KR101434359B1

KR101434359B1 - 백색 유기발광소자

Info

Publication number: KR101434359B1
Application number: KR1020070100892A
Authority: KR
Inventors: 김무겸; 김상열; 이성훈; 송정배
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2014-08-26
Anticipated expiration: 2027-10-08
Also published as: US20090091248A1; KR20090035874A

Abstract

백색 유기발광소자가 개시된다. 개시된 백색 유기발광소자는, 한 쌍의 독립전극; 이 독립전극 사이에 위치하는 공통전극; 및 이 공통전극을 중심으로 거울 상으로 위치하는 것으로, 백색광을 방출하는 한 쌍의 백색 발광 유닛;을 구비한다.

Description

백색 유기발광소자{White Organic light emitting device}

본 발명은 백색 유기발광소자에 관한 것으로, 상세하게는 한 쌍의 발광 유닛을 공통전극을 중심으로 거울상으로 마주보게 병렬로 조합시켜 전압 변화는 최소화 하면서 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기발광소자에 관한 것이다.

일반적으로, 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Device)는 애노드전극으로부터 공급되는 홀(hole)과 캐소드전극으로부터 공급되는 전자(electron)가 애노드전극과 캐소드전극 사이에 형성된 유기 발광층 내에서 결합하며 빛을 방출하는 능동 발광소자이다. 이러한 유기발광소자는 우수한 색 재현성, 빠른 응답 속도, 자발광성(spontaneous emission), 얇은 두께, 높은 명암비, 넓은 시야각, 그리고 저 소비전력과 같은 우수한 특성으로 인하여 TV, PC 모니터, 이동통신 단말기, MP3 플레이어 및 자동차 네비게이션 등에 널리 적용될 수 있는 발광소자이다. 한편 상기 유기발광소자는 실내외 조명이나 간판 등으로도 이용이 가능하다.

최근, 디스플레이용의 유기 발광 소자의 개발이 활발하게 행해지고 있으며, 특히 백색 발광하는 소자의 개발에 주력하고 있다.

백색 유기발광소자는 백색광을 방출하는 유기 발광 소자로서 박형 광원, 액 정표시장치의 백라이트, 또는 칼라필터를 채용한 풀칼라 표시장치에 쓰일 수 있는 등 여러 용도로 사용될 수 있다.

한편, 백색 유기발광소자에서 발광 효율을 높이기 위해서 여러 개의 단위 OLED를 수직으로 직렬 연결한 적층형 구조가 많이 연구되고 있다. 일반적으로, 직렬로 연결된 적층구조의 경우, 효율 및 수명을 개선 시킬 수 있지만, 높은 구동 전압을 요구하며, 각도 및 계조에 따라 색변화가 증가한다.

본 발명은 한 쌍의 발광 유닛을 공통전극을 중심으로 거울상으로 마주보게 병렬로 조합시켜 전압 변화는 최소화 하면서 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 백색 유기발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 모범적 실시예(exemplary embodiment)에 따른 유기발광소자는,

한 쌍의 독립전극;

상기 독립전극 사이에 형성되는 공통전극; 및

상기 공통전극을 중심으로 거울 상으로 위치하는 것으로, 백색광을 방출하는 한 쌍의 백색 발광 유닛;을 구비한다.

상기 백색 발광유닛은 적색, 녹색, 청색 발광층을 포함할 수 있다.

상기 백색 발광유닛은 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자수송층, 정

공억제층, 전자억제층 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

상기 독립전극 중 하나는 투명전극 또는 반투명전극이고, 다른 하나는 반사

전극일 수 있다. 그리고, 상기 공통전극은 투명전극 또는 반투명전극일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자를 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백색 유기발광소자는 한 쌍의 독립전극(101a, 101b) 사이에 공통전극(102)이 배치되고, 상기 공통전극을 중심으로 한 쌍의 백색 발광유닛(103a, 103b)이 거울상으로, 즉 대칭적으로 마주보게 배치된다.

상기 독립전극(101a, 101b)은 상기 백색 유기발광소자의 양 단에 위치하고, 상기 독립전극(101a, 101b) 중 하나는 기판(미도시) 상부에 형성될 수 있다. 상기 백색 발광유닛(103a, 103b)에서 방출된 빛을 투과시키기 위해서, 상기 독립전극(101a, 101b) 중 적어도 하나는 투명 또는 반투명 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 효율적인 광 투과를 위하여 상기 독립전극(101a, 101b)의 투과도가 70%이상 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 독립전극(101a, 101b)은 산화인듐주석(ITO; Indium Tin Oxide), 산화인듐아연(IZO; Indium Zinc Oxide), 산화주석(SnO2)또는 산화아연(ZnO) 등으로 형성될 수 있다. 두 백색 발광유닛(103a, 103b)으로부터의 빛을 한 방향으로 진행시키기 위하여, 상기 독립전극(101a, 101b) 중 하나는 투명 전극 또는 반투명전극이고, 다른 하나는 반사전극인 것이 바람직하다. 반사전극의 재료로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있다. 상기 독립전극(101a, 101b)은 별개로 구동할 수 있고, 이들 사이에 저항을 연결하여 하나로 구동할 수도 있다. 상기 백색 발광유닛(103a, 103b) 사이의 공통전극(102)은 상기 독립전극(101a, 101b)과 마찬가지로, 전도성 및 일함수(work function)가 높은 투명물질로 형성될 수 있다. 상기 독립전극(101a, 101b)이 애노드 전극로 적용되는 경우, 상기 공통전극(102)은 캐소드 전극이 되고, 그 반대도 가능하다. 상기 공통전극(102)은 접지를 시킨 후, 독립 전극 간에 AC 전압을 인가하여 구동할 수도 있다.

상기 백색 발광유닛(103a, 103b)은 상기 공통전극(102)을 중심으로 거울상으로 마주보게 즉, 공통전극(102)을 중심으로 양 백색 발광유닛(103a, 103b) 각각의 적층이 대칭적으로 형성될 수 있다. 상기 백색 발광유닛(103a, 103b)는 각각 하나의 백색 발광층(203)을 포함한다. 상기 백색 발광층(203)는 두 개의 보색 발광층(미도시) 또는 세 개의 원색(녹색, 청색, 적색) 발광층으로 포함할 수 있다. 컬러 필터를 이용하여 다양한 색을 구현하기 위해서는 상기 백색 발광층(203)은 각각 한 개씩의 적색, 녹색 및 청색 발광층을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 백색 발광유닛(103a, 103b)은 상기 애노드전극 또는 캐소드 전극으로부터 정공 또는 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 정공주입층 또는 전자주입층; 애노드전극 또는 캐소드전극으로부터 주입된 정공 또는 전자를 안정하게 수송 하게 하기 위한 정공주입층 또는 전자수송층; 및 발광층으로 수송된 정공 또는 전자가 바깥으로 확산 되는 것을 방지하기 위한 정공억제층(미도시), 전자 억제층(미도시);을 더 포함할 수 있다. 상기 백색 발광유닛(103a, 103b)의 상세한 구조는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 상기 백색 발광유닛(103a, 103b)은 애노드에 가까운 쪽부터 정공주입층(HIL: Hole injection layer, 201), 정공수송층(HTL: Hole Transfer layer, 202), 백색 발광층(EML: EMission Layer, 203), 전자수송층(ETL: Electron Transfer Layer, 204) 및 전자주입층(EIL: Electron Injection Layer, 205)이 차례로 적층된 구조물일 수 있다. 다만, 상기한 백색 발광유닛(103a, 103b)의 적층 구조는 하나의 예에 불과하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 정공주입층(201) 물질로서, 예를 들어, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 스타버스트형 아민 유도체류인 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB, MoO3, 용해성이 있는 전도성 고분자인 Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid: 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/ Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS(Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)(폴리아닐린)/폴리 (4-스티렌술포네이트)) 등과 같은 공지된 정공주입 물질을 사용할 수 있다.

상기 정공주입층(201)의 두께는 약 100Å 내지 10000Å, 바람직하게는 100 Å 내지 1000Å일 수 있다. 상기 정공주입층(201)의 두께가 100Å 미만인 경우, 정공주입 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공주입층(201)의 두께가 10000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.

상기 정공수송층(202)을 이루는 물질은 예를 들어,

N-페닐카르바졸, 폴리비닐카르바졸 등의 카르바졸 유도체,

N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD),

N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체 등과 같은 공지된 정공수송 물질을 사용할 수 있다.

상기 정공수송층(202)의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 600Å일 수 있다. 상기 정공수송층(202)의 두께가 50Å 미만인 경우, 정공수송 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공수송층(202)의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동 전압이 상승할 수 있기 때문이다.

상기 백색 발광층(203)은 상기 정공 수송층(202) 상에 형성되며, 상기 백색 발광층(203)을 이루는 각각의 단위 발광층들은 호스트 재료에 형광 또는 인광 발광 물질을 도펀트로 사용하여 형성할 수 있다. 이때 각 발광층에 사용되는 호스트 재료는 청색, 적색 및 녹색 발광층의 경우 모두 동일한 것을 사용할 수 있고, 녹색 및 적색 발광층의 호스트 재료는 청색 발광층에 사용되는 호스트 재료와 다른 것을 사용할 수도 있다. 상기 호스트 재료로는 일반적으로 저분자 유기 발광 소자에 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, ADN, TBADN, Alq3등을 들 수 있다. 청색 발광층에 사용되는 청색 도펀트로는 특별히 제한되지 않으며, DPAVBi, DPAVBi 유도체, 디스티릴아릴렌(DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(DSB), 디스티릴벤젠 유도체, 스피로-DPVBi 및 스피로-6P(스피로-섹시페닐) 등을 들 수 있다. 적색 발광층에 사용되는 적색 도펀트로는 특별히 제한되지 않으며, 4-(디시아노메틸렌)-2-t-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딜-9-에닐)-4H-피란(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran;DCJTB), PtOEP, UDC사의 RD 61 등을 들 수 있다. 녹색 발광층에 사용되는 녹색 도펀트로는 특별히 제한되지 않으며, 쿠마린, Ir(PPy)3(PPy=2-phenylpyridine) 등을 들 수 있다.

상기 전자수송층(204)을 이루는 재료는 음극으로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아다아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예: Alq3(트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolato)-aluminium) BAlq, SAlq, Almq3, 갈륨 착물(예: Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2))등과 같은 공지의 재료를 사용할 수도 있다.

상기 전자주입층(205) 물질로는 캐소드 전극(미도시)으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질이면 특별히 재료가 제한되지 않는다. 상기 전자주입층(205) 으로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, BaF₂, CsCO₃와 BCP 혼합체 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.

본 발명에 따른 백색 유기발광소자에 의하면 한 쌍의 발광 유닛을 공통전극을 중심으로 거울상으로 마주보게 병렬로 조합함으로써, 단일 소자의 구동 전압으로 구동하면서 효율를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 소자에 걸리는 전기적 스트레스가 감소하여 소자의 수명을 향상 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백색 발광유닛의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101a, 101b: 독립전극 102... 공통전극

103a, 103b... 백색 발광유닛 201... 정공주입층

202... 정공수송층 203... 백색 발광층

204... 전자수송층 205... 전자주입층

Claims

한 쌍의 독립전극;

상기 독립전극 사이에 위치하는 공통전극; 및

상기 공통전극을 중심으로 이의 양측에 거울 상으로 위치하는 것으로, 백색광을 방출하는 한 쌍의 백색 발광 유닛;을 구비하며,

상기 한 쌍의 독립 전극은 저항을 사이에 두고 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
제 1항에 있어서,

상기 독립전극 중 하나는 투명전극 또는 반투명전극이고, 다른 하나는 반사전극인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 공통전극은 투명전극 또는 반투명전극인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
제 1항에 있어서,

상기 백색 발광유닛은 적색, 녹색, 청색 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
제 5항에 있어서,

상기 백색 발광유닛은 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자수송층, 정공억제층, 전자억제층 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.