KR102200388B1 - 백색 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소자의 발광 이상 현상을 개선하고, 소자 효율 및 소자 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부와, 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 전하 생성층을 포함하고, 상기 전하 생성층에 포함되는 금속은 상기 전하 생성층의 전체 부피의 1.0% 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

백색 유기 발광 소자 {WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광 이상 현상을 개선할 수 있는 백색 유기 발광 소자에 관한 것이다.
최근 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 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기 발광 표시 장치는 자발광소자로서 다른 평판 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 유기 발광층을 형성한다. 두 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 유기 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성한다. 그리고, 유기 발광 소자는 생성된 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD)와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동에 의해 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암비(contrast ratio: CR)도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.
디스플레이가 고 해상도로 발전하면서 단위 면적당 픽셀 개수가 증가하고, 높은 휘도가 요구되고 있지만 유기 발광 표시 장치의 발광 구조 상 단위 면적의 휘도에 한계가 있고, 구동 전압의 증가로 인한 유기 발광 소자의 신뢰성 저하 및 소비 전력이 증가하는 문제점이 있다.
따라서 유기 발광 표시 장치의 품질 및 생산성을 저해하는 요인이 되고 있는 유기 발광 소자의 발광 효율 및 수명 향상이라는 기술적 한계를 극복해야 하며, 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자 개발을 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
1. [백색 유기 발광 소자] (특허출원번호 제 10-2007-0053472호)
종래 유기 발광 소자는 유기 발광층의 재료 및 소자 구조로 인한 발광 특성 및 수명 성능에 한계가 있었고, 이에 백색 유기 발광 소자에서 효율을 향상시키려는 다양한 방안이 제시되고 있다.
하나의 방안으로, 유기 발광 소자에 두 개의 발광부를 구성함으로써 효율을 향상시키는 구조를 적용한다. 상기 발광부는 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer), 발광층(EML; Emitting Layer) 및 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 두 개의 발광부 사이에는 전하의 생성 및 이동을 위해서 전하 생성층(CGL; Charge Generation Layer)을 적용하게 된다. 상기 전하 생성층(CGL)은 P형 또는 N형으로 이루어질 수 있다. 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 정공 수송층(HTL) 계면에서 정공(Hole)과 전자(Electron)이 생성된다. 상기 생성된 전자는 알칼리 금속이 포함되어 있는 N형 전하 생성층(N-CGL)으로 펌핑되어 이동하게 된다. 이렇게 전자의 전달에 필수적인 N형 전하 생성층(N-CGL)의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 유기 발광 소자의 수명 및 전압에 영향을 미치게 된다. 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 미만이 되면, 유기 발광 표시 소자가 정상적인 백색(White)을 발광하지 못하고, 전압이 상승하는 문제가 생긴다.
그리고, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 이상이 되면, 전압이 상승하고 유기 발광 소자의 제작 시에 발광 이상 등의 문제가 생긴다. 즉, 상기 유기 발광 소자는 적색, 녹색, 청색의 서브 화소로 구성된다. 적색의 서브 화소에 전계 인가 시에 원하지 않는 인접 화소인 녹색의 서브 화소가 일부분 발광하거나, 청색 서브 화소에 전계 인가 시에 원하지 않는 인접 화소인 녹색 서브 화소가 일부분 발광하는 빛샘 불량이 발생하고 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 전하 생성층 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 조절하여 소자 효율 및 신뢰성을 개선할 수 있는 여러 실험을 하게 되었다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 여러 실험을 거쳐 소자 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 백색 유기 발광 소자를 발명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 전하 생성층에 포함되는 금속 함량을 일정 수준 이하로 조절함으로써 소자의 발광 이상을 방지하고, 구동 전압을 최소화할 수 있고, 소자 효율 및 소자 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부로 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 사이에 전하 생성층을 포함하고, 상기 전하 생성층에 포함되는 금속은 상기 전하 생성층의 전체 부피의 1.0% 이하로 설정함으로써 소자의 발광 이상을 방지하고, 소자 효율 및 소자 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 금속은 상기 전하 생성층의 전체 부피의 0.3% 내지 1.0%인 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 하나이거나 이들의 조합인 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 전하 생성층은 N형 전하 생성층인 것을 특징으로 한다.
상기 전하 생성층에는 P형 전하 생성층이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광부와, 상기 제1 발광부 위에 제2 발광부와, 상기 제2 발광부 위에 제3 발광부로 구성된다. 본 발명의 다른 실시예에서 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 사이에 제1 전하 생성층을 포함하고, 상기 제2 발광부 및 상기 제3 발광부 사이에 제2 전하 생성층을 포함한다. 상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층에 포함되는 금속은 상기 전하 생성층의 전체 부피의 0.8% 이하로 설정함으로써, 소자의 발광 이상을 방지하고, 소자 효율 및 소자 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백색 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 금속은 상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층의 전체 부피의 0.6% 내지 0.8%인 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 하나이거나 이들의 조합인 것을 특징으로 한다.
상기 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층은 N형 전하 생성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층은 P형 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 청색 발광층인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따라 전하 생성층에 포함되는 금속을 일정 수준으로 조절함으로써, 소자의 발광 이상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 소자의 효율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 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.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 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.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 백색 유기 발광 소자(100)는 제1 전극(102), 제2 전극(104), 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110) 및 제2 발광부(120)를 구비한다.
제1 전극(102)은 정공(hole)을 공급하는 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide)와 같은 투명 도전 물질인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(104)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 등으로 형성되거나, 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(102)과 제2 전극(104)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다.
상기 제1 전극(102)은 투과 전극이고, 상기 제2 전극(104)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(102)은 반사 전극이고, 상기 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다.
상기 제1 발광부(110)는 상기 제1 전극(102) 위에 제1 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(112), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(114) 및 제1 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(116)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 제1 발광부(110)는 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 상기 정공 주입층(HIL)은 상기 제1 전극(102) 위에 형성되고, 제1 전극(102)으로부터의 정공(hole) 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)은 정공 주입층(HIL)으로부터의 정공을 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다. 상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)은 제1 전하 생성층(CGL)(140)으로부터의 전자를 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다.
상기 정공 주입층(HIL)은 MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 발광층(EML)(114)에서는 제1 정공 수송층(HIL)(112)을 통해 공급된 정공(hole)과 상기 전자 수송층(ETL)(116)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되므로 광이 생성된다.
상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층 또는 적색-청색(Red-Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제1 발광부(110)와 상기 제2 발광부(120) 사이에는 제1 전하 생성층(CGL; Charge Generating Layer)(140)이 구성된다. 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 상기 제1 발광부(110) 및 제2 발광부(120) 간의 전하 균형을 조절한다. 상기 제1 전하 생성층(140)은 N형 전하 생성층(N-CGL)과 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다. 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 상기 제1 발광부(110)로 전자(electron)를 주입해 주는 역할을 하고, 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 상기 제2 발광부(120)로 정공(hole)을 주입해 주는 역할을 한다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 도핑된 금속은 일함수가 너무 높거나 낮을 경우 N형 전하 생성층(N-CGL)과 금속 사이에 형성되는 갭 상태(gap state)가 제대로 형성되지 않게 된다. 따라서, 전자(electron) 전달이 어려워지므로, 너무 높거나 낮은 일함수가 도핑된 금속은 구동 전압을 상승시키거나 수명을 감소시키는 원인이 된다.
따라서, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 도핑된 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 물질에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어지거나 이들의 조합으로 구성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층이나 무기 물질 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)에 포함되는 무기 도펀트는 예를 들면, 마그네슘 플로라이드(MgF2 , Magnesium Fluoride), 마그네슘 클로라이드(MgCl2, Magnesium Chloride), 아연 플로라이드(ZnF2 , Zinc Fluoride) 중 하나로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 동일 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 동일 물질로 이루어질 경우, P형 전하 생성층(P-CGL)과 N형 전하 생성층(N-CGL)간의 계면이 제거될 수 있으므로, 소자 수명이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 다른 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 다른 물질로 이루어질 경우, 전자(electron) 또는 정공(hole)의 캐리어의 전달 및 이동 등의 전송 효율에 유리할 수 있다.
그리고, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 단일층으로 형성할 수도 있다.
상기 제2 발광부(120)는 제2 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(122), 제2 발광층(EML; Emitting Layer)(124) 및 제2 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(126)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 제2 발광부(120)는 상기 제2 전자 수송층(ETL)(126) 위에 전자 주입층(EIL; Electron Injecting Layer)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 발광부(120)는 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(122)은 상기 제1 정공 수송층(HTL)(112)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 정공 수송층(HTL)(122)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)은 상기 제1 전자 수송층(ETL)(116)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전자 수송층(ETL)(126)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 제2 발광부(120)의 제2 발광층(EML)(124)은 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층으로 구성한다. 상기 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식이나, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치에는, 기판 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(102)에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 조절된다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 임의로 설정되는 것이 아니라, 소자 구조나 특성 등을 고려하여 설정되어야 한다. 즉, 소자 성능에는 영향을 주지 않으면서 발광 이상을 제어할 수 있도록 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 조절되어야 한다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 미만이 되면, 정상적인 백색(White)을 발광하지 못하고, 구동 전압이 상승하는 문제가 생긴다.
그리고, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 이상이 되면, 구동 전압이 상승하고 유기 발광 소자의 제작 시에 발광 이상 등의 문제가 생긴다. 이러한 발광 이상 현상에 의해 백색 유기 발광 소자의 점등 시에 인접한 화소(pixel)가 동시에 켜지게 되는 누설(leakage) 현상이 발생한다. 또한, N형 전하 생성층(N-CGL)은 P형 전하 생성층(P-CGL)과 비교하여 전도성이 높기 때문에 누설(leakage) 현상이 더 많이 발생하게 된다.
본 발명의 발명자들은 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량에 따라 발광 이상 현상과 구동 전압이 상승하는 문제점이 발생하므로, 이 함량을 설정하기 위해 금속 함량에 따른 발광 이상 평가와 구동 전압 및 수명을 측정하는 실험을 하게 되었다. 이에 대한 실험 결과는 도 2와 표 1에 도시한 바와 같다.
도 2에 도시한 바와 같이, 실험을 하기 위한 패널은 6개로 구성하였고, 패널의 발광 이상 현상을 평가하였다. 6개의 패널은 상기 도 1에 도시한 구조의 유기 발광 소자를 적용한 것이다. 그리고, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White)의 발광 이상을 측정하였다.
이 실험에서는 N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께를 200Å으로 하여 발광 이상을 측정한 것이며, 이 두께에 한정되는 것은 아니다.
구동 전압은 N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께와 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량의 영향을 받는다. 따라서, N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께는 100Å 내지 300Å로 할 경우 구동 전압의 감소나 수명 향상 등 원하는 소자 특성을 얻을 수 있다. 그리고, P형 전하 생성층(P-CGL)의 두께는 50Å 내지 200Å로 할 경우 구동 전압의 감소나 수명 향상 등 원하는 소자 특성을 얻을 수 있다.
도 2에서 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 금속 함량으로 표시하였다. 패널 1은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 전하 생성층의 전체 부피에 대해 2.0%로 구성한 것이다. 패널 2는 함량을 1.5%로 한 것이고, 패널 3은 함량을 1.0%로 한 것이다. 패널 4는 함량을 0.8%로 한 것이고, 패널 5는 함량을 0.4%로 한 것이고, 패널 6은 함량을 0.3%로 한 것이다.
패널 1 내지 패널 6을 측정한 결과, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 1.0% 이하인 패널 3 내지 패널 6에서 발광 이상이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
그리고, 정면에서 패널을 측정한 결과 함량이 1.0%인 패널 3이, 함량이 2.0%인 패널 1에 비해서 발광 이상이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
따라서, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 N형 전하 생성층(N-CGL)의 전체 부피의 1.0%이하로 조절할 경우 발광 이상이 발생하지 않음을 알 수 있었다. 즉, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 N형 전하 생성층(N-CGL)의 전체 부피의 0.3% 내지 1.0%로 설정할 경우 발광 이상이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
패널 1 내지 패널 6의 구동 전압과 수명을 측정한 결과를 아래 표 1에 나타내었다. 구동 전압은 전류 밀도가 10mA/cm2에서 측정하였다.
[표 1]
Figure 112014058616588-pat00001
표 1에 나타난 바와 같이, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함된 금속 함량이 증가할수록 구동 전압이 증가함을 알 수 있다. 반면, 금속 함량이 1.0% 이하인 패널 3 내지 패널 5가 구동 전압이 낮음을 알 수 있다.
또한, N형 전하 생성층(N-CGL)의 금속 함량이 0.3%인 패널 6인 경우에는 구동 전압이 높음을 알 수 있다. 따라서, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 낮게 함으로써 구동 전압을 낮출 수 있는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 금속 함량을 0.3%로 설정할 경우, 발광 이상이 발생하지 않으므로 소자에 적용하는 것도 가능하다.
그리고, 수명 측면에서 보면, N형 전하 생성층(N-CGL)의 금속 함량이 1.0%이하인 패널 3 내지 패널 6의 수명이 85% 내지 100%임을 알 수 있다. 반면, 금속 함량이 2.0%인 패널 1과 1.5%인 패널 2의 수명이 낮음을 알 수 있다.
따라서, 원하는 소자 특성에 따라 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 설정할 수 있으므로, 발광 이상 현상의 개선과 구동 전압이나 수명 등의 특성을 고려하여 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 0.3% 내지 1.0%로 설정하는 것이 가능하다.
상기 실험 결과에 따라 두 개의 발광부를 포함하는 유기 발광 소자에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량이 N형 전하 생성층의 전체 부피의 1.0% 이하가 되도록 설정할 때, 소자의 발광 이상을 방지할 수 있고, 구동 전압 또는 소자의 수명에서 유리함을 알 수 있다.
즉, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속의 함량이 N형 전하 생성층의 전체 부피의 0.3% 내지 1.0%로 설정하는 것이 소자의 발광 이상을 방지할 수 있고, 구동 전압 또는 소자의 수명에서 유리함을 알 수 있다.
따라서, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 일정한 수준으로 설정함으로써, 소자의 구동 전압이나 수명은 최대로 유지하면서 발광 이상이 발생하지 않는 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 백색 유기 발광 소자(200)는 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 제1 발광부(110), 제2 발광부(120)와 제3 발광부(130)를 구비한다.
형광 물질로 이루어진 청색(Blue) 발광층은 인광 물질로 이루어진 발광층에 비해 이론상 양자 효율이 약 25% 수준이다. 이로 인해 형광 물질로 이루어진 청색 발광층은 다른 인광 물질에 비해 충분한 휘도를 내지 못하는 문제점이 있다. 이에 청색(Blue) 발광층의 발광 효율을 개선하여 수명을 향상시키기 위해서 본 발명의 다른 실시예에서는 제3 발광층(EML)(134)을 포함하는 제3 발광부(130)를 더 구성한 것이다.
상기 제1 발광부(110)의 제1 발광층(EML)(114)은 청색(Blue) 발광층으로 구성된다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제2 발광부(120)의 제2 발광층(EML)(124)으로 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층을 구성한다. 상기 황색-녹색(Yellow-Green) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 510㎚ 내지 580㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제3 발광부(110)의 제3 발광층(EML)(134)으로 청색(Blue) 발광층을 구성한다. 상기 청색(Blue) 발광층의 발광 영역의 피크 파장(peak wavelength)은 440㎚ 내지 480㎚ 범위가 될 수 있다.
상기 제1 발광부(110) 및 상기 제2 발광부(120)는 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명이므로 생략하기로 한다.
상기 제3 발광부(130)는 상기 제2 전극(104) 아래에 제3 전자 수송층(ETL; Electron Transporting Layer)(136), 제3 발광층(EML; Emitting Layer)(134) 및 제3 정공 수송층(HTL; Hole Transporting Layer)(132)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 제3 발광부(130)는 상기 제3 전자 수송층(ETL)(136) 위에 전자 주입층(EIL; Electron Injecting Layer)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 제3 발광부(130)는 정공 주입층(HIL; Hole Injecting Layer)을 추가로 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(132)은 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine) 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 정공 수송층(HTL)(132)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제3 전자 수송층(ETL)(136)은 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 전자 수송층(ETL)(136)은 2개 이상의 층이나 2개 이상의 재료를 적용하여 구성될 수 있다.
상기 제2 발광부(120)와 상기 제3 발광부(130) 사이에는 제2 전하 생성층(CGL; Charge Generating Layer)(150)이 구성된다. 상기 제2 전하 생성층(150)은 상기 제2 및 제3 발광부(120,130) 간의 전하 균형을 조절한다. 이러한 제2 전하 생성층(CGL)(150)은 N형 전하 생성층(N-CGL) 및 P형 전하 생성층(P-CGL)을 포함할 수 있다.
상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 상기 제2 발광부(120)로 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, P형 전하 생성층(P-CGL)은 제3 발광부(130)로 정공(hole)을 주입해주는 역할을 한다.
상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 N형 전하 생성층(N-CGL)에 도핑된 금속은 일함수가 너무 높거나 낮을 경우 N형 전하 생성층(N-CGL)과 금속 사이에 형성되는 갭 상태(gap state)가 제대로 형성되지 않게 된다. 따라서, 전자(electron) 전달이 어려워지므로, 너무 높거나 낮은 일함수가 도핑된 금속은 구동 전압을 상승시키거나 수명을 감소시키는 원인이 된다.
상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 N형 전하 생성층(N-CGL)에 도핑된 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 물질에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어지거나 이들의 조합으로 구성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)은 P형 도펀트가 포함된 유기층이나 무기 물질 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)에 포함되는 무기 도펀트는 예를 들면, 마그네슘 플로라이드(MgF2 , Magnesium Fluoride), 마그네슘 클로라이드(MgCl2, Magnesium Chloride), 아연 플로라이드(ZnF2 , Zinc Fluoride) 중 하나로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 동일 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 동일 물질로 이루어질 경우, P형 전하 생성층(P-CGL)과 N형 전하 생성층(N-CGL)간의 계면이 제거될 수 있으므로, 소자 수명이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 다른 물질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 P형 전하 생성층(P-CGL)과 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)은 다른 물질로 이루어질 경우, 전자(electron) 또는 정공(hole)의 캐리어의 전달 및 이동 등의 전송 효율에 유리할 수 있다.
상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)의 N형 전하 생성층과 P형 전하 생성층의 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)은 단일층으로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)은 단일층으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom Emission) 방식이나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자를 상부 발광(Top Emission) 방식, 또는 양부 발광(Dual Emission) 방식에 적용하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치에는, 기판 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 이중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(102)에 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 조절된다.
상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)의 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 임의로 설정하는 것이 아니라, 소자 구조나 특성 등을 고려하여 설정되어야 한다. 더구나, N형 전하 생성층이 두 개의 층이기 때문에 그 함량을 조절하는 데에 각별한 주의가 필요하다. 즉, 소자 성능에는 영향을 주지 않으면서 발광 이상을 제어할 수 있도록 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 조절되어야 한다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 미만이 되면, 정상적인 백색(White)을 발광하지 못하고, 구동 전압이 상승하는 문제가 생긴다.
그리고, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 일정 수준 이상이 되면, 구동 전압이 상승하고 유기 발광 소자의 제작 시에 발광 이상 등의 문제가 생긴다. 이러한 발광 이상 현상에 의해 백색 유기 발광 소자의 점등 시에 인접한 화소(pixel)가 동시에 켜지게 되는 누설(leakage) 현상이 발생한다. 또한, N형 전하 생성층(N-CGL)은 P형 전하 생성층(P-CGL)과 비교하여 전도성이 높기 때문에 누설(leakage) 현상이 더 많이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 두 개의 층의 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량에 따라 발광 이상 현상과 구동 전압이 상승하는 문제점이 발생하므로, 이 함량을 설정하기 위해 금속 함량에 따른 발광 이상 평가와 구동 전압 및 수명을 측정하는 실험을 하게 되었다. 이에 대한 실험 결과는 도 4와 표 2에 도시한 바와 같다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실험을 하기 위한 패널을 5개로 구성하였고, 패널의 발광 이상 현상을 평가하였다. 이 패널은 상기 도 3에 도시한 구조의 유기 발광 소자를 적용한 것이다. 그리고, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White)의 발광 이상을 측정하였다.
이 실험에서는 N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께를 200Å으로 하여 발광 이상을 측정한 것이며, 이 두께에 한정되는 것은 아니다.
구동 전압은 N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께와 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량의 영향을 받는다. 따라서, N형 전하 생성층(N-CGL)의 두께는 100Å 내지 300Å로 할 경우 구동 전압의 감소나 수명 향상 등 원하는 소자 특성을 얻을 수 있다. 그리고, P형 전하 생성층(P-CGL)의 두께는 50Å 내지 200Å로 할 경우 구동 전압의 감소나 수명 향상 등 원하는 소자 특성을 얻을 수 있다.
도 4에서 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 "금속 함량 1"로 표시하였다. 그리고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 "금속 함량 2"로 표시하였다.
도 4에서 패널 7은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 1.0%로 하고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량을 1.0%로 하여 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 2.0%가 된다.
패널 8은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.7%로 한 것이고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.7%로 하여 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 1.4%가 된다.
패널 9는 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.5%로 한 것이고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.5%로 하여 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 1.0%가 된다.
패널 10은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.4%로 한 것이고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.4%로 하여 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 0.8%가 된다.
패널 11은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.3%로 한 것이고, 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 함량을 0.3%로 하여 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량은 0.6%가 된다.
상기 패널 7 내지 패널 11을 측정한 결과, 발광 이상이 발생하지 않는 패널은 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 함량이 0.8% 이하인 패널 10과 패널 11임을 확인할 수 있었다.
그리고, 정면에서 패널을 측정한 결과 함량이 0.8%인 패널 10이, 함량이 2.0%인 패널 7에 비해서 발광 이상이 발생하지 않음을 알 수 있다.
따라서, 상기 제1 전하 생성층(CGL)(140)과 상기 제2 전하 생성층(CGL)(150)에서 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 N형 전하 생성층(N-CGL)의 전체 부피의 0.8%이하로 조절할 경우 발광 이상이 발생하지 않음을 알 수 있었다. 즉, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 N형 전하 생성층(N-CGL)의 전체 부피의 0.6% 내지 0.8%로 설정할 경우 발광이상이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
패널 7 내지 패널 11의 구동 전압과 수명을 측정한 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 구동 전압은 전류 밀도가 10mA/cm2에서 측정하였다.
[표 2]
Figure 112014058616588-pat00002
표 2에 나타난 바와 같이, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함된 금속 함량이 증가할수록 구동 전압이 증가함을 알 수 있다.
또한, N형 전하 생성층(N-CGL)의 금속 함량이 0.6%인 패널 11인 경우에는 구동 전압이 높음을 알 수 있다. 따라서, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 낮게 함으로써 구동 전압을 낮출 수 있는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 금속 함량을 0.6%로 설정할 경우, 발광 이상이 발생하지 않으므로 소자에 적용하는 것도 가능하다.
그리고, 수명 측면에서 보면, N형 전하 생성층(N-CGL)의 금속 함량이 0.8% 이하인 패널 10과 패널 11의 수명이 100% 내지 98%임을 알 수 있다. 반면, 금속 함량이 2.0%인 패널 7과 1.4%인 패널 8의 수명이 낮음을 알 수 있다.
따라서, 원하는 소자 특성에 따라 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 설정할 수 있으므로, 발광 이상 현상의 개선과 구동 전압이나 수명 등의 특성을 고려하여 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 0.6% 내지 0.8%로 설정하는 것이 가능하다.
상기 실험 결과에 따라 세 개의 발광부를 포함하는 유기 발광 소자에서 두 개의 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속의 함량이 N형 전하 생성층의 전체 부피의 0.8% 이하가 되도록 설정할 때, 소자의 발광 이상을 방지할 수 있고, 구동 전압 또는 소자의 수명에서 유리함을 알 수 있다.
즉, N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속의 함량이 N형 전하 생성층의 전체 부피의 0.6% 내지 0.8%로 설정하는 것이 소자의 발광 이상을 방지할 수 있고, 구동 전압 또는 소자의 수명에서 유리함을 알 수 있다.
따라서, 상기 N형 전하 생성층(N-CGL)에 포함되는 금속 함량을 일정한 수준으로 설정함으로써, 소자의 구동 전압이나 수명은 최대로 유지하면서 발광 이상이 발생하지 않는 소자를 제공할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 전하 생성층에 포함되는 금속 함량을 설정하는 것은 금속 함량을 많게 하는 것이 함량을 조절하기에 용이하고 구동 전압 면에서도 유리할 수 있다. 그러나, 금속 함량을 일정 수준 이상으로 할 경우 발광 이상 현상이 발생하고, 금속 함량을 일정 수준 미만으로 할 경우 구동 전압이 상승하거나 수명이 저하하는 문제가 생기게 된다. 따라서, 본 발명에서는 발광 이상 현상을 개선하고 구동 전압이나 수명 특성 등을 고려하여 소자의 구동 전압이나 수명은 최대로 유지하면서 발광 이상이 발생하지 않는 소자를 제공하는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 백색 유기 발광 소자
101: 기판 102: 제1 전극
104: 제2 전극 110: 제1 발광부
120: 제2 발광부 130: 제3 발광부
140: 제1 전하 생성층 150: 제2 전하 생성층
112: 제1 정공 수송층 122: 제2 정공 수송층
132: 제3 정공 수송층 116: 제1 전자 수송층
126: 제2 전자 수송층 136: 제3 전자 수송층
114: 제1 발광층 124: 제2 발광층
134: 제3 발광층

Claims (14)

  1. 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부;
    상기 제1 발광부 위에 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부; 및
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 전하 생성층을 포함하고,
    상기 전하 생성층에 포함되는 금속은 상기 전하 생성층의 전체 부피의 0.3% 내지 0.4% 이하인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 하나이거나 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전하 생성층은 N형 전하 생성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전하 생성층은 P형 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  8. 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 발광층을 포함하는 제1 발광부;
    상기 제1 발광부 위에 제2 발광층을 포함하는 제2 발광부;
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 제1 전하 생성층;
    상기 제2 발광부 위에 제3 발광층을 포함하는 제3 발광부; 및
    상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 제2 전하 생성층을 포함하고,
    상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층에 포함되는 금속은 상기 제1 전하 생성층은 0.3% 내지 0.4%이하이고, 상기 제2 전하 생성층의 0.3% 내지 0.4% 이하이며, 상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층의 전체 부피의 0.6% 내지 0.8% 이하인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 하나이거나 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속은 2.2~4.1eV의 일함수를 가지는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층은 N형 전하 생성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 전하 생성층과 상기 제2 전하 생성층은 P형 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 청색 발광층이고, 상기 제2 발광층은 황색-녹색 발광층이고, 상기 제3 발광층은 청색 발광층인 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
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