KR101887237B1 - Organic Light Emitting Display Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계발광표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 유기전계발광표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층과 대응되는 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극, 상기 반도체층의 드레인 및 소스 영역과 전기적으로 콘택되어 있는 드레인 및 소스 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 및 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 평탄화막을 사이에 두고 형성된 유기발광다이오드를 포함하고, 상기 유기발광다이오드는 상기 드레인 전극과 연결된 제1전극, 홀수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 제 2 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극과 홀수송층 사이에는 P형 유기 화합물이 포함된 혼합층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기전계발광표시장치는, 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 P형 유기 화합물과 무기물이 혼합된 혼합층을 형성하여 휘도 불량 및 구동 전압을 낮춘 효과가 있다.The present invention discloses an organic electroluminescent display device. The organic electroluminescent display device of the present invention includes: a substrate; A thin film transistor including a semiconductor layer formed on the substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film corresponding to the semiconductor layer, and a drain and a source electrode electrically in contact with the drain and source regions of the semiconductor layer; And an organic light emitting diode formed on the substrate on which the thin film transistor is formed with a planarizing film interposed therebetween, wherein the organic light emitting diode includes a first electrode, a hole transporting layer, an organic light emitting layer, an electron transporting layer, and a second electrode connected to the drain electrode And a mixed layer including a P-type organic compound is formed between the first electrode and the hole transport layer.
The organic electroluminescence display device of the present invention has an effect of reducing the luminance deficiency and the driving voltage by forming a mixed layer in which a P-type organic compound and an inorganic compound are mixed between the hole transport layer and the electrode of the organic light emitting diode.
Description
본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an organic light emitting display.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치(OLED) 등이 각광 받고 있다.The image display device that realizes various information on the screen is a core technology of the information communication age and it is becoming thinner, lighter, more portable and higher performance. An organic light emitting display (OLED) for displaying an image by controlling the amount of light emitted from the organic light emitting layer by using a flat panel display capable of reducing weight and volume, which is a disadvantage of a cathode ray tube (CRT)
유기발광 표시장치는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 종이와 같이 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 유기발광 표시장치는 3색(R, G, B) 서브 화소로 구성된 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되고, 셀 구동부 어레이와 유기발광 어레이가 형성된 기판이 인캡슐레이션(Encapsulation)된 구조로 그 기판을 통해 빛을 방출함으로써 화상을 표시한다.The OLED display is a self-luminous device using a thin light emitting layer between electrodes, and has an advantage that it can be thinned like a paper. The organic light emitting display has a structure in which a plurality of pixels composed of three color (R, G, B) sub-pixels are arranged in a matrix form, a substrate on which a cell driver array and an organic light emitting array are formed is encapsulated, Thereby displaying an image.
유기발광 표시장치에서 색상을 표현하기 위해서는 적, 녹, 청의 빛을 각각 발광하는 유기 발광층을 사용하게 되는데, 유기 발광층은 두 개의 전극 사이에 형성되어 유기발광다이오드를 형성한다.In order to express colors in an organic light emitting display, an organic light emitting layer that emits red, green, and blue light is used. An organic light emitting layer is formed between two electrodes to form an organic light emitting diode.
상기 유기발광다이오드는 투명한 도전물질로 된 양극(anode) 상에 순차적으로 홀주입층(HIL), 홀수송층(HTL), 유기발광층, 전자수송층(ETL) 및 음극(cathode)이 적층되어 있다.The organic light emitting diode includes a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an organic light emitting layer, an electron transport layer (ETL), and a cathode sequentially stacked on an anode made of a transparent conductive material.
그러나 상기 무기물인 양극(anode)과 유기물인 홀주입층(HIL)은 서로 다른 물질 특성으로 인하여 전압 인가시 경계면 사이에 스트레스가 발생된다.However, the anode and the hole injection layer (HIL), which are the inorganic materials, are stressed at the interfaces due to different material properties.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근 홀주입층(HIL)에 3족 원소(p형)의 반도체 물질을 도핑하으나, 도핑된 반도체 물질의 높은 전도성으로 인하여 누설 전류(leakage current)가 발생되고, 이로 인하여 휘도 불균일 및 패널 불량이 발생되는 문제가 있다.In order to solve such a problem, recently, a Group III element (p-type) semiconductor material is doped into the hole injection layer (HIL), but leakage current is generated due to high conductivity of the doped semiconductor material, There is a problem that luminance unevenness and panel failure occur.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 유기발광표시장치에 발생된 휘도 불량을 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams showing luminance defects generated in an organic light emitting display according to a related art.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 양극(anode)과 홀주입층(HIL) 사이에 발생된 누설 전류로 인하여 불량 이미지가 발생되거나, 유기발광표시장치의 화소들에 휘도 차이가 발생되고 있음을 볼 수 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a defective image is generated due to a leakage current generated between the anode and the hole injection layer (HIL), or a luminance difference occurs in the pixels of the OLED display Can be seen.
이는 P형 반도체 물질의 도핑으로 인하여 과도한 정공 유입이 발생되어, 인접한 화소 영역으로 전류가 누설되기 때문이다.This is because excessive hole injection occurs due to the doping of the P-type semiconductor material, and current is leaked to the adjacent pixel region.
특히, 휘도 불량은 녹색에서 민감하게 감지되는데, 정상 녹색 화소와 불량 녹색 화소의 휘도차이가 현저하게 나타나는 것을 볼 수 있다.
In particular, the luminance defect is sensed sensitively in green, which shows that the difference in luminance between the normal green pixel and the defective green pixel appears remarkably.
본 발명은, 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 유기 화합물과 무기물이 혼합된 혼합층을 형성하여 휘도 불량 및 구동 전압을 낮춘 유기전계발광표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an organic light emitting display device in which a mixed layer in which an organic compound and an inorganic material are mixed is formed between a hole transporting layer and an electrode of an organic light emitting diode to reduce a luminance defect and a driving voltage.
또한, 본 발명은, 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 P형 반도체 성질을 갖는 유기화합물이 혼합된 혼합층을 형성하여, 홀수송층과 전극 사이에 발생되는 누설전류를 방지하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 유기전계발광표시장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention provides a mixed layer in which an organic compound having a P-type semiconductor property is formed between a hole transport layer of an organic light emitting diode and an electrode to prevent a leakage current generated between the hole transport layer and the electrode, The organic electroluminescent display device according to
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유기발광표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층과 대응되는 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극, 상기 반도체층의 드레인 및 소스 영역과 전기적으로 콘택되어 있는 드레인 및 소스 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 및 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 평탄화막을 사이에 두고 형성된 유기발광다이오드를 포함하고, 상기 유기발광다이오드는 상기 드레인 전극과 연결된 제1전극, 홀수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 제 2 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극과 홀수송층 사이에는 P형 유기 화합물이 포함된 혼합층이 형성된 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an OLED display comprising: a substrate; A thin film transistor including a semiconductor layer formed on the substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film corresponding to the semiconductor layer, and a drain and a source electrode electrically in contact with the drain and source regions of the semiconductor layer; And an organic light emitting diode formed on the substrate on which the thin film transistor is formed with a planarizing film interposed therebetween, wherein the organic light emitting diode includes a first electrode, a hole transporting layer, an organic light emitting layer, an electron transporting layer, and a second electrode connected to the drain electrode And a mixed layer including a P-type organic compound is formed between the first electrode and the hole transport layer.
본 발명의 유기전계발광표시장치는, 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 유기 화합물과 무기물이 혼합된 혼합층을 형성하여 휘도 불량 및 구동 전압을 낮춘 효과가 있다.The organic electroluminescence display device of the present invention has an effect of reducing a luminance defect and a driving voltage by forming a mixed layer in which an organic compound and an inorganic material are mixed between a hole transport layer and an electrode of an organic light emitting diode.
또한, 본 발명의 유기전계발광표시장치는, 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 P형 반도체 성질을 갖는 유기화합물이 혼합된 혼합층을 형성하여, 홀수송층과 전극 사이에 발생되는 누설전류를 방지하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
The organic electroluminescent display device of the present invention may further comprise a mixed layer formed by mixing an organic compound having a p-type semiconductor property between the hole transport layer and the electrode of the organic light emitting diode to prevent a leakage current generated between the hole transport layer and the electrode So that a uniform luminance can be realized.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 유기발광표시장치에 발생된 휘도 불량을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 유기발광표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 유기발광표시장치에 형성되는 유기발광다이오드의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 유기물 혼합층에 첨가되는 P형 유기 화합물의 에너지 밴드 갭을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 유기물 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 소자 특성이 개선된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 유기물 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 구동전압 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 유기물 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 휘도 특성을 도시한 그래프이다.1A and 1B are diagrams showing luminance defects generated in an organic light emitting display according to a related art.
2 is a diagram showing a structure of an organic light emitting display device according to the present invention.
3 is a view illustrating the structure of an organic light emitting diode formed in the organic light emitting diode display of the present invention.
4 is a diagram for comparing the energy band gap of the P-type organic compound added to the organic compound mixed layer of the present invention.
FIG. 5 is a view showing an improved device characteristic when an organic compound mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention.
6 is a graph showing driving voltage characteristics when an organic compound mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention.
7 is a graph showing luminance characteristics when an organic compound mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 2는 본 발명의 유기발광표시장치의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a structure of an organic light emitting display device according to the present invention.
도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터 영역(Thin Film Transistor; TFT), 캐패시터 영역(Cst) 및 패드 영역(Pad)으로 구분되는 기판(310) 상에 버퍼층(312)을 형성한다.2, a
상기 기판(310)은 절연 유리, 플라스틱 또는 도전성 기판을 사용할 수 있다.The
상기 박막 트랜지스터 영역(TFT)은 탑-게이트 형으로서, 버퍼층(312) 상에 형성된 불순물이 도핑된 소스/드레인 영역과 채널영역을 가지는 반도체층(314)과, 반도체층(314)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(316)을 포함한다.The thin film transistor region (TFT) is a top-gate type and includes a
그리고 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 절연막(316) 상에서 반도체층(314)의 채널영역 상부에 오버랩되는 게이트 전극(322)과, 게이트 전극(322)을 포함한 전면에 형성된 층간 절연막(318)과, 층간 절연막(318) 상에서 드레인/소스영역에 각각 콘택되는 드레인 전극(326) 및 소스 전극(327)으로 구성되어, 화소 내의 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어한다. 상기 소스 전극(327)과 드레인 전극(326) 상에는 평탄화막(352)이 형성되어 있다.The thin film transistor TFT includes a
상기 캐패시터 영역은, 버퍼층(312) 상에 형성된 불순물이 도핑된 하부 전극과, 하부 전극을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(316) 및 게이트 절연막(316) 상에 층간 절연막(318)을 사이에 두고 형성된 제 1 상부 전극(323) 및 제 2 상부 전극(328)으로 구성되어, 박막 트랜지스터의 게이트 전압을 일정하게 유지시킨다.The capacitor region includes a lower electrode doped with impurities formed on the
상기 패드 영역은, 게이트 배선(미도시) 또는 데이터 배선(미도시)에서 각각 연장 형성되어 외부 신호를 화소에 공급하기 위한 것이다. 이러한 패드는 기판(310) 상에 순차로 적층된 버퍼층(312)과, 게이트 절연막(316)과, 하부 패드 전극(324) 및 층간 절연막(318)에 의해 노출된 하부 패드 전극(324)에 전기적으로 연결된 상부 패드 전극(329)으로 구성된다.The pad region is formed by extending each of the gate wiring (not shown) or the data wiring (not shown) to supply an external signal to the pixel. These pads are electrically connected to the
상기 버퍼층(312)은 기판(310) 상에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막과 같은 절연물질로 이루어진 것으로, 후속 공정에서 기판(310)의 이물질이 박막 트랜지스터(TFT)로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.The
상기 박막 트랜지스터의 반도체층(314), 캐패시터의 하부 전극은 비정질 실리콘막 또는 이를 결정화한 다결정 실리콘막일 수 있다. 게이트 절연막(316)으로는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등의 무기 절연물이 이용되며, 단일층 또는 이들의 다중층일 수 있다.The
상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극(322), 캐패시터의 제 1 상부 전극(323) 및 패드의 하부 패드 전극(324)은 금속을 이용하여 포토리쏘그래피(Photorithography) 공정과 식각 공정으로 동시에 형성될 수 있다.The
이때, 금속으로는 크롬(Cr), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 알루미늄계 금속 등이 단일층 또는 다중층 구조로 이용된다.At this time, chromium (Cr), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), aluminum metal and the like are used as a single layer or multilayer structure.
층간 절연막(318)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법으로 형성되며, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. 층간 절연막(318)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스/드레인 전극(326/327) 및 패드의 상부 패드 전극(329)이 노출되어 있다.The
상기 박막 트랜지스터의 소스 전극(327), 드레인 전극(326)과, 캐패시터의 제 2 상부 전극(328) 및 패드의 상부 패드 전극(329)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성된 다음 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝됨으로써 형성된다.The
박막 트랜지스터의 소스 전극(327), 드레인 전극(326)과, 캐패시터의 제 2 상부 전극(328) 및 패드의 상부 패드 전극(329)은 동시에 형성될 수 있다.The
박막 트랜지스터의 소스 전극(327), 드레인 전극(326)과, 캐패시터의 제 2 상부 전극(328) 및 패드의 상부 패드 전극(329)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등과 이들의 합금이 단일층 또는 다중층 구조로 형성될 수 있다.The
박막 트랜지스터의 소스 전극(327), 드레인 전극(326)은 반도체층(314)을 노출시키는 층간 절연막(318)을 통해 반도체층(314)과 연결되며, 패드의 상부 패드 전극(329)은 하부 패드 전극(324)과 전기적으로 연결된다.
The
상기 평탄화막(352)은 박막 트랜지스터, 캐패시터 및 패드를 포함한 기판(310) 전면에 무기 절연 물질 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin), PFCB 등의 유기 절연 물질을 스핀 코팅 등의 방법으로 도포함으로써 형성된다.The
또한, 상기 평탄화막(352) 상에는 오버코트층(356)을 형성하고, 식각 공정을 수행하여 박막 트랜지스터 드레인 전극(326)을 노출시킨다. 식각 공정은 습식각 공정으로 KOH 용액 및 TMAH를 사용하여 수행된다.An
그런 다음, 유기발광다이오드(388)를 형성하는데, 기판(310)에 도전 물질을 증착하고 포토 식각 기술로 박막 트랜지스터의 드레인 전극(326)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(332)을 형성한다. 이때, 패드 영역에는 상부 패드 전극(329)과 전기적으로 연결되는 산화 방지막(332a)이 형성된다.A conductive material is then deposited on the
상기 제 1 전극(332)은 애노드(anode)로 화소 영역으로 연장되어 형성되며, 콘택홀(364)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(326)과 전기적으로 접속된다.The
상기 산화 방지막(332a)은 패드 영역의 콘택홀을 통해 패드의 상부 패드 전극(329)과 전기적으로 접속된다.The
상기 제 1 전극(332) 및 산화 방지막(332a)은 ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO 등이 스퍼터링 등과 같은 증착 방법으로 증착된 다음 포토 식각 공정으로 패터닝되어 형성된다.The
상기 제 1 전극(332)이 형성되면 기판(310) 상에 절연막을 증착하고 포토 식각 공정으로 패터닝하여 제 1 전극(332)이 노출되는 뱅크 절연막(334)을 박막 트랜지스터 상에 형성한다.When the
그런 다음, 상기 제 1 전극(332) 상에 유기 발광층(336) 및 제 2 전극(338)을 형성하여 유기발광다이오드(388)를 형성한다. Then, an organic
상기 뱅크 절연막(334)은 유기전계발광표시장치를 화소 단위로 분리하고, 각각의 화소 영역에 적(R), 녹(G), 청(B) 또는 백(W)색의 유기발광층(336)을 형성할 수 있다. 상기 도면에 도시하였지만, 설명하지 않은 354는 적, 녹, 청색 컬러필터층일 수 있다. 상기 유기발광층(336)이 백색 유기발광층일 경우 적, 녹, 청색 컬러필터층을 형성할 수 있다.The
본 발명은 유기발광다이오드(388)의 유기발광층(336)과 제 1 전극(332) 사이에 P형 유기 화합물이 포함된 혼합층을 형성하여, 유기발광다이오드(388)의 구동전압을 낮추고, 휘도 불균일을 개선하였다.A mixed layer including a P-type organic compound is formed between the organic
상기 유기발광다이오드의 형성 공정은 도 3에서 상세히 설명한다.The process of forming the organic light emitting diode will be described in detail with reference to FIG.
도 3은 본 발명의 유기발광표시장치에 형성되는 유기발광다이오드의 구조를 도시한 도면이다.3 is a view illustrating the structure of an organic light emitting diode formed in the organic light emitting diode display of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 유기발광표시장치에 형성되는 유기발광다이오드는 적색, 녹색, 청색 유기발광다이오드로 구분할 수 있고, 이는 유기발광층들(405a, 405b, 405c)에서 발생되는 색에 따라 구분된다.As shown in FIG. 3, the organic light emitting diode formed in the organic light emitting diode display may be divided into red, green, and blue organic light emitting diodes. The organic light emitting diodes may be classified according to colors generated in the organic
경우에 따라서는 적, 녹, 청색 유기발광층을 적층하여 백색 유기발광다이오드를 구현할 수 있다.In some cases, a white organic light emitting diode can be realized by laminating red, green and blue organic light emitting layers.
이하, 적색(R) 유기발광다이오드를 중심으로 설명한다.Hereinafter, the red (R) organic light emitting diode will be mainly described.
상기 적색 유기발광다이오드는, 제1 전극(anode: 332) 상에 P형 유기 화합물이 혼합된 혼합층(400)을 형성한다. 상기 혼합층(400)은 아래에 설명하는 P형 유기 화합물을 무기물에 혼합하여 형성하거나 다른 유기물과 혼합하여 유기물층으로 형성될 수 있다.In the red organic light emitting diode, a
상기 P형 유기 화합물과 혼합되는 무기물은 LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2 또는 Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO, B2O3, Al2O3, SiO2 등 일수 있다. The inorganic material mixed with the P-type organic compound may be LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2 or Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO, B2O3, Al2O3,
상기 혼합층(400)에 사용되는 P형 유기 화합물은 P형 반도체 성질을 가지는 것으로 정공 주입 또는 정공 이송 특성이 있다.The P-type organic compound used in the
본원 발명에서 사용되는 P형 유기 화합물의 화학식은 다음과 같이 구성될 수 있다.The chemical formula of the P-type organic compound used in the present invention can be constructed as follows.
[화학식 1]의 R은 독립적으로 또는 동시에 수소 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소, 할로겐기, 알콕시기, 아릴아민기(arylamine), 에스테르기(ester), 아마이드(amide), 방향족 탄화수소, 이형고리 화합물, 니트로기, 또는 니트릴기(nitrile, -CN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환체이다.R in the formula (1) may be independently or simultaneously a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen group, an alkoxy group, an arylamine group, an ester group, an amide group, an aromatic hydrocarbon group, A nitro group, or a nitrile group (-CN).
[화학식 2] 내지 [화학식 5]는 상기 [화학식 1]의 R에 구체적인 치환체가 결합한 구조이다. [Formula 2] to [Formula 5] have a structure in which a specific substituent is bonded to R of
상기와 같은 P형 유기 화합물은 P형 반도체 물질의 특성을 나타내는데, 이를 유기물 또는 무기물과 혼합하여 정공 주입 또는 정공 수송으로 사용되어 소자의 구동전압을 낮추어 소자 수명을 크게 향상시킬 수 있다.The P-type organic compound exhibits characteristics of a P-type semiconductor material. The P-type organic compound may be mixed with an organic material or an inorganic material to be used for hole injection or hole transport, thereby lowering the driving voltage of the device.
또한, 금속 산화물과 안정한 계면을 형성하여 전자소자의 계면 스트레스로 인한 전압 상승을 방지할 수 있다.In addition, a stable interface with the metal oxide is formed, and the voltage rise due to the interface stress of the electronic device can be prevented.
상기 P형 유기 화합물은 동일 챔버 내에서 다른 유기물과 서로 다른 소스원(Crucible)에 분리한 후, 가열 공정을 진행하여 제1 전극(332) 상에 형성할 수 있다.The P-type organic compound may be formed on the
즉, 혼합층(400)은 상기 제 1 전극(332) 상에 다른 유기물과 혼합하거나 무기물과 혼합하여 형성한 다음, 적층하여 P형 유기 화합물이 혼합된 혼합층으로 형성될 수 있다.That is, the
상기와 같이 혼합층(400)이 제1 전극(332) 상에 형성되면, 계속해서 홀수송층(401)과 제1 보조홀수송층(402)을 형성한다. 상기와 같이, 제1 보조홀수송층(402)이 제1 전극(332) 상에 형성되면, 적색 유기발광층(405a)과 전자수송층(406) 및 제 2 전극(333)을 순차적으로 형성한다. 상기 제 2 전극(333)이 형성되면, 최종적으로 유기막덮개층(420)을 형성할 수 있다.When the
제 1 보조홀수송층(402)은 녹색 및 청색 유기발광다이오드와 함께 광학적 최적화를 위해 추가되는 홀수송층인데, 유사한 기능을 갖는 제 2 보조홀수송층(403)이 녹색(G) 유기발광다이오드에 형성된다.
The first auxiliary
상기에서 설명한 것과 동일한 방식으로 녹색(G) 및 청색(B) 유기발광다이오드가 형성된다. 따라서, 이와 관련하여 구체적인 설명은 생략한다.Green (G) and blue (B) organic light emitting diodes are formed in the same manner as described above. Therefore, a detailed description thereof will be omitted.
이와 같이, 본 발명에서는 종래 제 1 전극(332)과 홀수송층(401) 또는 종래 홀주입층과의 제 1 전극(332)의 계면 불량 또는 3족 원소의 반도체 물질을 홀주입층에 형성하여 누설 전류가 발생되는 문제를 [화학식 1] 내지 [화학식 5]의 구조를 갖는 P형 유기 화합물과 무기물의 혼합층(400)을 이용하여 제거하였다.As described above, in the present invention, a defective interface between the
본 발명에서는 P형 유기 화합물을 다른 유기물과 혼합하여 단일 유기물층으로 형성하거나, 무기물과 혼합한 층으로 혼합층(400)을 형성할 수 있다.
In the present invention, the P-type organic compound may be mixed with another organic material to form a single organic material layer, or the
상기 P형 유기 화합물은 P형 유기 화합물이 포함되는 층을 기준으로 5~95%의 비율로 혼합될 수 있다. 바람직하게는 50~90%로의 비율로 포함될 수 있다. 또한, P형 유기 화합물로 형성되는 유기물층 또는 P형 유기 화합물이 포함된 혼합층의 두께는 10~200Å로 형성할 수 있다.
The P-type organic compound may be mixed at a ratio of 5 to 95% based on the layer containing the P-type organic compound. And preferably 50 to 90%. The thickness of the organic compound layer formed of the P-type organic compound or the mixed layer containing the P-type organic compound may be 10 to 200 Å.
도 4는 본 발명의 혼합층에 첨가되는 P형 유기 화합물의 에너지 밴드 갭을 비교하기 위한 도면이다. 도 4는 박막 두께 100nm를 두께로 자외선 광량을 10nW로 설정한 것이다.4 is a diagram for comparing energy band gaps of P-type organic compounds added to the mixed layer of the present invention. 4 is a graph showing the thickness of a thin film of 100 nm and the ultraviolet light quantity of 10 nW.
도 4에 도시된 바와 같이, P형 유기 화합물의 HOMO( Highest Occupied Molecular Orbital:최고점유분자궤도)와 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:최저비점유분자궤도) 값이 현저히 낮음을 볼 수 있다.As shown in FIG. 4, the values of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) of the P-type organic compound are remarkably low.
본 발명의 P형 유기 화합물은 -5.5~-6.0의 LEVEL을 갖는데, 정공주입층(HIL)에 사용되는 물질들(X1~X6), 유기발광층에 사용되는 물질들(Y1~Y6) 및 전자수송층(ETL)에 사용되는 물질들(Z1~Z3)은 -2,42~-3.06 LEVEL을 갖는다.The P-type organic compound of the present invention has a LEVEL of -5.5 to -6.0. The P-type organic compound of the present invention has a LEVEL of -5.5 to -6.0. The materials (X1 to X6) used for the HIL, the materials (Y1 to Y6) (Z1 to Z3) used in the ETL have a -2,42 to -3.06 LEVEL.
즉, P형 유기 화합물은 3족 원소에 대응하는 P형 반도체 물질은 아니지만, 정공을 주입 및 수송할 수 있는 P형 반도체 물질의 특성이 있다. That is, the P-type organic compound is not a P-type semiconductor material corresponding to a Group III element but has a characteristic of a P-type semiconductor material capable of injecting and transporting holes.
따라서, 종래 기술에서는 P형 반도체 물질을 정공주입층이 도핑하여, 과도한 정공 유입으로 누설전류가 발생되었지만, 본 발명의 P형 반도체 물질은 단순히 유기물층을 사용하는 것보다는 높은 정공 주입 특성이 있고, P형 반도체 물질이 도핑되는 것보다는 낮은 정공 주입 특성이 있기 때문에 누설전류가 발생되지 않는다.Therefore, in the prior art, although the P-type semiconductor material is doped with the hole injection layer and the leakage current is generated due to excessive hole injection, the P-type semiconductor material of the present invention has a hole injection characteristic higher than that of using only the organic material layer, Type semiconductor material is doped, leakage current is not generated because there is low hole injection characteristic.
또한, P형 유기 화합물은 제1 전극과의 계면 특성이 우수하여, 계면 저항으로 인하여 구동전압 상승 문제를 방지하였다.In addition, the P-type organic compound has excellent interfacial characteristics with the first electrode, and the problem of increase in driving voltage due to the interface resistance is prevented.
도 5는 본 발명에 따라 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 소자 특성이 개선된 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따라 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 구동전압 특성을 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따라 혼합층을 유기발광다이오드에 형성할 경우, 휘도 특성을 도시한 그래프이다.
FIG. 5 is a view showing an improved device characteristic when a mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention, and FIG. 6 is a graph showing a driving voltage characteristic when the mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention. And FIG. 7 is a graph showing luminance characteristics when a mixed layer is formed on an organic light emitting diode according to the present invention.
도 5 내지 도 7을 참조하면, I는 무기물이고 P_유기물은 위에서 언급한 P형 유기 화합물의 함량을 의미한다. 즉, 본 발명에서는 유기발광다이오드의 홀수송층과 제1 전극 사이에 무기물과 P형 유기 화합물이 혼합된 혼합층을 형성할 경우와 종래 3가 원소(P형 반도체물질)를 도핑하는 경우를 비교하였다.5 to 7, I is an inorganic substance and P_organics means the content of the above-mentioned P-type organic compound. That is, in the present invention, a case of forming a mixed layer in which an inorganic material and a P-type organic compound are mixed between a hole transport layer and a first electrode of an organic light emitting diode and a case of doping a conventional trivalent element (P-type semiconductor material) are compared.
도 5의 I는 무기물을 포함하는 무기 화합물로써, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2 또는 Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO, B2O3, Al2O3, SiO2 등 일수 있고, 도 5의 시뮬레이션 데이터는 무기물로 MgF2를 사용한 경우이다. 5 is an inorganic compound containing an inorganic substance and may be LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2 or Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO, B2O3, Al2O3, SiO2, Is the case where MgF2 is used as an inorganic material.
도면에 도시된 바와 같이, 구동 전압이 P형 반도체 물질을 홀주입층에 도핑할 때보다 낮아진 것을 볼 수 있고, 휘도 특성도 종래 유기발광다이오드의 휘도와 같거나 개선되었다.As shown in the drawing, the driving voltage is lower than that when the P-type semiconductor material is doped into the hole injection layer, and the luminance characteristic is also improved or equal to that of the conventional organic light emitting diode.
도 6의 그래프를 참조하면, P형 유기 화합물을 포함하는 혼합층이 형성된 유기발광 다이오드는 P형 유기 화합물의 함량에 따라 본 발명 1, 본 발명 2 및 본 발명 3으로 구분되어 있다. 도시된 바와 같이, P형 유기 화합물이 혼합된 혼합층이 형성된 본 발명의 유기발광다이오드는 P형 반도체를 홀주입층에 도핑하거나 도핑하지 않은 홀주입층을 형성한 경우보다(종래기술) 구동 전압이 낮은 것을 볼 수 있다.Referring to the graph of FIG. 6, the organic light emitting diode having the mixed layer including the P-type organic compound is divided into the first, second, and third inventions according to the content of the P-type organic compound. As shown in the drawing, the organic light emitting diode according to the present invention, in which a mixed layer containing a P-type organic compound is formed, has a higher driving voltage than the case of forming a hole injection layer doped with or not doped with a P- You can see low.
도 7에서는 시간에 따른 휘도 특성을 비교하였는데, 본 발명 1, 본 발명 2, 및 본 발명 3은 전체적으로 완만한 기울기로 휘도 특성이 저하되지만, 종래 기술에 따른 유기발광다이오드는 일정 시간 이후 급격히 휘도가 떨어짐을 볼 수 있다.
7, the luminance characteristics of the organic light emitting diode according to the first, second, and third embodiments of the present invention are degraded by a gentle slope as a whole, You can see the fall.
이와 같이, 본 발명에서는 유기발광다이오드의 홀수송층과 전극 사이에 [화학식 1] 내지 [화학식 5]의 구조를 갖는 P형 유기 화합물이 포함된 혼합층을 형성함으로써, 유기발광다이오드의 구동전압을 낮추고 누설전류를 방지하여 균일한 휘도 특성이 있도록 하였다.
As described above, in the present invention, a mixed layer containing a P-type organic compound having a structure of the following formulas (1) to (5) is formed between the hole transporting layer and the electrode of the organic light emitting diode to lower the driving voltage of the organic light emitting diode, Current is prevented so as to have uniform luminance characteristics.
310: 기판 332: 제1 전극
333: 제2 전극 400: 혼합층
401: 홀수송층 402: 제1 보조홀수송층
403: 제2 보조홀수송층 336: 유기발광층310: substrate 332: first electrode
333: second electrode 400: mixed layer
401: hole transport layer 402: first auxiliary hole transport layer
403: Second auxiliary hole-transporting layer 336: Organic light-emitting layer
Claims (7)
상기 기판 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층과 대응되는 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극, 상기 반도체층의 드레인 및 소스 영역과 전기적으로 콘택되어 있는 드레인 및 소스 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 및
상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 평탄화막을 사이에 두고 형성된 유기발광다이오드를 포함하고,
상기 유기발광다이오드는 적색 유기발광다이오드, 녹색 유기발광다이오드 및 청색 유기발광다이오드를 포함하며,
상기 유기발광다이오드는 상기 드레인 전극과 연결된 제1전극, 상기 제1 전극 상에 직접 배치된 혼합층, 상기 혼합층 상에 직접 배치된 홀수송층, 상기 홀수송층 상에 배치된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 배치된 전자수송층 및 상기 유기발광층 상에 배치된 제 2 전극을 구비하고,
상기 적색 유기발광다이오드와 상기 녹색 유기발광다이오드 중 적어도 하나는 상기 홀수송층과 상기 유기발광층 사이에서 상기 홀수송층 상에 직접 배치된 보조홀수송층을 더 포함하며,
상기 청색 유기발광다이오드는 상기 유기발광층이 상기 홀수송층 상에 직접 배치되고,
상기 혼합층은 하기 화학식 1로 표현되는 P형 유기 화합물과 무기물이 혼합된 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치:
[화학식 1]
[화학식 1]의 R은 독립적으로 또는 동시에 수소 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소, 할로겐기, 알콕시기, 아릴아민기(arylamine), 에스테르기(ester), 아마이드(amide), 방향족 탄화수소, 이형고리 화합물, 니트로기, 또는 니트릴기(nitrile, -CN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환체이다.
Board;
A thin film transistor including a semiconductor layer formed on the substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film corresponding to the semiconductor layer, and a drain and a source electrode electrically in contact with the drain and source regions of the semiconductor layer; And
And an organic light emitting diode formed on a substrate on which the thin film transistor is formed with a planarization film interposed therebetween,
The organic light emitting diode includes a red organic light emitting diode, a green organic light emitting diode, and a blue organic light emitting diode,
The organic light emitting diode includes a first electrode connected to the drain electrode, a mixed layer disposed directly on the first electrode, a hole transport layer disposed directly on the mixed layer, an organic light emitting layer disposed on the hole transport layer, And a second electrode arranged on the organic light emitting layer,
At least one of the red organic light emitting diode and the green organic light emitting diode further includes an auxiliary hole transport layer disposed directly on the hole transport layer between the hole transport layer and the organic light emitting layer,
Wherein the organic light emitting layer is disposed directly on the hole transport layer,
Wherein the mixed layer is a mixture of a P-type organic compound represented by the following formula (1) and an inorganic material:
[Chemical Formula 1]
R in the formula (1) may be independently or simultaneously a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen group, an alkoxy group, an arylamine group, an ester group, an amide group, an aromatic hydrocarbon group, A nitro group, or a nitrile group (-CN).
The organic electroluminescent display device according to claim 1, wherein the P-type organic compound is mixed at a ratio of 5 to 95% based on the mixed layer including the P-type organic compound.
The organic electroluminescent display device according to claim 1, wherein the organic material layer including the P-type organic compound has a thickness of 10 to 200 ANGSTROM.
The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein the inorganic material is any one of LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2, Li2O, Na2O, K2O, BeO, MgO, CaO, B2O3, Al2O3, Emitting display device.
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