KR101104765B1 - 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광다이오드(OLED)의 광간섭 반사광 방지 박막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 반투과 금속 박막, interlayer(광투과 박막), 완전반사금속박막의 적층구조를 가지는 기존의 반사광 방지 박막에서 광투과 박막으로 쓰이는 interlayer를 산화금속계열이 아닌 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물로 대체하여 제조되는 광간섭 반사광방지 박막에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조되는 유기발광다이오드(OLED)의 광간섭 반사광 방지 박막은 스퍼터 장비 및 전자빔 증착장비를 이용하거나 고온의 가열 증착장비를 이용하지 않고 일반 증착장비로 저온(약 650℃)에서 제조가 가능하게 되므로 유용하다.

유기발광다이오드, 광간섭 반사, 무기금속다층박막

Description

유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막{Multi-layer Thin Film for Optical Interference Inlight-emitting Diodes}

본 발명은 유기발광다이오드(OLED)의 광간섭 반사광 방지 박막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 반투과 금속 박막, interlayer(광투과 박막), 완전반사금속박막의 적층구조를 가지는 기존의 반사광 방지 박막에서 광투과 박막으로 쓰이는 interlayer를 산화금속계열이 아닌 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물로 대체하여 제조되는 광간섭 반사광방지 박막에 관한 것이다.

평판 디스플레이에 사용되는 유리기판은 경량 및 투과율과 평탄도가 우수한 재료이지만, 표면에 의한 반사가 큰 것이 단점이다. 이러한 표면 반사에 의한 시인성의 감소를 해결하고 명암비를 증가시키는 방법으로 외부적인 방법과 내부적인 방법으로 나눌 수 있다. 외부적인 방법은 디스플레이 표면에서 반사되는 빛을 제거하는 방법으로서 anti-reflection coating 방법이 있다. 일반적인 경우 필름형태로 기판 앞쪽에 부착하여 반사율을 낮추게 된다.

또 다른 반사광을 제거하고 명암비를 향상시키는 방법으로 제작된 평판 디스 플레이에 편광필름을 사용할 수 있다. 1/4 위상차가 나는 편광필름의 경우 반사광이 소멸되므로 명암비가 향상된다. 하지만 편광필름의 특성상 약 40~60%의 투과율로 인하여 디스플레이 휘도의 감소가 발생한다. 이러한 휘도의 감소를 보상해주기 위하여 필요한 휘도를 증가시키거나 발광영역의 크기를 확장시켜야 하는 문제가 있다. 또한 편광판 부착 OLED는 편광판 자체가 고가이며, 제조시 편광판 부착공정이 추가되고 부착공정과정 중 불량율이 높다는 문제가 있다.

내부적인 방법으로 빛을 소멸시키는 구조를 사용하는 방법이 있다. 일반적으로 외부에서 유입되는 빛은 OLED의 ITO 방향으로 투과되어 음극을 통하여 반사하게 되는데 광간섭반사방지박막을 가지는 음극에서는 반투과 박막에서 50%의 빛이 반사되고 나머지 50%의 빛은 광투과 박막에서 빛의 위상을 변화시켜 다시 빛이 반사될 때 외부에서 유입된 빛은 상쇄간섭현상이 일어나 빛의 반사를 소멸시키는 것이다. 그러므로 소자자체 내에서 발광되는 빛은 ITO 방향으로 발광되고 외부에서 유입된 빛은 OLED의 음극을 통해서 소멸되어 명암비를 향상시킬 수 있다. 따라서 편광판을 사용하는 경우에 비하여 고휘도를 구현할 수 있으며 외부 반사광 차단으로 순색 구현이 가능하며, 진공조건에서 연속 박막공정이 가능하다는 장점을 가진다.

빛의 반사를 제거하기 위하여 종래에는 반투과 금속 박막, interlayer(광투과 박막), 완전반사금속박막의 적층구조를 가지는 기존의 반사광 방지 박막에서 광투과박막으로 쓰이는 interlayer는 보통 SiOx, AlOx 등 산화금속계열의 물질을 사용하였다. 하지만 이런 산화금속계열의 박막을 형성시킬 때에는 스퍼터 장비 및 전자빔 증착장비를 이용하거나 고온(1500℃ 이상)의 가열 증착장비를 이용하여야 한 다. 이 경우 플라즈마와 전자빔 그리고 고온의 영향으로 먼저 증착되었던 OLED의 유기박막층이 소실 및 열화되는 문제가 있었다.

이에 본 발명자는 상기의 문제점을 해결하고자 상기 기존의 반사광 방지 박막에서 광투과 박막으로 사용되는 interlayer를 다른 물질로 대체하여 저온의 증착방법에 의해서도 제조가 가능한 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 저온의 증착 방법에 의해서도 제조가 가능하며, 효율적으로 반사광을 방지하는 유기발광다이오드(OLED)의 광간섭 반사광 방지 박막을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 광관섭 반사광 방지 박막을 포함하는 OLED소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 반투과 금속 박막, 광투과 박막(interlayer), 완전반사금속박막의 적층구조를 가지는 광간섭 반사광 방지 박막에 있어서, 상기 광투과 박막은 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물, 바람직하게는 KCl, KBr로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막이 제공된다.

여기서, 상기 광투과 박막은 50 ~ 700Å의 두께로 형성되는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 반투과 박막은 10 ~ 200Å 정도의 금속 박막으로 이루어지며, 상기 완전반사금속박막은 500Å ~ 3000Å 정도의 금속박막으로 이루어지는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 반투과 박막은 70 Å 정도의 Al 박막으로 이루어지며, 상기 완전반사금속박막은 500 Å~ 3000 Å 정도의 금속 박막으로 이루어지며, 상기 완전반사 금속박막은 1000Å 정도의 Al 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 상기 광간섭 반사광 방지 박막을 포함하는 OLED 소자가 제공된다.

본 발명에 따르면, 스퍼터 장비, 전자빔 증착장비 및 고온의 가열 증착장비를 이용하지 않고서도 제조가 가능하므로 먼저 증착되었던 OLED의 유기박막층이 소실되는 문제가 발생되지 않으며, 저온공정과 연속공정이 가능하기 때문에 경제적이다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 무기다층박막, 무기금속다층박막 또는 광간섭 반사 방지 박막은 반사광을 방지하기 위한 박막의 의미로서 혼용된다.

도 1은 무기금속다층박막의 광간섭 반사광 방지의 광학적 원리를 나타낸다. 도 1은 무기금속 다층박막이 적용된 유기발광소자로서 음극전극에서 반사되는 빛 이외에 전자 주입층과 무기금속 다층박막 계면에서 반사되는 빛이 존재하게 된다. 이때 무기금속 다층박막의 두께를 조절하여 외부광에 의해 계면에서 발생하는 반사광과 음극전극에서의 반사광이 위상차에 의해 상쇄되고 발광층에서 발생한 빛은 ITO로 방출되기 때문에 명암비의 감소를 없앨 수 있게 된다.

본 발명은 상기 원리를 이용하여 광간섭 반사광을 방지하는 무기금속다층박막에 있어서 광투과 박막(transparent layer)이 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물, 바람직하게는 KCl, KBr로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 광간섭 반사광 방지 방막을 적용한 무기금속박막 적용소자를 나타낸다. 무기금속 다층박막은 세 개의 층으로 구성된다. 첫 번째는 반투과금속박막으로서 약 10 ~ 200Å 정도의 얇은 금속층으로 된다. 금속에 따라 반사율의 정도가 다르기 때문에 반사율이 높은 금속일 경우 낮은 두께를 가지며, 반사율이 낮을 경우 높은 두께를 가진다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 70 Å 정도의 금속 박막으로 된다. 두 번째는 광투과 박막으로서 50 ~ 700 Å 정도의 두께를 가진다. 이는 광투과 박막의 굴절율에 기인하는데 아래의 수식과 도 7에 보여지는 광투과 박막의 굴절율 n에 의하여 광투과 박막의 두께가 결정되고 대체적으로 그 두께는 50 ~ 700Å 정도의 두께를 가진다.

본 발명이 바람직한 일 실시예에서는 KBr 또는 KCl이 사용된다. 바람직하게는 300 Å의 두께로 형성한다. 세 번째는 완전반사금속박막으로서 입사된 빛을 전부 반사시켜주어야 하므로 500Å이상의 두께를 가진다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 1000Å 정도의 금속 박막으로 이루어진다.

본 발명에서는 광투과박막으로서 기존의 금속산화물 대신에 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물이 사용되므로 저온증착이 가능하다는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1:무기다층박막 RGB 소자 제조

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 박막 광간섭 반사광 방지박막이 적용된 RGB 소자를 제조하였다.

비교예 1:편광판 RGB 소자 제조

도 3a에 도시된 바와 같은 편광판적용 RGB소자를 통상의 방법으로 제조하였다.

비교예 2:일반 RGB 소자 제조

도 3b에 도시된 바와 같은 RGB 기초소자를 통상의 방법으로 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RGB 소자를 가지고 반사율, 전압-전류밀도, OLED 효율 등을 시험하였다.

시험예 1:반사율 특성

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RGB소자를 가지고 반사율을 측정하였다.

그 결과를 하기의 표 1 및 도 4에 나타내었다.

( % )	무기금속박막 OLED(KBr)	무기금속박막 OLED(KCl)	편광판 OLED	일반 OLED
평균	18.2	29.2	31.1	82.5
Red	19.6	29.9	40.7	81.8
Green	17.3	28.8	26.9	82.1
Blue	17.7	29	25.8	83.5

상기 표 1 및 도 4에 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의한 RGB 소자의 경우 우수한 반사율 특성을 나타낸다.

시험예 2:전류밀도-휘도 특성

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RGB소자를 가지고 전류밀도-휘도를 측정하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의한 RGB 소자의 경우 우수한 전류밀도-휘도 특성을 나타내었다.

시험예 3:OLED 효율

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RGB소자를 가지고 OLED 효율을 측정하였으며 그 결과를 도 6에 나타내었다.

도 6에 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의한 RGB 소자의 경우 우수한 OLED 효율 특성을 나타내었다.

시험예 4:명암비

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RGB소자를 가지고 명암비를 측정하였으며 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의한 RGB 소자의 경우 우수한 명암비 특성을 나타내었다.

도 1은 무기금속다층박막의 광간섭 반사광 방지의 광학적 원리를 나타내는 모식도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 반사광 방지 박막을 적용한 무기금속박막 적용소자를 나타내는 모식도이다.

도 3a 및 3b는 본 발명 비교예로서 편광판적용 RGB소자 및 기초 RGB 소자를 나타내는 모식도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 반사광 방지 박막의 반사율 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 반사광 방지 박막의 전류밀도-휘도 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 반사광 방지 박막의 OLED 효율 특성을 나타내는 그래프도이다.

도 7은 무기금속다층박막의 기본 구조를 나타내는 모식도이다.

Claims (8)

1. 반투과 금속 박막, 광투과 박막(interlayer), 완전반사금속박막의 적층구조를 가지는 광간섭 반사광 방지 박막에 있어서,

   상기 광투과 박막은 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
2. 제 1항에 있어서, 상기 Ⅰ- Ⅶ 계열 화합물은 KCl 또는 KBr인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방비 박막.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광투과 박막은 50 ~ 700 Å의 두께로 형성되는 것임을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 반투과 박막은 10 ~ 200Å의 금속 박막으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
5. 제4항에 있어서, 상기 반투과 박막은 70 Å의 Al 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 완전반사금속박막은 500 Å~ 3000 Å의 금속 박막으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
7. 제6항에 있어서, 상기 완전반사금속박막은 1000Å의 Al 박막으로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 광간섭 반사광 방지 박막.
8. 삭제

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