KR101431691B1 - Organic light emitting diode and method of fabricating the same - Google Patents

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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는, 기판, 상기 기판 위에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성된 하부전극, 상기 하부전극 위에 형성된 유기물층, 상기 유기물층 위에 형성된 플라즈몬 억제층, 상기 플라즈몬 억제층 위에 형성된 상부전극, 상기 상부전극 위에 형성된 유전체층을 포함하고, 상기 상부전극의 유전율(ε)은 상기 유전체층의 유전율(ε") 보다 작으며, 상기 상부전극과 인접하는 유기물층의 유전율(ε') 보다 크고, 상기 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수(ω)의 영역과 플라즈몬 억제층의 플라즈몬 공명 주파수(ω')의 영역이 서로 다른 것을 특징으로 한다.An organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a substrate, an insulating layer formed on the substrate, a lower electrode formed on the insulating layer, an organic layer formed on the lower electrode, a plasmon suppression layer formed on the organic layer, Wherein a dielectric constant (epsilon) of the upper electrode is smaller than a dielectric constant (epsilon ") of the dielectric layer and is larger than a dielectric constant (epsilon ') of an organic material layer adjacent to the upper electrode , The region of the plasmon resonance frequency (?) Of the upper electrode and the region of the plasmon resonance frequency (? ') Of the plasmon suppression layer are different from each other.

Description

유기발광다이오드 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to an organic light emitting diode (OLED)

본 발명은 유기발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극에서의 표면 플라즈몬 공명이 억제되어 광 투과성이 향상된 유기발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an organic light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an organic light emitting diode in which surface plasmon resonance in an electrode is suppressed and light transmittance is improved, and a manufacturing method thereof.

유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED)는 기판에 적, 녹, 청색 등의 빛을 내는 유기화합물을 사용하여 자체 발광이 가능하도록 제조된 소자를 말하며, 소자의 전기적 특성이 다이오드와 유사하여 유기발광다이오드라 불린다.Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) are organic light emitting diodes (OLEDs) that emit light by using organic compounds that emit red, green, and blue light. It is called a light emitting diode.

유기발광다이오드는 음극과 양극 및 음극과 양극 사이에 형성된 유기물층으로 구성되어 음극과 양극을 통해 전류를 흘려주면 유기물층에서 전자와 정공이 결합되고 이 때 생성된 여기자가 바닥상태로 되돌아가면서 특정 파장의 빛을 발광하는 현상을 이용한다.The organic light emitting diode is composed of a cathode, an anode, and an organic layer formed between the cathode and anode. When an electric current is flowed through the cathode and the anode, electrons and holes are combined in the organic layer and excitons generated at that time return to the ground state, Is used.

유기발광다이오드를 이용한 디스플레이는 시야각을 갖지 않으며 시인성이 우수하고 액정을 사용하지 않기 때문에 응답속도가 빠르며 소비전력이 작고, 특히 자체 발광으로 인해 백라이트가 필요 없기 때문에 제품 두께를 더욱 얇게 만들 수 있다. 따라서 유기발광다이오드는 소형에서 대형에 이르기까지 다양한 크기의 디스플레이에 적용이 자유로우며 특히 평판 디스플레이에 적합하므로 차세대 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다.A display using an organic light emitting diode does not have a viewing angle, is excellent in visibility, does not use a liquid crystal, has a high response speed and low power consumption, and can reduce the thickness of a product because it does not need a backlight due to self- Therefore, organic light emitting diodes are being applied to various sizes of displays ranging from small size to large size, and are particularly suitable for flat panel displays, so they are attracting attention as next generation flat panel displays.

유기발광다이오드를 이용한 디스플레이는 구동방식에 따라 수동형(Passive Matrix, PM) 방식과 능동형(Active Matrix, AM) 방식으로 나눌 수 있다.A display using an organic light emitting diode can be divided into a passive matrix (PM) method and an active matrix (AM) method according to a driving method.

수동형 방식은 직교하는 양극 배선과 음극 배선 사이에 유기물이 삽입되어 있는 단순한 구조를 가지며 가로선에 신호를 순차적으로 인가하여 가로 방향의 화소들이 순차적으로 발광하는 방식으로 소형 디스플레이에 적합하다. 다만 정교한 화면을 구현하기 어려우며, 화면의 크기가 커질수록 소비 전력이 기하급수적으로 증가하는 단점이 있어 활용폭이 크게 축소되었다.The passive type has a simple structure in which an organic material is inserted between orthogonal anode and cathode wirings, and sequentially applies signals to the horizontal line to sequentially emit pixels in the horizontal direction. However, it is difficult to realize a sophisticated screen, and as the size of screen increases, power consumption increases exponentially.

능동형 방식은 수동형 방식의 순차 발광의 단점을 없애기 위해서 가로선과 세로선의 교차점에 각 화소를 동작시키기 위해 개별의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 결합하여 화소 전체가 동시에 발광할 수 있도록 하는 방식으로서 정교한 화면을 구현할 수 있으며, 소비 전력도 줄어드는 장점이 있다.In order to eliminate the disadvantage of the sequential light emission of the passive type, the active type is a method of allowing the pixels to simultaneously emit light by combining individual thin film transistors (TFTs) to operate each pixel at the intersection of the horizontal line and the vertical line It is possible to realize a sophisticated screen and power consumption is also reduced.

능동형 방식에서는 스위칭 TFT와 구동 TFT를 포함한 최소 두 개의 TFT가 사용된다. 스위칭 TFT는 구동 TFT에 연결된 유기발광다이오드에 일정 전류가 흐르도록 하고 구동 TFT의 게이트와 연결되어 일정한 전압을 구동 TFT에 충전시켜주어 구동 TFT에 연결된 유기발광다이오드에 일정 전류가 흐르도록 한다. In the active mode, at least two TFTs including a switching TFT and a driving TFT are used. The switching TFT has a constant current flowing through the organic light emitting diode connected to the driving TFT and connected to the gate of the driving TFT to charge the driving TFT with a constant voltage so that a constant current flows through the organic light emitting diode connected to the driving TFT.

구동 TFT는 주어진 게이트 전압에 해당되는 전류를 유기발광다이오드에 전달하여 의도된 계조를 표시하게 되며, 구동 TFT는 스위칭 TFT에 비해 게이트 전압의 크기로 빛의 양을 조절해야 하므로 소자 특성이 균일해야 한다. 하지만, 유기발광다이오드에서 사용되는 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT는 뷸균일한 소자 특성을 가져 패널 내에서 정확한 동작을 기대하기 힘들기 Eons에 보상회로가 요구되고, 이에 따라 4~8개의 TFT가 부가적으로 더해지게 되며 TFT 개수의 증가는 화소의 크기와 블랙매트릭스와 전기회로 등으로 가려지고 남은 실제로 빛이 나오는 영역에 대한 비율인 개구율(aperture ratio)의 저하와 소비전력 증가 및 소자 수명이 감소하는 문제점을 야기한다.The driving TFT transmits a current corresponding to a given gate voltage to the organic light emitting diode to display an intended gray level. Since the driving TFT needs to adjust the amount of light with the gate voltage of the switching TFT, the device characteristics must be uniform . However, low temperature polysilicon (LTPS) TFTs used in organic light emitting diodes (OLEDs) have unprecedented device characteristics, and it is difficult to expect accurate operation in the panel. Therefore, a compensating circuit for Eons is required, The increase in the number of TFTs is accompanied by a decrease in the aperture ratio, which is the ratio of the pixel size to the region where the black matrix and the electric circuit are covered and the remaining light is actually emitted, .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기판의 반대 방향으로 발광이 이루어지는 상부 발광구조(top emission) 방식이 개발되어 기존의 배면 발광구조(bottom emission) 방식에 비해 개구율 향상을 통한 광효울의 개선을 가져왔다.In order to solve the above problems, a top emission method in which light is emitted in the opposite direction of the substrate has been developed, which has resulted in improvement of the optical efficiency by improving the aperture ratio as compared with the conventional bottom emission method .

상부 발광구조는 세부적으로 투명 음극(cathode)을 상부전극으로 사용하고, 반사전극과 투명 양극(anode)을 하부전극으로 하는 normal 방식과, 투명 양극을 상부전극으로 사용하고 불투명 음극을 하부전극으로 하는 inverted 방식으로 분류된다.The top emission structure includes a normal mode in which a transparent cathode is used as an upper electrode in detail, a reflective electrode and a transparent anode are used as a lower electrode, and a normal mode in which a transparent anode is used as an upper electrode and an opaque cathode is used as a lower electrode It is classified in inverted manner.

normal 방식에서의 상부전극은 주로 단일 금속 또는 이중 금속과 같은 얇은 금속층으로 이루어지는 반면에, inverted 방식의 상부전극은 주로 단일 투명전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO)층으로 이루어 진다.The upper electrode in the normal mode is mainly composed of a thin metal layer such as a single metal or a double metal, whereas the inverted upper electrode mainly consists of a single transparent conductive oxide (TCO) layer.

그런데, 얇은 금속층으로 상부전극을 형성할 경우에는 표면저항이 낮은 장점이 있지만, 투과도가 매우 낮은 단점이 있다. 투과도를 높이기 위해서 금속층의 두께를 더욱 얇게 하면 표면저항이 증가하게 되고 소자의 성능이 매우 불안정해진다. 또한 알칼리 금속으로 이용하여 이중 금속층을 형성할 경우, 수분과 산소에 취약한 알칼리 금속이 금방 산화되어 소자의 구동 전압 및 안정성에 악영향을 미칠 수 있다.However, when the upper electrode is formed of a thin metal layer, the surface resistance is low, but the transmittance is very low. If the thickness of the metal layer is further reduced to increase the transmittance, the surface resistance is increased and the performance of the device becomes very unstable. In addition, when a double metal layer is formed using an alkali metal, an alkali metal which is vulnerable to moisture and oxygen may be oxidized immediately, which may adversely affect the driving voltage and stability of the device.

TCO층으로 상부전극을 형성하는 경우에는 550nm 이상의 파장을 갖는 영역대에서는 투과도가 높으나 그 이하에서는 투과도가 현저히 감소한다. 또한 산화물의 특성상 표면 저항이 매우 높아지는 단점이 있다. 또한 TCO층을 형성하는 과정이 스퍼터링(sputtering) 방법에 의해 이루어지기 때문에 높은 플라즈마 파워로 인해서 소자에 물리적 손상이 가해질 수 있다.In the case of forming the upper electrode by the TCO layer, the transmittance is high at a region band having a wavelength of 550 nm or more, but the transmittance is remarkably reduced at the region below the wavelength band. In addition, there is a disadvantage in that the surface resistance becomes very high due to the nature of the oxide. Further, since the process of forming the TCO layer is performed by a sputtering method, physical damage to the device may be caused due to high plasma power.

또한 발광층에서 형성된 빛이 상부전극을 향할 때 빛의 입사각도와 상부전극의 굴절율과 공기 및 질소의 굴절율의 차이에 의해서 발생하는 내부전반사(Total Internal Reflection)의 문제로 인해 광 추출 효율이 감소할 수 있다.Also, the light extraction efficiency may be reduced due to a problem of Total Internal Reflection caused by the difference between the incident angle of light, the refractive index of the upper electrode, and the refractive index of air and nitrogen when the light formed in the light emitting layer faces the upper electrode .

특히 표면 플라즈몬에 의한 빛의 손실은 전체 광량에서 40%의 비율을 차지하고 있다. 전면발광구조의 경우 음극에 금속전극이 형성된다. 예를 들면 Ag 또는 Ag합금이 전극으로 형성될 수 있다. Ag는 전기전도가가 우수하여 굴절율과 소멸계수가 단일 금속 중에서는 가장 낮다. 따라서 광 흡수도가 낮아 투명전극으로 사용될 수 있다.In particular, the loss of light due to surface plasmon occupies 40% of the total amount of light. In the case of the top emission structure, a metal electrode is formed on the cathode. For example, Ag or an Ag alloy may be formed as an electrode. Ag has excellent electrical conduction and has the lowest refractive index and extinction coefficient among single metals. Therefore, the light absorption is low and can be used as a transparent electrode.

그러나, Ag는 가시광선 내에서 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있으며, Ag가 인접한 유전체 박막층의 계면에서 플라즈몬 공명은 빛의 손실로써 작용을 하게 된다. 이와 같은 문제는 Ag와 계면을 형성하는 유전체의 유전율이 클 경우 플라즈몬 공명을 억제할 수 있지만, 구조적 문제로 인하여 유전율이 큰 물질을 사용할 수 없을 경우에는 플라즈몬 공명에 의한 빛의 손실을 피할 수 없는 문제점이 있다.However, Ag can cause surface plasmon resonance in visible light, and plasmon resonance at the interface of the dielectric thin film layer adjacent to Ag acts as a loss of light. Such a problem can suppress the plasmon resonance when the dielectric constant of the interface between the Ag and the dielectric is large. However, when a material having a large dielectric constant can not be used due to a structural problem, loss of light due to plasmon resonance can not be avoided .

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 상부전극의 표면 플라즈몬 공명 효과를 억제하여 투과도를 향상시킨 유기발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an organic light emitting diode having improved transmittance by suppressing a surface plasmon resonance effect of an upper electrode and a method of manufacturing the same.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드는, 기판, 상기 기판 위에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성된 하부전극, 상기 하부전극 위에 형성된 유기물층, 상기 유기물층 위에 형성된 플라즈몬 억제층, 상기 플라즈몬 억제층 위에 형성된 상부전극, 상기 상부전극 위에 형성된 유전체층을 포함하고, 상기 상부전극의 유전율(ε)은 상기 유전체층의 유전율(ε") 보다 작으며, 상기 상부전극과 인접하는 유기물층의 유전율(ε')보다 크고, 상기 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수(ω)의 영역과 플라즈몬 억제층의 플라즈몬 공명 주파수(ω')의 영역이 서로 다른 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode comprising a substrate, an insulating layer formed on the substrate, a lower electrode formed on the insulating layer, an organic layer formed on the lower electrode, And a dielectric layer formed on the upper electrode, wherein a dielectric constant (epsilon) of the upper electrode is smaller than a dielectric constant (epsilon ") of the dielectric layer, and a dielectric constant of the organic layer adjacent to the upper electrode (? '), and the region of the plasmon resonance frequency (?) of the plasmon suppression layer and the region of the plasmon resonance frequency (?) of the upper electrode are different from each other.

상기 유기물층은 상기 하부전극 위에 형성되는 정공주입층, 상기 정공주입층 위에 형성되는 정공수송층, 상기 정공수송층 위에 형성되는 발광층, 상기 발광층 위에 형성되는 정공억제층, 상기 정공억제층 위에 형성되는 전자수송층 및 상기 전자수송층 위에 형성되는 전자공급층을 포함할 수 있다.The organic layer includes a hole injection layer formed on the lower electrode, a hole transport layer formed on the hole injection layer, a light emitting layer formed on the hole transport layer, a hole blocking layer formed on the light emitting layer, an electron transporting layer formed on the hole blocking layer, And an electron supply layer formed on the electron transport layer.

상기 절연층은 SiO2, SiNx, Al2O3 및 HfO2 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The insulating layer may include at least any one selected from SiO 2, SiN x, Al 2 O 3 and HfO 2.

상기 절연층의 두께는 1um이상일 수 있다.The thickness of the insulating layer may be 1um or more.

상기 하부전극은 Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sm, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr 및 이들의 합금 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The lower electrode may be at least one selected from Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sm, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr, One can be included.

상기 플라즈몬 억제층의 두께는 2~4nm일 수 있다.The thickness of the plasmon suppression layer may be 2 to 4 nm.

상기 상부전극은 단일금속으로서 Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li 및 Mg 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The upper electrode may include any one selected from Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li and Mg as a single metal.

상기 상부전극이 Ag이고, 상기 플라즈몬 억제층은 Al일 수 있다.The upper electrode may be Ag, and the plasmon suppressing layer may be Al.

상기 상부전극은 이원계 합금으로서 Ca/Mg, Ca/Ag, Mg:Ag, Sm/Ag, Sm/Au, Yb/Au, Yb/Ag 및 Al/SiO 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The upper electrode may include any one selected from Ca / Mg, Ca / Ag, Mg / Ag, Sm / Ag, Sm / Au, Yb / Au, Yb / Ag and Al / SiO as a binary alloy.

상기 상부전극의 두께는 5~10nm일 수 있다.The thickness of the upper electrode may be 5 to 10 nm.

상기 유전체층은 WO3, MoO3, Ta2O5, MgO, CaO, SiO2, V2O5, MnO2, SiO, Ga2O3, SnO2, In2O3, ZnS, AZO, GZO, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.Wherein the dielectric layer is made of a material selected from the group consisting of WO 3 , MoO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SiO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , SiO, Ga 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , ZnS, AZO, GZO, TiO 2 And it may include any one selected from ZrO 2.

상기 유전체층의 두께는 5~40nm일 수 있다.The thickness of the dielectric layer may be 5 to 40 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법은 기판을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 위에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극 위에 유기물층을 형성하는 단계, 상기 유기물층 위해 플라즈몬 억제층을 형성하는 단계, 상기 플라즈몬 억제층 위에 상부전극을 형성하는 단계 및 상기 상부전극 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 상부전극의 유전율(ε)은 상기 유전체층의 유전율(ε") 보다 작으며, 상기 상부전극과 인접하는 유기물층의 유전율(ε') 보다 크고, 상기 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수(ω)의 영역과 플라즈몬 억제층의 플라즈몬 공명 주파수(ω')의 영역이 서로 다른 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes forming a substrate, forming an insulating layer on the substrate, forming a lower electrode on the insulating layer, forming an organic layer on the lower electrode Forming a plasmon suppressing layer for the organic material layer, forming an upper electrode on the plasmon suppressing layer, and forming a dielectric layer on the upper electrode, wherein the dielectric constant of the upper electrode Is smaller than a dielectric constant (epsilon ") and larger than a dielectric constant (epsilon ') of an organic material layer adjacent to the upper electrode, and a region of the plasmon resonance frequency ([omega] Areas are different from each other.

상기 플라즈몬 억제층은 금속을 이용하여 열 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링, 화학 기상법 또는 레이져 증착법에 의해 형성될 수 있다.The plasmon suppressing layer may be formed using a metal by a thermal deposition method, an electron beam deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or a laser deposition method.

본 발명에 따른 유기발광다이오드에 의하면 기존 유기발광다이오드에 비해 향상된 광추출 효율을 나타내는 유기발광다이오드를 제작할 수 있다. According to the organic light emitting diode according to the present invention, an organic light emitting diode having improved light extraction efficiency compared to the conventional organic light emitting diode can be manufactured.

특히, 가시광 영역에서 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 금속과 낮은 유전상수를 가지는 유전체 사이의 공명을 억제하여 플라즈몬에 의한 빛을 손실을 최소활 할 수 있다.In particular, it is possible to suppress the resonance between a metal capable of causing plasmon resonance and a dielectric having a low dielectric constant in the visible light region, thereby minimizing the loss of light caused by the plasmon.

또한 추가적인 리소그래피나 패터닝 공정 없이 단순히 물리/화학 증착법을 통해서 제조할 수 있기 때문에 상용화를 목적으로 진행되고 있는 유기발광다이오드에 적용이 가능한 이점이 있다.In addition, since it can be manufactured through simple physical / chemical vapor deposition without additional lithography or patterning process, it has an advantage that it can be applied to an organic light emitting diode which is being made for commercialization.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부전극/유전체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부유전체의 유전율 크기에 따른 빛의 경로를 나타내는 전극의 단면도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층을 삽입한 상부 투명전극의 빛의 경로를 나타낸 단면도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법의 공정도이다.
도6은 단일금속층의 광흡수도를 나타낸 그래프이다.
도7은 Ag/WO3(상부전극/유전체) 두께에 따른 광투과도를 나타내는 그래프이다.
도8은 하부 유전체가 형성된 금속/유전체 전극의 투과도를 나타낸 그래프이다.
도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층의 유무에 따른 유기발광다이오드의 전류밀도-전압을 나타내는 그래프이다.
도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층의 유무에 따른 유기발광다이오드의 휘도-전류밀도를 나타내는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view of a top electrode / dielectric according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an electrode showing a path of light according to a dielectric constant of a lower dielectric according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a light path of an upper transparent electrode having a plasmon suppression layer inserted therein according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a process diagram of a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the light absorption of a single metal layer.
7 is a graph showing the light transmittance according to the Ag / WO 3 (upper electrode / dielectric) thickness.
8 is a graph showing the transmittance of the metal / dielectric electrode in which the lower dielectric is formed.
9 is a graph showing the current density-voltage of the organic light emitting diode according to the preferred embodiment of the present invention, with or without the plasmon suppression layer.
10 is a graph showing luminance-current density of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention, with or without a plasmon suppression layer.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기발광다이오드 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부전극/유전체를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 상부전극으로 금속을 사용하고 금속/유전체의 이중층으로 형성된 전극의 경우 금속 단일층에 비해서 높은 투과도를 가지는 투명전극의 형성이 가능하다. 특히 금속의 유전율보다 유전체의 유전율이 큰 경우 그 계면에서 광학적 투과도가 증가하게 된다. 1 is a schematic cross-sectional view of a top electrode / dielectric according to a preferred embodiment of the present invention. In the case of using a metal as the upper electrode and a double layer of metal / dielectric, it is possible to form a transparent electrode having a higher transmittance than a single metal layer. In particular, when the dielectric constant of the dielectric is larger than the dielectric constant of the metal, the optical transmittance increases at the interface.

상부전극으로 사용될 수 있는 금속은 굴절계수와 흡수계수가 작을수록 빛을 흡수하는 정도가 작아지게 되고 높은 투과도를 얻을 수 있다. 이론상으로 높은 투과도를 나타내는 금속이 다른 손실로 인하여 실제로는 낮은 투과도를 나타내게 되는 데 이것은 플라즈몬 공명 현상에 의한 손실로 설명할 수 있다.As the refractive index and the absorption coefficient of the metal that can be used as the upper electrode become smaller, the degree of absorption of light becomes smaller and a higher transmittance can be obtained. The metal exhibiting the theoretically high transmittance actually exhibits low transmittance due to the other losses, which can be explained by the loss due to the plasmon resonance phenomenon.

예를 들어, 낮은 흡수계수를 가지는 Ag의 경우 가시광 영역에서 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 공명 주파수를 가지고 있다. 따라서, 가시광 영역에서 투과도가 현저하게 낮아지며 이는 표면 플라즈몬 효과에 의한 손실이 주된 것이다. 금속이 박막으로 형성되어 있을 경우에는 비복사성이 주도적이기 때문에 표면 플라즈몬과 개입되는 빛은 금속층에 흡수되어 소멸된다. 이를 억제하기 위해 금속보다 높은 유전율의 유전체를 금속위에 형성하면 플라즈몬 공명을 억제할 수 있다. 즉 입사된 빛에 대한 손실을 최소화하여 높은 투과도의 전극을 설계할 수 있다.For example, Ag with a low absorption coefficient has a resonant frequency that can cause surface plasmon resonance in the visible region. Therefore, the transmittance is remarkably lowered in the visible light region, and this is mainly caused by the loss due to the surface plasmon effect. When the metal is formed as a thin film, the non-radiation property is dominant, so that the surface plasmon and the intervening light are absorbed by the metal layer and disappear. In order to suppress this, plasmons resonance can be suppressed by forming a dielectric material having a dielectric constant higher than that of metal on the metal. That is, the loss of incident light is minimized, so that a high transmittance electrode can be designed.

다만, 금속/유전체로 이루어지는 전극의 금속 면 측에 유전체가 계면을 형성하는 경우에는 형성되는 유전체의 유전율에 따라 투과도가 달리지게 된다.However, when an interface is formed on the metal surface side of the metal / dielectric electrode, the transmittance varies depending on the dielectric constant of the dielectric to be formed.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부유전체의 유전율 크기에 따른 빛의 경로를 나타내는 전극의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an electrode showing a path of light according to a dielectric constant of a lower dielectric according to a preferred embodiment of the present invention.

도1에서 제시된 구조는 금속/유전체의 구조로 금속의 상부에 높은 유전율을 가지는 유전체가 형성되는 것인 반면에, 도2에서는 금속의 아래에 유전체가 형성되는 경우이다. 이 때 금속 하부의 유전체의 유전율을 금속과 비교하여 작은 경우(a)와 큰 경우(b)로 나누어 볼 수 있다. 낮은 유전율을 가지는 유전체가 금속 하부에 형성되면(a) 금속과 유전체 간의 표면 플라즈몬 공명이 형성되어 유전체/전극 계면에서 표면 플라즈몬에 의한 빛의 손실이 발생한다. 그러나 높은 유전율을 가지는 유전체가 금속 하부에 형성되면(b) 플라즈몬 공명이 억제되어 빛의 손실을 최소화할 수 있다.The structure shown in FIG. 1 is a metal / dielectric structure in which a dielectric having a high dielectric constant is formed on top of a metal, whereas in FIG. 2, a dielectric is formed under the metal. In this case, the permittivity of the dielectric under the metal can be divided into small (a) and large (b) in comparison with metal. When a dielectric having a low dielectric constant is formed on the bottom of a metal, (a) surface plasmon resonance occurs between the metal and the dielectric, resulting in the loss of light by the surface plasmon at the dielectric / electrode interface. However, if a dielectric having a high dielectric constant is formed on the bottom of the metal (b), plasmon resonance can be suppressed and light loss can be minimized.

도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층을 삽입한 상부 투명전극의 빛의 경로를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a light path of an upper transparent electrode having a plasmon suppression layer inserted therein according to a preferred embodiment of the present invention.

구조적 불가피성으로 인하여 상부 투명전극 아래에 형성되는 유전체의 유전율이 상부전극의 유전율 보다 낮은 경우 상부전극의 공명 주파수를 고려해야 한다. 상부전극의 공명 주파수가 가시광선 영역에 속한다면 가시광선 외의 영역의 공명주파수를 가지는 금속으로 상부금속과 하부유전체 사이에 플라즈몬 억제층을 형성시켜 플라즈몬 억제층과 하부유전체와의 표면 플라즈몬 공명을 유도할 수 있다.Due to the structural inevitability, the resonance frequency of the upper electrode should be considered when the dielectric constant of the dielectric under the upper transparent electrode is lower than the dielectric constant of the upper electrode. If the resonance frequency of the upper electrode belongs to the visible light region, a metal having a resonance frequency in a region other than the visible light forms a plasmon suppression layer between the upper metal and the lower dielectric to induce surface plasmon resonance between the plasmon suppression layer and the lower dielectric .

일 예로, Ag의 공명 주파수는 500nm로 가시광 영역에서 생성된다. 반면에 Al의 공명주파수는 자외선 영역대에 위치한다. Ag를 상부전극으로 사용하고 상부전극 아래에 Al으로 2~4nm 두께의 플라즈몬 공명 금속층을 형성하면 플라즈몬 공명이 자외선 영역대로 이동하게 되어 가시광 영역에서는 표면 플라즈몬 공명에 의한 빛의 손실이 감소할 수 있다.As an example, the resonance frequency of Ag is generated in the visible region at 500 nm. On the other hand, the resonance frequency of Al is located in the ultraviolet region. When Ag is used as an upper electrode and a plasmon resonance metal layer having a thickness of 2 to 4 nm is formed as Al under the upper electrode, plasmon resonance moves to the ultraviolet region, and light loss due to surface plasmon resonance can be reduced in the visible region.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광다이오드는 기판(10), 절연층(20), 하부전극(30), 유기물층(40), 플라즈몬 억제층(50), 상부전극(60), 유전체층(70)을 포함한다.4 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention. 4, an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate 10, an insulating layer 20, a lower electrode 30, an organic layer 40, a plasmon suppression layer 50, An electrode 60, and a dielectric layer 70.

기판(10)은 유기발광다이오드의 제조를 위해 형성되는 부분으로서 유리(glass), 스테인리스 스틸(stainless steel), 플라스틱 등이 사용될 수 있다. 특히, 플라스틱 기판으로는 PET (polyethyleneterephthalate), PEN (polyethylene naphathalate), PES (polyethersulphone), PC (polycarbonate) 등이 사용될 수 있다.The substrate 10 may be formed of glass, stainless steel, plastic, or the like as a portion formed for manufacturing the organic light emitting diode. Particularly, plastic substrates such as polyethyleneterephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulphone (PES), and polycarbonate (PC) can be used.

절연층(20)은 기판(10) 위에 평탄하게 형성될 수 있다. 절연층(20)은 하부전극(30)과의 절연을 위해 형성되는 것으로서, 기판(10)으로 전도성을 가지는 물질을 사용하는 경우에는 절연층(20)을 형성한 후 하부전극(30)을 형성하는 것이 바람직하다. 절연층(20)으로 사용되는 물질은 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO2 등 일 수 있다. 이 때 절연층(20)의 두께는 1㎛ 이상이 바람직하다. 절연층(20)의 두께가 너무 작은 경우 빛이 발광할 때 전극에서 유기물로 전자 혹은 정공이 이동하는 과정에서 절연층(20)을 뚫고 기판(10) 쪽으로 흐르게 되면 누설전류가 생성되기 때문이다.The insulating layer 20 may be formed flat on the substrate 10. The insulating layer 20 is formed for insulation from the lower electrode 30. When a substance having conductivity is used for the substrate 10, the insulating layer 20 is formed and then the lower electrode 30 is formed . The material used in the insulating layer 20 is SiO 2, SiNx, Al 2 O 3, HfO 2 And the like. At this time, the thickness of the insulating layer 20 is preferably 1 占 퐉 or more. If the thickness of the insulating layer 20 is too small, a leakage current is generated when electrons or holes move from the electrode to the organic material through the insulating layer 20 and flow toward the substrate 10 when light is emitted.

하부전극(30)은 절연층(20) 위에 형성되며 유기발광다이오드의 양극(anode)으로서 반사전극으로 형성될 수 있다. 하부전극(30)은 금속 박막층으로 형성될 수 있으며, 하부전극(30)에 사용되는 물질은 Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sn, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr 및 이들의 합금 등일 수 있다. 하부전극(30)의 두께는 100nm 이상인 것이 바람직하다. 유기물층(40)에서 생성된 빛이 하부전극(30)에 의해 반사될 때 하부전극(30)의 두께가 너무 얇으면 반사도가 떨어지기 때문이다.The lower electrode 30 is formed on the insulating layer 20 and may be formed as a reflective electrode as an anode of the organic light emitting diode. The lower electrode 30 may be formed of a metal thin film layer and the material used for the lower electrode 30 may be a metal such as Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Sn, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr, an alloy thereof, or the like. The thickness of the lower electrode 30 is preferably 100 nm or more. When the light generated in the organic material layer 40 is reflected by the lower electrode 30, if the thickness of the lower electrode 30 is too thin, the reflectivity is lowered.

유기물층(40)은 하부전극(30) 위에 형성되며 유기발광다이오드의 발광이 일어나는 부분으로서 정공주입층(41), 정공수송층(42), 발광층(43), 전자수송층(45) 및 전자공급층(46)을 포함한다. 필요에 따란 정공억제층(44)이 더 포함할 수 있다.The organic material layer 40 is formed on the lower electrode 30 and includes a hole injecting layer 41, a hole transporting layer 42, a light emitting layer 43, an electron transporting layer 45, and an electron supply layer 46). The hole blocking layer 44 may be further included if necessary.

정공주입층(41)은 하부전극(30)을 통하여 전류가 흘러 유기발광다이오드가 동작할 때에 정공이 유입되는 부분이다. 정공주입층(41)은poly(3, 4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.The hole injection layer 41 is a portion through which a hole flows when an organic light emitting diode is operated with a current flowing through the lower electrode 30. The hole injection layer 41 may include poly (3,4-ethylene dioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS).

정공수송층(42)은 정공주입층(41) 위에 형성되며, 정공주입층(41)으로부터 유입된 정공을 발광층(43)으로 수송하는 부분이다. 정공수송층(42)은 4, 4‘, 4“ -tris (N-carbazolyl)-triphenylamine (TCTA)를 포함할 수 있다.The hole transport layer 42 is formed on the hole injection layer 41 and transports holes injected from the hole injection layer 41 to the light emitting layer 43. The hole transport layer 42 may include 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) -triphenylamine (TCTA).

발광층(43)은 정공수송층(42) 위에 형성되며, 유기발광다이오드에서 전자와 정공이 결합되고 이때 생성된 여기자가 바닥 상태로 되돌아가면서 특정 파장의 빛을 발광하여 발광현상이 발생하는 부분이다. 발광층(43)은 　Iridium(3) bis(4,6-difluorophenylpyridinato) picolate (FIrpic) 이 도핑된 TCTA 를 포함할 수 있다.The light emitting layer 43 is formed on the hole transporting layer 42. Electrons and holes are combined with each other in the organic light emitting diode, and the generated excitons are returned to a ground state to emit light of a specific wavelength to cause a light emitting phenomenon. The light emitting layer 43 may include TCTA doped with Iridium (3) bis (4,6-difluorophenylpyridinato) picolate (FIrpic).

정공억제층(44)은 발광층(43) 위에 형성되며, 정공억제층은 2,9-dimethyl-4, 7-diphenyl-phenanthroline (BCP)를 포함할 수 있다.The hole blocking layer 44 may be formed on the light emitting layer 43 and the hole blocking layer may include 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-phenanthroline (BCP).

전자수송층(45)은 정공억제층(44) 위에 형성되며, 발광층(43)으로 전자를 수송하는 부분이다. 전자수송층(45)은 tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3)를 포함할 수 있다.The electron transport layer 45 is formed on the hole blocking layer 44 and transports electrons to the light emitting layer 43. The electron transport layer 45 may include tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq 3 ).

전자주입층(46)은 전자수송층(45) 위에 형성되며, 상부전극(60)을 통하여 전류가 흐를 시에 전자수송층(45)으로 전자를 공급하는 부분이다. 전자주입층(46)은 LiF, CsF 등의 fluoride 계열로 형성할 수 있다. The electron injection layer 46 is formed on the electron transport layer 45 and supplies electrons to the electron transport layer 45 when current flows through the upper electrode 60. The electron injection layer 46 may be formed of a fluoride series such as LiF or CsF.

전자주입층(46)의 유전율(ε')이 상부전극(60)의 유전율(ε)보다 작을 경우에 플라즈몬 억제층(50) 없이 직접 전자주입층(46)과 상부전극(60)과 계면을 형성하는 경우 그 계면에서 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 빛의 손실이 발생한다. 빛의 손실을 최소화하기 위하여 전자주입층(46)과 상부전극(60) 사이에 플라즈몬 억제층(50)을 형성시킨다.When the dielectric constant epsilon 'of the electron injection layer 46 is smaller than the dielectric constant epsilon of the upper electrode 60, the interface between the electron injection layer 46 and the upper electrode 60 without the plasmon suppression layer 50 A loss of light occurs due to the surface plasmon resonance phenomenon at the interface. A plasmon suppression layer 50 is formed between the electron injection layer 46 and the upper electrode 60 to minimize the loss of light.

플라즈몬 억제층(50)은 전자주입층(46) 위에 형성되며, 전자주입층(46)과 상부전극(60)의 계면에서 발생하는 표면 플라즈몬 공명 현상을 억제하여 빛의 손실을 최소화시키는 역할을 한다. 음극으로 사용되는 상부전극(60)의 플라즈몬 공명 주파수(ω)와 다른 주파수(ω')를 가진 금속으로 형성될 수 있다. 일예로, Ag를 상부전극으로 사용하는 경우에 Ag의 공명 주파수는 500nm로 가시광 영역에서 생성된다. 이 때 자외선 영역에서 공명 주파수를 가지는 Al으로 플라즈몬 억제층(50)을 형성하면 플라즈몬 공명이 자외선 영역대로 이동하게 되어 가시광 영역에서는 표면 플라즈몬 공명에 의한 빛의 손실이 감소할 수 있다.The plasmon suppression layer 50 is formed on the electron injection layer 46 and functions to suppress the surface plasmon resonance occurring at the interface between the electron injection layer 46 and the upper electrode 60 to minimize light loss . May be formed of a metal having a frequency (? ') Different from the plasmon resonance frequency (?) Of the upper electrode (60) used as a cathode. For example, when Ag is used as the upper electrode, the resonance frequency of Ag is generated in the visible region at 500 nm. At this time, if the plasmon suppression layer 50 is formed of Al having a resonance frequency in the ultraviolet region, the plasmon resonance moves to the ultraviolet region, and the loss of light due to surface plasmon resonance can be reduced in the visible region.

플라즈몬 억제층(50)의 두께는 2~4nm인 것이 바람직하다. 플라즈몬 억제층(50)의 두께가 2nm 이상에서 경우 전자주입층(46) 위에 균일하게 금속이 증착되기 쉬우며, 전자주입층(46)의 표면거칠기에 따라서 그 두께는 더 커야 한다. 다만, 4nm를 초과하는 경우 플라즈몬 공명 억제효과를 넘어서서 플라즈몬 억제층(50) 자체에서 빛의 흡수가 일어날 수 있다. 따라서 플라즈몬 억제층(50)의 두께는 상기 범위로 한정한다.The thickness of the plasmon suppressing layer 50 is preferably 2 to 4 nm. When the thickness of the plasmon suppressing layer 50 is 2 nm or more, metal is likely to be uniformly deposited on the electron injection layer 46, and the thickness of the electron injection layer 46 should be larger according to the surface roughness of the electron injection layer 46. However, when the thickness exceeds 4 nm, absorption of light may occur in the plasmon suppression layer 50 itself beyond the plasmon resonance suppression effect. Therefore, the thickness of the plasmon suppressing layer 50 is limited to the above range.

상부전극(60)은 플라즈몬 억제층(50) 위에 형성되며, 상부전극(60)은 유기발광다이오드의 음극으로서 소재는 단일금속으로는 Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li, Mg 등이 사용될 수 있다. 또한, 이원계 합금으로는 Ca/Mg, Ca/Ag, Mg:Ag, Sm/Ag, Sm/Au, Yb/Au, Yb/Ag, Al/SiO 등이 사용될 수 있다.The upper electrode 60 is formed on the plasmon suppression layer 50 and the upper electrode 60 is a cathode of the organic light emitting diode. The material of the upper electrode 60 may be Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li, and Mg. As the binary alloy, Ca / Mg, Ca / Ag, Mg: Ag, Sm / Ag, Sm / Au, Yb / Au, Yb / Ag and Al / SiO can be used.

상부전극(60)의 두께는 5~10nm 인 것이 바람직하다. 상부전극(60)의 두께가 두꺼울수록 안정적으로 전기적 성능을 구현할 수 있다. 다만 상부전극(60)의 두께가 클수록 유기발광다이오드의 광 투과도가 하락될 수 있으므로 상기 범위로 한정한다.  The upper electrode 60 preferably has a thickness of 5 to 10 nm. The higher the thickness of the upper electrode 60, the more stable the electrical performance can be realized. However, as the thickness of the upper electrode 60 is increased, the light transmittance of the organic light emitting diode may be reduced.

유전체층(70)은 상부전극(60) 위에 형성되며, 상부전극(60)을 단독으로 사용하였을 때 보다 높은 투과도를 가질 수 있게 한다. 유전체층(70)의 유전율이 상부금속(60)의 유전율보다 크게 형성될 경우 광학적 투과율이 증가하게 된다. 유전체층(70)의 두께는 상부전극(60)의 두께에 따라 변화하게 하게 되고 본 발명의 실시예에서는 5~40nm인 것이 바람직하다. 5nm 미만의 경우에는 상부전극의 단독으로 사용하였을 때 보다 유전체층(70)에 의한 광투과도 향상의 효과가 미미하고, 40nm이상의 경우 광투과도가 떨어질 수 있기 때문이다. 유전체에 사용되는 물질은 WO3, MoO3, Ta2O5, MgO, CaO, SiO2, V2O5, MnO2, SiO, Ga2O3, SnO2, In2O3, ZnS, AZO, GZO, TiO2 및 ZrO2 등이 사용될 수 있다.The dielectric layer 70 is formed on the upper electrode 60 and allows higher transmission when the upper electrode 60 is used alone. When the dielectric constant of the dielectric layer 70 is larger than the dielectric constant of the upper metal 60, the optical transmittance is increased. The thickness of the dielectric layer 70 varies depending on the thickness of the upper electrode 60, and is preferably 5 to 40 nm in the embodiment of the present invention. When the thickness is less than 5 nm, the effect of improving the light transmittance by the dielectric layer 70 is less than when the upper electrode is used alone, and when the thickness is 40 nm or more, the light transmittance may be lowered. The materials used for the dielectric include WO 3 , MoO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SiO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , SiO, Ga 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , , GZO, TiO 2 and ZrO 2 Etc. may be used.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조방법의 공정도이다.5 is a process diagram of a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.

우선 기판을 형성시킨다.(S10) 기판은 투명 또는 불투명 기판일 수 있으며, 　유리(glass), 스테인리스 스틸(stainless steel), 플라스틱(plastic) 등이 사용될 수 있다. 상기 플라스틱은 PET (polyethyleneterephthalate), PEN (polyethylene naphathalate), PES (polyethersulphone), PC (polycarbonate) 등 일 수 있다.First, a substrate is formed. (S10) The substrate may be a transparent or opaque substrate, and glass, stainless steel, plastic, or the like may be used. The plastic may be PET (polyethyleneterephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulphone), PC (polycarbonate), or the like.

상기 기판 위에 절연층을 형성시킨다.(S20) 절연층에 사용되는 물질은 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO2 등에서 선택될 수 있다.To form an insulating layer on the substrate. (S20) The material used in the insulating layer is SiO 2, SiNx, Al 2 O 3, HfO 2 And the like.

상기 절연층 위에 하부전극을 형성시킨다.(S30) 하부전극에 사용되는 물질은Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sn, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr 및 이들의 합금을 포함할 수 있다.And a lower electrode is formed on the insulating layer. (S30) The material used for the lower electrode is one selected from the group consisting of Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr, and alloys thereof.

상기 하부전극 위에 정공주입층을 형성시킨다.(S40) 정공주입층에 사용되는 물질은 poly(3, 4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.A hole injection layer is formed on the lower electrode. (S40) The material used for the hole injection layer may include poly (3, 4-ethylene dioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS).

상기 정공주입층 위에 정공수송층을 형성시킨다.(S50) 정공수송층에 사용되는 물질은 4, 4‘, 4“ -tris (N-carbazolyl)-triphenylamine (TCTA)를 포함할 수 있다.A hole transport layer is formed on the hole injection layer. (S50) The material used for the hole transport layer may include 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) -triphenylamine (TCTA).

상기 정공수송층 위에 발광층을 형성시킨다.(S60) 발광층에 사용되는 물질은 Iridium(3) bis(4,6-difluorophenylpyridinato) picolate (FIrpic) 이 도핑된 TCTA일 수 있다. 필요에 따라 발광층 위에 정공억제층을 더 형성시킬 수 있다. 정공억제층에 사용되는 물질은 2,9-dimethyl-4, 7-diphenyl-phenanthroline (BCP)를 포함할 수 있다.(S60) The material used for the light emitting layer may be TCTA doped with Iridium (3) bis (4,6-difluorophenylpyridinato) picolate (FIrpic). If necessary, a hole blocking layer can be further formed on the light emitting layer. The material used for the hole blocking layer may include 2,9-dimethyl-4, 7-diphenyl-phenanthroline (BCP).

상기 발광층 위에 전자수송층을 형성시킨다.(S70) 전자수송층에 사용되는 물질은 tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3)를 포함할 수 있다.To form an electron transport layer on the emitting layer. (S70) The material used in the electron transport layer may include tris (8-hydroxyquinoline) aluminum ( Alq 3).

상기 전자수송층 위에 전자주입층을 형성시킨다.(S80) 전자주입층에 사용되는 물질은 LiF, CsF 등의 fluoride 계열을 포함할 수 있다. The electron injection layer is formed on the electron transport layer. (S80) The material used for the electron injection layer may include fluoride series such as LiF and CsF.

상기 전자수송층 위에 플라즈몬 억제층을 형성시킨다.(S90) 플라즈몬 억제층에 사용되는 물질은 음극으로 사용되는 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수와 다른 주파수를 가진 금속을 포함할 수 있다. 이러한 플라즈몬 억제층은 열 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링, 화학기상법 또는 레이져 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.(S90) The material used for the plasmon suppressing layer may include a metal having a frequency different from the plasmon resonance frequency of the upper electrode used as the cathode. Such a plasmon suppressing layer can be formed by thermal evaporation, electron beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition or laser deposition.

상기 플라즈몬 억제층 위에 상부전극을 형성시킨다.(S100) 상부전극으로 사용되는 물질은 단일금속으로는 Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li, Mg 등이 포함될 수 있으며, 이원계 합금으로는 Ca/Mg, Ca/Ag, Mg:Ag, Sm/Ag, Sm/Au, Yb/Au, Yb/Ag, Al/SiO 등이 포함될 수 있다. 이러한 상부전극은 열 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링, 화학기상법 또는 레이져 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.The upper electrode is formed on the plasmon suppression layer. (S100) The material used as the upper electrode may be Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mg, Ag, Mg / Ag, Sm / Au, Yb / Au, Yb / Ag, Al / SiO and the like may be included as the binary alloy . The upper electrode may be formed by a thermal deposition method, an electron beam deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or a laser deposition method.

상기 상부전극 위에 유전체층을 형성시킨다.(S110) 유전체층에 사용되는 물질은 WO3, MoO3, Ta2O5, MgO, CaO, SiO2, V2O5, MnO2, SiO, Ga2O3, SnO2, In2O3, ZnS, AZO, GZO, TiO2 및 ZrO2 등을 포함할 수 있다. 유전체층의 두께는 5~40nm로 형성하는 것이 바람직하다.A dielectric layer is formed on the upper electrode. (S110) Materials used for the dielectric layer include WO 3 , MoO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SiO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , SiO, Ga 2 O 3 , SnO 2, In 2 O 3 , ZnS, AZO, GZO, TiO 2 And ZrO 2 And the like. The thickness of the dielectric layer is preferably 5 to 40 nm.

상기 방법으로 제조된 유기발광다이오드는 발광층에서 형성된 빛이 상부전극을 통하여 유전체를 통과하기 까지 전체 광량의 5~20%의 광 손실율을 가지게 된다.The organic light emitting diode manufactured by the above method has a light loss rate of 5 to 20% of the total light amount until the light formed in the light emitting layer passes through the dielectric through the upper electrode.

도6은 단일금속층의 광흡수도를 나타낸 그래프이다. 본 발명의 실시예의 전극에서 사용될 수 있는 단일 금속은 박막형 구조이기 때문에 유리 기판 위에 2nm 두께의 금속층을 형성하였다. 측정결과 Ag와 Au는 각각 500nm, 650nm의 파장 영역에서 강한 흡수도를 나타내는 반면에 Al, Ni은 가시광선 영역에서는 특별한 흡수를 나타내지 않는다.6 is a graph showing the light absorption of a single metal layer. Since a single metal that can be used in the electrode of the embodiment of the present invention has a thin film structure, a metal layer having a thickness of 2 nm is formed on a glass substrate. The results show that Ag and Au exhibit strong absorption in the wavelength region of 500 nm and 650 nm, respectively, whereas Al and Ni do not show any specific absorption in the visible light region.

도7은 Ag/WO3(상부전극/유전체) 두께에 따른 광투과도를 나타내는 그래프이다. Ag와 WO3의 두께를 각각 변화시켜가면서 광 투과도를 관찰할 결과 조합되어 나타내는 투과도를 이차원 평면상에 나타낸 것이다.7 is a graph showing the light transmittance according to the Ag / WO 3 (upper electrode / dielectric) thickness. The light transmittance was observed while changing the thicknesses of Ag and WO 3 , respectively, and the combined transmittance was shown on a two-dimensional plane.

도8은 하부 유전체가 형성된 금속/유전체 전극의 투과도를 나타낸 그래프이다. SiO2/Ag/WO3 구조의 경우 표면 플라즈몬 공명이 일어나 낮은 광투과도를 나타내나, SiO2/Al/Ag/WO3 구조의 경우 광투과도가 향상된 것을 알 수 있다. 이는 플라즈몬 억제층으로 작용할 수 있는 Al층에 의해 표면 플라즈몬 공명에 의한 빛의 손실이 줄어들어 광투과도가 향상된 결과이다.8 is a graph showing the transmittance of the metal / dielectric electrode in which the lower dielectric is formed. In the case of SiO 2 / Ag / WO 3 structure, surface plasmon resonance occurs and low light transmittance is shown, but in the case of SiO 2 / Al / Ag / WO 3 structure, optical transmittance is improved. This is because the light loss due to the surface plasmon resonance is reduced by the Al layer, which can act as a plasmon suppressing layer, and the light transmittance is improved.

도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층의 유무에 따른 유기발광다이오드의 전류밀도-전압을 나타내는 그래프이다. 표면 플라즈몬 억제층의 경우 실제 소자에 적용될 때 높은 효율을 얻기 위해서는 물질이 가지는 일함수를 고려해야 한다. Ag의 일함수는 약 4.5eV이기 때문에 플라즈몬 억제층의 일함수가 이보다 낮을 경우 Ag와 유기물 사이의 포텐셜 베리어를 낮출 수 있다. Al, Ni 모두 플라즈몬 공명 파장이 자외선 영역대에 위치하기 때문에 가시광에서는 플라즈몬 공명을 억제할 수 있지만, Ni의 경우 일함수가 약 5.0eV이기 때문에 Al에 비해 낮을 효율을 보일 수 있다. 따라서, Al을 사용할 경우에는 높은 전기적 특성을 나타내고, 누설전류 값도 감소함을 알 수 있다.9 is a graph showing the current density-voltage of the organic light emitting diode according to the preferred embodiment of the present invention, with or without the plasmon suppression layer. In the case of the surface plasmon suppressor layer, the work function of the material must be considered to achieve high efficiency when applied to an actual device. Since the work function of Ag is about 4.5 eV, if the work function of the plasmon suppression layer is lower than this, the potential barrier between Ag and organic matter can be lowered. In both Al and Ni, the plasmon resonance can be suppressed in the visible light because the plasmon resonance wavelength is located in the ultraviolet region. However, the work function of Ni is about 5.0 eV, which is lower than that of Al. Therefore, it can be seen that when Al is used, high electrical characteristics are exhibited and the leakage current value is also decreased.

도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈몬 억제층의 유무에 따른 유기발광다이오드의 휘도-전류밀도를 나타내는 그래프이다. 플라즈몬 억제층을 형성할 경우 높은 투과도의 상부전극을 통하여 가시광 영역에서 표면 플라즈몬 공명으로 인한 손실없이 많은 빛을 외부로 방출할 수 있으며, 추가적으로 전기적인 특성의 향상으로 동일 전류 밀도에 대해서 높은 휘도를 얻을 수 있다.10 is a graph showing luminance-current density of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention, with or without a plasmon suppression layer. When a plasmon suppression layer is formed, a large amount of light can be emitted to the outside through a high-transmittance upper electrode through a visible light region without loss due to surface plasmon resonance, and further, an improvement in electrical characteristics provides a high luminance for the same current density .

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

10: 기판 20: 절연층
30: 하부전극 40: 유기물층
41: 정공주입층 42: 정공수송층
43: 발광층 44: 정공억제층
45: 전자수송층 46: 전자공급층
50: 상부전극 60: 유전체층10: substrate 20: insulating layer
30: lower electrode 40: organic layer
41: Hole injection layer 42: Hole transport layer
43: light emitting layer 44: hole blocking layer
45: electron transport layer 46: electron supply layer
50: upper electrode 60: dielectric layer

Claims (14)

기판;
상기 기판 위에 형성된 절연층;
상기 절연층 위에 형성된 하부전극;
상기 하부전극 위에 형성된 유기물층;
상기 유기물층 위에 형성된 플라즈몬 억제층;
상기 플라즈몬 억제층 위에 형성된 상부전극;
상기 상부전극 위에 형성된 유전체층을 포함하고,
상기 상부전극의 유전율(ε)은 상기 유전체층의 유전율(ε") 보다 작으며, 상기 상부전극과 인접하는 유기물층의 유전율(ε') 보다 크고,
상기 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수(ω)의 영역과 플라즈몬 억제층의 플라즈몬 공명 주파수(ω')의 영역이 서로 다른 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.Board;
An insulating layer formed on the substrate;
A lower electrode formed on the insulating layer;
An organic layer formed on the lower electrode;
A plasmon suppressing layer formed on the organic material layer;
An upper electrode formed on the plasmon suppression layer;
And a dielectric layer formed on the upper electrode,
Wherein a dielectric constant (epsilon) of the upper electrode is smaller than a dielectric constant (epsilon ") of the dielectric layer and is larger than a dielectric constant (epsilon ') of an organic material layer adjacent to the upper electrode,
Wherein a region of a plasmon resonance frequency (?) Of the upper electrode and a region of a plasmon resonance frequency (? ') Of a plasmon suppression layer are different from each other. 제1항에서,
상기 유기물층은,
상기 하부전극 위에 형성되는 정공주입층;
상기 정공주입층 위에 형성되는 정공수송층;
상기 정공수송층 위에 형성되는 발광층;
상기 발광층 위에 형성되는 정공억제층;
상기 정공억제층 위에 형성되는 전자수송층; 및
상기 전자수송층 위에 형성되는 전자공급층
을 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 1,
The organic material layer
A hole injection layer formed on the lower electrode;
A hole transport layer formed on the hole injection layer;
A light emitting layer formed on the hole transporting layer;
A hole blocking layer formed on the light emitting layer;
An electron transport layer formed on the hole blocking layer; And
An electron supply layer formed on the electron transport layer,
≪ / RTI > 제1항 또는 제2항에서,
상기 절연층은 SiO2, SiNx, Al2O3 및 HfO2 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 유기발광다이오드.3. The method according to claim 1 or 2,
The organic light emitting diode in which the insulating layer includes at least one selected from SiO 2, SiN x, Al 2 O 3 and HfO 2. 제3항에서,
상기 절연층의 두께는 1um이상인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.4. The method of claim 3,
Wherein the thickness of the insulating layer is 1 占 퐉 or more. 제1항 또는 제2항에서,
상기 하부전극은 Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sn, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr 및 이들의 합금 중 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기발광다이오드.3. The method according to claim 1 or 2,
The lower electrode is made of at least one selected from Ag, Cu, Fe, Cr, W, Al, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In, Sn, V, Ru, Mg, Ta, Ir, Zr, One of the organic light emitting diodes. 제1항 또는 제2항에서,
상기 플라즈몬 억제층의 두께는 2~4nm인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the thickness of the plasmon suppressing layer is 2 to 4 nm. 제6항에서,
상기 상부전극은 단일금속으로서 Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li 및 Mg 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 6,
Wherein the upper electrode comprises any one selected from Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ca, Sm, Ir, Rh, Ru, Mo, W, Ti, Li and Mg as a single metal. 제7항에서,
상기 상부전극이 Ag이고, 상기 플라즈몬 억제층은 Al인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.8. The method of claim 7,
Wherein the upper electrode is Ag, and the plasmon suppression layer is Al. 제6항에서,
상기 상부전극은 이원계 합금으로서 Ca/Mg, Ca/Ag, Mg:Ag, Sm/Ag, Sm/Au, Yb/Au, Yb/Ag 및 Al/SiO 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 6,
Wherein the upper electrode comprises any one selected from Ca / Mg, Ca / Ag, Mg: Ag, Sm / Ag, Sm / Au, Yb / Au, Yb / Ag and Al / SiO as a binary alloy. 제7항에서,
상기 상부전극의 두께는 5~10nm인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the upper electrode is 5 to 10 nm. 제6항에서,
상기 유전체층은 WO3, MoO3, Ta2O5, MgO, CaO, SiO2, V2O5, MnO2, SiO, Ga2O3, SnO2, In2O3, ZnS, AZO, GZO, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 유기발광다이오드.The method of claim 6,
Wherein the dielectric layer is made of a material selected from the group consisting of WO 3 , MoO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SiO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , SiO, Ga 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , ZnS, AZO, GZO, TiO 2 And ZrO2. ≪ / RTI > 제11항에서,
상기 유전체층의 두께는 5~40nm인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.12. The method of claim 11,
Wherein the dielectric layer has a thickness of 5 to 40 nm. 기판을 형성하는 단계;
상기 기판 위에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층 위에 하부전극을 형성하는 단계;
상기 하부전극 위에 유기물층을 형성하는 단계;
상기 유기물층 위에 플라즈몬 억제층을 형성하는 단계;
상기 플라즈몬 억제층 위에 상부전극을 형성하는 단계; 및
상기 상부전극 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 상부전극의 유전율(ε)은 상기 유전체층의 유전율(ε") 보다 작으며, 상기 상부전극과 인접하는 유기물층의 유전율(ε') 보다 크고,
상기 상부전극의 플라즈몬 공명 주파수(ω)의 영역과 플라즈몬 억제층의 플라즈몬 공명 주파수(ω')의 영역이 서로 다른 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조방법.Forming a substrate;
Forming an insulating layer on the substrate;
Forming a lower electrode on the insulating layer;
Forming an organic material layer on the lower electrode;
Forming a plasmon suppression layer on the organic material layer;
Forming an upper electrode on the plasmon suppression layer; And
And forming a dielectric layer on the upper electrode,
Wherein a dielectric constant (epsilon) of the upper electrode is smaller than a dielectric constant (epsilon ") of the dielectric layer and is larger than a dielectric constant (epsilon ') of an organic material layer adjacent to the upper electrode,
Wherein the region of the plasmon resonance frequency (?) Of the upper electrode and the region of the plasmon resonance frequency (? ') Of the plasmon suppression layer are different from each other. 제13항에서,
상기 플라즈몬 억제층은 금속을 이용하여 열 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링, 화학 기상법 또는 레이져 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조방법.The method of claim 13,
Wherein the plasmon suppressing layer is formed by a thermal deposition method, an electron beam deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or a laser deposition method using a metal.
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