KR20000069841A

KR20000069841A - 적층 유기 발광장치

Info

Publication number: KR20000069841A
Application number: KR1019997006016A
Authority: KR
Inventors: 폴 버로우즈; 스티븐알. 포레스트
Original assignee: 엘렌 제이. 시니스갈리; 더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2000-11-25
Also published as: JP2001511296A; US5917280A; TW453132B; CA2277796A1; AU6040998A; WO1998034214A1; EP0954839A1

Abstract

적층 유기 발광장치(stacked organic light emitting device, SOLED)(60)의 개별적인 발광 요소들에 바이어싱하기 위한 배열들. 회로는 접지 전위에 결합되는 하나의 전극 및 적층 형태의 각각의 OLED들에 대한 추가 전극을 가지는 전통적인 SOLED 내의 개별적인 OLED들을 독립적으로 구동하기 위해서 제공된다. 추가적으로, 새로운 SOLED(60) 구조들은 적층 형태의 각각의 OLED가 접지에 연결되는 것 내에서 설명된다. 수직 및 반전된 OLED들을 결합한 SOLED 역시 설명된다.

Description

적층 유기 발광장치{STACKED ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICES}

유기 발광장치들(organic light emitting devices, OLEDs)은 빛을 방사하도록 전류에 의해 여기된 유기 전계 발광(electroluminescent, EL)물질을 사용한 발광장치들이다. 다수의 OLED들은 디스플레이를 형성하기 위해서 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다.

칼라 디스플레이에 있어서, 전형적 원색인 청색, 녹색 및 적색의 다른 색 광을 방사하는 OLED들을 서로 매우 가깝게 배열하는 것이 필수적이다. 그러한 적용에 있어서, 각각이 세 가지 원색들 중 하나의 광을 방사하는 세개의 OLED를 적층 형태로 배열하여 어떤 색이라도 방사될 수 있도록 하는 실색 화소(true color pixel)를 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 구조는 PCT 국제 출원 제 WO 96/19792호에 기술되어 있다.

그러한 적층 구조에 있어서, 하나의 전극 층은 적층 형태의 SOLED 하부(bottom)에 제공되고 또 다른 전극은 적층 형태의 각각의 OLED들 사이에 그리고 적층 형태의 최상위 OLED의 상부(top) 제공된다. 하부 전극 층은 전형적으로 접지와 연결되고, 중간(intermediate) 및 상부 전극 층들은 양 또는 음의 구동전압과 연결된다.

접지에 연결하기 위해서 SOLED에 제공되는 전극 층이 하나 뿐이고, 적층에 있는 각 OLED에 제공되는 추가적인 전극 층이 하나 뿐인 경우, 적층에 있는 각각의 OLED를 서로 독립적으로 구동해야 하는 문제가 발생한다. 따라서, 그러한 적층 OLED의 구성을 구동하는 수단들 또는 적층 OLED의 대안이 되는 구성들을 제공할 필요성이 존재한다.

발명의 요약

본 발명은 적층 OLED 구조 또는 SOLED 구조에 배치된 개별적인 OLED들을 독립적으로 구동하기 위한 장치에 관한 것이다.

하나의 전극만이 적층에 있는 각 OLED 사이에 제공되고, 적층의 하부에 배열된 하나의 전극만이 접지 전위와 연결되는 통상적인 SOLED에 있어서, 본 발명은 구동 회로에 인가된 입력 제어 신호들에 따라서 OLED들 간에 배열된 전극들로 인가하기 위한 전압들을 발생시키는 구동회로를 제공한다. SOLED의 각각의 OLED에 의해 방사되는 빛의 명도는 입력 제어 신호의 레벨과 해당 OLED에 의해 방사되는 빛의 명도가 서로 직접 일치되도록 각각의 입력 제어 신호들에 따라서 구동회로에 의해서 제어된다.

또한, 본 발명은 추가적인 외부 회로 구성요소 없이 적층 구조에 있는 개별적인 OLED들을 직접 제어할 수 있는 SOLED 구조들의 실시예들을 제공한다.

제 1실시예에 있어서, 각 OLED에는 접지에 연결된 제 1전극 및 양 또는 음의 구동 전압에 연결된 제 2전극이 제공된다. 절연 층은 적층에 있는 두 개의 OLED들의 인접 전극 사이에 제공된다.

제 2실시예에 있어서, 적층에 있는 각 OLED에는 접지에 연결하기 위한 제 1전극 및 양의 구동 전압에 연결하기 위한 제 2전극이 제공된다. 절연 층은 적층에 있는 두 개의 OLED들의 인접 전극 사이에 제공된다. 추가적으로, 중간(middle) OLED는 반전된 구조로 형성된다. 이 실시예에서는, 오직 동일 극성의 구동 전압만을 요구하므로서 양극성 전압원을 필요없게 한다.

제 3실시예에 있어서는 하나의 전극 층만이 접지전위에 연결된다. 각 OLED는 직접 제어되고 절연 층은 필요하지 않다. 중간 OLED는 반전된 구조로 형성된다. 동일 극성의 전압만이 요구된다.

본 발명의 회로 및 SOLED들은 컴퓨터 디스플레이, 차량의 정보제공용 디스플레이, 텔레비젼 모니터, 전화기, 프린터, 조명 광고판, 대면적 스크린 및 게시판을 포함하는 광범위한 응용 제품들에 사용될 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명에 따른, 통상적인 적층 OLED 구조를 구동하기 위한 회로의 실시예를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 적층 OLED 구조의 제 1실시예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 적층 OLED 구조의 제 2실시예를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 적층 OLED 구조의 제 3실시예를 도시한 것이다.

본 발명은 발광장치 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 적층 유기 발광장치(stacked organic light emitting devices, SOLEDs) 및 상기 장치를 구동하기 위한 수단에 관한 것이다.

도 1은 적층 OLED(SOLED) 구조(40)를 구동하기 위한 회로의 실시예를 도시한 것이다. 도 1의 SOLED 구조는 각각 화살표 R, G 및 B로 표시되는 적색, 녹색 및 청색광을 방사하는 세 개의 OLED들을 포함한다. 방사되는 실제 색은 본 발명의 목적과는 관련이 없다. 원색인 적색, 녹색 및 청색은 모든 가능한 색의 조합을 만들기 위해서 SOLED들을 사용하는 전형적인 디스플레이 응용 제품들에서 바람직하다. 또한, 적색 OLED가 청색 OLED 상에 적층된 녹색 OLED 위에 적층된 것으로 도시되어 있지만 어떠한 적층 순서도 가능하다. SOLED(40)는 전체가 참고로 도입된 미국 특허 출원 제 08/354,674호 및 제 08/613,207에 설명된 것처럼 제작될 수 있다.

OLED 적층 구조를 구동하기 위한 회로는 도시된 것처럼 연산 증폭기(OP-앰프)로 수행될 수 있는 세 개의 구동기(driver)들(10, 20 및 30)을 포함한다. 각각의 구동기들(10, 20 및 30)은 각각 적층 OLED 구조(40)에 있는 해당 OLED들 중의 하나에 의해 방사되는 광의 소정의 명도를 나타내는 제어 신호가 인가되는 터미날(B, G 또는 R)에 연결된 입력부를 가진다.

적층 OLED구조(40)는 유리와 같은 실질적으로 투명한 물질로 만들어진 기판(50) 상에 제작된다. 적층 구조(40)의 하부 층은 전극 층(47)이다. 도 1의 실시예에 있어서, 전극 층(47)은 양극(anode)으로 작용하며 접지에 연결된다. 청색 광을 방사하는 제 1 OLED는 전극 층(47) 위에 배치된다. 제 1 OLED는 정공 이송 층(hole transporting layer, HTL)으로 작용하는 유기 물질층(46h)을 포함한다. HTL(46h)은 전극 층(47) 상에 증착된다. 또한, 전계 발광 층(electroluminescent layer, EL)뿐만 아니라 전자 이송 층(electron transporting layer, ETL)으로서도 작용하는 유기 층(46e)은 HTL(46h) 상에 증착된다. ETL 및 EL은 두 개의 별개 층들로 선택적으로 수행될 수 있다. 반투명 전극 층(45)는 ETL/EL(46e) 상에 증착된다.

녹색 광을 방사하는 제 2 OLED는 제 1 OLED 위에 제작된다. 제 1 OLED 제작과 유사한 제 2 OLED는 전극 층(45) 상에 증착되는 HTL(44h) 및 HTL(44h) 상에 증착되는 ETL/EL(44e)을 포함한다. 반투명 전극 층(43)은 ETL/EL(44e) 상에 증착된다.

적색 광을 방사하는 제 3 OLED는 제 2 OLED 위에 제작된다. 제 1 OLED 및 제 2 OLED들 제작과 유사한 제 3 OLED는 전극 층(45) 상에 증착되는 HTL(42h) 및 HTL(42h) 상에 증착된 ETL/EL(42e)을 포함한다. 불투명 또는 반투명 전극 층(41)은 ETL/EL(42e) 상에 증착된다.

제 1 및 제 2 OLED 사이에 위치하는 전극(45)은 구동기(10)의 출력부에 연결된다. 구동기(10)는 제 1 OLED를 구동하는 전압 (V_B)를 발생시킨다. 제 1 OLED에 의해 방사되는 청색 광의 명도는 전압 (V_B)의 크기에 의해 제어된다.

제 2 및 제 3 OLED 사이에 위치한 전극(43)은 구동기(20)의 출력부에 연결된다. 구동기(20)는 전압 (V_B)와 함께 제 2 OLED에 의해 방사되는 녹색 광의 명도를 결정하는 전압 (V_G)를 발생시킨다. 보다 상세하게는, 제 2 OLED에 의해 방사된 광의 명도는 제 2 OLED에 인가된 전압의 함수이다. 제 2 OLED에 인가된 전압은 전극(43) 및 전극(45) 사이의 전압, 또는 V_G-V_B이다.

제 3 OLED 위에 위치한 전극(41)은 구동기(30)의 출력부에 결합된다. 구동기(30)는 전압 (V_G)와 함께 제 3 OLED에 의해 방사된 적색 광의 명도를 결정하는 전압 (V_R)을 발생시킨다. 제 3 OLED에 의해 방사된 광의 명도는 제 3 OLED에 인가된 전압, 즉, 전극(41) 및 전극(43) 사이의 전압, 또는 V_R-V_G의 함수이다.

저항(11), (12)과 더불어, OP-앰프(10)는 OP-앰프(10)에 의해서 발생된 전압 (V_B)이 터미날(B)에 인가된 제어 신호의 전압과 동일 또는 비례하도록 구성된다. 저항(11)은 OP-앰프(10)의 반전 입력과 접지 사이에 결합되고 저항(12)은 반전 입력과 OP-앰프(10)의 출력 사이에 결합된다. 이렇게 구성된 OP-앰프(10)의 폐쇄 루프 이득은 저항(11) 및 저항(12)의 값에 의해 결정된다. 보다 상세하게는:

V_B=(1+R₁₂/R₁₁)V(B),

여기서, R₁₁및 R₁₂는 각각 저항(11) 및 저항(12)의 값이고, V(B)는 터미날(B)에 인가된 입력 제어 신호의 전압이다. 저항(12)이 단락 회로로 대체되면, V_B=V(B)가 된다. 즉, 청색 OLED의 명도가 제어 터미날(B)에 인가된 전압에 의해 결정된다.

저항(13), 저항(21), 저항(22) 및 저항(24)와 더불어, OP-앰프(20)는 OP-앰프(20)에 의해 발생되는 전압 (V_G)과 전압 (V_B) 및 터미날(G)에 인가된 전압(V(G))의 합과 비례될 수 있도록 구성될 수 있다. 녹색 OLED에 대한 제어 신호가 인가되는 터미날(G)은 저항(24)을 경유해서 OP-앰프(20)의 비반전 입력부에 연결된다. OP-앰프(10)의 출력은 저항(13)을 경유해서 OP-앰프(20)의 비반전 입력부에 연결된다. 저항(21)은 OP-앰프(20)의 반전 입력부와 접지 사이에 연결되고 저항(22)은 반전 입력부와 OP-앰프(20)의 출력부 사이에 연결된다. 이러한 구성에 있어서, 구동기(20)는 가산 증폭기로 작용한다. 저항(13) 및 저항(24)의 값이 동일하도록 선택되면,

V_G=½(1+R₂₂/R₂₁)[V(G)+V_B]

이 된다. 또한, 저항(21) 및 저항(22)의 값이 동일하도록 선택되면, V_G=V(G)+V_B가 되고, 이 경우 녹색 OLED에 인가된 전압(V_G-V_B)이 V(G)와 동일하게 된다. 이 경우에 있어서, 녹색 OLED의 명도는 터미날(G)에 인가된 신호의 전압에 의해서만 제어된다.

구동기(30)는 구동기(20)와 유사하게 동작하도록 저항(23), 저항(31), 저항(32) 및 저항(33)을 갖는 것으로 구성된다. 저항(23) 및 저항(33)의 값이 서로 동일하도록 선택되고, 저항(31) 및 저항(32)의 값이 서로 동일하도록 선택되면, 적색 OLED에 인가된 전압은 터미날(R)에 인가된 제어 신호의 전압인 V(R)과 동일하게 된다. 이 경우에 있어서, 적색 OLED의 명도는 터미날(R)에 인가된 전압에 의해서만 제어된다.

결과적으로, 적층구조(40)에 있는 각각의 OLED들에 의해 방사된 광의 명도는 다른 OLED들의 명도와 독립저긍로 제어할 수 있고 따라서, 해당 입력 제어 신호들로부터 SOLED의 개별적인 OLED들의 명확한 제어를 제공한다.

적층 구조에 있는 개별적인 OLED에 대한 명복상의 구동 전압이 Vd(전형적으로 대략 10볼트)가 될 경우에는, 전극(41)에 인가된 전압 V_R의 크기가 3Vd(30볼트)만큼 커질 수 있다는 것을 알아야 한다. 이와같이, 구동기(30)는 3Vd의 출력 전압을 전개할 수 있어야 3Vd 또는 그 이상의 공급 전압으로 전원이 공급될 수 있어야 한다.

도 1의 실시예에 있어서, OLED들을 구동하기 위한 전압 V_B, V_G및 V_R은 음의 극성이다. 이것은 개별적인 OLED들로 이루어진 유기 층들의 순서와 하부 전극(47)의 접지에 기인한다. 도 1의 회로가 양의 구동 전압을 필요로 하는 (각 OLED의 ETL/EL 및 HTL이 역전되는 경우에서와 같이 SOLED들에도 적용 가능하다는 것이 명백하다. 또한, 도 1의 회로는 양 또는 음의 극성의 입력 제어 신호들을 가지고 동작되도록 쉽게 변경될 수 있다.

도 2는 적층 형태의 각각의 OLED들에 접지가 제공되는 적층 OLED구조(60)의 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 적층 형태의 개별적인 OLED들은 도 1에서와 같은 추가적인 외부 회로 구성요소 없이 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 본 실시예에 있어서, SOLED에 있는 각각의 OLED들을 구동하기 위한 전압 V_R, V_G및 V_B는 각각의 전압원(51, 52 및 53)으로 표시되었다.

도 2의 적층 OLED구조(60)는 실질적으로 투명한 기판(70) 상에 제작된다. 기판(70) 상에 증착된 제 1층은 청색 OLED 용의 양극으로 작용하는 전극 층(61)이다. 인듐-주석 산화막(indium-tin oxide, ITO)으로 이루어질 수 있는 양극 층(61)은 청색 OLED를 구동하기 위한 본 실시예에서는 양의 전압인 전압 (V_B)을 받는다. 청색 OLED의 유기 층들은 ETL/EL(62e) 및 양극층(61) 전역에 증착된 HTL(62h)를 포함한다. 전극 층(63)은 ETL/EL(62e) 상에 증착된다. ITO층 증착 뒤에 박막의 반투명 층인 Mg:Ag 합금을 증착함으로써 형성될 수 있는 전극 층(63)은 접지 전위에 연결된다.

녹색 OLED를 위한 HTL(64h)은 전극 층(63) 전역에 증착되고 ETL/EL(64e)는 HTL(64h) 상에 증착된다. ITO 및 Mg:Ag 합금의 박막 층으로 이루어진 전극 층(65)은 HTL(64h) 상에 증착된다. 전극 층(65)는 녹색 OLED를 구동하기 위한 본 실시예에서는 음의 전압인 전압(V_G)을 받고, 녹색 OLED의 음극(cathode)으로 작용한다. 청색 OLED의 음극으로 작용하는 전극 층(63)은 녹색 OLED의 양극으로도 작용한다는 것을 유의해야 한다.

절연 층(66)은 음극 층(65) 전역에 증착된다. 절연 층은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 전자 빔 등과 같은 다양한 공정들에 의해서 SiO₂, SiN_X또는 AlO₂와 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. ITO로 이루어질 수 있는 전극 층(67)은 절연 층(66) 전역에 증착된다. 적색 OLED의 양극으로 작용하는 전극 층(67)은 접지 전위에 연결된다. 적색 OLED의 HTL(68h)은 전극 층(67) 전역에 증착되고, ETL/EL(68e)은 HTL(68h) 전역에 증착된다. 적색 OLED의 음극으로 작용하고 Mg:Ag의 합금으로 이루어질 수 있는 전극 층(69)은 ETL/EL(68) 전역에 증착된다. 전극 층(69)은 적색 OLED를 구동하기 위한 본 실시예에서는 음의 전압인 전압(V_R)을 받는다.

도 2의 실시예에 있어서, 전극 층(67)은 접지에 결합되고 전극 층(69)은 음의 전압에 결합된다. 선택적으로, 전극 층(69)을 접지에 결합하고 전극 층(67)을 양의 전압에 결합하는 것도 가능하다.

또한, 도 2의 실시예에 있어서, 정공 이송 층 및 전자 이송 및 전계 발광 층의 증착순서는 적층 형태의 세 가지 모든 OLED들에 동일하다. 즉, 각 경우에 있어서, 전자 이송 및 전계 발광 층은 정공 이송 층 전역에 증착된다. 정공 이송 층이 전자 이송 및 전계 발광 층 전역에 증착되는 것과 같이 역전된 증착순서 역시 가능해야 된다는 것은 명백해야 한다.

또한, 도 2의 실시예에 있어서, 절연 층(66)은 중간 및 상위(upper) OLED들 사이에 배열된 전극 층들 사이에 배열된다. 그러나, 도 2의 실시예는 절연 층이 하위(lower) 및 중간 OLED들 사이에 배열된 전극들 사이에 대신 배열되도록 쉽게 변경될 수 있다. 도 2A는 그러한 실시예를 도시한다.

도 3은 적층 형태의 각각의 OLED들이 접지에 연결되는 적층 OLED 구조(80)의 제 3실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 각각의 전압원들(71, 72 및 73)에 의해 제공되는 모든 OLED 구동 전압들(V_R, V_G및 V_B)은 동일 극성이다. 도 3의 전형적인 실시예에 있어서, SOLED 구조가 음의 구동 전압들로 쉽게 변경될 수 있음이 명백함에도 불구하고, 구동 전압은 양의 극성이다.

도 3의 적층 OLED 구조(80)는 기판(90) 상에 제작된다. 기판(90) 상에 증착된 제 1층은 청색 OLED에 대해 양극으로 작용하는 층(81)이다. ITO로 구성될 수 있는 양극 층(81)은 청색 OLED를 구동하기 위한 전압(V_B)을 받는다. 청색 OLED에 대한 HTL(82h)은 양극 층(81) 전역에 증착되고, 청색 OLED에 대한 ETL/EL(82e)은 HTL(82h) 전역에 증착된다. 전극 층(83)은 ETL/EL(82e) 상에 증착된다. ITO층 증착 후에 Mg:Ag 합금의 박막 층을 증착함으로써 형성될 수 있는 전극 층(83)은 접지 전위에 연결되고, 청색 OLED에 대해서 음극으로 작용한다.

녹색 OLED에 대한 ETL/EL(84e)은 전극 층(83) 전역에 증착되고 HTL(84h)은 ETL/EL(84e) 전역에 증착된다. 녹색 OLED의 ETL/EL 및 HTL의 순서는 하위에 위치한 청색 OLED의 ETL/EL 및 HTL의 순서와 반대라는 사실에 주의를 요한다. ITO로 구성될 수 있는 전극 층(85)은 HTL(83h) 상에 증착되고, 녹색 OLED에 대한 양극으로 작용한다. 전극 층(85)은 녹색 OLED를 구동하기 위한 전압(V_G)을 받는다. 청색 OLED에 대해 음극으로 작용하는 전극 층(83)은 녹색 OLED에 대해 음극으로도 작용한다는 사실에 주의해야 한다.

절연 층(86)은 전극 층(85)의 전역에 증착된다. 절연 층은 PECVD, 전자 빔 등과 같은 다양한 공정들에 의해 증착된 SiO₂, SiN_X또는 AlO₂와 같은 절연물질로 구성될 수 있다. 또 다른 전극 층(87)은 절연 층(86) 전역에 증착된다. 적색 OLED에 대해 양극으로 작용하는 전극 층(87)은 ITO로 구성될 수 있고, 적색 OLED를 구동하기 위한 전압(V_R)에 결합된다. 적색 OLED의 HTL(88h)은 전극 층(87) 전역에 증착되고, ETL/EL(88e)은 HTL(88h) 전역에 증착된다. 적색 OLED의 HTL 및 ETL/EL의 순서가 청색 OLED의 HTL 및 ETL/EL의 순서와는 동일하고 녹색 OLED의 HTL 및 ETL/EL의 순서와는 반대라는 사실에 주의를 요한다. Mg:Ag 합금으로 구성될 수 있는 음극 층(89)은 ETL/EL(88e) 전역에 증착된다. 음극층(89)은 접지 전위에 결합된다.

도 2의 실시예와 같이, 각 층의 HTL 및 ETL/EL의 반대의 증착 순서가 도 3의 실시예로도 가능하다는 사실은 명백하다. 또한, 도 3의 실시예에 있어서, 절연 층(86)은 중간 및 상위 OLED들 사이에 배열된 전극 층들 사이에 배열된다. 그러나, 도 3의 실시예는 절연 층이 하위 및 중간 OLED들 사이에 배열된 전극들 사이에 대신 배열되도록 쉽게 변경될 수 있다. 도 3A는 그러한 실시예를 도시한다.

도 4는 모든 OLED들이 ON 상태이고, 하나의 OLED를 구동하는데 필요로하는 전압(즉, V_d)보다 더 큰 어떠한 전압도 필요로 하지 않을 때, 오직 하나의 전극만이 접지 전위에 결합된 3-색(three-color) 적층 OLED 구조의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한다.

도 4에 도시된 것처럼, SOLED는 유리 기판(100) 상에 제작된다. 전극 층(101)은 1500-4000Å 두께의 ITO층으로 기판(100) 상에 증착되고, 본 실시예에서 청색 광을 방사하는 제 1 OLED에 대해 양극으로 작용한다. HTL(102)은 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]바이페닐 (α-NPD)로 500Å 두께 층 만큼 전극(101) 상에 증착된다. Alq₂OPh로 구성되고 100-1000Å 두께를 가지는 전계 발광 층(103)은 HTL(102) 상에 증착된다. 트리스-(8-하드록시퀴놀린) 알루미늄(Alq₃)으로 구성되는 ETL(104)은 전계 발광 층(103) 상에 200-800Å 두께로 증착된다. 전극 층(105)은 ETL(104) 상에 증착되고 청색 OLED의 음극으로 작용한다. 전극(105)은 Mg:Ag 합금으로 구성될 수 있고 50-200Å의 두께를 가질수 있다. 전극(105)은 접지 전위에 연결된다. 전압원(91)에 의해 제공되는 전압(V_B)은 청색 OLED를 구동하기 위해서 전극(101 및 105)에 인가된다.

본 실시예에서 녹색 발광 OLED인 적층 형태의 제 2 OLED에 대한 구조는 전극(105) 전역에 제작된다. 그러나, 본 실시예에서, 녹색 OLED는 반전된 구성으로 형성된다. Alq₃로 구성되는 ETL/EL(106)은 200-800Å 두께로 전극(105) 상에 증착된다. HTL(107)은 ETL/EL(106) 상에 NPD로 100-1000Å 두께 만큼의 층이 증착된다. 보호 층(108)은 HTL(107) 상에 증착되고 ITO로 구성되는 전극 층(109)은 보호 층(108) 상에 300-1000Å 두께로 증착된다. 보호 층(108)은 3,4,9,10-페릴에네테트라카르복시릭 디안하이드라이드 (PTCDA), 비스(1,2,5-티아디아조로)-P-퀴노비스 (1,3-디티올)(BTQBT), 구리 프탈로시아닌(CuPc), 또는 다른 적당한, 더 경화성인 유기 물질들의 증착에 의해서 형성될 수 있다. 보호 층(108)의 두께는 50-200Å이 바람직할 수 있다. 전극 층(109)은 녹색 OLED에 대해 양극으로 작용하고 전극 층(105)은 음극으로 작용한다. 녹색 OLED를 구동하기 위해서, 전압원(92)에 의해 제공되는 전압(V_G)은 전극 층(109 및 105)에 인가된다.

적색 OLED는 수직 구성 형태로 ITO 전극 층(109) 전역에 제작된다. 100-1000Å의 두께를 가지는 NPD HTL(110)은 전극 층(109) 상에 증착되고, 200-800Å의 두께를 가지는 Alq₃ETL/EL(111)은 HTL(110) 상에 증착된다. 실례로 500-2000Å 두께의 Mg:Ag 합금 층으로 구성되는 금속 전극 층(112)은 ETL/EL(111) 상에 배열되고, 캡(cap) 층(113)으로 완료된다. 산화공정으로부터 장치(device)를 보호하는데 공헌하는 캡 층은 500-2000Å 두께의 은(silver) 층일 수 있다. 전극 층(112)은 적색 OLED의 음극으로 작용하고, 전극 층(109)은 양극으로 작용한다. 적색 OLED를 구동하기 위해서, 전압원(93)에 의해 제공되는 전압(V_R)은 전극 층들(109 및 112)에 인가된다.

도 4의 실시예에 있어서, 세 개의 OLED들 모두가 전압 V_d로 완전 ON 상태(full on)로 구동될 때, 적층 형태의 각각의 OLED들에 대한 정상적인 구동 전압이 V_d라면, 전압(V₁)은 V_d가 되고, 전압(V₂)은 0볼트가 되고, 전압(V₃)은 V_d가 되며, 전압(V₄)는 실질적으로 0볼트가 될 것이다. 그러나, 하부(청색) 및 상부(적색) OLED들이 완전히 ON 상태일 때, 중간(녹색) OLED가 OFF 상태라면, 전압(V₁)은 V_d가 되고, 전압(V₂)는 0볼트가 되고, 전압(V₃)는 실질적으로 0볼트가 되며, 전압(V₄)는 실질적으로 -V_d가 될 것이다. 본 경우에 있어서, 전압(V₂) 및 전압(V₄) 사이의 전압 차는 실질적으로 V_d-(-V_d), 또는 2V_d가 될 것이다. 그러나, 본 전압차는 OFF 상태의 OLED(본 경우에 있어서, 녹색 OLED) 사이의 전압을 OLED가 광을 방사하지 않을 최대 전압으로 유지시킴으로써 실질적으로 감소될 수 있다. OLED의 명목상 완전 ON 상태 구동 전압이 V_d라면, OLED가 광을 방사하지 않는 임계 전압은 대략 0.8V_d이다. 상부 및 하부 OELD들이 V_d의 전압으로 구동될 때, 중간 OLED를 OFF 상태로 유지하기 위해서, 중간(녹색) OLED가 0.8V_d전압 또는 약간 그 이하에서 구동된다면, 전압(V₁)은 V_d가 되고, 전압(V₃)은 0볼트가 되며, 전압(V₃)은 실질적으로 0.8V_d가 되고, 전압(V₄)은 실질적으로 0.8V_d-V_d또는 -0.2V_d가 될 것이다. 본 경우에 있어서, 전압(V₂) 및 전압(V₄) 사이의 전압차는 V_d-(-0.2V_d) 또는 1.2V_d가 될 것이다.

도 4의 SOLED의 각 층의 두께가 상기한 바람직한 두께 범위 이내라 하더라도, 다양한 층들의 특정 두께들은 적층 구조 내에서 마이크로공동 효과(microcavity effect)들을 이용하도록 선택되는 것이 유리하다. 층들 사이의 마이크로공동들은 방사된 광의 필터링을 제공하도록 적층 구조 내에서 만들어질 수 있다. 각각의 OLED에 의해 방사된 광의 색은 층 두께의 선택에 따라 조절될 수 있다.

본 발명의 SOLED에서 다양한 층들의 자세한 조성들 및 두께들이 도 4의 실시예와 관련하여 상기되었음에도 불구하고, 상기 내용은 여기에 설명된 다른 실시예들에도 적용할 수 있다는 것은 명백하다.

여기에 설명된 본 발명은 본 발명의 특허출원과 동일한 날짜에 제출되어 동시 계류중인 출원("DISPLAYS HAVING MESA PIXEL CONFIGURATION," 변리사 서류 제 10020/9호)의 본 건과 더불어 사용될 수 있고, 그들 전체 내용이 참고로 도입되었다.

여기에 설명된 본 발명은 동시 계류중인 출원들("Novel Materials for Multicolor LED's," 변리사 서류 제 10020/2호; "Electron Transporting and Light Emitting Layers Based on Organic Free Radicals," 변리사 서류 제 10020/3호; "Multicolor Display Devices," 변리사 서류 제 10020/4호; 및 "Red-Emitting Organic Light Emitting Devices(LED's)," 변리사 서류 제 10020/5호)의 본건과 더불어 사용될 수 있고, 상기 동시 계류중인 각각의 출원은 1996년 12월 23일에 제출되었고, 이로써 그들 전체 내용은 참고로 도입되었다. 여기서 설명된 본 발명은 1997년 1월 23일에 제출되어 동시 계류중인 출원("Vacuum Deposited, Non-Polymeric Flexible Organic Light Emitting Devices," 변리사 서류 제 10020/8호)의 본 건과 더불어 역시 사용될 수 있고, 그것의 전체 내용은 참고로 도입되었다. 본 발명은 동시 계류중인 미국특허 출원들(제 08/354,674호, 제 08/613,207호, 제 08/632,316호, 제 08/632,322 및 제 08/693,359호)과 미국 가특허 출원들(제 60/010,013호 및 제 60/024,001호)의 각각의 본 건과 더불어 사용될 수 있고, 그들 각각의 출원들 역시 전체 내용이 참고로 도입되었다.

Claims

기판 상에 배열된 적층 유기 발광장치에 있어서,

기판 상에 배열된 제 1 전극;

제 1전극 상에 배열된 유기 층들의 제 1세트;

유기 층들의 제 1세트 상에 배열된 제 2전극;

제 2전극 상에 배열된 유기 층들의 제 2세트;

유기 층들의 제 2세트 상에 배열된 제 3전극;

제 3전극 상에 배열된 절연 층;

절연 층 상에 배열된 제 4전극;

제 4전극 상에 배열된 유기 층들의 제 3세트; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 배열된 제 5전극

을 포함하는 장치.
제 1항에 있어서, 유기 층들의 제 1, 제 2 및 제 3세트들 각각이 전자 이송 층(electron transporting layer) 및 정공 이송 층(hole transporting layer)을 포함하는 장치.
제 2항에 있어서, 전자 이송 층이 전계 발광 층을 포함하는 장치.
제 2항에 있어서, 전자 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들 내의 정공 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 2항에 있어서, 전자 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1및 제 3세트들 내의 정공 이송 층 전역에 배열되고 정공 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 전자 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 2항에 있어서, 정공 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 2항에 있어서, 정공 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층 전역에 배열되고 전자 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 정공 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 1항에 있어서, 제 2 및 제 4전극들이 접지 전위에 결합되는 장치.
제 1항에 있어서, 제 2및 제 5전극들이 접지 전위에 결합되는 장치.
제 1항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들이 청색, 녹색 및 적색으로 구성된 색들의 그룹으로부터 선택된 색의 광을 방사하는 장치.
기판 상에 배열된 적층 유기 발광장치에 있어서,

기판 상에 배열된 제 1전극;

제 1전극 상에 배열된 유기 층들의 제 1세트;

유기 층들의 제 1세트 상에 배열된 제 2전극;

제 2전극 상에 배열된 유기 층들의 제 2세트;

유기 층들의 제 2세트 상에 배열된 제 3전극;

제 3전극 상에 배열된 유기 층들의 제 3세트; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 배열된 제 4전극

을 포함하는 장치.
제 11항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 세트들이 전자 이송 층 및 정공 이송 층을 포함하는 장치.
제 12항에 있어서, 전자 이송 층이 전계 발광 층을 포함하는 장치.
제 12항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 2 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층이 전계 발광 층을 포함하고 유기 층들의 제 1세트가 전자 이송 층 및 유기 층들의 제 1세트의 정공 이송 층 사이에 배열된 전계 발광 층을 포함하는 장치.
제 12항에 있어서, 전자 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1 및 제 3세트들 내의 정공 이송 층 전역에 배열되고 정공 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 전자 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 12항에 있어서, 정공 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층 전역에 배열되고 전자 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 정공 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 11항에 있어서, 유기 층들의 제 2세트가 제 3전극에 인접하게 배열된 보호 층을 포함하는 장치.
제 11항에 있어서, 제 2전극이 접지 전위에 결합되는 장치.
제 11항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들이 청색, 녹색 및 적색으로 구성된 색들의 그룹으로부터 선택된 색의 광을 방사하는 장치.
제 11항에 있어서, 제 1 및 제 3 전극들이 인듐 주석 산화막을 포함하고 제 2 및 제 4전극들이 금속을 포함하는 장치.
제 11항에 있어서, 제 4전극 상에 배열된 캡(cap)을 더 포함하는 장치.
제 1항에 따라서 다수의 발광장치들을 포함하는 디스플레이.
제 1항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 차량.
제 1항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 텔레비젼.
제 1항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 컴퓨터.
제 1항의 발광장치를 포함하는 프린터.
제 1항의 발광장치를 포함하는 스크린.
제 1항의 발광장치를 포함하는 광고판.
제 1항의 발광장치를 포함하는 원격통신 장치.
제 1항의 발광장치를 포함하는 전화기.
제 11항에 따라서 다수의 발광장치들을 포함하는 디스플레이.
제 11항의 발광장치를 포함하는 디스플레이를 포함하는 차량.
제 11항의 발광장치를 포함하는 디스플레이를 포함하는 텔레비젼.
제 11항의 발광장치를 포함하는 디스플레이를 포함하는 컴퓨터.
제 11항의 발광장치를 포함하는 프린터.
제 11항의 발광장치를 포함하는 스크린.
제 11항의 발광장치를 포함하는 광고판.
제 11항의 발광장치를 포함하는 원격통신 장치.
제 11항의 발광장치를 포함하는 전화기.
기판 상에 배열된 적층 유기 발광장치에 있어서,

기판 상에 배열된 제 1전극;

제 1전극 상에 배열된 유기 층들의 제 1세트;

유기 층들의 제 1세트 상에 배열된 제 2전극;

제 2전극 상에 배열된 절연 층;

절연 층 상에 배열된 제 3전극;

제 3전극 상에 배열된 유기 층들의 제 2세트;

유기 층들의 제 2세트 상에 배열된 제 4전극;

제 4전극 상에 배열된 유기 층들의 제 3세트; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 배열된 제 5전극;

을 포함하는 장치.
제 40항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들이 전자 이송 층 및 정공 이송 층을 포함하는 장치.
제 41항에 있어서, 전자 이송 층이 전계 발광 층을 포함하는 장치.
제 41항에 있어서, 전자 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들 내의 정공 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 41항에 있어서, 전자 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1 및 제 3세트들 내의 정공 이송 층 전역에 배열되고 정공 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 전자 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 41항에 있어서, 정공 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 41항에 있어서, 정공 이송 층이 유기 층들 각각의 제 1 및 제 3세트들 내의 전자 이송 층 전역에 배열되고 전자 이송 층이 유기 층들의 제 2세트 내의 정공 이송 층 전역에 배열되는 장치.
제 40항에 있어서, 제 2 및 제 4전극들이 접지 전위에 결합되는 장치.
제 40항에 있어서, 유기 층들 각각의 제 1, 제 2 및 제 3세트들이 청색, 녹색 및 적색으로 구성된 색 그룹으로부터 선택된 색의 광을 방사하는 장치.
제 40항에 따라서 다수의 발광장치들을 포함하는 디스플레이.
제 40항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 차량.
제 40항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 텔레비젼.
제 40항의 발광장치를 포함한 디스플레이를 포함하는 컴퓨터.
제 40항의 발광장치를 포함하는 프린터.
제 40항의 발광장치를 포함하는 스크린.
제 40항의 발광장치를 포함하는 광고판.
제 40항의 발광장치를 포함하는 원격통신 장치.
제 40항의 발광장치를 포함하는 전화기.
기판 상에 적층 유기 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,

기판 상에 제 1전극을 증착하는 단계;

제 1전극 상에 유기 층들의 제 1세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 1세트 상에 제 2전극을 증착하는 단계;

제 2전극 상에 유기 층들의 제 2세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 2세트 상에 제 3전극을 증착하는 단계;

제 3전극 상에 절연 층을 증착하는 단계;

절연 층 상에 제 4전극을 증착하는 단계;

제 4전극 상에 유기 층들의 제 3전극 세트를 증착하는 단계; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 제 5전극을 증착하는 단계

를 포함하는 방법.
기판 상에 적층 유기 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,

기판 상에 제 1전극을 증착하는 단계;

제 1전극 상에 유기 층들의 제 1세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 1세트 상에 제 2전극을 증착하는 단계;

제 2전극 상에 유기 층들의 제 2세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 2세트 상에 제 3전극을 증착하는 단계;

제 3전극 상에 유기 층들의 제 3세트를 증착하는 단계; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 제 4전극을 증착하는 단계;

를 포함하는 방법.
기판 상에 적층 유기 발광장치를 제작하는 방법에 있어서,

기판 상에 제 1전극을 증착하는 단계;

제 1전극 상에 유기 층들의 제 1세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 1세트 상에 제 2전극을 증착하는 단계;

제 2전극 상에 절연 층을 증착하는 단계;

절연 층 상에 제 3전극을 증착하는 단계;

제 3전극 상에 유기 층들의 제 2세트를 증착하는 단계;

유기 층들의 제 2세트 상에 제 4전극을 증착하는 단계;

제 4전극 상에 유기 층들의 제 3세트를 증착하는 단계; 및

유기 층들의 제 3세트 상에 제 5전극을 증착하는 단계

를 포함하는 방법.