KR20220091166A

KR20220091166A - 유기발광 다이오드 표시장치

Info

Publication number: KR20220091166A
Application number: KR1020200182430A
Authority: KR
Inventors: 박진환; 이민규; 임정식
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-06-30
Also published as: TW202226591A; TWI810755B; US20220199929A1

Abstract

본 발명은, 제1 전극과; 상기 제1 전극 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제1 스택과; 상기 제1 스택 상부에 배치되는 제1 전하생성층과; 상기 제1 전하생성층 상부에 배치되고 황록색광을 방출하는 제2 스택과; 상기 제2 스택 상부에 배치되는 제2 전하생성층과; 상기 제2 전하생성층 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제3 스택과; 상기 제3 스택 상부에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 적색광을 더 방출하고, 상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 제1 적색발광물질층과 청색발광물질층을 포함하며, 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층의 각각은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 청색발광물질층의 호스트의 T1 에너지는 상기 제1 적색발광물질층의 도펀트의 T1 에너지보다 큰 유기발광 다이오드 표시장치를 제공한다.

Description

유기발광 다이오드 표시장치{Organic Light Emitting Diode Display Device}

본 발명은 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히, 발광 효율이 개선되는 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다.

최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.

평판표시장치 중에서, 유기발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED) 표시장치는 발광다이오드의 전자(electron) 주입 전극인 음극(cathode)과 정공(hole) 주입 전극인 양극(anode) 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공의 결합에 의해 여기자(exciton)가 형성된 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.

최근에는 가상현실(virtual reality: VR)이나 증강현실(augmented reality: AR) 등에 사용되는 고해상도 소형 표시장치에 적용하기 위한 백색 유기발광 다이오드 표시장치가 연구 개발되고 있다.

백색 유기발광 다이오드 표시장치는 다수의 스택(stack)(발광부)을 포함하는 탠덤(tandem)구조를 갖는데, 탠덤구조는 하나의 스택을 포함하는 단일구조에 비하여 구동전압이 유리하고 발광 효율 및 색 제어가 용이하다는 장점이 있다.

이러한 탠덤 구조를 갖는 백색 유기발광 다이오드 표시장치는 서로 다른 색을 발광하는 다수의 발광물질층(emitting material layer: EML)을 포함하며, 각 색깔 별로 최적의 발광 효율을 구현하기 위해, 다수의 스택 내에 다수의 발광물질층 각각을 배치시킨다.

그런데, 다수의 발광물질층은 서로 상이한 특성을 가진다. 이에 따라, 각 색깔 별 발광 효율도 차이가 있으며, 특정 색의 발광 효율이 낮아 전체적인 발광 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 발광 효율이 개선되는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은, 제1 전극과; 상기 제1 전극 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제1 스택과; 상기 제1 스택 상부에 배치되는 제1 전하생성층과; 상기 제1 전하생성층 상부에 배치되고 황록색광을 방출하는 제2 스택과; 상기 제2 스택 상부에 배치되는 제2 전하생성층과; 상기 제2 전하생성층 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제3 스택과; 상기 제3 스택 상부에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 적색광을 더 방출하고, 상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 제1 적색발광물질층과 청색발광물질층을 포함하며, 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층의 각각은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 청색발광물질층의 호스트의 T1 에너지는 상기 제1 적색발광물질층의 도펀트의 T1 에너지보다 큰 유기발광 다이오드 표시장치를 제공한다.

상기 청색발광물질층의 호스트의 T1 에너지와 상기 제1 적색발광물질층의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 0.2 eV 내지 1.2 eV이다.

상기 제1 적색발광물질층의 호스트는 H타입 호스트와 E타입 호스트를 포함하고, 상기 H타입 호스트의 비율이 상기 E타입 호스트의 비율과 같거나 크다.

상기 제3 스택이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함한다.

상기 제2 스택은 적색광을 더 방출하고, 상기 제2 스택은 제2 적색발광물질층을 포함한다.

상기 제1 및 제3 스택의 각각이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함한다.

상기 제1 스택이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함하고, 상기 제2 스택은 적색광을 더 방출하며, 상기 제2 스택은 제2 적색발광물질층을 포함한다.

상기 제2 스택은 제1 및 제2 황록색발광물질층을 포함하고, 상기 제1 황록색발광물질층이 상기 제1 전하생성층과 상기 제2 황록색발광물질층 사이에 위치하며, 상기 제1 황록색발광물질층의 도펀트 함량이 상기 제2 황록색발광물질층의 도펀트 함량보다 크다.

상기 제2 스택은 녹색광을 더 방출하며, 상기 제2 스택은 황록색발광물질층과 녹색발광물질층을 포함하고, 상기 황록색발광물질층이 상기 제1 전하생성층과 상기 녹색발광물질층 사이에 위치한다.

본 발명은, 기판 전면에 다수의 스택을 포함하는 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 수율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 적어도 하나의 스택을 인접하며 인광 도펀트를 포함하는 적색발광물질층과 청색발광물질층로 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 둘 이상의 스택이 적색발광물질층을 포함하도록 구성함으로써, 적색광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치의 하나의 화소영역을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치는 영상을 표시하기 위해 다수의 화소(pixel)를 포함하고, 각 화소는 서로 다른 색의 부화소(sub pixels)를 포함하며, 각 부화소에 대응하는 화소영역은 도 1과 같은 구성을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치의 하나의 화소영역을 나타내는 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)을 포함하고, 각 화소영역(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 발광다이오드(De)가 형성된다.

보다 상세하게, 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 연결되고 소스 전극은 데이터 배선(DL)에 연결된다. 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)의 드레인 전극에 연결되고, 소스 전극은 고전위 전압(VDD)에 연결된다. 발광다이오드(De)의 애노드(anode)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 드레인 전극에 연결되고, 캐소드(cathode)는 저전위 전압(VSS)에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 드레인 전극에 연결된다.

이러한 전계발광 표시장치의 영상표시 동작을 살펴보면, 게이트 배선(GL)을 통해 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 이때, 데이터 배선(DL)으로 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.

구동 박막트랜지스터(Td)는 데이터 신호에 따라 턴-온 되어 발광다이오드(De)를 흐르는 전류를 제어하여 영상을 표시한다. 발광다이오드(De)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 전달되는 고전위 전압(VDD)의 전류에 의하여 발광한다.

즉, 발광다이오드(De)를 흐르는 전류의 양은 데이터 신호의 크기에 비례하고, 발광다이오드(De)가 방출하는 빛의 세기는 발광다이오드(De)를 흐르는 전류의 양에 비례하므로, 화소영역(P)은 데이터 신호의 크기에 따라 상이한 계조를 표시하고, 그 결과 전계발광 표시장치는 영상을 표시한다.

스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 신호에 대응되는 전하를 일 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드(De)를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드(De)가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

한편, 화소영역(P)에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(Ts, Td)와 스토리지 커패시터(Cst) 외에 다른 박막트랜지스터와 커패시터가 더 추가될 수도 있다.

즉, 전계발광 표시장치에서는, 데이터 신호가 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극에 인가되어, 발광다이오드(De)가 발광하여 계조를 표시하는 상대적으로 긴 시간 동안 구동 박막트랜지스터(Td)가 턴-온 된 상태를 유지하는데, 이러한 데이터 신호의 장시간 인가에 의하여 구동 박막트랜지스터(Td)는 열화(deterioration)될 수 있다. 이에 따라, 구동 박막트랜지스터(Td)의 이동도(mobility) 및/또는 문턱전압(threshold voltage: Vth)이 변하게 되며, 전계발광 표시장치의 화소영역(P)은 동일한 데이터 신호에 대하여 상이한 계조를 표시하게 되고, 휘도 불균일이 나타나 전계발광 표시장치의 화질이 저하된다.

따라서, 이러한 구동 박막트랜지스터(Td)의 이동도 및/또는 문턱전압의 변화를 보상하기 위해, 각 화소영역(P)에는 전압 변화를 감지하기 위한 적어도 하나의 센싱 박막트랜지스터 및/또는 커패시터가 더 추가될 수 있으며, 센싱 박막트랜지스터 및/또는 커패시터는 기준 전압을 인가하고 센싱전압을 출력하기 위한 기준 배선과 연결될 수 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서, 각 부화소의 발광다이오드는 백색광을 방출하고, 각 부화소에 대응하여 컬러필터가 더 구비되며, 선택적으로 발광된 부화소의 백색광이 대응하는 컬러필터를 통과함으로써 다양한 컬러 영상이 표시된다. 이러한 발광다이오드를 포함하는 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치의 다양한 구조에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(100)는, 제1 전극(110), 제1 스택(ST1), 제1 전하생성층(CGL1), 제2 스택(ST2), 제2 전하생성층(CGL2), 제3 스택(ST3), 그리고 제2 전극(170)을 포함한다.

여기서, 제1 스택(ST1)은 청색광을 방출하고, 제2 스택(ST2)은 황록색광을 방출하며, 제3 스택(ST3)은 청색광과 적색광을 방출한다.

제1 전극(110) 및 제2 전극(170)은 각각 양극(anode) 및 음극(cathode)일 수 있다. 제1 전극(110)은 비교적 높은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO) 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 반면, 제2 전극(170)은 비교적 낮은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

청색광 방출을 위한 제1 스택(ST1)은, 아래로부터 순차적으로, 정공주입층(hole injecting layer: HIL)(120), 제1 정공수송층(hole transporting layer 1: HTL1)(121), 제2 정공수송층(HLT2)(122), 제1 청색발광물질층(blue emitting material layer 1: B-EML1)(124), 그리고 제1 전자수송층(electron transporting layer 1: ETL1)(126)을 포함한다.

제1 전하생성층(CGL1)은 하부의 제1 N타입 전하생성층(N type charge generating layer 1: N-CGL1)(130)과 상부의 제1 P타입 전하생성층(P-CGL1)(132)을 포함한다.

황록색광 방출을 위한 제2 스택(ST2)은, 아래로부터 순차적으로, 제3 정공수송층(HTL3)(140), 제1 황록색발광물질층(YG-EML1)(142), 제2 황록색발광물질층(YG-EML2)(144), 그리고 제2 전자수송층(ETL2)(146)을 포함한다.

제2 전하생성층(CGL2)은 하부의 제2 N타입 전하생성층(N-CGL2)(150)과 상부의 제2 P타입 전하생성층(P-CGL2)(152)을 포함한다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제3 스택(ST3)은, 아래로부터 순차적으로, 제4 정공수송층(HTL4)(160), 제5 정공수송층(HTL5)(162), 적색발광물질층(R-EML)(168), 제2 청색발광물질층(B-EML2)(164), 그리고 제3 전자수송층(ETL3)(166)을 포함한다.

이러한 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(CGL1, CGL2)의 총 두께, 즉, 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이의 거리는 약 4000 내지 4500 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치(100)는 각각이 적, 녹, 청색을 표시하는 다수의 부화소를 포함하는 기판을 포함하며, 제1 전극(110)은 기판 상부의 각 부화소 별로 배치되고, 제2 전극(170)은 기판 전면에 배치될 수 있다.

그리고, 제1 전극(110) 하부의 각 부화소에는 다수의 박막트랜지스터가 배치되고, 제1 전극(110)은 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극(110) 하부 또는 제2 전극(170) 상부에는 각 부화소 별로 컬러필터층 및/또는 컬러변환층이 배치될 수 있다.

여기서, 정공주입층(120)은 정공을 주입하는 역할을 하고, 제1 내지 제5 정공수송층(121, 122, 140, 160, 162)은 정공을 수송하는 역할을 하며, 제1 내지 제3 전자수송층(126, 146, 166)은 전자를 수송하는 역할을 하고, 제1 및 제2 N타입 전하생성층(130, 150)은 전자를 생성하는 역할을 하며, 제1 및 제2 P타입 전하생성층(132, 152)은 정공을 생성하는 역할을 한다. 한편, 제3 전자수송층(166)과 제2 전극(170) 사이에는 전자주입층(electron injecting layer: EIL)이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(100)는, 하나의 발광물질을 포함하는 1개의 스택을 사용하여 광을 방출하는 대신, 상이한 파장에서 휘도 피크(photoluminescence peak)를 갖는 다수의 발광물질을 포함하는 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)을 사용하여 광을 방출하며, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)으로부터 방출되는 광을 조합하여 백색광을 방출한다.

여기서, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)은 발광체로 형광(fluorescence) 화합물을 포함하는 스택 또는 인광(phosphorescence) 화합물을 포함하는 스택을 포함할 수 있다. 이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)에서 인접한 발광물질층은 동일한 발광 매커니즘을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 제2 스택(ST2)의 인접한 제1 및 제2 황록색발광물질층(142, 144)은 동일한 발광 매커니즘을 갖고, 제3 스택(ST3)의 인접한 적색발광물질층(168)과 제2 청색발광물질층(164)은 동일한 발광 매커니즘을 가진다.

이 경우, 적색발광물질층(168)과 제2 청색발광물질층(164)은 발광체로 인광 화합물을 포함한다. 또한, 제1 및 제2 황록색발광물질층(142, 144)도 발광체로 인광 화합물을 포함할 수 있다.

한편, 제1 스택(ST1)의 제1 청색발광물질층(124)은 발광체로 인광 화합물 또는 형광 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 적색발광물질층(168), 제1 및 제2 청색발광물질층(124, 164), 그리고 제1 및 제2 황록색발광물질층(142, 144)의 각각은 호스트(host)와 발광체인 도펀트(dopant)를 포함하고, 호스트는 H타입(hole type) 호스트(또는 P타입(positive type) 호스트) 및 E타입(electron type) 호스트(또는 N타입(negative type)를 포함한다.

본 발명에서, 인접한 적색발광물질층(168)과 제2 청색발광물질층(164)은 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 적색발광물질층(168)과 제2 청색발광물질층(164)의 도펀트는 T1(triplet state 1)에서 S0(ground state)로 에너지 전이(energy transfer)하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제2 청색발광물질층(164)의 호스트의 T1 에너지는 적색발광물질층(168)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제2 청색발광물질층(164)의 호스트의 T1 에너지와 적색발광물질층(168)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 적색발광물질층(168)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 적색발광물질층(168)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제1 및 제2 황록색발광물질층(142, 144)도 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 황록색발광물질층(142, 144)의 도펀트는 인광 화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 황록색발광물질층(142)의 도펀트 함량이 제2 황록색발광물질층(144)의 도펀트 함량보다 크다. 일례로, 호스트를 기준으로 제1 황록색발광물질층(142)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 15 내지 30 Vol%이고, 제2 황록색발광물질층(144)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 10 내지 25 Vol%일 수 있다.

한편, 제2 황록색발광물질층(144) 대신 녹색발광물질층이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 녹색광을 방출한다. 여기서, 호스트를 기준으로 녹색발광물질층의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%일 수 있다.

이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(100)에서는, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 각 부화소 별로 적, 녹, 청색 발광층을 형성하는 대신 기판 전면에 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 수율 저하를 방지할 수 있다.

이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)은 하나 또는 두 개의 발광물질층을 포함하도록 구성되어, 전하 균형(charge balance)의 조절이 용이하므로, 제조 공정적으로 유리하다.

또한, 인접한 적색발광물질층(168)과 제2 청색발광물질층(164)이 인광 도펀트를 포함하도록 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(200)는, 제1 전극(210), 제1 스택(ST1), 제1 전하생성층(CGL1), 제2 스택(ST2), 제2 전하생성층(CGL2), 제3 스택(ST3), 그리고 제2 전극(270)을 포함한다.

여기서, 제1 스택(ST1)은 청색광을 방출하고, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광을 방출하며, 제3 스택(ST3)은 청색광과 적색광을 방출한다.

제1 전극(210) 및 제2 전극(270)은 각각 양극 및 음극일 수 있다. 제1 전극(210)은 비교적 높은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, ITO나 IZO 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 반면, 제2 전극(270)은 비교적 낮은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

청색광 방출을 위한 제1 스택(ST1)은, 아래로부터 순차적으로, 정공주입층(HIL)(220), 제1 정공수송층(HTL1)(221), 제2 정공수송층(HLT2)(222), 제1 청색발광물질층(B-EML1)(224), 그리고 제1 전자수송층(ETL1)(226)을 포함한다.

제1 전하생성층(CGL1)은 하부의 제1 N타입 전하생성층(N-CGL1)(230)과 상부의 제1 P타입 전하생성층(P-CGL1)(232)을 포함한다.

황록색광과 적색광 방출을 위한 제2 스택(ST2)은, 아래로부터 순차적으로, 제3 정공수송층(HTL3)(240), 제1 적색발광물질층(R-EML1)(248), 제1 황록색발광물질층(YG-EML1)(242), 제2 황록색발광물질층(YG-EML2)(244), 그리고 제2 전자수송층(ETL2)(246)을 포함한다.

제2 전하생성층(CGL2)은 하부의 제2 N타입 전하생성층(N-CGL2)(250)과 상부의 제2 P타입 전하생성층(P-CGL2)(252)을 포함한다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제3 스택(ST3)은, 아래로부터 순차적으로, 제4 정공수송층(HTL4)(260), 제5 정공수송층(HTL5)(262), 제2 적색발광물질층(R-EML2)(268), 제2 청색발광물질층(B-EML2)(264), 그리고 제3 전자수송층(ETL3)(266)을 포함한다.

이러한 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(CGL1, CGL2)의 총 두께, 즉, 제1 전극(210)과 제2 전극(270) 사이의 거리는 약 4000 내지 4500 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치(200)는 각각이 적, 녹, 청색을 표시하는 다수의 부화소를 포함하는 기판을 포함하며, 제1 전극(210)은 기판 상부의 각 부화소 별로 배치되고, 제2 전극(270)은 기판 전면에 배치될 수 있다.

그리고, 제1 전극(210) 하부의 각 부화소에는 다수의 박막트랜지스터가 배치되고, 제1 전극(210)은 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극(210) 하부 또는 제2 전극(270) 상부에는 각 부화소 별로 컬러필터층 및/또는 컬러변환층이 배치될 수 있다.

여기서, 정공주입층(220)은 정공을 주입하는 역할을 하고, 제1 내지 제5 정공수송층(221, 222, 240, 260, 262)은 정공을 수송하는 역할을 하며, 제1 내지 제3 전자수송층(226, 246, 266)은 전자를 수송하는 역할을 하고, 제1 및 제2 N타입 전하생성층(230, 250)은 전자를 생성하는 역할을 하며, 제1 및 제2 P타입 전하생성층(232, 252)은 정공을 생성하는 역할을 한다. 한편, 제3 전자수송층(266)과 제2 전극(270) 사이에는 전자주입층(EIL)이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(200)는, 하나의 발광물질을 포함하는 1개의 스택을 사용하여 광을 방출하는 대신, 상이한 파장에서 휘도 피크를 갖는 다수의 발광물질을 포함하는 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)을 사용하여 광을 방출하며, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)으로부터 방출되는 광을 조합하여 백색광을 방출한다.

여기서, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)은 발광체로 형광 화합물을 포함하는 스택 또는 인광 화합물을 포함하는 스택을 포함할 수 있다. 이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)에서 인접한 발광물질층은 동일한 발광 매커니즘을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 제2 스택(ST2)의 인접한 제1 적색발광물질층(248)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(242, 244)은 동일한 발광 매커니즘을 갖고, 제3 스택(ST3)의 인접한 제2 적색발광물질층(268)과 제2 청색발광물질층(264)은 동일한 발광 매커니즘을 가진다.

이 경우, 제2 적색발광물질층(268)과 제2 청색발광물질층(264)은 발광체로 인광 화합물을 포함한다. 또한, 제1 적색발광물질층(248)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(242, 244)도 발광체로 인광 화합물을 포함할 수 있다.

한편, 제1 스택(ST1)의 제1 청색발광물질층(224)은 발광체로 인광 화합물 또는 형광 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2 적색발광물질층(248, 268), 제1 및 제2 청색발광물질층(224, 264), 그리고 제1 및 제2 황록색발광물질층(242, 244)의 각각은 호스트와 발광체인 도펀트를 포함하고, 호스트는 H타입 호스트(또는 P타입 호스트) 및 E타입 호스트(또는 N타입 호스트)를 포함한다.

본 발명에서, 인접한 제2 적색발광물질층(268)과 제2 청색발광물질층(264)은 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제2 적색발광물질층(268)과 제2 청색발광물질층(264)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제2 청색발광물질층(264)의 호스트의 T1 에너지는 제2 적색발광물질층(268)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제2 청색발광물질층(264)의 호스트의 T1 에너지와 제2 적색발광물질층(268)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제2 적색발광물질층(268)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제2 적색발광물질층(268)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제1 적색발광물질층(248)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(242, 244)도 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 즉, 제1 적색발광물질층(248)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(242, 244)의 도펀트는 인광 화합물을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 황록색발광물질층(242)의 도펀트 함량이 제2 황록색발광물질층(244)의 도펀트 함량보다 크다. 일례로, 호스트를 기준으로 제1 황록색발광물질층(242)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 15 내지 30 Vol%이고, 제2 황록색발광물질층(244)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 10 내지 25 Vol%일 수 있다.

또한, 제1 적색발광물질층(248)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제1 적색발광물질층(248)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

한편, 제2 황록색발광물질층(244) 대신 녹색발광물질층이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광 및 녹색광을 방출한다. 여기서, 호스트를 기준으로 녹색발광물질층의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%일 수 있다.

이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(200)에서는, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 각 부화소 별로 적, 녹, 청색 발광층을 형성하는 대신 기판 전면에 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 수율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 인접한 제2 적색발광물질층(268)과 제2 청색발광물질층(264)이 인광 도펀트를 포함하도록 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(200)는 제2 및 제3 스택(ST2, ST3)이 각각 제1 및 제2 적색발광물질층(248, 268)을 포함함으로써, 제3 스택(ST3)만이 적색발광물질층을 포함하는 제1 실시예에 비해 적색광의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프로, 제1 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 발광 스펙트럼도 함께 도시한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 실시예(EM2)는 제1 실시예(EM1)에 비해 적색광의 세기(intensity)가 증가하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제2 실시예(EM2)는 제1 실시예(EM1)에 비해 적색광의 효율이 향상된다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(300)는, 제1 전극(310), 제1 스택(ST1), 제1 전하생성층(CGL1), 제2 스택(ST2), 제2 전하생성층(CGL2), 제3 스택(ST3), 그리고 제2 전극(370)을 포함한다.

여기서, 제1 스택(ST1)은 청색광과 적색광을 방출하고, 제2 스택(ST2)은 황록색광을 방출하며, 제3 스택(ST3)은 청색광과 적색광을 방출한다.

제1 전극(310) 및 제2 전극(370)은 각각 양극 및 음극일 수 있다. 제1 전극(310)은 비교적 높은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, ITO나 IZO 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 반면, 제2 전극(370)은 비교적 낮은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제1 스택(ST1)은, 아래로부터 순차적으로, 정공주입층(HIL)(320), 제1 정공수송층(HTL1)(321), 제2 정공수송층(HLT2)(322), 제1 적색발광물질층(R-EML1)(328), 제1 청색발광물질층(B-EML1)(324), 그리고 제1 전자수송층(ETL1)(326)을 포함한다.

제1 전하생성층(CGL1)은 하부의 제1 N타입 전하생성층(N-CGL1)(330)과 상부의 제1 P타입 전하생성층(P-CGL1)(332)을 포함한다.

황록색광 방출을 위한 제2 스택(ST2)은, 아래로부터 순차적으로, 제3 정공수송층(HTL3)(340), 제1 황록색발광물질층(YG-EML1)(342), 제2 황록색발광물질층(YG-EML2)(344), 그리고 제2 전자수송층(ETL2)(346)을 포함한다.

제2 전하생성층(CGL2)은 하부의 제2 N타입 전하생성층(N-CGL2)(350)과 상부의 제2 P타입 전하생성층(P-CGL2)(352)을 포함한다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제3 스택(ST3)은, 아래로부터 순차적으로, 제4 정공수송층(HTL4)(360), 제5 정공수송층(HTL5)(362), 제2 적색발광물질층(R-EML2)(368), 제2 청색발광물질층(B-EML2)(364), 그리고 제3 전자수송층(ETL3)(366)을 포함한다.

이러한 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(CGL1, CGL2)의 총 두께, 즉, 제1 전극(310)과 제2 전극(370) 사이의 거리는 약 4000 내지 4500 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치(300)는 각각이 적, 녹, 청색을 표시하는 다수의 부화소를 포함하는 기판을 포함하고, 제1 전극(310)은 기판 상부의 각 부화소 별로 배치되고, 제2 전극(370)은 기판 전면에 배치될 수 있다.

그리고, 제1 전극(310) 하부의 각 부화소에는 다수의 박막트랜지스터가 배치되고, 제1 전극(310)은 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극(310) 하부 또는 제2 전극(370) 상부에는 각 부화소 별로 컬러필터층 및/또는 컬러변환층이 배치될 수 있다.

여기서, 정공주입층(320)은 정공을 주입하는 역할을 하고, 제1 내지 제5 정공수송층(321, 322, 340, 360, 362)은 정공을 수송하는 역할을 하며, 제1 내지 제3 전자수송층(326, 346, 366)은 전자를 수송하는 역할을 하고, 제1 및 제2 N타입 전하생성층(330, 350)은 전자를 생성하는 역할을 하며, 제1 및 제2 P타입 전하생성층(332, 352)은 정공을 생성하는 역할을 한다. 한편, 제3 전자수송층(366)과 제2 전극(370) 사이에는 전자주입층(EIL)이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(300)는, 하나의 발광물질을 포함하는 1개의 스택을 사용하여 광을 방출하는 대신, 상이한 파장에서 휘도 피크를 갖는 다수의 발광물질을 포함하는 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)을 사용하여 광을 방출하며, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)으로부터 방출되는 광을 조합하여 백색광을 방출한다.

여기서, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)은 발광체로 형광 화합물을 포함하는 스택 또는 인광 화합물을 포함하는 스택을 포함할 수 있다. 이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)에서 인접한 발광물질층은 동일한 발광 매커니즘을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스택(ST1)의 인접한 제1 적색발광물질층(328)과 제1 청색발광물질층(324)은 동일한 발광 매커니즘을 갖고, 제2 스택(ST2)의 인접한 제1 및 제2 황록색발광물질층(342, 344)은 동일한 발광 매커니즘을 가지며, 제3 스택(ST3)의 인접한 제2 적색발광물질층(368)과 제2 청색발광물질층(364)은 동일한 발광 매커니즘을 가진다.

이 경우, 제1 적색발광물질층(328), 제1 청색발광물질층(324), 제2 적색발광물질층(368), 그리고 제2 청색발광물질층(364)은 발광체로 인광 화합물을 포함한다. 또한, 제1 및 제2 황록색발광물질층(342, 344)도 발광체로 인광 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2 적색발광물질층(328, 368), 제1 및 제2 청색발광물질층(324, 364), 그리고 제1 및 제2 황록색발광물질층(342, 344)의 각각은 호스트와 발광체인 도펀트를 포함하고, 호스트는 H타입 호스트(또는 P타입 호스트) 및 E타입 호스트(또는 N타입 호스트)를 포함한다.

본 발명에서, 인접한 제1 적색발광물질층(328)과 제1 청색발광물질층(324)은 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제1 적색발광물질층(328)과 제1 청색발광물질층(324)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제1 청색발광물질층(324)의 호스트의 T1 에너지는 제1 적색발광물질층(328)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제1 청색발광물질층(324)의 호스트의 T1 에너지와 제1 적색발광물질층(328)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제1 적색발광물질층(328)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제1 적색발광물질층(328)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 인접한 제2 적색발광물질층(368)과 제2 청색발광물질층(364)도 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제2 적색발광물질층(368)과 제2 청색발광물질층(364)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제2 청색발광물질층(364)의 호스트의 T1 에너지는 제2 적색발광물질층(368)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제2 청색발광물질층(364)의 호스트의 T1 에너지와 제2 적색발광물질층(368)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제2 적색발광물질층(368)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제2 적색발광물질층(368)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제1 및 제2 황록색발광물질층(342, 344)도 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 황록색발광물질층(342, 344)의 도펀트는 인광 화합물을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 황록색발광물질층(342)의 도펀트 함량이 제2 황록색발광물질층(344)의 도펀트 함량보다 크다. 일례로, 호스트를 기준으로 제1 황록색발광물질층(342)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 15 내지 30 Vol%이고, 제2 황록색발광물질층(344)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 10 내지 25 Vol%일 수 있다.

한편, 제2 황록색발광물질층(344) 대신 녹색발광물질층이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 녹색광을 방출한다. 여기서, 호스트를 기준으로 녹색발광물질층의 도펀트 함량 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%일 수 있다.

이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(300)에서는, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 각 부화소 별로 적, 녹, 청색 발광층을 형성하는 대신 기판 전면에 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 수율 저하를 방지할 수 있다.

이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)은 두 개의 발광물질층을 포함하도록 구성되어 전하 균형의 조절이 용이하므로, 제조 공정적으로 유리하다.

또한, 인접한 제1 적색발광물질층(328)과 제1 청색발광물질층(324) 그리고 인접한 제2 적색발광물질층(368)과 제2 청색발광물질층(364)이 인광 도펀트를 포함하도록 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(300)는 제1 및 제3 스택(ST1, ST3)이 각각 제1 및 제2 적색발광물질층(328, 368)을 포함함으로써, 제3 스택(ST3)만이 적색발광물질층을 포함하는 제1 실시예에 비해 적색광의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(400)는, 제1 전극(410), 제1 스택(ST1), 제1 전하생성층(CGL1), 제2 스택(ST2), 제2 전하생성층(CGL2), 제3 스택(ST3), 그리고 제2 전극(470)을 포함한다.

여기서, 제1 스택(ST1)은 청색광과 적색광을 방출하고, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광을 방출하며, 제3 스택(ST3)은 청색광을 방출한다.

제1 전극(410) 및 제2 전극(470)은 각각 양극 및 음극일 수 있다. 제1 전극(410)은 비교적 높은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, ITO나 IZO 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 반면, 제2 전극(470)은 비교적 낮은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제1 스택(ST1)은, 아래로부터 순차적으로, 정공주입층(HIL)(420), 제1 정공수송층(HTL1)(421), 제2 정공수송층(HLT2)(422), 제1 적색발광물질층(R-EML1)(428), 제1 청색발광물질층(B-EML1)(424), 그리고 제1 전자수송층(ETL1)(426)을 포함한다.

제1 전하생성층(CGL1)은 하부의 제1 N타입 전하생성층(N-CGL1)(430)과 상부의 제1 P타입 전하생성층(P-CGL1)(432)을 포함한다.

황록색광과 적색광 방출을 위한 제2 스택(ST2)은, 아래로부터 순차적으로, 제3 정공수송층(HTL3)(440), 제2 적색발광물질층(R-EML2)(448), 제1 황록색발광물질층(YG-EML1)(442), 제2 황록색발광물질층(YG-EML2)(444), 그리고 제2 전자수송층(ETL2)(446)을 포함한다.

제2 전하생성층(CGL2)은 하부의 제2 N타입 전하생성층(N-CGL2)(450)과 상부의 제2 P타입 전하생성층(P-CGL2)(452)을 포함한다.

청색광 방출을 위한 제3 스택(ST3)은, 아래로부터 순차적으로, 제4 정공수송층(HTL4)(460), 제5 정공수송층(HTL5)(462), 제2 청색발광물질층(B-EML2)(464), 그리고 제3 전자수송층(ETL3)(466)을 포함한다.

이러한 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(CGL1, CGL2)의 총 두께, 즉, 제1 전극(410)과 제2 전극(470) 사이의 거리는 약 4000 내지 4500 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치(400)는 각각이 적, 녹, 청색을 표시하는 다수의 부화소를 포함하는 기판을 포함하고, 제1 전극(410)은 기판 상부의 각 부화소 별로 배치되고, 제2 전극(470)은 기판 전면에 배치될 수 있다.

그리고, 제1 전극(410) 하부의 각 부화소에는 다수의 박막트랜지스터가 배치되고, 제1 전극(410)은 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극(410) 하부 또는 제2 전극(470) 상부에는 각 부화소 별로 컬러필터층 및/또는 컬러변환층이 배치될 수 있다.

여기서, 정공주입층(420)은 정공을 주입하는 역할을 하고, 제1 내지 제5 정공수송층(421, 422, 440, 460, 462)은 정공을 수송하는 역할을 하며, 제1 내지 제3 전자수송층(426, 446, 466)은 전자를 수송하는 역할을 하고, 제1 및 제2 N타입 전하생성층(430, 450)은 전자를 생성하는 역할을 하며, 제1 및 제2 P타입 전하생성층(432, 452)은 정공을 생성하는 역할을 한다. 한편, 제3 전자수송층(466)과 제2 전극(470) 사이에는 전자주입층(EIL)이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(400)는, 하나의 발광물질을 포함하는 1개의 스택을 사용하여 광을 방출하는 대신, 상이한 파장에서 휘도 피크를 갖는 다수의 발광물질을 포함하는 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)을 사용하여 광을 방출하며, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)으로부터 방출되는 광을 조합하여 백색광을 방출한다.

여기서, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)은 발광체로 형광 화합물을 포함하는 스택 또는 인광 화합물을 포함하는 스택을 포함할 수 있다. 이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)에서 인접한 발광물질층은 동일한 발광 매커니즘을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스택(ST1)의 인접한 제1 적색발광물질층(428)과 제1 청색발광물질층(424)은 동일한 발광 매커니즘을 갖고, 제2 스택(ST2)의 인접한 제2 적색발광물질층(448)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(442, 444)은 동일한 발광 매커니즘을 가진다.

이 경우, 제1 적색발광물질층(428)과 제1 청색발광물질층(424)은 발광체로 인광 화합물을 포함한다. 또한, 제2 적색발광물질층(448)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(442, 444)도 발광체로 인광 화합물을 포함할 수 있다.

한편, 제3 스택(ST3)의 제2 청색발광물질층(464)은 발광체로 인광 화합물 또는 형광 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2 적색발광물질층(428, 448), 제1 및 제2 청색발광물질층(424, 464), 그리고 제1 및 제2 황록색발광물질층(442, 444)의 각각은 호스트와 발광체인 도펀트를 포함하고, 호스트는 H타입 호스트(또는 P타입 호스트) 및 E타입 호스트(또는 N타입 호스트)를 포함한다.

본 발명에서, 인접한 제1 적색발광물질층(428)과 제1 청색발광물질층(424)은 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제1 적색발광물질층(428)과 제1 청색발광물질층(424)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제1 청색발광물질층(424)의 호스트의 T1 에너지는 제1 적색발광물질층(428)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제1 청색발광물질층(424)의 호스트의 T1 에너지와 제1 적색발광물질층(428)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제1 적색발광물질층(428)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제1 적색발광물질층(428)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제2 적색발광물질층(448)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(442, 444)도 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 즉, 제2 적색발광물질층(448)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(442, 444)의 도펀트는 인광 화합물을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 황록색발광물질층(442)의 도펀트 함량이 제2 황록색발광물질층(444)의 도펀트 함량보다 크다. 일례로, 호스트를 기준으로 제1 황록색발광물질층(442)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 15 내지 30 Vol%이고, 제2 황록색발광물질층(444)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 10 내지 25 Vol%일 수 있다.

한편, 제2 황록색발광물질층(444) 대신 녹색발광물질층이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광 및 녹색광을 방출한다. 여기서, 호스트를 기준으로 녹색발광물질층의 도펀트 함량 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%일 수 있다.

이러한 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(400)에서는, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 각 부화소 별로 적, 녹, 청색 발광층을 형성하는 대신 기판 전면에 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 수율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 인접한 제1 적색발광물질층(428)과 제1 청색발광물질층(424)이 인광 도펀트를 포함하도록 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(400)는 제1 및 제2 스택(ST1, ST2)이 각각 제1 및 제2 적색발광물질층(428, 448)을 포함함으로써, 제3 스택(ST3)만이 적색발광물질층을 포함하는 제1 실시예에 비해 적색광의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(500)는, 제1 전극(510), 제1 스택(ST1), 제1 전하생성층(CGL1), 제2 스택(ST2), 제2 전하생성층(CGL2), 제3 스택(ST3), 그리고 제2 전극(570)을 포함한다.

여기서, 제1 스택(ST1)은 청색광과 적색광을 방출하고, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광을 방출하며, 제3 스택(ST3)은 청색광과 적색광을 방출한다.

제1 전극(510) 및 제2 전극(570)은 각각 양극 및 음극일 수 있다. 제1 전극(510)은 비교적 높은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, ITO나 IZO 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 반면, 제2 전극(570)은 비교적 낮은 일함수를 갖는 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제1 스택(ST1)은, 아래로부터 순차적으로, 정공주입층(HIL)(520), 제1 정공수송층(HTL1)(521), 제2 정공수송층(HLT2)(522), 제1 적색발광물질층(R-EML1)(528), 제1 청색발광물질층(B-EML1)(524), 그리고 제1 전자수송층(ETL1)(526)을 포함한다.

제1 전하생성층(CGL1)은 하부의 제1 N타입 전하생성층(N-CGL1)(530)과 상부의 제1 P타입 전하생성층(P-CGL1)(532)을 포함한다.

황록색광과 적색광 방출을 위한 제2 스택(ST2)은, 아래로부터 순차적으로, 제3 정공수송층(HTL3)(540), 제2 적색발광물질층(R-EML2)(548), 제1 황록색발광물질층(YG-EML1)(542), 제2 황록색발광물질층(YG-EML2)(544), 그리고 제2 전자수송층(ETL2)(546)을 포함한다.

제2 전하생성층(CGL2)은 하부의 제2 N타입 전하생성층(N-CGL2)(550)과 상부의 제2 P타입 전하생성층(P-CGL2)(552)을 포함한다.

청색광과 적색광 방출을 위한 제3 스택(ST3)은, 아래로부터 순차적으로, 제4 정공수송층(HTL4)(560), 제5 정공수송층(HTL5)(562), 제3 적색발광물질층(R-EML3)(568), 제2 청색발광물질층(B-EML2)(564), 그리고 제3 전자수송층(ETL3)(566)을 포함한다.

이러한 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(CGL1, CGL2)의 총 두께, 즉, 제1 전극(510)과 제2 전극(570) 사이의 거리는 약 4000 내지 4500 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치(500)는 각각이 적, 녹, 청색을 표시하는 다수의 부화소를 포함하는 기판을 포함하고, 제1 전극(510)은 기판 상부의 각 부화소 별로 배치되고, 제2 전극(570)은 기판 전면에 배치될 수 있다.

그리고, 제1 전극(510) 하부의 각 부화소에는 다수의 박막트랜지스터가 배치되고, 제1 전극(510)은 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.

또한, 제1 전극(510) 하부 또는 제2 전극(570) 상부에는 각 부화소 별로 컬러필터층 및/또는 컬러변환층이 배치될 수 있다.

여기서, 정공주입층(520)은 정공을 주입하는 역할을 하고, 제1 내지 제5 정공수송층(521, 522, 540, 560, 562)은 정공을 수송하는 역할을 하며, 제1 내지 제3 전자수송층(526, 546, 566)은 전자를 수송하는 역할을 하고, 제1 및 제2 N타입 전하생성층(530, 550)은 전자를 생성하는 역할을 하며, 제1 및 제2 P타입 전하생성층(532, 552)은 정공을 생성하는 역할을 한다. 한편, 제3 전자수송층(566)과 제2 전극(570) 사이에는 전자주입층(EIL)이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(500)는, 하나의 발광물질을 포함하는 1개의 스택을 사용하여 광을 방출하는 대신, 상이한 파장에서 휘도 피크를 갖는 다수의 발광물질을 포함하는 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)을 사용하여 광을 방출하며, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)으로부터 방출되는 광을 조합하여 백색광을 방출한다.

여기서, 다수의 스택(ST1, ST2, ST3)은 발광체로 형광 화합물을 포함하는 스택 또는 인광 화합물을 포함하는 스택을 포함할 수 있다. 이때, 각 스택(ST1, ST2, ST3)에서 인접한 발광물질층은 동일한 발광 매커니즘을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스택(ST1)의 인접한 제1 적색발광물질층(528)과 제1 청색발광물질층(524)은 동일한 발광 매커니즘을 갖고, 제2 스택(ST2)의 인접한 제2 적색발광물질층(548)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(542, 544)은 동일한 발광 매커니즘을 가지며, 제3 스택(ST3)의 인접한 제3 적색발광물질층(568)과 제2 청색발광물질층(564)은 동일한 발광 매커니즘을 가진다.

이 경우, 제1 적색발광물질층(528)과 제1 청색발광물질층(524), 제3 적색발광물질층(568), 그리고 제2 청색발광물질층(564)은 발광체로 인광 화합물을 포함한다. 또한, 제2 적색발광물질층(548)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(542, 544)도 발광체로 인광 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1, 제2, 제3 적색발광물질층(528, 548, 568), 제1 및 제2 청색발광물질층(524, 564), 그리고 제1 및 제2 황록색발광물질층(542, 544)의 각각은 호스트와 발광체인 도펀트를 포함하고, 호스트는 H타입 호스트(또는 P타입 호스트) 및 E타입 호스트(또는 N타입 호스트)를 포함한다.

본 발명에서, 인접한 제1 적색발광물질층(528)과 제1 청색발광물질층(524)은 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제1 적색발광물질층(528)과 제1 청색발광물질층(524)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제1 청색발광물질층(524)의 호스트의 T1 에너지는 제1 적색발광물질층(528)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제1 청색발광물질층(524)의 호스트의 T1 에너지와 제1 적색발광물질층(528)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제1 적색발광물질층(528)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제1 적색발광물질층(528)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 인접한 제3 적색발광물질층(568)과 제2 청색발광물질층(564)도 인광 도펀트를 포함한다. 즉, 제3 적색발광물질층(568)과 제2 청색발광물질층(564)의 도펀트는 T1에서 S0로 에너지 전이하여 빛을 내는 인광 화합물을 포함한다. 이때, 제2 청색발광물질층(564)의 호스트의 T1 에너지는 제3 적색발광물질층(568)의 도펀트의 T1 에너지보다 크며, 제2 청색발광물질층(564)의 호스트의 T1 에너지와 제3 적색발광물질층(568)의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 약 0.2 eV 내지 1.2 eV인 것이 바람직하다.

이러한 제3 적색발광물질층(568)에 있어서, 호스트를 기준으로 도펀트의 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%이고, H타입 호스트의 비율은 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 것이 바람직하다. 일례로, H타입 호스트의 비율은 50 내지 80 Vol%일 수 있다. 제3 적색발광물질층(568)의 두께는 50 내지 100 Å일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

또한, 제2 적색발광물질층(548)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(542, 544)도 인광 도펀트를 포함할 수 있다. 즉, 제2 적색발광물질층(548)과 제1 및 제2 황록색발광물질층(542, 544)의 도펀트는 인광 화합물을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 황록색발광물질층(542)의 도펀트 함량이 제2 황록색발광물질층(544)의 도펀트 함량보다 크다. 일례로, 호스트를 기준으로 제1 황록색발광물질층(542)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 15 내지 30 Vol%이고, 제2 황록색발광물질층(544)의 도펀트 함량, 즉, 도핑 농도는 10 내지 25 Vol%일 수 있다.

한편, 제2 황록색발광물질층(544) 대신 녹색발광물질층이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 황록색광과 적색광 및 녹색광을 방출한다. 여기서, 호스트를 기준으로 녹색발광물질층의 도펀트 함량 함량, 즉, 도핑 농도는 1 내지 5 Vol%일 수 있다.

이러한 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(500)에서는, 고해상도 소형 표시장치에 적용하는 경우에도 각 부화소 별로 적, 녹, 청색 발광층을 형성하는 대신 기판 전면에 하나의 백색 발광층을 형성함으로써, 수율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 인접한 제1 적색발광물질층(528)과 제1 청색발광물질층(524) 및 인접한 제3 적색발광물질층(568)과 제2 청색발광물질층(564)이 인광 도펀트를 포함하도록 구성함으로써, 형광 도펀트를 포함하는 구성 대비 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(500)는 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3)이 각각 제1, 제2, 제3 적색발광물질층(528, 548, 568)을 포함함으로써, 제3 스택(ST3)만이 적색발광물질층을 포함하는 제1 실시예와 제1, 제2, 제3 스택(ST1, ST2, ST3) 중 두 스택만이 적색발광물질층을 포함하는 제2, 제3, 제4 실시예에 비해 적색광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200, 300, 400, 500: 유기발광 다이오드 표시장치
110, 210, 310, 410, 510: 제1전극
170, 270, 370, 470, 570: 제2전극
ST1: 제1 스택 ST2: 제2 스택
ST3: 제3 스택 CGL1: 제1 전하생성층
CGL2: 제2 전하생성층

Claims

제1 전극과;
상기 제1 전극 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제1 스택과;
상기 제1 스택 상부에 배치되는 제1 전하생성층과;
상기 제1 전하생성층 상부에 배치되고 황록색광을 방출하는 제2 스택과;
상기 제2 스택 상부에 배치되는 제2 전하생성층과;
상기 제2 전하생성층 상부에 배치되고 청색광을 방출하는 제3 스택과;
상기 제3 스택 상부에 배치되는 제2 전극
을 포함하며,
상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 적색광을 더 방출하고,
상기 제1 스택과 제3 스택 중 적어도 하나는 제1 적색발광물질층과 청색발광물질층을 포함하며,
상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층의 각각은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 청색발광물질층의 호스트의 T1 에너지는 상기 제1 적색발광물질층의 도펀트의 T1 에너지보다 큰 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 청색발광물질층의 호스트의 T1 에너지와 상기 제1 적색발광물질층의 도펀트의 T1 에너지의 차이는 0.2 eV 내지 1.2 eV인 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 적색발광물질층의 호스트는 H타입 호스트와 E타입 호스트를 포함하고, 상기 H타입 호스트의 비율이 상기 E타입 호스트의 비율과 같거나 큰 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 스택이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제2 스택은 적색광을 더 방출하고,
상기 제2 스택은 제2 적색발광물질층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 스택의 각각이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 스택은 적색광을 더 방출하고,
상기 제2 스택은 제2 적색발광물질층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스택이 상기 제1 적색발광물질층과 상기 청색발광물질층을 포함하고,
상기 제2 스택은 적색광을 더 방출하며,
상기 제2 스택은 제2 적색발광물질층을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 스택은 제1 및 제2 황록색발광물질층을 포함하고,
상기 제1 황록색발광물질층이 상기 제1 전하생성층과 상기 제2 황록색발광물질층 사이에 위치하며,
상기 제1 황록색발광물질층의 도펀트 함량이 상기 제2 황록색발광물질층의 도펀트 함량보다 큰 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 스택은 녹색광을 더 방출하며,
상기 제2 스택은 황록색발광물질층과 녹색발광물질층을 포함하고,
상기 황록색발광물질층이 상기 제1 전하생성층과 상기 녹색발광물질층 사이에 위치하는 유기발광 다이오드 표시장치.