KR20060111643A - Flexible electroluminescent devices - Google Patents

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KR20060111643A
KR20060111643A KR1020067013153A KR20067013153A KR20060111643A KR 20060111643 A KR20060111643 A KR 20060111643A KR 1020067013153 A KR1020067013153 A KR 1020067013153A KR 20067013153 A KR20067013153 A KR 20067013153A KR 20060111643 A KR20060111643 A KR 20060111643A
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KR
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layer
light emitting
emitting device
organic light
flexible
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KR1020067013153A
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Inventor
프롱 주
키안 수 옹
시아오타오 하오
Original Assignee
에이전시 포 사이언스, 테크놀로지 앤드 리서치
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Abstract

An organic light emitting diode (OLED) formed on an opaque flexible substrate is disclosed. The opaque flexible substrate is composed of one of the following: (i) a plastic layer laminated to or coated with a metal layer, (ii) a metal layer sandwiched between two plastic layers, or (iii) a metal foil. When the OLED is formed on a metal surface of the flexible substrate, the metal surface may be coated with an isolation layer. The isolation layer may be a spin- coated polymer layer or a dielectric layer. The metal in the flexible substrate serves as a barrier to minimize the permeation of oxygen and moisture to the OLED. In addition, the OLED is provided with a transparent or semi-transparent upper electrode so that light can emit through the upper electrode.

Description

가요성 전기발광 소자{FLEXIBLE ELECTROLUMINESCENT DEVICES}Flexible electroluminescent device {FLEXIBLE ELECTROLUMINESCENT DEVICES}

본 발명은 일반적으로 유기 전기발광 소자, 보다 구체적으로는 가요성 유기 발광 소자(OLED)에 관한 것이다.The present invention generally relates to organic electroluminescent devices, and more particularly to flexible organic light emitting devices (OLEDs).

최근, 유기 발광 소자(OLED)는 자가-발광에 의한 높은 가시성을 생성할 수 있고, 따라서 LCD에서 필요한 백-라이팅(back-lighting)을 필요로 하지 않기 때문에, 액정 디스플레이(LCD)를 대체할 수 있는 디스플레이 소자로서 관심을 끌고 있다. 전형적인 OLED는 전자를 주입할 수 있는 캐소드층과 정공을 주입할 수 있는 애노드층 사이에 유기 발광 물질을 위치시킴으로써 제조된다. 적절한 극성의 전압이 캐소드와 애노드 사이에 인가되는 경우, 애노드로부터 주입된 정공 및 캐소드로부터 주입된 전자가 결합되어 광 에너지를 방출하여, 전기발광을 생성한다. 중합체 전기발광 물질이 OLED에 사용되어 왔고, 이런 소자를 PLED로 부른다. Recently, organic light emitting diodes (OLEDs) can produce high visibility by self-luminescence, and thus can replace liquid crystal displays (LCDs) because they do not require the necessary back-lighting in LCDs. It is attracting attention as a display element. Typical OLEDs are made by placing an organic light emitting material between a cathode layer capable of injecting electrons and an anode layer capable of injecting holes. When a voltage of the appropriate polarity is applied between the cathode and the anode, holes injected from the anode and electrons injected from the cathode combine to release the light energy, producing electroluminescence. Polymer electroluminescent materials have been used in OLEDs and these devices are called PLEDs.

OLED의 하나의 통상적인 구조는, 투명 기판 상에 금속 또는 금속 합금 캐소드 및 투명 애노드를 포함하여 광이 구조체의 바닥으로부터 방출될 수 있는 바닥-발광 구조이다. 또한 OLED는 불투명 기판 또는 투명 기판 상에 형성된 상부-발광 구조를 가질 수 있다. 상부-발광 OLED는 비교적 투명한 상부 전극을 가져서, 광이 상부 전극 면으로부터 방출될 수 있다. 상부-발광 OLED는 2개의 전형적인 구조를 갖는다. OLED 구조가 유기 층의 상부에 투명 애노드를 갖는 경우, 그 구조는 역(inverted) OLED로 불린다. 또한, 상부-발광 OLED는 유기 층의 상부의 투명 캐소드로 제조될 수 있다. 투명 기판 상에 형성된 투명 애노드와 투명 캐소드를 갖는 OLED는 투명 OLED로 불린다. 상부-발광 OLED 구조는 소자 집적화 및 가공에서의 가요성을 증가시킨다. 또한, 상부-발광 OLED는 고해상도 디스플레이에 바람직하다. One common structure of an OLED is a bottom-emitting structure, where light can be emitted from the bottom of the structure, including a metal or metal alloy cathode and a transparent anode on a transparent substrate. OLEDs can also have a top-emitting structure formed on an opaque substrate or a transparent substrate. The top-emitting OLED has a relatively transparent top electrode so that light can be emitted from the top electrode side. Top-emitting OLEDs have two typical structures. If the OLED structure has a transparent anode on top of the organic layer, that structure is called inverted OLED. In addition, the top-emitting OLED can be made of a transparent cathode on top of the organic layer. OLEDs having a transparent anode and a transparent cathode formed on a transparent substrate are called transparent OLEDs. Top-emitting OLED structures increase flexibility in device integration and processing. Top-emitting OLEDs are also desirable for high resolution displays.

통상적으로, OLED는 경질(rigid) 유리 기판상에서 제조되어 왔다. 유리는 산소 및 수증기에 대해 낮은 투과성을 갖는다. 과거 수년간, 초박(ultrathin) 유리 시이트 및 투명 플라스틱 기판이 가요성 OLED 및 PLED에 대한 선택 가능한 기판으로서 고려되어 왔다. 그러나, 초막 유리 시이트는 매우 깨지기 쉽고, 초박 유리 시이트 상에 형성된 OLED는 가요성 OLED 디스플레이로서 제한된 포텐셜을 갖는다. 보다 경량이고, 보다 얇고, 보다 튼튼하고(rugged), 고도로 가요성인 OLED를 제조하기 위해, 플라스틱 기판, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(PEN)이 가요성 OLED에 대해 사용되어 왔다. 그러나, 이들 소자들은, 플라스틱이 물과 산소에 대해 낮은 내성을 보이기 때문에, 매우 짧은 수명을 갖는다. 따라서, 소자의 퇴화(degradation)를 최소화하기 위해 산소와 수증기에 대한 노출로부터 플라스틱 기판 상에 형성된 OLED를 보호할 수 있도록 노력을 하고 있다. Typically, OLEDs have been fabricated on rigid glass substrates. The glass has low permeability to oxygen and water vapor. In the past years, ultrathin glass sheets and transparent plastic substrates have been considered as selectable substrates for flexible OLEDs and PLEDs. However, cottage glass sheets are very fragile, and OLEDs formed on ultrathin glass sheets have limited potential as flexible OLED displays. Plastic substrates such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalene (PEN) have been used for flexible OLEDs to produce lighter, thinner, rugged, and highly flexible OLEDs. However, these devices have a very short lifespan because plastics exhibit low resistance to water and oxygen. Thus, efforts have been made to protect OLEDs formed on plastic substrates from exposure to oxygen and water vapor in order to minimize degradation of the device.

플라스틱 기판 상에 보호 장벽을 형성하기 위해 다양한 접근방법이 제안되어 왔다. 예컨대 WO 02/065558, WO 02/091064, 미국 특허 제 5,757,126 호, 미국 특허공개 제 2002/0022156 호를 참조한다. 미국 특허 제 5,757,126 호는 유기 및 무기 물질로 이루어진 다층 장벽 코팅을 개시한다. 미국 특허공개 제 2002/0022156 호는 플라스틱 기판 위에 형성된 다층 장벽 복합물을 제안하되, 상기 복합물은 얇고 투명한 금속 산화물 또는 금속 질화물, 및 얇고 투명한 금속 필름, 유기 중합체, 얇고 투명한 유전체 및 얇고 투명한 전도성 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 부가층을 포함한다. WO 02/065558은 투명 중합체 기판 위에 중합된 투명 유기규소 보호층을 개시한다. WO 02/091064는 유기층과 무기층을 포함하는 다층 장벽을 개시한다. 그러나, 이들 접근방법은 많은 침착 단계를 필요로 하고, OLED의 광학적 및 기계적 성능에 어떤 악영향을 끼칠 가능성이 있다. 따라서, 이들 접근방법은 비용효과적 방법으로 투과 문제를 해결할 수 없다. Various approaches have been proposed to form protective barriers on plastic substrates. See, eg, WO 02/065558, WO 02/091064, US Pat. No. 5,757,126, US Patent Publication No. 2002/0022156. U.S. Patent 5,757,126 discloses a multilayer barrier coating made of organic and inorganic materials. US Patent Publication No. 2002/0022156 proposes a multilayer barrier composite formed on a plastic substrate, wherein the composite consists of a thin transparent metal oxide or metal nitride, and a thin transparent metal film, an organic polymer, a thin transparent dielectric and a thin transparent conductive oxide. At least one additional layer selected from the group. WO 02/065558 discloses a transparent organosilicon protective layer polymerized on a transparent polymer substrate. WO 02/091064 discloses a multilayer barrier comprising an organic layer and an inorganic layer. However, these approaches require many deposition steps and have the potential to adversely affect the optical and mechanical performance of OLEDs. Therefore, these approaches cannot solve the transmission problem in a cost effective way.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 불투명 가요성 기판 상에 형성된 가요성 유기 발광 다이오드(OLED), 보다 구체적으로는, 중합체 발광 다이오드(PLED)에 관한 것이다. 불투명 가요성 기판은 (i) 금속층에 적층되거나 금속층으로 코팅된 플라스틱층, (ii) 2개의 플라스틱층 사이에 샌드위치된 금속층 및 (iii) 금속 호일 중 하나로 이루어진다. OLED가 가요성 기판의 금속 표면 상에 형성되는 경우, 금속 표면은 단리층으로 코팅될 수 있다. 단리층은 스핀-코팅된 중합체층 또는 유전체층일 수 있다. 가요성 기판 중의 금속은 산소 및 습기가 OLED로 투과하는 것을 최소화하는 장벽 역할을 한다. 또한, 본 발명의 OLED는 투명 또는 반투명 상부 전극과 함께 제공되어 광이 상부 전극을 통해 방출될 수 있게 한다. 본 발명의 신규한 디자인에 의해 우수한 장벽 성질 및 높은 가요성을 가지면서 대량 생산에 의해 용이하게 제조될 수 있는 OLED가 수득된다. The present invention relates to a flexible organic light emitting diode (OLED), more specifically a polymer light emitting diode (PLED), formed on an opaque flexible substrate. An opaque flexible substrate consists of one of (i) a plastic layer laminated or coated with a metal layer, (ii) a metal layer sandwiched between two plastic layers, and (iii) a metal foil. When the OLED is formed on the metal surface of the flexible substrate, the metal surface may be coated with an isolation layer. The isolation layer can be a spin-coated polymer layer or a dielectric layer. The metal in the flexible substrate serves as a barrier to minimize the transmission of oxygen and moisture into the OLED. In addition, the OLED of the present invention is provided with a transparent or translucent top electrode to allow light to be emitted through the top electrode. The novel design of the present invention yields OLEDs that can be easily manufactured by mass production while having excellent barrier properties and high flexibility.

본 발명의 장점 및 신규한 특징은 첨부된 도면과 함께 고려한 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. Advantages and novel features of the present invention will become apparent from the following detailed description considered in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른, 플라스틱/금속 기판 상에 형성된 대표적 OLED의 단면도를 도시한다. 1 shows a cross-sectional view of a representative OLED formed on a plastic / metal substrate, in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따른, 단리층을 갖는 금속/플라스틱 기판 상에 형성된 OLED의 단면도를 도시한다. 2 shows a cross-sectional view of an OLED formed on a metal / plastic substrate having an isolation layer, in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른, 플라스틱/금속/플라스틱 기판 상에 형성된 OLED의 단면도를 도시한다. 3 shows a cross-sectional view of an OLED formed on a plastic / metal / plastic substrate, in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른, 금속 호일 상에 형성된 OLED의 단면도를 도시한다.4 shows a cross-sectional view of an OLED formed on a metal foil, according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른, 투명 다층 캐소드를 갖는 OLED의 예를 도시한다.5 shows an example of an OLED having a transparent multilayer cathode, according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 대표적 OLED는 가요성 불투명 기판(1), 상기 기판의 상부에 있는 하부 전극(2), 하부 전극의 상부에 있는 유기 스택(3) 및 상기 유기 스택의 상부에 있는 반투명 또는 투명 상부 전극(4)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 가요성 불투명 기판(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 금속층(1b)에 적층되거나 금속층(1b)으로 코팅된 플라스틱층(1a)으로 이루어진다. 다르게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 금속면 상에 OLED를 형성할 수 있다. 이런 경우, 금속층(1b)과 하부 전극(2) 사이에 단리층(5)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 3에 도시된 다른 실시양태에서, 가요성 기판(1)은 2개의 플라스틱층(1c 및 1e) 사이에 샌드위치된 금속층(1d)으로 이루어진다. 기판(1)에 사용된 금속 물질은 알루미늄 및 다른 고반사성 금속을 포함한다. 알루미늄이, 물과 산소에 대한 우수한 장벽이기 때문에 바람직하다. 가요성 기판(1)에 사용된 플라스틱 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈렌(PEN), 폴리에터 설폰(PES) 및 가요성 OLED에 적합한 특성을 제공하는 것으로 당업계에 알려진 다른 플라스틱을 포함한다. 단리층(5)은 스핀-코팅된 중합체층 또는 유전체층, 예컨대 무기 산화물 또는 스핀-온-유리(SOG)일 수 있다. 또한 이런 단리층(5)은 편광층으로서 기능한다. Referring to FIG. 1, a representative OLED of the present invention is a flexible opaque substrate 1, a lower electrode 2 on top of the substrate, an organic stack 3 on top of the lower electrode and a top of the organic stack. Translucent or transparent top electrode 4. In one embodiment, the flexible opaque substrate 1 consists of a plastic layer 1a laminated to or coated with a metal layer 1b as shown in FIG. 1. Alternatively, as shown in FIG. 2, the OLED may be formed on the metal surface of the substrate 1. In this case, it may be desirable to form the isolation layer 5 between the metal layer 1b and the lower electrode 2. In another embodiment shown in FIG. 3, the flexible substrate 1 consists of a metal layer 1d sandwiched between two plastic layers 1c and 1e. Metallic materials used in the substrate 1 include aluminum and other highly reflective metals. Aluminum is preferred because it is an excellent barrier to water and oxygen. The plastic materials used for the flexible substrate 1 may be selected from polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalene (PEN), polyether sulfone (PES) and other plastics known in the art to provide properties suitable for flexible OLEDs. Include. The isolation layer 5 may be a spin-coated polymer layer or a dielectric layer, such as an inorganic oxide or spin-on-glass (SOG). This isolation layer 5 also functions as a polarizing layer.

도 4에 도시된 또 다른 실시양태에서, 가요성 기판(1)은 단리층(5)으로 코팅된 금속 호일이다. 금속 호일은 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 강으로 제조될 수 있다. 단리층(5)은 도 2에 대해 전술된 바와 같다. 이 경우 금속 호일은 방출된 광을 비교적 투명한 상부 전극(4)으로 되돌려 반사시켜 거울-유사 표면 및 장벽층으로서 기능한다. In another embodiment shown in FIG. 4, the flexible substrate 1 is a metal foil coated with an isolation layer 5. The metal foil can be made of aluminum, copper or stainless steel. The isolation layer 5 is as described above with respect to FIG. 2. The metal foil in this case reflects the emitted light back to the relatively transparent upper electrode 4 and functions as a mirror-like surface and a barrier layer.

상부 전극(4)은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 상부 전극(4)이 애노드인 경우, 하부 전극(2)은 캐소드로서 역할을 하고, 그 OLED는 역 OLED로 불린다. 하부 전극(2)은 투명성 또는 불투명성일 수 있고, 반사성 또는 흡광성일 수 있다. 상부 전극(4)은 반투명성 또는 투명성이어야 한다(이후 "비교적 투명한"으로 일컫는다). 상부 전극(4)과 하부 전극(2)에 대해 적당한 물질은 전도성 중합체 물질, 전도성 유기 물질, 투명한 전도성 산화물(TCO), 금속 또는 금속 합금을 포함한다. TCO의 예는 인듐-주석-산화물(ITO), 아연-인듐-산화물(ZIO), 알루미늄-도핑된 ZnO, Ga-In-Sn-O(GITO), SnO2, Zn-In-Sn-O(ZITO) 및 Ga-In-O(GIO)를 포함한다. 적당한 금속은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 이리듐(Ir), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)을 포함한다. 하부 전극(2) 또는 상부 전극(4)은 전술된 물질 또는 이들 물질의 조합 중 하나로 제조된 단일층 구조 또는 이들 물질의 조합으로 제조된 다층 구조체일 수 있다. 금속이 전극 물질로서 사용되는 경우, 금속 전극의 계면(즉, 금속 전극과 유기 스택(3) 사이의 경계면)이 OLED에서의 전자 캐리어 주입을 증진시키기 위해 개질될 수 있다. TCO(예, ITO)는 금속 표면을 개질시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 전극의 금속 표면을 개질시키는데 사용되는 물질은 TCO에 한정되는 것은 아니지만, 유기 물질뿐만 아니라 다른 무기 물질이 같은 목적으로 사용될 수도 있다. 금속 전극이 개질된 경우, 계면 개질층은 유기 스택(3)과 금속 전극 사이에 위치된다. The upper electrode 4 may be a cathode or an anode. If the upper electrode 4 is an anode, the lower electrode 2 acts as a cathode, the OLED of which is called an inverted OLED. The lower electrode 2 may be transparent or opaque, and may be reflective or light absorbing. The upper electrode 4 should be translucent or transparent (hereinafter referred to as "relatively transparent"). Suitable materials for the upper electrode 4 and the lower electrode 2 include a conductive polymer material, a conductive organic material, a transparent conductive oxide (TCO), a metal or a metal alloy. Examples of TCO are indium-tin-oxide (ITO), zinc-indium-oxide (ZIO), aluminum-doped ZnO, Ga-In-Sn-O (GITO), SnO 2 , Zn-In-Sn-O ( ZITO) and Ga-In-O (GIO). Suitable metals include gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), iridium (Ir), nickel (Ni) and chromium (Cr). The lower electrode 2 or the upper electrode 4 may be a single layer structure made of one of the aforementioned materials or a combination of these materials or a multilayer structure made of a combination of these materials. If metal is used as the electrode material, the interface of the metal electrode (ie, the interface between the metal electrode and the organic stack 3) can be modified to promote electron carrier injection in the OLED. TCO (eg ITO) has been found to be effective for modifying metal surfaces. The material used to modify the metal surface of the electrode is not limited to the TCO, but other inorganic materials as well as organic materials may be used for the same purpose. When the metal electrode is modified, the interface modification layer is located between the organic stack 3 and the metal electrode.

비교적 투명한 상부 전극(4)은 비교적 투명한 전도성 단일층, 또는 하나 이상의 비교적 투명한 전도성 층을 함유하는 다층 구조체로 이루어질 수 있다. 다층 상부 전극은 광 출력을 증진시키기 위해 인덱스-매칭층으로 덮힌 비교적 투명한 전도성 층을 포함할 수 있다. 인덱스-매칭층은 광 출력을 증진시키는데 효과적인 굴절률을 갖는 유기 또는 무기 물질로 제조된다. 인덱스-매칭층에 대한 물질의 예는 트리스-(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(Alq3), N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N'-다이페닐벤지딘(NPB), MgF2, SiO2, MgO, ITO, ZnO, TiO2이다. 일부 경우, TCO 층(예컨대 ITO)은 비교적 투명한 상부 전극 및 광 출력을 증진시키기 위한 인덱스-매칭층 모두의 역할을 한다. 또한, 인덱스-매칭층은 장벽 또는 캡슐화 층으로서 역할을 한다. 인덱스-매칭층은 사용되는 물질의 굴절률에 따라, 1 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있다. 다층 상부 전극은 비교적 투명한 전도성 층과 유기 스택(3) 사이에 형성되는 하나 이상의 얇은 전하 캐리어 주입층을 추가로 포함할 수 있다. 다층 상부 전극이 캐소드인 경우, 전하 캐리어 주입층이 전자 주입층이다. 전자 주입층에 대한 적당한 물질은 낮은 일함수 금속, 예컨대 희토 금속을 포함한다. 다층 상부 전극이 애노드인 경우, 전하 캐리어 주입층이 정공 주입층이다. 정공 주입층은 높은 일함수 금속(예컨대 Au 또는 Ag) 또는 TCO로 제조될 수 있다. 다양한 무기 물질, 유기 물질 또는 무기 및 유기 물질의 조합이, 정공 주입에 효과적인 한, 정공 주입층에 대한 물질로서 또한 가능하다. 전하 캐리어 주입층은 50 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 비교적 투명한 전도성 단일층의 두께는 1 내지 150 nm일 수 있다. 다층 전극 구조의 총 두께는 30nm 이상의 두께일 수 있다. The relatively transparent upper electrode 4 may consist of a relatively transparent conductive monolayer, or a multilayer structure containing one or more relatively transparent conductive layers. The multilayer top electrode may comprise a relatively transparent conductive layer covered with an index-matching layer to enhance light output. The index-matching layer is made of an organic or inorganic material having a refractive index effective to enhance light output. Examples of materials for the index-matching layer include tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3), N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenylbenzidine (NPB), MgF 2 , SiO 2 , MgO, ITO, ZnO, TiO 2 . In some cases, the TCO layer (such as ITO) serves as both a relatively transparent top electrode and an index-matching layer to promote light output. The index-matching layer also serves as a barrier or encapsulation layer. The index-matching layer may have a thickness of 1 to 500 nm, depending on the refractive index of the material used. The multilayer top electrode may further comprise one or more thin charge carrier injection layers formed between the relatively transparent conductive layer and the organic stack 3. When the multilayer upper electrode is the cathode, the charge carrier injection layer is an electron injection layer. Suitable materials for the electron injection layer include low work function metals, such as rare earth metals. When the multilayer upper electrode is an anode, the charge carrier injection layer is a hole injection layer. The hole injection layer may be made of high work function metal (eg Au or Ag) or TCO. Various inorganic materials, organic materials or combinations of inorganic and organic materials are also possible as materials for the hole injection layer, so long as they are effective for hole injection. The charge carrier injection layer may have a thickness of 50 nm or less. The thickness of the relatively transparent conductive monolayer can be 1 to 150 nm. The total thickness of the multilayer electrode structure may be at least 30 nm thick.

다양한 물질 및 다층 구조체들이, 측방향(lateral) 전도성 및 효과적 전하 캐리어 주입에 필요한 계면 특성을 제공할 수 있는 한, 상부 전극(4)과 하부 전극(2)에서 사용가능하다는 것을 당업자는 이해할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various materials and multilayer structures can be used in the upper electrode 4 and the lower electrode 2 as long as they can provide the interfacial properties necessary for lateral conductivity and effective charge carrier injection.

유기 스택(3)은 발광에 적합한 복수의 유기 부층(sub-layer)을 포함하는 단일층 또는 다층 스택일 수 있다. 유기 스택(3)에 대한 유기 물질은 발광 소자에 대해 당업계에서 통상적인 전기발광성 및 인광성 유기 물질을 포함한다. 보다 구체적으로는, 유기 스택(3)은 PLED에서 통상적으로 사용되는 전기발광성 및/또는 인광성 중합체 물질로 제조될 수 있다. 유기 스택은 발광성 물질의 단일층 또는 정공 수송층 및 발광층으로 이루어진 2층일 수 있다. 또 다른 가능성은 정공 수송층, 전자 수송층, 및 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 있는 발광층을 포함하는 3층 유기 스택이다. 이런 3층 유기 스택을 갖는 소자는 이중 이형구조(double heterostructure)로 불린다. 정공이 애노드로부터 주입되기 때문에 정공 수송층은 애노드에 이웃해야 한다. 전자 수송층이 사용되는 경우, 이는 캐소드에 이웃해야 한다. 유기 스택(3)의 총 두께는 50 내지 1000 nm의 범위일 수 있다. The organic stack 3 may be a single layer or multilayer stack comprising a plurality of organic sub-layers suitable for emitting light. Organic materials for the organic stack 3 include electroluminescent and phosphorescent organic materials conventional in the art for light emitting devices. More specifically, the organic stack 3 may be made of electroluminescent and / or phosphorescent polymer materials commonly used in PLEDs. The organic stack can be a single layer of luminescent material or two layers consisting of a hole transport layer and a luminescent layer. Another possibility is a three layer organic stack comprising a hole transport layer, an electron transport layer, and a light emitting layer between the hole transport layer and the electron transport layer. Devices with such three-layer organic stacks are called double heterostructures. Because holes are injected from the anode, the hole transport layer must be adjacent to the anode. If an electron transport layer is used, it must be adjacent to the cathode. The total thickness of the organic stack 3 may range from 50 to 1000 nm.

본 발명에 따른 상부 발광 PLED의 하나의 예가 도 5에 도시된다. 가요성 기판(1)은 25 마이크론 두께의 Al 호일(1b)에 적층된 125 마이크론 두께의 PET 시이트(1a)로 이루어졌다. 120 nm 두께의 투명 ITO 애노드(2)가 가요성 기판(1)의 플라스틱 면 상에 형성되었다. 폴리페닐렌 비닐렌(Ph-PPV)으로 제조된 80 nm 두께의 발광층(3a) 및 폴리에틸렌 다이옥시티오펜(PEDOT)으로 제조된 30 nm 두께의 정공 수송층(3b)으로 이루어진 2층 유기 스택(3)을 ITO 애노드(2) 상에 형성시켰다. 비 교적 투명한 캐소드(4)는 위로부터 순서대로 52 nm 두께의 트리스-(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(Alq3) 층(4a), 15 nm 두께의 반투명 Ag 층(4b), 1.0 nm 두께의 칼슘(Ca) 층(4c) 및 0.6 nm 두께의 리튬 플루오라이드(LiF) 층(4d)로 이루어진 다층 구조체가다. 이 경우, Alq3는 인덱스-매칭층으로서 역할하고, Ag는 측방향 전도성에 대한 전도(conducting) 층으로서 기능하며, LiF/Ca의 조합물은 전자 주입자로서 역할을 한다. 다층 캐소드는 열 증발법에 의해 형성되어 스퍼터 침착 공정의 손상 효과를 방지할 수 있다. Al 호일(1b)은 PET 기판에 대해 우수한 장벽으로서 역할을 하여 소자의 수명을 개선한다. 이런 본 발명의 실시예는 편하고 비용-효과적인 상부-발광 PLED 제조 방법으로서 고려될 수 있다. One example of a top emitting PLED according to the invention is shown in FIG. 5. The flexible substrate 1 consisted of a 125 micron thick PET sheet 1a laminated on a 25 micron thick Al foil 1b. A 120 nm thick transparent ITO anode 2 was formed on the plastic side of the flexible substrate 1. Two-layer organic stack (3) consisting of an 80 nm thick light emitting layer (3a) made of polyphenylene vinylene (Ph-PPV) and a 30 nm thick hole transport layer (3b) made of polyethylene dioxythiophene (PEDOT) Was formed on the ITO anode 2. The comparatively transparent cathode (4) is a 52 nm thick Tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) layer (4a), a 15 nm thick translucent Ag layer (4b), 1.0 nm thick calcium in order from above (Ca) is a multilayer structure consisting of a layer 4c and a lithium fluoride (LiF) layer 4d having a thickness of 0.6 nm. In this case, Alq 3 serves as an index-matching layer, Ag serves as a conducting layer for lateral conductivity, and the combination of LiF / Ca serves as an electron injector. The multilayer cathode can be formed by thermal evaporation to prevent the damaging effects of the sputter deposition process. Al foil 1b serves as an excellent barrier to PET substrates, improving device lifetime. This embodiment of the present invention can be considered as a convenient and cost-effective method of manufacturing a top-emitting PLED.

본 발명은 파단 없이 실질적 정도로 구부러질 수 있는 불투명 가요성 기판 상에 가요성 OLED를 제공한다. 따라서, 본 발명의 가요성 OLED는 임의의 형상으로 순응되거나, 구부러지거나, 말려지는 능력을 갖는다. 이런 가요성은 연속 롤 공정에 의해 디스플레이 소자의 제조를 가능케 하여 비용-효과적 대량 생산 방법을 제공할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 가요성 기판은 유기 포토-검출기, 유기 박막 트랜지스터, 유기 광전지, 유기 메모리, 유기 집적 회로 및 우수한 장벽 성질 및 기계적 가요성을 갖는 가요성 기판을 필요로 하는 기타 유기 또는 무기 광전자 소자에서 사용될 수 있다. The present invention provides a flexible OLED on an opaque flexible substrate that can be bent to a substantial extent without breaking. Thus, the flexible OLEDs of the present invention have the ability to conform, bend, or curl into any shape. This flexibility will enable the fabrication of display elements by a continuous roll process to provide a cost-effective mass production method. In addition, the flexible substrates disclosed herein may be organic photo-detectors, organic thin film transistors, organic photovoltaic cells, organic memories, organic integrated circuits, and other organic or inorganic optoelectronics that require flexible substrates with good barrier properties and mechanical flexibility. It can be used in the device.

본 발명의 OLED는 휴대폰, PDA 및 기타 휴대용 장치, 컴퓨터 모니터, 디지털 오디오 장치, 비디오 카메라, 조명 장치, 장식 장치 및 광고 장치를 포함하는 다양한 용도를 갖는다.The OLED of the present invention has a variety of uses, including cell phones, PDAs and other portable devices, computer monitors, digital audio devices, video cameras, lighting devices, decoration devices and advertising devices.

본 발명이 바람직한 실시양태에 대해 기술되었지만, 첨부된 청구범위의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명에 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. While the present invention has been described with respect to preferred embodiments, it will be understood that modifications may be made to the invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.

Claims (28)

가요성 기판;Flexible substrates; 상기 가요성 기판상의 하부 전극층;A lower electrode layer on the flexible substrate; 적어도 반투명성인 상부 전극층;An upper electrode layer that is at least translucent; 상기 하부 전극층과 상부 전극층 사이의 유기 영역을 포함하되, Including an organic region between the lower electrode layer and the upper electrode layer, 상기 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 전압이 인가될 때에 전기발광이 일어날 수 있고,Electroluminescence may occur when a voltage is applied between the lower electrode layer and the upper electrode layer, 상기 가요성 기판이 (i) 금속층에 적층되거나 금속층으로 코팅된 플라스틱층, (ii) 2개의 플라스틱층 사이에 샌드위치된 금속층 및 (iii) 금속 호일 중 하나로 이루어지는 가요성 유기 발광 소자.Wherein said flexible substrate is comprised of one of (i) a plastic layer laminated or coated with a metal layer, (ii) a metal layer sandwiched between two plastic layers, and (iii) a metal foil. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가요성 기판이 알루미늄층에 적층되거나 알루미늄층으로 코팅된 플라스틱층으로 이루어지고, 상기 플라스틱층이 하부 전극층과 알루미늄층 사이에 위치되는 가요성 유기 발광 소자.And the flexible substrate is formed of a plastic layer laminated on or coated with an aluminum layer, and the plastic layer is positioned between the lower electrode layer and the aluminum layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가요성 기판이 스틸 호일로 이루어지는 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of which the flexible substrate is made of steel foil. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가요성 기판과 하부 전극층 사이에 단리층을 추가로 포함하는 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device further comprises an isolation layer between the flexible substrate and the lower electrode layer. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 단리층이 스핀-코팅된 중합체층 또는 유전체층인 가요성 유기 발광 소자. Flexible organic light emitting device wherein the isolation layer is a spin-coated polymer layer or a dielectric layer. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 스틸 호일과 하부 전극층 사이에 단리층을 추가로 포함하는 가요성 유기 발광 소자.Flexible organic light-emitting device further comprises an isolation layer between the steel foil and the lower electrode layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극층이 투명성인 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of which the upper electrode layer is transparent. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극층이 반투명 또는 투명 애노드인 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of which the upper electrode layer is a translucent or transparent anode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극층이 반투명 또는 투명 캐소드인 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of which the upper electrode layer is a translucent or transparent cathode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 전극층이 하나 이상의 반투명 또는 투명 전도성 필름을 포함하는 다층 구조체인 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of claim 1, wherein the upper electrode layer is a multilayer structure including at least one translucent or transparent conductive film. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 다층 구조체가 인덱스-매칭층(index-matching layer) 및 전하 캐리어 주입층을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the multilayer structure comprises an index-matching layer and a charge carrier injection layer. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 인덱스-메칭층이 광 출력을 증진시키는데 효과적인 굴절률을 갖는 유기 또는 무기 물질을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the index-matching layer comprises an organic or inorganic material having an index of refraction effective to enhance light output. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 인덱스-메칭층이 광 출력을 증진시키는데 효과적인 굴절률을 갖는 유기 및 무기 물질의 조합물을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.Wherein the index-matching layer comprises a combination of organic and inorganic materials having a refractive index effective to enhance light output. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 다층 구조체가 애노드이고, 상기 전하 캐리어층이 정공 주입층인 가요성 유기 발광 소자. And the multilayer structure is an anode, and the charge carrier layer is a hole injection layer. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 정공 주입층이 높은 일함수 금속 또는 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 가요성 유기 발광 소자. The flexible organic light emitting device of which the hole injection layer includes a high work function metal or a transparent conductive oxide (TCO). 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 높은 일함수 금속이 금 또는 은인 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of which the high work function metal is gold or silver. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 TCO가 금속 산화물인 가요성 유기 발광 소자.A flexible organic light emitting device, wherein the TCO is a metal oxide. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 TCO가 인듐-주석-산화물(ITO), 아연-인듐-산화물, 알루미늄-도핑된 아연 산화물, Ga-In-Sn-O, SnO2, Zn-In-Sn-O 및 Ga-In-O으로 구성된 군에서 선택되는 가요성 유기 발광 소자.The TCO is indium-tin-oxide (ITO), zinc-indium-oxide, aluminum-doped zinc oxide, Ga-In-Sn-O, SnO 2 , Zn-In-Sn-O and Ga-In-O Flexible organic light emitting device selected from the group consisting of. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 정공 주입층이 정공 주입에 효과적인 유기 물질 또는 정공 주입에 효과적인 무기 및 유기 물질의 조합물을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the hole injection layer includes an organic material effective for hole injection or a combination of an inorganic material and an organic material effective for hole injection. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 정공 주입층이 정공 주입에 효과적인 무기 물질 또는 정공 주입에 효과적인 무기 및 유기 물질의 조합물을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the hole injection layer comprises an inorganic material effective for hole injection or a combination of inorganic and organic materials effective for hole injection. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 다층 구조체가 캐소드이고, 상기 전하 캐리어 주입층이 전자 주입층인 가요성 유기 발광 소자. And the multilayer structure is a cathode, and the charge carrier injection layer is an electron injection layer. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 전자 주입층이 낮은 일함수 금속을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.The flexible organic light emitting device of claim 1, wherein the electron injection layer comprises a low work function metal. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 낮은 일함수 금속이 희토 금속인 가요성 유기 발광 소자.A flexible organic light emitting device, wherein the low work function metal is a rare earth metal. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 인덱스-매칭층이 트리스-(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(Alq3) 또는 N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N'-다이페닐벤지딘(NPB)을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.The index-matching layer comprises tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ) or N, N'-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenylbenzidine (NPB) Organic light emitting device. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 캐소드가 은 층을 포함하고, 상기 전자 주입층이 리튬 플루오라이드 부층(sub-layer) 위의 칼슘 부층으로 이루어지되, 상기 은 층은 칼슘 층 위에 형성되는 가요성 유기 발광 소자.Wherein said cathode comprises a silver layer and said electron injection layer is comprised of a calcium sublayer on a lithium fluoride sub-layer, said silver layer being formed on a calcium layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 하부 전극층 및 상부 전극층 중 하나 이상이 전하 캐리어 주입을 증진시키기 위해 개질되는 가요성 유기 발광 소자.At least one of the lower electrode layer and the upper electrode layer is modified to promote charge carrier injection. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 영역이 (i) 정공 수송층 및 (ii) 발광층 또는 전자 수송층을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the organic region comprises (i) a hole transporting layer and (ii) a light emitting layer or an electron transporting layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 영역이 (i) 정공 수송층, (ii) 발광층 및 (iii) 전자 수송층을 포함하는 가요성 유기 발광 소자.And the organic region comprises (i) a hole transport layer, (ii) a light emitting layer, and (iii) an electron transport layer.
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