KR101908510B1 - White Organic Emitting Device and Display Device Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2스택 구조에서, 인광 도펀트의 2피크 발광 특징을 적용하여, 색재현율이 높게 백색 표시가 가능한 백색 표시 장치 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백색 유기 발광 소자는 기판 상에 서로 대향된 제 1 전극과 제 2 전극;과, 상기 제 1 전극에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛;과, 상기 제 2 전극에 인접하여, 하나의 호스트에 하나의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛; 및 상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛 사이의 중간층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a white display device capable of white display with high color reproducibility by applying a two peak emission characteristic of a phosphorescent dopant in a two stack structure and a display device using the white display device. A blue light emitting unit adjacent to the first electrode and having a first emission peak at 430 nm to 480 nm; and a second electrode adjacent to the second electrode, one A phosphorescent light-emitting unit having a second emission peak and a third emission peak that differ from each other at 530 nm to 630 nm via a phosphorescent dopant; And an intermediate layer between the blue light emitting unit and the phosphorescent light emitting unit.
Description
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로 특히, 백색 표시를 위해 2 스택 구조의 탠덤 백색 유기 발광 소자에서, 인광 발광층에 하나의 도펀트로 2개의 발광 피크를 구현하는 인광 도펀트를 이용하여 공정 수 감소와 함께 효율 및 색재현율을 높인 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting device, and more particularly, to a tandem white organic light emitting device having a two stack structure for white display, a phosphorescent dopant which emits two emission peaks with one dopant in a phosphorescent light emitting layer, Efficiency and color reproducibility, and a display device using the same.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.Recently, the field of display that visually expresses electrical information signals has rapidly developed as the information age has come to a full-fledged information age. In response to this, various flat panel display devices (flat display devices) having excellent performance such as thinning, light- Display Device) has been developed to replace CRT (Cathode Ray Tube).
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다. Specific examples of such flat panel display devices include a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED) (Organic Light Emitting Device: OLED).
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션으로 고려되고 있다.Among these, an organic light emitting display device is considered as a competitive application for not requiring a separate light source, compacting the device, and displaying clear color images.
이러한 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층의 형성이 필수적인데, 종래 그 형성을 위해 새도우 마스크(shadow mask)를 이용한 증착 방법이 이용되었다. In such an organic light emitting diode display, it is necessary to form an organic light emitting layer, and a deposition method using a shadow mask has been used for forming the organic light emitting display.
그러나, 새도우 마스크는 대면적의 경우, 그 하중 때문에 쳐짐 현상이 발생하고, 이로 인해 여러번 이용이 힘들고 유기 발광층 패턴 형성에 불량이 발생하기 때문에, 대안적 방법이 요구되었다. However, in the case of a large area of the shadow mask, a phenomenon of sagging occurs due to the load, which makes it difficult to use the shadow mask many times, and the formation of the pattern of the organic light emitting layer is defective.
이러한 새도우 마스크를 대체하여 여러 방법이 제시되었던 그 중 하나로서 백색 유기 발광 표시 장치가 있다. As one of the various methods for replacing such a shadow mask, there is a white organic light emitting display.
이하, 백색 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a white organic light emitting display will be described.
백색 유기 발광 표시 장치는, 발광 다이오드 형성시 양극과 음극 사이의 각 층을 마스크 없이 증착시키는 것으로, 유기발광층을 포함한 유기막들의 형성을 차례로 그 성분을 달리하여 진공 상태에서 증착하는 것을 특징으로 한다. The white organic light emitting display device is characterized in that when forming a light emitting diode, each layer between an anode and a cathode is vapor-deposited without a mask, and organic layers including an organic light emitting layer are sequentially deposited in a vacuum state with different components.
상기 백색 유기 발광 표시 장치는, 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트 또는 컬러 필터를 채용한 풀컬러 표시 장치에 쓰일 수 있는 등 여러 용도를 가지고 있는 소자이다.The white organic light emitting display device has various uses such as a thin light source, a backlight of a liquid crystal display device, or a full color display device employing a color filter.
한편, 일반적인 백색 유기 발광 표시 장치에 적용되는 스펙트럼은 컬러 구현을 위해 RGB 영역에서 각각 피크가 발생하도록 하는 3 피크 이상을 갖는 것이 일반적이다. 이는 발광층을 투과한 광이 컬러 필터층을 투과한 후 RGB 컬러 구현을 비교적 용이하게 하기 위함이다.On the other hand, in general, the spectrum applied to a general white organic light emitting display device has three peaks or more to cause peaks in the RGB region for color implementation. This is to facilitate the RGB color implementation after the light transmitted through the light emitting layer passes through the color filter layer.
그런데 백색 유기 발광 표시 장치의 구조로서 적층 수를 줄이고 공정 수를 줄이기 위해, 청색 발광 유닛과 그보다 장파장의 인광 발광 유닛이 적층된 2 탠덤 구조가 잘 알려져 있다. In order to reduce the number of layers and reduce the number of processes as a structure of a white organic light emitting display device, two tandem structures in which a blue light emitting unit and a phosphorescent light emitting unit having a longer wavelength are laminated are well known.
이러한 2 탠덤 구조에서는, 각각 서로 다른 유닛에서 서로 다른 2개의 발광 피크가 발생하는 것으로, 특히, 인광 발광 유닛에 해당하는 적색과 녹색의 해당 피크의 광세기를 재현성 있게 확보하기가 쉽지 않다.In such a two-tandem structure, two different emission peaks are generated in different units. In particular, it is difficult to reproducibly secure the light intensity of the corresponding peak of red and green corresponding to the phosphorescent light-emitting unit.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 2스택 구조에서, 인광 도펀트의 2피크 발광 특징을 적용하여, 색재현율이 높게 백색 표시가 가능한 백색 표시 장치 및 이를 이용한 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a white display device capable of displaying a white color with a high color reproduction rate by applying a two peak emission characteristic of a phosphorescent dopant in a two- It has its purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백색 유기 발광 소자는 기판 상에 서로 대향된 제 1 전극과 제 2 전극;과, 상기 제 1 전극에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛;과, 상기 제 2 전극에 인접하여, 하나의 호스트에 하나의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛; 및 상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛 사이의 중간층을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a white organic light emitting device including: a first electrode and a second electrode opposing each other on a substrate; a first electrode having a first emission peak at 430 nm to 480 nm adjacent to the first electrode; A phosphorescent light emitting unit adjacent to the second electrode and having a second emission peak and a third emission peak that differ from each other at 530 nm to 630 nm via one phosphorescent dopant in one host; And an intermediate layer between the blue light emitting unit and the phosphorescent light emitting unit.
여기서, 상대적으로 파장이 작은 제 2 발광 피크가 제 3 발광 피크보다 발광 강도가 큰 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크를 나타내는 파장의 차는 20nm 내지 59nm인 것이 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 제 2, 제 3 발광 피크간 약 40nm 내지 59nm의 차를 가질 경우, 패널 효율 및 색재현율이 보다 향상됨을 실험을 통해 확인하였다.Here, it may be preferable that the second emission peak having a relatively small wavelength has a higher emission intensity than the third emission peak. In this case, the difference between the wavelengths representing the second emission peak and the third emission peak may be preferably 20 nm to 59 nm. More preferably, the panel efficiency and the color reproduction rate are improved when the difference between the second and third emission peaks is about 40 nm to 59 nm.
그리고, 상기 인광 도펀트 내 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 상기 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율의 17% 내지 38%인 것이 바람직하다.The efficiency of the third emission peak wavelength region in the phosphorescent dopant is preferably 17% to 38% of the efficiency of the second emission peak wavelength region.
본 발명의 발명자는 실험에서, 상기 인광 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율은 16.0% 내지 19.5% 외부 양자 효율을 갖고, 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 3.5% 내지 6.0%의 외부 양자 효율을 갖는 것일 때, 2스택 구조의 2피크를 갖는 구조(인광 발광 유닛에서 사용되는 인광 도펀트가 하나의 피크 특성을 갖는 도펀트인 경우) 대비 패널 효율이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 제 2 발광 피크는 548nm 내지 554nm이며, 상기 제 3 발광 피크는 600nm 내지 608nm 일 수 있다. The inventors of the present invention have found from experiments that the efficiency of the phosphorescent second luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 16.0% to 19.5% and the efficiency of the third luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 3.5% to 6.0% , It was confirmed that the panel efficiency was improved compared with the structure having two peaks of the two stack structure (in the case where the phosphorescent dopant used in the phosphorescent light emitting unit is a dopant having one peak characteristic). Also, the second emission peak may be from 548 nm to 554 nm, and the third emission peak may be from 600 nm to 608 nm.
한편, 상기 제 1 전극부터 상기 제 2 전극 직전까지의 총 두께가 5000Å 내지 6000Å 이며, 상기 제 1 전극을 포함하여 상기 제 2 전극 직전까지의 층들은 (λ는 청색 발광 유닛 또는 인광 발광 유닛의 발광 피크 파장, na과 da는 제 1 전극의 굴절률과 두께, nw와 dw는 각각 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 해당층의 굴절률과 두께)의 광경로 조건을 만족한다. On the other hand, the total thickness from the first electrode to the second electrode immediately before the second electrode including the first electrode is 5000 ANGSTROM to 6000 ANGSTROM, (lambda represents the luminescence peak wavelength of the blue light emitting unit or the phosphorescence emitting unit, n a and d a is the refractive index and thickness of the first electrode, and n w and d w satisfy the optical path conditions of the refractive index and thickness of the corresponding layer located between the first electrode and the second electrode, respectively).
또한, 상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛은 각각 발광층과, 그 상하의 전자 수송층 및 정공 수송층을 포함할 수 있다. The blue light emitting unit and the phosphorescent emitting unit may each include a light emitting layer, an electron transporting layer and a hole transporting layer above and below the light emitting layer.
한편, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는, 박막 트랜지스터를 포함한 셀 구동부가 형성된 기판;과, 상기 기판 상에 컬러 필터층;과, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극;과, 상기 제 1 전극에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛;과, 상기 청색 발광 유닛 상에, 하나의 호스트에 하나의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛; 및 상기 인광 발광 유닛 상에 제 2 전극을 포함하는 것에 또 다른 특징이 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a display device including a substrate on which a cell driver including a thin film transistor is formed, a color filter layer on the substrate, a first electrode connected to the thin film transistor, A blue light emitting unit having a first emission peak at 430 to 480 nm adjacent to one electrode and a second emission peak at 530 nm to 630 nm which are different from each other on the blue light emitting unit through one phosphorescent dopant to one host, A phosphorescent light-emitting unit having a third emission peak; And a second electrode on the phosphorescent-emitting unit.
상기와 같은 본 발명의 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The white organic light emitting device of the present invention and the display device using the white organic light emitting device have the following effects.
2 스택 탠덤 구조의 백색 유기 발광 소자에서, 인광 발광을 구현하는데, 2색 피크 발광이 가능한 한 종의 도펀트를 이용하여 인광 발광층을 형성함으로써, 최소의 적층 구조로 색재현율 향상이 가능하다. In a white organic light emitting device having a two-stack tandem structure, a phosphorescent light emission is realized. By forming a phosphorescent light emitting layer using one kind of dopant capable of two-color peak emission, the color reproducibility can be improved with a minimum stacking structure.
특히, 3 스택 구조 대비 공정 수 감소와 최적의 캐비티(cavity) 수치 산출에 적합한 층 적용이 용이하며, 종래 적색 도펀트와 녹색 도펀트의 2종의 인광 도펀트로 인광 발광층을 구현하는 구조 대비 도핑량 조절이 어려운 적색 도펀트의 사용을 배제하여 이로 인한 얼룩 불량 등을 방지할 수 있다. In particular, it is easy to apply the layer suitable for calculating the optimal cavity number and the process number reduction compared to the three-stack structure, and the doping amount adjustment of the conventional phosphorescent light emitting layer using two phosphorescent dopants, red dopant and green dopant, It is possible to eliminate the use of a hard red dopant and to prevent unevenness in stain caused thereby.
또한, 2스택 구조 내 하나의 피크 발광이 가능한 도펀트 이용시 대비 2색 피크의 발광 피크 파장 차를 적절히 주어 패널 효율의 개선과 색재현율 향상을 동시에 기대할 수 있다.In addition, when using a dopant capable of emitting one peak in the two-stack structure, it is possible to simultaneously improve the panel efficiency and improve the color reproduction rate by suitably giving a difference in the peak emission wavelength of the two-color contrast.
도 1은 본 발명의 백색 유기 발광 소자를 나타낸 단면도
도 2는 도 1의 파장별 광세기를 나타낸 그래프
도 3은 인광 발광 유닛에 2 도펀트 적용시 발생되는 패널 얼룩을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 백색 유기 발광 소자를 적용한 표시 장치의 개략 단면도
도 5는 본 발명의 표시 장치의 한 화소를 나타낸 회로도
도 6은 본 발명의 표시 장치의 R, G, B, W 화소를 나타낸 수직 단면도
도 7a는 표 1에 제시된 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 실시예들과, 2 스택 2피크 구조의 파장별 세기를 나타낸 그래프
도 7b는 ATSC 대비 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 색재현율을 나타낸 그래프
도 8은 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 제 2, 제 3 발광 피크 파장 차에 따른 발광 강도를 나타낸 그래프1 is a cross-sectional view of a white organic light emitting device according to the present invention
Fig. 2 is a graph showing the light intensity of each wavelength in Fig. 1
3 is a view showing a panel unevenness which is generated when two dopants are applied to the phosphorescent light emitting unit
4 is a schematic cross-sectional view of a display device to which the white organic light emitting device of the present invention is applied
5 is a circuit diagram showing one pixel of the display device of the present invention.
6 is a vertical sectional view showing R, G, B and W pixels of the display device of the present invention
FIG. 7A is a graph showing the results of the white organic light emitting device of the present invention shown in Table 1,
7B is a graph showing the color reproduction ratio of the white organic light emitting device of the present invention as compared to ATSC
8 is a graph showing the light emission intensities according to the second and third luminescence peak wavelength differences of the white organic light emitting device of the present invention
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a white organic light emitting device and a display device using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
한편, 본 발명은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에서 상술한 실시예들에 한정하는 것으로서 해석되어서는 아니 된다. 오히려, 이 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 도면에서, 층들 및 영역들의 크기 및 상대적 크기는 명확성을 위하여 과장될 수 있다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, this embodiment is provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In this figure, the sizes and relative sizes of the layers and regions may be exaggerated for clarity.
도 1은 본 발명의 백색 유기 발광 소자를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1의 파장별 광세기를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a white organic light emitting device according to the present invention, and FIG. 2 is a graph illustrating light intensities of respective wavelengths in FIG.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 백색 유기 발광 소자(1000)는 기판(100) 상에 서로 대향된 제 1 전극(110)과 제 2 전극(150)과, 상기 제 1 전극(110)에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛(120)과, 상기 제 2 전극(150)에 인접하여, 하나의 호스트에 하나의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛(140) 및 상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛 사이의 중간층(130)을 포함하여 이루어진다. 1 and 2, a white organic
특히, 상기 청색 발광 유닛(120)과, 인광 발광 유닛(140)은 상기 제 1, 제 2 전극(110, 150) 사이에서 각 발광의 혼합 광에 의해 최종적으로 백색 표시를 구현하는데, 본 발명의 백색 유기 발광 소자는 2 스택 구조에서도 3 피크 구현이 가능하여, 모든 색 표시에 있어서, 색재현율이 높게 된다.Particularly, the blue
여기서, 상기 제 2, 제 3 발광 피크 중 상대적으로 단파장의 제 2 발광 피크(대략적으로 yellowish green 영역 파장-이하, YG 파장-)가 제 3 발광 피크(대략적으로 reddish orange 영역 파장-이하, RO 파장-)보다 발광 강도가 크다. 제 2 발광 피크의 세기가 상대적으로 세기 때문에, 상기 인광 발광 유닛(140)은 YG 유닛이라고 칭하기도 한다.Here, a second emission peak (approximately yellowish green region wavelength - hereinafter referred to as YG wavelength) of a relatively short wavelength among the second and third emission peaks is a third emission peak (hereinafter, referred to as a reddish orange region wavelength-- -). Since the intensity of the second emission peak is relatively strong, the phosphorescent
이 경우, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크를 나타내는 파장의 차는 20nm 내지 59nm인 것이 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 제 2, 제 3 발광 피크간 약 40nm 내지 59nm의 차를 가질 경우, 패널 효율 및 색재현율이 보다 향상됨을 실험을 통해 확인하였다.In this case, the difference between the wavelengths representing the second emission peak and the third emission peak may be preferably 20 nm to 59 nm. More preferably, the panel efficiency and the color reproduction rate are improved when the difference between the second and third emission peaks is about 40 nm to 59 nm.
그리고, 상기 인광 도펀트 내 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 상기 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율의 17% 내지 38%인 것이 바람직하다. 이 때, 외부 양자 효율의 절대 값을 비교하여 보면 상기 인광 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율은 16.0% 내지 19.5% 외부 양자 효율을 갖고, 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 3.5% 내지 6.0%의 외부 양자 효율을 갖는 것이 바람직하다. The efficiency of the third emission peak wavelength region in the phosphorescent dopant is preferably 17% to 38% of the efficiency of the second emission peak wavelength region. When the absolute value of the external quantum efficiency is compared, the efficiency of the phosphorescence second peak wavelength region is 16.0% to 19.5% and the efficiency of the third peak peak wavelength region is 3.5% to 6.0% It is desirable to have an external quantum efficiency of.
본 발명의 발명자는 실험에서, 상기 인광 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율은 16.0% 내지 19.5% 외부 양자 효율을 갖고, 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 3.5% 내지 6.0%의 외부 양자 효율을 갖는 것일 때, 2스택 구조의 2피크를 갖는 구조(인광 발광 유닛에서 사용되는 인광 도펀트가 하나의 피크 특성을 갖는 도펀트인 경우) 대비 패널 효율이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 이 경우, 상기 제 2 발광 피크는 548nm 내지 554nm(A 영역)이며, 상기 제 3 발광 피크는 600nm 내지 608nm (B 영역) 일 수 있다. 그러나, 이는 실시된 실험 예에서 확인된 것이고, 이에 한하지 않고, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크를 나타내는 파장의 차를 20nm 내지 59nm로 조절하는 범위에서 확장 가능하다 할 것이다. The inventors of the present invention have found from experiments that the efficiency of the phosphorescent second luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 16.0% to 19.5% and the efficiency of the third luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 3.5% to 6.0% , It was confirmed that the panel efficiency was improved compared with the structure having two peaks of the two stack structure (in the case where the phosphorescent dopant used in the phosphorescent light emitting unit is a dopant having one peak characteristic). In this case, the second emission peak may be in the range of 548 nm to 554 nm (A region), and the third emission peak may be in the range of 600 nm to 608 nm (B region). However, this is confirmed in the experimental examples, and it is not limited to this, and it is possible to expand the range of the wavelength difference between the second emission peak and the third emission peak to 20 nm to 59 nm.
또한, 상기 인광 도펀트는 일종의 이리듐 착화합물(Iridium Complex)로, A 영역의 파장에서, 16.0% 내지 19.5% 외부 양자 효율을 갖고, B 영역의 파장에서 3.5% 내지 6.0%의 외부 양자 효율을 동시에 갖는 것이다. 이 경우, 청색 발광 유닛(120)에서의 청색 외부 양자 효율(EQE)은 약 8% 내지 11%로 한다. The phosphorescent dopant is an iridium complex having external quantum efficiency of 16.0% to 19.5% at the wavelength of the A region and external quantum efficiency of 3.5% to 6.0% at the wavelength of the B region . In this case, the blue external quantum efficiency EQE in the blue
간략히 본 발명의 인광 발광 유닛(140)에 적용되는 인광 도펀트의 재료를 설명하면 화학식 1과 같이, 중심의 금속이 이리듐(Ir)(III)이며, 주위에 리간드 A~C가 치환되어 있다. In brief, the material of the phosphorescent dopant applied to the phosphorescent light-emitting
상기 리간드 A~C를 이루는 물질의 화학 구조식에 따라 흡수 또는 발광의 스펙트럼 특성이 다르게 나타날 수 있다. 즉, 이리듐과 리간드 A~C간의 전자 분포에 따라 스펙트럼이 다르게 나타나게 설계할 수 있는 것이다. 본 발명의 인광 도펀트는 상기 스펙트럼이 530nm 내지 630nm의 파장에서 서로 다른 2개의 파장이 나오도록 설계한 것이다.Depending on the chemical structure of the material forming the ligands A to C, spectral characteristics of absorption or luminescence may appear differently. That is, the spectrum can be designed differently depending on the distribution of electrons between iridium and ligands A to C. The phosphorescent dopant of the present invention is designed such that the spectrum has two different wavelengths at a wavelength of 530 nm to 630 nm.
여기서, 상기 리간드 A~C는 같거나 다르게 할 수 있으며, 리간드 A~C의 화학물은 C, N, S, O를 가지는 탄소 수가 8개에서 40개의 방향족 고리(aromatic ring)를 가지는 화합물 중 이형 고리(Heterocyclic Ring)를 가지는 화합물에서 선택할 수 있다.The ligands A to C may be the same or different. The ligand A to C chemistry is a compound having a carbon number of 8 to 40 aromatic rings having C, N, S, It can be selected from compounds having a ring (Heterocyclic Ring).
또한, 상기 청색 발광 유닛(120)과 인광 발광 유닛(140)은 도 3과 같이, 각각 발광층(126, 144)과, 그 상하의 전자 수송층(146, 128) 및 정공 수송층(142, 124)을 포함할 수 있다. 3, the blue
한편, 상기 제 1 전극(110)부터 상기 제 2 전극(150) 직전까지의 총 두께가 5000Å 내지 6000Å 이며, 상기 제 1 전극(110)을 포함하여 상기 제 2 전극(150) 직전까지의 층들은 (λ는 청색 발광 유닛 또는 인광 발광 유닛의 발광 피크 파장, na과 da는 제 1 전극의 굴절률과 두께, nw와 dw는 각각 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 해당층의 굴절률과 두께)의 광경로 조건을 만족한다. The total thickness of the
여기서, λ는 청색 발광 유닛(120) 또는 인광 발광 유닛(140)의 발광 피크 파장, na는 제 1 전극(110)의 굴절률, da는 제 1 전극(110)의 두께, nw와 dw는 각각 제 1 전극(110)과 제 2 전극(150) 사이에 위치하는 해당층의 굴절률과 두께이다. Here, λ is a blue
상기 광경로 조건은 최종 백색 구현을 위해 청색 형광 유닛 및 인광 발광 유닛의 발광 피크 파장에 대해 각각 만족하여야 한다. 예를 들어, 청색 발광 유닛(120)이 청색 발광의 피크 파장이 456nm이고, 인광 발광 유닛(140)이 하나의 인광 도펀트 사용에 의해, 각각 551nm, 604nm의 이중 피크 발광(main 발광 피크-yellowish green-, sub 발광 피크-reddish orange-)을 한다고 가정할 때, 이들 파장에 대해 각각 위 조건을 만족하여야 한다. The light path condition must be satisfied for the emission peak wavelength of the blue fluorescence unit and the phosphorescence emitting unit respectively for the final white implementation. For example, when the blue
또한, 상기 청색 발광 유닛(120) 내의 제 1 발광층(도 3의 126 참조) 및 인광 발광 유닛(140)의 제 2 발광층(144)은 각각 제 2 전극(150)으로부터 거리에 대해 직접적으로 다음 조건을 만족한다. The first light emitting layer (see 126 in FIG. 3) and the second
<발광층과 제 2 전극간 거리 조건><Distance condition between the light emitting layer and the second electrode>
여기서, m은 정수(양의 정수), n은 해당 발광층의 굴절률, d는 상기 제 2 전극(150)으로부터 해당 발광층의 발광 영역 사이의 거리를 나타낸다. 이는 각각의 발광층이 해당 거리에서 최대 발광 세기를 갖는 것을 의미하는 것으로, 이러한 조건으로 설계시, 시야각 0도에서 각 발광층은 최대 세기를 가질 것이며, 시야각이 늘어도, 해당 발광층을 바라보는 광경로에서 동등하거나 유사 수준으로 광 세기가 줄어들어, 발광 효율의 저하도 동등하거나 유사한 수준을 갖게 된다. Here, m is an integer (positive integer), n is the refractive index of the light emitting layer, and d is the distance between the
이 경우, 상기 전하 생성층(130) 또는 각 발광 유닛 내의 공통층(정공 수송층 또는 전자 수송층)의 두께 조절에 의해, 상기 청색 발광 유닛(120)과 인광 발광 유닛(140) 각각의 발광 피크에 따른 발광 유닛 내 해당 발광층의 위치를 조절할 수 있을 것이다.In this case, depending on the emission peak of each of the blue
상술한 2 피크를 구현하는 인광 도펀트를 인광 발광층에 포함하는 2스택 탠덤 백색 유기 발광 소자는 다음의 필요에 의해 개발되었다.A two-stacked tandem white organic light-emitting device including a phosphorescent dopant that implements the above two peaks in a phosphorescent light-emitting layer has been developed according to the following needs.
도 3은 인광 발광 유닛에 2도펀트 적용시 발생되는 패널 얼룩을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing a panel unevenness which is generated when two dopants are applied to the phosphorescent light emitting unit. FIG.
최근의 백색 유기 발광 소자의 색재현율 수준이 ATSC(Advanced Television System Committee) 규격의 105 내지 109% 정도인데, 더 높은 색재현율을 통해 백색 유기 발광 소자가 더 많은 색 표현 능력을 가질 수 있도록 하여 최종 소비자를 만족시키는 경쟁력을 갖추는 것이 중요하게 여겨지고 있다.In recent years, the color reproduction rate of a white organic light emitting device is about 105 to 109% of that of an Advanced Television System Committee (ATSC) standard. However, since a white organic light emitting device has a higher color reproduction capability through a higher color reproduction rate, It is important to have competitiveness that satisfies
이를 통해 자연계에 있는 색상을 나타내기 위해 탠덤 구조의 백색 유기 발광 소자에 있어서도 3피크 발광의 요구가 있었으나, 이를 구현하기 위해 3피크 각각의 발광층의 구비하는 경우, 적층 공정의 수가 증가하여 공정의 부담이 크고, 또한, 층의 증가에 따라, 각 발광층별 적정 캐비티(cavity)를 갖기 위해 위치 및 두께의 산출이 어려운 문제가 있었다. In order to achieve this, a white organic light emitting device having a tandem structure has been required to emit three peaks in order to exhibit colors in the natural world. However, in order to realize this, in the case of providing three light emitting layers for each peak, There is a problem that it is difficult to calculate the position and the thickness in order to have a proper cavity for each light emitting layer as the layer increases.
3피크 발광의 또 다른 구현 예로, 하나의 층에 서로 다른 색상의 발광 특성을 갖는 이종의 인광 도펀트를 포함시키는 예가 있었으나, 이종의 인광 도펀트를 혼합시 서로 적합하게 기능하지 못하는 경우가 있었고, 도 3과 같이, 특히 적색(red) 계열의 도펀트는 그 조절이 어려워 패널에 얼룩을 유발하는 문제가 있어서 실제 표시 장치에 적용하는데 적합하지 않았다. 즉, 이종의 인광 도펀트 2개를 하나의 발광층에 적용시 제 1 인광 도펀트는 제 2 인광 도펀트의 호스트 역할을 하게 되어, 제 1 인광 도펀트의 양이 10% 내외라 할 때, 제 2 인광 도펀트는 1% 이하가 되어야 1호스트 2도펀트 구조 적용시 패널 동작에 적합한 효율을 얻을 수 있다. 이 경우, 제 2 도펀트는 극소량의 도핑이 요구되는데, 이러한 극소량의 도핑 조절이 매우 어려워 약간의 도핑량 차에 의해서도 패널의 색균일도가 변하게 된다. 도 3은 실제 패널 제작시 도펀트의 도핑량 불균일로 패널의 색균일도 특성이 저하되는 결과가 나타남을 보여준다. 도시된 도면은 하나의 원장 글래스에 2개의 패널이 형성된 예를 나타낸 것으로, 세로선상에서의 이분된 라인을 중심으로 2개의 패널이 형성되어 있고, 이 경우, 2개의 패널이 서로 멀어질수록 u'v' 좌표계상 두 색간 거리에 해당하는 Δu'v' 값이 커짐을 알 수 있다. 이는 원장 글래스의 중심라인에서 멀어질 수록 패널 내의 얼룩이 심하다는 것을 의미하는 것으로, 극소량 도핑이 요구되는 제 2 도펀트(적색 도펀트)의 도핑량 조절이 실패할 수록 이러한 얼룩은 더욱 심한 경향을 띤다.As another embodiment of the three-peak emission, there is an example in which a heterophasic phosphorescent dopant having different color luminescent characteristics is included in one layer, but the phosphorescent dopant of different kind may not function properly when mixed, The dopant of the red series has a problem that it is difficult to control the dopant so as to cause stains on the panel, and thus it is not suitable for practical display devices. That is, when two kinds of phosphorescent dopants are applied to one light emitting layer, the first phosphorescent dopant acts as a host of the second phosphorescent dopant, and when the amount of the first phosphorescent dopant is about 10%, the second phosphorescent dopant 1% or less, it is possible to obtain an efficiency suitable for panel operation when 1
이를 해결하기 위해 본 발명의 백색 유기 발광 소자는, 특히 인광 발광층에 하나의 인광도펀트로 2색의 피크 발현이 가능하도록 설계하여, 공정 부담을 없애고, 캐비티 설계가 용이하게 하고, 또한, 도펀트의 혼합시 발생하는 얼룩 발생을 방지함과 동시에 패널 효율 및 색재현율의 개선도 꾀한 것이다.In order to solve this problem, the white organic light emitting device of the present invention is designed so that the peak emission of two colors can be expressed by one phosphorescent dopant in the phosphorescent light emitting layer, thereby eliminating the burden on the process, facilitating the cavity design, It is possible to prevent the generation of stains and to improve the panel efficiency and color reproduction ratio.
이하, 본 발명의 백색 유기 발광 소자를 표시 장치에 구현한 예를 살펴본다.Hereinafter, an example in which the white organic light emitting device of the present invention is implemented in a display device will be described.
도 4는 본 발명의 백색 유기 발광 소자를 적용한 표시 장치의 개략 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a display device to which the white organic light emitting device of the present invention is applied.
도 4와 같이, 본 발명의 표시 장치는 상술한 백색 유기 발광 소자(1000)에, 청색 발광 유닛(120)과 인광 발광 유닛(140)의 구체적 구성을 제시하고, 상기 백색 유기 발광 소자의 증착 전 상기 기판(100) 상에 컬러 필터층(180)을 구성을 더 포함하여 나타낸 것이다.4, the display device of the present invention shows the specific structure of the blue
상기 제 1 전극(110)은 투명 도전 물질로 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 재료로 형성한다.The
제 2 전극(150)은 알루미늄과 반사성 금속 재질로 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등의 금속으로 형성한다. 이러한 구조를 통해 바텀 에미션 방식으로 청색 발광 유닛(120)에서의 청색 피크 발광과 인광 발광 유닛(140)에서의 2피크 발광 "옐로이쉬 그린(yellowish green)-YG-"과 "레디쉬 오렌지(reddish orange)-RO-"의 광이 혼합되어 백색 발광이 구현된다.The
경우에 따라, 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(150)의 재료를 바꾸어 탑 에미션 방식으로 적용할 수도 있다.In some cases, the material of the
여기서, 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(150)은 어느 하나가 양극, 나머지 하나가 음극이다.Here, one of the
상기 청색 발광 유닛(120)은 상기 제 1 전극(110) 상에 차례로 제 1 정공 주입층(122), 제 1 정공 수송층(124), 청색 발광층(126), 제 1 전자수송층(128)을 포함한다.The blue
그리고, 인광 발광 유닛(140)은 아래에서부터 차례로 제 2 정공 수송층(142), 인광 발광층(144), 제 2 전자 수송층(146) 및 제 1 전자 주입층(148)을 포함한다. 상기 인광 발광층(144)은 앞서 설명한 바와 같이, 하나의 호스트에 청색보다는 장파장의 즉, 도 2와 같이, 제 2 발광 피크는 548nm 내지 554nm(A 영역)에, 제 3 발광 피크는 600nm 내지 608nm(B 영역)에서 발광 가능한 하나의 인광 도펀트를 포함하여 이루어진다. The phosphorescent
상기 전하 생성층(130)은 청색 발광 유닛(110)과 인광 발광 유닛(140) 사이에 형성되어 각 유닛간의 전하 균형 조절을 한다. 이를 위해 청색 발광 유닛(110)에 인접하여서는 전자 주입의 역할을 하는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물 또는 전자 주입 역할을 하는 유기물 또는 이들의 화합물로 형성할 수 있고, 상기 인광 발광 유닛(140)에 인접하여서는 정공 주입의 역할을 하도록 정공 주입층의 재질로 사용되는 유기물로 형성될 수 있다. 또한 경우에 따라 그 중간에 버퍼층을 포함시켜 하부의 전자 주입 기능과 상부로의 정공 주입 기능이 원활히 이루어지게 할 수 있다.The
한편, 상기 각 발광층(124, 144)에 인접한 제 1 정공 수송층(124), 제 1 전자 수송층(128), 제 2 정공 수송층(142) 및 제 2 전자 수송층(148)들은 각 발광층의 삼중항 에너지 준위(triplet energy state)보다 높게 삼중항 에너지 준위를 0.01eV 내지 1.2eV 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이는 발광에 이용되는 삼중항 여기자를 각 발광층 내에 가두어 효율이 높게 발광에 이용되도록 하기 위함이다.The first
또한, 상기 컬러 필터층(180)은 적색 서브픽셀(R), 녹색 서브픽셀(G), 청색 서브픽셀(B)로 일 픽셀이 나뉜 기판(100) 상에, 각 서브픽셀(R, G, B)에 대응하여 서로 다른 색상의 컬러 필터(180a, 180b, 180c)가 대응된다. 도시된 예는, 백색 픽셀을 별도로 구비한 예를 나타낸 것으로, 이 경우 픽셀 설계는, 일 예로, R, G, B, W가 쿼드(quad) 형으로 이루어질 수 있을 것이다. 그리고, 상기 백색 픽셀에는 컬러 필터층 없이 설계하여 두거나, 혹은 다른 컬러 필터층과의 층을 맞추기 위해, 투명 유기막을 백색 픽셀에 대응하여 더 구비할 수도 있다.The
도시된 구조는, R, G, B, W의 구조를 나타낸 것으로, 백색 픽셀을 배제하여, R, G, B 픽셀로만 구성된 형태로 가능할 것이다. 이 경우에는 스트라이프형으로 R, G, B 의 픽셀 배치가 가능하다.The structure shown is a structure of R, G, B, and W, and it is possible to exclude a white pixel and to have only R, G, and B pixels. In this case, it is possible to arrange R, G, and B pixels in a stripe shape.
상기 컬러 필터층(180)은 기판(100)과 제 1 전극(110) 사이에 위치하여, 제 2 전극(150)으로부터 제 1 전극(110)에 이르기까지 하부로 발광되어 오는 광을 상기 각 컬러 필터(180a, 180b, 180c)를 투과하며 서브픽셀별로 해당 색상의 광을 기판(100)을 통해 투과시킨다. 그리고, 백색 픽셀은 상부의 백색 유기 발광 소자에서 나오는 백색 발광을 그대로 하측의 기판(100)측으로 투과시키게 된다.The
한편, 상기 전하 생성층(130)은 경우에 따라 생략할 수도 있다. 이 경우, 하부의 전자 수송층(128) 및 상부의 제 2 정공 수송층(142)이 전하 생성층의 기능을 겸할 수 있다.Meanwhile, the
그리고, 상기 제 1 정공 주입층(122), 제 1 정공 수송층(124)은 한층의 제 1 공통층으로 형성될 수 있으며, 마찬가지로 제 2 전자 수송층(146) 및 전자 주입층(148)은 제 4 공통층으로 한층으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 전자 수송층(128)은 제 2 공통층, 제 2 정공 수송층(142)은 제 3 공통층의 역할을 한다.The second
도 5는 본 발명의 표시 장치의 한 화소를 나타낸 회로도이며, 도 6은 본 발명의 표시 장치의 R, G, B, W 화소를 나타낸 수직 단면도이다.FIG. 5 is a circuit diagram showing one pixel of the display device of the present invention, and FIG. 6 is a vertical sectional view showing R, G, B, and W pixels of the display device of the present invention.
도 5와 같이, 본 발명의 표시 장치의 한 화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)과 접속된 셀 구동부(310)와, 셀 구동부(310)와 그라운드(GND) 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 백색 유기 발광 소자(WOLED)를 구비한다.5, one pixel of the display device of the present invention includes a
셀 구동부(310)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위치 박막 트랜지스터(T1)와, 스위치 박막 트랜지스터(T1) 및 전원 라인(PL)과 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 제 1 전극에 접속된 구동 박막 트랜지스터(T2)와, 전원 라인(PL)과 스위치 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극 사이에 접속된 스토리지 캐패시터(C)를 구비한다. The
스위치 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)과 접속되고 소스 전극은 데이터 라인(DL)과 접속되며 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터(C)와 접속된다. 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극은 전원 라인(PL)과 접속되고 드레인 전극은 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 제 1 전극과 접속된다. 스토리지 캐패시터(C)는 전원 라인(PL)과 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 사이에 접속된다. The gate electrode of the switch thin film transistor T1 is connected to the gate line GL, the source electrode thereof is connected to the data line DL and the drain electrode thereof is connected to the gate electrode of the driving TFT T2 and the storage capacitor C . The source electrode of the driving thin film transistor T2 is connected to the power supply line PL and the drain electrode thereof is connected to the first electrode of the white organic light emitting diode WOLED. The storage capacitor C is connected between the power supply line PL and the gate electrode of the driving thin film transistor T2.
스위치 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 백색 유기 발광 소자(WOLED)로 공급되는 전류(I)를 제어함으로써 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위치 박막 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(C)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 백색 유기 발광 소자(WOLED)의 발광을 유지하게 한다. The switch thin film transistor T1 is turned on when a scan pulse is supplied to the gate line GL to supply the data signal supplied to the data line DL to the gate electrode of the storage capacitor C and the drive thin film transistor T2 do. The driving thin film transistor T2 controls the current I supplied from the power supply line PL to the white organic light emitting element WOLED in response to the data signal supplied to the gate electrode to reduce the amount of light emitted from the white organic light emitting element WOLED . Even if the switch thin film transistor T1 is turned off, the driving thin film transistor T2 supplies a constant current I until the data signal of the next frame is supplied by the voltage charged in the storage capacitor C, Thereby maintaining the light emission of the organic light emitting device WOLED.
구동 박막 트랜지스터(T2)를 포함한 박막 트랜지스터 어레이 기판(2000)은 도 6과 같이, 절연 재료로 이루어진 기판(100)과, 상기 기판(100) 위에 형성된 게이트 전극(101)과, 게이트 전극(101)을 덮는 게이트 절연막(102)과, 게이트 절연막(102) 위에 형성된 반도체층(103)과, 반도체층(103) 상에 상기 게이트 전극(101) 상에 대응되는 에치 스토퍼(104)과, 상기 반도체층(103) 양측에 형성된 소오스 전극(105a) 및 드레인 전극(105b)을 구비한다. 6, the thin film
그리고, 상기 소오스 전극(105) 및 드레인 전극(105b)을 덮도록 무기막의 제 1 보호막(107)이 형성되고, 상기 구동 박막 트랜지스터(T2)를 제외한 나머지 화소 영역에 R, G, B 컬러 필터를 나타내는 컬러 필터층(109a, 109b, 109c)이 형성되고, 상기 제 1 보호막(107) 및 컬러 필터층(109a, 109b, 109c)을 전면 덮으며 표면을 평탄하게 하는, 유기막 성분의 제 2 보호막(108)이 형성된다.A first
그리고, 상기 제 2 보호막(108)과 상기 제 1 보호막(107)을 선택적으로 제거하여 콘택홀(108a)을 형성한다.Then, the second
여기서, 반도체층(103)은 일례로, 산화물 반도체로 형성되는 형태를 나타낸 것이다. 산화물 반도체는 예를 들어, Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf, Zr 중 선택된 적어도 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물로 형성된다. 이러한 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터는 실리콘 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터보다 높은 전하 이동도 및 낮은 누설 전류 특성의 장점을 갖는다. 또한, 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터는 저온 공정이 가능하며, 대면적화가 유리한 이점이 있다. 경우에 따라, 상기 반도체층(103)은 실리콘 반도체층으로도 형성할 수 있으며, 그 경우에는 에치 스토퍼를 생략할 수 있다. Here, the
백색 유기 발광 소자(WOLED)(1000)는 구동 박막 트랜지스터(T2)를 포함한 박막 트랜지스터 기판(1000) 상에, 상기 콘택홀(108a)을 통해 상기 드레인 전극(105b)과 접속하는 제 1 전극(110)과, 이후, 차례로 마스크없이 형성되는 청색 발광층을 포함한 청색 발광 유닛(120), 전하 생성층(130), 인광 발광 유닛(140) 및 제 2 전극(150)으로 포함되어 이루어진다. The white organic light emitting
이하, 도 7a 및 도 7b와 표 1을 통해, 실제 일종의 이리듐 착화합물(Iridium Compoud)로 1도펀트 인광 발광층 구비 구조에서의 색재현율 효과에 대해 살펴본다.7A and 7B and Table 1, the effect of the color recall ratio on the structure including one kind of dopant phosphorescent light emitting layer with iridium complex (Iridium complex) will be described.
비교예(2스택 Ref)는 2스택 탠덤 백색 유기 발광 소자에 있어서, 하나의 발광 피크를 나타내는 인광 발광 유닛과 청색 형광 유닛을 구비한 것이고, 본 발명의 백색 유기 발광 소자에 있어서는, 2개의 발광 피크를 나타낸 인광 발광 유닛과 청색 형광 유닛이 적층하여 구비된 것을 나타낸 것이다.In the comparative example (2 stack Ref), a two-stack tandem white organic light emitting device is provided with a phosphorescent light emitting unit and a blue fluorescent unit, each of which exhibits one emission peak. In the white organic light emitting device of the present invention, Emitting unit and a blue fluorescent unit are stacked.
여기서, 본 발명과 비교예는 청색 형광 유닛의 외부 양자 효율을 9.5%으로 일치시켜 실험하였다. Here, in the present invention and the comparative example, the external quantum efficiency of the blue fluorescent unit was matched at 9.5%.
상술한 표 1에서, 비교예에 대비되는 본 발명의 백색 유기 발광 소자는 각각 인광 발광 유닛에서의 인광 발광층 내 외부 양자 효율이 첫번째 실시예는 YG 파장이 18.5%, RO 파장이 4%로 하였고, 두번째 실시예는 YG 파장이 16.9%, RO 파장이 5.6%로 하였고, 세번째 실시예는 YG 파장이 15.0%, RO 파장이 7.5%로 하였다.In Table 1, the external quantum efficiency in the phosphorescent light-emitting layer of the phosphorescent light-emitting unit of the present invention is 18.5% for the YG wavelength and 4% for the RO wavelength, In the second embodiment, the YG wavelength is 16.9% and the RO wavelength is 5.6%. In the third embodiment, the YG wavelength is 15.0% and the RO wavelength is 7.5%.
도 7a는 표 1에 제시된 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 실시예들과, 2 스택 2피크 구조의 파장별 세기를 나타낸 그래프이다.FIG. 7A is a graph showing the embodiments of the white organic light emitting device of the present invention shown in Table 1 and the intensities of the two stack two-peak structures by wavelength.
도 7a와 같이, 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 첫번째 내지 세번째 실시예에서, 녹색 파장에 해당하는 발광 피크는 약 548nm 내지 554nm에 있으며, 적색 파장(순수 적색 발광보다는 약간 오렌지 발광에 가까움)의 발광 피크는 600nm 내지 608nm에 있다. 그리고, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크를 나타내는 파장의 차는 47nm 내지 59nm로, 대략 50nm 전후에 있다. As shown in FIG. 7A, in the first to third embodiments of the white organic light emitting device of the present invention, the emission peak corresponding to the green wavelength is about 548 nm to 554 nm, and the emission wavelength of the red light (near orange light emission rather than pure red light emission) The peak is in the range of 600 nm to 608 nm. The difference between the wavelengths representing the second emission peak and the third emission peak is 47 nm to 59 nm, which is approximately 50 nm.
도 7b는 ATSC 대비 본 발명의 색재현율을 나타낸 그래프이다.7B is a graph showing the color reproduction rate of the present invention as compared with ATSC.
도 7b 및 표 1과 같이, 본 발명의 색재현율은 ATSC 규격(Ref로 도시) 대비 첫번째 실시예는 약 116.7%, 두번째 실시예는 약 117.4%, 세번째 실시예는 118.1%이다. As shown in FIG. 7B and Table 1, the color gamut of the present invention is about 116.7% in the first embodiment, about 117.4% in the second embodiment, and 118.1% in the third embodiment, compared with the ATSC standard (shown as Ref).
그런데, 표 1을 살펴보면 상대적으로 색재현율이 높아짐에 따라 패널 효율이 떨어짐을 알 수 있으므로, 적정의 인광 도펀트는 패널 효율과 색재현율이 비교예 및 ATSC 규격 대비 모두 우수한 것으로 택한다. 제안된 실시예에서 첫번째 및 두번째 실시예가 패널 효율 및 색재현율이 모두 비교예 및 ATSC 규격 대비 우수한 것으로 나타난다.Table 1 shows that the panel efficiency is lowered as the color reproducibility is relatively increased. Therefore, the panel efficiency and the color reproduction ratio of the appropriate phosphorescent dopant are selected to be superior to the comparative example and the ATSC standard. In the proposed embodiment, the first and second embodiments show that both panel efficiency and color gamut are superior to the comparative example and the ATSC standard.
이하, 표 2 및 도 8을 통해 제 2, 제 3 발광 피크간 차이의 변화에 따른 효율 및 발광 특성을 살펴본다.Hereinafter, efficiency and luminescence characteristics according to the change of the difference between the second and third emission peaks will be described with reference to Table 2 and FIG.
도 8은 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 제 2, 제 3 발광 피크 파장 차에 따른 발광 강도를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the emission intensities of the white organic light emitting device according to the second and third emission peak wavelength differences of the present invention.
도 8 및 표 2는, 제 2 발광 피크는 동일한 파장으로 하고, 제 3 발광 피크의 변화를 주어 제 2, 제 3 발광 피크간 파장 차를 각각 40nm, 50nm, 60nm으로 하여 특성을 관찰하였다. 그리고, 청색 발광 유닛 내의 청색 발광의 외부 양자 효율은 9.5%로 하고, 인광 발광 유닛에서의 인광 발광층 내 외부 양자 효율이 YG 파장이 18.5%, RO 파장이 4%로 일치시켜 실험하였다.8 and Table 2, characteristics were observed with the second emission peak set to the same wavelength, and the wavelength difference between the second and third emission peaks set to 40 nm, 50 nm, and 60 nm, respectively, by changing the third emission peak. The external quantum efficiency of the blue light emission in the blue light emitting unit was 9.5%, and the external quantum efficiency in the phosphorescent light emitting layer in the phosphorescent light emitting unit was 18.5% for the YG wavelength and 4% for the RO wavelength.
여기서, 각 파장대 모두 색재현율이 개선되나, 60nm를 넘게 되면 패널 효율이 2스택 2피크(인광 발광 유닛 내 1피크 발광 특성의 인광 도펀트 사용) 구조 대비 효율이 떨어짐을 알 수 있다. 따라서, 제 2, 제 3 발광 피크의 파장 차는 60nm 미만으로 설정한다.Here, the color reproducibility is improved at each wavelength band, but when the thickness exceeds 60 nm, the panel efficiency is inferior to the structure of two stacks of two peaks (using a phosphorescent dopant having one peak emission characteristic in a phosphorescence emitting unit) structure. Therefore, the wavelength difference between the second and third emission peaks is set to less than 60 nm.
실험예에서 색재현율과 패널 효율이 가장 향상된 특성을 보이는 것은 제 2, 제 3 발광 피크의 파장 차가 50nm 정도일 때이다. 그러나 이에 한하지 않고, 제 2, 제 3 발광 피크간 파장 차는 적어도 40nm~59nm에서 실험적으로 패널 효율이 2스택 피크 구조 대비 개선된 것을 확인하였다. 그런데, 상대적으로 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크간 파장 차가 작아질수록 패널 효율의 감소가 적은 것으로, 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크간 차가 최소 약 20nm까지 패널 효율이 2 스택 2피크 구조 대비 동일 수준 또는 그 이상의 효율을 가짐을 예상할 수 있다.In the experimental example, the color reproduction ratio and the panel efficiency are most improved when the wavelength difference of the second and third emission peaks is about 50 nm. However, the present inventors have experimentally confirmed that the wavelength difference between the second and third emission peaks is at least 40 nm to 59 nm, and the panel efficiency is improved as compared with the two-stack peak structure. As the wavelength difference between the second emission peak and the third emission peak is relatively small, the decrease in the panel efficiency is relatively small. The difference between the second emission peak and the third emission peak is at least about 20 nm. Can be expected to have the same level of efficiency or higher.
이와 같이, 본 발명의 백색 유기 발광 소자 및 표시 장치는, 청색 형광 발광 유닛 및 청색보다 장파장의 인광 발광 유닛의 적층의 2 탠덤 소자로 형성하되, 인광 발광 유닛에서 하나의 도펀트로 2발광 피크가 가능하도록 하여, 3피크 구현을 통해 색재현율 향상과 도펀트의 해당 발광 피크의 양자 효율을 적합 설계하여, 패널 효율 또한 향상시킨 것이다.As described above, the white organic electroluminescent device and the display device of the present invention are formed by two tandem devices of a blue fluorescent light emitting unit and a phosphorescent light emitting unit of longer wavelength than blue, and two light emitting peaks are possible as one dopant in the phosphorescent light emitting unit Thus, the color reproducibility improvement and the quantum efficiency of the corresponding emission peak of the dopant are suitably designed through the implementation of three peaks, and the panel efficiency is also improved.
또한, 하나의 인광 도펀트 이용으로, 이종의 인광 도펀트 사용시 서로 다른 수명이나 발광 특성으로 인해 수명 저하의 원인이 되었던 문제를 해결하고, 2스택 구조안에서도 3피크 구현이 가능하여, 적정 캐비티를 갖는 조건의 설계가 용이하다. In addition, by using one phosphorescent dopant, it is possible to solve the problem that the lifetime is reduced due to different lifetimes and luminescence characteristics when using different kinds of phosphorescent dopants, and it is possible to realize 3 peaks even in a two stack structure, Design is easy.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.
100: 기판 110: 제 1 전극
120: 청색 발광 유닛 130: 전하생성층
140: 인광 발광 유닛 150: 제 2 전극
1000(WOLED): 백색 유기 발광 소자100: substrate 110: first electrode
120: blue light emitting unit 130: charge generating layer
140: phosphorescent light emitting unit 150: second electrode
1000 (WOLED): white organic light emitting device
Claims (12)
상기 기판 상에 구비되며, 게이트 전극, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막 트랜지스터;
상기 구동 박막 트랜지스터를 덮으며 형성된 무기막 보호층;
상기 구동 박막 트랜지스터를 제외한 나머지 화소영역에 구비된 컬러 필터층;
상기 무기막 보호층 및 상기 컬러 필터층을 덮으며, 상부 표면이 평탄하게 형성된 유기막 보호층;
상기 구동 박막 트랜지스터와 접속되며, 상기 컬러 필터층과 중첩하여 상기 유기막 보호층 상에 위치한 제 1 전극;
상기 제 1 전극과 대향된 제 2 전극;
상기 제 1 전극에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛;
상기 제 2 전극에 인접하여, 단일 호스트에 단일 이리듐 착화합물의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛; 및
상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛 사이의 중간층을 포함하여 이루어지며,
상기 인광 발광 유닛에서 파장이 작은 상기 제 2 발광 피크가 상기 제 3 발광 피크보다 발광 강도가 크며, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크간 파장 차는 40nm~59nm인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
Board;
A driving thin film transistor provided on the substrate and including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode;
An inorganic film protective layer covering the driving thin film transistor;
A color filter layer provided in a pixel region other than the driving thin film transistor;
An organic film protective layer covering the inorganic film protective layer and the color filter layer and having an upper surface formed flat;
A first electrode connected to the driving thin film transistor, the first electrode overlapping the color filter layer and positioned on the organic film protective layer;
A second electrode facing the first electrode;
A blue light emitting unit adjacent to the first electrode, the blue light emitting unit having a first emission peak at 430 nm to 480 nm;
A phosphorescent light-emitting unit adjacent to the second electrode and having a second emission peak and a third emission peak that differ from each other at 530 nm to 630 nm via a phosphorescent dopant of a single iridium complex in a single host; And
And an intermediate layer between the blue light emitting unit and the phosphorescent light emitting unit,
Wherein the second emission peak having a smaller wavelength in the phosphorescent light emitting unit is higher in emission intensity than the third emission peak and the wavelength difference between the second emission peak and the third emission peak is 40 nm to 59 nm. .
상기 인광 도펀트 내 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 상기 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율의 17% 내지 38%인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
And the efficiency of the third emission peak wavelength region in the phosphorescent dopant is 17% to 38% of the efficiency of the second emission peak wavelength region.
상기 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율은 16.0% 내지 19.5% 외부 양자 효율을 갖고, 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 3.5% 내지 6.0%의 외부 양자 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.5. The method of claim 4,
Wherein the efficiency of the second luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 16.0% to 19.5%, and the efficiency of the third luminescence peak wavelength region has an external quantum efficiency of 3.5% to 6.0% .
상기 제 2 발광 피크는 548nm 내지 554nm이며, 상기 제 3 발광 피크는 600nm 내지 608nm 인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자. The method according to claim 1,
Wherein the second emission peak is 548 nm to 554 nm, and the third emission peak is 600 nm to 608 nm.
상기 제 1 전극부터 상기 제 2 전극 직전까지의 총 두께가 5000Å 내지 6000Å 이며,
상기 제 1 전극을 포함하여 상기 제 2 전극 직전까지의 층들은 (λ는 청색 발광 유닛 또는 인광 발광 유닛의 발광 피크 파장, na과 da는 제 1 전극의 굴절률과 두께, nw와 dw는 각각 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 해당층의 굴절률과 두께)의 광경로 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
The total thickness from the first electrode to the second electrode immediately before the second electrode is 5000 ANGSTROM to 6000 ANGSTROM,
The layers including the first electrode and just before the second electrode (lambda represents the luminescence peak wavelength of the blue light emitting unit or the phosphorescence emitting unit, n a and d a is the refractive index and thickness of the first electrode, and n w and d w are the refractive index and thickness of the layer positioned between the first electrode and the second electrode, respectively) device.
상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛은 각각 발광층과, 그 상하에 전자 수송층 및 정공 수송층을 포함한 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the blue light emitting unit and the phosphorescent light emitting unit each include a light emitting layer, and an electron transporting layer and a hole transporting layer above and below the light emitting layer, respectively.
상기 기판 상에 구비되며, 게이트 전극, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막 트랜지스터;
상기 구동 박막 트랜지스터를 덮으며 형성된 무기막 보호층;
상기 구동 박막 트랜지스터를 제외한 나머지 화소영역에 구비된 컬러 필터층;
상기 무기막 보호층 및 상기 컬러 필터층을 덮으며, 상부 표면이 평탄하게 형성된 유기막 보호층;
상기 구동 박막 트랜지스터와 접속되며, 상기 컬러 필터층과 중첩하여 상기 유기막 보호층 상에 접한 제 1 전극;
상기 제 1 전극에 인접하여, 430nm 내지 480nm에서 제 1 발광 피크를 갖는 청색 발광 유닛;
상기 청색 발광 유닛 상에, 단일 호스트에 단일 이리듐 착화합물의 인광 도펀트를 통해 530nm 내지 630nm에서 서로 다른 제 2 발광 피크 및 제 3 발광 피크를 갖는 인광 발광 유닛;
상기 청색 발광 유닛과 인광 발광 유닛 사이의 중간층; 및
상기 인광 발광 유닛 상에 제 2 전극을 포함하며,
상기 인광 발광 유닛에서 파장이 작은 상기 제 2 발광 피크가 상기 제 3 발광 피크보다 발광 강도가 크며, 상기 제 2 발광 피크와 제 3 발광 피크간 파장 차는 40nm~59nm인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
Board;
A driving thin film transistor provided on the substrate and including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode;
An inorganic film protective layer covering the driving thin film transistor;
A color filter layer provided in a pixel region other than the driving thin film transistor;
An organic film protective layer covering the inorganic film protective layer and the color filter layer and having an upper surface formed flat;
A first electrode connected to the driving thin film transistor, the first electrode overlapping the color filter layer and contacting the organic film protective layer;
A blue light emitting unit adjacent to the first electrode, the blue light emitting unit having a first emission peak at 430 nm to 480 nm;
A phosphorescent light-emitting unit having, on the blue light-emitting unit, a second luminescence peak and a third luminescence peak which are different from each other at 530 nm to 630 nm through a phosphorescent dopant of a single iridium complex in a single host;
An intermediate layer between the blue light emitting unit and the phosphorescent light emitting unit; And
And a second electrode on the phosphorescent-emitting unit,
The second emission peak having a smaller wavelength in the phosphorescent light-emitting unit has a luminescence intensity higher than that of the third emission peak, and the wavelength difference between the second emission peak and the third emission peak is 40 nm to 59 nm.
상기 인광 도펀트 내 상기 제 3 발광 피크 파장 영역의 효율은 상기 제 2 발광 피크 파장 영역의 효율의 17% 내지 38%인 것을 특징으로 하는 표시 장치.10. The method of claim 9,
And the efficiency of the third emission peak wavelength region in the phosphorescent dopant is 17% to 38% of the efficiency of the second emission peak wavelength region.
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