KR100751366B1 - 백색-발광 유기 발광 소자 및 이를 구비한 평판 표시 장치 - Google Patents

백색-발광 유기 발광 소자 및 이를 구비한 평판 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 적어도 발광층을 포함하는 유기층을 구비하고, 상기 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층을 포함하며, 애노드, 제1발광층, 제2발광층 및 캐소드가 순서대로 배열된 백색-발광 유기 발광 소자, 이를 포함한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시 장치에 관한 것이다. 상기 백색-발광 유기 발광 소자는 매우 우수한 전기적 특성을 가지며, 특히 구동 전압 및/또는 전류 밀도 변화에 관계없이 우수한 색좌표를 유지할 수 있다.

Description

백색-발광 유기 발광 소자 및 이를 구비한 평판 표시 장치{An white organic light emitting device and a flat display device comprising the same}
도 1a 및 1b는 각각, 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 종래의 백색-발광 유기 발광 소자의 전압-전류 밀도 그래프를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 종래의 유기 발광 소자의 전압-휘도 그래프를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 종래의 유기 발광 소자의 전압-전류 효율 그래프를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 종래의 유기 발광 소자의 전압-전력 효율 그래프를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 종래의 유기 발광 소자의 전압-외부 양자 효율 그래프를 나타낸 것이고,
도 7a는 종래의 백색-발광 유기 발광 소자의 색좌표를 나타낸 그래프이고,
도 7b는 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예의 색좌표를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 백색-발광 유기 발광 소자, 이를 포함한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함한 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함한 제2발광층을 포함한 백색-발광 유기 발광 소자, 이를 포함한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시 장치에 관한 것이다. 상기 백색-발광 유기 발광 소자는 우수한 전기적 특성, 특히 구동 전압 및/또는 전류 밀도 변화에 관계없이 우수한 색좌표를 유지할 수 있다.
유기 발광 소자는, 형광 또는 인광 유기막에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 소자로서, 경량이며, 부품이 간소하고 제작 공정이 비교적 간단한 구조를 갖고 있다. 또한 고화질 구현이 가능하며, 광시야각을 확보할 수 있으며, 동영상을 완벽하게 구현할 수 있다. 아울러, 고색순도 구현, 저소비전력, 저전압 구동이 가능하여, 휴대용 전자 기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
이 중, 백색광을 방출하는 백색-발광 유기 발광 소자는 액정 표시 장치 등과 같은 각종 전기 장치의 광공급원으로서 백라이트 유니트로 이용될 수 있다. 또는, 컬러 필터 등과 함께 사용됨으로써 풀 컬러 평판 표시 장치로도 이용될 수 있다. 이와 같은 백색-발광 유기 발광 소자는 예를 들면 미국 특허 제6,627,333호에 개시 되어 있다.
그러나, 종래의 백색-발광 유기 발광 소자는 휘도, 전류 밀도, 전력 효율, 색좌표 등과 같은 전기적 특성에 있어서 만족할 만한 특성을 갖추지 못하였다. 특히, 구동 전압 및/또는 전류 밀도의 변화에 따라 색좌표가 변화되었는 바, 이는 백색-발광 유기 발광 소자가 사용되는 각종 전기 장치의 신뢰성을 저하시킬 수 있어, 이의 개선이 요구된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 휘도, 전류 밀도, 전력 효율, 색좌표 등과 같은 전기적 특성은 물론, 구동 전압 및/또는 전류 밀도의 변화에 관계없이 우수한 색좌표를 유지할 수 있는 백색-발광 유기 발광 소자, 이를 포함한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제1태양은, 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 적어도 발광층을 포함하는 유기층을 구비하고, 상기 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층을 포함하며, 애노드, 제1발광층, 제2발광층 및 캐소드가 순서대로 배열된 백색-발광 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제2태양은, 전술한 바와 같은 백색-발광 유기 발광 소자를 포함한 백라이트 유니트를 제공한다.
상기 본 발명의 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제3태양은, 전술한 바와 같은 백색-발광 유기 발광 소자를 구비한 평판 표시 장치를 제공한다.
상기 백색-발광 유기 발광 소자는 우수한 전기적 특성을 가지며, 특히 구동 전압 및/또는 전류 밀도의 변화에 관계없이 우수한 색좌표를 유지할 수 있는 바, 이를 이용하면 신뢰성이 향상된 백라이트 유니트 및/또는 평판 표시 장치를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자는, 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 적어도 발광층을 포함하는 유기층을 구비하되, 상기 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층을 포함한다. 이 때, 상기 백새-발광 유기 발광 소자는, 애노드, 제1발광층, 제2발광층 및 캐소드가 순서대로 배열되어 있다. 즉, 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층은 정공을 공급하는 전극인 애노드 측에 배치되고, 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층은 전자를 공급하는 전극인 캐소드 측에 배치된다.
상기 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자는 전술한 바와 같은 순서대로 제1발광층 및 제2발광층을 구비함으로써, 애노드로부터 공급된 정공 및 캐소 드로부터 공급된 전자가 재결합(recombination)하여 광이 생성되는 영역이 상기 제1발광층과 제2발광층 사이의 계면에 고정될 수 있다. 이로써, 전류 밀도, 휘도, 전력 효율 등이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 구동 전압 및/또는 전류 밀도 변화에 따른 색좌표 이동이 실질적으로 일어나지 않아, 우수한 색좌표를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
상기 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트는 카바졸계 화합물 및 플루오렌계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트가 알루미늄-함유 착물, 안트라센-함유 화합물 및 트리아진-함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 본 발명을 따르는 제1발광층에 사용될 수 있는, 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트는 예를 들어, 카바졸 디메틸바이페닐(carbazole dimethylbiphenyl : CDBP) 및 카바졸 바이페닐(carbazole biphenyl : CBP)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 CDBP의 경우, 정공 이동도는 약 1×10-6cm2/Vs이며, 전자 이동도는 상기 정공 이동도보다 낮은 것으로 예측되는 물질(통상적으로, 카바졸 그룹을 갖는 화합물은 전자 이동도가 정공 이동도보다 낮음)이다.
또한, 본 발명을 따르는 제2발광층에 사용될 수 있는, 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트는 예를 들어, 바이페녹시-바이(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (biphenoxy-bi(8-quinolinolato)aluminium : Balq) 및 바소쿠포린(bathocuporine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 Balq의 경우, 전자 이동도는 약 1×10-6cm2/Vs이며, 정공 이동도는 상기 전자 이동도보다 낮은 것으로 예측되는 물질이다.
상기 제1발광층 및 제2발광층의 각각의 두께는, 각 층을 이루는 물질의 종류에 따라 상이하나, 약 0.2nm 내지 25nm의 범위에서 선택될 수 있다. 각 발광층의 두께가 각각 0.2nm 미만인 경우, 만족스러운 정도의 효율 및 휘도 향상 효과를 얻을 수 없고, 각 발광층의 두께가 각각 25nm를 초과할 경우, 구동 전압이 상승할 수 있다.
상기 제1발광층 및 제2발광층은 전술한 바와 같은 제1호스트 및 제2호스트 외에, 도펀트를 포함한다. 이 때, 제1발광층 및 제2발광층에 각각 포함되는 도펀트는 백색광을 방출할 수 있는 조합이라면, 공지된 도펀트 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 이 때, 도펀트의 함량은 호스트 100중량부 당 0.01중량부 내지 15중량부일 수 있다. 또한, 상기 도펀트로서는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 모두 사용할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
보다 구체적으로, 적색 도펀트로는, 예를 들면, 루브렌, DCJTB, Irpq3(트리스(1-페닐퀴놀린)이리듐 : tris(1-phenylquinoline)iridium) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006009900671-pat00001
한편, 녹색 도펀트로는, 예를 들면, 쿠마린계 물질, Irppy3(트리스(2-페닐피리딘)이리듐 : tris(2-phenylpyridine) iridium) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 쿠마린계 물질의 예로는 C314S, C343S, C7, C7S, C6, C6S, C314T, C545T(10-(2-벤조티아졸일)1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴졸리진-11-온 : 10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[6,7,8-ij]-quinolizin-11-one) 등이 있다.
Figure 112006009900671-pat00002
Figure 112006009900671-pat00003
Figure 112006009900671-pat00004
Figure 112006009900671-pat00005
Figure 112006009900671-pat00006
Figure 112006009900671-pat00007
Figure 112006009900671-pat00008
Figure 112006009900671-pat00009
청색 도펀트로는, 예를 들면, 하기 화학식으로 표시되는 Spiro-DPVBi, Flrpic, CzTT, Anthracene, TPB, PPCP, DST, TPA, OXD-4, BBOT, AZM-Zn, 화합물 (A), TBPe(테트라(t-부틸)페릴렌 : tetra(t-butyl)perylene) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006009900671-pat00010
Figure 112006009900671-pat00011
Figure 112006009900671-pat00012
Figure 112006009900671-pat00013
Figure 112006009900671-pat00014
본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억제층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기층은 정공 수송층 및 전자 수송층을 더 포함할 수 있는데, 이 때, 도 1a에 도시된 바와 같이, 애노드, 정공 수송층, 제1발광층, 제2발광층, 전자 수송층 및 캐소드이 순서대로 배열된다. 또 다른 예로서, 상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층 및 전자 수송층을 더 포함할 수 있는데, 이 때, 도 1b에 도시된 바와 같이, 애노드, 정공 주입층, 정공 수송층, 제1발광층, 제2발광층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 캐소드가 순서대로 배열된다.
이하, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 일 구현예의 제조 방법을 도 1b에 도시된 유기 발광 소자를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저 기판 상부에 애노드를 형성한다. 여기에서, 기판으로는 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성 등을 고려하여, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등을 다양하게 사용할 수 있다. 상기 애노드는 전도성이 우수한 금속, 예를 들면, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 칼슘(Ca)-알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-ITO, ITO, IZO 등을 이용하여 투명 전극으로 구비될 수 있다. 또는, 상기 애노드는, 전술한 바와 같이 전도성이 우수한 금속을 이용하여 반사 전극으로도 구비될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
다음으로, 상기 애노드 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 공지된 다양한 방법을 이용하여 정공 주입층(HIL)을 형성할 수 있다.
진공증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착온도 100 내지 500℃, 진공도 10-8 내지 10-3torr, 증착속도 0.01 내지 100Å/sec 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
스핀코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
상기 정공 주입층을 이루는 물질은 공지된 정공 주입 물질 중에서 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 상기 정공 주입 물질의 구체적인 예로서, 구리 프탈로시아닌(Copper phthalocyanine : CuPc) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA, m-MTDATA, Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층의 두께는 5nm 내지 150nm일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 5nm 미만인 경우 정공 주입 특성이 저하될 수 있고, 상기 정공 주입층의 두께가 150nm를 초과할 경우, 구동 전압이 상승할 수 있기 때문이다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 정공 수송층을 이루는 물질은 공지된 정송 수송 물질 중에서 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 상기 정공 수송 물질의 구체적인 예로서, 1,3,5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-비스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐 아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민)(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB) 또는 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-(4-butylphenyl-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamin) (PFB) 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006009900671-pat00015
상기 정공 수송층의 두께는 5nm 내재 150nm일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 5nm 미만인 경우 정공 수송 특성이 저하될 수 있고, 상기 정공 수송층의 두께가 150nm를 초과할 경우, 구동 전압이 상승할 수 있기 때문이다.
이어서, 상기 정공 수송층 상부에 전술한 바와 같이, 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층을 차례로 형성한다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다. 상기 발광층들의 두께 및 이들에 포함된 물질의 예는 전술한 바를 참조한다.
상기 제2발광층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 억제층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 억제층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
이 때 사용하는 정공 억제층용 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물 보다 높은 이온화 퍼텐셜을 가져야 하며 대표적으로 비페녹시-비(8-퀴놀리노라토)알루미늄(biphenoxy-bi(8-quinolinolato) aluminum : Balq), bathocuproine(BCP), tris(N-arylbenzimidazole)(TPBI)등이 사용된다.
정공 억제층의 두께는 1nm 내지 10nm일 수 있다. 상기 정공 억제층의 두께가 1nm 미만인 경우에는 정공 억제 효과가 미미할 수 있고, 10nm를 초과하는 경우에는 구동전압이 상승될 수 있기 때문이다.
상기 정공 억제층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 전자 수송층(ETL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용 하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다. 전자 수송 물질은 특별히 제한되지는 않으며 Alq3 등을 이용할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 10nm 내지 40nm일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 10nm 미만인 경우에는 전자 수송 속도가 과도하여 전하균형이 깨질 수 있으며, 40nm를 초과하는 경우에는 구동전압 상승될 수 있다는 문제점이 있기 때문이다.
상기 전자 수송층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 전자 주입층(EIL)을 선택적으로 더 형성할 수 있다(도 1b 중 편의상 미도시). 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 전자 주입층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 BaF2, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006009900671-pat00016
상기 전자 주입층의 두께는 0.2nm 내지 10nm일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 0.2nm 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서 역할을 못할 수 있 고, 상기 전자 주입층의 두께가 10nm를 초과하는 경우에는 구동전압이 높아질 수 있다는 문제점이 있기 때문이다.
이어서, 상기 전자 주입층 상부에 캐소드를 형성함으로써 유기 발광 소자가 완성된다.
상기 캐소드는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 칼슘(Ca)-알루미늄(Al) 등을 박막으로 형성함으로써 반사 전극으로 형성될 수 있다. 또는, 도전성이 우수한 투명한 금속 산화물인 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO)등이 이용하여 투명 전극으로 구비될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
이상, 본 발명의 백색-발광 유기 발광 소자의 일 구현예 및 그 제조 방법을 도 1b를 참조하여 설명하였으나, 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 구조는 도 1b에 도시된 바와 같은 구조에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자는 백라이트 유니트에 포함될 수 있다. 또는, 각종 평판 표시 장치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 백색-발광 유기 발광 소자는 백라이트 유니트로서 이용되어, 액정 표시 장치 등에 구비될 수 있다. 또는, 컬러 필터와 함께 풀 컬러 표시 장치에 구비될 수도 있는 등, 다양한 전기 장치에 사용가능하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예
하기 구조를 갖는 소자를 제조하였다: 애노드(ITO)/HIL (CuPc) 60nm/HTL (NPD) 30nm/청색 EML (CDBP+5wt% FIrpic) 25nm/적색 EML (Balq+10wt% Irpq3) 5nm/HBL (Balq) 5nm/ETL (Alq3) 20nm/캐소드(Al). 상기 소자의 청색 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 호스트를, 적색 발광층은 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 호스트를 포함한다.
먼저, 투과형 애노드로서 15Ω/cm2 (1000Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 아세톤 이소프로필 알콜과 순수물 속에서 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 애도느 상부에 정공 주입 물질인 CuPc를 증착시켜 60nm 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPD를 증착시켜 30nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 CDBP(SDI 자체 합성) 및 청색 도펀트인 FIrpic(SDI 자체 합성)를 증착(이 때, CDBP 100중량부 당 FIrpic가 5중량부 포함되도록 함)시켜 25nm 두께의 청색 발광층을 형성한 다음, 상기 청색 발광층 상부에 Balq(Aldrich 사 제품) 및 Irpq3(SDI 자체 합성)를 증착(이 때, Balq 100중량부 당 Irpq3가 10중량부 포함되도록 함)시켜 5nm 두께의 적색 발광층을 형성하였다.
상기 적색 발광층 상부에 Balq를 증착시켜 5nm 두께의 정공 억제층을 형성한 다음, 상기 정공 억제층 상부에 Alq3를 증착시켜 20nm 두께의 전자 수송층을 형성한 후, Al을 증착시켜 캐소드를 형성하여, 백색-발광 유기 발광 소자를 완성하였다. 이를 샘플 1이라 한다.
비교예 A
상기 실시예 1 중, 적색 발광층 중 호스트로 Balq 대신 CBP를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 다음과 같은 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다: 애노드(ITO)/HIL (CuPc) 60nm/HTL (NPD) 30nm/청색 EML (CDBP+5wt% FIrpic) 25nm/적색 EML (CBP+10wt% Irpq3) 5nm/HBL (Balq) 5nm/ETL (Alq3) 20nm/캐소드(Al). 이를 샘플 A라 한다.
평가예
상기 샘플 1 및 A의 전류 밀도, 휘도, 전류 효율, 전력 효율, 외부 양자 효율을 평가하여 도 2 내지 6에 각각 나타내었다. 한편, 샘플 A의 색좌표는 도 7a에, 샘플 1의 색좌표는 도 7b에 각각 나타내었다. 전류밀도, 휘도, 전류효율, 전력효율, 외부 양자 효율 및 색좌표 평가에는 PR650 (Spectroscan) Source Measurement Unit.를 이용하였다.
도 2 내지 6을 참조하면, 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자가 종래의 백색-발광 유기 발광 소자에 비하여 우수한 전기적 특성을 나타냄을 알 수 있다.
한편, 도 7a 중, 다양한 구동 전압에 따른 색좌표들은 적색 점들로 표시되어 있는데, 상기 적색 점들은 비교적 넓은 범위로 퍼져 있는 바, 샘플 A는 구동 전압 변화에 따라 색좌표의 컬러 산포가 큰 것을 알 수 있다. 반면, 도 7b의 적색 점들은 도 7a의 적색 점들보다 좁은 범위 내에서 존재하는 것을 알 수 있는 바, 본 발명을 따르는 샘플 1은 종래의 샘플 A에 비하여 구동 전압 변화에 따라 색좌표가 거의 변하지 않음을 알 수 있다. 이로써, 본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자는 구동 전압 변화에 관계없이 우수한 색좌표를 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명을 따르는 백색-발광 유기 발광 소자의 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 호스트를 포함하는 제2발광층을 포함하는 바, 우수한 전기적 특성을 가지며, 특히 구동 전압 및/또는 전류 밀도 변화와 관계없이 매우 안정적으로 우수한 색좌표를 유지할 수 있다. 이를 이용하면 신뢰성이 향상된 백라이트 유니트 또는 평판 표시 장치를 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 적어도 발광층을 포함하는 유기층을 구비하고, 상기 발광층은 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트를 포함하는 제1발광층 및 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트를 포함하는 제2발광층을 포함하며, 애노드, 제1발광층, 제2발광층 및 캐소드가 순서대로 배열되어 있으며, 상기 제1호스트가 카바졸계 화합물 및 플루오렌계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 상기 제2호스트가 알루미늄-함유 착물, 안트라센-함유 화합물 및 트리아진-함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백색-발광 유기 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제1호스트가 카바졸 디메틸바이페닐(carbazole dimethylbiphenyl) 및 카바졸 바이페닐(carbazole biphenyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백색-발광 유기 발광 소자.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 제2호스트가 바이페녹시-바이(8-퀴놀리노라토)알루미늄(biphenoxy-bi(8-quinolinolato)aluminium), 바소쿠포린(bathocuporine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 백색-발광 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기층이 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억제층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색-발광 유기 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기층이 정공 수송층 및 전자 수송층을 더 포함하고, 애노드, 정공 수송층, 제1발광층, 제2발광층, 전자 수송층 및 캐소드가 순서대로 배열된 것을 특징으로 하는 백색-발광 유기 발광 소자.
  8. 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 백색-발광 유기 발광 소자를 포함한 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  9. 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 백색-발광 유기 발광 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
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