KR20130027728A - Flexible organic light emitting diode and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 구현될 수 있어 제조에 필요한 공수 및 비용을 절감할 수 있고, 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible organic light emitting diode and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a flexible organic light emitting diode and can be implemented in a simple structure, thereby reducing labor and cost required for manufacturing and providing flexible organic light emitting diodes having improved electrical and optical properties. It relates to a diode and a method of manufacturing the same.
일반적으로 유기 발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode)는 유기화합물을 이용해 자체 발광시키는 차세대 디스플레이 소자로 반응속도가 매우 빠르고 자체 발광으로 인해 색감을 떨어뜨리는 후광장치가 불필요한 여러 가지 장점 때문에 대형 텔레비전부터 모바일 기기까지 널리 이용되고 있다.In general, organic light emitting diodes (OLEDs) are next-generation display devices that emit light by using organic compounds. They are very fast in response and do not require a backlight device that reduces color due to self-luminous. It is widely used to equipment.
일반적으로 유기 발광 다이오드는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10) 위에 양전극(20), 정공주입층과 정공수송층 같은 정공층(30), 유기물로 이루어져 전자와 정공이 결합하면서 빛이 발생되는 유기 발광층(40), 전자주입층과 전자수송층 같은 전자층(50) 및 음전극(60)이 순서대로 적층되어 이루어진다.In general, as shown in FIG. 1, the organic light emitting diode is formed of a
여기서 상기 기판(10)은 유리기판이 일반적으로 사용되고 있고, 기판(10) 상에 형성되는 양전극(20)은, 1987년 C. W. Tang과 S. A. Van Slyke에 의해 유기 발광 다이오드가 발표된 이래로, 투명하고 전도성이 좋으며 일함수가 4.7eV로 큰 ITO(Indium Tin Oxide)가 일반적으로 사용되고 있다.Here, the
이처럼 기판(10)으로서 유리기판을 사용할 경우에는 제조 공정에 있어서의 편의성은 높지만, 가요성(flexibility)이 없어 유기 발광 다이오드의 적용 분야 확대, 디스플레이 기기의 디자인 개발 등에 많은 제약이 있다.When the glass substrate is used as the
이에 따라, 최근에는 금속 호일과 같은 불투명한 금속 박판을 기판으로 활용하여 가요성을 갖게 유기 발광 다이오드를 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 금속 박판을 기판으로 사용할 경우, 금속 박판 표면의 거칠기 문제와 소자간의 절연 문제를 해결하기 위해 금속 박판상에 별도의 평탄화층과 절연층을 각각 형성하는 공정이 필요하다.Accordingly, recently, studies have been actively conducted to implement an organic light emitting diode having flexibility by using an opaque metal sheet such as a metal foil as a substrate. However, when the metal thin plate is used as a substrate, a process of forming a separate planarization layer and an insulating layer on the metal thin plate is required to solve the problem of roughness of the surface of the metal thin plate and the insulation problem between the elements.
또한, 이와 같은 가요성 유기 발광 다이오드는, 기판인 금속 박판이 불투명하므로 기판을 통한 빛의 방출이 불가능하여, 전면 발광 방식의 적용이 필수적이다.In addition, such a flexible organic light emitting diode is not possible to emit light through the substrate because the metal thin plate as the substrate is opaque, it is necessary to apply the top emission method.
즉, 이 같은 가요성 유기 발광 다이오드는, 도 2에 도시된 바와 같이, 평탄화층(11)과 절연층(12)이 각각 별도로 형성된 기판(10)상에 양전극으로서 하부 반사전극(20')을 형성하고 이 반사전극(20') 위에 정공층(30), 유기 발광층(40), 전자층(50) 및 음전극으로서 상부 투명전극(60')을 형성하여 유기 발광층(40)에서 발생한 빛을 상부 투명전극(60')으로 방출시키는 형태로 구현된다.That is, as shown in FIG. 2, the flexible organic light emitting diode uses the lower reflective electrode 20 'as a positive electrode on the
종래의 가요성 유기 발광 다이오드의 평탄화층(11)과 절연층(12)으로는 용액 공정이 가능한 폴리머 물질인 폴리이미드(polyimid,PI), SU8 등이 널리 사용되고 있다. 이러한 물질로 평탄화층(11)이나 절연층(12)을 형성하기 위해서는, 각 층에 대해 물질 용액 도포, 일정 두께로 코팅 및 큐어링(curing) 공정을 각각 거쳐야 하므로, 제조에 많은 시간이 소요되고, 제조 비용이 높은 단점이 있다.As the
한편, 평탄화층(11)과 절연층(12) 상에 형성되는 하부 반사전극(20')은, 일반적으로 반사율이 높고 전기전도도가 우수한 Ag가 널리 사용되고 있다. 그런데 Ag는 일함수가 4.3eV로써 일반적인 유기 반도체 물질의 이온화 에너지 준위인 5.0eV보다 작아서 유기 발광층(40)을 이루는 유기 반도체 물질과의 계면에서 높은 정공 주입장벽을 형성하게 되고, 이로 인해 소자의 전기적, 광학적 특성이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, for the lower reflecting electrode 20 'formed on the
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 대한민국 공개특허공보 제2005-99026호에는 Ag의 상부에 ITO를 형성하여 Ag의 높은 반사율을 이용하면서도 정공 주입 특성을 향상시키는 방법을 제시하고 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-99026 proposes a method of forming ITO on Ag to improve hole injection characteristics while using high reflectance of Ag.
그러나 이러한 Ag/ITO 구조는 그 제조 과정에 있어서 높은 광투과도와 낮은 면저항을 갖는 고품위의 ITO 박막을 Ag에 형성하기 위해서는 200℃ 이상의 고온에서 ITO를 증착해야 하지만, 이와 같은 고온 조건에서는 Ag의 집계 현상이 일어나 전극의 반사율이 낮아지는 문제점이 있다.However, the Ag / ITO structure has to be deposited at high temperatures of 200 ° C. or higher in order to form a high quality ITO thin film having high light transmittance and low sheet resistance on Ag. This causes a problem that the reflectance of the electrode is lowered.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 가요성의 불투명 기판 표면의 거칠기 문제, 소자 간의 절연 문제 및 반사전극의 높은 반사율 확보 문제를 함께 해결할 수 있는 간단한 구조로 구현될 수 있으며, 반사전극과 발광층의 계면에서의 전하 주입장벽도 낮출 수 있는 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems as described above, the present invention can be implemented in a simple structure that can solve the problem of the roughness of the surface of the flexible opaque substrate, the insulation problem between the elements and the high reflectance of the reflective electrode together, SUMMARY To provide a flexible organic light emitting diode and a method of manufacturing the same, which can lower the charge injection barrier at the interface of the light emitting layer.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 가요성 유기 발광 다이오드는, 가요성을 갖는 불투명 기판; 상기 불투명 기판상에 굴절률이 서로 다른 물질로 각각 이루어진 2개 이상의 박막이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 이루어지는 분산 브래그 반사기 전극; 상기 분산 브래그 반사기 전극의 상측에 형성되며, 정공을 주입 및 수송하는 정공층; 상기 정공층의 상측에 구비되며, 전자를 주입 및 수송하는 전자층; 상기 정공층과 상기 전자층의 사이에 구비되고, 유기물로 이루어져 상기 전자와 상기 정공의 결합으로 인한 빛을 발생하는 발광층; 및 상기 전자층의 상면에 형성되는 투명 전극;을 포함한다.In order to solve the problems as described above, the flexible organic light emitting diode according to the present invention, the flexible opaque substrate; A distributed Bragg reflector electrode formed by alternately stacking two or more thin films each having a different refractive index on the opaque substrate one or more times; A hole layer formed on the dispersion Bragg reflector electrode and injecting and transporting holes; An electron layer provided on the hole layer and injecting and transporting electrons; A light emitting layer provided between the hole layer and the electron layer and made of an organic material to generate light due to the combination of the electrons and the holes; And a transparent electrode formed on an upper surface of the electronic layer.
상기 분산 브래그 반사기 전극은, Alq3, NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8의 유기 화합물 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과, WO3, MoO3, ZnS, ITO, MgO, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3의 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성될 수 있다.The dispersed Bragg reflector electrode is at least one selected from the group consisting of Alq 3 , NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, and SU8 organic compounds, and WO 3 , MoO 3 , ZnS, ITO, MgO, ZrO At least one selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and fluoride series of 2 , SnO 2 , SiO 2 , and Al 2 O 3 may be formed by alternately stacking one or more times.
상기 분산 브래그 반사기 전극은, 굴절률이 1.0 ~ 3.0인 유기물, 무기물 및 금속으로 각각 이루어지는 박막 중 2개 이상이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성될 수 있다.The distributed Bragg reflector electrode may be formed by alternately stacking two or more of the thin films each of an organic material, an inorganic material, and a metal having a refractive index of 1.0 to 3.0.
상기 분산 브래그 반사기 전극을 이루는 2개 이상의 박막의 총 적층수는 2층 이상 22층 이하일 수 있다.The total number of laminated layers of two or more thin films forming the dispersed Bragg reflector electrode may be two or more and 22 or less.
상기 불투명 기판은, 금속으로 이루어진 가요성의 호일(foil)로 구비될 수 있다.The opaque substrate may be provided with a flexible foil made of metal.
상기 불투명 기판은, 스틸, 스테인리스 스틸, 도금 스틸, 구리, 알루미늄, 은, 마그네슘 중 1종 이상을 포함하여 이루어진 호일로 구비될 수 있다.The opaque substrate may be provided with a foil including one or more of steel, stainless steel, plated steel, copper, aluminum, silver, and magnesium.
상기 가요성 유기 발광 다이오드는, 상기 분산 브래그 반사기 전극의 전기 전도성을 향상시켜 전하 주입 특성이 제고되도록 상기 분산 브래그 반사기 전극의 상면에 형성되는 전도성 산화막;을 더 포함할 수 있다.The flexible organic light emitting diode may further include a conductive oxide film formed on an upper surface of the distributed Bragg reflector electrode to improve electrical conductivity of the distributed Bragg reflector electrode to improve charge injection characteristics.
상기 전도성 산화막은, ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하여 이루어질 수 있다.The conductive oxide film may include at least one selected from the group consisting of ITO, ZnO, SnO 2 , IZO, AZO, and GZO.
본 발명에 따른 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법은, 가요성을 갖는 불투명 기판상에 굴절률이 서로 다른 2종 이상의 박막을 각각 1회 이상 번갈아 적층하여 분산 브래그 반사기 전극을 형성하는 단계; 상기 분산 브래그 반사기 전극 상에 정공을 주입 및 수송하는 정공층을 형성하는 단계; 유기물로 이루어져 정공과 전자의 결합으로 인한 빛을 발생하는 발광층을 상기 정공층의 상면에 형성하는 단계; 상기 발광층의 상면에 전자를 주입 및 수송하는 전자층을 형성하는 단계; 및 상기 전자층의 상면에 투명 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible organic light emitting diode, the method comprising: forming a distributed Bragg reflector electrode by alternately stacking two or more kinds of thin films having different refractive indices one or more times on a flexible opaque substrate; Forming a hole layer for injecting and transporting holes on the dispersed Bragg reflector electrode; Forming an emission layer formed of an organic material on the upper surface of the hole layer to generate light due to the combination of holes and electrons; Forming an electron layer that injects and transports electrons on an upper surface of the emission layer; And forming a transparent electrode on an upper surface of the electronic layer.
상기 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 분산 브래그 반사기 전극은, Alq3, NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8의 유기 화합물 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과, WO3, MoO3, ZnS, ITO, MgO, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3의 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the flexible organic light emitting diode, the dispersed Bragg reflector electrode is at least one selected from the group consisting of an organic compound family of Alq 3 , NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8, and WO 3 , MoO 3 , ZnS, ITO, MgO, ZrO 2 , SnO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 At least one selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides and fluoride series are formed by alternating one or more times Can be.
상기 분산 브래그 반사기 전극은, 굴절률이 1.0 ~ 3.0인 유기물, 무기물 및 금속으로 각각 이루어지는 박막 중 2개 이상이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성될 수 있다.The distributed Bragg reflector electrode may be formed by alternately stacking two or more of the thin films each of an organic material, an inorganic material, and a metal having a refractive index of 1.0 to 3.0.
상기 분산 브래그 반사기 전극은, 굴절률이 서로 다른 2종 이상의 박막을 스퍼터링, 전자선 증착법, 열증착법, 화학 기상법, 분산법, 스핀코팅법, 바코팅법 및 레이저 증착법 중 어느 하나의 방법으로 각각 1회 이상 번갈아 적층하여 형성될 수 있다.The dispersed Bragg reflector electrode may be formed at least once by sputtering, electron beam deposition, thermal deposition, chemical vapor deposition, dispersion, spin coating, bar coating, or laser deposition in two or more kinds of thin films having different refractive indices. It can be formed by alternately laminating.
상기 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법은, 상기 분산 브래그 반사기 전극의 상면에 상기 분산 브래그 반사기 전극의 전기 전도성을 향상시키는 전도성 산화막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the flexible organic light emitting diode may further include forming a conductive oxide layer on an upper surface of the distributed Bragg reflector electrode to improve electrical conductivity of the distributed Bragg reflector electrode.
상기 전도성 산화막은, ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하여 이루어질 수 있다.The conductive oxide film may include at least one selected from the group consisting of ITO, ZnO, SnO 2 , IZO, AZO, and GZO.
이러한 본 발명의 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 의하면, 금속 박판 등과 같은 가요성의 불투명 기판상에 형성된 분산 브래그 반사기 전극이 불투명 기판 표면의 거칠기 문제와 소자 간의 절연 문제를 해결함과 동시에 그 자체로 높은 반사율을 갖는 반사전극의 역할을 함으로써, 평탄화층, 절연층, Ag 반사전극이 각각 별도로 구비되는 기존의 구조를 단순화시킬 수 있다.According to the flexible organic light emitting diode of the present invention and a method of manufacturing the same, a distributed Bragg reflector electrode formed on a flexible opaque substrate such as a metal thin plate solves the problem of roughness of the surface of the opaque substrate and insulation between devices, By acting as a reflective electrode having a high reflectance, the existing structure in which the planarization layer, the insulating layer, and the Ag reflective electrode are separately provided can be simplified.
이에 따라, 다이오드의 제조에 필요한 공수 및 비용을 절감할 수 있다.Accordingly, the labor and cost required for the manufacture of the diode can be reduced.
또한, 상기 분산 브래그 반사기 전극은 양호한 가요성을 갖는 유기 화합물 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 높은 굴절률 특성을 갖는 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 이루어짐으로써, 가요성 유기 발광 다이오드에 필요한 가요성 및 반사 전극으로서의 높은 반사율을 동시에 확보할 수 있다.In addition, the dispersed Bragg reflector electrode is at least one selected from the group consisting of an organic compound series having good flexibility and at least one selected from the group consisting of a metal oxide, metal nitride, and fluoride series each having a high refractive index. By stacking the above alternately, it is possible to ensure the flexibility required for the flexible organic light emitting diode and the high reflectance as the reflective electrode at the same time.
뿐만 아니라, 이와 같은 분산 브래그 반사기 전극은, 기존의 Ag 반사전극보다 높은 일함수를 가지므로 Ag 반사전극에 비해 발광층과의 계면에서의 전하 주입장벽이 낮으므로 소자의 효율을 향상시켜 다이오드의 전기적, 광학적 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 높은 광 출력을 갖는 가요성 유기 발광 다이오드의 제작이 가능하다.In addition, since the distributed Bragg reflector electrode has a higher work function than the conventional Ag reflecting electrode, the charge injection barrier at the interface with the light emitting layer is lower than that of the Ag reflecting electrode. Optical properties can be improved. Accordingly, it is possible to manufacture a flexible organic light emitting diode having a high light output.
게다가, 분산 브래그 반사기 전극이 전기 전도성이 다소 부족한 물질로 이루어진 경우라도 분산 브래그 반사기 전극의 상면에 전도성 산화막을 형성함으로써 충분한 전기 전도성을 확보하여 전하 주입 특성을 제고할 수 있다.In addition, even when the dispersed Bragg reflector electrode is made of a material that is somewhat poor in electrical conductivity, a conductive oxide film may be formed on the upper surface of the Distributed Bragg reflector electrode to secure sufficient electrical conductivity, thereby improving charge injection characteristics.
도 1은 일반적인 유기 발광 다이오드의 구조도,
도 2는 종래의 가요성 유기 발광 다이오드의 구조도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드의 구조도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드에 구비되는 분산 브래그 반사기 전극의 구조도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드에 있어서, 분산 브래그 반사기 전극을 형성하는 ZnS와 Alq3로 각각 이루어진 제1ㆍ제2박막의 적층 개수에 따른 분산 브래그 반사기 전극의 가시광선 영역에 대한 반사 특성을 보여주는 그래프,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드로서, 분산 브래그 반사기 전극을 형성하는 ZnS와 BCP로 각각 이루어진 제1ㆍ제2박막의 적층 개수에 따른 분산 브래그 반사기 전극의 가시광선 영역에 대한 반사 특성을 보여주는 그래프,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법을 도시한 순서도이다.1 is a structural diagram of a general organic light emitting diode,
2 is a structural diagram of a conventional flexible organic light emitting diode,
3 is a structural diagram of a flexible organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention,
4 is a structural diagram of a distributed Bragg reflector electrode provided in a flexible organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention;
5 is a view illustrating a distributed Bragg reflector electrode according to the number of stacked first and second thin films each consisting of ZnS and Alq 3 forming a distributed Bragg reflector electrode in a flexible organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention. Graph showing reflection characteristics for the ray region,
6 is a flexible organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention, wherein the visible light region of the distributed Bragg reflector electrode according to the number of stacked first and second thin films each formed of ZnS and BCP forming a distributed Bragg reflector electrode Graph showing reflection characteristics for,
7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '통상의 기술자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains (hereinafter, referred to as a 'normal technician') may easily perform the present invention. . The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 발명에 따른 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법은, 유기 발광 다이오드의 적용 분야 확대, 디스플레이 기기의 디자인 개발 자유도 증대 등을 위해 구부러질 수 있게 제조되는 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조에 필요한 공수 및 비용을 절감할 수 있고, 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 명세서에 첨부된 도면에서 막 또는 영역들의 크기 및 두께는 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위해 과장 도시된 것임을 밝혀둔다.The flexible organic light emitting diode and its manufacturing method according to the present invention relates to an organic light emitting diode that is manufactured to be bent in order to expand the field of application of the organic light emitting diode, increase the degree of freedom of design development of the display device, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a flexible organic light emitting diode and a method for manufacturing the same, which can reduce man-hours and costs required for manufacturing, and have improved electrical and optical properties, and the size and thickness of the film or regions in the accompanying drawings. Is exaggerated to explain the invention more clearly.
이하, 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 3 to 6, the configuration and effect of the flexible organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드는 불투명 기판(100), 분산 브래그 반사기 전극(200), 전도성 산화막(300), 정공층(400), 발광층(500), 전자층(600) 및 투명 전극(700)을 포함하여 이루어진다.In the flexible organic light emitting diode according to the preferred embodiment of the present invention, the
상기 불투명 기판(100)은 쉽게 구부러질 수 있는 금속 호일, 금속 박판으로 구비되며, 분산 브래그 반사기 전극(200), 전도성 산화막(300), 정공층(400), 발광층(500), 전자층(600) 및 투명 전극(700)의 다른 구성요소들을 지지하는 역할을 한다.The
상기 불투명 기판(100)으로 사용되는 금속 호일은 스틸, 스테인리스 스틸, 도금 스틸, 구리, 알루미늄, 은, 마그네슘 중 1종 이상을 포함하는 금속으로 이루어진 호일일 수 있다.The metal foil used as the
상기 분산 브래그 반사기 전극(200)은 불투명 기판(100)의 상면에 굴절률이 서로 다른 물질로 각각 이루어진 2개 이상의 박막이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되는 분산 브래그 반사기(DBR; Distributed Bragg Reflector)로 이루어진다.The distributed
이 분산 브래그 반사기 전극(200)은 그 자체로 높은 반사율을 갖기 때문에 반사 전극으로서 손색이 없는 동시에, 금속 호일로 이루어지는 가요성의 불투명 기판(100)의 거친 표면을 고르게 평탄화하고 소자간의 절연 문제도 해결하는 역할을 모두 수행한다.Since the distributed
즉, 기존에 가요성의 불투명 기판(100)을 유기 발광 다이오드의 기판으로 사용할 때에는 불투명 기판(100)의 표면 거칠기 문제의 해결을 위한 평탄화층, 소자 간의 절연 문제를 해결하기 위한 절연층 및 반사율이 높은 Ag 반사 전극을 각각 별도로 형성해야 하지만, 본 발명의 경우 이 같은 분산 브래그 반사기 전극(200)이 세 가지의 역할을 동시에 수행하게 된다.That is, when the flexible
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 도 4에 도시된 바와 같이, 양호한 가요성을 갖는 유기 화합물 계열의 물질이며 굴절률이 1.73인 Alq3로 이루어지는 제1박막(210), 및 금속 질화물이며 2.38의 높은 굴절률을 갖는 ZnS로 이루어지는 제2박막(220)을 각각 발광층(500)의 발광영역인 λ=510nm의 파장 조건에서 최적 두께로 확인되는 73.7nm와 53.6nm의 두께로 9회 교대 증착하여 분산 브래그 반사기 전극(200)을 형성하였는데, 도 5에 도시된 바와 같이 이 경우 분산 브래그 반사기 전극(200)의 반사율은 95.1%로 매우 높은 것을 확인할 수 있었다.In the preferred embodiment of the present invention, as shown in Fig. 4, the first
여기서, 제1ㆍ제2박막(210, 220)의 최적 두께는 분산 브래그 반사기 전극(200)이 정상적인 반사 기능을 수행하기 위한 보강 간섭 조건, 즉 3λ/4 조건을 만족시키는 조건으로 설정된다.Here, the optimum thicknesses of the first and second
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 분산 브래그 반사기 전극(200)은 Alq3로 이루어지는 제1박막(210)과 ZnS로 이루어지는 제2박막(220)이 번갈아 적층되어 이루어졌으나, 제1박막(210)과 제2박막(220)을 이루는 물질이 이에 한정되는 것은 아니다.In the preferred embodiment of the present invention, the dispersed
상기 제1박막(210)은 Alq3, NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8로 이루어진 유기 화합물 계열의 군에서 선택된 1종으로 이루어질 수 있고, 상기 제2박막(220)은 WO3, MoO3, ZnS, ITO, MgO, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3의 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 1종으로 이루어질 수 있다.The first
이렇게 양호한 가요성을 갖는 제1박막(210)과 높은 굴절률을 갖는 제2박막(220)으로 분산 브래그 반사기 전극(200)이 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 분산 브래그 반사기 전극(200)은 굴절률이 1.0 ~ 3.0인 유기물, 무기물 및 금속으로 각각 이루어지는 박막 중 2개가 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되어도 무방하며, 이러한 박막 중 3개 이상이 1회 이상 번갈아 적층되어 형성될 수도 있다.The distributed
다만, 이렇게 분산 브래그 반사기 전극(200)을 이루는 2개 이상의 박막의 총 적층수는 2층 이상, 22층 이하인 것이 적절한데, 기본적으로 분산 브래그 반사기를 형성하기 위해서는 2층 이상이 필요하고, 총 적층수가 22층을 초과하는 경우에는 향상되는 반사 특성 등에 비해 적층 박막의 개수가 너무 많아 제조에 필요한 공수 및 비용이 기존의 평탄화층, 절연층, Ag 반사 전극을 각각 형성하는 것보다도 증가하므로 바람직하지 않기 때문이다.However, it is appropriate that the total number of two or more thin films forming the distributed
실제, 도 5에서 확인할 수 있듯이, 분산 브래그 반사기 전극(200)을 이루는 제1ㆍ제2박막(210, 220)을 각각 Alq3와 ZnS로 하여, 5쌍(10층)을 적층한 경우에 반사율은 85.9%, 7쌍(14층)을 적층한 경우에 반사율은 92.7%, 9쌍(18층)을 적층한 경우에 반사율은 95.1%, 11쌍(22층)을 적층한 경우에 반사율은 95.8%로, 적층수가 증가할수록 반사 특성도 향상되고 있으나, 그 증가 폭은 실제로 적층수가 증가할수록 크게 둔화되고 있음을 확인할 수 있다.In fact, as can be seen in FIG. 5, when the first and second
도 6에서 확인할 수 있듯이, 분산 브래그 반사기 전극(200)을 이루는 제1ㆍ제2박막(210, 220)을 각각 BCP와 ZnS로 하여 적층한 경우에도 대동소이한 양상을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 6, even when the first and second
한편, 본 발명에 있어서, 이러한 분산 브래그 반사기 전극(200)의 일함수는 4.9 ~ 5.1eV 안팎으로써, 일반적인 유기 반도체 물질의 이온화 에너지 준위인 5.0eV와 유사하여, 일함수가 5.0eV보다 작은 4.3 ~ 4.7eV의 일함수를 갖는 기존의 Ag 반사 전극보다 유기물로 이루어진 발광층(500)과의 계면에서의 정공 주입장벽이 낮으므로, 다이오드의 전기적, 광학적 특성이 향상되는 장점도 있다.Meanwhile, in the present invention, the work function of the distributed
상기 전도성 산화막(300)은 분산 브래그 반사기 전극(200)이 전기 전도성이 다소 낮은 물질로 이루어진 경우에 분산 브래그 반사기 전극(200)의 상면에 선택적으로 형성되어 분산 브래그 반사기 전극(200)의 전기 전도성을 향상시켜 전하 주입 특성을 제고하는 역할을 한다.The
이러한 전도성 산화막(300)은 높은 전기 전도성을 갖는 ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하여 이루어질 수 있다.The
상기 정공층(400)은 정공을 주입, 수송하여 발광층(500)에 전달할 수 있도록 α-NPD 등으로써 단층 또는 다층 형태로 전도성 산화막(300)의 상면에 형성된다. 물론 본 발명에 따른 가요성 유기 발광 다이오드에 전도성 산화막(300)이 구비되지 않는 경우에 정공층(400)은 분산 브래그 반사기 전극(200)의 상면에 직접 형성되게 된다.The
상기 발광층(500)은 정공층(400)의 상측에 형성되며, Alq3, Flr6가 도핑된 TCTA 등의 유기물로 이루어져 정공층(400)을 통해 전달되는 정공과 전자층(600)을 통해 전달되는 전자의 결합으로 인한 빛이 생성되는 곳이다.The
그리고 상기 전자층(600)은 전자를 주입, 수송하여 발광층(500)에 전달할 수 있도록 LiF, Alq3 등으로 단층 또는 다층 형태로 발광층(500)의 상측에 형성된다. 즉, 상기 전자층(600)과 정공층(400)의 사이에 발광층(500)이 개재된다.The
상기 투명 전극(700)은 전자층(600)의 상측에 높은 전기 전도도 및 투명도를 갖는 50nm 이하의 얇은 금속 박막 또는 ITO와 같은 전도성 금속 산화물로 형성된다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 상기 분산 브래그 반사기 전극(200)이 양전극이고, 상기 투명 전극(700)이 음전극인 형태로 구현되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 분산 브래그 반사기 전극(200)이 음전극이고, 상기 투명 전극(700)이 양전극인 인버티드 형태로 구현될 수도 있다.
In the preferred embodiment of the present invention, the distributed
이하, 도 3 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a flexible organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 7.
먼저, 지지체의 역할을 하는 금속 호일과 같은 가요성의 불투명 기판(100)을 준비하여, 그 불투명 기판(100) 상에 분산 브래그 반사기 전극(200)을 형성한다(s100).First, a flexible
이 분산 브래그 반사기 전극(200)의 형성 과정은, 양호한 가요성을 갖는 유기 화합물 계열의 물질로 이루어지는 제1박막(210) 및 높은 굴절률을 갖는 금속 산화물, 금속 질화물 또는 플로라이드 계열의 물질로 이루어지는 제2박막(220)을 스퍼터링, 전자선 증착법, 열증착법, 화학 기상법, 분산법, 스핀코팅법, 바코팅법 및 레이저 증착법 중 어느 하나의 방법으로 각각 1회 이상 번갈아 적층하는 방식으로 이루어진다.The process of forming the dispersed
물론, 이러한 분산 브래그 반사기 전극(200)을 형성할 때에는 고온의 증착 과정이 필수적인 CVD 방식보다는 PVD 방식을 적용하는 것이 보다 바람직할 수 있다.Of course, when forming the distributed
다음, 상기 분산 브래그 반사기 전극(200)의 상면에 ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO 중 1종 이상을 포함하여 이루어지는 전도성 산화막(300)을 형성한다(s200). 이전도성 산화막(300)은 분산 브래그 반사기 전극(200)의 전기 전도성이 부족할 경우에 이를 보완하여 분산 브래그 반사기 전극(200)의 전기 전도성을 향상시킴으로써 소자의 전하 주입 특성을 제고하게 된다.Next, a
이후, 정공을 주입, 수송하여 발광층(500)에 전달하는 정공층(400)을 α-NPD 등으로써 단층 또는 다층 형태로 상기 전도성 산화막(300)의 상면에 형성한다(s300).Thereafter, the
그 다음, 상기 정공층(400)의 상면에 Alq3, Flr6가 도핑된 TCTA 등의 유기물로 이루어져 정공층(400)을 통해 전달되는 정공과 전자층(600)을 통해 전달되는 전자의 결합으로 인한 빛이 생성되는 발광층(500)을 형성한다(s400).Next, an organic material such as TCTA doped with Alq 3 and Flr6 is formed on the upper surface of the
그리고 전자를 주입, 수송하여 발광층(500)에 전달하는 전자층(600)을 LiF, Alq3 등으로 단층 또는 다층 형태로 상기 발광층(500)의 상면에 형성한다(s500).The
그 후, 상기 전자층(600)의 상면에 높은 전기 전도도 및 투명도를 갖는 50nm 이하의 얇은 금속 박막 또는 ITO와 같은 전도성 금속 산화물로써 투명 전극을 형성함으로써(s600), 가요성 유기 발광 다이오드의 제조를 완료한다.Thereafter, a transparent electrode is formed on the upper surface of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가요성 유기 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 의하면, 금속 박판 등과 같은 가요성의 불투명 기판(100)상에 형성된 분산 브래그 반사기 전극(200)이 불투명 기판(100) 표면의 거칠기 문제와 소자 간의 절연 문제를 해결함과 동시에 그 자체로 높은 반사율을 갖는 반사전극의 역할을 함으로써, 평탄화층, 절연층, Ag 반사전극이 각각 별도로 구비되는 기존의 구조를 단순화하여, 제조에 필요한 공수 및 비용을 절감할 수 있으며, 기본적으로 기존의 Ag 반사전극에 비해 발광층(500)과의 계면에서의 전하 주입장벽이 낮을 뿐만 아니라, 분산 드래그 반사기 전극(200)의 상면에 전도성 산화막(300)이 추가 형성되어 전하 주입장벽을 더욱 낮춤으로써 다이오드의 전기적, 광학적 특성이 향상될 수 있다.As described above, according to the flexible organic light emitting diode according to the present invention and a method for manufacturing the same, the dispersed
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention, and belong to the appended claims. Is a matter of course.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 가요성의 불투명 기판 200 : 분산 브래그 반사기 전극
210 : 제1박막 220 : 제2박막
300 : 전도성 산화막 400 : 정공층
500 : 발광층 600 : 전자층
700 : 투명 전극Description of the Related Art [0002]
100: flexible opaque substrate 200: dispersed Bragg reflector electrode
210: first thin film 220: second thin film
300: conductive oxide film 400: hole layer
500: light emitting layer 600: electronic layer
700: transparent electrode
Claims (14)
상기 불투명 기판상에 굴절률이 서로 다른 물질로 각각 이루어진 2개 이상의 박막이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 이루어지는 분산 브래그 반사기 전극;
상기 분산 브래그 반사기 전극의 상측에 형성되며, 정공을 주입 및 수송하는 정공층;
상기 정공층의 상측에 구비되며, 전자를 주입 및 수송하는 전자층;
상기 정공층과 상기 전자층의 사이에 구비되고, 유기물로 이루어져 상기 전자와 상기 정공의 결합으로 인한 빛을 발생하는 발광층; 및
상기 전자층의 상면에 형성되는 투명 전극;
을 포함하는 가요성 유기 발광 다이오드.Opaque substrates having flexibility;
A distributed Bragg reflector electrode formed by alternately stacking two or more thin films each having a different refractive index on the opaque substrate one or more times;
A hole layer formed on the dispersion Bragg reflector electrode and injecting and transporting holes;
An electron layer provided on the hole layer and injecting and transporting electrons;
A light emitting layer provided between the hole layer and the electron layer and made of an organic material to generate light due to the combination of the electrons and the holes; And
A transparent electrode formed on an upper surface of the electronic layer;
Flexible organic light emitting diode comprising a.
상기 분산 브래그 반사기 전극은,
Alq3, NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8의 유기 화합물 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과,
WO3, MoO3, ZnS, ITO, MgO, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3의 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 1,
The distributed Bragg reflector electrode,
At least one selected from the group consisting of Alq 3 , NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8,
At least one selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and fluoride series of WO 3 , MoO 3 , ZnS, ITO, MgO, ZrO 2 , SnO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 is alternately stacked one or more times A flexible organic light emitting diode, characterized in that formed.
상기 분산 브래그 반사기 전극은,
굴절률이 1.0 ~ 3.0인 유기물, 무기물 및 금속으로 각각 이루어지는 박막 중 2개 이상이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 1,
The distributed Bragg reflector electrode,
A flexible organic light emitting diode, wherein at least two thin films each having an organic material, an inorganic material, and a metal having a refractive index of 1.0 to 3.0 are alternately formed one or more times.
상기 분산 브래그 반사기 전극을 이루는 2개 이상의 박막의 총 적층수가 2층 이상 22층 이하인 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 1,
A flexible organic light emitting diode, characterized in that the total number of laminated layers of two or more thin films forming the dispersed Bragg reflector electrode is two or more and 22 or less.
상기 불투명 기판은,
금속으로 이루어진 가요성의 호일(foil)로 구비되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 1,
The opaque substrate,
A flexible organic light emitting diode, characterized in that it is provided with a flexible foil made of metal.
상기 불투명 기판은,
스틸, 스테인리스 스틸, 도금 스틸, 구리, 알루미늄, 은, 마그네슘 중 1종 이상을 포함하여 이루어진 호일로 구비되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 5,
The opaque substrate,
A flexible organic light emitting diode comprising a foil comprising at least one of steel, stainless steel, plated steel, copper, aluminum, silver and magnesium.
상기 가요성 유기 발광 다이오드는,
상기 분산 브래그 반사기 전극의 전기 전도성을 향상시켜 전하 주입 특성이 제고되도록 상기 분산 브래그 반사기 전극의 상면에 형성되는 전도성 산화막;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The flexible organic light emitting diode,
A conductive oxide film formed on an upper surface of the distributed Bragg reflector electrode to enhance electrical conductivity of the distributed Bragg reflector electrode to improve charge injection characteristics;
Flexible organic light emitting diode, characterized in that it further comprises.
상기 전도성 산화막은,
ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드.The method of claim 7, wherein
The conductive oxide film,
A flexible organic light emitting diode comprising at least one selected from the group consisting of ITO, ZnO, SnO 2 , IZO, AZO, and GZO.
상기 분산 브래그 반사기 전극 상에 정공을 주입 및 수송하는 정공층을 형성하는 단계;
유기물로 이루어져 정공과 전자의 결합으로 인한 빛을 발생하는 발광층을 상기 정공층의 상면에 형성하는 단계;
상기 발광층의 상면에 전자를 주입 및 수송하는 전자층을 형성하는 단계; 및
상기 전자층의 상면에 투명 전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 가요성 유기발광 다이오드의 제조방법.Stacking two or more kinds of thin films having different refractive indices one or more times on a flexible opaque substrate to form a distributed Bragg reflector electrode;
Forming a hole layer for injecting and transporting holes on the dispersed Bragg reflector electrode;
Forming an emission layer formed of an organic material on the upper surface of the hole layer to generate light due to the combination of holes and electrons;
Forming an electron layer that injects and transports electrons on an upper surface of the emission layer; And
Forming a transparent electrode on an upper surface of the electronic layer;
Method of manufacturing a flexible organic light emitting diode comprising a.
상기 분산 브래그 반사기 전극은,
Alq3, NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8의 유기 화합물 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과,
WO3, MoO3, ZnS, ITO, MgO, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3의 금속 산화물, 금속 질화물, 플로라이드 계열로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법.10. The method of claim 9,
The distributed Bragg reflector electrode,
At least one selected from the group consisting of Alq 3 , NPD, BCP, Bphen, CuPc, PDMS, Polyimid, SU8,
At least one selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and fluoride series of WO 3 , MoO 3 , ZnS, ITO, MgO, ZrO 2 , SnO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 is alternately stacked one or more times Method for producing a flexible organic light emitting diode, characterized in that formed.
상기 분산 브래그 반사기 전극은,
굴절률이 1.0 ~ 3.0인 유기물, 무기물 및 금속으로 각각 이루어지는 박막 중 2개 이상이 각각 1회 이상 번갈아 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법.10. The method of claim 9,
The distributed Bragg reflector electrode,
A method of manufacturing a flexible organic light emitting diode, characterized in that two or more of the thin films each having an organic material, an inorganic material, and a metal having a refractive index of 1.0 to 3.0 are formed by alternately stacking one or more times.
상기 분산 브래그 반사기 전극은,
굴절률이 서로 다른 2종 이상의 박막을 스퍼터링, 전자선 증착법, 열증착법, 화학 기상법, 분산법, 스핀코팅법, 바코팅법 및 레이저 증착법 중 어느 하나의 방법으로 각각 1회 이상 번갈아 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법.10. The method of claim 9,
The distributed Bragg reflector electrode,
Two or more thin films having different refractive indices are formed by alternately laminating at least one time by any one of sputtering, electron beam deposition, thermal deposition, chemical vapor deposition, dispersion, spin coating, bar coating, and laser deposition. A method of manufacturing a flexible organic light emitting diode.
상기 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법은,
상기 분산 브래그 반사기 전극의 상면에 상기 분산 브래그 반사기 전극의 전기 전도성을 향상시키는 전도성 산화막을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법.13. The method according to any one of claims 9 to 12,
The manufacturing method of the flexible organic light emitting diode,
Forming a conductive oxide film on an upper surface of the distributed Bragg reflector electrode to improve electrical conductivity of the distributed Bragg reflector electrode;
Method for manufacturing a flexible organic light emitting diode, characterized in that it further comprises.
상기 전도성 산화막은,
ITO, ZnO, SnO2, IZO, AZO, GZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가요성 유기 발광 다이오드의 제조방법.The method of claim 13,
The conductive oxide film,
A method for manufacturing a flexible organic light emitting diode, comprising at least one selected from the group consisting of ITO, ZnO, SnO 2 , IZO, AZO, and GZO.
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KR20200137375A (en) | 2019-05-30 | 2020-12-09 | 구순자 | Multi-shelf serving as hangers |
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