KR102325066B1 - 나노 구조체를 포함하는 유기 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR102325066B1
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Abstract

본 발명은 나노 구조체를 포함하는 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 유기 발광 소자는 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판과, 기판 상에 형성된 유기 발광층 및 기판 상에 유기 발광층을 덮도록 형성된 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)를 포함한다.

Description

나노 구조체를 포함하는 유기 발광 소자 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING NANO-STRUCTURES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 구조체를 포함하는 유기 발광 소자의 기술적 사상에 관한 것이다.
유기발광다이오드(organic light emitting diode)의 외부 양자 효율은 이론적으로 아래의 식과 같이 산출이 된다.
[수학식1]
Figure 112020071020017-pat00001
여기서,
Figure 112020071020017-pat00002
은 외부 양자 효율,
Figure 112020071020017-pat00003
은 내부 양자 효율,
Figure 112020071020017-pat00004
은 광추출 효율,
Figure 112020071020017-pat00005
는 exciton의 생성량,
Figure 112020071020017-pat00006
는 efficiency of radiative decay of excitons를 의미한다.
수학식1에 의거하였을 때, 밖으로 나오는 외부 양자 효율을 높이기 위해서는 내부 양자 효율이 높아야 한다. 내부 양자 효율을 높이기 위해선 엑시톤(exciton)의 생성량이 많아야 하며 이를 위해선 이상적인 전하 밸런스(charge balance)를 갖춰야 한다. 또한 전하 밸런스를 이상적으로 맞출 경우 계면에서의 열화를 억제할 수 있어 수명 향상에 도움이 된다. 이와 같은 이유로 OLED의 전하 밸런스를 맞추고 소자를 최적화 시키는 작업은 상당한 중요성을 갖는다.
OLED 소자의 전하 밸런스를 맞추기 위해서는 전극에서 주입되는 캐리어(carrier)들이 엑시톤을 형성하고 재결합(recombination)하는 재결합 존(recombination zone)이 발광층(EML: emission layer)의 중앙부분에서 형성되어야 한다. 이 때, 재결합 존은 전자와 정공의 주입특성에 영향을 받는다. 계면 간 에너지 장벽이 0.3 eV 내외로 이상적이라고 했을 때, 전자와 정공의 주입특성은 각각의 물질이 갖는 이동성(mobility)에 따른 차이를 보인다.
이와 같이 재료에 따른 이동도나 주입특성의 차이를 보상하기 위해 두께 최적화를 통해 효율을 극대화하는 경우 내부 양자효율이 100%까지도 얻어진다는 보고가 많다.
하지만, 이러한 경우에도 외부양자효율은 20%를 넘기가 어려운데, 이는 빛이 소자를 빠져 나오면서, 도파관 모드(waveguide mode), 기판 모드(substrate mode), 표면 플라즈몬 소자 모드(surface plasomon polariton mode), 흡수 모드(absorption) 등의 모드를 통해 소실이 되기 때문이다. 이를 통해 소실되는 빛의 양은 80% 에 육박하는데, 이를 최소화 하기 위해, 다양한 외광추출기법을 사용할 수 있다. 안타까운 것은 그러한 기술들이 디스플레이 기술에는 적용이 될 수 없다는 것인데, 가장 큰 이유로는 나노 및 마이크로 구조체의 적용에 따른 화소 흐림 현상을 극복하기 어렵다는 것이다.
따라서, 현재, 많은 패널 업체들은 마이크로 캐비티 구조를 통해 효율을 극대화 하고 있으며, 이로 인해, 시야각 특성이 떨어지는 비이상적인 소자를 생산하게 된다.
시야각 특성 열화에 대한 문제를 해결하기 위해서는 전방위 산란체의 도입을 고민해야 하며, 실제로 나노 다공성 필름(nanoporous film)을 도입하여 시야각 의존도를 억제했다는 보고들이 발표되었다. 하지만, 이러한 기술을 도입할 경우, 난반사 현상이 발생하여, 원편광필름의 기능인 블랙 스테이트 (black state)가 깨지는 부수적인 문제점이 발생이 되므로, 나노 구조체를 외부에 배치를 하는 것보다 내부에 배치하여 블랙 틴트(black tint) 현상을 차단하는 새로운 기술이 필요해졌다.
한국등록특허 제10-1973287호, "복합체를 포함하는 정공 수송층을 구비하는 유기 발광 소자" 한국공개특허 제10-2018-0132275호, "계면 보호층(IPL: Interface Protection Layer)을 포함하는 유기 전계 발광소자"
본 발명은 소자 내부에 나노 구조체를 포함하여, 시야각 의존도 특성 및 컬러 시프트 특성을 개선하고, 블랙 틴트 현상을 차단할 수 있는 유기 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 소자 내부에 에폭시 필러를 포함하여, 전류 효율의 감소를 최소화할 수 있는 유기 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자는 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판과, 기판 상에 형성된 유기 발광층 및 기판 상에 유기 발광층을 덮도록 형성된 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 유기 발광 소자는 유기 발광층과 인캡슐레이션 글래스 사이에 형성된 에폭시 필러를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 유기 발광층은 제1 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 제2 전극 및 캡핑층이 적층되어 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은 나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)를 통해 형성되고, 마스터 몰드는 폴리머층과 폴리머층 상에 형성되는 금속층을 포함하되, 금속층은 폴리머층과의 열팽창 계수의 차이로 인해 나노 주름 구조로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은 금속층의 두께에 따라 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값이 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판을 형성하는 단계와, 기판 상에 유기 발광층을 형성하는 단계 및 기판 상에 유기 발광층을 덮도록 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)를 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 기판은 유기 발광층과의 인접면에 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 유기 발광 소자의 제조방법은 유기 발광층과 인캡슐레이션 글래스 사이에 에폭시 필러를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 기판을 형성하는 단계는 나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)를 제조하는 단계와, 마스터 몰드 상에 에폭시 물질을 도포하는 단계와, 에폭시 물질이 도포된 마스터 몰드와 유리 기판을 이용한 임프린팅 공정(imprinting process)을 통해 유리 기판 상에 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 형성하는 단계 및 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 자외선 경화(UV curing) 시키는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 마스터 몰드를 제조하는 단계는 몰드 기판 상에 폴리머층을 형성하는 단계와, 폴리머층이 형성된 몰드 기판을 제1 온도로 열처리 하는 단계와, 열처리된 폴리머층 상에 금속층을 증착하는 단계 및 금속층이 증착된 폴리머층을 제2 온도로 냉각 처리하여 금속층이 나노 주름 구조로 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 금속층을 나노 주름 구조로 형성하는 단계는 폴리머층과 금속층의 열팽창 계수의 차이로 인해 금속층이 나노 주름 구조로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 금속층을 증착하는 단계는 열처리된 폴리머층 상에 증착 형성되는 금속층의 두께를 제어하여, 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값을 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명의 유기 발광 소자는 나노 구조체를 포함하여, 시야각 의존도 특성 및 컬러 시프트 특성을 개선하고, 블랙 틴트 현상을 차단할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명의 유기 발광 소자는 에폭시 필러를 포함하여, 전류 효율의 감소를 최소화할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 나노 주름 패턴에 관한 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5h는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 광산란 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 블랙 틴트 현상의 차단 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 나노 주름 패턴이 형성된 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들면 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 유기 발광 소자(100)는 나노 구조체를 포함하여, 시야각 의존도(viewing angle dependence) 특성 및 컬러 시프트(color shift) 특성을 개선하고, 블랙 틴트(black Tint) 현상을 차단할 수 있다.
또한, 유기 발광 소자(100)는 에폭시 필러를 포함하여, 전류 효율(current efficiency)의 감소를 최소화할 수 있다.
이를 위해, 유기 발광 소자(100)는 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판(110)과, 기판(110) 상에 형성된 유기 발광층(120) 및 기판(110) 상에 유기 발광층(120)을 덮도록 형성된 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)(130)를 포함할 수 있다.
또한, 유기 발광 소자(100)는 유기 발광층(120)과 인캡슐레이션 글래스(130) 사이에 형성된 에폭시 필러(140)를 더 포함할 수도 있다.
즉, 유기 발광 소자(100)는 나노 주름 패턴을 유기 발광층(120)의 하부에 형성함으로써, 시야각 의존도 특성 및 컬러 시프트 특성을 개선할 수 있다.
또한, 유기 발광 소자(100)는 유기 발광층(120)과 인캡슐레이션 글래스(130) 사이에 구비된 에어-갭(air-gap)을 에폭시 필러(140)로 채움으로써, 나노 주름 패턴으로 인한 전류 효율의 감소를 최소화할 수 있으며, 여기서, 에폭시 필러(140)는 인덱스 매칭(index matching)된 필러일 수 있다.
구체적으로, 에폭시 필러(140)는 유기 발광층(120) 및 인캡슐레이션 글래스(130) 중 적어도 하나와 굴절율이 매칭되는 물질을 포함할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 에어-갭의 굴절율은 nD22 = 1이고, 유기 물질의 굴절율이 nD22 = 1.75이며, 인캡슐레이션 글래스의 굴절율이 nD22 = 1.5인 경우에, 에폭시 필러(140)로서 사용되는 에폭시 물질은 에어-갭의 굴절율 보다 유기 물질 및 인캡슐레이션 글래스에 유사한 굴절율을 갖는 NOA 81(Norland Products, Inc.)(굴절율 nD22 = 1.56)이 적용될 수 있다.
이를 통해, 유기 발광 소자(100)는 나노 주름 패턴만을 구비하였을 때 전류 효율은 약 30.8 %가 감소하나, 에폭시 필러(140)를 추가로 구비함으로써 전류 효율의 감소를 약 7.7 %로 최소화할 수 있다.
예를 들면, 유기 발광층(120)은 제1 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 제2 전극 및 캡핑층이 적층되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 유기 발광 소자(100)는 전면 발광 OLED(top emission organic emitting diode; TEOLED)일 수 있다.
일측에 따르면, 기판(110)에 구비되는 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은 나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)를 통해 형성될 수 있다.
또한, 마스터 몰드는 폴리머층과 폴리머층 상에 형성되는 금속층을 포함하되, 금속층은 폴리머층과의 열팽창 계수의 차이로 인해 나노 주름 구조로 형성될 수 있다.
예를 들면, 폴리머층은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS), 부타디엔(butadiene) 및 우레탄(urethane) 중 적어도 하나의 물질을 포함하고, 금속층은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 비스무트(Bi), 칼슘(Ca), 코발트(Co), 크롬(Cr), 구리(Cu), 철(Fe), 갈륨(Ga), 가돌리늄(Gd), 불화수소(Hf), 인듐(In), 마그네슘(Mg), 망가니즈(Mn), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 네오디뮴(Nd), 니켈(Ni), 납 (Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 황(S), 안티모니(Sb), 셀레늄(Se), 규소(Si), 사마륨(Sm), 주석(Sn), 탄탈럼(Ta), 텔루륨(Te), 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 이터븀(Yb), 아연(Zn) 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 폴리머층은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS) 필름으로 구현되고, 금속층은 알루미늄(Al) 금속층으로 구현될 수 있다.
일측에 따르면, 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은 금속층의 두께에 따라 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값이 결정될 수 있다.
다시 말해, 나노 주름 패턴을 형성하기 위한 마스터 몰드는 금속층과 폴리머층간의 열팽창 계수의 차이로 인해 무작위로 분포된 나노 주름 구조가 형성될 수 있으며, 이때 나노 주름 패턴(나노 주름 구조)의 피치 및 깊이의 값은 금속층의 두께에 따라 결정될 수 있다.
바람직하게는, 나노 주름 패턴은 피치가 200nm 내지 800nm으로 형성되고, 깊이가 100nm 내지 500nm로 형성되어, 가시광 영역의 전 파장 범위(RGB, 400nm 내지 700nm)를 커버 가능하도록 설계될 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
다시 말해, 도 2는 도 1을 통해 설명한 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 예시를 설명하기 위한 도면으로, 이후 도 2를 통해 설명한 내용 중 일실시예에 따른 유기 발광 소자를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략 하기로 한다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 유기 발광 소자(200)는 기판(210), 유기 발광층(221 내지 228), 인캡슐레이션 글래스(230)를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 기판(210)은 글래스 기판(glass substrate) 및 글래스 기판 상에 형성된 에폭시층이 형성될 수 있으며, 에폭시층은 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 유기 발광층(221 내지 228)과 인캡슐레이션 글래스(230) 사이에는 에폭시 필러(240)가 구비될 수 있다.
예를 들면, 유기 발광층(221 내지 228) 및 에폭시 필러(240)는 열증발법(thermal evaporation)을 통해 고진공 조건(< 5x10-7 Torr)에서 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층 상에 형성될 수 있다.
또한, 에폭시 필러(240)는 기판(210)의 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층과 동일한 에폭시 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 에폭시 필러(240)는 에폭시 물질로써 NOA 81(Norland Products, Inc.)을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 유기 발광층(221 내지 228)은 제1 전극(221), 정공 주입층(222), 정공 수송층(223), 발광층(224), 전자 수송층(225), 전자 주입층(226), 제2 전극(227) 및 캡핑층(228)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 전극(221)은 고반사성의 애노드(anode) 전극이고, 제2 전극(227)은 캐소드 전극(cathode) 전극일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 전극(221)은 발광층에 정공을 제공하는 전극으로서, 투과형 전극, 반사형 전극 또는 이들의 적층 구조로 형성될 수 있다.
투과형 전극 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화 아연(ZnO), 금속산화물/금속/금속산화물 다중층, 그래핀(graphene), 카본 나노 튜브(carbon nano tube) 및 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
반사형 전극 물질로는 Ag/ITO, Ag/IZO, 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 알루미늄/은(Al/Ag), 리튬 플로라이드/알루미늄(LiF/Al), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀 (Yb), 플래티넘(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 구리(Cu), 바륨(Ba), 은(Ag), 은나노와이어 (AgNWs), 인듐(In), 루테늄(Ru), 납(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 칼슘 (Ca) 및 세슘(Cs) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1 전극(221)은 고 반사성 전극으로서, 알루미늄/은(Al/Ag)의 다층 구조로 형성될 수 있다.
제1 전극(221) 상에 형성되는 정공 주입층(222)은 제1 전극(221)으로부터 주입된 정공을 발광층(224)으로 주입하는 역할을 할 수 있다.
정공 주입층(222)으로는 공지의 정공 주입층용 물질이 사용될 수 있고, 예를 들면, 정공 주입층(222)은 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate), NPB(N,N-bis-(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'diamine), TPD(N,N'-bis(3-methlyphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'- biphenyl]-4,4'-diamine), TAPC(1,1- Bis[4-[N,N'-di(p-tolyl)amino]phenyl]cyclohexane), HMTPD((3-tolyl)amino]3,3'-dimethylbiphenyl), TCTA(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine), P3HT(Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)), 2TNATA(4,4',4′''-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine), m-MTDATA (4,4',4''-Tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine), DNTPD(N,N' -bis-[4-(di-m-tolylamino)phenyl]-N,N'-diphenylbiphenyl-4,4' -diamine), NPD(N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine(α-NPD)), DPPD(N,N' -diphenyl-p-phenylenediamine), 4BTPD (2,2'-bis(4-ditolylaminophenyl)-1,1'-biphenyl), 3BTPD (2,2' -bis(3-ditolylaminophenyl)-1,1'-biphenyl) 및 DTASi (bis[4-(p,p'-ditolylamino)-phenyl]diphenylsilane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 정공 주입층(222)은 스핀 코팅법을 이용하여 형성될 수 있으며, 코팅 조건은 정공 주입층(222)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층(120)의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
즉, 정공 주입층(222)은 용액 공정으로 형성됨으로써, 대면적 공정이 가능하고, 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 제1 전극(221) 및 제2 전극(227)의 반도체 특성에 대한 제한을 감소시킬 수 있다.
정공 수송층(223)은 제1 전극으로부터 주입되는 정공을 발광층으로 이동시키는 역할을 하며, VB-FNPD(9,9-Bis[4-[(4-ethenylphenyl)methoxy]phenyl]-N2, N7-di-1-naphthalenyl-N2,N7-diphenyl-9H-Fluorene-2,7-diamine), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), TFB(Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl) diphenylamine)]), PTAA(Poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]), Poly-TPD(Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]), Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(N,N'-diphenyl)-N,N'-di(p-butylphenyl)-1,4-diamino-benzene)] end capped with dimethylphenyl, Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(N,N' -bis{4-butylphenyl}-benzidine-N,N'-{1,4-diphenylene})], Poly[(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(N,N'bis{p-butylphenyl}-1,4-diaminophenylene)], Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(N,N'-bis{p-butylphenyl}-1,1'-biphenylene-4,4'-diamine)] 및 Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(pbutylphenyl)) diphenylamine)] 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 정공 수송층(223)은 N0-bis(naphthalen-1-yl)-N, N0-bis(phenyl)benzidine (NPB)을 포함할 수 있다.
발광층(224)은 제1 전극(221)으로부터 주입되어 정공 수송층(223)을 경유한 정공과 제2 전극(227)으로부터 주입되어 전자 수송층(225)을 경유한 전자가 재결합하여 엑시톤을 생성하고, 생성된 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 변하면서 발광하는 층으로서, 단층 또는 복층으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 발광층(224)은 호스트(host)에 발광 도펀트 (dopant)를 더 부가하여 제조될 수 있으며, 형광 발광형 호스트의 재료로는 트리스(8-히드록시-퀴놀리나토)알루미늄 (Alq3), 9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (AND), 3-Tert-부틸-9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (TBADN), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (DPVBi), 4,4'-비스Bis(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (p-DMDPVBi), Tert(9,9-디아릴플루오렌)s (TDAF), 2-(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (BSDF), 2,7-비스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌(TSDF), 비스(9,9-디아릴플루오렌)s (BDAF) 및 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디-(tert-부틸)페닐 (p-TDPVBi) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 인광형 호스트의 재료로는 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (mCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (tCP), 4,4',4"-리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (TCTA), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (CBP), 4,4'-비스Bis(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐 (CBDP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸-플루오렌 (DMFL-CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-비스bis(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-4CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디-톨일-플루오렌 (DPFL-CBP) 및 9,9-비스(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-2CBP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 발광층(224)은 호스트 재료로서 beryllium bisbenzo[h]quinolin-10-olate (Bebq2) 및 도펀트 재로로서 bis[2,4-dimethyl-6-(4-methyl-2-quinolinyl-kN)phenyl-kC] (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato-kO3 (Ir(mphmq)2tmd)를 포함할 수 있다.
전자 수송층(225)은 제2 전극(160)으로부터 주입된 전자를 발광층(140)으로 이동시키는 역할을 할 수 있으며, 예를 들면, 전자 수송층(225)은 TPBi(2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)), Alq3(Tris(8-hydroxyquinoline) Aluminum), PCBM(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester), TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tertbutylphenyl)-1,2,4-triazole), BPhen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), BAlq(Bis(8-hydroxy-2-methylquinoline)-(4-phenylphenoxy)aluminum), TSPO1 (diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), B4PyMPM [bis-4,6-(3,5-di-4-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine], TmPyPB (Two pyridine-containing triphenylbenzene derivatives of 1,3,5-tri(m-pyrid- 3-yl-phenyl)benzene), 3TPYMB (tris-[3-(3-pyridyl)mesityl] borane), TpPyPB (1,3,5-tri( p -pyrid-3-yl-phenyl)benzene), TPPB (1,3,5-tris[3,5-bis(3-pyridinyl)phenyl]benzene) 및 BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 전자 수송층(225)은 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)을 포함할 수 있다.
전자 주입층(226)은 제2 전극(227)으로부터 주입된 전자를 발광층으로 주입시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들면, 전자 주입층(226)은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 전자 주입층(226)은 lithium quinolate (Liq)를 포함할 수 있다.
제2 전극(227)은 전원 전압에 공통 연결되어 전자 수송층으로 전자를 주입시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들면, 제2 전극(227)은 금속 물질, 이온화된 금속 물질, 합금 물질, 소정의 액체 속에서 콜로이드(colloid) 상태인 금속 잉크 물질 및 투명 금속 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
금속 물질의 구체적인 예로서는 리튬플로라이드/알루미늄(LiF/Al), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀 (Yb), 플래티넘(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 구리(Cu), 바륨(Ba), 은(Ag), 은나노와이어 (AgNWs), 인듐(In), 루테늄(Ru), 납(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 칼슘 (Ca) 및 세슘(Cs) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 금속 물질로 탄소(C), 전도성 고분자 또는 이들의 조합이 사용될 수도 있다.
탄소(C) 물질로는 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 전도성 고분자 물질로는 폴리에틸렌디옥시티오펜:폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.
또한, 투명 금속 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide) 및 AZO(Aluminum doped Zinc Oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 전극(227)은 마그네슘-은(Mg-Ag)으로 형성될 수 있다.
캡핑층(228)은 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium), NPB 및 삼산화몰리브덴(MoO3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 캡핑층(228)은 삼산화몰리브덴(MoO3) 기반의 무기 캡핑층으로 형성되어 에폭시 필러(240)의 유기 발광층(222 내지 228)으로의 침투를 방지할 수 있다.
한편, 유기 발광층(221 내지 228)은 전하 생성층을 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 전하 생성층은 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene hexacarbonitrile(HAT-CN)를 포함할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 참조부호 300에서 'NPB'는 정공 수송층의 에너지 밴드를 나타내고, 'BPhen'은 전자 수송층의 에너지 밴드를 나타내며, 'Liq'는 전자 주입층의 에너지 밴드를 나타낸다.
또한, 참조부호 300에서 'MoO3'는 캡핑층의 에너지 밴드를 나타내고, 'HAT-CN'은 전하 생성층의 에너지 밴드를 나타내며, 'Bebq2' 및 'Ir(mphmq)2(tmd)'는 발광층의 에너지 밴드를 나타내고, 'Al' 및 'Ag'는 제1 전극의 에너지 밴드를 나타내며, 'Mg:Ag'는 제2 전극의 에너지 밴드를 나타낸다.
참조부호 300에 따르면, 유기물질의 경우에 전자와 정공이 이동도가 크게 다르기 때문에, 일실시예에 따른 유기 발광 소자는 전자수송층(ETL)과 정공수송층(HTL)을 적용할 수 있으며, 이를 통해 전자와 정공을 효과적으로 발광층으로 이동시켜 발광 효율을 높일 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 나노 주름 패턴에 관한 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 (a) 및 (c)는 일실시예에 따른 나노 주름 패턴을 형성하기 위한 마스터 몰드(master mould)의 금속층의 두께가 10 nm일 때 SEM(scanning electron microscopy) 이미지와 AFM(atomic force microscopy) 이미지를 각각 도시한다.
또한, 도 4의 (b) 및 (c)는 일실시예에 따른 나노 주름 패턴을 형성하기 위한 마스터 몰드의 금속층의 두께가 25 nm일 때 SEM 이미지와 AFM 이미지를 각각 도시한다.
예를 들면, 마스터 몰드의 금속층을 알루미늄(Al) 금속층일 수 있다.
도 4의 (a) 내지 (d)에 따르면, 나노 주름 패턴은 금속층의 두께가 얇으면 작은 피치의 주름 구조를 보이고, 금속층의 두께가 두꺼워지면 비교적 큰 피치의 주름 구조를 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5h는 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5h를 참조하면, 참조부호 510 내지 520은 나노 주름 패턴을 구비하지 않은 유기 발광 소자(Reference)와 나노 주름 패턴을 구비한 일실시예에 따른 유기 발광 소자(Device A, Device B)의 특성의 측정 결과를 도시한다.
구체적으로, 참조부호 510은 Reference, Device A 및 Device B의 J-V-L(current density-voltage-luminescence) 특성을 도시하고, 참조부호 520은 루미네선스-전류 효율(luminance-current efficiency) 및 전력 효율(power efficiency) 특성을 도시하며, 참조부호 530은 외부 양자 효율(external quantum efficiency; EQE) 및 루미네선스 특성을 도시하고, 참조부호 540은 각도 루미네선스 분포(angular luminance distribution) 특성을 도시한다.
또한, 참조부호 540 내지 570 각각은 Reference, Device A 및 Device B 각각의 피크 파장 시프트(Peak wavelength shift) 특성과 반치폭(full width at half maximum) 특성을 도시하고, 참조부호 580은 Reference, Device A 및 Device B의 색좌표계(CIE 1976)에서의 각도 컬러 시프트(angular color shift) 특성을 도시한다.
한편, Device A는 금속층의 두께가 10 nm인 마스터 몰드로부터 형성된 나노 주름 패턴을 구비하는 유기 발광 소자를 의미하고, Device B는 금속층의 두께가 25 nm인 마스터 몰드로부터 형성된 나노 주름 패턴을 구비하는 유기 발광 소자를 의미한다.
참조부호 510 내지 580에 따르면, Reference, Device A 및 Device B의 소자 특성은 하기 표1과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112020071020017-pat00007
또한, Reference, Device A 및 Device B의 컬러 시프트 특성은 하기 표2와 같이 도출될 수 있다.
Figure 112020071020017-pat00008
또한, Reference, Device A 및 Device B의 피크 파장 시프트 값과 반치폭 값은 하기 표3과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112020071020017-pat00009
표1 내지 표3에 따르면, 일실시예에 따른 유기 발광 소자(Device A 및 Device B)는 나노 주름 패턴에서의 난반사로 인하여 평행(Parallel)하지 않은 다양한 각도로 빛이 반사되어 시야각 의존도를 개선 할 수 있음을 알 수 있으며, 특히, 외부에 적용 했을 때 보다 시야각 개선도 및 색 변화율이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 유기 발광 소자(Device A 및 Device B)는 유기 발광층과 인캡슐레이션 글래스 사이에 에폭시 필러를 적용함으로써, 나노 주름 패턴의 적용에 따른 전류 및 전력 효율을 감소를 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 광산란 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 무작위로 분포된 나노 주름 패턴을 구비하는 유기 발광 소자의 광산란 효과(light scattering effect)의 관측 결과를 도시하고, 도 6의 (b)는 나노 주름 패턴을 구비하지 않은 유기 발광 소자의 광산란 효과의 관측 결과를 도시한다.
도 6의 (a) 및 (b)에 따르면, 일실시예에 따른 유기 발광 소자는 나노 주름 패턴을 구비함으로써 빛이 전반사되는 것을 확인할 수 있으며, 나노 주름 패턴을 구비하지 않은 유기 발광 소자와 비교하여 더 많은 빛을 결합시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 블랙 틴트 현상의 차단 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 나노 주름 패턴을 구비하지 않은 유기 발광 소자(Reference)의 블랙 틴트 효과(black tint effect)의 이미지를 도시하고, 도 7의 (b) 및 (c)는 나노 주름 패턴을 구비한 유기 발광 소자(b: Device A, c: Device B)의 블랙 틴트 효과의 이미지를 도시한다.
여기서, Device A는 금속층의 두께가 10 nm인 마스터 몰드로부터 형성된 나노 주름 패턴을 구비하는 유기 발광 소자를 의미하고, Device B는 금속층의 두께가 25 nm인 마스터 몰드로부터 형성된 나노 주름 패턴을 구비하는 유기 발광 소자를 의미한다.
도 7의 (a) 내지 (c)에 따르면, 일실시예에 따른 유기 발광 소자(Device A, Device B)는 나노 주름 패턴을 구비하지 않은 유기 발광 소자(Reference)와는 달리 블랙 틴트 효과가 거의 발견되지 않았으며, 이를 통해 나노 주름 패턴 적용 시, 유기 발광 소자에서 발생되는 블랙 틴트 효과를 크게 억제할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
다시 말해, 도 8은 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 이하에서 도 8을 통해 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 유기 발광 소자를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 810 단계에서 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판을 형성할 수 있다.
여기서, 기판은 발광층과의 인접면에 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 포함할 수 있다.
다음으로, 820 단계에서 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 기판 상에 유기 발광층을 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 820 단계에서 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 제1 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 제2 전극 및 캡핑층이 적층되어 형성될 수 있다.
다음으로, 830 단계에서 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 유기 발광층과 인캡슐레이션 글래스 사이에 에폭시 필러를 형성할 수 있다.
다음으로, 840 단계에서 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 기판 상에 유기 발광층을 덮도록 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)를 형성할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 나노 주름 패턴이 형성된 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
다시 말해, 이하에서 도 9를 통해 설명하는 에폭시층의 제조방법은 도 8의 810 단계에서 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 910 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)(911)를 제조할 수 있다.
다음으로, 920 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 마스터 몰드(911) 상에 에폭시 물질(921)을 도포할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 물질(921)은 NOA 81(Norland Products, Inc.)일 수 있다.
다음으로, 930 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 에폭시 물질(921)이 도포된 마스터 몰드(911)와 유리 기판(931)을 이용한 임프린팅 공정(imprinting process)을 통해 유리 기판(931) 상에 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층(921)을 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 임프린팅 공정 시 마스터 몰드(911)의 금속층을 구성하는 금속 물질의 일부가 에폭시 물질(921)에 잔류할 수 있으며, 에폭시 물질(921)에 잔류하는 금속 물질로 인해 전류 누설이 발생될 수 있다.
이에, 930 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 습식 에칭법(wet etching)을 이용하여 에폭시 물질(921)에 잔류한 금속 물질을 제거할 수 있다.
다음으로, 940 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층(921)을 자외선 경화(UV curing) 시킬 수 있다.
다음으로, 950 단계에서 일실시예에 따른 기판의 제조방법은 자외선 경화된 에폭시층(921)을 이소 프로필 알코올(isopropyl alcohol)로 초음파 처리하고, UV-오존 처리(UV-Ozone treatment)를 수행하여, 에폭시층(921) 상에 잔류하는 유기 오염물 및/또는 입자를 제거할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
다시 말해, 이하에서 도 10를 통해 설명하는 마스터 몰드의 제조방법은 도 9의 910 단계에서 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 1010 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 몰드 기판(1011) 상에 폴리머층(1013)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 몰드 기판(1011)은 글래스 기판(glass substrate)으로 구현되고, 폴리머층(1013)은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS) 필름으로 구현될 수 있다.
또한, 1010 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 스핀코팅법으로 폴리머 물질(1012)을 몰드 기판(1011)에 도포하여 몰드 기판(1011) 상에 폴리머층(1013)을 형성할 수 있다.
다음으로, 1020 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 폴리머층(1013)이 형성된 몰드 기판(1011)을 제1 온도로 열처리할 수 있다. 예를 들면, 제1 온도는 100℃ 내지 250℃ 일 수 있다.
바람직하게는, 1020 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 폴리머층(1013)이 형성된 몰드 기판(1011)을 200℃의 온도에서 30 분 동안 열처리할 수 있다.
다음으로, 1030 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 열처리된 폴리머층(1013) 상에 금속층(1031)을 증착할 수 있다.
예를 들면, 1030 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 열처리된 폴리머층(1013) 상에 알루미늄(Al) 물질을 연속적으로 증착하여 금속층(1031)을 형성할 수 있다.
다음으로, 1040 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 금속층(1031)이 증착된 폴리머층(1013)을 제2 온도로 냉각 처리하여 금속층(1031)이 나노 주름 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 온도는 15 ℃ 내지 30 ℃의 실온일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 15 ℃ 보다 낮은 온도일 수도 있다.
즉, 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 열처리 공정 및 냉각 처리 공정을 순차적으로 수행함으로써, 폴리머층(1013)과 금속층(1031)의 열팽창 계수의 차이로 인해 금속층(1031)이 나노 주름 구조로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 1040 단계에서 일실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법은 열처리된 폴리머층 상에 증착 형성되는 금속층의 두께를 제어할 수 있으며, 이를 통해 일실시예에 따른 유기 발광 소자에 구비되는 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값이 제어될 수 있다.
결국, 본 발명을 이용하면, 나노 구조체를 포함하여, 시야각 의존도(viewing angle dependence) 특성 및 컬러 시프트(color shift) 특성을 개선하고, 블랙 틴트(black Tint) 현상을 차단할 수 있다.
또한, 에폭시 필러를 포함하여, 전류 효율(current efficiency)의 감소를 최소화할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 장치, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 유기 발광 소자 110: 기판
120: 유기 발광층 130: 인캡슐레이션 글래스
140: 에폭시 필러

Claims (11)

  1. 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판;
    상기 기판 상에 형성된 유기 발광층;
    상기 기판 상에 상기 유기 발광층을 덮도록 형성된 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass) 및
    상기 유기 발광층과 상기 인캡슐레이션 글래스 사이의 에어-갭(air-gap)에 형성되고, 상기 유기 발광층 및 인캡슐레이션 글래스와 굴절율이 매칭된 에폭시 필러
    를 포함하는 유기 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 발광층은,
    제1 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 제2 전극 및 캡핑층이 적층되어 형성되는
    유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은,
    나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)를 통해 형성되고,
    상기 마스터 몰드는,
    폴리머층과 상기 폴리머층 상에 형성되는 금속층을 포함하되, 상기 금속층은 상기 폴리머층과의 열팽창 계수의 차이로 인해 상기 나노 주름 구조로 형성되는
    유기 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층은,
    상기 금속층의 두께에 따라 상기 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값이 결정되는
    유기 발광 소자.
  6. 나노 주름(nano-wrinkle) 패턴이 형성된 에폭시층을 구비하는 기판을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기 발광층이 형성된 기판 상에 에폭시 필러를 형성하는 단계 및
    상기 에폭시 필러가 형성된 기판 상에 상기 유기 발광층 및 상기 에폭시 필러를 덮도록 인캡슐레이션 글래스(encapsulation glass)를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기판은,
    상기 유기 발광층과의 인접면에 상기 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 포함하고,
    상기 에폭시 필러는,
    상기 유기 발광층과 상기 인캡슐레이션 글래스 사이의 에어-갭(air-gap)에 구비되고, 상기 유기 발광층 및 인캡슐레이션 글래스와 굴절율이 매칭되는
    유기 발광 소자의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기판을 형성하는 단계는,
    나노 주름 구조를 구비하는 마스터 몰드(master mould)를 제조하는 단계;
    상기 마스터 몰드 상에 에폭시 물질을 도포하는 단계;
    상기 에폭시 물질이 도포된 마스터 몰드와 유리 기판을 이용한 임프린팅 공정(imprinting process)을 통해 상기 유리 기판 상에 상기 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 형성하는 단계 및
    상기 나노 주름 패턴이 형성된 에폭시층을 자외선 경화(UV curing) 시키는 단계
    를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스터 몰드를 제조하는 단계는,
    몰드 기판 상에 폴리머층을 형성하는 단계;
    상기 폴리머층이 형성된 몰드 기판을 제1 온도로 열처리 하는 단계;
    상기 열처리된 폴리머층 상에 금속층을 증착하는 단계 및
    상기 금속층이 증착된 폴리머층을 제2 온도로 냉각 처리하여 상기 금속층이 나노 주름 구조로 형성되는 단계
    를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속층을 나노 주름 구조로 형성하는 단계는,
    상기 폴리머층과 상기 금속층의 열팽창 계수의 차이로 인해 상기 금속층이 나노 주름 구조로 형성되는
    유기 발광 소자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 금속층을 증착하는 단계는,
    상기 열처리된 폴리머층 상에 증착 형성되는 상기 금속층의 두께를 제어하여, 상기 나노 주름 패턴의 피치(pitch) 및 깊이(depth)의 값을 제어하는
    유기 발광 소자의 제조방법.
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