KR102016074B1 - 유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적색 및 녹색의 색 특성을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 패널은 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극과, 상기 제1 전극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과, 상기 뱅크 절연막에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 적층된 정공 주입층 및 정공 수송층과, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 적색광을 출사하는 적색 발광층과, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 녹색광을 출사하는 녹색 발광층과, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면 상에 형성된 청색 호스트층과, 상기 청색 호스트층의 전면 상에 형성된 청색 발광층과, 상기 청색 발광층의 전면 상에 순차적으로 형성된 전자 수송층 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법{OGANIC ELECTRO-LUMINESENCE DISPLAY PANEL AND MANUFACTUCRING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 적색 및 녹색의 색 특성을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
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 유기 전계 발광 표시 장치 등이 각광받고 있다. 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED)는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 종이와 같이 박막화가 가능하다는 장점을 갖고 있다. 이러한, 유기 전계 발광 표시 장치(OLED)는 능동형 매트릭스 OLED(AMOLED)와 수동형 매트릭스 OLED(PMOLED)로 나눠지게 된다.
이때, 액티브 매트릭스 OLED(AMOLED)는 3색(R, G, B) 서브 화소로 구성된 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 각 서브 화소는 유기 전계 발광 소자와, 그 유기 전계 발광 소자를 구동하는 셀 구동부를 포함한다. 셀 구동부는 스캔 신호를 공급하는 게이트 라인과, 비디오 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인과, 공통 전원 신호를 공급하는 공통 전원 라인 사이에 접속된 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터로 구성되어 유기 전계 발광 소자의 양극을 구동한다.
유기 전계 발광 소자는 양극과, 뱅크 절연막의 의해 정의된 뱅크홀 각각에 형성된 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL) 및 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)과, 정공 수송층이 형성된 뱅크홀 내에 형성된 적색 발광층과, 정공 수송층이 형성된 뱅크홀 내에 형성된 녹색 발광층과, 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면에 형성된 버퍼층(Buffer Layer)과, 버퍼층의 전면 상에 순차적으로 형성된 청색 발광층, 전자 수송층(Electron Transport Layer;ETL), 음극(cathode)을 포함한다.
이때, 버퍼층은 적색 발광층 및 녹색 발광층과 청색 발광층 사이에 형성되어 적색 발광층 및 녹색 발광층 각각으로 전자를 전달해주고, 청색 발광층으로는 정공을 전달해주는 역할을 한다.
이와 같이, 버퍼층은 적색 발광층 및 녹색 발광층과 청색 발광층 사이에 형성되어 전하 균형을 조절하기 위해 형성되지만, 적색 발광층 및 녹색 발광층으로부터 정공이 청색 발광층까지 전달되어 적색 발광 피크 및 녹색 발광 피크에서 청색 발광 피크가 발생된다.
이와 같이, 적색 발광 피크 및 녹색 발광 피크 각각에 청색의 색 간섭 현상이 발생되어 적색 및 녹색의 색 특성이 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 적색 및 녹색의 색 특성을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 표시 패널 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 패널은 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극과, 상기 제1 전극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과, 상기 뱅크 절연막에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 적층된 정공 주입층 및 정공 수송층과, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 적색광을 출사하는 적색 발광층과, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 녹색광을 출사하는 녹색 발광층과, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면 상에 형성된 청색 호스트층과, 상기 청색 호스트층의 전면 상에 형성된 청색 발광층과, 상기 청색 발광층의 전면 상에 순차적으로 형성된 전자 수송층 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 청색 호스트층의 삼중항 에너지 레벨이 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 레벨보다 높게 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색 호스트층의 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)은 2.5eV~3.0eV으로 형성된 것을 특징으로 하다.
또한, 상기 청색 호스트층의 정공 및 전자의 이동도는 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s으로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 적색 발광층, 녹색 발광층은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing)과 같은 용액 공정(Soluble Process)으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색 호스트층, 청색 발광층, 전자 수송층, 제2 전극은 진공 증착 방법으로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층은 저분자 또는 고분자 재료로 형성되고, 상기 청색 발광층은 저분자 재료로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법은 기판 상에 박막 트랜지스터를 마련하는 단계와, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제1 전극 상에 뱅크 절연막을 형성하고, 상기 뱅크 절연막을 관통하여 제1 전극을 노출시키는 뱅크홀을 형성하는 단계와, 상기 뱅크 절연막의 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층을 용액 공정으로 형성하는 단계와, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 적색 발광층을 용액 공정으로 형성하는 단계와, 상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 녹색 발광층을 용액 공정으로 형성하는 단계와, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면 상에 순차적으로 청색 호스트층, 청색 발광층, 전자 수송층, 제2 전극을 진공 증착 방법으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 청색 호스트층은 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 레벨보다 높은 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색 호스트층은 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)이 2.5eV~3.0eV인 재질을 이용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색 호스트층은 정공 및 전자의 이동도가 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s의 범위를 가지는 재질을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층은 저분자 또는 고분자 재료로 형성되고, 상기 청색 발광층은 저분자 재료로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 용액 공정은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 종래 적색 발광층 및 녹색 발광층과 청색 발광층 사이에 형성된 버퍼층 대신에 청색 호스트층을 형성함으로써 적색 발광 피크 및 녹색 발광 피크 각각에 청색의 색 간섭 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라, 적색 발광층으로부터 출사되는 적색의 색 특성과 녹색 발광층으로부터 출사되는 녹색의 색 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널을 나타낸 단면도이다.
도 2는 일반적인 색좌표 그래프를 나타내고 도면이다.
도 3(a)는 종래 유기 전계 발광 소자에 따른 밴드다이어그램이고, 도 3(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 밴드다이어그램이다.
도 4는 비교 예에 따른 유기 발광 소자에 따른 적색 발광 피크와 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 비교한 그래프이다.
도 5는 비교 예에 따른 유기 발광 소자에 따른 녹색 발광 피크와 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 녹색 발광 피크를 비교한 그래프이다.
도 6의 그래프는 청색 호스트층을 이용한 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타낸 그래프와 청색 호스트층이 형성되지 않은 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7g는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성 요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 7g를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널을 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 유기 전계 발광 표시 패널은 구동 박막 트랜지스터와, 구동 박막 트랜지스터와 접속된 유기 전계 발광 소자를 구비한다.
구동 박막 트랜지스터는 기판(101) 상에 버퍼막(116), 액티브층(114)이 형성되며, 게이트 전극(106)은 액티브층(114)의 채널 영역(114C)과 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 중첩되게 형성된다. 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)은 게이트 전극(106)과 층간 절연막(126)을 사이에 두고 절연되게 형성된다. 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)은 층간 절연막(126) 및 게이트 절연막(112)을 관통하는 소스 컨택홀(124S) 및 드레인 컨택홀(124D) 각각을 통해 n+ 불순물이 주입된 액티브층(114)의 소스 영역(114S) 및 드레인 영역(114D) 각각과 접속된다. 또한, 액티브층(114)은 오프 전류를 감소시키기 위해 채널 영역(114C)과 소스 및 드레인 영역(114S,114D) 사이에 n- 불순물이 주입된 엘디디(Light Doped Drain; LDD) 영역(미도시) 더 구비하기도 한다. 또한, 기판(101) 상에 형성된 구동 박막 트랜지스터 상에는 유기 절연 물질로 형성된 유기 보호막(119)이 형성된다. 또는, 구동 박막 트랜지스터 상의 보호막은 무기 절연 물질로 형성된 무기 보호막과 유기 절연 물질로 형성된 유기 보호막으로 두 층으로 형성될 수 있다.
유기 전계 발광 소자는 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극(110)과 접속된 제1 전극(232)과, 제1 전극(232)을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막(130)과, 뱅크 절연막(130)에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 적층된 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL)(234) 및 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)(235)과, 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층(235) 위에 형성되어 적색광을 출사하는 적색 발광층(236R)과, 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층(235) 위에 형성되어 녹색광을 출사하는 녹색 발광층(236G)과, 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)이 형성된 기판(101)의 전면 상에 형성된 청색 호스트층(Blue Host Layer;BHL)(242)과, 청색 호스트층(242)의 전면 상에 형성된 청색 발광층(244)과, 청색 발광층(244)의 전면에 형성된 전자 수송층(Electron Transport Layer;ETL)(246)과, 전자 수송층(246)의 전면에 형성된 제2 전극(248)을 포함한다.
제1 전극(232)은 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide; 이하, TCO)와 같은 투명 도전 전극으로 ITO(Indium Tin Oxide; 이하,ITO), IZO(Indium Zinc Oxide; 이하,IZO) 등으로 형성된다.
제2 전극(248)은 음극으로 알루미늄(Al)과 같이 반사성 금속 재질로 형성된다. 제2 전극(248)은 청색 호스트층(242), 청색 발광층(244), 전자 수송층(246)과 동일하게 진공 증착 방법으로 형성된다.
적색 발광층(236R)은 뱅크 절연막(130)에 의해 정의된 뱅크 홀 내에 적층되며, 적색 인광 성분의 도펀트로 형성되어 적색을 출사한다. 적색 발광층(236R)은 저분자 또는 고분자 재료로 형성될 수 있다. 적색 발광층(236R)은 정공 주입층(234), 정공 수송층(235) 형성 공정과 동일하게 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 등과 같은 용액 공정(Soluble Process)으로 형성될 수 있다.
적색 발광층(236R)은 정공 수송층(235)으로부터 정공이 적색 발광층(236R)으로 전달되고, 청색 호스트층(242)으로부터 전자가 적색 발광층(236R)으로 전달되어 적색 발광층(236R)에서 전자와 정공이 재결합하여 이로 인해 엑시톤(exciton)이 생성되며, 이 엑시톤이 기저상태로 떨어지면서 적색 빛이 출사된다.
일반적으로, 적색 발광층(236R)으로부터 적색이 출사될 경우에, 기판(101) 전면에 형성된 청색 발광층(244)에 의해 색 간섭 현상이 발생된다. 그러나, 본 발명은 청색 호스트층(242)이 적색 발광층(236R)과 청색 발광층(244) 사이에 형성되어 색 간섭 현상을 방지하여 색 특성이 향상된다.
녹색 발광층(236G)은 뱅크 절연막(130)에 의해 정의된 뱅크홀 내에 적층되며, 녹색 인광 성분의 도펀트로 형성되어 녹색을 출사한다. 녹색 발광층(236G)은 저분자 또는 고분자 재료로 형성될 수 있다. 녹색 발광층(236G)은 정공 주입층(234), 정공 수송층(235) 형성 공정과 동일하게 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 등과 같은 용액 공정(Soluble Process)으로 형성될 수 있다.
녹색 발광층(236G)은 정공 수송층(235)으로부터 정공이 녹색 발광층(236G)으로 전달되고, 청색 호스트층(242)으로부터 전자가 녹색 발광층(236G)으로 전달되어 녹색 발광층(236G)에서 전자와 정공이 재결합하여 이로 인해 엑시톤(exciton)이 생성되며, 이 엑시톤이 기저상태로 떨어지면서 녹색 빛이 출사된다.
일반적으로, 녹색 발광층(236G)으로부터 녹색이 출사될 경우에, 기판(101) 전면에 형성된 청색 발광층(244)에 의해 색 간섭 현상이 발생된다. 그러나, 본 발명은 청색 호스트층(242)이 녹색 발광층(236G)과 청색 발광층(244) 사이에 형성되어 색 간섭 현상을 방지하여 색 특성이 향상된다.
청색 발광층(244)은 청색 호스트층(242)이 형성된 기판(101)의 전면 상에 형성되며, 청색 형광 성분의 도펀트로 형성되어 청색을 출사한다. 청색 발광층(244)은 저분자 재료로 형성될 수 있다. 청색 발광층(244)은 용액 공정용 유기 재료로 형성할 경우에 스카이 블루(sky blue)가 표시될 수 있으므로 효율, 수명, 구동 전압의 특성이 좋은 진공 증착용 유기 재료를 이용하여 딥 블루(deep blue)가 표시될 수 있도록 한다. 즉, 도 2에 도시된 색좌표를 간단히 설명하자면, 블루 영역에 대한 CIEy의 값이 작아질수록 딥 블루(deep blue)를 표시하게 되며, 블루 영역에 대한 CIEy의 값이 커질수록 스카이 블루(sky blue)를 표시하게 된다. 즉, 청색 발광층(244)이 딥 블루를 구현해야 색재현율 및 시감이 향상되는데 용액 공정용 유기 재료로 청색 발광층(244)을 형성할 경우에 스카이 블루를 표시하게 되며, 수명 및 효율에 좋지 않으며, 구동 전압이 높아지는 문제가 발생된다. 이에 따라, 본 발명의 청색 발광층(244)은 진공 증착용 유기 재료로 형성하여 딥 블루를 표시하며, 수명 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 구동 전압을 낮출 수 있다.
청색 호스트층(242)은 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)과 청색 발광층(244) 사이에 형성되어 적색 및 녹색 발광층(236R,236G)과 청색 발광층(244) 간의 전하 균형(charge balance)을 조절한다. 구체적으로, 청색 호스트층(242)은 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)으로 전자를 전달해주는 역할을 하며, 청색 발광층(244)으로 정공을 전달해주는 역할을 한다.
또한, 청색 호스트층(242)은 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G) 각각으로부터 빛이 출사될 때 청색 간섭 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 청색 호스트 재질로 형성된다.
이를 설명하자면, 종래의 유기 전계 발광 소자는 도 3(a)의 도시된 바와 같이 적색 발광층, 녹색 발광층(10)으로부터 청색 발광층(14)까지 전달된 정공(hole)으로 인해 적색 발광 피크에서 청색 발광 피크가 발생되며, 녹색 발광 피크에서 청색 발광 피크가 발생된다.
그러나, 청색 호스트층(242)은 도 3(b)에 도시된 바와 같이 적색 발광층 및 녹색 발광층(236G) 각각으로부터 정공이 청색 발광층(244)으로 전달되는 것을 억제하며, 적색 발광층 및 녹색 발광층(236G)과 청색 발광층(244) 사이에서 구비되어 에너지 장벽 역할을 한다.
구체적으로, 청색 호스트층(242)은 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G) 각각의 삼중항 에너지 레벨(T1 level)보다 높은 청색 호스트의 삼중항 에너지 레벨로 인해 삼중항 블럭킹 효과를 가진다. 즉, 청색 호스트층(242)의 삼중항 에너지 레벨(T1 level)이 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)의 삼중항 에너지 레벨보다 높게 형성되어, 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G) 각각으로부터 정공이 청색 호스트층(242)의 높은 삼중항 에너지 레벨에 의해 정공이 넘어가지 못한다. 이에 따라, 적색 발광 피크에서 청색 발광 피크가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 녹색 발광 피크에서 청색 발광 피크가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 청색 호스트층(242)의 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)은 2.5eV~3.0eV이고, 청색 호스트층(242)의 정공 및 전자의 이동도(hole & electron mobility)는 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s이다.
청색 호스트층(242)은 청색 발광층(244), 전자 수송층(246)과, 제2 전극(248) 형성 공정과 동일하게 진공 증착 방법(Evaporation Process)으로 형성된다.
도 4는 비교 예에 따른 유기 발광 소자에 따른 적색 발광 피크와 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 비교한 그래프이다.
도 4의 제1 곡선(30)은 비교 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 나타낸 그래프이고, 도 4의 제2 곡선(32)은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 나타낸 그래프이다.
우선, 비교 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 접속된 양극과, 양극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과, 뱅크 절연막에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 형성된 정공 주입층 및 정공 수송층과, 뱅크홀 내의 정공 주입층 위에 형성된 적색 발광층과, 뱅크홀 내의 정공주입층 위에 형성된 녹색 발광층과, 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판 전면에 순차적으로 형성된 버퍼층, 청색 발광층, 전자 수송층, 제2 전극을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극(110)과 접속된 제1 전극(232)과, 제1 전극(232)을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막(130)과, 뱅크 절연막(130)에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 적층된 정공 주입층(234) 및 정공 수송층(235)과, 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층(235) 위에 형성되어 적색광을 출사하는 적색 발광층(236R)과, 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층(235) 위에 형성된 녹색광을 출사하는 녹색 발광층(236G)과, 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)이 형성된 기판(101)의 전면 상에 순차적으로 적층된 청색 호스트층(242), 청색 발광층(244), 전자 수송층(246), 제2 전극(248)을 포함한다.
도 4의 제1 곡선(30)에 도시된 바와 같이 적색 발광층으로부터 전달된 정공이 청색 발광층으로 전달되어 적색 발광 피크에 청색 발광 피크가 나타내고 있다. 이에 따라, 적색 발광시에, 청색 발광이 간섭을 일으켜 적색의 특성이 좋지 못하다.
하지만, 도 4의 제2 곡선(32)에 도시된 바와 같이 적색 발광층으로부터 전달된 정공이 청색 호스트층의 에너지 장벽을 넘지 못하여 적색 발광 피크에 청색 발광 피크가 나타나지 않는다. 이에 따라, 적색 발광시에, 청색 발광이 간섭을 일으키지 않으므로 적색의 특성이 향상된다.
도 5는 종래 유기 발광 소자에 따른 녹색 발광 피크와 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 녹색 발광 피크를 비교한 그래프이다.
도 5의 제1 곡선(40)은 비교 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 나타낸 그래프이고, 도 5의 제2 곡선(42)은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에 따른 적색 발광 피크를 나타낸 그래프이다.
도 5의 제1 곡선(40)에 도시된 바와 같이 녹색 발광층으로부터 전달된 정공이 청색 발광층으로 전달되어 녹색 발광 피크에 청색 피크가 나타내고 있다. 이에 따라, 녹색 발광시에, 청색 발광이 간섭을 일으켜 녹색의 특성이 좋지 못하다.
하지만, 도 5의 제2 곡선(42)에 도시된 바와 같이 녹색 발광층으로부터 전달된 정공이 청색 호스트층의 에너지 장벽을 넘지 못하여 녹색 발광 피크에 청색 피크가 나타나지 않는다. 이에 따라, 녹색 발광시에, 청색 발광이 간섭을 일으키지 않으므로 녹색의 특성이 향상된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자에는 청색 호스트층을 사용하고 있는데, 청색 호스트층을 사용하여도 청색 발광 피크에 영향을 주지 않으면서 적색 및 녹색의 색 특성을 향상시켜야 하므로 청색 호스트층을 형성할지라도 청색 발광 피크에 영향을 주지 않는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6의 그래프는 청색 호스트층을 이용한 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타낸 그래프와 청색 호스트층이 형성되지 않은 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타낸 그래프이다.
도 6의 Case A는 청색 호스트층이 형성되지 않은 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타내고 있으며, Case A에 따른 유기 전계 발광 소자는 ITO/HIL/HTL/청색 발광층(Blue Emitting Layer:이하,B-EML)(25nm)/ETL/EIL/Cathode의 구조를 가진다. 여기서, 청색 발광층의 두께는 25nm의 두께로 형성된다.
도 6의 Case B는 청색 호스트층이 형성된 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타내고 있으며, Case B에 따른 유기 전계 발광 소자는 ITO/HIL/HTL/청색호스트층(Blue Host Layer;이하, BHL)(5nm)/B-EML(25nm)/ETL/EIL/Cathode의 구조를 가진다. 여기서, 청색 발광층의 두께는 25nm의 두께로 형성되며, 청색 호스트층은 5nm의 두께로 형성된다.
도 6의 Case C는 청색 호스트층이 형성된 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타내고 있으며, Case C에 따른 유기 전계 발광 소자는 ITO/HIL/HTL/BHL(5nm)/B-EML(20nm)/ETL/EIL/Cathode의 구조를 가진다. 여기서, 청색 발광층의 두께는 20nm의 두께로 형성되며, 청색 호스트층은 5nm의 두께로 형성된다.
도 6의 Case D는 청색 호스트층이 형성된 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타내고 있으며, Case D에 따른 유기 전계 발광 소자는 ITO/HIL/HTL/BHL(10nm)/B-EML(25nm)/ETL/EIL/Cathode의 구조를 가진다. 여기서, 청색 발광층의 두께는 25nm의 두께로 형성되며, 청색 호스트층은 10nm의 두께로 형성된다.
도 6의 Case E는 청색 호스트층이 형성된 유기 전계 발광 소자에 따른 청색 발광 피크를 나타내고 있으며, Case E에 따른 유기 전계 발광 소자는 ITO/HIL/HTL/BHL(10nm)/B-EML(15nm)/ETL/EIL/Cathode의 구조를 가진다. 여기서, 청색 발광층의 두께는 15nm의 두께로 형성되며, 청색 호스트층은 10nm의 두께로 형성된다.
CIEx CIEy
Case A 0.141 0.091
Case B 0.141 0.093
Case C 0.142 0.090
Case D 0.141 0.099
Case E 0.141 0.091
[표 1]은 Case A,B,C,D,E에 따른 유기 전계 발광 소자의 색 좌표 값을 나타내고 있다.
이와 같이, [표 1] 및 도 6에 도시된 바와 같이 정공 수송층과 청색 발광층 사이에 청색 호스트층을 삽입하여도 청색의 색 특성의 변화가 없다.
도 7a 내지 도 7g는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 기판(101) 상에 버퍼막(116), 액티브층(114), 게이트 전극(106), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)을 포함한 구동 박막 트랜지스터가 형성된다.
구체적으로, 기판(101) 상에 SiO2 등과 같은 무기 절연 물질이 전면 증착되어 버퍼막(116)이 형성된다. 액티브층(114)은 버퍼막(116) 상에 아몰퍼스-실리콘을 증착한 후 그 아몰퍼스-실리콘을 레이저/열처리 공정으로 결정화하여 폴리-실리콘이 되게 한 다음, 그 폴리-실리콘을 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다.
그런 다음, 액티브층(114)이 형성된 버퍼막(116) 상에 무기 절연 물질이 전면 증착되어 게이트 절연막(112)이 형성된다. 게이트 절연막(112) 상에 게이트 금속층을 형성한 후, 그 게이트 금속층을 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 게이트 전극(106)이 형성된다. 이러한, 게이트 전극(106)을 마스크로 이용하여 액티브층(114) 각각에 n+ 불순물을 주입하여 액티브층의 채널 영역(114C)을 사이에 두고 마주보는 소스 영역(114S) 및 드레인 영역(114D)이 형성된다.
이 후, 게이트 전극(106)이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 무기 절연 물질이 전면 증착되어 층간 절연막(126)이 형성된다. 이어서, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 층간 절연막(126) 및 게이트 절연막(112)을 관통하여 액티브층의 소스 및 드레인 영역(114S,114D)을 각각 노출시키는 소스 및 드레인 컨택홀(124S,124D)이 형성된다.
다음, 소스 및 드레인 컨택홀(124S,124D)이 형성된 층간 절연막(126) 상에 소스/드레인 금속층을 형성하며, 그 소스/드레인 금속층을 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 소스 및 드레인 전극(108,110)을 형성한다. 이에 따라, 소스 전극 및 드레인 전극(108,110)은 소스 및 드레인 컨택홀(124S,124D) 각각을 통해 소스 영역(114S) 및 드레인 영역(114D)과 각각 접속된다.
도 7b를 참조하면, 소스 및 드레인 전극(108,110)이 형성된 기판(101) 상에 화소 컨택홀(120)을 가지는 유기 보호막(119)이 형성된다.
구체적으로, 소스 및 드레인 전극(108,110)이 형성된 기판(101) 상에 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 전면 형성됨으로써 유기 보호막(119)이 형성된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 유기 보호막(119)이 패터닝됨으로써 화소 컨택홀(120)이 형성된다. 이러한, 화소 컨택홀(120)은 유기 보호막(119)을 관통하여 드레인 전극(110)을 노출시킨다.
도 7c를 참조하면, 유기 보호막(119)이 형성된 기판(101) 상에 제1 전극(232)이 형성된다.
구체적으로, 유기 보호막(119)이 형성된 기판(101) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 ITO(Indium Tin Oxide; 이하,ITO), IZO(Indium Zinc Oxide; 이하,IZO) 등과 같은 투명 도전층이 형성된다. 이어서, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 투명 도전층이 패터닝됨으로써 구동 트랜지스터의 드레인 전극(108)과 접속된 제1 전극(232)이 형성된다.
도 7d를 참조하면, 제1 전극(232)이 형성된 기판(101) 상에 뱅크홀(135)을 가지는 뱅크 절연막(130)이 형성된다.
구체적으로, 제1 전극(232)이 형성된 기판(101) 상에 스핀리스 또는 스핀코팅 등의 코팅 방법을 통해 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 전면 형성된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 유기 절연막이 패터닝됨으로써 뱅크홀(135)을 포함하는 뱅크 절연막(130)이 형성된다. 뱅크홀(135)은 각 화소 영역의 뱅크 절연막(130)을 관통하여 제1 전극(232)을 노출시킨다.
도 7e를 참조하면, 뱅크 절연막(130)이 형성된 기판(101) 상에 정공 주입층(234) 및 정공 수송층(235)이 형성된다.
구체적으로, 뱅크 절연막(130) 사이에 마련된 뱅크홀(135) 내에 정공 주입층(234) 및 정공 수송층(235)이 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 등과 같은 용액 공정(Soluble Process)을 통해 형성된다.
도 7f를 참조하면, 정공 주입층(234) 및 정공 수송층(235)이 형성된 뱅크홀(135) 내에 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)이 형성된다.
구체적으로, 정공 주입층(234) 및 정공 수송층(235)이 형성된 뱅크홀(135) 각각에 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)이 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 등과 같은 용액 공정(Soluble Process)을 통해 형성된다. 이때, 적색 발광층(236R)은 적색 인광 성분의 도펀트로 형성되며, 저분자 또는 고분자 재료로 형성될 수 있다. 그리고, 녹색 발광층(236G)은 녹색 인광 성분의 도펀트로 형성되며, 저분자 또는 고분자 재료로 형성될 수 있다.
도 7g를 참조하면, 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)이 형성된 기판(101) 전면에 청색 호스트층(242), 청색 발광층(244), 전자 수송층(246), 제2 전극(248)이 진공 증착 방법을 통해 순차적으로 형성된다.
구체적으로, 청색 호스트층(242)은 적색 발광층(236R) 및 녹색 발광층(236G)의 삼중항 에너지 레벨보다 높은 재질로 형성된다. 이때, 청색 호스트층(242)은 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)이 2.5eV~3.0eV인 재질을 이용한다. 또한, 청색 호스트층(242)은 정공 및 전자의 이동도가 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s의 범위를 가지는 재질을 이용한다.
그리고, 청색 발광층(244)은 청색 형광 성분의 도펀트로 형성되며, 저분자 재료로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 정공 주입층(234), 정공 수송층(235), 적색 발광층(236R), 녹색 발광층(236G)은 용액 공정을 통해 형성하며, 청색 호스트층(242), 청색 발광층(244), 전자 수송층(246), 제2 전극(248)은 진공 증착 방법을 통해 형성된다. 즉, 적색 및 녹색 발광층(236R,236G)은 용액 공정을 통해 형성하여 비용을 감소시키면서 색좌표 및 효율이 좋지 못한 청색 발광층(244)은 색좌표 및 효율이 좋은 진공 증착 유기 재료로 형성한다. 이에 따라, 본 발명은 비용을 감소시키면서 청색 발광층(244)의 색좌표 및 효율을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
101 : 기판 108 : 소스 전극
110: 드레인 전극 112 : 게이트 절연막
114 : 액티브층 116 : 버퍼막
120 : 화소 컨택홀 126 : 층간 절연막
130 : 뱅크 절연막 232 : 제1 전극
234 : 정공 주입층 235 : 정공 수송층
236R : 적색 발광층 236G : 녹색 발광층
242 : 청색 호스트층 244 : 청색 발광층
246 : 전자 수송층 248 : 제2 전극

Claims (13)

  1. 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극과;
    상기 제1 전극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과;
    상기 뱅크 절연막에 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 적층된 정공 주입층 및 정공 수송층과;
    상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 적색광을 출사하는 적색 발광층과;
    상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 형성되어 녹색광을 출사하는 녹색 발광층과;
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면 상에 형성된 청색 호스트층과;
    상기 청색 호스트층의 전면 상에 형성된 청색 발광층과;
    상기 청색 발광층의 전면 상에 순차적으로 형성된 전자 수송층 및 제2 전극을 포함하며,
    상기 청색 호스트층의 정공 및 전자의 이동도는 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s 이며,
    상기 청색 호스트층은 상기 청색 발광층의 HOMO 준위와 동일한 HOMO 준위를 가져 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층 각각으로부터의 상기 청색 발광층으로 정공이 전달됨을 억제되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 청색 호스트층의 삼중항 에너지 레벨이 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 레벨보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청색 호스트층의 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)은 2.5eV~3.0eV으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정공 주입층, 정공 수송층, 적색 발광층, 녹색 발광층은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing)과 같은 용액 공정(Soluble Process)으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 청색 호스트층, 청색 발광층, 전자 수송층, 제2 전극은 진공 증착 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층은 저분자 또는 고분자 재료로 형성되고, 상기 청색 발광층은 저분자 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
  8. 기판 상에 박막 트랜지스터를 마련하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터와 접속된 제1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제1 전극 상에 뱅크 절연막을 형성하고, 상기 뱅크 절연막을 관통하여 제1 전극을 노출시키는 뱅크홀을 형성하는 단계와;
    상기 뱅크 절연막의 의해 구획된 뱅크홀 각각에 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층을 용액 공정으로 형성하는 단계와;
    상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 적색 발광층을 용액 공정으로 형성하는 단계와;
    상기 뱅크홀 내에 형성된 정공 수송층 위에 녹색 발광층을 용액 공정으로 형성하는 단계와;
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층이 형성된 기판의 전면 상에 순차적으로 청색 호스트층, 청색 발광층, 전자 수송층, 제2 전극을 진공 증착 방법으로 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 청색 호스트층의 정공 및 전자의 이동도는 각각 10-8㎠/V·s~10-4㎠/V·s 이며, 상기 청색 호스트층은 상기 청색 발광층의 HOMO 준위와 동일한 HOMO 준위를 갖는 재료로 형성하여, 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층 각각으로부터의 상기 청색 발광층으로 정공이 전달됨을 억제시키는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 청색 호스트층은 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 레벨보다 높은 재질로 형성하는 것을 특징으로 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 청색 호스트층은 삼중항 에너지 레벨(T1 Level)이 2.5eV~3.0eV인 재질을 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층은 저분자 또는 고분자 재료로 형성되고, 상기 청색 발광층은 저분자 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 용액 공정은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.
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