KR20220092168A - 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치는 효율을 향상시키고 더불어 수명을 확보할 수 있다, 적어도 소정 색을 발광하는 서브 화소에 대해, 애노드와 캐소드 사이에 복수 스택을 구비하고 다른 스택 내 발광층이 동일 색 계열의 서로 다른 발광 특성을 갖는 재료를 포함하도록 형성할 수 있다.
Description
본 발명의 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 다른 스택에 대해 발광층의 구조를 달리하여 수명과 효율 특성을 모두 향상시킨 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치에 관한 발명이다.
최근 본격적인 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 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 별도 광원을 구비하지 않고, 발광 소자를 표시 패널 내에 갖는 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.
발광층과 발광층의 상하에 공통층을 포함한 단일 스택을 전극 사이에 구비하여 발광 소자를 구현하는 경우, 효율을 일정 이상 확보하기 어려운 문제가 있다. 이를 개선하기 위해 복수 스택을 적층하는 구조가 제안되나, 효율과 수명이 모두 동시에 확보되기 어렵다.
본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치는 적어도 소정 색을 발광하는 서브 화소에 대해, 애노드와 캐소드 사이에 복수 스택을 구비하고 다른 스택 내 발광층이 동일 색 계열의 서로 다른 발광 특성을 갖는 재료를 포함하도록 형성함으로써, 효율을 향상시키고 더불어 수명을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 서로 대향된 애노드와 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층과, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에 구비되며, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함하는 제 2 스택을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비된 애노드와, 상기 애노드와 대향되어 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층과, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에, 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 제 2 스택을 포함하며, 적어도 어느 서브 화소는, 상기 제 1 스택에, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함하고, 상기 제 2 스택에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명의 발광 소자는 복수 스택으로 동일 색 계열을 발광하는 구조에서, 발광층의 발광 재료로 이용된 도펀트 성분을 달리하여 효율과 수명을 모두 향상시키는 것이다. 특히, 복수 스택 구조에서 각 발광층을 형광이나 인광의 동일 발광트를 포함하여 구성하면 형광 발광이 갖는 효율 저하와 인광 발광이 갖는 수명 저하의 문제가 있으나 이를 해결할 수 있다.
둘째, 특히 청색 발광 소자는 수명 확보가 어려운 상황인데, 제 1 스택은 형광 도펀트 단일 발광 재료를 포함하고, 제 2 스택은 형광 도펀트와 함께 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트로 순수 형광인 아닌 도펀트를 포함하여 제 2스택에서 일정한 수명 이상에서 효율 증가를 확보할 수 있다. 특히, 제 2 스택은 캐소드와 가까이 있어 전자의 공급이 제 1 스택에 비해 빠른데, 제 2 스택의 발광층에 삼중항 여기자의 작용을 활성화시켜 효율 증가 효과를 향상시킬 수 있다.
셋째, 청색과 다른 타색 서브 화소에 대해서는 인광 발광층을 복수 스택을 구성하여, 적색과 녹색 서브 화소에서는 인광 발광의 높은 효율을 갖고, 청색 화소에서는 적색과 녹색 수준으로 안정화된 수명을 유지할 수 있어, 표시 장치로서 적용이 유리하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제 1 내지 제 3 실험예에 적용된 형광 도펀트, 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence) 도펀트 및 인광 도펀트 PL 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1의 구조를 적용한 본 발명의 발광 표시 장치의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 5는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예의 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제 4 내지 제 8 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7의 구조를 적용한 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 제 4, 제 5 실험예 및 제 9 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제 1 내지 제 3 실험예에 적용된 형광 도펀트, 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence) 도펀트 및 인광 도펀트 PL 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1의 구조를 적용한 본 발명의 발광 표시 장치의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 5는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예의 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제 4 내지 제 8 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7의 구조를 적용한 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 제 4, 제 5 실험예 및 제 9 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 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.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 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.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 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.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예 내의 각각의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 명세서에서 '도핑된'이란, 어떤 층의 대부분의 중량비를 차지하는 물질에, 대부분의 중량비를 차지하는 물질과 다른 물성(서로 다른 물성이란, 예를 들어, N-타입과 P-타입, 유기물질과 무기물질)을 가지는 물질이 중량비 30 % 미만으로 첨가가 되어 있음을 의미한다. 달리 말하면, '도핑된' 층이란, 어떤 층의 호스트 물질과 도펀트 물질을 중량비의 비중을 고려하여 분별해 낼 수 있는 층을 의미한다. 그리고 '비도핑된'이란, 도핑된'에 해당하는 경우 이외의 모든 경우를 칭한다. 예를 들어, 어떤 층이 단일 물질로 구성되었거나, 서로 성질이 동일 유사한 물질들이 혼합되어 구성되는 경우, 그 층은'비도핑된' 층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들 중 적어도 하나가 P-타입이고, 그 층을 구성하는 물질 모두가 N-타입이 아니라면, 그 층은 '비도핑된' 층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들 중 적어도 하나가 유기 물질이고, 그 층을 구성하는 물질 모두가 무기 물질은 아니라면, 그 층은 '비도핑된'층에 포함된다. 예를 들어, 어떤 층을 구성하는 물질들이 모두 유기 물질인데, 그 층을 구성하는 물질들 중 적어도 어느 하나가 N-타입이고 또 다른 적어도 어느 하나가 P-타입인 경우에, N-타입인 물질이 중량비 30 % 미만이거나 또는 P-타입인 물질이 중량비 30% 미만인 경우에 '도핑된'층에 포함된다.
한편, 본 명세서에서 EL (전계발광, electroluminescence) 스펙트럼이라 함은, (1) 유기 발광층에 포함되는 도펀트 물질이나 호스트 물질과 같은 발광 물질의 고유한 특성을 반영하는 PL(광발광, photoluminescence) 스펙트럼과, (2) 전자 수송층 등과 같은 유기층들의 두께를 포함한 유기 발광 소자의 구조와 광학적 특성에 따라 결정되는, 아웃 커플링(out coupling) 에미턴스(emittance) 스펙트럼 커브의 곱으로써 산출된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치에 적용된 형광 도펀트, TADF 도펀트 및 인광 도펀트 PL 특성을 나타낸 그래프이다.
도 1과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자(2000)는, 기판(100) 상에 서로 대향된 애노드(110) 및 캐소드(170)와, 상기 애노드(110)와 캐소드 사이에 전하 생성층(130)과, 상기 애노드(110)와 전하 생성층(130) 사이에 구비된 제 1 스택(S1)과, 전하 생성층(130)과 캐소드(170) 사이의 제 2 스택(S2)을 구비한다.
제 1 스택(S1)과 제 2 스택(S2)은 각각 발광층과 발광층 하부와 상부의 공통층을 포함하는 것이며, 같은 서브 화소에 서로 중첩하고 수직적으로는 다른 위치에 있다. 각 발광층은 호스트와 도펀트를 포함하는데, 호스트가 주 물질로 각 발광층 내에 50wt% 이상 포함된다. 본 발명의 발광 소자(2000)는 다른 스택의 도펀트를 서로 다른 발광 특성을 갖도록 하여 수명과 효율을 동시에 향상시키고자 한다.
구체적으로는 제 1 스택(S1)은 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112), 제 1 발광층(1100) 및 제 1 전자 수송층(115)을 포함한다. 여기서, 제 1 발광층(1100)은 제 1 호스트(h1)와, 제 1 호스트 내에 단일의 제 1 형광 도펀트(fd1)를 포함한다. 상기 제 1 형광 도펀트(fd1)는, 정공과 전자가 재결합하여 생성된 일중항 여기자(singlet exciton)가 그라운드 상태의 에너지로 떨어지며 발광하는 색의 파장을 조정할 수 있다.
그리고, 제 2 스택(S2)은 제 2 정공 수송층(116), 제 2 발광층(1200) 및 제 2 전자 수송층(118)을 포함한다. 제 2 발광층(1200)은 제 2 호스트(h2)와 제 2 호스트 내에 제 2 형광 도펀트(fd2)와 인광 도펀트(pd) 또는 지연형광(TADF) 도펀트의 비형광 도펀트(nfd)를 포함한다. 제 2 형광 도펀트(fd2)와 비형광 도펀트(nfd)는 모두 제 1 형광 도펀트(fd1)과 동일 색 계열의 광을 발광하는 것이다. 즉, 본 발명의 발광 소자(2000)는 제 1 스택(S1)의 제 1 발광층(1100)은 단일의 형광 소정 색의 광을 색효율을 복수 스택 구조로 향상시키고자 한다.
여기서, 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2)는 동일한 형광 도펀트일 수 있다. 순색의 광 효율을 높이기 위해, 도 2와 같이, 상기 제 1, 제 2형광 도펀트(fd1, fd2)는 같은 발광 피크 특성을 갖고 PL 스펙트럼이 동일한 재료일 수 있다.
본 발명에서 정의하는 '비형광 도펀트(nfd)'는 발광 특성이 순수 형광이 아닌 도펀트로, 예를 들어, 인광 도펀트(phosphorescent dopant)이거나 지연형광 도펀트(Thermally Activated Delayed Fluorescence dopant)일 수 있다.
참고로, 정공과 전자가 재결합된 여기자에는 일중항 여기자(singlet exciton)와 삼중항 여기자(triplet exciton)가 있는데, 이 중 일중항 여기자가 발광에 관여하는 것이 형광(Fluorescence)이며, 삼중항 여기자가 발광에 관여하는 것이 인광(phosphorescence)이다.
발광 소자를 구동하기 위해 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 여기자를 형성하며, 이 때 여기자의 스핀 상태에 따라 단일항 여기자와 삼중항 여기자로 분류할 수 있다. 확률적으로 단일항 여기자는 25%, 삼중항 여기자는 75% 형성된다. 형광 도펀트는 단일항 여기자만을 활용하여 발광하게 되므로 최대 내부 양자 효율은 25%로 제한되며, 나머지 75%의 삼중항 여기자는 다양한 비복사 감쇠 과정을 통해 소실된다. 그리고, 인광 도펀트는, 형광 도펀트에서 사용하지 못하는 삼중항 여기자를 추가적으로 발광 프로세스에 활용하는 것으로, 이론적으로 내부 양자 효율이 크게 증가하여 소자 자체의 효율을 극대화할 수 있다. 단, 인광 도펀트는, 삼중항 여기 과정에서 여기 수명이 길고, 삼중항간 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)로 발광에 기여하지 못하고 소멸되는 삼중항의 발생이 있고, 여기 상태의 포화가 발생되어, 단일 인광 도펀트를 포함한 인광 소자는 발광 수명이 상대적으로 단일 형광 도펀트를 포함한 형광 소자 대비 짧은 편이다.
지연 형광 도펀트(Thermally Activated Delayed Fluorescence dopant)는 삼중항 여기자가 삼중항 상태(T1 level)에서 일중항 상태(S1 level)로 역전계간 천이(RISC: Reverse Intersystem Crossing)가 가능한 것으로, 역전계간 천이 통해 인광 발광에 이용되지 못하는 삼중항 여기자를 지연 형광시켜 발광에 이용하는 것으로, 일중항의 직접 형광 발광과 지연 형광 발광이 동시에 가능한 것이다.
본 발명의 발광 소자는 특히, 청색을 발광하는 청색 발광 소자에 적용될 수 있는 것이다. 위에서는 주로 인광 도펀트와 지연 형광 도펀트의 효율이 형광 도펀트보다 향상되는 점에 설명했지만, 실질적으로 타색 대비 청색의 발광 재료들은 수명이 일정 이상 확보되기 어려운 실정이다. 특히, 청색 인광 도펀트 또는 청색 지연 형광 도펀트를 구비하는 발광층에서는, 삼중항 상태에서 여기 또는 천이를 위해 구비된 도펀트 대비 높은 삼중항 상태를 갖는 호스트가 안정적으로 설계될 것이 요구된다. 청색 인광 도펀트나 청색 지연 형광 도펀트는 타색 인광 또는 지연 형광 도펀트 대비 삼중항 상태가 높아 타색 발광층보다 청색 발광층이 호스트 설계가 어려운 점이 있다. 그리고, 삼중항 상태가 높은 호스트는 HOMO-LUMO 에너지 밴드 갭이 크고, 이 경우, 전자 및 정공의 수송 능력이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라 청색 인광 도펀트나 청색 지연 형광 도펀트를 단일 발광 도펀트로 포함하는 발광 소자들은 경시적으로 안정성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 발광 소자(2000)는 특히, 제 1스택(S1)의 제 1 발광층(1100)에 수명을 일정 이상 확보할 수 있는 제 1 형광 도펀트(fd1)를 단일 발광 도펀트로 포함하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 발광층(1200)에 수명과 함께 효율을 개선할 수 있도록 제 2 형광 도펀트(fd2) 및 비형광 도펀트(nfd)를 포함한다.
제 1 발광층(1100)의 제 1 형광 도펀트(fd1)와 제 2 발광층(1200)의 제 2 형광 도펀트(fd2)는 동일 발광 피크를 갖거나 5nm 이내의 발광 피크 차이를 갖는 것으로, 거의 동일 색을 발광한다. 경우에 따라, 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2)는 동일 재료일 수 있다.
제 2 발광층(1200)에서, 제 2 형광 도펀트(fd2)와 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트의 비형광 도펀트(nfd)는 함께 발광에 이용된다. 이 경우, 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)에 포함되는 제 1, 제 2 호스트(h1, h2)는 흡수 특성의 PL 스펙트럼이 각각 상기 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2)에 발광 PL 스펙트럼과 중첩되며 에너지를 전달할 수 있다. 그리고, 비형광 도펀트(nfd)로서 인광 도펀트(pd) 또는 지연 형광 도펀트(tad)의 발광은 제 2 발광층(1200)에서 제 2호스트(h2)의 삼중항 상태(삼중항 에너지 준위 T1)가 인광 도펀트(pd)나 지연 형광 도펀트(tad)보다 높다면, 직접적으로 인광 도펀트(pd)로 에너지를 전달하며 가능하다. 이에 따라, 제 2 호스트(h2)는 그 흡수 특성의 PL 스펙트럼이 제 2 형광 도펀트(h2)의 발광 특성의 PL 스펙트럼과 중첩되고, 삼중항 상태가 비형광 도펀트(nfd)보다 높은 재료에서 선택될 수 있다.
경우에 따라 제 2 발광층(1200)에서 각각 제 2 형광 도펀트(fd2)와 비형광 도펀트(nfd)가 여기에 작용하도록 제 2 호스트(h2)는 2종류 이상의 다른 성분을 포함할 수도 있다.
제 2 발광층(1200)에서 제 2 호스트(h2)는 일 종류일 수도 있고 2종류 이상일 일 수 있다. 복수 종류로 제 2 호스트(h2)를 구성하더라도 합산하여 50wt% 이상 포함되며, 이에 따라, 제 2 형광 도펀트(fd2)와 비형광 도펀트(nfd)는 50wt% 미만, 바람직하게는 40wt% 이하로, 보다 바람직하게는 30wt% 이하로 포함될 수 있다.
제 1 발광층(1100)에 포함된 제 1 호스트(h1)는 단일 성분으로 이루어질 수도 있고, 경우에 따라 전자 및 정공의 수송성을 향상하도록 정공 이동도 및 전자 이동도가 상이한 다른 호스트를 2종류이상 포함할 수도 있다. 제 1 형광 도펀트(fd1)는 제 1 발광층(1100)에서 바람직하게는 40wt% 이하로, 보다 바람직하게는 30wt% 이하로 포함될 수 있다.
제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2)는 보론을 코어로 하는 유기 화합물로, 예를 들어, 청색 형광 도펀트로는 화학식 1 내지 3과 같은 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
그리고, 상기 제 2 발광층(1200)에 포함되는 비형광 도펀트로, 청색 인광 도펀트의 예로는, 다음 화학식 4 내지 6과 같이 중금속을 코어로 하는 화합물일 수 있다. 제시된 예는 중금속으로 이리듐(Ir)을 사용하는 예를 나타내었으나, 이에 한하지 않으며, 중금속 원소의 예로는 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os). 금(Au), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb), 팔라듐(Pd) 또는 틀륨(Tm)을 포함한 금속 착체 화합물일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 중금속 원소는 다른 코어 중금속으로 변경될 수 있다.
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
또한, 비형광 도펀트로, 청색 지연 형광 도펀트의 예로는, 형광 도펀트의 변형으로, 예를 들어, 화학식 7 내지 9와 같은 화합물일 수 있다. 청색 지연 형광 도펀트들은 보론을 코어로 하며, 상술한 청색 형광 도펀트들보다 말단에 알킬기 등의 치환기를 더 갖는 것으로 보다 고분자 화합물로, 일중항 상태와 삼중항 상태가 일정 값, 예를 들어, 0.4 eV 이하인 조건을 만족한다. 제시된 예는 일예이며, 동일 발광층 내에서 형광 도펀트와 함께 지연 형광 가능한 재료라면 대체될 수 있다.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
청색을 발광하는 단일 재료로서 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트는 상대적으로 형광 도펀트 대비 일중항 여기자 외에 삼중항 여기자를 발광에 이용하기 때문에, 효율이 좋은 장점이 있다. 그러나, 인광 도펀트와 지연 형광 도펀트는 살펴본 바와 같이, 단일 발광 재료로서는 수명에 제한이 있는데, 본 발명의 발광 소자(2000)에서는 제 2 스택(S2)의 제 2 발광층(1200)에서, 인광 도펀트(pd) 또는 지연 형광 도펀트(tad)와 함께 제 2 형광 도펀트(fd2)를 포함하여, 일중항 여기자의 지속적인 여기 작용으로 형광 발광으로 수명을 확보하고, 삼중항 여기자의 발광 및 삼중항 상태에서 일중항 상태로 역전계간 천이로 효율 특성을 확보할 수 있다.
본 발명에서 이용된 인광 도펀트(pd) 및 지연형광 도펀트(tad)의 비형광 도펀트는 도 2와 같이, 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2)보다 장파장의 발광 특성을 갖는 것으로, 발광 피크가 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2) 대비하여 1nm 내지 30nm 큰 장파장에 있다.
한편, 본 발명의 발광 소자에서, 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)에서 나오는 광은 애노드(110)와 캐소드(170) 사이에서 반사와 재반사를 반복하며 공진하다 최종 캐소드(170)로 출사된다. 그리고, 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)에서 나오는 광은 동일 색 계열로, 2스택에서 발생되는 광의 합산되어 캐소드(170)로 출사되기 때문에, 단일 스택 대비 동일 색 계열의 광의 효율이 향상될 수 있다.
도 2에 제시된 예는, 하기 실험예들에서 이용된 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2), 인광 도펀트(pd) 및 지연형광 도펀트(tad)의 PL 발광 스펙트럼이다. 제 1, 제 2 형광 도펀트(fd1, fd2), 인광 도펀트(pd) 및 지연형광 도펀트(tad)는 각각 청색을 발광하는 것으로, 이러한 도펀트들을 포함한 도 1이 발광 소자를 구현 시 단일 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 통해 청색 수명이 일정 이상 확보될 수 있으며, 제 2 발광층에서 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트가 상기 제 2 형광 도펀트와 함께 발광하며 청색 발광의 효율을 향상시키는 효과가 있어, 수명과 발광 효율이 동시에 향상될 수 있다. 발광 소자의 구체적인 효과는 이하의 실험을 참조하여 후술한다.
도 2의 예는 청색 발광 도펀트의 예를 나타내었지만, 상술한 발광 소자의 구조와 같이, 다른 색의 발광 도펀트에 대해서도, 제 1 스택에 형광 도펀트만을 구비한 발광층을 구비하고, 제 2 스택에 형광 도펀트와 함께 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트와 같이 순수한 형광 도펀트가 아닌 도펀트를 포함시킬 경우, 다른 스택 구조의 형광 도펀트를 갖는 구조 대비 효율 및 수명에서 모두 향상된 효과를 기대할 수 있다.
도 2의 예에서 청색 발광 도펀트의 예를 든 이유는, 상대적으로 청색 발광층을 갖는 구조가 적색 발광층이나 녹색 발광층보다 수명이나 효율이 낮기 때문에, 이를 해결하기 위한 예로 제시된 것이다.
청색 발광시 시인성이 떨어져, 타색 발광 대비 EL 스펙트럼의 세기가 클 것이 요구되고, 이에 따라 백색 구현시에 청색 발광층은 상대적으로 타색 대비 요구된 높은 세기의 EL 스펙트럼 특성이 요구되는데, 이로 인해 구동시 청색 발광 도펀트의 수명이 상대적으로 타색 발광층의 도펀트 대비 낮아지는 경향이 있으나, 본 발명의 발광 소자는 제 1, 제 2 스택의 이중 스택 구조와 2 스택의 다른 발광층 적용으로 수명과 효율 모두 향상하고자 한다. 서로 중첩된 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)은 약간의 발광 피크의 차이는 있지만 동일 색 계열의 발광하는 재료들로, 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)이 서로 보강하여 발광을 하도록 한다.
상기 제 1, 제 2 발광층(1100, 1200)에서 각각의 제 1 호스트(h1)와 제 2 호스트(h2)는 단일 재료일 수도 있고, 혹은 필요에 따라 서로 다른 특성의 복수의 재료를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 도 1 구조에서, 발광층 외의 구조를 설명하면 다음과 같다.
정공 주입층(111)은 애노드(110)로부터 정공의 주입을 용이하도록 애노드(110)로부터 에너지 배리어를 적게 받고 표면 저항이 적은 물질로 형성하며, 이를 위해 정공 수송 물질에 p형 도펀트를 포함하여 형성할 수 있다.
제 1 정공 수송층(112) 및 제 2 정공 수송층(116)은 정공 주입층(111) 혹은 전하 생성층(130)을 통해 공급되는 정공을 제 1 발광층(1100) 혹은 제 2 발광층(1200)으로 용이하게 전달하며, 정공 수송 물질로 이루어진다.
제 1, 제 2 전자 수송층(115, 118)은 각각 제 1 발광층(1100) 및 제 2 발광층(1200)으로 전자를 수송하기 층으로, 전자 수송 물질을 포함한다.
한편, 필요에 따라 상기 제 1 정공 수송층(112)과 제 1 발광층(1100) 사이 혹은 제 2 정공 수송층(116)과 제 2 발광층(1200) 사이에는 발광층에서 전자나 여기자가 빠져나감을 방지하기 위한 제 1, 제 2 전자 저지층(113, 142)이 더 구비될 수 있고, 제 1 발광층(1100)과 상기 제 1 전자 수송층(115)과 사이 혹은 제 2 발광층(1200)과 제 2 전자 수송층(118)과 사이에는 발광층으로부터 정공이 빠져나감을 방지하는 정공 저지층(114, 117)이 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 캐소드(170)와 제 2 전자 수송층(118) 사이에는 전자 주입층(160)을 더 포함한다. 전자 주입층(160)은 기능적으로 캐소드(170)에서 내부 유기물로 전자의 주입을 돕는 층으로 이를 위해 LiF, MgF 등의 무기 화합물, Li 등의 알칼리 금속, Ca 등의 알칼리 토금속, Yb 등의 전이 금속이나 캐소드(170) 성분 금속을 더 포함할 수 있다. 전자 주입층(160)은 재료적으로 금속이나 금속 화합물이며, 캐소드(170)와 동일 챔버 형성할 수 있어, 캐소드 서브 금속이거나 캐소드 금속 중 하나로 언급되기도 한다.
한편, 이하에서는 일예에 따른 본 발명의 발광 표시 장치로, 상술한 도 1의 발광 소자를 청색 서브 화소에 구성하고, 적색 서브 화소와 녹색 서브 화소에 대해 동일한 발광 특성을 갖는 발광층을 갖도록 구성한 예에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 발광 표시 장치의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 일 예에 따른 본 발명의 발광 표시 장치는, 제 1 내지 제 3 서브 화소(B-SP, G-SP, R-SP)를 갖는 기판(100)과, 상기 각 서브 화소에 구비된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되어 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 (B-SP, G-SP, R-SP) 각각에 구비된 애노드(110)와, 상기 애노드(110)와 대향되어 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소들(B-SP, G-SP, R-SP)에 걸쳐 구비된 캐소드(170)와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층(130)과, 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소들(B-SP, G-SP, R-SP)에 각각의 애노드(110)와 전하 생성층(130) 사이에 위치한 제 1 스택(S1)과 전하 생성층(130)과 캐소드(170) 사이에 구비된 제 2 스택(S2)을 포함한다.
제 1 스택(S1)의 정공 주입층(111), 제 1 정공 수송층(112)과 제 1 정공 저지층(114) 및 제 1 전자 수송층(115)과, 전하 생성층(130), 제 2 스택(S2)의 제 2 정공 수송층(116), 제 2 정공 저지층(117) 및 제 2 전자 수송층(118)은 제 1 내지 제 3 서브 화소(B-SP, G-SP, R-SP)에 걸쳐 형성되는 공통층이다. 이들 공통층 및 전자 주입층(160)과 캐소드(170)은 기판(100)의 표시 영역 전체에 각각 단일로 형성되는 것으로, 미세 금속 마스크를 요구하지 않고, 형성될 수 있다.
또한, 상기 전하 생성층(130)은 도 3에 도시된 바와 같이, n형 전하 생성층(131)과 p형 전하 생성층(132)이 적층되어 이루어질 수도 있고, 혹은 단일층으로 구비하되, n 형 도펀트와 p형 도펀트를 단일층에 포함시켜 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 성분을 달리하여 3층 이상으로도 형성할 수 있다.
제 1 내지 제 3 서브 화소(B-SP, G-SP, R-SP)별로 제 1, 제 2 스택(S1, S2)의 구성, 특히, 발광층의 구성은 상이하다. 제 2 서브 화소(G-SP)는 각 스택에 녹색 발광층을 포함하고, 제 3 서브 화소(R-SP)는 각 스택에 적색 발광층을 포함한다.
도 3의 발광 표시 장치는, 발광층의 두께와 정공 수송 보조층의 구비로 색별 광학 거리에 차를 준 것으로, 상대적으로 광학 거리가 긴 적색에 대해, 제 3 서브 화소(R-SP)에서의 제 1, 제 2 적색 발광층(121, 141) 각각이 제 1 서브 화소(B-SP)의 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153) 각각이 두께보다 두껍고, 또한 제 2 서브 화소(G-SP)의 제 1, 제 2 녹색 발광층(122, 152) 각각의 두께보다도 두껍다.
한편, 제 2 적색 발광층(141) 하측에는 추가적으로 정공 수송 보조층(141)을 구비하고 있다. 제 1, 제 2 적색 발광층(121, 141)의 두께를 늘림에 재료적, 공정적으로 한계가 있고 실질적으로 적색 발광층의 발광 영역이 적색 발광층의 두께 일부에 한하여 발생하기 때문에, 제 1 적색 발광층(121)의 두께를 상대적으로 제 1 녹색 발광층(122) 및 제 1 청색 발광층(123) 대비 두껍게 하여 제 1 스택(S1)에서 제 1 적색 발광층(121)의 두께를 맞추고, 제 2 스택(S2)에서는 제 2 적색 발광층(151)의 두께를 제 1 적색 발광층(121)과 동일 수준으로 하고, 제 2 적색 발광층(151) 하부에 정공 수송 보조층(141)을 더 구비함으로써, 제 2 스택(S2)에서 적색 발광에 필요한 광학 거리를 맞춘다. 여기서, 상기 정공 수송 보조층(141)은 제 2 적색 발광층(151)과 동일 챔버 또는/및 동일 마스크로 형성할 수 있는 것으로, 제 2 적색 발광층(151)의 형성 전 단계에서, 공급 재료를 달리하여 형성할 수 있다.
상대적으로 제 1 서브 화소(B-SP)의 경우, 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153) 하측에 제 1, 제 2 전자 저지층(113, 142)을 더 포함할 수 있다. 제 1 서브 화소(B-SP)에서 제 1, 제 2 전자 저지층(113, 142)이 더 포함된 이유는 타 서브 화소들보다 더 얇은 발광층의 두께를 갖기 때문이다. 즉, 제 1 서브 화소(B-SP)에서는 정공 및 전자 재결합으로 발생되는 발광 영역이 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153)의 하면에 집중되는데, 이로써, 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153)에서부터 하측으로 여기자 또는 전자가 이동하는 성질이 있어 이를 방지하고자 제 1, 제 2 전자 저지층(113, 142)을 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153) 하측에 더 구비한다.
또한, 상기 제 1 서브 화소(B-SP)에서 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층(123)은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 제 1 호스트(h1)와 제 1 형광 도펀트(fd1)를 갖는다. 그리고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층(153)은, 제 2 호스트(h2)와 제 2형광 도펀트(fd2) 및 비형광 도펀트(nfd)를 갖는다. 상기 제 1 형광 도펀트(fd1), 상기 제 2 형광 도펀트(fd2) 및 상기 비형광 도펀트(nfd)는 각각 435nm 내지 490nm의 파장에서 발광 피크를 가질 수 있다.
여기서, 비형광 도펀트(nfd)로는 인광 도펀트(pd) 또는 지연형광 도펀트(tad)를 예로 들 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 청색 발광층(123, 153)은 동일 청색 계열의 광을 발광하는 것이다.
제 2 서브 화소(G-SP)에서 제 1, 제 2스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 녹색 발광층(122, 152)이 각각 호스트와 동일 발광 특성을 갖는 도펀트를 포함한 것으로 예를 들어, 동일하게 형광 특성을 갖는 발광층이거나 동일하게 인광 특성을 갖는 발광층일 수 있다. 상기 제 1, 제 2 녹색 발광층(122, 152)은 경계로 510nm 내지 590nm의 파장에서 발광 피크를 가질 수 있다.
제 3 서브 화소(R-SP) 에서 제 1, 제 2스택(S1, S2)의 제 1, 제 2 적색 발광층(121, 151)이 각각 호스트와 동일 발광 특성을 갖는 도펀트를 포함하는 것으로 예를 들어, 동일하게 형광 특성을 갖는 발광층이거나 동일하게 인광 특성을 갖는 발광층일 수 있다. 상기 제 1, 제 2 적색 발광층(121, 151)은 600nm 내지 650nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 제 5 및 제 6 발광층을 가질 수 있다.
이하의 실험예에서, 본 발명의 발광 표시 장치는, 제 1, 제 2 적색 발광층(121, 151)과 제 1, 제 2 녹색 발광층(122, 152)은 인광 발광층으로 하고, 제 1 청색 발광층(123)은 형광 발광층으로, 제 2 청색 발광층(153)은 형광과 인광 또는 지연 형광이 함께 나타나는 발광층으로 구성함으로써, 백색을 표현하는데, 각 색이 대등한 효과를 갖는 것을 확인하였다.
한편, 상기 애노드(110)는 기판(100) 상의 각 서브 화소(B-SP, G-SP, R-SP)에 구비된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되며, 서브 화소별로 구동될 수 있다.
그리고, 캐소드(170) 상부에는 발광 소자를 보호하고, 광 출사 효율을 높이기 위해 캐핑층(180)이 구비된다. 캐핑층(180)은 예를 들어, 유기 캐핑층(181)과 무기 캐핑층(182)이 적층되어 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 단일층, 혹은 다른 굴절률 차를 구성으로 복수층의 적층 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는 각 실험예별로 효율 및 수명 특성을 살펴보며, 본 발명의 발광 소자의 의의를 설명한다.
먼저, 본 발명의 발광 소자의 복수 스택 구조의 구조와 비교하여 단일 스택 구조에 대해 살펴본다.
도 4는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예에 따른 발광 소자의 단면도이며, 도 5는 제 1 실험예 내지 제 3 실험예의 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4와 같이, 제 1 내지 제 3 실험예(Ex1, Ex2, Ex3)에 따른 발광 소자는, 애노드(10)와 캐소드(30) 사이에 정공 주입층(11), 정공 수송층(12), 전자 저지층(13), 청색 발광층(23), 정공 저지층(14), 전자 수송층(15), 전자 주입층(16)을 갖는 구성이다. 상기 캐소드(30) 상에는 캐핑층(40)을 포함할 수 있다.
상술한 도 1의 발광 소자 대비하여 단일 스택으로 구성되어 있는 점에서 차이를 갖는다.
그리고, 제 1 실험예(Ex1)는 청색 발광층(23)이 호스트와 단일 형광 도펀트를 갖는 것이며, 제 2 실험예(Ex2)는 청색 발광층(23)이 호스트와 단일 인광 도펀트를 갖는 것이며, 제 3 실험예(Ex3)는 청색 발광층(23)이 호스트와 단일 지연 형광 도펀트를 갖는 것이다.
| 특성 | Ex1 | Ex2 | Ex3 | |
| 색좌표 | CIEy at BI max | 0.053 | 0.081 | 0.088 |
| BI | 220.8 | 399.3 | 363.6 | |
| 효율 | Ex1 대비 효율(%) | 100 | 181 | 165 |
| 수명 | T95(hrs) | 400 | 50 | 180 |
| Ex1 대비 수명(%) | 100 | 12.5 | 45 | |
도 4의 발광 소자에서, 제 1 내지 제 3 실험예(Ex1, Ex2, Ex3)은 각각의 발광층이 청색 형광 발광 도펀트(fd), 청색 인광 도펀트(pd), 청색 지연 형광 도펀트(tad)를 갖는 것에서 차이를 갖고 나머지 구조는 동일하다.표 1에서 청색 인덱스(BI)는 해당 실험예의 효율을 CIEy 값으로 나눈 것으로, 일반적으로 큰 값이 효율이 큰 것을 의미하지만, 무조건 큰 값이 우수한 것을 의미하는 것은 아니다. CIEy 는 순수 색을 표현하는 관점에서, 낮을수록 순색 청색 재현이 가능하다. 표시 장치 관점에서, 순수 청색 효율을 위해 0.070 이하의 CIEy 색좌표 값이 요구된다.
표 1 및 도 5와 같이, 제 1 내지 제 3 실험예(Ex1, Ex2, Ex3)에서, 제 1 실험예(Ex1) 대비 제 2, 제 3 실험예(Ex2, Ex3)는 상대 효율이 181%, 165%로 효율이 우수하다. 그러나, 제 2, 제 3 실험예(Ex2, Ex3)는 최대 청색 인덱스(BI: Blue Index)를 갖는 조건의 CIEy 색좌표가 각각 0.053, 0.081, 0.088로, 제 2 및 제 3 실험예(Ex2, Ex3)는 효율이 높아 청색 인덱스가 높지만 CIEy 값이 모두 0.070을 초과하고 있다. 이는 제 2, 제 3 실험예(Ex2, Ex3)에서 청색의 순색 재현이 어려움을 의미한다.
또한, 청색 형광 도펀트를 이용하는 제 1 실험예(Ex1)는 청색 인광 도펀트나 지연 형광 도펀트를 이용하는 경우 대비 수명이 8배, 2.2배로 우수함을 확인할 수 있다.
위의 제 1 내지 제 3 실험예(Ex1, Ex2, Ex3)를 비교하면, 적어도 청색 발광에 있어서, 단일 스택 구조에서 인광 도펀트나 지연 형광 도펀트는 효율 특성이 우수하지만 표시 장치에 적합한 색순도의 재현성이 떨어지고, 수명을 일정 이상 확보하기 어려움을 알 수 있다.
이하에서는 복수 스택을 적용한 실험예들에서 제 1, 제 2 스택 구조의 청색 발광층의 구성 예를 달리하여 실험한 예에 대해 살펴본다. 각 발광 소자는 도 1에서 설명한 소자 구조를 따른다.
도 6은 제 4 내지 제 8 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 1과 같이, 제 4 내지 제 8 실험예의 발광 소자의 구성은 동일하며 각각 제 1, 제 2 스택의 발광층(1100, 1200)에서만 차이를 갖는다.
즉, 제 4 실험예(Ex4)는 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층은 제 1 호스트(h1)와 형광 도펀트(fd1)를 포함하여 구성하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층은 제 1 청색 발광층과 동일하게 제 1 호스트(h1)와 제 2 형광 도펀트(fd2)를 포함하여 구성했다. 제 1, 제 2 청색 발광층의 형광 도펀트(fd1, fd2)은 동일하게 청색 형광 도펀트로 하여 실험하였다.
제 5 실험예(Ex5)는, 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층은 제 1 호스트(h1)와 형광 도펀트(fd1)를 포함하여 구성하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층은 제 2 호스트(h2)와 제 2 형광 도펀트(fd2) 및 인광 도펀트(pd)를 포함하여 구성했다.
제 6 실험예(Ex6)는, 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층은 제 1 호스트(h1)와 형광 도펀트(fd1)를 포함하여 구성하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층은 제 2 호스트(h2)와 제 2 형광 도펀트(fd2) 및 지연형광 도펀트(tad)를 포함하여 구성했다.
제 7 실험예(Ex7)는, 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층은 제 1 호스트(h4)와 제 1 인광 도펀트(pd1)를 포함하여 구성하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층은 제 1 청색 발광층과 동일하게 제 1 호스트(h4)와 제 2 인광 도펀트(pd2)를 포함하여 구성했다. 제 1, 제 2 청색 발광층의 인광 도펀트(pd1, pd2)은 동일하게 청색 인광 도펀트로 하여 실험하였다.
제 8 실험예(Ex8)는, 제 1 스택(S1)의 제 1 청색 발광층은 제 1 호스트(h5)와 제 1 지연 형광 도펀트(tad1)를 포함하여 구성하고, 제 2 스택(S2)의 제 2 청색 발광층은 제 1 청색 발광층과 동일하게 제 1 호스트(h5)와 제 2 인광 도펀트(tad2)를 포함하여 구성했다. 제 1, 제 2 청색 발광층의 지연 형광 도펀트(tad1, tad2)은 동일하게 청색 지연 형광 도펀트로 하여 실험하였다.
| 구분 | Ex4 | Ex5 | Ex6 | Ex7 | Ex8 | |
| EML 구조 | B-EML2 (S2) | h1+fd2 | h2+fd2+pd | h3+fd2+tad | h4+pd2 | h5+tad2 |
| B-EML1 (S1) | h1+fd1 | h1+fd1 | h1+fd1 | h4+pd1 | h5+tad1 | |
| 색좌표(CIEy at BI max) | 0.045 | 0.065 | 0.070 | 0.073 | 0.082 | |
| 효율 | BI | 319 | 430 | 400 | 595 | 555 |
| Ex4 대비(%) | 100 | 135 | 125 | 187 | 174 | |
| 수명 | Ex1 대비(%) | - | 60 | 105 | 27.5 | 90 |
표 2 및 도 6과 같이, 순수 형광 발광층들을 2 스택 구조로 한 제 4 실험예(Ex4)는 CIEy 색좌표 값이 떨어져 청색 재현율이 높아지고, 상대적으로 제 1 실험예(Ex1)의 단일 청색 형광 발광층 구조 대비 효율이 상승하지만, 다른 실험예들 대비 효율이 25% 이상 떨어짐을 알 수 있다.
제 5 및 제 6 실험예(Ex5, Ex6)와 같이, 제 1 스택의 제 1 청색 발광층(1100)은 발광 재료로 단일의 제 1 청색 형광 도펀트(fd1)를 포함시키고, 제 2 스택의 제 2 청색 발광층(1200)은 발광 재료로 제 2 청색 형광 도펀트(fd2)와 함께, 인광 도펀트(pd) 또는 지연 형광 도펀트(tad)를 포함시킨 것으로, 이 경우, 청색 순색 표현이 가능하도록 CIEy 값이 0.070 이하로 나타났으며, 제 4 실험예(Ex4) 대비 125% 의 효율을 갖는 것으로, 순수 청색 재현이 가능하며 효율 또한 향상된 결과를 얻음을 알 수 있다. 또한, 제 5 실험예(Ex5) 및 제 6 실험예(Ex6)는 단일 스택 구조에서 수명이 우수한 제 1 실험예(Ex1)의 60%, 105%의 효율을 갖는 것으로, 수명 또한 향상된 결과를 얻음을 확인할 수 있다.
제 5 실험예(Ex5)의 수명이 제 1 실험예(Ex1) 대비 60%이지만, 이는 청색 인덱스로 나타낸 효율이 430으로, 제 1 실험예(Ex1)의 220.8의 1.95배 수준인 것으로, 제 5 실험예(Ex5)에서는 높아진 효율에 의해 구동 전압을 낮출 수 있는 것이다. 즉, 제 1 실험예와 제 5 실험예(Ex1, Ex5)는 동일 전류 밀도로 초기 휘도 대비 95%의 휘도로 되는 시간을 측정하여 비교한 것으로, 제 5 실험예(Ex5)와 제 1 실험예(Ex1)를 동일 휘도로 하여 구동 시간을 측정하면, 제 1 실험예(Ex1)의 1.17배로 실제 표시 장치로 구현시 수명에서도 의미 있는 결과를 예상할 수 있다.
그리고, 제 6 실험예(Ex6)의 수명은 제 1 실험예(Ex1) 대비 105% 이며, 제 6 실험예(Ex6)의 청색 인덱스 효율은 400으로, 제 1 실험예(Ex1) 청색 인덱스 효율의 181%로, 제 6 실험예(Ex6)는 수명 및 효율 모두 의미 있는 결과를 나타낸다. 물론 제 6 실험예와 동일 휘도로 하여 구동 시간을 측정하면, 제 1 실험예의 1.90배에 해당하는 것으로 보다 수명에서 효과가 높다.
한편, 상대적으로 복수 스택 구조라도 인광 발광층으로만 구현한 제 7 실험예(Ex7)나 지연 형광 발광층으로만 구현한 제 8 실험예는 CIEy 값이 0.073 이상으로 순수 청색의 재현이 어려움을 알 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자는 상술한 제 5 및 제 6 실험예의 구조를 이용한 것이다.
이하에서는 제 2 스택의 구조를 달리한 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 8은 도 7의 구조를 갖는 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 도 9는 제 4, 제 5 실험예 및 제 9 실험예에 따른 CIEy-BI 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자는 도 1과 비교하여 제 1 스택(S1)은 동일 구조로, 즉, 제 1 호스트(h1)와 제 1 형광 도펀트(fd1)를 갖는 제 1 발광층(1100)을 갖고, 제 2 스택(S2)의 제 2 발광층(1210)이 제 2 호스트(h2) 및 제 2 형광 도펀트(fd2)를 포함한 제 1 서브 발광층(1211)과 상기 제 1 서브 발광층(1211)과 접하여, 제 3 호스트(h3) 및 비형광 도펀트(nfd)를 포함한 제 2 서브 발광층(1212)을 포함하여 이루어진다.
비형광 도펀트(nfd)는 인광 도펀트 또는 지연형광 도펀트일 수 있다.
제 1, 제 2 서브 발광층(1211, 1212)이 적층되어 이루어진 제 2 발광층(1210)의 두께는 제 1 스택(S1)은 제 1 발광층(100)의 두께와 유사한 정도이다. 이 경우, 제 2 서브 발광층(1212)에서 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트의 비형광 도펀트는 발광에 기능하고, 일부 에너지를 하측의 제 1 서브 발광층(1211)으로 전달하여 제 1 서브 발광층(1211)의 형광 효율을 높인다.
도 8은 도 7의 구조를 갖는 발광 표시 장치로, 청색 발광하는 제 1 서브 화소(B-SP)가 도 7의 적층 구조를 가지며, 나머지 녹색 발광하는 제 2 서브 화소(G-SP), 적색 발광하는 제 3 서브 화소(R-SP)는 상술한 도 3의 구조와 동일한 것으로 동일 부분에 대한 설명을 생략한다.
이하에서는, 실험을 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 효율 및 수명 효과를 살펴본다.
| 구분 | Ex4 | Ex5 | Ex9 | |
| EML 구조 | B-EML2 (S2) | h1+fd2 | h2+fd2+pd | h3+pd |
| h2+fd2 | ||||
| B-EML1 (S1) | h1+fd1 | h1+fd1 | h1+fd1 | |
| 색좌표(CIEy at BI max) | 0.045 | 0.065 | 0.047 | |
| 효율 | BI | 319 | 430 | 386 |
| Ex4 대비(%) | 100 | 135 | 121 | |
| 수명 | Ex1 대비(%) | - | 60 | 90 |
표 3 및 도 9를 참조하면 본 발명의 제 2 실시예와 같은, 제 9 실험예(Ex9)에서, 수명이 제 1 실험예(Ex1) 대비 90%로 거의 형광 스택과 유사한 수명을 가짐을 알 수 있다. 또한, CIEy 색좌표 값도 0.047도 형광 스택에 준한 색 순도를 보임을 알 수 있으며, 이는 표시 장치에서 청색의 색재현율이 높음을 의미한다. 또한, 이는 청색 인덱스(BI)로 나타낸 효율이 385로, 제 1 실험예(Ex1)의 220.8의 1.74배 수준인 것으로, 높아진 효율에 의해 구동 전압을 낮출 수 있는 것이다. 즉, 제 1 실험예와 제 9 실험예(Ex1, Ex9)는 동일 전류 밀도로 초기 휘도 대비 95%의 휘도로 되는 시간을 측정하여 상대 수명을 비교한 것으로, 제 9 실험예(Ex9)와 제 1 실험예(Ex1)를 동일 휘도로 하여 구동 시간을 측정하면, 이 때의 제 9 실험예(Ex9)의 수명은 제 1 실험예(Ex1)의 1.57 (1.74*0.9)배로 실제 표시 장치로 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 구조로 구현시 수명에서도 의미 있는 결과를 예상할 수 있다. 이하, 본 발명의 발광 표시 장치를 기판(100) 상의 박막 트랜지스터 구성과 연관하여 살펴본다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하여 서브 화소들의 애노드(110)와 접속되는 박막 트랜지스터(TFT)의 구성에 대해 설명한다.
기판(100) 상에는 버퍼층(105)이 구비되며, 상기 버퍼층(105) 상에 제 1 및 제 2 반도체층(1110, 1111)이 구비되어 있다. 버퍼층(105)은 기판(100)에 잔존하는 불순물들이 제 1, 제 2 반도체층(1110, 1111)에 유입되지 않도록 하는 기능을 한다. 상기 제 1, 제 2 반도체층(1110, 1111)은 비정질 또는 결정질 실리콘 반도체층일 수 있으며, 혹은 투명 산화물 반도체층일 수 있다. 그리고, 각각 소스 전극(1140) 및 드레인 전극(1160)와 접속하는 제 1 반도체층(1110)의 양측은 불순물이 주입된 영역일 수 있으며, 상기 제 1 반도체층(1110)에서 불순물이 주입된 영역 사이에 진성 영역으로 채널 영역으로 기능할 수 있다.
제 1, 제 2 반도체층(1110, 1111)은 산화물 반도체층, 폴리 실리콘층, 비정질 실리콘층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 반도체층(1111)은 상부에 형성될 스토리지 전극들(1121, 1141)과 중첩되어 위치할 수 있으며, 이는 불순물이 주입된 경우 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시키는 보조 스토리지 전극으로 이용될 수 있다. 혹은 경우에 따라 상기 제 2 반도체층(1111)은 생략될 수도 있다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 반도체층(1110, 1111)을 덮도록 게이트 절연막(106)이 구비되며, 상기 제 1 반도체층(1110)의 진성 영역 및 제 2 반도체층(1111)을 중첩하는 게이트 전극(1120) 및 제 1 스토리지 전극(1121)이 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 반도체층(1110, 1111) 및 게이트 전극(1120) 및 제 1 스토리지 전극(1121)을 덮으며 제 1 층간 절연막(107)이 구비된다.
상기 제 1 반도체층(1110)의 양측은 상기 제 1 층간 절연막(107) 및 게이트 절연막(106)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀들을 통해 각각 소스 전극(1140), 드레인 전극(1160)을 제 1 반도체층(1110)에 접속시킨다. 동일 공정에서, 상기 제 1 스토리지 전극(1121)와 중첩하는 제 1 층간 절연막(107) 상에 제 2 스토리지 전극(1141)이 형성된다.
여기서, 발광부(E)에 구비된 발광 소자(OLED)의 구동을 위한 제 1 박막 트랜지스터(TFT)는 아래에서부터 차례로 제 1 반도체층(1110), 이와 채널 영역이 중첩한 게이트 전극(1120) 및 상기 제 1 반도체층(1110)의 양측에 접속된 소스 전극(1140) 및 드레인 전극(1160)으로 이루어진다.
또한, 스토리지 캐패시터(STC)는 제 1 층간 절연막(107)을 사이에 두고 서로 중첩된 제 1, 제 2 스토리지 전극(1121, 1141)으로 이루어진다.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 스토리지 캐패시터(STC)를 덮으며, 제 2 층간 절연막(108)이 형성된다.
여기서, 박막 트랜지스터(TFT) 및 스토리지 캐패시터(STC)는 차광성의 금속층들을 구비하는 것으로, 투과부(T/E)와 비중첩시켜 배치시키며, 이에 따라 발광부(E: RE, BE)와 중첩시키거나 혹은 뱅크(150) 형성부와 중첩하여 배치시킬 수 있다. 여기서, 뱅크(150)는 투과부(T/E)와 발광부(E) 사이에 있거나 발광부(E) 중 서로 이격하는 적색 발광 영역(RE) 및 청색 발광 영역(BE) 사이에 위치할 수 있다. 발광부(E)의 경우 반사 애노드(110)가 그 하부에 배치되는 금속층들이 시인됨을 방지하며, 뱅크(150)가 위치한 부위에서는 두꺼운 뱅크(150)의 배치로 하부 구성의 시인을 방지할 수 있다.
한편, 제 1 층간 절연막(108)을 덮으며 표면을 평탄화하도록 평탄화막(109)이 더 형성되며, 평탄화막(109) 및 제 2 층간 절연막(108)을 선택적으로 제거하여 접속부(CT1)를 구비하여 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 애노드(110)가 접속될 수 있다. 도 10에는 반사 애노드(1110) 및 투명 애노드(1120)의 이층 구조로 도시하였으나, 반사 애노드를 사이에 두고 투명 애노드가 하측과 상측에 구비되는 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 애노드(110)의 반사 애노드는 반사성 금속으로, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금 등일 수 있으며, 반사 효율을 높이기 위해 APC(Ag-Pd-Cu) 등의 합금이 이용되기도 한다.
또한, 애노드(110)와 대향된 캐소드(170)는 반사 투과성 금속으로 예를 들어, 마그네슘 합금, 은 합금, 은, 마그네슘, 혹은 MgAg 등의 금속일 수 있다. 경우에 따라 ITO(Indium Tin Oxide) 나 IZO (Indium Zinc Oxide) 등의 투명 금속이 이용되기도 한다.
본 발명의 발광 표시 장치는 캐소드(170)를 통해 광의 출사가 이루어지는 것으로, 도 3 및 도 8의 캐소드(170) 상에 캐핑층(180)을 더 구비하여 광 출사량을 높이기도 한다.
그리고, 애노드(110)와 캐소드(170) 사이에 유기 스택(OS)는 도 1 내지 도 3과 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같이, 특히, 청색 서브 화소(B-SP) 내 제 1 스택과 제 2스택의 발광층이 상이한 복수 스택을 포함할 수 있다.
도 10의 유기 스택(OS)은 서브 화소들의 발광부(E)와 뱅크(150)에 공통된 구성을 나타내었으나, 이는 각각 서로 다른 발광색을 나타내는 청색 서브 화소(B-SP)와 녹색 서브 화소(G-SP) 및 적색 서브 화소(R-SP)에 대해 적어도 발광층들은 각 발광부에 구분하여 패턴되어 있다.
한편, 기판(100)과 기판(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이 구성을 포함하여 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 칭할 수 있다.
본 발명의 발광 소자는 복수 스택으로 동일 색 계열을 발광하는 구조에서, 발광층의 발광 재료로 이용된 도펀트 성분을 달리하여 효율과 수명을 모두 향상시키는 것이다. 특히, 복수 스택 구조에서 각 발광층을 형광이나 인광의 동일 발광트를 포함하여 구성하면 형광 발광이 갖는 효율 저하와 인광 발광이 갖는 수명 저하의 문제가 있으나 이를 해결할 수 있다.
또한, 청색 발광 소자는 수명 확보가 어려운 상황인데, 제 1 스택은 형광 도펀트 단일 발광 재료를 포함하고, 제 2 스택은 형광 도펀트와 함께 인광 도펀트 또는 지연 형광 도펀트로 순수 형광인 아닌 도펀트를 포함하여 제 2스택에서 일정한 수명 이상에서 효율 증가를 확보할 수 있다. 특히, 제 2 스택은 캐소드와 가까이 있어 전자의 공급이 제 1 스택에 비해 빠른데, 제 2 스택의 발광층에 삼중항 여기자의 작용을 활성화시켜 효율 증가 효과를 향상시킬 수 있다.
그리고, 청색과 다른 타색 서브 화소에 대해서는 인광 발광층을 복수 스택을 구성하여, 적색과 녹색 서브 화소에서는 인광 발광의 높은 효율을 갖고, 청색 화소에서는 적색과 녹색 수준으로 안정화된 수명을 유지할 수 있어, 표시 장치로서 적용이 유리하다.
이를 위해 본 발명의 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비된 애노드와, 상기 애노드와 대향되어 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층과, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에, 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 제 2 스택을 포함하며, 적어도 어느 서브 화소는, 상기 제 1 스택에, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함하고, 상기 제 2 스택에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함할 수 있다.
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트일 수 있다.
상기 제 1 발광층은 단일층이며, 상기 제 2 발광층은 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층과, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 비형광 도펀트는 상기 형광 도펀트의 발광 피크보다 1nm 이상 30nm 이하로 장파장의 발광 피크를 가질 수 있다.
상기 복수개의 서브 화소들은, 청색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 적색 서브 화소를 포함하고, 상기 청색 서브 화소에 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층을 포함할 수 있다.
상기 청색 서브 화소에 대해서만, 상기 제 1 발광층과 제 2 발광층 중 적어도 어느 하나에 전자 저지층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 스택은 상기 제 1 발광층 하측에 제 1 공통층을 더 포함하고, 상기 제 1 발광층 상측에 제 2 공통층을 포함하며, 상기 제 2 스택은 상기 제 2 발광층 하측에 제 3 공통층을 더 포함하고, 상기 제 2 발광층 상측에 제 4 공통층을 더 포함하며, 상기 제 1 내지 제 4 공통층은 상기 적색 서브 화소 및 녹색 서브 화소로 연장될 수 있다.
상기 적색 서브 화소는 상기 전하 생성층을 사이에 두고, 동일한 적색 도펀트를 갖는 제 1 적색 발광층 및 제 2 적색 발광층을 갖고, 상기 녹색 서브 화소는 상기 전하 생성층을 사이에 두고, 동일한 녹색 도펀트를 갖는 제 1 녹색 발광층과 제 2 녹색 발광층을 가지며, 상기 제 1 적색 발광층과 제 1 녹색 발광층은, 상기 전하 생성층에 대해 상기 제 1 발광층과 동일한 수직 거리에 있고, 상기 제 2 적색 발광층과 제 2 녹색 발광층은, 상기 캐소드에 대해 상기 제 2 발광층과 동일한 수직 거리에 있을 수 있다.
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 1 적색 발광층과 제 1 녹색 발광층 각각의 두께보다 작고, 상기 제 1, 제 2 서브 발광층을 합산한 두께는 상기 제 2 적색 발광층과 제 2 녹색 발광층 각각의 두께보다 작을 수 있다.
상기 캐소드 상에 캐핑층을 더 포함하며, 상기 제 1, 제 2 발광층에서 나온 광은 상기 캐소드 및 캐핑층을 통과하여 출사될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 표시 장치는 제 1 내지 제 3 서브 화소를 갖는 기판과, 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에 구비된 애노드와, 상기 애노드와 대향되어 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소들에 걸쳐 구비된 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층과, 상기 제 1 서브 화소에, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에 위치하며, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층 및 상기 제 1 서브 화소에, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에 위치하고, 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층 및 상기 제 1 서브 발광층과 접하여, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하며, 상기 제 1 형광 도펀트, 상기 제 2 형광 도펀트 및 상기 비형광 도펀트는 435nm 내지 490nm의 파장에서 발광 피크를 가질 수 있다.
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트일 수 있다.
상기 제 1, 제 2 서브 발광층의 합산 두께는 상기 제 1 발광층과 동일하거나 50Å 이하의 두께 차를 가질 수 있다.
상기 제 2 서브 화소는 상기 전하 생성층을 경계로 510nm 내지 590nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 제 3 및 제 4 발광층을 갖고, 상기 제 3 서브 화소는 상기 전하 생성층을 경계로 600nm 내지 650nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 제 5 및 제 6 발광층을 가질 수 있다.
상기 제 3 내지 제 6 발광층은 각각 호스트와 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자는 서로 대향된 애노드와 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층과, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에 구비되며, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택 및 상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함하는 제 2 스택을 가질 수 있다.
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트일 수 있다.
상기 제 1 발광층은 단일층이며, 상기 제 2 발광층은 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층과, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기판 110: 애노드
TFT: 박막 트랜지스터 2000: 발광 소자
1100: 제 1 발광층 1200, 1210: 제 2 발광층
TFT: 박막 트랜지스터 2000: 발광 소자
1100: 제 1 발광층 1200, 1210: 제 2 발광층
Claims (18)
- 복수개의 서브 화소를 갖는 기판;
상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비된 애노드;
상기 애노드와 대향되어 상기 복수개의 서브 화소들에 걸쳐 구비된 캐소드;
상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층;
상기 애노드와 전하 생성층 사이에, 제 1 스택; 및
상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 제 2 스택을 포함하며,
적어도 어느 서브 화소는, 상기 제 1 스택에, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함하고, 상기 제 2 스택에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함하는 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트인 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 단일층이며,
상기 제 2 발광층은 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층과, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하여 이루어진 발광 표시 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 발광층을 갖는 서브 화소의 인접 화소는 상기 제 1, 제 2 발광층과 다른 색을 발광하며 서로 중첩한 제 3 발광층 및 제 4 발광층을 갖고,
상기 제 1 발광층의 두께는 상기 제 3 발광층의 두께보다 작고,
상기 제 1, 제 2 서브 발광층을 합산한 두께는 상기 제 4 발광층의 두께보다 작은 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비형광 도펀트는 상기 형광 도펀트의 발광 피크보다 1nm 이상 30nm 이하로 장파장의 발광 피크를 갖는 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수개의 서브 화소들은,
청색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 적색 서브 화소를 포함하고,
상기 청색 서브 화소에 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층을 포함한 발광 표시 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 청색 서브 화소에 대해서만, 상기 제 1 발광층과 제 2 발광층 중 적어도 어느 하나에 전자 저지층을 더 포함한 발광 표시 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 1 스택은 상기 제 1 발광층 하측에 제 1 공통층을 더 포함하고, 상기 제 1 발광층 상측에 제 2 공통층을 포함하며,
상기 제 2 스택은 상기 제 2 발광층 하측에 제 3 공통층을 더 포함하고, 상기 제 2 발광층 상측에 제 4 공통층을 더 포함하며,
상기 제 1 내지 제 4 공통층은 상기 적색 서브 화소 및 녹색 서브 화소로 연장된 발광 표시 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 적색 서브 화소는 상기 전하 생성층을 사이에 두고, 동일한 적색 도펀트를 갖는 제 1 적색 발광층 및 제 2 적색 발광층을 갖고,
상기 녹색 서브 화소는 상기 전하 생성층을 사이에 두고, 동일한 녹색 도펀트를 갖는 제 1 녹색 발광층과 제 2 녹색 발광층을 가지며,
상기 제 1 적색 발광층과 제 1 녹색 발광층은, 상기 전하 생성층에 대해 상기 제 1 발광층과 동일한 수직 거리에 있고,
상기 제 2 적색 발광층과 제 2 녹색 발광층은, 상기 캐소드에 대해 상기 제 2 발광층과 동일한 수직 거리에 있는 발광 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 캐소드 상에 캐핑층을 더 포함하며,
상기 제 1, 제 2 발광층에서 나온 광은 상기 캐소드 및 캐핑층을 통과하여 출사되는 발광 표시 장치. - 제 1 내지 제 3 서브 화소를 갖는 기판;
상기 제 1 내지 제 3 서브 화소 각각에 구비된 애노드;
상기 애노드와 대향되어 상기 제 1 내지 제 3 서브 화소들에 걸쳐 구비된 캐소드;
상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층;
상기 제 1 서브 화소에, 상기 애노드와 전하 생성층 사이에 위치하며, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층; 및
상기 제 1 서브 화소에, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에 위치하고, 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층; 및
상기 제 1 서브 발광층과 접하여, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하며,
상기 제 1 형광 도펀트, 상기 제 2 형광 도펀트 및 상기 비형광 도펀트는 435nm 내지 490nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트인 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 서브 발광층의 합산 두께는 상기 제 1 발광층과 동일하거나 50Å 이하의 두께 차를 갖는 발광 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 제 2 서브 화소는 상기 전하 생성층을 경계로 510nm 내지 590nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 제 3 및 제 4 발광층을 갖고,
상기 제 3 서브 화소는 상기 전하 생성층을 경계로 600nm 내지 650nm의 파장에서 발광 피크를 갖는 제 5 및 제 6 발광층을 갖는 발광 표시 장치. - 제 14항에 있어서,
상기 제 3 내지 제 6 발광층은 각각 호스트와 인광 도펀트를 포함한 발광 표시 장치. - 서로 대향된 애노드와 캐소드;
상기 애노드와 캐소드 사이에 전하 생성층;
상기 애노드와 전하 생성층 사이에 구비되며, 제 1 호스트와 제 1 형광 도펀트를 갖는 제 1 발광층을 포함한 제 1 스택; 및
상기 제 1 스택과 중첩하며, 상기 전하 생성층과 상기 캐소드 사이에, 상기 제 1 발광층과 동일 색 계열의 광을 발광하며, 상기 제 1 발광층보다 적어도 비형광 도펀트를 더 포함한 제 2 발광층을 포함하는 제 2 스택을 갖는 발광 소자. - 제 16항에 있어서,
상기 비형광 도펀트는 인광 도펀트 또는 지연형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescent) 도펀트인 발광 소자. - 제 16항에 있어서,
상기 제 1 발광층은 단일층이며,
상기 제 2 발광층은 제 2 호스트 및 제 2 형광 도펀트를 포함한 제 1 서브 발광층과, 제 3 호스트 및 비형광 도펀트를 포함한 제 2 서브 발광층을 포함하여 이루어진 발광 소자.
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