KR20160043200A - 유기 발광 소자 및 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치 - Google Patents

유기 발광 소자 및 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20160043200A
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Abstract

본 발명은, 양극; 상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및 상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 서로 동일한 파장 대의 광을 발광하고, 상기 제1 발광층의 두께는 상기 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성된 유기 발광 소자 및 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

유기 발광 소자 및 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치{Organic Light Emitting Device and Organic Light Emitting Display Device using the same}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고효율의 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode) 사이에 발광층이 형성된 구조를 가지며, 음극에서 발생된 전자 및 양극에서 발생된 정공이 발광층 내로 주입되면 주입된 전자 및 정공이 결합하여 엑시톤(exciton)이 생성되고, 생성된 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 하는 소자이다.
이하, 도면을 참조로 종래의 유기 발광 소자에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 유기 발광 소자는 양극(Anode), 정공 주입층(Hole Injectig Layer; HIL), 정공 수송층(Hole Transporting Layer; HTL), 발광층(Emitting Layer; EML), 전자 수송층(Electron Transporting Layer; ETL), 전자 주입층(Electron Injecting Layer; EIL), 및 음극(Cathode)을 포함하여 이루어진다.
상기 정공 주입층(HIL)은 상기 양극(Anode) 상에 형성되고, 상기 정공 수송층(HTL)은 상기 정공 주입층(HIL) 상에 형성된다.
상기 발광층(EML)은 상기 정공 수송층(HTL) 상에 형성된다. 상기 발광층(EML)은 각각의 화소 별로 형성된 적색 발광층, 녹색 발광층 또는 청색 발광층으로 이루어진다.
상기 전자 수송층(ETL)은 상기 발광층(EML) 상에 형성되고, 상기 전자 주입층(EIL)은 상기 전자 수송층(ETL) 상에 형성되고, 상기 음극(Cathode)은 상기 전자 주입층(EIL) 상에 형성된다.
이와 같은 종래의 유기 발광 소자는 1개의 발광층(EML)에서 소정 파장의 광이 발광되는 구조로서 발광 효율을 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자 및 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 양극; 상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및 상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 서로 동일한 파장 대의 광을 발광하고, 상기 제1 발광층의 두께는 상기 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성된 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 또한, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 구비하는 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 상기 적색 화소, 상기 녹색 화소 및 상기 청색 화소 각각은 양극; 상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택; 상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층; 상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및 상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고, 상기 적색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 적색 광을 발광하고, 상기 적색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께는 상기 적색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성되고, 상기 청색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 청색 광을 발광하고, 상기 청색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께는 상기 청색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성되고, 상기 녹색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 녹색 광을 발광하고, 상기 녹색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께 : 상기 녹색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께는 0.6 : 1 ~ 1 : 0.6의 범위인 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 제1 스택을 구성하는 제1 발광층과 제2 스택을 구성하는 제2 발광층이 서로 동일한 파장 범위의 광을 방출하기 때문에 발광효율이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 발광층의 두께와 상기 제2 발광층의 두께를 조절함으로써 발광효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 양극(Anode), 제1 스택(Stack), 전하 생성층(Charge Generating Layer; CGL), 제2 스택, 및 음극(Cathode)을 포함하여 이루어진다.
상기 양극(Anode)은 전도성 및 일함수(work function)가 높은 투명한 도전물질, 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2 또는 ZnO 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 양극(Anode)은 반사 전극으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 양극(Anode)은 ITO/APC/ITO 또는 ITO/Ag/ITO의 3층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제1 스택은 상기 양극(Anode) 상에 형성되어 소정 파장의 광을 발광하게 된다. 예로서, 청색(Blue) 화소의 경우에는 상기 제1 스택에서 청색 파장의 광을 발광하고, 녹색(Green) 화소의 경우에는 상기 제1 스택에서 녹색 파장의 광을 발광하고, 적색(Red) 화소의 경우에는 상기 제1 스택에서 적색 파장의 광을 발광한다.
이와 같은 제1 스택은 정공 주입층(Hole Injecting Layer; HIL), 제1 정공 수송층(Hole Transporting Layer 1; HTL1), 제1 발광층(Emitting Layer 1; EML1), 및 제1 전자 수송층(Electron Transporting Layer 1; ETL1)을 포함하여 이루어진다.
상기 정공 주입층(HIL)은 상기 양극(Anode) 상에 형성되며, MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine), CuPc(copper phthalocyanine) 또는 PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiphene, polystyrene sulfonate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 상기 정공 주입층(HIL)은 상기 제1 정공 수송층(HTL1)을 구성하는 물질에 P타입의 도펀트가 도핑되어 이루어질 수도 있다.
상기 제1 정공 수송층(HTL1)은 상기 정공 주입층(HIL) 상에 형성되며, TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine), NPD(N, N-dinaphthyl-N, N’-diphenyl benzidine), 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 정공 수송층(HTL1)은 P타입의 도펀트가 포함되지 않은 것을 제외하고 상기 정공 주입층(HIL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 이 경우 동일한 공정 장비에서 연속 증착 공정으로 상기 정공 주입층(HIL)과 제1 정공 수송층(HTL1)을 형성할 수 있다.
상기 제1 발광층(EML1)은 상기 제1 정공 수송층(HTL1) 상에 형성된다. 상기 제1 발광층(EML1)은 청색(Blue) 화소에서는 청색 파장의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어지고, 녹색(Green) 화소에서는 녹색 파장의 광을 발광하는 녹색 발광층으로 이루어지고, 적색(Red) 화소에는 적색 파장의 광을 발광하는 적색 발광층으로 이루어진다.
상기 청색 발광층은 청색 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 430nm 내지 490nm 범위의 청색 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 안트라센(anthracene) 유도체, 파이렌(pyrene) 유도체 및 페릴렌(perylene) 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 형광 호스트 물질에 형광 청색 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 녹색 발광층은 녹색 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 500nm 내지 570nm 범위의 녹색 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질에 인광 녹색 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 카바졸계 화합물은 CBP(4,4-N,N'-dicarbazole-biphenyl), CBP 유도체, mCP(N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene) 또는 mCP 유도체 등을 포함할 수 있고, 상기 금속 착물은 ZnPBO(phenyloxazole) 금속 착물 또는 ZnPBT(phenylthiazole) 금속 착물 등을 포함할 수 있다.
상기 적색 발광층은 적색 광, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600nm 내지 640nm 범위의 적색 광을 발광할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 카바졸계 화합물 또는 금속 착물으로 이루어진 인광 호스트 물질 적색 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 적색 도펀트는 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)의 금속 착물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전자 수송층(ETL1)은 상기 제1 발광층(EML1) 상에 형성되며, 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 전하 생성층(CGL)은 상기 제1 스택과 제2 스택 사이에 형성되어 상기 제1 스택과 제2 스택 사이에서 전하를 균형되게 조절하는 역할을 한다. 이와 같은 전하 생성층(CGL)은 상기 제1 스택 상에 형성되어 상기 제1 스택에 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층(n-CGL) 및 상기 n형 전하 생성층(n-CGL) 상에 형성되어 상기 제2 스택에 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층(p-CGL)을 포함하여 이루어진다. 상기 n형 전하 생성층(n-CGL)은 상기 제1 스택으로 전자(elelctron)를 주입해주고, 상기 p형 전하 생성층(p-CGL)은 상기 제2 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. 상기 n형 전하 생성층(n-CGL)은 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있다. 상기 p형 전하 생성층(p-CGL)은 정공수송능력이 있는 유기물질에 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.
상기 제2 스택은 상기 전하 생성층(CGL) 상에 형성되어 소정 파장의 광을 발광하게 된다. 예로서, 청색(Blue) 화소의 경우에는 상기 제2 스택에서 청색 파장의 광을 발광하고, 녹색(Green) 화소의 경우에는 상기 제2 스택에서 녹색 파장의 광을 발광하고, 적색(Red) 화소의 경우에는 상기 제2 스택에서 적색 파장의 광을 발광한다. 즉, 상기 제2 스택은 상기 제1 스택과 동일한 파장의 광을 발광한다.
이와 같은 제2 스택은 제2 정공 수송층(Hole Transporting Layer 2; HTL2), 제2 발광층(Emitting Layer 2; EML2), 제2 전자 수송층(Electron Transporting Layer 2; ETL2), 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer; EIL)을 포함하여 이루어진다.
상기 제2 정공 수송층(HTL2)은 상기 전하 생성층(CGL) 상에 형성되며, TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine), NPD(N, N-dinaphthyl-N, N’-diphenyl benzidine), 또는 NPB(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 정공 수송층(HTL2)은 상기 제1 정공 수송층(HTL1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 제2 발광층(EML2)은 상기 제2 정공 수송층(HTL2) 상에 형성된다. 상기 제2 발광층(EML2)은 상기 제1 발광층(EML1)과 동일한 파장 범위의 광을 발광한다. 즉, 청색(Blue) 화소에서는 상기 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2) 모두 청색 파장의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어지고, 녹색(Green) 화소에서는 상기 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2) 모두 녹색 파장의 광을 발광하는 녹색 발광층으로 이루어지고, 적색(Red) 화소에는 상기 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2) 모두 적색 파장의 광을 발광하는 적색 발광층으로 이루어진다. 상기 제2 발광층(EML2)은 상기 제1 발광층(EML1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 제2 전자 수송층(ETL2)은 상기 제2 발광층(EML2) 상에 형성되며, 옥사디아졸(oxadiazole), 트리아졸(triazole), 페난트롤린(phenanthroline), 벤족사졸(benzoxazole) 또는 벤즈티아졸(benzthiazole) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전자 수송층(ETL2)은 상기 제1 전자 수송층(ETL1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 전자 주입층(EIL)은 상기 제2 전자 수송층(ETL2) 상에 형성되며, LiF(lithium fluoride) 또는 LiQ(lithium quinolate) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 음극(Cathode)은 상기 제2 스택 상에 형성되며, 낮은 일함수를 가지는 금속, 예로서, 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 칼슘(Ca) 등으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 음극(Cathode)은 반투과 전극으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스택을 구성하는 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 스택을 구성하는 제2 발광층(EML2)이 서로 동일한 파장 범위의 광을 방출하기 때문에 발광효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)를 적절히 조절함으로써 발광효율이 더욱 향상될 수 있다.
아래 표 1은 상기 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 발광층(EML2) 모두 청색 발광층으로 이루어지고, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)를 변경하면서 발광효율 및 휘도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 1. 청색 발광
Figure pat00001
위 표 1에서 알 수 있듯이, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)가 동일한 경우의 발광효율은 7.7698 cd/A 이고 휘도는 776.9806 cd/m2 이다. 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 두껍게 되면 양자의 두께가 동일한 경우에 비하여 발광효율 및 휘도가 감소하게 된다. 그러나, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 얇게 되면 어느 정도까지는 발광효율 및 휘도가 증가하게 되지만, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.4 : 1 이하가 되면 오히려 발광효율 및 휘도가 감소하게 된다. 따라서, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)는 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 1/2 이상이고 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2) 미만인 것이 바람직하다. 특히, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.6~0.8 : 1의 범위일 때 발광효율 및 휘도가 더욱 향상됨을 알 수 있다.
표 1에서 CIE_x 및 CIT_y는 각각 CIE 색좌표 상에서 청색의 x축 좌표값과 y축 좌표값이다. 표 1에서 알 수 있듯이, 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)가 변경되면 CIE 색좌표 상에서 청색의 x축 좌표값과 y축 좌표값이 변화하게 된다. 이는 상기 청색의 제1 발광층(EML1)과 상기 청색의 제2 발광층(EML2)에서 동일한 파장의 청색 광을 발광한다 하더라도 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)가 변경되면 각각에서 발광된 청색광의 색감차가 발생할 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 얇게 형성됨으로써 발생되는 색감차를 보정하기 위해서 상기 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(THTL1)를 상기 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(THTL2) 보다 두껍게 형성한다. 상기 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(THTL1)와 상기 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(THTL2) 사이의 차이는 상기 청색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 청색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2) 사이의 차이로 발생하는 색감차에 따라 적절히 조절될 수 있다.
아래 표 2는 상기 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 발광층(EML2) 모두 적색 발광층으로 이루어지고, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)를 변경하면서 발광효율 및 휘도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 2. 적색 발광
Figure pat00002
위 표 2에서 알 수 있듯이, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)가 동일한 경우의 발광효율은 19.814 cd/A 이고 휘도는 1981.4007 cd/m2 이다. 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 두껍게 되면 양자의 두께가 동일한 경우에 비하여 발광효율 및 휘도가 감소하게 된다. 그러나, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 얇게 되면 어느 정도까지는 발광효율 및 휘도가 증가하게 되지만, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.5 : 1 이하가 되면 오히려 발광효율 및 휘도가 감소하게 된다. 따라서, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)는 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 1/2보다는 두껍고 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2) 미만인 것이 바람직하다. 특히, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.6~0.9 : 1의 범위일 때 발광효율 및 휘도가 더욱 향상됨을 알 수 있다.
또한, 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 얇게 형성됨으로써 발생되는 색감차를 보정하기 위해서 상기 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(THTL1)를 상기 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(THTL2) 보다 두껍게 형성한다. 상기 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(THTL1)와 상기 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(THTL2) 사이의 차이는 상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 적색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2) 사이의 차이로 발생하는 색감차에 따라 적절히 조절될 수 있다.
아래 표 3은 상기 제1 발광층(EML1)과 상기 제2 발광층(EML2) 모두 녹색 발광층으로 이루어지고, 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)를 변경하면서 발광효율 및 휘도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표 3. 녹색 발광
Figure pat00003
위 표 3에서 알 수 있듯이, 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)가 동일한 경우의 발광효율은 35.4332 cd/A 이고 휘도는 3543.3211 cd/m2 이다. 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 너무 두껍게 되거나 또는 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)가 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)보다 너무 얇게 되면 발광효율 및 휘도가 감소하게 된다. 구체적으로, 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.6 : 1 ~ 1 : 0.6의 범위일 때 발광효율 및 휘도가 향상됨을 알 수 있다. 특히, 상기 녹색의 제1 발광층(EML1)의 두께(TEML1)와 상기 녹색의 제2 발광층(EML2)의 두께(TEML2)의 비율이 0.6~0.7 : 1 또는 1 : 0.6~0.7의 범위일 때 발광효율 및 휘도가 더욱더 향상됨을 알 수 있다.
녹색 화소의 경우에 있어서도, 상기 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(THTL1)를 상기 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(THTL2) 보다 두껍게 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 유기 발광 소자를 이용한 것이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 기판(100), 박막 트랜지스터층(200), 평탄화층(300), 뱅크층(400), 양극(Anode), 유기층(450), 음극(Cathode), 캡핑층(500), 및 봉지층(encapsulation layer)(600)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 유리 또는 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱, 예로서, 폴리이미드가 이용될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 박막 트랜지스터층(200)은 상기 기판(100) 상에서 상기 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각에 형성되어 있다. 이와 같은 박막 트랜지스터층(200)은 게이트 전극(210), 게이트 절연막(220), 반도체층(230), 소스 전극(240a), 드레인 전극(240b), 및 보호막(250)을 포함하여 이루어진다.
상기 게이트 전극(210)은 상기 기판(100) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(220)은 상기 게이트 전극(210) 상에 형성되어 있고, 상기 반도체층(230)은 상기 게이트 절연막(220) 상에 패턴 형성되어 있고, 상기 소스 전극(240a)과 상기 드레인 전극(240b)은 상기 반도체층(230) 상에서 서로 마주하도록 패턴 형성되어 있고, 상기 보호막(250)은 상기 소스 전극(240a)과 상기 드레인 전극(240b) 상에 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터층(200)에 도시된 박막 트랜지스터는 구동 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 도면에는 게이트 전극(210)이 반도체층(230) 아래에 형성되는 바텀 게이트(bottom gate) 구조의 구동 박막 트랜지스터를 도시하였지만, 게이트 전극(210)이 반도체층(230) 위에 형성되는 탑 게이트(top gate) 구조의 구동 박막 트랜지스터가 형성될 수도 있다.
상기 평탄화층(300)은 상기 박막 트랜지스터층(200) 상에 형성되어 기판 표면을 평탄화시킨다. 이와 같은 평탄화층(300)은 포토 아크릴과 같은 유기 절연막으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극(Anode)은 상기 평탄화층(300) 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(240b)과 연결되어 있다. 상기 양극(Anode)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각에 패턴 형성되어 있다. 이와 같은 양극(Anode)의 구체적인 재료는 전술한 도 2에 따른 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 유기층(450)은 상기 양극(Anode) 상에 형성되어 있다. 상기 유기층(450)은 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 및 청색(B) 화소 각각에 패턴 형성되어 있다. 이와 같은 유기층(450)은 전술한 도 2에 따른 실시예의 제1 스택(Stack), 전하 생성층(Charge Generating Layer; CGL), 및 제2 스택의 구조로 이루어진다. 상기 적색(R) 화소에 형성되는 유기층(450)의 경우는 적색의 제1 발광층(EML1)과 적색의 제2 발광층(EML2)을 포함하고, 상기 녹색(G) 화소에 형성되는 유기층(450)의 경우는 녹색의 제1 발광층(EML1)과 녹색의 제2 발광층(EML2)을 포함하고, 상기 청색(B) 화소에 형성되는 유기층(450)의 경우는 청색의 제1 발광층(EML1)과 청색의 제2 발광층(EML2)을 포함한다.
상기 뱅크층(400)은 상기 양극(Anode) 상에 형성되며, 화소 영역을 정의하도록 매트릭스 구조로 패턴 형성되어 있다.
상기 음극(Cathode)은 상기 유기층(450) 상에 형성되어 있다. 상기 음극(Cathode)에는 공통 전압이 인가될 수 있고, 따라서, 상기 음극(Cathode)은 각각의 화소 내의 유기층(450) 뿐만 아니라 상기 뱅크층(400) 상에도 형성될 수 있다.
상기 캡핑층(500)은 상기 음극(Cathode) 상에 형성되어 광 추출 효과를 증진시키는 역할을 한다. 이와 같은 캡핑층(500)은 정공 수송능력이 있는 유기물로 이루어질 수도 있고, 발광층(EML)을 구성하는 호스트 물질로 이루어질 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 캡핑층(500)은 생략하는 것도 가능하다.
상기 봉지층(600)은 상기 캡핑층(500) 상에 형성되어 있다. 상기 봉지층(600)은 상기 유기층(450) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이와 같은 봉지층(600)은 서로 상이한 무기물이 적층된 복수의 층으로 이루어질 수도 있고, 무기물과 유기물이 교대로 적층된 복수의 층으로 이루어질 수도 있고, 접착제에 의해 접착된 금속층으로 이루어질 수도 있다.
이와 같은 도 3에 도시된 유기 발광 디스플레이 장치는 상기 유기층(450)에서 발광된 광이 상부의 봉지층(600) 방향으로 방출되는 소위 탑 에미션(Top Emission) 방식으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 유기층(450)에서 발광된 광이 하부의 기판(100)으로 방출되는 소위 바텀 에미션(Bottom Emission) 방식으로 이루어질 수도 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 화상을 표시하는 디스플레이 장치 이외에 조명 장치 등과 같이 당업계에 공지된 다양한 발광 장치에 적용될 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 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
HIL: 정공 주입층 HTL: 정공 수송층
EML: 발광층 ETL: 전자 수송층
EIL: 전자 주입층 100: 기판
200: 박막 트랜지스터층 300: 평탄화층
400: 뱅크층 450: 유기층
500: 캡핑층 600: 봉지층

Claims (12)

  1. 양극;
    상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택;
    상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층;
    상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및
    상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 서로 동일한 파장 대의 광을 발광하고, 상기 제1 발광층의 두께는 상기 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성된 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 청색 광을 발광하도록 구성되고, 상기 청색의 제1 발광층의 두께는 상기 청색의 제2 발광층의 두께의 1/2 이상이 되도록 구성된 유기 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 청색의 제1 발광층의 두께와 상기 청색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.8 : 1의 범위인 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 적색 광을 발광하도록 구성되고, 상기 적색의 제1 발광층의 두께는 상기 적색의 제2 발광층의 두께의 1/2보다 두껍게 구성된 유기 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적색의 제1 발광층의 두께와 상기 적색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.9 : 1의 범위인 유기 발광 소자.
  6. 양극;
    상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택;
    상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층;
    상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및
    상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 녹색 광을 발광하고, 상기 제1 발광층의 두께와 상기 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6 : 1 ~ 1 : 0.6의 범위인 유기 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 녹색의 제1 발광층의 두께와 상기 녹색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.7 : 1 또는 1: 0.6~0.7 범위인 유기 발광 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극과 상기 제1 발광층 사이에 제1 정공 수송층이 추가로 구비되고, 상기 전하 생성층과 상기 제2 발광층 사이에 제2 정공 수송층이 추가로 구비되고,
    상기 제1 정공 수송층의 두께는 상기 제2 정공 수송층의 두께보다 두껍게 구성된 유기 발광 소자.
  9. 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 구비하는 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 적색 화소, 상기 녹색 화소 및 상기 청색 화소 각각은
    양극;
    상기 양극 상에 구비되며 제1 발광층을 가지는 제1 스택;
    상기 제1 스택 상에 구비되는 전하 생성층;
    상기 전하 생성층 상에 구비되며 제2 발광층을 가지는 제2 스택; 및
    상기 제2 스택 상에 구비되는 음극을 포함하여 이루어지고,
    상기 적색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 적색 광을 발광하고, 상기 적색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께는 상기 적색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성되고,
    상기 청색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 청색 광을 발광하고, 상기 청색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께는 상기 청색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께보다 얇도록 구성되고,
    상기 녹색 화소에 구비되는 제1 발광층과 제2 발광층은 모두 녹색 광을 발광하고, 상기 녹색 광을 발광하는 제1 발광층의 두께와 상기 녹색 광을 발광하는 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6 : 1 ~ 1 : 0.6의 범위인 유기 발광 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 청색의 제1 발광층의 두께는 상기 청색의 제2 발광층의 두께의 1/2 이상이 되도록 구성되고,
    상기 적색의 제1 발광층의 두께는 상기 적색의 제2 발광층의 두께의 1/2보다 두껍게 구성된 유기 발광 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 청색의 제1 발광층의 두께와 상기 청색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.8 : 1의 범위이고,
    상기 적색의 제1 발광층(EML1)의 두께와 상기 적색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.9 : 1의 범위이고,
    상기 녹색의 제1 발광층의 두께와 상기 녹색의 제2 발광층의 두께의 비율이 0.6~0.7 : 1 또는 1: 0.6~0.7 범위인 유기 발광 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 각각에서, 상기 양극과 상기 제1 발광층 사이에 제1 정공 수송층이 추가로 구비되고, 상기 전하 생성층과 상기 제2 발광층 사이에 제2 정공 수송층이 추가로 구비되고,
    상기 제1 정공 수송층의 두께는 상기 제2 정공 수송층의 두께보다 두껍게 구성된 유기 발광 디스플레이 장치.
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