KR100635037B1 - 유기 전계발광 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빛의 삼원색인 레드, 그린, 블루 색을 발현하는 저분자 유기 EL 물질 및 빛의 삼원색인 레드, 그린, 블루 색을 발현하는 고분자 EL 물질 중 특성이 뛰어난 유기 EL 물질을 각 픽셀에 선택적으로 형성하여 제작된 유기 전계발광 디바이스에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 고분자 유기 EL 물질 중 저분자 유기 EL 물질 보다 효율 및 수명이 뛰어난 유기 물질 및 저분자 유기 EL 물질보다 효율 및 수명이 뛰어난 유기 물질을 선택하여 하나의 유기 전계발광 디바이스에 구현함으로써 유기 전계발광 디바이스의 수명 및 효율을 극대화시킬 수 있다.
유기 전계발광 디바이스, 저분자, 고분자

Description

유기 전계발광 디바이스{Organic electroluminescence device}
도 1은 본 발명에 의하여 투명 기판에 애노드 전극이 형성된 것을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 의하여 애노드 전극의 상면에 화소 전극을 정의하는 격벽을 도시한 공정도.
도 3은 본 발명에 의하여 애노드 전극의 상면에 고분자 레드 유기 EL 물질층을 형성한 것을 도시한 공정도.
도 4는 본 발명에 의하여 고분자 레드 유기 EL 물질층의 상면에 제 1 캐소드 전극층이 형성된 것을 도시한 공정도.
도 5 또는 도 6은 본 발명에 의하여 제 1 화소 영역에 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어 및 제 1 캐소드 전극이 패터닝된 것을 도시한 공정도.
도 7은 본 발명에 의하여 제 2 화소 영역에 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어를 형성하는 것을 도시한 공정도.
도 8은 본 발명에 의하여 제 3 화소 영역에 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어를 형성하는 것을 도시한 공정도.
도 9는 본 발명에 의하여 제 2 캐소드 전극이 형성되는 것을 도시한 공정도.
본 발명은 유기 전계발광 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빛의 삼원색인 레드, 그린, 블루 색을 발현하는 저분자 유기 EL 물질 및 빛의 삼원색인 레드, 그린, 블루 색을 발현하는 고분자 EL 물질 중 특성이 뛰어난 유기 EL 물질을 각 픽셀에 선택적으로 형성하여 제작된 유기 전계발광 디바이스에 관한 것이다.
최근들어 급속한 산업 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 발달에 힘입어 방대한 데이터를 단시간내 처리하는 것이 가능한 정보처리 장치의 개발 또한 반도체 산업의 발달과 병행하여 발달하고 있는 실정이다.
이와 같은 정보처리 장치는 사용자가 처리하기를 원하여 입력한 데이터를 단시간내 처리한 후, 이를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 인터페이스 역할을 하는 디스플레이 장치를 필요로 한다.
이와 같은 디스플레이 장치로는 대표적으로 CRT 방식(Cathode Ray Tube type) 디스플레이 장치 및 액정표시장치(Liquid Crystal display device)가 주로 사용되는 바, 최근에는 CRT 방식 디스플레이 장치 및 액정표시장치에 비하여 부피 및 중량이 더욱 감소되며, 시야각 특성이 뛰어난 유기 전계발광 디바이스(Organic electroluminescence device)의 개발이 급속히 진행되고 있는 실정이다.
이와 같은 유기 전계발광 디바이스의 경우, 화소 전극인 2 개의 전극 사이에 빛의 삼원색인 레드, 그린, 블루 색을 발현하는 유기 EL 물질을 해상도에 적합하게 형성한 상태에서 2 개의 전극에 순방향 전류를 인가함으로써 유기 EL 물질 내부에 서 정공의 이동 및 전자의 이동에 따른 에너지 레벨의 변화를 유발하여 고유한 파장을 갖는 빛이 발생하도록 하고 이와 같은 과정에서 발생한 빛을 이용하여 원하는 화상이 디스플레이되도록 한다.
이때, 빛을 발생시키는 유기 EL 물질의 경우, 특성상 고분자 유기 EL 물질과 저분자 유기 EL 물질로 나뉘어진다.
이때, 저분자 유기 EL 물질의 경우, 레드 색을 발현시키는 저분자 레드 유기 EL 물질의 경우, 저분자 그린 유기 EL 물질 및 저분자 블루 유기 EL 물질에 비하여 효율 및 수명이 매우 낮아, 저분자 레드, 그린, 블루 유기 EL 물질로 유기 전계발광 디바이스를 구현할 경우, 일정 시간이 경과된 후에는 저분자 레드 유기 전계발광 소자가 가장 먼저 열화되어 풀-컬러 구현이 이루어지지 않는 문제점을 갖는다.
한편, 고분자 유기 EL 물질의 경우, 블루 색을 발현시키는 고분자 블루 유기 EL 물질의 경우, 고분자 레드 유기 EL 물질 및 고분자 그린 유기 EL 물질에 비하여 역시 효율 및 수명이 매우 낮아, 고분자 레드, 그린, 블루 유기 EL 물질로 유기 전계발광 디바이스를 구현할 경우, 일정 시간이 경과된 후에는 고분자 블루 유기 전계발광 소자가 가장 먼저 열화되어 풀-컬러 구현이 이루어지지 않는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 하나의 유기 전계발광 디바이스에 특성이 좋은 저분자 유기 EL 물질중 적어도 1 개 이상 및 특성이 뛰어난 고분자 유기 EL 물질중 적어도 1 개 이상을 복합적으 로 형성하여 유기 전계발광 디바이스의 수명 및 효율을 극대화함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명에 의한 유기 전계발광 디바이스는 소정 면적을 갖는 베이스 기판과, 베이스 기판상에 제 1 방향과 평행하도록 적어도 1 개 이상이 패터닝된 제 1 전극과, 제 1 전극의 상면에 제 1 방향과 다른 제 2 방향과 평행하도록 복수개가 패터닝되어 제 1, 제 2, 제 3 화소 그룹을 정의하는 격벽과, 제 1, 제 2, 제 3 화소 그룹에 형성되어 제 1, 제 2, 제 3 색을 발현하는 유기 전계발광 물질과, 유기 전계발광 물질의 상면에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 유기 전계발광 물질은 분자량에 따라 구분되는 제 1 유기 전계발광 물질, 제 2 유기 전계발광 물질 중 어느 하나이다.
이하, 본 발명에 의한 유기 전계발광 디바이스 및 이의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
첨부된 도 9에는 본 발명에 의한 유기 전계발광 디바이스(300)의 일부가 도시되어 있는 바, 도 9에 도시된 유기 전계발광 디바이스는 3 개의 화소에 의하여 이루어지는 1 개의 픽셀(pixel)이 도시되어 있다.
첨부된 도 9를 참조하면, 투명도가 높은 기판(1), 예를 들면, 유리 기판 또는 용융점이 매우 높은 합성수지 기판의 일측면에는 스트라이프 형태로 전기적 저항이 매우 낮으며 투명도는 높은 특성을 갖는 인듐 틴 옥사이드 물질로 구성된 인 듐 틴 옥사이드 박막(Indium Tin Oxide film, 이하 애노드 전극이라 칭한다;10)이 스퍼터링 또는 공증착 방식 등에 의하여 소정 두께로 형성된다.
이와 같은 애노드 전극(10)의 상면에는 애노드 전극(10)의 뻗은 방향과 직각을 이루되, 소정 높이를 갖고, 화소 면적을 확보되기에 충분한 간격 만큼 상호 이격되어 제 1 화소 영역(20) 제 2 화소 영역(30), 제 3 화소 영역(40)이 정의되도록 하는 복수개의 격벽(50)이 형성된다. 일실시예로 본 발명에서는 3 개의 화소 영역(20,30,40)이 정의되도록 5 개의 격벽(50)이 형성되었다.
도 9에 정의된 제 1, 제 2, 제 3 화소 영역(20,30,40) 중 제 1 화소 영역(20)에는 일실시예로 저분자 레드 유기 EL 물질에 비하여 효율 및 수명이 뛰어난 고분자 레드 유기 EL 물질에 의하여 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60)가 형성된다. 이후, 고분자 레드 유기 EL 레이어(60)의 상면에는 메탈 박막이 형성되는 바, 이하, 이 메탈 박막을 제 1 캐소드 전극(70)이라 칭하기로 한다.
한편, 3 개의 화소 영역(20,30,40) 중 제 2 화소 영역(30)에는 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(80)이 형성되고, 제 3 화소 영역(40)에는 고분자 블루 유기 EL 물질에 비하여 수명 및 효율이 뛰어난 저분자 블루 유기 EL 물질에 의하여 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어(90)가 형성된다.
이후, 이미 형성된 제 1 캐소드 전극(70), 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(80), 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어(90)의 상면에는 다시 제 2 캐소드 전극(100)이 형성된다.
이하, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 유기 전계발광 디바이스(300) 를 제조하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1을 참조하면, 소정 면적을 갖는 기판(1)에는 전면적에 걸쳐 인듐 틴 옥사이드 재질로 구성된 ITO 박막이 소정 두께로 형성되고, ITO 박막은 기 설정된 화소의 면적에 대응하여 스트라이프 형태로 패터닝되어 애노드 전극(10)이 형성된다.
이후, 애노드 전극(10)의 상면에는 전면적에 걸쳐 아크릴 물질, 폴리이미드, 물유리 등의 물질이 스핀 코팅 등의 방법에 의하여 소정 두께로 형성됨으로써, 평탄화막이 형성된다.
이어서, 평탄화막의 상면에는 도시되지 않은 포토레지스트 박막이 스핀 코팅 등의 방법에 의하여 형성되고, 평탄화막에 형성된 포토레지스트 박막의 상면에는 화소 영역으로 정의된 부분으로만 빛을 통과되고, 화소 영역과 화소 영역의 사이에 해당하는 부분은 빛이 차단되도록 레티클을 위치시킨 상태에서 노광 공정 및 현상 공정을 진행한다.
이후, 평탄화막 중 포토레지스트 박막에 의하여 보호받지 못하는 부분은 반응성 식각 물질에 의하여 선택적으로 식각됨으로써 애노드 전극(10)의 상면에는 포토레지스트 박막, 포토레지스트 박막의 하부에만 위치한 평탄화막 패턴만이 남아 있게 된다.
이후, 포토레지스트 박막은 O2 플라즈마 분위기를 갖는 애싱 설비에 의하여 제거되어 애노드 전극(10)의 상부에는 패터닝된 평탄화막만이 남아 있게 되는 바, 패터닝된 평탄화막을 격벽(barrier;50)이라 정의하기로 하는 바, 격벽(10)의 간격은 기설정된 화소의 면적에 따라 결정되며, 본 발명에서는 일실시예로 3 개의 화소 즉 1 개의 픽셀을 형성하는 것을 설명하기로 한다.
이를 구현하기 위해 본 발명에서는 일실시예로 5 개의 격벽(50)이 형성되고, 격벽과 격벽의 사이에는 화소가 형성되는 바, 이하, 격벽과 격벽의 사이를 제 1 화소 영역(20), 제 2 화소 영역(30), 제 3 화소 영역(40)이라 정의하기로 한다.
이와 같이 격벽(50)을 형성함으로써 정의된 제 1, 제 2, 제 3 화소 영역(20,30,40)에는 레드 유기 EL 물질 레이어, 그린 유기 EL 물질 레이어, 블루 유기 EL 물질 레이어가 형성된다.
이하, 제 1, 제 2, 제 3 화소 영역(20,30,40)에 레드 유기 EL 물질 레이어, 그린 유기 EL 물질 레이어, 블루 유기 EL 물질 레이어를 형성하는 과정을 첨부된 도 3 이하를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 3 내지 도 6에는 제 1 화소 영역(20)에 레드 유기 EL 물질 레이어(60)를 형성하는 과정이 도시되어 있다.
제 1 화소 영역(20)에 형성되는 레드 유기 EL 물질 레이어(60)는 일실시예로 저분자 레드 유기 EL 물질 보다 효율 및 수명이 뛰어난 고분자 레드 유기 EL 물질이 사용된다.
이와 같이 저분자 레드 유기 EL 물질보다 효율 및 수명이 뛰어난 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60)를 제 1 화소 영역(20)에 형성하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 고분자 레드 유기 EL 물질을 스핀 코팅 등의 방법에 의하여 투명 기판(1)의 전면적에 걸쳐 도포하여 고분자 레드 유기 EL 물질층(65)을 형성한다.
이후, 고분자 레드 유기 EL 물질층(65)의 상면에는 도 4에 도시된 바와 같이 다시 스퍼터링 방식 또는 공증착 방식에 의하여 소정 두께로 제 1 캐소드 전극층(75)이 형성된다.
이어서, 제 1 캐소드 전극층(75)의 상면에는 전면적에 걸쳐 다시 스핀 코팅 등의 방식에 의하여 도 5에 도시된 바와 같이 포토레지스트 박막(77)이 형성되고, 포토레지스트 박막(77)중 앞서 정의된 제 1 화소 영역(20)을 제외한 나머지 부분은 노광, 현상되어 제거된다.
이후, 제 1 캐소드 전극층(75) 및 고분자 레드 유기 EL 물질층(65) 중 포토레지스트 박막(77)에 의하여 보호받지 못하는 부분은 도 6에 도시된 바와 같이 드라이 에칭 등의 방법에 의하여 식각되어 제거된다.
이후, 남아 있는 제 1 캐소드 전극층(75)의 상면에 형성된 포토레지스트 박막(77)은 다시 제거되어 제 1 화소 영역(20)에는 패터닝된 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60) 및 제 1 캐소드 전극(70)만이 남아 있게 된다.
이때, 제 1 캐소드 전극(70)은 수분 및 산소에 취약한 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60)를 덮어 보호함으로써, 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60)가 수분 및 산소에 의하여 열화되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 화소 영역(30)에는 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(80)가 형성되는 바, 보다 구체적으로, 투명 기판(1)의 상면에는 투명 기판(1)의 제 2 화소 영역(30)의 형상대로 개구(82)가 형성된 쉐도우 마스크(85)의 개구(82)가 제 2 화소 영역(30)과 얼라인먼트된 상태에서 공증착 등의 방법에 의하여 제 2 화소 영역(30)에는 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(80)가 소정 두께로 형성된다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이 제 3 화소 영역(40)에는 고분자 그린 유기 EL 물질에 비하여 수명 및 효율이 좋은 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어(90)가 형성된다.
보다 구체적으로, 투명 기판(1)의 상면에는 투명 기판(1)의 제 3 화소 영역(40)의 형상대로 개구(92)가 형성된 쉐도우 마스크(85)의 개구(92)가 제 3 화소 영역(40)과 얼라인먼트된 상태에서 공증착 등의 방법에 의하여 제 3 화소 영역(40)에는 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(90)가 소정 두께로 형성된다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어(60), 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어(80), 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어(90)의 전면적에 걸쳐 제 2 캐소드 전극(100)이 스퍼터링 등의 방식에 의하여 형성된다.
이때, 도 9에 도시된 바와 같은 구성은 박막 트랜지스터에 의하여 구동되는 액티브 구동 방식에서 사용되고, 구동 방식이 외부에서 인가된 전원에 의하여 구동되는 패시브 구동 방식일 경우, 앞서 설명한 격벽(50)을 역사다리꼴로 형성하여 각 화소 영역에서 제 2 캐소드 전극끼리 절연되도록 함으로써 저분자 유기 EL 물질로만 하나의 유기 전계발광 디바이스를 구현 또는 고분자 유기 EL 물질로만 하나의 유기 전계발광 디바이스를 구현할 때에 비하여 풀 컬러 구현 수명 연장 및 효율을 증가시킬 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 고분자 유기 EL 물질 중 저분자 유기 EL 물질 보다 효율 및 수명이 뛰어난 유기 물질 및 저분자 유기 EL 물질보다 효율 및 수명이 뛰어난 유기 물질을 선택하여 하나의 유기 전계발광 디바이스에 구현함으로써 유기 전계발광 디바이스의 수명 및 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명에서는 바람직한 일실시예로 제 1 화소 영역에 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어, 제 2 화소 영역에 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어, 제 3 화소 영역에 저분자 그린 유기 EL 물질 레이어를 형성하였지만, 다르게는 제 1 화소 영역에 고분자 레드 유기 EL 물질 레이어, 제 2 화소 영역에 고분자 그린 유기 EL 물질 레이어, 제 3 화소 영역에 저분자 블루 유기 EL 물질 레이어를 형성하여도 무방한 바, 이는 본 발명에 설명되고 있는 실시예 이외에 변형된 다양한 실시예 역시 후술될 본 발명의 특허청구범위에 설명된 기술적 사상에 포함되어야 함은 자명한 것이다.

Claims (3)

  1. 소정 면적을 갖는 베이스 기판과;
    상기 베이스 기판상에 제 1 방향과 평행하도록 적어도 1 개 이상이 패터닝된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 상면에 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향과 평행하도록 복수개가 패터닝되어 제 1, 제 2, 제 3 화소 그룹을 정의하는 격벽과;
    상기 제 1, 제 2, 제 3 화소 그룹에 형성되어 제 1, 제 2, 제 3 색을 발현하는 제 1, 제 2, 제 3 유기 전계발광 물질과;
    상기 제 1, 제 2, 제 3 유기 전계발광 물질의 상면에 형성된 제 2 전극을 포함하며,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 유기 전계발광 물질 중 어느 하나 또는 둘은 고분자 유기 전계발광 물질이며, 다른 하나 또는 둘은 저분자 유기 전계발광 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 유기 전계발광 물질은 고분자 레드 유기 전계발광 물질이고, 제 2 유기 전계발광 물질은 저분자 블루 유기 전계발광 물질인 유기 전계발광 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 유기 전계발광 물질은 저분자 그린 유기 전계발광 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디바이스.
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