KR101465882B1 - Organic Light Emitting Diode - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an organic light emitting diode. The organic light emitting diode comprises: a substrate; a lower transmissive electrode stacked on the substrate; an organic layer for self-emission stacked on the lower transmissive electrode; an upper electrode staked on the organic layer; a dielectric layer staked on the upper electrode; and a reflective layer staked on the dielectric layer. The dielectric layer randomly includes a concave-convex form or a porous form.

Description

유기발광다이오드{Organic Light Emitting Diode}[0001] The present invention relates to an organic light emitting diode (OLED)

본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 더 구체적으로 상부 전극 상에 광 추출 효율을 향상시키는 굴곡 형태의 상부면을 가진 유전체층을 포함하는 유기발광다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting diode, and more particularly to an organic light emitting diode including a dielectric layer having a curved upper surface for improving light extraction efficiency on an upper electrode.

유기발광다이오드(organic light emitting diode;OLED)는 중소형 디스플레이 소자로 상업화되었으며, 최근에 TV 용도의 대형 디스플레이로써 상업화되고 있다. 또한 유기발광다이오드를 평면 광원으로 사용하는 조명소자의 상용화가 시작되었다. Organic light emitting diodes (OLEDs) have been commercialized as small and medium display devices and have recently been commercialized as large displays for TV applications. Commercialization of an illumination device using an organic light emitting diode as a flat light source has also started.

유기발광다이오드의 상용화를 진전시키고 제품 경쟁력을 향상시키기 위해서는 발광효율의 향상이 가장 중요한 요구사항이다. 지금까지는, 발광효율의 향상을 위해서 유기발광다이오드의 전기적 측면의 소자구조 최적화 및 고성능 소재 개발이 주요한 기술개발의 항목이었다. 이러한 기술개발의 노력은 유기발광다이오드의 발광효율을 증가시키고, 상용화를 달성했다. 하지만, 유기발광다이오드의 시장규모를 더욱 증가시키고 제품경쟁력을 높이기 위해서는 더욱 높은 수준의 발광효율이 필요하다. 그러나, 유기발광다이오드의 전기적 소자 구조는 이미 최적화된 단계에 접어들었다. 따라서, 더 이상의 급속한 개선은 어렵다. 또한 유기발광다이오드의 소재개발도 성숙한 단계에 이르렀다. 따라서, 추가적인 소재개발의 속도가 매우 느리다. 따라서, 소재개발을 통한 효율향상도 한계에 이르고 있다.In order to promote the commercialization of organic light emitting diodes and improve the competitiveness of products, improvement of luminous efficiency is the most important requirement. Up to now, optimization of the device structure of an organic light emitting diode in order to improve the luminous efficiency and development of a high-performance material have been the main technical development items. These efforts to develop the technology have increased the luminous efficiency of organic light emitting diodes and achieved commercialization. However, in order to further increase the market size of the organic light emitting diode and increase the product competitiveness, a higher level of luminous efficiency is required. However, the electrical device structure of the organic light emitting diode has already reached an optimized stage. Thus, further rapid improvement is difficult. In addition, the development of materials for organic light emitting diodes has reached a mature stage. Therefore, the speed of additional material development is very slow. Therefore, the efficiency improvement through material development is also reaching its limit.

유기발광다이오드는 다층의 박막을 포함하는 소자구조를 가진다. 이러한 소자구조에서 발생하는 간섭 현상 등으로 인하여, 유기층에서 발생한 빛의 일부는 외부로 방출되지 못한다. 따라서, 방출되지 못한 빛은 소자 내부에 갇히고, 결국 열에너지 등으로 소모될 수 있다. The organic light emitting diode has an element structure including a multilayer thin film. Due to the interference phenomenon occurring in the device structure, a part of light generated in the organic layer can not be emitted to the outside. Therefore, the light which is not emitted can be trapped inside the device and eventually consumed by heat energy or the like.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 배면 발광 (bottom emission) 구조의 유기발광다이오드의 광추출 효율을 크게 향상시키는 소자구조 및 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a device structure and a manufacturing method for greatly improving the light extraction efficiency of an organic light emitting diode having a bottom emission structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는 기판; 상기 기판 상에 적층된 투과 하부 전극; 상기 투과 하부 전극 상에 적층되고 자체 발광하는 유기층; 상기 유기층 상에 적층된 상부 전극; 상기 상부 전극 상에 적층된 유전체층; 및 상기 유전체층 상에 적층된 반사층을 포함하고, 상기 유전체층은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 포함한다.An organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A transparent lower electrode laminated on the substrate; An organic layer laminated on the transparent lower electrode and self-emitting; An upper electrode stacked on the organic layer; A dielectric layer laminated on the upper electrode; And a reflective layer stacked on the dielectric layer, wherein the dielectric layer includes a random uneven shape or a porous shape.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 전극과 접하는 상기 유전체층의 일면은 평면이고, 상기 반사층과 접하는 상기 유전체층의 타면은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 가지고, 상기 유전체층의 타면의 거칠기는 발광 중심 파장의 0.1 배 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, one surface of the dielectric layer in contact with the upper electrode is planar, the other surface of the dielectric layer in contact with the reflective layer has a random irregular shape or a porous shape, and the roughness of the other surface of the dielectric layer, It may be more than 0.1 times the wavelength.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층의 굴절률은 높이에 따라 감소할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the refractive index of the dielectric layer may decrease with height.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층; 및 상기 제1 유전체층 상에 적층되고 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the dielectric layer includes a first dielectric layer having a first refractive index; And a second dielectric layer laminated on the first dielectric layer and having a second refractive index lower than the first refractive index.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함하고, x, y는 몰 비율을 나타낸다.In one embodiment of the present invention, the dielectric layer is made of a material selected from the group consisting of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, , And x and y represent molar ratios.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 전극의 두께는 10 nm 내지 60 nm 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the upper electrode may be 10 nm to 60 nm.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층의 두께는 100 nm 내지 600 nm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the dielectric layer may be 100 nm to 600 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법은 기판 상에 차례로 투명 하부 전극, 자체 발광하는 유기층, 및 상부 전극을 형성하는 단계; 상기 상부 전극 상에 유전체층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 전극 상에 반사층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유전체층의 굴절률은 높이에 따라 감소한다.A method of fabricating an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention includes forming a transparent lower electrode, an organic light emitting layer, and an upper electrode sequentially on a substrate; Forming a dielectric layer on the upper electrode; And forming a reflective layer on the upper electrode, wherein the refractive index of the dielectric layer decreases with height.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상부 전극과 접하는 상기 유전체층의 일면은 평면이고, 상기 반사층과 접하는 상기 유전체층의 타면은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태이고, 상기 유전체층의 요철 형태 또는 다공질 형태는 상기 유전체층의 증착과 동시에 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, one surface of the dielectric layer in contact with the upper electrode is flat, and the other surface of the dielectric layer in contact with the reflective layer has a random irregular shape or a porous shape, May be simultaneously formed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 진공열증착법, 전자빔 증착법, 또는 이온빔 증착법으로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the dielectric layer may be formed by a vacuum thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, or an ion beam evaporation method.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함하고, x, y는 몰 비율을 나타낸다.In one embodiment of the present invention, the dielectric layer is made of a material selected from the group consisting of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, , And x and y represent molar ratios.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는 유전체층의 구조를 이용하여 광추출효율을 증가시킬 수 있다.The organic light emitting diode according to one embodiment of the present invention can increase the light extraction efficiency by using the structure of the dielectric layer.

도 1은 통상적인 배면 발광 유기발광다이오드의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극의 두께에 따른 전류 효율을 나타내는 실험 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층의 두께에 따른 전류 효율을 나타내는 실험 결과를 나타낸다.
도 6은 유전체층인 CaFx 의 두께에 따른 상부 표면을 촬영한 사진이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층의 구조를 나타내는 도면들이다.
도 8은 도 7의 구조에 따른 전류 효율을 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional bottom emission organic light emitting diode.
2 and 3 are views showing an organic light emitting diode according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows experimental results showing the current efficiency according to the thickness of the upper electrode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows experimental results showing current efficiency according to thickness of a dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph of an upper surface taken along the thickness of CaFx which is a dielectric layer.
7A to 7D are views showing the structure of a dielectric layer according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the current efficiency according to the structure of FIG.

도 1은 통상적인 배면 발광 유기발광다이오드의 구조를 설명하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional bottom emission organic light emitting diode.

도 1을 참조하면, 유기발광다이오드(400)는 기판(410) 상에 차례로 적층된 투명 하부 전극(420), 유기층(430), 상부 전극(440), 유전체층(450), 및 반사층(460)을 포함할 수 있다. 상기 투명 하부 전극(420)은 양극이고, 상기 상부 전극(140)은 반사 전극 및 음극일 수 있다. 상기 유기층(430)에 방출된 광은 기판을 통과하여 인출된다.1, the organic light emitting diode 400 includes a transparent lower electrode 420, an organic layer 430, an upper electrode 440, a dielectric layer 450, and a reflective layer 460, which are sequentially stacked on a substrate 410. . ≪ / RTI > The transparent lower electrode 420 may be an anode, and the upper electrode 140 may be a reflective electrode and a cathode. The light emitted to the organic layer 430 passes through the substrate and is drawn out.

상기 유기층(430)에서 방출된 광이 상기 유기층(430)을 따라 진행할 수 있는 유기층 도파 모드가 생성될 수 있다. 상기 유기층(430)에서 방출된 광은 상기 상부 전극(440) 방향으로 방출될 수 있다. 또한, 상기 상부 전극(440)과 상기 유기층(430)의 경계면에서 제1 표면 플라즈몬-폴라리톤(Surface Plasmon Polariton; SPP) 모드가 생성될 수 있다. 상기 상부 전극(440)의 두께가 충분히 얇은 경우, 상기 제1 SPP 모드는 상기 상부 전극(440)의 반대면에 제2 SPP 모드를 유도할 수 있다. 상기 유기층(130)에서 방출된 광은 상기 상부 전극(440)에 포획되어 상부 전극 도파 모드(wave-guide mode)가 생성될 수 있다. 또한, 상기 상부 전극(440)을 투과한 광은 상기 유전체층(450)에서 포획되어 유전체층 도파 모드가 생성될 수 있다. 또한, 상기 투명 하부 전극에 입사한 광은 상기 투명 하부 전극에 포획되어 하부 전극 도파 모드를 형성할 수 있다. 또한, 상기 기판에 입사한 광은 상기 기판에 포획되어 기판 도파 모드를 형성할 수 있다.An organic layer waveguide mode in which light emitted from the organic layer 430 can travel along the organic layer 430 may be generated. The light emitted from the organic layer 430 may be emitted toward the upper electrode 440. In addition, a first surface plasmon polarity (SPP) mode may be generated at the interface between the upper electrode 440 and the organic layer 430. If the thickness of the upper electrode 440 is sufficiently thin, the first SPP mode may induce a second SPP mode on the opposite surface of the upper electrode 440. The light emitted from the organic layer 130 may be captured by the upper electrode 440 to generate a wave guide mode. In addition, light transmitted through the upper electrode 440 may be trapped by the dielectric layer 450 to generate a dielectric layer waveguide mode. In addition, light incident on the transparent lower electrode may be trapped by the transparent lower electrode to form a lower electrode waveguide mode. Further, the light incident on the substrate may be captured by the substrate to form a substrate waveguide mode.

상기 유기층(430)의 방출광의 약 80 퍼센트의 광 에너지는 상기 상부 및 하부 전극 도파 모드, 상기 유기층 도파 모드, 및 상기 SPP 모드에서 포획되고, 상기 유기층의 방출광의 나머지 20 퍼센트 정도가 기판(410)을 통하여 외부로 방출될 수 있다.About 80 percent of the light energy of the emitted light of the organic layer 430 is captured in the upper and lower electrode doping mode, the organic layer doping mode, and the SPP mode, As shown in FIG.

통상적인 유기발광다이오드에서, 내부에서 발생한 광이 상기 기판(410)을 통하여 외부로 인출되는 비율은 대략 20 퍼센트 내외이다. 이 도파 모드들에 포획된 광 에너지의 추출을 위하여 미소공진구조(micro resonance structure) 또는 기판 산란 구조를 채용한 기술이 제안되었다.In a conventional organic light emitting diode, the ratio of light emitted from the inside to the outside through the substrate 410 is approximately 20 percent. A technique employing a micro resonance structure or a substrate scattering structure for extracting the captured light energy in these waveguide modes has been proposed.

SPP 모드 또는 유기층 도파 모드에 포획된 광 에너지의 추출을 위해서, 소자 하부에 배치된 산란 구조가 도입될 수 있다. 상기 산란 구조는 SPP 모드 발생을 억제할 수 있다. 상기 산란구조를 채용하는 경우, 소자의 굴곡 형태에 따라 소자의 전기적 특성의 변화 및 신뢰성 저하 등의 문제가 발생될 수 있다. 기판 상에 형성된 산란 구조는 리소그라피와 같은 고가의 공정으로 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 산란 구조는 실용적으로 채택되기 어렵다.In order to extract the light energy captured in the SPP mode or the organic layer waveguide mode, a scattering structure disposed under the device can be introduced. The scattering structure can suppress the occurrence of the SPP mode. When the above-described scattering structure is employed, problems such as a change in electrical characteristics of the device and a decrease in reliability may occur depending on the bent shape of the device. The scattering structure formed on the substrate can be realized by an expensive process such as lithography. Therefore, such a scattering structure is practically difficult to adopt.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 도면들이다.2 and 3 are views showing an organic light emitting diode according to one embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 유기발광다이오드(500)는 기판(510), 상기 기판(510) 상에 적층된 투과 하부 전극(520), 상기 투과 하부 전극(520) 상에 적층되고 자체 발광하는 유기층(530), 상기 유기층(530) 상에 적층된 상부 전극(540), 상기 상부 전극(540) 상에 적층된 유전체층(550), 및 상기 유전체층(550) 상에 적층된 반사층(560)을 포함한다. 상기 유전체층(550)은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 포함한다. 상기 유전체층(550)의 굴절률은 높이에 따라 감소한다. 상기 상부 전극(540)과 접하는 상기 유전체층(550)의 일면은 평면이고, 상기 반사층과 접하는 유전체층(550)의 타면(551)은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 가진다.2 and 3, the organic light emitting diode 500 includes a substrate 510, a transparent lower electrode 520 stacked on the substrate 510, and a transparent electrode 520 stacked on the transparent lower electrode 520, An upper electrode 540 stacked on the organic layer 530, a dielectric layer 550 stacked on the upper electrode 540, and a reflective layer 560 stacked on the dielectric layer 550. [ . The dielectric layer 550 includes a random irregular shape or a porous shape. The refractive index of the dielectric layer 550 decreases with height. One surface of the dielectric layer 550 in contact with the upper electrode 540 is planar and the other surface 551 of the dielectric layer 550 in contact with the reflective layer has a random irregular shape or a porous shape.

유기발광다이오드의 제조 방법은 기판(510) 상에 차례로 투과 하부 전극(520), 자체 발광하는 유기층(530), 상부 전극(540)을 형성하는 단계, 상기 상부 전극(540) 상에 유전체층(550)을 형성하는 단계, 및 상기 유전체층 상에 반사층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 유전체층(550)의 유전률은 높이에 따라 감소한다. 상기 상부 전극(540)과 접하는 상기 유전체층(550)의 일면은 평면이고, 상기 반사층과 접하는 상기 유전체층(550)의 타면은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 가질 수 있다.A method of manufacturing an organic light emitting diode includes forming a transparent lower electrode 520, an organic light emitting organic layer 530 and an upper electrode 540 on a substrate 510 in sequence, forming a dielectric layer 550 on the upper electrode 540 ), And forming a reflective layer on the dielectric layer. The dielectric constant of the dielectric layer 550 decreases with height. One surface of the dielectric layer 550 in contact with the upper electrode 540 is planar and the other surface of the dielectric layer 550 in contact with the reflective layer may have a random irregular shape or a porous shape.

기존의 소자 제작공정은 수정되지 않고, 광 추출 구조의 제작공정만이 추가될 수 있다. 소자의 전기적 특성은 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 기술의 실제 적용성 측면에서 유리하다.The existing device fabrication process is not modified and only the fabrication process of the light extracting structure can be added. The electrical characteristics of the device are hardly affected. Therefore, it is advantageous in terms of practical applicability of the technique.

얇은 두께의 상부 전극(540)이 사용되는 경우,광 에너지는 상기 상부 전극(540)을 투과할 수 있다. 이 경우, 상기 상부 전극(540)과 상기 유기층(550) 사이의 경계면에서 형성된 제1 SPP 모드가 상기 상부 전극(540)의 반대면의 제2 SPP 모드로 전이(transition)하는 현상이 발생될 수 있다. 상기 상부 전극(540)의 반대면의 제2 SPP 모드로 전이된 광 에너지는 상기 상부 전극(540)의 상부에 위치하는 상기 유전체층(550)의 정합에 의해서 상기 유전체층(550)으로 빠져나갈 수 있다. 상기 유전체층(550)으로 빠져나간 광 에너지는 상기 유전체층(550)의 내부에 도파모드 형태로 가두어 질 수 있다. 따라서, 상기 유전체층(550)에 의한 유전체층 도파 모드의 발생이 억제될 필요가 있다. 상기 반사층(560)에서 반사된 광은 다시 상기 상부 전극(540) 및 상기 유기층(530)을 통과하여 기판 방향으로 제공될 수 있다.When a thin-thickness upper electrode 540 is used, light energy can be transmitted through the upper electrode 540. In this case, the first SPP mode formed at the interface between the upper electrode 540 and the organic layer 550 may transition to the second SPP mode of the opposite surface of the upper electrode 540 have. The light energy transferred to the second SPP mode on the opposite side of the upper electrode 540 may escape to the dielectric layer 550 by matching of the dielectric layer 550 located above the upper electrode 540 . The light energy exiting the dielectric layer 550 may be confined in the dielectric layer 550 in a waveguide mode. Therefore, generation of the dielectric layer waveguide mode by the dielectric layer 550 needs to be suppressed. The light reflected from the reflective layer 560 may pass through the upper electrode 540 and the organic layer 530 to be provided in the substrate direction.

비록, 상기 상부 전극(540)과 상기 유전체층(550) 사이에서 제2 SPP 모드의 광 에너지는 상기 유전체층(550)으로 전달되어도, 전달된 광 에너지는 상기 유전체층(550)의 유전체층 도파모드에 포획될 수 있다. 따라서, 유전체층 도파 모드에 포획되는 현상은 광추출 효율을 제한하는 요소일 수 있다.Although the light energy of the second SPP mode is transferred to the dielectric layer 550 between the upper electrode 540 and the dielectric layer 550, the transferred light energy is captured in the dielectric layer doping mode of the dielectric layer 550 . Therefore, the phenomenon captured in the dielectric layer waveguide mode may be a factor limiting the light extraction efficiency.

상기 유전체층 도파 모드를 해소하기 위해서, 상기 유전체층(550)의 상부의 모양은 랜덤한 요철 형태, 불규칙한 굴곡 형태, 또는 다공질 형태일 수 있다. 상기 유전체층(550)은 굴절률 정합층일 수 있다. 상기 굴곡 형태는 산란 기능을 수행할 수 있다. 상기 유전체층(550)의 상부면에 입사하는 입사광은 산란되거나 반사될 수 있다. 따라서, 산란된 광은 상기 유전체층(550) 내부에 유전체층 도파모드를 억제하고, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.In order to eliminate the dielectric layer waveguide mode, the upper portion of the dielectric layer 550 may have a random irregular shape, an irregular curved shape, or a porous shape. The dielectric layer 550 may be a refractive index matching layer. The curved shape may perform a scattering function. Incident light incident on the upper surface of the dielectric layer 550 may be scattered or reflected. Accordingly, the scattered light suppresses the dielectric layer guiding mode in the dielectric layer 550, and the light extraction efficiency can be improved.

상기 상부 전극(540)에 유도된 제2 SPP 모드를 상기 유전체층(550)으로 효과적으로 인출하기 위해서는, 상기 상부 전극(540)과 접하는 상기 유전체층(550)의 유전률이 높은 것이 유리하다. 높은 유전율과 상부 표면의 불규칙한 굴곡 형태를 동시에 만족시키는 물질이 상기 유전체층(550)으로 사용될 수 있다.It is advantageous for the dielectric layer 550 in contact with the upper electrode 540 to have a high dielectric constant in order to effectively draw the second SPP mode induced in the upper electrode 540 into the dielectric layer 550. A material that simultaneously satisfies both the high permittivity and the irregular curvature of the upper surface may be used as the dielectric layer 550. [

한편, 상기 유전체층(550)은 높은 유전율을 가지는 제1 유전체층(552)과 낮은 유전율을 가지고 그 상부 표면에 랜덤한 요철 형태 또는 불규칙한 굴곡 형태를 가지는 제2 유전체층(554)을 포함할 수 있다. 상기 제2 유전체층(554)은 상기 제1 유전체층(552) 상에 적층된다. 따라서, 상기 제1 유전체층(552)은 상기 제2 SPP 모드를 상기 제1 유전체층(552) 내부로 인출하는 역할을 한다. 또한, 상기 제2 유전체층(554)은 낮은 굴절률 및 상부 표면에 불규칙 형태를 가진다. 따라서, 상기 제2 유전체층(554)은 산란기능을 제공할 수 있다. The dielectric layer 550 may include a first dielectric layer 552 having a high dielectric constant and a second dielectric layer 554 having a low dielectric constant and having a random irregular shape or an irregular curved shape on the upper surface thereof. The second dielectric layer 554 is deposited on the first dielectric layer 552. Accordingly, the first dielectric layer 552 serves to draw the second SPP mode into the first dielectric layer 552. [ In addition, the second dielectric layer 554 has a low refractive index and an irregular shape on the upper surface. Accordingly, the second dielectric layer 554 may provide a scattering function.

상기 유전체층(550)은 높은 굴절률을 가진 제1 유전체층과 낮은 굴절률을 가진 제2 유전체층으로 분리되는 경우, 상기 제1 유전체층으로 입사된 광의 일부가 상기 제2 유전체층으로 전이하지 못하고 상기 제1 유전체층 내부의 도파 모드로 남을 수 있다. 상기 도파 모드를 최소화하기 위해서, 상기 유전체층의 굴절률은 점차적으로 감소하면서 변화될 수 있다. 상기 유전체층에 입사된 광은 도파 모드를 형성하지 않고 산란되어 외부로 인출될 수 있다.When the dielectric layer 550 is divided into a first dielectric layer having a high refractive index and a second dielectric layer having a low refractive index, a part of light incident on the first dielectric layer can not be transferred to the second dielectric layer, And can remain in the waveguide mode. In order to minimize the waveguide mode, the refractive index of the dielectric layer can be changed while gradually decreasing. The light incident on the dielectric layer can be scattered without being formed in the waveguide mode and drawn out to the outside.

상기 유전체층(550)은 하부의 고굴절률층과 상부의 불규칙 형상층으로 분리되는 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 SPP 모드를 유전체층 쪽으로 인출하기 위해서 상부 전극과 인접한 층은 고굴절률 층으로 형성되고, 상부에 위치하는 층은 불규칙 형상을 가지는 층으로 형성될 수 있다.The dielectric layer 550 may be divided into a lower high refractive index layer and an upper irregular shaped layer. In this case, in order to draw the first SPP mode toward the dielectric layer, the layer adjacent to the upper electrode may be formed of a high refractive index layer, and the layer located on the upper side may be formed of a layer having an irregular shape.

도 3을 참조하면, 유전체층(550a)은 제1 내지 제5 유전체층(552a~556a)을 포함할 수 있다. 상기 유전체층(550a)은 높이에 따라 유전율이 감소할 수 있다. 상기 유전체층의 굴절률이 점차적으로 변화하는 구조는 굴절률이 높고 불규칙 형상이 없는 제1 재료와 굴절률이 낮고 불규칙 형상이 있는 제2 재료와 혼합으로 될 수 있다. 구체적으로, 제1 재료의 증발 증착원의 증착률은 순차적으로 감소하고, 제2 재료의 증발 증착원의 증착률은 순차적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 박막이 증착되어감에 따라, 상기 제1 재료의 증착률은 차츰 감소되고, 상기 제2 재료의 증착률은 차츰 증가할 수 있다. 상기 박막의 증착이 끝나는 시점에서는 제1 재료의 증착률이 영이 되고, 제2 재료의 증착률은 소정의 값을 가질 수 있다. 상기 제1 재료는 WO3 또는 Ti02 이고, 상기 제2 재료는 CaF2 일 수 있다. 상기 유전체층의 굴절률은 증착이 진행됨에 따라 계단적으로 감소하거나 점진적으로 감소할 수 있다.Referring to FIG. 3, the dielectric layer 550a may include first to fifth dielectric layers 552a to 556a. The dielectric constant of the dielectric layer 550a may decrease with height. The structure in which the refractive index of the dielectric layer gradually changes can be mixed with a first material having a high refractive index and no irregular shape and a second material having a low refractive index and having an irregular shape. Specifically, the deposition rate of the evaporation source of the first material gradually decreases, and the deposition rate of the evaporation source of the second material may increase sequentially. For example, as the thin film is deposited, the deposition rate of the first material gradually decreases, and the deposition rate of the second material may gradually increase. At the end of the deposition of the thin film, the deposition rate of the first material becomes zero, and the deposition rate of the second material may have a predetermined value. The first material may be WO 3 or TiO 2, and the second material may be CaF 2 . The refractive index of the dielectric layer may gradually decrease or gradually decrease as the deposition proceeds.

상기 반사층(560)은 반사율이 높은 금속재질일 수 있다. 상기 반사층(560)은 충분한 반사기능을 수행할 수 있다. Al 또는 Ag와 같은 경우, 그 두께는 표피 깊이(skin depth) 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 반사층의 두께는 50 nm이상일 수 있다.The reflective layer 560 may be a metal having high reflectivity. The reflective layer 560 may perform a sufficient reflection function. In the case of Al or Ag, the thickness may be more than skin depth. Specifically, the thickness of the reflective layer may be 50 nm or more.

상기 기판(510)은 투명한 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. The substrate 510 may be a transparent glass substrate or a transparent plastic substrate.

상기 투명 하부 전극(520)은 상기 기판(510) 상에 형성될 수 있다. 상기 투명 하부 전극(520)은 양극으로 동작할 수 있다. 상기 투명 하부 전극(520)은 광을 투과시키는 투명 전극으로 동작할 수 있다. 상기 투명 하부 전극(520)은 상기 투명 하부 전극(520)에 입사하는 광을 투과시켜 상기 기판(510)의 방향으로 제공할 수 있다.The transparent lower electrode 520 may be formed on the substrate 510. The transparent lower electrode 520 may operate as an anode. The transparent lower electrode 520 may function as a transparent electrode that transmits light. The transparent lower electrode 520 may transmit light incident on the transparent lower electrode 520 and provide the light in the direction of the substrate 510.

상기 투명 하부 전극(520)은 150 nm 정도의 두께를 가진 ITO일 수 있다. 상기 ITO는 스퍼터링 방법 또는 이온 증착 방법으로 증착될 수 있다. 이어서, 상기 하부 전극(520)은 패터닝될 수 있다.The transparent lower electrode 520 may be ITO having a thickness of about 150 nm. The ITO may be deposited by a sputtering method or an ion deposition method. Subsequently, the lower electrode 520 may be patterned.

상기 ITO의 면저항은 가급적 낮은 것이 좋다. 상기 ITO의 면저항은 대략 10Ω/□ 이하의 값을 가지는 것이 바람직하다. 상기 ITO의 표면 거칠기는 작을수록 좋다. 대략 Ra < 1 nm 의 거칠기 정도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 ITO는 유기발광다이오드의 양극으로 작용할 수 있다. 통상적인 사진 식각 공정을 거쳐서 투명 하부 전극 패턴이 완성될 수 있다. 즉, 상기 투명 하부 전극(520) 상에 포토레지스트막이 도포되고, 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통하여 상기 포토레지스트막은 자외선으로 조사된다. 이후에, 디벨롭(develop) 과정을 거쳐서 포토레지스트막은 패턴을 제공할 수 있다. 상기 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 투명 하부 전극은 식각될 수 있다. 상기 투명 하부 전극의 식각은 통상적으로 습식 식각 방식으로 수행될 수 있다.The sheet resistance of the ITO is preferably as low as possible. The sheet resistance of the ITO preferably has a value of about 10? /? Or less. The smaller the surface roughness of the ITO, the better. It is preferable to have a degree of roughness of approximately Ra < 1 nm. The ITO can act as an anode of an organic light emitting diode. A transparent lower electrode pattern can be completed through a typical photolithography process. That is, a photoresist film is coated on the transparent lower electrode 520, and the photoresist film is irradiated with ultraviolet rays through a mask having a predetermined pattern. Thereafter, the photoresist film may provide a pattern through a development process. The transparent lower electrode may be etched using the pattern as an etching mask. The etching of the transparent lower electrode may be performed by a wet etching method.

완성된 하부 전극(520) 상에 상기 유기층(530)이 형성될 수 있다. 상기 유기층(530)은 정공 수송층(532) 및 상기 정공 수송층(532) 상에 적층된 발광층(534)을 포함할 수 있다. 상기 정공 수송층(532)은 20nm 정도의 두께를 가진 NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)일 수 있다. 상기 발광층은 60nm 정도의 두께를 가진 ALQ3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)일 수 있다. 상기 발광층(534)은 발광 및 전자수송의 기능을 수행할 수 있다. NPB와 ALQ3는 재료 분말을 가열하여 승화시키는 진공열증착 방법으로 증착될 수 있다. 증착 중에 기판의 온도는 섭씨 100도 넘지 않도록 공정조건이 관리될 수 있다. 상기 유기층(530)의 패턴은 섀도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 구현될 수 있다.The organic layer 530 may be formed on the completed lower electrode 520. The organic layer 530 may include a hole transport layer 532 and a light emitting layer 534 stacked on the hole transport layer 532. The hole transport layer 532 may be NPB (N, N'-diphenyl-N, N'-bis (1-naphthyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) have. The light emitting layer may be ALQ3 (Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum) having a thickness of about 60 nm. The light emitting layer 534 may perform light emitting and electron transporting functions. NPB and ALQ3 can be deposited by a vacuum thermal deposition process in which the material powder is heated to sublimate. Process conditions can be controlled so that the temperature of the substrate during deposition is not more than 100 degrees centigrade. The pattern of the organic layer 530 may be implemented using a shadow mask.

상기 유기층(530) 상에 상부 전극(540)이 증착될 수 있다. 상기 상부 전극(540)은 제1 상부 전극(542) 및 상기 제1 상부 전극(542) 상에 적층된 제2 상부 전극(544)을 포함할 수 있다. 상기 제1 상부 전극(542)은 5nm 정도의 두께를 가진 Ca일 수 있다. Ca층은 진공열증착방법으로 증착될 수 있다. Ca은 전자주입층의 역할을 수행한다. 상기 제2 상부 전극(544)은 50nm 정도의 두께를 가진 Ag 일 수 있다. Ag는 진공열증착방법으로 증착될 수 있다. 상기 제2 상부 전극(544)은 음극으로 사용된다. Ca 및 Ag의 증착 온도는 섭씨 100 도를 넘지 않도록 공정조건을 관리한다. Ca 및 Ag의 패턴은 금속재질의 섀도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 구현될 수 있다.An upper electrode 540 may be deposited on the organic layer 530. The upper electrode 540 may include a first upper electrode 542 and a second upper electrode 544 stacked on the first upper electrode 542. The first upper electrode 542 may be Ca having a thickness of about 5 nm. The Ca layer can be deposited by a vacuum thermal deposition process. Ca acts as an electron injection layer. The second upper electrode 544 may be Ag having a thickness of about 50 nm. Ag can be deposited by a vacuum thermal deposition method. The second upper electrode 544 is used as a cathode. The process conditions are controlled so that the deposition temperature of Ca and Ag does not exceed 100 캜. The patterns of Ca and Ag can be realized by using a shadow mask made of a metal material.

상기 반사층(560)은 100 nm 정도의 두께를 가진 Ag일 수 있다. 상기 반사층은 진공열증착법으로 형성될 수 있다. 상기 반사층의 패터닝은 금속재질의 섀도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 반사층의 증착 온도는 섭씨 100 도를 넘지 않도록 공정조건을 관리한다.The reflective layer 560 may be Ag having a thickness of about 100 nm. The reflective layer may be formed by a vacuum thermal evaporation method. The reflective layer may be patterned using a metal shadow mask. The process conditions are controlled so that the deposition temperature of the reflective layer does not exceed 100 degrees centigrade.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극의 두께에 따른 전류 효율을 나타내는 실험 결과를 나타낸다.FIG. 4 shows experimental results showing the current efficiency according to the thickness of the upper electrode according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상부 전극(540)의 두께는 소정의 범위를 가질 수 있다. 상기 두께가 최대값을 초과하는 경우, 상기 상부 전극(540)의 하부에 형성된 제1 SPP 모드가 상기 상부 전극(540) 상부에 형성되는 제2 SPP 모드로 전이되지 것을 방해할 수 있다. 상기 두께가 최소값 미만인 경우, 상기 상부 전극(540)은 전극으로서의 기능을 상실할 수 있다. 구체적으로, Ag를 사용하는 상부 전극의 경우, 상기 상부 전극의 두께는 10 nm 내지 60 nm 정도의 범위일 수 있다.Referring to FIG. 4, the thickness of the upper electrode 540 may have a predetermined range. When the thickness exceeds the maximum value, the first SPP mode formed at the lower portion of the upper electrode 540 may be prevented from transitioning to the second SPP mode formed at the upper portion of the upper electrode 540. If the thickness is less than the minimum value, the upper electrode 540 may lose its function as an electrode. Specifically, in the case of the upper electrode using Ag, the thickness of the upper electrode may be in the range of about 10 nm to 60 nm.

다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상부전극(540) 상에 배치하는 상기 유전체층(550)의 굴절률이 높은 수록 광추출 효율 향상에 유리하다. 상기 유전체층(550)은 상기 유전체층의 증착 과정에서 상기 유전체층의 하부에 위치하는 유기발광다이오드 소자에 손상을 주지 않아야 한다. 일반적으로 유기발광다이오드는 소자의 온도가 섭씨 100 도 이상으로 상승하면 급격한 열화를 유발할 수 있다. 또한, 소자에 플라즈마, 산, 또는 염기 등의 반응성이 높은 매체가 접촉하면 소자의 성능이 급격히 나빠진다. 따라서, 상기 유전체층의 성막 공정에서 유기발광다이오드의 기판 온도가 섭씨 100 도 이하로 유지될 수 있다. 또한, 유기발광다이오드에 직접적인 반응성 매체의 접촉이 없도록 한다. 구체적으로, 기판과 충분히 떨어져 있는 증착원을 이용한 진공열증착법이 사용될 수 있다.Referring again to FIGS. 2 to 4, the higher the refractive index of the dielectric layer 550 disposed on the upper electrode 540, the more advantageous is the improvement in the light extraction efficiency. The dielectric layer 550 should not damage the organic light emitting diode device located under the dielectric layer during the deposition of the dielectric layer. In general, organic light emitting diodes can cause rapid deterioration when the temperature of the device rises above 100 degrees centigrade. Moreover, when a device is brought into contact with a highly reactive medium such as a plasma, an acid, or a base, the performance of the device sharply deteriorates. Therefore, the substrate temperature of the organic light emitting diode can be maintained at 100 degrees centigrade or less in the process of forming the dielectric layer. Also, the organic light emitting diode is prevented from contacting the reactive medium directly. Specifically, a vacuum thermal deposition method using an evaporation source sufficiently away from the substrate can be used.

상기 유전체층(550)은 투명한 고굴절률 물질을 포함할 수 있다. 상기 유전체층은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, 고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, x, y는 증착 조건에 따라 달라지는 몰 비율 계수일 수 있다. 구체적으로, 상기 고굴절률 물질은 CaF2, WO3, LiF, FeO, ZnS, CeO2, Nb2O5, ZrO2, TiO, Ti3O5, Ta2O5, SrTiO3, Al2O3, ZrO2, SiC, HgS, GaP, GaAs, ZnO일 수 있다. 상기 유전체층(550)이 열증발법(thermal evaporation method)으로 증착되면, 상기 유전체층(550)의 상태는 비정질 상태 혹은 다결정과 비정절 혼합 상태일 수 있다. 상기 물질의 혼합물들 또는 조성물들도 고굴절 특성을 가질 수 있다. 상기 유전체층(550)의 굴절률(n)은 n > 1.5 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유전체층(550)의 굴절률(n)은 n > 1.8 일 수 있다. 상기 유전체층의 굴절률은 높이에 따라 감소할 수 있다.The dielectric layer 550 may include a transparent high-refractive index material. The dielectric layer may include at least one of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, have. Here, x and y may be molar ratio coefficients depending on the deposition conditions. In particular, the high refractive index material may be CaF2, WO3, LiF, FeO, ZnS, CeO2, Nb2O5, ZrO2, TiO, Ti3O5, Ta2O5, SrTiO3, Al2O3, ZrO2, SiC, HgS, GaP, GaAs, ZnO. When the dielectric layer 550 is deposited by a thermal evaporation method, the dielectric layer 550 may be in an amorphous state or in a non-crystal mixed state with an amorphous state. Mixtures or compositions of such materials may also have high refractive index properties. The refractive index n of the dielectric layer 550 may be n> 1.5. Preferably, the refractive index n of the dielectric layer 550 may be n > 1.8. The refractive index of the dielectric layer may decrease with height.

상기 유전체층(550)은 제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층(552) 및 상기 제1 유전체층(552) 상에 적층되고 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층(554)을 포함할 수 있다. 제1 굴절률(n1)은 n1 > 1.5 이상일 수 있다. 상기 제2 굴절률(n2)은 1.5 미만일 수 있다. 상기 제1 유전체층(552)은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 유전체층(554)은 CaFx와 같은 저굴절률을 가지고 표면 거칠기를 가지는 물질일 수 있다.The dielectric layer 550 may include a first dielectric layer 552 having a first refractive index and a second dielectric layer 554 stacked on the first dielectric layer 552 and having a second refractive index lower than the first refractive index. have. The first refractive index n1 may be n1 > 1.5 or more. The second refractive index n2 may be less than 1.5. The first dielectric layer 552 may include at least one of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, One can be included. The second dielectric layer 554 may be a material having a low refractive index such as CaFx and having a surface roughness.

상기 유전체층(550)의 상부면은 빛의 파장과 같은 정도의 크기의 입자에 의한 미 산란(Mie scattering)을 만족하는 거칠기를 가질 수 있다. 즉, 표면 형상의 평균적인 피크-투-피트(peak to peak) 거리는 OLED의 중심 파장 정도의 크기를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 거칠기는 0.1 중심파장 내지 10 중심파장 사이 정도의 크기일 수 있다.The upper surface of the dielectric layer 550 may have a roughness satisfying Mie scattering due to particles having the same size as the wavelength of light. That is, the average peak-to-peak distance of the surface shape may have a magnitude of the center wavelength of the OLED. Specifically, the roughness may have a size of between 0.1 central wavelength and 10 central wavelength.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 유전체층(550)의 상부면은 다공질 물질을 포함할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the upper surface of the dielectric layer 550 may include a porous material.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층의 두께에 따른 전류 효율을 나타내는 실험 결과를 나타낸다.FIG. 5 shows experimental results showing current efficiency according to thickness of a dielectric layer according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 유전체층(550)의 두께는 약 100 nm 이상에서 전류 효율 증가 효과를 보였다. 바람직하게는 상기 유전체층의 두께는 100 nm 내지 600 nm 일 수 있다. 상기 600 nm를 초과하는 경우, 상기 유전체층의 두께 증가에 대해서는 전류 효율 증가 효과는 포화될 수 있다.Referring to FIG. 5, the thickness of the dielectric layer 550 shows a current efficiency increase effect at about 100 nm or more. Preferably, the thickness of the dielectric layer may be between 100 nm and 600 nm. When the thickness is more than 600 nm, the increase in the current efficiency may be saturated with respect to the increase in the thickness of the dielectric layer.

상기 유전체층(550) 상부에서 산란이 발생하고, 이로 인한 영상의 흐림(blur)를 방지하기 위해서는 발광영역(유기층)에서 산란이 일어나는 부분까지의 거리 또는 상기 유전체층(550)의 두께는 화소의 최소 크기(현재의 소자는 수십 마이크로 미터 정도)보다 작을 수 있다. 화면 흐림을 방지하기 위하여 상기 유전체층(550)의 두께는 얇은 것이 유리할 수 있다. 따라서, 상기 유전체층(550)의 최대 두께는 수십 마이크로미터 이하일 수 있다.In order to prevent image blur due to scattering on the dielectric layer 550, the distance from the light emitting region (organic layer) to the scattering portion, or the thickness of the dielectric layer 550, (The current device is on the order of tens of micrometers). In order to prevent screen fogging, it is advantageous that the thickness of the dielectric layer 550 is thin. Accordingly, the maximum thickness of the dielectric layer 550 may be several tens of micrometers or less.

상기 유전체층(550)의 두께 상한선은 디스플레이 용도의 OLED의 경우에 적용될 수 있다. 상기 OLED가 조명용 소자로 사용되는 경우, 상기 유전체층(550)의 두께의 상한선은 요구되지않을 수 있다.The thickness upper limit of the dielectric layer 550 may be applied to OLEDs for display purposes. When the OLED is used as an illumination device, the upper limit of the thickness of the dielectric layer 550 may not be required.

상기 유전체층(550)은 다결정의 컬럼나(columar) 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 유전체층(550)은 ZnO일 수 있다. 상기 유전체층(550)은 낮은 온도(기판온도 섭씨 100도 이하)에서 증착되고, 상기 유전체층(550)의 증착방법은 진공열증착법, 전자빔 증착법, 또는 이온빔 증착법일 수 있다. 이에 따라, 상기 유전체층(550)은 기판이 플라즈마 등 반응성이 높은 매체에 노출되지 않는 성막 조건을 가질 수 있다. 상기 유전체층(550)은 증착 이후에 추가적인 패터닝 과정을 거치지 않고 증착과 동시에 랜덤 거칠기(random roughness)를 가질 수 있다. The dielectric layer 550 may have a polycrystalline columnar structure. Specifically, the dielectric layer 550 may be ZnO. The dielectric layer 550 is deposited at a low temperature (substrate temperature of 100 degrees centigrade or less), and the dielectric layer 550 may be deposited by a vacuum thermal deposition method, an electron beam deposition method, or an ion beam deposition method. Accordingly, the dielectric layer 550 may have a film forming condition in which the substrate is not exposed to a highly reactive medium such as plasma. The dielectric layer 550 may have random roughness at the same time as deposition without additional patterning after deposition.

도 6은 유전체층인 CaFx 의 두께에 따른 상부 표면을 촬영한 사진이다.6 is a photograph of an upper surface taken along the thickness of CaFx which is a dielectric layer.

도 6을 참조하면, 유전체층(550)의 상부면은 산란을 일으킬 수 있는 굴곡 형태 또는 거친 표면을 가질 수 있다. 상기 유전체층(550)은 증착 단계에서 랜덤한 요철 형태, 불규칙한 곡률 형태, 또는 거친 표면을 유전체 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 이때, CaFx의 증착 초기 단계(즉, 유전체층의 하부층)에서는 불규칙한 곡률 형상 또는 거친 표면이 나타나지 않고, 일정 두께 이상이 되어야 불규칙 곡률 형상 또는 거친 표면이 나타날 수 있다. 따라서, 상기 유전체층(550)의 두께는 50 nm 내지 3000 nm일 수 있다. 만약, 상기 유전체층(550)의 두께가 너무 두꺼우면, 소정의 픽셀의 광은 이웃한 픽셀에 영향을 줄 수 있다. 또한, 상기 유전체층(550)의 두께가 너무 얇으면, 상부 표면에 요철구조의 형성이 어려울 수 있다. 상기 유전체층의 두께는 차례로 10 nm, 50nm, 100 nm, 170 nm, 340 nm, 및 500 nm이다. 100 nm의 이상의 경우, 표면 거칠기가 분명히 나타난다.Referring to FIG. 6, the upper surface of the dielectric layer 550 may have a curved surface or a rough surface that can cause scattering. The dielectric layer 550 may be formed using a dielectric material in random irregularities, irregular curvature, or rough surfaces in the deposition step. At this time, an irregular curved shape or a rough surface does not appear at the initial stage of deposition of CaFx (i.e., the lower layer of the dielectric layer), and irregular curved shapes or rough surfaces may appear at a certain thickness or more. Accordingly, the thickness of the dielectric layer 550 may be 50 nm to 3000 nm. If the thickness of the dielectric layer 550 is too large, light of a predetermined pixel may affect neighboring pixels. If the thickness of the dielectric layer 550 is too small, it may be difficult to form a concave-convex structure on the upper surface. The thickness of the dielectric layer is in the order of 10 nm, 50 nm, 100 nm, 170 nm, 340 nm, and 500 nm. In the case of 100 nm or more, surface roughness is apparent.

CaFx는 비정질 상태로 증착될 수 있다. CaFx와 다른 물질(예를 들면 WOx)의 혼합체은 유사한 랜덤 거친 표면(randomly rough surface)을 가질 수 있다. 상기 CaFx는 비정질 상태이고, 랜덤 산란(random scattering) 구조가 박막 상부면에 형성될 수 있다.CaFx can be deposited in an amorphous state. The mixture of CaFx and other materials (e.g., WOx) may have a similar randomly rough surface. The CaFx may be in an amorphous state and a random scattering structure may be formed on the upper surface of the thin film.

상기 유전체층(550) 상부면에 나타나는 불규칙 곡률 형상의 크기는 유기발광다이오드의 발광스펙트럼의 중심파장(예를 들어, 500 nm)의 0.1 배 내지 수배 수준으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. The size of the irregular curvature shape appearing on the upper surface of the dielectric layer 550 may be 0.1 to several times the center wavelength (for example, 500 nm) of the emission spectrum of the organic light emitting diode.

구체적으로, 상기 유전체층(550)은 CaF2 일 수 있다. CaF2 분말은 텅스텐 재질의 보트(boat)에 수납되고, 상기 보트는 진공 용기 내부에 장착될 수 있다. 상기 보트에 진공상태에서 전력이 인가되면, 진공열증착과정이 수행될 수 있다.Specifically, the dielectric layer 550 may be CaF2. The CaF2 powder is contained in a boat made of tungsten, and the boat can be mounted inside the vacuum vessel. When power is applied to the boat in a vacuum state, a vacuum thermal deposition process can be performed.

CaF2의 두께가 50 nm 이하이면, 불규칙 형상이 나타나지 않는다. 따라서, CaF2는 대략 100 nm 이상으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 유전체층(550)의 증착 온도는 섭씨 100도 넘지 않을 수 있다. When the thickness of CaF 2 is 50 nm or less, irregular shapes do not appear. Therefore, CaF 2 may preferably be formed to be about 100 nm or more. The deposition temperature of the dielectric layer 550 may not exceed 100 degrees centigrade.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체층의 구조를 나타내는 도면들이다.7A to 7D are views showing the structure of a dielectric layer according to an embodiment of the present invention.

도 8은 도 7의 구조에 따른 전류 효율을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the current efficiency according to the structure of FIG.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 유전체층은 WO3 100%/ WO375% + CaF2 25%/ WO350% + CaF250%/ WO325% + CaF275%/ CaF2 100% 의 총 5 단계의 변화를 가지는 층을 포함한다. 7A to 7D, the dielectric layer may be formed of a material selected from the group consisting of WO 3 100% / WO 3 75% + CaF 2 25% / WO 3 50% + CaF 2 50% / WO 3 25% + CaF 2 75% / CaF 2 And a layer having a total of five steps of change of 100%.

도 7a를 참조하면, 유전체층(ref 구조)은 WO3 100%(60nm)/ WO375% + CaF2 25%(60nm)/ WO350% + CaF250%(60nm)/ WO325% + CaF275%(60nm)/ CaF2 100%(60nm)이다. 여기서 비율은 몰 비율이다. 상기 유전체층(550a)은 제1 내지 제5 유전체층(552a~556a)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 7a, a dielectric layer (ref structures) is WO 3 100% (60nm) / WO 3 75% + CaF 2 25% (60nm) / WO 3 50% + CaF 2 50% (60nm) / WO 3 25% + CaF 2 75% (60 nm) / CaF 2 100% (60 nm). Here, the ratio is the molar ratio. The dielectric layer 550a may include first to fifth dielectric layers 552a to 556a.

도 7b를 참조하면, 유전체층(H-n 구조)은 WO3 100%(200nm)/ WO375% + CaF2 25%(25nm)/ WO350% + CaF250%(25nm)/ WO325% + CaF275%(25nm)/ CaF2 100%(25nm)이다. 상기 유전체층(550b)은 제1 내지 제5 유전체층(552b~556b)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 7b, the dielectric layer (Hn structure) WO 3 100% (200nm) / WO 3 75% + CaF 2 25% (25nm) / WO 3 50% + CaF 2 50% (25nm) / WO 3 25% + CaF 2 75% (25 nm) / CaF 2 100% (25 nm). The dielectric layer 550b may include first to fifth dielectric layers 552b to 556b.

도 7c를 참조하면, 유전체층(M-n 구조)은 WO3 100%(25nm)/ WO375% + CaF2 25%(25nm)/ WO350% + CaF250%(200nm)/ WO325% + CaF275%(25nm)/ CaF2 100%(25nm)이다. 상기 유전체층(550c)은 제1 내지 제5 유전체층(552c~556c)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 7c, the dielectric layer (Mn structure) WO 3 100% (25nm) / WO 3 75% + CaF 2 25% (25nm) / WO 3 50% + CaF 2 50% (200nm) / WO 3 25% + CaF 2 75% (25 nm) / CaF 2 100% (25 nm). The dielectric layer 550c may include first to fifth dielectric layers 552c to 556c.

도 7d를 참조하면, 유전체층(L-n 구조)은 WO3 100%(25nm)/ WO375% + CaF2 25%(25nm)/ WO350% + CaF250%(25nm)/ WO325% + CaF275%(25nm)/ CaF2 100%(200nm)이다. 상기 유전체층(550d)은 제1 내지 제5 유전체층(552d~556d)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 7d, the dielectric layer (Ln structure) WO 3 100% (25nm) / WO 3 75% + CaF 2 25% (25nm) / WO 3 50% + CaF 2 50% (25nm) / WO 3 25% + CaF 2 75% (25 nm) / CaF 2 100% (200 nm). The dielectric layer 550d may include first to fifth dielectric layers 552d to 556d.

도 8을 참조하면, H-n 구조와 M-n 구조는 기판/하부전극/유기층/Ca층 까지는 H-n 및 M-n 구조와 동일한 구조, 두께 및 재료를 사용하고 Ca층 위에 형성되는 Ag전극층은 150 nm 의 두께를 가지며 Ag전극층 위에 유전체층 및 반사층이 없는 기본 구조에 비하여 15 퍼센트 이상의 높은 전류 효율을 보였다.Referring to FIG. 8, the Hn structure and the Mn structure have the same structure, thickness and material as the Hn and Mn structures up to the substrate / lower electrode / organic layer / Ca layer, and the Ag electrode layer formed on the Ca layer has a thickness of 150 nm The current efficiency of the Ag electrode layer was higher than that of the basic structure without the dielectric layer and the reflective layer by 15% or more.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

510: 기판
520: 투명 하부 전극
530: 유기층
540: 상부 전극
550: 유전체층
560: 반사층
510: substrate
520: transparent lower electrode
530: Organic layer
540: upper electrode
550: dielectric layer
560: reflective layer

Claims (11)

기판;
상기 기판 상에 적층된 투과 하부 전극;
상기 투과 하부 전극 상에 적층되고 자체 발광하는 유기층;
상기 유기층 상에 적층된 상부 전극;
상기 상부 전극 상에 적층된 유전체층; 및
상기 유전체층 상에 적층된 반사층을 포함하고,
상기 유전체층은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 포함하고,
상기 유전체층의 굴절률은 높이에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
Board;
A transparent lower electrode laminated on the substrate;
An organic layer laminated on the transparent lower electrode and self-emitting;
An upper electrode stacked on the organic layer;
A dielectric layer laminated on the upper electrode; And
And a reflective layer laminated on the dielectric layer,
The dielectric layer includes a random irregular shape or a porous shape,
Wherein the refractive index of the dielectric layer decreases with height.
제1 항에 있어서,
상기 상부 전극과 접하는 상기 유전체층의 일면은 평면이고,
상기 반사층과 접하는 상기 유전체층의 타면은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 가지고,
상기 유전체층의 타면의 거칠기는 발광 중심 파장의 0.1 배 이상인 것을 특징으로 유기발광다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein one surface of the dielectric layer in contact with the upper electrode is planar,
The other surface of the dielectric layer in contact with the reflective layer has a random irregular shape or a porous shape,
And the roughness of the other surface of the dielectric layer is 0.1 times or more of the wavelength of the luminescent center.
삭제delete 기판;
상기 기판 상에 적층된 투과 하부 전극;
상기 투과 하부 전극 상에 적층되고 자체 발광하는 유기층;
상기 유기층 상에 적층된 상부 전극;
상기 상부 전극 상에 적층된 유전체층; 및
상기 유전체층 상에 적층된 반사층을 포함하고,
상기 유전체층은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 포함하고,
상기 유전체층은:
제1 굴절률을 가지는 제1 유전체층; 및
상기 제1 유전체층 상에 적층되고 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 가진 제2 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
Board;
A transparent lower electrode laminated on the substrate;
An organic layer laminated on the transparent lower electrode and self-emitting;
An upper electrode stacked on the organic layer;
A dielectric layer laminated on the upper electrode; And
And a reflective layer laminated on the dielectric layer,
The dielectric layer includes a random irregular shape or a porous shape,
Wherein the dielectric layer comprises:
A first dielectric layer having a first refractive index; And
And a second dielectric layer laminated on the first dielectric layer and having a second refractive index lower than the first refractive index.
기판;
상기 기판 상에 적층된 투과 하부 전극;
상기 투과 하부 전극 상에 적층되고 자체 발광하는 유기층;
상기 유기층 상에 적층된 상부 전극;
상기 상부 전극 상에 적층된 유전체층; 및
상기 유전체층 상에 적층된 반사층을 포함하고,
상기 유전체층은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태를 포함하고,
상기 유전체층은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함하고,
x, y는 몰 비율을 나타내는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
Board;
A transparent lower electrode laminated on the substrate;
An organic layer laminated on the transparent lower electrode and self-emitting;
An upper electrode stacked on the organic layer;
A dielectric layer laminated on the upper electrode; And
And a reflective layer laminated on the dielectric layer,
The dielectric layer includes a random irregular shape or a porous shape,
Wherein the dielectric layer comprises at least one of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,
and x and y represent molar ratios.
제1 항에 있어서,
상기 상부 전극의 두께는 10 nm 내지 60 nm 인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the upper electrode is 10 nm to 60 nm.
제1 항에 있어서,
상기 유전체층의 두께는 100 nm 내지 600 nm인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the dielectric layer is 100 nm to 600 nm.
기판 상에 차례로 투명 하부 전극, 자체 발광하는 유기층, 및 상부 전극을 형성하는 단계;
상기 상부 전극 상에 유전체층을 형성하는 단계; 및
상기 상부 전극 상에 반사층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 유전체층의 굴절률은 높이에 따라 감소하는 것을 특징으로 유기발광다이오드의 제조 방법.
Forming a transparent lower electrode, an organic light-emitting organic layer, and an upper electrode in sequence on the substrate;
Forming a dielectric layer on the upper electrode; And
And forming a reflective layer on the upper electrode,
Wherein the refractive index of the dielectric layer decreases with height.
제8 항에 있어서,
상부 전극과 접하는 상기 유전체층의 일면은 평면이고, 상기 반사층과 접하는 상기 유전체층의 타면은 랜덤한 요철 형태 또는 다공질 형태이고,
상기 유전체층의 요철 형태 또는 다공질 형태는 상기 유전체층의 증착과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
One surface of the dielectric layer in contact with the upper electrode is planar and the other surface of the dielectric layer in contact with the reflective layer has a random irregular shape or a porous shape,
Wherein a concave-convex shape or a porous shape of the dielectric layer is formed simultaneously with the deposition of the dielectric layer.
제8 항에 있어서,
상기 유전체층은 진공열증착법, 전자빔 증착법, 또는 이온빔 증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the dielectric layer is formed by a vacuum thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, or an ion beam evaporation method.
제8 항에 있어서,
상기 유전체층은 CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx,고분자유기물질, 및 이들의 조성물 중에서 적어도 하나를 포함하고, x, y는 몰 비율을 나타내는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the dielectric layer comprises at least one of CaFx, WOx, LiFx, ZnSx, CeOx, NbOx, TiOx, TaOx, SrTixOy, AlOx, ZrOx, SiCx, HgSx, GaPx, GaAsx, ZnOx, and x and y are molar ratios.
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