WO2016093603A1 - 유기전계발광 소자 및 그를 포함하는 유기전계발광 표시장치 - Google Patents

유기전계발광 소자 및 그를 포함하는 유기전계발광 표시장치 Download PDF

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WO2016093603A1
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light emitting
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organic light
electrode
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조장
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엘지디스플레이 주식회사
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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    • H10K50/15—Hole transporting layers
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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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    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/15—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating characterised by the solvent used
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/80—Composition varying spatially, e.g. having a spatial gradient

Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting display device and an organic light emitting display device having the same, and more particularly, an organic light emitting display device and an organic light emitting display device having the same, which can improve the efficiency and lifespan of the organic light emitting display device. It is about.
  • the organic light emitting device Since the organic light emitting device has the advantages of excellent luminous efficiency and self-luminous, there is a high potential to be used for various purposes in various technical fields such as screen display device or lighting industry. However, in general, all the layers included in the organic light emitting display device are formed using a vacuum deposition method.
  • the vacuum deposition process has a disadvantage in that it is not suitable for mass production in terms of time, cost and quantity.
  • An alternative to this is the so-called solution process.
  • the organic electroluminescent device formed by the solution process does not come out more efficient than the organic electroluminescent device formed by the deposition method, and so far the solution process is available only to a part of the manufacturing process of the organic electroluminescent device. That is, the solution process cannot be used for all the processes of manufacturing the organic light emitting device. In addition, the solution process is difficult to improve the luminous efficiency of the organic light emitting device.
  • Embodiments of the present invention relate to an organic light emitting display device and an organic light emitting display device including the same, which sufficiently solve at least one or more problems caused by the limitations and disadvantages of the prior art.
  • Embodiments provide an organic light emitting display device having an organic light emitting display device and an organic light emitting display device having the same, by disposing an anti-mixing layer between organic light emitting layers including adjacent polarity and nonpolar solvents. to provide.
  • an organic light emitting display device and an organic light emitting display device of a preferred embodiment of the present embodiment for solving the above problems the first electrode; An organic light emitting layer of multiple sub-layers disposed on the first electrode; A second electrode disposed on the organic light emitting layer of the multiple sub-layers; And an anti-misclusion layer comprising a second solvent of opposite polarity to the first solvent between two adjacent sublayers of the organic light emitting layer of the multi-sublayer comprising a first solvent and in contact with each other. do.
  • the organic light emitting display device and the organic light emitting display device according to the embodiment of the present invention can improve the luminous efficiency and lifespan by arranging an anti-misclusion layer between the organic light emitting layers which are disposed adjacent to each other and include a polar and nonpolar solvent. have.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of an organic light emitting display device of an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention.
  • an organic light emitting display device of an organic light emitting display device includes a first electrode 111 disposed on a substrate 100 including a thin film transistor.
  • the first electrode 111 may be an anode electrode.
  • the present invention is not limited thereto and may be a cathode electrode.
  • the organic light emitting diode further includes an organic light emitting layer 200 disposed on the first electrode 111 and a second electrode 120 disposed on the organic light emitting layer 200.
  • the second electrode 120 may be a cathode electrode.
  • the present invention is not limited thereto, that is, the second electrode 120 may be an anode electrode.
  • the organic light emitting diode includes an encapsulation layer 113 disposed on the second electrode 120. The encapsulation layer 113 is used to protect the organic light emitting device.
  • the organic light emitting layer 200 may be composed of a multi-sub layer in order to increase the luminous efficiency.
  • the organic light emitting layer 200 may include a hole injection layer 201, a hole transport layer 202, a light emitting layer 204, an electron transport layer 205, and an electron injection layer 206.
  • the hole injection layer 201 is formed in the solution process on the first electrode 111, and the hole transport layer 202 is formed in the solution process on the hole injection layer 201. In this manner, the light emitting layer 204, the electron transport layer 205 and the hole injection layer 206 are sequentially formed.
  • the organic light emitting layer 200 of the organic light emitting device may be formed using an organic light emitting material solution.
  • the organic light emitting layer 200 uses organic light emitting material solutions including a first solvent for easily dissolving an organic light emitting material corresponding to each of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer material Can be formed.
  • an organic light emitting material solution including a hole injection layer material is coated on the first electrode 111 and then the applied organic light emitting material solution is applied. It is dried to form a hole injection layer 201.
  • the organic light emitting material solution including the hole transport layer material is coated on the hole injection layer 201, and then the applied organic light emitting material solution is dried to form the hole transport layer 202.
  • the organic light emitting material solution is dried to form the light emitting layer 204.
  • the electron transport layer 205 and the electron injection layer 206 may also be sequentially formed on the light emitting layer 204 in the same manner as the hole injection layer 201, the hole transport layer 202, and the light emitting layer 204. Can be.
  • the first solvent of the organic light emitting material solution for forming the hole injection layer may be a polar or nonpolar solvent that easily dissolves the hole injection layer material.
  • the first solvent of the organic light emitting material solution for forming the hole transport layer may be a polar or nonpolar solvent that easily dissolves the material of the hole transport layer 202.
  • the first solvent of the organic light emitting material solution for forming the light emitting layer may be a polar or nonpolar solvent that easily dissolves the material of the light emitting layer 204.
  • Solvents can be broadly classified into two types: polar and nonpolar. Polar solvents have strong polarity and nonpolar solvents are weak or nonpolar. When the first solvent of the hole injection layer 201 disposed in contact with each other and the first solvent of the hole transport layer 202 are the same kind (ie, both solvents are polar or both solvents are nonpolar), the hole transport layer ( The first solvent remaining in 202 may undesirably dissolve the hole injection layer material at the interface between the two sub layers. In other words, if the first solvents of the organic luminescent solution to form two adjacent layers have the same polarity, the two layer materials tend to be undesirably mixed with each other at the interface between the two sub layers, so that the organic The lifetime of the electroluminescent device will be reduced.
  • the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204 disposed in contact with each other are formed using organic light emitting material solutions containing a first solvent of the same kind (polar or nonpolar), at the interface between the two sub-layers
  • the first solvent remaining in the hole transport layer 202 will easily dissolve the light emitting layer material, and the first solvent remaining in the light emitting layer 204 will easily dissolve the hole transport layer material.
  • the two layer materials tend to undesirably blend with each other at the interface between the two sub-layers, so that the organic The lifetime of the electroluminescent device will be reduced.
  • the sub-layers included in the organic light emitting layer 200 should be disposed separately without being mixed.
  • the organic light emitting layer 200 includes a first layer, a second layer disposed in contact with the first layer, and a third layer disposed in contact with the second layer
  • each of the sub layers may be different from each other. It should be placed without mixing. That is, the polarity of the solvent of the first layer and the polarity of the solvent of the second layer should be different from each other, and the polarity of the solvent of the third layer and the polarity of the solvent of the second layer should be different from each other.
  • the solvent used for the formation of the first sublayer and the solvent used for the formation of the third sublayer have a polarity different from that of the solvent used for the formation of the second sublayer.
  • the solvent included in the first layer and the third layer is a polar solvent
  • the solvent included in the second layer is a nonpolar solvent.
  • the organic light emitting display device may include a first electrode, a second electrode, and an organic light emitting layer of multiple sub layers disposed between the first and second electrodes.
  • the organic light emitting layer of the multi sub layer includes a first sub layer, a second sub layer disposed directly above the first sub layer, and a third sub layer disposed directly above the second sub layer.
  • the first sub layer and the third sub layer each include a first solvent
  • the second sub layer includes a second solvent having a polarity opposite to that of the first solvent.
  • the first solvent present in the first sublayer and the third sublayer may be a nonpolar solvent, and the second solvent present in the second sublayer may be a polar solvent.
  • the first solvent present in the first sublayer and the third sublayer may be a polar solvent, and the second solvent present in the second sublayer may be a nonpolar solvent.
  • the first sub layer may be a hole transport layer and the third sub layer may be a light emitting layer.
  • the interfaces between the sub layers formed through the solution processes may be clearly distinguished (or defined) by the anti-misclusion layer.
  • the second sub layer may be an anti-mixing layer.
  • an interface between the first sub layer and the anti-miscation layer may be disposed between the first sub layer and the anti-misclusion layer.
  • an interface between the third sublayer and the anti-mixing layer may be disposed between the third sub-layer and the anti-mixing layer.
  • the organic light emitting layer 200 of the organic light emitting device is disposed adjacent to each other in the organic light emitting layer 200 and the solvent of the interlayer polarity It may further include an anti-misclusion layer 203 (or any other functional layer serving such purpose) disposed between the two sub-layers formed using the organic light emitting material solution.
  • the two sub layers in which the anti-miscibility layer 203 is disposed between them include the same kind of first solvents (ie, polar solvents or nonpolar solvents).
  • the anti-mixing layer 203 may be formed using an anti-mixing layer material solution.
  • the anti-miscibility layer material solution may be composed of an anti-miscibility layer material and a second solvent.
  • the second solvent of the anti-miscibility layer material solution may be a nonpolar solvent when the first solvent is a polar solvent.
  • the second solvent of the anti-miscibility layer material solution may be a polar solvent.
  • the second solvent of the anti-misclusion layer 203 and the first solvent of the sub-layer immediately adjacent to the anti-misclusion layer 203 may be of different kinds (ie, polar solvents or nonpolar solvents) with respect to each other. have.
  • the anti-mixing layer 203 will be described based on the embodiment disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204.
  • the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204 are formed using organic light emitting material solutions containing a weak or nonpolar first solvent.
  • the anti-misclusion layer 203 is formed using an anti-misclusion layer material solution containing a second solvent of strong polarity.
  • the boiling point of the second solvent may be 50 o C to 80 o C.
  • the boiling point of the second solvent is less than 50 ° C., it is difficult to maintain a constant concentration of the anti-miscibility layer material in the anti-miscibility layer material solution due to the high volatility of the second solvent.
  • the boiling point of the second solvent exceeds 80 ° C., the amount of the second solvent remaining in the anti-misclusion layer 203 increases, so that the second solvent remaining in the anti-miscibility layer 203 is electrons or There is a problem that acts as an impurity that interferes with the movement of holes.
  • the second solvent included in the anti-miscibility layer material solution is a polar solvent
  • the second solvent may be methanol or isopropyl alcohol.
  • the nonpolar solvent remaining in the hole injection layer 202 does not dissolve the anti-misclusion layer material of the anti-misclusion layer 203 dissolved in the polar solvent.
  • the polar solvent remaining on the anti-mixing layer 203 may not dissolve the hole injection layer material of the hole injection layer 202 dissolved in the nonpolar solvent. Therefore, the hole injection layer 202 and the anti-mixing layer 203 may be completely or effectively separated without mixing.
  • the polar solvent remaining on the anti-mixing layer 203 does not dissolve the light emitting layer material of the light emitting layer 204 dissolved in the nonpolar solvent.
  • the nonpolar solvent remaining on the emission layer 204 may not dissolve the anti-misclusion material of the anti-misclusion layer 203. Therefore, the anti-mixing layer 203 and the light emitting layer 204 can be separated completely or effectively without mixing. Through this, the hole injection layer 202 and the light emitting layer 204 may also be completely or effectively separated.
  • the anti-misclusion layer material may be a transparent material. As such, the light generated from the light emitting layer 204 may be emitted in the direction in which the substrate 100 passes.
  • the anti-miscibility layer material may be a transition metal oxide or a polymer electrolyte.
  • the transition metal oxide is tungsten oxide (WO x ), molybdenum oxide (MoO x ), vanadium oxide (VO x ), ruthenium oxide (RuO x ) rhenium oxide (ReO x ), titanium oxide (TiO x ) Or zinc oxide (ZnO).
  • the transition metal oxides can all be easily dissolved in a second solvent having a strong polarity.
  • the polymer electrolyte used as the anti-mixing layer 203 material may be a material having opposite ionic charges on the side branches.
  • the polymer electrolyte may be FPQ-Br (cationic poly (9,9'-bis (6 ⁇ -N, N, N-trimethylammoniumhexyl) fluorene-co-alt-phenylene) with bromide counterions).
  • the polymer electrolyte is not limited thereto, and any other material having a cation / anion group and a counterion of anion / cation for charge balance may be used as the polymer electrolyte. Through this, the polymer electrolyte has polarity and can be easily dissolved in the second solvent which is the polar solvent.
  • the organic light emitting layer 200 of the organic light emitting device includes a hole transport layer 202 having a rigid shape to be mixed with each other and the anti-misclusion layer 203 disposed between the light emitting layer 204, the hole transport layer 202 Mixing with the light emitting layer 204 may be prevented or minimized due to the anti-mixing layer 203. Through this, there is an effect that can improve the life of the organic light emitting device.
  • an organic light emitting display device includes an organic light emitting layer disposed between an anode electrode and a cathode electrode.
  • the organic light emitting layer includes a hole injection layer 201, a hole transport layer 202, a light emitting layer 204, an electron transport layer 205, and an electron injection layer 206.
  • the organic light emitting layer includes an anti-misclusion layer 203 disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204.
  • the anti-miscibility layer 203 is disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204, the position of the anti-misclusion layer 203 is not limited thereto.
  • the anti-mixing layer 203 may prevent or minimize the mixing of the hole transport layer 202 material and the light emitting layer 204 material due to the solvent remaining in the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204.
  • the thickness of the anti-mixing layer 203 may be 1 nm to 5 nm.
  • the thickness of the anti-mixing layer 203 is less than 1 nm, the uniformity of the anti-mixing layer 203 may be degraded. If the thickness of the anti-mixing layer 203 exceeds 5 nm, there is a problem that the bonding region of electrons and holes is undesirably leaving the light emitting layer 204.
  • the work function value of the anti-mixing layer 203 may be 5.1 eV to 6.0 eV.
  • the work function value of the anti-mixing layer 203 is less than 5.1 eV or more than 6.0 eV, the amount of holes transferred from the hole transport layer 202 to the light emitting layer 204 is reduced. For this reason, there is a problem that power consumption of the organic light emitting diode increases, and the lifespan of the organic light emitting diode decreases.
  • the organic electroluminescent device includes an anti-misclusion layer 203 disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204, thereby preventing or minimizing mixing of the hole transport layer material and the light emitting layer material.
  • the anti-miscibility layer 203 has a very thin thickness and has a work function value between the work function value of the hole transport layer 202 and the work function value of the light emitting layer 204, thereby making it easy to move holes. There is.
  • an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
  • 3 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting display device according to an embodiment of the present invention.
  • an organic light emitting display device includes a thin film transistor Tr and an organic light emitting diode that are sequentially disposed on a substrate 100.
  • the organic light emitting display device includes a color filter array substrate 150 disposed to face the substrate 100.
  • the thin film transistor Tr includes a semiconductor layer 101, a gate insulating layer 104, a gate electrode 105, a source electrode 107, and a drain electrode 108.
  • the organic light emitting diode includes a first electrode 111, an organic light emitting layer 200, and a second electrode 120.
  • the semiconductor layer 101 is disposed on the substrate 100.
  • the semiconductor layer 101 includes a source region 101a, a channel region 101b, and a drain region 101c. Before the semiconductor layer 101 is disposed, a buffer layer may be further disposed on the entire surface of the substrate 100.
  • the gate insulating layer 104 is disposed on the entire surface of the substrate 100 having the semiconductor layer 101.
  • the gate electrode 105 is disposed on the gate insulating layer 104 to overlap the channel region 101b of the semiconductor layer 101.
  • the gate electrode 105 may be an alloy formed from copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), or a combination thereof.
  • Cu copper
  • silver Ag
  • Al aluminum
  • Cr chromium
  • Ti titanium
  • Ta tantalum
  • a tantalum
  • An interlayer insulating layer 106 is disposed on the entire surface of the substrate 100 on which the gate electrode 105 is provided.
  • a contact hole for exposing the source region 101a and the drain region 101b is formed to penetrate the interlayer insulating layer 106 and the gate insulating layer 104.
  • the source electrode 107 and the drain electrode 108 are disposed on the interlayer insulating layer 106 where the contact hole is formed.
  • the source electrode 107 and the drain electrode 108 are connected to the source region 101 and the drain region 103 via the contact hole.
  • the source electrode 107 and the drain electrode 108 are formed of copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), or a combination thereof. Can be.
  • in the drawing is formed of a single metal layer, in some cases, at least two or more metal layers may be stacked.
  • the thin film transistor Tr is disposed on the substrate 100.
  • a plurality of thin film transistors Tr may be spaced apart from each other on the substrate 100.
  • the passivation layer 109 is disposed on the entire surface of the substrate 100 including the thin film transistor Tr.
  • the planarization layer 110 is disposed on the entire surface of the first substrate 10 including the passivation layer 109.
  • a contact hole for exposing the drain electrode 108 is formed in a manner to sequentially pass through the planarization film 110 and the passivation film 109.
  • the first electrode 111 of the organic light emitting diode is formed to be connected to the drain electrode 108 via the contact hole.
  • the first electrode 111 may be an anode electrode.
  • the first electrode 111 is not limited thereto, and the first electrode 111 may be a cathode.
  • an embodiment in which the first electrode 111 is an anode will be described.
  • the first electrode 111 may be formed of a single layer made of a transparent conductive material having a relatively high work function value.
  • a bottom emission type organic light emitting display device that emits light from the second electrode 120 to the first electrode 111 may be implemented.
  • the organic light emitting diode may further include a reflective layer disposed under the first electrode 111.
  • a top emission type organic light emitting display device may be configured to reflect light emitted from the second electrode 120 to the first electrode 120 to emit light thereon.
  • the first electrode 111 is not limited to the structure shown in the drawing. In other words, the first electrode 111 may be formed of multiple layers.
  • the first electrode 111 may be formed in a triple layer structure including a first layer, a second layer formed on the first layer, and a third layer formed on the second layer.
  • the first layer and the third layer included in the first electrode 111 of the triple layer structure may be formed of a transparent conductive material.
  • the transparent conductive material may be ITO or IZO.
  • the second layer included in the first electrode 111 of the triple layer structure may be a reflective layer.
  • the second layer may be a metal or a metal alloy layer.
  • the second layer may be Ag or a metal alloy layer containing Ag. In this way, the top emission type organic light emitting display device may be implemented in which light emitted from the second electrode 120 is reflected upward by the first electrode 111.
  • the bank pattern 112 may be formed on the planarization layer 110 on which the first electrode 111 is formed.
  • the bank pattern 112 may define a light emitting area and a non-light emitting area.
  • a hole may be formed in the bank pattern 112 to expose a portion of the first electrode 111 in the emission area.
  • the organic light emitting layer 200 may be formed on the first electrode 111 exposed through the hole of the bank pattern 112 in the emission area.
  • the organic light emitting layer 200 may include a hole injection layer 201, a hole transport layer 202, an emission layer 204, an electron transport layer 205, and an electron injection layer 206 to increase light emission efficiency.
  • the organic light emitting layer 200 may include a misclusion layer 203 disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204.
  • the anti-mixing layer 203 may be formed using an anti-mixing layer material solution.
  • the anti-miscibility layer material solution includes an anti-miscibility layer material and a second solvent.
  • the anti-miscibility layer material may be a transition metal oxide or a polymer electrolyte.
  • the second solvent may be a polar solvent. That is, the material solution of the anti-mixing layer 203 may be a solution obtained by dissolving a transition metal oxide or a polymer electrolyte in the second solvent.
  • the anti-mixing layer material solution is applied on the hole transport layer 202.
  • the boiling point of the second solvent of the anti-miscibility layer material solution is 50 ° C. to 80 ° C.
  • the second solvent of the anti-miscibility layer material solution formed on the hole transport layer 202 may be volatilized. Therefore, only the material of the anti-mixing layer 203 may remain on the hole transport layer 202.
  • the second solvent is a polar solvent
  • the hole transport layer 202 material which is dissolved in the nonpolar solvent is not dissolved even when the anti-miscibility layer 203 is formed, the material of the hole transport layer 202 and the anti-misclusion layer 203 material It may not mix.
  • the hole transport layer material and the anti-misclusion layer material may be prevented or minimized from being mixed (or mixed) with each other. Therefore, an interface between the anti-misclusion layer 203 and the hole transport layer 202 may be completely defined (formed). In other words, the anti-mixing layer 203 and the hole transport layer 202 can be clearly separated (or separated).
  • the first nonpolar solvent contained in the light emitting layer material solution does not dissolve the anti-misclusion layer material dissolved in the polar solvent.
  • the light emitting layer material and the anti-miscible layer material may be prevented or minimized from being mixed with each other. Therefore, an interface between the anti-misclusion layer 203 and the light emitting layer 204 may be completely defined (or formed). In other words, the anti-mixing layer 203 and the light emitting layer 204 can be clearly separated (or separated).
  • the anti-mixing layer 203 may be thinner than the thickness of the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204.
  • the thickness of the anti-mixing layer 203 may be 1 nm to 5 nm.
  • the anti-mixing layer 203 is made of a transition metal oxide or a polymer electrolyte having a work function value of 5.1 eV to 6 eV, holes may smoothly move from the hole transport layer 202 to the light emitting layer 204.
  • the second electrode 120 may be disposed on the substrate 100 on which the organic light emitting layer 200 and the bank pattern 112 are disposed to face the first electrode 111.
  • the second electrode 120 may be a cathode electrode.
  • An encapsulation layer 113 may be disposed on the entire surface of the substrate 100 on which the second electrode 120 is formed.
  • the color filter array substrate 150 is bonded to the substrate 100 on which the encapsulation layer 113 is formed by using a bonding agent.
  • the binder may be a photocurable resin or a thermosetting resin, and the space 140 between the bonded substrate 100 and the color filter array substrate 150 may be filled with air, nitrogen, or a binder.
  • the anti-miscibility layer 203 is disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204, so that the hole transport layer material and the light emitting layer material interface with the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204. Mixing in can be prevented or minimized.
  • the anti-miscibility layer 203 has a very thin thickness and has a work function value between the work function value of the hole transport layer 202 and the work function value of the light emitting layer 204, thereby making it easy to move holes. There is.
  • the anti-mixing layer 203 has been described with reference to the embodiment disposed between the hole transport layer 202 and the light emitting layer 204, but is not limited thereto.
  • the arrangement of the anti-misclusion layer 203 may be modified in various structures or features.

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Abstract

유기전계발광 소자가 개시된다. 개시된 유기전계발광 소자는 제 1 전극 상에 배치되고, 각 층에 대응하는 유기발광물질 및 소량의 제 1 용매를 포함하는 다중층의 유기발광층과 상기 다중층의 유기발광층 상에 배치되는 제 2 전극 및 서로 접하여 배치되고 모두 극성 또는 무극성인 1 용매를 포함하는 상기 다중층의 유기발광층의 두 개 층들 사이에 배치되는 혼화방지층을 포함한다. 이러한 유기전계발광 소자는 향상된 발광 효율 및 향상된 수명을 가질 수 있다.

Description

유기전계발광 소자 및 그를 포함하는 유기전계발광 표시장치
본 발명은 유기전계발광 소자 및 이를 구비하는 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유기전계발광 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자 및 이를 구비하는 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다.
유기전계발광 소자는 우수한 발광효율과 자체발광의 장점을 가지고 있기 때문에, 화면 표시장치 또는 조명 산업 등과 같은 다양한 기술 분야에서 여러 가지 목적으로 사용될 잠재성이 매우 높다. 하지만, 일반적으로 유기전계발광 소자에 포함된 모든 층들은 진공 증착 방식을 이용하여 형성된다.
종래의 저분자(small molecule) 혹은 단분자(monomer) 유기발광소자는 진공 증착 공정을에 의하여 형성된 층들을 갖으며, AM 방식으로 구동되며 4인치 급의 디스플레이 용도로 사용되고 있으나, 대면적TFT기판의 형성 기술이 확보되어있지 못하여 소형 제품군에만 사용되고 있다. 저분자 또는 단분자 물질은 정제 기술들의 이용을 통하여 고순도로 얻어질 수가 있으며, 고성능의 발광 효율을 갖는다는 장점을 지니고 있지만 표시 장치의 면적을 제한하고 표시 장치의 제조 단가를 증가시키는 근본 원인들 중 하나일 수 있다.
상기 진공 증착 공정은 시간적, 비용적, 수량적 측면에서 대량생산에 적합하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이에 대한 대안으로 주목 받고 있는 것이 일명 용액 공정이다.
그러나, 용액 공정으로 형성된 유기전계발광 소자는 증착 방식으로 형성된 유기전계발광소자보다 효율이 높게 나오지 못하고 있으며, 결정적으로 현재까지는 유기전계발광 소자의 제조과정의 일부에만 용액공정이 사용 가능한 상태이다. 즉, 유기전계발광 소자를 제조하는 전체 공정 모두에 용액 공정이 사용 될 수 없다. 또한, 용액 공정으로서는 유기전계발광 소자의 발광 효율을 향상시키기 어려운 실정이다.
본 발명의 실시 예들은 종래 기술의 한계 및 단점들로 인한 적어도 하나 이상의 문제점들을 충분하게 해결하는 유기전계발광 소자 및 이를 포함하는 유기전계발광 표시장치에 관련된 것이다.
실시 예들은 서로 인접하여 배치되고 극성 및 무극성인 용매를 포함하는 유기발광층들 사이에 혼화방지층을 배치함으로써, 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자 및 이를 구비하는 유기전계발광 표시장치를 제공한다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 실시 예들의 바람직한 형태의 유기전계발광 소자 및 유기전계발광 표시장치는, 제 1전극; 제 1 전극 상에 배치되는 다중 서브층의 유기발광층; 상기 다중 서브층의 유기발광층 상에 배치되는 제 2 전극; 및 서로 접하여 배치되고 제1 용매를 포함하는 상기 다중 서브층의 유기발광층의 두 개의 인접한 서브층들 사이에, 상기 제1 용매와 반대의 극성인 제2 용매를 포함하는 혼화방지층 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광 소자 및 유기전계발광 표시장치는 서로 인접하여 배치되고 극성 및 무극성인 용매를 포함하는 유기발광층들 사이에 혼화방지층을 배치함으로써, 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 유기전계발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치를 도시한 단면도 이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 유기전계발광소자의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 유기전계발광소자는 박막 트랜지스터를 포함하는 기판(100) 상에 배치된 제 1 전극(111)을 포함한다. 상기 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 캐소드(cathode) 전극일 수도 있다.
상기 유기전계발광소자는 상기 제 1 전극(111) 상에 배치되는 유기발광층(200)과, 상기 유기발광층(200) 상에 배치되는 제 2 전극(120)을 더 포함한다. 상기 제 2 전극(120)은 캐소드 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 다시 말하여, 상기 제 2 전극(120)은 애노드 전극일 수 있다. 그리고, 유기전계발광소자는 상기 제 2 전극(120) 상에 배치되는 봉지층(113)을 포함한다. 상기 봉지층(113)은 상기 유기전계발광소자를 보호하기 위하여 사용된다.
이 때, 상기 유기발광층(200)은 발광 효율을 높이기 위해 다중서브층으로 구성될 수 있다. 자세하게는, 상기 유기발광층(200)은 정공주입층(201), 정공수송층(202), 발광층(204), 전자수송층(205) 및 전자주입층(206)으로 구성될 수 있다.
자세하게는, 상기 제 1 전극(111) 상에 정공주입층(201)이 용액 공정으로 형성되고, 정공주입층(201) 상에 정공수송층(202)이 용액 공정으로 형성된다. 이와 같은 방식으로, 발광층(204), 전자수송층(205) 및 정공주입층(206)이 순차적으로 형성된다.
즉, 상기 유기전계발광 소자의 유기발광층(200)은 유기발광 물질 용액을 이용하여 성막될 수 있다. 구체적으로, 상기 유기발광층(200)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 물질들 각각에 해당하는 유기발광물질을 쉽게 용해하는 제 1 용매를 포함하는 유기발광 물질 용액들 이용하여 형성될 수 있다.
다중서브층의 유기발광층(200)을 유기발광 물질 용액으로 형성하는 경우, 제 1 전극(111) 상에 정공주입층 물질을 포함하는 유기발광 물질 용액을 도포한 후 상기 도포된 유기 발광 물질 용액을 건조시켜 정공주입층(201)을 형성한다. 그리고, 상기 정공주입층(201) 상에 정공수송층 물질을 포함하는 유기발광 물질 용액을 도포한 후 상기 도포된 유기 발광 물질 용액을 건조시켜 정공수송층(202)을 형성한다. 더 나아가, 상기 정공수송층(202) 상에 발광층물질을 포함하는 유기발광 물질 용액을 도포한 후 상기 유기 발광 물질 용액을 건조시켜 발광층(204)을 형성한다. 그리고, 전자수송층(205) 및 전자주입층(206) 역시 상기 정공주입층(201), 상기 정공수송층(202) 및 상기 발광층(204)와 동일한 방법으로 상기 발광층(204) 상에 순차적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 정공주입층 성막용 유기 발광 물질 용액의 제 1 용매는 정공주입층물질을 쉽게 용해하는 극성 또는 무극성의 용매일 수 있다. 그리고, 상기 정공수송층 성막용 유기 발광 물질 용액의 제 1 용매는 정공수송층(202) 물질을 쉽게 용해하는 극성 또는 무극성의 용매일 수 있다. 또한, 상기 발광층 성막용 유기 발광 물질 용액의 제 1 용매는 발광층(204) 물질을 쉽게 용해하는 극성 또는 무극성의 용매일 수 있다.
용매들은 크게 극성 및 무극성의 두 종류로 분류될 수 있다. 극성 용매들은 강한 극성을 가지며, 무극성 용매들은 약하거나 비극성을 가진다. 서로 접하여 배치되는 정공주입층(201)의 제1 용매와 정공수송층(202)의 제1 용매가 동시에 같은 종류인 (즉, 양 용매가 극성 이거나 또는 양 용매가 무극성인) 경우, 상기 정공수송층(202)에 잔존하는 제 1 용매는 그 두 서브 층들의 계면에서 상기 정공주입층물질을 바람직하지 않게 녹일 수 있다. 다시 말하여, 두 개의 인접한 층들을 형성하기 위한 유기발광물질용액의 제1 용매들이 같은 극성을 가지면, 두 층 물질들은 그 두 서브 층들 사이의 계면에서 바람직하지 않게 서로 혼화되는 경향이 있고, 그래서 유기전계발광 소자의 수명이 저하될 것이다.
또한, 서로 접하여 배치되는 정공수송층(202)과 발광층(204)이 같은 종류 (극성 또는 무극성)인 제 1 용매를 포함하는 유기 발광 물질 용액들을 이용하여 형성될 경우, 그 두 서브 층들 사이의 계면에서, 상기 정공수송층(202)에 잔존하는 제 1 용매는 상기 발광층물질을 쉽게 녹일 것이고 상기 발광층(204)에 잔존하는 제 1 용매는 정공수송층 물질을 쉽게 녹일 것이다. 다시 말하여, 두 개의 인접한 층들을 형성하기 위한 유기발광물질용액의 제1 용매들이 같은 극성을 가지면, 두 층 물질들은 그 두 서브 층들 사이의 계면에서 바람직하지 않게 서로 혼화되려는 경향이 있고, 그래서 유기전계발광 소자의 수명이 저하될 것이다.
이를 해소하기 위하여, 상기 유기발광층(200)에 포함된 서브층들 각각 섞이지 않고 분리되어 배치되어야만 한다. 예를 들어, 상기 유기발광층(200)이 제 1 층, 상기 제 1 층과 접하여 배치되는 제 2 층, 상기 제 2 층과 접하여 배치되는 제 3 층을 포함한다고 할 때, 각각의 서브층은 서로 섞이지 않고 배치되어야 한다. 즉, 상기 제 1 층의 용매의 극성과 상기 제 2층의 용매의 극성이 서로 상이하고, 상기 제 3 층의 용매의 극성과 상기 제 2 층의 용매의 극성은 서로 상이해야 한다. 이러한 분리를 달성하기 위하여, 제1 서브 층의 형성을 위해 사용되는 용매와 제3 서브 층의 형성을 위해 사용되는 용매는 제2서브 층의 형성을 위해 사용되는 용매의 극성과 다른 극성을 가진다. 예를 들어 상기 제 1 층과 3 층에 포함되는 용매가 극성 용매일 경우, 상기 제 2 층에 포함되는 용매는 무극성 용매이다.
다시 말하여, 유기전계발광 소자는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 및 제2 전극 사이에 배치된 다중 서브 층의 유기발광층을 포함할 수 있다. 상기 다중 서브 층의 유기발광층은 제1 서브 층, 이 제1 서브 층의 바로 위에 배치된 제2 서브 층, 및 그 제2 서브 층의 바로 위에 배치된 제3 서브 층을 포함한다. 상기 제1 서브 층 및 상기 제3 서브 층은 각각 제1 용매를 포함하고, 상기 제2 서브 층은 상기 제1 용매의 극성과 상반된 극성을 가지는 제2 용매를 포함한다.
상기 제1 서브 층 및 상기 제3 서브 층에 존재하는 상기 제1 용매는 무극성 용매일 수 있고, 상기 제2 서브 층에 존재하는 상기 제2 용매는 극성 용매일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 서브 층 및 상기 제3 서브 층에 존재하는 상기 제1 용매는 극성 용매일 수 있고, 상기 제2 서브 층에 존재하는 제2 용매는 무극성 용매일 수 있다. 상기 제1 서브 층은 정공수송층일 수 있고 상기 제3 서브 층은 발광층일 수 있다.
그런 만큼, 상기 서브 층들 간의 혼화 또는 혼합이 상기 혼화방지층에 의하여 방지 또는 최소화될 수 있다. 그에 따라, 상기 용액 공정들을 통하여 형성된 서브 층들 간의 계면들은 상기 혼화방지층에 의하여 명확하게 구분(또는 정의)될 수 있다. 예들 들면, 상기 제2 서브 층은 혼화방지층이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 서브 층과 상기 혼화방지층과의 계면은 상기 제1 서브 층과 상기 혼화방지층 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 서브 층과 상기 혼화방지층과의 계면은 상기 제3 서브 층과 상기 혼화방지층 사이에 배치될 수 있다.
상기 유기발광층의 두 인접 서브 층들 사이에서의 혼합 현상을 최소화하기 위하여, 본 발명에 따른 상기 유기전계발광소자의 유기발광층(200)은 유기발광층(200) 내에 서로 인접하게 배치되고 간층 극성의 용매들을 포함하는 유기발광물질용액들을 이용하여 형성되는 상기 두 개의 서브 층들 사이에 배치되는 혼화방지층(203) (또는 그러한 목적을 제공하는 어떤 다른 관능층)을 추가로 포함할 수 있다. 다시 말하여, 자신들 사이에 상기 혼화방지층(203)이 배치된 두 개의 서브 층들은 같은 종류의 제1 용매들 (즉, 극성 용매들 또는 무극성 용매들)을 포함한다.
상기 혼화방지층(203)은 혼화방지층 물질용액을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 혼화방지층물질용액은 혼화방지층물질 및 제 2 용매로 이루어질 수 있다. 상기 혼화방지층물질용액의 제 2 용매는 상기 제 1 용매가 극성 용매일 경우, 무극성 용매일 수 있다. 반대로, 상기 제 1 용매가 무극성 용매일 경우, 상기 혼화방지층 물질용액의 제2 용매는 극성 용매일 수 있다. 다시 말하여, 상기 혼화방지층(203)의 제2 용매와 상기 혼화방지층(203)과 바로 인접한 상기 서브 층의 제1 용매는 서로에 대하여 다른 종류 (즉, 극성 용매들 또는 무극성 용매들)일 수 있다.
이하의 설명에서는 상기 혼화방지층(203)은 상기 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치되는 실시예를 중심으로 설명한다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 정공수송층(202) 및 발광층(204)은 약하거나 무극성의 제 1 용매를 포함하는 유기 발광 물질 용액들을 이용하여 형성된다. 또한, 상기 혼화방지층(203)은 강한 극성의 제 2 용매를 포함하는 혼화방지층물질용액을 이용하여 형성되다.
상기 제 2 용매의 끓는점은 50 oC 내지 80 oC일 수 있다. 상기 제 2 용매의 끓는점이 50 oC미만일 경우, 제 2 용매의 높은 휘발성으로 인해 혼화방지층 물질용액 내의 혼화방지층물질의 농도를 일정하게 유지하는 데 어려움이 있다. 또한, 상기 제 2 용매의 끓는점이 80 oC를 초과할 경우, 상기 혼화방지층(203) 내에 잔존하는 제 2 용매의 양이 많아짐으로써, 상기 혼화방지층(203)에 잔존하는 제2용매는 전자 또는 정공의 이동을 방해하는 불순물로 작용하는 문제가 있다.
상기 혼화방지층물질용액에 포함되는 제 2 용매는 극성 용매일 경우, 상기 제 2 용매는 메탄올(methanol) 또는 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)일 수 있다. 상기 무극성 용매를 포함하는 상기 유기 발광 물질 용액을 이용하여 형성되는 상기 정공주입층(202)과 발광층(204) 사이에 극성 용매를 포함하는 상기 혼화방지층물질용액을 이용하여 형성되는 혼화방지층(203)을 배치함으로써, 상기 정공주입층(202) 및 발광층(204)이 섞이지 않고 완전히 또는 효과적으로 분리될 수 있다. 그에 따라, 상기 용액 공정들을 통해 형성되는 서브 층들 사이의 계면들은 상기 혼화방지층에 의하여 명확하게 구분될 수 있다.
이 경우, 상기 정공주입층(202)에 잔존하는 무극성의 용매는 극성 용매에 용해되는 혼화방지층(203)의 혼화방지층 물질을 용해시키지 못한다. 또한, 상기 혼화방지층(203) 상에 잔존하는 극성의 용매는 무극성 용매에 용해되는 상기 정공주입층(202)의 정공주입층 물질을 용해시키지 못한다. 따라서, 상기 정공주입층(202) 및 혼화방지층(203)은 섞이지 않고 완전히 또는 효과적으로 분리될 수 있다.
마찬가지로, 상기 혼화방지층(203) 상에 잔존하는 극성의 용매는 무극성 용매에 용해되는 발광층(204)의 발광층 물질을 용해시키지 못한다. 또한, 상기 발광층(204) 상에 잔존하는 무극성의 용매는 상기 혼화방지층(203)의 혼화방지층 물질을 용해시키지 못한다. 따라서, 상기 혼화방지층(203) 및 발광층(204)은 섞이지 않고 완전히 또는 효과적으로 분리될 수 있다. 이를 통해, 상기 정공주입층(202) 및 발광층(204) 역시 완전히 또는 효과적으로 분리될 수 있다.
상기 혼화방지층 물질은 투명한 물질일 수 있다. 그런 만큼, 상기 발광층(204)으로부터 발생되는 광이 기판(100) 투과하는 방향으로 출광될 수 있다.
자세하게는, 상기 혼화방지층물질은 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질일 수 있다. 예를 들면, 상기 전이금속 산화물은 산화텅스텐(WOx), 산화몰리브덴(MoOx), 산화바나듐(VOx), 산화루세늄(RuOx) 산화레늄(ReOx), 산화티타늄(TiOx) 또는 산화아연(ZnO)일 수 있다. 상기 전이금속 산화물들은 모두 강한 극성을 가지는 제 2 용매에 쉽게 용해될 수 있다.
상기 혼화방지층(203) 물질로서 사용되는 고분자 전해질은 곁가지에 반대 이온 전하(opposite ionic charges)를 가진 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 전해질은 FPQ-Br(cationic poly(9,9'-bis(6''-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene-co-alt-phenylene) with bromide counterions)일 수 있다. 다만 상기 고분자 전해질은 이에 한정되지 않으며, 곁가지에 양이온/음이온 그룹과 전하균형을 위해 음이온/양이온인 반대이온을 가지는 어떤 다른 물질도 고분자 전해질로서 사용될 수 있다. 이를 통해, 상기 고분자 전해질은 극성을 가지게 되고, 상기 극성 용매인 제 2 용매에 쉽게 용해될 수 있다.
이렇게 본 발명에 따른 유기전계발광 소자의 유기발광층(200)은 서로 혼화되려는 경형을 가지는 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치되는 혼화방지층(203)을 포함함으로써, 정공수송층(202)과 발광층(204)이 섞이는 것을 상기 혼화방지층(203)으로 인하여 방지 또는 최소화 될 수 있다. 이를 통해, 유기전계발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광 소자를 검토하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 소자를 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기전계발광 소자는 애노드 전극와 캐소드 전극 사이에 배치되는 유기발광층을 포함한다.
상기 유기발광층은 정공주입층(201), 정공수송층(202), 발광층(204), 전자수송층(205) 및 전자주입층(206)을 포함한다. 그리고, 상기 유기발광층은 상기 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치된 혼화방지층(203)을 포함한다. 비록 상기 혼화방지층(203)이 상기 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치되는 실시예를 나타내었으나, 상기 혼화방지층(203)의 위치는 이에 국한되지 않는다.
상기 애노드 전극과 캐소드 전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(202)을 통과한 정공과 전자수송층(205)을 통과한 전자가 발광층(204)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(204)이 가시광을 발생하게 된다.
상기 혼화방지층(203)은 상기 정공수송층(202)과 발광층(204)에 잔존하는 용매로 인해 정공수송층(202) 물질과 발광층(204) 물질이 섞이는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있다. 상기 혼화방지층(203)의 두께는 1 nm 내지 5 nm로 이루어질 수 있다.
상기 혼화방지층(203)의 두께가 1 nm 미만일 경우, 상기 혼화방지층(203)의 균일도(uniformity)가 떨어질 수 있다. 상기 혼화방지층(203)의 두께가 5 nm를 초과할 경우, 전자와 정공의 결합 영역이 발광층(204)을 바람직하지 않게 벗어나게 되는 문제가 있다.
상기 혼화방지층(203)의 일 함수(work function) 값은 5.1 eV 내지 6.0 eV일 수 있다. 상기 혼화방지층(203)의 일 함수 값이 5.1 eV 미만이거나 6.0 eV를 초과할 경우, 상기 정공수송층(202)으로부터 발광층(204)까지 전달되는 정공의 양이 감소하게 된다. 이로 인해, 상기 유기전계발광소자의 전력 소모가 증가하고, 상기 유기전계발광소자의 수명이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광 소자는 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치된 혼화방지층(203)을 포함함으로써, 전공수송층물질과 발광층물질이 섞이는 것이 방지 또는 최소화 될 수 있다. 또한 혼화방지층(203)이 매우 얇은 두께로 이루어지고, 상기 정공수송층(202)의 일 함수 값과 발광층(204)의 일 함수 값의 사이의 일 함수 값을 가짐으로써, 정공의 이동이 용이한 효과가 있다.
이어서, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치를 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치를 도시한 단면도 이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치는 기판(100) 상에 순차적으로 배치된 박막 트랜지스터(Tr) 및 유기전계발광 소자를 포함한다. 그리고, 상기 유기전계발광 표시장치는 상기 기판(100)과 대향하여 배치된 컬러필터 어레이 기판(150)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터(Tr)는 반도체층(101), 게이트 절연막(104), 게이트 전극(105), 소스전극(107) 및 드레인전극(108)을 포함한다. 그리고, 상기 유기전계발광 소자는 제 1 전극(111), 유기발광층(200) 및 제 2 전극(120)을 포함한다.
상기 기판(100) 상에 상기 반도체층(101)이 배치된다. 상기 반도체층(101)은 소스영역(101a), 채널영역(101b) 및 드레인영역(101c)을 포함한다. 상기 반도체층(101)을 배치하기 전에, 상기 기판(100) 전면에 버퍼층을 더 배치할 수도 있다.
상기 반도체층(101)을 가지는 상기 기판(100)의 전면에는 게이트 절연막(104)이 배치된다. 상기 게이트 절연막(104) 상에 상기 반도체층(101)의 채널영역(101b)과 중첩하여 게이트 전극(105)이 배치된다. 상기 게이트 전극(105)은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 일 수 있다. 또한, 도면에서는 단일 금속층으로 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속층들을 적층할 수도 있다.
상기 게이트 전극(105)이 마련된 상기 기판(100)의 전면에 층간절연막(106)이 배치된다. 상기 층간절연막(106)과 상기 게이트 절연막(104)을 관통하는 형태로 상기 소스영역(101a) 및 드레인영역(101b)을 노출하는 위한 컨택홀이 형성된다.
상기 컨택홀이 형성된 층간절연막(106) 상에는 소스전극(107)과 드레인전극(108)이 배치된다. 상기 소스전극(107) 및 드레인전극(108)은 상기 컨택홀을 경유하여 상기 소스영역(101) 및 드레인영역(103)과 연결된다. 상기 소스전극(107) 및 드레인전극(108)은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 일 수 있다. 또한, 도면에서는 단일 금속층으로 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속층들을 적층할 수도 있다.
이와 같이, 상기 기판(100) 상에는 박막 트랜지스터(Tr)가 배치된다. 상기 기판(100) 상에 다수개의 박막 트랜지스터(Tr)가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(Tr)를 포함한 상기 기판(100) 전면에 보호막(109)이 배치된다. 상기 보호막(109)을 포함한 제 1 기판(10) 전면에 평탄화막(110)이 배치된다. 게다가, 상기 평탄화막(110) 및 보호막(109)을 순차적으로 관통하는 형태로 상기 드레인전극(108)을 노출하는 컨택홀을 형성된다.
상기 컨택홀을 경유하여 상기 드레인전극(108)과 접속되는 형태로 상기 유기전계발광 소자의 제 1 전극(111)을 형성된다. 상기 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극 일 수 있다. 다만, 상기 제 1 전극(111)은 이에 한정되지 않으며 상기 제 1 전극(111)은 캐소드(cathode)일 수도 있다. 이하에서는, 상기 제 1 전극(111)이 애노드인 실시예를 중심으로 설명한다.
또한, 상기 제 1 전극(111)은 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전물질로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 전극(120)으로부터 상기 제 1 전극(111)으로 발광하는 하부 발광방식 유기전계발광 표시장치를 구현할 수 있다.
대안으로, 상기 유기전계발광 소자는 상기 제 1 전극(111)의 하부에 배치된 반사층을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 제 2 전극(120)으로부터 상기 제 1 전극(120)으로 발광하는 빛을 반사하여 상부로 빛을 발광시키는 상부 발광방식 유기전계발광 표시장치를 구현할 수도 있다.
게다가, 상기 제 1 전극(111)은 도면에 도시된 구조에 한정되지 않는다. 다시 말하여, 상기 제 1 전극(111)은 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극(111)은 제1 층, 제 1 층 상에 형성된 제 2 층 및 상기 제 2 층 상에 형성된 제 3 층을 포함하는 3중층 구조로 형성될 수 있다.
상기 삼중층 구조의 제1 전극(111)에 포함된 상기 제 1 층 및 제 3 층은 투명 도전물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전물질은 ITO 또는 IZO 일 수 있다. 상기 삼중층 구조의 제1 전극(111)에 포함된 상기 제 2 층은 반사층일 수 있다. 자세히 하면, 상기 제 2 층은 금속 또는 금속 합금층일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 층은 Ag 또는 Ag를 포함하는 금속 합금층일 수 있다. 이를 통해, 상기 제 2 전극(120)으로부터 방사되는 광이 상기 제 1 전극(111)에 의하여 위쪽 방향으로 반사하는 상부 발광방식 유기전계발광 표시장치가 구현될 수 있다.
상기 제 1 전극(111)이 형성된 평탄화막(110) 상에 뱅크 패턴(112)이 형성될 수 있다. 상기 뱅크 패턴(112)은 발광영역과 비 발광영역을 정의할 수 있다. 또한, 상기 뱅크 패턴(112)에는 상기 발광영역에서 상기 제 1 전극(111)의 일부를 노출하는 홀이 형성될 수 있다.
상기 발광영역에서 상기 뱅크 패턴(112)의 홀을 통해 노출된 상기 제 1 전극(111) 상에는 유기발광층(200)이 형성될 수 있다. 상기 유기발광층(200)은 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(201), 정공수송층(202), 발광층(204) 전자수송층(205) 및 전자주입층(206)으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 유기발광층의(200)은 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에는 배치된 혼화방지층(203)을 포함할 수 있다.
상기 혼화방지층(203)은 혼화방지층 물질용액을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 혼화방지층 물질용액은 혼화방지층물질 및 제 2 용매를 포함한다. 이 때, 상기 혼화방지층물질은 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 용매는 극성 용매일 수 있다. 즉, 상기 혼화방지층(203) 물질 용액은 상기 제 2 용매에 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질이 용해됨에 의하여 얻어진 용액일 수 있다.
상기 혼화방지층 물질용액은 상기 정공수송층(202) 상에 도포된다. 이 때, 상기 혼화방지층 물질용액의 제 2 용매의 끓는점이 50 oC 내지 80 oC이므로, 상기 정공수송층(202) 상에 형성된 혼화방지층 물질용액의 제 2 용매는 휘발될 수 있다. 따라서, 상기 정공수송층(202) 상에는 혼화방지층(203) 물질만 남을 수 있다.
또한, 상기 제 2 용매가 극성 용매이므로 혼화방지층(203) 형성 시에도 무극성 용매에 용해되는 정공수송층(202) 물질의 용해가 이루어지지 않으므로, 정공수송층(202) 물질과 혼화방지층(203) 물질이 섞이지 않을 수 있다. 그런 만큼, 상기 정공수송층물질과 상기 혼화방지층물질은 서로 혼화(또는 혼합)되는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있다. 따라서, 상기 혼화방지층(203)과 정공수송층(202)의 계면이 완전히 정의(형성)될 수 있다. 다시 말하여, 상기 혼화방지층(203)과 상기 정공수송층(202)이 명확하게 구분(또는 분리)될 수 있다.
비슷하게, 상기 혼화방지층(203) 상에 발광층 물질용액을 이용하여 발광층(204)을 형성할 경우, 상기 발광층 물질용액에 포함된 무극성의 제 1 용매는 극성 용매에 용해되는 혼화방지층물질을 용해시키지 못함으로써, 발광층물질과 혼화방지층물질은 서로 섞이는 것을 방지 또는 최소화 할 수 있다. 따라서, 상기 혼화방지층(203)과 발광층(204)의 계면이 완전히 정의(또는 형성)될 수 있다. 다시 말하여, 상기 혼화방지층(203)과 상기 발광층(204)이 명확하게 구분(또는 분리)될 수 있다.
이러한 혼화방지층(203)은 상기 정공수송층(202) 및 발광층(204)의 두께보다 얇게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 혼화방지층(203)의 두께는 1 nm 내지 5 nm일 수 있다.
또한, 상기 혼화방지층(203)이 일 함수 값이 5.1 eV 내지 6 eV인 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질로 이루어짐으로써, 상기 정공수송층(202)으로부터 상기 발광층(204)까지 정공이 원활하게 이동할 수 있다.
상기 유기발광층(200) 및 뱅크 패턴(112)이 배치된 상기 기판(100) 상에는 상기 제 1 전극(111)과 대향하여 제 2 전극(120)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 전극(120)은 캐소드 전극 일 수 있다.
상기 제 2 전극(120)이 형성된 기판(100) 전면에는 봉지층(113)이 배치될 수 있다. 그리고, 접합제를 이용하여 컬러필터 어레이 기판(150)을 상기 봉지층(113)이 형성된 상기 기판(100)에 합착한다. 상기 접합제는 광경화성 수지 또는 열경화성 수지일 수 있으며, 합착된 기판(100) 및 컬러필터 어레이 기판(150) 사이의 이격공간(140)은 공기, 질소 또는 접합제로 채워질 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치는 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 혼화방지층(203)이 배치됨으로써, 정공수송층물질과 발광층물질이 상기 정공수송층(202)과 발광층(204) 계면에서 섞이는 것을 방지 또는 최소화 될 수 있다. 또한 혼화방지층(203)이 매우 얇은 두께로 이루어지고, 상기 정공수송층(202)의 일 함수 값과 발광층(204)의 일 함수 값의 사이의 일 함수 값을 가짐으로써, 정공의 이동이 용이한 효과가 있다.
이상의 기재와 같이, 본 발명에 따른 혼화방지층(203)이 정공수송층(202)과 발광층(204) 사이에 배치되는 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말하여, 다중층의 유기발광층(204)에서 서로 다른 유기발광물질의 혼화를 방지 또는 최소화하기 위해 상기 혼화방지층(203)의 배치는 다양한 구조 또는 특징으로 변형될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (19)

  1. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상에배치된 다중 서브층의 유기발광층;
    상기 다중 서브층의 유기발광층 상에 배치된 제 2 전극; 및
    제 1 용매를 포함하여 형성되고 서로 인접한 상기 다중 서브층의 유기발광층의 두 서브층 사이에 배치되고 상기 제1 용매와 반대 극성을 가지는 제2 용매를 포함하는 혼화방지층을 포함하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다중 서브층의 유기발광층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고,
    상기 혼화방지층은 상기 정공수송층과 발광층 사이에 배치되는 유기전계발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼화방지층의 두께는 1 nm 내지 5 nm인 유기전계발광 소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층은 각각 대응하는 유기발광층 물질 및 제 1 용매를 포함하여 형성되고,
    상기 혼화방지층은 혼화방지층 물질 및 제 2 용매를 포함하여 형성되는 유기전계발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 용매는 무극성 용매인 유기전계발광 소자.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 용매는 극성 용매인 유기전계발광 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 용매는 메탄올(methanol) 또는 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)인 유기전계발광 소자.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 용매의 끓는점은 50 oC 내지 80 oC인 유기전계발광 소자.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 혼화방지층 물질은 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질을 포함하는 유기전계발광 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물은 산화텅스텐(WOx), 산화몰리브덴(MoOx), 산화바나듐(VOx), 산화루세늄(RuOx) 산화레늄(ReOx), 산화티타늄(TiOx) 및 산화아연(ZnO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기전계발광 소자.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 고분자 전해질은 곁가지에 양이온/음이온 그룹과 전하균형을 위해 음이온/양이온 반대이온을 포함하는 유기전계발광 소자.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 혼화방지층 물질은 투명한 것인 유기전계발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 혼화방지층의 일함수 값은 5.1 eV 내지 6.0 eV인 유기전계발광 소자.
  14. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치된 유기전계발광 소자;를 포함하고,
    상기 유기전계발광 소자는
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상에 배치된 다중 서브층의 유기발광층;
    상기 다중 서브층의 유기발광층 상에 배치된 제 2 전극; 및
    제 1 용매를 포함하여 형성되고 서로 인접한 상기 다중 서브층의 유기발광층의 두 서브층 사이에 배치되고 상기 제1 용매와 반대 극성을 가지는 제2 용매를 포함하는 혼화방지층을 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  15. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극 사이에 배치되고 제1 서브층, 상기 제1 서브층상에 바로 배치된 제2 서브층 및 상기 제2 서브층상에 바로 배치된 제3 서브층을 포함하는 다중 서브 층의 유기발광층을 포함하고,
    상기 제1 및 제3 서브층이 제1 용제를 포함하고 상기 제2 서브층이 상기 제1 용제의 극성과 상반된 극성을 가지는 제2 용제를 포함하는 유기발광소자.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 서브층에 포함된 제1 용제는 무극성 용제이고, 상기 제2 서브층에 포함된 제2 용제는 극성 용제인 유기발광소자.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 서브층에 포함된 제1 용제는 극성 용제이고, 상기 제2 서브층에 포함된 제2 용제는 무극성 용제인 유기발광소자.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 서브층이 정공수송층이고 상기 제3 서브층이 발광층인 유기발광소자.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 서브층이 혼합방지층이고 하나의 계면이 상기 제1 서브층과 상기 혼합방지층에 배치되는 유기발광소자.
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