KR102381544B1 - Organic light emitting device and display device having thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 제1전하생성층의 두께(x)를 제2전하생성층(y)의 두께보다 크게 하여, 제1스택의 제1유기발광층 또는 제2스택의 제2유기발광층으로 공급되는 전자의 양을 강화하여 제1유기발광층 또는 제2스택의 제2유기발광층 내에서 정공과 전자의 분포의 불균형에 의해 발광효율 및 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.In the present invention, by making the thickness (x) of the first charge generating layer larger than the thickness of the second charge generating layer (y), the electrons supplied to the first organic light emitting layer of the first stack or the second organic light emitting layer of the second stack By strengthening the amount, it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency and lifetime due to an imbalance in the distribution of holes and electrons in the first organic light emitting layer or the second organic light emitting layer of the second stack.
Description
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히 발광효율 및 수명이 향상된 유기전계발광소자 및 이를 구비한 표시소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device, and more particularly, to an organic electroluminescent device having improved luminous efficiency and lifetime, and a display device having the same.
유기전계발광소자는 유기재료에 전계를 인가하여 전기에너지를 광으로 바꾸어 주는 소자로서 자체 발광, 고속응답, 광시야각, 초박형, 고화질 등 표시소자로서 모든 요소를 갖추고 있는 이상적인 표시소자로 부각되고 있다. 이러한 유기전계발광소자에 대한 연구는 주로 청색, 녹색, 적색 등의 표시장치의 구현을 위한 기술을 중심으로 진행되어 왔으며 단일 파장의 우수한 색순도를 가지는 고효율 및 긴 수명을 가진 소재를 개발하여 표시장치에 적용하였다.An organic light emitting device is a device that converts electric energy into light by applying an electric field to an organic material. Research on these organic light emitting devices has been mainly focused on technologies for realizing blue, green, and red display devices. applied.
그러나, 현재에는 다양한 컬러와 광범위한 가시영역을 포함하는 유기재료의 특징을 살린 백색 유기전계발광소자의 가능성을 인식하여 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 백색 유기전계발광소자는 조명, 백라이트, 표시장치 등과 같이 그 응용분야가 광범위함으로 주요한 소자로 인식되고 있다. However, currently, research on the possibility of a white organic light emitting diode utilizing the characteristics of organic materials including various colors and a wide range of visible regions has been recognized and research is being conducted. Such a white organic light emitting device is recognized as a major device due to its wide application fields such as lighting, backlight, and display devices.
이러한 백색 유기전계발광소자의 개발은 주로 고효율, 수명연장, 색순도 향상, 전류 및 전압의 변화에 따른 색안정성, 제조의 용이성 등에 집중되고 있는데, 각각의 방식에 따라 연구개발이 진행중에 있다. 백색 유기전계발광표소자의 구조는 크게 단일층 발광구조, 다층구조, 하방변환(down conversion)구조로 나눌 수 있다. The development of such a white organic light emitting diode is mainly focused on high efficiency, life extension, color purity improvement, color stability according to changes in current and voltage, and ease of manufacture, and research and development are in progress according to each method. The structure of the white organic light emitting display device can be largely divided into a single layer light emitting structure, a multilayer structure, and a down conversion structure.
단일층 발광 구조는 R,G,B 또는 보색관계를 이용하여 단일층 내에서 혼합 발광하는 구조로, 구조가 간단하여 제조가 용이하고 저가제작이 가능하다는 장점은 있지만, 수명이 짧다는 단점이 있다. 하방변환구조는 청색발광을 이용하고 적색 형광체를 통하여 색변환을 이용하여 백색을 구현하는 방식으로서, 구조는 간단하나 효율이 낮다는 단점이 있었다.The single layer light emitting structure is a structure that emits mixed light within a single layer using R, G, B or complementary color relationship. . The down-conversion structure uses blue light emission and uses color conversion through a red phosphor to realize white color, and although the structure is simple, the efficiency is low.
다층 발광층 구조는 청색형광발광층과 황색-녹색 인광발광층을 구비한 텐덤(tandem)구조로서, 수명이 길다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 텐덤구조의 백색 유기발광소자는 구동전압이 높고 효율이 낮다는 문제가 있었다. 또한, 발광 영역이 발광층 내에 형성되지 못하므로, 소자 효율 및 수명이 저하되는 문제가 있었다. The multilayer light emitting layer structure is a tandem structure including a blue fluorescent light emitting layer and a yellow-green phosphorescent light emitting layer, and has an advantage in that it has a long lifespan. However, the white organic light emitting device having such a tandem structure has a problem in that the driving voltage is high and the efficiency is low. In addition, since the light emitting region is not formed in the light emitting layer, there is a problem in that device efficiency and lifespan are lowered.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 수명 및 효율이 향상된 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device with improved lifespan and efficiency.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기전계발광소자를 구비한 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic light emitting display device including the organic light emitting device.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 제1전하생성층의 두께(x)를 제2전하생성층(y)의 두께보다 크게 하여, 제1스택의 제1유기발광층 또는 제2스택의 제2유기발광층으로 공급되는 전자의 양을 강화하여 제1유기발광층 내에서 정공과 전자의 분포의 불균형에 의한 발광효율 및 수명저하를 방지할 수 있게 된다.In order to achieve the above object, in the present invention, the thickness (x) of the first charge generating layer is larger than the thickness of the second charge generating layer (y), so that the first organic light emitting layer or the second layer of the first stack By strengthening the amount of electrons supplied to the second organic light emitting layer of the stack, it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency and lifetime due to an imbalance in the distribution of holes and electrons in the first organic light emitting layer.
이때, 상기 제1전하생성층과 제2전하생성층(y)의 두께비(x:y)는 1.1:1 이상, 바람직하게는 1.1:1-1.2:1으로 설정한다.In this case, the thickness ratio (x:y) of the first charge generating layer and the second charge generating layer (y) is set to 1.1:1 or more, preferably 1.1:1 to 1.2:1.
또한, 상기 제1전하생성층의 N-CGL의 두께는 180Å 이상으로 하고 P-CGL은 80Å으로 하면, 제1전하생성층의 전체 두께(x)는 400Å 이하로 설정한다.In addition, when the thickness of the N-CGL of the first charge generating layer is 180 angstroms or more and the P-CGL is 80 angstroms, the total thickness (x) of the first charge generating layer is set to 400 angstroms or less.
또한, 유기전계발광 표시소자는 W,R,G,B 화소를 구비하는 화소내에 컬러필터층 및 상기 구조의 유기전계발광소자가 구비되어 상기 유기전계발광소자로부터 발광하는 백색광이 컬러필터층을 투과하면서 컬러를 구현한다.In addition, the organic light emitting display device is provided with a color filter layer and the organic electroluminescent device having the above structure in a pixel including W, R, G, and B pixels, so that white light emitted from the organic light emitting device passes through the color filter layer to provide color to implement
본 발명에서는 제1전하생성층 및 제2전하생성층의 두께를 조절하여 양극에서 유기발광층으로 유입되는 정공과 제1전하생성층 또는 제2전하생성층으로부터 유입되는 전자의 유입량이 균형을 이루도록 하여, 유기발광층 내에서 정공과 전자의 결합을 최적화함으로써 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있게 된다.In the present invention, the thickness of the first charge generating layer and the second charge generating layer is adjusted to balance the amount of holes flowing into the organic light emitting layer from the anode and electrons flowing from the first charge generating layer or the second charge generating layer. , it is possible to improve the luminous efficiency and lifespan by optimizing the coupling of holes and electrons in the organic light emitting layer.
이러한 정공 및 전자의 최적의 결합에 의해 비결합되는 정공 또는 전자를 최소화할 수 있게 되므로, 유기전계발광소자의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.Since unbound holes or electrons can be minimized by the optimal combination of holes and electrons, the lifespan of the organic light emitting diode can be improved.
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 구조를 간략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 구체적인 구조를 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제1전하생성층의 P-CGL 및 N-CGL의 두께에 대한 제1유기발광층의 수명의 관계를 각각 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제1전하생성층과 제2전하생성층의 두께비(x:y)와 소자의 수명의 관계를 각각 나타내는 그래프.1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic light emitting display device according to the present invention.
2 is a diagram schematically showing the structure of an organic light emitting diode according to the present invention.
3 is a view showing a specific structure of an organic electroluminescent device according to the present invention.
4A and 4B are graphs each showing the relationship between the lifetime of the first organic light emitting layer with respect to the thickness of the P-CGL and N-CGL of the first charge generating layer of the organic light emitting diode according to the present invention.
5 is a graph showing the relationship between a thickness ratio (x:y) of a first charge generating layer and a second charge generating layer of an organic electroluminescent device according to the present invention and a lifetime of the device, respectively.
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. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
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.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative and the present invention is not limited to the illustrated matters. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless otherwise explicitly stated.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is construed as including an error range even if there is no separate explicit description.
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.In the case of a description of the positional relationship, for example, when the positional relationship of two parts is described as 'on', 'on', 'on', 'beside', etc., 'right' Alternatively, one or more other parts may be positioned between two parts unless 'directly' is used.
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.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal relationship is described with 'after', 'following', 'after', 'before', etc. It may include cases that are not continuous unless this is used.
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.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
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.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or wholly combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other or implemented together in a related relationship. may be
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic light emitting display device according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시소자는 백색광을 출력하는 W화소, 적색광을 출력하는 R화소, 녹색광을 출력하는 G화소, 청색광을 출력하는 B화소로 이루어진다. 각각의 R,G,B화소에는 컬러필터층이 형성되어 유기발광부로부터 출력되는 백색광을 특정 컬러의 광으로 출력하지만, W화소가 배치된 경우 상기 W화소에는 이러한 컬러필터층의 필요없이 발광된 백색광이 그대로 출력된다.As shown in FIG. 1 , the organic light emitting display device according to the present exemplary embodiment includes a W pixel for outputting white light, an R pixel for outputting red light, a G pixel for outputting green light, and a B pixel for outputting blue light. A color filter layer is formed in each of the R, G, and B pixels to output white light output from the organic light emitting unit as light of a specific color. is output as is.
이와 같이, 본 발명에서는 W화소를 포함하여 백색광을 출력함으로써 유기전계발광 표시소자의 전체 휘도를 향상시킬 수 있게 된다. 그러나, 본 발명에서는 W화소가 구비되지 않고 단지 R,G,B화소로만 이루어질 수도 있다.As described above, in the present invention, it is possible to improve the overall luminance of the organic light emitting display device by outputting white light including the W pixel. However, in the present invention, the W pixel is not provided and may be formed only of the R, G, and B pixels.
도 1에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(10)은 R,G,B 화소로 분할되며, 각각의 R,G,B화소에는 구동박막트랜지스터가 형성된다.As shown in FIG. 1 , the
상기 구동박막트랜지스터는 제1기판(10) 위의 W,R,G,B화소에 각각 형성된 게이트전극(11W,11R,11G,11B)과, 상기 게이트전극(11W,11R,11G,11B)이 형성된 제1기판(10) 전체에 걸쳐 형성된 반도체층(12W,12R,12G,12B)과, 상기 반도체층(12W,12R,12G,12B) 위에 형성된 소스전극(14W,14R,14G,14B) 및 드레인전극(15W,15R,15G,15B)으로 이루어진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(12W,12R,12G,12B)의 상면 일부에는 에칭스토퍼가 형성되어 소스전극(14W,14R,14G,14B) 및 드레인전극(15W,15R,15G,15B)의 식각공정중 상기 반도체층(12W,12R,12G,12B)이 식각되는 것을 방지할 수도 있다.The driving thin film transistor includes
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(10)에는 게이트전극(11W,11R,11G,11B)의 형성과 동시에 게이트라인이 형성된다.Although not shown in the drawing, a gate line is formed on the
상기 게이트전극(11W,11R,11G,11B)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 상기 게이트절연층(22)은 SiO2나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO2 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층일 수도 있다. 반도체층(12W,12R,12G,12B)은 비정질실리콘과 같은 비정질반도체물질이나 다결정반도체물질로 형성된다. 또한, 상기 반도체층(12W,12R,12G,12B)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 형성될 수도 있다. 상기 소스전극(14W,14R,14G,14B) 및 드레인전극(15W,15R,15G,15B)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, Al합금 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.The
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트절연층(22)에는 소스전극(14W,14R,14G,14B) 및 드레인전극(15W,15R,15G,15B)의 형성과 동시에 데이터라인이 형성되어, 상기 게이트라인과 함께 W,R,G,B화소를 정의한다Although not shown in the drawing, data lines are formed on the
상기 구동박막트랜지스터가 형성된 제1기판(10)에는 제1절연층(24)이 형성된다. 상기 제1절연층(24)은 SiO2와 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 상기 제1절연층(24)의 R,G,B화소에는 각각 R-컬러필터층(17R), G-컬러필터층(17G), B-컬러필터층(17B)이 형성된다. 이때, W화소에는 컬러필터층이 형성되지 않는다.A first
게이트전극(11W,11R,11G,11B)에 신호가 인가됨에 따라 반도체층(12W,12R,12G,12B)이 활성화(activation)되어 소스전극(14W,14R,14G,14B) 및 드레인전극(15W,15R,15G,15B) 사이의 반도체층(12W,12R,12G,12B)에 채널층이 형성된다.As a signal is applied to the
한편, 상술한 상세한 설명에서는 게이트전극(11W,11R,11G,11B)이 제1기판(10)에 형성되고 반도체층(12W,12R,12G,12B)이 게이트전극(11W,11R,11G,11B) 위에 형성되는 바텀게이트(bottom gate)방식 박막트랜지스터가 예시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 박막트랜지스터에만 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the above detailed description, the
예를 들어, 제1기판(10) 위에 반도체층(12W,12R,12G,12B)이 형성되고 그 위에 게이트전극(11W,11R,11G,11B)이 형성되는 탑게이트(top gate)방식 박막트랜지스터도 적용 가능할 것이다.For example, a top gate type thin film transistor in which semiconductor layers 12W, 12R, 12G, and 12B are formed on the
R-컬러필터층(17R), G-컬러필터층(17G), B-컬러필터층(17B) 위에는 제2절연층(26)이 형성된다. 상기 제2절연층(26)은 제1기판(10)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)으로서, 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 적층할 수 있다.A second insulating
상기 제1절연층(26) 위의 W,R,G,B화소에는 각각 화소전극(64W,64R,64G,64B)이 형성된다. 이때, W,R,G,B화소에 각각 형성되는 구동박막트랜지스터의 드레인전극(15W,15R,15G,15B)의 상부 제1절연층(24)과 제2절연층(26)에는 컨택홀(29)이 형성되어, 화소전극(64W,64R,64G,64B)이 컨택홀(29)에 형성되며, 각각 노출된 구동박막트랜지스터의 드레인전극(15W,15R,15G,15B)과 전기적으로 접속된다. 상기 화소전극(64W,64R,64G,64B)은 전도성이 좋은 ITO나 IZO와 같은 투명한 금속산화물질로 이루어진다.
상기 제2절연층(26) 및 화소전극(64W,64R,64G,64B) 위의 각 화소 경계 영역에는 뱅크층(bank layer;28)이 형성된다. 상기 뱅크층(28)은 일종의 격벽으로서, 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(28)은 컨택홀(29)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부(23)의 형성시 단차에 전하가 집중되어 유기발광부(23)의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.A
상기 화소전극(64W,64R,64G,64B) 및 뱅크층(28) 위에는 제1기판(16) 전체에 걸쳐서 유기발광부(23)가 형성된다. 유기발광부(23)는 백색광을 발광하는 백색 유기발광층을 포함한다. The organic
상기 백색 유기발광층은 청색발광층과 황색-녹색발광층을 포함하는 탠덤(tandem)구조로서, 발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과, 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층과, 전자 및 정공과 같은 전하를 생성하는 전하생성층을 포함할 수 있다.The white organic light emitting layer has a tandem structure including a blue light emitting layer and a yellow-green light emitting layer, and an electron injection layer and a hole injection layer for injecting electrons and holes into the organic light emitting layer as well as the light emitting layer, respectively, and the injected electrons and holes It may include an electron transporting layer and a hole transporting layer respectively transported to the organic light emitting layer, and a charge generating layer for generating charges such as electrons and holes.
상기 유기발광부(23) 위에는 제1기판(10) 전체에 걸쳐 공통전극(25)이 형성된다. 상기 공통전극(25)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등으로 이루어진다.A
상기 유기발광부(23)와 공통전극(25) 및 화소전극(64W,64R,64G,64B)은 유기전계발광소자를 형성한다. 이때, 상기 공통전극(25)이 유기전계발광소자의 캐소드(cathode)이고 화소전극(64W,64R,64G,64B)이 애노드(anode)로서, 공통전극(25)과 화소전극(64W,64R,64G,64B)에 전압이 인가되면, 상기 공통전극(25)으로부터 전자가 유기발광부(23)로 주입되고 화소전극(64W,64R,64G,64B)으로부터는 정공이 유기발광부(23)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 제1기판(10)쪽으로)로 발산하게 된다. 이때, 유기발광층으로부터 백색광이 발광되며 이 백색광이 R,G,B-컬러필터층(17R,17G,17B)를 투과하면서 해당 화소에 대응하는 컬러의 광만을 출력하게 된다.The organic
이때, W화소에서는 백색광이 출력되는데, 이 백색광은 컬러필터층을 투과하지 않으므로, 컬러필터층(17R,17G,17B)을 투과한 광에 비해 휘도가 높으므로, 상기 W화소를 구비함에 따라 표시되는 영상의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.At this time, white light is output from the W pixel. Since the white light does not pass through the color filter layer, the luminance is higher than that of the light transmitted through the color filter layers 17R, 17G, and 17B. It is possible to improve the luminance of
상기 공통전극(25)의 상부에는 접착제가 도포되어 접착층(42)이 형성되며, 그 위에 제2기판(50)이 배치되어, 상기 접착층(42)에 의해 제2기판(50)과 제1기판(10)이 서로 합착된다.An adhesive is applied to an upper portion of the
상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계(epoxy) 화합물, 아크릴레이트계(acrylate) 화합물 또는 아크릴계 러버(acryl rubber)와 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(42)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 상기 접착층(42)은 제1기판(10) 및 제2기판(50)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 42의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.As the adhesive, any material can be used as long as it has good adhesion and good heat resistance and water resistance, but in the present invention, mainly an epoxy compound, an acrylate compound, or a thermosetting resin such as an acrylic rubber use At this time, the
상기 제2기판(50)은 유리나 플라스틱을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제(50)으로는 PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수도 있다. 상기 제2기판(50)은 상기 제1기판(10)에 형성된 구성물을 보호할 수 있다면 어떠한 물질도 가능할 것이다.The
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자에 적용된 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of an organic light emitting diode applied to the organic light emitting display device according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 유기전계발과소자는 양극(102)과 음극(104)을 포함하며, 상기 양극(102)과 음극(104) 사이에는 제1-3스택(stack;110,130,150)이 적층되고 각각의 스택(110,130,150) 사이에는 각각 전하생성층(Charge Generation Layer;120,140)이 배치된다. 이후, 설명되지만, 각각의 스택(110,130,150)은 유기발광층을 포함하는 복수의 층으로 이루어지면, 이때 제1스택(110)과 제3스택(150)은 청색을 발광하는 청색 유기발광층을 포함하며 제2스택(130)은 황색-녹색을 발광하는 황색-녹색 유기발광층을 포함한다.As shown in FIG. 2 , the organic electroluminescent device includes an
상기 제1스택(110)과 제3스택(150)의 청색유기발광층에는 청색형광물질이 도핑되고 형광에 의해 청색광을 발광하고 제2스택(130)의 황색-녹색광 유기발광층에는 황색 및 녹색 인광물질이 도핑되어 황색-녹색광을 발광한다.The blue organic light emitting layer of the
이와 같이, 본 발명에서 유기전계발광소자를 복수의 적층구조로 형성하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.As described above, in the present invention, the organic electroluminescent device is formed in a plurality of stacked structures for the following reasons.
첫째, 유기전계발광소자를 복수의 적층구조로 형성함에 따라 유기전계발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있다. 적층구조의 유기전계발광소자에서는 정공과 전자의 재결합 영역이 형광층과 인광층에 모두 형성될 수 있도록 조절하여 형광과 인광으로부터 모두 발광을 얻어낼 수 있다. 따라서, 단층 구조에 비해 발광효율이 향상된다.First, as the organic light emitting diode is formed in a plurality of stacked structures, the luminous efficiency of the organic light emitting diode can be improved. In an organic electroluminescent device having a stacked structure, both fluorescence and phosphorescence can be emitted by controlling the recombination regions of holes and electrons to be formed in both the fluorescent layer and the phosphorescent layer. Accordingly, the luminous efficiency is improved compared to the single-layer structure.
둘째, 유기전계발광소자를 복수의 적층구조로 형성함에 따라 유기전계발광소자의 수명을 연장할 수 있다. 적층구조의 유기전계발광소자에서 단층 구조와 동일한 휘도의 백색광을 발광할 때 적층구조의 각 층에서 발광하는 백색광의 휘도를 적층된 층의 수만큼 감소할 수 있으므로, 적층된 수에 비례하여 수명을 연장시킬 수 있게 된다.Second, the lifespan of the organic light emitting device can be extended by forming the organic light emitting device in a plurality of stacked structures. When emitting white light with the same luminance as that of a single layer structure in an organic electroluminescent device having a stacked structure, the luminance of white light emitted from each layer of the stacked structure can be reduced by the number of stacked layers, so that the lifetime is proportional to the number of stacked layers. can be extended.
셋째, 유기전계발광소자를 복수의 적층구조로 형성함에 따라 유기전계발광소자의 구동전압을 저하할 수 있게 된다. 적층구조의 유기전계발광소자에서는 각 스택 사이에 전하발생층이 구비되므로, 동일 휘도의 백색광을 발광하는 유기전계발광소자에 비해 구동전력을 절감할 수 있게 된다.Third, as the organic light emitting device is formed in a plurality of stacked structures, the driving voltage of the organic light emitting device can be reduced. In an organic light emitting diode having a stacked structure, since a charge generating layer is provided between each stack, driving power can be reduced compared to an organic light emitting diode that emits white light of the same luminance.
상기 제1전하생성층(CGL1;120) 및 제2전하생성층(CGL2;140)은 서로 인접하는 스택(110,130,150) 사이의 전하균형조절역할을 하기 때문에, 중간연결층(Intermediate Connector Layer)이라고도 한다. 또한, 상기 제1전하생성층(CGL1;120) 및 제2전하생성층(CGL2;140)은 각각 정공 및 전자를 생성하여 제1-3스택(110,130,150)으로 주입한다. Since the first charge generating layer (CGL1; 120) and the second charge generating layer (CGL2; 140) play a charge balance control role between the
도 3은 제1-3스택(110,130,150)의 구조가 구체적으로 도시된 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the structure of an organic light emitting diode in which the structures of the 1-3
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제1스택(110)은 양극(102)과 제1전하생성층(120) 사이에 배치된다. 상기 제1스택(110)은 양극(102) 위에 배치된 정공주입층(Hole Injecting Layer;112), 상기 정공주입층(112) 위에 배치되어 주입된 정공을 수송하는 제1정공수송층(Hole Transporting Layer;114), 상기 제1정공수송층(114) 위에 배치된 제1유기발광층(Emitting Layer;116), 상기 제1유기발광층(116) 위에 배치된 제1전자수송층(Electron Transporting Layer;118)로 이루어진다.As shown in FIG. 3 , the
상기 정공주입층(112), 제1정공수송층(114), 제1전자수송층(118)은 제1유기발광층(116)의 발광효율을 향상시키기 위해 구비된다. 상기 정공주입층(112), 제1정공수송층(114), 제1전자수송층(118) 중 적어도 하나는 소자의 구조나 특성에 따라 생략할 수 있으며 또는 다른 층을 더 구성할 수도 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
일반적으로 유기물내에서의 캐리어의 이동도(carrier mobility)는 이온화포텐셜(ionization potential) 및 전자친화력(electron affinity) 등의 이유로 인해 일반적으로 정공이 전자보다 높다고 알려져 있다. 즉, 전자가 유기물내에서 쉽게 이동하지 못하기 때문에 여기자가 전극 근처에서 생성되지만, 전극 근처에서는 비발광소멸이 크기 때문에 유기발광소자의 양자효율이 저하된다. 따라서, 소자의 효율을 향상시키기 위해서는 유기발광층내로의 전자 및 정공의 주입이 충분히 이루어지며 주입되는 전자 및 정공의 분포가 균형을 이루어야만 한다. 이상적인 발광소자는 전극금속의 페르미준위(Fermi level)와 발광물질의 HOMO 및 LUMO준위가 일치해야만 한다.In general, it is known that the hole mobility is higher than the electron in the organic material due to reasons such as an ionization potential (ionization potential) and electron affinity (electron affinity). That is, excitons are generated near the electrode because electrons do not easily move in the organic material, but the quantum efficiency of the organic light emitting device is lowered because non-luminous extinction is large near the electrode. Therefore, in order to improve device efficiency, electrons and holes are sufficiently injected into the organic light emitting layer, and the distribution of injected electrons and holes must be balanced. An ideal light emitting device should match the Fermi level of the electrode metal and the HOMO and LUMO levels of the light emitting material.
전극금속의 페르미준위(Fermi level)와 발광물질의 HOMO 및 LUMO준위를 일치시키기 위해, 발광소자의 구조를 밴드갭이 다른 두개 이상의 유기물질을 써서 이종접합구조(heterostructure)로 형성하는데, 본 발명에서는 이종접합구조를 형성하기 위해, 전하주입층인 제1정공주입층(112)과 전하수송층인 제1정공수송층(114) 및 제1전자수송층(118)을 구비한다.In order to match the Fermi level of the electrode metal and the HOMO and LUMO levels of the light emitting material, the structure of the light emitting device is formed in a heterostructure using two or more organic materials with different band gaps. In order to form a heterojunction structure, a first
제1정공수송층(114)은 유기물로 이루어지고 양극(102)은 무기물인 ITO로 이루어지기 때문에, 무기물과 유기물의 차이로 인하여 제1정공수송층(114)과 양극(102)의 계면특성이 나쁘며, 그 결과 양극(102)으로부터 제1정공수송층(114)으로의 정공이 주입이 원활하게 이루어지지 않는다. 정공주입층(112)은 제1정공수송층(114)과 양극(102) 사이의 표면에너지 차이를 감소시켜 계면특성을 향상시키며, 정공주입층(112)의 일함수 준위를 양극(102)의 일함수 준위와 제1정공수송층(114)의 HOMO 준위의 중간으로 설정하여 양극(102)의 일함수 준위와 제1정공수송층(114)의 HOMO 준위 사이의 에너지차이를 감소시킨다. 이와 같이, 제1정공수송층(114)과 양극(102) 사이이 계면특성의 향상과 양극(102)의 일함수 준위와 제1정공수송층(114)의 HOMO 준위 사이의 에너지 차이의 감소에 의해, 양극(102)에서 제1정공수송층(114)으로의 정공이 주입이 원활하게 된다.Since the first
제1정공수송층(114) 및 제1전자수송층(118)은 정공 및 전자의 이동도를 조절하여 정공과 전자의 결합영역을 조절한다. 유기물내에서 전자의 이동도가 정공의 이동도보다 작기 때문에, 제1정공수송층(114) 및 제1전자수송층(118)은 전자의 이동이 정공의 이동보다 크게 되도록 정공 및 전자의 이동을 제어함으로써, 정공과 재결합할 수 있는 충돌반경내로 전자를 빨리 들어오게 함으로써 발광효율을 높인다.The first
도면에는 도시하지 않았지만, 제1정공수송층(114)과 제1유기발광층(116) 사이에는 전자저지층이 배치될 수 있으며, 제1유기발광층(116)과 제1전자수송층(118) 사이에는 정공저지층이 배치될 수 있다. 상기 전자저지층은 제1유기발광층(116)에서 제1정공수송층(114)으로 전자가 유입되지 않고 제1유기발광층(116) 내에 가두어 두어 제1유기발광층(116)의 발광효율을 향상시킨다.Although not shown in the drawings, an electron blocking layer may be disposed between the first
제1스택(110)의 제1유기발광층(116)은 청색발광층으로서, 적어도 하나의 호스트에 청색형광물질의 도펀트(dopant)가 포함되어 청색광을 발광한다.The first organic
제2스택(130)은 제1전하생성층(120) 위에 배치된 제2정공수송층(HLT2;132), 상기 제2정공수송층(132) 위에 배치된 제2유기발광층(EML2;134), 상기 제2유기발광층(134) 위에 배치된 제2전자수송층(ETL2;136)으로 이루어진다.The
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2정공수송층(132), 제2전자수송층(136)은 제2유기발광층(134)의 발광효율을 향상시키기 위해 구비된다. 상기 상기 제2정공수송층(132), 제2전자수송층(134) 중 적어도 하나는 소자의 구조나 특성에 따라 생략할 수 있으며 또는 다른 층을 더 구성할 수도 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.As described above, the second
상기 제2스택(130)의 제2유기발광층(134)은 적어도 하나의 호스트, 상기 호스트에 함께 도핑된 황색 인광물질 및 녹색 인광물질로 구성되어, 황색-녹색광이 발광된다. 또는, 제2유기발광층(134)은 적어도 하나의 호스트에 적색 인광물질 및 녹색 인광물질로 구성되어, 적색-녹색광이 발광될 수도 있다. 또는, 제2유기발광층(134)은 적색 발광층과 녹색 발광층의 두 개의 발광층으로 구성하여 적색광과 녹색광이 발광될 수도 있다.The second organic
도면에는 도시하지 않았지만, 제2정공수송층(132)과 제2유기발광층(134) 사이에는 전자저지층이 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2정공수송층(132)의 에너지준위가 제2유기발광층(134)의 삼중항 여기자의 여기상태의 에너지준위보다 높기 때문에 제2유기발광층(134)의 삼중항 여기자가 제2정공수송층(132)으로 유입되는 가능성은 적지만, 본 발명에서는 정공저지층을 구성함으로써 제2유기발광층(134)에서 전자와 정공이 결합되지 않고 제2정공수송층(132)으로 유입되는 것을 방지함으로써 발광효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. 마찬가지로, 제2유기발광층(134)과 제2전자수송층(136) 사이에는 정공저지층이 형성될 수 있다.Although not shown in the drawings, an electron blocking layer may be disposed between the second
제3스택(150)은 제2전하생성층(140) 위에 배치된 제3정공수송층(HTL3;152), 상기 제3정공수송층(152) 위에 배치된 제3유기발광층(EML3;154), 상기 제3유기발광층(154) 위에 배치된 제3전자수송층(ETL3;156), 상기 제3전자수송층(156) 위에 배치된 전자주입층(Electron Injecting Layer;158)으로 이루어진다.The
제3유기발광층(154)은 청색발광층으로서, 하나의 호스트에 청색형광물질의 도펀트(dopant)가 포함되어 청색광을 발광한다. 이때, 호스트 및 도펀트는 제1유기발광층(116)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다The third organic
전자주입층(158)은 제3전자수송층(156)과 음극(104) 사이의 표면에너지 차이를 감소시켜 계면특성을 향상시키며, 전자주입층(158)의 일함수 준위를 음극(104)의 일함수 준위와 제3전자수송층(156)의 LUMO 준위의 중간으로 설정하여 음극(104)의 일함수 준위와 제3전자수송층(156)의 LUMO 준위 사이의 에너지차이를 감소시킨다. 이와 같이, 제3전자수송층(156)과 음극(104) 사이의 계면특성의 향상과 음극(104)의 일함수 준위와 제3전자수송층(156)의 LUMO 준위 사이의 에너지 차이의 감소에 의해, 음극(104)에서 제3전자수송층(156)으로의 전공이 주입이 원활하게 된다.The
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제3정공수송층(152) 및 제3전자수송층(156)은 제3유기발광층(154)의 발광효율을 향상시키기 위해 구비된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제3정공수송층(152)과 제3유기발광층(154) 사이에는 전자저지층이 구성될 수 있고 제3유기발광층(154)과 제3전자수송층(156) 사이에는 정공저지층이 구성될 수도 있다. 상기 제3정공수송층(152), 제3전자수송층(156), 전자주입층(158) 중 적어도 하나는 소자의 구조나 특성에 따라 생략할 수 있으며 또는 다른 층을 더 구성할 수도 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.As described above, the third
상기와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자는 제1스택(110) 및 제3스택(150)에서는 청색광을 발광하고 제2스택(130)에서는 황색-녹색광을 발광하며, 이들 광이 혼합되어 하부방향을 통해 백색광으로 출력된다. 또는, 제1스택(110) 및 제3스택(150)에서는 청색광을 발광하고 제2스택(130)에서는 적색-녹색광이 발광하며, 이들 광이 혼합되어 하부방향을 통해 백색광으로 출력된다.As described above, in the organic light emitting diode of the present invention, blue light is emitted from the
상기 제1스택(110)의 제1유기발광층(116) 및 제3스택(150)의 제3유기발광층(154)에는 각각 적어도 하나 이상의 호스트에 청색형광물질의 도펀트(dopant)가 포함되어 청색광을 발광하는데 반해, 제2스택(130)의 제2유기발광층에 적어도 하나 이상의 호스트에 황색-녹색 인광물질의 도펀트가 포함되어 황색-녹색광이 발광시키는데, 이와 같이 청색발광층에는 형광물질을 도핑하고 황색-녹색 발광층에는 인광물질을 도핑하는 이유는 다음과 같다.The first organic
형광물질은 소자안정성은 우수하지만, 고효율을 얻는 데에는 한계가 있다. 반면에, 인광물질은 고효율을 얻을 수는 있지만, 안정적인 청색광을 발광할 수 있는 물질이 존재하지 않는다. 이러한 형광물질과 인광물질의 장점과 단점을 상호보완하고자 본 발명에서는 형광발광층과 인광발광층을 구비한 하이브리드구조를 사용하며, 특히 청색발광층에 형광물질을 도핑하고 황색-녹색 발광층에 인광물질을 도핑함으로써, 안정적인 청색광을 발광함과 동시에 발광효율을 최대화할 수 있게 된다.Fluorescent materials have excellent device stability, but have limitations in obtaining high efficiency. On the other hand, although a phosphor material can achieve high efficiency, there is no material capable of emitting stable blue light. In order to complement the advantages and disadvantages of such a fluorescent material and a phosphorescent material, a hybrid structure including a fluorescent light emitting layer and a phosphorescent light emitting layer is used in the present invention. , it is possible to maximize the luminous efficiency while emitting stable blue light.
그러나, 본 발명이 청색발광층에 형광물질이 도핑되는 구조에만 한정되는 것이 아니라, 청색발광층에 인광물질을 도핑할 수도 있을 것이다.However, the present invention is not limited to the structure in which the blue light emitting layer is doped with a fluorescent material, and the blue light emitting layer may be doped with a phosphorescent material.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1전하생성층(120)은 제1P타입전하생성층(P-CGL1;124)과 제1N타입전하생성층(N-CGL1;122)으로 구성되는데, 이때 상기 제1전하생성층(12)은 x의 두께로 형성된다. 상기 P-CGL1(124)은 P형(P-type) 유기물을 포함한 유기물 반도체층으로 이루어지고, N-CGL1(122)은 호스트와 알칼리금속 혹은 알칼리 토금속과 같은 전자결핍금속이 도펀트로 도핑된 유기물층으로 이루어진다.As shown in FIG. 3 , the first
상기 구성의 제1전하생성층(120)에서는 P-CGL1(124)과 제2스택(130)의 제2정공수송층(132) 사이의 계면에서 정공과 전자가 생성된다. 생성된 정공은 제2스택(130)의 정공수송층(132)을 거쳐 제2유기발광층(134)으로 유입되며, 생성된 전자는 제1스택(110)의 전자수송층(118)을 거쳐 제1스택(110)의 제1유기발광층(116)으로 유입된다.In the first
또한, 제2전하생성층(140)은 제1P타입전하생성층(P-CGL2;144)와 제2N타입전하생성층(N-CGL1;142)으로 구성되는데, 이때 상기 제2전하생성층(140)은 y의 두께로 형성된다. 상기 P-CGL2(144)은 P형 유기물을 포함한 유기물 반도체층으로 이루어지고, N-CGL2(142)은 호스트와 알칼리금속 혹은 알칼리 토금속과 같은 전자결핍금속이 도펀트로 도핑된 유기물층으로 이루어진다.In addition, the second
P-CGL2(424)와 제3스택(150)의 제3정공수송층(152) 사이의 계면에서 정공과 전자가 생성된다. 생성된 정공은 제3스택(150)의 제3정공수송층(152)을 거쳐 제3유기발광층(154)으로 유입되며, 생성된 전자는 제2스택(130)의 전자수송층(136)을 거쳐 제2스택(110)의 제2유기발광층(134)으로 유입된다.Holes and electrons are generated at the interface between the P-CGL2 424 and the third
상기와 같이, 본 발명에서 제1전하생성층(120) 및 제2전하생성층(140)을 구비하는 이유는 다음과 같다.As described above, the reason for providing the first
유기전계발광소자를 구동하면, 양극(102)으로부터 제1스택(110)으로 정공이 주입되며 음극(102)으로부터 전자가 제3스택(150)으로 주입된다.When the organic light emitting diode is driven, holes are injected from the
양극(102)으로부터 주입된 정공은 제1스택(110)의 정공주입층(112) 및 제1정공수송층(114)을 거쳐 제1유기발광층(116)으로 유입된다. 이와 동시에, 제1전하생성층(120)에서는 전자와 정공이 생성되며, 생성된 전자가 제1스택(110)의 제1전자수송층(118)을 거쳐 제1유기발광층(116)으로 유입된다. 상기 제1유기발광층(116)으로 유입된 전자와 정공은 제1유기발광층(116)에서 여기자가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 제1유기발광층(116)의 LUMO와 HOMO의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 된다. 이때, 상기 제1유기발광층(116)에는 청색도펀트가 도핑되어 있으므로, 청색광이 발광한다.Holes injected from the
음극(104)으로부터 주입된 전자는 제3스택(150)의 전자주입층(158) 및 제3전자수송층(156)을 거쳐 제3유기발광층(154)으로 유입된다. 이와 동시에, 제2전하생성층(140)에서는 전자와 정공이 생성되며, 생성된 정공이 제3스택(150)의 제3정공수송층(152)을 거쳐 제3유기발광층(154)으로 유입된다. 상기 제3유기발광층(154)으로 유입된 전자와 정공은 제3유기발광층(154)에서 여기자가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 제3유기발광층(154)의 LUMO와 HOMO의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 된다. 이때, 상기 제3유기발광층(154)에는 청색도펀트가 도핑되어 있으므로, 청색광이 발광한다.Electrons injected from the
또한, 제1전하생성층(120)에서 생성된 정공은 제2스택(130)의 제2정공수송층(132)을 거쳐 제2유기발광층(134)으로 유입된다. 이와 동시에, 제2전하생성층(140)에서 생성된 전자는 제2스택(130)의 제2전자수송층(136)을 거쳐 제2유기발광층(134)으로 유입된다. 상기 제2유기발광층(134)으로 유입된 전자와 정공은 제2유기발광층(134)에서 여기자가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 제2유기발광층(134)의 LUMO와 HOMO의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 된다. 이때, 상기 제2유기발광층(134)에는 황색-녹색도펀트가 도핑되어 있으므로, 황색-녹색광이 발광한다.In addition, holes generated in the first
이와 같이, 본 발명에서는 제1스택(110) 및 제3스택(150)에서는 청색광이 발광하고 제2스택(130)에서는 황색-녹색광이 발광하며, 이들 광이 혼합되어 백색광으로 출력된다.As described above, in the present invention, blue light is emitted from the
한편, 본 발명에서는 제1전하생성층(120)과 제2전하생성층(140)의 두께를 조절하여 유기전계발광소자의 수명을 최적화하는데, 그 이유는 다음과 같다.Meanwhile, in the present invention, the lifespan of the organic light emitting diode is optimized by adjusting the thicknesses of the first
상술한 바와 같이, 제3스택(150)의 제3유기발광층(154)에는 음극(104)으로부터 전자가 주입되고 제2전하생성층(140)으로부터 정공이 주입된다. 또한, 제1스택(110)의 제1유기발광층(116)에는 양극(102)으로부터 정공이 유입되고 제1전하생성층(120)으로부터 전자가 유입된다As described above, electrons are injected from the
따라서, 제3유기발광층(154)에는 음극(104)으로부터 전자가 유입되고 제1유기발광층(116)에는 제1전하생성층(120)으로부터 전자가 유입되므로, 제1유기발광층(116)보다 제3유기발광층(154)에 전자가 원활하게 그리고 충분히 공급된다.Accordingly, electrons flow into the third organic
반면에, 제3유기발광층(154)에는 제2전하생성층(140)으로부터 정공이 유입되고 제1유기발광층(116)에는 양극(102)으로부터 정공이 유입되므로, 제3유기발광층(154)보다 제1유기발광층(116)에 정공이 원활하게 그리고 충분히 공급된다.On the other hand, since holes are introduced into the third organic
다시 말해서, 제3유기발광층(154)에는 많은 양의 전자가 충분히 공급되지만 정공은 상대적으로 적은 양이 공급되며, 반대로 제1유기발광층(116)에는 많은 양의 정공이 충분히 공급되지만 전자가 상대적으로 적은 양이 공급된다. 따라서, 제1유기발광층(116) 및 제3유기발광층(154)에는 전자와 정공의 공급에 불균형이 발생하게 되며, 이러한 불균형에 의해 결합되어 여기되는 여기자의 수가 부족하게 되어 제1유기발광층(116) 및 제3유기발광층(154)의 발광효율이 저하된다. 또한, 제1유기발광층(116) 및 제3유기발광층(154) 내에는 많은 양의 정공과 전자가 결합되지 않고 존재하게 되는데, 이러한 비결합된 정공과 전자는 유기전계발광소자의 수명저하의 원인이 된다.In other words, a large amount of electrons is sufficiently supplied to the third organic
본 발명에서는 제1전하생성층(120) 및 제2전하생성층(140)의 두께를 조절함으로써 제1유기발광층(116) 및 제3유기발광층(154)으로 각각 유입되는 전자의 양을 조절하여 상기와 같은 발광효율 및 수명 저하와 같은 문제를 방지한다.In the present invention, by adjusting the thickness of the first
전하생성층에서 전자와 정공은 P-CGL1과 스택의 정공수송층의 계면에서 생성된 후, 생성된 전하는 알칼리 금속이 포함되어 있는 N-CGL의 LUMO로 펌핑되어 이동하게 된다. 따라서, P-CGL 및 N-CGL의 두께가 설정값 미만이 되면 충분히 전하가 생성되지 않을 뿐만 아니라 유기발광층으로 전하가 원활하게 전달되지도 않아 수명이 감소하게 된다. 또한, P-CGL 및 N-CGL의 두께가 설정값 이상으로 되면 정공과 전자가 유기발광층에 도달하는데 시간차가 발생하여 유기발광층 내에서 정공과 전자 사이에 불균형이 발생하게 되어 소자의 수명이 감소한다.In the charge generation layer, electrons and holes are generated at the interface between P-CGL1 and the hole transport layer of the stack, and then the generated charge is pumped to the LUMO of N-CGL containing alkali metal and moved. Therefore, when the thickness of the P-CGL and the N-CGL is less than the set value, not only is the charge not sufficiently generated, but also the charge is not smoothly transferred to the organic light emitting layer, thereby reducing the lifespan. In addition, when the thickness of the P-CGL and N-CGL exceeds the set value, a time difference occurs for holes and electrons to reach the organic light emitting layer, resulting in an imbalance between the holes and electrons in the organic light emitting layer, thereby reducing the lifetime of the device. .
앞서 설명한 바와 같이, 제1스택(110)의 유기발광층(116)에는 양극(102)으로부터 정공이 유입되고 제1전하생성층(120)으로부터 전자가 유입된다. 따라서, 제1유기발광층(116)에는 많은 양의 정공이 공급되지만 전자가 상대적으로 적은 양이 공급되므로, 정공과 전자 사이에 불균형이 발생하여 수명과 효율이 저하된다.As described above, holes flow in from the
본 발명에서는 제1유기발광층(116)에 공급되는 전자의 양을 증가시켜 제1유기발광층(116)에서의 정공과 전자의 분포가 균형되도록 하기 위해, 제1전하생성층(120)의 두께(x)를 제2전하생성층(140)의 두께(y)보다 크게 한다(x>y). 즉, 제1전하생성층(120)의 N-CGL1(122)의 두께를 제2전하생성층(140)의 N-CGL2(142)의 두께보다 크게 하여, 펌핑에 의한 전자의 수를 증가시켜 제1유기발광층(116)에 공급한다.In the present invention, the thickness of the first charge generating layer 120 ( x) is greater than the thickness y of the second charge generating layer 140 (x>y). That is, by making the thickness of the N-
표 1 및 도 4a는 제1전하생성층(120)의 P-CGL(124)의 두께에 대한 제1유기발광층(116)의 수명의 관계를 각각 나타내는 및 그래프이다. 이때, 표 및 그래프에 기재된 수명은 절대값이 아닌 상대적인 값이다. 즉, 현재 사용되는 일반적인 유기전계발광소자의 수명을 100%로 하고 두께에 따라 일반적인 유기전계발광소자의 수명의 상대적 수명을 도시하였다.Table 1 and FIG. 4A are graphs and graphs respectively showing the relationship of the lifetime of the first organic
표 1 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1전하생성층(120)의 P-CGL1(124)의 두께가 80Å인 경우, 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 현재 사용되는 일반적인 유기전계발광소자의 수명과 같다. P-CGL1(124)의 두께가 75Å으로 감소하면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 약 94% 및 89%로 감소하게 되며, P-CGL1(124)의 두께가 90Å으로 증가하게 되면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 약 102% 및 114%로 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 제1전하생성층(120)의 P-CGL1(124)의 두께를 80Å 이상으로 형성함으로써 유기전계발광소자의 수명을 일반적인 유기전계발광소자보다 향상시키거나 최소한 동등하게 할 수 있게 된다.As shown in Table 1 and FIG. 4A , when the thickness of the P-
물론, 제1전하생성층(120)의 P-CGL1(124)의 두께를 80Å 이하로 할 수도 있지만, 이 경우 일반적인 유기전계발광소자보다 수명이 감소하므로, 바람직하지 않다.Of course, the thickness of the P-
표 2 및 도 4b는 제1전하생성층(120)의 N-CGL(122)의 두께에 대한 제1유기발광층(116)의 수명의 관계를 각각 나타내는 표 및 그래프이다.Table 2 and FIG. 4B are tables and graphs respectively showing the relationship between the lifetime of the first organic
표 2 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1전하생성층(120)의 N-CGL1(122)의 두께가 180Å인 경우, 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 현재 사용되는 일반적인 유기전계발광소자의 수명과 같다. N-CGL1(122)의 두께가 각각 150Å으로 감소하면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의의 수명이 각각 약 56% 및 92%로 대폭 감소하게 되며, N-CGL1(122)의 두께가 각각 170Å으로 감소하면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 약 69% 및 95%로 감소하게 된다.As shown in Table 2 and FIG. 4B , when the thickness of the N-
또한, N-CGL1(122)의 두께가 190Å으로 증가하게 되면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 약 102% 및 108%로 증가하게 된다.In addition, when the thickness of the N-
따라서, 본 발명에서는 제1전하생성층(120)의 N-CGL1(122)의 두께를 180Å 이상으로 구성함으로써, 유기전계발광소자의 수명을 일반적인 유기전계발광소자보다 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, by configuring the thickness of the N-
표 3 및 도 5는 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)에 대한 소자의 수명을 나타내는 표 및 그래프이다.Tables 3 and 5 are tables and graphs showing the lifetime of the device with respect to the ratio (x:y) of the thickness (x) of the first
표 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비가 1:1인 경우, 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 현재 사용되는 일반적인 유기전계발광소자의 수명과 같다. As shown in Tables 3 and 5, when the ratio of the thickness (x) of the first
제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 0.7:1이 되면, 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 70% 및 84%로 감소하게 된다. 또한, 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 0.9:1로 되면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 82% 및 97%로 감소하게 된다.When the ratio (x:y) of the thickness (x) of the first
한편, 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 1.1:1로 되면 제1유기발광층(116) 및 제2유기발광층(134)의 수명이 각각 102% 및 112%로 증가하게 된다. 또한, 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 1.2:1로 되면 제1유기발광층(116)의 수명은 93%로 감소하지만 제2유기발광층(134)의 수명은 103%로 증가하게 된다On the other hand, when the ratio (x:y) of the thickness (x) of the first
따라서, 본 발명에서는 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 1 이하:1 에서는 수명이 감소하지만, 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)가 1.1 이상:1, 바람직하게는 1.1:1-1.2:1로 되면, 일반적인 유기전계발광소자에 비해 수명을 연장할 수 있게 된다. 물론, 1.2:1의 두께비에서 제1유기발광층(116)의 수명은 감소하지만 제2유기발광층(134)의 수명이 향상되므로, 전체적인 소자의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, when the ratio (x:y) of the thickness (x) of the first
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 제1전하생성층(120)의 두께(x)와 제2전하생성층(140)의 두께(y)의 비(x:y)를 1.1 이상:1, 바람직하게는 1.1:1-1.2:1로 하여 제1전하생성층(120)을 제2전하생성층(140) 보다 두껍게 형성함으로써 제1스택(110)의 제1유기발광층(116) 또는 제2스택(130)의 제2유기발광층(134)으로 유입되는 전자의 양을 충분하게 함으로써, 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the ratio (x:y) of the thickness (x) of the first
이때, 상기 제1전하생성층(120)의 N-CGL1(122) 및 P-CGL1(124)의 두께는 180Å 이상 및 80Å 이상이고, N-CGL1(122) 및 P-CGL1(124)이 더해진 상기 제1전하생성층(120)의 두께(x)는 400Å 이하로 설정하는 것이 바람직하다.At this time, the thickness of N-
한편, 상술한 상세한 설명에서는 본 발명의 구성을 특정 구성으로 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 설명에서는 제1스택 및 제3스택의 유기발광층에 청색형광물질이 도핑되고 제2스택의 유기발광층에 황색-녹색 인광물질이 도핑된다고 기재되어 있지만, 제1스택 및 제3스택의 유기발광층에 청색인광물질이 도핑될 수도 있고 제2스택의 유기발광층에 황색-녹색 형광물질이 도핑될 수도 있다. 또는 제2스택의 유기발광층에 적색-녹색 인광물질이나 적색-녹색 형광물질이 도핑될 수도 있다. Meanwhile, in the above detailed description, the configuration of the present invention is described as a specific configuration, but the present invention is not limited to this specific configuration. For example, in the above description, it is described that the organic light emitting layer of the first stack and the third stack is doped with a blue fluorescent material and the organic light emitting layer of the second stack is doped with a yellow-green phosphor, but the first stack and the third stack are doped with a yellow-green phosphor. The organic light emitting layer of the stack may be doped with a blue phosphor, and the organic light emitting layer of the second stack may be doped with a yellow-green phosphor. Alternatively, the organic light emitting layer of the second stack may be doped with a red-green phosphor or a red-green phosphor.
본 발명의 기본적인 특징인 제1전하생성층 및 제2전하생성층의 두께를 조절할 수만 있다면, 현재 알려진 모든 구조의 유기전계발광소자 및 이를 채용한 표시소자에 적용할 수 있을 것이다.As long as the thicknesses of the first charge generating layer and the second charge generating layer, which are basic features of the present invention, can be adjusted, it can be applied to organic light emitting devices of all known structures and display devices employing them.
10,50: 기판 17W,17R,17G,17B: 컬러필터층
11W,11R,11G,11B: 게이트전극 14W,14R,14G,14B: 소스전극
15W,15R,15G,15B: 드레인전극 23: 유기발광부
24,26: 절연층 25: 공통전극
28: 뱅크층 64W,64R,64G,64B : 화소전극
110,130,150 : 스택 120,140 : 전하생성층
122,142 : N-CGL 124,144 : P-CGL10, 50:
11W, 11R, 11G, 11B:
15W, 15R, 15G, 15B: drain electrode 23: organic light emitting part
24,26: insulating layer 25: common electrode
28:
110,130,150: stack 120,140: charge generation layer
122,142 : N-CGL 124,144 : P-CGL
Claims (17)
상기 양극 위에 배치된 제1스택;
상기 제1스택 위에 배치된 제1N타입전하생성층 및 상기 제1N타입전하생성층 위에 배치된 제1P타입전하생성층을 포함하는 제1전하생성층;
상기 제1전하생성층 위에 배치된 제2스택;
상기 제2스택 위에 배치된 제2N타입전하생성층 및 상기 제2N타입전하생성층 위에 배치된 제2P타입전하생성층을 포함하는 제2전하생성층;
상기 제2전하생성층 위에 배치된 제3스택; 및
상기 제3스택 위에 배치된 음극으로 구성되며,상기 제1N타입전하생성층의 두께(x)가 제2N타입전하생성층의 두께(y) 보다 큰(x>y) 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.anode;
a first stack disposed on the anode;
a first charge generation layer including a first N-type charge generation layer disposed on the first stack and a first P-type charge generation layer disposed on the first N-type charge generation layer;
a second stack disposed on the first charge generation layer;
a second charge generation layer including a second N type charge generation layer disposed on the second stack and a second P type charge generation layer disposed on the second N type charge generation layer;
a third stack disposed on the second charge generation layer; and
and a cathode disposed on the third stack, wherein a thickness (x) of the first N-type charge generation layer is greater (x>y) than a thickness (y) of the second N-type charge generation layer device.
상기 제1스택에 포함된 제1정공수송층, 제1유기발광층 및 제1전자수송층;
상기 제2스택에 포함된 제2정공수송층, 제2유기발광층 및 제2전자수송층; 및
상기 제3스택에 포함된 제3정공수송층 및 제3유기발광층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.The method of claim 1,
a first hole transport layer, a first organic light emitting layer and a first electron transport layer included in the first stack;
a second hole transport layer, a second organic light emitting layer and a second electron transport layer included in the second stack; and
An organic electroluminescent device further comprising a third hole transport layer and a third organic light emitting layer included in the third stack.
상기 유기전계발광 표시패널 내부에 배치된 유기발광부로 구성되며, 상기 유기발광부는 화소전극 위에 배치된 제1스택, 상기 제1스택 위에 배치된 제1N타입전하생성층 및 상기 제1N타입전하생성층 위에 배치된 제1P타입전하생성층을 포함하는 제1전하생성층, 상기 제1전하생성층 위에 배치된 제2 스택, 상기 제2스택 위에 배치된 제2N타입전하생성층 및 상기 제2N타입전하생성층 위에 배치된 제2P타입전하생성층을 포함하는 제2전하생성층, 상기 제2전하생성층 위에 배치된 제3스택으로 구성되며,
상기 제1N타입전하생성층의 두께(x)가 제2N타입전하생성층의 두께(y) 보다 큰(x>y) 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.an organic light emitting display panel including a pixel electrode and a common electrode; and
and an organic light emitting unit disposed inside the organic light emitting display panel, wherein the organic light emitting unit includes a first stack disposed on the pixel electrode, a first N-type charge generation layer disposed on the first stack, and the first N type charge generation layer A first charge generation layer including a first P-type charge generation layer disposed on the first charge generation layer, a second stack disposed on the first charge generation layer, a second N type charge generation layer disposed on the second stack, and the second N type charge a second charge generating layer including a second P-type charge generating layer disposed on the generating layer, and a third stack disposed on the second charge generating layer,
The organic electroluminescence display device, characterized in that the thickness (x) of the first N-type charge generation layer is greater than the thickness (y) of the second N-type charge generation layer (x>y).
제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판의 각 화소에 배치된 박막트랜지스터; 및
상기 각 화소에 배치된 컬러필터층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.The method of claim 11 , wherein the organic light emitting display panel comprises:
a first substrate and a second substrate;
a thin film transistor disposed on each pixel of the first substrate; and
The organic light emitting display device, characterized in that it further comprises a color filter layer disposed on each pixel.
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