KR20110126216A - 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 구조를 가지는 단일 백색 발광층을 2개 이상 적층하여 형성되는 백색유기발광다이오드에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 기판 상에 적층되는 제 1백색 발광층과 그 상부에 적층되며 상기 제 1백색 발광층과 구조가 상이한 하나 이상의 제 2백색 발광층으로 발광구조가 형성됨으로써 높은 발광효율 및 휘도특성을 가짐과 동시에 사용수명이 길고 구동전압에 따른 색좌표가 독립적인 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 기판과 상기 기판 상에 음극 및 양극을 포함하는 기능층 및 전자, 정공을 주입받아 빛을 발산하는 발광층을 포함하여 이루어지는 백색유기발광다이오드에 있어서, 상기 발광층은 서로 다른 구조의 백색 발광층이 2개 이상 적층되어 이루어진다.
여기서 상기 백색유기발광다이오드는 기판과, 상기 기판 상에 형성되는 양극층과, 상기 양극층 상에 형성되어 양극층으로부터 들어오는 정공을 주입시키는 정공주입층과, 주입된 정공을 발광층으로 수송시키는 정공수송층과, 상기 정공수송층 상에 형성되는 2개 이상의 발광층과, 상기 최상부 발광층 상에 형성되며 주입된 전자를 상기 발광층으로 수송시키는 전자수송층과, 상기 전자수송층으로 전자를 주입시키는 전자주입층 및 음극이 순차적으로 형성된다.
또한 상기 2개 이상의 발광층은 어느 하나의 발광층이 정공수송층 상에 형성되는 청색계열의 빛을 발하는 DPVBi 호스트에 황색의 빛을 발하는 rubrene 도펀트를 주입하여 이루어지며, 다른 하나의 발광층은 청색계열의 빛을 발하는 MADN 호스트에 황색의 빛을 발하는 DCjTB 도펀트를 주입하여 이루어지며, 상기 최상부 발광층과 전자수송층 간에는 전자와 정공의 재결합 영역을 발광층으로 제한하는 정공방지층이 포함됨이 바람직하다.

Description

다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드{White Organic Light-Emitting Diodes Having White Emission Layer of multilayer}

본 발명은 서로 다른 구조를 가지는 단일 백색 발광층을 2개 이상 적층하여 형성되는 백색유기발광다이오드에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 기판 상에 적층되는 제 1백색 발광층과 그 상부에 적층되며 상기 제 1백색 발광층과 구조가 상이한 하나 이상의 제 2백색 발광층으로 발광구조가 형성됨으로써 높은 발광효율 및 휘도특성을 가짐과 동시에 사용수명이 길고 구동전압에 따른 색좌표가 독립적인 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드에 관한 것이다.

일반적으로 백색유기발광다이오드(White Organic Light-emitting Diodes : WOLED)는 그 자체로서 조명이나 LCD backlight, full color OLED에 적용되어 디스플레이 산업에서 각광을 받고 있다.

WOLED를 제작하는 방법에는 크게 2가지가 있는데 첫 번째는 RGB나 보색관계의 발광층을 적층하여 백색광을 내는 방법이 있다.

이 방법의 장점은 효율과 휘도가 뛰어나다. 하지만 구동전압에 따라서 발광영역이 달라지기 때문에 색좌표의 변환이 있으며, 각 층의 가장 낮은 수명에 의하여 WOLED의 수명이 결정되기 때문에 낮은 수명의 단점을 가진다.

두 번째 방법으로는 발광층 1개가 백색광을 내는 방법이 있다. 본 방법은 발광층이 1개이기 때문에 구동전압에 독립적으로 색좌표가 안정하며 높은 수명의 특성을 가지고 있다. 하지만 다층박막보다 효율과 휘도의 특성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 기판 상에 적층되는 제 1백색 발광층과 그 상부에 적층되며 상기 제 1백색 발광층과 구조가 상이한 하나 이상의 제 2백색 발광층으로 발광구조가 형성됨으로써 높은 발광효율 및 휘도특성을 가짐과 동시에 사용수명이 길고 구동전압에 따른 색좌표가 독립적인 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 기판과 상기 기판 상에 음극 및 양극을 포함하는 기능층 및 전자, 정공을 주입받아 빛을 발산하는 발광층을 포함하여 이루어지는 백색유기발광다이오드에 있어서, 상기 발광층은 서로 다른 구조의 백색 발광층이 2개 이상 적층되어 이루어진다.

여기서 상기 백색유기발광다이오드는 기판과, 상기 기판 상에 형성되는 양극층과, 상기 양극층 상에 형성되어 양극층으로부터 들어오는 정공을 주입시키는 정공주입층과, 주입된 정공을 발광층으로 수송시키는 정공수송층과, 상기 정공수송층 상에 형성되는 2개 이상의 발광층과, 상기 최상부 발광층 상에 형성되며 주입된 전자를 상기 발광층으로 수송시키는 전자수송층과, 상기 전자수송층으로 전자를 주입시키는 전자주입층 및 음극이 순차적으로 형성된다.

또한 상기 2개 이상의 발광층은 어느 하나의 발광층이 정공수송층 상에 형성되는 청색계열의 빛을 발하는 DPVBi 호스트에 황색의 빛을 발하는 rubrene 도펀트를 주입하여 이루어지며, 다른 하나의 발광층은 청색계열의 빛을 발하는 MADN 호스트에 황색의 빛을 발하는 DCjTB 도펀트를 주입하여 이루어지며, 상기 최상부 발광층과 전자수송층 간에는 전자와 정공의 재결합 영역을 발광층으로 제한하는 정공방지층이 포함됨이 바람직하다.

아울러 상기 정공주입층은 4,4‘,4“-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine(2-TNATA)를 증착하여 형성되며, 상기 정공방지층은 BCP 또는 BAlq인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 단일 백색층의 적층으로 R/G/B 발광층으로 구성되는 다층 적층 박막 WOLED와 같은 높은 발광 효율과 휘도 특성을 가짐과 동시에 각 층마다 백색광을 내기 때문에 구동전압에 따른 발광영역의 변화가 발생하여도 백색광의 특성은 변화가 없으므로 구동전압에 독립적인 색좌표를 가지며, 각각의 백색층에서 발광이 일어나므로 고수명을 가지는 효과가 있다.

즉 본 발명은 기존의 WOLED를 제작하는 두 가지의 방법의 단점을 보완하고 장점을 결합하는 기술적 효과를 가지는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 백색유기발광다이오드의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백색유기발광다이오드의 단면도이다.
도 3은 정공방지층이 포함된 백색유기발광다이오드의 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 백색유기발광다이오드에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 백색유기발광다이오드의 개략적 구성을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백색유기발광다이오드의 단면도이고, 도 3은 정공방지층이 포함된 백색유기발광다이오드의 단면도이다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 백색유기발광다이오드(100)는 기판(10)과 상기 기판(10) 상에 음극 및 양극을 포함하는 기능층(20, 40) 및 전자, 정공을 주입받아 빛을 발산하는 2개 이상의 적층구조 발광층(30)으로 이루어진다.

즉 본 발명에 따른 백색유기발광다이오드(100)는 기판(10), 기능층(20), 발광층(30), 기능층(40)으로 이루어지는데, 상기 기판(10) 상부에 적층되는 하부측 기능층(20)은 일실시예에 따라 양극층(21), 상기 양극층(21) 상에 형성되어 양극층(21)으로부터 들어오는 정공을 주입시키는 정공주입층(22), 주입된 정공을 발광층(30)으로 수송시키는 정공수송층(23)이 하나 이상 포함될 수 있다.

아울러 상기 발광층(30) 상부에 적층되는 상부측 기능층(40)에는 일실시예에 따라 발광층(30) 상부에 형성되며 주입된 전자를 상기 발광층(30)으로 수송시키는 전자수송층(41), 상기 전자수송층(41)으로 전자를 주입시키는 전자주입층(42) 및 음극층(44)이 하나 이상 포함될 수 있다.

여기서 상기 양극층(21)은 정공주입층(22)에 정공을 주입하는 전극이다.

따라서, 양극층(21)을 형성하기 위한 재료로 특성이 양극층(21)에 부여되는 것으로 한정되지 않는다. 양극층(21)을 형성하기 위한 재료의 예에는 ITO, IZO, 주석 옥사이드, 아연 옥사이드, 아연 알루미늄 옥사이드, 및 티타늄 니트라이드 등의 금속 옥사이드 또는 금속 니트라이드; 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 리드, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 니오븀 등의 금속; 이러한 금속의 합금 또는 구리 요오드화물의 합금; 폴리아닐린, 폴리티오핀, 폴리피롤, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리(3-메틸티오핀), 및 폴리페닐렌 설파가드 등의 전도성 중합체가 있다.

양극층(21)은 전술한 재료들 중 한가지 타입으로만 형성되거나 또는 복수개의 재료의 혼합물로도 형성될 수 있다. 또한, 동일한 조성 또는 상이한 조성의 복수개의 층으로 구성되는 다층 구조가 형성될 수 있다.

양극층(21)을 형성하기 위한 재료는 홀을 용이하게 주입하기 위해 더 큰 일함수를 갖는 것이 바람직하다. 크롬은 4.5eV 의 일함수를 가지며, 니켈은 5.15 eV 의 일함수를 가지고, 금은 5.1 eV 의 일함수를 가지고, 팔라듐은 5.55 eV 의 일함수를 가지며, ITO 는 4.8 eV 의 일함수를 가지며, 구리는 4.65 eV 의 일함수를 갖는다.

양극층(21)의 정공주입층(22)과 접촉하는 표면의 일함수는 4 eV 이상인 것이 바람직하다. 양극층(21)이 발광층(30)으로부터 광 인출 단부 상에 배치될 때, 인출되는 광에 대한 투과율은 10 % 보다 작지 않은 것이 바람직하다. 발광층으로부터 발광된 광이 가시광 영역에 있을 때, ITO 는 기시광 영역에서 높은 투과율을 갖기 때문에 양극층(21)을 형성하는데 바람직하다.

본 발명에 따른 정공주입층(22)은 15nm 내지 60nm 두께의 2-TNATA[4,4',4''-tris(2-naphthylphenyl- phenylamino)-triphenylamine]를 적용함이 바람직하며, 정공수송층(23)으로는 20nm 내지 60nm 두께의 NPB[N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], 4,4'-bis[N-(1-napthyl) -N-phenyl-amino]-biphenyl(NPD) 또는 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methyl phenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin(TPD) 등이 선택 적용될 수 있는데, 본 실시예에서는 NPB로 구성하였다.

아울러 상기 발광층(30)은 서로 다른 구조의 백색 발광층이 2개 이상 적층되어 이루어지는데, 이러한 다수개의 발광층(30)은 본 발명의 일실시예에 따라 도 2에서와 같이 2개의 백색광을 발산하는 단일 발광층의 이중 적층구조로 형성될 수 있다.

상기 2개의 적층 발광층(30)들은 하부측에서 상부측으로 순차적 적층구조로 형성되되 상기 기능층(20)의 정공수송층(23) 상에 DPVBi(31)/ DPVBi:rubrene(32) 구조로 형성되는 발광층과, 그 상부에 MADN(33)/MADN:DCjTB(34) 구조로 형성되는 발광층으로 구성된다.

여기서 상기 DPVBi(31)는 20nm 내지 40nm의 두께로 형성하고, DPVBi:rubrene(32)은 DPVBi(31) 상부에 5nm 내지 20nm의 두께로 도핑된다.

아울러 상기 MADN(33)는 20nm 내지 40nm의 두께로, MADN:DCjTB(34)는 20nm 내지 40nm의 두께로 각각 형성됨이 바람직하며 상기 rubrene 및 DCjTB의 도핑농도는 0.5wt% 내지 15wt%로 형성될 수 있다.

또한 상기 전자 수송층(41)은 아릴 치환된 옥사디아졸, 아릴-치환된 트리아졸, 아릴-치환된 펜안트롤린, 벤족사졸, 또는 벤즈시아졸 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사 디아졸(OXD-7); 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ); 2,9-디메틸-4,7-디페닐-펜안트롤린(바소큐프로인 또는 BCP); 비스(2-(2-하이 드록시페닐)-벤족사졸레이트)징크; 또는 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤즈 시아졸레이트) 아연; 전자 수송 물질은 (4-비페닐)(4-t-부틸페닐)옥시디아졸 (PDB)과 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)(Alq3)를 사용 할 수 있으며, 바람직 하게는 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)(Alq3)가 좋다.

상기 발광층(30)과 전자수송층(41) 간에는 전자와 정공의 재결합 영역을 발광층으로 제한하는 정공방지층(43)이 형성될 수 있는데 이러한 정공방지층(43)으로는 BCP 또는 BAlq를 2~20nm정도를 각각 사용 할 수 있다.

본 발명의 전자주입층(42)과 음극층(44)은 LiF를 전자주입층(42)으로 사용하고 Al, Ca, Mg:Ag 등 일함수가 낮은 금속을 음극층(44)으로 사용 할 수 있으며, 바람직 하게는 Al이 좋다.

이에 따라 본 발명에 따른 발광층의 복수 적층구조는 2개 이상의 서로 다른 구조의 발광층으로 구성되어 어느 하나의 발광층 수명이 다할 경우에도 제품 수명이 연장될 수 있고, 휘도 특성 및 독립적 색좌표 특성을 가지게 된다.

본 발명에 의한 백색유기발광다이오드는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

10 : 기판 20, 40 : 기능층
21 : 양극층 22 : 정공주입층
23 : 정공수송층 30 : 발광층
31 : DPVBi 32 : DPVBi:rubrene
33 : MADN 34 : MADN:DCjTB
41 : 전자수송층 42 : 전자주입층
43 : 정공방지층 44 : 음극층
100 : 백색유기발광다이오드

Claims (6)

1. 기판과 상기 기판 상에 음극 및 양극을 포함하는 기능층 및 전자, 정공을 주입받아 빛을 발산하는 발광층을 포함하여 이루어지는 백색유기발광다이오드에 있어서,
   상기 발광층은 서로 다른 구조의 백색 발광층이 2개 이상 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 백색유기발광다이오드는 기판과,
   상기 기판 상에 형성되는 양극층과,
   상기 양극층 상에 형성되어 양극층으로부터 들어오는 정공을 주입시키는 정공주입층과,
   주입된 정공을 발광층으로 수송시키는 정공수송층과,
   상기 정공수송층 상에 형성되는 2개 이상의 발광층과,
   상기 최상부 발광층 상에 형성되며 주입된 전자를 상기 발광층으로 수송시키는 전자수송층과,
   상기 전자수송층으로 전자를 주입시키는 전자주입층 및 음극이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 2개 이상의 발광층은
   어느 하나의 발광층이 정공수송층 상에 형성되는 청색계열의 빛을 발하는 DPVBi 호스트에 황색의 빛을 발하는 rubrene 도펀트를 주입하여 이루어지며, 다른 하나의 발광층은 청색계열의 빛을 발하는 MADN 호스트에 황색의 빛을 발하는 DCjTB 도펀트를 주입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 최상부 발광층과 전자수송층 간에는 전자와 정공의 재결합 영역을 발광층으로 제한하는 정공방지층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 정공주입층은 4,4‘,4“-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine(2-TNATA)를 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 정공방지층은 BCP 또는 BAlq인 것을 특징으로 하는 다층 백색 발광층을 가지는 백색유기발광다이오드.
   

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