KR102314735B1 - 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 소자는 애노드, 상기 애노드 상에 제공되며 아릴아민 유도체를 포함하는 정공 보조층, 상기 정공 보조층 상에 제공된 발광층, 상기 발광층 상에 제공된 전자 보조층, 및 상기 전자 보조층 상에 제공된 캐소드를 포함한다. 상기 전자 보조층은 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 비플루오렌 유도체를 포함한다.

Description

유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치(flat display device)는 크게 발광형과 수광형으로 분류할 수 있다. 발광형으로는 평판 음극선관(flat catHode ray tube)과, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)과, 유기 발광 표시 장치 (organic ligHt emitting display, OLED)등이 있다. 상기 유기 발광 표시 장치는 자발광형 표시 장치로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하고, 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
이에 따라, 유기 발광 표시 장치는 디지털 카메라나, 비디오 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기나, 스마트 폰이나, 초슬림 노트북이나, 태블릿 퍼스널 컴퓨터나, 플렉서블 디스플레이 장치와 같은 모바일 기기용 디스플레이 장치나, 초박형 텔레비전 같은 대형 전자/전기 제품에 적용할 수 있어서 각광받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에 주입되는 정공과 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 주입된 정공과 전자가 결합한 여기자(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광한다.
본 발명의 목적은 고품질의 영상을 제공하는 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 애노드, 상기 애노드 상에 제공되며 아릴아민 유도체를 포함하는 정공 보조층, 상기 정공 보조층 상에 제공된 발광층, 상기 발광층 상에 제공된 전자 보조층, 및 상기 전자 보조층 상에 제공된 캐소드를 포함한다. 상기 전자 보조층은 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 비플루오렌 유도체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 9, 10-디아릴안트라센 유도체 및 상기 비플루오렌 유도체의 중량비는 7:3 내지 3:7일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 제공된 정공 보조층을 더 포함하며, 상기 정공 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 아릴아민을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112014069972619-pat00001
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 무치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기 폴리시클로아릴기, n은 2 내지 4의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 아릴아민은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014069972619-pat00002
Figure 112014069972619-pat00003
Figure 112014069972619-pat00004
Figure 112014069972619-pat00005
Figure 112014069972619-pat00006
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 3으로 표시된다.
[화학식 3]
Figure 112014069972619-pat00007
Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기,
Ar2은 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 나프탈렌기,
HAr1 및 HAr2은 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 퀴놀리닐기, 또는 이소퀴놀리닐기,
P 및 q은 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수,
p 또는 q이 2 이상의 경우 HAr1끼리 또는 HAr2끼리는 각각 동일하거나 다르다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112014069972619-pat00008
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 5로 표시된다.
[화학식 5]
Figure 112014069972619-pat00009
R1 내지 R6는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 탄소수 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 카르복시기, 또는 이들의 조합이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 또는 이들의 조합이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112014069972619-pat00010
Figure 112014069972619-pat00011
Figure 112014069972619-pat00012
상기한 구조를 갖는 유기 발광 소자는 표시 장치에 채용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 배선부, 상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터, 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 광효율 및 수명이 개선된 고품질의 유기 발광 소자 및 이를 채용한 표시 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자가 표시 장치에 채용되었을 때 하나의 화소의 회로도이다.
도 3는 도 2에 도시된 화소의 평면도이다.
도 4은 도 3의 I-I'선에 따른 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 '위에' 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 '바로 위에' 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 '아래에' 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 '바로 아래에' 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 기판(SUB) 상에 순차적으로 적층된 애노드(AND), 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 보조층, 발광층(EML), 전자 보조층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 캐소드(CTD)를 포함한다.
상기 기판(SUB)은 유리, 수정, 유기 고분자 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 상기 기판(SUB)을 이루는 유기 고분자로는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 등을 들 수 있다. 상기 기판(SUB)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.
상기 애노드(AND)는 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 도전성을 갖는다.
상기 애노드(AND)는 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 정공 주입층를 형성하기 전에 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL)은 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine, N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민), TDATA(4,4',4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N,N'-디페닐아미노)트리페닐아민), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine, 4,4',4"-트리스{N,-(2-나프틸)-N-페닐아미노}-트리페닐아민), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid, 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid, 폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS(Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 주입층(HIL)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 정공 주입층(HIL)이 진공 증착법 또는 스핀 코팅법에 의해 형성되는 경우, 그 형성 조건은 재료로 사용되는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층(HIL)의 특성에 따라 다를 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL)의 두께는 약 100Å 에서 약 10,000Å, 바람직하게는 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine] ; 4-4' -시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]) 등을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 50Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 800Å으로 형성될 수 있다. 상기 정공 수송층(HTL)은 진공 증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 진공 증착법에 의하여 정공 수송층(HTL)을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 수송층(HTL)의 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 수송층(HTL)의 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 100℃ 내지 500℃, 진공도 10-8 Torr 내지 10-3Torr, 증착 속도 0.01Å/sec 내지 100Å/sec의 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
상기 스핀 코팅법에 의하여 정공 수송층(HTL)을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 수송층(HTL)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 수송층(HTL)의 특성 등에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 코팅 속도는 약 2,000rpm 내지 5,000rpm의 범위, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 범위에 서 적절히 선택될 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)과 상기 정공 주입층(HIL)은 별개의 층으로도 형성될 수 있으나, 정공 주입과 정공 수송 기능을 모두 수행하는 단일층(정공 기능층으로 지칭함; 미도시)으로도 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 정공 기능층은 상술한 정공 주입층 재료 및 정공 수송층 재료 중에서 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 정공 기능층의 두께는 약 500Å 내지 약 10,000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL), 상기 정공 수송층(HTL), 또는 상기 정공 기능층은 상기 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료들 이외에도, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 예를 들어, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ (tetracyanoquinodimethane; 테트라시아노퀴논디메탄) 및 F4TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyano-1,4-benzoquinonedimethane; 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논디메탄) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층(HIL), 상기 정공 수송층(HTL) 또는 상기 정공 기능층이 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 상기 층들 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 불균일하게(unhomogeneous) 분산되거나 농도 구배(gradient)를 갖도록 분포될 수 있다.
상기 정공 보조층은 후술할 발광층에서의 전자 및 여기자가 정공 수송층으로 들어가는 저지하기 위한 것으로서, 상기 정공 수송층과 상기 발광층 사이에 배치된다. 여기서, 상기 정공 보조층을 이루는 재료는 상기 발광층으로부터 상기 정공 수송층으로 고에너지 전자가 들어갈 확률이 매우 작도록, 충분히 큰 에너지 장벽(예를 들어, 상기 발광층의 LUMO 에너지 레벨보다 상당히 낮은 LUMO 에너지 레벨)을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 상기 정공 보조층은 또한, 여기자가 상기 발광층으로부터 확산되어 나오는 것을 방지할 수 있다.
상기 정공 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 아릴아민을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112014069972619-pat00013
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 무치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기 폴리시클로아릴기이고, n은 2 내지 4의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 아릴아민은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014069972619-pat00014
Figure 112014069972619-pat00015
Figure 112014069972619-pat00016
Figure 112014069972619-pat00017
Figure 112014069972619-pat00018
상기 발광층(EML)은 발광 재료 중 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 상기 발광 재료는 호스트 및 도펀트를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 호스트로는 Alq3(트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; 4,4'-비스(N-카바졸일)-1,1'-비페닐), PVK(poly(n-vinylcabazole), 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TCTA(4,4',4"-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine; 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene; 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene; 3-터셔리-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), DSA(distyrylarylene; 디스티릴아릴렌), CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2'-dimethyl-biphenyl; 4,4'-비스(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐) 등을 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도펀트로는 형광 도펀트나 인광 도펀트와 같은 다양한 도펀트들이 사용될 수 있다. 상기 인광 도펀트로는 Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr, Hf 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한 유기 금속 착체일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 적색 도펀트로서 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine; Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium; 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate); 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)) 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 녹색 도펀트로는, Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium; 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III); 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium; 트리스(2-(4-톨릴)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7- tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one; 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온) 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 청색 도펀트로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III); 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl; 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl; 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene; 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등이 사용될 수 있다.
Figure 112014069972619-pat00019
Figure 112014069972619-pat00020
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광층(EML)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광층(EML)의 두께는 약 100Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층(EML)의 두께는 재료의 종류나 소자의 구조에 따라 달리 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광층(EML)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법등과 같은 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 전자 보조층은, 상기 발광층에서의 정공 및 여기자가 상기 발광층으로부터 나와 상기 전자 수송층으로 들어가는 것을 저지하기 위한 것으로서, 상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 배치된다. 상기 전자 보조층을 이루는 재료는 상기 전자 수송층으로 고에너지 정공이 들어갈 확률이 매우 작도록, 충분히 큰 에너지 장벽(예를 들어, 상기 발광층의 HOMO 에너지 레벨보다 상당히 높은 HOMO에너지 레벨)을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 상기 전자 보조층은 또한, 여기자가 상기 발광층으로부터 확산되어 나오는 것을 방지할 수 있다.
상기 전자 보조층은 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 비플루오렌 유도체를 포함한다. 상기 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 상기 비플루오렌 유도체는 중량비가 7:3 내지 3:7일 수 있다. 상기 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 상기 비플루오렌 유도체의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 정공 저지층으로서의 기능이 어려우며, 이에 따라 소자의 광효율 및 수명이 감소한다.
상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 3으로 표시된다.
[화학식 3]
Figure 112014069972619-pat00021
Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기,
Ar2은 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 나프탈렌기,
HAr1 및 HAr2은 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 퀴놀리닐기, 또는 이소퀴놀리닐기,
P 및 q은 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수,
p 또는 q이 2 이상의 경우 HAr1끼리 또는 HAr2끼리는 각각 동일하거나 다르다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112014069972619-pat00022
상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 5로 표시된다.
[화학식 5]
Figure 112014069972619-pat00023
R1 내지 R6는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 탄소수 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 카르복시기, 또는 이들의 조합이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 또는 이들의 조합이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112014069972619-pat00024
Figure 112014069972619-pat00025
Figure 112014069972619-pat00026
상기 전자 수송층(ETL)은 예를 들면, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum; 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl; 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline; 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum; 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-비페닐-4-올라토)알루미늄), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate); 베릴륨 비스(벤조퀴놀린-10-올에이트)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 등과 같은 재료를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 200-400Å 또는 약 250-350Å일 수 있다.
상기 전자 수송층(ETL)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법 또는 LB법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 증착법 및 상기 스핀 코팅법에 의하여 전자 수송층(ETL)을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다를 수 있으며, 상기 정공 수송층(HTL)과 실질적으로 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
상기 전자 주입층(EIL)은 상기 전자 수송층(ETL) 표면 상에 제공되며, 금속 함유 물질로 이루어질 수 있다. 상기 금속 함유 물질로는 LiF, LiQ (Lithium quinolate; 리튬 퀴놀레이트), Li2O, BaO, NaCl, CsF 등이 사용될 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 전자 수송층 표면에 전자 주입층 물질을 통상적인 방법으로 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 상기 유기 금속염은 에너지 밴드갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층과 상기 전자 주입층은 본 발명의 일 실시예와 같이 별도의 층으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 전자 수송층과 상기 전자 주입층은 전자 수송과 전자 주입 기능을 모두 수행하는 단일층(전자 기능층으로 지칭함; 미도시)으로도 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 전자 기능층은 상술한 전자 주입층 재료 및 전자 수송층 재료 중에서 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 캐소드(CTD)는 낮은 일함수를 가지는 금속이나 합금 또는 전기도전성 화합물이나 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 캐소드(CTD)는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 구조를 갖는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 애노드(AND)와 캐소드(CTD)에 각각 전압이 인가됨에 따라 애노드(AND) 전극으로부터 주입된 정공(hole)은 발광층(EML)으로 이동되고, 상기 캐소드(CTD) 전극으로부터 주입된 전자가 발광층(EML)으로 이동된다. 상기 전자와 상기 정공은 발광층(EML)에서 재결합하여 여기자(exciton)을 생성하며, 상기 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
상기한 구조를 갖는 유기 발광 소자는 상기 발광층 내의 전자나 정공이 인접한 정공 수송층이나 전자 수송층으로 들어가는 것이 방지됨으로써 발광층 내에서 효과적으로 발광이 일어나며, 상기 발광층 이외의 층에서 발광함으로써 발생할 수 있는 소자의 열화가 방지되어 수명이 증가된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 효능에 대해 실시예 및 비교예를 들어 설명하기로 한다.
하기 표 1은 기존 발명에 따른 유기 발광 소자와 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서의 발광 효율과 수명을 나타낸 실시예이다. 하기 표 1에서 T95은 최초 발광시의 휘도를 100%로 하였을 때 95%의 휘도를 나타내기까지 소요된 시간을 의미한다.
　 정공 보조층 전자 보조층 효율 cd/A) 수명(T95 hr)
9,10-디아릴안트라센 비플루오렌 비율
실시예 1 H-01 E1 T1 5:5 5.2 130
실시예 2 H-02 E1 T1 7:3 5.0 120
실시예 3 H-03 E1 T2 5:5 5.1 120
실시예 4 H-08 E1 T2 7:3 5.6 110
실시예 5 H-09 E1 T2 4:6 5.5 130
실시예 6 H-13 E1 T3 5:5 5.4 110
실시예 7 H-14 E1 T5 5:5 5.5 120
실시예 8 H-15 E1 T7 5:5 5.6 130
실시예 9 H-02 E2 T1 5:5 5.4 120
실시예 10 H-08 E2 T2 7:3 5.3 130
실시예 11 H-13 E2 T2 3:7 5.1 100
실시예 12 H-15 E2 T3 4:6 5.2 110
실시예 13 H-14 E5 T6 5:5 5.3 110
실시예 14 H-15 E8 T7 7:3 5.4 140
실시예 15 H-14 E9 T4 5:5 5.5 120
비교예1 - - 　- 　- 3.7 55
비교예2 H-01 - 　- 　- 4.6 47
비교예3 - E1 　- 　10:0 4.5 35
비교예4 H-15 - 　- 　- 4.4 50
비교예5 - E2 　- 　10:0 4.7 60
비교예6 H-01 　 T1 0:10　 5.5 70
비교예7 H-15 E1 　- 10:0　 3.9 68
표 1에 있어서, 실시예 1은 다음과 같은 과정을 통해 제조되었으며, 이어지는 실시예 2 내지 15은 정공 보조층과 전자 보조층의 재료를 달리 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되었다.
애노드로는 코닝(corning) 사의 15Ω/cm2 (500Å) ITO 유리 기판을 이용하였으며, 상기 코닝 사의 ITO유리 기판을 50mm x 50mm x 0.5mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 10분 동안 초음파 세정한 후, 10분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하였다.
상기 기판을 진공 증착 장치에 설치한 후, 상기 애노드가 형성된 유리 기판 상에 2TNATA를 600Å 두께로 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 NPB를 300Å의 두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층의 상부에 정공 보조층 재료인 H-01을 100Å의 두께로 증착하여 정공 보조층을 형성하였다. 상기 정공 보조층 상에 발광층(EML)에 호스트 재료인 MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene; 2-메틸-9,10-비스(나프탈렌-2-일)안트라센)과 도핑(doping) 재료인 화합물 BD(N 1,N 1,N 6,N 6-tetraphenyl-1,9-dihydropyrene-1,6-diamine; N 1,N 1,N 6,N 6-테트라페닐-1,9-디히드로피렌-1,6-디아민)를 95:5의 중량비로 하여 300Å의 두께의 발광층을 형성하였다. 상기 발광층의 상부에 9,10-디아릴안트라센 E1과 비플루오렌 T-1을 5:5의 중량비로 혼합하여 50Å의 두께의 전자 보조층을 되도록 형성하였다. 그 다음 상기 전자 보조층의 상부에 Alq3를 300Å의 두께로 증착하여 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에는 Al를 1200Å(음극 전극)의 두께로 진공 증착하여 캐소드를 형성하였다.
상기 표 1에 있어서, 비교예 1은 정공 보조층 및 전자 보조층을 제외하고 실시예 1과 방식으로 형성되었다. 즉, 비교예 1은 기판 상에 애노드, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 캐소드가 순차적으로 적층되며 정공 보조층과 전자 보조층이 생략되었다. 비교예 2 및 비교예 4는 전자 보조층이 생략된 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. 비교예 3 및 비교예 5는 정공 보조층이 생략되었으며, 전자 보조층에 비플루오렌 유도체 없이 9,10-디아릴안트라센 유도체만 갖는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. 비교예 6은 전자 보조층의 재료 중 9,10-디아릴안트라센 유도체가 생략된 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되었다. 비교예 7은 비플루오렌 유도체가 생략된 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 제조되었다.
다시, 상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 정공 보조층과 전자 보조층을 채용한 실시예 1 내지 비교예 15를 살펴보면, 발광 효율이 5.0cd/A 내지 5.6cd/A이었다. 이에 비해, 정공 보조층과 전자 보조층 중 어느 하나만을 채용하거나, 두 층을 모두 채용하였더라도 전자 보조층에 9,10-디아릴안트라센 유도체와 비플루오렌 유도체 중 하나만을 채용한 비교예 1 내지 비교예 7을 살펴보면, 비교예 6을 제외하고 발광 효율이 3.7cd/A 내지 4.7cd/A로 매우 낮았다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 15는 모두 100시간 이상의 수명을 가지나, 비교예 1 내지 비교예 7은 최소 35시간 내지 70시간의 수명을 가졌다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 정공 보조층과 전자 보조층을 채용하여 유기 발광 소자를 제조하는 경우, 고효율과 장수명을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 구조를 갖는 유기 발광 소자는 다양한 전자 소자, 예를 들어, 조명 기구나 표시 장치에 채용될 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자가 표시 장치에 채용되었을 때 하나의 화소의 회로도이고, 도 3는 도 2에 도시된 화소의 평면도이며, 도 4은 도 3의 I-I'선에 따른 단면도이다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 채용한 표시 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상이 구비되는 적어도 하나의 화소(PXL)를 포함한다. 상기 화소(PXL)는 복수 개 제공되어 매트릭스 형태로 배열될 수 있으나, 본 실시예에서는 설명의 편의상 하나의 화소(PXL)만 도시하였다.
상기 화소(PXL)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 구동 전압 라인(DVL)으로 이루어진 배선부와, 상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자, 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 일 방향으로 연장된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 교차하는 타 방향으로 연장된다. 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 데이터 라인(DL)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 박막 트랜지스터에 주사 신호를 전달하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 박막 트랜지스터에 데이터 신호를 전달하며, 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 박막 트랜지스터에 구동 전압을 제공한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 유기 발광 소자를 제어하기 위한 구동 박막 트랜지스터(TR2)와, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)를 스위칭 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)를 포함할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에서는 한 화소(PXL)가 두 개의 박막 트랜지스터(TR1, TR2)를 포함하는 것을 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소(PXL)에 하나의 박막 트랜지스터와 커패시터, 또는 하나의 화소(PXL)에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 구비할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 제1 게이트 전극(GE1)과 제1 소스 전극(SE1), 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 상기 제1 게이트 전극(GE1)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결되며, 상기 제1 소스 전극(SE1)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(즉, 제2 게이트 전극(GE2))에 연결된다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 상기 게이트 라인(GL)에 인가되는 주사 신호에 따라 상기 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호를 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)에 전달한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)는 제2 게이트 전극(GE2)과, 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)에 연결되고 상기 소스 제2 전극(EL2)은 상기 구동 전압 라인(DVL)에 연결되며, 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 유기 발광 소자에 연결된다.
상기 유기 발광 소자는 발광층(EML)과, 상기 유기층(OL)을 사이에 두고 서로 대향하는 애노드(AND) 및 캐소드(CTD)을 포함한다. 상기 유기층은 설명의 편의를 위해 단층으로 표시되었으나, 순차적으로 적층된 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 보조층, 발광층(EML), 전자 보조층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함한다.
상기 애노드(AND)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)과 연결된다. 상기 캐소드(CTD)에는 공통 전압이 인가되며, 상기 유기층(OL)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 출력 신호에 따라 발광함으로써 영상을 표시한다.
상기 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)과 상기 제2 소스 전극(SE2) 사이에 연결되며, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 적층 순서에 따라 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자가 적층되는, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성의 베이스 기판(BS)을 포함한다.
상기 베이스 기판(BS) 상에는 버퍼층(BFL)이 형성된다. 상기 버퍼층(BFL)은 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터들(TR1, TR2)에 불순물이 확산되는 것을 막는다. 상기 버퍼층(BFL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며, 베이스 기판(BS)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 버퍼층(BFL) 상에는 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)이 제공된다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 상기 제2 반도체층(SM2)은 반도체 소재로 형성되며, 각각 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)와 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 활성층으로 동작한다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)은 각각 소스 영역(SA), 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이에 제공된 채널 영역(CA)을 포함한다. 상기 제1 반도체층(SM1)과 상기 제2 반도체층(SM2)은 각각 무기 반도체 또는 유기 반도체로부터 선택되어 형성될 수 있다. 상기 소스 영역(SA) 및 상기 드레인 영역(DA)은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑될 수 있다.
상기 제1 반도체층(SM1) 및 제2 반도체층(SM2) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다.
상기 게이트 절연막(GI) 상에는 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)이 제공된다. 상기 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)은 각각 상기 제1 반도체층(SM1)과 제2 반도체층(SM2)의 채널 영역(CA)에 대응되는 영역을 커버하도록 형성된다.
상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2) 상에는 상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2)을 덮도록 층간 절연막(IL)이 제공된다.
상기 층간 절연막(IL)의 상에는 제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2)이 제공된다. 상기 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 게이트 절연막(GI) 및 상기 층간 절연막(IL)에 형성된 콘택홀에 의해 상기 제1 반도체층(SM1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)에 각각 접촉된다. 상기 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 게이트 절연막(GI) 및 상기 층간 절연막(IL)에 형성된 콘택홀에 의해 상기 제2 반도체층(SM2)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)에 각각 접촉된다.
상기 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 드레인 전극(DE1), 상기 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 드레인 전극(DE2) 상에는 패시베이션막(PL)이 제공된다. 상기 패시베이션막(PL)은 상기 스위칭 및 구동 박막 트랜지스터들(TR1, TR2)를 보호하는 보호막의 역할을 할 수도 있고, 그 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
상기 패시베이션막(PL) 상에는 유기 발광 소자의 애노드로서 애노드(AND)이 제공된다. 상기 애노드(AND)은 상기 패시베이션막(PL)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)에 연결된다.
상기 애노드(AND) 등이 형성된 베이스 기판(BS) 상에는 각 화소에 대응하도록 화소 영역(PA)을 구획하는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 상기 화소 정의막(PDL)은 상기 애노드(AND)의 상면을 노출하며 상기 화소의 둘레를 따라 상기 베이스 기판(BS)으로부터 돌출된다.
상기 화소 정의막(PDL)에 의해 둘러싸인 화소 영역(PA)에는 유기층(OL)이 제공되며, 상기 유기층(OL) 상에는 캐소드(CTD)이 제공된다.
상기 캐소드(CTD) 상에는 상기 캐소드(CTD)을 커버하는 봉지막(SL)이 제공된다.
상기한 방법으로 제조된 유기 발광 소자는 상기 유기 발광층으로부터 출사된 광이 사용자의 눈에 시인되어 영상이 표시되는 표시 장치로 기능할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 각 실시예는 서로 다른 구조를 갖도록 제시되었으나, 각 구성 요소 중 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 구성 요소들이 서로 조합되거나 치환된 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
AND : 애노드
CTD : 캐소드
EIL : 전자 주입층
EML : 발광층
ETL : 전자 수송층
HTL : 정공 수송층
SUB : 기판

Claims (20)

  1. 애노드;
    상기 애노드 상에 제공되며 아릴아민 유도체를 포함하는 정공 보조층;
    상기 정공 보조층 상에 제공된 발광층;
    상기 발광층 상에 제공되며, 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 비플루오렌 유도체를 포함하는 전자 보조층; 및
    상기 전자 보조층 상에 제공된 캐소드를 포함하며,
    상기 비플루오렌 유도체는 스피로-비플루오렌 유도체를 미포함하는 유기 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 9, 10-디아릴안트라센 유도체 및 상기 비플루오렌 유도체의 중량비는 7:3 내지 3:7인 유기 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 정공 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 아릴아민을 포함하는 유기 발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure 112021039002540-pat00055

    Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 무치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기 폴리시클로아릴기,
    n은 2 내지 4의 정수이다.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 아릴아민은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 소자.
    [화학식 2]
    Figure 112014069972619-pat00028

    Figure 112014069972619-pat00029

    Figure 112014069972619-pat00030

    Figure 112014069972619-pat00031

    Figure 112014069972619-pat00032
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 발광 소자.
    [화학식 3]
    Figure 112014069972619-pat00033

    Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기,
    Ar2은 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 나프탈렌기,
    HAr1 및 HAr2은 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 퀴놀리닐기, 또는 이소퀴놀리닐기,
    P 및 q은 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수,
    p 또는 q이 2 이상의 경우 HAr1끼리 또는 HAr2끼리는 각각 동일하거나 다르다.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 소자.
    [화학식 4]
    Figure 112014069972619-pat00034
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 5로 표시되는 유기 발광 소자.
    [화학식 5]
    Figure 112021039002540-pat00056

    R1 내지 R6는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 탄소수 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 카르복시기, 또는 이들의 조합이고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 또는 이들의 조합이다.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 소자.
    [화학식 6]
    Figure 112014069972619-pat00036

    Figure 112014069972619-pat00037

    Figure 112014069972619-pat00038
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 애노드와 상기 정공 보조층 사이에 정공 수송층을 더 포함하는 유기 발광 소자.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 정공 수송층은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민), NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민), 및 TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine] ; 4-4' -시클로헥실리덴 비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민]) 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 전자 보조층과 상기 캐소드 사이에 전자 수송층을 더 포함하는 유기 발광 소자.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum; 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄), TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl; 1,3,5-트리(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline; 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum; 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-비페닐-4-올라토)알루미늄), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate); 베릴륨 비스(벤조퀴놀린-10-올에이트)), 및 ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 소자.
  13. 배선부;
    상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자를 포함하며,
    상기 유기 발광 소자는,
    애노드;
    상기 애노드 상에 제공된 발광층;
    상기 발광층 상에 제공되고, 9,10-디아릴안트라센 유도체 및 비플루오렌 유도체를 포함하는 전자 보조층; 및
    상기 전자 보조층 상에 제공된 캐소드를 포함하며,
    상기 비플루오렌 유도체는 스피로-비플루오렌 유도체를 미포함하는 유기 발광 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 9, 10-디아릴안트라센 유도체 및 상기 비플루오렌 유도체의 중량비는 7:3 내지 3:7인 유기 발광 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 애노드와 상기 발광층 사이에 제공된 정공 보조층을 더 포함하며,
    상기 정공 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 아릴아민을 포함하`는 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 1]
    Figure 112021039002540-pat00057

    Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 무치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기 폴리시클로아릴기,
    n은 2 내지 4의 정수이다.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 아릴아민은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 2]
    Figure 112014069972619-pat00040

    Figure 112014069972619-pat00041

    Figure 112014069972619-pat00042

    Figure 112014069972619-pat00043

    Figure 112014069972619-pat00044
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 3]
    Figure 112014069972619-pat00045

    Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기,
    Ar2은 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 나프탈렌기,
    HAr1 및 HAr2은 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 퀴놀리닐기, 또는 이소퀴놀리닐기,
    P 및 q은 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수,
    p 또는 q이 2 이상의 경우 HAr1끼리 또는 HAr2끼리는 각각 동일하거나 다르다.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 9,10-디아릴안트라센 유도체는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 4]
    Figure 112014069972619-pat00046
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 5로 표시되는 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 5]
    Figure 112021039002540-pat00058

    R1 내지 R6는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 탄소수 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 카르복시기, 또는 이들의 조합이고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 탄소수 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 탄소수 30의 아민기, 또는 이들의 조합이다.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비플루오렌 유도체는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 중 적어도 어느 하나인 유기 발광 표시 장치.
    [화학식 6]
    Figure 112014069972619-pat00048

    Figure 112014069972619-pat00049

    Figure 112014069972619-pat00050
KR1020140094180A 2014-07-24 2014-07-24 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 KR102314735B1 (ko)

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