KR20230104471A - 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치 - Google Patents

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KR20230104471A
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박새미
조명선
김중근
김병수
유영준
김춘기
김상범
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Abstract

본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치는 음극과 접한 청색 형광 스택에서 청색 발광층의 주변 층의 구성을 변경함에 의해 효율 개선과 구동 전압 저감 및 수명 개선을 꾀할 수 있다. 이를 위한 본 발명의 발광 소자는, 서로 대향된 양극과 음극 사이에 n (n은 2이상의 자연수)개의 스택을 포함하고, 음극에 접한 n번째 스택은, 제 1 청색 스택이며, 상기 제 1 청색 스택은, 제 1 정공 수송층, 제 1 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층과, 상기 청색 발광층에 접한 제 1 전자 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층과 상기 음극에 각각 양측이 접하며 전자 주입층을 포함하고, 상기 제 1 전자 수송층은 수송성과 전자 주입층과의 호환성을 위해 다른 물질이 혼합된다.

Description

발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치 {Light Emitting Device and Light Display Device Using the Same}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 복수 스택을 포함하여 백색을 구현하는 발광 소자에서, 음극과 인접한 청색 스택의 효율을 개선하고, 전체 스택 구조에서 구동 전압을 줄이며 백색 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 발명이다.
최근 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.
한편, 발광 표시 장치에 이용되는 발광 소자는, 화질을 나타냄에 보다 높은 효율에 대한 요구가 있어, 복수의 스택을 적층하는 방식이 선호되고 있다. 그런데, 스택별 구현하는 발광 색 및 발광 원리의 상이에 따라 복수 스택만으로는 효율 증가의 한계가 있다. 또한, 효율을 높이기 위해 재료 변경시 안정성에 대한 고려가 없어 신뢰성이 저하하는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 내부 양자 효율이 낮은 형광 발광층과 그 주변 구조를 변경하여 구동 전압과 수명을 모두 양호한 수준으로 향상시킬 수 있는 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 발명이다.
본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치는 음극과 접한 청색 형광 스택에서 청색 발광층의 주변 층의 구성을 변경함에 의해 효율 개선과 구동 전압 저감 및 수명 개선을 꾀할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 서로 대향된 양극과 음극 사이에 n (n은 2이상의 자연수)개의 스택을 포함하며, 음극에 접한 n번째 스택은, 제 1 청색 스택이며, 상기 제 1 청색 스택은, 제 1 정공 수송층, 제 1 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층과, 상기 청색 발광층에 접한 제 1 전자 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층과 상기 음극에 각각 양측이 접하며 전자 주입층을 포함하고, 상기 제 1 전자 수송층은 화학식 1의 제 1 물질과, 화학식 2의 제 2 물질이 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 포함한 기판과, 상기 기판 상의 서브 화소에 각각 구비된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 접속되며, 상술한 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 소자 및 이를 이용한 발광 표시 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 음극과 접한 청색 스택에서 음극에 인접한 무기 화합물로 이루어진 전자 주입층과 접한 전자 수송층을 이중 재료로 형성함으로써, 재료의 효율 향상 효과와 구동 전압 제어 효과를 동시에 꾀할 수 있다.
둘째, 빠른 전자 이동 특성을 갖는 재료의 전자 수송층 적용시 청색 형광 발광층과 반대의 면에서 접한 전자 저지층의 재료를 중수소화하여 청색 형광 발광층과 전자 저지층의 계면에서 전자나 여기자가 적체됨을 방지할 수 있어, 수명을 저하시키지 않고, 효율 개선, 휘도 개선 및 양자 효율의 개선 효과를 얻을 수 있다.
셋째, 청색 형광 발광층을 구비한 청색 형광 스택에서 효율 개선에 의해, 백색을 구현하는 발광 소자에서 요구되는 청색 스택의 개수를 줄일 수 있어, 동일 백색 구현시 스택 수를 절감할 수 있고, 이를 통해 구동 전압 감소 및 공정의 저감으로 수율 향상이 가능하다.
넷째, 청색 형광 스택과 인광 발광 스택이 연결되는 스택 구조에서 청색 형광 스택과 인광 발광 스택 사이의 p형 정공 생성층의 물성을 변경하여 구동 전압을 줄일 수 있으며, 복수 스택으로 최종 구현되는 발광 소자의 백색의 효율을 향상시키고 또한 색 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 발광 소자의 실시예들을 나타낸 단면도이다.
도 3은 제 1 실험예군 내지 제 4 실험예군에서 이용된 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실험예군 및 제 2 실험예군을 통해 살펴본 제 2 물질과 제 1 물질을 음극에 인접한 전자 수송층으로 한 경우, 청색 발광층과 그 주변층의 에너지 밴드 다이어그램과 정공 및 전자 수송 특성을 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 제 1 실험예 내지 및 제 3 실험예의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 제 4 실험예군의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7은 제 5 내지 제 6 실험예군에서 이용된 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 8은 제 6 실험예군의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 9는 청색 형광 스택의 전자 수송층의 수송 능력과 인광 스택 사이의 p형 전하 생성층과 정공 생성 능력에 의해 구동 전압 변화를 개략적으로 살펴본 도면이다.
도 10은 제 7 실험예군 및 제 8 실험예군이 적용된 발광 소자이다.
도 11a 및 도 11b는 제 7 실험예군 및 제 8 실험예군의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 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 wt% 미만이거나 또는 P-타입인 물질이 중량비 30wt% 미만인 경우에 '도핑된'층에 포함된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 발광 소자 및 이를 포함한 발광 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명에 따른 발광 소자는, 양극(110)과 음극(200) 사이에 n (n은 2 이상)개 이상의 스택(BS1, PS)을 갖고, 스택들이 전하 생성층(CGL)에 의해 구분된다.
본 발명의 발광 소자는 적어도 하나의 청색 스택(BS1)과 인광 스택(PS)을 갖는 것을 기본 구성으로 하며, 특정 색의 효율이 더 필요한 정도에 따라 해당 발광 스택을 추가적으로 더 구성할 수 있다. 이에 대해서는 도 2a 및 도 2b에서 설명한다.
본 발명의 발광 소자에서, 음극(200)에 접한 스택은, 제 1 청색 스택(BS1)이다. 제 1 청색 스택(BS1)은, 제 1 정공 수송층(HTL1), 제 1 전자 저지층(EBL1), 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층(BEML1)과, 상기 청색 발광층(ETML1)에 접한 제 1 전자 수송층(ETL1) 및 상기 제 1 전자 수송층(ETL1)과 상기 음극(200)에 각각 양측이 접한 전자 주입층(180)을 포함한다.
그리고, 본 발명의 발광 소자는 양극(110)에 보다 가까운 측에 청색보다 장파장을 발광하는 인광 스택(PS)을 포함한다. 인광 스택(PS)은 적어도 적색 인광 발광층(REML), 및 녹색 인광 발광층(GEML)을 포함한다. 양극(110) 및 음극(200)의 적어도 어느 일측에서는 제 1 청색 발광층(BEML1)에서 나오는 광과 적색 인광 발광층(REML) 및 녹색 인광 발광층(GEML) 에서 나오는 광을 합산하여 백색 광을 출사할 수 있다.
도 1의 인광 발광층들(REML, GEML)의 하측과 상측에는 각각 정공 관련 수송층 및 전자 수송 관련 수송층들이 더 포함될 수 있다.
발광 소자가 하부 발광 방식인 경우 양극(110)이 ITO, IZO 또는 ITZO로 이루어진 투명 전극이며, 음극(200)이 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은 합금, 마그네슘(Mg) 및 마그네슘 합금 중 어느 하나일 수 있다.
발광 소자가 상부 발광 방식에서는 양극(110)은 은, 은합금, 알루미늄 등의 반사성 금속을 포함하고, 음극(200)은 투명 전극 또는 반사성 투명 전극을 얇게 형성하여 구성할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에 적용하는 제 1 청색 스택(BS1)은 수명과 효율을 모두 고려하여 형광 방식으로 발광하는 스택이다. 제 1 청색 발광층(BEML1)의 형광 재료인 보론계 도펀트는 인광 청색 도펀트에 비해 수명에서 안정성이 있고, 타 형광 도펀트 대비 외부 양자 효율을 개선한 면이 있다. 또한, 본 발명의 발광 소자는 음극(200)에 접하여 제 1 청색 스택(BS1)을 배치하여, 마이크로 캐비티(microcavity)를 이용한 공진 효과에서 광학적으로 청색의 출사 효율을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 발광 소자는 백색 효율을 일정 이상 확보하기 위해 인광 스택(PS)과 제 1 청색 스택(BS1)이 전하 생성층(CGL)에 의해 연결되어 있다. 본 발명의 발광 소자는, 인광 발광 메커니즘과 형광 발광 메커니즘에서 갖는 내부 양자 효율 차를 극복하기 위해, 음극(200)과 접한 제 1 청색 스택(BS1)의 효율을 높이고자 한다. 이를 위한 방법으로, 제 1 청색 스택(BS1)의 제 1 청색 발광층(BEML1) 내에서 TTA(triplet-triplet annihilation)를 원활히 하는 것으로, 음극(200)에서의 전자 주입 효율 및 제 1 청색 스택(BS1) 내에서 전자 수송 효율을 높여, 제 1 청색 발광층(BEML1) 내로 전자가 빠르게 전달되고, 제 1 청색 발광층(ETML1) 내로 전자 및 여기자가 제한되게 한다.
음극(200)으로부터 전자 주입을 위해 구비되는 전자 주입층(180)은 리튬(Li)을 포함한 화합물로, 음극(200) 안쪽에 위치하는 유기물 구성과 접하는 계면에서 저항을 줄여 전자 주입을 원활히 한다. 전자 주입층(180)은 예를 들어, LiF 및 Liq 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 발광 소자는, 제 1 전자 수송층(ETL1)을 이루는 무기 화합물인 전자 주입층(180)과 접한 제 1 전자 수송층(ETL1)의 재료를 변경하여 전자 수송 효율을 높이는 것이다. 또한, 본 발명의 발광 소자는 더 나아가 제 1 전자 수송층(ETL1)이 전자 수송 효율이 높은 단일 재료를 구비하는 경우에, 제 1 전자 수송층(ETL1)과 전자 주입층(180)과의 계면에서 물성적 차이 또는 반발력으로 전자가 음극(200)에서 제 1 전자 수송층(ETL1)으로 넘어가는데 에너지 배리어가 높아지는 현상을 해결하도록 전자 수송 효율이 높은 하기 화학식 1의 제 1 물질(C1)과 함께 다른 제 2 물질(C2)을 더 포함한다. 제 2 물질(C2)은 하기 화학식 2의 물질로, 전자 주입층(180)을 이루는 물질, 예를 들어, LiF 또는 Liq과 계면 저항이 크지 않고 에너지 배리어가 작거나 거의 없는 재료이다. 즉, 음극(200)에 최인접한 청색 형광 스택에서 제 1 전자 수송층(ETL1)은 전자 수송 효율이 높은 제 1 물질(C1)과 전자 주입층(180)과 계면에서 반발력 거의 없이 전자를 주입하게 할 수 있는 제 2 물질(C2)을 포함한 혼합 재료로 이루어지는 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
R1 및 R2는 독립적으로 사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 카바졸기 중에서 선택 된다. X1, X2 및 X3은 독립적으로 N 또는 CH이다. X4, X5 및 X6중 하나는 반드시 N이며, 나머지는 CH이다.
여기서, 제 1 전자 수송층(ETL1)을 이루는 화학식 1의 제 1 물질은 구조의 외곽에 있는 각각 대칭적인 벤젠 고리의 구조적 결합을 유지한 채 대칭적 벤젠 고리의 말단에 있는 질소(N)가 강한 전자 주개 성질에 의해 제 1 청색 발광층(EML1)으로 전자를 높은 효율로 전달할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
L1, L2은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R3, R4, R5, R6은 페닐기, 나프틸기, 안트라센기 중에서 선택될 수 있다.
한편, 본 발명의 발광 소자는 제 1 전자 수송층(ETL1)의 우수한 효율에 의해 전자 및 여기자가 제 1 청색 발광층(EML1)과 제 1 전자 저지층(EBL1)의 계면으로 빠르게 전달될 수 있다.
본 발명의 발광 소자는 또 다른 특징으로, 전자가 제 1 전자 저지층(EBL1)으로 넘어가 효율이 저하되고 발광 소자의 수명이 저하되는 것을 방지하기 위해 제 1 전자 저지층(EBL1)의 재료가 중수소로 치환된 재료를 적용할 수 있다.
예를 들어, 제 1 전자 저지층(EBL1)은 하기 화학식 3과 같은 제 3 물질(C3)일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
L3은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R7 내지 R14은 중수소로 치환된다. R15 및 R16은 중수소치환된 페닐기, 바이 페닐기, 헤테로아릴기, 카바졸기, 다이벤조퓨란기, 다이벤조싸이오펜기 중에 선택된다.
구체적인 화학식 3의 예는 실험과 함께 후술한다.
이하에서는, 2스택 구조와 3 스택 구조의 예로 본 발명의 발광 소자를 적용한 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 발광 소자는 제시된 2, 3 스택 구조에 한하지 않고, 스택 구조 내 청색 형광 스택과 인광 스택을 갖고, 음극과 접한 스택이 청색 형광 스택이고, 전자 주입층과 접한 제 1 전자 수송층이 제 1, 제 2 화학식의 재료를 모두 포함하는 구조라면, 4 스택 이상 적용한 구조에서도 적용 가능하다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 발광 소자의 실시예들을 나타낸 단면도이다.
도 2a와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자는, 기판(100) 상에,서로 대향된 양극(110)과 음극(200)과, 양극(110)과 음극(200)의 사이에 차례로 인광 스택(PS)과, 전하 생성층(CGL) 및 청색 형광 스택(BS)이 구비된 구조이다.
청색 형광 스택(BS)은 도 1의 제 1 청색 형광 스택(BS1)과 같이, 제 1 정공 수송층(HTL1)(141), 제 1 전자 저지층(EBL1)(142), 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층(BEML1)(143)과, 상기 청색 발광층(ETML1)에 접한 제 1 전자 수송층(ETL1)(144) 및 상기 제 1 전자 수송층(ETL1)(144)과 상기 음극(200)에 각각 양측이 접한 전자 주입층(180)을 포함한다. 제 1 전자 수송층(ETL1)(144)은 상술한 화학식 1의 제 1물질(C1) 및 화학식 2의 제 2 물질(C2)을 포함한다.
또한, 인광 스택(PS)은 정공 주입층(HIL)(121), 제 2 정공 수송층(HTL2)(131), 적색 인광발광층(REML)(132), 녹색 인광 발광층(GEML)(134) 및 제 2 전자 수송층(ETL2)(135)을 포함한다.
여기서, 청색 형광 스택(BS)과 인광 스택(PS) 사이의 전하 생성층(CGL)은 n형 전하 생성층(n-CGL) 및 p형 전하 생성층(n-CGL)을 포함하여 이루어질 수 있다. n형 전하 생성층(n-CGL)은 전자 수송성 호스트에 알칼리 금속, 알칼리 토금속 혹은 전이 금속이 도핑되어 이루어져 전자를 생성하고 인접한 스택의 전자 수송층으로 공급한다. 도 2a를 기준으로 설명하면, n형 전하 생성층(n-CGL)은 하부의 인광 스택(PS)의 제 2 전자 수송층(ETL2)(135)으로 생성된 전자를 공급한다. 그리고, p형 전하 생성층(p-CGL)은 상부의 청색 형광 스택(BS)의 제 1 정공 수송층(HTL1)(141)측으로 생성된 정공을 공급한다. P형 전하 생성층(p-CGL)은 정공 수송성 호스트에, p형 도펀트를 포함한다. 본 발명의 발광 소자는 청색 형광 스택(BS)에서 상기 제 1 전자 수송층(144)에 전자 수송 효율이 높은 제 1 물질(C1)을 사용함에 의해 제 1 청색 발광층(143)으로 전자가 빠른 속도로 공급됨에 대응하여, p형 전하 생성층(p-CGL)에서 p형 도펀트로 화학식 4의 효율이 높은 유기 도펀트 (제 4 물질: C4)를 사용하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
[화학식 4]
Figure pat00004
A는 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 말로노니트릴기, 트리플루오로메틸기 트리플루오로메톡시기, 치환 혹은 비치환된 아릴기 또는 헤테로 아릴기이며, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 할로겐, 시아노, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시에서 선택되고, 치환기는 각각 독립적으로 수소 및 중수소 중 하나이다. C1 및 C2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기 중 하나이다. D1 내지 D4는 각각 독립적으로 단일 또는 이중결합으로 연결하고 할로겐, 시아노기, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시 중 하나로 치환, 적어도 둘 이상은 시아노기를 포함한다.
구체적인 화학식 4의 예는 실험과 함께 후술한다.
도 2b에 따른 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자는 청색의 효율을 보다 향상시키기 위한 것으로, 음극(200)과 양극(110) 각각에 접한 제 1 청색 형광 스택(BS1)과 제 2 청색 형광 스택(BS2)을 구비한 것이다. 제 1 청색 형광 스택(BS1)은 앞서 설명한 도 1 및 도 2a의 설명과 같으므로 설명을 생략한다.
제 2 청색 형광 스택(BS2)은 양극(110) 상에, 정공 주입층(121), 제 3 정공 수송층(122), 제 2 전자 저지층(123) 및 제 2 청색 발광층(124) 및 제 3 전자 수송층(125)을 포함한다.
그리고, 인광 스택(PS)은 제 2 정공 수송층(131), 인광 발광층(PEML) 및 제2 전자 수송층(135)을 포함한다. 도 2b의 제 2 실시예에서는, 인광 발광층(PEML)은 내에 적색 인광 발광층(REML), 황녹색 인광 발광층(YGEML) 및 녹색 인광 발광층(GEML)을 포함한 것으로, 도 2a의 제 1 실시예 대비 적색과 녹색 인광 발광층 사이에 황녹색 인광 발광층(122)을 더 포함한 것에 차이가 있다. 제 2 실시예는 제 1 실시예 대비 백색 표현시 보다 다양한 색의 표현이 가능하며, 색역을 확대할 수 있다.
제 1 청색 형광 스택(BS1)과 인광 스택(PS) 사이에 제 1 전하 생성층(170)이 구비되고, 인광 스택(PS)와 제 2 청색 형광 스택(BS2) 사이에 제 2 전하 생성층(150)이 구비된다.
제 1, 제 2 전하 생성층(170, 150) 각각은 아래에서부터 차례로 n형 전하 생성층(n-CGL) 및 p형 전하 생성층(p-CGL)이 구비된다.
이하에서는 실험을 통해 음극에 가까운 청색 형광 스택 내에서 전자 수송층의 재료 변경에 의한 효과를 살펴본다.
그리고, 전자 수송층을 형성하는 화학식 1의 제 1 물질(C1)의 예로, 하기 재료 ETM-01 내지 ETM-60을 들 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
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Figure pat00033
Figure pat00034
그리고, 화학식 1의 대표 물질로 ETM-01 은 다음의 제조법으로 수득하였다.
(1) 제 1 화합물 합성:
Figure pat00035
4-acetylpyridine 을 6.0 g, 49.5 mmol, 4-bromobenzaldehyde 을 9.0 g, 48.6 mmol 로 준비하여, 2% NaOH 수용액 200 ml과 함께 플라스크에 넣고, 상온에서 10시간 동안 교반하고 반응 용액의 색상 변화 확인한다. 이후, 4-acetylpyridine 을 6.0g, 49.5 mmol 추가하고, NaOH 농도를 20%가 되도록 한 후에 80 oC에서 8시간 교반한다. 교반한 물질을 정제하지 않고 수분 제거 후에, 에탄올 (ethanol) 500 mL 내에 ammonium acetate 를 36.0 g 초과하여 포함한 용액에 넣고 환류 조건에서 5시간 동안 교반한다. 그리고, 에탄올에서 재결정하여 제 1 화합물 11g (60%)을 얻었다.
(2) 제 2 화합물 합성:
Figure pat00036
1-trimethylsilyl-3,5-dibromobenzene 을 6.0 g, 19.5 mmol로 준비하여, tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) (Pd2(dba)3) (0.89 g, 1.0 mmol), tri-tert-butylphosphine tetrafluoroborate (0.59 g, 2.0 mmol), NaOtBu (4.7 g, 48.8 mmol)를 dry toluene (200 mL)에 넣고, 90 oC에서 10시간 교반하였다. 반응 완료시, 잔여 NaOtBu는 필터링한 후에 에틸아세테이트로 추출하였다. MgSO4로 수분을 제거하고 컬럼크로마토그래피 (Hexane : EA = 20:1)로 정제하여 제 2 화합물 6.1 g, (65%)를 얻었다.
(3) 제 3 화합물 합성:
Figure pat00037
제 2 화합물 (4.0 g, 8.3 mmol)를 CCl4 (70 mL)에 녹인 후, iodine monochloride solution (1.0 M in methylene chloride, 8.3 mL, 8.3 mmol)을 0 oC에서 액적식으로 주입하고 1시간 동안 교반한다. 이후, sodium thiosulfate (Na2S2O3) 5 wt% 수용액에 반응 용액을 부어서 투명해질 때까지 강하게 교반한다. 에틸렌 아세테이트로 추출하고 MsSO4에서 수분 제거 후 컬럼크로마토그래피 (Hexane : EA = 20:1)로 정제하여 제 3 화합물 (3.6 g, 80%)를 얻었다.
(4) 제 4 화합물 합성:
Figure pat00038
제 3 화합물 (3 g, 5.6 mmol), 4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-octamethyl-2,2’-bi(1,3,2,-dioxaborolane) (2.1 g, 8.4 mmol), [1,1′-Bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloropalladium(II) (Pd(dppf)Cl2) (0.21 g, 0.28 mmol), Potassium acetate (KOAc) (1.65 g, 16.8 mmol)을 넣고 질소 블로윙(blowing)으로 불황성 분위기 조성 후에, 1.4-dioxane (30 mL)을 추가하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:EA = 7:1 (v/v))로 정제하여 제 4 화합물 (2.3 g, 75%)를 얻었다.
(5) ETM-01 합성:
Figure pat00039
: 제 1 화합물 (1.8 g, 4.6 mmol), 제 4 화합물 (2.3 g, 4.3 mmol), Palladium(II) acetate (Pd(Oac)2) (0.048 g, 0.2 mmol), triphenylphosphine (0.28 g, 1.0 mmol), potassium carbonate (K2CO3) (3.0 g, 21.5 mmol)을 둥근 바닥 플라스크(round bottom flask)에 충진하고 불활성 분위기를 조성한 후에, 가스 제거된 THF / H2O (35 mL / 5mL)를 넣고 70 oC에서 10시간 교반 하였다. 반응이 종결된 후 dichloromethane으로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:EA = 7:1 (v/v))로 정제하여 ETM-01 (2.6 g, 85%)를 얻었다.
한편, 위의 합성법으로 화학식 1의 대표 물질 ETM-01에 대한 것이며, 다른 화학식의 물질 ETM-02 내지 ETM-60은 초기 (1)의 제 1 화합물 합성시 질소 치환기 수를 달리하거나 (2)의 제 2 화합물 합성시 카바졸 합성 수나, 페닐기 합성 등을 달리하여 수득할 수 있다.
또한, 전자 수송층을 형성하는 화학식 2의 제 2 물질(C2)의 예로, 하기 재료 ETMB-01 내지 ETMB-40을 들 수 있다.
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
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Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
도 3은 제 1 실험예군 내지 제 4 실험예군에서 이용된 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
제 1 내지 제 4 실험예군의 실험은 음극과 인접한 청색 형광 스택의 변화를 살펴보기 위한 것으로, 도 3과 같이, 인광 스택과의 연결 없이 단위 형광 스택에서 진행하였다.
도 3과 같이, 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)과 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60) 및 제 3 실험예(Ex3-1~Ex3-60)과 제 4 실험예(Ex4-1~Ex4-27) 에서 이용한 발광 소자는, ITO로 이루어진 양극(10) 상에 차례로 다음 구성을 포함한다.
즉, 양극(10) 상에 화학식 5의 DNTPD와 MgF2 가 1:1로 혼합되어 7.5nm의 두께로 증착하여 정공 주입층(HIL, 11)을 형성한다.
[화학식 5]
Figure pat00060
이어, 상기 정공 주입층(11) 상에, α-NPD를 80nm의 두께로 증착하여 정공 수송층(HTL, 12)을 형성한다.
이어, 상기 정공 수송층(12) 상에, 화학식 6의 TAPC로 전자 저지층(13)을 20nm의 두께로 형성한다.
[화학식 6]
Figure pat00061
이어, 상기 전자 저지층(13) 상에, 화학식 7의 MADN과 화학식 8의 DABNA-1의 보론계 도펀트가 3 wt%로 도핑되며, 30nm의 두께로 형성된 청색 발광층(14)을 형성한다.
[화학식 7]
Figure pat00062
[화학식 8]
Figure pat00063
이어, 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)에서는 각각 상술한 화학식 2의 제 2 물질(ETMB-01~ETMB-40)을 단일물질로 하여 전자 수송층(15)을 형성한다. 동일 공정에서 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60)은 각각 상술한 화학식 1의 제 1 물질(ETM-01~ETM-60)을 단일물질로 하여 전자 수송층(15)을 25nm 의 두께로 형성한다. 이에 비해, 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)은 제 1 물질(C1)과 제 2 물질(C2)을 각각 달리하며, 그 중량 비 5:5로 혼합하여 혼합물질로 전자 수송층(15)을 25nm 의 두께로 형성한 것이다. 제 4 실험예군(Ex4-1~Ex4~27)은 제 2 물질(C2)과 제 1 물질(C1)의 중량 비를 각각 1:9에서 9:1로 달리하며 전자 수송층(15)을 25nm 의 두께로 형성한 것이다.
이어, 전자 수송층(15) 상에 LiF로 2nm 의 두께를 갖는 전자 주입층(16)을 형성한다. 그리고, 이어, 알루미늄(Al) 성분의 음극(20)을 형성한다.
먼저, 표 1의 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 화학식 2의 단일 물질로 한 것으로, 그 물질을 ETMB-01 내지 ETMB-40으로 변경하며, 각각 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도 및 외부 양자 효율을 비교 평가하였다.
구분 ETL
(C2)		 턴온전압[V],
0.1Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2
Ex1-1 ETMB-01 2.83 3.95 4.71 3.9 6.3
Ex1-2 ETMB-02 2.76 3.95 4.74 3.1 5.0
Ex1-3 ETMB-03 2.84 3.99 4.67 3.2 5.1
Ex1-4 ETMB-04 2.88 3.84 4.77 2.8 4.6
Ex1-5 ETMB-05 2.78 4.02 4.70 4.2 6.7
Ex1-6 ETMB-06 2.83 4.06 5.53 2.7 4.4
Ex1-7 ETMB-07 2.77 4.24 5.83 3.8 6.1
Ex1-8 ETMB-08 2.71 4.27 5.63 3.1 5.0
Ex1-9 ETMB-09 2.74 3.75 4.72 3.8 6.1
Ex1-10 ETMB-10 2.77 3.76 4.85 2.9 4.7
Ex1-11 ETMB-11 2.78 4.06 4.99 4.2 6.7
Ex1-12 ETMB-12 2.71 3.83 4.90 3.9 6.3
Ex1-13 ETMB-13 2.74 4.08 4.86 2.9 4.7
Ex1-14 ETMB-14 2.84 4.06 5.03 4.3 7.0
Ex1-15 ETMB-15 2.74 4.48 5.78 3.5 5.7
Ex1-16 ETMB-16 2.80 4.33 5.80 3.2 5.2
Ex1-17 ETMB-17 2.79 3.86 4.78 3.9 6.2
Ex1-18 ETMB-18 2.88 3.97 4.80 2.7 4.3
Ex1-19 ETMB-19 2.87 3.76 4.62 2.9 4.6
Ex1-20 ETMB-20 2.87 3.88 4.96 3.7 6.0
Ex1-21 ETMB-21 2.79 4.08 4.62 2.7 4.3
Ex1-22 ETMB-22 2.74 3.89 4.93 2.7 4.3
Ex1-23 ETMB-23 2.89 4.00 5.00 3.3 5.4
Ex1-24 ETMB-24 2.86 4.03 4.62 3.0 4.8
Ex1-25 ETMB-25 2.84 3.78 4.89 3.2 5.1
Ex1-26 ETMB-26 2.77 3.97 5.20 3.8 6.2
Ex1-27 ETMB-27 2.82 4.09 6.25 3.3 5.2
Ex1-28 ETMB-28 2.82 4.28 5.51 4.2 6.7
Ex1-29 ETMB-29 2.87 3.79 4.79 3.5 5.6
Ex1-30 ETMB-30 2.79 3.77 4.73 4.0 6.5
Ex1-31 ETMB-31 2.87 3.82 4.68 3.6 5.7
Ex1-32 ETMB-32 2.72 3.94 4.91 4.1 6.6
Ex1-33 ETMB-33 2.84 4.08 4.85 2.9 4.7
Ex1-34 ETMB-34 2.81 4.08 5.00 3.7 6.0
Ex1-35 ETMB-35 2.72 3.71 4.71 3.3 5.3
Ex1-36 ETMB-36 2.77 3.78 4.81 3.3 5.3
Ex1-37 ETMB-37 2.79 3.98 4.92 3.4 5.5
Ex1-38 ETMB-38 2.84 4.01 4.93 3.3 5.3
Ex1-39 ETMB-39 2.71 4.01 5.00 3.0 4.9
Ex1-40 ETMB-40 2.86 4.28 5.55 3.4 5.5
제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)에서는 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압이 2.71 V 내지 2.89V로 나타나고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압이 3.71V 내지 4.28V로 나타나고, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동 전압이 4.62V 내지 5.83V이다. 그리고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도가 2.7Cd/A 내지 4.3Cd/A 및 외부 양자 효율이 4.3% 내지 6.7%로 나타났다. 표 2의 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex1-60)은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 화학식 1의 단일 물질로 한 것으로, 그 물질을 ETM-01 내지 ETM-60으로 변경하며, 각각 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도 및 외부 양자 효율을 비교 평가하였다.
구분 ETL
(C1)		 턴온전압[V],
0.1Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2
Ex2-1 ETM-01 4.25 5.52 8.57 4.3 6.9
Ex2-2 ETM-02 4.17 5.55 8.59 3.3 5.3
Ex2-3 ETM-03 4.29 5.51 8.35 3.8 6.1
Ex2-4 ETM-04 4.20 5.70 8.65 3.7 5.9
Ex2-5 ETM-05 4.20 5.64 8.42 4.3 7.0
Ex2-6 ETM-06 4.13 5.59 8.44 2.7 4.4
Ex2-7 ETM-07 4.25 5.64 8.67 4.2 6.7
Ex2-8 ETM-08 4.16 5.42 8.52 2.6 4.2
Ex2-9 ETM-09 4.15 5.46 8.60 2.7 4.3
Ex2-10 ETM-10 4.29 5.54 8.60 3.7 6.0
Ex2-11 ETM-11 4.29 5.80 8.56 2.9 4.7
Ex2-12 ETM-12 4.23 5.58 8.45 3.5 5.7
Ex2-13 ETM-13 4.27 5.80 8.54 3.3 5.4
Ex2-14 ETM-14 4.12 5.40 8.48 4.0 6.5
Ex2-15 ETM-15 4.28 5.44 8.56 4.3 6.8
Ex2-16 ETM-16 4.27 5.72 8.47 4.2 6.8
Ex2-17 ETM-17 4.17 5.44 8.46 2.9 4.6
Ex2-18 ETM-18 4.20 5.70 8.69 3.2 5.1
Ex2-19 ETM-19 4.10 5.42 8.64 3.7 5.9
Ex2-20 ETM-20 4.10 5.45 8.57 4.2 6.8
Ex2-21 ETM-21 4.16 5.55 8.54 3.4 5.4
Ex2-22 ETM-22 4.18 5.75 8.70 3.4 5.5
Ex2-23 ETM-23 4.15 5.76 8.34 3.7 6.0
Ex2-24 ETM-24 4.14 5.72 8.50 3.4 5.5
Ex2-25 ETM-25 4.12 5.69 8.58 4.2 6.7
Ex2-26 ETM-26 4.24 5.60 8.34 2.7 4.4
Ex2-27 ETM-27 4.13 5.48 8.63 2.6 4.1
Ex2-28 ETM-28 4.23 5.45 8.46 4.1 6.7
Ex2-29 ETM-29 4.12 5.50 8.45 3.0 4.9
Ex2-30 ETM-30 4.24 5.46 8.32 3.4 5.4
Ex2-31 ETM-31 4.11 5.66 8.70 2.7 4.3
Ex2-32 ETM-32 4.22 5.59 8.31 2.7 4.4
Ex2-33 ETM-33 4.27 5.55 8.61 3.9 6.3
Ex2-34 ETM-34 4.20 5.76 8.58 4.2 6.7
Ex2-35 ETM-35 4.17 5.51 8.59 3.3 5.4
Ex2-36 ETM-36 4.19 5.60 8.35 3.8 6.0.
Ex2-37 ETM-37 4.20 5.79 8.41 4.2 6.8
Ex2-38 ETM-38 4.27 5.50 8.45 2.6 4.2
Ex2-39 ETM-39 4.20 5.55 8.43 3.7 5.9
Ex2-40 ETM-40 4.25 5.60 8.70 2.8 4.6
Ex2-41 ETM-41 4.16 5.72 8.70 3.8 6.2
Ex2-42 ETM-42 4.21 5.48 8.65 3.6 5.7
Ex2-43 ETM-43 4.12 5.56 8.52 4.3 6.9
Ex2-44 ETM-44 4.27 5.45 8.31 3.6 5.8
Ex2-45 ETM-45 4.21 5.45 8.45 3.2 5.2
Ex2-46 ETM-46 4.26 5.73 8.42 4.1 6.6
Ex2-47 ETM-47 4.21 5.62 8.48 2.6 4.2
Ex2-48 ETM-48 4.29 5.44 8.62 3.6 5.8
Ex2-49 ETM-49 4.27 5.55 8.35 3.2 5.1
Ex2-50 ETM-50 4.12 5.73 8.35 3.9 6.3
Ex2-51 ETM-51 4.18 5.66 8.34 2.8 4.5
Ex2-52 ETM-52 4.27 5.46 8.38 4.3 6.8
Ex2-53 ETM-53 4.25 5.79 8.52 2.7 4.3
Ex2-54 ETM-54 4.11 5.42 8.53 4.0 6.5
Ex2-55 ETM-55 4.18 5.63 8.57 3.1 5.0
Ex2-56 ETM-56 4.27 5.46 8.38 4.2 6.8
Ex2-57 ETM-57 4.14 5.47 8.66 2.7 4.4
Ex2-58 ETM-58 4.15 5.52 8.67 3.7 6.0
Ex2-59 ETM-59 4.12 5.51 8.60 3.4 5.5
Ex2-60 ETM-60 4.21 5.59 8.54 2.7 4.3
제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60)에서는 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압이 4.10 V 내지 4.29V로 나타나고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압이 5.42V 내지 5.80V로 나타나고, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동 전압이 8.35V 내지 8.69V이다. 그리고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도가 2.6Cd/A 내지 4.3Cd/A 및 외부 양자 효율이 4.2% 내지 7.0%로 나타났다.
제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)과 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60)을 비교하면, 휘도나 외부 양자 효율은 유사한데, 턴온 전압 및 구동 전압이 모두 제 2 실험예군(Ex1-1~Ex2-60)에서 늘어남을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실험예군 및 제 2 실험예군을 통해 살펴본 제 2 물질과 제 1 물질을 음극에 인접한 전자 수송층으로 한 경우, 청색 발광층과 그 주변층의 에너지 밴드 다이어그램과 정공 및 전자 수송 특성을 나타낸 도면이다.
표 1의 결과와 도 4a와 같이, 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)의 화학식 2의 제 2 물질(C2)을 이용하는 전자 수송층(15a)은 전자 주입층(16) 및 음극(20)이 갖는 일함수와 제 2 물질(C2) 자체의 LUMO 준위 간의 작은 차이를 갖고, 전자가 원활이 전달됨을 알 수 있다. 그리고, 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40)에서는 또한, 제 2 물질(C2)가 리튬 화합물과 만날 때 반발력이 없거나 거의 발생하지 않아, 음극(20)에 전압 공급시에도 제 2 물질(C2)로 전자가 넘어올 때 에너지 배리어의 변화없이 전자의 우수한 전자 주입 특성을 나타냄을 알 수 있다.
반면, 표 2의 결과와 도 4b와 같이, 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60)에서 적용하는 제 1 물질(C1)로 이루어진 전자 수송층(15b)은 전압이 미인가된 초기 상태에서의 화학식 1의 제 1 물질(C1)은 제 2 물질(C2)과 유사한 LUMO 준위를 갖고 자체의 전자 수송 능력이 높지만, 전자 주입층(16)을 이루는 리튬 화합물에 대한 반발력이 커 음극(20)에 전압 공급시 자신이 고유 LUMO 에너지 준위 대비 전자 주입층(16)과의 계면에서의 에너지 배리어를 높이는 작용이 일어나 전자를 공급하는 데 있어 턴온 전압 및 구동 전압이 상승함을 알 수 있다.
본 발명의 발명자들은 제 1, 제 2 실험예군의 결과를 고려하여, 전자 수송 능력이 높은 제 1 물질(C1)과 전자 주입층(16)을 이루는 물질과의 반발력이 없고 전자 주입을 원활하게 하는 제 2 물질(C2)를 혼합하여 전자 수송층(15)을 형성한 제 3 실험예군 및 제 4 실험예군의 실험을 진행하였다.
표 3의 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 화학식 2의 제 2 물질(C2)과 화학식 1의 제 1 물질(C1)을 1:1의 중량 비로 하여 공증착한 것이다. 제 2 물질(C2)은 표 3과 같이, 상술한 ETMB-04, ETMB-09, ETMB-12, ETMB-17로 하고, 제 1 물질(C1)은 ETM-01, ETM-02, ETM-07, ETM-08, ETM-13, ETM-16, ETM-17, ETM-19, ETM-21, ETM-22, ETM-30, ETM-38, ETM-41, ETM-50, ETM-53 으로 변경하며 실험을 진행하였다. 각 실험예들에서, 각각 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도 및 외부 양자 효율을 비교 평가하였다.
구분 ETL (C2+C1) 턴온전압[V],
0.1Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2
C2 C1
Ex3-1 ETMB-04 ETM-01 2.75 4.00 4.70 5.4 8.7
Ex3-2 ETMB-04 ETM-02 2.82 3.88 4.82 5.5 8.9
Ex3-3 ETMB-04 ETM-07 2.87 3.72 4.97 5.6 9.1
Ex3-4 ETMB-04 ETM-08 2.76 3.90 4.67 5.6 8.9
Ex3-5 ETMB-04 ETM-13 2.71 3.60 4.96 5.6 9.1
Ex3-6 ETMB-04 ETM-16 2.79 3.98 4.66 5.7 9.2
Ex3-7 ETMB-04 ETM-17 2.80 3.73 4.82 5.4 8.7
Ex3-8 ETMB-04 ETM-19 2.72 3.90 4.97 5.7 9.2
Ex3-9 ETMB-04 ETM-21 2.85 3.93 4.68 5.8 9.4
Ex3-10 ETMB-04 ETM-22 2.81 3.90 4.85 5.6 8.9
Ex3-11 ETMB-04 ETM-30 2.85 3.96 4.83 5.6 9.0
Ex3-12 ETMB-04 ETM-38 2.89 3.67 4.74 5.6 9.1
Ex3-13 ETMB-04 ETM-41 2.75 3.98 4.88 5.8 9.3
Ex3-14 ETMB-04 ETM-50 2.84 3.65 4.63 5.8 9.4
Ex3-15 ETMB-04 ETM-53 2.82 3.94 4.80 5.8 9.4
Ex3-16 ETMB-09 ETM-01 2.85 3.87 4.93 5.4 8.6
Ex3-17 ETMB-09 ETM-02 2.70 3.74 4.88 5.5 8.8
Ex3-18 ETMB-09 ETM-07 2.77 3.99 4.98 5.3 8.5
Ex3-19 ETMB-09 ETM-08 2.87 3.98 4.99 5.4 8.7
Ex3-20 ETMB-09 ETM-13 2.77 3.82 4.95 5.6 9.0
Ex3-21 ETMB-09 ETM-16 2.81 3.63 4.70 5.4 8.7
Ex3-22 ETMB-09 ETM-17 2.76 3.62 4.86 5.6 9.1
Ex3-23 ETMB-09 ETM-19 2.72 3.74 4.89 5.4 8.7
Ex3-24 ETMB-09 ETM-21 2.75 3.73 4.63 5.3 8.5
Ex3-25 ETMB-09 ETM-22 2.75 3.68 4.78 5.6 9.0
Ex3-26 ETMB-09 ETM-30 2.88 3.61 4.88 5.3 8.6
Ex3-27 ETMB-09 ETM-38 2.85 3.85 4.87 5.7 9.1
Ex3-28 ETMB-09 ETM-41 2.70 3.98 4.74 5.3 8.5
Ex3-29 ETMB-09 ETM-50 2.71 3.94 4.75 5.9 9.4
Ex3-30 ETMB-09 ETM-53 2.72 3.67 4.64 5.7 9.1
Ex3-31 ETMB-12 ETM-01 2.89 3.63 4.96 5.5 8.8
Ex3-32 ETMB-12 ETM-02 2.76 3.92 4.66 5.8 9.4
Ex3-33 ETMB-12 ETM-07 2.84 3.91 4.73 5.6 9.0
Ex3-34 ETMB-12 ETM-08 2.83 3.79 4.83 5.9 9.4
Ex3-35 ETMB-12 ETM-13 2.87 3.74 4.88 5.8 9.2
Ex3-36 ETMB-12 ETM-16 2.75 3.61 4.80 5.7 9.1
Ex3-37 ETMB-12 ETM-17 2.87 3.74 4.80 5.7 9.1
Ex3-38 ETMB-12 ETM-19 2.72 3.77 4.72 5.4 8.7
Ex3-39 ETMB-12 ETM-21 2.77 3.78 5.01 5.9 9.4
Ex3-40 ETMB-12 ETM-22 2.79 3.75 4.77 5.7 9.1
Ex3-41 ETMB-12 ETM-30 2.74 3.95 4.74 5.9 9.4
Ex3-42 ETMB-12 ETM-38 2.75 3.75 4.82 5.4 8.6
Ex3-43 ETMB-12 ETM-41 2.81 3.90 4.76 5.6 9.0
Ex3-44 ETMB-12 ETM-50 2.80 3.67 4.90 5.8 9.3
Ex3-45 ETMB-12 ETM-53 2.78 3.84 4.75 5.6 8.9
Ex3-46 ETMB-17 ETM-01 2.84 3.90 4.95 5.5 8.9
Ex3-47 ETMB-17 ETM-02 2.83 3.86 4.65 5.5 8.8
Ex3-48 ETMB-17 ETM-07 2.77 3.87 4.78 5.5 8.9
Ex3-49 ETMB-17 ETM-08 2.83 3.74 4.92 5.5 8.9
Ex3-50 ETMB-17 ETM-13 2.81 3.87 4.88 5.4 8.7
Ex3-51 ETMB-17 ETM-16 2.75 3.63 4.65 5.4 8.8
Ex3-52 ETMB-17 ETM-17 2.82 3.71 4.88 5.4 8.6
Ex3-53 ETMB-17 ETM-19 2.82 3.84 4.90 5.6 9.0
Ex3-54 ETMB-17 ETM-21 2.87 3.89 4.69 5.6 9.0
Ex3-55 ETMB-17 ETM-22 2.84 3.93 4.89 5.6 9.1
Ex3-56 ETMB-17 ETM-30 2.77 3.85 5.00 5.5 8.8
Ex3-57 ETMB-17 ETM-38 2.85 3.95 4.98 5.7 9.2
Ex3-58 ETMB-17 ETM-41 2.77 3.83 4.98 5.6 9.0
Ex3-59 ETMB-17 ETM-50 2.88 3.86 4.89 5.3 8.6
Ex3-60 ETMB-17 ETM-53 2.78 3.78 4.77 5.3 8.5
제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)에서는 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압이 2.70 V 내지 2.89V로 나타나고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압이 3.60V 내지 4.00V로 나타나고, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동 전압이 4.63V 내지 5.00V이다. 그리고, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도가 5.3Cd/A 내지 5.9Cd/A 및 외부 양자 효율이 8.5% 내지 9.4%로 나타났다. 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)의 결과는 특히 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압이 2.70 V 내지 2.89V로 수준으로, 그 변동 범위가 0.19V 범위 이내이고, 또한, 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40) 대비 크지 않고, 나머지 구동 전압의 값들도, 변동 범위가 작고 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40) 대비 크지 않다. 또한, 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)의 효율이나 양자 효율은 제 1 실험예군(Ex1-1~Ex1-40) 대비 모두 향상된 결과를 보이고 있으며, 많게는 2 배 수준으로 향상됨을 알 수 있다. 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)의 결과를 보면 턴온 전압이 평균 2.8V 수준으로, 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex2-60)를 비교시에는 턴온 전압이 평균 값 4.2V에 비해 66%의 수준으로 줄어듦을 알 수 있고, 나머지 구동 전압 또한 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)에서 유의미하게 줄어듦을 알 수 있다. 또한, 제 3 실험예군(Ex3-1~Ex3-60)의 효율이나 양자 효율은 제 2 실험예군(Ex2-1~Ex-60) 대비 모두 향상된 결과를 보이고 있으며, 많게는 2 배 수준으로 향상됨을 알 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 제 1 실험예 내지 및 제 3 실험예의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
구체적으로 도 5a는 제 1 실험예군의 실험예 Ex1-4에 대한 발광 스펙트럼이고, 도 5b는 제 2 실험예군의 실험예 Ex2-1에 대한 발광 스펙트럼이고, 도 5c는 제 3 실험예군의 실험예 Ex3-1에 대한 것이다.
비교하면, 제 3 실험예군의 도 5c의 청색 발광 효율이 우수함을 확인할 수 있다.
이하에서는, 도 3의 구조에, 제 2 물질(C2)와 제 1 물질(C1)의 중량 비를 달리하여 공증착하여 전자 수송층(15)을 형성한 제 4 실험예군(Ex4-1~Ex4-27)을 표 4 및 도 6a 내지 도 6c를 참고하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6c는 제 4 실험예의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
표 4의 제 4 실험예군 중 Ex4-1 내지 Ex4-09의 실험예들은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 제 2 물질(C2)로 ETMB-04을 이용하고, 제 1 물질(C1)로 ETM-07을 이용한 것이며, 그 중량 비를 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1로 점차 제 2 물질(C1)의 비를 늘려 실험한 것이다. 그리고, 표 4의 제 4 실험예군 중 Ex4-10 내지 Ex4-18의 실험예들은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 제 2 물질(C2)로 ETMB-04을 이용하고, 제 1 물질(C1)로 ETM-13을 이용한 것이며, 그 중량 비를 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1로 점차 제 2 물질(C1)의 비를 늘려 실험한 것이다. 표 4의 제 4 실험예군 중 Ex4-19 내지 Ex4-27의 실험예들은, 도 3의 발광 소자 구조에서, 전자 수송층(15)의 물질을 제 2 물질(C2)로 ETMB-09을 이용하고, 제 1 물질(C1)로 ETM-13을 이용한 것이며, 그 중량 비를 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1로 점차 제 2 물질(C1)의 비를 늘려 실험한 것이다.
각 실험예들에서, 각각 휘도 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도 및 외부 양자 효율을 비교 평가하였다.
구분 ETL (C2+C1) 턴온전압[V],
0.1Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2
C2 C1 비율
Ex4-1 ETMB-04 ETM-07 1:9 3.83 5.11 6.75 4.2 6.7
Ex4-2 ETMB-04 ETM-07 2:8 3.58 4.85 5.84 5.0 8.0
Ex4-3 ETMB-04 ETM-07 3:7 3.19 4.46 5.34 5.0 8.0
Ex4-4 ETMB-04 ETM-07 4:6 2.97 4.13 4.93 5.4 8.7
Ex4-5 ETMB-04 ETM-07 5:5 2.89 3.83 4.68 5.7 9.2
Ex4-6 ETMB-04 ETM-07 6:4 2.85 3.94 4.67 5.8 9.3
Ex4-7 ETMB-04 ETM-07 7:2 2.71 3.61 5.00 5.9 7.9
Ex4-8 ETMB-04 ETM-07 8:2 2.72 3.96 4.80 4.9 7.8
Ex4-9 ETMB-04 ETM-07 9:1 2.80 3.73 4.86 4.4 7.0
Ex4-10 ETMB-04 ETM-13 1:9 3.95 4.93 6.79 4.0 6.4
Ex4-11 ETMB-04 ETM-13 2:8 3.65 4.63 5.90 4.2 6.7
Ex4-12 ETMB-04 ETM-13 3:7 3.36 4.34 5.31 5.2 8.3
Ex4-13 ETMB-04 ETM-13 4:6 2.76 3.75 4.71 5.5 8.8
Ex4-14 ETMB-04 ETM-13 5:5 2.78 3.78 4.76 5.7 9.1
Ex4-15 ETMB-04 ETM-13 6:4 2.84 3.96 4.95 5.6 8.9
Ex4-16 ETMB-04 ETM-13 7:2 2.79 3.98 4.97 4.7 7.5
Ex4-17 ETMB-04 ETM-13 8:2 2.89 3.71 4.96 4.1 6.6
Ex4-18 ETMB-04 ETM-13 9:1 2.81 3.63 4.90 3.9 6.2
Ex4-19 ETMB-09 ETM-13 1:9 4.19 5.01 6.56 3.7 5.9
Ex4-20 ETMB-09 ETM-13 2:8 3.51 4.72 5.36 4.9 7.8
Ex4-21 ETMB-09 ETM-13 3:7 3.44 3.92 4.96 5.0 8.0
Ex4-22 ETMB-09 ETM-13 4:6 3.04 3.72 4.56 5.4 8.7
Ex4-23 ETMB-09 ETM-13 5:5 2.90 3.75 4.70 5.8 9.3
Ex4-24 ETMB-09 ETM-13 6:4 2.71 3.71 4.90 5.4 8.7
Ex4-25 ETMB-09 ETM-13 7:2 2.76 3.73 4.93 5.1 8.2
Ex4-26 ETMB-09 ETM-13 8:2 2.89 3.73 4.72 4.1 6.6
Ex4-27 ETMB-09 ETM-13 9:1 2.82 3.98 4.72 3.9 6.3
표 4 와 같이, 제 4 실험예군(Ex4-1~Ex2-27)에서 제 2 물질(C2)과 제 1 물질(C1)을 4:6 내지 6:4의 중량 비(wt% ratio)로 하였을 때(Ex4-4, Ex4-5, Ex4-6, Ex4-13, Ex4-14, Ex4-15, Ex4-22, Ex4-23, Ex4-24), 턴온 전압이 2.72V 내지 3.04V로 감소함을 확인할 수 있다. 또한, 휘도가 5.4Cd/A 내지 5.8Cd/A이고, 외부 양자 효율이 8.7% 내지 9.3%로 나타남을 알 수 있다. 이는 도 6a 내지 도 6c의 제 4 실험예군(Ex4-1~Ex4-27)의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프에서도 알 수 있다. 또한, 제 4 실험예군(Ex4-1~Ex-47)에서 제 2 물질(C2)과 제 1 물질(C1)을 4:6 내지 6:4의 중량 비(wt% ratio)로 하였을 때(Ex4-4, Ex4-5, Ex4-6, Ex4-13, Ex4-14, Ex4-15, Ex4-22, Ex4-23, Ex4-24), 모두 단일 재료로 전자 수송층을 구성한 제 1 실험예군이나 제 2 실험예군보다 턴온전압, 구동 전압이 줄어들고, 효율과 외부 양자 효율이 개선된 것을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 제 4 실험예군의 실험은 또한, 전자 수송층을 구성하는 제 2 물질과 제 1 물질은 어느 하나가 도펀트로 포함되는 것이 아니라 두 물질이 대등하거나 유사한 비율, 즉, 4:6 내지 6:4의 중량 비로 포함되어 층을 이룰 때 구동 전압, 휘도 및 효율에서 모두 향상됨을 확인할 수 있다.
이하에서는, 음극과 접한 청색 형광 스택에서 전자 수송층을 화학식 9의 벤즈이미다졸을 포함하여 구성한 예와, 더불어, 청색 발광층에서 전자 수송층과 청색 발광층을 사이에 두고 대향된 전자 저지층의 물질을 변경한 실험예를 통해 전자 저지층의 물질의 의의를 살펴본다.
한편, 제 5, 제 6 실험예군에서는 전자 저지층의 물질을 하기의 EBM-01 내지 EBM-12을 이용하여 실험하였다. 전자 저지층 물질 EBM-01 내지 EBM-12 는 모두 스파이로 플루오렌 물질이고, EBM-01 내지 EBM-04와 EBM-05 내지 EMB-12의 그룹이 각각 중수소로 치환되지 않은 점과 치환된 점에서 차이를 갖는다.
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
도 7은 제 5 내지 제 6 실험예군에서 이용된 발광 소자를 나타낸 단면도이며, 도 8은 제 6 실험예군의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
제 5 실험예군(Ex5-1 ~Ex5-42)에서 이용한 발광 소자는 도 7과 같이, ITO로 이루어진 양극(10) 상에 차례로 다음 구성을 포함한다.
즉, 양극(10) 상에 화학식 5의 DNTPD와 MgF2 가 1:1로 혼합되어 7.5nm의 두께로 증착하여 정공 주입층(HIL, 11)을 형성한다.
이어, 상기 정공 주입층(11) 상에, α-NPD를 80nm의 두께로 증착하여 정공 수송층(HTL, 12)을 형성한다.
이어, 상기 정공 수송층(12) 상에, 상술한 화학식 3의 전자 저지 물질로 전자 저지층(23)을 20nm의 두께로 형성한다. 표 5 및 표 6에서와 같이, 제 5 및 제 6 실험예군에서, 상기 전자 저지 물질은 위에서 예로 든 EBM-01 내지 EBM-12를 이용하였다. 이어, 상기 전자 저지층(23) 상에, 화학식 7의 MADN과 화학식 8의 DABNA-1의 보론계 도펀트가 3 wt%로 도핑되며, 30nm의 두께로 형성된 청색 발광층(14)을 형성한다.
그리고, 제 5 실험예군(Ex5-1~Ex5~42)은 화학식 9의 ZADN 물질을 단일 물질로 형성하거나, 화학식 1의 제 1 물질(C1)로 예로 든 물질을 단일 물질로 하여 전자 수송층(25)을 25nm 의 두께로 형성한 것이다.
이어, 전자 수송층(25) 상에 LiF로 2nm 의 두께를 갖는 전자 주입층(16)을 형성한다. 그리고, 이어, 알루미늄(Al) 성분의 음극(20)을 형성한다.
한편, 표 5와 같이, 제 5 실험예군(Ex5-1~Ex5-42) 중 실험예 Ex5-1 내지 Ex5-12은 화학식 9의 ZADN 물질을 전자 수송층을 형성하였고, 전자 저지층으로 상술한 EBM-01 내지 EBM-12의 물질로 달리한 것이다.
[화학식 9]
Figure pat00070
그리고, 실험예 Ex5-13 내지 Ex5-27은 전자 저지층 물질을 공통적으로 EBM-01로 하되, 전자 수송층 물질을 ETM-07, ETM-09, ETM-12, ETM-14, ETM-18, ETM-22, ETM-28, ETM-32, ETM-37, ETM-41, ETM-44, ETM-48, ETM-51, ETM-54, ETM-58로 변경하였다. 실험예 Ex5-28 내지 Ex5-42은 전자 저지층 물질을 공통적으로 EBM-03으로 하되, 전자 수송층 물질을 ETM-07, ETM-09, ETM-12, ETM-14, ETM-18, ETM-22, ETM-28, ETM-32, ETM-37, ETM-41, ETM-44, ETM-48, ETM-51, ETM-54, ETM-58로 변경하였다.
각 실험예들에서, 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도, 외부 양자 효율과 더불어, 55mA/cm2 의 전류 밀도 조건에서, 비교 평가하였다. 제 5 실험예군 중 Ex5-2의 수명을 기준으로 나머지 실험예들에 대해서는 비교하여 평가하였다.
구분 구조 전압[V], 0.1
Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2 		수명(%),
55mA/cm2
EBM
(C3)		 ETL
Ex5-1 EBM-01 ZADN 2.89 3.62 4.70 5.1 8.2 98
Ex5-2 EBM-02 ZADN 2.89 3.79 4.62 4.6 7.3 100
Ex5-3 EBM-03 ZADN 2.75 3.76 4.50 4.7 7.5 99
Ex5-4 EBM-04 ZADN 2.77 3.70 4.53 4.9 7.9 94
Ex5-5 EBM-05 ZADN 2.86 3.62 4.69 5.0 8.0 105
Ex5-6 EBM-06 ZADN 2.80 3.62 4.65 4.5 7.3 107
Ex5-7 EBM-07 ZADN 2.79 3.66 4.68 4.8 7.7 106
Ex5-8 EBM-08 ZADN 2.80 3.75 4.67 4.4 7.1 101
Ex5-9 EBM-09 ZADN 2.75 3.65 4.70 4.6 7.3 113
Ex5-10 EBM-10 ZADN 2.77 3.77 4.62 5.0 8.1 114
Ex5-11 EBM-11 ZADN 2.86 3.76 4.50 4.7 7.5 113
Ex5-12 EBM-12 ZADN 2.80 3.76 4.53 5.0 8.0 108
Ex5-13 EBM-01 ETM-07 3.69 4.65 7.08 4.5 7.2 69
Ex5-14 EBM-01 ETM-09 3.67 4.60 7.14 5.1 8.2 65
Ex5-15 EBM-01 ETM-12 3.67 4.51 7.01 5.2 8.3 82
Ex5-16 EBM-01 ETM-14 3.69 4.54 7.08 5.1 8.2 66
Ex5-17 EBM-01 ETM-18 3.68 4.62 7.12 5.0 8.0 74
Ex5-18 EBM-01 ETM-22 3.59 4.60 7.17 4.7 7.5 81
Ex5-19 EBM-01 ETM-28 3.62 4.56 7.14 4.5 7.3 79
Ex5-20 EBM-01 ETM-32 3.64 4.55 7.13 4.5 7.2 64
Ex5-21 EBM-01 ETM-37 3.64 4.65 7.19 5.1 8.3 86
Ex5-22 EBM-01 ETM-41 3.63 4.60 7.18 4.8 7.7 76
Ex5-23 EBM-01 ETM-44 3.52 4.68 7.17 4.8 7.9 71
Ex5-24 EBM-01 ETM-48 3.52 4.66 7.07 4.6 7.4 76
Ex5-25 EBM-01 ETM-51 3.63 4.62 7.19 4.4 7.1 85
Ex5-26 EBM-01 ETM-54 3.68 4.52 7.16 4.7 7.6 75
Ex5-27 EBM-01 ETM-58 3.59 4.58 7.04 4.43 7.1 69
Ex5-28 EBM-03 ETM-07 3.53 4.65 7.11 4.3 7.0 85
Ex5-29 EBM-03 ETM-09 3.56 4.59 7.16 4.6 7.4 73
Ex5-30 EBM-03 ETM-12 3.58 4.56 7.17 4.7 7.6 81
Ex5-31 EBM-03 ETM-14 3.58 4.65 7.16 5.1 8.3 71
Ex5-32 EBM-03 ETM-18 3.70 4.70 7.18 4.7 7.6 84
Ex5-33 EBM-03 ETM-22 3.53 4.66 7.05 5.2 8.3 72
Ex5-34 EBM-03 ETM-28 3.52 4.63 7.17 4.7 7.5 86
Ex5-35 EBM-03 ETM-32 3.50 4.67 7.07 5.2 8.3 66
Ex5-36 EBM-03 ETM-37 3.55 4.68 7.03 4.8 7.8 84
Ex5-37 EBM-03 ETM-41 3.51 4.56 7.16 4.6 7.4 79
Ex5-38 EBM-03 ETM-44 3.57 4.60 7.19 5.0 8.1 77
Ex5-39 EBM-03 ETM-48 3.62 4.51 7.13 5.1 8.1 80
Ex5-40 EBM-03 ETM-51 3.60 4.62 7.06 4.4 7.1 71
Ex5-41 EBM-03 ETM-54 3.6 4.68 7.10 4.5 7.2 86
Ex5-42 EBM-03 ETM-58 3.56 4.59 7.15 4.7 7.6 85
제 5 실험예군(Ex5-1~Ex1-42)에서는, 실험예 Ex5-1~Ex5-12는, 전자 수송층 재료를 ZADN으로 동일하게 하고, 전자 저지층의 재료만을 달리했을 때, 중수소 치환율에 따라 수명이 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 휘도 조건 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압이 2.8V 이었다. 이와 비교하여, 실험예 Ex5-13 내지 Ex5-42에서는 전자 저지층이 중소수 치환되지 않은 스파이로 플루오렌일 때, 효율은 전자 수송층 재료가 화학식 1의 효율이 높은 재료로 변경되어 8% 이상 향상됨을 보이나, 턴온 전압이 3.6V 수준으로 상승하는 것을 확인할 수 있다. 더불어, 수명도 실험예 Ex5-13 내지 Ex5-42에서 감소하였다.
제 6 실험예군(Ex6-1~Ex6-60)에서는, 표 6과 같이, 전자 저지층의 재료로 EBM-01 내지 EBM-12로 바꾸며, 전자 수송층의 재료를 2가지 혼합재료로 하되, 그 하나를 ZADN으로 하고 나머지 하나를 ETM-07, ETM-14, ETM-28, ETM-37, ETM-54로 바꾸며, 각 실험예들에서, 0.1Cd/m2에서의 턴온 전압과, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 구동 전압, 전류 밀도 100mA/cm2에서의 구동전압, 전류 밀도 10mA/cm2에서의 휘도, 외부 양자 효율과 더불어, 55mA/cm2 의 전류 밀도 조건에서, 비교 평가하였다. 제 5 실험예군 중 Ex5-2의 수명을 기준으로 나머지 실험예들에 대해서는 비교하여 평가하였다. 전자 수송층의 재료는 중량 비 1:1 (5:5)로 하여 동일 비로 공증착하였다.
구분 구조 전압[V], 0.1
Cd/m2 		전압[V],
10mA/cm2 		전압[V],
100mA/cm2 		휘도[Cd/A],
10mA/cm2 		EQE(%),
10mA/cm2 		수명(%),
55mA/cm2
EBM
(C3)		 ETL
(ZADN+C1)
ZADN C1
Ex6-1 EBM-01 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-2 EBM-01 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-3 EBM-01 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-4 EBM-01 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-5 EBM-01 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-6 EBM-02 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-7 EBM-02 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-8 EBM-02 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-9 EBM-02 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-10 EBM-02 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-11 EBM-03 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-12 EBM-03 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-13 EBM-03 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-14 EBM-03 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-15 EBM-03 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-16 EBM-04 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-17 EBM-04 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-18 EBM-04 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-19 EBM-04 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-20 EBM-04 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-21 EBM-05 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-22 EBM-05 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-23 EBM-05 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-24 EBM-05 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-25 EBM-05 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-26 EBM-06 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-27 EBM-06 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-28 EBM-06 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-29 EBM-06 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-30 EBM-06 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-31 EBM-07 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-32 EBM-07 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-33 EBM-07 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-34 EBM-07 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-35 EBM-07 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-36 EBM-08 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-37 EBM-08 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-38 EBM-08 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-39 EBM-08 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-40 EBM-08 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-41 EBM-09 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-42 EBM-09 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-43 EBM-09 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-44 EBM-09 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-45 EBM-09 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-46 EBM-10 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-47 EBM-10 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-48 EBM-10 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-49 EBM-10 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-50 EBM-10 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-51 EBM-11 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-52 EBM-11 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-53 EBM-11 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-54 EBM-11 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-55 EBM-11 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
Ex6-56 EBM-12 ZADN ETM-07 2.74 3.76 4.68 5.1 9.0 75
Ex6-57 EBM-12 ZADN ETM-14 2.82 3.66 4.59 5.3 8.5 77
Ex6-58 EBM-12 ZADN ETM-28 2.77 3.69 4.65 5.6 9.0 83
Ex6-59 EBM-12 ZADN ETM-37 2.75 3.70 4.52 5.5 8.8 76
Ex6-60 EBM-12 ZADN ETM-54 2.72 3.79 4.61 5.4 8.6 83
제 6 실험예군(Ex6-1~Ex6-60)의 결과를 살펴보면, 턴온 전압은 휘도 조건 0.1Cd/m2에서 2.8V 수준으로 제 5 실험예군(Ex5-1~Ex5-42) 대비 개선되었고, 효율 또한, 8.7~9.2% 수준으로 높은 외부 양자 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전자 저지층의 중수소 치환율이 높을수록 수명이 개선되어 결과적으로 제 5 실험예의 Ex5-2보다 높은 효율에서 유사한 수명을 갖는 것을 확인할 수 있다. 도 8은 제 6 실험예군 중 Ex6-56에 대한 발광 스펙트럼 중 도 4c에서 설명한 바와 유사한 스펙트럼을 나타냄을 알 수 있다.
그리고, 제 5 실험예군과 제 6 실험예군은 음극에 가까운 청색 형광 유닛의 전자 수송층을 전자 수송 효율이 좋은 제 1 화학식의 제 1 물질(C1)과 전자 주입층과의 정합성이 우수한 벤즈이미다졸을 포함한 ZADN을 혼합하여 포함시 재료를 사용하였을 대, 전자 주입의 효율이 좋고, 전자의 수송 능력이 향상되어 효율이 향상됨을 알 수 있고, 전자 저지층을 구성하는 제 3 물질(C3)에 중수소 치환 부위를 많이 가질수록 수명 특성이 좋아짐을 확인할 수 있다. 여기서, 전자 수송층에 혼합된 ZADN은 상술한 화학식 2와 같이 유사하게 벤즈이미다졸을 포함한 것으로 전자 주입층과의 정합성이 좋고 전자 주입시에 계면 저항을 낮출 수 있는 유사한 효과를 가지며, 제 2 화학식의 제 2 물질(C2)로 ZADN을 대체하여도 동일 효과를 예상할 수 있다.
도 9는 청색 형광 스택의 전자 수송층의 수송 능력과 인광 스택 사이의 p형 전하 생성층과 정공 생성 능력에 의해 구동 전압 변화를 개략적으로 살펴본 도면이다.
도 9와 같이, 청색 형광 스택(BS)과 인광 스택(PS)이 이웃할 때, 두 스택 사이에는 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층이 구비되어, 각각 청색 형광 스택(BS)으로 생성된 전자를 공급 및 전달하여 주고, 인광 스택(PS)으로 생성된 정공을 공급 및 전달한다.
도 9(a) 내지 도 9(c)는 공통적으로 n형 전하 생성층(nCGL)이 동일한 전자 생성 능력을 가진 것이다.
이 중 도 9(a)는 전자 수송층(ETL)의 전자 수송 능력이 뛰어나고 p형 전하 생성층(pCGL)의 정공 생성 능력이 떨어진 예로, n형 전하 생성층(nCGL)에서 생성된 전자를 빠르게 청색 발광층(BEML)로 전달하여 소멸시킬 수 있으나, p형 전하 생성층(pCGL)에서 생성된 정공은 적색 발광층(REML)으로 전달됨에 있어서 큰 구동 전압이 필요하다. 또한, 인접한 스택간 전자와 정공간의 수송 능력의 차가 발생되어 각 발광층에서 먼저 공급된 전자가 정공을 막아 여기 작용을 저지하거나 그 반대의 작용이 일어나 발광층에서 전자와 정공의 재결합율이 떨어진다.
도 9(b)는, 도 9(a)와 반대로, 전자 수송층(ETL)의 전자 수송 능력이 떨어지고, p형 전하 생성층(pCGL)의 정공 생성 능력이 뛰어난 예로, p형 전하 생성층(pCGL)에서 생성된 정공은 빠르게 인광 스택(PS)의 정공 수송층(HTL)을 통해 적색 발광층(REML)으로 공급될 수 있으나, n형 전하 생성층(nCGL)에서 전자 수송층(ETL)을 통해 청색 발광층(BEML)로 공급됨에 있어, 큰 구동 전압이 요구된다.
도 9(c)는 p형 전하 생성층(pCGL)이 우수한 정공 생성 능력을 갖고, 대응되어 청색 형광 유닛(BS)의 전자 수송층(ETL)이 우수한 전자 수송 능력을 갖는 예로, 이 경우, 구동 전압을 낮추는 것이 기대된다.
이상에서 설명한 바와 같이 전자 수송층(ETL)은 화학식 1의 재료로 할 때, 우수한 전자 수송 능력을 기대할 수 있는 것으로, 적어도 인광 스택과 접한 청색 형광 스택은 전자 수송층의 재료로 화학식 1을 포함하고, p형 전하 생성층의 p형 도펀트 재료를 화학식 4의 제 4 물질(C4)로 함으로써, 도 9(c)의 예를 구현할 수 있다.
제 7 실험예에서는 화학식 4의 제 4 물질(C4)과 비교하여 다른 물성을 갖는 PD-01 내지 PD-03이 제시되었고, 화학식 4의 제 4 물질(C4)의 예로, PD-04 내지 PD-36을 들 수 있다.
Figure pat00071
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
Figure pat00082
도 10은 제 7 실험예군 및 제 8 실험예군이 적용된 발광 소자이며, 도 11a 및 도 11b는 제 7 실험예군 및 제 8 실험예군의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
이하, 제 7 실험예군(Ex7-1~Ex7-44) 및 제 8 실험예군(Ex81~Ex8-54)의 발광 소자는 도 10의 적층 구조를 따른 것으로, 다음의 순서로 형성된다.
기판(300) 상에, ITO 성분의 양극(310)을 형성한다.
이어, MgF2의 성분을 5nm 증착하여 정공 주입층(321)을 형성한다.
이어, DNTPD의 성분을 100nm 증착하여 제 1 정공 수송층(322)을 형성한다.
이어, TCTA 성분을 5nm 증착하여 제 1 전자 저지층(323)을 형성한다.
이어, MADN을 호스트로 하고, DABNA-1을 청색 도펀트로 5 wt% 도핑하여, 20nm의 두께의 제 1 청색 발광층(324)을 형성한다.
이어, 상술한 ETM-01 내지 ETM-60의 재료에서 선택적으로 택하여 15nm의 두께로 제 1 전자 수송층(325)을 형성한다.
이어, Bphen을 호스트로 하고, 이에 리튬(Li)을 2wt%을 도핑하여, 15nm 두께의 제 1 n형 전하 생성층(351)을 형성한다.
이어, DNTPB를 호스트로 하고, 상술한 PD-01 내지 PD-36의 p형 도펀트를 20 wt% 도핑하여 7nm 두께의 제 1 p형 전하 생성층(353)을 형성한다.
이어, BPBPA를 20nm 두께로 증착하여 제 2 정공 수송층(331)을 형성한다.
이어, BPBPA, TPBi 를 호스트로 이용하며 이들을 1:1의 중량 비로 하고, 이에 Ir(piq)2acac를 5wt%로 도핑하여, 10nm의 두께의 적색 발광층(332)을 형성한다.
이어, CBP, TPBi 를 호스트로 이용하며 이들을 1:1의 중량 비로 하고 PO-01 를 15wt%로 도핑하여, 20nm의 두께의 황녹색 발광층(333)을 형성한다.
이어, CBP, TPBi를 호스트로 이용하며 이들을 1:1의 중량 비로 하고, Ir(ppy)3을 15wt%로 도핑하여 10nm의 두께의 녹색 발광층(334)을 형성한다.
이어, TPBi 를 20nm의 두께로 증착하여, 제 2 전자 수송층(335)을 형성한다.
이어, Bphen 를 호스트로 하고, 이에 Li을 3wt%로 도핑하여, 제 2 n형 전하 생성층(371)을 형성한다.
이어, DNTPD를 호스트로 하고, 상술한 PD-01 내지 PD-03의 p형 도펀트 중 어느 하나로 20 wt% 도핑하여, 제 2 p 형 전하 생성층(373)을 형성한다.
이어, DNTPD를 100nm 두께로 제 3 정공 수송층(341)을 형성한다.
이어, TCTA를 5nm 의 두께로 제 2 전자 저지층(342)을 형성한다.
이어, MADN를 호스트로 하고, DABNA-1를 5 wt%로 도핑하여 제 2 청색 발광층(343)을 200nm의 두께로 형성한다.
이어, ZADN을 20nm 의 두께로 제 3 전자 수송층(344)을 형성한다.
이어, LiF을 1.5nm로 두께로 형성하여 전자 주입층(380)을 형성한다.
이어, Al을 100nm 의 두께로 형성하여 음극(400)을 형성하여 발광 소자를 형성한다.
하기 실험예들에서는 특히 도 10의 발광 소자 중, 제 1 n형 전하 생성층(351)의 양측에 있는 제 1 전자 수송층(324)과 제 1 p형 전하 생성층(353)의 재료를 변경하며 실험한 것이다.
제 7 실험예군의 각 실험예 Ex7-1~Ex7-44는, 도 10의 발광 소자에서, 다음의 대조표와 같이 재료를 제 1 p형 전하 생성층의 p형 도펀트와 제 1 전자 수송층의 재료를 달리하여 실험하였다.
[대조표 1]
Figure pat00083
Figure pat00084
Figure pat00085
그리고 표 7과 같이, 제 7 실험예군(Ex7-1~Ex7-44)은 다음의 결과를 갖는다.
Voltage
@10mA/cm 2
(V) 		R_ Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		G_ Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		B_ Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		W_ Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		CIEx CIEy
Ex7-1 12.09 6.0 23.33 4.26 66.0 0.290 0.325
Ex7-2 12.11 5.9 23.49 4.18 66.1 0.291 0.329
Ex7-3 12.18 6.0 23.55 4.28 66.5 0.290 0.325
Ex7-4 12.19 6.0 23.32 4.20 65.9 0.291 0.327
Ex7-5 12.09 5.9 23.31 4.2 65.8 0.292 0.329
Ex7-6 12.03 6.0 23.55 4.3 66.5 0.289 0.325
Ex7-7 12.16 5.9 23.48 4.3 66.2 0.289 0.325
Ex7-8 12.08 5.9 23.50 4.3 66.3 0.290 0.326
Ex7-9 12.16 6.0 23.46 4.2 66.3 0.291 0.327
Ex7-10 12.10 5.9 23.41 4.2 66.1 0.290 0.326
Ex7-11 12.13 6.0 23.57 4.3 66.6 0.289 0.324
Ex7-12 12.02 6.0 23.52 4.2 66.4 0.292 0.328
Ex7-13 12.08 6.0 23.38 4.2 66.1 0.292 0.328
Ex7-14 12.15 6.0 23.40 4.2 66.2 0.291 0.327
Ex7-15 12.14 5.9 23.39 4.3 66.1 0.289 0.324
Ex7-16 12.15 6.0 23.43 4.2 66.2 0.293 0.330
Ex7-17 12.19 6.0 23.38 4.2 66.1 0.293 0.329
Ex7-18 12.09 5.9 23.58 4.3 66.4 0.289 0.326
Ex7-19 12.16 6.0 23.48 4.2 66.2 0.292 0.329
Ex7-20 12.12 6.0 23.54 4.3 66.5 0.289 0.324
Ex7-21 12.00 5.9 23.36 4.2 65.8 0.291 0.329
Ex7-22 12.20 5.9 23.47 4.2 66.2 0.291 0.328
Ex7-23 12.06 6.0 23.36 4.3 66.2 0.291 0.325
Ex7-24 12.06 6.0 23.53 4.2 66.4 0.291 0.328
Ex7-25 12.20 6.0 23.62 4.3 66.7 0.289 0.324
Ex7-26 12.02 6.0 23.51 4.2 66.3 0.291 0.328
Ex7-27 12.01 6.0 23.45 4.3 66.4 0.289 0.324
Ex7-28 12.11 6.0 23.48 4.1 66.3 0.290 0.325
Ex7-29 12.11 5.9 23.28 4.1 65.7 0.290 0.327
Ex7-30 12.05 5.9 23.31 4.0 65.8 0.290 0.327
Ex7-31 12.16 6.0 23.35 4.15 65.9 0.293 0.330
Ex7-32 12.10 6.0 23.12 4.02 65.3 0.296 0.334
Ex7-33 12.13 6.0 23.44 4.10 66.0 0.294 0.333
Ex7-34 12.01 5.9 23.20 4.09 65.5 0.294 0.332
Ex7-35 12.18 5.9 23.21 4.1 65.4 0.293 0.331
Ex7-36 12.14 6.0 23.27 4.0 65.6 0.295 0.335
EX7-37 12.09 6.0 23.18 4.1 65.5 0.295 0.333
Ex7-38 12.05 5.9 23.43 4.1 65.9 0.294 0.334
Ex7-39 12.16 5.9 23.32 4.0 65.6 0.295 0.335
Ex7-40 12.10 5.9 23.30 4.1 65.6 0.294 0.334
Ex7-41 12.07 6.0 23.46 4.2 66.2 0.293 0.330
Ex7-42 12.01 6.0 23.24 4.1 65.6 0.295 0.333
Ex7-43 12.20 5.9 23.11 4.0 65.2 0.296 0.335
Ex7-44 12.11 6.0 23.31 4.0 65.7 0.296 0.336
제 7 실험예군 중 실험예 Ex7-1 내지 Ex7-27 은 p형 유기 도펀트를 PD-01, Pd-02, PD-03 중 어느 하나를 적용한 것으로, 구동 전압은 약 12V 내외로 나타났으며, 청색의 효율(B_Efficiency)이 약 4.2Cd/A 임을 알 수 있다.제 7 실험예군 중 실험예 Ex7-28 내지 Ex7-44는 제 1 전자 수송층의 재료가 ZADN의 단일 재료인 경우의 소자 특성을 나타낸 것으로, 구동 전압을 12V 을 약간 넘는 수준을 보이고, 효율은 크게 변화하지 않는 것을 보인다.
이하에서는 정공 수송 능력이 우수한 화학식 4의 제 4 물질(C4)로 p형 도펀트를 이용하여 제 8 실험예군(Ex8-1~Ex8-54)의 실험을 적용한 것을 설명한다. 제 8 실험예군의 실험예들에서 적용한 제 1 p형 전하 생성층의 p형 도펀트는 PD-04, PD-06, PD-12, PD-20, PD-22, PD-30으로 하고, 각각에 대해 제 1 전자 수송층의 재료를 ETM-02, ETM-07, ETM-14, ETM-22, ETM-28, ETM-35, ETM-37, ETM-46, ETM-54로 변경하며 실험하였다.
제 8 실험예군의 각 실험예 Ex8-1~Ex8-54는, 도 10의 발광 소자에서, 다음의 대조표 2와 같이 제 1 p형 전하 생성층의 p형 도펀트와 제 1 전자 수송층의 재료를 달리하여 실험하였다.
[대조표 2]
Figure pat00086
Figure pat00087
그리고, 제 8 실험예군(Ex8-1~Ex8-54)의 결과는 다음 표 8과 같다.
Voltage
@10mA/cm 2
(V) 		R_Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		G_Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		B_Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		W_Effiency
@10mA/cm 2
(cd/A) 		CIEx CIEy
Ex8-1 11.36 6.0 23.57 4.33 66.5 0.288 0.323
Ex8-2 11.39 6.0 23.55 4.23 66.5 0.291 0.328
Ex8-3 11.42 5.9 23.38 4.31 66.1 0.288 0.323
Ex8-4 11.41 6.0 23.50 4.26 66.4 0.291 0.326
Ex8-5 11.35 6.0 23.71 4.3 66.9 0.288 0.324
Ex8-6 11.35 5.9 23.55 4.2 66.2 0.291 0.330
Ex8-7 11.48 6.0 23.35 4.2 66.0 0.292 0.329
Ex8-8 11.38 6.0 23.50 4.3 66.4 0.289 0.324
Ex8-9 11.34 5.9 23.55 4.3 66.4 0.287 0.323
Ex8-10 11.42 6.0 23.37 4.2 66.0 0.292 0.328
Ex8-11 11.32 6.0 23.26 4.2 65.8 0.291 0.327
Ex8-12 11.33 6.0 23.47 4.2 66.3 0.292 0.329
Ex8-13 11.45 6.0 23.55 4.3 66.5 0.290 0.327
Ex8-14 11.49 6.0 23.67 4.3 66.8 0.289 0.324
Ex8-15 11.32 5.9 23.50 4.3 66.3 0.287 0.323
Ex8-16 11.42 5.9 23.27 4.2 65.7 0.292 0.328
Ex8-17 11.40 5.9 23.32 4.3 65.9 0.289 0.325
Ex8-18 11.35 5.9 23.49 4.3 66.2 0.288 0.323
EX8-19 11.42 6.0 23.45 4.3 66.3 0.290 0.325
Ex8-20 11.43 5.9 23.34 4.3 66.0 0.289 0.325
EX8-21 11.42 6.0 23.46 4.3 66.4 0.288 0.323
Ex8-22 11.35 6.0 23.65 4.3 66.8 0.289 0.325
Ex8-23 11.47 5.9 23.54 4.3 66.4 0.288 0.325
Ex8-24 11.48 6.0 23.50 4.3 66.4 0.289 0.324
EX8-25 11.44 5.9 23.47 4.3 66.2 0.289 0.325
Ex8-26 11.43 6.0 23.51 4.3 66.5 0.289 0.324
Ex8-27 11.32 6.0 23.66 4.3 66.8 0.288 0.324
Ex8-28 11.42 6.0 23.65 4.3 66.8 0.289 0.324
Ex8-29 11.42 6.0 23.50 4.2 66.3 0.292 0.328
Ex8-30 11.45 5.9 23.41 4.2 66.1 0.290 0.326
Ex8-31 11.35 6.0 23.58 4.2 66.5 0.291 0.327
Ex8-32 11.32 5.9 23.24 4.2 65.7 0.290 0.327
Ex8-33 11.36 5.9 23.34 4.3 65.9 0.288 0.324
Ex8-34 11.37 6.0 23.56 4.3 66.5 0.289 0.324
Ex8-35 11.45 5.9 23.49 4.3 66.2 0.288 0.324
Ex8-36 11.32 6.0 23.52 4.3 66.5 0.289 0.323
Ex8-37 11.34 5.9 23.41 4.3 66.1 0.289 0.326
Ex8-38 11.50 6.0 23.56 4.3 66.6 0.289 0.324
Ex8-39 11.34 5.9 23.58 4.2 66.4 0.291 0.328
Ex8-40 11.30 6.0 23.66 4.3 66.8 0.289 0.324
Ex8-41 11.44 5.9 23.27 4.3 65.8 0.289 0.323
Ex8-42 11.33 6.0 23.39 4.3 66.1 0.290 0.326
Ex8-43 11.33 6.0 23.47 4.2 66.2 0.292 0.329
Ex8-44 11.47 6.0 23.55 4.3 66.5 0.289 0.324
Ex8-45 11.30 5.9 23.36 4.2 66.0 0.290 0.326
Ex8-46 11.34 6.0 23.41 4.2 66.2 0.291 0.327
Ex8-47 11.32 5.9 23.23 4.2 65.6 0.290 0.326
Ex8-48 11.44 6.0 23.33 4.3 66.1 0.289 0.323
Ex8-49 11.38 6.0 23.38 4.2 66.0 0.292 0.329
Ex8-50 11.34 6.0 23.48 4.2 66.3 0.292 0.328
Ex8-51 11.45 6.0 23.39 4.3 66.2 0.290 0.325
Ex8-52 11.32 5.9 23.31 4.3 65.9 0.290 0.325
Ex8-53 11.33 6.0 23.51 4.3 66.5 0.289 0.324
Ex8-54 11.39 5.9 23.31 4.2 65.8 0.291 0.328
표 8의 제 8 실험예군(Ex8-1~Ex8-54)에서 효율은 4.2Cd/A 의 수준을 나타내고, 구동 전압은 11.3V의 수준으로 제 7 실험예군(Ex7-1~Ex7-44)보다 약 0.7V 감소함을 확인할 수 있다. 도 11a는 제 7 실험예군 중 Ex7-1에 대응되는 백색 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고, 도 11b는 제 8 실험예군 중 Ex8-1에 대응되는 백색 발광 스펙트럼을 나타낸다.
제 7 실험예군과 제 8 실험예군 모두 백색 발광 스펙트럼은 발광 소자 내에 청색 발광층을 이중 구비하여 청색의 효율이 높고, 인광 발광 스택에 적색 발광층, 황녹색 발광층 및 녹색 발광층을 구비한다.
즉, 제 7 및 제 8 실험예군의 실험 결과는, 즉, n형 전하 생성층을 두고 이웃한 전자 수송층과 p형 전하 생성층이 각각 전자 수송성과 정공 생성 능력이 모두 우수한 재료를 사용시 효율을 일정 이상 유지할 수 있으며, 구동 전압이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
이하에서는 상술한 발광 소자를 적용한 발광 표시 장치를 설명한다.
도 12는 본 발명의 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
상술한 발광 소자는 복수 서브 화소들에 공통적으로 적용하여 출사측의 전극측으로 백색 광을 출사할 수 있다.
도 12와 같이, 본 발명의 발광 표시 장치는 복수개의 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP, W_SP)를 갖는 기판(100)과, 상기 기판(100)에 공통적으로 구비되는 발광 소자(OLED)와, 상기 서브 화소 각각에 구비되며, 발광 소자(OLED)의 상기 양극(110) 과 접속된 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 서브 화소 중 적어도 어느 하나의 상기 양극(110) 하측에 구비된 컬러 필터층(109R, 109G, 109B)을 포함할 수 있다.
도시된 예는 백색 서브 화소(W_SP)를 포함한 예를 설명하였으나, 이에 한하지 않고, 백색 서브 화소(W_SP)가 생략되고, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)만 구비한 구조도 가능할 것이다. 경우에 따라, 적색, 녹색 청색 서브 화소를 대체하여 조합하여 백색을 표현할 수 있는 시안(cyan) 서브 화소, 마젠타(magenta) 서브 화소 및 옐로우(yellow) 서브 화소의 조합도 가능하다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 일 예로, 게이트 전극(102)과, 반도체층(104), 및 상기 반도체층(104)의 양측과 접속된 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 포함한다. 그리고, 상기 반도체층(104)의 채널이 위치한 부위 상부에는 직접적인 소스/드레인 전극(106a, 106b)과 상기 반도체층(104)의 접속을 방지하기 위해 채널 보호층(105)이 더 구비될 수 있다.
상기 게이트 전극(102)과 반도체층(104) 사이에는 게이트 절연막(103)이 구비된다.
상기 반도체층(104)은 예를 들어, 산화물 반도체, 비정질 실리콘 및 다결정 실리콘 중 어느 하나이거나 앞서 열거된 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 반도체층(104)이 산화물 반도체인 경우, 박막 트랜지스터 형성에 소요되는 가열 온도를 낮출 수 있어 기판(100) 사용에 자유도가 높아 플렉서블 표시 장치로의 적용이 유리할 것이다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(106b)은 양극(110)과 제 1, 제 2 보호막(107, 108) 내에 구비된 콘택홀(CT) 영역에서 접속될 수 있다.
상기 제 1 보호막(107)은 일차적으로 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위해 구비되며, 그 상부에 컬러 필터(109R, 109G, 109B)가 구비될 수 있다.
상기 복수개의 서브 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함할 때, 상기 컬러 필터는 백색 서브 화소(W_SP)를 제외한 나머지 서브 화소들에 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)로 나뉘어 구비되어, 상기 양극(110)을 통과하여 출사되는 백색 광을 각 파장별로 통과시킨다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(109R, 109G, 109B)를 덮으며, 상기 양극(110) 하측에 제 2 보호막(108)이 형성된다. 양극(110)은 콘택홀(CT)을 제외하여 제 2 보호막(108) 표면에 형성된다.
여기서, 상기 기판(100)에서부터 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터(109R, 109G, 109B) 및 제 1, 제 2 보호막(107, 108)까지 포함하여 박막 트랜지스터 어레이 기판(1000)이라 한다.
발광 소자(OLED)는 발광부(BH)를 정의하는 뱅크(119)를 포함한 박막 트랜지스터 어레이 기판(100) 상에 형성된다. 발광 소자(OLED)는 일 예로 투명한 양극(110)과, 이에 대향된 반사성 전극의 음극(200)과, 상기 양극(110)과 음극(200) 사이에, 도 1a 내지 도 2 및 도 5에서 설명한 바와 같이, 제 1, 제 2 전하 생성층(CGL1, CGL2)으로 구분되는 스택들 중 청색 발광 스택(S1, S3)에 화학식 2의 전자 저지물질로 이루어지는 전자 저지층(123), 보론계 청색 도펀트를 갖는 청색 발광층(124) 및 화학식 1의 전자 수송 물질을 포함한 전자 수송층(125)으로 이루어지는 전자 수송 및 저지 유닛(ETBU)을 포함한 것에 특징이 있다.
상기 양극(110)은 각 서브 화소별로 구분되어 나뉘어 있으며, 백색 발광 소자(OLED)의 나머지 층들은 서브 화소별 구분없이 표시 영역 전체에 일체형으로 구비된다.
한편, 상기 양극(110)과 음극(200)과 사이의 내부 스택(OS)을 포함하는 발광 소자(OLED)는, 즉, 도 1 내지 도 3에서 설명한 발광 소자의 구조를 포함할 수 있고, 도 7에서 이용한 발광 소자의 구조를 포함할 수도 있고, 10에서 이용한 발광 소자의 구조를 포함할 수도 있다. 혹은 각 실험예들의 전자 수송층과, 전자 저지층 및 p형 유기 도펀트를 다른 위치의 스택이나 전하 생성층 내에 위치시켜 이용할 수도 있다.
발광 소자(OLED) 내의 내부 스택(OS)이 적어도 청색 형광 스택과 인광 스택을 갖고, 음극에 접한 청색 형광 스택의 전자 수송층이 전자 수송성이 높은 화학식 1의 제 1 물질과, 전자 주입층과의 반발력을 갖지 않고 전자 주입 효율이 우수한 제 2 물질을 포함한 혼합 재료로 이루어진 특징을 갖는다.
그리고, 본 발명의 발광 소자(OLED)의 또 다른 특징은, 전자 수송층이 상기 화학식 1의 제 1 물질을 포함하는 경우, 청색 형광 발광층을 사이에 두고 대향된 전자 저지층은 중수소 치환되어 전자 수송층의 재료가 갖는 전자 수송의 우수한 효율에 의해 전자가 전자 저지층과 청색 형광 발광층에 계면에 적체됨을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자(OLED)의 또 다른 특징은, n형 전하 생성층으로 사이에 두고 양측에 위치한 전자 수송층과 p형 전하 생성층을 각각 효율이 우수한 재료로 하여, 정공과 전자의 공급 밸런스를 유지하여 구동 전압을 줄일 수도 있다. 이 경우, 전자 수송층은 화학식 1의 재료 중 하나를 이용할 수 있으며, p형 전하 생성층의 도펀트는 화학식 4의 재료 중 하나를 이용할 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서, 빠른 전자 이동 특성을 갖는 재료의 전자 수송층 적용시 청색 형광 발광층과 반대의 면에서 접한 전자 저지층의 재료를 중수소화하여 청색 형광 발광층과 전자 저지층의 계면에서 전자나 여기자가 적체됨을 방지할 수 있어, 수명을 저하시키지 않고, 효율 개선, 휘도 개선 및 양자 효율의 개선 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 청색 형광 발광층을 구비한 청색 형광 스택에서 효율 개선에 의해, 백색을 구현하는 발광 소자에서 요구되는 청색 스택의 개수를 줄일 수 있어, 동일 백색 구현시 스택 수를 절감할 수 있고, 이를 통해 구동 전압 감소 및 공정의 저감으로 수율 향상이 가능하다.
본 발명의 발광 소자 및 발광 표시 장치는 음극과 접한 청색 형광 스택에서 청색 발광층의 주변 층의 구성을 변경함에 의해 효율 개선과 구동 전압 저감 및 수명 개선을 꾀할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 서로 대향된 양극과 음극 사이에 n (n은 2이상의 자연수)개의 스택을 포함하고, 음극에 접한 n번째 스택은, 제 1 청색 스택이며, 상기 제 1 청색 스택은, 제 1 정공 수송층, 제 1 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층과, 상기 청색 발광층에 접한 제 1 전자 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층과 상기 음극에 각각 양측이 접하며 전자 주입층을 포함하고, 상기 제 1 전자 수송층은 화학식 1의 제 1 물질과, 화학식 2의 제 2 물질이 혼합된다.
[화학식 1]
Figure pat00088
(R1 및 R2는 독립적으로 사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 카바졸기 중에서 선택 된다. X1, X2 및 X3은 독립적으로 N 또는 CH이다. X4, X5 및 X6중 하나는 반드시 N이며, 나머지는 CH이다.)
[화학식 2]
Figure pat00089
(L1, L2은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R3, R4, R5, R6은 페닐기, 나프틸기, 안트라센기 중에서 선택될 수 있다.).
상기 전자 주입층은 금속을 포함한 화합물일 수 있다.
상기 전자 주입층은 LiF 또는 Liq일 수 있다.
상기 전자 주입층 두께는 상기 제 1 전자 수송층의 두께의 1/8 내지 1/100일 수 있다.
상기 제 1 전자 수송층에서 상기 제 1 물질과 상기 제 2 물질의 중량 비는 4:6 내지 6:4일 수 있다.
상기 제 1 전자 저지층은 화학식 3의 제 3 물질을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00090
(L3은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R7 내지 R14은 중수소로 치환된다. R15 및 R16은 중수소치환된 페닐기, 바이 페닐기, 헤테로아릴기, 카바졸기, 다이벤조퓨란기, 다이벤조싸이오펜기 중에 선택된다.).
상기 n번째 스택보다 상기 양극에 인접한 스택 중 적어도 하나는 제 2 청색 스택이며, 상기 제 2 청색 스택은 제 2 정공 수송층, 제 2 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 2 청색 발광층과 및 상기 청색 발광층에 접한 제 2 전자 수송층을 포함하고, 상기 제 2 청색 스택과 다음 스택 사이에, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한 전하 생성 유닛이 포함될 수 있다.
상기 제 2 전자 수송층은 상기 제 1 물질을 포함하고 상기 제 2 물질을 포함하지 않고, 상기 제 2 전자 수송층은 상기 n형 전하 생성층과 접할 수 있다.
상기 p형 생성층은 화학식 4의 제 4 물질을 p형 도펀트로 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00091
(A는 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 말로노니트릴기, 트리플루오로메틸기 트리플루오로메톡시기, 치환 혹은 비치환된 아릴기 또는 헤테로 아릴기이며, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 할로겐, 시아노, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시에서 선택되고, 치환기는 각각 독립적으로 수소 및 중수소 중 하나이다. C1 및 C2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기 중 하나이다. D1 내지 D4는 각각 독립적으로 단일 또는 이중결합으로 연결하고 할로겐, 시아노기, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시 중 하나로 치환, 적어도 둘 이상은 시아노기를 포함한다.).
상기 전하 생성 유닛을 사이에 두고 상기 제 2 청색 스택과 이웃한 다음 스택은, 적어도 적색 인광 발광층을 포함한 인광 스택일 수 있다.
상기 적색 인광 발광층에 접하여 녹색 발광층 또는 황녹색 발광층을 더 포함할 수 있다.
상기 n형 전하 생성층은 전자 수송성 호스트에, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이 금속 중 어느 하나를 n형 도펀트로 포함할 수 있다.
상기 제 1 청색 스택은 상기 음극과 맞은 편에, 상기 인광 스택과 이웃하며, 상기 p형 도펀트를 포함한 p형 전하 생성층과 상기 제 1 정공 수송층이 접할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수개의 서브 화소를 포함한 기판과, 상기 기판 상의 서브 화소에 각각 구비된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 접속되며, 상술한 발광 소자를 포함할 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, 310: 양극
121, 321: 정공 주입층 180, 380: 전자 주입층
122, 322, 131, 331, 141, 341: 정공 수송층
123, 323, 142, 342: 전자 저지층
125, 135, 144, 325, 335, 344: 전자 수송층
124, 143, 324, 343: 청색 발광층
132, 332: 적색 발광층
133, 333: 황녹색 발광층
134, 334: 녹색 발광층
200, 400: 음극

Claims (14)

  1. 서로 대향된 양극과 음극 사이에 n (n은 2이상의 자연수)개의 스택을 포함한 발광 소자에서,
    음극에 접한 n번째 스택은, 제 1 청색 스택이며,
    상기 제 1 청색 스택은, 제 1 정공 수송층, 제 1 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 1 청색 발광층과, 상기 청색 발광층에 접한 제 1 전자 수송층 및 상기 제 1 전자 수송층과 상기 음극에 각각 양측이 접하며 전자 주입층을 포함하고,
    상기 제 1 전자 수송층은 화학식 1의 제 1 물질과, 화학식 2의 제 2 물질이 혼합된 발광 소자
    [화학식 1]
    Figure pat00092

    (R1 및 R2는 독립적으로 사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 카바졸기 중에서 선택 된다. X1, X2 및 X3은 독립적으로 N 또는 CH이다. X4, X5 및 X6중 하나는 반드시 N이며, 나머지는 CH이다.)
    [화학식 2]
    Figure pat00093

    (L1, L2은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R3, R4, R5, R6은 페닐기, 나프틸기, 안트라센기 중에서 선택될 수 있다.).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 주입층은 금속을 포함한 화합물인 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 주입층은 LiF 또는 Liq인 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 주입층 두께는 상기 제 1 전자 수송층의 두께의 1/8 내지 1/100인 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전자 수송층에서 상기 제 1 물질과 상기 제 2 물질의 중량 비는 4:6 내지 6:4인 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전자 저지층은 화학식 3의 제 3 물질을 포함한 발광 소자
    [화학식 3]
    Figure pat00094

    (L3은 단일 결합이거나, 페닐기, 나프틸기 중에서 선택된다. R7 내지 R14은 중수소로 치환된다. R15 및 R16은 중수소치환된 페닐기, 바이 페닐기, 헤테로아릴기, 카바졸기, 다이벤조퓨란기, 다이벤조싸이오펜기 중에 선택된다.).
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 n번째 스택보다 상기 양극에 인접한 스택 중 적어도 하나는 제 2 청색 스택이며,
    상기 제 2 청색 스택은 제 2 정공 수송층, 제 2 전자 저지층, 430nm 내지 480nm의 발광 피크를 갖는 보론계 도펀트를 포함한 제 2 청색 발광층과 및 상기 청색 발광층에 접한 제 2 전자 수송층을 포함하고,
    상기 제 2 청색 스택과 다음 스택 사이에, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한 전하 생성 유닛이 포함된 발광 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 전자 수송층은 상기 제 1 물질을 포함하고 상기 제 2 물질을 포함하지 않고,
    상기 제 2 전자 수송층은 상기 n형 전하 생성층과 접한 발광 소자.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 p형 생성층은 화학식 4의 제 4 물질을 p형 도펀트로 포함한 발광 소자
    [화학식 4]
    Figure pat00095

    (A는 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 말로노니트릴기, 트리플루오로메틸기 트리플루오로메톡시기, 치환 혹은 비치환된 아릴기 또는 헤테로 아릴기이며, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 치환 혹은 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 할로겐, 시아노, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시에서 선택되고, 치환기는 각각 독립적으로 수소 및 중수소 중 하나이다. C1 및 C2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기 중 하나이다. D1 내지 D4는 각각 독립적으로 단일 또는 이중결합으로 연결하고 할로겐, 시아노기, 말로노니트릴, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시 중 하나로 치환, 적어도 둘 이상은 시아노기를 포함한다.).
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 전하 생성 유닛을 사이에 두고 상기 제 2 청색 스택과 이웃한 다음 스택은, 적어도 적색 인광 발광층을 포함한 인광 스택인 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 인광 스택은 상기 적색 인광 발광층에 접하여 녹색 발광층 또는 황녹색 발광층을 더 포함한 발광 소자.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 n형 전하 생성층은 전자 수송성 호스트에, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이 금속 중 어느 하나를 n형 도펀트로 포함한 발광 소자.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 청색 스택은 상기 음극과 맞은 편에, 상기 인광 스택과 이웃하며,
    상기 p형 도펀트를 포함한 p형 전하 생성층과 상기 제 1 정공 수송층이 접한 발광 소자.
  14. 복수개의 서브 화소를 포함한 기판;
    상기 기판 상의 서브 화소에 각각 구비된 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터와 접속되며, 상기 제 1항 내지 제 13항의 어느 한 항에 따른 발광 소자를 포함한 발광 표시 장치.
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