KR100948856B1 - Light emitting device and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 마이크로 크기의 요철 형상을 구비한 마이크로 구조체; 상기 마이크로 구조체의 형상이 복제되도록 상기 마이크로 구조체 상에 형성된 제1전극; 상기 제1전극의 형상이 복제되도록 상기 제1전극 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층의 형상이 복제되도록 상기 활성층 상에 형성된 제2전극;을 포함하는 발광 소자를 제공한다.The present invention provides a microstructure having a micro-sized uneven shape on the substrate; A first electrode formed on the microstructure so that the shape of the microstructure is replicated; An active layer formed on the first electrode to replicate the shape of the first electrode; And a second electrode formed on the active layer so that the shape of the active layer is replicated.

Description

발광 소자 및 그 제조 방법{Light emitting device and manufacturing method for the same}Light emitting device and manufacturing method therefor {Light emitting device and manufacturing method for the same}

본 발명은 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 제조 방법이 용이하고, 발광 효율이 향상된 마이크로 표면 구조체를 포함하는 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an organic light emitting device and a method for manufacturing the organic light emitting device comprising a micro-surface structure easy to manufacture, and improved luminous efficiency.

유기 전자 소자는 실리콘 기반 소자에 비하여 제작 공정이 단순하고 가요성(flexible) 기판에도 적용이 가능하여 차세대 전자 소자로 각광받고 있다. 대표적으로 유기 발광 다이오드나 광 전압 소자가 각각 차세대 디스플레이 장치와 태양 전지 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 특히 전기-광 효율 및 안정성에 관한 연구 개발이 매우 활발히 진행되고 있다. Organic electronic devices are drawing attention as next-generation electronic devices because they are simpler to fabricate and can be applied to flexible substrates than silicon-based devices. Representatively, organic light emitting diodes and photovoltaic devices have received a lot of attention in the field of next generation display devices and solar cells, respectively, and research and development on electro-optical efficiency and stability are particularly active.

종래에는 이와 같은 성능 향상을 위하여 고효율의 새로운 물질을 개발하거나, 계면을 화학적으로 처리하는 방법 등을 주로 이용하여 왔다. 그러나 이러한 화학적 접근 방법으로는 성능 향상에 한계가 있고, 공정이 복잡하기 때문에 실제 생산에 적용하는데 한계가 있다. Conventionally, in order to improve such a performance, new materials having high efficiency or chemically treating the interface have been mainly used. However, this chemical approach has limitations in improving performance and, due to the complexity of the process, has limitations in actual production.

따라서, 최근에는 단순히 물리적인 방법을 이용한 성능 향상 연구가 주목받 고 있다. 대표적으로 유기 발광 다이오드의 기판 외부에 마이크로 렌즈 어레리(micro lens array)를 부착하거나, 활성층 계면에 굴절률이 서로 다른 물질들을 이용하여 광자 결정(photonic crystal)을 형성함으로써 빛의 아웃커플링(out-coupling)을 증대시키는 방법 등이 제안되고 있다. 이러한 물리적 방법들은 기존의 다층 박막을 화학적으로 변화시키지 않고 기하학적 구조물을 추가하는 것만으로 소자 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나, 그 성능 향상의 효과가 크지 않을 뿐만 아니라, 구면 구조나 나노미터(nanometer) 크기의 구조를 제작하여야 하기 때문에 공정을 단순화하기 어려운 또 다른 문제점이 되고 있다. Therefore, recently, attention has been focused on performance improvement using a physical method. Typically, a micro lens array is attached to the outside of the organic light emitting diode substrate, or photonic crystals are formed by using materials having different refractive indices at the interface of the active layer. A method of increasing the coupling has been proposed. These physical methods have the advantage of improving device performance simply by adding geometric structures without chemically changing the existing multilayer film. However, not only the effect of improving the performance is small, but also has to produce a spherical structure or a nanometer (nanometer) size structure is another problem that is difficult to simplify the process.

본 발명은 상기와 같은 문제 및 그 밖의 문제를 해결하기 위하여, 제조 방법이 용이하고, 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a light emitting device which is easy to manufacture and has improved efficiency in order to solve the above problems and other problems.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 마이크로 크기의 요철 형상을 구비한 마이크로 구조체; 상기 마이크로 구조체의 형상이 복제되도록 상기 마이크로 구조체 상에 형성된 제1전극; 상기 제1전극의 형상이 복제되도록 상기 제1전극 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층의 형상이 복제되도록 상기 활성층 상에 형성된 제2전극;을 포함하는 발광 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a microstructure having a micro-sized uneven shape on the substrate; A first electrode formed on the microstructure so that the shape of the microstructure is replicated; An active layer formed on the first electrode to replicate the shape of the first electrode; And a second electrode formed on the active layer so that the shape of the active layer is replicated.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 마이크로 구조체는 폭과 깊이가 주기적인 패턴으로 형성된 요철 형상을 구비할 수 있다.According to another feature of the invention, the microstructure may have a concave-convex shape formed in a periodic pattern of width and depth.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 마이크로 구조체는 상기 기판 상에 각인(imprinting) 공정으로 형성될 수 있다.According to another feature of the invention, the microstructures may be formed on the substrate by an imprinting process.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 마이크로 구조체는 경화성 고분자를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the microstructure may comprise a curable polymer.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 마이크로 구조체는 감광성 수지를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the microstructure may include a photosensitive resin.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 활성층은 유기 전계 발광 물질을 포 함할 수 있다.According to another feature of the invention, the active layer may comprise an organic electroluminescent material.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 활성층은 홀주입층, 홀수송층, 전자주입층 및 전자수송층 가운데 선택된 하나 이상의 박막층을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the active layer may further include at least one thin film layer selected from a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer and an electron transport layer.

또한 본 발명은, 마이크로 크기의 요철 형상의 각인층을 구비한 전사 기판을 준비하는 단계; 기판 상에 피 각인층을 형성하는 단계; 상기 피 각인층을 상기 전사 기판으로 각인하는 단계; 상기 피 각인층 상에 제1도전층을 형성하는 단계; 상기 제1도전층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제2도전층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of preparing a transfer substrate having a micro-sized uneven stamping layer; Forming a stamped layer on the substrate; Marking the to-be-printed layer with the transfer substrate; Forming a first conductive layer on the stamped layer; Forming an active layer on the first conductive layer; And forming a second conductive layer on the active layer.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전사 기판을 준비하는 단계는, 상기 마이크로 구조체의 폭과 깊이가 주기적인 패턴으로 형성된 요철 형상의 각인층을 구비하는 단계일 수 있다.According to another feature of the present invention, the preparing of the transfer substrate may include providing a concave-convex marking layer having a width and depth of the microstructure in a periodic pattern.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 피 각인층 상에 제1도전층, 활성층 및 제2도전층을 형성하는 단계는, 상기 피 각인층의 형상이 복제되도록 형성하는 단계일 수 있다.According to another feature of the present invention, the forming of the first conductive layer, the active layer and the second conductive layer on the to-be-marked layer may be a step of forming the shape of the to-be-marked layer to be replicated.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 피 각인층은 경화성 고분자로 형성될 수 있다.According to another feature of the invention, the stamping layer may be formed of a curable polymer.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 피 각인층은 감광성 수지로 형성될 수 있다.According to another feature of the invention, the stamped layer may be formed of a photosensitive resin.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 활성층은 유기 전계 발광 물질로 형성될 수 있다.According to another feature of the invention, the active layer may be formed of an organic electroluminescent material.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 활성층은 홀주입층, 홀수송층, 전자주입층 및 전자수송층 가운데 선택된 하나 이상의 박막층으로 형성되는 단계를 더 포함 할 수 있다.According to another feature of the invention, the active layer may further comprise the step of forming at least one thin film layer selected from the hole injection layer, hole transport layer, electron injection layer and the electron transport layer.

이상과 같은 본 발명의 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 기판 위에 마이크로 구조체와 같은 표면 미세 구조체를 형성함으로써 화학적 처리 없이 형성할 수 있다. 또한, 마이크로 구조체를 수 마이크로미터의 폭과 깊이를 갖는 주기적인 요철 패턴으로 형성하고, 상기 마이크로 구조체 상에 유기 또는 무기 박막을 동일한 형태로 복제형성함으로써, 활성층 표면적을 증가시키고, 발광 된 빛의 굴절 및 반사를 변화시키며 기판 외부로 더 많은 빛을 추출가능하게 함으로써 유기 발광 소자의 외부 효율을 증가시킬 수 있으며, 부분적으로 더 강한 전기장 분포를 갖게 함으로써 소자의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. According to the organic light emitting diode display and a method of manufacturing the same as described above, it can be formed without chemical treatment by forming a surface microstructure such as a microstructure on the substrate. In addition, the microstructures are formed in a periodic concave-convex pattern having a width and depth of several micrometers, and the organic or inorganic thin films are replicated in the same form on the microstructures, thereby increasing the active layer surface area and refracting the emitted light. And by changing the reflection and extracting more light to the outside of the substrate, the external efficiency of the organic light emitting device can be increased, and in part, by having a stronger electric field distribution, the electrical performance of the device can be improved.

이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1 내지 도 3은 각인(imprint) 공정을 이용하여 유기 발광 소자의 마이크로 구조체를 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 상기 도면들은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 것으로서, 마이크로 구조체의 형태 및 크기 등은 변화될 수 있다.1 to 3 are cross-sectional views schematically illustrating a process of forming a microstructure of an organic light emitting device by using an imprint process. The drawings illustrate an embodiment of the present invention, and the shape and size of the microstructures may vary.

도 1은, 각인층을 구비한 전사기판(10)을 유기 발광 소자의 기판(20) 상에 전사하는 과정을 간략히 도시하고 있다. FIG. 1 briefly illustrates a process of transferring a transfer substrate 10 having a stamping layer onto a substrate 20 of an organic light emitting element.

전사기판(10)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 물질로 형성된 마이크로 크기의 요철 형상의 각인층을 구비하고 있다.The transfer substrate 10 is provided with a micro-sized uneven marking layer formed of a material such as polydimethylsiloxane (PDMS).

유기 발광 소자의 기판(20)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명 재질의 글라스 재로 형성될 수 있다. 물론 불투명 재질도 가능하며, 플라스틱재와 같은 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 다만, 발광 소자의 화상이 기판(20) 측에서 구현되는 배면 발광형인 경우에는 상기 기판(20)은 투명 재질로 형성되어야 한다.The substrate 20 of the organic light emitting device may be formed of a glass material of a transparent material mainly containing SiO 2. Of course, an opaque material is also possible, and may be made of other materials such as plastics. However, when the image of the light emitting device is a bottom emission type implemented on the substrate 20 side, the substrate 20 should be formed of a transparent material.

기판(20) 상에는 전사기판(10)의 각인층이 전사될 피각인층(30)이 형성된다. 상기 피각인층(30)으로는 광투과성 물질로서 감광성 수지와 같은 광 반응성 고분자, 또는 경화성 고분자 등을 사용하여 기판(20) 상에 도포된다. On the substrate 20, a stamping layer 30 to which the marking layer of the transfer substrate 10 is transferred is formed. The crusting layer 30 is coated on the substrate 20 using a photoreactive polymer such as a photosensitive resin, a curable polymer, or the like as a light transmissive material.

도 2는 각인 공정에 의해 형성된 유기 발광 소자의 마이크로 구조체(30')의 모습을 도시하고 있다. 2 shows a state of the microstructure 30 'of the organic light emitting element formed by the stamping process.

도포된 피각인층(30)은 각인 공정에 의해 마이크로 구조체(30')로 형성된다. 즉, 기판(20) 상의 피각인층(30)에 전사 기판(10)의 각인층을 각인하고, 각인된 구조물을 빛이나 열을 이용하여 경화시킴으로써 마이크로 구조체(30')와 같은 미세 표면 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 각인 공정은 습식 식각이나 건식 식각과 같은 복잡한 공정을 필요로 하지 않고 간단히 표면 미세 구조를 형성할 수 있으므로, 공정상의 시간, 및 비용 등을 절감할 수 있다.The applied stamping layer 30 is formed into a microstructure 30 'by a stamping process. That is, by imprinting the imprinted layer of the transfer substrate 10 on the stamped layer 30 on the substrate 20 and curing the imprinted structure using light or heat, a fine surface structure such as the microstructure 30 'is obtained. Can be formed. Such a stamping process can easily form the surface microstructure without requiring a complicated process such as wet etching or dry etching, thereby reducing the time and cost in the process.

이때 형성된 마이크로 구조체(30')는 볼록부와 오목부를 구비한 요철을 형성하고 있는데, 본 발명에서 오목부와 볼록부를 규정하는 상기 요철의 폭과 깊이는 주기적인 패턴으로 형성된다. At this time, the formed microstructure 30 'forms concave and convex portions having convex portions and concave portions. In the present invention, the width and depth of the concave and convex portions defining the concave portions and convex portions are formed in a periodic pattern.

도 3은 마이크로 구조체 상에 형성된 발광 소자의 제1도전층, 활성층 및 제2도전층의 형상을 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating the shapes of the first conductive layer, the active layer, and the second conductive layer of the light emitting device formed on the microstructure.

상기 도면을 참조하면, 먼저, 각인 공정에 의해 형성된 마이크로 구조체(30') 상에 제1도전층(40)을 형성한다. 제1도전층(40)은 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3와 같은 투명 물질 가운데 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1도전층(40)은 각인 공정에 의해 형성된 상기 마이크로 구조체(30')의 요철 형상이 복제되도록 박막으로 형성되며, 정공 주입 전극(anode)으로 사용될 수 있다. Referring to the drawings, first, the first conductive layer 40 is formed on the microstructure 30 'formed by the stamping process. The first conductive layer 40 may include one or more materials selected from transparent materials such as ITO, IZO, ZnO, or In 2 O 3 having a high work function. In addition, the first conductive layer 40 may be formed as a thin film so that the concave-convex shape of the microstructure 30 ′ formed by the stamping process is replicated, and may be used as a hole injection electrode.

제1도전층(40) 상에는, 제1도전층(40)의 형상이 복제되도록 활성층(50)이 형성된다. 활성층(50)은 유기 전계 발광 물질과 같은 유기 발광 물질과 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 유기 발광 물질의 경우, 고분자 또는 저분자 유기물이 사용될 수 있다. 또한, 유기 발광 물질 외에 정공 주입층(hole injection layer: HIL), 정공 수송층(hole transport layer: HTL), 전자 주입층electron injection layer: ETL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 등을 더 포함할 수 있다.On the first conductive layer 40, the active layer 50 is formed so that the shape of the first conductive layer 40 is replicated. The active layer 50 may include an organic light emitting material such as an organic electroluminescent material and an inorganic light emitting material. In the case of an organic light emitting material, a polymer or a low molecular organic material may be used. In addition to the organic light emitting material, it further includes a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), an electron injection layer (ETL), an electron transport layer (ETL), and the like. can do.

상기 도면에 도시된 본 실시예에서는, 제1도전층(40) 상에 활성층(50)으로 2TNATA(51), NPB(52), Alq3(53)가 순차로 증착되어 각각 정공 주입층(51), 정공 수송층(52), 및 전자 수송층/발광층(53)의 역할을 한다. 물론 상기 도면은 본 발명의 일 예시로서 도시된 것이며, 전술한 물질 이외에 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 활성층(30')의 구조도 제1도전층(40)의 형상이 복제되는 것이라면 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다. 2TNATA 51, NPB 52, and Alq 3 53 are sequentially deposited on the first conductive layer 40 as the active layer 50 in the hole injection layer 51. , Hole transport layer 52, and electron transport layer / light emitting layer 53. Of course, the drawing is shown as an example of the present invention, a variety of materials can be used in addition to the above-described materials, the structure of the active layer 30 'is formed in various forms if the shape of the first conductive layer 40 is replicated Of course it can be.

활성층(50) 상에는, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, Mo, Ti, W, MoW, Al/Cu 가운데 선택된 하나 이상의 도전성 물질이 증착된 제2도전층(60)이 형성된다. 제2도전층(60)은 활성층(50)의 형상이 복제되도록 형성되며, 전자 주입 전극(cathod)으로 사용될 수 있다. On the active layer 50, one or more conductive materials selected from Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, Mo, Ti, W, MoW, Al / Cu are deposited. The second conductive layer 60 is formed. The second conductive layer 60 is formed to replicate the shape of the active layer 50 and may be used as an electron injection electrode.

상술한 발광 소자에 형성된 마이크로 구조체(30')는 수 마이크로 미터(㎛) 범위의 폭(width)과 깊이(depth)가 주기적으로 형성된 요철 형상의 패턴을 가진다. 광자 결정 구조의 경우에는 그 폭과 깊이가 발광 된 빛의 파장과 유사한 수백 나노미터(㎚)의 범위인 것과 비교하여, 본 발명의 마이크로 구조체(30')의 폭과 깊이는 수십 마이크로 범위에서 형성되기 때문에 상대적으로 공정 측면에서 용이하게 제작할 수 있는 장점이 있다. 또한, 마이크로 구조체(30')를 이와 같은 범위의 폭과 깊이를 갖는 형상으로 형성함으로써 이 위에 유기 또는 무기 박막을 표면 미세 구조물의 모양과 동일한 형태로 형성할 수 있으며, 그 결과 활성층(50) 표면적을 증가시키는 효과를 가져 올 수 있다. The microstructure 30 ′ formed in the above-described light emitting device has a concave-convex pattern in which a width and a depth in a range of several micrometers (μm) are periodically formed. In the case of the photonic crystal structure, the width and depth of the microstructure 30 'of the present invention is formed in the tens of micro ranges, compared with the width and depth of the range of several hundred nanometers (nm) similar to the wavelength of the emitted light. Since it is relatively easy to manufacture in terms of process has the advantage. In addition, by forming the microstructure 30 ′ in a shape having a width and depth in this range, it is possible to form an organic or inorganic thin film on the same shape as the shape of the surface microstructure, resulting in the surface area of the active layer 50 It can bring the effect of increasing.

도 4는 본 발명에서 제안된 표면 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우 소자의 효율 향상에 영향을 주는 요인을 간략하게 도시하는 개념도이다. 4 is a conceptual diagram briefly illustrating factors influencing the efficiency of a device when the surface microstructure proposed in the present invention is applied to an organic light emitting device.

전술한 바와 같은 마이크로 구조체의 형성으로 발광 소자의 활성층의 면적이 증가하는 것 이외에, 또 다른 효율 향상 요인이 존재한다. In addition to the increase in the area of the active layer of the light emitting device due to the formation of the microstructure as described above, there are other efficiency enhancing factors.

도 4의 (a)를 참조하면, 일반적인 유기 발광 소자의 경우, 빛이 기판 내부에 서 외부로 진행할 때 임계각 이상의 각도로 경계면에 입사할 경우, 기판 외부로 굴절하지 않고 내부로 다시 반사하게 되는 전반사(total internal reflection: TIR) 현상이 일어나게 되며, 이는 유기 발광 소자의 외부 효율을 현저히 떨어뜨리는 요인이 된다. Referring to (a) of FIG. 4, in the case of a general organic light emitting device, when light enters the interface at an angle greater than or equal to a critical angle when the light travels from the inside of the substrate to the outside, total reflection is reflected back to the inside without refracting to the outside of the substrate. (total internal reflection: TIR) phenomenon occurs, which is a factor that significantly reduces the external efficiency of the organic light emitting device.

그런데, 도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 구조체를 포함하는 유기 발광 소자(1)의 경우에는, 마이크로 구조체가 기판(10) 내부에서의 발광 된 빛의 굴절, 반사를 변화시키며 이로 인해 기판(10) 외부로 더 많은 빛을 추출해 낼 수 있게 한다. 이와 같은 마이크로 구조체의 도입으로 진행하는 빛의 경계면에서의 입사하는 각을 변화시킬 수 있고, 이러한 현상은 더 많은 빛을 기판 외부로 추출하여 유기 발광 소자의 외부 효율을 증가시킬 수 있다. However, referring to FIG. 4B, in the case of the organic light emitting device 1 including the microstructure according to the present invention, the microstructure changes the refraction and reflection of the emitted light in the substrate 10. This allows more light to be extracted outside the substrate 10. The angle of incidence at the interface of light that proceeds with the introduction of such a microstructure can be changed, and this phenomenon can extract more light to the outside of the substrate to increase the external efficiency of the organic light emitting device.

도 5는 본 발명에서 제안된 표면 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우 소자의 효율 향상에 영향을 주는 또 다른 요인을 간략하게 도시하는 개념도이다. FIG. 5 is a conceptual view briefly illustrating another factor affecting the efficiency of the device when the surface microstructure proposed in the present invention is applied to an organic light emitting device.

도 5의 (a)는 마이크로 구조물이 없는 경우의 유기 발광 소자의 전기장 분포를 도시하고, 도 5의 (b)는 마이크로 구조체가 구비된 유기 발광 소자의 전기장의 분포를 도시한다. 마이크로 구조물이 없는 경우와 비교하여, 본 발명에 따른 마크로 구조체 상에 형성된 유기 발광 소자의 경우에는 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이 부분적으로 더 강한 전기장 분포를 갖게 된다. 즉, 마이크로 구조체와 동일한 형태를 갖도록 유기 박막 내부의 전장의 분포가 왜곡되며, 이는 양극(40) 및 음극(60)에서의 전하 주입에 직접적인 영향을 주게 되며 이로 인해 소자의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.FIG. 5A illustrates an electric field distribution of an organic light emitting device in the absence of a microstructure, and FIG. 5B illustrates an electric field distribution of an organic light emitting device having a microstructure. Compared to the case where there is no microstructure, the organic light emitting device formed on the macrostructure according to the present invention has a partially stronger electric field distribution as shown in FIG. That is, the distribution of the electric field inside the organic thin film is distorted to have the same shape as that of the microstructure, which directly affects the charge injection in the anode 40 and the cathode 60, thereby improving the electrical performance of the device. have.

도 6은 각인 (imprinting) 공정으로 제작된 1차원 주기를 갖는 마이크로 구조체의 제작된 형태를 보여준다. 6 shows a fabricated form of a microstructure having a one-dimensional period made by an imprinting process.

도 6의 (a)는 제작된 마이크로 구조체의 주사 전자 현미경 (scanning electron microscopy; SEM) 사진이며, 도 6의 (b) 는 alpha-step surface profiler를 이용하여 측정한 마이크로 구조체의 형상을 보여준다. 각인 공정을 통해 각각 2.5, 5, 10 마이크로미터의 폭과 약 1.8 마이크로미터의 깊이를 가지는 1차원 주기 구조체가 잘 복제(replicated)되었음을 알 수 있다. 도면에서 도시된 바와 같이 각인 공정은 다양한 크기의 미세 구조물을 복제하는 데에 매우 유용하며, 이 기술을 사용할 경우 건식/습식 식각과 같은 기타 공정 없이 간단히 복잡한 형태의 미세 구조물을 대면적에 복제할 수 있어 공정 시간이나 공정 비용 면에서 유리하다.6 (a) is a scanning electron microscopy (SEM) photograph of the fabricated microstructure, and FIG. 6 (b) shows the shape of the microstructure measured using an alpha-step surface profiler. The stamping process shows that the one-dimensional periodic structures having a width of 2.5, 5, and 10 micrometers and a depth of about 1.8 micrometers, respectively, are well replicated. As shown in the figure, the imprinting process is very useful for replicating microstructures of various sizes, and using this technique, the microstructures of complex shapes can be replicated to large areas simply without other processes such as dry / wet etching. It is advantageous in terms of process time and process cost.

도 7은 본 발명에서 제안된 마이크로 구조체를 가지는 유기 발광 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타낸다. 마이크로 구조체가 없는 경우와 비교하여 동일한 전압이 인가되었을 경우 전류 밀도가 향상되었음을 알 수 있다. 이러한 전기적 성능의 향상은 전술한 활성층 면적의 증가와 전기장의 왜곡에 의한 것이며, 이러한 전기적 특성의 향상은 마이크로 구조체의 주기, 폭, 깊이 등을 변화시킴으로써 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 7 shows the voltage-current density characteristics of the organic light emitting device having the microstructure proposed in the present invention. It can be seen that the current density is improved when the same voltage is applied as compared with the case without the microstructure. The improvement of the electrical performance is due to the increase of the active layer area and the distortion of the electric field, and the improvement of the electrical characteristics may further improve the performance by changing the period, width, depth, etc. of the microstructure.

본 발명의 실시예로 여러 형태의 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우, 폭 2.5 마이크로미터, 깊이 1.8 마이크로미터 크기의 요철 패턴의 구조물을 가질 때 가장 크게 효율이 향상하였으며, 이 경우 동일 전압 상에서 약 80 % 의 전류밀도 향상을 보인다. In the embodiment of the present invention, when the microstructures of various types are applied to the organic light emitting device, the efficiency is most improved when the structure having the uneven pattern having the size of 2.5 micrometers in width and 1.8 micrometers in depth is used. The current density improvement is about 80%.

도 8은 본 발명에서 제안된 마이크로 구조체를 가지는 유기 발광 소자의 전압-휘도 특성을 보여준다. 마이크로 구조체가 없는 경우와 비교하여 동일한 전압에서 휘도가 향상되었음을 알 수 있다. 이러한 동작 특성의 향상은 전술한 바와 같이 활성층 면적의 증가와 발광 빛의 외부로의 추출 효율 증가에 의한 것이며, 이러한 발광 휘도의 향상은 마이크로 구조체의 주기, 폭, 깊이 등을 변화시킴으로써 정도를 조절할 수 있다. 8 shows the voltage-luminance characteristics of the organic light emitting device having the microstructure proposed in the present invention. It can be seen that the luminance is improved at the same voltage compared to the case without the microstructure. As described above, the improvement of the operating characteristics is caused by the increase in the area of the active layer and the extraction efficiency of the emitted light to the outside, and the improvement of the emission luminance can be controlled by changing the period, width and depth of the microstructure. have.

본 발명의 실시예로 여러 형태의 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우, 폭 2.5 마이크로미터, 깊이 1.8 마이크로미터 크기의 구조물을 가질 때 가장 큰 효율 향상을 보이고 있으며, 이 경우 동일 전압에서 휘도가 약 107 % 향상되었다. When the microstructures of various forms are applied to the organic light emitting device according to an embodiment of the present invention, the greatest efficiency is improved when the structure has a size of 2.5 micrometers in width and 1.8 micrometers in depth. About 107% improvement.

도 7 및 도 8의 결과를 분석하면, 전류 밀도의 향상 정도보다 휘도의 향상 정도가 더 크게 나타나는데, 이는 동일한 전류 밀도에서의 휘도 즉, cd/A의 단위로 표현되는 전류 효율 (current efficiency)의 증가를 의미한다. 본 발명의 실시예로 제작한 소자의 경우 최대 약 34 %의 전류 효율 증가를 보인다.Analyzing the results of FIGS. 7 and 8, the degree of improvement in luminance is shown to be greater than the degree of improvement in current density, which means that the current efficiency expressed in units of cd / A is measured at the same current density. Means increase. In the case of the device fabricated according to the embodiment of the present invention, the current efficiency increases up to about 34%.

도 9는 본 발명을 이용하여 제작한 유기 발광 다이오드의 실시 예로서 마이크로 구조체가 없는 일반적인 소자와 마이크로 구조체를 가지는 소자의 발광 사진을 보여주는데, 마이크로 구조체를 가지는 소자의 경우 발광 성능이 향상되었다. FIG. 9 shows light emission pictures of a general device without a microstructure and a device having a microstructure as an example of an organic light emitting diode manufactured using the present invention. In the case of a device having a microstructure, light emission performance is improved.

상술한 본 발명에 따른 발광 소자 및 그 제조 방법에 따르면, 본 발명은 간단한 방법으로 기판 위에 마이크로 구조체와 같은 표면 미세 구조체를 형성함으로 써 화학적 처리 없이 유기 발광 다이오드와 같은 유기 전자 소자의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 대면적의 고효율 유기 전자 소자의 개발에 적합하다. According to the light emitting device according to the present invention and a method for manufacturing the same, the present invention can improve the performance of an organic electronic device such as an organic light emitting diode without chemical treatment by forming a surface microstructure such as a microstructure on a substrate in a simple method. As a result, it is suitable for the development of large-area high efficiency organic electronic devices.

한편, 마이크로 구조체를 수 마이크로미터의 폭과 깊이를 갖는 주기적인 요철 패턴으로 형성함으로써, 상기 마이크로 구조체 상에 유기 또는 무기 박막을 동일한 형태로 복제형성함으로써, 활성층(50) 표면적을 증가시키는 효과를 가져 올 수 있다. On the other hand, by forming a microstructure in a periodic concave-convex pattern having a width and depth of several micrometers, by replicating an organic or inorganic thin film in the same form on the microstructure, it has the effect of increasing the surface area of the active layer 50. Can come.

또한, 본 발명에 따른 마이크로 구조체가 기판 내부에서의 발광 된 빛의 굴절 및 반사를 변화시키며 기판 외부로 더 많은 빛을 추출가능하게 함으로써 유기 발광 소자의 외부 효율을 증가시킬 수 있으며, 부분적으로 더 강한 전기장 분포를 갖게 함으로써 소자의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the microstructure according to the present invention can increase the external efficiency of the organic light emitting device by changing the refraction and reflection of the light emitted from the inside of the substrate and extract more light to the outside of the substrate, partially stronger By having an electric field distribution, it is possible to improve the electrical performance of the device.

한편, 전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 실시 예를 중심으로 기술하였다. 본 발명의 특허 청구 범위는 필수적인 공정 과정과 적용 가능한 형태 등의 관점에서 상술 될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 방법으로 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.On the other hand, the foregoing description has been described based on the features and technical advantages of the present invention to better understand the claims of the invention to be described later. The claims of the present invention will be detailed in light of essential process steps and applicable forms, and the like. It should be appreciated by those skilled in the art that the conception and specific embodiment disclosed herein may be used immediately as a method for carrying out similar purposes as the invention.

도 1 내지 도 3은 각인(imprinting) 공정을 이용하여 유기 발광 소자의 마이크로 구조체를 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 to 3 are cross-sectional views schematically illustrating a process of forming a microstructure of an organic light emitting device by using an imprinting process.

도 4는 본 발명에서 제안된 표면 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우 소자의 효율 향상에 영향을 주는 요인을 간략하게 도시한 개념도이다. 4 is a conceptual diagram briefly illustrating factors influencing the efficiency of a device when the surface microstructure proposed in the present invention is applied to an organic light emitting device.

도 5는 본 발명에서 제안된 표면 마이크로 구조체를 유기 발광 소자에 적용하였을 경우 소자의 효율 향상에 영향을 주는 또 다른 요인을 간략하게 도시한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual view briefly illustrating another factor affecting the efficiency of a device when the surface microstructure proposed in the present invention is applied to an organic light emitting device.

도 6은 각인 공정으로 제작된 1차원 주기를 갖는 마이크로 구조체의 개략적인 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view of a microstructure having a one-dimensional period produced by a stamping process.

도 7은 본 발명에서 제안된 마이크로 구조체를 가지는 유기 발광 소자의 전압-전류 밀도 특성을 보여준다. Figure 7 shows the voltage-current density characteristics of the organic light emitting device having a microstructure proposed in the present invention.

도 8은 본 발명에서 제안된 마이크로 구조체를 가지는 유기 발광 소자의 전압-휘도 특성을 보여준다. 8 shows the voltage-luminance characteristics of the organic light emitting device having the microstructure proposed in the present invention.

도 9는 본 발명을 이용하여 제작한 유기 발광 다이오드의 실시 예로서 마이크로 구조체가 없는 일반적인 소자와 마이크로 구조체를 가지는 소자의 발광 사진을 보여준다.9 is a view showing an emission picture of a general device without a microstructure and a device having a microstructure as an example of an organic light emitting diode manufactured using the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 간략한 설명 ><Brief description of the main parts of the drawing>

10: 전사기판 20: 기판10: transfer substrate 20: substrate

30: 피각인층 30': 마이크로 구조체30: crusted layer 30 ': microstructure

40: 제1전극 50: 활성층40: first electrode 50: active layer

60: 제2전극 60: second electrode

Claims (14)

기판 상에 마이크로 크기의 요철 형상을 구비한 마이크로 구조체; A micro structure having a micro-sized uneven shape on the substrate; 상기 마이크로 구조체의 형상이 복제되도록 상기 마이크로 구조체 상에 형성된 제1전극;A first electrode formed on the microstructure so that the shape of the microstructure is replicated; 상기 제1전극의 형상이 복제되도록 상기 제1전극 상에 형성된 활성층; 및 An active layer formed on the first electrode to replicate the shape of the first electrode; And 상기 활성층의 형상이 복제되도록 상기 활성층 상에 형성된 제2전극;을 포함하는 발광 소자. And a second electrode formed on the active layer so that the shape of the active layer is replicated. 제1항에 있어서.The method of claim 1. 상기 마이크로 구조체는 폭과 깊이가 주기적인 패턴으로 형성된 요철 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The microstructure of the light emitting device, characterized in that having a concave-convex shape formed in a periodic pattern of width and depth. 제1항에 있어서.The method of claim 1. 상기 마이크로 구조체는 상기 기판 상에 각인(imprint) 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자. The microstructure is a light emitting device, characterized in that formed on the substrate (imprint) process. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 마이크로 구조체는 경화성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The microstructure is a light emitting device comprising a curable polymer. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 마이크로 구조체는 감광성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. The microstructure is a light emitting device comprising a photosensitive resin. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 활성층은 유기 전계 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The active layer is a light emitting device, characterized in that it comprises an organic electroluminescent material. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 활성층은 홀주입층, 홀수송층, 전자주입층 및 전자수송층 가운데 선택된 하나 이상의 박막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. The active layer further comprises at least one thin film layer selected from a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer and an electron transport layer. 마이크로 크기의 요철 형상의 각인층을 구비한 전사 기판을 준비하는 단계;Preparing a transfer substrate having a micro-sized imprinted layer; 기판 상에 피 각인층을 형성하는 단계;Forming a stamped layer on the substrate; 상기 피 각인층을 상기 전사 기판으로 각인하는 단계;Marking the to-be-printed layer with the transfer substrate; 상기 피 각인층 상에 제1도전층을 형성하는 단계;Forming a first conductive layer on the stamped layer; 상기 제1도전층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및Forming an active layer on the first conductive layer; And 상기 활성층 상에 제2도전층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.Forming a second conductive layer on the active layer; manufacturing method of a light emitting device comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 전사 기판을 준비하는 단계는, 상기 마이크로 구조체의 폭과 깊이가 주기적인 패턴으로 형성된 요철 형상의 각인층을 구비하는 단계인 것을 특징으로 발광 소자의 제조 방법.The preparing of the transfer substrate may include providing a concave-convex stamping layer having a width and a depth of the microstructure formed in a periodic pattern. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 피 각인층 상에 제1도전층, 활성층 및 제2도전층을 형성하는 단계는, 상기 피 각인층의 형상이 복제되도록 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. The forming of the first conductive layer, the active layer and the second conductive layer on the to-be-marked layer is a step of forming the shape of the to-be-marked layer to be duplicated. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 피 각인층은 경화성 고분자로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The marking layer is formed of a curable polymer, characterized in that the manufacturing method of the light emitting device. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 피 각인층은 감광성 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The said to-be-marked layer is formed from the photosensitive resin, The manufacturing method of the light emitting element characterized by the above-mentioned. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 활성층은 유기 전계 발광 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The active layer is a method of manufacturing a light emitting device, characterized in that formed with an organic electroluminescent material. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 활성층은 홀주입층, 홀수송층, 전자주입층 및 전자수송층 가운데 선택된 하나 이상의 박막층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The active layer may further include forming at least one thin film layer selected from a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer.
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