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KR20080067877A - 표시장치 - Google Patents

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KR20080067877A
KR20080067877A KR1020070005339A KR20070005339A KR20080067877A KR 20080067877 A KR20080067877 A KR 20080067877A KR 1020070005339 A KR1020070005339 A KR 1020070005339A KR 20070005339 A KR20070005339 A KR 20070005339A KR 20080067877 A KR20080067877 A KR 20080067877A
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KR
South Korea
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light emitting
layer
emitting layer
transport layer
host
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Withdrawn
Application number
KR1020070005339A
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Inventor
하재국
추창웅
이주현
최준호
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to CNA2007101674834A priority patent/CN101226991A/zh
Priority to US12/008,425 priority patent/US20080210960A1/en
Priority to EP08000633A priority patent/EP1947698A2/en
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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표시 장치는 제1전극과; 상기 제1전극 상에 형성되어 있으며 정공수송물질인 제1호스트와 전자 수용 물질인 제1도판트를 포함하는 정공수송층과; 상기 정공수송층 상에 형성되어 있으며, 순차적으로 적층되어 있는 적색광 발광층, 청색광 발광층 및 녹색광 발광층을 포함하는 발광층과; 상기 발광층 상에 형성되어 있으며 전자수송물질인 제2호스트와 전자 공여 물질인 제2도판트를 포함하는 전자수송층과; 상기 전자수송층 상에 형성되어 있는 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 전하 이용 효율이 향상된 표시장치가 제공된다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 등가 회로도이고,
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 배치도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이고,
도 4는 도 3의 'A' 부분의 확대도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치에서 유기층의 에너지 레벨을 나타낸 도면이고,
도 6a 내지 도 6c는 서브 발광층의 적층순서에 따른 발광특성을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치에서 유기층의 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치에서 유기층의 에너지 레벨을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치에서 유기층의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
71 : 화소전극 90 : 유기층
910 : 정공수송층 920 : 발광층
921 : 적색광 발광층 922 : 청색광 발광층
923 : 녹색광 발광층 930 : 전자수송층
95 : 공통전극
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더 자세하게는, 복수의 서브층으로 구성된 발광층을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치(flat panel display) 중 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여, 최근 유기전계발광장치(organic light emitting diode)가 각광 받고 있다.
유기전계발광장치는 빛을 발광하는 발광층을 포함한다. 발광층에는 전자와 정공이 공급되며, 발광층에서는 공급된 전자와 정공을 재결합시켜 빛을 발생시킨다.
발광층이 백색광을 발광할 경우, 발광층은 서로 다른 색상을 발광하는 복수의 서브층을 적층하여 마련할 수 있다.
그런데 복수의 서브층을 사용하여 발광층을 형성하면, 각 서브층에 대하여 전자와 정공의 밸런스를 맞추기 어려워 전하 이용 효율이 감소하는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 전하 이용 효율이 우수한 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제1전극과; 상기 제1전극 상에 형성되어 있으며 정공수송물질인 제1호스트와 전자 수용 물질인 제1도판트를 포함하는 정공수송층과; 상기 정공수송층 상에 형성되어 있으며, 순차적으로 적층되어 있는 적색광 발광층, 청색광 발광층 및 녹색광 발광층을 포함하는 발광층과; 상기 발광층 상에 형성되어 있으며 전자수송물질인 제2호스트와 전자 공여 물질인 제2도판트를 포함하는 전자수송층과; 상기 전자수송층 상에 형성되어 있는 제2전극을 포함하는 표시장치에 의하여 달성된다.
상기 제1호스트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨은 상기 제1도판트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 제1전극과 상기 정공수송층은 오믹 접촉을 이루는 것이 바람직하다.
상기 제1호스트는 N,N'-디[(1-나프탈레닐)-N,N'-디페닐]-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-Di[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(NPD)), 9,10-비스(m-톨일페닐아미노)안트라센 (anthracene 9,10-bis(m-tolylphenylamino)anthracene, TPA) 및 스피로-TPA로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1도판트는 테트라플루오르- 테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane, F4-TCNQ)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 정공수송층은 상기 제1호스트의 소스 물질과 상기 제1도판트의 소스 물질을 이용한 증발법으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2호스트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨은 상기 제2도판트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨보다 높은 것이 바람직하다.
상기 제2전극과 상기 전자수송층은 오믹 접촉을 이루는 것이 바람직하다.
상기 제2호스트는 트리스 (8- 하이드록시퀴놀리나토(tris (8- hydroxyquinolinolato) aluminum, Alq3)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2도판트는 세슘(Cs), 바륨(Ba), 칼슘(Ca)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전자수송층은 상기 제2호스트의 소스 물질과 상기 제2도판트의 소스 물질을 이용한 증발법으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 적색광 발광층, 상기 청색광 발광층 및 상기 녹색광 발광층 중 적어도 어느 하나는 각각 발광호스트-발광도판트 구조인 것이 바람직하다.
상기 발광층은 증발법으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발광층에서 발광된 빛의 경로 상에 위치하는 컬러필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며, 상기 정공수송층보다 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨이 높은 제1블록킹층을 더 포함하는 것이 바람직 하다.
상기 전자수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며, 상기 전자수송층보다 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨이 낮은 제2블록킹층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1전극은 투명전도물질을 포함하며, 상기 제2전극은 반사성 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 적색광 발광층과 상기 청색광 발광층 사이에 위치하며, 정공을 전달하는 중간층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 목적은 제1전극과; 상기 제1전극 상에 형성되어 있는 정공수송층과; 상기 정공수송층 상에 형성되어 있는 발광층과; 상기 발광층 상에 형성되어 있는 전자수송층과; 상기 전자수송층 상에 형성되어 있는 제2전극을 포함하며, 상기 발광층은 순차적으로 적층되어 있는 적색광 발광층, 청색광 발광층 및 녹색광 발광층을 포함하며, 상기 정공수송층과 상기 제1전극의 접촉과 상기 전자수송층과 상기 제2전극과의 접촉 중 적어도 어느 하나는 오믹 접촉을 이루는 표시장치에 의해서도 달성된다.
상기 정공수송층은 정공수송물질인 제1호스트와 전자 수용 물질인 제1도판트를 포함하며, 상기 제1호스트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨은 상기 제1도판트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 전자수송층은 전자수송물질인 제2호스트와 전자 공여 물질인 제2도판트를 포함하며, 상기 제2호스트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨은 상기 제2 도판트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨보다 높은 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치에서 화소에 대한 등가회로도이다.
하나의 화소에는 복수의 신호선이 마련되어 있다. 신호선은 주사신호를 전달하는 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선을 포함한다. 데이터선과 구동 전압선은 서로 인접하여 나란히 배치되어 있으며, 게이트선은 데이터선 및 구동 전압선과 수직을 이루며 연장되어 있다.
각 화소는 유기발광소자(LD), 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 구동 박막트랜지스터(Tdr), 축전기(C)를 포함한다.
구동 박막트랜지스터(Tdr)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력단자를 가지는데, 제어단자는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기발광소자(LD)에 연결되어 있다.
유기발광소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 단자에 연결되는 애노드(anode)와 공통전압이 인가되는 캐소드(cathode)를 가진다. 발광 소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 전류에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 전류는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라진다.
스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 게이트선에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 연결되어 있다. 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 게이트선에 인가되는 주사 신호에 따라 데이터선에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막트랜지스터(Tdr)에 전달한다.
축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자와 입력단자 사이에 연결되어 있다. 축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
이하 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치를 자세히 설명한다.
절연 기판(11) 상에 버퍼층(15)이 형성되어 있다. 버퍼층(15)은 산화 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 비정질 실리콘층의 결정화 과정에서 절연 기판(11)의 불순물이 비정질 실리콘층으로 유입되는 것을 방지한다.
버퍼층(15) 상에는 구동 반도체층(21)과 구동 저항접촉층(22)이 형성되어 있다. 구동반도체층(21)과 구동 저항접촉층(22)은 폴리실리콘으로 이루어져 있다.
구동반도체층(21)과 구동 저항접촉층(22)은 버퍼층(15) 상에 비정질 실리콘층 및 비정질 저항접촉층을 형성한 후 결정화 및 패터닝하여 제조된다. 결정화 과정에서는 고상 결정화(solid phase crystallization) 방법이 사용될 수 있다.
버퍼층(15), 구동 반도체층(21) 및 구동 저항접촉층(22) 상에는 제1금속층 이 형성되어 있다.
제1금속층은 게이트선(31), 스위칭 게이트 전극(32), 구동 소스 전극(33) 및 구동 드레인 전극(34)을 포함한다. 게이트선(31)과 스위칭 게이트 전극(32)은 일체로 형성되어 있다.
제1금속층 상에는 제1절연막(41)이 형성되어 있다. 제1절연막(41)은 질화 실리콘으로 이루어질 수 있다.
제1절연막(41) 상에는 스위칭 반도체층(51)과 스위칭 저항접촉층(52)이 형성되어 있다. 스위칭 반도체층(51)과 스위칭 저항접촉층(52)은 스위칭 게이트 전극(32)에 대응하며, 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
제1절연막(41), 스위칭 반도체층(51) 및 스위칭 저항접촉층(52) 상에는 제2금속층이 형성되어 있다. 또한 화소전극(71) 하부의 제1절연막(41) 상에는 컬러필터(42)가 형성되어 있다.
제2금속층은 데이터선(61), 스위칭 소스 전극(62), 스위칭 드레인 전극(63), 구동 게이트 전극(64), 유지용량선(65) 및 구동전압선(66)을 포함한다.
데이터선(61)과 스위칭 소스 전극(62)은 일체이다. 스위칭 드레인 전극(63), 구동 게이트 전극(64) 및 유지용량선(65)도 일체로 형성되어 있다.
제2금속층 상에는 제2절연막(43)이 형성되어 있다. 제2 절연막(43)은 평탄화층이라고도 불리며, 유기물을 포함할 수 있다. 유기물로는 BCB(benzocyclobutene) 계열, 올레핀 계열, 아크릴 수지(acrylic resin)계열, 폴리 이미드(polyimide)계열, 불소수지 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
제2절연막(43)에는 접촉구(44, 45, 46)가 형성되어 있다. 접촉구(44)는 구동 드레인 전극(34)을 노출시키며, 접촉구(45)는 구동 소스전극(33)을 노출시키고, 접촉구(46)는 구동전압선(66)을 노출시킨다. 접촉구(44, 45)에서는 제1절연막(41)도 같이 제거되어 있다.
제2절연막(43) 상에는 투명도전층이 형성되어 있다. 투명도전층은 화소전극(71)과 브릿지 전극(72)을 포함하며, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 이루어질 수 있다.
화소전극(71)은 접촉구(44)를 통해 구동 드레인 전극(34)에 전기적으로 연결되어 있다. 브릿지 전극(72)은 접촉구(45, 46)를 통해 스위칭 소스전극(33)과 구동전압선(66)을 전기적으로 연결한다. 유지용량선(65)은 브릿지 전극(72)의 하부로 연장되어 유지용량(Cst)을 형성한다.
제2절연막(43) 상에는 격벽(80)이 형성되어 있다. 격벽(80)은 화소전극(71) 간을 구분하며, 일부가 제거되어 화소전극(71)을 노출시키는 개구부(81)를 형성한다.
격벽(80)과 개구부(81)에 의해 노출된 화소전극(71) 상에는 유기층(90)이 형성되어 있다. 유기층(90)은 백색광을 발광하는 발광층(920, 도 4참조)을 포함하며, 자세한 구성에 대하여는 후술한다.
화소전극(71)과 유기층(90)이 직접 접하는 영역을 화소영역이라 한다. 실시예에서 화소영역은 개구부(81)의 영역과 거의 일치하며, 빛은 주로 화소영역에서 생성된다.
격벽(80)과 유기층(90) 상에는 공통전극(95)이 형성되어 있다. 공통전극(95)은 반사금속층을 포함하고 있다.
화소전극(71)에서 전달된 정공과 공통전극(95)에서 전달된 전자는 유기층(90)에서 결합하여 여기자(exciton)가 된 후, 여기자의 비활성화 과정에서 빛을 발생시킨다. 유기층(90)에서 발생된 빛 중 공통전극(95)을 향하는 빛은 다시 반사되어 화소전극(71)을 향하게 된다.
화소전극(71)을 향하는 빛은 컬러 필터(42)를 통과하면서 색상이 부여된 후, 절연기판(11)을 통해 외부로 출사된다. 이러한 방식을 바텀-에미션(bottom-emission) 방식이라 한다.
다른 실시예에서 화소전극(71)이 반사금속을 포함하고, 공통전극(95)이 투명하게 마련될 수 있다. 이 경우 빛은 공통전극(95)을 통해 외부로 출사되며, 이러한 방식을 탑-에미션(top-emission)방식이라 한다. 이 경우 컬러필터(42)는 공통전극(95) 상부에 형성된다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 유기층(90)에 대하여 자세히 설명한다.
도 4와 같이 유기층(90)은 정공수송층(910, hole transfer layer, HTL), 발광층(920, emitting material layer, EML) 및 전자수송층(930, electron transfer layer, ETL)을 포함한다.
정공수송층(910)은 화소전극(71)과 직접 접하고 있으며, 화소전극(71)으로부터의 정공을 발광층(920)으로 수송하는 역할을 한다.
정공수송층(910)은 정공수송물질인 제1호스트와 전자수용물질(electron accepting material)인 제1도판트를 포함한다.
도 5와 같이 제1호스트의 최고점유궤도(Highest occupied molecular orbital, HOMO)의 에너지 레벨은 제1도판트의 최저비점유궤도(Lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)의 에너지 레벨보다 낮게 형성되어 있다.
이러한 에너지 분포에서 제1호스트의 HOMO에 위치한 전자는 제1도판트의 LUMO로 쉽게 이동한다. 이와 같은 전자 이동으로 인해 정공수송층(910)의 평형 전하 농도가 상승하고, 화소전극(71)의 정공은 에너지 장벽없이 정공수송층(910)으로 도입된다. 즉 화소전극(71)과 정공수송층(910)은 오믹 접촉을 형성하는 것이다.
이에 한정되는 것은 아니지만, 제1호스트는 N,N'-디[(1-나프탈레닐)-N,N'-디페닐]-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-Di[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(NPD)), 9,10-비스(m-톨일페닐아미노)안트라센 (anthracene 9,10-bis(m-tolylphenylamino)anthracene, TPA), 스피로-TPA, 일 수 있으며, 제1도판트는 테트라플루오르- 테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane, F4-TCNQ)일 수 있다.
전자수송층(930)은 공통전극(95)과 직접 접하고 있으며, 공통전극(95)으로부터의 전자를 발광층(920)으로 수송하는 역할을 한다.
전자수송층(930)은 전자수송물질인 제2호스트와 전자공여물질(electron donating material)인 제2도판트를 포함한다.
도 5와 같이 제2호스트의 LUMO 에너지 레벨은 제2도판트의 HOMO 에너지 레 벨보다 높게 형성되어 있다. 이러한 에너지 분포에서 제2도판트의 HOMO에 위치한 전자는 제2호스트의 LUMO로 쉽게 이동한다. 이와 같은 전자 이동으로 인해 전자수송층(930)의 평형 전하 농도가 상승하고 공통전극(95)의 전자는 에너지 장벽없이 전자수송층(930)으로 도입된다. 즉 공통전극(95)과 전자수송층(930)은 오믹 접촉을 형성하는 것이다.
이에 한정되지는 않으나, 제2호스트는 트리스 (8- 하이드록시퀴놀리나토(tris (8- hydroxyquinolinolato) aluminum, Alq3) 또는 옥시다졸(oxidazole) 계열의 화합물을 포함할 수 있으며, 제2도판트는 세슘(Cs), 바륨(Ba), 칼슘(Ca) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 정공수송층(910)과 화소전극(71)간의 접촉과 전자주입층(930)과 공통전극(95)간의 접촉 중 어느 하나만 오믹 접촉을 형성할 수 있다.
즉, 전자수송층(930)은 도핑되지 않고 정공수송층(910)만 전자수용물질로 도핑되어 있거나, 반대로 정공수송층(910)은 도핑되지 않고 전자수송층(930) 만 전자공여물질로 도핑되어 있을 수 있다.
발광층(920)은 3개의 서브 발광층(921, 922, 923)을 포함한다. 서브 발광층(921, 922, 923)은 적색광 발광층(921), 청색광 발광층(922) 및 녹색광 발광층(923)을 포함한다.
적색광 발광층(921)은 정공수송층(910)과 접촉하고 있으며, 녹색광 발광층(923)은 전자수송층(930)과 접촉하고 있다. 청색광 발광층(922)은 적색광 발광층(921)과 녹색광 발광층(923) 사이에 위치한다.
서브 발광층(921, 922, 923)은 각각 호스트-도판트 구조로 형성될 수 있다. 서브 발광층(921, 922, 923)의 도판트는 색소 역할을 한다. 호스트로는, 이에 한정되지 않으나 카바졸 바이페닐(carbazole biphenyl, CBP)을 사용할 수 있다.
호스트는 모든 서브 발광층(921, 922, 923)에 동일한 물질이 사용되거나 서로 다른 물질이 사용될 수 있다. 서브 발광층(921, 922, 923) 중 어느 2개에만 호스트가 공통으로 사용될 수도 있다.
적색광 발광층(910)의 도판트로는 루브렌(rubrene), 청색광 발광층(920)의 도판트로는 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔(1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene, TPB), 녹색광 발광층(930)의 도판트로는 퀴나트리돈(quinacridone), 쿠마린(coumarine), Ir(ppy3) 등이 사용될 수 있다.
다른 실시예에서 서브 발광층(921, 922, 923) 중 일부만이 호스트-도판트 구조로 형성되거나, 서브 발광층(921, 922, 923) 모두가 호스트-도판트 구조로 형성되지 않을 수 있다.
발광층(920)은 정공수송층(910)에서 공급되는 정공과 전자수송층(930)에서 공급되는 전자를 결합시켜 빛을 발생시킨다. 그런데 발광층(920)이 복수의 서브 발광층(921, 922, 923)을 포함하는 경우, 각 서브 발광층(921, 922, 923) 별로 전자와 정공의 공급 밸런스를 유지하기 어렵다.
실시예에서는 정공수송층(910)이 화소전극(71)과 오믹 접촉을 이루고 전자수송층(930)이 공통전극(95)과 오믹 접촉을 이룬다. 이 경우, 많은 양의 전하(정공 및 전자)가 발광층(920)에 공급되어 전자와 정공의 공급 밸런스를 유지하기 더욱 어렵다.
발광층(920)의 전하 이용 효율은 서브 발광층(921, 922, 923)의 적층순서에 많은 영향을 받는다. 본 발명에서 서브 발광층(921, 922, 923)은 화소전극(71)에 가까운 순서대로 적색광 발광층(921), 청색광 발광층(922), 녹색광 발광층(923)이 순차적으로 적층되어 있다(RBG구조).
RBG구조는 다른 구조에 비하여 전하 이용 효율이 우수한 것은 실험을 통해 확인된다. 도 6a 내지 도 6c에 실험결과를 나타내었다.
실험은 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 대하여 실시되었다.
실시예는 화소전극-정공수송층-적색광 발광층-청색광 발광층-녹색광발광층-전자수송층-공통전극 구조(RBG구조)이며, 비교예 1은 화소전극-정공수송층-청색광 발광층-녹색광 발광층-적색광 발광층-전자수송층-공통전극 구조(BGR구조)이고, 비교예 2는 화소전극-정공수송층-녹색광 발광층-청색광 발광층-적색광 발광층-전자수송층-공통전극 구조(GBR구조)이다.
실시예, 비교예 1 및 비교예 2에서 화소전극과 정공수송층은 오믹 접촉을 이루고 있으며 전자수송층과 공통전극도 오믹 접촉을 이루고 있다.
도 6a는 인가 전압에 따른 전류밀도를 나타낸 것이다. 실시예(RBG 구조)가 전체 인가 전압 영역에서 비교예 1(BGR구조) 및 비교예 2(GBR구조)에 비해 전류 밀도가 높음을 확인할 수 있다.
도 6b는 인가 전압에 따른 휘도를 나타낸 것이다. 실시예(RBG)가 전체 인가 전압 영역에서 비교예 1(BGR구조) 및 비교예 2(GBR구조)에 비해 휘도가 높음을 확 인할 수 있다.
도 6c는 파장별 강도를 나타낸 것이다. 비교예 1(BGR구조) 및 비교예 2(GBR구조)는 적색광 파장영역(600nm부근)의 강도가 녹색광 파장영역(530nm부근)에서의 강도와 청색광 파장영역(450nm부근)에서의 강도보다 매우 크게 나타났다.
이는 비교예 1 및 비교예 2에서는 발광층에 공급된 전하가 발광층 전체에서 사용되지 못하고 적색광 발광층에서만 집중적으로 사용되었음을 나타낸다.
반면 실시예(RBG 구조)에서는 적색광 파장영역에서의 강도, 청색광 파장영역의 강도 및 녹색광 파장영역에서의 강도가 균형을 이루고 있다. 이는 실시예에서 발광층에 공급된 전하가 발광층 전체에서 효율적으로 사용됨을 나타낸다.
이는 비교적 에너지 밴드갭이 큰 청색광 발광층에서의 여기자(exciton)가 청색광 발광층의 양 편에 위치하는 적색광 발광층 및 녹색광 발광층으로 효율적으로 분배되었기 때문으로 예상된다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 7은 호스트-도판트 구조로 이루어진 박막을 형성하는 증발장치를 나타낸 것이다. 제1실시예에서는 정공수송층(910), 발광층(920) 및 전자수송층(930)이 호스트-도판트 구조로 이루어져 있다.
증발장치(100)는 증발공간(111)을 형성하는 진공챔버(110), 증발공간(111)의 상부에 위치하는 기판 지지부(120), 기판 지지부(120)에 연결되어 기판 지지부(120)를 회전시키는 구동부(130)를 포함한다.
박막 형성 시, 기판 지지부(120)에는 박막이 형성될 기판(2)이 장착되고, 증발공간(111)의 하부에는 호스트 물질이 담긴 제1소스(140)와 도판트 물질이 담긴 제2소스(150)가 위치한다.
제1소스(140)와 제2소스(150)에 열을 가하면, 호스트 물질의 증기와 도판트 물질의 증기가 기판(2)으로 공급된다. 기판(2)과 접촉한 호스트 물질의 증기와 도판트 물질의 증기는 냉각되어 박막을 형성한다. 박막 형성과정에서 균일한 박막형성을 위해 기판(2)은 회전한다.
도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 제2실시예에 따른 표시장치를 설명한다. 도 8은 도 2의 'A'에 해당하는 부분의 확대도이다.
도 8을 보면 정공수송층(910)과 발광층(920) 사이에 제1블록킹층(940)이 위치하며, 발광층(920)과 전자수송층(930) 사이에 제2블록킹층(950)이 위치한다.
제1블록킹층(940)은 정공수송물질로 이루어져 있으며, 전자블록킹층(electron blocking layer, EBL)으로 작용한다. 도 9a와 같이 제1블록킹층(940)은 정공수송층(910)보다 큰 LUMO 에너지 레벨을 가지고 있기 때문에 발광층(920)의 전자가 제1블록킹층(940)으로 이동하기 어렵다.
제1블록킹층(940)에 의해 발광층(920)에서 정공과 결합하지 않고 정공수송층(910)으로 이동하는 전자가 감소하여, 전하 이용 효율이 더욱 증가한다.
제2블록킹층(950)은 전자수송물질이며, 정공블록킹층(hole blocking layer, HBL)로 작용한다. 도 9b와 같이 제2블록킹층(950)은 전자수송층(930) 보다 작은 HOMO 에너지 레벨을 가지고 있기 때문에 발광층(920)의 정공이 제2블록킹층(950)으 로 이동하기 어렵다.
제2블록킹층(950)에 의해 발광층(920)에서 전자와 결합하지 않고 전자수송층(930)으로 이동하는 정공이 감소하여, 전하 이용 효율이 더욱 증가한다.
도 10을 참조하며 본 발명의 제3실시예를 설명한다.
적색층 발광층(921)과 청색층 발광층(922) 사이에 중간층(960)이 형성되어 있다. 중간층(960)은 정공전달 능력을 가지는 물질로 이루어져 있다. 중간층(960)에 의해 적색층 발광층(921)에서 청색층 발광층(922)으로의 정공수송이 원활해 진다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 전하 이용 효율을 증가시킬 수 있다. 전하 이용 효율이 증가하면 광효율이 증가하며, 구동전압을 낮출 수 있어 소비전력을 감소시킬 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전하이용 효율이 우수한 표시장치가 제공된다.

Claims (21)

  1. 제1전극과;
    상기 제1전극 상에 형성되어 있으며 정공수송물질인 제1호스트와 전자 수용 물질인 제1도판트를 포함하는 정공수송층과;
    상기 정공수송층 상에 형성되어 있으며, 순차적으로 적층되어 있는 적색광 발광층, 청색광 발광층 및 녹색광 발광층을 포함하는 발광층과;
    상기 발광층 상에 형성되어 있으며 전자수송물질인 제2호스트와 전자 공여 물질인 제2도판트를 포함하는 전자수송층과;
    상기 전자수송층 상에 형성되어 있는 제2전극을 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1호스트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨은 상기 제1도판트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 정공수송층은 오믹 접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1호스트는 N,N'-디[(1-나프탈레닐)-N,N'-디페닐]-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-Di[(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(NPD)), 9,10-비스(m-톨일페닐아미노)안트라센 (anthracene 9,10-bis(m-tolylphenylamino)anthracene, TPA) 및 스피로-TPA로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1도판트는 테트라플루오르- 테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane, F4-TCNQ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송층은 상기 제1호스트의 소스 물질과 상기 제1도판트의 소스 물질을 이용한 증발법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2호스트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨은 상기 제2도판트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극과 상기 전자수송층은 오믹 접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2호스트는 트리스 (8- 하이드록시퀴놀리나토(tris (8- hydroxyquinolinolato) aluminum, Alq3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2도판트는 세슘(Cs), 바륨(Ba), 칼슘(Ca)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전자수송층은 상기 제2호스트의 소스 물질과 상기 제2도판트의 소스 물질을 이용한 증발법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적색광 발광층, 상기 청색광 발광층 및 상기 녹색광 발광층 중 적어도 어느 하나는 발광호스트-발광도판트 구조인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 증발법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 발광층에서 발광된 빛의 광경로 상에 위치하는 컬러필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며, 상기 정공수송층보다 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨이 높은 제1블록킹층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전자수송층과 상기 발광층 사이에 위치하며, 상기 전자수송층보다 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨이 낮은 제2블록킹층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명전도물질을 포함하며,
    상기 제2전극은 반사성 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 적색광 발광층과 상기 청색광 발광층 사이에 위치하며, 정공을 전달하는 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제1전극과;
    상기 제1전극 상에 형성되어 있는 정공수송층과;
    상기 정공수송층 상에 형성되어 있는 발광층과;
    상기 발광층 상에 형성되어 있는 전자수송층과;
    상기 전자수송층 상에 형성되어 있는 제2전극을 포함하며,
    상기 발광층은 순차적으로 적층되어 있는 적색광 발광층, 청색광 발광층 및 녹색광 발광층을 포함하며,
    상기 정공수송층과 상기 제1전극의 접촉과 상기 전자수송층과 상기 제2전극과의 접촉 중 적어도 어느 하나는 오믹 접촉을 이루는 표시장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 정공수송층은 정공수송물질인 제1호스트와 전자 수용 물질인 제1도판트를 포함하며,
    상기 제1호스트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨은 상기 제1도판트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 전자수송층은 전자수송물질인 제2호스트와 전자 공여 물질인 제2도판트를 포함하며,
    상기 제2호스트의 최저비점유궤도(LUMO)의 에너지 레벨은 상기 제2도판트의 최고점유궤도(HOMO)의 에너지 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 표시장치.
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Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20070117

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid