KR101790726B1 - 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 oled 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법 - Google Patents

색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 oled 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 탠덤구조 OLED 생산 중 발생할 수 있는 색좌표 및 색온도의 불균일을 후처리 공정을 통해 조절할 수 있는 탠덤 구조의 OLED 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법에 관한 것이다.
본 발명의 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자에 의하면 탠덤 구조 OLED 소자 제작 이후에 온도 및 전압제어의 후처리 공정을 통하여 언제든지 색좌표 및 색온도 조절이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법에 의하면 전압 인가시 정공 또는 전자주입특성이 향상되는 액상계면쌍극자를 탠덤 구조 OLED 소자에 삽입하여 제조하고 온도 및 전압제어에 따른 발광 스펙트럼 결과를 분석함으로써, 간단하면서도 정밀하게는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법{Tandem OLED for controlling color coordinate and color temperature, and method for controlling color coordinate and color temperature thereof}
본 발명은 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 탠덤구조 OLED 생산 중 발생할 수 있는 색좌표 및 색온도의 불균일을 후처리 공정을 통해 조절할 수 있는 탠덤 구조의 OLED 소자 및 이의 색좌표 및 색온도 조절방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)는 유기발광물질을 전기적으로 여기(exciting)시켜 발광시키는 자체 발광형 소자이다. 상기 유기발광 다이오드는 기판, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 형성된 유기발광층을 포함한다. 상기 양극 및 음극들로부터 공급되는 정공들 및 전자들은 상기 유기발광층 내에서 결합하여 외부로 방출되는 광을 생성한다. 상기 유기발광 다이오드는 상기 유기발광층을 구성하는 물질의 종류에 따라 다양한 색을 방출할 수 있다.
상기 유기발광 다이오드 중 백색 발광 소자는 유기 발광층에 적색, 녹색 및 청색 발광층을 순차적으로 적층하여 각각 발광층에서 발광되는 색이 혼합되어 백색이 구현된다. 그러나 원하는 발광 색을 구현하기 위해서는 방출되는 광의 파장대별 스펙트럼의 강도를 조절해야 하는 어려움이 있다.
이를 보완하기 위해 개발된 기존의 방법으로는 발광층에 물질을 첨가하는 도핑법 또는 유기물층을 기존의 구조에 추가하는 방식 등이 있으나, 모두 물질개발이 수반되고 기존의 공정을 변형해야 하는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 감성 조명에 사용되는 색 가변 조명기구는 두 개 이상의 발광 스펙트럼을 갖는 발광 소자 또는 하나의 발광 소자에서 인가된 전압/전류의 조건에 따라 발광색의 특성을 조절할 수 있는 소자를 이용하여 구성될 수 있고, 이러한 발광 소자를 이용한 조명기구에서 발광 스펙트럼을 바꾸는 기술은 한국 등록특허 제10-1268532호에서 연색지수(CRI, Color Rendering Index)를 높이는 방향으로 제안되었다.
그러나 이러한 선행기술들은 광원 구조에 초점을 둔 것으로 광원의 제조 과정에서 발광 스펙트럼이 결정되어, 추후 색좌표 및 색온도 조절이 불가능하다는 문제점이 있다.
또한, 연동형 스마트 제어 방식을 통한 색 가변 조명기구는 두 개 이상의 발광 스펙트럼을 갖는 발광 소자를 이용하여 구현하는 것이 바람직하지만, 각각의 발광 소자에 대하여 별도의 제어 유닛이 필요하기 때문에 조명 시스템이 복잡해지고 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
공개특허번호 제10-2013-0021224호(2013.03.05. 공개) 등록특허번호 제10-1268532호(2013.05.22. 등록)
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 전압 인가시 정공 또는 전자주입특성이 향상되는 액상계면쌍극자를 삽입함으로써 탠덤 구조 OLED 소자 제작 이후에 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 탠덤 구조 OLED 소자 제작 이후에 온도 및 전압제어의 후처리 공정을 통하여 언제든지 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전압 인가시 정공 또는 전자주입특성이 향상되는 액상계면쌍극자를 탠덤 구조 OLED 소자에 삽입하여 제조하고 온도 및 전압제어에 따른 발광 스펙트럼 결과를 분석함으로써, 간단하면서도 정밀하게 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양극; 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하며, 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛; 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer); 및 상기 양극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며, 전압 인가시 정공주입특성이 향상되는 계면쌍극자층;을 포함하며, 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한 양극; 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하며, 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛; 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer); 및 상기 음극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며, 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 계면쌍극자층;을 포함하며, 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계면쌍극자층은 액상계면쌍극자층으로서, 이온전도성고분자 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 액상계면쌍극자층은 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 후처리공정은 상기 양극과 상기 음극에 인가하는 전압을 제어하여 수행한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 후처리공정은 상기 이온전도성고분자의 유리전이온도(Tg) 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 후처리공정은 25 내지 90℃ 범위의 일정 온도에서 수행하는 것이 소자 보호를 위해 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer) 및 상기 양극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 정공주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하여 구성되는 탠덤 구조 OLED 소자 제조단계; 및 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 상기 양극 및 상기 음극을 전압제어기에 연결하고 전압을 제어하는 전압제어단계;를 포함하며, 상기 전압제어기의 전압제어를 통해 상기 계면쌍극자층의 활성화가 제어되는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer) 및 상기 음극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하여 구성되는 탠덤 구조 OLED 소자 제조단계; 및 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 상기 양극 및 상기 음극을 전압제어기에 연결하고 전압을 제어하는 전압제어단계;를 포함하며, 상기 전압제어기의 전압제어를 통해 상기 계면쌍극자층의 활성화가 제어되는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계면쌍극자층은 액상계면쌍극자층으로서, 이온전도성고분자 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 액상계면쌍극자층은 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전압제어단계 전에, 상기 탠덤 구조 OLED 소자를 온도조절기 상에 배치하여 일정 온도로 승온시키는 승온단계;를 더 포함하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 승온단계는 상기 이온전도성고분자를 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 승온시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 승온단계는 25 내지 90℃ 범위의 일정 온도로 승온시키는 것이 소자 보호를 위해 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전압제어단계 후에, 상기 계면쌍극자층의 활성화 제어를 통해 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 발광 스펙트럼 결과를 획득하는 발광스펙트럼 획득단계; 상기 발광스펙트럼 결과를 바탕으로 정공주입특성 또는 전하주입특성을 결정하는 단계; 결정된 정공주입특성 또는 전자주입특성을 바탕으로 상기 전압제어기를 통해 전압을 제어하여 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절하는 단계; 및 상기 탠덤 구조 OLED 소자를 승온시 온도 이하로 감온시키는 감온단계;를 더 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.
본 발명의 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자에 의하면 탠덤 구조 OLED 소자 제작 이후에 온도 및 전압제어의 후처리 공정을 통하여 언제든지 색좌표 및 색온도 조절이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법에 의하면 전압 인가시 정공 또는 전자주입특성이 향상되는 액상계면쌍극자를 탠덤 구조 OLED 소자에 삽입하여 제조하고 온도 및 전압제어에 따른 발광 스펙트럼 결과를 분석함으로써, 간단하면서도 정밀하게는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자에 사용되는 액상계면쌍극자층의 활성화 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 양극(110), 음극(120), 제1발광유닛(130), 제2발광유닛(140), 전하발생층(150) 및 액상계면쌍극자층(160)을 포함하여 구성되며, 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 양극(110)과 상기 음극(120) 사이에는 복수개의 발광유닛이 위치하는데, 각각의 발광유닛에는 적어도1개 이상의 발광층을 포함하고 있으며, 각각의 인접한 발광유닛 사이에는 전하발생층(150)이 위치하고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 백색 OLED 소자일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1발광유닛(130)이 청색계열의 발광유닛으로 구성되고, 상기 제2발광유닛(140)이 녹색 및 적색 계열의 발광유닛으로 구성될 경우, 전원공급에 의해 백색광을 발광시킬 수 있다.
상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 한쌍의 접촉 전극, 즉 양극(110) 및 음극(120)에 전기 전위를 인가함으로써 작동된다. 순바이어스하에, 이러한 외부적으로 인가된 전기 전위는 복수개의 발광유닛 각각의 전기 저항에 비례하여 이들 발광유닛 사이에 분포된다. 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)를 가로지른 전기 전위는 정공 상기 양극(110)으로부터 상기 제1발광유닛(130)으로 주입되고, 전자가 상기 음극(120)으로부터 상기 제2발광유닛(140)으로 주입되도록 만든다.
이와 함께, 전자 및 정공은 상기 전하발생층(150) 내에서 생성되어 이로부터 분리된다. 예를 들면, 상기 전하발생층(150) 내에서 생성된 전자는 상기 양극(110)을 향해서, 인접한 상기 제1발광유닛(130)내로 주입된다. 또한, 상기 전하발생층(150))에서 생성된 정공은 상기 음극(120)을 향해서, 인접한 상기 제2발광유닛(140)내로 주입된다. 이들 전자 및 정공은 이들의 상응하는 발광유닛에서 재결합되어 백색 광을 생성하고, 이는 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)의 전극들을 통해 관찰된다.
상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)의 각각의 발광유닛은 정공 수송, 전자 수송, 및 전자-정공 재결합을 보조하여 빛을 생성할 수 있으며, 복수개의 발광층을 포함할 수 있다.
상기 발광유닛은 공지된 다양한 구조로 형성될 수 있는데 예를 들면, HTL/ 발광층/ETL, 정공 주입층(HIL)/HTL/발광층/ETL, HIL/HTL/발광층/ETL/전자 주입층(EIL), HIL/HTL/전자-차단층 또는 정공-차단층/발광층/ETL/EIL, HIL/HTL/발광층/정공-차단층/ETL/EIL 등의 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)가 백색 OLED 소자인 경우, 각각의 발광유닛은 다른 발광유닛과 동일하거나 상이한 층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 양극(110)에 인접한 상기 제1발광유닛(130)의 층 구조는 HIL-HTL(131)/발광층(132)/ETL(133) 구조가 바람직하고, 상기 양극에 인접한 n번째 발광유닛의 층 구조는 HTL(141)/발광층(142)/ETL-EIL(143)로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 액상계면쌍극자(160)는 상기 양극(110)과 인접하는 발광유닛 즉, 상기 제1발광유닛(130)사이에 위치한다.
상기 액상계면쌍극자(160)는 전압 인가시 양이온과 음이온 물질의 액상계면쌍극자(160) 내에서의 이동에 따라 정공주입특성이 향상되는 특성을 가지는데, 이러한 특성으로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능하다.
상기 액상계면쌍극자층(160)은 이온전도성고분자(161) 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는 형태로 존재한다.
상기 액상계면쌍극자층(160)은 다양한 소재를 이용하여 형성할 수 있는데, 본 발명의 실시예서는 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성된 것을 사용하였다.
이때, 상기 이온전도성고분자(161)는 유리전이온도(Tg)가 상온 이상인 고분자 전해질로 구성하거나 또는, 통상적인 고분자전해질과 유리전이온도(Tg)가 상온 이상인 고분자 물질과의 혼합물로 구성할 수도 있다.
상기 고분자전해질로서 폴리메틸렌산화물(poly methylene oxide), 폴리에틸렌산화물(poly ethylene oxide), 폴리트리메틸렌산화물(poly trimethylene oxide), 폴리테트라메틸렌산화물(poly tetramethylene oxide) 등의 폴리에테르(polyethers) 또는 그 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 고분자물질로서 PMMA, PE, PPV, PS, PVA 등 또는 그 화합물을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 고분자전해질과 상기 고분자물질 혼합물의 조성은 상기 고분자물질의 질량비가 10 내지 90 wt% 범위에서 일정한 질량비가 되도록 각각의 물질의 특성에 따라 조절할 수 있다.
한편, 상기 이온전도성고분자(161) 내에 용해되는 양이온물질과 음이온물질은 양이온과 음이온을 형성하는 어떠한 물질을 사용하여도 좋으나, 양이온 및 음이온 물질의 농도는 전체 고분자 물질의 양 대비 1 wt% 미만으로 조절하는 것이 바람직하다. 이는 양이온 및 음이온 물질은 용액 상태에서는 다량이 용해될 수 있는데, 상기 이온전도성 고분자를 필름으로 구성할 때 1 wt% 이상의 농도로 첨가되었을 경우에는 균일한 박막을 형성하지 못하고 양이온-음이온 물질의 결합에 따라 석출되는 현상이 발생하여 OLED용 액상계면쌍극자층으로 사용하기 부적절하기 때문이다.
상기 액상계면쌍극자층(160)의 두께는 1 내지 20nm 범위의 일정 두께인 것이 바람직다. 이는 상기 액상계면쌍극자층(160)에 사용되는 고분자물질은 전기전도성이 매우 낮은 절연성 물질인바, 20 nm 이상의 두께에서는 절연효과로 인하여 OLED 소자의 효율이 떨어진다거나 전기적으로 절연 상태를 이루어 동작하지 않게 될 수 있으며, 1nm 미만의 두께는 제조 공정상 구현이 힘들고 상기 액상계면쌍극자층(160)의 성능 구현 효과를 감소시킬 우려가 있기 때문이다.
본 발명의 실시예에서 상기 액상계면쌍극자층(160)은 고분자로서 폴리스티렌(Poly stylene)과, 고분자전해질로서 폴리에틸렌산화물(poly ethylene oxide) 및 테트라에틸암모늄테트라플르오로보레이트(Tetraethylammonium tetrafluoroborate) 를 각각 1:1:0.003 wt%의 비율로 혼합한 혼합물로 제조하였으며, 두께는 5 nm가 되도록 제조하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자에 사용되는 액상계면쌍극자층의 활성화 과정을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 액상계면쌍극자층(160)의 이온전도성고분자(161)내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는 것을 알 수 있으며, 상기 액상계면쌍극자층(160)은 전압이 인가되지 않아 활성화 이전인 중성 상태를 보이고 있음을 알 수 있다.(도 2의 (a) 참조)
여기에 전압을 인가하면 상기 이온전도성고분자(161)에 용해되어 있던 양이온물질가 음이온물질이 해당 방향으로 이동하기 시작한다.(도 2의 (b) 참조)
전압 인가를 통해 상기 액상계면쌍극자층(160)의 활성화가 모두 이루어진 후에는 양이온물질과 음이온물질의 전기적 특성으로 인하여 각각 양극(110)과 정공주입층(131)으로 정렬(도 2의 (c) 참조)하게 되며, 이로써 정공주입 특성이 크게 향상 된다. 이는 상기 이온전도성고분자(161)내에서의 이온 이동속도가 탠덤 OLED 소자 구동 대비 상대적으로 매우 느리고, 양 조절이 가능하다는 특징을 활용한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 상기 양극(110)과 상기 제1발광유닛(130) 사이에 상기 액상계면쌍극자층(160)을 삽입함으로써 색좌표 및 색온도 조절이 가능한데, 이는 후처리공정을 통하여 수행 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 후처리공정을 통한 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)의 색좌표 및 색온도 조절을 설명하기로 한다.
상기 후처리공정은 상기 양극(110)과 상기 음극(120)에 인가하는 전압을 제어하여 수행하는데, 이를 위해 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)를 온도조절기(200) 상에 배치하고, 전압제어기(170)와 연결한다.
이때, 상기 액상계면쌍극자층(160)에서 이온들이 원할하게 움직이게 하기 위해서는 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 승온 시킨 다음, 전압을 인가하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 온도조절기(200)를 이용하여 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이상이 되도록 승온시킨다. 바람직하게는 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)의 유기물질에 손상을 가하지 않는 온도 즉, 25 내지 90℃ 범위의 일정온도로 승온시키는 것이 바람직하다.
동시에, 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)를 상기 전압제어기(170)를 이용하여 가해지는 전기장의 세기 및 회수 등을 제어하면 상기 이온전도성고분자(161)내에서 이동하는 이온들의 양을 조절할 수 있다. 이때, 상기 전압제어기(170)로서 펄스발생기(pulse generator)를 이용하여 제어할 수 있다.
또한, 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)에 역방향 전압을 인가하게 되면 반대방향으로 이온들을 이동하도록 유도할 수 있어 전하주입 특성을 감소시킬 수도 있다.
여기서, 인가되는 전압은 상기 탠덤 OLED 소자(100)의 구동 전압에 따라 결정될 수 있으나, 본 발명의 실시예와 같은 2층 적층 구조에서는 후처리공정 전 전류밀도(current density) 1~100 mA/cm2 일때의 전압으로 인가하는 것이 바람직하다. 그리고, 펄스 주파수는 상기 액상계면쌍극자층(160)의 조성 및 두께에 따라 결정될 수 있으나, 1~100Hz 로 설정하는 것이 바람직하다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 삽입된 상기 액상계면쌍극자층(160)을 후처리공정 즉, 승온 및 전압제어를 통해 색좌표 및 색온도 조절을 수행할 수 있는 것이다
색좌표 및 색온도 조절을 완료한 다음, 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이하의 온도로 감소시키면 전하주입 특성을 고정시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(400)는 양극(110), 음극(120), 제1발광유닛(130), 제2발광유닛(140), 전하발생층(150) 및 액상계면쌍극자층(160)을 포함하여 구성되며, 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 양극(110)과 상기 음극(120) 사이에는 복수개의 발광유닛이 위치하는데, 각각의 발광유닛에는 적어도1개 이상의 발광층을 포함하고 있으며, 각각의 인접한 발광유닛 사이에는 전하발생층(150)이 위치하고 있다.
이때, 상기 액상계면쌍극자(460)는 상기 음극(120)과 인접하는 발광유닛 즉, 상기 제2발광유닛(140)사이에 위치한다.
상기 액상계면쌍극자(460)는 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 특성을 가지는데, 이러한 특성으로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 탠덤 구조의 OLED 소자(100)는 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능하다.
상술한 것을 제외하고 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(100)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 설명하였고, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 탠덤 구조 OLED 소자에 대한 설명은 도 1 및 도 4를 참조하고, 액상계면쌍극자층의 활성화 과정은 도 2를 참조하며, 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절은 도 3을 참조하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법은 탠덤 구조 OLED소자 제조단계(S10), 탠덤 구조 OLED소자 승온단계(S20), 전압제어단계(S30), 발광스펙트럼획득단계(S40), 정공 또는 전자 주입특성 결정단계(S50), 색좌표 및 색온도 조절단계(S60) 및 탠덤 구조 OLED소자 감온단계(S70)을 포함하여 구성되며, 전압제어기의 전압제어를 통해 계면쌍극자층의 활성화를 제어함으로써 색좌표 및 색온도를 조절하는 것을 기술적 특징으로 한다.
먼저, 상기 탠덤 구조 OLED소자 제조단계(S10)는 후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자를 제조한다.
상기 탠덤 구조 OLED소자는 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층 및 상기 양극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 정공주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하도록 제조한다.
또한, 상기 탠덤 구조 OLED소자는 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층 및 상기 음극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하도록 제조한다.
상기 액상계면쌍극자층(160)은 이온전도성고분자(161) 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는 형태로 제조한다.
본 발명의 실시예에서 상기 액상계면쌍극자층은 고분자로서 폴리스티렌(Poly stylene)과, 고분자전해질로서 폴리에틸렌산화물(poly ethylene oxide) 및 테트라에틸암모늄테트라플르오로보레이트(Tetraethylammonium tetrafluoroborate)를 각각 1:1:0.003 wt%로 혼합한 혼합물로 제조하였으며, 두께는 5 nm가 되도록 제조하였다.
상기 탠덤 구조 OLED소자의 제조에 대해서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자(100, 400)를 참조하기로 한다.
이어서, 상기 탠덤 구조 OLED소자 승온단계(S20)에서는 상기 탠덤 구조 OLED 소자를 온도조절기(200) 상에 배치하여 일정 온도로 승온시킨다.
이때, 상기 액상계면쌍극자층(160)에서 이온들이 원할하게 움직이게 하기 위해서는 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 승온 시킨 다음, 전압을 인가하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 온도조절기(200)를 이용하여 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이상이 되도록 승온시킨다. 바람직하게는 상기 탠덤 구조의 OLED 소자의 유기물질에 손상을 가하지 않는 온도 즉, 25 내지 90℃ 범위의 일정온도로 승온시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 70℃로 승온시켰다.
이어서, 상기 전압제어단계(S30)에서는 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 상기 양극 및 상기 음극을 전압제어기(170)에 연결하고 전압을 제어한다. 즉, 상기 탠덤 구조의 OLED 소자(100)를 상기 전압제어기(170)를 이용하여 가해지는 전기장의 세기 및 회수 등을 제어하여 상기 이온전도성고분자(161)내에서 이동하는 이온들의 양을 조절한다.
이때, 상기 전압제어기(170)로서 펄스발생기(pulse generator)를 이용하여 제어할 수 있다. 여기서, 인가되는 전압은 전류밀도(current density) 1~100 mA/cm2 일때의 전압으로 인가할 수 있으며, 펄스 주파수는 상기 액상계면쌍극자층(160)의 조성 및 두께에 따라 결정될 수 있으나, 1~100Hz 로 설정하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 펄스 주파수 10Hz, 전압 7V를 적용하였다.
이어서, 상기 발광스펙트럼획득단계(S40)에서는 상기 계면쌍극자층(160)의 활성화 제어를 통해 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 발광 스펙트럼 결과를 획득한다.
상기 전하발생층(160)을 포함하는 탠덤 구조 OLED소자의 특성 상, 동일 전압이 인가되었을 때는 상기 전하발생층(160)에서 두 발광유닛(130, 140)으로 주입되는 전자와 정공의 양은 동일하다. 따라서 상기 제2발광유닛(140)에서의 발광은 상기 액상계면쌍극자층(160)과 무관하게 동작되며, 상기 제1발광유닛(130)에서의 발광은 상기 액상계면쌍극자층(160)의 정공주입 특성에 의하여 주로 결정되게 된다.
다시 말해서, 상기 계면쌍극자층(160)의 활성화 제어를 통해 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 발광 스펙트럼 결과를 획득할 수 있고, 정밀한 발광 스펙트럼 제어결과를 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상기 전압제어단계(S30)에서 수행한 펄스 회수가 증가함에 따라 제1발광유닛의 청색 방출(emission)이 점차적으로 증가함을 알 수 있다.
전압 pulse를 인가하지 않았을 경우 청색 발광 피트(peak)가 전혀 발생하지 않았으나, 펄스(pulse)의 횟수를 증가함에 따라서, 액상계면쌍극자층의 활성화 정도가 증가하여 제1발광유닛의 청색 방출이 비례하여 증가함을 알 수 있다. 즉, 이러한 정밀한 발광 spectrum제어를 통하여 색좌표 및 색온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
이어서, 상기 정공 또는 전자 주입특성 결정단계(S50)에서는 상기 발광스펙트럼 결과를 바탕으로 정공주입특성 또는 전자주입특성을 결정한다.
계속해서, 상기 색좌표 및 색온도 조절단계(S60)에서는 결정된 정공주입특성 또는 전하주입특성을 바탕으로 상기 전압제어기(170)를 통해 전압을 제어하여 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절한다.
마지막으로, 상기 탠덤 구조 OLED소자 감온단계(S70)에서는 상기 탠덤 구조 OLED 소자를 승온시 온도 이하로 감온시킨다. 즉, 색좌표 및 색온도 조절을 완료한 다음, 상기 이온전도성고분자(161)를 유리전이온도(Tg) 이하의 온도로 감소시켜 정공주입 특성 또는 전자주입 특성을 고정시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.
100: 탠덤 구조 OLED 소자 110: 양극
120: 음극 130: 제1발광유닛
140: 제2발광유닛 150: 전하발생층
160, 460: 액상계면쌍극자층 170: 전압제어기

Claims (15)

  1. 양극;
    음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하며, 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛;
    각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer); 및
    상기 양극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며, 전압 인가시 정공주입특성이 향상되는 계면쌍극자층;을 포함하고,
    상기 계면쌍극자층은 액상계면쌍극자층으로서, 이온전도성고분자 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는데, 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성된 소재를 사용하며,
    후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자.
  2. 양극;
    음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하며, 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛;
    각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer); 및
    상기 음극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며, 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 계면쌍극자층;을 포함하고,
    상기 계면쌍극자층은 액상계면쌍극자층으로서, 이온전도성고분자 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는데, 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성된 소재를 사용하며,
    후처리 공정을 통해 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 후처리공정은 상기 양극과 상기 음극에 인가하는 전압을 제어하여 수행하는 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 후처리공정은 상기 이온전도성고분자의 유리전이온도(Tg) 이상의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 후처리공정은 25 내지 90℃ 범위의 일정 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 색좌표 및 색온도 조절이 가능한 탠덤 구조의 OLED 소자.
  8. 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer) 및 상기 양극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 정공주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하여 구성되는 탠덤 구조 OLED 소자 제조단계; 및
    상기 탠덤 구조 OLED 소자의 상기 양극 및 상기 음극을 전압제어기에 연결하고 전압을 제어하는 전압제어단계;를 포함하며,
    상기 전압제어기의 전압제어를 통해 상기 계면쌍극자층의 활성화가 제어되는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  9. 양극과 음극 사이에 위치하며 각각 1개 이상의 발광층을 포함하는 복수개의 발광유닛과, 각각의 인접한 발광유닛 사이에 위치하는 전하발생층(CGL:Charge Generation Layer) 및 상기 음극과 인접하는 발광유닛 사이에 위치하며 전압 인가시 전자주입특성이 향상되는 계면쌍극자층을 포함하여 구성되는 탠덤 구조 OLED 소자 제조단계; 및
    상기 탠덤 구조 OLED 소자의 상기 양극 및 상기 음극을 전압제어기에 연결하고 전압을 제어하는 전압제어단계;를 포함하며,
    상기 전압제어기의 전압제어를 통해 상기 계면쌍극자층의 활성화가 제어되는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 계면쌍극자층은 액상계면쌍극자층으로서, 이온전도성고분자 내에 양이온물질과 음이온물질이 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 액상계면쌍극자층은 고분자전해질과 고분자가 혼합되어 형성된 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전압제어단계 전에
    상기 탠덤 구조 OLED 소자를 온도조절기 상에 배치하여 일정 온도로 승온시키는 승온단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 승온단계는 상기 이온전도성고분자를 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 승온시키는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 승온단계는 25 내지 90℃ 범위의 일정 온도로 승온시키는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 전압제어단계 후에
    상기 계면쌍극자층의 활성화 제어를 통해 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 발광 스펙트럼 결과를 획득하는 발광스펙트럼 획득단계;
    상기 발광스펙트럼 결과를 바탕으로 정공주입특성 또는 전하주입특성을 결정하는 단계;
    결정된 정공주입특성 또는 전자주입특성을 바탕으로 상기 전압제어기를 통해 전압을 제어하여 상기 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도를 조절하는 단계; 및
    상기 탠덤 구조 OLED 소자를 승온시 온도 이하로 감온시키는 감온단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탠덤 구조 OLED 소자의 색좌표 및 색온도 조절방법.
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