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1. WO2016093603 - ÉLÉMENT ÉLECTROLUMINESCENT ORGANIQUE ET DISPOSITIF D'AFFICHAGE ÉLECTROLUMINESCENT ORGANIQUE COMPRENANT CE DERNIER

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6   7  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

8   9   10  

과제 해결 수단

11   12  

발명의 효과

13   14  

도면의 간단한 설명

15   16   17   18  

발명의 실시를 위한 형태

19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

도면

1   2   3  

명세서

발명의 명칭 : 유기전계발광 소자 및 그를 포함하는 유기전계발광 표시장치

기술분야

[1]
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.
[2]

배경기술

[3]
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.
[4]
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.
[5]
상기 진공 증착 공정은 시간적, 비용적, 수량적 측면에서 대량생산에 적합하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이에 대한 대안으로 주목 받고 있는 것이 일명 용액 공정이다.
[6]
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.
[7]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[8]
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.
[9]
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.
[10]

과제 해결 수단

[11]
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.
[12]

발명의 효과

[13]
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.
[14]

도면의 간단한 설명

[15]
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 유기전계발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
[16]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 소자를 나타낸 단면도이다.
[17]
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치를 도시한 단면도 이다.
[18]

발명의 실시를 위한 형태

[19]
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.
[20]
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.
[21]
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.
[22]
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.
[23]
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.
[24]
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.
[25]
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.
[26]
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.
[27]
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.
[28]
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.
[29]
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.
[30]
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.
[31]
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.
[32]
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.
[33]
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.
[34]
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.
[35]
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.
[36]
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.
[37]
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.
[38]
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.
[39]
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.
[40]
상기 혼화방지층 물질은 투명한 물질일 수 있다. 그런 만큼, 상기 발광층(204)으로부터 발생되는 광이 기판(100) 투과하는 방향으로 출광될 수 있다.
[41]
자세하게는, 상기 혼화방지층물질은 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질일 수 있다. 예를 들면, 상기 전이금속 산화물은 산화텅스텐(WO x), 산화몰리브덴(MoO x), 산화바나듐(VO x), 산화루세늄(RuO x) 산화레늄(ReO x), 산화티타늄(TiO x) 또는 산화아연(ZnO)일 수 있다. 상기 전이금속 산화물들은 모두 강한 극성을 가지는 제 2 용매에 쉽게 용해될 수 있다.
[42]
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.
[43]
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.
[44]
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.
[45]
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.
[46]
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.
[47]
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.
[48]
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.
[49]
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.
[50]
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.
[51]
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.
[52]
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.
[53]
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.
[54]
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.
[55]
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.
[56]
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.
[57]
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.
[58]
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.
[59]
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.
[60]
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.
[61]
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.
[62]
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.
[63]
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.
[64]
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.
[65]
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.
[66]
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.
[67]
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.
[68]
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.
[69]
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.
[70]
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.
[71]
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.
[72]
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.
[73]
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.
[74]
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.
[75]
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.
[76]
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.
[77]

청구범위

[청구항 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.
[청구항 2]
제 1항에 있어서, 상기 다중 서브층의 유기발광층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고, 상기 혼화방지층은 상기 정공수송층과 발광층 사이에 배치되는 유기전계발광 소자.
[청구항 3]
제 1항에 있어서, 상기 혼화방지층의 두께는 1 nm 내지 5 nm인 유기전계발광 소자.
[청구항 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.
[청구항 5]
제 4항에 있어서, 상기 제 1 용매는 무극성 용매인 유기전계발광 소자.
[청구항 6]
제 4항에 있어서, 상기 제 2 용매는 극성 용매인 유기전계발광 소자.
[청구항 7]
제 6항에 있어서, 상기 제 2 용매는 메탄올(methanol) 또는 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)인 유기전계발광 소자.
[청구항 8]
제 4항에 있어서, 상기 제 2 용매의 끓는점은 50 oC 내지 80 oC인 유기전계발광 소자.
[청구항 9]
제 4항에 있어서, 상기 혼화방지층 물질은 전이금속 산화물 또는 고분자 전해질을 포함하는 유기전계발광 소자.
[청구항 10]
제 9항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 산화텅스텐(WO x), 산화몰리브덴(MoO x), 산화바나듐(VO x), 산화루세늄(RuO x) 산화레늄(ReO x), 산화티타늄(TiO x) 및 산화아연(ZnO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기전계발광 소자.
[청구항 11]
제 9항에 있어서, 상기 고분자 전해질은 곁가지에 양이온/음이온 그룹과 전하균형을 위해 음이온/양이온 반대이온을 포함하는 유기전계발광 소자.
[청구항 12]
제 4항에 있어서, 상기 혼화방지층 물질은 투명한 것인 유기전계발광 소자.
[청구항 13]
제 1항에 있어서, 상기 혼화방지층의 일함수 값은 5.1 eV 내지 6.0 eV인 유기전계발광 소자.
[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 16]
제 15항에 있어서, 상기 제1 및 제3 서브층에 포함된 제1 용제는 무극성 용제이고, 상기 제2 서브층에 포함된 제2 용제는 극성 용제인 유기발광소자.
[청구항 17]
제 15항에 있어서, 상기 제1 및 제3 서브층에 포함된 제1 용제는 극성 용제이고, 상기 제2 서브층에 포함된 제2 용제는 무극성 용제인 유기발광소자.
[청구항 18]
제 15항에 있어서, 상기 제1 서브층이 정공수송층이고 상기 제3 서브층이 발광층인 유기발광소자.
[청구항 19]
제 15항에 있어서, 상기 제2 서브층이 혼합방지층이고 하나의 계면이 상기 제1 서브층과 상기 혼합방지층에 배치되는 유기발광소자.

도면

[도1]

[도2]

[도3]