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KR20120047003A - 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치 - Google Patents

백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치 Download PDF

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KR20120047003A
KR20120047003A KR1020100108616A KR20100108616A KR20120047003A KR 20120047003 A KR20120047003 A KR 20120047003A KR 1020100108616 A KR1020100108616 A KR 1020100108616A KR 20100108616 A KR20100108616 A KR 20100108616A KR 20120047003 A KR20120047003 A KR 20120047003A
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layer
electrode
light emitting
intermediate connection
stack
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김신한
이재만
피성훈
신정균
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자와 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 기판 상에 서로 대향된 제1 전극과 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되며, 전자 주입 및 전자 수송의 역할을 하는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 역할을 하는 P형 중간 연결층과, 상기 제1 및 제2 중간 연결층 사이에 형성되어 상기 제1 및 제2 중간 연결층 간의 전기화학적 반응과 상호 작용을 방지하는 버퍼층을 가지는 중간 연결층과, 상기 중간 연결층과 상기 제1 전극 사이에 제1 발광층을 가지는 제1 스택과, 상기 중간 연결층과 상기 제2 전극 사이에 제2 발광층을 가지는 제2 스택을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치{WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것으로 특히, 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자와 이를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어들면서 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션으로 고려되고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치에는, 유기 발광층의 형성이 필수적인데, 종래 그 형성을 위해 새도우 마스크(shadow mask)를 이용한 증착 방법이 이용되었다.
그러나, 새도우 마스크는 대면적의 경우, 그 하중 때문에, 쳐짐 현상이 발생하고, 이로 인해 여러번 이용이 힘들고, 유기 발광층 패턴 형성에 불량이 발생하여 대안적 방법이 요구되었다.
이러한 새도우 마스크를 대체하여 여러 방법이 제시되었던 그 중 하나로서 백색 유기 발광 표시 장치가 있다.
이하, 백색 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
백색 유기 발광 표시 장치는 발광 다이오드 형성시 양극과 음극 사이의 각 층을 마스크 없이 증착시키는 것으로 유기 발광층을 포함한 유기막들의 형성을 차례로 그 성분을 달리하여 진공 상태에서 증착하는 것을 특징으로 한다.
백색 유기 발광 표시 장치는 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트 또는 컬러 필터를 채용한 풀컬러 표시 장치에 쓰일 수 있는 등 여러 용도를 가지고 있는 소자이다.
이러한, 백색 유기 발광 표시 장치는 청색 발광층을 이용하는 제1 스택과, 적색 및 녹색 발광층을 이용하는 제2 스택과, 제1 스택과 제2 스택 사이에 형성되어 각 스택의 전하 균형 조절 역할을 하는 중간 연결층(Intermediate Connector Layer;ICL)을 포함한다. 이러한, 백색 유기 발광 표시 장치는 제1 스택으로부터 발광되는 청색광과 제2 스택으로부터 발광되는 적색광 및 녹색광의 혼합 효과에 의해 백색광이 구현된다. 중간 연결층(ICL)은 전자 주입(Electron Injection) 특성이 좋은 알칼리 금속 재질이 도핑된 유기물층과, P형(P-Type) 유기물이 적층된 형태로 형성된다. 이러한, 중간 연결층은 소자 구동을 위해 지속적인 전압이 인가되면 알칼리 금속 재질과 P형 유기물 간의 화학전기적 반응과 상호 작용을 일으켜 물질 변성 또는 수명 저하, 효율 저하에 영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 소자의 수명과 효율이 향상된 백색 유기 발광 소자와 이를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 기판 상에 서로 대향된 제1 전극과 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되며, 전자 주입 및 전자 수송의 역할을 하는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 역할을 하는 P형 중간 연결층과, 상기 제1 및 제2 중간 연결층 사이에 형성되어 상기 제1 및 제2 중간 연결층 간의 전기화학적 반응과 상호 작용을 방지하는 버퍼층을 가지는 중간 연결층과, 상기 중간 연결층과 상기 제1 전극 사이에 제1 발광층을 가지는 제1 스택과, 상기 중간 연결층과 상기 제2 전극 사이에 제2 발광층을 가지는 제2 스택을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 반응성이 낮고 전하 이동도가 높고 투과도가 높은 재질인 싸이오펜(Thiophene) 유도체, 실리콘(silicone) 유도체, 플루오렌(Fluorene) 유도체와 같은 P형(P-Type) 유기 저분자 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 버퍼층은 싸이오펜(Thiophene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 실리콘(silicone)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 플루오렌(Fluorene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되는 것을 특징으로
또한, 상기 버퍼층의 두께는 5~100Å으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 스택은 상기 제1 전극과 중간 연결층 사이에 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 상기 제1 발광층 상에 적층된 제1 전자 수송층을 더 포함하며, 상기 제2 스택은 상기 중간 연결층과 제2 전극 사이에 제2 정공 수송층, 상기 제2 발광층 상에 적층된 제2 전자 수송층, 제1 전자 주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 스택은 상기 제1 전극과 중간 연결층 사이에 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 상기 제1 발광층 상에 적층된 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층을 더 포함하며, 상기 제2 스택은 상기 중간 연결층과 제2 전극 사이에 제2 정공 수송층과, 전자 블럭층, 상기 제2 발광층 상에 적층된 정공 블럭층, 제3 전자 수송층, 제1 전자 주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성된 기판과, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극과, 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되며, 전자 주입 및 전자 수송의 역할을 하는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 역할을 하는 P형 중간 연결층과, 상기 N형 및 P형 중간 연결층 사이에 형성되어 상기 N형 및 P형 중간 연결층 간의 전기화학적 반응과 상호 작용을 방지하는 버퍼층을 가지는 중간 연결층과, 상기 중간 연결층과 상기 제1 전극 사이에 제1 발광층을 가지는 제1 스택과, 상기 중간 연결층과 상기 제2 전극 사이에 제2 발광층을 가지는 제2 스택을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 반응성이 낮고 전하 이동도가 높고 투과도가 높은 재질인 싸이오펜(Thiophene) 유도체, 실리콘(silicone) 유도체, 플루오렌(Fluorene) 유도체와 같은 P형(P-Type) 유기 저분자 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼층은 싸이오펜(Thiophene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 실리콘(silicone)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 플루오렌(Fluorene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 버퍼층의 두께는 5~100Å으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 전자 주입 및 전자 수송의 특성을 가지는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 특성을 가지는 P형 중간 연결층 사이에 버퍼층을 형성함으로써 N형 중간 연결층과 P형 중간 연결층 사이에 상호 작용과 전기화학적 반응을 차단하여 재료 변성을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자의 버퍼층은 전하의 이동도를 높여 소자의 수명 및 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자의 버퍼층은 5~100Å 정도로 얇게 형성하여 버퍼층 삽입에 따른 소비 전력 증가를 최소화할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성 요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1a 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자는 기판(100) 상에 서로 대향된 제1 전극(110)과 제2 전극(150), 제1 전극(110)과 제2 전극(150) 사이에 적층되어 이루어진 제1 스택(120), 중간 연결층(Intermediate Connector Layer; 이하, ICL 130) 및 제2 스택(140)을 포함한다. 이러한, 백색 유기 발광 소자는 다수의 스택을 포함하는 멀티-스택(Multi-Stack) 백색 유기 발광 소자이며, 각 스택의 발광층으로부터 서로 다른 빛들이 혼합되어 백색 광을 구현한다.
제1 전극(110)은 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide; 이하, TCO)와 같은 투명 도전 물질로 ITO(Indum Tin Oxide; 이하, ITO), IZO(Indum Zinc Oxide; 이하,IZO) 등으로 형성된다.
제2 전극(150)은 음극으로 알루미늄과 같이 반사성 금속 재질로 금(Au), 알루미늄(AL), 몰리브덴(MO), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등으로 형성된다.
제1 스택(120)은 제1 전극(110)과 중간 연결층(ICL;130) 사이에 제1 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL)(122), 제1 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)(124), 제1 발광층(128), 제1 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)(129)이 차례로 적층되어 있다. 이때, 제1 발광층(128)은 하나의 호스트에 청색 형광 성분의 도펀트가 포함된 발광층이다.
제2 스택(140)은 중간 연결층(130)과 제2 전극(150) 사이에 제2 정공 수송층(142), 제2 발광층(144), 제2 전자 수송층(146), 제1 전자 주입층(148)이 차례로 적층되어 있다. 이때, 제2 발광층(144)은 도 1a에 도시된 바와 같이 하나의 호스트에 인광 Yellow-Green 도펀트 또는 하나의 호스트에 인광 녹색과 적색 도펀트로 또는 두 개의 호스트에 인광 Yellow-Green 도펀트로 이루어진 단일 발광층일 수 있다. 이에 따라, 백색 유기 발광 소자는 도 1a에 도시된 바와 같이 제1 스택(120)으로부터 청색(B)가 발광되며, 제2 스택(140)으로부터 주황색(YG)이 발광되어 백색 광이 구현되는 될 수 있다. 또한, 제2 발광층(144)은 도 1b에 도시된 바와 같이 하나의 호스트에 인광 적색 및 인광 녹색 도펀트(phosphorescence Green +phosphorescence Red)를 함께 도핑하여 이루어진 단일 발광층이다. 이에 따라, 백색 유기 발광 소자는 도 1b에 도시된 바와 같이 제1 스택(120)으로부터 청색(B)가 발광되며, 제2 스택(140)으로부터 적색(R) 및 녹색(G)이 발광되어 백색 광이 구현될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
중간 연결층(130)은 스택들(120,140) 사이에 형성되어 각 스택들 간의 전하 균형 조절을 한다. 이러한, 중간 연결층(130)은 N형 중간 연결층(132), P형 중간 연결층(136), N형 중간 연결층(132)과 P형 중간 연결층(136) 사이에 형성된 버퍼층(134)을 포함한다.
N형 중간 연결층(132)은 제1 스택(120)의 제1 전자 수송층(128)과 인접하게 적층되며, 제1 스택(120)의 전자 주입(Electron Injection) 및 전자 수송(Electron Transport)의 역할을 한다. N형 중간 연결층(132)은 알칼리 금속 재질이 도핑된 유기물, 알칼리 금속 화합물이 도핑된 유기물, 전자 주입층 또는 전자 수송층의 재질로 사용되는 유기물 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
P형 중간 연결층(136)은 제2 스택(140)의 제2 정공 수송층(142)과 인접하게 적층되며, 제2 스택(140)의 정공 주입(Hole Injection) 및 정공 수송(Hole Transport)의 역할을 한다. P형 중간 연결층(136)은 정공 주입층 또는 정공 수송층의 재질로 사용되는 P형(P-Type) 유기물로 형성될 수 있다.
버퍼층(134)은 N형 중간 연결층(132)과 P형 중간 연결층(136)의 계면 상에서 전기화학적 반응과 상호 작용을 차단하여 재료 변성을 방지할 수 있다. 구체적으로, N형 중간 연결층(132)의 금속 재질은 원자 번호가 클수록 또는 전자 오비탈의 갯수가 증가할수록 유기물로부터 전자를 쉽게 공여받고 전달해줄 수 있으며, P형 중간 연결층(136)의 P형 유기물 재질은 전자 특성과 정공 특성 모두를 분자 내 전자의 비편재화에 의해 전자를 전자 수송층에 효과적으로 공여할 수 있으며, 정공 수송층에 효과적으로 정공을 주입할 수 있다. 즉, N형 및 P형 중간 연결층(132,136)은 상기와 같은 특징을 가져 N형 중간 연결층(132)과 P형 중간 연결층(136)의 계면 상에서 전기화학적 반응과 상호 작용을 하게 되는데, 이를 버퍼층(134)이 방지하게 된다.
버퍼층(134)은 N형 및 P형 중간 연결층(132,136) 간의 전기화학적인 반응과 상호 작용을 방지하기 위해 금속 및 유기물과의 반응성이 낮은 유기물를 이용한다. 이에 따라, 버퍼층(134)의 재질은 반응성이 낮고 전하 이동도가 높고 투과도가 높은 재질인 싸이오펜(Thiophene) 유도체, 실리콘(silicone) 유도체, 플루오렌(Fluorene) 유도체 등과 같은 P형(P-Type) 유기 저분자 재질로 형성된다. 바람직하게는, 버퍼층(134)은 Thiophene의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, silicone의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, Fluorene의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성될 수 있다. 이때, 분자량은 버퍼층(134) 증착 공정시 증착이 가능한 분자량이며, 분자량은 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머 화합물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 500~800 범위의 분자량을 가질 수 있다. 또한, 버퍼층(134)의 두께는 5~100Å으로 얇게 적층하여 백색 유기 발광 소자에 버퍼층 삽입에 따른 소비 전력 증가를 최소화할 수 있다.
이와 같이, 버퍼층(134)을 N형 중간 연결층(132)과 P형 중간 연결층(136) 사이에 형성함으로써 N형 중간 연결층(132)과 P형 중간 연결층(136) 간의 전기화학적 반응을 차단하여 재료 변성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 소자의 수명 및 효율을 개선할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자는 기판(200) 상에 서로 대향된 제1 전극(210)과 제2 전극(250), 제1 전극(210)과 제2 전극(250) 사이에 적층되어 이루어진 제1 스택(220), 중간 연결층(Intermediate Connector Layer; 이하, ICL 230) 및 제2 스택(240)을 포함한다. 이러한, 백색 유기 발광 소자는 다수의 스택을 포함하는 멀티-스택(Multi-Stack) 백색 유기 발광 소자이며, 각 스택의 발광층으로부터 서로 다른 빛들이 혼합되어 백색 광을 구현한다.
제1 전극(210)은 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide; 이하, TCO)와 같은 투명 도전 물질로 ITO(Indum Tin Oxide; 이하, ITO), IZO(Indum Zinc Oxide; 이하,IZO) 등으로 형성된다.
제2 전극(250)은 음극으로 알루미늄과 같이 반사성 금속 재질로 금(Au), 알루미늄(AL), 몰리브덴(MO), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등으로 형성된다.
제1 스택(220)은 제1 전극(210)과 중간 연결층(ICL;230) 사이에 제1 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL)(222), 제1 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)(224), 제1 발광층(226), 제1 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)(228), 제2 전자 수송층(229)이 차례로 적층되어 있다. 이때, 제1 발광층(128)은 하나의 호스트에 청색 형광 성분의 도펀트가 포함된 발광층이다.
제2 스택(240)은 중간 연결층(230)과 제2 전극(250) 사이에 제2 정공 수송층(242), 전자 블럭층(Electron Blocking Layer;EBL)(244), 제2 발광층(246), 정공 블럭층(Hole Blocking Layer;HBL)(248), 제3 전자 수송층(249), 제1 전자 주입층(Electron Injection Layer;EIL)(245) 차례로 적층되어 있다. 이때, 전자 블럭층(244) 및 정공 블럭층(248)은 제2 발광층(246) 내의 정공 및 전자가 다른 층으로 넘어가지 못하도록 전자 및 정공 저지 기능을 가진다. 즉, 제2 발광층(246) 내의 여기자를 가두어 두는 효과를 가진다.
또한, 제2 발광층(244)은 도 2a에 도시된 바와 같이 하나의 호스트에 인광 Yellow-Green 도펀트 또는 하나의 호스트에 인광 녹색 도펀트로 이루어진 단일 발광층일 수 있다. 이에 따라, 백색 유기 발광 소자는 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 스택(220)으로부터 B가 발광되며, 제2 스택(240)으로부터 주황색(YG)이 발광되어 백색 광이 구현되는 될 수 있다. 또한, 제2 발광층(244)은 도 2b에 도시된 바와 같이 하나의 호스트에 인광 적색 및 인광 녹색 도펀트(phosphorescence Green +phosphorescence Red)를 함께 도핑하여 이루어진 단일 발광층이다. 이에 따라, 백색 유기 발광 소자는 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 스택(220)으로부터 청색(B)가 발광되며, 제2 스택(240)으로부터 적색(R) 및 녹색(G)이 발광되어 백색 광이 구현될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
중간 연결층(230)은 스택들(220,240) 사이에 형성되어 각 스택들 간의 전하 균형 조절을 한다. 이러한, 중간 연결층(230)은 제1 스택(220)의 제2 전자 수송층(229)과 인접하게 적층되며, 전자 주입(Electron Injection) 및 전자 수송(Electron Transport)의 역할을 하는 N형 중간 연결층(232)과, 제2 스택(240)의 제2 정공 수송층(242)과 인접하게 적층되며, 정공 주입(Hole Injection) 및 정공 수송(Hole Transport)의 역할을 하는 P형 중간 연결층(236)과, N형 중간 연결층(232)과 P형 중간 연결층(236) 사이에 형성되어 N형 및 P형 중간 연결층(232,236) 간의 전기화학적 반응을 차단하여 재료 변성을 방지하는 버퍼층(234)을 포함한다. 이러한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 N형 중간 연결층의 재질, P형 중간 연결층의 재질, 버퍼층은 본 발명의 제1 실시 예에 기재한 버퍼층과 동일하므로 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도를 나타내고 있으며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 수직 단면도이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자(WOLED)를 이용한 표시 장치의 한 화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)과 접속된 셀 구동부(310)와, 셀 구동부(310)와 그라운드(GND) 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 백색 유기 발광 소자(WOLED)를 구비한다.
셀 구동부(310)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위치 박막 트랜지스터(T1)와, 스위치 박막 트랜지스터(T1) 및 전원 라인(PL)과 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 제1 전극에 접속된 구동 박막 트랜지스터(T2)와, 전원 라인(PL)과 스위치 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극 사이에 접속된 스토리지 캐패시터(C)를 구비한다.
스위치 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)과 접속되고 소스 전극은 데이터 라인(DL)과 접속되며 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터(C)와 접속된다. 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극은 전원 라인(PL)과 접속되고 드레인 전극은 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 제1 전극(342)과 접속된다. 스토리지 캐패시터(C)는 전원 라인(PL)과 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 사이에 접속된다.
스위치 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 백색 유기 발광 소자(WOLED)로 공급되는 전류(I)를 제어함으로써 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위치 박막 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(C)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 발광을 유지하게 한다.
구동 박막 트랜지스터(T2)는 도 4에 도시된 바와 같이 절연 기판(320) 위에 형성된 게이트 전극(322)과, 게이트 전극(322)을 덮는 게이트 절연막(324)과, 게이트 절연막(324) 위에 형성된 반도체층(326)과, 반도체층(326)을 덮는 층간 절연막(328)과, 층간 절연막(328)을 관통하는 제1 및 제2 컨택홀(330, 332)을 통해 반도체층(326)의 소스 영역(326S) 및 드레인 영역(326D)과 각각 접속된 소스 전극(334) 및 드레인 전극(336)을 구비한다. 반도체층(326)은 LTPS 박막으로 형성되고 게이트 전극(322)과 중첩된 채널 영역(326C)과, 채널 영역(326C)을 사이에 두고 게이트 전극(322)과 비중첩되며 불순물이 주입된 소스 영역(326S) 및 드레인 영역(326D)으로 구성된다. 본 발명은 반도체층을 LTPS 박막으로 형성되는 것을 예로 들었지만, 이에 한정하지 않는다.
백색 유기 발광 소자(WOLED)는 구동 박막 트랜지스터(T2)를 덮는 보호막(338) 위에 형성된 투명 도전 물질의 제1 전극(342)과, 제1 전극(342)을 노출시키는 화소홀이 형성된 뱅크 절연막(344)과, 화소홀을 통해 노출된 제1 전극 위에 형성된 제1 발광층을 가지는 제1 스택(352)과, 중간 절연층(354), 제2 발광층을 가지는 제2 스택(356)과, 제2 스택(356) 위에 형성된 음극(360)으로 구성된다. 제1 스택(352), 중간 절연층(354), 제2 스택(356)은 본 발명의 제1 또는 제2 실시 예에 따른 백색 유기 발광 소자를 이용한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100,200 : 기판 110,210 : 제1 전극
120,220 : 제1 스택 122,222 : 제1 정공 주입층
124,224 : 제1 정공 수송층 126,226 : 제1 발광층
128, 228 : 제1 전자 수송층 130, 230 : 중간 연결층
132,232 : N형 중간 연결층 134, 234 : 버퍼층
136,236 : P형 중간 연결층 140,240 : 제2 스택
142,242 : 제2 정공 수송층 144,246 : 제2 발광층
150, 250 : 제2 전극 244 : 전자 블럭층
246 : 제2 발광층 248 : 정공 블럭층
249 : 제3 전자 수송층 322 : 게이트 전극
326 : 반도체층 334 : 소스 전극
336 : 드레인 전극 342 : 제1 전극
352 : 제1 스택 354 : 중간 연결층
356 : 제2 스택 360 : 제2 전극

Claims (10)

  1. 기판 상에 서로 대향된 제1 전극과 제2 전극과;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되며, 전자 주입 및 전자 수송의 역할을 하는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 역할을 하는 P형 중간 연결층과, 상기 제1 및 제2 중간 연결층 사이에 형성되어 상기 제1 및 제2 중간 연결층 간의 전기화학적 반응과 상호 작용을 방지하는 버퍼층을 가지는 중간 연결층과;
    상기 중간 연결층과 상기 제1 전극 사이에 제1 발광층을 가지는 제1 스택과;
    상기 중간 연결층과 상기 제2 전극 사이에 제2 발광층을 가지는 제2 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 반응성이 낮고 전하 이동도가 높고 투과도가 높은 재질인 싸이오펜(Thiophene) 유도체, 실리콘(silicone) 유도체, 플루오렌(Fluorene) 유도체와 같은 P형(P-Type) 유기 저분자 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 싸이오펜(Thiophene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 실리콘(silicone)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 플루오렌(Fluorene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층의 두께는 5~100Å으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스택은 상기 제1 전극과 중간 연결층 사이에 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 상기 제1 발광층 상에 적층된 제1 전자 수송층을 더 포함하며,
    상기 제2 스택은 상기 중간 연결층과 제2 전극 사이에 제2 정공 수송층, 상기 제2 발광층 상에 적층된 제2 전자 수송층, 제1 전자 주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스택은 상기 제1 전극과 중간 연결층 사이에 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 상기 제1 발광층 상에 적층된 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층을 더 포함하며,
    상기 제2 스택은 상기 중간 연결층과 제2 전극 사이에 제2 정공 수송층과, 전자 블럭층, 상기 제2 발광층 상에 적층된 정공 블럭층, 제3 전자 수송층, 제1 전자 주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  7. 박막 트랜지스터가 형성된 기판과;
    상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극과;
    상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극과;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되며, 전자 주입 및 전자 수송의 역할을 하는 N형 중간 연결층과, 정공 주입 및 정공 수송의 역할을 하는 P형 중간 연결층과, 상기 N형 및 P형 중간 연결층 사이에 형성되어 상기 N형 및 P형 중간 연결층 간의 전기화학적 반응과 상호 작용을 방지하는 버퍼층을 가지는 중간 연결층과;
    상기 중간 연결층과 상기 제1 전극 사이에 제1 발광층을 가지는 제1 스택과;
    상기 중간 연결층과 상기 제2 전극 사이에 제2 발광층을 가지는 제2 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼층은 반응성이 낮고 전하 이동도가 높고 투과도가 높은 재질인 싸이오펜(Thiophene) 유도체, 실리콘(silicone) 유도체, 플루오렌(Fluorene) 유도체와 같은 P형(P-Type) 유기 저분자 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼층은 싸이오펜(Thiophene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 실리콘(silicone)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되거나, 플루오렌(Fluorene)의 화합물 유도체(derivative)를 포함하는 분자량 400~1500 범위의 단분자 또는 올리고머(oligomer) 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼층의 두께는 5~100Å으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치.
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