KR20220095028A - 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치는 구조 변경을 통해 영역별 색 차이를 방지하고 저계조와 고계조의 색 특성 차이를 해소하고자 하는 발명이다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 구조 변경을 통해 영역별 색 차이를 방지하고 저계조와 고계조의 색 특성 차이를 해소한 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치에 관한 발명이다.
최근 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 자발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다. 자발광 표시 장치는 내부 발광 재료에 따라 유기 발광 표시 장치 및 무기 발광 표시 장치로 구분될 수 있다.
한편, 자발광 표시 장치에서는 복수개의 서브 화소를 구비하고, 별도의 광원없이 각 서브 화소에 발광 소자를 구비하여, 광을 출사하고 있다.
또한, 표시 장치는 고해상도, 고집적화되며 금속 미세 마스크를 요구하지 않고 공통적으로 유기층 및 발광층을 구성하는 탠덤(tandem) 소자가 공정성 측면에서 부각되며 이에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 발광 표시 장치는 색 표현의 다양성과 높은 효율이 요구되며, 스택 구조 내 복수 발광층을 요구한다.
그런데, 서로 다른 색상의 발광층별 효율 등의 차이가 있다. 또한 복수층의 발광층이 배치시 저전류 밀도와 고전류 밀도 구동시 다른 색 경향을 나타낼 수 있으며, 이는 색 이상으로 관찰되기도 한다.
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치는 구조 변경을 통해 영역별 색 차이를 방지하고 저계조와 고계조의 색 특성 차이를 해소하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층, 상기 제 1 발광층 및 상기 제 3 발광층으로 가며 두께가 얇을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 기판 상의 각 서브 화소에 구비된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향하여 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층, 상기 제 1 발광층 및 상기 제 3 발광층으로 가며 두께가 얇을 수 있다.
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 인광 발광 스택에 서로 다른 적색 발광층, 황녹색 발광층 및 녹색 발광층을 구비하여 색 표현의 다양성을 높일 수 있으며, 이 중 황녹색 발광층의 두께를 가장 두껍게 하여 백색 표현에 있어서, 색변화 없이 효율을 높일 수 있다.
둘째, 인광 발광 스택의 서로 적층된 다른 색의 발광층 중 녹색 발광층의 두께를 가장 얇게 하여 인광 발광 스택 내 인광 발광층의 총 두께에서 녹색 발광층의 두께를 낮춰 영역별 녹색 발광층에 의한 색 이상 민감도를 줄일 수 있다. 이를 통해 표시 영역 내 에지 영역에서 색 이상 현상이 나타나는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 황녹색 발광층에 비해 적색 발광층과 녹색 발광층의 두께 비를 일정 비로 하여, 기판의 표시 영역 내에서 에지 영역과 중앙 영역에서 저전류 구동시와 고전류 구동시 색좌표 변동을 유사하게 하여 저전류 밀도 구동시 색 이상 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 백색 발광 소자의 제 2 스택을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 제 1 내지 제 4 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 제 4 및 제 5 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 I~I' 선상에서의 제 3발광층의 두께 변화를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 발광 표시 장치를 하부 구동부와 연계하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명이 발광 표시 장치의 일 예에 따른 서브 화소의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 백색 발광 소자의 제 2 스택을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 제 1 내지 제 4 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 제 4 및 제 5 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 I~I' 선상에서의 제 3발광층의 두께 변화를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 발광 표시 장치를 하부 구동부와 연계하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명이 발광 표시 장치의 일 예에 따른 서브 화소의 회로도이다.
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.
한편, 본 명세서에서 EL (전계발광, electroluminescence) 스펙트럼이라 함은, (1) 유기 발광층에 포함되는 도펀트 물질이나 호스트 물질과 같은 발광 물질의 고유한 특성을 반영하는 PL(광발광, photoluminescence) 스펙트럼과, (2) 전자 수송층 등과 같은 유기층들의 두께를 포함한 유기 발광 소자의 구조와 광학적 특성에 따라 결정되는, 아웃 커플링(out coupling) 에미턴스(emittance) 스펙트럼 커브의 곱으로써 산출된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백색 발광 소자는, 기판(100) 상에, 서로 대향된 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200)을 갖고, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이에 전하 생성층(150)을 사이에 두고 제 1 스택(S1)과 제 2 스택(S2)이 구비되어 있다.
상기 제 1 스택(S1)은 제 1 전극(110) 상에 제 1 정공 수송 관련 공통층(1210), 청색 발광층(130), 제 1 전자 수송 관련 공통층(1220)이 구비된다.
그리고, 제 2 스택(S2)은 제 2 정공 수송 관련 공통층(1230), 차례로 적층되며 점차 단파장을 발광하는 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143) 및 제 2 전자 수송 관련 공통층(1240)을 포함한다.
제 1 및 제 2 정공 수송 관련 공통층(1210, 1230)은 정공 주입 및 정공 수송과 관련된 층으로 정공 수송층(HTL/HTL2, HTL3), 전자 저지층(Electron Blocking layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 정공 수송 관련 공통층(1210)은 제 1 전극(110)과 접하여 제 1 전극(110)으로부터 정공 주입시 계면 저항을 낮추는 정공 주입층(HIL)(121)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 정공 수송 관련 공통층(1210, 1230)은 단일층일 수도 있고, 복수층으로 형성될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 어느 한 스택에서는 복수층이고, 다른 한 스택에서는 단일층일 수도 있다. 그리고, 예를 들어, 도 1의 제 1 스택(S1)의 제 1 정공 수송 관련 공통층(1210)과 같이, 복수층을 포함할 때, 발광층(130)에 가까운 정공 수송층(HTL2)은 발광층(130)에서 정공 수송층(122)으로 전자나 여기자가 빠져나오는 것을 방지하는 전자 저지층으로 기능할 수 있다.
제 1 및 제 2 전자 수송 관련 공통층(1220, 1240)은 전자 수송 및 전자를 인접 발광층에 공급하는 속도에 관계되는 층으로, 전자 수송층(ETL1, ETL2), 정공 저지층(hole blocking layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 전자 수송 관련 공통층(1240)은 제 2 전극(200)과 접하여 제 2 전극(200)으로부터 전자 주입시 계면 저항을 낮추는 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전자 수송 관련 공통층(1220, 1240)은 단일층일 수도 있고, 복수층으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 백색 발광 소자에서, 제 1 스택(S1)은 단일의 청색 발광층(130)을 구비하여 청색을 발광한다. 상기 청색은 430nm 내지 490nm에서 발광 피크를 가질 수 있다.
제 2스택(S2)은 제 1 스택(S1)과 달리 인광 발광 유닛(140)에 복수 발광층이 서로 접하여 구성된 것으로, 각각이 청색보다 장파장으로 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)이 서로 다른 광을 발광한다. 그리고, 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 각각 적색, 황녹색, 녹색의 파장을 발광한다. 즉, 상기 제 1 발광층(141)은 590nm 내지 650nm의 발광 피크의 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층(142)은 540nm 내지 590nm의 발광 피크의 광을 발광하며, 상기 제 3 발광층(143)은 510nm 내지 560nm의 발광 피크의 광을 발광한다. 제 2 스택(S2)에서 가장 단파장을 발광하는 제 3 발광층(143)의 광이 상기 청색 발광층(130)의 광보다 장파장이다.
제 2 스택(S2)에서 서로 다른 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)을 구비한 이유는 발광 표시 장치에서 표현하고자 하는 색을 풍부하게 하고자 한 것으로, 다색의 발광층들이 각각이 다른 발광층의 발광 특성을 저해하지 않는다면 발광층들을 복수로 포함할수록 발광할수록 색재현 효과가 커지고, 발광 표시 장치에서 얻을 수 있는 색 재현 범위가 커질 수 있다. 이는 DCI 기준, BT2020 기준 등의 범위와 중첩되는 범위가 넓은 것을 의미한다.
제 2 스택(S2)의 장파장의 발광층들은 효율이 높은 인광 발광층으로 구현할 수 있고, 순서적으로 제 3 발광층(143), 제 2 발광층(142) 및 제 1 발광층(141)으로 가며 점차 구동 임계 전압이 낮아지기 때문에, 제 2 스택(S2) 내 상부 발광층에서 여기에 이용되지 않은 에너지를 하부 발광층에서 이용할 수 있다. 이에 따라 제 2 스택(S2)에서 효율을 높일 수 있다. 이를 가능하도록 제 3 발광층(143), 제 2 발광층(142) 및 제 1 발광층(141)으로 가며 점차 구동 임계 전압이 낮아지도록 점차 장파장 발광층이 적용되도록 한다. 도 1의 예에서는 제 1 발광층(141)이 적색 발광층, 제 2 발광층(142)이 황녹색 발광층이며, 제 3 발광층(143)이 녹색 발광층인 예를 이용한다.
한편, 본 발명의 백색 발광 소자는, 백색 발광 소자의 복수층의 발광들이 인접한 구조에서, 제 2 스택(S2)에서 발광층들(141, 142, 143)에서 두께 차를 갖는다. 즉, 상기 제 2 발광층(142)의 두께가 제 2 스택(S2)의 발광층 중 가장 두꺼우며, 상기 제 3 발광층(143)의 두께가 가장 얇다. 즉, 인광을 발광하는 발광층들(140)간 제 2 발광층(142)>제 1 발광층(141)>제 3 발광층(143)의 두께 관계를 갖는다. 여기서, 제 2 발광층(142)은 백색을 표현하는데, 가장 비중이 큰 것으로, 제 2 스택(S2)에서 가장 두꺼울 수 있으며, 제 1 발광층(141)과 제 3 발광층(143)은 제 2 발광층(142) 대비 두께가 얇다. 제 1 발광층(141)보다 제 3 발광층(143)이 더 얇은 이유는 상대적으로 증착 과정에서 후위에 있어 열적 스트레스에 민감한 제 3 발광층(143)을 얇게 하여 저전류 밀도에서 발생하는 기판(100) 내 에지 영역의 색 이상 현상을 완화하거나 방지하고자 한 것이다.
한편, 본 발명의 백색 발광 소자에서, 제 1 전극(110) 상측의 제 1 스택(S1), 전하 생성층(150) 및 제 2 스택(S2)의 유기 스택(OS)과, 제 2 전극(200)은 기판(100)의 표시 영역에 구분없이 연속적으로 형성된 층들이다. 즉, 기판(100) 상에 복수개의 서브 화소들이 있을 때, 제 1 전극(110)은 서브 화소별로 나뉘나, 그 상부의 구성들은 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)를 사용하지 않고, 적어도 표시 영역에 대해 일체형으로 형성되는 것이다. 이 경우, 본 발명의 백색 발광 소자는 제 1 전극(110) 형성 후 미세 금속 마스크의 적용을 생략할 수 있어, 공정성을 향상시키고 마스크별 정렬 차이에 의해 발생되는 수율 저하를 개선할 수 있는 큰 이점이 있다. 또한, 본 발명의 백색 발광 소자는 복수의 스택(S1. S2)이 발광하는 다른 색의 광을 합산하여 백색 광이 발현되고, 출사 측에 각 서브 화소에 구비된 컬러 필터(도 9의 109R. 109G, 109B 참조)에 서브 화소별로 다른 색을 발광할 수 있다. 본 발명의 백색 발광 소자의 유기 스택(OS)의 각 층은 기판(100)의 표시 영역을 전면 오픈한 오픈 마스크를 통해 형성할 수 있다.
표시 영역에 대해 일체형으로 형성하는 제 1 스택(S1)의 층들, 전하 생성층(150), 제 2 스택(S2)의 층들 및 제 2 전극(200)은 증착 챔버에서 소스로부터 기상화한 재료를 공급하여 형성된다. 이 경우, 각 층의 증착 과정에서 기판(100)의 표시 영역 내에서도 중심 영역과 에지 영역에서 열적 구배의 차이가 발생할 수 있으며, 같은 층의 증착면이라도 엔트로피의 차이를 가질 수 있다.
또한, 유기물은 층별 증착 온도가 상이한데, 특히, 제 2 스택의 발광층들은 연속되어 있어, 상측으로 갈수록 기판(100)이 계속적으로 열을 받고 있어, 발광층 중 가장 나중에 증착하는 제 3 발광층(143) 증착시 기판(100)의 영역별 열적 구배의 차이가 심화되어 중앙 영역과 에지 영역에서의 두께 차를 더 크게 나타날 수 있다. 도 1의 예에서는 제 2 스택(S2)에서 제 3 발광층(143)의 전체 두께를 줄여 기판(100)의 영역별 열적 구배의 차이에 대해 제 3 발광층(143)이 받는 영향을 줄인 것이다.
구체적으로 인광 발광 유닛(140)에서 발광층간 두께 관계는 이하에서 효과와 연관하여 구체적으로 살펴본다.
청색 발광층(130) 및 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 각각 호스트와 도펀트를 포함한다. 그리고, 필요에 따라 호스트는 각 발광층 내에 단일 혹은 복수개 포함하여 구비될 수 있다.
청색 발광층(130)은 형광 도펀트를 포함하며, 상대적으로 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 효율이 높은 인광 도펀트를 포함한다. 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)들의 인광 도펀트는, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os). 금(Au), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb), 팔라듐(Pd) 또는 틀륨(Tm)을 포함한 금속 착체 화합물이다. 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)의 호스트는 전자 수송 특성의 호스트 또는/및 정공 수송 특성의 호스트를 포함할 수 있다. 그리고, 각각 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)의 인광 도펀트들은 여기에 필요한 삼중항 준위(T1)에 차이가 있다.
한편, 스택(S1, S2) 사이에 위치한 전하 생성층(150)은 도시된 바와 같이, n 형 전하 생성층(151)과 p 형 전하 생성층(153)을 포함할 수도 있고, 혹은 하나의 호스트에 n 형 도펀트와 p 형 도펀트를 포함하여 단일층으로 형성할 수도 있다.
상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200)은 양극(anode) 및 캐소드(cathode)로 기능하며, 제 1전극(110)은 투명 전극, 제 2 전극(200)은 반사성 전극을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 2와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자는 제 1 실시예와 비교하여, 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)을 갖는 인광 스택(PS)의 하부와 상부에 각각 청색을 발광하는 제 1 청색 발광 스택(BS1) 및 제 2 청색 발광 스택(BS2)을 구비한 것이다. 즉, 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자는 인광 스택(PS) 대비 상대적으로 부족한 청색의 효율을 높이기 위해 청색 발광 스택을 복수개 구비한 점에 차이를 갖는다.
각 스택들 사이에는 전하 생성층(150, 170)이 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 전하 생성층(150, 170)은, n 형 전하 생성층(151, 171)과 p 형 전하 생성층(153, 173)을 적층된 형태로 포함할 수도 있고, 혹은 하나의 호스트에 n 형 도펀트와 p 형 도펀트를 포함하여 단일층으로 형성할 수도 있다.
도시된 예는 단일 서브 화소를 나타냈지만, 복수개의 서브 화소들에 대응하여 각 서브 화소별로 제 1 전극(110)이 나누어 패터닝되어 있을 수 있다. 그리고, 제 1 전극(110) 상의 유기 스택(OS)과 제 2 전극(200)은 복수개의 서브 화소들에 구분없이 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자에서도 제 1 전극(110)은 서브 화소별로 나뉘나, 그 상부의 구성들은 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)를 사용하지 않고, 적어도 표시 영역에 대해 일체형으로 형성되는 것이다. 이 경우, 본 발명의 백색 발광 소자는 제 1 전극(110) 형성 후 미세 금속 마스크의 적용을 생략할 수 있어, 공정성을 향상시키고 마스크별 정렬 차이에 의해 발생되는 수율 저하를 개선할 수 있는 큰 이점이 있다. 또한, 본 발명의 백색 발광 소자는 복수의 스택(S1. S2)이 발광하는 다른 색의 광을 합산하여 백색 광이 발현되고, 출사 측에 각 서브 화소에 구비된 컬러 필터(도 9의 109R. 109G, 109B 참조)에 서브 화소별로 다른 색을 발광할 수 있다.
상기 제 1 청색 발광 스택(BS1)은 제 1 전극(110) 상에 제 1 정공 수송 관련 공통층(1210), 제 1 청색 발광층(BEML1)(130), 제 1 전자 수송 관련 공통층(124)이 구비된다.
그리고, 제 2 스택(S2)은 제 2 정공 수송 관련 공통층(125), 차례로 적층되며 점차 단파장을 발광하는 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143) 및 제 2 전자 수송 관련 공통층(126)을 포함한다.
또한, 제 2 청색 발광 스택(BS2)은 제 3 정공 수송 관련 공통층(1250), 제 2 청색 발광층(BEML2)(160), 및 제 3 전자 수송 관련 공통층(129)을 포함한다.
제 3 정공 수송 관련 공통층(1250)은 제 1 청색 발광 스택(BS1)과 유사하게 복수개의 정공 수송층(127, 128)을 포함할 수 있으며, 이 중 상측에 위치한 정공 수송층(HTL5)(128)은 전자 저지층의 기능을 할 수 있다.
그리고, 제 1 전극(110)은 투명 전극을 포함하고, 제 2 전극(200)은 반사성 전극을 포함하여, 유기 스택(OS)에서 발생된 광은 제 1 전극(110)을 통해 출사될 수 있다.
한편, 제 2 전극(200)은 복수층의 적층으로 이루어질 수 있으며, 복수층 중 유기 스택(OS)과 접하는 층은 금속과 불소 등의 할로겐 물질을 포함한 무기 화합물을 구성하여 전자 주입층으로 기능시킬 수도 있다. 전자 주입층이 무기물 또는 무기 화합물로 이루어질 때, 유기 스택(OS)과 다른 챔버에서 형성될 수 있으며, 제 2 전극(200)과 동일 마스크 또는/ 및 동일 챔버에서 형성할 수 있다.
제 1 실시예와 제 2 실시예는 각각 복수개의 인광 발광층들이 차례로 적층된 인광 유닛(140)을 갖는 인광 스택(S2 또는 PS)을 포함하는 것으로, 인광 스택(PS)의 발광의 원리를 간략히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 백색 발광 소자의 제 2 스택을 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 제 2 스택(S2) 내 제 2 정공 수송 관련 공통층(125)으로부터 정공이 인광 유닛(140)에 공급되고, 제 2 전자 수송 관련 공통층(126)으로부터 전자가 인광 유닛(140)에 공급되며, 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143) 각각에서 정공과 전자의 재결합에 의한 여기자 발생되고, 여기자의 에너지가 그라운드 상태로 떨어질 때 발광이 발생한다.
상기 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 제 2 정공 수송 관련 공통층(125)과 제 2 전자 수송 관련 공통층(126) 사이에서, 제 2 전자 수송 관련 공통층(126)으로 가며, 점차 단파장의 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층(142), 상기 제 1 발광층(141) 및 상기 제 3 발광층(143)으로 가며 두께가 얇다.
여기서, 상기 제 2 발광층(142)의 두께가 제 2 스택(S2)의 발광층 중 가장 두꺼우며, 상기 제 3 발광층(143)의 두께가 가장 얇다. 즉, 인광을 발광하는 발광층들(140)간 제 2 발광층(142)>제 1 발광층(141)>제 3 발광층(143)의 두께 관계를 갖는다. 여기서, 제 2 발광층(142)은 백색을 표현하는데, 가장 비중이 큰 것으로, 제 2 스택(S2)에서 가장 두꺼울 수 있으며, 제 1 발광층(141)과 제 3 발광층(143)은 제 2 발광층(142) 대비 두께가 얇다. 제 1 발광층(141)보다 제 3 발광층(143)이 더 얇은 이유는 상대적으로 증착 과정에서 후위에 있어 열적 스트레스에 민감한 제 3 발광층(143)을 얇게 하여 저전류 밀도에서 발생하는 기판(100) 내 에지 영역의 색 이상 현상을 완화하거나 방지하고자 한 것이다.
제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)을 포함한 인광 발광 유닛(140)의 총 두께는 350Å 내지 450Å일 수 있다. 인광 발광 유닛(140) 내에 총 3개의 발광층이 있기 때문에, 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)이 인광 발광 유닛(140)의 총 두께에 배분되어 위치한다. 인광 발광 유닛(140)은 효율이 높은 인광 발광 재료로 구현이 가능한 발광층들을 파장의 순으로 배치시킨 것으로, 여기서 제 1 발광층(141)은 적색을 발광하고, 제 2 발광층(142)은 황녹색을 발광하며, 제 3 발광층(143)은 녹색을 발광한다.
이 중 가장 얇은 상기 제 3 발광층(143)의 두께는 상기 인광 발광 유닛(140)의 총 두께의 20% 내지 30%일 수 있다. 제 3 발광층(143)의 두께는 상기 제 1 발광층 또는 상기 제 2 발광층의 두께보다 얇을 수 있다.
본 발명의 백색 발광 소자에서 제 3 발광층(143)의 두께가 가장 얇은 이유는 녹색을 발광하는 제 3 발광층(143)이 전류 밀도에 의한 색좌표 변화가 상대적으로 적색이나 황녹색을 발광하는 제 1, 제 2 발광층(141, 142) 대비 크기 때문이다.
이하에서는 전류 밀도 변화에 따른 실험예들의 색좌표 변화를 살펴본다. 이하에서는, 저전류 밀도에서 특히 색좌표 변화가 크게 나타나 시인될 수 있는 것으로, 저전류 밀도(0.25mA/cm2~10 mA/cm2)에서 색좌표 변화를 주로 관찰한다.
도 4a 내지 도 4d는 제 1 내지 제 4 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
| (141/142/143 두께 비) | Ex1 (0.75:1:1) |
Ex2 (0.75:1:0.55) |
Ex3 (0.75:1:0.5) |
Ex4 (0.75:1:0.45) |
| ΔCIEx at 저전류 | 0.019 | 0.016 | 0.016 | 0.017 |
| ΔCIEy at 저전류 | 0.048 | 0.045 | 0.043 | 0.037 |
| 테두리 G level(at 32Gray 판정) | 4 | 4 | 2 | 1 |
| 색이상 유무 | 유 | 유 | 무 | 무 |
제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)는 공통적으로 도 2의 구조의 백색 발광 소자의 구조를 갖는 것으로, 각각 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)의 두께 비를 달리한 것이다. 구체적으로 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)는 공통적으로, 제 2 발광층(142)을 가장 두껍게 하고, 제 2 발광층(142)의 두께를 기준으로 제 1 발광층(141)은 제 2 발광층(142) 두께의 0.75배로 하였다. 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)는 제 3 발광층(143)의 두께에서 차이를 갖는 것으로, 제 2 발광층(142) 두께의 각각 1배, 0.55배, 0.5배, 0.45배로 달리하며, 저전류 밀도로 백색 구현시 CIEx 색좌표 변화(ΔCIEx)와 CIEy 색좌표 변화(ΔCIEy), 테두리 G 레벨 값을 판단하며, 색 이상 유무를 판단하였다. 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)에서 CIEx 색좌표 변화(ΔCIEx)는 모두 0.020 이하 수준으로 그 변화가 작다. 반면, 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)에서 CIEy 색좌표 변화(ΔCIEy)는 각각의 CIEx 변화보다 크며, 특히, 제 1 및 제 2 실험예(Ex1, Ex2)에서 CIEy 의 색좌표 변화는 도 4a 및 도 4b와 같이, 고전류 밀도 (10mA/cm2 초과)에서의 변화와 저전류 밀도(0.25 mA/cm2~10 mA/cm2)에서의 변화의 차이가 큰 것으로, CIEy 변화가 큰 저전류 밀도로 구동시 고전류 밀도의 백색 표현과 달리 녹색이 좀 더 강하게 관찰되는 현상이 있다. 다만, 제 2 실험예(Ex2)는 상대적으로 제 1 실험예(Ex1) 대비 저전류 밀도 와 고전류 밀도 구동시의 CIEy 변화(ΔCIEy )는 작아짐을 확인할 수 있다.
또한, 표 1을 통해, 제 1 실험예(Ex1)에서 제 4 실험예(Ex4)로 가며, 제 3 발광층(143)의 두께를 줄일수록, 저전류 밀도에서의 CIEy 변화(ΔCIEy)가 작아질 뿐만 아니라 저전류 밀도와 고전류 밀도에서의 CIEy 변화 경향성도 유사해짐을 확인할 수 있다.
표 1의 테두리 G 레벨은 32 그레이에서 판정하는 것으로, 숫자가 클수록 정상 범위에서 벗어난 것을 의미한다. 그리고, 색 이상 유무는 CIEy 색좌표 변화(ΔCIEy)와 테두리 그레이 레벨 값을 통해 판단하는 것으로, 기판의 표시 영역 에지 영역(가장 자리)가 저전류 밀도로 구동시 중앙 영역에 대비하여 다른 색 특성을 나타냄을 의미한다.
위의 실험을 통해 제 1 실험예(Ex1)와 제 2 실험예(Ex2)에서 저전류 밀도로 구동시 색 이상이 발생된 데 반해 제 3 실험예(Ex3) 및 제 4 실험예(Ex4)에서 색 이상 불량이 해소된 것을 확인할 수 있다.
또한, 제 1 실험예(Ex1)와 제 2 실험예(Ex2) 비교시 점차 CIEy 변화(ΔCIEy)가 줄어듦을 알 수 있는데, 이를 통해 도 3의 본 발명의 백색 발광 소자의 구조의 인광 발광 유닛(140)에서 제 2 발광층(142)과 제 3 발광층(143)의 두께 비교시 제 3 발광층(143)의 두께는 제 2 발광층(142) 두께의 45% 이상 55% 미만에서 효과적임을 예상할 수 있다.
이하에서는 제 2 및 제 3 발광층의 관계를 고정시키고, 제 1 발광층의 두께를 변화시켜 저전류 밀도 구동시의 색 이상 유무 및 전류 밀도 변화에서 변화 경향성을 살펴본다.
도 5a 및 도 5b는 제 4 및 제 5 실험예의 전류밀도와 CIEy 색좌표 관계를 나타낸 그래프이다.
| (141/142/143 두께 비) | Ex4(0.75:1:0.45) | Ex5(0.65:1:0.45) |
| ΔCIEx at 저전류 | 0.017 | 0.018 |
| ΔCIEy at 저전류 | 0.037 | 0.039 |
| 테두리 G level(at 32Gray 판정) | 1 | 1 |
| 색이상 유무 | 무 | 무 |
표 2와 같이, 제 2 발광층의 두께를 기준으로 제 3 발광층의 두께를 0.45배로 고정으로 하고, 제 4 및 제 5 실험예(Ex4, Ex5)에서 저전류 밀도(0.25 mA/cm2~10 mA/cm2)에서 CIEy 변화 값(ΔCIEy)을 측정시 제 4 실험예 및 제 5 실험예에서 각각 0.037, 0.039이며, 기판 표시 영역의 에지 영역에서 그레이 레벨이 모두 1인 것으로, 제 4 및 제 5 실험예에서 모두 색이상이 발생되지 않음을 확인할 수 있다.즉, 이 경우, 제 2 발광층의 두께에 비해 제 1 발광층의 두께를 0.65배 내지 0.75배로 하였을 때, 저전류 밀도로 구동시 색이상이 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과를 통해, 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께에 대해 제 1 발광층(143)은 29.5% (
)내지 34.1%(
)의 두께로 할 수 있다.
한편, 제 3 발광층(143)은 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께에 대해 20% 내지 30%로 한다. 상대적으로 제 3발광층(143)의 두께의 범위가 큰 것은 다음 이유에서이다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 6의 I~I' 선상에서 제 3 발광층의 두께 변화를 나타낸 도면이다.
본 발명의 발광 표시 장치는, 도 6과 같이, 기판(100)이 복수개의 서브 화소(SP)를 갖는 표시 영역(AA)과 상기 표시 영역(AA) 주변에 패드부(PAD)와 상기 표시 영역(AA)의 배선들과 상기 패드부(PAD)를 연결하는 링크 배선들 및 접지 배선 및 전원 전압 배선들이 배치되는 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치는, 도 1 및 도 2의 유기 스택(OS)의 각 층 및 제 2 전극(140)이 상기 표시 영역(AA) 전체를 포함하며, 표시 영역(AA)의 비표시 영역(NA) 일부에 연장되어 형성되어 있다.
본 발명의 발광 표시 장치의 유기 스택(OS)의 각 층은 기판(100)의 표시 영역을 전면 오픈한 오픈 마스크(미도시)를 통해 형성할 수 있다.
그리고, 유기 스택(OS) 중 제 2 스택(S2, PS)의 인광 발광층들(140: 141, 142, 143) 또한 표시 영역(AA) 전체와 상기 비표시 영역(NA) 일부까지 연장되어 형성된다. 이는 오픈 마스크의 정렬시 마진을 고려하여, 표시 영역(AA)을 완전히 덮도록 하여 사방의 마진을 더 주어 오픈 마스크(미도시)의 오픈 영역(140의 형상)을 갖게 하기 때문이다.
그런데, 증착 챔버 내의 기판(100)은 열원이 위치하는 부위에서의 차이 등에 의해 중앙 영역과 에지 영역에 다른 열적 구배 특성을 갖게 되고, 상대적으로 중앙보다 에지 영역에서 낮은 온도 경향성을 나타내며, 이로 인해 기판(100)의 증착면에 엔트로피의 차이를 갖게 된다. 엔트로피가 낮은 쪽은 상대적으로 안정된 상태로 유기물이 두껍게 쌓이는 경향을 갖는데, 에지 영역에서 중앙 영역보다 상대적으로 엔트로피가 낮으며, 이에 따라, 중앙보다 에지 영역에서 유기층이 두껍게 쌓일 수 있다.
특히, 제 2 스택에서 광학적으로 기능하는 인광발광층들 중 가장 후순위에 있는 제 3 발광층(143) 형성시 이전까지 유기물층을 형성시 인가된 영역별 열적 차이가 가중되어 도 7과 같이, 표시 영역(NA) 내 에지 영역과 중앙 영역에서 두께 차이가 발생하며, 그 경향성은 에지 영역이 더 두껍게 쌓이는 현상으로 나타난다. 영역별로 증착면의 엔트로피 차이가 있으며 상대적으로 에지 영역에 두껍게 제 3 발광층이 쌓임에 의해, 예를 들어, 인광 발광층을 동일 두께로 형성시 제 3 발광층의 중앙 영역과 에지 영역의 두께 편차는 심해지고, 이로 인해 에지 영역과 중앙 영역에서 다른 색 변화 경향성을 나타낸다.
즉, 본 발명의 발광 표시 장치는, 인광 발광 유닛(140)에서 제 1 내지 제 3 발광층의 색 간 저전류 밀도 구동시 색반전 이상 현상을 해소함과 함께, 제 3 발광층이 상대적으로 증착 순서에서 후위에 있어, 에지 영역과 중앙 영역에 두께 차를 갖는 점을 고려하여 제 3 발광층의 두께 차에 의한 영향을 최소화하도록 인광 발광 유닛 전체에서 제 3 발광층의 두께를 낮춘 것이다.
이 경우, 도 7을 참조하면, 표시 영역 내 에지 영역의 제 3 발광층의 두께에 비해 중앙 영역의 제 3 발광층의 두께는 8.3% 이하의 차이를 갖는다.
한편, 비표시 영역(NA) 일부에도 제 3 발광층(143)이 더 형성되나 비표시 영역(NA)에 쌓이는 제 3 발광층(143)의 두께는 표시에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 발광 표시 장치는, 마스크 수나 마스크의 형상을 변경하지 않고 증착을 수행함에도, 제 1 내지 제 3 발광층의 두께 비를 달리함에 의해, 테두리(에지 영역)에서의 색 이상 현상을 해소할 수 있다.
이하, 본 발명의 발광 표시 장치를 상술한 백색을 발광하는 발광 소자와 더불어 박막 트랜지스터 및 컬러 필터의 구성과 연관하여 살펴본다.
도 8은 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이며, 도 9는 본 발명이 발광 표시 장치의 일 예에 따른 서브 화소의 회로도이다
도 8과 같이, 본 발명의 발광 표시 장치(1000)는, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이에 도 1 또는 도 2와 같이, 적어도 하나의 청색 발광 스택(S1 or BS1/BS2)와 복수 인광 발광층들이 적층된 인광 발광 스택(S2 or PS)을 구비한 유기 스택(OS)을 갖는다. 청색 발광 스택과 인광 발광 스택 사이에는 전하 생성층이 있다. 그리고, 청색 발광 스택(S1 or BS1/BS2)의 청색 발광층(B EML or B EML1 / B EML2)의 하부와 상부에는 각각 정공 수송 관련 공통층, 전자 수송 관련 공통층이 포함되고, 인광 발광 스택에는 점차 단파장을 발광하는 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)의 인광 발광 유닛(140)이 구비되고, 인광 발광 유닛(140)의 하부와 상부에는 각각 정공 수송 관련 공통층 및 전자 수송 관련 공통층이 포함된다.
각 서브 화소에는 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 내의 유기 스택(200)을 통해 백색을 발광하여, 광의 출사 측에 컬러 필터(109a, 109b, 109c)를 구비하여, 서브 화소별로 서로 다른 색을 출사시킨 것이다.
도시된 예는 광이 나오는 측에 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 것으로, 제 1 전극(110)을 통해 나온 광이 컬러 필터(109a, 109b, 109c)을 통해 기판(100)을 통과한다.
본 발명의 표시 장치는 복수개의 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP, W_SP)를 갖는 기판(100)과, 상기 기판(100)에 공통적으로 구비되는 상술한 도 1 내지 도 2에서 설명한 백색 발광 소자(OLED)와, 상기 서브 화소 각각에 구비되며, 상술한 백색 유기 발광 소자(OLED)의 상기 제 1 전극(110) 과 접속된 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 서브 화소 중 적어도 어느 하나의 상기 제 1 전극(110) 하측에 구비된 컬러 필터층(109R, 109G, 109B)을 포함할 수 있다.
도시된 예는 백색 서브 화소(W_SP)를 포함한 예를 설명하였으나, 이에 한하지 않고, 백색 서브 화소(W_SP)가 생략되고, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)만 구비한 구조도 가능할 것이다. 경우에 따라, 적색, 녹색 청색 서브 화소를 대체하여 조합하여 백색을 표현할 수 있는 시안(cyan) 서브 화소, 마젠타(magenta) 서브 화소 및 옐로우(yellow) 서브 화소의 조합도 가능하다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 일 예로, 게이트 전극(102)과, 반도체층(104), 및 상기 반도체층(104)의 양측과 접속된 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 포함한다.
상기 게이트 전극(102)과 반도체층(104) 사이에는 게이트 절연막(103)이 구비된다.
상기 반도체층(104)은 예를 들어, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체 혹은 열거된 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 반도체층(104)이 산화물 반도체인 경우, 상기 반도체층(104)의 채널 부위의 손상을 방지하도록 채널 보호층(105)이 상기 반도체층(104) 상에 바로 접하여 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(106b)은 제 1 전극(110)과 제 1, 제 2 보호막(107, 108) 내에 구비된 콘택홀(CT) 영역에서 접속될 수 있다.
상기 제 1 보호막(107)은 일차적으로 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위해 구비되며, 그 상부에 컬러 필터(109R, 109G, 109B)가 구비될 수 있다.
상기 복수개의 서브 화소(SP)는 적색 서브 화소(R_SP), 녹색 서브 화소(G_SP), 청색 서브 화소(B_SP) 및 백색 서브 화소(W_SP)를 포함할 때, 상기 컬러 필터층은 백색 서브 화소(W_SP)를 제외한 나머지 서브 화소들에 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)로 나뉘어 구비되어, 상기 제 1 전극(110)을 통과하여 출사되는 백색 광을 각 파장별로 통과시킨다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)를 덮으며, 상기 제 1 전극(110) 하측에 제 2 보호막(108)이 형성된다. 제 1 전극(110)은 콘택홀(CT)을 제외하여 제 2 보호막(108) 표면에 형성된다.
여기서, 백색 발광 소자(OLED)는 투명한 제 1 전극(110)과, 이에 대향된 반사성 전극의 제 2 전극(200)의 사이에 유기 스택(OS)을 구비하여 제 1 전극(110)을 통해 광을 출사시킨다.
여기서 설명하지 않은 119는 뱅크(Bank)를 나타내는 것으로, 뱅크 사이의 BH는 뱅크 홀을 의미한다. 뱅크 홀을 통해 개구된 영역에 발광이 이루어지는 것으로, 상기 뱅크 홀은 각 서브 화소의 발광부를 정의한다.
도 8의 표시 장치는 일예로 하부 발광 방식에 따른 표시 장치를 나타낸 것이다. 그러나, 본 발명의 표시 장치는 이러한 예에 한하지 않으며, 도 8의 표시 장치의 구조에서 컬러 필터층을 제 2 전극(200) 상측에 위치시키고, 제 1 전극(110)을 반사성 금속을 포함하도록 하고, 제 2 전극(200)을 투명 전극 혹은 반투과성 금속으로 구성하여 상부 발광 방식으로 구현할 수도 있다.
혹은 상기 컬러 필터층을 생략하거나 구비하고, 상기 제 1, 제 2 전극(110, 120) 모두 투명 전극으로 하여 투명 유기 발광 소자를 구현할 수도 있다.
서브 화소(SP)들 각각은 도 9와 같이 백색 발광 소자(OLED), 구동 트랜지스터(DT), 복수의 스위칭 트랜지스터들, 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 스위칭 트랜지스터들은 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터들(ST1, ST2)을 포함할 수 있다. 도 9에서는 설명의 편의를 위해 제j(j는 2 이상의 정수) 데이터라인(Dj), 제q(q는 q는 2 이상의 정수) 기준전압 라인(Rq), 제k(k는 2 이상의 정수) 게이트라인(Gk), 제k 초기화라인(SEk)에 접속된 화소(P)만을 도시하였다.
백색 발광 소자(OLED)는 구동 트랜지스터(DT)를 통해 공급되는 전류에 따라 발광한다. 백색 발광 소자(OLED)의 제 1 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 접속되고, 제 2 전극은 제1 전원전압이 공급되는 제1 전원전압라인(VSSL)에 접속될 수 있다. 제1 전원전압라인(VSSL)은 저전위 전원전압이 공급되는 저전위 전압라인일 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는 제2 전원전압이 공급되는 제2 전원전압라인(VDDL)과 유기발광소자(OLED) 사이에 배치된다. 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극과 소스 전극의 전압 차에 따라 제2 전원전압라인(VDDL)으로부터 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류를 조정한다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)의 제1 전극에 접속되고, 소스 전극은 제2 전원전압라인(VDDL)에 접속되며, 드레인 전극은 유기발광 다이오드(OLED)의 제 1 전극에 접속될 수 있다. 제2 전원전압라인(VDDL)은 고전위 전원전압이 공급되는 고전위 전압라인일 수 있다.
제1 스위칭 트랜지스터(ST1)는 제k 게이트라인(Gk)의 제k 게이트신호에 의해 턴-온되어 제j 데이터라인(Dj)의 전압을 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 공급한다. 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극은 제k 게이트라인(Gk)에 접속되고, 소스 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 접속되며, 드레인 전극은 제j 데이터라인(Dj)에 접속될 수 있다.
제2 스위칭 트랜지스터(ST2)는 제k 초기화라인(SEk)의 제k 초기화신호에 의해 턴-온되어 제q 기준전압 라인(Rq)을 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극에 접속시킨다. 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)의 게이트 전극은 제k 초기화라인(SEk)에 접속되고, 제1 전극은 제q 기준전압 라인(Rq)에 접속되며, 제2 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극에 접속될 수 있다.
커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성된다. 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전압과 소스전압 간의 차전압을 저장한다.
커패시터(Cst)의 일 측 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극, 및 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)의 소스 전극에 접속되고, 타 측 전극은 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극, 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)의 드레인 전극, 및 유기발광소자(OLED)의 제 1 전극에 접속될 수 있다.
서브 화소(P)들 각각의 구동 트랜지스터(DT), 제1 스위칭 트랜지스터(ST1), 및 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)는 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 형성될 수 있다. 또한, 도 3에서는 화소(P)들 각각의 구동 트랜지스터(DT), 제1 스위칭 트랜지스터(ST1), 및 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)가 N형 반도체 특성이 있는 N형 반도체 트랜지스터로 형성된 것을 예시하였으나, 본 명세서의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 화소(P)들 각각의 구동 트랜지스터(DT), 제1 스위칭 트랜지스터(ST1), 및 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)는 P형 반도체 특성이 있는 P형 반도체 트랜지스터로 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 백색 발광 소자는 인광 발광 스택에 서로 다른 적색 발광층, 황녹색 발광층 및 녹색 발광층을 구비하여 색 표현의 다양성을 높일 수 있으며, 이 중 황녹색 발광층의 두께를 가장 두껍게 하여 백색 표현에 있어서, 색변화 없이 효율을 높일 수 있다.
그리고, 본 발명의 백색 발광 소자를 갖는 발광 표시 장치는, 인광 발광 스택의 서로 적층된 다른 색의 발광층 중 녹색 발광층의 두께를 가장 얇게 하여 인광 발광 스택 내 인광 발광층의 총 두께에서 녹색 발광층의 두께를 낮춰 영역별 녹색 발광층에 의한 색 이상 민감도를 줄일 수 있다. 이를 통해 표시 영역 내 에지 영역에서 색 이상 현상이 나타나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 표시 장치는, 황녹색 발광층에 비해 적색 발광층과 녹색 발광층의 두께 비를 일정 비로 하여, 기판의 표시 영역 내에서 에지 영역과 중앙 영역에서 저전류 구동시와 고전류 구동시 색좌표 변동을 유사하게 하여 저전류 밀도 구동시 색 이상 현상을 방지할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며, 제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 발광층 또는 상기 제 2 발광층의 두께보다 얇을 수 있다.
또한, 상기 제 2 발광층, 상기 제 1 발광층 및 상기 제 3 발광층으로 가며 두께가 얇을 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 발광층은 각각 인광 발광층일 수 있다.
상기 제 1 발광층은 590nm 내지 650nm의 발광 피크의 제 2 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층은 540nm 내지 590nm의 발광 피크의 제 3 광을 발광하며, 상기 제 3 발광층은 510nm 내지 560nm의 발광 피크의 제 4 광을 발광하며, 상기 제 4 광은 상기 제 1 광보다 장파장일 수 있다.
상기 제 1 광은 430nm 내지 490nm의 발광 피크를 갖고, 상기 제 1스택은 상기 제 1광을 발광하는 제 4 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1광을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함할 수 있다.
상기 기판과 상기 제 1 전극 사이에, 컬러 필터층과, 상기 제 1 전극과 접속된 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 발광층은 적색 발광층이며, 상기 제 2 발광층은 황녹색 발광층이며, 상기 제 3 발광층은 녹색 발광층일 수 있다.
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 65% 내지 75%의 두께를 갖고, 상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 45% 내지 55%의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 기판 상의 각 서브 화소에 구비된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향하여 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며, 상기 제 2 발광층, 상기 제 1 발광층 및 상기 제 3 발광층으로 가며 두께가 얇을 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께는 350Å 내지 450Å이며, 상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께의 20% 내지 30%일 수 있다.
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 기판의 중앙 영역에 위치한 서브 화소들에 비해 상기 기판의 에지 영역에 위치한 서브 화소들에서 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.
110: 제 1 전극 1210: 제 1 정공 수송 관련 공통층
121: 정공 주입층 122: 제 1 정공 수송층
123: 제 2 정공 수송층 124: 제 1 전자 수송 관련 공통층
125: 제 2 정공 수송 관련 공통층 126: 제 2 전자 수송 관련 공통층
127: 제 3 정공 수송층 128: 제 4 정공 수송층
129: 제 3 전자 수송 관련 공통층 PS: 인광 스택
130: 제 1 청색 발광층 140: 인광 발광 유닛
141: 제 1 발광층 142: 제 2 발광층
143: 제 3 발광층 150, 170: 전하 생성층
160: 제 2 청색 발광층 200: 제 2 전극
1210: 제 1 정공 수송 관련 공통층 1250: 제 3 정공 수송 관련 공통층
BS1, BS2: 청색 스택 OS: 유기 스택
121: 정공 주입층 122: 제 1 정공 수송층
123: 제 2 정공 수송층 124: 제 1 전자 수송 관련 공통층
125: 제 2 정공 수송 관련 공통층 126: 제 2 전자 수송 관련 공통층
127: 제 3 정공 수송층 128: 제 4 정공 수송층
129: 제 3 전자 수송 관련 공통층 PS: 인광 스택
130: 제 1 청색 발광층 140: 인광 발광 유닛
141: 제 1 발광층 142: 제 2 발광층
143: 제 3 발광층 150, 170: 전하 생성층
160: 제 2 청색 발광층 200: 제 2 전극
1210: 제 1 정공 수송 관련 공통층 1250: 제 3 정공 수송 관련 공통층
BS1, BS2: 청색 스택 OS: 유기 스택
Claims (19)
- 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고,
상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 발광층 또는 상기 제 2 발광층의 두께보다 얇은 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 발광층은 각각 인광 발광층이며,
상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께는 350Å 내지 450Å이며,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께의 20% 내지 30%인 백색 발광 소자. - 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 기판의 중앙 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역에서 더 두꺼운 백색 발광 소자. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께의 29.5% 내지 34.1%인 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 590nm 내지 650nm의 발광 피크의 제 2 광을 발광하며,
상기 제 2 발광층은 540nm 내지 590nm의 발광 피크의 제 3 광을 발광하며,
상기 제 3 발광층은 510nm 내지 560nm의 발광 피크의 제 4 광을 발광하며,
상기 제 4 광은 상기 제 1 광보다 장파장인 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 광은 430nm 내지 490nm의 발광 피크를 갖고,
상기 제 1스택은 상기 제 1광을 발광하는 제 4 발광층을 포함하는 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1광을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함하는 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 65% 내지 75%의 두께를 갖고,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 45% 내지 55%의 두께를 갖는 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 적색 발광층이며, 상기 제 2 발광층은 황녹색 발광층이며, 상기 제 3 발광층은 녹색 발광층이며,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 65% 내지 75%의 두께를 갖고,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 45% 내지 55%의 두께를 갖는 백색 발광 소자. - 복수개의 서브 화소를 갖는 기판;
상기 기판 상의 각 서브 화소에 구비된 제 1 전극;
상기 제 1 전극과 대향하여 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐, 제 1 광을 발광하는 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과, 전하 생성층을 사이에 두며, 적층된 제 1 내지 제 3 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고,
상기 제 1 내지 제 3 발광층은 상기 제 1 스택과 멀어질수록 점차 단파장의 광을 발광하며,
제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 발광층 또는 상기 제 2 발광층의 두께보다 얇은 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 발광층은 각각 인광 발광층이며,
상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께는 350Å 내지 450Å이며,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께의 20% 내지 30%인 발광 표시 장치. - 제 10항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 기판의 중앙 영역에 위치한 서브 화소들에 비해 상기 기판의 에지 영역에 위치한 서브 화소들에서 두꺼운 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 1 내지 제 3 발광층의 총 두께의 29.5% 내지 34.1%인 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 590nm 내지 650nm의 발광 피크의 제 2 광을 발광하며,
상기 제 2 발광층은 540nm 내지 590nm의 발광 피크의 제 3 광을 발광하며,
상기 제 3 발광층은 510nm 내지 560nm의 발광 피크의 제 4 광을 발광하며,
상기 제 4 광은 상기 제 1 광보다 장파장인 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 광은 430nm 내지 490nm의 발광 피크를 갖고,
상기 제 1스택은 상기 제 1광을 발광하는 제 4 발광층을 포함하는 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1광을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함하는 발광 표시 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 기판과 상기 제 1 전극 사이에, 컬러 필터층과, 상기 제 1 전극과 접속된 박막 트랜지스터를 더 포함한 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 65% 내지 75%의 두께를 갖고,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 45% 내지 55%의 두께를 갖는 발광 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 적색 발광층이며, 상기 제 2 발광층은 황녹색 발광층이며, 상기 제 3 발광층은 녹색 발광층이며,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 65% 내지 75%의 두께를 갖고,
상기 제 3 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께에 대해 45% 내지 55%의 두께를 갖는 발광 표시 장치.
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