KR20110063090A - 유기 발광 장치 - Google Patents

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KR20110063090A
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Abstract

애노드, 상기 애노드와 마주하는 캐소드, 그리고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 발광 부재를 포함하고, 상기 발광 부재는 동일하거나 서로 다른 색을 표시하는 적어도 두 개의 발광 유닛, 그리고 상기 발광 유닛들 사이에 위치하며 도핑되지 않은(undoped) 물질을 포함하는 제1 전하 생성층 및 제2 전하 생성층을 포함하는 전하 생성층을 포함하며, 상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도와 같거나 그보다 작은 유기 발광 장치에 관한 것이다.
유기 발광 장치, 전하 생성층, 전자 친화도, 이온화 에너지

Description

유기 발광 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}
본 기재는 유기 발광 장치에 관한 것이다.
최근 표시 장치 및 조명 장치로서, 유기 발광 장치(organic light emitting diode device, OLED device)가 주목받고 있다.
유기 발광 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
유기 발광 장치는 자체발광형으로 별도의 광원이 필요 없으므로 소비전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 응답 속도, 시야각 및 대비비(contrast ratio)도 우수하다.
이러한 유기 발광 장치는 전류 특성을 개선하여 구동 전압을 낮추고 휘도를 높이는 것이 중요하다.
본 발명의 일 구현예는 전류 특성을 개선하여 구동 전압을 낮추고 휘도를 높일 수 있는 유기 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치는 애노드, 상기 애노드와 마주하는 캐소드, 그리고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 발광 부재를 포함하고, 상기 발광 부재는 동일하거나 서로 다른 색을 표시하는 적어도 두 개의 발광 유닛, 그리고 상기 발광 유닛들 사이에 위치하며 도핑되지 않은(undoped) 물질을 포함하는 제1 전하 생성층 및 제2 전하 생성층을 포함하는 전하 생성층을 포함하며, 상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도와 같거나 그보다 작다.
상기 제1 전하 생성층은 전자 수송 특성을 가질 수 있고, 상기 제2 전하 생성층은 정공 수송 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 전하 생성층은 상기 제2 전하 생성층보다 상기 애노드에 가깝게 위치할 수 있다.
상기 발광 유닛은 상기 애노드와 상기 제1 전하 생성층 사이에 위치하는 제1 발광 유닛, 그리고 상기 캐소드와 상기 제2 전하 생성층 사이에 위치하는 제2 발광 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 전하 생성층 및 상기 제2 전하 생성층은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도와 같거나 약 5eV 범위에서 작을 수 있다.
상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도보다 약 1 내지 4eV 작을 수 있다.
상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 약 2.0 내지 5.0 eV 일 수 있고, 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도는 약 4.0 내지 7.0 eV 일 수 있다.
상기 제1 전하 생성층은 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(metal substituted tetra(hexahydropyrimidopyrimidine)), 알칼리 금속 또는 알칼리 금속의 합금을 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)은 디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(ditungsten tetra(hexahydropyrimidopyrimidine), W2(hpp)4), 디크롬 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(Cr2(hpp)4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 루비디움(Rb), 프랑슘(Fr) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 전하 생성층은 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene) 유도체, 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane, F4-TCNQ) 유도체, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 산화바나듐(V2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화몰리브덴(MoO3) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 각 발광 유닛은 색을 표시하는 발광층, 그리고 상기 발광층의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 위치하는 보조층을 포함할 수 있다.
상기 발광 부재는 적색 발광 유닛, 녹색 발광 유닛, 청색 발광 유닛, 오렌지색 발광 유닛, 백색 발광 유닛 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 오렌지색 발광 유닛은 적색 발광층 및 녹색 발광층이 적층된 구조를 포함할 수 있다.
상기 오렌지색 발광 유닛은 적색 발광 물질과 녹색 발광 물질이 함께 도핑된 구조를 포함할 수 있다.
상기 적어도 두 개의 발광 유닛에서 방출되는 광을 조합하여 백색 발광할수 있다.
상기 유기 발광 장치는 서로 다른 색을 표시하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소와 백색 서브 화소를 포함할 수 있고, 상기 발광 부재는 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 상기 제3 서브화소 및 상기 백색 서브 화소에 공통적으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소는 상기 발광 부재의 하부 또는 상부에 위치하는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 각각 포함할 수 있다.
구동 전압을 낮추고 전류 특성 및 휘도를 개선할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 구현예에 따른 유기 발광 장치는 서로 마주하는 애노드(100) 및 캐소드(200), 상기 애노드(100)와 캐소드(200) 사이에 위치하는 유기 발광 부재(300)를 포함한다.
애노드(100) 및 캐소드(200) 중 적어도 하나는 투명 전극이며, 애노드(100)가 투명 전극인 경우 하부로 빛을 내는 배면 발광(bottom emission)일 수 있으며 캐소드(200)가 투명 전극인 경우 상부 측으로 빛을 내는 전면 발광(top emission)일 수 있다. 그러나 애노드(100)와 캐소드(200)의 상하 배치가 바뀌는 경우, 배면 발광 및 전면 발광은 바뀔 수 있다. 또한 애노드(100) 및 캐소드(200)가 모두 투명 전극인 경우 하부 및 상부로 빛을 내는 양면 발광일 수 있다.
투명 전극은 ITO, IZO 또는 이들의 조합일 수 있으며, 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 조합을 얇은 두께로 형성할 수도 있다. 애노드(100) 또는 캐소드(200)가 불투명 전극인 경우, 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 불투명 금속으로 만들어질 수 있다.
유기 발광 부재(300)는 복수의 발광 유닛(20, 30)과 그 사이에 위치하는 전하 생성층(50)을 포함한다.
복수의 발광 유닛(20, 30)은 서로 다른 색을 표시하며 이들 발광 유닛(20, 30)에서 방출되는 광을 조합하여 백색 발광할 수 있다.
제1 발광 유닛(20)은 가시광선 영역의 빛을 내는 발광층(22)과 상기 발광층(22)의 하부 및 상부에 위치하는 보조층(21, 23)을 포함한다. 보조층(21)은 정 공 주입층 및 정공 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 보조층(23)은 전자 주입층 및 전자 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 그러나 보조층(21, 23) 중 적어도 하나는 생략할 수 있다.
제2 발광 유닛(30)은 가시광선 영역의 빛을 내는 발광층(32)과 상기 발광층(32)의 하부 및 상부에 위치하는 보조층(31, 33)을 포함한다. 보조층(31)은 정공 주입층 및 정공 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 보조층(33)은 전자 주입층 및 전자 전달층에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 그러나 보조층(31, 33) 중 적어도 하나는 생략할 수 있다.
제1 발광 유닛(20)과 제2 발광 유닛(30)은 각각 적색의 빛을 내는 적색 발광 유닛, 녹색의 빛을 내는 녹색 발광 유닛, 청색의 빛을 내는 청색 발광 유닛, 오렌지색의 빛을 내는 오렌지색 발광 유닛 또는 이들에서 선택된 두 개의 발광 유닛을 조합하여 빛을 내는 백색 발광 유닛일 수 있다.
예컨대 제1 발광 유닛(20)은 청색 발광 유닛이고 제2 발광 유닛(30)은 오렌지색 발광 유닛일 수 있다.
이 때 오렌지색 발광 유닛에 포함된 오렌지색 발광층은 하나의 색을 방출하는 단일층 또는 각각 다른 색을 방출하는 두 개 이상의 층이 적층된 복수층일 수 있다.
오렌지색 발광층이 단일층인 경우, 오렌지색 발광층은 약 550 내지 650nm 파장 영역의 오렌지색 빛을 내는 발광 물질로 만들어질 수 있다.
또는 오렌지색 발광층은 호스트 물질을 포함하는 하나의 층에 적색 발광 물 질 및 녹색 발광 물질이 함께 도핑되어 있을 수 있다. 이 경우 호스트 물질은 녹색 발광층의 호스트로 사용되는 물질일 수 있으며, 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 큰 물질을 사용할 수 있다. 도펀트는 인광 물질일 수 있다.
오렌지색 발광층이 복수층인 경우, 오렌지색 발광층은 적색 파장 영역의 빛을 내는 적색 발광층과 녹색 파장 영역의 빛을 내는 녹색 발광층이 적층된 구조일 수 있다. 이 경우 적색 발광층의 호스트는 정공 수송 특성을 가질 수 있으며 예컨대 트리페닐아민유도체를 포함할 수 있다. 녹색 발광층의 호스트는 전자 수송 특성을 가질 수 있으며 예컨대 스파이로 플루오렌 유도체를 포함할 수 있다.
전하 생성층(50)은 전자-정공 쌍(electron-hole pair)을 형성할 수 있는 층으로, 여기서 생성된 전자 및 정공은 분리되어 각각 제1 발광 유닛(20) 및 제2 발광 유닛(30)으로 전달될 수 있다.
전하 생성층(50)은 차례로 적층되어 있는 제1 전하 생성층(50a)과 제2 전하 생성층(50b)을 포함한다. 제1 전하 생성층(50a)은 제2 전하 생성층(50b)보다 애노드(100)에 더 가깝게 배치되어 있으며, 제2 전하 생성층(50b)은 제1 전하 생성층(50a)보다 캐소드(200)에 더 가깝게 배치되어 있다. 이에 따라 전하 생성층(50)에서 생성된 전자-정공 쌍 중, 전자는 애노드(100) 측에 가까운 제1 발광 유닛(20)으로 이동할 수 있고 정공은 캐소드(200) 측에 가까운 제2 발광 유닛(30)으로 이동할 수 있다.
구체적으로, 제1 전하 생성층(50a)은 전자 수송 특성을 가진다. 따라서 전하 생성층(50)에서 생성된 전자는 제1 전하 생성층(50a)을 통과하여 제1 발광 유 닛(20)으로 이동하고 발광층(22)에서 애노드(100)로부터 이동한 정공과 결합하여 여기자를 형성하고 에너지를 방출하면서 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있다.
제2 전하 생성층(50b)은 정공 수송 특성을 가진다. 따라서 전하 생성층(50)에서 생성된 정공은 제2 전하 생성층(50b)을 통과하여 제2 발광 유닛(30)으로 이동하고 발광층(32)에서 캐소드(200)로부터 이동한 전자와 결합하여 여기자를 형성하고 에너지를 방출하면서 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있다.
이 때 제1 전하 생성층(50a)과 제2 전하 생성층(50b)은 각각 전자 및 정공이 이동하기 쉽도록 도 2에 도시된 에너지 준위를 가지는 접합 구조로 형성될 수 있다.
이에 대하여 도 2를 도 1과 함께 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 전하 생성층의 에너지 준위를 보여주는 개략도이다.
제1 전하 생성층(50a) 및 제2 전하 생성층(50b)은 각각 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위와 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위를 가지며, 각 층의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위 사이는 에너지 띠 간격(band gap)이다.
진공레벨(vacuum level)을 기준으로 할 때, 이온화 에너지(ionization energy, IE)는 진공레벨에서 HOMO 에너지 준위까지의 에너지의 절대값으로 정의할 수 있고, 전자 친화도(electron affinity, EA)는 진공레벨에서 LUMO 에너지 준위까지의 에너지의 절대값으로 정의할 수 있다.
이 때, 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지(IE50a)는 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도(EA50b)와 같거나 그보다 작을 수 있다. 이와 같이 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지(IE50a)가 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도(EA50b)와 같거나 그보다 작음으로써 외부에서 작은 전기장을 걸어주는 경우에도 제1 전하 생성층(50a)과 제2 전하 생성층(50b)의 계면에서 전자-정공 쌍을 생성할 수 있고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 에너지 장벽 없이 각각 제1 전하 생성층(50a) 및 제2 전하 생성층(50b)으로 이동할 수 있게 되어 외부에서 걸어준 전압의 강하를 줄일 수 있다. 즉 제1 전하 생성층(50a)과 제2 전하 생성층(50b)의 계면에서 생성된 전자 및 정공이 서로 반대 방향으로 이동하기 쉬운 접합 구조가 되므로 외부에서 인가된 전압의 강하를 줄이고 구동 전압을 낮출 수 있다.
이 때 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지(IE50a)와 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도(EA50b)는 물질에 따라 다를 수 있으나, 각각 약 2.0 내지 5.0 eV 및 약 4.0 내지 7.0 eV 일 수 있다. 또한 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지(IE50a)는 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도(EA50b)와 같거나 그보다 약 5.0 eV 범위 내에서 작을 수 있다. 예컨대 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지(IE50a)가 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도(EA50b)보다 작은 경우 예컨대 약 1.0 내지 4.0 eV 정도 작을 수 있다.
제1 전하 생성층(50a) 및 제2 전하 생성층(50b)은 서로 다른 물질로 만들어 질 수 있으며, 각각 도핑되지 않은(undoped) 물질로 만들어진다. 이에 따라 도핑된 형태로 이루어진 물질을 사용한 경우에 발생하는 전압 강하를 줄일 수 있고 도핑 공정을 생략함으로써 공정을 단순화할 수 있다.
이러한 도핑되지 않은 순수 물질로, 제1 전하 생성층(50a)으로는 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(metal substituted tetra(hexahydropyrimidopyrimidine) 또는 이온화 에너지가 낮은 금속을 포함할 수 있다.
여기서 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)은 예컨대디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(ditungsten tetra(hexahydropyrimidopyrimidine, W2(hpp)4), 디크롬 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(Cr2(hpp)4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이온화 에너지가 낮은 금속은 예컨대 알칼리 금속 또는 알칼리 금속의 합금을 포함하는 화합물일 수 있으며, 여기에는 알칼리 금속의 산화물, 탄화물, 질화물 등 다양한 형태의 화합물을 포함할 수 있다. 알칼리 금속은 예컨대 리튬(Li), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 루비디움(Rb), 프랑슘(Fr) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
제2 전하 생성층(50b)으로는, 예컨대 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene) 유도체, 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ) 유도체, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 여기서 금속 산화물은 예컨대 산화바나듐(V2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화몰리브덴(MoO3) 또는 이들의 조합일 수 있다.
예컨대 제1 전하 생성층(50a)으로 약 3.51 eV 의 이온화 에너지를 가지는 디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(ditungsten tetra(hexahydropyrimidopyrimidine, W2(hpp)4)을 사용할 수 있고, 제2 전하 생성층(50b)으로 예컨대 약 6.0 eV 의 전자 친화도를 가지는 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene) 유도체를 사용할 수 있다.
상술한 유기 발광 장치는 복수의 화소를 포함할 수 있으며, 각 화소는 복수의 서브 화소를 포함할 수 있다. 이에 대하여 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 복수의 화소의 배치를 예시적으로 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 구조를 보여주는 단면도이다.
먼저 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 다른 유기 발광 장치는 적색을 표시하는 적색 서브 화소(R), 녹색을 표시하는 녹색 서브 화소(G), 청색을 표시하는 청색 서브 화소(B) 및 색을 표시하지 않는 백색 서브 화소(W)가 교대로 배치되어 있다.
적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G) 및 청색 서브 화소(B)는 풀 컬러(full color)를 표현하기 위한 기본 화소이다. 백색 서브 화소(W)는 광 투과도를 높여 소자의 휘도를 높일 수 있다.
적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B) 및 백색 서브 화소(W)를 포함한 네 개의 서브 화소는 하나의 화소를 이루며 이러한 화소는 행 및/ 또는 열을 따라 반복될 수 있다. 그러나 화소의 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
다음 도 4를 참고하여 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B) 및 백색 서브 화소(W)를 포함하는 유기 발광 장치의 구조를 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 박막 트랜지스터 어레이(thin film transistor array)가 배열되어 있다. 박막 트랜지스터 어레이는 각 서브 화소마다 배치되어 있는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs) 및 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 포함하며 이들은 전기적으로 연결되어 있다. 도 4에서는 예시적으로 각 서브 화소마다 스위칭 박막 트랜지스터(Qs) 및 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 1개씩만 도시하였지만 이에 한정되지 않고 각 서브 화소마다 다양한 개수로 포함될 수 있다.
박막 트랜지스터 어레이 위에는 하부 절연막(112)이 형성되어 있다. 하부 절연막(112)에는 스위칭 박막 트랜지스터(Qs) 및 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
하부 절연막(112) 위에는 적색 서브 화소(R)에 적색 필터(230R), 녹색 서브 화소(G)에 녹색 필터(230G), 청색 서브 화소(B)에 청색 필터(230B)가 각각 형성되어 있다. 색 필터(230R, 230G, 230B)는 색 필터 온 어레이(color filter on array, CoA) 방식으로 배치될 수 있다.
백색 서브 화소(W)에는 색 필터 대신 다른 서브 화소의 색 필터와 단차를 맞추기 위한 투명 절연막(235)이 형성되어 있다. 그러나 투명 절연막(235)은 생략할 수 있다.
적색 필터(230R), 녹색 필터(230G), 청색 필터(230B) 및 투명 절연막(235) 사이에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)은 각 화소 사이에서 빛이 새는 것을 방지할 수 있다.
적색 필터(230R), 녹색 필터(230G), 청색 필터(230B), 투명 절연막(235) 및 차광 부재(220) 위에는 상부 절연막(114)이 형성되어 있다. 상부 절연막(114)에는 복수의 접촉 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
상부 절연막(114) 위에는 화소 전극(100R, 100G, 100B, 100W)이 형성되어 있다. 화소 전극(100R, 100G, 100B, 100W)은 접촉 구멍(도시하지 않음)을 통하여 구동 박막 트랜지스터(Qd)와 전기적으로 연결되어 있으며, 예컨대 애노드(anode) 역할을 할 수 있다.
각 화소 전극(100R, 100G, 100B, 100W) 위에는 각 서브 화소를 정의하기 위한 복수의 절연 부재(361)가 형성되어 있으며, 화소 전극(100R, 100G, 100B, 100W) 및 절연 부재(361) 위에는 유기 발광 부재(300)가 형성되어 있다.
유기 발광 부재(300)는 도 1과 같이, 발광층(22)과 보조층(21,23)을 포함하는 제1 발광 유닛(20); 발광층(32)과 보조층(31, 33)을 포함하는 제2 발광 유닛(30); 제1 발광 유닛(20)과 제2 발광 유닛(30) 사이에 위치하는 전하 생성층(50)을 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않고 셋 이상의 발광 유닛을 포함할 수 있으며, 이 경우 각 발광 유닛 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다.
전하 생성층(50)은 제1 전하 생성층(50a) 및 제2 전하 생성층(50a)을 포함한다. 제1 전하 생성층(50a) 및 제2 전하 생성층(50b)은 각각 전자 수송 특성 및 정공 수송 특성을 가지며 각각 도핑되지 않은 물질로 만들어질 수 있다. 제1 전하 생성층(50a)의 이온화 에너지는 제2 전하 생성층(50b)의 전자 친화도와 같거나 그보다 작음으로써 전자 및 정공이 반대 방향으로 이동하기 쉬운 접합 구조를 가질 수 있고 이에 따라 전압 강하를 줄이고 구동 전압을 낮출 수 있다.
유기 발광 부재(300)는 백색 발광할 수 있다.
유기 발광 부재(300) 위에는 공통 전극(200)이 형성되어 있다. 공통 전극(200)은 기판 전면(全面)에 형성되어 있으며, 예컨대 캐소드(cathode)일 수 있다. 공통 전극(200)은 화소 전극(100R, 100G, 100B, 100W)과 쌍을 이루어 유기 발광 부재(300)에 전류를 흘려보낸다.
그러면 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따라 제작된 유기 발광 장치의 전류 특성 및 광 특성에 대하여 도 5 및 도 6을 참고하여 설명한다.
도 5는 실시예에 따른 유기 발광 장치의 휘도 대비 전류 효율을 보여주는 그래프이고, 도 6은 실시예에 따른 유기 발광 장치의 파장에 따른 광세기/전류밀도를 보여주는 그래프이다.
여기서 실시예에 따른 유기 발광 장치는 상술한 구조의 유기 발광 장치에서 제1 전하 생성층으로 디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(W2(hpp)4)를 150Å의 두께로 형성하였고, 제2 전하 생성층으로 헥사아자트리페닐렌을 450Å의 두께로 형성하였다.
비교예에 따른 유기 발광 장치는 제1 전하 생성층으로 디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(W2(hpp)4) 대신 NDN1(novaled 사 제조)를 도핑한 Alq3 를 사용하였고, 제2 전하 생성층으로 헥사아자트리페닐렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예에 따른 유기 발광 장치와 동일하게 제작하였다.
도 5를 참고하면, 실시예에 따른 유기 발광 장치(A)는 비교예에 따른 유기 발광 장치(B)와 유사하게 넓은 휘도 범위에서 우수한 전류 효율을 나타냄을 알 수 있다. 또한 실시예에 따른 유기 발광 장치(A)의 경우에도 롤오프(roll-off) 특성이 거의 나타나지 않는 것으로부터 넓은 전류 범위에서 우수한 전하 생성 특성을 확인할 수 있다.
도 6을 참고하면, 실시예에 따른 유기 발광 장치(A)는 비교예에 따른 유기 발광 장치(B)와 유사한 수준의 백색 발광 특성을 나타냄을 알 수 있다.
이하에서는 실시예와 비교예에 따른 유기 발광 장치의 전류 특성을 비교하였다.
[표 1]
구동전압(V) 전류효율(cd/A) 광 효율
(lm/W)		 색 좌표
CIE-x CIE-y
실시예(A) 6.49 41.2 19.95 0.32 0.33
비교예(B) 7.03 41.2 18.43 0.32 0.33
표 1에서 보는 바와 같이, 실시예에 따른 유기 발광 장치는 비교예에 따른 유기 발광 장치와 비교하여 전류 효율 및 색 좌표는 거의 유사하면서 구동 전압은 약 0.5V 정도 낮출 수 있고 광 효율은 개선될 수 있음을 알 수 있다.
전류 특성 및 휘도에 대하여 도 7 및 도 8을 참고하여 설명한다.
도 7은 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 파장에 따른 전류 밀도를 보여주는 그래프이고, 도 8은 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 파장 에 따른 휘도를 보여주는 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 동일한 전압에서 실시예에 따른 유기 발광 장치(A)가 비교예에 따른 유기 발광 장치(B)보다 전류 밀도 및 휘도가 높음을 알 수 있다.
상기와 같이 본 구현예에 따른 유기 발광 장치는 전하 생성층에서 전자 및 정공이 이동하기 쉬운 접합 구조를 가짐으로써 전압 강하를 줄이고 구동 전압을 낮출 수 있으며 동일한 전압에서 전류 밀도 및 휘도가 개선될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 전하 생성층의 에너지 준위를 보여주는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 복수의 화소의 배치를 예시적으로 보여주는 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 구조를 보여주는 단면도이고,
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 휘도 대비 전류 효율을 보여주는 그래프이고,
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 파장에 따른 광세기/전류밀도를 보여주는 그래프이고,
도 7은 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 파장에 따른 전류 밀도를 보여주는 그래프이고,
도 8은 실시예 및 비교예에 따른 유기 발광 장치의 파장에 따른 휘도를 보여주는 그래프이다.

Claims (19)

  1. 애노드,
    상기 애노드와 마주하는 캐소드, 그리고
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 발광 부재
    를 포함하고,
    상기 발광 부재는
    동일하거나 서로 다른 색을 표시하는 적어도 두 개의 발광 유닛, 그리고
    상기 발광 유닛들 사이에 위치하며 도핑되지 않은(undoped) 물질을 포함하는 제1 전하 생성층 및 제2 전하 생성층을 포함하는 전하 생성층
    을 포함하며,
    상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도와 같거나 그보다 작은 유기 발광 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전하 생성층은 전자 수송 특성을 가지고,
    상기 제2 전하 생성층은 정공 수송 특성을 가지는
    유기 발광 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전하 생성층은 상기 제2 전하 생성층보다 상기 애노드에 가깝게 위치하는 유기 발광 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 발광 유닛은
    상기 애노드와 상기 제1 전하 생성층 사이에 위치하는 제1 발광 유닛, 그리고
    상기 캐소드와 상기 제2 전하 생성층 사이에 위치하는 제2 발광 유닛
    을 포함하는 유기 발광 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 제1 전하 생성층 및 상기 제2 전하 생성층은 서로 다른 물질을 포함하는 유기 발광 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도와 같거나 5eV 범위에서 작은 유기 발광 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도보다 1 내지 4eV 작은 유기 발광 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 제1 전하 생성층의 이온화 에너지는 2.0 내지 5.0 eV 이고,
    상기 제2 전하 생성층의 전자 친화도는 4.0 내지 7.0 eV 인
    유기 발광 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 제1 전하 생성층은 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(metal substituted tetra(hexahydropyrimidopyrimidine)), 알칼리 금속 또는 알칼리 금속의 합금을 포함하는 화합물을 포함하는 유기 발광 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 금속으로 치환된 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)은 디텅스텐 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(ditungsten tetra(hexahydropyrimidopyrimidine), W2(hpp)4), 디크롬 테트라(헥사하이드로피리미도피리미딘)(Cr2(hpp)4) 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 발광 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 루비디움(Rb), 프랑슘(Fr) 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 발광 장치.
  12. 제5항에서,
    상기 제2 전하 생성층은 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene) 유도체, 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ) 유도체, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 발광 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 금속 산화물은 산화바나듐(V2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화몰리브덴(MoO3) 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 발광 장치.
  14. 제2항에서,
    상기 각 발광 유닛은
    색을 표시하는 발광층, 그리고
    상기 발광층의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 위치하는 보조층
    을 포함하는 유기 발광 장치.
  15. 제2항에서,
    상기 발광 부재는 적색 발광 유닛, 녹색 발광 유닛, 청색 발광 유닛, 오렌지색 발광 유닛, 백색 발광 유닛 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 발광 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 오렌지색 발광 유닛은 적색 발광층 및 녹색 발광층이 적층된 구조를 포 함하는 유기 발광 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 오렌지색 발광 유닛은 적색 발광 물질과 녹색 발광 물질이 함께 도핑된 구조를 포함하는 유기 발광 장치.
  18. 제2항에서,
    상기 적어도 두 개의 발광 유닛에서 방출되는 광을 조합하여 백색 발광하는 유기 발광 장치.
  19. 제2항에서,
    서로 다른 색을 표시하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소와 백색 서브 화소를 포함하고,
    상기 발광 부재는 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소, 상기 제3 서브화소 및 상기 백색 서브 화소에 공통적으로 형성되어 있으며,
    상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소는 상기 발광 부재의 하부 또는 상부에 위치하는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 각각 포함하는 유기 발광 장치.
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