KR101788923B1 - 플라스틱 기판 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 플라스틱 기판, 플라스틱 기판의 제조방법, 유기전자장치, 디스플레이용 광원 및 조명 기기에 관한 것이다. 본 출원의 플라스틱 기판은 광추출 성능 및 표면 거칠기 특성이 우수하다. 또한, 본 출원의 플라스틱 기판의 제조 방법은 산란 성분을 중첨하는 공정을 통하여 상기 플라스틱 기판을 제조할 수 있다. 또한, 본 출원의 플라스틱 기판은 유기전자장치의 기판으로 사용될 수 있고, 상기 유기전자장치는 디스플레이용 광원 및 조명 기기로 사용될 수 있다.
Description
본 출원은 플라스틱 기판, 상기 기판의 제조방법, 유기전자장치, 광원 및 조명 기기에 관한 것이다.
유기전자장치(OED; Organic Electronic Device)는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 전류를 전도할 수 있는 유기 재료의 층을 하나 이상 포함하는 소자이다. 유기전자장치의 종류에는 유기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다.
대표적인 유기전자장치인 유기발광소자는, 통상적으로 기판, 제 1 전극층, 유기층 및 제 2 전극층을 순차로 포함한다. 소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 제 1 전극층이 투명 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 반사 전극층으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극층이 반사 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 투명 전극층으로 형성되기도 한다. 전극층에 의해서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 유기층에 존재하는 발광층에서 재결합(recombination)되어 광이 생성될 수 있다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극층측으로 방출될 수 있다.
본 출원은 플라스틱 기판, 상기 기판의 제조방법, 유기전자장치, 광원 및 조명 기기를 제공한다.
본 출원은 플라스틱 기판에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 플라스틱 기판은, 고분자 바인더 및 상기 고분자 바인더 내에 포함되어 있는 산란 성분을 포함하는 지지층을 가진다. 도 1 은 고분자 바인더(1011) 및 상기 고분자 바인더 내에 포함되어 있는 산란 성분(1012)을 포함하는 지지층(101)을 가지는 플라스틱 기판(1)을 예시적으로 나타낸다.
하나의 예로, 상기 플라스틱 기판은 도 1에 나타낸 바와 같이 산란 성분(1012)이 고분자 바인더(1011) 내에 완전히 포함되어 지지층(101)이 평탄한 표면을 가질 수 있다. 다른 하나의 예로, 상기 플라스틱 기판은 도 2에 나타낸 바와 같이, 산란 성분(1012)이 고분자 바인더(1011)의 표면에 노출되어 지지층(101) 의 표면이 요철 구조를 가질 수도 있다.
본 명세서에서 용어 「산란 성분」은, 예를 들면, 고분자 바인더 등과 같은 주위 물질과는 다른 굴절률을 가지고, 또한 적절한 크기를 가져서 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시킬 수 있는 영역을 형성할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 상기 산란 성분은, 예를 들면, 입자의 형태일 수 있다.
상기 고분자 바인더 내에 산란 성분의 함량 비율은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 산란 성분은 고분자 바인더 내에 0.05 중량% 내지 3.75 중량%의 범위 내의 비율로 포함될 수 있다. 본 명세서에서 「고분자 바인더 내에 산란 성분의 함량 비율이 A 중량%」라는 것은 고분자 바인더 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 A 중량%라는 것을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 고분자 바인더 100 중량%는 용매를 제외한 고분자 바인더의 중량을 기초한 중량 비율을 의미할 수 있다. 산란 성분의 고분자 바인더 내의 함량 비율의 상한은 구체적으로 3.75 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3.25 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.9 중량% 이하, 1.8 중량% 이하 또는 1.7 중량%, 1.6 중량% 이하로 포함될 수 있다. 산란 성분의 고분자 바인더 내의 함량 비율의 하한은 구체적으로 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.35 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.45 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상으로 포함될 수 있다. 고분자 바인더 내에 산란 성분의 함량 비율이 상기 범위 내인 경우 광추출 성능이 우수한 플리스틱 기판을 제공할 수 있다.
상기 고분자 바인더 내에 산란 성분의 함량 비율은 반드시 상기 범위에 제한되는 것은 아니고 구현하고자 하는 지지층 및/또는 플라스틱 기판의 헤이즈 특성을 고려하여, 상기 범위 미만 또는 초과로도 조절될 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 본 출원의 플라스틱 기판은, 산란 성분을 고분자 바인더 전구 물질에 중첨하여 제조된다는 측면을 고려하면, 고분자 바인더 내의 산란 성분의 함량 비율의 상한은 약 10 중량%가 적적할 수 있다. 고분자 바인더 전구 물질 내의 산란 성분의 함량 비율이 약 10 중량%를 초과하는 경우 필터링(filtering) 단계에서 필터가 막히는 현상이 발생하여 충분한 필터링이 이루어지지 않고, 이에 따라 고분자 바인더 전구 물질 및 산란 성분을 포함하는 조성물의 층을 코팅한 후에 코팅층의 표면이 거칠어지므로 소자 제작 시 불리할 수 있다.
상기 지지층의 두께는 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 지지층의 두께는 약 10㎛ 내지 130 ㎛ 범위 내일 수 있다. 지지층의 두께의 상한은 구체적으로 130㎛ 이하, 120 ㎛ 이하, 110㎛ 이하, 100㎛ 이하, 90㎛ 이하, 80㎛ 이하 또는 70㎛ 이하일 수 있다. 또한, 지지층의 두께의 하한은 구체적으로, 10㎛ 이상, 20㎛ 이상, 30㎛ 이상, 40㎛ 이상, 50㎛ 이상 또는 60㎛ 이상일 수 있다. 지지층의 두께가 상기 범위 내인 경우 광추출 성능이 우수한 플리스틱 기판을 제공할 수 있다.
또한, 지지층의 두께가 상기 범위 내라는 것은 지지층 자체가 유기전자장치 등의 기판으로서 기능을 수행할 수 있는데 충분한 두께를 가진다는 것을 의미한다. 이는 종래 광추출 성능을 가지는 플라스틱 기판을 제조함에 있어서, 기판으로 기능을 수행할 수 있는 충분한 두께의 일반적인 플라스틱 기판(광 추출 성능을 가지지 않음) 상에 광 추출층을 매우 얇은 두께, 예를 들어, 약 2㎛ 이하의 두께로 코팅하는 구조와는 상이하다. 본 출원에 따르면, 상기 지지층은 기판으로서의 기능과 광추출층의 기능을 동시에 수행할 수 있으므로 기판의 제작 측면에서 유리하다.
상기 플라스틱 기판의 헤이즈는 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 플라스틱 기판의 헤이즈는 약 5% 내지 80% 범위 내일 수 있다. 플라스틱 기판의 헤이즈의 상한은 구체적으로 80% 이하, 77.5% 이하, 75% 이하, 72.5% 이하, 70% 이하, 67.5% 이하, 65% 이하, 62.5% 이하, 60% 이하, 57.5% 이하 또는 55% 이하일 수 있다. 또한, 플라스틱 기판의 헤이즈의 하한은 구체적으로, 5% 이상, 7.5% 이상, 10% 이상, 12.5% 이상, 15% 이상, 17.5% 이상, 20% 이상, 22.5% 이상, 25% 이상, 27.5% 이상, 30% 이상, 32.5% 이상, 35% 이상, 37. % 이상, 40% 이상, 42.5% 이상, 45% 이상, 47.5% 이상, 50% 이상 또는 52.5% 이상일 수 있다. 플라스틱 기판의 헤이즈가 상기 범위 내인 경우 광추출 성능이 우수한 플리스틱 기판을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 플라스틱 기판의 헤이즈를 측정하는 방식은 특별히 제한되지 않으며 당업계에 공지된 헤이즈 측정 방식을 채용하여 헤이즈를 측정할 수 있다. 하나의 예시에서, 헤이즈는 당업계에 공지된 헤이즈 측정 기기(Hazemeter), 예를 들면, MURAKAMI사의 HM-150 장치로 D65 광원을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 플라스틱 기판은 지지층의 산란 성분 외에 헤이즈 유발 요소를 포함하지 않은 상태에서도 상기 헤이즈 범위를 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 플라스틱 기판이 지지층의 산란 성분 외에 헤이즈 유발 요소를 포함하지 않는다는 것은 플라스틱 기판에서 헤이즈를 유발하는 요소는 산란 성분뿐이고, 헤이즈 유발층을 추가로 포함하거나 또는 고분자 바인더의 중합 시 헤이즈 유발 성분을 추가로 첨가하지 않음을 의미할 수 있다.
예를 들어, 본 출원의 플라스틱 기판은 지지층의 산란 성분 외에 헤이즈 유발 요소를 포함하지 않은 상태에서 약 5% 내지 80% 범위 내의 헤이즈를 나타낼 수 있다. 플라스틱 기판의 헤이즈의 상한은 구체적으로 80% 이하, 77.5% 이하, 75% 이하, 72.5% 이하, 70% 이하, 67.5% 이하, 65% 이하, 62.5% 이하, 60% 이하, 57.5% 이하 또는 55% 이하일 수 있다. 또한, 플라스틱 기판의 헤이즈의 하한은 구체적으로, 5% 이상, 7.5% 이상, 10% 이상, 12.5% 이상, 15% 이상, 17.5% 이상, 20% 이상, 22.5% 이상, 25% 이상, 27.5% 이상, 30% 이상, 32.5% 이상, 35% 이상, 37. % 이상, 40% 이상, 42.5% 이상, 45% 이상, 47.5% 이상, 50% 이상 또는 52.5% 이상일 수 있다. 본 출원에 따르면, 고분자 바인더 전구 물질에서 고분자 바인더로 전환하기 전에 산란 성분을 중첨하여 플라스틱 기판을 제조하므로 고분자 바인더 내에서 산란 성분의 안정적인 분산성을 확보할 수 있으므로, 산란 성분 외에 별도의 헤이즈 유발 요소를 포함하지 않더라도 상기와 같은 우수한 헤이즈 특성을 나타낼 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판은 또한 표면 거칠기 특성이 우수하다. 본 명세서에서 기판의 표면 거칠기 특성이 우수하다는 것은 기판의 표면 거칠기가 낮아서 표면이 평탄하다는 것을 의미할 수 있다. 고분자 바인더 및 산란 성분을 포함하는 지지층에 있어서, 통상적으로 산란 성분의 함량 비율이 높을수록 지지층의 두께가 두꺼울수록 헤이즈를 높일 수 있다고 예상된다. 본 출원에 따르면 산란 성분의 함량 비율이 상대적으로 낮으며 지지층의 두께가 상대적으로 높은데, 산란 성분의 비율이 상대적으로 높고 지지층의 두께가 상대적으로 낮은 경우와 비교하여, 유사한 헤이즈 특성을 나타낸다 하더라도, 더욱 우수한 표면 거칠기 특성을 나타낼 수 있다. 이는 산란 성분의 함량을 상대적으로 낮게 한 것에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 나아가, 후술하는 바와 같이, 본 출원의 플라스틱 기판은, 산란 성분을 고분자 바인더 전구 물질에 중첨하여 제조되는데, 이 경우 후첨하는 방식에 비하여 지지층 내의 산란 성분의 분산성을 안정적으로 확보할 수 있으므로, 지지층 표면에서의 산란 성분이 뭉치는 현상을 감소시킬 수 있기 때문이다. 플라스틱 기판의 표면에서 산란 성분이 뭉치는 현상이 발생하는 경우 쇼트(short)가 발생할 수 있어 소자 제작에 불리하다.
따라서, 전술한 바와 같이, 광추출 성능을 가지는 플라스틱 기판을 제조함에 있어서, 기판으로 기능을 수행할 수 있는 충분한 두께의 일반적인 플라스틱 기판 상에 광추출층을 매우 얇은 두께로 코팅하는 종래 기술에 비하여, 본 출원의 플라스틱 기판은 지지층 내의 산란 성분의 분산 안정성, 산란 성분의 분포 균일도 및 표면 거칠기 특성의 측면에서 더욱 유리하다.
하나의 예시에서, 상기 지지층은 20㎛ x 20㎛ 이상의 영역에서 측정된 표면 거칠기 (Ra)가 약 0.1 nm 내지 30 nm 범위 내일 수 있다. 상기 표면 거칠기(Ra)의 상한은 보다 구체적으로, 30 nm 이하, 27.5 nm 이하, 25 nm 이하, 22.5 nm 이하, 20 nm 이하, 17.5 nm 이하, 15 nm 이하 또는 12.5 nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 표면 거칠기(Ra)의 하한은 보다 구체적으로, 0.1 nm 이상, 1 nm 이상, 2 nm 이상, 3 nm 이상, 4 nm 이상, 5 nm 이상, 6 nm 이상, 7 nm 이상, 8 nm 이상 또는 9 nm 이상일 수 있다. 지지층의 표면 거칠기가 상기 범위 내인 경우 플라스틱 기판은 우수한 표면 거칠기 특성을 나타낼 수 있고, 상기 플라스틱 기판이 후술하는 유기전자장치의 기판으로 적용되는 경우 유기전자장치의 소자 제작 측면에서 유리하고, 쇼트(short) 등의 문제를 발생시키지 않는다.
본 명세서에서 상기 표면 거칠기를 측정하는 방식은 특별히 제한되지 않으며 당업계에 공지된 표면 거칠기 측정 방식을 채용하여 표면 거칠기를 측정할 수 있다. 하나의 예시에서, 표면 거칠기는 당업계에 공지된 AFM (atomic force microscope) 장비, 예를 들면, Digital Instrument사의 NS4 D3100 DEN P-4 Rev. A 장비를 사용하여 Non-contact (vibrating) 방식으로 측정할 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판은 또한 우수한 투광성을 나타낸다. 예를 들면, 상기 플라스틱 기판은, 가시광 영역 내의 적어도 한 파장, 예를 들어 550 nm 파장 또는 638 nm의 광에 대한 투과율이 80% 이상, 82% 이상, 84% 이상, 86% 이상, 88% 이상 또는 90% 이상일 수 있다. 본 출원의 플라스틱 기판은 구현하고자 하는 헤이즈 특성 및/또는 광추출 성능을 나타내기 위하여 상대적으로 적은 함량의 산란 성분을 포함하며, 상대적으로 두꺼운 두께의 지지층을 이용하므로, 상기와 같은 우수한 투광성을 나타낼 수 있다. 본 출원의 플라스틱 기판은 상기와 같이 투광성이 우수하므로 하부 발광형의 유기전자장치의 기판으로 적합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 플라스틱 기판은 고온이 요구되는 유기전자장치의 형성 공정에서도 우수한 내구성, 내박리성 등을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 기판의 열팽창 계수는, 10 ppm/℃ 내지 50 ppm/℃의 범위 내에 있을 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.
본 출원의 플라스틱 기판은 높은 굴절률을 나타낼 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 플라스틱 기판은 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상, 또는 약 1.7 이상일 수 있다. 이러한 굴절률의 상한은, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 1.9 이하, 1.85 이하, 1.80 이하, 1.75 이하일 수 있다. 이러한 굴절률 범위는, 예를 들면, 고굴절률을 가지는 고분자 재료로 플라스틱 기판을 형성하거나 또는 플라스틱 기판의 재료에 고굴절률 입자를 배합함으로써 확보할 수 있다. 플라스틱 기판의 굴절률이 상기 범위를 만족하는 경우 기판 내에서 전반사 현상 등을 해소 또는 완화시킬 수 있으므로 광추출 성능이 우수한 유기전자장치를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 고분자 바인더는 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술피드, 폴리프로필렌, 폴리에테르에테르 케톤 또는 폴리디메틸실론산을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 구체적인 예시에서, 공정온도 또는 광추출 성능의 측면에서 상기 고분자 바인더로 폴리이미드를 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 폴리이미드는, 예를 들면, 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자 등이 도입된 단량체를 사용하여 제조할 수 있다.
하나의 예시에서, 고분자 바인더는 하기 화학식 1의 반복 단위를 포함하는 폴리이미드 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, L은 단일결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 알케닐렌기, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2- 또는 -S-S-이고, R1 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알콕시기 아릴기 또는 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자를 포함하는 관능기이며, n은 1 이상의 정수이다. 또한, R1 내지 R20 중 2개의 고리 구조를 서로 연결시키는 탄소원자에 치환된 치환기는 존재하지 않는다. 예를 들면, R2가 연결된 탄소 원자와 R8가 연결된 탄소 원자가 벤젠 고리를 연결하는 경우 R2 및 R5는 존재하지 않는다.
본 명세서에서 용어 「단일 결합」은, 해당 부위에 별도의 원자 또는 원자단이 존재하지 않는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 화학식 1에서 -L-이 단일 결합인 경우, -L-의 양측의 벤젠이 직접 연결되어 비페닐(biphenyl) 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 알킬기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다. 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 알콕시기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 아릴기 또는 아릴렌기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠을 포함하거나 또는 2개 이상의 벤젠이 2개 또는 1개의 탄소 원자를 공유하면서 축합되거나 결합되어 있는 구조를 포함하는 방향족 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 잔기 또는 2가 잔기를 의미할 수 있다. 상기 아릴기 또는 아릴렌기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 22, 탄소수 6 내지 20, 탄소수 6 내지 18, 탄소수 6 내지 16, 탄소수 6 내지 14 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기 또는 아릴렌기일 수 있으며, 상기 아릴기 또는 아릴렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 알케닐렌기 또는 알키닐덴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기 또는 알키닐리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐렌기 또는 알키닐리덴기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐렌기 또는 알키닐리덴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 알케닐기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기일 수 있다. 상기 알케닐기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기 등에 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 등과 같은 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자 등을 포함하는 관능기, 페닐기, 벤질기, 나프틸기 또는 티오페닐기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고분자 바인더는, 상기 화학식 1의 반복 단위만으로 형성되는 단독 중합체이거나, 화학식 1의 반복 단위 외의 다른 단위를 함께 포함하는 블록 또는 랜덤 공중합체일 수 있다. 또한, 중합체의 양 말단은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알콕시기 아릴기 또는 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자를 포함하는 관능기일 수 있다. 공중합체의 경우에 다른 반복 단위의 종류나 비율은 예를 들면, 목적하는 굴절률, 내열성이나 투광율 등을 저해하지 않는 범위에서 적절하게 선택될 수 있다.
상기 화학식 1의 반복 단위를 포함하는 고분자 바인더는 예를 들면, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정한 표준 폴리스티렌 환산 중량평균분자량이 10,000 내지 100,000 또는 약 10,000 내지 50,000 정도일 수 있다. 화학식 1의 반복 단위를 가지는 고분자 바인더는 또한, 가시 광선 영역에서의 광 투과율이 80% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상이며, 내열성이 우수하다.
본 출원의 플라스틱 기판에서, 상기 산란 성분의 평균 입경은 150 nm 내지 300 nm 범위 내일 수 있다. 상기 산란 성분의 평균 입경의 하한은 구체적으로 150 nm 이상, 160 nm 이상, 170 nm 이상, 180 mm 이상, 190 mm 또는 200 nm 이상일 수 있다. 또한, 상기 산란 성분의 평균 입경의 상한은 구체적으로 300 nm 이하, 290 nm 이하, 280 nm 이하, 270 nm 이하, 260 nm 이하 또는 250 nm 이하일 수 있다. 산란 성분의 평균 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 광추출 성능이 우수한 플라스틱 기판을 제공할 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판에서, 상기 산란 성분은 주위 물질, 예를 들면, 고분자 바인더에 비하여 높거나 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 고분자 바인더와 산란 성분의 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값은 0.5 내지 1.2 범위 내일 수 있다. 상기 굴절률의 차이의 절대값의 하한은 구체적으로 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상, 0.65 이상 또는 0.7 이상일 수 있다. 또한, 상기 굴절률의 차이의 절대값의 상한은 구체적으로 1.2 이하, 1.15 이하, 1.1 이하, 1.05 이하, 또는 1 이하일 수 있다. 고분자 바인더와 산란 성분의 바인더의 굴절률 차이의 절대값이 상기 범위를 만족하는 경우, 플라스틱 기판으로 입사되는 광을 적절히 산란, 굴절 또는 회절시킴으로써 광추출 성능이 우수한 유기전자장치를 제공할 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판에서, 상기 산란 성분의 형상은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 산란 성분은 구형, 타원형, 다면체 또는 무정형과 같은 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 플라스틱 기판에서, 상기 산란 성분으로는, 고분자 바인더 내에 포함된 상태로 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시킬 수 있는 영역을 형성할 수 있는 물질로 당 업계에 알려진 공지의 물질을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 산란 성분은 예를 들어, 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물로는 예를 들어, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 올레핀 수지, 나일론 수지, 멜라민 수지, 포름알데하이드 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 유기물이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 무기물로는 금속 또는 금속의 산화물이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 무기물로는, 예를 들어, TiO2, HfO2, BaTiO3, SnO2, ZrO2, ZnO, Al2O3 및 SiO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 무기물이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 산란 성분은, 상기 재료 중에 어느 하나의 재료만을 포함하거나, 상기 중 2종 이상의 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 산란 성분으로 중공 실리카(hollow silica) 등과 같은 중공 입자 또는 코어/셀 구조의 입자도 사용할 수 있다.
본 출원의 예시적인 플라스틱 기판은 상기 지지층의 일면 또는 양면에 배리어층이 추가로 형성되어 있을 수 있다. 본 명세서서 용어 「배리어층」은 대기 중의 산소, 수분, 질소 산화물, 황 산화물 또는 오존의 투과를 방지하는 기능을 갖는 층을 의미할 수 있다. 배리어층은 상기 기능을 갖는 한, 특별히 한정되지 않으며 의도된 용도에 따라서 적합하게 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 배리어층은 버퍼층을 매개로 플라스틱 기판의 일면 또는 양면에 형성되어 있을 수 있다. 즉, 상기 플라스틱 기판은 배리어층과 지지층의 사이에 형성된 버퍼층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 배리어층과 기재층과의 밀착성을 향상시키기 역할을 할 수 있다. 버퍼층은, 예를 들면, SiO2, SiONx 또는 SiNx 등의 무기층을 스퍼터 방식 또는 공지의 진공증착 방식으로 증착하여 형성할 수 있다. 필요한 경우에 버퍼층은 유기물/무기물 코팅에 의한 방법으로 형성할 수 있다.
상기 배리어층의 재료는 수분 및 산소 등의 소자 열화를 촉진하는 물질들이 소자로 들어가는 것을 방지하는 기능을 갖는 재료를 제한없이 선택하여 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 배리어층은 In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti 및 Ni 등의 금속; TiO, TiO2, Ti3O3 , Al2O3, MgO, SiO, SiO2, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe2O3, Y2O3, ZrO2, Nb2O3 및, CeO2및 등의 금속 산화물; SiN 등의 금속 질화물; SiON 등의 금속 산질화물; MgF2, LiF, AlF3 및 CaF2 등의 금속 불화물; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레아, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로에틸렌, 또는 클로로트리플루오로에틸렌과 디클로로디플루오로에틸렌의 공중합체; 적어도 1종의 코모노머를 포함한 코모노머 혼합물과 테트라플루오로에틸렌의 공중합에 의해 획득된 공중합체; 공중합 주쇄에 환상 구조를 갖는 함불소 공중합체; 흡수율 1% 이상인 흡수성 재료; 및 흡수 계수 0.1% 이하인 방습성 재료를 포함할 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 상기 배리어층의 재료는 금속 산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어층의 재료는 고굴절률의 금속 산화물일 수 있다. 이에 따라 배리어층의 굴절률은, 예를 들면, 633 nm의 파장에 대하여, 1.45 이상, 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상 또는 약 1.7 이상 정도 일 수 있다. 또한, 배리어층의 굴절률의 상한은 목적하는 기능에 따라 적절히 조절할 수 있고, 예를 들면, 633 nm의 파장에 대한 굴절률이 2.6 이하, 2.3 이하, 2.0 이하 또는 1.8 이하일 수 있다. 배리어층의 굴절률이 상기 범위를 만족하는 경우, 전반사 현상을 해소 또는 완화시킬 수 있으므로 광추출 성능이 우수한 유기전자장치를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 배리어층은 단층 구조이거나 또는 복층 구조일 수 있다. 단층 구조는, 예를 들면, 1 종류의 배리어층의 재료를 포함할 수 있고, 또는 2 종류 이상의 배리어층의 재료를 혼합하여 포함할 수도 있다. 복층 구조는, 예를 들면, 상기 단층 구조가 2층 이상 적층된 구조일 수 있고, 하나의 적절한 예시에서, 배리어층은 산화 티타늄층(예를 들면, TiO2층)과 산화 알루미늄층(예를 들면, Al2O3층)이 순차적으로 적층된 복층 구조일 수 있다.
배리어층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도된 용도에 따라서 적합하게 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 배리어층의 두께는 5 nm 내지 1000 nm, 7 nm 내지 750 nm 또는 10 nm 내지 500 nm 일 수 있다.
배리어층의 광 투과율은, 특별히 제한되지 않으며, 의도된 용도에 따라서 적합하게 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 배리어층의 광 투과율은, 약 80% 이상, 85%이상 또는 90%이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 배리어층은 인접하는 층과 대등한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 배리어층에 전극층이 인접하는 경우, 배리어층은 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상일 수 있다. 이에 따라, 배리어층과 전극층 계면에서의 전반사 현상을 해소 또는 완화시킬 수 있으므로 광추출 성능이 유수한 유기전자장치를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 배리어층은 수증기 투과율(water vapor transmission rate, WVTR)이 10-4 g/m2·day 이하일 수 있다. 상기 수증기 투과율은, 예를 들면, 온도가 40℃ 및 상대 습도가 90%인 조건에서 측정된 값일 수 있다. 상기 수증기 투과율은, 예를 들면, 수증기 투과율 측정기(PERMATRAN-W3/31, MOCON, Inc. 에 의해 제조)를 사용하여 측정될 수 있다. 배리어층이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 고열, 고습 환경에서도, 수분이나 산소 등의 외래 물질의 침투에 의하여 컬(curl) 현상 등이 발생하지 않기 때문에, 내구성이 우수하고 이로 인해 성능이 우수한 유기전자소자를 구현할 수 있다.
배리어층은, 예를 들면 ALD(Atomic Layer Deposition) 법, 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, MBE (분자선 에피택시) 법, 클러스터 이온빔법, 이온도금법, 플라즈마 중합법 (고주파 여기 이온 도금법), 플라즈마 CVD 법, 레이저 CVD 법, 열 CVD 법, 가스 소스 CVD 법 또는 코팅법에 의해 형성된 층일 수 있고, 하나의 적절한 예시로서 ALD법에 의해 형성된 원자층 증착층일 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판은 평탄층을 추가로 포함할 수 있다. 평탄층은, 예를 들면, 지지층의 일면 또는 양면에 형성되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서, 평탄층은 도 2에 예시적으로 나타낸 플라스틱 기판과 같이 산란 성분(1012)이 고분자 바인더(1011)의 표면에 노츨되어 지지층의 표면이 요철 구조를 가지게 되는 경우 이러한 요철 구조를 가지는 지지층 표면의 상부에 형성되어 있을 수 있다. 도 3은 표면이 요철 구조를 가지는 지지층(101)의 상부에 평탄층(301)이 형성된 구조의 플라스틱 기판(1)을 예시적으로 나타낸다.
평탄층은, 예를 들면, 바인더와 함께 고굴절 입자를 포함할 수 있다. 상기 평탄층은 고굴절 입자를 바인더와 혼합한 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 평탄층은 전극층 등을 포함한 유기전자소자가 형성될 수 있는 표면을 제공하고, 광산란성을 가져서 소자의 광추출 성능을 개선할 수 있다. 평탄층은 인접하는 전극층과 동등하거나 그 이상인 굴절률을 가질 수 있고, 예를 들면, 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5이상일 수 있다.
평탄층의 바인더로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다. 바인더로는, 예를 들면, 이 분야에서 공지된 다양한 유기 바인더, 무기 바인더 또는 유무기 바인더를 사용할 수 있다. 소자의 수명이나 제작 과정에서 수행하는 고온 공정, 포토 공정이나 식각 공정에 대한 저항성이 우수하다는 점을 고려하여 내열성과 내화학성이 우수한 유기 바인더, 무기 바인더 또는 유무기 바인더를 선택하여 사용할 수 있다. 바인더는, 예를 들면, 약 1.4 이상, 약 1.45 이상, 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상 또는 약 1.7 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 바인더의 굴절률의 상한은, 함께 배합되는 입자의 굴절률 등을 고려하여 상기 평탄층의 굴절률을 만족시킬 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 바인더로는, 예를 들면, 에폭시 수지, 폴리실록산 또는 폴리이미드가 예시될 수 있다.
평탄층의 바인더로는, 예를 들면, 고굴절 바인더 또는 저굴절 바인더를 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「고굴절 바인더」는, 굴절률이 약 1.7 내지 2.5 정도 또는 약 1.7 내지 2.0 정도인 바인더를 의미하고, 용어 「저굴절 바인더」는 굴절률이 약 1.4 이상이면서 약 1.7 미만인 바인더를 의미할 수 있다. 이러한 바인더들은 다양하게 공지되어 있으며, 상기 기술한 다양한 종류의 바인더 또는 그 외에도 공지된 바인더 중에서 적합한 바인더를 선택 및 사용할 수 있다.
평탄층은 고굴절 입자를 추가로 포함할 수 있다. 평탄층에서 용어 「고굴절 입자」는, 예를 들면, 굴절률이 1.8 이상, 2.0 이상, 2.2 이상, 2.5 이상, 2.6 이상 또는 2.7 이상인 입자를 의미할 수 있다. 고굴절 입자의 굴절률의 상한은, 예를 들면, 함께 배합되는 바인더 등의 굴절률 등을 고려하여 상기 평탄층의 굴절률을 만족시킬 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 고굴절 입자는, 예를 들면, 1 nm 내지 100 nm, 10 nm 내지 90 nm, 10 nm 내지 80 nm, 10 nm 내지 70 nm, 10 nm 내지 60 nm, 10 nm 내지 50 nm 또는 10 nm 내지 45 nm 정도의 평균 입경을 가질 수 있다. 고굴절 입자로는, 예를 들면, 알루미나, 알루미노 실리케이트, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등이 예시될 수 있다. 고굴절 입자로는, 예를 들면, 굴절률이 2.5 이상인 입자로서, 루틸형 산화 티탄을 사용할 수 있다. 루틸형의 산화 티탄은 여타의 입자에 비하여 높은 굴절률을 가지고, 따라서 상대적으로 적은 비율로도 목적하는 굴절률로의 조절이 가능할 수 있다. 상기 고굴절 입자의 굴절률은 550 nm 파장 또는 633 nm의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다. 하나의 예시에서, 평탄층은 633nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.8 이상이고 평균 입경이 50 nm 이하인 고굴절 입자를 포함할 수 있다.
평탄층 내에서의 고굴절 입자의 비율은, 특별히 제한되지 않으며, 전술한 평탄층의 굴절률이 확보될 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다. 평탄층의 물성, 예를 들면, 평탄층의 수분 또는 습기 투과성이나 아웃개싱(outgassing) 등을 감안하여, 고굴절 입자는, 바인더 100 중량부 대비 300 중량부 이하, 250 중량부 이하, 200 중량부 이하, 150 중량부 이하 또는 120 중량부 이하의 비율로 평탄층에 포함될 수 있다. 또한, 고굴절 입자의 비율은, 예를 들면, 40 중량부 이상, 60 중량부 이상, 80 중량부 이상, 또는 100 중량부 이상일 수 있다. 본 명세서에서「단위 중량부」는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 성분간의 중량의 비율을 의미한다. 바인더와 고굴절 입자의 비율을 상기와 같이 유지하여, 예를 들면 유기전자소자를 형성하는 경우에 외부 양자 효율을 높이고, 외부로부터의 가스나 수분의 침투를 방지하며, 아웃개싱(outgasing)을 감소시켜서 성능과 신뢰성이 우수한 소자를 제공할 수 있다.
평탄층은, 예를 들면, 바인더 및 고굴절 입자를 포함하는 코팅액을 사용한 습식 코팅(wet coating) 방식이나, 졸겔 방식 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식 등과 같은 증착 방식 또는 마이크로엠보싱 방식 등을 통하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 예시에서 평탄층은, 지르코늄, 티탄 또는 세륨 등의 금속의 알콕시드 또는 아실레이트(acylate) 등의 화합물을 카복실기 또는 히드록시기 등의 극성기를 가지는 바인더와 배합한 소재를 사용하여 형성할 수도 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 등의 화합물은 바인더에 있는 극성기와 축합 반응하고, 바인더의 골격 내에 상기 금속을 포함시켜 고굴절률을 구현할 수 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 화합물의 예로는, 테트라-n-부톡시 티탄, 테트라이소프로폭시 티탄, 테트라-n-프로폭시 티탄 또는 테트라에톡시 티탄 등의 티탄 알콕시드, 티탄 스테아레이트(stearate) 등의 티탄 아실레이트, 티탄 킬레이트류, 테트라-n-부톡시지르코늄, 테트라-n-프로폭시 지르코늄, 테트라이소프로폭시 지르코늄 또는 테트라에톡시 지르코늄 등의 지르코늄 알콕시드, 지르코늄 트리부톡시스테아레이트 등의 지르코늄 아실레이트, 지르코늄 킬레이트류 등이 예시될 수 있다. 평탄층은, 또한 티탄 알콕시드 또는 지르코늄 알콕시드 등의 금속 알콕시드 및 알코올 또는 물 등의 용매를 배합하여 코팅액을 제조하고, 이를 도포한 후에 적정한 온도에서 소성하는 졸겔 코팅 방식으로 형성할 수도 있다.
본 출원의 플라스틱 기판은 지지층의 일면에 부착되어 있는 캐리어 기판을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 플라스틱 기판에 상기 배리어층 또는 평탄층이 추가로 형성된 경우에 상기 배리어층 또는 평탄층과는 반대측 면이 상기 캐리어 기판과 접촉하고 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 캐리어 기판은, 예를 들면 유리 기판 또는 강성 기판을 사용할 수 있다. 유리 기판으로는, 특별한 제한 없이 적절한 소재가 사용될 수 있고, 예를 들면, 소다석회 유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등의 기재층이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 예시에서, 캐리어 기판은, 플라스틱 기판과 탈부착이 가능하도록 형성되어 포함될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 플라스틱 기판의 제조방법에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 플라스틱 기판의 제조방법은, 고분자 바인더 전구 물질 및 산란 성분을 포함하는 조성물의 층을 형성하고, 상기 층 내에서 상기 고분자 바인더 전구 물질을 고분자 바인더로 전환시키는 것을 포함한다.
상기 제조 방법에 있어서 고분자 바인더 전구 물질 및 산란 성분을 포함하는 조성물은 고분자 바인더 전구 물질 100 중량% 대비 산란 성분을 약 0.05 중량% 내지 3.75 중량% 범위 내의 비율로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 「고분자 바인더 전구 물질 100 중량%」는 용매를 제외한 고분자 바인더 전구 물질의 중량을 기초한 중량 비율을 의미할 수 있다. 상기 산란 성분의 함량 비율에 관한 구체적인 사항은 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 고분자 바인더 내의 산란 성분의 함량 비율에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서 조성물의 층은 약 10㎛ 내지 130㎛ 범위 내의 두께로 형성될 수 있다. 상기 조성물의 층은 고분자 바인더 전구 물질을 고분자 바인더로 전환됨으로써 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 지지층이 될 수 있다. 따라서, 상기 조성물의 층의 두께에 관한 구체적인 사항은 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 지지층의 두께에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제조방법은 상기 플라스틱 기판의 제조 방법에 관한 것이므로, 상기 제조 방법에 있어서, 산란 성분의 함량 비율과 조성물의 층의 두께 이외의 사항에 대해서도, 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 상기 제조 방법으로 플라스틱 기판을 제조하는 경우 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 헤이즈를 특성을 나타내는 플라스틱 기판을 제조할 수 있다.
상기 제조 방법은 산란 성분을 중첨함으로써 플라스틱 기판을 제조한다. 본 명세서에서 용어 「중첨」이란 고분자 바인더 및 산란 성분을 포함하는 지지층을 가지는 플라스틱 기판을 제조하는 방법에 있어서, 산란 성분을 첨가하는 공정이 고분자 바인더 전구 물질이 고분자 바인더로 전환되기 전에 수행되는 것을 의미할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 용어 「중첨」이란, 상기 플라스틱 기판의 제조 방법에 있어서, 산란 성분이 고분자 바인더 전구 물질에 첨가되는 것을 의미할 수 있다. 이와 달리, 본 명세서에서 용어 「후첨」은 상기 플라스틱 기판을 제조하는 방법에 있어서, 산란 성분을 첨가하는 공정이 고분자 바인더 전구 물질이 고분자 바인더로 전환된 후에 수행되는 것을 의미할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 용어 「후첨」이란 상기 플라스틱 기판의 제조 방법에 있어서, 산란 성분이 고분자 바인더에 첨가되는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「고분자 바인더 전구 물질」은 고분자 바인더를 형성하는데 필요한 재료가 되는 물질 또는 고분자 바인더를 형성하는 일련의 반응에 있어서 고분자 바인더의 전 단계의 물질을 의미할 수 있다.
고분바 바인더 전구 물질은 고분자 바인더의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 고분자 바인더가 폴리이미드인 경우, 고분자 바인더 전구 물질은 폴리아믹산 또는 폴리아믹산을 합성하기 위한 단량체 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제조 방법은 산란 성분이 상기 폴리아믹산 또는 폴리아믹산을 합성하기 위한 단량체 화합물에 배합되는 경우 중첨되었다고 할 수 있다.
상기 제조 방법과 같이, 산란 성분을 중첨하여 플라스틱 기판을 제조하는 경우, 고분자 바인더 전구 물질 및/또는 고분자 바인더 내에서 산란 성분의 안정적인 분산성을 확보할 수 있으므로 광추출 성능에 적합한 헤이즈를 나타내면서도 표면 거칠기 특성이 우수한 플라스틱 기판을 제조할 수 있다. 이에 달리, 산란 성분을 후첨하여 플라스틱 기판을 제조하는 경우 고분자 바인더 내에서 산란 성분의 분산성을 확보할 수 없으므로 고분자 바인더 내부 또는 조성물의 층의 표면에서 산란 성분의 뭉침 현상이 발생할 수 있으며, 이에 따라 광추출 성능에 적합한 헤이즈를 나타내는 것이 어렵고 표면 거칠기 특성도 저하되어 소자 제작 시 불리한 단점이 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 조성물은 적절한 용매에 고분자 바인더 전구 물질 및 산란 성분을 용해시켜 제조할 수 있다. 용매로는 톨루엔, 크실렌, 시클로펜타논 또는 시클로헥사논 등의 공지의 유기 용매의 사용이 가능하다. 상기 조성물은 필요한 경우에, 중합 개시제, 계면 활성제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 조성물의 층은 고분자 바인더 전구 물질 및 산란 성분을 포함하는 조성물을 적절한 기판 상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 상기 기판은 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 캐리어 기판을 사용할 수 있다. 상기 도포 방식은 특별히 제한되지 않고 공지의 코팅 방식을 적용할 수 있다. 상기 코팅 방식으로는, 예를 들면, 롤 코팅, 인쇄법, 잉크젯 코팅, 슬릿 노즐법, 바 코팅, 콤마 코팅, 스핀 코팅 또는 그라비어 코팅 등의 방식이 예시될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 고분자 바인더가 폴리이미드인 경우에, 상기 고분자 바인더 전구 물질은 폴리아믹산일 수 있다. 폴리아믹산으로는, 폴리이미드를 형성할 수 있는 공지의 폴리아믹산을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리아믹산으로 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리아믹산을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, L은 단일결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 알케닐렌기, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2- 또는 -S-S-이고, R1 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자를 포함하는 관능기이며, n은 1 이상의 정수이다. R1 내지 R20에 대한 구체적인 내용은 상기 플라스틱 기판의 화학식 1 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 2에 있어서, R1 내지 R20는 2개의 고리 구조를 서로 연결시키는 탄소원자에 치환된 치환기는 존재하지 않는다. 예를 들면, 화학식 2에서 R2가 연결된 탄소 원자와 R8가 연결된 탄소 원자가 연결되는 경우에는 R2 및 R8는 존재하지 않고, -NH-기와 R14가 연결된 탄소 원자가 연결되는 경우에는 R14는 존재하지 않는다.
하나의 예시에서, 상기 고분자 바인더가 폴리이미드인 경우에, 상기 조성물의 층에서 고분자 바인더 전구 물질을 고분자 바인더로 전환시키는 공정은 상기 폴리아믹산을 이미드화 반응시키는 공정에 의하여 수행될 수 있다. 상기 이미드화 반응의 조건이나 방식은 특별히 제한되지 않고 당업계에 공지된 폴리아믹산을 폴리이미드로 전환시키는 이미드화 반응의 조건이나 방식이 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 플라스틱 기판의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 본 출원은 상기 플라스틱 기판을 포함하는 유기전자장치에 관한 것이다. 상기 유기전자장치는 고분자 바인더; 및 상기 바인더 내에 0.05 중량% 내지 3.75 중량%의 범위 내의 비율로 포함되어 있는 산란 성분을 포함하고, 두께가 10㎛ 내지 130 ㎛ 범위 내인 지지층을 가지고, 헤이즈가 5% 내지 80% 의 범위 내에 있는 플라스틱 기판; 상기 기판 상에 형성되어 있는 제1 전극층; 상기 제1 전극층상에 형성되어 있는 유기층 및 상기 유기층상에 형성되어 있는 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 유기전자장치의 플라스틱 기판에 대해서는, 상기 플라스틱 기판의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 유기층은 적어도 발광층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극층을 투명하게 구현하고, 제 2 전극층을 반사성 전극층으로 하면 유기층의 발광층에서 발생한 광이 광학 기능성층을 거쳐서 기재층측으로 방사되는 하부 발광형 소자를 구현할 수 있다.
상기 유기전자장치는 유기발광장치(Organic Light Emitting Device)일 수 있다. 이 경우 상기 유기전자장치는 상기 발광층을 적어도 포함하는 유기층이 정공 주입 전극층과 전자 주입 전극층의 사이에 개재된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 플라스틱 기판 상에 형성되는 제 1 전극층이 정공 주입 전극층이고, 상기 유기층 상에 형성되는 제 2 전극층이 전자 주입 전극층일 수 있다. 상기 제 1 전극층은 투명 전극층일 수 있다.
전자 및 정공 주입성 전극층의 사이에 존재하는 유기층은, 적어도 1층 이상의 발광층을 포함할 수 있다. 유기층은 2층 이상의 복수의 발광층을 포함할 수도 있다. 2층 이상의 발광층을 포함되는 경우에는, 발광층들은 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층이나 전하 발생층(CGL; Charge Generating Layer) 등에 의해 분할되어 있는 구조를 가질 수도 있다.
발광층은, 예를 들면, 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 발광층의 재료로는, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이트)알루미늄(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III))(Alg3), 4-MAlq3 또는 Gaq3 등의 Alq 계열의 재료, C-545T(C26H26N2O2S), DSA-아민, TBSA, BTP, PAP-NPA, 스피로-FPA, Ph3Si(PhTDAOXD), PPCP(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene) 등과 같은 시클로페나디엔(cyclopenadiene) 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl), 디스티릴 벤젠 또는 그 유도체 또는 DCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DDP, AAAP, NPAMLI, ; 또는 Firpic, m-Firpic, N-Firpic, bon2Ir(acac), (C6)2Ir(acac), bt2Ir(acac), dp2Ir(acac), bzq2Ir(acac), bo2Ir(acac), F2Ir(bpy), F2Ir(acac), op2Ir(acac), ppy2Ir(acac), tpy2Ir(acac), FIrppy(fac-tris[2-(4,5 -difluorophenyl)pyridine-C'2,N] iridium(III)) 또는 Btp2Ir(acac)(bis(2-(2'-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3')iridium(acetylactonate)) 등과 같은 인광 재료 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 발광층은, 상기 재료를 호스트(host)로 포함하고, 또한 페릴렌(perylene), 디스티릴비페닐(distyrylbiphenyl), DPT, 퀴나크리돈(quinacridone), 루브렌(rubrene), BTX, ABTX 또는 DCJTB 등을 도펀트로 포함하는 호스트-도펀트 시스템(Host-Dopant system)을 가질 수도 있다.
발광층은 또한 후술하는 전자 수용성 유기 화합물 또는 전자 공여성 유기 화합물 중에서 발광 특성을 나타내는 종류를 적절히 채용하여 형성할 수 있다.
유기층은, 발광층을 포함하는 한, 이 분야에 공지된 다른 다양한 기능성층을 추가로 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 유기층에 포함될 수 있는 층으로는, 전자 주입층, 정공 저지층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등이 예시될 수 있다.
전자 주입층 또는 전자 수송층은, 예를 들면, 전자 수용성 유기 화합물(electron accepting organic compound)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기에서 전자 수용성 유기 화합물로는, 특별한 제한 없이 공지된 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 유기 화합물로는, p-테르페닐(p-terphenyl) 또는 쿠아테르페닐(quaterphenyl) 등과 같은 다환 화합물 또는 그 유도체, 나프탈렌(naphthalene), 테트라센(tetracene), 피렌(pyrene), 코로넨(coronene), 크리센(chrysene), 안트라센(anthracene), 디페닐안트라센(diphenylanthracene), 나프타센(naphthacene) 또는 페난트렌(phenanthrene) 등과 같은 다환 탄화수소 화합물 또는 그 유도체, 페난트롤린(phenanthroline), 바소페난트롤린(bathophenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 퀴놀린(quinoline), 키노사린(quinoxaline) 또는 페나진(phenazine) 등의 복소환화합물 또는 그 유도체 등이 예시될 수 있다. 또한, 플루오르세인(fluoroceine), 페리렌(perylene), 프타로페리렌(phthaloperylene), 나프타로페리렌(naphthaloperylene), 페리논(perynone), 프타로페리논, 나프타로페리논, 디페닐부타디엔(diphenylbutadiene), 테트라페닐부타디엔(tetraphenylbutadiene), 옥사디아졸(oxadiazole), 아르다진(aldazine), 비스벤조옥사조린(bisbenzoxazoline), 비스스티릴(bisstyryl), 피라진(pyrazine), 사이크로펜타디엔(cyclopentadiene), 옥신(oxine), 아미노퀴놀린(aminoquinoline), 이민(imine), 디페닐에틸렌, 비닐안트라센, 디아미노카르바졸(diaminocarbazole), 피란(pyrane), 티오피란(thiopyrane), 폴리메틴(polymethine), 메로시아닌(merocyanine), 퀴나크리돈(quinacridone) 또는 루부렌(rubrene) 등이나 그 유도체, 일본특허공개 제1988-295695호, 일본특허공개 제1996-22557호, 일본특허공개 제1996-81472호, 일본특허공개 제1993-009470호 또는 일본특허공개 제1993-017764호 등의 공보에서 개시하는 금속 킬레이트 착체 화합물, 예를 들면, 금속 킬레이트화 옥사노이드화합물인 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄[tris(8-quinolinolato)aluminium], 비스(8-퀴놀리노라토)마그네슘, 비스[벤조(에프)-8-퀴놀뤼노라토]아연{bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc}, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(8-퀴놀리노라토)인디엄[tris(8-quinolinolato)indium], 트리스(5-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 8-퀴놀리노라토리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)칼슘 등의 8-퀴놀리노라토 또는 그 유도체를 배립자로 하나 이상 가지는 금속 착체, 일본특허공개 제1993-202011호, 일본특허공개 제1995-179394호, 일본특허공개 제1995-278124호 또는 일본특허공개 제1995-228579호 등의 공보에 개시된 옥사디아졸(oxadiazole) 화합물, 일본특허공개 제1995-157473호 공보 등에 개시된 트리아진(triazine) 화합물, 일본특허공개 제1994-203963호 공보 등에 개시된 스틸벤(stilbene) 유도체나, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 일본특허공개 제1994-132080호 또는 일본특허공개 제1994-88072호 공보 등에 개시된 스티릴 유도체, 일본특허공개 제1994-100857호나 일본특허공개 제1994-207170호 공보 등에 개시된 디올레핀 유도체; 벤조옥사졸(benzooxazole) 화합물, 벤조티아졸(benzothiazole) 화합물 또는 벤조이미다졸(benzoimidazole) 화합물 등의 형광 증백제; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤질, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-메틸벤젠 또는 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-에틸벤젠 등과 같은 디스티릴벤젠(distyrylbenzene) 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진 또는 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진 등의 디스티릴피라진(distyrylpyrazine) 화합물, 1,4-페닐렌디메틸리딘, 4,4'-페닐렌디메틸리딘, 2,5-크실렌디메틸리딘, 2,6-나프틸렌디메틸리딘, 1,4-비페닐렌디메틸리딘, 1,4-파라-테레페닐렌디메텔리딘, 9,10-안트라센디일디메틸리딘(9,10-anthracenediyldimethylidine) 또는 4,4'-(2,2-디-티-부틸페닐비닐)비페닐, 4,4 -(2,2-디페닐비닐)비페닐 등과 같은 디메틸리딘(dimethylidine) 화합물 또는 그 유도체, 일본특허공개 제1994-49079호 또는 일본특허공개 제1994-293778호 공보 등에 개시된 실라나민(silanamine) 유도체, 일본특허공개 제1994-279322호 또는 일본특허공개 제1994-279323호 공보 등에 개시된 다관능 스티릴 화합물, 일본특허공개 제1994-107648호 또는 일본특허공개 제1994-092947호 공보 등에 개시되어 있는 옥사디아졸 유도체, 일본특허공개 제1994-206865호 공보 등에 개시된 안트라센 화합물, 일본특허공개 제1994-145146호 공보 등에 개시된 옥시네이트(oxynate) 유도체, 일본특허공개 제1992-96990호 공보 등에 개시된 테트라페닐부타디엔 화합물, 일본특허공개 제1991-296595호 공보 등에 개시된 유기 삼관능 화합물, 일본특허공개 제1990-191694호 공보 등에 개시된 쿠마린(coumarin)유도체, 일본특허공개 제1990-196885호 공보 등에 개시된 페리렌(perylene) 유도체, 일본특허공개 제1990-255789호 공보 등에 개시된 나프탈렌 유도체, 일본특허공개 제1990-289676호나 일본특허공개 제1990-88689호 공보 등에 개시된 프탈로페리논(phthaloperynone) 유도체 또는 일본특허공개 제1990-250292호 공보 등에 개시된 스티릴아민 유도체 등도 저굴절층에 포함되는 전자 수용성 유기 화합물로서 사용될 수 있다. 또한, 상기에서 전자 주입층은, 예를 들면, LiF 또는 CsF 등과 같은 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
정공 저지층은, 주입된 정공이 발광층을 지나 전자 주입성 전극층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이고, 필요한 경우에 공지의 재료를 사용하여 발광층과 전자 주입성 전극층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층은, 예를 들면, 전자 공여성 유기 화합물(electron donating organic compound)을 포함할 수 있다. 전자 공여성 유기 화합물로는, N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿠아드리페닐[4,4'-bis(diphenylamino)quadriphenyl], 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)시크로헥산, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)-4-페닐시크로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐 N-페닐카르바졸, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(8-플루오란테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl), 2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌, 2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌, 2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N,N-디(2-나프틸)아미노]테르페닐, 4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)페닐]아미노}비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐, 2,6-비스[N,N-디-(2-나프틸)아미노]플루오렌 또는 4,4'-비스(N,N-디-p-톨릴아미노)테르페닐, 및 비스(N-1-나프틸)(N-2-나프틸)아민 등과 같은 아릴 아민 화합물이 대표적으로 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 주입층이나 정공 수송층은, 유기화합물을 고분자 중에 분산시키거나, 상기 유기 화합물로부터 유래한 고분자를 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체 등과 같이 소위 π-공역 고분자(π-conjugated polymers), 폴리(N-비닐카르바졸) 등의 정공 수송성 비공역 고분자 또는 폴리실란의 π-공역 고분자 등도 사용될 수 있다.
정공 주입층은, 구리프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌이나 비금속 프탈로시아닌, 카본막 및 폴리아닐린 등의 전기적으로 전도성인 고분자 들을 사용하여 형성하거나, 상기 아릴 아민 화합물을 산화제로 하여 루이스산(Lewis acid)과 반응시켜서 형성할 수도 있다.
예시적으로 유기발광소자는, 순차적으로 형성된 (1) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (2) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (3) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (4) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (5) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (6) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/전자장벽층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (7) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/부착개선층/전자 주입 전극층의 형태; (8) 정공 주입 전극층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (9) 정공 주입 전극층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (10) 정공 주입 전극층/무기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (11) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (12) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태 또는 (13) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 정공 주입 전극층과 전자 주입 전극층의 사이에 적어도 2개의 발광층이 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층 또는 전하 발생층(CGL: Charge Generating Layer)에 의해 분할되어 있는 구조의 유기층을 포함하는 형태를 가질 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기층, 예를 들면, 발광층, 전자 주입 또는 수송층, 정공 주입 또는 수송층을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기전자장치의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.
유기전자장치는, 봉지 구조를 추가로 포함할 수 있다. 상기 봉지 구조는, 유기전자장치의 유기층으로 수분이나 산소 등과 같은 외래 물질이 유입되지 않도록 하는 보호 구조일 수 있다. 봉지 구조는, 예를 들면, 글라스캔 또는 금속캔 등과 같은 캔이거나, 상기 유기층의 전면을 덮고 있는 필름일 수 있다.
도 4는, 플라스틱 기판(1) 상에 순차로 형성된 제1전극층(401), 유기층(402) 및 제 2 전극층(403)이 글라스캔 또는 금속캔 등과 같은 캔 구조의 봉지 구조(404)에 의해 보호되어 있는 형태를 예시적으로 보여준다. 도 4와 같이 봉지 구조(404)는, 예를 들면, 접착제에 의해서 플라스틱 기판(1)에 부착되어 있을 수 있다. 이러한 방식으로 봉지 구조를 통한 보호 효과를 극대화할 수 있다.
봉지 구조는, 예를 들면, 제 1 전극층, 유기층 및 제 2 전극층의 전면을 피복하고 있는 필름일 수 있다. 도 5는 제 1 전극층(401), 유기층(402) 및 제 2 전극층(403)의 전면을 덮고 있는 필름 형태의 봉지 구조(501)를 예시적으로 나타내고 있다. 예를 들면, 필름 형태의 봉지 구조(501)는, 도 5와 같이 제 1 전극층(401), 유기층(402) 및 제 2 전극층(403)의 전면을 피복하면서, 상기 플라스틱 기판(1)과 제 2 기판(502)을 서로 접착시키고 있는 구조를 가질 수 있다. 상기에서 제 2 기판으로는, 예를 들면, 유리 기판, 금속 기판, 고분자 필름 또는 배리어층 등이 예시될 수 있다. 필름 형태의 봉지 구조는, 예를 들면, 에폭시 수지 등과 같이 열 또는 자외선(UV)의 조사 등에 의해 경화되는 액상의 재료를 도포하고, 경화시켜서 형성하고나, 혹은 상기 에폭시 수지 등을 사용하여 미리 필름 형태로 제조된 접착 시트 등을 사용하여 기판과 상부 기판을 라미네이트하는 방식으로 형성할 수 있다.
봉지 구조는, 필요한 경우, 산화 칼슘, 산화 베릴륨 등의 금속 산화물, 염화 칼슘 등과 같은 금속 할로겐화물 또는 오산화 인 등과 같은 수분 흡착제 또는 게터재 등을 포함할 수 있다. 수분 흡착제 또는 게터재는, 예를 들면, 필름 형태의 봉지 구조의 내부에 포함되어 있거나, 혹은 캔 구조의 봉지 구조의 소정 위치에 존재할 수 있다. 봉지 구조는 또한 배리어 필름이나 전도성 필름 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 상기 유기전자장치, 예를 들어, 유기발광장치의 용도에 관한 것이다. 하나의 예시에서, 본 출원은 상기 유기전자장치를 포함하는 디스플레이용 광원에 관한 것이다. 다른 하나의 예시에서, 본 출원은 상기 유기전자장치를 포함하는 조명 기기에 관한 것이다. 상기 디스플레이용 광원으로는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등을 예시할 수 있다.
또한, 상기 유기전자장치가 상기 디스플레이용 광원이나 조명 장치 또는 기타 다른 용도에 적용되는 경우 상기 디스플레이용 광원이나 조명 장치를 구성하는 다른 부품이나 그 구성 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기전자장치가 적용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.
본 출원의 플라스틱 기판은 광추출 성능 및 표면 거칠기 특성이 우수하다. 또한, 본 출원의 플라스틱 기판의 제조 방법은 산란 성분을 중첨하는 공정을 통하여 상기 플라스틱 기판을 제조할 수 있다. 또한, 본 출원의 플라스틱 기판은 유기전자장치의 기판으로 사용될 수 있고, 상기 유기전자장치는 디스플레이용 광원 및 조명 기기로 사용될 수 있다.
도 1 내지 3은 예시적인 플라스틱 기판을 나타낸다.
도 4 및 5는 예시적인 유기전자장치를 나타내는 도면이다.
도 6는 실시예 1의 플라스틱 기판의 SEM 단면 이미지를 나타낸다.
도 7은 실시예 4 및 비교예 5 및 6의 플라스틱 기판의 암 시야(Dark Field) 모드의 광학 현미경 표면 이미지를 나타낸다 (스케일 바: 20㎛).
도 8은 실시예 4 및 비교예 5 및 6의 플라스틱 기판의 SEM 표면 이미지를 나타낸다.
도 9은 플라스틱 기판의 가시광 영역의 투과율 및 유기발광장치의 절대양자효율을 나타내는 그래프이다.
도 4 및 5는 예시적인 유기전자장치를 나타내는 도면이다.
도 6는 실시예 1의 플라스틱 기판의 SEM 단면 이미지를 나타낸다.
도 7은 실시예 4 및 비교예 5 및 6의 플라스틱 기판의 암 시야(Dark Field) 모드의 광학 현미경 표면 이미지를 나타낸다 (스케일 바: 20㎛).
도 8은 실시예 4 및 비교예 5 및 6의 플라스틱 기판의 SEM 표면 이미지를 나타낸다.
도 9은 플라스틱 기판의 가시광 영역의 투과율 및 유기발광장치의 절대양자효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 출원에 따른 실시예를 통하여 상기 기판을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 플라스틱 기판의 투과율 측정
플라스틱 기판의 투과율은 적분구를 이용하여 측정하였다. 보다 구체적으로, 적분구 안의 자기 흡수 보정 램프를 킨 상태에서 적분구 밝기를 L0라 하고, 적분구 안에 측정하고자 하는 샘플을 중앙에 위치시켰을 때의 적분구 밝기를 Ls라 하며, 적분구 안에 샘플과 동일 크기의 완전 흡수체를 중앙에 위치시켰을 때의 적분구의 밝기를 LD라 하면, 상기 플라스틱 기판 투과율을 하기 수학식 4로 계산할 수 있다.
[수학식 4]
기판 투과율(%) = (Ls - LD)/(L0 - LD) x 100
2. 플라스틱 기판의
헤이즈
측정
플라스틱 기판의 헤이즈는 MURAKAMI사의 HM-150 장치로 D65 광원을 이용하여 측정하였다.
3. 플라스틱 기판의 표면 거칠기 측정
플라스틱 기판의 표면 거칠기는 AFM (atomic force microscope) 장비, 예를 들면, Digital Instrument사의 NS4 D3100 DEN P-4 Rev. A 장비를 사용하여 Non-contact (vibrating) 방식으로 측정하였다.
4. 유기전자장치의 절대양자효율 측정
유기발광장치의 절대양자효율은 OTSUKA사의 적분반구 장치를 이용하여 측정하였다.
실시예
1
플라스틱 기판의 제조
캐리어 기판으로 유리 기판을 사용하여 지지층을 가지는 플라스틱 기판을 제조하였다. 구체적으로, 3,3’,4,4’-비페닐테트라카복실산 디앤하이라이드(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride) 및 2,2’-비스(트리플루오로메틸)-4,4’-디아미노비페닐(2,2’-bis(trifluoromethyl)-4,4’-diaminobiphenyl)을 모노머로 하여 공지의 방식으로 합성한 폴리아믹산 중합액(폴리이미드 전구 물질)에 산란 성분으로서 TiO2 (633 nm 파장의 광에 대한 굴절률: 2.7)를 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 0.1 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조하였다(폴리아믹산:산란성분=100:0.1 중량비율).
이어서 상기 코팅액을 유리 기판에 최종적으로 제조되는 지지층의 두께가 약 30 ㎛ 정도가 될 수 있는 범위로 코팅한 후에 이미드화 반응(imidization)을 진행시켜서, 633 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 약 1.6인 폴리이미드 내에 상기 산란 성분이 분산되어 있는 지지층을 가지는 플라스틱 기판을 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 88% 정도이고, 헤이즈는 약 5% 정도였다.
유기전자장치의 제조
상기 제조된 플라스틱 기판 상에 공지의 스퍼터링 방식으로 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 정공 주입성 전극층을 형성하였다. 계속하여, 공지의 소재 및 방식을 사용하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 주입성 전극층을 형성하였다. 그 후 글라스캔으로 상기 구조를 봉지하여 유기전자장치 제작하였다.
실시예
2.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 0.5 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조(폴리아믹산:산란성분=100:0.5 중량비율)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 84% 정도이고, 헤이즈는 약 26% 정도였다.
실시예
3.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 1 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조(폴리아믹산:산란성분=:100:1 중량비율)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 81% 정도이고, 헤이즈는 약 32% 정도였다.
실시예
4.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 0.5 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조하고(폴리아믹산:산란성분=100:0.5 중량비율), 상기 코팅액을 유리 기판에 최종적으로 제조되는 지지층의 두께가 약 14 ㎛ 정도가 될 수 있는 범위로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 헤이즈는 약 33% 였다. 도 7 (a) 및 도 8 (a)는 각각 상기 제조된 플라스틱 기판의 광학 현미경 표면 이미지 (암 시야(Dark Field) 모드) 및 SEM 표면 이미지를 나타낸다.
비교예
1
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 폴리아믹산 중합액에 산란 입자를 포함하지 않도록 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 94% 정도이고, 헤이즈는 약 1% 정도였다.
비교예
2.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 5 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조(폴리아믹산:산란성분=100:5 중량비율)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 78% 정도이고, 헤이즈는 약 65% 정도였다.
비교예
3.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 10 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조(폴리아믹산:산란성분=100:10 중량비율)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 투과율은 약 72% 정도이고, 헤이즈는 약 84% 정도였다.
비교예
4
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 폴리아믹산 중합액에 산란 입자를 첨가하지 않고 이미드화 반응이 진행된 폴리이미드에 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 2 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조(폴리이미드:산란성분=100:2 중량 비율)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
비교예 4는 실시예 3과 비교하여 산란 성분의 함량은 더 높으나, 폴리아믹산의 중합 완료 후 산란 성분을 후첨하는 방식으로 제조되는데, 산란 성분의 뭉침 현상에 의하여 폴리이미드 내에서 안정적인 분산성이 확보되지 않아, 국부적으로 높은 헤이즈가 발현되었다. 헤이즈 측정 결과, 비교예 4는 광추출 성능에 적합한 정도의 헤이즈 특성을 나타내지 못하였고 국부적으로 약 50% 이상의 헤이즈를 나타내는 것으로 확인되었다.
비교예
5.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 0.5 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조하고(폴리이미드:산란성분=100:0.5 중량비율), 상기 코팅액을 유리 기판에 최종적으로 제조되는 지지층의 두께가 약 10 ㎛ 정도가 될 수 있는 범위로 코팅한 것을 제외하고는 비교예 4과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 헤이즈는 약 3% 였다. 도 7 (b) 및 도 8 (b)는 각각 상기 제조된 플라스틱 기판의 광학 현미경 표면 이미지 (암 시야(Dark Field) 모드) 및 SEM 표면 이지미를 나타낸다.
비교예
6.
플라스틱 기판의 제조에 있어서, 최종적으로 제조되는 지지층에서 폴리이미드 100 중량% 대비 산란 성분의 함량 비율이 약 20 중량%가 될 수 있는 양으로 혼합하여 코팅액을 제조하고(폴리이미드:산란성분=100:20), 상기 코팅액을 유리 기판에 최종적으로 제조되는 지지층의 두께가 약 2 ㎛ 정도가 될 수 있는 범위로 코팅한 것을 제외하고는 비교예 4과 동일한 방법을 수행하여 플라스틱 기판 및 유기전자장치를 제조하였다.
상기 제조된 플라스틱 기판의 헤이즈는 약 51% 였다. 도 7 (c) 및 도 8 (c)는 각각 상기 제조된 플라스틱 기판의 광학 현미경 표면 이미지 (암 시야(Dark Field) 모드) 및 SEM 표면 이지미를 나타낸다.
실시예
1 내지 3 및
비교예
1 내지 3 특성 비교
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 플라스틱 기판의 산란 성분의 함량, 헤이즈 및 투과도를 하기 표 1에 정리하였고, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 유기전자장치의 절대 양자 효율을 측정하여 하기 표 1과 도 9에 나타내었다.
| 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 산란입자함량 (중량%) |
0 | 0.1 | 0.5 | 1 | 5 | 10 |
| 헤이즈(%) | 1 | 5 | 26 | 32 | 65 | 84 |
| 투과도 (%) | 94 | 88 | 84 | 81 | 78 | 72 |
| 절대양자효율(%) | 44 | 51 | 54 | 53 | 42 | 38 |
1: 플라스틱 기판
101: 지지층
1011: 고분자 바인더
1012: 산란 성분
301: 평탄층
401: 투명전극층
402: 유기층
403: 제2 전극층
404: 캔 형태의 봉지구조
501: 필름 형태의 봉지구조
502: 제2 기판
101: 지지층
1011: 고분자 바인더
1012: 산란 성분
301: 평탄층
401: 투명전극층
402: 유기층
403: 제2 전극층
404: 캔 형태의 봉지구조
501: 필름 형태의 봉지구조
502: 제2 기판
Claims (22)
- 고분자 바인더; 및 상기 고분자 바인더 내에 0.05 중량% 내지 3.75 중량%의 범위 내의 비율로 포함되어 있는 산란 성분을 포함하고, 두께가 10㎛ 내지 130 ㎛ 범위 내인 지지층을 가지며, 헤이즈가 5% 내지 80%의 범위 내에 있고, 상기 고분자 바인더는 하기 화학식 1의 반복 단위를 포함하며, 상기 산란 성분은 상기 고분자 바인더에 비하여 높은 굴절률을 갖고 상기 고분자 바인더와 산란 성분의 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값은 0.5 내지 1.2 범위 내에 있는 플라스틱 기판:
[화학식 1]
화학식 1에서, L은 단일결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 알케닐렌기, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2- 또는 -S-S-이고, R1 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자를 포함하는 관능기이며, n은 1 이상의 정수이고, R1 내지 R20 중 2개의 고리 구조를 서로 연결시키는 탄소원자에 치환된 치환기는 존재하지 않는다. - 제 1 항에 있어서, 가시광 영역 내의 적어도 한 파장의 광에 대한 투과율이 80% 이상인 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 열팽창 계수가 10 ppm/℃ 내지 50 ppm/℃의 범위 내에 있는 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 플라스틱 기판.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 산란 성분은 평균 입경이 150 nm 내지 300 nm의 범위 내인 산란 입자인 플라스틱 기판.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 산란 성분은 TiO2, HfO2, BaTiO3, SnO2, ZrO2, ZnO, Al2O3 및 SiO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 지지층의 산란 성분 외에 헤이즈 유발 요소를 포함하지 않는 상태에서 5% 내지 80% 범위 내의 헤이즈를 나타내는 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 지지층은 20 ㎛ x 20 ㎛ 이상의 영역에서 측정된 표면 거칠기 (Ra)가 0.1 nm 내지 30 nm 범위 내인 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 지지층의 일면 또는 양면에 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 배리어층이 추가로 형성되어 있는 플라스틱 기판.
- 제 12 항에 있어서, 배리어층과 지지층의 사이에 형성된 버퍼층을 추가로 포함하는 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 평탄층을 추가로 포함하는 플라스틱 기판.
- 제 1 항에 있어서, 지지층의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 캐리어 기판을 추가로 포함하는 플라스틱 기판.
- 고분자 바인더 전구 물질 및 상기 고분자 바인더 전구 물질 100 중량% 대비 0.05 중량% 내지 3.75 중량% 범위 내의 비율로 산란 성분을 포함하는 조성물을 사용하여 두께가 10㎛ 내지 130㎛ 범위 내인 층을 형성하고, 상기 층 내에서 상기 고분자 바인더 전구 물질을 고분자 바인더로 전환 시키는 것을 포함하고, 상기 고분자 바인더 전구 물질은, 하기 화학식 2의 반복단위를 포함하며, 상기 산란 성분은 상기 고분자 바인더에 비하여 높은 굴절률을 갖고 상기 고분자 바인더와 산란 성분의 550 nm 또는 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률의 차이의 절대값은 0.5 내지 1.2 범위 내에 있는 제 1 항의 플라스틱 기판의 제조 방법:
[화학식 2]
화학식 2에서, L은 단일결합, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 알케닐렌기, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2- 또는 -S-S-이고, R1 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자를 포함하는 관능기이며, n은 1 이상의 정수이고, R1 내지 R20 중 2개의 고리 구조를 서로 연결시키는 탄소원자에 치환된 치환기는 존재하지 않는다. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항의 플라스틱 기판; 상기 기판 상에 형성되어 있는 제 1 전극층; 상기 제 1 전극층 상에 형성되어 있는 유기층 및 상기 유기층 상에 형성되어 있는 제 2 전극층을 포함하는 유기전자장치.
- 제 19 항에 있어서, 유기층은 발광층을 포함하는 유기전자장치.
- 제 19 항의 유기전자장치를 포함하는 디스플레이용 광원.
- 제 19 항의 유기전자장치를 포함하는 조명 기기.
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-
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