KR20210015344A - 임프린팅 공정을 통해 나노 패턴이 형성된 oled 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 효율이 향상된 OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기발광다이오드) 및 그것을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 전도성 기판 상에 나노 임프린팅 공정 등을 이용하여 비주기적 또는 주기적인 나노 패턴을 형성시켜 플라즈몬 공명효과와 휘도 불균일을 감소시킬 수 있는 보조전극으로 사용함으로써, 발광 효율이 향상된 OLED를 제공한다.

Description

임프린팅 공정을 통해 나노 패턴이 형성된 OLED 및 그 제조 방법{NANO PATTERNED OLED THROUGH IMPRINTING PROCESS AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 발광 효율이 향상된 OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기발광다이오드) 및 그것을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

OLED(Organic Light Emitting Diodes)는 유기발광다이오드로 텔레비전, 컴퓨터 등의 화면과 같은 디스플레이와 조명에 있어 전력 소모가 낮기 때문에 매우 유망한 기술이다. 간단하게 설명하면, OLED는 기판, 캐소드(Cathode), 애노드(Anode) 및 캐소드와 애노드 사이에 제공되어 방출하는 하나 이상의 유기층으로 구성된다. 기판에 접한 전극은 일반적으로 애노드이다. 광은 애노드측 또는 캐소드측에서 방출될 수 있다. OLED는 외부로 방출되는 빛이 발광량의 20%만 방출하고 80%정도의 빛은 OLED에 구성되어 있는 유리나 투면전도성 기판(ITO)과 유기층에서 방출되지 않기 때문에 OLED 효율이 낮게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 OLED의 발광효율 향상 기술이 개발 진행중에 있다.

또한, 플라즈몬은 금속 내의 자유전자 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말하며, 플라즈몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라즈몬이라고 한다. 빛에너지가 표면 플라즈몬에 변환되어 금속의 나노 입자표면에 축적되었음을 말하며 빛의 회절 한계보다 작은 영역에서 광 제어가 가능하다.

한편, OLED의 제조방법과 관련하여 대한민국 공개특허 10-2008-0059807호 등에 공개되어 있다. 선행문헌에 따르면, 제 1 전극을 기판상에 형성하는 단계; 제 1 전극상에 제 1 전하주입층을 형성하는 단계; 제 1 전하주입층상에 제 1 전하수송층을 형성하는 단계; 제 1 전하수송층상에 보조발광층을 형성하는 단계; 보조발광층상에 보조발광층보다 발광 효율이 큰 유기발광층을 형성하는 단계; 및 유기발광층상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하여 OLED의 제조가 이루어진다.

그러나, 선행기술과 같은 종래 기술은 OLED 발광 균일도를 향상하기 위해 주로 진공증착방식을 이용한 보조전극 형성을 하는데 주로 크롬이나 은, 알루미늄, 알루미늄 합금을 이용한다. 따라서, 진공증착 방식으로 제조된 보조전극은 도출형으로 균일도가 떨어지는 단점이 있으며, 보조전극과 플라즈몬 공명효과를 이용할 수 없다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2008-0059807호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전도성 기판 상에 나노 임프린팅 공정 등을 이용하여 비주기적 또는 주기적인 나노 패턴을 형성시켜 플라즈몬 공명효과와 휘도 불균일을 감소시킬 수 있는 보조전극으로 사용함으로써, 발광 효율이 향상된 OLED를 제공하는 것이 목적이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 금속 나노 구조가 결합된 OLED의 제조방법에 관한 것으로서, 양극층 상면에 금속 나노 패턴을 형성하는 단계; 금속 나노 패턴에 정공수송층, 발광층, 전자주입층을 차례로 형성하는 단계; 및 전자주입층 상면에 음극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 임프린팅 방식을 이용하여 금속 나노 패턴을 형성시켜 보조전극으로 사용함으로써, 발광의 균일도와 플라즈몬 공명현상을 이용한 발광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 OLED 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있어, 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술 및 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 OLED 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 OLED는 기판층(10), 양극층(20), 정공주입층(30), 정공수송층(40), 발광층(50), 전자수송층(60), 전자주입층(70), 음극층(80)으로 구성될 수 있다. 기판층(10)은 사용자에게 시인되는 투명 기판 층으로 유리(Glass) 또는 유연성(Flexible) 기판일 수 있다. 양극층(20)은 기판층(10)의 상면에 구비되는 층으로, 정공을 주입하는 역할로 일함수가 높음 물질을 사용하여 구비될 수 있으며, 빛을 통과시키기 위한 투과율이 중요하므로 투명전극(ITO)으로 이루어질 수 있다. 양극층(20)은 애노드(Anode)라고도 한다. 정공주입층(30)은 양극층(20)의 상면에 구비되는 층으로 정공이 쉽게 발광층으로 손실없이 들어갈 수 있도록 만들어주는 층이다. 정공수송층(40)은 정공주입층(30)의 상면에 구비되어 정공주입층(30)에 들어온 정공을 발광층(50)으로 전송하기 위한 역할을 하는 층이다. 발광층(50)은 정공수송층(40) 및 전자수송층(60)으로부터 각각 전송된 정공 및 전자가 재결합을 하여 빛을 방출하는 층이다. 전자수송층(60)은 발광층(50)으로 전자를 전송하기 위한 층이며, 전자주입층(70)은 음극층(80)에서 생기는 전자를 구입해주는 층이다. 음극층(80)은 캐소드(Cathode)라고도 하며, 전자를 주입하는 역할 및 반사층 역할을 한다. 상세하게, 뒤로 나가는 빛을 기판층(10)의 방향인 전면 방향으로 보내주기 위해 반사율이 어느 정도 있는 금속을 사용하며, 전자수송층(60)으로 전자를 잘 주입하기 위해 일함수가 낮은 금속을 사용한다. 구체적으로, Ca, Al:Li 또는 Ma:Ag 등이 사용될 수 있다.

상기와 같은 종래 OLED에 따르면, 휘도 불균일이 생기거나 플라즈몬 공명효과를 이용할 수 없다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 이하, 본 발명의 일 실시예를 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극층(20) 및 정공주입층(30) 사이에 나노패턴층(90)을 더 구비할 수 있다. 상세하게, 나노패턴층(90)은 나노 단위의 패턴을 주기적 또는 비주기적으로 복수개 구비할 수 있으며, 패턴에 의해 발광층으로부터 방출되는 빛이 굴절 또는 반사되어 휘도의 균일도를 높임으로써 발광 효율을 높일 수 있다. 나노패턴층(90)은 금속나노물질층(91) 및 금속나노전극층(92)을 포함할 수 있다. 이때, 기판층(10)은 투명한 유리(Glass) 또는 유연성(Flexible) 재질로 구비될 수 있다. 금속나노물질층(91)은 투명전극(ITO)으로 이루어진 양극층(20)의 상면에 도포될 수 있다. 이때, 도포된 금속나노물질층(91)은 은(Ag) 또는 금속나노입자가 용융되어 있는 용액일 수 있다. 도포된 금속나노물질층(91)은 임프린팅 공정을 통해 나노단위의 패턴이 형성될 수 있으며, 패턴이 형성된 금속나노물질층(91)의 상면에 금속나노전극층(92)이 더 도포될 수 있다. 패턴을 통해 금속나노전극층(92)의 보조전극을 형성함으로써 균일도를 높이고, 발광효율을 높일 수 있으며, 나노입자의 간격 및 크기를 조절할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED를 제조하는 방법을 설명하도록 한다. 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 도 3의 <A> 단계와 같이 기판(10)의 상면에 양극층(20)이 먼저 구비될 수 있다. 이후, 도 4의 <B> 단계에 따라 양극측(20)의 상면에 금속나노물질층(91)이 도포될 수 있다. 이때, 금속나노물질층(91)은 액체 상태로 도포되는 것이 바람직하며, 소정의 두께로 도포될 수 있다. 이후, 도 5의 <C> 단계에 따라 미리 나노 패턴의 형상으로 구비된 소프트 몰드(m)가 금속나노물질층(91)의 상면에 가압됨으로써 나노 패턴이 형성될 수 있다. 소프트 몰드(m)가 금속나노물질층(91)의 상면에 가압된 상태에서, 금속나노물질층(91)을 경화시켜 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 금속나노물질층(91)에 패턴이 형성된 상태로 경화가 완료되면, 도 6의 <D> 단계와 같이 소프트 몰드(m)를 제거할 수 있다. 소프트 몰드(m)가 제거되고, 패턴이 형성되어 경화된 금속나노물질층(91)의 상면에 도 7의 <E>와 같이 금속나노전극층(92)이 형성될 수 있다. 이때, 금속나노전극층(92)은 금속나노물질층(91) 또는 양극층(20)과 동일한 재질로 구비될 수 있으며, 금속 전도성 물질로 구비되어 정공주입층(30)으로 정공이 전달될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 최종적으로 도 8에서와 같이, 금속나노물질층(91)의 상면에 정공주입층(30), 정공수송층(40), 발광층(50), 전자수송층(60), 전자주입층(70) 및 음극층(80)이 순차적으로 위치되어 본 발명의 OLED가 완성될 수 있다.

상기한 본 발명은 바람직한 실시예를 기준으로 설명되었으나, 이는 실시예에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

10: 기판층 20: 양극층
30: 정공주입층 40: 정공수송층
50: 발광층 60: 전자수송층
70: 전자주입층 80: 음극층
91: 금속나노물질층 92: 금속나노전극층

Claims (5)

1. 양극층(20) 및 정공주입층(30) 사이에 나노패턴층(90)을 구비하고,
   상기 나노패턴층(90)은 금속나노물질층(91) 및 금속나노전극층(92)을 포함하는 OLED.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   기판층(10), 발광층(50) 및 음극층(80)을 더 포함하고,
   상기 기판층(10)은 투명한 재질로 유리 또는 유연성 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 OLED.
   
3. 양극층 상면에 금속 나노 패턴을 형성하는 단계; 금속 나노 패턴에 정공수송층, 발광층, 전자주입층을 차례로 형성하는 단계; 및 전자주입층 상면에 음극층을 형성하는 단계;를 포함하는 OLED 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 금속 나노 패턴은,
   임프린팅공정을 통해 금속나노물질층(91)에 형성되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 금속 나노 패턴이 형성된 금속나노물질층(91) 상면에 금속나노전극층(92)이 더 도포되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조방법.
   

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