KR20080112875A - 백색 유기발광소자 및 그를 포함하는 표시장치와 조명장치 - Google Patents
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Abstract
백색 유기발광소자 및 그를 포함하는 표시장치와 조명장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 본 발명의 백색 유기발광소자는 양극, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극을 포함하는 백색 유기발광소자에 있어서, 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 적어도 하나의 색안정화층이 구비된 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 대표적인 전자수송층인 Alq3층과 대표적인 정공수송층인 α-NPD층의 전기장에 따른 전하 이동도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 백색 유기발광소자(OLED)를 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예와 비교되는 제1 및 제2 비교예에 따른 백색 OLED를 보여주는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 백색 OLED의 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 8 및 도 9는 각각 도 4 및 도 5의 백색 OLED의 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 백색 OLED의 색좌표 그래프이다.
도 12 및 도 13은 각각 도 4 및 도 5의 백색 OLED의 색좌표 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
SUB : 기판 A : 양극
HTL : 정공수송층 EBL : 전자차단층
R : 적색발광층 B : 청색발광층
G : 녹색발광층 CSL : 색안정화층
HBL : 정공차단층 ETL : 전자수송층
C : 음극
1. 발명의 분야
본 발명은 발광소자 및 그를 포함하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도에 따른 색 변화가 적은 백색 유기발광소자 및 그를 포함하는 표시장치 및 조명장치에 관한 것이다.
2. 관련기술의 설명
OLED(Organic Light Emitting Device)는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막(이하, 유기막이라 함)에 공급된 전자와 정공이 결합하면서 발생되는 빛을 이용하는 자체 발광형 표시소자이다.
백색 OLED는 백색광을 방출할 수 있는 OLED로서 박형 광원(paper-thin light source), 액정표시장치의 백라이트 및 컬러 필터(color filter)를 채용한 총 천연색(full color) 표시장치 등 여러 용도로 사용될 수 있다.
일반적으로 백색 OLED는 기판 상에 양극(anode), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(light emitting layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 음극(cathode)이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 갖는다. 상기 발광층은 적색발광층, 녹색발광층 및 청색발광층을 포함한다. 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 정공차단층(hole blocking layer)이 구비되는 것이 바람직하고, 상기 발광층과 상기 정공수송층 사이에는 전자차단층(electron blocking layer)이 구비될 수 있다.
그런데 종래의 백색 OLED는 전자수송층, 정공수송층 및/또는 정공차단층 등이 갖는 고유한 특성인 전계 의존 이동도(electic field dependent mobility) 때문에, 인가 전압에 따른 색 변화가 심한 문제가 있다. 다시 말해, 양극과 음극 사이의 인가 전압에 따라 전자수송층, 정공수송층 및/또는 정공차단층 등의 전하 이동도가 크게 달라진다. 이하에서는 이를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 전자수송층, 상기 정공수송층 및 상기 정공차단층과 같은 유기 반도체의 전하 이동도(μ)는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 전하 이동도(μ)는 전기장(E)에 따라 지수 함수적으로 변화한다. 여기서, α와 μ0는 물질에 따라 결정되는 상수이다.
도 1은 대표적인 전자수송층인 Alq3층과 대표적인 정공수송층인 α-NPD층의 전기장에 따른 전하 이동도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 전자수송층인 Alq3층의 전자 이동도가 정공수송층인 α-NPD층의 정공 이동도보다 빨리 증가한다. 이는 전자수송층인 Alq3층이 정공수송층인 α-NPD층보다 큰 α(수학식 1의 α와 동일) 값을 가지기 때문이다.
만약, 전자수송층이나 정공수송층을 고농도로 도핑하면, 그의 전기 전도도가 증가되기 때문에, 상기 전자수송층 또는 상기 정공수송층의 전계 의존 이동도로 인한 색 변화 문제는 감소될 수 있다. 하지만, 전자수송층 및 정공수송층을 고농도로 도핑한 경우라 하더라도, 정공차단층 및/또는 전자차단층의 전계 의존 이동도 때문에, 인가 전압에 따른 색 변화 문제가 발생한다. 특히, 정공차단층이 전자차단층보다 큰 α값을 가지기 때문에 정공차단층으로 인한 색 변화 문제가 크다.
그러므로 종래의 백색 OLED에서 삼원색의 균일한 스펙트럼을 구현하기는 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 인가 전압에 따른 색 변화를 최소화할 수 있는 백색 유기발광소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 백색 유기발광소자를 포함하는 표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 백색 유기발광소자를 포함하는 조명장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 전압에 따른 전자 수송층 및/또는 정공차단층의 전하 이동도 변화를 상쇄시킬 수 있는 층(색안정화층)을 포함하는 백색 유기발광소자를 제공한다. 본 발명의 백색 유기발광소자의 구체적인 구성은 다음과 같다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 양극, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극을 포함하는 백색 유기발광소자에 있어서, 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 적어도 하나의 색안정화층이 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자를 제공한다.
여기서, 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 정공차단층이 구비될 수 있다.
상기 발광층과 상기 정공차단층 사이 및 상기 정공차단층과 상기 전자수송층 사이 중 적어도 한 곳에 상기 색안정화층이 구비될 수 있다.
상기 색안정화층의 전계에 따른 이동도 변화율은 상기 전자수송층 및/또는 상기 정공차단층의 전계에 따른 이동도 변화율과 다르다.
상기 색안정화층은 안트라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합 물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 색안정화층은 Alq3[Tris-(8-hydroxy-quinolinato)-aluminium]일 수 있다.
상기 색안정화층의 전하 이동도는 10-3∼10-6㎠/Vs 일 수 있다.
상기 색안정화층의 HOMO(Highest occupied molecular orbital) 준위는 5.3∼6.5eV일 수 있다.
상기 색안정화층의 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital) 준위는 2.6∼3.2eV일 수 있다.
상기 정공차단층은 옥사다이아졸 유도체(oxadiazole derivative), 트리아졸 유도체(triazole derivative), 페난트롤린 유도체(phenanthroline derivative), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanhro-line) 및 알루미늄 착물(alumium complex) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공차단층은 Balq[Aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate]일 수 있다.
상기 양극과 상기 정공수송층 사이에 정공주입층이 더 구비될 수 있다.
상기 음극과 상기 전자수송층 사이에 전자주입층이 더 구비될 수 있다.
상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 전자차단층이 더 구비될 수 있다.
상기 발광층은 적색발광층 및 황색발광층 중 어느 하나와 청색발광층을 포함 하는 이층 구조이거나, 적색발광층, 청색발광층 및 녹색발광층을 포함하는 삼층 구조일 수 있다. 상기 발광층이 상기 삼층 구조를 갖는 경우, 상기 적색발광층, 상기 청색발광층 및 상기 녹색발광층이 차례로 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하나, 본 발명의 구조가 이에 한정되지는 않는다.
상기 발광층이 상기 적색발광층, 상기 청색발광층 및 상기 녹색발광층이 차례로 적층된 구조를 가질 때, 상기 적색발광층과 상기 청색발광층 사이 및/또는 상기 청색발광층과 상기 녹색발광층 사이에 층간 버퍼층(interlayer buffer layer)이 더 구비될 수 있다.
상기 적색발광층, 상기 청색발광층 및 상기 녹색발광층 각각은 유기 호스트와 발광 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 발광 도펀트는 형광 또는 인광 특성을 갖는 유기 분자 또는 유기-금속 착물(錯物)(complex)일 수 있다. 상기 적색발광층, 상기 청색발광층 및 상기 녹색발광층 각각에서 상기 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 일 수 있다.
상기 양극은 일함수가 큰 도전성 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 양극은 IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), SnO2, ZnO, Ni, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, W, Mo, Cr, Ta, Nb 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한 상기 양극은 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다.
상기 정공수송층은 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 옥사다이아졸 화합물(oxadiazole compound), 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 트리페닐 메탄 화학물(triphenylmethane compound), 터셔리 화학물(tertiary compound), 하이다존 화학물(hydazone compound), 파이라조린 화합물(pyrazoline compound), 이나민 화합물(enamine compound), 스티릴 화합물(styryl compound), 스틸벤 화합물(stilbene compound) 및 카바졸 화합물(carbazole compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공수송층은 p형 불순물을 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 p형 불순물은 상기 정공수송층의 전기 전도도를 높이기 위해 인위적으로 첨가될 수 있는데, 상기 p형 불순물의 LUMO 준위는 상기 정공수송층의 HOMO 준위보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 정공수송층이 상기 p형 불순물을 포함하는 경우, 상기 p형 불순물의 함유량은 0.1∼30wt% 일 수 있다.
상기 전자수송층은 안트라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자수송층은 n형 불순물을 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다. 상기 n형 불순물은 상기 전자수송층의 전기 전도도를 높이기 위해 인위적으로 첨가될 수 있는데, 상기 n형 불순물의 HOMO 준위는 상기 전자수송층의 LUMO 준위보다 높은 것이 바람직하다.
상기 전자수송층이 상기 n형 불순물을 포함하는 경우, 상기 n형 불순물의 함유량은 0.1∼50wt% 일 수 있다.
상기 음극은 일함수가 작은 도전성 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 음극은 Li, Mg, Ca, Ag, Al, In, ITO, IZO 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한 상기 음극은 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다.
상기 음극과 상기 전자수송층 사이에 전자주입층(electron injecting layer)이 더 구비될 수 있다. 상기 전자주입층은 할로겐 또는 산소를 포함하는 금속 화합물층일 수 있다.
또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 본 발명의 백색 유기발광소자와 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 총 천연색(full color) 표시장치를 제공한다.
또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 본 발명의 백색 유기발광소자를 백라이트 유닛(back light unit)으로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
또한 상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 본 발명의 백색 유기발광소자를 광원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.
이러한 본 발명을 이용하면, 인가 전압에 따른 색 변화를 최소화하거나 방지할 수 있는 백색 유기발광소자를 구현할 수 있고, 그것을 포함하는 포함하는 표시장치 및 조명장치를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백색 유기발광소자(OLED)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
<제1 실시예>
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백색 OLED를 보여준다.
도 2를 참조하면, 유리 기판과 같은 투명한 기판(SUB) 상에 양극(anode)(A)이 존재한다. 본 실시예에서 양극(A)은 IZO(Indium Zinc Oxide)층이지만, 양극(A)은 다른 물질로 이루어진 층일 수 있다. 예컨대, 양극(A)은 IZO, ITO(Indium Tin Oxide), SnO2, ZnO, Ni, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, W, Mo, Cr, Ta, Nb 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 이루어진 층일 수 있다. 또한 양극(A)은 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다. 양극(A) 및 기판(SUB)의 표면을 중성세제, 탈이온수(Deionized water)(DI water) 및 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol)(IPA) 등으로 세정하고, 자외선(UV)-오존으로 처리하였다.
양극(A) 상에 정공수송층(HTL)과 전자차단층(electon blocking layer)(EBL)이 차례로 형성되어 있다. 정공수송층(HTL)은 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 옥사다이아졸 화합물(oxadiazole compound), 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 트리페닐메탄 화학물(triphenylmethane compound), 터셔리 화학물(tertiary compound), 하이다존 화학물(hydazone compound), 파이라조린 화합물(pyrazoline compound), 이나민 화합물(enamine compound), 스티릴 화합물(styryl compound), 스틸벤 화합물(stilbene compound) 및 카바졸 화합물(carbazole compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 100∼1000Å 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 정공수송층(HTL)은 그의 전기 전도도 향상을 위한 p형 불순물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 p형 불순물의 함유량은 0.1∼30wt% 정도일 수 있다. 전자차단층(EBL)을 구비하는 것은 선택적이고, 전자차단층(EBL)의 두께는 20∼300Å 정도일 수 있다.
전자차단층(EBL) 상에 10∼300Å 정도의 두께를 갖는 적색발광층(R)이 존재한다. 적색발광층(R)은 제1 유기 호스트와 적색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 적색발광층(R)에서 상기 적색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다. 적색발광층(R) 상에 10∼300Å 정도의 두께를 갖는 청색발광층(B)이 존재한다. 청색발광층(B)은 제2 유기 호스트와 청색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 청색발광층(B)에서 상기 청색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다. 청색발광층(B) 상에 10∼300Å 정도의 두께를 갖는 녹색발광층(G)이 형성되어 있다. 녹색발광층(G)은 제3 유기 호스트와 녹색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 녹색발광층(G)에서 상기 녹색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다. 적색발광층(R), 청색발광층(B) 및 녹색발광층(G)에 포함되는 상기 발광 도펀트들은 형광 또는 인광 특성을 갖는 유기 분자 또는 유기-금속 착물일 수 있다.
적색발광층(R)과 청색발광층(B) 사이 및/또는 청색발광층(B)과 녹색발광층(G) 사이에는 층간 버퍼층(interlayer buffer layer)(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 층간 버퍼층은 발광층들(R, B, G)간의 에너지 천이(energy transfer)를 억제하거나, 전자나 정공 중의 어느 하나의 이동을 억제하는 역할을 한다.
적색발광층(R) 상에 색안정화층(color stabilizing layer)(CSL)이 존재한다. 색안정화층(CSL)은 Alq3[Tris-(8-hydroxy-quinolinato)-aluminium]으로 형성된 것으로서, 20Å 정도의 두께를 갖는다. 색안정화층(CSL)의 두께는 5∼100Å 정도일 수 있다. 색안정화층(CSL) 상에 정공차단층(HBL)이 형성되어 있다. 정공차단층(HBL)은 Balq[Aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate]로 형성된 것으로서, 110Å 정도의 두께를 갖는다. 정공차단층(HBL)의 두께는 5∼200Å일 수 있다.
색안정화층(CSL)의 전계에 따른 이동도 변화율(이하, 제1 변화율)과 정공차단층(HBL)의 전계에 따른 이동도 변화율(이하, 제2 변화율)은 서로 다르다. 예컨대, 상기 제1 변화율은 상기 제2 변화율보다 작다. 따라서 색안정화층(CSL)은 정공차단층(HBL)에 기인한 전계에 따른 이동도 변화를 감소시키는 역할을 한다. 그러므로 백색 OLED의 인가 전압에 따른 색 변화, 즉 휘도에 따른 색 변화가 감소된다. 또한 색안정화층(CSL)은 정공차단층(HBL)의 버퍼 역할도 하기 때문에, 색안정화층(CSL)으로 인해 정공차단층(HBL)의 열화는 억제될 수 있다. 정공차단층(HBL)의 열화 속도는 백색 OLED의 수명을 결정짓는 주요 인자이기 때문에, 정공차단층(HBL) 의 열화 억제는 백색 OLED의 수명 연장과 직결될 수 있다.
색안정화층(CSL)의 재료는 상기한 Alq3에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 색안정화층(CSL)은 안트라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
색안정화층(CSL)의 전하 이동도는 10-3∼10-6㎠/Vs 정도인 것이 바람직하고, 색안정화층(CSL)의 HOMO(Highest occupied molecular orbital) 준위 및 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital) 준위는 각각 5.3∼6.5eV 및 2.6∼3.2eV 정도인 것이 바람직하다.
정공차단층(HBL)의 재료도 상기한 Balq에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 정공차단층(HBL)은 옥사다이아졸 유도체(oxadiazole derivative), 트리아졸 유도체(triazole derivative), 페난트롤린 유도체(phenanthroline derivative), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanhro-line) 및 알루미늄 착물(alumium complex) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
정공차단층(HBL) 상에 전자수송층(ETL)이 존재한다. 전자수송층(ETL)은 안트 라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 100∼1000Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 전자수송층(ETL)은 그의 전기 전도도 향상을 위한 n형 불순물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 n형 불순물의 함유량은 0.1∼50wt%일 수 있다. 전자수송층(ETL) 상에 음극(cathode)(C)이 형성되어 있다. 음극(C)은 Al(알루미늄)층이고, 300∼3000Å 정도의 두께를 갖는다. 음극(C)은 Al이 아닌 다른 물질로 이루어진 층일 수 있다. 예컨대, 음극(C)은 Li, Mg, Ca, Ag, Al, In, ITO, IZO 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한 음극(C)은 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다.
본 실시예에서는 사용하지 않았지만, 양극(A)과 정공수송층(HTL) 사이에 정공주입층(hole injecting layer)(HIL)이 더 구비될 수 있고, 전자수송층(ETL)과 음극(C) 사이에 전자주입층(electron injecting layer)(EIL)이 더 구비될 수 있다. 상기 전자주입층(EIL)은 할로겐 또는 산소를 포함하는 금속 화합물층, 예컨대, LiF층일 수 있다.
<제2 실시예>
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백색 OLED를 보여준다. 상기 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예의 차이는 색안정화층(CSL)의 재료에 있다. 본 발명의 제2 실시예에서 색안정화층(CSL)은 안트라센 화합물층이다. 본 발명의 제2 실시예에서 색안정화층(CSL)의 재료를 제외한 나머지 구성은 전술한 본 발명의 제1 실시예의 그것들과 동일하다.
이하에서는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 비교되는 비교예들을 설명한다.
<제1 비교예>
도 4는 본 발명의 실시예들와 비교되는 제1 비교예에 따른 백색 OLED를 보여준다. 도 2 및 도 4에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예와 본 비교예의 차이는 색안정화층(CSL)의 사용 여부 및 정공차단층(HBL)의 두께에 있다. 본 비교예에서 색안정화층(CSL)은 사용되지 않고, 정공차단층(HBL)의 두께는 130Å 이다. 이들을 제외한 나머지 구성은 본 발명의 제1 실시예의 그것들과 동일하다.
<제2 비교예>
도 5는 본 발명의 실시예들와 비교되는 제2 비교예에 따른 백색 OLED를 보여준다. 도 3 및 도 5에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예와 본 비교예의 차이는 색안정화층(CSL)의 사용 여부와 정공차단층(HBL)의 물질 및 두께에 있다. 본 비교예에서 색안정화층(CSL)은 사용되지 않고, 안트라센 화합물층이 정공차단층(HBL)으로 사용되며, 정공차단층(HBL)의 두께는 130Å 이다. 이들을 제외한 나머지 구성은 본 발명의 제2 실시예의 그것들과 동일하다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 백색 OLED의 발광 스펙트럼 그래프이고, 도 8 및 도 9는 각각 상기 제1 및 제2 비교예에 따른 백색 OLED의 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 백색 OLED의 발광 스펙트럼의 변화가 상기 비교예들에 따른 백색 OLED의 발광 스펙트럼의 변화보다 적은 것을 알 수 있다. 특히, 약 525nm 정도의 파장을 갖는 녹색 스펙트렘의 변화는 색안정화층(CSL)의 사용에 의해 크게 감소됨을 알 수 있다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 백색 OLED의 색좌표 그래프이고, 도 12 및 도 13은 각각 상기 제1 및 제2 비교예에 따른 백색 OLED의 색좌표 그래프이다. 도 10 내지 도 13에서 색좌표들은 관심 휘도인 400∼4000nit(cd/m2) 정도의 휘도에서 측정된 것이다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 백색 OLED의 색좌표 변화가 상기 비교예들에 따른 백색 OLED의 색좌표 변화보다 적은 것을 알 수 있다.
상기한 도 6 내지 도 13의 결과로부터, 본 발명의 색안정화층(CSL)을 사용함에 따라, 백색 OLED의 휘도에 따른 색변화가 크게 감소될 수 있음을 알 수 있다.
표 1은 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 상기 제1 및 제2 비교예에 따른 백색 OLED 각각의 색좌표(Cx, Cy), 전류효율(cd/A), 양자효율(%), 색좌표 변화량[Δ(u',v')] 및 수명(시간)을 측정한 결과이다.
| 구 분 | 색좌표 (@ 4000nit) | 전류효율 (cd/A) (@ 4000nit) | 양자효율 (%) (@ 4000nit) | 색좌표 변화량 [Δ(u'v')] | 수명 (시간) (@ 5000nit) | |
| Cx | Cy | |||||
| 제1 실시예 | 0.270 | 0.288 | 14.08 | 8.15 | < 0.015 | > 1800 |
| 제2 실시예 | 0.282 | 0.324 | 13.93 | 7.26 | ∼0.008 | > 2000 |
| 제1 비교예 | 0.300 | 0.320 | 12.26 | 7.08 | > 0.050 | < 1300 |
| 제2 비교예 | 0.296 | 0.396 | 15.73 | 6.73 | > 0.053 | < 1500 |
표 1에서 색좌표, 전류효율 및 양자효율은 4000nit의 휘도에서 측정된 값이고, 수명은 5000nit의 휘도 조건에서 측정된 값이다. 한편, 전류효율은 제1 실시예, 제2 실시예, 제1 비교예 및 제2 비교예에 따른 백색 OLED 각각에 인가된 전압이 5.15V, 5.50V, 5.33V 및 5.89V일 때 측정된 값이다.
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 백색 OLED의 색좌표 변화량이 상기 비교예들에 따른 백색 OLED의 색좌표 변화량보다 작은 것을 알 수 있다. 여기서, 색좌표 변화량[Δ(u'v')]은 아래의 수학식 2 내지 4에 의해 계산된 값이다.
색좌표 변화량[Δ(u'v')]이 작다는 것은 400∼4000nit의 휘도에서 색 변화가 적다는 것을 의미한다.
또한, 표 1로 부터, 본 발명의 실시예들에 따른 백색 OLED의 수명이 상기 비교예들에 따른 백색 OLED의 수명보다 긴 것을 알 수 있고, 본 발명의 실시예들에 따른 백색 OLED의 전류효율은 14(cd/A) 정도로, 양자효율은 7.25(%) 내지 8.15(%) 정도로 높은 것을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들은 정공차단층(HBL)을 사용하는 백색 OLED에 대한 것이지만, 본 발명의 원리는 정공차단층(HBL)을 사용하지 않는 백색 OLED에도 적용될 수 있다. 이 경우, 색안정화층(CSL)은 정공차단층(HBL)이 아닌 전자수송층(ETL)에 기인한 전계에 따른 이동도 변화를 감소시키는 역할을 하도록 구비된다. 이때, 색안정화층(CSL)의 전계에 따른 이동도 변화율은 전자수송층(ETL)의 전계에 따른 이동도 변화율과 다른 것이 바람직하다.
본 발명의 백색 OLED는 다양한 적용 분야를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 백색 OLED는 다양한 표시장치 및 조명장치의 요소로 채용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 적용 범위는 백색 OLED에 한정되지 않고, 전술한 백색 OLED와 컬러 필터를 포함하는 총 천연색(full color) 표시장치, 전술한 백색 OLED를 백라이트 유 닛(back light unit)으로 포함하는 액정표시장치 및 전술한 백색 OLED를 광원으로 포함하는 조명장치 등을 포함한다. 상기 총 천연색 표시장치, 상기 액정표시장치 및 상기 조명장치의 구성은 일반적으로 잘 알려진 바, 여기서 그들에 대한 도면은 생략한다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 적색발광층(R), 청색발광층(B) 및 녹색발광층(G)이 차례로 적층된 삼색(3 color) 발광층 대신에 이색(2 color) 발광층 또는 그 밖의 다른 구조를 갖는 발광층을 사용할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예들에서 색안정화층(CSL)의 형성 위치를 다양하게 변경할 수 있을 것이고, 복수의 색안정화층(CSL)을 형성할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 백색 OLED는 정공차단층 및/또는 전자수송층에 기인한 전압에 따른 이동도 변화를 감소시키는 색안정화층을 포함하기 때문에, 인가 전압에 따른 색변화, 즉, 휘도에 따른 색변화가 감소된다.
또한, 색안정화층이 정공차단층 아래에 형성된 경우, 색안정화층은 정공차단층의 버퍼 역할을 하기 때문에, 정공차단층의 열화가 억제되어 백색 OLED의 수명이 연장된다.
부가해서, 본 발명의 백색 OLED에서는 색안정화층에 의해 정공차단층의 특성 열화가 억제되므로 시간에 따른 색변화도 감소된다.
Claims (22)
- 양극, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극을 포함하는 백색 유기발광소자에 있어서,상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 적어도 하나의 색안정화층이 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 정공차단층이 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 발광층과 상기 정공차단층 사이에 상기 색안정화층이 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 2 및 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정공차단층과 상기 전자수송층 사이에 상기 색안정화층이 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층의 전계에 따른 이동도 변화율은 상기 전자수송층의 전계에 따른 이동도 변화율과 다른 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 색안정화층의 전계에 따른 이동도 변화율은 상기 정공차단층의 전계에 따른 이동도 변화율과 다른 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층은 안트라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층은 Alq3[Tris-(8-hydroxy-quinolinato)-aluminium]인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층의 전하 이동도는 10-3∼10-6㎠/Vs 인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층의 HOMO(Highest occupied molecular orbital) 준위는 5.3∼6.5eV인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색안정화층의 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital) 준위는 2.6∼3.2eV인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 10 항에 있어서, 상기 색안정화층의 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital) 준위는 2.6∼3.2eV인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 정공차단층은 옥사다이아졸 유도체(oxadiazole derivative), 트리아졸 유도체(triazole derivative), 페난트롤린 유도체(phenanthroline derivative), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanhro-line) 및 알루미늄 착물(alumium complex) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 13 항에 있어서, 상기 정공차단층은 Balq[Aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate]인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극과 상기 정공수송층 사이에 정공주입층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음극과 상기 전자수송층 사이에 전자주입층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정공수송층과 상기 발광층 사이에 전자차단층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정공수송층에 p형 불순물이 도핑된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자수송층에 n형 불순물이 도핑된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
- 제 1 내지 19 항 중 어느 한 항에 기재된 백색 유기발광소자와 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 총 천연색(full color) 표시장치.
- 제 1 내지 19 항 중 어느 한 항에 기재된 백색 유기발광소자를 백라이트 유닛(back light unit)으로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
- 제 1 내지 19 항 중 어느 한 항에 기재된 백색 유기발광소자를 광원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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