KR20040061988A - Hybrid Structure Organic Electroluminescent Device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 하이브리드(hybrid) 구조 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device, and more particularly, to a hybrid structure organic electroluminescent device and a method of manufacturing the same.
최근에 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)는 가볍고 전력소모가 적은 장점이 있어, 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)로서 현재 가장 많이 사용되고 있다.Recently, a liquid crystal display device (LCD) has a light weight and low power consumption, and is currently used as a flat panel display (FPD).
그러나, 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이를 개발하려는 노력이 활발하게 전개되고 있다.However, the liquid crystal display is not a light emitting device but a light receiving device, and since there are technical limitations in brightness, contrast, viewing angle, and large area, efforts to develop a new flat panel display that can overcome these disadvantages are actively developed. It is becoming.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.One of the new flat panel displays, the organic light emitting display device is self-luminous, and thus has a better viewing angle, contrast, and the like than the liquid crystal display device. In addition, since it is possible to drive DC low voltage, fast response speed, and all solid, it is strong against external shock, wide use temperature range, and especially inexpensive in terms of manufacturing cost.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.In particular, unlike the liquid crystal display device or the plasma display panel (PDP), all of the deposition and encapsulation equipments are manufactured in the organic electroluminescent device manufacturing process. Therefore, the process is very simple.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 일예로 하여, 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the basic structure and operation characteristics of the organic light emitting display device will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a basic pixel structure of a general active matrix organic light emitting display device.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선 및 전력공급 라인(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 화소 영역(pixel area)을 정의한다.As shown, a scanning line is formed in a first direction, and a signal line and a power supply line are formed in a second direction crossing the first direction and spaced apart from each other by a predetermined distance. Define the pixel area.
상기 주사선과 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터 및 전력공급 라인과 연결되어 스토리지 캐패시턴스(storage capacitance ; 이하, CST라 칭함)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시턴스(CST) 및 전력공급 라인과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 구동 박막트랜지스터와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode) 소자가 구성되어 있다.A switching TFT, which is an addressing element, is formed at an intersection point of the scan line and the signal line, and is connected to the switching thin film transistor and the power supply line, and is referred to as storage capacitance (hereinafter referred to as C ST) . ) Is formed, and is connected to the storage capacitance (C ST ) and the power supply line to form a driving thin film transistor which is a current source element, and is connected to the driving thin film transistor to form an organic light emitting diode. ) Element is constructed.
상기 유기전계발광 다이오드 소자는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.When the organic light emitting diode device supplies a current to the organic light emitting material in a forward direction, a P (positive) -N (negative) junction between the anode, which is a hole providing layer, and a cathode, which is an electron providing layer, is formed. Since the electrons and holes are recombined with each other as they move, the electrons and holes have less energy than when the electrons and holes are separated from each other.
이러한 유기전계발광 소자를 풀컬러(full-color) 제품으로 제작하기 위해서는, 적, 녹, 청의 3 원색 발광재료가 요구되는데, 기존에는 3 원색의 발광층을 전부 고분자계 발광물질을 사용하거나, 또는 저분자계열 발광물질을 사용하여 풀컬러제품을 제작하였다.In order to manufacture such an organic electroluminescent device as a full-color product, red, green, and blue three-color light emitting materials are required. Conventionally, all three light emitting layers use high molecular light emitting materials or low molecular weight. Full color products were manufactured using the series light emitting materials.
이하, 종래의 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식에 의해 적, 녹, 청 발광층을 구성하는 유기전계발광 소자에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an organic electroluminescent device constituting a red, green, and blue light emitting layer by a conventional inkjet printing method will be described with reference to the drawings.
도 2는 종래의 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도이다.2 is a cross-sectional view of one pixel portion of an organic light emitting display device including a conventional light emitting layer.
도시한 바와 같이, 화면을 구현하는 최소 단위인 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)이 정의된 기판(10) 상에, 서브픽셀 단위로 게이트 전극(12), 반도체층(14), 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에는 드레인 전극(18)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(20)을 가지는 보호층(22)이 형성되어 있고, 보호층(22) 상부에는 드레인 콘택홀(20)을 통해 드레인 전극(18)과 연결되는 제 1 전극(24)이 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 단위로 패터닝되어 있으며, 제 1 전극(24) 상부에는 제 1 전극(24)의 주영역을 오픈부(26)로 하고, 제 1 전극(24)의 테두리부를 덮는 영역에 버퍼패턴(28 ; buffer pattern)이 형성되어 있고, 버퍼패턴(28) 영역 내에는 기둥형상의 뱅크(30 ; bank)가 형성되어 있다.As shown, the gate electrode 12 and the semiconductor layer 14 in subpixel units on the substrate 10 in which red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb, which are the smallest units for implementing the screen, are defined. ), A thin film transistor T formed of a source electrode 16 and a drain electrode 18, and a drain contact hole 20 partially exposing the drain electrode 18 in a region covering the thin film transistor T. The passivation layer 22 is formed, and the first electrode 24 connected to the drain electrode 18 through the drain contact hole 20 is formed on the passivation layer 22 and the subpixels Pr, Pg, and Pb. Patterned in units, the main region of the first electrode 24 is formed as an open portion 26 on the first electrode 24, and the buffer pattern 28 is formed in an area covering the edge portion of the first electrode 24. pattern) is formed, and columnar banks 30 (banks) are formed in the buffer pattern 28 region.
상기 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)은 하나의 픽셀(P)을 이룬다.The red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb form one pixel P.
즉, 상기 버퍼패턴(28) 및 뱅크(30)는 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별 경계부를 두르는 위치에 형성되어, 상기 뱅크(30)를 경계부로 하여 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역 내에는 제 1 캐리어 전달층(32), 발광층(34), 제 2 캐리어 전달층(36)이 차례대로 형성되어 있다.That is, the buffer pattern 28 and the bank 30 are formed at positions surrounding the boundary portions of the red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb regions, and the red, green, and red portions are formed using the bank 30 as a boundary portion. In the blue subpixels Pr, Pg, and Pb, the first carrier transfer layer 32, the light emitting layer 34, and the second carrier transfer layer 36 are sequentially formed.
상기 제 1 캐리어 전달층(32), 발광층(34), 제 2 캐리어 전달층(36)은 고분자계 물질로 이루어지고, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 등의 용액상(solution state) 도포 방식을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 발광층(34)은 적, 녹, 청 발광층(34a, 34b, 34c)이 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 차례대로 배열된 구조를 가진다.The first carrier transfer layer 32, the light emitting layer 34, and the second carrier transfer layer 36 are made of a polymeric material, using a solution state coating method such as inkjet printing. The light emitting layer 34 has a structure in which the red, green, and blue light emitting layers 34a, 34b, and 34c are sequentially arranged for each of the red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb.
그리고, 상기 제 2 캐리어 전달층(36) 및 뱅크(30)를 덮는 기판 전면에는 제 2 전극(38)이 형성되어 있다.A second electrode 38 is formed on the entire surface of the substrate covering the second carrier transfer layer 36 and the bank 30.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 전극(24)이 양극, 제 2 전극(38)이 음극에 해당될 경우, 상기 제 1 캐리어 전달층(32)은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)으로 이루어지고, 제 2 캐리어 전달층(36)은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진다.Although not shown in detail in the drawings, when the first electrode 24 corresponds to an anode and the second electrode 38 corresponds to a cathode, the first carrier transport layer 32 is formed of a hole-transport layer. The second carrier transport layer 36 is made of an electron-transport layer.
이러한, 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자는, 청색에 해당하는 물질이 다른 색(적색, 녹색)에 비하여 수명이 상당히 떨어지는 문제점이 있다. (도면 상에서, 청색 발광층(34c))The organic electroluminescent device including the polymer-based light emitting layer has a problem in that its lifespan is considerably shorter than that of other colors (red, green). (On the drawing, blue light emitting layer 34c)
이는, 고분자 청색 발광물질의 분자 결함에 의해 불순물이 생성되어, 해당 컬러의 발광효율의 저하됨에 나타나는 것으로 분석되고 있다.It is analyzed that impurities are generated due to molecular defects of the polymer blue light emitting material and appear to decrease the luminous efficiency of the color.
또한, 열증착법(thermal evaporation)을 이용한 섀도우 마스크(shadow mask method) 방식에 의해 형성되는 저분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자 제품의 경우에는, 섀도우 마스크 방식에 의하면 발광재료의 이용률이 낮고, 본격 생산시에 필요하게 되는 대면적 기판에 대응이 어렵다고 하는 과제가 있다.In addition, in the case of an organic electroluminescent device product including a low molecular weight light emitting layer formed by a shadow mask method using thermal evaporation, the shadow mask method has a low utilization rate of the light emitting material, There is a problem that it is difficult to cope with a large-area substrate required at the time of production.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고분자계 유기전계물질의 특정 컬러 결함 문제를 해결하면서, 대면적 기판에도 용이하게 적용할 수 있는 구조의 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device having a structure that can be easily applied to a large area substrate while solving the problem of a specific color defect of the polymer-based organic field material.
이를 위하여, 본 발명에서는 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 가지는 하이브리드(hybrid) 구조를 제안하고자 한다.To this end, the present invention proposes a hybrid structure having both a polymer light emitting layer and a low molecular light emitting layer.
또한, 잉크젯 프린팅법에 의해 고분자 발광층을 해당 컬러 서브픽셀 영역에 형성한 다음, 한 예로 청색 서브픽셀 영역에 별도의 섀도우 마스크 공정없이 열증착법에 의해 해당 컬러 저분자 발광층을 형성하게 되면, 잉크젯 프린팅법에 사용되는 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동분리됨에 따라 서브픽셀 단위로 자동 패터닝시킬 수 있으며, 이에 따라 별도의 섀도우 마스크 공정을 생략함에 따라 대면적 기판에도 용이하게 적용할 수 있다.In addition, when the polymer light emitting layer is formed in the corresponding color subpixel region by the inkjet printing method, and the color low molecular emission layer is formed by the thermal evaporation method without a separate shadow mask process in the blue subpixel region as an example, the inkjet printing method is applied to the color subpixel region. As the banks used are automatically separated by subpixels, the patterning may be automatically performed by subpixels. Accordingly, a separate shadow mask process may be omitted, thereby easily applying to a large area substrate.
또한, 상기 저분자 발광층 상부에 형성되는 제 2 캐리어 전달층은 저분자 물질을 이용하여, 상기 저분자 발광층과 동일한 방법에 의해 자동 패터닝시킬 수 있고, 이때, 상기 저분자 물질로 이루어진 제 2 캐리어 전달층은 비발광 특성을 가지는 물질에서 선택하여, 적색, 녹색 서브픽셀 영역의 화질 특성에 영향을 끼치지 않도록 하는 것이 중요하다.In addition, the second carrier transport layer formed on the low molecular light emitting layer may be automatically patterned by the same method as the low molecular light emitting layer using a low molecular material, wherein the second carrier transport layer made of the low molecular material is non-luminescent It is important to select from materials with properties so as not to affect the picture quality characteristics of the red and green subpixel regions.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing a basic pixel structure of a general active matrix organic electroluminescent device.
도 2는 종래의 고분자계 발광층을 포함하는 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view of one pixel portion of an organic light emitting display device including a conventional light emitting layer.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도.3 is a cross-sectional view of one pixel portion of a hybrid structured organic light emitting display device according to a first embodiment of the present invention;
도 4a, 4b, 도 5a, 5b는 상기 도 3에서 사용되는 저분자 캐리어 전달층 물질의 발광 특성 유무에 따른 화질 특성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a, 5a는 발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면이고, 도 4b, 5b는 비발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면.4A, 4B, 5A, and 5B are diagrams for describing image quality characteristics according to whether light emitting characteristics of the low molecular carrier transport layer material used in FIG. 3 exist, and FIGS. 4A and 5A are low molecular carrier transport layer materials having light emission characteristics. Spectral graphs showing the color characteristics of the red light emitting layer when applied and the color coordinates thereof, respectively, Figures 4b and 5b are spectrum graphs showing the color characteristics of the red light emitting layer when applying a low molecular carrier transport layer material having a non-luminescent properties And color coordinate characteristics thereof.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
110 : 기판 112 : 게이트 전극110 substrate 112 gate electrode
114 : 반도체층 116 : 소스 전극114: semiconductor layer 116: source electrode
118 : 드레인 전극 120 : 드레인 콘택홀118: drain electrode 120: drain contact hole
122 : 보호층 124 : 제 1 전극122: protective layer 124: first electrode
126 : 오픈부 128 : 버퍼패턴126: open section 128: buffer pattern
130 : 뱅크 132 : 제 1 캐리어 전달층130: bank 132: first carrier transport layer
134a, 134b, 134c : 적, 녹, 청 발광층134a, 134b, 134c: red, green, blue light emitting layer
134 : 발광층 135 : 청색 발광물질층134: light emitting layer 135: blue light emitting material layer
136 : 제 2 캐리어 전달층 137 : 제 2 캐리어 전달물질층136: second carrier transport layer 137: second carrier transport layer
138 : 제 2 전극 P : 픽셀138: second electrode P: pixel
Pr, Pg, Pb : 적, 녹, 청 서브픽셀Pr, Pg, Pb: Red, Green, Blue Subpixel
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 화면을 구현하는최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 용액상(solution state) 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과; 상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착(evaporation) 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과; 상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드(hybrid) 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a display device comprising: a substrate in which red, green, and blue subpixel regions, which are minimum units for implementing a screen, are defined; A thin film transistor formed on the substrate in subpixel units; A first electrode connected to the thin film transistor and patterned in subpixel units; A columnar bank having an open portion exposing a main region of the first electrode, the column-shaped bank being formed at a boundary portion of each subpixel region; A first carrier transfer layer formed in a solution state coating manner in the subpixel region with the bank as a boundary; A red and green light emitting layer formed in the same manner as the first carrier transfer layer using a polymer light emitting material in the red and green subpixel regions with the bank as a boundary; A blue light emitting material layer which is automatically patterned in subpixel units by the bank in an area covering the red and green light emitting layers by an evaporation process using a low molecular weight light emitting material; The blue light emitting material layer positioned in the blue subpixel region forms a blue light emitting layer, and the red, green, and blue light emitting layers form a hybrid structure light emitting layer including both a polymer light emitting layer and a low molecular light emitting layer. A second carrier transport layer formed by the same process as the blue light emitting material layer using a low molecular weight light emitting material, and automatically patterned in subpixel units by the bank; Provided is a hybrid structured organic electroluminescent device comprising a second electrode formed on a front surface of a substrate covering the bank and the second carrier transfer layer.
본 발명의 제 2 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹 서브픽셀 영역 내에 고분자계 발광물질을 이용하여, 상기 제 1 캐리어 전달층과 동일한 방식으로 형성된 적, 녹 발광층과; 상기 적, 녹 발광층을 덮는 영역에, 저분자계 발광물질을 이용한 증착 공정에 의해, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 청색 발광물질층과; 상기 청색 서브픽셀 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층을 이루어, 상기 적, 녹, 청 발광층은 고분자 발광층과 저분자 발광층을 모두 포함하는 하이브리드 구조 발광층을 이루며, 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 청색 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate in which red, green, and blue subpixel regions, which are smallest units for implementing a screen, are defined; A first electrode formed on the substrate; A columnar bank having an open portion exposing a main region of the first electrode, the column-shaped bank being formed at a boundary portion of each subpixel region; A first carrier transfer layer formed by a solution coating method using a polymeric material in the subpixel region with the bank as a boundary; A red and green light emitting layer formed in the same manner as the first carrier transfer layer using a polymer light emitting material in the red and green subpixel regions with the bank as a boundary; A blue light emitting material layer which is automatically patterned in subpixel units by the bank in a region covering the red and green light emitting layers by a deposition process using a low molecular weight light emitting material; The blue light emitting material layer positioned in the blue subpixel region forms a blue light emitting layer, and the red, green, and blue light emitting layers form a hybrid structured light emitting layer including both a polymer light emitting layer and a low molecular light emitting layer, and in the region covering the light emitting layer, a low molecular weight A second carrier transport layer formed using the light emitting material by the same process as the blue light emitting material layer and automatically patterned in subpixel units by the bank; Provided is a hybrid structured organic electroluminescent device comprising a second electrode formed on a front surface of a substrate covering the bank and the second carrier transfer layer.
본 발명의 제 3 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 서브픽셀 단위로 패터닝된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과; 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 제 3 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate in which red, green, and blue subpixel regions, which are smallest units for implementing a screen, are defined; A thin film transistor formed on the substrate in subpixel units; A first electrode connected to the thin film transistor and patterned in subpixel units; A columnar bank having an open portion exposing a main region of the first electrode, the column-shaped bank being formed at a boundary portion of each subpixel region; A first carrier transfer layer formed by a solution coating method using a polymer material in the subpixel region with the bank as a boundary; The bank is positioned at two subpixel regions of the red, green, and blue subpixel regions, and is positioned at the first and second light emitting material layers made of a polymer light emitting material and another subpixel region. A hybrid structure light emitting layer comprising a third light emitting material layer made of a low molecular weight light emitting material; A second carrier transfer layer formed in the region covering the light emitting layer by the same process as the third light emitting material layer using a low molecular weight light emitting material, and automatically patterned in subpixel units by the bank; Provided is a hybrid structured organic electroluminescent device comprising a second electrode formed on a front surface of a substrate covering the bank and the second carrier transfer layer.
본 발명의 제 4 특징에서는, 화면을 구현하는 최소단위인 적, 녹, 청 서브픽셀 영역이 정의되어 있는 기판과; 상기 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 주영역을 노출시키는 오픈부를 가지며, 상기 서브픽셀 영역별 경계부에 형성된 기둥형상의 뱅크(bank)와; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 서브픽셀 영역 내에 고분자계 물질을 이용하여 용액상 도포 방식으로 형성된 제 1 캐리어 전달층과; 상기 뱅크를 경계부로 하여, 상기 적, 녹, 청 서브픽셀 영역 중 2 개의 서브픽셀 영역에 위치하며, 고분자계 발광 물질로 이루어진 제 1, 2 발광물질층과, 또 하나의 서브픽셀 영역에 위치하며, 저분자계 발광 물질로 이루어진 제 3 발광물질층로 이루어진 하이브리드 구조 발광층과; 상기 발광층을 덮는 영역에는, 저분자계 발광 물질을 이용하여, 상기 제 2 발광물질층과 동일한 공정에 의해 형성되며, 상기 뱅크에 의해 서브픽셀 단위로 자동 패터닝된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 뱅크 및 제 2 캐리어 전달층을 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 하이브리드 구조 유기전계발광 소자를 제공한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate in which red, green, and blue subpixel regions, which are the smallest units for implementing a screen, are defined; A first electrode formed on the substrate; A columnar bank having an open portion exposing a main region of the first electrode, the column-shaped bank being formed at a boundary portion of each subpixel region; A first carrier transfer layer formed by a solution coating method using a polymer material in the subpixel region with the bank as a boundary; The bank is positioned at two subpixel regions of the red, green, and blue subpixel regions, and is positioned at the first and second light emitting material layers made of a polymer light emitting material and another subpixel region. A hybrid structure light emitting layer comprising a third light emitting material layer made of a low molecular weight light emitting material; A second carrier transfer layer formed in a region covering the light emitting layer by a process similar to the second light emitting material layer using a low molecular weight light emitting material, and automatically patterned in subpixel units by the bank; Provided is a hybrid structured organic electroluminescent device comprising a second electrode formed on a front surface of a substrate covering the bank and the second carrier transfer layer.
본 발명의 제 1 내지 제 4 특징에서는, 상기 제 2 캐리어 전달층을 이루는저분자계 물질은, 비발광 특성을 가지는 저분자계 물질에서 선택되고, 제 1 전극과 뱅크 사이에는, 상기 제 1 전극의 주영역을 오픈부로 하여, 상기 제 1 전극의 테두리부를 덮는 영역에 형성된 버퍼패턴(buffer pattern)을 추가로 포함하며, 상기 고분자계 발광물질은, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식으로 형성된 것을 특징으로 한다.In the first to fourth aspects of the present invention, the low molecular weight material forming the second carrier transport layer is selected from low molecular weight materials having non-luminescent properties, and between the first electrode and the bank, the main portion of the first electrode The display device may further include a buffer pattern formed on an area covering the edge of the first electrode, and the polymer light emitting material is formed by an inkjet printing method.
본 발명의 제 1 내지 제 4 특징에서는, 상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 1 캐리어 전달층은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)이고, 상기 제 2 캐리어 전달층은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)이고, 제 1 전극과 정공 수송층 사이, 상기 전자 수송층과 제 2 전극 사이에 정공 주입층(hole injection layer), 전자 주입층(electron injection layer)을 각각 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the first to fourth aspects of the invention, the first electrode is an anode, the second electrode is a cathode, and the first carrier transport layer is a hole-transport layer. The second carrier transport layer is an electron transport layer, a hole injection layer and an electron injection layer between a first electrode and a hole transport layer, between the electron transport layer and a second electrode. and an injection layer), respectively.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 청색 발광물질층은, 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되고, 본 발명의 제 3, 4 특징에 따른 상기 제 3 발광물질층은, 상기 청색 서브픽셀 영역에 형성되는 청색 발광물질층이고, 상기 제 3 발광물질층은 열 증착법(Thermal deposition method)에 의해 증착되는 것을 특징으로 한다.The blue light emitting material layer according to the first and second features of the present invention is deposited by a thermal deposition method, and the third light emitting material layer according to the third and fourth features of the present invention is the blue sub The blue light emitting material layer is formed in the pixel area, the third light emitting material layer is characterized in that the deposition by the thermal deposition method (Thermal deposition method).
본 발명의 제 1, 3 특징에 따른 상기 박막트랜지스터는, 게이트 전극과, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지고, 상기 박막트랜지스터를 덮는 영역에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀을 가지는 보호층이 형성되며, 상기 제 1 전극은 실질적으로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되는 방식으로 박막트랜지스터와 연결되는 것을 특징으로 한다.The thin film transistor according to the first and third aspects of the present invention includes a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, and a protective layer having a drain contact hole exposing the drain electrode partially in a region covering the thin film transistor. And the first electrode is connected to the thin film transistor in such a manner as to be in contact with the drain electrode through the drain contact hole.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
-- 제 1 실시예 --First Embodiment
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자의 한 픽셀부에 대한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of one pixel portion of the hybrid structured organic light emitting display device according to the first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 화면을 구현하는 최소 단위인 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역이 정의된 기판(110) 상에, 서브픽셀 단위로 게이트 전극(112), 반도체층(114), 소스 전극(116) 및 드레인 전극(118)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에는 드레인 전극(118)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(120)을 가지는 보호층(122)이 형성되어 있고, 보호층(122) 상부에는 드레인 콘택홀(120)을 통해 드레인 전극(118)과 연결되는 제 1 전극(124)이 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 단위로 패터닝되어 있으며, 제 1 전극(124) 상부에는 제 1 전극(124)의 주영역을 노출시키는 오픈부(126)를 가지며, 제 1 전극(124)의 테두리부를 덮는 영역에 버퍼패턴(128)이 형성되어 있고, 버퍼패턴(128)과 대응된 위치의 상부에는 기둥형상의 뱅크(130)가 형성되어 있다.As illustrated, the gate electrode 112 and the semiconductor layer may be formed on a substrate 110 in which red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb, which are the smallest units for implementing the screen, are defined. 114, a thin film transistor T including a source electrode 116 and a drain electrode 118 is formed, and a drain contact hole 120 partially exposing the drain electrode 118 in a region covering the thin film transistor T. The passivation layer 122 is formed, and the first electrode 124 connected to the drain electrode 118 through the drain contact hole 120 has red, green, and blue subpixels on the passivation layer 122. Patterned in units of Pr, Pg, and Pb, the first electrode 124 has an open portion 126 that exposes a main region of the first electrode 124, and covers an edge portion of the first electrode 124. A buffer pattern 128 is formed in the region, and a columnar bank 130 is formed in an upper portion of the position corresponding to the buffer pattern 128. All.
상기 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb)은 하나의 픽셀(P)을 이룬다.The red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb form one pixel P.
상기 버퍼패턴(128)은 제 1 전극(124)의 엣지부(edge part)에서의 필드 왜곡을 방지하는 역할을 한다.The buffer pattern 128 serves to prevent field distortion at an edge part of the first electrode 124.
상기 버퍼패턴(128) 및 뱅크(130)는 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별 경계부를 두르는 위치에 형성되어, 상기 뱅크(130)를 경계부로 하여 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역 내에는 고분자 물질로 이루어진 제 1 캐리어 전달층(132)이 형성되어 있고, 적색, 녹색 서브픽셀 영역(Pr, Pg)의 제 1 캐리어 전달층(132) 상부에는 적, 녹 발광층(134a, 134b)이 형성되어 있다.The buffer pattern 128 and the bank 130 are formed at positions surrounding boundaries of red, green, and blue subpixel regions Pr, Pg, and Pb, and the red, green, and blue patterns are formed using the bank 130 as a boundary. A first carrier transfer layer 132 made of a polymer material is formed in the subpixel regions Pr, Pg, and Pb, and an upper portion of the first carrier transfer layer 132 of the red and green subpixel regions Pr and Pg. Red and green light emitting layers 134a and 134b are formed therein.
그리고, 저분자계 청색 발광물질을 이용하여, 상기 적, 녹 발광층(134a, 134b)을 덮는 기판 전면에는 상기 뱅크(130)에 의해 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 자동 분리되어 청색 발광물질층(135)이 형성되어 있다.In addition, by using the low molecular blue light emitting material, the red and green and blue subpixels Pr, Pg, and Pb are automatically formed on the front surface of the substrate covering the red and green light emitting layers 134a and 134b by the bank 130. Separately, a blue light emitting material layer 135 is formed.
이때, 청색 서브픽셀(Pb) 영역에 위치하는 청색 발광물질층은 청색 발광층(134a)을 이룬다.In this case, the blue light emitting material layer positioned in the blue subpixel Pb region forms the blue light emitting layer 134a.
상기 청색 발광물질층(135)은, 별도의 섀도우 마스크 공정없이 열증착법에 의해 기판 상에 전면 증착하는 방법으로 형성된다.The blue light emitting material layer 135 is formed by depositing the entire surface on the substrate by thermal deposition without a separate shadow mask process.
상기 적, 녹, 청 발광층(134a, 134b, 134c)는 발광층(134)을 이루며, 상기 발광층(134)은 고분자계 발광물질로 이루어진 적, 녹 발광층(134a, 134b)과, 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광층(134c)으로 이루어지고, 특히 상기 저분자계 발광물질은 별도의 섀도우 마스크 공정없이 뱅크(130)에 의해 자동 패터닝되는 하이브리드 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The red, green, and blue light emitting layers 134a, 134b, and 134c constitute the light emitting layer 134, and the light emitting layer 134 is formed of the red, green light emitting layers 134a and 134b made of a polymer light emitting material, and a low molecular weight light emitting material. It is made of a blue light emitting layer 134c, in particular, the low molecular weight light emitting material is characterized in that it has a hybrid structure that is automatically patterned by the bank 130 without a separate shadow mask process.
그리고, 상기 청색 발광층(134c) 상부의 기판 전면에는, 저분자계 물질로 이루어진 제 2 캐리어 전달층(136)이 뱅크(130)에 자동 분리되어 적, 녹, 청 서브픽셀(Pr, Pg, Pb) 영역별로 형성되어 있다.In addition, a second carrier transfer layer 136 made of a low molecular weight material is automatically separated from the bank 130 on the front surface of the substrate above the blue light emitting layer 134c, and thus red, green, and blue subpixels Pr, Pg, and Pb are formed. It is formed for each area.
상기 제 2 캐리어 전달층(136)은, 상기 청색 발광층(134c)과 동일하게 열증착법에 의해 별도의 섀도우 마스크공정없이 자동 패터닝 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.The second carrier transfer layer 136 is formed by an automatic patterning method without a separate shadow mask process by thermal deposition in the same manner as the blue light emitting layer 134c.
그리고, 상기 제 2 캐리어 전달층(136)을 이루는 저분자계 물질은 비발광 저분자계 물질에서 선택되는 것이 바람직하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술할 도 4a, 4b, 도 5a, 5b를 참조해서 하기로 한다.In addition, the low molecular weight material constituting the second carrier transport layer 136 is preferably selected from a non-luminescent low molecular weight material, and a detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B. do.
상기 뱅크(130) 및 제 2 캐리어 전달층(136)은 덮는 영역에는 제 2 전극(138)이 형성되어 있다.The second electrode 138 is formed in an area that covers the bank 130 and the second carrier transfer layer 136.
실질적으로, 상기 뱅크(130) 상부에는 서브픽셀 구분없이, 청색 발광물질층(135) 및 제 2 캐리어 전달물질층(137)이 차례대로 적층된 상태에서 제 2 전극(138)이 형성된다.Substantially, the second electrode 138 is formed on the bank 130 in a state in which the blue light emitting material layer 135 and the second carrier transport material layer 137 are sequentially stacked without subpixels.
상기 제 2 전극(138)은 두께감있게 형성되어, 상기 뱅크(130)에 의해 자동분리되지 않고 일체형 패턴을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 청색 발광물질층(135) 및 제 2 캐리어 전달물질층(137)과 같이 열증착법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.The second electrode 138 is formed to have a sense of thickness to form an integrated pattern without being automatically separated by the bank 130, and the blue light emitting material layer 135 and the second carrier transport material layer 137. It is preferable that it is formed by the thermal evaporation method as).
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 전극(124)이 양극, 제 2 전극(138)이 음극에 해당될 경우, 상기 제 1 캐리어 전달층(132)은 정공 수송층(Hole-Transport Layer)으로 이루어지고, 제 2 캐리어 전달층(36)은 전자 수송층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진다.Although not shown in detail in the drawings, when the first electrode 124 corresponds to an anode and the second electrode 138 corresponds to a cathode, the first carrier transport layer 132 is formed of a hole-transport layer. The second carrier transport layer 36 is made of an electron-transport layer.
그리고, 정공과 전자를 좀 더 효율적으로 주입하기 위해 제 1 전극(124)과 정공수송층 사이, 전자수송층과 제 2 전극(138) 사이에 정공 주입층(holeinjection layer), 전자 주입층(electron injection layer)을 각각 더 포함할 수 있다.In order to inject holes and electrons more efficiently, a hole injection layer and an electron injection layer are formed between the first electrode 124 and the hole transport layer, and between the electron transport layer and the second electrode 138. Each may further include).
본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자는 본 실시예에서 제시한 액티브 매트릭스 방식외에도 별도의 박막트랜지스터가 생략된 패시브 방식에도 적용가능하다.The hybrid structured organic light emitting display device according to the present invention is applicable to a passive method in which a separate thin film transistor is omitted in addition to the active matrix method shown in this embodiment.
도 4a, 4b, 도 5a, 5b는 상기 도 3에서 사용되는 저분자 캐리어 전달층 물질의 발광 특성 유무에 따른 화질 특성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a, 5a는 발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면이고, 도 4b, 5b는 비발광특성을 가지는 저분자 캐리어 전달층 물질 적용시 적색 발광층에서의 색특성을 나타낸 스펙트럼 그래프 및 이에 대한 색좌표 특성을 각각 나타낸 도면으로서, 도 4a에서의 520 nm 부근의 피크(peak)에 의해, 도 5a에서와 같이 "I" 영역에서 색간섭으로 작용하여 적색 컬러특성이 저하됨을 알 수 있다.4A, 4B, 5A, and 5B are diagrams for describing image quality characteristics according to whether light emitting characteristics of the low molecular carrier transport layer material used in FIG. 3 exist, and FIGS. 4A and 5A are low molecular carrier transport layer materials having light emission characteristics. Spectral graphs showing the color characteristics of the red light emitting layer when applied and the color coordinates thereof, respectively, Figures 4b and 5b are spectrum graphs showing the color characteristics of the red light emitting layer when applying a low molecular carrier transport layer material having a non-luminescent properties And the color coordinate characteristics thereof, respectively, a peak of about 520 nm in FIG. 4A acts as a color interference in the region "I" as shown in FIG. 5A, thereby degrading the red color characteristic. .
이러한 현상은, 본 실시예에 따른 하이브리드 구조에서는 고분자계 발광물질을 이용하여 적색, 녹색 발광층으로 형성하고, 적색, 녹색 발광층 상부에 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광물질층 및 제 2 캐리어 전달층이 차례대로 증착되는 구조를 가짐에 따라, 저분자계 발광물질로 이루어진 청색 발광물질층 뿐만 아니라 저분자 제 2 캐리어 전달층의 발광 특성으로 인해, 본래의 적색, 녹색 컬러에 영향을 주게 되는 것이다.This phenomenon, in the hybrid structure according to the present embodiment is formed of a red, green light emitting layer using a polymer light emitting material, and the blue light emitting material layer and the second carrier transport layer made of a low molecular weight light emitting material on the red, green light emitting layer As the structure is deposited in turn, due to the light emission characteristics of the low molecular weight light emitting material layer as well as the low molecular weight second carrier transport layer, the original red, green color is affected.
따라서, 상기 저분자 제 2 캐리어 전달층을 비발광 특성을 가지는 물질에서선택하게 되면, 도 4b, 5b에서와 같이 상기 도 4a에서와 동일한 파장 영역에서의 피크는 도 5b의 "II" 영역에서 나타나는데, "II" 영역은 적색 컬러 영역에 포함되므로, 적색 컬러 특성에 영향을 미치지 않게 된다.Therefore, when the low molecular weight second carrier transport layer is selected from a material having non-luminescent properties, the peaks in the same wavelength region as in FIG. 4A as shown in FIGS. 4B and 5B appear in the region “II” of FIG. Since the "II" area is included in the red color area, the red color property is not affected.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
한 예로, 본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자는, 저분자 발광층이 청색 발광층으로 한정되지는 않는다.As an example, in the hybrid structured organic electroluminescent device according to the present invention, the low molecular light emitting layer is not limited to the blue light emitting layer.
이상과 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 구조 유기전계발광 소자에 의하면, 고분자 물질을 이용하는 유기전계발광 소자에 별도의 섀도우 마스크 공정없이 저분자 물질을 도입함에 따라, 유기전계발광 소자제품의 성능을 개선할 수 있고, 고수명화를 실현할 수 있으며, 대면적 기판에 용이하게 적용할 수 있어, 제품 경쟁력을 높일 수 있는 장점을 가진다.As described above, according to the hybrid structured organic electroluminescent device according to the present invention, by introducing a low molecular weight material into the organic electroluminescent device using a polymer material without a separate shadow mask process, it is possible to improve the performance of the organic electroluminescent device product. In addition, it is possible to realize a high service life, can be easily applied to a large area substrate, has the advantage of increasing the product competitiveness.
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