유기물 광 산란 층을 이용한 유기발광소자의 외광 효율 향상

Abstract

높은 색 재현성, 높은 휘도, 빠른 응답속도, 광 시야각, 저전력을 장점으로 한 차세대 디스플레이 OLED (Organic Light Emitting Diode, 유기발광소자)가[1-8] 개발되면서 디스플레이의 세대교체가 일어나고 있다. 특히, 자체발광 장점으로 초슬림 (2~3 mm)화와 flexible 디스플레이에 대한 적용 가능성으로 차세대 디스플레이뿐만 아니라 조명 분야에서도 각광 받고 있다. 그러나 이런 장점에도 불구하고, 디바이스 내부에서 생성된 빛이 외부로 나오는 효율은 매우 낮다. 이는 organic/organic 계면과 organic/inorganic 계면에서 발생하는 전반사 때문인데, 현재 여러 가지 방법으로 이러한 전반사를 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 저렴하고 간단한 공정처리로 제작된 광산란층을 이용한 유기발광 소자의 외광효율향상 방법을 소개 한다. 현재 우리가 사용하고 있는 유기물 중 Tg(glass transition temperature)가 낮은 물질들은 상온에서도 쉽게 결정화가 진행되어 OLED의 재료로 적합하지 않다. 하지만 이러한 특징을 이용하여 디바이스 외부에 증착하게 되면 별도의 열처리와 공정처리 없이 Glass/ITO 계면에서 발생하는 wave guided mode 빛을 외부로 scattering해 주는 광 산란 층으로 이용이 가능해 효과적으로 빛의 추출이 가능하다. ITO를 유기발광소자에 정공을 주입하는 양극으로는 사용하고. 정공을 수송하는 유기박막층으로 N,N’-diphenyl-N,N’-bis(1-naphthyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4’diamine (NPB)를 사용하고 전자차단층으로는 4,4',4''-tri(carbazol-9-yl)triphenylamine (TCTA)를 증착 하였다. 발광층에 사용하는 호스트 (host) 물질은 1,4-bis(cabazol-9-yl)biphenyl (CBP)를 사용하고 게스트 (guest) 물질은 tris(2-phenylpyridine)iridium (Ir(ppy)3)를 사용하였다. 전자를 수송하는 유기박막층으로 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)를 사용하고 전자주입층으로는 LiF를 사용하였다. 마지막으로 유기박막층으로 전자를 공급하기 위해 음극으로 Al을 사용하였다. 유기발광소자의 외광효율 향상을 위해 만들어진 광산란층을 glass/air 계면에 증착하였다. 본 연구에서는 저렴하고 간단한 공정으로 형성된 유기물 광 산란 층을 이용하여 유기발광소자의 외광효율 향상을 확인 할 수 있었으며, 디스플레이뿐만 아니라 조명 분야에서도 응용될 수 있음을 확인할 수 있었다.