KR20080059777A - 유기발광다이오드소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 유기발광다이오드 소자는 적층된 발광층들 중 서로 인접하는 두 발광층들은 서로 동일한 호스트 물질을 포함함으로써, 전류밀도에 따른 색좌표의 변화가 적어지게 되므로 색 안정성을 향상시키며, 이와 더불어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

호스트, 도판트, 백색, 전류밀도, 색 안정성, 유기발광다이오드

Description

유기발광다이오드소자 및 이의 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 비교예 1에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 : 기판 110 : 양극

120 : 제 1 발광층 130 : 제 2 발광층

140 : 제 3 발광층 150 : 음극

본 발명은 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 백색광을 구현하는 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드 소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.

유기발광다이오드 소자는 기본적으로 양극 및 음극사이에 유기발광층이 개재되어 있다. 이때, 유기발광다이드 소자에 순방향의 전압을 가하면 양극과 음극에서 유기발광층으로 각각 정공과 전자가 주입된다. 유기발광층에서 주입된 정공과 전자는 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 상기 엑시톤이 재결합(radiative recombination)하면서 광을 발생한다.

유기발광다이오드 소자는 풀 컬러를 구현하기 위해, 적어도 적색, 녹색 및 청색을 구현하는 단위화소를 구비한다. 이때, 풀컬러 유기발광다이오드 소자는 각 단위화소별로 적색 유기발광층, 녹색 유기발광층 및 청색 유기발광층을 패터닝하여 형성할 수 있다. 그러나, 각 단위화소에 구비되는 적색, 녹색 및 청색 발광층을 형성하기 위한 패터닝 기술이 복잡할 뿐만 아니라, 불량률이 높다는 문제점을 가진다.

이로써, 백색광을 구현하는 유기발광다이오드 소자에 컬러 필터를 구비하여 풀컬러를 구현하였다. 여기서, 상기 백색광을 구현하는 유기발광다이오드는 적색 유기발광층, 녹색 유기발광층 및 청색 유기발광층을 적층하여 형성할 수 있다.

이때, 유기발광다이오드 소자는 청색, 녹색 및 적색을 나타내는 발광영역에 서 구동전압 및 전류의 밀도 증가에 따라 각 파장의 발광 세기가 달라진다. 즉, 구동전압 및 전류의 밀도가 증가함에 따라, 청색, 녹색 및 적색을 나타내는 각 발광층들의 주 발광 영역이 달라진다. 이로써, 유기발광다이오드 소자는 휘도에 따라 색 변환이 일어나는 문제점이 발생하게 된다.

ㅈ유기발광다이오드 소자가 삼색광을 이용하여 백색광을 구현함에 있어, 발광효율을 증가시킬 수 있으나, 구동전압 및 전류의 밀도에 따라 삼색광의 스펙트럼이 달라지게 되어, 결국 유기발광다이오드 소자의 색 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 구동전압 및 전류의 밀도에 따라 색 변환이 발생되는 것을 방지할 수 있는 유기 발광다이오드 소자를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기 발광다이오드 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기 발광다이오드 소자를 제공한다. 유기 발광다이오드 소자는 제 1 전극, 상기 제 1 전극상에 배치되어 제 1 색을 발생하는 제 1 발광층, 상기 제 1 발광층상에 배치되어 제 2 색을 발생하는 제 2 발광층, 상기 제 2 발광층상에 배치되어 제 3 색을 발생하는 제 3 발광층 및 상기 제 3 발광층상에 배치된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층 중 적어도 두개의 발광층은 서로 동일한 호스트 물질을 포함한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 유기 발광다이오드 소자의 제조 방법을 제공한다. 제조 방법은 제 1 전극을 기판에 형성하는 단계, 상기 제 1 전극상에 제 1 색을 발생하는 제 1 발광층을 형성하는 단계, 상기 제 1 발광층상에 제 2 색을 발생하는 제 2 발광층을 형성하는 단계, 상기 제 2 발광층상에 제 3 색을 발생하는 제 3 발광층을 형성하는 단계 및 상기 제 3 발광층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층 중 적어도 두개의 발광층은 서로 동일한 호스트 물질을 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 유기 발광다이오드 소자의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자를 도시한 단면도이다.

도 1를 참조하면, 유기발광다이오드 소자는 양극(110) 및 음극(150)사이에 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)이 순차적으로 개재되어 있다. 여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)은 각각 서로 다른 제 1, 제 2 및 제 3색을 발생한다. 이때, 제 1, 제 2 및 제 3 색이 혼색되어 백색을 구현하게 된다. 여기서, 제 1 색은 청색이고, 제 2 색은 녹색이며, 제 3 색은 적색일 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)은 호스트 물질 및 상기 호스트 물질로부터 에너지를 전이받아 발광하는 도판트 물질을 포함한다. 이로써, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)의 발광효율이 증가한다.

즉, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)은 각각 제 1 호스트 물질-제 1 도판트 물질, 제 2 호스트 물질- 제 2 도판트 물질 및 제 3 호스트 물질-제 3 도판트 물질을 포함한다.

여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 호스트 물질이 서로 다른 물질일 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층이 인가되는 전압이나 전류 밀도의 증가에 따라 제 1, 제 2 및 제 3 발광층의 에너지 밴드갭의 차이로 인해 재결합 기여율이 서로 달라 발광에 참여하는 에너지 기여가 다를 수 있다. 예를 들면, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)에 제 1 전류밀도를 제공할 경우, 제 1 및 제 2 호스트 물질은 각각 제 1 및 제 2 도판트에 10%의 에너지를 전이할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 발광층(120, 130, 140)에 제 1 전류밀도의 2배수인 제 2 전류밀도를 제공할 경우, 제 1 호스트 물질은 제 1 도판트에 15%의 에너지를 전이하는 반면에 제 2 호스트 물질은 제 2 도판트에 20%의 에너지를 전이할 수 있다. 이는 제 3 발광층(140)에서도 역시 그 전이하는 기여도가 다르게 된다. 이로써, 제 1 및 제 2 발광층(120, 130, 140)은 구동 전압 및 전류 밀도에 따라 각각 발광 세기의 변화율이 달라지게 되어, EL 스펙트럼이 변화되어 색이 불안정해 지므로 색좌표가 심하게 변하게 된다.

이로써, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140) 중 서로 인접하는 두 발광층은 동일한 호스트를 포함하도록 한다. 이때, 동일한 호스트 물질을 사용하는 두 발광층은 서로 근접한 파장에서 발광하여, 두 발광층에서 서로 고유의 색상을 침범하지 않도록 한다.

예를 들면, 제 1 및 제 2 발광층(120, 130)은 제 1 호스트 물질을 포함하고, 제 3 발광층(140)은 제 2 호스트 물질을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 호스트 물질은 청색 및 녹색에서 발광할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 제 1 호스트 물질은 350 내지 460nm 사이에서 발광하는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2-다이페닐-에텐-1-일)-다이 페닐(4,4'-bis(2,2-diphenyl-ethene-1-yl)-diphenyl;DPVBi), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐-1-일)-p-터페닐렌(4,4'-bis(2,2-diphenylvinyl-1-yl)-p-terphenylene;DPVTP), 스피로-4,4'-비스(2,2-다이페닐-에텐-1-일)-다이 페닐(spiro-4,4'-bis(2,2-diphenyl-ethene-1-yl)-diphenyl;Spiro-DPVBi)등일 수 있다.

또한, 제 2 호스트 물질은 적색에서 발광할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 제 2 호스트 물질은 400 내지 580nm 사이에서 발광하는 물질로 이루어질 수 있다. 이때 제 2 호스트 물질은 (N,N-비스(나프탈렌-1-일)페닐-N,N'-비스(페닐)벤지디인(N,N'-bis(naphthanlen-1-yl-phenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine;NPB) 등의 형광 재료와 Al complex등을 이용한 인광 호스트 재료일 수 있다.

이때, 제 1, 제 2, 제 3 발광층(120, 130, 140)은 서로 다른 파장에서 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 도판트를 포함한다. 제 1 도판트는 440 내지 500nm의 파장에서 발광하는 물질일 수 있다. 예를 들면, 제 1 도판트는 2,5,8,11-테트라-3-부틸페릴렌일 수 있다. 그리고, 제 2 도판트는 480 내지 580nm에서 발광하는 물질일 수 있다. 예를 들면, 제 2 도판트는 퀴나크리돈(quinaacridone) 또는 쿠마린(coumarin)등일 수 있다. 제 3 도판트는 570 내지 700nm에서 발광하는 물질일 수 있다. 예를 들면, 제 3 도판트는 2-메틸-6-(2-(2,3,6,7,테트라 하드로-1H,5H-벤조 퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4-일리덴)프로판-다니트릴)(2-metyle-6-(20(2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H-benzo quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propane-dinitrile;DCM2) 또는 루브렌(Rubrene)등의 형광 재료이거나, Ir complex등의 인광재료일 수도 있다.

또 다른 예로, 제 2 및 3 발광층(130, 14)은 동일한 제 3 호스트 물질을 포함하며, 제 1 발광층(120)은 제 2 및 3 발광층(130, 140)과 다른 제 4 호스트 물질로 포함될 수 있다. 여기서, 제 3 호스트 물질은 녹색 및 적색에서 발광하는 도판트에 에너지를 전이시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 제 3 호스트 물질은 450 내지 600nm의 파장에서 발광하는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제 3 호스트 물질은 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴롤린)(Aluminum tris(8-hydroxyquinoline;Alq3) 또는 (N,N-비스(나프탈렌-1-일)페닐-N,N'-비스(페닐)벤지디인(N,N'-bis(naphthanlen-1-yl-phenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine;NPB)일 수 있다.

양극(110)은 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)으로 정공을 제공하는 역할을 한다. 이때, 양극(110)을 통과하여 광을 발출하여, 사용자에게 영상을 제공할 경우, 양극(110)은 투명성의 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 양극(110)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이 드(Indium Zinc Oxide;IZO)로 이루어질 수 있다.

또한, 음극(150)은 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(120, 130, 140)으로 전자를 제공하는 역할을 한다. 이때, 음극(150)은 양극(110)에 비해 일함수가 낮은 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 음극(150)은 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 은(Ag)등으로 이루어질 수 있다.

이에 더하여, 도면에는 도시하지 않았으나, 유기발광다이오드 소자는 양극(110) 및 제 1 발광층(120)사이에 개재되는 정공 주입층 및 정공 수송층중 어느 하나이상을 더 포함할 수 있다.

정공 주입층은 양극(110)으로부터 정공을 용이하게 방출하도록 하여 제 1 발광층(120)으로 제공하는 역할을 한다. 이때, 정공 주입층은 양극(110)으로 정공을 용이하게 방출하기 위해, 정공 주입층은 양극(110)와의 일함수와 HOMO의 차이가 작은 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 정공 주입층을 형성하는 물질의 예로서는 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐-N-페닐아미노)트리페닐아민)(4,4',4"-tris(3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine;m-MTDATA) 또는 구리 프탈로시아닌(CuPc)등으로 이루어질 수 있다.

또한, 정공 수송층은 제 1 발광층(120)으로부터 에너지가 전이되는 것을 방지하며, 양극(110)에서 제공된 정공을 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)으로 수송하는 역할을 한다. 정공 수송층을 형성하는 물질의 예로서는 N,N-비스(나프탈렌-1-일)페닐-N,N-비스(페닐)벤지딘(N,N'-bis(naphthalen-1-ul)phenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine;NPB)등의 벤지지딘 유도체등으로 이루어질 수 있다.

또한, 유기발광다이오드 소자는 제 3 발광층(140) 및 음극(150)사이에 개재되는 전자 수송층 및 전자 주입층중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 여기서, 전자주입층은 음극(150)으로부터 전자를 용이하게 방출하여, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)에 전자를 주입한다. 전자 주입층을 형성하는 물질의 예로서는 리듐플로라이드(LiF)등으로 이루어질 수 있다. 전자수송층은 음극(150)으로부터 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)에 전자를 원활하게 수송하며, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)으로 엑시톤을 가두어 둔다. 전자수송층을 형성하는 물질의 예로서는 (2-(4-바이페닐)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸)(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole;PBD) 또는 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴롤린)(Aluminum tris(8-hydroxyquinoline;Alq3)등일 수 있다.

따라서, 정공 주입층 및 정공 수송층은 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)으로 정공을 효율적으로 제공하는 역할을 한다. 또한, 전자 수송층 및 전자 주입층은 제 1, 제 2 및 제 3 발광층(110, 120, 130)으로 전자를 효율적으로 제공하는 역할을 한다. 이로써, 유기발광다이오드 소자의 발광효율은 향상될 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에서 제 1 색은 청색이고, 제 2 색은 녹색이며, 제 3 색은 적색에 한하여 설명하였으나 이에 한정되지 아니한다. 이를 테면, 제 1 색은 적색이고 제 2 색은 녹색이며 제 3 색은 청색일 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 발광층은 450 내지 550nm의 파장에서 발광을 하며, 그것을 가능하게 할 수 있는 동 일한 호스트 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제 3 발광층은 580 내지 680nm의 파장에서 발광을 하며 그것을 가능하게 할 수 있는 호스트 물질을 포함할 수 있다.

이하 본 발명을 하기의 실험예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기의 실시예로만 한정되는 것은 아니다. 여기서, 하기 실험예는 도 1의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

비교예 1

기판(100)상에 ITO를 증착하여 양극(110)을 형성하였다. 여기서, 양극(110)은 스퍼터링법을 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 양극(110)은 1000Å으로 형성하였다.

이후, 양극(110)상에 정공 주입층을 형성하였다. 정공 주입층은 m-MTDATA를 진공증착하여 형성하였다. 이때, 정공 주입층은 600Å으로 형성하였다.

이후, 정공 주입층상에 정공 수송층을 형성하였다. 정공 수송층은 NPB를 진공증하여 형성하였다. 이때, 정공 수송층은 200Å으로 형성하였다.

이후, 정공 수송층상에 제 1 발광층(120)을 형성하였다. 제 1 발광층(120)은 호스트 물질인 4,4'-비스(2,2-다이페닐-에텐-1-일)-다이 페닐(4,4'-bis(2,2-diphenyl-ethene-1-yl)-diphenyl;DPVBi) 및 도판트 물질인 2,5,8,11-테트라-3-부틸페릴렌을 공증착하여 형성하였다. 이때 제 1 발광층(120)은 140Å으로 형성하였다.

이후, 제 1 발광층(120)상에 제 2 발광층(130)을 형성하였다. 제 2 발광층(130)은 호스트 물질인 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴롤린)(Aluminum tris(8-hydroxyquinoline;Alq3) 및 도판트 물질인 쿠마린(coumarin)을 공증착하여 형성하 였다. 이때. 제 2 발광층(130)은 105Å으로 형성하였다.

이후, 제 2 발광층(130)상에 제 3 발광층(140)을 형성하였다. 제 3 발광층(140)은 호스트 물질인 (N,N-비스(나프탈렌-1-일)페닐-N,N'-비스(페닐)벤지디인(N,N'-bis(naphthanlen-1-yl-phenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine;NPB) 및 도판트 물질인 2-메틸-6-(2-(2,3,6,7,테트라 하드로-1H,5H-벤조 퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4-일리덴)프로판-다니트릴)(2-metyle-6-(20(2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H-benzo quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propane-dinitrile;DCM2)를 공증착하여 형성하였다. 이때. 제 3 발광층(140)은 107Å으로 형성하였다.

이후, 제 3 발광층(140)상에 전자 수송층을 형성하였다. 전자 수송층은 Alq3를 진공증착하여 형성하였다. 이때, 전자 수송층은 300Å으로 형성하였다.

이후, 전자 수송층상에 전자 주입층을 형성하였다. 전자 주입층은 LiF를 진공증착하여 형성하였다. 이때, 전자 주입층은 5Å으로 형성하였다.

이후, 전자 주입층상에 음극(150)을 형성하였다. 음극은 Al을 진공증착하여 형성하였다. 이때, 음극(150)은 1200Å으로 형성하여, 유기발광다이오드 소자를 완성하였다.

도 2a 및 도 2b는 제 1 비교예에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

도 2a는 4.5V 내지 6.0V에서의 구동전압 및 1.59mA 내지 17.1mA에서의 전류밀도에 따라 유기발광다이오드 소자를 구동했을 경우에 측정된 스펙트럼이다. 이때, 휘도는 417nit 내지 7007nit이었다.

여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들은 서로 다른 호스트들을 포함할 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들은 구동 전압 및 전류밀도의 증가에 따라 주 발광영역이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 제 1 발광층 및 제 3 발광층의 경우가 전류 밀도에 따라 주 발광영역이 급격하게 변화되는 것을 관찰할 수 있다.

이로써, 도 2b에서 같이, 구동전압 및 전류 밀도에 따라 색좌표의 변화가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 도 2b에서 화살표 방향은 구동전압이 증가하는 방향을 나타내는 것이다.

비교예 2

비교예 1에서는 제 1, 제 2 및 제 3 발광층의 호스트 물질을 제외하고, 비교예 1과 동일한 재료 및 제조방법을 통해 유기발광다이오드 소자를 완성하였다.

이때, 제 1, 제 2, 제 3 발광층(120, 130, 140)은 동일한 호스트 물질인 NPB를 포함한다. 즉, 제 1 발광층(120)은 호스트 물질인 NPB와 도판트 물질인 2,5,8,11-테트라-3-부틸페릴렌를 정공수송층상에 공증착하여 형성하였다. 제 2 발광층(130)은 호스트 물질인 NPB와 도판트 물질인 쿠마린(coumarin)을 제 1 발광층(120)상에 공증착하여 형성하였다. 제 3 발광층(140)은 호스트 물질인 NPB와 도판트 물질인 DCM2를 제 2 발광층(130)상에 공증착하여 형성하였다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 비교예 1에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

도 3a는 5.5V 내지 8.5V에서의 구동전압 및 1.6mA 내지 17.6mA에서의 전류밀도에 따라 유기발광다이오드 소자를 구동했을 경우에 측정된 스펙트럼이다. 이때, 휘도는 483nit 내지 5687nit이었다.

여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들은 모두 동일한 호스트들을 포함할 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들은 구동전압 및 전류 밀도의 증가에 따라 주 발광영역의 변화는 거의 관찰되지 않았다. 그러나, 제 3 발광층 즉, 적색의 파장대에서 휘도가 다른 파장대, 청색 및 녹색에 비해 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

이로써, 도 3b에서와 같이, 구동 전압 및 전류 밀도의 증가에 따라 색좌표가 거의 변화지 않는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, 도 3b에서 도시된 화살표의 방향은 구동전압 및 전류 밀도의 증가 방향이다. 그러나, 백색광의 색순도가 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

실험예

실험예에서는 제 1 및 제 2 발광층의 호스트 물질을 제외하고, 비교예 1과 동일한 재료 및 제조방법을 통해 유기발광다이오드 소자를 완성하였다.

이때, 제 1 및 제 2 발광층(120, 130)은 동일한 호스트 물질인 DPVBi를 포함한다. 즉, 제 1 발광층(120)은 호스트 물질인 DPVBi와 도판트 물질인 2,5,8,11-테트라-3-부틸페릴렌를 정공수송층상에 공증착하여 형성하였다. 제 2 발광층(130)은 호스트 물질인 DPVBi와 도판트 물질인 쿠마린(coumarin)를 제 1 발광층(120)상에 공증착하여 형성하였다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 유기발광다이오드 소자의 발광 스펙트럼 및 색좌표를 나타낸 도면이다.

도 4a는 4.5V 내지 5.5V에서의 구동전압 및 1.6mA 내지 10.4mA에서의 전류밀 도에 따라 유기발광다이오드 소자를 구동했을 경우에 측정된 스펙트럼이다. 이때, 휘도는 498nit 내지 5425nit이었다.

여기서, 제 1 및 제 2 발광층들은 동일한 호스트들을 포함할 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들은 구동전압 및 전류 밀도의 증가에 따라 주 발광영역의 변화는 거의 관찰되지 않았다. 또한, 비교예 1에서 보다, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층들의 발광 세기가 증가된 것을 관찰할 수 있었다.

이로써, 도 4b에서와 같이, 구동전압 및 전류 밀도에 따라, 색좌표의 변화가 거의 없었으며, 백색광의 색순도도 비교예 2에 비해 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, 도 4b에서 도시된 화살표의 방향은 전류밀도가 증가하는 방향을 나타내는 것이다.

즉, 유기발광다이오드 소자는 제 1, 제 2 및 제 3 발광층은 각각 서로 다른 호스트와 도판트를 이용한 경우의 색의 불안정성 문제가 있고, 모든 발광층이 동일 호스트를 전발광층에 적용할 경우 청색, 녹색, 적색을 모두 균일한 휘도를 가지도록 구현하기 어렵다.

그러나, 본 발명의 실시예에서와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 발광층은 각각 다른 도판트를 포함하되, 제 1 및 제 2 발광층은 동일한 호스트를 포함하고, 제 3 발광층은 제 1 및 제 2 발광층과 다른 호스트를 포함하는 경우에는 색 안정성 뿐만 아니라, 3색 구현이 모두 가능하며, 발광 효율을 향상시킬 수 있었다.

따라서, 본 발명의 실험예에서와 같이, 백색을 구현하기 위해, 서로 다른 색상을 구현하는 발광층들을 적층하여 형성할 경우, 상기 발광층들 중 서로 인접하는 두 발광층들은 동일한 호스트를 포함하여 형성한다. 이로써, 구동전압 및 전류 밀도에 따라 색변환이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 색 안정성을 향상시킬 수 있다. 이와 더불어, 유기발광다이오드 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르는 유기발광다이오드 소자는 적층된 발광층들중 적어도 두 발광층들은 서로 동일한 호스트 물질을 포함함으로써, 구동 전압 및 전류밀도에 따른 색좌표의 변화가 적어 색 안정성을 향상시키며, 이와 더불어 발광 효율을 향상시킬 수 있었다.

Claims (11)

1. 제 1 전극;

   상기 제 1 전극상에 배치되어 제 1 색을 발생하는 제 1 발광층;

   상기 제 1 발광층상에 배치되어 제 2 색을 발생하는 제 2 발광층:

   상기 제 2 발광층상에 배치되어 제 3 색을 발생하는 제 3 발광층; 및

   상기 제 3 발광층상에 배치된 제 2 전극을 포함하며,

   상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층 중 서로 인접한 두 발광층은 동일한 호스트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이이오드 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 및 제 3 색들은 서로 혼합되어 백색광을 나타내는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층은 각각 제 1, 제 2 및 제 3 색을 구현하기 위한 각각의 도판트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 색은 청색이고 상기 제 2 색은 녹색이며 상기 제 3 색은 적색인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 발광층은 동일한 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 350 내지 550nm에서 발광하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2-다이페닐-에텐-1-일)-다이 페닐(4,4'-bis(2,2-diphenyl-ethene-1-yl)-diphenyl;DPVBi), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐-1-일)-p-터페닐렌(4,4'-bis(2,2-diphenylvinyl-1-yl)-p-terphenylene;DPVTP) 및 스피로-4,4'-비스(2,2-다이페닐-에텐-1-일)-다이 페닐(spiro-4,4'-bis(2,2-diphenyl-ethene-1-yl)-diphenyl;Spiro-DPVBi) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 및 제 3 발광층은 동일한 호스트 물질을 포함하며, 상기 호스트 물질은 450 내지 580nm의 파장에서 발광하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 호스트 물질은 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴롤린)(Aluminum tris(8-hydroxyquinoline;Alq3) 또는 (N,N-비스(나프탈렌-1-일)페닐-N,N'-비스(페닐)벤지디인(N,N'-bis(naphthanlen-1-yl-phenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine;NPB)인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
9. 제 1 전극을 기판에 형성하는 단계;

   상기 제 1 전극상에 제 1 색을 발생하는 제 1 발광층을 형성하는 단계;

   상기 제 1 발광층상에 제 2 색을 발생하는 제 2 발광층을 형성하는 단계:

   상기 제 2 발광층상에 제 3 색을 발생하는 제 3 발광층을 형성하는 단계; 및

   상기 제 3 발광층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층 중 서로 인접하는 두개의 발광층은 동일한 호스트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이이오드 소자의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층은 각각 호스트 물질 및 도판트 물질을 공증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 1, 제 2 및 제 3 발광층은 각각 서로 다른 색상을 발생하는 도판트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.

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