KR20160037778A

KR20160037778A - 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR20160037778A
Application number: KR1020150134742A
Authority: KR
Inventors: 이세희
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2016-04-06
Also published as: KR20220054757A; KR102389148B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층된 복수 개의 유기 발광층 및 복수 개의 유기 발광층 사이에 위치하는 전하 생성층을 포함하며, 전하 생성층은 도펀트를 포함하고, 전하 생성층은 도펀트가 도핑된 영역과 적어도 일부에 도펀트가 도핑되지 않은 영역을 포함하는 유기 발광 소자인 것을 특징으로 한다. 또한 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층은 각각 제 1 도펀트와 제 2 도펀트를 포함하고, 제 1 전하 생성층에서 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 도펀트 도핑 영역과 제 2 전하 생성층에서 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 도펀트 도핑 영역은 서로 이격되어 위치한다.

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING ELEMENT}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기 발광 소자에 있어 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 현상이 개선되고, 광학 신뢰성 향상이 가능한 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 표시 장치(OLED)는 자체 발광형 표시 장치로서, 전자(electron) 주입을 위한 전극(cathode)과 정공(hole) 주입을 위한 전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치이다.

유기 발광 표시 장치는 빛이 방출되는 방향에 따라서 상부 발광(Top Emission) 방식, 하부 발광(Bottom Emission) 방식 및 양면 발광(Dual Emission) 방식 등이 있고, 구동 방식에 따라서는 수동 매트릭스형(Passive Matrix)과 능동 매트릭스형(Active Matrix) 등으로 나누어질 수 있다.

유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD)와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동이 가능하여 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 색상 구현, 응답 속도, 시야각, 명암비(contrast ratio: CR)도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.

고 해상도로 디스플레이가 발전하면서 단위 면적당 픽셀 개수가 증가하고, 높은 휘도가 요구되고 있지만 유기 발광 표시 장치의 발광 구조 상 단위 면적 당 전류에 한계가 있고, 인가 전류의 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, 수명 향상 및 소비 전력 절감이라는 기술적 한계를 극복해야 하며, 색감 영역을 유지하면서도 발광 효율, 유기 발광층의 수명 및 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자 개발을 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.

유기 발광 표시 장치의 품질 및 생산성 향상을 위해서 유기 발광 소자의 효율, 수명 향상 및 소비 전력 저감 등을 위한 다양한 유기 발광 소자 구조가 제안되고 있다.

이에 따라, 하나의 스택(stack) 즉, 하나의 발광 유닛(electroluminescence unit: EL unit)을 적용하는 유기 발광 소자 구조뿐만 아니라, 향상된 효율 및 수명 특성을 구현하기 위해 복수 개의 스택(stack), 즉 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용하는 탠덤(Tandem) 구조의 유기 발광 소자가 제안되고 있다.

그러나, 단지 복수 개의 발광 유닛을 단순히 적층하여 형성하는 것만으로는 발광 효과가 상승하는 것이 아니기 때문에, 복수 개의 발광 유닛으로부터 빛을 발광하는데 있어서 복수 개의 발광 소자를 직렬로 연결한 것과 같은 효과를 얻을 수 있어야 한다.

위와 같이 복수 개의 발광 소자를 연결하여 향상된 발광 효과를 얻기 위해서 적층된 복수 개의 발광 유닛의 사이에 전하 생성층(charge generation layer: CGL)을 적용하고 있다.

그러나, 이와 같은 탠덤 구조, 즉 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자 구조에 있어서 모든 서브 화소에 공통으로 대응되도록 전하 생성층(CGL)을 적용하는 경우에, 상기 전하 생성층을 통해서 인접하고 있는 서브 화소로 수평 누설 전류(lateral leakage current)가 흐르면서 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 불량 현상이 발생하여 유기 발광 표시 장치의 광학 신뢰성이 저하되고 있다.

보다 구체적으로 적색 서브 화소에 전계 인가 시에, 원하지 않는 인접한 녹색 서브 화소가 일부분 발광하거나, 또는 청색 서브 화소에 전계 인가 시에, 원하지 않는 인접한 녹색 서브 화소가 일부분 발광하는 인접 서브 화소 발광 불량이 발생하고 있다.

특히 낮은 그레이(gray) 표현을 위해서 저휘도 발광을 위해 낮은 전류가 흐르는 경우, 발광하고자 하는 서브 화소 이외의 서브 화소에 전류를 인가하지 않았음에도 불구하고 전하 생성층을 통해서 인접한 서브 화소로 누설 전류가 흐르면서 인접한 서브 화소에서 빛이 발광하는 불량이 발생하고 있다.

또한 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용하고 전하 생성층을 적용한 유기 발광 소자에 있어서, 고온 보관 후 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 문제가 발생하고 있다.

이에 본 발명의 발명자는 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자 구조에 있어서, 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 불량의 발생을 최소화 할 수 있는 새로운 유기 발광 소자 구조를 발명하였다.

또한 본 발명의 발명자는 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자 구조에 있어서, 고온 보관 후 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상의 발생을 최소화할 수 있는 새로운 유기 발광 소자 구조를 발명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는, 유기 발광 소자에 있어서 인접한 서브 화소가 발광하는 불량을 개선함으로써 광학 신뢰성 향상이 가능하고, 고온 보관 후 구동 전압 상승 현상이 최소화된 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서 전하 생성층을 통한 누설 전류로 인해 인접한 서브 화소가 발광하는 불량의 방지를 통해 광학 신뢰성 향상이 가능하고, 고온 보관 후 구동 전압이 상승하는 현상의 발생을 최소화할 수 있는 유기 발광 소자가 제공된다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층된 복수 개의 유기 발광층 및 복수 개의 유기 발광층 사이에 위치하는 전하 생성층을 포함하며, 전하 생성층은 도펀트를 포함하고, 전하 생성층은 도펀트가 도핑된 영역과 적어도 일부에 도펀트가 도핑되지 않은 영역을 포함하는 유기 발광 소자이다.

도펀트가 도핑된 영역은 전하 생성층의 상단 외곽부 및 하단 외곽부 또는 중앙부에 위치할 수 있다.

도펀트는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 이루어지는 단일 물질, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 혼합된 합금 물질 및 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 포함된 착화합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

전하 생성층 내 도펀트의 도핑 농도는 10% 이하일 수 있다.

복수 개의 유기 발광층은 각각 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에 각각 위치하는 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 포함할 수 있다.

적색 발광층의 두께는 500 내지 850Å, 녹색 발광층의 두께는 300 내지 500Å, 청색 발광층의 두께는 150 내지 300Å일 수 있다.

적색 서브 화소 영역에서 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 2500 내지 3600Å, 녹색 서브 화소 영역에서 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 2000 내지 2700Å, 청색 서브 화소 영역에서 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 1500 내지 2000Å일 수 있다.

또한 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛과 제 1 발광 유닛 상에 위치하는 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층 및 제 1 전하 생성층 및 제 2 전하 생성층 상에 위치하고, 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하며, 제 1 전하 생성층은 호스트 물질 및 도펀트를 포함하는 제 1 유기층, 호스트 물질로 이루어진 제 2 유기층 및 호스트 물질 및 도펀트를 포함하는 제 3 유기층이 적층되어 이루어진다.

제 1 유기층 및 제 3 유기층은 각각 제 1 전하 생성층의 하단 외곽부 및 상단 외곽부에 위치할 수 있다.

제 1 발광 유닛은 전자 수송층을 더 포함하고, 호스트 물질은 전자 수송층 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

유기 발광 소자는 제 2 발광 유닛 상에 위치하는 제 3 유기 발광층을 포함하는 제 3 발광 유닛 및 제 2 발광 유닛과 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층을 더 포함하며, 제 3 전하 생성층은 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 1 유기층, 호스트 물질로 이루어진 제 2 유기층, 및 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 3 유기층이 적층되어 이루어질 수 있다.

또한 또 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛과 제 1 발광 유닛 상에 위치하는 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층 및 제 1 전하 생성층 및 제 2 전하 생성층 상에 위치하고, 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하며, 제 1 전하 생성층은 호스트 물질로 이루어진 제 1 유기층, 호스트 물질 및 도펀트를 포함하는 제 2 유기층, 및 호스트 물질로 이루어진 제 3 유기층이 적층되어 이루어진다.

제 2 유기층은 제 1 전하 생성층의 중앙부에 위치할 수 있다.

유기 발광 소자는 제 2 발광 유닛 상에 위치하는 제 3 유기 발광층을 포함하는 제 3 발광 유닛 및 제 2 발광 유닛과 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층을 더 포함하며, 제 3 전하 생성층은 호스트 물질로 이루어진 제 1 유기층, 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 2 유기층, 및 호스트 물질로 이루어진 제 3 유기층이 적층되어 이루어질 수 있다.

또 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층을 사이에 두고 배치된 복수 개의 발광 유닛을 포함하는 복수 개의 스택 구조의 유기 발광 소자는 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층은 각각 제 1 도펀트와 제 2 도펀트를 포함하고, 제 1 전하 생성층에서 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 도펀트 도핑 영역과 제 2 전하 생성층에서 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 도펀트 도핑 영역은 서로 이격되어 위치한다.

제 1 전하 생성층 또는 제 2 전하 생성층을 통한 인접한 서브 화소 영역으로의 누설 전류의 발생이 최소화되도록, 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층 중 적어도 하나의 전하 생성층이 일부 영역에서만 도펀트 도핑 영역을 가질 수 있다.

제 2 전하 생성층과 인접한 제 1 전하 생성층의 일부 영역은 제 1 도펀트를 포함하지 않고, 제 1 전하 생성층의 호스트 물질로만 이루어질 수 있다.

제 1 전하 생성층과 인접한 제 2 전하 생성층의 일부 영역은 제 2 도펀트를 포함하지 않고, 제 2 전하 생성층의 호스트 물질로만 이루어질 수 있다.

또 다른 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 스택 구조의 유기 발광 소자는 저휘도 발광에 필요한 낮은 전류가 흐를 때, 목적한 화소 이외의 화소에 전류를 인가하지 않았음에도 불구하고 전하 생성층을 통해 인접한 화소로 수평 전류가 흘러 빛이 발생되는 현상을 효과적으로 예방하도록 구현된 구조물을 포함한다.

구조물은 전하 생성층에 포함된 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층이고, n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 중 적어도 하나의 전하 생성층의 특정 영역에 도펀트가 도핑되어 수평 전류의 흐름이 최소화될 수 있다.

n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층의 상부 표면쪽 및 하부 표면쪽에만 또는 상하부 표면 사이의 중앙부에만 도펀트가 도핑될 수 있다.

n형 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역과 p형 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역은 서로 이격되어 배치될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자를 적용하는 경우, 도펀트를 포함하는 제 1 전하 생성층(n-CGL)에 있어서 제 1 전하 생성층 내의 상하 외곽부 또는 중앙부에 상기 도펀트 영역이 위치하도록 함으로써, 전도성이 높은 제 1 전하 생성층을 통해서 인접한 서브 화소로 흐를 수 있는 누설 전류의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 제 1 전하 생성층을 통해 나타날 수 있는 누설 전류의 발생을 최소화함으로써 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 불량을 방지할 수 있다.

또한, 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 불량을 방지함으로써 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 광학 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층 각각에서 도펀트가 도핑된 영역이 서로 인접하지 않도록 이격하여 위치시킴으로써, 유기 발광 소자의 고온 보관 후 고온 보관 시간에 따라 구동 전압이 상승하는 현상의 발생을 최소화할 수 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 권리범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 유기 발광 소자에 있어서 제 1 전하 생성층 내 도펀트의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 발광 파장 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전기 광학 특성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 종래의 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 고온 보관 후 시간별 구동 전압 변화를 평가한 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 기술분야에서 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 언급된 '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.

또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 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, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역(Rp, Gp, Bp)이 정의되어 있는 기판 상에 형성되는 제 1 전극(110, anode)과 정공 주입층(120, hole injection layer: HIL), 제 1 정공 수송층(130, 1st hole transporting layer: 1st HTL), 제 1 적색 발광층(140, 1st Red emission layer: 1st Red EML), 제 1 녹색 발광층(141, 1st Green emission layer: 1st Green EML) 및 제 1 청색 발광층(142, 1st Blue emission layer: 1st Blue EML)으로 이루어지는 제 1 유기 발광층, 제 1 전자 수송층(150, 1st electron transporting layer: 1st ETL), 제 1 전하 생성층(160, 1st charge generation layer: N-CGL), 제 2 전하 생성층(165, 2nd charge generation layer: P-CGL), 제 2 정공 수송층(170, 2nd hole transporting layer: 2nd HTL), 제 2 적색 발광층(180, 2nd Red emission layer: 2nd Red EML), 제 2 녹색 발광층(181, 2nd Green emission layer: 2nd Green EML) 및 제 2 청색 발광층(182, 2nd Blue emission layer: 2nd Blue EML)으로 이루어지는 제 2 유기 발광층, 제 2 전자 수송층(190, 2nd electron transporting layer: 2nd ETL), 제 2 전극(200, cathode) 및 캡핑층(210, capping layer: CPL)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)는 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200)의 사이에 제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛(1100, 1st EL Unit) 및 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛(1200, 2nd EL Unit)이 적층되어 구성된 2 스택(stack) 구조를 갖는 유기 발광 소자이다.

제 1 발광 유닛(1100)은 정공 주입층(120), 제 1 정공 수송층(130), 제 1 적색 발광층(140), 제 1 녹색 발광층(141) 및 제 1 청색 발광층(142)으로 이루어지는 제 1 유기 발광층 및 제 1 전자 수송층(150)을 포함하여 구성된다.

또한, 제 2 발광 유닛(1200)은 제 2 정공 수송층(170), 제 2 적색 발광층(180), 제 2 녹색 발광층(181) 및 제 2 청색 발광층(182)으로 이루어지는 제 2 유기 발광층 및 제 2 전자 수송층(190)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)는 제 1 발광 유닛(1100)과 제 2 발광 유닛(1200)의 사이에 위치하는 n형 전하 생성층인 제 1 전하 생성층(160) 및 p형 전하 생성층인 제 2 전하 생성층(165)을 포함하여 구성된다.

또한, 도시하지 않았지만 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어, 기판 상에 서로 교차하여 각 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과 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 제 1 전극(110, anode)에 연결된다.

제 1 전극(110)은 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역(Rp, Gp, Bp)에 위치하며, 반사 전극으로 이루어질 수 있다.

예를 들어서, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO)와 같이 일함수가 높은 투명 도전성 물질층과 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)과 같은 반사 물질층을 포함할 수 있다.

정공 주입층(120)은 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역(Rp, Gp, Bp) 모두에 대응되도록 제 1 전극(110) 상에 위치한다.

정공 주입층(120)은 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexanitrile) 및 CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenylbenzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제 1 정공 수송층(130)과 제 2 정공 수송층(170)은 각각 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp)에 대응되며, 제 1 정공 수송층(130)은 정공 주입층(120) 상에, 제 2 정공 수송층(170)은 제 2 전하 생성층(165) 상에 위치한다.

제 1 정공 수송층(130)과 제 2 정공 수송층(170)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenylbenzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제 1 및 제 2 적색 발광층(140, 180), 제 1 및 제 2 녹색 발광층(141, 181), 제 1 및 제 2 청색 발광층(142, 182)은 각각 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역(Rp, Gp, Bp)에 위치한다. 또한, 제 1 적색 발광층(140), 제 1 녹색 발광층(141) 및 제 1 청색 발광층(142)은 제 1 정공 수송층(130) 상에 위치하며, 제 2 적색 발광층(180), 제 2 녹색 발광층(181) 및 제 2 청색 발광층(182)은 제 2 정공 수송층(170) 상에 위치한다.

그리고, 각각의 제 1 및 제 2 적색 발광층(140, 180), 제 1 및 제 2 녹색 발광층(141, 181), 제 1 및 제 2 청색 발광층(142, 182)은 각각 적색, 녹색, 청색을 발광하는 발광 물질을 각각 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다.

보다 구체적으로, 제 1 및 제 2 적색 발광층(140, 180)은 CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline) acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline) acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline) iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

그리고, 제 1 및 제 2 녹색 발광층(141, 181)은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 Ir complex와 같은 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 제 1 및 제 2 청색 발광층(142, 182)은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질로 이루어질 수 있다. 또한, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제 1 전자 수송층(150)은 제 1 적색 발광층(140), 제 1 녹색 발광층(141) 및 제 1 청색 발광층(142) 상에 위치하며, 제 2 전자 수송층(190)은 제 2 적색 발광층(180), 제 2 녹색 발광층(381) 및 제 2 청색 발광층(182) 상에 위치한다.

제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190)은 전자의 수송 및 주입의 역할을 할 수 있으며, 제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190)의 두께는 전자 수송 특성을 고려하여 조절될 수 있다. 또한 전자 주입층(electron injection layer: EIL)을 별도로 제 2 전자 수송층(190) 상에 추가로 구성하는 것이 가능하다.

제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylpheny)-1,3,4oxadiazole), TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제 1 전하 생성층(160)은 제 1 전자 수송층(150) 상에 위치하며, 제 2 전하 생성층(165)은 제 1 전하 생성층(160)은 상에 위치한다. 또한, 제 1 전하 생성층(160)과 제 2 전하 생성층(165)은 제 1 발광 유닛(1100)과 제 2 발광 유닛(1200)의 사이에 위치한다. 제 1 전하 생성층(160) 및 제 2 전하 생성층(165)은 제 1 발광 유닛(1100)과 제 2 발광 유닛(1200)의 두 발광 유닛 간의 전하 균형을 조절하는 역할을 한다.

제 1 전하 생성층(160)은 제 1 발광 유닛(1100)으로 전자의 주입을 돕는 n형 전하 생성층(n-CGL)의 역할을 하며, 제 2 전하 생성층(165)은 제 2 발광 유닛(1200)으로 정공의 주입을 돕는 p형 전하 생성층(p-CGL)의 역할을 한다.

보다 구체적으로, 전자 주입의 역할을 하는 n형 전하 생성층(n-CGL)인 제 1 전하 생성층(160)은 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물 또는 전자 주입 역할을 하는 유기물 또는 이들의 화합물로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제 1 전하 생성층(160)의 호스트 물질은 제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190) 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 안트라센(Anthracene) 유도체와 같은 n형(n-type) 유기 물질에 리튬(Li)과 같은 도펀트(161, dopant)가 도핑된 혼합층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어, 제 1 전하 생성층(160) 내 도펀트(161)는 전도성이 우수한 금속 및 일함수가 낮은 물질로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 이루어지는 단일 물질, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 혼합된 합금 물질 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함된 착화합물 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

예를 들어서, 도펀트(161)는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 바륨(Ba)과 같은 금속의 단일 물질 혹은 이들의 합금 물질로 이루어 질 수 있다.

또한, 도펀트(161)는 리튬 퀴놀레이트(Liq)와 같은 금속 물질이 포함된 유기 착화합물 또는 산화 리튬(Li2O), 산화 마그네슘(MgO)과 같은 금속 물질이 포함된 산화물로 이루어질 수 있다.

도 3은 종래의 유기 발광 소자에 있어서 제 1 전하 생성층(360) 내 도펀트(361)의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 비교예에 해당하는 종래의 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(360)에 도핑된 도펀트(361)는 도 3에서 볼 수 있는 것과 같이 제 1 전하 생성층(360) 내 특정 영역에 위치되도록 형성되지 않으며 제 1 전하 생성층(360) 내에서 고르게 분산되어 위치하게 된다.

따라서, 종래의 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층(360)의 높은 전도성으로 인해서 저계조 표현을 위해서 낮은 전류가 인가되는 경우, 수직 방향으로의 전계 대비 수평 방향으로의 전계의 저항이 높지 않아 수평 방향으로 누설 전류가 쉽게 흐를 수 있으며, 이에 따라 원하지 않는 인접한 서브 화소가 빛을 발광하면서 인접 서브 화소 발광 불량이 나타나고 있다.

반면에, 도 1에서 볼 수 있는 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 제 1 전하 생성층(160)은 제 1 전하 생성층(160) 내 도핑된 도펀트(161)를 포함하며, 도 3에서 나타낸 종래의 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(360) 내 도펀트(361)의 분포 형태와 다르게, 제 1 전하 생성층(160) 내 도펀트(161)가 도핑된 영역은 제 1 전하 생성층(160)의 상단 외곽부 및 하단 외곽부에만 위치한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 제 1 전하 생성층(160)은 도펀트가 도핑된 영역과 적어도 일부에 도펀트가 도핑되지 않은 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.

보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 제 1 전하 생성층(160)은 도펀트가 도핑된 영역인 제 1 유기층(160a), 도펀트가 도핑되지 않은 영역인 제 2 유기층(160b) 및 도펀트가 도핑된 영역인 제 3 유기층(160c)을 포함하여 구성된다.

즉 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 경우 제 1 전하 생성층(160) 내에서 도핑된 도펀트(161)가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 제 1 전하 생성층(160) 내 저항을 높여줌으로써 수직 방향으로의 전계가 수평 방향으로의 전계 대비 높은 조건을 형성하여 수평 방향으로의 누설 전류가 감소하면서 인접하고 있는 원하지 않는 서브 화소가 발광하는 불량을 최소화할 수 있다.

또한 n형 전하 생성층인 제 1 전하 생성층(160) 내의 도펀트(161)의 도핑 농도는 제 1 발광 유닛(1100)으로 원활한 전자의 주입 기능을 고려할 때 10% 이하의 수준으로 도핑하는 것이 바람직하다.

제 2 전하 생성층(165)은 제 1 전하 생성층(160) 상에 위치한다. 제 2 전하 생성층(165)은 정공 주입의 역할을 하는 p형 전하 생성층(p-CGL)의 역할을 하며, 제 1 및 제 2 정공 수송층(130, 170)의 물질로 사용되는 유기물로 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어서, HATCN, F4-TCNQ와 같은 p형(p-type) 물질의 단일층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 1에 도시하지 않았으나 전자 주입층(EIL)을 별도로 제 2 전자 수송층(190) 상에 추가로 구성하는 것이 가능하다. 전자 주입층(EIL)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylpheny)-1,3,4oxadiazole), TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 전자 주입층(EIL)은 생략하는 것이 가능하다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따라 그 구조가 한정되는 것은 아니며, 정공 주입층(120), 제 1 및 제 2 정공 수송층(130, 170), 제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190) 및 전자 주입층(EIL) 중에서 적어도 어느 하나가 생략될 수도 있다. 또한, 정공 주입층(120), 제 1 및 제 2 정공 수송층(130, 170), 제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190) 및 전자 주입층(EIL)을 두 개 이상의 층으로 형성하는 것도 가능하다.

제 2 전극(200)은 제 2 전자 수송층(190) 상에 위치한다. 예를 들어, 제 2 전극(200)은 마그네슘과 은의 합금(Mg:Ag)으로 이루어져 반투과 특성을 가질 수 있다. 즉, 유기 발광층으로부터 방출된 빛은 제 2 전극(200)을 통해 외부로 표시되는데, 제 2 전극(200)은 반투과 특성을 갖기 때문에, 일부의 빛은 다시 제 1 전극(110)으로 향하게 된다.

이와 같이, 반사층으로 작용하는 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200)의 사이에서 반복적인 반사가 일어나는 마이크로 캐비티(micro cavity) 효과에 의해서 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이의 캐비티 내에서 빛이 반복적으로 반사되어 광 효율이 증가하게 된다.

이 외에도, 제 1 전극(110)을 투과 전극으로 형성하고, 제 2 전극(200)을 반사 전극으로 형성하여 제 1 전극(110)을 통해 유기 발광층으로부터의 빛이 외부로 표시되는 것도 가능하다.

캡핑층(210)은 제 2 전극(200) 상에 위치한다. 캡핑층(210)은 유기 발광 소자의 광 추출 효과를 증가시키기 위한 것으로, 제 1 및 제 2 정공 수송층(130, 170) 물질, 제 1 및 제 2 전자 수송층(150, 190) 물질, 그리고 제 1 및 제 2 적색 발광층(140, 180), 제 1 및 제 2 녹색 발광층(141, 181), 제 1 및 제 2 청색 발광층(142, 182)의 호스트 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 캡핑층(210)은 생략하는 것이 가능하다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 구조에 대해 보다 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 제 1 전극(110)의 상부에 정공 주입층(120)으로 HATCN을 100Å의 두께로 형성하였고, 그 상부에 제 1 정공 수송층(130)으로 NPD를 375Å의 두께로 형성하였다.

제 1 정공 수송층(130) 상부의 적색 서브 화소 영역(Rp)에 제 1 적색 발광층(140)으로 호스트 물질인 베릴륨 화합물(Be complex) 유도체를 700Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(dopant) 물질로 btp2Ir(acac)를 5% 수준으로 도핑하여 제 1 적색 발광층(140)을 형성하였다.

본 실시예에서는 제 1 적색 발광층(140)의 두께를 700Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 1 적색 발광층(140)의 두께는 500 내지 850Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제 1 정공 수송층(130) 상부의 녹색 서브 화소 영역(Gp)에 제 1 녹색 발광층(141)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 400Å의 두께로 형성한 후, 도펀트 물질로 ppy2Ir(acac)를 5% 수준으로 도핑하여 제 1 녹색 발광층(141)을 형성하였다.

본 실시예에서는 제 1 녹색 발광층(141)의 두께를 400Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 1 녹색 발광층(141)의 두께는 300 내지 500Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제 1 정공 수송층(130) 상부의 청색 서브 화소 영역(Bp)에 제 1 청색 발광층(142)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 200Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(dopant) 물질인 파이렌(Pyrene) 유도체를 5% 수준으로 도핑하여 제 1 청색 발광층(142)을 형성하였다.

본 실시예에서는 제 1 청색 발광층(142)의 두께를 200Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 1 청색 발광층(142)의 두께는 150 내지 300Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

제 1 적색 발광층(140), 제 1 녹색 발광층(141) 및 제 1 청색 발광층(142)의 상부에 제 1 전자 수송층(150)으로 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)를 100Å의 두께로 형성하였다.

제 1 전자 수송층(150)의 상부에 n형 전하 생성층(n-CGL)인 제 1 전하 생성층(160)과 그 상부에 p형 전하 생성층(p-CGL)인 제 2 전하 생성층(165)을 적층하여 형성하였다.

본 실시예에서의 n형 전하 생성층(n-CGL)인 제 1 전하 생성층(160)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 50Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(161)로 리튬(Li)을 1% 도핑하여 제 1 유기층(160a)을 형성하였고, 그 상부에 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 50Å의 두께로 형성하여 제 2 유기층(160b)을 형성하였고, 그 상부에 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 50Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(161)로 리튬(Li)을 1% 도핑하여 제 3 유기층(160c)을 적층하여 형성함으로써 최종적으로 제 1 전하 생성층(160)을 형성하였다.

이에 따라서 제 1 전하 생성층(160) 내 도펀트(161)가 도핑된 영역은 제 1 전하 생성층(160) 내의 상단 외곽부와 하단 외곽부에만 위치하게 된다.

제 1 전하 생성층(160)의 상부에 p형 전하 생성층(p-CGL)인 제 2 전하 생성층(165)으로 HATCN을 100Å의 두께로 형성하였다.

제 2 전하 생성층(165)의 상부에 제 2 정공 수송층(170)으로 NPD를 375Å의 두께로 형성하였다.

제 2 정공 수송층(170) 상부의 적색 서브 화소 영역(Rp)에 제 2 적색 발광층(180)으로 호스트 물질인 베릴륨 화합물(Be complex) 유도체를 700Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(dopant) 물질로 btp2Ir(acac)를 5% 수준으로 도핑하여 제 2 적색 발광층(180)을 형성하였다.

본 발명의 실시예에서는 제 2 적색 발광층(180)의 두께를 700Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 2 적색 발광층(180)의 두께는 500 내지 850Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제 2 정공 수송층(170) 상부의 녹색 서브 화소 영역(Gp)에 제 2 녹색 발광층(181)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 400Å의 두께로 형성한 후, 도펀트 물질로 ppy2Ir(acac)를 5% 수준으로 도핑하여 제 2 녹색 발광층(181)을 형성하였다.

본 실시예에서는 제 2 녹색 발광층(181)의 두께를 400Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 2 녹색 발광층(181)의 두께는 300 내지 500Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제 2 정공 수송층(170) 상부의 청색 서브 화소 영역(Bp)에 제 2 청색 발광층(182)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 200Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(dopant) 물질인 파이렌(Pyrene) 유도체를 5% 수준으로 도핑하여 제 2 청색 발광층(182)을 형성하였다.

본 실시예에서는 제 2 청색 발광층(182)의 두께를 200Å으로 형성하였으나 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때 제 2 청색 발광층(182)의 두께는 150 내지 300Å 범위의 두께로 형성하는 것이 가능하다.

제 2 적색 발광층(180), 제 2 녹색 발광층(181) 및 제 2 청색 발광층(182)의 상부에 제 2 전자 수송층(190)으로 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)와 Liq(lithium quinolate)를 1:1의 비율로 혼합하여 350Å의 두께로 제 2 전자 수송층(190)을 형성하였다.

제 2 전자 수송층(190)의 상부에 반투과 전극인 제 2 전극(200)으로 마그네슘(Mg)과 은(Ag)을 1:1의 비율로 혼합한 마그네슘-은 합금(Mg:Ag)을 160Å의 두께로 형성하였다.

제 2 전극(200)의 상부에 캡핑층(210)으로 NPD를 650Å의 두께로 형성하였다.

본 실시예에서 유기 발광 소자에 있어서의 발광 특성을 고려할 때, 적색 서브 화소 영역(Rp)에서 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이의 유기물층의 두께는 2500 내지 3600Å, 녹색 서브 화소 영역(Gp)에서 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이의 유기물층의 두께는 2000 내지 2700?, 청색 서브 화소 영역(Bp)에서 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200) 사이의 유기물층의 두께는 1500 내지 2000Å으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)의 경우 제 1 전하 생성층 내에 도핑된 도펀트가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성하여 제 1 전하 생성층 내 저항을 높여줌으로써 수직 방향으로의 전계가 수평 방향으로의 전계 대비 높은 조건을 형성하여 수평 방향으로의 누설 전류가 감소하면서 인접하고 있는 서브 화소가 발광하는 불량을 최소화할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)를 설명함에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 이전 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)와 다른 점은 제 1 전하 생성층에 있어서 도펀트가 도핑된 영역이므로 이전 설명한 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 2을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역(Rp, Gp, Bp)이 정의되어 있는 기판 상에 형성되는 제 1 전극(110, anode)과 정공 주입층(120, hole injection layer: HIL), 제 1 정공 수송층(130, 1st hole transporting layer: 1st HTL), 제 1 적색 발광층(140, 1st Red emission layer: 1st Red EML), 제 1 녹색 발광층(141, 1st Green emission layer: 1st Green EML) 및 제 1 청색 발광층(142, 1st Blue emission layer: 1st Blue EML)으로 이루어지는 제 1 유기 발광층, 제 1 전자 수송층(150, 1st electron transporting layer: 1st ETL), 제 1 전하 생성층(260, 1st charge generation layer: N-CGL), 제 2 전하 생성층(165, 2nd charge generation layer: P-CGL), 제 2 정공 수송층(170, 2nd hole transporting layer: 2nd HTL), 제 2 적색 발광층(180, 2nd Red emission layer: 2nd Red EML), 제 2 녹색 발광층(181, 2nd Green emission layer: 2nd Green EML) 및 제 2 청색 발광층(182, 2nd Blue emission layer: 2nd Blue EML)으로 이루어지는 제 2 유기 발광층, 제 2 전자 수송층(190, 2nd electron transporting layer: 2nd ETL), 제 2 전극(200, cathode) 및 캡핑층(210, capping layer: CPL)을 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)는 제 1 전극(110)과 제 2 전극(200)의 사이에 제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛(1100, 1st EL Unit) 및 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛(1200, 2nd EL Unit)이 적층되어 구성된 2 스택(stack) 구조를 갖는 유기 발광 소자이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)는 제 1 발광 유닛(1100)과 제 2 발광 유닛(1200)의 사이에 위치하는 n형 전하 생성층인 제 1 전하 생성층(260) 및 p형 전하 생성층인 제 2 전하 생성층(165)을 포함하여 구성된다.

도 2에서 볼 수 있는 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 n형 전하 생성층인 제 1 전하 생성층(260)은 제 1 전하 생성층(260) 내 도핑된 도펀트(261)를 포함하며, 도 3을 참조하여 앞서 설명한 종래의 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(360) 내 도펀트(361)의 분포 형태와 다르게 제 1 전하 생성층(260) 내 도펀트(261)가 도핑된 영역은 제 1 전하 생성층(260) 내의 중앙부에만 위치한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 제 1 전하 생성층(260)은 도펀트가 도핑된 영역과 적어도 일부에 도펀트가 도핑되지 않은 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.

보다 구체적으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 제 1 전하 생성층(260)은 도펀트가 도핑되지 않은 영역인 제 1 유기층(260a), 도펀트가 도핑된 영역인 제 2 유기층(260b) 및 도펀트가 도핑되지 않은 영역인 제 3 유기층(260c)을 포함하여 구성된다.

즉 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 경우 제 1 전하 생성층(260) 내에서 도핑된 도펀트(261)가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 제 1 전하 생성층(260) 내 저항을 높여줌으로써 수직 방향으로의 전계가 수평 방향으로의 전계 대비 높은 조건을 형성하여 수평 방향으로의 누설 전류가 감소하면서 인접하고 있는 서브 화소가 발광하는 불량을 최소화할 수 있다.

또한, n형 전하 생성층인 제 1 전하 생성층(260) 내의 도펀트(261)의 도핑 농도는 제 1 발광 유닛(1100)으로 원활한 전자의 주입 기능을 고려할 때 10% 이하의 수준으로 도핑하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 구조에 대해 보다 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)를 설명함에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 이전 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)와 다른 점은 제 1 전하 생성층에 있어서의 도핑된 도펀트 영역이므로 이전 설명한 실시예와 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이전 실시예와 다르게 본 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 n형 전하 생성층(n-CGL)인 제 1 전하 생성층(260)으로 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 단독으로 50Å의 두께로 제 1 유기층(260a)을 형성하였고, 그 상부에 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 50Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(261)로 리튬(Li)을 1% 도핑하여 제 2 유기층(260b)을 형성하였고, 다시 그 상부에 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 단독으로 50Å의 두께로 제 3 유기층(260c)을 적층하여 형성함으로써 최종적으로 제 1 전하 생성층(260)을 형성하였다.

이에 따라서 제 1 전하 생성층(260) 내 도펀트(261)가 도핑된 영역은 제 1 전하 생성층(260) 내의 중앙부에만 위치하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 경우 제 1 전하 생성층 내에 도핑된 도펀트가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성하여 제 1 전하 생성층 내 저항을 높여줌으로써 수직 방향으로의 전계가 수평 방향으로의 전계 대비 높은 조건을 형성하여 수평 방향으로의 누설 전류가 감소하면서 인접하고 있는 서브 화소가 발광하는 불량을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예 및 상세한 설명에는 구체적으로 기재하지 않았으나, 본 발명의 실시예 및 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000, 2000)의 제 2 발광 유닛(1200) 상에 제 3 유기 발광층을 포함하는 제 3 발광 유닛을 추가로 구성하는 것이 가능하다.

위와 같이 제 3 발광 유닛을 포함하는 유기 발광 소자의 경우에 제 2 발광 유닛(1200)과 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층이 추가로 구성될 수 있으며, 본 발명의 실시예 및 다른 실시예를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로 제 3 전하 생성층이 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 1 유기층, 호스트 물질로 이루어진 제 2 유기층 및 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 3 유기층을 포함하도록 구성하거나, 또는 제 3 전하 생성층이 호스트 물질로 이루어진 제 1 유기층, 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 2 유기층 및 호스트 물질로 이루어진 제 3 유기층을 포함하도록 구성할 수 있다.

즉, 제 2 발광 유닛(1200)과 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층 내에서 도펀트가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성하여 제 3 전하 생성층 내 저항을 높여줌으로써 제 3 전하 생성층을 통해 발생할 수 있는 누설 전류를 감소시키는 것이 가능하며, 인접하고 있는 서브 화소가 발광하는 불량을 최소화하는 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 발광 파장 평가 결과를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 비교예의 경우, 도 3에서 나타낸 것과 같이 제 1 전하 생성층에 도핑된 도펀트 영역이 제 1 전하 생성층 내에 고르게 분포하고 있는 본 발명의 비교예에 따른 유기 발광 소자에 있어서의 청색 발광 시의 발광 파장 평가 결과를 나타낸 것이다.

또한, 도 4에 나타낸 실시예 1의 경우, 도 1을 참조하여 설명한 것과 같이 제 1 전하 생성층(160) 내의 상하 외곽부에 도펀트(161) 영역이 위치하는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)에 있어서의 청색 발광 시의 발광 파장 평가 결과를 나타낸 것이다.

또한, 도 4에 나타낸 실시예 2의 경우, 도 2를 참조하여 설명한 것과 같이 제 1 전하 생성층(260) 내의 중앙부에 도펀트(261) 영역이 위치하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서의 청색 발광 시의 발광 파장 평가 결과를 나타낸 것이다.

도 4에서 볼 수 있는 것과 같이, 비교예의 유기 발광 소자의 경우, 저계조 영역에서 청색 발광 시에 청색 발광 파장 영역대인 450 내지 500nm 사이의 영역에서 발광 피크(peak)를 보이고 있으며 또한 동시에 녹색 발광 파장 영역대인 500 내지 550nm 사이의 영역 및 적색 발광 파장 영역대인 550 내지 700nm의 사이의 영역에서 발광 피크를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

이는 모든 서브 화소 영역에 공통으로 위치하고 있는 제 1 전하 생성층을 통하여 인접하고 있는 서브 화소로 누설 전류가 흐르면서 원하지 않는 인접한 서브 화소가 발광하는 결과를 나타낸 것을 알 수 있다.

반면에, 도 4에서 볼 수 있는 것과 같이, 실시예 1과 실시예 2에 따른 유기 발광 소자의 경우, 저계조 영역에서 청색 발광 시에 청색 발광 파장 영역대인 450 내지 500nm 사이의 영역에서 발광 피크를 보이고 있으며, 비교예와는 다르게 녹색 발광 파장 영역대인 500 내지 550nm 사이의 영역 및 적색 발광 파장 영역대인 550 내지 700nm의 사이의 영역에서 발광 피크를 나타내지 않는 것을 알 수 있다.

이는 제 1 전하 생성층 내에서 도핑된 도펀트가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 제 1 전하 생성층 내 저항을 높여줌으로써 수직 방향으로의 전계가 수평 방향으로의 전계 대비 높은 조건을 형성하여 수평 방향으로의 누설 전류가 감소하면서 인접하고 있는 서브 화소가 발광하지 않는 결과를 나타낸 것을 알 수 있다.

또한, 누설 전류의 감소로 인해 인접하고 있는 서브 화소로 전이되던 전류가 본래 발광되어야 하는 서브 화소로 전류가 집중되면서 실시예 1과 실시예 2에 있어서의 발광하는 광의 세기(intensity)가 비교예와 대비할 때 증가한 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전기 광학 특성 평가 결과를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 비교예의 경우, 도 3에서 나타낸 것과 같이 제 1 전하 생성층(360)에 도펀트(361) 도핑 영역이 제 1 전하 생성층(360) 내에 고르게 분포하고 있는 본 발명의 비교예에 따른 유기 발광 소자에 있어서의 전기 광학 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.

또한, 도 5에 나타낸 실시예 1의 경우, 도 1을 참조하여 설명한 것과 같이 제 1 전하 생성층(160) 내의 상하 외곽부에 도펀트(161) 영역이 위치하는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)에 있어서의 전기 광학 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.

또한, 도 5에 나타낸 실시예 2의 경우, 도 2를 참조하여 설명한 것과 같이 제 1 전하 생성층(260) 내의 중앙부에 도펀트(261) 영역이 위치하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)에 있어서의 전기 광학 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전류 효율 측면을 비교하여 살펴보면, 비교예의 경우 9.7Cd/A의 결과를 나타내었고, 실시예 1의 경우 9.9Cd/A, 실시예 2의 경우는 10.0Cd/A의 결과를 나타내었다. 이는 비교예와 대비할 때 실시예 1 및 실시예 2에 있어서 누설 전류에 의한 영향이 감소하면서 전류 효율이 향상된 결과를 나타낸 것을 알 수 있다.

또한, 도 5를 참조하여 본 발명의 비교예와 실시예에 따른 유기 발광 소자의 색좌표 측면을 비교하여 살펴보면, 비교예의 경우 CIE_x는 0.152, CIE_y는 0.126의 결과를 나타내었고, 실시예 1의 경우 CIE_x는 0.137, CIE_y는 0.074의 결과를 나타내었고, 실시예 2의 경우는 CIE_x는 0.141, CIE_y는 0.068의 결과를 나타내었다. 이는 비교예와 대비할 때 실시예 1 및 실시예 2에서 누설 전류에 의한 영향이 감소하면서 인접 서브 화소 발광 현상이 발생하지 않으며 따라서 원하는 색감의 색좌표 값의 결과를 나타낸 것을 알 수 있다.

상기 결과를 종합하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(2000)의 경우, 제 1 전하 생성층 내에 도핑된 도펀트가 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성하여 제 1 전하 생성층 내 저항을 높여줌으로써 제 1 전하 생성층의 높은 전도성으로 인한 수평 전류가 발생하지 않게 되어 원하지 않는 인접한 서브 화소가 함께 발광하는 인접 서브 화소 발광 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 종래의 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 6은 종래 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 스택 구조의 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(665) 구조를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 앞서 설명한 것과 같이 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 스택 구조의 유기 발광 소자에 있어서, 제 1 전하 생성층(660)은 제 1 발광 유닛(1100)으로 전자의 주입을 돕는 n형 전하 생성층(n-CGL)의 역할을 할 수 있으며, 도펀트(661)를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한 제 1 전하 생성층(660) 상에 배치되는 제 2 전하 생성층(665)은 제 2 발광 유닛(1200)으로 정공의 주입을 돕는 p형 전하 생성층(p-CGL)의 역할을 할 수 있으며, 도펀트(666)를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한 도 6을 참조하면, 종래의 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(660)에 도핑된 도펀트(661)는 제 1 전하 생성층(660) 내 특정 영역에 위치되도록 형성되지 않으며 제 1 전하 생성층(660) 내에서 고르게 분산되어 위치하게 된다.

또한 마찬가지로 도 6을 참조하면, 종래의 유기 발광 소자의 제 2 전하 생성층(665)에 도핑된 도펀트(666)는 제 2 전하 생성층(665) 내 특정 영역에 위치되도록 형성되지 않으며 제 2 전하 생성층(665) 내에서 고르게 분산되어 위치하게 된다.

도 6에서 볼 수 있는 것과 같이, 종래 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 스택 구조의 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층(660)의 도펀트(661)가 도핑된 영역과 제 2 전하 생성층(665)의 도펀트(666)가 도핑된 영역이 서로 인접하여 위치하며, 이에 따라 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(665)이 인접한 위치에서 PN 접합 현상에 의해 고온에서 장시간 보관 후 시간이 지남에 따라 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상이 발생하고 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(765)의 구조를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(765)은 각각 제 1 도펀트(661)와 제 2 도펀트(766)을 포함하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제 1 전하 생성층(660)은 제 1 전자 수송층(150) 또는 제 2 전자 수송층(190) 물질로 사용되는 유기물로 형성될 수 있으며, 예를 들어서, 안트라센(Anthracene) 유도체와 같은 유기 물질에 리튬(Li)과 같은 도펀트(661)가 도핑된 혼합층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 제 2 전하 생성층(765)은 제 1 정공 수송층(130) 또는 제 2 정공 수송층(170)의 물질로 사용되는 유기물로 형성될 수 있으며, 예를 들어서, NPD, HATCN과 같은 유기 물질에 F4-TCNQ와 같은 도펀트(766)가 도핑된 혼합층으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(660)에 도핑된 제 1 도펀트(661)는 제 1 전하 생성층(660) 내 특정 영역에 위치되도록 형성되지 않으며 제 1 전하 생성층(660) 내에서 고르게 분산되어 위치할 수 있다.

반면에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 2 전하 생성층(765)의 경우, 도 6에서 나타낸 종래의 유기 발광 소자에 있어서의 제 2 전하 생성층(665) 내 도핑된 도펀트(666)의 분포 형태와 다르게, 제 2 전하 생성층(765) 내 도펀트(766)가 도핑된 영역은 제 1 전하 생성층(660)에 도핑된 도펀트(661) 영역과 인접하지 않도록 이격되어 위치한다.

보다 구체적으로, 도 7을 참조하면, 제 1 전하 생성층(660)과 인접한 제 2 전하 생성층(765)의 제 1 유기층(765a)은 제 2 도펀트(766)를 포함하지 않고 제 2 전하 생성층(765)의 호스트 물질로만 이루어지며, 제 2 전하 생성층(765)의 제 2 유기층(765b)은 제 2 전하 생성층(765)의 호스트 물질에 제 2 도펀트(766)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 도 7에서 볼 수 있는 것과 같이, 제 1 전하 생성층(660)에 도핑된 제 1 도펀트(661)가 제 1 전하 생성층(660) 내 고르게 분산되어 위치하는 경우, 제 1 전하 생성층(660)의 상부에 위치하는 제 2 전하 생성층(765)의 제 2 도펀트(766) 도핑 영역은 제 1 전하 생성층(660)에 제 1 도펀트(661)가 도핑된 영역과 인접하지 않도록 이격되어 제 2 전하 생성층(765)의 상부 외곽부에만 위치한다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서의 제 1 전하 생성층(660)은 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 100Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(661)로 리튬(Li)을 1% 도핑하여 제 1 전하 생성층(660)을 형성할 수 있다.

다음으로 제 1 전하 생성층(660) 상부에 제 2 전하 생성층(765)의 호스트 물질인 NPD를 20Å의 두께로 형성하여 제 1 유기층(765a)을 형성하고, 그 상부에 호스트 물질인 NPD를 60Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(766)로 F4-TCNQ를 10% 도핑하여 제 2 유기층(765b)을 형성함으로써 최종적으로 제 2 전하 생성층(765)을 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(765) 사이에 도펀트가 도핑된 영역이 인접하지 않도록 배치하여 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성함으로써 제 1 전하 생성층(660)과 제 2 전하 생성층(665)이 인접한 위치에서 PN 접합 현상을 방지할 수 있으며, 고온에서 장시간 보관 후 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상을 최소화할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 전하 생성층의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명함에 있어서, 이전 설명한 동일 또는 대응되는 구성 요소에 대한 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(860)과 제 2 전하 생성층(665)의 구조를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(860)과 제 2 전하 생성층(665)은 각각 제 1 도펀트(861)와 제 2 도펀트(666)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 2 전하 생성층(665)에 도핑된 제 2 도펀트(666)는 제 2 전하 생성층(665) 내 특정 영역에 위치되도록 형성되지 않으며 제 2 전하 생성층(665) 내에서 고르게 분산되어 위치할 수 있다.

반면에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제 1 전하 생성층(860)의 경우, 도 6에서 나타낸 종래의 유기 발광 소자에 있어서의 제 1 전하 생성층(660) 내 도핑된 도펀트(661)의 분포 형태와 다르게, 제 1 전하 생성층(860) 내 도펀트(861)가 도핑된 영역은 제 2 전하 생성층(665)에 도핑된 도펀트(666) 영역과 인접하지 않도록 이격되어 위치한다.

보다 구체적으로, 도 8을 참조하면, 제 2 전하 생성층(665)과 인접한 제 1 전하 생성층(860)의 제 1 유기층(860a)은 제 1 도펀트(861)를 포함하지 않고 제 1 전하 생성층(860)의 호스트 물질로만 이루어지며, 제 1 전하 생성층(860)의 제 2 유기층(860b)은 제 1 전하 생성층(860)의 호스트 물질에 제 1 도펀트(861)를 포함하며 이루어지며, 제 3 유기층(860c)은 제 1 도펀트(861)를 포함하지 않고 제 1 전하 생성층(860)의 호스트 물질로만 이루어질 수 있다.

즉, 도 8에서 볼 수 있는 것과 같이, 제 2 전하 생성층(665)에 도핑된 제 2 도펀트(666)가 제 2 전하 생성층(665) 내 고르게 분산되어 위치하는 경우, 제 2 전하 생성층(665)의 하부에 위치하는 제 1 전하 생성층(860)의 제 1 도펀트(861) 도핑 영역은 제 2 전하 생성층(665)에 제 2 도펀트(666)가 도핑된 영역과 인접하지 않도록 이격되어 제 1 전하 생성층(860)의 중앙부에만 위치한다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서의 제 1 전하 생성층(860)은 호스트 물질인 안트라센(Anthracene) 유도체를 20Å의 두께로 형성하여 제 1 유기층(860a)를 형성한 후, 그 상부에 안트라센(Anthracene) 유도체를 60Å의 두께로 형성한 후, 도펀트(661)로 리튬(Li)을 1% 도핑하여 제 2 유기층(860b)을 형성한 후, 그 상부에 안트라센(Anthracene) 유도체를 20Å의 두께로 형성하여 제 3 유기층(860c)을 형성함으로써 최종적으로 제 1 전하 생성층(860)을 형성할 수 있다.

다음으로 제 1 전하 생성층(860)의 상부에 제 2 전하 생성층(665)의 호스트 물질인 NPD를 100Å의 두께로 형성한 후 도펀트(666)로 F4-TCNQ를 10% 도핑하여 제 2 전하 생성층(665)을 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층(860)과 제 2 전하 생성층(665) 사이에 도펀트가 도핑된 영역이 인접하지 않도록 배치하여 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성함으로써 제 1 전하 생성층(860)과 제 2 전하 생성층(665)이 인접한 위치에서 PN 접합 현상을 방지할 수 있으며, 고온에서 장시간 보관 후 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상을 최소화할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 고온 보관 후 고온 보관 시간별 구동 전압의 변화를 평가한 결과를 나타내는 도면이다.

도 9의 (a)의 경우, 청색 유기 발광 소자에 있어서, (b)의 경우, 녹색 유기 발광 소자에 있어서, (c)의 경우, 적색 유기 발광 소자에 있어서 고온 보관 후에 고온 보관 시간별 구동 전압의 변화를 측정하여 비교한 결과를 나타낸 도면이다.

또한 도 9의 비교예 2는 도 6을 참조하여 설명한 종래의 전하 생성층 구조를 갖는 유기 발광 소자, 실시예 3은 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전하 생성층 구조를 갖는 유기 발광 소자, 실시예 4는 도 8을 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전하 생성층 구조를 갖는 유기 발광 소자에 있어서의 고온 보관 시간 별 구동 전압 변화를 비교 평가한 결과를 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 비교예의 경우, 고온에서 장시간 보관 후에 보관 시간별 구동 전압을 측정해 보면, 청색 유기 발광 소자, 녹색 유기 발광 소자 및 적색 유기 발광 소자 모두의 경우에서 고온에서 보관 시간이 길어짐에 따라서 구동 전압이 크게 증가하는 결과를 나타내었다.

상기 결과를 살펴보면, 종래 복수 개의 발광 유닛의 적층을 이용한 스택 구조의 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역과 제 2 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역이 서로 인접하여 위치하며, 이에 따라 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층이 인접한 위치에서 PN 접합 현상에 의해 전자 주입 특성 및 정공 주입 특성이 저하되어 시간이 지남에 따라 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상이 발생한 것을 알 수 있다.

반면에 도 9를 참조하면, 실시예 3과 실시예 4의 경우, 고온에서 장시간 보관 후에 시간별 구동 전압을 측정해 보면, 청색 유기 발광 소자, 녹색 유기 발광 소자 및 적색 유기 발광 소자 모두의 경우에서 고온에서 보관 시간이 길어짐에도 구동 전압이 크게 증가하지 않는 결과를 나타내었다.

상기 결과로부터 본 실시예에 따른 유기 발광 소자의 경우, 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층이 인접한 위치에서 제 1 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역과 제 2 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역이 서로 인접하지 않도록 배치하여, 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층 사이에서 전도성을 갖는 영역을 제한하고 공핍층을 형성함으로써, 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층이 인접한 위치에서 PN 접합 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 고온에서 장시간 보관 후 보관 시간에 따라 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상을 최소화할 수 있다.

상기 결과를 종합하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 스택 구조의 유기 발광 소자는 저휘도 발광에 필요한 낮은 전류가 흐를 때, 목적한 화소 이외의 화소에 전류를 인가하지 않았음에도 불구하고 전하 생성층을 통해 인접한 화소로 수평 전류가 흘러 빛이 발생되는 현상을 효과적으로 예방하도록 구현된 구조물을 포함할 수 있다.

즉, 복수 개의 스택 구조를 갖는 유기 발광 소자에 있어서, n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 중 적어도 하나의 전하 생성층의 특정 영역에 도펀트가 도핑된 구조물을 적용함으로써 상기와 같은 수평 전류의 흐름을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층의 상부 표면쪽 및 하부 표면쪽에만 또는 상하부 표면 사이의 중앙부에만 도펀트를 도핑함으로써 전하 생성층 내 공핍층을 형성함으로써 수평 전류의 흐름을 최소화할 수 있다.

또한 n형 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역과 p형 전하 생성층의 도펀트가 도핑된 영역을 서로 이격하여 배치함으로써 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층이 인접한 위치에서 PN 접합 현상을 방지하고, 고온에서 장시간 보관 후 보관 시간에 따라 유기 발광 소자의 구동 전압이 상승하는 현상을 최소화할 수 있다.

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 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000 : 유기 발광 소자
110 : 제 1 전극
120 : 정공 주입층
130 : 제 1 정공 수송층
140 : 제 1 적색 발광층
141 : 제 1 녹색 발광층
142 : 제 1 청색 발광층
150 : 제 1 전자 수송층
160 : 제 1 전하 생성층
161 : 도펀트
165 : 제 2 전하 생성층
170 : 제 2 정공 수송층
180 : 제 2 적색 발광층
181 : 제 2 녹색 발광층
182 : 제 2 청색 발광층
190 : 제 2 전자 수송층
200 : 제 2 전극
210 : 캡핑층
1100 : 제 1 발광 유닛
1200 : 제 2 발광 유닛

Claims

제 1 전극과 제 2 전극 사이에 적층된 복수 개의 유기 발광층; 및
상기 복수 개의 유기 발광층 사이에 위치하는 전하 생성층을 포함하며,
상기 전하 생성층은 도펀트를 포함하고,
상기 전하 생성층은 상기 도펀트가 도핑된 영역과 적어도 일부에 상기 도펀트가 도핑되지 않은 영역을 포함하는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 도펀트가 도핑된 영역은 상기 전하 생성층의 상단 외곽부 및 하단 외곽부, 또는 중앙부에 위치하는 유기 발광 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 도펀트는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 이루어지는 단일 물질, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 혼합된 합금 물질 및 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 포함된 착화합물 중 어느 하나로 이루어진 유기 발광 소자.
제 3 항에 있어서,
상기 전하 생성층 내 상기 도펀트의 도핑 농도는 10% 이하인 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 유기 발광층은 각각 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에 각각 위치하는 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 포함하는 유기 발광 소자.
제 5 항에 있어서,
상기 적색 발광층의 두께는 500 내지 850Å, 상기 녹색 발광층의 두께는 300 내지 500Å, 상기 청색 발광층의 두께는 150 내지 300Å인 유기 발광 소자.
제 6 항에 있어서,
상기 적색 서브 화소 영역에서 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 2500 내지 3600Å, 상기 녹색 서브 화소 영역에서 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 2000 내지 2700Å, 상기 청색 서브 화소 영역에서 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 유기물층의 두께는 1500 내지 2000Å 인 유기 발광 소자.
제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛;
상기 제 1 발광 유닛 상에 위치하는 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층; 및
상기 제 1 전하 생성층 및 상기 제 2 전하 생성층 상에 위치하고, 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하며,
상기 제 1 전하 생성층은 호스트 물질 및 도펀트를 포함하는 제 1 유기층, 상기 호스트 물질로 이루어진 제 2 유기층 및 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트를 포함하는 제 3 유기층이 적층되어 이루어진 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 유기층 및 상기 제 3 유기층은 각각 상기 제 1 전하 생성층의 상단 외곽부 및 하단 외곽부에 위치하는 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 발광 유닛은 전자 수송층을 더 포함하고, 상기 호스트 물질은 상기 전자 수송층 물질과 동일한 물질로 이루어진 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 발광 유닛 상에 위치하는 제 3 유기 발광층을 포함하는 제 3 발광 유닛 및 상기 제 2 발광 유닛과 상기 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층을 더 포함하며,
상기 제 3 전하 생성층은 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 1 유기층, 상기 호스트 물질로 이루어진 제 2 유기층, 및 상기 호스트 물질과 상기 도펀트를 포함하는 제 3 유기층이 적층되어 이루어진 유기 발광 소자.
제 1 유기 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛;
상기 제 1 발광 유닛 상에 위치하는 제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층; 및
상기 제 1 전하 생성층 및 제 2 전하 생성층 상에 위치하고, 제 2 유기 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 포함하며,
상기 제 1 전하 생성층은 호스트 물질로 이루어진 제 1 유기층, 상기 호스트 물질 및 도펀트를 포함하는 제 2 유기층, 및 상기 호스트 물질로 이루어진 제 3 유기층이 적층되어 이루어진 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 유기층은 상기 제 1 전하 생성층의 중앙부에 위치하는 유기 발광 소자.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 발광 유닛 상에 위치하는 제 3 유기 발광층을 포함하는 제 3 발광 유닛 및 상기 제 2 발광 유닛과 상기 제 3 발광 유닛 사이에 위치하는 제 3 전하 생성층을 더 포함하며,
상기 제 3 전하 생성층은 호스트 물질로 이루어진 제 1 유기층, 상기 호스트 물질과 도펀트를 포함하는 제 2 유기층, 및 상기 호스트 물질로 이루어진 제 3 유기층이 적층되어 이루어진 유기 발광 소자.
제 1 전하 생성층과 제 2 전하 생성층을 사이에 두고 배치된 복수 개의 발광 유닛을 포함하는 복수 개의 스택 구조의 유기 발광 소자에 있어서,
상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 전하 생성층은 각각 제 1 도펀트와 제 2 도펀트를 포함하고,
상기 제 1 전하 생성층에서 상기 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 도펀트 도핑 영역과 상기 제 2 전하 생성층에서 상기 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 도펀트 도핑 영역은 서로 이격되어 위치하는 유기 발광 소자.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 전하 생성층 또는 상기 제 2 전하 생성층을 통한 인접한 서브 화소 영역으로의 누설 전류의 발생이 최소화되도록, 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 전하 생성층 중 적어도 하나의 상기 전하 생성층이 일부 영역에서만 상기 도펀트 도핑 영역을 갖는 유기 발광 소자.
제 16 항에 있어서,
상기 제 2 전하 생성층과 인접한 상기 제 1 전하 생성층의 일부 영역은 상기 제 1 도펀트를 포함하지 않고, 상기 제 1 전하 생성층의 호스트 물질로만 이루어진 유기 발광 소자.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 전하 생성층과 인접한 상기 제 2 전하 생성층의 일부 영역은 상기 제 2 도펀트를 포함하지 않고, 상기 제 2 전하 생성층의 호스트 물질로만 이루어진 유기 발광 소자.
복수 개의 스택 구조의 유기 발광 소자에 있어서,
저휘도 발광에 필요한 낮은 전류가 흐를 때, 목적한 화소 이외의 화소에 전류를 인가하지 않았음에도 불구하고 전하 생성층을 통해 인접한 화소로 수평 전류가 흘러 빛이 발생되는 현상을 효과적으로 예방하도록 구현된 구조물을 포함하는 유기 발광 소자.
제 19 항에 있어서,
상기 구조물은 상기 전하 생성층에 포함된 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층이고,
상기 n형 전하 생성층과 상기 p형 전하 생성층 중 적어도 하나의 전하 생성층의 특정 영역에 도펀트가 도핑되어 상기 수평 전류의 흐름이 최소화된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 20 항에 있어서,
상기 n형 전하 생성층과 상기 p형 전하 생성층의 상부 표면쪽 및 하부 표면쪽에만 또는 상하부 표면 사이의 중앙부에만 상기 도펀트가 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 21 항에 있어서,
상기 n형 전하 생성층의 상기 도펀트가 도핑된 영역과 상기 p형 전하 생성층의 상기 도펀트가 도핑된 영역은 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.