WO2011046262A1 - 발광 소자, 이를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛 - Google Patents
발광 소자, 이를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛 Download PDFInfo
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Definitions
- the first conductive layer is formed in a plurality extending in one direction
- the second conductive layer is formed in a plurality of directions extending in the other direction intersecting the first conductive layer
- the organic layer of the first and second conductive layer Is formed at the intersection.
- the organic layer 120 combines holes and electrons to generate light.
- the organic layer 120 may be formed as a single layer of the organic light emitting layer, and may be formed as multiple layers to obtain high emission luminance or efficiency. That is, the organic layer 120 may be composed of a hole transport layer 122, a light emitting layer 124 and an electron transport layer 126, and further comprises a hole injection layer (not shown) and an electron injection layer (not shown). Can be.
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Abstract
본 발명은 발광 소자, 이를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는 유기층에 전자 및 정공을 공급하는 제 1 및 제 2 도전층이 투명 또는 반투명 물질로 형성되고, 제 1 도전층 또는 제 2 도전층 상에 광 공진층 및 반사층이 형성된다. 따라서, 광 공진층이 도전층들 사이에 형성되지 않기 때문에 소자의 동작에 영향을 미치지 않고 광 공진층을 두껍게 형성할 수 있어 광 공진 효과를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 광 취출 효율 및 색순도 등을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자, 이를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛에 관한 것으로, 특히 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자(Organic Light Emitting Diode; OLED), 이를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP)에 이어 차세대 평판 표시 장치로 기대되고 있는 유기 전계 발광 소자는 발광체인 유기 화합물을 여러겹 쌓고 전압을 가하면 전류가 흘러서 발광하는 현상을 이용한 소자이다.
LCD는 광의 선택적 투과를 통하여 화상을 표시하고, PDP가 플라즈마 방전을 통하여 화상을 표시하는 것에 반하여, 유기 전계 발광 소자는 전계 발광이라는 메커니즘을 통하여 화상을 표시하게 된다. 이는 두 개의 전극 사이에 유기 발광 재료를 삽입하고, 각 전극에 전압을 가하면, 양극과 음극에서 각각 홀과 전자가 유기층 안으로 주입되어 전자와 정공이 재결합되는데, 이때 발생하는 재결합 에너지가 유기 분자들을 자극함으로써 빛을 발생시키는 방식이다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 자체 발광 특성과 함께 시야각이 넓고, 고선명, 고화질, 고속 응답성 등의 장점을 가지고 있어 소형 표시 장치에 많이 적용되고 있으며, 표시 장치의 광원으로도 사용되는 등 적용 범위가 광범위하게 발달되고 있다.
유기 전계 발광 소자는 투명 전극층과 반사 전극층 사이에 삽입된 발광층을 갖는 유기층으로 구성된다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 발광층으로부터 방출되는 광이 투명 전극층을 통과한 후에 취출되거나, 투명 전극층을 통과한 후 반사 전극층에 의해 반사되고 다시 투명 전극층을 통과한 후에 취출된다. 여기서, 투명 전극층을 통과하는 광과, 투명 전극층을 통과하고 반사 전극층에 의해 반사된 후 다시 투명 전극층을 통과하는 광 사이에는 광로차가 있어서 두 개의 광은 서로 간섭한다. 따라서, 유기층 또는 두 전극층과 유기층 사이의 정공 수송층 및 전자 수송층의 두께를 광 간섭의 결과로서 광 공진을 유도하는 두께까지 증가시켜 광 취출 효율을 향상시키게 되었다.
그러나, 광 공진을 유도하기 위해 전자 수송층, 정공 수송층 또는 유기층이 두꺼워지는 경우 두 전극층 사이의 거리가 증가하고, 이에 따라 구동 전압이 증가되어 유기 전계 발광 소자의 전력 소모가 크게 증가하게 된다. 또한, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광층을 포함하여 표시 장치를 구현하는 경우 광 공진에 필요한 두께가 각각 다를 수 있고, 이를 구동하기 위해서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각에 서로 다른 전압을 인가하여야 하는 문제가 발생된다.
본 발명은 전하의 주입 및 이동을 위한 층이 광 공진의 기능도 함으로써 발생되는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 광 공진을 유도하는 층이 전하의 주입 및 이동을 위한 층과 분리된 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 전자 또는 정공 주입을 위한 전극층 상에 광 공진층 및 반사층을 형성함으로써 전력 소모를 줄이고 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 전자 또는 정공 주입을 위한 전극층 상에 광 공진층 및 반사층을 형성하는 발광 소자를 구비하는 표시 장치 및 조명 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 발광 소자는 제 1 및 제 2 도전층; 상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층; 상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층; 및 상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함한다.
상기 제 1 도전층은 복수가 일 방향으로 연장 형성되고, 상기 제 2 도전층은 복수가 상기 제 1 도전층과 교차되는 타 방향으로 연장 형성되며, 상기 유기층은 상기 제 1 및 제 2 도전층의 교차점에 형성된다.
상기 제 1 또는 제 2 도전층의 일 면측은 상기 유기층과 대향되고, 타 면측은 상기 광 공진층과 대향된다.
상기 광 도전층과 인접하는 상기 제 1 또는 제 2 도전층은 적어도 반투과성 물질로 형성된다.
상기 광 공진층은 적어도 반투과 물질로 형성되며, 2T-NATA, α-NPD, PVK, Alq3 CuPc, LiF, 투명 도전성 산화물 및 실리콘 산화물의 적어도 어느 하나로 형성되며, 상기 물질 및 두께에 따라 광 취출 효율 및 색순도가 조절된다.
상기 반사층은 Al, Ag, Cr, Mo, Al 합금을 포함하는 금속 또는 금속 합금, 다공성 실리콘, PET(Polyethylene terephthalate), PP(Polypropylene)의 적어도 어느 하나를 이용한다.
상기 제 1 및 제 2 도전층, 유기층 및 광 공진층을 덮도록 형성된 인캡슐레이션을 더 포함하고, 상기 반사층은 상기 인캡슐레이션의 배면에 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 표시 장치는 액정 표시 패널; 및 상기 액정 표시 패널의 후부에 마련되어 상기 액정 표시 패널에 광을 공급하는 광원을 포함하며, 상기 광원은 제 1 및 제 2 도전층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층과, 상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 또다른 양태에 따른 조명 유닛은 광원으로서 발광 소자를 포함하는 조명 유닛으로서, 상기 광원은 제 1 및 제 2 도전층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층과, 상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 의하면, 유기층에 전자 및 정공을 공급하는 제 1 및 제 2 도전층이 투명 또는 반투명 물질로 형성되고, 제 1 도전층 또는 제 2 도전층 상에 광 공진층 및 반사층이 형성된 유기 전계 발광 소자가 제공된다. 또한, 이러한 유기 전계 발광 소자를 광원으로 이용하는 액정 표시 장치 및 조명 장치가 제공된다.
따라서, 광 공진층이 도전층들 사이에 형성되지 않기 때문에 소자의 동작에 영향을 미치지 않고 광 공진층을 두껍게 형성할 수 있어 광 공진 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 광 취출 효율 및 색순도 등을 향상시킬 수 있고, 색안정성 및 전기적 특성 또한 향상시킬 수 있다. 그리고, 적색, 청색 및 녹색 발광 소자 구현시에도 전압을 용이하게 인가할 수 있어 이들 발광 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도.
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 광 공진층의 두께에 따른 특성 그래프.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 광원으로 이용하는 액정 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 개략 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 “상부에” 또는 “상에” 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 “바로 상부” 또는 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도로서, 광 공진층을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판(100) 상에 적층 형성된 제 1 도전층(110), 유기층(120), 제 2 도전층(130), 광 공진층(140) 및 반사층(150)을 포함한다. 여기서, 제 1 도전층(110)은 기판(100) 상에 일 방향으로 연장 형성되며, 제 2 도전층(130)은 제 1 도전층(110)과 교차하는 타 방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 도전층(110 및 130)은 복수가 각각 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 도전층(110 및 120)이 교차하는 영역의 제 1 및 제 2 도전층(110 및 120) 사이에 유기층(120)이 형성되고, 제 2 도전층(130) 상에 광 공진층(140) 및 반사층(150)이 형성될 수 있다. 광 공진층(140) 및 반사층(150)은 유기층(120)과 중첩되는 영역의 제 2 도전층(130) 상에만 형성될 수도 있고, 제 2 도전층(130)의 전체 상부에 형성될 수도 있다.
기판(100)은 광 투과성의 기판을 이용하며, 절연성 기판, 반도체성 기판 또는 도전성 기판을 이용할 수 있다, 즉, 플라스틱 기판(PE, PES, PET, PEN 등), 유리 기판, Al2O3 기판, SiC 기판, ZnO 기판, Si 기판, GaAs 기판, GaP 기판, LiAl2O3 기판, BN 기판, AlN 기판, SOI 기판 및 GaN 기판 중 적어도 어느 하나의 기판을 이용할 수 있다. 그런데, 반도체성 기판 또는 도전성 기판을 이용하는 경우에는 제 1 도전층(110)과 기판(100) 사이를 절연시키기 위해 절연체를 형성하여야 한다. 이때, 절연체는 투명 절연체를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(100)은 플렉서블(flexible) 기판을 이용할 수 있는데, 플렉서블 기판을 이용함으로써 플렉서블 표시 장치(flexible display) 또는 웨어러블 표시 장치(wearable display)를 구현할 수 있게 된다.
제 1 도전층(110)은 정공 공급을 위한 음극 또는 전자 공급을 위한 양극의 역할을 하며, 광이 소자 밖으로 방출될 수 있도록 투명 또는 반투명의 전도성 물질로 형성할 수 있다. 제 1 도전층(110)은 예를들어 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 금속 산화물을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 투명 금속 산화물 이외에 안정성이 우수한 폴리티오펜(polythiophene)등을 포함한 화학적으로 도핑(chemically-doping)된 공액 고분자(conjugated polmer)들이 제 1 도전층(110)으로 이용될 수 있다. 이때, 제 1 도전층(110)이 음극으로서 기능하는 경우 광 투과성의 금속 합금, 예를들어 Ca/Ag, Ca/Au 등의 가시광선에 대한 투과성을 갖는 금속 합금으로 형성할 수도 있다. 한편, 제 1 도전층(110)은 높은 일함수를 갖는 금속 물질을 이용할 수도 있는데, 이 경우 제 1 도전층(110)에서의 비발광 재결합(recombination)을 통한 효율 감소를 방지할 수 있다.
유기층(120)은 정공과 전자가 결합되어 광을 생성하는 작용을 하며, 유기 발광층의 단일층으로 형성될 수 있고, 높은 발광 휘도나 효율을 얻기 위하여 다중층으로 형성될 수 있다. 즉, 유기물층(120)은 정공 수송층(122), 발광층(124) 및 전자 수송층(126)으로 구성될 수 있고, 전공 주입층(미도시) 및 전자 주입층(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 발광층(124)은 저분자 물질 또는 고분자 물질의 발광 재료를 이용할 수 있는데, 저분자 물질로는 Alq3(hydroxyquinoline aluminum), DPVBi(4,4 -bis(2,2-diphenylethen-1-yl)-diphenyl) 등을 이용할 수 있으며, 고분자 물질로는 PPV(poly(p-phenylenevinylene)), (PTh)s(poly(thiophene)s), 카오노-PPV(Cyano-PPV), PPP(poly(p-phenylene)), poly(fluorene)s를 이용할 수 있다. 또한, 발광층은 단일층 또는 복수의 층으로 형성할 수도 있고, 발광층은 발광 효율을 향상시키거나 색순도를 높이기 위해 도펀트를 도핑할 수 있다. 예를들어 DPVBi 호스트에 루브렌(rubren)을 도핑하여 백색광을 생성할 수 있으며, 다양한 호스트 물질에 다양한 도펀트를 도핑하여 다양한 광을 생성할 수 있다. 한편, 정공 수송층(122)은 α-NPD 등의 저분자 물질 또는 PVK(poly(n-vinylcarbazole)) 등의 고분자 물질을 이용하여 형성할 수 있고, 전자 수송층(126)은 Alq3 등을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 정공 주입층은 CuPc(copper phthaloyanine) 등을 이용하여 형성할 수 있고, 전자 주입층은 LiF(lithium fluorine) 등을 이용하여 형성할 수 있다.
제 2 도전층(130)은 유기층(120)과 광 공진층(140) 사이에 위치하며, 전자 공급을 위한 양극 또는 정공 공급을 위한 음극으로 작용한다. 즉, 제 1 도전층(110)이 음극으로 기능하면 제 2 도전층(130)은 양극으로 기능하고, 제 1 도전층(120)이 양극으로 기능하면 제 2 도전층(130)은 음극으로 기능한다. 이러한 제 2 도전층(130)은 전기 전도성을 가지며, 유기층(120)에서 생성된 광이 광 공명층(140)으로 통과할 수 있도록 투명 또는 반투명 물질로 형성할 수 있는데, 예를들어 Al, Ca/Ag, Ca/Sr 등의 금속 또는 금속 합금을 이용하여 형성할 수 있다.
광 공진층(140)은 제 2 도전층(130)과 반사층(150) 사이에 위치하며, 가시광선 투과가 가능하며 유기층(120)에서 발생되어 제 2 도전층(130)을 통해 방출되는 광이 반사층(150)까지 도달할 수 있는 물질을 이용할 수 있는데, 2T-NATA(4,4',4"-trs[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine), α-NPD, PVK, Alq3 CuPc 또는 LiF 등을 이용할 수 있다. 즉, 전공 주입층, 정공 수송층(122), 전자 수송층(126) 및 전자 주입층의 물질을 광 공진층(140)으로 이용할 수 있다. 이외에도 광 투과가 가능한 도전성 물질 또는 비도전성 물질, 예를들어 투명 도전성 산화물, 실리콘 산화물 등은 모두 광 공진층(140)으로 이용할 수 있는데, 특히 도전성 물질을 이용하더라도 제 1 및 제 2 도전층(110 및 130) 사이에만 전계가 인가되기 때문에 유기 전계 발광 소자의 동작에는 아무런 영향을 미치지 못한다. 한편, 광 공진층(140)은 원하는 광의 파장에 따라 물질 및 두께를 다르게 하여 형성할 수 있다. 예를들어, 제 1 물질을 이용하여 광 공진층(140)을 형성하는 경우 제 1 두께 범위로 형성하면 청색광을 방출할 수 있고, 제 2 두께 범위로 형성하면 백색광을 방출할 수도 있다. 또한, 광 공진층(140)은 소정 파장의 광을 방출하기 위해 형성되는 물질 및 두께에 따라서도 광 효율 및 색순도 등을 조절할 수 있는데, 소정 파장의 광을 방출하기 위해 형성되는 광 공진층(140)은 두께가 두꺼울수록 광 효율 및 색순도 등을 향상시킬 수 있다. 예를들어 제 1 물질을 이용하여 제 1 두께 범위로 광 공진층(140)을 형성하는 경우 제 1 두께 범위의 최대 두께로 광 공진층(140)을 형성하면 광 효율 및 색순도 등을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 광 공진층(140)의 두께에 따른 광 효율 및 색순도의 향상에 대해서는 이후 실험 예를 이용하여 설명하겠다. 뿐만 아니라, 광 공진층(140) 물질의 색을 다르게 하여 광 효율과 색순도 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 광 공진층(140)은 RF 스퍼터링, 전자 빔(Electronic beam) 증착, 레이저 분자빔 증착 등의 PVD 증착법 또는 본딩법을 이용하여 형성할 수 있다.
반사층(150)은 가시광선에 대해 반사 특성을 갖는 물질을 이용하여 형성하며, 제 2 전극층(130) 및 광 공진층(140)을 통해 방출되는 광을 반사하는 역할을 한다. 반사층(150)은 Al, Ag, Cr, Mo, Al 합금 등의 금속 또는 금속 합금을 이용할 수 있다. 이러한 금속 또는 금속 합금은 예를 들어 진공 증착을 이용하여 형성할 수도 있고, 금속 또는 금속 합금 호일(foil)을 부착하여 형성할 수도 있다. 또한, 반사층(150)은 금속 또는 금속 합금 이외에 폴리머 필름 또는 금속 산화물 박막을 이용할 수 있는데, 폴리머 필름 또는 금속 산화물 박막에 가시광선에 대한 반사를 가질 수 있는 임의의 패턴을 형성하면 광을 반사시킬 수 있다. 이러한 반사층(150) 물질로는 다공성 실리콘, PET(Polyethylene terephthalate), PP(Polypropylene) 등을 이용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 광 공진층(140)이 유기층(120)과 분리되고 제 2 도전층(130) 외측에 마련되어 발광층(122)으로부터 방출되는 광이 제 1 도전층(110)을 통과한 후 취출되고, 제 2 도전층(130) 및 광 공진층(140)을 통과한 후 반사층(150)에 의해 반사되어 다시 제 2 도전층(130)으로부터 제 1 도전층(110)을 통과하여 취출된다. 따라서, 광로차로 인해 두 광은 서로 간섭하게 되고, 이에 따라 광 취출 효율은 향상된다. 그런데, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 공진 효과를 극대화하기 위해 광 공진층(140)의 두께를 증가시켜도 광 공진층(140)이 제 2 도전층(130) 상에 형성되기 때문에 소자의 전기적 특성에 영향을 미치지 않고, 다양한 재료를 이용하여 다양한 특성을 얻을 수 있다. 즉, 종래와 비교하여 제 1 및 제 2 도전층(110 및 130) 사이의 두께 증가를 방지할 수 있다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 유기 발광 소자에서도 두께 증가를 방지할 수 있고, 이에 따라 전압 제어가 용이하다.
한편, 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판(100)의 후면으로 광이 방출되는 후면 발광 구조에 대해 설명하였으나, 기판(100) 전면으로 광이 방출되는 전면 발광 구조에도 적용할 수 있다. 전면 발광 구조의 경우 광 공진층(140) 및 반사층(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 도전층(110)과 기판(100) 사이에 형성할 수 있는데, 이 경우 기판(100)은 불투명 기판을 이용할 수도 있다. 또한, 광 공진층(140) 및 반사층(150)은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(100) 후면에 형성될 수도 있는데, 이 경우 기판(100)은 투명 또는 반투명 기판을 이용해야 한다.
또한, 후면 발광 구조의 경우 도 4에 도시된 바와 같이 반사층(150)을 인캡슐레이션(160)의 배면에 형성하고 인캡슐레이션(160)을 기판(100) 상에 씌움으로써 유기 전계 발광 소자를 제작할 수도 있다. 여기서, 인캡슐레이션(160)은 글래스 캡, 금속 캔 및 다층 박막 구조를 포함한다. 또한, 반사층(150)은 인캡슐레이션(160)의 배면 상에 금속, 금속 합금 및 금속 산화물을 진공 증착으로 형성하거나 금속, 금속 합금 및 금속 산화물의 포일 또는 폴리머 필름을 부착하여 형성할 수 있다.
실험 예
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 광 공진층의 두께에 따른 특성을 비교하기 위해 광 공진층을 50㎚ 및 400㎚의 두께로 각각 형성하여 유기 발광 소자를 제조하고 그 특성을 비교하였다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
백색광의 유기 전계 발광 소자를 제조하기 위해, 먼저 면저항이 10Ω/□의 ITO 기판에 포토리소그라피 공정을 이용하여 제 1 도전층 패턴을 형성한 후 세정하여 제 1 도전층 패턴이 형성된 기판을 준비하였다. 이어서, 진공 챔버내에 ITO 기판을 장착하고 Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane(TAPC)를 20㎚의 두께로 진공 열 증착(Vacuum Thermal Evaporation)하여 정공 수송층을 형성하고, N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene(mCP)에 청색 발광 도판트인 iridium(III)bis(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2)picolinate(FIrpic)을 10wt%로 도핑하여 10㎚의 두께로 증착한 후 오렌지 계열의 도판트인 Tris(2-phenylquinoline)iridium(III)(Ir2-(phq)3)를 10㎚의 두께로 증착하여 이중 구조의 발광층을 형성하였다. 이에 따라 발광층으로부터 백색광이 방출된다. 그리고, 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole(TAZ)를 50㎚의 두께로 증착하여 전자 수송층을 형성하고, 가시광선에 대해 반투과성을 갖는 Ca/Ag를 10㎚의 두께로 증착하여 제 2 도전층을 형성하였다. 이어서, 광 공진층으로 4,4',4"-Tris(N-(naphthalen-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(2T-NATA)을 증착하였다. 이때, 광 공진층을 각각 50㎚와 400㎚로 증착하여 광 공진층의 두께가 다른 두 유기 전계 발광 소자를 제조하였다. 그리고, 광 공진층의 두께가 다른 두 유기 전계 발광 소자의 광 공진 특성을 비교하였다.
도 5는 광 공진층의 두께가 다른 유기 전계 발광 소자의 전류 밀도에 대한 전류 효율을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이 광 공진층의 두께가 50㎚인 경우보다 400㎚인 경우 효율이 약 1.3배 높음을 알 수 있다. 따라서, 소정 파장을 광을 방출하기 위해 소정 두께의 광 공진층을 형성하는 경우 광 공진층의 두께가 두꺼울수록 유기 전계 발광 소자의 효율이 향상된다.
도 6은 광 공진층의 두께가 다른 두 유기 전계 발광 소자에 10V의 전압을 인가하였을 경우의 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 50㎚의 두께로 공진층이 형성된 경우 약 500㎚ 파장의 청색 파장이 약하고 약 600㎚의 오렌지 파장이 강한 광을 출력하게 되는데, 이에 따라 오렌지색이 가미된 백색광이 방출된다. 즉, 색순도가 저하된 백색광이 방출된다. 그러나, 400㎚의 두께로 공진층이 형성된 경우 약 500㎚의 청색 파장이 강하면서 약 600㎚의 오렌지 파장이 강한 광을 출력하게 되는데, 이에 따라 순도가 높은 화이트 광이 방출된다. 따라서, 광 공진층의 두께가 두꺼울수록 색순도가 높은 광을 방출하게 된다.
도 7은 광 공진층의 두께가 다른 두 유기 전계 발광 소자의 휘도 특성을 나타낸 그래프로서, 광 공진층의 두께가 다르더라도 휘도 특성에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실험 예로서 상기 실험 예의 공정을 변형하여 청색광을 방출하는 유기 전계 발광 소자를 제조하고, 광 공진층의 두께를 각각 50㎚, 200㎚ 및 400㎚로 다르게 형성하여 이들 유기 전계 발광 소자의 특성을 비교하였다. 즉, 청색광을 방출하기 위해 상기 실험 예와 다르게 mCP에 청색 발광 도판트인 FIrpic을 10wt%로 도핑하여 10㎚의 두께로 증착하여 발광층을 형성하였고, 광 공진층의 두께를 50㎚, 200㎚ 및 400㎚로 형성한 세 개의 유기 전계 발광 소자를 제조하여 그 특성을 비교하였다.
도 8은 광 공진층의 두께에 따른 전류 효율을 나타낸 그래프로서, 도시된 바와 같이 광 공진층의 두께가 증가할수록 전류 밀도에 따른 전류 효율은 증가하는 것을 알 수 있다.
도 9는 광 공진층의 두께에 따른 전계 발광 스펙트럼을 나타낸 것으로, 광 공진층의 두께가 두꺼울수록 피크 폭이 좁아지고, 이에 따라 청색광의 색 순도가 높아짐을 알 수 있다.
상기 본 발명에 따른 광 공진층이 형성된 유기 전계 발광 소자는 자체적으로 표시 장치로 이용될 수 있고, 액정 표시 장치 등의 광원 또는 조명 장치 등에 이용될 수 있는데, 본 발명의 유기 전계 발광 소자가 액정 표시 장치의 광원으로 이용되는 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이고, 도 11은 도 10의 광원으로 이용되는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 표시 패널(1000)과, 액정 표시 패널(1000)에 광을 공급하는 광원(2000)을 포함한다. 액정 표시 패널(1000)은 박막 트랜지스터(T) 및 화소 전극(280) 등을 포함하는 하부 기판(200)과, 컬러 필터(430) 및 공통 전극(440) 등을 포함하는 상부 기판(400), 그리고 하부 기판(200)과 상부 기판(400) 사이에 형성된 액정층(300)을 포함한다. 또한, 하부 기판(200)의 하부와 상부 기판(400)의 상부에 형성된 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 광원(2000)은 본 발명에 따른 광 공진층(140) 및 반사층(150)을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 포함한다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이 광원(2000)은 기판(100) 상에 마련된 격벽(115) 사이에 형성된 복수의 유기 전계 발광 소자를 포함하며, 유기 전계 발광 소자는 기판(100) 상에 형성된 제 1 도전층(110), 유기층(120), 제 2 도전층(130), 광 공진층(140) 및 반사층(150)을 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 유기층(120)으로부터 백색광이 생성될 수 있고, 세개의 유기 전계 발광 소자의 유기층(120)으로부터 적색, 녹색 및 청색이 발광되고 이들에 의해 백색광이 방출될 수도 있다. 또한, 격벽(115) 사이에 유기 전계 발광 소자가 외부 공기에 노출되지 않도록 밀봉 부재(160) 등이 형성되고, 덮개 부재(170)가 접합될 수 있다. 그리고, 밀봉된 유기 전계 발광 소자에 커넥터(FPC, TAB 등)를 부착하여 외부 신호 단자에 접속함으로서, 패시브 또는 액티브 매트릭스의 광원(2000)을 제작할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 제 1 및 제 2 도전층;상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층;상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층; 및상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함하는 발광 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전층은 복수가 일 방향으로 연장 형성되고, 상기 제 2 도전층은 복수가 상기 제 1 도전층과 교차되는 타 방향으로 연장 형성되며, 상기 유기층은 상기 제 1 및 제 2 도전층의 교차점에 형성되는 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 도전층의 일 면측은 상기 유기층과 대향되고, 타 면측은 상기 광 공진층과 대향되는 발광 소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 광 도전층과 인접하는 상기 제 1 또는 제 2 도전층은 적어도 반투과성 물질로 형성된 발광 소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 광 공진층은 적어도 반투과 물질로 형성된 발광 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광 공진층은 2T-NATA, α-NPD, PVK, Alq3 CuPc, LiF, 투명 도전성 산화물 및 실리콘 산화물의 적어도 어느 하나로 형성되며, 상기 물질 및 두께에 따라 광 취출 효율 및 색순도가 조절되는 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 반사층은 Al, Ag, Cr, Mo, Al 합금을 포함하는 금속 또는 금속 합금, 다공성 실리콘, PET(Polyethylene terephthalate), PP(Polypropylene)의 적어도 하나를 이용하는 발광 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 도전층, 유기층 및 광 공진층을 덮도록 형성된 인캡슐레이션을 더 포함하는 발광 소자.
- 제 8 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 인캡슐레이션의 배면에 형성된 발광 소자.
- 액정 표시 패널; 및상기 액정 표시 패널의 후부에 마련되어 상기 액정 표시 패널에 광을 공급하는 광원을 포함하며,상기 광원은 제 1 및 제 2 도전층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층과, 상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 표시 장치.
- 광원으로서 발광 소자를 포함하는 조명 유닛으로서,상기 광원은 제 1 및 제 2 도전층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층 사이에 형성된 유기층과, 상기 제 1 및 제 2 도전층의 적어도 어느 하나 상에 형성된 광 공진층과, 상기 광 공진층 상에 형성된 반사층을 포함하는 발광 소자를 적어도 하나 이상 포함하는 조명 유닛.
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| JP2005524964A (ja) * | 2002-05-08 | 2005-08-18 | ゼオラックス コーポレーション | フィードバック増強型発光ダイオードを使用したディスプレイデバイス＜関連出願の記載＞本願は、２００２年５月８日出願の米国仮出願第６０／３７９，１４１号（その全部が引用により本文書に組み込まれている）の利益を主張する。本願は、２００３年５月８日出願の「フィードバック増強型発光デバイス（ｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｈａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）」と称する米国特許出願第号、および２００３年５月８日出願の「フィードバック増強型発光ダイオードを使用した照明装置（ｌｉｇｈｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｕｓｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｈａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）」と称する米国特許出願第号（これら出願は、その全部が引用により本文書に組み込まれている）に関連している。 |
| KR20080018557A (ko) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | 삼성전자주식회사 | 유기 발광 장치 |
| KR20090089151A (ko) * | 2008-02-18 | 2009-08-21 | 삼성전자주식회사 | 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 |
-
2009
- 2009-10-14 KR KR1020090097523A patent/KR20110040308A/ko not_active Application Discontinuation
-
2010
- 2010-01-05 WO PCT/KR2010/000027 patent/WO2011046262A1/ko active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5847506A (en) * | 1992-09-22 | 1998-12-08 | Hitachi, Ltd. | Organic light emitting device and substrate plate for it |
| JP2005524964A (ja) * | 2002-05-08 | 2005-08-18 | ゼオラックス コーポレーション | フィードバック増強型発光ダイオードを使用したディスプレイデバイス＜関連出願の記載＞本願は、２００２年５月８日出願の米国仮出願第６０／３７９，１４１号（その全部が引用により本文書に組み込まれている）の利益を主張する。本願は、２００３年５月８日出願の「フィードバック増強型発光デバイス（ｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｈａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）」と称する米国特許出願第号、および２００３年５月８日出願の「フィードバック増強型発光ダイオードを使用した照明装置（ｌｉｇｈｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｕｓｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｈａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）」と称する米国特許出願第号（これら出願は、その全部が引用により本文書に組み込まれている）に関連している。 |
| KR20080018557A (ko) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | 삼성전자주식회사 | 유기 발광 장치 |
| KR20090089151A (ko) * | 2008-02-18 | 2009-08-21 | 삼성전자주식회사 | 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 |
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