색 변환층으로 작용하는 무기물 형광체를 가진 백색 유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 전색 디스플레이의 배경조명 및 일반조명으로 응용할 수 있는 무기물 형광체를 이용한 고순도 백색 유기발광 소자의 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다. 가시광선영역에서 발광 되는 적색 및 녹색 무기물 형광체를 다양한 공정으로 형성 하여, 각각의 무기물형광체를 여기시킬수 있는 청색 유기발광소자에 결합하여 색 변화에 의해 고순도의 흰색 빛을 방사 할 수 있는 구조를 규명해 보았다. 진청색 유기발광소자의 사용된 물질은 정공주입 물질로 아민 계열 화합물인 N,N′-dipenyl-N,N′-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl]-4,4′ diamine (DNTPD) 를 사용하였고, 정공 전달물질로 사용된 N, N '-diphenyl-N, N '-bis(1-naphthyl)-(1,1 '-biphenyl)-4, 4 '-diamine (NPB)를 사용하였다. 청색 인광 호스트로는 N,N′-dicarbazolyl-3,5-benzene (mCP)가 사용 되었고, tris((3,5-difluoro-4-cyanophenyl)pyridine) iridium (FCNIr) 청색 인광 도펀트로 사용 되었다. 정공 방지 물질과 전자 전달 물질로는 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP)와 tris(8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq3)를 사용한 청색 유기발광소자를 제작하여 소자의 전기적 광학적 특성을 분석하였다. 색 변환 효율이 좋은 무기물 형광체는 나노사이즈의 입자형태 이기 때문에 청색 유기발광소자에 도포하기 위해서 비이클 (vehicle)용매를 사용하였다. 비이클 용매는 도포과정 후에는 열처리 과정이 필요하므로, 상온에서 열처리 과정 없이 자연 건조 될 수 있는 투명에폭시 (transparent epoxy)와 비이클 용매를 적색 형광체와 함께 혼합하였다. 투명에폭시 와 비이클 용매 와 형광체를 혼합한 후, 비교 실험한 결과로부터 비이클 용매를 사용한 소자 군은 도포후 열처리 과정시 대부분의 비이클 용매가 날라가 CaAl12O19:Mn 형광체만 남게됨으로 적색 파장의 intensity 가 증가하여 색 변환이 일어나 흐릿한 흰색의 빛이 관측 되었다. 투명에폭시 용매를 사용한 소자군은 부분 건조만 일어나 형광체를 다시 감싸고 있기 때문에 이로 인해 빛의 입사가 방해를 받아 CaAl12O19:Mn 형광체가 여기 및 발광을 하지 못한 것으로 사료된다. 또한 적색 형광체의 두께 변화에 의해 색 변환이 되어짐을 확인한 후, sol-gel 법으로 녹색 형공체 Zn2SiO4:Mn를 형성하여 1:1 비율로 혼합하여 두께 변화에 따른 색 변환 특성 변화를 관측한 결과 10V 의 구동전압에서 (0.32, 0.32) Commission Internationale de l’Eclairage (CIE)의 좌표를 가지는 순 백색의 빛을 방사하였다. 본 논문에서 무기물 형광체를 이용한 백색유기발광소자의 결과로써, 무기물형광체를 이용한 발광 구조를 사용할 경우 전색 디스플레이 배경 조명 및 일반 조명과 고색순도의 백색 유기발광소자로 응용 될 수 있음을 확인하였다.