KR20210014798A - 발광소자 및 이를 포함하는 표시패널 - Google Patents

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Abstract

일 실시예예 따른 발광소자는 제1 전극, 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되고 제1 광을 방출하는 제1 발광층, 제1 발광층 및 제2 전극 사이에 배치되고 제2 광을 방출하는 제2 발광층 및 제1 발광층 및 제2 발광층 사이에 배치되고, 호스트 물질로 구성된 중간층을 포함하고, 중간층의 두께는 90nm 이상 170nm 이하이다.

Description

발광소자 및 이를 포함하는 표시패널{LIGHT EMITTING DIODE AND DISPLAY PANEL HAVING THE SAME}
본 발명은 발광소자 및 이를 포함하는 표시패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수명 및 발광 효율이 향상된 발광소자 및 이를 포함하는 표시패널에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 소자를 이용하고 있다.
구체적으로, 발광소자는 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에서 재결합시킴으로써 여기자를 생성하고, 생성된 여기자를 바닥 상태로 떨어뜨려 광을 발생시킨다.
발광소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 발광소자의 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 발광소자의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 효율 및 수명이 개선된 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 효율 및 수명이 개선된 발광소자를 포함하는 표시패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자는 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제1 광을 방출하는 제1 발광층, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제2 광을 방출하는 제2 발광층 및 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 호스트 물질로 구성된 중간층을 포함하고, 상기 중간층의 두께는 90nm 이상 170nm 이하이다.
일 실시예에서, 상기 중간층은 전자 및 정공을 수송하는 바이폴라 특성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 상기 호스트 물질 및 도펀트 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극 및 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 정공수송영역 및 상기 제2 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 전자수송영역을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 발광 파장과 상기 제2 광의 발광 파장은 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 12 nm 이상 170nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하고, 상기 제1 발광층은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하며, 상기 제2 발광층은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하고, 상기 제1 전극의 상면부터 상기 제1 발광층의 하면까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고, 상기 제1 전극의 상면부터 상기 제2 발광층의 하면까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm 이하이며, 상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm 이하이며, 상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm 이하이며, 상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자에서 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 제1 광을 방출하는 제1 발광층, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 제2 광을 방출하는 제2 발광층, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 단일물질로 구성된 중간층을 포함하고, 상기 제1 전극부터 상기 제1 발광층까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고, 상기 제1 전극부터 상기 제2 발광층까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리이다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm 이하이며, 상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm 이하이며, 상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm 이하이며, 상기 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널에서, 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되는 회로층 및 상기 회로층 상에 배치되고, 각각 서로 다른 파장 범위의 광을 방출하는 복수의 발광소자들을 포함하고, 상기 복수의 발광소자 중 적어도 어느 하나는 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제1 광을 방출하는 제1 발광층, 상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제2 광을 방출하는 제2 발광층 및 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 호스트 물질로 구성된 중간층을 포함하며, 상기 제1 전극부터 상기 제1 발광층까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고, 상기 제1 전극부터 상기 제2 발광층까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리이다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm이하이며, 상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm이하이며, 상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고, 상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm이하이며, 상기 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하이고, 상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자는 효율 및 수명이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시예예 따른 표시패널은 효율 및 수명이 개선된 발광소자를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시패널의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시패널의 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의되어야 한다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(EE) 및 일 실시예에 따른 표시패널(DP)에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시패널(DP)의 단면도이다. 도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 발광소자(EE)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3) 중 적어도 어느 하나는 도 3에 도시된 발광소자(EE)의 구조를 포함할 수 있다.
표시패널(DP)은 액정 표시패널(liqid crystal display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), MEMS 표시패널(microelectromechanical system display panel), 일렉트로웨팅 표시패널(electrowetting display panel), 유기발광표시패널(organic light emitting display panel), 마이크로엘이디 표시패널(micro LED display panel), 퀀텀닷 표시패널(Quantum dot display panel), 및 퀀텀로드 표시패널(Quantum Rod display panel) 중 어느 하나 일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
별도로 도시하지 않았으나, 표시패널(DP)는 샤시부재 또는 몰딩부재를 더 포함할 수 있고, 표시패널(DP)의 종류에 따라 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
표시패널(DP)은 하부 표시기판(100) 및 하부 표시기판(100) 마주하며 이격된 상부 표시기판(200)을 포함할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 하부 표시기판(100)과 상부 표시기판(200) 사이에는 충전층이 충전될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시패널(DP)은 표시면(DP-IS)을 통해 이미지를 표시할 수 있다. 표시면(DP-IS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행한 면일 수 있다. 표시면(DP-IS)은 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시영역(DA)에는 화소(PX)가 배치된다. 비표시영역(NDA)은 표시면(DP-IS)의 테두리를 따라 정의된다. 비표시영역(NDA)는 표시영역(DA)에 인접한다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 에워쌀 수 있다.
표시면(DP-IS)의 법선 방향, 즉 표시패널(DP)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)에 대응될 수 있다. 이하에서 설명되는 각 층들 또는 유닛들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향(opposing)된다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명의 일 실시예에서 평면형 표시면(DP-IS)을 구비한 표시패널(DP)을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 표시패널(DP)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면을 포함할 수도 있다. 입체형 표시면은 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함할 수도 있다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 표시패널(DP)의 단면을 도시하였다. 일 실시예의 표시패널(DP)는 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 하부 표시기판(100)은 베이스 기판(BS), 회로층(CL) 및 표시 소자층(OEL)을 포함하는 것일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 표시 소자층(OEL)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다. 베이스 기판(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서 회로층(CL)은 베이스 기판(BS) 상에 배치될 수 있다. 회로층(CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(CL)은 표시 소자층(OEL)의 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 소자층(OEL)은 화소 정의막(PDL), 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3) 및 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)은 화소 정의막(PDL) 사이에 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3) 상에 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 커버하는 것일 수 있다. 즉, 봉지층(TFE)은 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 보호하는 것일 수 있다. 예를 들어, 봉지층(TFE)은 개구부(OH)에 배치된 제2 전극(EL2)의 상부면을 커버하고, 개구부(OH)를 채울 수 있다. 봉지층(TFE)은 무기층 및 유기층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 봉지층(TFE)은 2개의 무기층과 그 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 또는, 봉지층(TFE)은 교번하게 적층된 복수 개의 무기층 및 복수 개의 유기층들을 포함할 수 있다. 봉지층(TFE)에서, 무기층은 수분 및 산소로부터 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 보호할 수 있다.
일 실시예의 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 제1 유기층 내지 제3 유기층(OL1, OL2, OL3), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)에 대하여는 후술할 발광소자(EE)에 대한 설명에서 자세히 기술한다.
일 실시예예 따른 표시패널(DP)은 비발광 영역(NPXA) 및 복수의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 복수의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
복수의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수의 그룹으로 구분될 수 있다.
본 발명의 일 실시예인 표시패널(DP)은 청색광, 녹색광, 및 적색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시패널(DP)은 서로 구분되는 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)을 포함할 수 있다.
복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)은 서로 상이한 파장 범위의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시패널(DP)은 청색광을 방출하는 제1 발광소자(EE-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광소자(EE-2), 및 적색광을 방출하는 제3 발광소자(EE-3)를 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)은 동일한 파장 범위의 광을 방출하는 것이거나 적어도 하나가 상이한 파장 범위의 광을 방출하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 표시패널(DP)의 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G) 및 적색 발광 영역(PXA-R)은 각각 제1 발광소자(EE-1), 제2 발광소자(EE-2) 및 제3 발광소자(EE-3)에 대응할 수 있다.
복수의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 복수의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 화소(PX)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)을 구분하는 것일 수 있다. 복수의 발광소자들(EE-1, EE-2, EE-3)이 각각 포함하는 복수의 유기층들(OL1, OL2, OL3)은 화소 정의막(PDL)으로 정의되는 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙화소정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예의 상부 표시기판(200)은 베이스층(BL) 및 편광층(POL)을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
베이스층(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 베이스층(BL)은 편광층(POL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다.
일 실시예의 표시패널(DP)은 편광층(POL)을 더 포함할 수 있다. 편광층(POL)은 외부에서 표시패널(DP)로 입사하는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 편광층(POL)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다. 또한, 편광층(POL)은 외부광에 의해 표시패널(DP)에서 발생하는 반사광을 저감시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 편광층(POL)은 표시 장치(DD)의 외부에서 입사하는 광이 표시패널(DP)로 입사되어 다시 출사되는 경우의 반사광을 차단하는 기능을 하는 것일 수 있다.
한편, 도 2에서는 편광층(POL)이 베이스층(BL) 상에 배치되어 노출되는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광층(POL)은 베이스층(BL) 하부에 배치될 수 있다.
도 2에서는 상부 표시기판(200)이 편광층(POL)을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 편광층(POL)은 생략될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 일 실시예에서 상부 표시기판(200)은 편광층을 포함하지 않고, 컬러필터층을 포함할 수 있다. 컬러필터층은 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G) 및 적색 발광 영역(PXA-R) 각각에 대응하는 컬러필터부를 포함할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 표시패널(DP)이 상부 표시기판(200)을 포함하는 것으로 기재하였으나, 이와 달리 표시패널(DP)에서 상부 표시기판(200)은 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광소자(EE)는 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 제1 발광층(EML1), 제2 발광층(EML2), 중간층(HWL), 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 일 실시예에 따른 발광소자(EE)에서 캡핑층(CPL)은 생략될 수도 있다.
한편, 도 4는 도 3과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 발광소자(EE)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 도 5는 도 3과 비교하여 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하고, 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL)을 포함하는 일 실시예의 발광소자(EE)의 단면도를 나타낸 것이다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 일 실시예에 따른 제1 전극(EL1)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)은 반사형 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 반사율이 높은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물일 수 있다.
제1 전극(EL1)은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예를 들어 제1 전극(EL1)은 산화인듐주석(ITO) 또는 금속 혼합물로 구성된 단일층 구조, ITO/Mg 또는 ITO/MgF의 2층 구조, 또는 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
한편, 제1 전극(EL1)은 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 투명한 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO), 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 및 산화아연(ZnO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 제1 전극(EL1)은 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
제2 전극(EL2)은 제1 전극(EL1) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(EL2)은 제1 전극(EL1)과 대향할 수 있다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 캐소드 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)이 애노드 전극일 경우, 제2 전극(EL2)은 캐소드 전극일 수 있다.
제2 전극(EL2)은 반사형, 반투과형, 또는 투과형 전극층일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다. 제2 전극(EL2)은 도전성 물질을 포함한다. 도전성 물질은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 및 마그네슘-은(Mg-Ag)으로 구성된 반사형 물질들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는, 제2 전극(EL2)은 산화인듐주석, 산화인듐아연, 산화아연, 및 산화인듐주석아연으로 구성된 투과형 물질들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 전극(EL2)은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 다중층은 반사형 물질로 구성된 층 및 투과형 물질로 구성된 층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수의 발광층들(EML1, EML2)은 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 발광층들(EML1, EML2) 각각은 호스트 물질(host material) 및 도펀트 물질(dopant material)를 포함한다. 복수의 발광층들(EML1, EML2) 각각은 호스트 물질에 인광 또는 형광 발광 물질을 도펀트로 사용하여 형성될 수 있다. 호스트 물질은 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4
Figure pat00001
′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene) 등을 사용될 수 있다.
호스트 물질 및 도펀트 물질의 조합에 의해 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)의 발광 컬러를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)이 적색을 발광할 때, 각 발광층들(EML1, EML2)은 PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다.
이때, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)과 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
또는, 예를 들어, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)이 녹색을 발광할 때, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 이때, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
또는, 예를 들어, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)이 블루 컬러를 발광할 때, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)은 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질을 포함할 수 있다. 이때, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)에 포함되는 도펀트 물질은 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex)에서 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 발광층들(EML1, EML2)은 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 발광층(EML1)은 제1 전극(EL1) 및 제2 발광층(EML2) 사이에 배치될 수 있다.
제1 발광층(EML1)은 제1 광을 발광한다. 제2 발광층(EML2)은 제2 광을 발광한다. 일 실시예에 따른 발광소자(EE)에서, 제1 광과 제2 광은 실질적으로 동일한 파장 범위의 광일 수 있다. 즉, 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)은 서로 동일한 컬러의 광을 각각 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 및 제2 광은 410nm 내지 480nm 파장 범위의 청색광일 수 있다. 예를 들어, 제1 광 및 제2 광은 500nm 내지 570nm 파장 범위의 녹색광일 수 있다. 예를 들어, 제1 광 및 제2 광은 625nm 내지 675nm 파장 범위의 적색광일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)은 다양한 컬러의 광들을 생성하도록 설계될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
한편, 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser induced thermal imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(EE)는 중간층(HWL)을 포함한다. 본 실시예에서, 중간층(HWL)은 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2) 사이에 배치된다. 중간층(HWL)은 단일 물질로 구성될 수 있다. 구체적으로, 중간층(HWL)은 호스트 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 중간층(HWL)을 구성하는 물질은 안트라센 계열의 호스트 물질일 수 있다. 중간층(HWL)을 구성하는 물질은 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)에 포함된 호스트 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예예서, 중간층(HWL)은 바이폴라(bipolar) 특성을 가진다. 즉, 중간층(HWL)의 호스트 물질은 정공 및 전자를 모두 수송하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(EML1)에서 발광하고 남은 정공은 중간층(HWL)을 통해서 제2 발광층(EML2)로 이동할 수 있다. 이동한 정공은 제2 발광층(EML2)에서 전자와 재결합하여 한번 더 발광할 수 있다. 또한, 제2 발광층(EML2)에서 발광하고 남은 전자는 중간층(HWL)을 통해서 제1 발광층(EML1)으로 이동할 수 있다. 이동한 전자는 제1 발광층(EML1)에서 정공과 재결합하여 한번 더 발광할 수 있다. 이에 따라 발광소자(EE)의 효율 및 수명이 증가될 수 있다.
중간층(HWL)은 하나의 층이며, 단일 물질로 구성된다. 중간층(HWL)의 두께는 90nm 이상 170nm 이하일 수 있다. 중간층(HWL)의 두께는 발광소자(EE)에서 발광하는 광의 파장 범위에 따라 바뀔 수 있다. 예를 들어, 광의 파장 범위가 410nm 이상 480nm 이하일 경우, 중간층(HWL)의 두께는 90nm 이상 120nm 이하일 수 있다. 광의 파장 범위가 500nm 이상 570nm 이하일 경우, 중간층(HWL)의 두께는 100nm 이상 130nm 이하일 수 있다. 광의 파장 범위가 625nm 이상 675nm 이하일 경우, 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 및 제1 발광층(EML1) 사이에 배치된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 또는 정공 수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질과 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL) 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수도 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수도 있다.
전자 저지층(EBL)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 제2 발광층(EML2) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치될 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제2 발광층(EML2)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(HBL)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 LiQ(Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따른 발광소자(EE)에서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 전극(EL1)으로부터 주입된 정공(hole)은 정공 수송 영역(HTR)을 거쳐 제1 발광층(EML1)으로 이동하고, 중간층(HWL)을 거쳐 제2 발광층(EML2)로 이동한다. 제2 전극(EL2)로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역(ETR)을 거쳐 제2 발광층(EML2)으로 이동하고, 중간층(HWL)을 거쳐 제1 발광층(EML1)으로 이동한다. 전자와 정공은 제1 발광층(EML1) 및 제2 발광층(EML2)에서 각각 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다. 본 실시예에서, 제1 발광층(EML1)에서 발광되는 제 1광 및 제2 발광층(EML2)에서 발광되는 제2 광은 실질적으로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발광소자(EE)는 제1 광학거리(OD1) 및 제2 광학거리(OD2)를 가진다. 제1 광학거리(OD1)는 제1 발광층(EML1)이 생성하는 광이 반사 계면으로부터 반사되어 2차 공진(resonance)을 하는 거리일 수 있다. 제2 광학거리(OD2)는 제2 발광층(EML2)이 생성하는 광이 반사 계면들로부터 반사되어 3차 공진(resonance)을 하는 거리일 수 있다. 본 발명에 따른 발광소자(EE)에서, 제1 전극(EL1)은 반사형 전극이고, 반사 계면은 제1 전극(EL1)의 상면(EL1-T)일 수 있다.
제1 광학거리(OD1)는 제1 전극(EL1)의 상면(EL1-T)에서 제1 발광층(EML1)의 하면(EML1-B)까지의 최소 거리로 정의될 수 있다. 제1 광학거리(OD1)는 실질적으로 정공 수송 영역(HTR)의 두께와 동일할 수 있다. 발광소자(EE)에서 발광되는 광의 파장 범위에 따라 제1 광학거리(OD1)는 달라질 수 있다. 제1 광학거리(OD1)는 발광소자(EE)에서 발광되는 광의 파장에 따라 정공 수송 영역(HTR)의 두께를 조절하여 최적화될 수 있다.
제2 광학거리(OD2)는 제1 전극(EL1)의 상면(EL1-T)에서 제2 발광층(EML2)의 하면(EML2-B)까지의 최소 거리로 정의될 수 있다. 발광소자(EE)에서 발광되는 광의 파장 범위에 따라 제2 광학거리(OD2)는 달라질 수 있다. 제2 광학거리(OD2)는 발광소자(EE)에서 발광되는 광에 따라 정공 수송 영역(HTR) 및 중간층(HWL)의 두께를 조절하여 최적화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(EE)는 제1 발광층(EML1)에서 제1 광을 방출하고 제2 발광층(EML2)에서 제2 광을 방출한다. 일 실시예예서, 제1 광 및 제2 광의 파장 범위는 실질적으로 동일할 수 있다.
예를 들어, 제1 광 및 제2 광의 파장 범위가 410nm 이상 480nm 이하인 경우, 제1 광학거리(OD1)는 110nm 이상 150nm 이하일 수 있다. 제2 광학거리(OD2)는 230nm 이상 230nm 이하일 수 있다. 이때 중간층(HWL)의 두께는 90nm 이상 120nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 광 및 제2 광의 파장 범위가 500nm 이상 570nm 이하인 경우, 제1 광학거리(OD1)는 150nm 이상 190nm 이하일 수 있다. 제2 광학거리(OD2)는 250nm 이상 330nm 이하일 수 있다. 이때 중간층(HWL)의 두께는 100nm 이상 130nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 광 및 제2 광의 파장 범위가 625nm 이상 675nm 이하인 경우, 제1 광학거리(OD1)는 170nm 이상 230nm 이하일 수 있다. 제2 광학거리(OD2)는 290nm 이상 400nm 이하일 수 있다. 이때 중간층(HWL)의 두께는 120nm 이상 170nm 이하일 수 있다. 다만, 본 실시예에 제한되지는 않는다.
공정 상, 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 발광되는 광의 파장과 관계없이 일정한 두께를 유지할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 20nm 이상 45nm 이하일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
다시 도 2를 참고하면, 일 실시예의 표시패널(DP)은 410nm 이상 480nm 이하의 광을 방출하는 제1 발광소자(EE-1), 500nm 이상 570nm 이하의 광을 방출하는 제2 발광소자(EE-2) 및 625nm 이상 675nm 이하의 광을 방출하는 제3 발광소자(EE-3)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참고하면, 도 2에 도시된 제1 유기층 내지 제3 유기층(OL1, OL2, OL3) 각각은 제1 발광소자 내지 제3 발광소자(EE-1, EE-2, EE-3)의 제1 발광층(EML1), 중간층(HWL) 및 제2 발광층(EML2)을 도시한 것이다. 일 실시예에 따른 표시패널(DP)에서는 발광하는 광의 파장 범위에 따라 제1 발광층(EML1), 및 중간층(HWL)의 두께가 달라질 수 있고, 이에 따라 제1 유기층 내지 제3 유기층(OL1, OL2, OL3)의 두께가 달라질 수 있다.
아래 표 1에서는 발광소자들의 발광 효율 및 수명을 나타내었다. 실시예 1, 2 및 3은 본 발명의 발광소자(EE)이다. 비교예 1-1, 2-1 및 3-1은 1개의 발광층을 포함하는 발광소자이다. 비교예 2-1, 2-2 및 3-2는 1개의 발광층에 2nm 이상 15 nm 이하 두께의 박막이 삽입된 발광소자이다.
실시예 color 효율(%) 수명 (%)
실시예1 Blue 140 150
비교예1-1 100 100
비교예1-2 90 90
실시예2 Green 130 150
비교예2-1 100 100
비교예2-2 90 100
실시예3 Red 130 150
비교예3-1 100 100
비교예 3-2 85 90
표 1의 결과를 참조하면, 각 소자에서 방출되는 Blue, Green, Red 광의 경우를 모두 고려하였을 때, 실시예 1 내지 3는 비교예들에 비하여 발광소자의 효율이 증가하고 수명이 향상되었음을 알 수 있다. 비교예 1-1, 2-1 및 3-1은 1개의 발광층을 포함하여 2차 공진만을 활용하는 발광소자이다. 따라서 2차 및 3차 공진을 동시에 활용하는 실시예 1 내지 3에 비해 효율 및 수명이 더 낮았다. 비교예 2-1, 2-2 및 3-2은 1개의 발광층에 2nm 이상 15 nm 이하 두께의 박막이 삽입된 발광소자이다. 발광층에 삽입된 박막에 의해서 발광층의 일부는 공진거리를 벗어나게 되고, 발광되는 광은 2차 공진에 기여하기 어렵다. 따라서 발광층의 다른 일부에서 발광된 광만 2차 공진하여 발광 효율 및 수명이 제일 낮았다. 이를 통해, 2차 공진 및 3차 공진을 모두 활용하는 본 발명의 발광소자는 효율 및 수명이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 실시예예 따른 발광소자(EE)는 중간층(HWL)을 포함하고, 정공 수송 영역(HTR) 및 중간층(HWL)의 두께를 조절함으로써 제1 광학거리(OD1) 및 제2 광학거리(OD2)를 조절할 수 있다. 이에 따라, 제1 발광층(EML1)에서 발광되는 제1 광은 광학적으로 2차 공진할 수 있다. 제2 발광층(EML2)에서 발광되는 제2 광은 광학적으로 3차 공진할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 발광소자(EE)는 2차 공진 발광과 3차 공진 발광을 동시에 활용할 수 있고, 이에 따라 발광소자(EE)의 광효율과 수명이 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
EL1: 제1 전극 EL2: 제2 전극
EML1: 제1 발광층 EML2: 제2 발광층
HWL: 중간층 EE: 발광소자
EE-1: 제1 발광소자 EE-2: 제2 발광소자
EE-3: 제3 발광소자 DP: 표시패널
OD1: 제1 광학거리 OD2: 제2 광학거리

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제1 광을 방출하는 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제2 광을 방출하는 제2 발광층; 및
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 호스트 물질로 구성된 중간층을 포함하고,
    상기 중간층의 두께는 90nm 이상 170nm 이하인 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 중간층은 전자 및 정공을 수송하는 바이폴라 특성을 가지는 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 상기 호스트 물질 및 도펀트 물질을 포함하는 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제1 발광층 사이에 배치되는 정공수송영역 및
    상기 제2 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 전자수송영역을 더 포함하는 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광의 발광 파장과 상기 제2 광의 발광 파장은 실질적으로 동일한 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하인 발광소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하인 발광소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고, 상기 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하인 발광소자.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하고,
    상기 제1 발광층은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하며,
    상기 제2 발광층은 상기 제2 전극을 향하는 상면 및 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하고,
    상기 제1 전극의 상면부터 상기 제1 발광층의 하면까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고,
    상기 제1 전극의 상면부터 상기 제2 발광층의 하면까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리인 발광소자.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm 이하이며,
    상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하인 발광소자.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm 이하이며,
    상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하인 발광소자.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm 이하이며,
    상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하인 발광소자.
  13. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 제1 광을 방출하는 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 제2 광을 방출하는 제2 발광층;
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 단일물질로 구성된 중간층을 포함하고,
    상기 제1 전극부터 상기 제1 발광층까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고,
    상기 제1 전극부터 상기 제2 발광층까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리인 발광소자.
  14. 제13 항에서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm 이하이며,
    상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하인 발광소자.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm 이하이며,
    상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하인 발광소자.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm 이하이며,
    상기 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하인 발광소자.
  17. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되는 회로층; 및
    상기 회로층 상에 배치되고, 각각 서로 다른 파장 범위의 광을 방출하는 복수의 발광소자들을 포함하고,
    상기 복수의 발광소자 중 적어도 어느 하나는,
    제1 전극;
    상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제1 광을 방출하는 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고 제2 광을 방출하는 제2 발광층; 및
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층 사이에 배치되고, 호스트 물질로 구성된 중간층을 포함하며,
    상기 제1 전극부터 상기 제1 발광층까지의 거리는 상기 제1 광이 광학적으로 2차 공진하는 제1 광학거리이고,
    상기 제1 전극부터 상기 제2 발광층까지의 거리는 상기 제2 광이 광학적으로 3차 공진하는 제2 광학거리인 표시패널.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 410nm 이상 480nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 110nm 이상 150nm이하이며,
    상기 중간층의 두께는 90nm 이상 120nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 230nm 이상 230nm 이하인 표시패널.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 500nm 이상 570nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 150nm 이상 190nm이하이며,
    상기 중간층의 두께는 100nm 이상 130nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 250nm 이상 330nm 이하인 표시패널.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광의 파장 범위는 625nm 이상 675nm 이하이고,
    상기 제1 광학거리는 170nm 이상 230nm이하이며,
    상기 중간층의 두께는 120nm 이상 170nm 이하이고,
    상기 제2 광학거리는 290nm 이상 400nm 이하인 표시패널.
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