KR20110053566A

KR20110053566A - 유기전계발광표시장치

Info

Publication number: KR20110053566A
Application number: KR1020090110145A
Authority: KR
Inventors: 김현석; 김관수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-05-24

Abstract

본 발명은, 기판; 기판 상에 위치하는 제1전극; 제1전극 상에 위치하는 유기 발광층; 및 유기 발광층 상에 위치하는 제2전극을 포함하며, 유기 발광층은 정공수송층을 포함하는 공통층과, 공통층 사이에 위치하며 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도판트로 이루어진 발광층을 포함하며, 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨은 정공수송층의 호모 레벨 대비 0.4eV ~ 0.6eV가 높고, 적어도 하나의 도판트의 호모 레벨은 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨 대비 0.03 ~ 0.15eV가 낮은 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치를 제공한다.

유기전계발광표시장치, 호스트, 도판트

Description

유기전계발광표시장치{Organic Light Emitting Display Device}

본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것이다.

유기전계발광표시장치에 사용되는 유기전계발광소자는 두 개의 전극 사이에 발광층이 형성된 자발광소자이다. 유기전계발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

유기전계발광소자를 이용한 유기전계발광표시장치는 빛이 방출되는 방향에 따라 상부발광(Top-Emission) 방식, 하부발광(Bottom-Emission) 방식 및 양면발광(Dual-Emission) 등이 있고, 구동방식에 따라 수동매트릭스형(Passive Matrix)과 능동매트릭스형(Active Matrix) 등으로 나누어진다.

유기전계발광표시장치는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀에 스캔 신호, 데이터 신호 및 전원 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.

유기전계발광표시장치는 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀별로 최고의 특성을 나타낼 수 있는 재료 및 구조를 적용하고 있다. 유기전계발광표시장치는 시간이 지남에 따라 소자의 수명이 저하되는 문제가 있다. 그리하여, 최근에는 소자의 수명을 향상시키기 위한 구조들이 계속 제안되고 있다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 소자의 계면 안정성을 높이고 엑시톤의 확산폭을 높여 수명 향상을 도모할 수 있는 유기전계발광표시장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은, 기판; 기판 상에 위치하는 제1전극; 제1전극 상에 위치하는 유기 발광층; 및 유기 발광층 상에 위치하는 제2전극을 포함하며, 유기 발광층은 정공수송층을 포함하는 공통층과, 공통층 사이에 위치하며 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도판트로 이루어진 발광층을 포함하며, 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨은 정공수송층의 호모 레벨 대비 0.4eV ~ 0.6eV가 높고, 적어도 하나의 도판트의 호모 레벨은 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨 대비 0.03 ~ 0.15eV가 낮은 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치를 제공한다.

적어도 하나의 호스트의 호모 레벨은, 5.9eV ~ 6.1eV 범위를 가질 수 있다.

적어도 하나의 도판트의 호모 레벨은, 5.83eV ~ 5.95eV 범위를 가질 수 있다.

적어도 하나의 호스트는, 호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV일 수 있다.

적어도 하나의 도판트는, 호모 레벨이 5.95eV이고 루모 레벨이 3.15eV일 수 있다.

적어도 하나의 도판트는, 호모 레벨이 5.83eV이고 루모 레벨이 3.03eV일 수 있다.

정공수송층은, 호모 레벨이 5.5eV이고 루모 레벨이 2.4eV일 수 있다.

유기 발광층은, 제1전극 상에 위치하는 정공주입층과, 정공주입층 상에 위치하는 정공수송층과, 정공수송층 상에 위치하는 발광층과, 발광층 상에 위치하는 전자수송층과, 전자수송층 상에 위치하는 전자주입층을 포함할 수 있다.

기판과 상기 제1전극 사이에 위치하는 트랜지스터부를 포함하며, 트랜지스터부에 포함된 트랜지스터 중 하나의 소오스 또는 드레인은 제1전극에 연결될 수 있다.

본 발명은, 정공수송층으로부터 발광층에 포함된 호스트와 도판트 간의 에너지 전이를 용이하게 하고 정공수송층과 발광층 간의 계면 안정성을 높이고 엑시톤의 확산폭을 높여 수명 향상을 도모할 수 있는 유기전계발광표시장치를 제공하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A1-A2 영역의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치는 매트릭스형태로 형성된 서브 픽셀들(SP)에 의해 표시영역(AA)이 정의된 기판(110)과 기판(110) 상에 형성된 서브 픽셀들(SP)을 수분이나 산소로부터 보호하기 위한 밀봉기판(140)을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 수동매트릭스형(Passive Matrix) 또는 능동매트릭스형(Active Matrix)으로 형성된다. 서브 픽셀들(SP)이 능동매트릭스형으로 형성된 경우, 이는 트랜지스터부 및 유기 발광다이오드를 포함한다. 트랜지스터부는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 커패시터를 포함하며 구동 트랜지스터의 경우 소오스 또는 드레인이 유기 발광다이오드의 제1전극에 연결된다. 트랜지스터부는 위와 같이 2T(Transistor)1C(Capacitor) 구조로 구성되거나 트랜지스터 및 커패시터가 더 추가된 구조로 구성될 수도 있다.

기판(110)과 밀봉기판(140)은 표시영역(AA)의 외곽에 위치하는 비표시영역(NA)에 형성된 접착부재(180)에 의해 합착 밀봉된다. 그러나, 밀봉기판(140)은 유기, 무기 또는 유무기복합물질로 구성된 멀티보호막에 의해 밀봉될 수도 있다. 한편, 도시된 유기전계발광표시장치는 외부로부터 각종 신호나 전원을 공급받도록 기판(110)의 외곽에 패드부(170)가 마련되고, 하나의 칩으로 구성된 구동장치(160)에 의해 기판(110) 상에 형성된 소자들이 구동되는 것을 일례로 한 것이다. 구동장치(160)는 데이터구동부와 스캔구동부를 포함하는 구조로 도시하였으나, 스캔구동부의 경우 비표시영역(NA)에 구분되어 형성될 수도 있다.

이하, 서브 픽셀의 구조에 대해 더욱 자세히 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 서브 픽셀의 단면 예시도 이고, 도 4는 유기 발광층의 계층도 이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에는 버퍼층(111)이 위치한다. 버퍼층(111)은 기판(110)에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 후속 공정에서 형성되는 박막 트랜지스터를 보호하기 위해 형성할 수 있다. 버퍼층(111)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등을 사용할 수 있다.

버퍼층(111) 상에는 게이트(112)가 위치한다. 게이트(112)는 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 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.

게이트전극(112) 상에는 제1절연막(113)이 위치한다. 제1절연막(113)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제1절연막(113) 상에는 액티브층(114)이 위치한다. 액티브층(114)은 비정질 실리콘 또는 이를 결정화한 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 여기서 도시하지는 않았지만, 액티브층(114)은 채널 영역, 소오스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있으며, 소오스 영역 및 드레인 영역에는 P형 또는 N형 불순물이 도핑될 수 있다. 또한, 액티브층(114)은 접촉 저항을 낮추기 위한 오믹 콘택층을 포함할 수도 있다.

액티브층(114) 상에는 소오스전극(115a) 및 드레인전극(115b)이 위치한다. 소오스전극(115a) 및 드레인전극(115b)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 소오스전극(115a) 및 드레인전극(115b)이 단일층일 경우에는 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. 이와 달리, 소오스전극(115a) 및 드레인전극(115b)이 다중층일 경우에는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴의 2중층, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 또는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴/몰리브덴의 3중층으로 이루어질 수 있다.

소오스전극(115a) 및 드레인전극(115b) 상에는 제2절연막(116)이 위치한다. 제2절연막(116)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2절연막(116)은 패시베이션막일 수 있다.

제2절연막(116) 상에는 제3절연막(117)이 위치한다. 제3절연막(117)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제3절연막(117)은 평탄화막일 수 있다.

이상은 기판(110) 상에 위치하는 바탐 게이트형 구동 트랜지스터에 대한 설명이다. 이하에서는 구동 트랜지스터 상에 위치하는 유기 발광다이오드에 대해 설명한다.

제3절연막(117) 상에는 제1전극(119)이 위치한다. 제1전극(119)은 애노드 또는 캐소드로 선택될 수 있다. 애노드로 선택된 제1전극(119)은 투명한 재료 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제1전극(119) 상에는 제1전극(119)의 일부를 노출하는 개구부를 갖는 뱅크층(120)이 위치한다. 뱅크층(120)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene,BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지 등의 유기물을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

뱅크층(120)의 개구부 내에는 유기 발광층(121)이 위치한다. 유기 발광층(121)은 도 4에 도시된 바와 같이, 정공주입층(121a), 정공수송층(121b), 발광층(121c), 전자수송층(121d) 및 전자주입층(121e)을 포함한다.

정공주입층(121a)은 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

정공수송층(121b)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

발광층(121c)은 적색, 녹색, 청색 및 백색을 발광하는 물질을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 호스트(Host)와 적어도 하나의 도판트(Dopant)를 포함한다. 발광층(121c)이 적색을 발광하는 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3- bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도판트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광층(121c)이 녹색을 발광하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도판트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광층(121c)이 청색을 발광하는 경우, CBP, 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic 를 포함하는 도판트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광층(121c)을 구성하는 호스트와 도판트에 대해서는 이하에서 더욱 자세히 설명한다.

전자수송층(121d)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않 는다.

전자주입층(121e)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, LiF, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예는 도 4에 한정되는 것은 아니며, 정공주입층(121a), 정공수송층(121b), 전자수송층(121d) 및 전자주입층(121e) 중 적어도 어느 하나가 생략될 수도 있다.

유기 발광층(121) 상에는 제2전극(122)이 위치한다. 제2전극(122)은 캐소드 또는 애노드로 선택될 수 있다. 캐소드로 선택된 제2전극(122)은 알루미늄(Al) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층(121)에 대해 더욱 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 정공수송층과 호스트 간의 호모 레벨 차에 따른 전류 전압 곡선을 나타낸 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광층의 일부 구성도이며, 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도판트 구성에 따른 전류 전압 곡선을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층(121)은 제1전극(119)과 제2전극(122) 사이에 형성된다. 유기 발광층(121)은 발광층(121c)과 정공주입층(121a), 정공수송층(121b), 전자수송층(121d) 및 전자주입층(121e)을 포함하는 공통층을 포함한다.

발광층(121c)은 적어도 하나의 호스트(Host)와 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)로 이루어진다. 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 레벨은 정공수송층(121b)의 호모 레벨 대비 0.4eV ~ 0.6eV가 높고, 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)의 호모 레벨은 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨 대비 0.03 ~ 0.15eV가 낮다.

정공수송층(121b)의 호모 레벨 대비 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨이 0.4eV ~ 0.6eV가 높으면, 정공수송층(121b)에서 발광층(121c)으로 이동하는 정공의 계면 확산을 높일 수 있어 발광재료의 사용 효율 향상과 더불어 수명이 증가한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예(Emb)에 따른 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨은 정공수송층(121b)의 호모 레벨 대비 0.4eV ~ 0.6eV가 높다. 즉, 본 발명의 실시예(Emb)에 따른 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨은 정공수송층(121b)의 호모 레벨과 에너지 레벨 차가 크다. 반면, 비교예들(Ref1, Ref2)에 따른 호스트의 호모 레벨은 정공수송층(121b)의 호모 레벨과 에너지 레벨 차가 작다. 도 6의 전류 전압 곡선으로 발광영역의 분포도를 알 수 있는데, 이 곡선에서 기울기가 작게 나타나면 발광영역의 분포도가 넓어지게 되고 기울기가 크게 나타나면 발광영역의 분포도가 좁아지게 된다. 본 발명의 실시예(Emb)에 따른 적어도 하나의 호스트(Host)의 경우 기울기가 작게 나타나므로 발광층의 발광영역의 분포도가 넓어진다. 반면, 비교예들(Ref1, Ref2)의 경우 기울기가 크게 나타나므로 발광층의 발광영역의 분포도가 좁아진다. 따라서, 본 발명의 실시예(Emb)에 따른 적어도 하나의 호스트(Host)는 정공수송층(121b)에서 발광층(121c)으로 이동하는 정공의 계면 확산을 높일 수 있어 발광재료의 사용 효율 향상과 더불어 수명이 증가하게 됨을 알 수 있다.

적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨 대비 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)의 호모 레벨이 0.03 ~ 0.15eV가 낮으면, 정공수송층(121b)에서 이동한 정공이 적어도 하나의 호스트(Host)로 전달된 후 확산이 일어나고 이후 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)로 에너지 전이를 일으켜 엑시톤의 확산을 크게 일으킬 수 있게 된다. 즉, 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨과 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)의 호모 레벨이 위의 조건을 만족하면, 도판트에 의한 에너지 전이 트랩 차지 현상이 일어나지 않고 호스트로의 정공 전달률을 높일 수 있게 된다. 또한, 발광층(121c)의 넓은 영역에 걸쳐 발광을 하도록 유도할 수 있게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 정공수송층(121b)의 호모 및 루모(Lowest Occupied Molecular Orbital; LUMO) 레벨이 5.5eV 및 2.4eV일 때, 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨은 5.9eV ~ 6.1eV 범위를 가질 수 있다. 그리고 적어도 하나의 도판트(Dopant 1)의 호모 레벨은 5.83eV ~ 5.95eV 범위를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 호스트(Host)는 호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV인 재료가 선택된다. 이 경우, 일 실시예 따른 적어도 하나의 제1도판트(Dopant 1)는 호모 레벨이 5.95eV이고 루모 레벨이 3.15eV인 재료가 선택된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 정공수송층(121b)의 호모 및 루모(Lowest Occupied Molecular Orbital; LUMO) 레벨이 5.5eV 및 2.4eV일 때, 적어도 하나의 호스트(Host)의 호모 레벨은 5.9eV ~ 6.1eV 범위를 가질 수 있다. 그리고 적어도 하나의 도판트(Dopant 2)의 호모 레벨은 5.83eV ~ 5.95eV 범위를 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 호스트(Host)는 호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV인 재료가 선택된다. 이 경우, 다른 실시예에 따른 적어도 하나의 제2도판트(Dopant 2)는 호모 레벨이 5.83eV이고 루모 레벨이 3.03eV인 재료가 선택된다.

도 9는 일 실시예에 따른 제1도판트(Dopant 1)에 대한 전류 전압 곡선과 다른 실시예에 따른 제2도판트(Dopant 2)에 대한 전류 정압 곡선이 도시된다. 전자수송 특성을 갖는 발광층(121c)은 정공수송층(121b)과 발광(121c) 간의 계면 사이에 형성된 엑시톤이 기하급수적(exponential)인 형태로 확산이 일어나는데 이 확산폭이 클수록 발광재료의 사용 효율 증가로 수명이 증가하게 된다. 여기서, 확산을 일으키는 재료 중 하나는 도판트이며 확산폭의 증가는 호스트와 도판트 간의 에너지 전이에 따라 좌지우지된다.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 비교예 대비 실시예들에 대해 더욱 자세히 설명한다.

도 10은 비교예와 실시예들 간의 비교를 위한 수명 그래프를 나타낸 도면이고, 도 11은 비교예와 실시예들 간의 비교를 위한 발광층의 계면 확산폭을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 실시예들(Emb1, Emb2) 및 비교예(Ref)는 도 5와 같이 정공주입층(121a), 정공수송층(121b), 전자수송층(121d) 및 전자주입층(121e)을 포함하는 공통층이 동일한 구조로 형성된 소자이다. 다만, 일 실시예(Emb1)의 발광층(121c)은 호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV인 호스트(Host)와 호모 레벨이 5.95eV이고 루모 레벨이 3.15eV인 제1도판트(Dopant 1)로 구성되었다. 그리고 다른 실시예(Emb2)의 발광층(121c)은 호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV인 호스트(Host)와 호모 레벨이 5.83eV이고 루모 레벨이 3.03eV인 제2도판트(Dopant 2)로 구성되었다. 이와 달리, 비교예(Ref)의 발광층(121c)은 정공수송층(121c)의 호모 레벨과 유사한 호모 레벨을 갖는 호스트와 호스트의 호모 레벨 대비 0.15eV 이상 차이가 나는 도판트로 구성되었다.

실시예들(Emb1, Emb2)와 비교예(Ref) 간의 비교 결과에서 알 수 있듯이, 발광층(121c)을 제외한 공통층의 구조가 동일한 조건을 갖더라도 정공수송층(121b)과 발광층(121c)에 포함된 호스트와 도판트 간의 에너지 레벨 차에 따라 수명이 달라질 수 있음을 알 수 있다.

도 10 및 도 11에 나타난 바와 같이, 비교예(Ref)는 정공수송층과 발광층을 구성하는 호스트 및 도판트 간의 에너지 레벨에 의해 발광층의 계면 전역에서 엑시톤(e)이 고르게 확산되지 못하였다. 즉, 비교예(Ref)는 정공이 호스트로의 이동도 보다 도판트로의 이동도가 높아 확산을 일으키지 못하게 됨에 따라 발광층의 일정 영역의 계면에서만 확산이 일어났다. 반면, 실시예들(Emb1, Emb2)은 정공수송층과 발광층을 구성하는 호스트 및 도판트 간의 에너지 레벨에 의해 발광층의 계면 전역에서 엑시톤(e)이 기하급수적(exponential)인 형태로 고르게 확산되었다. 즉, 실시예들(Emb1, Emb2)은 정공이 호스트를 통해 도판트로 이동하게 되어 확산폭이 증가하게 됨에 따라 발광층의 전 영역의 계면에서 확산이 일어났다. 따라서, 비교예(Ref)는 발광층의 일정 영역의 계면에서만 발광을 하게 되어 일정 영역에서의 지속적인 엑시톤(또는 전계)의 집중으로 수명이 저하되었지만, 실시예들(Emb1, Emb2)은 발광층의 전 영역의 계면에서 발광을 하게 되어 전 영역으로의 엑시톤 확산으로 수명이 증가하게 됨을 알 수 있었다.

실시예들(Emb1, Emb2)과 같이 수명이 증가하게 된 이유는 정공수송층과 발광층에 포함된 호스트 및 도판트의 에너지 레벨을 맞춤으로써 도판트에 의한 에너지 전이 트랩 차지 현상을 방지하고 호스트로의 정공 전달률을 높일 수 있게 되었기 때문이다. 또한, 정공수송층과 발광층 간의 계면에 형성된 엑시톤의 확산폭을 높여 소자의 계면 안정성을 높였기 때문이다.

이상 본 발명은 정공수송층으로부터 발광층에 포함된 호스트와 도판트 간의 에너지 전이를 용이하게 하고 정공수송층과 발광층 간의 계면 안정성을 높이고 엑시톤의 확산폭을 높여 수명 향상을 도모할 수 있는 유기전계발광표시장치를 제공하는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술 적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치의 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 A1-A2 영역의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 서브 픽셀의 단면 예시도.

도 4는 유기 발광층의 계층도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광층을 설명하기 위한 도면.

도 6은 정공수송층과 호스트 간의 호모 레벨 차에 따른 전류 전압 곡선을 나타낸 도면.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광층의 일부 구성도.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도판트 구성에 따른 전류 전압 곡선을 나타낸 도면.

도 10은 비교예와 실시예들 간의 비교를 위한 수명 그래프를 나타낸 도면.

도 11은 비교예와 실시예들 간의 비교를 위한 발광층의 계면 확산폭을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110: 기판 140: 밀봉기판

119: 제1전극 121: 유기 발광층

122: 제2전극 121c: 발광층

Host: 호스트 Dopant 1: 제1도판트

Dopant 2: 제2도판트

Claims

기판;

상기 기판 상에 위치하는 제1전극;

상기 제1전극 상에 위치하는 유기 발광층; 및

상기 유기 발광층 상에 위치하는 제2전극을 포함하며,

상기 유기 발광층은 정공수송층을 포함하는 공통층과, 상기 공통층 사이에 위치하며 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도판트로 이루어진 발광층을 포함하며,

상기 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨은 상기 정공수송층의 호모 레벨 대비 0.4eV ~ 0.6eV가 높고, 상기 적어도 하나의 도판트의 호모 레벨은 상기 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨 대비 0.03 ~ 0.15eV가 낮은 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 호스트의 호모 레벨은,

5.9eV ~ 6.1eV 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 도판트의 호모 레벨은,

5.83eV ~ 5.95eV 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 호스트는,

호모 레벨이 5.98eV이고 루모 레벨이 2.95eV인 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 도판트는,

호모 레벨이 5.95eV이고 루모 레벨이 3.15eV인 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 도판트는,

호모 레벨이 5.83eV이고 루모 레벨이 3.03eV인 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 정공수송층은,

호모 레벨이 5.5eV이고 루모 레벨이 2.4eV인 것을 특징으로 하는 유기전계발 광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 유기 발광층은,

상기 제1전극 상에 위치하는 정공주입층과,

상기 정공주입층 상에 위치하는 상기 정공수송층과,

상기 정공수송층 상에 위치하는 상기 발광층과,

상기 발광층 상에 위치하는 전자수송층과,

상기 전자수송층 상에 위치하는 전자주입층을 포함하는 유기전계발광표시장치.
제1항에 있어서,

상기 기판과 상기 제1전극 사이에 위치하는 트랜지스터부를 포함하며,

상기 트랜지스터부에 포함된 트랜지스터 중 하나의 소오스 또는 드레인은 상기 제1전극에 연결된 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.