일반기술

고효율 3파장 백색 유기 전기발광소자의 구조 및 제조방법

백색발광 유기 EL 소자를 제작하는 경우 일반적으로 복수의 발광층을 적층하여 백색을 얻는데, RGB층을 적층하는 3파장형 백색 유기 EL소자와, 보색관계를 이용한 2파장형 백색 유기 EL 소자로 나눌 수 있다. 보색을 이용한 2파장형의 경우 3파장형에 비해 비교적 시감도가 높은 파장영역의 발광을 이용할 수 있기 때문에 고효율화를 달성하기 쉽지만 컬러필터를 이용하여 풀컬러를 구현하는데 있어서 불리하고, 표현할 수 있는 색상의 범위가 좁은 단점이 있다. 한편 3색의 적층을 이용한 구조는 분자간 에너지 전이 때문에 3색의 균일한 스펙트럼을 얻기 힘들고, 발광층 속에 복수의 발광색소를 도핑하는 방법은 도핑량 제어나 재현성 등 공정측면에서 어려움이 있다. 기존 기술에서 RGB 3파장형 백색 유기 EL소자의 제조에 있어서 문제점은 청색에서 녹색으로, 녹색에서 적색으로 순차적으로 에너지 전달이 일어나기 때문에 RGB 3파장 영역에서 균일하게 발광하도록 만들기 어려우며, 전자-정공의 재결합이 여러 발광층에 걸쳐 일어나서 구동전압 또는 온도의 변화에 따라 발광스펙트럼의 변화가 커서 색좌표가 안정적이지 않은 문제점이 있다. 본 발명의 원리는 전자와 정공의 재결합이 일어나는 청색 발광층을 가운데에 있게하고, 위와 아래에 있는 유기층에 엑시톤 에너지 전달범위(약 10㎚) 영역을 녹색과 적색의 색소로 도핑하여 발광하도록 하는 것이다. 따라서 본 발명의 백색발광 유기 EL소자의 구조는 녹색/청색/적색 또는 적색/청색/녹색의 발광층이 있는 구조이다. 그리고 가운데의 청색 발광층의 두께를 엑시톤의 에너지 전달범위보다 크게 하여 녹색발광층에서 적색발광층으로의 엑시톤 에너지 전달이 일어나지 않도록 하였다.유기 EL은 소형화가 용이하며, 소비전력이 작고, 면발광이 가능하며, 삼원색 발광도 용이하므로 차세대 발광소자로서 개발되고 있다. 백색 유기 EL 소자는 OLED를 기반으로 하는 full-color Flat Panel Display, LCD의 백라이트, 면상 발광원으로 실내 디자인 조명 등의 다양한 분야로의 응용가능성이 있는 기술이다. 응용성을 높이기 위해서는 CIE색좌표와 자연광에 근접하는 Color Rendition Index(CRI)와 Color Temperature를 만족시켜야 한다. 본 기술의 목적은 적,녹,청색의 3파장 영역에서 균일하게 발광하고, 색좌표가 안정적인 소자의 구조 및 제조방법을 확보하는 것이며, 백색 유기 EL소자의 응용가능성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.발광층 구조를 청색층을 가운데에 두고, 아래 위에 적색 또는 녹색의 발광층을 형성하고, 청색 발광층의 두께를 엑시톤의 에너지 전달범위보다 크게하여 청색→녹색→적색의 에너지 전달의 문제에 의해서 청색과 녹색이 적색에 비해 상대적으로 발광효율이 낮았던 문제점을 해결하고, 같은 휘도에서의 구동전압을 낮출 수 있고 발광효율을 향상시킬 수 있다.본 발명에 의한 백색 발광 유기 EL소자는 전류밀도 또는 온도에 따른 색좌표의 변화가 적으며, 적,녹,청색의 3파장 영역에 걸쳐 높은 휘도의 백색광을 방출하며, 구동전압이 낮고, 발광효율 특성이 우수하다.일본 IDC의 자료에 의하면 평판 디스플레이 중에서 유기 EL은 연평균 성장률 69%를 전망하고 있으며, 소형 디스플레이를 중심으로 본격적으로 시장을 형성할 수 있을 것으로 기대되고 있다.