KR20120130516A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따라 서로 다른 색상의 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀의 각각은 기판, 상기 기판 위의 제1 전극층, 상기 제1 전극층 위의 제1 발광층, 상기 제1 발광층 위의 상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 보조층, 상기 보조층 위의 상기 제1 서브 픽셀에 위치한 제2 발광층, 상기 보조층 위의 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 제3 발광층, 및 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 위의 제2 전극층을 포함하는 유기 발광소자를 개시한다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공통 발광층을 사용하는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광소자는 전압을 걸면 자체가 발광하는 물질을 이용한 소자로서 액정 소자에 비하여 고휘도, 대시야각, 고응답속도의 특성 및 백라이트가 불필요하므로 얇게 만들 수 있는 장점을 갖는다.
유기 발광소자는 유기 발광층이 애노드(anode)과 캐소드(cathode) 사이에 개재된 구조를 하고 있다. 전압을 인가하면 애노드로부터 정공이, 캐소드로부터 전자가 유기 발광층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자들은 유기 발광층 내에서 인접한 분자 사이에서 전자 교환을 일으키며 반대 전극으로 이동하여 간다. 그리고 어떤 분자에서 전자와 정공이 재결합한 경우 높은 에너지의 여기 상태(excited state)를 갖는 분자 여기자(exiton)를 형성하게 된다. 분자 여기자가 낮은 에너지의 바닥 상태(ground state)로 돌아오면서 재료 고유의 빛을 방출한다.
유기 발광소자는 다수의 화소로 구성되며, 각각의 화소들은 적색, 녹색, 청색의 서브 화소(R, G, B)로 이루어진다. 각 서브 화소는 새도우 마스크 또는 파인 메탈 마스크를 사용하여 패터닝되는데, 패터닝 된 마스크의 수가 많을 수록 공정이 복잡해지고 미스 얼라인이 일어날 수 있으며 또한 비용이 증가한다. 한편, 마스크를 사용한 패터닝시 새도우 현상 또는 마스크의 처짐 현상으로 인한 문제가 일어날 수 있다.
본 발명의 목적은 마스크 수를 줄여서 구조와 공정을 단순화할 수 있는 유기 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라 서로 다른 색상의 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀의 각각은 기판, 상기 기판 위의 제1 전극층, 상기 제1 전극층 위의, 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀에 위치한 제1 발광층, 상기 제1 발광층 위의 상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 보조층, 상기 보조층 위의 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 제2 발광층, 상기 보조층 위의 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 제3 발광층, 및 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 위의 제2 전극층을 포함하는 유기 발광소자를 개시한다.
상기 보조층은 정공 주입 물질과 정공 수송 물질의 공증착층일 수 있다. 또는 상기 보조층은 정공 주입 물질을 포함하는 제1 보조층과 상기 제1 보조층 위의 정공 수송 물질을 포함하는 제2 보조층을 포함할 수 있다. 또는 상기 보조층은 하부에는 정공 주입 물질의 농도가 정공 수송 물질의 농도 보다 더 크고, 상부에는 정공 수송 물질의 농도가 정공 주입 물질의 농도 보다 더 큰 농도 구배를 가질 수 있다.
이때 상기 정공 주입 물질은 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, NPB, PEDOT/PSS, Pani/DBSA, Pani/CSA 또는 PANI/PSS 을 포함하고, 상기 정공 수송 물질은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸, TPD, α-NPD 또는 TCTA을 포함할 수 있다.
상기 보조층은 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 p형 도펀트는 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴노나이메테인(F4TCNQ) 또는 1,3,2-다이옥사보린을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층은 애노드이고, 상기 제2 전극층은 캐소드일 수 있다. 상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 적색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 녹색 발광층일 수 있다. 상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 위의 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 전자 수송층 및 상기 전자 수송층 위의 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따라 서로 다른 색상의 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀의 각각은 기판, 상기 기판 위의 제1 전극층, 상기 제1 전극층 위의, 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀에 위치한 제1 발광층, 상기 제1 발광층 위의 상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 보조층, 상기 보조층 위의 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 제2 발광층, 상기 제1 발광층, 상기 보조층, 상기 제2 발광층 위의 제3 발광층, 및 상기 제3 발광층 위의 제2 전극층을 포함하는 유기 발광소자를 개시한다.
상기 제3 발광층은 전자 수송 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 적색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 녹색 발광층일 수 있다. 또는 상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 녹색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 적색 발광층일 수 있다.
상기 보조층은 정공 주입 물질을 포함하는 제1 보조층과 상기 제1 보조층 위의 정공 수송 물질을 포함하는 제2 보조층을 포함할 수 있다.
상기 보조층은 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층은 애노드이고, 상기 제2 전극층은 캐소드일 수 있다. 상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 위의 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 전자 수송층 및 상기 전자 수송층 위의 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
서브 픽셀에 공통인 제1 발광층과 제1 서브 픽셀과 제2 서브 픽셀에 공통인 보조층을 사용하여 마스크 수를 줄임으로써 유기 발광소자의 구조와 공정을 단순화여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 여기에 제3 발광층을 또한 서브 픽셀에 공통으로 함으로써 마스크 수를 한층 더 줄이고 유기 발광소자의 구조와 공정을 더욱 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자의 개략적인 단면도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광소자(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1의 유기 발광소자(100)는 적색, 녹색, 청색의 서브 화소(R, G, B)를 포함하고 있다.
도 1을 참조하면, 유기 발광소자(100)는 기판(101) 위의 애노드(111), 애노드(111) 위의 정공 주입층(121), 정공 주입층(121) 위의 정공 수송층(122), 정공 수송층(122) 위의 적색, 녹색, 청색의 서브 화소(R, G, B) 청색 발광층(131), 청색 발광층(131) 위의 보조층(124), 보조층(124) 위의 녹색 발광층(132) 및 적색 발광층(133), 녹색 발광층(132) 및 적색 발광층(133) 위의 전자 수송층(127) 및 전자 수송층(127) 위의 캐소드(141)를 포함한다. 선택적으로 전자 수송층(127)과 캐소드(141) 사이에 전자 주입층(미도시)를 더 포함할 수 있다.
청색 발광층(131)은 적색, 녹색, 청색의 서브 화소 영역(R, G, B)의 전면(全面)에 공통으로 형성되어 있다. 즉, 청색 발광층(131)은 이른바 청색 공통층(blue common layer: BCL)을 형성한다. 녹색 발광층(132) 및 적색 발광층(133)은 각각 녹색 및 적색의 서브 화소 영역(G, R)에 한정되어 형성되어 있다.
보조층(124)은 청색 발광층(131)을 통과한 정공(hole)이 녹색 발광층(132) 및 적색 발광층(133)으로 효과적으로 전달되도록 돕는 역할을 할 수 있다. 보조층(124)은 제1 보조층(125)과 제2 보조층(126)으로 이루어질 수 있다. 제1 보조층(125)은 정공 주입층의 역할을 할 수 있고, 제2 보조층(126)은 정공 수송층의 역할을 할 수 있다. 보조층(124)은 또한, 각 서브 화소의 색상 별 광학적 공진 거리를 맞추기 위하여 사용될 수 있다. 청색 서브 화소 영역(B)에는 정공 주입층 또는 정공 수송층의 두께를 조절함으로써 보조층(124)이 형성되지 않을 수 있다. 이때 적색의 서브 화소 영역(R)과 녹색의 서브 화소 영역(G)에는 동일한 두께의 보조층(124)을 사용함으로써 마스크의 개수를 줄일 수 있다. 녹색 발광의 경우 보조층(124)의 두께를 적색의 광학적 공진 거리에 맞춰 사용할 수 있다.
한편, 보조층(124)은 정공 주입 물질과 정공 수송 물질의 공증착으로 이루어질 수도 있고, 또는 정공 주입 물질과 정공 수송 물질이 농도 구배를 이루면서 형성될 수도 있다. 농도 구배를 이룰 경우 보조층(124)에서 애노드(111)에 가까운 쪽은 정공 주입 물질의 농도가 정공 수송 물질의 농도보다 더 크고, 애노드(111)에 먼 쪽은 그 반대일 수 있다.
이하에서 각 층들을 이루는 물질을 살펴본다.
기판(101)은 통상적인 유기 발광소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 한편, 기판(101)은 실리콘, 스텐리스 스틸과 같은 불투명한 물질로 형성될 수도 있다. 상기 기판(101) 내에는 스위칭 소자, 구동 소자 등이 형성되어 있을 수 있다.
애노드(111)는 일함수가 큰 물질로 이루어질 수 있다. 애노드(111)는 예를 들면, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물), ZnO(아연 산화물), AZO(Al 도핑된 아연 산화물) 또는 In2O3(인듐 산화물)과 같은 투명한 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.
정공 주입층(121)은 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 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), 2T-NATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine: 4,4',4"-트리스{N,-(2-나프틸)-N-페닐아미노}-트리페닐아민), NPB(N,N'-di(-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine: N,N'-디(-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), 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) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 정공 주입층(121)의 두께는 약 100Å 에서 10000Å, 바람직하게는 100Å 내지 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 저하없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
m-MTDATA TDATA
2T-NATA NPB
PEDOT/PSS Pani/DBSA
정공 수송층(122)은 예를 들면, 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), α-NPD(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl: 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐) 등의 방향족 축합환을 갖는 아민 유도체, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine: 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민) 등과 같은 트리페닐아민계 물질과 같은 공지된 정공 수송 물질을 사용할 수 있다. 이 중, 예를 들면, TCTA의 경우, 정공 수송 역할 외에도, 발광층으로부터 엑시톤이 확산되는 것을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.
TPD α-NPD
TCTA
한편, 상기 정공 수송층 및 정공 주입층은 정공 수송 기능 및 정공 주입 기능을 동시에 갖는 기능층으로 대체될 수 있다.
상기 정공 수송층(122)의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 800Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 저하 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
청색 발광층(131)은 하나의 청색 발광 물질을 포함하거나 청색 호스트와 청색 도펀트의 조합을 포함할 수 있다. 호스트와 도펀트의 조합을 사용할 경우, 공지의 청색 호스트의 예로는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-dicabazole-biphenyl: 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(poly(n-vinylcabazole): 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene: 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TCTA, 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-터트-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(distyrylarylene: 디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
선택적으로 청색 호스트는 정공 수송 특성을 갖는 물질을 사용할 수 있다. 정공 수송 특성을 갖는 청색 호스트로서 예를 들면, ADN 등의 물질을 사용할 수 있다.
CBP PVK
ADN TPBI
TBADN DSA
E3
한편, 공지된 청색 도펀트로서, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-fluorene(터-플루오렌), DPAVBi(4,4'-bis(4-diphenylaminostyryl)biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스타릴)비페닐), TBPe(2,5,8,11-tetra-t-butylperylene: 2,5,8,11-테트라-티-부틸 페릴렌) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
F2Irpic (F2ppy2)Ir(tmd) Ir(dfppz)3
DPAVBi TBPe
보조층(124)은 100 -1000 Å 범위의 두께를 가질 수 있다.
보조층(124)은 정공 주입층과 정공 수송층의 2층으로 이루어질 수 있다.
제1 보조층(125)은 정공 주입층의 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, NPB, PEDOT/PSS, Pani/DBSA, Pani/CSA 또는 PANI/PSS 등으로 이루어질 수 있다.
제2 보조층(126)은 정공 수송층의 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들면, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, TPD, α-NPD등의 방향족 축합환을 갖는 아민 유도체, TCTA 등과 같은 트리페닐아민계 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 보조층(125) 또는 제2 보조층(126)은 p형 도펀트 물질을 더 포함할 수 있다. p형 도펀트로서, 예를 들면, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴노나이메테인(F4TCNQ), 1,3,2-다이옥사보린 등을 사용할 수 있다.
선택적으로, 보조층(124)은 정공 주입 물질과 정공 수송 물질의 혼합물로 이루어질 수 있다. 또는 이와 다르게 보조층(124) 내에서 정공 주입 물질과 정공 수송 물질이 농도 구배를 형성할 수도 있다. 예를 들면, 보조층(124)의 청색 발광층(131)에 가까운 쪽은 정공 주입 물질의 농도가 더 높고, 보조층(124)의 적색 및 녹색 발광층(132,133)에 가까운 쪽은 정공 수송 물질의 농도가 더 높을 수 있다.
적색 발광층(132)은 하나의 적색 발광 물질을 포함하거나 적색 호스트와 적색 도펀트의 조합을 포함할 수 있다. 호스트와 도펀트의 조합을 사용할 경우, 적색 호스트는 청색 호스트와 마찬가지로 Alq3, CBP, PVK, ADN, TCTA, TPBI, TBADN, E3, DSA 등을 사용할 수 있다. 선택적으로, 적색 호스트는 전자 수송 특성을 갖는 물질을 사용할 수 있다.
공지된 적색 도펀트로서 PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac)등을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
PtOEP Ir(piq)3 Btp2Ir(acac)
녹색 발광층(132)은 하나의 녹색 발광 물질을 포함하거나 녹색 호스트와 녹색 도펀트의 조합을 포함할 수 있다. 호스트와 도펀트의 조합을 사용할 경우, 녹색 호스트는 청색 호스트와 마찬가지로 Alq3, CBP, PVK, ADN, TCTA, TPBI, TBADN, E3, DSA 등을 사용할 수 있다. 선택적으로, 녹색 호스트는 전자 수송 특성을 갖는 물질을 사용할 수 있다. 녹색 발광층(132)의 녹색 호스트와 적색 발광층(133)의 적색 호스트로서 전자 수송 특성을 갖는 물질을 사용하는 경우 전자 수송층(127)은 생략될 수도 있다.
공지된 녹색 도펀트로서 Ir(ppy)3, Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3 등을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Ir(ppy)3 Ir(ppy)2(acac) Ir(mpyp)3
상기 발광층들(131,132,133)이 호스트 및 도펀트의 조합으로 이루어질 경우 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0. 01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 발광층들(131,132,133)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다.
전자 수송층(127)은 공지된 전자 수송 재료를 사용할 수 있는데, 예를 들면, Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline: 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium: 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀레이토)알루미늄), Alq3(tris(8-quinolate) aluminium: 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), Bebq2(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노레이트)), TPBi(2,2',2" -(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole): 2,2',2"-(1,3,5-벤진트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸) 등과 같은 공지의 재료를 사용할 수 있다.
Bphen BAlq
Alq3 Bebq2
TPBi
한편, 전자 수송층(127)은 상기 전자 수송성 유기 물질에 금속 함유 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층(127)의 두께는 약 100Å 내지 1000Å, 예를 들면, 200Å 내지 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층(127)의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 구동전압 상승 없이 만족스러운 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
선택적으로, 전자 주입층(미도시)은 예를 들면, LiQ, LiF, Li2O, NaCl, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaO, BaF2 또는 RaF2 의 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 전자 수송층 및 전자 주입층은 전자 수송 기능 및 전자 주입 기능을 동시에 갖는 기능층으로 대체될 수 있다.
캐소드(141)는 예를 들면, Li, Mg, Al, Ca, Ag, Al:Li, Mg:In 또는 Mg:Ag 의 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도 1의 유기 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명한다.
먼저, 기판(101) 위에 애노드(111)을 형성한다. 애노드(111)는 예를 들면 진공증착법이나 스퍼터링법 방법에 의하여 형성할 수 있다. 애노드(111) 위에 정공 주입층(121)과 정공 수송층(122)를 순차적으로 형성한다. 정공 수송층(122) 위에 청색 발광층(131)을 형성한다. 애노드(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122) 및 청색 발광층(131)은 적색, 녹색, 청색의 서브 픽셀(R, G, B)의 전면에 공통으로 형성할 수 있다. 청색 발광층(131) 위에 보조층(124)을 형성한다. 보조층(124)은 적색과 녹색의 서브 화소 영역(R, G)에 동일한 두께로 형성할 수 있다. 이때 청색 서브 화소 영역(B)에는 보조층(124)을 형성하지 않을 수 있다. 보조층(124) 위에 적색발광층(132)과 녹색발광층(133)을 형성한다. 적색발광층(132)은 적색 서브 픽셀 영역(R)에, 녹색발광층(133)은 녹색 서브 픽셀 영역(G)에 하나의 층으로 형성한다. 청색발광층(131), 적색발광층(132)과 녹색발광층(133) 위에 전자 수송층(127)을 형성한다. 상기 유기층들은 예를 들면 진공층착법, 스핀 코팅법, 잉크젯법 또는 노즐 방법으로 형성할 수 있다. 전자 수송층(127) 위에 캐소드(131)를 형성한다. 선택적으로 전자 수송층(127) 위에 전자 주입층(미도시)을 형성하고 전자 주입층(미도시) 위에 캐소드(131)를 형성할 수 있다. 캐소드(131)는 예를 들면 진공증착법의 방법으로 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자(200)의 개략적인 단면도이다. 도 1의 유기 발광소자(100)와의 차이점을 위주로 설명한다.
유기 발광소자(200)에서는 보조층(124) 위에 적색 발광층(232)이 존재하고, 적색 발광층(232) 위에 공통층인 녹색 발광층(233)이 존재한다. 적색 발광층(232)은 적색 서브 픽셀 영역(R)에만 형성되어 있고, 녹색 발광층(233)은 청색 발광층(131)과 마찬가지로 적색, 녹색, 청색 영역(R, G, B)의 전면에 공통으로 형성되어 있어서 녹색 공통층(green common layer: GCL)을 형성한다. 녹색 발광층(233)이 서브 픽셀들의 전면에 공통으로 존재하므로 발광층 형성을 위한 마스크의 수가 하나 더 절감되어 유기 발광소자의 구조 및 제조 공정이 더 단순화될 수 있다. 또한, 적색 발광층(232)과 녹색 발광층(233)이 서로 다른 시점에 형성됨으로써 마스크를 사용한 적색 발광층의 증착 시 적색 발광 물질이 녹색 서브 픽셀 영역(G)으로 침범하는 섀도우 현상을 방지할 수 있다.
상기 도 2의 유기 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명한다. 상기 도 1의 유기 발광소자의 제조방법과의 차이점을 위주로 설명한다.
도 1의 유기 발광소자의 제조방법에서 설명한 바와 같이 기판(101) 위에 애노드(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 청색 발광층(131), 보조층(124)를 순차적으로 형성한다. 보조층(124) 위에 적색 발광층(232)을 적색 서브 픽셀 영역에 형성하고, 적색 발광층(232), 보조층(124) 및 청색 발광층(131) 위로 적색, 녹색, 청색 영역(R, G, B)의 전면에 공통으로 녹색 발광층(233)을 형성한다. 이후 전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 캐소드(141)의 형성 과정은 도 1의 유기 발광소자의 제조방법과 같다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 유기 발광소자(300)의 개략적인 단면도이다. 도 1의 유기 발광소자(100)와의 차이점을 위주로 설명한다.
유기 발광소자(300)에서는 보조층(124) 위에 녹색 발광층(333)이 존재하고, 녹색 발광층(333) 위에 적색 발광층(332)이 존재한다. 녹색 발광층(333)은 녹색 서브 픽셀 영역(G)에만 형성되어 있고, 적색 발광층(332)은 청색 발광층(131)과 마찬가지로 적색, 녹색, 청색 영역(R, G, B)의 전면에 공통으로 형성되어 있어서 적색 공통층(red common layer: RCL)을 형성한다. 적색 발광층(332)이 서브 픽섹들의 전면에 공통으로 존재하므로 마스크의 수가 하나 더 절감되어 유기 발광소자의 구조 및 제조 공정이 더 단순화될 수 있다. 또한, 적색 발광층(332)과 녹색 발광층(333)이 서로 다른 시점에 형성됨으로써 마스크를 사용한 녹색 발광층의 증착 시 녹색 발광 물질이 적색 서브 픽셀 영역(R)으로 침범하는 섀도우 현상을 방지할 수 있다.
상기 도 3의 유기 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명한다. 상기 도 1의 유기 발광소자의 제조방법과의 차이점을 위주로 설명한다.
도 1의 유기 발광소자의 제조방법에서 설명한 바와 같이 기판(101) 위에 애노드(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 청색 발광층(131), 보조층(124)를 순차적으로 형성한다. 보조층(124) 위에 녹색 발광층(333)을 적색 서브 픽셀 영역에 형성하고, 녹색 발광층(333), 보조층(124) 및 청색 발광층(131) 위로 적색, 녹색, 청색 영역(R, G, B)의 전면에 공통으로 적색 발광층(232)을 형성한다. 이후 전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 캐소드(141)의 형성 과정은 도 1의 유기 발광소자의 제조방법과 같다.
표 1은 도 1의 유기 발광소자(실시예)와 종래의 구조의 유기 발광소자(비교예)에서 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율을 비교한 표이다. 종래의 구조의 유기 발광소자(비교예)는 공통 발광층을 사용하지 않고 적색, 녹색, 청색의 발광층을 각각의 서브 픽셀에 형성하였고 보조층을 각각의 서브 픽셀에 대하여 다른 두께로 사용한 점에서 도 1의 유기 발광소자(실시예)와 다른 구조를 갖는다.
| 층구조 | ||
| 발광효율 (cd/A) | CIE (x,y) | |
| 실시예 (청색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/NPB(1000Å)/AND:DPVABi(5wt%)(250Å)/ Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 3 | 0.15, 0.07 | |
| 실시예 (녹색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/NPB(1000Å)/AND:DPVABi(5wt%)(250Å)/ NPB:F4TCNQ(1%)(250Å)/NPB(850Å)/AND:Alq3(5wt%)(250Å)/ Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 38 | 0.21, 0.73 | |
| 실시예 (적색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/NPB(1000Å)/AND:DPVABi(5wt%)(250Å)/ NPB:F4TCNQ(1%)(250Å)/NPB(850Å)/ AND: PtOEP(5wt%)(300Å)/ Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 30 | 0.66, 0.33 | |
| 비교예 (청색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/ NPB:F4TCNQ(1%)(250Å)/ NPB(1000Å)/AND:DPVABi(5wt%)(250Å)/Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 3 | 0.15, 0.07 | |
| 비교예 (녹색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/ NPB:F4TCNQ(1%)(250Å)/ NPB(1000Å)/ AND:Alq3(5wt%)(250Å)/Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 38 | 0.19, 0.74 | |
| 비교예 (적색) |
ITO(100nm)/MTDATA(800Å)/ NPB:F4TCNQ(1%)(250Å)/ NPB(1000Å)/ AND: PtOEP(5wt%)(300Å)/Alq3(400Å)/LiF(50Å)/Al(1500Å) |
|
| 29 | 0.68, 0.31 | |
표 1에 나타난 바와 같이 실시예의 유기 발광소자의 청색 및 녹색 서브 픽셀의 발광 효율은 각각 비교예의 청색 및 녹색 서브 픽셀의 발광 효율과 동등하다. 실시예의 유기 발광소자의 적색 서브 픽셀의 발광효율은 비교예의 적색 픽셀의 발광효율보다 다소 높다. 따라서 실시예에 의하여 발광층 형성과 보조층 형성시 마스크 수를 절감하여 구조와 공정을 단순화시키면서도 발광 효율을 높게 유지할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 위의 유기 발광소자의 실시예들에서 애노드/정공 주입층/정공 수송층/청색 발광층(적색, 녹색, 청색 영역)/보조층/적색 발광층(적색 영역) 및 녹색 발광층(녹색 영역)/전자 수송층/전자 주입층/캐소드의 구조, 또는 애노드/정공 주입층/정공 수송층/청색 발광층(적색, 녹색, 청색 영역)/보조층/적색 발광층(적색 영역)/녹색발광층(적색, 녹색, 청색 영역)/전자 수송층/전자 주입층/캐소드의 구조, 또는 애노드/정공 주입층/정공 수송층/청색 발광층(적색, 녹색, 청색 영역)/보조층/녹색 발광층(녹색 영역)/적색 발광층(적색, 녹색, 청색 영역)/전자 수송층/전자주입층/캐소드의 순서를 갖는 구조를 설명하였다.
한편, 이와 다른 실시예들로서 유기 발광소자는 정공 수송층/녹색 발광층(녹색 영역) 및 적색 발광층(적색 영역)/보조층/청색 발광층/전자 수송층 또는 정공 수송층/적색 발광층/녹색 발광층/보조층/청색 발광층/전자 수송층 또는 정공 수송층/녹색 발광층/적색 발광층/보조층/청색 발광층/전자수송층의 순서의 구조를 가질 수도 있다. 즉, 청색 발광층과 녹색발광층 또는 적색발광층의 위치가 바뀔 수 있다.
101: 기판 111: 애노드
121: 정공 주입층 122: 정공 수송층
124: 보조층 125: 제1 보조층
126: 제2 보조층 127: 전자 수송층
131: 청색 발광층 132, 232, 332: 적색 발광층
133, 233, 333: 녹색 발광층 141: 캐소드
121: 정공 주입층 122: 정공 수송층
124: 보조층 125: 제1 보조층
126: 제2 보조층 127: 전자 수송층
131: 청색 발광층 132, 232, 332: 적색 발광층
133, 233, 333: 녹색 발광층 141: 캐소드
Claims (20)
- 서로 다른 색상의 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀의 각각은
기판;
상기 기판 위의 제1 전극층;
상기 제1 전극층 위의, 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀 및 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 제1 발광층;
상기 제1 발광층 위의, 상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 보조층;
상기 보조층 위의 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 제2 발광층;
상기 보조층 위의 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 제3 발광층; 및
상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 위의 제2 전극층;을 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 보조층은 정공 주입 물질과 정공 수송 물질을 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 보조층은 정공 주입 물질을 포함하는 제1 보조층과 상기 제1 보조층 위의 정공 수송 물질을 포함하는 제2 보조층을 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 보조층은 하부에는 정공 주입 물질의 농도가 정공 수송 물질의 농도 보다 더 크고, 상부에는 정공 수송 물질의 농도가 정공 주입 물질의 농도 보다 더 큰 농도 구배를 갖는 유기 발광소자. - 제2 항 내지 제4 항의 어느 한 항에 있어서,
상기 정공 주입 물질은 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, NPB, PEDOT/PSS, Pani/DBSA, Pani/CSA 또는 PANI/PSS 을 포함하고, 상기 정공 수송 물질은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸, TPD, α-NPD 또는 TCTA을 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 보조층은 p형 도펀트를 더 포함하는 유기 발광소자. - 제6 항에 있어서,
상기 p형 도펀트는 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴노나이메테인(F4TCNQ) 또는 1,3,2-다이옥사보린을 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극층은 애노드이고, 상기 제2 전극층은 캐소드인 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 적색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 녹색 발광층인 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 위의 정공 수송층을 더 포함하는 유기 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 전자 수송층 및 상기 전자 수송층 위의 전자 주입층을 더 포함하는 유기 발광소자. - 서로 다른 색상의 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀의 각각은
기판;
상기 기판 위의 제1 전극층;
상기 제1 전극층 위의, 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀 및 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 제1 발광층;
상기 제1 발광층 위의, 상기 제2 서브 픽셀 및 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 보조층;
상기 보조층 위의 상기 제2 서브 픽셀에 위치한 제2 발광층;
상기 제1 발광층, 상기 보조층 및 상기 제2 발광층 위의, 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀 및 상기 제3 서브 픽셀에 위치한 제3 발광층; 및
상기 제3 발광층 위의 제2 전극층;을 포함하는 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제3 발광층은 전자 수송 특성을 갖는 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 적색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 녹색 발광층인 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 녹색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 적색 발광층인 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 보조층은 정공 주입 물질을 포함하는 제1 보조층과 상기 제1 보조층 위의 정공 수송 물질을 포함하는 제2 보조층을 포함하는 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 보조층은 p형 도펀트를 더 포함하는 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 전극층은 애노드이고, 상기 제2 전극층은 캐소드인 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 전극층과 상기 제1 발광층 사이에 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 위의 정공 수송층을 더 포함하는 유기 발광소자. - 제12 항에 있어서, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층과 상기 제2 전극층 사이에 전자 수송층 및 상기 전자 수송층 위의 전자 주입층을 더 포함하는 유기 발광소자.
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