KR100384291B1

KR100384291B1 - 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자

Info

Publication number: KR100384291B1
Application number: KR10-2001-0009516A
Authority: KR
Inventors: 최상언; 이민형; 주재영
Original assignee: 주식회사 엘리아테크
Priority date: 2001-02-24
Filing date: 2001-02-24
Publication date: 2003-05-16
Also published as: KR20020069319A

Abstract

외부 빔의 반사율을 낮춰 시인성을 높이고, 고품위 및 고화질을 달성할 수 있는 유기 전계발광 표시소자를 제공한다.

음극전극인 캐소드를, 외부로부터 입사되는 광의 반사율을 감소시키는 광 반사 감소층으로 형성하고, 광 반사 감소층으로는 CrOx층 및 Cr층의 2층 박막이나, CrNy층, CrOx층 및 Cr층의 3층 박막 등의 다층 박막으로 형성하고, 그 형성한 다층 박막들의 각각의 층이 두께 및 굴절률을 조절하여 외부로부터 입사되는 광에 소멸 간섭이 발생 및 반사되는 광의 양을 감소시키고, 시인성을 향상시킨다.

Description

저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자{Organic electro luminescence display element with low reflectivity of cathode}

본 발명은 전계 발광을 이용하여 소정의 영상, 문자, 숫자 및 기호 등을 표시하는 유기 전계발광 표시소자(Organic Electro Luminescence Display Element : 이하, '유기 EL 표시소자'이라고 약칭함)에 관한 것으로 특히 외부 빔의 반사율을 낮출 수 있는 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자에 관한 것이다.

일반적으로 평판 표시(FPD : Flat Panel Display) 소자는, 사용되는 물질을 기준으로 하여 무기물을 사용하는 소자와 유기물을 사용하는 소자로 구분된다. 무기물을 사용하는 소자로서는 형광체로부터 PL(Photo Luminescence)를 이용하는 플라즈마 표시 패널(PDP : Plasma Display Panel)과, CE(Cathode Luminescence)를 이용한 전계방출 표시(FED : Field Emission Display)소자 등이 있고, 유기물을 사용하는 소자로서는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 액정 표시소자(LCD : Liquid Crystal Display element) 및 유기 EL 표시소자 등이 있다.

상기 유기 EL 표시소자는 현재 널리 상용화되어 있는 LCD에 비하여 약 30,000배 이상의 빠른 응답속도를 가지고 있어 동영상의 구현이 가능하고, 자체적으로 발광하여 시야각이 넓음은 물론 높은 휘도를 낼 수 있는 장점이 있어 차세대의 표시소자로 각광을 받고 있다.

이러한 유기 EL 표시소자는 사용하는 물질의 종류에 따라 구분되는 것으로서 분자량이 작은 기능성 단분자를 사용하는 저분자 유기 EL 표시소자와, 분자량이 큰 고분자를 사용하는 고분자 유기 EL 표시소자가 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 유기 EL 표시소자의 구성을 개략적으로 보인 단면도 및 사시도이다. 여기서, 부호 100은 투명한 유리기판이다. 상기 유리기판(100)에 양극전극으로 투명 전극인 ITO(Indium Tin Oxide)층(110)이 형성되고, ITO층(110)에 유기층(120)이 형성된다.

상기 유기층(120)은, HTL(Hole Transporting Layer)(121), EML(EMitting Layer)(123) 및 ETL(Electron Transporting Layer)(125)의 박막이 진공증착법에 의하여 순차적으로 형성된다.

상기 HTL(121)은, 정공의 수송성이 우수하고 상기 EML(123)에서 결합하지 못한 전자의 이동을 억제하여 정공과 전자의 재결합 기회를 증가시키는 역할을 한다.

상기 EML(123)은, HTL(121)에서 주입되는 정공과 ETL(125)에서 주입되는 전자를 결합시켜 적색, 청색 또는 녹색의 광이 발생되게 하는 층으로서 EML(123)내의 결합 에너지에 의해 발광 스펙트럼을 결정하고, 정공과 전자의 결합 확률에 의하여 발광 효율을 결정한다. 상기 ETL(125)은, 음극전극으로부터 공급된 전자를 상기EML(123)로 원활하게 수송하고, EML(123)에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제하여 EML(123) 내의 결합을 증가시킨다.

여기서, 상기 유기층(120)을 형성할 경우에 필요에 따라서는 유전층 및 음극 분리기(separator)를 삽입시킬 수 있다.

상기 유기층(120)이 형성되면, 다음에는 저항이 적은 금속 예를 들면, Al, Cr 또는 MoW 등의 금속을 진공 증착하여 음극전극인 캐소드(130)를 형성한다.

다음에는 캐소드(130)의 상부에 커버(140)를 위치시키고, 내부에 질소 가스를 충진시킨 후 테두리를 에폭시 등의 밀봉재(150)로 밀봉한다.

이러한 종래의 유기 EL 표시소자는 양극전극인 ITO층(110)에 플러스 전원을 인가하고, 음극전극인 캐소드(130)에 마이너스 전원을 인가하면, 인가한 플러스 전원의 정공과 마이너스 전원의 전자가 각기 HTL(121) 및 ETL(125)을 통해 EML(123)로 이동되어 상호간에 결합되면서 소정 색상의 광을 발생하게 되고, 발생되는 광은 투명한 ITO층(110) 및 유리기판(100)을 통해 외부로 출력되어 시각적으로 확인할 수 있다.

상기 유기 EL 표시소자에서 캐소드(130)를 형성하는데 사용되는 금속은 반사도가 높은 것으로서 도 2에 도시된 바와 같이 외부에서 입사되는 가시광선 예를 들면, 태양 및 형광등 등의 광원에서 발생되는 가시광선의 약 40∼60％가 캐소드(130)에서 반사되어 외부로 출력된다.

상기 반사되어 외부로 출력되는 광은 유기 EL 표시소자의 시인성을 저하 즉, 유기 EL 표시소자를 검정(black) 상태로 유지시키지 못하고, 이로 인하여 유기 EL표시소자에 표시되는 화상의 품위 및 화질을 저하시키게 된다.

상기 유기 EL 표시소자의 캐소드(130)에서 광이 반사되어 외부로 출력되는 것을 줄이기 위하여 유리기판(100)의 표면에 편광판을 부착 및 사용하는 것이 알려져 있다.

그러나 상기 편광판을 사용하는 것은 별도로 편광판의 부착공정과 자동 클레이브(clave) 공정이 추가되어야 하는 것으로 제품의 생산성이 저하되고, 생산원가가 상승하게 된다. 또한 상기 편광판의 투과율은 약 40％정도이므로 편광판을 부착하기 전과 동일한 휘도를 출력할 수 있도록 하기 위해서는 EML(123)에서의 광 출력을 증가시켜야 되어 소비전력이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 캐소드에서의 광 반사율을 감소시켜 시인성을 향상시킬 수 있는 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 캐소드를 광 반사 감소층으로 형성하여 외부로부터 입사되는 광이 캐소드에서 반사되는 것을 감소시키고, 시인성을 향상시킨다.

상기 광 반사 감소층은 예를 들면, CrOx(여기서, x는 1, 2, 3, …임)층(여기서, x는 1, 2, 3,…임) 및 Cr층의 2층 박막 또는 CrNy층(여기서, y는 1, 2, 3,…임), CrOx층 및 Cr층의 3층 박막 등의 다층 박막으로 형성하고, 그 형성한 박막들의 두께 및 굴절률을 조절하여 외부로부터 캐소드로 입사되는 광에 소멸 간섭이 발생 및 반사되는 광의 양이 감소되게 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 유기 전계발광 표시소자의 구성을 개략적으로 보인 단면도 및 사시도이고,

도 2는 종래의 유기 전계발광 표시소자에서 발생되는 반사를 설명하기 위한 도면이며,

도 3은 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 일 실시 예 구성을 보인 도면이며,

도 4는 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 일 실시 예의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이며,

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 전계발광 표시소자에서 CrOx층의 두께에 따른 반사율을 측정하여 보인 그래프이며,

도 6은 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 다른 실시 예 구성을 보인 도면이며,

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유기 전계발광 표시소자의 반사율을 측정하여 보인 그래프이며,

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유기 전계발광 표시소자에서 CrOx층및 CrNy층의 두께에 따른 반사율을 측정하여 보인 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

300 : 투명 유리기판 310 : ITO층

320 : 유기층 330 : 캐소드

331 : CrOx층 333 : Cr층

333 : CrNy층

이하, 첨부된 도 3 내지 도 8의 도면을 참조하여 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자의 일 실시 예 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 300은 투명한 유리기판이다. 상기 유리기판(300)에는 양극전극으로 투명 전극인 ITO층(310)이 형성되고, ITO층(310)에 HTL, EML 및 ETL의 박막이 순차적으로 이루어지는 유기층(320)이 진공증착법으로 형성된다.

상기 유기층(320)에는 본 발명의 광 반사 감소층인 캐소드(330)가 형성된다.

상기 캐소드(330)는, 예를 들면, CrOx층(331) 및 Cr층(333)을 순차적으로 형성하여 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명은 ITO층(310) 및 캐소드(330)에 플러스 전원 및 마이너스 전원을 각기 인가할 경우에 ITO층(310)에서의 정공과 캐소드(330)의 전자가 유기층(320)으로 유입되어 상호간에 결합되면서 여기되고, 천이되어 소정 색상의 광을 출력하게 된다.

도 4는 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자의 일 실시 예의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

소정의 파장 λ를 가지는 입사광 S가 유리기판(300)을 통해 캐소드(330)의 CrOx층(331) 및 Cr층(333)으로 입사될 경우에 외부복합 프레즈널(External Complex Fresnel) 반사계수 r은 다음의 수학식 1과 같다.

여기서,이고, h는 CrOx층(331)의 두께이며, n₂는 CrOx층(331)의 굴절률이며, θ₂는 CrOx층(331)에서의 빛의 굴절각이며, r₁₂는 유리기판(300) 및 CrOx층(331)의 경계면에서의 프레즈널 반사계수이며, r₂₃은 CrOx층(331) 및 Cr층(333)의 경계면에서의 프레즈널 반사계수이다.

스넬(Snell)의 법칙을 이용하여 CrOx층(331) 및 Cr층(333)에서의 굴절각 θ₂및 θ₃을 입사광 S의 입사각 θ₁의 함수로 표현하면, 다음의 수학식 2 및 수학식 3과 같다.

여기서, n₁은 입사매질인 공기의 굴절률로서 1이고, n₃은 Cr층(333)의 굴절률이다.

그러므로 캐소드(330)에서의 반사율 R은 다음의 수학식 4로부터 구할 수 있다.

여기서, 입사광의 입사각도 θ₁이 0。 라고가정하면, 캐소드(330)에서의 반사율 R은 CrOx층(331)과 Cr층(333)의 굴절률 n₂및 n₃과, CrOx층(331)의 두께 h의 함수가 되고, 이 위상차에 따라 입사광에는 보강간섭 및 소멸간섭이 선택적으로 발생하여 반사되는 광의 양이 주기적으로 변하게 된다. 즉, 경로차 2hn₂/λ가 정수 배일 경우에는 소멸 간섭이 발생하고, 경로차가 반파장의 홀수배가 되면, 보강 간섭이 발생하게 되는 것으로서 캐소드(330)에서 소멸간섭이 발생하게 CrOx층(331)과 Cr층(333)의 두께와 굴절률을 조절할 경우에 캐소드(330)에서의 반사광의 양을 최소화할 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시 예에서 CrOx층(331)의 두께를 0∼1500Å으로 가변하고, 굴절률을 3.5로 설정하며, Cr층(333)의 굴절률은 2.0±1.5i로 한 후 589㎚의 파장을 가지는 광을 입사시켜 반사율을 측정한 결과 도 5에 도시된 바와 같은 측정 그래프를 얻었다.

상기 도 5에서 CrOx층(331)의 두께가 0∼1500Å의 범위 내에서 입사광의 소멸간섭이 발생하여 반사율이 최소로 되는 두께는 첫 번째 약 150Å이고, 두 번째 약 980Å으로서 소멸간섭이 발생하도록 CrOx층(331)의 두께를 형성하여 반사율이최소로 되게 할 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 저 반사율을 가지는 유기 EL 표시소자의 다른 실시 예 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예는 캐소드(330)로 CrNy층(335), CrOx층(331) 및 Cr층(333)을 순차적으로 형성하여 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예는 상기한 일 실시 예와 마찬가지로 캐소드(330)를 이루는 CrNy층(335), CrOx층(331) 및 Cr층(333)의 두께 및 굴절률을 조절할 경우에 캐소드(330)에서의 반사광의 양을 최소화할 수 있다.

상기 CrNy층(335), CrOx층(331) 및 Cr층(333)의 3층 박막으로 캐소드(330)를 형성한 본 발명의 다른 실시 예에 입사광의 파장을 가변시키면서 반사율을 측정한 결과 도 7에 도시된 바와 같이 반사율이 입사광의 파장에 따라 약 5.2∼6.9의 범위에서 가변되었다.

도 8은 본 발명이 캐소드(330)를 CrNy층(335), CrOx층(331) 및 Cr층(333)의 3층 박막으로 형성한 다른 실시 예에서 굴절률이 2,8인 CrNy층(335)을 각기 200Å, 250Å, 300Å, 350Å, 400Å, 450Å 및 500Å의 두께를 형성한 각각에 대하여 굴절률이 3.5인 CrOx층(331)의 두께를 0∼1000Å로 변화시키면서 파장이 589㎚인 입사광을 입사시켰을 경우에 반사율을 측정한 값의 그래프이다.

상기 도 8에서 반사율이 최소치로 되는 CrOx층(331)의 두께는 CrNy층(335)의 두께에 따라 약 680∼860Å의 범위에서 이동하였다. 그러므로 CrOx층(331)의 두께는 적절하게 선택할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 캐소드를 다층 박막으로 형성하고, 그 다층 박막의 각각의 층의 두께를 조절하여 입사광에 소멸간섭이 발생 및 반사율이 감소되게 하는 것으로서 유기 EL 표시소자의 시인성을 향상시켜 고품위 및 고화질로 소정의 화상을 표시할 수 있다.

Claims

유리기판에 양극전극인 ITO층과, 발광층인 유기층 및 음극전극인 캐소드가 순차적으로 형성되고, 캐소드의 후방에 커버가 위치되어 내부에 질소 가스가 충진 및 밀봉재로 밀봉되는 유기 전계발광 표시소자에 있어서,

상기 캐소드는; 입사광에 소멸 간섭이 발생하여 반사광이 감소되는 다층의 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자.
제 1 항에 있어서, 상기 다층 박막은;

CrOx층 및 Cr층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자.
제 1 항에 있어서, 상기 다층 박막은;

CrNy층, CrOx층 및 Cr층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 다층 박막은;

입사광의 파장에 따른 두께 및/또는 굴절률을 가지게 형성하여 소멸 간섭이 발생하게 하는 것을 특징으로 하는 저 반사율을 가지는 유기 전계발광 표시소자.