KR20130070671A

KR20130070671A - 유기발광다이오드표시장치

Info

Publication number: KR20130070671A
Application number: KR1020110136378A
Authority: KR
Inventors: 허정행
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-28
Also published as: KR101929344B1

Abstract

본 발명은, 레드, 그린 및 블루 부화소영역이 정의되는 기판과; 상기 기판 상부에 위치하며 서로 마주보는 제 1 전극 및 제 2 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 위치하는 정공수송층과; 상기 정공수송층 상부에 위치하며 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성되는 블루공통발광물질층과, 상기 블루공통발광물질층 상부에 위치하고 상기 레드 및 그린 부화소영역 각각에 대응되는 레드 및 그린 발광물질층을 포함하는 발광물질층과; 상기 블루공통발광물질층 전면에 형성되며, 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성되고, 제 1 물질로 구성되는 전자정공수송보완층을 포함하고, 상기 제 1 물질은 인광물질로서 바이폴라 특성을 가지며, T1레벨이 2.7eV이상인 유기발광다이오드표시장치를 제공한다.

Description

유기발광다이오드표시장치{organic light emitting diode display device}

본 발명은 유기발광다이오드표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 블루공통발광물질층 및 전자정공수송보완층이 형성된 유기발광다이오드표시장치에 관한 것이다.

최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.

이중, 유기발광다이오드표시장치(organic light emitting diode display device: OLED, 이하 유기발광표시장치)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전자 및 정공을 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 유기발광표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 낮은 전압에서(10V이하) 구동이 가능한 바, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.

이때, 유기발광표시장치는 예를 들면, 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 부화소영역 각각에 대응되는 각각 레드, 그린 및 블루 발광물질층을 포함한다.

이하, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 일반적인 유기발광표시장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1)에는 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)이 정의된다.

또한, 각각의 부화소영역(R, G, B) 각각에는 구동트랜지스터(DT)와, 구동트랜지스터(DT)와 연결된 제 1 전극(3)이 형성된다.

제 1 전극(3) 상부에는 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 대응되는 레드, 그린 및 블루 발광물질층(4, 5, 6)이 형성되고, 레드, 그린 및 블루 발광물질층(4, 5, 6) 상부에는 제 2 전극(2)이 형성된다.

여기서, 각각의 부화소영역(R, G, B)에 대응되는 발광물질층(4, 5, 6)을 형성하기 위해서는 각각의 부화소영역(R, G, B)에 대응되는 파인 메탈 마스크(fine metal mask)를 사용해야 한다.

구체적으로, 기판(1) 상부에 레드 부화소영역(R)에 대응되는 파인 메탈 마스크를 위치시켜 레드 발광물질층(4)의 발광물질을 증착하고, 이어서 기판(1) 상부에 그린 부화소영역(G)에 대응되는 파인 메탈 마스크를 위치시켜 그린 발광물질층(5)의 발광물질을 증착한다. 마지막으로 기판(1) 상부에 블루 부화소영역(B)에 대응되는 파인 메탈 마스크를 위치시켜 블루 발광물질층(6)의 발광물질을 증착한다.

다시 말하면, 각각의 부화소영역(R, G, B)에 대응되는 파인 메탈 마스크 3개를 사용함으로써, 각각의 부화소영역(R, G, B)에 대응되는 발광물질층(4, 5, 6)이 형성된다.

이러한 작업은 작은 부화소영역 상부에 대응되는 파인 메탈 마스크를 배치해야 하는 미세한 작업으로서, 제조 공정이 복잡하고 어려운 문제점이 있다.

또한, 각각의 부화소영역(R, G, B) 상부에 파인 메탈 마스크가 허용되는 오차 범위를 넘어서 잘못 배치된 경우, 다른 부화소영역까지 발광물질이 잘못 증착되어 원하지 않는 색이 발광될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 불량품이 증가되어 생산성이 감소된다.

또한, 별개의 챔버에서 각각의 발광물질층(4, 5, 6)을 형성해야 하는 바, 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은, 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 블루공통발광물질층을 형성함으로써, 제조 비용이 감소되고 생산성이 향상된 유기발광다이오드표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 전자정공수송보완층의 두께는 50 내지 150Å이다.

상기 정공수송층과 상기 제 1 전극 사이에 P타입 도펀트를 포함하는 P-정공수송층이 더욱 형성된다.

상기 P타입 도펀트는 하기 화학식(1) 내지 화학식(6)에 표시된 물질 중 어느 하나이다.

화학식(1) 화학식(2)

화학식(3) 화학식(4)

화학식(5) 화학식(6)

상기 제 2 전극과 상기 발광물질층 사이에 전자수송층이 더욱 형성된다.

상기 전자정공수송보완층과 상기 레드 발광물질층 및 상기 그린 발광물질층 사이에 각각 위치하는 레드 보조정공수송층 및 그린 보조정공수송층을 더욱 포함한다.

상기 제 1 전극은 반사전극이고, 상기 제 2 전극은 반투명 전극이며, 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역 각각에서 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 거리는, 제 1 거리, 제 2 거리 및 제 3 거리로 정의되고, 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리 및 상기 제 3 거리는 제 1 거리 > 제 2 거리 > 제 3 거리이다.

상기 제 1 전극은 투명전극이고, 상기 제 2 전극은 반사전극이며, 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역 각각에서 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 거리는, 제 1 거리, 제 2 거리 및 제 3 거리로 정의되고, 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리 및 상기 제 3 거리는 제 1 거리 = 제 2 거리 > 제 3 거리이다.

본 발명에 따른 유기발광표시장치는, 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성되는 블루공통발광물질층을 형성함으로써, 불량품 생산을 줄일 수 있어 생산성이 향상된다.

또한, 파인 메탈 마스크 및 챔버 사용을 줄일 수 있어, 제조 비용이 감소 될 뿐만 아니라, 간소화된 제조 공정으로 인하여 생산성이 향상된다.

또한, 전자정공수송보완층을 블루공통발광물질층 상부에 형성하여, 원치 않는 빛의 발광을 차단함으로써 색감이 우수해진다.

도 1은 일반적인 유기발광표시장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 부화소영역의 단면도의 일예.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도로서, 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 형성된 발광다이오드를 개략적으로 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기발광표시장치에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 부화소영역의 단면도의 일예이다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(110)에는 부화소영역(SP)이 정의된다.

여기서, 기판(110)은 투명한 유리재질로 이루어지거나 또는 유연성이 우수한 투명한 플라스틱이나 또는 고분자 필름으로 이루어진다.

부화소영역(SP)은 예를 들면, 적, 녹 및 청색 빛을 발하는 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)을 포함할 수 있다.

또한, 부화소영역(SP)에는 스위칭 박막트랜지스터(도시하지 않음) 및 구동트랜지스터(DTr)가 형성되며, 구동트랜지스터(DTr)의 드레인전극(136)과 연결되어 제 1 전극(147) 예를 들면 양극이 형성된다.

제 1 전극(147) 상부에는 유기발광층(155)이 형성되며, 유기발광층(155)은 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 대응하여, 서로 다른 패턴을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 차후 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

기판(110)에 있어서 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B) 각각의 구동트랜지스터(DTr)가 형성될 위치에는 폴리실리콘으로 이루어지며 채널을 이루는 제 1 영역(113a), 그리고 제 1 영역(113a) 양 측면에 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성된다. 이때, 반도체층(113)과 기판(110) 사이에는, 예를 들어, 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 절연층(도시하지 않음)이 기판(110) 전면(全面)에 더 형성될 수도 있다. 이러한 절연층을 상기 반도체층 하부에 구비하는 것은 상기 반도체층(113)의 결정화 시 기판(110) 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

또한, 반도체층(113)을 덮으며 게이트절연막(116)이 기판(110) 전면에 형성되고, 게이트절연막(116) 위로는 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 게이트전극(120)이 형성된다.

또한, 게이트절연막(116) 위에는, 스위칭트랜지스터의 게이트 전극(120)과 연결되며 일 방향으로 연장된 게이트배선(도시하지 않음)이 형성된다. 이때, 게이트전극(120)과 게이트배선(도시하지 않음)은 저저항 특성을 갖는 제 1 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

한편, 게이트전극(120)과 게이트배선(도시하지 않음) 위로 기판(110) 전면에 절연물질, 예를 들면, 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성된다. 이때, 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트절연막(116)에는 반도체층의 제 2 영역(113b) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비된다.

또한, 반도체층 콘택홀(125)을 포함하는 층간절연막(123) 상부에는 게이트 배선(도시하지 않음)과 교차하여 부화소영역(SP)을 정의하며, 제 2 금속물질, 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 데이터 배선(도시하지 않음)과, 이와 이격하여 전원배선(도시하지 않음)이 형성된다. 이때, 전원배선(도시하지 않음)은 상기 게이트 배선(도시하지 않음)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(116) 상에 게이트배선(도시하지 않음)과 이격하며 나란하게 형성될 수도 있다.

층간절연막(123) 위에는, 서로 이격되고 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 상기 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며, 상기 데이터 배선(도시하지 않음)과 동일한 제 2 금속물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성된다.

이때, 순차 적층된 반도체층(113)과, 게이트절연막(116), 게이트전극(120), 층간절연막(123)은, 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 함께 구동트랜지스터(DTr)를 이룬다.

여기서, 도시하지는 않았으나 구동트랜지스터(DTr)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭트랜지스터도 기판(110) 상에 형성된다.

한편, 구동트랜지스터(DTr) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(136)을 노출시키는 드레인콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성된다.

또한, 보호층(140) 위로는 구동트랜지스터(DTr)의 드레인전극(136)과 드레인콘택홀(143)을 통해 접촉되며, 제 1 전극(147)이 형성된다.

다음, 제 1 전극(147) 위로 부화소영역(SP)의 경계에는 절연물질 특히 유기절연물질, 예를 들면, 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드 수지 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 뱅크(150)가 형성된다. 이때 뱅크(150)는 부화소영역(SP)을 둘러싸는 형태로 상기 제 1 전극(147)의 가장자리와 중첩하도록 형성될 수 있다.

또한, 뱅크(150)로 둘러싸인 부화소영역(SP) 내의 제 1 전극(147) 위로는 유기발광층(155)이 형성된다.

또한, 유기발광층(155)을 구성하는 블루공통발광물질층(BCL)과 전자정공수소보완층(250)이 기판(110) 전면에 형성된다. 다시 말하면, 유기발광층(155)으로부터 더욱 연장되어 형성되는데, 이에 대해서는 차후 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

유기발광층(155)과 뱅크(150)의 상부에는 제 2 전극(158)이 형성된다.

이때, 제 1 전극(147)과 유기발광층(155) 및 제 2 전극(158)은 발광다이오드(E)를 이룬다.

<제 1 실시예>

이하, 도 3을 더욱 참조하여, 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 형성된 발광다이오드(도 2의 E)의 제 1 실시예에 대해서 보다 상세하게 살펴본다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도로서, 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 형성된 발광다이오드(도 2의 E)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 기판(110)에는 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)이 정의된다.

또한, 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B) 각각은, 제 1 전극(147) 및 제 2 전극(158)과, 그리고 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이에 형성되는 유기발광층(155)을 포함한다.

구체적으로, 제 1 전극(147)은 기판(110) 상부에 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B) 각각에 대응하여 형성된다.

여기서, 제 1 전극(147)은 반사전극으로서, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr) 또는 이들을 함유하는 합금 등과 같은 반사형 금속층과, 반사형 금속층 상부에 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 또는 AZO(Al2O3 doped ZnO)와 같이 일함수가 높은 물질로 이루어지는 투명 도전성 물질층을 포함한다.

제 2 전극(158)은 반투명 전극으로서, 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금(Mg:Ag)으로 이루어질 수 있으며, 또는 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt) 또는 크롬(Cr) 등의 금속이나 이러한 금속을 함유하는 합금일 수 있다.

이때, 제 2 전극(158)은 예를 들면 5% 이상의 반사율과 50%의 투과율을 달성할 수 있는 두께를 가지는 것이 바람직하다.

제 1 전극(147)은 빛을 반사시키는 반사전극의 역할을 하고, 제 2 전극(158)은 빛의 일부를 통과시키고, 일부를 반사시키는 반투명전극의 역할을 한다.

이에 따라, 유기발광층(155)으로부터 방출된 빛의 일부는 제 2 전극(158)을 통과하여 외부로 출사되고, 유기발광층(155)으로부터 방출된 빛의 일부는 제 2 전극(158)을 통과하지 못하고, 다시 제 1 전극(147)으로 돌아간다.

다시 말하면, 반사층으로 작용하는 제 1 전극(147)과 제 2 전극(158) 사이에서 빛은 반복적인 반사가 일어나게 되는데, 이와 같은 현상을 마이크로 캐버티(micro cavity) 현상이라 한다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 빛의 광학적 공진(resonance) 현상을 이용하여, 광효율을 증가시키고 발광다이오드(E)의 발광 순도를 조율한다.

이때, 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B) 각각의 유기발광층(155)에서 방출되는 빛의 파장이 다르기 때문에, 제 1 전극(147)과 제 2 전극(158) 사이의 거리로 정의되는 마이크로 캐버티의 두께를 달리하게 된다.

구체적으로, 레드 부화소영역(R)에서 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 거리를 제 1 거리(d1), 그린 부화소영역(G)에서 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 거리를 제 2 거리(d2), 블루 부화소영역(B)에서 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 거리를 제 3 거리(d3)로 정의 할 때, 파장이 가장 긴 적색 빛을 방출하는 레드 부화소영역(R)의 제 1 거리(d1)가 가장 큰 값을 가지고, 파장이 가장 짧은 청색 빛을 방출하는 블루 부화소영역(B)의 제 3 거리(d3)가 가장 짧은 값을 가진다. 즉, 제 1 거리(d1) > 제 2 거리(d2) > 제 3 거리(d3)가 된다. 이와 같이 제 1 거리(d1), 제 2 거리(d2) 및 제 3 거리(d3)를 조절하기 위하여, 레드 부화소영역(R)에는 레드 보조정공수송층(R’HTL, 221)이 형성되며, 그린 부화소영역(G)에는 그린 보조정공수송층(G’HTL, 222)이 형성된다.

한편, 도시되지는 않았으나, 제 2 전극(158) 상부에는 광 추출 효과를 증가시키기 위한 캡핑층(capping layer)이 더욱 형성될 수 있다.

유기발광층(155)은 순차적으로 적층 된 P-정공수송층(P-HTL, 210)과, 정공수송층(hole transporting layer: HTL, 220)과, 레드 및 그린 발광물질층(231, 232) 및 블루공통발광물질층(233)을 포함하는 발광물질층(230)과, 전자수송층(240)을 포함한다.

또한, 유기발광층(155)은, 레드 발광물질층(231) 하부에 형성된 레드 보조정공수송층(221)과, 그린 발광물질층(232) 하부에 형성된 그린 보조정공수송층(222)을 포함한다.

또한, 유기발광층(155)은, 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 공통으로 형성되며, 블루공통발광물질층(233) 상부에 위치하는 전자정공수송보완층(250)을 포함한다.

이하, 각각에 대해서 살펴보면, 먼저 순차적으로 적층 된 P-정공수송층(210)과 정공수송층(220)은 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 공통으로 형성되어, 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 한다.

여기서, P-정공수송층(210)은 예를 들면 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N’-diphenyl benzidine), TPD(N, N’-bis-(3-methylphenyl)-N, N’-bis(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4, 4’, 4″-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지며, 정공의 수송을 보다 원활하게 하기 위해서, P-타입 도펀트(dopant)가 도핑(doping) 된다.

여기서, P-타입 도펀트는 예를 들면, 루모(LUMO: lowest unoccupied molecular orbital) 레벨(level)이 -5eV이하이며, 분자량이 76이상인 유기화합물이 될 수 있다.

보다 구체적인 예는, 화학식(1) 내지 화학식(6)으로 표현될 수 있는 물질이 될 수 있다.

화학식(1) 화학식(2)

화학식(3) 화학식(4)

화학식(5) 화학식(6)

정공수송층(220)은 예를 들면 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N’-diphenyl benzidine), TPD(N, N’-bis-(3-methylphenyl)-N, N’-bis(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4, 4’, 4″-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어 질 수 있다.

발광물질층(230) 상부의 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 공통으로 형성되는 전자수송층(240)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 한다.

한편, 도시하지는 않았으나, P-정공수송층(210) 하부에는 정공의 주입을 원활하게 하기 위하여 정공주입층이, 전자수송층(ETL, 240) 상부에는 전자의 주입을 원활하게 하기 위하여 전자주입층이 더욱 형성될 수 있다.

발광물질층(230)은, 레드 발광물질층(R-EML, 231)과, 그린 발광물질층(G-EML, 232)과, 블루공통발광물질층(BCL, 233)을 포함한다.

구체적으로, 블루공통발광물질층(BCL, 233)은 정공수송층(220) 상부에 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 공통으로 형성된다.

다시 말하면, 블루공통발광물질층(233)은 기판(110) 전면에 형성된다. 이에 따라, 블루공통발광물질층(233)을 형성하기 위한 별개의 마스크를 사용하지 않을 수 있어, 제조 비용이 감소되고 생산성이 향상된다.

여기서, 블루공통발광물질층(233)의 발광물질은 예를 들면 형광 물질이 될 수 있다.

레드 및 그린 발광물질층(231, 232)은 블루공통발광물질층(233) 상부에 위치하며, 레드 및 그린 부화소영역(R, G) 각각에 형성된다.

여기서, 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)의 발광물질은 예를 들면 인광물질이 될 수 있다.

이와 같이, 예를 들어 블루공통발광물질층(233)을 형광물질로, 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)을 인광물질로 구성하는 이유는, 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에서 청색 빛의 발광 정도를 달리하기 위함이다.

구체적으로, 전자정공수송보완층(250)은 예를 들면 바이폴라 특성을 가진 인광 물질로 이루어진다(이에 대해서는 차후에 보다 상세하게 설명한다). 이 경우, 블루 부화소영역(B)에서는 전자정공수송보완층(250)을 통과한 전자가 블루공통발광물질층(233)으로 쉽게 도달되어 청색 빛의 발광 효율이 좋아진다.

반면에, 레드 및 그린 부화소영역(R, G)에서는 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)의 발광물질을 인광 물질로 하였는바, 전자는 인광 물질에 의해 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)에 더욱 오래 머무르게 된다. 이에 따라, 전자는 블루공통발광물질층(233)으로 쉽게 도달하지 못한다. 그러나 전자정공수송보완층(250)을 통과한 정공은 전자정공수송보완층(250)에 의해 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)으로 쉽게 도달한 바, 레드 및 그린 발광물질층(R, G) 각각에서 적색 및 녹색 빛을 발광하게 되고 청색 빛의 발광은 억제된다.

한편, 레드 발광물질층(231) 및 그린 발광물질층(232) 각각의 하부에 형성된 레드 보조정공수송층(221)과 그린 보조정공수송층(222)은 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 거리를 조절하여, 마이크로 캐버티를 구현한다.

이하, 전자정공수송보완층(250)에 대해서 살펴본다.

전자정공수송보완층(250)은 블루공통발광물질층(233) 상부에 위치하여 레드, 그린 및 블루 부화소영역(R, G, B)에 공통으로 형성된다.

다시 말하면, 전자정공수송보완층(250)은 기판(110) 전면에 형성된다. 이에 따라, 전자정공수송보완층(250)을 형성하기 위한 별개의 마스크를 사용하지 않을 수 있어, 제조 비용이 감소되고 생산성이 향상된다.

여기서, 블루공통발광물질층(233) 상부에 전자정공수송보완층(250)을 형성하는 이유는, 레드 및 그린 부화소영역(R, G)에서 청색 발광을 억제하고 정공이 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)에 원활하게 수송될 수 있도록 하여 적색 및 녹색이 효율적으로 발광할 수 있도록 하기 위함이다.

구체적으로, 전자수송층(240)을 통과한 전자의 일부가 블루공통발광물질층(233)에 수송되는 것을 제한함으로써 블루공통발광물질층(233)의 청색 발광을 일부 제한한다.

이에 따라, 블루공통발광물질층(233)의 청색의 효율 예를 들면 휘도는 원래 구현하고자 하는 휘도보다 낮아진다.

반면에, 블루공통발광물질층(233)을 통과한 정공은 전자정공수송보완층(250)에 의해 효율적으로 레드 및 블루 발광물질층(231, 233)에 도달할 수 있는 바, 적색 및 녹색의 색감에는 변화가 거의 나타나지 않는다.

따라서, 블루공통발광물질층(233)에서 발광되는 청색 발광은 레드 및 그린 부화소영역(R, G)의 적색 및 녹색 발광에 아주 미세한 영향을 미쳐, 적색 및 녹색 발광의 색감 변화는 거의 나타나지 않으며, 적색 및 녹색의 색감 변화가 나타나더라도 그 값은 미세하여 시청자는 인지하지 못한다. 즉, 화질에는 영향을 미치지 않는다.

또한, 블루 부화소영역(B)에서는 청색은 낮은 휘도를 가지게 되나, 마찬가지로 이러한 낮아진 휘도는 시청자가 거의 인지하지 못하는 바 화질에는 영향을 미치지 않는다.

한편, 블루공통발광물질층(233)의 수명은 연장된다. 이는, 발광다이오드(도 2의 E)는 전류가 흐르면서 구동되는 것으로서, 높은 전류가 흐를 경우 발광 효율은 우수해지나 그 만큼 수명은 감소된다. 다시 말하면, 유기발광층(155)에는 허용될 수 있는 총 전류 양이 정해져 있으며, 높은 전류가 흐른다는 것은 그 만큼 많은 양의 전류가 유기발광층(155)에 흐르는 것을 의미하는 바, 유기발광층(155)이 수명은 단축된다.

이때, 본 발명의 제 1 실시예에서는 전자정공수송보완층(250)이 블루공통발광물질층(233)에 도달하는 전자의 양을 제한하여, 블루공통발광물질층(233)에는 일반 발광다이오드보다 낮아진 전류가 흐르게 되는 바, 블루공통발광물질층(233)의 수명이 연장된다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드(E)는 일반적인 발광다이오드의 색감은 유지하면서, 수명이 연장된 블루공통발광물질층(233)을 제공한다.

이를 위하여, 전자정공수송보완층(250)은 예를 들면, 전자 수송 능력과 정공 수송능력을 모두 가진 바이폴라(bipolar) 특성을 가지며, 전자 및 정공 이동도가 10-7m/V?s인 인광 물질이 될 수 있다.

또한, 인광 물질의 T1 레벨(level)은 예를 들면, 2.7eV 이상이다. 여기서, T1 레벨은 인광 물질의 삼중항 상태(triplet state)의 에너지 레벨을 나타낸다.

구체적으로, 인광 물질은 들뜬 상태(일중항 상태: singlet state)에서 바로 바닥 상태(ground state)로 전이 되면서 발광하는 형광 물질과 달리, 들뜬 상태에서 준안정상태 즉, 삼중항 상태로 전이 되고, 삼중항 상태에서 바닥 상태로 전이되면서 빛을 발광한다.

다시 말하면, T1 레벨은 삼중항 상태인 인광 물질의 에너지 레벨을 나타낸다.

이때, 인광 물질의 T1 레벨이 예를 들면, 2.7eV 이상인 이유는, 전자정공수송보완층(250)이 정공 수송을 원활하게 하도록 할 뿐만 아니라, 전자정공수송보완층(250)에서 원하지 않는 빛의 발광을 방지하기 위함이다.

구체적으로, 인광 물질의 T1 레벨이 2.7eV 미만인 경우, T1 레벨의 값이 작기 때문에 인광물질은 준안정상태에서 쉽게 바닥상태로 전이 됨으로써 정공수송 능력을 상실하게 한다.

다시 말하면, 인광 물질의 T1레벨이 낮을 경우, 전자와 정공은 전자정공수송보완층(250)에서 서로 결합하게 되고, 이에 따라 정공이 레드 및 그린 발광층(231, 232)으로 수송되지 못할 뿐만 아니라 전자정공수송보완층(250)에서 원하지 않는 빛이 발광하게 된다.

반면, 인광 물질의 T1 레벨이 예를 들면, 2.7eV이상인 경우, 준에너지상태의 인광물질은 들뜬 상태로 전이가 쉽게 일어날 수 있다. 이에 따라 인광물질은 발광하지 않게 될 뿐만 아니라 정공 수송 능력을 여전히 보유할 수 있게 된다.

한편, 전자정공수송보완층(250)의 두께는 50 내지 150Å으로 하는 것이 바람직하다.

이는, 전자정공수송보완층(250)의 두께가 50Å 미만인 경우, 그 두께가 너무 얇아 전자정공수송보완층(250)에 의해 블루공통발광물질층(233)에 도달하는 전자를 억제하지 못하기 때문이다. 반면, 전자정공수송보완층(250)의 두께가 150Å 초과인 경우, 그 두께가 너무 두꺼워 전자정공수송보완층(250)에 의해 정공이 레드 및 그린 발광물질층(231, 232)으로 수송되는 것을 차단하기 때문이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 블루 부화소영역에만 형성되는 블루발광물질층(도 1의 6 참조)을 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성한다. 즉, 기판 전면에 형성한다.

이에 따라, 블루 부화소영역에만 정격화된 파인 메탈 마스크(fine metal mask) 사용을 제거 할 수 있을 뿐만 아니라, 블루발광물질층(도 1의 6 참조)을 증착하기 위한 별개의 챔버 사용을 제거할 수 있다. 따라서 제조 비용이 감소된다.

또한, 파인 메탈 마스크를 사용하여 부화소영역 각각에 대응되는 발광물질층을 형성하기 위한 제조 과정에서 빈번히 발생하던 불량을 개선할 수 있는 바, 생산성이 향상된다.

또한, 전자정공수송보완층이 형성되어 블루공통발광물질층의 청색 발광을 일부 제한할 수 있어, 색감은 그대로 유지되면서 수명은 연장된 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.

<제 2 실시예>

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드(도 2의 E)에 대해서 살펴본다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드(도 2의 E)의 단면도이다.

먼저, 제 1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략하며, 동일한 도면 부호를 사용한다.

제 1 실시예에서는 제 1 전극(도 3의 147)을 반사전극으로 구성하고, 제 2 전극(도 3의 158)을 반투명 전극으로 구성하여 마이크로 캐버티를 이용한 유기발광다이오드에 관한 것이었으나, 제 2 실시예에서는 이에 한정되지 않는다.

즉, 블루공통발광물질층(233) 및 전자정공수송보완층(250)은 마이크로 캐버티를 이용하지 않는 발광다이오드에도 적용될 수 있으며, 이 경우 레드 및 그린 보조정공수송층(도 3의 221, 222)은 생략될 수 있다.

이때, 레드 부화소영역(R)의 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 제 1 거리(d1)는 그린 부화소영역(G)의 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 제 2 거리(d2)와 같으며, 블루 부화소영역(B)의 제 1 및 제 2 전극(147, 158) 사이의 제 3 거리(d3)보다는 크다.

한편, 제 1 전극(147)을 투명 전극 또는 반투명 전극으로 제 2 전극(158)을 반사전극으로 구성하여 전면발광뿐만 아니라 배면 발광에도 적용될 수 있다.

한편, 제 1 및 제 2 실시예에서는 전면 발광 및 배면 발광을 일예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 양면 발광에도 적용될 수 있다.

본 발명은 한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

147: 제 1 전극 158: 제 2 전극 210: P-정공수송층
220: 정공수송층 230: 발광물질층 240: 전자수송층
250: 전자정공수송보완층

Claims

레드, 그린 및 블루 부화소영역이 정의되는 기판과;
상기 기판 상부에 위치하며 서로 마주보는 제 1 전극 및 제 2 전극과;
상기 제 1 전극 상부에 위치하는 정공수송층과;
상기 정공수송층 상부에 위치하며 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성되는 블루공통발광물질층과, 상기 블루공통발광물질층 상부에 위치하고 상기 레드 및 그린 부화소영역 각각에 대응되는 레드 및 그린 발광물질층을 포함하는 발광물질층과;
상기 블루공통발광물질층 전면에 형성되며, 상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역에 공통으로 형성되고, 제 1 물질로 구성되는 전자정공수송보완층
을 포함하고,
상기 제 1 물질은 인광물질로서 바이폴라 특성을 가지며, T1레벨이 2.7eV이상인 유기발광다이오드표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전자정공수송보완층의 두께는 50 내지 150Å인 유기발광다이오드표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정공수송층과 상기 제 1 전극 사이에 P타입 도펀트를 포함하는 P-정공수송층이 더욱 형성된 유기발광다이오드표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 P타입 도펀트는 하기 화학식(1) 내지 화학식(6)에 표시된 물질 중 어느 하나인 유기발광다이오드표시장치.

화학식(1) 화학식(2)

화학식(3) 화학식(4)

화학식(5) 화학식(6)
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극과 상기 발광물질층 사이에 전자수송층이 더욱 형성된 유기발광다이오드표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전자정공수송보완층과 상기 레드 발광물질층 및 상기 그린 발광물질층 사이에 각각 위치하는 레드 보조정공수송층 및 그린 보조정공수송층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 반사전극이고, 상기 제 2 전극은 반투명 전극이며,
상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역 각각에서 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 거리는, 제 1 거리, 제 2 거리 및 제 3 거리로 정의되고,
상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리 및 상기 제 3 거리는 제 1 거리 > 제 2 거리 > 제 3 거리인 유기발광다이오드표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 투명전극이고, 상기 제 2 전극은 반사전극이며,
상기 레드, 그린 및 블루 부화소영역 각각에서 상기 제 1 및 제 2 전극 사이의 거리는, 제 1 거리, 제 2 거리 및 제 3 거리로 정의되고,
상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리 및 상기 제 3 거리는 제 1 거리 = 제 2 거리 > 제 3 거리인 유기발광다이오드표시장치.