KR102349696B1 - 백색 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 있는 제3 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 적어도 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색재현율이 향상되도록 상기 적색 발광층의 위치가 설정된 것을 특징으로 한다.

Description

백색 유기 발광 소자{WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소자의 색순도 소자의 발광 세기, 휘도 및 색 재현율을 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, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되고 있다.
이와 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), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기발광 표시장치는 자발광소자로서 다른 평판 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기발광소자는 두 개의 전극 사이에 유기 발광층으로 구성한다. 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 소자는 유기 발광층의 재료 및 소자 구조로 인한 발광 특성 및 수명 성능에 한계가 있었고, 이에 백색 유기 발광 소자에서 발광층의 효율을 향상시키려는 다양한 방안이 제시되고 있다.
하나의 방안으로, 보색 관계의 두 개의 발광층을 적층하여 백색광을 방출하는 구조로 할 수 있다. 그러나, 이 구조는 백색광이 컬러 필터를 통과하게 되면 각 발광층의 발광 피크의 파장 영역과 컬러 필터의 투과 영역의 차이가 생긴다. 따라서, 표현할 수 있는 색상범위가 좁아져 원하는 색 재현율을 구현하는 데 있어서 어려움이 있다.
예를 들어, 청색 발광층과 황색 발광층을 적층하는 경우, 청색 파장 영역과 황색 파장 영역에서 발광 피크의 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.
그리고, 색 재현율을 높이기 위해서 컬러 필터를 조절할 경우 투과율이 떨어지므로 패널 효율이 낮아지는 문제점이 발생한다.
이에 본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 발광층의 발광 효율을 높이고 소자의 색 재현율을 높이기 위한 여러 실험을 하게 되었다. 여러 실험을 거쳐 색순도, 휘도 및 색 재현율이 향상될 수 있는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 세 개의 발광부에 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조를 적용함으로써, 색순도 및 색 재현율을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 발광 세기, 휘도 및 색 재현율을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 있는 제3 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 적어도 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색재현율이 향상되도록 상기 적색 발광층의 위치가 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 발광층들은 상기 적색 발광층과 청색 발광층인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부에 상기 적어도 두 개의 발광층들을 구성할 경우 상기 청색 발광층은 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층이 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 상기 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 발광부에 상기 적어도 두 개의 발광층들을 구성할 경우 상기 청색 발광층은 상기 제2 전극에 가깝게 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층은 상기 적색 발광층보다 상기 제2 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제2 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 상기 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부 또는 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위와 상기 600nm 내지 650nm 범위의 두 개의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층은 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 적색보다 단파장 영역의 호스트로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV이고, 상기 청색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV인 것을 특징으로 한다.
상기 적색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV이고, 상기 적색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하이고, 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부는 녹색 발광층 또는 황색-녹색 발광층 중 하나로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 녹색 발광층의 발광 피크는 510nm 내지 570nm 범위이고, 상기 황색-녹색 발광층의 발광 피크는 540nm 내지 580nm 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 녹색 발광층은 상기 황색-녹색 발광층과 비교하여 단파장에 위치하여 녹색 효율이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제2 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖고, 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖고, 제3 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 있는 제3 발광부를 포함하고, 발광 효율 및 색재현율이나 색시야각이 향상되도록 상기 제1 발광부, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 발광층으로 구성하며, 상기 세 개의 발광부는 세 개의 발광 피크를 가지는 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 상기 적색 발광층과 청색 발광층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층이 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 적색보다 단파장 영역의 호스트로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV이고, 상기 청색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV인 것을 특징으로 한다.
상기 적색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV이고, 상기 적색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하이고, 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위 및 600nm 내지 650nm 범위의 두 개의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제3 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 발광부는 상기 적색 발광층과 청색 발광층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층은 상기 적색 발광층보다 상기 제2 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제2 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 상기 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위 및 600nm 내지 650nm 범위의 두 개의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 갖고, 상기 제2 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 적어도 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색재현율이 향상되도록 상기 적색 발광층의 위치가 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부에 적어도 두 개의 발광층들이 구성되며, 상기 적어도 두 개의 발광층들은 상기 적색 발광층과 청색 발광층인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층이 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위와 상기 600nm 내지 650nm 범위의 두 개의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 상기 적색 발광층보다 단파장 영역의 호스트로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV이고, 상기 청색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV인 것을 특징으로 한다.
상기 적색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV이고, 상기 적색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하이고, 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부의 발광 피크는 510nm 내지 580nm 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부를 포함하고, 발광 효율 및 색재현율이나 색시야각이 향상되도록 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 발광층으로 구성하며, 상기 두 개의 발광부는 세 개의 발광 피크를 가지는 TER-TEP(Two Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부에 적어도 두 개의 발광층들이 구성되며, 상기 적어도 두 개의 발광층들은 상기 적색 발광층과 청색 발광층인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층이 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우는 상기 적색 발광층이 상기 청색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하는 경우보다 색시야각이 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위와 상기 600nm 내지 650nm 범위의 두 개의 발광 피크를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 상기 적색 발광층보다 단파장 영역의 호스트로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 청색 및 적색 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV이고, 상기 청색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV인 것을 특징으로 한다.
상기 적색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV이고, 상기 적색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV인 것을 특징으로 한다.
상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하이고, 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부의 발광 피크는 510nm 내지 580nm 범위인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에서는 세 개의 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 발광층의 위치를 설정함으로써, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나의 효율과 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 두 개의 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 발광층의 위치를 설정함으로써, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나의 효율과 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가됨으로써, 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층으로 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제1 전극에 가깝게 구성함으로써, 발광층의 발광 세기 및 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층으로 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제2 전극에 가깝게 구성함으로써, 발광층의 발광 세기 및 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가되고, 녹색(Green) 발광층을 적용함으로써, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가하고, DCI(Digital Cinema Initiatives) 중첩비가 넓어지게 되므로, 대면적 등의 TV에서 더 선명한 화질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하고, 두 개의 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭(energy gap)을 조절함으로써, 유기 발광 소자의 휘도 및 색재현율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하고, 두 개의 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭(energy gap)을 조절함으로써, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하는 경우에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 구동 전압이 감소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하는 경우에 발생하는 구동전압의 증가나 양자 효율이 감소하지 않는 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 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 제1 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광층의 발광 위치에서 발광 세기와 발광 커브를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광층의 발광 위치에서 시야각 변화에 따른 색시야각을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광층의 발광 위치에서 발광 세기와 발광 커브를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광층의 발광 위치에서 시야각 변화에 따른 색시야각을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 10은 비교예 및 본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 13은 비교예 및 본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 14는 비교예와 본 발명의 제4 실시예에 따른 DCI를 나타내는 도면이다.
도 15는 비교예와 본 발명의 제5 실시예에 따른 DCI를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 17은 비교예 및 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 18은 비교예와 본 발명의 제6 실시예에 따른 DCI를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광층의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 제8 실시예에 따른 적색 발광층의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제9 실시예에 따른 청색 발광층과 적색 발광층의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 제10 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 26은 본 발명의 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 27은 비교예와 본 발명의 제10 실시예 및 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 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 실시예를 통해 본 발명의 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 백색 유기 발광 소자(100)는 기판(101)과, 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.
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 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.
상기 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층으로 구성된다.
상기 제2 발광부(120)는 제2 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(122), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(124), 제2 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(126)을 포함하여 이루어질 수 있다
상기 제2 발광부(120)의 제1 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다.
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 제1 전하 생성층(140)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.
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.
상기 제3 발광부(130)의 제1 발광층(EML)(134)은 청색(Blue) 발광층으로 구성된다.
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.
이 구조에서 상기 제2 발광부(120)의 상기 제1 발광층(EML)(124)인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층은 적색(Red)과 녹색(Green) 영역을 모두 발광해야 하므로, 적색(Red)과 녹색(Green)의 발광 효율이 낮아지게 된다. 특히, 장파장 영역인 적색(Red)의 발광 세기가 낮아서 적색(Red) 효율이 더 낮아진다.
그리고, 컬러층(color layer)의 투과율이 최대인 파장과 황색-녹색(Yellow-Green)의 발광층의 발광 피크가 일치하지 않으므로, 적색(Red)과 녹색(Green)의 효율이 떨어지게 된다.
또한, 컬러층을 통해 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)를 구현하는 백색 유기 발광 소자에서 적색(Red)의 색순도가 저하하게 된다. 이는 색순도를 저하시키는 단파장 영역의 발광 세기가 장파장 영역보다 크게 되므로, 적색(Red)의 색순도가 저하되기 때문이다.
또한, 적색(Red) 효율을 증가시키기 위해서, 도 1에 도시한 구조에서 적색(Red) 발광층을 포함한 발광부를 추가로 더 구성할 경우 소자의 두께 증가에 따른 구동 전압이 상승하는 문제가 생긴다.
이에 본 발명의 발명자들은 적색(Red)과 녹색(Green)의 효율을 개선하고, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도의 저하로 인한 색재현율(또는 Color Gamut)을 개선하기 위해 하나의 발광부 내에서 두 개의 발광층을 구성하는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하였다.
따라서, 하나의 발광부 내에서 발광 피크(Emission Peak)가 다른 두 개의 발광층을 구성함으로써 최대의 발광 효율을 가지는 구조를 발명하게 되었다.
본 발명의 실시예에서는 세 개의 발광부를 포함하는 유기 발광 소자에서 적어도 하나의 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함하는 두 개의 발광층을 구성하는 것이며, 상기 두 개의 발광층은 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 그리고, 세 개의 발광부 중 하나의 발광부는 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 또는, 두 개의 발광부를 포함하는 유기 발광 소자에서 적어도 하나의 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함하는 두 개의 발광층을 구성하는 것이며, 상기 두 개의 발광층은 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 또한, 본 발명의 발명자들은 여러 실험을 통하여 적어도 하나의 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함하는 두 개의 발광층들을 구성하는 경우에 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 받는다는 점을 인식하였다. 따라서, 본 발명은 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상되도록 적색 발광층의 위치를 설정하는 것을 특징으로 한다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 2에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광부를 구성하는 유기층들의 두께(nm)를 나타낸다. 이 두께가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도 2는 contour map이라 할 수 있다.
도 2는 제1 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함하는 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 적색(Red) 발광층의 위치를 나타낸 것이다.
도 2에서와 같이, 상기 제1 발광부를 구성하는 청색(Blue) 발광층의 위치는 "B"로 표시하였다.
상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 이 범위를 "B-파장"으로 표시하였다. 그리고, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되고, 이 범위를 "R-파장"으로 표시하였다.
상기 제1 발광부를 구성하는 적색(Red) 발광층이 가능한 위치는 상기 B-파장 영역과 R-파장 영역을 만족하는 위치가 되어야 한다. 따라서, 상기 적색(Red) 발광층의 위치는 상기 청색(Blue) 발광층의 위치(B)에서 아래인 ① 또는 청색(Blue) 발광층의 위치(B)에서 위인 ②가 된다.
그리고, 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 대해서 발광 세기와 발광 커브(Emittance Curve)를 확인하였으며, 이는 도 3에 도시하였다.
도 3에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 왼쪽의 세로축은 발광 세기(Intensity)를 나타내고, 오른쪽의 세로축은 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸다. 도 3은 EL 스펙트럼과 발광 커브를 도시한 것이다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 3은 제 1 발광부를 구성하는 적색(Red) 발광층이 청색(Blue) 발광층의 아래인 ①과 청색(Blue) 발광층의 위인 ② 위치에서 파장에 대한 발광 세기와 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚ 범위에서 ② 위치의 발광 세기가 ① 위치보다 증가함을 알 수 있다.
그리고,
Figure 112020101963714-pat00001
는 ① 위치에서의 발광 커브(Emittance Curve)를 나타내고,
Figure 112020101963714-pat00002
는 ② 위치에서의 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸다. 도시한 바와 같이,
Figure 112020101963714-pat00003
의 발광 커브(Emittance Curve)는 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 증가함을 알 수 있다. 반면, ?는 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 커브(Emittance Curve)의 발광 세기가 ?에 비해 감소함을 알 수 있다.
따라서, 발광 세기인 EL 스펙트럼 및 발광 커브(Emittance Curve)를 확인한 결과, 상기 제1 발광부에서 적색(Red) 발광층의 위치는 청색(Blue) 발광층의 위인 ② 위치가 소자 구성에 더 적합함을 알 수 있었다.
그리고, 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라, 시야각에 따른 색시야각 변화율을 확인하였으며, 이는 도 4에 도시하였다.
도 4에서 가로축은 시야각 각도(Angle)를 나타내고, 세로축은 색시야각 변화율(Δu'v')을 나타낸 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 정면에서 바라보는 0°부터 15°, 30°, 45°, 60°에서 기울여 바라보며 측정한 것이다.
도 4는 제1 발광부에 두 개의 발광층을 구성한 경우이다. 도 4에 도시한 바와 같이, ② 위치가 ① 위치보다 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')이 작아 백색(White) 변화가 작음을 알 수 있다. 예를 들면, 시야각 60°에서 ① 위치는 색시야각 변화율(Δu'v')이 0.0207이고, ② 위치는 색시야각 변화율(Δu'v')이 0.0162로 ② 위치가 ① 위치보다 색시야각 변화율(Δu'v')이 작음을 알 수 있다.
따라서, 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')을 확인한 결과, 상기 제1 발광부(110)에서는 청색(Blue) 발광층 위에 적색(Red) 발광층이 위치하는 것이 색시야각 변화율(Δu'v')이 작음을 확인할 수 있었다. 또한, 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')이 작으므로 백색(White)의 색변화가 작음을 알 수 있다. 또한, 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')이 작으므로 색이동을 방지할 수 있고 표시 품질에의 영향이 적음을 알 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이, 제1 발광부에 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제1 전극에 가깝게 구성하여야 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상될 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이, 제1 발광부에 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제1 전극에 가깝게 구성하여야 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예로, 제3 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함하는 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 적색(Red) 발광층의 위치를 나타낸 것이다.
도 5에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광부를 구성하는 유기층들의 두께(nm)를 나타낸다. 이 두께가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도 5는 contour map이라 할 수 있다.
도 5에서와 같이, 상기 청색(Blue) 발광층의 위치는 "B"로 표시하였다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 이 범위를 "B-파장"으로 표시하였다. 그리고, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되고, 이 범위를 "R-파장"으로 표시하였다.
상기 제3 발광부를 구성하는 적색(Red) 발광층이 가능한 위치는 상기 B-파장 영역과 R-파장 영역을 만족하는 위치가 되어야 한다. 따라서, 상기 적색(Red) 발광층의 위치는 상기 청색(Blue) 발광층의 위치(B)에서 아래인 ③ 또는 청색(Blue) 발광층의 위치(B)에서 위인 ④가 된다.
그리고, 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라, 발광 세기와 발광 커브(Emittance Curve)를 확인하였으며, 이는 도 6에 도시하였다.
도 6에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 왼쪽의 세로축은 발광 세기(Intensity)를 나타내고, 오른쪽의 세로축은 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸다. 도 6은 EL 스펙트럼과 발광 커브를 도시한 것이다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 6은 제 3 발광부를 구성하는 적색(Red) 발광층이 청색(Blue) 발광층의 아래인 ③과 청색(Blue) 발광층의 위인 ④ 위치에서 발광 세기와 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚ 범위에서 ③ 위치의 발광 세기가 ④ 위치보다 증가함을 알 수 있다.
그리고,
Figure 112020101963714-pat00004
는 ③ 위치에서의 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸 것이고,
Figure 112020101963714-pat00005
는 ④ 위치에서의 발광 커브(Emittance Curve)를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이,
Figure 112020101963714-pat00006
의 발광 커브(Emittance Curve)는 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 증가함을 알 수 있다. 반면,
Figure 112020101963714-pat00007
는 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 커브(Emittance Curve)의 발광 세기가
Figure 112020101963714-pat00008
에 비해 감소함을 알 수 있다.
따라서, 발광 세기 및 발광 커브(Emittance Curve)를 확인한 결과, 상기 제3 발광부에서 적색(Red) 발광층의 위치는 청색(Blue) 발광층의 아래인 ③ 위치가 소자 구성에 더 적합함을 알 수 있었다.
그리고, 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라, 시야각에 따른 색시야각 변화율을 확인하였으며, 이는 도 7에 도시하였다.
도 7에서 가로축은 시야각 각도(Angle)를 나타낸 것이고, 세로축은 색시야각 변화율(Δu'v')을 나타낸 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 정면에서 바라보는 0°부터 15°, 30°, 45°, 60°에서 기울여 바라보며 측정한 것이다.
도 7은 제3 발광부에 두 개의 발광층을 구성한 경우이다. 도 7에 도시한 바와 같이, ③ 위치가 ④ 위치보다 시야각에 따른 색시야각 변화율이 작아 백색(White) 변화가 작음을 알 수 있다. 예를 들면, 시야각 60°에서 ③ 위치는 색시야각 변화율(Δu'v')이 0.0167이고, ④ 위치는 색시야각 변화율(Δu'v')이 0.0224이므로, ③ 위치가 ④ 위치보다 색시야각 변화율(Δu'v')이 작음을 알 수 있다.
따라서, 시야각에 따른 색시야각 변화율을 확인한 결과, 상기 제3 발광부에서는 청색(Blue) 발광층의 아래에 적색(Red) 발광층이 위치하는 것이 색시야각 변화율(Δu'v')이 작음을 확인할 수 있었다. 또한, 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')이 작으므로 백색(White)의 색변화가 작음을 알 수 있다. 또한, 시야각에 따른 색시야각 변화율(Δu'v')이 작으므로 색이동을 방지할 수 있고 표시 품질에의 영향이 작음을 알 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 제3 발광부에 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제2 전극에 가깝게 구성하여야 발광 세기가 증가하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상될 수 있다.
도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 하나의 발광부에 두 개의 발광층들인 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 제1 발광부 또는 제3 발광부에서의 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 위치 또는 순서를 확인하였다. 하나의 발광부에 두 개의 발광층들을 구성할 경우, 두 개의 발광층들의 위치는 발광층의 발광 영역의 발광 커브(Emittance Curve), 발광층의 발광 세기, 시야각에 따른 색시야각 변화율 등을 고려하여 설정하여야 함을 알 수 있다.
그리고, 하나의 발광부에 두 개의 발광층들을 구성한 백색 유기 발광 소자에 대해서 아래 실시예들을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 백색 유기 발광 소자(200)는 기판(201)과, 제1 전극(202) 및 제2 전극(204)과, 제1 및 제2 전극(202,204) 사이에 제1 발광부(210), 제2 발광부(220)와 제3 발광부(230)를 구비한다.
기판(201)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 발광 표시 장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우에는 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(202)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(204)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(202)과 제2 전극(204)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다.
상기 제1 발광부(210)는 상기 제1 전극(202) 위에 제1 정공 수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214) 및 제1 전자 수송층(ETL)(216)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제1 전극(202) 위에 정공 주입층(HIL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 정공 주입층(HIL)은 제1 전극(202)으로부터의 정공(hole) 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)은 정공 주입층(HIL)으로부터의 정공을 제1 발광층(EML)(214)에 공급한다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)은 제1 전하 생성층(CGL)(240)으로부터의 전자를 제1 발광층(EML)(214)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)(214)에서는 정공 수송층(HIL)을 통해 공급된 정공(hole)과 전자 수송층(ETL)(216)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 광이 생성된다.
상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)은 NPD(N,N'-bis(naphthalene-1-yl)-N,N' -bis(phenyl)-2,2' -imethylbenzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine) 및 Spiro-TAD(2,2', 7,7' -tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9' -spirofluorene)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)은 PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), TPBi(2,2',2" -(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 발광층(EML)(214) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 정공 저지층(HBL)은 상기 제1 발광층(EML)(214)에 주입된 정공이 상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(214)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(214)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(214) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 전자 저지층(EBL)은 상기 제1 발광층(EML)(214)에 주입된 전자가 상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(214)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(214)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광부(220)는 제2 정공 수송층(HTL)(222), 제1 발광층(EML)(224), 제2 전자 수송층(ETL)(226)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(226) 위에 전자 주입층(EIL)을 추가로 구성할 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL)을 추가로 구성할 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(222)은 상기 제1 정공 수송층(HTL)(212)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(222)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(226)은 상기 제1 전자 수송층(ETL)(216)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(226)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(224) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 정공 저지층(HBL)은 상기 제1 발광층(EML)(224)에 주입된 정공이 상기 제2 전자 수송층(ETL)(216)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(224)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(224)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제2 전자 수송층(ETL)(226)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(224) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 전자 저지층(EBL)은 상기 제1 발광층(EML)(224)에 주입된 전자가 상기 제2 정공 수송층(HTL)(222)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(214)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(224)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제2 정공 수송층(HTL)(222)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광부(210)와 상기 제2 발광부(220) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL)(240)이 더 구성될 수 있다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(240)은 상기 제1 발광부(210) 및 제2 발광부(220) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 제1 전하 생성층(240)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 각각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(240)은 단일층으로 형성할 수 있다.
상기 제3 발광부(230)는 상기 제2 전극(204) 아래에 제3 전자 수송층(ETL)(236), 제1 발광층(EML)(234), 제3 정공 수송층(HTL)(232)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제3 전자 수송층(ETL)(236) 위에 전자 주입층(EIL)을 추가로 구성할 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL)을 추가로 구성할 수 있다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(232)은 TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine) 또는 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(232)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제3 전자 수송층(ETL)(236)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)(236)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(234) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 정공 저지층(HBL)은 상기 제1 발광층(EML)(234)에 주입된 정공이 상기 제3 전자 수송층(ETL)(236)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(234)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(234)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제3 전자 수송층(ETL)(236)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(234) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 전자 저지층(EBL)은 상기 제3 발광층(EML)(234)에 주입된 전자가 상기 제3 정공 수송층(HTL)(232)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 상기 제1 발광층(EML)(234)에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(234)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제3 정공 수송층(HTL)(232)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광부(220)와 상기 제3 발광부(230) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL)(250)이 더 구성될 수 있다. 상기 제2 전하 생성층(250)은 상기 제2 및 제3 발광부(220,230) 간의 전하 균형을 조절한다. 제2 전하 생성층(CGL)(250)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(220)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, P형 전하 생성층(P-CGL)은 제3 발광부(230)로 정공(hole)을 주입해주는 역할을 한다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 각각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(240)은 상기 제2 전하 생성층(CGL)(250)의 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)의 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(250)은 단일층으로 형성할 수 있다.
상기 제1 발광부(210)의 제1 발광층(EML)(214)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(215)은 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 발광 세기나 발광 커브 및 색시야각 변화율을 고려하여 상기 제1 발광부(210)에 추가로 구성하는 적색(Red) 발광층(EML)(215)은 청색(Blue) 발광층(EML)(214) 위에 구성한다. 따라서, 상기 제1 발광층(EML)(214)인 청색(Blue) 발광층은 제2 발광층(EML)(215)인 적색(Red) 발광층보다 상기 제1 전극(202)에 가깝게 구성하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상될 수 있다.
상기 제1 발광부(210)의 상기 제1 발광층(EML)(214)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 제1 발광층(EML)(214)인 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(215)인 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다. 따라서, 상기 제1 발광부(210)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(220)의 상기 제1 발광층(EML)(224)은 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(224)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 녹색(Green) 발광층을 적용할 경우 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층에 비해 단파장의 녹색(Green) 파장 영역이 가능하므로, 적색(Red) 파장 영역과 황색- 녹색(Yellow-Green) 파장 영역의 겹침으로 인한 색의 혼색이 방지될 수 있고, 색의 혼색으로 인한 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또는, 상기 제2 발광부(220)의 상기 제1 발광층(EML)(224)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(224)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 제3 발광부(230)의 상기 제1 발광층(EML)(234)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(234)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(234)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 또는, 상기 제3 발광부(230)의 상기 제1 발광층(EML)(234)은 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 제3 발광부(230)의 상기 제1 발광층(EML)(234)이 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(220)의 제1 발광층(EML)(224)은 녹색(Green) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제2 발광부(220)는 510nm 내지 570nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제3 발광부(230)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
또는, 상기 제3 발광부(230)의 상기 제1 발광층(EML)(234)이 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(220)의 제1 발광층(EML)(224)은 청색(Blue) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제2 발광부(220)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제3 발광부(230)는 510nm 내지 570nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 적색(Red) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제1 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 녹색(Green) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제2 발광부에 녹색(Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층을 구성하여 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 나타내는 구조인 것이다. 즉, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는 것이다. 따라서, 본 발명은 TER-TEP 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 유기발광 표시장치의 대부분의 휘도는 녹색으로부터 나오므로, 제2 발광층은 하나의 발광층인 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 것이 유기발광 표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 되며, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 되며, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식에 적용할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용하는 것도 가능하다. 상부 발광 방식이나 양부 발광 방식에서는 소자의 특성이나 구조에 따라 발광층들의 위치 등이 달라질 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율을 고려하여 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상되도록 적색(Red) 발광층의 위치를 설정하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기발광 표시장치는, 기판(201) 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(202)에 연결된다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 9에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광부를 구성하는 유기층들의 두께(nm)를 나타낸다. 이 두께가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도 9는 contour map이라 할 수 있다.
도 9는 상기 제1 발광부(210)에 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 청색(Blue) 발광층 위에 구성한 것을 도시한 것이다. 도 9에서 상기 청색(Blue) 발광층은 "B"로 표시하고, 상기 적색(Red) 발광층은 "R"로 표시하였다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성할 수도 있다.
도 9에서와 같이, 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚ 범위(B-파장)와, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚ 범위(R-파장)에서 발광하도록 하여야 등고선(contour map)의 백색(White) 영역에서 최대 효율을 낼 수 있다. 따라서, 청색(Blue) 발광층 위에 적색(Red) 발광층을 구성한 경우에 원하는 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 B-파장 및 R-파장에서 발광할 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 비교예 및 본 발명의 제4 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 10에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광 세기를 나타낸다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 10에서 비교예는 제1 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부의 제1 발광층(EML)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다.
실시예 4는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 발광부(210)의 제1 발광층(EML)(214)으로 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광층(EML)(215)인 적색(Red) 발광층을 상기 청색(Blue) 발광층 위에 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
그리고, 제2 발광부(220)의 제1 발광층(EML)(224)으로 녹색(Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부(230)의 제1 발광층(EML)(234)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다. 진청색(Deep Blue) 발광층으로 구성할 경우 청색(Blue) 발광층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층보다 색순도는 더 향상될 수 있다.
도 10에서 비교예는 가는 실선으로 표시하고, 실시예 4는 굵은 실선으로 표시한다. 그리고, 녹색 컬러층(Green CL; Green Color Layer)으로 도시한 그래프는 녹색 컬러층의 투과율이 최대가 되는 파장을 나타내고, 적색 컬러층(Red CL; Red Color Layer)으로 도시된 그래프는 적색 컬러층의 투과율이 최대가 되는 파장을 나타낸다.
도 10에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚에서 발광 세기가 나타나고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 540㎚ 내지 580㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다.
비교예에서는 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대가 되는 파장과 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)의 파장과 일치하지 않게 된다. 이에 따라, 녹색(Green)과 적색(Red)의 효율이 저하하게 된다. 또한, 적색 컬러층(Red CL)의 투과율을 나타내는 파장 영역에서 실시예 4에 비해 발광 세기가 낮아짐을 알 수 있다.
따라서, 비교예에서는 황색-녹색(Yellow-Green) 파장 영역과 적색(Red) 파장 영역이 겹쳐서 색의 혼색이 일어나므로 원하는 녹색(Green)과 적색(Red)의 구현이 어려워진다. 이에 따라, 원하는 백색(White)의 유기 발광 소자의 구현도 어려워지게 된다. 또한, 비교예에서는 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 낮으므로, 적색(Red) 발광층의 효율이 낮음을 알 수 있다.
그리고, 비교예에서는 세 개의 발광부 내에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)인 황색-녹색(Yellow-Green)과 청색(Blue)만을 나타내고, 황색-녹색(Yellow-Green)이 적색(Red)과 녹색(Green)을 구현하여야 하므로, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 저하하게 된다. 이에 따라, 원하는 백색(white)의 유기 발광 소자를 구현하기 어렵게 된다.
실시예 4는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚ 범위에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 그리고, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 510㎚ 내지 570㎚에서 발광 세기가 나타나고, 적색(Red) 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 즉, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타남을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 발광층의 추가로 인해 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 효율이 향상되고 적색(Red)의 색순도가 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 네 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있다.
그리고, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 510㎚ 내지 570㎚에서 발광 세기가 나타나므로, 기존의 황색-녹색(Yellow-Green)보다 단파장 영역의 녹색(Green)만을 구현하게 되어 색순도가 향상된다. 이는 녹색 컬러층(Green CL; Green Color Layer)으로 도시된 그래프에서, 비교예와 비교하여 실시예 4가 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대인 파장 영역과 가까우므로, 녹색(Green)이 혼색 없이 표현될 수 있다. 따라서, 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대인 파장에서 녹색(Green) 발광층의 발광 효율이 높으므로 녹색(Green) 효율이 증가할 수 있다.
또한, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가하여 DCI 중첩비(DCI coverage)가 증가하므로, 보다 선명하고 사실적인 화질을 표현할 수 있는 대면적 TV를 제공할 수 있다. 여기서 DCI 중첩비는 DCI 색역 만족도라고 할 수 있다.
또한, 실시예 4에서 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가함을 알 수 있다. 이는 적색 컬러층(Red CL; Red Color Layer)으로 도시된 그래프에서, 비교예와 비교하여 실시예 4가 적색 컬러층(Red CL)의 영역에서 발광 세기가 더 증가함을 알 수 있다.
따라서, 실시예 4에서는 적색(Red)과 녹색(Green)의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red)과 녹색(Green)의 효율이 증가함을 알 수 있다.
그리고, 실시예 4에서는 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 또한, 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 네 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11에 도시된 백색 유기 발광 소자(300)는 기판(301)과, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)과, 제1 및 제2 전극(302,304) 사이에 제1 발광부(310), 제2 발광부(320)와 제3 발광부(330)를 구비한다.
상기 제1 발광부(310)의 상기 제1 발광층(EML)(314)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(314)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 또는, 상기 제1 발광층(EML)(314)은 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(320)의 상기 제1 발광층(EML)(324)은 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(324)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 녹색(Green) 발광층을 적용할 경우 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층에 비해 단파장의 녹색(Green) 파장 영역이 가능하므로, 적색(Red) 파장 영역과 황색- 녹색(Yellow-Green) 파장 영역의 겹침으로 인한 색의 혼색이 방지될 수 있고, 색의 혼색으로 인한 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또는, 상기 제1 발광층(EML)(324)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(324)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 제1 발광층(EML)(324)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제1 발광부(310)의 상기 제1 발광층(EML)(314)이 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(320)의 제1 발광층(EML)(324)은 녹색(Green) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제1 발광부(310)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제2 발광부(320)는 510nm 내지 570nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
또는, 상기 제1 발광부(310)의 상기 제1 발광층(EML)(314)이 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(320)의 제1 발광층(EML)(324)은 청색(Blue) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제1 발광부(310)는 510nm 내지 570nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제2 발광부(320)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
상기 제3 발광부(330)의 제1 발광층(EML)(334)은 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(335)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 상기 제3 발광부(330)에 추가로 구성하는 적색(Red) 발광층은 청색(Blue) 발광층 아래에 구성한다. 따라서, 상기 제2 발광층(EML)(335)인 청색(Blue) 발광층은 제1 발광층(EML)(334)인 적색(Red) 발광층보다 상기 제2 전극(304)에 가깝게 구성하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상될 수 있다.
상기 제3 발광부(330)의 제2 발광층(EML)(335)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 제1 발광층(EML)(334)인 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(335)인 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 따라서, 상기 제3 발광부(330)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 발광부에 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 녹색(Green) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제2 발광부에 녹색(Green) 발광층을 구성하고, 적색(Red) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제3 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하여 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 나타내는 구조이다. 즉, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는 것이다. 따라서, 본 발명은 TER-TEP 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 유기발광 표시장치의 대부분의 휘도는 녹색으로부터 나오므로, 제2 발광층은 하나의 발광층인 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 것이 유기발광 표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제2 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 570㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제2 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식에 적용할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용하는 것도 가능하다. 상부 발광 방식이나 양부 발광 방식에서는 소자의 특성이나 구조에 따라 발광층들의 위치 등이 달라질 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율을 고려하여 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상되도록 적색(Red) 발광층의 위치를 설정하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치는, 기판(301) 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(302)에 연결된다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광층의 발광 위치를 나타내는 도면이다.
도 12에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광부를 구성하는 유기층들의 두께(nm)를 나타낸다. 이 두께가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도 12는 contour map이라 할 수 있다.
도 12는 상기 제3 발광부(330)에 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 청색(Blue) 발광층 아래에 구성한 것을 도시한 것이다. 도 12에서 상기 청색(Blue) 발광층은 "B"로 표시하고, 상기 적색(Red) 발광층은 "R"로 표시하였다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚ 범위(B-파장)와, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚ 범위(R-파장)에서 발광하도록 하여야 등고선(contour map)의 백색(white) 영역에서 최대 효율을 낼 수 있다. 따라서, 청색(Blue) 발광층 아래에 적색(Red) 발광층을 구성한 경우에 원하는 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 B-파장 및 R-파장에서 발광할 수 있음을 알 수 있다.
도 13은 비교예 및 본 발명의 제5 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 13에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광 세기를 나타낸다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 13에서 비교예는 가는 실선으로 표시하고, 실시예 5는 굵은 실선으로 표시한다. 그리고, 녹색 컬러층(Green CL; Green Color Layer)으로 도시한 그래프는 녹색 컬러층의 투과율이 최대가 되는 파장을 나타낸 것이고, 적색 컬러층(Red CL; Red Color Layer)으로 도시된 그래프는 적색 컬러층의 투과율이 최대가 되는 파장을 나타낸 것이다.
도 13에서 비교예는 제1 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부의 제1 발광층(EML)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다.
실시예 5는 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 제1 발광부(310)의 제1 발광층(EML)(314)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 상기 제2 발광부(320)의 제1 발광층(EML)(324)으로 녹색(Green) 발광층을 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
제3 발광부(330)의 제1 발광층(EML)(334)인 적색(Red) 발광층과 제2 발광층(EML)(335)인 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 상기 청색(Blue) 발광층이 상기 적색(Red) 발광층 위에 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚에서 발광 세기가 나타나고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 540㎚ 내지 580㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 비교예에서는 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대가 되는 파장과 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)의 파장과 일치하지 않게 된다. 이에 따라, 녹색(Green)과 적색(Red)의 효율이 저하하게 된다. 또한, 적색 컬러층(Red CL)의 투과율을 나타내는 파장 영역에서 실시예 5에 비해 발광 세기가 낮아짐을 알 수 있다.
따라서, 비교예에서는 황색-녹색(Yellow-Green) 파장 영역과 적색(Red) 파장 영역이 겹쳐서 색의 혼색이 일어나므로 원하는 녹색(Green)과 적색(Red)의 구현이 어려워진다. 이에 따라, 원하는 백색(White)의 유기 발광 소자의 구현도 어려워지게 된다. 또한, 비교예에서는 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 낮으므로, 적색(Red) 발광층의 효율이 낮음을 알 수 있다.
그리고, 비교예에서는 세 개의 발광부 내에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)인 황색-녹색(Yellow-Green)과 청색(Blue)만을 나타내고, 황색-녹색(Yellow-Green)이 적색(Red)과 녹색(Green)을 구현하여야 하므로, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 저하하게 된다. 이에 따라, 원하는 백색(white)의 유기 발광 소자를 구현하기 어렵게 된다.
실시예 5는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚ 범위에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 그리고, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 510㎚ 내지 570㎚에서 발광 세기가 나타나고, 적색(Red) 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 즉, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타남을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 발광층의 추가로 인해 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 효율이 향상되고 적색(Red)의 색순도가 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크가 나타난다고 할 수 있다.
그리고, 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 510㎚ 내지 570㎚에서 발광 세기가 나타나므로, 기존의 황색-녹색(Yellow-Green)보다 단파장 영역의 녹색(Green)만을 구현하게 되어 색순도가 향상된다. 이는 녹색 컬러층(Green CL; Green Color Layer)으로 도시된 그래프에서, 비교예와 비교하여 실시예 5가 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대인 파장 영역과 가까우므로, 녹색(Green)이 혼색 없이 표현될 수 있다는 것이다. 따라서, 녹색 컬러층(Green CL)의 투과율이 최대인 파장에서 녹색(Green) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 녹색(Green) 효율이 증가할 수 있다.
또한, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가하여 DCI 중첩비(DCI coverage)가 증가하므로, 보다 선명하고 사실적인 화질을 표현할 수 있는 대면적 TV를 제공할 수 있다. 여기서 DCI 중첩비는 DCI 색역 만족도라고 할 수 있다.
또한, 실시예 5에서 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가함을 알 수 있다. 이는 적색 컬러층(Red CL; Red Color Layer)으로 도시된 그래프에서, 비교예와 비교하여 실시예 5가 적색 컬러층(Red CL)의 영역에서 발광 세기가 더 증가함을 알 수 있다. 따라서, 실시예 5에서는 적색(Red)과 녹색(Green)의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red)과 녹색(Green)의 효율이 증가함을 알 수 있다.
그리고, 실시예 5에서는 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 또한, 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크가 나타난다고 할 수 있다.
위에서 설명한 적색(Red)과 녹색(Green)의 효율, 색좌표 및 DCI 중첩비(DCI Coverage)에 대해서는 표 1, 표 2, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.
여기서 DCI 중첩비는 DCI 색역 만족도라고 할 수 있다. 현재 개발되는 TV는 더 선명하고 사실적인 표현을 위해서 기존의 sRGB 대비 약 130% 수준으로 넓어진 DCI P3 색역을 만족하는 것이 요구되고 있다. DCI P3는 RGB 색역(Color space)이며, sRGB보다 넓은 색역을 나타내는 색재현율이라고 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 색재현율은 색역, 색영역, 색재현 영역, 색재현 범위, 또는 color gamut이라고 할 수 있다. 또한, 색재현율은 소비자의 요구나 제품 개발에 따라 그 범위가 달라지거나 용어도 다양하게 사용할 수 있다. 그리고, 중첩비(coverage)는 DCI와 표시장치의 색역이 겹쳐지는 범위라고 할 수 있다.
아래 표 1은 비교예, 실시예 4 및 실시예 5의 효율, 색좌표 및 DCI 색역 만족도(DCI Coverage, DCI 중첩비)를 나타낸 것이다.
비교예는 제1 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부의 제1 발광층(EML)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다.
Figure 112020101963714-pat00009
상기 표 1에서와 같이, 비교예의 녹색(Green) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 효율이 약 11% 내지 약 13% 증가하였음을 알 수 있다.
그리고, 녹색(Green)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.310, 0.639), 실시예 4는 (0.277, 0.682)로 측정되었다. 그리고, 실시예 5는 (0.281, 0.681)로 측정되었다. 따라서, 녹색(Green)의 색좌표는 비교예와 비교하여 실시예 4 및 실시예 5가 더 넓어짐을 알 수 있다.
그리고, 적색(Red) 효율을 살펴보면 비교예의 적색(Red) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 적색(Red) 효율이 약 24% 내지 약 27% 증가하였음을 알 수 있다. 이는 하나의 발광부 내에서 적색(Red) 발광층을 더 구성함으로 인해 적색(Red) 효율이 증가하였음을 알 수 있다.
그리고, 적색(Red)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.660, 0.335), 실시예 4는 (0.669, 0.327)로 측정되었다. 그리고, 실시예 5는 (0.668, 0.328)로 측정되었다. 따라서, 적색(Red)의 색좌표는 비교예와 비교하여 실시예 4 및 실시예 5가 더 넓어짐을 알 수 있다.
그리고, DCI(Digital Cinema Initiatives) 색역 만족도(또는 DCI 중첩비 또는 DCI coverage)는 100%일 때 가장 선명한 화질을 제공할 수 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예는 DCI 색역 만족도가 87.6%이고, 실시예 4는 95.7%, 실시예 5는 94.9%임을 알 수 있다. 비교예와 대비하여 실시예 4 및 실시예 5가 DCI 색역 만족도가 더 넓어졌음을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 94.9% 내지 95.7%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
아래 표 2는 컬러층(color layer)을 변경한 경우의 비교예, 실시예 4 및 실시예 5의 효율, 색좌표 및 DCI 색역 만족도(DCI Coverage, DCI 중첩비)를 나타낸 것이다.
Figure 112020101963714-pat00010
상기 표 2에서와 같이, 비교예의 녹색(Green) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 효율이 약 18% 내지 약 20% 증가하였음을 알 수 있다.
그리고, 녹색(Green)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.268, 0.661), 실시예 4는 (0.240, 0.707)로 측정되었다. 그리고, 실시예 5는 (0.243, 0.707)로 측정되었다. 따라서, 녹색(Green)의 색좌표는 비교예와 비교하여 실시예 4 및 실시예 5가 더 넓어짐을 알 수 있다.
그리고, 적색(Red) 효율을 살펴보면 비교예의 적색(Red) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 적색(Red) 효율이 약 32% 내지 약 34% 증가하였음을 알 수 있다. 이는 하나의 발광부 내에서 적색(Red) 발광층을 더 구성함으로 인해 적색(Red) 효율이 증가하였음을 알 수 있다.
그리고, 적색(Red)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.670, 0.325), 실시예 4는 (0.677, 0.320)로 측정되었다. 그리고, 실시예 5는 (0.676, 0.321)로 측정되었다. 따라서, 적색(Red)의 색좌표는 비교예와 비교하여 실시예 4 및 실시예 5가 더 넓어짐을 알 수 있다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예는 DCI 색역 만족도가 96.7%이고, 실시예 4는 99.3%, 실시예 5는 99.3%임을 알 수 있다. 비교예와 대비하여 실시예 4 및 실시예 5가 DCI 색역 만족도가 더 넓어졌음을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 99.3%의 수준을 나타냄을 알 수 있다.
도 14와 도 15는 비교예와 본 발명의 제4 실시예 및 제5 실시예의 DCI 색역 만족도를 도시한 것이다. 여기서 DCI 색역 만족도는 CIE 1976으로 도시한 것이다.
도 14a는 비교예와 DCI 색역 만족도를 도시하고, 도 14b는 본 발명의 제4 실시예와 DCI 색역 만족도를 도시한 것이다. 도 14a에 도시한 바와 같이, 비교예는 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 비교예는 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 DCI와 유사하나, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도는 감소함을 알 수 있다.
그리고, 도 14b에 도시한 바와 같이, 실시예 4는 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 실시예 4는 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 증가하고, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도도 증가함을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 99%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
도 15a는 비교예와 DCI 색역 만족도를 도시하고, 도 15b는 본 발명의 제5 실시예와 DCI 색역 만족도를 도시한 것이다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 비교예는 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 비교예는 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 DCI와 유사하나, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도는 감소함을 알 수 있다.
그리고, 도 15b에 도시한 바와 같이, 실시예 5는 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 실시예 5는 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 증가하고, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도도 증가함을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 99%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 16에 도시된 백색 유기 발광 소자(400)는 기판(401)과, 제1 전극(402) 및 제2 전극(404)과, 제1 및 제2 전극(402,404) 사이에 제1 발광부(410), 제2 발광부(420)와 제3 발광부(430)를 구비한다.
상기 제1 발광부(410)의 상기 제1 발광층(EML)(414)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(414)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(414)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제1 발광부(410)의 상기 제1 발광층(EML)(414)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 이 경우에는 상기 제1 발광층(EML)(414)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510nm 내지 580nm 범위가 될 수 있다. 상기 제1 발광부(410)의 상기 제1 발광층(EML)(414)이 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(420)의 제1 발광층(EML)(424)은 청색(Blue) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제1 발광부(410)는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제2 발광부(420)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
상기 제2 발광부(420)의 상기 제1 발광층(EML)(424)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(424)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(420)의 상기 제1 발광층(EML)(424)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(424)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(412)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 상기 제1 발광부(410)의 상기 제1 발광층(EML)(414)이 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(420)의 제1 발광층(EML)(424)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제1 발광부(410)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제2 발광부(420)는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
상기 제3 발광부(430)의 제1 발광층(EML)(434)은 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(435)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 상기 제3 발광부(430)에 추가로 구성하는 적색(Red) 발광층은 청색(Blue) 발광층 아래에 구성한다. 또한, 상기 제2 발광층(EML)(435)인 청색(Blue) 발광층은 제1 발광층(EML)(434)인 적색(Red) 발광층보다 상기 제2 전극(404)에 가깝게 구성하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상될 수 있다.
상기 제3 발광부(430)의 제2 발광층(EML)(435)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 제1 발광층(EML)(434)인 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(435)인 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다. 따라서, 상기 제3 발광부(430)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 650㎚ 범위가 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 발광부에 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 녹색(Green) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제2 발광부에 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 적색(Red) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제3 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하여 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 나타내는 구조이다. 즉, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 갖는 구조를 적용한다. 따라서, 본 발명은 TER-TEP 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층은 녹색(Green) 발광층에 비하여 유기 발광 소자의 수명이 향상될 수 있는 장점이 있다.
여기서, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제2 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제2 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제2 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제3 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성한 것으로 설명하였으나, 도 8에서 설명한 바와 같이, 제1 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성할 수 있다. 이 경우에는 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성하고, 제3 발광부는 청색(Blue) 발광층으로 구성할 수 있다. 따라서, 제1 발광부는 440㎚ 내지 480㎚ 범위 및 600㎚ 내지 650㎚ 범위의 두 개의 발광 피크를 가지며, 제2 발광부는 510㎚ 내지 580㎚ 범위의 발광 피크를 가지며, 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다. 즉, 위에서 설명한 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는다.
또는, 제1 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층으로 구성하고, 제3 발광부는 황색-녹색(yellow-Green) 발광층으로 구성할 수도 있다. 따라서, 제1 발광부는 440㎚ 내지 480㎚ 범위 및 600㎚ 내지 650㎚ 범위의 두 개의 발광 피크를 가지며, 제2 발광부는 440㎚ 내지 480㎚ 범위의 발광 피크를 가지며, 제3 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다. 즉, 위에서 설명한 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 갖는다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식에 적용하는 것이다. 이에 한정되지 않고, 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용하는 것도 가능하다. 상부 발광 방식이나 양부 발광 방식에서는 소자의 특성이나 구조에 따라 발광층들의 위치 등이 달라질 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율을 고려하여 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상되도록 적색(Red) 발광층의 위치를 설정하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 제6 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치는, 기판(401) 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(402)에 연결된다.
도 17은 비교예 및 본 발명의 제6 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다.
도 17에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광 세기를 나타낸다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 17에서 비교예는 점선으로 표시하고, 실시예 6은 실선으로 표시한다.
도 17에서 비교예는 제1 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부의 제1 발광층(EML)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다.
실시예 6은 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 제1 발광부(410)의 제1 발광층(EML)(414)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 상기 제2 발광부(420)의 제1 발광층(EML)(424)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
제3 발광부(430)의 제1 발광층(EML)(434)인 적색(Red) 발광층과 제2 발광층(EML)(435)인 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 상기 청색(Blue) 발광층이 상기 적색(Red) 발광층 위에 구성한 것이다. 상기 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성한 것도 포함할 수 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚에서 발광 세기가 나타나고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 540㎚ 내지 580㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다.
따라서, 비교예에서는 황색-녹색(Yellow-Green) 파장 영역과 적색(Red) 파장 영역이 겹쳐서 색의 혼색이 일어나므로 원하는 녹색(Green)과 적색(Red)의 구현이 어려워진다. 이에 따라, 원하는 백색(White)의 유기 발광 소자의 구현도 어려워지게 된다. 또한, 비교예에서는 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 낮으므로, 적색(Red) 발광층의 효율이 낮음을 알 수 있다.
그리고, 비교예에서는 세 개의 발광부 내에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)인 황색-녹색(Yellow-Green)과 청색(Blue)만을 나타내고, 황색-녹색(Yellow-Green)이 적색(Red)과 녹색(Green)을 구현하여야 하므로, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 저하하게 된다. 이에 따라, 원하는 백색(white)의 유기 발광 소자를 구현하기 어렵게 된다.
실시예 6은 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚ 범위에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 그리고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 540㎚ 내지 580㎚에서 발광 세기가 나타나고, 적색(Red) 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 즉, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타남을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 발광층의 추가로 인해 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 효율이 향상되고 적색(Red)의 색순도가 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크가 나타난다고 할 수 있다.
또한, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가하여 DCI 중첩비(DCI coverage)가 증가하므로, 보다 선명하고 사실적인 화질을 표현할 수 있는 대면적 TV를 제공할 수 있다. 여기서 DCI 중첩비는 DCI 색역 만족도라고 할 수 있다.
그리고, 실시예 6에서는 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 또한, 세 개의 발광부 내에서 세 개의 발광 피크(Emission Peak)인 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 파장을 나타내므로, 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 효율 중 적어도 하나의 효율이 향상되고, 색순도 및 색재현율이나 색시야각이 향상될 수 있다. 여기서, 제1 발광부와 제3 발광부에 포함된 청색(Blue) 발광층에 의해 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크가 나타난다고 할 수 있다.
위에서 설명한 적색(Red) 효율, 색좌표 및 DCI 중첩비(DCI Coverage)에 대해서는 표 3 및 도 18을 참조하여 설명한다.
여기서 DCI 중첩비는 DCI 색역 만족도라고 할 수 있다. 현재 개발되는 TV는 더 선명하고 사실적인 표현을 위해서 기존의 sRGB 대비 약 130% 수준으로 넓어진 DCI P3 색역을 만족하는 것이 요구되고 있다. DCI P3는 RGB 색역(Color space)이며, sRGB보다 넓은 색역을 나타내는 색재현율이라고 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 색재현율은 색역, 색영역, 색재현 영역, 색재현 범위, 또는 color gamut이라고 할 수 있다. 또한, 색재현율은 소비자의 요구나 제품 개발에 따라 그 범위가 달라지거나 용어도 다양하게 사용할 수 있다. 그리고, 중첩비(coverage)는 DCI와 표시장치의 색역이 겹쳐지는 범위라고 할 수 있다.
아래 표 3은 비교예, 실시예 6의 효율, 색좌표 및 DCI 중첩비(DCI Coverage)를 나타낸 것이다. 아래 표 3은 표 2의 컬러층(color layer)과 동일한 컬러층을 적용하여 측정한 것이다.
비교예는 제1 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 제2 발광부의 제1 발광층(EML)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하고, 제3 발광부의 제1 발광층(EML)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한 것이다.
Figure 112020101963714-pat00011
상기 표 3에서와 같이, 비교예의 녹색(Green) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 6의 효율이 약 2% 감소하였음을 알 수 있다. 그리고, 적색(Red) 효율을 살펴보면 비교예의 적색(Red) 효율을 100%라고 할 경우, 실시예 6의 적색(Red) 효율이 약 48% 증가하였음을 알 수 있다. 이는 하나의 발광부 내에서 적색(Red) 발광층을 더 구성함으로 인해 적색(Red) 효율이 증가하였음을 알 수 있다.
그리고, 녹색(Green)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.268, 0.661), 실시예 6은 (0.274, 0.659)로 측정되었다. 적색(Red)의 색좌표를 보면 비교예는 (0.670, 0.325), 실시예 6은 (0.681, 0.317)로 측정되었다. 따라서, 적색(Red)의 색좌표는 비교예와 비교하여 실시예 6이 더 넓어짐을 알 수 있다.
그리고, DCI(Digital Cinema Initiatives) 색역 만족도(또는 DCI 중첩비 또는 DCI coverage)는 100%일 때 가장 선명한 화질을 제공할 수 있다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예는 DCI 색역 만족도가 96.7%이고, 실시예 6은 98.0%임을 알 수 있다. 비교예와 대비하여 실시예 6이 DCI 색역 만족도가 더 넓어졌음을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 98.0%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
도 18은 비교예와 본 발명의 실시예 6의 DCI 색역 만족도를 도시한 것이다. 여기서 DCI 색역 만족도는 CIE 1976으로 도시한 것이다.
도 18a는 비교예와 DCI 색역 만족도를 도시하고, 도 18b는 본 발명의 제6 실시예와 DCI 색역 만족도를 도시한 것이다. 도 18a에 도시한 바와 같이, 비교예는 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 비교예는 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 DCI와 거의 유사하나, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도는 감소함을 알 수 있다.
그리고, 도 18b에 도시한 바와 같이, 실시예 6은 실선으로 나타내고 DCI는 점선으로 나타낸다. 실시예 6은 DCI와 비교하여 녹색(Green)의 DCI 색역 만족도는 DCI와 거의 유사하고, 적색(Red)의 DCI 색역 만족도는 증가함을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색역 만족도가 증가하였기 때문이다. 따라서, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색역 만족도가 약 98.0%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 세 개의 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 발광층의 위치를 설정함으로써, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나의 효율과 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가됨으로써, 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층으로 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제1 전극에 가깝게 구성함으로써, 발광층의 발광 세기 및 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층으로 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제2 전극에 가깝게 구성함으로써, 발광층의 발광 세기 및 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가되고, 녹색(Green) 발광층을 적용함으로써, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가하고, DCI(Digital Cinema Initiatives) 중첩비가 넓어지게 되므로, 대면적 등의 TV에서 더 선명한 화질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 발명자들은 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우에 나타나는 구동 전압이 상승하고 양자 효율이 현저히 감소하게 되는 문제점을 인식하게 되었다. 이에 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부에 적색 발광층과 다른 발광층을 구성할 경우 휘도 및 색재현율을 향상시키고 구동 전압을 낮추기 위한 실험을 진행하였다. 이에 대해서는 아래에 설명한다.
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 19에 도시된 백색 유기 발광 소자(500)는 소자의 색재현율을 향상시키기 위해서 발광부를 두 개의 발광층으로 구성한 것을 도시한 도면이다.
백색 유기 발광 소자(500)는 기판(501)과, 제1 전극(502), 제2 전극(504) 및 제1 및 제2 전극(502,504) 사이에 발광부가 구성된다. 상기 발광부는 제1 발광층(514)과 제2 발광층(515)으로 구성된다.
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 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(502)과 제2 전극(504)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(502)은 반투과 전극, 상기 제2 전극(504)은 반사 전극으로 지칭될 수 있다.
여기서는 하부 발광 (Bottom Emission) 방식에 대해서 설명한다.
상기 발광부는 상기 제1 전극(502) 위에 제1 정공 수송층(HTL)(512), 제1 발광층(EML)(514), 제2 발광층(EML)(515) 및 제1 전자 수송층(ETL)(516)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 발광부의 제1 발광층(EML)(514)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하고, 상기 제2 발광층(EML)(515)은 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 상기 제2 발광층(EML)(515)은 색재현율을 개선하기 위하여 구성한다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 것이다. 그러나, 하나의 발광부 내에서 두 개의 발광층인 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 발광 세기가 감소하고, 소자의 두께 증가에 따른 구동 전압이 상승하고, 양자 효율이 감소하는 문제가 생길 수 있다.
이에 대해서 도 20을 참조하여 설명한다. 도 20은 청색 발광층, 적색 발광층, 청색 및 적색 발광층이 단색(mono)일 경우 발광 세기를 측정한 것이다.
도 20에서 가로축은 빛의 파장 영역(nm)을 나타내고, 세로축은 발광 세기를 나타낸다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 20에 도시한 바와 같이, 상기 발광부가 청색(Blue) 발광층일 경우(도 20에서 ①로 표시), 발광 세기는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚에서 증가함을 알 수 있다. 또한, 상기 발광부가 적색(Red) 발광층일 경우(도 20에서 ②로 표시), 발광 세기는 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 증가함을 알 수 있다.
반면, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 두 개의 발광층으로 구성할 경우(도 20에서 ③으로 표시), 발광 세기는 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚와 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 현저히 감소함을 알 수 있다. 따라서, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성할 경우 발광 세기는 감소한다는 것을 알 수 있다.
그리고, 구동 전압과 양자 효율을 측정한 결과는 아래 표 4와 같다.
Figure 112020101963714-pat00012
표 4에 나타낸 바와 같이, 청색(Blue) 발광층(①로 표시)으로 구성한 경우의 구동 전압은 3.7V이고, 적색(Red) 발광층(②로 표시)으로 구성한 경우의 구동 전압은 3.1V임을 알 수 있다. 그리고, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층(③으로 표시)으로 구성한 경우의 구동 전압은 4.3V임을 알 수 있다. 따라서, 청색(Blue) 발광층(①로 표시) 또는 적색(Red) 발광층(②로 표시)으로 구성할 경우에 비해서 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층(③으로 표시)으로 구성할 경우가 구동 전압이 상승함을 알 수 있다.
그리고, 표 4에서 EQE (External quantum efficiency) 는 외부 양자 효율로, 빛이 유기 발광 소자 외부로 나갈 때의 발광 효율을 말한다. 청색(Blue) 발광층(①로 표시) 의 양자 효율(EQE)은 8.9%이고, 적색(Red) 발광층(②로 표시)의 양자 효율(EQE)은 9.9%이다. 그리고, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층(③으로 표시)을 구성할 경우에는 중간값인 9.0% 정도의 양자 효율(EQE)이 될 것으로 예측하였으나, 중간값인 9.0%의 40% 정도인 3.6%로 현저히 감소함을 알 수 있었다. 즉, 양자 효율(EQE)에서도 청색(Blue) 발광층 또는 적색(Red) 발광층의 단일층으로 구성할 경우에 비해서, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성할 경우가 양자 효율이 현저히 감소함을 알 수 있다.
따라서, 하나의 발광부 내에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성할 경우에 구동 전압이 상승하고, 양자 효율이 감소하게 된다. 이는 발광층들의 특성에 기인하는 것으로, 도 21을 참조하여 설명한다.
도 21은 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 21에서 청색(Blue) 발광층(EML)(514)과 적색(Red) 발광층(EML)(515)은 호스트와 도펀트를 포함하여 구성된다. 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 호스트(514H)는 안트라센(anthracene) 유도체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 TBSA (9,10-bis[(2",7"-di-t-butyl)-9',9"-spirobifluorenyl]anthracene), 1-ADN (9,10-di(2-naphyhyl)anthracene)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 도펀트(514D)는 안트라센(anthracene) 유도체, 페릴렌(Perylene) 유도체, 파이렌(Pyrene) 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
그리고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 호스트(515H)는 안트라센(anthracene) 유도체를 포함할 수 있으며 예를 들어 MADN (2-methyl-9,10-di(2-naphthyl) anthracene) 등을 사용할 수 있다. 상기 상기 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 도펀트(515D)는 피란(Pyran) 유도체, 예를 들어 DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H pyran) 또는 보론(boron) 유도체, 페릴렌(Perylene) 유도체를 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 호스트(514H)는 전자(electron) 전달 특성이 강하고, 상기 도펀트(514D)는 정공 트랩(hole trap)특성이 강하다. 그리고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 호스트(515H)는 전자(electron) 전달 특성이 약하고, 도펀트(115D)는 전자 트랩(electron trap) 특성이 강하다.
따라서, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)은 전자(electron)의 이동도가 빠르고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(515)은 정공(hole)의 이동도가 빠르게 된다. 이에 따라, 정공 수송층(HTL)(512) 또는 전자 수송층(ETL)(516)에서 전달받은 캐리어들(carriers)이 청색(Blue) 발광층(EML)(514) 내에서 다음 발광층인 적색(Red) 발광층(EML)(515) 으로의 캐리어(carrier) 전달이 어려워지므로 구동 전압이 상승하게 된다. 또는, 정공 수송층(HTL)(512) 또는 전자 수송층(ETL)(516)에서 전달받은 캐리어들(carriers)이 적색(Red) 발광층(EML)(515) 내에서 다음 발광층인 청색(Blue) 발광층(514)으로의 캐리어(carrier) 전달이 어려워지므로 구동 전압이 상승하게 된다. 따라서, 청색(Blue) 발광층(EML)(514) 또는 적색(Red) 발광층(EML)(515) 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 재결합(Recombination)되어 생기는 엑시톤(exciton) 양이 감소하게 된다.
즉, 도 21에 도시한 바와 같이, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 재결합 영역(Recombination Zone; RZ1)은 청색(Blue) 발광층(EML)(514)과 정공 수송층(HTL)(512) 사이에만 형성되고, 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 재결합 영역(Recombination Zone; RZ2)은 적색(Red) 발광층(EML)(515)과 전자 수송층(ETL)(516) 사이에만 형성된다. 따라서, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 재결합 영역(Recombination Zone; RZ1)과 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 재결합 영역(Recombination Zone; RZ2)이 작으므로, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)과 적색(Red) 발광층(EML)(515)의 발광 효율이 감소하게 된다.
또한, 청색(Blue) 발광층(EML)(514) 내에서 결합된 엑시톤(exciton)은 상대적으로 에너지가 낮은 적색(Red) 발광층(EML)(515)에서 발광하게 되므로, 청색(Blue) 발광층(EML)(514)의 발광은 더 어렵게 된다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 백색 유기 발광 소자의 휘도 및 색재현율을 향상시키기 위해서 하나의 발광부 내에서 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 감소하는 등 소자 특성에 적합하지 않음을 인식하였다.
이에 본 발명의 발명자들은 하나의 발광부 내에서 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성할 경우, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 개선하는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하였다.
따라서, 하나의 발광부 내에서 두 개의 발광층을 구성할 경우에 발생하는 구동 전압의 증가나 양자 효율이 감소하는 문제점을 개선하고, 휘도 및 색재현율을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하게 되었다.
본 발명의 실시예는 적어도 두 개의 발광부를 포함하는 유기 발광 소자에서 적어도 두 개의 발광부 중 하나의 발광부에 청색(Blue)과 적색(Red) 발광층을 포함하고, 상기 청색(Blue) 발광층은 상기 제1 전극에 가깝게 위치시킨다. 이렇게 구성함으로써, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층이 원하는 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)에서 발광할 수 있으므로, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 세기와 색재현율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭을 조절함으로써, 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 클수록 호스트(host)에서 도펀트(dopant)로의 에너지 전달이 어렵다는 것을 본 발명의 발명자들은 실험을 통하여 확인할 수 있었다. 이는 표 5를 참조하여 설명한다.
Figure 112020101963714-pat00013
상기 표 5에서 실시예 8-1은 적색(Red) 호스트와 적색(Red) 도펀트로 구성된다. 상기 적색(Red) 호스트와 상기 적색(Red) 도펀트는 위에서 설명한 물질로 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 8-2는 녹색(Green) 호스트와 적색(Red) 도펀트로 구성한다. 녹색(Green) 호스트는 안트라센(anthracene) 유도체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 TBSA (9,10-bis[(2",7"-di-t-butyl)-9',9"-spirobifluorenyl]anthracene), 1-ADN (9,10-di(2-naphyhyl)anthracene)를 포함하는 물질로 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 적색(Red) 도펀트는 위에서 설명한 물질로 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 8-3은 청색(Blue) 호스트와 적색(Red) 도펀트로 구성한다. 상기 청색(Blue) 호스트와 상기 적색(Red) 도펀트는 위에서 설명한 물질로 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭(?Eg(H-D))을 보면, 실시예 8-1은 0.4eV이고, 실시예 8-2는 0.8eV이고, 실시예 8-3은 1.0eV임을 알 수 있다. 그리고, 구동 전압은 실시예 8-1은 3.1V이고, 실시예 8-2는 3.3V이고, 실시예 8-3은 3.6V임을 알 수 있다. 그리고, 양자 효율(EQE)은 실시예 8-1은 9.9%이고, 실시예 8-2는 7.0%이고, 실시예 8-3은 5.3%임을 알 수 있다.
따라서, 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭(?Eg(H-D))이 큰 실시예 8-2 또는 실시예 8-3의 구동 전압이 증가하고, 양자 효율(EQE)이 감소하는 것을 알 수 있다.
도 22는 표 5에 나타낸 적색(Red) 발광층의 발광 세기를 나타내는 도면으로, 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트와 호스트의 에너지 갭이 클수록 발광 세기가 낮아짐을 알 수 있다. 따라서, 실시예 8-2 또는 실시예 8-3의 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 0.4eV보다 큰 경우, 적색(Red) 발광층의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서의 발광 세기는 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 작은 실시예 8-1보다 낮음을 알 수 있다.
또한, 400㎚ 내지 500㎚의 발광 피크(Emission Peak)에서 호스트(host) 발광을 관측한 결과, 호스트(host)의 에너지 갭 차이에 따른 도펀트(dopant)의 발광 억제 유무를 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 8-1에서는 400㎚ 내지 500㎚에서 호스트(host) 발광이 발생하지 않으므로, 적색(Red) 발광이 모두 일어남을 알 수 있다. 반면, 실시예 8-2 또는 실시예 8-3에서는 400㎚ 내지 500㎚에서 호스트(host) 발광이 발생하므로, 적색(Red) 발광 외에 청색(Blue) 발광이 일어나며, 호스트(host)에서 도펀트(dopant)로의 에너지 전달이 일어나지 않음을 알 수 있었다. 따라서, 단일층으로 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 큰 발광층을 구성할 경우, 호스트(host)에서 도펀트(dopant)로의 에너지 전달이 어려우므로, 발광층의 발광 효율이 감소하고, 구동 전압이 증가하고, 발광 세기가 감소한다는 것을 알 수 있었다.
상기의 결과로부터 본 발명의 발명자들은 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 작은 실시예 8-1의 적색(Red) 발광층과, 청색(Blue) 발광층을 함께 구성하여 소자 특성에 대한 여러 실험을 하였다. 그러나, 상기 실시예 8-1의 적색(Red) 발광층을 청색(Blue) 발광층과 함께 구성할 경우, 적색(Red) 발광층의 발광 세기는 증가하나, 청색(Blue) 발광층의 발광 세기는 현저히 감소하며, 소자 특성에 적합하지 않음을 알게 되었다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 실시예 8-2 또는 실시예 8-3의 도펀트(dopant)와 호스트(host) 사이의 에너지 갭이 큰 적색(Red) 발광층을, 청색(Blue) 발광층과 구성할 경우, 적색(Red) 발광층의 발광을 억제하고, 청색(Blue) 발광층의 발광을 얻을 수 있음을 인식하였다. 즉, 적색(Red) 발광층의 발광 효율은 유지하고, 청색(Blue) 발광층의 발광 효율이 개선될 수 있음을 인식하였다.
이에 대해서, 표 6과 도 23을 참조하여 설명한다.
표 6은 하나의 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 구동 전압 및 외부 양자 효율(EQE)을 나타낸 것이다.
Figure 112020101963714-pat00014
표 6에서 적색(Red) 발광층의 실시예 9-1, 실시예 9-2 및 실시예 9-3의 구성은 상기 표 5와 같으므로 여기서는 설명을 생략한다.
표 6에서 청색(Blue) 발광층의 호스트는 안트라센(anthracene) 유도체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 TBSA (9,10-bis[(2",7"-di-t-butyl)-9',9"-spirobifluorenyl]anthracene), 1-ADN (9,10-di(2-naphyhyl)anthracene)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 청색(Blue) 발광층의 도펀트는 안트라센(anthracene) 유도체, 페릴렌(Perylene) 유도체, 파이렌(Pyrene) 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 　
표 6에 나타낸 바와 같이, 구동 전압은 실시예 9-1은 4.3V이고, 실시예 9-2는 3.6V이고, 실시예 9-3은 3.7V임을 알 수 있다. 그리고, 외부 양자 효율(EQE)은 실시예 9-1은 3.6%이고, 실시예 9-2는 6.9%이고, 실시예 9-3은 7.5%임을 알 수 있다.
따라서, 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 큰 실시예 9-2와 실시예 9-3이, 구동 전압이 낮고 양자 효율(EQE)이 증가하였음을 알 수 있다. 이는 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 큰 적색(Red) 발광층을 적용할 경우, 상기 적색(Red) 발광층에서 발광하여야 할 엑시톤(exciton)을 청색(Blue) 발광층의 도펀트에서 발광하게 함으로써, 청색(Blue) 발광층의 발광 효율이 증가하기 때문이다.
따라서, 상기 표 6의 결과로부터 상기 적색(Red) 발광층에 포함된 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 0.4eV인 경우에는 구동 전압이 높고, 외부 양자 효율이 감소함을 알 수 있다. 반면, 상기 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 0.4eV보다 큰 적색(Red) 발광층인 경우에는 구동 전압이 낮고, 외부 양자 효율이 증가함을 알 수 있다.
그리고, 표 5의 적색(Red) 발광층으로만 구성한 경우와 표 6의 적색(Red) 발광층 및 청색(Blue) 발광층을 구성한 경우를 비교하여 설명한다.
표 5에서 실시예 8-1의 구동 전압은 3.1V이고, 표 6에서 실시예 9-1의 구동 전압은 4.3V임을 알 수 있다. 그리고, 표 5의 실시예 8-1의 양자 효율(EQE)은 9.9%이고, 표 6의 실시예 9-1의 양자 효율(EQE)은 3.6%이다. 이는 하나의 발광부 내에서 두 개의 발광층을 구성한 실시예 9-1의 경우, 양자 효율(EQE)이 현저히 감소함을 알 수 있다.
따라서, 표 6의 실시예 9-1의 결과로부터 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 작은 적색(Red) 발광층을 청색(Blue) 발광층에 함께 구성할 경우, 구동 전압이 증가하고 양자 효율이 감소함을 알 수 있다.
반면, 표 5에서 실시예 8-2의 구동 전압은 3.3V이고, 표 6에서 실시예 9-2의 구동 전압은 3.6V임을 알 수 있다. 표 5의 실시예 8-2의 외부 양자 효율(EQE)은 7.0%이고, 표 6의 실시예 9-2의 외부 양자 효율(EQE)은 6.9%이다. 그리고, 표 5에서 실시예 8-3의 구동 전압은 3.6V이고, 표 6에서 실시예 9-3의 구동 전압은 3.7V임을 알 수 있다. 표 5의 실시예 8-3의 외부 양자 효율(EQE)은 5.3%이고, 표 6의 실시예 9-3의 외부 양자 효율(EQE)은 7.5%이다.
따라서, 표 6의 실시예 9-2와 실시예 9-3의 결과로부터 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 큰 적색(Red) 발광층을 청색(Blue) 발광층에 함께 구성할 경우, 구동 전압이 감소하며, 양자 효율이 증가하거나 거의 유지됨을 알 수 있다.
상기 결과로부터 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭을 0.4eV 또는 0.4eV보다 작게 구성할 경우에는 구동 전압이 증가하고, 양자 효율이 현저히 감소하는 등 소자 특성에 적합하지 않음을 알 수 있다. 즉, 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 0.4eV보다 크게 구성함으로써, 낮은 구동 전압과 양자 효율 등의 특성이 우수하므로, 소자 특성에 적합함을 알 수 있다. 또는, 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 0.4eV보다 크고, 1.2eV 이하로 구성함으로써, 낮은 구동 전압과 양자 효율 등의 특성이 우수하므로, 소자 특성에 적합함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 실험을 통하여 하나의 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층을 구성할 경우에 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 큰 적색(Red) 발광층을 구성하는 것이 구동 전압이나 발광 효율 등의 소자 특성에 영향을 주지 않음을 알 수 있었다.
도 23은 본 발명의 제9 실시예에 따른 청색 발광층과 적색 발광층의 발광 세기를 나타낸 도면이다. 즉, 상기 표 6의 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭이 다른 적색(Red) 발광층과, 청색(Blue) 발광층을 구성할 경우의 발광 세기를 나타낸 것이다.
도 23에 도시한 바와 같이, 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트의 에너지 갭이 큰 실시예 9-3이 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440㎚ 내지 480㎚에서는 발광 세기가 증가함을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600㎚ 내지 650㎚에서 발광 세기가 나타남을 알 수 있다. 이는, 하나의 발광부 내에 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭이 큰 적색(Red) 발광층을, 청색(Blue) 발광층과 구성할 경우, 적색(Red) 발광층의 발광 세기는 약간 감소하지만, 청색(Blue) 발광층의 발광 세기는 크게 증가함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭과 청색(Blue) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭을 서로 다르게 구성함으로써, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 개선되고, 구동 전압이 감소할 수 있으며, 청색(Blue) 발광층의 발광 세기가 현저히 증가함을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서는 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭은 청색(Blue) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭보다 크게 구성함으로써, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 개선되고, 구동 전압이 감소할 수 있으며, 청색(Blue) 발광층의 발광 세기가 현저히 증가함을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 발광층에 포함된 호스트는 적색(Red) 보다 단파장인 녹색 또는 청색의 호스트를 적용함으로써, 엑시톤(exciton)의 적색(Red) 발광을 억제하고 청색(Blue) 발광을 유도하므로, 구동 전압이 감소하고 청색 발광층의 세기가 현저히 증가함을 알 수 있다.
도 24는 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 24에 도시한 바와 같이, 적색(Red) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭과 청색(Blue) 발광층의 도펀트와 호스트 사이의 에너지 갭을 서로 다르게 구성함으로써, 전자와 정공이 결합하여 엑시톤(exciton)이 형성되는 재결합 영역(Recombination Zone; RZ)이 청색(Blue) 발광층(EML)(614)과 적색(Red) 발광층(EML)(615)의 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 재결합 영역(RZ)이 도 21보다 넓게 형성될 수 있으므로, 청색(Blue) 발광층의 발광이 더 쉽게 일어날 수 있으며, 청색(Blue) 발광층 및 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 증가할 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 상기 적색(Red) 발광층의 호스트(615H)는 정공(hole) 특성보다 전자(electron) 특성이 약하므로, 전자(electron)가 전자 수송층(ETL)(616)으로 잘 전달되도록 전자 이동도가 정공 이동도보다 커야 한다. 따라서, 상기 호스트(615H)의 전자 이동도가 10-5cm2/Vs 이고, 정공 이동도는 10-10~10-11cm2/Vs로 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 재결합 영역(RZ)이 도 21보다 넓어질 수 있으며, 상기 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광이 원활하게 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)의 호스트(615H)의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV로 하고, 상기 도펀트(615D)의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV로 한다. 따라서, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)의 호스트(615H)와 도펀트(615D) 사이의 에너지 갭은 0.4eV보다 크게 한다. 또는, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)의 호스트(615H)와 도펀트(615D) 사이의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하로 한다.
또한, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)의 호스트(614H)와 도펀트(614D)의 사이의 에너지 갭은 상기 적색(Red)(615) 발광층의 호스트(615H)와 도펀트(615D)의 에너지 갭보다 작아야 한다. 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)의 호스트(614H)의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV로 하고, 상기 도펀트(614D)의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV로 한다. 따라서, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)의 호스트(614H)에서 도펀트(614D)로의 에너지 전달이 용이하도록, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)의 호스트(614H)와 도펀트(614D) 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하로 한다.
즉, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)에 포함된 호스트(615H)와 도펀트(615D) 사이의 에너지 갭이 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)에 포함된 호스트(614H)와 도펀트(614D) 사이의 에너지 갭보다 크게 구성함으로써, 상기 적색(Red) 발광층에서 결합된 엑시톤(exciton)이 상기 청색(Blue) 발광층의 도펀트(614D)에서 발광하게 하므로, 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)에 포함된 호스트(615H)와 도펀트(615D) 사이의 에너지 갭이 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)에 포함된 호스트(614H)와 도펀트(614D) 사이의 에너지 갭보다 크게 구성함으로써, 적색(Red) 발광층의 발광을 억제시키고 상기 청색 발광층의 발광을 증가시켜 청색(Blue) 발광층의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.
그리고, 적색(Red)보다 상대적으로 파장이 넓거나 단파장의 녹색(Green)의 호스트 재료 또는 청색(Blue) 호스트 재료를 적용함으로써, 적색(Red) 발광층의 발광을 억제시키고, 적색(Red) 발광층과 인접한 청색(Blue) 발광층의 발광을 개선할 수 있다.
상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)의 두께는 100Å 내지 250 Å 범위로 구성할 수 있다. 그리고, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)은 전자(electron) 특성보다 정공(hole) 특성이 약하므로, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)에는 정공 수송층(HTL) 물질이 0% 내지 50%의 비율로 혼합될 수 있다. 그리고, 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(614)에 포함되는 도펀트(614D)의 도핑 농도는 2.0% 내지 8.0%로 구성할 수 있다.
상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)의 두께는 30Å 내지 100Å 범위에서 구성할 수 있다. 그리고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)은 정공(hole) 특성보다 전자(electron) 특성이 약하므로, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)에는 전자 수송층(ETL) 물질이 0% 내지 50%의 비율로 혼합될 수 있다. 그리고, 상기 적색(Red) 발광층(EML)(615)에 포함되는 도펀트(615D)의 도핑 농도는 0.5% 내지 2.0%로 구성할 수 있다.
도 25는 본 발명의 제10 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 25에 도시된 백색 유기 발광 소자(700)는 기판(701)과, 제1 전극(702) 및 제2 전극(704)과, 제1 및 제2 전극(702,704) 사이에 제1 발광부(710)와 제2 발광부(720)를 구비한다.
본 발명의 제4 실시예는 세 개의 발광부로 구성하고, 제1 발광부에 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층으로 구성한 경우를 설명하였다. 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 같이, 제1 발광부에 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층을 구성할 경우 두 개의 발광부에 적용하는 것도 가능하다. 본 발명의 제10 실시예는 두 개의 발광부에 대해서 설명한다. 즉, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각 변화율이 향상될 수 있도록 적색 발광층의 위치를 설정한다. 따라서, 본 발명에서는 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있는 제2 발광부를 포함하고, 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함하는 적어도 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색재현율이 향상되도록 상기 적색 발광층의 위치가 설정된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 두 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Two Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
기판(701)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 발광 표시 장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우에는 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(702)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(704)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 등 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(702)과 제2 전극(704)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다.
상기 제1 발광부(710)는 상기 제1 전극(702) 위에 제1 정공 수송층(HTL)(712), 제1 발광층(EML)(714), 제2 발광층(EML)(715), 제1 전자 수송층(ETL)(716)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제1 전극(702) 위에 정공 주입층(HIL)이 추가로 구성될 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(714)과 상기 제2 발광층(EML)(715)에서는 제1 정공 수송층(HIL)(712)을 통해 공급된 정공(hole)과 제1 전자 수송층(ETL)(716)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 광이 생성된다.
상기 제1 정공 수송층(HTL)(712)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제1 전자 수송층(ETL)(716)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(715) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(716)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(714) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(712)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광부(720)는 제2 정공 수송층(HTL)(722), 제1 발광층(EML)(724), 제2 전자 수송층(ETL)(726)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제2 발광부(720)는 상기 제2 전자 수송층(ETL)(726) 위에 전자 주입층(EIL)이 추가로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 발광부(720)는 정공 주입층(HIL)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(722)은 상기 제1 정공 수송층(HTL)(712)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(722)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(726)은 상기 제1 전자 수송층(ETL)(716)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(726)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(724) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제2 전자 수송층(ETL)(726)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(724) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제2 정공 수송층(HTL)(722)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광부(710)와 상기 제2 발광부(720) 사이에는 전하 생성층(CGL)(740)이 더 구성될 수 있다. 상기 전하 생성층(CGL)(740)은 상기 제1 발광부(710) 및 제2 발광부(720) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 전하 생성층(740)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 전하 생성층(CGL)(740)은 단일층으로 형성할 수 있다.
상기 제1 발광부(710)의 제1 발광층(EML)(714)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(715)은 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 그리고, 상기 제1 발광층(EML)(714)인 청색(Blue) 발광층을 제2 발광층(EML)(715)인 적색(Red) 발광층보다 상기 제1 전극(702)에 가깝게 구성하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상될 수 있다. 이는 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440nm 내지 480nm 범위와, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600nm 내지 650nm 범위에서 발광하도록 하여야 등고선(contour map)의 백색(White) 영역에서 최대 효율을 낼 수 있다. 따라서, 청색(Blue) 발광층을 적색(Red) 발광층보다 상기 제1 전극(702)에 가깝게 구성하는 것이 원하는 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)에서 발광할 수 있다. 또한, 이렇게 구성함으로써 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 세기와 색재현율이 증가할 수 있다.
그리고, 상기 제1 발광부(710)의 상기 제1 발광층(EML)(714)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광부(710)의 제2 발광층(EML)(715)은 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 따라서, 상기 제1 발광부(710)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440nm 내지 650nm 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(720)의 상기 제1 발광층(EML)(724)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(724)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510nm 내지 580nm 범위가 될 수 있다.
본 발명의 제10 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 적색(Red) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제1 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하고, 녹색(Green) 발광층의 효율을 개선하기 위해서 제2 발광부에 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성하여, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 나타내는 구조이다. 즉, 본 발명은 두 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 갖는 구조를 적용한다. 따라서, 본 발명은 TER-TEP(Two Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
여기서, 제1 발광부는 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 되며, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 540㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제2 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Two Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 두 개의 발광 부에 의해 세 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제10 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 그리고, 적색(Red) 발광층의 에너지 갭이 청색(Blue) 발광층의 에너지 갭보다 크도록 구성함으로써 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 개선하고 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 또한, 청색(Blue) 및 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 적색(Red) 발광층에 포함된 호스트는 적색(Red)보다 단파장의 호스트로 구성할 수 있다. 단파장의 호스트는 청색(Blue) 또는 녹색(Green) 호스트일 수 있다.
본 발명의 제10 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식이나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 상부 발광(Top Emission) 방식이나 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용할 수 있다. 상부 발광 방식이나 양부 발광 방식에서는 소자의 특성이나 구조에 따라 발광층들의 위치 등이 달라질 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율을 고려하여 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상되도록 적색(Red) 발광층의 위치를 설정하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 적색(Red) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭과 청색(Blue) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭을 조절하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 제10 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치에는, 기판(701) 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(702)에 연결된다.
도 26은 본 발명의 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 26에 도시된 백색 유기 발광 소자(800)는 기판(801)과, 제1 전극(802) 및 제2 전극(804)과, 제1 및 제2 전극(802,804) 사이에 제1 발광부(810), 제2 발광부(820)와 제3 발광부(830)를 구비한다.
기판(801)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 발광 표시 장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우에는 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(802)은 정공(hole)을 공급하는 양극이고, 제2 전극(804)은 전자(electron)를 공급하는 음극이다. 상기 제1 전극(802)과 제2 전극(804)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다.
상기 제1 발광부(810)는 상기 제1 전극(802) 위에 제1 정공 수송층(HTL)(812), 제1 발광층(EML)(814), 제2 발광층(EML)(815), 제1 전자 수송층(ETL)(816)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제1 전극(802) 위에 정공 주입층(HIL)이 추가로 구성될 수 있다.
상기 제1 정공 수송층(HTL)(812)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제1 전자 수송층(ETL)(816)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(815) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(816)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(814) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(812)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제1 발광부(810)의 제1 발광층(EML)(814)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하고, 제2 발광층(EML)(815)은 적색(Red) 발광층으로 구성한다. 그리고, 상기 제1 발광층(EML)(814)인 청색(Blue) 발광층을 제2 발광층(EML)(815)인 적색(Red) 발광층보다 상기 제1 전극(802)에 가깝게 구성하므로, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상될 수 있다. 이는 상기 청색(Blue) 발광층(EML)(814)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440nm 내지 480nm 범위와, 적색(Red) 발광층(EML)(815)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600nm 내지 650nm 범위에서 발광하도록 하여야 등고선(contour map)의 백색(White) 영역에서 최대 효율을 낼 수 있다. 따라서, 청색(Blue) 발광층(EML)(814)을 적색(Red) 발광층(EML)(815)보다 상기 제1 전극(802)에 가깝게 구성하는 것이 원하는 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)에서 발광하도록 할 수 있다. 또한, 이렇게 구성함으로써 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 세기와 색재현율이 증가할 수 있다.
그리고, 상기 제1 발광부(810)의 상기 제1 발광층(EML)(814)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광부(810)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440nm 내지 480nm 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(820)는 제2 정공 수송층(HTL)(822), 제1 발광층(EML)(824), 제2 전자 수송층(ETL)(826)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제2 발광부(820)는 상기 제2 전자 수송층(ETL)(826) 위에 전자 주입층(EIL)이 추가로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 발광부(820)는 정공 주입층(HIL)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(822)은 상기 제1 정공 수송층(HTL)(812)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(822)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(826)은 상기 제1 전자 수송층(ETL)(816)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(826)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(824) 위에 정공 저지층(HBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제2 전자 수송층(ETL)(826)과 상기 정공 저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(824) 아래에 전자 저지층(EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 상기 제2 정공 수송층(HTL)(822)과 상기 전자 저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제2 발광부(820)의 상기 제1 발광층(EML)(824)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(824)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510nm 내지 580nm 범위가 될 수 있다.
또한, 상기 제2 발광부(820)의 상기 제1 발광층(EML)(824)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(824)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(824)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440nm 내지 480nm 범위가 될 수 있다.
상기 제1 발광부(810)와 상기 제2 발광부(820) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL)(840)이 더 구성될 수 있다. 상기 전하 생성층(CGL)(840)은 상기 제1 발광부(810) 및 제2 발광부(820) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 제1 전하 생성층(840)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(840)은 단일층으로 형성할 수 있다.
상기 제3 발광부(830)는 상기 제2 전극(804) 아래에 제3 전자 수송층(ETL)(836), 제1 발광층(EML)(834), 제3 정공 수송층(HTL)(832)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제3 발광부(830)는 상기 제3 전자 수송층(ETL)(836) 위에 전자 주입층(EIL)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(832)은 TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine) 또는 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(832)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제3 전자 수송층(ETL)(836)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)(836)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광부(820)와 상기 제3 발광부(830) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL)(850)이 더 구성될 수 있다. 상기 제2 전하 생성층(850)은 상기 제2 발광부(820) 및 제3 발광부(830) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 제2 전하 생성층(CGL)(850)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(820)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, P형 전하 생성층(P-CGL)은 제3 발광부(830)로 정공(hole)을 주입해주는 역할을 한다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(840)은 상기 제2 전하 생성층(CGL)(850)의 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)의 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(850)은 단일층으로 형성할 수도 있다.
상기 제3 발광부(830)의 상기 제1 발광층(EML)(834)은 청색(Blue) 발광층으로 구성한다. 상기 제1 발광층(EML)(834)은 청색(Blue) 발광층 외에 진청색(Deep Blue) 발광층이나 스카이 블루(Sky Blue) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(834)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440nm 내지 480nm 범위가 될 수 있다. 상기 제3 발광부(830)의 상기 제1 발광층(EML)(834)이 청색(Blue) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(820)의 제1 발광층(EML)(824)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제2 발광부(820)는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제3 발광부(830)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 발광부(830)의 상기 제1 발광층(EML)(834)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 제1 발광층(EML)(834)의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510nm 내지 580nm 범위가 될 수 있다. 상기 제3 발광부(830)의 상기 제1 발광층(EML)(834)이 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층으로 구성하는 경우에는 상기 제2 발광부(820)의 제1 발광층(EML)(824)은 청색(Blue) 발광층으로 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제2 발광부(820)는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크(Emission Peak)를 갖고, 제3 발광부(830)는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 가질 수 있다.
여기서, 제1 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제2 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 하나의 발광 피크(Emission Peak)로 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak)라고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제3 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
또는, 제1 발광부는 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 600㎚ 내지 650㎚ 범위가 되며, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제2 발광부는 청색(Blue) 발광층이 구성되므로, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 된다. 그리고, 제3 발광부는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 구성되므로, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)는 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 된다. 따라서, 제1 발광부 및 제2 발광부에 청색(Blue) 발광층이 구성되어 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 두 개의 발광 피크(Emission Peak)로 나타나거나 청색(Blue) 발광층의 발광 피크가 440nm 내지 480nm에서 서로 다른 두 개의 발광 피크(Emission Peak)가 나타난다고 할 수 있으므로, 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부에 의해 네 개의 발광 피크를 가진다고 할 수 있다. 즉, TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조는 세 개의 발광 부에 의해 네 개의 발광 피크를 가지는 구조도 포함한다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 발광부에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성한다. 그리고, 적색(Red) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭이 청색(Blue) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 크도록 구성함으로써 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 개선하고 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 또한, 청색(Blue) 및 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 적색 발광층에 포함된 호스트는 적색보다 단파장의 호스트로 구성할 수 있다. 단파장의 호스트는 청색 또는 녹색 호스트일 수 있다.
본 발명의 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식이나, 본 발명의 제11 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 상부 발광(Top Emission) 방식이나 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용할 수 있다. 상부 발광 방식이나 양부 발광 방식에서는 소자의 특성이나 구조에 따라 발광층들의 위치 등이 달라질 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적색(Red) 발광층을 포함한 두 개의 발광층들을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 위치에 따라 발광층의 발광 세기나 색시야각 변화율에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 발광층의 발광 세기나 색시약 변화율을 고려하여 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나와 색시야각이 향상되도록 적색(Red) 발광층의 위치를 설정하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율이 향상되고 구동 전압이 감소되도록 적색(Red) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭과 청색(Blue) 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭을 조절하여 유기 발광 소자를 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 제11 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치에는, 기판(801) 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(802)에 연결된다.
그리고, 도 26의 백색 유기 발광 소자를 제작하여 소자 특성을 측정한 결과는 표 7, 표 8 및 도 27을 참조하여 설명한다.
표 6 및 도 23에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성할 경우 적색(Red) 발광층의 발광 효율은 유지하고, 청색(Blue) 발광층의 발광 효율이 개선될 수 있음을 알 수 있었다. 표 7, 표 8 및 도 27은 이에 대한 결과로 적색(Red) 발광층의 발광 효율은 감소되지 않고, 적색(Red) 발광층 및 청색(Blue) 발광층의 발광 세기가 증가하는 등 소자 특성에 적합한 백색 유기 발광 소자를 제공할 수 있음을 나타낸 것이다.
아래 표 7은 적색(Red) 효율 및 적색(Red) 색좌표를 나타낸 것이다.
Figure 112020101963714-pat00015
표 7에서 비교예는 제1 발광부의 발광층이 청색(Blue) 발광층이고, 제2 발광부의 발광층은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이고, 제3 발광부의 발광층은 청색(Blue) 발광층으로 구성한 것이다.
그리고, 실시예 10은 제1 발광부의 제1 발광층이 청색(Blue) 발광층이고, 제1 발광부의 제2 발광층은 상기 표 5 및 표 6에서 설명한 실시예 8-2와 실시예 9-2의 녹색(Green) 호스트와 적색(Red) 도펀트로 구성된 적색(Red) 발광층이다. 그리고, 제2 발광부의 발광층은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이고, 제3 발광부의 발광층은 청색(Blue) 발광층으로 구성한 것이다.
그리고, 실시예 11은 제1 발광부의 제1 발광층이 청색(Blue) 발광층이고, 제1 발광부의 제2 발광층은 상기 표 5 및 표 6에서 설명한 실시예 8-2와 실시예 9-2의 청색(Blue) 호스트와 적색(Red) 도펀트로 구성된 적색(Red) 발광층이다. 그리고, 제2 발광부의 발광층은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이고, 제3 발광부의 발광층은 청색(Blue) 발광층으로 구성한 것이다.
표 7에 나타낸 바와 같이, 비교예의 적색(Red) 효율이 100%라고 할 때, 실시예 10의 적색(Red) 효율은 122%이다. 이는 비교예와 대비하여 약 22% 정도 상승하였음을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 색좌표를 살펴보면 비교예는 (0.660, 0.336), 실시예 10은 (0.668,0.329)로 측정되었다. 따라서, 적색(Red) 색좌표도 비교예와 대비하여 실시예 10이 넓어짐을 알 수 있다.
그리고, 실시예 11의 적색(Red) 효율도 비교예와 대비하여 약 16% 정도 상승함을 알 수 있다. 또한, 적색(Red) 색좌표를 살펴보면 비교예는 (0.660, 0.336), 실시예 11은 (0.665, 0.331)로 측정되었다. 따라서, 적색(Red) 색좌표도 비교예와 대비하여 실시예 11이 넓어짐을 알 수 있다.
따라서, 하나의 발광부에 적색(Red) 발광층과 청색(Blue) 발광층을 구성하여 백색 유기 발광 소자에 적용할 경우, 적색(Red) 발광층의 발광 효율 및 색좌표가 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.
도 27은 백색 유기 발광 소자의 발광 세기를 나타내는 도면이다. 도 27에서 가로축은 파장을 나타내며, 세로축은 발광 세기를 나타낸다. 발광 세기는 EL(ElectroLuminescence) 스펙트럼의 최대값을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표현한 수치이다.
도 27(a)는 비교예와 실시예 10의 발광 세기를 나타낸 것이고, 도 27(b)는 비교예와 실시예 11의 발광 세기를 나타낸 것이다. 도 27에서 비교예, 실시예 10 및 실시예 11은 표 7의 구성과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.
도 27(a)와 도 27(b)에 나타낸 바와 같이, 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 440nm 내지 480nm 범위에서 실시예 10과 실시예 11의 발광 세기는 비교예와 대비하여 약간 감소함을 알 수 있다. 그리고, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 510nm 내지 580nm 범위에서 실시예 10과 실시예 11의 발광 세기는 비교예와 대비하여 거의 유사함을 알 수 있다. 그리고, 적색(Red) 발광층의 발광 영역의 발광 피크(Emission Peak)인 600nm 내지 650nm 범위에서 실시예 10과 실시예 11의 발광 세기는 비교예와 대비하여 증가함을 알 수 있다.
따라서, 백색 유기 발광 소자에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층을 적용한 경우 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하였음을 알 수 있다.
표 8은 백색 유기 발광 소자의 비교예와 실시예의 양자 효율, DCI 색재현율 (DCI 색역 만족도 또는 DCI Coverage(DCI 중첩비))과 휘도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
여기서 DCI 색재현율은 DCI 색역 만족도 또는 DCI Coverage(DCI 중첩비)라고 할 수 있다. 현재 개발되는 TV는 더 선명하고 사실적인 표현을 위해서 기존의 sRGB 대비 약 130% 수준으로 넓어진 DCI P3 색역을 만족하는 것이 요구되고 있다. DCI P3는 RGB 색역(Color space)이며, sRGB보다 넓은 색역을 나타내는 색재현율이라고 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 색재현율은 색역, 색영역, 색재현 영역, 색재현 범위, 또는 color gamut이라고 할 수 있다. 또한, 색재현율은 소비자의 요구나 제품 개발에 따라 그 범위가 달라지거나 용어도 다양하게 사용할 수 있다. 그리고, 중첩비(coverage)는 DCI와 표시장치의 색역이 겹쳐지는 범위라고 할 수 있다.
Figure 112020101963714-pat00016
표 8에 나타낸 바와 같이, 외부 양자 효율(EQE)을 보면, 비교예는 34.7%이고, 실시예 10은 34.6%이고, 실시예 11은 34.5%임을 알 수 있다. 따라서, 외부 양자 효율(EQE)은 비교예와 대비하여 실시예 10 및 실시예 11은 거의 동일하게 유지됨을 알 수 있다. 이는 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성할 경우에 발생하는 외부 양자 효율(EQE)이 감소하지 않으며, 양자 효율이 감소하지 않는 유기 발광 소자를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
그리고, DCI 색재현율(DCI 색역 만족도 또는 DCI Coverage(DCI 중첩비))은 100%일 때 가장 선명한 화질을 제공할 수 있다. 표 8에 나타낸 바와 같이, 비교예는 DCI 색재현율이 88%이고, 실시예 10은 92%, 실시예 11은 91%임을 알 수 있다. 비교예와 대비하여 실시예 10 및 실시예 11이 DCI 색재현율이 향상되었음을 알 수 있다. 이는, 적색(Red)과 녹색(Green)의 색순도가 증가함에 따라서 DCI 색재현율이 증가하였기 때문이다. 따라서, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성할 경우에 발생하는 색재현율이 감소하지 않으며, 색재현율이 향상된 유기 발광 소자를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 구조를 적용함으로써 DCI 색재현율이 약 91% 내지 92%의 수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 비교예와 대비하여 보다 선명한 화질의 유기발광 표시장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 휘도를 비교한 결과, 비교예와 대비하여 실시예 10 및 실시예 11이 약 11% 내지 18% 정도 개선됨을 알 수 있다. 이는 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성할 경우에 발생하는 휘도가 감소하지 않으며, 휘도가 향상된 유기 발광 소자를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 두 개의 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 발광층의 위치를 설정함으로써, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나의 효율과 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 세 개의 발광부 중 적어도 하나는 적색 발광층을 포함한 두 개의 발광층들로 구성하고, 적색 발광층의 위치를 설정함으로써, 적색 효율, 녹색 효율 및 청색 효율 중 적어도 하나의 효율과 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가됨으로써, 적색(Red) 발광층의 발광 세기가 증가하므로 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층으로 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층으로 구성하고, 청색 발광층은 적색 발광층보다 제1 전극에 가깝게 구성함으로써, 발광층의 발광 세기 및 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 적색(Red) 발광층이 추가됨으로써, 적색(Red)의 색순도가 증가하고, DCI(Digital Cinema Initiatives) 중첩비가 넓어지게 되므로, 대면적 등의 TV에서 더 선명한 화질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하고, 두 개의 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭(energy gap)을 조절함으로써, 유기 발광 소자의 휘도 및 색재현율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하고, 두 개의 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭(energy gap)을 조절함으로써, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하는 경우에 청색(Blue) 발광층과 적색(Red) 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 구동 전압이 감소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 발광부 내에 두 개의 발광층을 구성하는 경우에 발생하는 구동전압의 증가나 양자 효율이 감소하지 않는 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세 개의 발광부에, 세 개의 발광 피크(Emission Peak)를 가지는 구조인 TER-TEP(Three Emission Region-Three Emission Peak) 구조를 적용함으로써, 발광 효율 및 색순도, 색재현율이나 색시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기발광 표시장치의 단면도로서, 이는 전술한 본 발명의 제2 실시예 내지 제11 실시예에 따른 유기 발광 소자를 적용한 것이다.
도 28에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치(1000)는 기판(10), 박막트랜지스터(TFT), 오버코팅층(1150), 제1 전극(102), 발광부(1180) 및 제2 전극(104)을 포함한다. 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(1115), 게이트 절연층(1120), 반도체층(1131), 소스 전극(1133) 및 드레인 전극(1135)을 포함한다.
도 28에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 인버티드 스태거드(inverted staggered) 구조로 도시되었으나, 코플라나(coplanar) 구조로 형성할 수도 있다.
기판(10)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기 발광 표시 장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우에는 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다.
게이트 전극(1115)은 기판(10) 위에 형성되며, 게이트 라인(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(1115)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층일 수 있다.
게이트 절연층(1120)은 게이트 전극(1115) 위에 형성되며, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
반도체층(1131)은 게이트 절연층(1120) 위에 형성되며, 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon, poly-Si), 산화물(oxide) 반도체 또는 유기물 (organic) 반도체 등으로 형성할 수 있다. 반도체층을 산화물 반도체로 형성할 경우, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고, 에치 스토퍼(도시하지 않음)는 상기 반도체층(1131) 위에 형성되어 반도체층(1131)을 보호하는 기능을 할 수 있으나 소자의 구성에 따라서 생략할 수도 있다.
소스 전극(1133) 및 드레인 전극(1135)은 반도체층(1131) 상에 형성될 수 있다. 소스 전극(1133) 및 드레인 전극(1135)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
보호층(1140)은 상기 소스 전극(1133) 및 드레인 전극(1135) 상에 형성되며, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층으로 형성할 수 있다. 또는 아크릴계(acryl) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
컬러층(1145)은 상기 제1 보호층(1140) 상에 형성되며, 도면에서는 하나의 서브화소만을 도시하였으나, 상기 컬러층(1145)은 적색 서브화소, 청색 서브화소 및 녹색 서브화소의 영역에 형성된다. 상기 컬러층(1145)은 서브화소 별로 패턴 형성된 적색(R) 컬러필터, 녹색(G) 컬러필터, 및 청색(B) 컬러필터를 포함하여 이루어진다. 상기 컬러층(1145)은 상기 발광부(1180)에서 방출되는 백색광 중에서 특정 파장의 광만을 투과시킨다.
오버코팅층(1150)은 상기 컬러층(1145) 상에 형성되며, 아크릴계(acryl) 수지 또는 폴리이미드(polyimide) 수지, 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 전극(102)은 상기 오버코팅층(1150) 상에 형성된다. 제1 전극(102)은 상기 보호층(1140)과 오버코팅층(1150)의 소정 영역의 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(1135)과 전기적으로 연결된다. 도 28에서는 드레인 전극(1135)과 제1 전극(1102)이 전기적으로 연결되는 것으로 도시되었으나, 상기 보호층(1140)과 오버코팅층(1150)의 소정 영역의 콘택홀(CH)을 통해 소스 전극(1133)과 제1 전극(102)이 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.
뱅크층(1170)은 상기 제1 전극(102) 상에 형성되며, 화소 영역을 정의한다. 즉, 상기 뱅크층(1170)은 복수의 화소들 사이의 경계 영역에 매트릭스 구조로 형성됨으로써, 상기 뱅크층(1170)에 의해서 화소 영역이 정의된다. 뱅크층(1170)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB)계 수지, 아크릴계(acryl) 수지 또는 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 유기물로 형성할 수 있다. 또는, 뱅크층(1170)은 검정색 안료를 포함하는 감광제로 형성할 수 있으며, 이 경우에는 뱅크층(1170)은 차광부재의 역할을 하게 된다.
발광부(1180)는 상기 뱅크층(1170) 상에 형성된다. 상기 발광부(1180)는 본 발명의 제2 실시예 내지 제11 실시예에서 도시한 바와 같이, 제1 전극(102) 상에 형성된 제1 발광부, 제2 발광부 및 제3 발광부로 이루어진다. 또는 제1 발광부 및 제2 발광부로 구성될 수 있다.
제2 전극(1104)은 상기 발광부(1180) 상에 형성된다.
도 28에 도시되지 않았으나, 봉지부가 상기 제2 전극(104) 상에 구성될 수 있다. 봉지부는 상기 발광부(1180) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 봉지부는 서로 상이한 무기물이 적층된 복수의 층으로 이루어질 수도 있고, 무기물과 유기물이 교대로 적층된 복수의 층으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 봉지 기판이 봉지부 상에 추가로 구성될 수 있다. 봉지 기판은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수도 있고, 금속으로 이루어질 수도 있다. 봉지 기판은 접착제에 의해서 봉지부에 접착될 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, 700, 800: 백색 유기 발광 소자
110, 210, 310, 410, 710, 810: 제1 발광부
120, 220, 320, 420, 720, 820: 제2 발광부
130, 230, 240, 430, 830: 제3 발광부
140, 240, 340, 440, 840: 제1 전하 생성층
150, 250, 350, 450, 850: 제2 전하 생성층
112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 812: 제1 정공 수송층
122, 222, 322, 422, 722, 822: 제2 정공 수송층
132, 232, 332, 432, 832: 제3 정공 수송층
116, 216, 316,416, 516, 616, 716, 816: 제1 전자 수송층
126, 226, 326, 426, 726, 826: 제2 전자 수송층
136, 236, 336, 436, 836: 제3 전자 수송층
114, 214, 314, 414, 514, 614, 714, 814: 제1 발광부의 제1 발광층
215, 515, 615, 715, 815: 제1 발광부의 제2 발광층
124, 224, 324, 424, 724, 824: 제2 발광부의 제1 발광층
134, 234, 334, 434, 834: 제3 발광부의 제1 발광층
335: 제3 발광부의 제2 발광층

Claims (24)

  1. 제1 전극과 제2 전극 사이에 있는 제1 발광부;
    상기 제1 발광부 위에 있는 녹색 발광층 또는 황색-녹색 발광층을 포함하는 제2 발광부; 및
    상기 제2 발광부 위에 있는 제3 발광부를 포함하고,
    상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위와 600nm 내지 650nm 범위의 발광 피크를 포함하는 적어도 두 개의 발광층들을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 발광층들은 청색 발광층과 적색 발광층이고,
    상기 청색 발광층은 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하고,
    상기 적색 발광층 상에 상기 제2 발광부가 구성되는, 백색 유기 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색 발광층은 청색 발광층, 진청색 발광층, 및 스카이 블루 발광층 중 하나로 구성하는, 백색 유기 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 적색보다 단파장 영역의 호스트로 구성하는, 백색 유기 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰, 백색 유기 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
  9. 제1 전극 위에 있으며, 청색 발광층을 포함하는 제1 발광부;
    상기 제1 발광부 위에 있으며, 녹색 발광층 또는 황색-녹색 발광층을 포함하는 제2 발광부;
    상기 제2 발광부 위에 있으며, 청색 발광층을 포함하는 제3 발광부; 및
    상기 제3 발광부 위에 있는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 발광부는 적색 발광층을 더 포함하고,
    상기 청색 발광층이 상기 적색 발광층보다 상기 제1 전극에 가깝게 구성하고,
    상기 적색 발광층 상에 상기 제2 발광부의 상기 녹색 발광층 또는 황색-녹색 발광층이 구성되는, 백색 유기 발광 소자.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 적색 발광층에 포함된 호스트는 적색보다 단파장 영역의 호스트로 구성하는, 백색 유기 발광 소자.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭보다 큰, 백색 유기 발광 소자.
  14. 제 7 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 청색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.8eV 내지 3.2eV이고, 상기 청색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV인, 백색 유기 발광 소자.
  15. 제 7 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 적색 발광층에 포함된 호스트의 에너지 갭은 2.6eV 내지 3.0eV이고, 상기 적색 발광층에 포함된 도펀트의 에너지 갭은 1.8eV 내지 2.2eV인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  16. 제 7 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 청색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트 사이의 에너지 갭은 0.4eV 이하이고, 상기 적색 발광층에 포함된 호스트와 도펀트의 에너지 갭은 0.4eV보다 크고 1.2eV 이하인, 백색 유기 발광 소자.
  17. 제 1항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 발광부는 440nm 내지 480nm 범위 및 600nm 내지 650nm 범위의 발광 피크를 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 발광부는 510nm 내지 580nm 범위의 발광 피크를 포함하고, 상기 제3 발광부는 440nm 내지 480nm 범위의 발광 피크를 포함하는, 백색 유기 발광 소자.
  19. 삭제
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