KR102279513B1

KR102279513B1 - 백색 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR102279513B1
Application number: KR1020200083382A
Authority: KR
Inventors: 송재일; 김동혁; 장재승; 최홍석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-07-19
Also published as: KR20200085259A

Abstract

본 발명은 소자 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나는 전자 특성 조절층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 제3 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 적어도 하나는 전자 특성 조절층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백색 유기 발광 소자{WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소자 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자에 관한 것이다.

최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되고 있다.

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.

특히, 유기 발광 표시 장치는 자발광 소자로서 다른 평판 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.

유기 발광 표시 소자는 두 개의 전극 사이에 유기 발광층을 형성한다. 두 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 유기 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성한다. 그리고, 생성된 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.

종래 유기 발광 표시 장치는 백색을 구현하기 위해 청색 형광 물질로 이루어진 청색 발광층을 구비한다. 그러나, 형광 물질로 이루어진 발광층은 인광 물질로 이루어진 발광층에 비해 이론상 양자 효율이 약 25% 수준이다. 이로 인해 형광 물질로 이루어진 청색 발광층은 인광 물질에 비해 충분한 휘도를 내지 못하는 문제점이 있다.

[백색 유기 발광 소자] (특허출원번호 제 10-2007-0053472호)

종래 유기 발광 소자는 유기 발광층의 재료 및 소자 구조로 인한 발광 특성 및 수명 성능에 한계가 있었고, 이에 백색 유기 발광 소자에서 수명을 향상시키려는 다양한 방안이 제시되고 있다.

하나의 방안으로, 발광층을 단일층으로 사용하는 방안이 있다. 이 방안은 단일 물질을 사용하거나 2종 이상의 물질을 도핑하는 방식으로 백색 유기 발광 소자를 제조할 수 있다. 예를 들어, 청색 호스트에 적색 및 녹색 도펀트를 사용하거나 밴드 갭 에너지가 큰 호스트 물질에 적색, 녹색 및 청색 도펀트를 부가하여 사용하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 도펀트로의 에너지 전달이 불완전하고, 백색의 밸런스를 조절하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 도펀트가 자체적으로 갖는 특성에 의해 해당 발광층에 포함되는 도펀트의 성분에 한계가 있다. 그리고, 각 발광층의 혼합 시 백색(White) 광 구현에 초점이 맞추어지므로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)이 아닌 다른 파장에서 발광 피크(Emitting Peak) 값을 갖는 파장 특성을 나타내게 된다. 따라서, 컬러 필터 포함 시에 색 재현율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 도펀트 물질의 수명이 달라 계속적인 사용 시에 컬러 시프트(color shift)가 발생하게 된다.

다른 방안으로, 보색 관계의 두 개의 발광층을 적층하여 백색광을 방출하는 구조로 할 수 있다. 그러나, 이 구조는 백색광이 컬러 필터를 통과하게 되면 각 발광층의 피크 파장 영역과 컬러 필터의 투과 영역의 차이가 생긴다. 따라서, 표현할 수 있는 색상범위가 좁아져 원하는 색 재현율을 구현하는 데 있어서 어려움이 있을 수 있다.

예를 들어, 청색 발광층과 황색 발광층을 적층하는 경우, 청색 파장 영역과 황색 파장 영역에서 피크 파장이 형성되면서 백색광이 방출된다. 이 백색광이 각각 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 통과하게 되면 청색 파장 영역의 투과도가 적색 또는 녹색 파장 영역 대비 낮아지게 되어 발광 효율 및 색 재현율이 낮아지게 된다.

또한, 황색 인광 발광층의 발광 효율이 청색 형광 발광층의 발광 효율보다 상대적으로 높아 인광 발광층과 형광 발광층 사이의 효율 차이로 인해 패널 효율 및 색 재현율을 감소시킨다. 또한, 청색의 휘도가 황색보다 상대적으로 낮다는 문제점이 있다.

이 구조 외에 청색의 형광 발광층과 녹색-적색의 인광 발광층을 적층한 구조일 경우, 청색의 휘도가 녹색-적색보다 상대적으로 낮아진다는 문제점이 있다.

위에서 문제점을 언급하였듯이, 소자의 수명을 향상시키기 위해서 여러 방안들이 제안되었다. 그러나, 발광층들을 구성하는 발광부의 수를 증가시키는 구조는 공정의 증가에 따른 제조 비용의 증가와, 소자의 두께가 두꺼워지므로 구동전압이 상승하는 문제가 발생한다.

이에 본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 발광층들을 구성하는 발광부의 수를 증가시키지 않고 하나의 발광부 내에서 두 개 이상의 발광층을 구성하여 소자 수명을 개선할 수 있는 여러 실험을 하게 되었다.

이에 본 발명의 발명자들은 여러 실험을 거쳐 하나의 발광부 내에서 두 개 이상의 발광층을 구성하여 소자 수명이 향상될 수 있는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제는 하나의 발광부 내에서 두 개 이상의 발광층들을 구성하고 발광 영역에서 전자 이동도나 전자 밀도를 조절할 수 있는 전자 특성 조절층을 구성함으로써, 소자 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부로 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나는 전자 특성 조절층이 구성됨으로써, 소자 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 제3 발광부로 구성된다. 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 적어도 하나는 전자 특성 조절층이 구성됨으로써, 소자 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 발광부의 발광 영역에서 전자 이동도나 전자 밀도를 조절할 수 있는 전자 특성 조절층을 구성함으로써, 소자 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 전자 이동도를 늦추고 정공 방지층의 역할을 할 수 있는 전자 특성 조절층을 적용함으로써 발광부의 수명 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광부의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 3은 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 전자 이동도를 나타내는 도면이다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 전자 밀도를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 양자 효율을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 수명을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 백색 유기 발광 소자(100)는 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110)와 제2 발광부(120)를 구비한다.

제1 전극(102)은 정공(hole)을 공급하는 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide)와 같은 투명 도전 물질인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 전극(104)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 등으로 형성되거나, 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 전극(102)과 제2 전극(104)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다.

상기 제1 전극(102)은 투과 전극이고, 상기 제2 전극(104)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(102)은 반사 전극이고, 상기 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다.

상기 제1 발광부(110)는 상기 제1 전극(102) 위에 제1 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(112), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(114), 제1 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(116)을 포함하여 이루어질 수 있다.

도면에 도시하지 않았으나, 상기 제1 발광부(110)에 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 정공 주입층(HIL)은 상기 제1 전극(102) 위에 형성되고, 제1 전극(102)으로부터의 정공(hole) 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)은 정공 주입층(HIL)으로부터의 정공을 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)은 제2 전극(104)으로부터의 전자를 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다.

상기 정공 주입층(HIL)은 MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 발광층(EML)(114)에서는 정공 수송층(HIL)을 통해 공급된 정공(hole)과 전자 수송층(ETL)(116)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 광이 생성된다.

상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층 또는 적색-청색(Red-Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 적색-청색(Red-Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 400㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제1 발광부(110)와 상기 제2 발광부(120) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL; Charge Generating Layer)(140)이 더 구성될 수 있다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 상기 제1 발광부(110) 및 제2 발광부(120) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 전하 생성층(140)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.

상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 각각 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 각각 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 단일층으로 형성할 수 있다.

상기 제2 발광부(120)는 제2 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(122), 제2 발광층(EML; Emitting Layer)(124), 제2 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(126)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126) 위에 전자 주입층(EIL: Electron Injecting Layer)을 추가로 구성할 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 구성할 수 있다.

상기 제2 정공 수송층(HTL)(122)은 상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2 정공 수송층(HTL)(122)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)은 상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제2 발광부(120)의 제2 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 상기 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.

이 구조에서 제2 발광층인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 녹색(Green)과 적색(Red) 영역을 모두 발광해야 하므로, 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 녹색(Green)에 비해서 떨어지게 된다. 따라서, 적색(Red)과 녹색(Green) 발광층의 발광 효율 또는 소자 수명을 향상시키기 위해서 제3 발광층(EML)(125)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 더 구성한다.

본 발명의 일 실시예에서는 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 제1 발광부(110) 및 제2 발광부(120)를 구성하고, 상기 제2 발광부(120)에는 두 개의 발광층을 구성하는 것이다. 유기 발광 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제2 발광부(120)에 두 개 이상의 발광층들을 구성할 수 있고, 상기 제2 발광부(120) 외에 상기 제1 발광부(110)에 두 개 이상의 발광층을 구성하는 것도 가능하다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광 방식(Bottom Emission)이나 상부 발광 방식(Top Emission), 또는 양부 발광 방식에 적용하는 것도 가능하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 발광부 내에서 두 개의 발광층을 구성할 경우, 발광층의 발광 영역에서 전자 밀도가 높아져서 소자 수명이 저하하는 문제가 생긴다. 이는 도 3 내지 도 4를 이용하여 설명한다.

도 3은 비교예 및 본 발명의 실시예인 발광부의 전자 이동도를 나타내는 도면이고, 도 4는 비교예 및 본 발명의 실시예인 발광부의 전자 밀도를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4에서 비교예는, 상기 제2 발광부(120)에 제1 발광층(EML)(124)과 제2 발광층(EML)(125)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층과 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)으로 구성한 것이다.

도 3 및 도 4에서 η과

는 상기 제1 발광층(EML)(124)의 영역, 상기 제2 발광층(EML)(125)의 영역 및 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)의 영역을 표시한 것이다.

도 3에 도시한 비교예에서 전자 이동도(Electron Mobility)는 상기 제2 발광층(EML)(125)의 발광 영역(E)의 시작점인 η에서부터 전자가 이동한다. 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 전자 이동이 제1 발광층(EML)(124)보다 빨라지게 된다. 그리고, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)의 시작점인

에서 전자 이동이 일정하게 된다.

도 4에 도시한 비교예의 전자 밀도(Electron Density)는, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)에서 일정한 후, 상기 제2 발광층(EML)(125)의 영역인

에서 증가한다. 그리고, 상기 제2 발광층(EML)(125)의

부분에서 전자 밀도가 감소한다. 따라서, 이 전자 밀도는 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 축적하게 된다.

상기 제1, 제2 발광층(EML)(124, 125)에서 상기 전자(electron)와 정공(hole)의 결합에 의해 여기자(Exciton)를 형성하여 이 여기자(Exciton)에 의해 빛을 발광하게 된다. 그러나, 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 전자 밀도가 축적되므로, 상기 여기자(Exciton)를 형성한 후에 남은 전자(electron)인 폴라론(Polaron)이 상기 여기자(Exciton)와 반응할 가능성이 커지게 된다. 따라서, 상기 여기자와 폴라론 반응(Exciton-Polaron Interaction)이 발생할 가능성은 제2 발광층(EML)(125)에서 최대가 된다. 이로 인해서 발광에 기여해야 하는 여기자(Exciton)가 발광하지 못하고 비발광으로 소멸하게 되므로, 소자 수명이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 전자 밀도가 높아져서 제2 발광층(EML)(125)에 포함된 도펀트(dopant)로 전자가 직접 전달될 가능성이 커지므로, 빠른 시간 내에 도펀트 재료의 결합이 끊어지는 등의 손상으로 인해 소자 수명이 저하하게 된다.

본 발명의 발명자들은 상기 문제점들을 해결하기 위해서 하나의 발광부 내에서 적어도 두 개 이상의 발광층들을 포함하는 구조에서 생기는 발광 영역의 전자 밀도의 증가로 인한 문제점을 개선하고, 소자 수명을 향상시킬 수 있는 구조를 발명하게 되었다.

즉, 하나의 발광부 내에서 적어도 두 개의 발광층들을 구성하고 전자 이동도나 전자 밀도를 조절할 수 있는 전자 특성 조절층을 더 구성함으로써 소자 수명을 향상시킬 수 있는 구조를 발명하였다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광부의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.

즉, 상기 제2 발광부(120)에 두 개의 발광층들을 구성할 경우 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 것이다.

상기 제2 발광부(120)는 두 개의 발광층들로 구성하며, 제1 발광층(EML)(124)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층과 제2 발광층(EML)(125)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다.

그리고, 상기 제2 전자 수송층(EML)(126)에 금속 화합물(metal complex)(M)로 공증착(co-deposition)한 전자 특성 조절층(ECL; Electron Characteristics Control Layer)(195)을 구성한다. 상기 금속 화합물로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도면에서는 상기 제1 발광층(EML)(124)과 상기 제2 발광층(EML)(125)을 하나의 도펀트와 하나의 호스트로 도시하였으나, 하나의 도펀트에 정공(hole) 호스트와 전자(electron) 호스트로 구성된 두 개의 호스트로 이루어질 수 있다. 하나의 도펀트에 두 개의 호스트로 구성할 경우, 발광층의 효율이나 수명 면에서 향상될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3 내지 도 4의 실시예인 상기 전자 특성 조절층(ECL)(195)을 구성한 경우의 전자 이동도(Electron Mobility)와 전자 밀도(Electron Density)를 설명하면 다음과 같다.

도 3의 실시예에서, 상기 전자 특성 조절층(ECL)(195)에 의해 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 전자 이동의 변화가 없고, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)에서 전자 이동을 늦추게 된다는 것을 알 수 있다.

이는 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 여기자(Exciton)가 생성되고, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)에서 전자 이동이 늦어지는 것이다. 따라서, 여기자(Exciton) 생성 후 여분의 전자인 폴라론(Polaron)에 의한 여기자-폴라론 반응(Exciton-Polaron Interaction)이 발생할 가능성은 줄어드는 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전자 밀도는 비교예와 대비하여 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)에서 증가함을 알 수 있다. 그리고, 비교예에 비해서 상기 제2 발광층(EML)(125)의

에서 감소함을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 전자 밀도가 축적되지 않고 감소함을 알 수 있다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)에서 전자 특성 조절층(ECL)(195)에 의해 전자 이동도가 늦어지면 동일한 전자가 들어올 경우 전자 밀도는 증가하게 된다. 그리고, 비교예에서는 전자 이동도가 빠르게 되므로 전자 밀도는 낮아지게 된다.

따라서, 실시예에서는 상기 제1 발광층(EML)(124)과 제2 발광층(EML)(125)의 발광 영역(E)에서 전자 밀도가 감소하므로, 상기 제2 발광층(EML)(125)에서 생기게 되는 여기자-폴라론 반응(Exciton-Polaron Interaction)이 발생할 가능성은 줄어들게 된다. 따라서, 발광에 기여해야 하는 여기자(Exciton)가 발광하지 못하고 비발광으로 소멸하게 되는 가능성이 줄어들게 되므로, 소자 수명이 개선될 수 있는 것이다.

그리고, 전자 특성 조절층(ECL)(195)이 정공 방지층(HBL; Hole Blocking Layer)으로 역할도 하는 것이다. 전자(electron)와 정공(hole)의 결합에 의한 여기자(Exciton)의 형성을 돕고 여기자(Exciton) 형성 후에 남은 정공이 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

아래 표 1은 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 전압, 효율, 양자 효율 및 수명을 비교한 것이다.

표 1에서, 비교예는 하나의 발광부에 두 개의 발광층과 전자 수송층을 구성한 것이다. 상기 두 개의 발광층으로는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 두 개로 구성한 것이다.

본 발명의 실시예와 같이 두 개 이상의 발광부로 구성하여야 하나, 두 개의 발광부로 구성할 경우 다른 발광부의 영향으로 인해 전자 특성 조절층의 전자 특성을 확인하기 어려우므로 하나의 발광부에서 두 개의 발광층과 전자 특성 조절층을 구성하여 실험한 것이다.

상기 실시예 1 내지 실시예 3은 두 개의 발광층과 전자 특성 조절층을 구성한 것으로, 전자 특성 조절층에 의해 전자 특성의 변화를 확인하기 위한 것이다. 또한, 상기 실시예 1 내지 실시예 3은 상기 전자 특성 조절층에 포함된 금속 화합물(M)의 비율을 다르게 구성한 것이다.

실시예 1은 하나의 발광부에 두 개의 발광층과 전자 특성 조절층을 구성한 것이다. 상기 두 개의 발광층으로는 두 개의 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한 것이다. 상기 전자 특성 조절층(ECL)은 상기 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)의 비율은 70%로 구성하고 상기 전자 수송층(ETL)의 비율은 30%로 구성한 것이다. 즉, 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)과 전자 수송층(ETL)의 비율을 7:3으로 구성한 것이다.

실시예 2는 실시예 1과 동일하고, 상기 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)의 비율은 50%로 구성하고 상기 전자 수송층(ETL)의 비율은 50%로 구성한 것이다. 즉, 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)과 전자 수송층(ETL)의 비율을 5:5로 구성한 것이다.

실시예 3은 실시예 1과 동일하고, 상기 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)의 비율은 30%로 구성하고 상기 전자 수송층(ETL)의 비율은 70%로 구성한 것이다. 즉, 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)과 전자 수송층(ETL)의 비율을 3:7로 구성한 것이다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예와 실시예 1, 2 및 3의 구동 전압(Voltage, V)을 보면, 실시예 1 내지 실시예 3의 구동 전압이 비교예와 대비하여 상승하였음을 알 수 있다. 이는 비교예와 대비하여 대비 실시예 1 내지 실시예 3이 전자 이동도를 더 많이 떨어뜨리게 되므로 구동 전압은 상승하게 된다. 이에 의해, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)에 의해 전자 이동도를 낮추게 됨을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)에 의해 전자 이동도를 낮출 수 있으나 구동 전압이 상승하게 되지만, 소자의 특성이나 구조 등에 따라 구동 전압은 상승하더라도 수명 향상에 효과가 있도록 선택적으로 구성할 수 있는 것이다.

효율(efficiency)에서는 비교예와 실시예 1, 2 및 3의 변화가 없음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 구성할 경우, 비교예와 대비하여 효율 면에서 영향이 없으며, 효율은 유지된다는 것을 알 수 있다.

EQE (External Quantum Efficiency) 는 외부 양자 효율로, 빛이 유기 발광 소자 외부로 나갈 때의 발광 효율을 말한다. EQE 또한, 비교예와 비교해 볼 때 전자 특성 조절층(ECL)을 구성한 경우에 변화가 없음을 알 수 있다. 즉, 발광 효율에는 영향이 없다는 것을 알 수 있다.

그리고, 비교예와 대비하여 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 적용할 경우 수명이 20% 내지 80% 정도 향상되었음을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 금속 화합물(M)의 비율이 전자 수송층(ETL)보다 많은 실시예 1의 경우 수명이 80% 정도 향상되었음을 알 수 있다. 이는 발광부에서 여기자(Exciton)를 형성한 후에 남은 전자(electron)인 폴라론(Polaron)이 상기 여기자(Exciton)와 반응(Exciton-Polaron Interaction)할 가능성이 낮아지게 되므로, 발광부의 수명 저하를 방지하여 소자 수명을 향상시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 구성할 경우 발광 효율은 유지되고, 수명이 향상됨을 알 수 있다.

그리고, 소자의 특성이나 구조 등에 따라 전자 특성 조절층(ECL)의 전자 밀도나 전자 이동도를 조절하는 것이 가능하다.

도 5 내지 도 7은 표 1의 비교예 및 실시예에 따른 발광부의 특성들을 나타낸 도면이다.

도 5a는 비교예 및 본 발명의 실시예 1에 따른 발광부의 발광 세기를 나타내는 도면이고, 도 5b는 비교예 및 본 발명의 실시예 2에 따른 발광부의 발광 세기를 나타내는 도면이고, 도 5c는 비교예 및 본 발명의 실시예 3에 따른 발광부의 발광 세기를 나타내는 도면이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 비교예와 실시예 1, 2 및 3의 발광 세기는 거의 동일함을 알 수 있다. 그리고, 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)의 비율이 전자 수송층(ETL)의 비율보다 많은 실시예 1이 비교예와 대비하여 발광 세기가 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 구성할 경우 발광 세기에는 영향을 받지 않으므로 발광 효율이 유지된다는 것을 알 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 양자 효율인 EQE (External Quantum Efficiency)를 나타내는 도면이다.

도 6a는 비교예 및 본 발명의 실시예 1에 따른 발광부의 양자 효율을 나타내는 도면이고, 도 6b는 비교예 및 본 발명의 실시예 2에 따른 발광부의 양자 효율을 나타내는 도면이고, 도 6c는 비교예 및 본 발명의 실시예 3에 따른 발광부의 양자 효율을 나타내는 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 비교예와 대비하여 본 발명의 실시예는 전자 특성 조절층(ECL)에 포함된 금속 화합물(M)의 비율에 영향을 받지 않고 양자 효율이 변화가 없음을 알 수 있다.

도 7은 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 수명을 나타내는 도면이다.

도 7에서 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 구성할 경우 수명이 향상됨을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 전자 특성 조절층(ECL)을 구성할 경우, 수명이 20% 내지 80% 정도 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 금속 화합물(M)의 비율이 전자 수송층(ETL)의 비율보다 많은 실시예 1이 금속 화합물(M)의 비율이 전자 수송층(ETL)의 비율보다 적은 실시예 3에 비해 수명이 더 향상된다는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 8의 백색 유기 발광 소자(200)는 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110)와 제2 발광부(120)를 구비한다.

상기 제1 발광부(110)의 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층 또는 적색-청색(Red-Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 적색-청색(Red-Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 400㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제2 발광부(120)의 제1 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(125)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 이 구성으로 할 경우, 상기 제1 발광층(EML)(124)과 제2 발광층(EML)(125)이 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 녹색(Green)과 적색(Red) 영역을 모두 발광해야 하므로, 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 녹색(Green)에 비해서 떨어지게 된다. 따라서, 적색(Red) 발광층의 발광 효율 또는 소자 수명을 향상시키기 위해서 제3 발광층(EML)(127)으로 적색(Red) 발광층을 더 구성한다.

상기 제1 발광층(EML)(124)과 상기 제2 발광층(EML)(125)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 제3 발광층(EML)(127)인 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제1 발광층(EML)(124), 상기 제2 발광층(EML)(125) 및 상기 제3 발광층(EML)(127)은 하나의 도펀트와 하나의 호스트로 구성할 수 있으나, 하나의 도펀트에 정공(hole) 호스트와 전자(electron) 호스트로 구성된 두 개의 호스트로 구성할 수 있다. 하나의 도펀트에 두 개의 호스트로 구성할 경우, 발광층의 효율이나 수명 면에서 향상될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 특성 조절층(ECL)(295)은 상기 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 금속 화합물(M)로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

하나의 발광부에 두 개 이상의 발광층을 구성하고, 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 적용할 경우, 발광층의 발광 영역에서 전자 이동도나 전자 밀도를 조절함으로써 소자 수명을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광 방식(Bottom Emission)이나 상부 발광 방식(Top Emission), 또는 양부 발광 방식에 적용하는 것도 가능하다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예인 백색 유기 발광 소자(300)는 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110)와 제2 발광부(120) 를 구비한다.

상기 제1 발광부(110)의 제1 발광층(EML)(114)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성하고, 상기 제2 발광층(EML)(115)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 그리고, 전자 특성 조절층(ECL)(395)을 구성한다.

상기 제1 발광층(EML)(114)과 상기 제2 발광층(EML)(115)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.

또한, 소자의 특성이나 구조에 따라 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 더 향상시키기 위해서 상기 제1 발광부(110)에 추가로 적색(Red) 발광층을 더 구성할 수 있다. 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제2 발광부(120)의 제1 발광층(EML)(124)은 청색(Blue) 발광층 또는 적색-청색(Red-Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 적색-청색(Red-Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 400㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 전자 특성 조절층(ECL)(395)은 상기 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 금속 화합물(M)로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광 방식(Bottom Emission)이나 상부 발광 방식(Top Emission), 또는 양부 발광 방식에 적용하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예인 백색 유기 발광 소자(300)는 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110), 제2 발광부(120)와 제3 발광부(130)를 구비한다.

형광 물질로 이루어진 청색(Blue) 발광층은 인광 물질로 이루어진 발광층에 비해 이론상 양자 효율이 약 25% 수준이다. 이로 인해 형광 물질로 이루어진 청색 발광층은 다른 인광 물질에 비해 충분한 휘도를 내지 못하는 문제점이 있다. 이에 청색(Blue) 발광층의 발광 효율을 개선하여 수명을 향상시키기 위해서 제5 발광층(EML)(134)을 포함하는 제3 발광부(130)를 더 구성한 것이다.

상기 제2 발광부(120)의 제1 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제2 발광층(EML)(125)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성한다. 상기 제2 발광층(EML)(125)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 더 구성할 경우, 적색(Red)과 녹색(Green) 발광층의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.

상기 제1 발광층(EML)(124)과 제2 발광층(EML)(125)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.

또한, 소자의 특성이나 구조에 따라 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 더 향상시키기 위해서 상기 제2 발광부(120)에 추가로 적색(Red) 발광층을 더 구성할 수 있다. 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제3 발광부(130)의 제1 발광층(EML)(134)은 청색(Blue) 발광층 또는 적색-청색(Red-Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 적색-청색(Red-Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 400㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 제1 발광부(110) 및 상기 제2 발광부(120)는 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명이므로 생략하기로 한다.

상기 제3 발광부(130)는 상기 제2 전극(104) 아래에 제3 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(136), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(134), 제3 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(132)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 제3 전자 수송층(ETL)(136) 위에 전자 주입층(EIL: Electron Injecting Layer)을 추가로 구성할 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 구성할 수 있다.

상기 제3 정공 수송층(HTL)(132)은 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine) 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제3 정공 수송층(HTL)(132)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제3 전자 수송층(ETL)(136)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제3 전자 수송층(ETL)(136)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 제2 발광부(120)와 상기 제3 발광부(130) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL; Charge Generating Layer)(150)이 더 구성될 수 있다. 상기 제2 전하 생성층(150)은 상기 제2 및 제3 발광부(120,130) 간의 전하 균형을 조절한다. 이러한 제2 전하 생성층(CGL)(150)은 N형 전하 생성층(N-CGL) 및 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.

N형 전하 생성층(N-CGL)은 상기 제2 발광부(120)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, P형 전하 생성층(P-CGL)은 제3 발광부(130)로 정공(hole)을 주입해주는 역할을 한다. 이에 한정되지 않고 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)은 단일층으로 형성할 수 있다.

상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 각각 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)의 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층의 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 전자 특성 조절층(ECL)(495)은 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 금속 화합물(M)로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 발광부의 수를 하나 더 증가시킨 구조에서도 본 발명의 전자 특성 조절층을 적용할 경우, 발광층의 발광 영역에서 전자 이동도나 전자 밀도를 조절함으로써 발광 효율이 유지되고, 수명이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식이나 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광 방식에 적용하는 것도 가능하다.

본 발명에서는 제2 발광부를 적어도 두 개의 발광층으로 구성하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제2 발광부 외에 제1 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제2 발광부 외에 제3 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예인 백색 유기 발광 소자(400)는 제1 및 제2 전극(102,104)과, 제1 전극 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110), 제2 발광부(120)와 제3 발광부(130)를 구비한다.

상기 제1 발광부(110)의 제1 발광층(EML)(114)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제2 발광층(EML)(115)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성한 것이다. 상기 제1 발광부(110)에 전자 특성 조절층(ECL)(595)를 구성한다.

상기 제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(115)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 전자 특성 조절층(ECL)(595)은 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 금속 화합물(M)로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 발광부의 수를 하나 더 증가시킨 구조에서도 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 적용할 경우, 발광층의 발광 영역에서 전자 이동도와 전자 밀도를 조절함으로써 발광 효율은 유지되고, 소자 수명이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에서는 제1 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제1 발광부 외에 제2 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제1 발광부 외에 제3 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제3 발광부(130)의 제1 발광층(EML)(134)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제2 발광층(EML)(135)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성한 것이다. 상기 제3 발광부(130)에 전자 특성 조절층(ECL)(695)를 구성한다.

상기 제1 발광층(EML)(134)과 제2 발광층(EML)(135)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.

또한, 소자의 특성이나 구조에 따라 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 더 향상시키기 위해서 상기 제3 발광부(130)에 추가로 적색(Red) 발광층을 더 구성할 수 있다. 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.

상기 전자 특성 조절층(ECL)(695)은 전자 수송층(ETL)에 금속 화합물(M; Metal complex)을 공증착(co-deposition)하여 구성한다. 상기 금속 화합물(M)로는 Liq(Lithium quinolate) 또는 LiF(Lithium Fluoride)로 구성할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 발광부의 수를 하나 더 증가시킨 구조에서도 본 발명의 전자 특성 조절층(ECL)을 적용할 경우, 발광층의 발광 영역에서 전자 이동도나 전자 밀도를 조절함으로써 발광 효율이 유지되고, 소자 수명이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에서는 제3 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제3 발광부 외에 제1 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 소자의 구성이나 특성에 따라 상기 제3 발광부 외에 제2 발광부를 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.

상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 하나는, 적어도 두 개의 발광층을 포함할 수 있다.

상기 적어도 두 개의 발광층은 두 개의 황색-녹색 발광층으로 구성될 수 있다.

상기 적어도 두 개의 발광층을 포함하는 발광부에 상기 전자 특성 조절층이 구성될 수 있다.

상기 전자 특성 조절층은 전자 수송층과 금속 화합물로 구성될 수 있다.

상기 금속 화합물은 상기 전자 수송층에 공증착하여 구성할 수 있다.

상기 적어도 두 개의 발광층을 포함하는 발광부가 제2 발광부인 경우, 상기 제1 발광부는 청색 발광층을 포함할 수 있다.

상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 하나는, 적어도 두 개의 발광층을 포함할 수 있다.

상기 적어도 두 개의 발광층을 포함하는 발광부가 제2 발광부인 경우, 상기 제1 발광부 및 상기 제3 발광부 중 하나는 청색 발광층을 포함할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200, 300, 400, 500, 600: 백색 유기 발광 소자
101: 기판 102: 제1 전극
104: 제2 전극 110: 제1 발광부
120: 제2 발광부 130: 제3 발광부
140: 제1 전하 생성층 150: 제2 전하 생성층
112: 제1 정공 수송층 122: 제2 정공 수송층
132: 제3 정공 수송층 116: 제1 전자 수송층
126: 제2 전자 수송층 136: 제3 전자 수송층
114: 제1 발광부의 제1 발광층
115: 제1 발광부의 제2 발광층
124: 제2 발광부의 제1 발광층
125: 제2 발광부의 제2 발광층
127: 제2 발광부의 제3 발광층
134: 제3 발광부의 제1 발광층
135: 제3 발광부의 제2 발광층
195, 295, 395, 495, 595, 695: 전자 특성 조절층

Claims

정공을 공급하는 제1 전극과 전자를 공급하는 제2 전극 사이에 제1 발광부; 및
상기 제1 발광부 위에 제2 발광부를 포함하고,
상기 제1 발광부는 제1 발광층을 포함하고,
상기 제2 발광부는 제2 발광층, 상기 제2 발광층 상에 제3 발광층, 및 상기 제3 발광층 상에 전자 특성 조절층을 포함하며,
상기 전자 특성 조절층은, 상기 제2 발광부와 상기 제2전극과의 사이에 배치되는, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 발광층은 청색 발광층을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층은 황색-녹색 발광층을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 전자 특성 조절층은 전자 수송층과 금속 화합물로 구성된, 백색 유기 발광 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 금속 화합물은 상기 전자 수송층에 공증착된, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 발광층 아래에 제4 발광층을 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 6 항에 있어서,
상기 제4 발광층은 적색 발광층을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 있는 제1 전하생성층을 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 발광부 상에 있는 제3 발광부를 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 9 항에 있어서,
상기 제3 발광부는 제5 발광층을 포함하며, 상기 제5 발광층은 상기 제1 발광층과 동일한 색을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 있는 제1 전하생성층; 및
상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 있는 제2 전하생성층을 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
정공을 공급하는 제1 전극 상에 있으며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부;
상기 제1 발광부 상에 있으며, 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부;
상기 제2 발광부 상에 있으며, 제3 발광층을 포함하는 제3 발광부; 및
상기 제3 발광부 상에 있으며, 전자를 공급하는 제2 전극을 포함하며,
상기 제2 발광층은 적어도 두 개 이상의 발광층으로 구성하며, 상기 적어도 두 개 이상의 발광층 상에 있는 전자 특성 조절층을 포함하며
상기 전자 특성 조절층은, 상기 적어도 두 개 이상의 발광층과 상기 제2전극과의 사이에 배치되는, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층은 동일한 색을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 발광층 및 상기 제3 발광층은 청색 발광층을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제2 발광층에 포함된 상기 적어도 두 개 이상의 발광층은 황색-녹색 발광층을 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 적어도 두 개 이상의 발광층의 아래에는 적색 발광층을 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 전자 특성 조절층은 전자 수송층과 금속 화합물로 구성된, 백색 유기 발광 소자.
제 17 항에 있어서,
상기 금속 화합물은 상기 전자 수송층에 공증착된, 백색 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 있는 제1 전하생성층; 및
상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 있는 제2 전하생성층을 더 포함하는, 백색 유기 발광 소자.