KR102043174B1 - 강화된 추출 성능을 갖는 광 산란 필름 - Google Patents

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Abstract

조성물은 중합체 매트릭스 및 중합체 매트릭스에 배치된 광 산란 소자를 포함할 수 있다. 광 산란 소자는 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함한다. 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는다.

Description

강화된 추출 성능을 갖는 광 산란 필름
본 개시내용은 발광 디바이스(light emitting device)에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 광 추출을 향상시키기 위한 유기 발광 디바이스와 광 산란 필름에 관한 것이다.
현재, 유기 발광 디바이스/다이오드(OLED)는 다른 종래의 광원보다 더 에너지 효율적이고 다른 종래의 광원보다 더 용이하게 얇고 유연한 형태 인자로 적용될 수 있기 때문에 조명 응용에 점점 더 사용된다. OLED는 전형적으로 2개의 전극, 예를 들어, 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 사이에 위치한 하나 이상의 유기 층으로 구성된 스택형 구조(stacked structure)를 갖는다. OLED의 유기 층은 흔히 애노드와 캐소드를 가로 질러 전압이 인가되는 경우 광을 방출하는 전자 발광 중합체(electroluminescent polymer)로 구성된다. 2개의 전극 중 적어도 하나, 애노드 또는 캐소드 전극은, 투명한 전도성 재료로 형성되고, 이는 OLED로부터 방출된 광을 눈에 보일 수 있게 할 수 있다.
광 추출 효율은, 발광 다이오드(LED)의 발광부로부터 주변으로 광을 제공하여 광이 사용될 수 있도록 하는 LED 디바이스의 능력을 나타낼 수 있다. 일반적으로, OLED의 추출 효율은, 공기, 기판, 및 유기/전극 층 사이의 굴절률 차이 때문에 매우 낮다. 추출 효율을 향상시키는 것은, 더 높은 추출이 추가 에너지 절약을 가져오고, 디바이스의 수명을 연장시키며, 비용 절약을 증가시키기 때문에 중요하다. 그러나, 추출 효율을 향상시키는 것은 OLED를 사용하는 조명 응용에 대해서 상당한 도전으로 남아 있다.
종래의 OLED 디바이스에서는, 생성된 광의 약 20%만이 주위에 방출된다. 나머지 광은 일반적으로 디바이스 내에 갇힌다{예를 들어, 내부적으로 반사되거나 기판에 포획되거나, 유기 층 및 투명한 전극에서 안내되거나, 또는 금속 접촉부에서 표면 플라스몬 폴라리톤(surface plasmon polariton)으로서 결합된다}. 기판 및 안내 모드(guided mode)에 대한 광 추출 문제의 한 가지 원인은, 층 사이의 굴절률 불일치(mismatch)로 인한 접촉면에서의 전체 내부 반사(TIR)이다. TIR은 투명한 전극(굴절률 ~ 1.8)과 기판(굴절률 ~ 1.5) 사이에서; 및 기판(굴절률 ~ 1.5)과 공기(굴절률 ~ 1.0) 사이에서 일어날 수 있다. 상기 내용을 고려하면, 상업적으로 성공하기 위해서 비용 효과적이고 기존의 OLED 제조 공정과 적합하면서도, OLED 디바이스의 아웃커플링 효율(outcoupling efficiency), 즉, 광 추출 효율을 향상시킬 필요가 남아 있다.
비효율적인 광 추출의 문제를 다루기 위해 상이한 기술적 방법 및 접근법이 제안되었다. 예는, 표면 러프닝(surface roughening), 표면 텍스쳐링(surface texturing), 및 마이크로렌즈 어레이(microlens array)의 사용을 포함한다. 그러나, 이러한 외부 광 추출은 기판-공기 접촉면에서의 광 손실만을 다룰 수 있고, 다른 접촉면에서의 광 손실, 가장 특별하게는 투명 전극-기판 접촉면에서의 광 손실은 다룰 수 없다.
대안적으로, 고 굴절률 기판이 사용될 수 있지만, 이들은 고가이고 환경적인 영향과 독성에 관한 우려를 일으킨다. 그 개시내용이 본원에 완전히 참조로 포함되어 있는, 대한민국 특허 출원 제10-2010-013839호는 고 굴절률 유리 내에 공극(pore)을 형성함으로써 얻어지는 규소 산화물계 산란 유리 기판을 개시한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 산란 유리판은 그 공정을 고려하면 다양한 형상과 형태로 사용하기에 적합하지 않고 발광 디바이스 위에 직접 적용할 수 없다.
광 추출 효율 한계를 해결하기 위한 다른 방법은, OLED의 기판과 투명한 전극 층 사이에 내부 광 추출 층을 사용하는 것이다. 층에 존재하는 산란 입자는 추출될 광이 산란되도록 하여, 광이 빠져나올 추가 기회를 제공한다. 그 개시내용이 본원에 완전히 참조로 포함되어 있는, 공개된 유럽 출원 EP2674442A2는 금속 산화물 입자를 포함하는 결합제(binder) 내에 산란 입자를 포함하는 광 산란 층을 기재한다. 산란 입자는 200 나노미터(nm) 내지 500 nm의 평균 입자 직경을 갖고, 산란 입자의 총량에 대하여 600 nm 이상의 직경을 갖는 입자의 20 부피 퍼센트(부피%) 이하의 함량을 갖는다. 또한, 산란 입자는 전형적으로 30% 이하의 변동 계수(coefficient of variation)(CoV = 표준 입자 직경/평균 입자 직경)를 갖는다. 그러나, 산란체의 큰 입자 크기는 층의 불량한 표면 품질로 인해서 전류 누설 및 결함 디바이스를 생기게 한다. 고 굴절률의 평활화 층(smoothing layer)의 적용은 일반적으로 표면 거칠기를 감소시키지만 처리 복잡성을 증가시킨다. 또한, 더 큰 산란 입자는 산란 강도가 높을 때에도 더 작은 산란 각을 일으킨다. 이는 파장에 따른 광 추출 효율의 큰 변화로 인해서 추출 효율의 감소 및 색조(color tone)의 변화를 일으킨다.
또한, 바이모달(bimodal)(또는 다수모달(plurimodal)) 입자 크기 분포를 나타내는 나노복합 조성물은 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 전자 디바이스에 대해 유리한 광학 특성을 제공한다는 것이 미국 특허 공개 번호 제2016/0049610 A1에 개시되었고, 그 개시내용은 본원에 완전히 참조로 포함되어 있다. 나노 복합체는, 응집체(agglomerate)의 총 중량을 기준으로, 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는 응집체 10~80 중량%와 적어도 100 nm, 바람직하게는 적어도 400 nm의 입자 크기를 갖는 응집체 20 중량% 미만을 포함한다. 최적의 산란을 얻기 위해서, 더 큰 클러스터로 존재하는 나노입자가 필요하다. 본 발명자들은 약 600 nm의 직경을 갖는 클러스터로 최상의 산란 특성을 갖는 것으로 주장한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 조성물의 주요 문제는, 작은 응집체 대 큰 응집체의 비가 큰 것으로 인한 불충분한 산란 효과이다. 결과적으로, 충분한 광 추출 효율을 이루기 위해서는 광 산란체의 상당히 높은 로딩(loading)이 필요하다.
또한, 그 개시내용이 본원에 완전히 참조로 포함되어 있는, EP2674442A2에 기술된 바와 같이, 큰 입자 크기의 더 큰 응집체, 특히, 600 nm의 직경을 갖는 응집체는 표면의 비평탄성(surface unevenness)에서 생기는 전기적인 결함을 잠재적으로 유도할 것으로 예상된다. 내부 추출 층의 비평탄성이 큰 경우, 필름 두께의 비평탄성이 발생하거나, 또는 광 추출 층 상에 증착된 투명한 전극에 미세한 돌출부(protrusion)가 형성된다. 이는 국부적인 큰 전류 흐름이 생성되도록 하여, 단락(short circuit)을 일으키거나 디바이스 수명을 단축시킨다.
따라서, 효율적인 광 추출을 갖는 OLED에 대한 현재의 접근법은 흔히 단색 발광으로 제한되고, 비용면에서 비효율적이며, 제한적이고/제한적이거나 광 추출 효율이 불충분하다.
이러한 단점 및 이와 다른 단점은 본 개시내용의 양상에 의해 다루어진다.
본 개시내용의 일 양상에 따라, 조성물은 중합체 매트릭스(polymer matrix) 및 중합체 매트릭스에 배치된 광 산란 소자(light scattering component)를 포함할 수 있다. 광 산란 소자는 다분산 입자 크기 분포(polydisperse particle size distribution)의 나노입자(nanoparticles)를 포함한다. 나노입자의 적어도 60%는 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는다.
다른 양상에서, 조성물은 중합체 매트릭스 및 중합체 매트릭스에 분산된 광 산란 입자의 제1 부분을 포함할 수 있다. 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기는 100 nm 미만이고 광 산란 입자의 제2 부분은 중합체 매트릭스에 분산되어 있다. 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기는 200 nm 미만이다. 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 수의 적어도 60%를 포함하고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 수의 20~40%를 포함한다.
이 개시내용의 상기 언급한 특징 및 이와 다른 특징과 이점, 및 이를 달성하는 방법은 첨부한 도면과 함께 본 개시내용의 일 양상에 대한 다음 설명을 참조함으로써 명백해지고 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 일 양상에 따른 OLED의 개략적인 예시이다.
도 2는 본 개시내용의 일 양상에 따른 OLED의 개략적인 예시이다.
도 3은 본 개시내용의 양상에 따른 산란 층으로서 예 1과 비교예 2를 갖는 백색 OLED의 CIE × (좌축) 및 y(우축) 좌표의 플롯이다.
본 개시내용은 기판과 OLED 디바이스의 투명 전극 층 사이에 배치될 수 있는 광 산란 층에 관한 것이다. 광 산란 층은 중합체 매트릭스에 산란 입자의 특정한 분포를 포함할 수 있다. 선택적인 입자 크기와 굴절률 조합은, 결과적인 시스템에 대해서 강화된 추출과 같이 원하는 광학 특징을 제공하도록 구성될 수 있다.
OLED 스택에서 내부 광 추출 층(IEL)으로서 광 산란 층의 도입은 IEL 층이 없는 기준 디바이스에 비해 이들 스택의 효율을 100% 초과로 향상시킬 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 백색 OLED에 대해서, 시야각에 대한 색 안정성의 실질적인 향상은 본 개시내용의 IEL을 사용하여 이루어질 수 있다.
중합체 매트릭스에서 산란 입자(예를 들어, 나노입자, 나노결정 등)의 입자 크기와 분포는 SETFOS{세미컨덕터 씬 옵틱스 시뮬레이션(Semiconductor Thin Optics Simulation)} 소프트웨어를 사용하여 계산될 수 있다. 예로서, 주어진 샘플에서 산란 입자는, 산란 입자의 총량에 대해서, 100 nm 미만의 입자 크기를 갖는 입자의 63% 및 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는 입자의 37%를 갖는 다분산 입자 크기 분포를 나타낸다. 입자의 산란 효과는, > 2.0 또는 > 2.3과 같은 굴절률을 갖는 구형 비-흡수성 입자를 가정하는 미 이론(Mie theory)에 따라 계산되었다.
특정 양상에서, 적어도 2.0, 더 바람직하게는 적어도 2.1의 굴절률을 갖는 나노결정을 사용하여 중합체 매트릭스의 굴절률을 증가시킬 수 있다. 이러한 나노결정은 산란 입자보다 더 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노결정은 하나 이상의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 나노결정의 입자 크기는 광 산란에 기여하지 않도록 일부 양상에서는 30 nm 미만, 또는 특정 양상에서는 20 nm 미만일 수 있다. 이러한 더 작은 비-산란 입자는 산란 입자의 입자 크기 분포에 대한 설명에 포함되지 않는다.
중합체 매트릭스를 형성하는 중합체의 굴절률은 약 1.2 내지 약 1.6, 더 바람직하게는 적어도 1.5일 수 있다. 중합체는 실리콘, 에폭시 수지, 불포화 중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 무기 졸-겔, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
중합체 매트릭스는 나노결정을 포함할 수 있고, 일부 양상에서는 1.7, 또는 특정 양상에서는 적어도 1.8의 굴절률을 나타낼 수 있다. 나노결정은 460 nm보다 큰 파장에서는 경미한 흡수(negligible absorption)(예를 들어, 5% 미만, 바람직하게는 1% 미만)를 가질 수 있다. 중합체 매트릭스에 나노결정을 혼입(incorporation)시키는 것은 투명도를 80%(400~800 nm) 아래로 감소시키지 않아야 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 경미한 흡수는 10-3 미만의 흡광 계수(extinction coefficient)(k) 값으로 정의될 수 있다. 따라서, 상당한 기생 흡수(parasitic absorption) 특징이 없는 높은 굴절률 중합체는 본 개시내용에서 "중합체 매트릭스" 또는 호스트 매질로서 특히 적합하다.
도 1은, 기판(102), 산란 층(104), 애노드(106), 발광 영역(108)(OLED로도 지칭됨), 및 캐소드(116)를 포함하는 OLED 디바이스(100)의 개략도를 예시한다.
OLED 디바이스(100)는 기판(102) 또는 지지 부재 중 하나 이상을 포함한다. 기판(102)은 가요성일 수 있다. 기판(102)에 적합한 재료는, 유리, 또는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리시클릭 올레핀(polycyclic olefin), 폴리우레탄, 에폭시 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 이들의 조합물을 포함할 수 있는 중합체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(102)은 유리 기판(예를 들어, 굴절률: 1.5, 두께: 500 마이크로미터(㎛))이다. 본원에 기술된 바와 같이, 다른 굴절률 및 두께가 사용될 수 있다.
산란 층(104)은 중합체 매트릭스 및 중합체 매트릭스에 배치된 광 산란 소자를 포함할 수 있다. 중합체 매트릭스는 실리콘, 에폭시 수지, 불포화 중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 광 산란 소자는 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함할 수 있다. 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는다. 나노입자는, 실란, 실록산, 포스폰산, 보론산, 카르복실산, 올레산, 또는 아민 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 표면 개질제(surface modifier)를 추가로 포함한다.
산란 층(104)은 중합체 매트릭스, 중합체 매트릭스에 분산된 광 산란 입자의 제1 부분을 포함할 수 있다. 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기는 100 nm 미만이다. 광 산란 입자의 제2 부분은 중합체 매트릭스에 분산되어 있다. 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기는 200 nm 미만이다. 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 개수 중 적어도 60%를 포함할 수 있고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 개수 중 20~40%를 포함할 수 있다.
애노드(106)는 인듐 주석 산화물(예를 들어, 굴절률(n) = 1.88 & 570 nm에서 흡광 계수(k) = 0, 두께: 80 nm) 또는 은과 같은 다른 재료로부터 형성될 수 있다. 이와 같이, 발광 영역(108)은 적어도 부분적으로 반사 캐소드(116)(예를 들어, 알루미늄 캐소드(n = 0.84 & 570 nm에서 k = 5.82, 두께: 100 nm))와 애노드(106) 사이의 미세 공동 효과(micro cavity effect)로 인해 좁은 방출 스펙트럼 대역을 제공할 수 있다.
발광 영역(108)은 스택형 구성(stacked configuration)으로 배열된 정공 수송 층(HTL)(110), 발광 재료 층(EML)(112), 및 전자 수송 층(ETL)(114)을 포함할 수 있다. HTL(110)은 주입된 정공을 발광층에 전달하도록 구성될 수 있다. ETL(114)은 캐소드(116)로부터 전자의 주입 및 이동을 용이하게 한다. EML(112)은 정공과 전자를 결합하고 광 에너지(예를 들어, 방출된 광)로 변환시키도록 구성될 수 있다. 유기 발광 다이오드의 방사 이론은, 애노드(106)와 캐소드(116)로부터 오는 전자 및 정공의 주입에 기초한다. EML(112) 내에서 재결합한 후에, 에너지는 가시 광선으로 이동된다. 예로서, OLED 스택은, HTL(110)로서 N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(NPB)(예를 들어, 굴절률: n = 1.78 & 570 nm에서 k = 0.005, 두께: 80 nm), EML(112)로서 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄(Alq3)(예를 들어, 굴절률: n = 1.73 & 570 nm에서 k = 0, 두께: 100 nm), ETL(114)로서 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸(LG201)(예를 들어, 굴절률: n = 1.60 & 570 nm에서 k = 0.05, 두께: 38 nm)을 포함한다.
OLED 디바이스(100)는 스택의 대향 단부에 배치된 공기 인터페이스(118, 120)(굴절률: 1.0)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 논의되는 바와 같이, 산란 층(104)은, ZrO2 나노결정(예를 들어, 90 중량%, 굴절률: n = 1.9 & k < 10-3, 평균 입자 크기: 5 nm, 단분산 입자 분포) 및 TiO2 산란 입자(표 1에 따름)일 수 있거나, 또는 이들을 포함할 수 있다.
더 높은 굴절률을 갖는 산란 입자가 더 낮은 로딩으로 충분한 광 산란이 이루어질 수 있기 때문에 바람직하다. 예시적인 산란 층(104)은 바람직하게는 일부 양상에서 0.5 ~ 4 ㎛, 또는 특정 양상에서 1 ㎛의 두께를 갖는다. 산란 입자의 양은 층의 두께에 좌우될 수 있다. 더 두꺼운 층(1 ㎛ 초과)에 대해서는, 산란 입자의 더 낮은 로딩이 사용될 수 있다.
표 1. 광 추출 이득(light extraction gain) 비교
[표 1]
Figure 112019046778017-pct00001
비교예 1에서 표 1에 나타난 바와 같이, 산란 입자의 굴절률을 2.24로 설정한 경우, 입자가 단분산 입자 크기 분포를 갖고 있는 60 nm 직경(d) 입자에 대한 광 추출 이득은 20 부피% 농도에서 63%이다. 추출 이득은 굴절률과 입자 크기 분포를 유지하면서 산란 입자의 로딩을 50 부피%로 증가시킴으로써 추가 증가될 수 있다. 비교예 2의 경우에, 시뮬레이션된 추출 이득은 88%이다. 이러한 결과는, 산란체(scatterer)의 작은 입자 크기로 인해서 산란이 불충분하다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 충분한 광 추출 효율(> 80%)을 이루기 위해서는 광 산란체(light scatterers)(또는 더 큰 층 두께)의 상당히 높은(비싸고 비실용적인) 로딩이 필요하다.
입자의 89%가 40 nm 미만의 입자 크기를 갖고 입자의 11%가 40 내지 60 nm의 입자 크기를 갖는 비교예 3의 다분산 모델로 입자 크기 분포를 변경하면, 비교예 1(63%)과 유사한 추출 효율 이득(60%)이 제공된다. 광 추출에 대한 입자 크기의 영향은 비교예 4에서와 같이 중요하다. 입자 크기 분포 모델과 굴절률 값을 유지하면서 산란체의 입자 크기를 80 nm < d < 120 nm로 증가시킴으로써 98%의 추출 이득이 이루어질 수 있다.
다른 한편으로, 비교예 5에서, 40 nm의 입자 크기를 갖는 입자를 갖는 가우스 입자 크기 분포(표준 편차 3 nm)는 50 부피% 농도에서 57%의 추출 이득을 생기게 한다. 비교예 6에 나타난 바와 같이, 동일한 입자 크기 분포를 갖지만 더 높은 굴절률 값을 갖고 있는 입자는 비교예 5의 것과 비교해서 13% 이상의 광(77% 추출 이득)이 추출되도록 한다. 고 굴절율 층과 TiO2 산란 나노입자 사이에서 큰 굴절률 대비로 인해서, 강한 산란이 얻어졌다.
비교예 7에서, 입자의 89%가 d < 40 nm의 크기를 갖고, 입자의 11%가 40 nm < d < 60 nm인 다분산 입자 크기 분포를 나타내는 산란 입자를 사용하면, 비교예 6에서 가우스 유형 분포를 갖는 입자와 유사한 추출 이득에 이르게 한다. 또한, 비교예 6과 비교예 7 모두에서 요구되는 산란 입자 로딩은 유사하다(~ 50 부피%).
그러나, 60 nm의 주 입자 크기를 갖는 입자의 단분산 분포(5% 미만의 표준 편차)를 사용함으로써, 산란체 로딩의 상당한 감소가 이루어질 수 있다. 비교예 8에 나타난 바와 같이, 중합체 매트릭스에 존재하는 20 부피%의 산란 입자만이 83%의 광 추출 이득을 제공하기에 충분하다.
대조적으로, 입자의 67%가 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고 입자의 33%가 100 내지 200 nm의 입자 크기를 갖는, 양으로 치우친 다분산 입자 크기 분포를 갖고 15 부피%의 농도에서 산란 입자로 이루어진 예 1의 광 추출 층은, 추출 효율(105% 이득)에서 우수한 향상을 제공한다. 또한, 예 2와 예 3 각각에서 작은 입자 대 큰 입자의 비를 60:40 또는 80:20으로 변경하면, 비슷한 광 추출 효율 향상이 이루어진다. 따라서, (나노입자의 적어도 60%는 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 20~40%는 100 내지 200 nm의 입자 크기를 갖는) 다분산 입자 크기 분포의 나노입자(굴절률: 2.39)를 포함하는 광 산란 중합체 매트릭스 조성물은, 생성된 내부 광 추출 층에 대해 우수한 광학 특징을 제공한다.
다른 한편으로, 비교예 9에서 100 nm의 입자 크기를 갖는 동일한 산란 입자의 단분산 입자 크기 분포는 더 높은 로딩 수준(loading level)(30%)에서도 상당히 낮은 효율 향상(90%)을 보여준다. 따라서, 큰 입자 대 작은 입자의 최적의 비를 특징으로 하는 중합체 매트릭스에서 산란 입자의 입자 분포를 사용하는 것은 비용 효과적이면서 최대 광 추출 효율 향상을 이루는 데 필수적이다.
산란 효과에 기초한 많은 내부 광 추출 층의 효과는 파장 의존성이 크기 때문에, 백색 발광 디바이스와 적합하지 않도록 한다. 원칙적으로, 가시 파장에 대해 약한 파장 의존성을 갖고 있는 산란 층은 백색 OLED의 방출 범위에 걸쳐 광 추출의 균질한 향상을 제공한다. 예 1의 파장 의존성을 시험하기 위해, 백색 OLED로 모델링되었다. 비교를 위해, 비교예 2가 또한 동일한 OLED 스택에서 평가되었다. 백색 OLED의 층 스택 구성이 도 2에 도시된다.
여러 층은 백색 광 LED를 포함할 수 있다. 흔히, 백색 광 OLED 디바이스는 10개를 초과하는 층을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 목적을 위해, 백색 광 OLED 디바이스는 도 2에 존재하는 것과 같은 층들을 포함할 수 있다.
도 2는, 기판(202), 산란 층(204), 애노드(206), (OLED로도 지칭되는) 발광 영역(208), 및 캐소드(216)를 포함하는 OLED 디바이스(200)의 개략도를 예시한다.
OLED 디바이스(200)는 기판(202) 또는 지지 부재 중 하나 이상을 포함한다. 기판(202)은 가요성일 수 있다. 기판(202)에 적합한 재료는, 유리, 또는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리시클릭 올레핀, 폴리우레탄, 에폭시 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 이들의 조합물을 포함하는 중합체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(202)은 유리 기판(예를 들어, 굴절률: 1.5, 두께: 500 ㎛)이다. 본원에 기술된 바와 같이, 다른 굴절률 및 두께가 사용될 수 있다.
산란 층(204)은 중합체 매트릭스 및 중합체 매트릭스에 배치된 광 산란 소자를 포함할 수 있다. 중합체는 실리콘, 에폭시 수지, 불포화 중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 광 산란 소자는 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함할 수 있다. 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는다. 나노입자는, 실란, 실록산, 포스폰산, 보론산, 카르복실산, 올레산, 또는 아민 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 표면 개질제를 추가로 포함할 수 있다.
산란 층(204)은 중합체 매트릭스, 중합체 매트릭스에 분산된 광 산란 입자의 제1 부분을 포함할 수 있다. 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기는 100 nm 미만이다. 광 산란 입자의 제2 부분은 중합체 매트릭스에 분산되어 있다. 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기는 200 nm 미만이다. 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 개수 중 적어도 60%를 포함할 수 있고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 개수 중 20~40%를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 산란 층(204)은 ZrO2 나노결정(예를 들어, 90 중량%, 굴절률: n = 1.9 & k < 10-3, 평균 입자 크기: 5 nm, 단분산 입자 분포)과 TiO2 산란 입자(표 1에 따름)를 포함할 수 있다. 산란 층(204)의 두께는 1 ㎛일 수 있다.
애노드(206)는 인듐 주석 산화물(예를 들어, n = 1.88 & 570 nm에서 k = 0, 두께: 80 nm), 플루오르 도핑된 주석 산화물, 알루미늄 도핑된 아연 산화물 또는 예를 들어, 탄소 나노 튜브, 은 또는 구리 나노와이어, 또는 금속 산화물/은/금속 산화물 전극과 같은 다른 재료를 포함할 수 있다. 이와 같이, 발광 영역(208)은 적어도 부분적으로 반사 캐소드(216)(예를 들어, 알루미늄 캐소드(n = 0.84 & 570 nm에서 k = 5.82, 두께: 100 nm))와 애노드(206) 사이의 미세 공동 효과로 인해 좁은 방출 스펙트럼 대역을 제공할 수 있다.
발광 영역(208)은 스택형 구성으로 배열된 정공 수송 층(HTL)(210), 발광 재료 층(EML)(212), 및 전자 수송 층(ETL)(214)을 포함할 수 있다. HTL(210)은 주입된 정공을 발광층에 전달하도록 구성될 수 있다. ETL(214)은 캐소드(216)로부터 전자의 주입 및 이동을 용이하게 한다. EML(212)은 정공과 전자를 결합하고 광 에너지(예를 들어, 방출된 광)로 변환시키도록 구성될 수 있다. 유기 발광 다이오드의 방사 이론은, 애노드(206)와 캐소드(216)로부터 오는 전자 및 정공의 주입에 기초한다. EML(212) 내에서 재결합한 후에, 에너지는 가시 광선으로 이동된다.
HTL 층은, N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(α-NPD), 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(NPB) 및 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)과 폴리(스티렌 설폰산)(PEDOT:PSS)의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ETL 층은, 예를 들어, 2,5-비스(5-tert-부틸-2-벤즈옥사졸릴)티오펜(BBOT), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), (3,5-비스(5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-벤젠)(OXA), 1,3-비스[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(OXA-7), 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)1,3,4-옥사디아졸(PBD), 2,2',2"-(1,3,5-벤진트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸)(TPBi), 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 EML 재료는 이 기술분야에 잘 알려져 있고, 발광 중합체, 중합체 내의 형광 도펀트, 또는 중합체 내의 인광 발광체뿐만 아니라, 열적으로 증발된 소분자 기반 재료(형광, 인광, 또는 이들의 조합일 수 있음)를 특징으로 할 수 있다. 구체적인 예로서, OLED 스택은, HTL(210)로서 CuPc(굴절률: n = 1.44 & 570 nm에서 k = 0.54, 두께: 5 nm), EML(212)로서 BAlq(굴절률: n = 1.70 & 570 nm에서 k = 0, 두께: 35 nm), ETL(214)로서 Alq(굴절률: n = 1.71 & 570 nm에서 k = 0.024, 두께: 30 nm)를 포함한다.
OLED 디바이스(200)는 스택의 대향 단부에 배치된 공기 인터페이스(218, 220)(굴절률: 1.0)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 내부 광 추출 층으로서 비교예 2의 존재 하에서 방출된 광의 색(CIE x, y 좌표)은 시야각과 함께 강하게 변하지만, 예 1의 존재시에 방출은 모든 각도에서 매우 안정적이다. 시야각에 따라 인식되는 색의 강력한 변화는 많은 백색 OLED에 공통적이다. 70도 전방 시야 원뿔(forward viewing cone)에 대한 국제 조명 위원회(Commission Internationale de l'Eclairage, CIE) 좌표에서 최대 변화는, 예 1에서 △(x,y)는 (0.002, 0.003)이고, 비교예 3에서는 (0.007, 0.013)이다. 예 1에서 xy 좌표의 변화는 상당히 작고, 색조(hue)의 임의의 변화는 백색 OLED가 기울어진 경우 인간의 눈으로는 인지될 수 없다. 이와 같이, 예 1은 강화된 내부 광 추출 층을 제공한다.
정의
본원에 사용된 용어는 특정 양상만을 기술하기 위한 것이고 제한하는 것으로는 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 명세서와 청구 범위에서 사용된 바와 같이, "포함하는"이라는 용어는 실시예 "~으로 이루어진"과 "~으로 필수 구성된"을 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 이 개시내용이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다. 이 명세서와 다음에 오는 청구 범위에서, 본원에서 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.
명세서와 첨부된 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 그 문맥이 분명하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 등가물을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리카보네이트 중합체"에 대한 언급은 둘 이상의 폴리카보네이트 중합체의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "조합물(combination)"이라는 용어는 블렌드(blend), 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
범위는 본원에서 하나의 값(제1 값)에서 다른 값(제2 값)으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 범위는 일부 양상에서 제1 값과 제2 값 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 이와 유사하게, 값이 근사로 표현되는 경우, 선행하는 '약'을 사용함으로써, 특정한 값이 다른 양상을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 범위 각각의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 관계 없이 모두 중요하다는 것이 추가 이해될 것이다. 본원에 개시된 다수의 값이 있고, 각각의 값은 또한 값 그 자체 외에 "약" 그 특정 값으로서 본원에 개시되는 것으로 또한 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10"도 개시된다. 2개의 특정 유닛 사이에 각각의 유닛이 또한 개시된 것으로 또한 이해된다. 예를 들어, 10과 15가 개시되면, 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다.
본원에 사용된 바와 같이, "약" 및 "~에 또는 약(at or about)"이라는 용어는 해당하는 양 또는 값이 지정된 값, 대략 그 지정된 값, 또는 그 지정된 값과 거의 동일할 수 있다는 것을 의미한다. 이 용어는 유사한 값이 청구 범위에 나열된 동등한 결과 또는 효과를 촉진한다는 것을 전달하도록 의도된다. 즉, 양, 크기, 제제(formulation), 파라미터, 및 다른 양과 특징은 정확하지 않고 정확할 필요가 없지만, 허용 오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오류 등, 및 이 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 인자들을 근사화하고/근사화하거나 더 크거나 더 작게, 원하는 대로, 반영할 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제제, 파라미터 또는 다른 양 또는 특징은, 이러한 것으로 분명하게 명시되거나 그렇지 않은 것에 관계 없이 "약" 또는 "대략"이다. 정량 값 앞에 "약"이 사용되는 경우, 달리 명시되지 않는 한, 파라미터는 특정한 정량 값 그 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 바와 같이, "광"이라는 용어는 자외선, 가시 광선 또는 적외선을 포함하는 전자기선을 의미한다. 반면, 대부분의 OLED에 대한 초점은 가시(400~700 nm) 광선 상에 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "투명한"이라는 용어는 개시된 조성물에 대한 투과율 수준이 50%보다 큰 것을 의미한다. 일부 양상에서, 투과율은 적어도 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%, 또는 상기 예시된 값으로부터 유도된 투과율 값의 임의의 범위일 수 있다. "투명한"의 정의에서, "투과율"이라는 용어는, 예를 들어, ASTM D1003과 같은 임의의 수의 공지된 표준에 따라 측정된 샘플을 통과하는 입사광의 양을 가리킨다.
본원에 사용된 바와 같이, "층"이라는 용어는, 예를 들어, 시트, 호일, 필름, 라미네이션, 코팅, 유기 중합체의 블렌드, 금속 도금, 및 접착 층(들)을 포함한다. 또한, 본원에 사용된 바와 같은 "층"은 평면일 필요는 없지만, 대안적으로 접히거나, 구부러지거나 또는 그렇지 않으면, 예를 들어, 적어도 하나의 방향으로 윤곽이 형성될 수 있다.
본원에 달리 기재되지 않는 한, 모든 시험 표준은 이 출원의 출원시에 유효한 가장 최근의 표준이다.
양상(Aspect)
본 개시내용은 적어도 다음 양상을 포함한다.
양상 1A. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함하는 광 산란 소자를 포함하고, 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 1B. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함하는 광 산란 소자로 이루어지고, 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 1C. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 다분산 입자 크기 분포의 나노입자를 포함하는 광 산란 소자로 필수 구성되고, 나노입자의 적어도 60% 각각은 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm의 입자 크기를 갖고, 나노입자의 80~100% 각각은 200 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 2. 제1A 양상 내지 제1C 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 2.0보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 3. 제1A 양상 내지 제1C 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 2.3보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 4. 제1A 양상 내지 제3 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 적어도 하나의 유형의 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
양상 5. 제1A 양상 내지 제3 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 TiO2, ZrO2, PbS, ZnS, SiO2, ZnO 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
양상 6. 제1A 양상 내지 제5 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스에 배치된 하나 이상의 나노결정을 추가로 포함하는, 조성물.
양상 7. 제6 양상에 있어서, 나노결정은 비-산란성인, 조성물.
양상 8. 제6 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 표면 개질되고/되거나 개질되지 않은 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
양상 9. 제6 양상 내지 제8 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 10. 제6 양상 내지 제9 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 20 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 11. 제6 양상 내지 제10 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 2보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 12. 제6 양상 내지 제10 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 2.1보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 13. 제6 양상 내지 제12 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정의 굴절률은 나노입자의 평균 굴절률보다 작은, 조성물.
양상 14. 제6 양상 내지 제13 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노결정은 TiO2, ZrO2, PbS, ZnS, SiO2, ZnO, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
양상 15. 제1A 양상 내지 제14 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.1 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 16. 제1A 양상 내지 제14 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.1 내지 약 1.8의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 17. 제1A 양상 내지 제14 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.2 내지 약 1.6의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 18. 제1A 양상 내지 제17 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 표면 개질제를 추가로 포함하는, 조성물.
양상 19. 제18 양상에 있어서, 표면 개질제는 실란, 실록산, 포스폰산, 보론산, 카르복실산, 올레산, 또는 아민, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
양상 20. 제1A 양상 내지 제19 양상 중 어느 하나의 양상의 조성물을 포함하는 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층.
양상 21. 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층을 형성하는 방법에 있어서, 제1A 양상 내지 제19 양상 중 어느 하나의 양상의 조성물을 기판에 인접하게 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
양상 22A. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기가 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm인, 광 산란 입자의 제1 부분; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기가 200 nm 미만인, 광 산란 입자의 제2 부분을 포함하고, 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 수의 적어도 60%를 포함하고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 수의 20~40%를 포함하는, 조성물.
양상 22B. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기가 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm인, 광 산란 입자의 제1 부분; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기가 200 nm 미만인, 광 산란 입자의 제2 부분으로 이루어지고, 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 수의 적어도 60%를 포함하고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 수의 20~40%를 포함하는, 조성물.
양상 22C. 조성물에 있어서, 중합체 매트릭스; 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기가 100 nm 미만, 바람직하게는 30 내지 100 nm인, 광 산란 입자의 제1 부분; 및 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기가 200 nm 미만인, 광 산란 입자의 제2 부분으로 필수 구성되고, 광 산란 나노입자의 제1 부분은 광 산란 입자의 총 수의 적어도 60%를 포함하고, 광 산란 입자의 제2 부분은 제1 부분을 제외하고 광 산란 입자의 총 수의 20~40%를 포함하는, 조성물.
양상 23. 제22A 양상 내지 제22C 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 광 산란 입자는 2.0보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 24. 제22A 양상 내지 제22C 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 광 산란 입자는 2.3보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 25. 제22A 양상 내지 제24 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 광 산란 입자는 적어도 하나의 유형의 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
양상 26. 제22A 양상 내지 제24 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 광 산란 입자는 TiO2, ZrO2, PbS, ZnS, SiO2, ZnO, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
양상 27. 제22A 양상 내지 제26 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스에 배치된 하나 이상의 나노결정을 추가로 포함하는, 조성물.
양상 28. 제26 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 표면 개질되고/되거나 개질되지 않은 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
양상 29. 제27 양상 또는 제28 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 30. 제27 양상 또는 제28 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 20 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
양상 31. 제27 양상 또는 제28 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 2보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 32. 제27 양상 또는 제28 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정은 2.1보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 33. 제27 양상 내지 제32 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 하나 이상의 나노결정의 굴절률은 나노입자의 평균 굴절률보다 작은, 조성물.
양상 34. 제27 양상 내지 제33 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.1 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 35. 제27 양상 내지 제33 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.1 내지 약 1.8의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 36. 제27 양상 내지 제33 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 중합체 매트릭스는 약 1.2 내지 약 1.6의 굴절률을 갖는, 조성물.
양상 37. 제22A 양상 내지 제36 양상 중 어느 하나의 양상에 있어서, 나노입자는 표면 개질제(surface modifier)를 추가로 포함하는, 조성물.
양상 38. 제37 양상에 있어서, 표면 개질제는 실란, 실록산, 포스폰산, 보론산, 카르복실산, 올레산, 또는 아민, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
양상 39. 제22A 양상 내지 제38 양상 중 어느 하나의 양상의 조성물을 포함하는 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층.
양상 40. 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층을 형성하는 방법에 있어서, 제22A 양상 내지 제40 양상 중 어느 하나의 양상의 조성물을 기판에 인접하게 배치하는 단계를 포함하는, 방법.

Claims (20)

  1. 조성물에 있어서,
    중합체 매트릭스(polymer matrix); 및
    상기 중합체 매트릭스에 배치되고, 다분산 입자 크기 분포(polydisperse particle size distribution)의 나노입자를 포함하는 광 산란 소자(light scattering component)를
    포함하고,
    상기 나노입자의 적어도 60%는 100 nm 미만의 입자 크기를 갖고, 상기 나노입자의 20~40%는 100 nm 내지 200 nm의 입자 크기를 갖는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 2.0보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 2.3보다 큰 평균 굴절률을 갖는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 적어도 하나의 유형의 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 TiO2, ZrO2, PbS, ZnS, SiO2, ZnO, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스에 배치된 하나 이상의 비-산란성 나노결정을 추가로 포함하는, 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정은 표면 개질된 무기 금속 산화물 입자 또는 표면 개질되지 않은 무기 금속 산화물 입자를 포함하는, 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정은 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
  9. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정은 20 nm 미만의 입자 크기를 갖는, 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정은 2 보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
  11. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정은 2.1 보다 큰 굴절률을 갖는, 조성물.
  12. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 비-산란성 나노결정의 굴절률은 상기 나노입자의 평균 굴절률보다 작은, 조성물.
  13. 제6항에 있어서, 상기 비-산란성 나노결정은 TiO2, ZrO2, PbS, ZnS, SiO2, ZnO, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 1.1 내지 2.3의 굴절률을 갖는, 조성물.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 1.2 내지 1.6의 굴절률을 갖는, 조성물.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자는 표면 개질제(surface modifier)를 추가로 포함하는, 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 표면 개질제는 실란, 실록산, 포스폰산, 보론산, 카르복실산, 올레산, 또는 아민, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 조성물.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층(light extraction layer).
  19. 층상 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스용 광 추출 층을 형성하는 방법에 있어서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 조성물을 기판에 인접하게 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 조성물에 있어서,
    중합체 매트릭스; 및
    상기 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제1 부분의 평균 입자 크기가 100 nm 미만인, 광 산란 입자의 제1 부분; 및
    상기 중합체 매트릭스에 배치되고, 광 산란 입자의 제2 부분의 평균 입자 크기가 100 nm 내지 200 nm인, 광 산란 입자의 제2 부분을 포함하고,
    광 산란 입자의 상기 제1 부분은 상기 광 산란 입자의 총 수의 적어도 60%를 포함하고, 광 산란 입자의 상기 제2 부분은 상기 제1 부분을 제외하고, 상기 광 산란 입자의 총 수의 20~40%를 포함하는, 조성물.
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