KR101488660B1 - 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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박준형
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Abstract

본 발명은 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 광추출 효율 향상은 물론, 우수한 생산성 및 제작 효율을 갖는 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 유기발광소자로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되는 기판에 있어서, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 다수의 광산란 입자로 이루어진 광산란층; 및 상기 광산란층 상에 형성되는 투명 전도막을 포함하되, 상기 다수의 광산란 입자 사이 사이에 형성되는 기공들 중 일부 또는 전부에는 상기 투명 전도막을 이루는 금속산화물이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

Description

유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자{SUBSTRATE FOR OLED, METHOD OF FABRICATING THEREOF AND OLED INCLUDING THE SAME}
본 발명은 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 광추출 효율 향상은 물론, 우수한 생산성 및 제작 효율을 갖는 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 발광장치는 크게 유기물을 이용하여 발광층을 형성하는 유기 발광장치와 무기물을 이용하여 발광층을 형성하는 무기 발광장치로 구분할 수 있다. 이중, 유기 발광장치를 이루는 유기발광소자는 전자주입전극(cathode)으로부터 주입된 전자와 정공주입전극(anode)으로부터 주입된 정공이 유기 발광층에서 결합하여 엑시톤(exiton)을 형성하고, 이 엑시톤이 에너지를 방출하면서 발광하는 자체 발광형 소자로서, 저전력 구동, 자체발광, 넓은 시야각, 높은 해상도와 천연색 실현, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있다.
최근에는 이러한 유기발광소자를 휴대용 정보기기, 카메라, 시계, 사무용기기, 자동차 등의 정보 표시 창, 텔레비전, 디스플레이 또는 조명용 등에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상술한 바와 같은 유기발광소자의 발광 효율을 향상시키기 위해서는 발광층을 구성하는 재료의 발광 효율을 높이거나 발광층에서 발광된 광의 광추출 효율을 향상시키는 방법이 있다.
이때, 광추출 효율은 유기발광소자를 구성하는 각 층들의 굴절률에 의해 좌우된다. 일반적인 유기발광소자의 경우, 발광층으로부터 방출되는 광이 임계각 이상으로 출사될 때, 애노드인 투명전극층과 같이 굴절률이 높은 층과 기판유리와 같이 굴절률이 낮은 층 사이의 계면에서 전반사를 일으키게 되어, 광추출 효율이 낮아지게 되고, 이로 인해, 유기발광소자의 전체적인 발광 효율이 감소되는 문제점이 있었다.
이를 구체적으로 설명하면, 유기발광소자는 발광량의 20%만 외부로 방출되고, 80% 정도의 빛은 기판유리와 애노드 및 정공 주입층, 전공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 유기 발광층의 굴절률 차이에 의한 도파관(wave guiding) 효과와 기판유리와 공기의 굴절률 차이에 의한 전반사 효과로 손실된다. 즉, 내부 유기 발광층의 굴절률은 1.7~1.8이고, 애노드로 일반적으로 사용되는 ITO의 굴절률은 약 1.9이다. 이때, 두 층의 두께는 대략 200~400㎚로 매우 얇고, 기판유리의 굴절률은 1.5이므로, 유기발광소자 내에는 평면 도파로가 자연스럽게 형성된다. 계산에 의하면, 상기 원인에 의한 내부 도파모드로 손실되는 빛의 비율이 약 45%에 이른다. 그리고 기판유리의 굴절률은 약 1.5이고, 외부 공기의 굴절률은 1.0이므로, 기판유리에서 외부로 빛이 빠져 나갈 때, 임계각 이상으로 입사되는 빛은 전반사를 일으켜 기판유리 내부에 고립되는데, 이렇게 고립된 빛의 비율은 약 35%에 이르기 때문에, 불과 발광량의 20% 정도만 외부로 방출된다.
이를 해결하기 위해, 광의 추출 효율을 향상시키는 여러 방법이 검토되어 있다. 예를 들어, 광추출 효율을 향상시키는 방법에는 기판유리와 발광체 사이에 중간 굴절률을 가진 평탄층을 도입하여, 반사방지막을 형성하는 방법, 기판 상에 투명한 폴리머 중에 백색의 미립자 또는 이 폴리머와 굴절률이 상위한 투명한 미립자를 분산시킨 격벽을 광도파로로 설치하는 방법 등이 있다.
한편, 광추출을 위해, 산란입자를 포함하는 광산란층을 기판에 코팅하는 것이 일반적인 기술이다. 즉, 금속산화물 입자를 산란입자로 사용하여 매트릭스에 함침시켜 굴절률 차이 및 금속산화물 입자의 입자 경계에서의 광산란 효과를 기대할 수 있다.
하지만, 이러한 광산란층 제작 시 일반적으로 스핀 코팅, 바 코팅과 같은 습식 코팅법을 사용하는데, 이로 인해, 몇 가지 문제가 발생한다.
즉, 습식 코팅법을 통해서는 매트릭스 내에 금속산화물 입자를 균일하게 분산시키기 어려우며, 습식 코팅 특성 상 액체 상태의 매트릭스는 베이킹(baking) 과정에서 1/5~1/20 정도로 부피가 줄어든다. 이때, 금속산화물 입자는 매트릭스 내부에 존재하다가 매트릭스의 부피 감소 시 일부가 매트릭스의 표면으로 돌출되어, 결국, 매트릭스의 표면조도가 높아지고, 이는, 유기발광소자의 특성에 악영향을 끼치게 된다.
또한, 종래에는 상기와 같은 습식 코팅 방식을 통해 매트릭스 층 내부에 산란입자가 함침된 구조의 광추출층을 제작한 후, 안정적인 유기발광소자 증착을 위해, 매트릭스 층의 표면조도 값을 낮춰주는 평탄화층을 올린 뒤 건식공정을 사용하여 투명전극/유기 발광층/금속전극을 차례로 증착시켰다.
이와 같이, 종래에는 광추출층과 소자 증착이 서로 다른 공정을 통해 이루어짐에 따라, 공정과 공정 사이에 핸들링이 포함되는데, 이는, 미세한 결함에도 효율 등이 크게 좌우되는 유기발광소자에서 문제점으로 작용할 수 밖에 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0038214호(2012.04.23.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광추출 효율 향상은 물론, 우수한 생산성 및 제작 효율을 갖는 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 유기발광소자로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되는 기판에 있어서, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 다수의 광산란 입자로 이루어진 광산란층; 및 상기 광산란층 상에 형성되는 투명 전도막을 포함하되, 상기 다수의 광산란 입자 사이 사이에 형성되는 기공들 중 일부 또는 전부에는 상기 투명 전도막을 이루는 금속산화물이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판을 제공한다.
여기서, 상기 투명 전도막은 상기 유기발광소자의 투명전극으로 적용될 수 있다.
이때, 상기 투명 전도막은 도펀트가 도핑된 ZnO로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광산란 입자는 ZnO, SiO2 및 TiO2를 포함할 수 있다.
이때, 상기 광산란 입자의 직경은 50~500㎚일 수 있다.
한편, 본 발명은, 유기발광소자로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되는 기판을 제조하는 방법에 있어서, 건식 증착 공정을 통해 베이스 기판 상에 광산란 입자를 증착시켜 광산란층을 형성하는 제1 건식 증착단계; 및 상기 건식 증착 공정을 통해 상기 광산란층 상에 전도성 금속산화물을 증착시켜 투명 전도막을 형성하는 제2 건식 증착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 제1 건식 증착단계에서는 DEZ로 이루어진 ZnO 전구체, TEOS로 이루어진 SiO2 전구체 및 TTIP로 이루어진 TiO2 전구체와, 산화제를 사용하여 상기 광산란 입자를 증착시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 건식 증착단계에서는 상기 산화제로 수증기(H2O) 및 오존(O3) 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 건식 증착단계에서는 300~500℃로 증착 온도를 제어할 수 있다.
아울러, 상기 제2 건식 증착단계에서는 탄화수소로 이루어진 유기용매와, 상기 유기용매에 희석되어 있는 DEZ 또는 DMZ으로 이루어진 ZnO 전구체 및 산화제를 사용하여 상기 금속산화물을 증착시킬 수 있다.
이때, 상기 제2 건식 증착단계에서는 상기 산화제로 수증기(H2O) 및 에탄올 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2 건식 증착단계에서는 250~550℃로 증착 온도를 제어할 수 있다.
게다가, 상기 제2 건식 증착단계에서는 상기 금속산화물에 도펀트를 도핑시킬 수 있다.
또한, 상기 건식 증착 공정은 화학기상증착 공정일 수 있다.
이때, 상기 화학기상증착 공정은 상압화학기상증착 공정으로 진행될 수 있다.
아울러, 상기 제1 건식 증착단계와 상기 제2 건식 증착단계는 컨베이어 벨트를 이용한 인-라인 공정(in-line process)을 통해 연속 진행될 수 있다.
한편, 본 발명은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 다수의 광산란 입자로 이루어진 광산란층; 상기 광산란층 상에 형성되는 투명 전도막으로 이루어진 애노드; 상기 애노드 상에 형성되는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 형성되는 캐소드를 포함하되, 상기 다수의 광산란 입자 사이 사이에 형성되는 기공들 중 일부 또는 전부에는 상기 투명 전도막을 이루는 금속산화물이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 건식 증착 공정 하에서의 인-라인 공정을 통해 베이스 기판 상에 광산란 입자와 투명 전도막(TCO)을 연속 증착시킴으로써, 생산성 및 제작 효율을 향상시킬 수 있고, 특히, 유기발광소자의 투명전극으로서의 역할을 하는 투명 전도막이 기판 제조 단계에서 형성되므로, 후속 공정으로 진행되는 소자 제조공정을 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유기발광소자의 전방에 층을 이루는 광산란 입자를 배치함으로써, 유기발광소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상압화학기상증착을 통해 베이스 기판 상에 광산란 입자를 균일하게 분산시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상압화학기상증착을 통해 증착된 투명 전도막을 통해 광산란 입자를 베이스 기판 상에 결합시킴으로써, 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 투명 전도막이 광산란 입자의 매트릭스 층과 투명전극으로서의 역할을 동시에 하게 되므로, 종래 유기발광소자의 투명전극과의 접합면에 형성되던 평탄화층을 생략할 수 있어, 제조 공정을 간소화할 수 있고, 평탄화층 생략으로 인해, 광산란 입자가 유기발광소자의 유기 발광층에 보다 근접 배치됨에 따라, 광산란 입자를 통해 구현되는 광추출 효율 향상을 더욱 배가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판 및 이를 광이 방출되는 일면에 구비하는 유기발광소자를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판 제조방법을 나타낸 공정 모식도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 증착시킨 광산란층을 전자현미경으로 촬영한 사진.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 증착시킨 투명 전도막을 전자현미경으로 촬영한 사진.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판(100)은 유기발광소자(10)로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되어 유기발광소자(10)의 광추출 효율을 향상시키는 기판이다. 이러한 유기발광소자용 기판(100)은 베이스 기판(110), 광산란층(120) 및 투명 전도막(130)을 포함하여 형성된다.
여기서, 구체적으로 도시하진 않았지만, 유기발광소자(10)는 베이스 기판(110)과 이와 대향되는 기판 사이에 배치되는 애노드, 유기 발광층 및 캐소드의 적층 구조로 이루어진다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 전도막(130)이 유기발광소자(10)의 투명전극인 애노드로서의 역할을 하게 된다. 본 발명의 실시 예에서, 이러한 애노드는 도펀트가 도핑된 ZnO로 이루어질 수 있다. 또한, 캐소드는 전자 주입이 잘 일어나도록 일함수가 작은 Al, Al:Li 또는 Mg:Ag의 금속 박막으로 이루어질 수 있다. 그리고 유기 발광층은 애노드 상에 차례로 적층되는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자(10)가 조명용 백색 유기발광소자로 이루어지는 경우, 예컨대, 발광층은 청색 영역의 광을 방출하는 고분자 발광층과 오렌지-적색 영역의 광을 방출하는 저분자 발광층의 적층 구조로 형성될 수 있고, 이 외에도 다양한 구조로 형성되어 백색 발광을 구현할 수 있다. 또한, 유기발광소자(10)는 텐덤(tandem) 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 유기 발광층은 복수 개로 구비되고, 연결층(interconnecting layer)을 매개로 교번 배치될 수 있다.
이러한 구조에 따라, 애노드와 캐소드 사이에 순방향 전압이 인가되면, 캐소드로부터 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 되고, 애노드로부터 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 된다. 그리고 발광층 내로 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 전이하면서 빛을 방출하게 되는데, 이때, 방출되는 빛의 밝기는 애노드와 캐소드 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.
베이스 기판(110)은 이의 일면에 형성되는 광산란층(120) 및 투명 전도막(130)을 지지하는 기판이다. 또한, 베이스 기판(110)은 유기발광소자(10)의 전방, 즉, 유기발광소자(10)로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되어, 발광된 빛을 외부로 투과시킴과 아울러, 유기발광소자(10)를 외부 환경으로부터 보호하는 봉지(encapsulation) 기판으로서의 역할을 한다.
이러한 베이스 기판(110)은 투명 기판으로, 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스 기판(110)으로는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 고분자 계열의 물질이 사용될 수 있다. 또한, 베이스 기판(110)으로는 화학강화유리인 소다라임 유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트계 유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판(100)을 채용한 유기발광소자(10)가 조명용인 경우, 베이스 기판(110)으로는 소다라임 유리가 사용될 수 있다. 이외에도 베이스 기판(110)으로는 금속산화물이나 금속질화물로 이루어진 기판이 사용될 수도 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서는 베이스 기판(110)으로 두께 1.5㎜ 이하의 박판 유리가 사용될 수 있는데, 이러한 박판 유리는 퓨전(fusion) 공법 또는 플로팅(floating) 공법을 통해 제조될 수 있다.
광산란층(120)은 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 또한, 광산란층(120)은 다수의 광산란 입자(121)가 고르게 분포되어 층을 이뤄 형성된다. 이러한 광산란층(120)은 유기발광소자(10)로부터 발광된 광의 경로를 다변화시켜 유기발광소자(10)의 광추출 효율을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 광산란층(120) 상에 유기발광소자(10)의 애노드 역할을 하는 투명 전도막(130)이 바로 형성됨에 따라, 종래보다 유기 발광층에 인접 배치되므로, 이의 광산란을 통한 광추출 효율 향상은 더욱 배가될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광산란층(120)은 다수의 광산란 입자(121)의 배열로 이루어진 층으로, 베이스 기판(110)과 반데르 발스 힘에 의해서만 결합력이 유지된다. 이때, 광산란 입자(121)들 사이 사이에는 기공이 형성되는데, 이 기공들 중 일부 또는 전부에는 투명 전도막(130)을 이루는 금속산화물인 ZnO가 채워질 수 있고, 이러한 ZnO와 베이스 기판(110) 간의 결합에 의해 광산란층(120)이 보다 안정적으로 베이스 기판(120) 상에서 그 형태를 유지할 수 있게 된다. 이와 같이 투명 전도막(130)을 이루는 금속산화물로 광산란층(120)의 기공이 채워지는 현상은 광산란층(120) 상에 투명 전도막(130)을 화학기상증착시키는 과정에서 발생하게 되는데, 이에 대해서는 하기의 유기발광소자용 기판 제조방법에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 여기서, ZnO가 채워지지 않고 남은 기공들은 광산란 입자(121)와 마찬가지로 광을 산란시키는 역할을 하게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서, 다수의 광산란 입자(121)는 ZnO, SiO2 및 TiO2로 이루어질 수 있다. 이때, 광산란 입자(121)의 직경은 50~500㎚일 수 있는데, 보다 우수한 광 산란 효과를 구현하기 위해, 상기의 범위 내에서 다양한 크기의 직경을 갖는 광산란 입자(121)로 형성되는 것이 바람직하다.
투명 전도막(130)은 광산란층(120) 상에 형성된다. 이때, 투명 전도막(130)을 이루는 금속산화물은 광산란층(120)을 이루는 광산란 입자(121) 사이 사이에 형성되어 있는 기공들 중 일부를 채우게 되고, 이 과정에서 베이스 기판(110)과 접촉하게 된다. 이를 구조적으로 보면, 투명 전도막(130) 내부 중 베이스 기판(110)과 계면을 이루는 투명 전도막(130)의 하부층에는 광산란층(120)이 배치되고, 상부층은 투명 전도막(130)을 이루는 금속산화물만으로 이루어진 구조를 갖게 된다. 이에 따라, 투명 전도막(130)은 구조적으로 광산란 입자(121)를 내부에 고정하는 매트릭스 층으로서의 역할과, 유기발광소자(10)의 애노드로서의 역할을 동시에 하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판(100)이 유기발광소자(10)의 애노드로서의 역할을 하는 투명 전도막(130)을 구비함에 따라, 유기발광소자(10) 제조 공정은 간소화될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 전도막(130)은 도펀트가 도핑된 ZnO로 이루어질 수 있다. 이때, 도펀트는 Ga 또는 Al 등으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판 제조방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판 제조방법은 제1 건식 증착단계 및 제2 건식 증착단계를 포함한다.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 건식 증착단계는 건식 증착 공정을 통해 베이스 기판(110) 상에 광산란 입자(121)를 증착시켜 광산란층(120)을 형성하는 단계이다. 여기서, 건식 증착 공정은 화학기상증착(CVD) 공정으로 이루어질 수 있고, 특히, 본 발명의 실시 예에서는 상압화학기상증착(APCVD) 공정을 통해 제1 건식 증착단계를 진행할 수 있다. 이에 따라, 제1 건식 증착단계에서는 먼저, 증착 챔버(미도시)에 베이스 기판(110)을 장입시킨다. 이때, 광산란 입자(121)의 증착 효율을 증가시키기 위해, 베이스 기판(110)을 가열할 수 있다. 그 다음, 광산란 입자(121)를 이루는 DEZ로 이루어진 ZnO 전구체, TEOS로 이루어진 SiO2 전구체 및 TTIP로 이루어진 TiO2 전구체와 산화제를 증착 챔버(미도시) 내부로 공급한다. 이때, 산화제로는 수증기(H2O) 및 오존(O3) 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 제1 건식 증착단계에서는 300~500℃로 증착 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 건식 증착단계에서 상압화학기상증착 공정을 통해 베이스 기판(110) 상에 광산란 입자(121)를 증착시키면, 증착되는 다수의 광산란 입자(121)는 베이스 기판(110) 상에 고르게 분포되고, 층을 이루어 광산란층(120)을 형성하게 된다. 도 3은 이와 같은 공정을 통해 증착된 광산란층을 전자현미경으로 촬영한 사진이다.
다음으로, 제2 건식 증착단계는 제1 건식 증착단계와 마찬가지로 상압화학기상 공정을 통해 광산란층(120) 상에 전도성 금속산화물을 증착시켜 투명 전도막(130)을 형성하는 단계이다. 여기서, 최초 제1 건식 증착단계 진행을 위해 증착 챔버(미도시) 내부로 장입되는 베이스 기판(110)은 증착 챔버(미도시) 내부에 설치되어 있는 컨베이어 벨트(20) 상에 위치하게 된다. 이에 따라, 제1 건식 증착단계 완료 후 제2 건식 증착단계를 위해, 상측에 광산란층(120)이 형성된 베이스 기판(110)은 컨베이어 벨트(20)를 타고 이동하게 된다. 즉, 본 발명의 실시 예에서 제1 건식 증착단계와 제2 건식 증착단계는 컨베이어 벨트(20)를 이용한 인-라인 공정(in-line process)을 통해 연속 진행되는데, 이를 통해, 유기발광소자용 기판(100) 제조 시 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제2 건식 증착단계에서는 제1 건식 증착단계와 마찬가지로, 베이스 기판(110)을 가열할 수 있다. 그 다음, 본 발명의 실시 예에서는 투명 전도막(130)을 이루는 금속산화물로 ZnO를 증착시키므로, 예컨대, 옥탄(octane)과 같은 탄화수소로 이루어진 유기용매와, 이 유기용매에 희석되어 있는 DEZ 또는 DMZ으로 이루어진 ZnO 전구체 및 산화제를 증착 챔버(미도시) 내부로 공급한다. 이때, 산화제로는 수증기(H2O) 및 에탄올 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 제2 건식 증착단계에서는 250~550℃로 증착 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 유기발광소자(도 1의 10)이 애노드 역할을 하는 투명 전도막(130)을 광산란층(120) 상에 형성시키므로, 증착 공정 중 증착 챔버(미도시) 내부로 도펀트를 투입하여 증착되는 ZnO를 도핑하거나 ZnO 증착 후 이온 주입 등의 방법을 통해 도펀트를 도핑할 수 있다. 이때, 도펀트로는 Ga 또는 Al을 사용할 수 있다. 도 4는 이와 같은 공정을 통해 형성된 투명 전도막을 전자현미경으로 촬영한 사진이다.
한편, 광산란층(120) 상에 투명 전도막(130)을 증착하는 과정에서, 다수의 광산란 입자(121) 사이 사이에 형성되어 있는 기공에 투명 전도막(130)을 이루는 물질, 즉, ZnO가 채워질 수 있다. 이에 따라, 광산란층(120)이 투명 전도막(130) 내부에 배치되는 형태가 되어, 반데스 발스 힘에 의해서만 베이스 기판(110) 상에 부착되어 있는 광산란층(120)을 보다 안정적으로 고정할 수 있고, 이를 통해, 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.
이와 같이, 제2 건식 증착단계가 완료되면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판(100)이 제조된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 기판 제조방법은 건식 증착 공정인 화학기상증착 공정을 통해 베이스 기판(110) 상에 광산란 입자(121)와 투명 전도막(130)을 인-라인 공정을 통해 연속 증착시킴으로써, 생산성 및 기판 제작 효율을 향상시킬 수 있고, 유기발광소자(도 1의 10)의 애노드로서의 역할과, 광산란 입자(121)의 매트릭스 층으로서의 역할을 동시에 하는 투명 전도막(130)을 형성함으로써, 차후 소자 제조공정을 간소화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 유기발광소자용 기판 110: 베이스 기판
120: 광산란층 121: 광산란 입자
130: 투명 전도막 10: 유기발광소자
20: 컨베이어 벨트

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  6. 유기발광소자로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되는 기판을 제조하는 방법에 있어서,
    건식 증착 공정을 통해 베이스 기판 상에 광산란 입자를 증착시켜 광산란층을 형성하는 제1 건식 증착단계; 및
    상기 건식 증착 공정을 통해 상기 광산란층 상에 전도성 금속산화물을 증착시켜 투명 전도막을 형성하는 제2 건식 증착단계;
    를 포함하되,
    상기 건식 증착 공정은 상압화학기상증착 공정으로 진행되고,
    상기 제1 건식 증착단계와 상기 제2 건식 증착단계는 컨베이어 밸트를 이용한 인-라인 공정(in-line process)을 통해 연속 진행되어, 상기 베이스 기판 상에 상기 광산란 입자와 상기 투명 전도막을 연속 증착시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 건식 증착단계에서는 DEZ로 이루어진 ZnO 전구체, TEOS로 이루어진 SiO2 전구체 및 TTIP로 이루어진 TiO2 전구체와, 산화제를 사용하여 상기 광산란 입자를 증착시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 건식 증착단계에서는 상기 산화제로 수증기(H2O) 및 오존(O3) 가스 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 건식 증착단계에서는 300~500℃로 증착 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 건식 증착단계에서는 탄화수소로 이루어진 유기용매와, 상기 유기용매에 희석되어 있는 DEZ 또는 DMZ으로 이루어진 ZnO 전구체 및 산화제를 사용하여 상기 금속산화물을 증착시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 건식 증착단계에서는 상기 산화제로 수증기(H2O) 및 에탄올 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제2 건식 증착단계에서는 250~550℃로 증착 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제2 건식 증착단계에서는 상기 금속산화물에 도펀트를 도핑시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 기판 제조방법.
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