KR101376751B1 - Oled having organic solar cell and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)와 유기 태양전지가 일체로 형성되는 유기 태양전지 일체형 OLED 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 일면에 OLED 소자를 형성하고, 기판의 타면에 유기 태양전지 소자를 형성하여 OLED 기능과 유기 태양전지 기능을 동시에 수행할 수 있는 유기 태양전지일체형 OLED 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an organic solar cell integrated OLED in which organic light emitting diodes (OLED) and an organic solar cell are integrally formed, and more particularly, to an OLED device formed on one side of a substrate and formed on the other side of the substrate. The present invention relates to an organic solar cell integrated OLED capable of simultaneously performing an OLED function and an organic solar cell function by forming an organic solar cell device, and a manufacturing method thereof.
일반적으로 OLED(Organic Light Emitting Diodes)는 저소비 전력, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 OLED는 기본구조가 간단하고 제작이 용이하므로, 두께 1mm 이하의 초박형, 초경량 디스플레이 장치에 사용되며, 더 나아가 유리기판 대신 플라스틱과 같은 유연한 기판 위에 제작되어 더 얇고 더 가볍고 깨지지 않는 플렉시블 디스플레이(flexible display) 장치에 사용되기도 한다. In general, OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) have advantages such as low power consumption, fast response speed and wide viewing angle. These OLEDs are simple and easy to fabricate, so they are used in ultra-thin and light-weight display devices with a thickness of less than 1 mm. Furthermore, they are manufactured on flexible substrates such as plastic instead of glass substrates to produce thinner, lighter, ) Devices.
이러한 OLED는 애노드(Anode) 전극, 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 캐소드(cathod) 전극 등을 포함한다.Such an OLED includes an anode electrode, a hole transporting layer, an organic light emitting layer, an electron transporting layer, an electron injecting layer, and a cathode electrode.
그리고, 유기 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 광전 변환 소자로, 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘 태양전지, 유기 태양전지로 분류될 수 있다. 실리콘 태양전지는 고가이며, 매장량에 제한이 있어 본격적인 태양광 에너지 응용에 제한을 받고 있는 것에 반해, 유기 태양전지는 저렴한 비용과 특별한 진공 설비가 필요 하지 않는 제조공정상의 용이성으로 인해 제조 단가가 낮고, 생산성이 매우 좋다. 그리고, 저온 공정으로 인해 유리 기판이나 플렉시블(flexible) 기판에 사용가능하며, 이에 따라 굽힘 가능한 소자의 제작 가능성 등의 장점을 바탕으로 최근 관심이 집중되고 있다. Organic solar cells are photovoltaic devices that convert solar energy directly into electricity. Depending on the materials used, they can be largely classified into silicon solar cells and organic solar cells. Silicon solar cells are expensive and limited in reserves, which limits the application of solar energy. In contrast, organic solar cells have low manufacturing costs due to low cost and ease of manufacture, which does not require special vacuum equipment, Productivity is very good. In addition, due to the low-temperature process, it can be used for a glass substrate or a flexible substrate, and thus, attention has been focused on the advantages such as the possibility of producing a bendable device.
이러한 유기 태양전지는 애노드(Anode) 전극, 정공수송층, 광활성층, 전자수송층, 전자주입층 및 캐소드(cathod) 전극 등을 포함한다.Such an organic solar cell includes an anode electrode, a hole transporting layer, a photoactive layer, an electron transporting layer, an electron injecting layer, and a cathode electrode.
기존의 OLED 및 유기 태양전지는 각각 별도로 제작되어 유기 태양전지를 이용하여 배터리를 충전하고, 충전된 배터리의 전원을 이용하여 OLED를 디스플레이하도록 구현된다. Conventional OLEDs and organic solar cells are manufactured separately to charge the battery using the organic solar cell, and is implemented to display the OLED using the power of the charged battery.
특히, 기존의 야외 디스플레이 장치의 경우, OLED로 디스플레이를 수행하고, 태양 에너지를 이용하여 배터리를 충전하기 위해 유기 태양전지가 설치되면, OLED와 유기 태양전지가 각각 별도로 설치되므로 제조비용이 비싸지고 설치 공간이 커야되는 문제가 있다. In particular, in the case of the existing outdoor display device, when the organic solar cell is installed to display the OLED and charge the battery using solar energy, the manufacturing cost is high and the installation cost is increased because the OLED and the organic solar cell are separately installed. There is a problem that the space must be large.
종래의 OLED는 한국 등록특허공보 10-0576738(2006년 04월 27일)에 개시된 바와 같이, 유리 기판 상에 형성된 양극과, 상기 양극 상에 형성된 전이 금속층으로 구성되고, 상기 양극과 정공 수송층 사이의 정공 주입 장벽을 낮추는 역할을 수행하는 정공 주입층과, 상기 정공 주입층 상에 형성된 정공 수송층과, 상기 정공 수송층 상에 형성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 상에 형성된 음극으로 구성된다. A conventional OLED includes a positive electrode formed on a glass substrate and a transition metal layer formed on the positive electrode, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0576738 (Apr. 27, 2006) A hole transporting layer formed on the hole transporting layer, an organic light emitting layer formed on the hole transporting layer, and a cathode formed on the organic light emitting layer.
이와 같은 종래의 OLED는 기판이 평판 형태로 형성되고, 이 기판에 형성되는 양극, 정공 수송층, 전이 금속층, 유기 발광층 및 음극이 차례로 형성되는데, 평판 형태의 기판 상에 각각의 유기 박막층이 형성되므로 OLED의 표면이 평면 형태로 형성된다. In the conventional OLED, a substrate is formed in a flat plate shape, and an anode, a hole transporting layer, a transition metal layer, an organic light emitting layer, and a cathode are sequentially formed on the substrate. Since each organic thin film layer is formed on a plate- Is formed in a planar shape.
따라서, 종래의 OLED는 비표면적이 작아 효율이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 종래의 OLED는 기판의 일면에만 OLED 소자가 형성되므로 동일면적에서 성능이 떨어지는 문제가 있다. Therefore, the conventional OLED has a problem that the specific surface area is small and the efficiency is low. In addition, since OLED elements are formed only on one side of a substrate of a conventional OLED, there is a problem that the performance is degraded in the same area.
또한, 종래의 OLED는 기판에 OLED 단일로 형성되므로 OLED에 전원을 공급하기 위한 별도의 태양전지를 필요로 하게 되어 제조 비용이 비싸지고 설치공간이 커지는 문제가 있다. In addition, since the conventional OLED is formed as a single OLED on the substrate, a separate solar cell for supplying power to the OLED is required, and thus there is a problem in that the manufacturing cost is high and the installation space is increased.
따라서, 본 발명의 목적은 기판의 일면에 OLED 소자를 형성하고 기판의 타면에 유기 태양전지 소자를 형성하여, OLED 기능과 유기 태양전지 기능을 동시에 구현할 수 있는 유기 태양전지 일체형 OLED 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Therefore, an object of the present invention is to form an OLED device on one side of the substrate and an organic solar cell device on the other side of the substrate, an organic solar cell integrated OLED and a method of manufacturing the same that can implement the OLED function and organic solar cell function at the same time To provide.
본 발명의 다른 목적은 기판을 다수의 요철부를 갖는 3차원 구조로 형성하고, 3차원 요철부를 갖는 기판의 일면에 OLED를 형성하고 기판의 타면에 유기 태양전지를 형성하여 OLED와 유기 태양전지의 비표면적을 증가시켜 효율을 향상시킬 수 있는 유기 태양전지 일체형 OLED 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to form a substrate in a three-dimensional structure having a plurality of uneven parts, to form an OLED on one side of the substrate having a three-dimensional uneven portion and to form an organic solar cell on the other side of the substrate to the ratio of the OLED and the organic solar cell It is an object of the present invention to provide an organic solar cell-integrated OLED and a method of manufacturing the same, which can improve efficiency by increasing the surface area.
본 발명의 다른 목적은 유기 박막층을 스프레이 방식으로 노즐로 용액을 분사하여 형성하고, 용액이 노즐에서 분사되어 비행중일 때 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시킴으로써, 유기 박막층의 두께를 균일하게 형성할 수 있고, 유기 박막층의 표면 정밀도를 향상시킬 수 있는 유기 태양전지 일체형 OLED 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to form an organic thin film layer by spraying a solution with a nozzle in a spray method, and by spraying a hot gas when the solution is being sprayed from the nozzle in the air to evaporate the solvent, it is possible to uniformly form the thickness of the organic thin film layer The present invention provides an organic solar cell integrated OLED capable of improving the surface precision of an organic thin film layer and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED는 일면에 볼록부가 형성되고 타면에 오목부가 형성되는 기판과, 상기 기판의 일면에 형성되는 OLED 소자와, 상기 기판의 타면에 형성되는 유기 태양전지 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the organic solar cell integrated OLED of the present invention is a substrate having a convex portion formed on one surface and a concave portion formed on the other surface, an OLED element formed on one surface of the substrate, and an organic formed on the other surface of the substrate It comprises a solar cell element.
본 발명의 OLED 소자는 기판에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상에 형성되는 다수의 유기 박막층과, 상기 다수의 유기 박막층 상에 형성되는 캐소드 전극을 포함하고, 상기 다수의 유기 박막층은 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The OLED device of the present invention includes an anode electrode formed on the substrate, a plurality of organic thin film layers formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the plurality of organic thin film layers, wherein the plurality of organic thin film layers are hole transport layers , An organic light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
본 발명의 유기 태양전지 소자는 기판에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상에 형성되는 다수의 유기 박막층과, 상기 다수의 유기 박막층 상에 형성되는 캐소드 전극을 포함하고, 상기 다수의 유기 박막층은 정공수송층, 광활성층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The organic solar cell device of the present invention includes an anode electrode formed on a substrate, a plurality of organic thin film layers formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the plurality of organic thin film layers, wherein the plurality of organic thin film layers It characterized in that it comprises a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
본 발명의 다수의 유기 박막층 중 적어도 하나는 기판에 용액을 분사하는 스프레이 방식으로 형성되고, 상기 스프레이 방식은 스프레이 유닛에서 용액을 분사하고,상기 스프레이 유닛에서 분사되어 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시키는 것을 특징으로 한다.At least one of the plurality of organic thin film layers of the present invention is formed by a spray method for injecting a solution on a substrate, the spray method injects a solution in a spray unit, by spraying a hot gas to the solution in flight by spraying from the spray unit It is characterized by volatilizing the solvent contained in the solution.
본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법은 일면에 볼록부가 형성되고 타면에 오목부가 형성되는 기판을 준비하는 단계와, 상기 볼록부가 형성된 기판의 일면에 OLED를 형성하는 단계와, 상기 오목부가 형성된 기판의 타면에 유기 태양전지 소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The organic solar cell integrated OLED manufacturing method of the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a convex portion formed on one surface and a concave portion formed on the other surface, forming an OLED on one surface of the substrate on which the convex portion is formed, the substrate having the concave portion formed Characterized in that it comprises the step of forming an organic solar cell device on the other side of the.
본 발명의 OLED 소자를 형성하는 단계는 상기 기판의 일면에 애노드 전극을 형성하는 단계와, 상기 애노드 전극에 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계와, 상기 유기 박막층에 캐소드 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.Forming an OLED device of the present invention includes forming an anode electrode on one surface of the substrate, forming a plurality of organic thin film layers on the anode electrode, and forming a cathode electrode on the organic thin film layer; The forming of the plurality of organic thin film layers may be performed by sequentially forming a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
본 발명의 유기 태양전지 소자를 형성하는 단계는 상기 기판의 일면에 애노드 전극을 형성하는 단계와, 상기 애노드 전극에 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계와, 상기 유기 박막층에 캐소드 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는 정공수송층, 광활성층, 전자수송층 및 전자주입층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The forming of the organic solar cell device of the present invention includes forming an anode electrode on one surface of the substrate, forming a plurality of organic thin film layers on the anode electrode, and forming a cathode electrode on the organic thin film layer. The forming of the plurality of organic thin film layers may include sequentially forming a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
본 발명의 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는 분사 용액에 포함된 용매의 종류에 따라 가스의 압력과 온도를 설정하는 단계와, 스프레이 유닛에서 기판에 용액을 분사하는 단계와, 분사되어 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a plurality of organic thin film layers of the present invention comprises the steps of setting the pressure and temperature of the gas in accordance with the type of solvent contained in the spray solution, spraying the solution on the substrate in the spray unit, the sprayed solution in flight It characterized in that it comprises the step of volatilizing the solvent contained in the solution by injecting hot gas to the solution.
상기한 바와 같이, 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED는 기판의 일면에 OLED 소자를 형성하고 기판의 타면에 유기 태양전지 소자를 형성하여, OLED 기능과 유기 태양전지 기능을 동시에 구현할 수 있는 장점이 있다. As described above, the organic solar cell-integrated OLED of the present invention has the advantage of forming an OLED element on one side of the substrate and an organic solar cell element on the other side of the substrate, thereby simultaneously implementing the OLED function and the organic solar cell function. .
또한, 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED는 기판을 다수의 요철부를 갖는 3차원 구조로 형성하고, 볼록부와 오목부가 각각 형성된 기판의 양면 중 일면에OLED를 형성하고, 타면에 유기 태양전지를 형성하여 OLED와 유기 태양전지의 비표면적을 증가시켜 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the organic solar cell-integrated OLED of the present invention forms a substrate in a three-dimensional structure having a plurality of concave-convex portions, forms an OLED on one surface of both surfaces of the substrate on which convex portions and concave portions are formed, and forms an organic solar cell on the other surface. Therefore, there is an advantage that the efficiency can be improved by increasing the specific surface area of OLED and organic solar cell.
본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED는 유기 박막층을 스프레이 방식으로 노즐로 용액을 분사하여 형성하고, 용액이 노즐에서 분사되어 비행중일 때 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시킴으로써, 유기 박막층의 두께를 균일하게 형성할 수 있고, 유기 박막층의 표면 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The organic solar cell integrated OLED of the present invention is formed by spraying a solution with a nozzle by spraying a solution on the organic thin film layer, and spraying hot gas when the solution is sprayed from the nozzle to volatilize the solvent, thereby making the thickness of the organic thin film layer uniform. It can be formed, there is an advantage that can improve the surface precision of the organic thin film layer.
도 1은 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLDE의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED의 일부 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED 제조 공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 유기 태양전지 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명의 OLED 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 6은 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED의 유기 박막 형성장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 유기 박막층 형성방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 8은 실시예 1에 의해 제조된 OLED의 유기박막의 사진이다.
도 9는 실시예 2에 의해 제조된 유기 태양전지의 유기박막의 사진이다.
도 10은 실시예 3에 의해 제조된 유기 태양전지의 유기박막의 사진이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 유기박막 형성장치에 의해 제조된 박막과, 기존의 스프레이 방식으로 제조된 박막의 표면을 확대한 사진이다. 1 is a cross-sectional view of an organic solar cell integrated OLDE of the present invention.
2 is a partially enlarged cross-sectional view of an organic solar cell integrated OLED of the present invention.
3 is a process flowchart showing an organic solar cell integrated OLED manufacturing process of the present invention.
4 is a process flowchart showing an organic solar cell manufacturing process of the present invention.
5 is a process flowchart showing an OLED manufacturing process of the present invention.
6 is a block diagram of an organic thin film forming apparatus of an organic solar cell integrated OLED of the present invention.
7 is a process flowchart showing a method for forming an organic thin film layer according to the present invention.
8 is a photograph of an organic thin film of an OLED prepared by Example 1. FIG.
9 is a photograph of an organic thin film of the organic solar cell manufactured by Example 2. FIG.
10 is a photograph of an organic thin film of the organic solar cell manufactured by Example 3. FIG.
11 and 12 are enlarged photographs of the surface of the thin film produced by the organic thin film forming apparatus of the present invention and the thin film produced by the conventional spray method.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양전지 일체형 OLED의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of an organic solar cell integrated OLED according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 태양전지 일체형 OLED는 3차원 구조를 갖고 빛이 투과할 수 있는 투명한 기판(10)과, 기판(10)의 일면에 형성되는 유기 태양전지 소자(20)와, 기판(10)의 타면에 형성되는 OLED 소자(40)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an organic solar cell integrated OLED according to an embodiment has a three-dimensional structure, a
기판(10)은 유연성을 갖는 플랙시블 기판, 유리기판 및 합성수지재 기판 등 다양한 기판이 사용될 수 있고, 빛이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성된다. The
기판(10)에는 일면과 타면에 요철부(30,32)가 형성되는 3차원 구조를 갖는다. 여기에서, 요철부(30,32)는 엠보싱 형태로서, 기판(10)의 일면에 돌출되게 형성되는 볼록부(30)와, 상기 기판(10)의 타면에 오목하게 들어간 오목부(32)를 포함한다. 여기에서, 요철부(30,32)은 스탬퍼(Stamper) 작업, 압출 및 사출 금형 등 다양한 방법으로 제조될 수 있다. The
요철부(30,32)는 기판(10)의 일면에 볼록부(30)가 돌출되고, 기판(10)의 타면에는 볼록부(30)가 돌출된 높이만큼 오목부가 들어간 형태로 형성되어, 기판(10)의 전체 두께가 일정한 형태를 갖는다. The concave and
여기에서, 요철부(30,32)는 반원형태, 타원 형태, 다각형 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. Here, the concave and
그리고, 요철부(30,32)는 일정 간격을 두고 균일한 높이를 갖는 형태로 형성될 수 있고, 간격 및 높이가 불규칙한 구조도 적용이 가능하다. The
이와 같이, 기판(10)에 요철부(30,32)를 형성할 경우 요철부(30,32)가 기판(10)의 강도를 보강하는 역할을 하게 되어, 두께가 얇은 기판, 강도가 약한 기판 또는 플랙시블 기판의 사용을 가능하게 할 수 있다. As described above, when the concave-
그리고, 볼록부(30)의 튀어나온 높이(H1)와, 오목부(32)의 들어간 깊이(H2)가 동일하기 때문에 기판(10)에 요철부(30,32)를 형성하더라도 기판의 두께는 균일하게 형성할 수 있어 기판에 두께 차이로 인하여 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. Even if the concave and
유기 태양전지 소자(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 타면에 형성되는 애노드(Anode) 전극(22)과, 애노드 전극(22) 상에 형성되는 유기 박막층(24)과, 유기 박막층(24) 상에 형성되는 캐소드(cathod) 전극(26)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the organic
유기 박막층(24)은 정공수송층(24a), 광활성층(24b), 전자수송층(24c), 전자주입층(24d) 등으로 구성된다. The organic
애노드 전극(22)은 ITO(indiumtin oxide)를 포함하는 금속 산화물이 사용될 수 있고, 투명한 형태를 갖는다. As the
그리고, 정공수송층(24a)은 애노드 전극(22)에서 발생된 정공을 주입하여 광 활성층(24b)으로 수송하는 층으로, 광활성층(24b)과 애노드 전극(24) 사이에 형성된다. 광활성층(24b)은 빛 에너지로부터의 전자와 정공이 각각의 전극으로 분리되어 수송 및 주입된다. The
전자수송층(24c)은 전자주입층(24d)에 주입된 전자를 광활성층(24b)으로 이동시키는 층으로 광활성층(24b) 상에 형성되고, 정공수송층(24a)으로부터 광활성층(24b)을 통해 수송된 정공을 차단하는 역할을 한다. The electron transport layer 24c is formed on the
전자주입층(24d)은 캐소드 전극(26)으로부터 유기 태양전지 내부로 보다 효과적으로 전자가 유입될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 캐소드 전극(26)과 전자수송층(24c) 사이에 형성된다. The
이와 같은 유기 태양전지 소자는 요철부(30,32)가 형성된 기판에 형성되어 기판의 요철부 형태와 동일한 형태로 형성되므로 비표면적을 증가시킬 수 있어 유기 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.Such an organic solar cell device is formed on a substrate having the
또한, 스프레이 방식으로 용액을 분사하여 유기 박막층(24)을 형성하고, 용액이 비행중일 때 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시킴으로써, 유기 박막층(24)의 두께를 얇게 만들 수 있고, 유기 박막층의 두께를 조절할 수 있으며, 요철부(30,32)를 갖는 기판(10)의 표면에 균일한 두께의 유기 박막층을 형성할 수 있다.In addition, the thickness of the organic
그리고, OLED 소자(40)는 기판(10)의 일면에 형성되는 애노드(Anode) 전극(42)과, 애노드 전극(42) 상에 형성되는 유기 박막층(44)과, 유기 박막층(44) 상에 형성되는 캐소드(cathod) 전극(46)을 포함한다. The
유기 박막층(44)은 정공수송층(44a), 유기발광층(44b), 전자수송층(44c), 전자주입층(44d) 등으로 구성된다. The organic
여기에서, 유기 박막층(44)은 스프레이 방식으로 노즐에서 용액을 분사하고, 노즐에서 분사된 용액이 비행중일 때 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시켜 형성된다. Here, the organic
따라서, 본 실시예에 따른 OLED 소자(40)는 기판(10)에 형성된 볼록부(30)와 오목부(32)의 형상과 동일한 요철부 형태로 형성되므로 비표면적을 증가시켜 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, since the
그리고, 유기 박막층(44)이 스프레이 방식으로 노즐에서 용액을 분사하고, 노즐에서 분사된 용액이 비행중일 때 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시켜 형성되므로, 요철부의 상면, 하면 및 측면의 두께를 균일하게 형성될 수 있다. 즉, 용액이 비행중일 때 용매가 휘발되므로 기판에 형성되는 박막에는 용매가 거의 제거된 상태로 되어 요철부에 도포되는 용액이 흘러내리는 것을 최소화할 수 있어 박막층의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.In addition, the organic
이와 같이, 구성되는 본 발명의 유기 태양전지 일체형 OLED 제조공정을 다음에서 설명한다.Thus, the organic solar cell integrated OLED manufacturing process of this invention comprised is demonstrated below.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 3 is a process flowchart showing a method of manufacturing an organic solar cell integrated OLED according to an embodiment of the present invention.
먼저, 기판(10)을 준비한다(S100). 기판(10)은 유연성을 갖도록 플랙시블 기판, 유리기판 및 합성수지재 기판 등 다양한 기판이 사용될 수 있고, 복수의 3차원 요철부가 형성되며, 빛이 투과할 수 있도록 투명한 형태로 형성된다. First, the
그리고, 볼록부(30)가 형성된 기판(10)의 일면에 유기 태양전지를 형성한다(S200). Then, an organic solar cell is formed on one surface of the
유기 태양전지의 형성이 완료되면, 오목부(32)가 형성된 기판(10)의 타면에 OLED 소자(40)를 형성한다(S300). When the formation of the organic solar cell is completed, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양전지 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 4 is a process flow diagram illustrating a method of fabricating an organic solar cell according to an embodiment of the present invention.
먼저, 기판의 일면에 애노드(Anode) 전극(22)를 형성한다(S210). 애노드 전극(22)은 빛이 투과할 수 있도록 광 투과성 재질로 형성되고, 투명한 ITO와 같은 금속 산화물 등 전도성 금속재질이 사용되고, 스크린 프린팅 방식, 스퍼터링 방식, 진공 증착방식 등에 의해 형성될 수 있다. First, an
그리고, 애노드 전극(22) 상에 정공수송층(24a)을 형성한다(S220). 즉, 정공수송층을 형성하는 용액을 스프레이 유닛에 의해 분사하고, 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시키면, 애노드 전극(22)의 표면에 용매가 거의 제거된 유기박막이 도포되어 정공수송층(24a)을 형성한다. In operation S220, a
그리고, 고온가스 분사유닛에 의해 제거되지 못하고, 도포된 유기박막에 잔존하는 용매를 휘발시키기 위해 어닐링을 실시한다. 여기에서 어닐링은 130℃로 약 10분간 실시하는 것이 바람직하다. Then, annealing is performed to volatilize the solvent remaining in the applied organic thin film without being removed by the hot gas injection unit. Here, annealing is preferably carried out at 130 DEG C for about 10 minutes.
그리고, 정공수송층(24a) 위에 광활성층(24b)을 형성한다(S230). 여기에서, 광활성층(24b)은 스프레이 방식을 이용한 유기박막 형성장치에 의해 형성된다. Then, the
즉, 광활성층(24b)을 형성하는 용액을 스프레이 유닛에 의해 분사하고, 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시키면, 정공수송층(24a)의 표면에 용매가 거의 제거된 유기박막이 도포되어 광활성층을 형성한다. That is, when the solution forming the
그리고, 광활성층(24b)의 어닐링을 실시한다. 여기에서 어닐링은 75℃에서 24시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. Then, the
그리고, 광활성층(24b)에 전자수송층(24c)을 형성한다.(S240) 전자수송층(24c)은 진공 증착방식에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 전자수송층(24c)에 유기 이온물질을 코팅 및 도핑하여 전자주입층(24d)을 형성한다(S250). The electron transport layer 24c is formed on the
그리고, 마지막으로, 전자주입층(24d)에 도전성 금속을 증착하여 캐소드(Cathode) 전극(26)를 형성하면 유기 태양전지의 제조가 완료된다(S260). Finally, when the conductive metal is deposited on the
도 5는 본 발명의 OLED 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 5 is a process flowchart showing an OLED manufacturing method of the present invention.
일면에 유기 태양전지 소자(20)가 형성된 기판(10)의 타면에 애노드(Anode) 전극(42)를 형성한다(S310). 애노드 전극(42)은 빛이 투과할 수 있도록 광 투과성 재질로 형성되고, 투명한 ITO와 같은 금속 산화물 등 전도성 금속재질이 사용되고, 스크린 프린팅 방식, 스퍼터링 방식, 진공 증착방식 등에 의해 형성될 수 있다. An
그리고, 애노드 전극(42) 상에 정공수송층(44a)을 형성한다(S320). 즉, 용액을 스프레이 유닛에 의해 분사하고, 고온가스 분사유닛에서 고온가스를 스프레이 유닛에서 분사되어 비행중인 용액에 분사하여 용매를 휘발시키면, 애노드 전극(42)의 표면에 용매가 거의 제거된 유기박막이 도포되어 정공수송층(44a)을 형성한다. 여기에서, 정공수송층(44a)의 두께는 50~150㎚로 설정되는 것이 바람직하다. In operation S320, a
그리고, 고온가스 분사유닛에 의해 제거되지 못하고, 도포된 유기박막에 잔존하는 용매를 휘발시키기 위해 어닐링을 실시한다. 여기에서 어닐링은 130℃로 약 10분간 실시하는 것이 바람직하다. Then, annealing is performed to volatilize the solvent remaining in the applied organic thin film without being removed by the hot gas injection unit. Here, annealing is preferably carried out at 130 DEG C for about 10 minutes.
그리고, 정공수송층(44a) 상에 유기발광층(44b)을 형성한다(S330). 즉, 용액을 스프레이 유닛에 의해 분사하고, 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용매를 휘발시키면, 정공수송층(44a) 상에 용매가 거의 제거된 유기박막이 도포되어 유기발광층을 형성한다. 여기에서, 유기발광층(44b)의 두께는 100~200㎚로 설정되는 것이 바람직하다. In addition, the organic
그리고, 유기발광층(44b)의 어닐링을 실시한다. 여기에서 어닐링은 75℃에서 24시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. Then, the organic
그리고, 유기발광층(44b) 상에 전자수송층(44c)을 형성한다(S340). 전자수송층(44c)은 진공 증착방식에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 전자수송층(44c)에 유기 이온물질을 코팅 및 도핑하여 전자주입층(44d)을 형성한다(S350). In addition, the electron transport layer 44c is formed on the organic
그리고, 마지막으로, 전자주입층(44d)에 도전성 금속을 증착하여 캐소드(Cathode) 전극(46)를 형성하면 OLED의 제조가 완료된다(S360). Finally, when the conductive metal is deposited on the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 태양전지 일체형 OLED의 유기 박막층 형성장치의 구성도이다.6 is a block diagram of an organic thin film layer forming apparatus of an organic solar cell integrated OLED according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 상측에 일정 간격을 두고 제1박막 형성장치(60)를 배치하고, 기판(10)의 하측에 일정 간격을 두고 제2박막 형성장치(70)를 배치한 후 제1박막 형성장치(60)와 제2박막 형성장치(70)가 동시에 작동T시켜 유기 태양전지 소자(20)의 유기 박막층(22)과, OLED 소자(40)의 유기 박막층(44)을 동시에 형성한다. As shown in FIG. 6, the first thin
이때, 제2박막 형성장치(70)는 용액을 하측에서 상측방향으로 분사해야되므로 제1박막 형성장치(60)에 비해 분사압력을 크게 한다.At this time, since the second thin
제1박막 형성장치(60) 및 제2박막 형성장치(70)는 동일한 구조이고, 기판(10)의 일면 및 타면에 용액을 분사하여 박막을 형성하는 스프레이 유닛(62,72)과, 스프레이 유닛(62,72)에서 분사되어 비행중인 용액에 고온 가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시키는 고온가스 분사유닛(64,74)을 포함한다. The first thin
이와 같이, 기판(10)의 상면과 하면에 각각 박막 형성장치(60,70)를 배치한 후 동시에 작동시켜 기판의 양면에 동시에 유기 박막층을 형성할 수 있고, 이러한 구조 이외에 기판을 수직으로 세워지게 배치한 후 기판의 좌측과 우측에 각각 유기 박막층 형성장치를 배치한 후 기판의 양면에 동시에 유기 박막층을 형성하는 것도 가능하다. As described above, the thin
도 7은 본 발명에 따른 OLED 및 유기 태양전지의 유기 박막층을 형성하는 방법을 나타낸 공정 순서도이다. 7 is a process flowchart illustrating a method of forming an organic thin film layer of an OLED and an organic solar cell according to the present invention.
OLED 소자(20) 및 유기 태양전지 소자(40)를 제조할 때 정공수송층이나 유기발광층(광활성층)을 형성하는 방법으로 스프레이 방식이 사용되는데, 다음에서 스프레이 방식에 대해 좀더 상세하게 설명한다. When the
먼저, 가스의 압력과 온도를 입력한다(S10). 즉, 사용자가 사용되는 용액의 성질 및 용매의 종류에 따라 용매를 휘발시킬 수 있는 최적의 온도와 압력을 입력한다. First, the pressure and temperature of the gas are input (S10). That is, the user inputs the optimum temperature and pressure to volatilize the solvent according to the nature of the solution and the kind of the solvent used.
여기에서, 가스의 압력은 0.04~0.12Mpa, 가스 온도는 80~150℃로 설정되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the pressure of gas is set to 0.04-0.12 Mpa, and gas temperature is 80-150 degreeC.
가스의 압력이 0.06MPa 이하이면 가스압력이 너무 낮아 용매의 휘발이 어렵고, 가스의 압력이 0.12MPa 이상이면 가스 압력이 너무 높아 용매가 기판에 분사되는 것을 방해한다. 그리고, 가스 온도는 80℃ 이하이면 용매가 휘발되지 않고, 150℃ 이상이 되면 용질에 손상을 준다. If the pressure of the gas is 0.06 MPa or less, the gas pressure is so low that volatilization of the solvent is difficult. If the pressure of the gas is 0.12 MPa or more, the gas pressure is too high to prevent the solvent from being injected onto the substrate. If the gas temperature is 80 ° C or lower, the solvent does not volatilize, and if it is 150 ° C or higher, the solute is damaged.
그리고, 가스의 압력과 온도 입력이 완료되면, 스프레이 유닛(62,72)을 작동시켜 용액을 기판(10)의 양면에 분사한다(S20). 이때, 기판(10)에는 애노드 전극이나 정공 수송층 등 다른층이 도포된 상태일 수 있다. When the pressure and temperature input of the gas is completed, the
스프레이 유닛(62,72)이 에어 스프레이 방식일 경우 용액에 에어를 분사하여 분사압력을 발생시키고, 전기 스프레이 방식일 경우 고전압 발생부를 온(ON)시켜 스프레이 유닛과 기판(10) 사이에 고전압을 인가하여 용액을 하전시키고, 하이브리드 방식일 경우 에어를 분사함과 아울러 고전압을 인가하여 용액을 분사한다. In the case of the air spray method, the
여기에서, 스프레이 유닛(62,72)과 기판(10) 사이의 인가전압은 8~14kV, 스프레이 유닛과 기판의 거리 6~12cm, 토출량 40~1000ul/min로 설정된다. Here, the applied voltage between the
그리고, 용액이 분사되어 기판(10)에 도달하기 전인 용액이 스프레이 유닛(62,72)에서 분사되어 비행중일 때 고온가스 분사유닛(64,74)에서 용액에 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시킨다(S30). When the solution is injected and sprayed from the
그리고, 기판(10)을 비교적 낮은 온도로 가열하여 고온가스 분사유닛(64,74)에 의해 제거되지 못하고 잔존하는 용매를 최종적으로 휘발시킨다.Then, the
여기에서, 기판(10)의 가열온도는 70~190℃로 기존에 비해 비교적 낮은 온도로 가열할 수 있기 때문에 플랙시블 기판, 열에 약한 기판, 두께가 얇은 기판 등 다양한 기판의 사용이 가능하고, 용질이 열에 의해 손상되는 것을 방지한다. Here, since the heating temperature of the
이와 같이, 본 실시예에서는 스프레이 방식으로 기판에 용액을 분사하여 유기 박막층을 형성하기 때문에 유기 박막층의 두께를 얇게 만들 수 있음과 아울러 유기 박막층의 두께를 자유롭게 조절할 수 있다. As described above, in this embodiment, since the organic thin film layer is formed by spraying the solution onto the substrate by the spraying method, the thickness of the organic thin film layer can be made thin and the thickness of the organic thin film layer can be freely adjusted.
또한, 본 실시예에서는 스프레이 방식으로 용액을 분사하므로 3차원 굴곡이 형성된 기판(10)의 표면에도 전체적으로 균일하게 도포할 수 있다. In addition, in this embodiment, since the solution is sprayed by the spraying method, the surface of the
실시예 1Example 1
기판(10)의 타면에 OLED 소자를 형성하는 실시예 1을 다음에서 설명한다.
OLED 발광층으로 PVK(Poly(9-vinylcabazole), PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole), Ir(ppy)3(Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III)를 10:4:1의 비율로 혼합하여 모노클로로벤젠(Monochlorobenzene)에 0.2wt%의 비율로 녹여 분사 용액을 제조한다. As the OLED light emitting layer, poly (9-vinylcabazole), PBD (2- (4-Biphenylyl) -5-phenyl-1,3,4-oxadiazole), Ir (ppy) ] iridium (III) were mixed in a ratio of 10: 4: 1 and dissolved in monochlorobenzene at a ratio of 0.2 wt% to prepare a spray solution.
이렇게 제조된 용액을 6um, 0.4um의 실린지 필터를 이용하여 필터링을 실시한 후 전기분사와 에어분사를 혼합한 하이브리드 스프레이 방식의 유기박막 형성장치를 이용하여 나노 막박을 제조하였다.The solution thus prepared was filtered using a 6-μm, 0.4-μm syringe filter, and then a nano-envelope was prepared using a hybrid spray-type organic thin-film forming apparatus in which electric spraying and air jetting were mixed.
즉, 인가전압 10kV, 질소압 0.06Mpa, 분사노즐과 기판의 거리 6cm, 토출량 88ul/min, 기판 온도 130℃, 가스온도 100℃이 되도록 설정하고, 스프레이 유닛에서 분사 용액을 분사하고 이와 동시에 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스(100℃)를 분사하여 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 나노 유기박막을 형성하였다. 그리고, 기판에 분사한 유기박막을 75℃의 건조로를 이용하여 24시간 처리하여 가교화를 진행하였다.That is, the applied voltage 10kV, nitrogen pressure 0.06Mpa, the distance between the injection nozzle and the substrate 6cm, discharge amount 88ul / min,
실시예 1에 의해 제조된 나노 유기박막은 도 8에 도시된 사진과 같이, 주사전자 현미경으로 촬영한 후 부분별의 나노 유기박막의 두께를 측정하면, 상부(Top) 두께는 133nm 이었고, 측면(Side) 두께는 117nm이었고, 하부(Bottom) 두께는 123nm 이었다. 따라서, 상부(Top)/하부(Bottom)의 비율은 1.18이었고, 측면(Side)/하부(Bottom)의 비율은 0.95 이었다. In the nano-organic thin film prepared by Example 1, the thickness of the nano-organic thin film was measured after scanning electron microscope, as shown in the photograph shown in Figure 8, the top thickness was 133nm, the side ( Side thickness was 117 nm and bottom thickness was 123 nm. Thus, the ratio of Top / Bottom was 1.18 and the ratio of Side / Bottom was 0.95.
실시예 1과 같이, 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 본 발명의 스프레이 방식을 이용한 유기박막 형성장치로 제조하게 되면 전체적으로 균일한 두께를 갖는 유기박막을 얻을 수 있고, 기판의 가열온도를 낮출 수 있는 것을 확인할 수 있다. As in Example 1, when the organic thin film forming apparatus using the spray method of the present invention on the surface of the substrate having a three-dimensional curvature can be obtained an organic thin film having a uniform thickness as a whole, it is possible to lower the heating temperature of the substrate I can confirm that there is.
실시예 2 Example 2
기판(10)의 일면에 유기 태양전지를 제조하는 실시예 2를 다음에서 설명한다. Embodiment 2 of manufacturing an organic solar cell on one surface of the
OPV 광활성층으로 PCBM(1-(3-Methoxycarbonyl)-Propyl-1-phenyl=(6,6)C61)과 P3HT(Poly(3-hexylthiophene)를 1:1의 비율로 혼합하여 모노클로로벤젠(Monochlorobenzene)에 각각 0.2wt%의 비율로 녹여 분사용액을 제조한다. The OPV photoactive layer was prepared by mixing PCBM (1- (3-Methoxycarbonyl) -Propyl-1-phenyl = (6,6) C61) with P3HT (Poly (3-hexylthiophene) in a ratio of 1: 1 to obtain monochlorobenzene ) At a ratio of 0.2 wt%, respectively.
이렇게 제조된 용액을 6um, 0.4um의 실린지 필터를 이용하여 필터링을 실시한 후 전기분사와 에어분사를 혼합한 하이브리드 스프레이 방식의 유기박막 형성장치를 이용하여 나노 막박을 제조하였다.The solution thus prepared was filtered using a 6-μm, 0.4-μm syringe filter, and then a nano-envelope was prepared using a hybrid spray-type organic thin-film forming apparatus in which electric spraying and air jetting were mixed.
즉, 인가전압 10kV, 질소압 0.06Mpa, 분사노즐과 기판의 거리 6cm, 토출량 350ul/min, 기판온도 130℃, 가스온도 120℃이 되도록 설정한 후 스프레이 유닛에서 분사 용액을 분사하고 이와 동시에 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스(120℃)를 분사하여 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 나노 유기박막을 형성하였다. 그리고, 기판에 분사한 유기박막을 75℃의 건조로를 이용하여 24시간 처리하여 가교화를 진행하였다. That is, the applied voltage 10kV, nitrogen pressure 0.06Mpa, the distance between the injection nozzle and the substrate 6cm, discharge amount 350ul / min,
실시예 2에 의해 제조된 나노 유기박막은 도 9에 도시된 사진과 같이, 주사전자 현미경으로 촬영한 후 부분별의 나노 유기박막의 두께를 측정하면, 상부(Top) 두께는 595nm 이었고, 측면(Side) 두께는 560nm이었고, 하부(Bottom) 두께는 551nm 이었다. 따라서, 상부(Top)/하부(Bottom)의 비율은 1.07이었고, 측면(Side)/하부(Bottom)의 비율은 1.02 이었다. In the nano-organic thin film prepared by Example 2, the thickness of the nano-organic thin film was measured after scanning electron microscope, as shown in the photograph shown in Figure 9, the top (Top) thickness was 595nm, the side ( Side) thickness was 560nm, and bottom thickness was 551nm. Therefore, the ratio of Top / Bottom was 1.07, and the ratio of Side / Bottom was 1.02.
실시예 2와 같이, 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 본 발명의 스프레이 방식을 이용한 유기박막 형성장치로 제조하게 되면 전체적으로 균일한 두께를 갖는 유기박막을 얻을 수 있고, 기판의 가열온도를 낮출 수 있는 것을 확인할 수 있다.As in Example 2, if the organic thin film forming apparatus using the spray method of the present invention on the surface of the substrate having a three-dimensional curvature can be obtained an organic thin film having a uniform thickness as a whole, it is possible to lower the heating temperature of the substrate I can confirm that there is.
실시예 3 Example 3
기판(10)의 일면에 유기 태양전지를 제조하는 실시예 3을 다음에서 설명한다. Embodiment 3 of manufacturing an organic solar cell on one surface of the
OPV 광활성층으로 PCBM(1-(3-Methoxycarbonyl)-Propyl-1-phenyl=(6,6)C61)과 P3HT(Poly(3-hexylthiophene)를 1:1의 비율로 혼합하여 클로로포름(Chloroform)에 각각 0.15wt%의 비율로 녹여 분사용액을 제조한다. As an OPV photoactive layer, PCBM (1- (3-Methoxycarbonyl) -Propyl-1-phenyl = (6,6) C61) and P3HT (Poly (3-hexylthiophene) were mixed at a ratio of 1: 1 to chloroform. Each melted at a rate of 0.15 wt% to prepare a spray solution.
이렇게 제조된 용액을 6um, 0.4um의 실린지 필터를 이용하여 필터링을 실시한 후 전기분사와 에어분사를 혼합한 하이브리드 스프레이 방식의 유기박막 형성장치를 이용하여 나노 막박을 제조하였다. The solution thus prepared was filtered using a 6-μm, 0.4-μm syringe filter, and then a nano-envelope was prepared using a hybrid spray-type organic thin-film forming apparatus in which electric spraying and air jetting were mixed.
즉, 인가전압 10kV, 질소압 0.06Mpa, 분사노즐과 기판의 거리 6cm, 토출량 350ul/min, 기판 온도 70℃, 가스온도 90℃이 되도록 설정하고, 스프레이 유닛에서 분사 용액을 분사하고 이와 동시에 고온가스 분사유닛에서 비행중인 용액에 고온가스(90℃)를 분사하여 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 나노 유기박막을 형성하였다. 그리고, 기판에 분사한 유기박막을 75℃의 건조로를 이용하여 24시간 처리하여 가교화를 진행하였다.In other words, the applied voltage 10kV, nitrogen pressure 0.06Mpa, the distance between the injection nozzle and the substrate 6cm, discharge amount 350ul / min,
실시예 3에 의해 제조된 나노 유기박막은 도 10에 도시된 사진과 같이, 주사전자 현미경으로 촬영한 후 부분별의 나노 유기박막의 두께를 측정하면, 상부(Top) 두께는 130nm 이었고, 측면(Side) 두께는 145nm이었고, 하부(Bottom) 두께는 144nm 이었다. 따라서, 상부(Top)/하부(Bottom)의 비율은 0.90이었고, 측면(Side)/하부(Bottom)의 비율은 1.01 이었다. In the nano-organic thin film prepared by Example 3, the thickness of the nano-organic thin film was measured after scanning electron microscope, as shown in the photograph shown in Figure 10, the top thickness was 130nm, the side ( Side) thickness was 145nm and bottom thickness was 144nm. Therefore, the ratio of Top / Bottom was 0.90, and the ratio of Side / Bottom was 1.01.
실시예 3과 같이, 3차원 굴곡을 갖는 기판의 표면에 본 발명의 스프레이 방식을 이용한 유기박막 형성장치로 제조하게 되면 전체적으로 균일한 두께를 갖는 유기박막을 얻을 수 있고, 기판의 가열온도를 낮출 수 있는 것을 확인할 수 있다.As in Example 3, when the organic thin film forming apparatus using the spray method of the present invention is manufactured on the surface of a substrate having three-dimensional curvature, an organic thin film having a uniform thickness as a whole can be obtained, and the heating temperature of the substrate can be lowered. I can confirm that there is.
도 11 및 도 12는 본 발명의 유기박막 형성장치에 의해 제조된 박막과, 기존의 스프레이 방식으로 제조된 박막의 표면을 확대한 사진이다.11 and 12 are enlarged photographs of the surface of the thin film produced by the organic thin film forming apparatus of the present invention and the thin film produced by the conventional spray method.
도 11에 도시된 바와 같이, 기존의 스프레이 분사방식을 이용하여 기판의 표면에 용액을 분사하여 박막을 형성하고, 기판을 200℃로 가열하여 용액에 포함된 용매를 휘발시킬 경우 기판의 표면이 거친 상태로 되고 용질에 열 손상을 초래하게 되는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 11, when a thin film is formed by spraying a solution onto the surface of a substrate using a conventional spraying method and the solvent contained in the solution is volatilized by heating the substrate to 200 ° C, State, and heat damage to the solute can be confirmed.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 같이, 고온가스를 이용하여 용매를 휘발시킬 경우 기판의 온도를 130℃ 정도로 비교적 낮게 할 수 있어 기판의 표면이 매끄럽게 형성되고, 용질에 열손손상이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 12, when a solvent is volatilized using a high temperature gas, the temperature of the substrate can be relatively low, such as about 130 ° C., so that the surface of the substrate is smoothly formed, .
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
10: 기판 20: 유기 태양전지 소자
22,42: 애노드 전극 26,46: 캐소드 전극
24a,44a: 정공수송층 24b:광활성층
44b: 유기발광층 24c,44c:전자수송층
24d,44d: 전자주입층 30: 볼록부
32: 오목부10: substrate 20: organic solar cell element
22, 42
24a, 44a:
44b: organic light emitting layer 24c, 44c: electron transport layer
24d and 44d: electron injection layer 30: convex portion
32: concave
Claims (13)
상기 기판의 일면에 형성되는 OLED 소자; 및
상기 기판의 타면에 형성되는 유기 태양전지 소자를 포함하는 유기 태양전지 일체형 OLED. A substrate having a convex portion formed on one surface thereof and a concave portion formed on the other surface thereof;
An OLED element formed on one surface of the substrate; And
Organic solar cell integrated OLED comprising an organic solar cell element formed on the other surface of the substrate.
상기 기판은 유연성을 갖는 기판, 유리 기판 및 합성수지재 기판 중 어느 하나가 사용될 수 있고, 빛이 통과할 수 있는 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED. The method of claim 1,
The substrate may be any one of a flexible substrate, a glass substrate and a synthetic resin substrate, the organic solar cell integrated OLED, characterized in that the light is formed to be transparent.
상기 볼록부의 튀어나온 높이(H1)와, 상기 오목부의 들어간 깊이(H2)가 동일하게 형성되어, 기판의 전체 두께는 일정하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED.The method of claim 1,
The height H1 protruding from the convex portion and the depth H2 of the concave portion are formed to be the same, and the overall thickness of the substrate is formed to be constant.
상기 OLED 소자는 기판에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상에 형성되는 다수의 유기 박막층과, 상기 다수의 유기 박막층 상에 형성되는 캐소드 전극을 포함하고,
상기 다수의 유기 박막층은 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED. The method of claim 1,
The OLED device includes an anode electrode formed on a substrate, a plurality of organic thin film layers formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the plurality of organic thin film layers,
The plurality of organic thin film layers of the organic solar cell integrated OLED comprising a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
상기 유기 태양전지 소자는 기판에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상에 형성되는 다수의 유기 박막층과, 상기 다수의 유기 박막층 상에 형성되는 캐소드 전극을 포함하고,
상기 다수의 유기 박막층은 정공수송층, 광활성층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED.The method of claim 1,
Wherein the organic solar cell element comprises an anode electrode formed on a substrate, a plurality of organic thin film layers formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the plurality of organic thin film layers,
The plurality of organic thin film layer is an organic solar cell integrated OLED, characterized in that it comprises a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
상기 다수의 유기 박막층 중 적어도 하나는 스프레이 유닛에서 용액을 분사하고, 고온가스 분사유닛에서 분사되어 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시키는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED. 6. The method according to any one of claims 4 to 5,
At least one of the plurality of organic thin film layers injects a solution in a spray unit, and the organic solar cell integrated OLED, characterized in that the solvent in the solution by injecting a hot gas to the solution in flight is injected from the hot gas injection unit .
상기 기판의 일면에 형성되는 유기 태양전지 소자의 유기 박막층과, 기판의 타면에 형성되는 OLED 소자의 유기 박막층은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED. The method according to claim 6,
And an organic thin film layer of the organic solar cell element formed on one side of the substrate and an organic thin film layer of the OLED element formed on the other side of the substrate.
상기 볼록부가 형성된 기판의 일면에 OLED를 형성하는 단계; 및
상기 오목부가 형성된 기판의 타면에 유기 태양전지 소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법. Preparing a substrate on which a convex portion is formed on one surface and a concave portion is formed on the other surface;
Forming an OLED on one surface of the substrate on which the convex portion is formed; And
Organic solar cell integrated OLED manufacturing method comprising the step of forming an organic solar cell element on the other surface of the substrate on which the recess is formed.
상기 OLED 소자를 형성하는 단계는 상기 기판의 일면에 애노드 전극을 형성하는 단계;
상기 애노드 전극에 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 박막층에 캐소드 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법. 9. The method of claim 8,
The forming of the OLED device may include forming an anode electrode on one surface of the substrate;
Forming a plurality of organic thin film layers on the anode; And
Forming a cathode on the organic thin film layer;
The forming of the plurality of organic thin film layers is an organic solar cell integrated OLED manufacturing method, characterized in that to sequentially form a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
상기 유기 태양전지 소자를 형성하는 단계는 상기 기판의 일면에 애노드 전극을 형성하는 단계;
상기 애노드 전극에 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 박막층에 캐소드 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는 정공수송층, 광활성층, 전자수송층 및 전자주입층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법. 9. The method of claim 8,
The forming of the organic solar cell device may include forming an anode electrode on one surface of the substrate;
Forming a plurality of organic thin film layers on the anode; And
Forming a cathode on the organic thin film layer;
The forming of the plurality of organic thin film layers is an organic solar cell integrated OLED manufacturing method, characterized in that to sequentially form a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
상기 다수의 유기 박막층을 형성하는 단계는
분사 용액에 포함된 용매의 종류에 따라 가스의 압력과 온도를 설정하는 단계;
스프레이 유닛에서 기판에 용액을 분사하는 단계; 및
분사되어 비행중인 용액에 고온가스를 분사하여 용액에 포함된 용매를 휘발시키는 단계를 포함하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법. 11. The method according to any one of claims 9 to 10,
Forming the plurality of organic thin film layers
Setting the pressure and temperature of the gas according to the type of the solvent contained in the spraying solution;
Spraying a solution onto a substrate in a spray unit; And
The organic solar cell integrated OLED manufacturing method comprising the step of injecting a hot gas to the solution being sprayed in flight to volatilize the solvent contained in the solution.
상기 가스 압력은 0.06~0.12MPa, 가스 온도는 80~150℃ 인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법. 12. The method of claim 11,
The gas pressure is 0.06 ~ 0.12MPa, the gas temperature is 80 ~ 150 ℃ organic solar cell integrated OLED manufacturing method, characterized in that.
상기 용액을 기판에 분사한 후 기판을 가열하여 용액에 잔존하는 용매를 휘발시키는 단계를 더 포함하고,
상기 기판의 가열온도는 70~190℃ 인 것을 특징으로 하는 유기 태양전지 일체형 OLED 제조방법.
12. The method of claim 11,
Further comprising the step of spraying the solution onto the substrate and then heating the substrate to volatilize the solvent remaining in the solution,
The heating temperature of the substrate is an organic solar cell integrated OLED manufacturing method, characterized in that 70 ~ 190 ℃.
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