KR20130040709A - 유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 순서대로 적층한 것을 포함하여 이루어진 유기 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 패널에 관한 것으로, 상기 정공 주입층은 알칼리의 산화물, 알킬리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 하기 [화학식 1]의 화합물으로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성된다.
[화학식 1]
Figure pat00075

(상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다).

Description

유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY PANEL USING THE SAME}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널에 관한 것으로 특히, 구동 전압을 낮출 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED)라고도 불리는 유기 전계 발광 소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다.
유기전계발광소자는 전자 주입 전극(음극) 과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기막에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계 발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 또한 유기 전계 발광(EL) 소자는 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 차세대 풍부한 색 디스플레이 소자로 많은 사람들의 많은 관심의 대상이 되고 있다. 여기서 유기 EL 소자를 제작하는 과정을 간단히 살펴보면,
(1) 먼저, 투명기판 위에 양극 물질을 입힌다. 양극 물질로는 흔히 ITO(indium tin oxide)가 쓰인다.
(2) 그 위에 정공주입층(HIL:hole injecting layer)을 입힌다. 정공주입층으로는 주로 구리 프탈로시아닌(copperphthalocyanine(CuPc))을 10nm 내지 30nm 두께로 입힌다.
(3) 그런 다음, 정공수송층(HTL:hole transport layer)을 도입한다. 이러한 정공수송층으로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl(NPB)을 30nm 내지 60nm 정도 증착하여 입힌다.
(4) 그 위에 유기발광층 (organic emitting layer)을 형성한다. 이때 필요에 따라 도펀트(dopant)를 첨가한다. 녹색(green) 발광의 경우 흔히 유기발광층으로 트리스(8-하이드록시퀴놀레이트)알루미늄(Alq3)(tris(8-hydroxyquinolatealuminum)을 두께 30~60nm 정도 증착하며 도펀트(dopant)로는 MQD(N-메틸퀴나크리돈)(N-Methylquinacridone)를 많이 쓴다.
(5) 그 위에 전자수송층(ETL:electron transport layer) 및 전자주입층(EI L: electron injecting layer)을 연속적으로 입히거나, 아니면 전자주입운송층을 형성한다. 녹색(green) 발광의 경우 상기(4)의 Alq3가 좋은 전자수송능력을 갖기 때문에 전자 주입층/수송층을 쓰지 않는 경우도 많다.
(6) 다음 음극(cathode)을 입히고, 마지막으로 보호막을 덧 씌우게 된다.
상기와 같은 구조에 있어 발광층을 어떻게 형성하느냐에 따라 청색, 녹색, 적색의 발광 소자를 각각 구현할 수가 있다.
한편, 정공 주입층의 재료로는 일반적으로 도 1에 도시된 DNTPD, IDE406, CuPc를 사용하는데, 이러한 정공 주입층의 재료는 양극과의 계면 특성 저하로 인하여 구동 전압이 상승되며, 정공 주입층과 정공 수송층의 간의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 레벨의 차이로 인하여 정공 주입이 쉽지 않아서 구동 전압이 상승되는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구동 전압을 낮출 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 순서대로 적층한 것을 포함하여 이루어지는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 정공 주입층은 알칼리의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 하기 [화학식 1]의 화합물으로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자:
[화학식 1]
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
(상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 상기 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다).
여기서, 상기 무기물과 유기물의 혼합비는 10:1~1:10로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알칼리, 알칼리 토금속의 산화물은 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물은 중심 금속으로 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중 적어도 하나로 선택되고, 할로겐은 F,CI,Br,I 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치환되어지는 C6~C30 방향족 그룹의 치환기는 C1~C6 지방족 그룹인 메틸(Methyl), 에틸(Ethyl), 프로필(Propyl), 부틸(Butyl), 핵실(Hexyl)기 중 적어도 어느 하나로 선택되며, 치환되어지는 C6~C12 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl) 중에서 적어도 하나로 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 파이렌(pyrene), 플로란센(fluoranthene) 중 적어도 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기판 상에 형성된 구동 박막 트랜지스터와, 상기 구동 박막 트랜지스터와 접속된 양극과, 상기 양극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과, 상기 뱅크홀 내에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 순차적으로 적층된 유기 공통층과, 상기 유기 공통층을 사이에 두고 상기 양극과 마주보도록 형성된 음극을 포함하며, 상기 정공 주입층은 알칼리의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 하기 [화학식 1]의 화합물로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널:
[화학식 1]
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
(상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 상기 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다).
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 이용한 표시 패널은 정공 주입층을 알칼리의 산화물, 알킬리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 상기 [화학식 1]의 화합물로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성하여 구동 전압을 낮출 수 있다.
도 1은 종래의 정공 주입층에 사용되는 화합물인 DNTPD,IDE406,CuPc의 구조식을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유기 전계 발광 소자의 구동 원리와 본 발명의 정공 주입층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동 전압과 비교예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동 전압을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 R,G,B 서브 화소 영역에 대한 등가 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 R,G,B 서브 화소 영역에 대한 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성 요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 유기 전계 발광 소자의 구동 원리와 본 발명의 정공 주입층을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판(200) 상에 양극(210), 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL)(212), 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)(214), 발광층(220), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)(234), 전자 주입층(Electron Injection Layer;EIL)(232)으로 이루어진 유기 공통층, 음극(230)이 순차적으로 적층하여 이루어진다.
이러한, 유기 전계 발광 소자는 양극(210)과 음극(230) 사이에 전압을 인가하면 양극(210)으로부터 정공(hole)이 음극(230)으로부터 전자(electron)가 주입되어 발광층(220)에서 재결합하여 이로 인해 엑시톤(exiciton)이 생성되며, 이 엑시톤이 기저상태로 떨어지면서 빛이 배면 발광하게 된다.
이때, 정공 주입층(212)은 양극(210)으로부터 정공을 주입받아서 정공 수송층(214)에 수송하며, 정공 수송층(214)은 정공 주입층(212)으로부터 정공을 주입받아 정공을 발광층(220)에 주입 수송한다. 이와 같이, 도 3에 도시된 바와 같이 정공 주입층(210)과 정공 수송층(214) 간의 정공 수송 및 주입이 용이하기 위해 정공 주입층(210)의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital;이하, HOMO) 에너지 레벨과 정공 주입층(214)의 HOMO 에너지 레벨 간의 차이가 크지 않아야 하고, 정공 주입층(212)은 양극(210)과의 계면 특성이 좋아야한다.
이에 따라, 정공 주입층(212)은 무기물과 유기물을 혼합하여 형성함으로써 상기 조건에 만족하여 양극(210)으로부터 정공을 정공 수송층(214)으로 쉽게 주입하고 전달할 수 있다. 이때, 무기물과 유기물의 혼합비는 10:1~1:10로 형성된다. 예를 들어, 무기물과 유기물의 혼합비를 10:1로 형성할 경우, 무기물을 1로 형성하고, 유기물은 0.1로 형성하게 된다. 또한, 정공 주입층(212)의 두께는 10Å~200Å의 두께로 형성된다. 무기물은 알칼리, 알킬리 토금속의 산화물 또는 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물으로 형성된다. 이때, 알칼리, 알칼리 토금속의 산화물은 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중에서 적어도 하나가 선택된다. 그리고, 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물은 중심 금속으로 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중 적어도 하나로 선택되고, 할로겐은 F,CI,Br,I 중에서 적어도 하나가 선택된다.
그리고, 유기물은 하기 화학식 1의 화합물로 형성된다.
Figure pat00007
상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다.
치환되어지는 C6~C30 방향족 그룹의 치환기는 C1~C6 지방족 그룹인 메틸(Methyl), 에틸(Ethyl), 프로필(Propyl), 부틸(Butyl), 핵실(Hexyl)기 중 적어도 어느 하나로 선택되며, 치환되어지는 C6~C12 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl) 중 적어도 어느 하나로 선택된다.
치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 파이렌(pyrene), 플로란센(fluoranthene) 중 적어도 어느 하나로 선택된다.
상기 [화학식 1]의 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다.
Figure pat00008
Figure pat00010
HM-01 HM-02 HM-03
Figure pat00011
Figure pat00012
HM-04 HM-05
Figure pat00013
Figure pat00014
HM-06 HM-07
Figure pat00015
Figure pat00016
HM-08 HM-09
Figure pat00017
Figure pat00018
HM-10 HM-11
Figure pat00019
Figure pat00020
HM-12 HM-13
Figure pat00021
Figure pat00022
HM-14 HM-15
Figure pat00023
Figure pat00024
HM-16 HM-17
Figure pat00025
Figure pat00026
HM-18 HM-19
Figure pat00027
Figure pat00028
HM-20 HM-21
Figure pat00029
Figure pat00030
HM-22 HM-23
Figure pat00031
Figure pat00032
HM-24 HM-25
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
HM-26 HM-27 HM-28
Figure pat00036
Figure pat00037
HM-29 HM-30
Figure pat00038
Figure pat00039
HM-31 HM-32
Figure pat00040
Figure pat00041
HM-33 HM-34
Figure pat00042
Figure pat00043
HM-35 HM-36
Figure pat00044
Figure pat00045
HM-37 HM-38
Figure pat00046
Figure pat00047
HM-39 HM-40
Figure pat00048
Figure pat00049
HM-41 HM-42
Figure pat00050
Figure pat00051
HM-43 HM-44
Figure pat00052
Figure pat00053
HM-45 HM-46
Figure pat00054
Figure pat00055
HM-47 HM-48
Figure pat00057
HM-49 HM-50
Figure pat00058
Figure pat00059
HM-51 HM-52
Figure pat00060
Figure pat00061
HM-53 HM-54
Figure pat00062
Figure pat00063
HM-55 HM-56
Figure pat00064
Figure pat00065
HM-57 HM-58
Figure pat00066
Figure pat00067
HM-59 HM-60
Figure pat00068
Figure pat00069
HM-61 HM-62
Figure pat00070
Figure pat00071
HM-63 HM-64
Figure pat00072
HM-65
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동 전압과 비교예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동 전압을 나타낸 그래프이다. 도 4, 도 5 및 [표 1]를 결부하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동 전압을 설명하기로 한다.
[표 1]에 기재된 비교 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 정공 주입층의 재료로 유기물과 무기물을 1:3로 혼합하였으며, 유기물로는 NPD로 형성하고, 무기물로는 MgF2로 형성하였다. 그리고, 본 발명의 실시 예1에 따른 유기 전계 발광 소자는 정공 주입층의 재료로 유기물과 무기물을 1:3로 혼합하였으며, 유기물로는 HM-03의 화합물로 형성하였으며, 무기물로는 MgF2로 형성하였다. 또한, 본 발명의 실시 예2에 따른 유기 전계 발광 소자는 정공 주입층의 재료로 유기물과 무기물을 1:5로 혼합하였으며, 유기물로는 HM-03의 화합물로 형성하였으며, 무기물로는 MgF2로 형성하였다. 그리고, 본 발명의 실시 예3에 따른 유기 전계 발광 소자는 정공 주입층의 재료로 유기물과 무기물을 1:3로 혼합하였으며, 유기물로는 HM-18의 화합물로 형성하였으며, 무기물로는 MgF2로 형성하였다. 또한, 본 발명의 실시 예4에 따른 유기 전계 발광 소자는 정공 주입층의 재료로 유기물과 무기물을 1:5로 혼합하였으며, 유기물로는 HM-18의 화합물로 형성하였으며, 무기물로는 MgF2로 형성하였다.

 정공 주입층 전류밀도
(mA/㎠)		 구동전압
(V)		 EQE
(%)		 CIE
(xy)
유기물 무기물 부피비
실시 예1 HM-03 MgF2 1:3 10 4.2 9.1 0.137 0.087
실시 예2 HM-03 MgF2 1:5 10 4.2 9.0 0.137 0.087
실시 예3 HM-18 MgF2 1:3 10 3.9 10.2 0.138 0.084
실시 예4 HM-18 MgF2 1:5 10 4.0 10.1 0.137 0.087
비교 예 NPD MgF2 1:3 10 4.34 9.0 0.137 0.086
[표 1] 및 도 4, 도 5에서와 같이 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 10mA/㎠의 전류에서 구동 전압이 낮아지고 있음 알 수 있다. 이는, 정공 주입층을 무기물과 유기물로 혼합하여 형성함으로써 정공 주입층과 양극 간의 계면 특성이 향상되고, 정공 주입층의 HOMO 에너지 레벨과 정공 수송층의 HOMO 에너지 레벨 간의 차이가 줄어들게 되어 그에 따른 구동 전압이 낮아지게 되었다.
도 6은 본 발명에 따른 R,G,B 서브 화소 영역에 대한 등가 회로도이고, 도 7은 도 6에 도시된 R,G,B 서브 화소 영역에 대한 수직 단면도이다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자를 이용한 표시 패널은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)의 교차로 R,G,B 서브 화소 영역을 구비한다. R,G,B 서브 화소 영역들은 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다.
R,G,B 서브 화소 영역 각각은 셀 구동부(200)와, 셀 구동부(200)와 접속된 유기 전계 발광 소자를 구비한다.
셀 구동부(200)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위치 박막 트랜지스터(TS)와, 스위치 박막 트랜지스터(TS) 및 전원 라인(PL)과 유기 전계 발광 소자의 제1 전극(122) 사이에 접속된 구동 박막 트랜지스터(TD)와, 전원 라인(PL)과 스위치 박막 트랜지스터(TS)의 드레인 전극(110) 사이에 접속된 스토리지 커패시터(C)를 구비한다.
스위치 박막 트랜지스터(TS)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)과 접속되고 소스 전극은 데이터 라인(DL)과 접속되며 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(TD)의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터(C)와 접속된다. 구동 박막 트랜지스터(TD)의 소스 전극은 전원 라인(PL)과 접속되고 드레인 전극(110)은 제1 전극(122)과 접속된다. 스토리지 캐패시터(C)는 전원 라인(PL)과 구동 박막 트랜지스터(TD)의 게이트 전극 사이에 접속된다.
스위치 박막 트랜지스터(TS)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막 트랜지스터(TD)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(TD)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 유기 전계 발광 소자로 공급되는 전류(I)을 제어함으로써 유기 전계 발광 소자의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위치 박막 트랜지스터(TS)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(C)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(TD)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 유기 전계 발광 소자가 발광을 유지하게 한다.
구동 박막 트랜지스터(TD)는 도 7에 도시된 바와 같이 절연 기판(101) 위에 형성된 게이트 전극(132)과, 게이트 전극(132)을 덮는 게이트 절연막(126)과, 게이트 절연막(126) 위에 형성된 반도체층(136)과, 반도체층(136)을 덮는 층간 절연막(122)과, 층간 절연막(102)을 관통하는 제1 및 제2 컨택홀(130,119)을 통해 반도체층(136)의 소스 영역(136S) 및 드레인 영역(136D)과 각각 접속된 소스 전극(134) 및 드레인 전극(138)을 구비한다. 반도체층(136)은 LTPS 박막으로 형성되고 게이트 전극(132)과 중첩된 채널 영역(136C)과, 채널 영역(136C)을 사이에 두고 게이트 전극(132)과 비중첩되며 불순물이 주입된 소스 영역(136S) 및 드레인 영역(136D)으로 구성된다. 본 발명은 반도체층을 LTPS 박막으로 형성되는 것을 예로 들었지만, 이에 한정하지 않는다.
유기 전계 발광 소자(OLED)는 구동 박막 트랜지스터(TD)를 덮는 보호막(108) 위에 형성된 투명 도전 물질의 양극(112)과, 양극(112)을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막(142)과, 뱅크홀을 통해 노출된 양극(112) 위에 형성된 유기 공통층(114,116,118,120,122)과, 유기 공통층(114,116,118,120,122) 상에 형성된 음극(128)으로 구성된다.
유기 공통층은 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL)(114), 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL)(116), 발광층(122), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)(118), 전자 주입층(Electron Injection Layer;EIL)(120)으로 이루어진다.
정공 주입층(120)은 무기물과 유기물을 혼합하여 형성함으로써 상기 조건에 만족하여 양극(112)으로부터 정공을 정공 수송층(116)으로 쉽게 주입하고 전달할 수 있다. 무기물과 유기물의 혼합비는 10:1~1:10로 형성되며, 정공 주입층(120)의 두께는 10Å~200Å의 두께로 형성된다. 무기물은 알칼리, 알킬리 토금속의 산화물 또는 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물으로 형성된다. 이때, 알칼리, 알칼리 토금속의 산화물은 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중에서 적어도 하나가 선택된다. 그리고, 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물은 중심 금속으로 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중 적어도 하나로 선택되고, 할로겐은 F,CI,Br,I 중에서 적어도 하나가 선택된다.
그리고, 유기물은 상기 기재된 [화학식 1]의 화합물로 형성되고, 상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다.
치환되어지는 C6~C30 방향족 그룹의 치환기는 C1~C6 지방족 그룹인 메틸(Methyl), 에틸(Ethyl), 프로필(Propyl), 부틸(Butyl), 핵실(Hexyl)기 중 적어도 어느 하나로 선택되며, 치환되어지는 C6~C12 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl) 중 적어도 어느 하나로 선택된다.
치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 파이렌(pyrene), 플로란센(fluoranthene) 중 적어도 어느 하나로 선택된다.
또한, 상기 기재된 [화학식 1]의 화합물의 구체적인 예도 동일하므로 생략하기로 한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
200 : 기판 210: 양극
212 : 정공 주입층 214 : 정공 수송층
220 : 발광층 230 : 제2 전극
232 : 전자 주입층 234 : 전자 수송층

Claims (12)

  1. 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 순서대로 적층한 것을 포함하여 이루어지는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 정공 주입층은 알칼리의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 하기 [화학식 1]의 화합물으로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00073

    (상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 상기 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기물과 유기물의 혼합비는 10:1~1:10로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리의 산화물 또는 알칼리 토금속의 산화물은 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리의 할로겐 화합물 또는 알칼리 토금속의 할로겐 화합물은 중심 금속으로 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중 적어도 하나로 선택되고, 할로겐은 F,CI,Br,I 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 치환되어지는 C6~C30 방향족 그룹의 치환기는 C1~C6 지방족 그룹인 메틸(Methyl), 에틸(Ethyl), 프로필(Propyl), 부틸(Butyl), 핵실(Hexyl)기 중 적어도 하나로 선택이 되어지며, 치환되어지는 C6~C12 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl) 중 적어도 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 파이렌(pyrene), 플로란센(fluoranthene) 중 적어도 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 기판 상에 형성된 구동 박막 트랜지스터와;
    상기 구동 박막 트랜지스터와 접속된 양극과;
    상기 양극을 노출시키는 뱅크홀이 형성된 뱅크 절연막과;
    상기 뱅크홀 내에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 순차적으로 적층된 유기 공통층과;
    상기 유기 공통층을 사이에 두고 상기 양극과 마주보도록 형성된 음극을 포함하며,
    상기 정공 주입층은 알칼리의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리의 할로겐 화합물, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된 무기물과 하기 [화학식 1]의 화합물으로 표시되는 유기물을 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널:
    [화학식 1]
    Figure pat00074

    (상기 [화학식 1]의 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹, N,S,O를 포함하는 C5~C29의 이형고립 그룹으로부터 선택되며, 상기 치환기는 C1~C6 지방족 그룹 또는 C6~C12 방향족 그룹으로부터 선택된다).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무기물과 유기물의 혼합비는 10:1~1:10로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 알칼리, 알칼리 토금속의 산화물은 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 알칼리, 알칼리 토금속의 할로겐 화합물은 중심 금속으로 Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba 중 적어도 하나로 선택되고, 할로겐은 F,CI,Br,I 중에서 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  11. 제7항에 있어서,
    치환되어지는 C6~C30 방향족 그룹의 치환기는 C1~C6 지방족 그룹인 메틸(Methyl), 에틸(Ethyl), 프로필(Propyl), 부틸(Butyl), 핵실(Hexyl)기 중 적어도 하나로 선택되며, 치환되어지는 C6~C12 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl) 중 적어도 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 치환되지 않은 C6~C30 방향족 그룹은 페닐(Phenyl), 바이페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 터페닐(terphenyl), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 파이렌(pyrene), 플로란센(fluoranthene) 중 적어도 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
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