KR100958637B1 - 유기 전계발광 소자 - Google Patents

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KR100958637B1
KR100958637B1 KR1020030082332A KR20030082332A KR100958637B1 KR 100958637 B1 KR100958637 B1 KR 100958637B1 KR 1020030082332 A KR1020030082332 A KR 1020030082332A KR 20030082332 A KR20030082332 A KR 20030082332A KR 100958637 B1 KR100958637 B1 KR 100958637B1
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Abstract

유기전계발광소자가 개시된다. 개시된 유기전계발광소자는, 투명기판과, 투명기판의 상면에 소정 패턴으로 형성된 투명한 제1전극을 포함하는 제1전극부와, 제1전극부의 상면에 정공주입층, 정공이송층, 발광층 및 전자이송층이 순서대로 적층되어 이루어진 유기층 및, 유기층의 상면에 소정패턴으로 형성된 제2전극;을 구비하며, 제1전극부는 레드광이 통과하는 레드 픽셀에서 950~1400Å, 그린광이 통과하는 그린 픽셀에서 1300~1950Å, 블루광이 통과하는 블루 픽셀에서 1300~1400Å의 두께를 가진다. 저소비전력, 고색순도, 고발광효율을 나타내는 고성능의 유기전계발광소자를 구현할 수 있다.

Description

유기 전계발광 소자{Organic electroluminescence device}
도 1은 각 기판의 ITO 두께를 타원계(ellipsometer)를 이용하여 측정한 그래프,
도 2는 ITO 두께 변화에 따른 굴절률 변화를 파장에 따라 보이는 그래프,
도 3은 도 3은 ITO 두께별로 파장에 따라 변화하는 흡수계수(k)를 나타낸 그래프,
도 4는 ITO 두께별 투과율(T)을 파장에 따라 나타낸 그래프,
도 5는 도 5는 ITO 두께별 면저항의 특성을 보이는 그래프,
도 6은 ITO 두께별 일함수의 변화를 보이는 그래프,
도 7a 내지 도 7e는 ITO두께에 따른 표면의 조도(roughness)의 변화를 보이는 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진,
도 8a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보이는 그래프,
도 8b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화를 보이는 그래프,
도 8c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화를 보이는 그래프,
도 8d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보이는 그래프,
도 8e는 각각의 HIL두께에 있어서 ITO 두께의 변화에 따른 1seg 전류를 보이는 그래프,
도 8f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이는 그래프,
도 8g는 ITO 두께에 따른 CIE x의 변화를 보이는그래프,
도 8h는 ITO 두께에 따른 CIE y의 변화를 보이는 그래프,
도 9a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보이는 그래프,
도 9b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화를 보이는 그래프,
도 9c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화를 보이는 그래프,
도 9d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보이는 그래프,
도 9e는 ITO 두께별 1seg 전류의 변화를 보이는 그래프,
도 9f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이는 그래프,
도 10a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보이는 그래프,
도 10b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화를 보이는 그래프,
도 10c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화를 보이는 그래프,
도 10d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보이는 그래프,
도 10e는 ITO 두께별 1seg 전류를 보이는 그래프,
도 10f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이는 그래프,
도 10g는 ITO 두께에 따른 CIE x의 변화를 보이는 그래프,
도 10h는 ITO 두께에 따른 CIE y의 변화를 보이는 그래프,
도 11는 그린광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트럼,
도 12는 블루광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트 럼,
도 13은 레드광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트럼,
도 14는 ITO 두께별 누설전류를 구동전압을 -15V 에서 -10V로 변화시켜 가면서 측정한 그래프,
도 15는 레드, 그린 및, 블루광에 대한 최적의 ITO두께를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 사시도,
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 ; 유리기판 13 ; 버퍼층
15R, 15G, 15B ; ITO양극층 16 ; 유기층
17 ; 음극 19 ; 층간 절연층
본 발명은 유기 전계발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 광의 색순도와 발광효율이 향상되는 소정 두께의 ITO 기판을 구비하는 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.
전계발광 표시소자(Electroluminiscence desplay device)는 발광층(emitter layer)을 형성하는 물질에 따라 무기 전계발광소자와 유기 전계발광소자로 구분된다.
유기 전계발광 소자에서는 외부로부터 공급되는 전자와 정공이 발광층에서 서로 결합하여 소멸하면서 여기자(exiton)를 형성하고 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 천이하면서 발광층의 형광성분자에 에너지를 전달하고 이것이 발광함으로써 화상이 형성된다.
유기 전계발광소자는 무기 전계발광소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가진다. 또한, 유기전계발광 소자는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로서 주목받고 있다.
일반적인 유기전계발광 소자에는, 기판 상부에 소정패턴으로 형성된 양전극층과, 이 양전극층 상부에 순차적으로 적층되는 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및, 전자수송층과, 상기 전자수송층의 상면에 상기 양전극층과 직교하는 방향으로 형성된 소정패턴의 음전극층이 구비된다. 여기서 정공 수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기박막들이다.
종래의 유기전계발광소자에서는 유기박막들의 두께를 제어하여 최대의 발광효율과 휘도를 얻고자 하였다. 예를 들어, 특개평 제4-137485호에 개시된 전계발광소자는 상기 전자수송층의 막두께를 30 내지 60nm로 설정함으로써 발광효율을 향상시키고자 한다.
유기전계발광소자 중 특히 멀티컬러 또는 풀컬러 유기전계발광소자의 제조방식에는 백색광 및 컬러필터를 쓰는 방식, 청색광 및 컬러변환물질(color changing medium; CCM)을 쓰는 방식, 레드, 그린, 블루의 각 발광 물질을 따로따로 증착시키 는 방식(이하, RGB 3색 독립발광방식)등이 있는데, RGB 3색 독립발광방식이 가장 발광효율이 좋은 것으로 알려져 있다.
종래의 RGB 3색 독립발광발식의 유기전계발광 소자에서는, 레드, 그린, 블루 각 광의 광간섭강도의 피크가 일어나도록 레드, 그린, 블루 각각의 픽셀의 유기층을을 패터닝하여 두께를 변화시키는 기술을 사용한다. 하지만, 이로 인해 유기층이 두꺼워지면 발광효율이 떨어지게 되고 이를 보완하기 위해 구동전압을 높게 인가해야 하는 단점이 있다. 또한, 종래의 기술에서는 레드, 그린, 블루광의 각 광의 색순도와 발광효율을 동시에 고려하지 않고 오직 휘도와 관련된 발광효율만을 향상시키는 연구를 진행하여 색순도가 낮은 유기전계발광소자가 제조되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 레드, 그린, 블루광의 광간섭강도가 피크가 되는 유기전계발광 소자를 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
투명기판;
상기 투명기판의 상면에 소정 패턴으로 형성된 투명한 제1전극을 포함하는 제1전극부;
상기 제1전극부의 상면에 정공주입층, 정공이송층, 발광층 및 전자이송층이 순서대로 적층되어 이루어진 유기층; 및
상기 유기층의 상면에 소정패턴으로 형성된 제2전극;을 구비하며,
상기 제1전극부는 레드광이 통과하는 레드 픽셀에서 950~1400Å, 그린광이 통과하는 그린 픽셀에서 1300~1950Å, 블루광이 통과하는 블루 픽셀에서 1300~1400Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,
투명기판;
상기 투명기판의 상면에 소정패턴으로 형성된 투명한 제1전극을 포함하는 제1전극부와, 상기 제1전극부의 상면에 정공주입층, 정공이송층, 발광층 및 전자이송층이 순서대로 적층되어 이루어진 유기층 및, 상기 유기층의 상면에 소정패턴으로 형성된 제2전극부를 구비하는 화소부; 및
상기 제1전극을 구동시키는 박막 트랜지스터를 포함하는 구동부;를 구비하며,
상기 제1전극부는 상기 제1전극부는 레드광이 통과하는 레드 픽셀에서 950~1400Å, 그린광이 통과하는 그린 픽셀에서 1300~1950Å, 블루광이 통과하는 블루 픽셀에서 1300~1400Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자를 제공한다.
상기 제1전극부는 ITO이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계발광 소자를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계발광 소자의 각 두께는 설명을 위해 과장되게 도시되어 있음에 유의해야 한다.
ITO 두께에 따른 유기전계발광 소자의 특성은 크게 광학적 특성(굴절률, 흡수계수, 투과율, 발광효율, 색특성 등)과 전기적 특성(면저항, 일함수, 구동전압, 전력효율, 양자효율 등)으로 나눌 수 있다. ITO 두께에 따른 파장별 굴절률과 투과율 등의 변화는 유기전계 발광소자의 발광효율, 색특성 등에 영향을 미치며, 면저항 등의 변화는 소자의 구동전압, 소비전력 등에 영향을 준다.
따라서, 유기전계발광소자에 있어 최적의 광학적 특성과 전기적 특성을 나타내는 ITO 두께를 레드, 그린 및, 블루광에 따라 선택할 필요가 있다.
먼저 상이한 두께의 ITO 기판을 마련한다. 표 1은 ITO 두께와 스퍼터링 회수에 따라 각 기판을 넘버링한 순서를 나타내며, 이 후 광학적 특성과 전기적 특성을 나타내는 실험시 각 기판의 넘버에 따른 ITO 두께가 기준이 된다. ITO 기판을 제작하기 위해 먼저 유리 기판 코닝 1737을 마련한 다음 상면에 SiO2 버퍼층을 270Å을 증착하고 ITO층을 성막한다.
기판 ITO 두께(Å) 스퍼터링 회수
1~3 532 4
4~6 798 6
7~9 1064 8
10~12 1463 11
13~15 1995 15
도 1은 7번 유리 기판의 센터를 기준으로 하여 ITO 기판을 제조하고 이를 다른 측정 위치에서 피팅한 다음 각 기판의 ITO 두께를 타원계(ellipsometer)를 이용하여 측정한 그래프이다. 여기서, 측정두께를 이후 기준 ITO두께로 설정한다. 즉, 1번의 471nm 측정두께, 4번의 738nm 측정두께, 7번의 1002nm 측정두께, 10번의 1355nm 측정두께, 13번의 1898nm 측정두께를 가지는 ITO기판을 기준으로 전기적, 광학적 특성을 측정한다.
도 2는 ITO 두께 변화에 따른 굴절률 변화를 파장에 따라 보이는 그래프이다. 도시된 바와 같이 ITO 두께 변화에 따른 굴절률 변화는 큰 차이가 없으나, 파장이 증가할수록 선형적으로 감소하는 것을 볼 수 있다. 유리 기판의 굴절률 1.5를 기준으로 R, G, B 별 해당 파장 영역에서 굴절률과의 차이(Δn)는 수학식 1에서 제시된 바와 같이 각 색광의 굴절률(nc)과 기판의 굴절률(ng)의 차이이다. 도 2를 참조하면, 블루광(410nm~460nm)에서 굴절률차(ΔnB)가 0.55 정도로 가장 크고, 다음 그린광(460nm~590nm)에서의 굴절률차(ΔnG)가 0.35 정도, 레드광에서 굴절률차(ΔnR)가 0.25 정도로 가장 작게 나타난다. 각 파장별로 나타나는 이러한 굴절률차이로 인해 각 색광별로 발광효율 및 색좌표가 상이하게 될 것을 추측할 수 있다.
Figure 112003043680301-pat00001
도 3은 ITO 두께별로 파장에 따라 변화하는 흡수계수(k)를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, ITO두께 변화에 따라 흡수계수의 차이가 나타나는 것을 볼 수 있다. 도면으로부터 ITO 두께와 흡수계수는 비례하는 것을 알 수 있으며, 특히 흡수계수는 파장이 증가할수록 굴절률과 유사하게 감소하는 태양을 보인다.
도 4는 ITO 두께별 투과율(T)을 파장에 따라 나타낸 그래프이다. 도 4를 참 조하면, 650nm 파장 대역의 레드광에서 투과율이 가장 우수한 기판은 1898Å의 ITO층이 성막된 ITO기판이고, 550nm 파장 대역의 그린광에서 투과율이 가장 우수한 기판은 1355Å의 ITO기판이며, 430nm 파장 대역의 블루광에서 투과율이 가장 우수한 기판은 1002Å의 ITO기판이다. 즉, 파장과 투과율이 우수한 ITO두께는 비례관계를 나타낸다.
도 5는 ITO 두께별 면저항의 특성을 보이는 그래프이다. 도 5를 참조하면, ITO 두께가 증가할수록 면저항이 감소하는 것을 볼 수 있다. 417Å의 ITO두께에서 면저항은 35.1(ohm/nm2), 738Å의 ITO두께에서 면저항은 22.9(ohm/nm2), 1002Å의 ITO두께에서 면저항은 16.6(ohm/nm2), 1355Å의 ITO두께에서 면저항은 11.7(ohm/nm2), 1898Å의 ITO두께에서 면저항은 8(ohm/nm2)정도를 나타낸다.
도 6은 ITO 두께별 일함수의 변화를 보이는 그래프이다. 도시된 바와 같이 ITO 두께와 무관하게 일함수(φ)는 고유함수로 동일하게 나타난다. 471Å의 ITO두께에서 일함수는 4.91eV, 738Å, 1002Å의 ITO두께에서 일함수는 4.97eV, 1355Å의 ITO두께에서 일함수는 4.91eV, 1898Å의 ITO두께에서 일함수는 4.94eV이다.
도 7a 내지 도 7e는 ITO 표면의 조도(roughness)의 변화를 보이는 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진이다. ITO 의 두께가 두꺼울수록 그레인이 커지면서 조도가 증가하는 것을 알 수 있다. 표 2는 ITO 두께에 따른 조도의 측정값을 Rp-v(최대치와 최소치의 차이), Rms rough(root mean square 조도), Ave rough(Average 조도)로 각각 나타내고 있다.
ITO 두께(Å) Rp-v(Å) Rms rough(Å) Ave. rough(Å)
471 143 13.8 10.7
738 184 23.6 18.7
1002 232 33.7 27.2
1355 300 40.1 32.4
1898 534 56.1 44.9
도 8a 내지 도 8h는 그린광의 ITO 두께별 전기-광학적 특성을 보이는 그래프이다.
도 8a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보인다. 도 8a를 참조하면, 구동전압은 HIL 두께에 비례하고 ITO 두께에 반비례하는 일반적인 특성을 보인다.
도 8b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화, 도 8c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화, 도 8d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보인다. 도 8b 내지 도 8d를 참조하면, 동일 HIL(Hole Injecting Layer) 두께에서 발광효율, 전력효율 및, 양자효율은 모두 ITO 두께의 증가에 따라 감소하였다가 증가하는 경향을 보인다. 휘도에 의한 효율은 발광층에서 생성된 소스 스펙트럼의 각 파장대에서 해당 투과율에 대한 광학적 간섭을 거친 최종 산물이다.
도 8e는 각각의 HIL두께에 있어서 ITO 두께의 변화에 따른 1seg 전류를 보인다. 그래프를 참조하면, 동일 HIL 두께에서 ITO 두께 증가시 ITO 두께가 1002Å인 지점을 기점으로 감소하며, 동일 ITO 두께에서 HIL 두께 증가시 ITO 두께가 1355Å인 지점을 기점으로 감소하는 경향을 보인다.
도 8f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이며, 도 8g는 ITO 두께에 따른 CIE x의 변화를 보이며, 도 8h는 ITO 두께에 따른 CIE y의 변화를 보인다.
도 8f를 참조하면, HIL 두께별로 "O"표시의 471Å 두께의 ITO를 시작으로 ITO 두께 증가시 색좌표가 시계방향으로 변화하는 것을 보이고 있다. 이는 도 8g 및 도 8h에 도시된 바와 같이, CIE x, CIE y가 사인파 형태의 주기적인 변화를 보이기 때문이다. 색좌표는 레드, 그린 및, 블루광의 색좌표상 정점에 근접할수록 색재현영역이 넓어지므로 유기전계발광소자의 제조시 색좌표에 근접하도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 9a 내지 도 9h는 블루광의 ITO 두께별 전기-광학적 특성을 보이는 그래프이다.
도 9a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보인다. 도 9a를 참조하면, 도 8a에 도시된 그린광의 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화와 유사하게, 블루광의 ITO 두께에 따른 구동전압은 HIL 두께에 비례하고 ITO 두께에 반비례하는 일반적인 특성을 보인다.
도 9b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화, 도 9c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화, 도 9d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보인다. 도 9b 내지 도 9d를 참조하면, 동일 HIL 두께에서 발광효율, 전력효율 및, 양자효율은 ITO 두께의 증가에 따라 감소하였다가 증가하는 경향을 보인다. 휘도에 의한 효율은 발광층에서 생성된 소스 스펙트럼의 각 파장대에서 해당 투과율에 대한 광학적 간섭을 거친 최종 산물이다.
도 9e는 ITO 두께별 1seg 전류를 보인다. 그래프를 참조하면, 동일 HIL 두께 에서 ITO 두께 증가시 ITO 두께가 1355Å인 지점을 기점으로 감소하며, 동일 ITO 두께에서 HIL 두께 증가시 ITO 두께가 1355Å인 지점을 기점으로 감소하는 경향을 보인다.
도 9f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이며, 도 9g는 ITO 두께에 따른 CIE x의 변화를 보이며, 도 9h는 ITO 두께에 따른 CIE y의 변화를 보인다.
도 9f를 참조하면, 색좌표의 경우 HIL 두께별로 "O"표시의 471Å 두께의 ITO를 시작으로 ITO 두께 증가시 시계방향으로 변화하는 것을 보이고 있다. 도 9g 및 도 9h를 참조하면, CIE x, CIE y는 사인파 형태의 주기적인 변화를 보인다. 색좌표는 레드, 그린 및, 블루광의 색좌표상 정점에 근접할수록 색재현영역이 넓어지므로 유기전계발광소자의 제조시 색좌표에 근접하도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 10a 내지 도 10h는 레드광의 ITO 두께별 전기-광학적 특성을 보이는 그래프이다.
도 10a는 ITO 두께에 따른 구동전압의 변화를 보인다. 도 10a를 참조하면, 구동전압은 HIL 두께에 비례하고 ITO 두께에 반비례하는 일반적인 특성을 보인다.
도 10b는 ITO 두께에 따른 발광효율의 변화, 도 10c는 ITO 두께에 따른 전력효율의 변화, 도 10d는 ITO 두께에 따른 양자효율의 변화를 보인다. 도 10b 내지 도 10d를 참조하면, 동일 HIL 두께에서 발광효율, 전력효율 및, 양자효율은, 그린광과 블루광의 ITO 두께에 따른 변화와 달리, ITO 두께의 증가에 따라 증가하였다가 감소하는 반대 경향을 보인다.
도 10e는 ITO 두께별 1seg 전류를 보인다. 그래프를 참조하면, 동일 HIL 두께에서 ITO 두께 증가시 전류는 감소하였다가 증가하며, 동일 ITO 두께에서 HIL 두께 증가시 ITO 두께 증가시 감소하였다가 증가하는 경향을 보인다.
도 10f는 ITO 두께에 따른 색좌표(CIE x, CIE y)의 변화를 보이며, 도 10g는 ITO 두께에 따른 CIE x의 변화를 보이며, 도 10h는 ITO 두께에 따른 CIE y의 변화를 보인다.
도 10f를 참조하면, 색좌표의 경우 HIL 두께별로 "O"표시의 471Å 두께의 ITO를 시작으로 ITO 두께 증가시 역시 시계방향으로 변화하는 것을 보이고 있다. 도 10g 및 도 10h를 참조하면, CIE x, CIE y는 사인파 형태의 주기적인 변화를 보인다.
다음은 유기 전계발광 소자의 색특성을 알아보기 위해 HIL을 700Å으로 설정하고 ITO 두께의 변화에 따른 유기 전계발광 소자의 스펙트럼을 관찰한 결과를 보이는 그래프에 대해 설명한다.
도 11은 그린광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트럼이다. 도 11을 참조하면, 그래프에서 왼쪽 숄더(shoulder)는 ITO 두께에 관계없이 일치하지만 오른쪽 숄더는 ITO 두께에 따라 차이가 나타나고, ITO 두께 증가시 밴드폭이 증가하였다가 감소하고 다시 증가하는 주기적인 변화를 보이며 색좌표의 변화 경향과 유사하게 증감을 한다.
도 12는 블루광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트럼이다. 도 12를 참조하면, 도 12에 도시된 그린광의 변화와 유사하게 스펙트럼의 왼 쪽 숄더는 ITO 두께에 관계없이 일치하지만 오른쪽 숄더에서는 차이가 나타난다. ITO 두께 증가시 밴드폭은 감소하였다가 증가하는 주기적인 변화를 보이며 이는 색좌표의 변화 경향과 유사하다. 여기서, 두 피크의 강도의 비 또한 변화한다.
도 13은 레드광의 ITO 두께별 파장에 따른 규준화된 강도를 나타낸 스펙트럼이다. 도 13을 참조하면, 도 11 및 도 12에 도시된 그린광과 블루광의 변화와 상이하게 스펙트럼의 왼쪽 숄더에서도 ITO 두께에 따라 차이가 나타나며, ITO 두께 증가시 밴드폭이 감소하였다가 증가하는 변화를 보이며 이는 색좌표의 변화 경향과 일치한다.
도 14는 ITO 두께별 누설전류를 구동전압을 -15V 에서 -10V로 변화시켜 가면서 측정한 그래프이다.
도 14를 참조하면, ITO 두께별 누설 전류는 조도의 변화와 무관하게 10-9A 정도로 일정한 값을 나타내는 것을 볼 수 있다. 기판 특성은 동일한 수준을 나타낸다.
도 2 내지 도 14에 걸친 ITO두께에 따른 전기-광학적 특성의 실험에 의해 레드, 그린 및, 블루광의 발광효율, 색특성에 따라 최적의 ITO두께 조건을 도출할 수있다. 하지만, 이러한 전기-광학적 특성들은 변화의 경향이 일치하지 않고 상호보완적인 태양을 나타내므로 소비전력을 중심으로 최적의 ITO 두께 조건을 찾을 수 있다.
다음은 컬러별 발광효율, 색좌표와 소비전력에 따른 최적의 ITO 두께(Å)를 나타내고 있다.
컬러 발광효율(cd/A) 색좌표 소비전력
레드 738, 1002 1002 1320, 1355
그린 471, 1898 1355 471, 1898
블루 471, 1898 1320, 1355 1355
도 15는 레드, 그린 및, 블루광에 대한 최적의 ITO두께를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 사시도이다.
투명한 유리 기판(11)과, 유리 기판(11)의 상부에 증착되는 버퍼층(13)과, 버퍼층(13)의 상면에 스트라이프형으로 형성되는 레드 픽셀, 그린 픽셀 및, 블루 픽셀의 ITO양극층(15R, 15G, 15B)과, ITO양극층(15R, 15G, 15B)의 상면에 증착된 다음 도시된 바와 같이 발광영역 부분에는 ITO양극층(15R, 15G, 15B)이 노출이 되도록 패터닝되는 층간 절연층(19)과, 층간 절연층(19)의 상면에 상기 노출된 ITO양극층(15R, 15G, 15B)과 접촉하도록 정공주입층(HIL; Hole Injecting Layer), 정공수송층(HTL; Hole Transporting Layer), 발광층(EML; Emitting Layer), 전자수송층(ETL; Electron Transporting Layer) 및, 전자주입층(EIL; Electron Injecting Layer)이 순서대로 적층되어 형성되는 유기층(16)과, 유기층(16)의 상면에 적층되며, 전반사 금속막으로 형성되는 음극(17)을 구비한다.
여기서, ITO 양극층은 레드광의 경우 950~1400Å, 그린광의 경우 1300~1950Å, 블루광의 경우 1300~1400Å의 두께를 가지도록 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자는, 특히 색좌표와 소비전력을 향상시킬 수 있는 최적의 ITO두께를 설정함으로써 양호한 발광효율과, 면저항, 조도 등의 특성을 얻을 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 상술한 바와 같이 레드, 그린, 블루의 각 광의 강도가 피크가 되도록 하는 레드, 그린, 블루의 픽셀의 전극의 두께를 제시된 두께와 다른 두께로 형성할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에서는 레드 픽셀의 전극의 두께가 가장 두껍고 블루 픽셀의 전극의 두께가 가장 얇게 형성되어 있으나, 이와 다르게 형성될 수도 있다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 장점은, 레드, 그린, 블루광의 발광효율을 높이고 색좌표의 색순도를 향상시키고 소비전력을 감소시켜 양질의 화상을 제공할 수 있다는 것이다.

Claims (3)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판의 상면에 소정 패턴으로 형성된 투명한 제1전극을 포함하는 제1전극부;
    상기 제1전극부의 상면에 정공주입층, 정공이송층, 발광층 및 전자이송층이 순서대로 적층되어 이루어진 유기층; 및
    상기 유기층의 상면에 소정패턴으로 형성된 제2전극;을 구비하며,
    상기 제1전극부는 레드광이 통과하는 레드 픽셀에서 950~1400Å, 그린광이 통과하는 그린 픽셀에서 1300~1950Å, 블루광이 통과하는 블루 픽셀에서 1300~1400Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
  2. 투명기판;
    상기 투명기판의 상면에 소정패턴으로 형성된 투명한 제1전극을 포함하는 제1전극부와, 상기 제1전극부의 상면에 정공주입층, 정공이송층, 발광층 및 전자이송층이 순서대로 적층되어 이루어진 유기층 및, 상기 유기층의 상면에 소정패턴으로 형성된 제2전극부를 구비하는 화소부; 및
    상기 제1전극을 구동시키는 박막 트랜지스터를 포함하는 구동부;를 구비하며,
    상기 제1전극부는 레드광이 통과하는 레드 픽셀에서 950~1400Å, 그린광이 통과하는 그린 픽셀에서 1300~1950Å, 블루광이 통과하는 블루 픽셀에서 1300~1400Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1전극부는 ITO인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
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