KR100820378B1 - 전계발광소자 및 그를 포함하는 광원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 및 상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고 백색광을 방출하는 다수 개의 단위 픽셀을 포함하며, 상기 단위 픽셀은 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 두 개의 서브 픽셀 중 적어도 하나는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층을 포함하는 전계발광소자를 제공한다.
전계발광소자, 확산판, 광원장치

Description

전계발광소자 및 그를 포함하는 광원장치{Light Emitting Device and Light Source comprising the same}
도 1 및 도 2는 종래 백색 발광하는 광원장치의 픽셀부 구조를 도시한 모식도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원장치의 단위 픽셀부 구조를 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원장치의 단위 픽셀부 구조를 도시한 모식도.
본 발명은 전계발광소자 및 그를 포함하는 광원장치에 관한 것이다.
전계발광소자는 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 픽셀부를 포함하며, 두 개의 전극으로부터 제공된 전자 및 정공이 발광층 내에서 결합하여 엑시톤(exiton)이 형성되고, 시간이 경과함에 따라 엑시톤의 에너지 준위가 여기 상태에서 기저 상태로 변하면서 발생하는 에너지의 차이로 발광하게 된다.
이러한 전계발광소자는 다양한 색의 발광이 가능하고 박막화 및 패턴 형성이 용이하며, 구동전압이 낮고 발광효율이 높은 자발광 소자로 그를 포함한 광원장치는 매우 활발히 연구되고 있다.
이상의 광원장치가 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)으로 적용될 경우, 디스플레이 상의 자연스런 풀 컬러의 구현을 위해, 적색, 녹색, 청색 계열(R,G,B)의 3개 파장이 조합되어 백색을 구현할 수 있는 발광층의 적층구조가 필요하였다.
도 1 및 도 2는 종래 백색 발광하는 광원장치의 픽셀부 구조를 도시한 모식도이다.
종래 기술에 따른 전계발광소자는 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 픽셀부가 위치한다.
픽셀부는 다수 개의 단위 픽셀부로 구분되며, 각 단위 픽셀부는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 다수 개의 서브 픽셀을 포함한다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전계발광소자를 포함하는 광원장치는 기판(110) 상에 세 개의 서브 픽셀을 포함하는 단위 픽셀(120)이 위치하였다.
서브 픽셀들은 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 구조로 형성되었으며, 각각 적색계열의 빛을 발광하는 제 1 발광층(120R), 녹색계열의 빛을 발광하는 제 2 발광층(120G), 청색계열의 빛을 발광하는 제 3 발광층(120B)을 포함하였다.
단위 픽셀(120) 상에는 발광되는 빛을 균일하게 확산시키기 위한 확산판(180)이 위치할 수 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 전계발광소자는 제 1 내지 제 3 발광층(120R, 120G, 120B)으로부터 발광되는 3개 파장의 빛을 수렴하여 백색 발광을 조합하기 위하여, 단위 픽셀(120)과 소정거리(D1)가 이격되어 위치하여야만 한다. 그에 따라 광원장치의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생하였다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 광원장치의 단위 픽셀(120)의 개선된 형태로 기판(210) 상에 위치하는 각각의 서브 픽셀(P)에는 적색계열의 빛을 발광하는 제 1 발광층(220R), 녹색계열의 빛을 발광하는 제 2 발광층(220G), 청색계열의 빛을 발광하는 제 3 발광층(220B)이 적층되었다.
이와 같이 하나의 서브 픽셀(P)에 3개 파장(R, G, B 계열)의 빛을 발광하는 3개의 발광층(220R, 220G, 220B)이 적층된 구조는 기판(110)과 확산판(180) 간의 거리(D1)를 크게 감소시켰다.(D1->D2; D1>D2>0)
그러나, 도 2에 도시된 형태의 하나의 서브 픽셀에서 빛을 발광하기 위해서는 전하 주입/수송층(미도시) 및 발광층(220R, 220G, 220B)을 거쳐 전자와 정공이 이동해야 하는데, 3개의 층으로 두꺼워진 발광층(220R, 220G, 220B)의 두께와 그에 따라 증가한 각 발광층(220R or 220G or 220B)간의 에너지 밴드 갭(Band gap)으로 인해 서브 픽셀들의 전류/전압(IV) 특성이 저하되는 문제가 발생하였다. 그에 따라, 전계발광소자 또는 전계발광소자를 포함하는 광원장치를 구동하기 위해서 더 큰 구동전압이 필요하게 되었고, 구현되는 휘도 및 색상의 균일도가 크게 저하되는 문제가 발생하였다.
따라서, 본 발명은 종래 두께의 한계를 극복할 수 있고, 구현되는 휘도 및 색상의 균일도를 향상시킬 수 있는 전계발광소자 및 그를 포함하는 광원장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 및 상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고 백색광을 방출하는 다수 개의 단위 픽셀을 포함하며, 상기 단위 픽셀은 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 두 개의 서브 픽셀 중 적어도 하나는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층을 포함하는 전계발광소자를 제공한다.
서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 각각 호스트와 도펀트를 포함하며, 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내일 수 있다.
서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 적색, 녹색(R, G)계열 발광층의 조합이거나 녹색, 청색(G, B)계열 발광층의 조합일 수 있다.
삭제
단위 픽셀은 적색, 녹색, 청색(R, G, B) 계열의 발광층을 포함할 수 있다.
단위 픽셀의 발광층은 유기물을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 기판 및 상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고 백색광을 방출하는 다수 개의 단위 픽셀을 포함하며, 상기 단위 픽셀은 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 두 개의 서브 픽셀 중 적어도 하나는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층을 포함하는 전계발광소자를 포함하는 광원장치를 제공한다.
이상의 광원장치는 단위 픽셀로부터 발광되는 빛을 수렴하여 목적하는 계열 색의 빛을 균일하게 확산시키는 확산판을 포함할 수 있다.
서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 각각 호스트와 도펀트를 포함하며, 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내일 수 있다.
서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 적색, 녹색(R, G)계열 발광층의 조합이거나 녹색, 청색(G, B)계열 발광층의 조합일 수 있다.
삭제
단위 픽셀은 적색, 녹색, 청색(R, G, B) 계열의 발광층을 포함할 수 있다.
단위 픽셀의 발광층은 유기물을 포함할 수 있다.
이상의 광원장치는 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자는 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 픽셀부가 위치한다.
픽셀부는 다수 개의 단위 픽셀부로 구분되며, 각 단위 픽셀부는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원장치의 단위 픽셀부 구조를 도시한 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자를 포함하는 광원장치는 기판(310) 상에 제 1 서브 픽셀(320)과 제 2 서브 픽셀(325)이 위치한다. 제 1 서브 픽셀(320)은 녹색 계열의 색을 발광하는 제 1 발광층(320G)과 적색 계열의 색을 발광하는 제 2 발광층(320R)의 조합을 포함한다. 제 2 서브 픽셀(325)은 청색 계열의 색을 발광하는 제 3 발광층(325B)과 녹색 계열의 색을 발광하는 제 4 발광층(325G)의 조합을 포함한다.
제 1 내지 제 4 발광층(320R, 320G, 325B, 325G)은 호스트와 도펀트를 포함한다.
제 1 발광층(320R)과 제 2 발광층(320G) 또는 제 3 발광층(325G)과 제 4 발광층(325B)의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내일 수 있다.
이는 제 1 발광층(320R)과 제 2 발광층(320G) 또는 제 3 발광층(325G)과 제 4 발광층(325B)의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이가 ±0.2eV 범위를 벗어날 경우, 제 1 발광층(320R)과 제 2 발광층 (320G) 또는 제 3 발광층(325G)과 제 4 발광층(325B) 사이에 전하 차단 현상(Charge blocking)이 발생하여, 제 1 서브 픽셀(320) 또는 제 2 서브 픽셀(325)의 발광 효율이 크게 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
제 1 서브 픽셀(320) 및 제 2 서브 픽셀(325)이 위치하는 기판(310) 상에는 확산판(380)이 위치한다. 확산판(380)은 제 1 서브 픽셀(320) 및 제 2 서브 픽셀(325)로부터 발광되는 빛을 수렴하여 목적하는 계열 색 예를 들어, 백색의 빛을 균일하게 확산시킨다.
이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원장치는 기판(310)과 확산판(380) 간의 거리(D3)가 도 1에 도시한 종래 기술에 따른 광원장치의 기판(110)과 확산판(180) 간의 거리(D1)보다 30%이상 줄어드는 효과가 있다. 또한, 도 2에 도시한 종래 기술에 따라 하나의 서브 픽셀에 세 개의 발광층이 적층된 경우보다 하나의 서브 픽셀에 포함되는 발광층의 개수가 감소하며, 인접한 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 및 최저 비점유 분자궤도 준위가 유사하여 극복해야할 에너지 밴드 갭(Band Gap)이 작아지므로 발광효율이 크게 향상된다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자는 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 픽셀부가 위치한다.
픽셀부는 다수 개의 단위 픽셀부로 구분되며, 각 단위 픽셀부는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원장치의 단위 픽셀부 구조를 도시한 모식도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자를 포함하는 광원장치는 기판(410) 상에 제 1 서브 픽셀(420)과 제 2 서브 픽셀(425)이 위치한다. 제 1 서브 픽셀(420)은 재료 특성 및 발광 효율이 상대적으로 우수한 적색 계열의 색을 발광하는 제 1 발광층(420R)을 포함한다. 제 2 서브 픽셀(425)은 청색 계열의 색을 발광하는 제 2 발광층(425B)과 녹색 계열의 색을 발광하는 제 3 발광층(425G)의 조합을 포함한다.
제 1 내지 제 3 발광층(420R, 425B, 425G)은 호스트와 도펀트를 포함한다.
제 2 발광층(425G)과 제 3 발광층(425B)의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내일 수 있다. 이는 제 2 발광층(425G)과 제 3 발광층(425B)의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이가 ±0.2eV 범위를 벗어날 경우, 제 2 발광층(425G)과 제 3 발광층(425B) 사이에 전하 차단 현상(Charge blocking)이 발생하여, 제 2 서브 픽셀(425)의 발광 효율이 크게 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
제 1 서브 픽셀(420) 및 제 2 서브 픽셀(425)이 위치하는 기판(410) 상에는 확산판(480)이 위치한다. 확산판(480)은 제 1 서브 픽셀(420) 및 제 2 서브 픽셀(425)로부터 발광되는 빛을 수렴하여 목적하는 계열 색 예를 들어, 백색의 빛을 균일하게 확산시킨다.
이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원장치는 기판(410)과 확산판(480) 간의 거리(D4)가 도 1에 도시한 종래 기술에 따른 광원장치의 기판(110)과 확산판(180) 간의 거리(D1)보다 30%이상 줄어드는 효과가 있다. 또한, 도 2에 도시한 종래 기술에 따라 하나의 서브 픽셀에 세 개의 발광층이 적층된 경우보다 발광층의 개수가 감소하며, 인접한 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 및 최저 비점유 분자궤도 준위가 유사하여 극복해야할 에너지 밴드 갭(Band Gap)이 작아지므로 발광효율이 크게 향상된다.
이상 본 발명의 다양한 실시예 들에서 설명한 청색 계열의 색 좌표는 X 색 좌표가 0.13 ~ 0.18의 범위이고, Y 색 좌표가 0.08 ~ 0.25의 범위일 수 있다. 또한, 적색 계열의 색 좌표는 X 색 좌표가 0.65 ~ 0.70의 범위이고, Y 색 좌표가 0.34 ~ 0.40의 범위일 수 있다. 또한, 녹색 계열의 색 좌표는 X 색 좌표가 0.25 ~ 0.33의 범위이고, Y 색 좌표가 0.63 ~ 0.70의 범위일 수 있다.
그리고 본 발명에 의해 구현되는 백색의 색 좌표는 CIE chromaticity (0.33, 0.33)를 기준으로 설정할 수 있으며, X 색 좌표가 0.31 ~ 0.34의 범위이고, Y 색 좌표가 0.32 ~ 0.35의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 전계발광소자는 발광층에 형광재료, 인광재료 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 전계발광소자는 발광층에 유기물, 무기물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이상 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명은 종래 두께의 한계를 극복할 수 있고, 구현되는 휘도 및 색상의 균일도를 향상시킬 수 있는 전계발광소자 및 그를 포함하는 광원장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고 백색광을 방출하는 다수 개의 단위 픽셀을 포함하며,
    상기 단위 픽셀은 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 두 개의 서브 픽셀 중 적어도 하나는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층을 포함하는 전계발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 각각 호스트와 도펀트를 포함하며, 상기 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내인 전계발광소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 적색 및 녹색(R, G)계열 발광층의 조합이거나 녹색 및 청색(G, B)계열 발광층의 조합인 전계발광소자.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단위 픽셀은 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 계열의 발광층을 포함하는 전계발광소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 단위 픽셀의 발광층은 유기물을 포함하는 전계발광소자.
  7. 기판; 및
    상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 개재된 발광층을 포함하고 백색광을 방출하는 다수 개의 단위 픽셀을 포함하며,
    상기 단위 픽셀은 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 두 개의 서브 픽셀 중 적어도 하나는 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층을 포함하는 전계발광소자를 포함하는 광원장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 단위 픽셀로부터 발광되는 빛을 수렴하여 목적하는 계열 색의 빛을 균일하게 확산시키는 확산판을 더 포함하는 광원장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 각각 호스트와 도펀 트를 포함하며, 상기 두 개의 발광층의 호스트 간의 최고 점유 분자궤도 준위(HOMO; Highest Occupied Molecular Orbital)의 차이 및 최저 비점유 분자궤도 준위(LUMO; Lowest Unoccupied Molecular Orbital)의 차이는 ±0.2eV 범위 내인 광원장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 서로 다른 계열의 색을 발광하는 두 개의 발광층은 적색 및 녹색(R, G)계열 발광층의 조합이거나 녹색 및 청색(G, B)계열 발광층의 조합인 광원장치.
  11. 삭제
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 단위 픽셀은 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 계열의 발광층을 포함하는 광원장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 단위 픽셀의 발광층은 유기물을 포함하는 광원장치.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 광원장치는 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)인 광원장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050031991A (ko) * 2003-09-30 2005-04-06 산요덴키가부시키가이샤 유기 ｅｌ 패널
KR20050071955A (ko) * 2004-01-05 2005-07-08 주식회사 우영 유기 전계 발광 소자를 적용한 백라이트 유니트와, 이의 제조 방법과, 이의 구동 방법

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