KR20160066266A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

유기 발광 소자가 제공된다. 유기 발광 소자는 제 1 전극, 제1 전극 상에 배치된 제1 유기 발광층, 상기 제1 유기 발광층 상에 배치되고 복수의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체, 상기 연결 적층체 상에 배치된 제2 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 연결 적층체는 제1 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층 및 제2 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제2 중간 연결층을 포함하고, 상기 제1 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높고, 상기 제2 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높은 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 소자의 수명이 향상되고, 발광 효율이 우수하다.

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기 발광 소자에 있어 발광 효율이 우수하고, 수명을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(OLED)는 자체 발광형 표시 장치로서, 전자(electron) 주입을 위한 전극(cathode)과 정공(hole) 주입을 위한 전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 유기 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치이다.
유기 발광 표시 장치는 빛이 방출되는 방향에 따라서 상부 발광(Top Emission) 방식, 하부 발광(Bottom Emission) 방식 및 양면 발광(Dual Emission)방식 등이 있고, 구동 방식에 따라서는 수동 매트릭스형(Passive Matrix)과 능동 매트릭스형(Active Matrix) 등으로 나누어진다.
유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD)와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저 전압 구동에 의해 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암비(contrast ratio: CR)도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.
구체적으로, 유기 발광 소자는 양극(anode), 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL), 유기 발광층(Emitting Layer;EML), 전자 수송층(Electron Transport Layer;ETL), 전자 주입층(Electron Injection Layer;EIL) 및 음극(cathode)을 포함한다.
이와 같이, 유기 발광 표시 장치에 이용되는 유기 발광 소자는 단일 유기 발광층으로 이루어질 수도 있지만, 발광 능력을 향상시키기 위하여 다수의 유기 발광층을 가지는 구조의 유기 발광 소자가 개발되고 있다.
이러한 다수의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자는 양극과 음극 사이에 순차적으로 적층된 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층을 포함하고, 상기 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층 사이에 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층이 적층된 중간 연결층(inter connecting layer;ICL)을 포함한다. 상기 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층은 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층에 주입되는 전하의 균형을 조절한다.
구체적으로, n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 사이에서 전하가 생성되어 n형 전하 생성층과 인접하는 제1 유기 발광층으로 전자가 이동하여, 양극(anode)으로부터 주입되는 정공과 결합하여 엑시톤을 형성하고, p형 전하 생성층과 인접하는 제2 유기 발광층으로 정공이 이동하여, 음극(cathode)으로부터 주입되는 전자와 결합하여 엑시톤을 형성함으로써, 제1 유기 발광층과 제2 유기 발광층에서 동시에 발광할 수 있다.
도 1은 예시적으로 종래의 중간 연결층을 포함하는 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다. 도 1에서는 종래의 유기 발광 소자에 포함된, 정공 수송층(HTL), 제1 유기 발광층(EML1), 중간 연결층(ICL), 제2 유기 발광층(EML2) 및 전자 수송층(ETL)의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbitals) 레벨 및 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbitals) 레벨을 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같은 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 종래의 다수의 유기 발광층을 갖는 유기 발광 소자에서는 발광 효율이 감소하고, 수명이 저하되는 문제가 있었다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 중간 연결층(ICL)의 LUMO레벨이 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)에 비해 낮을 경우, 정공과 전자가 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)이 아닌 기타 다른 층에서 결합하여 엑시톤이 형성되는 현상이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)에서 결합한 엑시톤의 경우에도, 중간층(ICL)의 계면에 존재할 확률이 크기 때문에, 엑시톤이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때, 유기 발광층이 아닌 다른 층에 에너지를 전달하게 되는 문제가 발생한다.
이러한 경우, 엑시톤이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어짐에도 불구하고, 원하는 색을 발광하지 못하게 되어 발광 효율이 감소된다. 이로 인하여, 유기 발광 소자 내에 인가 전류가 증가하게 되어, 유기 발광 소자 내부에 전기적 열적 스트레스가 증가하게 되면서 소비 전력이 증가하게 된다. 최종적으로, 증가된 소비 전력은 유기 발광 소자의 수명을 감소시키는 문제점을 발생시킨다.
[관련기술문헌]
1. 유기 발광 표시 장치 (특허출원번호 제10-2011-0146325호)
본 발명의 발명자들은 상술한 바와 같이, 다수의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자의 경우, 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 중간 연결층의 LUMO 레벨의 위치에 따라, 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명이 감소될 수 있다는 점을 파악하였다. 이에, 본 발명의 발명자들은 다층의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 향상시켜 우수한 신뢰성을 가질 수 있도록, 새로운 LUMO 레벨을 갖는 중간 연결층 및 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 발명하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전자 및 정공의 재결합이 적절한 위치에서 일어나지 않아 발생하는 발광 효율 감소를 최소화할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 유기 발광 소자 내부에 인가 되는 전류가 증가하여 발생하는 수명 저하를 최소화할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 전극, 제1 전극 상에 배치된 제1 유기 발광층, 상기 제1 유기 발광층 상에 배치되고 복수의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체, 상기 연결 적층체 상에 배치된 제2 유기 발광층, 및 상기 제2 유기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 연결 적층체는 제1 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층 및 제2 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제2 중간 연결층을 포함하고, 상기 제1 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높고, 상기 제2 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 중간 연결층의 LUMO 레벨과 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨의 차이 및 제2 중간 연결층의 LUMO 레벨과 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨의 차이는 각각 0.1eV 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 중간 연결층은 n형 전하 생성층이고, 제2 중간 연결층은 p형 전하 생성층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 중간 연결층은 페난스롤린계(phenanthroline) 유도체, 안트라센계 유도체, 나프탈렌계 유도체 및 바이페닐계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 중간 연결층과 제2 중간 연결층 사이에 배치된 제3 중간 연결층 및 제4 중간 연결층을 포함하고, 제4 중간 연결층은 제3 중간 연결층 상에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 제3 중간 연결층은 n형 전하 생성층이고, 제4 중간 연결층은 p형 전하 생성층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 제1 중간 연결층은 보조 전자 수송층이고, 제2 중간 연결층은 보조 정공 수송층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 제1 중간 연결층 및 제3 중간 연결층은 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 제2 중간 연결층 및 제4 중간 연결층은 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 중간 연결층 및 제4 중간 연결층을 이루는 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 중간 연결층의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨보다 낮은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨은 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층은 서로 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 다수의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 인접하는 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 LUMO 레벨이 높은 중간 연결층을 배치함으로써, 각각의 유기 발광층에서 정공과 전자를 재결합되도록 하여, 발광 효율이 감소하는 것을 억제할 수 있다.
또한 본 발명은 유기 발광 소자 내에 발생할 수 있는 전기적 열적 스트레스를 감소시켜 유기 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 1의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 2의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 2의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 유기 발광 소자애 대한 시간에 따른 휘도 저하를 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 기술분야에서 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 언급된 '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.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
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.
본 명세서에서 중간 연결층(inter connecting layer)은 다수의 유기 발광층 사이에 존재할 수 있는 모든 중간층을 포함하며, 다수의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자의 특성에 따라, 일반적으로 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 특정한 층의 LUMO 및 HOMO 레벨이라 함은, 상기 층을 구성하는 호스트(host) 물질의 LUMO 및 HOMO 레벨을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 유기 발광 소자는 제 1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 제1 유기 발광층, 상기 제1 유기 발광층 상에 배치되고 복수의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체, 상기 연결 적층체 상에 배치된 제2 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 연결 적층체는 제1 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층 및 제2 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제2 중간 연결층을 포함하는 구조로 이루어져 있다. 이때, 상기 복수의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체는 2개의 중간 연결층 또는 3개 이상의 중간 연결층을 적층하여 형성된다.
도 2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자(100, 200)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 유기 발광 소자(100, 200)는 각각 탑 에미션(top emission) 방식의 유기 발광 표시 장치 또는 바텀 에미션(bottom emission) 방식의 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다. 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치의 상면 방향으로 방출되는 방식을 의미하며, 바텀 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치의 하면 방향으로 방출되는 방식을 의미한다.
도 2a에 도시된 유기 발광 소자(100)는 2개의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자(100)는 제1 전극(110, anode)과 정공 주입층(120, hole injection layer: HIL), 정공 수송층(130, hole transporting layer: HTL), 제1 유기 발광층(140, emission layer: EML1), 제1 중간 연결층(151, inter connecting layer: ICL1), 제2 중간 연결층(152, inter connecting layer: ICL2), 제2 유기 발광층(160, emission layer: EML2), 전자 수송층(170, electron transporting layer: ETL), 제 2 전극(180, cathode) 및 캡핑층(190, capping layer: CPL)을 포함하여 구성된다.
제1 전극(110, anode)은 양극으로, 틴 옥사이드(Tin Oxide; TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질로 형성된다. 또한, 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)과 같은 반사 물질층을 함께 포함할 수 있다.
정공 주입층(120)은 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexanitrile) 및 CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenylbenzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
정공 수송층(130)은 정공 주입층(120) 상에 배치된다. 정공 수송층(130) 은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenylbenzidine), 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.
제1 유기 발광층(140)은 정공 수송층(130) 상에 배치된다. 제1 유기 발광층은 적색, 녹색, 또는 청색을 발광하는 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 유기 발광층(140)이 적색 발광을 하는 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 도펀트를 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제1 유기 발광층(140)이 녹색 발광을 하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 Ir complex와 같은 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제1 유기 발광층(140)이 청색 발광을 하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 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.
제1 유기 발광층(140) 상에 연결 적층체(150)가 배치된다. 중간 연결층(150)은 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160) 사이에서, 접촉하도록 배치되는 도전성 물질을 포함하는 중간층으로, 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)의 전하 균형을 조절하는 역할을 한다. 연결 적층체(150)는 다수의 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자의 특성에 따라, 일반적으로 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한다.
구체적으로, 도 2a에 따르면, 유기 발광 소자(100)는 연결 적층체(150)로 제1 중간 연결층(151) 및 제2 중간 연결층(152)을 포함한다. 이때, 제1 중간 연결층(151)은 제1 유기 발광층(140)과 인접하고, 제2 중간 연결층(152)은 제2 유기 발광층(160)과 인접한다.
이때, 제1 중간 연결층(151)은 n형 전하 생성층이고, 제2 중간 연결층(152)은 p형 전하 생성층인 것이 바람직하다. 즉, 제1 중간 연결층(151)은 제1 유기 발광층(140)으로 전자의 주입을 돕는 n형 전하 생성층의 역할을 하며, 제2 중간 연결층(152)은 제2 유기 발광층(160)으로 정공의 주입을 돕는 p형 전하 생성층의 역할을 한다.
보다 구체적으로, 전자 주입의 역할을 하는 n형 전하 생성층인 제1 중간 연결층(151)은 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물 또는 전자 주입 역할을 하는 유기물 또는 이들의 화합물로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 제1 중간 연결층(151)의 호스트 물질은 예를 들어서, 페난스롤린(phenanthroline) 유도체 및 안트라센(Anthracene) 유도체, 나프탈렌(naphthalene) 유도체 및 바이페닐(biphenyl) 유도체와 같은 n형(n-type) 유기 물질에 리튬(Li)과 같은 도펀트(dopant)가 도핑된 혼합층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 특히, 접촉하는 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨을 고려할 때, 높은 LUMO 레벨을 갖는 페난스롤린(phenanthroline) 유도체가 더욱 바람직하다.
상기 도펀트로는 도전성이 우수한 금속 및 일함수가 낮은 물질로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 이루어지는 단일 물질, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 혼합된 합금 물질 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함된 착화합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 바륨(Ba)과 같은 금속의 단일 물질 혹은 이들의 합금 물질로 이루어 질 수 있다.
제2 중간 연결층(152)은 제1 중간 연결층(151) 상에 배치된다. 정공 주입의 역할을 하는 p형 전하 생성층인 제2 중간 연결층(152)은 정공 수송층(130)의 물질로 사용되는 유기물로 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어서, HAT-CN (Hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile), F4-TCNQ (tetrafluoro- Tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 유기물 또는 V2O5, MoOx, WO3 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 중간 연결층(151) 및 제2 중간 연결층(152)의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 또는 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨보다 낮은 경우에는, 정공과 전자가 유기 발광층이 아닌 기타 다른 층에서 결합하여 엑시톤이 형성되는 현상이 발생한다. 엑시톤이 유기 발광층 이외의 층에서 형성되는 경우, 엑시톤이 유기 발광층에 에너지를 전달하기 어려워, 발광 효율이 크게 제한된다. 뿐만 아니라, 유기 발광층 내부에 형성된 엑시톤의 상당량이 연결 적층체(150)의 계면에 위치하게 되어, 유기 발광층에 접촉되어 있는 다른 층에 에너지를 전달할 수 있기 때문에, 발광 효율이 감소한다.
그러나, 도 3을 참조하면, 본 발명의 유기 발광 소자(100)에서는 제1 중간 연결층(151)의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 보다 높고, 상기 제2 중간 연결층(152)의 LUMO 레벨이은 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨 보다 높은 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 정공과 전자가 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)에서 재결합하여 엑시톤을 형성할 수 있고, 유기 발광층과 인접한 다른 층에 에너지를 전달하는 현상을 최소화 시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명과 같은 LUMO 레벨을 만족하는 경우, 제1 중간 연결층(151)으로부터 제1 유기 발광층(140)으로 주입되는 전자는 정공 수송층(130)으로부터 유입된 전공과 제1 유기 발광층(140)에서 대부분이 재결합하여, 엑시톤을 형성할 수 있다. 이때, 제1 중간 연결층(151) 이외의 층에서 생성되는 엑시톤이 급격히 줄어들고, 제1 중간 연결층(151)과 제1 유기 발광층(140)의 계면에 존재하는 엑시톤 또한 줄어든다.
또한, 제2 중간 연결층(152)으로부터 제2 유기 발광층(160)으로 주입되는 정공은 전자 수송층(170)으로부터 주입되는 전자와 제2 유기 발광층(160)에서 대부분이 재결합하여, 엑시톤을 형성할 수 있다. 특히 제2 전극에서 주입된 전자가 제2 유기 발광층(160)에서 정공과 결합하지 못하고, HOMO 레벨이 낮은 제2 중간 연결층(152)으로 유입되는 현상 또한 크게 줄어 들게 되어, 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명의 저하를 최소화할 수 있다.
이때, 제1 중간 연결층(151)의 LUMO 레벨과 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨의 차이 및 상기 제2 중간 연결층(152)의 LUMO 레벨과 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨의 차이는 각각 0.1eV 이상인 것이 바람직하고, 0.2eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 제1 중간 연결층(151)의 LUMO 레벨과 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨의 차이 및 상기 제2 중간 연결층(152)의 LUMO 레벨과 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨의 차이가 상기 범위를 만족하는 경우, 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160) 이외의 층에서 엑시톤이 형성되는 현상이 더욱 억제되며, 유기 발광 소자의 수명이 향상되기 때문이다.
본 발명의 유기 발광 소자(100)는 n형 전하 생성층인 제1 중간 연결층(151) 및 p형 전하 생성층인 제2 중간 연결층(152) 사이에 배치되는 확산 방지층을 더 포함할 수 있다.
유기 발광 소자(100)가 구동되는 경우, n형 전하 생성층인 제1 중간 연결층(151)에 포함되는 금속 도펀트가 압력 필드에 따라 구동력을 받게 되어 p형 전하 생성층인 제2 중간 연결층(152)으로 확산(Diffusion)될 수 있다. 금속 도펀트가 제2 중간 연결층(152)으로 확산되는 경우, 금속 도펀트가 제2 유기 발광층(160)의 계면으로 이동하여, 열화가 발생하여 구동 전압이 상승한다. 따라서, 확산 방지층을 이용하여 금속 도펀트가 확산되는 것을 방지함으로써, 유기 발광 소자(100)의 수명 감소 및 열화를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 유기 발광 소자(100)는 제1 중간 연결층(151) 및 제2 중간 연결층(152) 사이에 배치된 복수의 중간 연결층을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2b에 따르면, 유기 발광 소자(200)의 연결 적층체(250)는 제1 중간 연결층(251) 및 제2 중간 연결층(252) 사이에 배치된 제3 중간 연결층(253) 및 제4 중간 연결층(254)을 포함하고, 이때, 제4 중간 연결층(254)은 제3 중간 연결층(253) 상에 배치된다.
이때, 제3 중간 연결층(253)은 n형 전하 생성층이고, 제4 중간 연결층(254)은 p형 전하 생성층인 것이 바람직하다. 즉, 제3 중간 연결층(253)은 제1 유기 발광층(140)으로 전자의 주입을 돕는 n형 전하 생성층의 역할을 하며, 제4 중간 연결층(254)은 제2 유기 발광층(160)으로 정공의 주입을 돕는 p형 전하 생성층의 역할을 한다.
제1 중간 연결층(251)은 제1 유기 발광층(140)과 인접하고, 제2 중간 연결층(252)은 제2 유기 발광층(160)과 인접한다.
이때, 제1 중간 연결층(251)은 보조 전자 수송층이고, 제2 중간 연결층(252)은 보조 정공 수송층인 것이 바람직하다.
제1 중간 연결층(251)은 보조 전자 수송층으로, n형 전하 생성층인 제3 중간 연결층(253)으로부터 제1 유기 발광층(140)으로, 전자의 주입 및 수송의 역할을 할 수 있으며, 제3 중간 연결층(253)의 두께는 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
보조 전자 수송층으로써, 제1 중간 연결층(251)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylpheny)-1,3,4oxadiazole), TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제2 중간 연결층(252)은 보조 정공 수송층으로, p형 전하 생성층인 제4 중간 연결층(254)으로부터 제2 유기 발광층(160)으로 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenylbenzidine), 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.
한편, 전자 및 정공의 수송이 더욱 원활해 질 수 있도록 제1 중간 연결층(251) 및 제3 중간 연결층(253)은 동일한 호스트를 포함하고, 제2 중간 연결층(252) 및 제4 중간 연결층(254)은 동일한 호스트를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 제3 중간 연결층(253) 및 제4 중간 연결층(254)을 이루는 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 중간 연결층의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨보다 낮을 수 있다. 본 발명의 특징은 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층(251) 및 제2 중간 연결층(252)의 LUMO 레벨이 접촉된 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨 보다 높기만 하면 충분하며, 제1 중간 연결층(251) 및 제2 중간 연결층(252) 사이에 배치되는 제3 중간 연결층(253) 또는 제4 중간 연결층(254)의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨보다 낮아도 무관하다.
제2 중간 연결층(252)상에는 제2 유기 발광층(160)이 배치된다. 제2 유기 발광층(160)은 적색, 녹색, 또는 청색을 발광하는 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
각각의 색을 발광하는 발광 물질에 관한 내용은 제1 유기 발광층(140)에 설명한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨은 서로 동일한 것이 바람직하다. 제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨이 상이한 경우, 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)에서 발생하는 빛의 에너지 파장이 서로 상이하여, 파장 간 간섭이 발생하게 된다. 그 결과, 원하는 색이 표현되지 아니하여, 색 순도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
제1 유기 발광층(140)의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨을 동일하게 하기 위해서, 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)의 호스트 물질은 서로 동일한 것이 바람직하다.
전자 수송층(170)은 제2 유기 발광층(160) 상에 배치된다. 전자 수송층(170)은 전자의 수송 및 주입의 역할을 할 수 있으며, 전자 수송층(170)의 두께는 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
전자 수송층(170)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylpheny)-1,3,4oxadiazole), TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 전자 주입층(electron injection layer: EIL)을 별도로 전자 수송층(170) 상에 추가로 구성하는 것이 가능하다. 전자 주입층(EIL)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylpheny)-1,3,4oxadiazole), TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 전자 주입층(EIL)은 생략하는 것이 가능하다.
제2 전극(180)은 전자 수송층(170) 또는 전자 주입층 상에 배치된다. 제2 전극(180)은 음극으로, 일 함수가 낮은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등과 같은 불투명 도전성 물질 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 특히, 유기 발광 소자가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치에 적용되는 경우, 제2 전극(180)은 유기 발광층으로부터 방출된 빛이 투과될 수 있도록 반투과 특성을 가질 수 있으며, 제2 전극(180)은 마그네슘과 은의 합금(Mg:Ag)으로 이루어질 수 있다.
캡핑층(190)은 제2 전극(180) 상에 배치된다. 캡핑층(190)은 유기 발광 소자의 광 추출 효과를 증가시키기 위한 것으로, 이로써 한정되는 것은 아니나, 아크릴(Acryl) 계열의 레진 또는 에폭시(Epoxy) 계열의 레진(Resin)으로 구성될 수 있고, 정공 수송층(130) 물질, 전자 수송층(170) 물질, 그리고 제1 및 제2 유기 발광층(140, 160)의 호스트 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 캡핑층 (190)은 생략하는 것이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 효과에 대해서 알아보기 위해 제1 중간 연결층(ICL1), 제2 중간 연결층(ICL2), 제3 중간 연결층(ICL3) 및 제4 중간 연결층(ICL4)의 구성 및 LUMO 레벨을 달리한 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2의 유기 발광 소자들을 제조하였다.
실시예 1
ITO(70 Å)/Ag(100 Å)/ ITO(70 Å)로 이루어진 제1 전극 상에, HAT-CN으로 이루어진 정공 주입층(100Å)을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에 NPD로 이루어진 정공 수송층(300Å)을 형성하였다. 이후, 상기 정공 수송층 상에 호스트 물질로 안트라센 유도체 및 파이렌 유도체 5%가 도핑된 제1 유기 발광층(200 Å)을 형성하였다. 상기 제1 유기 발광층 상에 연결 적층체를 형성하였다. 이후, Alq3으로 이루어진 전자 수송층(300Å)을 형성한 후, Ag:Mg를 1:1의 비율로 포함하는 제2 전극(160Å)을 형성한 후, NPD로 이루어진 캡핑층(650 Å)을 형성하였다.
이때, 상기 연결 적층체는 페난스톨린 유도체로 이루어진 제1 중간 연결층(ICL1, 125Å) / 페난스톨린 유도체에 리튬(Li)을 2% 도핑하여 형성된 제3 중간 연결층(ICL3, 125Å) / NPD에 F4-TCNQ를 10% 도핑하여 형성된 제4 중간 연결층(ICL4, 100Å) / NPD로 이루어진 제2 중간 연결층(ICL2, 400Å)으로 이루어졌다.
실시예 2
연결 적층체로서, 페난스톨린 유도체로 이루어진 제1 중간 연결층(ICL1, 125Å) / 안트라센 유도체에 리튬(Li)을 2% 도핑하여 형성된 제3 중간 연결층(ICL3, 125Å) / NPD에 F4-TCNQ를 10% 도핑하여 형성된 제4 중간 연결층(ICL4, 100Å) / NPD로 이루어진 제2 중간 연결층(ICL2, 400Å)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1
ITO(70 Å)/Ag(100 Å)/ ITO(70 Å)로 이루어진 제1 전극 상에, HAT-CN으로 이루어진 정공 주입층(100Å)을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에 NPD로 이루어진 정공 수송층(1100Å)을 형성하였다. 이후, 상기 정공 수송층 상에 호스트 물질로 안트라센 유도체 및 파이렌 유도체 5%가 도핑된 유기 발광(200Å)층을 형성하였다. 상기 유기 발광층 상에 이후, Alq3으로 이루어진 전자 수송층(300 Å)을 형성한 후, Ag:Mg를 1:1의 비율로 포함하는 제2 전극(160Å)을 형성한 후, NPD로 이루어진 캡핑층(650Å)을 형성함으로써, 단일의 유기 발광층을 가지는 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 2
연결 적층체로서, 안트라센 유도체로 이루어진 제1 중간 연결층(ICL1, 125Å) / 안트라센 유도체에 리튬(Li)을 2% 도핑하여 형성된 제3 중간 연결층(ICL3, 125Å) / NPD에 F4-TCNQ를 10% 도핑하여 형성된 제4 중간 연결층(ICL4, 100Å) / NPD로 이루어진 제2 중간 연결층(ICL2, 400Å)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
한편, 도 4는 실시예 1의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 표시하였고, 도 5는 실시예 2의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 표시하였고, 도 6은 비교예 2의 유기 발광 소자에 대한 에너지 밴드 다이어그램을 표시하였다.
도 4를 참조하면, 실시예 1의 제1 중간 연결층(ICL1) 및 제2 중간 연결층(ICL2)의 LUMO 레벨은 각각 2.68 및 2.5이므로, 접촉하여 배치된 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)에 비하여 높은 LUMO 레벨을 갖는다.
도 5를 참조하면, 실시예 2의 제1 중간 연결층(ICL1) 및 제2 중간 연결층(ICL2)의 LUMO 레벨은 각각 2.68 및 2.5이므로, 접촉하여 배치된 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)에 비하여 높은 LUMO 레벨을 갖는다.
도 6을 참조하면, 비교예 2의 제2 중간 연결층(ICL2)의 LUMO 레벨은 2.5이므로, 접촉하여 배치된 제2 유기 발광층(EML2)에 비하여 높은 LUMO 레벨을 가지나, 제1 중간 연결층(ICL1)의 LUMO 레벨은 3.2이므로, 접촉하여 배치된 제2 유기 발광층(EML2)에 비하여 낮은 LUMO 레벨을 갖는다.
하기 표 1에는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 유기 발광 소자의 전류 효율을 평가하여 결과를 표시하였다.
구분 발광 효율
(cd/A)
실시예 1 14.3
실시예 2 14.4
비교예 1 6.8
비교예 2 10.2
표 1을 살펴보면, 단층의 유기 발광층을 포함하는 비교예 1의 경우, 6.8 Cd/A의 결과를 나타내었는 바, 실시예 1 및 실시예 2에 비하여 현저히 낮은 결과를 보였다. 이로서, 종래의 단층 유기 발광층에 비하여 본 발명의 유기 발광층이 전류 효율이 향상된 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2의 경우, 10.2 Cd/A의 결과를 나타내었으나, 14.3 Cd/A 및 14.4 Cd/A의 결과 값을 갖는 실시예 1 및 실시예 2에 비하여 낮은 결과를 보였다. 도 6을 참조하면, 비록, 비교예 2의 경우, 실시예 1 및 실시예 2와 같이 복수의 유기 발광층을 포함하지만, 제1 중간 연결층(ICL1)의 LUMO 레벨이 인접하는 제1 유기 발광층(EML1)의 LUMO 레벨에 비하여 낮다. 이에 반해서, 실시예 1 및 실시예 2는 도 4 내지 6에서 확인할 수 있듯이, 제1 중간 연결층(ICL1)의 LUMO 레벨이 인접하는 제1 유기 발광층(EML1)의 LUMO 레벨에 비하여 높기 때문에, 엑시톤이 제1 유기 발광층(EML1)이외의 층에서 생성되거나 발광하는 현상이 억제될 수 있으며, 전류 효율이 향상된 결과를 나타낼 수 있었다.
또한, 실시예 1 및 실시예 2를 비교하여 보면, 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)에 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층(ECL1) 및 제2 중간 연결층(ECL2)의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)의 LUMO 레벨보다 높으면 충분하고, 제3 중간 연결층(ECL2) 및 제4 중간 연결층(ECL4)의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층(EML1) 및 제2 유기 발광층(EML2)의 LUMO 레벨보다 높지 않아도 무관함을 알 수 있었다.
하기 도 7에는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 유기 발광 소자애 대한 시간에 따른 휘도 감소를 나타내는 그래프를 표시하였다.
도 7과 같이 실시예 1 및 실시예 2의 유기 발광 소자는 단층의 유기 발광층을 갖는 비교예 1과, 제1 중간 연결층(ICL1)의 LUMO 레벨이 인접하는 제1 유기 발광층(EML1)의 LUMO 레벨에 비하여 낮은 비교예 2에 비하여, 시간에 따른 휘도 저하율이 미비한 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 유기 발광 소자와 종래의 유기 발광 소자를 동일한 시간 동안 구동한 경우, 본 발명의 유기 발광 소자의 휘도가 더 우수한 결과를 나타내었으며, 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 수명이 긴 것을 확인할 수 있었다.
상기 결과를 종합하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(100) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(200)의 경우, 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층(151, 251) 및 제2 중간 연결층(152, 252)의 LUMO 레벨을 제1 유기 발광층(140) 및 제2 유기 발광층(160)의 LUMO 레벨보다 높게 조절하여, 발광 효율을 향상시키고, 유기 발광 소자(100, 200) 내의 전기적, 열적 스트레스를 감소시킴으로써, 수명을 향상시킬 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 이해해야 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 200: 유기 발광 소자
110: 제1 전극
120: 정공 주입층
130: 정공 수송층
140: 제1 유기 발광층
150, 250: 연결 적층체
151, 251: 제1 중간 연결층
152, 252: 제2 중간 연결층
253: 제3 중간 연결층
254: 제4 중간 연결층
160: 제2 유기 발광층
170: 전자 수송층
180: 제2 전극
190: 캡핑층

Claims (12)

  1. 제 1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 제1 유기 발광층;
    상기 제1 유기 발광층 상에 배치되고 복수의 중간 연결층을 포함하는 연결 적층체;
    상기 연결 적층체 상에 배치된 제2 유기 발광층; 및
    상기 제2 유기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
    상기 연결 적층체는 제1 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제1 중간 연결층 및 제2 유기 발광층과 접촉하여 배치되는 제2 중간 연결층을 포함하고,
    상기 제1 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높고, 상기 제2 중간 연결층의 LUMO 레벨은 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨 보다 높은 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층의 LUMO 레벨과 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨의 차이 및 상기 제2 중간 연결층의 LUMO 레벨과 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨의 차이는 각각 0.1eV 이상인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층은 n형 전하 생성층이고, 상기 제2 중간 연결층은 p형 전하 생성층인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층은 페난스롤린계 유도체, 안트라센계 유도체, 나프탈렌계 유도체 및 바이페닐계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층과 상기 제2 중간 연결층 사이에 배치된 제3 중간 연결층 및 제4 중간 연결층을 포함하고,
    상기 제4 중간 연결층은 상기 제3 중간 연결층 상에 배치된 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 중간 연결층은 n형 전하 생성층이고, 상기 제4 중간 연결층은 p형 전하 생성층인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층은 보조 전자 수송층이고, 상기 제2 중간 연결층은 보조 정공 수송층인 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 중간 연결층 및 제3 중간 연결층은 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 중간 연결층 및 제4 중간 연결층은 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 중간 연결층 및 제4 중간 연결층을 이루는 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 중간 연결층의 LUMO 레벨이 제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  11. 제1 항에 있어서,
    제1 유기 발광층의 LUMO 레벨 및 제2 유기 발광층의 LUMO 레벨은 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
  12. 제1 항에 있어서,
    제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층은 서로 동일한 호스트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 소자.
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