KR20050046920A - 전계 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 블랙 매트릭스를 사용하지 않고도 외광 반사율을 낮추고, 동시에 광공진효과를 일으켜 광취출효율을 향상시키기 위한 것으로, 이를 위하여, 기판과, 상기 기판의 일면에 투명한 재질로 형성된 제 1 전극층과, 상기 제 1 전극층의 상부에 빛을 반사하는 재질로 형성된 제 2 전극층과, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 사이에 개재되고, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층을 갖는 중간층과, 상기 제 2 전극층으로부터 상기 기판의 방향으로 상기 제 2 전극층과 소정 거리를 두도록 위치한 것으로, 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 반투과반사층을 포함하고, 상기 제 2 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 상기 기판의 외측으로부터 유입되는 빛은 상쇄시키도록 구비된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 제공한다.

Description

전계 발광 소자{Electro-luminescence device}

본 발명은 전계 발광 소자에 관한 것으로, 더 상세하게는 광 공진 효과에 의해 발생된 광의 취출효율이 개선된 전계 발광 소자에 관한 것이다.

통상적으로 전계 발광 소자는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 용이하며 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정표지 장치에 있어서 문제점으로 지적된 결점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 전계발광소자는 발광층을 형성하는 물질이 무기물인가 유기물인가에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 구분될 수 있다.

한편, 유기 전계 발광 소자는 유리나 그밖에 투명한 절연기판에 소정 패턴의 유기막이 형성되고 이 유기막의 상하부에는 전극층들이 형성된다. 유기막은 유기 화합물로 이루어진다. 이러한 유기막들을 형성하는 재료로는 프탈로시아닌(CuPc:copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3)등이 이용된다.

상기와 같이 구성된 유기 전계 발광 소자는 전극들에 양극 및 음극 전압이 인가됨에 따라 양극전압이 인가된 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되고, 전자는 음극전압이 인가된 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 주입된다. 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다. 상기 여기자는 에너지 상태로 분류하였을 때 하나의 일중항 상태와 세 개의 삼중항 상태를 가진다. 밴드갭 에너지 특성상 일중항의 에너지 상태에서는 발광을 하게 되나 삼중항 상태의 에너지는 발광을 하지 않고 열에너지로 변하게 된다.

상술한 바와 같이 구동되는 유기 전계 발광 소자의 광효율은 내부효율(internal efficiency)과 외부효율(external efficiency)로 나누어진다. 이 중, 내부효율은 유기 발광 물질의 광전변환 효율에 의존한다. 그리고, 광취출효율(light coupling efficiency)이라고도 불리는 외부효율은 유기 전계 발광 소자를 구성하는 각층의 굴절률에 좌우된다. 이 중 외부효율인 광취출효율의 경우에는 유기 전계 발광 소자가 음극선관이나 PDP 등 다른 표시장치에 비해 낮은 편이어서, 이로 인해 휘도, 수명 등 표시장치의 특성면에서 개선의 여지가 많다.

이렇듯, 종래의 유기 전계 발광 소자의 광취출효율이 타 표시장치에 비해 낮은 가장 큰 원인은 상기 유기막에 의해 방출되는 광이 임계각 이상으로 출사될 때 ITO 전극층과 같이 굴절률이 높은 층과 기판과 같이 굴절률이 낮은 층 사이의 계면에서 전반사를 일으키게 되어 외부로 취출되는 것이 방해받기 때문이다. 따라서, 이러한 계면에서의 전반사 문제로 인하여 유기 전계 발광 소자에 있어 실제 유기 발광층에서 발생되는 빛은 약 1/4 정도만이 외부로 취출될 수 있다.

이와 같은 광취출율의 저하를 방지하기 위한 종래 유기 전계 발광 소자의 일예가 일본 공개 특허 공보 소 63-172691호에 개시되어 있다. 개시된 유기 전계 발광 소자는 돌출렌즈 등의 집광성을 가지는 기판을 구비한다. 그러나 이러한 집광을 위한 돌출렌즈는 유기막의 발광에 따른 화소가 매우 작으므로 기판에 형성하기 어렵다.

일본 공개 특허 공보 소 62-172691호에는 투명전극층과 발광층 사이에 제1유전체층을 개재함과 동시에 투명전극측에 상기 제1유전체층과 투명전극의 중간 정도의 굴절률을 가지는 제2의 유전체층을 개재한 유기 전계 발광 소자가 개시되어 있다.

그리고, 일본 공개 특허공보 평1-220394호에는 기판 상에 하부전극, 절연층, 발광층 및 상부전극을 형성하며, 상기 발광층의 편면에 광을 반사시키는 미러가 형성된 유기 전계 발광 소자가 개시되어 있다.

이러한 유기 전계 발광 소자는 발광층의 두께가 매우 얇기 때문에 측면에 반사를 위한 미러를 설치하는 것이 매우 어렵고, 결과적으로 생산원가 상승의 원인이 된다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 일본 공개 특허 공보 평 11-283751호에는 양극과 음극의 사이에 일층 또는 다수층의 유기층을 가지는 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서, 구성요소로서 회절격자 또는 존 플레이트를 포함한 구성이 개시되어 있다. 이는 굴절률의 차이가 나는 경계부근에 회절격자를 형성시켜 빛의 산란효과에 의해 유기층의 빛을 취출하는 것이다. 그러나, 이러한 회절 격자층은 실제 제조 공정상 복잡하고, 그 표면 굴곡으로 인하여 박막의 상부층의 패턴 형성이 곤란하며, 표면 굴곡을 메우기 위해서는 별도의 평탄화 공정이 추가되어야 하는 문제가 있다.

또한, 이러한 유기 전계발광 소자의 문제점을 개선하기 위하여, 일본 공개특허공보 특개평8-250786호, 특개평8-213174호, 특개평10-177896호에는 광학적 미세공동(optical microcavity) 개념을 이용한 유기 전계 발광 소자가 개시되어 있다. 개시된 유기 전계 발광 소자에서는 글라스 기판과 ITO 전극과의 사이에 다층 구조의 반투과 거울을 형성하고, 이 반투과 거울이 반사판으로서의 기능을 겸한 금속 음극과 함께 광공진기로서의 기능을 하게 된다. 이 때, 상기 반투과 거울은 고굴절률을 가지는 TiO₂층과 저굴절률을 가지는 SiO₂층이 교대로 적층되어 다중층을 형성하고, 이 다중층의 층의 수로서 반사율을 조절하여 광공진기능을 설계한다. 그러나, 이러한 광 공진기는 반투과 거울을 이루는 층의 수가 많을수록 반사특성이 향상되므로 층의 수를 증가시켜야 하지만, 특정 파장에 대한 반사율을 조절하기 위해서는 적층되는 층의 수와 두께를 정확히 설계해야 하므로 유기 전계 발광 소자의 공정이 복잡해지는 단점을 가진다. 또한, 이는 휘도가 상승하고 색순도가 향상되는 장점을 가지지만, 시야각이 좁아지고, 스펙트럼도 좁아지는 문제를 갖는다.

한편, 상기와 같은 광공진기를 구비한 유기 전계 발광 소자들은 발광층에서 발광하는 빛을 광공진시켜 내부 발광 효율을 증대시키는 방향으로 개발되고 있지만, 외광에 대한 반사는 전혀 고려하지 않고 있다. 즉, 외광이 입수되어 이 외광이 각 층에 의해 반사되는 문제는 별도의 외광흡수층인 블랙 매트릭스를 이용하여 해결하고, 상기 광공진기는 내부광의 취출효율만을 고려하도록 설계되어 있다.

그러나, 상기와 같은 블랙 매트릭스는 외광을 흡수할 뿐 아니라, 발광층으로부터 발광되는 내광도 흡수하기 때문에 전체적으로 휘도저하를 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 블랙 매트릭스를 사용하지 않고도 외광 반사율을 낮추고, 동시에 광공진효과를 일으켜 광취출효율을 향상시킬 수 있는 전계 발광 소자를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판;

상기 기판의 일면에 투명한 재질로 형성된 제 1 전극층;

상기 제 1 전극층의 상부에 빛을 반사하는 재질로 형성된 제 2 전극층;

상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 사이에 개재되고, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층을 갖는 중간층; 및

상기 제 2 전극층으로부터 상기 기판의 방향으로 상기 제 2 전극층과 소정 거리를 두도록 위치한 것으로, 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 반투과반사층;을 포함하고,

상기 제 2 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 상기 기판의 외측으로부터 유입되는 빛은 상쇄시키도록 구비된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 제 1 중간층, 발광층 및 제 2 중간층이 순차로 구비된 것이고, 상기 반투과반사층은 상기 제 1 중간층 내에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 중간층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 반투과반사층은 상기 정공 주입층 내에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 정공 주입층 및 정공 수송층을 순차로 포함하고, 상기 반투과반사층은 상기 정공 주입층과 정공 수송층 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 반투과반사층은 상기 제 1 전극층과 상기 중간층의 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 500Å 내지 1200Å일 수 있다.

본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여,

기판;

상기 기판의 일면에 빛을 반사하는 재질로 형성된 제 1 전극층;

상기 제 1 전극층의 상부에 투명한 재질로 형성된 제 2 전극층;

상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 사이에 개재되고, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층을 갖는 중간층; 및

상기 제 1 전극층으로부터 상기 제 2 전극층의 방향으로 상기 제 1 전극층과 소정 거리를 두도록 위치한 것으로, 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 반투과반사층;을 포함하고,

상기 제 1 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 상기 기판의 외측으로부터 유입되는 빛은 상쇄시키도록 구비된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 제 1 중간층, 발광층 및 제 2 중간층이 순차로 구비된 것이고, 상기 반투과반사층은 상기 제 2 중간층 내에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 반투과반사층은 상기 제 2 전극층과 상기 중간층의 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 500Å 내지 1200Å일 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다 .

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전계 발광 소자는 투명한 소재로 구비된 투명 기판(1)의 상면에 제 1 전극층(2)이 형성되고, 상기 제 1 전극층(2)의 상부로 적어도 발광층(41)을 포함하는 중간층(4)이 형성되며, 상기 중간층(4)의 상부로 상기 제 1 전극층(2)과 다른 극성을 갖는 제 2 전극층(3)이 형성된다. 그리고, 상기 제 2 전극층(3)의 상부로는 도시되지는 않았지만, 상기 제 1전극층(2), 중간층(4), 제 2 전극층(3)을 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부재(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이하, 설명될 본 발명의 실시예들에서는 설명의 편의를 상기 밀봉부재를 생략한 개략적 구조를 중심으로 설명한다.

상기 투명 기판(1)은 SiO₂를 주성분으로 하는 투명한 글라스재의 기판이 사용될 수 있다. 비록 도면에 도시하지는 않았지만 상기 투명 기판(1)의 상면에는 기판의 평활성과 불순원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층을 더 구비할 수 있으며, 상기 버퍼층은 SiO₂ 등으로 형성할 수 있다.

상기 투명 기판(1) 상에 적층되는 제 1 전극층(2)은 투명 소재의 전도성 물질로 형성할 수 있는 데, ITO(Indium Tin Oxide)로 형성할 수 있고, 포토 리소그래피법에 의해 소정의 패턴이 되도록 형성할 수 있다. 상기 제 1 전극층(2)의 패턴은 수동 구동형(Passive Matrix type: PM)의 경우에는 서로 소정 간격 떨어진 스트라이프 상의 라인들로 형성될 수 있고, 능동 구동형(Active Matrix type: AM)의 경우에는 화소에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 능동 구동형의 경우에는 또한, 이 제 1 전극층(2)과 투명 기판(1)의 사이에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 구비한 TFT(Thin Film Transistor)층이 더 구비되고, 상기 제 1 전극층(2)은 이 TFT층에 전기적으로 연결된다. 이는 이하 설명될 본 발명의 모든 실시예에서 동일하게 적용된다.

이렇게 ITO로 구비된 제 1 전극층(2)은 도시되지 않은 외부 제 1 전극단자에 연결되어 애노드(anode)전극으로서 작용될 수 있다.

상기 제 1 전극층(2)의 상부로는 제 2 전극층(3)이 위치되는 데, 이 제 2 전극층(3)은 반사형 전극이 될 수 있으며, 알루미늄/칼슘 등으로 형성되고, 도시되지 않은 외부 제 2 전극단자에 연결되어 캐소오드(cathode)전극으로서 작용될 수 있다.

상기 제 2 전극층(3)은 수동 구동형의 경우에는 제 1 전극층(2)의 패턴에 직교하는 스트라이프 상의 라인으로 형성될 수 있고, 능동 구동형의 경우에는 화소에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 능동 구동형의 경우에는 화상이 구현되는 액티브 영역 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.

상기와 같은 제 1 전극층(2)과 제 2 전극층(3)은 그 극성이 서로 반대가 되어도 무방하다.

상기 제 1 전극층(2)과 제 2 전극층(3)의 사이에 개재되는 중간층(4)은 제 1 전극층(2)과 제 2 전극층(3)의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층(41)을 갖는다. 이 중간층(4)의 종류에 따라서 전계발광소자가 유기전계발광소자 또는 무기전계발광소자로 구분될 수 있다.

유기전계발광소자의 경우에는 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다.

상기 중간층(4)이 저분자 유기물로 형성된 저분자 유기층의 경우에는 발광층(41)을 중심으로 제 1 전극층(2)의 방향으로 홀 수송층 및 홀 주입층 등으로 구비된 제 1 중간층(42)과, 제 2 전극층(3)의 방향으로 전자 수송층 및 전자 주입층 등으로 구비된 제 2 중간층(43)의 구조를 가질 수 있다. 물론, 이들 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등은 이 밖에도 다양한 복합 구조로 적층되어 형성될 수 있고, 이 외에도 다른 기능을 하는 층들이 형성될 수 있다.

또한, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 상기 중간층(4)은 풀 칼라 유기 전계 발광 소자일 경우 상기 발광층(41)을 각 화소의 컬러에 대응되도록 다양한 패턴으로 형성 가능하다. 이러한 저분자 유기층은 진공 중에서 유기물을 가열하여 증착하는 방식으로 형성될 수 있는 데, 그 중 발광층(41)의 형성은 각 화소에 대응되도록 소정 패턴의 슬릿(slit)이 구비된 마스크를 개재하여 각 칼라별로 순차로 증착하여 형성할 수 있다.

한편, 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 발광층(41)을 중심으로 제 1 전극층(2)의 방향으로 제 1 중간층(42)으로서, 홀 수송층(Hole Transport Layer: HTL)만이 구비될 수 있고, 제 2 중간층(43)은 생략 가능하다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 상기 투명 기판(1)의 제 1 전극층(2) 상부에 형성되며, 상기 고분자 유기 발광층은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며, 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 컬러 패턴을 형성할 수 있다. 물론, 이러한 고분자 유기층의 경우에도 상기 제 1 및 제 2 중간층(42)(43)의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.

무기 전계 발광소자의 경우, 발광층(41)은 ZnS, SrS, CsS 등과 같은 금속황화물 또는 CaCa2S4, SrCa2S4 등과 같은 알카리 토류 칼륨 황화물, 및 Mn, Ce, Tb, Eu, Tm, Er, Pr, Pb 등을 포함하는 천이 금속 또는 알카리 희토류 금속들과 같은 발광중심원자들로 형성된다. 그리고, 제 1 중간층(42)과 제 2 중간층(43)은 모두 절연층으로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에서는 저분자 유기 전계 발광 소자를 중심으로 설명한다.

상기 제 2 전극층(3)의 상부로는 밀봉부재(미도시)가 구비되는 데, 상기 밀봉부재는 내부에 흡습제가 구비된 메탈 캡으로 구비될 수 있으며, 또는 밀봉용 수지재를 도포하여 내부로 수분 침투가 차단될 수 있도록 한다. 상기 밀봉부재는 이 밖에도 기판을 이용하여 형성될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 발광 소자는 발광층(41)으로부터 발광되는 빛이 기판(1)의 방향으로 발광되는 배면발광형이다.

본 발명의 제 1 실시예에 있어서는, 상기 제 1 전극층(2)과 발광층(41)의 사이에 반투과반사층(5)이 더 개재된다. 상기 반투과반사층(5)은 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 것으로, 상기 기판(1)의 외측으로부터 유입되는 외광을 상쇄간섭에 의해 소멸시키도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여, 상기 반투과반사층(5)과 제 2 전극층(3) 사이의 거리(T1)를 조절하는 데, 즉, 이 거리(T1)가 상기 기판(1)의 외측으로부터 유입되는 빛을 상쇄시킬 수 있는 거리가 되도록 하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 반투과반사층(5)은 상기 제 1 중간층(42) 내에 위치하도록 한다. 따라서, 도 1에서 볼 수 있는 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 상기 제 1 중간층(42)은 상기 제 1 전극층(2)의 방향으로 위치한 홀주입층(421a)(421b)과 이 홀주입층과 발광층(41)의 사이에 위치한 홀수송층(422)으로 구비되고, 상기 반투과반사층(5)은 홀주입층들(421a)(421b)의 사이에 위치하도록 한다.

그리고, 상기 반투과반사층(5)은 도전성 금속재로 구비될 수 있고, 빛의 일정비율은 투과시키고, 일정비율은 반사시키도록 박막으로 형성한다. 이 반투과반사층(5)으로는 박막의 은(Ag) 또는 은 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 니켈(Ni)이나 니켈계 합금, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금, Nd, Au나 그 합금 등이 사용될 수 있다.

상기와 같은 반투과반사층(5)은 제 2 전극층(3)과의 거리(T1)를 조절하여 상기와 같이 외광의 상쇄간섭을 일으키도록 하는 데, 그 거리(T1)는 대략 500 내지 1200Å 정도로 하는 것이 바람직하다.

이렇게 반투과반사층(5)과 제 2 전극층(3) 사이의 거리(T1)를 조절함으로써, 기판(1)의 외측으로부터 유입되는 외광은 소멸될 수 있는 것이다. 즉, 기판(1)의 외측으로부터 유입되는 외광은 일차적으로, 상기 반투과반사층(5)에서 일부는 반사되고, 일부는 투과된다. 반투과반사층(5)에서 투과된 외광은 다시 제 2 전극층(3)에서 반사되어 다시 반투과반사층(5)을 거쳐 외측으로 나오게 된다. 이 때, 처음에 반투과반사층(5)에서 반사된 외광과, 상기 제 2 전극층(3)에서 반사된 외광은 서로 상쇄간섭을 일으키게 되는 데, 이는 전술한 바와 같이, 반투과반사층(5)과 제 2 전극층(3) 사이의 거리 조절에 의해 가능해지는 것이다. 이에 따라, 외광은 별도의 블랙 매트릭스를 사용하지 않고도 그 반사가 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 반투과반사층(5)은 이처럼 외광 반사를 차단하는 효과 외에 발광층(41)으로부터 발광되는 빛을 광공진시키는 기능도 겸하게 된다. 즉, 발광층(41)에서 발광되는 빛은 상기 반투과반사층(5)을 통과하면서 일부는 투과되고, 일부는 반사되어 제 2 전극층(3)을 향하게 된다. 이렇게 반투과반사층(5)에서 반사된 빛은 제 2 전극층(3)에서 다시 반사되어 반투과반사층(5)을 향하게 되는 데, 여기서 다시 반투과반사층(5)에 의해 일부가 재반사되고, 이러한 과정을 반복하면서 보강간섭을 일으키게 되는 것이다.

이렇게 본 발명에서는 상기 반투과반사층(5)을 구비토록 함으로 인해, 상기 블랙 매트릭스를 사용하지 않고도 외광 반사를 저감시킬 수 있어 공정을 단축시키고, 구조를 간단화할 수 있다. 뿐만 아니라, 광학 공진 효과를 일으키며, 이에 따라 휘도를 향상시키고, 색순도를 좋게 할 수 있다.

한편, 본 발명은 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 의해 구현될 수도 있다.

도 2에서 볼 수 있는 본 발명의 제 2 실시예는 전술한 제 1 실시예와 그 기본적인 구성은 동일하나, 상기 반투과반사층(5)이 홀주입층(421)과 홀수송층(422)의 사이에 게재되도록 한 것이다. 이 때에도 역시, 제 2 전극층(3)과 반투과반사층(5) 사이의 거리(T1)를 전술한 바와 같이 조절함으로써 외광이 상쇄간섭을 일으켜 외광 반사율을 저감되도록 한다. 그리고, 이에 더하여, 상기 반투과반사층(5)과 상기 제 2 전극층(3)의 사이에서 광공진이 일어나도록 할 수 있다.

도 3에서 볼 수 있는 본 발명의 제 3 실시예도 전술한 제 1 실시예와 그 기본적인 구성이 동일하고, 다만, 반투과반사층(5)이 제 1 전극층(2)과 제 1 중간층(42)의 사이에 위치하도록 할 수 있다.

따라서, 이러한 본 발명의 제 3 실시예에 의해서도 제 2 전극층(3)에 반사된 외광과 홀주입층(421)과 반투과반사층(5)의 계면에서 반사된 외광이 상쇄간섭을 일으켜 외광 반사율을 저감시키고, 발광층(41)의 빛은 상기 반투과반사층(5)과 홀수송층(422)과의 계면과 상기 제 2 전극층(3)의 사이에서 일어나는 광공진에 의해 더욱 고효율로 외부로 토출된다.

이상 설명한 것은 기판(1)의 방향으로 화상이 구현되는 배면 발광형 유기 전계 발광 표시소자에 대한 것이었으나, 이는 반드시 이에 한정된 것은 아니고, 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같은 전면 발광형 유기 전계 발광 표시소자에도 그대로 적용될 수 있다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같은 본 발명의 제 4 실시예는 기판(1)상에 제 1 전극층(2)이 형성되고, 그 위로 발광층(41)을 포함하는 중간층(4)이 형성되며, 이 중간층(4) 위에 제 2 전극층(3)이 형성된다. 이 때, 상기 제 1 전극층(2)은 알루미늄과 같은 반사형 전극으로 구비될 수 있고, 상기 제 2 전극층(3)은 ITO와 같은 투명전극으로 구비될 수 있다. 상기 제 1 전극층(2)은 캐소오드 전극으로, 상기 제 2 전극층(3)은 애노우드 전극으로 사용될 수 있다.

상기 중간층(4)은 상기 발광층(41)을 중심으로 제 1 전극층(2)의 방향으로 제 1 중간층(42)이 구비되고, 상기 제 2 전극층(3)의 방향으로 제 2 중간층(43)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 중간층(42)은 상기 제 2 전극층(3)으로부터 전자를 공급받아 발광층(41)에 전달하는 전자주입층(EIL), 전자수송층(ETL) 등이 될 수 있고, 상기 제 2 중간층(43)은 상기 제 1 전극층(2)으로부터 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL) 등이 될 수 있다.

도 4에 따른 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 상기 반투과반사층(5)은 제 2 중간층(43) 내에 위치한다. 즉, 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 반투과반사층(5)을 중심으로 상하로 제 2 중간층(43a)(43b)들이 위치하도록 한 것이다.

그리고, 상기 반투과반사층(5)과 제 1 전극층(2) 사이의 거리(T2)를 제 2 전극층(3)의 외측으로부터 유입되는 외광의 반사가 차단될 수 있을 정도로 조절한다. 즉, 상기 반투과반사층(5)과 제 1 전극층(2) 사이의 거리(T2)를 제 2 전극층(3)의 외측으로부터 유입되어 상기 반투과반사층(5)에서 반사되는 외광과 상기 제 1 전극층(2)에서 반사되는 외광이 상쇄간섭을 일으키는 거리가 되도록 조절하는 것이다. 본 발명에서는 이 거리(T2)를 500 내지 1200Å 정도로 하는 것이 바람직하다.

이처럼, 상기 거리(T2)를 조절함으로써 외광의 반사가 차단될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 반투과반사층(5)은 발광층(41)에서 발광되는 빛을 광공진시켜 광취출효율도 더욱 증대시킬 수 있다. 이는 전술한 제 1 내지 제 3 실시예와 동일하다.

이는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같은 본 발명의 제 5 실시예에 의해 구현될 수도 있다.

도 5에서 볼 수 있는 본 발명의 제 5 실시예는 전술한 제 4 실시예와 그 기본적인 구성은 동일하나, 상기 반투과반사층(5)이 제 2 전극층(3)과 중간층(4)의 사이에 게재되도록 한 것이다. 이 때에도 역시, 제 1 전극층(2)과 반투과반사층(5) 사이의 거리(T2)를 전술한 바와 같이 조절함으로써 외광이 상쇄간섭을 일으켜 외광 반사율을 저감되도록 한다. 그리고, 이에 더하여, 상기 반투과반사층(5)과 상기 제 1 전극층(2)의 사이에서 광공진이 일어나도록 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 반투과반사층(5)은 전술한 실시예들에 한정되는 것은 아니고, 반사형 전극과의 거리를 조절함으로써 외광 반사율을 줄일 수 있는 것이면 어느 위치에 구비되어도 무방하다.

<실시예>

전술한 도 1과 같은 구조의 실시예를 제조하고, 반투과반사층이 없는 동일 구조의 비교예를 제조하였다.

실시예는 기판(1) 상에 제 1 전극층(2)을 ITO로 약 1,000Å으로 형성하고, 이 ITO 위에 하부 정공주입층(421a)을 약 600Å으로 형성하였다. 그리고, 반투과반사층(5)을 은(Ag)으로 100Å으로 성막하였다. 이 반투과반사층(5) 위에 상부 정공주입층(421b)을 약 100Å으로 형성하고, 이 위에 정공수송층(422)을 약 200Å으로 형성하였다. 그리고, 발광층(41)을 약 200Å, 제 2 중간층(43)을 약 250Å으로 형성하였다. 최종적으로, 반사형 제 2 전극층(3)을 1000Å으로 형성한 후, 이 소자를 밀봉처리하였다.

비교예는 전술한 실시예와 동일한 구조에 단지 반투과반사층(5)이 없는 구조로 하였다.

도 6은 외광의 파장에 따른 실시예(Ⅰ)와 비교예(Ⅱ)의 반사율을 측정한 것이다. 이 때, 외광은 가시광선의 파장대로 하였다.

도 6에서 볼 수 있듯이, 실시예(Ⅰ)의 경우 반사율을 현격히 줄일 수 있었다.

도 7은 구동전압에 따른 실시예(Ⅰ)와 비교예(Ⅱ)의 청색에서의 y축 색좌표를 나타낸 것이다. 청색에서의 y축 색좌표는 0.07에 가까울수록 바람직한 것인 데, 비교예(Ⅱ)에 비해 실시예(Ⅰ)가 이에 더 가깝게 나왔다.

이처럼, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 외광의 반사율을 현저히 줄여 별도의 블랙 매트릭스를 사용할 필요가 없으며, 광공진이 이루어질 수 있어 내부 빛을 강화시킬 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 색좌표를 개선하는 데에 더욱 용이하다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 전계 발광 소자에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 외광의 반사율을 현저히 줄여 별도의 블랙 매트릭스를 사용할 필요가 없다.

둘째, 광 공진 효과에 따른 휘도 증대 및 색순도 향상의 효과를 얻을 수 있고, 동시에 넓은 시야각을 확보할 수 있다.

셋째, 색좌표 개선이 용이하다.

넷째, 요구 휘도를 감소시킬 수 있어 수명을 향상시킬 수 있고, 소비전력을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하드는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배면 발광형 전계 발광 소자의 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 배면 발광형 전계 발광 소자의 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 배면 발광형 전계 발광 소자의 단면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 전면 발광형 전계 발광 소자의 단면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 전면 발광형 전계 발광 소자의 단면도.

도 6은 외광의 파장에 따른 실시예와 비교예의 반사율을 도시한 그래프.

도 7은 구동전압에 따른 실시예와 비교예의 청색의 y축 색좌표를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 투명 기판 2: 제 1 전극층

3: 제 2전극층 4: 중간층

41: 발광층 42: 제 1 중간층

43: 제 2 중간층 5: 반투과반사층

Claims (10)

1. 기판;

   상기 기판의 일면에 투명한 재질로 형성된 제 1 전극층;

   상기 제 1 전극층의 상부에 빛을 반사하는 재질로 형성된 제 2 전극층;

   상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 사이에 개재되고, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층을 갖는 중간층; 및

   상기 제 2 전극층으로부터 상기 기판의 방향으로 상기 제 2 전극층과 소정 거리를 두도록 위치한 것으로, 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 반투과반사층;을 포함하고,

   상기 제 2 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 상기 기판의 외측으로부터 유입되는 빛은 상쇄시키도록 구비된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 제 1 중간층, 발광층 및 제 2 중간층이 순차로 구비된 것이고, 상기 반투과반사층은 상기 제 1 중간층 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제 1 중간층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 반투과반사층은 상기 정공 주입층 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제 1 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 정공 주입층 및 정공 수송층을 순차로 포함하고, 상기 반투과반사층은 상기 정공 주입층과 정공 수송층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
5. 제1항에 있어서,

   상기 반투과반사층은 상기 제 1 전극층과 상기 중간층의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 500Å 내지 1200Å인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
7. 기판;

   상기 기판의 일면에 빛을 반사하는 재질로 형성된 제 1 전극층;

   상기 제 1 전극층의 상부에 투명한 재질로 형성된 제 2 전극층;

   상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 사이에 개재되고, 상기 제 1 전극층과 제 2 전극층의 전기적 구동에 의해 발광하는 발광층을 갖는 중간층; 및

   상기 제 1 전극층으로부터 상기 제 2 전극층의 방향으로 상기 제 1 전극층과 소정 거리를 두도록 위치한 것으로, 빛의 일부는 투과시키고, 일부는 반사시키도록 구비된 반투과반사층;을 포함하고,

   상기 제 1 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 상기 기판의 외측으로부터 유입되는 빛은 상쇄시키도록 구비된 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중간층은 상기 제 1 전극층의 방향으로부터 제 1 중간층, 발광층 및 제 2 중간층이 순차로 구비된 것이고, 상기 반투과반사층은 상기 제 2 중간층 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
9. 제7항에 있어서,

   상기 반투과반사층은 상기 제 2 전극층과 상기 중간층의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 전극층과 상기 반투과반사층 사이의 거리는 500Å 내지 1200Å인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.