KR102081723B1 - 유기 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 상에 형성된 양극과 음극; 상기 양극과 음극 사이에 형성된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함하여 이루어지고, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소에 각각 패턴 형성되어 있고, 상기 발광층은 상기 적색 화소에 패턴 형성된 적색 발광층 및 상기 녹색 화소에 패턴 형성된 녹색 발광층으로 이루어지고, 상기 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 상기 기판 전체면 상에 형성되어 있으며, 상기 청색 공통층의 삼중항의 △T1 레벨이 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자 및 그 제조방법{Organic Light Emitting Device And Method of manufacturing the same}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대면적화가 용이한 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode) 사이에 발광층이 형성된 구조를 가지며, 음극에서 발생된 전자 및 양극에서 발생된 정공이 발광층 내부로 주입되면 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성되고, 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 하는 소자이다.
이하, 도면을 참조로 종래 유기 발광 소자에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 기판(1), 및 상기 기판(1) 상에 형성된 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함하여 이루어진다.
상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 각각은 양극(Anode)(10)과 음극(Cathode)(70) 사이에 적층된 복수의 유기층을 포함하여 이루어지는데, 구체적으로 양극(Anode)(10), 정공 주입층(Hole Injecting Layer:HIL)(20), 정공 수송층(Hole Transporting Layer:HTL)(30), 발광층(Emitting Layer: EML)(40), 전자 수송층(Electron Transporting Layer: ETL)(50), 전자 주입층(Electron Injecting Layer: EIL)(60), 및 음극(Cathode)(70)을 포함하여 이루어진다.
상기 정공 주입층(HIL)(20)은 상기 양극(10) 상에 형성되어 있고, 상기 정공수송층(HTL)(30)은 상기 정공 주입층(HIL)(20) 상에 형성되어 있다.
상기 발광층(EML)(40)은 상기 정공 수송층(HTL)(30) 상에 형성되어 있으며, 각각의 화소별로 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 광을 발광하는 유기물질로 이루어져 있다.
상기 전자 수송층(ETL)(50)은 상기 발광층(EML)(40) 상에 형성되어 있고, 상기 전자 주입층(EIL)(60)은 상기 전자 수송층(ETL)(50) 상에 형성되어 있고, 상기 음극(70)은 상기 전자 주입층(EIL)(60) 상에 형성되어 있다.
이와 같은 종래의 유기 발광 소자는 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 별로 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)을 통해 복수의 유기층을 적층하여 제조된다. 이때, 진공 증착 공정으로 유기층을 적층함에 있어서 각각의 화소 별로 패턴화된 유기층을 적층할 필요가 있고, 따라서 새도우 마스크를 이용하여 진공 증착 공정을 수행하게 된다.
그러나, 이와 같은 새도우 마스크를 이용하여 진공 증착 공정을 통해 제조되는 종래의 유기 발광 소자의 경우 상기 새도우 마스크의 크기를 증가시키면 새도우 마스크와 기판 사이의 균일한 간격유지가 용이하지 않아서 대면적 적용이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 새도우 마스크를 적용하지 않아 대면적 적용이 용이한 유기 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 상에 형성된 양극과 음극; 상기 양극과 음극 사이에 형성된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함하여 이루어지고, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소에 각각 패턴 형성되어 있고, 상기 발광층은 상기 적색 화소에 패턴 형성된 적색 발광층 및 상기 녹색 화소에 패턴 형성된 녹색 발광층으로 이루어지고, 상기 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 상기 기판 전체면 상에 형성되어 있으며, 상기 청색 공통층의 삼중항의 △T1 레벨이 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상의 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 각각에 양극, 정공 주입층, 및 정공 수송층을 차례로 패턴 형성하는 공정; 상기 정공 수송층 상의 상기 적색 화소에 적색 발광층을 패턴 형성함과 더불어 상기 정공 수송층 상의 상기 녹색 화소에 녹색 발광층을 패턴 형성하는 공정; 및 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함한 기판의 전체면 상에 청색 공통층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 차례로 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 적색 발광층, 및 녹색 발광층은 용액 상태의 패턴화 공정을 통해 형성하고, 상기 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 양극과 음극 사이에 형성되는 다수의 유기층들이 새도우 마스크 없이 형성될 수 있기 때문에, 새도우 마스크의 크기 제약을 받지 않아 대면적 적용이 용이한 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 청색 공통층의 삼중항의 △T1 레벨이 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨(level)보다 높기 때문에 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에서 청색(B) 광의 발광이 방지되어 색 특성이 향상되고 유기 발광 소자의 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적색(R) 발광층, 녹색(B) 발광층 및 청색(B) 공통층에서의 삼중항의 △T1 레벨(level)을 보여주는 도면이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 비교예 및 실시예에 따른 녹색(G) 화소의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 비교예 및 실시예에 따른 적색(R) 화소의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 도시한 제조 공정도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 표면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 기판(1), 및 상기 기판(1) 상에 형성된 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함하여 이루어진다.
상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소는 서로 동일한 패턴으로 형성되어 있고, 상기 청색(B) 화소는 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소와 상이한 패턴으로 형성되어 있다.
구체적으로, 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소는 차례로 적층된 양극(Anode)(100), 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 발광층(EML)(400), 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 전자 주입층(EIL)(700), 및 음극(Cathode)(800)을 포함하여 이루어진다.
반면에, 상기 청색(B) 화소는 차례로 적층된 양극(Anode)(100), 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 전자 주입층(EIL)(700), 및 음극(Cathode)(800)을 포함하여 이루어진다.
상기 양극(100)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 기판(1) 상에 각각 패턴 형성되어 있다. 상기 양극(100)은 전도성 및 일함수(work function)가 높은 투명한 도전물질, 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2 또는 ZnO 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 양극(100)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정 및 포토리소그라피(Photolithography) 공정의 조합에 의해서 각각의 화소 별로 패턴 형성될 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL)(200)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 양극(100) 상에 각각 패턴 형성되어 있다. 상기 정공 주입층(HIL)(200)은 MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 정공 주입층(HIL)(200)은 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 용액 상태의 정공 주입층 조성물을 준비한 후 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 각각의 화소 별로 패턴 형성될 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)(300)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 정공 주입층(HIL)(200) 상에 각각 패턴 형성되어 있다. 상기 정공 수송층(HTL)(300)은 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine) 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 정공 수송층(HTL)(300)은 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 용액 상태의 정공 수송층 조성물을 준비한 후 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 각각의 화소 별로 패턴 형성될 수 있다.
상기 발광층(EML)(400)은 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에서 상기 정공 수송층(HTL)(300) 상에 각각 패턴 형성되어 있다. 상기 적색(R) 화소에 패턴 형성된 발광층(EML)은 호스트 물질에 적색(R) 도펀트가 도핑된 인광물질로 이루어질 수 있고, 상기 녹색(G) 화소에 패턴 형성된 발광층(EML)은 호스트 물질에 녹색(G) 도펀트가 도핑된 인광물질로 이루어질 수 있다. 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소의 발광층(EML)에 사용되는 호스트 물질은 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질로 이루어질 수 있다. 상기 카바졸계 화합물은 CBP(4,4-N,N'-dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene) 또는 mCP 유도체 등을 포함할 수 있고, 상기 금속 착물은 ZnPBO(phenyloxazole) 금속 착물 또는 ZnPBT(phenylthiazole) 금속 착물 등을 포함할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 적색(R) 화소의 발광층(EML)(400)은 550nm 내지 730nm의 피크(peak) 파장 범위의 적색 광을 발광할 수 있고, 상기 녹색(G) 화소의 발광층(EML)(400)은 490nm 내지 600nm의 피크(peak) 파장 범위의 녹색 광을 발광할 수 있다.
이와 같은 발광층(EML)(400)은 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 용액 상태의 발광층 조성물을 준비한 후 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 별로 패턴 형성될 수 있다.
상기 청색 공통층(BCL)(500)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함한 기판(1)의 전체면 상에 형성되어 있다. 이와 같은 청색 공통층(BCL)(500)은 기판(1)의 전체면 상에 형성되므로 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에서는 상기 발광층(EML)(400)의 상면에 형성되어 있고, 상기 청색(B) 화소에서는 상기 정공 수송층(HTL)(300)의 상면에 형성되어 있다.
상기 청색 공통층(BCL)(500)은 기본적으로 청색(B) 화소에서 청색광을 발광하는 발광층으로 기능한다. 따라서, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 청색광 발광을 위한 제1 호스트 물질 및 도펀트를 포함하여 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 안트라센(anthracene) 유도체, 카바졸 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광의 제1 호스트 물질 및 형광의 청색(B) 도펀트를 포함하여 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 청색(B) 화소의 청색 공통층(BCL)(500)은 450nm 내지 480nm의 피크(peak) 파장 범위의 청색 광을 발광할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 별도의 새도우 마스크 없이 기판(1)의 전체면 상에 형성되므로 상기 청색(B) 화소뿐만 아니라 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 내에도 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 적색(R) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500) 및 상기 녹색(G) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500)에서 액시톤(exciton)이 생성될 경우, 다시 말하면, 상기 적색(R) 화소 및 상기 녹색(G) 화소 내의 청색 공통층(BCL)(500)에서 청색 광이 발광하게 되면 상기 적색(R) 화소에서 발광하는 적색 광 및 상기 녹색(G) 화소에서 발광하는 녹색 광의 색 특성이 저하되고 유기 발광 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생한다.
따라서, 상기 적색(R) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500) 및 상기 녹색(G) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500)에서 액시톤이 생성되는 것을 차단하는 것이 바람직하며, 이를 위해서 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 제2 호스트 물질을 추가로 포함한다.
즉, 상기 제2 호스트 물질은 상기 적색(R) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500) 및 상기 녹색(G) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면에 형성된 청색 공통층(BCL)(500)에서 청색 광이 발광하는 것을 방지하는 역할을 한다.
이와 같은 제2 호스트 물질은 구체적으로 다음과 같은 특성을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제2 호스트 물질은 삼중항의 △T1 레벨(level)이 높은 형광물질로 이루어짐으로써 적색(R) 발광층(EML)(400) 및 녹색(R) 발광층(EML)(400)의 액시톤(exiton)이 상기 청색 공통층(BCL)(500)으로 이동하지 못하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적색(R) 발광층, 녹색(B) 발광층 및 청색(B) 공통층에서의 삼중항의 △T1 레벨(level)을 보여주는 도면이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 적색(R) 발광층 및 녹색(B) 발광층에서 삼중항의 △T1 레벨(level) 보다 청색(B) 공통층에서 삼중항의 △T1 레벨(level)이 높다. 이와 같이, 청색 공통층(BCL)(500)의 삼중항의 △T1 레벨(level)이 적색(R) 및 녹색(G) 발광층(EML)(400)의 삼중항의 △T1 레벨(level)보다 높게 되면, 액시톤이 청색 공통층(BCL)(500)에서 적색(R) 또는 녹색(G) 발광층(EML)(400)으로는 이동할 수 있지만 적색(R) 또는 녹색(G) 발광층(EML)(400)에서 청색 공통층(BCL)(500)으로 이동하기는 힘들다. 따라서, 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소의 경우 상기 청색 공통층(BCL)(500)에서 청색(B) 광의 발광이 방지된다.
도 3에서 미설명 부호인 S0는 단일항 상태(Singlet state)의 바닥상태를 의미하고, S1은 단일항 상태의 들뜬 상태를 의미한다.
상기 청색 공통층(BCL)(500)의 삼중항의 △T1 레벨(level)은 상기 청색 공통층(BCL)(500)을 구성하는 제1 호스트 물질 및 제2 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨(level)에 의해서 결정될 수 있는데, 일반적으로 청색 광 발광을 위해 적용되는 제1 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨(level)을 증가시키는 데는 한계가 있으므로 삼중항의 △T1 레벨(level)이 높은 제2 호스트 물질을 추가함으로써 상기 청색(B) 공통층(BCL)(500)의 삼중항의 △T1 레벨(level)을 높인 것이며, 이를 위해서 제2 호스트 물질은 그 삼중항의 △T1 레벨(level)이 2.5 이상의 높은 레벨인 것이 바람직하다.
한편, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 전자 수송 특성 및 정공 수송 특성을 구비하고 있는 것이 상기 청색(B) 화소에서 청색 광의 발광 효율을 향상시키는데 바람직할 수 있다.
따라서, 상기 청색 공통층(BCL)(500)을 구성하는 제1 호스트 물질 및 제2 호스트 물질은 각각 전자 수송 특성 및 정공 수송 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 청색 광 발광을 위한 제1 호스트 물질의 전자 수송 능력은 1.0 × 10-6 cm2/V·s 보다 클 수 있다. 또한, 삼중항의 △T1 레벨(level) 상승을 위한 제2 호스트 물질의 정공 수송 능력은 1.0 × 10-5 cm2/V·s 보다 클 수 있다.
또한, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 전자(electron)를 잘 수용하고 수용한 전자를 잘 가두는(confinement) 특성을 구비함으로써 청색(B) 화소에서 청색 광의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 점을 감안할 때, 청색 광 발광을 위한 제1 호스트 물질은 -2.9eV 내지 -3.1eV 범위의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨(Level) 및 -5.8eV 내지 -6.1eV 범위의 Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨(Level)을 가질 수 있다. 또한, 삼중항의 △T1 레벨(level) 상승을 위한 제2 호스트 물질은 -2.5eV 내지 -2.7eV 범위의 Lumo 레벨 및 -5.6eV 내지 -5.8eV 범위의 Homo 레벨을 가질 수 있다.
이상과 같이, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 청색 광 발광을 위한 제1 호스트 물질, 청색 광 발광을 위한 도펀트, 및 삼중항의 △T1 레벨(level) 상승을 위한 제2 호스트 물질로 이루어질 수 있는데, 상기 제1 호스트 물질과 제2 호스트 물질의 조합에 의해서 상기 청색 공통층(BCL)(500)의 삼중항의 △T1 레벨(level) 특성 등이 결정될 수 있으며, 따라서, 그와 같은 특성을 고려하여 상기 제1 호스트 물질과 제2 호스트 물질이 중량비를 조절할 수 있다. 예로서, 상기 제1 호스트 물질과 제2 호스트 물질 사이의 중량비는 0.01:99.99 ~ 99.99:0.01의 범위가 될 수 있다.
또한, 상기 제1 호스트 물질은 서로 상이한 2종 이상의 청색 광 발광을 위한 형광 호스트 물질의 조합으로 이루어질 수 있고, 상기 제2 호스트 물질은 서로 상이한 2종 이상의 높은 삼중항의 △T1 레벨(level)을 구비한 형광 호스트 물질의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 비교예 및 실시예에 따른 녹색(G) 화소의 스펙트럼을 보여주는 그래프로서, 도 4(a)는 상기 청색 공통층(BCL)(500)으로서 상기 제1 호스트 물질과 청색 도펀트의 조합을 이용한 비교예에 따른 녹색(G) 화소의 스펙트럼에 해당하고, 도 4(b)는 상기 청색 공통층(BCL)(500)으로서 상기 제1 호스트 물질, 제2 호스트 물질 및 청색 도펀트의 조합을 이용한 본 발명의 실시예에 따른 녹색(G) 화소의 스펙트럼에 해당한다.
도 4(a)에서와 같이 비교예의 경우 460nm 근방의 단파장대 영역에서 청색 광이 발광하는데 반하여, 도 4(b)에서와 같이 실시예의 경우 단파장대 영역에서 청색 광이 발광하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 비교예의 경우에 비하여 실시예의 경우가 녹색(G) 화소에서 발광하는 녹색 광의 색 특성이 우수함을 알 수 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 비교예 및 실시예에 따른 적색(R) 화소의 스펙트럼을 보여주는 그래프로서, 도 5(a)는 상기 청색 공통층(BCL)(500)으로서 상기 제1 호스트 물질과 청색 도펀트의 조합을 이용한 비교예에 따른 적색(R) 화소의 스펙트럼에 해당하고, 도 5(b)는 상기 청색 공통층(BCL)(500)으로서 상기 제1 호스트 물질, 제2 호스트 물질 및 청색 도펀트의 조합을 이용한 본 발명의 실시예에 따른 적색(R) 화소의 스펙트럼에 해당한다.
도 5(a)에서와 같이 비교예의 경우 460nm 근방의 단파장대 영역에서 청색 광이 발광하는데 반하여, 도 5(b)에서와 같이 실시예의 경우 단파장대 영역에서 청색 광이 발광하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 비교예의 경우에 비하여 실시예의 경우가 적색(R) 화소에서 발광하는 적색 광의 색 특성이 우수함을 알 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 전자 수송층(ETL)(600)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소에서 상기 청색 공통층(BCL)(500) 상에 형성되어 있다. 상기 전자 수송층(ETL)(600)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 전자 수송층(ETL)(600)은 상기 청색 공통층(BCL)(500)과 마찬가지로, 기판(1)의 전체면 상에 형성되어 있고, 따라서, 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성될 수 있다.
상기 전자 주입층(EIL)(700)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소에서 상기 전자 수송층(ETL)(600) 상에 형성되어 있다. 상기 전자 주입층(EIL)(700)은 LIF 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 전자 주입층(EIL)(700)도 기판(1)의 전체면 상에 형성되어 있고, 따라서, 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성될 수 있다.
상기 음극(800)은 낮은 일함수를 가지는 금속, 예로서, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 칼슘(Ca) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 음극(800)도 기판(1)의 전체면 상에 형성되어 있고, 따라서, 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 및 발광층(EML)(400)은 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 용액 상태의 조성물을 이용하여 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 각각의 화소 별로 패턴 형성될 수 있고, 상기 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 및 전자 주입층(EIL)(700)은 별도의 새도우 마스크 없이 기판의 전체면 상에 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극(Anode)(100)과 음극(Cathode)(800) 사이에 형성되는 다수의 유기층들이 새도우 마스크 없이 형성될 수 있기 때문에, 새도우 마스크의 크기 제약을 받지 않아 대면적 적용이 용이한 장점이 있다.
상기 용액 상태의 패턴화 공정을 통해서 각 화소 별로 패턴 형성되는 상기 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 및 발광층(EML)(400)의 총 두께는 500Å 내지 3000Å 범위일 수 있고, 상기 기판의 전체면 상에 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 형성되는 상기 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 및 전자 주입층(EIL)(700)의 총 두께는 100Å 내지 2000Å 범위일 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 도시한 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 이하에서는, 구성요소의 재료 등과 같이 전술한 바와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(1) 상의 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 각각에 양극(Anode)(100), 정공 주입층(HIL)(200), 및 정공 수송층(HTL)(300)을 차례로 패턴 형성한다.
구체적으로는, 상기 기판(1) 상에 MOCVD 공정 및 포토리소그라피 공정의 조합에 의해서 상기 양극(100)을 패턴 형성하고, 상기 양극(100) 상에 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 정공 주입층(HIL)(200)을 패턴 형성하고, 상기 정공 주입층(HIL)(200) 상에 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 잉크젯 공정을 통해서 정공 수송층(HTL)(300)을 패턴 형성한다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 정공 수송층(HTL)(300) 상의 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 각각에 발광층(EML)(400)을 패턴 형성한다.
구체적으로는, 상기 정공 수송층(HTL)(300) 상에 용액 상태의 패턴화 공정, 예로서 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 적색(R) 발광층(EML)(400) 및 녹색(G) 발광층(EML)(400)을 패턴 형성한다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함한 기판(1)의 전체면 상에 청색 공통층(BCL)(500)을 형성한다.
구체적으로는, 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소의 발광층(EML)(400)의 상면 및 상기 청색(B) 화소의 정공 수송층(HTL)(300)의 상면에 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 청색 공통층(BCL)(500)을 증착한다.
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함한 기판(1)의 전체면 상에 전자 수송층(ETL)(600), 전자 주입층(EIL)(700) 및 음극(Cathode)(800)을 차례로 형성한다.
구체적으로는, 상기 청색 공통층(BCL)(500) 상에 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 전자 수송층(ETL)(600)을 증착하고, 상기 전자 수송층(ETL)(600) 상에 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 전자 주입층(EIL)(700)을 증착하고, 상기 전자 주입층(EIL)(700) 상에 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 음극(Cathode)(800)을 증착한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판(1) 상에 박막 트랜지스터층(900)이 형성되어 있고, 상기 박막 트랜지스터층(900) 상에 뱅크층(980)과 더불어 전술한 양극(Anode)(100), 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 발광층(EML)(400), 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 전자 주입층(EIL)(700), 및 음극(Cathode)(800)이 형성되어 있다. 이하에서는, 구성요소의 재료 등과 같이 전술한 바와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 박막 트랜지스터층(900)은 게이트 전극(910), 게이트 절연막(920), 액티브층(930), 소스 전극(940a), 드레인 전극(940b), 및 보호막(950)을 포함하여 이루어진다.
상기 게이트 전극(910)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 각각에서 상기 기판(1) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(920)은 상기 게이트 전극(910)을 포함한 기판 전체면 상에 형성되어 있다.
상기 액티브층(930)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소 각각에서 상기 게이트 절연막(920) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 소스 전극(940a) 및 드레인 전극(940b)은 상기 액티브층(930) 상에 서로 마주하면서 패턴 형성되어 있다.
상기 보호막(950)은 상기 소스 전극(940a) 및 드레인 전극(940b)을 포함한 기판 전체면 상에 형성되어 있다.
이상과 같은 박막 트랜지스터층(900)은 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예로서, 상기 박막 트랜지스터층(900)은 게이트 전극(910)이 액티브층(930)의 아래에 형성된 보텀 게이트(Bottom Gate) 구조뿐만 아니라 게이트 전극(910)이 액티브층(930)의 위에 형성되는 탑 게이트(Top gate) 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 뱅크층(980)은 상기 보호막(950) 상에 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 뱅크층(980)은 상기 게이트 전극(910), 액티브층(930), 소스 전극(940a) 및 드레인 전극(940b)과 오버랩되도록 패턴 형성되어 있으며, 이와 같은 뱅크층(980)에 의해서 발광 영역이 정의된다.
상기 양극(Anode)(100)은 상기 보호막(950)에 형성된 콘택홀을 통해서 상기 박막트랜지스터층(900)의 드레인 전극(940b)과 연결되어 있다. 이와 같은 양극(100)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 보호막(950) 상에 각각 패턴 형성되어 있다.
상기 정공 주입층(HIL)(200)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 양극(100) 상에 각각 패턴 형성되어 있다.
상기 정공 수송층(HTL)(300)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소에서 상기 정공 주입층(HIL)(200) 상에 각각 패턴 형성되어 있다.
상기 발광층(EML)(400)은 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소에서 상기 정공 수송층(HTL)(300) 상에 각각 패턴 형성되어 있다.
이상과 같은 상기 정공 주입층(HIL)(200), 정공 수송층(HTL)(300), 및 발광층(EML)(400)은 잉크젯(ink-jet) 공정을 통해서 상기 뱅크층(980)에 의해서 정의된 발광 영역 내에 패턴 형성되어 있다.
상기 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함한 기판(1)의 전체면 상에 형성되어 있다. 즉, 상기 청색 공통층(BCL)(500)은 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정(Vacuum evaporation process)으로 상기 적색(R) 화소 및 녹색(G) 화소 내의 상기 발광층(EML)(400)의 상면, 상기 청색(B) 화소 내의 상기 정공 수송층(HTL)(300)의 상면, 및 상기 뱅크층(980)의 상면에 형성되어 있다.
상기 전자 수송층(ETL)(600), 상기 전자 주입층(EIL)(700), 및 상기 음극(Cathode)(800)은 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소를 포함한 기판(1)의 전체면 상에 차례로 형성되어 있다.
구체적으로, 상기 전자 수송층(ETL)(600)은 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500) 상에 형성되어 있고, 상기 전자 주입층(EIL)(700)은 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 전자 수송층(ETL)(600) 상에 형성되어 있고, 상기 음극(Cathode)(800)은 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 전자 주입층(EIL)(700) 상에 형성되어 있다.
이상과 같은 상기 청색 공통층(Blue common layer: BCL)(500), 전자 수송층(ETL)(600), 상기 전자 주입층(EIL)(700), 및 상기 음극(Cathode)(800)은 별도의 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정으로 상기 뱅크층(980)에 의해서 정의된 발광 영역뿐만 아니라 상기 뱅크층(980) 상에도 형성되어 있다.
1: 기판 100: 양극
200: 정공 주입층 300: 정공 수송층
400: 발광층 500: 청색 공통층
600: 전자 수송층 700: 전자 주입층
800: 음극 900: 박막트랜지스터층
980: 뱅크층

Claims (10)

  1. 기판 상에 형성된 양극과 음극;
    상기 양극과 음극 사이에 형성된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함하여 이루어지고,
    상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소에 각각 패턴 형성되어 있고,
    상기 발광층은 상기 적색 화소에 패턴 형성된 적색 발광층 및 상기 녹색 화소에 패턴 형성된 녹색 발광층으로 이루어지고,
    상기 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 상기 기판 전체면 상에 형성되어 있으며,
    상기 청색 공통층의 삼중항의 △T1 레벨이 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높고,
    상기 청색 공통층은 상기 적색 화소에서는 상기 적색 발광층의 상면에 형성되어 있고, 상기 녹색 화소에서는 상기 녹색 발광층의 상면에 형성되어 있고, 상기 청색 화소에서는 상기 정공 수송층의 상면에 형성되어 있고,
    상기 청색 공통층은 청색 광 발광을 위한 제1 호스트 물질, 청색 광 발광을 위한 도펀트, 및 삼중항의 △T1 레벨 상승을 위한 제2 호스트 물질을 포함하고,
    상기 제2 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨은 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨이 2.5 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 호스트 물질의 전자 수송 능력은 1.0 × 10-6 cm2/V·s 보다 크고, 상기 제2 호스트 물질의 정공 수송 능력은 1.0 × 10-5 cm2/V·s 보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 호스트 물질은 -2.9eV 내지 -3.1eV 범위의 Lumo 레벨 및 -5.8eV 내지 -6.1eV 범위의 Homo 레벨을 가지고,
    상기 제2 호스트 물질은 -2.5eV 내지 -2.7eV 범위의 Lumo 레벨 및 -5.6eV 내지 -5.8eV 범위의 Homo 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 호스트 물질 및 제2 호스트 물질 중 적어도 하나는 서로 상이한 2종 이상의 형광 호스트 물질의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층은 인광물질을 포함하여 이루어지고, 상기 청색 공통층은 형광물질을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 기판 상의 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 각각에 양극, 정공 주입층, 및 정공 수송층을 차례로 패턴 형성하는 공정;
    상기 정공 수송층 상의 상기 적색 화소에 적색 발광층을 패턴 형성함과 더불어 상기 정공 수송층 상의 상기 녹색 화소에 녹색 발광층을 패턴 형성하는 공정; 및
    상기 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함한 기판의 전체면 상에 청색 공통층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 차례로 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    상기 정공 주입층, 정공 수송층, 적색 발광층, 및 녹색 발광층은 용액 상태의 패턴화 공정을 통해 형성하고,
    상기 청색 공통층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 새도우 마스크 없이 진공 증착 공정을 통해 형성하고,
    상기 청색 공통층의 삼중항의 △T1 레벨이 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높고,
    상기 청색 공통층은 상기 적색 화소에서는 상기 적색 발광층의 상면에 형성되어 있고, 상기 녹색 화소에서는 상기 녹색 발광층의 상면에 형성되어 있고, 상기 청색 화소에서는 상기 정공 수송층의 상면에 형성되어 있고,
    상기 청색 공통층은 청색 광 발광을 위한 제1 호스트 물질, 청색 광 발광을 위한 도펀트, 및 삼중항의 △T1 레벨 상승을 위한 제2 호스트 물질로 이루어지고,
    상기 제2 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨이 상기 적색 발광층 및 녹색 발광층의 삼중항의 △T1 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 호스트 물질의 삼중항의 △T1 레벨이 2.5 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
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