KR101356105B1 - 광추출층의 형성 방법, 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

광추출층의 형성 방법, 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

광추출층 형성 방법에 있어서, 실리케이트 졸 용액 및 티타늄 산화물 졸 용액을 혼합하여 광추출 조성물을 제조한다. 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 투명 기판 상에 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층을 형성한다. 광추출을 투명 기판 배면에 형성하여 광의 외부 방출 혹은 추출 효율을 증가시킬 수 있다.

Description

광추출층의 형성 방법, 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법{METHOD OF FORMING A LIGHT EXTRACTION LAYER, ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING AN ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광추출층의 형성 방법, 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광추출층의 형성 방법, 광추출층을 포함하는 유기 발광 표시 장치 및 광추출층을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시(organic light emitting display: OLED) 장치는 양극(anode)과 음극(cathode)으로부터 각기 제공되는 정공들과 전자들이 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 유기 발광층에서 결합하여 생성되는 광을 이용하여 영상, 문자 등의 정보를 나타낼 수 있는 표시 장치를 말한다. 이러한 유기 발광 표시 장치는 넓은 시야각, 빠른 응답 속도, 얇은 두께, 낮은 소비 전력 등의 여러 가지 장점들을 가지므로 유망한 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다
상기 유기 발광 표시 장치는 유리 기판 등과 같이 투명 기판 상에 적층된 전극들 및 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층 등을 포함하는 유기층들을 포함한다. 따라서, 상기 투명 기판, 전극들 및 유기층들의 계면에서 굴절률 차이가 발생할 수 있다. 상기 유기층에서 발생된 광이 상기 굴절률 차이에 따른 전반사 등의 현상에 의해 외부로 방출되지 못하고, 상기 유기 발광 표시 장치 내부에 트랩되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 상술한 광의 트랩 현상을 감소시키고 상기 유기 발광 표시 장치의 발광 효율 및 양자 효율을 향상시킬 수 있는 방법이 연구되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2012-0000402호에 따르면, 상기 유기 발광 표시 장치의 전극 배면에 미세 패턴을 형성하는 방법이 개시되고 있다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제2012-0000402 (2012. 1. 2)
본 발명의 일 목적은 우수한 광추출 효율이 우수한 광추출층의 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광추출층을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광추출층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 과제들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 광추출층의 형성 방법에 따르면, 실리케이트(SiO2) 졸 용액 및 티타늄 산화물(TiOx) 졸 용액을 혼합하여 광추출 조성물을 제조한다. 상기 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 투명 기판 상에 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층을 형성한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 SiO2 졸 용액은 TEOS(tetraethyl orthosilicate)를 알코올 용매에 혼합하여 제조될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 TiOx 졸 용액은 티타늄 알콕사이드계 화합물을 알코올 용매에 혼합하여 제조될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대하여 상기 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 부피비는 30:70 내지 50:50 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 스핀-코팅 공정은 3500rpm 내지 5500rpm 범위의 회전 속도로 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 65% 이상이고 상기 회전 속도가 5000rpm 이상일 때, 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조는 2차원의 그물 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 회전속도가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 전면에 제1 전극이 형성된 투명 기판을 준비한다. 상기 투명 기판의 배면 상에 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액을 혼합한 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층을 형성한다. 상기 제1 전극 상에 순차적으로 유기층 및 제2 전극을 형성한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 SiO2 졸 용액은 TEOS를 알코올 용매에 혼합하여 제조되며, 상기 TiOx 졸 용액은 티타늄 알콕사이드계 화합물을 알코올 용매에 혼합하여 제조될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대하여 상기 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 부피비는 30:70 내지 50:50 범위이고, 상기 스핀-코팅 공정의 회전 속도는 3500rpm 내지 5500rpm 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 증가하거나, 상기 회전 속도가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 65% 이상이고 상기 회전 속도가 5000rpm 이상일 때, 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조는 2차원의 그물 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출층을 형성하기 전에 상기 투명 기판의 상기 배면을 산소 플라즈마 처리할 수 있다.
상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 전면에 제1 전극이 형성된 투명 기판, 상기 투명 기판의 배면 상에 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액을 포함하는 광추출 조성물을 스핀-코팅하여 형성된 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층, 상기 제1 전극 상에 형성된 유기층, 및 상기 유기층 상에 형성된 제2 전극을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 스핀-코팅 공정을 통해 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 혼합물을 사용하여 요철 또는 주름 구조의 광추출층을 포함하는 OLED 장치를 제조할 수 있다. 따라서, 식각 또는 임프린팅 공정 없이도 단순한 증착 공정만으로 OLED 장치의 발광 특성을 향상시키는 상기 광추출층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 스핀-코팅 공정에 있어서 회전 속도 및 상기 혼합물의 조성비를 조절하여 상기 광추출층의 표면 모폴로지의 형상을 변화시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 광추출 메커니즘을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 나타내기 위한 단면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 스핀-코팅 장치의 회전 속도 변화에 따른 광추출층의 모폴로지 변화를 나타내는 광학 현미경(optical microscope) 사진들이다.
도 8a 내지 도 8c는 광추출 조성물의 농도 변화에 따른 광추출층의 모폴로지 변화를 나타내는 광학 현미경 사진들이다.
도 9a 내지 도 9c는 스핀-코팅 속도 및 광추출 조성물 농도 변화에 따른 광추출층의 표면 프로파일을 나타내는 그래프들이다.
도 10a 및 도 10b는 스핀-코팅 속도의 변화에 따른 유기 발광 표시 장치의 발광 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 SiO2 졸 용액의 함량 변화에 따른 유기 발광 표시 장치의 발광 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 예시적인 실시예들에 따른 광추출층을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 발광 강도의 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 유기 발광 표시 장치를 OLED 장치로 약칭한다.
도 1을 참조하면, 상기 OLED 장치는 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 전극(110), 유기층(130) 및 제2 전극(140)을 포함한다. 예시적인 실시예들에 따르면, 기판(100)의 배면에는 요철 또는 주름(corrugated) 형상을 갖는 광추출층(120)이 구비된다.
기판(100)은 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 플라스틱 기판은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르(polyether) 등으로 이루어질 수 있다. 기판(100) 상에는 스위칭 소자, 절연막 등을 포함하는 하부 구조물(도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT) 소자 또는 산화물 반도체 소자 등을 포함할 수 있다
광추출층(120)은 실리케이트(SiO2) 졸 용액 및 티타늄 산화물(TiOx)의 졸 용액의 혼합한 광추출 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 광추출층(120)은 다수의 요철을 포함하는 주름진 형상 또는 파동 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 혼합물의 실리케이트 및 티타늄 산화물의 함량비에 따라, 광추출층(120)의 모폴로지 또는 표면 프로파일이 변화될 수 있다. 실리케이트의 함량이 증가할수록, 광추출층(120)의 주름 또는 요철의 두께 및/또는 높이가 증가하고, 그 형상은 실질적으로 1차원의 라인 형상을 가질 수 있다. 반면, 티타늄 산화물의 함량이 증가할수록, 광추출층(120)의 주름 또는 요철의 두께 및/또는 높이가 감소하고, 그 간격이 작아질 수 있다. 이 경우, 광추출층(120)은 실질적으로 2차원의 망상 또는 그물 구조의 주름 또는 요철 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(110)은 기판(100)의 전면에 형성될 수 있다. 제1 전극(110)은 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지며 투명하고 도전성이 우수한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(110)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnOx), 갈륨 산화물(GaOx), 주석 산화물(SnOx) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 제1 전극(110)은 상기 금속 산화물을 포함하는 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(110)은 유기층(130)에 정공(hole)들을 제공하는 양극(anode)에 해당될 수 있다. 또한, 제1 전극(110)은 기판(100) 상에 구비된 상기 스위칭 소자의 소스 전극 또는 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
유기층(130)은 제1 전극(110)상에 순차적으로 적층되는 정공 수송층(hole transport layer: HTL) 및 발광층(emitting layer: EML)을 포함할 수 있다. 상기 정공 수송층은 비제한적인 예로서, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(TPD), N,N-디-1-나프틸-N,N-디페닐-1,1-비페닐-4,4-디아민(NPD), N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 정공 수송 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 발광층은 적색(R)광, 녹색(G)광, 청색(B)광 등과 같은 서로 다른 색광들을 발생시키기 위한 발광 물질들을 포함할 수 있다. 또한, 발광층(150)은 적색광, 녹색광, 청색광 등의 상이한 색광들을 구현하기 위한 복수의 발광 물질들이 적층되어 백색광을 발광하는 다층 구조를 가질 수도 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 발광층(150)은 전술한 발광 물질들에 비하여 실질적으로 큰 밴드 갭(band gap)을 갖는 형광 혹은 인광 호스트 물질을 추가적으로 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 발광층은 공지의 발광 물질을 포함할 수 있으며, 상기 발광 물질에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 정공 수송층 아래에 정공 주입층(hole injection layer: HIL)이 더 구비될 수도 있다. 상기 정공 주입층은 제1 전극(110)으로부터 상기 정공 수송층으로의 정공 주입을 원활하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 정공 주입층은, 비제한적인 예로서, CuPc(copper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 등의 정공 주입 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층 상에는 전자 수송층(electron transport layer: ETL)이 배치될 수 있다. 상기 전자 수송층은 비제한적인 예로서, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 2-(4-비페닐릴)-5-4-터트-부틸페닐-1,3,4-옥시디아졸(PBD), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-알루미늄(BAlq), 바쏘쿠프로인(BCP) 등의 전자 수송 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전자 수송층 상에 전자 주입층(electron injection layer: EIL)이 더 배치될 수도 있다. 상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물 및/또는 불화물 등과 같은 무기성 전자 주입 물질을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 전자 주입층은 Alq3, PBD 등의 유기성 전자 주입 물질을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층 및 상기 전자 수송층 사이에 정공 차단층이 더 구비될 수도 있다. 상기 정공 차단층은 정공 수송 능력은 떨어지면서도 전자 수송 능력이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 상기 정공 차단층을 위한 물질의 예로서는, 바쏘쿠프로인(Bathocuproine: BCP), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-터트-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 발광층 및 상기 정공 수송층 사이에 전자 차단층이 더 구비될 수도 있다. 상기 전자 차단층은 전자 수송 능력은 현저히 떨어지면서 정공 수송 능력이 우수한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 Ir(ppz)3 등을 포함할 수 있다.
유기층(130) 상에는 제2 전극(140)이 배치된다. 제2 전극(140)은 투명 전극 또는 반사 전극인지 여부에 따라 인듐 주석 산화물, 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 아연 산화물, 갈륨 인듐 아연 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물 등의 투명 도전성 물질을 포함하거나 은, 알루미늄, 백금, 금, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 팔라듐 등의 금속 및 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제2 전극(140)은 유기층(130)에 전자를 제공하는 음극(cathode) 역할을 수행할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 광추출 메커니즘을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a는 기판(100) 배면에 광추출층이 형성되지 않은 경우, 광의 진행 경로를 나타내는 도면이다. 도 2a를 참조하면, 발광층(130)에서 생성된 광은 복수의 층들의 계면에서의 굴절률 차이에 따라, 상기 광의 경로가 꺾일 수 있다. 예를 들면, ITO를 포함하는 제1 전극(110) 및 유기층(130)은 각각 약 1.7 내지 2의 굴절률을 가질 수 있다. 기판(100)이 유리 기판인 경우 굴절률은 약 1.5를 가지며, 공기의 굴절률은 약 1.0이다. 도 2a를 참조하면, 발광층(130)에서 생성된 광은 그 경로 또는 입사각에 따라, 기판(100)의 상기 배면 외부로 방출될 수도 있으며, 전반사되어 상기 OLED 장치 내부에 트랩될 수도 있다. 예를 들면, 기판(100) 및 공기의 계면에서 입사각이 임계각보다 작게 형성되는 경우, 일부 광(Ray A로 표시됨)은 기판(100)의 상기 배면 외부로 추출될 수 있다. 그러나, 기판(100) 및 상기 공기의 계면에서 입사각이 임계각보다 크게 형성되는 경우, 일부 광(Ray B로 표시됨)은 상기 계면에서 전반사되어 상기 OLED 장치의 내부에 트랩될 수 있다.
도 2b는 기판(100) 배면에 예시적인 실시예들에 따른 광추출층이 형성된 경우, 광의 진행 경로를 나타내는 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(100)에서 광추출층(120)으로 진입한 광(Ray C로 표시됨)은 광추출층(120)의 모폴로지 또는 표면 프로파일에 기인하여, 공기와의 계면에서 입사각이 감소하게 된다. 따라서, 상기 광의 대부분은 전반사되지 않고 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 상기 OLED 장치의 광추출 효율 및/또는 양자 효율이 증가될 수 있으며, 이는 상기 OLED 장치의 휘도 등과 같은 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 나타내기 위한 단면도들이다. 한편, 도 5는 광추출층의 주름구조가 형성되는 메커니즘을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 전면에 제1 전극(110)이 형성된 기판(100)을 준비한다. 기판(100)으로서 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 제1 전극(110)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnOx), 갈륨 산화물(GaOx), 주석 산화물(SnOx) 등과 같은 투명 도전성 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 제1 전극(110)은 스퍼터링(sputtering)공정, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 공정, 진공 증착 공정, 프린팅 공정 등을 수행하여 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(100)의 배면 상에 광추출층(120)을 형성한다. 예시적인 실시예들에 따르면, 광추출층(120)은 실리케이트(SiO2) 졸 용액 및 티타늄 산화물(TiOx) 졸 용액을 혼합한 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅(spin-coating) 공정을 통해 형성될 수 있다. 광추출층(120)은 다수의 요철들을 포함하는 실질적으로 주름 또는 파동 형상으로 형성될 수 있다.
상기 SiO2 졸 용액은 실리케이트 전구체를 예를 들면, 메탄올, 2-메톡시 에탄올 등과 같은 알코올류의 휘발성 용매에 혼합하여 수득될 수 있다. 상기 실리케이트 전구체의 예로서, 테트라에틸 오르쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate: TEOS)를 들 수 있다. 상기 SiO2 졸 용액은 예를 들면, (3-글리시독시프로필) 트리메톡시실란((3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane: GPTMS)과 같은 유기실란계 물질을 더 포함할 수도 있다.
상기 TiOx 졸 용액은 티타늄 산화물 전구체를 알코올과 같은 휘발성 용매에 혼합하여 수득될 수 있다. 상기 티타늄 산화물 전구체의 예로서, 티타늄 테트라 이소프로폭사이드, 티타늄 테트라 부톡사이드 등과 같은 티타늄 알콕사이드계 화합물을 들 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 광추출 조성물에 포함되는 상기 SiO2 졸 용액 및 상기 TiOx 졸 용액의 조성비를 조절함으로써 광추출층(120)의 모폴로지 또는 표면 프로파일을 변화시킬 수 있다. 상기 광추출 조성물에 포함되는 상기 SiO2 졸 용액의 함량이 감소하거나, 상기 TiOx 졸 용액의 함량이 증가할수록 광추출층(120)의 요철 또는 주름 구조가 미세화될 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 광추출층(120)은 2차원의 실질적인 그물 또는 망상 형상의 주름 구조를 가질 수 있다. 이와는 달리, 상기 SiO2 졸 용액의 함량이 증가하면 광추출층(120)의 요철 또는 주름의 폭이 증가하며, 일 실시예에 있어서, 광추출층(120)은 1차원의 실질적으로 라인 패턴 형상의 요철 또는 주름 구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 SiO2 졸 용액 및 상기 TiOx 졸 용액은 부피비 기준으로 약 30:70 내지 약 50:50의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 광추출 조성물 총 부피 대비 상기 SiO2 졸 용액의 부피가 50%를 초과하는 경우 충분한 요철 또는 주름 구조가 형성되지 않을 수 있다. 상기 광추출 조성물 총 부피 대비 상기 SiO2 졸 용액의 부피가 30% 미만인 경우 광추출층(120)의 접착력(adhesion)이 떨어짐으로써, 기판(100)으로부터 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 TiOx 졸 용액은 기판(100) 상에 스핀-코팅되면서 상기 SiO2 졸 용액보다 상대적으로 빠르게 증발한다. 따라서, 충분한 레벨링 효과가 발휘되기 전에 기판(100) 상에 겔화(gelation)가 일어나 기판(100) 상에 상술한 요철 또는 주름 구조를 형성할 수 있다. 반면, 순수한 상기 SiO2 졸 용액은 상기 TiOx 졸 용액에 비해 우수한 흐름성 및 접착성을 갖는다. 따라서, 상기 SiO2 졸 용액 및 상기 TiOx 졸 용액을 혼합하여 사용함으로써, 기판(100)에 대해 우수한 접착성을 유지하면서 상기 요철 또는 주름 구조를 갖는 광추출층(120)을 형성할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조로 광추출층(120)의 요철 또는 주름 구조의 형성 메커니즘을 간략히 설명한다.
도 5를 참조하면, 기판(100) 상에 상기 광추출 조성물의 액적이 접촉하고, 상기 스핀-코팅 공정의 초기 단계에서 스프레딩 되면서 예비 광추출층(115)이 형성될 수 있다(S10). 이어서, 상기 광추출 조성물 내에 포함된 용매들이 증발하면서 상기 요철 또는 주름 구조를 갖는 실질적으로 파동 형상의 광추출층(120)이 형성될 수 있다(S20). 상기 요철 또는 주름 구조는 스트리에이션(striation) 현상에 기인한 것으로 추측된다. 구체적으로, 상기 용매가 증발되면, 예비 광추출층(115)의 온도가 감소하고, 국소적인 표면 장력의 편차가 나타날 수 있다. 국부적으로 높은 표면 장력을 갖는 영역은 주변의 물질을 끌어들여 상기 파동의 마루를 형성하고, 이에 따라, 국부적으로 낮은 표면 장력을 갖는 영역은 상기 파동의 골을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 용매의 증발이 완료되면, 상기 요철 또는 주름 구조를 갖는 파동 형상의 광추출층(120)을 수득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광추출층(120)을 형성하기 전에 기판(100)의 상기 배면을 산소 플라즈마로 세정 처리함으로써 불순물을 제거할 수 있다. 상기 불순물을 제거하지 않는 경우, 표면 장력 분포에 교란이 발생하여 원하는 상기 요철 또는 주름 구조의 규칙성이 저하될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 스핀-코팅 공정의 회전 속도를 조절함으로써 광추출층(120)의 상기 모폴로지 또는 표면 프로파일을 변화시킬 수 있다. 상기 회전 속도가 증가할 수록, 광추출층(120)의 상기 요철 또는 주름 구조가 미세화될 수 있으며, 상기 회전 속도가 감소할수록 광추출층(120)의 상기 요철 또는 주름의 폭이 증가하며, 상기 요철 또는 주름의 수가 감소할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 회전 속도는 약 3500 내지 5500rpm 범위의 값을 가질 수 있다. 상기 회전 속도가 3500rpm 미만인 경우, 충분한 요철 또는 주름 패턴들이 형성되지 않을 수 있다. 반면, 상기 회전 속도가 5500rpm을 초과하는 경우, 레벨링 효과에 의해 오히려 광추출층(120)이 평탄화될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 전극(110) 상에 유기층(130) 및 제2 전극(140)을 순차적으로 형성함으로써, 예시적인 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 수득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유기층(130)을 형성하기 전에 제1 전극(110) 상면을 아세톤, 알코올 등을 이용한 초음파 처리 등을 통해 세척할 수 있다. 이에 따라, 광추출층(120) 형성을 위한 상기 스핀-코팅 공정에서 발생하는 오염물을 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 유기층(130)은 제1 전극(110) 상에 순차적으로 적층되는 정공 수송층 및 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 정공 수송층 아래에 정공 주입층이 더 형성될 수도 있다. 상기 정공 수송층, 발광층 및 정공 주입층은 각각 상술한 정공 수송물질, 발광 물질 및 정공 주입 물질을 사용하여, 예를 들면 진공 증착 공정, 열증착 공정, 스핀-코팅 공정, 프린팅 공정 또는 전사(transfer) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층 상에 전자 수송층 및/또는 전자 주입층을 형성할 수 있다. 상기 전자 수송층 및 전자 주입층은 각각 상술한 전자 수송 물질 및 전자 주입 물질을 사용하여 , 예를 들면 진공 증착 공정, 열증착 공정, 스핀-코팅 공정, 프린팅 공정 또는 전사 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층 및 상기 전자 수송층 사이에 상술한 정공 차단 물질을 이용하여 정공 차단층을 더 형성할 수도 있다. 또한, 상기 발광층 및 상기 정공 수송층 사이에 상술한 전자 차단 물질을 이용하여 전자 차단층을 더 형성할 수도 있다.
제2 전극(140)은 투명 전극 또는 반사 전극인지 여부에 따라 인듐 주석 산화물, 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 아연 산화물, 갈륨 인듐 아연 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물 등의 투명 도전성 물질을 사용하거나 은, 알루미늄, 백금, 금, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 팔라듐 등의 금속 및 이들의 합금을 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극(140)은 예를 들면, 스퍼터링 공정, CVD 공정, 진공 증착 공정, 프린팅 공정 등을 수행하여 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상술한 광추출층은 OLED 장치의 발광 효율, 양자 효율을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 상기 광추출층의 용도는 상기 OLED 장치에 국한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예들에 따른 상기 광추출층은 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 디스플레이 장치에 사용되는 투명 기판의 배면에 부착되어 발광 효율, 휘도 등을 향상시키기 위해 활용될 수 있다.
실험예
광추출층 조성물의 제조
1) SiO2 졸 용액의 제조
TEOS(tetraethyl orthosilicate) 0.77ml, (3-글리시독시프로필) 트리메톡시실란((3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane: GPTMS) 3.5ml, 메탄올 1.2ml, 아세트산 0.065ml 및 탈이온수 1ml를 상온에서 3시간 동안 교반하면서 혼합하였다. 얻어진 용액에 메탄올 2.6ml 및 2-메톡시 에탄올 1.9ml를 첨가하여 SiO2 졸 용액을 제조하였다.
2) TiOx 졸 용액의 제조
5.1ml의 메탄올에 4.3ml의 티타늄 테트라 이소프로폭사이드(titanium tetra isopropoxide: TTIP)를 적하하고, 0.76ml의 냉각된 아세트산을 상온에서 첨가하였다. 30분 후 얻어진 용액에 0.2ml의 탈이온수를 적하하고 24시간 동안 반응을 추가로 진행시킴으로써 TiOx 졸 용액을 제조하였다.
3) 광추출층 조성물의 제조
상기 SiO2 졸 용액 및 상기 TiOx 졸 용액을 볼텍스(vortex) 믹서에서 1시간 동안 혼합하여 광추출물 조성물을 제조하였다. 상기 SiO2 졸 용액 및 상기 TiOx 졸 용액을 35:65, 40:60 및 45:55 혼합비(vol/vol)로 혼합함으로써, 각각 조성물 1, 조성물 2 및 조성물 3을 제조하였다.
광추출층의 형성 및 모폴로지 분석
상기 조성물 1, 조성물 2 및 조성물 3을 사용하여 유리 기판 상에 광추출층을 형성한 후 상기 광추출층의 모폴로지를 분석하였다.
ITO 층이 전면에 코팅된 유리 기판(1 inch x 1 inch) 기판을 준비하였다. 상기 유리 기판의 배면을 약 10분간 산소 플라즈마로 처리함으로써 세정하였다. 상기 광추출층 조성물들을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 상기 유리 기판의 상기 배면 상에 광추출층을 형성하였다. 스핀-코팅 장치의 회전 속도를 변화시키고, 서로 다른 광추출층 조성물들을 사용하여 복수의 상기 광추출층이 형성된 샘플들을 제조하였다. 제조된 샘플들은 약 70℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 약 10분간 저장되었다. 형성된 광추출층의 모폴로지 또는 표면 프로파일을 광학 현미경(Nikon사의 L150) 및 Veeco Dektak-8 표면 프로파일러(스타일러스 중량: 15mg, 스타일러스 팁 반경: 2.5㎛)를 사용하여 분석하였다.
도 7a 내지 도 7c는 스핀-코팅 장치의 회전 속도 변화에 따른 광추출층의 모폴로지 변화를 나타내는 광학 현미경(optical microscope) 사진들이다.
구체적으로, 도 7a 내지 도 7c는 상술한 조성물 2를 사용하여 각각 회전 속도 5000rpm, 4500rpm 및 4000rpm으로 조절하여 약 30초간 스핀-코팅후 촬영한 이미지들이다. 도 7a 내지 도 7c는 모두 수득된 광추출층으로부터 동일한 거리에서 촬영한 동일 배율의 이미지들이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상기 광추출층 모두 실질적으로 파동형, 주름형 또는 요철형의 모폴로지를 갖도록 형성되었음을 알 수 있다. 또한, 도 7a 에서 도 7c로 갈수록 주름 또는 요철의 두께가 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 스핀-코팅 속도를 증가시킬수록 미세한 요철 또는 주름 구조의 광추출층을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 광추출 조성물의 농도 변화에 따른 광추출층의 모폴로지 변화를 나타내는 광학 현미경 사진들이다.
구체적으로, 도 8a 내지 도 8c는 각각 조성물 3, 조성물 2 및 조성물 1을 사용하여 수득된 광추출층들의 이미지들이다. 도 8a 내지 도 8c 모두 스핀-코팅 속도는 5000rpm으로 고정하고, 수득된 광추출층으로부터 동일한 거리에서 촬영한 동일 배율의 이미지들이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 광추출층 모두 실질적으로 파동형, 주름형 또는 요철형의 모폴로지를 갖도록 형성되었음을 알 수 있다. 또한, 도 8a 에서 도 8c로 갈수록 주름 또는 요철의 두께가 감소함을 확인할 수 있다. 즉, 상기 광추출층 조성물에 있어서, SiO2 졸 용액의 농도 또는 부피비가 감소할수록 미세한 주름 또는 요철 구조의 광추출층을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 특히, 도 8c에서 나타난 바와 같이, SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 혼합비(vol/vol)가 35:65인 경우(조성물 1), 실질적으로 2차원의 망상 또는 그물 형상을 갖는 주름 구조 또는 요철 구조의 광추출층이 형성되었다.
도 9a 내지 도 9c는 스핀-코팅 속도 및 광추출 조성물 농도 변화에 따른 광추출의 표면 프로파일을 나타내는 그래프들이다.
구체적으로, 도 9a 및 도 9b는 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 혼합비(vol/vol)가 40:60인 광추출 조성물(조성물 2)을 사용하여 각각 스핀-코팅 속도 4000rpm 및 5000rpm으로 형성된 광추출층의 표면 프로파일 그래프이다. 도 9c는 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 혼합비(vol/vol)가 45:55인 광추출 조성물(조성물 3)을 사용하여 5000rpm의 스핀-코팅 속도로 형성된 광추출층의 표면 프로파일 그래프이다. 상기 그래프들의 x축은 상기 광추출층이 형성된 유리 기판의 중심에서의 수평거리를 나타내며, y축은 상기 광추출층의 요철 또는 주름 구조의 높이를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 5000rpm의 스핀-코팅 속도로 형성된 광추출층에서(도 9b) 보다 많은 요철 또는 주름의 피크(peak)가 나타나며, 인접하는 상기 피크들이 보다 촘촘하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 9b 및 도 9c를 비교하면, 동일한 스핀-코팅 속도에서 상기 SiO2 졸 용액의 함량이 증가함에 따라 피크들의 수가 감소하고, 상기 피크들의 너비가 증가함을 확인할 수 있다.
광추출 조성물의 혼합비 및 스핀-코팅 속도에 따른 표면 프로파일의 특성을 하기의 표 1에 요약하였다.
표 1
Figure 112012016219354-pat00001
표 1에서 피크 너비는 광추출의 총 길이를 형성된 피크들의 수로 나눈 값을 나타내며, 피크 높이는 상기 피크들의 높이의 평균값을 나타낸다.
표 1을 참조하면, 스핀-코팅 속도가 증가하고 광추출 조성물 내의 TiOx 졸 용액의 함량이 증가할수록 상기 피크들의 너비가 감소함을 알 수 있다. 또한 상기 스핀-코팅 속도가 증가할수록 상기 피크들의 높이가 감소함을 알 수 있다. 이는 상기 스핀-코팅 속도가 증가하고 상기 TiOx 졸 용액의 함량이 증가할수록 상기 광추출 조성물에 포함된 용매의 증발 속도가 빨라지는 현상에 기인한 것으로 추정된다. 특히, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의 부피가 65%(조성물 1)이고, 스핀-코팅 속도가 5000rpm 이상일 때, 상기 광추출층은 2차원의 망상 형태의 요철 또는 주름 구조를 나타내었다.
광추출층을 포함한 OLED 장치의 발광특성 평가
ITO 층이 전면에 코팅된 유리 기판(1 inch x 1 inch) 기판을 준비하였다. 상기 유리 기판의 배면을 약 10분간 산소 플라즈마로 처리함으로써 세정하였다. 조성물 2(혼합비 40:60)를 사용하여 각각 4000rpm, 4500rpm 및 5000rpm의 회전 속도로 상기 유리 기판의 상기 배면 상에 광추출층을 스핀-코팅한 샘플들을 제조하였다. 또한 상기 광추출층이 형성되지 않은 참조(reference) 샘플을 제조하였다. 제조된 4개의 샘플들은 약 70℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 약 10분간 저장되었다. 이후, 상기 ITO 층의 상면을 초음파 세척기 내에서 아세톤 및 이소프로필 알코올을 사용하여 세정함으로써, 상기 스핀-코팅 공정에서 발생할 수 있는 오염물을 제거하였다. 또한, 상기 ITO층의 상면을 10분간 오존 분위기에서 UV 처리하였다. 상기 각 샘플들의 상기 ITO층 상에 정공 수송층, 발광층, 전자 주입층 및 양극층을 형성하여 4개의 OLED 장치 샘플들을 제조하였다.
상기 정공 수송층, 발광층, 전자 주입층 및 양극층은 각각 NPB, Alq3, LiF 및 Al을 사용하여 열 증착 공정을 통해 수득하였다. 수득된 상기 정공 수송층, 발광층, 전자 주입층 및 양극층의 두께는 각각 40nm, 50nm, 0.5nm 및 100nm로 측정되었다.
상술한 공정에 의해 제조된 상기 OLED 장치 샘플들의 발광 특성 또는 발광 효율을 Keithley 2400 source 측정 유닛을 사용하여 계측하였다.
도 10a 및 도 10b는 스핀-코팅 속도의 변화에 따른 OLED 장치의 발광 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10a를 참조하면, 상기 광추출층이 형성된 3개의 상기 OLED 장치 샘플들 모두 참조(Reference) 샘플보다, 동일한 전류 밀도(Current Density)에서 높은 휘도(Luminance)를 보임을 알 수 있다. 이는 상기 광추출층에 의해 상기 발광층에서 생성된 보다 많은 광이 상기 OLED 장치 샘플들의 외부로 추출되었음을 의미한다.
추가적으로, 도 10a의 좌측 상단 그래프에 표시된 바와 같이, 4개의 샘플들 모두 유사한 전압-전류밀도 곡선을 보였다. 즉, 상기 광추출층이 추가되더라도 기본적인 전류-전압 특성을 변동시키지 않음을 알 수 있다.
도 10b를 참조하면, 상기 광추출층이 형성된 3개의 상기 OLED 장치 샘플들 모두 참조(Reference) 샘플보다 동일한 휘도(Luminance)에서 높은 발광 효율(Luminous) 및 외부 양자 효율(External quantum efficiency)를 보임을 알 수 있다. 참조 샘플은 5000cd/m2의 휘도에서 약 3.55cd/A의 발광 효율을 나타내나, 상기 광추출층이 형성된 샘플들은 5000cd/m2의 휘도에서 약 4.05cd/A 까지의 발광 효율을 기록하였다.
추가적으로, 도 10a 및 도 10b에 나타난 바와 같이, 5000rpm으로 제조된 OLED 장치 샘플이 전체적으로 가장 우수한 휘도, 발광 효율 및/또는 외부 양자 효율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉, 스핀-코팅 속도를 증가시킴으로써, 상기 광추출층의 요철 또는 주름 구조를 보다 미세하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 광추출 효과도 증가할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 스핀-코팅 속도는 5000rpm으로 고정하고, SiO2 졸 용액의 함량이 각각 35%(조성물 1), 40%(조성물 2) 및 45%(조성물 3)인 광추출 조성물들을 사용하여, 상술한 공정 및/또는 물질들과 실질적으로 동일한 공정 및/또는 물질들을 사용하여 3개의 OLED 장치 샘플들을 제조하였다, 참조 샘플은 상술한 바와 같다.
도 11a 및 도 11b는 SiO2 졸 용액의 함량 변화에 따른 OLED 장치의 발광 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11a를 참조하면, 상기 광추출층이 형성된 3개의 상기 OLED 장치 샘플들 모두 참조(Reference) 샘플보다, 동일한 전류 밀도(Current Density)에서 높은 휘도(Luminance)를 보임을 알 수 있다.
도 11b를 참조하면, 상기 광추출층이 형성된 3개의 상기 OLED 장치 샘플들 모두 참조(Reference) 샘플보다 동일한 휘도(Luminance)에서 높은 발광 효율(Luminous) 및 외부 양자 효율(External quantum efficiency)를 보임을 알 수 있다.
추가적으로, 도 11a 및 도 11b에 나타난 바와 같이, SiO2 졸 용액의 함량이 35%로 가장 낮은 조성물 1을 사용한 OLED 장치 샘플이 전체적으로 가장 우수한 휘도, 발광 효율 및/또는 외부 양자 효율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉, TiOx 졸 용액의 함량이 높아질수록 상기 광추출층의 요철 또는 주름 구조를 보다 미세하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 광추출 효과도 증가할 수 있음을 알 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 예시적인 실시예들에 따른 광추출층을 포함하는 OLED 장치의 발광 강도 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
구체적으로, 도 12a는 175mA/cm2 전류밀도에서 OLED 장치의 회전 각도에 따라 변화하는 정규화된 발광 강도(Normalized intensity)의 그래프들을 나타낸다. 검은 사각형으로 연결된 곡선은 광추출층이 형성되지 않은 종래의 OLED 장치의 방사 패턴 그래프이다. 삼각형으로 연결된 곡선은 예시적인 실시예들에 따른 광추출을 포함하는 OLED 장치를 상기 광추출층에 수직한 축을 따라 회전하면서 측정된 방사 패턴의 그래프이다. 원으로 연결된 곡선은 예시적인 실시예들에 따른 광추출을 포함하는 OLED 장치를 상기 광추출층에 평행한 축을 따라 회전하면서 측정된 방사 패턴의 그래프이다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 상기 광추출층에 수직한 축을 따라 회전시키며 측정한 방사패턴은 종래 OLED 장치의 방사 패턴과 유사한 형상을 나타내나, 상기 광추출층에 평행한 축을 따라 회전시키며 측정한 방사패턴은 종래 OLED 장치의 방사패턴보다 향상된 발광 강도를 나타냄을 확인할 수 있다. 즉, 시야각 변화에 따라 상기 광추출층에 의해 발광층에서 생성된 보다 많은 광이 OLED 장치외부로 추출되었음을 알 수 있다.
도 12b는 파장 변화에 따라 상대 발광 광도(Relative EL intensity)의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 예시적인 실시예들에 따른 광추출층이 형성된 OLED 장치(w/ pattern으로 표시됨) 및 상기 광추출층을 포함하지 않는 종래의 OLED 장치(w/o pattern으로 표시됨)의 발광 강도가 0, 30, 60ㅀ의 시야각들에서 각각 표시되었다.
도 12b에 표시된 바와 같이, 상기 광추출층이 형성됨에 따라 동일 시야각 및 동일 파장에서 발광 강도는 증가하나, 스펙트럼의 형상은 유사한 모양으로 유지됨을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 광추출층 도입에 의해 상기 OLED 장치의 기본적인 발광 특성은 유지하면서, 광추출효율 또는 양자 효율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 스핀-코팅 공정을 통해 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 혼합물을 사용하여 요철 또는 주름 구조의 광추출층을 포함하는 OLED 장치를 제조할 수 있다. 따라서, 식각 또는 임프린팅 공정 없이도 단순한 증착 공정만으로 OLED 장치의 발광 특성을 향상시키는 상기 광추출층을 형성할 수 있다. 상기 광추출층은 OLED 장치 뿐만 아니라, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 표시 장치들에 채용될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100：기판 110：제1 전극
115 : 예비 광추출층 120：광추출층
130 : 유기층 140：제2 전극

Claims (15)

  1. 실리케이트(SiO2) 졸 용액 및 티타늄 산화물(TiOx) 졸 용액을 혼합하여 광추출 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 투명 기판 상에 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 광추출 조성물 총 부피에 대하여 상기 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 부피비는 30:70 내지 50:50 범위인 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SiO2 졸 용액은 TEOS(tetraethyl orthosilicate)를 알코올 용매에 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 TiOx 졸 용액은 티타늄 알콕사이드계 화합물을 알코올 용매에 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 스핀-코팅 공정은 3500rpm 내지 5500rpm 범위의 회전 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 65% 이상이고 상기 회전 속도가 5000rpm 이상일 때, 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조는 2차원의 그물 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의의 부피비가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소하는 것을 특징으로 하는 광추출의 형성 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 회전속도가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소하는 것을 특징으로 하는 광추출층의 형성 방법.
  9. 전면에 제1 전극이 형성된 투명 기판을 준비하는 단계;
    상기 투명 기판의 배면 상에 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액을 혼합한 광추출 조성물을 사용하여 스핀-코팅 공정을 통해 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극 상에 순차적으로 유기층 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 광추출 조성물 총 부피에 대하여 상기 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 부피비는 30:70 내지 50:50 범위인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 SiO2 졸 용액은 TEOS를 알코올 용매에 혼합하여 제조되며, 상기 TiOx 졸 용액은 티타늄 알콕사이드계 화합물을 알코올 용매에 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 스핀-코팅 공정의 회전 속도는 3500rpm 내지 5500rpm 범위인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의 부피비가 증가하거나, 상기 회전 속도가 증가할수록 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조의 너비가 감소하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광추출 조성물 총 부피에 대해서 상기 TiOx 졸 용액의 부피비가 65% 이상이고 상기 회전 속도가 5000rpm 이상일 때, 상기 광추출층의 상기 주름 또는 요철 구조는 2차원의 그물 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 광추출층을 형성하는 단계 이전에 상기 투명 기판의 상기 배면을 산소 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  15. 전면에 제1 전극이 형성된 투명 기판;
    상기 투명 기판의 배면 상에 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액을 포함하는 광추출 조성물을 스핀-코팅하여 형성된 주름 또는 요철 구조를 갖는 광추출층;
    상기 제1 전극 상에 형성된 유기층; 및
    상기 유기층 상에 형성된 제2 전극을 포함하며,
    상기 광추출 조성물 총 부피에 대하여 상기 SiO2 졸 용액 및 TiOx 졸 용액의 부피비는 30:70 내지 50:50 범위인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
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