KR20150002249A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 형성되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 복수 개의 스택을 포함하여 이루어지고, 상기 복수 개의 스택은 청색 광을 발광하는 스택, 및 청색 광과 황녹색 내지 적색 광이 혼합된 광을 발광하는 스택을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 백색 광을 발광하는 유기 발광 소자에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 청색 광을 발광하는 스택 및 황녹색 내지 적색과 청색이 혼합된 광을 발광하는 스택을 포함함으로써, 상대적으로 효율이 낮은 청색 광이 2개의 스택에서 발광할 수 있어 전체적으로 발광 효율이 향상된다.

Description

유기 발광 소자{Organic Light Emitting Device}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 백색광을 발광하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode) 사이에 유기 발광부가 형성된 구조를 가지며, 음극에서 발생된 전자 및 양극에서 발생된 정공이 유기 발광부 내부로 주입되면 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성되고, 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 하는 소자이다.
이와 같은 유기 발광 소자는 조명뿐만 아니라 액정표시장치의 박형 광원 또는 디스플레이 장치 등에 다양하게 적용될 수 있는데, 특히 백색을 발광하는 유기 발광 소자는 컬러 필터와 조합하여 풀컬러 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
컬러 필터와 백색 유기 발광 소자를 조합한 풀컬러 디스플레이 장치의 경우, 상기 백색을 발광하는 유기 발광 소자를 화소 별로 동일한 증착 공정으로 제조할 수 있기 때문에 새도우 마스크 없이 공정 진행이 가능한 장점이 있다.
이하, 도면을 참조로 종래 백색을 발광하는 유기 발광 소자에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 양극(1), 제1 스택(stack)(2), 제2 스택(3), 및 음극(5)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 스택(2)은 상기 양극(1) 상에 형성되어 청색(Blue:B) 광을 발광하는 스택이다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 제1 스택(2)은 청색(B) 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층, 및 상기 발광층으로 전자를 수송하는 전자수송층을 포함하고 있다.
상기 제2 스택(3)은 상기 제1 스택(2)과 상기 음극(5) 사이에 형성되어 황록색(Yellow green: YG) 광을 발광하는 스택이다. 상기 제1 스택(2)과 유사하게, 상기 제2 스택(3)은 황록색(YG) 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층, 및 상기 발광층으로 전자를 수송하는 전자수송층을 포함하고 있다.
이와 같은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 상기 제1 스택(2)에서 발광하는 청색 광과 상기 제2 스택(3)에서 발광하는 황록색 광이 혼합되어 백색 광을 발광하게 된다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 종래의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 양극(1), 제1 스택(stack)(2), 제2 스택(3), 제3 스택(4) 및 음극(5)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 스택(2)은 상기 양극(1) 상에 형성되어 청색(Blue:B) 광을 발광하는 스택이다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 제1 스택(2)은 청색(B) 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층, 및 상기 발광층으로 전자를 수송하는 전자수송층을 포함하고 있다.
상기 제2 스택(3)은 상기 제1 스택(2) 상에 형성되어 녹색(Green: G) 광을 발광하는 스택이다. 상기 제1 스택(2)과 유사하게, 상기 제2 스택(3)은 녹색(G) 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층, 및 상기 발광층으로 전자를 수송하는 전자수송층을 포함하고 있다.
상기 제3 스택(4)은 상기 제2 스택(3)과 상기 음극(5) 사이에 형성되어 적색(Red: R) 광을 발광하는 스택이다. 상기 제1 스택(2)과 유사하게, 상기 제3 스택(4)은 적색(R) 광을 발광하는 발광층, 상기 발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층, 및 상기 발광층으로 전자를 수송하는 전자수송층을 포함하고 있다.
이와 같은 종래의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는 상기 제1 스택(2)에서 발광하는 청색(B) 광, 상기 제2 스택(3)에서 발광하는 녹색(G) 광, 및 상기 제3 스택(4)에서 발광하는 적색(R) 광이 혼합되어 백색 광을 발광하게 된다.
그러나, 이상 설명한 종래의 실시예에 따른 유기 발광 소자들은 발광 효율이 낮은 문제가 있다. 특히, 종래의 경우 청색(B) 광의 효율이 낮아서 전체적으로 발광 효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 발광 효율이 개선될 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 형성되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 복수 개의 스택을 포함하여 이루어지고, 상기 복수 개의 스택은 청색 광을 발광하는 스택, 및 청색 광과 황녹색 내지 적색 광이 혼합된 광을 발광하는 스택을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 백색 광을 발광하는 유기 발광 소자를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 청색 광을 발광하는 스택 및 황녹색 내지 적색과 청색이 혼합된 광을 발광하는 스택을 포함함으로써, 상대적으로 효율이 낮은 청색 광이 2개의 스택에서 발광할 수 있어 전체적으로 발광 효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 청색 광만을 각각 발광하는 2개의 스택을 구성하지 않고 청색 광만을 발광하는 1개의 스택과 청색 및 황녹색 내지 적색의 광을 함께 발광하는 1개의 스택을 조합함으로써 전체 스택의 수를 증가시키지 않아 구동 전압이 증가되지 않으면서 발광 효율이 향상된다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 기술되는 "제1" 및 "제2" 등의 수식어는 해당하는 구성들의 순서를 의미하는 것이 아니라 해당하는 구성들을 서로 구분하기 위한 것이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극(100), 제1 스택(stack)(200), 제2 스택(300), 제3 스택(400), 제2 전극(500), 및 전하 생성층(610, 620)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 전극(100)은 양극(anode)으로 기능할 수 있다. 상기 제1 전극(100)은 전도성 및 일함수(work function)가 높은 투명한 도전물질, 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2 또는 ZnO 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 스택(200)은 상기 제1 전극(100) 상에 형성되어 제1 색상의 광, 특히 단파장인 청색(Blue:B) 광을 발광한다. 상기 청색(B) 광은 피크(peak) 파장 범위가 445nm 내지 475nm 범위가 될 수 있다.
상기 제1 스택(200)은 상기 제1 전극(100) 상에 차례로 형성된 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)(210), 제1 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(220), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(230), 및 제1 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(240)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 정공주입층(HIL)(210)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 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 정공 수송층(HTL)(220)은 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine) 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 발광층(EML)(230)은 청색(B) 광을 발광하는 층으로서 호스트 물질에 청색(B) 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다. 상기 제1 발광층(EML)(230)은 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 청색(B) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전자 수송층(ETL)(240)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸
(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 스택(300)은 상기 제1 스택(200) 상에 형성되어 제2 색상의 광, 특히 상기 청색(B)보다 장파장에 해당하는 녹색(Green:G) 또는 황녹색(Yellowgreen: YG) 광을 발광한다. 상기 녹색(G) 광은 피크(peak) 파장 범위가 510nm 내지 545nm 범위가 될 수 있고, 상기 황녹색(Yellowgreen: YG) 광은 피크(peak) 파장 범위가 552nm 내지 575nm 범위가 될 수 있다.
상기 제2 스택(300)은 상기 제1 스택(200) 상에, 보다 구체적으로는 제1 전하 생성층(610) 상에 차례로 형성된 제2 정공 수송층(HTL)(320), 제2 발광층(EML)(330), 및 제2 전자 수송층(ETL)(340)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(320)은 전술한 제1 정공 수송층(HTL)(220)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 발광층(EML)(330)은 녹색(G) 또는 황녹색(YG) 광을 발광하는 층으로서 호스트 물질에 녹색(G) 또는 황녹색(YG) 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다. 상기 제2 발광층(EML)(330)은 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질에 인광 녹색(G) 또는 황녹색(YG) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. 상기 카바졸계 화합물은 CBP(4,4-N,N'-dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene) 또는 mCP 유도체 등을 포함할 수 있고, 상기 금속 착물은 ZnPBO(phenyloxazole) 금속 착물 또는 ZnPBT(phenylthiazole) 금속 착물 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(340)은 전술한 제1 전자 수송층(ETL)(240)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 스택(400)은 상기 제2 스택(300) 상에 형성되어 제3 색상의 광, 특히 장파장인 적색(Red: R)과 단파장인 청색(Blue: B)이 혼합된 광을 발광한다. 상기 적색(R) 광은 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 625nm 범위가 될 수 있고, 상기 상기 청색(B) 광은 피크(peak) 파장 범위가 445nm 내지 475nm 범위가 될 수 있다.
상기 제3 스택(400)은 상기 제2 스택(300) 상에, 보다 구체적으로는 제2 전하 생성층(620) 상에 차례로 형성된 제3 정공 수송층(HTL)(420), 제3 발광층(EML)(431), 제4 발광층(EML)(433), 제3 전자 수송층(ETL)(440), 및 전자 주입층(EIL: Electron Injecting Layer)(450)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(420)은 전술한 제1 정공 수송층(HTL)(220)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 발광층(EML)(431)은 적색(R) 광을 발광하는 층으로서 호스트 물질에 적색(R) 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다. 상기 제3 발광층(EML)(431)에 사용되는 호스트 물질은 상기 제2 발광층(EML)(330)에서와 같이 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질로 이루어질 수 있다. 상기 적색 도펀트는 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)의 금속 착물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제4 발광층(EML)(433)은 청색(B) 광을 발광하는 층으로서 호스트 물질에 청색(B) 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다. 상기 제4 발광층(EML)(433)은 전술한 제1 발광층(EML)(230)과 마찬가지로 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 청색(B) 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 전자 수송층(ETL)(440)은 전술한 제1 전자 수송층(ETL)(240)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층(EIL)(450)은 LIF 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극(500)은 음극(cathode)으로 기능할 수 있다. 상기 제2 전극(500)은 낮은 일함수를 가지는 금속, 예로서, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 칼슘(Ca) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 전하 생성층(CGL; Charge Generating Layer)(610, 620)은 제1 전하 생성층(CGL)(610) 및 제2 전하 생성층(CGL)(620)으로 이루어진다.
상기 제1 전하 생성층(CGL)(610)은 제1 스택(200)과 제2 스택(300) 사이에 형성되어 상기 제1 스택(200)과 제2 스택(300) 사이에서 전하를 균형되게 조절하는 역할을 한다. 특히, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(610)은 상기 제1 스택(200)에 인접하게 위치하는 N타입 제1 전하 생성층(612) 및 상기 제2 스택(300)에 인접하게 위치하는 P타입 제1 전하 생성층(614)으로 이루어질 수 있다. 상기 N타입 제1 전하 생성층(612)은 상기 제1 스택(200)으로 전자(elelctron)를 주입해주고, 상기 P타입 제1 전하 생성층(614)은 상기 제2 스택(300)으로 정공(hole)을 주입해준다.
상기 제2 전하 생성층(CGL)(620)은 제2 스택(300)과 제3 스택(400) 사이에 형성되어 상기 제2 스택(300)과 제3 스택(400) 사이에서 전하를 균형되게 조절하는 역할을 한다. 특히, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(620)은 상기 제2 스택(300)에 인접하게 위치하는 N타입 제2 전하 생성층(622) 및 상기 제3 스택(400)에 인접하게 위치하는 P타입 제2 전하 생성층(624)으로 이루어질 수 있다. 상기 N타입 제2 전하 생성층(622)은 상기 제2 스택(300)으로 전자(elelctron)를 주입해주고, 상기 P타입 제2 전하 생성층(624)은 상기 제3 스택(400)으로 정공(hole)을 주입해준다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 청색(B) 광을 발광하는 제1 스택(200), 녹색(Green:G) 또는 황녹색(Yellowgreen: YG) 광을 발광하는 제2 스택(300), 및 적색(Red: R)과 청색(Blue: B)이 혼합된 광을 발광하는 제3 스택(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 구체적으로 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스택(200)이 청색(B) 광을 발광하는 제1 발광층(EML)(230)을 포함함과 더불어 상기 제3 스택(400)도 청색(B) 광을 발광하는 제4 발광층(EML)(433)을 포함하기 때문에, 상대적으로 효율이 낮은 청색(B) 광이 2개의 스택에서 발광할 수 있어 전체적으로 발광 효율이 향상된다.
둘째, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 청색(B) 광이 2개의 스택에서 발광하도록 구성함에 있어서, 청색(B) 광만을 각각 발광하는 2개의 스택을 구성하지 않고 청색(B) 광만을 발광하는 1개의 제1 스택(200)과 청색(B)과 적색(R)을 함께 발광하는 1개의 제3 스택(400)을 조합함으로써 전체 스택의 수를 증가시키지 않아 구동 전압이 증가되지 않으면서 발광 효율이 향상된다. 즉, 백색을 구현하기 위해서 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R)의 광을 발광하는 각각의 스택이 필요할 수 있는데, 청색(B)을 발광하는 스택을 2개의 스택으로 구성할 경우 총 4개의 스택이 필요하여 구동 전압이 증가되는 단점이 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적색(R)의 광을 발광하는 제3 스택(400)에서 적색(R)의 광과 청색(B)의 광을 함께 발광하기 때문에 총 3개의 스택만이 필요하여 구동 전압이 증가되지 않는다.
셋째, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 스택에서 청색(B) 광과 다른 색상의 광과 함께 발광하도록 구성함에 있어서, 청색(B)과 녹색(G) 또는 황녹색(YG)을 함께 발광하도록 구성하지 않고 청색(B)과 적색(R)을 함께 발광하도록 구성함으로써, 색시야각 특성 및 화이트 밸런스(White balance) 특성이 향상된다. 예를 들어 제1 스택(200)에서 청색(B) 광을 발광하도록 하고 제2 스택(300)에서 청색(B)과 녹색(G)이 광을 함께 발광하도록 구성하고 제3 스택(400)에서 적색(R) 광을 발광하도록 구성할 경우, 녹색(G) 광의 효율이 저하되어 상대적으로 적색(R)의 광에 의해서 색시야각 특성 및 화이트 밸런스 특성이 영향을 받는다. 이때, 디스플레이 장치의 경우 전체적인 색상이 녹색(G) 계열의 색상을 띠는 것보다 적색(R) 계열의 색상을 띠게 될 때 사용자가 느끼는 화상 품질 저하가 두드러지게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예의 경우, 제1 스택(200)에서 청색(B) 광을 발광하도록 하고 제2 스택(300)에서 녹색(G) 광을 발광하도록 구성하고 제3 스택(400)에서 적색(R)과 청색(B) 광을 함께 발광하도록 구성함으로써, 적색(R) 광에 의한 영향을 최소화하여 색시야각 특성 및 화이트 밸런스 특성을 보다 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 제3 스택(400)의 구성이 변경된 것을 제외하고 전술한 도 3에 따른 유기 발광 소자와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4에 따른 본 발명의 다른 실시예는 제3 발광층(EML)(431)과 제4 발광층(EML)(433)의 특성이 변경된 점에서 전술한 도 3에 따른 실시예와 상이하다.
즉, 전술한 도 3에 따르면, 제3 정공 수송층(HTL)(420) 상에 적색(R) 광을 발광하는 제3 발광층(EML)(431)과 청색(B) 광을 발광하는 제4 발광층(EML)(433)이 순서대로 적층됨으로써 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제3 발광층(EML)(431)은 적색(R) 광을 발광하고 제1 전극(100)에 상대적으로 멀게 위치하는 제4 발광층(EML)(433)은 청색(B) 광을 발광하게 된다.
그에 반하여, 도 4에 따르면, 제3 정공 수송층(HTL)(420) 상에 청색(B) 광을 발광하는 제3 발광층(EML)(431) 및 적색(R) 광을 발광하는 제4 발광층(EML)(433)이 순서대로 적층됨으로써 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제3 발광층(EML)(431)은 청색(B) 광을 발광하고 제1 전극(100)에 상대적으로 멀게 위치하는 제4 발광층(EML)(433)은 적색(R) 광을 발광하게 된다.
상기 제1 전극(100)이 투명한 도전물질로 구성된 양극(anode)이 되고 상기 제2 전극(500)이 불투명한 금속물질로 구성된 음극(cathode)이 되어 백색 광이 상기 제1 전극(100)을 통해 방출하는 구조에 있어서, 도 3과 같이 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제3 발광층(EML)(431)이 적색(R) 광을 발광하도록 구성되면 적색(R) 광의 캐버티(Cavity) 특성과 같은 광학특성을 최적화하는데 유리하여 적색(R) 광의 효율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같이, 디스플레이 장치의 경우 적색(R) 광에 의해서 색시야각 특성 및 화이트 밸런스 특성이 영향을 받는 것을 최소화하는 것이 바람직할 수 있고, 그에 따라 도 4의 경우 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제3 발광층(EML)(431)이 청색(B) 광을 발광하도록 구성하고 제1 전극(100)에 상대적으로 멀게 위치하는 제4 발광층(EML)(433)이 적색(R) 광을 발광하도록 구성한 것이다.
한편, 상기 제4 발광층(EML)(433)을 중심으로 하여 정공(Hole)은 상기 제3 전자 수송층(ETL)(440) 방향으로 이동하게 되고 전자(Electron)는 상기 제3 발광층(EML)(431) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 제4 발광층(EML)(433)은 발광 특성 이외에 정공 수송 특성 및 전자 수송 특성을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 도 4와 같이 상기 제4 발광층(EML)(433)이 적색(R) 광을 발광하도록 구성할 경우, 적색(R) 광을 발광시키기 위한 인광 호스트 물질은 전자 수송 특성을 구비할 수 있고, 따라서 상기 제4 발광층(EML)(433)에 정공 수송 특성만을 보완할 수 있다. 즉, 상기 제4 발광층(EML)(433)은 적색(R) 발광을 위한 특성 및 전자 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질, 정공 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 및 적색(R) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 적색(R) 발광을 위한 특성 및 전자 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질과 정공 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 사이의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하이고, Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3 발광층(EML)(431)을 중심으로 하여 정공(Hole)은 상기 제4 발광층(EML)(433) 방향으로 이동하게 되고 전자(Electron)는 상기 제3 정공 수송층(HTL)(420) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 제3 발광층(EML)(431)도 발광 특성 이외에 정공 수송 특성 및 전자 수송 특성을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 도 4와 같이 상기 제3 발광층(EML)(431)이 청색(B) 광을 발광하도록 구성할 경우, 청색(B) 광을 발광시키기 위한 형광 호스트 물질은 정공 수송 특성을 구비할 수 있고, 따라서 상기 제3 발광층(EML)(431)에 전자 수송 특성만을 보완할 수 있다. 즉, 상기 제3 발광층(EML)(431)은 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질, 전자 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 및 청색(B) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질은 정공 수송 능력이 5.0 × 10-3 cm2/V·s이상이고 삼중항 에너지 갭(Triplet energy gap)이 2.3eV 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전자 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질은 -5.8eV 이하의 Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨(Level) 및 -2.7eV 이하의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨(Level)을 가지는 것이 바람직하다.
다만, 상기 제3 발광층(EML)(431)이 액시톤(Exciton) 이동을 차단하여 광효율을 향상시키기 위한 액시톤 블록킹층(EBL; Exciton Blocking Layer)의 기능을 갖도록 하여 구성할 수 있으며, 이 경우 상기 제3 발광층(EML)(431)에 전자 수송 특성을 보완할 필요는 없다. 따라서, 상기 제3 발광층(EML)(431)이 액시톤 블록킹층(EBL; Exciton Blocking Layer)의 기능을 수행할 경우, 상기 제3 발광층(EML)(431)은 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질 및 청색(B) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 도 4에 따르면 전자 수송 특성을 구비하는 인광 호스트 물질을 포함하는 제4 발광층(EML)(433)이 상기 제3 전자 수송층(ETL)(440)에 가깝게 위치하고 정공 수송 특성을 구비하는 형광 호스트 물질을 포함하는 제3 발광층(EML)(431)이 상기 제3 정공 수송층(HTL)(420)에 가깝게 위치하기 때문에 소자의 구동 전압이 낮아지고 수명이 연장되고 발광 효율도 향상될 수 있다.
또한, 상기 제4 발광층(EML)(433) 상에 형성되는 제3 전자 수송층(ETL)(440)은 그 위에 형성되는 전자 주입층(EIL)(450)으로 정공이 이동하지 못하도록 정공 블록킹층(HBL; Hole Blocking layer)의 기능을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 전자 수송 특성을 기본적으로 구비함과 더불어 상기 정공 블록킹층의 기능을 추가로 갖도록 하기 위해서, 상기 제3 전자 수송층(ETL)(440)은 그 Homo 레벨이 -5.8eV 이하이고, 상기 제3 전자 수송층(ETL)(440)의 Lomo 레벨과 상기 제4 발광층(EML)(433)을 구성하는 제1 호스트 물질의 Lomo 레벨 사이의 갭(Gap)이 0.2eV이하인 것이 바람직하다.
도 4의 구조에 의할 때, 상기 제1 스택(200), 제2 스택(300), 제3 스택(400), 및 전하 생성층(610, 620)의 총 두께는 200nm 내지 500nm의 범위로 설정하는 것이 두께 증가를 방지하면서 캐버티(Cavity) 특성을 최적화하는데 바람직할 수 있다. 특히, 상기 제1 스택(200)을 구성하는 제1 발광층(EML)(230)과 상기 제3 스택(400)을 구성하는 제3 발광층(EML)(431) 사이의 거리는 900 내지 1000Å의 범위 내인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 제1 발광층(EML)(230), 제2 발광층(EML)(330), 제3 발광층(EML)(431) 및 제4 발광층(433) 각각의 두께는 50 내지 250Å의 범위인 것이 바람직하고, 상기 제3 스택(400)을 구성하는 제3 전자 수송층(ETL)(440)은 500Å 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 제3 발광층(EML)(431)의 청색(B) 도펀트의 삼중항 에너지(Triplet energy)는 상기 제4 발광층(EML)(433)의 적색(R) 도펀트의 삼중항 에너지(Triplet energy)와 같거나 그보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 발광층(EML)(230), 제2 발광층(EML)(330), 제3 발광층(EML)(431) 및 제4 발광층(433) 각각은 그 Lumo 레벨이 -2.2eV 내지 -3.0eV범위이고, 그 Homo 레벨이 -5.5eV 내지 -6.2eV범위일 수 있다.
아래 표 1은 전술한 도 3에 따른 실시예 및 도 4에 따른 실시예를 바탕으로 실험한 구동전압(Voled), 적색(R) 발광 효율(cd/A), 녹색(G) 발광 효율(cd/A), 청색(B) 발광 효율(cd/A), 백색(W) 발광 효율(cd/A), 패널 효율(cd/A), 및 시야각 변동 값을 보여주는 표이다.
Voled R
(cd/A)		 G
(cd/A)		 B
(cd/A)		 W
(cd/A)		 패널 효율 (cd/A) 시야각
변동값
도 3 13.5 16.2 42.2 2.3 100.6 21.1 0.01
도 4 12.7 9.3 41.4 2.9 90.2 29.3 0.001
위의 표 1에서 알 수 있듯이, 도 3에 따른 실시예에 비하여 도 4에 따른 실시예가 구동 전압이 낮고 패널 효율이 향상되고 시야각 특성이 개선됨을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 2개의 스택을 포함한 유기 발광 소자에 관한 것이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극(100), 제1 스택(stack)(700), 제2 스택(800), 전하 생성층(900), 및 제2 전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 전극(100)은 양극(anode)으로 기능하고, 상기 제2 전극(500)은 음극(cathode)으로 기능할 수 있다. 상기 제1 전극(100)과 제2 전극(500)의 구성 물질은 전술한 도 3 및 도 4와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 스택(700)은 상기 제1 전극(100) 상에 형성되어 제1 색상의 광, 특히 단파장인 청색(B) 광을 발광한다. 상기 청색(B) 광은 피크(peak) 파장 범위가 445nm 내지 475nm 범위가 될 수 있다.
상기 제1 스택(700)은 전술한 도 3 및 도 4와 마찬가지로 상기 제1 전극(100) 상에 차례로 형성된 정공 주입층(HIL)(710), 제1 정공 수송층(HTL)(720), 제1 발광층(EML)(730), 및 제1 전자 수송층(ETL)(740)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 각각의 층의 구체적인 구성은 전술한 도 3 및 도 4와 동일하다.
상기 제2 스택(800)은 상기 제1 스택(700) 상에 형성되어 제2 색상의 광, 특히 상기 제1 색상의 광보다 장파장인 황녹색(YG) 내지 적색(R)의 광과 단파장인 청색(B) 광이 혼합된 광을 발광한다. 상기 황녹색(YG) 내지 적색(R)의 광은 피크(peak) 파장 범위가 552nm 내지 625nm 범위가 될 수 있고, 상기 청색(B)의 광은 피크(peak) 파장 범위가 445nm 내지 475nm 범위가 될 수 있다.
상기 제2 스택(800)은 상기 제1 스택(700) 상에, 보다 구체적으로는 전하 생성층(900) 상에 차례로 형성된 제2 정공 수송층(HTL)(820), 제2 발광층(EML)(831), 제3 발광층(EML)(833), 제2 전자 수송층(ETL)(840), 및 전자 주입층(EIL)(850)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(820)은 전술한 도 3 및 도 4의 제3 정공 수송층(HTL)(420)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 발광층(EML)(831)은 황녹색(YG) 내지 적색(R)의 광은 발광하는 층으로서 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질에 황녹색(YG) 내지 적색(R)의 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다.
상기 제3 발광층(EML)(833)은 청색(B) 광을 발광하는 층으로서 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 청색(B) 도펀트가 도핑되어 구성될 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(840)은 전술한 도 3 및 도 4의 제3 전자 수송층(ETL)(440)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 전자 주입층(EIL)(850)은 전술한 도 3 및 도 4와 동일하게 LIF 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 전하 생성층(CGL)(900)은 상기 제1 스택(700)과 제2 스택(800) 사이에 형성되어 상기 제1 스택(700)과 제2 스택(800) 사이에서 전하를 균형되게 조절한다. 상기 전하 생성층(CGL)(900)은 상기 제1 스택(700)에 인접하게 위치하는 N타입 전하 생성층(902) 및 상기 제2 스택(800)에 인접하게 위치하는 P타입 전하 생성층(904)으로 이루어질 수 있다.
이상 설명한 도 5에 따른 유기 발광 소자는 청색(B) 광을 발광하는 제1 스택(700), 및 황녹색(YG) 내지 적색(R)과 청색(B)이 혼합된 광을 발광하는 제2 스택(800)을 포함함으로써, 상대적으로 효율이 낮은 청색(B) 광이 2개의 스택에서 발광할 수 있어 전체적으로 발광 효율이 향상되며, 또한, 청색(B) 광만을 각각 발광하는 2개의 스택을 구성하지 않고 청색(B) 광만을 발광하는 1개의 제1 스택(700)과 청색(B) 및 황녹색(YG) 내지 적색(R)의 광을 함께 발광하는 1개의 제2 스택(800)을 조합함으로써 전체 스택의 수를 증가시키지 않아 구동 전압이 증가되지 않으면서 발광 효율이 향상된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도로서, 이는 제2 스택(800)의 구성이 변경된 것을 제외하고 전술한 도 5에 따른 유기 발광 소자와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6에 따른 본 발명의 또 다른 실시예는 제2 발광층(EML)(831)과 제3 발광층(EML)(833)의 특성이 변경된 점에서 전술한 도 5에 따른 실시예와 상이하다.
즉, 전술한 도 5에 따르면, 제2 정공 수송층(HTL)(820) 상에 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광하는 제2 발광층(EML)(831)과 청색(B) 광을 발광하는 제3 발광층(EML)(833)이 순서대로 적층됨으로써 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제2 발광층(EML)(831)은 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광하고 제1 전극(100)에 상대적으로 멀게 위치하는 제3 발광층(EML)(833)은 청색(B) 광을 발광하게 된다.
그에 반하여, 도 6에 따르면, 제2 정공 수송층(HTL)(820) 상에 청색(B) 광을 발광하는 제2 발광층(EML)(831) 및 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광하는 제3 발광층(EML)(833)이 순서대로 적층됨으로써 제1 전극(100)에 상대적으로 가깝게 위치하는 제2 발광층(EML)(831)은 청색(B) 광을 발광하고 제1 전극(100)에 상대적으로 멀게 위치하는 제3 발광층(EML)(833)은 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광하게 된다.
상기 제3 발광층(EML)(833)을 중심으로 하여 정공(Hole)은 상기 제2 전자 수송층(ETL)(840) 방향으로 이동하게 되고 전자(Electron)는 상기 제2 발광층(EML)(831) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 제3 발광층(EML)(833)은 발광 특성 이외에 정공 수송 특성 및 전자 수송 특성을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 도 6과 같이 상기 제3 발광층(EML)(833)이 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광하도록 구성할 경우, 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광시키기 위한 인광 호스트 물질은 전자 수송 특성을 구비할 수 있고, 따라서 상기 제3 발광층(EML)(833)에 정공 수송 특성만을 보완할 수 있다. 즉, 상기 제3 발광층(EML)(833)은 황녹색(YG) 내지 적색(R) 발광을 위한 특성 및 전자 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질, 정공 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 및 황녹색(YG) 내지 적색(R) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 황녹색(YG) 내지 적색(R) 발광을 위한 특성 및 전자 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질과 정공 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 사이의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하이고, Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 발광층(EML)(831)을 중심으로 하여 정공(Hole)은 상기 제3 발광층(EML)(833) 방향으로 이동하게 되고 전자(Electron)는 상기 제2 정공 수송층(HTL)(820) 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 제2 발광층(EML)(831)도 발광 특성 이외에 정공 수송 특성 및 전자 수송 특성을 추가로 구비하고 있는 것이 바람직하다. 도 6과 같이 상기 제2 발광층(EML)(831)이 청색(B) 광을 발광하도록 구성할 경우, 청색(B) 광을 발광시키기 위한 형광 호스트 물질은 정공 수송 특성을 구비할 수 있고, 따라서 상기 제2 발광층(EML)(831)에 전자 수송 특성만을 보완할 수 있다. 즉, 상기 제2 발광층(EML)(831)은 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질, 전자 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질 및 청색(B) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질은 정공 수송 능력이 5.0 × 10-3 cm2/V·s이상이고 삼중항 에너지 갭(Triplet energy gap)이 2.3eV 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전자 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질은 -5.8eV 이하의 Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨(Level) 및 -2.7eV 이하의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨(Level)을 가지는 것이 바람직하다.
다만, 상기 제2 발광층(EML)(831)이 액시톤(Exciton) 이동을 차단하여 광효율을 향상시키기 위한 액시톤 블록킹층(EBL; Exciton Blocking Layer)의 기능을 갖도록 하여 구성할 수 있으며, 이 경우 상기 제2 발광층(EML)(831)에 전자 수송 특성을 보완할 필요는 없다. 따라서, 상기 제2 발광층(EML)(831)이 액시톤 블록킹층(EBL; Exciton Blocking Layer)의 기능을 수행할 경우, 상기 제2 발광층(EML)(831)은 청색(B) 발광을 위한 특성 및 정공 수송 특성을 구비하는 제1 호스트 물질 및 청색(B) 도펀트를 함께 증착한 단일층 구조로 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 도 6에 따르면 전자 수송 특성을 구비하는 인광 호스트 물질을 포함하는 제3 발광층(EML)(833)이 상기 제2 전자 수송층(ETL)(840)에 가깝게 위치하고 정공 수송 특성을 구비하는 형광 호스트 물질을 포함하는 제2 발광층(EML)(831)이 상기 제2 정공 수송층(HTL)(820)에 가깝게 위치하기 때문에 소자의 구동 전압이 낮아지고 수명이 연장되고 발광 효율도 향상될 수 있다.
또한, 상기 제3 발광층(EML)(833) 상에 형성되는 제2 전자 수송층(ETL)(840)은 그 위에 형성되는 전자 주입층(EIL)(850)으로 정공이 이동하지 못하도록 정공 블록킹층(HBL; Hole Blocking layer)의 기능을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 전자 수송 특성을 기본적으로 구비함과 더불어 상기 정공 블록킹층의 기능을 추가로 갖도록 하기 위해서, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(840)은 그 Homo 레벨이 -5.8eV 이하이고, 상기 제2 전자 수송층(ETL)(840)의 Lomo 레벨과 상기 제3 발광층(EML)(833)을 구성하는 제1 호스트 물질의 Lomo 레벨 사이의 갭(Gap)이 0.2eV이하인 것이 바람직하다.
상기 제2 발광층(EML)(831)의 청색(B) 도펀트의 삼중항 에너지(Triplet energy)는 상기 제3 발광층(EML)(833)의 황녹색(YG) 내지 적색(R) 도펀트의 삼중항 에너지(Triplet energy)와 같거나 그보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 발광층(EML)(730), 제2 발광층(EML)(831) 및 제3 발광층(833) 각각은 그 Lumo 레벨이 -2.2eV 내지 -3.0eV범위이고, 그 Homo 레벨이 -5.5eV 내지 -6.2eV범위일 수 있다.
아래 표 2는 전술한 도 5에 따른 실시예 및 도 6에 따른 실시예를 바탕으로 실험한 구동전압(Voled), 적색(R) 발광 효율(cd/A), 녹색(G) 발광 효율(cd/A), 청색(B) 발광 효율(cd/A), 백색(W) 발광 효율(cd/A), 패널 효율(cd/A), 및 시야각 변동 값을 보여주는 표이다.
Voled R
(cd/A)		 G
(cd/A)		 B
(cd/A)		 W
(cd/A)		 패널 효율 (cd/A) 시야각
변동값
도 5 8.1 7.9 32.8 2.3 75.9 28.5 0.014
도 6 8.0 8.4 30.2 2.8 71.9 29.3 0.001
위의 표 2에서 알 수 있듯이, 도 5에 따른 실시예에 비하여 도 6에 따른 실시예가 패널 효율이 향상되고 시야각 특성이 개선됨을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도로서, 이는 전술한 다양한 실시예에 따른 유기 발광 소자와 컬러 필터가 조합되어 구성된 풀컬러 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 기판(10) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 유기 발광 소자가 전기적으로 연결되어 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 기판(10), 게이트 전극(20), 게이트 절연막(25), 액티브층(30), 에치 스톱퍼(35), 소스 전극(40a), 드레인 전극(40b), 보호막(50), 컬러 필터(60), 평탄화층(70), 뱅크층(80), 및 유기 발광 소자를 포함하여 이루어진다.
상기 게이트 전극(20)은 상기 기판(10) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(25)은 상기 게이트 전극(20)을 포함한 기판 전면 상에 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(20)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 또는 구리(Cu) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있고, 상기 게이트 절연막(25)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 액티브층(30)은 상기 게이트 절연막(25) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 에치 스톱퍼(35)는 상기 액티브층(30) 상에 패턴 형성되어 상기 소스 전극(40a) 및 드레인 전극(40b)의 패터닝을 위한 에칭 공정시 상기 액티브층(30)의 채널영역이 에칭되는 것을 방지한다. 상기 액티브층(30)은 실리콘계 반도체, 또는 ITZO, IZO, ZnO, 또는 In-Ga-Zn-O(IGZO)와 같은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.
상기 소스 전극(40a) 및 드레인 전극(40b)은 서로 마주하면서 상기 에치 스톱퍼(30) 상에 패턴 형성되어 있다. 상기 소스 전극(40a) 및 드레인 전극(40b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 또는 구리(Cu) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 보호막(50)은 상기 소스 전극(40a) 및 드레인 전극(40b) 상에 형성되어 있고, 상기 컬러 필터(60)는 상기 보호막(50) 상에 패턴 형성되어 있다. 상기 보호막(50)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 컬러 필터(60)는 유기 발광 소자의 발광부(90)와 오버랩되도록 형성되어, 상기 발광부(90)에서 발광된 광이 상기 컬러 필터(60)를 경유하여 상기 기판(10) 방향으로 방출될 수 있다. 이와 같은 컬러 필터(60)는 화소 별로 구별되게 형성되는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터로 이루어질 수 있다.
상기 평탄화층(70)은 상기 컬러 필터(60) 상에 형성되어 있다. 이와 같은 평탄화층(70)은 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 뱅크층(80)은 상기 평탄화층(70) 상에 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 뱅크층(80)은 박막 트랜지스터(TFT)와 오버랩되도록 패턴 형성되어 있으며, 이와 같은 뱅크층(80)에 의해서 발광 영역이 정의된다. 상기 뱅크층(80)은 유기절연물질, 예를 들면 폴리이미드(polyimide), 포토아크릴(Photo acryl), 또는 벤조사이클로부텐(BCB)으로 이루어질 수 있다.
상기 유기 발광 소자는 제1 전극(100), 발광부(90) 및 제2 전극(500)으로 이루어진다. 전술한 도 3 내지 도 6에서 알 수 있듯이, 상기 제1 전극(100)은 양극으로 기능하고, 상기 제2 전극(500)은 음극으로 기능한다. 또한, 상기 제1 전극(100)과 제2 전극(500) 사이에 형성된 발광부(90)의 구성은 전술한 도 3 내지 도 6과 같이 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
이상은 본 발명에 따른 유기 발광 소자가 적용되는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 다양한 구조의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자가 반드시 디스플레이 장치에만 적용되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 다양한 장치, 예로서 조명 등에도 적용될 수 있다.
100: 제1 전극 200, 700: 제1 스택
300, 800: 제2 스택 400: 제3 스택
500: 제2 전극 610, 620, 900: 전하 생성층

Claims (10)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 형성되어 서로 상이한 색상의 광을 발광하는 복수 개의 스택을 포함하여 이루어지고,
    상기 복수 개의 스택은 청색 광을 발광하는 스택, 및 청색 광과 황녹색 내지 적색 광이 혼합된 광을 발광하는 스택을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 백색 광을 발광하는 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 청색 광을 발광하는 스택은 상기 양극에 가까운 위치에 배치되고, 상기 혼합된 광을 발광하는 스택은 상기 음극에 가까운 위치에 배치되며,
    상기 혼합된 광을 발광하는 스택은 청색 광을 발광하는 발광층 및 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층을 포함하여 이루어지고, 상기 청색 광을 발광하는 발광층은 상기 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층 보다 상기 양극에 가까운 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층은 황녹색(YG) 내지 적색(R) 광을 발광시키는 특성 및 전자 수송 특성을 구비한 인광의 제1 호스트 물질, 정공 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질, 및 황녹색(YG) 내지 적색(R) 도펀트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 호스트 물질과 상기 제2 호스트 물질 사이의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하이고, 상기 제1 호스트 물질과 상기 제2 호스트 물질 사이의 Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨 갭(Level Gap)은 0.3 eV이하인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 청색 광을 발광하는 발광층은 청색(B) 광을 발광시키는 특성 및 정공 수송 특성을 구비한 형광의 제1 호스트 물질, 전자 수송 특성을 구비한 제2 호스트 물질, 및 청색(B) 도펀트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 호스트 물질은 정공 수송 능력이 5.0 × 10-3 cm2/V·s이상이고 삼중항 에너지 갭(Triplet energy gap)이 2.3eV 이상이고, 상기 제2 호스트 물질은 -5.8eV 이하의 Homo(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨(Level) 및 -2.7eV 이하의 Lumo(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 레벨(Level)을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층 상에 전자 수송층 및 전자 주입층이 차례로 형성되어 있고,
    상기 전자 수송층은 상기 전자 주입층으로 정공이 이동하지 못하도록 정공 블록킹층(HBL; Hole Blocking layer)의 기능을 구비하며,
    상기 전자 수송층의 Homo 레벨은 -5.8eV 이하이고, 상기 전자 수송층의 Lomo 레벨과 상기 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층을 구성하는 호스트 물질의 Lomo 레벨 사이의 갭(Gap)은 0.2eV이하인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 청색 광을 발광하는 스택과 상기 혼합된 광을 발광하는 스택 사이에 전하 생성층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 청색 광을 발광하는 스택과 상기 혼합된 광을 발광하는 스택 사이에 녹색 또는 황록색 광을 발광하는 스택이 추가로 형성되어 있고,
    상기 청색 광을 발광하는 스택과 상기 녹색 또는 황록색 광을 발광하는 스택사이에는 제1 전하 생성층이 추가로 형성되어 있고, 상기 녹색 또는 황록색 광을 발광하는 스택과 상기 혼합된 광을 발광하는 스택 사이에는 제2 전하 생성층이 추가로 형성되어 있으며,
    상기 혼합된 광을 발광하는 스택을 구성하는 상기 황녹색 내지 적색 광을 발광하는 발광층은 적색 광을 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 청색 광을 발광하는 스택, 상기 제1 전하 생성층, 상기 녹색 또는 황록색 광을 발광하는 스택, 상기 제2 전하 생성층, 및 상기 혼합된 광을 발광하는 스택의 총 두께는 200nm 내지 500nm의 범위이고,
    상기 청색 광을 발광하는 스택을 구성하는 청색 발광층과 상기 혼합된 광을 발광하는 스택을 구성하는 청색 발광층 사이의 거리는 900 내지 1000Å의 범위인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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