JP6509186B2 - 有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置に関するものであり、さらに詳細には、溶液工程（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を利用して製造した有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法に関するものである。
最近、情報ディスプレイに関する関心が高まり、携帯可能な情報媒体への利用要求が高まることに伴って、既存の表示装置であるブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ；ＣＲＴ）を代替する軽量薄型フラット表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＰＤ）に対する研究及び商業化が主に行われている。
かかるフラット表示装置分野において、今までは軽くて電力消耗の少ない液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）が最も注目されるディスプレイ装置であったが、液晶表示装置は発光素子ではなく、受光素子であり、明るさやコントラスト比及び視野角などの短所があることから、かかる短所を克服できる新しいディスプレイ装置に対する開発が活発に展開されている。
新しいディスプレイ装置の１つである有機電界発光表示装置は、自己発光型であるため、液晶表示装置に比べて視野角とコントラスト比などに優れている。また、バックライトが要らないため、軽量・薄型が可能な上に消費電力の面でも有利である。そして、直流低電圧駆動が可能で、応答速度が速いという長所がある。
以下、有機電界発光表示装置の基本的な構造及び動作の特性について、図面を参照し、詳細に説明する。
図１は、一般的な有機発光ダイオードの発光原理を説明するダイアグラムである。
一般的に有機電界発光表示装置は、図１に示すように有機発光ダイオードを備える。
このとき、有機発光ダイオードは、画素電極である陽極（ａｎｏｄｅ）１８と、共通電極である陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）２８と、これらの間に形成された有機層３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅとを備える。
そして、有機層３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅは、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＨＴＬ）３０ｂと、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＥＴＬ）３０ｄと、正孔輸送層３０ｂと電子輸送層３０ｄとの間に介在された発光物質層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ；ＥＭＬ）３０ｃとを含む。
発光効率を向上させるために陽極１８と正孔輸送層３０ｂとの間に正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＨＩＬ）３０ａが介在され、陰極２８と電子輸送層３０ｄとの間に電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＥＩＬ）３０ｅが介在される。
このように構成される有機発光ダイオードは、陽極１８と陰極２８にそれぞれ正（＋）と負（−）の電圧が印加されると、正孔輸送層３０ｂを通過した正孔及び電子輸送層３０ｄを通過した電子が発光物質層３０ｃへ移動して励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、その励起子が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）から基底状態、すなわち安定した状態（ｓｔａｂｌｅ ｓｔａｔｅ）へ遷移する際に光が発生する。
有機電界発光表示装置は、前述した構造の有機発光ダイオードを有するサブ画素をマトリクス状に配置し、そのサブ画素をデータ電圧とスキャン電圧で選択的に制御することによって画像を表示する。
このとき、有機電界発光表示装置は、パッシブマトリクス方式と、スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いるアクティブマトリクス方式に分かれる。このうち、アクティブマトリクス方式は、能動素子である薄膜トランジスタを選択的にオンにさせてサブ画素を選択し、ストレージキャパシタに保持される電圧でサブ画素の発光を維持する。
かかる有機発光ダイオードは、一般的に真空蒸着を利用して形成する。真空蒸着は、形成しようとする層の物質を真空チャンバーで気相化し、基板上に蒸着する方法である。
しかし、真空チャンバーを用いる場合、チャンバーの大きさは、少なくとも真空蒸着が行われる基板の大きさより大きくなければならない。また、チャンバー内に基板を入れるための十分な空間を確報する必要があるが、大型化には限界があるので、別の方式を考慮しなければならない。
その一例に、溶液工程（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を利用する方法があるが、図面を参照して説明する。
図２は、一般的な有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。図２は、溶液工程を利用して製造した有機発光ダイオードの構造を概略的に示す。
図２を参照すると、前述したように有機発光ダイオードは、基板１上に形成された第１電極１８と、発光部３０と、第２電極２８とからなる。
発光部３０は、正孔輸送層３０ｂと、電子輸送層３０ｄと、正孔輸送層３０ｂと電子輸送層３０ｄとの間に介在された発光物質層３０ｃとを含む。
このとき、発光効率を向上させるため、第１電極１８と正孔輸送層３０ｂとの間に正孔注入層３０ａが介在され、第２電極２８と電子輸送層３０ｄとの間に電子注入層３０ｅが介在される。
かかる発光部３０は、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に分かれて溶液工程を通じて形成される。
一般的に有機発光ダイオードを構成する層のうち、正孔注入層３０ａと正孔輸送層３０ｂ及び発光物質層３０ｃは、溶液工程で形成するが、電子輸送層３０ｄと電子注入層３０ｅ及び第２電極１２８は、真空蒸着法で形成する。
これは、電子輸送層３０ｄと電子注入層３０ｅが、材料の特性上、安定性が落ちることから、溶液工程が難しいためである。
かかる電子輸送層３０ｄと電子注入層３０ｅは、発光物質層３０ｃの内部へ電子を伝達し、有機発光ダイオードの効率を向上させるための必須的な構成である。
一般的に、有機発光ダイオードが低分子の発光物質層３０ｃを含む場合は、蒸着方式を適用した電子輸送層３０ｄを用いて、有機発光ダイオードが高分子の発光物質層３０ｃを含む場合は、電子輸送層３０ｄ若しくはＮａＦのような電子注入層３０ｅを用いる。
高分子の有機発光ダイオードの場合、電子注入層３０ｅの物質が発光物質層３０ｃの内部へ拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）して電子の注入を増加させる原理を利用するが、拡散領域は非発光領域になるので、発光物質層３０ｃの厚さが一定の水準以上にならなければならない。しかし、発光物質層３０ｃの厚さが増加するに伴って駆動電圧が増加することになり、溶液工程の場合、一定の厚さ以上を適用することができないという限界がある。
すなわち、ＮａＦのような電子注入層３０ｅを用いる場合、発光物質層３０ｃの内部へＮａ＋が拡散し、電子伝達能力を向上させる。しかし、拡散領域が発光領域と重なると素子効率が減少することになるので、これを防止するため、発光物質層３０ｃの厚さを一定の水準以上に設計する必要がある。しかし、発光物質層３０ｃの厚さが増加するに伴って駆動電圧が増加する。また、溶液工程の場合、溶液の粘度増加によって塗布（ｊｅｔｔｉｎｇ）特性が低下する問題があり、厚さ増加に対する限界がある。
本発明は上記した問題を解決するためのものであって、溶液工程を利用して製造した有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、多層構造の発光物質層を形成し、電子輸送層及び電子注入層を取り除いた有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法を提供することである。
その他、本発明の他の目的及び特徴は、後述する発明の構成及び特許請求の範囲に説明する。
前記の目的を達成するため、本発明の一実施例に係る有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置は、電子注入物質（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）を添加して多層構造の発光物質層を形成することを特徴とする。
そのため、本発明の一実施例に係る有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置は、第１電極と、第１電極上に順次に位置する正孔注入層、正孔輸送層及び発光物質層からなる発光部と、発光部上に位置する第２電極とを含んで構成することができる。
発光物質層は、第１発光層と、電子注入物質が添加された第２発光層とを含む多層構造にすることができる。
また、本発明は、前述した有機発光ダイオードを含む有機電界発光表示装置を提供する。
また、本発明は、前述した有機発光ダイオードの製造方法を提供する。
別の観点から、本発明は、電子輸送層に電子注入物質が添加（若しくはドープ）され、電子注入物質は領域によって濃度（若しくは密度）が異なることを特徴とする。
すなわち、電子注入物質は、発光物質層と隣接する電子輸送層の下部領域において第１密度を有し、第２電極と隣接する電子輸送層の上部領域において第１密度より大きな第２密度を有することができる。
さらに、本発明は、前述した有機発光ダイオードを含む有機電界発光表示装置を提供する。
前述したように、本発明の一実施例に係る有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置によると、電子伝達が増加することによって効率及び寿命が向上すると共に、蒸着工程が適用される電子注入層及び電子輸送層を取り除くことができるため、工程性に優れる効果を有する。
一方、本発明の他の実施例に係る有機発光ダイオード及びこれを含む有機電界発光表示装置は、電子輸送層の電子伝達特性が向上し、電子注入物質による発光物質層の特性低下を最小化する効果を有する。
一般的な有機発光ダイオードの発光原理を説明するダイアグラムである。 一般的な有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。 本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置を概略的に示すブロック図である。 有機電界発光表示装置のサブ画素に対する回路構成を示す例示図である。 本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置の概略的な断面構造を示す図面である。 図５に示す本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置における有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。 溶液工程の例を示す例示図である。 溶液工程の例を示す例示図である。 電圧による電流密度を、例を挙げて示すグラフである。 電流密度による電流効率を、例を挙げて示すグラフである。 波長による光の強度を、例を挙げて示すグラフである。 本発明の第２実施例に係る有機電界発光表示装置の概略的な断面構造を示す例示図である。 本発明の第２実施例に係る有機電界発光表示装置における有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。 図１２における「Ａ」部分の拡大図である。 電圧による電流密度を、例を挙げて示すグラフである。
本発明は、第１電極と、前記第１電極上に順次に位置する正孔注入層、正孔輸送層及び発光物質層からなる発光部と、前記発光部上に位置する第２電極とを含み、前記発光物質層は、第１発光層と、電子注入物質（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）が添加された第２発光層とを含む多層構造からなる有機発光ダイオードを提供する。
本発明の有機発光ダイオードにおいて、前記電子注入物質は、水溶性若しくは脂溶性アルカリ金属を含むことができる。
本発明の有機発光ダイオードにおいて、前記第２発光層は、−３．０ｅＶ〜−２．６ｅＶの低いＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位を有し、かつ２．０ｅＶ〜２．５ｅＶの三重項エネルギー（Ｔ１）を有することができる。
本発明の有機発光ダイオードにおいて、前記第２発光層は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ〜１０−４ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有することができる。
別の観点から、本発明は、基板上に備えられたトランジスタと、前記トランジスタに連結される、前述した有機発光ダイオードとを含む有機電界発光表示装置を提供する。
さらに別の観点から、本発明は、基板上に第１電極を形成する段階と、前記第１電極上に赤色、緑色及び青色のサブ画素毎に正孔輸送層を形成する段階と、前記正孔輸送層上に第１発光層を形成する段階と、前記第１発光層上に電子注入物質を添加して第２発光層を形成する段階と、前記第２発光層上に第２電極を形成する段階とを含み、前記正孔輸送層と第１発光層及び第２発光層が溶液工程を通じて形成される、有機発光ダイオードの製造方法を提供する。
本発明の有機発光ダイオードの製造方法において、前記溶液工程は、インクジェット印刷（ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、ノズル印刷（ｎｏｚｚｌｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、転写方式（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、スリットコーティング（ｓｌｉｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、グラビア印刷（ｇｒａｖｕｒｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）及びサーマルジェット印刷（ｔｈｅｒｍａｌ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）のいずれか１つにすることができる。
本発明の有機発光ダイオードの製造方法において、前記第１発光層は、有機溶媒を用いて形成し、前記第２発光層は、水溶性若しくは脂溶性アルカリ金属の電子注入物質が分散された水溶性材料を用いて形成することができる。
本発明の有機発光ダイオードの製造方法において、前記第１発光層は、水溶性材料を用いて形成し、前記第２発光層は、水溶性若しくは脂溶性アルカリ金属の電子注入物質が分散された有機溶媒を用いて形成することができる。
さらに別の観点から、本発明は、第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する発光物質層と、前記発光物質層と前記第２電極との間に位置し、電子注入物質が添加された電子輸送層とを含み、前記電子注入物質は前記発光物質層と隣接する前記電子輸送層の下部領域において第１密度を有し、前記第２電極と隣接する前記電子輸送層の上部領域において前記第１密度より大きな第２密度を有する、有機発光ダイオードを提供する。
本発明の有機発光ダイオードにおいて、前記電子注入物質は、アルカリ金属を含むことができる。
本発明の有機発光ダイオードにおいて、前記上部領域で前記電子注入物質は、前記電子輸送物質に対して１５０％の重量比を有し、前記下部領域で前記電子注入物質は、前記電子輸送物質に対して５０％の重量比を有することができる。
本発明の有機発光ダイオードは、前記第１電極と前記発光物質層との間に位置する正孔輸送層と、前記第１電極と前記正孔輸送層との間に位置する正孔注入層とをさらに含むことができる。
さらに別の観点から、本発明は、基板上に備えられたトランジスタと、前記トランジスタに連結される、前述した有機発光ダイオードを含む有機電界発光表示装置を提供する。
以下、図面を参照し、本発明に係る有機発光ダイオード及びこれを備える有機電界発光表示装置、そして有機発光ダイオードの製造方法の好適な実施例について、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
本発明の長所及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述する実施例を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下に開示する実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に具現化されるだろう。本実施例は、本発明の開示が完全であるようにし、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完璧に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求の範囲の範疇によって定義されるだけである。明細書全体に亘って、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。図面における層及び領域の大きさや相対的な大きさは、明瞭な説明のために誇張することがある。
素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）、若しくは異なる層の素子、若しくは「上（ｏｎ）」に称されるものは、別の素子、または真上層だけでなく、間に別の層若しくは別の素子を介在した場合も全て含む。一方、素子が「直上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」または「真上」と称されるものは、間に別の素子若しくは層を介在しないことを示す。
空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ、ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示すように１つの素子若しくは構成要素と、他の素子若しくは構成要素との相関関係を容易に記述するために用いることができる。空間的に相対的な用語は、図面に示す方向に加えて、使用時または動作時の素子の相違の方向を含む用語として理解しなければならない。例えば、図面に示す素子をひっくり返した場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」若しくは「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は、他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に位置し得る。したがって、例示的な用語である「下」は、上下方向を全て含むことができる。
本発明に用いられる用語は、実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形の表現は、別に言及しない限り複数形も含む。明細書において用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ及び／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子の場合は１つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
図３は、本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置を概略的に示すブロック図である。
図３を参照すると、本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置は、映像処理部１１５と、データ変換部１１４と、タイミング制御部１１３と、データ駆動部１１２と、ゲート駆動部１１１と、表示パネル１１０とを含むことができる。
映像処理部１１５は、ＲＧＢデータ信号（ＲＧＢ）を利用し、平均画像レベルに応じて、最大輝度を具現化するようにガンマ電圧を設定するなど、様々な映像処理を行った後、ＲＧＢデータ信号（ＲＧＢ）を出力する。映像処理部１１５は、ＲＧＢデータ信号（ＲＧＢ）はもちろん、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（ＤＥＳ）及びクロック信号（ＣＬＫ）のうち、１つ以上を含む駆動信号を出力する。
タイミング制御部１１３は、映像処理部１１５若しくはデータ変換部１１４から 垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（ＤＥＳ）及びクロック信号（ＣＬＫ）のうち、１つ以上を含む駆動信号の供給を受ける。タイミング制御部１１３は、駆動信号に基づいて、ゲート駆動部１１１の動作タイミングを制御するためのゲートタイミング制御信号（ＧＣＳ）と、データ駆動部１１２の動作タイミングを制御するためのデータタイミング制御信号（ＤＣＳ）とを出力する。
タイミング制御部１１３は、ゲートタイミング制御信号（ＧＣＳ）とデータタイミング制御信号（ＤＣＳ）に対応し、データ信号（ＤＡＴＡ）を出力する。
データ駆動部１１２は、タイミング制御部１１３から供給されたデータタイミング制御信号（ＤＣＳ）に応じてタイミング制御部１１３から供給されるデータ信号（ＤＡＴＡ）をサンプリングしてラッチ（ｌａｔｃｈ）し、ガンマ基準電圧に変換して出力する。データ駆動部１１２は、データライン（ＤＬｌ〜ＤＬｍ）を通して変換されたデータ信号（ＤＡＴＡ）を出力する。そして、データ駆動部１１２はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の形に形成される。
ゲート駆動部１１１は、タイミング制御部１１３から供給されたゲートタイミング制御信号（ＧＣＳ）に応じてゲート電圧のレベルをシフトさせながらゲート信号を出力する。ゲート駆動部１１１は、ゲートライン（ＧＬｌ〜ＧＬｎ）を通してゲート信号を出力する。ゲート駆動部１１１はＩＣの形に形成されてもよく、表示パネル１１０にゲートインパネル（Ｇａｔｅ Ｉｎ Ｐａｎｅｌ；ＧＩＰ）の方式で形成されてもよい。
表示パネル１１０は、一例に、赤色のサブ画素（ＳＰｒ）、緑色のサブ画素（ＳＰｇ）及び青色のサブ画素（ＳＰｂ）を含むサブ画素構造に具現化することができる。すなわち、１つの画素（Ｐ）は、ＲＧＢサブ画素（ＳＰｒ、ＳＰｇ、ＳＰｂ）からなる。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、白色のサブ画素をさらに含むこともできる。
図４は、有機電界発光表示装置のサブ画素に対する回路の構成を示す例示図である。
図４に示すサブ画素は、スイッチングトランジスタ、駆動トランジスタ、キャパシタ及び有機発光ダイオードを含む２Ｔ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１Ｃ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）構造に構成された場合を例に挙げている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、補償回路が加えられた場合には、３Ｔ１Ｃ、４Ｔ２Ｃ、５Ｔ２Ｃなど様々に構成することができる。
図４を参照すると、有機電界発光表示装置は、第１方向に配列されたゲートライン（ＧＬ）、第１方向と交差する第２方向に、互いに離隔して配列されたデータライン（ＤＬ）と駆動電源ライン（ＶＤＤＬ）によってサブ画素領域が定義される。
１つのサブ画素には、スイッチングトランジスタ（ＳＷ）、駆動トランジスタ（ＤＲ）、キャパシタ（Ｃｓｔ）、補償回路（ＣＣ）及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が含まれることができる。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、駆動トランジスタ（ＤＲ）によって形成された駆動電流によって光を発光するように動作する。
スイッチングトランジスタ（ＳＷ）は、ゲートライン（ＧＬ）を通じて供給されたゲート信号に応じ、データライン（ＤＬ）を通じて供給されるデータ信号がキャパシタ（Ｃｓｔ）にデータ電圧で保存されるようにスイッチング動作する。
駆動トランジスタ（ＤＲ）は、キャパシタ（Ｃｓｔ）に保存されたデータ電圧によって駆動電源ライン（ＶＤＤＬ）とグラウンド配線（ＧＮＤ）との間に駆動電流が流れるように動作する。
補償回路（ＣＣ）は、駆動トランジスタ（ＤＲ）の閾値電圧などを補償する。補償回路（ＣＣ）は、１つ以上のトランジスタとキャパシタで構成することができる。補償回路（ＣＣ）の構成は様々であり、これに関する具体例及び説明を省略する。
かかるサブ画素の構造を有する有機電界発光表示装置は、光が放出される方向によって前面発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式や後面発光（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式、若しくは両面発光（ｄｕａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式で具現化することができる。
図５は、本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置の概略的な断面構造を示す図面である。
図５は、赤色、緑色及び青色のサブ画素、すなわち、ＲＧＢサブ画素からなる１つの画素を例に挙げている。ＲＧＢサブ画素は、それぞれの有機発光ダイオードに含まれる発光物質をＲＧＢ色に区分して形成することができる。
また、図５に示す有機電界発光表示装置は、画素が配列された基板方向へ光が放出される後面発光方式の有機電界発光表示装置を例に挙げている。ただし、本発明がこれに限定されるものではない。画素が配列された基板と反対方向へ光が放出される前面発光方式の有機電界発光表示装置はもちろん、両面発光方式の有機電界発光表示装置にも適用することが可能である。
また、図５は、共平面（ｃｏｐｌａｎａｒ）構造の薄膜トランジスタを用いた有機電界発光表示装置を例に挙げている。しかし、本発明が共平面構造の薄膜トランジスタに限定されるものではない。
図６は、図５に示す本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置において、有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。
図５及び図６を参照すると、本発明の第１実施例に係る有機電界発光表示装置は、基板１０１上に形成されたトランジスタ（ＴＦＴ）と有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）で構成することができる。
一例に、基板１０１は、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に区分することができ、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、規則的に繰り返すことができる。かかる規則性は、ライン毎に若しくは対角線状に有することができる。
駆動素子であるトランジスタ（ＴＦＴ）は、半導体層１２４と、ゲート電極１２１と、ソース電極１２２と、ドレイン電極１２３とを含む。
半導体層１２４は、透明なプラスチックや高分子フィルムなどの絶縁物質からなる基板１０１上に形成される。
半導体層１２４は、非晶質シリコン膜、非晶質シリコンを結晶化した多結晶シリコン膜、酸化物（ｏｘｉｄｅ）半導体、若しくは有機物（ｏｒｇａｎｉｃ）半導体などで構成することができる。
このとき、基板１０１と半導体層１２４との間には、バッファ層（不図示）をさらに形成することができる。バッファ層は、後続工程で形成されるトランジスタ（ＴＦＴ）を、基板１０１から流出されるアルカリイオンといった不純物から保護するために形成することができる。
半導体層１２４上には、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）若しくはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などからなるゲート絶縁膜１２５ａが形成されており、その上にゲート電極１２１を含むゲートライン（不図示）及び第１維持電極（不図示）が形成されている。
ゲート電極１２１とゲートライン及び第１維持電極は、低抵抗特性を有する第１金属物質、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）若しくはこれらの合金からなる単層または多層に形成することができる。
ゲート電極１２１とゲートライン及び第１維持電極上には、シリコン窒化膜若しくはシリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）１２５ｂが形成されており、その上にデータライン（不図示）、駆動電圧ライン（不図示）、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３及び第２維持電極（不図示）が形成されている。
ソース電極１２２とドレイン電極１２３は、所定の間隔で離隔して形成されており、半導体層１２４と電気的に連結される。例えば、ゲート絶縁膜１２５ａ及び層間絶縁膜１２５ｂには、半導体層１２４の両側を露出させる第１及び第２半導体層コンタクトホールが形成されており、第１及び第２半導体層コンタクトホールを通してソース電極１２２とドレイン電極１２３のそれぞれが半導体層１２４と電気的に接触する。
このとき、第２維持電極は、層間絶縁膜１２５ｂを介してその下部の第１維持電極の一部と重なってストレージキャパシタを形成する。
データライン、駆動電圧ライン、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３及び第２維持電極は、低抵抗特性を有する第２金属物質、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）若しくはこれらの合金からなる単層または多層に形成することができる。
データライン、駆動電圧ライン、ソース／ドレイン電極１２２、１２３及び第２維持電極が形成された基板１０１上には、保護膜（若しくは平坦化膜）１２５ｃが形成されている。
そして、保護膜１２５ｃ上には、ドレイン電極１２３の一部を露出させるオーバーコート層１２５ｄが形成されている。オーバーコート層１２５ｄは、有機物質で形成することができるが、無機物質若しくは有機・無機混合物質で形成することもできる。保護膜１２５ｃがオーバーコート層１２５ｄの役割をする場合、オーバーコート層１２５ｄを形成しなくてもよい。
次に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、第１電極１１８と、発光部１３０と、第２電極１２８とを含むことができる。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と電気的に連結される。さらに具体的に、駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の上部に形成された保護膜１２５ｃ及びオーバーコート層１２５ｄには、駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極１２３を露出させるドレインコンタクトホールが形成されている。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、ドレインコンタクトホールを通して、駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極１２３と電気的に接続される。
すなわち、第１電極１１８は、オーバーコート層１２５ｄ上に形成され、ドレインコンタクトホールを通して、駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極１２３と電気的に接続される。
第１電極１１８は、発光部１３０に電流（または電圧）を供給するものであり、所定の面積の発光領域を定義する。
また、第１電極１１８は、陽極（ａｎｏｄｅ）としての役割を行う。そのため、第１電極１１８は、仕事関数が比較的に大きい透明な導電性物質からなり、一例にインジウム・チン・オキシド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）若しくはインジウム・ジンク・オキシド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）を含むことができる。ただし、本発明がこれに限定されるものではない。
図５は、第１電極１１８が赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に分かれてパターニングされた場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。第１電極１１８は、全画素に亘って連結された１つの層で形成することができる。
第１電極１１８が形成された基板１０１上には、バンク１２５ｅが形成されている。バンク１２５ｅは、有機絶縁物質からなり、第１電極１１８の縁周辺を堤のように囲んで開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を定義する。
また、バンク１２５ｅは、黒色の顔料を含む感光剤で形成することができるが、この場合、バンク１２５ｅは遮光部材の役割をする。
バンク１２５ｅが形成された基板１０１上には、発光部１３０と第２電極１２８が順次に形成されている。
すなわち、発光部１３０は、第１電極１１８と第２電極１２８との間に形成される。発光部１３０は、第１電極１１８から供給される正孔と第２電極１２８から供給される電子の結合によって発光する。
発光部１３０は、光を出す発光物質層１３０ｃの他に、発光物質層１３０ｃの発光効率を向上させるための補助層（ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｌａｙｅｒ）１３０ａ、１３０ｂを含む多層構造を有することができる。
すなわち、発光部１３０は、正孔輸送層１３０ｂ及び発光物質層１３０ｃを含む。
素子の構成によって発光効率を向上させるため、第１電極１１８と正孔輸送層１３０ｂとの間に正孔注入層１３０ａを介在することができる。
正孔輸送層１３０ｂは単層で構成することもでき、２層で構成することもできる。
本発明の第１実施例に係る発光部１３０は、正孔輸送層１３０ｂとの界面特性を向上させるための第１発光層１３０ｃ´と、電子注入物質（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）を加えて電子注入を増加させた第２発光層１３０ｃ´´との積層構造を有する発光物質層１３０ｃを含む。
すなわち、第１発光層１３０ｃ´は、正孔輸送層１３０ｂとの界面特性を向上させて素子の寿命を増加させる材料を適用することができる。第２発光層１３０ｃ´´は、電子注入物質を加えて電子注入を増加させ、効率を向上させる材料を適用することができる。
そのとき、第２発光層１３０ｃ´´は、第１発光層１３０ｃ´に影響、すなわち、損傷を与えない溶媒を使用し、電子注入物質が添加されている。したがって、第２発光層１３０ｃ´´によって電子注入特性が向上し、電子輸送層及び電子注入層がなくても効率を向上させることができる。
電子注入物質の一例に、水溶性若しくは脂溶性のアルカリ金属を含むことができる。
第１発光層１３０ｃ´に有機溶媒を用いる場合、第２発光層１３０ｃ´´は、水溶性（ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｂｌｅ）材料を用いて第１発光層１３０ｃ´に損傷を与えない多層構造に形成することができる。また、第１発光層１３０ｃ´に水溶性材料を用いる場合、第２発光層１３０ｃ´´は、有機溶媒を用いて多層構造に形成することもできる。
第２発光層１３０ｃ´´は、−３．０ｅＶ〜−２．６ｅＶ程度の低いＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位を有し、かつ約２．０ｅＶ〜２．５ｅＶの三重項エネルギー（Ｔ１）を有することができる。
第２発光層１３０ｃ´´は、約１０−６ｃｍ２／Ｖｓ〜１０−４ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有することができる。
このように、本発明は、既存の蒸着方式の電子輸送層及び電子注入層を取り除いても電子伝達が円滑に行われるようにして、有機発光ダイオードの効率及び寿命の向上を実現することができる。
すなわち、電子輸送層及び電子注入層の除去によって発光物質層１３０ｃの内部へ電子注入層の物質が拡散する現象は起きず、発光物質層１３０ｃ内部の発光領域の形成に制限を与えない。
かかる発光部１３０は、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に分けて、溶液工程（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）を通じて形成することができる。溶液工程が可能な低分子若しくは高分子材料を第１電極１１８上に選択的にコーティングし、形成することができる。
このとき、場合によっては、正孔注入層１３０ａを省略することができ、若しくは正孔注入層１３０ａと正孔輸送層１３０ｂを、材料をミックスして１層に形成することもできる。また、正孔注入層１３０ａと正孔輸送層１３０ｂは、２層以上の多層に分けて形成することもできる。
溶液工程で形成された赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光物質層１３０ｃを成す材料は、それぞれ蛍光発光物質、若しくは燐光発光物質である。これら発光物質層１３０ｃは、１つ以上のホストに発光色を表すことができる１つ以上のドーパントを含むことができる。
溶液工程に、インクジェット印刷（ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、ノズル印刷（ｎｏｚｚｌｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、転写方式（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、サーマルジェット印刷（ｔｈｅｒｍａｌ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、若しくはスピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）のいずれか１つを選択することができる。
かかる溶液工程は、別途のマスクやチャンバーなしで行うことができる。したがって、溶液工程は、蒸着工程に比べて工程が単純であり、工程費用が安いので、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の工程にかかる時間及び製造費用を節減できる効果を有する。
特に、本発明の場合、既存の蒸着工程を利用する電子注入層及び電子輸送層を取り除くことができるので、工程性に優れる効果を有する。
以下、本発明の第１実施例に係る発光部１３０の製造に適用される溶液工程の方法を例に挙げて説明する。
図７ａ及び図７ｂは、溶液工程の例を示す例示図である。
図７ａは、インクジェット印刷に関するものであり、基板１０１上にインク１４５を滴下することが可能な噴射口を有するヘッド１４０を通じて印刷が行われる。
この場合、印刷時にヘッド１４０または基板１０１が移動し、領域毎の微細な制御が容易である。すなわち、有機電界発光表示装置のサブ画素毎に選択的なコーティングを容易に行うことができる。
インクジェット印刷の他、ノズル印刷（ｎｏｚｚｌｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）は、スリット形状のノズルを用意して基板１０１上に印刷を行うことである。かかるノズルは、多数を備えることもできる。相対的にインクジェット印刷方式に比べて、より広い領域に分布されたパターンの印刷に適する。例えば、基板１０１上にバンクが形成されている有機電界発光表示装置の場合、前面ノズル印刷方式で所定の層を形成するとき、バンクによって領域別に区分することが可能である。
図７ｂは、ロール印刷（ｒｏｌｌ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）に関するものであり、パターン１５５が形成されたメインローラ１５０を回転させて基板１０１上に印刷パターンを形成するものである。この場合、補助ローラ１５１は印刷溶液が供給されるヘッドと接続し、印刷溶液がヘッドからメインローラ１５０のパターン１５５上に継続的に供給されるように誘導する。場合によって、メインローラ１５０にパターン１５５が形成されない場合、基板１０１全体に塗布することが可能である。
かかる溶液工程の追加例に、転写方式（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、グラビア印刷（ｇｒａｖｕｒｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）及びサーマルジェット印刷（ｔｈｅｒｍａｌ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）をさらに挙げることができる。
しかし、上述した例は、溶液工程の限定的な例に過ぎず、装備開発などによって、これとは異なる装備或いは異なる工程の溶液工程で行うこともできる。
また、図５及び図６を参照すると、第２電極１２８は、発光部１３０上に形成され、発光部１３０に電子を提供する。
第２電極１２８は、基板１０１の全体を覆うように形成することができる。すなわち、第２電極１２８は、全画素に亘って連結された１つの層で形成することができる。
以下、かかるように構成される本発明の第１実施例に係る有機発光ダイオードの特性について図面を参照し、説明する。
図８は、電圧による電流密度（Ｊ）を例に挙げて示すグラフである。
図９は、電流密度による電流効率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を例に挙げて示すグラフである。
そして、図１０は、波長による光強度を例に挙げて示すグラフである。図１０は、赤色の発光物質層に対する波長による光強度を例に挙げて示している。
図８ないし図１０に示す比較例１は、電子注入層を備える一般的な発光ダイオードであり、比較例２は、電子注入層と電子輸送層を備える一般的な発光ダイオードである。
図８を参照すると、電子注入層だけでなく、電子輸送層を備える比較例２は、電子注入層のみを備える比較例１に比べて同一電圧においてさらに大きな電流密度を有する。
そして、電子注入層と電子輸送層を備えることなく多層構造の発光部を備える本発明の第１実施例の場合（実験例１）、前述した比較例１及び比較例２に比べ、さらに大きな電流密度を有することが分かる。これは、効率が向上したことを意味するだけでなく、より低い電圧においても駆動が可能であることを意味する。
図９を参照すると、電流密度による電流効率の傾向が分かるが、本発明の第１実施例の場合（実験例１）、比較例１及び比較例２に比べて電流効率が向上したことが分かる。
また、同一の電流で効率が高いということは、寿命が向上したことを意味する。
図１０を参照すると、比較例１の場合、電子注入層の物質が発光物質層の内部へ拡散することによって発光領域が移動し、赤色の光の波長（６００〜６５０ｎｍ）より高い波長滞でピークが発生することが分かる。
これに比べて比較例２及び実験例１の場合は、そのような傾向が減少し、色の純度が向上することが分かる。
図１１は、本発明の第２実施例に係る有機電界発光表示装置の断面構造を概略的に示す図面であり、図１２は、本発明の第２実施例に係る有機電界発光表示装置における有機発光ダイオードの構造を概略的に示す例示図である。
図１１及び図１２に示すように、本発明の第２実施例に係る有機電界発光表示装置は、基板２０１上に形成されたトランジスタ（ＴＦＴ）と有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）で構成することができる。
基板２０１は、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を含み、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は規則的に繰り返すことができる。例えば、基板２０１は、ガラス、透明なプラスチックや高分子フィルムなどの絶縁物質からなり、フレキシブルな特性を有することができる。
駆動素子であるトランジスタ（ＴＦＴ）は、半導体層２２４と、ゲート電極２２１と、ソース電極２２２と、ドレイン電極２２３とを含む。
半導体層２２４は、基板２０１上に形成される。例えば、半導体層２２４は、非晶質シリコン、非晶質シリコンを結晶化した多結晶シリコン、酸化物（ｏｘｉｄｅ）半導体物質、若しくは有機物（ｏｒｇａｎｉｃ）半導体物質から構成することができる。
このとき、基板２０１と半導体層２２４との間には、バッファ層（不図示）をさらに形成することができる。バッファ層は、後続工程で形成されるトランジスタ（ＴＦＴ）を、基板２０１から流出されるアルカリイオンといった不純物から保護するために形成することができる。
半導体層２２４上には、ゲート絶縁膜２２５ａが形成される。ゲート絶縁膜２２５ａは、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）若しくはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のような無機絶縁物質から構成することができる。
ゲート絶縁膜２２５ａ上には、ゲート電極２２１と、ゲートライン（不図示）及び第１維持電極（不図示）が形成される。
ゲート電極２２１とゲートライン及び第１維持電極は、低抵抗特性を有する第１金属物質からなる。例えば、第１金属物質は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）若しくはこれらの合金である。また、ゲート電極２２１とゲートライン及び第１維持電極のそれぞれは、単層または多層構造を有することができる。
ゲート電極２２１とゲートライン及び第１維持電極上には、層間絶縁膜（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）２２５ｂが形成される。例えば、前記層間絶縁膜２２５ｂは、シリコン窒化膜若しくはシリコン酸化膜のような無機絶縁物質から構成することができる。
層間絶縁膜２２５ｂ上には、データライン（不図示）、駆動電圧ライン（不図示）、ソース電極２２２、ドレイン電極２２３及び第２維持電極（不図示）が形成されている。
ソース電極２２２とドレイン電極２２３は、所定の間隔で離隔して形成されており、半導体層２２４と電気的に連結される。例えば、ゲート絶縁膜２２５ａ及び層間絶縁膜２２５ｂには、半導体層２２４の両側を露出させる第１及び第２半導体層コンタクトホールが形成されており、第１及び第２半導体層コンタクトホールを通してソース電極２２２とドレイン電極２２３が半導体層２２４と電気的に接触する。
このとき、第２維持電極は、層間絶縁膜２２５ｂを介してその下部の第１維持電極の一部と重なってストレージキャパシタを形成する。
データライン、駆動電圧ライン、ソース電極２２２、ドレイン電極２２３及び第２維持電極は、低抵抗特性を有する第２金属物質からなる。例えば、第２金属物質は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）若しくはこれらの合金である。データライン、駆動電圧ライン、ソース電極２２２、ドレイン電極２２３及び第２維持電極のそれぞれは、単層または多層構造を有することができる。
図面に示してはいないが、駆動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と実質的に同一の形状を有するスイッチング素子が、赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のそれぞれにさらに形成される。スイッチング素子は、ゲートライン、データライン及び駆動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に電気的に連結される。
データライン、駆動電圧ライン、ソース電極２２２、ドレイン電極２２３、第２維持電極が形成された基板２０１上に、保護膜（若しくは平坦化膜）２２５ｃとオーバーコート層２２５ｄが積層される。保護膜２２５ｃとオーバーコート層２２５ｄには、ドレイン電極２２３を露出させるドレインコンタクトホールが形成される。
保護膜２２５ｃとオーバーコート層２２５ｄのそれぞれは、酸化シリコン若しくは窒化シリコンのような無機絶縁物質、またはフォトアクリルのような有機絶縁物質から構成することができ、保護膜２２５ｃとオーバーコート層２２５ｄのいずれか１つは、省略することができる。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、オーバーコート層２２５ｄ上に位置し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に電気的に連結される。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、第１電極２１８、発光部２３０及び第２電極２２８を含むことができる。
第１電極２１８は、オーバーコート層２２５ｄ上に赤色、緑色及び青色のサブ画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に形成され、ドレインコンタクトホールを通して駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン電極２２３と電気的に接続される。第１電極２１８は、発光部２３０に電流（または電圧）を供給するものであり、所定の面積の発光領域を定義する。
また、第１電極２１８は、仕事関数が比較的に大きい透明な導電性物質からなり、陽極（ａｎｏｄｅ）として役割することができる。例えば、第１電極２１８は、インジウム・チン・オキシド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）若しくはインジウム・ジンク・オキシド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）から構成することができる。ただし、本発明がこれに限定されるものではない。
有機電界発光表示装置が上部発光方式である場合、第１電極２１８の下部及び／または上部には、反射電極若しくは反射層をさらに形成することができる。例えば、反射電極若しくは前記反射層は、アルミニウム・パラジウム・銅（ａｌｕｍｉｎｕｍ‐ｐａｌａｄｉｕｍ‐ｃｏｐｐｅｒ；ＡＰＣ）の合金から構成することができる。すなわち、第１電極２１８は、透明な導電性電極と、反射電極若しくは反射層の二層構造を有することもでき、透明な導電性電極の上部及び下部に反射電極若しくは反射層が位置する三層構造を有することもできる。
第１電極２１８が形成された基板２０１上には、バンク２２５ｅが形成される。バンク２２５ｅは、第１電極２１８の縁部を覆い、第１電極２１８の中央を露出する開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有する。バンク２２５ｅは、透明な有機絶縁物質から構成することができる。一方、バンク２２５ｅは、黒色の顔料を含む感光性物質からなり、遮光部材の役割をすることもできる。
第１電極２１８上には、発光部２３０と第２電極２２８が順次に形成される。すなわち、発光部２３０は、第１電極２１８と第２電極２２８との間に位置する。発光部２３０は、第１電極２１８から供給される正孔と第２電極２２８から供給される電子の結合によって発光する。
発光部２３０は、光を出す発光物質層２３０ｃと、発光物質層２３０ｃと第２電極２２８との間に位置する電子輸送層２３０ｄとを含む。また、発光部２３０は、第１電極２１８と発光物質層２３０ｃとの間に順次に積層された正孔注入層２３０ａと正孔輸送層２３０ｂとをさらに含むことができる。
このとき、電子輸送層２３０ｄは、電子輸送物質と、電子注入特性に優れた電子注入物質２３２を含む。電子輸送物質は、−３．０ｅＶ〜−２．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位と、約１０−５ｃｍ２／Ｖｓ〜１０−3ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有することができる。また、電子注入物質２３２がドープされた電子輸送層２３０ｄは、約２．０ｅＶ〜２．５ｅＶの三重項エネルギー（Ｔ１）を有することができる。
例えば、電子注入物質２３２は、水溶性や脂溶性のアルカリ金属から選択することができる。
電子注入物質２３２は、垂直方向に沿って濃度勾配（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｇｒａｄｉｅｎｔ、若しくは密度勾配）を有する。
すなわち、図１２のＡ部分を拡大した拡大図である図１３を参照すると、発光物質層２３０ｃと隣接した電子輸送層２３０ｄの下部領域２４０において、電子注入物質２３２は第１濃度若しくは密度を有し、第２電極２２８と隣接した電子輸送層２３０ｄの上部領域２５０において、電子注入物質２３２は第１濃度（若しくは密度）より大きな第２濃度（若しくは密度）を有する。
例えば、上部領域２５０において電子注入物質２３２は、電子輸送物質に対して１５０％の重量比を有し、下部領域２４０において電子注入物質２３２は、電子輸送物質に対して５０％の重量比を有することができる。
電子注入物質２３２は、下部領域２４０と上部領域２５０のそれぞれにおいて濃度勾配を有する。すなわち、下部領域２４０と上部領域２５０のそれぞれにおいて、電子注入物質２３２の濃度（若しくは密度）は、上部領域２５０から下部領域２４０の方向に行くにつれて小さくなる。また、これとは異なり、電子注入物質２３２は、下部領域２４０と上部領域２５０のそれぞれにおいて同一濃度（若しくは密度）を有することもできる。
電子輸送層２３０ｄは電子注入物質２３２を含み、電子注入特性が向上する。したがって、電子注入層を備えない、簡単な構造を有する薄型の有機発光ダイオードを提供することができる。
また、電子注入物質２３２は、電子輸送層２３０ｄにおいて濃度勾配を有するため、電子注入物質２３２が発光物質層２３０ｃへ拡散することを最小化することができる。すなわち、希望する電子注入特性を得るためには、一定濃度の電子注入物質２３２を電子輸送層２３０ｄにドープしなければならないが、電子注入物質２３２は、発光物質層２３０ｃと隣接した下部領域２４０において低い濃度（若しくは密度）を有するため、一定濃度の電子注入物質２３２が発光物質層２３０ｃへ拡散することが最小化される。
言い換えると、電子注入特性を向上させながら、電子注入物質２３２の拡散による素子の効率及び寿命減少の問題を防止することができる。
実験例２
ガラス基板上にＩＴＯと正孔阻止層（Ｌｉｑ、１ｎｍ）を蒸着した後、電子注入物質がドープされた電子輸送層（５０ｎｍ）と、ｃａｔｈｏｄｅ（Ａｌ、１００ｎｍ）を順次に積層した（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｏｎｌｙ ｄｅｖｉｃｅ）。
比較例３
ガラス基板上にＩＴＯと正孔阻止層（Ｌｉｑ、１ｎｍ）を蒸着した後、電子注入物質をドープしていない電子輸送層（５０ｎｍ）と、ｃａｔｈｏｄｅ（Ａｌ、１００ｎｍ）を順次に積層した。
実験例２と比較例３の電圧による電流密度を測定し、図１４に示す。
図１４に示すように、電子注入物質を含む電子輸送層を用いる有機発光ダイオードの特性が向上する。
上記の説明に具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものというより、好ましい実施例として解釈しなければならない。よって、本発明は、説明した実施例によって定められるものではなく、特許請求の範囲及びそれと均等するものによって定められなければならない。
１１８、２１８…第１電極、１２８、２２８…第２電極、１３０、２３０…発光部、１３０ａ、２３０ａ…正孔注入層、１３０ｂ、２３０ｂ…正孔輸送層、１３０ｃ、２３０ｃ…発光物質層、１３０ｃ´…第１発光層、１３０ｃ´´…第２発光層、２３０ｄ…電子輸送層、２３２…電子注入物質、２４０…下部領域、２５０…上部領域

Claims (8)

  1. 第１電極と、
    前記第１電極上に順次に位置する正孔注入層、正孔輸送層及び発光物質層を含む発光部と、
    前記発光部上に位置する第２電極と、
    を含み、
    前記発光物質層は、第１発光層と、電子注入物質（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）が添加され、発光領域及び非発光領域を含む第２発光層とを含む多層構造からなり、
    前記第１発光層は、ホスト及びドーパントを含む発光物質を含むとともに電子注入物質を含まず、前記第２発光層は、前記電子注入物質とともに前記発光物質を含み、
    前記第２電極は、前記第２発光層の上面と接触している
    有機発光ダイオード。
  2. 前記電子注入物質は、アルカリ金属を含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
  3. 前記第２発光層は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ〜１０−４ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有する、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
  4. 基板上に備えられたトランジスタと、
    前記トランジスタに連結される、請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の有機発光ダイオードと、
    を含む、有機電界発光表示装置。
  5. 基板上に第１電極を形成する段階と、
    前記第１電極上に赤色、緑色及び青色のサブ画素毎に正孔輸送層を形成する段階と、
    前記正孔輸送層上に第１発光層を形成する段階と、
    前記第１発光層上に、発光領域及び非発光領域を含む第２発光層を形成する段階と、
    前記第２発光層上に第２電極を形成する段階と、
    を含み、
    前記正孔輸送層と前記第１発光層及び前記第２発光層は、溶液工程を通じて形成され、
    前記第１発光層は、ホスト及びドーパントを含む発光物質を含むとともに電子注入物質を含まず、前記第２発光層は、前記電子注入物質とともに前記発光物質を含み、
    前記第２電極は、前記第２発光層の上面と接触している
    有機発光ダイオードの製造方法。
  6. 前記溶液工程は、インクジェット印刷（ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、ノズル印刷（ｎｏｚｚｌｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、転写方式（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、スリットコーティング（ｓｌｉｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、グラビア印刷（ｇｒａｖｕｒｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）及びサーマルジェット印刷（ｔｈｅｒｍａｌ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）のうち、いずれか１つである、請求項５に記載の有機発光ダイオードの製造方法。
  7. 前記第１発光層は、有機溶媒を用いて形成され、前記第２発光層は、アルカリ金属の電子注入物質が分散された水溶性材料を用いて形成される、請求項５に記載の有機発光ダイオードの製造方法。
  8. 前記第１発光層は、水溶性材料を用いて形成され、前記第２発光層は、アルカリ金属の電子注入物質が分散された有機溶媒を用いて形成される、請求項５に記載の有機発光ダイオードの製造方法。
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