KR101295200B1 - Top emitting organic light emitting diode and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구부림 특성을 구비한 전면 발광형 유기 발광 다이오드에 관한 것으로, 유기반도체층, 금속층 및 금속산화물층이 순차적으로 적층된 다층 구조로 이루어진 상부 투명전극의 구성을 통해, 광출력 및 효율 특성이 향상된 평판 디스플레이를 얻을 수 있으며 제조 전 공정이 열증착만으로 이루어질 수 있어 추가적인 제조 설비의 확충 없이 대면적 디스플레이 소자 제작이 가능하여 제조 원가를 낮출 수 있는 유기 발광 다이오드와 이의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a top-emitting organic light emitting diode having a bending characteristic, and through the configuration of the upper transparent electrode made of a multilayer structure in which an organic semiconductor layer, a metal layer and a metal oxide layer are sequentially stacked, the light output and efficiency characteristics are improved. An improved flat panel display can be obtained and the entire manufacturing process can be made only by thermal evaporation, so that a large area display device can be manufactured without expanding additional manufacturing facilities, thereby providing an organic light emitting diode and a method of manufacturing the same.

Description

전면 발광형 유기 발광 다이오드 및 그 제조 방법 {TOP EMITTING ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}Top-emitting organic light emitting diode and manufacturing method thereof {TOP EMITTING ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 전면 발광형 유기 발광 다이오드(top emitting organic light emitting diode, TOLED) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열증착 공정이 가능한 저저항, 고투과율 및 구부림 특성을 가지는 새로운 구조의 투명 전극을 포함하는 스틸 기판 기반 전면 발광형 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a top emitting organic light emitting diode (TOLED) and a method for manufacturing the same, and more particularly, a transparent structure having a new structure having low resistance, high transmittance, and bending characteristics capable of a thermal deposition process. The present invention relates to a steel substrate-based top-emitting organic light emitting diode including an electrode.

유기 발광 다이오드 분야에 있어서 기판으로는 광투과도가 우수하고 공정 편의성이 양호한 유리기판이 사용되고 있다.In the field of organic light emitting diodes, glass substrates having excellent light transmittance and good process convenience are used.

그런데 최근 구부림 (flexible) 특성이 있는 디스플레이의 개발 필요성이 대두되고 있어 구부림 특성이 없는 기존의 유리기판을 대신하여 스틸 (steel) 기판을 이용하여 구부림 특성이 우수한 유기 발광 다이오드의 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.However, recently, the necessity of developing a display having a flexible characteristic is emerging, and many studies on the development of an organic light emitting diode having excellent bending characteristics by using a steel substrate instead of a conventional glass substrate having no bending characteristic have been made. It's going on.

스틸 기판은 유리기판과 달리 기판이 불투명하기 때문에 기존의 배면 발광 방식으로 유기 발광 다이오드를 구현할 수 없으므로 스틸 기판을 적용함에 있어서는 발광층에서 발생한 빛을 상부 투명 전극으로 방출하는 전면 발광 방식이 요구되고, 전면 발광 방식에는 광투과도가 높고 구부림 특성이 양호한 상부 투명전극의 개발이 요구된다.Unlike glass substrates, steel substrates are opaque, so organic light emitting diodes cannot be realized by the conventional bottom emission method. Therefore, when applying a steel substrate, a front emission method for emitting light generated from the light emitting layer to the upper transparent electrode is required. The light emitting method requires development of an upper transparent electrode having high light transmittance and good bending characteristics.

투명 전극에는 일반적으로 투과도가 높고 전기 전도도가 우수한 ITO (Indium Tin Oxide) 가 널리 사용되고 있는데 ITO는 스퍼터링 (sputtering) 이나 전자선 증착법 (e-beam) 과 같은 고에너지 공정에 의하여 제조되므로, 하부에 위치하는 유기 반도체 물질에 손상을 줄 수 있고, 더욱이 ITO의 연성 특성상 구부림 과정 중에 전극에 크랙 (crack) 이 발생하는 문제점이 있다.Indium Tin Oxide (ITO), which has high permeability and excellent electrical conductivity, is widely used for transparent electrodes. Since ITO is manufactured by high energy processes such as sputtering and electron beam deposition (e-beam), The organic semiconductor material may be damaged, and in addition, due to the ductile nature of ITO, cracks may occur in the electrode during the bending process.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허공개 제2007-0069314호에는 열증착이 가능한 알칼리 금속과 Ag를 접합시킨 이중접합 금속 전극 구조 (Ca/Ag, Ba/Ag, Mg/Ag)를 사용하여 높은 광투과도 및 우수한 전기 전도도 특성의 투명 전극을 제조하는 방법이 제시되어 있는데, 이 방법의 경우 전극에 사용되는 알칼리 금이 수분과 산소의 침투에 취약하여 소자의 수명특성 및 안정성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0069314 uses a double junction metal electrode structure (Ca / Ag, Ba / Ag, Mg / Ag) in which an alkali metal capable of thermal deposition and Ag is bonded to each other. A method of manufacturing a transparent electrode having excellent transmittance and excellent electrical conductivity has been proposed. In this case, the alkali gold used in the electrode is vulnerable to penetration of moisture and oxygen, thereby degrading the lifespan and stability of the device. .

또한 대한민국 특허공개 제2009-0124116호에는 대향 타겟 방식의 스퍼터링 장치를 이용하여 상부 전극물질로 ITO를 증착함에 있어서 스퍼터링 타겟의 배치를 개선하여 스퍼터링 과정 중에 발생하는 고에너지 입자를 최소화시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면 기존의 스퍼터링 공정에 비해 하부 유기물층의 손상을 상당히 줄이는 효과를 기대할 수 있으나, 데미지를 완전하게 없앨 수는 없기 때문에 하부 유기물층의 열화가 여전히 발생할 수 있다. 더욱이, 이 기술의 적용에는 추가적인 설비가 필요하기 때문에 유기발광 다이오드의 제조 비용이 높아질 뿐 아니라 ITO 전극이 갖는 낮은 구부림 특성으로 인해 플렉서블 소자에 적용하기 어려운 문제점들이 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2009-0124116 discloses a method of minimizing high energy particles generated during the sputtering process by improving the arrangement of the sputtering target in depositing ITO with the upper electrode material by using a sputtering apparatus of the opposite target method. have. According to this method, it is expected that the damage of the lower organic layer is considerably reduced compared to the existing sputtering process, but since the damage cannot be completely eliminated, deterioration of the lower organic layer may still occur. Moreover, the application of this technology requires additional equipment, which increases the manufacturing cost of the organic light emitting diode and also has problems that are difficult to apply to the flexible device due to the low bending property of the ITO electrode.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 전기저항이 낮고 높은 광투과율을 가지면서 양호한 구부림 특성을 나타낼 수 있는 전극 구조를 포함하여 저비용으로 대면적으로 구현할 수 있는 스틸 기판을 사용할 수 있는 전면 발광 유기발광 다이오드와 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and it is possible to use a steel substrate which can be implemented in large area at low cost, including an electrode structure having low electrical resistance and high light transmittance and exhibiting good bending characteristics. An object of the present invention is to provide a top-emitting organic light emitting diode and a method of manufacturing the same.

상기 과제를 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 기판상에 형성된 제1 전극, 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 유기화합물층 상에 유기반도체층, 금속층 및 금속산화물층이 순차적으로 적층된 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드를 제공한다.As a means for achieving the above object, the present invention includes a first electrode formed on a substrate, a second electrode facing the first electrode, an organic compound layer positioned between the first electrode and the second electrode, The second electrode provides a top emission organic light emitting diode comprising a multilayer structure in which an organic semiconductor layer, a metal layer, and a metal oxide layer are sequentially stacked on the organic compound layer.

본 발명에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드는, 상부 전극으로 유기반도체층/금속층/금속산화물층으로 이루어진 다층 구조의 전극 구조를 채용하고 있는데, 이 구조에 따르면 유기물/금속 간의 계면과 금속/금속산화물 간의 계면에서 표면 플라즈몬 현상이 발생하여 60% 이상의 광 투과율을 나타내 투명 전극으로 사용할 수 있게 한다. 또한, 금속층을 구비하고 있어 저저항 전극을 구현할 수 있고 금속과 유기반도체를 포함하고 있어 구부림 특성도 우수하므로 스틸 기판을 이용한 플렉서블 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 제조에 이용할 수 있다.The top-emitting organic light emitting diode according to the present invention employs an electrode structure having a multilayer structure composed of an organic semiconductor layer / metal layer / metal oxide layer as an upper electrode. According to this structure, an interface between an organic material / metal and a metal / metal oxide The surface plasmon phenomenon occurs at the interface between the liver and shows a light transmittance of 60% or more to be used as a transparent electrode. In addition, since the metal layer is provided to implement a low resistance electrode and includes a metal and an organic semiconductor, the bending property is also excellent, and thus it can be used for the manufacture of a flexible top-emitting organic light emitting diode using a steel substrate.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기화합물층은 모두 열증착 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.In the organic light emitting diode according to the present invention, the first electrode, the second electrode and the organic compound layer are all formed through a thermal deposition process.

본 발명은 기존의 유기 발광 다이오드의 제작에 사용된 스퍼터링 공정이나 화학 기상 증착 공정과 같은 공정을 사용하지 않고 유기 발광 다이오드를 구성하는 모든 구조를 열증착 공정을 통해 형성하기 때문에, 소자에 사용되는 유기물에 대한 손상을 방지함과 동시에 유기 발광 다이오드의 제조효율을 높여 제조비용을 낮출 수 있게 된다.The present invention forms all the structures constituting the organic light emitting diode through the thermal evaporation process without using a process such as a sputtering process or a chemical vapor deposition process used in the manufacture of conventional organic light emitting diodes, the organic material used in the device It is possible to reduce the manufacturing cost by preventing the damage to the organic light emitting diode and at the same time increase the manufacturing efficiency.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 유기반도체층은 Bphen, ADN, TAZ 및 BCPt로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, the organic semiconductor layer may include one or more selected from the group consisting of Bphen, ADN, TAZ and BCPt.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 금속층은 Ag, Al, Au, Cu, Cr, Ni 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, the metal layer may include one or more selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Cu, Cr, Ni and Pt.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 금속산화물층은 ITO, GaO, WO3, MoO3, V2O5, NiO 및 RuO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, the metal oxide layer may include one or more selected from the group consisting of ITO, GaO, WO 3 , MoO 3 , V 2 O 5 , NiO and RuO.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 기판은 스틸(steel)로 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서 '스틸'이란 철(Fe)에 탄소(C)를 함유한 일반적인 강은 물론 망간(Mn), 크롬(Cr), 니켈(Ni)와 같은 다양한 합금원소를 포함하며, 인바(Invar) 합금(Fe-36Ni)과 같이 합금원소를 최대 40중량%까지 함유한 합금강을 포함하는 것으로 사용된다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, the substrate is characterized in that made of steel (steel). In the present invention, 'steel' includes various alloying elements such as manganese (Mn), chromium (Cr), and nickel (Ni), as well as general steel containing carbon (C) in iron (Fe), and Invar (Invar). ) Alloy (Fe-36Ni), including alloy steel containing up to 40% by weight of alloying elements.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 유기반도체층의 두께는 5 ~ 500Å인 것이 바람직한데, 5Å 미만일 경우 균일한 증착이 이루어지지 않아 투과도 특성이 감소하게 되고, 500Å을 초과할 경우 유기반도체층의 저항이 증가하여 전극의 전기 전도도가 증가하기 때문이다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, it is preferable that the thickness of the organic semiconductor layer is 5 to 500 mW. If the thickness is less than 5 mW, uniform deposition is not performed, and thus the transmittance characteristic is reduced. This is because the electrical conductivity of the electrode is increased by increasing the resistance of the semiconductor layer.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 금속층의 두께는 30 ~ 300Å인 것이 바람직한데, 30Å 미만일 경우 전기전도도가 감소하여 전극의 저항이 증가하게 되며, 300Å을 초과할 경우 금속 자체의 반사율로 인해 전극의 투과도가 현저하게 감소하기 때문이다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, it is preferable that the thickness of the metal layer is 30 to 300 mW, and if less than 30 mW, the electrical conductivity decreases to increase the resistance of the electrode. This is because the transmittance of the electrode is significantly reduced.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 금속산화물층의 두께는 5 ~ 500Å인 것이 바람직한데, 5Å 미만일 경우 금속층 상부에 균일한 증착이 이루어지지 않아 금속/금속산화물층 계면에서의 플라즈몬 효과가 감소하여 투과도가 불량해지며 500Å을 초과할 경우 금속산화물층이 갖는 고유색으로 인해 전극의 투명도가 현저하게 감소하기 때문이다.In addition, in the organic light emitting diode according to the present invention, it is preferable that the thickness of the metal oxide layer is 5 to 500 kV. If the thickness is less than 5 kW, the plasmon effect at the metal / metal oxide layer interface is not uniformly deposited on the metal layer. This is because the transmittance becomes poor due to the decrease, and the transparency of the electrode is remarkably reduced due to the intrinsic color of the metal oxide layer.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 유기반도체층에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 금속 산화물 또는 전하주입 특성을 갖는 유기 화합물이 도핑되어 있는 것을 특징으로 한다.In the organic light emitting diode according to the present invention, the organic semiconductor layer is doped with an alkali metal, an alkaline earth metal, a metal oxide, or an organic compound having charge injection characteristics.

또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고 상기 제2 전극은 음극이거나, 또는 상기 제1 전극은 음극이고 상기 제2 전극은 양극인 인버티드형일 수 있다.In the organic light emitting diode according to the present invention, the first electrode may be an anode and the second electrode may be a cathode, or the first electrode may be a cathode, and the second electrode may be an inverted type.

또한, 본 발명은, 스틸 기판 상에 반사양극을 형성하는 단계, 상기 반사양극 표면에 산화물층을 형성하기 위해 UV-오존 처리를 수행하는 단계, 상기 반사양극 상에 정공 주입층을 형성하는 단계, 상기 정공 주입층 상에 정공 수송층을 형성하는 단계, 상기 정공 수송층 상에 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 상에 정공 방지층을 형성하는 단계, 상기 정공 방지층 상에 전자 수송층을 형성하는 단계 및 상기 전자 수송층 상에 유기반도체층, 금속층 및 금속산화물층으로 이루어진 다층 구조의 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 모든 단계를 열증착 공정을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention, forming a reflective anode on a steel substrate, performing a UV-ozone treatment to form an oxide layer on the surface of the reflective anode, forming a hole injection layer on the reflective anode, Forming a hole transporting layer on the hole injection layer, forming a light emitting layer on the hole transporting layer, forming a hole blocking layer on the light emitting layer, forming an electron transporting layer on the hole blocking layer and the electron transporting layer Forming a transparent electrode having a multilayer structure consisting of an organic semiconductor layer, a metal layer and a metal oxide layer on the above, all the above steps are carried out through a thermal deposition process To provide.

상기 유기화합물층은 제1 전극상에 형성되는 정공주입층과, 상기 정공주입층 상에 형성되는 정공수송층과, 상기 정공수송층 상에 형성되는 발광층과, 상기 발광층 상에는 형성되는 정공방지층과, 상기 정공방지층 상에 형성되는 전자수송층을 포함할 수 있다.The organic compound layer includes a hole injection layer formed on the first electrode, a hole transport layer formed on the hole injection layer, a light emitting layer formed on the hole transport layer, a hole blocking layer formed on the light emitting layer, and the hole blocking layer. It may include an electron transport layer formed on.

본 발명에 따른 유기발광 다이오드 및 이의 제조방법은, 유기반도체층/금속층/금속산화물층으로 이루어진 다층 구조의 상부 전극 구조를 제공하는데, 이 구조는 대기 중에서 안정성이 우수하고, 기존의 금속 전극과 달리 60%를 초과하는 광투과도를 얻을 수 있어 투명전극으로 사용될 수 있으며, 금속층으로부터 저저항 특성을 그리고 유기반도체와 금속층로부터 양호한 구부림 특성을 얻을 수 있어, 플렉서블 소자를 목적으로 하는 스틸 기반의 전면 발광 다이오드의 전극 구조로 사용될 수 있다.The organic light emitting diode according to the present invention and a method for manufacturing the same provide a multi-layered upper electrode structure composed of an organic semiconductor layer / metal layer / metal oxide layer, which is excellent in stability in the atmosphere and unlike conventional metal electrodes. A light transmittance of more than 60% can be obtained, which can be used as a transparent electrode, and low resistance characteristics can be obtained from the metal layer, and good bending characteristics can be obtained from the organic semiconductor and the metal layer. It can be used as the electrode structure of.

또한, 유기 발광 다이오드를 형성하기 위한 모든 공정을 열증착이 가능한 물질들로 구현함으로써, 스퍼터링이나 화학기상증착과 같은 공정을 적용함에 따른 유기물의 열화를 방지하고, 대면적 제작시 발생하였던 문제점들(제조 원가 및 생산 효율 문제)을 해결할 수 있어 스틸 기판을 기반으로 하는 전면 발광형 유기발광 다이오드의 대면적화에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, all processes for forming an organic light emitting diode are implemented using materials capable of thermal evaporation, thereby preventing deterioration of organic matters by applying processes such as sputtering and chemical vapor deposition, and problems occurring in large-area manufacturing ( Manufacturing cost and production efficiency problems) can be solved, and it is expected to contribute to the large area of the organic light emitting diode based on a steel substrate.

도 1은 본 발명에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 상부 투명 전극 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BCP/Ag/MoO3 전극 구조에 있어서 BCP 두께에 따른 가시광선 영역에서의 광투과도 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BCP/Ag/MoO3 전극 구조에 있어서 Ag 두께에 따른 가시광선 영역에서의 광투과도 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BCP/Ag/MoO3 전극 구조에 있어서 MoO3 두께에 따른 가시광선 영역에서의 광투과도 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 전압-전류밀도 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 그래프이다.1 schematically shows the structure of a top-emitting organic light emitting diode according to the present invention.
2 schematically illustrates a structure of an upper transparent electrode of a top emission organic light emitting diode according to the present invention.
3 is a graph showing the light transmittance characteristics in the visible light region according to the BCP thickness in the BCP / Ag / MoO 3 electrode structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the light transmittance characteristics in the visible light region according to Ag thickness in the BCP / Ag / MoO 3 electrode structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the light transmittance characteristics in the visible light region according to the MoO 3 thickness in the BCP / Ag / MoO 3 electrode structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating voltage-current density characteristics of a top-emitting organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating current density-luminance characteristics of a top-emitting organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된 것이며, 도면에서 표시된 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장된 것이다.
Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the size or thickness of the films or regions indicated in the drawings is exaggerated for clarity of specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 전극을 포함하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.1 schematically shows a structure of a top-emitting organic light emitting diode including a transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 유기 발광 다이오드(10)는 스틸 기판(100)과, 상기 스틸 기판(100) 상에 형성되는 반사양극인 제1 전극(200)과, 상기 제1 전극(200) 상에 형성되는 유기화합물층(300)과 상기 유기화합물층(300) 상에 형성되는 다층 구조로 이루어진 상부전극인 제2 전극(400)으로 이루어진다.As shown, the top-emitting organic light emitting diode 10 according to the embodiment of the present invention includes a steel substrate 100, a first electrode 200 which is a reflective anode formed on the steel substrate 100, An organic compound layer 300 formed on the first electrode 200 and a second electrode 400 which is an upper electrode having a multilayer structure formed on the organic compound layer 300 are formed.

구체적으로 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 전극(200)은 열증착법을 사용하여 Ag를 1000Å의 두께로 증착하여 형성하였으며, 이 Ag막의 형성 후에 추가로 UV-오존 처리를 통해 표면에 산화물층을 형성하고 오염물을 제거할 수도 있다.Specifically, in the embodiment of the present invention, the first electrode 200 was formed by depositing Ag to a thickness of 1000 kW by using a thermal evaporation method, and after forming the Ag film, an oxide layer was formed on the surface through UV-ozone treatment. It can also form and remove contaminants.

상기 유기화합물층(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 전극(200) 상에 순차적으로 정공주입층/정공수송층/발광층/정공방지층/전자수송층으로 구분되며, 상기 정공주입층은 CuO를 20Å의 두께로, 정공수송층은 a-NPD를 700Å의 두께로, 발광층은 Alq3를 400Å의 두께로, 정공방지층은 BCP를 50Å의 두께로, 전자수송층은 Alq3를 200Å의 두께로 각각 형성하였으며, 모든 박막은 열증착 공정을 통해 형성하였다.As shown in FIG. 1, the organic compound layer 300 is sequentially divided into a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, and an electron transport layer on the first electrode 200. The hole transport layer was formed with a-NPD of 700Å, the light emitting layer with Alq 3 of 400Å, the hole blocking layer with BCP of 50Å, and the electron transport layer with Alq 3 of 200Å, respectively. All thin films were formed through a thermal evaporation process.

상기 제2 전극(400)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 다시 하부의 유기 반도체층(410), 금속층(420), 금속산화물층(430)으로 이루어진 3층의 다층 구조로 이루어진다. 이러한 다층 구조는 금속/유기물의 계면, 금속/금속산화물의 계면을 형성하는데 이들 계면은 표면 플라즈몬 현상을 통해 본 발명의 실시예에 따른 전극 구조가 60% 이상의 투과율을 나타낼 수 있도록 하는 작용을 한다. 또한, 다층 구조에 포함된 금속층(420)은 전극 구조의 전기 전도도를 높여 저저항 전극을 구현할 수 있도록 하며, 금속층(420)과 유기반도체층(410)은 구부림 특성을 유지할 수 있게 한다. 또한, 상기 다층 구조에 사용되는 유기반도체층(410), 금속층(420) 및 금속 산화물층(430)은 모두 열증착 공정을 통해 증착이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 투명 전극(400)은 모든 공정을 열증착으로 형성할 수 있도록 되어 있는데 특징이 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the second electrode 400 has a multi-layered multilayer structure consisting of an organic semiconductor layer 410, a metal layer 420, and a metal oxide layer 430. This multi-layered structure forms an interface between a metal / organic material and an interface of a metal / metal oxide. The interface functions to allow an electrode structure according to an embodiment of the present invention to exhibit a transmittance of 60% or more through surface plasmon phenomenon. In addition, the metal layer 420 included in the multi-layer structure increases the electrical conductivity of the electrode structure to implement a low resistance electrode, and the metal layer 420 and the organic semiconductor layer 410 can maintain the bending characteristics. In addition, the organic semiconductor layer 410, the metal layer 420, and the metal oxide layer 430 used in the multilayer structure may all be deposited through a thermal deposition process. That is, the transparent electrode 400 according to the present invention is characterized in that all the processes can be formed by thermal evaporation.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 상기 유기반도체층(410)에는 낮은 전자 친화도를 가지며 전자 주입특성이 우수한 BCP를 사용하였으나, 이외에 Bphen, ADN 및 TAZ 등도 사용될 수도 있고, 상기 금속층(420)에는 플라즈몬 프리퀀시가 높은 Ag를 사용하였으나, 이외에도 Al, Au, Cu 및 Pt 등도 사용될 수도 있다. 또한, 상기 금속산화물층(430)에는 MoO3를 사용하였으나, 이외에 굴절률이 큰 WO3, V2O5, NiO 등이 사용될 수도 있다.Specifically, in the exemplary embodiment of the present invention, BCP having low electron affinity and excellent electron injection characteristics is used for the organic semiconductor layer 410. In addition, Bphen, ADN, and TAZ may be used, and the metal layer 420 may be used. Although Ag having high plasmon frequency is used, Al, Au, Cu, and Pt may also be used. In addition, although MoO 3 was used as the metal oxide layer 430, WO 3 , V 2 O 5 , NiO, or the like having a large refractive index may be used.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극(400)으로 기판상에 열증착된 BCP/Ag/MoO3의 BCP 두께에 따른 가시 광선 영역에서의 광투과도를 도시한 그래프이다. 이때 증착 기판으로는 유리를 사용하였으며 Ag와 MoO3는 각각 180Å 및 300Å을 증착하였으며 BCP의 두께를 10Å, 20Å, 50Å으로 변화시켜가며 BCP/Ag/MoO3 시편의 광 투과도를 측정하였다. 도 3에서 확인되는 바와 같이, 유리 기판 상에 증착된 BCP/Ag/MoO3 전극구조는 BCP의 두께가 증가함에 따라 광투과도가 점진적으로 증가하는 특성을 나타내었는데 50Å인 경우 유기 발광 다이오드의 발광영역인 520 nm 파장에서 58%의 가장 높은 광투과도 특성을 나타내었으며 10Å인 경우 52.1 %의 비교적 높은 광투과도 특성을 나타내고 있다.3 is a graph illustrating light transmittance in a visible light region according to BCP thickness of BCP / Ag / MoO 3 thermally deposited on a substrate by the transparent electrode 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. At this time, glass was used as the deposition substrate, Ag and MoO 3 were deposited to 180Å and 300Å, respectively, and the light transmittances of the BCP / Ag / MoO 3 specimens were measured by varying the thickness of BCP to 10Å, 20Å, and 50Å. As seen in FIG. 3, BCP / Ag / MoO 3 deposited on a glass substrate The electrode structure showed that the light transmittance gradually increased as the thickness of BCP increased. At 50 Å, the transmittance showed 58% of the highest light transmittance at the wavelength of 520 nm, which is the light emitting region of the organic light emitting diode. It has a relatively high light transmittance characteristic of%.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명전극(400)으로 기판상에 열증착된 BCP/Ag/MoO3의 Ag 두께에 따른 가시광선 영역에서의 광투과도를 도시한 그래프이다. 이때 증착 기판은 유리를 사용하였으며 BCP와 MoO3는 각각 50Å, 300Å을 증착하였으며 Ag의 두께를 150Å, 180Å, 200Å으로 변화시켜가며 광투과도 특성을 측정하였다. 도 4에서 보는 바와 같이 유리 기판상에 증착된 BCP/Ag/MoO3 전극구조는 Ag의 두께가 증가함에 따라 광투과도가 감소하는 특성을 나타내었는데 150Å인 경우 유기 발광 다이오드의 발광영역인 520nm 파장에서 69.4%의 가장 높은 광투과도 특성을 나타내었으며 200Å인 경우 54.0%의 비교적 높은 광투과도 특성을 나타내고 있다. 따라서 본 발명의 투명 전극 구조에서 보다 최적화된 두께의 BCP/Ag/MoO3를 전면 발광형 유기 발광 다이오드에 적용할 경우 소자의 광추출 효율 향상이 가능할 것으로 예상할 수 있다. 4 is a graph showing light transmittance in a visible light region according to Ag thickness of BCP / Ag / MoO 3 thermally deposited on a substrate by the transparent electrode 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. At this time, glass substrate was used, and BCP and MoO 3 were deposited to 50Å and 300Å, respectively, and the light transmittance characteristics were measured by changing Ag thickness to 150Å, 180Å, and 200Å. As shown in FIG. 4, the BCP / Ag / MoO 3 electrode structure deposited on the glass substrate exhibited a decrease in light transmittance with increasing Ag thickness. The highest light transmittance property was 69.4%, and in the case of 200Å, the light transmittance property was relatively high at 54.0%. Therefore, when the BCP / Ag / MoO 3 of the optimized thickness in the transparent electrode structure of the present invention is applied to the front-emitting organic light emitting diode can be expected to improve the light extraction efficiency of the device.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명전극(400)으로 기판상에 열증착된 BCP/Ag/MoO3의 MoO3 두께에 따른 가시광선 영역에서의 광투과도를 도시한 그래프이다. 이때 증착 기판은 유리를 사용하였으며 BCP와 Ag는 각각 50Å, 180Å을 증착하였으며 MoO3의 두께를 300Å, 470Å, 600Å으로 변화시켜가며 광투과도 특성을 측정하였다. 도 5에 보여진 바와 같이 유리 기판상에 증착된 BCP/Ag/MoO3 전극구조는 MoO3의 두께가 증가함에 따라 광투과도가 크게 감소하는 특성을 나타내었는데 180Å 인 경우 유기 발광 다이오드의 발광영역인 520nm 파장에서 60%의 가장 높은 광투과도 특성을 나타내었으며 500Å인 경우 33%의 낮은 광투과도 특성을 나타내고 있어 500Å 이상의 두께에서는 전면 발광형 유기발광 다이오드의 투명전극으로 사용하기에 부적합함을 확인할 수 있다.FIG. 5 is a graph showing light transmittance in a visible light region according to MoO 3 thickness of BCP / Ag / MoO 3 thermally deposited on a substrate by the transparent electrode 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. At this time, glass substrate was used, and BCP and Ag were deposited at 50Å and 180Å, respectively, and the light transmittance characteristics were measured by changing the thickness of MoO 3 to 300Å, 470Å, 600Å. BCP / Ag / MoO 3 deposited on a glass substrate as shown in FIG. 5 As the thickness of MoO 3 increases, the electrode structure shows that the light transmittance decreases significantly.In the case of 180Å, the light transmittance showed the highest light transmittance of 60% at the wavelength of 520nm, which is the light emitting region of the organic light emitting diode. It has a low light transmittance characteristic of and it can be seen that it is not suitable for use as a transparent electrode of the top-emitting organic light emitting diode at a thickness of 500 Å or more.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 BCP/Ag/MoO3(50/180/300Å)로 이루어진 다층 투명전극(400)을 포함하는 전면 발광형 유기발광 다이오드와 Ag를 투명전극으로 사용한 전면 발광형 유기발광 다이오드의 전압-전류밀도 특성을 도시한 그래프이다. 즉, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명전극(400)의 사용에 따른 전면 발광형 유기발광 다이오드의 전기적 특성과 일반적인 투명 전극 물질로 알려진 Ag를 사용한 두 가지 종류의 전면 발광형 유기 발광 다이오드를 제작하였을 때 나타나는 소자의 전압-전류밀도 특성의 차이를 측정한 것이다.6 is a top-emitting organic light emitting diode including a multilayer transparent electrode 400 made of BCP / Ag / MoO 3 (50/180/300 /) according to an embodiment of the present invention and a top-emitting type using Ag as a transparent electrode A graph showing the voltage-current density characteristics of an organic light emitting diode. That is, FIG. 6 illustrates two types of top-emitting organic light emitting diodes using electrical properties of the top-emitting organic light emitting diode according to the use of the transparent electrode 400 and Ag, which is known as a general transparent electrode material. The difference in the voltage-current density characteristics of the device that appears when fabricated is measured.

도 6의 유기 발광 다이오드는 제작의 편의를 위하여 스틸 기판 대신에 유리 기판을 사용하였고 상기 유리 기판상에 제1 전극으로 Ag막을 1000Å 두께로 형성하고, 상기 Ag막 표면에 대기 중에서 30초간 UV-오존 처리를 수행하여 Ag 산화물을 형성함과 동시에 공정 중에 발생한 표면 탄소를 제거하였다. 이어서 전술한 바와 같이, 유기화합물층(300)을 형성한 후, 각각 BCP/Ag/MoO3(50/180/300Å) 전극과 Ag막(180Å)을 투명 전극으로 형성하여 유기 발광 다이오드를 제작하였다.In the organic light emitting diode of FIG. 6, a glass substrate was used instead of a steel substrate for the convenience of fabrication. An Ag film was formed to have a thickness of 1000 μs as a first electrode on the glass substrate, and UV-ozone was applied to the Ag film for 30 seconds in the air. The treatment was carried out to form Ag oxide and to remove surface carbon generated during the process. Subsequently, as described above, after the organic compound layer 300 was formed, an organic light emitting diode was manufactured by forming BCP / Ag / MoO 3 (50/180/300 mV) electrodes and Ag films 180 mV as transparent electrodes, respectively.

도 6에서 보듯이 투명전극으로 BCP/Ag/MoO3를 사용한 소자가 Ag를 사용한 소자에 비해 향상된 구동전압 특성을 나타내고 있는데 구체적으로 100mA/㎠의 전류밀도에서 BCP/Ag/MoO3와 Ag의 경우 각각 17.1V, 18.9V의 구동전압을 나타내었다. 이는 본 발명의 투명 전극 물질인 BCP/Ag/MoO3의 전자 주입 효율이 일반적인 투명 전극물질로 알려진 Ag 보다 우수하기 때문에 Ag를 사용한 소자에 비해 향상된 전기적 특성을 나타냄을 의미한다.As shown in FIG. 6, the device using BCP / Ag / MoO 3 as the transparent electrode shows improved driving voltage characteristics compared to the device using Ag. Specifically, in the case of BCP / Ag / MoO 3 and Ag at a current density of 100 mA / cm 2. The driving voltages of 17.1V and 18.9V are shown, respectively. This means that the electron injection efficiency of BCP / Ag / MoO 3 , which is the transparent electrode material of the present invention, is superior to Ag, which is known as a general transparent electrode material, and thus, exhibits improved electrical characteristics compared to devices using Ag.

도 7은 이상과 같이 제조한 BCP/Ag/MoO3를 투명전극으로 사용한 전면 발광형 유기발광 다이오드와 Ag를 투명전극으로 사용한 전면 발광형 유기발광 다이오드의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the current density-luminance characteristics of a top emission organic light emitting diode using BCP / Ag / MoO 3 prepared as described above and a top emission organic light emitting diode using Ag as a transparent electrode.

도 7에 보여진 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 BCP/Ag/MoO3 투명전극을 채용한 전면 발광형 유기발광 다이오드는 10000cd/㎡의 최대 휘도를 나타내고 있고, Ag를 투명전극으로 사용한 전면 발광형 유기발광 다이오드는 5300cd/㎡의 최대휘도를 나타내고 있어, 본 발명의 실시예에 따른 투명전극을 채용한 경우 Ag를 채용한 경우에 비해 향상된 광출력 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이와 같은 차이는 본 발명의 실시예에 따른 투명 전극의 광투과도가 58%로 일반적으로 알려진 투명전극 물질인 Ag의 광투과도 29%에 비해 높은 광투과도 특성을 나타내기 때문으로 보여진다.
As shown in FIG. 7, the top emission type organic light emitting diode employing the BCP / Ag / MoO 3 transparent electrode according to the embodiment of the present invention exhibits a maximum luminance of 10000 cd / m 2, and the top emission using Ag as the transparent electrode. The type organic light emitting diode has a maximum luminance of 5300 cd / m 2, and thus it can be seen that the transparent electrode according to the embodiment of the present invention exhibits improved light output characteristics compared to the case of using Ag. This difference is seen because the light transmittance of the transparent electrode according to the embodiment of the present invention exhibits a high light transmittance characteristic compared to the light transmittance of Ag, which is a transparent electrode material generally known as 58%.

Claims (13)

기판상에 형성된 제1 전극,
상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 유기화합물층을 포함하고,
상기 유기화합물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공방지층, 전자수송층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지며,
상기 제2 전극은 상기 유기화합물층 상에 유기반도체층, Ag층 및 MoO3층이 순차적으로 적층된 다층 구조로 이루어지고,
상기 유기반도체층의 두께는 5 ~ 500Å이고, 상기 Ag층의 두께는 30 ~ 300Å이며, 상기 MoO3층의 두께는 5 ~ 500Å인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.A first electrode formed on the substrate,
A second electrode facing the first electrode,
An organic compound layer positioned between the first electrode and the second electrode,
The organic compound layer has a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer is sequentially stacked,
The second electrode has a multilayer structure in which an organic semiconductor layer, an Ag layer, and a MoO 3 layer are sequentially stacked on the organic compound layer.
The thickness of the organic semiconductor layer is 5 ~ 500Å, the thickness of the Ag layer is 30 ~ 300Å, the thickness of the MoO 3 layer is a top emission organic light emitting diode, characterized in that. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극, 제2 전극 및 유기화합물층은 모두 열증착 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.The method according to claim 1,
The first electrode, the second electrode and the organic compound layer are all formed through a thermal evaporation process. 제1 항에 있어서,
상기 유기반도체층은 Bphen, ADN, TAZ 및 BCPt로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.The method according to claim 1,
The organic semiconductor layer is a top emission organic light emitting diode, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of Bphen, ADN, TAZ and BCPt. 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 기판은 스틸(steel)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.The method according to claim 1,
The substrate is a top emission organic light emitting diode, characterized in that made of steel (steel). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항, 제2 항, 제3 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기반도체층에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 금속 산화물 또는 전자주입 특성을 갖는 유기 화합물이 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.The method according to any one of claims 1, 2, 3 and 6,
The organic semiconductor layer is a top emission organic light emitting diode, characterized in that the organic compound having an alkali metal, alkaline earth metal, metal oxide or electron injection characteristics. 제1 항, 제2 항, 제3 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극은 양극이고 상기 제2 전극은 음극인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 발광 다이오드.The method according to any one of claims 1, 2, 3 and 6,
The first light emitting diode of claim 1, wherein the second electrode is a cathode. 제1 항, 제2 항, 제3 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극은 음극이고 상기 제2 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 인버티드 전면 발광형 유기 발광 다이오드.
The method according to any one of claims 1, 2, 3 and 6,
The inverted top emission organic light emitting diode of claim 1, wherein the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
삭제delete
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