KR101418021B1 - 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광층에 대한 광 추출 효율을 개선시켜서 유기발광소자의 소비전력을 낮추고 수명을 높일 수 있는 유기발광소자용 보조전극형성기판과 그 제조방법에 관한 것으로서, 공극이 형성된 기판; 및 상기 공극 안 상부에 형성되는 보조전극;을 포함한다.

Description

광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판과 그 제조방법{OLED BOARD HAVING THE AUXILIARY ELECTRODE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유기발광층에 대한 광 추출 효율을 개선시켜서 유기발광소자의 소비전력을 낮추고 수명을 높일 수 있는 유기발광소자용 보조전극형성기판과 그 제조방법에 관한 것이다.

유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)는 응답속도가 빠르고, 상대적으로 소비전력이 낮으며, 가볍고, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없으므로 초박형 제작이 가능하다. 또한, 고휘도의 출광 기능이 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.

이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 상기 양극 막과 음극 막 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 상기 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하고 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다. 이때 상기 유기 박막에 구성된 유기 물질인 도펀트(dopant)의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현도 가능하다.

참고로, 유기발광소자는 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층돼 형성된다. 여기서 양극은 면 저항이 작고 투과성이 좋은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide)로 주로 제작된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한, 음극은 LiF-Al 금속막이 주로 사용된다.

한편 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로, 유기발광소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 상기 유기발광소자를 봉합하는 봉지막이 최상부에 보강된다.

계속해서, 기판에 형성된 전극(양극 막)의 저항을 감소시키기 위한 보조전극을 형성한다. 이때, 보조전극은 저저항 배선으로 많이 쓰이는 크롬(Cr)을 이용하여 형성할 수 있는데, 이러한 보조전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)로 이루어진 전극(양극 막)이 비교적 저항이 높은 편이기 때문에 상기 전극(양극 막)의 저항을 감소시키기 위하여 형성한다.

도면을 참조해서 종래 유기발광소자의 제작 과정을 좀 더 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 산화막 패턴 또는 그리드 보조전극 공정을 포함하고 유리재질의 기판이 적용되는 종래 유기발광소자의 기판 제작 과정을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

종래 유기발광소자를 구성하는 기판(10)은 높은 광 투과율과 층 간의 굴절률 차를 최소화하기 위해서 유리로 제작될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

특허공개공보 제10-2007-0012895호에서 참고할 수 있는 바와 같이, 유리 재질의 기판(10)이 준비되면, 도 1(b)에 도시한 바와 같이 기판(10) 상에 전극 기능을 위한 필름을 도포 또는 증착한다. 여기서, 상기 필름은 유기발광소자의 주 전극 또는 보조전극으로 구성될 수 있다. 참고로, 주 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일 함수(work function)가 큰 투명 전도성 금속 산화물 재질로 될 수 있고, 유기발광소자의 양극 전극(anode electrode)을 이룬다. 한편, 발광층의 발생 광이 외부로 원활히 방출되기 위해 유기발광소자에 구성되는 기판(10)과 주 전극(양극)은 광 투과율이 우수해야 한다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이 기판(10)은 유리재질로 되고, 주 전극(양극)은 투명성이 좋은 ITO 재질로 된다. 그런데, ITO는 투명성을 갖는 대신 상대적으로 저항성이 큰 재질이므로, 통전 시 부분적인 전압강하가 발생할 수 있다. 결국, ITO 재질의 주 전극(양극) 전체에 전압강하 없이 균일한 전기공급이 이루어질 수 있도록, 주 전극과 보조전극의 적층 배치가 필수적으로 이루어져야 한다.

여기서 설명하는 종래 유기발광소자 제작 과정의 필름(20)은 보조전극 제작을 위한 것으로 한다. 따라서 필름(20)은 기판(10) 상에 보조전극의 재료가 될 수 있는 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 백금(Pt) 등을 증착하는 것으로 한다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니므로, 필름(20)은 앞서 설명한 바와 같이 유기발광소자의 주 전극으로 성형될 수 있고, 따라서 필름(20)은 주 전극의 재료가 될 수 있는 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO) 등의 전도성 산화물일 수도 있음은 물론이다.

계속해서, 도 1(c)와 같이, 필름(20) 상에 폴리머(Polymer)의 일종인 포토레지스트(30; Photo-Resist, 이하 'PR')를 증착하고, 도 1(d)와 같이 PR(30) 상에 마스크(40)를 배치한다. 참고로, PR(Photo-resist)는 photolithography and photoengraving to form a patterned coating on a surface등의 공정에 사용되는 빛에 잘 반응하는 소재를 말하며, 반응방식에 따라 positive, negative로 나눌 수 있다.

도 2(a)와 같이, 기판(10) 상에 필름(20), PR(30) 및 마스크(40)가 순차로 적층되면, 마스크(40) 상부에서 빛을 조사하여 PR(30)을 노광하는 공정을 수행한다.

노광이 완료되면, 마스크(40)를 제거한 후 현상액을 PR(30)에 붓는 현상공정(developing process)을 진행한다. 이러한 현상공정을 통해 PR(30)은 도 2(b)와 같이 마스크(40)의 패턴에 상응하는 패턴을 형성한다.

계속해서, 패턴화된 PR(30')에 따라 화학적인 식각공정(etching process)을 진행해서 필름(20)은 도 2(c)와 같이 패턴화된 PR(30')의 패턴에 상응하는 패턴을 형성한다. 결국, 패턴화된 필름(20')은 그리드(Grid) 형태의 보조전극을 이룬다. 참고로, 상기 식각공정은 버퍼 산화 식각 용액(Buffered Oxide Echant: BOE)을 이용한 습식 식각으로 진행할 수 있다.

이렇게 완성된 기판(10) 및 패턴화된 필름(20'; 보조전극)에, 도 3에서 보인 바와 같이, 양극전극(a), 유기발광층(b) 및 음극전극(c)을 순차로 증착시키면서 유기발광소자를 완성한다.

그런데, 도 3에서 확인되는 바와 같이, 기판(10)에 보조전극을 형성시키면 기판(10)과 접하는 양극전극(a)의 일면이 균일해지지 못하면서 유기발광층(b)의 경계면이 늘어나고, 이를 통해 광이 투과해야할 유기발광층(b)의 투과면이 증가하면서 광 소실량이 증가하는 문제가 발생했다.

또한, 양극전극(a)이 굴곡질 경우, 유기발광층(b)을 매개로 한 음극전극(c) 간의 통전이 위치에 따라 불균일해질 수밖에 없으므로, 위치에 상관없는 고른 광을 효율적으로 추출하는데 한계가 있을 수밖에 없었다.

또한, 유기발광층(b)으로부터 광이 통과하는 양극전극(a)과 기판(10) 사이에는 상기 광이 통과할 수 없는 불투명 재질의 보조전극이 배치되면서, 미세하지만 기판(10) 전면에 걸쳐 부분적인 가려짐에 의한 음영구역이 발생하고, 이를 통해 보조전극을 갖춘 종래 유기발광소자는 상대적으로 광 추출 효율이 저하되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유기발광층에서 방출하는 광에 대한 추출 효율을 향상시켜서 유기발광소자의 방출 광량을 높이고, 불투명한 보조전극에 의한 부분적인 음영 효과를 최소화할 수 있는 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판과 그 제조방법의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
공극이 형성된 기판; 및

상기 공극 안 상부에 형성되는 보조전극;

삭제

을 포함하는 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 유기발광소자용 보조전극형성기판에 있어서, 상기 공극은 상기 기판상에 서로 이격 배치된 스페이서에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 유기발광소자용 보조전극형성기판에 있어서, 상기 스페이서는 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO)인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 유기발광소자용 보조전극형성기판에 있어서, 상기 공극은 상기 기판에 형성된 홈인 것이 바람직하다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

기판에 공극이 형성되는 공극 형성단계;

상기 공극은 유지되도록 보조전극 페이스트층을 형성하는 보조전극 페이스트층 형성단계; 및

상기 공극의 상부에만 남고 평탄화 되도록, 상기 보조전극 페이스트층을 제거하여 보조전극을 이루도록 하는 보조전극 형성단계;

를 포함하는 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 있어서, 상기 공극 형성 단계는, 상기 기판에 서로 이격 배치되도록 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 있어서, 상기 스페이서는 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO)인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 있어서, 상기 공극 형성 단계는, 상기 기판에 홈을 형성하는 홈 형성 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 있어서, 상기 보조전극 페이스트층 형성단계는, 상기 보조전극 페이스트가 전도성 폴리머를 포함하고, 상기 기판에 대해 상기 보조전극 페이스트를 프린팅 기법으로 도포하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기의 본 발명은 유기발광층으로부터 방출되는 광 경로에 공극이 형성되면서 반사 등으로 인해 소실되는 광을 최소화할 수 있고, 이를 통해 광 추출 효율을 높이는 효과가 있다.

또한, 불투명한 보조전극 등이 음영처리하던 부분을 굴절된 광이 조명함으로써 시각적으로 균일한 광 방출 이미지를 보이는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 산화막 패턴 또는 그리드 보조전극 공정을 포함하고 유리재질의 기판이 적용되는 종래 유기발광소자의 기판 제작 과정을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 대한 제1실시 예를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 유기발광소자의 광 투과모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 대한 제2실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 대한 제1실시 예를 개략적으로 도시한 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4(a)를 보면 기판(10)에 스페이서(11)가 서로 이격되게 배치되어 있으며, 스페이서(11)의 이격 공간으로 본 발명의 핵심 기술적 요소라 할 수 있는 공극(S)이 형성된다.

유기발광층으로부터 방출되는 광의 효율적인 투과를 위해 기판(10)은 광 투과율이 우수한 유리 또는 합성수지가 적용될 수 있으며, 이외에도 유기발광소자용으로 사용되는 기판이라면 아무런 제한 없이 사용가능하다. 또한, 기판(10)의 두께 또는 면적 등에 관한 치수 등도 해당 기술 분야에 널리 알려진 것에 따른다.

참고로, 기판(10)으로 적용될 수 있는 고분자 합성수지의 경우, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephtalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리프로필렌 아디페이트(polypropylene adipate; PPA), 폴리아이소시아네이트(polyisocyanate; PI), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES) 등이 예시될 수 있다. 이러한 고분자 합성수지는 유리에 비해 상대적으로 가벼우면서도 유리 못지 않는 경성을 지니므로, 전도성 산화물 및/또는 보조전극 등의 적층시 안정성과 균일성을 보장할 수 있고, 이를 재질로 해서 제작되는 유기발광소자용 기판은 가볍고 견고한 특성을 보일 수 있을 것이다.

상기 고분자 재료는 광 투과율이 40 ~ 50% 인 것으로서, 광원 전용의 유기발광소자를 제작하는데 충분한 물리량을 갖는다.

참고로, 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES)은 무정형 방향족 열가소성 수지로서, 그 화학적 구조에 따라 유리 전이온도가 180 ∼ 250 ℃에서 나타나는 높은 내열성 및 열산화 안정성과 높은 기계적 강도를 가지며, 투명성 및 낮은 열팽창성(CTE : 60 ppm/℃)을 갖는다. 한편, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 테레프탈산(terephthalic acid)과 에틸렌글리콜(ethyleneglycol)을 중축합하여 얻을 수 있는 포화폴리에스테르로, 강성, 전기적 성질, 내후성, 내열성이 좋고, 고온하에서 오랫동안 노출시켜도 인장 강도의 저하는 상당히 적다.

계속해서, 기판(10)에 스페이서(11)를 이격되게 배치해서 공극(S)이 형성되도록 한다. 여기서, 스페이서(11)는 광 투과 경로이므로 투명한 재질이어야 하고, 기판(10)과 접착가능한 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하다. 그러나 유기발광소자의 양극을 구성하는 물질인 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO)과 동일한 재료로 스페이서(11)를 제작할 경우 상기 양극과의 접촉시 결속력이 높아지므로, 스페이서(11)를 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO)으로 제작하는 것이 바람직하다.

스페이서(11)는 공지,공용의 진공증착법 및 마스킹 기법(도 1 내지 도 3 참조)을 활용해 기판(10)에 증착할 수 있다.

참고로, 서로 이웃하는 스페이서(11) 사이에 형성되는 공극(S)은 보조전극(60')이 위치하는 곳으로서, 보조전극(60')의 통상적인 폭을 고려할 때 공극(S)의 생성 면적은 발광이 일어나는 전면적(全面的)과 비교해 크지 않다.

이어서, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 스페이서(11)와 공극(S)의 상면부로 보조전극 페이스트층(60)이 적층된다.

보조전극 페이스트층(60)은 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.

상기 전도성 폴리머는 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS)혼합물, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)은 π공역계 전도성 고분자로 되고 억셉터로서 PSS(PolyStyreneSulfonate)를 도핑한 구조를 하고 있다. 그와 동시에 PSS는 그 음이온(anion)성이 물에 대한 분산제로서의 역할을 다하기 때문에 PEDOT/PSS 복합체로서 물속에서 안정된 분산체로 존재할 수 있다. 그 결과 박막을 형성할 때 일반적인 습식 코팅을 적용할 수 있어 균일한 막을 제조할 수 있다. 더구나 PEDOT/PSS는 내열성 및 내광성 등의 화학안정성이 뛰어난 구조로 되어 있다. 티오펜 고리의 활성 부위인 3위와 4위가 에틸렌디옥시기에 의해 보호되고 있어 박막의 전도성을 열화시키는 산화반응 등을 억제하는 구조로 되어 있기 때문이다. 이로써 내열성, 내광성 등의 화학안정성이 뛰어난 박막을 얻을 수 있다.

폴리아닐린은 가격이 저렴하고, 합성이 용이하며 크고 긴 알킬기를 갖는 유기산으로 도핑할 경우 m-cresol, CHCl3 등의 비극성 또는 약한 극성의 유기 용매에 대한 용해도가 증가하며 전기전도도가 크게 향상되는 특성이 있고, 폴리티오펜은 폴리피롤과 마찬가지로 단량체의 3, 4번 위치에서 crosslinking이 일어날 수 있어 여기에 기능성 치환체를 도입하여 용해도를 증가시킬 수 있고, 폴리피롤은 합성용매의 pH를 조절하여 전도도의 조절이 가능한 장점이 있다.

한편, 보조전극 페이스트층(60)은 전도성 나노 금속 입자를 포함할 수 있다.

상기 나노 금속 입자는 전도성을 갖는 금속으로, 예를 들면, 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn), 플라티늄(Pt), 철(Fe), 니켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 수은(Hg), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

계속해서, 보조전극 페이스트층(60)은 바인더를 더 포함할 수 있다.

상기 바인더로는 성막시 사용되는 공지의 바인더를 사용할 수 있는데, 예를 들면, 아크릴, 폴리에스테르, 에폭시, 우레탄, 페놀, 실리콘, 글라스 프릿 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

계속해서, 보조전극 페이스트층(60)은 상술한 바와 같은 전도성 폴리머, 전도성 나노입자, 및/또는 바인더와 함께 용매를 포함할 수 있다.

상기 용매는 보조전극 페이스트층(60) 형성용 조성물에 소정의 점도를 제공하는 역할을 한다. 상기 용매는 보조전극 페이스트층(60) 형성용 조성물에 포함된 이종의 물질들과 혼화성이 있는 공지의 용매 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매의 예에는 물, 알콜, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 클로로포름, 디-클로로에탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸술폭사이드 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

참고로, 보조전극 페이스트의 점도는 전도성 폴리머, 전도성 나노입자, 바인더 및/또는 용매의 혼합 비율 조정을 통해 이루어질 수 있고, 상기 점도 조정을 통해 보조전극 페이스트층(60) 적층 시 상기 보조전극 페이스트가 공극(S) 안으로 유입되는 정도를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 보조전극 페이스트층(60) 적층이 용액 공정에 의해 진행될 수 있다. 여기서, "용액 공정"이란 예를 들면, 소정의 물질(전도성 폴리머)을 소정의 용매와 혼합하여 수득한 페이스트를 소정의 기판상에 프린팅해 도포 방식으로 제공한 후, 건조 및/또는 열처리하여 상기 기판상에 상기 소정의 물질을 포함한 막(페이스트층)을 형성하는 공정을 말한다.

앞서 언급한 바와 같이 공극(S)의 폭은 상대적으로 작으므로, 보조전극 페이스트층(60)의 적층 과정에서 스페이서(11) 간에 개구된 공극(S)이 보조전극 페이스트층(60)에 의해 폐구되되, 보조전극 페이스트층(60)의 구성 물질인 전도성 폴리머 간 상호 장력 및/또는 점성 등에 의해 공극(S)에 위치한 보조전극 페이스트층(60)의 보조전극 페이스트는 공극(S)으로 유입되어 공극(S)을 채움 없이 공극(S) 안 상부만을 폐구 상태로 유지할 수 있다. 즉, 점성을 갖는 전도성 폴리머를 포함한 보조전극 페이스트층(60)은 스페이서(11)에 증착시 현위치를 유지하면서 경화되어 공극(S)의 현 상태를 유지시킬 수 있으므로, 공극(S) 형성에 유리한 보조전극 재료인 것이다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 보조전극 페이스트층(60)을 적층하기 위해 프린팅 기법을 적용했지만, 이렇게 구성된 보조전극 페이스트가 공극(S)을 유지한 채 상부를 폐구할 수 있다면, 상기 용액 공정에 한정하는 것은 아니며 공지,공용의 증착 방식으로도 보조전극 페이스트층(60)을 적층할 수 있다. 참고로, 상기 증착 방식에는 진공증착법(Vacuum Deposition Method), 스퍼터링(sputtering)법, 이온빔 증착(Ion-beam Deposition)법, Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법, 스핀코터(spin coater) 등이 있으며, 이 중에서 현재 상용화되어 있는 기술은 진공증착법이다.

도 4(c)에 도시한 바와 같이, 스페이서(11)의 상면이 노출되고 공극(S) 안 상부로 유입된 보조전극 페이스트만이 남도록 스페이서(11)의 보조전극 페이스트층(60)을 식각해 제거한다. 본 실시예에서는 보조전극 페이스트층(60)의 식각을 위해 건식 식각(Dry etch)을 적용한다. 본 실시예에 적용될 수 있는 건식 식각에는 Sputter Etching(플라즈마 내의 이온을 가속시켜 물리적으로 식각), Reactive Radical Etching(피식각체와 화학적으로 반응성이 있는 가스를 사용하여 플라즈마 발생시키고, 이렇게 발생한 플라즈마 내의 반응성 라디칼을 사용하여 화학적으로 식각) 또는 Reactive Ion Etching(RIE; 물리적인 방법과 화학적인 방법을 동시에 사용) 등이 제시될 수 있다.

한편, 상기 식각 공정에 스페이서(11)의 상면 높이와 공극(S) 안 상부에 위치한 보조전극(60')의 상면 높이가 나란하도록 평탄화 작업을 진행할 수 있고, 이를 통해 전극을 이루는 전도성 산화물, 광 방출이 이루어지는 유기막 및 음극 전극이 곧은 수평 상태를 유지할 수 있도록 되므로, 광 방출 효율을 높이는데 기여할 수 있다.

이상의 식각 공정을 통해 도 4(c)와 같이 공극(S)에 상응하는 패턴화된 보조전극(60')이 형성된다.

보조전극 페이스트층(60)이 전도성 폴리머를 포함할 경우, 스페이서(11) 상면에 적층된 보조전극 페이스트층(60) 부분은 밀링(milling) 공정을 통해 제거할 수도 있다. 물론, 상기 밀링 공정은 금속 재질의 보조전극 페이스트층(60) 물질 제거에도 적용할 수 있음은 당연하다.

도 5는 본 발명에 따른 유기발광소자의 광 투과모습을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판이 완성되면, 스페이서(11)와 보조전극(60') 상에 ITO 또는 IZO 등의 전도성 산화물을 적층해서 양극전극(a')이 스페이서(11) 및 보조전극(60')과 접하도록 한다.

이후, 유기발광층(b')과 음극전극(c')을 순차로 적층시켜서 유기발광소자의 기본 구조를 완성한다.

본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판은 보조전극(60')과 스페이서(11)의 상면이 평탄화를 이루므로, 양극전극(a')은 굴곡이 없는 평탄한 층을 이룬다. 따라서, 유기발광층(b') 전체에 고른 통전이 이루어지고, 이를 통해 균일한 광 방출을 기대할 수 있다.

한편, 공극(S)이 형성되면서 유기발광층(b')으로부터 방출되는 광의 투과 경로가 다양해짐은 물론, 이를 통해 광 추출 효율이 증대된다.

제1추출경로(L1)는 유기발광층(b')에서 방출된 광이 스페이서(11) 및 기판(10)을 경유해 직접 방출된 모습을 보인 것으로서, 유기발광소자의 통상적인 광 추출 경로이다.

제2추출경로(L2)는 유기발광층(b')에서 방출된 광이 보조전극(60')에 반사된 후 스페이서(11) 및 기판(10)을 경유해 방출된 모습을 보인 것으로서, 높은 비율의 광량이 소실되는 유기발광소자의 통상적인 광 추출 경로이다.

제3추출경로(L3)는 유기발광층(b')에서 방출된 광이 스페이서(11)와 공극(S) 간의 굴절률 차에 의해 반사된 후 스페이서(11) 및 기판(10)을 경유해 방출된 모습을 보인 것으로서, 반사 과정 중 적지 않은 비율의 광량이 소실되나, 제2추출경로(L2)에서 불투명한 보조전극(60')에 반사돼 소실되는 광량에 비해 소실 광량이 상대적으로 적다. 해당 경로는 본 발명에 의해 생성된 광 추출 경로로서, 해당 경로를 통해 광 추출 효율이 증대된다.

제4추출경로(L4)는 유기발광층(b')에서 방출된 광이 스페이서(11)와 공극(S)의 경계에서 굴절된 후 공극(S) 및 기판(10)을 경유해 방출된 모습을 보인 것으로서, 해당 경로를 통해 소실 대상이었던 광이 소실됨 없이 외부로 방출될 수 있고, 암영구역이었던 보조전극(60') 영역이 방출 광으로 인해 조명되므로, 광 방출이 이루어지는 기판(10) 전면이 암영구역 없이 밝은 상태를 유지하는 효과가 있다.

결국, 제3,4추출경로(L3, L4)의 형성을 통해 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판이 적용된 유기발광소자는 광 추출 효율이 증대되고 균일한 광 조명 효과를 기대할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 유기발광소자용 보조전극형성기판 제조방법에 대한 제2실시 예를 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

식각 등을 통해 기판(10') 상면에 공극(S')을 형성시킨 유기발광소자용 보조전극형성기판의 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

도 6(a)에서 보인 바와 같이, 공극(S') 형성을 위해 본 발명에 따른 실시 예에서는 기판(10')에 식각 등의 성형 수단을 이용해 홈을 형성시킬 수 있다. 이러한 공정을 통한 공극(S') 형성이 용이하도록 기판(10')은 합성수지가 적용될 수 있을 것이나, 유리 또한 식각을 통한 극세 홈 형성이 가능하므로, 합성수지에 한정하는 것은 아니다.

도 6(b)에서 보인 바와 같이, 공극(S')이 형성된 기판(10')에 보조전극 페이스트층(60)을 적층한다. 보조전극 페이스트층(60)의 구성 물질 및 적층 방법은 앞서 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

도 6(c)에서 보인 바와 같이, 기판(10')이 노출되도록 보조전극 페이스트층(60)에 대한 식각 공정을 진행하고, 공극(S') 안 상부에만 보조전극(60')이 잔존하도록 처리한다. 식각 공정에 대한 방법 또한 앞서 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시 예와 종래 기술인 비교 예의 광 추출 정도를 비교한 실험 예를 개시한다.

<제1실시 예>

2 x 2 mm²의 발광 영역을 갖는 유기발광소자를 제작하기 위해 유리 재질의 기본 기판(10)을 포함하는 유기발광소자용 보조전극형성기판을 제작한다.

상기 유기발광소자용 보조전극형성기판은 ITO 재질의 스페이서(11)를 기판(10)에 150nm로 적층하고, 100nm의 두께와 50μm의 폭을 갖는 보조전극(60')을 공극(S) 안에 형성시킨다.

완성된 상기 유기발광소자용 보조전극형성기판에 [표 1]에서 보인 통상적인 백색 OLED 소재를 적층한다.

적층구조		두께
1	ITO(Anode)	100nm
2	HIL(Hole injection layer)	30nm
3	HTL(Hole transfer layer)	60nm
4	1st EML(Red and Green light emitting layer)	130nm
5	ETL(Electron transfer layer)	15nm
6	CGL(Charge generating layer)	5nm
7	HIL(Hole injection layer)	30nm
8	HTL(Hole transfer layer)	35nm
9	2nd EML(Blue light emitting layer)	20nm
10	HBL(Hole blocking layer)	5nm
11	ETL(Hole transfer layer)	70nm
12	EIL(Hole injection layer)	1.5nm
13	Al(Cathode)	100nm

<제1비교 예>

2 x 2 mm²의 발광 영역을 갖는 유기발광소자를 도 1 내지 도 3에 도시한 과정에 따라 제작한다. 여기서, 보조전극(20'; 도 3 참조)의 두께와 폭은 제1실시 예에서 제안한 보조전극(60)의 두께 및 폭과 동일한 100nm와 50μm으로 각각 적용한다. 또한, 보조전극(60)이 적층된 기판(10)에 [표 1]에서 보인 통상적인 백색 OLED 소재를 적층한다.

<제1실험 예 - 광 추출 효율 비교>

제1실시 예 및 제1비교 예에서 제시한 사양으로 제작된 유기발광소자를 0.4mA의 정전류 구동 조건 하에서 구동시켜서, 방출되는 광의 광속을 측정해 제1실시 예와 제1비교 예의 광 추출 효율을 비교하였다.

방출 광의 수집은 기판(10)으로부터 방출되는 광으로 한정하였으며, 반구형 렌즈를 이용해 집광 효율을 높였다. [표 2]는 방출되는 광량을 측정해 비교한 것으로서, 제1실시 예 및 제1비교 예의 수집 데이터 중 최대치만을 기재한다.

	실시예 1	비교예 1
광속(Luminous emittance, lm)	0.113	0.093

상기 [표 2]에서 확인되는 바와 같이, 광 방출 경로 상에 공극(S)을 형성시킴으로써 광속이 증가함을 확인할 수 있고, 이를 통해 광 추출 효율의 개선 효과를 기대할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 10'; 기판 11; 스페이서 60; 보조전극 페이스트층
60'; 보조전극 S, S'; 공극

Claims (9)

1. 기판상에 서로 이격 배치된 스페이서에 의해 공극이 형성된 기판; 및
   상기 공극 안 상부에 형성되는 보조전극;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스페이서는 인듐주석산화물(ITO) 또는 인듐아연산화물(IZO)인 것을 특징으로 하는 광 추출 효율이 향상된 유기발광소자용 보조전극형성기판.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

Images