KR100964235B1

KR100964235B1 - 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR100964235B1
Application number: KR1020080134985A
Authority: KR
Inventors: 고삼일; 정동섭; 조성우; 조재영; 서민철
Original assignee: 삼성모바일디스플레이주식회사
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-06-17

Abstract

본 발명은 기판; 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재된 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층; 및 상기 발광층에서 생성된 광의 진행 경로상에 위치하는 컬러필터를 포함하며, 상기 제1발광층과 제2발광층 사이에 전자블록킹 중간층이 형성되고, 상기 제2발광층과 제3발광층 사이에 정공블록킹 중간층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 발광 소자는 구동전압 특성이 우수하고, 발광층 계면에서의 전압 강하를 효과적으로 방지하여 휘도 특성이 개선되고, 수명 특성도 우수하다.

Description

유기 발광 소자 {An organic light emitting device}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발광층에 주입되는 전하를 효과적으로 조절하여 휘도가 개선된 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자 (organic light emitting diode)는 자발광형 소자로 시야각이 넓으며 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답시간이 빠르다는 장점을 가지고 있기 때문에 커다란 주목을 받고 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점에서 많은 연구가 이루어지고 있다.

유기 발광 소자는 발광층의 양 단에 형성된 애노드 및 캐소드에 전류 또는 전압을 인가하여 발광한다. 일반적으로 보다 낮은 발광 특성을 얻기 위하여 발광층의 양쪽에 정공 및 전자의 주입을 돕는 물질로 정공주입층 및/또는 전자수송층과 전자수송층 및/전자주입층을 형성하는 다층막 구조를 형성한다.

종래기술에 따른 단색 유기 발광 소자는 애노드, 발광층 및 캐소드가 적층된 구조를 갖는다. 이러한 유기 발광 소자는 발광층을 구성하는 물질의 종류에 따라 다양한 색을 발광할 수 있다. 백색 발광 특성을 갖는 유기 발광 소자를 제작하기 위해서는 빛의 삼원색인 적색, 녹색 및 청색의 발광 특성을 갖는 발광 물질을 적층하는 방법이 알려져 있다.

그런데 상술한 방법에 다르면 적색, 녹색 및 청색 발광이 삼색 컬러에 대하여 고르게 구현되기는 하지만, 발광 효율이 상대적으로 높은 녹색의 발광력이 증가하고 이보다 발광 효율이 상대적으로 낮은 적색 및 청색의 경우 발광력이 감소된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수개의 발광층을 갖는 유기 발광 소자에서 적색, 청색 및 녹색 컬러 발광을 효율적으로 제어하고 발광층 계면에서의 전압 강하를 효과적으로 방지하여 휘도 특성이 개선된 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 기판; 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재된 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층; 및 상기 발광층에서 생성된 광의 진행 경로상에 위치하는 컬러필터를 포함하며,

상기 제1발광층과 제2발광층 사이에 전자블록킹 중간층이 형성되고,

상기 제2발광층과 제3발광층 사이에 정공블록킹 중간층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.

상기 전자블록킹 중간층의 두께가 1 내지 3 nm이고, 상기 정공블록킹 중간층의 두께는 1 내지 3nm이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1발광층의 발광 컬러가 청색이고,

상기 제2발광층의 발광컬러가 녹색이고, 상기 제3발광층의 발광 컬러가 적색이다.

상기 유기 발광 소자는 봉지 필름으로 코팅되어 있고, 상기 컬러 필터는 상 기 봉지 필름 상에 위치하며 전면 발광형일 수 있다.

상기 유기 발광 소자는 전면 발광형이고, 상기 제2 전극에서 외측 방향으로 봉지 기판을 더 포함하고, 상기 봉지 기판의 상기 제2 전극을 향하는 면 또는 외측을 향하는 면에 접하여 컬러 필터가 위치할 수 있다.

상기 유기 발광 소자는 배면 발광형이고, 상기 컬러 필터는 상기 기판과 제1 전극 사이에 개재될 수 있다.

본 발명의 유기 발광 소자는 발광층에 주입되는 전하를 효과적으로 조절하여 적색, 녹색 및 청색 발광 효율을 최적화여 휘도 특성이 개선되고 수명 특성 및 발광 효율이 우수한 유기 발광 소자를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 유기 발광 소자는 제1전극과 이와 대향된 제2전극 사이에 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층이 순차적으로 형성되어 있고, 상기 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층으로 구성된 발광층에서 생성된 광의 진행 경로상에 위치하는 컬러필터를 포함하며, 상기 제1발광층과 제2발광층 사이에 전자블록킹 중간층이 형성되고, 상기 제2발광층과 제3발광층 사이에 정공블록킹 중간층이 형성된 구조를 갖는다.

본 발명에서는 상술한 구조를 구비함으로써 복수개의 발광층을 갖는 백색 유기 발광 소자에서 발광층 계면에서 전압이 강하되어 휘도 특성이 저하되는 것을 미 연에 예방할 수 있다.

상기 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층에서 발광 컬러가 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 일실시예에 따르면 상기 제1발광층은 발광 컬러가 청색이고, 제2발광층의 발광컬러가 녹색이고, 상기 제3발광층의 발광 컬러가 적색일 수 있다.

상술한 바와 같이 제1발광층과 제2발광층 사이에는 전자블록킹 중간층을 형성하고 상기 제2발광층과 제3발광층 사이에는 정공블록킹 중간층을 형성하여 전하가 발광층내에서 축적(accumulation)될 수 있도록 한다.

상기 전자블록킹 중간층 및 정공블록킹 중간층의 두께 및 재료는 유기 발광소자의 특성에 미치는 영향이 매우 중요하다. 그 이유는 상기 전자블록킹 중간층 및 정공블록킹 중간층이 전하를 블록킹하는 역할만을 하는 것이 아니라 터널링을 효과적으로 유도시켜 발광 계면에서의 전하를 조절할 수 있기 때문이다. 만약 상기 중간층의 형성으로 전하를 블록킹하는 역할만을 단지 수행한다면 구동전압이 상승되므로 최적의 두께로 전하를 축적하면서 터널링할 수 있도록 중간층의 두께 및 재료의 에너지 레벨 감안을 잘 선택해야 한다.

상기 전자블록킹 중간층의 두께는 1 내지 3nm이다. 만약 전자블록킹 중간층의 두께가 3 nm를 초과하는 경우 소자내 전하의 흐름이 원할하지 못하고, 1 nm 미만인 경우 공정시 두께를 조절하기 어렵고, 얇은 두께로 인한 블로킹 역할이 불충분해지므로 바람직하지 못하다. 그리고 전자블록킹 중간층은 5.6eV 이상의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)를 가진 물질로서, 이의 구체적인 예로서 BAlq (bis(8-bydroxyquinaldine)aluminum biphenoxide), DCJTB(4- (dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H pyran), 하기 구조식의 BCP, ZN(HPB)₂ {2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazole} 등이 있다.

상기 정공블록킹 중간층의 두께는 1 내지 3 nm이다. 만약 정공블록킹 중간층의 두께가 3nm를 초과하는 경우 소자내 전하의 흐름이 원할하지 못하고, 1 nm 미만인 경우 공정시 두께를 조절하기 어렵고, 얇은 두께로 인하여 블로킹 역할이 충분치 않게 되므로 바람직하지 못하다.

상기 정공블록킹 중간층의 형성재료는 2.8eV 이하의 LOMO (Lowest Occupied Molecular Orbital)를 가진 물질로서, 구체적인 예로서 Ir(ppz)₃ (ppz = 1-phenylpyrazolyl), Alq3 등을 사용한다.

본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자에서 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층 형성시 발광 컬러가 청색인 경우에는 (4,4_-N,N_-dicarbazole-biphenyl ) 물질을 이용하고, 녹색인 경우에는 호스트인 4,4_-N,N_-dicarbazole-biphenyl (CBP)과 도펀트인 fac-tris-(2-phenylpyridinato-N,C2) iridium-III (Ir(ppy)3) 물질을 이용하고, 적색인 경우에는 호스트인 4,4_-N,N_-dicarbazole-biphenyl (CBP)과 도펀트인 4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl- 6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB)의 혼합물을 이용한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 상기 제1발광층은 발광 컬러가 청색이고, 제2발광층의 발광컬러가 녹색이고, 상기 제3발광층의 발광 컬러가 적색일 수 있고, 상기 제1발광층은 4,4_-N,N_-디카바졸비페닐로 이루어지고, 상기 제2발광층은 이리듐 착물로 이루어지고, 상기 제3발광층은 4,4_-N,N_-디카바졸-비페(CBP)+4-(디시아노메틸렌)-2-t-butyl- 6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜(tetramethyljulolidyl)-9-에닐(enyl))-4H-피란(pyran) (DCJTB)으로 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 유기 발광 소자가 배면 발광형일 경우, 기판을, 예를 들면, 글라스재를 사용할 수 있다

본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 수동 매트릭스 유기 발광 표시 장치 및 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치에 구비될 수 있다. 특히, 능동 매트랙스 유기 발광 표시 장치에 구비되는 경우, 기판 측에 구비된 제1 전극은 화소 전극으로서 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 양면으로 화면을 표시할 수 있는 평판 표시 장치에 구비될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면들은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 발광 소자는 기판(110)을 구비한다. 이 기판(110)은 글라스재, 금속재 또는 플라스틱재 등의 다양한 재료로 형성된 것일 수 있다. 이러한 기판(110)은 이미지를 재현하기 위한 디스플레이 소자들이 배치되는 디스플레이 영역을 갖는다. 디스플레이 영역에는 화소 전극(210, 또는 제1 전극)과, 이에 대향된 대향 전극(230, 또는 제2 전극)과, 화소 전극(210)과 대향 전극(230) 사이에 개재된 유기막(220)을 포함하는 유기 발광 소자(200)가 구비되고, 상기 유기막은 도 1a에는 도시되어 있지 않으나 제1발광층, 전자블록킹 중간층, 제2발광층, 정공블록킹 중간층 및 제3발광층이 순차적으로 형성된 구조를 갖는다.

상기 유기막(200)의 구조는 필요에 따라 화소전극(210)과 제1발광층(EML1) 사이에 정공 주입층(HIL) 및/또는 정공 수송층(HTL)이 개재될 수 있고, 상기 제3발광층(EML2)과 대향전극 사이에 전자수송층(ETL) 및/또는 전자주입층(EIL)이 더 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 유기막은 도 1c에 나타난 바와 같이 화소전극 상부에 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL)이 순차적으로 형성되고, 상기 정공수송층(HTL) 상부에 제1발광층(EML1), 전자블록킹 중간층, 제2발광층(EML2), 정공블록킹 중간층, 제3발광층(EML3) 및 전자수송층(ETL)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

본 발명에 있어서, 정공주입층은 미국 특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 Advanced Material, 6, p.677(1994)에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류인 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB 등의 재료로 형성된다.

상기 정공수송층은 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(α-NPD), NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-di(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) 등의 재료로 형성된다.

본 발명에서 전자수송층은 비스(10-하이드록세벤조[h]퀴놀리나토베릴륨(Bebq2), 그 유도체, Alq3 등을 이용한다.

기판(110)의 가장자리에는 실런트(미도시) 등이 도포되어 밀봉 부재(600)가 디스플레이 영역 등을 덮도록 한다. 물론 실런트 및 밀봉 부재(600)가 구비되지 않을 수도 있고, 또는 보호막이 기판(110)의 전면(全面)에 구비되도록 할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 전면 발광형인 경우, 상기 밀봉 부재(600)는 글라스재 등을 사용할 수 있는데, 이때, 밀봉 부재(600)는 컬러 필터(300)로 코팅된 것을 사용할 수 있다. 즉, 밀봉 부재(600)의 양 단면 중 어느 하나에 접하여 컬러 필터(300)가 위치할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 패시브 매트릭스 구동 방식의 유기 발광 소자에 있어서, 전면 발광형인 경우로서 밀봉 부재(600)의 전면 또는 배면에 컬러 필터(300)가 형성된 단면을 나타낸다.

도 2a 및 도 2b는 액티브 매트릭스 구동 방식의 유기 발광 소자에 있어서 전면 발광형인 경우로서 밀봉 부재(600)의 전면 또는 배면에 컬러 필터(300)가 형성 된 단면을 나타낸다.

또한, 상기 밀봉 부재(600) 대신 봉지 필름(700)이 유기 발광 소자(200)를 덮도록 구비될 수 있고, 그 전면에 컬러 필터(300)가 위치하게 할 수 있다. 유기 발광 소자는 수분 또는 산소 등과 같은 물질에 의해 쉽게 열화되기 때문에, 전술한 바와 같이 유기 발광 소자(200)를 덮도록 봉지필름(320)이 배치된다. 봉지필름(700)은 유기물 또는 무기물을 이용하여 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 각각 패시브 매트릭스 구동 방식 및 액티브 매트릭스 구동 방식에서 상기와 같이 봉지 필름(700)이 유기 발광 소자(200)를 덮고, 그 상부에 컬러 필터(300)가 형성된 것을 나타낸 도면이다.

상기 컬러 필터(300)를 이루는 재료 및 형성 방법은 공지된 재료 및 방법 중에서 용이하게 선택될 수 있다.

도 2a를 참조하여 디스플레이 영역 및 유기 발광 소자(200)의 구성을 더 자세히 설명하자면 다음과 같다.

기판(110)에는 디스플레이 영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 먼저 기판(110)상에 SiO₂ 등으로 버퍼층(120)이 구비되어 있다. 버퍼층(120) 상에는 반도체층(130)이 구비되는데, 반도체층(130)은 비정질 실리콘층 또는 다결정질 실리콘층으로 형성될 수 있으며, 또는 유기 반도체 물질로 형성될 수도 있다.

도면에서 자세히 도시되지는 않았으나, 필요에 따라 반도체층(130)은 도펀트로 도핑되는 소스 영역 및 드레인 영역과, 채널 영역을 구비할 수 있다.

반도체층(130)의 상부에는 게이트 전극(150)이 구비되는데, 이 게이트 전극(150)에 인가되는 신호에 따라 소스 전극과 드레인 전극(170)이 전기적으로 소통된다. 게이트 전극(150)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 MoW, Ag, Cu 또는 Al 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 이때 반도체층(130)과 게이트 전극(150)과의 절연성을 확보하기 위하여, SiO₂ 등으로 형성되는 게이트 절연막(140)이 반도체층(130)과 게이트 전극(150) 사이에 개재된다.

게이트 전극(150)의 상부에는 층간 절연막(160)이 구비되는데, 이는 실리콘 옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다. 층간 절연막(160)의 상부에는 소스/드레인전극(170)이 형성된다. 소스/드레인전극(170)은 층간 절연막(160)과 게이트 절연막(140)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층에 각각 전기적으로 연결된다. 소스/드레인전극(170)은 도전성 등을 고려하여 예컨대 티타늄, 몰리텅스텐, 은, 구리 또는 알루미늄 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 물론 이와 같은 소스/드레인전극(170)은 단일층으로 형성될 수도 있을 뿐만 아니라 다층 구조로도 형성될 수도 있는데, 예컨대 타타늄층과 알루미늄층과 티타늄층의 구조를 가질 수도 있다.

박막 트랜지스터(TFT) 상부에는 패시베이션층인 제1 절연막(181)이 구비되어, 하부의 박막 트랜지스터(TFT)를 보호한다. 이 보호막(181)은 다양한 물질로 형성될 수 있는데, 박막 트랜지스터(TFT)의 보호 성능이 우수한 실리콘옥사이드, 실 리콘나이트라이드 또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다. 도 2a에는 단층으로 도시되어 있으나 다층으로 형성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

제1 절연막(181) 상에는 평탄화막인 제2 절연막(182)이 구비된다. 즉, 제2절연막은 하부에 박막 트랜지스터(TFT1) 등이 배치되어 있음에도 불구하고 상면이 대체적으로 평탄한 평탄화막이다. 이러한 평탄화 특성을 위하여 제2 절연막(182)은 유기물로 형성될 수 있는데, 예컨대 아크릴, BCB(benzocyclobutene) 또는 포토아크릴 등으로 형성될 수 있다. 도 2a에는 제2절연막(182)이 단일층으로 도시되어 있으나 다층일 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

도 5a 및 5b의 경우는 배면 발광형의 경우(액티브 매트릭스 구동방식)로서, 컬러 필터(300)가 제2 절연막(182) 상에 구비된 경우를 나타낸 것이다. 또한, 도 5c의 경우와 같이, 배면 발광형의 경우 컬러 필터(300)의 위치는 기판(110) 상에 위치할 수도 있다.

이 밖에도, 컬러 필터(300)는 기판(110), 버퍼(120), 게이트 절연막(140), 층간 절연막(160), 제2 절연막(181) 상 등에 위치할 수 있는데, 광 진행 경로 상에 위치하기만 한다면 그 위치는 자유롭게 변형될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 패시브 매트릭스 구동방식에서의 배면 발광형인 경우의 예로서, 컬러 필터(300)가 광 진행 경로 상에 위치하기는 조건만 만족한다면, 제1 전극과 기판 사이에 어디에나 위치할 수 있음을 보여준다.

제2 절연막(182) 상에는, 화소 전극(210), 대향 전극(230) 및 그 사이에 개 재되는 유기막(220)을 갖는 유기 발광 소자(200)가 배치된다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 여기에서 유기막(220)은 상술한 바와 같이 제1발광층, 전자블록킹 중간층, 제2발광층, 정공블록킹 중간층 및 제3발광층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

디스플레이 영역에서, 제1절연막(181)과 제2절연막(182)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 소스/드레인전극(170) 중 적어도 어느 하나를 노출시키는 개구부가 형성되며, 이 개구부를 통해 소스/드레인전극(170) 중 어느 하나와 컨택하여 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되는 화소 전극(210)이 기판(110)의 디스플레이 영역에, 구체적으로는 제2절연막(182) 상에 배치된다. 화소 전극(210)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In₂O₃로 형성될 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, ITO, IZO, ZnO 또는 In₂O₃로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

제2 절연막(182) 상부에는 제3 절연막(183)이 배치된다. 즉, 제3 절연막(183)은 제2 절연막(182)을 덮도록 형성된다. 이 제3 절연막(183)은 화소정의막으로서, 이는 각 부화소들에 대응하는 개구, 즉 화소 전극(210)의 적어도 일부, 예컨대 중앙부가 노출되도록 하거나 또는 화소 전극(210) 전체가 노출되도록 하는 개 구를 가짐으로써 화소를 정의하는 역할을 한다. 또한, 도 2a에 도시된 바와 같은 경우, 제3 절연막(183)은 화소 전극(210)의 단부와 대향 전극(230) 사이의 거리를 증가시킴으로써 화소 전극(210)의 단부에서 아크 등이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

유기 발광 소자(200)의 유기막(220)은 상술한 바와 같은 구조를 갖는다.

대향 전극(230)은 유기막(220) 상부에, 즉 디스플레이 영역 상부에 배치되는데, 도 2a에 도시된 것과 같이 디스플레이 영역을 덮도록 배치될 수 있다. 이 대향 전극(230)은 디스플레이 영역 외측으로 연장되어 디스플레이 영역 외측의 전극전원공급라인(미도시)에 컨택하여 전극전원공급라인으로부터 전기적 신호를 전달받는다. 즉, 대향 전극(230)은 제3 절연막(183)에 의해 노출된 전극전원공급라인과 제3절연막(183)에 걸쳐 기판(110)의 디스플레이 영역 외측으로 연장된다.

대향 전극(230)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층과 ITO, IZO, ZnO 또는 In₂O₃ 등의 투명 도전층을 가질 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층일 수 있다. 물론 대향 전극(230)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

실시예 1

애노드는 코닝(corning) 15Ω/cm²(1200Å) ITO 유리 기판을 50mm × 50mm × 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 사용하였다. 상기 ITO 유리 기판에 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 다음, 진공증착장치에 상기 유리 기판을 설치하였다.

상기 기판 상부에 1,4-bis[N-(1-naphthyl)-N'-phenylamino]-4,4'-diamine (NPD) + Cuppor iodide (CUI, 20%)를 증착하여 5nm 두께로 정공주입층을 형성하였다.

상기 정공주입층 상부에 NPB를 증착하여 70nm 두께로 정공수송층을 형성하였다.

상기 정공수송층 상부에 4,4_-N,N_-디카바졸비페닐을 증착하여 8nm 두께의 청색 발광층을 형성하였다.

상기 청색 발광층 상부에 NPB를 증착하여 전자블록킹 중간층(EB)을 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 17Å(1.7nm), 20Å(2nm) 또는 23Å(2.3nm) 두께로 형성하였다.

상기 전자블록킹 중간층 상부에 인광 도펀트인 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(PPy)₃) 10 중량부와 호스트인 CBP 100 중량부를 증착하여 10nm 두께의 녹색 발광층을 형성하였다.

상기 녹색 발광층 상부에 Alq3을 증착하여 정공블록킹 중간층(HB)을 하기 표 1에 나타난 바와 같이 17, 20 또는 23Å 두께로 형성하였다.

상기 정공블록킹 중간층 상부에 4,4_-N,N_-디카바졸-비페닐(CBP)과 4-(디시 아노메틸렌)-2-t-butyl- 6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜(tetramethyljulolidyl)-9-에닐(enyl))-4H-피란(pyran)을 공증착하여 20nm 두께의 적색 발광층을 형성하였다.

상기 적색 발광층 상부에 (Bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-(phenyl-phenolato)aluminium-(III)(Balq ) )을 증착하여 정공 블록킹층(HB)을 5nm두께로 형성하고, 상기 정공 블록킹층 상부에 Alq3를 진공증착하여 20nm두께로 전자수송층을 형성하였다.

상기 전자수송층 상부에 LiF를 증착하여 전자주입층을 0.5nm로 형성하고, 상기 전자주입층 상부에 Al를 120nm 두께로 진공 증착하여 캐소드를 형성하여 유기 발광 소자를 제작하였다.

비교예 1

청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층을 순차적으로 형성하고, 청색 발광층과 녹색 발광층 사이에 전자블록킹 중간층을 형성하지 않고, 녹색 발광층과 적색 발광층 사이에 정공블록킹 중간층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1의 유기 발광 소자에 있어서, 구동전압, 전류밀도, 휘도, 발광효율, 전력, 색좌표 특성을 조사하여 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

구분	조건	구동 전압(V)	전류밀도 A(Ma/cm2)	휘도	발광효율 (Cd/A)	전력 (lm/W)	색좌표 (x,y)
실시예1	EB:17 HB:17	5.45	7.869	1000	12.72	7.34	(0.33, 0.36)
	EB:17 HB:20	5.48	7.432	1000	13.46	7.72	(0.34, 0.36)
	EB:20 HB:17	5.51	5.51	1000	13.10	7.46	(0.31.0.36)
	EB:20 HB:20	5.54	5.54	1000	13.50	7.66	(0.32,0.36)
	EB:23 HB:20	5.66	7.592	1000	13.22	7.35	(0.30,0.35)
	EB:23 HB:23	5.80	7.323	1000	13.22	7.35	(0.34,0.35)
비교예1	EB:0 HB:0	4.6	9.426	1000	10.52	7.19	(0.24, 0.42)

상기 실시예 1의 유기 발광 소자는 비교예 1의 유기 발광 소자과 비교하여 정공블록킹 중간층 및 전자블록킹 중간층과 같은 중간층이 더 형성되었음에도 불구하고 구동전압 특성이 우수하고, 발광층 계면에서의 전압 강하를 효과적으로 방지하여 휘도 특성이 개선되고, 수명 특성도 우수하다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 구현예에 따른 패시브 매트릭스 구동방식의 유기 발광 소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고,

도 1c는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 유기막 적층 구조를 나타낸 것이고,

도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 액티브 매트릭스 구동방식의 유기 발광 소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고,

도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 유기 발광 소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고,

도 4a 및 4b는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 패시브 매트릭스 구동방식의 유기 발광 소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고,

도 5a 및 5b는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 액티브 매트릭스 구동방식의 유기 발광 소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

Claims

기판; 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재된 제1발광층, 제2발광층 및 제3발광층; 및 상기 발광층에서 생성된 광의 진행 경로상에 위치하는 컬러필터를 포함하며,

상기 제1발광층과 제2발광층 사이에 전자블록킹 중간층이 형성되고,

상기 제2발광층과 제3발광층 사이에 정공블록킹 중간층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 전자블록킹 중간층의 두께가 1 내지 3nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 정공블록킹 중간층의 두께가 1 내지 3 nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 전자블록킹 중간층이 BAlq (bis(8-bydroxyquinaldine)aluminum biphenoxide), DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), BCP, ZN(HPB)₂ { 2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazole}로 이루어진 군으 로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 정공블록킹 중간층이 Ir(ppz)₃ (ppz = 1-phenylpyrazolyl), Alq3 { tris(8-quino1ino1ato)-aluminum)₃}로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 제1발광층의 발광 컬러가 청색이고,

제2발광층의 발광컬러가 녹색이고,

상기 제3발광층의 발광 컬러가 적색인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 유기 발광 소자가 봉지 필름으로 코팅되어 있고, 상기 컬러 필터는 상기 봉지 필름 상에 위치하며 전면 발광형인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 전면 발광형이고, 상기 제2 전극에서 외측 방향으로 봉지 기판을 더 포함하고, 상기 봉지 기판의 상기 제2 전극을 향하는 면 또는 외측을 향하는 면에 접하여 컬러 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 배면 발광형이고, 상기 컬러 필터는 상기 기판과 제1 전극 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.