양자 효율이 증가된 발광 장치 document_id A220623042018

전자적으로 제어되는 디스플레이 시스템들이 알려져 있으며, 다양한 원리에 기초한 다양한 실시예에서 널리 사용된다. 한가지 원리는 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode; 이하 OLED)를 광원으로 사용하는 것이다. 유기 발광 다이오드는 다수의 기능성 층으로 구성된다. OLED의 전형적인 구조는 "Philips Journal of Research, 1998, 51, 467"에 설명되어 있다. 전형적인 구조는 투명 전극(애노드)인 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; 이하 ITO)층, 전도성 폴리머층(polymer layer), 발광 물질을 포함하는 층인 전계발광층(electroluminescent layer) 및 금속, 바람직하게는 낮은 일함수(work function)를 갖는 금속으로 구성된 전극(캐소드)을 포함한다. 이러한 구조가 관습적으로 기판(일반적으로 유리 기판)에 적용된다. 생성된 광(light)은 기판을 통과하여 관찰자에게 도달한다. 사용되는 발광 물질은 예컨대 발광 폴리머일 수 있다. 전계발광층 내에 발광 폴리머를 포함하는 OLED는 폴리LED(polyLED) 또는 PLED라 불리기도 한다. 그러나 OLED는 전계발광층 내에 미세 발광 분자(small light-emitting molecules)를 발광 물질로서 포함할 수도 있다. 전계발광층 내에 미세 발광 분자를 포함하는 OLED는 SMOLED(Small Molecule Organic Light-Emitting Diode)라 불리기도 한다. 상기 예에서, 발광 물질은 정공(hole) 전도성 또는 전자 전도성 물질로 구성된 매트릭스(matrix) 내에 임베드(embed)된다. 정공과 전자는 전계발광층 내에서 충돌하여 재결합한다. 그 결과, 발광 물질은 직접적으로 또는 에너지 이동에 의해 여기 상태가 된다. 여기된 발광 물질은 광을 방출함으로써 기저 상태(basic state)로 돌아간다. 전하 운반체들(charge carriers)의 성공적인 재결합 여부는 특히 전하 운반체의 양에 좌우된다. 균형잡힌 정공 및 전자 전류 밀도는 효율적인 전계발광성을 위한 전제조건이다. 대부분의 유기 물질에 있어서, 정공 이동도(mobility)는 전자 이동도보다 약 두자리수 정도 더 크다(10-5㎠/Vs에 비해 10-3㎠/Vs이다). 따라서 대부분의 경우, 정공이 다수 전하 운반체이며 정공은 전자와 충돌하여 재결합하지 않기 때문에 여기자(exciton)를 형성하지 않고 발광층을 통과할 수 있다. 이러한 정공이 캐소드로 흐르는 것을 방지하기 위해, 전계발광층과 캐소드 사이에 정공 차단층이 삽입된다. 정공 차단층은, 그 층으로 정공이 쉽게 주입될 수 없거나 및/또는 그 층 내에서 정공의 이동도가 낮아지는 물질을 포함한다. 따라서 정공 차단층의 물질은 상대적으로 산화되기가 어렵다. 정공 차단층에 의해, 정공이 전계발광층 내에 모이게 된다. 그러나 자유 전하 운반체인 정공 및 전자는 이미 여기된 분자(여기자)와 반응할 수 있으며, 이때 여기된 분자는 광선을 방출하지 않고 기저 상태로 돌아간다. 따라서 여기된 분자가 진정되며(quenched), OLED의 양자 효율이 감소된다. 여기된 분자가 생성된 영역, 즉 전계발광층 내에 과도하게 많은 정공이 모이기 때문에, 상기 반응은 OLED 손실의 큰 원인이 된다.