KR20130095549A - Method for manufacturing light extraction enhancing layer and organic light-emitting diode including the light extraction enhancing layer - Google Patents
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Abstract
Description
광추출 향상층의 제조 방법 및 상기 광추출 향상층을 포함한 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상분리 원리를 이용하여 저비용으로 광추출 향상층을 형성하는 방법 및 이렇게 형성된 광추출 향상층을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.A method of manufacturing a light extraction enhancement layer and an organic light emitting device including the light extraction enhancement layer, and more particularly, a method of forming a light extraction enhancement layer at low cost by using a phase separation principle, and a light extraction enhancement layer thus formed. It relates to an organic light emitting device.
유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있어 널리 주목 받고 있다.Organic light emitting diodes are self-luminous devices that have a wide viewing angle, excellent contrast, fast response time, excellent luminance, driving voltage and response speed, and are capable of multicoloring. It is attracting attention.
종래의 유기 발광 소자의 광추출 효율은 내부층의 굴절률 차이에 기인한 전반사 때문에 20% 내외로 제한되어 왔다. 이를 극복하기 위하여 유리 기판 외부에 마이크로렌즈 어레이를 붙이거나, 산란층을 코팅하거나, 고굴절률 유리 기판을 사용하는 등 유리-공기 계면 사이의 광추출 효율을 향상시키는 방법이 시도되었다. 그러나 이러한 방법은 유리 모드(glass mode)라고 하는 유리 기판에 갇힌 빛의 추출 효율을 향상시키는 것이기에 최대로 향상시킬 수 있는 수치에 한계가 있었다. 보다 많은 빛이 갇히는 ITO 등의 투명 전극과 유리 기판 사이의 계면에서 광추출 효율을 향상시키기 위해 투명 전극과 유리 기판 사이에 산란층을 넣거나, 특정 크기와 배치 간격을 갖는 광결정 구조를 도입하는 방법 등이 시도되었다. 또한 소자 자체를 골판지 구조(corrugated structure) 또는 주름 구조(wrinkled structure)로 만드는 방법도 제안되었다. The light extraction efficiency of the conventional organic light emitting device has been limited to about 20% due to total reflection due to the difference in refractive index of the inner layer. In order to overcome this problem, a method of improving light extraction efficiency between the glass-air interface, such as attaching a microlens array to the outside of the glass substrate, coating a scattering layer, or using a high refractive index glass substrate, has been attempted. However, this method is to improve the extraction efficiency of the light trapped in the glass substrate, called the glass mode (glass mode) has a limit to the maximum that can be improved. In order to improve light extraction efficiency at the interface between the transparent electrode such as ITO and the glass substrate where more light is trapped, a scattering layer is placed between the transparent electrode and the glass substrate, or a method of introducing a photonic crystal structure having a specific size and arrangement interval is used. This was tried. In addition, a method of making the device itself into a corrugated structure or a wrinkled structure has been proposed.
이러한 방법 중에 특히 투명 전극과 유리 기판 사이의 광추출에서 광결정 구조를 계면에 삽입하는 방법이 우수한 효율을 나타낼 뿐만 아니라 공정 제어적인 측면에서 우수하여 많은 연구가 이루어졌다. 광결정의 최적화를 위해 크기 및 배치 등을 변경하거나, 광결정 제조에 있어 포토리소그래피 대신 저가의 간단한 공정인 나노임프린팅리소그라피가 제안되었고, 열경화를 이용한 광결정 패터닝 대신 광경화 패터닝이 제안되었다. 또한 광결정 상부의 평탄화층에 대해서도 진공 증착 대신 졸-겔 공정이 제안되기도 하였다. 광결정을 사용하는 방법은 효율 측면에서는 우수하나 시야각에 따라 발광하는 빛의 스펙트럼이 변하는 등의 시야각 의존성 문제가 있었고, 이를 극복하기 위해 광결정 구조에 무작위적인 변화를 도입하는 방법도 제안되었다.Among these methods, in particular, the method of inserting the photonic crystal structure into the interface in the light extraction between the transparent electrode and the glass substrate not only shows excellent efficiency but also excellent in terms of process control. In order to optimize the photonic crystal, nanoimprinting lithography, which is a simple and inexpensive process instead of photolithography, has been proposed for photonic crystal manufacturing, and photocuring patterning has been proposed instead of photonic crystal patterning using thermosetting. In addition, a sol-gel process has been proposed for the planarization layer on the top of the photonic crystal instead of vacuum deposition. Although the method using the photonic crystal is excellent in terms of efficiency, there is a problem of viewing angle dependence such that the spectrum of light emitted according to the viewing angle changes. To overcome this, a method of introducing a random change in the photonic crystal structure has also been proposed.
상기의 광결정 연구로 투명 전극과 유리 기판 사이의 계면에서 광추출 향상에 많은 발전이 있었으나, 광결정 제작을 위해 사용되는 몰드는 여전히 고가의 포토리소그래피, 전자빔리소그래피를 이용하고, 비교적 작은 패턴을 제작한 후 반복적으로 패터닝하여야 하기 때문에 대면적에 적용하기에 한계가 있었다.Although the photonic crystal research has made great progress in improving the light extraction at the interface between the transparent electrode and the glass substrate, the mold used for fabricating the photonic crystal still uses expensive photolithography and electron beam lithography. Since it has to be patterned repeatedly, there was a limit to the large area.
이에 저가이면서 간단한 공정으로 광결정 구조, 특히 무작위적인 나노 필라 어레이로 구성된 광결정 구조를 제작할 수 있는 방법에 대한 필요가 있다. There is a need for a method for manufacturing a photonic crystal structure, particularly a photonic crystal structure composed of random nanopillar arrays, in a low cost and simple process.
저비용의 간단한 공정으로 제조할 수 있는 광추출 향상층의 제조 방법을 제공하고, 상기 광추출 향상층을 포함하여 우수한 광추출 효율을 가지는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다. The present invention provides a method for manufacturing a light extraction enhancement layer that can be manufactured by a simple process of low cost, and provides an organic light emitting device having excellent light extraction efficiency including the light extraction enhancement layer.
한 측면에 따라, 기재 상에 제1폴리머, 제2폴리머 및 용매를 포함하는 단일상의 몰드용 조성물을 도포 및 건조시켜 상기 제1폴리머상 및 상기 제2폴리머상으로 상분리된 몰드용 코팅층을 형성하고, 상기 몰드용 코팅층 중에서 상기 제2폴리머상을 제거하여 나노 패턴을 갖는 몰드를 준비하는 단계; 상기 나노 패턴을 갖는 몰드 상에 나노 필라층용 조성물을 가하고 경화시켜 나노 필라층을 형성하는 단계; 및 상기 나노 필라층 상에 평탄화층을 형성하는 단계;를 포함하는 광추출 향상층의 제조 방법이 제공된다.According to one aspect, a single-phase mold composition comprising a first polymer, a second polymer and a solvent is applied and dried on a substrate to form a mold coating layer phase-separated into the first polymer phase and the second polymer phase. Preparing a mold having a nano pattern by removing the second polymer phase from the mold coating layer; Adding a composition for a nano pillar layer on the mold having the nano pattern and curing the nano pillar layer; And forming a planarization layer on the nano pillar layer.
상기 상분리된 몰드용 코팅층은 상기 단일상의 몰드용 조성물로부터 상기 용매를 증발시켜 형성될 수 있다.The phase-separated mold coating layer may be formed by evaporating the solvent from the single-phase mold composition.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트, 또는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리비닐클로라이드를 포함할 수 있고, 상기 용매는 테트라히드로푸란, 메틸에틸케톤, 톨루엔 또는 아세톤을 포함할 수 있다.The first polymer and the second polymer may include polymethylmethacrylate and polystyrene, polymethylmethacrylate and polycarbonate, or polymethylmethacrylate and polyvinylchloride, and the solvent may be tetrahydrofuran, Methylethylketone, toluene or acetone.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머의 중량평균분자량은 서로 독립적으로 2,000 내지 300,000일 수 있다.The weight average molecular weight of the first polymer and the second polymer may be 2,000 to 300,000 independently of each other.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머의 함량은 상기 몰드용 조성물의 총중량을 기준으로 서로 독립적으로 0.1 내지 10 중량%일 수 있다.The content of the first polymer and the second polymer may be 0.1 to 10% by weight independently of each other based on the total weight of the mold composition.
상기 몰드용 조성물은, 상기 제1폴리머와 상기 용매를 포함하는 제1폴리머 용액; 및 상기 제2폴리머와 상기 용매를 포함하는 제2폴리머 용액;을 8:2 내지 5:5의 부피비로 혼합하여 생성될 수 있다.The mold composition may include a first polymer solution containing the first polymer and the solvent; And a second polymer solution including the second polymer and the solvent; may be produced by mixing at a volume ratio of 8: 2 to 5: 5.
상기 나노 패턴은 원기둥 형상의 포어(pore)를 포함할 수 있다.The nanopattern may include a cylindrical pore.
다른 한 측면에 따라, 기판; 상기 기판 상에 형성된, 나노 필라층 및 평탄화층을 포함하는 광추출 향상층; 상기 광추출 향상층 상에 형성된 제1전극; 상기 제1전극과 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층;을 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.According to another aspect, a substrate; A light extraction enhancement layer formed on the substrate, the light extraction layer including a nano pillar layer and a planarization layer; A first electrode formed on the light extraction enhancement layer; A second electrode facing the first electrode; And an organic layer interposed between the first electrode and the second electrode.
상기 나노 필라층은 원기둥 형상의 나노 필라를 포함할 수 있다.The nano pillar layer may include a nano pillar of a cylindrical shape.
상기 나노 필라의 높이는 50㎚ 내지 500㎚이고, 상기 나노 필라의 직경은 50㎚ 내지 1,000㎚이고, 상기 나노 필라 간의 간격은 50㎚ 내지 1,000㎚일 수 있다.The height of the nano pillars may be 50 nm to 500 nm, the diameter of the nano pillars may be 50 nm to 1,000 nm, and the interval between the nano pillars may be 50 nm to 1,000 nm.
다른 한 측면에 따라, 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명이 제공된다.According to another aspect, an illumination including the organic light emitting element is provided.
다른 한 측면에 따라, 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.According to another aspect, a display device including the organic light emitting element is provided.
일 측면에 따른 광추출 향상층의 제조 방법은 우수한 광추출 효율을 가지는 광추출 향상층을 제공한다. The method of manufacturing a light extraction enhancement layer according to one aspect provides a light extraction enhancement layer having excellent light extraction efficiency.
일 측면에 따른 광추출 향상층의 제조 방법은 고분자 블렌드의 상분리 현상을 이용하여 저비용의 간단한 방법으로 광추출 향상층을 제공한다. The method of manufacturing the light extraction enhancement layer according to one aspect provides a light extraction enhancement layer by a simple method of low cost using a phase separation phenomenon of the polymer blend.
일 측면에 따른 광추출 향상층을 포함한 유기 발광 소자는 광추출 향상층의 두께 및 나노 필라의 높이와 형상 등을 조절하여 유기 발광 소자의 광추출 효율을 효과적으로 향상시킨다. The organic light emitting device including the light extraction enhancement layer according to one aspect effectively improves the light extraction efficiency of the organic light emitting device by controlling the thickness of the light extraction enhancement layer and the height and shape of the nanopillars.
일 측면에 따른 광추출 향상층을 포함한 유기 발광 소자는 디스플레이 장치에 유용하게 적용된다. The organic light emitting device including the light extraction enhancement layer according to one aspect is usefully applied to the display device.
도 1은 일 구현예에 따른 광추출 향상층의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 일 구현예에 따른 광추출 향상층을 구비한 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에 따라 준비된 몰드의 나노 패턴의 AFM(atomic force microscope) 이미지이다.
도 4는 실시예 1에 따라 준비된 몰드의 나노 패턴의 확대된 AFM 이미지이다.
도 5는 실시예 4에 따라 형성된 광추출 향상층을 구성하는 나노 필라층의 AFM 이미지이다.
도 6은 실시예 4 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 발광 소자의 구동 전압, 전류밀도 및 휘도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 4 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 발광 소자의 전류 밀도와 효율의 관계를 나타낸 그래프이다.1 schematically shows a method of manufacturing a light extraction enhancement layer according to one embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting device having a light extraction enhancement layer according to an embodiment.
3 is an atomic force microscope (AFM) image of a nano pattern of a mold prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 2. FIG.
4 is an enlarged AFM image of a nano pattern of a mold prepared according to Example 1. FIG.
5 is an AFM image of a nano pillar layer constituting the light extraction enhancement layer formed according to Example 4. FIG.
6 is a graph showing a relationship between driving voltages, current densities, and luminances of organic light emitting diodes manufactured according to Example 4 and Comparative Example 1. FIG.
7 is a graph showing a relationship between current density and efficiency of organic light emitting diodes manufactured according to Example 4 and Comparative Example 1. FIG.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1은 일 구현예에 따른 광추출 향상층의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows a method of manufacturing a light extraction enhancement layer according to one embodiment.
먼저, 기재 상에 제1폴리머, 제2폴리머 및 용매를 포함하는 단일상의 몰드용 조성물을 도포 및 건조시켜 상기 제1폴리머상 및 상기 제2폴리머상으로 상분리된 몰드용 코팅층을 형성하고, 상기 몰드용 코팅층 중에서 상기 제2폴리머상을 제거하여 나노 패턴을 갖는 몰드를 준비한다.First, a single phase mold composition comprising a first polymer, a second polymer and a solvent is applied and dried on a substrate to form a mold coating layer phase-separated into the first polymer phase and the second polymer phase, and the mold The second polymer phase is removed from the coating layer for preparing a mold having a nano pattern.
제1폴리머는 2가지의 폴리머 중에서 주된 성분이 되는 고분자이고 제2폴리머는 몰드에서 나머지 성분이 되는 고분자이다. The first polymer is a polymer that is the main component of the two polymers and the second polymer is the polymer that becomes the remaining component in the mold.
상기 몰드용 조성물은 제1폴리머와 상기 제1폴리머를 용해시킬 수 있는 용매를 포함하는 제1폴리머 용액, 및 제2폴리머와 상기 제2폴리머를 용해시킬 수 있는 용매를 포함하는 제2폴리머 용액을 혼합함으로써 준비될 수 있다. 제1폴리머를 용해시킬 수 있는 용매와 제2폴리머를 용해시킬 수 있는 용매는 바람직하게는 서로 동일한 용매일 수 있다. The mold composition may include a first polymer solution including a first polymer and a solvent capable of dissolving the first polymer, and a second polymer solution including a second polymer and a solvent capable of dissolving the second polymer. It can be prepared by mixing. The solvent capable of dissolving the first polymer and the solvent capable of dissolving the second polymer may preferably be the same solvent as each other.
제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 혼합은 공지의 혼합 방법을 이용하여 수행될 수 있다. Mixing of the first polymer solution and the second polymer solution may be performed using a known mixing method.
제1폴리머, 제2폴리머 및 용매를 포함하는 조성물은 제1폴리머 및 제2폴리머가 서로 혼합되어 단일상을 형성한다. In a composition comprising a first polymer, a second polymer and a solvent, the first polymer and the second polymer are mixed with each other to form a single phase.
제1폴리머와 제2폴리머는 용매에 대한 친화도가 서로 다르다. 따라서, 몰드용 조성물에서 제1폴리머와 제2폴리머의 용매에 대한 친화도는 서로 차이가 있다. The first polymer and the second polymer have different affinity for the solvent. Therefore, the affinity for the solvent of the first polymer and the second polymer in the mold composition is different from each other.
제1폴리머 및 제2폴리머로는 각각 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트, 또는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리비닐클로라이드 등을 사용할 수 있다. As the first polymer and the second polymer, polymethyl methacrylate and polystyrene, polymethyl methacrylate and polycarbonate, or polymethyl methacrylate and polyvinyl chloride may be used.
제1폴리머, 제2폴리머 및 용매를 포함하는 몰드용 조성물을 기재 상에 도포하고 건조시키는 과정은 스핀 코팅에 의해 수행될 수 있다. The process of applying and drying the mold composition comprising the first polymer, the second polymer and the solvent on the substrate may be performed by spin coating.
기재 상에 도포된 단일상의 몰드용 조성물로부터 용매를 증발시킴으로써 제1폴리머상 및 제2폴리머상으로 상분리된 몰드용 코팅층이 형성된다. By evaporating the solvent from the single-phase mold composition applied on the substrate, a coating layer for a mold phase-separated into the first polymer phase and the second polymer phase is formed.
즉, 제1폴리머, 제2폴리머 및 용매를 포함하는 몰드용 조성물은 단일상의 혼합 용액이지만, 상기 몰드용 조성물을 기재 상에 도포 및 건조시키는 과정에서 용매가 증발되면서 제1폴리머상과 제2폴리머상으로 상분리된 몰드용 코팅층이 형성된다That is, the mold composition including the first polymer, the second polymer, and the solvent is a mixed solution of a single phase, but the solvent and the solvent evaporate in the process of applying and drying the composition for the mold on the substrate, the first polymer phase and the second polymer. A coating layer for a mold phase separated into phases is formed
몰드용 코팅층은 제1폴리머와 제2폴리머의 용매에 대한 친화도 차이로 인해 제1폴리머상과 제2폴리머상이 측방향으로(laterally) 불규칙한(random) 폭을 가지는 상분리 상태가 된다. The coating layer for the mold is in a phase separation state in which the first polymer phase and the second polymer phase have a laterally irregular width due to the difference in affinity for the solvent of the first polymer and the second polymer.
제1폴리머와 제2폴리머의 용매에 대한 친화도는 각각 제1폴리머와 제2폴리머의 기재에 대한 계면 특성에 영향을 주는데, 제1폴리머와 제2폴리머의 용매에 대한 친화도가 다르기 때문에, 제1폴리머와 제2폴리머의 기재에 대한 계면 특성에 차이가 생기게 된다. 이러한 계면 특성의 차이로 인해 제1폴리머상과 제2폴리머상이 측방향으로 불규칙한 폭을 가진 상태로 나열된 상분리된 몰드용 코팅층이 형성된다. 상분리된 몰드용 코팅층 중에서 제1폴리머상과 제2폴리머상의 폭과 높이 등은 제1폴리머 및 제2폴리머의 관능기, 분자량, 배합비, 및 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 농도 등의 조건을 조절함으로써 조절할 수 있다. The affinity of the first polymer and the second polymer to the solvent affects the interfacial properties of the first polymer and the second polymer to the substrate, respectively, since the affinity of the first polymer and the second polymer to the solvent is different. There is a difference in the interfacial properties of the first polymer and the second polymer with respect to the substrate. Due to this difference in interfacial properties, a coating layer for phase-separated mold is formed in which the first polymer phase and the second polymer phase are arranged in a lateral irregular width. In the phase-separated mold coating layer, the width and height of the first polymer phase and the second polymer phase are determined by the conditions such as the functional groups, molecular weights, compounding ratios, and concentrations of the first polymer solution and the second polymer solution of the first polymer and the second polymer. Can be adjusted by adjusting.
몰드용 코팅층에서 제2폴리머상을 제거하는 것은 코팅층을 제2폴리머상에 대해서만 용해성을 갖는 선택적 용매에 침지함으로써 수행될 수 있다. 이와 다르게, 제1폴리머상을 제거할 수도 있다. 이 경우, 제1폴리머상에 대해서만 용해성을 갖는 선택적 용매를 사용하여 제1폴리머상을 제거할 수 있다. Removing the second polymer phase from the coating layer for the mold may be performed by immersing the coating layer in an optional solvent that is soluble only in the second polymer phase. Alternatively, the first polymer phase may be removed. In this case, the first polymer phase can be removed using an optional solvent having solubility only for the first polymer phase.
제2폴리머상을 제거한 경우, 제2폴리머상이 제거된 몰드용 코팅층은 제1폴리머상으로 이루어진 나노 패턴을 갖는다. When the second polymer phase is removed, the coating layer for the mold from which the second polymer phase is removed has a nanopattern composed of the first polymer phase.
다음으로, 나노 패턴을 갖는 몰드 상에 나노 필라층용 조성물을 가하고 경화시켜 나노 필라층을 형성한다. Next, the composition for nanopillar layers is added and hardened on the mold which has a nanopattern, and a nanopillar layer is formed.
상세하게는, 나노 필라층용 조성물을 나노 패턴을 갖는 몰드 상에 놓고 기판으로 이를 가압한 다음 나노 필라층용 조성물 중의 용매를 건조시킴으로써 나노 필라층을 형성할 수 있다. 나노 필라층의 나노 필라는 몰드의 나노 패턴과 맞물려 형성되므로, 나노 필라의 형상은 나노 패턴에 의해 결정된다. 몰드의 나노 패턴의 형상을 다양하게 디자인하여 다양한 형상의 나노 필라를 갖는 나노 필라층을 만들 수 있다. In detail, the nano-pillar layer may be formed by placing the composition for the nano-pillar layer on a mold having a nano-pattern and pressing it with a substrate and then drying the solvent in the composition for the nano-pillar layer. Since the nanopillar of the nanopillar layer is formed in engagement with the nanopattern of the mold, the shape of the nanopillar is determined by the nanopattern. Various shapes of the nanopatterns of the mold may be designed to form nanopillar layers having nanopillars of various shapes.
나노 필라층용 조성물은 자외선 경화 수지 및 상기 자외선 경화 수지에 대해 용해성을 갖는 용매를 포함한다. 나노 필라층용 조성물은 자외선에 의해 경화될 수 있다.The composition for nanopillar layers contains an ultraviolet curable resin and the solvent which has solubility with respect to the said ultraviolet curable resin. The composition for a nano pillar layer may be cured by ultraviolet rays.
마지막으로, 나노 필라층 상에 평탄화층을 형성한다.Finally, a planarization layer is formed on the nanopillar layer.
즉, 경화된 나노 필라층을 몰드로부터 제거한 다음 상기 나노 필라층 상에 평탄화층용 조성물을 가하여 평탄화층을 형성한다. That is, the cured nanopillar layer is removed from the mold, and then a planarization layer composition is added to the nanopillar layer to form a planarization layer.
평탄화층의 재료로는 고굴절률을 가지는 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들면 유무기 복합재료 형태의 TiO2 함유 졸, ZnO 졸, SiNx 무기물 등을 사용할 수 있다. 평탄화층의 재료로서 상기 재료를 사용할 경우, 높은 광투과율을 가져 광추출 효과의 향상에 기여할 수 있다. As the material of the planarization layer, a material having a high refractive index may be used. For example, a TiO 2 containing sol, a ZnO sol, a SiNx inorganic material, or the like in the form of an organic-inorganic composite material may be used. When the material is used as the material of the planarization layer, it has a high light transmittance and can contribute to the improvement of the light extraction effect.
이러한 과정을 거쳐 나노 필라층 및 평탄화층을 포함하는 광추출 향상층이 얻어진다.
Through this process, a light extraction enhancement layer including a nano pillar layer and a planarization layer is obtained.
몰드용 조성물을 도포 및 건조하기 위한 기재는 소재 일면이 평탄한 것이라면 어떤 형태의 것이라도 가능하다. 예를 들면 기재로서 몰드용 조성물과 반응하지 않는 유리를 사용할 수 있다. The substrate for applying and drying the mold composition may be of any form as long as one surface of the material is flat. For example, the glass which does not react with the composition for molds can be used as a base material.
몰드용 조성물을 구성하는 제1폴리머 및 제2폴리머는 비상용성의 폴리머 블렌드 중에서 선택할 수 있다. 여기서, 제1폴리머는 몰드용 코팅층에서 주된 폴리머상을 형성하는 성분이다.The first polymer and the second polymer constituting the mold composition may be selected from incompatible polymer blends. Here, the first polymer is a component that forms the main polymer phase in the coating layer for the mold.
예를 들면, 제1폴리머 및 제폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌이거나, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트이거나, 또는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리비닐클로라이드일 수 있다. 바람직하게는, 제1폴리머로는 물리적 특성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트를 사용하고, 제2폴리머로는 물리적 특성이 양호하고 용출성이 뛰어난 폴리스티렌을 사용할 수 있다.For example, the first polymer and the copolymer may be polymethylmethacrylate and polystyrene, polymethylmethacrylate and polycarbonate, or polymethylmethacrylate and polyvinylchloride. Preferably, polymethyl methacrylate having excellent physical properties may be used as the first polymer, and polystyrene having good physical properties and excellent dissolution properties may be used as the second polymer.
몰드용 조성물을 구성하는 용매로는 테트라히드로푸란, 메틸에틸케톤, 톨루엔 또는 아세톤을 사용할 수 있다. 상기 용매는 제1폴리머와 제2폴리머에 대해 용해성을 가져 스핀코팅 등의 작업을 통해 코팅층을 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 상기 용매로는 테트라히드로푸란을 사용할 수 있다. Tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, toluene or acetone can be used as the solvent constituting the mold composition. It is preferable that the solvent has solubility in the first polymer and the second polymer so that a coating layer can be formed through an operation such as spin coating. For example, tetrahydrofuran may be used as the solvent.
예를 들면, 몰드용 조성물은 폴리메틸메타크릴레이트과 테트라히드로푸란을 포함하는 폴리메틸메타크릴레이트 용액 및 폴리스티렌과 테트라히드로푸란을 포함하는 폴리스티렌 용액을 혼합하여 준비할 수 있다. For example, the mold composition may be prepared by mixing a polymethyl methacrylate solution containing polymethyl methacrylate and tetrahydrofuran and a polystyrene solution containing polystyrene and tetrahydrofuran.
이렇게 준비된 몰드용 조성물을 도포 및 건조하여 몰드용 코팅층을 형성한다. 이 때, 몰드용 코팅층의 형성 방법은 특별히 제한되지 아니며, 예를 들면 몰드용 조성물을 스핀코팅하는 방법을 사용할 수 있다. The mold composition thus prepared is applied and dried to form a coating layer for the mold. At this time, the forming method of the coating layer for a mold is not specifically limited, For example, the method of spin-coating a composition for molds can be used.
제1폴리머로서 폴리메틸메타크릴레이트을 사용하는 경우, 폴리메틸메타크릴레이트의 중량평균분자량은 2,000 내지 300,000일 수 있다. 폴리메틸메타크릴레이트의 중량평균분자량이 2,000 미만이면 제1폴리머와 제2폴리머 간의 상용성이 증가하고 용매에 대한 용해도 차이가 크지 않아 상분리 현상이 발생하기 힘들고, 그 분자량이 300,000을 초과하면 몰드용 조성물의 점도가 높아져 스핀코팅 등의 작업의 제어가 어려워질 수 있다.When polymethyl methacrylate is used as the first polymer, the weight average molecular weight of the polymethyl methacrylate may be 2,000 to 300,000. If the weight average molecular weight of the polymethyl methacrylate is less than 2,000, the compatibility between the first polymer and the second polymer is increased and the solubility difference in the solvent is not so large that phase separation is difficult to occur, and if the molecular weight exceeds 300,000, The viscosity of the composition may be high, making it difficult to control operations such as spin coating.
제2폴리머로서 폴리스티렌을 사용하는 경우, 폴리스티렌의 중량평균분자량은 2,000 내지 300,000일 수 있다. 폴리스티렌의 중량평균분자량이 2,000 미만이면 제1폴리머와 제2폴리머 간의 상용성이 증가하고 용매에 대한 용해도 차이가 크지 않아 상분리 현상이 발생하기 힘들고, 그 분자량이 300,000을 초과하면 몰드용 조성물의 점도가 높아져 스핀코팅 등의 작업의 제어가 어려워질 수 있다.When using polystyrene as the second polymer, the weight average molecular weight of the polystyrene may be 2,000 to 300,000. If the weight average molecular weight of the polystyrene is less than 2,000, the compatibility between the first polymer and the second polymer is increased and the solubility difference in the solvent is not so large that phase separation is unlikely to occur. If the molecular weight exceeds 300,000, the viscosity of the mold composition is increased. This may make it difficult to control operations such as spin coating.
몰드용 조성물의 준비는 제1폴리머 및 용매를 포함하는 제1폴리머 용액과 제2폴리머 및 용매를 포함하는 제2폴리머 용액을 혼합하여 형성될 수 있다. 이 때, 사용되는 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액 부피비는 8:2 내지 5:5일 수 있다. Preparation of the composition for a mold may be formed by mixing a first polymer solution comprising a first polymer and a solvent and a second polymer solution comprising a second polymer and a solvent. In this case, the volume ratio of the first polymer solution and the second polymer solution used may be 8: 2 to 5: 5.
제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 몰드용 코팅층에서 주된 성분인 제1폴리머상은 매트릭스를 형성하면서 다른 성분인 제2폴리머상은 아일랜드 형상을 형성할 수 있다. 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 제1폴리머상과 제2폴리머상이 상분리되지 않고 연속된 나노 구조를 이루거나, 몰드용 코팅층에 형성된 나노 패턴이 너무 작아지거나 너무 커질 수 있다.When the content of the first polymer solution and the second polymer solution satisfies the above range, the first polymer phase, which is a main component in the coating layer for the mold, forms a matrix while the second polymer phase, which is another component, may form an island shape. When the content of the first polymer solution and the second polymer solution is out of the above range, the first polymer phase and the second polymer phase do not phase separate and form a continuous nanostructure, or the nanopattern formed on the coating layer for the mold becomes too small or too Can be large.
몰드용 조성물 중에서, 제1폴리머 및 제2폴리머의 함량은 몰드용 조성물을 기준으로 서로 독립적으로 0.1 내지 10 중량부일 수 있다. 제1폴리머의 함량과 제2폴리머의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우에 몰드용 조성물의 용해도가 우수하고 기재 상에 용이하게 도포 및 건조됨으로써 적절한 코팅층을 형성할 수 있다. In the composition for mold, the content of the first polymer and the second polymer may be 0.1 to 10 parts by weight independently of each other based on the composition for the mold. When the content of the first polymer and the content of the second polymer satisfies the above range, it is possible to form an appropriate coating layer by excellent solubility of the composition for mold and easy application and drying on a substrate.
제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액을 혼합하여 형성된 몰드용 조성물을 기재 상에 도포 및 건조하면 몰드용 조성물의 용매가 증발되면서 제1폴리머상과 제2폴리머상으로 상분리된 몰드용 코팅층이 형성된다. When the mold composition formed by mixing the first polymer solution and the second polymer solution is applied and dried on a substrate, the solvent coating of the mold composition is evaporated to form a mold coating layer separated into a first polymer phase and a second polymer phase. .
제1폴리머와 제2폴리머의 용매에 대한 친화도, 관능기, 분자량, 배합비, 및 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 농도 등의 조건이 각 폴리머의 유변학적 거동, 각 폴리머와 기재 간의 계면 특성에 영향을 미쳐 제1폴리머상과 제2폴리머상이 기재 상에 측방향으로 불규칙한 폭을 가지며 교대로 존재하는 상분리된 몰드용 코팅층이 형성된다. 상분리는 수십 내지 수백 나노 사이즈의 폭으로 형성될 수 있다. Conditions such as the affinity of the first polymer and the solvent for the second polymer, the functional group, the molecular weight, the mixing ratio, and the concentration of the first polymer solution and the second polymer solution are determined by the rheological behavior of each polymer, and the interface characteristics between each polymer and the substrate. The first polymer phase and the second polymer phase have a laterally irregular width and alternately exist on the substrate, thereby forming a phase-separated mold coating layer. Phase separation may be formed to a width of several tens to hundreds of nanosizes.
상분리된 몰드용 코팅층 중에서 제2폴리머상을 제거함으로써 불규칙한 나노 사이즈의 패턴(나노 패턴)을 갖는 몰드가 형성된다. 제2폴리머상의 제거는 제2폴리머상에 대해서만 용해성을 갖는 선택적 용매에 의해 수행될 수 있다. The mold having an irregular nano-sized pattern (nano pattern) is formed by removing the second polymer phase from the phase-separated mold coating layer. Removal of the second polymer phase can be carried out by an optional solvent that is soluble only in the second polymer phase.
나노 패턴은 원기둥 형상의 포어를 포함할 수 있다. 나노 패턴이 원기둥 형상의 포어를 포함하는 경우, 상기 나노 패턴에 맞물린 형상의 나노 필라를 용이하게 제조할 수 있다. The nanopattern may include a cylindrical pore. When the nanopattern includes a cylindrical pore, a nanopillar having a shape engaged with the nanopattern may be easily manufactured.
몰드용 조성물 중의 제1폴리머과 제2폴리머는 용매에 대한 친화도가 다르기 때문에 몰드용 조성물을 도포 및 건조하여 형성된 몰드용 코팅층은 제1폴리머상과 제2폴리머상이 상분리된 상태로 교대로 형성되어 있다. 제1폴리머상과 제2폴리머상은 용해도가 다르기 때문에 하나의 폴리머상을 선택적 용매로 제거하여 나노 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면 제2폴리머상을 제거할 수 있다. Since the first polymer and the second polymer in the mold composition have different affinity for the solvent, the coating layer for the mold formed by applying and drying the mold composition is alternately formed with the first polymer phase and the second polymer phase phase separated. . Since the first polymer phase and the second polymer phase have different solubility, one polymer phase may be removed with a selective solvent to form a nanopattern. For example, the second polymer phase can be removed.
상분리된 몰드용 코팅층에서 제2폴리머상을 제거함으로써 나노 패턴을 갖는 몰드가 얻어진다. A mold having a nanopattern is obtained by removing the second polymer phase from the phase-separated mold coating layer.
제1폴리머와 제2폴리머의 종류, 관능기, 분자량, 혼합비; 용매의 종류; 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 농도; 및 코팅층 형성 조건 등을 제어하여 몰드에 형성된 나노 패턴의 형상, 크기 및 폭 등을 조절할 수 있다. The kind, functional group, molecular weight, and mixing ratio of the first polymer and the second polymer; Type of solvent; Concentration of the first polymer solution and the second polymer solution; And the shape, size, and width of the nanopattern formed on the mold by controlling the coating layer formation conditions and the like.
이렇게 형성된 나노 패턴을 갖는 몰드 상에 나노 필라층용 조성물을 가하고 경화시켜 나노 필라층을 형성한다. 나노 필라는 몰드에 형성된 나노 패턴과 맞물려 형성되는 것이므로 몰드의 나노 패턴을 조절하여 원하는 형상, 크기 및 폭으로 만들 수 있다.
The nanopillar layer is formed by adding a composition for the nanopillar layer on the mold having the nanopattern thus formed and curing the nanopillar layer. Since the nanopillars are formed in engagement with the nanopatterns formed in the mold, the nanopillars may be adjusted to the desired shape, size, and width by controlling the nanopatterns of the mold.
이하, 도 2을 참조하여 일 구현예에 따른 광추출 향상층을 포함하는 유기 발광 소자를 설명한다.Hereinafter, an organic light emitting device including a light extraction enhancement layer according to an embodiment will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 일 구현예에 따른 광추출 향상층(30)을 구비한 유기 발광 소자(100)의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.2 schematically illustrates a cross-sectional view of an organic
일 구현예에 따른 광추출 향상층(30)을 구비한 유기 발광 소자(100)는 기판(10), 상기 기판(10) 상에 형성된 광추출 향상층(30), 상기 광추출 향상층(30) 상에 형성된 제1전극(50), 상기 제1전극(50)과 대향된 제2전극(90), 상기 제1전극(50)과 상기 제2전극(90) 사이에 개재된 유기층(70)을 포함한다. The organic
상기 광추출 향상층(30)은 나노 필라층(33) 및 상기 나노 필라층 상에 형성된 평탄화층(35)를 포함한다. The light extraction enhancement layer 30 includes a
상기 광추출 향상층(30)은 이를 구성하는 나노 필라층(33)과 평탄화층(35)에 의해 유기층(70)에서 외부로 추출되는 광의 추출률을 향상시켜주는 역할을 한다. The light extraction enhancement layer 30 improves the extraction rate of light extracted from the
나노 필라층(33)을 구성하는 나노 필라는 원기둥 형상일 수 있다. 상기 원기둥 형상은 수백나노미터의 지름을 가지는데, 이렇게 수백나노미터 간격으로 랜덤하게 배치된 원기둥 형상은 가시광선 영역에서 파장 스펙트럼의 변화 및 시야각에 의존하지 않으면서 높은 효율로 광추출할 수 있다. The nano pillars constituting the
앞서 설명한 바와 같이, 제1폴리머와 제2폴리머의 종류, 관능기, 분자량, 혼합비; 용매의 종류; 제1폴리머 용액과 제2폴리머 용액의 농도; 및 코팅층 형성 조건 등을 제어하여 몰드에 형성되는 나노 패턴이 원기둥 형상의 포어을 포함하게 할 수 있으며, 이렇게 제조된 몰드 상에 나노 필라층용 조성물을 가하고 기판으로 가압함으로써 상기 몰드의 원기둥 형상의 포어와 맞물린 형상(원기둥 형상)의 나노 필라를 갖는 나노 필라층(33)을 형성할 수 있다. As described above, the type, functional group, molecular weight, and mixing ratio of the first polymer and the second polymer; Type of solvent; Concentration of the first polymer solution and the second polymer solution; And the nano-pattern formed in the mold by controlling the coating layer forming conditions and the like, and including the cylindrical pores. The nano-pillar layer composition is applied onto the mold thus prepared and pressurized with a substrate to engage with the cylindrical pores of the mold. The
나노 필라의 높이는 50㎚ 내지 500㎚일 수 있고, 그 직경은 50㎚ 내지 1,000㎚일 수 있으며, 나노 필라 간의 간격은 50㎚ 내지 1,000㎚일 수 있다. 나노 필라의 높이, 직경 및 간격이 상기 범위를 만족하는 경우, 유기층(70)으로부터 외부로 추출되는 광의 파장의 1/4 이상의 높이와 간격을 가질 수 있어 광추출 효과가 우수해진다. 나노 필라의 높이가 더 높으면 보다 우수한 광추출효과를 기대할 수 있으나 제조공정상 어려움이 있을 수 있다.The height of the nanopillars may be 50 nm to 500 nm, the diameter may be 50 nm to 1,000 nm, and the gap between the nano pillars may be 50 nm to 1,000 nm. When the height, diameter, and spacing of the nanopillars satisfy the above ranges, the nanopillars may have a height and a spacing of 1/4 or more of the wavelength of light extracted from the
평탄화층(35)은 나노 필라층(33) 상에 형성된다. 상세하게는, 평탄화층(35)의 하부는 나노 필라층(33)을 구성하는 나노 필라들에 의해 형성된 나노 필라들 사이의 공간에 평탄화층 조성물이 채워짐으로써 형성되고, 평탄화층(35)의 상부는 유기층과 틈이 생기지 않도록 표면처리된 평탄한 모양으로 형성된다. The
나노 필라층(33)은 평탄화층(33)과 접촉할 수 있다. 나노 필라층(33)이 평탄화층(33)과 접촉하는 경우 나노 필라층(33)과 평탄화층(33) 사이의 계면에서 생길 수 있는 요철을 상쇄하는데 이것은 광추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.The
광추출 향상층(30)의 두께에서 나노 필라층(33)을 구성하는 나노 필라의 높이를 제외한 두께는 0 내지 300㎚일 수 있다. 평탄화층(35)은 얇을수록 좋고 상기 범위를 만족할 경우 나노 필라층(33)에 의해 생성된 요철을 상쇄하여 평탄화하는 역할을 적절히 할 수 있다. The thickness of the light extraction enhancement layer 30 except for the height of the nano pillars constituting the
유기층(70)에서 생성되어 유기 발광 소자(100)의 외부로 추출되는 광이 나노 필라층(33)과 평탄화층(35) 사이의 계면에 도달하면 계면에서는 전반사가 최소화되고 보강 간섭이 일어난다. 따라서, 유기층(70)에서 생성되어 기판(10) 방향으로 나아가는 광은 상기 광추출 향상층(30)에서 광추출률이 크게 향상된다. When the light generated in the
일 구현예에 따른 광추출 향상층(30)을 구비한 유기 발광 소자(100)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the manufacturing method of the organic
기판(10)으로는 통상적인 유기 발광 소자에 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 기판 형성 물질로는 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. As the board |
기판(10) 상에는 나노 필라를 가지는 나노 필라층(33)이 형성되어 있고, 상기 나노 필라층(33) 상에는 평탄화층(35)이 형성되어 있다. A
평탄화층(35) 상에는 제1전극(50)이 형성되어 있다. 제1전극(50)은 정공 주입 전극인 애노드(anode)일 수 있다. 이 때, 제1전극 형성 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2) 또는 산화아연(ZnO) 등을 이용하여 형성하거나, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 이용하여 반사형 전극으로 형성할 수도 있다. 예를 들면, 제1전극 형성 물질로는 산화인듐아연을 사용할 수 있다. The
제1전극(50) 상에는 유기층(70)이 형성되어 있다. 유기층(70)은 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등을 단일층 또는 복합층의 구조로 포함할 수 있다. 유기층 형성 물질로는 저분자 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 정공 주입층은 제1전극(50) 상부에 공지된 정공 주입층 형성 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 정공 주입층 형성 물질로는 예를 들면 2-TNATA를 사용할 수 있다. The
정공 주입층 상부에는 공지된 정공 수송층 형성 물질을 사용하여 정공 수송층을 형성할 수 있다. 정공 수송층 형성 물질로는 예를 들면 NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine))를 사용할 수 있다. The hole transport layer may be formed on the hole injection layer by using a known hole transport layer forming material. Examples of the hole transport layer forming material include NPB (N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenylbenzidine (N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-). diphenylbenzidine)) can be used.
정공 수송층 상부에는 발광층을 형성할 수 있다. 발광층은 공지된 발광층 형성 물질을 이용하거나, 또는 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수 있다. An emission layer may be formed on the hole transport layer. The light emitting layer may be formed using a known light emitting layer forming material, or using a known host and dopant.
발광층 상부에는 전자 수송층을 형성할 수 있다. 전자 수송층은 공지된 전자 수송층 형성 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 발광층 또는 전자 수송층 형성 물질로는 예를 들면 Alq3, TPBI(2,2',2"-(1,3,5-phenylene) tris (1-phenyl)-1H-benzimidazol), PBD(2-Biphenyl-4-yl-5-(4-tert-butyl-phenyl)-[1,3,4]oxadiazole), PF-6P(perfluoronated chemical: 퍼플루오리네이티드 화합물) 또는 PyPySPyPy(2,5-bis(6'-(2',2"-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsiylol을 사용할 수 있다. An electron transport layer may be formed on the emission layer. The electron transport layer can be formed using a known electron transport layer forming material. For example, Alq3, TPBI (2,2 ', 2 "-(1,3,5-phenylene) tris (1-phenyl) -1H-benzimidazol), PBD (2-Biphenyl- 4-yl-5- (4-tert-butyl-phenyl)-[1,3,4] oxadiazole), PF-6P (perfluoronated chemical) or PyPySPyPy (2,5-bis (6 ') -(2 ', 2 "-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsiylol can be used.
전자 수송층 상부에는 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 하는 전자 주입층이 적층될 수 있으며을 형성할 수 있다. 전자 주입층 형성 물질로는 LiF, NaCl, CsF, Li2O 또는 BaO 등과 같은 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다.An electron injection layer may be stacked on the electron transport layer to facilitate the injection of electrons from the cathode. As the electron injection layer forming material, any known material such as LiF, NaCl, CsF, Li 2 O, or BaO may be used.
유기층(70) 상에는 제2전극(90)이 형성되어 있다. 제2전극(90)은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있다. 이 때, 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 제2전극(90)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In) 또는 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용하여 박막으로 형성할 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용하여 투과형 전극을 형성할 수도 있다.
The
일 구현예에 따른 디스플레이 장치는 상기 광추출 향상층을 구비한 유기 발광 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 장치는 소스, 드레인, 게이트 및 활성층을 포함한 트랜지스터 및 상기 광추출 향상층을 구비한 유기 발광 소자를 구비하며, 상기 유기 발광 소자의 제1전극이 상기 소스 및 드레인 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. A display device according to an embodiment includes an organic light emitting device having the light extraction enhancement layer. The display device includes a transistor including a source, a drain, a gate, and an active layer, and an organic light emitting device including the light extraction enhancement layer, and a first electrode of the organic light emitting device may be electrically connected to one of the source and the drain. have.
이하에서, 실시예를 들어 본 발명의 일 구현예를 따른 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1 One
중량평균분자량 8,000인 폴리메틸메타크릴레이트를 테트라히드로푸란 용매에 용해시켜 1.5 중량% 농도의 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 제조하고, 중량평균분자량 10,000인 폴리스티렌을 테트라히드로푸란 용매에 용해시켜 1.5 중량% 농도의 폴리스티렌 용액을 제조하였다. A polymethyl methacrylate having a weight average molecular weight of 8,000 was dissolved in a tetrahydrofuran solvent to prepare a polymethyl methacrylate solution having a concentration of 1.5 wt%, and polystyrene having a weight average molecular weight of 10,000 was dissolved in a tetrahydrofuran solvent at 1.5 wt% Polystyrene solutions of concentration were prepared.
상기 폴리메틸메타크릴레이트 용액과 상기 폴리스티렌 용액을 6:4의 부피비로 혼합하여 몰드용 조성물을 제조하였다.The polymethyl methacrylate solution and the polystyrene solution were mixed at a volume ratio of 6: 4 to prepare a mold composition.
유리판에 상기 몰드용 조성물을 1000 rpm으로 40초 동안 스핀코팅하여 몰드용 코팅층을 형성하였다. The mold composition was spin-coated on a glass plate at 1000 rpm for 40 seconds to form a coating layer for a mold.
상기 몰드용 코팅층을 시클로헥산에 1분 동안 침지하여 폴리스티렌상을 제거하고 일면에 나노 패턴을 갖는 몰드를 준비하였다.
The mold coating layer was immersed in cyclohexane for 1 minute to remove the polystyrene phase, thereby preparing a mold having a nano pattern on one surface.
실시예Example 2 2
상기 폴리메틸메타크릴레이트 용액과 상기 폴리스티렌 용액을 5:5의 부피비로 혼합하여 몰드용 조성물을 제조한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 몰드를 준비하였다.
A mold was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymethylmethacrylate solution and the polystyrene solution were mixed at a volume ratio of 5: 5 to prepare a mold composition.
실시예Example 3 3
상기 폴리메틸메타크릴레이트 용액과 상기 폴리스티렌 용액을 7:3의 부피비로 혼합하여 몰드용 조성물을 제조한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 몰드를 준비하였다.
A mold was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymethyl methacrylate solution and the polystyrene solution were mixed at a volume ratio of 7: 3 to prepare a mold composition.
실시예Example 4 4
상기 실시예 1에 따라 제조된 몰드 상에 트리(폴리프로필렌 글리콜) 디아크릴레이트를 포함하는 조성물을 가하고 유리 기판으로 가압하여 나노 필라가 형성된 나노 필라층을 제조하였다. A composition comprising tri (polypropylene glycol) diacrylate was added to the mold prepared according to Example 1, and pressed with a glass substrate to prepare a nano pillar layer on which nano pillars were formed.
상기 나노 필라층 상에 TiO2 졸을 사용하여 평탄화층을 형성하였다.A planarization layer was formed on the nano pillar layer using TiO 2 sol.
상기 평탄화층 상에 IZO 투명 전극을 형성하고, 상기 IZO 투명 전극 상에 NPB를 사용하여 정공 수송층을 형성하고, Ir(ppy)3(fac-트리스(2-페닐피리딘)이리듐과 CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐) 를 87:13의 중량비로 사용하여 발광층을 형성하고, Alq3(트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄)를 사용하여 전자 수송층을 형성한 다음, Al(알루미늄) 캐소드 전극을 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제조하였다.
An IZO transparent electrode is formed on the planarization layer, and a hole transport layer is formed on the IZO transparent electrode by using NPB. Ir (ppy) 3 (fac-tris (2-phenylpyridine) iridium and CBP (4,4) A light emitting layer was formed using '-N, N'-dicarbazole-biphenyl) in a weight ratio of 87:13, and an electron transport layer was formed using Alq3 (tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum). And an Al (aluminum) cathode electrode were formed, and the organic light emitting element was produced.
비교예Comparative Example 1 One
나노 필라층 및 평탄화층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
An organic light-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the nanopillar layer and the planarization layer were not formed.
평가예Evaluation example
상기 실시예 1~3에 따라 형성된 몰드의 나노 패턴에 대해 AFM 이미지(10㎛×10㎛ 규격)를 측정하여 도 3에 나타내었다. An AFM image (10 μm × 10 μm standard) of the nanopatterns of the molds formed according to Examples 1 to 3 was measured and shown in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 실시예 1에 따라 형성된 몰드는 코팅층 표면에서 폴리스티렌이 제거되어 포어가 형성된 것이 관찰된다. 포어의 형상은 원기둥 형상(2차원적으로는 원형)이며 직경 크기는 대략 수십나노미터에서 수백나노미터의 스케일이고 포어의 분포는 비교적 고르게 분산되어 있다. 실시예 2~3에 따라 형성된 몰드도 코팅층 표면에서 폴리스티렌이 제거되어 포어가 형성된 것이 관찰된다. 다만, 실시예 2의 경우 나노 패턴은 원기둥 형상의 포어와 연속된 불규칙한 아일랜드의 중간 형태라고 볼 수 있으며, 실시예 3의 경우에는 포어의 직경 크기가 비교적 작아진 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 3, in the mold formed according to Example 1, it was observed that polystyrene was removed from the surface of the coating layer to form pores. The shape of the pore is cylindrical (circular in two dimensions), the diameter is approximately tens of nanometers to hundreds of nanometers in scale, and the pore distribution is relatively evenly distributed. The mold formed according to Examples 2 to 3 also observed that polystyrene was removed from the surface of the coating layer to form pores. However, in Example 2, the nano-pattern may be regarded as an intermediate form between a cylindrical pore and a continuous irregular island, and in Example 3, it may be seen that the diameter of the pore is relatively small.
이로부터 몰드용 조성물에 폴리스티렌의 함량이 실시예 3의 경우(폴리메틸메타크릴레이트:폴리스티렌 = 7:3)보다 적어지면 폴리스티렌의 제거시 너무 작은 크기의 포어가 형성되어 나노 패턴이 제대로 형성되기 어려워짐을 알 수 있고, 폴리스티렌의 함량이 실시예 2의 경우(폴리메틸메타크릴레이트:폴리스티렌 = 5:5)보다 많아지면 폴리스티렌의 제거시 너무 큰 크기의 포어가 형성되며 형성된 포어의 형상도 매우 불완전한 것을 알 수 있다. From this, if the polystyrene content of the mold composition is less than that of Example 3 (polymethylmethacrylate: polystyrene = 7: 3), when the polystyrene is removed, pores of too small size are formed, making it difficult to form nanopatterns properly. If the polystyrene content is greater than that of Example 2 (polymethylmethacrylate: polystyrene = 5: 5), the pores of too large size are formed upon removal of the polystyrene and the shape of the formed pores is very incomplete. Able to know.
상기 실시예 1에 따라 형성된 몰드의 나노 패턴을 보다 자세히 관찰하고자 고배율의 AFM 이미지를 측정하여 도 4에 나타내었다. In order to observe the nano-pattern of the mold formed according to Example 1 in more detail, a high-magnification AFM image was measured and shown in FIG. 4.
도 4를 참조하면, 실시예 1에 따른 과정 중 형성된 몰드의 나노 패턴은 100㎚ 내지 200㎚의 포어 직경을 가지는 것이 관찰된다. 또한, 포어의 형상은 대부분 원기둥 형상이고 포어의 분포는 비교적 고르게 분산되어 있는 것이 관찰된다. Referring to FIG. 4, it is observed that the nanopattern of the mold formed during the process according to Example 1 has a pore diameter of 100 nm to 200 nm. It is also observed that the shape of the pore is mostly cylindrical and the pore distribution is relatively evenly distributed.
이로부터 실시예 1에 따라 형성된 몰드는 나노 패턴을 유효하게 형성하고 상기 나노 패턴은 원기둥 형상인 것을 알 수 있다. It can be seen that the mold formed according to Example 1 effectively forms a nanopattern and the nanopattern is cylindrical.
상기 실시예 4에 따른 나노 필라층의 나노 패턴에 대해 AFM 이미지를 측정하여 도 5에 나타내었다. AFM images of the nano-pillar layer according to Example 4 were measured and shown in FIG. 5.
도 5를 참조하면, 실시예 4에 따른 나노 필라층의 나노 필라는 원기둥 형상을 가지고, 상기 원기둥 형상은 비교적 고르게 분산되어 있는 것이 관찰된다. 상기 원기둥의 표면조도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. Referring to FIG. 5, it is observed that the nanopillar of the nanopillar layer according to Example 4 has a cylindrical shape, and the cylindrical shape is relatively evenly dispersed. The surface roughness of the cylinder was measured and listed in Table 1 below.
표 1을 참조하면, 실시예 4에 따른 광추출 향상층의 나노 패턴은 약 144㎚의 높이를 가지는 것을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the nanopattern of the light extraction enhancement layer according to Example 4 has a height of about 144 nm.
상기 실시예 4 및 비교예 1에 따라 형성된 유기 발광 소자의 구동 전압, 전류 밀도 및 휘도를 측정하여 도 6에 나타내었다. The driving voltage, current density, and luminance of the organic light emitting diodes formed according to Example 4 and Comparative Example 1 were measured and shown in FIG. 6.
도 6을 참조하면, 실시예 4에 따라 형성된 유기 발광 소자는 비교예 1에 따라 형성된 유기 발광 소자와 유사한 수준의 구동 전압과 휘도를 나타냈다. 즉, 광추출층을 향상층을 포함하는 유기 발광 소자는 광추출 향상층을 포함하지 않은 유기 발광 소자와 유사한 수준의 구동 전압과 휘도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the organic light emitting diode formed according to Example 4 exhibited a driving voltage and luminance similar to those of the organic light emitting diode formed according to Comparative Example 1. That is, it can be seen that the organic light emitting device including the light extraction layer as the enhancement layer exhibits a driving voltage and luminance similar to those of the organic light emitting device without the light extraction enhancement layer.
상기 실시예 4 및 비교예 1에 따라 형성된 유기 발광 소자의 전류 밀도, 전류 효율 및 발광 효율을 측정하여 도 7에 나타내었다. The current density, current efficiency, and luminous efficiency of the organic light emitting diodes formed according to Example 4 and Comparative Example 1 were measured and shown in FIG. 7.
도 7을 참조하면, 실시예 4에 따라 형성된 유기 발광 소자의 경우는 비교예 1에 따른 유기 발광 소자에 비해 전류 효율 및 발광 효율이 향상됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that the organic light emitting diode formed according to Example 4 has improved current efficiency and luminous efficiency compared to the organic light emitting diode according to Comparative Example 1. FIG.
10: 기판
30: 광추출 향상층
33: 나노 필라층
35: 평탄화층
50: 제1전극
70: 유기층
90: 제2전극
100: 유기 발광 소자10: substrate
30: light extraction enhancement layer
33: nano pillar layer
35: planarization layer
50: first electrode
70: organic layer
90: second electrode
100: organic light emitting device
Claims (12)
상기 나노 패턴을 갖는 몰드 상에 나노 필라층용 조성물을 가하고 경화시켜 나노 필라층을 형성하는 단계; 및
상기 나노 필라층 상에 평탄화층을 형성하는 단계;
를 포함하는 광추출 향상층의 제조 방법.Applying and drying a single-phase mold composition comprising a first polymer, a second polymer and a solvent on the substrate to form a mold coating layer phase-separated into the first polymer phase and the second polymer phase, the coating layer for the mold Removing the second polymer phase in a mold to prepare a mold having a nano pattern;
Adding a composition for a nano pillar layer on the mold having the nano pattern and curing the nano pillar layer; And
Forming a planarization layer on the nano pillar layer;
Method of producing a light extraction enhancement layer comprising a.
상기 상분리된 몰드용 코팅층은 상기 단일상의 몰드용 조성물로부터 상기 용매를 증발시켜 형성되는 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
The phase-separated mold coating layer is a method of manufacturing a light extraction enhancement layer is formed by evaporating the solvent from the single-phase mold composition.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머가 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트, 또는 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리비닐클로라이드를 포함하고, 상기 용매는 테트라히드로푸란, 메틸에틸케톤, 톨루엔 또는 아세톤을 포함하는 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
The first polymer and the second polymer comprise polymethylmethacrylate and polystyrene, polymethylmethacrylate and polycarbonate, or polymethylmethacrylate and polyvinylchloride, and the solvent is tetrahydrofuran, methylethyl Method for producing a light extraction enhancement layer containing ketone, toluene or acetone.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머의 중량평균분자량이 서로 독립적으로 2,000 내지 300,000인 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
Method of producing a light extraction enhancement layer of the weight average molecular weight of the first polymer and the second polymer is independently from each other 2,000 to 300,000.
상기 제1폴리머 및 상기 제2폴리머의 함량이 상기 몰드용 조성물의 총중량을 기준으로 서로 독립적으로 0.1 내지 10 중량%인 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
Method of producing a light extraction enhancement layer is the content of the first polymer and the second polymer is 0.1 to 10% by weight independently of each other based on the total weight of the composition for the mold.
상기 몰드용 조성물은, 상기 제1폴리머와 상기 용매를 포함하는 제1폴리머 용액; 및 상기 제2폴리머와 상기 용매를 포함하는 제2폴리머 용액;을 8:2 내지 5:5의 부피비로 혼합하여 생성되는 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
The mold composition may include a first polymer solution containing the first polymer and the solvent; And a second polymer solution including the second polymer and the solvent; and mixing the second polymer solution in a volume ratio of 8: 2 to 5: 5.
상기 나노 패턴이 원기둥 형상의 포어를 포함하는 광추출 향상층의 제조 방법.The method of claim 1,
The nano-pattern manufacturing method of the light extraction enhancement layer comprising a cylindrical pore.
상기 기판 상에 형성된, 나노 필라층 및 평탄화층을 포함하는 광추출 향상층;
상기 광추출 향상층 상에 형성된 제1전극;
상기 제1전극과 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층;
을 포함하는 유기 발광 소자.Board;
A light extraction enhancement layer formed on the substrate, the light extraction layer including a nano pillar layer and a planarization layer;
A first electrode formed on the light extraction enhancement layer;
A second electrode facing the first electrode; And
An organic layer interposed between the first electrode and the second electrode;
An organic light emitting device comprising a.
상기 나노 필라층이 원기둥 형상의 나노 필라를 포함하는 유기 발광 소자.9. The method of claim 8,
The organic light emitting device of the nano-pillar layer comprises a cylindrical nano-pillar.
상기 나노 필라의 높이는 50㎚ 내지 500㎚이고, 상기 나노 필라의 직경은 50㎚ 내지 1,000㎚이고, 상기 나노 필라 간의 간격은 50㎚ 내지 1,000㎚인 유기 발광 소자.The method of claim 13,
The height of the nano-pillar is 50nm to 500nm, the diameter of the nanopillar is 50nm to 1,000nm, the interval between the nanopillar is 50nm to 1,000nm organic light emitting device.
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