KR101230948B1 - 유기전계발광 소자 - Google Patents

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박미경
채기성
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Abstract

본 발명은 서로 마주대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 굴절율을 갖는 제 1 버퍼층과; 상기 제 1 버퍼층 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 굴절율은 상기 제 1 전극을 이루는 물질의 굴절율 보다 작고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 큰 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자를 제공한다.
따라서, 상기 제 1 굴절율을 갖는 제 1 버퍼층에 의해 전반사의 임계각 크기를 크게 함으로써 최종적으로 빛의 투과 효율을 높여 휘도를 증가시키는 효과가 있다.
유기전계발광 소자, 투과효율, 전반사, 임계각

Description

유기전계발광 소자 {Organic Electroluminescent Device}
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 2는 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 빛의 밀한매질에서 소한매질로 입사 시 입사각 변화에 따른 진행 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
101 : 제 1 기판 105 : 특정 굴절율을 갖는 버퍼층
112 : 제 1 전극 114 : 유기 발광층
116 : 제 2 전극 131 : 제 2 기판
132 : 흡습제
DTr : 구동소자
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 발광 효율을 극대화한 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계발광 소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
또한 상기 유기전계발광 소자의 제조공정은 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.
이러한 특성을 갖는 유기전계발광 소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 액티 브 매트릭스 타입으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 화소(pixel)를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소(pixel)별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소 단위로 온(on)/오프(off)되고, 이 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극이 된다.
그리고, 상기 액티브 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(CST ; storage capacitance)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광 소자가 주로 이용되고 있다.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회로도이다.
도시한 바와 같이 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 화소는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 다이오드(E)로 전달하게 된다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기 전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다. 이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
이러한 구동을 하는 유기전계발광 소자는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉜다.
도 2는 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 통상적으로 유리로 이루어진 제 1 기판(1)과, 상기 제 1 기판(1)과 마주하며 단지 캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)이 서로 대향되게 배치되어 있다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(1, 31)의 가장자리부는 씰패턴(40 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있으며, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 상기 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전극(12) 상부에는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)색을 각각 발광하는 발광 물질 패턴(14a, 14b, 14c)을 포함하는 유기 발광층(14)이 형성되어 있고, 상기 유기 발광층(14) 상부에는 전면에 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 상기 유기 발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 한다.
그리고, 전술한 씰패턴(40)에 의해서 상기 제 1, 2 기판은 합착된 상태를 유지하며, 서로 이격하여 즉, 상기 제 1 기판(1) 상에 형성된 제 2 전극(16)과 제 2 기판(31)은 일정간격 이격되어 있으며, 상기 제 2 기판(31)의 내부면에는 외부로의 수분을 차단하는 흡습제(32) 및 상기 흡습제(32)와 제 2 기판(31)간의 접착을 위한 반투성 테이프가 포함되어 있다.
이러한 구조를 갖는 유기전계발광 소자는 상기 제 1 전극(12)을 양극(anode)으로, 제 2 전극(16)을 음극(cathode)으로 구성할 경우, 상기 제 1 전극(12)은 투명도전성 물질 중 일함수가 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로써 형성하고, 제 2 전극(16)은 일함수가 낮은 금속물질에서 선택되며 상기 유기 발광층(14)은 발광 효율을 극대화하기 위해 다층으로 형성되기도 한다.
이러한 구성을 갖는 유기전계발광 소자에 있어 상기 유기전계발광 소자를 바라보는 사용자가 느끼게 되는 빛은 상기 유기 발광층에서 발광되어 상기 양극과 기판과 공기층을 통과한 것이거나 또는 상기 유기 발광층에서 발광되어 상기 음극 쪽으로 진행하다 상기 음극에 의해 반사되어 상기 유기 발광층과 양극과 기판과 공기층을 통과한 것이 됨을 알 수 있다.
이때 상기 발광된 빛이 통과하는 각 물질층의 굴절율을 알아보면 상기 유기 발광층은 통상 1.7 내지 1.8, 상기 양극인 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지는 바, 2 정도의 굴절율을 가지며, 유리로 이루어진 제 1 기판은 1.5 그리고 공기는 1의 굴절율을 갖는다.
따라서 유기 발광층에서 발광된 빛은 상기 다층의 물질층을 진행함으로써 굴절율 차이를 인식하게 되며, 주로 밀한 매질에서 소한 매질로 진행하게 됨을 알 수 있다. 예를들면 굴절율 2인 제 1 전극에서 굴절율이 1.5인 제 1 기판을 통과하는 경우와 상기 굴절율 1.5인 제 1 기판에서 굴절율 1인 공기층을 통과하는 경우 모두 밀한매질(상대적으로 굴절율이 큰 매질)에서 소한매질(상대적으로 굴절율이 작은 매질)을 통과하게 됨을 알 수 있다.
이 경우, 밀한매질(n1)에서 소한매질(n2)로 빛 입사각 변화에 따른 진행 상태를 나타낸 도 3을 참조하면, 빛이 굴절율이 다른(n1>n2) 두 물질층간의 경계면에 대한 법선(Lp)과 이루는 각도라 정의되는 입사각(θc, θ1, θ3)이 굴절률이 큰 매질(밀한매질, n1)에서 굴절률이 작은 매질(소한매질, n2)로 빛이 나아갈 때는 입사각(θc, θ1, θ3)보다 굴절각(θ2, θ4)이 더 크게 되는데 이때 굴절각이 90도가 되는 입사각이라 정의되는 임계각(θc)보다 커지면 빛은 매질의 경계면을 넘어가지 못하고 전반사가 일어나게 되며 이로인해 이들 두 매질의 경계면에 웨이브 가이드(wave guide)(빛이 상기 경계면을 따라 흘러나가는 현상)가 형성됨으로써 휘도를 저하시키는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전반사 현상을 억제하여 웨이브 가이드(wave guide) 현상에 의해 발생하는 빛의 손실을 줄이는 것으로 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에 따른 유기전계발광 소자는, 서로 마주대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 굴절율을 갖는 제 1 버퍼층과; 상기 제 1 버퍼층 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 굴절율은 상기 제 1 전극을 이루는 물질의 굴절율보다 작고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 큰 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 기판의 외부로 노출된 면에는 공기의 굴절율보다는 크고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 작은 제 2 굴절율을 갖는 제 2 버퍼층이 더욱 형성된다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 유기전계발광 소자는 서로 마주대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극과; 상기 제 1 기판의 노출된 면에 형성되며, 제 2 굴절율 값을 갖는 물질로 이루어진 제 2 버퍼층을 포함하며, 상기 제 2 굴절율 값은 공기의 굴절율보다는 크고 상기 제 1 기 판을 이루는 물질의 굴절율보다는 작은 것을 특징으로 한다.
제 1, 2 특징에 유기전계발광 소자에 있어서, 상기 제 1 기판은 유리 재질이며, 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 것이 특징이며, 이때, 상기 제 1 굴절율은 1.6 내지 1.9인 것이 바람직하며 이 경우, 상기 제 1 버퍼층은 Al2O3, CeF3, MgO, PbF2 중 하나의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 굴절율은 1.1 내지 1.4인 것이 특징이며, 이때, 상기 제 2 버퍼층은 PTFE, PFA, Teflon, Cytop 중 하나의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 발광층은 상기 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성된 것이 특징이며, 상기 유기전계발광 소자는 구동소자 및 스위칭 소자를 더욱 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<제 1 실시예>
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 유리로 이루어진 제 1 기판(101)과, 상기 제 1 기판(101)과 마주하며 제 1 전극(112)과 유기 발광층(114)과 제 2 전극(116)으로 구성되는 유기전계발광 다이오드를 외기로부터 보호하는 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(131)이 서로 대향되게 배치되어 있다.
상기 제 1, 2 기판(101, 131)의 가장자리를 따라서는 외부 공기와의 차단 및 상기 제 1, 2 기판(101, 131)을 접착시키기 위한 수단으로써 씰패턴(seal pattern)(140)이 형성되어 있으며 상기 씰패턴(140)에 의해 상기 제 1, 2 기판(101, 131)은 합착 봉지되어 있다.
한편, 상기 제 1 기판(101) 위로 전면에 본 발명의 가장 특징적인 것으로 가시광대역에서의 굴절율이 1.5 초과 2.0 미민 인 더욱 바람직하게는 1.6 내지 1.8 정도의 굴절율 값을 갖는 투명한 물질 예를들면 Al2O3(굴절율 1.63), CeF3(굴절율 1.63), MgO(굴절율 1.7), PbF2(굴절율 1.7) 중에서 선택되는 물질로써 버퍼층(105)이 형성되어 있다는 것이다.
또한 상기 버퍼층(105) 위로 각 화소영역에는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 상기 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되어 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로써 제 1 전극(112)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 전극(112) 상부에는 각 화소영역별로 적, 녹, 청색을 발광하는 물질로 이루어진 적, 녹, 청의 유기 발광 패턴(114a, 114b, 114c)을 포함하는 유기 발광층(114)이 형성되어 있으며, 상기 유기 발광층(114) 위로 전면에 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진 제 2 전극(116)이 형성되어 있다.
한편, 인캡슐레이션을 위해 형성된 상기 제 2 기판(131)의 내측면 즉 상기 제 2 전극(116)과 마주하는 상기 제 2 기판(131)면에는 상기 제 1, 2 기판(101, 131)의 이격공간에 존재하는 수분을 흡수하는 흡습제(132)가 부착되어 있다.
전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조를 갖는 유기전계발광 소자에 있어서, 상기 유기 발광층(114)은 비록 도면에는 단일층인 것처럼 나타내고 있지만, 발광 효율을 높이기 위해 그 하부로부터 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다. 이때, 상기 다중층 구조를 갖는 각 물질층은 그 굴절율이 1.7 내지 1.8정도가 되는 물질로 이루어지게 된다.
이러한 구조에 있어서, 상기 단일 또는 다중층 구조의 유기 발광층(114)으로부터 발광된 빛의 진행 경로에 대해 살펴보면, 우선 첫번째로 상기 유기 발광층(114)에서 하부로 발광되어 제 1 전극(112)-> 버퍼층(105)-> 제 1 기판(101) -> 공기층을 통과하는 제 1 경로를 가지게 되며, 두 번째로는 상기 유기 발광층(114)에서 상부로 발광하여 상기 제 2 전극(116)에 의해 반사됨으로써 상기 유기 발광층(114) 내부를 또 다시 통과 한 후, 제 1 전극(112)-> 버퍼층(105)-> 제 1 기판(101) -> 공기층을 통과하는 제 2 경로를 가지게 됨을 알 수 있다.
이때, 상기 유기 발광층(114)에서 발광된 빛이 통과하는 각 물질층의 굴절율을 살펴보면 유기 발광층(114) 자체는 1.7 내지 1.8, 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 제 1 전극(112)은 2.0, 버퍼층(105)은 1.6 내지 1.9, 그리고 공기층은 1.0 이 된다.
따라서, 상기 유기 발광층(114)에서 제 1 전극(112)을 통과할 때만이 소한매질에서 밀한매질로 빛이 입사됨에 따라 그 경계면에서는 전반사가 발생하지 않고, 제 1 전극(112)에서 버퍼층(105), 상기 버퍼층(105)에서 유리 재질의 제 1 기판(101), 상기 제 1 기판(101)에서 공기층을 빛이 통과하는 경우 그 상태가 모두 밀한매질에서 소한매질로 입사되는 구조가 되므로 임계각 이상이 되면 전반사가 일어나게 된다.
이때, 상기 임계각을 구하기 위해 이용되는 스넬의 법칙에 대해 간단히 설명한다. 스넬의 법칙은,
n1sinθ1=n2sinθ2 ---①
로 나타낼 수 있다.
이때, 도 3을 참조하면, n1과 n2는 두 물질의 굴절률을 나타내며 θ1과 θ2는 빛이 경계면에 수직인 선 즉 법선 Lp과 이루는 입사각(θ1)과 굴절각(θ2)이다.
n1/n2의 비는 주어진 빛의 파장에 대해 상수이기 때문에 두 사인(sin) 값의 비 또한 각도에 관계없이 상수이다. 따라서 빛이 지나온 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 가진 물질에 입사되면 빛의 경로가 법선 방향으로 휘어진다. 반대로 굴절률이 큰 물질(밀한매질)에서 굴절률이 작은 물질(소한매질)로 들어갈 때 빛의 경로는 가역적이므로 굴절되는 빛이 법선에서 먼 방향으로 휘어진다.
이러한 스넬의 법칙에 입각하여 빛이 밀한매질에서 소한매질로 입사 시, 전 반사를 일으키게 되는 임계각(θc)은 굴절각(θ2)이 90ㅀ일 때의 빛의 입사각(θ1)을 말하며, 상기 입사각(θ1)이 임계각(θc)보다 크면(θ1>θc) 빛은 전반사하게 된다.
따라서, 이러한 사실로부터 임계각(θc)은 전술한 식①에서 θ2의 값이 90ㅀ일 때(θ2 = 90ㅀ)의 θ1의 값(θ1 = θc)이 됨을 알 수 있으며, 아래의 식으로 표현될 수 있다.
θ1 = sin-1(n2/n1) ---②
따라서 식②에 의해 제 1 실시예의 경우, 상기 유기 발광층(114)에서 발광된 빛이 제 1 전극(굴절율 2.0)(112)에서 버퍼층(굴절율 1.7인 경우)(105)으로 입사될 경우 임계각(θ1)은 58.2ㅀ가 되며, 상기 버퍼층(굴절율 1.7인 경우)(105)에서 제 1 기판(굴절율 1.5)(101)으로 입사될 경우의 임계각(θ1)은 61.9ㅀ가 된다.
1.51 내지 1.73 정도의 굴절율을 갖는 투명한 버퍼층이 제 1 전극과 기판 사이에 존재하지 않는 종래의 경우, 제 1 전극에서 기판을 향하는 빛 중 전반사 되지 않고 상기 제 1 기판을 통과할 수 있는 빛은 상기 식②에 의하면 그 임계각이 48.5ㅀ이므로 상기 임계각인 48.5ㅀ보다 작은 각도를 가지고 입사되는 빛만이 통과하지만, 본 발명의 경우, 상기 제 1 전극(112)과 제 1 기판(101) 사이에 바람직하게 1.6 내지 1.9 정도의 굴절율을 갖는 버퍼층(105)이 존재함으로써 제 1 전극(112)에 서 상기 버퍼층(105)을 통과하는 빛의 임계각은 49ㅀ 내지 59.9ㅀ가 되며, 상기 버퍼층(105)에서 제 1 기판(101)을 통과하는 빛의 임계각은 83.4ㅀ 내지 60.1ㅀ가 되는 바, 각 물질층의 경계에서 전반사의 임계각이 커짐으로써 웨이브 가이드(wave guide)에 의한 빛의 손실을 줄일 수 있다.
즉, 상기 버퍼층(105)에 의해, 전반사되어 최종적으로 매질간 경계면을 따라 없어지게 되는 빛을 줄여 휘도를 향상시키는 것이 특징적인 면이 되고 있습니다.
이 경우, 상기 버퍼층(105)이 추가됨으로서 그 자체에 흡수되는 빛량도 발생하지만, 상기 버퍼층(105)에 흡수되는 양은 매우 미미하며 이런 흡수되는 빛량을 고려하더라도 버퍼층(105)을 형성하지 않을 경우, 제 1 전극과 제 2 기판의 경계면에서 발생하는 웨이브 가이드(wave guide)에 의한 손실로 사라지는 빛량이 훨씬 많은 바, 문제되지 않는다.
<제 2 실시예>
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 간략히 도시한 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예는 버퍼층이 형성되는 위치만이 다르고 다른 모든 구성요소는 제 1 실시예 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
제 2 실시에의 가장 특징적인 부분은 투명하며 가시광대역의 굴절율 값이 1.0보다는 크고 1.5보다는 작은 더욱 바람직하게는 그 굴절율값이 1.1 내지 1.4인 물질 예를들면 PTFE(굴절율 1.35), PFA(굴절율 1.35), Teflon(굴절율 1.29-1.31), Cytop(굴절율 1.34) 중 하나의 물질로 이루어진 버퍼층(250)이 제 1 기판(201)의 외측면에 형성되어 있다는 것이다.
이 경우, 유기 발광층(214)으로부터 발광한 빛의 진행 경로를 살펴보면, 제 2 전극(216)으로부터 반사되는 경우를 제외하면, 유기 발광층(214)-->제 1 전극(212)-->제 1 기판(201)-->버퍼층(250)-->공기층이 됨을 알 수 있다.
따라서 종래와 달라지는 경로는, 제 1 기판(201)-->버퍼층(250)-->공기층이며, 이 경우 빛이 굴절율 1.5를 갖는 유리재질의 제 1 기판(201)에서 예를들어 굴절율 1.3을 갖는 Teflon으로 이루어진 버퍼층(250)으로 입사 시, 전반사를 일으키는 임계각은 60.1ㅀ이며, 상기 버퍼층(250)에서 굴절율 1을 갖는 공기층으로 입사 시는 임계각이 50.3ㅀ가 됨으로써 종래의 제 1 기판(도 2의 1)에서 공기층으로 입사 시의 임계각인 46.5ㅀ보다 커지므로 각 경계에서의 웨이브 가이드(wave guide) 발생에 의한 빛의 손실은 향상된다.
<제 3 실시예>
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하부발광 방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 일부를 간략히 도시한 단면도이다.
이때, 본 발명의 제 3 실시예 또한 제 1 실시예와 굴절율이 다른 버퍼층이 형성된다는 점과, 상기 버퍼층의 형성 위치만이 다르고 다른 모든 구성요소는 제 1 실시예 동일하므로 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명의 제 3 실시예에 있어서 가장 특징적인 부분은 굴절율이 1.5보다는 크고 2.0보다는 작은 값을 갖는, 더욱 바람직하게는 1.6 내지 1.9의 굴절율 값을 갖는 투명한 물질 예를들면 Al2O3, CeF3, MgO, PbF2 중에서 선택되는 물질로써 이루어진 제 1 버퍼층(305)이 제 1 전극(312)과 제 1 기판(301) 사이에 형성되고 있으며, 공기층과 접촉하는 상기 제 1 기판(301)의 외측면에 1.1 내지 1.4의 굴절율 값을 갖는 물질 예를들면 PTFE, PFA, Teflon, Cytop 중 하나의 물질로 이루어진 제 2 버퍼층(350)이 형성되어 있다는 것이다.
따라서, 제 1 버퍼층(305)은 제 1 실시예에 설명한 것에 의해 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 제 1 전극(312)과 제 1 기판(301) 사이에서의 임계각을 크게 함으로써 웨이브 가이드(wave guide) 발생에 의한 빛의 손실을 줄이며, 상기 제 2 버퍼층(350)은 제 2 실시예에 설명한 바에 의해 제 1 기판(301)과 공기층에서의 임계각을 크게 함으로써 웨이브 가이드(wave guide) 발생에 의한 빛의 손실을 줄이게 된다.
한편, 전술한 제 1 , 2 및 제 3 실시예의 경우는 스위칭 소자를 포함하는 하부발광 방식의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 대해서 설명한 것을 보이고 있지만, 본 발명은 전술한 하부발광 방식의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 한정되지 않고, 스위칭 소자없이 주사선과 신호선의 교차하여 각각 제 1 전극과 제 2 전극을 이루는 패시브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 대해서도 적용될 수 있음은 자명하며, 그 이외에도 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 다양한 변형 및 변화가 가능하다.
본 발명에 따른 유기전계발광 소자는 특정 범위의 굴절율을 갖는 투명한 물질로써 양극을 이루는 제 1 전극과 기판 사이 또는 상기 기판의 외측면에 버퍼층을 형성하여 전반사의 임계각 크기를 크게 함으로써 각 물질층간 경계에서 발생하는 웨이브 가이드(wave guide)에 의한 빛의 손실을 줄이는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 서로 마주대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 굴절율을 갖는 제 1 버퍼층과;
    상기 제 1 버퍼층 상에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과;
    상기 유기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극과;
    상기 제 1 기판의 외부로 노출된 면에는 공기의 굴절율보다는 크고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 작은 제 2 굴절율을 갖는 제 2 버퍼층
    을 포함하며, 상기 제 1 굴절율은 상기 제 1 전극을 이루는 물질의 굴절율 보다 작고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 큰 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  2. 삭제
  3. 서로 마주대하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과;
    상기 유기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극과;
    상기 제 1 기판의 노출된 면에 형성되며, 제 2 굴절율 값을 갖는 물질로 이루어진 제 2 버퍼층
    을 포함하며, 상기 제 2 굴절율 값은 공기의 굴절율보다는 크고 상기 제 1 기판을 이루는 물질의 굴절율보다는 작은 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  4. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 유리 재질이며, 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 굴절율은 1.6 내지 1.9인 것이 특징인 유기전계발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 버퍼층은 Al2O3, CeF3, MgO, PbF2 중 하나의 물질로 이루어진 유기 전계발광 소자.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 굴절율은 1.1 내지 1.4인 것이 특징인 유기전계발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 버퍼층은 PTFE, PFA, Teflon, Cytop 중 하나의 물질로 이루어진 유기전계발광 소자.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성된 것이 특징인 유기전계발광 소자.
  10. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 소자는 구동소자 및 스위칭 소자를 더욱 포함하는 액티브 매트릭스형인 유기전계발광 소자.
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