KR100796604B1 - 유기전계발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 캐소드 전극을 포함하지 않는 유기전계발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로써, 기판; 상기 기판 상에 위치한 반사막; 상기 반사막 상에 위치한 전하발생층(CGL: charge generation layer); 상기 전하발생층 상에 위치하고, 발광층을 포함하는 유기막층; 및 상기 유기막층 상에 위치하는 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
유기전계발광소자, 전하발생층, CGL
Description
도 1은 종래의 인버티드형 유기전계발광소자의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.
도 4는 <실시예>와 <비교예>의 구동전압과 휘도의 관계를 도시한 그래프.
도 5는 <실시예>와 <비교예>의 구동전압과 전류밀도의 관계를 도시한 그래프.
도 6는 <실시예>와 <비교예>의 전류밀도와 휘도의 관계를 도시한 그래프.
도 7은 <실시예>와 <비교예>의 휘도와 발광효율의 관계를 도시한 그래프.
<도면부호에 대한 간단한 설명>
100,200: 기판 105,205: 버퍼층
110,210: 반도체층 111,113,211,213: 소오스/드레인 영역
112,212: 채널 영역 115,215: 게이트 절연막
120,220: 게이트 전극 125,225: 층간절연막
125a,225a: 콘택홀 130,230: 소오스/드레인 전극
135,235: 보호막 140: 캐소드 전극
145,245: 층간절연막 155,255: 화소정의막
155a,255a: 개구부 160,260: 유기막층
170,270: 애노드 전극 240: 반사막
250: 전하발생층
본 발명은 유기전계발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 별도의 캐소드 전극을 포함하지 않는 유기전계발광소자 및 그의 제조방법을 제공한다.
유기전계발광소자는 유기막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합하여 여기자를 형성하고 여기자로부터 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 자체 발광하는 현상을 이용한 디스플레이를 말한다.
유기전계발광소자는 현재 상용화된 액정디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)에 비하여 30,000배 이상의 빠른 응답속도를 가지고 있어 동영상 구현이 가능하고 자체적인 발광 소자로 시야각이 넓고 높은 휘도를 낼 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 유기전계발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 가능한 최고 의 발광효율을 구현할 수 있는 적층형 구조를 가지고 있다.
도 1 은 종래의 인버티드형 유기전계발광소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)상에 버퍼층(105)을 형성한다. 상기 버퍼층(105) 상에 비정질 실리콘층을 형성하고 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성한다.
상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 반도체층(110)을 형성하고, 상기 반도체층 (110)을 포함하는 기판 전면에 게이트 절연막(115)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(115) 상의 상기 반도체층(110)과 대응되는 영역에 게이트 전극(120)을 형성한다. 상기 게이트 전극(120) 상에 포토레지스트 패턴을 마스크로 위치시키고, 이온도핑공정을 수행하여 상기 반도체층(110)에 소오스/드레인 영역(111,113) 및 채널영역(112)을 형성한다.
상기 게이트 전극(120)을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막(125)을 형성하고, 상기 층간절연막(125)을 식각하여 상기 소오스/드레인 영역(111,113)을 노출시키는 콘택홀(125a)을 형성한다. 상기 콘택홀(125a)을 통하여 상기 소오스/드레인 영역(111,113)과 연결되는 소오스/드레인 전극(130)을 형성한다.
상기 소오스/드레인 전극(130)을 포함하는 기판 전면에 보호막(135)을 형성하고, 상기 보호막(135) 상에 평탄화막(145)을 형성한다.
상기 보호막(135) 및 상기 평탄화막(145)을 식각하여 비어홀(145a)을 형성하고, 상기 평탄화막(145) 상에 상기 비어홀(145a)을 통하여 상기 소오스/드레인 전극(130)과 연결되는 캐소드 전극(140)을 형성한다.
상기 캐소드 전극(140) 상에 화소정의막(155)을 형성하고 식각하여, 상기 캐소드 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부(155a)를 형성한다.
상기 개구부(155a)를 포함하는 기판 전면에 발광층을 포함하는 유기막층(160)을 형성하고, 상기 유기막층(160) 상에 애노드 전극(170)을 형성하여, 인버티드형 유기전계발광소자를 완성한다.
그러나 종래의 인버티드형 유기전계발광소자는 ITO 또는 IZO 등을 스퍼터링법을 이용하여 애노드 전극을 형성할 때에 일함수가 낮은 알칼리 금속이나 알칼리 토금속 등으로 형성된 캐소드 전극이 쉽게 산화되는 문제점이 발생한다. 이를 극복하기 위하여 애노드와 캐소드의 일함수를 맞출 수 있으며, 내산성이 강한 물질을 캐소드로 사용하여야 하나, 현재의 기술로는 매우 어려운 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 캐소드 전극을 포함하지 않으며, 전하발생층을 포함하는 유기전계발광소자 및 그의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치한 반사막; 상기 반사막 상에 위치한 전하발생층(CGL: charge generation layer); 상기 전하발생층 상에 위치하고, 발광층을 포함하는 유기막층; 및 상기 유기막층 상에 위치하는 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한 본 발명은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상에 전하발생층을 형성하고, 상기 전하발생층 상에 발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고, 상기 유기막층 상에 애노드를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치한 반도체층; 상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 위치한 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 상기 반도체층과 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 위치한 층간절연막; 상기 층간절연막 상에 위치하고, 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극; 상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 위치한 보호막; 상기 보호막 상에 위치하는 평탄화막; 상기 평탄화막 상에 위치하는 반사막; 상기 반사막을 포함하는 기판 상에 위치하고, 상기 소오스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 전하발생층(CGL: charge generation layer); 상기 전하발생층 상에 위치하고, 발광층을 포함하는 유기막층; 및 상기 유기막층 상에 위치한 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한 본 발명은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막 상의 상기 반도체층과 대응되는 영역에 게이트 전극을 형성하고, 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막을 형성하고, 상기 층간절연막 상 에 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극을 형성하고, 상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 평탄화막을 형성하고, 상기 평탄화막 상에 반사막을 형성하고, 상기 반사막을 포함하는 기판 상에 상기 소오스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 전하발생층을 형성하고, 상기 전하발생층 상에 유기발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고, 상기 유기막층 상에 애노드를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 “상”에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 유리, 스테인레스 스틸 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(200) 상에 반사막(240)을 형성한다. 상기 반사막(240)은 반사특성이 우수한 알루미늄, 은 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 반사막(240)에 전하발생층(250)을 형성한다. 상기 전하발생층(250)은 무기 금속 산화물층과 전자수송물질과 금속 도펀트를 포함하는 혼합층이 순차적으로 적층된 구조이며, 진공증착법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 전하발생층(250)은 전계를 인가하면 상기 혼합층에서는 전자를 발생시키며, 상기 전자는 애노드 전극 방향으로 이동하려는 특성을 갖는다. 또한, 상기 무기 금속 산화물층은 정공을 발생시키며, 상기 정공은 애노드 전극과 반대 방향으로 이동하려는 특성을 갖는다. 또한 상기 전하발생층(250)은 애노드 전극을 형성하는 공정 중에 발생할 수 있는 상기 반사막(240)의 손상을 방지하는 역할도 수행한다.
상기 전하발생층(250)의 두께는 70~2000Å인 것이 바람직하다. 상기 전하발생층(250)의 두께가 70Å미만이면 전자 및 정공을 충분히 발생시킬 수 없으며, 정공주입효율 및 전자주입효율이 향상되는 효과를 발휘할 수 없다. 또한 상기 전하발생층(250)의 두께가 2000Å를 초과하면 무기금속산화물층으로 인해 크로스 토크(cross talk)현상이 발생하여 소자의 신뢰성이 저하되며, 공정시간 증가 및 제조비용이 상승되는 문제점이 발생한다.
상기 무기금속산화물층은 20~1000Å인 것을 특징으로 한다. 상기 무기금속산화물층의 두께가 20Å미만이면, 정공을 충분히 발생시킬 수 없으며 정공주입효율이 향상되는 효과를 구현할 수 없다. 또한 1000Å을 초과하면, 크로스 토크(cross talk)현상이 발생하며 소자의 신뢰성이 저하되며 공정시간 증가 및 제조비용이 상승되는 문제점이 발생한다.
상기 무기금속산화물층은 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐(V2O5), 산화몰리브덴(MoOx), 산화베릴륨(Be2O3), 산화레늄(Re2O7), 염화 제 2 철, 브롬화 제 2 철, 요오드화 제 2 철, 염화 알루미늄, 브롬화 알루미늄, 염화갈륨, 브롬화갈륨, 요오드화갈륨, 염화인듐, 브롬화인듐, 요오드화인듐, 5염화안티몬, 5불화비소, 3불화비소 또는 3불화붕소 중에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합층은 전자수송층물질과 금속도펀트가 1:1 비율로 혼합되어 있으며, 두께는 20~1000Å인 것을 특징으로 한다. 상기 혼합층의 두께가 20Å 미만이면, 전자가 충분히 발생될 수 없으며 전자주입효율이 향상되는 효과를 구현할 수 없다. 또한 1000Å을 초과하면 제조비용 상승 및 공정시간이 증가되는 문제점이 발생한다.
상기 전자수송층물질은 Almq3 (Alq3 ,tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum) 및 BeBbq2 (bis(10-hydroxybenzo[h]-quinolinate beryllium)와 같은 퀴놀린(quinoline) 골격이나 벤조퀴놀린(benzoquinoline) 골격을 갖는 금속 복합체, 혼합 리간드(ligand) 복합체인 BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-(4-hydroxy-biphenyl)-aluminum) 등을 사용한다. 또한, Zn(BOX)2(bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzooxazolate]zinc) 및 Zn(BTZ)2 (bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzothiozolate]zinc)와 같은 옥사졸(oxazole) 또는 티아졸(thiazole) 리간드를 갖는 금속 복합체를 사용한다. 또한, 금속 복합체에 부가하여, PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole) 및 OXD-7(1,3-bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-yl]benzene)과 같은 옥사디아 졸(oxadiazole) 유도체, TAZ(3-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4-biphenyl)-1,2,4-triazole) 및 p-EtTAZ(3-(4-tert-butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenyl)-1,2,4-triazole)과 같은 트리아졸(triazole) 유도체, 및 BPhen(bathophenanthroline) 및 BCP(bathocuproin)과 같은 페난트롤린(phenanthroline) 유도체를 사용한다. 또한 상기 금속도펀트는 마그네슘, 세슘 또는 리튬 중에서 선택되는 어느 하나이다.
상기 전하발생층(250) 상에 발광층을 포함하는 유기막층(260)을 형성한다. 상기 유기막층(260)은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중에서 선택되는 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.
상기 정공주입층은 유기전계발광소자의 유기발광층에 정공주입을 용이하게 하며 소자의 수명을 증가시킬 수 있는 역할을 한다. 상기 정공주입층은 아릴 아민계 화합물 및 스타버스터형 아민류등으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게는 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아미노(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDATB) 및 프타로시아닌 구리(CuPc)등으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 정공주입층은 열증착이 가능한 무기물인 바나듐 옥사이드 또는 텅스텐 옥사이드 등으로 이루어질 수 있다.
상기 정공수송층은 아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 화합물, 스피로기를 갖는 비페닐디아민유도체 및 사다리형 화합물등으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게는 N,N-디페닐-N,N'-비스(4-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4’-디아민(TPD)이거나 4,4'-비스[N-(1-나프릴)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)일 수 있다.
상기 유기발광층은 적색발광재료인 Alq3(호스트)/DCJTB(형광도펀트), Alq3(호스트)/DCM(형광도펀트), CBP(호스트)/PtOEP(인광 유기금속 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있으며, 녹색발광재료인 Alq3, Alq3(호스트)/C545t(도펀트), CBP(호스트)/IrPPY(인광 유기물 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색발광재료인 DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA)등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다.
상기 정공억제층은 유기발광층내에서 전자이동도보다 정공이동도가 큰 경우 정공이 전자주입층으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기 상기 정공억제층은 2-비페닐-4-일-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥시디아졸(PBD), spiro-PBD 및 3-(4'-t-부틸페닐)-4-페닐-5-(4’-비페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ)로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 전자수송층은 전자가 잘 수용할 수 있는 금속화합물로 이루어지며, 캐소드 전극으로부터 공급된 전자를 안정하게 수송할 수 있는 특성이 우수한 8-하이드로퀴놀린 알루미늄염(Alq3)으로 이루어질 수 있다.
상기 전자주입층은 1,3,4-옥시디아졸 유도체, 1,2,4-트리아졸 유도체 및 LiF로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 유기막층(260)은 레이저 열전사법, 잉크젯 프린팅법 또는 진공증착법 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 유기막층(260) 상에 애노드 전극(270)을 형성한다. 상기 애노드 전극(270)은 ITO, IZO 또는 ITZO 중에서 어느 하나로 이루어진 투명 도전막일 수 있다. 상기 애노드 전극(270)은 스퍼터링 법을 이용하여 형성될 수 있다.
이로써 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계발광소자를 완성한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 유리, 스테인레스 스틸 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(200) 상에 버퍼층(205)을 형성한다. 상기 버퍼층(205)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층으로 형성할 수 있다. 여기서 상기 버퍼층(205)은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달속도를 조절함으로써 후공정에서 형성될 반도체층(210)의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
상기 버퍼층(205) 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 또는 단결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝하여 반도체층(210)을 형성한다. 상기 비정질 실리콘층은 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition) 또는 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)을 이용하여 형성될 수 있다. 또한 상기 비정질 실리콘층을 형성할 때 또는 형성한 후에 탈수소처리하여 수소의 농도를 낮추는 공정을 진행할 수 있다. 또한 상기 비정질 실리콘층을 결정화하는 방법은 RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, SPC법(Solid Phase Crystallization), MIC법(Metal Induced Crystallization), MILC법(Metal Induced Lateral Crystallization), SGS법(Super Grain Silicon), ELA법(Excimer Laser Crystallization) 또는 SLS법(Sequential Lateral Solidification) 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
상기 반도체층(210)이 형성된 기판 전면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층인 게이트 절연막(215)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(215) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al-alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나로 게이트 전극 물질을 형성한다. 여기서 상기 게이트 전극 물질은 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 게이트 전극 물질을 패터닝하여 게이트 전극(220)을 형성하고, 상기 게이트 전극(220)상에 포토레지스트 패턴을 위치시키고, 이를 마스크로 이용하여 이온도핑공정을 실시하여 소오스/드레인 영역(211,213) 및 채널영역(212)을 형성한다.
이어서 상기 게이트 전극(220)을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막(225)형성한다. 여기서, 상기 층간절연막(225)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층일 수도 있다.
상기 층간절연막(225)을 식각하여 상기 소오스/드레인 영역(211,213)을 노출시키는 콘택홀(225a)을 형성한다. 상기 콘택홀(225a)을 통하여 상기 소오스/드레인 영역(211,213)과 연결되는 소오스/드레인 전극(230)을 형성한다. 여기서, 상기 소오스/드레인 전극(230)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리브덴텅스텐(MoW), 텅스텐 실리사이드(WSi2), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi2) 및 알루미늄(Al)중에서 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다. 이로써 상기 반도체층(210), 상기 게이트 전극(220) 및 상기 소오스/드레인 전극(230)을 포함하는 박막트랜지스터를 완성한다.
이어서 상기 소오스/드레인 전극(230)을 포함하는 기판 전면에 보호막(235)을 형성하고, 상기 보호막(235) 상에 평탄화막(245)을 형성한다. 상기 보호막(235)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막인 것이 바람직하다. 상기 평탄화막(245)은 유기막인 폴리이마이드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 또는 아크릴레이트(acrylate) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한 무기막인 실리케이트 온 글래스로 형성할 수 있다.
상기 평탄화막(245)을 식각하여 상기 소오스/드레인 전극(230)을 노출시키는 비어홀(245a)을 형성하고, 상기 평탄화막 상의 일부 영역에 반사막(240)을 형성한다. 상기 반사막(240)은 반사특성이 우수한 알루미늄, 은 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 반사막(240)을 포함하는 기판 상에 위치하고 상기 비어홀(245a)을 통하여 상기 소오스/드레인 전극(230)과 연결되는 전하발생층(CGL: charge generation layer:25)을 형성한다. 상기 전하발생층(250)은 무기 금속 산화물층과 전자수송물질과 금속 도펀트를 포함하는 혼합층이 순차적으로 적층된 구조이며, 진공증착법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 전하발생층(250)은 전계를 인가하면 상기 혼합층에서는 전자를 발생시 키며, 상기 전자는 애노드 전극 방향으로 이동하려는 특성을 갖는다. 또한, 상기 무기 금속 산화물층은 정공을 발생시키며, 상기 정공은 애노드 전극과 반대 방향, 즉 상기 소오스/드레인 전극(230)으로 이동하려는 특성을 갖는다. 또한 상기 전하발생층(250)은 애노드 전극을 형성하는 공정 중에 발생할 수 있는 상기 반사막(240)의 손상을 방지하는 역할도 수행한다. 상기 전하발생층(250)에 대한 설명은 상술하였으므로 생략한다.
상기 전하발생층(250) 상에 발광층을 포함하는 유기막층(260)을 형성한다. 상기 유기막층(260)은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중에서 선택되는 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 상기 유기막층(260)은 레이저 열전사법, 잉크젯 프린팅법 또는 진공증착법 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 유기막층(260) 상에 애노드 전극(270)을 형성한다. 상기 애노드 전극(270)은 ITO, IZO 또는 ITZO 중에서 어느 하나로 이루어진 투명 도전막일 수 있다. 상기 애노드 전극(270)은 스퍼터링 법을 이용하여 형성될 수 있다.
이로써 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기전계발광소자를 완성한다.
이하, 본 발명을 하기 실시 예를 들어 예시하기로 하되, 본 발명의 범위는 하기의 실시 예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
기판 상에 3300Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막을 버퍼층으로 형성하였고, 상기 버퍼층 상에 400Å의 두께를 갖는 반도체층을 형성하였다. 상기 반도체층 상에 1200Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막을 게이트 절연막으로 형성하였고, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극인 1500Å의 두께를 갖는 몰리브덴 텅스텐 합금을 형성하였다. 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막인 실리콘 질화막을 1500Å 두께로 형성하였고, 상기 층간절연막 상에 상기 반도체층과 연결되는 소오스/드레인 전극인 알루미늄을 1000Å의 두께로 형성하였다. 상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 보호막인 실리콘 질화막을 0.1㎛의 두께로 형성하였고, 상기 보호막 상에 평탄화막인 아크릴레이트를 1㎛의 두께로 형성하였다. 상기 평탄화막 상에 2000Å의 두께를 갖는 알루미늄(Al)을 반사막으로 형성하였고, 상기 알루미늄 (Al)상에 전하발생층인 150Å의 두께를 갖는 텅스텐 옥사이드(WO3) 및 e-Ray사의 알루미늄 퀴놀린(Alq3)과 마그네슘(Mg)을 1대 1 비율로 혼합하고, 100Å의 두께를 갖는 혼합층을 순차적으로 형성하였다. 상기 전하발생층 상에 전자수송층으로 e-Ray사의 알루미늄 퀴놀린(Alq3)을 200Å 두께로 형성하였다. 상기 전자수송층 상에 호스트로 Merck사의 TMM004, 도펀트로써 UDC사의 GD33을 8% 함유한 발광층을 형성하였고, 상기 발광층 상에 정공수송층으로 이데미츠사의 IDE320을 150Å의 두께로 형성하였다. 또한 상기 정공수송층 상에 정공주입층으로 750Å의 두께를 갖는 이데미츠사의 IDE406을 형성하였다. 상기 정공주입층 상에 애노드 전극으로 ITO를 0.1㎛로 형성하였다.
<비교예>
기판 상에 3300Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막을 버퍼층으로 형성하였고, 상기 버퍼층 상에 400Å의 두께를 갖는 반도체층을 형성하였다. 상기 반도체층 상에 1200Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막을 게이트 절연막으로 형성하였고, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극인 1500Å의 두께를 갖는 몰리브덴 텅스텐 합금을 형성하였다. 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막인 실리콘 질화막을 1500Å 두께로 형성하였고, 상기 층간절연막 상에 상기 반도체층과 연결되는 소오스/드레인 전극인 알루미늄을 1000Å의 두께로 형성하였다. 상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 보호막인 실리콘 질화막을 0.1㎛의 두께로 형성하였고, 상기 보호막 상에 평탄화막인 아크릴레이트를 1㎛의 두께로 형성하였다. 상기 평탄화막 상에 상기 소오스/드레인 전극과 연결되는 캐소드 전극이고, 마그네슘과 은의 합금 비율이 15:1인 마그네슘 은 합금(MgAg)을 1500Å의 두께로 형성하였다. 상기 캐소드 전극 상에 전자수송층으로 e-Ray사의 알루미늄 퀴놀린(Alq3)을 200Å 두께로 형성하였다. 상기 전자수송층 상에 호스트로 Merck사의 TMM004, 도펀트로써 UDC사의 GD33을 8% 함유한 발광층을 형성하였고, 상기 발광층 상에 정공수송층으로 이데미츠사의 IDE320을 150Å의 두께로 형성하였다. 또한 상기 정공수송층 상에 정공주입층으로 750Å의 두께를 갖는 이데미츠사의 IDE406을 형성하였다. 상기 정공주입층 상에 애노드 전극으로 ITO를 0.1㎛로 형성하였다.
도 4는 <실시예>와 <비교예>의 구동전압과 휘도의 관계를 도시한 그래프이 다. x축은 구동전압(V)을 나타내며, y축은 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 4를 참조하면, <실시예>는 구동전압이 5V일 때, 휘도가 10000cd/㎡이고, 구동전압이 6V일 때 휘도가 대략 20000cd/㎡이고, 구동전압이 7V일 때 휘도가 대략 33000cd/㎡인 것을 알 수 있다. 또한 <비교예>도 구동전압이 5V일 때 휘도가 10000cd/㎡이고, 구동전압이 6V일 때 휘도가 대략 20000cd/㎡이고, 구동전압이 7V일 때 휘도가 대략 33000cd/㎡인 것을 알 수 있다. 이와 같이 <실시예>는 별도의 캐소드 전극을 구비하지 않고도 <비교예>와 같은 구동전압일 때 거의 유사한 휘도를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 5는 <실시예>와 <비교예>의 구동전압과 전류밀도의 관계를 도시한 그래프이다. x축은 구동전압(V)을 나타내며, y축은 전류밀도(mA/㎠)를 나타낸다.
도 5를 참조하면, <실시예>가 구동전압이 5V일 때 전류밀도가 대략 50mA/㎠이고, 구동전압이 6V일 때 전류밀도가 대략 50mA/㎠이고, 구동전압이 7V일 때 전류밀도가 대략 150mA/㎠인 것을 알 수 있다. 또한 <비교예>도 구동전압이 5V일 때 전류밀도가 대략 50mA/㎠이고, 구동전압이 6V일 때 전류밀도가 대략 50mA/㎠이고, 구동전압이 7V일 때 전류밀도가 대략 150mA/㎠인 것을 알 수 있다. 이와 같이 <실시예>는 별도의 캐소드 전극을 구비하지 않고도 <비교예>와 같은 구동전압일 때 거의 유사한 전류밀도를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 6은 <실시예>와 <비교예>의 전류밀도와 휘도와의 관계를 도시한 그래프이 다. x축은 전류밀도(mA/㎠)를 나타내며, y축은 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 6을 참조하면, <실시예>는 전류밀도가 100mA/㎠일 때, 휘도가 대략 20000cd/㎡를 나타내며, 전류밀도가 200mA/㎠일 때 휘도가 대략 32000cd/㎡를 나타낸다. <비교예>도 전류밀도가 100mA/㎠일 때, 휘도가 대략 20000cd/㎡를 나타내며, 전류밀도가 200mA/㎠일 때 휘도가 대략 32000cd/㎡를 나타낸다. 이와 같이 <실시예>는 별도의 캐소드 전극을 구비하지 않고도 <비교예>와 같은 전류밀도일 때 거의 유사한 휘도를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7은 <실시예>와 <비교예>의 휘도와 발광효율의 관계를 도시한 그래프이다. x축은 휘도(cd/㎡)를 나타내며, y축은 발광효율(cd/A)을 나타낸다.
도 7을 참조하면, <실시예>는 휘도가 0일 때 발광효율이 대략 40cd/A을 나타내며, 휘도가 10000cd/㎡일 때 발광효율이 대략 25cd/A를 나타낸다. 또한 휘도가 20000cd/㎡일 때 발광효율은 대략 21cd/A를 나타낸다. <비교예>도 휘도가 0일 때, 발광효율이 대략 40cd/A을 나타내며, 휘도가 10000cd/㎡일 때 발광효율이 대략 25cd/A를 나타낸다. 또한 휘도가 20000cd/㎡일 때 발광효율은 대략 21cd/A를 나타낸다. 이와 같이 <실시예>는 별도의 캐소드 전극을 구비하지 않고도 <비교예>와 같은 휘도일 때 거의 유사한 발광효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명은 전하발생층을 포함함으로써 별도의 캐소드 전극이 필요 없고, 전하발생층만으로 캐소드 전극의 역할을 수행할 수 있으므로, 애노드 전극을 형성할 때에 발생하는 불량률이 감소하며 소자의 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것이 아니고, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 전하발생층을 포함함으로써 별도의 캐소드 전극이 필요 없고, 전하발생층만으로 캐소드 전극의 역할을 수행할 수 있으므로, 애노드 전극을 형성할 때에 발생하는 불량률이 감소하며 소자의 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.
Claims (26)
- 기판;상기 기판 상에 위치한 반사막;상기 반사막 상에 위치한 전하발생층(CGL: charge generation layer);상기 전하발생층 상에 위치하고, 발광층을 포함하는 유기막층; 및상기 유기막층 상에 위치하는 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사막은 알루미늄, 은 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하발생층은 이중층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 전하발생층의 두께는 70~2000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기막층은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중에서 선택되는 단일층 또는 다중층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 3 항에 있어서,상기 이중층은 무기 금속 산화물층 및 전자수송층 물질과 금속 도펀트의 혼합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 무기 금속 산화물층의 두께는 20~1000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 무기 금속 산화물층은 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐(V2O5), 산화몰리브덴(MoOx), 산화베릴륨(Be2O3), 산화레늄(Re2O7), 염화 제 2 철, 브롬화 제 2 철, 요오드화 제 2 철, 염화 알루미늄, 브롬화 알루미늄, 염화갈륨, 브롬화갈륨, 요오드화갈륨, 염화인듐, 브롬화인듐, 요오드화인듐, 5염화안티몬, 5불화비소, 3불화비소 또는 3불화붕소 중에서 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 혼합층의 두께는 50~1000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 전자수송층 물질은 퀴놀린 유도체, 벤조 퀴놀린 유도체, 옥사졸계 리간드, 티아졸계 배위자, 옥사디아졸 유도체 또는 페난트롤린 유도체 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속 도펀트는 마그네슘, 세슘 또는 리튬 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 기판을 제공하고,상기 기판 상에 반사막을 형성하고,상기 반사막 상에 전하발생층을 형성하고,상기 전하발생층 상에 발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고,상기 유기막층 상에 애노드를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 전하발생층은 진공증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 기판;상기 기판 상에 위치한 반도체층;상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 위치한 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상의 상기 반도체층과 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극;상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 위치한 층간절연막;상기 층간절연막 상에 위치하고, 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극;상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 위치한 보호막;상기 보호막 상에 위치하는 평탄화막;상기 평탄화막 상에 위치하는 반사막;상기 반사막을 포함하는 기판 상에 위치하고, 상기 소오스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 전하발생층(CGL: charge generation layer);상기 전하발생층 상에 위치하고, 발광층을 포함하는 유기막층; 및상기 유기막층 상에 위치한 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 반사막은 알루미늄, 은 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 전하발생층은 이중층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 전하발생층의 두께는 70~2000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 유기막층은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중에서 선택되는 단일층 또는 다중층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 이중층은 무기 금속 산화물층 및 전자수송층 물질과 금속 도펀트의 혼합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 무기 금속 산화물층의 두께는 20~1000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 무기 금속 산화물층은 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐(V2O5), 산화몰리브덴(MoOx), 산화베릴륨(Be2O3), 산화레늄(Re2O7), 염화 제 2 철, 브롬화 제 2 철, 요오드화 제 2 철, 염화 알루미늄, 브롬화 알루미늄, 염화갈륨, 브롬화갈륨, 요오드화갈륨, 염화인듐, 브롬화인듐, 요오드화인듐, 5염화안티몬, 5불화비소, 3불화비소 또는 3불화붕소 중에서 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 혼합층의 두께는 50~1000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 전자수송층 물질은 퀴놀린 유도체, 벤조 퀴놀린 유도체, 옥사졸계 리간드, 티아졸계 배위자, 옥사디아졸 유도체 또는 페난트롤린 유도체 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 금속 도펀트는 마그네슘, 세슘 또는 리튬 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 기판을 제공하고,상기 기판 상에 반도체층을 형성하고,상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막을 형성하고,상기 게이트 절연막 상의 상기 반도체층과 대응되는 영역에 게이트 전극을 형성하고,상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 층간절연막을 형성하고,상기 층간절연막 상에 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극을 형성하고,상기 소오스/드레인 전극을 포함하는 기판 전면에 걸쳐 보호막을 형성하고,상기 보호막 상에 평탄화막을 형성하고,상기 평탄화막 상에 반사막을 형성하고,상기 반사막을 포함하는 기판 상에 상기 소오스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 전하발생층을 형성하고,상기 전하발생층 상에 유기발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고,상기 유기막층 상에 애노드를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소 자의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 전하발생층은 진공증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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