KR20220092163A - 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 발광 표시 장치는 다른 색을 발광하는 서브 화소별 광학 거리를 보상하기 위한 광학 보상층을 박막 트랜지스터 어레이 형성시 함께 구비하여 유기 스택을 구동하는데 소요되는 구동 전압 값을 낮추고 공정성을 개선하고자 한다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 다른 색을 발광하는 서브 화소별 광학 거리를 보상하기 위한 광학 보상층의 위치를 박막 트랜지스터 어레이 형성시 함께 구비하여 유기 스택을 구동하는데 소요되는 구동 전압 값을 낮추고 공정성을 개선한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 별도 광원을 구비하지 않고, 발광 소자를 표시 패널 내에 갖는 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.
다른 색을 발광하는 서브 화소별 광학 거리를 조정하는 광학 보상층이 애노드와 캐소드 사이의 유기 스택 내에 있을 때, 이는 애노드와 캐소드 사이의 두께 차를 유발하여 구동 전압을 증가시키는 원인이 되기도 한다.
또한, 광학 보상층은 특정 서브 화소에 요구되어 별도의 마스크가 요구되어 이는 공정 수율을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
본 발명의 발광 표시 장치는 다른 색을 발광하는 서브 화소별 광학 거리를 보상하기 위한 광학 보상층의 위치를 박막 트랜지스터 어레이 형성시 함께 구비하여 유기 스택을 구동하는데 소요되는 구동 전압 값을 낮추고 공정성을 개선한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 발광 표시 장치는 발광색별 광학 거리의 차이는 보조 광학 보상층을 발광층과 동일 마스크로 재료를 달리하여 함께 형성하여, 장비적 차이에 따라 요구되는 미세한 추가 광학 거리 조정을 보조 광학 보상층을 발광층과 함께 형성하여 별도의 마스크 추가 없이 형성 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소와 제 2 서브 화소에 각각 구비된 제 1 반사 전극 및 제 2 반사 전극과, 상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층과, 상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드 및 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드와, 상기 제 1 애노드 상에 차례로 제 1 공통층, 제 1 파장의 광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 2 공통층을 포함한 제 1 스택을 적어도 하나 갖는 제 1 유닛과, 상기 제 2 애노드 상에 차례로, 상기 제 1 공통층, 상기 제 1 파장보다 단파장의 제 2 파장의 광을 발광하는 제 2 발광층 및 상기 제 2 공통층을 포함한 제 2 스택을 적어도 하나 갖는 제 2 유닛 및 상기 제 1, 제 2 유닛 상에 구비된 캐소드를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 내지 제 3 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소 내지 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 반사 전극과, 상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층 및 상기 제 3 반사 전극 상에 상기 제 1 광학 보상층보다 낮은 두께로 구비된 제 2 광학 보상층과, 상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드, 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드 및 상기 제 2 광학 보상층에 접한 제 3 애노드와, 상기 제 1 내지 제 3 애노드의 가장 자리와 각각 중첩하며 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에 제 1 내지 제 3 발광부를 오픈하는 뱅크와, 상기 제 1 내지 제 3 발광부와 뱅크 상에 구비된 제 1 공통층과, 상기 제 1 내지 제 3 발광부에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 발광층과, 상기 제 1 내지 제 3 발광층 상에 구비된 제 2 공통층과, 상기 제 2 공통층 상의 캐소드를 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 광학 보상층의 위치를 반사 전극과 애노드 사이에 위치시켜 유기 스택의 증착 공정이 아닌 박막 트랜지스터 어레이 내에 광학 보상층을 구비하여, 광학 보상층 형성에 대한 미세 금속 마스크 및 챔버의 사용을 생략할 수 있어, 공정 수율을 증가시킬 수 있다.
둘째, 광학 보상층을 반사 전극과 애노드 사이에 위치시키며, 이를 투명 무기 절연막으로 형성하여, 유기 스택에 소요되는 유기 재료의 사용을 줄일 수 있으며, 발광 소자 내 유기 스택의 두께를 줄임으로서 구동 전압을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 동일 구동 전압에 대해 전류 증가의 효과를 함께 가질 수 있다.
셋째, 유기 스택 내의 장비별로 미세한 차이가 요구되는 서브 화소별 조절을 위한 보조 광학 보상층을 발광층을 형성하는 공정에서 함께 형성하여, 별도의 마스크 추가없이 서브 화소별 조절이 가능하다.
넷째, 복수 유기 스택을 갖는 구조에서 보조 광학 보상층을 발광층에 인접하여 복수 스택에 각각 혹은 복수 스택의 적어도 일부분에 구비하며, 보조 광학 보상층의 두께를 광학 보상층의 0.22배 이하로 하여 유기 스택의 두께 증가를 크게 증가하지 않을 수 있으며 구동 전압 감소의 효과를 유지하며 동시에 장비별 구조 차를 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 도 12의 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 구동 전압 대 전류 밀도 및 구동 전압 대 전류 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 도 12의 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 구동 전압 대 전류 밀도 및 구동 전압 대 전류 특성을 나타낸 그래프이다.
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 기재 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 실시예 내의 각각의 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.
본 명세서에서 '도핑된'이란, 어떤 층의 대부분의 중량비를 차지하는 물질에, 대부분의 중량비를 차지하는 물질과 다른 물성(서로 다른 물성이란, 예를 들어, N-타입과 P-타입, 유기물질과 무기물질)을 가지는 물질이 중량비 30 % 미만으로 첨가가 되어 있음을 의미한다. 달리 말하면, '도핑된' 층이란, 어떤 층의 호스트 물질과 도펀트 물질을 중량비의 비중을 고려하여 분별해 낼 수 있는 층을 의미한다. 그리고 '비도핑된'이란, 도핑된'에 해당하는 경우 이외의 모든 경우를 칭한다. 예를 들어, 어떤 층이 단일 물질로 구성되었거나, 서로 성질이 동일 유사한 물질들이 혼합되어 구성되는 경우, 그 층은'비도핑된' 층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들 중 적어도 하나가 P-타입이고, 그 층을 구성하는 물질 모두가 N-타입이 아니라면, 그 층은 '비도핑된' 층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들 중 적어도 하나가 유기 물질이고, 그 층을 구성하는 물질 모두가 무기 물질은 아니라면, 그 층은 '비도핑된'층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들이 모두 유기 물질인데, 그 층을 구성하는 물질들 중 적어도 어느 하나가 N-타입이고 또 다른 적어도 어느 하나가 P-타입인 경우에, N-타입인 물질이 중량비 30 % 미만이거나 또는 P-타입인 물질이 중량비 30% 미만인 경우에 '도핑된'층에 포함된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 발광 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소(SP1) 및 제 2 서브 화소(SP2)를 갖는 기판(100)과, 상기 제 1 서브 화소(SP1)와 제 2 서브 화소(SP2)에 각각 구비된 제 1 반사 전극(110b) 및 제 2 반사 전극(110b')과, 상기 제 1 반사 전극(110b) 상에 구비된 제 1 광학 보상층(122)과, 상기 제 1 광학 보상층(122)에 접한 제 1 애노드(110c) 및 상기 제 2 반사 전극(110b')에 접한 제 2 애노드(110c')을 포함한다.
그리고, 상기 제 1 애노드(110c) 상에 차례로 제 1 공통층(CML), 제 1 파장의 광을 발광하는 제 1 발광층(153) 및 제 2 공통층(CMU)을 포함한 제 1 유닛(OS1)을 구비한다.
상기 제 2 애노드(110c') 상에는 차례로, 상기 제 1 공통층(CML), 상기 제 1 파장보다 단파장의 제 2 파장의 광을 발광하는 제 2 발광층(151) 및 상기 제 2 공통층(CMU)을 포함한 제 2 유닛(OS2)을 구비한다.
제 1 유닛(OS1)과 제 2 유닛(OS2)은 각 층이 유기물 재료로 이루어지는 층들일 수 있으며, 이들은 각각 유기물 재료의 기상화 진공 증착(evaporation)을 통하여 형성될 수 있다.
상기 제 1 유닛(OS1)과 제 2 유닛(OS2)의 상부에 공통적으로 캐소드(160)이 구비된다. 상기 캐소드(160) 역시 상기 제 1, 제 2 유닛(OS1, OS2)의 각 층과 같이, 기상화 진공 증착 방식으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 유닛(OS1)과 제 2 유닛(OS2)은 각각의 제 1, 제 2 발광층(153, 151)을 제외하고 제 1 공통층(CML)과 제 2 공통층(CMU)이 공통적으로 구비되어 있다. 상기 제 1, 제 2 발광층(153, 151)은 각 서브 화소에 선택적으로 구비되기 때문에 미세 금속 마스크(FMM: Fine Metal Mask)를 이용하여 형성될 수 있다.
제 1, 제 2 공통층(CML, CMU)은 각각 제 1, 제 2 발광층(153, 151)의 하측과 상측에 서브 화소들에 걸쳐 구비되며, 복수개의 서브 화소들에 공통적인 개구부를 갖는 공통 마스크를 통해 형성될 수 있다.
그리고, 제 1 공통층(CML)은 정공의 주입과 수송에 관여하는 층들로, 정공 주입층(141), 정공 수송층(142) 및 전자 저지층(143)을 포함할 수 있다.
정공 주입층(141)은 애노드(110c, 110c')로부터 정공의 주입을 용이하도록 애노드(110c, 110c')로부터 에너지 배리어를 적게 받고 표면 저항이 적은 물질로 형성하며, 이를 위해 정공 수송 물질에 p형 도펀트를 포함하여 형성할 수 있다.
정공 수송층(142)은 정공 주입층(141)을 통해 공급되는 정공을 발광층(153, 151)으로 용이하게 전달하며, 정공 수송 물질로 이루어진다.
전자 저지층(143)은 발광층(153, 151)에서 형성되는 여기자나 혹은 발광층(153, 151)로 전달된 전자가 정공 수송층(142)로 넘어감을 방지하기 위해 구비된다.
경우에 따라, 정공 주입층(141) 및 전자 저지층(143)은 생략되거나 상기 정공 수송층(142)과 일체형으로 형성될 수 있다.
제 2 공통층(144: CMU)은 발광층(153, 151)에서 정공이 빠져나감을 방지하기 위해 정공 저지층(HBL) 및 전자의 수송을 위한 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층과 전자 수송층을 각각 다른 층으로 서로 구분하여 형성할 수도 있다. 각각 별개로 형성할 수도 있다.
설명한 제 1, 제 2 공통층(CML, CMU)은 장치에 요구되는 성능에 따라 층을 더 추가하여 층을 일체화하여 형성할 수도 있으며, 발광층에 포함하는 호스트나 도펀트 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치에서, 상기 제 1 광학 보상층(122)은, 제 1 애노드(110c) 와 캐소드(160) 사이의 유닛 내에 구비되는 것이 아니라 상기 제 1 반사 전극(110b)과 제 1 애노드(110c) 사이에 구비되는 점에 구조적 특징이 있다. 즉, 제 1 광학 보상층(122)이 유기물 증착 공정 전 제 1 반사 전극(110b)과 제 1 애노드(110c) 사이에 구비되어, 유기물 증착 공정 전의 포토그래피 공정으로 진행하는 박막 트랜지스터 어레이 공정 내에서 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 표시 장치는, 유기 스택(유기물 성분의 유닛) 내에 광학 보상층을 구비하는 구조 대비 광학 보상층(122)을 구비하기 위해 미세 금속 마스크 및 챔버를 별도로 요구하지 않는다. 따라서, 유기 스택 중 발광층에만 미세 금속 마스크가 요구되어, 미세 금속 마스크의 사용을 줄여 공정 수율을 향상시키고 별도 광학 보상층 재료로서 유기물을 생략할 수 있어, 유기물 재료를 저감할 수 있다.
이하, 제 1 광학 보상층(122)의 기능에 대해 설명한다.
각 서브 화소가 다른 색의 발광을 하는 발광 표시 장치에서, 각 서브 화소에서 반사 전극(110b)과 캐소드(160) 사이에서 반사 및 재반사가 반복되며 공진되고, 최종 캐소드(160)를 통해 광의 출사가 이루어진다. 이 경우, 발광 색별로 최적의 발광 위치가 상이하며 이에 따라 반사 전극(110b)으로부터 최적의 발광이 발생하는 광학 거리에 맞는 위치에 발광층을 위치시키기 위해 제 1 광학 보상층(122)이 구비된다. 상대적으로 장파장일수록 광학 거리가 길기 때문에, 반사 전극(110b)으로부터 발광층을 멀게 위치시킨다.
도 1에 도시된 예는 제 1 서브 화소 (SP1)이 적색 서브 화소로, 제 2 서브 화소(SP2)가 청색 서브 화소로 도시되어 있다. 제 1 서브 화소(SP1)은 장파장의 제 1 발광층(153)을 포함하고, 제 2 서브 화소(SP2)는 단파장의 재 2 발광층(151)을 포함한다. 그리고, 상대적으로 단파장의 제 2 서브 화소(SP2)에는 광학 보상층을 구비하지 않고, 제 2 애노드(110c') 상의 제 1 공통층(CML)만으로 제 2 발광층(151)의 광학 거리를 유지하고, 상대적으로 장파장의 적색 서브 화소에는 제 1 광학 보상층(122)을 구비하여 제 1 발광층(153)의 제 1 반사 전극(110b)으로부터의 긴 광학 거리를 조정한다. 상기 제 1 발광층(153)은 적색 발광층일 수 있으며, 상기 제 2 발광층(151)은 청색 발광층일 수 있다. 적색 발광층은 600nm 내지 660nm 파장의 광을 발광할 수 있으며, 청색 발광층은 430nm 내지 495nm 파장의 광을 발광할 수 있다.
한편, 제 1 서브 화소(SP1)에서 상기 제 1 광학 보상층(122)은 제 1 반사 전극(110b)과 제 1 애노드(110c) 사이에 있으며, 산화막, 질화막, 산질화막 등의 투명 무기 절연막으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1, 제 2 반사 전극(110b, 110b')은 하측에 투명 전극(110a, 110b)이 더 구비될 수 있다. 이를 통해 하부의 박막 트랜지스터(TFT, 이하 후술)와의 계면 밀착성을 높이고 접촉 저항을 줄일 수 있다.
제 1, 제 2 반사 전극(110b, 110b')은 각 서브 화소에서, 반사 효율을 높이기 위해 반사성 금속으로 이루어지며, 예를 들어, Ag, Ag 합금, Al, Al 합금, APC(Ag-Pd-Cu) 등의 금속 및 금속 합금으로 이루어질 수 있다.
제 1, 제 2 애노드(110c, 110c')는 투명 전극(110a, 110b)과 동일한 재질의 투명 전극으로 이루어질 수 있다. 제 1, 제 2 반사 전극(110a, 110b')에서 반사되어 나오는 광의 투과를 용이하게 하고, 직접적으로 유기물로 이루어진 유닛(OS1, OS2)과 접하는 계면에서 저항을 낮추기 위해 적어도 인듐(Indium), 주석(Tin), 아연(Zinc) 중 적어도 어느 하나를 포함한 투명 산화물 성분으로 형성할 수 있다.
한편, 투명 전극(110a, 110a')에서부터 상기 캐소드(160)까지의 수직 구조를 포함하여 전기적 관점에서 발광 소자(OLED1, OLED2)라 칭한다. 그리고, 발광 소자에서, 전기적으로 동일한 신호가 인가되는 투명 전극(110a, 110a', 110a''), 반사 전극(110b, 110b', 110b'') 및 애노드(110c, 110c', 110c'')의 삼중 구조를 애노드 적층체(1100A, 1100B)라 할 수 있다.
도 1에 도시된 예에서, 제 1 서브 화소(SP1)는 광학적인 특성을 위해 적어도 발광부에서 제 1 반사 전극(110b)과 제 1 애노드(110c) 사이에 제 1 광학 보상층(122)이 구비되어 수직적 갭을 갖지만, 비발광부에서 전기적인 도통을 위해 상기 제 1 애노드(110c) 및 제 1 반사 전극(110b) 혹은 제 1 투명 전극(110a)은 상기 광학 보상층(122)에서부터 일측으로 더 연장되어, 직접적인 전기적 접속을 가질 수 있다. 혹은 상기 제 1 애노드(110c)가 상기 제 1 광학 보상층(122)을 관통하는 콘택홀(미도시)을 구비하여 직접적으로 제 1 반사 전극(110b)과 접속될 수도 있다.
한편, 상기 캐소드(160) 상에는 각 서브 화소에 공통적으로 캐핑층(170)을 형성한다. 상기 캐핑층(170)은 발광 소자로부터 나오는 광의 추출 효과 향상과 발광 소자를 보호하기 위해 구비될 수 있다. 캐핑층(170)은 도시된 바와 같이, 이층 구조로 유기 캐핑층(171) 및 무기 캐핑층(172)의 적층을 갖거나 혹은 그와 상하가 반대되는 구조를 갖거나 혹은 유무기 복합막으로도 형성될 수 있다. 상기 캐핑층(170)은 단일막으로도 형성될 수 있다. 상기 캐핑층(170)의 유기 물질은 상기 제 1, 제 2유닛(OS1, OS2) 내의 구성과 동일 물질일 수 있다.
이하, 적색 화소 및 청색 화소 외에 중간 파장의 광을 발광하는 녹색 화소를 포함한 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
도 2와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 상술한 적색 서브 화소(RS) 와 청색 서브 화소(BS) 외에 제 3 서브 화소로 녹색 서브 화소(GS)를 더 포함한 것이다.
녹색 서브 화소(GS)에는, 제 3 반사 전극(110b''), 제 3 반사 전극 상에 제 3 애노드(110c'')와, 상기 제 3 애노드 상에, 상기 제 1 공통층(CML), 적색과 청색 사이의 파장인 녹색 혹은 황녹색의 광을 발광하는 제 3 발광층(152) 및 상기 제 2 공통층(CMU)을 포함한 제 3 유닛(OS3)을 포함한다. 그리고, 상기 제 3 유닛(OS3) 상에 상기 캐소드(160)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 반사 전극(110b'')과 상기 제 3 애노드(110c'') 사이에, 상기 제 1 광학 보상층(122)보다 얇은 두께의 제 2 광학 보상층(121)을 더 포함하여, 제 3 유닛(OS3)의 최적 발광 위치에 상기 제 3 발광층(152)의 위치를 대응시킬 수 있다.
상대적으로 적색보다 녹색(혹은 황녹색)의 광학 거리가 짧기 때문에, 제 3 반사 전극(110b'')으로부터 제 3 발광층(152)의 수직 거리가, 상술한 가장 제 1 반사 전극(110b)으로부터 제 1 발광층(151)의 수직 거리보다 짧을 수 있다.
상기 제 1, 제 2 광학 보상층(122, 121)은 동일 공정에서, 하프톤 마스크 등을 이용하여 서로 다른 두께로 형성할 수 있다. 상기 제 1, 제 2 광학 보상층(122, 121)의 재료는 동일하게 투명 무기 절연막으로 형성할 수 있다.
제 2 실시예에서, 각 서브 화소들은 유기 스택(OS1, OS2, OS3)은 각각의 발광층(153, 151, 152)을 제외하고 동일한 공통층들(CML, CMU)을 갖기 때문에, 유기 스택(OS1, OS2, OS3)의 두께 차는 발광층들(153, 151, 152)간의 두께 차만을 갖는다. 특히, 제 2 실시예에 따른 본 발명은 제 1, 제 2 광학 보상층(122, 121)이 제 1, 제 3 반사 전극(110b, 110b'')과 제 1, 제 3애노드(110c, 110c'') 사이에 갖기 때문에, 유기 스택(OS1, OS2, OS3)간의 두께 차를 크게 갖지 않고, 각 발광 색별 광학 거리를 보상할 수 있어, 각각 제 1, 제 2 광학 보상층(122, 121)을 갖는 제 1, 제 3 서브 화소(RS, GS)에서, 유닛(OS1, OS3)의 두께를 늘리지 않을 수 있다. 이에 따라, 애노드(110a, 110a'')와 캐소드(160) 사이에서 유닛(OS1, OS2)을 구동하는데 소요되는 구동 전압을 줄일 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 광학 보상층(122, 121)은 대략 200Å 이상 1000Å 이상의 두께로 형성되는데, 이를 제 1, 제 3 반사 전극(110b, 110b'')과 제 1, 제 3애노드(110c, 110c'') 사이에 구비하며, 온도에 민감하지 않게 무기 재료로 형성할 수 있어, 유닛 내에 광학 보상층을 갖는 구조 대비 막 밀도가 높고 막의 안정성을 더 가질 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명의 발광 표시 장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.
제 1 내지 제 3 서브 화소(RS, BS, GS)의 애노드 적층체(1100A, 1100B, 1100C) 하부 전극인 제 1 하부 전극 내지 제 4 하부 전극(110)과 접속되는 박막 트랜지스터(TFT)의 구성에 대해 설명한다.
기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이 구성을 포함하여 박막 트랜지스터 어레이 기판(1000)으로 칭할 수 있다.
각 서브 화소(RS, BS, GS)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하며, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(102), 상기 게이트 전극(102)과 중첩한 액티브층(104), 상기 액티브층(104) 상의 양측과 접속된 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 포함할 수 있다.
액티브층(104)의 채널 상측에는 채널을 보호하기 위해 채널 보호층(105)이 더 구비될 수 있다. 게이트 전극(102)과 액티브층(104) 사이에는 게이트 절연막(103)이 더 구비될 수 있다.
액티브층(104)은 산화물 반도체층, 폴리 실리콘층, 비정질 실리콘층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판(1000)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하도록 제 1 보호막(107) 및 제 2 보호막(108)을 포함할 수 있다. 상기 제 1, 제 2 보호막(107, 108) 중 어느 하나는 무기 보호막일 수 있고, 나머지 하나는 유기 보호막일 수 있다.
소스 전극(106a) 중 일부가 노출되도록 제 1, 제 2 보호막(107, 108)을 관통한 콘택홀(CT)을 통해 발광 소자(OLED1, OLED2, OLED3)의 애노드 적층체(1100A, 1100B, 1100C)와 접속될 수 있다. 애노드 적층체(1100A, 1100B, 1100C)은 각각 투명 전극(110a, 110a', 110a''), 반사 전극(110b, 110b', 110b'') 및 애노드(110c, 110c', 110c'')의 삼중 구조로 층별로 구분된 이들 3개의 전극은 전기적으로 접속된다. 단, 층상 구조는 반사 전극(110b, 110b'')과 애노드(110c, 110c'') 사이에 광학 보상층(122, 121)을 갖는 제 1 및 제 3 서브 화소(RS, GS)와 광학 보상층을 갖지 않는 제 2 서브 화소(BS)간 차이가 있다.
한편, 상기 애노드 적층체(1100A, 1100B, 1100C)는 가장 자리가 뱅크(130)와 중첩되어 노출된 부위에서 발광부가 정의된다. 뱅크(130)가 위치한 부위는 비발광부가 된다.
광학 보상층을 갖지 않는 제 2 서브 화소(BS)에서는 제 2 애노드 적층체(1100B)로서 제 2 투명 전극(110a'), 제 2 반사 전극(110b'), 제 2 애노드(110c')가 차례로 적층되어 있으며, 각 층이 전극 성분으로 서로 직접적으로 도통되어 있다. 그리고, 상기 제 2 투명 전극(110a') 및/또는 제 2 반사 전극(110b')은 하측의 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(106a)과 접속될 수 있다.
제 1 서브 화소(RS)에서는, 특히, 뱅크(130)에 의해 노출된 발광부에서, 제 1 투명 전극(110a), 제 1 반사 전극(110b), 제 1 광학 보상층(122) 및 제 1 애노드(110c)가 차례로 적층되어 있다. 따라서, 광학적으로 제 1 광학 보상층(122)이 상기 제 1 반사 전극(110b) 상부로부터 광학 거리를 늘려주는 기능을 한다. 그리고, 뱅크(130)와 중첩된 부위, 즉, 비발광부에서, 상기 제 1 애노드(110c)가 상기 제 1 광학 보상층(122)의 측부를 타고 하측의 노출되어 있는 제 1 반사 전극(110b) 접속되며, 제 1 투명 전극(110a), 제 1 반사 전극(110b) 및 제 1 애노드(110c)에 전기적으로 공통된 신호가 인가될 수 있다. 또한, 비발광부에서 상기 제 1 투명 전극(110a) 및/또는 제 1 반사 전극(110b)은 하측의 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(106a)과 접속될 수 있다.
유사하게, 제 3 서브 화소(GS)에서는, 특히, 뱅크(130)에 의해 노출된 발광부에서, 제 3 투명 전극(110a''), 제 3 반사 전극(110b''), 제 2 광학 보상층(121) 및 제 3 애노드(110c'')가 차례로 적층되어 있다. 따라서, 광학적으로 제 2 광학 보상층(121)이 상기 제 2 반사 전극(110b) 상부로부터 광학 거리를 늘려주는 기능을 한다. 제 2 광학 보상층(122)은 상대적으로 제 1 서브 화소(RS)의 발광색보다 파장이 작으므로, 요구되는 광학 거리가 작을 수 있으며, 이에 따라 제 2 광학 보상층(121)의 두께는 제 1 광학 보상층(122)보다 작을 수 있다.
제 3 서브 화소(GS)에서도, 뱅크(130)와 중첩된 부위, 즉, 비발광부에서, 상기 제 3 애노드(110c'')가 상기 제 2 광학 보상층(121)의 측부를 타고 하측의 노출되어 있는 제 3 반사 전극(110b'') 접속되며, 제 3 투명 전극(110a''), 제 3 반사 전극(110b'') 및 제 3 애노드(110c'')에 전기적으로 공통된 신호가 인가될 수 있다. 또한, 비발광부에서 상기 제 3 투명 전극(110a'') 및/또는 제 3 반사 전극(110b'')은 하측의 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(106a)과 접속될 수 있다.
상기 캐소드(160) 상부에는 발광 소자(OLED1, OLED2, OLED3)의 보호와 광 출사를 향상시키기 위해 캐핑층(170)이 더 구비될 수 있다. 또한, 캐핑층(170) 상부에 발광 소자(OLED1, OLED2, OLED3) 내부에 수분 유입을 방지하고 외기로부터의 영향을 방지하기 위해 봉지층(190)이 더 구비될 수 있다. 상기 봉지층(190) 외에 컬러 필터층이나 편광판 혹은 그 밖의 광학 필름이 더 부가될 수도 있다. 그리고, 봉지층(190)은 유기막과 무기막이 교번 적층된 봉지 필름 구조로 구비될 수도 있고, 혹은 봉지 기판과 어레이와 봉지 기판 사이에 접착층을 더 포함할 형태로 구비될 수도 있다.
이하, 광학 보상층 외에 애노드와 캐소드 사이의 유기물 스택의 구성 내에 보조 광학 보상층을 구비한 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 일 실시 형태에 따른 구체적인 단면도이다.
발광 표시 장치는 애노드 상부에 단일의 유기막이 적층되는 것이 아닌 복수층의 유기막이 적층되고, 또한, 서브 화소별로 발광층을 달리하여 갖기 때문에, 산포적 특징이 서브 화소별로 다르게 나타나며, 이에 대한 보정이 요구될 수 있다.
상술한 광학 보상층은 애노드 전 단계에서 형성되기 때문에, 실질적으로 유기 증착 공정의 보정 수단으로 이용되기 힘들다.
이하에서는 광학 거리를 조정하는 주된 기능은 반사 전극과 애노드 사이에 위치한 광학 보상층으로 하되, 광학 보상층 외에 챔버 내 공정 산포적 차이를 미세하게 조정하기 위한 보조 광학 보상층을 추가하는 구성에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소(RS), 제 2 서브 화소(BS) 및 제 3 서브 화소(GS)를 갖는 기판(200)과, 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소(RS, BS, GS)에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 반사 전극(210b, 210b', 210b'')과, 상기 제 1 반사 전극(210b) 상에 구비된 제 1 광학 보상층(222)과, 상기 제 3 반사 전극(210b'') 상에 구비된 제 2 광학 보상층(221)과, 상기 제 1 광학 보상층(222)의 상부에 접한 제 1 애노드(210c)와, 상기 제 2 반사 전극(210b')에 접한 제 2 애노드(210c') 및 상기 제 2 광학 보상층(221)의 상부에 접한 제 3 애노드(210c'')을 포함한다. 또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학 표시 장치는, 제 1 서브 화소(RS) 및 제 3 서브 화소(RS) 각각의 유기 스택(OS1, OS3) 내부에, 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)을 구비한 것에 특징을 갖는다.
본 발명의 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 장비별 혹은 공정 산포별 차이에 의해 유기 스택(OS1, OS2, OS3) 내 두께의 조정이 요구될 때 구비되는 것으로, 챔버에서 공정 전 스플리트하여 유기 스택 내에 보정이 필요한 두께를 산출한 후 형성하는 것이다. 따라서, 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 미세 보정 수준으로 매우 얇은 것으로, 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 각각 인접한 발광층(253, 252)의 두께보다 얇고, 그 두께는 제 1 광학 보상층(222)의 두께의 0.22배 이하 수준이다. 또한, 그 두께가 제 1 광학 보상층(222) 대비 매우 얇기 때문에, 유기 스택(OS1, OS2, OS3)의 두께 증가가 작아 제 1, 제 2 실시예 대비 구동 전압의 변화가 크지 않다.
한편, 상기 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 각각 제 1 발광층(253), 제 3 발광층(252)을 형성하는 챔버 내에서 함께 형성할 수 있는 것으로, 제 1 보조 광학 보상층(282)은 상기 제 1 발광층(253)의 호스트와 동일 호스트로 형성될 수 있으며, 제 2 보조 광학 보상층(281)은 제 3 발광층(252)의 호스트와 동일 호스트로 형성될 수 있다. 경우에 따라 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 정공 수송 물질로 형성될 수 있으며, 정공 수송 물질을 발광층을 형성하는 챔버 내에 선택적으로 공급할 수 있도록 수용부를 구비하여, 제 1, 제 3 발광층(253, 252) 형성 전 단계에서, 상기 수용부의 정공 수송 물질을 기판 상의 제 1, 제 3 서브 화소(RS, GS)에 공급하여 형성할 수도 있다.
구체적으로 제 1 서브 화소 (RS)의 구조에 대해 설명한다.
제 1 반사 전극(210b)은 하측의 박막 트랜지스터(TFT)과의 접속시 계면의 저항을 줄이기 위해 제 1 투명 전극(210a) 하측에 포함하며, 제 1서브 화소(RS)의 장파장으로서 광학 거리를 조정하기 위해 제 1 광학 보상층(222: R')을 상부에 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 광학 보상층(222: R') 상부에 제 1 애노드(210c)를 구비할 수 있다. 전기적으로 접속되는 제 1 애노드 적층체(2100A)는 비발광부에서 제 1 투명 전극(210a), 제 1 반사 전극(210b) 및 제 1 애노드(210c)의 연속 접속으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제 1 애노드(210c) 상에 차례로 제 1 공통층(CML), 제 1 보조 광학 보상층(282), 제 1 파장의 광을 발광하는 제 1 발광층(253) 및 제 2 공통층(CMU)을 포함한 제 1 유기 스택(OS1)을 구비한다. 또한, 상기 제 1 유기 스택(OS1) 상부에 캐소드(260) 및 캐핑층(270)의 적층 구조를 더 포함할 수 있다. 캐핑층(270)은 굴절률이 상이한 제 1 캐핑층(271) 및 제 2 캐핑층(272)의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
그리고, 제 1 공통층(CML)은 정공의 주입과 수송에 관여하는 층들로, 정공 주입층(241), 정공 수송층(242) 및 전자 저지층(243)을 포함할 수 있다.
정공 주입층(241)은 제 1 애노드(210c)로부터 정공의 주입을 용이하도록 제 1 애노드(110c)로부터 에너지 배리어를 적게 받고 표면 저항이 적은 물질로 형성하며, 이를 위해 정공 수송 물질에 p형 도펀트를 포함하여 형성할 수 있다.
정공 수송층(242)은 정공 주입층(241)을 통해 공급되는 정공을 제 1 발광층(253)으로 용이하게 전달하며, 정공 수송 물질로 이루어진다.
전자 저지층(243)은 제 1 발광층(253)에서 형성되는 여기자나 혹은 제 1 발광층(253)로 전달된 전자가 정공 수송층(242)로 넘어감을 방지하기 위해 구비된다.
경우에 따라, 정공 주입층(241) 및 전자 저지층(243)은 생략되거나 상기 정공 수송층(242)과 일체형으로 형성될 수 있다.
제 2 공통층(244: CMU)은 제 2 발광층(253)에서 정공이 빠져나감을 방지하기 위해 정공 저지층(HBL) 및 전자의 수송을 위한 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층과 전자 수송층을 각각 다른 층으로 서로 구분하여 형성할 수도 있다. 각각 별개로 형성할 수도 있다.
설명한 제 1, 제 2 공통층(CML, CMU)은 장치에 요구되는 성능에 따라 층을 더 추가하여 층을 일체화하여 형성할 수도 있으며, 발광층에 포함하는 호스트나 도펀트 성분을 포함할 수 있다.
그리고, 제 1 내지 제 3 서브 화소(RS, BS, GS)에서, 제 1 내지 제 3 애노드(210c, 210c', 210c'')의 상부 구조는 상술한 제 1 공통층(CML) 및 제 2 공통층(CMU), 캐소드(260) 및 캐핑층(278)에서 동일 구조를 갖는다. 이들은 금속 미세 마스크를 사용하지 않고 공통 마스크로 형성할 수 있는 것으로, 전 서브 화소들에서 공통적으로 구비된다. 즉, 뱅크(230) 상부의 비발광부에도 제 1 공통층(CML), 제 2 공통층(CMU), 캐소드(260) 및 캐핑층(278)은 분리되지 않고 구비될 수 있다.
한편, 상기 제 2 서브 화소(BS)는 제 1 서브 화소(RS)와 비교하여 제 2 애노드(210c') 하측에 광학 보상층을 갖지 않고, 제 2 유기 스택(OS2) 내부에서도 보조 광학 보상층을 갖지 않는 점에서 제 1 서브 화소(RS)와 차이를 갖는다. 광학 보상층 및 보조 광학 보상층을 갖지 않기에, 제 2 반사 전극(210b')으로부터 제 2 발광층(251) 사이의 거리가 제 1 서브 화소(RS) 대비하여 더 짧다.
그리고, 제 3 서브 화소(GS)는, 제 1 서브 화소(RS)와 비교하여 제 3 애노드(210c'') 하측에 제 1 광학 보상층(222)보다 낮은 두께의 제 2 광학 보상층(221)을 갖고, 제 3 유기 스택(OS3) 내부에서는 제 2 보조 광학 보상층(281)을 갖는 점에서 제 1 서브 화소(RS)와 차이를 갖는다.
각 발광층(253, 251, 252)은 호스트와 도펀트를 포함한다. 각각의 발광층(253, 251, 252)은 색 발광을 위해 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트의 여기를 돕기 위해 호스트를 포함하는데, 도펀트가 상이하기 때문에, 도펀트의 여기를 돕는 호스트 또한 발광층의 발광색별 상이할 수 있다. 이에 따라, 인접한 발광층(253, 252)과 동일 호스트로 이루어지는 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)은 다른 공정에서 형성될 수 있으며, 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다.
제 3 서브 화소(GS)에서는 상대적으로 제 1 광학 보상층(222)보다 두께가 얇은 제 2 광학 보상층(221)을 갖는 것으로, 제 3 반사 전극(210b'')으로부터 제 3 발광층(252) 사이의 거리가 제 1 서브 화소(RS) 대비하여 더 짧다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예의 박막 트랜지스터 어레이 기판(2000)에 대해 간략히 설명한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(2000)에서, 각 서브 화소(RS, BS, GS)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하며, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(202), 상기 게이트 전극(202)과 중첩한 액티브층(204), 상기 액티브층(204) 상의 양측과 접속된 소스 전극(206a) 및 드레인 전극(206b)을 포함할 수 있다.
액티브층(204)의 채널 상측에는 채널을 보호하기 위해 채널 보호층(205)이 더 구비될 수 있다. 게이트 전극(202)과 액티브층(204) 사이에는 게이트 절연막(203)이 더 구비될 수 있다.
액티브층(204)은 산화물 반도체층, 폴리 실리콘층, 비정질 실리콘층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판(2000)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하도록 제 1 보호막(207) 및 제 2 보호막(208)을 포함할 수 있다. 소스 전극(206a) 중 일부가 노출되도록 제 1, 제 2 보호막(207, 208)을 관통한 콘택홀을 통해 각 발광 소자의 제 1 내지 제 3 애노드 적층체(2100A, 2100B, 2100C)와 접속될 수 있다.
뱅크(230)는 각 서브 화소의 발광부를 오픈하도록 구비되며, 상기 제 1 내지 제 3 애노드 적층체(2100A, 2100B, 2100C)의 가장자리와 중첩할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 내지 제 3 애노드 적층체(2100A, 2100B, 2100C) 상부에는 각각 제 1 보조 광학 보상층(282) 및 제 1 발광층(253)을 구비한 제 1 유기 스택(OS1), 제 2 발광층(251)을 포함한 제 2 유기 스택(OS2) 및 제 2 보조 광학 보상층(281) 및 제 3 발광층(252)을 포함한 제 3 유기 스택(OS3)이 구비된다.
상기 제 1 내지 제 3 유기 스택(OS1~OS3)은 공통적으로 각 애노드 적층체의 제 1 내지 제 3 애노드(210c, 210c', 210c'') 상부에 제 1 공통층(CML)을 갖고, 제 1, 제 3 유기 스택(OS1, OS3)은 제 1 서브 화소(RS)와 제 3 서브 화소(BS)에서, 제 1 공통층(CML) 상에 제 1 및 제 2 보조 광학 보상층(282, 281)과 각각 접하여 제 1, 제 3 발광층(253, 252)를 갖는다. 제 2 서브 화소(BS)에는 제 1 공통층(CML) 상에 바로 제 2 발광층(251)이 구비된다. 각 발광층(253, 252, 251) 상부에는 제 2 공통층(CMU)을 갖는다.
각 유기 스택(OS1, OS2, OS3) 상부에는 차례로 캐소드(260) 및 캐핑층(270)이 구비된다.
또한, 캐핑층(270) 상부에 발광 소자 내부에 수분 유입을 방지하고 외기로부터의 영향을 방지하기 위해 봉지층(290)이 더 구비될 수 있다.
이하에서는 각 서브 화소가 복수 스택의 구조로 적용한 예들에 대해 설명한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 제 4 실시예 내지 제 9 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 각 서브 화소(RS, BS, GS)가 애노드(310c, 310c', 310c'') 상부에, 전하 생성층(360)을 사이에 개재한 제 1, 제 2 스택(S1, S2)을 갖는 것이다. 그리고, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 광학 거리를 가장 길게 요구하는 제 1 서브 화소(RS)에서, 반사 전극(310b)과 애노드(310c) 사이에 광학 보상층(321)을 구비한 구조이다. 반사 전극(310b) 하부에는 투명 전극(310a)이 더 구비될 수 있다.
도시된 제 4 실시예는 제 1 서브 화소(RS)에서만 광학 보상층을 구비한 것으로, 제 2 및 제 3 서브 화소(BS, GS)는, 공통적으로 투명 전극(310a), 반사 전극(310b) 및 애노드(310c', 310c'')의 삼중 적층 구조를 가질 수 있다.
전하 생성층(360)은 일예로 전자 생성에 기여하고 하부 스택에서부터 전자 수송을 돕는 n형 전하 생성층(361)과 정공 생성에 기여하고 상부 스택으로 정공 수송에 기여하는 p형 전하 생성층(362)을 포함할 수 있다. 전하 생성층(360)은 복수 층 구조로 형성될 수도 있지만 호스트 물질 내에 n형 도펀트와 p형 도펀트를 포함하여 단일층으로도 형성할 수 있다.
제 1 스택(S1)은 제 1 공통층(CML1)과 제 1 스택 발광층(353, 351, 352), 제 2 공통층(CMU1)을 포함할 수 있다.
제 1 공통층(CML1)은 도 1에서 설명한 발광층 하부에 위치하는 공통층과 같이, 정공 주입층(341), 제 1 정공 수송층(342)을 포함할 수 있다.
한편, 도시된 바와 같이, 제 2 서브 화소(BS)에 선택적으로 제 1 전자 저지층(343: B'1)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 제 1 전자 저지층(343)을 제 1 스택의 제 2 발광층(351)을 형성하는 동일 FMM(Fine Metal Mask) 공정에서 성분을 달리하여 함께 형성할 수 있다. 도시된 복수 스택 구조에서는 가장 장파장의 제 1 서브 화소(RS)에서는 광학 거리를 조정을 애노드(310c) 하측에 광학 보상층(321)에서 수행하며, 중간 파장의 제 3 서브 화소(GS)와의 광학 거리 차를 조정할 수 있다. 이 구조에서는 제 3 서브 화소(GS)에서 광학 보상층을 갖지 않는데, 단파장의 제 2 서브 화소(BS)와의 광학 거리 차를 조정하기 위해 제 2 발광층(351)의 두께를 다른 서브 화소(RS, GS)보다 얇게 형성하여 광학 거리를 조정한 것이다.
이 경우, 발광 소자의 구동 중 얇은 제 2 발광층(351)은, 상대적으로 두꺼운 제 1 발광층(353)이나 제 3 발광층(352)에 대비하여, 얇은 두께의 제 2 발광층(351) 내에 생성된 여기자나 전자가 하측의 제 1 공통층(CML1)으로 빠져나가기 쉬운데, 이를 방지하도록 본 발명의 제 4 실시예의 발광 표시 장치는 제 1 전자 저지층(343)을 제 2 발광층(351) 하부에 더 구비한다.
상기 제 1 스택의 발광층(353, 351, 352) 상부의 제 2 공통층(CMU1)은 제 1 정공 저지층(343) 및 제 1 전자 수송층(345)을 포함할 수 있다.
제 2 스택(S2)은 각 서브 화소에서, 전하 생성층(360) 상에, 제 3 공통층(CML2)과 제 2 스택 발광층(383, 381, 382), 제 4 공통층(CMU2)을 포함할 수 있다.
제 3 공통층(CML2)은 제 2 정공 수송층(371)을 포함할 수 있다.
그리고, 앞서 설명한 제 1 스택(S1)과 같이, 제 2 스택(S1)에서도 제 2 서브 화소(BS)에 선택적으로 제 2 전자 저지층(372: B'2)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 제 2 스택(S2)의 제 2 발광층(381) 내에 생성된 여기자나 전자의 이동이 발광층의 얇은 두께로 용이하게 되어 하측의 제 3 공통층(CML3)으로 빠져나감을 방지하도록 제 2 전자 주입층(372)이 제 2스택(S2)의 얇은 제 2 발광층(381) 하부에 더 구비하는 것이다.
상기 제 2 스택의 발광층(383, 381, 382) 상부의 제 4 공통층(CMU2)은 제 2 정공 저지층(373) 및 제 2 전자 수송층(374)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 스택(S2) 상부에는 캐소드(390) 및 캐핑층(395)이 차례로 형성될 수 있다.
도시된 예는 2 스택 구조에 대해서지만, 이에 한하지 않고, 상기 제 2스택(S2) 상부에 전하 생성층을 사이에 구비하고, 제 2 스택의 구조의 추가적인 스택을 구비하는 예도 가능할 것이다. 즉, 3 스택의 이상 구조로 하여 각 스택 사이에 전하 생성층을 구비하여 구현 가능하다.
한편, 복수 스택 구조는 각 서브 화소의 색별 발광 효율을 향상시켜 선명한 색구현 및 높은 효율을 실현할 수 있다.
도 7과 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 제 4 실시예와 같이, 각 서브 화소(RS, BS, GS)가 복수 스택 구조를 갖고, 제 1 서브 화소(RS)에서, 반사 전극(410b)과 애노드(410c) 사이에서 광학 보상층(421)을 갖는 점에서 공통점을 갖고, 스택 구조(S1, S2)에서 추가적으로 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(450, 480)을 갖는 점에서 차이점을 갖는 것이다.
제 4 실시예와 비교하여, 제 5 실시예에는 제 1 서브 화소(RS)의 스택 구조에서만 차이를 갖는 것으로, 제 1 서브 화소(RS)의 구성에 대해 중점적으로 설명한다.
제 1 서브 화소(RS)에서 반사 전극(410b)과 애노드(410c) 사이에 광학 보상층(421)을 갖고 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 적색 발광층(453, 483)의 위치를 상측으로 조정할 수 있다. 반사 전극(410b) 하부에는 투명 전극(410a)을 포함하며, 제 2 서브 화소(BS) 및 제 3 서브 화소(GS)는 공통적으로 투명 전극(410a), 반사 전극(410b) 및 애노드(410c', 410c'')의 적층 구조를 가질 수 있다.
제 1 서브 화소(RS)에서 제 1 스택(S1)은 제 1 공통층(CML1), 제 1 보조 광학 보상층(450), 제 1 적색 발광층(453) 및 제 2 공통층(CMU1)을 포함할 수 있다.
제 1 공통층(CML1)은 도 1에서 설명한 발광층 하부에 위치하는 공통층과 같이, 정공 주입층(441), 제 1 정공 수송층(442)을 포함할 수 있다.
제 1 보조 광학 보상층(450)은 애노드(410c) 이후 유기물의 적층 공정에서 장비 및 서브 화소간 미세한 산포 편차를 보상하기 위해 구비하는 것으로, 주요하게 광학 거리를 조정하는 광학 보상층(421)에 비해 얇은 두께로 형성한다. 그 두께는 광학 보상층(421)의 두께의 0.22배 이하로 하는 것으로 구동 전압을 늘리지 않고, 산포 특성을 보상할 수 있는 범위에서 선택할 수 있다. 제 1 보조 광학 보상층(450)은 제 1 적색 발광층(453)과 동일 마스크 및 동일 챔버 내에서 형성할 수 있으며, 재료적으로 제 1 적색 발광층(453)을 이루는 적색 호스트와 동일 재료로 형성할 수 있다. 즉, 제 1 적색 발광층(453)의 전 단계에서, 적색 호스트 물질을 얇은 두께로 먼저 증착하여 제 1 보조 광학 보상층(450)을 형성한다.
제 1 스택(S1)의 제 1 공통층(CML1)의 구성은 상기 제 1 서브 화소(RS)와 제 2 및 제 3 서브 화소(BS, GS)에서 공통적이다.
한편, 도시된 바와 같이, 제 2 서브 화소(BS)에 선택적으로 제 1 전자 저지층(443: B'1)이 더 구비될 수 있다. 이에 대해서는 앞서 설명한 바와 같으며 , 동일 내용에 대하여는 설명을 생략한다.
그리고, 상기 제 1 스택(S1)의 각각의 제 1 적색 발광층(453), 제 1 청색 발광층(451) 및 제 1 녹색 발광층(452) 상부에는 제 2 공통층(CMU1)이 구비된다. 제 2 공통층(CML1)은 제 1 정공 저지층(443) 및 제 1 전자 수송층(345)을 포함할 수 있다.
전하 생성층(460)은 일예로 전자 생성에 기여하고 하부 스택에서부터 전자 수송을 돕는 n형 전하 생성층(461)과 정공 생성에 기여하고 상부 스택으로 정공 수송에 기여하는 p형 전하 생성층(462)을 포함할 수 있다.
제 2 스택(S2)은 각 서브 화소(RS, BS, GS)에서, 전하 생성층(460) 상에, 제 3 공통층(CML2)과 제 2 스택의 발광층(483, 481, 482), 제 4 공통층(CMU2)을 포함할 수 있다.
제 3 공통층(CML2)은 제 2 정공 수송층(471)을 포함하며, 제 4 공통층(CMU2)은 제 2 정공 저지층(473) 및 제 2 전자 수송층(474)을 포함할 수 있다.
그리고, 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 서브 화소(RS)의 제 2 스택(S2)에 제 3 공통층(CML2: 471)과 제 2 적색 발광층(483) 사이에 제 2 보조 광학 보상층(480)을 더 구비하고, 제 2 서브 화소(BS)의 제 2 스택(S2)에 제 3 공통층(CML2: 471)과 제 2 청색 발광층(481) 사이에 제 2 전자 저지층(472)을 더 구비할 수 있다. ,
제 5 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 4실시예에 비해 광학 보상층(421)을 갖는 서브 화소에 대해, 유기 스택(S1, S2) 내부에 보조 광학 보상층(450, 480)을 더 구비하여, 장비별 및 서브 화소별 미세 산포 차를 조정할 수 있을 것이다.
상기 제 2 스택(S2) 상부에는 캐소드(490) 및 캐소드(495)가 구비된다.
도 8의 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 5 실시예에 대비하여, 보조 광학 보상층(550)을 선택적으로 제 1 서브 화소(RS)의 제 1 스택(S1) 내에만 구비한 것이다. 제 1 스택(S1) 내 제 제 1 공통층(CML1) 상에 보조 광학 보상층(550)이 구비되고, 이어, 제 1 적색 발광층(553)이 형성된다. 그리고, 제 1 서브 화소(RS)에서, 반사 전극(510b)과 애노드(510c) 사이에 광학 보상층(521)을 포함한다.
도 9의 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 5 실시예에 대비하여, 보조 광학 보상층(580)을 선택적으로 제 1 서브 화소(RS)의 제 2 스택(S2) 내에만 구비한 것이다. 제 2 스택(S1) 내 제 3 공통층(CML2) 상에 보조 광학 보상층(580)이 구비되고, 이어, 제 2 적색 발광층(583)이 형성된다. 제 1 서브 화소(RS)에서, 반사 전극(510b)과 애노드(510c) 사이에 광학 보상층(521)을 포함한다.
도 8 및 도 9에서 제 1서브 화소(RS)에서 애도느(510c)와 캐소드(590) 사이에서, 보조 광학 보상층(550 또는 580)이 선택적으로 제 1 스택(S1) 또는 제 2 스택(S2)에 구비된 점 외에 상술한 제 5 실시예의 구성과 동일하므로 이하에서는 위에서 설명하지 않은 각 층에 대해 간략히 설명한다.
우선 제 1 서브 화소(RS) 기준으로 설명한다.
제 1 스택(S1)의 적층된 보조 광학 보상층(550) 및 제 1 적색 발광층(553) 하부에는 제 1 공통층(CML1)이 구비되고, 제 1 스택(S1)의 제 1 공통층(CML1)은 정공 주입층(541), 제 1정공 수송층(542)을 포함한다.
제 1 적색 발광층(553) 상에는 제 1 정공 저지층(543) 및 제 1 전자 수송층(545)의 적층으로 이루어진 제 2 공통층(CMU1)을 포함한다.
제 2 스택(S2)의 제 2 적색 발광층(583) 하부에는 제 3 공통층(CML2)이 구비되고, 제 3 공통층(CML2)에는 제 2 정공 수송층(571)을 포함한다.
제 2 적색 발광층(583) 상에는 제 2 정공 저지층(573) 및 제 2 전자 저지층(573)의 적층으로 이루어진 제 4 공통층(CMU2)을 포함한다.
공통층(CML1, CMU1, CML2, CMU2) 및 전하 생성층(560), 캐소드(590) 및 캐핑층(595)은 각 서브 화소(RS, BS, GS)에 공통적으로 구비되어 있다. 그리고, 각 서브 화소는 반사 전극(510b) 하부에 투명 전극(510a)을 구비한다. 상기 제 1 서브 화소(RS)에서 반사 전극(510b) 상에 광학 보상층(521)을 구비한 것에 대비하여 상기 제 2, 제 3 서브 화소(BS, GS)는 바로 애노드(510c', 510c'')이 반사 전극(510b) 상에 더 구비되어 형성된다.
제 2 서브 화소(BS)는 얇은 제 1, 제 2 청색 발광층(551, 581)로부터 전자 또는 여기자가 하측의 제 1 공통층(CML1) 및 제 3 공통층(CML2)으로 넘어감을 방지하기 위해 전자 저지층(543, 572)을 선택적으로 더 구비할 수 있다.
도 10과 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 5 실시예와 비교하여, 제 1 서브 화소(RS)와 제 3 서브 화소(GS)에 각각 광학 보상층(622, 621)과 보조 광학 보상층(650a/680a, 650b/680b)을 각 스택(S1/S2)에 구비한 구조이다.
구체적으로 제 1 서브 화소(RS)에서 반사 전극(610b)과 애노드(610c) 사이에 제 1 광학 보상층(622)을 갖고 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 적색 발광층(653, 683)의 위치를 상측으로 조정할 수 있다.
또한, 제 3 서브 화소(GS)에서 반사 전극(610b)과 애노드(610c'') 사이에 제 2 광학 보상층(621)을 갖고 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 적색 발광층(653, 683)의 위치를 상측으로 조정할 수 있다.
각 서브 화소들(RS, BS, GS)에서 공통적으로 반사 전극(610b) 하부에는 투명 전극(610a)을 포함한다.
이 경우, 제 2 서브 화소(BS)는 투명 전극(610a), 반사 전극(610b) 및 애노드(610c')의 적층 구조를 가지며, 이들 전극들은 삼층 구조로 접속될 수 있다.
제 1 서브 화소(RS)에서의 제 1 스택(S1)은 제 1 공통층(CML1), 제 1 보조 광학 보상층(450a), 제 1 적색 발광층(653) 및 제 2 공통층(CMU1)을 포함할 수 있다. 제 2 서브 화소(BS)의 제 1 스택(S1)은 제 1 공통층(CML1), 제 1 청색 발광층(651) 및 제 2 공통층(CMU1)을 포함할 수 있다. 제 3 서브 화소(GS)의 제 1 스택(S1)은 제 1 공통층(CML1), 제 2 보조 광학 보상층(450b), 제 1 녹색 발광층(652) 및 제 2 공통층(CMU1)을 포함할 수 있다.
제 1 공통층(CML1)은 도 1에서 설명한 발광층 하부에 위치하는 공통층과 같이, 정공 주입층(641), 제 1 정공 수송층(642)을 포함할 수 있다.
제 1 보조 광학 보상층(650a) 및 제 2 보조 광학 보상층(650b)은 애노드(610c) 이후 유기물의 적층 공정에서 장비 및 서브 화소간 미세한 산포 편차를 보상하기 위해 구비하는 것으로, 주요하게 광학 거리를 조정하는 제 1, 제 2 광학 보상층(622, 621)에 비해 얇은 두께로 형성한다. 그 두께는 제 1, 제 2 광학 보상층(622, 621)의 두께의 0.22배 이하로 하는 것으로 구동 전압을 늘리지 않고, 산포 특성을 보상할 수 있는 범위에서 선택할 수 있다. 제 1, 제 2 보조 광학 보상층(650a, 650b)은 각각 제 1 적색 발광층(653) 및 제 1 녹색 발광층(652)과 동일 마스크 및 동일 챔버 내에서 형성할 수 있다. 제 1 보조 광학 보상층(650a)은 재료적으로 제 1 적색 발광층(653)을 이루는 적색 호스트와 동일 재료로 형성할 수 있고, 제 2 보조 광학 보상층(650b)은 재료적으로 제 1 녹색 발광층(652)을 이루는 녹색 호스트와 동일 재료로 형성할 수 있다. 즉, 제 1 적색 발광층(653) 및 제 1 녹색 발광층(652)의 전 단계에서, 적색 호스트 물질을 얇은 두께로 먼저 증착하여 제 1 보조 광학 보상층(650a)과 녹색 호스트 물질을 얇은 두께로 먼저 증착하여 제 2 보조 광학 보상층(650b)을 형성한다.
한편, 도시된 바와 같이, 제 2 서브 화소(BS)에 선택적으로 제 1 전자 저지층(643: B'1)이 더 구비될 수 있다. 이에 대해서는 앞서 설명한 바와 같으며, 동일 내용에 대하여는 설명을 생략한다.
그리고, 상기 제 1 스택(S1)의 각각의 제 1 적색 발광층(653), 제 1 청색 발광층(651) 및 제 1 녹색 발광층(652) 상부에는 제 2 공통층(CMU1)이 구비된다. 제 2 공통층(CML1)은 제 1 정공 저지층(643) 및 제 1 전자 수송층(645)을 포함할 수 있다.
전하 생성층(660)은 일예로 전자 생성에 기여하고 하부 스택에서부터 전자 수송을 돕는 n형 전하 생성층(661)과 정공 생성에 기여하고 상부 스택으로 정공 수송에 기여하는 p형 전하 생성층(662)을 포함할 수 있다.
제 2 스택(S2)은 각 서브 화소(RS, BS, GS)에서, 전하 생성층(660) 상에, 제 3 공통층(CML2)과 제 2 스택의 발광층(683, 681, 682), 제 4 공통층(CMU2)을 포함할 수 있다.
제 3 공통층(CML2)은 제 2 정공 수송층(671)을 포함하며, 제 4 공통층(CMU2)은 제 2 정공 저지층(673) 및 제 2 전자 수송층(674)을 포함할 수 있다.
그리고, 제 1 서브 화소(RS)의 제 2 스택(S2)에 제 3 공통층(CML2: 671)과 제 2 적색 발광층(683) 사이에 제 3 보조 광학 보상층(680a)을 더 구비하고, 제 2 서브 화소(BS)의 제 2 스택(S2)에 제 3 공통층(CML2: 671)과 제 2 청색 발광층(681) 사이에 제 2 전자 저지층(672)을 더 구비하고, 제 3 서브 화소(GS)의 제 2 스택(S2)에 제 3 공통층(CML2: 671)과 제 2 녹색 발광층(682) 사이에 제 4 보조 광학 보상층(680b)을 더 구비할 수 있다. ,
제 8 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 4 실시예에 비해, 광학 보상층 및 보조 광학 보상층의 보상 구조를 장파장의 제 1 서브 화소(RS) 외에도 중간 파장의 제 3 서브 화소(GS)에 더 적용한 것으로, 광학 거리를 보상하며, 장비 별 및 서브 화소별 미세 산포 차를 보다 미세하게 조정할 수 있을 것이다.
상기 제 2 스택(S2) 상부에는 캐소드(690) 및 캐소드(695)가 구비된다.
도 11과 같이, 본 발명의 제 9 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 8 실시예와 비교하여, 제 1 서브 화소(RS)에서 제 2 스택(S2)에서 제 3 보조 광학 보상층을 구비하지 않은 점에서 차이를 갖고 나머지 스택 구성은 제 8 실시예와 동일하다.
설명하지 않은 각 층에 대해 간략히 설명한다.
우선 제 1 서브 화소(RS) 기준으로 설명한다.
반사 전극(710b)과 애노드(710c) 사이에 제 1 광학 보상층(722)이 구비된다.
그리고, 제 1 스택(S1)의 적층된 제 1 보조 광학 보상층(750a) 및 제 1 적색 발광층(753) 하부에는 제 1 공통층(CML1)이 구비되고, 제 1 스택(S1)의 제 1 공통층(CML1)은 정공 주입층(741), 제 1정공 수송층(742)을 포함한다.
제 1 적색 발광층(753) 상에는 제 1 정공 저지층(743) 및 제 1 전자 수송층(745)의 적층으로 이루어진 제 2 공통층(CMU1)을 포함한다.
제 2 스택(S2)의 제 2 적색 발광층(783) 하부에는 제 3 공통층(CML2)이 구비되고, 제 3 공통층(CML2)에는 제 2 정공 수송층(771)을 포함한다.
제 2 적색 발광층(783) 상에는 제 2 정공 저지층(773) 및 제 2 전자 저지층(773)의 적층으로 이루어진 제 4 공통층(CMU2)을 포함한다.
공통층(CML1, CMU1, CML2, CMU2) 및 전하 생성층(760), 캐소드(790) 및 캐핑층(795)은 각 서브 화소(RS, BS, GS)에 공통적으로 구비되어 있다. 그리고, 각 서브 화소는 반사 전극(710b) 하부에 투명 전극(710a)을 구비한다. 상기 제 1 서브 화소(RS)에서 반사 전극(710b) 상에 제 1 광학 보상층(722)을 구비한 것에 대비하여 상기 제 2 서브 화소(BS)는 바로 애노드(710c'')이 반사 전극(710b) 상에 더 구비되어 형성된다. 또한, 상기 제 3 서브 화소(GS)에서 반사 전극(710b) 상에 제 1 광학 보상층(722) 대비 얇은 두께로 제 2 광학 보상층(721)을 구비한다.
한편, 제 2 서브 화소(BS)는 얇은 제 1, 제 2 청색 발광층(751, 781)로부터 전자 또는 여기자가 하측의 제 1 공통층(CML1) 및 제 3 공통층(CML2)으로 넘어감을 방지하기 위해 제 1, 제 2 전자 저지층(743, 772)을 선택적으로 더 구비할 수 있다.
또한, 제 3 서브 화소(RS)는 제 1 스택(S1)과 제 2 스택(S2) 각각에 제 2 보조 광학 보상층(750b) 및 제 3 보조 광학 보상층(780)을 형성한다.
이 경우, 제 2, 제 3 보조 광학 보상층(750b, 780)은 인접한 제 1, 제 2 녹색 발광층(752, 782)의 형성 전, 녹색 발광층을 이루는 호스트를 공급하여 형성할 수 있다.
상술한 예들에서는 2스택 구조를 위주로 설명했지만, 본 발명의 발광 표시 장치가 2 스택 구조에 한정된 것은 아니다. 3 스택 이상의 적층 구조에도 적용될 수도 있고, 혹은 적색, 녹색 및 청색 발광 소자에서 스택의 수를 달리한 구조에서도 적용될 수 있을 것이다. 본 발명의 발광 표시 장치에서 주요한 것은 각 스택의 발광층의 광학 거리를 조정하는 광학 보상층이 반사 전극과 애노드 사이에 위치한 것이고, 추가적으로 유기 스택 내부에 미세 조정을 위해 보조 광학 보상층이 더 구비될 수 있는 것이다. 후자의 보조 광학 보상층은 광학 보상층을 갖는 구조에서, 각 스택별로 구비될 수 있고, 혹은 스택의 일부만 구비될 수도 있다. 그리고, 보조 광학 보상층은, 광학 보상층을 갖는 서브 화소들에 모두 구비될 수도 있지만, 선택적으로 광학 보상층을 갖는 서브 화소들 중 일부에만 구비될 수도 있다.
이하, 애노드와 캐소드 사이의 유기 스택 내부에 광학 보상층을 갖는 구조를 제 1 실험예(Ex1)로 하고, 도 9의 제 1 서브 화소(RS)와 같이, 반사 전극과 애노드 사이에 광학 보상층을 갖는 제 2 실험예(Ex2)로 하여 이의 구동 전압 대 전류 밀도 및 전류 특성을 살펴본다.
도 12는 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이며, 도 13은 도 12의 제 1, 제 2 실험예에 따른 발광 소자의 구동 전압 대 전류 밀도 및 구동 전압 대 전류 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12와 같이, 제 1, 제 2 실험예(Ex1, Ex2)는 각각의 애노드와 캐소드 사이 및 그 사이의 유기 스택을 나타낸 것이다.
제 1, 제 2 실험예(Ex1, Ex2)은 동일한 2 스택을 갖는 것으로, 2개의 스택이 n형 전하 생성층(nCGL)과 p형 전하 생성층(pCGL)이 적층한 구성을 갖는다.
제 1 실험예(Ex1)와 제 2 실험예(Ex2)는 공통적으로 제 1 스택(S1)에서, 애노드(Anode) 상부에, 차례로, 정공 주입층(HIL), 제 1 정공 수송층(HTL1), 제 1 발광층(EML1), 제 1 정공 저지층(HBL1), 제 1 전자 수송층(ETL1)을 포함한다. 그리고, 제 1 실험예(Ex1)는 제 2 스택(S2)에 제 2 정공 수송층(HTL2), 광학 보상층(R'HTL), 제 2 발광층(EML2), 제 2 정공 저지층(HBL2) 및 제 2 전자 수송층(ETL2)이 차례로 형성되어 있다.
제 2 실험예(Ex2)에서는 광학 보상층이 애노드(Anode) 하측에 위치하기 때문에, 제 2 스택(S2)은 제 1 실험예(Ex1)의 광학 보상층(R'HTL)을 제외한 구성을 갖는다.
도 13을 참조하면, 구동 전압 A[V]에서 2.2A[V]로 변화시키며, 제 1 실험예(Ex1)와 제 2 실험예(Ex2)의 전류 밀도를 제 1 곡선(811) 및 제 2 곡선(812)을 통해 검토해보면, 대략 구동 전압 1.3A[V] 이상부터 전류 밀도가 제 2 실험예(Ex2)에서 상승함을 확인할 수 있다.
그리고, 구동 전압 1.5A[V] 이상일 때, 제 2 실험예(Ex2)의 제 4 곡선(822)이 제 1 실험예(Ex1)의 제 3 곡선(821)에 비해 전류 값의 증가를 확인할 수 있으며, 예를 들어, 1.0E-03 [A]의 구동 전류를 얻기 위해 제 2 실험예(Ex2)는 1.9A[V]의 구동 전압이 소요되고, 제 1 실험예(Ex1)에서는 2.2A[V]의 구동 전압이 소요되는 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 1.0E-03 [A]의 구동 전류를 얻기 위해 제 2 실험예(Ex2)는 제 1 실험예(Ex1) 대비 1.9A/2.2A와 같이, 86%의 구동 전압이 요구되는 것으로 14%의 구동 전압 감소 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 구동 전압 감소 효과는 전류 값이 커질수록 더 향상됨을 알 수 있다. 여기서, A [V]는 발광 소자를 턴온시키기 위해 초기 전압으로 2V 내지 5V 사이에서 변동될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 발광 표시 장치는 광학 거리를 주요하게 조정하는 광학 보상층을 애노드와 캐소드 사이에 형성하지 않고, 반사 전극과 애노드 사이에 위치시켜 구동 전압을 상승시키는 유기 스택의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있음을 알 수 있다. 그리고, 광학 보상층의 위치를 반사 전극과 애노드 사이에 위치시켜 유기 스택의 증착 공정이 아닌 박막 트랜지스터 어레이 내에 광학 보상층을 구비하여, 광학 보상층 형성에 대한 미세 금속 마스크 및 챔버의 사용을 생략할 수 있어, 공정 수율을 증가시킬 수 있다.
또한, 광학 보상층을 반사 전극과 애노드 사이에 위치시키며, 이를 투명 무기 절연막으로 형성하여, 유기 스택에 소요되는 유기 재료의 사용을 줄일 수 있으며, 발광 소자 내 유기 스택의 두께를 줄임으로서 구동 전압을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 동일 구동 전압에 대해 전류 증가의 효과를 함께 가질 수 있다.
그리고, 유기 스택 내의 장비별로 미세한 차이가 요구되는 서브 화소별 조절을 위한 보조 광학 보상층을 발광층을 형성하는 공정에서 함께 형성하여, 별도의 마스크 추가없이 서브 화소별 조절이 가능하다.
또한, 복수 유기 스택을 갖는 구조에서 보조 광학 보상층을 발광층에 인접하여 복수 스택에 각각 혹은 복수 스택의 적어도 일부분에 구비하며, 보조 광학 보상층의 두께를 광학 보상층의 0.22배 이하로 하여 유기 스택의 두께 증가를 크게 증가하지 않을 수 있으며 구동 전압 감소의 효과를 유지하며 동시에 장비별 구조 차를 보상할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소와 제 2 서브 화소에 각각 구비된 제 1 반사 전극 및 제 2 반사 전극과, 상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층과, 상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드 및 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드와, 상기 제 1 애노드 상에 차례로 제 1 공통층, 제 1 파장의 광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 2 공통층을 포함한 제 1 스택을 적어도 하나 갖는 제 1 유닛과, 상기 제 2 애노드 상에 차례로, 상기 제 1 공통층, 상기 제 1 파장보다 단파장의 제 2 파장의 광을 발광하는 제 2 발광층 및 상기 제 2 공통층을 포함한 제 2 스택을 적어도 하나 갖는 제 2 유닛 및 상기 제 1, 제 2 유닛 상에 구비된 캐소드를 포함할 수 있다.
상기 제 1 광학 보상층은 투명 무기 절연막일 수 있다.
상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 보조 광학 보상층은 상기 제 1 발광층과 동일 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 보조 광학 보상층의 두께는 상기 제 1 광학 보상층의 두께의 0.22배 이하일 수 있다.
상기 제 1 서브 화소와 상기 제 2 서브 화소에서 공통의 전하 생성층에 의해 복수개의 제 1 스택들과 복수개의 제 2 스택들이 구분되며, 상기 제 1 스택들 중 적어도 하나에 상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층이 더 구비될 수 있다.
상기 제 1 애노드 및 상기 제 1 반사 전극은 상기 제 1 광학 보상층의 일측에서 더 연장되어 서로 접속될 수 있다.
그리고, 본 발명의 발광 표시 장치는, 상기 기판의 제 1 및 제 2 서브 화소에 각각 구비된 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터와, 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터를 덮는 보호막 및 상기 제 1, 제 2 박막 트랜지스터의 일부를 노출하도록 상기 보호막을 관통한 제 1, 제 2 콘택홀을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 제 1 및 제 2 반사 전극은 상기 제 1, 제 2 박막 트랜지스터와 각각 접속될 수 있다.
상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 애노드와 상기 제 1 반사 전극의 접속 부위와 중첩될 수 있다.
상기 제 1 보조 광학 보상층은, 상기 제 1 발광층의 호스트와 동일 물질을 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 제 3 서브 화소를 더 포함하며, 상기 제 3 서브 화소에, 제 3 반사 전극, 상기 제 3 반사 전극 상에 제 3 애노드와, 상기 제 3 애노드 상에, 상기 제 1 공통층, 상기 제 1 파장과 상기 제 2 파장 사이의 제 3 파장의 광을 발광하는 제 3 발광층 및 상기 제 2 공통층을 포함한 적어도 하나의 제 3 스택과, 상기 제 3 스택 상에 상기 캐소드를 포함할 수 있다.
상기 제 3 반사 전극과 상기 제 3 애노드 사이에, 상기 제 1 광학 보상층보다 얇은 두께의 제 2 광학 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 공통층과 상기 제 3 발광층 사이에 제 2 보조 광학 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 발광층, 제 3 발광층 및 제 2 발광층의 순으로 두께가 작아지고, 상기 제 1 공통층과 제 2 발광층의 사이에만 전자 저지층이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 내지 제 3 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 서브 화소 내지 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 반사 전극과, 상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층 및 상기 제 3 반사 전극 상에 상기 제 1 광학 보상층보다 낮은 두께로 구비된 제 2 광학 보상층과, 상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드, 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드 및 상기 제 2 광학 보상층에 접한 제 3 애노드와, 상기 제 1 내지 제 3 애노드의 가장 자리와 각각 중첩하며 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에 제 1 내지 제 3 발광부를 오픈하는 뱅크와, 상기 제 1 내지 제 3 발광부와 뱅크 상에 구비된 제 1 공통층과, 상기 제 1 내지 제 3 발광부에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 발광층과, 상기 제 1 내지 제 3 발광층 상에 구비된 제 2 공통층과, 상기 제 2 공통층 상의 캐소드를 포함할 수 있다.
상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은 투명 무기 절연막일 수 있다.
상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 공통층과 상기 제 3 발광층 사이에 제 2 보조 광학 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 보조 광학 보상층은 상기 제 1 발광층과 동일 폭을 갖고, 상기 제 2 보조 광학 보상층은 상기 제 3 발광층과 동일 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 보조 광학 보상층의 두께는 상기 제 1 광학 보상층의 두께의 0.22배 이하이며, 상기 제 2 보조 광학 보상층의 두께는 상기 제 2 광학 보상층의 두께의 0.22배 이하일 수 있다.
상기 제 1 서브 화소 내지 제 3 서브 화소 각각의 수직 구조에서, 상기 제 1 서브 화소에 상기 제 1 발광층과 중첩한 하나 이상의 제 1 스택 발광층과, 상기 제 2 서브 화소에 상기 제 2 발광층과 중첩한 하나 이상의 제 2 스택 발광층과, 상기 제 3 서브 화소에 상기 제 3 발광층과 중첩한 하나 이상의 제 3 스택 발광층과, 동일층에 위치한 제 1 스택 발광층, 제 2 스택 발광층 및 제 3 스택 발광층과 상기 제 2 공통층 사이에 제 1 스택 공통층 및 상기 제 1 스택 발광층, 제 2 스택 발광층 및 제 3 스택 발광층과 상기 캐소드 사이의 제 2 스택 공통층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 애노드는 투명 전극이며, 상기 캐소드는 반사 투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다.
상기 제 1 내지 3 반사 전극은 각각 기판 상의 박막 트랜지스터와 제 1 내지 제 3 투명 전극층을 개재하여 접속될 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 102: 게이트 전극
103: 게이트 절연막 104: 액티브층
105: 채널 보호층 106a: 소스 전극
107b: 드레인 전극 107, 108: 보호막
110a, 110a', 110a'': 투명 전극 110b, 110b', 110b'': 반사 전극
110c, 110c', 110c'': 애노드 122: 제 1 광학 보상층
121: 제 2 광학 보상층 141: 정공 주입층
142: 정공 수송층 143: 전자 저지층
144: 제 2 공통층(CMU) CML: 제 1 공통층
153: 제 1 발광층(적색 발광층) 151: 제 2 발광층(청색발광층)
152: 제 3 발광층(녹색 발광층) 160: 캐소드
170: 캐핑층 190: 봉지층
1000: 박막 트랜지스터 기판 S1, S2: 스택
1100A, 1100B, 1100C: 애노드 적층체
OS1, OS2, OS3: 유닛 (유기 스택)
282: 보조 광학 보상층
OLED: 발광 소자
103: 게이트 절연막 104: 액티브층
105: 채널 보호층 106a: 소스 전극
107b: 드레인 전극 107, 108: 보호막
110a, 110a', 110a'': 투명 전극 110b, 110b', 110b'': 반사 전극
110c, 110c', 110c'': 애노드 122: 제 1 광학 보상층
121: 제 2 광학 보상층 141: 정공 주입층
142: 정공 수송층 143: 전자 저지층
144: 제 2 공통층(CMU) CML: 제 1 공통층
153: 제 1 발광층(적색 발광층) 151: 제 2 발광층(청색발광층)
152: 제 3 발광층(녹색 발광층) 160: 캐소드
170: 캐핑층 190: 봉지층
1000: 박막 트랜지스터 기판 S1, S2: 스택
1100A, 1100B, 1100C: 애노드 적층체
OS1, OS2, OS3: 유닛 (유기 스택)
282: 보조 광학 보상층
OLED: 발광 소자
Claims (20)
- 제 1 서브 화소 및 제 2 서브 화소를 갖는 기판;
상기 제 1 서브 화소와 제 2 서브 화소에 각각 구비된 제 1 반사 전극 및 제 2 반사 전극;
상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층;
상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드 및 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드;
상기 제 1 애노드 상에 차례로 제 1 공통층, 제 1 파장의 광을 발광하는 제 1 발광층 및 제 2 공통층을 포함한 제 1 스택을 적어도 하나 갖는 제 1 유닛;
상기 제 2 애노드 상에 차례로, 상기 제 1 공통층, 상기 제 1 파장보다 단파장의 제 2 파장의 광을 발광하는 제 2 발광층 및 상기 제 2 공통층을 포함한 제 2 스택을 적어도 하나 갖는 제 2 유닛; 및
상기 제 1, 제 2 유닛 상에 구비된 캐소드를 포함한 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 광학 보상층은 투명 무기 절연막인 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층을 더 포함하는 발광 표시 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 1 보조 광학 보상층은 상기 제 1 발광층과 동일 폭을 갖는 발광 표시 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 1 보조 광학 보상층의 두께는 상기 제 1 광학 보상층의 두께의 0.22배 이하인 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 서브 화소와 상기 제 2 서브 화소에서 공통의 전하 생성층에 의해 복수개의 제 1 스택들과 복수개의 제 2 스택들이 구분되며,
상기 제 1 스택들 중 적어도 하나에 상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층이 더 구비된 발광 표시 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 1 보조 광학 보상층은, 상기 제 1 발광층의 호스트와 동일 물질을 포함하는 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 애노드 및 상기 제 1 반사 전극은 상기 제 1 광학 보상층의 일측에서 더 연장되어 서로 접속된 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 기판의 제 1 및 제 2 서브 화소에 각각 구비된 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터;
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터를 덮는 보호막; 및
상기 제 1, 제 2 박막 트랜지스터의 일부를 노출하도록 상기 보호막을 관통한 제 1, 제 2 콘택홀을 더 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 제 1 및 제 2 반사 전극은 상기 제 1, 제 2 박막 트랜지스터와 각각 접속된 발광 표시 장치. - 제 9항에 있어서,
상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 애노드와 상기 제 1 반사 전극의 접속 부위와 중첩된 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 기판은 상기 제 3 서브 화소를 더 포함하며,
상기 제 3 서브 화소에, 제 3 반사 전극, 상기 제 3 반사 전극 상에 제 3 애노드와,
상기 제 3 애노드 상에, 상기 제 1 공통층, 상기 제 1 파장과 상기 제 2 파장 사이의 제 3 파장의 광을 발광하는 제 3 발광층 및 상기 제 2 공통층을 포함한 적어도 하나의 제 3 스택과,
상기 제 3 스택 상에 상기 캐소드를 포함하는 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 3 반사 전극과 상기 제 3 애노드 사이에, 상기 제 1 광학 보상층보다 얇은 두께의 제 2 광학 보상층을 더 포함하는 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1 공통층과 상기 제 3 발광층 사이에 제 2 보조 광학 보상층을 더 포함하는 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1 발광층, 제 3 발광층 및 제 2 발광층의 순으로 두께가 작아지고,
상기 제 1 공통층과 제 2 발광층의 사이에만 전자 저지층이 더 구비된 발광 표시 장치. - 제 1 내지 제 3 서브 화소를 갖는 기판;
상기 제 1 서브 화소 내지 제 3 서브 화소에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 반사 전극;
상기 제 1 반사 전극 상에 구비된 제 1 광학 보상층 및 상기 제 3 반사 전극 상에 상기 제 1 광학 보상층보다 낮은 두께로 구비된 제 2 광학 보상층;
상기 제 1 광학 보상층에 접한 제 1 애노드, 상기 제 2 반사 전극에 접한 제 2 애노드 및 상기 제 2 광학 보상층에 접한 제 3 애노드;
상기 제 1 내지 제 3 애노드의 가장 자리와 각각 중첩하며 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에 제 1 내지 제 3 발광부를 오픈하는 뱅크;
상기 제 1 내지 제 3 발광부와 뱅크 상에 구비된 제 1 공통층;
상기 제 1 내지 제 3 발광부에 각각 구비된 제 1 내지 제 3 발광층;
상기 제 1 내지 제 3 발광층 상에 구비된 제 2 공통층;
상기 제 2 공통층 상의 캐소드를 포함하는 발광 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은 투명 무기 절연막인 발광 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 제 1 공통층과 상기 제 1 발광층 사이에 제 1 보조 광학 보상층 및 상기 제 3 공통층과 상기 제 3 발광층 사이에 제 2 보조 광학 보상층 중 적어도 하나를 포함하는 발광 표시 장치. - 제 17항에 있어서,
상기 제 1 보조 광학 보상층은 상기 제 1 발광층과 동일 폭을 갖고,
상기 제 2 보조 광학 보상층은 상기 제 3 발광층과 동일 폭을 갖는 발광 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 애노드는 투명 전극이며,
상기 캐소드는 반사 투과형 전극 또는 투과형 전극인 발광 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 제 1 내지 3 반사 전극은 각각 기판 상의 박막 트랜지스터와 제 1 내지 제 3 투명 전극층을 개재하여 접속된 발광 표시 장치.
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| US17/236,944 US11770944B2 (en) | 2020-12-24 | 2021-04-21 | Light emitting display device with an optical compensation layer |
| CN202110437069.0A CN114678392A (zh) | 2020-12-24 | 2021-04-22 | 发光显示装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| KR20220092163A true KR20220092163A (ko) | 2022-07-01 |
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| US20080238297A1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-02 | Masuyuki Oota | Organic el display and method of manufacturing the same |
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| CN104766875B (zh) | 2015-03-30 | 2019-12-13 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | 一种共用蓝光发光层的像素排布方式及有机电致发光装置 |
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2021
- 2021-04-21 US US17/236,944 patent/US11770944B2/en active Active
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