KR100530799B1 - 하이브리드 구조 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자에 의하면, 고분자 물질을 이용하는 유기전계발광 소자에 별도의 섀도우 마스크 공정없이 저분자 물질을 도입함에 따라, 유기전계발광 소자제품의 성능을 개선할 수 있고, 고수명화를 실현할 수 있으며, 대면적 기판에 용이하게 적용할 수 있어, 제품 경쟁력을 높일 수 있는 장점을 가진다.
Description
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 하이브리드(hybrid) 구조 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)는 가볍고 전력 소모가 적은 장점이 있어, 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)로서 현재 가장 많이 사용되고 있다.
그러나, 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이를 개발하려는 노력이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 일예로 하여, 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선 및 전력공급 라인(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 화소 영역(pixel area)을 정의한다.
상기 주사선과 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터 및 전력공급 라인과 연결되어 스토리지 캐패시턴스(storage capacitance ; 이하, CST라 칭함)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시턴스(CST) 및 전력공급 라인과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 구동 박막트랜지스터와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode) 소자가 구성되어 있다.
상기 유기전계발광 다이오드 소자는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.
이러한 유기전계발광 소자를 풀컬러(full-color) 제품으로 제작하기 위해서는, 적, 녹, 청의 3 원색 발광재료가 요구되는데, 기존에는 3 원색의 발광층을 전부 고분자계 발광물질을 사용하거나, 또는 저분자계열 발광물질을 사용하여 풀컬러 제품을 제작하였다.
이하, 종래의 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식에 의해 적, 녹, 청 발광층을 구성하는 유기전계발광 소자에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 화면을 구현하는 최소 단위인 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)이 정의된 기판(10) 상에, 서브픽셀 단위로 게이트 전극(12), 반도체층(14), 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에는 드레인 전극(18)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(20)을 가지는 보호층(22)이 형성되어 있고, 보호층(22) 상부에는 드레인 콘택홀(20)을 통해 드레인 전극(18)과 연결되는 제 1 전극(24)이 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 단위로 패터닝되어 있으며, 제 1 전극(24) 상부에는 제 1 전극(24)의 주영역을 오픈부(26)로 하고, 제 1 전극(24)의 테두리부를 덮는 영역에 버퍼패턴(28 ; buffer pattern)이 형성되어 있고, 버퍼패턴(28) 영역 내에는 기둥형상의 뱅크(30 ; bank)가 형성되어 있다.
상기 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)은 하나의 픽셀(P)을 이룬다.
즉, 상기 버퍼패턴(28) 및 뱅크(30)는 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별 경계부를 두르는 위치에 형성되어, 상기 뱅크(30)를 경계부로 하여 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역 내에는 제 1 캐리어 전달층(32), 발광층(34), 제 2 캐리어 전달층(36)이 차례대로 형성되어 있다.
상기 제 1 캐리어 전달층(32), 발광층(34), 제 2 캐리어 전달층(36)은 고분자계 물질로 이루어지고, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 등의 용액상(solution state) 도포 방식을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 발광층(34)은 적, 녹, 청 발광층(34a, 34b, 34c)이 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 차례대로 배열된 구조를 가진다.
그리고, 상기 제 2 캐리어 전달층(36) 및 뱅크(30)를 덮는 기판 전면에는 제 2 전극(38)이 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 전극(24)이 양극, 제 2 전극(38)이 음극에 해당될 경우, 상기 제 1 캐리어 전달층(32)은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)으로 이루어지고, 제 2 캐리어 전달층(36)은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진다.
이러한, 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자는, 청색에 해당하는 물질이 다른 색(적색, 녹색)에 비하여 수명이 상당히 떨어지는 문제점이 있다. (도면 상에서, 청색 발광층(34c))
이는, 고분자 청색 발광물질의 분자 결함에 의해 불순물이 생성되어, 해당 컬러의 발광효율의 저하됨에 나타나는 것으로 분석되고 있다.
또한, 열증착법(thermal evaporation)을 이용한 섀도우 마스크(shadow mask method) 방식에 의해 형성되는 저분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자 제품의 경우에는, 섀도우 마스크 방식에 의하면 발광재료의 이용률이 낮고, 본격 생산시에 필요하게 되는 대면적 기판에 대응이 어렵다고 하는 과제가 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고분자계 유기전계물질의 특정 컬러 결함 문제를 해결하면서, 대면적 기판에도 용이하게 적용할 수 있는 구조의 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 가지는 하이브리드(hybrid) 구조를 제안하고자 한다.
또한, 잉크젯 프린팅법에 의해 고분자 발광층을 해당 컬러 서브픽셀 영역에 형성한 다음, 한 예로 청색 서브픽셀 영역에 별도의 섀도우 마스크 공정없이 열증착법에 의해 해당 컬러 저분자 발광층을 형성하게 되면, 잉크젯 프린팅법에 사용되는 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동분리됨에 따라 서브픽셀 단위로 자동 패터닝시킬 수 있으며, 이에 따라 별도의 섀도우 마스크 공정을 생략함에 따라 대면적 기판에도 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 상기 저분자 발광층 상부에 형성되는 제 2 캐리어 전달층은 저분자 물질을 이용하여, 상기 저분자 발광층과 동일한 방법에 의해 자동 패터닝시킬 수 있고, 이때, 상기 저분자 물질로 이루어진 제 2 캐리어 전달층은 비발광 특성을 가지는 물질에서 선택하여, 적색, 녹색 서브픽셀 영역의 화질 특성에 영향을 끼치지 않도록 하는 것이 중요하다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 용액상(solution state) 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과; 상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착(evaporation) 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과; 상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드(hybrid) 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과; 상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과; 상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 3 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과; 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 제 3 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 4 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과; 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 제 2 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 1 내지 제 4 특징에서는, 상기 제 2 캐리어 전달층을 이루는 저분자계 물질은, 비발광 특성을 가지는 저분자계 물질에서 선택되고, 제 1 전극과 뱅크 사이에는, 상기 제 1 전극의 주영역을 오픈부로 하여, 상기 제 1 전극의 테두리부를 덮는 영역에 형성된 버퍼패턴(buffer pattern)을 추가로 포함하며, 상기 고분자계 발광물질은, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 내지 제 4 특징에서는, 상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 1 캐리어 전달층은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)이고, 상기 제 2 캐리어 전달층은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)이고, 제 1 전극과 정공 수송층 사이, 상기 전자 수송층과 제 2 전극 사이에 정공 주입층(hole injection layer), 전자 주입층(electron injection layer)을 각각 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 청색 발광물질층은, 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되고, 본 발명의 제 3, 4 특징에 따른 상기 제 3 발광물질층은, 상기 청색 서브픽셀 영역에 형성되는 청색 발광물질층이고, 상기 제 3 발광물질층은 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1, 3 특징에 따른 상기 박막트랜지스터는, 게이트 전극과, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지고, 상기 박막트랜지스터를 덮는 영역에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀을 가지는 보호층이 형성되며, 상기 제 1 전극은 실질적으로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되는 방식으로 박막트랜지스터와 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 화면을 구현하는 최소 단위인 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역이 정의된 기판(110) 상에, 서브픽셀 단위로 게이트 전극(112), 반도체층(114), 소스 전극(116) 및 드레인 전극(118)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에는 드레인 전극(118)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(120)을 가지는 보호층(122)이 형성되어 있고, 보호층(122) 상부에는 드레인 콘택홀(120)을 통해 드레인 전극(118)과 연결되는 제 1 전극(124)이 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 단위로 패터닝되어 있으며, 제 1 전극(124) 상부에는 제 1 전극(124)의 주영역을 노출시키는 오픈부(126)를 가지며, 제 1 전극(124)의 테두리부를 덮는 영역에 버퍼패턴(128)이 형성되어 있고, 버퍼패턴(128)과 대응된 위치의 상부에는 기둥형상의 뱅크(130)가 형성되어 있다.
상기 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)은 하나의 픽셀(P)을 이룬다.
상기 버퍼패턴(128)은 제 1 전극(124)의 엣지부(edge part)에서의 필드 왜곡을 방지하는 역할을 한다.
상기 버퍼패턴(128) 및 뱅크(130)는 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별 경계부를 두르는 위치에 형성되어, 상기 뱅크(130)를 경계부로 하여 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역 내에는 고분자 물질로 이루어진 제 1 캐리어 전달층(132)이 형성되어 있고, 적색, 녹색 서브픽셀 영역(Pr, Pg)의 제 1 캐리어 전달층(132) 상부에는 적, 녹 발광층(134a, 134b)이 형성되어 있다.
그리고, 저분자계 청색 발광물질을 이용하여, 상기 적, 녹 발광층(134a, 134b)을 덮는 기판 전면에는 상기 뱅크(130)에 의해 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 자동 분리되어 청색 발광물질층(135)이 형성되어 있다.
이때, 청색 서브픽셀(Pb) 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층(134a)을 이룬다.
상기 청색 발광물질층(135)은, 별도의 섀도우 마스크 공정없이 열증착법에 의해 기판 상에 전면 증착하는 방법으로 형성된다.
상기 적, 녹, 청 발광층(134a, 134b, 134c)는 발광층(134)을 이루며, 상기 발광층(134)은 고분자계 발광물질로 이루어진 적, 녹 발광층(134a, 134b)과, 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광층(134c)으로 이루어지고, 특히 상기 저분자계 발광물질은 별도의 섀도우 마스크 공정없이 뱅크(130)에 의해 자동 패터닝되는 하이브리드 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색 발광층(134c) 상부의 기판 전면에는, 저분자계 물질로 이루어진 제 2 캐리어 전달층(136)이 뱅크(130)에 자동 분리되어 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 형성되어 있다.
상기 제 2 캐리어 전달층(136)은, 상기 청색 발광층(134c)과 동일하게 열증착법에 의해 별도의 섀도우 마스크공정없이 자동 패터닝 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 2 캐리어 전달층(136)을 이루는 저분자계 물질은 비발광 저분자계 물질에서 선택되는 것이 바람직하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술할 도 4a, 4b, 도 5a, 5b를 참조해서 하기로 한다.
상기 뱅크(130) 및 제 2 캐리어 전달층(136)은 덮는 영역에는 제 2 전극(138)이 형성되어 있다.
실질적으로, 상기 뱅크(130) 상부에는 서브픽셀 구분없이, 청색 발광물질층(135) 및 제 2 캐리어 전달물질층(137)이 차례대로 적층된 상태에서 제 2 전극(138)이 형성된다.
상기 제 2 전극(138)은 두께감있게 형성되어, 상기 뱅크(130)에 의해 자동분리되지 않고 일체형 패턴을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 청색 발광물질층(135) 및 제 2 캐리어 전달물질층(137)과 같이 열증착법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 전극(124)이 양극, 제 2 전극(138)이 음극에 해당될 경우, 상기 제 1 캐리어 전달층(132)은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)으로 이루어지고, 제 2 캐리어 전달층(36)은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진다.
그리고, 정공과 전자를 좀 더 효율적으로 주입하기 위해 제 1 전극(124)과 정공수송층 사이, 전자수송층과 제 2 전극(138) 사이에 정공 주입층(hole injection layer), 전자 주입층(electron injection layer)을 각각 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자는 본 실시예에서 제시한 액티브 매트릭스 방식외에도 별도의 박막트랜지스터가 생략된 패시브 방식에도 적용가능하다.
도 4a, 4b, 도 5a, 5b는 상기 도 3에서 사용되는 저분자 캐리어 전달층 물질의 발광 특성 유무에 따른 화질 특성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a, 5a는 발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면이고, 도 4b, 5b는 비발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면으로서, 도 4a에서의 520 nm 부근의 피크(peak)에 의해, 도 5a에서와 같이 "I" 영역에서 색간섭으로 작용하여 적색 컬러특성이 저하됨을 알 수 있다.
이러한 현상은, 본 실시예에 따른 하이브리드 구조에서는 고분자계 발광물질을 이용하여 적색, 녹색 발광층으로 형성하고, 적색, 녹색 발광층 상부에 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광물질층 및 제 2 캐리어 전달층이 차례대로 증착되는 구조를 가짐에 따라, 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광물질층 뿐만 아니라 저분자 제 2 캐리어 전달층의 발광 특성으로 인해, 본래의 적색, 녹색 컬러에 영향을 주게 되는 것이다.
따라서, 상기 저분자 제 2 캐리어 전달층을 비발광 특성을 가지는 물질에서 선택하게 되면, 도 4b, 5b에서와 같이 상기 도 4a에서와 동일한 파장 영역에서의 피크는 도 5b의 "II" 영역에서 나타나는데, "II" 영역은 적색 컬러 영역에 포함되므로, 적색 컬러 특성에 영향을 미치지 않게 된다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
한 예로, 본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자는, 저분자 발광층이 청색 발광층으로 한정되지는 않는다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자에 의하면, 고분자 물질을 이용하는 유기전계발광 소자에 별도의 섀도우 마스크 공정없이 저분자 물질을 도입함에 따라, 유기전계발광 소자제품의 성능을 개선할 수 있고, 고수명화를 실현할 수 있으며, 대면적 기판에 용이하게 적용할 수 있어, 제품 경쟁력을 높일 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도.
도 4a, 4b, 도 5a, 5b는 상기 도 3에서 사용되는 저분자 캐리어 전달층 물질의 발광 특성 유무에 따른 화질 특성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a, 5a는 발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면이고, 도 4b, 5b는 비발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
110 : 기판 112 : 게이트 전극
114 : 반도체층 116 : 소스 전극
118 : 드레인 전극 120 : 드레인 콘택홀
122 : 보호층 124 : 제 1 전극
126 : 오픈부 128 : 버퍼패턴
130 : 뱅크 132 : 제 1 캐리어 전달층
134a, 134b, 134c : 적, 녹, 청 발광층
134 : 발광층 135 : 청색 발광물질층
136 : 제 2 캐리어 전달층 137 : 제 2 캐리어 전달물질층
138 : 제 2 전극 P : 픽셀
Pr, Pg, Pb : 적, 녹, 청 서브픽셀
Claims (12)
- 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과;상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과;상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 용액상(solution state) 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과;상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착(evaporation) 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과;상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드(hybrid) 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 비발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과;상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과;상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과;상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과;상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과;상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 비발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과;상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과;상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과;상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과;상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 비발광 물질을 이용하여, 상기 제 3 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과;상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과;상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과;상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과;상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과;상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 비발광 물질을 이용하여, 상기 제 2 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과;상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,제 1 전극과 뱅크 사이에는, 상기 제 1 전극의 주영역을 오픈부로 하여, 상기 제 1 전극의 테두리부를 덮는 영역에 형성된 버퍼패턴(buffer pattern)을 추가로 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 고분자계 발광물질은, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식으로 형성된 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 1 캐리어 전달층은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)이고, 상기 제 2 캐리어 전달층은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)인 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 8 항에 있어서,제 1 전극과 정공 수송층 사이, 상기 전자 수송층과 제 2 전극 사이에 정공 주입층(hole injection layer), 전자 주입층(electron injection layer)을 각각 추가로 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 청색 발광물질층은, 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 3 발광물질층은, 상기 청색 서브픽셀 영역에 형성되는 청색 발광물질층이고, 상기 제 3 발광물질층은 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 박막트랜지스터는, 게이트 전극과, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지고, 상기 박막트랜지스터를 덮는 영역에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀을 가지는 보호층이 형성되며, 상기 제 1 전극은 실질적으로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되는 방식으로 박막트랜지스터와 연결되는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자.
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