KR20160060258A - 유기전계발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부, 상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부, 및 상기 제2 발광부 상에 위치하며, 제3 발광층 및 제4 발광층을 포함하는 제3 발광부를 포함하며, 상기 제3 발광층은 적색 발광층이며 상기 제4 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 호스트를 포함하며 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자에 관한 것이다.

다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)등 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이 중 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 유기전계발광소자는 플라스틱 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 구동이 가능하고 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 백색을 구현하는 유기전계발광소자는 조명뿐만 아니라 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트 또는 컬러필터를 채용한 풀컬러 표시 장치에 쓰이는 등 여러 용도로 이용되고 있는 소자이다.

백색 유기전계발광소자 개발에 있어서 고효율, 장수명은 물론이고, 색순도, 전류 및 전압의 변화에 따른 색안정성, 소자 제조의 용이성 등이 중요하기 때문에 각각의 방식에 따라 연구 개발이 진행 중에 있다. 백색 유기전계발광소자 구조에는 크게 단일층 발광 구조, 다층 발광 구조 등으로 나눌 수 있다. 이 중 장수명을 가지는 백색 유기전계발광소자를 위해 형광 청색 발광층과 인광 노란색 발광층을 적층(tandem)하는 다층 발광 구조가 주로 채택되고 있다.

구체적으로, 청색(Blue) 형광 소자를 발광층으로 이용하는 제1 발광부와, 노란색 인광 소자를 발광층으로 이용하는 제2 발광부 구조가 적층된 형태의 인광 발광부 구조가 이용되고 있다. 이러한, 백색 유기전계발광소자는 청색 형광 소자로부터 발광되는 청색광과 노란색 인광 소자로부터 발광되는 노란색 광의 혼합 효과에 의해 백색광이 구현된다. 제1 발광부와 제2 발광부 사이에는 발광층에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시키고, 전하 분배를 원활하게 해주는 전하생성층(Charge generation layer)이 구비된다.

그러나, 전술한 다층 발광 구조의 소자는 각 발광부들의 구동 전압의 합보다 다층 발광 구조의 소자 전체의 구동 전압이 더 크거나, 단일층의 발광 소자 대비 소자의 효율 저하가 나타난다.

본 발명은 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부, 상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부, 및 상기 제2 발광부 상에 위치하며, 제3 발광층 및 제4 발광층을 포함하는 제3 발광부를 포함하며, 상기 제3 발광층은 적색 발광층이며 상기 제4 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 호스트를 포함하며 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 발광층과 상기 제4 발광층은 서로 인접하며, 상기 제3 발광층은 상기 제4 발광층보다 상기 양극에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 안트라센 유도체는 하기 화학식 1 내지 3 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 1에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이고, 상기 화학식 2 및 3에서, R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이다.

상기 안트라센 유도체는 하기 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부, 및 상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층과 제3 발광층을 포함하는 제2 발광부를 포함하며, 상기 제2 발광층은 적색 발광층이며 상기 제3 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 호스트를 포함하며, 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층은 서로 인접하며, 상기 제2 발광층은 상기 제3 발광층보다 상기 양극에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 안트라센 유도체는 하기 화학식 1 내지 3 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 1에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이고, 상기 화학식 2 및 3 에서, R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이다.

상기 안트라센 유도체는 하기 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 발광부에 포함된 청색 발광층과 인접한 적색 발광층에 안트라센 유도체를 구성함으로써, 적색 발광층으로부터 청색 발광층으로 정공의 전달을 용이하게 한다. 안트라센 유도체는 안트라센의 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 정공의 전달을 원활하게 한다. 따라서, 적색 발광층과 청색 발광층이 동시에 발광할 수 있으므로, 적색 발광층과 청색 발광층의 효율이 증가될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 안트라센 유도체를 적색 발광층의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 청색 발광층의 효율이 향상되므로, 소자의 효율 및 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따라 제조된 소자의 파장에 따른 광의 세기를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따라 제조된 소자의 전압에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따라 제조된 소자의 휘도에 따른 효율을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따라 제조된 소자의 시간에 따른 휘도 감소율을 나타낸 그래프.

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 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(100)는 양극(110)과 음극(220) 사이에 위치하는 발광부들(ST1, ST2) 및 발광부들(ST1, ST2) 사이에 위치하는 전하생성층(160)을 포함한다. 양극(110)은 정공을 주입하는 전극으로 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 양극(110)이 반사 전극일 경우에 양극(110)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 발광부(ST1)는 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 적색 발광층(140), 청색 발광층(145), 제1 전자수송층(150)을 포함한다.

제1 정공주입층(120)은 양극(110)으로부터 적색 발광층(140)으로 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. 상기 제1 정공주입층(120)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 제1 정공주입층(120)의 두께가 1nm 이상이면 정공 주입 특성을 향상시킬 수 있고, 150nm 이하이면 제1 정공주입층(120)의 두께의 증가를 방지하여 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다. 상기 제1 정공주입층(120)은 소자의 구조나 특성에 따라 유기전계발광소자의 구성에 포함되지 않을 수도 있다.

상기 제1 정공수송층(130)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. 상기 제1 정공수송층(130)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 제1 정공수송층(130)의 두께가 1nm 이상이면 정공 수송 특성을 향상시킬 수 있고, 150nm 이하이면 제1 정공수송층(130)의 두께의 증가를 방지하여 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다.

적색 발광층(140)은 호스트와 도펀트를 포함하며, 호스트는 도펀트로 에너지를 전이시키는 역할을 한다. 양극(110)으로부터 주입되는 정공은 일부가 적색 발광층(140)에서 전자와 만나 여기되고, 일부는 적색 발광층(140)을 통해 청색 발광층(145)으로 주입된다. 그리고, 적색 발광층(140)과 청색 발광층(145)을 구성할 경우, 적색 효율만 증가되어 청색 효율이 낮게 나오는 문제점이 있었다. 이는 적색 발광층에 포함된 호스트가 정공 전달 특성이 부족하여 청색 발광층으로 정공을 전달하지 못하므로, 청색 발광층의 발광 효율이 떨어지기 때문이다. 따라서, 적색 발광층(140)은 청색 발광층(145)으로 정공의 전달이 용이해야 적색 발광층과 청색 발광층이 모두 발광에 기여할 수 있다. 이에 본 발명자들은 적색 발광층(140)의 정공의 전달 특성을 향상시키기 위해, 호스트에 안트라센(anthracene) 유도체를 도입하였다. 안트라센 유도체는 안트라센의 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 발광층으로의 정공의 전달을 원활하게 한다. 본 발명은 정공의 전달을 원활하게 하는 안트라센 유도체를 적색 발광층(140)의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층(145)으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층(145)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 적색 발광층(140)의 호스트는 하기 화학식 1 내지 3 중 선택된 어느 하나로 이루어진다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 화학식 1에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이고, 상기 화학식 2 및 3 에서, R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이다.

상기 안트라센 유도체는 하기 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나이다.

청색 발광층(145)은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Dark Blue) 발광층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함한다. 청색 발광층(145)은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F₂ppy)₂Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 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.

상기 제1 전자수송층(150)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, 유기전계발광소자의 수명이나 효율에 영향을 미치게 된다. 제1 전자수송층(150)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 전자수송층(150)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 제1 전자수송층(150)의 두께가 1nm 이상이면 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 150nm 이하이면 제1 전자수송층(150)의 두께의 증가를 방지하여 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다.

제1 발광부(ST1) 상에 전하생성층(Charge Generation Layer ; CGL)(160)이 위치한다. 상기 제1 발광부(ST1)와 상기 제2 발광부(ST2)는 상기 전하생성층(160)에 의해 연결된 구조로 이루어져 있다. 상기 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. 이때, 상기 PN접합 전하생성층(160)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 즉, N형 전하생성층(160N)은 양극에 인접한 적색 발광층(140) 및 청색 발광층(145)에 전자를 공급하고, 상기 P형 전하생성층(160P)은 제2 발광부(ST2)의 발광층에 정공을 공급함으로써, 다수의 발광층을 구비하는 유기전계발광소자의 발광 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 구동 전압도 낮출 수 있다.

N형 전하생성층(160N)은 금속 또는 N형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 N형이 도핑된 유기물질에 사용되는 N형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 N형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 자세하게는 상기 N형 도펀트는 Li, Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 도펀트의 비율은 호스트 전체 100% 대비 1 내지 8%로 혼합된다. 여기서, 도펀트의 일함수(work function)는 2.5eV 이상인 것이 바람직하다. 상기 호스트 물질은 질소 원자를 포함하는 헤테로고리를 갖는 탄소수가 20개 이상 60개 이하인 유기물일 수 있고, 예를 들어, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 트리아진, 하이드록시퀴놀린 유도체 및 벤즈아졸 유도체 및 실롤 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.

한편, P형 전하생성층(160P)은 금속 또는 P형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 P형이 도핑된 유기물질에 사용되는 P형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 P형 도펀트는 2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 요오드, FeCl₃, FeF₃ 및 SbCl₅으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.

한편, 상기 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 발광부(ST2)가 위치한다. 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180) 및 제2 전자수송층(200)은 전술한 제1 발광부(ST1)의 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130) 및 제1 전자수송층(150)의 구성과 각각 동일하거나 다르게 이루어질 수 있다.

노란색 발광층(190)은 옐로그린(Yellow-Green)을 발광하는 발광층 또는 레드(Red)를 발광하는 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린(Green)을 발광하는 발광층의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 여기서 노란색 발광층(190)은 옐로그린(Yellow-Green) 발광층 또는 레드(Red)를 발광하는 발광층 또는 레드(Red) 발광층과 그린(Green)을 발광하는 발광층의 다층 구조를 포함한다. 본 실시예에서는 옐로그린을 발광하는 노란색 발광층의 단층 구조를 예로 설명한다. 노란색 발광층(190)은 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 적어도 하나의 호스트에 옐로그린을 발광하는 인광 옐로그린 도펀트로 이루어질 수 있다.

상기 전자주입층(210)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq₃(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 반면, 전자주입층(210)은 금속화합물로 이루어질 수 있으며, 금속화합물은 예를 들어 LiQ, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF₂, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂ 및 RaF₂로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 전자주입층(210)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 상기 전자주입층(210)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면 전자주입층(210)의 두께의 증가를 방지하여 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다. 따라서, 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 발광부(ST2)를 구성한다. 상기 전자주입층(210)은 소자의 구성에 따라 생략할 수도 있다.

제2 발광부(ST2) 상에는 음극(220)이 위치한다. 상기 음극(220)은 전자 주입 전극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 음극(220)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 발광부에 포함되어 청색 발광층과 인접한 적색 발광층에 안트라센 유도체를 사용함으로써, 적색 발광층으로부터 청색 발광층으로 정공의 전달을 용이하게 한다. 안트라센 유도체는 안트라센의 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 정공의 전달을 원활하게 한다. 본 발명은 안트라센 유도체를 적색 발광층의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 발광층으로의 정공의 전달이 원활해져 청색 발광층의 효율이 향상되고, 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(100)는 양극(110)과 음극(220) 사이에 위치하는 복수의 발광부들(ST1, ST2, ST3) 및 복수의 발광부들(ST1, ST2, ST3) 사이에 위치하는 제1 전하생성층(160)과 제2 전하생성층(230)을 포함한다. 본 실시예에서는 양극(110)과 음극(220) 사이에 3개의 발광부들이 위치하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 양극(110)과 음극(220) 사이에 4개 또는 그 이상의 발광부들을 포함할 수도 있다.

보다 자세하게, 제1 발광부(ST1)는 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 제1 발광층(140)을 포함한다. 제1 발광층(140)은 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 발광할 수 있으며, 본 실시예에서는 청색(blue)을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 상기 제1 발광부(ST1)는 양극(110)과 제1 발광층(140) 사이에 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130)을 더 포함한다. 그리고, 제1 발광부(ST1)는 제1 발광층(140) 상에 제1 전자수송층(150)을 더 포함한다. 따라서, 양극(110) 상에 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 제1 발광층(140) 및 제1 전자수송층(150)을 포함하는 제1 발광부(ST1)를 구성한다. 상기 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130)은 소자의 구조나 특성에 따라 제1 발광부(ST1)의 구성에 포함되지 않을 수도 있다.

상기 제1 발광부(ST1) 상에 제1 전하생성층(160)이 위치한다. 제1 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층으로, 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다.

한편, 상기 제1 전하생성층(160) 상에 제2 발광층(190)을 포함하는 제2 발광부(ST2)가 위치한다. 제2 발광층(190)은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서는 노란색(yellow)을 발광하는 노란색 발광층일 수 있다. 노란색 발광층은 옐로그린(yellow-green)을 발광하는 발광층 또는 녹색(Green)을 발광하는 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린(green)을 발광하는 발광층의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 상기 제2 발광부(ST2)는 제1 전하생성층(160)과 상기 제2 발광층(190) 사이에 제2 정공주입층(170) 및 제2 정공수송층(180)을 더 포함하고, 제2 발광층(190) 상에 제2 전자수송층(200)을 더 포함한다. 제2 전자수송층(200)은 제1 전자수송층(150)과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다. 따라서, 제1 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 제2 발광층(190) 및 제2 전자수송층(200)을 포함하는 제2 발광부(ST2)를 구성한다.

상기 제2 발광부(ST2) 상에 제2 전하생성층(230)이 위치한다. 제2 전하생성층(230)은 N형 전하생성층(230N)과 P형 전하생성층(230P)이 접합된 PN접합 전하생성층으로, 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 여기서, N형 전하생성층(230N)은 제1 전하생성층(160)의 N형 전하생성층(160N)과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다. 또한, 상기 P형 전하생성층(230P)도 전술한 제1 전하생성층(160)의 P형 전하생성층(160P)과 동일하게 구성된다.

상기 제2 전하생성층(230) 상에 제3 발광층(250)과 제4 발광층(255)을 포함하는 제3 발광부(ST3)가 위치한다. 제3 발광층(250)은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서는 적색(red)을 발광하는 적색 발광층일 수 있다. 적색 발광층의 정공의 전달 특성을 향상시키기 위해, 호스트에 안트라센 유도체를 포함한다. 안트라센 유도체는 안트라센의 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 발광층으로의 정공의 전달을 원활하게 한다. 본 발명은 정공의 전달을 원활하게 하는 안트라센 유도체를 적색 발광층의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

제4 발광층(255)은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서는 청색(blue)을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 청색 발광층은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Dark Blue) 발광층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함한다. 상기 제3 발광부(ST3)는 제2 전하생성층(230)과 상기 제3 발광층(250) 사이에 제3 정공수송층(240)을 더 포함하고, 제3 발광층(250) 상에 제3 전자수송층(260)과 전자주입층(210)을 더 포함한다. 따라서, 제2 전하생성층(230) 상에 제3 정공수송층(240), 제3 발광층(250), 제4 발광층(255), 제3 전자수송층(260) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제3 발광부(ST3)를 구성한다. 제3 발광부(ST3) 상에는 음극(220)이 구비되어 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 구성한다. 상기 전자주입층(210)은 소자의 구성에 따라 생략할 수도 있다.

상기와 같이, 본 발명은 발광부에 포함되어 청색 발광층과 인접한 적색 발광층에 안트라센 유도체를 사용함으로써, 적색 발광층으로부터 청색 발광층으로 정공의 전달을 용이하게 한다. 안트라센 유도체는 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 발광층으로의 정공의 전달을 원활하게 한다. 본 발명은 안트라센 유도체를 적색 발광층의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 발광층으로의 정공의 전달이 원활해져 청색 발광층의 효율이 향상되고, 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 유기전계발광소자를 제작한 실시예를 개시한다. 하기 발광층의 재료 등이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

<비교예>

ITO 기판 상에 정공주입층, 정공수송층, 적색 발광층, 청색 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극을 형성하여 유기전계발광소자를 제조하였다. 여기서, 적색 발광층은 루브렌 유도체로 형성하였다.

<실시예>

전술한 비교예와 동일한 구성으로, 상기 적색 발광층은 하기 RH-03 화합물로 형성하였다.

상기 비교예 및 실시예에서 발광층의 재료 등이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.

전술한 비교예 및 실시예에 따라 제조된 소자의 구동전압, 효율 및 수명을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 소자의 파장에 따른 광의 세기를 측정하여 도 3에 나타내었고, 소자의 전압에 따른 전류밀도를 측정하여 도 4에 나타내었고, 휘도에 따른 효율을 측정하여 도 5에 나타내었고, 시간에 따른 휘도 감소율을 측정하여 도 6에 나타내었다. (수명은 비교예의 수명을 100%로 보고 그에 따른 실시예의 수명을 퍼센트로 표시하였고, 소자의 구동 전류는 10mA/㎠이다.)

	구동전압(V)	효율(cd/A)	수명(%)
비교예	3.8	8.6	100
실시예	3.8	9.1	110

도 3을 참조하면, 안트라센 유도체를 적색 발광층에 사용한 실시예는 루브렌 유도체를 적색 발광층에 사용한 비교예에 비해, 440nm 내지 450nm 파장대에서 나타나는 청색의 광의 세기가 증가하였고, 600nm 내지 650nm 파장대에서 나타나는 적색의 광의 세기가 감소하였다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체를 적색 발광층에 사용한 소자는 청색의 광의 세기가 증가함을 알 수 있다.

또한, 상기 표 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소자는 구동전압이 비교예와 동등 수준을 나타낸다. 또한, 표 1과 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소자는 효율이 비교예에 비해 0.5cd/A 증가하였다. 또한, 표 1과 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소자는 수명이 비교예에 비해 10% 증가함을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 발광부에 포함되어 청색 발광층과 인접한 적색 발광층에 안트라센 유도체를 사용함으로써, 적색 발광층으로부터 청색 발광층으로 정공의 전달을 용이하게 한다. 안트라센 유도체는 안트라센의 양쪽에 결합된 아민이 정공 특성을 가짐으로써, 발광층으로의 정공의 전달을 원활하게 한다. 따라서, 적색 발광층과 청색 발광층이 동시에 발광할 수 있으므로, 적색 발광층과 청색 발광층의 효율이 증가될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 안트라센 유도체를 적색 발광층의 호스트로 사용함으로써, 인접한 청색 발광층으로 정공의 전달을 원활하게 하여 청색 발광층의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 청색 발광층의 효율이 향상되므로, 소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 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.

100 : 유기전계발광소자 110 : 양극
120 : 제1 정공주입층 130 : 제1 정공수송층
140 : 적색 발광층 145 : 청색 발광층
150 : 제1 전자수송층 160 : 전하생성층
160N : N형 전하생성층 160P : P형 전하생성층
170 : 제2 정공주입층 180 : 제2 정공수송층
190 : 노란색 발광층 200 : 제2 전자수송층
210 : 전자주입층 220 : 음극

Claims (8)

1. 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부;
   상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부; 및
   상기 제2 발광부 상에 위치하며, 제3 발광층 및 제4 발광층을 포함하는 제3 발광부;를 포함하며,
   상기 제3 발광층은 적색 발광층이며 상기 제4 발광층은 청색 발광층이고,
   상기 제3 발광층은 호스트를 포함하며 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제3 발광층과 상기 제4 발광층은 서로 인접하며, 상기 제3 발광층은 상기 제4 발광층보다 상기 양극에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 안트라센 유도체는 하기 화학식 1 내지 3 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   [화학식 1]
   

   

   
   [화학식 2]
   

   

   
   [화학식 3]
   

   

   
   상기 화학식 1에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이고,
   상기 화학식 2 및 3에서, R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이다.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 안트라센 유도체는 하기 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   
5. 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부; 및
   상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층과 제3 발광층을 포함하는 제2 발광부;를 포함하며,
   상기 제2 발광층은 적색 발광층이며 상기 제3 발광층은 청색 발광층이고,
   상기 제2 발광층은 호스트를 포함하며, 상기 호스트는 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층은 서로 인접하며, 상기 제2 발광층은 상기 제3 발광층보다 상기 양극에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   
7. 제5 항에 있어서,
   상기 안트라센 유도체는 하기 화학식 1 내지 3 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   [화학식 1]
   

   

   
   [화학식 2]
   

   

   
   [화학식 3]
   

   

   
   상기 화학식 1에서, R₁ 내지 R₄는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이고,
   상기 화학식 2 및 3에서, R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 40의 치환 또는 치환되지 않은 방향족 그룹이다.
   
8. 제5 항에 있어서,
   상기 안트라센 유도체는 하기 표시되는 화합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

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