여, 패널 외곽부 화면 이상 현상을 개선한 다층 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 애노드 전극, 캐소드 전극, 전하 생성 층, 제1 스택, 및 제2 스택을 포함한다. 애노드 전극은 기판 상에 배치된다. 캐소드 전극은 애노드 전극과 대향하여 배치된다. 전하 생성 층은 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치된다. 제1 스택은 전하 생성 층과 캐소드 전극 사이에 배치되고, 제1 유기 발광 층, 제1 유기 발광 층 상부에 배치된 제1 공통 층, 및 제1 유기 발광 층 하부에 배치된 제2 공통 층을 갖는다. 제2 스택은 전하 생성 층과 애노드 전극 사이에 배치된다. 제1 공통 층 및 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나는 전하 생성 층의 측벽을 덮는다.
전하 생성 층의 측벽은 제1 공통 층 및 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나를 사이에 두고, 캐소드 전극과 이격되어 배치된다.
제1 공통 층 및 제2 공통 층은 전하 생성 층의 측벽을 덮는다.
제2 스택은 제2 유기 발광 층과, 제2 유기 발광 층 상부에 배치된 제3 공통층, 및 제2 유기 발광 층 하부에 배치된 제4 공통 층을 포함한다.
제1 공통 층 및 제3 공통 층은 전자 수송 층을 포함한다.
제2 공통 층 및 제4 공통 층은 정공 수송 층을 포함한다.
본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 애노드 전극, 하부 스택, 전하 생성 층, 상부 스택, 캐소드 전극, 및 접촉 차단부를 포함한다. 애노드 전극은 기판 상에 배치된다. 하부 스택은 애노드 전극 상에 배치된다. 전하 생성 층은 제2 스택 상에 배치된다. 상부 스택은 전하 생성 층 상에 배치된다. 캐소드 전극은 상부 스택 상에 배치된다. 접촉 차단부는 캐소드 전극과 전하 생성 층의 측벽 사이에 개재된다.
전하 생성 층은 접촉 차단부를 사이에 두고, 캐소드 전극과 이격되어 배치된다.
상부 스택은 제1 유기 발광 층, 제1 유기 발광 층 상부에 배치된 제1 공통 층, 및 제1 유기 발광 층 하부에 배치된 제2 공통 층을 포함하고,
접촉 차단부는 제1 공통 층 및 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나이다.
하부 스택은 제2 유기 발광 층, 제2 유기 발광 층 상부에 배치된 제3 공통 층, 및 제2 유기 발광 층 하부에 배치된 제4 공통 층을 포함한다.
본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 다층의 스택 구조로 형성되어, 단층 스택 구조 대비 전류 효율을 향상시킬 수 있고, 소자 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치는 전하 생성 층과 캐소드 전극이 접촉되는 것을 방지하여, 패널 외곽부 화면 이상 현상을 개선 시킬 수 있다.
도 1은 유기발광 다이오드의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 등가 회로도의 한 예이다.
도 3은 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3을 절취선 I-I'으로 절취한 것으로, 액티브 매트릭스형 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5를 Ⅱ-Ⅱ'로 절취한 것으로, 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에서 캐소드 전극, 전하 생성 층, 및 캐소드 전극과 전하 생성 층 사이에 배치된 공통 층의 적층 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 설명한다. 도 5는 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 6은 도 5에서 절취선 Ⅱ-Ⅱ'로 절취한 것으로, 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 영상 정보를 표시하는 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA)을 구동하기 위한 여러 소자들이 배치되는 비 표시 영역(NA)이 정의된 기판(SUB)을 포함한다.
비 표시 영역(NA)에는 데이터 배선(DL)들에 화상 정보에 해당하는 신호를 공급하기 위한 데이터 구동부(혹은, Data Driving Integrated Circuit)(DIC)와, 게이트 배선(GL)들에 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 구동부(혹은, Gate Driving Integrated Circuit)(GIP)가 배치될 수 있다. 데이터 배선(DL)들 및 구동 전류 배선(VDD)들의 개수가 많아지는, 고 해상도의 경우, 데이터 구동부(DIC)는 기판(SUB)의 외부에 실장하고, 데이터 구동부(DIC) 대신에 데이터 접속 패드들이 배치될 수도 있다.
표시장치의 구조를 단순하게 하기 위해, 게이트 구동부(GIP)는 기판(SUB)의 일측 부에 직접 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 기판(SUB)의 최 외곽부에는 기저 전압(Ground Voltage)을 공급하는 기저 배선(VSS)이 배치된다. 기저 배선(VSS)은 기판(SUB)의 외부에서 공급되는 기저 전압을 인가받아, 데이터 구동부(DIC) 및 게이트 구동부(GIP)에 모두 기저 전압을 공급하도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기전 배선(VSS)은 기판(SUB)의 상부 측변에 배치된 데이터 구동부(DIC)에 연결되고, 기판(SUB)의 좌측 및/또는 우측 변에 배치된 게이트 구동부(GIP)의 외측에서 기판을 감싸듯이 배치될 수 있다.
표시 영역(AA)에는 매트릭스 방식으로 배열된 복수 개의 화소 영역(PA)들이 정의된다. 예를 들어, M×N 방식의 장방형으로 화소 영역(PA)들이 정의될 수 있다. 하지만, 화소 영역(PA)은 반드시 이러한 방식에만 국한되는 것이 아니고, 다양한 방식으로 배열될 수도 있다. 각 화소 영역(PA)들이 동일한 크기를 가질 수도 있고, 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 또한, RGB(적녹청) 색상을 나타내는 세 개의 서브 화소를 하나의 단위로 하여, 규칙적으로 배열될 수도 있다. 가장 단순한 구조로 설명하면, 화소 영역(PA)들은 가로 방향으로 진행하는 복수 개의 게이트 배선(GL)들과 세로 방향으로 진행하는 복수 개의 데이터 배선(DL)들 및 구동 전류 배선(VDD)들의 교차 구조로 정의될 수 있다.
각 화소 영역(PA)에는 유기발광 다이오드 표시장치의 핵심 구성 요소들인 유기발광 다이오드와 유기발광 다이오드를 구동하기 위한 박막 트랜지스터들이 형성된다. 박막 트랜지스터들은 화소 영역(PA)의 일측 부에 정의된 박막 트랜지스터 영역(TA)에 형성될 수 있다. 유기발광 다이오드는 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 그리고, 두 전극들 사이에 개재된 발광 구조체를 포함한다.
애노드 전극(ANO)은 화소 영역(PA) 내에서 일부 영역을 차지하도록 형성되며, 박막 트랜지스터 영역(TA)에 형성된 박막 트랜지스터와 연결된다. 애노드 전극(ANO) 위에 발광 구조체가 형성되며, 캐소드 전극(CAT)은 발광 구조체 위에 형성된다. 캐소드 전극(CAT)은 적어도 화소 영역(PA)들이 배치된 표시 영역(AA)의 면적을 모두 덮도록 일체형으로 형성된다.
캐소드 전극(CAT)은 기판(SUB)의 외측부에 배치된 기저 배선(VSS)과 접촉한다. 즉, 기저 배선(VSS)을 통해 캐소드 전극(CAT)에 기저 전압을 인가한다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압을 인가받고, 애노드 전극(ANO)은 화상 전압을 인가받아, 그 사이의 전압차이에 의해 발광 구조체에서 빛이 발광하여 화상 정보를 표시한다.
이와 같이, 캐소드 전극(CAT)은 기저 배선(VSS)을 노출하는 콘택홀(CHC)을 통해 기저 배선(VSS)과 접촉하도록 표시 영역(AA) 전체를 덮으면서, 비 표시 영역(NA)에까지 연장된 구조를 갖는다. 반면에, 발광 구조체는 캐소드 전극(CAT)보다 작은 면적을 갖는다.
발광 구조체를 좀 더 상세히 설명하기 위해 도 6을 더 참조한다. 본 발명에서 애노드 전극이 형성되기 전까지의 구조는 도 6에 도시된 구조에 한정되는 것은 아니며, 종래에 알려진 모든 구조를 포함할 수 있다.
표시 영역(AA)과 비 표시 영역(NA)이 정의된 기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터(미도시)가 배치되고, 박막 트랜지스터(미도시)가 형성될 때 함께 형성되는 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD), 및 기저 배선(VSS)이 게이트 절연막(GI) 위에 배치된다. 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD), 및 기저 배선(VSS) 위에는 보호막(PAS)이 배치되며, 보호막(PAS)에는 기저 배선(VSS) 일부를 노출하는 콘택홀(CHC)이 형성된다. 보호막(PAS) 위에는 기저 배선(VSS)을 노출하는 콘택홀(CHC)을 노출하도록 평탄화 막(PL)이 형성된다. 평탄화 막(PL) 위에는 박막 트랜지스터(미도시)와 연결된 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 애노드 전극(ANO) 위에는, 애노드 전극(ANO)의 테두리를 덮으며, 애노드 전극(ANO)의 대부분을 노출시키는 뱅크(BN)가 형성된다.
캐소드 전극(CAT)은 애노드 전극(ANO)과 대향하여 형성된다. 캐소드 전극(CAT)은 표시 영역(AA)을 모두 덮으며, 비 표시 영역(NA)에까지 연장되어 형성된다. 캐소드 전극(CAT)은 콘택홀(CHC)을 통해 기저 배선(VSS)과 연결된다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 발광 구조체가 형성된다.
발광 구조체는 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치된 전하 생성 층(Charge Generation Layer, CGL), 전하 생성 층(CGL)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치된 제1 스택(STC1), 및 애노드 전극(ANO)과 전하 생성 층(CGL) 사이에 배치된 제2 스택(STC2)을 포함한다.
전하 생성 층(CGL)은 제1 스택(STC1)과 제2 스택(STC2) 사이에 배치되어 전하를 발생시킨다. 전하 생성 층(CGL)은 p형 전하 생성 층과 n형 전하 생성 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 전하 생성 층(CGL)은 양 전하와 음전하를 양쪽 방향으로 발생하는 p형 전하 생성 층과, n형 전하 생성 층으로 구성될 수 있으며 실질적으로 전극 역할을 한다.
좀더 자세하게는, 전하 생성 층(CGL)은 n형 전하 생성 층과 p형 전하 생성 층이 접합된 pn접합 전하 생성 층(CGL)일 수 있다. 이때, pn접합 전하 생성층(CGL)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 각 발광 층에 전하를 주입한다. 즉, n형 전하 생성 층은 애노드 전극(ANO)에 인접한 제2 스택(STC2)에 전자를 공급하고, p형 전하 생성 층은 제1 스택(STC1)에 정공을 공급함으로써, 다수의 발광 층을 구비하는 유기전계발광소자의 발광 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 구동 전압도 낮출 수 있다.
n형 전하 생성 층은 금속 또는 n형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, n형이 도핑된 유기물질에 사용되는 n형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, n형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 호스트 물질은 질소 원자를 포함하는 헤테로고리를 갖는 탄소수가 20개 이상 60개 이하인 유기물일 수 있고, 예를 들어, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 트리아진, 하이드록시퀴놀린 유도체 및 벤즈아졸 유도체 및 실롤 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.
한편, p형 전하 생성 층은 금속 또는 p형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, p형이 도핑된 유기물질에 사용되는 p형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, p형 도펀트는 2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbCl5으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-디(1-나프틸)-N,N-디페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(TPD) 및 N,N,N',N'-테트라나프탈레닐-벤지딘(TNB)로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.
제1 스택(STC1)과 제2 스택(STC2) 각각은 적어도 하나 이상의 유기 발광 층(EML1, EML2)을 포함하며, 각각의 유기 발광 층(EML1, EML2)을 사이에 두고, 그 상부 및 하부에 공통 층(COM)을 포함한다. 즉, 제1 스택(STC1)은 제1 유기 발광 층(EML1), 캐소드 전극(CAT)과 제1 유기 발광 층(EML1) 사이에 배치된 제1 공통 층(COM1), 및 제1 유기 발광 층(EML1)과 전하 생성 층(CGL) 사이에 배치된 제2 공통 층(COM2)을 포함한다. 제2 스택(STC2)은 제2 유기 발광 층(EML2), 전하 생성 층(CGL)과 제2 유기 발광 층(EML2) 사이에 배치된 제3 공통 층(COM3), 및 제2 유기 발광 층(EML2)과 애노드 전극(ANO) 사이에 배치된 제4 공통 층(COM4)을 포함한다.
제1 공통 층(COM1)과 제3 공통 층(COM3)은 전자 수송 층(Electron Transport Layer ; ETL)을 포함한다. 제2 공통 층(COM2)과 제4 공통 층(COM4)은 정공 수송 층(Hole Transport Layer ; HTL)을 포함한다. 필요에 따라서, 제1 공통 층(COM1)은 전자 수송 층과 캐소드 전극(CAT) 사이에 배치되는 전자 주입 층(Electron Injection Layer ; EIL)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 공통 층(COM2)은 전하 생성 층(CGL)과 정공 수송 층 사이에 배치되는 정공 주입 층(Hole Injection Layer ; HIL)을 더 포함할 수 있고, 제4 공통 층(COM4)은 애노드 전극(ANO)과 정공 수송 층 사이에 배치되는 정공 주입 층을 더 포함할 수 있다. 공통 층(COM)의 구조는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 정공 및 전자의 흐름을 활성화하여 발광 구조체의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 구조라면 모두 포함될 수 있다
제1 스택(STC1)의 제1 유기 발광 층(EML1)과 제2 스택(STC2)의 제2 유기 발광 층(EML2)은 서로 적층되어 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있다. 일 예로, 적색, 녹색, 청색 화소 영역(PA)에는 각각 적색, 녹색, 청색의 제1 유기 발광 층(EML1)과 적색, 녹색, 청색의 제2 유기 발광 층(EML2)이 적층되어, 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있다. 이때, 제1 유기 발광 층(EML1)과 제2 유기 발광 층(EML2)에는 구현하고자 하는 색에 대응되는 발광 물질이 화소 영역(PA)마다 선택적으로 도포된다.
또 다른 예로, 제1 스택(STC1)의 제1 유기 발광 층(EML1)과 제2 스택(STC2)의 제2 유기 발광 층(EML2)은 서로 적층되어 백색 광을 방출하고, 적색, 녹색, 청색 화소 영역(PA)에 각각 대응되도록 배치된 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(미도시)를 통과하면서, 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있다. 예를 들어, 옐로우그린(yellow-green)을 발광하는 제1 유기 발광 층(EML1)과, 청색(blue)을 발광하는 제2 유기 발광 층(EML2)을 적층하여, 백색 광을 방출할 수 있다. 이때, 제1 유기 발광 층(EML1)과 제2 유기 발광 층(EML2)은 각각 기판(SUB) 전면에 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명에서는 화소 영역마다 두 개의 유기 발광 층이 적층되어 형성된다. 본 발명에 따르면 화소 영역마다 두 개의 유기 발광 층에서 빛이 발생하기 때문에, 1 스택 구조와 동등한 소비 전력으로 높은 휘도를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공할 수 있고, 낮은 소비 전력으로도 1 스택 구조와 동등한 정도의 휘도를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 낮은 데이터 전압으로도 1 스택 구조와 동일한 휘도를 얻을 수 있기 때문에, 구동 소자의 스트레스 양을 줄일 수 있어 소자 수명을 향상시킬 수 있다.
2 스택 구조를 갖는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치에서는 전하 생성 층(CGL)과 캐소드 전극(CAT)의 직접적인 접촉을 방지하기 위해, 전하 생성 층(CGL)을 제1 스택(STC1)의 공통 층(COM1, COM2) 중 적어도 어느 하나 보다 좁은 면적으로 형성한다. 즉, 본 발명에서 제1 스택(STC1)의 공통 층(COM1, COM2) 중 적어도 어느 하나는 전하 생성 층(CGL)보다 넓은 면적을 갖도록 형성되기 때문에, 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽을 덮도록 배치된다.
본 발명에서는 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽과 캐소드 전극(CAT) 사이에도 공통 층이 개재되기 때문에, 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽과 캐소드 전극(CAT)이 단락되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1 스택(STC1)의 공통 층(COM1, COM2) 중 적어도 어느 하나가 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성층(CGL)의 접촉을 차단하는 접촉 차단부로서 기능을 하기 때문에 패널 외곽부 화면 이상 현상을 방지할 수 있다.
좀 더 자세하게는, 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성 층(CGL)이 직접 접촉하는 경우, 접촉 영역에서 구동 전압이 높아지고, 부하(load)가 높게 걸리면서 주변 대비 상대적으로 밝아지는 패널 외곽부 화면 이상 현상이 발생할 수 있다. 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성 층(CGL)의 직접적인 접촉으로, 저 계조 구동 시, 주변에 비해 표시 영역의 외곽부 테두리만 밝게 보이는 현상이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 전하 생성 층(CGL)과 캐소드 전극(CAT) 간에 단락을 방지하기 위해, 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽을 이격하여 형성함으로써, 패널 외곽부 이상 현상을 방지할 수 있다.
이하, 도 7a 및 도 7b를 더 참조하여, 전하 생성 층, 캐소드 전극, 및 전하 생성 층과 캐소드 전극 사이에 배치된 공통 층이 배치될 수 있는 다양한 적층 구조 예를 설명한다.
도 6에 도시된 A영역에서와 같이, 제2 공통 층(COM2)이 전하 생성 층(CGL)보다 넓은 면적으로 형성되어, 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽을 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 공통 층(COM1)은 제2 공통 층(COM2)과 동일한 면적을 갖도록 형성되어, 제3 공통 층(COM3) 상부에 배치될 수 있다. 다른 예로, 도 7a와 같이, 제2 공통 층(COM2)이 전하 생성 층(CGL)보다 넓은 면적으로 형성되어, 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽을 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 공통 층(COM1)은 제2 공통 층(COM2) 보다 넓은 면적을 갖도록 형성되어, 제2 공통 층(COM2)의 끝단 측벽을 덮도록 배치될 수 있다. 이 경우, 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성 층(CGL) 사이에 이격 거리를 더 확보할 수 있어, 패널 외곽부 이상 현상을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
또 다른 예로, 도 7b와 같이, 제2 공통 층(COM2)과 전하 생성 층(CGL)은 동일한 면적을 갖도록 형성되고, 제1 공통 층(COM1)이 제2 공통 층(COM2)과 전하 생성 층(CGL)보다 넓은 면적을 갖도록 형성되어, 제2 공통 층(COM2)과 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽을 덮도록 배치될 수도 있다. 본 발명의 발광 구조체 구조는 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 캐소드 전극(CAT)과 전하 생성 층(CGL) 사이에 공통 층을 개재하여, 전하 생성 층(CGL)의 끝단 측벽이 캐소드 전극(CAT)과 직접 접촉되는 것을 방지하는 구조라면 모두 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 2 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 일 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 3층 이상의 다층 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치에도 적용될 수 있다. 즉, 다층의 스택 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치에서, 스택 구조들 사이에 배치되는 전하 생성 층들이 캐소드 전극과 직접 접촉되지 않도록, 공통 층을 전하 생성 층들과 캐소드 전극 사이에 개재하는 구조라면 모두 본 발명에 포함될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
SUB : 기판 ANO : 애노드 전극
STC1 : 제1 스택 CGL : 전하 생성 층
STC2 : 제2 스택 EML1 : 제1 유기 발광 층
EML2: 제2 유기 발광 층 COM1 : 제1 공통 층
COM2 : 제2 공통 층 COM3 : 제3 공통 층
COM4 : 제4 공통 층 CAT : 캐소드 전극

Claims (10)

  1. 기판 상에 배치된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극과 대향하여 배치된 캐소드 전극;
    상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 배치된 전하 생성 층;
    상기 전하 생성 층과 상기 캐소드 전극 사이에 배치되고, 제1 유기 발광 층, 상기 제1 유기 발광 층 상부에 배치된 제1 공통 층, 및 상기 제1 유기 발광 층 하부에 배치된 제2 공통 층을 갖는 제1 스택; 및
    상기 전하 생성 층과 상기 애노드 전극 사이에 배치되는 제2 스택을 포함하고,
    상기 제1 공통 층 및 상기 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나는 상기 전하 생성 층의 측벽을 덮는 유기발광 다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하 생성 층의 측벽은 상기 제1 공통 층 및 상기 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나를 사이에 두고, 상기 캐소드 전극과 이격되어 배치된 유기발광 다이오드 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공통 층 및 상기 제2 공통 층은 상기 전하 생성 층의 측벽을 덮는 유기발광 다이오드 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 스택은 제2 유기 발광 층과, 상기 제2 유기 발광 층 상부에 배치된 제3 공통층, 및 상기 제2 유기 발광 층 하부에 배치된 제4 공통 층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 공통 층 및 상기 제3 공통 층은 전자 수송 층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 공통 층 및 상기 제4 공통 층은 정공 수송 층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  7. 기판 상에 배치된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극 상에 배치된 하부 스택;
    상기 제2 스택 상에 배치된 전하 생성 층;
    상기 전하 생성 층 상에 배치된 상부 스택;
    상기 상부 스택 상에 배치된 캐소드 전극; 및
    상기 캐소드 전극과 상기 전하 생성 층의 측벽 사이에 개재된 접촉 차단부를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전하 생성 층은 상기 접촉 차단부를 사이에 두고, 상기 캐소드 전극과 이격되어 배치된 유기발광 다이오드 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 상부 스택은 제1 유기 발광 층, 상기 제1 유기 발광 층 상부에 배치된 제1 공통 층, 및 상기 제1 유기 발광 층 하부에 배치된 제2 공통 층을 포함하고,
    상기 접촉 차단부는 상기 제1 공통 층 및 상기 제2 공통 층 중 적어도 어느 하나인 유기발광 다이오드 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 스택은 제2 유기 발광 층, 상기 제2 유기 발광 층 상부에 배치된 제3 공통 층, 및 상기 제2 유기 발광 층 하부에 배치된 제4 공통 층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
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