KR20220097056A - 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 표시 장치는 발광층들의 도펀트들의 삼중항 에너지 준위들간 소정 관계를 갖도록 하여 소자 및 장치의 효율을 향상시키며 이를 통해 색온도를 확장시켜 점차 다양해지는 색 표현에 부응할 수 있다.
Description
본 발명은 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 복수 스택을 적층하여 적용된 탠덤 소자(tandem device)가 고려되고 있다.
본 발명의 목적은 백색 발광 소자의 효율을 향상시키고 색온도를 향상시켜 백색 발광 소자 및 이를 포함한 표시 장치의 시감을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 표시 장치는 발광층들의 도펀트들의 삼중항 에너지 준위들간 소정 관계를 갖도록 하여 소자 및 장치의 효율을 향상시키며 이를 통해 색온도를 확장시켜 점차 다양해지는 색 표현에 부응할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 소자는, 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 클 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 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 클 수 있다.
본 발명의 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 인광 발광층과 다른 스택에 있지만 청색 발광 스택의 청색 발광층 내 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위를 인광 발광층 내 인광 도펀트들의 삼중항 에너지 준위와 비교하여 특정 관계에서 소자의 효율을 향상시킨 것이다. 이를 통해 발광 소자 및 표시 장치에서 청색 효율을 현저히 향상시킬 수 있고, 또한, 재료적으로 수명에서 문제가 되어 사용이 어려운 청색 인광 도펀트를 이용하지 않더라도 청색 형광 도펀트의 고수명 특성을 유지함과 함께 효율 증대의 현저한 효과를 가질 수 있다.
둘째, 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위를 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 높게 하여, 청색의 효율을 높여 색온도를 높이고, 색 표현 영역을 확장시킬 수 있다. 이를 통해 쿨 화이트 구현이 가능하여 안정적이며 시감이 향상된 표시가 가능하다.
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 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 제 1 내지 제 4 실험예들의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 제 1 내지 제 4 실험예들의 청색 수명을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 하부 구동부와 연계하여 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 백색 발광 소자의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 제 1 내지 제 4 실험예들의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 제 1 내지 제 4 실험예들의 청색 수명을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 하부 구동부와 연계하여 나타낸 단면도이다.
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. 청색 발광층(130)는 호스트와 호스트 내에서 여기하여 발광하는 청색 도펀트를 포함한다. 본 발명의 백색 발광 소자에 이용되는 청색 발광층(130)의 청색 도펀트는 형광 도펀트로, 이는 제 2 스택(S2)의 장파장 인광 발광층들과 유사 수명을 확보하기 위함이다.
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 발광하는 적색 발광층, 황녹색 발광층 및 녹색 발광층일 수 있다. 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 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 서로 다른 광을 발광하기 위해 적어도 각각 다른 색 도펀트를 포함한다. 예를 들어, 제 1 발광층(141)은 적색 도펀트를 포함하고, 제 2 발광층(142)은 황녹색 도펀트, 제 3 발광층(143)은 녹색 도펀트를 포함한다. 제 2 스택(S2)에서 이용되는 도펀트의 재료는 효율과 수명에서 일정 이상 확보된 인광 도펀트를 이용할 수 있다.
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.
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, 본 발명의 백색 발광 소자에서는 인광 도펀트들의 삼중항 에너지 준위(T1)뿐만 아니라 형광 도펀트인 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1)도 고려한다. 참고로 형광 도펀트는 형광 발광이 일중항 에너지 준위(S1)에서 그라운드 상태로 떨어질 때 발생한다.
본 명세서에서 설명하는 각 재료의 삼중항 에너지 준위(T1 level)의 측정은, 극저온, 예를 들어, 액체 질소 환경으로 절대 온도 77K 에서 진행한다. 즉, 재료별 삼중항 준위(T1) 특성을 살펴보기 위해, 절대 온도 77K 에서 강한 전기장이 걸린 상태에서 빛 조사로, 여기 상태를 형성 후 빛이 나오는 지연 시간 1㎲으로 하여, 여기 상태를 나타내어 측정한다. 강한 전기장을 걸어준 후 나오는 빛을 측정하여 파장 환산식 T1(eV) = 1240/λa 을 이용하여 산출한다. 즉, λa 는 x축에 파장, y축에 인광 스펙트럼을 나타냈을 때, 인광 스펙트럼의 첫번째 상승한 단파장에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 x축의 교점의 파장 값을 의미한다.
본 발명의 백색 발광 소자는 특히, 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1 level)이 타색 발광층 내의 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1 level)와 관계하여 정의된다.
본 발명의 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 T1(BD)로, 적색 도펀트의 삼중항 준위는 T1(RD), 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 T1(YGD)로, 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 T1(GD)로 표현할 때, 이들 사이의 관계는 T1(BD)≥T1(GD)>T1(YGD)>T1(RD)로 표현될 수 있다.
즉, 본 발명의 백색 발광 소자는 상기 제 1 청색 도펀트(BD)의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위 (T1(GD))와 같거나 클 수 있다.
그리고, 상기 제 2 스택(S2)에서, 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))보다 크고, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위 T1(RD)보다 클 수 있다.
한편, 각 도펀트 재료의 삼중항 에너지 준위 값의 측정은 위의 설명과 같이, 극저온에서 소정의 딜레이 시간을 주어 인광 여기를 측정하는 것으로, 측정된 파장에 반비례하여 삼중항 준위 값이 얻어진다. 그런데, 삼중항 준위를 측정하는 삼중항 준위 값은 일반적인 상온 인광 발광과 다른 극저온의 조건이므로, 발광 도펀트의 발광 특성과는 상이한 양상을 보인다.
특히, 형광 도펀트로 이용되는 청색 도펀트는 발광층 내에서 인광으로 여기하지 않기 때문에, 청색 형광 도펀트의 삼중항 에너지 준위 값은 발광을 위한 인자로 직접적으로 고려되지 않았었다. 본 발명의 발명자들은 청색 도펀트(형광)의 삼중항 준위 특성을 다른 스택에 위치한 타색 도펀트들의 삼중항 준위 특성과 비교하며 그 관계를 변화시키며 효율을 증대할 수 있는 관계를 도출하였다.
실험적으로 본 발명의 발명자들은 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 적어도 녹색 도펀트의 삼중항 준위(T1(GD))보다 높을 때 청색의 효율이 증대됨을 확인하였다.
한편, 제 2 스택(S2) 내의 제 1 내지 제 3 발광층(141, 142, 143)은 인광의 광추출을 최대한 높이기 위해 장파장 발광층이 광추출면에 가깝게 배치한다. 예를 들어, 하부 발광 방식의 경우 제 1 발광층(141)이 적색 발광층, 제 2 발광층(142)의 황녹색 발광층 및 제 3 발광층(143)이 녹색 발광층이 된다.
또한, 전기적으로 원활한 정공 주입 특성을 갖는 소자를 만들기 위해 각 발광층의 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1)가 순차적으로 배치하도록 한다. 즉, 광 추출되는 전극이 제 1 전극(110)에 가까운 순서로, 적색 발광층, 황녹색 발광층 및 녹색 발광층의 순서로 배치된다. 즉, 제 2 스택(S2)에서, 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))보다 크고, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위 T1(RD)보다 클 수 있다. 이 경우, T1(GD)>T1(YGD)>T1(RD)일 때 전기적으로 원활한 정공 주입 특성을 소자를 구현할 수 있다.
각 도펀트의 삼중항 에너지 준위들간의 관계를 달리하여 실험한 예는 후술하여 설명한다.
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 것이다.
도 3은 본 발명의 백색 발광 소자의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3과 같이, 본 발명의 백색 발광 소자의 EL 스펙트럼을 살펴보면, 인광 발광 스택의 피크 파장에서, 대략 발광 세기가 0.17 인데 비해, 청색 스택의 피크 파장에서 대략 발광 세기가 0.464를 나타내고 있다. 이는 인광 발광 스택의 발광 세기에 비해 청색 발광 세기를 대략 2.6배를 갖는 것으로 상대적으로 시인성이 낮은 청색의 효율을 높일 수 있으며, 이를 통해 효율 및 색온도를 모두 향상시킬 수 있다. 색온도가 향상된다는 의미는 좀 더 넓은 범위의 색 표현이 가능하고 보다 시감적인 면에서 안정적이고 눈에 편한 쿨 화이트 (cool white) 특성을 나타냄을 의미한다.
즉, 본 발명의 백색 발광 소자는 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같은 높은 수준의 삼중항 에너지 준위를 갖는 청색 도펀트를 청색 발광층에 이용함으로써, 백색 발광 소자의 효율을 향상시키며 또한 색온도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 2의 구조에서, 표 1에 제시된 실험을 통해 청색 발광층의 청색 도펀트(BD), 녹색 발광층의 녹색 도펀트(GD), 황녹색 발광층의 황녹색 도펀트 및 적색 발광층의 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위의 관계를 달리한 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)를 제시한다.
도 4는 제 1 내지 제 4 실험예들의 EL 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도 5는 제 1 내지 제 4 실험예들의 청색 수명을 나타낸 도면이다.
| T1(BD) [eV] |
T1(GD) [eV] | T1(YGD) [eV] | T1(RD) [eV] | Blue Intensity[a.u.] | 색온도[K] | |
| Ex1 | 2.0 | 2.4 | 2.2 | 2.0 | 0.340 | ≒7000 |
| Ex2 | 2.0 | 2.4 | 2.3 | 2.0 | 0.332 | ≒7000 |
| Ex3 | 2.4 | 2.4 | 2.3 | 2.0 | 0.443 | >8000 |
| Ex4 | 2.8 | 2.4 | 2.3 | 2.0 | 0.464 | >8000 |
제 1 실험예(Ex1)는 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 2.0eV이며, 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))가 2.4eV로, 상기 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))보다 높은 재료를 이용한 것이다. 그리고, 제 1 실험예에서, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))는 2.2eV 이고, 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(RD))은 2.0eV으로 한 것이다. 이 경우는 인광 도펀트들이 모두 청색 (형광) 도펀트보다 삼중항 에너지 준위보다 높은 경우이다. 이 경우, 표 2 및 도 4와 같이, 청색의 발광 세기는 0.340이며, 소자 색온도는 7000K에 유사하게 나타낸다.
제 2 실험예(Ex2)는 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 2.0eV이며, 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))가 2.4eV이다. 그리고, 제 2 실험예(Ex2)에서, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))는 2.3eV 이고, 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(RD))은 2.0eV으로 한 것이다. 이 경우는 인광 도펀트들이 모두 청색 (형광) 도펀트보다 삼중항 에너지 준위보다 높으며, 또한, 제 1 실험예(Ex1) 대비 황녹색 도펀트의 재료를 달리하여 그 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))를 높인 것이다. 이러한 제 2 실험예(Ex2)에서, 표 2 및 도 4와 같이, 청색의 발광 세기는 0.332이며, 소자 색온도는 7000K에 유사하게 나타낸다.
제 3 실험예(Ex3)는 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 2.4eV이며, 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))가 2.4eV이다. 그리고, 제 3 실험예(Ex3)에서, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))는 2.3eV 이고, 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(RD))은 2.0eV으로 한 것이다. 이와 같이, 청색 도펀트와 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD), T1(GD))를 동일하거나 유사하게 하고, 이들을 나머지 인광 도펀트들(YG, R)의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD), T1(RD))보다 높게 하면, 청색 발광 세기가 0.443이며, 색온도가 8000K 가 넘는 것으로, 청색 발광 세기가 제 1, 제 2 실험예(Ex1, Ex2) 대비 30% 상승하고, 색온도에서도 제 1, 제 2 실험예(Ex1, Ex2) 대비 14% 이상 향상된 결과를 나타낸다.
제 4 실험예(Ex4)는 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 2.8eV이며, 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD))가 2.4eV이다. 그리고, 제 4 실험예(Ex4)에서, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(YGD))는 2.3eV 이고, 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(RD))은 2.0eV으로 한 것이다. 이와 같이, 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(BD))가 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위(T1(GD)) 보다 높게 하면, 청색 세기가 0.0464이며, 소자 색온도가 8000K를 넘게 되어 청색 효율과 소자 색온도 입장에서 모두 향상된 결과를 얻는다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 백색 발광 소자의 구조를 따른 제 3 및 제 4 실험예(Ex3, Ex4)에서 청색의 효율이 현저한 상승 효과를 알 수 있다.
한편, 도 5는 각각의 제 1 내지 제 4 실험예(Ex1, Ex2, Ex3, Ex4)의 삼중항 너지 준위(T1)을 갖는 발광층들을 도 2의 구조에 각각 적용하고, 40℃에서, 전류 밀도 40mA/cm2 로 하여 초기 휘도의 95% 수준이 될 때까지의 수명을 나타낸 것이다. 이 경우, 제 1 내지 제 3 실험예(Ex1, Ex2, Ex3)는 동일 수준이고, 제 4 실험예(Ex4)을 낮아짐을 나타낸다. 앞에서, 제 3 및 제 4 실험예들(Ex3, Ex4)에서 모두 청색 효율이 제 1 실험예(Ex1) 대비 30% 이상의 수준 향상을 나타낸 것이다. 만일 제 1 실험예(Ex1)와 제 4 실험예(Ex4)에서 동일 휘도를 나타내도록 할 때, 제 4 실험예(Ex)는 높은 효율 특성을 가져 구동 전압을 낮출 수 있으며, 이러한 구동 전압을 낮추는 변경으로 소자의 수명 또한 제 1 실험예(Ex1) 수준 이상으로 향상시킬 수 있음을 유추할 수 있다.
한편, 상술한 실험예들에서 이용한 청색 도펀트는 보론을 코어로 한 보론계 도펀트이며, 예를 들어, 하기 화학식 1 내지 3 과 같은 구성을 가질 수 있다. 청색 도펀트에 대해서 본 발명은 상대적으로 높은 삼중항 에너지 준위 특성을 요구하는 것으로, 보론계 화합물에서, 말단기나 치환기에 도입되는 성분을 조절하여 삼중항 에너지 준위(T1) 값을 조정할 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
한편, 인광 도펀트들로 녹색 도펀트, 황녹색 도펀트, 적색 도펀트는 중금속 착화합물로 일예로, 녹색 도펀트와 황녹색 도펀트는 화학식 4와 같고, 적색 도펀트는 화학식 5와 같을 수 있다. 녹색 도펀트와 황녹색 도펀트는 치환기이 성분을 조절하여 파장을 조정할 수 있다.
[화학식 4]
[화학식 5]
한편, 위의 녹색 도펀트, 황녹색 도펀트, 적색 도펀트의 예로 이리듐(Ir)을 사용하는 예를 나타내었으나, 이에 한하지 않으며, 중금속 원소의 예로는 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 화합물일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 중금속 원소는 다른 코어 중금속으로 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 백색 발광 소자는 소자 내에 포함된 발광층들에 대해 발광층 내 도펀트의 삼중항 에너지 준위 관계를 T1(BD)≥T1(GD)>T1(YGD)>T1(RD)와 같이 하여, 청색 효율 향상과 색온도 증가 효과를 동시에 얻을 수 있으며, 이를 통해 보다 선명하고 안정적인 색 표현이 가능하다.
즉, 본 발명의 백색 발광 소자는 인광 발광층과 다른 스택에 있지만 청색 발광 스택의 청색 발광층 내 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위를 인광 발광층 내 인광 도펀트들의 삼중항 에너지 준위와 비교하여 특정 관계에서 소자의 효율을 향상시킨 것이다. 이를 통해 발광 소자 및 표시 장치에서 청색 효율을 현저히 향상시킬 수 있고, 또한, 재료적으로 수명에서 문제가 되어 사용이 어려운 청색 인광 도펀트를 이용하지 않더라도 청색 형광 도펀트의 고수명 특성을 유지함과 함께 효율 증대의 현저한 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 백색 발광 소자는 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위를 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 높게 하여, 청색의 효율을 높여 색온도를 높이고, 색 표현 영역을 확장시킬 수 있다. 이를 통해 쿨 화이트(cool White) 구현이 가능하여 안정적이며 시감이 향상된 표시가 가능하다.
이하, 본 발명의 발광 표시 장치를 상술한 백색을 발광하는 발광 소자와 더불어 박막 트랜지스터 및 컬러 필터의 구성과 연관하여 살펴본다.
도 6은 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다
도 6과 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 백색 발광 소자는, 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 클 수 있다.
상기 제 2 스택에서, 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 크고, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 클 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며, 상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 보론계 화합물일 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며, 상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다.
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함할 수 있다.
상기 제 5 발광층은 상기 제 1 청색 도펀트와 동일한 제 2 청색 도펀트를 포함할 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 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고, 상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 클 수 있다.
상기 제 2 스택에서, 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 크고, 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 클 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며, 상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 보론계 화합물일 수 있다.
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며, 상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트일 수 있다.
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함할 수 있다.
상기 제 5 발광층은 상기 제 1 청색 도펀트와 동일한 제 2 청색 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 기판과 상기 제 1 전극 사이에, 컬러 필터층과, 상기 제 1 전극과 접속된 박막 트랜지스터를 더 포함할 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 (15)
- 기판 상에, 서로 대향하는 제 1 전극 및 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 제 1 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고,
상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 큰 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 스택에서,
상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 크고,
상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 큰 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며,
상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트인 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 보론계 화합물인 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며,
상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트인 백색 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함하는 백색 발광 소자. - 제 6항에 있어서,
상기 제 5 발광층은 상기 제 1 청색 도펀트와 동일한 제 2 청색 도펀트를 포함한 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 청색 도펀트를 포함한 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 제 1 전하 생성층을 사이에 두며, 적색 도펀트를 포함한 제 2 발광층, 황녹색 도펀트를 포함한 제 3 발광층 및 녹색 도펀트를 포함한 제 4 발광층을 갖는 제 2 스택을 포함하고,
상기 제 1 청색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위와 같거나 큰 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 2 스택에서,
상기 녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 크고,
상기 황녹색 도펀트의 삼중항 에너지 준위는 상기 적색 도펀트의 삼중항 에너지 준위보다 큰 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며,
상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트인 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 보론계 화합물인 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1 청색 도펀트는 형광 도펀트이며,
상기 적색 도펀트, 상기 황녹색 도펀트 및 상기 적색 도펀트는 인광 도펀트인 발광 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 제 2 스택 상에, 제 2 전하 생성층과, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열을 발광하는 제 5 발광층을 포함하는 제 3 스택을 더 포함하는 발광 표시 장치. - 제 13항에 있어서,
상기 제 5 발광층은 상기 제 1 청색 도펀트와 동일한 제 2 청색 도펀트를 포함한 발광 표시 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 기판과 상기 제 1 전극 사이에, 컬러 필터층과, 상기 제 1 전극과 접속된 박막 트랜지스터를 더 포함한 발광 표시 장치.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200190031A KR20220097056A (ko) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 |
| US17/560,601 US20220209154A1 (en) | 2020-12-31 | 2021-12-23 | White light emitting device and light emitting display device including the same |
| CN202111592011.XA CN114695770A (zh) | 2020-12-31 | 2021-12-23 | 白色发光器件和包括其的发光显示器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200190031A KR20220097056A (ko) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220097056A true KR20220097056A (ko) | 2022-07-07 |
Family
ID=82117791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200190031A KR20220097056A (ko) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 백색 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220209154A1 (ko) |
| KR (1) | KR20220097056A (ko) |
| CN (1) | CN114695770A (ko) |
-
2020
- 2020-12-31 KR KR1020200190031A patent/KR20220097056A/ko unknown
-
2021
- 2021-12-23 US US17/560,601 patent/US20220209154A1/en active Pending
- 2021-12-23 CN CN202111592011.XA patent/CN114695770A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114695770A (zh) | 2022-07-01 |
| US20220209154A1 (en) | 2022-06-30 |
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