KR101135536B1 - 유기 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하며 동일하거나 서로 다른 색을 표시하는 적어도 두 개의 발광 유닛을 포함하는 발광 부재, 상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극 위에 위치하며 적어도 하나의 색을 표시하는 발광체를 포함하는 봉지용 충전층을 포함하는 유기 발광 장치를 제공한다.

Description

유기 발광 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}
유기 발광 장치에 관한 것이다.
최근 표시 장치 및 조명 장치로서, 유기 발광 장치(organic light emitting diode device, OLED device)가 주목받고 있다.
유기 발광 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
유기 발광 장치는 자체발광형으로 별도의 광원이 필요 없으므로 소비전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 응답 속도, 시야각 및 대비비(contrast ratio)도 우수하다.
한편 유기 발광 장치는 각 화소(pixel)마다 적색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 녹색 서브 화소 등의 복수의 서브 화소(sub-pixel)를 포함하며, 이들 서브 화소를 조합하여 풀 컬러(full color)를 표현할 수 있다.
이 때 적색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 녹색 서브 화소는 각각 적색 발광층, 청색 발광층 및 녹색 발광층을 포함함으로써 색을 표현할 수 있다. 이러한 발광층은 미세 섀도 마스크(fine shadow mask)를 사용하여 각 서브 화소별로 증착할 수 있다. 그러나 표시 장치가 대면적화되면서 미세 섀도 마스크를 사용하여 각 서브 화소마다 발광층을 증착하는데 한계가 있다.
이에 따라 표시 장치 전체에 적색 발광층, 청색 발광층 및 녹색 발광층을 차례로 적층하여 백색(white) 발광을 하고 발광된 빛이 통과하는 위치에 색 필터를 두어 각 서브 화소 별로 적색, 녹색 및 청색을 표현하는 기술이 제안되었다.
그러나 이러한 백색 발광의 경우 각 발광층의 특성에 따라 색 특성 및 효율이 달라질 수 있어서 안정성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 측면은 색 특성이 우수하고 효율이 높은 백색 발광을 할 수 있는 유기 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하며 동일하거나 서로 다른 색을 표시하는 적어도 두 개의 발광 유닛을 포함하는 발광 부재, 상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극, 그리고 상기 제2 전극 위에 위치하며 적어도 하나의 색을 표시하는 발광체를 포함하는 봉지용 충전층을 포함한다.
상기 적어도 두 개의 발광 유닛에서 표시하는 색 및 상기 발광체에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
상기 발광 유닛은 상기 발광체에서 표시하는 색보다 단파장 영역의 색을 표시할 수 있다.
상기 발광 유닛은 청색을 표시할 수 있고, 상기 발광체는 녹색, 적색 또는 이들의 조합을 표시할 수 있다.
상기 발광 유닛은 동일한 색을 표시하는 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛을 포함할 수 있고, 상기 제1 발광 유닛 및 상기 제2 발광 유닛은 각각 청색을 표시할 수 있으며, 상기 발광체는 녹색을 표시하는 발광체 및 적색을 표시하는 발광체를 포함할 수 있다.
상기 발광 유닛은 서로 다른 색을 표시하는 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛을 포함할 수 있고, 상기 제1 발광 유닛 및 상기 제2 발광 유닛 중 적어도 하나는 상기 발광체에서 표시하는 색보다 단파장 영역의 색을 표시할 수 있다.
상기 제1 발광 유닛 및 상기 제2 발광 유닛은 각각 청색 및 적색을 표시할 수 있고 상기 발광체는 녹색을 표시할 수 있다.
상기 제1 발광 유닛 및 상기 제2 발광 유닛은 각각 청색 및 녹색을 표시할 수 있고 상기 발광체는 적색을 표시할 수 있다.
상기 발광 부재는 상기 발광 유닛들 사이에 위치하는 전하 생성층을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극은 투명 전극일 수 있다.
색 특성 및 효율을 개선하여 안정된 백색을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2 내지 도 5는 구현예들에 따른 유기 발광 장치를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치는 기판(10), 하부 전극(20), 하부 전극(20) 위에 위치하는 발광 부재(35), 발광 부재(35) 위에 위치하는 상부 전극(60), 상부 전극(60) 위에 위치하는 봉지용 충전층(70) 및 봉지용 충전층(70) 위에 위치하는 봉지 기판(80)을 포함한다.
기판(10)은 예컨대 유리 또는 고분자로 만들어질 수 있다.
하부 전극(20)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수 있으며 투명 도전체 또는 불투명 도전체로 만들어질 수 있다. 투명 도전체는 예컨대 ITO, IZO 또는 이들의 조합일 수 있으며, 불투명 도전체는 예컨대 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 조합일 수 있다.
발광 부재(35)는 제1 발광 유닛(30), 제2 발광 유닛(50) 및 제1 발광 유닛(30)과 제2 발광 유닛(50) 사이에 위치하는 전하 생성층(40)을 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않고 세 개 이상의 발광 유닛을 포함할 수 있으며 이 경우 이웃하는 발광 유닛들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다.
제1 발광 유닛(30)과 제2 발광 유닛(50)은 동일하거나 서로 다른 색을 표시할 수 있다. 제1 발광 유닛(30) 및 제2 발광 유닛(50)에서 표시하는 색은 후술하는 발광체에서 표시하는 색과 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
제1 발광 유닛(30)는 색을 표시하는 발광층(32)과 발광층(32)의 하부 및 상부에 위치하는 보조층(31, 33)을 포함한다. 하부 전극(20)이 예컨대 애노드인 경우 보조층(31)은 정공 주입층 및 정공 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있고 보조층(33)은 전자 주입층 및 전자 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 그러나 보조층(31, 33) 중 적어도 하나는 생략할 수 있다.
제2 발광 유닛(50) 또한 색을 표시하는 발광층(52)과 발광층(52)의 하부 및 상부에 위치하는 보조층(51, 53)을 포함한다. 상부 전극(60)이 예컨대 캐소드인 경우 보조층(51)은 정공 주입층 및 정공 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있고 보조층(53)은 전자 주입층 및 전자 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 그러나 보조층(51, 53) 중 적어도 하나는 생략할 수 있다.
전하 생성층(40)은 전자-정공 쌍을 생성할 수 있는 층으로, 여기서 생성된 정공은 한쪽 발광 유닛으로 전달되고 전자는 다른쪽 발광 유닛으로 전달될 수 있다. 예컨대 하부 전극(20)이 애노드이고 상부 전극(60)이 캐소드인 경우, 전하 생성층(40)에서 생성된 전자는 제1 발광 유닛(30)으로 이동할 수 있고 정공은 제2 발광 유닛(50)으로 이동할 수 있다.
이와 같이 제1 발광 유닛(30)과 제2 발광 유닛(50) 사이에 전하 생성층(40)이 형성됨으로써 전류 효율을 높여 소자 수명을 개선할 수 있다.
발광 부재(35) 위에는 상부 전극(60)이 형성되어 있다. 상부 전극(60)은 투과 전극일 수 있으며 이에 따라 발광 부재(35)에서 방출되는 빛을 상부 전극(60)을 통하여 상부로 내보낼 수 있다. 상부 전극(60)은 예컨대 ITO 또는 IZO와 같은 도전성 산화물로 만들어지거나 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등을 얇은 두께로 형성할 수 있다.
상부 전극(60) 위에는 봉지용 충전층(70)이 형성되어 있다. 봉지용 충전층(70)은 충전재(71) 및 발광체(72)를 포함한다.
충전재(71)은 무기 충전재, 유기 충전재 또는 이들의 조합일 수 있다.
발광체(72)는 빛에 의해 자극되어 스스로 고유한 파장 범위의 빛을 내는 광 발광(photoluminescence) 물질을 포함하며, 예컨대 형광체, 반도체 나노결정(semiconductor nanocrystal)과 같은 양자점(quantum dot) 또는 이들의 조합일 수 있다.
형광체는 예컨대 청색 형광체, 녹색 형광체 또는 적색 형광체일 수 있으며 두 종류 이상이 혼합되어 있을 수도 있다.
반도체 나노 결정은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ족 화합물 및 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이 때 발광체(72)에서 표시하는 색은 제1 발광 유닛(30) 및 제2 발광 유닛(50)에서 표시하는 색과 조합하여 백색을 표시할 수 있다. 또한 제1 발광 유닛(30) 및 제2 발광 유닛(50) 중 적어도 하나는 발광체(72)에서 표시하는 색보다 단파장 영역의 색을 표시할 수 있다.
봉지용 충전층(70) 위에는 봉지 기판(80)이 형성되어 있다. 봉지 기판(80)은 유리, 금속 또는 고분자 막 등으로 만들어질 수 있으며 발광 부재(35)를 밀봉하여 외부로부터 유입되는 수분 및 산소를 차단할 수 있다.
이에 대하여 도 2 내지 도 5를 도 1과 함께 참고하여 설명한다.
도 2 내지 도 5는 구현예들에 따른 유기 발광 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 5에서 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 가리킨다. 이하에서는 발광 부재(35) 및 봉지용 충전층(70)을 중심으로 설명되며 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 제1 발광 유닛(30) 및 제2 발광 유닛(50)은 각각 청색 발광 유닛이고 봉지용 충전층(70)은 적색 발광체(72R)를 포함한다. 그러나 적색 발광체에 한정되지 않고 청색보다 장파장 영역의 색을 표시하는 발광체이면 동일하게 적용할 수 있다.
구체적으로, 제1 발광 유닛(30)은 청색 발광층(32B), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(31B), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(33B)을 포함한다.
제2 발광 유닛(50)은 청색 발광층(52B), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(51B), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(53B)을 포함한다.
적색 발광체(72R)는 청색 발광층(32B, 52B)에서 방출된 빛에 의해 자극되어 고유의 색을 표시할 수 있으며, 적색 발광체(72R) 및 청색 발광층(32B, 52B)에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
도 3을 참고하면, 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 제1 발광 유닛(30) 및 제2 발광 유닛(50)은 각각 청색 발광 유닛이고 봉지용 충전층(70)은 적색 발광체(72R)와 녹색 발광체(72G)를 포함한다. 그러나 적색 발광체와 녹색 발광체에 한정되지 않고 청색보다 장파장 영역의 색을 표시하는 발광체가 두 종류 이상 포함되어 있으면 동일하게 적용할 수 있다.
적색 발광체(72R)와 녹색 발광체(72G)는 청색 발광층(32B, 52B)에서 방출된 빛에 의해 자극되어 고유의 색을 표시할 수 있으며, 적색 발광체(72R), 녹색 발광층(72G) 및 청색 발광층(32B, 52B)에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
도 4를 참고하면, 또 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 제1 발광 유닛(30)은 청색 발광 유닛이고 제2 발광 유닛(50)은 적색 발광 유닛이며 봉지용 충전층(70)은 녹색 발광체(72G)를 포함한다.
구체적으로, 제1 발광 유닛(30)은 청색 발광층(32B), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(31B), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(33B)을 포함한다.
제2 발광 유닛(50)은 적색 발광층(52R), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(51R), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(53R)을 포함한다.
녹색 발광체(72G)는 청색 발광층(32B)에서 방출된 빛에 의해 자극되어 고유의 색을 표시할 수 있으며, 청색 발광층(32B), 적색 발광층(52R) 및 녹색 발광체(72G)에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
도 5를 참고하면, 또 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 제1 발광 유닛(30)은 청색 발광 유닛이고 제2 발광 유닛(50)은 녹색 발광 유닛이며 봉지용 충전층(70)은 적색 발광체(72R)를 포함한다.
구체적으로, 제1 발광 유닛(30)은 청색 발광층(32B), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(31B), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(33B)을 포함한다.
제2 발광 유닛(50)은 녹색 발광층(52G), 정공 수송층 및 정공 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(51G), 그리고 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 보조층(53G)을 포함한다.
적색 발광체(72R)는 청색 발광층(32B) 및 녹색 발광층(52G)에서 방출된 빛에 의해 자극되어 고유의 색을 표시할 수 있으며, 청색 발광층(32B), 녹색 발광층(52G) 및 적색 발광체(72R)에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
상기에서는 설명의 편의상 적색, 녹색 및 청색을 위주로 예시하였지만 이에 한정되지 않고 발광 유닛의 발광층에서 표시하는 색과 충전층의 발광체에서 표시하는 색을 조합하여 백색 광을 낼 수 있으면 다양하게 색을 조합할 수 있다.
이와 같이 두 개 이상의 발광 유닛을 적층하고 이들 발광 유닛에서 표시하는 색과 발광체에서 표시하는 색을 조합함으로써 발광층을 차례로 적층하여 백색을 표현하는 것과 비교하여 안정적인 백색을 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 기판 20: 하부 전극
30: 제1 발광 유닛 35: 발광 부재
40: 전하 생성층 50: 제2 발광 유닛
60: 상부 전극 70: 봉지용 충전층
71: 충전재 72: 발광체
72a: 적색 발광체 72b: 녹색 발광체
80: 봉지 기판

Claims (11)

  1. 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하며 동일한 색을 표시하는 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛을 포함하는 발광 부재,
    상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극, 그리고
    상기 제2 전극 위에 위치하며 적어도 하나의 색을 표시하는 발광체를 포함하는 봉지용 충전층
    을 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛은 각각 청색을 표시하고,
    상기 제1 발광 유닛 및 제2 발광 유닛에서 표시하는 색 및 상기 발광체에서 표시하는 색을 조합하여 백색을 표시하는 유기 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 발광체는 상기 제1 발광 유닛 및 상기 제2 발광 유닛에서 표시하는 색보다 장파장 영역의 색을 표시하는 유기 발광 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 발광체는 녹색 또는 적색을 표시하는 유기 발광 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 발광체는 녹색을 표시하는 발광체 및 적색을 표시하는 발광체를 포함하는 유기 발광 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 발광 부재는 상기 발광 유닛들 사이에 위치하는 전하 생성층을 포함하는 유기 발광 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제2 전극은 투명 전극인 유기 발광 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 봉지용 충전층은 충전재를 포함하는 유기 발광 장치.
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