KR101631729B1 - 유기 복사 방출 소자 제조 방법 및 유기 복사 방출 소자 - Google Patents
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Abstract
유기 복사 방출 소자의 제조 방법이 제공되며, 본 방법은 A) 구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층(3) 및 투명층(11)을 구비하는 유기 복사 방출 층 시퀀스(10)를 제공하는 단계; 및 B) 상기 적어도 하나의 기능층(3)과 다른 방향을 향하는 상기 투명층(11)의 표면(12)에 분사 방법을 이용하여 표면 구조(21)를 구비한 투명 복사 아웃커플링층(20)을 적층하는 단계를 포함한다. 또한, 유기 복사 방출 소자도 제공된다.
Description
본원은 독일 특허출원 10 2008 056370.6을 기초로 우선권을 주장하고, 그 공개 내용은 참조로 포함된다.
유기 복사 방출 소자 제조 방법 및 유기 복사 방출 소자가 제공된다.
조명용 및 신호용 유기 발광다이오드(OLED)는 점점 더 높은 휘도를 필요로 함과 동시에 높은 효율 및 유효 수명이 필요하다. 공지된 OLED의 경우, OLED의 층 구조체 및 방출 물질의 최적화 및 개발에 의해 이러한 필요를 해결하려는 시도가 있었다.
특정한 실시예의 적어도 하나의 과제는, 유기 복사 방출 층 시퀀스를 포함하는 유기 복사 방출 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 특정한 실시예의 적어도 하나의 또 다른 과제는 유기 복사 방출 층 시퀀스를 포함한 유기 복사 방출 소자를 제공하는 것이다.
이러한 과제는 독립항의 특징들을 포함하는 방법 및 물건에 의하여 해결된다. 본 발명의 방법 및 물건의 유리한 실시예는 종속항에 기술되며, 또한 이하의 설명 및 도면으로부터도 파악된다.
일 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자 제조 방법은, 특히,
A) 구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층 및 투명층을 포함하는 유기 복사 방출 층 시퀀스를 제공하는 단계;
B) 상기 적어도 하나의 기능층을 등지는 투명층의 표면에 분사방법을 이용하여 표면 구조를 가진 투명 복사 아웃커플링층을 적층하는 단계를 포함한다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 다른 층 또는 다른 부재의 "상" 또는 "상부"에 배치되거나 적층되어 있다는 것은, 여기서 그리고 이하에서, 상기 하나의 층 또는 하나의 부재가 상기 다른 층 또는 다른 부재에서 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 직접 배치되어 있음을 의미할 수 있다. 또한, 상기 하나의 층 또는 하나의 부재가 간접적으로 상기 다른 층 또는 다른 부재의 상에 또는 상부에 배치되어 있음을 의미할 수도 있다. 이 때, 부가적인 층들 및/또는 부재들이 상기 하나의 층과 다른 층 사이에 또는 상기 하나의 부재와 다른 부재 사이에 배치되어 있을 수 있다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 2개의 다른 층들 또는 부재들의 "사이에" 배치되어 있다는 것은, 여기서 그리고 이하에서, 상기 하나의 층 또는 하나의 부재가 상기 2개의 다른 층들 또는 부재들 중 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 또는 간접적인 접촉을 하면서, 그리고 상기 2개의 다른 층들 또는 부재들 중 다른 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 또는 간접적인 접촉을 하면서 직접 배치되어 있는 것을 의미할 수 있다. 이 때, 간접적인 접촉 시, 부가적인 층들 및/또는 부재들이 상기 하나의 층과 상기 2개의 다른 층들 중 적어도 하나와의 사이에 또는 상기 하나의 부재와 상기 2개의 다른 부재들 중 적어도 하나와의 사이에 배치되어 있을 수 있다.
"복사", "전자기 복사" 및 "광"이란 명칭은, 여기서 그리고 이하에서, 적외 파장 영역으로부터 자외 파장 영역에 이르기까지 적어도 하나의 파장 또는 스펙트럼 성분을 포함한 전자기 복사를 의미한다. 특히, 적외광, 가시광 및/또는 자외광이라고 할 수 있다.
공지된 OLED에서, 효율과 관련하여 최대 손실 인자는 약 40 내지 50%의 손실 인자를 가진 유기층, 및 가령 약 20 내지 30%의 손실 인자를 가진 유리 기판과 같은 투명층 내에서의 광의 도파(wave guiding)에 의해 제공될 수 있고, 이 때 손실 인자는 OLED에서 생성된 광의 총 출력에 관련된다. 본 명세서에 기술된 방법을 이용하면, 이러한 손실 인자를 적어도 일부 줄일 수 있는 유기 복사 방출 소자가 제조될 수 있다. 유리하게, 특히, 분사에 의해, 표면 구조를 가진 적합한 복사 아웃커플링층이 생성될 수 있고, 이러한 표면 구조는 유기 복사 방출 층 시퀀스에서 생성된 전자기 복사가 유기 복사 방출 소자로부터 아웃커플링되는 것을 향상시킨다.
또한, 본 명세서에 기술된 방법을 이용하여, 공지된 OLED에서 도파된(wave-guided) 광의 대부분이 아웃커플링되어 유효하게 사용될 수 있는 유기 복사 방출 소자가 제조될 수 있다. 예컨대, 복사 아웃커플링층의 표면 구조에서 광 산란 과정에 의해 아웃커플링이 개선될 수 있다.
유기 복사 방출 층시퀀스를 포함한 유기 복사 방출 소자는 특히 유기 발광다이오드(OLED)를 포함하거나 그러한 것으로서 형성될 수 있다. 이를 위해, A) 단계에서 제공된 유기 복사 방출 층시퀀스는 활성 영역으로서 형성된 적어도 하나의 유기 기능층을 포함할 수 있고, 상기 유기 기능층은 유기 전자 소자의 구동 시 전자 및 정공의 재조합에 의해 전자기 복사를 생성하기에 적합하다.
A) 단계에서 제공된 유기 복사 방출 층시퀀스는 예컨대 제1전극을 포함할 수 있고, 상기 전극은 기판 상에 적층되거나 예컨대 필름으로서 제공된다. 제1전극 상부에 적어도 하나의 유기 기능층 또는 유기 물질로 이루어진 복수 개의 기능층들이 적층될 수 있다. 적어도 하나의 유기 기능층 또는 복수 개의 기능층들은 예컨대 전자 수송층, 정공 차단층, 전계 발광층, 전자 차단층 및/또는 정공 수송층을 포함하거나 그러한 것으로서 형성될 수 있다. 유기 기능층 또는 복수 개의 유기 기능층들 상부에 제2전극이 적층될 수 있다.
예컨대, 기판은 유리, 석영, 플라스틱필름, 금속, 금속필름, 규소웨이퍼 또는 다른 적합한 기판 물질을 포함할 수 있다. 유기 복사 방출 소자 및 특히 유기 복사 방출 층시퀀스가 소위 "바텀 이미터(bottom-emitter)"로서 형성되면, 유기 복사 방출 층시퀀스에서 생성된 전자기 복사는 기판을 통해 방출될 수 있다. 이를 위해, 기판은 적어도 하나의 유기 기능층에서 생성된 전자기 복사의 적어도 일부에 대해 투명할 수 있다. 특히, 이 경우, 기판은 적어도 하나의 유기 기능층을 등지는 표면을 가지는 투명층일 수 있고, 상기 투명층 상에는 B) 단계에서 분사에 의해 복사 아웃커플링층이 적층된다.
또한, 바텀 이미터 구성에서, 제1전극은 적어도 하나의 유기 기능층에 의해 생성된 전자기 복사의 적어도 일부에 대해 투명도를 가질 수 있다. 이로써, 제1전극은 본 명세서에 기술된 방법의 견지에서 투명층일 수 있으며, 이 때 복사 아웃커플링층은 제1전극의 적층전에 기판과 제1전극사이에 적층될 수 있다.
애노드로서 형성될 수 있고 정공 주입 물질로서 역할하는 투명 제1전극은 예컨대 투명 전도 산화물을 포함하거나, 투명 전도 산화물로 구성될 수 있다. 투명 전도 산화물(transparent conductive oxides, 약어로 "TCO")은 투명 전도 물질로, 일반적으로 금속산화물이며, 예컨대 아연산화물, 주석산화물, 카드뮴산화물, 티타늄산화물, 인듐산화물 또는 인듐주석산화물(ITO)이 있다. 예컨대 ZnO, SnO2 또는 In2O3와 같은 2성분 산화금속화합물외에 예컨대 Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12와 같은 3성분 산화금속화합물 또는 서로 다른 투명 전도성 산화물의 혼합물이 TCO군에 속한다. 또한, TCO가 화학량론적 조성에 반드시 부합할 필요는 없으며, p형이나 n형으로 도핑되어 있을 수 있다.
또한, 제1전극은 유기 전기 전도 물질을 포함할 수 있고, 유기 전기 전도 물질은 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리비닐렌, 폴리아닐린, 코폴리머 그리고 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게, 제2층은 폴리에틸렌디옥시티오펜("PEDOT") 및/또는 폴리아닐린("PANI")을 포함할 수 있다. 또한, 제1전극은 하나 이상의 물질의 유기 소분자를 포함할 수 있고, 상기 물질은 페난트롤린유도체, 이미다졸유도체, 트리아졸유도체, 옥사디아졸유도체, 페닐 함유 화합물, 축합 방향족을 함유한 화합물, 카르바졸 함유 화합물, 플루오린유도체, 스피로플루오린유도체, 피리딘함유 화합물, 그리고 열거한 물질들 중 적어도 2개 이상의 물질로 이루어진 조성물로 구성된 군으로부터 선택된다.
또한, 제1전극은 예컨대 탄소나노관 및/또는 풀러린(Fullerene)의 형태로 나노 입자를 포함할 수 있다. 유기 소분자 및/또는 나노 입자는 예컨대 전기 전도성 매트릭스물질 또는 도핑되지 않은 상태에서 전기 절연성인 매트릭스 물질의 도펀트로서 형성될 수 있고, 이러한 입자에 의해 매트릭스 물질의 전기 전도도가 증가할 수 있다.
적어도 하나의 유기 기능층 또는 복수 개의 유기 기능층들은 유기 폴리머, 유기 올리고머, 유기 모노머, 유기 소분자 비폴리머("small molecules") 또는 이들의 조성물을 포함할 수 있다. 특히, 유기 복사 방출 층시퀀스가 기능층을 포함하고, 상기 기능층이, 전계 발광층 또는 전계 발광 영역으로 효과적인 정공 주입이 가능하도록 정공 수송층으로서 형성되는 경우가 유리할 수 있다. 정공 수송층을 위한 폴리머 물질로는, 예컨대, 3차 아민, 카르바졸유도체, 도전 폴리아닐린 또는 폴리에틸렌디옥시티오펜이 유리한 것으로 증명할 수 있다. 소분자 물질로는 예컨대 N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)-벤지딘(TPD), N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)-벤지딘(NPB) 또는 4,4',4''-tris(N,N'-디페닐-아미노)-트리페닐아민(TDATA)이 증발증착될 수 있고, 이러한 물질은 p형 도펀트로서 이하의 물질들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 가령 (F4TCNQ)와 같은 유기 물질, 가령 FeCl3 또는 SbCl5과 같은 할로겐화물 또는 가령 WO3과 같은 금속산화물.
또한, 적어도 하나의 기능층은 적어도 하나의 전계 발광층을 포함하는 활성 영역으로서 형성되는 경우가 유리할 수 있다. 이를 위한 물질로서, 예컨대 형광 또는 인광에 의한 복사 방출을 포함하는 폴리머 물질이 적합하며, 예컨대 폴리플루오렌, 폴리티오펜 또는 폴리페닐렌 또는 이들의 유도체, 화합물, 혼합물 또는 코폴리머가 적합하다. 소분자 물질로는, 예컨대 tris(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3), tris[2-(2-피리디닐)페닐-C,N]-이리듐(Ir(ppy)3) 또는 bis(4,6-디플루오로페닐피리디나토-N,C2]피콜리나토이리듐(FIrpic)가 적합하다. 기능층의 물질에 따라, 생성된 제1복사는 자외스펙트럼 영역 내지 적색 스펙트럼영역에까지에서 개별 파장들 또는 영역들 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제2전극은 캐소드로서 형성될 수 있어, 전자 주입 물질로서 역할할 수 있다. 캐소드 물질로서, 무엇보다도 특히, 알루미늄, 바륨, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘 또는 리튬, 그리고 이들의 화합물, 조성물 및 합금이 유리한 것으로 증명할 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 제2전극은 앞서 열거한 TCO 중 하나 또는 금속과 TCO층들과의 다층 조합을 포함할 수 있다. 특히, 캐소드는, 가령 금속 또는 금속 화합물과 같이 낮은 일함수를 가진 전자 주입 물질을 함유한 층 및 접촉 용도로 덮개 접촉을 형성하는 층을 포함할 수 있고, 상기 금속 또는 금속 화합물은 예컨대 Ba, Ca, Mg, LiF, CsF 또는 NaF이고, 상기 덮개 접촉 형성층은 Al, Ag 및/또는 Au를 포함한다.
부가적 또는 대안적으로, 제2전극은 투명하게 형성될 수 있거나/형성될 수 있고 제1전극은 캐소드로, 제2전극은 애노드로 형성될 수 있다. 이는, 특히, 유기 복사 방출 소자 및 특히 유기 복사 방출 층시퀀스가 "탑 이미터(top-emitter)"로도 형성될 수 있음을 의미한다. 이 때, 투명층은 제2투명 전극을 포함하거나 제2투명 전극일 수 있다. 방법의 B) 단계에서, 상기 투명층 상에는 분사를 이용하여 복사 아웃커플링층이 적층된다.
제1 및/또는 제2전극은 각각 대면적으로 형성될 수 있다. 이를 통해, OLED로 형성된 유기 복사 방출 층시퀀스의 경우, 생성된 전자기 복사의 대면적 방출이 가능할 수 있다. "대면적"이란, 유기 복사 방출 소자 및 특히 유기 복사 방출 층시퀀스가 수 평방밀리미터 이상, 바람직하게 일 평방센티미터 이상, 더욱 바람직하게는 일 평방데시미터 이상의 면을 포함한다는 것을 의미할 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 제1 및/또는 제2전극은 적어도 일부 영역들에서 구조화되며 형성될 수 있다. 이를 통해, 가령 픽셀을 포함한 디스플레이의 형태 또는 픽토그램의 형태로, 생성된 전자기 복사의 구조화된 방출이 가능할 수 있다.
또한, 유기 복사 방출 소자는 예컨대 전극 및 유기 층시퀀스를 습기 및/또는 가령 산소와 같은 산화성 물질로부터 보호하기 위해 상기 유기 복사 방출 층시퀀스 상부에 봉지부를 포함할 수 있다. 봉지부는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있고, 이 때 봉지부의 층들은 예컨대 평탄화층, 장벽층, 물 및/또는 산소 흡수층, 결합층 또는 이들의 조합일 수 있다. 봉지부는 예컨대 뚜껑, 특히 자체 지지력을 가진 뚜껑의 형태로 덮개 그리고/또는 층이나 층 시퀀스를 제2전극상에 또는 상부에 포함할 수 있다. 적합한 물질은 예컨대, 유리, 플라스틱, 금속, 금속산화물, 비-금속산화물 또는 가령 SiOx 또는 SiNx와 같은 비-금속질화물, 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하거나 그것일 수 있다. 또한, 덮개가 라미네이트로 형성될 수 있다. 특히, 봉지부도 투명할 수 있고, 더욱 바람직하게는 탑 이미터로서 형성된 OLED와 연계하여 투명할 수 있어서, 투명층이 봉지부를 포함할 수 있거나 봉지부로 형성될 수 있다. 방법의 B 단계에서 투명층 상에는 분사를 이용하여 복사 아웃커플링층이 적층된다.
투명층은 예컨대 투명 기판, 투명 전극 및/또는 투명 봉지부를 포함하거나 그것일 수 있다.
"분사"(또한 "분사 코팅")은 여기서 그리고 이하에서, 특히, 액체가 작은 방울들로 분무되고, 상기 방울들이 예컨대 노즐을 이용하여 표면 상에 적층될 수 있는 방법을 가리킬 수 있다. 특히, 방울은 분무 방식에 의해 평균 크기를 가질 수 있다. 노즐에 의해 생성되는 방울 조합물들의 개별 방울들은 평균 크기의 통계학적 분포에 상응하는 크기를 가질 수 있다. 방울의 평균 크기 및 방울 크기의 통계학적 분포는 수백 나노미터 범위일 수 있고, 액체의 분무 방법 및 액체의 점도 및/또는 성분과 같은 액체의 특성에 의존할 수 있다. 상기 액체는 액상에서 물질과 혼합물의 형태, 용액의 형태, 현탁액의 형태 및/또는 에멀전의 형태를 가진다.
또한, 여기서 그리고 이하에서, "액체"란 액상 물질 및 액상 혼합물이나 여러 물질들로 구성된 액상 용액을 가리킬 수 있다. 또한, 액체는 액상 물질 및 고체 물질의 용액, 현탁액 또는 에멀전을 포함하거나 그것일 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법에서, 방법의 B 단계 전에, 복사 아웃커플링층의 제조를 위해 분사될 물질을 포함하고 특히 이하에서 계속 설명하는 바와 같이 비휘발성 물질도 포함하는 액체가 제조되며, 상기 휘발성 물질은 유기 복사 방출 층시퀀스의 투명층의 표면에 잔류한다. 또한, 액체는 또 다른 성분, 바람직하게 휘발성 성분을 포함할 수 있고, 가령 하나 이상의 용제 및/또는 하나 이상의 액상 현탁 매질 및/또는 하나 이상의 유화제(emulsifier) 및/또는 하나 이상의 결합제 및/또는 다른 액상 물질을 포함할 수 있다.
가능한 한 효율적인 복사 아웃커플링층을 유기 복사 방출 층시퀀스의 투명층상에 제조하기 위해, 복사 아웃커플링층의 구조의 표면 구조가 치수와 관련하여, 즉 투명층의 표면의 면적 및/또는 유기 복사 방출 층시퀀스에서 생성된 전자기 복사의 대략적 절반 파장으로부터 약 3배 파장에 이르기까지의 높이를 가지고 생성될 필요가 있을 수 있다. 더욱 바람직하게, 표면 구조의 구조 크기는 약 절반 내지 한파장 이상 그리고 수백 나노미터를 포함한 한 파장 이하이다. 이는 예컨대, 표면 구조의 구조 크기는 200나노미터 이상이고 1마이크로미터 이하일 수 있음을 의미할 수 있다.
특히, 복사 아웃커플링층의 표면 구조는 평균 크기의 구조를 가질 수 있고, 이 때 개별 구조들의 각 크기는 앞서서 방울 크기의 통계학적 분포와 관련하여 기술한 바와 같은 통계학적 분포를 포함할 수 있다.
또한, 구조 및 그 크기가 가능한 한 불규칙적인 분포를 가짐으로써 가령 모아레 효과와 같은 장애 효과를 방지할 수 있는데, 모아레 효과는 언급한 치수를 가진 규칙적 구조에 의해 발생할 수 있다. 분사 방식에 의해, 가능한 한 불규칙으로 분포하는 구조를 가진 표면 구조의 복사 아웃커플링층이 제조될 수 있어 유리할 수 있다. 이는 특히, 평균적으로 각각 인접한 표면 구조체의 구조는 서로 간의 평균 간격을 가질 수 있고, 이 때 개별적으로 각각 인접한 구조들이 가질 수 있는 상호간의 실질적 간격은, 앞서 방울 크기와 관련하여 기술한 바와 같은 가능한 한 넓은 통계학적 분포에 상응한다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 복사 아웃커플링층의 생성을 위해 투명층 상에 분사되는 액체의 방울 크기는, 표면에 분사된 후 복사 아웃커플링층과 관련하여 언급한 크기 범위를 가질 수 있다.
분사와 달리, 앞서 기술한 치수 및 앞서 기술한 크기 범위를 가진 구조는 다른 공지된 구조화 방법을 이용하여서는 제조될 수 없거나, 기술적 소모를 크게 들이는 경우에만 제조될 수 있었다. 일반적으로, 샌드블라스트(sandblast) 또는 식각에 의한 표면 거칠기화와 같은 구조화 가능성은 공지되어 있다. 그러나, 샌드블라스트의 경우, 합리적인 기술적 소모를 들여도 앞서 언급한 크기 범위를 훨씬 초과하는 구조만이 생성될 수 있다. 또한, 예컨대 식각 마스크에 의한 식각 방식을 이용하면, 언급한 크기 범위의 구조는 기술적으로 매우 어렵고 소모적인 방식으로만 제조될 수 있다. 또한, 이러한 방법은, 가공될 소자의 공정 친화도 요건이 까다로운 제거식 방법이다. 또한, 가령 압착법(squeezing) 또는 인쇄와 같은 적층식 방법도 공지되어 있으나, 일반적으로, 분사에 의해 가능한 것과 같이 열거한 크기 범위를 가지면서 동시에 가능한 불규칙적인 통계학적 크기 분포 및 위치 분포를 가지는 구조는 마찬가지로 제조할 수 없다. 가령 광학적 겔 또는 접착제를 이용하여 산란 구조를 가진 이미 완성된 필름을 적층하는 것과 같은 방식도 공지되어 있긴 하나, 이러한 방식은 앞서 언급한 단점 외에도 부가적인 공정 단계 및 물질 때문에 매우 비용 집약적이다.
특히, 방법의 B 단계에서 복사 아웃커플링층은 개별적인 방울들의 형태로 분사될 수 있으며, 상기 방울들은 개별적으로 투명층의 표면 상에서 표면 구조를 가진 복사아웃커플링층을 형성하면서 건조해질 수 있다. "건조"는 여기서 그리고 이하에서, 방울의 액체 비율이 기화 또는 증발에 의해, 표면 상에 적층된 방울로부터 제거되거나/제거되고 반응 효과 또는 흡수 효과에 의해 투명층의 표면 또는 물질에 결합되어 방울의 잔류한 나머지가 표면상에서 고체의 잔류물을 형성하는 공정을 가리킬 수 있다. 방법의 B 단계 전에 제공된 액체에서 건조 이후에 표면상에 잔류물을 남기지 않는 성분은 여기서 그리고 이하에서 "휘발성 성분"이라고 할 수 있다.
"개별적 건조"는 여기서 그리고 이하에서, 방울이 표면에 분사된 후 상기 표면 상에 있을 수 있는 다른 방울과 거의 분리된 상태에서 건조되어, 특히 표면 상에서 여러 방울들이 건조 전에 하나의 더 커다란 방울이 되도록 결합할 수 없는 것을 가리킬 수 있다.
또한, 방법의 B 단계에서, 특히 액체상, 용액, 현탁액 또는 이들의 조성물인 교차 결합성 물질은 방울의 형태로 적층될 수 있으며, 이 때 물질의 건조 및/또는 교차결합에 의해 표면 구조를 가진 복사 아웃커플링층이 형성된다. 교차결합은 방울 성분들이 상호 간에 그리고/또는 표면과 하나 이상의 화학적 반응함으로써 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 반응은 방울의 적층 이후에 물질에 의해 자체적으로 개시(initiate)된 것일 수 있거나/있고 외부로부터 열, 가령 UV광과 같은 광, 또는 가령 전자와 같은 입자빔의 영향에 의해 개시될 수 있다.
예컨대, 방울은 개별적으로 표면 상에서 건조한 후 함께 교차결합 및 경화될 수 있다. 이에 대해 대안적으로, 각 방울은 개별적 건조 동안 또는 그 이후에 다른 방울과 무관하게 교차 결합 및 경화될 수 있다.
또는, 방울은 건조될 때 잔류물을 형성할 수 있다. 잔류물은 분사된 액체 중에 상기 건조에 의해 방울로부터 제거되지 않은 모든 성분, 즉 앞의 설명에 따른 모든 비휘발성 성분에 의해 형성된다. 이 때, 건조 동안에 상기 방울로서 분사된 액체의 비휘발성 성분이 확산될 수 있다. 확산은 예컨대, 건조 시 서로 다른 건조율에 의해 발생하는, 분사된 방울의 표면 전압차에 기인할 수 있다. 서로 다른 건조율은, 예컨대 기화 또는 증발되는 휘발성 성분에 있어서, 방울의 다양한 영역에서의 기화율이 서로 상이함에 따라 야기될 수 있다. 이를 통해, 건조 중인 방울 내에서 액체의 확산, 즉 휘발성 및 비휘발성 성분이 낮은 기화율을 가진 제1영역으로부터 더 높은 기화율을 가진 제2영역으로 확산될 수 있고, 따라서 비휘발성 성분이 더 많이 제2영역으로 모일 수 있다. 투명층의 표면에 분사된 방울에서, 낮은 기화율을 가진 제1영역은 더 높은 표면 전압에 의해 예컨대 방울의 중심 영역일 수 있는 반면, 방울의 테두리 영역은 이 곳에 존재할 수 있는 더 낮은 표면 전압에 의해 비교적 더 높은 기화율을 가진 제2영역일 수 있다. 이와 같은 확산 효과는 소위 마랑고니 효과 또는 커피 얼룩 효과라고도 할 수 있다.
건조 중인 방울 내에서 확산율 또는 확산속도는 예컨대 휘발성 및 비활성 성분의 혼합비, 점도, 극성 및/또는 가령 휘발성 성분의 끓는점과 같은 기화 특성 및/또는 투명층 표면과의 반응 특성에 의해 조절될 수 있다. 예컨대 방울의 성분이, 건조 중인 방울의 점도가 건조 중에 천천히만 증가하도록 선택된다면, 비휘발성 성분은 앞서 언급한 제2영역들로 확산되기에 충분한 시간을 가질 수 있고, 따라서 이 영역들에서 더 큰 응집이 일어나거나, 제1영역에 비해 더 많은 비휘발성 성분 잔류물이 있을 수 있다.
더욱 바람직하게, 건조될 때 방울이 잔류물을 형성할 수 있고, 잔류물은 프리즘형, 피라미드형, 반월형(menisci) 또는 렌즈형이거나 이들의 조합된 형태를 가진 높이 프로파일을 포함할 수 있다. 이는, 방울이 독자적으로 그러한 형태를 형성할 수 있거나 또는 인접하여 분사되고 개별적으로 건조된 2개 이상의 방울들이 모여 그러한 형태를 형성할 수 있음을 의미할 수 있다. 특히, 예컨대 서로 인접한 2개 이상의 반월형 잔류물은, 서로 인접한 영역에서 피라미드형 또는 프리즘형 구조를 형성할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이 통계학적 크기 분포 및 통계학적 위치 분포를 가진 방울들이 불규칙적으로 투명층의 표면 상에 분사될 수 있으므로, 앞서 언급한 형태는 마찬가지로 불규칙적인 분포의 구조를 가진 표면 구조를 형성할 수 있다. 또한, 방울은 부분적으로 또는 전체가 겹치고, 그로 인하여 부분적으로 또는 전체가 이미 분사 및 건조된 방울들 상부에 분사될 수 있어서, 앞서 기술한 효과에 따라 표면 구조의 생성된 구조가 더욱 증가할 수 있다.
또한, 방울이 건조되면서 표면 상에 잔류물이 형성될 수 있고, 상기 잔류물은 상기 표면에서 각 잔류물이 덮인 면 대 상기 잔류물의 높이 간의 비율("종횡비", "밑면 대 높이 비")을 가지며, 이 비율은 평균적으로 0.1 이상이고, 더욱 바람직하게 0.15 이상이다. 하나 이상의 잔류물이 프리즘형 또는 피라미드형이라면, 이러한 형태는 이상적으로, 매우 바람직하게 약 90°이상의 각도를 가진 피크(peak)를 포함하며, 이 때 피크는 수학적으로 정확하게 형성될 필요는 없으며 예컨대 둥글게 처리될 수 있다.
복사 아웃커플링층은 방법의 B 단계에서 30 나노미터 이상과 30 마이크로미터 이하의 두께, 더욱 바람직하게 300 나노미터 이상과 3 마이크로미터 이하의 두께를 가질 수 있다. 복사 아웃커플링층의 두께는 투명층의 표면으로부터 투명층의 표면상부에서 표면 구조의 평균 높이까지 산정될 수 있다.
특히, 복사 아웃커플링층의 생성을 위해 분사될 수 있는 하나 이상의 물질은, 아크릴레이트, 특히 메타크릴레이트 및/또는 메틸메타크릴레이트, 실리콘, 에폭시, 폴리카보네이트, 가령 고무와 같은 천연플라스틱, 전구체 및/또는 열거한 물질의 조합으로 구성된 그룹에 속한다. 이를 위해, 앞서 기술한 바와 같은 상기 방법 단계 전에, 모노머, 올리고머 및/또는 열거한 물질들 중 이미 부분 교차결합된 폴리머를 용액, 현탁액 및/또는 에멀전으로 포함하는 액체가 제공될 수 있다. 이에 대해, 열거한 물질은 액상 및/또는 고상으로 액체에 존재하고, 더욱 바람직하게 가령 광, 특히 UV광 및/또는 열과 같은 에너지 공급 하에 그리고/또는 화학적 공정을 이용하여 교차결합될 수 있고 경화될 수 있다.
원칙적으로, 앞서 열거한 물질을 용해시키거나 현탁시키거나/현탁시키고 유화시키기에 적합한 모든 공지된 액체가 용제, 현탁매질 및/또는 유화제로서 역할할 수 있다.
예컨대, 방법의 B 단계에서 분사될 수 있는 물질은, 상기 물질의 성질 및 광학적 특성에 비추어 볼 때 유리 종류이다. 이는, 복사 아웃커플링층이 완성된 상태에서 비정질, 비결정질 구조를 가진다는 것을 의미할 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 복사 아웃커플링층의 완성 이후에 적어도 개별 잔여물들에서 결정질 구조 또는 적어도 부분 결정질 구조를 형성하는 물질이 적층될 수 있다. 따라서, 복사 아웃커플링층은 예컨대 결정 구조 또는 다결정 구조를 가질 수 있다.
또한, 방법의 B 단계에서는, 투명층의 굴절률 이하이면서 공기의 굴절률보다는 큰 굴절률을 가진 물질이 분사될 수 있다. 이러한 물질을 포함한 복사 아웃커플링층에 의해, 유기 복사 방출 층시퀀스에서 생성된 전자기 복사의 아웃커플링 효율은 예컨대 투명층과 복사 아웃커플링층간의 경계면에서 전반사가 감소됨에 따라 개선될 수 있다.
또한, 예컨대, 적어도 2개의 서로 다른 물질들이 분사될 수 있고, 이후에 이 물질들은 투명층의 표면 상에 잔류한다. 적어도 2개의 서로 다른 물질은 2개의 서로 다른 노즐로부터, 용액, 현탁액 및/또는 에멀전으로서 적층되거나, 단일 노즐로부터 상호간 용해가 불가능한 용액들의 액체상, 현탁액 또는 에멀전으로 적층될 수 있다. 이를 통해, 예컨대, 건조 및/또는 경우에 따라서 경화 시, 적어도 2개 물질의 상 분리 또는 상 격리가 발생할 수 있고, 이러한 점은 예컨대 가령 복사 아웃커플링층의 횡 방향으로 교번적인 광학적 특성과 같이 원하는 특성을 목적에 맞게 조절하기 위해 활용될 수 있다.
또한, 방법의 B 단계는:
B1) 적어도 하나의 기능층을 등지는 투명층의 표면에 제1물질을 분사하는 단계 및
B2) 제1물질 상에 제2물질을 분사하는 단계라는 부분 단계를 포함할 수 있다.
이를 통해, 적어도 2개의 층들을 포함한 복사 아웃커플링층이 제조될 수 있고, 이 때 제1층은 제1물질을, 제2층은 제2물질을 포함한다. 이 때, 각각의 층들은 앞의 설명에 따라, 제1 또는 제2물질의 분사된 방울의 건조에 의한 표면 구조를 포함할 수 있다. 제1물질 및 제2물질은 동일하거나 서로 다를 수 있다. 부가적으로, 방법의 B 단계의 또 다른 부분 단계에서는 또 다른 물질들이 차례로 제2물질 상에 적층될 수 있다.
예컨대, 제1물질의 굴절률은 투명층의 굴절률 이하이고 제2물질의 굴절률보다 클 수 있는 반면, 제2물질의 굴절률은 다시 공기의 굴절률보다 크다. 이와 같은 "굴절률 캐스케이드"에 의해, 유기 복사 방출 층시퀀스에서 생성된 전자기 복사의 아웃커플링 효율은 복사 아웃커플링층에 의해 더욱 증가할 수 있다.
또한, 방법의 B 단계에서 복사 아웃커플링층의 형성을 위해 부가적으로 산란 입자를 포함하는 물질이 적층될 수 있다. 산란 입자는 건조 이후 그리고 경우에 따라서 물질의 경화 이후에, 앞서서 언급한 매트릭스 물질 역할의 물질에서 체적 산란체(volume scatter)로서 분산되어 있을 수 있다. 특히, 산란 입자는, 예컨대, 매트릭스 물질과 상이한 굴절률을 가지는 금속산화물, 가령 티타늄산화물 또는 가령 강옥(corundum)과 같은 알루미늄산화물, 및/또는 유리 입자 및/또는 플라스틱 입자를 포함할 수 있다. 또한, 산란 입자는 공극을 포함할 수 있고, 예컨대 속이 빈 구체(hollow sphere) 플라스틱의 형태로 형성될 수 있다. 산란 입자는 일 마이크로미터미만부터 10 마이크로미터 단위까지, 또는 100 마이크로미터까지 달하는 직경 또는 입경을 가질 수 있다.
또한, 방법의 B 단계에서 복사 아웃커플링층은 횡 방향으로 구조화되어 투명층 표면에 적층될 수 있다. 예컨대, 투명층 및/또는 유기 복사 방출 층시퀀스는 가령 디스플레이 또는 픽토그램 표시장치의 형태로 구조화되어 있을 수 있다. 복사 아웃커플링층의 횡 방향 구조화 적층은 예컨대 그림자 마스크를 관통한 분사에 의해 이루어질 수 있다. 이에 대해 대안적으로, 복사 아웃커플링층의 생성을 위한 물질은 대면적으로 분사될 수 있고, 이후에 구조화되어 경화될 수 있으며, 예컨대 그림자 마스크 또는 레이저를 이용할 수 있다. 이후, 경화되지 않은 물질은 제거될 수 있다.
복사 아웃커플링층은 방법의 B 단계에서 예컨대 스트립형, 망형 또는 격자형 또는 화소형으로 횡 방향으로 구조화될 수 있다.
또한, 앞서 열거한 물질, 층, 및 배열 또는 구조의 모든 조합은 복사 아웃커플링층의 생성을 위해 가능하다.
본 명세서에 기술된 방법은, 유기 복사 방출 층시퀀스에서 생성된 전자기 복사를 가능한 한 효율적으로 유기 기능층들, 투명 전극, 투명 기판 및/또는 투명 봉지부로부터 아웃커플링시킬 수 있는 표면 구조를 가진 복사 아웃커플링층이 생성되는 유기 복사 방출 소자를 제조할 수 있다.
특히, 본 명세서에 기술된, 분사를 이용하여 복사 아웃커플링층을 적층하는 방법은 양호하게 치수를 결정할 수 있고, 대면적에 사용될 수 있으며, 앞서 언급한 크기 범위를 가진 거칠기를 포함하는 거친 표면을 가급적 신속하고 기술적으로 간단하게 대면적으로 제공할 수 있다. 분사될 물질은 앞서 열거한 경계값에서 자유롭게 선택될 수 있다. 특히, 2개 물질들 간의 교체는 매우 신속하게 이루어질 수 있다. 예컨대, 앞서 언급한 산란 입자 또는, 분사 전에 용액 또는 현탁액으로 존재하는 다른 고체 물질은 순수하게 통계적으로 분포하고, 이는 앞서 언급한 바와 같이 복사 아웃커플링층의 산란 효과 및 아웃커플링 효과를 증가시키고 최적화할 수 있다.
또한, 복사 아웃커플링층은 예컨대 방법의 A 단계에서 제공된 유기 복사 방출 층 시퀀스의 품질 관리 이후에 비로소 상기 층시퀀스 상에 적층될 수 있고, 이는 생산 비용 절감을 가져올 수 있다. 복사 아웃커플링층은 유기 복사 방출 층시퀀스의 품질에 맞춰질 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 방법은 조명 목적 외에 디스플레이 분야의 응용물을 위해서도 유리한 유기 복사 방출 소자를 제조할 수 있다. 이미 앞서서 기술한 바와 같이 분사 방식에 의해 바람직하게는 일 마이크로미터 미만으로 적합하게 선택 및 조절된 크기 범위로 방울이 투명층 상의 표면에 적층될 수 있어서, 디스플레이로 형성된 유기 복사 방출 소자의 개별 픽셀들은 약 100 마이크로미터 X 100 마이크로미터의 통상적 규격을 가지며, 이러한 개별 픽셀들은 뚜렷하고 픽셀 테두리의 "프린지(fringe)"없이 결상될 수 있다. 본 명세서에서 예컨대 공지된, 일반적으로 약 30마이크로미터의 통상적 직경보다 작게 제조될 수 없는 마이크로 렌즈를 사용할 경우, 픽셀의 테두리는 직접적으로 렌즈의 중심에 위치할 수 있는 반면, 다른 테두리는 렌즈와 맞닿아 이어진다.
압착된 산란층을 이용하면, 상기 산란층에서 일반적으로 얻어질 수 있는 구조 크기에 의해 상기와 유사한 효과가 얻어질 것이다. 하지만, 이러한 경우는, 외부 관찰자에게 불규칙적이고 서로 상이한 광학적 인상을 야기할 수 있어, 추구할 가치가 없을 것이다. 이러한 단점은, 분사 방식을 통해 앞서 명시한 크기 범위로 얻어질 수 있는 해상도에 의해 방지될 수 있다. 상기 해상도는 부가적으로 소모적이고 비용 집약적인 방법 단계를 거치지 않고도 고해상 리소그라피 방법에 견줄 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유기 복사 방출 소자는 특히,
구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층 및 투명층을 포함하는 유기 복사 방출 층시퀀스, 그리고
상기 적어도 하나의 기능층을 등지는 투명층의 표면에 위치하는 복사 아웃커플링층을 포함하고, 이 때 복사 아웃커플링층은 개별적으로 건조된 복수 개의 방울들의 잔여물로 이루어진 표면 구조를 가진다.
이 때, 유기 복사 방출 소자는 특히 앞서 기술한 방법에 의해 제조될 수 있고, 또한 제조되어 있을 수 있다. 유기 복사 방출 소자의 제조 방법과 관련하여 앞서 열거한 모든 특징 및 이들의 조합, 특성과 이점은 유기 복사 방출 소자에 대해서도 적용된다. 이와 반대로, 여기서 그리고 이하에서 유기 복사 방출 소자와 관련하여 열거한 모든 특징, 특징 조합, 특성 및 이점은 앞서 언급한 방법을 위해서도 적용된다.
특히, 복사 아웃커플링층은 1 마이크로미터 이하의 크기를 가진 잔류물을 포함할 수 있다. 또한, 잔류물은 프리즘형, 피라미드형, 반월형 또는 이들의 조합된 형태를 가질 수 있다. 잔류물의 높이 대 밑면 비율은 바람직하게 0.1 이상, 더욱 바람직하게는 0.15 이상이다.
또한, 복사 아웃커플링층은 제1물질을 함유한 제1층 및 제2물질을 함유한 제2층을 포함할 수 있다.
방법 및 유기 복사 방출 소자의 다른 이점, 유리한 실시예는 이하에서 도 1a 내지 도 6e와 관련하여 기술ㄹ된 실시예로부터 도출된다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자의 제조 방법의 단계를 나타낸 개략도이다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 방법 단계의 부분 단계들을 나타낸 개략도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 방법 단계의 부분 단계를 나타낸 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자의 개략도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 방법의 개략도이다.
도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자의 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는 다른 실시예에 따른 방법 단계의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 방법 단계의 부분 단계들을 나타낸 개략도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 방법 단계의 부분 단계를 나타낸 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자의 개략도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 방법의 개략도이다.
도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자의 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는 다른 실시예에 따른 방법 단계의 개략도이다.
실시예 및 도면에서 동일하거나 동일한 효과를 가진 구성요소는 동일한 참조 번호를 가질 수 있다. 도시된 요소 및 이들간의 크기비는 기본적으로 척도에 맞는 것으로 볼 수 없으며, 오히려 예컨대 층, 소자, 부품, 영역과 같은 개별 요소는 더 나은 표현 및/또는 더 나은 이해를 위해 과장되어 두껍거나 큰 치수로 도시되어 있을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자를 제조하는 방법의 단계를 도시한다.
이 때, 도 1a에 따른 방법의 제1단계(A)에서 유기 복사 방출 층시퀀스(10)가 제공된다. 도시된 실시예에서, 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 소위 바텀 이미터로서 형성된 유기발광다이오드(OLED)이다. 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 기판(1)을 포함하고, 상기 기판 상에 제1전극(2), 유기 기능층(3) 및 제2전극(4)이 적층된다.
도시된 실시예에서 기판(1)은 유리 소재이고 투명하게 형성된다. 제1전극(2)은 인듐주석산화물(ITO)로 이루어지고, 투명 애노드로서 형성된다. 제2전극(4)은 전자 일함수가 낮은 금속을 포함하고, 도시된 실시예에서는 알루미늄층을 구비한 캐소드로서 형성된다.
유기 기능층(3)은 유기 전계 발광 물질을 포함하고, 제조될 유기 복사 방출 소자의 구동 시 전자 및 정공의 재조합에 의해 전자기 복사를 생성도록 구성되고, 상기 전자 및 정공은 각각 제2전극(4) 또는 제1전극(2)으로부터 유기 기능층(3)으로 주입된다. 도시된 유기 기능층(3)에 대해 부가적으로, 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 다른 유기 기능층들을 더 포함할 수 있고, 가령 하나 이상의 정공 수송층 및/또는 하나 이상의 전자 수송층 및/또는 하나 이상의 전하 캐리어 차단층을 포함할 수 있으나, 이러한 층들은 개관상의 이유로 미도시되었다.
유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 투명층(11)을 포함하고, 투명층은 도시된 실시예에서 기판(1)으로 형성되며, 적어도 하나의 기능층(3)을 등지는 표면(12)을 포함한다. 투명층(11)의 표면(12)으로부터, 유기 기능층(3)에서 생성된 전자기 복사는 유기 복사 방출 층시퀀스(10)로부터 방출될 수 있다.
여기서 그리고 이하에서 설명된 유기 복사 방출 층시퀀스(10)의 실시예는 순수하게 예시적인 것이며 제한적으로 해석될 수 없다. 도시된 실시예에 대해 대안적 또는 부가적으로, 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 발명의 상세한 설명에 기술된 바와 같은 대안적 층 구조 및/또는 물질, 그리고 봉지부를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에 대해 대안적으로, 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 소위 탑 이미터로서 형성될 수 있으며, 탑 이미터의 경우 투명층(11)은 기판(1)을 등지는 전극(4) 및/또는 봉지부(미도시)로 형성된다.
이하의 방법 단계 및 실시예는 대면적 조명 장치 또는 가령 디스플레이와 같이 구조화된 표시 장치로 형성되는 유기 복사 방출 층시퀀스(10)에 동일하게 관련된다.
도 1b에는 방법의 이후 단계(B)가 도시되어 있으며, 이 때 액체가 투명층(11)의 표면(12)에 분사된다. 이를 위해, 노즐(5)이 제공되고, 노즐은 방울(6)의 형태를 가진 액체를 화살표(50)로 표시된 분사 방향을 따라 표면(12)에 분사한다.
개별 방울들(6)의 크기는 대략적으로 평균 크기의 방울 크기의 통계적 분포로 제공되며, 노즐(5) 및 액체 특성에 의존한다. 가령 노즐 개구부 크기 및/또는 노즐 개구부로부터 방울(6)의 방출 속도와 같은 노즐 매개변수가 액체의 특성과 연계하여 목적에 맞게 선택됨으로써 방울을 위한 원하는 크기 범위 및 원하는 크기 분포가 조절될 수 있다. 상기 액체 특성은 가령 액체의 점도 및/또는 액체상의 물질 및 혼합물의 형태, 용액의 형태, 현탁액의 형태 및/또는 에멀전의 형태를 가진 액체 성분들이 있다. 도시된 실시예에서, 개별 방울들은 바람직하게 크기, 특히 직경이 200 나노미터 이상이고 1 마이크로미터 이하이다.
도 2a 내지 도 2d에서 방법의 단계(B)의 부분 단계들 및 다른 특징들이 순수하게 예시적으로 도시된 방울(6)에 의거하여 도시된다. 이 때, 도 2a 내지 도 2d는 각각 도 1a 및 도 1b의 유기 복사 방출 층시퀀스(10)의 일부분을 도시하며, 이러한 부분에서는 투명층(11)만이 도시되어 있다.
도 2a에서 방울(6)은 투명층(11)의 표면(12)에 도달하기 직전의 상태가 도시되어 있다. 방울(6)은 액상 매질(60)에서 용해되어 있는 물질(61)을 포함한다. 물질(61)은 도시된 실시예에서 모노머, 올리고머 및/또는 부분 교차결합된 폴리머의 형태로 존재하는 아크릴레이트계 투명 플라스틱이고, 상기 플라스틱은 용제로서 형성된 액상 물질(60)에서 용해되어 있다. 또한, 물질(61) 및/또는 액상 매질(60)은, 액상 매질(60)에서의 물질(61)의 용해도 및/또는 물질(61)의 교차 결합력을 개선할 수 있고 통상의 기술자에게 예컨대 래커로 공지되어 있는, 부가적 성분 및 보조 물질을 포함할 수 있다.
이에 대해 대안적으로, 물질(61) 자체는 액체상에서 액상 매질(60)을 포함하거나 미포함한 상태로 존재할 수 있거나/존재할 수 있으며 액상 매질과 함께 현탁액 또는 에멀전을 형성할 수 있다. 또한, 대안적 또는 부가적으로, 물질(61)은 발명의 상세한 설명에 열거한 하나 이상의 물질 및/또는 특성을 포함할 수 있다.
방울(6)은 상기 실시예에서 휘발성 성분으로서 액상 매질(60)을 포함하고, 비휘발성 성분으로서 물질(61)을 포함한다.
도 2b에서 방울(6)은 투명층(11)의 표면(12)에 도달한 직후의 상태가 도시되어 있다. 방울(6)의 표면 전압에 의해, 방울(6)이 표면(12) 상에서 아치형 특징을 보이고 있다. 이 때, 방울(6)의 표면 전압에 의해 액상 매질(60)의 기화율이 결정된다. 화살표(63)로 표시된 액상 매질(60)의 기화율에 의해 방울(6)은 발명의 상세한 설명의 설명된 견지에 따라 개별적이고 상기 표면(12)상에 분사된 다른 방울들과 무관한게 건조된다.
도시된 실시예에서, 방울(6)의 성분은, 표면(12) 상에 위치한 방울(6)의 테두리 영역에서 액상 매질(60)의 증발율 또는 기화율은 방울(6)의 중심에서보다 더 크도록 선택된다. 이를 통해, 액상 매질(6)은 중심에서보다 방울(6)의 테두리 영역에서 더 빠르게 휘발됨에 따라, 중심으로부터 액상 매질(60)은 테두리 영역으로 유동하고, 액상 매질(60)에 용해된 물질(61)의 확산 동작이 야기되며, 이는 도 2c에서 화살표(64)로 표시되어 있다. 방울(6)의 건조 공정 동안에, 방울(6)의 중심에 비해 테두리 영역에 더 많은 양의 물질(61)이 모이며, 이는 소위 마랑고니 효과 또는 커피 얼룩 효과라고 할 수 있다.
액상 매질(60) 전체가 휘발되면, 도 2d에 도시된 바와 같이 투명층(11)의 표면(12) 상에는 물질(61)을 포함한 잔류물(17)이 남는다. 개별적으로 건조된 방울(6)의 잔류물(7)은 중앙에 비해 높아진 테두리 영역을 포함하는 반월 형태를 가진다. 표면(12) 상에서 잔류물(7)의 높이 대 그 밑면에 대한 비율은 방울(6)의 성분을 적합하게 선택함에 따라 0.1 이상일 수 있고, 도시된 실시예의 경우 0.15 이상이다.
도 3에는 다른 실시예에 따른 잔류물(7)이 도시되어 있는데, 도 1b 내지 도 2c에 따르면 액체는 방울(6)의 형태로 분사되었고, 상기 방울들에서 물질(61)은 부가적으로 산란 입자(8)를 더 포함한다. 도 3에 따른 잔류물(7)도 마찬가지로 물질(61)을 반월 형태로 포함하며, 상기 물질은 동시에 산란 입자(8)를 위한 매트릭스 물질로서도 역할한다. 도시된 실시예에서, 산란 입자(8)는 수백 나노미터미만의 크기를 가진 플라스틱 중공 구체(sphere)로서 형성되며, 상기 구체는 물질(61)과 상이한 굴절률을 가진다.
투명층(11)의 표면(12) 상에 앞의 설명에 따른 또 다른 방울(6)이 분사되면, 이러한 방울은 예컨대 도 2d 또는 도 3의 잔류물(7)을 부분적으로 덮거나 적어도 상기 잔류물에 인접할 수 있다. 이를 통해, 상기 방울(6)의 건조 시, 이미 존재하는 잔류물(7) 및 그 형태에 의해, 개별적으로 반월형태가 나타나며, 이 형태는 도시된 잔유물(7)의 형태와는 상이하다. 이러한 효과는, 상기 또 다른 방울이 먼저 제공된 방울과 다른 크기를 가질 수 있음으로써 부가적으로 더 강화된다. 그러므로, 분사에 의해 투명층(11)의 표면(12) 상에서 잔류물(7)의 불규칙적 배열이 발생할 수 있다.
도 4에 도시된 유기 복사 방출 소자는 투명층(11)의 표면(12)에서 복사 아웃커플링층(20)을 포함하고, 상기 아웃커플링층은 앞의 설명에 따라 분사된 방울(6)에서 개별적으로 건조된 잔류물(7)로 형성된다. 앞서 설명한 잔류물(7)의 건조에 의해, 순수하게 예시적으로 도시된 복사 아웃커플링층(20)의 표면 구조(21)가 생성된다. 상기 잔류물 중 2개가 순수하게 예시적으로 표시되어 있다. 각각 인접하거나 부분적으로 겹치는 잔류물(7)은 프리즘형 또는 피라미드형 구조를 형성하고, 이러한 구조는 발명의 상세한 설명에서 언급한 다른 방법에 비해, 평균 크기가 1 마이크로 미만일 때 더 큰 불규칙성 및 거칠기를 포함한다.
특히, 여기서 그리고 이하의 도면에서 유기 복사 방출 층시퀀스(10)의 치수에 비한 표면 구조(21)의 크기는 개관상의 이유로 과장되어 크게 도시되어 있음을 밝혀둔다.
이와 같이 분사된 복사 아웃커플링층(20)은 그 두께가 30 나노미터 이상과 30 마이크로미터 이하, 더욱 바람직하게 300 나노미터 이상과 3 마이크로미터 이하이다.
도시된 실시예에서, 복사 아웃커플링층(20)의 물질(61)은 유기 복사 방출 층시퀀스(10)의 투명층(11)의 굴절률 이하이며 공기의 굴절률보다는 큰 굴절률을 가진다. 이를 통해, 그리고 복사 아웃커플링층(20)의 불규칙적이고 거친 표면 구조(21)에 의해 유기 기능층(3)에서 생성된 전자기 복사의 아웃커플링은 본 명세서에 기술된 복사 아웃커플링층(20)을 포함하지 않은 종래의 OLED에 비해 현저히 증가할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 물질(61)이 산란 입자(8)를 더 포함하면, 산란 입자는 체적 산란체로서 역할하고, 아웃커플링 효율은 훨씬 더 증가할 수 있다. 산란 입자(8)는 분사에 의해, 마찬가지로 불규칙적이고 순수하게 통계적으로 분포한다.
표면 구조(21)의 큰 불규칙성 및 경우에 따라서 산란 입자(8)에 의해, 본 명세서에 기술된 복사 아웃커플링층(20)에 의한 장애적 모아레 효과가 방지되며, 이는 방출된 발광 세기의 큰 균일도를 가능하게 할 수 있다. 더욱 바람직하게, 이와 관련하여 물질(61) 자체도 유리 종류의 비정질 구조를 가진다.
도 5에는 다른 실시예에 따른 다른 방법 단계가 도시되어 있으며, 이 때 복사 아웃커플링층(20)의 물질 또는 상기 복사 아웃커플링층을 형성하는 잔류물은 교차 결합된다. 이 때, 물질(61)은 화살표(51)로 표시된 외부 에너지 입력에 의해 교차 결합되어 경화된다. 상기 외부 에너지는 예컨대 UV 복사 또는 열 복사의 형태이다. 이에 대해 대안적으로, 에너지 입력은 도 1b 및 도 2a 내지 도 2d에 따른 방법 단계(B) 동안 이루어질 수 있어, 방울(6)의 잔류물(7)이 개별적으로 경화된다.
도 6에는 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자가 도시되어 있으며, 상기 소자는 제1층(22) 및 제2층(23)을 포함한 복사 아웃커플링층(20)을 포함한다. 제1층(22)은 제1물질(61)을 포함하고, 예컨대 앞의 설명에 따라 방법 단계(B)의 부분 단계(B1)에서 분사된다. 제2층(23)은 방법 단계(B)의 제2부분 단계(B2)를 이용하여 제1층(22) 상에 분사되는 제2물질(62)을 포함한다. 투명층(11)을 등지는 제2층(23)의 표면은 복사 아웃커플링층(20)의 표면 구조(21)를 포함한다.
제2층(23)의 제2물질(62)은 제1층(22)의 제1물질(61)보다 작은 굴절률을 가지는 반면, 제1물질(61)은 유기 복사 방출 층시퀀스(10)의 투명층(11)에 비해 더 작은 굴절률을 가진다. 이와 같이 제1층(22) 및 제2층(23)의 각 표면 구조와 관련한 "굴절률 캐스캐이드"는 언급한 층들간의 경계면에서 전반사의 확률을 낮출 수 있어, 아웃커플링 효율이 더욱 증가할 수 있다. 복사 아웃커플링층(20)은 제1층(22) 및 제2층(23)에 대해 부가적으로 또 다른 층을 포함할 수 있고, 이러한 층도 분사에 의해 포개어 적층되며 마찬가지로 굴절률 캐스캐이드를 형성한다.
도 7에는 다른 실시예에 따른 유기 복사 방출 소자가 도시되어 있으며, 상기 소자는 구조화된 복사 아웃커플링층(20)을 포함한다. 이 때, 방울은 방법 단계(B)에서 그림자 마스크에 의해 분사된다. 이에 대해 대안적으로, 방울은 대면적으로 그리고 구조화되지 않은 상태로 분사될 수 있으며, 이후에 건조된 잔류물은 예컨대 UV광을 이용하여 그림자 마스크를 관통하면서 교차 결합될 수 있다. 잔류물(7)에서 교차결합되지 않은 영역들은 이후에 제거된다.
도시된 실시예에서 유기 복사 방출 층시퀀스(10)는 일부의 화소들 또는 픽셀들을 포함한 디스플레이로서 형성된다. 구조화된 복사 아웃커플링층(20)은 픽셀들 상부에서만 분사된 방울의 잔류물을 포함하여, 각 화소의 방출된 전자기 복사의 아웃커플링은 최적화될 수 있고, 이 때 구조화되지 않은 복사 아웃커플링층(20)의 표면 구조에 의해 픽셀 경계가 흐려지진 않는다.
도 8a 내지 도 8c에는 방법 단계(B)의 부분 단계들이 다른 실시예에 따른 도 2a 내지 도 2d의 경우와 유사하게 도시되어 있다.
표면(12)에 분사된 방울들 중 하나는 도 8a에 예시적으로 도시되어 있는데, 이러한 방울들은 상호 간에 용해가 불가능한 물질들(61, 62)의 용액들을 포함하고, 이와 동시에 상기 용액은 에멀전의 형태로 액상 물질(60)에 분사된다. 액상 물질은 예컨대 유화제를 포함할 수 있다.
도 8b에 따라 표면(12)에 도달한 이후, 서로 용해가 불가능한 물질들(61, 62)의 용액들은 개별적으로 상호 무관하게 건조된다. 이 때, 액상 매질(60) 및 물질(61, 62)의 용제는 화살표(63)로 암시된 바와 같이 휘발된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 물질(61)을 포함한 각 영역과 물질(62)을 포함한 각 영역은 고유의 잔류물(7)을 형성하고, 상기 잔류물은 예컨대 앞의 설명에 따라 건조 시 마랑고니 효과에 의해 반월 형태를 가질 수 있다. 이를 통해, 상기 기술된 물질(61, 62)의 상 분리에 의해 횡 방향으로 교번적인 광학 특성을 가질 수 있는 복사 아웃커플링층이 제조될 수 있다.
도시된 실시예에 대해 대안적으로, 서로 용해가 불가능한 물질들(61, 62)은 동시에 2개의 서로 다른 노즐로부터 분사될 수 있다.
도시된 방법 단계들, 기술된 실시예의 특징들 그리고 발명의 상세한 설명에 기술된 실시예는 복사 아웃커플링층(20)에 의한 최적의 아웃커플링 효율을 얻기 위해 상호 간에 조합될 수 있다.
본 발명은 실시예에 의거한 설명에 의하여 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 나타내고, 이러한 점은 특히, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허청구범위 또는 실시예에 제공되지 않더라도 특허청구범위에서의 각 조합을 포괄한다.
1: 기판 2: 제1전극
3: 유기 기능층 4: 제2전극
5: 노즐 6: 방울
7: 잔류물 10: 유기 복사 방출 층 시퀀스
11: 투명층 12: 표면
20: 투명 복사아웃커플링층 21: 표면 구조
3: 유기 기능층 4: 제2전극
5: 노즐 6: 방울
7: 잔류물 10: 유기 복사 방출 층 시퀀스
11: 투명층 12: 표면
20: 투명 복사아웃커플링층 21: 표면 구조
Claims (15)
- 유기 복사 방출 소자를 제조하는 방법에 있어서,
A) 구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층(3) 및 투명층(11)을 포함하는 유기 복사 방출 층 시퀀스(10)를 제공하는 단계; 및
B) 상기 적어도 하나의 기능층(3)을 등지는 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에 분사를 이용하여 표면 구조(21)를 가진 투명 복사아웃커플링층(20)을 적층하는 단계로서, 서로 용해가 불가능한 적어도 2개의 물질들(61, 62)이 적층되는 것인, 투명 복사아웃커플링층(20)을 적층하는 단계를 포함하고,
상기 복사아웃커플링층(20)은 개별 방울들(6)의 형태로 분사되고, 상기 방울들은 상기 복사아웃커플링층(20)을 형성하면서 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에서 개별적으로 건조되며 불규칙적으로 배치된 잔류물들을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 유기 복사 방출 소자를 제조하는 방법에 있어서,
A) 구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층(3) 및 투명층(11)을 포함하는 유기 복사 방출 층 시퀀스(10)를 제공하는 단계; 및
B) 상기 적어도 하나의 기능층(3)을 등지는 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에 분사를 이용하여 표면 구조(21)를 가진 투명 복사아웃커플링층(20)을 적층하는 단계를 포함하고,
상기 단계 B)는,
B1) 액체인 제1 물질(61)의 방울들을 분사하는 부분 단계; 및
B2) 상기 제1 물질(61) 상에 액체인 제2 물질(62)의 방울들을 분사하는 부분 단계를 포함하는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 물질(61, 62)은 서로 용해가 불가능한 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 단계 B)에서 복사아웃커플링층(20)은 개별 방울들(6)의 형태로 분사되고, 상기 방울들은 상기 복사아웃커플링층(20)을 형성하면서 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에서 개별적으로 건조되는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 단계 B)에서 교차결합 가능한 물질(61)은 액체상, 용액, 현탁액 또는 이들의 조합물로서 방울(6)의 형태로 적층되고, 상기 물질(61)의 건조(63) 및 교차 결합 중 적어도 하나 또는 양자 모두를 이용하여 상기 복사아웃커플링층(20)이 형성되는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 방울들(6)은 상기 건조(63) 시, 프리즘형, 피라미드형, 반월형 또는 이들의 조합된 형태를 갖는 잔류물(7)을 형성하는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 B)에서 하나 이상의 물질(61, 62)은 아크릴레이트, 실리콘, 에폭시, 폴리카보네이트, 천연플라스틱으로 구성된 그룹으로부터 선택되어 분사되는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 B)에서는 산란 입자(8)를 포함한 물질(61)이 분사되는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 B)에서 상기 복사아웃커플링층(20)은 횡 방향으로 구조화되어 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에 적층되는 것인 유기 복사 방출 소자 제조 방법. - 유기 복사 방출 소자에 있어서,
구동 시 전자기 복사를 방출하도록 구성된 적어도 하나의 유기 기능층(3) 및 투명층(11)을 구비하는 유기 복사 방출 층 시퀀스(10); 및
상기 적어도 하나의 유기 기능층(3)을 등지는 상기 투명층(11)의 표면(12) 상에 위치한 투명 복사아웃커플링층(20)을 포함하고,
상기 복사아웃커플링층(20)은 개별적으로 건조된 복수 개의 방울들(6)의 잔류물(7) - 상기 잔류물(7)은 불규칙적으로 배치됨 - 로 형성된 표면 구조(21)를 포함하고,
상기 복사아웃커플링층(20)은 제1물질(61)을 함유한 제1층(22) 및 제2물질(62)을 함유한 제2층(23)을 포함하는 것인 유기 복사 방출 소자. - 제10항에 있어서,
상기 잔류물(7)은 1 마이크로미터 이하의 크기를 가지는 것인 유기 복사 방출 소자. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 잔류물(7)은 프리즘형, 피라미드형, 반월형 또는 이들의 조합된 형태를 가지는 것인 유기 복사 방출 소자. - 제12항에 있어서,
상기 잔류물(7)은 0.1 이상의 밑면에 대한 높이 비율을 가지는 것인 유기 복사 방출 소자. - 삭제
- 삭제
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