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KR102651274B1 - 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치 - Google Patents

유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치 Download PDF

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KR102651274B1
KR102651274B1 KR1020220084388A KR20220084388A KR102651274B1 KR 102651274 B1 KR102651274 B1 KR 102651274B1 KR 1020220084388 A KR1020220084388 A KR 1020220084388A KR 20220084388 A KR20220084388 A KR 20220084388A KR 102651274 B1 KR102651274 B1 KR 102651274B1
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박은정
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 제1 전극 위에 있으며, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 있으며, 제2 발광층 및 제2 전자수송을 포함하는 제2 층과, 상기 제2 층 위에 있는 제2 전극과, 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 있는 N형 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨은 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치 {ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND LIGHTING APPARATUS FOR VEHICLES USING THE SAME}
본 발명은 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수명이 향상된 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Device)가 개발되고 있다.
이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기발광 표시장치는 자발광소자로서 다른 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광 효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있으므로 널리 주목받고 있다.
또한, 유기발광 표시장치에 적용되는 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)는 자체 발광(self-luminance) 특성을 갖는 차세대 광원으로서, 액정(Liquid)에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답 속도 및 소비 전력 등의 측면에서 우수한 장점을 갖는다. 또한, 유기발광소자는 면 발광 구조를 가지므로, 플렉서블(flexible)한 형태의 구현에 용이하다.
최근에는, 유기발광소자의 많은 장점들을 바탕으로 유기발광소자를 조명(Lighting)이나 표시 장치(Display Device)의 광원으로 사용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
[램프 유닛 및 차량용 조명시스템] (특허출원번호 제 10-2013-0077499호)
유기발광소자는 두 개의 전극 사이에 구성된 발광층을 포함한다. 두 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성한다. 그리고, 생성된 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
유기발광소자에 포함된 발광층에 전자와 정공을 주입해 주기 위해서 정공수송층 또는 전자수송층이 구성되어 있다. 전자수송층은 전자와 정공의 균형에 중요한 역할을 하는 층이므로 발광층으로 전자의 주입을 원활하게 하기 위해서 전자수송층의 베리어(barrier)를 높게 가져가지 않도록 유기발광소자를 구성하였다. 따라서, 전자수송층은 LUMO(Low Unoccupied Molecular Orbitals) 레벨이 낮은 재료를 사용하였다.
그리고, 유기발광소자를 두 개의 발광부로 구성할 경우 두 개의 발광부 사이의 전하균형을 조절하기 위하여 N형 전하생성층과 P형 전하생성층을 구성한다. N형 전하생성층은 전자수송층과 인접하여 구성되며, N형 전하생성층은 금속이 도핑된 유기층으로 구성된다.
따라서, 낮은 LUMO 레벨을 갖는 전자수송층을 사용할 경우 발광층으로 전자전달이 빠르므로 구동전압은 상승하지 않으나, 발광층 내에서 전자와 정공의 균형을 맞추기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라 발광층 내에 여기자 생성 영역인 재결합 영역 또는 발광 영역이 발광층 내에 생성되는 것이 아니라, 시간이 지남에 따라 정공수송층과 발광층의 계면에 생성되어 발광층이 발광에 기여하지 못하므로 발광층의 수명이 저하되는 문제점이 생긴다.
또한, 전자수송층과 N형 전하생성층 사이에 베리어(barrier)가 없는 경우, 또는 전자수송층과 N형 전하생성층을 동일한 재료로 적용한 경우, 또는 전자수송층의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨이 비슷한 경우, N형 전하생성층에 포함된 금속이 발광층으로 확산되는 문제가 생긴다. 따라서, N형 전하생성층과 인접한 전자수송층이 N형 전하생성층에 포함된 금속의 확산을 막는 역할을 하지 못할 경우, 발광층 내로 금속이 확산되므로 발광층의 수명이 저하되고 시간이 지남에 따라 구동전압이 상승하는 문제점이 생긴다.
이에 본 발명의 발명자는 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 유기발광 표시장치를 구성하는 전자수송층의 LUMO 레벨과 전하생성층의 LUMO 레벨을 조절하여 유기발광 표시장치의 수명을 개선할 수 있는 실험을 하였다.
이에 여러 실험을 거쳐, 유기발광 표시장치의 수명을 향상시키기 위해 전자수송층의 LUMO 레벨과 전하생성층의 LUMO 레벨을 조절하여 전하생성층에 포함된 금속이 발광층으로의 확산을 방지하고 발광층에서 전자와 정공의 균형을 유지하게 함으로써, 수명이 향상될 수 있는 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 발명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 전자수송층의 LUMO 레벨과 전하생성층의 LUMO 레벨을 조절하여 수명을 향상시킬 수 있는 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 전자수송층의 LUMO 레벨과 전하생성층의 LUMO 레벨을 조절하여 상온 내지 고온에서의 수명을 향상시킬 수 있는 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 제공하는 것이다.
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 유기발광 표시장치는, 제1 전극 위에 있으며, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 있으며, 제2 발광층 및 제2 전자수송을 포함하는 제2 층과, 상기 제2 층 위에 있는 제2 전극과, 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 있는 N형 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨은 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자수송층의 두께는 5nm 내지 30nm이며, 상기 제1 전자수송층은 하나의 물질로 이루어지거나 적어도 하나 이상의 물질이 공증착되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 N형 전하생성층은 상기 호스트에 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), Liq, 및 n형 도펀트 중 적어도 하나가 도핑된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나는 반투과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 동일한 색을 발광하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는, 제1 전극 위에 있으며, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 위에 있으며, 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 층과, 상기 제2 층 위에 있는 제2 전극과, 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 있으며, 금속을 포함한 N형 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 발광층으로 상기 N형 전하생성층에 포함된 상기 금속의 확산을 방지하고 상기 발광층의 발광영역이 시간이 지남에 따라 상기 발광층 내에 있도록 상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 N형 전하생성층에 포함된 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), Liq, 및 n형 도펀트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치는, 애노드와 캐소드 사이에 유기층과 발광층으로 이루어진 유기발광소자에 있어서, 차량과 관련된 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따른 상기 발광층의 전하균형이 조절되도록 상기 전자수송층의 LUMO 레벨은 상기 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높도록 구성한 유기발광소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전하생성층은 N형 전하생성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 N형 전하생성층은 금속을 포함하며, 상기 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), Liq, 및 n형 도펀트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 애노드 및 상기 캐소드 중 하나는 반투과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도는 25°C에서 105°C 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 발광층은 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 발광층은 동일한 색을 발광하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨과 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절함으로써, 발광층에서 전자와 정공의 전하균형을 조절할 수 있으므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 전자수송층이 전하생성층에 포함된 금속이 발광층으로 확산되는 것을 방지하는 베리어(barrier) 역할을 하므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 발광층의 발광 영역이 시간이 지남에 따라 발광층 내에 있으므로 시간에 따라 수명이 저하되지 않는 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 발광층으로 N형 전하생성층에 포함된 금속의 확산을 방지하고 발광층의 발광영역이 시간에 따라 발광층 내에 있도록 전자수송층의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조를 가짐으로써, 수명이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 차량과 관련된 상온 내지 고온 환경의 온도 변화에 따른 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 상온 내지 고온 환경에서 구동가능한 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 고온에서의 수명이 향상될 수 있으므로, 고온에서의 안정성이 확보된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 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 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 2a는 비교예에 따른 에너지 밴드 다이어그램을 도면이다.
도 2b는 비교예에 따른 시간에 따른 발광 분포를 나타내는 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 밴드 다이어그램을 도면이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따른 발광 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 비교예 1, 비교예 2 및 본 발명의 실시예 1에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 8는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 고온에서의 청색 발광층의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 고온에서의 녹색 발광층의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치를 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 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, 첨부된 도면 및 실시예를 통해 본 발명의 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(100)는 기판(101)과, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)과, 제1 및 제2 전극(102,104) 사이에 유기층들(112, 116, 122, 126, 141, 142) 및 발광층들(114, 124)을 구비한다.
기판(101)은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 기판(101)은 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우, 기판(101)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 구현에 용이한 유기발광소자를 차량용 조명장치에 적용할 경우, 차량의 구조나 외관의 형상에 맞춰 차량용 조명장치의 다양한 설계 및 디자인의 자유도가 확보될 수 있다.
제1 전극(102)은 정공(hole)을 공급하는 양극으로 TCO(Transparent Conductive Oxide)와 같은 투명 도전 물질인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 제1 전극(102)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬(LiF), 은-마그네슘(Ag: Mg), 마그네슘- 플루오르화리튬(Mg:LiF), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성되거나 이들의 합금으로 형성되거나, 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제1 전극(102)은, 발광층들(114, 124)로부터 발광된 빛(L)이 제1 전극(102)을 투과하여 하부 방향으로 방출되지 않도록, 반사층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(102)은 제1 투명층, 반사층 및 제2 투명층이 차례로 적층된 3층 구조를 가질 수 있다. 제1 투명층과 제2 투명층은, 예를 들어, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 TCO(transparent conductive oxide) 물질로 이루어질 수 있다. 두 개의 투명층 사이의 반사층은, 예를 들어, 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 은 합금(Ag alloy)과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, ITO/Ag/ITO로 구성할 수도 있다. 또는, 제1 전극(102)은 투명층과 반사층이 적층된 2층 구조를 가질 수도 있다.
제2 전극(104)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬(LiF), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 은-마그네슘(Ag: Mg), 마그네슘- 플루오르화리튬(Mg:LiF) 등으로 형성될 수 있다. 또는, 이들의 합금으로 형성되거나, 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(102)과 제2 전극(104)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 투과 전극이고, 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 반사 전극이고, 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 반투과 전극이고, 제2 전극(104)은 투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104) 중 적어도 하나는 반투과 전극으로 구성될 수 있다.
그리고, 제2 전극(104) 위에는 유기발광소자를 보호하기 위하여 캠핑층(capping layer)를 더 구성할 수도 있으며, 유기발광소자의 구조나 특성에 따라 캠핑층을 생략하는 것도 가능하다.
제1 전극(102) 위에 제1 정공수송층(HTL; Hole Transport Layer)(112), 제1 발광층(EML; Emitting Layer)(114), 제1 전자수송층(ETL; Electron Transport Layer)(116)을 포함하는 제1 층이 구성될 수 있다.
제1 정공수송층(HTL)(112)은 제1 전극(102)으로부터의 정공을 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다. 제1 전자수송층(ETL)(116)은 제2 전극(104)으로부터 받은 전자를 제1 발광층(EML)(114)에 공급한다. 따라서, 제1 발광층(EML)(114)에서는 제1 정공수송층(HTL)(112)을 통해 공급된 정공(hole)과 제1 전자수송층(ETL)(116)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되어 여기자(exciton)가 생성된다. 제1 발광층(EML)(114)에 여기자(exciton)가 생성되는 영역은 재결합 영역(recombination zone) 또는 발광 영역(emission area, emission zone)이라고 할 수 있다.
그리고, 제1 전극(102) 위에는 정공주입층(HIL; Hole Injection Layer)이 추가로 구성될 수 있다. 정공주입층(HIL)은 제1 전극(102)으로부터의 정공을 제1 정공수송층(HTL)(112)에 원활하게 전달하는 역할을 한다.
그리고, 제1 층 위에 제2 정공수송층(HTL)(122), 제2 발광층(EML)(124), 제2 전자수송층(ETL)(126)을 포함하는 제2 층이 구성될 수 있다.
제2 정공수송층(HTL)(122)은 제1 전극(102)으로부터의 정공을 제2 발광층(EML)(124)에 공급한다. 제2 전자수송층(ETL)(126)은 제2 전극(104)으로부터 받은 전자를 제2 발광층(EML)(124)에 공급한다. 따라서, 제2 발광층(EML)(124)에서는 제2 정공수송층(HTL)(122)을 통해 공급된 정공(hole)과 제2 전자수송층(ETL)(126)을 통해 공급된 전자(electron)들이 재결합되어 여기자(exciton)가 생성된다. 제2 발광층(EML)(124)에 여기자(exciton)가 생성되는 영역은 재결합 영역(recombination zone) 또는 발광 영역(emission area, emission zone)이라고 할 수 있다.
그리고, 제1 층과 제2 층 사이에 전하생성층(CGL; Charge Generation Layer)이 구성된다. 전하생성층(CGL)은 제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)의 전하균형을 조절하며, N형 전하생성층(N-CGL)(141)과 P형 전하생성층(P-CGL)(142)으로 구성될 수 있다.
N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 제1 발광층(EML)(114)에 전자(electron)를 주입해주는 역할을 하며, N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 금속 등이 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 제2 발광층(EML)(124)으로 정공(hole)를 주입해주는 역할을 한다. P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 P형 도펀트가 포함된 유기층으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)은 동일한 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 예를 들면, 제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 발광층 중 하나일 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기발광소자는 동일한 색을 발광하는 단색(mono) 발광소자일 수도 있다. 또는, 제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)은 서로 다른 색을 발광하는 발광층일 수 있다. 예를 들면, 제1 발광층(EML)(114)은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 발광층 중 하나이고, 제2 발광층(EML)(124)은 제1 발광층(EML)(114)과 다른 색의 하나일 수 있다.
그리고, 제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 또는, 적어도 하나의 호스트는 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성한 혼합 호스트(mixed host)로 구성할 수 있다. 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성할 경우, 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)이 적색(Red) 발광층일 경우, CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine), Be complex 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 상기 적색(Red) 발광층을 구성하는 도펀트는 Ir(btp)2(acac)(bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonate(iridium(III)), Ir(piq)2(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonate)iridium(III)), Ir(piq)3(tris(1-phenylquinoline)iridium(III)), Pt(TPBP)(5,10,15,20-tetraphenyltetrabenzoporphyrin platinum complex) 등의 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 적색(Red) 발광층을 구성하는 도펀트는 Perylene을 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 적색(Red) 발광층을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)이 녹색(Green) 발광층일 경우, CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine), Be complex, 안트라센 유도체(anthracene derivative) 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 상기 녹색(Green) 발광층을 구성하는 도펀트는 Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium(III)), Ir(ppy)2(acac)(Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonato)iridium(III)) 등의 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 녹색(Green) 발광층을 구성하는 도펀트는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 를 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 녹색(Green) 발광층을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
제1 발광층(EML)(114)과 제2 발광층(EML)(124)이 청색(Blue) 발광층일 경우, CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), ADN(9,10-di(naphth-2-yl)anthracene) 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 상기 청색(Blue) 발광층을 구성하는 도펀트는 FIrpic(Bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-N]picolinato)iridium(III))을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 청색(Blue) 발광층을 구성하는 도펀트는 PFO(polyfluorene)계 고분자, PPV(polyphenylenevinylene)계 고분자, 파이렌 유도체(pyren derivative) 등을 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 청색(Blue) 발광층을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 인접한 제1 전자수송층(ETL)(116)은 전자와 정공의 균형에 중요한 역할을 하므로 전자이동도를 조절하여야 하며, N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속이 제1 발광층(EML)(114)으로 확산되는 것을 방지하도록 구성되어야 한다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)(116)이 전자와 정공의 균형을 유지하고, N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속이 제1 발광층(EML)(114)으로 확산되는 것을 방지하기 위해서 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 최적화하여야 한다. 즉, 본 발명은 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절함으로써, 제1 발광층(EML)(114)으로 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속의 확산을 방지하고, 발광 영역이 시간이 지남에 따라 제1 발광층(EML)(114) 내에 있도록 하므로 수명이 향상된 유기발광 표시장치 및 이를 적용한 차량용 조명장치를 제공한다. 그리고, 본 발명은 제1 발광층(EML)(114)으로 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속의 확산을 방지하고 발광 영역이 시간이 지남에 따라 제1 발광층(EML)(114) 내에 있도록 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조를 제공한다. 그리고, 본 발명은 차량과 관련된 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따른 상기 발광층의 전하균형이 조절되도록 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높도록 구성한 유기발광소자를 포함하는 차량용 조명장치를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨에 따른 에너지 밴드 다이어그램과 발광 분포에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2a는 비교예에 따른 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다. 비교예는 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨이 비슷한 경우이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 발광층(EML)(114)은 제1 전자수송층(ETL)(116)으로부터 받은 전자(e-)와 제1 정공수송층(HTL)(112)로부터 받은 정공(h+)이 재결합되어 여기자(excition)가 생성된다. 제1 발광층(EML)(114)의 여기자 생성 영역은 발광 영역(emission area, emission zone) 또는 재결합 영역(Recombination Zone, RZ)이라고 할 수 있다. 재결합 영역(RZ)은 제1 발광층(EML)(114)의 중심에 생성되지 않음을 알 수 있다.
그리고, 도 2b는 비교예에 따른 발광 영역에서 시간에 따른 발광 분포를 나타내는 도면이다.
시간이 지남에 따라 제1 발광층(EML)(114)의 발광 영역은 ①에서 ③으로 이동하게 된다. 즉, 제1 발광층(EML)(114)에서 제1 정공수송층(HTL)(112)과 제1 발광층(EML)(114)의 계면으로 이동하게 된다. 따라서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 제1 발광층(EML)(114)의 발광 영역은 시간이 지남에 따라, 즉 ①에서 ③으로 갈수록 비발광 영역(A)이 증가함을 알 수 있다. 시간이 지남에 따라 비발광 영역이 증가하므로 제1 발광층(EML)(114)이 발광할 수 없음을 알 수 있다.
그리고, 제1 전자수송층(ETL)(116)이 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속의 확산을 방지하는 베리어(barrier) 역할을 할 수 없으므로, 제1 발광층(EML)(114)으로 금속이 확산되어 수명이 저하하게 된다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 발광층(EML)(114)은 제1 전자수송층(ETL)(116)으로부터 받은 전자(e-)와 제1 정공수송층(HTL)(112)로부터 받은 정공(h+)이 재결합되어 여기자(excition)가 생성된다. 제1 발광층(EML)(114)의 여기자 생성 영역은 발광 영역(emission area, emission zone) 또는 재결합 영역(Recombination Zone, RZ)이라고 할 수 있다.
그리고, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이(ΔE)는 크도록 설정한다. 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이(ΔE)는 0.2eV 보다 클 수 있다. 또는, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이(ΔE)는 0.4eV 이상일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 설정할 경우, 제1 발광층(EML)(114)에서 전자와 정공의 균형이 이루어지므로 제1 발광층(EML)(114)의 발광 영역 또는 재결합 영역(RZ)은 제1 발광층(EML)(114)에 위치함을 알 수 있다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 영역에서 시간에 따른 발광 분포를 나타내는 도면이다.
도 2d에 도시한 바와 같이, 시간이 지남에 따라 발광 영역(RZ)의 발광 분포는 유지됨을 알 수 있다. 도 2d에서 ① 및 ②에 비해 시간이 지난 ③에서 비발광 영역인 “A” 부분이 나타남을 알 수 있다. 비교예인 도 2b와 비교하면, 시간이 지남에 따라 본 발명의 일 실시예는 비발광 영역인 “A”부분이 작음을 알 수 있다. 따라서, 시간이 지남에 따라 발광층의 발광 영역이 유지됨을 알 수 있다. 즉, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 설정할 경우, 시간이 지남에 따라 발광층의 발광 영역이 이동하더라도 발광층 내에서 발광이 일어날 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 설정할 경우, N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속이 발광층으로 확산되지 않도록 제1 전자수송층(ETL)(116)이 베리어(barrier) 역할을 하므로, 제1 발광층(EML)(114)으로 금속이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광층 내에서 전자와 정공의 균형이 유지되고, N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속이 발광층으로 확산되지 않으므로, 수명이 향상될 수 있다.
그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자(1000)는 기판 상에 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp)을 포함한다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자(1000)는 제1 전극(110)과 제2 전극(200) 사이에 제1 발광부(1100) 및 제2 발광부(1200)를 포함하는 두 개의 발광부를 포함하는 유기발광소자이다.
제1 전극(102) 위에 정공주입층(HIL)(111), 제1 정공수송층(HTL)(112), 제1 적색발광층(Red EML)(114), 제1 녹색발광층(Green EML)(214), 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제1 전자수송층(ETL)(116)을 포함하는 제1 층으로 이루어진 제1 발광부(1100)가 배치된다. 그리고, 제1 발광부(1100) 위에 제2 정공수송층(HTL)(122), 제2 적색발광층(Red EML)(124), 제 2 녹색발광층(Green EML)(224), 제2 청색발광층(Blue EML)(324), 제2 전자수송층(ETL)(126)을 포함하는 제2 층으로 이루어진 제2 발광부(1200)가 배치된다. 그리고, 제1 발광부(1100)와 제2 발광부(1200) 사이에는 N형 전하생성층(N-CGL)(141) 및 P형 전하생성층(P-CGL)(142)이 구성된다. 또는, 제1 층과 제2 층 사이에는 N형 전하생성층(N-CGL)(141) 및 P형 전하생성층(P-CGL)(142)이 구성된다. 그리고, 제2 발광부(1200) 위에는 제2 전극(104) 및 캡핑층(capping layer; CPL)(210)을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨이 상기 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높도록 구성한다. 또는, 상기 제1 발광층(EML)(114)으로 상기 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속의 확산을 방지하고 발광영역이 시간이 지남에 따라 제1 발광층(EML)(114) 내에 있도록 상기 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조를 갖는다. 그리고, 제1 층, 제2 층, N형 전하생성층(N-CGL)(141), P형 전하생성층(P-CGL)(142), 캡핑층(CPL)(210)은 유기층들이라고 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자를 포함하는 유기발광 표시장치에 있어, 기판 상에 위치하는 게이트 배선과 데이터 배선 중 적어도 하나에 의해 화소영역을 가지고, 게이트 배선과 데이터 배선 중 어느 하나와 평행하게 연장되는 전원 배선이 위치하며, 각 화소 영역에는 게이트 배선 또는 데이터 배선에 연결된 스위칭 박막트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터에 연결된 구동 박막 트랜지스터가 위치한다. 구동 박막 트랜지스터는 상기 제1 전극(102)에 연결된다.
기판은 절연 물질, 또는 유연성(flexibility)을 가지는 재료로 구성될 수 있다. 기판은 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기발광 표시장치가 플렉서블(flexible) 유기발광 표시장치인 경우, 기판은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 구현에 용이한 유기발광소자를 차량용 조명장치에 적용할 경우, 차량의 구조나 외관의 형상에 맞춰 차량용 조명장치의 다양한 설계 및 디자인의 자유도가 확보될 수 있다.
제1 전극(102)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp)에 각각 대응되도록 기판 상에 위치한다.
예를 들어, 제1 전극(102)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬(LiF), 은-마그네슘(Ag: Mg), 마그네슘- 플루오르화리튬(Mg:LiF), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성되거나 이들의 합금으로 형성되거나, 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제1 전극(102)은, 발광층들(114, 124, 214, 224, 314, 324)로부터 발광된 빛(L)이 제1 전극(102)을 투과하여 하부 방향으로 방출되지 않도록, 반사층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(102)은 제1 투명층, 반사층 및 제2 투명층이 차례로 적층된 3층 구조를 가질 수 있다. 제1 투명층과 제2 투명층은, 예를 들어, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 TCO(transparent conductive oxide) 물질로 이루어질 수 있다. 두 개의 투명층 사이의 반사층은, 예를 들어, 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 은 합금(Ag alloy)과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, ITO/Ag/ITO로 구성할 수도 있다. 또는, 제1 전극(102)은 투명층과 반사층이 적층된 2층 구조를 가질 수도 있다.
정공주입층(HIL)(111)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 제1 전극(102) 상에 위치한다.
정공주입층(HIL)(111)은 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, HAT-CN(dipyrazino[2,3-f:2’,3’-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile), CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), α-NPD(N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)2-2’-dimethylbenzidine), TPD(N,N′-bis(3-methylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine), NPB(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’bis(phenyl)-benzidine), TcTa(4,4’,4”-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine), spiro-TAD(2,2′,7,7′-tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9-spirobifluorene), CBP(4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl) 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
정공주입층(HIL)(111)은 제1 정공수송층(HTL)(112)을 구성하는 물질에 제1 p형 도펀트(p-dopant)를 도핑함으로써 형성할 수 있다. 이 경우 하나의 공정 장비에서 연속 공정으로 정공주입층(HIL)(111)과 제1 정공수송층(HTL)(112)을 형성할 수 있다. 상기 제1 p형 도펀트는 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanl-quinodimethane)로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 정공수송층(HTL)(112)과 제2 정공수송층(HTL)(122)은 각각 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록, 제1 정공수송층(HTL)(112)은 정공주입층(HIL)(111) 상에 위치하고, 제2 정공수송층(HTL)(122)은 P형 전하생성층(P-CGL)(142) 상에 위치한다.
제1 정공수송층(HTL)(112)과 제2 정공수송층(HTL)(122)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 한다. 제1 정공수송층(HTL)(112)과 제2 정공수송층(HTL)(122)은 NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine), NPB(N,N’bis)naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine), TPD(N,N’0bis(3-methylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 적색발광층(Red EML)(114)은 제1 정공수송층(HTL)(112) 상의 적색 서브 화소 영역(Rp)에 위치하며, 제2 적색발광층(Red EML)(124)은 제2 정공수송층(HTL)(122) 상의 적색 서브 화소 영역(Rp)에 위치한다. 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)은 각각 적색을 발광하는 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 또는, 적어도 하나의 호스트는 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성한 혼합 호스트(mixed host)로 구성할 수 있다. 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성할 경우, 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)은 CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine), Be complex 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)을 구성하는 도펀트는 Ir(btp)2(acac)(bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonate(iridium(III)), Ir(piq)2(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonate)iridium(III)), Ir(piq)3(tris(1-phenylquinoline)iridium(III)), Pt(TPBP)(5,10,15,20-tetraphenyltetrabenzoporphyrin platinum complex) 등의 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)을 구성하는 도펀트는 Perylene을 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 제1 적색발광층(Red EML)(114) 및 제2 적색발광층(Red EML)(124)을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
제1 녹색발광층(Green EML)(214)은 제1 정공수송층(HTL)(112) 상의 녹색 서브 화소 영역(Gp)에 위치하며, 제2 녹색발광층(Green EML)(224)은 제2 정공수송층(HTL)(122) 상의 녹색 서브 화소 영역(Gp)에 위치한다. 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)은 녹색을 발광하는 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 또는, 적어도 하나의 호스트는 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성한 혼합 호스트(mixed host)로 구성할 수 있다. 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성할 경우, 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)은 CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine), Be complex, 안트라센 유도체(anthracene derivative) 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)을 구성하는 도펀트는 Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium(III)), Ir(ppy)2(acac)(Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonato)iridium(III)) 등의 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)을 구성하는 도펀트는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 를 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제2 녹색발광층(Green EML)(224)을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
제 1 청색발광층(Blue EML)(314)은 제1 정공수송층(HTL)(112) 상의 청색 서브 화소 영역(Bp)에 위치하며, 제2 청색발광층(Blue EML)(324)은 제2 정공수송층(HTL)(122) 상의 청색 서브 화소 영역(Bp)에 위치한다. 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)은 청색을 발광하는 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)은 적어도 하나의 호스트와 적어도 하나의 도펀트로 구성할 수 있다. 적어도 하나의 호스트는 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 또는, 적어도 하나의 호스트는 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성한 혼합 호스트(mixed host)로 구성할 수 있다. 적어도 두 종류 이상의 호스트로 구성할 경우, 정공 특성을 갖는 호스트와 전자 특성을 갖는 호스트일 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 도펀트는 인광 도펀트 또는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)은 CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl), MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene), ADN(9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), 등을 포함하는 적어도 하나 이상의 호스트 물질을 포함할 수 있다. 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)을 구성하는 도펀트는 FIrpic(Bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-N]picolinato)iridium(III))을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)을 구성하는 도펀트는 PFO(polyfluorene)계 고분자, PPV(polyphenylenevinylene)계 고분자, 파이렌 유도체(pyren derivative) 등을 포함하는 형광 물질의 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324)을 구성하는 호스트나 도펀트의 물질이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
제1 전자수송층(ETL))(116)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 제1 적색발광층(Red EML)(114), 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 상에 위치한다. 제2 전자수송층(ETL)(126)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 제2 적색발광층(Red EML)(124), 제2 녹색발광층(Green EML)(224) 및 제2 청색발광층(Blue EML)(324) 상에 위치한다.
제1 전자수송층(ETL)(116) 및 제2 전자수송층(ETL)(126)은 전자의 수송이나 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 제2 전자수송층(ETL)(126)은 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
그리고, 제2 전자수송층(HTL)(126) 상에 전자주입층(electron injection layer: EIL)이 추가로 구성될 수도 있다.
전자주입층(EIL)은 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), LiF(lithium fluoride) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
그리고, 본 발명은 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절하여 제1 적색발광층(Red EML)(114), 제1 녹색발광층(Green EML)(214) 및 제1 청색발광층(Blue EML)(314)의 수명을 향상시키는 것이다. 제1 전자수송층(ETL)(116)은 예를 들어, 옥사디아졸 유도체(oxadiazole derivatives), 벤즈이미다졸 유도체(benzimidazole derivatives), 실롤 유도체(silole derivatives), 티오펜 유도체(thiophene derivatives), 불소화 화합물(perfluorinated chemical), 테트라센 계열(tetracene group), 안트라센 유도체(anthracene derivatives), 트리아진 화합물(triazine chemical), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 전자수송층(ETL)(116)은 예로 든 재료 중에서 한 개 이상의 재료를 공증착(codeposition)하여 구성한 혼합 전자수송층(mixed ETL)일 수도 있다. 제1 전자수송층(ETL)(116)를 한 개 이상의 재료로 공증착(co-deposition)하여 구성할 경우, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨은 한 개 이상의 재료 중 적어도 하나의 재료가 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.2eV보다 큰 재료로 구성할 수 있다. 또는, 제1 전자수송층(ETL)(116)를 한 개 이상의 재료로 공증착하여 구성할 경우, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨은 한 개 이상의 재료 중 적어도 하나의 재료가 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.4eV 이상인 재료로 구성할 수 있다.
그리고, 옥사디아졸 유도체(oxadiazole derivatives)의 예는 spiro-PBD(spiro-2-biphenyl-4-yl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole)일 수 있다. spiro-PBD는 아래 [화학식 1]로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
벤즈이미다졸 유도체(benzimidazole derivatives)의 예는 TPBI(tris(1-phenyl)-1H-benzimidazole)일 수 있다. TPBI는 아래 [화학식 2]로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
실롤 유도체(silole derivatives)의 예는 PyPySPyPy(2,5-bis(6’-(2‘,2“-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole)일 수 있다. PyPySPyPy는 아래 [화학식 3]으로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
티오펜 유도체(thiophene derivatives)의 예는 BMB-3T(5,5’-bis(dimethylboryl)-2,2’:5’,2”-terthiophene)일 수 있다. BMB-3T는 아래 [화학식 4]로 표현될 수 있다.
[화학식 4]
불소화 화합물(perfluorinated chemical)의 예는 PF-6P(perfluoro-2-naphthyl-substituted)일 수 있다. PF-6P는 아래 [화학식 5]로 표현될 수 있다.
[화학식 5]
테트라센 계열(tetracene group)의 예는 COT(cyclooctatetracene)일 수 있다. COT는 아래 [화학식 6]으로 표현될 수 있다.
[화학식 6]
그리고, 제1 전자수송층(ETL)(116) 및 제2 전자수송층(ETL)(126)의 두께는 전자수송특성을 고려하여 조절될 수 있다. 제1 전자수송층(ETL)(116)의 두께는 N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 금속의 확산을 방지하는 베리어(barrie) 역할을 하기 위해서 5nm 이상이어야 하며, 전하균형 또는 전자수송특성을 고려하여 30nm 이하의 두께로 구성할 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)(116)의 두께는 5nm 이상 30nm 이하일 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예의 구조가 한정되는 것은 아니며, 정공주입층(HIL)(111), 제1 정공수송층(HTL)(112), 제2 정공수송층(HTL)(122), 제2 전자수송층(ETL)(126) 및 전자주입층(EIL) 중에서 적어도 어느 하나가 생략될 수도 있다. 또한, 정공주입층(HIL)(111), 제1 정공수송층(HTL)(112), 제2 정공수송층(HTL)(122), 제2 전자수송층(ETL)(126) 및 전자주입층(EIL) 중 적어도 어느 하나를 두 개 이상의 층으로 형성하는 것도 가능하다.
N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 제1 전자수송층(ETL)(116) 상에 위치한다. P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 N형 전하생성층(N-CGL)(141) 상에 위치하며, N형 전하생성층(N-CGL)(141) 및 P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 NP 접합 구조로 이루어질 수 있다.
N형 전하생성층(N-CGL)(141)과 P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 제1 발광부(1100)와 제2 발광부(1200) 사이에 위치한다. N형 전하생성층(N-CGL)(141) 및 P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 제1 발광부(1100)와 제2 발광부(1200)의 두 발광부 사이의 전하 균형을 조절하는 역할을 한다.
N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 N형 전하생성층(N-CGL)(141)의 하부에 위치하는 제1 발광부(1100)으로 전자의 주입을 돕는 역할을 하며, P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 P형 전하생성층(P-CGL)(142)의 상부에 위치하는 제2 발광부(1200)로 정공의 주입을 돕는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 전자 주입의 역할을 하는 N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물 또는 전자 주입 역할을 하는 유기물 또는 이들의 화합물로 형성하는 것이 가능하다. 그리고, N형 전하생성층(N-CGL)(141)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과 제1 전자수송층(ETL)(116)의 LUMO 레벨을 조절하여 발광층의 수명을 향상시키는 것이다. N형 전하생성층(N-CGL)(141)의 호스트는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), ADN(9,10-di(naphth-2-yl)anthracene) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. N형 전하생성층(N-CGL)(141)은 상기 호스트에 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속, Liq, n형 도펀트 중 적어도 하나의 물질이 도핑되어 이루어진다.
P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 N형 전하생성층(N-CGL)(141) 상에 위치한다. 정공 주입의 역할을 하는 P형 전하생성층(P-CGL)(142)의 호스트 물질은 정공주입층(HIL)(111), 제1 정공수송층(HTL)(112) 및 제2 정공수송층(HTL)(122)의 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, p형 물질로 이루어지는 제2 p형 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 예를 들어, P형 전하생성층(P-CGL)(142)의 호스트 물질은 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f:2’,3’-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile), CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), α-NPD(N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)2-2’-dimethylbenzidine), TPD(N,N′-bis(3-methylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine), NPB(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’bis(phenyl)-benzidine), TcTa(4,4’,4”-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine), spiro-TAD(2,2′,7,7′-tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9-spirobifluorene), CBP(4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl) 중 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 상기 물질에 제2 p형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다. 제2 p형 도펀트는 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrofluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane)으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고, P형 전하생성층(P-CGL)(142)은 P형 도펀트가 도핑된 정공주입층인 P형 정공주입층(P-HIL)이라고 할 수 있다.
제2 전극(104)은 적색 서브 화소 영역(Rp), 녹색 서브 화소 영역(Gp) 및 청색 서브 화소 영역(Bp) 모두에 대응되도록 제2 전자수송층(ETL)(126) 상에 위치한다.
제2 전극(104)은 전자(electron)를 공급하는 음극으로 금속성 물질인 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬(LiF), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 마그네슘-은(Mg:Ag), 마그네슘- 플루오르화리튬(Mg:LiF)등으로 형성될 수 있다. 또는, 이들의 합금으로 형성되거나, 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제2 전극(104)이 마그네슘-은(Mg:Ag)으로 이루질 경우, 반투과 특성을 가질 수 있다. 즉, 유기발광층으로부터 방출된 빛은 제2 전극(104)을 통해 외부로 표시되는데, 제2 전극(104)은 반투과 특성을 갖기 때문에, 일부의 빛은 다시 제1 전극(102)으로 향하게 된다. 따라서, 반사층으로 작용하는 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에서 반복적인 반사가 일어나는 마이크로 캐비티(micro cavity) 효과에 의해서 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이의 캐비티 내에서 빛이 반복적으로 반사되어 광 효율이 증가하게 된다.
또는, 제1 전극(102)을 투과 전극으로 형성하고, 제2 전극(104)을 반사 전극으로 형성하여 제1 전극(102)을 통해 유기 발광층으로부터의 빛이 외부로 표시되는 것도 가능하다.
그리고, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)은 각각 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 지칭될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 투과 전극이고, 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 반사 전극이고, 제2 전극(104)은 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)은 반투과 전극이고, 제2 전극(104)은 투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104) 중 적어도 하나는 반투과 전극으로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(102)인 애노드 또는 제2 전극(104)인 캐소드 중 적어도 하나는 반투과 전극으로 구성될 수 있다.
캡핑층(CPL)(210)은 제2 전극(104) 상에 위치한다. 캡핑층(210)은 유기발광소자의 광 추출 효과를 증가시키기 위한 것으로, 제1 정공수송층(HTL)(112), 제2 정공수송층(HTL)(122), 제1 전자수송층(ETL)(116), 제2 전자수송층(ETL)(126), 그리고 제1 적색발광층(Red EML)(114), 제2 적색발광층(Red EML)(124), 제1 녹색발광층(Green EML)(214), 제2 녹색발광층(Green EML)(224), 제1 청색발광층(Blue EML)(314) 및 제 2 청색발광층(Blue EML)(324)의 호스트 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 캡핑층(210)은 생략하는 것도 가능하다. 그리고, 도 3에서 유기층들의 두께를 다르게 도시한 것은 편의상 유기층들의 구분을 위한 것으로 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
도 4는 비교예 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 청색의 수명특성을 나타내는 도면이다. 도 4에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다.
도 4의 비교예 및 실시예는 도 3의 유기발광소자를 적용한 것이다. 도 4에서 비교예는 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 작게 설정한 전자수송층을 적용한 경우이다. 그리고, 실시예는 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 크게 설정한 전자수송층을 적용한 경우이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 비교예와 비교할 때 실시예에서 향상된 수명특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 비교예와 비교하여 실시예의 청색의 수명특성이 2배 정도 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 크게 설정함으로써 발광층(EML)에서 전자와 정공의 균형이 이루어질 수 있으므로, 유기발광소자의 수명이 향상될 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이에 따른 수명특성을 측정하였으며, 이에 대해서는 표 1, 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
아래 표 1은 비교예 및 실시예들의 구동전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정한 것이다.
표 1에서 비교예 1 및 비교예 2와 실시예 1 내지 실시예 3은 도 3의 유기발광소자를 적용하여 실험하였다.
비교예 1은 기판 위에 제1 전극을 형성하고, NPD(N,N’-bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine)로 제1 정공수송층(HTL)을 형성하고, 기판과 인접한 영역에는 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrofluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane)를 도핑하여 정공주입층(HIL)을 형성한다. 그리고, 청색 서브 화소 영역(Bp)은 청색 호스트인 안트라센 유도체(anthracene derivatives)에 도펀트로 파이렌 유도체(pyren derivatives)를 도핑하여 형성한다. 녹색 서브 화소 영역(Gp)은 녹색 호스트인 안트라센 유도체(anthracene derivatives) 및 CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl)에 도펀트로 Ir(ppy)2(acac)(Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonato)iridium(III))를 도핑하여 형성한다. 적색 서브 화소 영역(Rp)은 적색 호스트인 베릴륨(Be) complex에 도펀트로 Ir(btp)2(acac)(bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonate(iridium(III))를 도핑하여 형성한다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)은 LUMO 레벨이 -3.23eV인 재료 중에서 선택하여 두께 15nm로 형성한다. 예를 들어, 제1 전자수송층(ETL)은 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 하나로 형성한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 안트라센 유도체(anthracene derivatives)에 금속인 리튬(Li)을 도핑하여 두께 15nm로 형성한다. N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 -3.20eV일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 -0.03eV가 된다. 그리고, NPD로 제2 정공수송층(HTL)을 형성하고 N형 전하생성층(N-CGL)과의 계면에 NPD에 F4-TCNQ를 도핑하여 P형 전하생성층(P-CGL)을 형성한다. 그리고, 청색 서브 화소 영역(Bp)은 청색 호스트인 안트라센 유도체(anthracene derivatives)에 도펀트로 파이렌 유도체(pyren derivatives)를 도핑하여 형성한다. 녹색 서브 화소 영역(Gp)은 녹색 호스트인 안트라센 유도체(anthracene derivatives) 및 CBP(4,4’bis(carbozol-9-yl)biphenyl)에 도펀트로 Ir(ppy)2(acac)(Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonato)iridium(III))를 도핑하여 형성한다. 적색 서브 화소 영역(Rp)은 적색 호스트인 베릴륨(Be) complex에 도펀트로 Ir(btp)2(acac)(bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonate(iridium(III))를 도핑하여 형성한다. 그리고, Alq3와 Liq로 제2 전자수송층(ETL)을 형성하고, 제2 전극을 형성한다. 그리고, NPD로 캠핑층을 형성한다. 여기서 언급된 유기층들의 물질이나 두께가 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
비교예 2는 상기 비교예 1과 동일하게 구성하고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 재료로 구성한다. 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨은 -3.00eV이고, N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 -3.20eV일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV가 된다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 두께는 15nm로 형성하고, N형 전하생성층(N-CGL)의 두께는 15nm로 형성한다. 여기서 언급된 유기층들의 물질이나 두께가 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1은 상기 비교예 1과 동일하게 구성하고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 재료로 구성한다. 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨은 -2.80eV이고, N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 -3.20eV일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV가 된다. 제1 전자수송층(ETL)은 LUMO 레벨은 -2.80eV인 재료 중에서 선택하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체(oxadiazole derivatives), 벤즈이미다졸 유도체(benzimidazole derivatives), 실롤 유도체(silole derivatives), 티오펜 유도체(thiophene derivatives), 불소화 화합물(perfluorinated chemical), 테트라센 계열(tetracene group), 안트라센 유도체(anthracene derivatives), 트리아진 화합물(triazine chemical), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 적어도 하나 이상으로 구성할 수 있다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 두께는 15nm로 형성하고, N형 전하생성층(N-CGL)의 두께는 15nm로 형성한다. 여기서 언급된 유기층들의 물질이나 두께가 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
실시예 2는 상기 비교예 1과 동일하게 구성하고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 재료로 구성한다. 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨은 -2.57eV이고, N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 -3.20eV일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.63eV가 된다. 제1 전자수송층(ETL)은 LUMO 레벨이 -2.57eV인 재료 중에서 선택하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체(oxadiazole derivatives), 벤즈이미다졸 유도체(benzimidazole derivatives), 실롤 유도체(silole derivatives), 티오펜 유도체(thiophene derivatives), 불소화 화합물(perfluorinated chemical), 테트라센 계열(tetracene group), 안트라센 유도체(anthracene derivatives), 트리아진 화합물(triazine chemical), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 적어도 하나 이상으로 구성할 수 있다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 두께는 15nm로 형성하고, N형 전하생성층(N-CGL)의 두께는 15nm로 형성한다. 여기서 언급된 유기층들의 물질이나 두께가 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
실시예 3은 상기 비교예 1과 동일하게 구성하고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높은 재료로 구성한다. 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨은 -2.20eV이고, N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 -3.20eV일 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 1.0eV가 된다. 제1 전자수송층(ETL)은 LUMO 레벨은 -2.20eV인 재료 중에서 선택하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체(oxadiazole derivatives), 벤즈이미다졸 유도체(benzimidazole derivatives), 실롤 유도체(silole derivatives), 티오펜 유도체(thiophene derivatives), 불소화 화합물(perfluorinated chemical), 테트라센 계열(tetracene group), 안트라센 유도체(anthracene derivatives), 트리아진 화합물(triazine chemical), Liq(8-hydroxyquinolinolato-lithium), Alq3(tris(8-hydroxy-quinolonato)aluminium), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylpneyl-1,2,4-triazole), BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium) 중 적어도 하나 이상으로 구성할 수 있다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 두께는 15nm로 형성하고, N형 전하생성층(N-CGL)의 두께는 15nm로 형성한다. 여기서 언급된 유기층들의 물질이나 두께가 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
표 1에서 색좌표(CIE_x, CIE_y)는 청색의 색좌표를 나타낸 것이고, 청색의 색좌표를 동일하게 한 후 구동전압(V), 효율(cd/A) 및 수명을 비교한 것이다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 구동전압(V)을 살펴보면, 비교예 2와 비교하여 비교예 1은 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 작은 경우이므로, 구동전압이 상승하지 않음을 알 수 있다. 그리고, 실시예 1 내지 실시예 3은 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이가 0.2eV 보다 크므로, 비교예 2와 비교하여 구동전압이 상승하지 않음을 알 수 있다. 이로부터, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이가 0.2eV보다 크게 한 경우인 실시예 1 내지 실시예 3의 구동전압은 비교예 2와 비교하여 상승되지 않음을 알 수 있다.
효율을 살펴보면, 비교예 1과 비교하여 실시예 1 및 실시예 2인 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 클 경우, 효율이 상승됨을 알 수 있다. 이로부터 비교예 1은 제1 전자수송층(ETL)의 베리어(barrier)를 높게 가져가지 않으므로 발광층의 전자주입이 원활하게 되어 구동전압은 상승하지 않으나, 상대적으로 정공이동도보다 전자이동도가 빨라져 전하균형이 깨지므로 효율이 저하됨을 알 수 있다. 그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이가 0.2eV보다 큰 실시예 1 내지 실시예 3의 효율은 비교예 2와 거의 유사하거나 향상됨을 알 수 있다.
수명을 살펴보면, 실시예 1의 수명을 100%로 하고 비교예 1, 비교예 2, 실시예 2 및 실시예 3의 수명을 비교한 것이다. 수명(T95)은 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)으로 측정한 것이다. 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이를 0.4eV보다 크게 한 경우인 실시예 2 및 실시예 3은 실시예 1과 비교하여 수명이 45% 내지 66% 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이를 0.2eV보다 크도록 구성함으로써, 구동전압이 상대적으로 감소하거나, 효율이 향상되거나, 수명이 향상될 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1 내지 실시예 3의 수명특성을 측정한 결과에 대해서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 비교예 1, 비교예 2 및 본 발명의 실시예 1에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 5에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 비교예 1 및 비교예 2와 비교할 때 실시예 1의 수명이 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 비교예 1 인 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 작은 경우, 실시예 1과 비교하여 수명은 약 10% 정도임을 알 수 있다. 그리고, 비교예 2 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.2eV인 경우, 실시예 1과 비교하여 수명은 약 95% 정도임을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 6에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 실시예 1과 비교할 때 실시예 2의 수명이 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 실시예 2인 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이가 0.63eV인 경우, 실시예 1과 비교하여 수명은 약 145% 정도임을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 7에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 95% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)이 실시예 1과 비교할 때 실시예 3의 수명이 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 실시예 3인 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이가 1.0eV인 경우, 실시예 1과 비교하여 수명은 약 166% 정도임을 알 수 있다.
따라서, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.2eV보다 큰 경우, 수명이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.4eV 이상일 경우, 수명이 향상됨을 알 수 있다.
그리고, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨은 고온에서 더 영향을 받게 된다. 따라서, 본 발명은 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절함으로써, 고온의 환경에서 전자이동도를 조절하는 역할 및 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 금속의 확산을 방지하는 역할을 제1 전자수송층(ETL)이 하므로, 고온에서의 수명이 향상될 수 있다. 따라서, 고온에서의 수명특성이 향상된 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다. 이에 고온에서의 수명특성에 대해서 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 고온에서 청색 발광층의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 8에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다. 도 8은 고온인 85°C에서 수명특성을 측정한 것이다.
유기발광 표시장치에서 요구되는 온도 범위는 60°C 이상이거나 105°C 이하일 수 있다. 이 온도 범위는 유기발광 표시장치를 사용하는 사용자의 어떤 환경 조건에서 사용하는 온도 범위이며, 사용자의 환경 조건에 따라 이 온도 범위는 변경될 수 있다. 그리고, 차량용 조명장치에 적용할 경우, 온도 범위는 외부 환경의 온도 변화에 따라 -40°C (영하 40°C )에서 105°C 이하일 것을 요구하고 있다. 본 발명의 수명특성 결과는 장비상의 제약으로 인해 85°C에서 수명특성을 측정하였으나, 105°C에서의 수명특성도 85°C에서의 수명특성과 유사한 수명특성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 105°C의 고온에서도 수명이 향상될 수 있는 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 초기 발광 휘도의 80% 수준의 발광 휘도를 나타내기까지의 시간, 즉 유기발광소자의 80% 수명 시간(T80)이 실시예 1과 비교할 때 실시예 3의 수명특성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고, 도 8은 도 5 내지 도 7과 같이 유기발광소자의 95% 수명 시간(T95)을 측정할 경우 고온에서 수명저하가 급격히 일어나므로 수명특성 결과를 확인하기 위해서 상온수명을 비교하는 수명 시간(T95)가 아닌 유기발광소자의 80% 수명 시간(T80)까지의 수명특성을 측정한 것이다.
따라서, 실시예 3의 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 1.0eV일 경우 고온에서 구동할 경우에 실시예 1과 비교하여 청색 발광층의 수명이 2.5배 이상 향상됨을 알 수 있다. 즉, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 0.2eV보다 크도록 구성함으로써, 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 수명이 향상됨을 알 수 있다. 또는, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 0.4eV 이상으로 구성함으로써, 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 수명이 향상됨을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3에 따른 고온에서 녹색 발광층의 수명특성을 나타내는 도면이다.
도 9에서 가로축은 시간(Time)(hr)을 나타내며, 세로축은 휘도감소비율(Luminance Drop)(%)을 나타낸다. 도 9는 고온인 85°C에서 수명특성을 측정한 것이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 3의 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 1.0eV일 경우 고온에서 구동할 경우에 실시예 1과 비교하여 녹색 발광층의 수명이 1.6배 이상 향상됨을 알 수 있다. 즉, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 0.2eV보다 크도록 구성함으로써, 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 수명이 향상됨을 알 수 있다. 또는, 제1 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨의 차이를 0.4eV 이상으로 구성함으로써, 상온 및 고온 환경의 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 수명이 향상됨을 알 수 있다.
따라서, 상온 내지 고온의 온도 범위는 25°C 에서 105°C 이하일 수 있으며, 본 발명의 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치는 25°C 에서 105°C 이하의 온도 범위에서 수명이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 고온에서의 수명이 향상되므로 유기발광 표시장치 또는 차량용 조명장치의 고온 안정성이 향상될 수 있다.
위에 설명한 바와 같이, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에
포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 전자수송층이 전하생성층에 포함된 금속이 발광층으로 확산되는 것을 방지하는 베리어(barrier) 역할을 하고 전자수송층이 발광층의 전자와 정공의 균형을 조절하는 역할을 하므로, 수명이 향상된 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 발광층의 발광 영역이 시간이 지남에 따라 발광층 내에 있으므로, 시간에 따라 수명이 저하되지 않는 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 발광층으로 N형 전하생성층에 포함된 금속의 확산을 방지하고 발광층의 발광영역이 시간이 지남에 따라 발광층 내에 있도록 전자수송층의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조를 가짐으로써, 수명이 향상된 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 고온에서의 수명이 향상될 수 있으므로, 고온에서의 안정성이 확보된 유기발광 표시장치를 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자를 적용한 차량용 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 10의 차량용 조명장치(L)는 차량의 전면 또는 후면에 장착되며, 차량 운행 시 운전자의 전방 또는 후방의 시야를 확보하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치(L)는 전조등(headlights), 상향등(high beam), 후미등(taillights), 제동등(brake light), 후진등(back-up light), 정지등(brake light), 안개등(fog lamp), 방향지시등(turn signal light), 보조등(auxiliary lamp) 중 적어도 하나일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 운전자의 시야를 확보하고, 차량의 신호를 주고 받는 데 사용되는 모든 지시등에 다양하게 적용될 수 있다. 도 10의 도면이 본 발명의 차량용 조명장치에 사용되는 차량용 조명을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명장치(L)는 유기발광소자(D)를 포함하고, 면 발광되며, 플렉서블(flexible)한 구조를 가질 수 있다. 차량용 조명장치(L)에 포함된 유기발광소자(D)의 구조는 도 1 내지 도 9에 포함된 구조를 가질 수 있다. 유기발광소자(D)는 애노드와 캐소드 사이에 발광층, 전자수송층 및 전하생성층을 포함할 수 있다. 상기 전하생성층은 N형 전하생성층(N-CGL)을 포함할 수 있다. 그리고, N형 전하생성층(N-CGL)에는 금속이 포함되며, 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), Liq, n형 도펀트 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 발광층은 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 발광층은 동일한 색을 발광하는 발광층으로 구성할 수 있다.
그리고, 유기발광소자(D)는 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨이 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형을 조절할 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 유기발광소자(D)는 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.2eV보다 크도록 구성함으로써, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형을 조절할 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
또는, 유기발광소자(D)는 전자수송층(ETL)의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층(N-CGL)에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이가 0.4eV 이상이 되도록 구성함으로써, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 온도 변화에 따라 발광층의 전하균형을 조절할 수 있다. 따라서, 상온 내지 고온에서 차량이 구동될 경우에 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트
의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 차량과 관련된 상온 내지 고온 환경의 온도 변화에 따른 발광층의 전하균형이 조절될 수 있으므로, 상온 내지 고온 환경에서 구동가능한 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 고온에서의 수명이 향상될 수 있으므로, 고온에서의 안정성이 확보된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트
의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 전자수송층이 전하생성층에 포함된 금속이 발광층으로 확산되는 것을 방지하는 베리어(barrier) 역할을 하고 전자수송층이 발광층의 전자와 정공의 균형을 조절하는 역할을 하므로, 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전자수송층의 LUMO 레벨이 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높게 구성함으로써, 발광층의 발광 영역이 시간이 지남에 따라 발광층 내에 있으므로 시간에 따라 수명이 저하되지 않는 차량용 조명장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 발광층으로 N형 전하생성층에 포함된 금속의 확산을 방지하고 발광영역이 시간이 지남에 따라 발광층 내에 있도록 전자수송층의 LUMO 레벨과 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨을 조절한 ALEN(Adjusted LUMO level between ETL and N-CGL)구조를 가짐으로써, 수명이 향상된 차량용 조명장치를 제공할 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.
100, 1000: 유기발광소자
102: 제1 전극 104: 제2 전극
112, 122: 정공수송층 116, 126: 전자수송층
141, 142: 전하생성층 114, 124: 적색발광층
214, 224: 녹색발광층 314, 324: 청색발광층

Claims (16)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 구비되며, 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 층;
    상기 제1 층 상에 구비된 N형 전하 생성층;
    상기 N형 전하 생성층 상에 구비된 P형 전하 생성층;
    상기 P형 전하 생성층 상에 구비되며, 제2 정공수송층, 제2 발광층 및 제2 전자수송을 포함하는 제2 층; 및
    상기 제2 층 상에 구비된 제2 전극을 포함하며,
    상기 N형 전하 생성층은 상기 제1 전자수송층 및 상기 P형 전하 생성층과 각각 접하고, 상기 P형 전하 생성층은 상기 N형 전하 생성층 및 상기 제2 정공수송층과 각각 접하고,
    상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨은 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높고, 상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV보다 크고,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 동일한 색의 광을 발광하고,
    상기 제1 전자수송층의 LUMO레벨은 상기 제1발광층의 LUMO레벨보다 높은, 유기발광 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV 이상인, 유기발광 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전자수송층의 두께는 5nm 내지 30nm이며, 상기 제1 전자수송층은 하나의 물질로 이루어지거나 적어도 하나 이상의 물질이 공증착되어 이루어진, 유기발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 전하생성층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 및 ADN(9,10-di(naphth-2-yl)anthracene) 중 적어도 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 전하생성층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 Liq 중 적어도 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 및 세슘(Cs) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 적어도 하나를 포함하는, 유기발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나는 반투과 전극을 포함하는, 유기발광 표시장치.
  9. 애노드와 캐소드 사이에 발광층, 정공수송층, 전자수송층, N형 전하생성층, 및 P형 전하생성층을 포함하여 이루어진 유기발광소자를 포함하고,
    상기 P형 전하생성층이 상기 N형 전하생성층과 상기 정공수송층 사이에 구비되고 상기 N형 전하생성층 및 상기 정공수송층 각각과 접하고, 상기 N형 전하생성층이 상기 전자수송층과 상기 P형 전하생성층 사이에 구비되고 상기 전자수송층 및 상기 P형 전하생성층 각각과 접하고,
    상기 전자수송층의 LUMO 레벨은 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨보다 높도록 구성되고, 상기 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.2eV보다 크고,
    상기 발광층은 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 발광층은 동일한 색의 광을 발광하고,
    상기 제1 전자수송층의 LUMO레벨은 상기 제1발광층의 LUMO레벨보다 높은, 차량용 조명장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자수송층의 LUMO 레벨과 상기 N형 전하생성층에 포함된 호스트의 LUMO 레벨과의 차이는 0.4eV 이상인, 차량용 조명장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자수송층의 두께는 5nm 내지 30nm이며, 상기 전자수송층은 하나의 물질로 이루어지거나 적어도 하나 이상의 물질이 공증착되어 이루어진, 차량용 조명장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 N형 전하생성층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum) 및 ADN(9,10-di(naphth-2-yl)anthracene) 중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 조명장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 N형 전하생성층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 Liq 중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 조명장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 및 세슘(Cs) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra) 중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 조명장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드 중 하나는 반투과 전극을 포함하는, 차량용 조명장치.
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