KR20150104298A

KR20150104298A - 평면정렬 전극 유기발광다이오드

Info

Publication number: KR20150104298A
Application number: KR1020140025845A
Authority: KR
Inventors: 김우영; 김남호; 윤주안; 유승일; 김진욱; 강진성
Original assignee: 호서대학교 산학협력단
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-15

Abstract

본 발명은 기판상 동일 평면에 정렬되는 양극과 음극을 제공하는 평면 정렬 전극 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.
이에 따르면, 완벽한 투명발광의 성능을 제공하면서 제조공정이 대폭 간소화되고, 저렴한 전극의 사용으로 경제적 구현이 가능하게 된다.

Description

평면정렬 전극 유기발광다이오드{OLED with in-plane electrodes}

본 발명은 유기 발광 다이오드(OLED)에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 전극으로 사용되는 양극과 음극을 기판상 같은 평면에 정렬하여 형성된 전기장에 의해 전자와 정공을 재결합시키는 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드의 구조는 일반적으로, 도 1과 같이, 기판상에 양극과 음극이 유기 발광층을 사이에 두고 수직적으로 적층 형성되어 있다.

또한 유기 발광 다이오드는, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극과 음극에 전압을 가해주게 되면 전기장이 기판과 수직하게 발생하고, 양극에서는 정공이 음극에서는 전자가 유기 발광층 내부로 주입된다. 주입된 전자와 정공은 전기장의 영향을 받아 이동하게 되고 서로 만나 재결합하여 여기자를 형성한 후 에너지 준위가 낮아지며 발광하게 된다.

양극 전극으로는 일반적으로 투명하고 일함수가 높은 ITO 전극을 사용하며, 음극 전극은 일반적으로 일함수가 낮은 Li, Ca 등의 알칼리 금속 또는 Al, Mg, Ag, MgAg, LiAl, LiF-Al 등이 주로 사용되고 있다.

박막 전극 형성 공정시 스퍼터 증착법(Sputtering) 등에 의해 금속재료는 고온에서 증발되는바, 도 1과 같은 종래 수직구조의 유기발광 다이오드에서는, 상부 전극 형성 공정시 증발원의 복사열로 인해 먼저 형성된 유기 박막이 손상을 입을 가능성이 크게 되고, 기판의 온도 상승이 문제가 된다.

또한 전극이 상하 구조로 되어 있는 상태에서 유기 발광 다이오드 내부에서 발광된 빛이 외부로 빠져나가야 하기 때문에 두 전극 중 하나 이상의 전극은 투명해야 하나, 투명전극으로 사용되는 ITO는 희소 금속인 인듐물질을 사용하기 때문에 가격이 비싸서 유기발광 다이오드 개발에 걸림돌이 되고 있다.

< KR 10-2011-0097242 A

/ KR 10-2007-0032390 A

/ KR 10-2004-7007848 A >

위의 선행기술들은 고휘도를 위해서 ITO 투명전극을 개선하여 이용하는 선행기술의 예로서, 종래 기술은 ITO의 적용을 전제로 하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 유기발광 다이오드의 전극과 관련하여 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하여, 공정을 간소화하고 경제적인 구현이 가능한 유기 발광 다이오드의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 유기발광다이오드 기판; 상기 기판의 동일 평면상에 양극과 음극이 모두 형성된 전극층; 상기 전극층을 절연하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성되는 유기발광층을 포함하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드를 제공한다.

상기 전극층은 양극과 음극을 알루미늄과 같은 동일 금속을 사용하여 패턴 형성할 수 있다.

또한 상기 절연층은 상기 전극층 외면을 절연물질로 충진하여 구성될 수 있으며, 상기 전극층에서 이동하는 전자와 정공을 상기 유기발광층으로 주입하는 기능을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 동일 평면에 동일 금속으로 음극과 양극을 배치함으로써 유기발광층 형성 공정 후 추가적인 전극 형성 공정이 필요치 않은바, 유기 박막의 손상을 방지하고 유기발광층 형성시 용액공정에도 유리하며 복잡한 공정을 간소화할 수 있다.

또한 종래에 필수적으로 필요했던 값비싼 ITO 투명전극을 사용하지 않고도 완벽한 투명도를 제공할 수 있는바, 제품의 품질 향상 및 경제적 구현을 가능하게 한다.

도 1은 종래 유기발광다이오드의 소자 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 유기발광다이오드의 발광원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 평면정렬전극 유기발광다이오드의 소자구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 평면정렬전극 유기발광다이오드의 발광원리를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 통하여 본 발명의 기술적 특징을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유기발광 다이오드의 개략적인 구조인바, 기판(10), 전극층(20), 유기발광층(30) 및 절연층(40)을 포함한다.

기판(10)은 유기발광 다이오드 실장을 위한 배선기판으로 종래 기술에 따른다.

전극층은 양극(201)과 음극(202)을 포함하는데, 기판(10)상 동일 평면에 정렬된 양극(201)과 음극(202)이 패턴 형성된다.

유기발광 다이오드의 양극(201)과 음극(202) 간의 거리는 수십 ~ 수백 나노미터에 불과하므로 이를 동일 평면상에 구현하려면 유사한 패턴간격이 요구된다.

따라서 양극(201)과 음극(202)의 형성은 나노패턴기술을 통한 미세 형성공정에 의하는바, 이때 양극(201)과 음극(202)에 대해 동일한 금속을 적용해야만 패턴 중첩 등의 불량 발생을 방지할 수 있다.

가장 바람직하게는, 알루미늄(Al)이나 은(Ag)이 전극층 형성에 적용될 수 있는데, 특히 알루미늄은 저렴하고 전기 전도도 및 반사율이 높아 많은 양의 전하와 빛을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.

기판(10)상 동일평면에 정렬된 전극층(20) 상부에는 유기발광층(30)이 형성되고, 유기발광층(30)은 전자와 정공이 이동하여 여기자 결합이 발생하고 에너지를 빛으로 방출하는 유기화합물로 구성된 발광층으로 종래 기술에 따른다.

절연층(40)은 전극층(20)과 유기발광층(30) 사이에 형성되어 양극(201)과 음극(202) 간의 합선을 방지하는 절연기능을 수행하고, 또한 버퍼 역할을 하여 유기발광층(30)으로 전자 및 전공의 주입에 도움을 준다.

절연층(40)은 전극층(20)의 전자와 정공이 이동하는데에 적어도 방해가 되지 않는 조건하에, 전극층(20)의 합선을 방지할 수 있는 구성이면 무엇이든 본 발명을 위하여 적용될 수 있다.

절연층(40)은 전극층(20)의 외면에 충진되는 절연물질로 구성할 수 있으며, 선택되는 구성물질에 따라 절연성과 전자·정공 주입성을 조절할 수 있다.

일실시예로서, 절연층(40)은 산화 알루미늄(Al₂O₃) 이 적용될 수 있으며, 스퍼터 장비 등을 이용하여 전극층(20) 상부에 박막(10nm 이하)으로 증착 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드의 발광원리를 나타내고 있는바, 양극(201)과 음극(202)을 평면에 정렬시킨 후 전압을 가하게 되면 전기장이 기판(10)과 평행하게 발생하게 된다.

이때 전극층(20) 패턴 위에 형성된 절연층(40)에 의해 수평적으로 작용하는 전기장의 영향에 의해 전극끼리 합선되는 현상을 방지하고, 전자와 정공이 유기발광층(30) 내부에 원활히 주입되면, 전기장의 영향을 받아 전자와 정공이 이동하여 재결합하여 여기자를 형성한 후 상부로 발광하게 된다.

본 발명은 나노 패턴기술을 이용하여 기판(10)상 동일 평면에 동일 금속으로 패턴 형성한 양극(201)과 음극(202)을 제공한다.

수평적으로 발생하는 전기장에 의한 전극 간 합선의 문제점을 절연층(40)을 전극층(20) 외면에 형성하고 절연층(40)을 또한 전자 및 정공의 주입 수단으로 활용함으로써, 전자와 정공이 유기발광층(30)으로 원활히 이동할 수 있도록 한다.

유기발광층(30)에서 재결합한 전자와 정공은 여기자가 되면서 에너지를 빛으로 방출하게 되는데, 전극의 존재에 영향을 받지 않고 유기 발광층이 발광할 수 있어 값비싼 투명전극을 사용하지 않아도 완벽한 투명도를 제공하는 발광소자가 구현된다.

전극층(20)이 기판(10)상에 모두 형성된 이후에 유기발광층(30)이 적층 형성되는 공정이 진행되기 때문에, 증착공정에 따른 유기발광층(30)의 손상 요인이 근본적으로 제거되며, 공정이 간소화된다.

본 발명은 동일 금속으로 동일 평면상에 형성되는 전극층을 구비한 유기발광 다이오드에 관한 기술사상을 제공함으로써, 저렴한 금속을 사용하여 전극층을 형성하여도 유기발광 성능을 충분히 제공하는 유기발광 다이오드의 구현을 가능하게 하였다는 데에 의의가 있다.

이상, 한정된 재료나 용어를 이용하여 본 발명의 기술적 특징을 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상술한 기술사상의 틀에서 판단되는 것이고 구체적인 한정요소들은 본 발명의 기술사상을 구현하기 위한 범주라면 당업자에게 자명한 다른 대체 요소로 얼마든지 변형실시될 수 있다.

10 : 기판 20 : 전극층
30 : 유기 발광층 40 : 절연층
201 : 양극 202 : 음극

Claims

유기발광다이오드 기판;
상기 기판의 동일 평면상에 양극과 음극이 모두 형성된 전극층;
상기 전극층을 절연하는 절연층; 및
상기 절연층 상에 형성되는 유기 발광층을 포함하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.
제1항에 있어서,
상기 전극층은 양극과 음극에 대해 동일한 재료를 사용하여 패턴 형성하여서 된 것을 특징으로 하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.
제2항에 있어서,
상기 전극층은 알루미늄을 전극 소재로 하여 패턴 형성된 것을 특징으로 하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.
제1항에 있어서,
상기 절연층은, 상기 전극층 외면을 절연물질로 충진하여 구성된 것을 특징으로 하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.
제1항에 있어서,
상기 절연층은 상기 전극층에서 이동하는 전자와 정공을 상기 유기 발광층으로 주입하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.
제1항에 있어서,
상기 절연층은 Al₂O₃을 박막 증착하여 형성된 것을 특징으로 하는, 평면정렬 전극 유기 발광 다이오드.