KR20130034473A - Organic light emitting diode and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR20130034473A
KR20130034473A KR1020110098500A KR20110098500A KR20130034473A KR 20130034473 A KR20130034473 A KR 20130034473A KR 1020110098500 A KR1020110098500 A KR 1020110098500A KR 20110098500 A KR20110098500 A KR 20110098500A KR 20130034473 A KR20130034473 A KR 20130034473A
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황주현
추혜용
이정익
조두희
문제현
신진욱
한준한
허진우
주철웅
유병곤
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한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: An organic light emitting diode and a manufacturing method thereof are provided to improve optical extraction efficiency by using an anode layer including ultra-thin graphene and a low refractive index layer including silica aero gel. CONSTITUTION: A substrate(10) having a first refractive index is formed. A cathode layer(50) is formed on the substrate. An anode layer(30) has a thickness which is 0.025 times less than the minimum wavelength of visible light. The anode layer is formed between the cathode layer and the substrate. An organic light emitting layer(40) is formed between the cathode layer and the anode layer. A low refractive index layer(20) is formed between the anode layer and the substrate. A protection layer(60) including a polymer is formed on the cathode layer.

Description

유기발광다이오드 및 그의 제조방법{Organic light emitting diode and manufacturing method of the same}Organic light emitting diode and manufacturing method thereof

본 발명은 발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기발광다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an organic light emitting diode and a manufacturing method thereof.

최근 디스플레이 산업은 박막을 이용한 소형 경량화 및 박막화를 추구할 뿐만 아니라 고해상도의 요구에 따라 연구 개발되고 있다. 예를 들어, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 차세대 평판 디스플레이 소자(flat panel display device) 및 조명으로서 각광을 받고 있다. 또한, 유기발광 다이오드는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 얇은 두께, 낮은 제조 비용 및 높은 콘트라스트(contrast) 등과 같은 우수한 디스플레이 특성을 갖는다. Recently, the display industry not only seeks to reduce the size and weight of thin films using thin films, but also researches and develops them according to the requirements of high resolution. For example, organic light emitting diodes (OLEDs) have been spotlighted as next generation flat panel display devices and lighting. In addition, organic light emitting diodes have excellent display characteristics such as wide viewing angle, fast response speed, thin thickness, low manufacturing cost and high contrast.

유기발광다이오드는 유기발광물질을 전기적으로 여기(exciting)시켜 발광시키는 자체 발광 소자이다. 상기 유기발광다이오드는 기판, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광 층을 포함한다. 유기 발광 층은 제 1 및 제 2 전극들로부터 공급되는 전공들 및 전자들의 결합에 의해 광을 생성한다. 유기발광 다이오드는 유기 발광 층을 구성하는 물질의 종류에 따라 다양한 색을 방출할 수 있다. 하지만, 종래 기술의 유기발광다이오드는 제 1 전극 층과 유기 발광 층사이의 경계면에서 발생되는 도파 모드 손실에 따른 광추출 효율이 떨어지는 단점이 있었다. The organic light emitting diode is a self-luminous device that emits light by electrically exciting an organic light emitting material. The organic light emitting diode includes a substrate, a first electrode, a second electrode, and an organic light emitting layer formed between the first electrode and the second electrode. The organic light emitting layer generates light by combining holes and electrons supplied from the first and second electrodes. The organic light emitting diode may emit various colors according to the type of material constituting the organic light emitting layer. However, the organic light emitting diode of the prior art has a disadvantage in that the light extraction efficiency is reduced due to the waveguide mode loss generated at the interface between the first electrode layer and the organic light emitting layer.

본 발명의 목적은, 광추출 효율을 증대 또는 극대화할 수 있는 유기발광다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an organic light emitting diode and a method for manufacturing the same that can increase or maximize the light extraction efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드는 제 1 굴절률을 갖는 기판; 상기 기판 상에 제 1 전극 층; 상기 제 1 전극 층과 상기 기판 사이에 배치되고, 가시 광의 최소 파장보다 0.025배 이하의 두께를 갖는 제 2 전극 층; 상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이에서 빛을 생성하는 유기 발광 층; 및 상기 제 2 전극 층과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 제 1 굴절률보다 낮은 제 2 굴절률을 갖는 저 굴절률 층을 포함한다.An organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention comprises a substrate having a first refractive index; A first electrode layer on the substrate; A second electrode layer disposed between the first electrode layer and the substrate and having a thickness of 0.025 times or less than a minimum wavelength of visible light; An organic light emitting layer generating light between the first electrode layer and the second electrode layer; And a low refractive index layer disposed between the second electrode layer and the substrate and having a second refractive index lower than the first refractive index.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절률 층은 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the low refractive index layer may comprise a silica aerogel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극 층은 그래핀을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second electrode layer may include graphene.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀은 10㎚ 이하의 두께를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the graphene may have a thickness of 10 nm or less.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극 층은 캐소드 층이고, 상기 유기 발광 층은 상기 캐소드 층 상에 적층되는 전자 주입 층, 전자 수송 층, 발광 층, 정공 수송 층, 및 정공 주입층을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first electrode layer is a cathode layer, and the organic light emitting layer is an electron injection layer, an electron transport layer, an emission layer, a hole transport layer, and a hole injection layer stacked on the cathode layer. It may include.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판의 하부에 형성된 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it may further include a micro lens array formed under the substrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 기판의 하부에 형성된 요철을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the micro lens array may include irregularities formed on the lower portion of the substrate.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판 상에 상기 기판보다 낮은 굴절률을 갖는 저 굴절률 층을 형성하는 단계; 상기 저 굴절률 층 상에 투명 전극 층을 형성하는 단계; 상기 투명 전극 층 상에 유기 발광 층을 형성하는 단계; 상기 유기 발광 층 상에 반사 전극 층을 형성하는 단계; 및 상기 반사 전극 층 상에 보호막을 형성하는 단계를 포함 포함할 수 있다.According to another embodiment of the invention, forming a low refractive index layer having a lower refractive index than the substrate on the substrate; Forming a transparent electrode layer on the low refractive index layer; Forming an organic light emitting layer on the transparent electrode layer; Forming a reflective electrode layer on the organic light emitting layer; And forming a protective film on the reflective electrode layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절률 층은 초임계건조 방법으로 형성된 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the low refractive index layer may comprise a silica aerogel formed by a supercritical drying method.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초임계건조 방법은 고온 초임계건조 공정을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the supercritical drying method may include a high temperature supercritical drying process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투명 전극 층은 트랜스퍼링 방법, 테이프 박리 방법, 또는 열화학기상증착 방법으로 형성된 그래핀을 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the transparent electrode layer may include graphene formed by a transfer method, a tape peeling method, or a thermochemical vapor deposition method.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 유기 발광 층 사이에 저 굴절 층과 애노드 층이 배치될 수 있다. 애노드 층은 초박형의 그래핀을 포함할 수 있다. 저 굴절률 층은 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다. 그래핀과 실리카 에어로 겔은 유기 발광 층에서의 표면발광을 구현시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들에 따른 유기발광다이오드 및 그의 제조방법은 광추출 효율을 증대 또는 극대화할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a low refractive layer and an anode layer may be disposed between the substrate and the organic light emitting layer. The anode layer may comprise ultra thin graphene. The low refractive index layer may comprise silica aerogels. Graphene and silica aerogels can achieve surface luminescence in organic light emitting layers. Therefore, the organic light emitting diode and its manufacturing method according to the embodiments of the present invention can increase or maximize the light extraction efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법을 나타내는 공정 단면도들.
도 3은 본 발명의 응용 예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an organic light emitting diode according to an application example of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content. The same reference numerals denote the same elements throughout the specification.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기발광다이오드는 기판(10)과 유기 발광 층(40)사이의 애노드 층(30)과, 저 굴절률 층(20)을 포함할 수 있다. 애노드 층(30)은 약 10㎚ 이하의 두께를 갖는 그래핀을 포함할 수 있다. 저 굴절률 층(20)은 대기중의 공기와 유사한 굴절률을 갖는 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다. 애노드 층(30)과 저 굴절률 층(20)은 유기 발광 층(40)에서 기판(10)까지의 도파모드 광을 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 1, an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention may include an anode layer 30 between the substrate 10 and the organic light emitting layer 40, and a low refractive index layer 20. The anode layer 30 may include graphene having a thickness of about 10 nm or less. The low refractive index layer 20 may comprise a silica aerogel having a refractive index similar to air in the atmosphere. The anode layer 30 and the low refractive index layer 20 may minimize the waveguide mode light from the organic light emitting layer 40 to the substrate 10.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는 광 추출 효율을 증대 또는 극대화할 수 있다.Therefore, the organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention can increase or maximize light extraction efficiency.

기판(10)은 약 1.4 내지 약 1.9정도의 제 1 굴절률을 갖는 유리, 석영, 또는 플라스틱과 같은 투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 붕규산 유리, 폴리이미드, 또는 유무기 복합 고분자를 포함할 수 있다.The substrate 10 may be made of a transparent material such as glass, quartz, or plastic having a first refractive index of about 1.4 to about 1.9. For example, the substrate 10 may include borosilicate glass, polyimide, or an organic-inorganic composite polymer.

저 굴절률 층(20)은 기판(10)보다 낮은 약 1 내지 약 1.2 정도의 제 2 굴절률을 가질 수 있다. 저 굴절률 층(20)은 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다. 실리카 에어로 겔은 이산화규소(SiO2) 내부의 80% 내지 99%의 공기로 채워진 나노기공성 소재이다. 실리카 에어로 겔은 실존하는 고체 물질들 중 가장 낮은 밀도를 갖는다.The low refractive index layer 20 may have a second refractive index of about 1 to about 1.2 lower than the substrate 10. The low refractive index layer 20 may comprise silica aerogels. Silica aerogels are nanoporous materials filled with 80% to 99% air inside silicon dioxide (SiO 2). Silica aerogels have the lowest density of solid materials present.

상술한 바와 같이, 애노드 층(30)은 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀은 탄소동소체로 탄소를 육각형의 벌집 모양으로 층층이 쌓아올린 구조로 이루어져 있는 2차원 평면 형태를 갖는다. 그래핀은 하나의 층이 약 0.2㎚정도로 얇고 물리적 및 화학적 안정성이 높다. 그래핀은 금속성분에 비해 약 10배 이상의 전도도가 높을 수 있다. 애노드 층(30)는 가시 광의 최소 파장에 대해 0.025배 이하의 두께일 수 있다. 가시 광은 약 380~780nm 정도의 파장을 갖는다. 애노드 층(30)은 약 10㎚ 이하의 두께를 가질 수 있다. 애노드 층(30)은 10㎚ 이하의 초박형일 경우, 그것을 투과하는 빛(80)에 광학적 영향을 거의 미치지 않을 수 있다. 애노드 층(30)을 투과하는 빛(80)은 상기 애노드 층(30)의 표면에서 반사되거나, 굴절되는 효과가 매우 적을 수 있다. 결과적으로, 애노드 층(30)을 투과하는 빛(80)에 미치는 상기 애노드 층(30)에 의한 광학적 효과는 무시될 수 있고, 기판(10)과 유기 발광 층(40)의 광학적 특성에 의해서 광추출 효율이 결정될 수 있다. As described above, the anode layer 30 may include graphene. Graphene is a carbon allotrope and has a two-dimensional planar shape consisting of layers of carbon stacked in a hexagonal honeycomb shape. Graphene has a thin layer of about 0.2 nm and high physical and chemical stability. Graphene can be about 10 times more conductive than metal. The anode layer 30 may be up to 0.025 times the thickness of the minimum wavelength of visible light. Visible light has a wavelength of about 380 ~ 780nm. The anode layer 30 may have a thickness of about 10 nm or less. When the anode layer 30 is ultra-thin 10 nm or less, it may have little optical effect on the light 80 passing therethrough. Light 80 passing through the anode layer 30 may be reflected or refracted at the surface of the anode layer 30 with little effect. As a result, the optical effect by the anode layer 30 on the light 80 passing through the anode layer 30 can be neglected, and the optical properties of the substrate 10 and the organic light emitting layer 40 Extraction efficiency can be determined.

이때, 저 굴절률 층(20)은 유기 발광 층(40)에서 기판(10)까지 진행되는 빛(80)을 공기와 유사한 굴절률로 도파시킬 수 있다. 즉, 유기 발광 층(40)에서 생성된 빛(80)은 마치 어떠한 중간의 매질을 거치지 않고 공기중으로 진행되는 것과 같이 방사될 수 있다. 저 굴절률 층(20)과 애노드 층(30)은 도파모드를 제거하여 내부 광추출 효율을 극대화할 수 있다.In this case, the low refractive index layer 20 may guide light 80 traveling from the organic light emitting layer 40 to the substrate 10 at a refractive index similar to that of air. That is, the light 80 generated in the organic light emitting layer 40 may be radiated as if it proceeds into the air without passing through any intermediate medium. The low refractive index layer 20 and the anode layer 30 may maximize the internal light extraction efficiency by removing the waveguide mode.

캐소드 층(50)은 애노드 층(30)보다 일함수가 낮은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 캐소드 층(50)은 반투명하거나 반사성의 전도성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 층(50)은 알루미늄, 금, 은, 이리듐, 모리브데늄, 팔라듐 또는 백금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The cathode layer 50 may include a conductive material having a lower work function than the anode layer 30. Cathode layer 50 may comprise a translucent or reflective conductive metal. For example, the cathode layer 50 may comprise at least one of aluminum, gold, silver, iridium, molybdenum, palladium or platinum.

캐소드 층(50)상에 보호 층(60)이 배치될 수 있다. 보호 층(60)은 캐소드 층(50)을 보호하는 기능을 할 수 있다. 보호 층(60)은 고분자 물질을 포함할 수 있다.A protective layer 60 may be disposed on the cathode layer 50. Protective layer 60 may function to protect cathode layer 50. Protective layer 60 may comprise a polymeric material.

애노드 층(30)과 상기 캐소드 층(50) 사이에 유기 발광 층(40)이 배치될 수 있다. 유기 발광 층(40)은 정공 주입 층(41), 정공 수송 층(42), 발광 층(43), 전자 수송 층(44) 및 전자 주입 층(45)을 포함할 수 있다. An organic light emitting layer 40 may be disposed between the anode layer 30 and the cathode layer 50. The organic light emitting layer 40 may include a hole injection layer 41, a hole transport layer 42, a light emitting layer 43, an electron transport layer 44, and an electron injection layer 45.

상기 정공 주입 층(41)은 구리 페로사이닌(Copper Phthalocyanine: CuPc), TNATA(4,4',4"-트리스[N-. (1-나프틸)-N-페닐아미노]-트리페닐-아민), TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸릴) PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)), PANI(폴리아닐린: polyaniline), PSS(폴리스틸렌설포네이트) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The hole injection layer 41 may be formed of copper ferrocyanine (Copper Phthalocyanine (CuPc)), TNATA (4,4 ', 4 "-tris [N-. (1-naphthyl) -N-phenylamino] -triphenyl- Amine), TCTA (4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)), PANI (polyaniline: polyaniline), PSS (polystyrenesulfonate) It may include at least one.

HOMO(The Highest Occupied Molecular Orbital)는 가전자 띠(Valence Band)의 가장 높은 에너지 레벨이고, LUMO(The Lowest Unoccupied Molecular Orbital)는 전도성 띠(Conduction Band)의 가장 낮은 에너지 레벨을 나타낸다. The Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) is the highest energy level of the valence band, and The Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) represents the lowest energy level of the conduction band.

상기 애노드 층(30)의 일함수 레벨과 상기 정공 수송 층(42)의 HOMO레벨의 차이를 줄이는 것에 의해서 상기 정공 주입 층(41)은 상기 애노드 층(30)으로부터 상기 정공 수송 층(42)으로 정공 주입을 용이하게 하는 기능을 한다. 따라서, 상기 정공 주입 층(41)에 의해서 소자의 구동 전류 또는 구동 전압을 줄일 수 있다.By reducing the difference between the work function level of the anode layer 30 and the HOMO level of the hole transport layer 42, the hole injection layer 41 is transferred from the anode layer 30 to the hole transport layer 42. It functions to facilitate hole injection. Therefore, the driving current or driving voltage of the device can be reduced by the hole injection layer 41.

상기 정공 수송 층(42)은 폴리(9-비닐카바졸)를 포함하는 고분자 유도체, 4,4'-dicarbazolyl-1,1'-biphenyl(CBP)를 포함하는 고분자 유도체, TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)를 포함하는 고분자 유도체 또는 NPB(4,4'-bis[N-(1-naphthyl-1-)-N-phenyl-amino]-biphenyl)를 포함하는 고분자 유도체, 트리아릴아민(triarylamine)을 포함하는 저분자 유도체 피라졸린(pyrazoline)을 포함하는 저분자 유도체, 또는 정공 수송 관능기(holetransportingmoiety)를 포함하는 유기 분자 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The hole transport layer 42 is a polymer derivative comprising poly (9-vinylcarbazole), a polymer derivative comprising 4,4'-dicarbazolyl-1,1'-biphenyl (CBP), and TPD (N, N '). polymeric derivatives comprising -diphenyl-N, N'-bis- (3-methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) or NPB (4,4'-bis [N- (1- high molecular derivatives including naphthyl-1-)-N-phenyl-amino] -biphenyl, low molecular derivatives including triarylamine, low molecular derivatives including pyrazoline, or hole transporting moiety It may include at least one of the organic molecules containing.

상기 정공 수송 층(42)은 상기 정공 주입 층(41)을 통하여 이동된 정공을 상기 발광 층(43)에 제공한다. 상기 정공 수송 층(42)의 HOMO레벨은 상기 발광 층(43)의 HOMO레벨보다 높을 수 있다.The hole transport layer 42 provides holes to the light emitting layer 43 that are moved through the hole injection layer 41. The HOMO level of the hole transport layer 42 may be higher than the HOMO level of the light emitting layer 43.

상기 발광 층(43)은 형광 재료 또는 인광 발광 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 층(43)은 DPVBi, IDE 120, IDE 105, Alq3, CBP, DCJTB, BSN, DPP, DSB, PESB, PPV 유도체, PFO 유도체, C545t, Ir(ppy)3, PtOEP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 층(43)은 단일층(Single-layered) 또는 다층(Multi-layered)일 수 있다. 발광 층(43)은 적(Red), 녹(Green), 청(Blue), 또는 백색의 빛(80)을 생성할 수 있다. The light emitting layer 43 may include a fluorescent material or a phosphorescent light emitting material. For example, the light emitting layer 43 is at least one of DPVBi, IDE 120, IDE 105, Alq3, CBP, DCJTB, BSN, DPP, DSB, PESB, PPV derivative, PFO derivative, C545t, Ir (ppy) 3, PtOEP It may include. The light emitting layer 43 may be single-layered or multi-layered. The light emitting layer 43 may generate light 80 of red, green, blue, or white.

전자 수송 층(44)은 TPBI(2,2',2'-(1,3,5-phenylene)-tris[1-phenyl-1H-benzimidazole]), Poly(phenylquinoxaline), 1,3,5-tris[(6,7-dimethyl-3-phenyl)quinoxaline-2-yl]benzene(Me-TPQ), polyquinoline,tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3), {6-N,N-diethylamino-1-methyl-3-phenyl-1H-pyrazolo[3,4-b]quinoline}(PAQ-NEt2) 또는 전자 수송 관능기(electron transporting moiety)를 함유하는 유기분자 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The electron transport layer 44 is composed of TPBI (2,2 ', 2'-(1,3,5-phenylene) -tris [1-phenyl-1H-benzimidazole]), Poly (phenylquinoxaline), 1,3,5- tris [(6,7-dimethyl-3-phenyl) quinoxaline-2-yl] benzene (Me-TPQ), polyquinoline, tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3), {6-N, N-diethylamino-1- At least one of methyl-3-phenyl-1H-pyrazolo [3,4-b] quinoline} (PAQ-NEt2) or an organic molecule containing an electron transporting moiety may be included.

전자 주입 층(45)은 높은 전자 이동도를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 전자 주입 층(45)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 세슘(Cs) 중에서 선택된 적어도 하나를 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입 층(45)은 플루오르화 리튬(LiF) 또는 플루오르화 세슘(CsF) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전자 주입 층(45)은 상기 발광 층(43)에 전자를 안정적으로 공급하는 기능을 한다. The electron injection layer 45 may include a material having high electron mobility. The electron injection layer 45 may include at least one selected from lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), silver (Ag), or cesium (Cs). For example, the electron injection layer 45 may include at least one of lithium fluoride (LiF) or cesium fluoride (CsF). The electron injection layer 45 functions to stably supply electrons to the light emitting layer 43.

외부로부터 전류가 공급되면, 캐소드 층(50)에서 전자가 상기 발광 층(43)으로 이동되고, 애노드 층(30)에서 정공이 상기 발광 층(43)으로 이동된다. 상기 발광 층(43)내에서 상기 이동된 전자와 전공이 재결합하여서 여기자(Exciton)를 형성하고, 상기 여기자가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 떨어지면서 에너지를 방출하는 것에 의해서 빛(80)이 발생된다.When a current is supplied from the outside, electrons are moved to the light emitting layer 43 in the cathode layer 50, and holes are transferred to the light emitting layer 43 in the anode layer 30. In the light emitting layer 43, light 80 is generated by recombination of the moved electrons and an electron to form an exciton, and release of energy while the excitons fall from a high energy state to a low energy state. do.

정공 주입층(41) 및 정공 수송층(42)의 굴절률은 각각 약 1.7~1.9일 수 있다. 상기 발광 층(43), 전자 수송 층(44) 및 상기 전자 주입 층(45)의 굴절률은 각각 약 1.6~1.9일 수 있다.The refractive indexes of the hole injection layer 41 and the hole transport layer 42 may be about 1.7 to 1.9, respectively. The refractive indexes of the emission layer 43, the electron transport layer 44, and the electron injection layer 45 may be about 1.6 to 1.9.

유기 발광 층(40)에서 발생된 빛(80)은 애노드 층(30)으로 투과될 때, 광학적 영향을 거의 받지 않을 수 있다. 애노드 층(30)으로부터 방출되는 빛(80)은 공기와 유사한 저 굴절률 층(20)으로 방출될 수 있다. 애노드 층(30)과 저 굴절률 층(20)은 유기 발광 층(40)에서의 표면발광 모드를 구현시킬 수 있다. 다시, 빛(80)은 기판(10)을 투과하여 외부로 방사될 수 있다. 애노드 층(30)과 저 굴절률 층(20)은 유기 발광 층(40)과 기판(10) 사이에서 진행되는 빛(80)의 전반사에 의한 손실을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는 광추출 효율을 증대 또는 극대화할 수 있다.Light 80 generated in the organic light emitting layer 40 may be hardly optically affected when transmitted to the anode layer 30. Light 80 emitted from anode layer 30 may be emitted into low refractive index layer 20 similar to air. The anode layer 30 and the low refractive index layer 20 may implement a surface light emitting mode in the organic light emitting layer 40. Again, the light 80 may penetrate the substrate 10 and radiate to the outside. The anode layer 30 and the low refractive index layer 20 may minimize the loss due to total reflection of light 80 traveling between the organic light emitting layer 40 and the substrate 10. Therefore, the organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention can increase or maximize light extraction efficiency.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 다른 유기발광다이오드의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.When explaining a method of manufacturing another organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention as follows.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법을 나타내는 공정 단면도들이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 먼저, 기판(10) 상에 저 굴절률 층(20)을 형성한다. 저 굴절률 층(20)은 초임계 건조 방법 또는 졸겔 방법으로 형성된 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다. 초임계 건조 방법은 실리카 에어로 겔을 제조하기 위해 이소프로핀올과 같은 용매를 약 300℃ 이상의 온도로 가열하는 고온 초임계 건조 공정을 포함할 수 있다. 고온 초임계 건조 공정으로 용매에 혼합된 실리카 입자들을 오토클레이브(Autoclave) 법 또는 CO2 추출법으로 초임계 건조하여 기판(10) 상에 저 굴절률 층(20)을 형성시킬 수 있다. 오토클레이브 법은 고압의 용기로부터 방출되는 용매의 급격한 압력 감소로부터 실리카 에어로 겔을 획득시킬 수 있다. CO2 추출법은 초임계 조건하에서 CO2에 노출되는 용매의 농도를 감소시켜 실리카 에어로 겔을 획득시킬 수 있다. 실리카 에어로 겔은 약 50㎚ 내지 약 100㎚ 정도의 두께로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2A, first, a low refractive index layer 20 is formed on a substrate 10. The low refractive index layer 20 may comprise a silica aerogel formed by a supercritical drying method or a sol gel method. The supercritical drying method may comprise a high temperature supercritical drying process that heats a solvent, such as isopropinol, to a temperature of about 300 ° C. or higher to produce silica aerogels. The silica particles mixed in the solvent by a high temperature supercritical drying process may be supercritically dried by an autoclave method or a CO 2 extraction method to form the low refractive index layer 20 on the substrate 10. The autoclave method can obtain the silica aerogel from the sudden pressure drop of the solvent released from the high pressure vessel. The CO 2 extraction method can reduce the concentration of solvent exposed to CO 2 under supercritical conditions to obtain silica aerogels. The silica aerogel may be formed to a thickness of about 50 nm to about 100 nm.

도 2b를 참조하면, 저 굴절률 층(20) 상에 애노드 층(30)을 형성한다. 애노드 층(30)은 트랜스퍼링 방법, 테이프 박리 방법, 또는 열화학기상증착 방법으로 형성된 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀은 약 10㎚ 이하의 두께로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2B, an anode layer 30 is formed on the low refractive index layer 20. The anode layer 30 may include graphene formed by a transfer method, a tape peeling method, or a thermochemical vapor deposition method. Graphene may be formed to a thickness of about 10 nm or less.

도 2c를 참조하면, 애노드 층(30) 상에 유기 발광 층(40)을 형성한다. 유기 발광 층(40)은 정공 주입 층(41), 정공 수송 층(42), 발광 층(43), 전자 수송 층(44) 및 전자 주입 층(45)을 포함할 수 있다. 정공 주입 층(41), 정공 수송 층(42), 발광 층(43), 및 전자 수송 층(44)은 스핀 코팅으로 형성되는 고분자 유도체들을 포함할 수 있다. 전자 주입 층(45)는 스퍼터링 방법 또는 화학기상증착 방법으로 형성되는 금속 층을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2C, the organic emission layer 40 is formed on the anode layer 30. The organic light emitting layer 40 may include a hole injection layer 41, a hole transport layer 42, a light emitting layer 43, an electron transport layer 44, and an electron injection layer 45. The hole injection layer 41, the hole transport layer 42, the light emitting layer 43, and the electron transport layer 44 may include polymer derivatives formed by spin coating. The electron injection layer 45 may include a metal layer formed by a sputtering method or a chemical vapor deposition method.

도 2d를 참조하면, 유기 발광 층(40) 상에 캐소드 층(50)을 형성한다. 캐소드 층(50)은 화학기상증착방법 또는 스퍼터링 방법으로 형성된 금속을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2D, the cathode layer 50 is formed on the organic emission layer 40. The cathode layer 50 may include a metal formed by a chemical vapor deposition method or a sputtering method.

도 2e를 참조하면, 캐소드 층(50) 상에 보호 층(60)을 형성한다. 보호 층(60)은 스핀 코팅 또는 화학기상증착 방법으로 형성된 고분자를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2E, a protective layer 60 is formed on the cathode layer 50. The protective layer 60 may include a polymer formed by spin coating or chemical vapor deposition.

도 3은 본 발명의 응용 예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an organic light emitting diode according to an application example of the present invention.

도 3을 참조 하면, 기판(10)과 유기 발광 층(40) 사이의 캐소드 층(50)과, 저 굴절률 층(20)을 포함할 수 있다. 저 굴절률 층(20)은 공기와 유사한 굴절률을 갖는 실리카 에어로 겔을 포함할 수 있다. 캐소드 층(50)은 가시광의 최소 파장의 0.025배 이하의 두께를 갖는 그래핀을 포함할 수 있다. 유기 발광 층(40)은 캐소드 층(50)으로부터 적층되는 전자 주입 층(45), 전자 수송 층(44), 발광 층(43), 정공 수송 층(42), 및 정공 주입 층(41)을 포함할 수 있다. 전자 주입 층(45)과, 전자 수송 층(44)은 정공 주입 층(41) 및 정공 수송 층(42)에 보다 작은 두께를 가질 수 있다. 발광 층(43)에서 생성된 빛(80)은 얇은 두께의 전자 주입 층(45)과 전자 수송 층(44)으로 도파될 수 있다. 캐소드 층(50)과 저 굴절률 층(20)은 유기 발광 층(40)의 표면발광을 구현시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the cathode layer 50 between the substrate 10 and the organic emission layer 40 and the low refractive index layer 20 may be included. The low refractive index layer 20 may comprise silica aerogels having a refractive index similar to air. The cathode layer 50 may include graphene having a thickness of 0.025 times or less of the minimum wavelength of visible light. The organic light emitting layer 40 includes an electron injection layer 45, an electron transport layer 44, an emission layer 43, a hole transport layer 42, and a hole injection layer 41 stacked from the cathode layer 50. It may include. The electron injection layer 45 and the electron transport layer 44 may have a smaller thickness on the hole injection layer 41 and the hole transport layer 42. The light 80 generated in the light emitting layer 43 may be guided to the electron injection layer 45 and the electron transport layer 44 having a thin thickness. The cathode layer 50 and the low refractive index layer 20 may implement surface emission of the organic light emitting layer 40.

따라서, 본 발명의 응용 예에 따른 유기발광다이오드는 광추출 효과를 증대 또는 극대화할 수 있다.Therefore, the organic light emitting diode according to the application of the present invention can increase or maximize the light extraction effect.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드는, 기판(10)의 하부면에 형성된 마이크로 렌즈 어레이(70)를 포함할 수 있다. 저 굴절률 층(20)과 애노드 층(30)은 유기 발광 층(40)에서의 표면발광을 구현시킬 수 있다. 저 굴절률 층(20)으로 진행되는 빛(80)은 기판(10)을 투과할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(70)는 기판(10)과 동일한 유사한 굴절률을 갖는다. 마이크로 렌즈 어레이(70)는 기판(10)의 하부면으로 돌출되는 요철들(72)을 포함할 수 있다. 또한, 요철들(72)은 기판(10)의 하부면이 될 수 있다. 요철들(72)은 기판(10)에서 대기 중으로 방출되는 빛(80)의 전반사를 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 4, an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention may include a micro lens array 70 formed on the bottom surface of the substrate 10. The low refractive index layer 20 and the anode layer 30 may implement surface luminescence in the organic light emitting layer 40. Light 80 propagating to the low refractive index layer 20 may pass through the substrate 10. The micro lens array 70 has a similar refractive index as the substrate 10. The micro lens array 70 may include irregularities 72 protruding from the bottom surface of the substrate 10. In addition, the concavities and convexities 72 may be a lower surface of the substrate 10. Unevenness 72 may minimize the total reflection of light 80 emitted from the substrate 10 into the atmosphere.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드는 광추출 효율을 증대 또는 극대화할 수 있다. Therefore, the organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention can increase or maximize light extraction efficiency.

10: 기판 20: 저 굴절률 층
30: 애노드 층 40: 유기 발광 층
50: 캐소드 층 60: 보호 층10: substrate 20: low refractive index layer
30: anode layer 40: organic light emitting layer
50: cathode layer 60: protective layer

Claims (11)

제 1 굴절률을 갖는 기판;
상기 기판 상에 제 1 전극 층;
상기 제 1 전극 층과 상기 기판 사이에 배치되고, 가시 광의 최소 파장보다 0.025배 이하의 두께를 갖는 제 2 전극 층;
상기 제 1 전극 층과 상기 제 2 전극 층 사이에서 빛을 생성하는 유기 발광 층; 및
상기 제 2 전극 층과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 제 1 굴절률보다 낮은 제 2 굴절률을 갖는 저 굴절률 층을 포함하는 유기발광다이오드.A substrate having a first refractive index;
A first electrode layer on the substrate;
A second electrode layer disposed between the first electrode layer and the substrate and having a thickness of 0.025 times or less than a minimum wavelength of visible light;
An organic light emitting layer generating light between the first electrode layer and the second electrode layer; And
And a low refractive index layer disposed between the second electrode layer and the substrate and having a second refractive index lower than the first refractive index. 제 1 항에 있어서,
상기 저 굴절률 층은 실리카 에어로 겔을 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 1,
Wherein said low index layer comprises silica aerogel. 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 전극 층은 그래핀을 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 2,
The second electrode layer is an organic light emitting diode comprising graphene. 제 3 항에 있어서,
상기 그래핀은 10㎚ 이하의 두께를 갖는 유기발광다이오드.The method of claim 3, wherein
The graphene is an organic light emitting diode having a thickness of less than 10nm. 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 층은 캐소드 층이고,
상기 유기 발광 층은 상기 캐소드 층 상에 적층되는 전자 주입 층, 전자 수송 층, 발광 층, 정공 수송 층, 및 정공 주입층을 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 4, wherein
The first electrode layer is a cathode layer,
The organic light emitting layer comprises an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, and a hole injection layer stacked on the cathode layer. 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 하부에 형성된 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 1,
An organic light emitting diode further comprising a micro lens array formed under the substrate. 제 6 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 기판의 하부에 형성된 요철을 포함하는 유기발광다이오드.The method according to claim 6,
The microlens array includes an organic concave-convex formed on the lower portion of the substrate. 기판 상에 상기 기판보다 낮은 굴절률을 갖는 저 굴절률 층을 형성하는 단계;
상기 저 굴절률 층 상에 투명 전극 층을 형성하는 단계;
상기 투명 전극 층 상에 유기 발광 층을 형성하는 단계;
상기 유기 발광 층 상에 반사 전극 층을 형성하는 단계; 및
상기 반사 전극 층 상에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광다이오드의 제조방법.Forming a low refractive index layer having a lower refractive index than the substrate on the substrate;
Forming a transparent electrode layer on the low refractive index layer;
Forming an organic light emitting layer on the transparent electrode layer;
Forming a reflective electrode layer on the organic light emitting layer; And
Forming a protective film on the reflective electrode layer manufacturing method of an organic light emitting diode. 제 8 항에 있어서,
상기 저 굴절률 층은 초임계건조 방법으로 형성된 실리카 에어로 겔을 포함하는 유기발광다이오드의 제조방법.The method of claim 8,
The low refractive index layer is a method of manufacturing an organic light emitting diode comprising a silica aerogel formed by a supercritical drying method. 제 9 항에 있어서,
상기 초임계건조 방법은 고온 초임계건조 공정을 포함하는 유기발광다이오드의 제조방법.The method of claim 9,
The supercritical drying method is a method of manufacturing an organic light emitting diode comprising a high temperature supercritical drying process. 제 9 항에 있어서,
상기 투명 전극 층은 트랜스퍼링 방법, 테이프 박리 방법, 또는 열화학기상증착 방법으로 형성된 그래핀을 포함하는 유기발광다이오드의 제조방법.The method of claim 9,
The transparent electrode layer is a method of manufacturing an organic light emitting diode comprising a graphene formed by a transfer method, a tape peeling method, or a thermochemical vapor deposition method.
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