KR20170031362A - 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치 - Google Patents

유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있으며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있으며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부를 포함하며, 상기 제2 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 영역은 상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제2 정공수송층에 인접한 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND LIGHTING APPARATUS FOR VEHICLES USING THE SAME}
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상온 내지 고온에서 수명을 향상시킬 수 있는 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Device)가 개발되고 있다.
이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기발광 표시장치는 자발광소자로서 다른 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광 효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있으므로 널리 주목받고 있다.
1. [백색 유기 발광 소자] (특허출원번호 제 10-2009-0092596호)
유기발광소자는 두 개의 전극 사이에 구성된 발광층을 포함한다. 두 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성한다. 그리고, 생성된 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
현재 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치는 상온에서 사용가능한 표시장치로 개발이 이루어지고 있으나, 차량용 조명장치에 적용하기 위해서는 고온에서도 적용이 가능하여야 하므로, 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치에서도 상온 내지 고온 환경의 온도 변화에 따라 수명이 저하되지 않을 것이 요구되고 있다.
그리고, 유기발광소자에 포함된 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트, 도펀트를 포함한다. 정공타입 호스트와 전자타입 호스트에 주입되는 전하이동도는 온도에 따라 달라지게 되며, 상온과 달리 고온에서 전자와 정공이 결합되는 여기자(exciton) 생성 영역인 재결합 영역 또는 발광 영역이 발광층의 중심 영역에서 벗어나게 된다. 따라서, 재결합 영역 또는 발광 영역이 발광층 내에 위치하지 못하므로, 발광층이 발광하지 못하게 된다. 즉, 발광층이 발광에 기여하지 못하므로, 유기발광 표시장치의 수명이 저하되는 문제점이 생긴다.
이에 본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 유기발광 표시장치를 구성하는 발광층의 호스트의 비율을 조절하여 유기발광 표시장치의 수명을 개선하는 실험을 하였다. 이에 여러 실험을 거쳐, 발광층에 포함된 도펀트의 비율을 서로 다르게 조절하여, 상온 내지 고온에서 수명이 향상될 수 있는 새로운 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 발명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 상온 내지 고온에서 수명이 향상될 수 있는 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 있으며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 있으며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부를 포함하며, 상기 제2 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제2 전극보다 상기 제1 전극에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광층의 상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제1 전극보다 상기 제2 전극에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층, 및 녹색 발광층 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 반투과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 발광부 위에 있으며, 제3 정공수송층, 제3 발광층 및 제3 전자수송층을 포함하는 제3 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 제1 전극 위에 있으며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 있으며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2전자수송층을 포함하는 제2 층과,
상기 제2 층 위에 있는 제2 전극을 포함하며, 상온 및 고온의 환경의 온도 변화에 따라 상기 제1 발광층 또는 상기 제2 발광층의 수명이 저하되지 않도록 상기 제2 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역으로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 영역은 상기 정공타입 호스트의 비율과 상기 전자타입 호스트의 비율이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제2 전극보다 상기 제1 전극에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제1 전극보다 상기 제2 전극에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층, 및 녹색 발광층 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 반투과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도는 25°C 에서 105°C 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제2층 위에 있으며, 제3 정공수송층, 제3 발광층 및 제3 전자수송층을 포함하는 제3 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치는, 애노드와 캐소드 사이에 정공수송층, 발광층 및 전자수송층으로 이루어진 유기발광소자에 있어서, 차량과 관련된 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따른 상기 발광층의 수명이 저하되지 않도록 상기 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역으로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 영역은 상기 정공타입 호스트의 비율과 상기 전자타입 호스트의 비율을 서로 다르게 구성한 유기발광소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 캐소드보다 상기 애노드에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 애노드 및 상기 캐소드 중 하나는 반투과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도는 25°C 에서 105°C 이하인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 전하균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 전극에 가까운 영역의 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 구성함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 제2 전극에 가까운 영역의 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 같거나 작도록 구성함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 차량과 관련된 상온 내지 고온 환경의 온도 변화에 따른 전하이동도의 차이를 방지하여 발광층의 전하균형을 조절할 수 있으므로, 상온 내지 고온 환경에서 구동가능한 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 고온에서의 전하이동도 차이에 따라 발광 영역이 이동하지 않으므로, 고온에서의 안정성이 확보된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 정공특성이 우세한 소자(Hole dominant device)에서 온도에 따른 전류변화량을 나타내는 도면이다.
도 3은 전자특성이 우세한 소자(Electron dominant device)에서 온도에 따른 전류변화량을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예에서 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예에서 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에서 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에서 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에서 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에서 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치를 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 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 도면 및 실시예를 통해 본 발명의 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(100)는 기판(101)과, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104) 사이에 제1 발광부(110) 및 제2 발광부(120)를 구비한다.
제1 발광부(110)는 제1 전극(102) 위에 제1 정공수송층(HTL; Hole Transport Layer)(112), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(114) 및 제1 전자수송층(ETL; Electron Transport Layer)(116)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 발광층(EML)(114)에서는 제1 정공수송층(HTL)(112)을 통해 공급된 정공(hole)과 제1 전자수송층(ETL)(116)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제2 발광부(120)는 상기 제1 발광부(110) 위에 제2 정공수송층(HTL)(122), 제2 발광층(EML)(124) 및 제2 전자수송층(ETL)(126)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제2 발광층(EML)(124)에서는 제2 정공수송층(HTL)(122)을 통해 공급된 정공(hole)과 제2 전자수송층(ETL)(126)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
그리고, 제1 발광부(110)와 제2 발광부(120) 사이에 전하생성층(Charge Generation Layer; CGL)(140)이 구성될 수 있다. 전하생성층(CGL)(140)은 제1 발광부(110)와 제2 발광부(120)의 전하균형을 조절한다.
그리고, 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층으로 구성하고 제2 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층은 인광 발광층으로 형광 발광층인 청색(Blue) 발광층보다 효율은 우수하나 수명이 낮은 단점이 있다. 제2 발광층(EML)(124)의 수명을 향상시키기 위해서 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)를 적용하였다. 그러나, 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 전하이동도(carrier mobility)는 온도에 따라 영향을 받게 된다. 특히, 고온인 경우 상온에서보다 전하이동도의 변화에 따라 발광 영역이 원하는 영역에서 벗어나므로 수명이 저하하는 문제점이 생긴다는 것을 인식하였다. 이에 본 발명의 발명자들은 발광층에서 전자와 정공의 균형이 온도에 따라 영향을 받으므로, 온도에 따라 발광층에 포함된 호스트들의 전하이동도의 변화를 확인하기 위하여 발광층의 전하이동도의 변화에 대하여 검토하였다. 따라서, 발광층 내에서 정공의 이동도의 변화를 확인하기 위해 정공특성이 우세한 소자(Hole dominant device)를 구성하여 온도에 따른 전하이동도의 변화를 확인하는 실험을 하였다. 그리고, 발광층 내에서 전자의 이동도의 변화를 확인하기 위해 전자특성이 우세한 소자(Electron dominant device)를 구성하여 온도에 따른 전하이동도의 변화를 확인하는 실험을 하였다. 이에 대해서 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 정공특성이 우세한 소자(Hole dominant device)에서 온도에 따른 전류변화량을 나타내는 도면이다.
도 2는 전자특성보다 정공특성이 우세한 소자(Hole dominant device)로 구성한 것으로, 제1 전극/정공주입층(HIL)/발광층(EML)/제2 전극으로 구성하였다. 여기서 발광층은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이다.
도 2에서 가로축은 온도(°C)를 나타내고 세로축은 전류변화량(J)을 나타낸다. 25°C에서 60°C에서의 전류변화량을 측정하였다. 전류변화량(J)은 최대값인 1.0J을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표시한 수치이다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 ①로 표시하고, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 ②로 표시한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 온도가 증가함에 따라 전류변화량의 비율이 동일하게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 온도에 따라 전하이동도의 변화가 없음을 알 수 있다. 그리고, 고온에서의 전하이동도의 변화량 차이가 없음을 알 수 있다.
도 3은 전자특성이 우세한 소자(Electron dominant device)에서 온도에 따른 전류변화량을 나타내는 도면이다.
도 3은 정공특성보다 전자특성이 우세한 소자(Electron dominant device)로 구성한 것으로, 제1 전극/전자주입층(EIL)/발광층(EML)/전자주입층(EIL)/제2 전극으로 구성하였다. 여기서 발광층은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층이다. 그리고, 발광층(EML)과 제2 전극 사이에 있는 전자주입층(EIL)은 정공저지층(Hole blocking layer)의 역할을 한다.
도 3에서 가로축은 온도(°C)를 나타내고 세로축은 전류변화량(J)을 나타낸다. 25°C에서 60°C에서의 전류변화량을 측정하였다. 전류변화량(J)은 최대값인 1.0J을 기준으로 하여 상대적인 값으로 표시한 수치이다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 ①로 표시하고, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 ②로 표시한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 온도가 증가함에 따라 전류변화량의 변화가 도 2에 비하여 많음을 알 수 있다. 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 온도에 따라 전하이동도의 변화가 없음을 알 수 있다. 그러나, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 온도에 따라 전하이동도의 변화가 매우 큼을 알 수 있다. 즉, 25°C에서 60°C의 고온으로 갈수록 정공타입 호스트(Hole-type Host)보다 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 전하이동도의 변화량의 차이가 큼을 알 수 있다.
따라서, 온도에 따른 정공과 전자의 전하이동도의 실험결과로부터, 본 발명의 발명자들은 정공보다 전자의 온도 의존성을 고려하여 발광층에 포함된 정공타입 호스트(Hole-type Host)보다 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 서로 다르게 구성한 새로운 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 발명하게 되었다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자(200)는 기판(201)과, 제1 전극(202) 및 제2 전극(204)과, 제1 전극(202) 및 제2 전극(204) 사이에 제1 발광부(210) 및 제2 발광부(220)를 구비한다.
기판(201)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 기판(201)은 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우, 기판(201)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 구현에 용이한 유기발광소자를 차량용 조명장치에 적용할 경우, 차량의 구조나 외관의 형상에 맞춰 차량용 조명장치의 다양한 설계 및 디자인의 자유도가 확보될 수 있다.
제1 전극(202)은 정공(hole)을 공급하는 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide)와 같은 투명 도전 물질인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(204)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 등으로 형성되거나 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(202)과 제2 전극(204)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다. 또는, 제1 전극(202)은 투과 전극이고, 제2 전극(204)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(202)은 투명 전극을 포함하고, 제2 전극(204)은 반사 전극을 포함한다고 할 수 있다. 또는, 제1 전극(202)은 투과 전극이고, 제2 전극(204)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(202)은 반사 전극이고, 제2 전극(204)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(202)은 반투과 전극이고, 제2 전극(204)은 투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(202) 또는 제2 전극(204) 중 적어도 하나는 반투과 전극으로 구성될 수 있다.
제1 발광부(210)는 제1 전극(202) 위에 제1 정공수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214) 및 제1 전자수송층(ETL)(216)을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1 전극(202) 위에 제1 정공수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214) 및 제1 전자수송층(ETL)(216)을 포함하는 제1 층이 구성될 수 있다.
상기 제1 전극(202) 위에 정공주입층(HIL; Hole Injection Layer)이 더 구성될 수 있으며, 제1 전극(202)으로부터의 정공(hole) 주입을 제1 정공수송층(HTL)(212)에 원활하게 하는 역할을 할 수 있다.
제1 정공수송층(HTL)(212)은 정공주입층(HIL)으로부터의 정공을 제1 발광층(EML)(214)에 공급한다. 제1 전자수송층(ETL)(216)은 제2 전극(204)으로부터 받은 전자를 제1 발광층(EML)(214)에 공급한다. 따라서, 제1 발광층(EML)(214)에서는 제1 정공수송층(HTL)(212)을 통해 공급된 정공(hole)과 제1 전자수송층(ETL)(216)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제1 전자수송층(ETL)(216)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다. 제1 전자수송층(ETL)(216) 위에는 전자주입층(EIL; Electron Injection Layer)이 더 구성될 수도 있다.
제1 발광층(EML)(214) 위에 정공저지층(HBL; Hole Blocking Layer)이 더 구성될 수 있다. 정공저지층(HBL)은 제1 발광층(EML)(214)에 주입된 정공이 제1 전자수송층(ETL)(216)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제1 발광층(EML)(214)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(214)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제1 전자수송층(ETL)(216)과 정공저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제1 발광층(EML)(214) 아래에 전자저지층(EBL; Electron Blocking Layer)이 더 구성될 수 있다. 상기 전자저지층(EBL)은 제1 발광층(EML)(214)에 주입된 전자가 제1 정공수송층(HTL)(212)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제1 발광층(EML)(214)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제1 발광층(EML)(214)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제1 정공수송층(HTL)(212)과 전자저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제1 발광층(EML)(214)은 제1 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 즉, 제1 발광층(EML)(214)은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Deep Blue) 발광층, 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함할 수 있다. 제1 발광층(EML)(214)의 발광 영역은 440㎚ 내지 480㎚ 범위일 수 있다.
제1 발광층(EML)(214)은 다른 색을 발광할 수 있는 보조 발광층을 포함한 청색(Blue) 발광층으로 구성될 수 있다. 상기 보조 발광층으로는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 중 하나로 구성되거나 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 보조 발광층을 더 구성할 경우 녹색(Green)이나 적색(Red)의 효율을 더 개선할 수 있다. 보조 발광층을 포함하여 제1 발광층(EML)(214)을 구성하는 경우, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 또는 아래에 구성하는 것도 가능하다. 또한, 보조 발광층으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 및 아래에 동일하게 구성하거나 다르게 구성할 수 있다. 발광층의 위치나 수 등은 소자의 구성 및 특성에 따라 선택적으로 배치하는 것이 가능하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 발광층(EML)(214)에 상기 보조 발광층인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(214)의 발광 영역은 440㎚ 내지 590㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 제1 발광층(EML)(214)에 상기 보조 발광층인 적색(Red) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(214)의 발광 영역은 440㎚ 내지 650㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 제1 발광층(EML)(214)에 상기 보조 발광층인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(214)의 발광 영역은 440㎚ 내지 650㎚ 범위일 수 있다. 따라서, 제1 발광층(EML)(214)은 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 적색 발광층, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 황색-녹색 발광층 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(214)은 적어도 하나의 호스트와 도펀트로 구성될 수 있다. 또는 상기 제1 발광층(EML)(214)은 두 개 이상의 호스트가 혼합된 혼합 호스트(mixed host)와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수도 있다. 상기 혼합 호스트는 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)가 포함될 수 있다.
상기 제1 정공수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214), 제1 전자수송층(ETL)(216), 정공주입층(HIL), 전자주입층(EIL), 정공저지층(HBL), 및 전자저지층(EBL) 등은 유기층이라고 할 수 있다.
제2 발광부(220)는 상기 제1 발광부(210) 위에 제2 정공수송층(HTL)(222), 제2 발광층(EML)(224) 및 제2 전자수송층(ETL)(226)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또는, 제1 정공수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214) 및 제1 전자수송층(ETL)(216)을 포함하는 제1 층 위에 제2 정공수송층(HTL)(222), 제2 발광층(EML)(224) 및 제2 전자수송층(ETL)(226)을 포함하는 제2 층을 구성할 수 있다. 제2 층 위에는 제2 전극(204)이 구성될 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(224)에서는 제2 정공수송층(HTL)(222)을 통해 공급된 정공(hole)과 제2 전자수송층(ETL)(226)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제2 전자수송층(ETL)(226) 위에 전자주입층(EIL)이 더 구성될 수 있다. 또한, 제2 정공수송층(HTL)(222) 아래에 정공주입층(HIL)이 더 구성될 수 있다.
제2 발광층(EML)(224) 위에 정공저지층(HBL)이 더 구성될 수 있다. 정공저지층(HBL)은 제2 발광층(EML)(224)에 주입된 정공이 제2 전자수송층(ETL)(226)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제2 발광층(EML)(224)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제2 발광층(EML)(224)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제2 전자수송층(ETL)(226)과 정공저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제2 발광층(EML)(224) 아래에 전자저지층(EBL)이 더 구성될 수 있다. 상기 전자저지층(EBL)은 제2 발광층(EML)(224)에 주입된 전자가 제2 정공수송층(HTL)(222)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제2 발광층(EML)(224)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제2 발광층(EML)(224)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL)(222)과 전자저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제2 발광층(EML)(224)은 제2 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 즉, 제2 발광층(EML)(224)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층, 및 녹색(Green) 발광층 중 하나를 포함하여 구성할 수 있다. 상기 제2 발광층(EML)(224)이 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층일 경우, 제2 발광층(EML)(224)의 발광 영역은 510㎚ 내지 590㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 상기 제2 발광층(EML)(224)이 녹색(Green) 발광층일 경우, 제2 발광층(EML)(224)의 발광 영역은 510㎚ 내지 580㎚ 범위일 수 있다.
제2 발광층(EML)(224)은 적어도 하나의 호스트와 도펀트로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(224)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 서로 다른 적어도 두 개의 영역으로 구성할 수 있다. 도 4에서는 제2 발광층(EML)(224)이 두 개의 영역을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 제2 발광층(EML)(224)이 세 개 이상의 영역을 포함할 수도 있다. 따라서, 제2 발광층(EML)(224)은 적어도 두 개의 영역에 포함된 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 서로 다르게 구성할 수 있다.
적어도 두 개의 영역 중 제1 영역(224a)은 정공이 수송되는 제1 전극(202)에 가까운 영역이고, 제2 영역(224b)은 전자가 수송되는 제2 전극(204)에 가까운 영역일 수 있다. 또는, 적어도 두 개의 영역 중 제1 영역(224a)은 제2 정공수송층(HTL)(222)에 인접한 영역이고, 제2 영역(224b)은 제2 전자수송층(ETL)(226)에 인접한 영역일 수 있다. 고온으로 갈수록 제1 영역(224a)에 전하가 과도하게 집중되며, 제2 영역(224b)에 공급되는 전자의 증가량이 커지게 된다. 이를 해결하기 위해서, 제1 영역(224a)과 제2 영역(224b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 서로 다르게 구성한다. 즉, 온도에 따라 이동도의 변화량이 많은 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 제1 영역(224a)에서 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 따라서, 제1 영역(224a)은 정공 증가량을 억제하여 제2 영역(224b)에서 오는 전자에 의해 제1 영역(224a)에 집중되는 전자를 제2 영역(224b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 제2 발광층(EML)(224)에서 전자와 정공의 균형을 이룰 수 있다. 그리고, 제2 영역(224b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 제2 영역(224b)은 전자 증가량을 최소화하여 제1 영역(224a)의 정공을 제2 영역(224b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 제2 발광층(EML)(224)에서 전자와 정공의 균형을 이룰 수 있다.
이에 따라, 제2 정공수송층(HTL)(222)에 인접한 제1 영역(224a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정함으로써, 제1 영역(224a)의 정공 증가량을 억제하여 제2 영역(224b)에서 오는 전자에 의해 제1 영역(224a)에 집중되는 전자를 제2 영역(224b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있다. 그리고, 제2 전자수송층(ETL)(226)에 인접한 제2 영역(224b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정함으로써, 제2 영역(224b)의 전자 증가량을 억제하여 제1 영역(224a)의 정공을 제2 영역(224b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 제2 발광층(EML)(224)이 전자와 정공의 균형을 유지하여 제2 발광층(EML)(224)이 발광에 기여할 수 있으므로, 수명이 향상될 수 있다.
또는, 정공이 수송되는 제1 전극(202)에 가까운 제2 발광층(EML)(224)의 제1 영역(224a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 그리고, 전자가 수송되는 제2 전극(204)에 가까운 제2 발광층(EML)(224)의 제2 영역(224b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 전자와 정공의 비율을 조절함으로써, 제2 발광층(EML)(224)의 발광 영역을 최적화하여 고온에서의 수명을 향상시킬 수 있다.
또는, 제2 정공수송층(HTL)(222)에 가까운 제2 발광층(EML)(224)의 제1 영역(224a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 그리고, 제2 전자수송층(ETL)(226)에 가까운 제2 발광층(EML)(224)의 제2 영역(224b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 전자와 정공의 비율을 조절함으로써, 제2 발광층(EML)(224)의 발광 영역을 최적화하여 고온에서의 수명을 향상시킬 수 있다.
그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 예를 들어 CBP(4,4’-bis(carbozol-9-yl)biphenyl), NPB(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine), TcTa(4,4’,4”-tris(carbozol-9-yl)triphenylmine) 등을 적용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 예를 들어 B3PYMPM(4,6-bis(3,5-di(pyridine-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine), TPBi(2,2’,2”-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole), 3TPYMB(tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridine-3-yl)phenyl)borane), BmPyPhB(1,3-bis[3,5-di(pyridine-3-yl)phenyl]benzene) 등을 적용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 정공수송층(HTL)(222), 제2 발광층(EML)(224), 제2 전자수송층(ETL)(226), 정공주입층(HIL), 전자주입층(EIL), 정공저지층(HBL), 및 전자저지층(EBL) 등은 유기층이라고 할 수 있다.
상기 제1 발광부(210)와 상기 제2 발광부(220) 사이에는 전하생성층(CGL)(240)이 더 포함될 수 있다. 또는 제1 정공수송층(HTL)(212), 제1 발광층(EML)(214) 및 제1 전자수송층(ETL)(216)을 포함하는 제1 층과 제2 정공수송층(HTL)(222), 제2 발광층(EML)(224) 및 제2 전자수송층(ETL)(226)을 포함하는 제2 층 사이에는 전하생성층(CGL)(240)이 더 포함될 수 있다. 전하생성층(CGL)(240)은 상기 제1 발광부(210)와 제2 발광부(220) 사이의 전하 균형을 조절한다.
전하생성층(CGL)(240)은 N형 전하생성층(N-CGL)과 P형 전하생성층(P-CGL)을 포함한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 제1 발광부(210)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 각각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. P형 전하생성층(P-CGL)은 제2 발광부(220)로 정공(hole)를 주입해주는 역할을 한다. P형 전하생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 전하생성층(CGL)(240)은 유기층이라고 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치는, 기판(201) 상에 게이트 배선 또는 데이터 배선에 의해 화소 영역이 정의될 수 있다. 게이트 배선 또는 데이터 배선 중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 또는 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(202)에 연결된다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치는 하부발광(bottom emission) 표시장치, 상부발광(top emission) 표시장치, 및 양면발광(dual emission) 표시장치 등에 적용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광소자는 차량용 조명장치에 적용하는 것도 가능하다. 차량용 조명장치에 적용할 경우 고온에서의 수명안정성이 확보된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상온 내지 고온에서의 수명을 향상시키기 위해서, 제2 발광층(EML)은 적어도 두 개의 영역을 포함하고, 적어도 두 개의 영역 중 제1 전극에 가까운 제1 영역은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정할 수 있다. 그리고, 적어도 두 개의 영역 중 제2 전극에 가까운 제2 영역은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정할 수 있다.
그리고, 도 4는 두 개의 발광부들을 포함하는 유기발광소자로 설명하였으나, 청색 효율을 더 향상시키기 위해서 청색 발광층을 포함하는 발광부를 추가하여 세 개의 발광부들로 구성할 수도 있다. 세 개의 발광부들을 포함하는 유기발광소자에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 이에 한정하지 않고, 유기발광소자의 특성이나 구조에 따라 세 개 이상의 발광부들로 구성하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자(300)는 기판(301)과, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)과, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304) 사이에 제1 발광부(310), 제2 발광부(320) 및 제3 발광부(330)를 구비한다. 도 5의 제1 기판(301), 제1 전극(302), 제2 전극(304) 및 제1 발광부(310)는 도 4를 결부하여 설명한 제1 기판(201), 제1 전극(202), 제2 전극(204) 및 제1 발광부(210)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 5의 제1 기판(301), 제1 전극(302), 제2 전극(304) 및 제1 발광부(310)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제1 발광부(310)는 제1 전극(302) 위에 제1 정공수송층(HTL)(312), 제1 발광층(EML)(314) 및 제1 전자수송층(ETL)(316)을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1 전극(302) 위에 제1 정공수송층(HTL)(312), 제1 발광층(EML)(314) 및 제1 전자수송층(ETL)(316)을 포함하는 제1 층이 구성될 수 있다. 그리고, 제1 발광층(EML)(314)에서는 제1 정공수송층(HTL)(312)을 통해 공급된 정공(hole)과 제1 전자수송층(ETL)(316)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제1 발광층(EML)(314)은 제1 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 즉, 제1 발광층(EML)(314)은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Deep Blue) 발광층, 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함할 수 있다. 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역은 440㎚ 내지 480㎚ 범위일 수 있다.
제1 발광층(EML)(314)은 다른 색을 발광할 수 있는 보조 발광층을 포함한 청색(Blue) 발광층으로 구성될 수 있다. 상기 보조 발광층으로는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 중 하나로 구성되거나 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 보조 발광층을 더 구성할 경우 녹색(Green)이나 적색(Red)의 효율을 더 개선할 수 있다. 보조 발광층을 포함하여 제1 발광층(EML)(314)을 구성하는 경우, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 또는 아래에 구성하는 것도 가능하다. 또한, 보조 발광층으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 및 아래에 동일하게 구성하거나 다르게 구성할 수 있다. 발광층의 위치나 수 등은 소자의 구성 및 특성에 따라 선택적으로 배치하는 것이 가능하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 발광층(EML)(314)에 상기 보조 발광층인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역은 440㎚ 내지 590㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 제1 발광층(EML)(314)에 상기 보조 발광층인 적색(Red) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역은 440㎚ 내지 650㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 제1 발광층(EML)(314)에 상기 보조 발광층인 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층과 적색(Red) 발광층을 구성할 경우, 제1 발광층(EML)(314)의 발광 영역은 440㎚ 내지 650㎚ 범위일 수 있다. 따라서, 제1 발광층(EML)(314)은 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 적색 발광층, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 황색-녹색 발광층 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(314)은 적어도 하나의 호스트와 도펀트로 구성될 수 있다. 또는 상기 제1 발광층(EML)(314)은 두 개 이상의 호스트가 혼합된 혼합 호스트(mixed host)와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수도 있다. 상기 혼합 호스트는 정공타입 호스트(Hole-tyep Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)가 포함될 수 있다.
상기 제1 정공수송층(HTL)(312), 제1 발광층(EML)(314), 제1 전자수송층(ETL)(316), 정공주입층(HIL), 전자주입층(EIL), 정공저지층(HBL), 및 전자저지층(EBL) 등은 유기층이라고 할 수 있다.
제2 발광부(320)는 상기 제1 발광부(310) 위에 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324) 및 제2 전자수송층(ETL)(326)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또는, 제1 정공수송층(HTL)(312), 제1 발광층(EML)(314) 및 제1 전자수송층(ETL)(316)을 포함하는 제1 층 위에 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324) 및 제2 전자수송층(ETL)(326)을 포함하는 제2 층을 구성할 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(324)에서는 제2 정공수송층(HTL)(322)을 통해 공급된 정공(hole)과 제2 전자수송층(ETL)(326)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제2 전자수송층(ETL)(326) 위에 전자주입층(EIL)이 더 구성될 수 있다. 또한, 제2 정공수송층(HTL)(322) 아래에 정공주입층(HIL)이 더 구성될 수 있다.
제2 발광층(EML)(324) 위에 정공 저지층(HBL)이 더 구성될 수 있다. 제2 전자수송층(ETL)(326)과 정공저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제2 발광층(EML)(324) 아래에 전자저지층(EBL)이 더 구성될 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL)(322)과 전자저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제2 발광층(EML)(324)은 제2 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 즉, 제2 발광층(EML)(324)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층, 및 녹색(Green) 발광층 중 하나를 포함하여 구성할 수 있다. 상기 제2 발광층(EML)(324)이 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층일 경우, 제2 발광층(EML)(324)의 발광 영역은 510㎚ 내지 590㎚ 범위일 수 있다. 그리고, 상기 제2 발광층(EML)(324)이 녹색(Green) 발광층일 경우, 제2 발광층(EML)(324)의 발광 영역은 510㎚ 내지 580㎚ 범위일 수 있다.
제2 발광층(EML)(324)은 적어도 하나의 호스트와 도펀트로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 발광층(EML)(324)은 적어도 두 개의 영역으로 구성할 수 있다. 도 5에서는 제2 발광층(EML)(324)이 두 개의 영역을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 제2 발광층(EML)(324)이 세 개 이상의 영역을 포함할 수도 있다. 따라서, 제2 발광층(EML)(324)은 적어도 두 개의 영역에 포함된 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 서로 다르게 구성할 수 있다.
적어도 두 개의 영역 중 제1 영역(324a)은 정공이 수송되는 제1 전극(302)에 가까운 영역이고, 제2 영역(324b)은 전자가 수송되는 제2 전극(304)에 가까운 영역일 수 있다. 또는, 적어도 두 개의 영역 중 제1 영역(324a)은 제2 정공수송층(HTL)(322)에 인접한 영역이고, 제2 영역(324b)은 제2 전자수송층(ETL)(326)에 인접한 영역일 수 있다. 고온으로 갈수록 제1 영역(324a)에 전하가 과도하게 집중되며, 제2 영역(324b)에 공급되는 전자의 증가량이 커지게 된다. 이를 해결하기 위해서, 제1 영역(324a)과 제2 영역(2324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 서로 다르게 구성한다. 즉, 온도에 따라 이동도의 변화량이 많은 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 제1 영역(324a)에서 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 따 따라서, 제1 영역(324a)은 정공 증가량을 억제하여 제2 영역(324b)에서 오는 전자에 의해 제1 영역(324a)에 집중되는 전자를 제2 영역(324b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 제2 발광층(EML)(324)에서 전자와 정공의 균형을 이룰 수 있다. 그리고, 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 제2 영역(324b)은 전자 증가량을 최소화하여 제1 영역(324a)의 정공을 제2 영역(324b)으로 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 제2 발광층(EML)(324)에서 전자와 정공의 균형을 이룰 수 있다.
이에 따라, 제2 정공수송층(HTL)(322)에 인접한 제1 영역(324a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정함으로써, 제1 영역(324a)의 정공 증가량을 억제하여 제2 영역(324b)에서 오는 전자에 의해 제1 영역(324a)에 집중되는 전자를 제2 영역(324b)에 효과적으로 분산시킬 수 있다. 그리고, 제2 전자수송층(ETL)(326)에 인접한 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정함으로써, 제2 영역(324b)의 전자 증가량을 억제하여 제1 영역(324a)의 정공을 제2 영역(324b)에 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 제2 발광층(EML)(324)이 전자와 정공의 균형을 유지하여 제2 발광층(EML)(324)이 발광에 기여할 수 있으므로, 수명이 향상될 수 있다.
또는, 정공이 수송되는 제1 전극(302)에 가까운 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 그리고, 전자가 수송되는 제2 전극(304)에 가까운 제2 발광층(EML)(324)의 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 전자와 정공의 비율을 조절함으로써, 제2 발광층(EML)(324)의 발광 영역을 최적화하여 고온에서의 수명을 향상시킬 수 있다.
또는, 제2 정공수송층(HTL)(322)에 가까운 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(224a)은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정한다. 그리고, 제2 전자수송층(ETL)(326)에 가까운 제2 발광층(EML)(324)의 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 같거나 크도록 설정한다. 따라서, 전자와 정공의 비율을 조절함으로써, 제2 발광층(EML)(324)의 발광 영역을 최적화하여 고온에서의 수명을 향상시킬 수 있다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 도 4을 참조하여 설명한 물질의 예를 적용할 수 있다.
상기 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324), 제2 전자수송층(ETL)(326), 정공주입층(HIL), 전자주입층(EIL), 정공저지층(HBL), 및 전자저지층(EBL) 등은 유기층이라고 할 수 있다.
상기 제1 발광부(310)와 상기 제2 발광부(320) 사이에는 제1 전하생성층(CGL)(340)이 더 포함될 수 있다. 또는 제1 정공수송층(HTL)(312), 제1 발광층(EML)(314) 및 제1 전자수송층(ETL)(316)을 포함하는 제1 층과 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324) 및 제2 전자수송층(ETL)(326)을 포함하는 제2 층 사이에는 제1 전하생성층(CGL)(340)이 더 포함될 수 있다. 제1 전하생성층(CGL)(340)은 상기 제1 발광부(310)와 제2 발광부(320) 사이의 전하 균형을 조절한다.
제1 전하생성층(CGL)(340)은 N형 전하생성층(N-CGL)과 P형 전하생성층(P-CGL)을 포함한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 제1 발광부(310)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 한다. N형 전하 생성층(N-CGL)은 각각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. P형 전하생성층(P-CGL)은 제2 발광부(320)로 정공(hole)를 주입해주는 역할을 한다. P형 전하생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 제1 전하생성층(CGL)(340)은 유기층이라고 할 수 있다.
제3 발광부(330)는 상기 제2 발광부(320) 위에 제3 정공수송층(HTL)(332), 제3 발광층(EML)(334) 및 제3 전자수송층(ETL)(336)을 포함할 수 있다. 또는 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324) 및 제2 전자수송층(ETL)(326)을 포함하는 제2 층 위에 제3 정공수송층(HTL)(332), 제3 발광층(EML)(334) 및 제3 전자수송층(ETL)(336)을 포함하는 제3 층을 구성할 수 있다. 그리고, 제3 발광층(EML)(334)에서는 제3 정공수송층(HTL)(332)을 통해 공급된 정공(hole)과 제3 전자수송층(ETL)(336)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자가 생성되는 영역은 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 할 수 있다.
제3 전자수송층(ETL)(336) 위에 전자주입층(EIL)이 더 구성될 수 있다. 또한, 제3 정공수송층(HTL)(332) 아래에 정공주입층(HIL)이 더 구성될 수 있다.
제3 발광층(EML)(334)은 청색 효율을 향상시키기 위해서 제1 색과 동일한 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 즉, 제3 발광층(EML)(334)은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Deep Blue) 발광층, 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함할 수 있다. 제3 발광층(EML)(334)의 발광 영역은 440㎚ 내지 480㎚의 범위일 수 있다.
제3 발광층(EML)(334)은 다른 색을 발광할 수 있는 보조 발광층을 포함한 청색(Blue) 발광층으로 구성될 수 있다. 상기 보조 발광층으로는 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 중 하나로 구성되거나 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 보조 발광층을 더 구성할 경우 녹색(Green) 효율이나 적색(Red) 효율을 더 개선할 수 있다. 보조 발광층을 포함하여 제3 발광층(EML)(334)을 구성하는 경우, 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 또는 아래에 구성할 수 있다. 또한, 보조 발광층으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층 또는 적색(Red) 발광층 또는 녹색(Green) 발광층이 청색 발광층의 위 및 아래에 동일하게 구성하거나 다르게 구성할 수 있다. 발광층의 위치나 수 등은 소자의 구성 및 특성에 따라 선택적으로 배치하는 것이 가능하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 발광층(EML)(334)에 상기 보조 발광층을 구성할 경우, 제3 발광층(EML)(334)의 발광 영역은 440㎚ 내지 650㎚ 범위일 수 있다. 따라서, 제3 발광층(EML)(334)은 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 적색 발광층, 청색 발광층, 진청색 발광층, 스카이 블루 발광층 중 하나 및 황색-녹색 발광층 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제3 발광층(EML)(334)은 적어도 하나의 호스트와 도펀트로 구성될 수 있다. 또는 상기 제3 발광층(EML)(334)은 두 개 이상의 호스트가 혼합된 혼합 호스트(mixed host)와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수도 있다. 상기 혼합 호스트는 정공타입 호스트와 전자타입 호스트가 포함될 수 있다.
제3 발광층(EML)(334) 위에 정공저지층(HBL)이 더 구성될 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 제3 발광층(EML)(334)에 주입된 정공이 제3 전자수송층(ETL)(336)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제3 발광층(EML)(334)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제3 발광층(EML)(334)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제3 전자수송층(ETL)(336)과 정공저지층(HBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
제3 발광층(EML)(334) 아래에 전자저지층(EBL)이 더 구성될 수 있다. 전자저지층(EBL)은 제3 발광층(EML)(334)에 주입된 전자가 제3 정공 수송층(HTL)(332)으로 넘어오는 것을 방지함으로써 제3 발광층(EML)(334)에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 제3 발광층(EML)(334)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 제3 정공수송층(HTL)(332)과 전자저지층(EBL)은 하나의 층으로도 구성할 수 있다.
상기 제3 발광부(330)를 구성하는 제3 정공수송층(HTL)(332), 제3 발광층(EML)(334), 제3 전자수송층(ETL)(336), 전자주입층(EIL), 정공주입층(HIL), 및 정공저지층(HBL), 전자저지층(EBL) 등은 유기층이라고 할 수 있다.
제2 발광부(320)와 제3 발광부(330) 사이에는 제2 전하생성층(CGL)(350)이 더 구성될 수 있다. 또는 제2 정공수송층(HTL)(322), 제2 발광층(EML)(324) 및 제2 전자수송층(ETL)(326)을 포함하는 제2 층과 제3 정공수송층(HTL)(332), 제3 발광층(EML)(334) 및 제3 전자수송층(ETL)(336)을 포함하는 제3 층 사이에 제2 전하생성층(CGL)(350)이 더 구성될 수 있다.
제2 전하생성층(CGL)(350)은 상기 제2 발광부(320)와 제3 발광부(330) 사이의 전하 균형을 조절한다. 그리고, 제2 전하생성층(CGL)(350)은 N형 전하생성층(N-CGL)과 P형 전하생성층(P-CGL)을 포함한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 제2 발광부(320)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, P형 전하생성층(P-CGL)은 제3 발광부(330)로 정공(hole)을 주입해주는 역할을 한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 각각 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. P형 전하생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제2 전하생성층(CGL)(350)은 유기층이라고 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치는, 기판(301) 상에 게이트 배선 또는 데이터 배선에 의해 화소 영역이 정의될 수 있다. 게이트 배선 또는 데이터 배선 중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 또는 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(302)에 연결된다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치는 하부발광(bottom emission) 표시장치, 상부발광(top emission) 표시장치, 및 양면발광(dual emission) 표시장치 등에 적용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광소자는 차량용 조명장치에 적용하는 것도 가능하다. 차량용 조명장치에 적용할 경우 고온에서의 수명안정성이 확보된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상온 내지 고온에서의 수명을 향상시키기 위해서, 제2 발광층(EML)은 적어도 두 개의 영역을 포함하고, 적어도 두 개의 영역 중 제2 정공수송층(HTL)에 인접한 제1 영역은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정할 수 있다. 그리고, 적어도 두 개의 영역 중 제2 전자수송층(ETL)에 인접한 제2 영역은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 같거나 작도록 설정할 수 있다.
그리고, 발광층에서 호스트의 비율을 다르게 설정하여 수명특성을 측정한 결과에 대해서 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 6 및 도 7은 비교예의 수명특성을 측정한 것이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 수명특성을 측정한 것이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 수명특성을 측정한 것이다.
비교예는 도 5의 유기발광소자를 적용하고 제2 발광층(EML)(324)에 포함된
정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 동일하게 구성한 것이다. 즉, 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)과 제2 영역(324b)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 동일하게 구성하였다. 여기서 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 5:5로 하였다. 그리고, 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)을 형성하는 방법은 기판 위에 제2 발광층(EML)(324)의 정공타입 호스트를 형성하기 위한 제1 증착소스, 전자타입 호스트를 형성하기 위한 제2 증착소스 및 도펀트를 형성하기 위한 제3 증착소스가 이루어진 제1 세트가 구성된다. 그리고, 제2 발광층(EML)(324)의 제2 영역(324b)을 형성하는 방법은 기판 위에 제2 발광층(EML)(324)의 정공타입 호스트를 형성하기 위한 제1 증착소스, 전자타입 호스트를 형성하기 위한 제2 증착소스 및 도펀트를 형성하기 위한 제3 증착소스가 이루어진 제2 세트가 구성된다. 제1 세트의 제1 증착소스에는 정공타입 호스트 물질, 제2 증착소스에는 전자타입 호스트 물질, 제3 증착소스에는 도펀트 물질이 형성되어 있다. 기판이 이동하면서 제1 증착소스의 정공타입 호스트 물질, 제2 증착소스의 전자타입 호스트 물질 및 제3 증착소스의 도펀트 물질이 기판에 열 증착(thermal evaporation) 방식으로 형성되어 제1 영역(324a)이 형성된다. 그리고, 제2 세트도 제1 세트와 동일한 형성방법을 거쳐서 제2 영역(324b)을 형성한다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 부피비(volume ratio)라고 할 수 있다. 열증착으로 유기층을 형성할 경우 1초에 0.1nm(0.1nm/sec)가 형성된다고 할 경우, 비율이 5:5이면, 1초에 0.1nm를 기준으로 하여 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 0.05nm, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 0.05nm가 형성된다고 할 수 있다. 따라서, 제2 발광층(EML)(324)을 형성할 경우, 비율이 5:5이면, 증착 레이트(deposition rate)는 정공타입 호스트(Hole-type Host)는 0.05nm/sec, 전자타입 호스트(Electron-type Host)는 0.05nm/sec로 동일한 증착 레이트로 형성될 수 있다.
실시예 1은 도 5의 유기발광소자를 적용하고 제2 발광층(EML)(324)에 포함
된 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 다르게 구성한 것이다. 즉, 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 다르게 하고, 제2 영역(324b)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 동일하게 구성하였다. 여기서 제1 영역(324a)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 3.5:6.5로 하였다. 그리고, 제2 영역(324b)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 5:5로 하였다. 따라서, 제1 영역(324a)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 크게 하고, 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율과 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 같게 하였다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다. 제2 발광층(EML)(324)의 제2 영역(324b)을 형성하는 방법은 비교예와 동일하게 형성할 수 있다. 그리고, 제1 영역(324a)은 비율이 3.5:6.5이므로 비교예와 동일하되, 증착 레이트는 다르게 하여 형성할 수 있다.
실시예 2는 도 5의 유기발광소자를 적용하고 제2 발광층(EML)(324)에 포함
된 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 다르게 구성한 것이다. 즉, 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 다르게 하고, 제2 영역(324b)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 다르게 구성하였다. 여기서 제1 영역(324a)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 3.5:6.5로 하였다. 그리고, 제2 영역(324b)의 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율은 6.5:3.5로 하였다. 따라서, 제1 영역(324a)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율을 크게 하고, 제2 영역(324b)은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 크게 하였다. 그리고, 정공타입 호스트(Hole-type Host)와 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다. 제2 발광층(EML)(324)의 제1 영역(324a)과 제2 영역(324b)을 형성하는 방법은 실시예 1과 동일하되, 증착 레이트는 다르게 하여 형성할 수 있다.
도 6은 비교예의 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 6에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
도 6에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타
내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 50% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서는 75% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 비교예는 60°C보다 80°C에서 청색의 수명특성이 감소함을 알 수 있다.
도 7은 비교예의 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 7에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
도 7에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타
내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 63% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서 85% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 비교예는 60°C보다 80°C에서 황색-녹색의 수명특성이 더 감소함을 알 수 있다.
도 8은 실시예 1의 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 8에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
유기발광 표시장치에서 요구되는 고온의 온도 범위는 60°C 이상이거나 105°C 이하일 수 있다. 이 온도 범위는 유기발광 표시장치를 사용하는 사용자의 어떤 환경 조건에서 사용하는 온도 범위이며, 사용자의 환경 조건에 따라 이 온도 범위는 변경될 수 있다. 그리고, 차량용 조명장치에 적용할 경우, 온도 범위는 외부 환경의 온도 변화에 따라 -40°C (영하 40°C )에서 105°C 이하일 것을 요구하고 있다. 본 발명의 실시예 1과 실시예 2의 수명특성 결과는 80°C에서 수명특성을 측정하였으나, 105°C에서의 수명특성도 80°C에서의 수명특성과 유사한 수명특성을 가질 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타
내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 53% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서는 73% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1은 80°C보다 60°C에서 청색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고, 비교예와 비교하여 80°C에서 청색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 9는 실시예 1의 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 9에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
도 9에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타
내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 54% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C 에서의 수명특성을 00%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서는 86% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1은 80°C보다 60°C에서 황색-녹색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고, 비교예와 비교하여 60°C에서 황색-녹색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 10은 실시예 2의 온도에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 10에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
도 10에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나
타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 52% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서는 76% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 실시예 2는 80°C보다 60°C에서 청색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 11은 실시예 2의 온도에 따른 황색-녹색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 11에서 가로축은 시간(Time)(h)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop; L/L0)(%)을 나타낸다. 40°C 에서 80°C 에서의 수명특성을 측정하였다.
도 11에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나
타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 온도가 증가할수록 수명이 감소함을 알 수 있다. 즉, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 60°C에서는 53% 정도 감소함을 알 수 있다. 그리고, 40°C 에서의 수명특성을 100%라고 할 경우, 40°C 에서의 수명특성인 100%에서 80°C에서는 79% 정도 감소함을 알 수 있다. 따라서, 실시예 2는 80°C보다 60°C에서 황색-녹색의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고, 비교예와 비교하여 80°C에서 황색-녹색의 수명특성이 더 향상됨을 알 수 있다.
수명특성을 측정한 결과로부터, 적어도 두 개의 영역을 가지는 제2 발광층을 포함하고, 적어도 두 개의 영역에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 상온 내지 고온에서의 수명이 향상될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 실시예 1인 적어도 두 개의 영역 중 제1 전극에 가까운 제1 영역은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정하고, 제2 전극에 가까운 제2 영역은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 같도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 상온인 25°C 에서 고온인 105°C 이하에서 청색 발광층 또는 황색-녹색 발광층의 수명이 향상될 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 실시예 2인 적어도 두 개의 영역 중 제1 전극에 가까운 제1 영역은 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 설정하고, 제2 전극에 가까운 제2 영역은 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율이 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율보다 크도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 상온인 25°C 에서 고온인 105°C 이하에서 청색 발광층 또는 황색-녹색 발광층의 수명이 더 향상될 수 있음을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자를 적용한 차량용 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 12의 차량용 조명장치(L)는 차량의 전면 또는 후면에 장착되며, 차량 운행 시 운전자의 전방 또는 후방의 시야를 확보하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치(L)는 전조등(headlights), 상향등(high beam), 후미등(taillights), 제동등(brake light), 후진등(back-up light), 정지등(brake light), 안개등(fog lamp), 방향지시등(turn signal light), 보조등(auxiliary lamp) 중 적어도 하나일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 운전자의 시야를 확보하고, 차량의 신호를 주고 받는 데 사용되는 모든 지시등에 다양하게 적용될 수 있다. 도 12의 도면이 본 발명의 차량용 조명장치에 사용되는 차량용 조명을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치(L)는 유기발광소자(D)를 포함하고, 면 발광되며, 플렉서블(flexible)한 구조를 가질 수 있다. 차량용 조명장치(L)에 포함된 유기발광소자(D)의 구조는 도 4, 도 5 및 도 8 내지 도 11에 포함된 구조를 가질 수 있다. 유기발광소자(D)는 애노드와 캐소드 사이에 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 발광층은 동일한 색을 발광하는 발광층으로 구성할 수 있다. 또는, 적어도 하나 이상의 발광층은 서로 다른 색을 발광하는 발광층으로 구성할 수도 있다.
그리고, 유기발광소자(D)는 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층을 포함하고, 적어도 두 개의 영역에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형을 조절할 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 전하균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명은 정공수송층에 인접한 영역의 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 크도록 구성함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명은 정공수송층에 인접한 영역의 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율이 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율보다 같거나 작도록 구성함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 차량과 관련된 상온 내지 고온 환경의 온도 변화에 따른 전하이동도의 차이를 방지하여 발광층의 전하균형을 조절할 수 있으므로, 상온 내지 고온 환경에서 구동가능한 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명은 적어도 두 개의 영역을 가지는 발광층에 포함된 전자타입 호스트(Electron-type Host)의 비율과 정공타입 호스트(Hole-type Host)의 비율을 서로 다르게 설정함으로써, 고온에서의 전하이동도 차이에 따라 발광 영역이 이동하지 않으므로, 고온에서의 안정성이 확보된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하
였으나, 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 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300: 유기발광소자
110, 210, 310: 제1 발광부 120, 220: 제2 발광부
330: 제3 발광부
140, 240, 250: 전하생성층
112, 122, 212, 222, 312, 322,332: 정공수송층
116, 126, 216, 226, 316, 326, 336: 전자수송층
114, 214, 314: 제1 발광층 124, 224, 324: 제2 발광층
334: 제3 발광층

Claims (19)

  1. 제1 전극과 제2 전극 사이에 있으며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부; 및
    상기 제1 발광부 위에 있으며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부를 포함하며,
    상기 제2 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제2 전극보다 상기 제1 전극에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰, 유기발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제1 전극보다 상기 제2 전극에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은, 유기발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층, 및 녹색 발광층 중 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 반투과 전극을 포함하는, 유기발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 발광부 위에 있으며, 제3 정공수송층, 제3 발광층 및 제3 전자수송층을 포함하는 제3 발광부를 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  7. 제1 전극 위에 있으며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층;
    상기 제1 층 위에 있으며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2전자수송층을 포함하는 제2 층; 및
    상기 제2 층 위에 있는 제2 전극을 포함하며,
    상온 및 고온의 환경의 온도 변화에 따라 제1 발광층 또는 제2 발광층의 수명이 저하되지 않도록 상기 제2 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역으로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 영역은 상기 정공타입 호스트의 비율과 상기 전자타입 호스트의 비율이 서로 다른, 유기발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제2 전극보다 상기 제1 전극에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰, 유기발광 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 제1 전극보다 상기 제2 전극에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은, 유기발광 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층, 및 녹색 발광층 중 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 반투과 전극을 포함하는, 유기발광 표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도는 25°C 에서 105°C 이하인, 유기발광 표시장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2층 위에 있으며, 제3 정공수송층, 제3 발광층 및 제3 전자수송층을 포함하는 제3 층을 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3 발광층은 청색 발광층, 스카이 블루 발광층, 및 진청색 발광층 중 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  15. 애노드와 캐소드 사이에 정공수송층, 발광층 및 전자수송층으로 이루어진 유기발광소자에 있어서,
    차량과 관련된 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따른 상기 발광층의 수명이 저하되지 않도록 상기 발광층은 정공타입 호스트와 전자타입 호스트를 포함하는 적어도 두 개의 영역으로 구성되고, 상기 적어도 두 개의 영역은 상기 정공타입 호스트의 비율과 상기 전자타입 호스트의 비율을 서로 다르게 구성한 유기발광소자로 이루어진, 차량용 조명장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 캐소드보다 상기 애노드에 가까운 영역이 상기 정공타입 호스트의 비율보다 상기 전자타입 호스트의 비율이 큰, 차량용 조명장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 영역 중 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까운 영역이 상기 전자타입 호스트의 비율보다 상기 정공타입 호스트의 비율이 크거나 같은, 차량용 조명장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드 중 하나는 반투과 전극을 포함하는, 차량용 조명장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 온도는 25°C 에서 105°C 이하인, 차량용 조명장치.
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