KR20070055412A - 유기 ｅｌ 표시 장치 및 제조 방법 - Google Patents
유기 ｅｌ 표시 장치 및 제조 방법Info
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Abstract
유기 EL 표시 장치는 기판(SUB), 및 이 기판(SUB) 상에 배치된 유기 EL 소자(OLED)를 포함한다. 각각의 유기 EL 소자(OLED)는 애노드(AND), 캐소드(CTD), 유기 재료로 이루어져 있고 이 애노드와 캐소드 사이에 개재되는 발광층(EMT), 및 유기 재료로 이루어져 있고 이 발광층(EMT)과 애노드(AND) 사이에 개재되는 정공 수송층(HTL)을 포함한다. 정공 수송층(HTL)은 기판(SUB)과 대향하는 제2층(HTL2), 및 이 제2층과 기판 사이에 개재되는 제1층(HTL1)을 포함한다. 제2층(HTL2)은 제1층(HTL1)과 조성이 동일하고 제1층(HTL1)과 결정도가 다르다.
유기 EL 표시 장치, 발광층, 정공 수송층, 애노드, 캐소드
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치에 채용될 수 있는 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 구조의 일부를 도시하는 확대된 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 표시 장치에 채용될 수 있는 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 구조의 일부를 도시하는 확대된 단면도.
도 7은 도 5에 도시된 구조의 다른 부분을 도시하는 확대된 단면도.
도 8은 도 5에 도시된 구조의 또 다른 부분을 도시하는 확대된 단면도.
도 9는 정공 수송층에 포함된 층의 정공 이동도와 휘도 간의 관계의 일례를 보여주는 그래프.
도 10은 정공 수송층에 포함되는 층의 두께와 휘도 간의 관계의 일례를 보여 주는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
SUB: 기판
OLED: 유기 EL 소자
AND: 애노드
CTD: 캐소드
EMT: 발광층
HTL: 수송층
HTL1: 제1층
HTL2: 제2층
본 발명은 유기 일렉트로루미네선스(이하 EL이라 칭함) 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 유기 EL 표시 장치의 가장 중요한 부품이다. 고휘도 및 보다 긴 수명을 달성하는 데에는 유기 EL 소자가 필요하다. 이러한 목적으로, 그러한 요구에 부합하기 위한 다양한 기법들이 제안되고 있다. 예를 들면, JPA 2004-241188(공개)에서는, 발광층의 재료로서 루미네선스 재료와 전하 수송 재료의 혼합물이 이용되고, 이 발광층에서 루미네선스 재료의 농도 기울기가 형성된다.
본 발명의 목적은 휘도가 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 획득하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판, 및 상기 기판 상에 배치되는 유기 EL 소자를 포함하는 유기 EL 표시 장치가 제공되며, 상기 유기 EL 소자 각각은 애노드, 캐소드, 유기 재료로 이루어져 있고 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되는 발광층, 및 유기 재료로 이루어져 있고 상기 발광층과 애노드 사이에 개재되는 정공 수송층을 포함하며, 상기 정공 수송층은 기판에 대향하는 제2층, 및 이 제2층과 기판 사이에 개재되는 제1층을 포함하고, 상기 제2층은 상기 제1층과 조성이 동일하고 상기 제1층과 결정도가 다르다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 기판, 및 상기 기판 상에 배치되는 유기 EL 소자를 포함하는 유기 EL 표시 장치가 제공되며, 상기 유기 EL 소자 각각은 애노드, 캐소드, 유기 재료로 이루어져 있고 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재되는 발광층, 및 유기 재료로 이루어져 있고 상기 발광층과 애노드 사이에 개재되는 정공 수송층을 포함하며, 상기 정공 수송층은 기판에 대향하는 제2층, 및 이 제2층과 기판 사이에 개재되는 제1층을 포함하고, 상기 제2층은 상기 제1층과 조성이 동일하고 상기 제1층의 정공 이동도가 다르다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제1 양태에 따른 유기 EL 표시 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 제1층의 피착 개시 시점으로부터 상기 제2층의 피착 개시 시점까지의 기간동안, 상기 제1층의 결정도를 줄이는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 제1 양태에 따른 유기 EL 표시 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 제1층의 피착 개시 시점으로부터 상기 제2층의 피착 개시 시점까지의 기간동안, 상기 기판의 주면에 평행한 면내(in-plane) 방향으로 기판을 팽창시키고 수축시키거나 상기 기판에 열처리를 행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 이하 상세히 기술될 것이다. 도면에서, 동일하거나 유사한 기능을 가지는 구성요소들은 동일한 참조 부호로 표기하였으며 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치에 채용될 수 있는 구조의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 2에서, 표시 장치는 이 표시 장치의 표면, 즉, 전면 또는 발광면이 아래쪽을 향하며 그 후면은 위쪽을 향하는 것으로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동법을 채용하는 하부 발광 유기 EL 표시 장치이다. 이 유기 EL 표시 장치는 표시 패널 DP, 비디오 신호선 드라이버 XDR, 및 주사 신호선 드라이버 YDR을 포함한다.
표시 패널 DP는 어레이 기판 AS, 실링(sealing) 기판 CS, 및 실링층 SS를 포함한다. 어레이 기판 AS 및 실링 기판 CS는 서로 대향하고 있다. 실링층 SS는 틀형상이며 어레이 기판 AS와 실링 기판 CS 사이에 밀폐된 공간을 형성하고 있다. 이 밀폐된 공간은 불활성 기체로 채워진다.
이 밀폐된 공간은 불활성 기체 대신에 에폭시 수지 등의 수지로 채워질 수 있다. 이 경우, SiNx, 등으로 이루어진 장벽층이 후술될 대향 전극 CE 상에 형성될 수 있다.
어레이 기판 AS은 유리 기판 등의 절연 기판 SUB를 포함한다.
예를 들면, SiNx층 및 SiOx층은 도 2에 도시된 언더코팅층 UC로서 기판 SUB 상에 순차적으로 적층된다.
각각에 소스 및 드레인이 형성되는 폴리실리콘층 등의 반도체층 SC, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)를 이용하여 형성될 수 있는 게이트 절연체 GI, 및, 예를 들어, MoW로 이루어진 게이트 G가 언더코팅층 UC 상에 순차적으로 적층되어 상부 게이트형 박막 트랜지스터를 형성한다. 이 실시예에서, 박막 트랜지스터는 p-채널 박막 트랜지스터이며 도 1에 도시된 구동 제어 소자 DR 및 스위치 SWa 내지 SWc로서 이용된다.
게이트 절연체 GI 위에는, 도 1에 도시된 주사 신호선 SL1과 SL2 및 하부 전극(도시 생략)이 더 배치된다. 이들 구성 요소는 게이트 G를 형성하기 위한 공정과 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주사 신호선 SL1과 SL2는 픽셀 PX의 행을 따라, 즉 X 방향으로 연장되거나, 또는 픽셀 PX의 열을 따르는 Y 방향으로 배치된다. 주사 신호선 SL1과 SL2는 주사 신호선 드라이버 YDR에 접속된다.
하부 전극은 구동 제어 소자 DR의 게이트에 접속된다. 각 하부 전극은 후술될 캐패시터 C의 전극으로서 이용된다.
도 2에 도시된 층간 절연막 Ⅱ는 게이트 절연체 GI, 게이트 G, 주사 신호선 SL1과 SL2, 및 하부 전극을 덮고 있다. 층간 절연막 Ⅱ는, 예를 들면, 플라즈마 CVD에 의해 형성된 SiOx 막이다. 층간 절연막 Ⅱ의 일부는 캐패시터 C의 유전층으로서 이용된다.
층간 절연막 Ⅱ 위에는, 도 2에 도시된 소스 전극 SE와 드레인 전극 DE, 도 1에 도시된 비디오 신호선 DL과 전력 공급선 PSL, 및 상부 전극(도시 생략)이 배치된다. 이들 구성 요소는 동일한 공정으로 형성될 수 있으며, 예를 들면, Mo, Al, 및 Mo의 3층 구조를 가질 수 있다.
소스 전극 SE 및 드레인 전극 DE는 층간 절연막 Ⅱ에 형성된 컨텍츠 홀을 통해 박막 트랜지스터의 소스 및 드레인에 전기적으로 접속된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비디오 신호선 DL은 Y 방향으로 연장되며 X 방향으로 배열된다. 각각의 비디오 신호선 DL의 한 단부는 비디오 신호선 드라이버 XDR에 접속된다.
예로서, 전력 공급선 PSL은 Y 방향으로 연장되며 X 방향으로 배열된다. 예를 들면, 전력 공급선 PSL은 비디오 신호선 드라이버 XDR에 접속된다.
상부 전극은 전력 공급선 PSL에 접속된다. 각각의 상부 전극은 캐패시터 C의 다른 전극으로서 이용된다.
패시베이션막 PS는 소스 전극 SE, 드레인 전극 DE, 비디오 신호선 DL, 전력 공급선 PSL, 및 상부 전극을 덮고 있다. 패시베이션막 PS는, 예를 들면, SiNx로 이루어진다.
픽셀 전극 PE는 패시베이션막 PS 상에 배치되어 있다. 본 실시예에서, 픽셀 전극 PE는 전면 전극으로서의 광-전도형 애노드이다. 각 픽셀 전극 PE는 패시베이션막 PS에 형성된 관통-홀을 통해 스위치 SWa의 드레인이 접속되는 드레인 전극 DE에 접속된다.
도 2에 도시된 절연 분할층 PI 또한 패시베이션막 PS 상에 위치된다. 절연 분할층 PI는 픽셀 전극 PE에 대응하는 위치에 형성되는 관통-홀 또는 픽셀 전극 PE에 의해 형성된 열 또는 행에 대응하는 위치에 형성된 슬릿을 가진다. 여기서, 예로서, 절연 분할층 PI는 픽셀 전극 PE에 대응하는 위치에 형성된 관통-홀을 가진다.
절연 분할층 PI는 예를 들면, 유기 절연층이다. 절연 분할층 PI는, 예를 들면, 포토리소그래피 기법을 이용하여 형성될 수 있다.
활성층 AL이 각각의 픽셀 전극 PE 상에 위치된다. 활성층 AL은 발광층 및 정공 수송층을 포함한다.
절연 분할층 PI 및 활성층 AL은 후면 전극으로서의 대향 전극 CE으로 덮여진다. 제2 전극 CE는 픽셀들 PX 간에 공유되는 공통 전극이다. 이 실시예에서, 제2 전극 CE는 광-반사형 캐소드이다. 예를 들면, 전극 배선(도시 생략)은 비디오 신 호선 DL이 형성되는 층 상에 형성되고, 대향 전극 CE는 패시베이션막 PS 및 절연 분할층 PI에 형성된 컨택트 홀을 통해 전극 배선에 전기적으로 접속된다. 각 유기 EL 소자 OLED는 픽셀 전극 PE, 활성층 AL, 및 대향 전극 CE을 포함한다. 유기 EL 소자의 상세한 사항은 후술될 것이다.
본 실시예에서, 각각의 픽셀 PX의 픽셀 회로는 구동 제어 소자(구동 트랜지스터) DR, 출력 제어 스위치 SWa, 선택 스위치 SWb, 다이오드-접속 스위치 SWc, 및 캐패시터 C를 포함한다. 상술한 바와 같이, 이 실시예에서 구동 제어 소자 DR 및 스위치 SWa 내지 SWc는 p-채널 박막 트랜지스터이다. 또한, 이 실시예에서, 선택 스위치 SWb 및 다이오드-접속 스위치 SWc는 구동 제어 소자 DR의 드레인과 게이트 및 비디오 신호선 DL이 서로 접속되어 있는 제1 상태와 이들이 서로 접속되어 있지 않은 제2 상태 간에 전환하는 스위치 그룹을 형성한다.
비디오 제어 소자 DR, 출력 제어 스위치 SWa, 및 유기 EL 소자 OLED는 제1 전력 공급 단자 ND1과 제2 전력 공급 단자 ND2 사이에 기술된 순서로 순차적으로 접속되어 있다. 이 실시예에서, 제1 전력 공급 단자 ND1은 고-전위 전력 공급 단자이며, 제2 전력 공급 단자 ND2는 저-전위 전력 공급 단자이다.
출력 제어 스위치 SWa의 게이트는 주사 신호선 SL1에 접속된다. 선택 스위치 SWb는 비디오 신호선 DL과 구동 제어 소자 DR의 드레인 사이에 접속된다. 스위치 SWb의 게이트는 주사 신호선 SL2에 접속된다. 다이오드-접속 스위치 SWc는 구동 제어 소자 DR의 드레인과 게이트 사이에 접속된다. 스위치 SWc의 게이트는 주사 신호선 SL2에 접속된다.
캐패시터 C는 구동 제어 소자 DR의 게이트와 정-전위 단자 ND1' 사이에 접속되어 있다. 예로서, 정-전위 단자 ND1'는 제1 전력 공급 단자 ND1에 접속되어 있다.
이 실시예에서 비디오 신호선 드라이버 XDR과 주사 신호선 드라이버 YDR은 어레이 기판 AS 상에 위치된다. 즉, 본 실시예에서 비디오 신호선 드라이버 XDR과 주사 신호선 드라이버 YDR은 COG(chip-on-glass)로 장착된다. 대안으로 비디오 신호선 드라이버 XDR 및 주사 신호선 드라이버 YDR은 TCP(tape carrier package)로 장착될 수 있다.
화상이 유기 EL 표시 장치에 표시될 때, 예를 들면, 주사 신호선 SL1 및 주사 신호선 SL2는 모두 순차적으로 구동된다. 픽셀 PX에서의 특정 행 방향으로의 기입 비디오 신호에 대한 기입 기간 동안, 주사 신호선 드라이버 YDR은 픽셀 PX가 접속되는 주사 신호선 SL1에 전압 신호로서 스위치 SWa를 개방하기 위한(또는 스위칭 오프하기 위한) 주사 신호를 출력한 다음, 픽셀 PX가 접속되는 주사 신호선 SL2에 전압 신호로서 스위치 SWb 및 SWc를 폐쇄하기 위한(또는 스위칭 온하기 위한) 주사 신호를 출력한다. 이 상태에서, 비디오 신호선 드라이버 XDR은 픽셀 PX가 접속되는 비디오 신호선 DL에 전류 신호로서 비디오 신호를 출력하여, 비디오 신호의 크기에 대응하는 값으로 각각의 구동 신호 소자 DR의 게이트-소스 전압을 설정한다. 그 다음, 주사 신호선 드라이버 YDR은 픽셀 PX가 접속되는 주사 신호선 SL2에 전압 신호로서 스위치 SWb 및 SWc를 개방하기 위한(또는 스위칭 오프하기 위한) 주사 신호를 출력한 다음, 픽셀이 접속되는 주사 신호선 SL1에 전압 신호로서 스위치 SWa를 폐쇄하기 위한(또는 스위칭 온하기 위한) 주사 신호를 출력한다.
스위치 SWa가 폐쇄된(또는 스위칭 온되는) 유효 표시 기간 동안, 구동 전류는 구동 제어 소자 DR의 게이트-소스 전압에 대응하는 크기로 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐른다. 유기 EL 소자 OLED는 구동 전류의 크기에 대응하는 휘도로 발광한다.
도 3은 도 2에 도시된 구조의 일부를 도시하는 확대된 단면도이다. 도 3에서는, 기판 SUB 및 유기 EL 소자 OLED만을 도시하며 다른 구성요소는 생략한다.
유기 EL 소자 OLED는 애노드 AND, 캐소드 CTD, 발광층 EMT, 정공 수송층 HTL, 정공 주입층 HIL, 전자 수송층 ETL, 및 전자 주입층 EIL을 포함한다. 이 예에서, 도 2에 도시된 픽셀 전극 PE 및 대향 전극 CE는 각각 도 3의 애노드 AND 및 캐소드 CTD와 대응한다. 또한, 이 예에서, 활성층 AL은 정공 주입층 HIL, 정공 수송층 HTL, 발광층 EMT, 전자 수송층 ETL, 및 전자 주입층 EIL의 적층물에 대응한다. 유기 EL 소자 OLED는 정공 차단층, 등을 더 포함할 수 있다.
애노드 AND 및 캐소드 CTD는 서로 대향하고 있다. 애노드 AND 및 캐소드 CTD는, 예를 들면, 무기 재료로 이루어져 있다. 통상적으로, 애노드 AND는 캐소드 CTD보다 일 함수(work function)가 크다. 애노드 AND의 재료로서는, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)이 이용된다. 캐소드 CTD의 재료로서는 예를 들어, 알루미늄이 이용된다.
발광층 EMT는 애노드 AND와 캐소드 CTD 사이에 개재된다. 발광층 EMT는 유기층이며, 예를 들면, 성분과 도펀트를 함유하는 혼합물로 이루어져 있다. 성분으 로서는, tris(8-hydroxyquinolinato)알루미늄 (Alq3) 등이 이용될 수 있다. 도펀트로서는, 쿠머린 등이 이용될 수 있다.
정공 수송층은 애노드 AND와 발광층 EMT 사이에 개재된다. 정공 수송층 HTL은 유기 재료로 이루어져 있으며, 통상적으로 애노드 AND의 일 함수와 발광층 EMT의 이온화 에너지 사이의 이온화 에너지를 가진다.
정공 수송층 HTL은 정공 이동도가 서로 다른 유기층을 포함한다. 도 3에서, 정공 수송층 HTL은 제1층 HTL1 및 제2층 HTL2를 포함한다.
통상적으로, 제1층 HTL1과 제2층 HTL2는 조성은 서로 동일하며 유기 물질로 이루어져 있다.
예를 들면, 층 HTL1 및 HTL2의 재료로서는, N, N' -diphenyl-N, N'-bis(3-methylphenyl)-1, 1'-biphenyl-4, 4'-diamine(TPD) 또는 N, N'-diphenyl-N, N'-bis(1-naphthylphenyl)-1, 1'-biphenyl-4, 4'-diamine(α-NPD)가 이용된다.
통상적으로, 제1층 HTL1과 제2층 HTL2는 결정도가 서로 다르다. 예를 들면, 제1층 HTL1은 제2층 HTL2보다 결정도가 낮다. 층 HTL1과 HTL2가 조성이 서로 동일하고 층 HTL1은 층 HTL2보다 결정도가 낮다면, 층 HTL1의 정공 이동도는 층 HTL2의 정공 이동도 보다 낮다.
정공 주입층 HIL은 애노드 AND와 정공 수송층 HTL 사이에 개재된다. 정공 주입층 HIL은 유기 재료, 무기 재료, 또는 유기 금속 혼합물로 이루어져 있고, 통상적으로 애노드 AND의 일 함수와 정공 수송층 HTL의 이온화 에너지 사이의 이온화 에너지를 가진다. 예를 들어, 정공 주입층 HIL의 재료로서는, 구리 프탈로시아닌(CuPc)이 이용된다.
전자 수송층 ETL은 발광층 EMT과 캐소드 CTD 사이에 개재된다. 전자 수송층 ETL은, 예를 들면, 유기 재료로 이루어져 있다. 통상적으로, 전자 수송층 ETL은 발광층 EMT의 전자 친화도와 캐소드 CTD의 일 함수 사이의 전자 친화도를 가진다. 전자 수송층 ETL의 재료로서는, 예를 들면, Alq3가 이용된다.
전자 주입층 EIL은 전자 수송층 ETL과 캐소드 CTD 사이에 개재된다. 전자 주입층 EIL은 유기 재료, 무기 재료, 또는 유기 금속 혼합물로 이루어져 있다. 통상적으로 전자 주입층 EIL은 전자 수송층 ETL의 전자 친화도와 캐소드 CTD의 일 함수 사이의 전자 친화도를 가진다. 전자 주입층 EIL의 재료로서는, 예를 들면, 리튬 플루오르화물이 이용된다.
유기 El 표시 장치는, 예를 들면, 다음의 방법으로 제조될 수 있다.
우선, 언더코팅층 UC, 절연 분할층 PI, 및 이들 사이에 개재되는 구성요소들이 절연 기판 SUB 상에 형성된다.
그 다음, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1이 이 순서로 애노드 AND 상에 형성된다. 예를 들면, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1을 형성하는 데에 진공 증착이 이용된다.
이어서, 층 HTL1에 층 HTL1의 결정도를 낮추는 처리를 행한다. 예를 들면, 기판 SUB에 열 처리를 행한다.
기판 SUB, 애노드 AND, 등이 층 HTL1보다 선 팽창 계수가 충분히 크다면, 기판 SUB가 가열될 때 면내 방향으로 층 HTL1에 응력이 가해진다. 결과적으로, 층 HTL1에 미세한 틈이 형성되어 이 층의 결정도가 낮아진다.
층 HTL1의 결정도는 다른 방법으로 낮출 수 있다. 예를 들면, 층 HTL1의 결정도를 면내 방향으로 기판 SUB의 주변을 잡아당김으로써 낮출 수 있다. 층 HTL1의 틈은 층 HTL2으로 채워질 수 있거나 채워지지 않을 수 있음을 유의한다.
층 HTL1의 결정도를 낮춘 이후에, 층 HTL2, 발광층 EMT, 전자 수송층 ETL, 전자 주입층 EIL, 및 캐소드 CTD가 이 순서로 층 HTL1 상에 형성된다. 이들 구성요소들은 예를 들면, 진공 증착에 의해 형성된다.
그리하여, 어레이 기판 AS가 완성된다. 정공 주입층 HIL의 피착 개시 시점으로부터 캐소드 CTD의 피착 완료 시점까지, 모든 공정은 진공에서 수행됨을 유의한다.
그 다음, 실링층 SS로서 이용될 틀-형상 접착층이 실링 기판 CS 상에 형성된다. 이어서, 캐소드 CTD와 실링 기판 CS가 서로 대향하도록 어레이 기판 AS와 실링 기판 CS가 서로 본딩되고 이 어레이 기판 AS와 실링 기판 사이에 접착층이 개재된다. 그 후에, 접착층이 경화되어 유기 EL 표시 장치를 완성한다.
발광 효율을 향상시키기 위하여, 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 균형을 최적화하는 것이 중요하다. 그러나, 정공 수송층에 일반적으로 사용되는 재료의 정공 이동도는 전자 수송층에 일반적으로 이용되는 재료의 전자 이동도보다 한 자리수 만큼 크다. 또한, 원하는 이동도를 만드는 재료의 개발은 매우 어렵다. 이 러한 이유들로 이해, 통상적인 유기 EL 표시 장치는 충분한 발광 효율을 위한 발광층에서의 최적의 캐리어 균형을 달성할 수 없다.
본 실시예에서는, 결정도가 낮은 층 HTL1을 포함하는 정공 수송층이 사용된다. 정공 수송층 HTL에 포함된 층의 결정도가 낮으면, 정공 수송층 HTL의 정공 이동도도 낮다. 그러므로, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT에서의 전자와 정공의 캐리어 균형이 최적화될 수 있으므로, 충분한 발광 효율을 달성할 수 있다.
발광 효율이 높은 유기 EL 소자 OLED는 애노드 AND와 캐소드 CTD 사이에 인가되는 전압이 낮은 경우에도 높은 휘도로 발광할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 휘도가 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 획득하는 것이 가능하다.
정공 수송층 HTL은 또한 층 HTL1보다 결정도가 높은 층 HTL2를 포함한다. 따라서, 층 HTL2의 두께 d2의 층 HTL1의 두께 d1에 대한 비율 d2/d1은 정공 수송층 HTL의 정공 이동도를 원하는 값으로 설정하기 위한 파라미터로서 이용될 수 있다.
또한, 결정도가 높은 층 HTL2는 결정도가 낮은 층 HTL1과 발광층 EMT 사이에 위치된다. 그러므로, 층 HTL1의 결정도를 낮추기 위한 공정 중에 층 HTL1에 불순물이 첨가될 때, 발광층 EMT로의 불순물의 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT로의 불순물의 확산에 의한 유기 EL 소자 OLED의 품질 저하가 억제될 수 있다.
통상적으로, 층 HTL1과 HTL2는 서로 조성이 동일하다. 이러한 구조가 채용되면, 층 HTL1과 HTL2를 포함하는 정공 수송층 HTL의 정공 이동도 이외의 속성은 층 HTL2만을 포함하는 정공 수송층 HTL의 정공 이동도 이외의 속성과 동일할 수 있다. 즉, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 층 HTL1의 추가에 의한 설계 변경은 불필요하거나 아주 적다.
또한, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 층 HTL1과 HTL2는 하나의 적층 장치로 형성될 수 있다. 그러므로, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 장비의 비용이 절감될 수 있고, 제조가 용이해질 수 있다.
층 HTL1의 정공 이동도 μ1에 대한 층 HTL2의 정공 이동도 μ2의 비μ2/μ1는, 예를 들면, 4 내지 20의 범위에서 설정될 수 있다. 비μ2/μ1이 작다면, 발광 효율을 높이는 효과는 작다. 반면에, 큰 비율 μ2/μ1을 달성하기에 어렵다.
층 HTL1의 두께 d1에 대한 층 HTL2의 두께 d2의 비율 d2/d1은, 예를 들면, 7 이하, 및 통상적으로 3 이하로 설정된다. 비율 d2/d1이 크다면, 발광 효율을 높이는 효과는 작다. 비율 d2/d1은, 예를 들어, 1 이상, 및 통상적으로 1.1 이상으로 설정된다. 비율 d2/d1이 작다면, 층 HTL1으로부터 발광층 EMT로의 불순물 확산을 방지하는 효과는 작다.
본 실시예의 제2 실시예가 이하 기술된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 표시 장치에서 채용될 수 있는 구조의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 5에서, 표시 장치는 이 표시 장치의 표면, 즉, 전면 또는 발 광면이 아래쪽을 향하며 그 후면은 위쪽을 향하는 것으로 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동법을 채용하는 하부 발광 유기 EL 표시 장치이다. 이 유기 EL 표시 장치는 이하의 구조가 채용되는 점을 제외하고는 도 1 및 2를 참조하여 기술된 유기 EL 표시 장치와 동일하다.
즉, 도 4 및 5에 도시된 표시 장치는 도 1에 도시된 픽셀 PX 대신에 표시 색이 서로 다른 픽셀 PX1 내지 PX3을 포함한다. 픽셀 PX1 내지 PX3은 픽셀 PX의 구조와 거의 동일한 구조를 가진다.
또한, 도 4 및 5에 도시된 표시 장치는 패시베이션층 PS와 픽셀 전극 PE 사이에와 패시베이션층 PS와 절연 분할층 PI 사이에 개재된 레벨링층 LL을 더 포함한다. 레벨링층 LL은, 예를 들면, 단단한 수지로 이루어져 있다.
이러한 표시 장치에서, 각각의 유기 EL 소자 OLED는 광 공진기, 즉, 마이크로캐비티(microcavity) 구조를 형성한다. 이 실시예에서는, 활성층 AL에 의해 방출되는 빛의 멀티-빔 간섭이 레벨링층 LL 및 대향 전극 CE 사이에서 일어나는 구조를 채용한다.
픽셀 PX1의 유기 EL 소자 OLED는 픽셀 PX2의 유기 EL 소자 OLED보다 레벨링층 LL과 대향 전극 CE 사이의 광 길이가 더 짧다. 픽셀 PX3의 유기 EL 소자 OLED는 픽셀 PX2의 유기 EL 소자 OLED보다 레벨링층 LL과 대향 전극 CE 사이의 광 길이가 더 길다. 본 명세서에서는, 예로서, 광 길이는 픽셀 PX1 내지 PX3 간에서 정공 수송층의 두께를 변경함으로써 다르게 된다.
이 예에서, 픽셀 PX1은 픽셀 PX3 보다 유기 EL 소자 OLED가 법선 방향으로 방출하는, 최대 광도를 가지는 빛의 파장 λres이 더 길다. 또한, 이 예에서, 픽셀 PX2는 픽셀 PX3보다 유기 EL 소자 OLED가 법선 방향으로 방출하는, 최대 광도를 가지는 빛의 파장 λres이 더 짧다. 예를 들면, 픽셀 PX1의 유기 EL 소자 OLED가 방출하는 빛의 파장 λres은 적색 파장 범위 내에 있고, 픽셀 PX2의 유기 EL 소자 OLED가 방출하는 빛의 파장 λres은 청색 파장 범위 내에 있으며, 픽셀 PX3의 유기 EL 소자 OLED가 방출하는 빛의 파장 λres은 녹색 파장 범위 내에 있다.
유기 EL 표시 장치는 유기 EL 소자 OLED에 이하의 구조를 채용한다.
도 6 내지 8은 도 5에 도시된 구조의 일부를 도시하는 확대된 단면도이다. 보다 상세히는, 도 6은 픽셀 PX1의 유기 EL 소자 OLED를 도시하고, 도 7은 픽셀 PX2의 유기 EL 소자 OLED를 도시하며, 도 8은 픽셀 PX3의 유기 EL 소자 OLED를 도시한다. 도 6 내지 8에서, 기판 SUB 및 유기 EL 소자 OLED만이 도시되었으며 다른 구성요소는 생략되었음을 유의한다.
도 3에 도시된 픽셀 PX와 마찬가지로, 도 6 내지 8에 도시된 픽셀 PX1 내지 PX3는 애노드 AND, 캐소드 CTD, 발광층 EMT, 정공 수송층 HTL, 정공 주입층 HIL, 전자 수송층 ETL, 및 전자 주입층 EIL을 포함한다. 이 예에서, 도 5에 도시된 픽셀 전극 PE 및 대향 전극 CE는 각각 도 6 내지 8의 애노드 AND 및 캐소드 CTD와 대응한다. 또한, 이 예에서, 도 5에 도시된 활성층 AL은 도 6 내지 8에 도시된 정공 주입층 HIL, 정공 수송층 HTL, 발광층 EMT, 전자 수송층 ETL, 및 전자 주입층 EIL 의 적층물에 대응한다. 유기 EL 소자 OLED는 정공 차단층 등을 더 포함할 수 있다.
애노드 AND 및 캐소드 CTD는 서로 대향하고 있다. 애노드 AND 및 캐소드 CTD는, 예를 들면, 무기 재료로 이루어져 있다. 통상적으로, 애노드 AND는 캐소드 CTD보다 일 함수가 크다. 애노드 AND의 재료로서는, 예를 들어, ITO가 이용된다. 캐소드 CTD의 재료로서는 예를 들어, 알루미늄이 이용된다.
발광층 EMT는 애노드 AND와 캐소드 CTD 사이에 개재된다. 발광층 EMT는 유기층이며, 예를 들면, 성분과 도펀트를 함유하는 혼합물로 이루어져 있다. 성분으로서는, Alq3 등이 이용될 수 있다. 도펀트로서는 쿠머린 등이 이용될 수 있다. 픽셀 PX1 내지 PX3의 발광층 EMT는 서로 조성이 다르거나 조성 및 두께가 다르다.
정공 수송층은 애노드 AND와 발광층 EMT 사이에 개재된다. 정공 수송층 HTL은 유기 재료로 이루어져 있으며, 통상적으로 애노드 AND의 일 함수와 발광층 EMT의 이온화 에너지 사이의 이온화 에너지를 가진다.
정공 수송층 HTL은 정공 이동도가 서로 다른 유기층들을 포함한다. 도 3에서, 정공 수송층 HTL은 제1층 HTL1 및 제2층 HTL2를 포함한다.
통상적으로, 픽셀 PX1 내지 PX3의 제1층 HTL1은 조성 및 결정도가 서로 동일하며, 픽셀 PX1 내지 PX3의 제2층 HTL2는 조성 및 결정도가 서로 동일하다. 통상적으로, 픽셀 PX1 내지 PX3 각각에서, 제1층 HTL1과 제2층 HTL2는 조성은 서로 동일하고 결정도 또는 정공 이동도는 서로 다르다. 층 HTL1 및 HTL2의 재료로서는, 예를 들어, TPD 또는 α-NPD가 이용된다.
정공 주입층 HIL은 애노드 AND와 정공 수송층 HTL 사이에 개재된다. 정공 주입층 HIL은 유기 재료, 무기 재료, 또는 유기 금속 혼합물로 이루어져 있고, 통상적으로 애노드 AND의 일 함수와 정공 수송층 HTL의 이온화 에너지 사이의 이온화 에너지를 가진다. 정공 주입층 HIL의 재료로서는, 예를 들어, CuPc가 이용된다.
전자 수송층 ETL은 발광층 EMT과 캐소드 CTD 사에 개재된다. 전자 수송층 ETL은, 예를 들면, 유기 재료로 이루어져 있다. 통상적으로, 전자 수송층 ETL은 발광층 EMT의 전자 친화도와 캐소드 CTD의 일 함수 사이의 전자 친화도를 가진다. 전자 수송층 ETL의 재료로서는, 예를 들면, Alq3가 이용된다.
전자 주입층 EIL은 전자 수송층 ETL과 캐소드 CTD 사이에 개재된다. 전자 주입층 EIL은 유기 재료, 무기 재료, 또는 유기 금속 혼합물로 이루어져 있다. 통상적으로, 전자 주입층 EIL은 전자 수송층 ETL의 전자 친화도와 캐소드 CTD의 일 함수 사이의 전자 친화도를 가진다. 전자 주입층 EIL의 재료로서는, 예를 들면, 리튬 플루오르화물이 이용된다.
유기 EL 표시 장치는, 예를 들면, 다음의 방법으로 제조될 수 있다.
우선, 언더코팅층 UC, 절연 분할층 PI, 및 이들 사이에 개재되는 구성요소들이 절연 기판 SUB 상에 형성된다.
그 다음, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1이 이 순서로 애노드 AND 상에 형성된다. 예를 들면, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1을 형성하는 데에 진공 증착이 이용된 다.
이어서, 층 HTL1의 결정도 또는 이동도를 낮춘다. 예를 들면, 기판 SUB에 열 처리를 행한다.
일반적으로, 이러한 피착을 한 직후의 층 HTL1은 비정질이다. 이 층에 적절한 열 처리가 행해졌을 때, 층 HTL1은 다정질이거나 미정질이 된다. 즉, 열 처리는 층 HTL1에 다수의 임계를 생성한다. 표시 패널 DP의 제조를 완료한 이후에, 층 HTL1과 HTL2의 결정도는, 예를 들면, 다음의 방법으로 평가될 수 있음을 유의한다. 우선, 실링 기판 CE이 어레이 기판 AS로부터 제거된다. 그 후에, 층 HTL1 및 HTL2을 사선으로 절단하여 이들의 단면을 노출시킨다. 그 후에, 이들 단면은 X-선 회절 또는 라만 스캐너링법을 이용함으로써 분석된다.
기판 SUB, 애노드 AND, 등이 층 HTL1 보다 선 팽창 계수가 충분히 크다면, 기판 SUB가 가열될 때 층 HTL1에 면내 방향으로 응력이 가해진다. 따라서, 층 HTL1에 미세한 틈이 형성된다.
결정 경계 및 틈은 층 HTL1 내에서의 정공 이동을 방해한다. 그러므로, 기판 SUB에 적절한 열 처리를 행함으로써, 층 HTL1의 정공 이동도는 이 열처리 이전의 이동도 보다 작아지게 된다.
층 HTL1의 결정도를 다른 방법으로 낮출 수 있다. 예를 들면, 층 HTL1의 결정도를 면내 방향으로 기판 SUB의 주변부를 잡아당김으로써 낮출 수 있다. 층 HTL1의 틈은 층 HTL2로 채워질 수 있거나 채워지지 않을 수 있음을 유의한다.
층 HTL1의 결정도를 낮춘 이후에, 층 HTL2, 발광층 EMT, 전자 수송층 ETL, 전자 주입층 EIL, 및 캐소드 CTD가 기술된 순서로 층 HTL1 상에 형성된다. 이들 구성요소들은 예를 들면, 진공 증착에 의해 형성된다.
그리하여, 어레이 기판 AS가 완성된다. 정공 주입층 HIL의 피착 개시 시점으로부터 캐소드 CTD의 피착 완료 시점까지, 모든 공정은 진공에서 수행됨을 유의한다.
그 다음, 실링층 SS로서 이용될 틀-형상 접착층이 실링 기판 CS 상에 형성된다. 이어서, 캐소드 CTD와 실링 기판 CS가 서로 대향하도록 어레이 기판 AS와 실링 기판 CS가 서로 본딩되고 이 어레이 기판 AS와 실링 기판 사이에 접착층이 개재된다. 그 후에, 접착층이 경화되어 유기 EL 표시 장치를 완성한다.
발광 효율을 향상시키기 위하여, 발광층에서의 정공과 전자의 캐리어 균형을 최적화하는 것이 중요하다. 그러나, 정공 수송층에 일반적으로 사용되는 재료의 정공 이동도는 전자 수송층에 일반적으로 이용되는 재료의 전자 이동도보다 한 자리수 만큼 크다. 또한, 원하는 이동도를 만드는 재료의 개발은 매우 어렵다. 이러한 이유들로 이해, 통상적인 유기 EL 표시 장치는 충분한 발광 효율을 위한 발광층에서의 최적의 캐리어 균형을 달성할 수 없다.
본 실시예에서는, 정공 수송층 HTL의 층 HTL1에서 많은 계면이 생성되어, 정공 수송층 HTL의 정공 이동도를 낮춘다. 그러므로, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT에서의 전자와 정공의 캐리어 균형이 최적화될 수 있으므로, 충분한 발광 효율을 획득할 수 있다.
발광 효율이 높은 유기 EL 소자 OLED는 애노드 AND와 캐소드 CTD 사이에 인 가되는 전압이 낮은 경우에도 높은 휘도로 발광할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 휘도가 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 획득하는 것이 가능하다.
정공 수송층 HTL은 또한 층 HTL1보다 결정도가 높은 층 HTL2를 포함한다. 따라서, 층 HTL1의 두께 d1에 대한 층 HTL2의 두께 d2의 비율 d2/d1은 정공 수송층 HTL의 정공 이동도를 원하는 값으로 설정하기 위한 파라미터로서 이용될 수 있다.
또한, 열 처리가 행해지는 층 HTL2는 열 처리가 행해지지 않는 층 HTL1과 발광층 EMT 사이에 위치한다. 그러므로, 층 HTL1의 열 처리 중에 층 HTL1에 불순물이 첨가될 때, 발광층 EMT로의 불순물의 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT로의 불순물의 확산에 의한 유기 EL 소자 OLED의 품질 저하가 억제될 수 있다.
통상적으로, 층 HTL1과 HTL2는 서로 조성이 동일하다. 이러한 구조가 채용되면, 층 HTL1과 HTL2를 포함하는 정공 수송층 HTL의 정공 이동도 이외의 속성은 층 HTL2만을 포함하는 정공 수송층 HTL의 정공 이동도 이외의 속성과 동일할 수 있다. 즉, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 층 HTL1의 추가에 의한 설계 변경은 불필요하거나 아주 적다.
또한, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 층 HTL1과 HTL2는 하나의 적층 장치로 형성될 수 있다. 그러므로, 층 HTL1과 HTL2가 서로 조성이 동일하다면, 장비의 비용이 절감될 수 있고, 제조가 용이해질 수 있다.
상술한 바와 같이 유기 EL 표시 장치는 활성층 AL에 의해 발광되는 멀티-빔 간섭이 레벨링 층 LL과 대향 전극 CE 사이에서 일어나는 구조를 채용한다. 또한, 유기 EL 표시 장치에서, 최대 광도를 가지는 광의 파장, 예를 들면, 픽셀 PX1 내지 PX3의 유기 EL 소자 OLED가 법선 방향으로 발광하는 공진 파장을 서로 다르게 하기 위하여 픽셀 PX1 내지 PX3 간에 정공 수송층의 두께를 변경시킨다.
층 HTL1에 대한 최적의 열 처리 조건은 층 HTL1의 두께에 따라 다르다. 이러한 이유로, 각각의 정공 수송층 HTL이 층 HTL1만을 포함하고 PX1 내지 PX3 간에 층 HTL1의 두께가 변할 때, 픽셀 PX2의 층 HTL1에 최적화된 특정 열 처리 조건은 픽셀 PX1 및 PX3의 층 HTL1에 항상 최적화되지 않는다. 열 처리가 최적의 조건 하에 수행될 수 없을 때, 정공 이동도가 충분히 낮아지지 않거나 층 HTL1의 두께가 층 HTL1의 용융에 의해 평탄하지 않게 될 수 있다.
본 실시예에서, 픽셀 PX1 내지 PX3은 층 HTL1의 두께가 서로 같고 층 HTL2의 두께가 서로 다르다. 픽셀 PX1 내지 PX3이 층 HTL1의 두께가 서로 같다면, 픽셀 PX1 내지 PX3의 층 HTL1에 최적화된 상태 하에서 열 처리가 수행될 수 있다. 또한, 픽셀 PX1 내지 PX3의 층 HTL2의 두께를 열 처리에 관계 없이 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 유기 EL 소자의 광학적인 속성이 쉽게 설계될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 픽셀 PX1 내지 PX3 모두에서 휘도가 높고 수명이 긴 유기 EL 소자 OLED를 획득하는 것이 용이하다.
층 HTL1의 정공 이동도 μ1에 대한 층 HTL2의 정공 이동도 μ2의 비μ2/μ1는, 예를 들면, 4 내지 20의 범위에서 설정될 수 있다. 비μ2/μ1이 작다면, 발광 효율이 높이는 효과는 작다. 반면에, 비μ2/μ1를 달성하기에 어렵다.
층 HTL1의 두께 d1에 대한 층 HTL2의 두께 d2의 비율 d2/d1은, 예를 들면, 7 이하, 및 통상적으로 3 이하로 설정된다. 비율 d2/d1이 크다면, 발광 효율을 높이는 효과는 작다. 비율 d2/d1은, 예를 들어, 1 이상, 및 통상적으로 1.1 이상으로 설정된다. 비율 d2/d1이 작다면, 층 HTL1으로부터 발광층 EMT로의 불순물 확산을 방지하는 효과는 작다.
제1 및 제2 실시예에서, 제1층 HTL1은 제2층 HTL2 보다 결정도가 낮다. 제1층 HTL1은 제2층 HTL2 보다 결정도가 높을 수 있다.
예를 들면, 이러한 경우는 층 HTL1의 피착 개시 시점으로부터 층 HTL2의 피착 개시시점까지의 기간동안 층 HTL1의 결정도를 높임으로써 가능해진다. 층 HTL1의 결정도는, 예를 들면, 층 HTL1에 적절한 열 처리를 행함으로써 높일 수 있다.
이하에 본 발명의 예가 기술될 것이다.
(예 1)
도 1 내지 3을 참조하여 기술된 이 예에서, 유기 EL 표시 장치는 다음의 방법에 의해 제조되었다.
우선, 언더코팅층 UC, 절연 분할층 PI, 및 이들 사이에 개재되는 구성요소들이 절연 기판 SUB 상에 형성되었다. 기판 SUB로서 유리 기판이 이용되었고, 픽셀 전극 PE, 즉 애노드 AND에 ITO가 이용되었다.
그 다음, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1이 진공 증착에 의하여 이 순서로 애노드 AND 상에 형성된다. 정공 주입층 HIL의 재료로서는 CuPc가 이용되었다. 층 HTL1의 재료로서는 TPD가 이용되었고, 층 HTL1의 두께 d1은 40nm로 설정되었다.
이어서, 층 HTL1에 열 처리가 행해졌다. 보다 상세히 기술하자면, 기판 SUB을 150℃로 가열하였다.
그 다음, 층 HTL2, 발광층 EMT, 전자 수송층 ETL, 전자 주입층 EIL, 및 캐소드 CTD가 기술된 순서로 진공 증착에 의해 층 HTL1상에 형성되었다. 층 HTL2의 재료로서는 TPD가 이용되었고, HTL2의 두께는 120nm로 설정되었다. 발광층 EMT의 재료로서는 쿠머린으로 도핑된 Alq3이 이용되었고, 발광층의 두께는 30nm로 설정되었다. 전자 수송층의 재료로서는 Alq3이 이용되었고, 전자 수송층의 두께는 30nm로 설정되었다. 전자 주입층 EIL의 재료로서는 LiF가 이용되었고, 전자 주입층의 두께는 1nm로 설정되었다. 캐소드 CTD의 재료로서는 알루미늄이 이용되었고, 캐소드 CTD의 두께는 200nm로 설정되었다.
그리하여, 어레이 기판 AS가 완성되었다.
그 다음, 실링층 SS로서 이용될 틀-형상의 접착층이 실링 기판 CS 상에 형성되었다. 이어서, 이 접착층에 의해 형성된 틀 내측의 위치에서 실링 기판 SS에 건조제를 부착하였다.
그 다음, 캐소드 CTD와 실링 기판 CS가 서로 대향하도록 불활성 기체 환경에서 어레이 기판 AS와 실링 기판 CS가 서로 본딩되고 이 어레이 기판 AS와 실링 기 판 사이에 접착층이 개재되었다. 그 후에, 접착층이 경화되어 유기 EL 표시 장치를 완성하였다.
유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율이 평가되었다. 그 결과, 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도가 10 mA/㎠로 설정되었을 때 발광 효율은 4.2 cd/A였다.
(비교 예 1)
이 예에서, 유기 EL 표시 장치는 제1층 HTL1이 없으며 제2층 HTL2의 두께 d2가 160nm로 설정되었다는 점을 제외하고는 예 1에 도시된 것과 동일한 방법으로 제조되었다.
유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율이 평가되었다. 그 결과, 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도가 10 mA/㎠로 설정되었을 때 발광 효율은 3.5 cd/A였다.
(예 2)
이 예에서, 예 1에서 형성된 층 HTL1 및 HTL2의 정공 이동도 μ1 및 μ2는 이하의 방법에 의해 평가되었다.
우선, 예 1에서 이용된 유리 기판과 동일한 재료와 두께를 가지는 유리 기판을 준비하였다. ITO층을 유리 기판 상에 스퍼터링함으로써 형성하였다. ITO층은 예 1에서 형성된 애노드의 두께와 동일한 두께를 갖도록 형성되었다. 그 다음, ITO층 상에 진공 증착에 의해 두께가 40nm인 TPD층이 형성되었다. 그 다음, 유리 기판에 예 1에서 수행하였던 것과 동일한 열 처리를 행하였다. 그 후에, 진공 증착에 의해 TPD층 상에 알루미늄층을 형성하였다. 이 알루미늄층은 예 1에서 형성된 캐소드 CTD의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되었다. 이렇게 이루어진 실험 장치는 이하 "표본 (1)"이라 칭한다.
그 다음, TPD층의 두께가 120nm로 설정되었고 TPD층에 대한 열 처리를 행하지 않았던 점을 제외하고는 표본 (1)에서 기술한 방법과 동일한 방법으로 실험 장치를 형성하였다. 이렇게 이루어진 실험 장치는 이하 "표본 (2)"라 칭한다.
유체속도강조(time-of-flight) 법에 의해 표본 (1) 및 (2) 각각에 대하여 TPD층의 정공 이동도가 평가되었다. 그 결과, 표본 (1)의 TPD층의 정공 이동도는 2.0 x 10-4 ㎠/V·s였고, 표본 (2)의 TPD층의 정공 이동도는 2.5 x 10-3 ㎠/V·s였다. 이 결과는 예 1에서 제조된 유기 EL 표시 장치에서는 층 HTL1의 정공 이동도 μ1 및 층 HTL2의 정공 이동도 μ2는 각각, 2.0 x 10-4 ㎠/V·s 및 2.5 x 10-3 ㎠/V·s임을 나타낸다.
(예 3)
이 예에서, 층 HTL1 및 HTL2의 구조는 다음의 방법에 의해 검사되었다.
우선, 알루미늄층이 없어진 점을 제외하고는 표본 (1)에 대하여 기술한 방법과 동일한 방법에 의해 실험 장치가 제조되었다. 이 실험 장치는 이하 "표본 (3)"이라 칭한다. 또한 알루미늄층이 없어진 점을 제외하고는 표본 (2)에 대하여 기술한 방법과 동일한 방법에 의해 실험 장치가 제조되었다. 이 실험 장치는 이하 "표 본 (4)"라 칭한다.
표본 (3) 및 (4)의 TPD층 각각을 SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 검사하였다. 그 결과, 표본 (3)의 TPD층에서는 미세한 틈이 관측되었고, 표본 (4)의 TPD층에서는 어떠한 틈도 관측되지 않았다.
그 다음, 표본 (3) 및 (4)의 TPD층의 결정도를 X-선 회절기에 의해 검사하였다. 그 결과, 표본 (3)의 TPD층의 결정도는 표본 (4)의 TPD층의 결정도보다 낮았다.
(예 4)
이 예의 유기 EL 표시 장치는 두께 d1 및 d2가 각각 50nm 및 120nm로 설정되었고 열 처리의 온도 및/또는 기간이 변경되었다는 점을 제외하고는 예 1에 기술한 것과 동일한 방법으로 제조되었다. 각각의 유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율을 평가하였다. 각각의 유기 EL 표시 장치에 포함된 층 HTL1의 정공 이동도 μ1은 또한 예 2에 기술된 것과 동일한 방법으로 검사하였다. 도 9는 그 결과들을 보여준다.
도 9는 정공 수송층에 포함된 층의 정공 이동도와 휘도 간의 관계의 일례를 보여주는 그래프이다. 도 9에서 횡좌표는 비율 μ2/μ1를 나타내며, 종좌표는 상대 휘도를 나타내는데 여기서 비율 μ2/μ1이 1일 때는 상대 휘도가 1이라고 가정한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 비율 μ2/μ1의 1 에서 15 까지의 구간에서는, 비율 μ2/ μ1이 증가할수록 상대 휘도가 증가하였고, 비율 μ2/μ1의 15 에서 20 까지의 구간에서는, 비율 μ2/μ1이 증가할수록 상대 휘도가 감소하였다.
(예 5)
이 예에서, 유기 EL 표시 장치는 열 처리 온도 및/또는 기간이 변경되었고 비율 μ2/μ1도 변경되었던 점을 제외하고는 예 1에서 기술된 것과 동일한 방법으로 제조되었다. 각각의 유기 EL 표시 장치에서 두께 d1과 두께 d2의 합은 160nm로 설정되었음을 유의한다.
각 유기 EL 표시 장치에 포함되는 층 HTL1의 정공 이동도 μ1는 또한 예 2에 기술된 것과 동일한 방법으로 검사되었다. 그 결과, 정공 이동도 μ1는 4.0 x 10-4 ㎠/V·s였다. 각각의 유기 EL 표시 장치에 대하여 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도를 10mA/㎠로 설정하였을 때의 발광 효율 또한 평가하였다. 도 10은 그 결과를 보여준다.
도 10은 정공 수송층에 포함되는 층의 두께와 휘도 간의 관계의 일례를 보여주는 그래프이다. 도 10에서 횡좌표는 비율 μ2/μ1를 나타내며, 종좌표는 상대 휘도를 나타내는데 여기서 비율 μ2/μ1이 무한대일 때, 즉, 층 HTL1이 없을 때의 상대 휘도는 1이라고 가정한다. 도 10에서 나타난 바와 같이, 비율 μ2/μ1이 증가할수록, 상대 휘도가 감소하였다.
(예 6)
이 예에서, 도 4 내지 도 8을 참조하여 기술된 유기 EL 표시 장치는 다음의 방법으로 제조되었다.
우선, 언더코팅층 UC, 절연 분할층 PI, 및 이들 사이에 개재되는 구성요소들이 절연 기판 SUB 상에 형성되었다. 기판 SUB로서 유리 기판이 이용되었고, 픽셀 전극 PE, 즉 애노드 AND에 ITO가 이용되었다.
그 다음, 정공 주입층 HIL 및 층 HTL1이 진공 증착에 의하여 이 순서로 애노드 AND 상에 형성된다. 정공 주입층 HIL의 재료로서는 CuPc가 이용되었다. 층 HTL1의 재료로서는 TPD가 이용되었고, 층 HTL1의 두께 d1은 40nm로 설정되었다.
이어서, 층 HTL1에 열 처리가 행해졌다. 보다 상세히 기술하자면, 기판 SUB을 150℃로 가열하였다.
그 다음, 층 HTL2이 진공 증착에 의해 층 HTL1 상에 형성되었다. 층 HTL2의 재료로서는 TPD가 이용되었다. 픽셀 PX1에 포함되는 HTL2의 두께 d2는 50nm로 설정되었고, 픽셀 PX2에 포함되는 HTL2의 두께 d2는 100nm로 설정되었고, 픽셀 PX3에 포함되는 HTL2의 두께 d2는 120nm로 설정되었다.
그 다음, 진공 증착에 의해 층 HTL2 상에 발광층 EMT를 형성하였다. 픽셀 PX1에 포함되는 발광층 EMT의 재료로서 BD102로 도핑된 BH-120(이들은 둘다 이데미쓰흥산회사가 제조함)이 이용되었고, 픽셀 PX2에 포함되는 발광층 EMT의 재료로서 쿠머린이 도핑된 Alq3이 이용되었고, 픽셀 PX3에 포함되는 발광층 EMT의 재료로서 DCM이 도핑된 Alq3이 이용되었다. 발광층 EMT의 두께는 30nm로 설정되었다.
그 다음, 진공 증착에 의해 전자 수송층 ETL, 전자 주입층 EIL, 및 캐소드 CTD가 이 순서로 발광층 EMT에 형성된다. 전자 수송층의 재료로서 Alq3이 이용되었고, 전자 수송층의 두께는 30nm로 설정되었다. 전자 주입층 EIL의 재료로서 LiF가 이용되었고, 전자 주입층의 두께는 1nm로 설정되었다. 캐소드 CTD의 재료로서 알루미늄이 이용되었고, 캐소드 CTD의 두께는 200nm로 설정되었다.
그리하여, 어레이 기판 AS가 완성되었다.
그 다음, 실링층 SS로서 이용될 틀-형상의 접착층이 실링 기판 CS 상에 형성되었다. 이어서, 이 접착층에 의해 형성된 틀 내측의 위치에서 실링 기판 SS에 건조제를 부착하였다.
그 다음, 캐소드 CTD와 실링 기판 CS가 서로 대향하도록 불활성 기체 환경에서 어레이 기판 AS와 실링 기판 CS가 서로 본딩되고 이 어레이 기판 AS와 실링 기판 사이에 접착층이 개재되었다. 그 후에, 접착층이 경화되어 유기 EL 표시 장치를 완성하였다.
백색 화상이 표시될 때의 유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율이 평가되었다. 그 결과, 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도가 10 mA/㎠로 설정되었을 때 발광 효율은 4.2 cd/A였다.
(비교 예 2)
이 예에서, 유기 EL 표시 장치는 각각의 PX1 내지 PX3에서 제2층 HTL2을 제외하였으며 픽셀 PX1의 제2층 HTL2의 두께 d2가 90nm로 설정되었고, 픽셀 PX2의 제2층 HTL2의 두께 d2가 140nm로 설정되었으며, 픽셀 PX3의 제2층 HTL2의 두께 d2가 160nm로 설정되었다는 점을 제외하고는 예 6에 도시된 것과 동일한 방법으로 제조되었다.
도 6의 조건과 동일한 조건 하에서 백색 화상이 표시될 때의 유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율이 평가되었다. 그 결과, 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도가 10 mA/㎠로 설정되었을 때 발광 효율은 3.0 cd/A였다.
(비교 예 3)
이 예에서, 유기 EL 표시 장치는 PX1에서의 두께 d1 및 d2가 각각 20nm 및 70nm로 설정되었고, PX2에서의 두께 d1 및 d2가 각각 40nm 및 100nm로 설정되었고, PX3에서의 두께 d1 및 d2가 각각 20nm 및 70nm로 설정되었다는 점을 제외하고는 예 6에 도시된 것과 동일한 방법으로 제조되었다.
도 6의 조건과 동일한 조건 하에서 백색 화상이 표시될 때의 유기 EL 표시 장치에 대한 발광 효율이 평가되었다. 그 결과, 유기 EL 소자 OLED를 통해 흐르는 전류의 밀도가 10 mA/㎠로 설정되었을 때 발광 효율은 3.5 cd/A였다.
(예 7)
이 예에서, 예 6에서 형성된 층 HTL1 및 HTL2의 정공 이동도 μ1 및 μ2는 이하의 방법에 의해 평가되었다.
우선, 예 6에서 이용된 유리 기판과 동일한 재료와 두께를 가지는 유리 기판을 준비하였다. ITO 층을 유리 기판 상에 스퍼터링함으로써 형성하였다. ITO 층은 예 6에서 형성된 애노드의 두께와 동일한 두께를 갖도록 형성되었다. 그 다음, ITO층 상에 진공 증착에 의해 두께가 40nm인 TPD층이 형성되었다. 그 다음, 유리 기판에 예 6에서 수행하였던 것과 동일한 열 처리를 행하였다. 그 후에, 진공 증착에 의해 TPD층 상에 알루미늄층을 형성하였다. 이 알루미늄층은 예 6에서 형성된 캐소드 CTD의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되었다. 이렇게 이루어진 실험 장치는 이하 "표본 (5)"라 칭한다.
그 다음, TPD층의 두께가 120nm로 설정되었고 TPD층에 대한 열 처리를 행하지 않았던 점을 제외하고는 표본 (5)에 대하여 기술한 방법과 동일한 방법으로 실험 장치를 형성하였다. 이렇게 이루어진 실험 장치는 이하 "표본 (6)"이라 칭한다.
유체속도강조법에 의해 표본 (5) 및 (6) 각각에 대하여 TPD층의 정공 이동도가 평가되었다. 그 결과, 표본 (5)의 TPD층의 정공 이동도는 2.0 x 10-4 ㎠/V·s였고, 표본 (6)의 TPD층의 정공 이동도는 2.5 x 10-3 ㎠/V·s였다. 이 결과는 예 6에서 제조된 유기 EL 표시 장치에서는, 층 HTL1의 정공 이동도 μ1 및 층 HTL2의 정공 이동도 μ2가 각각, 2.0 x 10-4 ㎠/V·s 및 2.5 x 10-3 ㎠/V·s임을 나타낸다.
(예 8)
이 예에서, 예 6에서 형성된 층 HTL1 및 HTL2의 구조는 다음의 방법에 의해 검사되었다.
우선, 알루미늄층이 없어진 점을 제외하고는 표본 (5)에 대하여 기술한 방법과 동일한 방법에 의해 실험 장치가 제조되었다. 이 실험 장치는 이하 "표본 (7)"이라 칭한다. 또한 알루미늄층이 없어진 점을 제외하고는 표본 (6)에 대하여 기술한 방법과 동일한 방법에 의해 실험 장치가 제조되었다. 이 실험 장치는 이하 "표본 (8)"이라 칭한다.
표본 (7) 및 (8)의 TPD층 각각을 SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 검사하였다. 그 결과, 표본 (7)의 TPD층에서는 미세한 틈이 관측되었고, 표본 (8)의 TPD층에서는 어떠한 틈도 관측되지 않았다.
그 다음, 표본 (7) 및 (8)의 TPD층의 결정도를 X-선 회절기에 의해 검사하였다. 그 결과, 표본 (7)의 TPD층의 결정도는 표본 (8)의 TPD층의 결정도보다 높았다.
추가적인 이점 및 수정이 당업자들에게 쉽게 일어날 것이다. 그러므로, 보다 광범위한 양태들로서의 본 발명은 본원이 기술되고 도시된 특정 상세한 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위 및 그 등가물에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 일반적인 개념의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않는 다양한 수정이 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는, 결정도가 낮은 층 HTL1을 포함하는 정공 수송층이 사용된다. 정공 수송층 HTL에 포함된 층이 낮아지면, 정공 수송층 HTL의 정공 이동도가 낮아진다. 그러므로, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT에서의 전자와 정공의 캐리어 균형이 최적화될 수 있으므로, 충분한 발광 효율을 달성할 수 있다.
발광 효율이 높은 유기 EL 소자 OLED는 애노드 AND와 캐소드 CTD 사이에 인가되는 전압이 낮은 경우에도 높은 휘도로 발광할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 휘도가 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 획득하는 것이 가능하다.
정공 수송층 HTL은 또한 층 HTL1보다 결정도가 높은 층 HTL2를 포함한다. 따라서, 층 HTL2의 두께 d2의 층 HTL1의 두께 d1에 대한 비율 d2/d1은 정공 수송층 HTL의 정공 이동도를 원하는 값으로 설정하기 위한 파라미터로서 이용될 수 있다.
또한, 결정도가 높은 층 HTL2는 결정도가 낮은 층 HTL1과 발광층 EMT 사이에 위치된다. 그러므로, 층 HTL1의 결정도를 낮추기 위한 공정 중에 층 HTL1에 불순물이 첨가될 때, 발광층 EMT로의 불순물의 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 발광층 EMT로의 불순물의 확산에 의한 유기 EL 소자 OLED의 품질 저하가 억제될 수 있다.
Claims (21)
- 유기 EL 표시 장치로서,기판, 및상기 기판 상에 배치되는 유기 EL 소자를 포함하며,상기 유기 EL 소자 각각은 애노드, 캐소드, 유기 재료로 이루어져 있고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되는 발광층, 및 유기 재료로 이루어져 있고 상기 발광층과 상기 애노드 사이에 개재되는 정공 수송층을 포함하며,상기 정공 수송층은 상기 기판에 대향하는 제2층, 및 상기 제2층과 상기 기판 사이에 개재되는 제1층을 포함하고,상기 제2층은 상기 제1층과 조성이 동일하고 상기 제1층과 결정도가 다른 유기 EL 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1층은 상기 제2층 보다 결정도가 낮은 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1층의 두께 d1은 상기 제2층의 두께 d2보다 작은 표시 장치.
- 제3항에 있어서,상기 두께 d1에 대한 상기 두께 d2의 비율 d2/d1은 7 이하인 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 유기 EL 소자는 발광 색이 서로 다른 제1 내지 제3 유기 EL 소자들을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자들은 상기 정공 수송층의 두께가 서로 다르고 상기 제1층의 두께는 서로 동일한 표시 장치.
- 제5항에 있어서,상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자들은 상기 제1층의 결정도와 조성 및 상기 제2층의 결정도와 조성이 서로 동일하고, 상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자 각각의 상기 제1층과 상기 제2층은 결정도가 서로 다른 표시 장치.
- 유기 EL 표시 장치로서,기판, 및상기 기판 상에 배치되는 유기 EL 소자를 포함하며,상기 유기 EL 소자 각각은 애노드, 캐소드, 유기 재료로 이루어져 있고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되는 발광층, 및 유기 재료로 이루어져 있고 상기 발광층과 상기 애노드 사이에 개재되는 정공 수송층을 포함하며,상기 정공 수송층은 상기 기판에 대향하는 제2층, 및 상기 제2층과 상기 기판 사이에 개재되는 제1층을 포함하고,상기 제2층은 상기 제1층과 조성이 동일하고 상기 제1층과 정공 이동도가 다른 유기 EL 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 제1층의 정공 이동도 μ1은 상기 제2층의 정공 이동도 μ2보다 낮은 표시 장치.
- 제8항에 있어서,상기 정공 이동도 μ1에 대한 상기 정공 이동도 μ2의 비율 μ2/μ1는 4 내지 20의 범위 내에 있는 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 제1층의 두께 d1은 상기 제2층의 두께 d2보다 작은 표시 장치.
- 제10항에 있어서,상기 두께 d1에 대한 상기 두께 d2의 비율 d2/d1은 7 이하인 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 유기 EL 소자는 발광 색이 서로 다른 제1 내지 제3 유기 EL 소자들을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자들은 상기 정공 수송층의 두께가 서로 다르고 상기 제1층의 두께는 서로 동일한 표시 장치.
- 제12항에 있어서,상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자들은 상기 제1층의 결정도와 조성 및 상기 제2층의 결정도와 조성이 서로 동일하고, 상기 제1 내지 제3 유기 EL 소자 각각의 상기 제1층과 상기 제2층은 결정도가 서로 다른 표시 장치.
- 제1항 기재의 유기 EL 표시 장치를 제조하는 방법으로서,상기 제1층의 피착 개시 시점으로부터 상기 제2층의 피착 개시 시점까지의 기간 동안, 상기 제1층의 결정도를 줄이는 단계를 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서,상기 결정도는 상기 기판의 주면에 평행하는 면내 방향으로 상기 기판을 팽창시키고 수축시킴으로써 감소되는 방법.
- 제15항에 있어서,상기 기판의 팽창 및 수축은 상기 기판에 열 처리를 행함으로써 수행되는 방 법.
- 제14항에 있어서,상기 제1층과 제2층은 조성이 서로 동일한 방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1층은 상기 제2층의 결정도보다 낮은 결정도를 가지도록 형성되는 방법.
- 제1항 기재의 유기 EL 표시 장치를 제조하는 방법으로서,상기 제1층의 피착 개시 시점으로부터 상기 제2층의 피착 개시 시점까지의 기간 동안, 상기 기판의 주면에 평행한 면내 방향으로 상기 기판을 팽창시키고 수축시키거나 상기 기판에 열 처리를 행하는 단계를 포함하는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 기판은 상기 면내 방향으로 팽창되고 수축되는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 기판에 상기 열 처리가 행해지는 방법.
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