KR20220038647A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 복수의 스택 및, 상기 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중 상기 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층일수록, 상대적으로 상기 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖는다. 이에 따라, 복수의 스택 간의 전자와 정공의 밸런스를 최적화하여, 유기 발광 표시 장치의 구동 전압을 낮추고 수명이 향상될 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층 각각의 두께를 두 개의 전극 사이에서의 전자와 정공의 밸런스를 고려하여 구성함으로써, 구동 전압 및 수명 특성이 향상된 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light-emitting display apparatus, OLED apparatus)는 자체 발광(self-luminance) 특성을 갖는 차세대 표시 장치이다. 구체적으로, 유기 발광 표시 장치는 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로부터 각각 주입된 정공(hole)과 전자(electron)가 발광층에서 재결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자의 에너지 방출에 의해 특정 파장의 광이 발생되는 현상을 이용한 표시 장치이다.
유기 발광 표시 장치(OLED apparatus)는, 액정 표시 장치(liquid crystal display apparatus)와 달라 별도의 광원이 요구되지 않으므로, 경량, 박형으로 제조가 가능한 장점이 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치에 비해, 시야각, 명암비(contrast ratio), 응답 속도 및 소비 전력 등의 측면에서 우수한 장점이 있어, 차세대 표시 장치로서 연구되고 있다.
한편, 백색 유기 발광 표시 장치(white OLED apparatus)는, 백색의 광을 낼 수 있는 최소한의 색 조합, 예를 들어, 적색(red, R), 녹색(green, G) 및 청색(blue, B)을 조합하거나, 보색 관계에 있는 청색(B)과 황색(yellow, Y)을 조합하는 방식으로 구현이 가능하며, 이와 같은 색 조합에 따라 다양한 발광층 구조를 가질 수 있다.
하나의 방안으로, 복수의 발광 분자가 혼합된 단일 발광층이 백색의 광을 발광하는 방식이다. 예를 들어, 두 개의 전극 사이에 배치된 단일 발광층은, 밴드 갭 에너지가 큰 호스트(host) 및 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 도펀트(dopant)를 포함하며, 각각의 도펀트에 의해 발광된 광이 혼합되어 백색의 광이 방출될 수 있다. 그러나, 이 방식은 백색의 밸런스를 조절하기 위해 발광 분자를 미세 조정하는 공정의 구현이 어려울 뿐만 아니라, 도펀트로의 에너지 전달이 불완전하여 발광 효율이 저하되는 문제점이 있다.
다른 방안으로는, 두 개의 전극 사이에 백색이 조합되는 복수의 스택(stack)을 배치함으로써, 복수의 스택으로부터 각각 발광된 광이 혼합되어 백색의 광이 발광되는 방식이다. 예를 들어, 청색(B) 도펀트를 포함하는 발광층을 하나의 스택으로 구성하고, 황색(Y) 또는 황-녹색(yellow-green, YG) 도펀트를 포함하는 발광층을 또 다른 스택으로 구성하여 서로 적층하면, 두 개의 스택으로부터 발광된 광은 혼합되어 백색의 광이 방출될 수 있다. 이 방식은 각각의 스택이 독립적으로 구성되므로, 에너지 전달이 용이하여 발광 효율이 높은 장점이 있다.
그러나, 이 방식은 두 개의 전극 사이에 많은 층들이 적층되면서 유기 발광 표시 장치의 구동 전압이 상승하는 문제가 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 우수한 화질을 원하는 소비자의 요구에 따라 유기 발광 표시 장치의 색 좌표 특성 및 색재현율을 높이기 위해서는, 두 개의 전극 사이에 보다 많은 수의 스택 또는 발광층을 구성해야 하나, 이는 결과적으로 구동 전압의 상승으로 이어져 유기 발광 표시 장치의 수명이 저하되는 문제를 야기할 수 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 이웃하는 스택들 사이에 배치된 전하 생성층(charge generation layer, CGL)을 최적화하여 두 개의 전극 사이에서의 전자와 정공의 밸런스를 유지시킴으로써, 구동 전압이 낮아질 수 있는 새로운 구조의 유기 발광 표시 장치를 발명하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제는, 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층 각각의 두께를 두 개의 전극 사이에서의 전자와 정공의 밸런스를 고려하여 구성함으로써, 구동 전압이 감소되고 수명이 향상된 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 서로 대향하는 반사-애노드 및 투명-캐소드, 상기 반사-애노드와 상기 투명-캐소드 사이에, 제1 발광층을 포함하는 제1 스택, 상기 제1 스택과 상기 투명-캐소드 사이에, 제2 발광층을 포함하는 제2 스택, 상기 제2 스택과 상기 투명-캐소드 사이에, 제3 발광층을 포함하는 제3 스택, 상기 제1 스택과 상기 제2 스택 사이의 제1 전하 생성층 및 상기 제2 스택과 상기 제3 스택 사이의 제2 전하 생성층을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제1 전하 생성층의 두께가 상기 제2 전하 생성층의 두께보다 큰 값을 갖도록 구성됨에 따라, 복수의 스택 간의 전하 밸런스가 유지되어 유기 발광 표시 장치의 구동 전압 특성 및 수명 특성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제1 전하 생성층의 두께는, 상기 제2 전하 생성층의 두께 대비, 1.4배 이상 1.6배 이하의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제1 전하 생성층은 제1 N형 전하 생성층과 제1 P형 전하 생성층을 포함하고, 상기 제1 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제1 P형 전하 생성층의 두께보다 큰 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제1 N형 전하 생성층의 두께는, 상기 제1 P형 전하 생성층의 두께 대비, 1.5배 이상 1.7배 이하의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제1 N형 전하 생성층은 상기 제1 스택과 접하고, 상기 제1 P형 전하 생성층은 상기 제2 스택과 접할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 제2 전하 생성층은 제2 N형 전하 생성층과 제2 P형 전하 생성층을 포함하고, 상기 제2 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제2 P형 전하 생성층의 두께보다 큰 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 복수의 스택 및, 상기 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중 상기 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층일수록, 상대적으로 상기 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖는다. 이에 따라, 복수의 스택 간의 전자와 정공의 밸런스를 최적화하여, 유기 발광 표시 장치의 구동 전압을 낮추고 수명이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층의 두께는, 상기 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층의 두께 대비, 1.4배 이상 1.6배 이하의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중 상기 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층은 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층을 포함하고, 상기 N형 전하 생성층의 두께는 상기 P형 전하 생성층의 두께보다 큰 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 N형 전하 생성층은 상대적으로 상기 애노드에 가깝게 배치되고, 상기 P형 전하 생성층은 상대적으로 상기 캐소드에 가깝게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 스택으로부터 발광된 광이 서로 혼합되어 상기 캐소드를 통과하여 백색의 광으로 방출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 반사-애노드와 투명-캐소드 사이에 배치된 복수의 스택 및, 상기 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중에서, 상기 복수의 스택 중 전자의 공급이 가장 적은 스택과 접하여 배치된 전하 생성층의 두께가 가장 큰 값을 갖는다. 이에 따라, 반사-애노드와 투명-캐소드 사이에서의 전자와 정공의 밸런스가 유지되어 유기 발광 표시 장치의 구동 전압이 감소되고, 수명이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중 상기 반사-애노드에 가장 가깝게 배치된 전하 생성층의 두께가 가장 큰 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 전하 생성층 중 상기 반사-애노드에 가장 가깝게 배치된 전하 생성층은, N형 전하 생성층 및 상기 N형 전하 생성층보다 얇은 두께를 갖는 P형 전하 생성층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 N형 전하 생성층은 상대적으로 상기 반사-애노드에 가깝게 배치되고, 상기 P형 전하 생성층은 상대적으로 상기 투명-캐소드에 가깝게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층 각각의 두께를 최적화함으로써, 두 개의 전극 사이에서의 전자와 정공의 밸런스를 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 유기 발광 표시 장치의 구동 전압이 감소되고, 수명이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 복수의 전하 생성층 중 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층일수록 상대적으로 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖도록 구성됨으로써, 복수의 스택 간의 전하 밸런스(charge balance)가 유지되어 유기 발광 표시 장치의 구동 전압이 감소되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 복수의 전하 생성층 중에서, 전자의 공급이 가장 적은 스택과 인접하여 배치된 전하 생성층의 두께가 가장 큰 값을 갖도록 구성함으로써, 복수의 스택 간의 전자와 정공의 균형을 맞춰 유기 발광 표시 장치의 구동 전압 및 수명이 개선되는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 주요 구성 요소를 나타낸 단면도이다.
도 3은 비교예 및 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 전압 및 수명을 나타낸 표이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 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 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', ‘~에 이어서’, ‘~다음에’, ‘~전에’ 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, ‘바로’ 또는 ‘직접’이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 두 개의 객체가 중첩(overlap)된다는 것은, 두 개의 객체의 상하 관계에 있어서 그 사이에 다른 객체의 존재 유무를 떠나 적어도 일부분이 겹친다는 의미를 가질 수 있으며, 다른 다양한 명칭으로도 호칭될 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 유기 발광 표시 장치(1000)는, 기판(100), 박막 트랜지스터(300), 발광 소자(light-emitting device, ED)를 포함한다.
유기 발광 표시 장치(1000)는 복수의 화소(pixel, P)를 포함한다. 화소(P)는 실제 빛이 발광되는 최소 단위의 영역을 말하며, 서브-화소 또는 화소 영역으로 지칭될 수 있다. 또한, 복수의 화소(P)가 모여 백색의 광을 표현할 수 있는 최소의 군(group)이 될 수 있으며, 예를 들어, 적색 화소(red pixel), 녹색 화소(green pixel) 및 청색 화소(blue pixel)가 하나의 군을 이룰 수 있다. 또는, 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 및 백색 화소(white pixel)가 하나의 군을 이룰 수도 있다. 그러나, 이에 한정된 것은 아니며 다양한 화소 설계가 가능하다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해, 하나의 화소(P) 만을 도시하였다.
박막 트랜지스터(300)는 기판(100) 상에 배치되며, 발광 소자(ED)로 다양한 신호를 공급한다. 도 1에 도시된 박막 트랜지스터(300)는 발광 소자(ED)의 애노드(400)와 연결된 구동 박막 트랜지스터일 수 있다. 기판(100) 상에는 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터 또는 커패시터(capacitor) 등이 더 배치될 수 있다.
기판(100)은 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 유기 또는 폴리이미드(polyimide) 계열의 재료로 이루어진 플렉서블 필름으로 이루어질 수 있다.
박막 트랜지스터(300)는 게이트 전극(310), 액티브층(320), 소스 전극(330) 및 드레인 전극(340)을 포함한다. 도 1을 참고하면, 기판(100) 상에 게이트 전극(310)이 배치되고, 게이트 절연층(210)이 게이트 전극(310)을 덮는다. 게이트 절연층(310) 상에는 게이트 전극(310)과 중첩(overlap)되도록 액티브층(320)이 배치되고, 액티브층(320) 상에는 소스 전극(330)과 드레인 전극(340)이 이격되어 배치된다.
게이트 전극(310), 소스 전극(330) 및 드레인 전극(340)은 도전 물질로 이루어지며, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
액티브층(320)은 종류에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon, poly-Si), 산화물(oxide) 및 유기물(organic materials) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
게이트 절연층(210)은 무기 물질로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있으며, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어질 수 있다.
도 1에서는 박막 트랜지스터(300)가 스태거드(staggered) 구조인 것으로 도시되었으나, 이에 한정된 것은 아니며 코플라나(coplanar) 구조일 수도 있다.
박막 트랜지스터(300) 상에는 소스 전극(330)의 일부를 노출시키는 평탄화층(220)이 배치된다. 평탄화층(220)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있으며, 유기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(220)은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl) 등으로 이루어질 수 있다.
발광 소자(ED)는 평탄화층(220) 상에 배치되며, 애노드(400), 발광부(light-emitting unit, 500) 및 캐소드(600)를 포함한다. 발광 소자(ED)의 애노드(400)는 박막 트랜지스터(300)의 소스 전극(330)과 연결되며, 박막 트랜지스터(300)를 통해 다양한 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터(300)의 종류에 따라서, 애노드(400)는 박막 트랜지스터(300)의 드레인 전극(340)과 연결될 수도 있다.
도 1의 유기 발광 표시 장치(1000)는 상부 발광(top emission) 방식으로, 발광부(500)로부터 발광된 광(L)이 캐소드(600)를 통과하여 상부 방향으로 방출된다. 상부 발광 방식의 유기 발광 표시 장치(1000)는, 발광부(500)로부터 방출된 광(L)이 하부 방향(또는, 기판(100)을 통과하는 방향)으로 향하지 않으므로, 박막 트랜지스터(300)가 발광 소자(ED)와 기판(100) 사이에, 발광 소자(ED)와 중첩되어 배치가 가능하다. 따라서, 상부 발광 방식의 유기 발광 표시 장치(1000)는, 하부 발광(bottom emission) 방식의 유기 발광 표시 장치와 비교하여, 개구율(aperture ratio)이 향상될 수 있으며, 이에 따라 유기 발광 표시 장치(1000)의 고해상도 구현이 용이할 수 있다.
뱅크(230)는 화소(P)를 구획하며, 애노드(400)의 끝 단을 덮는다. 도 1을 참고하면, 뱅크(230)는 애노드(400) 상면의 일부를 노출시킨다. 뱅크(230)는 유기 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 포토아크릴(photoacryl) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에 도시되진 않았으나, 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광부(500)로부터 백색의 광(L)이 발광되는 경우, 발광부(500)로부터 발광된 백색의 광(L)은 화소(P) 별로 배치된 컬러 필터(color filter)를 통과하여, 화소(P)로 구현된다 .예를 들어, 발광부(500)로부터 발광된 백색의 광(L)이 적색의 컬러 필터를 통과하는 경우, 적색 화소(red pixel)로 구현되고, 녹색의 컬러 필터를 통과하는 경우, 녹색 화소(green pixel)로 구현되며, 청색의 컬러 필터를 통과하는 경우, 청색 화소(blue pixel)로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)의 주요 구성 요소를 나타낸 단면도이다. 구체적으로, 도 1의 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광 소자(ED)의 적층 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참고하면, 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광 소자(ED)는, 서로 대향하는 애노드(400)와 캐소드(600) 및, 그 사이의 발광부(500)를 포함한다. 발광부(500)는, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에 위치하는 모든 층들 또는 모든 층들의 적층 구조를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광부(500)는, 복수의 스택(stack)(510, 520, 530) 및, 복수의 스택(510, 520, 530)으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층(540, 550)을 포함한다. 구체적으로, 복수의 발광부(500)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에, 제1 발광층(510E)을 포함하는 제1 스택(510), 제1 스택(510)과 캐소드(600) 사이에, 제2 발광층(520E)을 포함하는 제2 스택(520) 및, 제2 스택(520)과 캐소드(600) 사이에, 제3 발광층(530E)을 포함하는 제3 스택(530)을 포함한다. 또한, 발광부(500)는, 제1 스택(510)과 제2 스택(520) 사이의 제1 전하 생성층(540) 및 제2 스택(520)과 제3 스택(530) 사이의 제2 전하 생성층(550)을 포함한다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광부(500)는 공통 발광층(common emission layer) 구조를 가지며, 백색의 광(L)을 발광한다. 공통 발광층 구조의 발광부(500)는 모든 화소(P)가 개구된 공통 마스크(common mask)를 이용하여 형성 가능하며, 화소(P) 별 패턴 없이 모든 화소(P)에 동일한 구조로 적층될 수 있다. 즉, 공통 발광층 구조의 발광부(500)는, 하나의 화소(P)에서 이웃하는 화소(P)까지 끊어진 부분 없이 연결 또는 연장되어 배치되며, 복수의 화소(P)를 공유한다. 또한, 발광부(500)의 복수의 스택(510, 520, 530)으로부터 각각 발광된 광이 서로 혼합되어 백색의 광(L)이 캐소드(600)를 통과하여 방출된다.
애노드(400)는 화소(P) 별로 이격되어 배치된다. 애노드(400)는 발광부(500)로 정공(hole)을 공급 또는 전달하는 전극이며, 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 연결된다.
애노드(400)는, 발광부(500)로부터 발광된 광(L)이 애노드(400)에 반사되어 보다 원활하게 상부 방향(또는, 캐소드(600)를 통과하는 방향)으로 방출될 수 있도록 반사 특성을 갖는 구조로 구성된다. 예를 들어, 애노드(400)는, 반사층과 투명층이 적층된 2층 구조로 구성될 수 있다. 투명층은 발광부(500)로 정공을 공급 또는 전달하는 역할을 하고, 반사층은 발광부(500)로부터 발광된 광(L)을 반사시키는 역할을 한다. 또는, 애노드(400)는, 투명층, 반사층 및 투명층이 적층된 3층 구조로 구성될 수도 있다. 투명층은, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 TCO(transparent conductive oxide) 물질로 이루어질 수 있고, 반사층은, 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 애노드(400)는, 발광부(500)로 정공을 공급 또는 전달할 수 있는 특성을 갖는 동시에 발광부(500)로부터 발광된 광(L)을 반사시키는 특성을 갖는 물질 또는 구조로 구성된 단일층일 수도 있다. 이와 같이, 반사 특성을 갖는 구조로 구성된 애노드(400)는 반사-애노드로 지칭될 수 있다.
캐소드(600)는 발광부(500) 상에 배치되며, 발광부(500)로 전자(electron)를 공급 또는 전달하는 전극이다. 캐소드(600)는, 발광부(500)로부터 발광된 광(L)이 통과될 수 있도록 투명 특성을 갖는 구조로 구성되며, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예를 들어, 캐소드(600)는, 은(Ag), 마그네슘(Mg), 은-마그네슘(Ag-Mg) 등과 같은 금속 물질이 매우 얇은 두께로 구성될 수 있다. 또는, 캐소드(600)는, ITO, IZO 등과 같은 TCO 물질로 이루어질 수도 있다. 이와 같이, 투명 특성을 갖는 구조로 구성된 캐소드(600)는 투명-캐소드로 지칭될 수 있다.
애노드(400)와 캐소드(600) 사이에 배치된 발광부(500)는 복수의 스택(510, 520, 530)을 포함한다. 구체적으로, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에는, 제1 발광층(510E)을 포함하는 제1 스택(510), 제2 발광층(520E)을 포함하는 제2 스택(520) 및 제3 발광층(530E)을 포함하는 제3 스택(530)이 적층되어 배치된다.
제1 스택(510)은 애노드(400) 상에 배치되며, 복수의 스택(510, 520, 530) 중 상대적으로 애노드(400)에 가장 가깝게 배치된다. 다시 말하면, 제1 스택(510)은 복수의 스택(510, 520, 530) 중 상대적으로 캐소드(600)로부터 가장 멀리 배치되므로, 복수의 스택(510, 520, 530) 중 상대적으로 캐소드(600)로부터의 전자의 공급이 가장 적은 스택일 수 있다.
제1 스택(510)은 제1 발광층(510E)을 포함하며, 제1 발광층(510E)은 적어도 하나의 호스트(host)와 적어도 하나의 도펀트(dopant)를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 발광층(510E)은 적어도 하나의 호스트(host)와 청색(blue)의 광을 발광하기 위한 도펀트(dopant)를 포함하는 단일층일 수 있다. 이 경우, 제1 스택(510)으로부터 발광되는 광의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 이상 480㎚ 이하의 범위일 수 있다.
또는, 제1 발광층(510E)은, 적어도 하나의 호스트와 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층 및, 적어도 하나의 호스트와 적색(red)의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층을 포함하는 다중층일 수 있다. 이 경우, 제1 스택(510)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 440㎚ 이상 650㎚ 이하의 범위일 수 있다.
또는, 제1 발광층(510E)은, 적어도 하나의 호스트와 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트 및 적색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 단일층일 수도 있다. 이 경우, 제1 스택(510)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 440㎚ 이상 650㎚ 이하의 범위일 수 있다.
그러나, 제1 스택(510)의 구조는, 이에 제한되는 것은 아니며, 설계에 따라, 다양한 구조를 가질 수 있다.
제2 스택(520)은, 제1 스택(510) 상에, 또는 제1 스택(510)과 캐소드(600) 사이에 배치되며, 제2 발광층(520E)을 포함한다. 제2 발광층(520E)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 발광층(520E)은 적어도 하나의 호스트와 황색(yellow) 또는 황-녹색(yellow-green)의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 단일층일 수 있다. 이 경우, 제2 스택(520)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 510㎚ 이상 580㎚ 이하의 범위일 수 있다.
또는, 제2 발광층(520E)은 적어도 하나의 호스트와 황색 또는 황-녹색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층 및, 적어도 하나의 호스트와 녹색(green) 또는 적색(red)의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층을 포함하는 다중층일 수 있다. 이 경우, 제2 스택(520)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 510㎚ 이상 650㎚ 이하의 범위일 수 있다.
그러나, 제2 스택(520)의 구조는, 이에 제한되는 것은 아니며, 설계에 따라, 다양한 구조를 가질 수 있다.
제3 스택(530)은, 제2 스택(520) 상에, 또는 제2 스택(520)과 캐소드(600) 사이에 배치되며, 복수의 스택(510, 520, 530) 중 상대적으로 캐소드(600)에 가장 가깝게 배치된다.
제3 스택(530)은 제3 발광층(530E)을 포함하며, 제3 발광층(530E)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제3 발광층(530E)은 적어도 하나의 호스트와 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 단일층일 수 있다. 이 경우, 제3 스택(530)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 440㎚ 이상 480㎚ 이하의 범위일 수 있다.
또는, 제3 발광층(530E)은, 적어도 하나의 호스트와 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층 및, 적어도 하나의 호스트와 적색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 층을 포함하는 다중층일 수 있다. 이 경우, 제3 스택(530)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 440㎚ 이상 650㎚ 이하의 범위일 수 있다.
또는, 제3 발광층(530E)은, 적어도 하나의 호스트와 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트 및 적색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 단일층일 수도 있다. 이 경우, 제3 스택(530)으로부터 발광되는 광의 피크 파장은 440㎚ 이상 650㎚ 이하의 범위일 수 있다.
그러나, 제3 스택(530)의 구조는, 이에 제한되는 것은 아니며, 설계에 따라, 다양한 구조를 가질 수 있다.
앞서 설명한 제1 스택(510), 제2 스택(520) 및 제3 스택(530)으로부터 각각 발광된 광은 서로 혼합되어 발광부(500)로부터 백색의 광(L)이 캐소드(600)를 통과하여 방출된다.
도면에 도시되진 않았으나, 제1 스택(510), 제2 스택(520) 및 제3 스택(530)은 각각, 설계에 따라, 정공 주입층(hole injecting layer), 정공 수송층(hole transporting layer), 전자 수송층(electron transporting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
정공 주입층은, 애노드(400)로부터의 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, 예를 들어, MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 수송층은, 애노드(400) 또는 전하 생성층(540, 550)으로부터 공급 또는 전달된 정공을 발광층(510E, 520E, 530E)으로 원활하게 전달하기 위한 층이며, 예를 들어, NPD(N,N'-bis(naphthalene-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine) 및 Spiro-TAD(2,2'7,7'tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9'-spirofluorene) 등으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한된 것은 아니다.
전자 수송층은, 캐소드(600) 또는 전하 생성층(540, 550)으로부터 공급 또는 전달된 전자를 발광층(510E, 520E, 530E)으로 원활하게 전달하기 위한 층이며, 예를 들어, PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tertbutylphenyl-1,2,4-triazole), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium), TPBi(2,2',2'-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) 등으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한된 것은 아니다.
전자 주입층은, 캐소드(600)로부터의 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 한다.
도 2를 참고하면, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에 배치된 발광부(500)는, 복수의 스택(510, 520, 530)으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층(540, 550)을 포함한다. 구체적으로, 제1 스택(510)과 제2 스택(520) 사이에는 제1 전하 생성층(540)이 배치되고, 제2 스택(520)과 제3 스택(530) 사이에는 제2 전하 생성층(550)이 배치된다.
제1 전하 생성층(540)은, 제1 스택(510)과 제2 스택(520)으로 전하를 공급 또는 조절하며, 제1 N형 전하 생성층(540N)과 제1 P형 전하 생성층(540P)을 포함한다. 이때, 제1 N형 전하 생성층(540N)은 상대적으로 제1 스택(510)에 가깝게 또는 접하여 배치되고, 제1 P형 전하 생성층(540P)은 상대적으로 제2 스택(520)에 가깝게 또는 접하여 배치된다.
제2 전하 생성층(550)은, 제2 스택(520)과 제3 스택(530)으로 전하를 공급 또는 조절하며, 제2 N형 전하 생성층(550N)과 제2 P형 전하 생성층(550P)을 포함한다. 이때, 제2 N형 전하 생성층(550N)은 상대적으로 제2 스택(520)에 가깝게 또는 접하여 배치되고, 제2 P형 전하 생성층(550P)은 상대적으로 제3 스택(530)에 가깝게 또는 접하여 배치된다.
제1 N형 전하 생성층(540N)과 제2 N형 전하 생성층(550N)은, 예를 들어, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속(alkali metal), 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속(alkali earth metal)으로 도핑된 층을 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 P형 전하 생성층(540P)과 제2 P형 전하 생성층(550P)은, 예를 들어, P형 도펀트를 포함하는 층으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
앞서 언급하였듯이, 우수한 화질을 원하는 소비자의 요구에 따라 유기 발광 표시 장치(1000)의 색 좌표 특성 및 색재현율을 높이기 위하여, 유기 발광 표시 장치(1000)의 발광부(500)는 보다 많은 수의 스택 또는 발광층을 포함할 필요가 있다. 그러나, 이는 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압 상승으로 이어져 유기 발광 표시 장치의 수명이 저하되는 문제를 야기할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)에서는, 복수의 스택(510, 520, 530)으로 전자 또는 정공을 공급하는 복수의 전하 생성층(540, 550) 각각의 두께를 최적화함으로써, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에서의 전자 또는 정공의 밸런스를 유지하여, 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)에 있어서, 발광 소자(ED) 내에서의 정공의 생성과 이동은 실질적으로 캐소드(600)로부터 공급되는 전자의 이동과 동시에 발생하는 반응을 말한다. 즉, 캐소드(600)로부터 공급되는 전자의 이동에 따라, 정공의 생성과 이동이 동시에 발생되므로, 캐소드(600)로부터 공급되는 전자의 이동 특성이 발광 소자(ED) 내에서의 전자와 정공의 밸런스에 중요한 영향을 미치게 된다.
앞서 언급하였듯이, 제1 스택(510)은, 복수의 스택(510, 520, 530) 중 상대적으로 캐소드(600)로부터 가장 멀리 위치하므로, 전자의 공급이 가장 적은 스택이 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 전자의 공급이 가장 적은 제1 스택(510)과 가장 가깝게 또는 접하여 배치된 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)를, 상대적으로 캐소드(600)와 가깝게 배치된 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)보다 두껍게 구성함으로써, 제1 스택(510)으로의 전자의 공급을 높여, 두 개의 전극(400, 600) 사이에서의 전하 밸런스를 강화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)에서 전자와 정공의 밸런스 또는 전하 밸런스를 유지하는 것이 중요한 이유는 다음과 같다. 두 개의 전극(400, 600) 사이에 배치되고, 각각 적어도 하나의 발광층(510E, 520E, 530E)을 포함하는 복수의 스택(510, 520, 530)은 독립적으로 구성되며, 각각의 스택(510, 520, 530)으로부터 발광된 광이 서로 혼합되어 백색의 광(L)을 방출하게 된다. 즉, 원하는 백색의 광(L)을 방출하기 위해서는, 각각의 스택(510, 520, 530)으로부터 발광되는 광의 양이나 색을 적절히 조절할 필요가 있다. 이때, 각각의 스택(510, 520, 530)으로부터 발광되는 광의 양이나 색은 각 스택(510, 520, 530)으로 주입되는 전자와 정공의 공급에 의해 조절된다. 뿐만 아니라, 각 스택(510, 520, 530)으로 주입되는 전자와 정공의 공급의 균형이 무너지게 되면, 두 개의 전극(400, 600) 사이에서의 전자와 정공의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하므로, 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압이 증가되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 각각의 스택(510, 520, 530)으로 주입되는 전자와 정공의 공급을 조절하여 두 개의 전극(400, 600) 사이에서의 전자와 정공의 밸런스 또는 전하 밸런스를 유지시킴으로써, 유기 발광 표시 장치(1000)의 광 효율 및 구동 전압 특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)와 동일한 값을 같거나 더 작은 값을 갖게 되면, 캐소드(600)로부터 가장 멀리 위치하여 전자의 공급이 가장 적은 제1 스택(510)으로 충분한 전자가 공급되지 못하므로, 제1 스택(510)으로부터 원하는 광이 발광되지 못하게 된다. 뿐만 아니라, 각각의 스택(510, 520, 530)으로의 전자와 정공의 흐름이 원활하게 이루어지지 않으므로, 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압이 상승되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)에 있어서, 보다 바람직하게는, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 대비, 1.4배 이상 1.6배 이하의 값으로 구성됨으로써, 두 개의 전극(400, 500) 사이에서의 전자와 정공의 균형이 보다 효과적으로 유지될 수 있다. 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 대비, 1.4배 미만 또는 1.6배 초과하는 값을 갖는 경우, 제1 스택(510)으로 전자가 충분히 공급되지 못하거나, 또는 전자의 공급이 지나치게 증가되어, 발광부(500) 내에서의 전자와 정공의 흐름이 무너져, 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압이 상승하는 문제로 이어질 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 복수의 스택(510, 520, 530) 및, 복수의 스택(510, 520, 530)으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층(540, 550)을 포함하는 유기 발광 표시 장치(1000)에 있어서, 복수의 전하 생성층(540, 550) 중 상대적으로 애노드(400)에 가깝게 배치된 전하 생성층일수록, 상대적으로 캐소드(600)에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖도록 구성됨으로써, 복수의 스택(510, 520, 530) 간의 전하 밸런스가 유지될 수 있다. 즉, 상대적으로 애노드(400)에 가깝게 배치된 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 상대적으로 캐소드(600)에 가깝게 배치된 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)보다 큰 값을 갖도록 구성함으로써, 두 개의 전극(400, 600) 사이에서의 전하 밸런스가 유지되어 유기 발광 표시 장치(1000)의 구동 전압이 감소되는 효과가 있다.
한편, 앞서 언급하였듯이, 전하 생성층(540, 550)은 인접하여 배치된 스택으로 공급되는 전자 또는 정공을 조절하는 역할을 한다. 구체적으로, 제1 전하 생성층(540)의 제1 P형 전하 생성층(540P)은 인접하여 배치된 제2 스택(520)으로 정공을 공급한다. 이때, 제1 P형 전하 생성층(540P) 내에서 정공과 동시에 생성된 전자는 제1 N형 전하 생성층(540N)을 통해 제1 스택(510)으로 전자가 공급된다. 즉, 제1 N형 전하 생성층(540N)은 인접하여 배치된 제1 스택(510)으로 공급되는 전자를 조절하는 역할을 한다. 이와 마찬가지로, 제2 전하 생성층(550)의 제2 P형 전하 생성층(550P)은 인접하여 배치된 제3 스택(530)으로 정공을 공급하고, 제2 P형 전하 생성층(550P) 내에서 정공과 동시에 생성된 전자는 제2 N형 전하 생성층(550N)을 통해 제2 스택(520)으로 전자가 공급된다. 즉, 제2 N형 전하 생성층(550N)은 인접하여 배치된 제2 스택(520)으로 공급되는 전자를 조절하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제1 전하 생성층(540)의 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)를 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)보다 두껍게 구성함으로써, 제1 스택(510)으로의 전자의 공급을 보다 원활하게 조절할 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가, 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P) 대비, 1.5배 이상 1.7배 이하의 값으로 구성됨으로써, 제1 스택(510)으로의 전자의 공급 및 복수의 스택(510, 520, 530) 간의 전자와 정공의 균형이 보다 효과적으로 조절 또는 유지될 수 있다.
또한, 제2 전하 생성층(550)의 제2 N형 전하 생성층(550N)의 두께(T2N)를 제2 P형 전하 생성층(550P)의 두께(T2P)보다 큰 값으로 구성함으로써, 제3 스택(530) 대비 전자의 공급이 적은 제2 스택(520)으로의 전자의 공급을 원활하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 복수의 스택(510, 520, 530) 간의 전자와 정공의 공급을 보다 미세하게 조절함으로써, 유기 발광 표시 장치(1000)의 전하 밸런스를 개선하는 데 더욱 효과적일 수 있다.
도 3은 비교예 및 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 전압 및 수명을 나타낸 표이다.
도 3의 실시예는, 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층 중, 상대적으로 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층이 상대적으로 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖는 구조이다. 또한, 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층에 포함된 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층의 두께를 비교했을 때, N형 전하 생성층의 두께가 P형 전하 생성층의 두께보다 두꺼운 구조이다.
구체적으로, 도 3의 실시예는, 도 2에서 설명한 유기 발광 표시 장치(1000)의 구조를 가지며, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)보다 큰 값을 가지고, 제1 전하 생성층(540)의 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)보다 큰 값을 갖는 구조이다. 이때, 제1 스택(510)은, 정공 주입층, 정공 수송층, 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 발광층(510E) 및 전자 수송층을 포함한다. 그리고, 제2 스택(520)은, 정공 수송층, 황-녹색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 발광층(520E) 및 전자 수송층을 포함한다. 그리고, 제3 스택(530)은, 정공 수송층, 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트를 포함하는 발광층(530E), 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함한다.
도 3을 참고하면, 실시예는, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 320Å이고, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)가 220Å으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)와 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 비율은, T1 : T2 = 1.45 : 1 이다. 즉, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 대비 약 1.45배의 값을 갖는다. 또한, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 200Å이고, 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)가 120Å으로, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)와 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)의 비율은, T1N : T1P = 1.67 : 1 이다. 즉, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P) 대비 약 1.67배의 값을 갖는다.
이와 같은 실시예 구조의 구동 전압은 11.81V 의 값을 갖는다. 또한, 실시예 구조가 청색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 270hr 이고, 황-녹색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 900hr 이다. 여기서, 5% drop 수명은, 유기 발광 표시 장치의 초기 휘도를 100%라고 했을 때, 초기 휘도가 95%까지 감소되는데 걸리는 시간을 나타낸다.
도 3의 비교예 1은, 각 스택(510, 520, 530) 구조는 실시예와 동일하나, 복수의 전하 생성층(540, 550)의 두께에만 차이가 있다. 구체적으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)는 220Å이고, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 또한 220Å으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)와 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)의 비율은, T1 : T2 = 1 : 1 이다.
또한, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)는 150Å이고, 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)는 150Å으로, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)와 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)의 비율은, T1N : T1P = 2.14 : 1 이다. 즉, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P) 대비 약 2.14배의 값을 갖는다.
이와 같은 비교예 1 구조의 구동 전압은 12.21V 의 값을 갖는다. 또한, 비교예 1의 구조가 청색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 190hr 이고, 황-녹색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 600hr 이다. 즉, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)와 동일하게 구성된 비교예 1은, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 보다 큰 값을 갖는 실시예와 비교하였을 때, 발광부(500) 내에서의 정공과 전자의 밸런스가 저하되어, 구동 전압 및 수명이 저하되었음을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)보다 지나치게 큰 값으로 구성됨에 따라, 발광부(500) 내에서의 전자와 정공의 흐름이 무너져 구동 전압 및 수명이 저하됨을 알 수 있다.
도 3의 비교예 2는, 각 스택(510, 520, 530) 구조는 실시예와 동일하나, 복수의 전하 생성층(540, 550)의 두께에만 차이가 있다. 구체적으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)는 270Å이고, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)는 220Å으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)와 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)의 비율은, T1 : T2 = 1.23 : 1 이다. 또한, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)는 200Å이고, 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)는 70Å으로, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)와 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)의 비율은, T1N : T1P = 2.86 : 1 이다.
이와 같은 비교예 2 구조의 구동 전압은 12.66V 의 값을 갖는다. 또한, 비교예 2의 구조가 청색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 85hr 이고, 황-녹색으로 구동될 때의 5% drop 수명은 400hr 이다. 즉, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2) 대비 충분히 두껍지 않으면서, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P) 대비 지나치게 두꺼운 경우 또한, 애노드(400)와 캐소드(600) 사이에서의 전자와 정공의 밸런스가 최적화되지 못함에 따라, 구동 전압 및 수명이 크게 감소됨을 알 수 있다.
도 3의 비교예 3은, 각 스택(510, 520, 530) 구조는 실시예와 동일하나, 복수의 전하 생성층(540, 550)의 두께에만 차이가 있다. 구체적으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)은 220Å이고, 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)는 250Å으로, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)와 제2 전하 생성층(550)의 두께(T2)의 비율은, T1 : T2 = 0.88 : 1 이다. 또한, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)는 150Å이고, 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)는 70Å으로, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)와 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P)의 비율은, T1N : T1P = 2.14 : 1 이다.
이와 같은 비교예 3 구조의 구동 전압은 12.20V 의 값을 갖는다. 즉, 제1 전하 생성층(540)의 두께(T1)가 제2 전하 생성층(550)의 두께(T1) 보다 작으면서, 제1 N형 전하 생성층(540N)의 두께(T1N)가 제1 P형 전하 생성층(540P)의 두께(T1P) 대비 지나치게 두꺼운 경우 또한, 발광부(500) 내에서의 전자와 정공의 밸런스가 떨어짐에 따라, 구동 전압이 감소됨을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 스택 및, 복수의 스택으로 전하를 공급하는 복수의 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 복수의 전하 생성층 중 상대적으로 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층이 상대적으로 캐소드에 가깝게 배치된 전하 생성층보다 두꺼운 두께를 갖도록 구성됨으로써, 복수의 스택 간의 전하 밸런스가 최적화되어 유기 발광 표시 장치의 구동 전압이 감소하고, 수명이 향상되는 효과가 있음을 알 수 있다. 또한, 상대적으로 애노드에 가깝게 배치된 전하 생성층이 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층으로 구성되는 경우, N형 전하 생성층의 두께가 P형 전하 생성층의 두께보다 큰 값을 갖도록 구성됨으로써, 유기 발광 표시 장치의 구동 전압 특성 및 수명 특성이 더욱 향상될 수 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 유기 발광 표시 장치
100: 기판
300: 박막 트랜지스터
ED: 발광 소자
400: 애노드
500: 발광부
510: 제1 스택
520: 제2 스택
530: 제3 스택
540: 제1 전하 생성층
540N: 제1 N형 전하 생성층
540P: 제1 P형 전하 생성층
550: 제2 전하 생성층
550N: 제2 N형 전하 생성층
550P: 제2 P형 전하 생성층
600: 캐소드

Claims (18)

  1. 기판 상에 구비된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 연결된 애노드;
    상기 애노드 상에 구비된 발광부; 및
    상기 발광부 상에 구비된 캐소드를 포함하고,
    상기 발광부는 제1 스택, 제2 스택, 및 상기 제1 스택과 상기 제2 스택 사이에 구비된 제1 전하 생성층을 포함하고,
    상기 제1 스택은 제1 정공 수송층, 제1 발광층, 및 제1 전자 수송층을 포함하고, 상기 제2 스택은 제2 정공 수송층, 제2 발광층, 및 제2 전자 수송층을 포함하고, 상기 제1 전하 생성층은 제1 N형 전하 생성층 및 제1 P형 전하 생성층을 포함하고,
    상기 제1 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제1 P형 전하 생성층의 두께와 상이한 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스택의 제1 발광층은 청색의 광을 발광하는 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스택의 제2 발광층은 황색(yellow) 또는 황-녹색(yellow-green)의 광을 발광하는 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는 제3 정공 수송층, 제3 발광층, 및 제3 전자 수송층을 포함하는 제3 스택을 추가로 구비하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 스택의 제3 발광층은 청색의 광을 발광하는 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발광부는 상기 제2 스택과 상기 제3 스택 사이에 구비된 제2 전하 생성층을 추가로 구비하고, 상기 제2 전하 생성층은 제2 N형 전하 생성층 및 제2 P형 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제2 P형 전하 생성층의 두께와 상이한 유기 발광 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제2 P형 전하 생성층의 두께 또는 상기 제1 P형 전하 생성층의 두께보다 두꺼운 유기 발광 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 N형 전하 생성층의 두께는 상기 제2 P형 전하 생성층의 두께보다 두꺼운 유기 발광 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 애노드는 반사층 및 투명층을 포함하여 이루어지고,
    상기 반사층은 금속 물질로 이루어지고, 상기 투명층은 도전성 산화 물질로 이루어진 유기 발광 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 애노드는 정공의 공급 또는 전달 특성 및 반사 특성을 함께 구비한 단일층으로 이루어진 유기 발광 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드는 투명층을 포함하여 이루어지고,
    상기 투명층은 금속 물질 또는 도전성 산화 물질로 이루어진 유기 발광 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광부에서 발광된 광이 투과하는 컬러 필터를 추가로 구비하는 유기 발광 표시 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스택은 상기 제3 스택 보다 상기 애노드에 가깝게 위치하고, 상기 제3 스택은 상기 제1 스택보다 상기 캐소드에 가깝게 위치하는 유기 발광 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 발광부에서 백색 광이 발광되고, 상기 백색 광은 상기 캐소드를 통과하여 방출되는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스택의 제1 발광층은 적어도 하나의 호스트, 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트, 및 적색의 광을 발광하는 위한 도펀트를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스택의 제2 발광층은 적어도 하나의 호스트, 황색 또는 황-녹색의 광을 발광하기 위한 도펀트, 및 녹색 또는 적색의 광을 발광하는 위한 도펀트를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제4항에 있어서,
    상기 제3 스택의 제3 발광층은 적어도 하나의 호스트, 청색의 광을 발광하기 위한 도펀트, 및 적색의 광을 발광하는 위한 도펀트를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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