JP2014506380A - 有機発光素子用基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、基材と；前記基材上に形成され、高屈折物質内に光を散乱させる散乱粒子を含む高屈折散乱層と；前記基材と前記高屈折散乱層との間に形成され、基材と高屈折散乱層を接合する接着層と；を含み、前記高屈折散乱層は、散乱粒子が高屈折物質に含浸された構造であり、高屈折散乱層の平均厚さは、散乱粒子の平均粒径より小さく、前記高屈折散乱層が接着層により基材と接合される面は、散乱粒子による凹凸が形成されており、高屈折散乱層が接着層により基材と接合された面の反対面は、平坦面が形成されている有機発光素子用基板及びその製造方法に関し、素子性能を低下させることなく、平坦度に優れていて、改善された光抽出効率を示し、工程及び素材費用が低価であり、大量生産が容易である。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
本発明は、有機発光素子用基板及びその製造方法に関する。
有機発光素子（organic electric device）は、正孔及び／または電子を利用して電極と有機物との間で電荷の流れを誘導することができる素子を意味する。有機発光素子は、動作原理によって、外部の光源から素子に流入された光子により有機物層で形成されたエキシトン（exiton）が電子と正孔とに分離され、分離された電子と正孔がそれぞれ異なる電極に伝達され、電流源として使用される形態の電子素子；または２つ以上の電極に電圧または電流を加えて、有機物に正孔及び／または電子を注入し、注入された電子と正孔によって動作する形態の電子素子がある。有機発光素子の例として、有機発光素子（Organic Light Emitting Diodes；ＯＬＥＤ）、有機太陽電池、有機感光体（ＯＰＣ）ドラムまたは有機トランジスタなどが含まれる。
有機発光素子は、発光性有機化合物に電流が流れれば光を出す電界発光現象を利用した自体発光型素子を意味する。有機発光素子は、熱安定性に優れていて、駆動電圧が低いという長所があるので、ディスプレイ、照明など多様な産業分野で次世代素材として関心を集めている。しかし、内部で発生した光が素子の積層構造を抜け出る過程で全反射などが起きるようになり、これは、素子の内部光抽出効率を低下させる原因となる。このような内部光抽出効率を高めるための研究が持続的に行われている。
例えば、大韓民国特許出願第２００８−０１２２６０３号では、ビーズを利用して表面凹凸を形成した後、その上にすぐ素子を蒸着する内容が開示されている。しかし、凹凸面に有機物を蒸着する場合には、厚さの不均一が起きる可能性が大きく、素子が電気的に不安定になることができる。
日本国特許出願第２００８−２９９２５０号には、基板に凹凸を形成した後、高屈折物質で平坦化し、基板と高屈折物質との間の界面で光が散乱するようにする内容が開示されている。しかし、基板上に高屈折物質を平坦に形成することができる具体的な方案が提示されていない。屈折率１．８以上の物質層を形成するためには、高屈折物質を蒸着するか、または高屈折物質が分散している溶液を湿式コーティングする方法が一般的である。凹凸面上に湿式コーティングを実施する場合、コーティング初期にはコーティング面の表面が平坦であるが、溶媒が蒸発しながら徐々にコーティング面の凹凸に近い凹凸面を形成するようになる。したがって、乾燥後の高屈折層の厚さより厚い凹凸深さの２倍以上の厚さでコーティングする場合にのみ、水面波模様の表面形成が可能である。特に高屈折平坦面は、透過度が良くなく、コーティング層の機械的物性も良くないため、厚さが厚くなるほど光損失が増加し、物理的な強度が低下する。他の方法として、高屈折無機物などを蒸着などの方法で厚くコーティングした後、ポリッシングする方法をも考慮されることができるが、量産性が劣化し、費用的に非常に不利であるという問題点がある。
また、米国特許出願第２００９−３６５３４９号では、基板自体を高屈折物質を使用して製造し、一方の面はサンディング（sanding）などの方法で凹凸を形成した後、平たい他方の面に素子を形成する方法が開示されている。しかし、高屈折物質を利用して製造した基板は、価格が非常に高く、高屈折基板は、機械的な物性が劣化するという短所がある。
本発明は、工程及び素材費用が低く、大量生産が容易であり、光抽出効率及び発光均一度に優れた新規な積層構造の有機発光素子用基板及びその製造方法を提供する。
本発明の一実施例による有機発光素子用基板は、基材と；前記基材上に形成され、高屈折物質内に光を散乱させる散乱粒子を含む高屈折散乱層と；前記基材と前記高屈折散乱層との間に形成され、基材と高屈折散乱層を接合する接着層と；を含み、前記高屈折散乱層は、散乱粒子が高屈折物質に含浸された構造であり、前記高屈折散乱層が接着層により基材と接合される面は、散乱粒子による凹凸が形成されており、高屈折散乱層が接着層により基材と接合された面の反対面は、平坦面が形成された構造であることができる。
他の実施例において、本発明による有機発光素子用基板の製造方法は、有機または無機バインダー及び散乱粒子を含むコーティング液を使用して犠牲基板上に散乱層を形成する段階と、形成された散乱層上に接着層を媒介にして基材をラミネートする段階と、犠牲基板を除去する段階とを含むことができる。
以上説明したように、 本発明による有機発光素子用基板は、素子の性能を低下させることなく、光抽出効率を改善することができ、平坦度に非常に優れており、工程費用及び製造コストが低価であり、大量生産が容易である。
本発明による有機発光素子用基板は、基材と；前記基材上に形成され、高屈折物質内に光を散乱させる散乱粒子を含む高屈折散乱層と；前記基材と前記高屈折散乱層との間に形成され、基材と高屈折散乱層を接合する接着層と；を含み、前記高屈折散乱層は、散乱粒子が高屈折物質に含浸された構造であり、高屈折散乱層の平均厚さは、散乱粒子の平均粒径より小さく、前記高屈折散乱層が接着層により基材と接合される面は、散乱粒子による凹凸が形成されており、高屈折散乱層が接着層により基材と接合された面の反対面は、平坦面が形成されていることを特徴とする。また、本発明は、前記基板を含む有機発光素子を提供する。
有機発光素子、例えば、有機発光素子は、素子を構成する各層間の屈折率の差によって内部全反射が発生する。具体的には、有機物層で発生する光が屈折率が１．８以上の透明電極と屈折率が約１．５のガラス基板との界面で１次全反射が起きるようになる。また、ガラス基板を通過した光も、屈折率が１．８のガラス基板と屈折率が１．０の空気との界面で２次全反射が起きるようになる。このような素子内部の全反射によって発光効率が悪くなり、輝度が低下することができる。本発明は、このような有機発光素子の内部全反射による発光効率減少を改善し、優れた発光均一度を提供することができる。
内部光抽出効率を高めるためには、内部散乱層の散乱特性が優秀ではなければならない。このためには、高屈折物質の表面凹凸が非常に大きく、粗く形成されなければならないし、透明電極及び有機素子が高屈折物質にすぐ接するように形成されなければならない。しかし、蒸着方式で数百ナノメートルの厚さで形成される有機物質用基板の表面を粗く形成すれば、有機物質の厚さが不均一になることができる。有機物質を挟んで存在する透明電極と金属電極に電場が形成されたとき、相対的に薄く蒸着された有機物質側に過電流が流れるようになる。過電流が流れた部位の有機物質は変性され、それによる短絡が発生し、素子の寿命が尽きるようになる。
このよう互いに矛盾する２つの目的を同時に達成するために、高屈折物質層の有機素子が蒸着される反対面に凹凸が形成されるように素子基板を製作することができる。基板に凹凸を形成した後、相対的に高屈折である物質を覆って、当該表面を平坦化することが一般的な方法であるが、高屈折物質は、工程性ないし加工性が良くないため、効率が低下する問題点がある。また、散乱特性を向上させるために凹凸の形成程度を高めるようになれば、高屈折物質を利用して平坦化することがさらに難しくなる。
本発明の一実施例による基板は、散乱粒子を含んだバインダー溶液の湿式コーティング方式を利用して容易に高性能の有機発光素子用内部光抽出基板を製作することができる。具体的には、高屈折物質の一方の面に凹凸を形成した後、凹凸が形成されていない平たい反対面を有機素子蒸着面として使用するようになる。例えば、高屈折コーティング液を使用して凹凸が激しく形成された高屈折散乱層を犠牲基板上に形成するようになる。その後、高屈折散乱層上に接着剤を媒介で基材を転写した後、犠牲基板を除去するようになれば、高屈折散乱層の犠牲基板が除去された面は、平坦度に非常に優れた平坦面が形成される。
また、前記有機発光素子用基板に含まれる基材は、特に制限されず、透明基材であることができ、例えば、光透過性プラスチック基板またはガラス基板であることができる。
前記高屈折散乱層は、接着層により基材と接合される面の反対面は、平坦面が形成されている構造である。前記高屈折散乱層の一面に形成された平坦面は、最大高さ粗度（maximum height roughness）が、１０ｘ１０μｍ２領域で、１μｍ以下、具体的には０．５μｍ以下であることができ、例えば、０．００１から１μｍ範囲または０．０１から０．５μｍ範囲であることができる。このような優れた表面平坦度は、本発明の一実施例による離型性基材を利用した製造工程を通じて具現可能である。高屈折散乱層の平坦面上に第１電極、有機物層及び第２電極などを積層することによって、有機発光素子を形成することができる。本発明において"最大高さ粗度"とは、カット−オフ（cut-off）内の粗度曲線において中心線に平行であり、当該曲線の最高点と最低点を通る２つの平行線間の上下距離を意味する。前記"カット−オフ（cut-off）"は、粗度曲線を求めるとき、減衰率が−１２ｄＢ／ｏｃｔの高域フィルタを使用してその利得が７５％となる周波数に該当する波長を意味する。
１つの例として、前記高屈折散乱層の平均厚さは、散乱粒子の平均粒径より小さい構造であることができる。これにより、高屈折散乱層が散乱層により基材と接合される面は、散乱粒子による凹凸が形成されることができる。高屈折散乱層の平均厚さは、特に制限されるものではないが、例えば、散乱粒子の平均粒径の３０から９５％、５０から８５％、７０から９０％、６０から８０％範囲であることができる。
一実施例で、前記高屈折散乱層に含まれた高屈折物質の屈折率は１．７以上、具体的には１．８以上であり、または１．７から３または１．８から２．５範囲である。例えば、前記屈折率は、４００ｎｍ波長の光に対する屈折率数値であることができる。高屈折物質を使用することによって、光に対する集束効果を高めることができる。
前記高屈折物質は、屈折率が高い有機または無機バインダーを含むか、またはバインダーとナノ粒子の混合物よりなることができる。前記有機バインダーは、特に限定されず、例えば、メチルメタクリレートなどのアクリル系ポリマー、エポキシ系ポリマー、フッ素系ポリマーまたはスチレン系ポリマーの一種または二種以上であることができる。前記高屈折物質は、ＵＶ硬化型、熱硬化型または２液型などの有機バインダーの硬化物であることができる。
また、前記高屈折物質は、高屈折ナノ粒子をさらに含むことができる。例えば、前記高屈折物質は、高屈折ナノ粒子を含むＵＶ硬化型有機バインダーの硬化物であることができる。
前記高屈折ナノ粒子は、高屈折物質に含浸され、屈折率を高めることができる物質なら特に制限されず、高屈折フィラーであることができる。例えば、前記高屈折ナノ粒子は、二酸化チタン、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、亜鉛黄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムよりなる群から選択される１種以上であることができ、好ましくは、二酸化チタンまたは酸化ジルコニウムであることができる。また、前記高屈折ナノ粒子の平均粒径は、１から１００ｎｍ、具体的には５から５０ｎｍ範囲であることができる。また、前記高屈折ナノ粒子の含量は、高屈折物質１００重量部に対して、２０から９０重量部であることができる。
前記散乱粒子は、基板内で散乱構造を形成するためのもので、高屈折物質と散乱粒子との界面、または散乱粒子と接着物質との界面で散乱効果が発生する。例えば、散乱粒子の屈折率Ｎｂと高屈折物質の屈折率Ｎａは下記数式１の関系を満たすことができる。
［数式１］
｜Ｎａ−Ｎｂ｜≧０．２
｜Ｎａ−Ｎｂ｜≧０．２
より好ましくは、前記散乱粒子と高屈折物質との屈折率の差は０．２以上、より具体的には０．３以上であることができる。例えば、前記散乱粒子と高屈折物質との屈折率の差は、０．２から２．０であり、より具体的には０．３から１．５範囲であることができる。
また、前記散乱粒子の配列構造は、特に制限されるものではないが、均一な散乱効果を得るために高屈折散乱層内に単一層（monolayer）で形成されることができる。散乱粒子を単一層で形成することは、有機発光素子の効率向上程度と関連がある。散乱粒子が散乱層内に様々な層で形成されていれば、散乱粒子が単一層で形成され、同一の水準の散乱特性を示す散乱層に比べて透過率が劣化するようになり、透過率が劣化する基板で有機発光素子を製作するようになれば、効率低下を避けることができない。
前記散乱粒子は、有機または無機粒子であることができる。また、前記散乱粒子の形状は、球、楕円体または無定形であることができる。前記散乱粒子は、例えば、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３よりなる群から選択されたいずれか１つ以上であることができる。また、本発明において散乱粒子の具体的な例としては、アクリル系樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの有機系素材よりなるビーズ（bead）；またはシリカまたはガラス（glass）などのような無機界素材よりなるビーズなどを挙げることができるが、これに制限されるものではない。前記でアクリル系樹脂、スチレン系樹脂またはウレタン樹脂は、架橋または非架橋状態で適用されることができる。本発明では、例えば、日本触媒（ＮＩＰＰＯＮ ＳＨＯＫＵＢＡＩ）社製のベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物（エポスタＭ３０：屈折率１．６６）、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物（ＥＰＯＳＴＡＲ、屈折率１．６６）、ポリ（メチルメタクリレート）系架橋物（ＥＰＯＳＴＡＲ ＭＸ、屈折率１．４９）、セキスイ化成（ＳＥＫＩＳＵＩ ＣＨＥＭ．）社製の架橋ポリ（メタクリル酸メチル）（ＭＢＸ、屈折率１．４９）、架橋ポリスチレン（ＳＢＸ、屈折率１．５９）、トウシバシリコン（ＴＯＳＨＩＢＡ ＳＩＬＩＣＯＮ）社製のシリコン樹脂（ｔｏｓｓ ｐｅａｒｌ、屈折率１．４３）、トレイ（ＴＯＲＡＹ）社製のエポキシ樹脂（Ｔｏｒａｙ ｐｅａｒｌ、屈折率１．５９）、ガンズ（Ｇａｎｚ）社製のポリスチレン系ビーズ（ＧＳ−０４５９Ｓ−６）またはSUNJIN化学社製のポリスチレン系ビーズ（ＨＲ−５９−４０、屈折率１．５９）などを使用することができるが、これに制限されるものではない。
前記散乱粒子の平均粒径は、光の散乱効果を得ることができる場合なら特に制限されないが、０．１から２０μｍ、より具体的には０．２から１５μｍ範囲であることができる。散乱粒子の直径が前記範囲より小さい場合には、十分な光散乱効果が得られないし、反対に前記範囲より大きい場合には、散乱粒子を含む高屈折散乱層の厚さが厚くなることができる。また、工程性の側面で散乱粒子のサイズがあまり小くなれば、湿式コーティングのためのコーティング液製造時に溶液内で散乱粒子の分散性を良好に維持することが難しくなることができる。
前記有機発光素子用基板は、高屈折散乱層の平坦面上に形成された０．１から５μｍ厚さの高屈折物質コーティング層をさらに含むことができる。追加コーティング層を形成することによって、平坦面の平坦度を向上させることができる。
前記接着層は、高屈折散乱層の凹凸が形成された面に塗布され、基材と接着されることができるようにする役目をする。前記接着層は、内部で発生した光の透過を阻害する場合でなければ、特に制限されるものではなく、基材の屈折率Ｎｃと接着層の屈折率Ｎｄは、下記数式２の関系を満たすことができる。
［数式２］
｜Ｎｃ−Ｎｄ｜≦０．２
｜Ｎｃ−Ｎｄ｜≦０．２
前記基材と接着層との屈折率の差は０．２以下であり、好ましくは０．１５以下であることができ、例えば、０．０１から０．２または０．０１から０．１５範囲であることができる。
図１には、本発明の１つの実施例による有機発光素子用基板の積層構造を模式的に示した。図１を参照すれば、本発明による有機発光素子用基板は、基材１０上に接着層２１と高屈折散乱層２２が順次に積層されている構造である。
高屈折散乱層２２内に散乱粒子３０が含浸されており、高屈折散乱層２２の平均厚さは、散乱粒子３０より小さいため、散乱粒子３０による凹凸構造が形成される。高屈折散乱層２２の凹凸構造が形成された面は、接着層２１を媒介で基板１０と接着され、高屈折散乱層２０の基材と反対面には、有機素子が積層されることができる平坦面が形成されている。高屈折散乱層２０の平坦面は、最大高さ粗度（maximum height roughness）が、１０ｘ１０μｍ２領域で、１μｍ以下であることを特徴とする。
前記基材１０は、ガラス基板であり、高屈折散乱層２２は、有機バインダーに二酸化チタンナノ粒子が分散された構造であって、４００ｎｍ波長で１．７以上の屈折率を有する。散乱粒子３０の平均粒径は、０．２から２０μｍ範囲であり、球形として図示されているが、楕円体または無定形であることができる。散乱粒子３０と有機バインダーとの屈折率の差は、０．２以上であることができる。
前記接着層２１は、基材１０と高屈折散乱層２０との付着力を改善するためのものである。接着層２１は、高屈折散乱層２０を通過した光が基材１０に行く過程で損失を最小化することができる物質なら特別な制限なしに使用可能であり、可視光線に対する吸収係数が低いものが好ましい。前記接着層２１は、基材１０の屈折率と類似なものが好ましく、基材との屈折率の差は、０．２以内であることができる。接着層２１の厚さは１００μｍ以下に形成した。
図３及び図４には、製造された有機発光素子用基板の断面を撮影した写真を示した。図３を参照すれば、有機基板上に接着層と高屈折散乱層が順次に形成されており、高屈折散乱層の内部には、球形の散乱粒子が含浸されている。図４は、無定形の散乱粒子を利用して製造した基板の断面図である。図３及び図４でいずれも、高屈折散乱層のガラス基板と反対面は均一な平坦面が形成されたことを確認することができる。
また、本発明は、前述した有機発光素子用基板を製造する方法を提供する。
一実施例で、前記製造方法は、高屈折ナノ粒子、有機または無機バインダー及び散乱粒子を含む高屈折コーティング液を使用して犠牲基板上に高屈折散乱層を形成する段階と；形成された高屈折散乱層上に接着層を媒介で基材をラミネートする段階と；犠牲基板を除去する段階と；を含むことができる。
一実施例で、前記製造方法は、高屈折ナノ粒子、有機または無機バインダー及び散乱粒子を含む高屈折コーティング液を使用して犠牲基板上に高屈折散乱層を形成する段階と；形成された高屈折散乱層上に接着層を媒介で基材をラミネートする段階と；犠牲基板を除去する段階と；を含むことができる。
前記製造方法によれば、犠牲基材上に有機発光素子用基板を形成した後、形成された基板から離型性基材を除去するようになれば、離型性基材が除去された面は、優れた平坦度を示す。
前記高屈折散乱層を形成する段階は、高屈折コーティング液を犠牲基板に塗布する段階と；塗布されたコーティング液を乾燥する段階と；乾燥したコーティング液を硬化させる段階と；を含むことができる。乾燥したコーティング液を硬化させる段階は、有機または無機バインダーを含むコーティング液を硬化させることができる場合、特に制限されないが、例えば、ＵＶ硬化方式で行うことができる。高屈折コーティング液を製造するとき、当該技術分野における通常の知識を有する者が容易に適用ないし変形することができる範囲内で、必要に応じて多様な種類の溶媒が適切に使用可能である。
また、前記高屈折散乱層と基材との間は、接着層を媒介で接着されることができる。例えば、高屈折散乱層上に接着物質を塗布した接着層を形成し、その上に基材を形成することによって、高屈折散乱層と基材を接着するようになる。
前記製造方法は、犠牲基板を除去する段階後に、高屈折散乱層の犠牲基板が除去された面上に、散乱粒子が含まれていない高屈折コーティング液を使用してコーティング層を形成する段階をさらに含むことができる。コーティング層を追加に形成することによって、平坦度を向上させることができる。前記コーティング層は、０．１から１μｍの厚さで形成されることができる。
前記コーティング液は、高屈折ナノ粒子をさらに含むことができる。前記高屈折ナノ粒子は、有機または無機バインダーに分散されて屈折率を高めることができる物質なら特に制限されず、高屈折フィラーであることができる。例えば、前記高屈折ナノ粒子は、二酸化チタン、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、亜鉛黄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムよりなる群から選択される１種以上であることができ、好ましくは、二酸化チタンまたは酸化ジルコニウムであることができる。また、前記高屈折ナノ粒子の平均粒径は、１から１００ｎｍ、具体的には５から５０ｎｍ範囲であることができる。また、前記高屈折ナノ粒子の含量は、高屈折物質１００重量部に対して、２０から９０重量部であることができる。
前記散乱層内の散乱粒子は、単一層（monolayer）で形成されることができ、具体的な説明は、前述した通りである。
また、前記散乱粒子は、有機または無機粒子であることができる。前記散乱粒子の形状は、球、楕円体または無定形であることができる。前記散乱粒子の平均粒径は、光の散乱効果を得ることができる場合なら特に制限されないが、０．１から２０μｍ、より具体的には０．２から１５μｍ範囲であることができる。 散乱粒子に関する説明は、前述した通りである。
図６には、本発明の１つの実施例による有機発光素子用基板に対する製造工程が模式的に示されている。図６を参照すれば、高屈折物質と散乱粒子を含む高屈折コーティング液を犠牲基板（ＰＥＴｆｉｌｍ）上に塗布する。高屈折物質は、有機または無機バインダーよりなり、場合によっては二酸化チタンナノ粒子をさらに含むことができる。塗布された高屈折コーティング液は、乾燥及びＵＶ照射過程を経て硬化させるようになり、高屈折コーティング液が硬化される過程で散乱粒子による凹凸が形成された高屈折散乱層を形成するようになる。高屈折散乱層の凹凸が形成された面の上に接着剤を媒介で透明基板をラミネートする。
また、本発明は、前記基板を含む有機発光素子を提供する。前記有機発光素子は、前述した有機発光素子用基板と；前記基板の平坦面上に形成された有機素子と；を含むことができる。前記有機素子は、第１電極、有機層及び第２電極を含むことができる。例えば、前記有機素子は、電子注入のためのカソード（cathode）電極と、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔（hole）輸送層及び正孔（hole）注入層よりなる有機層及び正孔（hole）注入のためのアノード電極などを含むことができる。
図２は、本発明の１つの実施例による有機発光素子用基板を含む有機発光素子の積層構造を模式的に示す図である。図２を参照すれば、図１で製造された基板上に第１電極４０、有機層５０及び第２電極６０を順次に形成することによって、有機発光素子を構成する。場合によって、素子の特性を向上させるための追加的な積層構造をさらに含むことができる。有機発光素子用基板上に積層される構造は、当業者によって多様に変更ないし追加されることができ、例えば、前記有機素子は、有機発光素子であることができる。
［発明を実施するための形態］
［発明を実施するための形態］
以下、本発明による実施例などを通じて本発明をさらに詳述するが、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
（実施例１）
［有機発光素子用基板の製造］
内部に高屈折フィラーが分散されているＵＶ硬化型有機バインダー（ＴＹＴ−８０−０１、固形分含量：２５ｗｔ％、Ｔｏｙｏ ｉｎｋ製）１０ｇに屈折率が約１．５２の高分子ビーズ（ＸＸ７５ＢＱ、直径３μｍ、Ｓｅｋｉｓｕｉ製）１ｇを充分に混合し、コーティング液を調剤した。その後、プライマーが処理されていないポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム）の表面上に前記コーティング液をコーター（６番Ｍｅｙｅｒ ｂａｒ ｃｏａｔｅｒ）を使用してコーティングした。次いで、前記コーティングされたコーティング液を１００℃で２分間乾燥し、ＵＶ硬化器を使用して１Ｊ／ｃｍ２のエネルギーで硬化させてフィルムを製造した。別にＯＬＥＤ用ガラス基板上にＵＶ硬化型接着剤（ＮＯＡ６５、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ製）を適量落とした後、前記コーティングされたコーティングフィルムを、コーティング層がガラス基板に向けるように覆った後、ポリエステルフィルム面をゴムローラーで圧力を印加しつつラミネートし、高屈折コーティング層の表面とガラス基板との間に接着剤が充分に広がるようにした。その後、ＵＶ硬化器を使用して２Ｊ／ｃｍ２のエネルギーで前記接着剤層を硬化させた後、ポリエステルフィルムを除去し、有機発光素子用基板を製造した。
［有機発光素子用基板の製造］
内部に高屈折フィラーが分散されているＵＶ硬化型有機バインダー（ＴＹＴ−８０−０１、固形分含量：２５ｗｔ％、Ｔｏｙｏ ｉｎｋ製）１０ｇに屈折率が約１．５２の高分子ビーズ（ＸＸ７５ＢＱ、直径３μｍ、Ｓｅｋｉｓｕｉ製）１ｇを充分に混合し、コーティング液を調剤した。その後、プライマーが処理されていないポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム）の表面上に前記コーティング液をコーター（６番Ｍｅｙｅｒ ｂａｒ ｃｏａｔｅｒ）を使用してコーティングした。次いで、前記コーティングされたコーティング液を１００℃で２分間乾燥し、ＵＶ硬化器を使用して１Ｊ／ｃｍ２のエネルギーで硬化させてフィルムを製造した。別にＯＬＥＤ用ガラス基板上にＵＶ硬化型接着剤（ＮＯＡ６５、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ製）を適量落とした後、前記コーティングされたコーティングフィルムを、コーティング層がガラス基板に向けるように覆った後、ポリエステルフィルム面をゴムローラーで圧力を印加しつつラミネートし、高屈折コーティング層の表面とガラス基板との間に接着剤が充分に広がるようにした。その後、ＵＶ硬化器を使用して２Ｊ／ｃｍ２のエネルギーで前記接着剤層を硬化させた後、ポリエステルフィルムを除去し、有機発光素子用基板を製造した。
図５には、製作された有機発光素子用基板の断面を撮影した写真を示した。図５を参照すれば、有機基板上に接着層と高屈折散乱層が順次に形成されており、高屈折散乱層の内部には球形の散乱粒子が含浸されている。また、高屈折散乱層のガラス基板と反対面は、均一な平坦面が形成されたことを確認することができる。
［ＯＬＥＤの製造］
前記製造された有機発光素子用基板の平坦面（除去されたポリエステルフィルムと接した面）に下記表に記載されたＩＺＯ層からＡｌ電極層までの層を順次に形成し、２ｘ２ｍｍ２の発光領域を有する２スタック（stack）白色ＯＬＥＤを製作した（平坦面上に下記表の１番層から１３番層までを順次に形成）。この過程で、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＣＧＬ、ＨＢＬまたはＥＩＬの素材は、白色ＯＬＥＤの製造分野で通常的に使用される素材を使用し、また、その形成方法も一般的な方式を使用した。ＯＬＥＤの具体的な積層構造は、下記表１の通りである。
前記製造された有機発光素子用基板の平坦面（除去されたポリエステルフィルムと接した面）に下記表に記載されたＩＺＯ層からＡｌ電極層までの層を順次に形成し、２ｘ２ｍｍ２の発光領域を有する２スタック（stack）白色ＯＬＥＤを製作した（平坦面上に下記表の１番層から１３番層までを順次に形成）。この過程で、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＣＧＬ、ＨＢＬまたはＥＩＬの素材は、白色ＯＬＥＤの製造分野で通常的に使用される素材を使用し、また、その形成方法も一般的な方式を使用した。ＯＬＥＤの具体的な積層構造は、下記表１の通りである。
（実施例２）
コーティング液の製造時に高分子ビーズの量を１．５ｇに変更したことを除いて、実施例１と同一の方式で基板を製造し、また、その平坦面にＯＬＥＤ素子を形成した。
コーティング液の製造時に高分子ビーズの量を１．５ｇに変更したことを除いて、実施例１と同一の方式で基板を製造し、また、その平坦面にＯＬＥＤ素子を形成した。
（比較例１）
ＯＬＥＤ素子用として研磨処理されたムアルカリガラス基板上に前記実施例１の表で記載されたものと同一の構造のＯＬＥＤ素子を形成した。
ＯＬＥＤ素子用として研磨処理されたムアルカリガラス基板上に前記実施例１の表で記載されたものと同一の構造のＯＬＥＤ素子を形成した。
（比較例２）
基板上に実施例１で製造した高屈折散乱層用コーティング液をコーティングした。
基板上に実施例１で製造した高屈折散乱層用コーティング液をコーティングした。
（実験例１．粗度測定）
実施例１、２及び比較例１、２で製作された基板に対する平坦度を測定した。具体的には、各実施例及び比較例で製作された基板の透明ガラス基板の反対面に対する最大高さ粗度（maximum height roughness）を測定した。最大高さ粗度は、製造されたサンプルに対して１０ｘ１０μｍ２領域範囲内で測定した最大高さと最低高さとの差を測定した。測定結果はは、下記表２に示す。
実施例１、２及び比較例１、２で製作された基板に対する平坦度を測定した。具体的には、各実施例及び比較例で製作された基板の透明ガラス基板の反対面に対する最大高さ粗度（maximum height roughness）を測定した。最大高さ粗度は、製造されたサンプルに対して１０ｘ１０μｍ２領域範囲内で測定した最大高さと最低高さとの差を測定した。測定結果はは、下記表２に示す。
前記表２を参照すれば、本発明の一実施例による実施例１及び２の基板の平坦面は、最大高さ粗度が１μｍ以内であるが、比較例２の場合には、最大高さ粗度が顕著に増加したことが分かる。したがって、本発明による有機電子装置用基板は、高屈折散乱層の平坦度に非常に優れているものと確認された。
図７には、実施例１で製造された有機発光素子用基板の平坦層の表面に対する原子顕微鏡写真が示されている。高屈折散乱層のポリエステルフィルムが除去された面は、平坦度に非常に優れた平坦面が形成されていることが分かり、平坦面の最大高さ粗度は、０．３μｍであると測定された。
これに比べて、図８には、比較例２による有機発光素子用基板の表面に対する原子顕微鏡写真を示すものである。比較例２では、別途の離型フィルムを使用せず、基板を製作した。比較例２の場合には、表面が非常に粗いものと現われ、表面の最大高さ粗度は、１．４μｍであると測定された。
（実験例２．光抽出効率の測定）
実施例及び比較例で製造されたＯＬＥＤを０．４ｍＡの定電流駆動条件下で駆動させ、抽出される光の光束を測定し、光抽出効率を評価した。光束の測定時には、ＯＬＥＤ素子が形成されている面とは反対面のガラス基板にガラス基板と同一の屈折率である１．５２の屈折率を有する半球型レンズを付着し、積分球を利用して素子から放出される光の量を測定した。測定結果は、下記表３に示す。
実施例及び比較例で製造されたＯＬＥＤを０．４ｍＡの定電流駆動条件下で駆動させ、抽出される光の光束を測定し、光抽出効率を評価した。光束の測定時には、ＯＬＥＤ素子が形成されている面とは反対面のガラス基板にガラス基板と同一の屈折率である１．５２の屈折率を有する半球型レンズを付着し、積分球を利用して素子から放出される光の量を測定した。測定結果は、下記表３に示す。
前記表３を参照すれば、本発明の一実施例による実施例１及び２の場合には、散乱粒子を含まない比較例１に比べて光束が顕著に高いものと現われた。これにより、散乱粒子が含まれた高屈折散乱層によって内部光抽出効率が向上したことが分かる。
１０ 基材
２２ 高屈折散乱層
２１ 接着層
３０ 散乱粒子
４０ 第１電極
５０ 有機層
６０ 第２電極
２２ 高屈折散乱層
２１ 接着層
３０ 散乱粒子
４０ 第１電極
５０ 有機層
６０ 第２電極
本発明による有機発光素子用基板は、光抽出効率が向上した有機発光素子を提供することができ、工程効率を改善することができる。
Claims (16)
- 基材と；前記基材上に形成され、高屈折物質内に光を散乱させる散乱粒子を含む高屈折散乱層と；前記基材と前記高屈折散乱層との間に形成され、基材と高屈折散乱層を接合する接着層と；を含み、
前記高屈折散乱層は、散乱粒子が高屈折物質に含浸された構造であり、
前記高屈折散乱層が接着層により基材と接合される面は、散乱粒子による凹凸が形成されており、高屈折散乱層が接着層により基材と接合された面の反対面は、平坦面が形成されていることを特徴とする有機発光素子用基板。 - 前記高屈折散乱層の一面に形成された平坦面の最大高さ粗度は、１０ｘ１０μｍ２領域で、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子用基板。
- 前記高屈折散乱層の平均厚さは、散乱粒子の平均粒径より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子用基板。
- 前記高屈折散乱層内の高屈折物質の屈折率は、１．７以上であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の有機発光素子用基板。
- 前記高屈折物質の屈折率Ｎａ、前記散乱粒子の屈折率Ｎｂ、前記基材の屈折率Ｎｃ及び前記接着層の屈折率Ｎｄは、下記数式１及び数式２のうちいずれか１つの関系を満たすことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の有機発光素子用基板。
［数式１］
｜Ｎａ−Ｎｂ｜≧０．２
［数式２］
｜Ｎｃ−Ｎｄ｜≦０．２ - 前記高屈折散乱層の平坦面上に形成された０．１から５μｍ厚さの高屈折物質コーティング層をさらに含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の有機発光素子用基板。
- 有機または無機バインダー及び散乱粒子を含むコーティング液を使用して犠牲基板上に散乱層を形成する段階と；
形成された散乱層上に接着層を媒介で基材をラミネートする段階と；
前記犠牲基板を除去する段階と；を含む有機発光素子用基板の製造方法。 - 前記散乱層を形成する段階は、
コーティング液を前記犠牲基板に塗布する段階と；
塗布された前記コーティング液を乾燥する段階と；
乾燥した前記コーティング液を硬化させる段階と；を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子用基板の製造方法。 - 前記犠牲基板を除去する段階後に、前記散乱層の前記犠牲基板が除去された面上に、
散乱粒子が含まれていないコーティング液を使用してコーティング層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載の有機発光素子用基板の製造方法。 - 前記コーティング液は、高屈折ナノ粒子をさらに含むことを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記高屈折ナノ粒子は、二酸化チタン、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、亜鉛黄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム及び酸化マグネシウムよりなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記高屈折ナノ粒子は、平均粒径が１から１００ｎｍ範囲であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記散乱層内の散乱粒子は、単一層（monolayer）で形成されることを特徴とする請求項７から１２の何れか１項に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記散乱粒子は、有機または無機粒子であることを特徴とする請求項７から１３の何れか１項に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記散乱粒子は、球、楕円体または無定形であることを特徴とする請求項７から１４の何れか１項に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
- 前記散乱粒子の平均粒径は、０．１μｍから２０μｍであることを特徴とする請求項７から１５の何れか１項に記載の有機発光素子用基板の製造方法。
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