KR101844327B1 - 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래의 발광소자의 저 직접도 및 고비용 공정의 문제를 극복할 수 있는 새로운 구동방식 및 저비용 공정의 고효율 발광소자 및 그 제조방법을 제공하고, 직류전압 또는 교류전압을 인가하는 경우 적층 된 유닛에서 선택적 발광을 구현하고, 서로 다른 색의 발광조합이나 연속적인 발광을 통해 백색광을 구현할 수 있는 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법{BROAD WAVELENGTH TUNABLE TANDEM POLYMER LIGHT-EMITTING DEVICE AND THEREOF MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차세대 고해상도 디스플레이 개발을 위한 가시광 파장 가변형 적층형 고분자 발광소자 기술로서, 유기 발광고분자, 고전도성 고분자 및 무기물 산화물을 이용한 한 개의 유닛에서 다양한 직류 혹은 교류 전압에서 구동될 수 있으며 청색, 적색 그리고 백색광을 포함하는 가시광 파장 구현이 가능한 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰 및 대면적의 TV의 시장수요가 크게 증가함에 따라 차세대 고부가가치 산업인 고해상도 QLED 및 OLED 디스플레이 패널 개발을 위한 새로운 공정 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 QLED의 경우 트랜스퍼 프린팅(transfer printing) 방법을 통한 초고화질 해상도(ultra-high resolution(UHD)) 4K(3,840*1,080) 디스플레이가 구현 되었으며 OLED의 경우 마스크를 통한 패터닝 방법으로 UHD 8K(7,680*4,320) 디스플레이가 구현되었다. 하지만 전사인쇄공정을 통한 패턴제조는 장시간의 공정시간 및 고비용의 소모품이 요구되는 한계가 있으며 금속마스크를 이용하는 OLED 제조공정 또한 고비용의 공정비가 요구되며 8K 이상의 패턴을 구현하는데 어려움이 있다.
기존의 가시광 가변형 디스플레이 연구는 OLED구조를 적층하여 색을 가변하는 연구 혹은 두 가지 발광재료가 혼합된 발광층을 이용한 싱글 OLED 연구로 진행되었다. 하지만 적층형 OLED 디스플레이의 경우 위 아래 유닛을 연결하는 내부연결 전극의 외부 회로로의 연결을 위한 도선이 요구되어 회로구성 요소를 복잡하게 만들 뿐만 아니라, 10층 이상의 고비용의 고진공 공정으로 내부 층을 적층해야 된다는 비용적 측면의 한계가 있다. 반면 가시광 가변형 싱글 OLED 소자의 경우 단순한 소자 구조와 회로 구성요소라는 장점이 존재하지만 가시광의 가변 영역이 굉장히 좁다는 한계가 있어 이를 해결하는 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0134560호(공개일자:2010년12월23일) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0088960호(공개일자:2015년08월04일)
본 발명에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 본 발명은 종래의 발광소자의 저 집적도 및 고비용 공정의 문제를 극복할 수 있는 새로운 구동방식 및 저비용 공정의 고효율 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공하고자 함이다.
둘째, 본 발명은 직류전압 또는 교류전압을 인가하는 경우 적층된 유닛에서 선택적 발광을 구현할 수 있고, 서로 다른 색의 발광조합이나 연속적인 발광을 통해 백색광을 구현할 수 있는 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공하고자 함이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자로서, 기판에 형성된 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부; 제1 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 고전도성 고분자층; 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부; 및 제2 고분자 발광부 상부에 형성되는 상부전극을 포함한다.
여기서, 상기 제1 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 제1 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)이고, 상기 제2 고분자 발광부는 상기 전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 정공을 제2 발광층으로 전달하는 정구조(regular)인 것이 바람직하고, 제1 고분자 발광부는, 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 전자 전달층; 전자 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광층; 및 제1 고분자 발광층 상부에 적층되어 형성되는 제1 정공 전달층을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 하는 것이 바람직하고, 상기 제1 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층인 것이 바람직하며, 상기 고전도성 고분자층은, PEDOT:PSS 층인 것이 바람직하다.
더하여, 제2 고분자 발광부는, 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 정공 전달층; 및 상기 제2 정공 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광층을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 제2 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 정공을 제1 발광층으로 전달하는 정구조(regular)이고, 상기 제2 고분자 발광부는 상기 전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 전자를 제2 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 제2 특징은, 기판에 형성된 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부와, 제1 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제1 고전도성 고분자층, 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부와, 제2 고분자 발광부 상부에 형성되는 상부전극을 포함하여 구비되는 제1 발광모듈; 및 상부전극 상부에 적층되어 형성되는 제3 고분자 발광부와, 제3 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제2 고전도성 고분자층과, 제2 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 것으로 제3 고분자 발광부와 발광 파장과 서로 다른 발광 파장을 갖는 제4 고분자 발광부와, 제4 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제2 상부전극을 포함하여 구비되는 제2 발광모듈을 포함한다.
여기서, 상기 제1 발광모듈 및 제2 발광모듈은 서로 다른 발광 파장을 갖는 것이 바람직하고, 상기 제1 고분자 발광부 및 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 정공을 발광층으로 전달하는 정구조(regular)이고, 상기 제2 고분자 발광부 및 제4 고분자 발광부는 상기 전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 전자를 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)인 것이 바람직하다.
더하여, 상기 제1 고분자 발광부 및 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)이고, 상기 제2 고분자 발광부 및 제4 고분자 발광부는 상기 전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 정공을 발광층으로 전달하는 정구조(regular)인 것이 바람직하고, 발광부는, 정공을 발광층으로 전달하는 정공 전달층, 발광층 및 전자를 발광층으로 전달하는 전자 전달층을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 하는 것이 바람직하고, 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층인 것이 바람직하며, 고전도성 고분자층은 PEDOT:PSS 층으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 상기 제1 발광모듈 및 제2 발광모듈 중 적어도 어느 하나에 백색광이 발광되는 것일 수 있고, 상부전극 및 제2 상부전극 중 적어도 하나에 직류전압 또는 교류전압이 인가되는 것일 수 있으며, 상기 고전도성 고분자층은 외부회로와 전기적으로 연결되지 않는 것일 수 있다.
본 발명의 제3 특징은 기판에 형성된 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부; 제1 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제1 고전도성 고분자층; 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부; 제2 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제2 고전도성 고분자층; 제2 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제3 고분자 발광부; 및 제3 고분자 발광부 상부에 형성되는 상부전극을 포함한다.
본 발명의 제4 특징은 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법으로, (a) 기판에 형성된 하부전극 상부에 용액공정으로 제1 고분자 발광부를 적층하는 단계; (b) 제1 고분자 발광부 상부에 용액공정으로 고전도성 고분자층을 적층하는 단계; (c) 고전도성 고분자층 상부에 용액공정으로 제1 고분자 발광부와 서로 다른 발광 파장을 갖는 제2 고분자 발광부를 적층하는 단계; 및 (d) 제2 고분자 발광부 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 특징은 (a) 기판에 하부전극 상부에 제1 고분자 발광부, 고전도성 고분자층, 제1 고분자 발광부 및 상부전극이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제1 발광 모듈을 형성하는 단계; 및 (b) 상부전극(600) 상부에 제3 고분자 발광부, 고전도성 고분자층, 제4 고분자 발광부 및 제2 상부전극이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제2 발광 모듈을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 용액공정은, 스핀코팅으로 박막 형성하는 공정인 것이 바람직하고, 제1 고분자 발광부는 역구조로 형성되고, 제2 고분자 발광부는 정구조로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 유기 발광고분자, 고전도성 고분자 및 무기물 산화물을 포함하며 두 가지 색의 발광 유닛을 적층하여, 종래의 발광소자에 비하여 다양한 가시광 파장의 발광 구현과 미세하게 색 조절된 발광 구현이 가능한 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
둘째, 본 발명은 적어도 두 개 이상의 유닛을 연결하는 외부회로와의 연결을 요구하지 않는 고전도성 고분자 층을 포함하는 구조를 형성함으로써, 선택적 발광 또는 서로 다른 색의 발광 조합 또는 연속적인 발광을 통해 백색광을 구현할 수 있는 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
셋째, 본 발명은 종래의 구조와는 다르게 역구조 및 정구조 발광 유닛의 배치를 달리하여 적층하는 구조를 제안하고, 내부전극과 외부회로 간의 연결(contact)이 필요 없이 구동할 수 있는 새로운 개념의 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
넷째, 본 발명은 용액 공정을 통한 저비용 제조 및 대면적 발광소자 제작을 통한 가격 경쟁력을 가질 수 있는 가시광 파장 가변형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
다섯째, 교류전압의 정전압과 음전압의 크기를 조정하여 상하부의 발광 유닛의 발광크기의 차이를 이용하여 가시광 파장을 가변할 수 있는 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조의 다양한 예를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 발광모듈의 적층구조를 예시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 적층 구조를 TEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 원소에 따른 적층도 분석 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에 직류 정 및 역전압 그리고 교류전압 인가 시 발광특성을 비교하여 나타낸 실험의 결과이다.
도 14은 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 오렌지 하부 청색광 유닛이 적층된 발광다이오드 소자의 스펙트라 측정 실험의 결과이다.
도 15는 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 적색광 하부 청색광 유닛이 적층된 발광소자의 스펙트라 측정 실험의 결과이다.
도 16는 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 오렌지 혹은 적색광 하부 청색광 유닛이 적층된 발광소자의 색좌표 측정 실험 결과이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 나타낸 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자는, 기판(100)에 형성된 하부전극(200) 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부(300); 제1 고분자 발광부(300) 상부에 적층되어 형성되는 고전도성 고분자층(400); 고전도성 고분자층(400) 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부(500); 및 제2 고분자 발광부(500) 상부에 형성되는 상부전극(600)을 포함하여 구성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 발광소자는 하부전극(200)/제1 고분자 발광부(300)/고전도성 고분자층(400)/제2 고분자 발광부(500)/상부전극(600)으로 적층된 구조로서, 역구조와 정구조를 고전도성 고분자층(400)으로 연결되어 적층 구조로써, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자를 제공한다.
그리고, 도 1에서 예시된 고분자 발광소자는 직류 또는 교류를 전원으로 사용하며, 외부회로와의 연결(contact)은 상부전극(600) 및 하부전극(200)에만 이루어지며 하부전극(200)에서 전자가 발광층으로 주입되고 가운데 연결 층인 고전도성 고분자층(400)에서 정공이 발광층으로 주입되어 발광하는 구조이다.
여기서, 제1 고분자 발광부(300) 및 제2 고분자 발광부(500)는, 전자 전달층 또는 정공전달층 및 고분자 발광층으로 구성되는 것이 바람직한데, 적층되는 순서에 따라 정구조 및 역구조의 고분자 발광부를 형성하게 된다. 정구조는 하부전극(200)에서 정공을 캐리어로 발광층에 유입되는 구조로서, 하부전극(200)/정공 전달층/고분자 발광층의 적층 구조를 형성하는 것이고, 역구조는 하부전극(200)에서 전자를 캐리어로 발광층에 유입되는 구조로서, 하부전극(200)/전자 전달층/고분자 발광층의 적층 구조를 형성하는 구조이다.
도 1에 나타낸 제1 고분자 발광부(300)의 구조는, 하부전극(200) 상부에 전자 전달층(310)/ 제1 고분자 발광층(파란색)(350)/ 제1 정공 전달층(330)의 적층구조를 예시하고 있고, 제2 고분자 발광부(500)의 구조는, 고전도성 고분자층(400) 상부에 제2 정공 전달층(530)/제2 고분자 발광층(550)(오렌지 또는 적색)의 적층구조를 예시하고 있다.
여기서 발광층은 유기발광 고분자 층으로, RGB 기본 유기발광 고분자뿐만 아니라, 그 밖의 다른 색을 발광하는 다양한 유기발광 고분자를 재질로 하여 형성하는 것이 모두 가능하다.
RGB 유기발광 고분자로서, 녹색(Green) 발광 고분자 F8BT[poly[(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(benzo[2,1,3]thiadiazol-4,8-diyl)]는 합성하여 사용하는 것이 바람직하고, 적색(Red) 발광 폴리스피로 공중합체와 파란색(Blue) 발광 폴리스피로바이플루오렌계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 오렌지 컬러 및 옐로우 발광폴리스파이로 바이 플루오렌계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 RGB를 혼합한 고분자 발광층을 사용하는 것도 가능한데, 각 적색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue) 각 단색 발광 고분자만을 사용한 경우에 대비하여 훨씬 휘도가 증가한다.
즉, 본 발명의 실시예에 사용되는 제1 고분자 발광부(300) 및 제2 고분자 발광부(500)의 고분자 발광층에 사용되는 발광 고분자는 단독 색의 발광 고분자뿐만 아니라, 적색, 녹색 및 파란색의 발광 고분자의 혼합 고분자(이하에서 "RGB" 발광 고분자라 칭함)를 사용하는 경우 RGB 사이의 FRET(fluorescence resonance energy transfer) 현상을 통하여 단독 색만의 발광에 비하여 훨씬 휘도가 증가함을 확인할 수 있다. 물론 적색과 녹색, 적색과 파란색, 녹색과 파란색의 2종의 발광 고분자를 사용하는 경우에도 이종 발광 고분자 사이의 FRET으로 인하여 단독으로 사용할 때보다 휘도를 높일 수 있다.
또한 도 1에 예시한 실시예와 다르게 적색(R), 녹색(G) 및 파란색(B) 계열의 색 중에서 보색에 해당하는 색깔의 발광층을 조합하여 제 1 고분자(350) 발광층 및 제2 고분자 발광층(550)을 형성함으로써, 백색광 또는 가시광 파장의 발광을 구현할 수 있음은 물론이다.
그리고, 도 1의 발명의 실시예에서 나타나는 전자 전달층(310)은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 하는 것이 바람직하고, 정공 전달층(330,530)은 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층인 것이 바람직하다.
유기 발광소자는 전극 사이의 발광층에 캐리어로서 전자 또는 정공을 효율적으로 전달하고 수송하여 발광효율을 높일 수 있는 전자 전달층(310) 또는 정공 전달층(330,530)이 요구되는데, 전자 전달층(310)으로 ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine)를 재질로 하는 것이 바람직하고, 정공 전달층(330,530)으로 일반적으로 정공 주입층(hole injection layer)으로 많이 사용되는 PEDOT:PSS를 이소프로필 알콜과 혼합시켜 형성되는 개질된 PEDOT:PSS를 재질로 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 고전도성 고분자층(400)은 전도성고분자인 폴리싸이오펜 유도체인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 하부전극(200)은 ITO 투명전극을 사용하는 것이 바람직하고, 상부전극(600)은 AL/LiF 등의 금속 또는 합금을 재질로 하는 전극을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조의 다양한 예를 나타낸 모식도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 고전도성 고분자층(400)(PEDOT:PSS 층)을 사이에 두고 양쪽에 서로 다른 발광 파장을 갖는 발광부를 형성하고, 발광부를 역구조/정구조(도 2 (a) 참조), 정구조/역구조(도 2 (b) 참조)를 형성할 수 있다.
즉, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 한 소자 내 정구조와 역구조를 적층함으로써, 직류 정방향 전압을 인가한 경우 상부층의 오렌지 혹은 적색 발광 유닛이 작동하여 오렌지 혹은 적색으로 발광하고, 반대로 직류 역전압이 인가되면 하부층인 파란색 발광 유닛이 작동하여 파란색으로 발광을 하게 된다. 또한, 교류 전압 인가 시 상부와 하부 발광 유닛이 교류전압의 극성에 따라 번갈아 가며 작동하여 파란색과 오렌지 혹은 파란색과 적색으로 발광하여 백색광을 구현한다. 50Hz 이상의 주파수에서는 파란색과 오렌지 혹은 적색 구동이 사람 눈으로 구별할 수 없는 빠른 속도로 번갈아 가며 구동하기 때문에 가시광 파장의 백색광으로 인지된다.
이와 같이 서로 다른 발광 파장을 갖는 고분자 발광부(300,500)를 고전도성 고분자층(400)을 사이에 두고 배치하고, 하부전극(200) 및 상부전극(600)에 직류 전압을 인가하게 되면, 각 발광부의 캐리어가 발광층으로 이동하여 선택적인 발광을 하게 되고, 교류전압을 인가하게 되면, 서로 다른 파장의 광이 혼합되거나 연속적인 발광을 통해 가시광 파장의 빛을 발광하게 된다. 그러므로, 적색, 녹색 및 파란색 계열의 다양한 발광층을 서로 조합시켜 형성하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 실시예는 서로 다른 발광 파장을 갖는 고분자 발광부(300,500) 사이에 고전도성 고분자층(400)을 형성하여 플로팅 전극(floating electrode)의 기능을 수행함으로써, 2개 이상의 발광부의 동작을 위한 내부전극과 외부회로와의 연결(contact)을 필요로 하지 않고, 하부전극(200) 및 상부전극(600)에 대한 직류 또는 교류전압을 인가하여 선택적인 발광 또는 2개 이상의 발광소자를 동작시켜 가시광 파장의 발광을 구현할 수 있다는 점에서, 소자 및 회로 구성이 간단하고 제조가 용이할 뿐만 아니라, 회로 연결(contact)에 의한 불량률 및 전력 손실을 줄일 수 있다는 큰 장점이 있다.
보다 구체적으로, 직류 또는 교류전압 인가에 따른 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 동작을 살펴보면, 역구조와 정구조를 적층하여 교류전압이 인가되었을 경우, 번갈아 위/아래 셀이 따로 작동하는 구조이다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 역/정구조의 소자의 경우, 정방향(forward) 바이어스에서 위쪽 셀만 작동하여 오렌지 색을 발광하며　아래 셀은 작동하지 않고, 반대로 역방향(reverse) 바이어스가 인가되는 경우, 아래쪽 셀만 작동하여 아래 파란색(Blue)을 발광하며 위쪽 셀을 작동하지 않는다.
그리고, +와 -가 번갈아 가며 바뀌는 사인파 교류전압을 인가하였을 경우 +인가 시 위쪽 셀만 작동하고 -인가 시 아래 셀만 작동하지만, 교류 전압의 주파수가 높아질 경우, 즉 +와 -가 빠른 속도로 바뀌는 경우(50Hz의 경우 0.02초 주기로 +와 -가 변함) 이럴 경우 위쪽 셀과 아래쪽 셀이 빠른 속도로 번갈아 가며 작동하게 된다.
따라서　사람 눈에는 번갈아 가며 켜지는 것이 구분이 되지 않고 위 아래 색이 합쳐진 색으로 보이게　된다. 또한　교류전압의 +와 -의 크기를　조절할 경우 (+20/-10V 형태의 비대칭 교류전압 인가 시) 위 아래 셀의 밝기를 조절할　수 있게 되어 오렌지 변이(shift) 된 백색광 혹은 파란색(blue) 변이(shift) 된 백색광을 구현할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 예시한 도면이다.
도 3의 실시예는 도 1의 실시예와 달리, 역구조/제1 고전도성 고분자층/정구조/제2 고전도성 고분자층/역구조의 적층구조로 형성하여, 3개의 발광부를 2개의 고전도성 고분자층을 사이에 적층하여 형성하고 하부전극(200) 및 상부전극(600)에 직류 또는 교류전압을 인가함으로써, 각 발광부의 발광 조합으로 가시광 파장의 발광을 구현할 수 있는 고분자 발광소자를 제공할 수 있게 된다.
즉, 역구조/정구조/역구조의 적층 구조로 3개의 서로 다른 발광 파장을 갖는 발광부를 적층하여 형성하는 것도 가능한데, 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 발광 파장을 갖는 발광부 3개를 고전도성 고분자층(400)으로 연결하여 발광모듈을 형성하고, 하부전극(200) 및 상부전극(600)의 직류 또는 교류전압의 인가만으로 가시광 파장의 백색광을 구현할 수 있게 된다.
도 3의 실시예에서는 역구조/정구조/역구조의 적층구조를 예시하고 있지만, 각층의 구조는 다양하게 배치할 수 있고, 서로 교대적인 적층 구조 외에도 더블 구조 층을 형성하는 적층구조를 형성할 수도 있다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 적층 구조를 나타낸 사시도이고, 도 5는 발광모듈의 적층구조를 예시한 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는, 기판(100)에 형성된 하부전극(200) 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부(300)와, 제1 고분자 발광부(300) 상부에 적층되어 형성되는 제1 고전도성 고분자층(400), 고전도성 고분자층(400) 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부(500)와, 제2 고분자 발광부(500) 상부에 형성되는 상부전극(600)을 포함하여 구비되는 제1 발광모듈; 및 상부전극(600) 상부에 적층되어 형성되는 제3 고분자 발광부(700)와, 제3 고분자 발광부(700) 상부에 적층되어 형성되는 제2 고전도성 고분자층(800)과, 제2 고전도성 고분자층(800) 상부에 적층되어 형성되는 것으로 제3 고분자 발광부(700)와 발광 파장과 서로 다른 발광 파장을 갖는 제4 고분자 발광부(900)와, 제4 고분자 발광부(900) 상부에 적층되어 형성되는 제2 상부전극(980)을 포함하여 구비되는 제2 발광모듈을 포함하여 구성된다.
이처럼, 본 발명의 실시예는, 2개의 발광부를 고전도성 고분자층(400,800)으로 연결한 발광모듈을 2개 이상 적층한 구조로서, 도 1 및 도 2에 실시예와 같이 서로 다른 발광 파장을 갖는 발광부를 역구조 및 정구조로 형성된 발광모듈을 적층하여 내부회로와 외부회로의 연결(contact) 없이 하부전극(200), 상부전극(600) 및 제2 상부전극(980)의 전압인가만으로 다양한 파장의 빛을 조합하거나 연속적으로 발광시켜 가시광 파장대(400nm 내지 800nm)의 빛을 발광할 수 있는 발광소자를 제공한다. 즉, 여러 개의 서로 다른 발광파장을 갖는 발광부 또는 발광모듈을 본 발명의 실시예와 같은 구조로 조합시켜 적층 함으로써, 다양한 가시광 파장대의 발광소자를 용이하게 구현할 수 있게 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법은, (a) 기판(100)에 형성된 하부전극(200) 상부에 용액공정으로 제1 고분자 발광부(300)를 적층하는 단계(S100); (b) 제1 고분자 발광부(300) 상부에 용액공정으로 고전도성 고분자층(400)을 적층하는 단계(S200); (c) 고전도성 고분자층(400) 상부에 용액공정으로 제1 고분자 발광부(300)와 서로 다른 발광 파장을 갖는 제2 고분자 발광부(500)를 적층하는 단계(S300); 및 (d) 제2 고분자 발광부(500) 상부에 상부전극(600)을 형성하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법은, (a) 기판(100)에 하부전극(200) 상부에 제1 고분자 발광부(300), 고전도성 고분자층(400), 제1 고분자 발광부(300) 및 상부전극(600)이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제1 발광 모듈을 형성하는 단계; 및 (b) 상부전극(600) 상부에 제3 고분자 발광부(700), 고전도성 고분자층(800), 제4 고분자 발광부(900) 및 제2 상부전극(980)이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제2 발광 모듈을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
도 6의 실시예는 도 1의 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 나타내는 것이고, 도 7의 실시예는 도 4의 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 나타낸 것으로, 적층되는 모든 층을 스핀코팅과 같은 용액공정으로 제조함으로써, 빠르고 용이하게 제조할 수 있고 제조단가를 낮출 수 있게 된다.
여기서, 상술한 바와 같이 모든 층이 용액공정으로 형성되었으며, 전자 전달층(310)으로 ZnO(Zinc Oxide)와 PEI(polyethyleneimine)를 재질로 하여 형성하고, 정공 전달층으로 개질된 PEDOT:PSS (Clevios P VP AI 4083), 고전도성 고분자 층으로 고전도성 PEDOT:PSS (Clevios PH1000)를 재질로 하여 제조되는 것을 예시한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 제조방법에서는 정구조 및 역구조가 적층된 발광부의 전자 전달층(310)으로 ZnO(Zinc Oxide)와 PEI(polyethyleneimine)를 이용하여 하부전극(200)과 발광층의 전자주입 에너지 장벽을 낮췄으며, 정공 전달층으로 PEDOT:PSS (Clevios P VP AI 4083)을 사용하기 위해 PEDOT:PSS를 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)로 1:1 비율로 희석하였고, 조닐 계면활성제(Zonyl surfactant: FS-300 fluorosurfactant)를 사용하여 발광층 위에서의 코팅성을 높여 고성능의 발광다이오드 소자를 구현하였다.
종래의 적층형 발광다이오드의 경우 증착방법을 통한 소자 형성으로 이루어졌고 용액공정을 통한 적층형 발광다이오드의 경우 상부층 형성시 사용되는 용액이 하부층의 발광층을 녹이거나 손상을 가한다는 단점이 있었으나, 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서는 발광부 사이에 형성되는 고전도성 고분자층(400,800)인 PEDOT:PSS 층을 형성하여 효과적으로 상부층에 사용되는 용액이 하부 층에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있었다.
실험 및 결과
본 발명의 실시예에 따라 제조된 발광소자에 적용하여 직류 정방향 전압 20V 인가 시 상부오렌지 발광유닛에서 6000 cd m-2 및 6.7 cd A-1의 오렌지 발광성능을 구현하였고, 직류 역전압 23V 인가 시 하부 파란색 발광유닛에서 1000 cd m-2 및 2.5 cd A-1의 파란색 발광 성능 그리고 교류 전압에서 30V 500Hz 인가 시 상부와 하부 유닛의 합으로 6000 cd m-2 및 3.5 cd A-1의 백색광 성능을 구현하였다.
미세한 색 조절 구현을 위하여 교류전압의 양 및 음전압의 크기를 조절하였을 경우, 상부와 하부 유닛의 발광 크기를 용이하게 조절할 수 있기 때문에, 두 가지 색의 발광 크기 차이를 이용한 파란색부터 백색 그리고 적색까지 다양한 발광색 조합을 구현할 수 있었다. 또한 일반적으로 교류전압을 다이오드에 인가 시 발생하는 발광의 깜빡임 현상(flickering)을 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에서 크게 줄일 수 있었다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 적층 구조를 TEM 사진이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(100)에 ITO 하부전극(200)/전자 전달층(310)(PEI/ZnO)/제 1발광층(파란색 발광층)/고전도성 고분자층(400)(PEDOS:PSS)/정공 전달층(개질된 PEDOS:PSS)/제2 발광층(오렌지 발광층)/상부전극(600)으로 적층된 구조가 명확하게 나타나고 있음을 알 수 있었고, TEM 단면 사진 측정을 통해 각층이 잘 분리되어 적층된 것을 확인하였고 각층의 두께를 측정할 수 있었다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 원소에 따른 적층도 분석 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, TEM-EDX 원소 분석을 통해 Al, S(PEDOT:PSS), C(발광고분자 및 PEDOT:PSS), Zn(ZnO), ITO가 용액공정을 통해 모두 잘 적층 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자에 직류 정 및 역전압 그리고 교류전압 인가 시 발광특성을 비교하여 나타낸 실험의 결과이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 정전압 인가 시 오렌지광, 역전압 인가 시 파란색광, 교류전압 인가 시 백색광을 보이는 것을 알 수 있었고, EL 스펙트럼을 통해 파장영역을 조사한 결과, 교류전압 인가 시에 발광 세기가 가장 높게 나타남을 알 수 있었다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 역전압을 인가하였을 경우 하부 발광부(Light emitting unit)의 발광으로 파란색 발광을 하였고, 이를 CIE 색좌표를 측정한 결과 파란색좌표 영역의 CIE 값을 가지는 것을 확인하였다. 반대로 정전압을 인가하였을 경우 상부 발광부(LEU)의 발광으로 오렌지 발광을 확인하였고 이를 CIE 좌표로 나타내었고 교류전압 인가 시 파란색과 오렌지 광의 차례대로 발광하여 백색광의 CIE 좌표를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 직류 역전압 인가 시 파란색광의 발광세기를 전압에 따라 조사하였고, 직류 정전압 인가 시 발광하는 오렌지 발광의 세기를 전압에 따라 조사하였으며 교류 전압 인가 시 발광하는 백색광의 발광세기를 전압에 따라 조사하였다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 인가전압에 따른 발광특성 실험을 통해, 정방향(foward) 및 역방향(reverse) 직류전압과 교류전압에 따른 발광소자의 발광효율을 전압에 따라 나타내었다.
도 14은 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 오렌지 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광다이오드 소자의 스펙트라 측정 실험의 결과를 나타낸다.
상부 오렌지 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광다이오드 소자에 (+)와 (-) 전압의 크기가 다른 비대칭 교류전압을 인가하였을 경우, 파란색과 오렌지광의 발광세기가 달라진다. 예를 들어 EL 스펙트럼을 +2:-16 V, +12:-16 V, +14:-16 V, +16:-14 V, and +16:-6 V 의 교류 전압을 인가하였을 각각의 경우 도 14에 나타낸 바와 같이 스펙트럼 결과가 나타난다.
도 15는 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 적색광 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광소자의 스펙트라 측정 실험의 결과를 나타낸다.
상부 적색광, 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광다이오드 소자에 (+)와 (-) 전압의 크기가 다른 비대칭 교류전압을 인가하였을 경우 파란색광과 적색광의 발광세기가 달라진다. 예를 들어, EL 스펙트럼을 +4:-18 V, +12:-18 V, +18:-18 V, +18:-12 V, and +18:-6 V 의 교류 전압을 인가하였을 각각의 경우 도 15에 나타낸 바와 같이 스펙트럼 결과가 나타난다.
도 16는 교류전압의 양 및 음전압의 크기 조절에 따른 상부 오렌지 혹은 적색광 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광소자의 색좌표 측정 실험 결과이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 오렌지 점(dot)은 상부 오렌지 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광소자의 색좌표 값을 나타낸 것이며, 이는 +2:-16 V, +6:-16 V, +12:-16 V, +14:-16 V, +16:-16 V, +16:-14 V, +16:-14 V, and +16:-12 V 를 가했을 경우 적색에서 오렌지 색으로 좌표가 이동시킬 수 있으며 이는 광대역의 가시광 파장을 변형시킬 수 있다는 것을 의미한다.
빨간 점(dot)은 상부 적색 하부 파란색광 유닛이 적층된 발광다이오드 소자의 색좌표 값을 나타낸 것이며, 이는 +4:-18 V, +10:-18 V, +12:-18 V, +14:-18 V, +16:-18 V, +18:-18 V, +18:-16 V, and +18:-14 V, +18:-12 V, +18:-10 V, +18:-8 V, and +18:-4 V 교류전압에서 양전압 음전압의 크기를 조절 할 경우, 위 아래의 각기 다른 파장의 발광 세기를 조절할 수 있다. 이는 파란색에서 적색으로 색좌표를 이동시킬 수 있음을 의미한다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판 200: 하부전극
300: 제1 고분자 발광부 310: 전자 전달층
330: 제1 정공 전달층 350: 제1 고분자 발광층
400: 고전도성 고분자층 500: 제2 고부자 발광부
530: 제2 정공 전달층 550: 제2 고분자 발광층
600: 상부전극 700: 제3 고분자 발광부
900: 제4 고분자 발광부 980: 제2 상부전극

Claims (25)

  1. 기판에 형성된 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부;
    상기 제1 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 고전도성 고분자층;
    상기 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부; 및
    상기 제2 고분자 발광부 상부에 형성되는 상부전극을 포함하되;
    상기 제1 고분자 발광부는, 상기 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광층; 및 상기 제1 고분자 발광층 상부에 적층되어 형성되는 제1 정공 전달층을 포함하고;
    상기 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 하고, 상기 제1 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합 개질된 PEDOT:PSS층이고, 상기 고전도성 고분자층은, PEDOT:PSS 층이고;
    상기 제2 고분자 발광부는, 상기 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 정공 전달층; 및 상기 제2 정공 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광층을 포함하고;
    상기 제2 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합 개질된 PEDOT:PSS층이며;
    상기 고전도성 고분자층은 외부회로와 전기적으로 연결되지 않는; 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 제1 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)이고,
    상기 제2 고분자 발광부는 상기 고전도성 고분자층을 상기 하부전극으로 하여 정공을 제2 발광층으로 전달하는 정구조(regular)인 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 정공을 제1 발광층으로 전달하는 정구조(regular)이고,
    상기 제2 고분자 발광부(500)는 상기 고전도성 고분자층을 상기 하부전극으로 하여 전자를 제2 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)인 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  10. 기판에 형성된 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광부와, 상기 제1 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제1 고전도성 고분자층, 상기 제1 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광부와, 상기 제2 고분자 발광부 상부에 형성되는 상부전극을 포함하여 구비되는 제1 발광모듈; 및
    상기 상부전극 상부에 적층되어 형성되는 제3 고분자 발광부와, 상기 제3 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제2 고전도성 고분자층과, 상기 제2 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 것으로 상기 제3 고분자 발광부와 발광 파장과 서로 다른 발광 파장을 갖는 제4 고분자 발광부와, 상기 제4 고분자 발광부 상부에 적층되어 형성되는 제2 상부전극을 포함하여 구비되는 제2 발광모듈을 포함하되;
    상기 제1 고분자 발광부 및 상기 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)이고 상기 제2 고분자 발광부 및 상기 제4 고분자 발광부는 상기 제1 또는 상기 제2 고전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 정공을 발광층으로 전달하는 정구조(regular)이거나, 상기 제1 고분자 발광부(300) 및 상기 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 정공을 발광층으로 전달하는 정구조(regular)이고 상기 제2 고분자 발광부 및 상기 제4 고분자 발광부는 상기 제1 또는 상기 제2 고전도성 고분자층을 하부전극으로 하여 전자를 발광층으로 전달하는 역구조(inverted)이고;
    상기 제1 내지 상기 제4 고분자 발광부 각각은, 정공을 발광층으로 전달하는 정공 전달층, 발광층 및 전자를 발광층으로 전달하는 전자 전달층을 포함하고;
    상기 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 하고, 상기 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층이고;
    상기 제1 및 상기 제2 고전도성 고분자층은 PEDOT:PSS 층으로 형성하며;
    상기 제1 및 상기 제2 고전도성 고분자층은 외부회로와 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 발광모듈 및 상기 제2 발광모듈은 서로 다른 발광 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 발광모듈 및 상기 제2 발광모듈 중 적어도 어느 하나에 백색광이 발광되는 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부전극 및 상기 제2 상부전극에 직류전압 또는 교류전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. (a) 기판에 형성된 하부전극 상부에 용액공정으로 제1 고분자 발광부를 적층하는 단계;
    (b) 상기 제1 고분자 발광부 상부에 용액공정으로 고전도성 고분자층을 적층하는 단계;
    (c) 상기 고전도성 고분자층 상부에 용액공정으로 상기 제1 고분자 발광부와 서로 다른 발광 파장을 갖는 제2 고분자 발광부를 적층하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 고분자 발광부 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 용액공정은, 스핀코팅으로 박막 형성하는 공정이고;
    상기 제1 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 발광층으로 전달하는 역구조로 형성되고, 상기 제2 고분자 발광부는 상기 고전도성 고분자층을 상기 하부전극으로 하여 정공을 발광층으로 전달하는 정구조로 형성되고;
    상기 제1 고분자 발광부는, 상기 하부전극 상부에 적층되어 형성되는 전자 전달층; 상기 전자 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제1 고분자 발광층; 및 상기 제1 고분자 발광층 상부에 적층되어 형성되는 제1 정공 전달층을 포함하여 형성되고;
    상기 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 형성되고, 상기 제1 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합 개질된 PEDOT:PSS층으로 형성되고, 상기 고전도성 고분자층은, PEDOT:PSS 층으로 형성되고;
    상기 제2 고분자 발광부는, 상기 고전도성 고분자층 상부에 적층되어 형성되는 제2 정공 전달층; 및 상기 제2 정공 전달층 상부에 적층되어 형성되는 제2 고분자 발광층을 포함하여 형성되고;
    상기 제2 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합 개질된 PEDOT:PSS층으로 형성되며;
    상기 고전도성 고분자층은 외부회로와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는; 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법.
  23. (a) 기판에 하부전극 상부에 제1 고분자 발광부, 제1 고전도성 고분자층, 제2 고분자 발광부 및 상부전극이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제1 발광 모듈을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 상부전극 상부에 제3 고분자 발광부, 제2 고전도성 고분자층, 제4 고분자 발광부 및 제2 상부전극이 용액공정으로 적층되어 구비되는 제2 발광 모듈을 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 용액공정은, 스핀코팅으로 박막 형성하는 공정이고;
    상기 제1 고분자 발광부 및 상기 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 전자를 발광층으로 전달하는 역구조이고 상기 제2 고분자 발광부 및 상기 제4 고분자 발광부는 상기 제1 또는 상기 제2 고전도성 고분자층을 상기 하부전극으로 하여 정공을 발광층으로 전달하는 정구조이거나, 상기 제1 고분자 발광부 및 상기 제3 고분자 발광부는 상기 하부전극에서 정공을 발광층으로 전달하는 정구조이고 상기 제2 고분자 발광부 및 상기 제4 고분자 발광부는 상기 제1 또는 상기 제2 고전도성 고분자층을 상기 하부전극으로 하여 전자를 발광층으로 전달하는 역구조로 형성되고;
    상기 제1 내지 상기 제4 고분자 발광부 각각은, 정공을 발광층으로 전달하는 정공 전달층, 발광층 및 전자를 발광층으로 전달하는 전자 전달층을 포함하여 형성되고;
    상기 전자 전달층은, ZnO(Zinc Oxide) 및 PEI(polyethyleneimine) 중 적어도 하나를 재질로 형성되고, 상기 정공 전달층은, 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)과 PEDOT:PSS를 1:1로 혼합된 개질된 PEDOT:PSS층으로 형성되고;
    상기 제1 및 상기 제2 고전도성 고분자층은 PEDOT:PSS 층으로 형성하며;
    상기 제1 및 상기 제2 고전도성 고분자층은 외부회로와 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가시광 파장 가변형 적층 고분자 발광소자 제조방법.
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