WO2011065721A2 - 색변환층을 구비하는 유기발광소자 - Google Patents

색변환층을 구비하는 유기발광소자 Download PDF

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WO2011065721A2
WO2011065721A2 PCT/KR2010/008276 KR2010008276W WO2011065721A2 WO 2011065721 A2 WO2011065721 A2 WO 2011065721A2 KR 2010008276 W KR2010008276 W KR 2010008276W WO 2011065721 A2 WO2011065721 A2 WO 2011065721A2
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light
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김태환
정환석
추동철
안성대
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한양대학교 산학협력단
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    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/856—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means

Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting device, and more particularly to an organic light emitting device having a color conversion layer.
  • the organic light emitting diode is one of the representative flat panel display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), and the like. It can be used as a display device of an electronic product such as a PDA or a camcorder.
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • FED field emission display
  • Various methods are used to secure white light using the organic light emitting device, and among them, a method of securing white light using a color conversion layer is mainly used.
  • the color conversion layer is formed on the top or bottom surface of the device, the light emitted from the device reaches the color conversion layer, it can be converted into white light.
  • the external quantum efficiency in the display device using the light emitted in a specific direction is It must be relatively low.
  • the present invention has been made in an effort to provide an organic light emitting device having a color conversion layer capable of improving color conversion efficiency and external quantum efficiency.
  • an aspect of the present invention provides an organic light emitting device.
  • the organic light emitting diode includes a light reflecting lower electrode sequentially disposed on a substrate, an organic pattern including an organic light emitting layer, and a plurality of unit light emitting elements including a light transmitting upper electrode, and a first light interposed between the unit light emitting elements. It includes a color conversion layer.
  • the organic light emitting diode may further include a light reflection layer disposed on the first color conversion layer, and the light reflection layer may include Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, It may be a Cd or Pd layer.
  • the organic light emitting diode may further include a second color conversion layer disposed on the first color conversion layer.
  • the organic light emitting device may further include a side light reflection pattern disposed inside the first color conversion layer, wherein the side light reflection pattern is Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, It may be a Zn, Ti, Zr, Hf, Cd or Pd layer.
  • the organic emission layer may be a white emission layer, and the first color conversion layer may be a layer including all of a red conversion material, a green conversion material, and a yellow conversion material.
  • the organic emission layer may be a blue emission layer, and the first color conversion layer may be a layer including a red conversion material and a green conversion material.
  • the color conversion layer in direct contact with the upper surface and the sidewall of the device, it is possible to prevent reflection and disappearance of light by the intermediate layer, thereby improving color conversion efficiency and external quantum efficiency.
  • a light reflecting lower electrode is disposed on a lower surface of the device and a light reflecting layer is disposed on an upper surface of the organic light emitting device, thereby improving the directivity of light in the rear direction.
  • a light reflecting layer is disposed on an upper surface of the organic light emitting device, thereby improving the directivity of light in the rear direction.
  • a light reflecting lower electrode is disposed on a lower surface of the device, and a side light reflecting layer that reflects light in an upper surface direction of the device is disposed in the front direction.
  • a side light reflecting layer that reflects light in an upper surface direction of the device is disposed in the front direction.
  • 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bottom emission type organic light emitting diode according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a layout view of a bottom emission organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bottom emission organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a layout view of a bottom emission organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • 11 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a top-emitting organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention, according to process steps.
  • FIG. 14 is a layout view of a top emission organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bottom emission type organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a layout view of a bottom emission type organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention. to be. 4 corresponds to a cross section taken along the cutting line I-I 'of FIG.
  • the lower electrode pattern 22 is formed on the substrate 10.
  • the substrate 10 may be a transparent substrate made of glass or plastic, and the lower electrode pattern 22 may be a light reflective metal.
  • the lower electrode pattern 22 may include at least one of Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, or Pd.
  • the lower electrode pattern 22 may be formed using a photolithography method.
  • a thin film transistor which is electrically connected to the lower electrode pattern 22, may be disposed between the substrate 10 and the lower electrode pattern 22.
  • the first color conversion layer 30 may include a color conversion material and a binder, and the color conversion material may include all of the red conversion material, the green conversion material, and the yellow conversion material, or the red conversion material and the green conversion material. It may include.
  • the binder may be any one selected from the group consisting of polyimide, phenol resin, benzocyclobutene series resin, and acrylate.
  • the red conversion material may be sulfide-based or nitride-based.
  • the sulfide-based may be SrS: Eu or CaS: Eu
  • the nitride-based may be SrSiN: Eu, CaSiN: Eu, CaAlSiN, (Ca, Sr, Ba) SiN: Eu, LaSiN: Eu or Sr- ⁇ -SiAlON Can be.
  • the green conversion material is BaSiO: Eu, SrSiO: Eu, SrAlO: Eu, SrAlO: Eu, SrGaS: Eu, SrSiAlON: Eu, (Ca, Sr, Ba) SiNO: Eu, YSiON: Tb, YSiON: Tb or GdSiON: It may be Tb.
  • the yellow conversion material may be YAG-based yttrium aluminum garnet or silicate-based.
  • the YAG-based material may be YAG: Ce, TbYAG: Ce, GdYAG: Ce or GdTbYAG: Ce, and the silicate material may be methyl silicate, ethyl silicate, magnesium aluminum silicate or aluminum silicate.
  • the first color conversion layer 30 may be formed by forming a color conversion material film on the exposed substrate and then etching the color conversion material film. As a result, the first color conversion layer 30 may cover all sidewalls of the lower electrode pattern 22. The etching may be performed using a wet etching method or a dry etching method.
  • the unit light emitting devices 20 may be manufactured by sequentially forming the organic pattern 24 and the upper electrode pattern 26 on the exposed upper surface of the lower electrode pattern 22. have.
  • the organic pattern 24 may include an emission layer (EML) as a layer that emits light when an electric field is applied between the lower electrode pattern 22 and the upper electrode pattern 26.
  • the organic pattern 24 includes a hole injection layer (HIL), a hole transporting layer (HTL), a hole blocking layer (HBL), and an electron transporting layer (Electron Transporting) in addition to the organic light emitting layer.
  • HIL hole injection layer
  • HTL hole transporting layer
  • HBL hole blocking layer
  • EIL electron transporting layer
  • At least one selected from the group consisting of a layer: ETL) and an electron injection layer (EIL) may be further provided.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer and an electron injection layer may be sequentially disposed on the lower electrode pattern 22.
  • the hole injection layer may be formed using CuPc (cupper phthalocyanine), PANI (polyaniline) or PEDOT (poly (3,4) -ethylenedioxythiophene), and the hole transport layer may be NPD (N, N'-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD (N, N'-Bis- (3-methylphenyl) -N, N'-bis- (phenyl) -benzidine), or MTDATA (4,4 ', 4 "-Tris (N 3-methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine).
  • NPD N, N'-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine
  • TPD N, N'-Bis- (3-methylphenyl) -N, N'-bis- (phenyl) -benzidine
  • MTDATA 4,4 ', 4 "-Tris (N 3-methylphenyl-N-phen
  • the organic light emitting layer may be Alq3 (Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminium), distyrylarylene (DSA), distyrylarylene derivative, distyrylbenzene (DSB), distyrylbenzene derivative, DPVBi (4). , 4'-bis (2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl) or DPVBi derivatives may be used, and styrylamine-based, perylene-based Alternatively, it may be formed by further adding a dopant such as DSBP (distyrylbiphenyl).
  • DSBP distyrylbiphenyl
  • the organic light emitting layer may be a white light emitting layer or a blue light emitting layer.
  • the organic light emitting layer may be a white light emitting layer.
  • the organic light emitting layer may include a plurality of sub light emitting layers emitting light having different wavelengths.
  • the organic light emitting layer may be a blue light emitting layer.
  • the hole blocking layer is 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10phenanthroline), BAlq (bis (2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate) Aluminum (III)), N, N'-bis Can be formed using-(1-naphthl) -diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine or BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) ,
  • the electron transport layer is BCP (N, N'-bis- (1-naphthl) -diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1 , 10phenanthroline or BAlq (bis (2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate) Aluminum (III)) may be used, and the electron injection layer may be Alq3 (tris (8-quinolinolato) aluminum
  • the organic pattern 24 may be spin coated, thermal evaporation, spin casting, sputtering, e-beam evaporation or chemical vapor deposition. (chemical vapor deposition: CVD) can be formed using.
  • the upper electrode pattern 26 may be formed using a material of transparent material or translucent material.
  • the upper electrode pattern 26 may be formed using ITO, ZnO, AlZnO, GaZnO, SnO 2 , MgZnO, MoZnO, In, GaZnO, or MgO.
  • a second color conversion layer 40 is formed on the top surface of the upper electrode pattern 26 and the first color conversion layer 30.
  • the second color conversion layer 40 may be formed using a material having the same composition as that of the material on which the first color conversion layer 30 is formed. However, the second color conversion layer 40 may be omitted.
  • the light reflection layer 50 is formed on the upper surface of the second color conversion layer 40.
  • the light reflection layer 50 may be an Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd or Pd layer.
  • the electrodes 22 and 26 of the bottom emission type organic light emitting diode manufactured as described above When an electric field is applied to the electrodes 22 and 26 of the bottom emission type organic light emitting diode manufactured as described above, light may be emitted in various directions of the front, rear and side surfaces.
  • the light La emitted to the front surface is converted into white light by the second color conversion layer 40 disposed on the upper surface of the organic pattern 24, and then reflected by the light reflection layer 50. It can be emitted in the back direction of.
  • the light Lb emitted to the rear surface is reflected by the lower electrode pattern 30 so that the path of the light is changed in the front direction of the device, and the light is formed on the upper surface of the organic pattern 24. After being converted into white light by the second color conversion layer 40, it may be reflected by the light reflection layer 50 and emitted in the rear direction of the device.
  • the light Lc emitted to the side surface is converted into white light by the first color conversion layer 30 disposed on the side surface of the light emitting device 20 and then reflected by the light reflection layer 50. It may be emitted in the back direction of the device.
  • the color conversion layers 30 and 40 in direct contact on the optical path of the light emitted from the light emitting device 20, it is possible to prevent the disappearance of the light by the intermediate layer, so that the color conversion efficiency and the external quantum efficiency This can be improved.
  • the light reflecting lower electrode pattern 22 and the light reflecting layer 50 disposed on the upper surface of the second color conversion layer 40 light directivity in the rear direction can be improved, Increasing the length can further improve the color conversion efficiency
  • FIG. 7 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a bottom emission organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a layout of a bottom emission organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention. It is also.
  • the cross-sectional view of FIG. 9 corresponds to the cross section taken along the cutting line II-II 'of FIG. 10. Except for the following description, it is the same as the bottom emission type organic light emitting device described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the organic light emitting diode according to the present invention may form a plurality of lower electrode patterns 22 in a line form disposed in parallel with each other on the substrate 10.
  • a plurality of first color conversion layers 30 exposing a portion of the upper surface of the lower electrode pattern 22 on the exposed surface of the substrate and the lower electrode pattern 22.
  • an organic pattern 24 and an upper electrode pattern 26 are sequentially formed on an upper surface of the lower electrode pattern 22 to manufacture a unit light emitting device 20, and the light emitting device
  • the second color wheel layer 40 and the light reflection layer 50 may be sequentially formed on the top surface of the 20 and the first color conversion layer 30.
  • FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a top-emitting organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the top-emitting organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • Layout diagram. 11 to 13 correspond to cross sections taken along the cut line III-III ′ of FIG. 14. Except to be described later it may be the same as the organic light emitting device described with reference to FIGS. 1 to 5 described above.
  • the lower electrode pattern 22 is formed on the substrate 10. Thereafter, the side light reflection patterns 60 may be formed to be spaced apart from the lower electrode patterns 22 and surround the outer circumferential portions of the lower electrode patterns 22.
  • the light reflection pattern 60 may have a tapered shape in which the planar area decreases toward the upper side.
  • the light reflection pattern 60 may be formed using Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd or Pd.
  • a first color conversion layer 30 is formed on the substrate 10 to expose the upper portion of the lower electrode pattern 22 while covering the light reflection layer 60.
  • the organic pattern 24 and the upper electrode pattern 26 are sequentially formed on the lower electrode pattern 22.
  • the upper surface of the side light reflection layer 60 may have a higher level than the upper surface of the organic pattern 24. As a result, all of the side light emitted from the organic pattern 24 may be reflected by the side light reflection layer 60.
  • a second color conversion layer 40 is formed on the upper electrode pattern 26 and the first color conversion layer 30.
  • the electrodes 22 and 26 of the top emission organic light emitting diode manufactured as described above When an electric field is applied to the electrodes 22 and 26 of the top emission organic light emitting diode manufactured as described above, light may be emitted in various directions of the front, rear, and side surfaces.
  • the light La emitted to the front surface may be converted into white light by the second color conversion layer 40 disposed on the upper surface of the organic pattern 24 and may be emitted as it is in the front direction.
  • the light Lb emitted to the rear surface is reflected by the lower electrode pattern 30 so that the path of the light is changed in the front direction of the device, and the light is formed on the upper surface of the organic pattern 24. After being converted into white light by the second color conversion layer 40, it may be emitted toward the front surface of the device.
  • the light Lc emitted to the side surface is converted into white light by the first color conversion layer 30 disposed on the side surface of the light emitting device, and then the light path is changed by the side light reflection layer 60. Can be discharged in the front direction.
  • the color conversion layers 22 and 30 in direct contact on the optical path of the light emitted from the light emitting device 20, it is possible to prevent the disappearance of the light by the intermediate layer, so that the color conversion efficiency and the external quantum efficiency are increased. Can be improved.
  • the light reflecting lower electrode pattern 22 and the side light reflecting layer 60 the light directivity in the front direction can be improved.

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Abstract

유기발광소자를 제공한다. 상기 유기발광소자는 기판 상에 차례로 배치된 광반사성 하부전극, 유기발광층을 구비하는 유기 패턴 및 광투과성 상부전극을 구비하는 다수 개의 단위발광소자들, 및 상기 단위발광소자들 사이에 배치된 제1 색변환층을 포함한다.

Description

색변환층을 구비하는 유기발광소자
본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색변환층을 구비하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 또는 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display; FED) 등과 함께 대표적인 평판 표시장치 중의 하나로서, 이동통신 단말기, PDA 또는 캠코더(camcoder)등과 같은 전자제품의 디스플레이 장치로 쓰일 수 있다.
이러한 유기발광소자를 이용하여 백색광을 확보하기 위해서는 다양한 방법이 사용되는데, 그 중에서도 색변환층을 사용하여 백색광을 확보하는 방법이 주로 이용된다. 이러한 색변환층은 소자의 상부면 또는 하부면 상에 형성되며, 소자에서 방출되는 광은 상기 색변환층에 도달되어, 백색광으로 변환될 수 있다.
그러나, 색변환층이 소자의 상부면 또는 하부면 상에만 형성되는 경우, 측면으로 방출되는 광을 백색광으로 변환시킬 수 없으므로, 외부로 방출되는 광의 색온도가 불균일한 문제점이 있다.
또한, 유기발광소자로부터 방출되는 광은 한 방향으로만 방출되지 않고, 상부면, 하부면 및 측면등의 여러 방향으로 방출되므로, 특정 방향으로 방출되는 광을 사용하는 디스플레이 소자에서의 외부양자효율은 상대적으로 낮을 수 밖에 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 색변환 효율 및 외부양자 효율을 향상시킬 수 있는 색변환층을 구비하는 유기발광소자를 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기 발광소자를 제공한다. 상기 유기발광소자는 기판 상에 차례로 배치된 광반사성 하부전극, 유기 발광층을 구비하는 유기 패턴 및 광투과성 상부전극을 구비하는 다수 개의 단위발광소자들, 및 상기 단위발광소자들 사이에 배치된 제1 색변환층을 포함한다.
상기 유기 발광소자는 상기 제1 색변환층 상에 배치되는 광반사층을 더 포함할 수 있으며, 상기 광반사층은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd층일 수 있다.
상기 유기 발광소자는 상기 제1 색변환층 상에 배치되는 제2 색변환층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광소자는 여기에 상기 제1 색변환층 내부에 배치되는 측면 광반사 패턴을 더 포함할 수 있으며, 상기 측면 광반사 패턴은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd층일 수 있다.
상기 유기 발광층은 백색 발광층이고, 상기 제1 색변환층은 적색변환 물질, 녹색변환 물질 및 황색변환 물질을 모두 포함하는 층일 수 있다. 또한, 상기 유기 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제1 색변환층은 적색변환 물질 및 녹색변환 물질을 포함하는 층일 수 있다.
상술한 바와 같이 소자의 상부면 및 측벽에 직접적으로 접촉하는 색변환층을 형성함으로써 중간층에 의한 광의 반사 및 소멸을 방지할 수 있으므로, 색변환 효율 및 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 배면 발광형 유기발광소자를 구성할 때, 소자를 중심으로 하부면에는 광반사성 하부전극을 배치시키고, 상부면에는 광반사층을 배치시킴으로써, 배면방향으로의 광의 지향성을 향상시킬 수 있으며, 색변환층을 통과하는 길이를 증가시켜 색변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 전면 발광형 유기발광소자를 구성할 때, 소자를 중심으로 하부면에는 광반사성 하부전극을 배치시키고, 측면부에는 광을 상부면 방향으로 반사시킬 수 있는 측면 광반사층을 배치시킴으로써, 전면방향으로의 광의 지향성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 특정 방향으로의 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자 제조방법을 공정단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자 제조방법을 공정단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광소자 제조방법을 공정단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 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 기하기 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자 제조방법을 공정단계별로 나타낸 단면도들이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다. 이때, 상기 도 4는 상기 도 6의 절단선 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 취해진 단면에 대응된다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 기판(10) 상에 하부전극 패턴(22)을 형성한다. 상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱 재질의 투명기판일 수 있으며, 상기 하부전극 패턴(22)은 광반사성 금속일 수 있다. 일 예로서, 상기 하부전극 패턴(22)은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 하부전극 패턴(22)은 포토 리소그라피법을 사용하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 기판(10)과 상기 하부전극 패턴(22) 사이에는 상기 하부전극 패턴(22)에 전기적으로 접속하는 박막트랜지스터(Thin film transistor, TFT, 미도시)가 위치할 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 노출된 기판 상에 상기 하부전극 패턴(22)의 상부면을 노출시키는 제1 색변환층(30)을 형성한다. 상기 제1 색변환층(30)은 색변환 물질 및 바인더를 포함할 수 있고, 상기 색변환 물질은 적색변환 물질, 녹색변환 물질 및 황색변환 물질을 모두 포함하거나, 적색변환 물질 및 녹색변환 물질을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 폴리이마이드(polyimide), 페놀계 수지(phenol resin), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 및 아크릴레이트(acrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일 예로서, 상기 적색변환 물질은 황화물계 또는 질화물계일 수 있다. 상기 황화물계는 SrS:Eu 또는 CaS:Eu일 수 있으며, 상기 질화물계는 SrSiN:Eu, CaSiN:Eu, CaAlSiN, (Ca,Sr,Ba)SiN:Eu, LaSiN:Eu 또는 Sr-α-SiAlON일 수 있다.
상기 녹색변환 물질은 BaSiO:Eu, SrSiO:Eu, SrAlO:Eu, SrAlO:Eu, SrGaS:Eu, SrSiAlON:Eu, (Ca,Sr,Ba)SiNO:Eu, YSiON:Tb, YSiON:Tb 또는 GdSiON:Tb일 수 있다.
상기 황색변환 물질은 YAG계(yttrium aluminum garnet) 또는 실리케이트계일 수 있다. 상기 YAG계 물질은 YAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce 또는 GdTbYAG:Ce일 수 있으며, 상기 실리케이트계 물질은 메틸실리케이트, 에틸 실리케이트, 마그네슘알루미늄 실리케이트 또는 알루미늄 실리케이트일 수 있다.
상기 제1 색변환층(30)은 상기 노출된 기판 상에 색변환 물질막을 형성한 후, 상기 색변환 물질막을 식각하여 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 제1 색변환층(30)은 상기 하부전극 패턴(22)의 모든 측벽을 덮을 수 있다. 상기 식각은 습식 식각법 또는 건식 식각법을 사용하여 수행할 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 노출된 하부전극 패턴(22)의 상부면 상에 차례로 유기 패턴(24) 및 상부전극 패턴(26)을 형성하여 단위발광소자들(20)를 제조할 수 있다.
상기 유기 패턴(24)은 상기 하부전극 패턴(22) 및 상기 상부전극 패턴(26) 사이에 전계가 인가됨에 따라 발광하는 층으로서 유기 발광층(Emissive Layer: EML)을 구비할 수 있다. 그러나, 상기 유기 패턴(24)은 상기 유기 발광층 외에도 정공주입층(hole injection layer: HIL), 정공수송층(Hole Transporting Layer: HTL), 정공차단층(Hole Bloking Later:HBL),전자수송층(Electron Transporting Layer: ETL), 및 전자주입층(Electron Injection Layer: EIL)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 하부전극 패턴(22) 상에는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공차단층, 전자수송층 및 전자주입층이 차례로 배치될 수 있다.
상기 정공주입층은 CuPc(cupper phthalocyanine), PANI(polyaniline) 또는 PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene)를 사용하여 형성할 수 있고, 상기 정공수송층은 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), 또는 MTDATA(4,4',4"- Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)를 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 유기 발광층은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene; DSB), 디스티릴벤젠 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl) 또는 DPVBi 유도체를 사용하여 형성할 수 있으며, 여기에, 스티릴아민(styrylamine)계, 페릴렌(pherylene)계 또는 DSBP(distyrylbiphenyl)계와 같은 도펀트를 더 첨가하여 형성할 수도 있다.
상기 유기 발광층은 백색발광층 또는 청색발광층일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 색변환층(30)이 적색변환 물질, 녹색변환 물질 및 황색변환 물질을 모두 포함하는 경우, 상기 유기 발광층은 백색발광층일 수 있다. 이 경우, 상기 유기 발광층은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 서브 발광층들을 구비할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 색변환층(30)이 적색변환 물질 및 녹색변환 물질만을 포함하는 경우, 상기 유기 발광층은 청색발광층일 수 있다.
상기 정공차단층은 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10phenanthroline), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate)Aluminum(III)), N,N'-bis-(1- naphthl)-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine 또는 BCP(2,9-Dimethyl-4,7- diphenyl-1,10-phenanthroline)를 사용하여 형성할 수 있고, 상기 전자수송층은 BCP(N,N'-bis-(1-naphthl)-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), 2,9-dimethyl- 4,7-diphenyl-1,10phenanthroline 또는 BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinato)4- phenylphenolate)Aluminum(III))를 사용할 수 있고, 상기 전자주입층은 Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminum) , LiF(Lithium Fluoride) 또는 갈륨 혼합물(Ga complex)을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 유기 패턴(24)은 스핀코팅(spin coating) 방식, 열증착(thermal evaporation) 방식, 스핀캐스팅(spin casting) 방식, 스퍼터링(sputtering) 방식, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 방식 또는 화학기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 방식을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 상부전극 패턴(26)은 투명재질 또는 반투명재질의 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 일 예로서, 상기 상부전극 패턴(26)은 ITO, ZnO, AlZnO, GaZnO, SnO2, MgZnO, MoZnO, In,GaZnO 또는 MgO을 사용하여 형성할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 상부전극 패턴(26) 및 제1 색변환층(30)의 상부면 상에 제2 색변환층(40)을 형성한다. 상기 제2 색변환층(40)은 상기 제1 색변환층(30)을 형성한 물질과 동일한 조성을 갖는 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 그러나, 상기 제2 색변환층(40)은 생략될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 색변환층(40)의 상부면 상에 광반사층(50)을 형성한다. 상기 광반사층(50)은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd층일 수 있다.
이와 같이 제조된 배면 발광형 유기발광소자의 전극들(22, 26)에 전계를 인가하는 경우, 전면, 배면 및 측면의 여러 방향으로 광이 방출될 수 있다. 여기서, 전면으로 방출되는 광(La)은 상기 유기 패턴(24)의 상부면에 배치된 제2 색변환층(40)에 의해 백색광으로 변환된 후, 상기 광반사층(50)에 의해 반사되어 소자의 배면 방향으로 방출될 수 있다.
또한, 배면으로 방출되는 광(Lb)은 상기 하부전극 패턴(30)에 의해 광이 반사되어, 소자의 전면 방향으로 광의 경로가 변경되며, 이러한 광은 상기 유기 패턴(24)의 상부면에 형성된 제2 색변환층(40)에 의해 백색광으로 변환된 후, 상기 광반사층(50)에 의해 반사되어 소자의 배면 방향으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 측면으로 방출되는 광(Lc)은 상기 발광소자(20)의 측면 상에 배치된 제1 색변환층(30)에 의해 백색광으로 변환된 후, 상기 광반사층(50)에 의해 반사되어 소자의 배면 방향으로 방출될 수 있다.
이와 같이, 발광소자(20)로부터 방출되는 광의 광경로 상에 직접적으로 접촉되는 색변환층들(30, 40)을 배치시킴으로써 중간층에 의한 광의 소멸을 방지할 수 있으므로, 색변환 효율 및 외부양자 효율이 향상될 수 있다. 또한, 광반사성 하부전극 패턴(22)과 제2 색변환층(40) 상부면에 배치된 광반사층(50)을 구비함으로써 배면방향으로의 광지향성을 향상시킬 수 있으며, 색변환층을 통과하는 길이를 증가시켜 색변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자의 제조방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다. 이때, 상기 도 9의 단면도는 상기 도 10의 절단선 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 취해진 단면에 대응된다. 후술하는 것을 제외하고는 상술한 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 배면 발광형 유기발광소자와 동일하다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광소자는 기판(10)의 상에 서로 평행하게 배치된 라인 형태의 다수개의 하부전극 패턴(22)을 형성할 수 있다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 상기 노출된 기판 및 상기 하부전극 패턴(22)의 상부면 상에 상기 하부전극 패턴(22)의 상부면 일부를 노출시키는 다수개의 제1 색변환층(30)을 형성한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 하부전극 패턴(22)의 상부면 상에 차례로 유기 패턴(24) 및 상부전극 패턴(26)을 형성하여 단위 발광소자(20)를 제조하고, 상기 발광소자(20) 및 제1 색변환층(30)의 상부면 상에 차례로 제2 색환층(40) 및 광반사층(50)을 형성할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광소자의 제조방법을 공정단계별로 도시한 단면도들이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광소자의 레이아웃도이다. 이때, 상기 도 11 내지 도 13의 단면도들은 상기 도 14의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 취해진 단면들에 대응된다. 후술하는 것을 제외하고는 상술한 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 유기발광소자와 동일할 수 있다.
도 11 및 도 14를 참조하면, 기판(10) 상에 하부전극 패턴(22)을 형성한다. 그 후, 상기 하부전극 패턴들(22)과 이격하여 배치되되, 상기 하부전극 패턴들(22)의 외주부를 둘러싸는 측면 광반사 패턴(60)을 형성할 수 있다. 상기 광반사패턴(60)은 상부로 갈수록 평면적이 줄어드는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.
상기 광반사 패턴(60)은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd를 사용하여 형성할 수 있다.
도 12 및 도 14를 참조하면, 상기 기판(10) 상에 상기 광반사층(60)을 덮으면서 상기 하부전극 패턴(22)의 상부 일부분을 노출시키는 제1 색변환층(30)을 형성하고, 상기 하부전극 패턴(22) 상에 차례로 유기 패턴(24) 및 상부전극 패턴(26)을 형성한다. 이 때, 상기 측면 광반사층(60)의 상부면은 상기 유기 패턴(24)의 상부면에 비해 높은 레벨을 가질 수 있다. 이로써, 상기 유기 패턴(24)으로부터 방출되는 측면광이 상기 측면 광반사층(60)에 의해 모두 반사될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 상부전극 패턴(26)및 제1 색변환층(30) 상에 제2 색변환층(40)을 형성한다.
이와 같이 제조된 전면 발광형 유기발광소자의 전극들(22, 26)에 전계를 인가하는 경우, 전면, 배면 및 측면의 여러 방향으로 광이 방출될 수 있다. 여기서, 전면으로 방출되는 광(La)은 상기 유기 패턴(24)의 상부면에 배치된 제2 색변환층(40)에 의해 백색광으로 변환되어 전면 방향으로 그대로 방출될 수 있다.
또한, 배면으로 방출되는 광(Lb)은 상기 하부전극 패턴(30)에 의해 광이 반사되어, 소자의 전면 방향으로 광의 경로가 변경되며, 이러한 광은 상기 유기 패턴(24)의 상부면에 형성된 제2 색변환층(40)에 의해 백색광으로 변환된 후, 소자의 전면 방향으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 측면으로 방출되는 광(Lc)은 상기 발광소자의 측면 상에 배치된 제1 색변환층(30)에 의해 백색광으로 변환된 후, 상기 측면 광반사층(60)에 의해 광 경로가 변화되어 전면방향으로 방출될 수 있다.
이와 같이, 발광소자(20)로부터 방출되는 광의 광경로 상에 직접적으로 접촉되는 색변환층(22, 30)을 배치시킴으로써 중간층에 의한 광의 소멸을 방지할 수 있으므로, 색변환효율 및 외부양자효율이 향상될 수 있다. 또한, 광반사성 하부전극 패턴(22)과 측면 광반사층(60)을 구비함으로써 전면방향으로의 광지향성을 향상시킬 수 있다
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (8)

  1. 기판 상에 차례로 배치된 광반사성 하부전극, 유기 발광층을 구비하는 유기 패턴 및 광투과성 상부전극을 구비하는 다수 개의 단위발광소자들; 및
    상기 단위발광소자들 사이에 배치된 제1 색변환층을 포함하는 유기발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환층 상에 배치되는 광반사층을 더 포함하는 유기발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광반사층은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd층인 유기발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 색변환층 상에 배치되는 제2 색변환층을 더 포함하는 유기발광소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 색변환층 내부에 배치되는 측면 광반사 패턴을 더 포함하는 유기발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측면 광반사 패턴은 Al, Au, Ag, Cu, Pt, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd 또는 Pd층인 유기발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 백색 발광층이고, 상기 제1 색변환층은 적색변환 물질, 녹색변환 물질 및 황색변환 물질을 모두 포함하는 층인 유기발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제1 색변환층은 적색변환 물질 및 녹색변환 물질을 포함하는 층인 유기발광소자.
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