KR100565742B1 - 유기전계발광소자 - Google Patents

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Abstract

유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device)에 관한 것으로, 유기전계발광소자는 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 위에 형성되어 빛을 발광하는 유기EL층; 상기 유기EL층 위에 형성되는 제 2 전극; 상기 투명 기판 하부에 형성되고, 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 서브층들이 수직방향으로 적층되어 이루어진 멀티 굴절층; 그리고, 상기 멀티 굴절층 하부에 형성되는 편광기를 포함하여 구성된다.
서브층, 멀티 굴절층, 편광기

Description

유기전계발광소자{Organic Electroluminescence Device}
도 1은 종래 기술에 따른 유기전계발광소자를 보여주는 구조단면도
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자를 보여주는 구조단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 투명기판 11 : 애노드
12 : 유기EL층 13 : 캐소드
14 : 멀티 굴절층 15 : 원형 편광기
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device)에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.
이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉘어진다.
무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.
또한, 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100∼200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기전계발광소자는 5∼20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기전계발광소자를 보여주는 구조단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어진 애노드(anode) 전극(2), 유기EL층(3), 캐소드(cathod) 전극(4)이 순차적으로 형성되어 있다.
그리고, 유리 기판(1) 하부에는 콘트라스트(contrast)의 향상을 위하여 원형 편광기(circular polarizer)(5)가 부착되어 있다.
여기서, 원형 편광기(5)는 위상차판(5a)과 편광기(5b)로 구성된다.
위상차판(5a)는 반파장판(Half Wave Film)과 1/4파장판(Quarter Wave Film)으로 이루어진 위상차판(5a) 또는 1/4파장판(Quarter Wave Film)으로 이루어진 위상차판(5a)을 사용할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 유기전계발광소자는 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(4)에서 주입되는 전자와 정공에 의해 유기EL층(3)에서 발광한다.
유기EL층(3)에서 발광된 빛은 유리 기판(1) 및 원형 편광기(5)를 투과하여 외부로 방출된다.
그러나, 유기EL층(3)에서 발광된 빛은 P파(Primary Wave : 종파)와 S(Secondary Wave : 횡파)파로 구성되는데, 원형 편광기(5)에서는 P파만을 투과하고 S파는 흡수한다.
그러므로, 유기EL층(3)에서 발광된 빛은 50% 이상을 투과하지 못하게 되어 휘도가 저하되는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 기판과 편광기 사이에 멀티 굴절층을 삽입하여 휘도가 향상된 유기전계발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 투명 기판;상기 투명 기판 위에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 위에 형성되어 빛을 발광하는 유기EL층; 상기 유기EL층 위에 형성되는 제 2 전극; 상기 투명 기판 하부에 형성되고, 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 서브층들이 수직방향으로 적층되어 이루어진 멀티 굴절층; 그리고, 상기 멀티 굴절층 하부에 형성되는 편광기를 포함하여 구성된다.
여기서, 제 1 전극은 애노드이고, 제 2 전극은 캐소드이며, 제 2 전극은 반사율과 전도성이 좋은 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
그리고, 멀티 굴절층은 제 1 굴절률을 갖는 제 1 서브층과 제 2 굴절률을 갖는 제 2 서브층이 교대로 적층되어 형성될 수도 있다.
또한, 멀티 굴절층의 두께는 100 - 150㎛ 정도일 수 있으며, 멀티 굴절층과 상기 편광기 사이에는 위상차판이 형성될 수도 있다.
위상차판은 반파장과 1/4 파장판이 적층되어 형성되거나, 1/4 파장판만으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 개념은 편광기를 투과하지 못하는 빛까지도 투과할 수 있도록 유리 기판과 편광기 사이에 멀티 굴절층을 삽입하여 소자의 휘도를 향상시키는데 있다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자를 보여주는 구조단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 투명 기판(10) 위에 순차적으로 형성되는 제 1 전극인 애노드(11)와, 유기EL층(12)와, 제 2 전극인 캐소드(13)를 포함하여 구성되고, 투명 기판(10) 하부에는 멀티 굴절층(14)과, 원형 편광기(15)를 포함하여 구성된다.
여기서, 애노드(11)는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된다.
그리고, 유기EL층(12)은 정공 주입층(Hole Injection Layer : HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer : HTL), 발광층(Emitting Layer), 전자 수송층(Electron Transport Layer : ETL), 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer : EIL)으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 정공 주입층은 유기물로부터 선택된 적어도 어느 한 물질과 무기물로부터 선택된 적어도 어느 한 물질이 혼합된 물질로 이루어질 수 있고, 정공 수송층(14)은 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'biphenyl )-4,4'-diamine(TPD) 또는 4,4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny1 (NPD) 등을 사용할 수 있다.
발광층은 녹색 발광인 경우 Alq3(8-hydroxyquinoline aluminum)에 Coumine 유도체(C545T)를 약 1% 정도 도핑(doping)하여 형성될 수 있으며, 전자 수송층(ETL)은 Alq3(8-hydroxyquinoline aluminum) 등으로 이루어지며, 전자 주입층은 LiF 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 캐소드(13)는 반사율과 전도성이 좋은 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금 등으로부터 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으며, 이들의 합금일 수도 있다.
캐소드(13)에 반사율이 좋은 금속물질을 사용하는 이유는 멀티 굴절층(14)에 의해 반사된 빛을 다시 재반사시킬 때, 반사율이 좋으면 광 효율이 더 좋아지기 때문이다.
또한, 멀티 굴절층(14)은 굴절률이 서로 다른 다수개의 서브층들이 적층된 구조를 이룬다.
이 때, 멀티 굴절층(14)의 두께는 100 - 150㎛ 정도로 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 멀티 굴절층(14)은 제 1 굴절률을 갖는 제 1 서브층과 제 2 굴절률을 갖는 제 2 서브층이 교대로 적층되어 형성될 수도 있다.
또한, 원형 편광기(15)는 위상차판(15a)과 편광기(15b)로 구성된다.
위상차판(15a)은 반파장판(Half Wave Film)과 1/4파장판(Quarter Wave Film)으로 이루어질 수도 있고, 위상차판(15a)은 1/4파장판(Quarter Wave Film)만으로 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 유기전계발광소자의 빛의 흐름을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 애노드(11)와 캐소드(13)에 전계를 인가하면, 전자와 정공에 의해 유기EL층(12)에서 빛이 발생한다.
이 빛은 P파와 S파를 포함하고 있는데, 이 빛 중에서 P파는 멀티 굴절층(14) 과 원형 편광기(15)를 투과하여 외부로 방출되고, S파는 멀티 굴절층(14)에 의해 다시 소자 내부로 반사된다.
소자 내부로 반사된 S파는 다시 유기EL층(12)에 의해 재반사되면서 P파로 변환된다.
즉, 소자 내부로 반사된 S파는 다시 유기EL층(12)에 의해 재반사되면서 편광이 깨지게 되고, 이 깨진 편광 중에서 P파가 발생하게 된다.
이 P파는 다시 멀티 굴절층(14)과 원형 편광기(15)를 투과하여 외부로 방출됨으로써, 높은 광효율을 얻을 수 있는 것이다.
본 발명은 경우에 따라서 멀티 굴절층(14)과 위상차판(15a)의 위치를 서로 바꾸어 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 굴절률이 서로 다른 여러 층으로 이루어진 멀티 굴절층을 삽입하여 편광기에서 투과하지 못한 S파를 유기EL층 방면으로 다시 반사시켜 다시 P파로 변환하여 편광기를 투과시킴으로써, 높은 광효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 소자의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 위에 형성되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위에 형성되어 빛을 발광하는 유기EL층;
    상기 유기EL층 위에 형성되는 제 2 전극;
    상기 투명 기판 하부에 형성되고, 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 서브층들이 수직방향으로 적층되어 이루어진 멀티 굴절층; 그리고,
    상기 멀티 굴절층 하부에 형성되는 편광기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 애노드이고, 상기 제 2 전극은 캐소드인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 반사율과 전도성이 좋은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 굴절층은 제 1 굴절률을 갖는 제 1 서브층과 제 2 굴절률을 갖는 제 2 서브층이 교대로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 굴절층의 두께는 100 - 150㎛ 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 굴절층과 상기 편광기 사이에는 위상차판이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 위상차판은 상기 멀티 굴절층과 상기 투명 기판 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 위상차판은 반파장과 1/4 파장판이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 위상차판은 1/4 파장판인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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