백색 유기전계발광소자{WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는 탠덤형 백색 유기전계발광소자에 관한 것이다.

최근, 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 실용화되고 있다. 특히, 유기전계발광소자는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고 자체 발광이다. 또한, 시야각에 문제가 없어서 장치의 크기에 상관없이 동화상 표시 매체로서 장점이 있다. 또한, 저온 제작이 가능하고, 기존의 반도체 공정 기술을 바탕으로 제조 공정이 간단하므로 향후 차세대 평판 표시 장치로 주목받고 있다.

유기전계발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광층을 포함하고 있어 제1 전극으로부터 공급받는 정공과 제2 전극으로부터 받은 전자가 발광층 내에서 결합하여 정공-전자쌍인 여기자(exciton)를 형성하고 다시 여기자가 바닥상태로 돌아오면서 발생하는 에너지에 의해 발광하게 된다.

이와 같은 유기전계발광소자는 다양한 구조로 개발되고 있는데, 그 중 탠덤(tandem) 방식의 백색 유기전계발광소자가 대두되고 있다. 탠덤(tandem) 방식의 유기전계발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이의 각 층을 마스크 없이 증착시키는 것으로, 발광층을 포함한 유기막들의 형성을 차례로 그 성분을 달리하여 진공 상태에서 증착하는 것을 특징으로 한다. 이러한 백색 유기전계발광소자는 둘 이상의 발광층의 색상을 혼합하여 백색을 구현하는데 이 경우, 제1 전극과 제2 전극 사이에 복수의 색상의 광을 발광하는 서로 다른 발광층을 구비하고 각각의 발광층 사이에 전하생성층을 구비하는 기본 구조로 스택을 구분한다.

그러나, 탠덤 방식의 백색 유기전계발광소자는 각기 다른 색을 발광하는 복수의 발광층들을 구비하고 있어 이들 색 간의 발광효율을 조절하여 백색을 구현하는데에 어려움이 있고, 발광효율을 개선시켜야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 수명, 발광효율 및 구동전압 특성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 기판 상에 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 제1 전하생성층 및 제2 전하생성층, 상기 제1 전극과 상기 제1 전하생성층 사이에 위치하며, 제1 발광층을 포함하는 제1 스택, 상기 제1 전하생성층과 상기 제2 전하생성층 사이에 위치하며, 제2 발광층을 포함하는 제2 스택, 및 상기 제2 전하생성층과 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 제3 발광층을 포함하는 제3 스택;을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 발광층 중 두 개의 발광층은 블루를 발광하고 나머지 하나의 발광층은 옐로그린을 발광하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전하생성층 및 상기 제2 전하생성층 중 적어도 하나는 n형 전하생성층과 p형 전하생성층의 접합 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제1 발광층은 형광 블루 발광층인 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 발광층은 하나의 호스트에 두 개의 도펀트가 혼합되거나 두 개의 호스트에 두 개의 도펀트가 혼합된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 두 개의 호스트 중 하나는 전자수송성 호스트이고 다른 하나는 정공수송성 호스트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층 중 적어도 하나는 2층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 한다.

상기 제1 내지 제3 스택은 각각 정공수송층과 전자블록층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정공수송층과 상기 전자블록층은 하나의 단일층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 스택은 상기 제3 발광층과 상기 제2 전극 사이에 상기 제3 발광층과 인접한 전자수송층을 더 포함하되, 상기 전자수송층은 전자주입재료와 정공블록재료가 혼합된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격은 2500 내지 5000Å인 것을 특징으로 한다.

상기 제2 전극과 상기 제2 발광층 사이의 간격은 적어도 2000Å 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 블루를 발광하는 두 개의 발광층 중 적어도 하나는 레드를 발광하는 발광층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 2층 구조 중 각 층의 두께는 400Å 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 적어도 3개 이상의 스택을 구비하고 적어도 2개 이상의 블루 발광층과 하나의 옐로그린 발광층을 포함함으로써, 수명 및 발광효율을 향상시키고 구동전압 특성을 향상시킬 수 있으며 백색을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격을 2500 내지 5000Å로 형성하고 제2 전극(380)과 제2 발광층 사이의 간격을 적어도 2000Å 이상으로 형성함으로써, 화상의 시야각 및 레드 빛의 발광효율을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예 1-1 및 1-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예 2-1 및 2-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예 3-1 및 3-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예 4-1 내지 4-4에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예 5-1 및 5-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예 6-1 및 6-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예 7-1 내지 7-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예 8-1 및 8-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 실시예 9-1 내지 9-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예 10-1 내지 10-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 실시예 11-1 및 11-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 나타낸 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(10)는 기판(50) 상에 제1 전극(100)과 제2 전극(380) 사이에 위치하는 스택들(ST1, ST2, ST3)을 포함하며, 스택(ST1, ST2, ST3)들의 사이에 위치하는 제1 전하생성층(160)과 제2 전하생성층(250)을 포함한다.

보다 자세하게, 상기 기판(50)은 빛이 투과할 수 있는 투명한 유리, 플라스틱 또는 도전성 물질로 이루어진다. 상기 기판(50) 상에 위치한 제1 전극(100)은 애노드 전극으로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어진다.

상기 제1 전극(100) 상에 위치하는 제1 스택(ST1)은 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 제1 발광층(140)을 포함한다. 제1 발광층(140)은 적어도 블루를 발광하는 발광층으로 이루어지거나, 레드를 발광하는 발광층을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 블루를 발광하는 제1 발광층(140)은 형광 또는 인광 발광재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(140)이 형광 발광재료로 이루어지는 경우, 안트라센(Anthracene) 유도체, 스틸벤(Stylvene) 유도체, 피렌(Pyrene) 유도체 또는 카바졸(Carbazole) 유도체를 포함할 수 있다. 상기 스틸벤 유도체는 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.

상기 화학식들에서 Rn(n=1~10)은 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 30의 축합아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택되고, 아릴기는 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridi ne), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole)로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.

L은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로 아릴기이며, 상기 L, A1 내지 A4의 치환기는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알킬아미노기, 게르마늄기, 보론기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6-40의 아릴실릴기 및 중수소로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

또한, 예를 들어, 제1 발광층(140)이 인광 발광재료로 이루어지는 경우, 호스트는 안트라센(Anthracene) 유도체, 스틸벤(Stylvene) 유도체, 피렌(Pyrene) 유도체 또는 카바졸(Carbazole) 유도체를 포함할 수 있다. 호스트의 치환기로는 하기 화학식들로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.

상기 화학식들에서 Rn (n=1~12)는 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 30의 축합아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, R~R12는 이웃하는 치환기와 축합링을 형성할 수 있다.

상기 치환기는 치환 또는 비치환, 융합 또는 비융합의 아릴기는 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole)로 구성되는 중심구조에 1개 ~ 5개 내지 중복 치환 또는 비중복 치환으로 이루어진다.

도펀트로는 하기 화학식들로 표시되는 물질을 사용할 수 있다. 특히, Ir 금속을 중심으로 하여, NN 또는 NO, OO로 3배위를 형성하는 금속화합물로 이루어질 수 있다.

전술한 제1 발광층(140)은 하나의 호스트에 하나의 도펀트로 이루어지거나 두 개의 호스트에 하나의 도펀트로 이루어질 수 있다. 이때, 두 개의 호스트 중 하나는 정공수송성 호스트이고 나머지 하나는 전자수송성 호스트일 수 있다. 정공수송성 호스트는 전술한 정공수송층의 재료를 사용할 수 있고 전자수송성 호스트는 후술하는 전자수송층의 재료를 사용할 수 있다.

한편, 제1 발광층(140)이 레드를 발광하는 발광층을 더 포함하는 경우에, 레드 발광층은 예를 들어, CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 어느 하나의 호스트에 Ir(Mnpy) ₃ , Btp2Ir(acac)(bis(2O-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3O)iridium(zcetylactonate) 또는 Btp2Ir(acac)(iridium(III)bis(1-phenylisoquinolyl)-N,C2')acetyl 중 선택된 어느 하나 이상의 인광 레드 도펀트로 이루어질 수 있다.

전술한 제1 발광층(140)의 블루 발광층 또는 레드 발광층은 각각 하나의 호스트에 하나의 도펀트가 포함되거나, 두 개의 호스트에 하나의 도펀트가 포함되어 이루어질 수도 있다. 또한, 제1 발광층(140)이 블루 발광층과 레드 발광층의 적층 구조로 이루어질 경우, 레드 발광층이 블루 발광층 상에 위치하거나, 레드 발광층이 블루 발광층 하부에 위치할 수 있다.

한편, 상기 제1 스택(ST1)은 제1 전극(100)과 제1 발광층(140) 사이에 정공주입층(110), 제1 정공수송층(120) 및 제1 전자블록층(130)을 더 포함한다. 상기 정공주입층(Hole Injection Layer ; HIL)(110)은 상기 제1 전극(100)으로부터 제1 발광층(140)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 제1 정공수송층(Hole Transport Layer ; HTL)(120)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), 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. 예를 들어, 제1 정공수송층(120)은 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어질 수 있다.

상기 A와 B는 각각 하기 화학식으로 표시되는 화합물에서 선택될 수 있다.

상기 Rn (n=1~12)은 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 30의 축합아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, R~R12는 이웃하는 치환기와 축합링을 형성할 수 있다. L은 아릴기는 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole)로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 제1 전자블록층(Electron Blocking Layer ; EBL)(130)은 발광층에서 생성된 전자가 정공수송층으로 넘어오는 것을 방지하도록 정공수송층의 재료와 금속 또는 금속 화합물을 포함하여 이루어진다. 따라서, 제1 전자블록층의 루모(LUMO) 준위(level)가 높아져 전자가 넘어올 수 없게 된다. 전술한, 제1 정공수송층(120)과 상기 제1 전자블록층(130)은 각각의 재료가 혼합된 단일층으로도 이루어질 수 있다.

그리고, 제1 스택(ST1)은 제1 발광층(140) 상에 제1 전자수송층(150)을 더 포함한다. 제1 전자수송층(Electron Transport Layer ; ETL)(150)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 제1 전자수송층(150)은 하기 화학식들로 표시되는 화합물로 이루어질 수 있다.

상기 Ar ₁ 내지 Ar ₄ 는 아릴기는 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole)로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 Rn (n=1~4)은 탄소수 6 내지 24의 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 30의 축합아릴기, 탄소수 2 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 치환 또는 비치환된 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

따라서, 제1 전극(100) 상에 정공주입층(110), 제1 정공수송층(120), 제1 전자블록층(130), 제1 발광층(140) 및 제1 전자수송층(150)을 포함하는 제1 스택(ST1)을 구성한다.

상기 제1 스택(ST1) 상에 제1 전하생성층(Charge Generation Layer ; CGL)(160)이 위치한다. 제1 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. 이때, 상기 PN접합 전하생성층(160)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 즉, N형 전하생성층(160N)은 제1 전극에 인접한 제1 발광층(140)에 전자를 공급하고, 상기 P형 전하생성층(160P)은 제2 스택(ST2)의 발광층에 정공을 공급함으로써, 다수의 발광층을 구비하는 유기전계발광소자의 발광 효율을 더욱 증대시킬수 있으며, 이와 더불어 구동 전압도 낮출수 있다.

여기서, P형 전하생성층(160P)은 단일 물질로 이루어지거나, 단일 물질에 P형 도펀트가 도핑될 수 있다. P형 전하생성층(160P)은 불소 치환된 TCNPQ, Cyan 그룹을 갖는 TCNPQ 유도체, Radiallene계열의 화합물, Quinone계열의 화합물 또는 하기 화학식 (I)로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 단일 물질로 이루어질 수 있다.

상기 화학식 (I)의 치환기로는 하기 화학식 (i) 및 (ii)로 표시되는 화합물일 수 있다.

상기 화학식 (i) 및 (ii)로 표시되는 화합물은 하기 화학식 (a)~(g)로 표시되는 치환기로 치환될 수 있다.

상기 화학식 (I)에서 ar ¹ 및 ar ² 는 치환 또는 비치환의 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole)로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.

또한, P형 전하생성층(160P)이 P형 도펀트가 도핑되는 경우에, P형 도펀트는 금속 산화물, 불소 치환된 TCNPQ, Cyan그룹을 갖는 TCNPQ 유도체, Radiallene계열의 화합물, Quinone계열의 화합물 또는 하기 화학식들로 표시되는 화합물로 이루어질 수 있다.

상기 화학식에서 Ar은 치환 또는 비치환의 페닐, 나프탈렌(naphthalene), 플루오렌(fluorene), 카바졸(carbazole), 페나진(phenazine), 페난트롤린(phenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 시놀린(cinnoline), 퀴나졸린(quinazoline), 퀴녹살린(quinoxaline), 나프티드린(naphthydrine), 프탈라진(phtalazine), 퀴놀리진(quinolizine), 인돌(indole), 인다졸(indazole), 피리다진(pyridazine), 피라진(pyrazine), 피리미딘(pyrimidine), 피리딘(pyridine), 피리딘(pyridine), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 피롤(pyrrole) 및 하기 R1~12로 표시되는 군에서 선택될 수 있다.

상기 R1~R12는 H, CF ₃ 및 하기 화학식들로 표시되는 화합물에서 선택될 수 있다. 하기에서 A와 B는 H, F 및 CF ₃ 에서 선택될 수 있다.

상기 N형 전하생성층(160N)은 금속 또는 N형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 N형이 도핑된 유기물질에 사용되는 N형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 N형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 자세하게는 상기 N형 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 호스트 물질은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 트리아진, 하이드록시퀴놀린 유도체 및 벤즈아졸 유도체 및 실롤 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.

한편, 상기 제1 전하생성층(160) 상에 제2 발광층(230)을 포함하는 제2 스택(ST2)이 위치한다. 제2 발광층(230)은 적어도 옐로그린을 발광하는 발광층을 포함하되 그린을 발광하는 발광층을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)을 포함하는 제2 발광층(230)을 예로 설명한다.

상기 그린 발광층(230b)은 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 적어도 하나의 호스트에 Ir(ppy) ₃ 의 인광 그린 도펀트로 이루어질 수 있다. 상기 옐로그린 발광층(230a)은 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 적어도 하나의 호스트에 옐로그린을 발광하는 인광 옐로그린 도펀트로 이루어질 수 있다. 반면, 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)의 호스트는 정공수송층과 동일한 재료를 사용할 수도 있다.

전술한 제2 발광층(230)의 옐로그린 발광층(230a) 또는 그린 발광층(230b) 중 적어도 하나는 두 개의 호스트에 하나의 도펀트가 포함되어 이루어질 수 있다. 또한, 제2 발광층(230)이 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)의 적층 구조로 이루어질 경우, 그린 발광층(230b)이 옐로그린 발광층(230a) 상에 위치하거나, 그린 발광층(230b)이 옐로그린 발광층(230a) 하부에 위치할 수 있다. 또한, 제2 발광층(230)은 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)이 하나의 단일층으로 이루어질 수 있으며, 이때, 단일층의 제2 발광층(230)은 하나의 호스트에 옐로그린 도펀트와 그린 도펀트가 혼합되거나, 두 개의 호스트에 옐로그린 도펀트와 그린 도펀트가 혼합되어 형성될 수 있다. 이때, 두 개의 호스트 중 하나는 정공수송성 호스트이고 나머지 하나는 전자수송성 호스트일 수 있다. 정공수송성 호스트는 전술한 정공수송층의 재료를 사용할 수 있고 전자수송성 호스트는 후술하는 전자수송층의 재료를 사용할 수 있다.

또한, 상기 제2 발광층(230) 중 옐로그린 발광층(230a)의 발광 스펙트럼의 피크(peak)는 550 내지 570nm의 파장대에 위치하고, 그린 발광층(230b)의 발광 스펙트럼의 피크(peak)는 530 내지 550nm의 파장대에 위치할 수 있다. 이때, 각 스펙트럼의 반치폭은 각각 70nm 이상을 가짐으로써 옐로그린과 그린 색의 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)은 각 층의 두께를 400Å 이하로 형성하여, 구동전압이 높아지는 것을 방지하고 발광효율을 향상시킨다. 또한, 상기 옐로그린 발광층(230a)과 그린 발광층(230b)은 도핑 농도가 서로 다를 수 있으며, 정공수송층에 가까운 발광층과 먼 발광층 간에 도핑 농도가 서로 다를 수 있거나 동일할 수 있다.

상기 제2 스택(ST2)은 제1 전하생성층(160)과 상기 제2 발광층(230) 사이에 제2 정공수송층(210)과 제2 전자블록층(220)을 더 포함한다. 제2 정공수송층(210)은 전술한 제1 정공수송층(120)과 동일하되 서로 다른 물질로 이루어지거나 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전자블록층(220)도 전술한 제1 전자블록층(130)과 동일하되 서로 다른 물질로 이루어지거나 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 스택(ST2)은 제2 발광층(230) 상에 제2 전자수송층(240)을 더 포함하며, 제2 전자수송층(240)은 전술한 제1 스택(ST1)의 제1 전자수송층(150)의 설명과 동일하며, 서로 같은 물질로 이루어지거나 다른 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 전하생성층(160) 상에 제2 정공수송층(210), 제2 전자블록층(220), 제2 발광층(230) 및 제2 전자수송층(240)을 포함하는 제2 스택(ST2)을 구성한다.

상기 제2 스택(ST2) 상에 제2 전하생성층(250)이 위치한다. 제2 전하생성층(250)은 N형 전하생성층(250N)과 P형 전하생성층(250P)이 접합된 PN접합 전하생성층으로 구성되며 전술한 제1 전하생성층(160)과 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 그러나, 제2 전하생성층(250)은 제1 전하생성층(160)과는 서로 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전하생성층(160)의 P형 전하생성층(160P)이 단일 물질로 이루어지고 제2 전하생성층(250)의 P형 전하생성층(250P)은 단일 물질에 P형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.

한편, 제2 전하생성층(250) 상에 제3 발광층(330)을 포함하는 제3 스택(ST3)이 위치한다. 제3 발광층(330)은 적어도 블루를 발광하는 발광층으로 이루어지거나, 레드를 발광하는 발광층을 더 포함할 수도 있는 것으로, 전술한 제1 스택(ST1)의 제1 발광층(140)과 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 발광층(330)은 블루를 발광하는 블루 발광층(330a)과 레드를 발광하는 레드 발광층(330b)이 적층된 구조로 이루어질 수 있다.

상기 제3 스택(ST3)은 제2 전하생성층(250)과 상기 제3 발광층(330) 사이에 제3 정공수송층(310)과 제3 전자블록층(320)을 더 포함한다. 제3 정공수송층(310)은 전술한 제1 정공수송층(120)과 동일하되 서로 다른 물질로 이루어지거나 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제3 전자블록층(320)도 전술한 제1 전자블록층(130)과 동일하되 서로 다른 물질로 이루어지거나 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 제3 스택(ST3)은 제3 발광층(330) 상에 제3 전자수송층(340), 제4 전자수송층(350) 및 전자주입층(360)을 더 포함하며, 제4 전자수송층(350)은 전술한 제1 스택(ST1)의 제1 전자수송층(150)의 설명과 동일하며, 서로 같은 물질로 이루어지거나 다른 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제3 전자수송층(340)은 전자주입이 우수한 전자주입재료와 정공 블록능력이 우수한 정공블록재료를 혼합하여 사용한다. 이때, 전자주입재료와 정공블록재료의 혼합비는 1:99 내지 99:1의 범위일 수 있으며, 바람직하게 30:70 내지 70:30의 범위로 이루어질 수 있다.

상기 전자주입층(Electron Injection Layer ; EIL)(360)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 전자주입층(360)은 금속할라이드 화합물일 수 있으며, 예를 들어 MgF ₂ , LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF 및 CaF ₂ 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 제2 전하생성층(250) 상에 제3 정공수송층(310), 제3 전자블록층(320), 제3 발광층(330), 제3 전자수송층(340), 제 전자수송층(350) 및 전자주입층(360)을 포함하는 제3 스택(ST3)을 구성한다.

상기 제3 스택(ST3) 상에 제2 전극(380)이 위치한다. 제2 전극(380)은 캐소드 전극일 수 있으며, 일함수가 낮은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 전극(100)과 제2 전극(380) 사이에 제1 내지 제3 스택(ST1, ST2, ST3)과 제1 및 제2 전하생성층(160, 250)이 구비된 유기전계발광소자가 개시된다.

전술한 유기전계발광소자는 제1 전극(100)으로부터 제2 전극(380) 사이의 간격이 2500 내지 5000Å로 형성하고, 제2 전극(380)으로부터 제2 발광층(230) 사이의 간격이 적어도 2000Å 이상으로 형성함으로써, 화상의 시야각 및 레드 빛의 발광효율을 확보할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 제1 발광층과 제3 발광층이 블루 발광층을 포함하고, 제2 발광층이 옐로그린 발광층을 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 발광층과 제3 발광층의 위치를 바꿔 형성할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 실시예를 개시한다. 다만, 하기에 개시되는 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기 개시하는 다양한 실시예들을 통해 본 발명의 유기전계발광소자의 다양한 구조와 그 효과가 설명될 것이다.

<실시예 1-1>

ITO 기판은 발광 면적이 2mm×2mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10 ^-6 torr 가 되도록 한 후, 양극 ITO 위에 정공주입층으로 NPD를 100Å의 두께로 형성하고 그 위에 정공수송층으로 Aryl amine 계열 물질을 1200Å의 두께로 형성하고, 전자블록층으로 Carbazole 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였다. 그 위에 블루 형광 발광층으로 호스트인 anthracene 계열 물질 250Å과 도펀트인 pyrene 계열 물질을 도핑 농도 5%로 형성하였다. 그 다음 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하여 제1 스택을 형성하였다. 이후, N형 전하생성층으로 호스트인 헤테로아릴계열의 물질 200Å과 도펀트인 알칼리토금속 물질을 도핑농도 3%로 형성하였다. 그 위에 P형 전하생성층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성한 뒤, 정공수송층으로 아릴 아민 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였고, 전자블록층으로 Carbazole 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였다. 다음, 인광 옐로그린 발광층으로 헤테로아릴계열의 호스트 1 종 150Å과, 또 다른 호스트 1 종 150Å, 그리고 도펀트인 Iridium 화합물을 도핑 농도 20%로 형성하였다. 이어, 인광 그린 발광층으로 헤테로아릴계열의 호스트 1 종 150Å과, 또 다른 호스트 1 종 150Å, 그리고 도펀트인 Iridium 화합물을 도핑 농도 15%로 형성하였다. 그 위에, 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하여 제2 스택을 형성하였다. 그 다음, N형 전하생성층으로 호스트인 헤테로아릴계열의 물질 200Å과 도펀트인 알칼리토금속 물질을 도핑농도 3%로 형성하였고, P형 전하생성층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성한 뒤, 정공수송층으로 아릴 아민 계열의 물질을 1200Å의 두께로 형성하였다. 그리고, 전자블록층으로 Carbazole 계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였고, 형광 블루 발광층으로 호스트인 anthracene 계열 물질 200Å과 도펀트인 pyrene 계열 물질을 도핑 농도 5%로 형성한 뒤, 인광 레드 발광층을 헤테로 아릴계열 호스트 물질 100Å과, 카바졸 및 아릴아민계열의 호스트 물질 100Å, 도펀트로 이리듐 화합물을 도핑농도 3%로 형성였다. 그 다음, 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성한 뒤, 다시 한번 전자수송층으로 헤테로아릴계열의 물질을 200Å의 두께로 형성하였고, 전자주입층으로 LiF를 10Å의 두께로 형성하여 제3 스택을 형성한 뒤, 캐소드로 Al을 2000Å의 두께로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 1-2>

전술한 실시예 1-1과 동일한 공정 조건 하에, 제3 스택의 형광 블루 발광층과 인광 레드 발광층의 위치를 바꿔 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 1-1 및 1-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 2에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율, 구동전압 및 수명을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

상기 도 2 및 표 1을 참조하면, 3 스택 구조에 인광 레드 발광층과 형광 블루 발광층을 동시에 사용하여 전체적인 패널 특성을 향상시켰고, 장파장의 인광 레드 발광층을 캐소드에 인접하게 배열하여 발광효율을 향상시켰다.

<실시예 2-1>

전술한 실시예 1-1과 동일한 공정 조건 하에, 제3 스택의 인광 레드 발광층을 제외하고 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 2-2>

전술한 실시예 2-1과 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 그린 발광층을 제외하고 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 2-1 및 2-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 3에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율 및 구동전압을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

상기 도 3 및 표 2를 참조하면, 제2 스택에서 옐로그린 발광층 하나보다 옐로그린과 그린 발광층을 함께 구비함으로써, 발광효율 및 구동 전압 특성을 향상시켰다.

<실시예 3-1>

전술한 실시예 1-1과 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 그린 발광층과 제3 스택의 레드 발광층을 제외하고 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 3-2>

전술한 실시예 3-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 정공수송층과 전자블록층을 하나의 물질로 1150Å의 두께로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 3-1 및 3-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 4에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율 및 구동전압을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.

상기 도 4 및 표 3을 참조하면, 제1 스택의 정공수송층과 전자블록층을 하나의 단일층으로 형성함으로써, 유기전계발광소자의 두께를 낮추고 발광효율을 향상시켰다.

<실시예 4-1>

전술한 실시예 3-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 블루 발광층과 제3 스택의 블루 발광층을 모두 안트라센 계열의 호스트 100Å과 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 4-2>

전술한 실시예 3-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과, 다른 안트라센계열의 호스트 100Å, 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성하였고, 제3 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과, 다른 안트라센계열의 호스트 100Å, 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 4-3>

전술한 실시예 3-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과, 다른 안트라센계열의 호스트 100Å, 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성하였고, 제3 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 4-4>

전술한 실시예 3-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성하였고, 제3 스택의 블루 발광층을 안트라센 계열의 호스트 100Å과, 다른 안트라센계열의 호스트 100Å, 도펀트로 파이렌 계열의 화합물을 도핑농도 5%로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 4-1 내지 4-4에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 5에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율, 수명 및 구동전압을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.

상기 도 5 및 표 4를 참조하면, 블루 발광층에서 하나의 단일 호스트를 사용한 것에 비해, 두 개의 호스트를 사용한 경우 구동 전압 및 수명을 개선시켰다.

<실시예 5-1>

전술한 실시예 1-1과 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 그린 발광층과 제3 스택의 레드 발광층을 제외하고 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 5-2>

전술한 실시예 5-1과 동일한 공정 조건 하에, 제3 스택의 두 개의 전자수송층을 공증착하여 하나의 단일층으로 360Å의 두께로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 5-1 및 5-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 6에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율, 구동전압 및 수명을 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.

상기 도 6 및 표 5를 참조하면, 제3 스택의 두 개의 정공수송층의 물질을 혼합하여 하나의 단일층으로 형성함으로써, 유기전계발광소자의 두께를 낮추고 수명 및 구동전압 특성을 향상시켰다.

<실시예 6-1>

전술한 실시예 1-1과 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 그린 발광층과 제3 스택의 레드 발광층을 제외하고 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 6-2>

전술한 실시예 6-1과 동일한 공정 조건 하에, 아릴 아민과 카바졸 계열의 호스트 50Å, P형 도펀트 화합물을 도핑농도 10%로 형성하고 동일한 아릴 아민계열의 호스트 250Å을 증착하여, 제2 스택의 전자블록층, 정공수송층 및 P형 전하생성층을 하나의 단일층으로 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 6-1 및 6-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 7에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명, 및 구동전압을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.

상기 도 7 및 표 6을 참조하면, 제2 스택의 전자블록층, 정공수송층 및 P형 전하생성층이 형성된 구조 대비하여, 이들을 P형 도핑층의 하나의 단일층으로 형성함으로써, 유기전계발광소자의 두께를 낮추고 수명 및 구동전압 특성을 향상시켰다.

<실시예 7-1>

전술한 실시예 6-2와 동일한 공정 조건 하에, 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 7-2>

전술한 실시예 7-1과 동일한 공정 조건 하에, 아릴 아민과 카바졸 계열의 호스트 50Å, P형 도펀트 화합물을 도핑농도 10%로 형성하고 동일한 아릴 아민계열의 호스트 250Å을 증착하여, 제3 스택의 전자블록층, 정공수송층 및 P형 전하생성층을 하나의 단일층으로 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 7-3>

전술한 실시예 7-2와 동일한 공정 조건 하에, 아릴 아민계열의 호스트와는 다른 호스트를 사용한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 7-1 내지 7-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 8에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명 및 구동전압을 측정하여 하기 표 7에 나타내었다.

상기 도 8 및 표 7을 참조하면, 제2 스택과 함께 제3 스택의 전자블록층, 정공수송층 및 P형 전하생성층이 형성된 구조 대비하여, 이들을 P형 도핑층의 하나의 단일층으로 형성함으로써, 유기전계발광소자의 두께를 낮추고 수명 및 구동전압 특성을 향상시켰다.

<실시예 8-1>

전술한 실시예 6-2와 동일한 공정 조건 하에, 인광 옐로그린 발광층과 인광 그린 발광층을 각각 헤테로아릴계열의 호스트 1종 120Å, 또 다른 호스트 1종 80Å, 그리고 도펀트인 이리듐 화합물을 도핑농도 8%로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 8-2>

전술한 실시예 8-1과 동일한 공정 조건 하에, 헤테로아릴계열의 호스트 대신에 전자수송층과의 루모 레벨의 갭이 0.3eV 이하인 화합물을 호스트로 사용한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 8-1 및 8-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 9에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명, 및 구동전압을 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.

상기 도 9 및 표 8을 참조하면, 그린 발광층의 호스트가 전자수송층과의 루모 레벨의 갭이 작을수록 발광효율 및 수명을 개선시킬 수 있었다.

<실시예 9-1>

전술한 실시예 6-2와 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 전자수송층의 두께는 70Å으로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 9-2>

전술한 실시예 9-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 전자수송층의 두께를 110Å으로 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 9-3>

전술한 실시예 9-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택의 전자수송층의 두께를 150Å으로 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 9-1 내지 9-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 10에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명, 및 구동전압을 측정하여 하기 표 9에 나타내었다.

상기 도 10 및 표 9를 참조하면, 제1 스택의 전자수송층의 두께가 얇을수록 수명이 증가하고 효율이 향상되는 것을 확인하였다.

<실시예 10-1>

전술한 실시예 6-2와 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택 위의 N형 전하생성층의 두께를 80Å으로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 10-2>

전술한 실시예 10-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택 위의 N형 전하생성층의 두께를 120Å으로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 10-3>

전술한 실시예 10-1과 동일한 공정 조건 하에, 제1 스택 위의 N형 전하생성층의 두께를 150Å으로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 10-1 내지 10-3에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 11에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명, 및 구동전압을 측정하여 하기 표 10에 나타내었다.

상기 도 11 및 표 10을 참조하면, 제1 스택 위의 N형 전하생성층의 두께가 두꺼워질수록 수명이 증가되나 300Å 이하가 바람직하다.

<실시예 11-1>

전술한 실시예 6-2와 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 전자수송층의 두께는 480Å으로 형성한 것만을 달리하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

<실시예 11-2>

전술한 실시예 11-1과 동일한 공정 조건 하에, 제2 스택의 전자수송층의 두께를 350Å으로 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

전술한 실시예 11-1 및 11-2에 따른 발광 스펙트럼을 측정하여 도 12에 나타내었고, R, G, B, W의 발광효율과 수명, 및 구동전압을 측정하여 하기 표 11에 나타내었다.

상기 도 12 및 표 11을 참조하면, 제2 스택의 전자수송층의 두께가 얇을수록 수명이 증가하고 구동 전압이 감소되는 것을 확인하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 적어도 3개 이상의 스택을 구비하고 적어도 2개 이상의 블루 발광층과 하나의 옐로그린 발광층을 포함함으로써, 수명 및 발광효율을 향상시키고 구동전압 특성을 향상시킬 수 있으며 백색을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자는 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격을 2500 내지 5000Å로 형성하고 제2 전극(380)과 제2 발광층 사이의 간격을 적어도 2000Å 이상으로 형성함으로써, 화상의 시야각 및 레드 빛의 발광효율을 확보할 수 있는 이점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 유기전계발광소자 50 : 기판
100 : 제1 전극 110 : 정공주입층
120 : 제1 정공수송층 130 : 제1 전자블록층
140 : 제1 발광층 150 : 제1 전자수송층
160 : 제1 전하생성층 210 : 제2 정공수송층
220 : 제2 전자블록층 230 : 제2 발광층
240 : 제2 전자수송층 250 : 제2 전하생성층
310 : 제3 정공수송층 320 : 제3 전자블록층
330 : 제3 발광층 340 : 제3 전자수송층
350 : 제4 전자수송층 360 : 전자주입층
380 : 제2 전극