KR20210086359A - 발광 표시 장치 - Google Patents

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황수원
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Abstract

본 발명은 발광 표시 자치에 관한 것으로, 소정 발광부의 애노드 전극에 개구부를 형성하여 전류 스프레딩 (current spreading) 효과에 의해 타색 발광부와의 효율 차를 보상한다.

Description

발광 표시 장치 {Light Emitting Device and Light Emitting Display Device}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히 애노드 구조 변경으로 발광 색별 저계조와 고계조간 효율 차를 조정하여 저계조의 색별 불균일을 방지하며 화질 불량을 개선한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 표시 장치(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 및 양자점 표시 장치(Quantum Dot Display Device) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 자발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.
한편, 자발광 표시 장치에서는 복수개의 서브 화소를 구비하고, 별도의 광원없이 각 서브 화소에 발광 소자를 구비하여, 광을 출사하고 있다.
한편, 발광 소자는 발광 재료의 효율에 영향을 많이 받는데, 발광 색별 균일한 효율을 갖기 어렵다.
본 발명은 상술한 한계를 극복하기 위해 안출한 것으로, 특히 애노드 구조 변경을 통해 발광 색별 저계조와 고계조간 효율 차를 조정하여 저계조의 색별 불균일을 방지하며 화질 불량을 개선한 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 발광 표시 장치는 애노드 전극에 개구부를 형성하여 전류 스프레딩 (current spreading) 효과에 의해 타색 발광부와의 효율 차를 보상한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 하나 이상의 개구부를 갖는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극의 개구부에 구비된 반사성 절연막과, 상기 애노드 전극 및 상기 개구부에 구비된 반사성 절연막 상에 구비된 유기 스택 및 상기 유기 스택 상에 캐소드 전극을 포함할 수 있다.
동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소, 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소에, 하나 이상의 개구부를 갖는 제 1 애노드 전극과, 상기 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 2 및 제 3 애노드 전극과, 상기 제 1 애노드 전극의 개구부에 구비된 반사성 절연막과, 상기 제 1 내지 제 3 애노드 전극 및 상기 개구부에 반사성 절연막 상에 구비된 유기 스택 및 상기 유기 스택 상에 캐소드 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 효율이 높은 발광 재료의 발광부 면적을 애노드 전극 형상으로 조절하여, 저계조의 색별 균일도를 향상시킨다.
둘째, 소정 발광부의 애노드 전극 내의 개구부의 구비로 저계조에서 선택적으로 발광 효율의 감소를 꾀할 수 있다. 이를 통해, 저계조와 고계조와 타색과 유사한 밸런스를 갖고 발광 효율을 갖도록 하여, 저계조 휘도 편차를 방지할 수 있다.
셋째, 개구부로 전극이 제거된 영역이 반사성 절연막을 더 구비하여, 이를 통해 광학적인 반사율을 유지하여 타 발광부와의 광학적 밸런스를 유지할 수 있다.
넷째, 저계조에서 색 차 보상을 위해 구비하는 개구부를 일정 폭 이하로 구비하여 구동 전압을 증가시키지 않으며, 또한, 고계조에서는 개구부를 구비하지 않은 경우와 거의 유사 수준의 전위를 유지할 수 있어 고계조 효율 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 I~I' 선상의 단면도
도 3은 도 1의 발광 표시 장치의 적색 발광부, 녹색 발광부 및 청색 발광부의 발광 소자 단면도
도 4는 동일 애노드 형상 적용시 녹색, 적색 및 청색의 전류 밀도에 의해 휘도 효율을 나타낸 그래프
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 내지 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치의 애노드 전극을 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치의 애노드 전극을 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도
도 9는 개구부 구현 여부에 따른 저전류 밀도에서 효율 변화를 나타낸 그래프
도 10은 반사 전극과 반사성 절연막 적용시 반사율의 파장별 변화 특성을 나타낸 그래프
도 11은 본 발명의 애노드 개구부 폭에 따른 구동 전압 변화를 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 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 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기판 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 I~I' 선상의 단면도이다. 도 3은 도 1의 발광 표시 장치의 적색 발광부, 녹색 발광부 및 청색 발광부의 발광 소자 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 발광 표시 장치는 기판(100) 상에, 서로 다른 색을 발광하는 제 1 발광부(R_EM), 제 2 발광부(G_EM) 및 제 3 발광부(B_EM)을 구비한다.
상기 제 1 내지 제 3 발광부(R_EM, G_EM, B_EM) 사이에는 뱅크(125)가 구비되어, 그 오픈 영역에서 각 발광부(R_EM, G_EM, B_EM)가 노출된다. 서브 화소(SP)란 각각 발광부 (R_EM 또는 G_EM 또는 B_EM)와 그 주변의 뱅크(125) 구성까지 포함한 영역을 지칭한다.
도 1에 도시된 발광부들의 배치를 살펴보면, 좌측부터, 적색 발광부(R_EM), 녹색 발광부(G_EM), 청색 발광부(B_EM) 및 다시 녹색 발광부(G_EM)가 배치되고 있어, 상대적으로 녹색 발광부(G_EM)를 더 많이 포함한 상태를 나타낸다. 이는 백색을 표시함에 있어, 녹색 발광 의존성이 커 상대적으로 녹색 발광부(G_EM)의 배치 수를 더 많이 한 것이다. 경우에 따라, 발광 표시 장치가 지향하는 색 특성에 따라 이러한 배치 가중도는 달라질 수 있다.
또한, 도 1에서 청색 발광부(B_EM)의 면적이 상대적으로 큰 데, 이는 현재 청색 발광 물질의 효율이 녹색 및 적색 발광 물질보다 낮기 때문인 것으로, 이를 보상하기 조정된 것이며, 만일 청색 재료 개발로 효율이 개선된다면 각 발광부는 동일 크기로 할 수 있다.
한편, 각 발광부(R_EM, G_EM, B_EM)의 형상은 팔각형으로 도시하였으나, 이는 일 예이며, 발광부 (R_EM, G_EM, B_EM)는 원형일 수도 있고 타원형일 수도 있고 다른 다각형 형태일 수도 있고, 혹은 코너부만 라운드된 형태일 수도 있다. 다만 형상 중 원형에 가까울수록 대칭성이 우수하며 전류 분산 효과가 우수하기 때문에, 개구부(OP)를 갖는 애노드 전극(120)은 원형 또는 원형에 가까운 다각형인 것이 보다 바람직할 것이다.
각 발광부(R_EM, G_EM, B_EM)는 아래에서부터 차례로 애노드 전극(120), 유기 스택(130) 및 캐소드 전극(140)을 포함하여 이루어진다.
유기 스택(130)은 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치는 제 2 발광부(G_EM)에 선택적으로 개구부(OP)를 구비하여 그 변형을 꾀하여, 저계조에서 색별 효율 보상을 한다.
제 2 발광부(G_EM)에 선택적으로 개구부(OP)가 더 구비된 것으로, 서로 다른 발광색 중 상대적으로 발광층 재료 중 녹색 발광층의 효율이 가장 우수하며, 특히 저계조에서 효율이 우수하기 때문이다.
한편, 도시된 예는 녹색 발광부가 구비된 예를 나타내지만 재료의 개발이 있어 녹색이 아닌 다른 색의 발광층이 더 효율이 좋다면 녹색의 발광부의 애노드 전극에 개구부(OP)가 구비될 수도 있다.
본 발명의 발광 표시 장치에 중요한 특징은 효율 차를 갖는 발광부를 구비한 구조에서, 상대적으로 효율이 타색 대비 좋은 발광부의 애노드 전극에 개구부를 구비하여 서로간의 효율을 보상하여 저계조와 고계조에서 모두 색 차가 두드러지지 않게 표현하고자 하는 것이다.
이를 위해 개구부를 갖는 발광부의 발광 소자(OLED)는 도 2와 같이, 하나 이상의 개구부(OP)를 갖는 애노드 전극(120)과, 상기 애노드 전극(120)의 개구부(OP)에 구비된 반사성 절연막(115)과, 상기 애노드 전극(120) 및 상기 개구부(OP)에 구비된 반사성 절연막(115) 상에 구비된 유기 스택(130) 및 상기 유기 스택 상에 캐소드 전극(140)을 포함할 수 있다.
상기 반사성 절연막(115)은 상기 애노드 전극(120)과 중첩하며, 상기 애노드 전극(120)의 하부에서 반사성 절연막(115)은 상기 애노드 전극(120)과 접할 수 있다.
상기 애노드 전극(120)은 반사성 전극(120a)과 투명 전극(120b)의 적층 구성을 포함할 수 있다.
만일 다른 예의 경우, 발광 표시 장치를 투명 표시 장치로 구현하는 경우, 상기 애노드 전극(120)을 단일의 투명 전극으로 할 수 있으며, 개구부(OP)에는 투명 절연막만을 구비할 수 있다. 이 경우, 개구부(OP)에 구비하는 투명 절연막은 투명 전극과 유사한 투명도를 갖도록 그 성분을 조절할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(OLED)에 상술한 개구부(OP)를 구비한 제 2 발광부(G_EM)는 녹색 발광부일 수 있다.
도 1에 도시된 예에서 상기 애노드 전극(120)의 개구부(OP)는 라인 상으로 단일로 구비된 예를 나타냈지만 그 형상은 후술하는 바와 같이, 여러 형태로 변화할 수 있다.
개구부(OP)가 위치한 부위에서 애노드 전극(120)에 전압이 인가되지 않는 부위가 발생되므로, 개구부(OP) 외의 전류의 고른 분산(current spreading) 효과를 위해 상기 개구부(OP)는 애노드 전극(120)의 중심 부위에 위치시키는 것이 바람직하다.
또한, 개구부(OP) 구비로 반사성 전극(120a) 성분이 개구부(OP)에 위치하지 않으므로, 발광부(G_EM)의 개구부(OP)의 광학적 효과를 주위의 애노드 전극(120)와 동일 유사 수준으로 유지하기 위해 개구부(OP)는 반사성 절연막(115)을 배치시킨다.
반사성 절연막(115)은 예를 들어, 굴절률 차가 있는 2개의 막을 교번하여 복수 쌍 구성함으로써 상기 애노드 전극(120)과 유사 또는 동등 이상의 반사 효율을 얻을 수 있다.
애노드 전극(120)에 이용되는 반사성 전극(120a)은 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금, APC 등이 있을 수 있고, 상기 투명 전극(120b)은 투명 전극으로 인듐, 아연, 주석, 티타늄 중 적어도 2개를 포함한 산화막일 수 있다.
한편, 반사성 절연막(115)으로는 전압이 인가되지 않는 무기 절연막이며, 산화막 또는 질화막이며, 굴절률을 조절하도록 실리콘 또는 티타늄을 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자들이 구현한 반사성 절연막(115)의 예로, 굴절률이 2.5 내지 2.65 사이의 TiO2를 제 1 막으로, 굴절률이 1.4 내지 1.5 사이의 SiO2를 제 2 막으로 하여 이를 20쌍으로 5000Å 의 두께로 구현하며, 은과 동등 유사 수준의 반사율을 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, 이러한 반사성 절연막(115)의 예는 일 예이며, 굴절률막의 차이를 주어 이를 복수 쌍 구성하여 여러 형태로 구현될 수 있다.
한편, 상기 기판(100)은 베이스 기재와 박막 트랜지스터 어레이를 포함한 구성이다.
각 애노드 전극(120)은 구동 박막 트랜지스터(TFT)와 연결될 수 있다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TFT)는 일 예로, 버퍼층(101) 상에 형성된 반도체층(102), 상기 반도체층(102)과 일부 중첩하며 차례로 형성된 게이트 절연막(103) 및 게이트 전극(104)과, 상기 반도체층(102)과 양측에 접속된 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막(103) 및 게이트 전극(104)과 상기 소스/드레인 전극(106a/106b)의 층간에 층간 절연막(105)이 더 형성될 수 있으며, 경우에 따라, 층간 절연막(105)을 생략하여 게이트 전극(104), 소스 및 드레인 전극(106a, 106b)을 동일층에 형성하여, 박막 트랜지스터에 코플래너 구조를 적용할 수도 있다.
상기 반도체층(102)은 예를 들어, 산화물 반도체, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 혹은 열거된 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TFT)를 평탄화막(110)이 구비되며, 상기 평탄화막(110) 상에 애노드 전극(120)이 구비된다.
각 애노드 전극(120)은 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(106b)과 접속될 수 있다.
도 3을 참조하여 각 발광부(R_EM, G_EM, B_EM)의 유기 스택 구성을 살펴본다.
상기 유기 스택(130)은 상기 적색 발광부(R_EM), 녹색 발광부(G_EM), 청색 발광부(B_EM) 각각에, 정공 주입층(131), 정공 수송층(132), 전자 저지층(134), 발광층(135a, 135b, 135c), 정공 저지층(136) 및 전자 수송층(137)을 포함한다.
전자 수송층(137)과 캐소드 전극(140)과의 사이에는 전자 주입층(138)이 형성될 수 있는데 상기 전자 주입층(138)은 포함되는 성분이 유기물인지 무기물인지에 따라 캐소드 전극(140)의 구성 성분으로 볼 수도 있고, 혹은 유기 스택(130)으로 구성으로 볼 수도 있다.
그리고, 상기 캐소드 전극(140) 상에는 광의 추출과 발광 소자(OLED) 보호를 위해 캐핑층(150)이 더 형성되기도 한다.
여기서, 상대적으로 파장이 긴 발광부는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 공진 거리를 길게 가지기 때문에, 적색 발광부와 녹색 발광부는 청색 발광부와 비교하여 각각 제 1, 제 2 정공 수송 보조층(133a, 133b)을 구비하여 각 발광층(135a, 135b, 135c)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 적색 발광층(135a) 하부에 제 1 정공 수송 보조층(133a)을, 녹색 발광층(135b) 하부에 제 2 정공 수송 보조층(133b)에 비해 두껍게 할 수 있다.
상기 전자 저지층(134) 및 정공 저지층(136)은 각각의 발광층(135a, 135b, 135c)으로부터 벗어나지 않게 하여, 전자와 정공이 발광층(135a, 135b, 135c) 내로 제한하는 기능을 한다. 경우에 따라 전자 저지층(134) 및 정공 저지층(136)은 생략될 수 있으며, 이의 기능을 정공 수송층이나 정공 수송 보조층이 대신하거나 전자 수송층이 대신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 상에, 상기 녹색 서브 화소가 타 색 서브 화소 대비 많이 배치되어 백색에서 녹색 의존성을 높일 수 있다. 상대적으로 현재 알려진 녹색 인광 재료의 효율이 타색 인광 재료의 효율보다 높기 때문에, 타색을 늘려 배치하는데 비해 녹색 발광부(G_EM)를 더 배치하는 것이 백색 효율의 개선에 보다 효과적이다.
도 4는 동일 애노드 형상 적용시 녹색, 적색 및 청색의 전류 밀도에 의해 휘도 효율을 나타낸 그래프이다.
도 4와 같이, 동일 애노드 전극 형상을 적용시 녹색, 적색 및 청색의 효율을 비교해보면, 특히 저전류 밀도에서 녹색 효율보다 적색 및 청색의 효율이 낮고, 점차 고전류 밀도로 가며 효율 차이가 완화되는 경향을 보여준다.
이러한 동일 애노드 전극 형상을 적용시 저계조 표현에서 녹색이 타색 대비 두드러질 수 있고, 이로 인해 저계조에서 화질 불량이 우려된다.
본 발명의 발명자들은 특히 저계조의 색 효율 차는 보상하도록 저계조에서 타색대비 우수한 효율을 갖는 발광부의 애노드 전극 형상의 변화를 제안한다.
이하, 다양한 실시예에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 내지 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치의 애노드 전극을 나타낸 평면도이다.
도 5a 와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치에서, 발광부(EM)의 애노드 전극(220)의 개구부(OP1~OP5) 형태는 복수개로 동일 간격 이격한 라인 형상의 슬릿일 수 있다. 이러한 개구부(OP1~OP5)는 애노드 전극(220)을 선택적으로 제거하여 형성할 수 있다. 개구부(OP1~OP5)를 갖는 애노드 전극(220) 내의 전류 스프레딩 효과를 위해 개구부들(OP1~OP5)의 에지에 위치한 애노드 전극(220)은 연결되어 있다.
도 5b와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 표시 장치에서, 애노드 전극(320)에 구비된 개구부(OP: OP1, OP2)는 세로 방향의 제 1 개구부(OP1)와 가로 방향의 제 2 개구부(OP2)가 연결된 십자 형상일 수 있다.
이 경우에도 십자 상의 개구부(OP) 주변의 애노드 전극(320)은 전류 스프레딩 효과를 위해 연결되어 있다.
도 5c와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치에서, 애노드 전극(420)에 구비된 개구부(OP)는 도트 형상으로 규칙적으로 이격되어 복수개 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치의 애노드 전극을 나타낸 평면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치는 애노드 전극(520)이 개구부(OP)에 의해 분할되더라도 구동 박막 트랜지스터(TFT)와 각각 제 1, 제 2 접속부(CT1, CT2)를 통해 접속시켜 동일 전압을 인가시키는 방식을 이용한 것이다. 이 경우, 개구부(OP) 양측의 애노드 전극(520)이 분리된 형상이더라도 구동 박막 트랜지스터(TFT)와 각각 제 1, 제 2 접속부(CT1, CT2)에 연결되어 있어, 동일한 구동 전류를 받아 동작 가능하다. 또한, 도 2와 같이, 개구부(OP) 하측에는 반사성 절연막(115)이 대응되어 광학적으로 애노드 전극(520)과 반사성 절연막(115)에서 동등 유사한 광반사 효과를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치는 각 서브 화소의 유기 스택(2200)이 애노드 전극(미도시)과 캐소드 전극(230) 사이에, 이층 스택으로 구비된 형상을 나타낸 것이다. 각 스택은 전하 생성층(225)을 경계로 구비되며, 상하 스택에 각 서브 화소가 동일한 발광층(223a, 227a)(223b, 227b) (223c, 227c)의 구성을 포함한다.
도시된 예에 더불어, 동일 목적으로 동일 발광층을 포함한 3개 이상의 복수 스택 포함할 수 있을 것이다.
설명하지 않은 부호 221은 정공 주입층, 222, 226은 정공 수송층, 226a는 정공 수송 보조층, 224, 228은 전자 수송층, 229는 전자 주입층들로 정공 수송 보조층(226a)을 제외하고 각 층들은 공통층으로 형성된다. 235는 캐핑층으로 유기 캐핑층(235a)과 무기 캐핑층(235b)을 포함하여 이루어짐을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도
한편, 도 8과 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치와 같이, 개구부(OP)는 녹색 발광부(G_EM)뿐만 아니라 백색 발광부(W_EM)에도 구비되어 타색과의 저계조 효율 차를 보상할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 발명자들이 애노드 전극의 개구부 구비에 따른 저계조에서 효율 보상을 검증한 실험에 대해 살펴본다.
도 9는개구부 구현 여부에 따른 저전류 밀도에서 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9와 같이, 애노드 전극 내에 개구부를 구비한 경우, 1mJ/cm2 이하 저전류 밀도에서 효율이 낮아짐을 확인할 수 있다. 반면 또한, 1mJ/cm2 이상의 전류 밀도에서 개구부를 구비한 경우와 구비하지 않은 경우 효율 차가 없는 것을 확인할 수 있다. 이는 저계조에서만 타색 대비 높은 효율을 낮추고 고계조에서는 개구부가 없는 구성과 유사 수준의 효율을 유지하여, 고계조의 효율 손실을 방지함과 동시에 저계조에서 효율 색차를 보상할 수 있음을 의미한다.
다음 실험으로 본 발명의 발명자들을 도 1 및 도 2의 개구부를 갖는 애노드 전극에 구동 전압을 각각 2.5V를 인가하고, 5V를 인가하였을 때 개구부 내에 엑시톤이 발생되는지를 평가하였다.
이는 2.5V 인가시 개구부에 엑시톤이 발생되지 않았으나, 5V 이상 인가시 개구부에는 엑시톤이 발생되었다. 즉, 5V 이상의 전압, 즉, 고계조로 애노드 전극을 구동시 개구부의 유무에 관계없이 개구부에서 전류가 발생되어 해당 발광부의 애노드 전극과 캐소드 전극 사이 발광층에 영역 구분없이 발광층 내 발광이 가능함을 의미하고, 고계조에서 효율 손실이 발생하지 않음을 확인한 것이다.
이하에서는 반사 전극과 반사성 절연막이 광학적으로 유사 수준의 반사 특성을 갖는지 확인한다.
도 10은 반사 전극과 반사성 절연막 적용시 반사율의 파장별 변화 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10과 같이, 실험예로 반사 전극(도 2의 120a)은 은(Ag)을 1000 Å의 두께로 형성하였고, 반사성 절연막(도 2의 115)은 TiO2막과 SiO2 막을 교번 복수 쌍(20쌍) 증착하여 총 500nm의 두께로 형성하였다.
이 같은 경우 가시광 영역, 특히, 녹색 광 이하에서 반사성 절연막이 반사 전극보다 반사율이 우수함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 발광 표시 장치에서 애노드 전극 개구부 하부에서도 반사성 절연막을 구비하는 경우 반사 광량을 반사 전극을 개구부없이 구비하는 경우와 동등 혹은 우위로 반사율을 유지하여 광학적 손실없이 본 발명의 개구부 구비에 따라 전류 보상 효과를 얻을 수 있음을 살펴보았다.
특히, 개구부는 모든 애노드 전극이 아니라 상대적으로 저계조에서 효율이 높은 발광부의 애노드 전극에 구비되는 것으로, 예를 들어, 녹색이나 청색 발광붕 개구부를 구비한 애노드 전극 형성시 개구부 하부에 반사성 절연막을 구비하여 광학적 손실없이 개구부에서 반사 전극과 동등 수준의 반사 효율을 얻을 수 있음을 의미한다.
도 11은 본 발명의 애노드 개구부 폭에 따른 구동 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11과 같이, 도 1의 개구부가 없는 경우(Bare)의 개구부의 폭을 각각 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 5㎛로 넓히며 전압에 대한 전류 밀도 대비 구동 전압을 평가 결과 개구부가 커지며 구동 전압이 높아지는 경향이 나타남을 보인다. 그러나, 저전류 밀도에서는 구동 전압 차가 미미하고, 고전류 밀도이더라도 구동 전압 차가 0.3V 이하로 실질적으로 표시 장치에서 사용하는 전류 밀도로 구현시 개구부 폭을 5 ㎛로 할 경우 구동 전압 증가 현상이 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
이러한 실험 결과를 고려하여 본 발명에서의 애노드 전극에 구비하는 개구부 폭은 0.1㎛ 내지 5㎛로 할 수 있다. 개구부의 폭의 하한을 0.1㎛로 한 것은 저계조에서 색 차 효율 보상 효과를 가지며, 패터닝이 가능한 범위에서 고려된 것이고, 상한을 5㎛로 한 것은 구동 전압 증가를 방지하기 위함이다.
한편, 본 발명이 발광 표시 장치는 애노드 개구부 구조 구현시, 애노드 전극을 투명 전극으로 하고, 반사성 절연막을 생략하여, 전류 스프레딩이 발생되는 영역 하부 절연층의 투과도를 적절하게 높이는 경우, 투명 디스플레이의 투과도와 타겟 효율을 달성하여 해당 제품 내에 적용도 가능하다.
본 발명의 발광 표시 장치는 효율이 높은 발광 재료의 발광부 면적을 애노드 전극 형상으로 조절하여, 저계조의 색별 균일도를 향상시킨다.
또한, 소정 발광부의 애노드 전극 내의 개구부의 구비로 저계조에서 선택적으로 발광 효율의 감소를 꾀할 수 있다. 이를 통해, 저계조와 고계조와 타색과 유사한 밸런스를 갖고 발광 효율을 갖도록 하여, 저계조 휘도 편차를 방지할 수 있다.
그리고, 개구부로 전극이 제거된 영역이 반사성 절연막을 더 구비하여, 이를 통해 광학적인 반사율을 유지하여 타 발광부와의 광학적 밸런스를 유지할 수 있다.
저계조에서 색 차 보상을 위해 구비하는 개구부를 일정 폭 이하로 구비하여 구동 전압을 증가시키지 않으며, 또한, 고계조에서는 개구부를 구비하지 않은 경우와 거의 유사 수준의 전위를 유지할 수 있어 고계조 효율 손실을 방지할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소, 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소에, 하나 이상의 개구부를 갖는 제 1 애노드 전극과, 상기 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 2 및 제 3 애노드 전극과, 상기 제 1 애노드 전극의 개구부에 구비된 절연막과, 상기 개구부를 포함한 제 1 애노드 전극과, 상기 제 2 및 제 3 애노드 전극 상에 구비된 유기 스택 및 상기 유기 스택 상에 캐소드 전극을 포함할 수 있다.
상기 절연막은 상기 제 1 애노드 전극과 중첩하며, 상기 제 1 애노드 전극의 하부에서 상기 제 1 애노드 전극과 접할 수 있다.
상기 절연막은 반사성 절연막일 수 있다.
상기 반사성 절연막은 굴절률이 다른 제 1 막 및 제 2막이 복수 쌍 구비될 수 있다.
상기 반사성 절연막은 상기 제 1 애노드 전극과 중첩하며, 상기 제 1 애노드 전극의 하부에서 상기 제 1 애노드 전극과 접할 수 있다.
상기 반사성 절연막은 굴절률이 다른 제 1 막 및 제 2막이 복수 쌍 구비될 수 있다.
상기 반사성 절연막은 산화막 또는 질화막이며, 실리콘 또는 티타늄을 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 애노드 전극은 반사성 전극과 투명 전극의 적층 구성을 포함할 수 있다.
상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 복수개의 서로 동일 간격 이격한 라인 형상일 수 있다.
상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 상기 제 1 애노드 전극의 중심으로부터 방사상으로 구비될 수 있다.
상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 복수개의 도트 형상일 수 있다.
상기 제 1 애노드 전극은 상기 개구부를 경계로 나뉠 수 있다.
상기 제 1 애노드 전극의 개구부의 폭은 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
상기 유기 스택은 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 제 1 서브 화소의 발광층은 녹색 발광층이며, 상기 제 2 및 제 3 서브 화소의 발광층은 각각 적색 발광층 및 청색 발광층일 수 있다.
상기 기판 상에, 상기 제 1 서브 화소가 상기 제 2 및 제 3 서브 화소보다 많이 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 2 서브 화소 각각에, 상기 정공 수송층과 상기 전자 저지층 사이에, 각각 제 1, 제 2 정공 수송 보조층을 더 포함하며, 상기 제 2 정공 수송 보조층이 상기 제 1 정공 수송 보조층보다 두꺼울 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기판 TFT: 구동 박막 트랜지스터
115: 반사성 절연막 OP: 개구부
120: 애노드 전극 120a: 반사 전극
120b: 투명 전극 130: 유기 스택
140: 캐소드 전극

Claims (14)

  1. 제 1 서브 화소, 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소를 갖는 기판;
    상기 제 1 서브 화소에, 하나 이상의 개구부를 갖는 제 1 애노드 전극;
    상기 제 2 서브 화소 및 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 2 및 제 3 애노드 전극;
    상기 제 1 애노드 전극의 개구부에 구비되며, 상기 제 1 애노드 전극의 하부에서 상기 제 1 애노드 전극과 접한 반사성 절연막;
    상기 개구부를 포함한 제 1 애노드 전극과, 상기 제 2 및 제 3 애노드 전극 상에 구비된 유기 스택; 및
    상기 유기 스택 상에 캐소드 전극을 포함한 발광 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사성 절연막은 굴절률이 다른 제 1 막 및 제 2막이 복수 쌍 구비된 발광 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 반사성 절연막은 산화막 또는 질화막이며,
    실리콘 또는 티타늄을 포함하는 발광 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 애노드 전극은 반사성 전극과 투명 전극의 적층 구성을 포함하는 발광 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 복수개의 서로 동일 간격 이격한 라인 형상인 발광 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 상기 제 1 애노드 전극의 중심으로부터 방사상으로 구비된 발광 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 애노드 전극의 개구부는 복수개의 도트 형상인 발광 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 애노드 전극은 상기 개구부를 경계로 나뉜 발광 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 애노드 전극의 개구부의 폭은 0.1㎛ 내지 5㎛인 발광 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 스택은
    상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층 및 전자 수송층을 포함하며,
    상기 제 1 서브 화소의 발광층은 녹색 발광층이며,
    상기 제 2 및 제 3 서브 화소의 발광층은 각각 적색 발광층 및 청색 발광층인 발광 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 스택은 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소에서 각각 공통층과 함께 동일 색의 발광층을 포함한 스택을 복수 스택 포함한 발광 표시 장치.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 기판 상에, 상기 제 1 서브 화소가 상기 제 2 및 제 3 서브 화소보다 많이 배치되는 발광 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 2 서브 화소 각각에, 상기 정공 수송층과 상기 전자 저지층 사이에, 각각 제 1, 제 2 정공 수송 보조층을 더 포함하며,
    상기 제 2 정공 수송 보조층이 상기 제 1 정공 수송 보조층보다 두꺼운 발광 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 제 4 서브 화소를 더 포함하며,
    상기 제 4 서브 화소는 하나 이상의 개구부를 갖는 제 4 애노드 전극을 포함한 발광 표시 장치.
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