KR101689881B1 - 유기전계 발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 전극을 통하여 제 1 광, 제 2 광 및 제 3 광을 출사할 수 있다. 이때, 광여기 발광층은 제 1 전극과 반대 방향으로 출사되는 제 1 광을 이용하여, 제 3 광을 발생시킨다. 이에, 본 발명은 높은 발광 효율, 낮은 구동 전압 및 적은 전력 소모를 가지며, 선명한 백색 광을 구현한다.
OLED, 광, 여기, white
Description
실시예는 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
유기EL 소자는 자기 발광, 큰 시각, 짧은 반응 시간, 컴팩트한 사이즈, 가벼운 중량, 감소된 두께, 높은 휘도, 낮은 전력 소비, 간단한 제조 및 전 색상 영역의 광 방출능 등의 장점을 가지고 있다.
따라서, 유기EL 소자는 에너지를 절약하기 위해 형광 램프 및 백열 전구와 갖은 현재 사용되는 백색 광원을 대체하기 위해 점점 더 요구되고, 이들에 대한 기술이 전 세계를 걸쳐 산업 상으로 연구되고 있다.
또한, 유기EL 소자는 LCD 및 PDP 등과 같은 표시장치와 더불어 영상을 표시하기 위한 표시장치에 널리 사용되고 있다.
이러한 유기 EL 소자는 우수한 품질과 늘어난 수명에 이점을 갖는다. 그러나 종래의 유기 EL 소자의 구조는 백색 광을 방출하기 위하여 복잡한 구조를 가지거나, 많은 전력을 소모한다.
실시예는 간단한 구조를 가지고, 높은 발광 효율, 낮은 구동 전압 및 적은 전력 소모를 가지며, 선명한 백색 광을 구현하는 유기전계 발광소자를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 전극과, 제 1 전극 상에 배치되며, 청색 광인 제 1 광을 발생시키는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 상에 배치되는 중간 전극과, 중간 전극 상에 배치되고, 제 1 광의 일부를 이용하여 광여기에 의해 녹색 광인 제 3 광을 발생시키는 광여기 발광층과, 광여기 발광층 상에 배치되고, 정공 수송물질 또는 전자 수송물질을 포함하여 전자 또는 정공의 이동을 방해하는 버퍼층과, 버퍼층 상에 배치되며, 전자 및 정공의 재결합에 의해 적색 광인 제 2 광을 발생시키는 제 2 발광층 및 제 2 발광층 상에 배치되고, 반사면을 구비하는 제 2 전극을 포함하고, 제 2 전극은 광여기 발광층의 광여기에 사용되지 않고 통과하는 제 1 광을 반사시켜 광여기 발광층에 다시 입사시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 전극과, 제 1 전극 상에 배치되고, 제 1 정공주입층, 제 1 정공수송층, 제 1 발광층, 제 1 전자수송층 및 제 1 전자주입층을 포함하는 제 1 발광 영역과, 제 1 발광 영역 상에 배치되는 중간 전극과, 중간 전극 상에 배치되고, 제 2 정공주입층, 제 2 정공수송층, 광여기 발광층, 제 2 발광층, 전자 또는 정공의 이동을 방해하며 상기 광여기 발광층 및 상기 제 2 발광층 사이에 개재되는 버퍼층, 제 2 전자수송층 및 제 2 전자주입층을 포함하는 제 2 발광 영역 및 제 2 발광 영역 상에 배치되고, 반사면을 구비하는 제 2 전극을 포함하며, 제 1 발광층은 청색 광인 제 1 광을 발생시키고, 제 2 발광층은 적색 광인 제 2 광을 발생시키고, 광여기 발광층은 제 1 광을 이용하여 광여기에 의해 녹색 광인 제 3 광을 발생시키며, 제 2 전극은 광여기 발광층의 광여기에 사용되지 않고 통과하는 제 1 광을 반사시켜 광여기 발광층에 다시 입사시킬 수 있다.
실시예에 따른 유기전계 발광소자는 3 종류의 광을 발생시킬 수 있다. 따라 서, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 청색 광, 적색 광 및 녹색 광을 조합하여, 결국에는 백색 광을 발생시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 광여기 발광층을 이용하여, 2 스택 구조로 형성될 수 있다. 즉, 실시예에 다른 유기전계 발광소자는 2 스택 구조로 백색 광을 발생시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 전극을 통하여 제 1 광, 제 2 광 및 제 3 광을 출사할 수 있다. 이때, 광여기 발광층은 제 1 전극과 반대 방향으로 출사되는 제 1 광을 이용하여, 제 3 광을 발생시킨다.
따라서, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 실질적으로 제 1 광의 손실 없이, 제 3 광을 발생시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 높은 발광 효율, 낮은 구동 전압 및 적은 전력 소모를 가지며, 선명한 백색 광을 구현한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 영역, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 영역, 막 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "하부(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하부(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, "층(layer)"이란 용어는 일반적으로 인접한 층의 조성과 다른 조성을 갖는 단일 코팅을 말한다.
실시예의 설명에 있어서, "영역(region)"이란 용어는 단일층, 2,3 또는 그 이상의 층들과 같은 다수의 층들을 말한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 유기전계 발광소자는 양극(10), 음극(20), 제 1 발광 영역(100), 제 2 발광 영역(200) 및 중간 전극(30)을 포함한다.
상기 양극(10)은 상기 제 1 발광 영역(100)에 정공을 주입하는 전극이다. 따라서, 상기 양극(10)으로 사용되는 재료는, 일반적으로는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 양극(10)은 투명하다. 상기 양극(10)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 들 수 있다.
상기 양극(10)은 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공지된 박막형성법에 의해 형성된다. 또한, 표면의 일함수가 높아지도록 오존 세정이나 산소 플라즈마 세정, UV 세정을 행하면 된다. 유기 EL 소자의 단락이나 결함의 발생을 억제하기 위해서, 입경이 감소되거나, 막형성 후에 표면의 조도가 조절될 수 있다.
상기 양극(10)의 두께는 일반적으로 약 5㎚ 내지 1000nm, 바람직하게는 약 10㎚ 내지 1000nm, 더욱 바람직하게는 약 10㎚ 내지 500㎚, 특히 바람직하게는 약 10㎚ 내지 300㎚, 가장 바람직하게는 약 10㎚ 내지 200㎚일 수 있다.
상기 양극(10)의 면 전기저항은 바람직하게는 수백 Ω/sq 이하, 보다 바람직하게는 약 5Ω/sq 내지 50 Ω/sq 정도로 설정된다.
상기 음극(20)은 상기 양극(10)에 대향한다. 상기 음극(20)은 상기 양극(10) 상에 배치된다. 상기 음극(20)은 상기 양극(10)과 이격된다.
상기 음극(20)은 상기 제 2 발광 영역(200)에 전자를 주입하는 전극이다. 전자 주입 효율을 높게 하기 위해서 일함수가 예를 들어 4.5eV 미만의 금속이나 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물이 상기 음극(20)으로 사용될 수 있다.
또한, 광 효율을 높이기 위해서, 반사율이 높은 금속, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물이 상기 음극(20)으로 사용될 수 있다.
상기 음극(20)으로 사용되는 물질의 예로서는 리튬, 나트륨, 마그네슘, 은, 구리, 알루미늄, 인듐, 칼슘, 주석, 루테늄, 티타늄, 망간, 크롬, 이트륨, 알루미늄-칼슘 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-마그네슘 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐합금, 리튬-인듐 합금, 나트륨-칼륨 합금, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘/구리 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 양극(10)에 사용되는 재료로서 채용할 수 있는 재료도 사용할 수 있다.
상기 음극(20)은 높은 반사율을 가진다. 즉, 상기 음극(20)은 상기 제 1 발광 영역(100) 및 상기 제 2 발광 영역(200)로부터 발생되는 광을 효율적으로 반사시키기 위한 반사면을 포함한다.
또한, 상기 음극(20)을 형성하기 위한 스퍼터링 공정에서, 상기 제 1 발광 영역(100) 및 상기 제 2 발광 영역(200)을 보호하기 위한 보호막이 상기 음극(20) 및 상기 제 2 발광 영역(200) 사이에 개재될 수 있다. 상기 보호막으로 사용되는 물질의 예로서는 구리프탈로시아닌 등을 들 수 있다.
상기 음극(20)은 하나의 재료로 형성되거나, 복수의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마그네슘에 은이나 구리가 1 내지 20 wt%로 첨가되거나, 알루미늄에 리튬이 0.1 내지 10 wt%로 첨가될 수 있다. 이러한 첨가에 의해서, 상기 음극(20)의 산화가 방지되고, 상기 음극(20)과 상기 제 2 발광 영역(200)과의 접착성이 향상된다.
또한, 상기 음극(20)은 동일 조성 또는 이종 조성의 다수 개의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 음극(20)은 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온화 증착법, 이온 플레이팅법 및 전자빔 증착법 등의 공지된 박막 형성법에 의해서 형성될 수 있다.
상기 음극(20)의 두께는 일반적으로 약 5㎚ 내지 1000㎚, 바람직하게는 약 10㎚ 내지 500㎚, 가장 바람직하게는 약 50㎚ 내지 200㎚일 수 있다. 상기 음극(20)의 면 전기저항은 바람직하게는 수백 Ω/sq 이하, 보다 바람직하게는 5Ω/sq 내지 50 Ω/sq 정도로 설정된다.
상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 양극(10) 및 상기 음극(20) 사이에 개재된다. 상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 양극(10) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 양극(10)에 인접한다. 또한, 상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 양극(10) 및 상기 중간 전극(30) 사이에 개재된다. 상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 중간 전극(30) 및 상기 양극(10)에 접촉한다. 상기 제 1 발광 영역(100)은 청색 광을 발생시킨다.
상기 제 1 발광 영역(100)은 제 1 정공 주입층(110), 제 1 정공 수송층(120), 제 1 발광층(130), 제 1 전자 수송층(140) 및 상기 제 1 전자 주입층(150)을 포함한다.
상기 제 1 발광 영역(100)은 상기 제 1 정공 주입층(110), 상기 제 1 정공 수송층(120), 상기 제 1 발광층(130), 상기 제 1 전자 수송층(140) 및 상기 제 1 전자 주입층(150)이 차례로 적층되어 형성된다.
상기 제 1 정공 주입층(110)은 상기 양극(10)에 인접하여 형성된다. 상기 제 1 정공 주입층(110)은 상기 양극(10) 및 상기 제 1 정공 수송층(120) 사이에 개재된다. 상기 제 1 정공 주입층(110)은 상기 양극(10)으로부터 주입된 정공을 상기 제 1 정공 수송층(120)으로 수송한다.
구동전압을 낮추고, 상기 양극(10)의 돌기 등을 피복하기 위해서, 상기 제 1 정공 주입층(110)의 두께는 약 0.5㎚ 내지 200㎚, 더 바람직하게 약 7㎚ 내지 150㎚일 수 있다.
상기 제 1 정공 주입층(110)은 광전도 재료의 정공 주입 물질을 포함한다. 상기 정공 주입 물질의 예로서는 트리아릴아민류, 아릴렌디아민 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스티릴 화합물, 2,2-디페닐비닐 화합물 및 포르피린 유도체 등을 들 수 있고, 또한, 파라페닐렌디아민 유도체, 4,4'-디아미노비페닐 유도체, 4,4'-디아미노디페닐술판 유도체, 4,4'-디아미노디페닐메탄 유도체, 4,4'-디아미노디페닐에 테르 유도체, 4,4'-디아미노테트라페닐메탄 유도체, 4,4'-디아미노스틸벤 유도체, 1,1-디아릴시클로헥산류, 4,4''-디아미노터페닐 유도체, 5,10-디-(4-아미노페닐)안트라센 유도체, 2,5-디아릴피리딘류, 2,5-디아릴푸란류, 2,5-디아릴티오펜류, 2,5-디아릴피롤류, 2,5-디아릴-1,3,4-옥사디아졸류, 4-(디아릴아미노)스틸벤류, 4,4'-디(디아릴아미노)스틸벤류, N,N-디아릴-4-(2,2-디페닐비닐)아닐린류, 1,4-디(4-아미노페닐)나프탈렌 유도체, 2,8-디(디아릴아미노)-5-티오잔텐류, 1,3-디(디아릴아미노)이소인돌류 등이 바람직하고, 또한 트리스[4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐]아민, 트리스[4-[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]페닐]아민 및 포르피린-구리착물 등을 들 수 있다.
상기 제 1 정공 주입층(110)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서, 상기 양극(10)상에 형성될 수 있다.
상기 제 1 정공 수송층(120)은 상기 제 1 정공 주입층(110) 및 상기 제 1 발광층(130) 사이에 개재된다. 상기 제 1 정공 수송층(120)은 상기 제 1 정공 주입층(110)으로부터 주입된 정공을 상기 제 1 발광층(130)으로 수송한다.
상기 제 1 정공 수송층(120)의 두께는 약 0.5㎚ 내지 1000㎚, 바람직하게 약 10㎚ 내지 800㎚ 일 수 있다.
상기 제 1 정공 수송층(120)은 정공 수송 성능이 높은 정공 수송 물질을 포함한다. 상기 정공 수송 물질의 예로서는 트리아민류, 테트라민류, 벤지딘류, 트리아릴아민류, 아릴렌디아민 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 파라페닐렌디아민 유도 체, 메터페닐렌디아민 유도체, 1,1-비스(4-디아릴아미노페닐)시클로헥산류, 4,4'-디(디아릴아미노)비페닐류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]메탄류, 4,4''-디(디아릴아미노)터페닐류, 4,4'''-디(디아릴아미노)쿼터페닐류, 4,4'-디(디아릴아미노)디페닐에테르류, 4,4'-디(디아릴아미노)디페닐술판류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]디메틸메탄류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]-디(트리플루오로메틸)메탄류 등을 들 수 있고, 그 중에서도 아릴-디(4-디아릴아미노페닐)아민류, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 등을 들 수 있으며, 상기 정공 주입 물질도 상기 정공 수송 물질로 사용될 수 있다.
상기 제 1 정공 수송층(120)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 전자빔 증착법 등에 의해서, 상기 제 1 정공 주입층(110) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 1 발광층(130)은 상기 제 1 정공 수송층(120) 상에 형성된다. 상기 제 1 발광층(130)은 상기 제 1 정공 수송층(120) 및 상기 제 1 전자 수송층(140)에 접촉한다.
상기 제 1 발광층(130)은 청색 광을 발생시킨다. 상기 제 1 발광층(130)에서는 상기 양극(10) 및 상기 중간 전극(30)으로부터 각각 주입된 정공 및 전자가 재결합하여, 여기 상태가 된다. 이후, 상기 여기 상태에서 기저 상태로 되돌아 갈 때에, 상기 제 1 발광층(130)은 청색 광을 발광한다.
상기 제 1 발광층(130)의 두께는 약 0.6㎚ 내지 70㎚이고, 바람직하게 약 5㎚ 내지 60㎚이다. 또한, 상기 제 1 발광층(130)은 호스트 물질 및 청색 도펀트를 함유한다.
상기 제 1 발광층(130)에 사용되는 호스트 물질은 바이폴라성 특징을 가지며, 정공 수송 능력 및 전자 수송 능력이 높은 물질이다.
상기 제 1 발광층(130)에 사용되는 호스트 물질의 예로서는 디스티릴아릴렌류, 스틸벤류, 카르바졸 유도체, 트리아릴아민류, 알루미늄비스(2-메틸-8-퀴놀리노라트)(p-페닐페놀레이트) 및 4,4'-비스(2,2-디아릴비닐)비페닐류 등을 들 수 있다.
상기 제 1 발광층(130)에 사용되는 청색 도펀트는 청색 발광능을 가진다. 상기 청색 도펀트의 예로서는 피렌류, 페릴렌류, 안트라센류, 디스티릴아민 유도체, 벤조옥사졸류, 퀴놀리노라트계 금속착물, 벤조티아졸류, 벤조이미다졸류, 크리센류, 페난트렌류, 디스티릴벤젠류, 디스티릴아릴렌류, 디비닐아릴렌류, 트리스스티릴아릴렌류, 트리아릴에틸렌류 및 테트라아릴부타디엔류 등을 들 수 있다. 상기 청색 도펀트는 약 3 내지 5 wt%의 비율로 상기 호스트 물질에 도핑된다.
상기 제 1 발광층(130)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 1 전자 수송층(140)은 상기 제 1 발광층(130) 상에 형성된다. 상기 제 1 전자 수송층(140)은 상기 제 1 발광층(130) 및 상기 제 1 전자 주입층(150) 사이에 개재된다. 상기 제 1 전자 수송층(140)은 상기 제 1 전자 주입층(150)으로부터 수송된 전자를 상기 제 1 발광층(130)으로 수송한다.
상기 제 1 전자 수송층(140)의 두께는 약 1㎚ 내지 50㎚이고, 바람직하게, 약 10㎚ 내지 40㎚이다.
상기 제 1 전자 수송층(140)은 상기 제 1 발광층(130)과의 상호작용을 방지하기 위해서 두 개의 층으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 전자 수송층(140)은 발광 효율을 향상시키기 위해서, 전자 이동도가 높은 전자 수송 물질을 함유한다. 이와는 다르게, 소자 수명을 길게 하기 위해서, 전자 이동도가 상대적으로 낮은 전자 수송 물질이 사용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전자 수송층(140)은 전자 이동도가 높은 전자 수송 물질 및 전자 이동도가 낮은 전자 수송 물질을 각각 함유하는 두 개의 층으로 형성될 수 있다. 이때, 전자 이동도가 낮은 전자 수송 물질을 함유하는 층은 상기 제 1 발광층(130)에 인접하여 배치된다. 이에 따라서, 상기 전자 이동도가 낮은 전자 수송 물질을 함유하는 층은 버퍼 기능을 수행하여, 발광 효율 및 소자 수명을 길게 할 수 있다.
여기서, 전자 이동도가 낮은 전자 수송 물질의 예로서는, 금속페놀레이트, 퀴놀리노라트계 금속착물, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 퀴놀린 유도체, 피롤 유도체, 벤조피롤 유도체, 테트라페닐메탄 유도체, 피라졸 유도체, 티아졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 티오나프텐 유도체, 스피로계 화합물, 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체 및 디스티릴벤젠 유도체 등을 들 수 있으며, 바람직하게, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라트)(p-페닐페놀레이트)알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 전자 이동도가 높은 전자 수송층 재료로는, 페난트롤린 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 시 롤 유도체, 퀴놀린 유도체, 피롤 유도체, 벤조피롤 유도체, 테트라페닐메탄 유도체, 피라졸 유도체, 티아졸 유도체, 트리페닐메탄 유도체, 벤조티아졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 티오나프텐 유도체, 스피로계 화합물, 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체 및 디스티릴벤젠 유도체 등을 들 수 있고, 바람직하게 2,9-디메틸-4,7-디페닐페난트롤린 등을 들 수 있다. 또한, 상기 전자 수송 물질은 단독 또는 조합하여 상기 제 1 전자 수송층(140)에 사용될 수 있다.
상기 제 1 전자 수송층(140)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서, 상기 제 1 발광층(130) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 1 전자 주입층(150)은 상기 제 1 전자 수송층(140) 상에 형성된다. 상기 제 1 전자 주입층(150)은 상기 제 1 전자 수송층(140)에 접촉한다. 상기 제 1 전자 주입층(150)은 상기 제 1 전자 수송층(140) 및 상기 중간 전극(30) 사이에 개재된다.
상기 제 1 전자 주입층(150)은 상기 중간 전극(30)으로부터 상기 제 1 전자 수송층(140)으로 전자의 주입을 용이하게 한다. 상기 전자 주입층의 두께는 약 0.1㎚ 내지 3㎚이고, 바람직하게, 약 0.2㎚ 내지 1㎚일 수 있다.
상기 제 1 전자 주입층(150)은 전자 주입 물질을 함유한다. 상기 전자 주입 물질의 예로서는 리튬, 나트륨 및 세슘 등의 알칼리금속, 스트론튬, 마그네슘 및 칼슘 등의 알칼리 토금속 등을 들 수 있고, 불화리튬, 산화리튬, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화스트론튬 및 불화바륨 등의 알칼리금속 및 알칼리 토금속의 불화물, 산화물, 염화물 및 황화물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 불화리튬이 바람직하다. 상기 전자 주입 물질은 상기 제 1 전자 주입층(150)에 단독 또는 복수의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제 1 전자 주입층(150)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서 형성된다.
상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 양극(10) 및 상기 음극(20) 사이에 개재된다. 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 제 1 발광 영역(100) 및 상기 음극(20) 사이에 개재된다. 더 자세하게, 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 중간 전극(30) 및 상기 음극(20) 사이에 개재된다. 또한, 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 음극(20)에 인접한다. 더 자세하게, 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 중간 전극(30) 및 상기 음극(20)에 접촉한다.
상기 제 2 발광 영역(200)은 적색광 및 녹색광을 발생시킨다. 더 자세하게, 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 중간 전극(30) 및 상기 음극(20)으로부터 주입되는 정공 및 전자에 의해서, 적색 광을 발생시킨다. 또한, 상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 제 1 발광층(130)으로부터 발생하는 청색 광을 이용하여 녹색 광을 발생시킨다.
상기 제 2 발광 영역(200)은 제 2 정공 주입층(210), 제 2 정공 수송층(220), 광여기 발광층(230), 버퍼층(240), 제 2 발광층(250), 제 2 전자 수송층(260) 및 제 2 전자 주입층(270)을 포함한다.
상기 제 2 발광 영역(200)은 상기 제 2 정공 주입층(210), 상기 제 2 정공 수송층(220), 상기 광여기 발광층(230), 상기 제 2 발광층(250), 상기 제 2 전자 수송층(260) 및 상기 제 2 전자 주입층(270)이 차례로 적층되어 형성된다.
상기 제 2 정공 주입층(210)은 상기 중간 전극(30)에 인접하여 형성된다. 상기 제 2 정공 주입층(210)은 상기 중간 전극(30) 및 상기 제 2 정공 수송층(220) 사이에 개재된다. 상기 제 2 정공 주입층(210)은 상기 중간 전극(30)으로부터 주입된 정공을 상기 제 2 정공 수송층(220)으로 수송한다.
구동전압을 낮추기 위해서, 상기 제 2 정공 주입층(210)의 두께는 약 0.5㎚ 내지 200㎚, 더 바람직하게 약 7㎚ 내지 150㎚일 수 있다.
상기 제 2 정공 주입층(210)은 앞서 설명한 정공 주입 물질을 포함한다. 상기 제 2 정공 주입층(210)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서, 상기 중간 전극(30) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 2 정공 수송층(220)은 상기 제 2 정공 주입층(210) 및 상기 광여기 발광층(230) 사이에 개재된다. 상기 제 2 정공 수송층(220)은 상기 제 2 정공 주입층(210)으로부터 주입된 정공을 상기 광여기 발광층(230)으로 수송한다.
상기 제 2 정공 수송층(220)의 두께는 약 0.5㎚ 내지 1000㎚, 바람직하게 약 10㎚ 내지 800㎚ 일 수 있다.
상기 제 2 정공 수송층(220)은 앞서 설명한 정공 수송 물질을 포함한다. 상기 제 2 정공 수송층(220)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 전자빔 증착법 등에 의해서, 상기 제 2 정공 주입층(210) 상에 형성될 수 있 다.
상기 광여기 발광층(230)은 상기 제 2 정공 수송층(220) 및 상기 버퍼층(240) 사이에 개재된다. 또한, 상기 광여기 발광층(230)은 상기 제 1 발광층(130) 및 상기 제 2 발광층(250) 사이에 배치된다.
상기 광여기 발광층(230)은 상기 제 1 발광층(130)에서 발생한 청색 광을 이용하여 녹색 광을 발생시킨다. 즉, 상기 광여기 발광층(230)은 광여기 발광물질을 포함한다. 상기 광여기 발광물질은 상기 제 1 발광층(130)에서 발생한 청색 광에 의해서 여기되고, 이후, 상기 여기 상태에서 기저 상태로 되돌아 갈때, 녹색 광을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 광여기 발광층(230)은 약 500nm 이하의 파장을 가지는 광을 흡수하여, 약 535nm의 주파장을 가지는 광을 발생시킨다. 더 자세하게, 상기 광여기 발광층(230)은 약 420㎚ 내지 480nm의 파장을 가지는 광을 흡수하여, 약 510㎚ 내지 540nm의 파장을 가지는 광을 발생시킨다.
상기 광여기 발광물질은 형광물질 또는 인광물질 일 수 있으며, 상기 광여기 발광물질의 예로서는 SrGa2S4:Eu2+ 등의 무기물질, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄 (III)(Alq3), 큐마린 6, 10-(2-벤조티아조릴)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온(C545T), 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-8-트리프롤메틸퀴놀리디노(9,9a,1-gh)쿠마린 등의 쿠마린 색소 및 퀴나크리돈 등을 들 수 있다.
상기 광여기 발광층(230)의 두께는 약 2㎚ 내지 5㎚이다. 또한, 상기 광여기 발광층(230)은 정공을 용이하게 수송하기 위해서, 앞서 설명한 정공 수송 물질을 포함할 수 있다.
상기 광여기 발광층(230)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 전자빔 증착법 등에 의해서, 상기 제 2 정공 수송층(220) 상에 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(240)은 상기 광여기 발광층(230) 상에 개재된다. 상기 버퍼층(240)은 상기 광여기 발광층(230) 및 상기 제 2 발광층(250) 사이에 개재된다. 상기 버퍼층(240)은 상기 광여기 발광층(230) 및 상기 제 2 발광층(250)에 접촉한다.
상기 버퍼층(240)은 정공의 이동을 촉진하고, 전자의 이동을 방지한다. 즉, 상기 버퍼층(240)은 상기 광여기 발광층(230)에서 전자 및 정공의 재결합을 방지한다. 또한, 상기 버퍼층(240)은 상기 제 2 발광층(250)에서 전자 및 정공의 재결합을 유도한다. 상기 버퍼층(240)은 앞서 설명한 정공 수송물질을 함유한다. 또한, 상기 버퍼층(240)은 상기 제 2 정공 수송층(220) 및 상기 광여기 발광층(230)을 통하여 수송된 정공을 상기 제 2 발광층(250)에 수송한다.
상기 버퍼층(240)의 두께는 약 5㎚ 내지 10㎚이다. 상기 버퍼층(240)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 전자빔 증착법 등에 의해서, 상기 광여기 발광층(230) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 2 발광층(250)은 상기 버퍼층(240) 상에 형성된다. 상기 제 2 발광층(250)은 상기 버퍼층(240) 및 상기 제 2 전자 수송층(260)에 접촉한다.
상기 제 2 발광층(250)은 적색 광을 발생시킨다. 상기 제 2 발광층(250)에서는 상기 중간 전극(30) 및 상기 음극(20)으로부터 각각 주입된 정공 및 잔자가 재결합하여, 여기 상태가 된다. 이후, 상기 여기 상태에서 기저 상태로 되돌아 갈 때에, 상기 제 2 발광층(250)은 적색 광을 발광한다.
상기 제 2 발광층(250)의 두께는 약 20nm 내지 100㎚이다. 또한, 상기 제 2 발광층(250)의 두께는 상기 광여기 발광층(230)의 두께보다 크다. 더 자세하게, 상기 광여기 발광층(230) 및 상기 제 2 발광층(250)의 두께의 비는 약 1:10 내지 1:20일 수 있다. 상기 제 2 발광층(250)은 호스트 물질 및 적색 도펀트를 함유한다.
상기 버퍼층(240)은 정공 수송 물질을 포함하여, 정공의 수송을 촉진하고, 전자의 수송을 방해하기 때문에, 상기 광여기 발광층(230)에는 전자가 수송되지 못한다. 또한, 상기 제 2 발광층(250)의 두께가 상기 광여기 발광층(230)의 두께에 비하며, 상대적으로 매우 크기 때문에, 전자 및 정공의 재결합은 상기 제 2 발광층(250)에서 발생한다.
따라서, 상기 광여기 발광층(230)은 광여기에 의해서만 발광하고, 상기 제 2 발광층(250)은 정공 및 전자의 재결합에 의해서 발광한다.
상기 제 2 발광층(250)에 사용되는 호스트 물질은 바이폴라성 특징을 가지며, 정공 수송 능력 및 전자 수송 능력이 높은 물질이다. 상기 제 2 발광층(250)에 사용되는 호스트 물질의 예는 상기 제 1 발광층(130)에 사용되는 호스트 물질의 예와 동일 할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 2 발광층(250)에 사용되는 호스트 물질은 정공 수송 능력만이 높은 물질 일 수 있다. 이러한, 정공 수송 능력이 높은 호스트 물질의 예로서는 벤지딘류, 트리아민류, 테트라민류, 트리아릴아민류, 4,4'-디(디아릴아미노)비페닐류, 파라페닐렌디아민 유도체, 메터페닐렌디아민 유도체, 1,1-비스(4-디아릴아미노페닐)시클로헥산류, 4,4'-디(디아릴아미노)비페닐류, 아릴-디(4-디아릴아미노페닐)아민류, 디스티릴아릴렌류, 디스티릴벤젠류, 디스티릴아민 유도체, 퀴놀리노라트계 금속착물, 아조메틴류, 옥사디아졸류, 피라졸로퀴놀린류, 시롤류, 나프탈렌류, 안트라센류, 디카르바졸 유도체, 페릴렌류, 올리고티오펜류, 쿠마린류, 피렌류, 테트라아릴부타디엔류, 벤조피란류, 유로퓸 착물, 루브렌류, 퀴나크리돈 유도체, 트리아졸류, 벤조옥사졸류, 벤조티아졸류 및 트리아릴아민의 4 량체 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐, 알루미늄트리스(8-퀴놀리노라트) 및 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐 등이 정공 수송 능력이 높은 호스트 물질로 사용될 수 있다.
상기 제 2 발광층(250)에 사용되는 적색 도펀트는 적색 발광능을 가진다. 상기 적색 도펀트의 예로서는 안트라센류, 테트라센류, 펜타센류, 피렌류, 유로퓸 착물, 벤조피란류, 4-(2전자 흡인기 치환 메틸리덴)-4H-피란류, 4-(2전자 흡인기 치환 메틸리덴)-4H-티오피란류, 로다민류, 벤조티오잔텐류, 포르피린 유도체 및 페녹사존류, 페리프란텐류 등을 들 수 있고, 바람직하게는 7-디에틸아미노벤조[a]페녹사진-9H-3-온, [2-t-부틸-6-[trans-2-(2,3,5,6-테트라히드로-1,1,7,7-테트라메틸- 벤조[i,j]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴]-1,3-프로판디니트릴, [2-메틸-6-[trans-2-(2,3,5,6-테트라히드로-1,1,7,7--테트라메틸-벤조[i,j]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴]-1,3-프로판디니트릴 및 디벤조테트라페닐페리프란텐 등을 들 수 있다.
상기 적색 도펀트는 약 3 내지 5 wt%의 비율로 상기 호스트 물질에 도핑된다.
상기 제 2 발광층(250)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 2 전자 수송층(260)은 상기 제 2 발광층(250) 상에 형성된다. 상기 제 2 전자 수송층(260)은 상기 제 2 발광층(250) 및 상기 제 2 전자 주입층(270) 사이에 개재된다. 상기 제 2 전자 수송층(260)은 상기 제 2 전자 주입층(270)으로부터 수송된 전자를 상기 제 2 발광층(250)으로 수송한다.
상기 제 2 전자 수송층(260)의 두께는 약 1㎚ 내지 50㎚이고, 바람직하게, 약 10㎚ 내지 40㎚이다.
상기 제 2 전자 수송층(260)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서, 상기 제 2 발광층(250) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 2 전자 주입층(270)은 상기 제 2 전자 수송층(260) 상에 형성된다. 상기 제 2 전자 주입층(270)은 상기 제 2 전자 수송층(260)에 접촉한다. 상기 제 2 전자 주입층(270)은 상기 제 2 전자 수송층(260) 및 상기 음극(20) 사이에 개재된 다.
상기 제 2 전자 주입층(270)은 상기 음극(20)으로부터 상기 제 2 전자 수송층(260)으로 전자의 주입을 용이하게 한다. 상기 전자 주입층의 두께는 약 0.1㎚ 내지 3㎚이고, 바람직하게, 약 0.2㎚ 내지 1㎚일 수 있다.
상기 제 2 전자 주입층(270)은 앞서 설명한 전자 주입 물질을 함유한다. 상기 제 2 전자 주입층(270)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서 형성된다.
상기 중간 전극(30)은 상기 제 1 발광 영역(100) 및 상기 제 2 발광 영역(200) 사이에 개재된다. 상기 중간 전극(30)은 상기 제 1 발광 영역(100)에 전자를 공급하고, 상기 제 2 발광 영역(200)에 정공을 공급한다. 즉, 상기 중간 전극(30)은 전하 공급층이다.
상기 중간 전극(30)으로 사용되는 물질의 예로서는 리튬 또는 V2O5 등을 들 수 있다.
상기 중간 전극(30)의 두께는 약 0.5㎚ 내지 5㎚일 수 있으며, 상기 중간 전극(30)은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 스핀 코팅법 및 전자빔 증착법 등의 공정에 의해서 형성된다.
추가적으로 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 상기 양극(10), 상기 음극(20), 상기 제 1 발광 영역(100), 상기 제 2 발광 영역(200) 및 상기 중간 전극(30)을 지지하기 위한 기판을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 다음과 같은 과정에 의해서 백색 광 을 발생시킨다.
전원에 의해서, 상기 양극(10), 상기 음극(20) 및 상기 중간 전극(30)에 각각 전위차가 형성된다. 이때, 상기 양극(10) 및 상기 중간 전극(30)에 의해서, 상기 제 1 발광 영역(100)에 정공 및 전자가 주입되어, 상기 제 1 발광층(130)에서 청색 광이 발생된다.
상기 제 1 발광층(130)에서 발생한 청색 광의 일부는 상기 양극(10)을 통하여 하방으로 출사된다. 또한, 상기 제 1 발광층(130)에서 발생한 청색 광의 다른 일부는 상기 광여기 발광층(230)에 입사된다.
이때, 상기 광여기 발광층(230)은 상기 입사된 청색 광을 이용하여 녹색 광을 발생시킨다.
또한, 상기 음극(20) 및 상기 중간 전극(30)에 의해서, 상기 제 2 발광 영역(200)에 정공 및 전자가 주입된다. 이때, 상기 제 2 발광층(250)에서 상기 정공 및 상기 전자가 재결합되어 적색 광이 발생된다.
이와 같이 발생한 청색 광, 녹색 광 및 적색 광에 의해서, 본 실시예에 따른 유기전계 발광 소자는 백색 광을 발생시킨다.
또한, 상기 광여기 발광층(230)은 상기 제 1 발광층(130)보다 발광 방향에 대하여 뒤 쪽에 배치된다. 즉, 광이 출사되는 양극(10)에 대하여, 상기 제 1 발광층(130)이 상기 광여기 발광층(230)보다 더 가깝게 배치된다.
따라서, 상기 제 1 발광층(130)으로부터 발광 방향으로 출사되는 청색 광의 대부분은 청색 광으로 출사된다. 즉, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 녹색 광을 구현하기 위해서, 발광 방향의 반대 방향으로 출사되는 청색 광을 이용한다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 버려지는 청색 광을 이용하여, 녹색 광을 생성한다.
또한, 상기 음극(20)은 반사면을 포함하기 때문에, 상기 음극(20)은 상기 광여기 발광층(230)의 광여기에 사용되지 않고 통과하는 청색 광을 반사시켜서, 상기 광여기 발광층(230)에 다시 입사시킨다. 즉, 상기 음극(20)은 녹색 광으로 변환되지 않고, 상기 광여기 발광층(230)을 통과하는 청색 광을 상기 광여기 발광층(230)에 다시 입사시킨다.
따라서, 상기 음극(20)은 청색 광의 녹색 광으로의 변환 비율을 향상시킨다.
또한, 상기 음극(20)은 상기 발광 방향과 반대 방향으로 출사되는 녹색 광 및 적색 광을 상기 발광 방향으로 반사시켜, 광 효율을 높인다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 광여기 발광층(230)은 광여기에 의해서만 녹색 광을 발광하고, 상기 제 2 발광층(250)은 전자 및 정공의 재결합에 의해서 발광한다. 이에 따라서, 상기 제 2 발광 영역(200)은 녹색 광 및 적색 광을 효율적으로 발광한다.
따라서, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 청색 광, 녹색 광 및 적색 광을 각각 효율적으로 발생시키고, 높은 발광 효율을 가지고, 선명한 백색 광을 구현한다.
또한, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 상기 제 1 발광 영역(100) 및 상기 제 2 발광 영역(200)의 2 중 스택 구조를 가지며, 백색 광을 구현한다. 즉, 유기전계 발광소자는 3 중 스택 구조가 아닌 2 중 스택 구조만으로 청색 광, 녹색 광 및 적색 광을 구현한다.
따라서, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 낮은 구동전압 및 적은 전력소모로 높은 휘도의 백색 광을 구현할 수 있다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 각각의 층 및 전극의 위치 및 버퍼층에 대해서 추가적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 유기전계 발광소자는 음극(40), 양극(50), 제 1 발광 영역(300), 제 2 발광 영역(400) 및 중간 전극(60)을 포함한다.
상기 음극(40)은 투명하며, 상기 음극(40)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 양극(50)은 상기 음극(40)에 대향하며, 상기 양극(50)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 또는 은 등을 들 수 있다. 상기 양극(50)은 상기 제 1 발광 영역(300) 및 상기 제 2 발광 영역(400)으로부터 발생하는 광을 반사시키기 위한 반사면을 포함한다.
상기 제 1 발광 영역(300)은 상기 음극(40) 및 상기 양극(50) 사이에 개재된다. 상기 제 1 발광 영역(300)은 상기 음극(40)에 인접한다. 상기 제 1 발광 영역(300)은 상기 음극(40) 및 상기 중간 전극(60) 사이에 개재되며, 상기 음극(40) 및 상기 중간 전극(60)에 접촉한다.
상기 제 1 발광 영역(300)은 제 1 전자 주입층(310), 제 1 전자 수송 층(320), 제 1 발광층(330), 제 1 정공 수송층(340) 및 제 1 정공 주입층(350)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 발광 영역(300)은 상기 음극(40) 상에 상기 제 1 전자 주입층(310), 상기 제 1 전자 수송층(320), 상기 제 1 발광층(330), 상기 제 1 정공 수송층(340) 및 상기 제 1 정공 주입층(350)이 차례로 적층되어 형성된다.
상기 제 1 전자 주입층(310)은 상기 음극(40) 및 상기 제 1 전자 수송층(320) 사이에 개재된다. 상기 제 1 전자 주입층(310)은 상기 음극(40)으로부터 상기 제 1 전자 수송층(320)에 전자를 수송한다.
상기 제 1 전자 수송층(320)은 상기 제 1 전자 주입층(310) 및 상기 제 1 발광층(330) 사이에 개재된다. 상기 제 1 전자 수송층(320)은 상기 제 1 전자 주입층(310)으로부터 상기 제 1 발광층(330)에 전자를 수송한다.
상기 제 1 발광층(330)은 상기 음극(40) 및 상기 중간 전극(60)으로부터 주입된 전자 및 정공의 재결합에 의해서 청색 광을 발생시킨다.
상기 제 1 정공 수송층(340)은 상기 제 1 발광층(330) 및 상기 제 1 정공 주입층(350) 사이에 개재되어, 상기 제 1 정공 주입층(350)에 의해서 수송된 정공을 상기 제 1 발광층(330)에 수송한다.
상기 제 1 정공 주입층(350)은 상기 제 1 정공 주입층(350) 및 상기 중간 전극(60) 사이에 개재된다. 상기 제 1 정공 주입층(350)은 상기 중간 전극(60)으로부터 상기 제 1 정공 수송층(340)에 정공을 수송한다.
상기 제 2 발광 영역(400)은 상기 음극(40) 및 상기 양극(50) 사이에 개재되며, 상기 양극(50)에 인접한다. 상기 제 2 발광 영역(400)은 상기 중간 전극(60) 및 상기 양극(50) 사이에 개재되며, 상기 중간 전극(60) 및 상기 양극(50)에 접촉한다.
상기 제 2 발광 영역(400)은 제 2 전자 주입층(410), 제 2 전자 수송층(420), 광여기 발광층(430), 버퍼층(440), 제 2 발광층(450), 제 2 정공 수송층(460) 및 제 2 정공 주입층(470)을 포함한다.
상기 제 2 발광 영역(400)은 상기 제 2 전자 주입층(410), 상기 제 2 전자 수송층(420), 상기 광여기 발광층(430), 상기 버퍼층(440), 상기 제 2 발광층(450), 상기 제 2 정공 수송층(460) 및 상기 제 2 정공 주입층(470)이 상기 중간 전극(60) 상에 차례로 적층되어 형성된다.
상기 제 2 전자 주입층(410)은 상기 중간 전극(60) 및 상기 제 2 전자 수송층(420) 사이에 개재된다. 상기 제 2 전자 주입층(410)은 상기 중간 전극(60)으로부터 상기 제 2 전자 수송층(420)에 전자를 수송한다.
상기 제 2 전자 수송층(420)은 상기 제 2 전자 주입층(410) 및 상기 광여기 발광층(430) 사이에 개재된다. 상기 제 2 전자 수송층(420)은 상기 제 2 전자 주입층(410)으로부터 상기 광여기 발광층(430)에 전자를 수송한다.
상기 광여기 발광층(430)은 상기 제 1 발광층(330)으로부터 출사되는 청색 광을 이용하여 녹색 광을 발생시킨다. 상기 광여기 발광층(430)은 상기 제 2 전자 수송층(420) 및 상기 버퍼층(440) 사이에 개재된다. 상기 광여기 발광층(430)은 전자 수송 물질을 포함하여 전자를 효율적으로 수송할 수 있다.
상기 버퍼층(440)은 상기 광여기 발광층(430) 및 상기 제 2 발광층(450) 사 이에 개재된다. 상기 버퍼층(440)은 전자의 수송을 촉진하고, 정공의 수송을 방해한다. 상기 버퍼층(440)으로 사용되는 물질의 예로서는 앞서 설명한 전자 수송 물질 등을 들 수 있다.
상기 제 2 발광층(450)은 상기 버퍼층(440) 및 상기 제 2 정공 수송층(460) 사이에 개재된다. 상기 제 2 발광층(450)은 전자 및 정공의 재결합에 의해서, 적색 광을 발생시킨다.
상기 제 2 정공 수송층(460)은 상기 제 2 발광층(450) 및 상기 제 2 정공 주입층(470) 사이에 개재된다. 상기 제 2 정공 수송층(460)은 상기 제 2 정공 주입층(470)으로부터 상기 제 2 발광층(450)에 정공을 수송한다.
상기 제 2 정공 주입층(470)은 상기 제 2 발광층(450) 및 상기 양극(50) 사이에 개재된다. 상기 제 2 정공 주입층(470) 상기 양극(50)으로부터 상기 제 2 정공 수송층(460)에 정공을 수송한다.
상기 중간 전극(60)은 상기 제 1 발광 영역(300) 및 상기 제 2 발광 영역(400) 사이에 개재된다.
상기 버퍼층(440)은 전자 수송 물질을 포함하기 때문에, 상기 광여기 발광층(430)으로 정공의 주입을 방지한다. 이에 따라서, 상기 광여기 발광층(430)은 광여기에 의해서만 녹색 광을 발생시키고, 상기 제 2 발광층(450)은 전자 및 정공의 재결합에 의해서 적색 광을 발생시킨다.
따라서, 본 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 효율적으로 백색 광을 발생시킬 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예
도 3은 실험예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 투명한 유리기판(1) 상에 양극(70), 제 1 정공 주입층(510), 제 1 정공 수송층(520), 청색 발광층(530), 제 1 전자 수송층(540), 제 1 전자 주입층(550), 중간 전극(90), 제 2 정공 주입층(610), 제 2 정공 수송층(620), 광여기 발광층(630), 버퍼층(640), 적색 발광층(650), 제 2 전자 수송층(660), 제 2 전자 주입층(670) 및 음극(80)이 차례로 적층되어 형성되었다.
즉, 상기 양극(70) 및 상기 음극(80) 사이에 제 1 발광 영역(500) 및 제 2 발광 영역(600)이 적층되어 개재되는 2 스택 구조의 유기전계 발광소자가 형성되었다.
상기 양극(70)은 인듐 틴 옥사이드가 적층되어 형성되고, 상기 음극(80)은 알루미늄이 적층되어 형성되었다.
상기 제 1 정공 주입층(510)은 헥사디아졸 유도체가 약 5㎚의 두께로 적층되 어 형성되었고, 상기 제 1 정공 수송층(520)은 N-디페닐-벤지딘(NPB)가 약 100㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 청색 발광층(530)은 안트라센 유도체를 호스트 물질로, 약 4%의 DPVBi가 도핑되어 약 30㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 제 1 전자 수송층(540)은 2,9-디메틸-4,7-디페닐페난트롤린이 약 20㎚의 두께로 적층되어 형성되었고, 상기 제 1 전자 주입층(550)은 LiF이 약 1㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 중간 전극(90)은 리튬이 약 1㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 제 2 정공 주입층(610)은 헥사디아졸 유도체가 약 5㎚의 두께로 적층되어 형성되었고, 상기 제 2 정공 수송층(620)은 NPB가 약 100㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 광여기 발광층(630)은 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(Alq3)이 약 2.5㎚의 두께로 적층되어 형성되었고, 상기 버퍼층(640)은 NPB가 약 5㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 적색 발광층(650)은 Alq3를 호스트 물질로, 약 4%의 Ir(ppy)3가 도핑되어 약 40㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
상기 제 2 전자 수송층(660)은 2,9-디메틸-4,7-디페닐페난트롤린이 약 20㎚의 두께로 적층되어 형성되었고, 상기 제 2 전자 주입층(670)은 LiF가 약 1㎚의 두께로 적층되어 형성되었다.
이와 같이 형성된 유기전계 발광소자의 수명은 1000nit에서 약 22,000hr로 측정되었다.
또한, 실험예의 유기전계 발광소자는 도 4와 같은 발광 특성을 가졌다.
도 4에서 보여지는 바와 같이, 실험예의 유기전계 발광소자는 청색 광의 감소 없이 녹색 광을 발생시켜서, 선명한 백색 광을 구현함을 알 수 있다. 여기서, A는 실험예의 유기전계 발광소자에서 발생되는 백색 광의 특성을 나타내고, B는 제 1 발광 영역(500)에서 발생하는 청색 광의 특성을 나타내고, C는 제 2 발광 영역(600)에서 발생하는 녹색 및 적색 광의 특성을 나타낸다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다.
도 3은 실험예에 따른 유기전계 발광소자를 도시한 도면이다.
Claims (14)
- 제 1 전극;상기 제 1 전극 상에 배치되며, 청색 광인 제 1 광을 발생시키는 제 1 발광층;상기 제 1 발광층 상에 배치되는 중간 전극;상기 중간 전극 상에 배치되고, 상기 제 1 광의 일부를 이용하여 광여기에 의해 녹색 광인 제 3 광을 발생시키는 광여기 발광층;상기 광여기 발광층 상에 배치되고, 정공 수송물질 또는 전자 수송물질을 포함하여 전자 또는 정공의 이동을 방해하는 버퍼층;상기 버퍼층 상에 배치되며, 전자 및 정공의 재결합에 의해 적색 광인 제 2 광을 발생시키는 제 2 발광층; 및상기 제 2 발광층 상에 배치되고, 반사면을 구비하는 제 2 전극;을 포함하고,상기 제 2 전극은 상기 광여기 발광층의 광여기에 사용되지 않고 통과하는 제 1 광을 반사시켜 상기 광여기 발광층에 다시 입사시키는 유기 전계 발광소자.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 광여기 발광층의 두께는 상기 제 2 발광층의 두께보다 얇은 유기 전계 발광 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 투명한 유기 전계 발광소자.
- 제 1 전극;상기 제 1 전극 상에 배치되고, 제 1 정공주입층, 제 1 정공수송층, 제 1 발광층, 제 1 전자수송층 및 제 1 전자주입층을 포함하는 제 1 발광 영역;상기 제 1 발광 영역 상에 배치되는 중간 전극;상기 중간 전극 상에 배치되고, 제 2 정공주입층, 제 2 정공수송층, 광여기 발광층, 제 2 발광층, 전자 또는 정공의 이동을 방해하며 상기 광여기 발광층 및 상기 제 2 발광층 사이에 개재되는 버퍼층, 제 2 전자수송층 및 제 2 전자주입층을 포함하는 제 2 발광 영역; 및상기 제 2 발광 영역 상에 배치되고, 반사면을 구비하는 제 2 전극;을 포함하며,상기 제 1 발광층은 청색 광인 제 1 광을 발생시키고, 상기 제 2 발광층은 적색 광인 제 2 광을 발생시키고, 상기 광여기 발광층은 상기 제 1 광을 이용하여 광여기에 의해 녹색 광인 제 3 광을 발생시키며, 상기 제 2 전극은 상기 광여기 발광층의 광여기에 사용되지 않고 통과하는 상기 제 1 광을 반사시켜 상기 광여기 발광층에 다시 입사시키는 유기전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 발광층은 상기 광여기 발광층 및 상기 제 2 전극 사이에 개재되고,상기 제2 전자 수송층은 상기 제 2 발광층 및 상기 제 2 전극 사이에 개재되고,상기 제2 정공 수송층은 상기 제 1 발광 영역 및 상기 광여기 발광층 사이에 개재되고,상기 버퍼층은 정공 수송 물질을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 발광층은 상기 광여기 발광층 및 상기 제 2 전극 사이에 개재되고,상기 제2 정공 수송층은 상기 제 2 발광층 및 상기 제 2 전극 사이에 개재되고,상기 제2 전자 수송층은 상기 제 1 발광 영역 및 상기 광여기 발광층 사이에 개재되고,상기 버퍼층은 전자 수송 물질을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 광, 상기 제 2 광 및 상기 제 3 광은 상기 제 1 전극을 통하여 출사되고,상기 제 2 전극은 상기 제 1 광, 상기 제 2 광 및 상기 제 3 광을 상기 제 1 전극을 향하여 반사시키는 유기전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서, 상기 광여기 발광층 및 상기 제 2 발광층의 두께 비율은 1:10 내지 1:20 인 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 광여기 발광층은 전자 수송 물질을 포함하는 유기 전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층은 단일층으로 이루어지는 유기 전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 광여기 발광층은 전자 수송 물질을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 버퍼층은 단일층으로 이루어지는 유기전계 발광소자.
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