KR20130108208A

KR20130108208A - 유기전자소자용 기판

Info

Publication number: KR20130108208A
Application number: KR1020130031777A
Authority: KR
Inventors: 안용식; 이연근
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR101658903B1

Abstract

본 출원은 유기전자소자용 기판, 그 제조 방법 및 유기전자장치에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 기판은, 예를 들어, 그 상부에 유기발광소자를 형성하는 경우, 상기 소자에서 발생한 광을 산란시켜 전반사 등에 의한 광의 트랩을 최소화하고, 우수한 광추출 효율을 가지는 소자를 제공할 수 있다.

Description

유기전자소자용 기판{SUBSTRATE FOR ORGANIC ELECTRONIC DEVICE}

본 출원은, 유기전자소자용 기판, 그 제조 방법, 유기전자소자 및 그 용도에 관한 것이다.

유기전자소자(OED; Organic Electronic Device)는, 전극과 유기물 사이의 전하 교류를 통하여 기능을 발휘하는 소자이다. 유기전자소자로는, 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Device), 유기태양전지, 유기 감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 예시될 수 있다.

예를 들어, 전형적인 유기발광소자는, 통상적으로 기판, 제 1 전극, 발광층을 포함하는 유기층 및 제 2 전극을 순차로 포함한다.

소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 상기 제 1 전극이 투명 전극으로 형성되고, 제 2 전극이 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극이 반사형 전극으로 형성되고, 제 2 전극이 투명 전극으로 형성되기도 한다.

두 개의 전극에 의해서 전자(electron)와 정공(hole)이 각각 주입되고, 전자와 정공은 발광층에서 재결합(recombination)되어 광이 생성된다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극측으로 방출될 수 있다.

유기발광소자의 구조에서 투명 전극으로 일반적으로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide), 유기층 및 통상적으로 유리 기판인 기판의 굴절률은 각각 대략적으로 2.0, 1.8 및 1.5 정도이다. 이러한 굴절률의 관계에 의해서, 예를 들어, 하부 발광형의 소자에서 유기 발광층에서 생성된 광은 유기층과 제 1 전극의 계면 또는 기판 내에서 전반사(total internal reflection) 현상 등에 의해 트랩(trap)되고, 매우 소량의 광만이 방출된다.

본 출원은, 유기전자소자용 기판, 그 제조 방법, 유기전자소자 및 그 용도를 제공한다.

예시적인 유기전자소자용 기판은, 산란층을 포함할 수 있다. 상기 기판은 기재층을 추가로 포함하고, 상기 산란층은 상기 기재층상에 형성되어 있을 수 있다. 상기 산란층은, 상기 기재층의 하나의 주표면상에 형성되어 있고, 상기 기재층의 주표면측면과는 반대측면에 요철 구조가 형성되어 있는 층일 수 있다.

도 1은, 상기 기판의 하나의 예시(100)를 나타내는 도면이고, 기재층(101) 및 상기 기재층(101)상에 형성되어 있는 산란층(102)을 포함하는 구조를 표시하고 있다.

기재층으로는 특별한 제한 없이 필요에 따라 적절한 소재가 사용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 유기전자소자가 하부 발광(bottom emission)형 유기발광소자인 경우에는, 상기 기재층은 투광성 기재층, 예를 들면, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 영역의 광의 투과율이 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 이상인 기재층일 수 있다. 투광성 기재층으로는, 유리 기재층 또는 투명 고분자 기재층이 예시될 수 있다. 유리 기재층으로는, 소다석회 유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등의 기재층이 예시될 수 있고, 고분자 기재층으로는, PC(polycarbonate), 아크릴 수지, PET(poly(ethylene terephthatle)), PES(poly(ether sulfide)) 또는 PS(polysulfone) 등을 포함하는 기재층이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 필요에 따라서 상기 기재층은, 구동용 TFT가 존재하는 TFT 기판일 수도 있다.

기재층은, 예를 들면, 광투과율, 기계적 강도 또는 중량 등을 고려하여 적절한 두께를 가질 수 있다. 통상적으로 기재층의 두께는, 예를 들면, 0.1 mm 내지 10 mm, 0.3 mm 내지 5 mm 또는 0.5 mm 내지 2 mm 정도일 수 있다.

기재층의 적어도 하나의 주표면상에는 산란층이 형성되어 있다. 산란층은, 다관능성 아크릴레이트 및 아크릴 중합체를 포함하거나, 또는 다관능성 아크릴레이트 및 아크릴 중합체의 반응물을 포함할 수 있다.

상기 산란층은 요철 구조를 형성하고 있는 층일 수 있다. 상기 산란층에 형성된 요철 구조는, 무입자성 요철 구조(Non-particulate bump structure)일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「무입자성 요철 구조」는, 입자를 사용하지 않고 구현한 요철을 의미할 수 있다. 다만, 무입자성 요철 구조가 입자를 전혀 포함하지 않는 구조를 의미하는 것은 아니며, 상기 구조 내에 입자가 포함되더라도 그 입자가 요철 구조의 형성을 위해서 포함되는 것이 아니고, 다른 용도, 예를 들면, 굴절률의 조절 등을 위해서 사용되는 것이라면, 이러한 구조도 무입자성 요철 구조의 범주에 속할 수 있다. 즉, 무입자성 요철 구조는, 요철을 형성하기 위한 입자는 포함하지 않는 구조를 의미할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이 다관능성 아크릴레이트 및 아크릴 중합체를 포함하는 코팅액을 도포 및 가열하면, 상기 코팅액이 입자를 포함하지 않은 상태에서도 수백 nm의 반구형 굴곡에 의해 형성되는 요철 구조가 구현될 수 있다.

다관능성 아크릴레이트는, (메타)아크릴로일기 또는 (메타)아크릴로일옥시기를 2개 이상 포함하는 화합물이고, 예를 들면, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등과 같은 2관능성 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 또는 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물) 등의 6관능형 아크릴레이트 등이 예시될 수 있다.

요철 구조의 형성 효율을 높이기 위하여 상기 다관능성 아크릴레이트로는, 상기 언급한 종류에서 3관능 이상, 4 관능 이상, 5 관능 이상 또는 6관능 이상의 다관능성 아크릴레이트를 사용할 수 있다.

산란층에 포함되는 아크릴 중합체로는, 불포화 이중 결합을 가지는 아크릴 중합체 또는 알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체를 사용할 수 있다.

상기 아크릴 중합체는, 산란층을 형성하기 위한 코팅 및 건조 과정에서 상기 다관능성 아크릴레이트와 상호 작용 내지는 반응을 통해 요철 구조를 형성할 수 있다.

불포화 이중 결합을 가지는 아크릴 중합체로는, 예를 들면, 카복실기 등의 산성 관능기를 가지는 아크릴 중합체와 에폭시기를 가지는 에틸렌성 불포화 단량체의 반응물 등을 사용할 수 있다. 상기 중에서 다관능성 아크릴레이트와의 상용성에 의한 요철 구조의 형성 효율 등을 고려하여 카복실기 등의 산성 관능기를 가지는 아크릴 중합체가 보다 적절하게 사용될 수 있다.

산성 관능기를 가지는 아크릴 중합체는, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸 숙신산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸 프탈산 또는 2-(메타)아크릴로일옥시에틸 헥사히드로프탈산 등의 모노카복실산, 말레인산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산 및 이타콘산 등의 디카복실산, 무수 말레산이나 무수 이타콘산 등의 산 무수물 또는 말레인산 모노에틸, 푸마르산 모노에틸 또는 이타콘산 모노에틸 등과 같은 디카복실산의 모노에스테르, 또는 상기에 알킬기, 할로알킬기, 알콕시기, 할로겐, 니트로 또는 시아노 등이 치환되어 있는 화합물, o-비닐 벤조산, m-비닐 벤조산 또는 p-비닐 벤조산이나 상기에 알킬기, 알콕시기, 할로겐, 니트로, 시아노 또는 아미드 등이 치환되어 있는 화합물 등과 같은 카복실기를 가지는 중합성 단량체를 중합시켜 제조된 중합체가 예시될 수 있다.

산성 관능기를 가지는 아크릴 중합체는, 상기 카복실기를 가지는 중합성 단량체의 단독 중합체이거나 또는 상기와 다른 공단량체와의 공중합체일 수 있다.

상기에서 다른 공단량체로는, 예를 들면, 스티렌 또는 스티렌의 α-, o-, m- 또는 p-알킬, 알콕시, 할로겐, 할로알킬, 니트로, 시아노, 아미도, 에스테르에 의해 치환된 치환 유도체, 부타디엔, 이소프렌, 네오프렌(neoprene) 등의 올레핀, o-, m- 또는 p-히드록시스티렌 또는 이들의 알킬, 알콕시, 할로겐, 할로알킬, 니트로, 시아노, 아미도, 에스테르 또는 카르복시에 의해 치환된 치환 유도체, 비닐히드로퀴논 등의 폴리히드록시비닐 페놀류, 메타크릴산 또는 아크릴산의 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 네오펜틸, 이소아밀헥실, 시클로헥실, 아다만틸, 알릴, 프로파길(propargyl), 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 피페로닐, 살리실(salicyl), 벤질, 페네틸, 글리시딜, 이소보르닐, 트리페닐메틸, 디시클로펜타닐, 3-(N,N-디메틸아미노)프로필, 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 또는 푸르푸릴 에스테르, 메타크릴산 또는 아크릴산의 아닐리드(anilide) 또는 아미도, 또는 N,N-디메틸, N,N-디에틸, N,N-디프로필, N,N-디이소프로필 또는 안트라닐아미드, 아크릴로니트릴, 아크로레인(acrolein), 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 불화 비닐, 불화 비닐리덴, N-비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 에틸 아세테이트, N-페닐말레인 이미드, N-(4-히드록시페닐)말레인이미드, N-메타크릴로일프탈이미드 또는 N-아크릴로일프탈이미드 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

산성 관능기를 가지는 아크릴 중합체와 반응하여 중합체에 불포화 이중 결합을 부여할 수 있는 화합물로는, 에폭시기를 가지는 에틸렌성 불포화 이중 결합 함유 화합물로서, 예를 들면, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, β 메틸 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥사닐 (메타)아크릴레이트 또는 4-히드록시부틸아크릴레이트 글리시딜 에테르 등이 예시될 수 있고, 통상적으로 글리시딜 (메타)아크릴레이트가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 불포화 이중 결합을 가지는 아크릴 중합체는, 예를 들면, 중량평균분자량이 500 내지 100,000 정도일 수 있다. 본 명세서에서 용어 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정한 표준 폴리스티렌의 환산 수치를 의미하고, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 용어 분자량은 중량평균분자량을 의미할 수 있다.

알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체로는, 예를 들면, 하기 화학식 1의 단량체를 중합 단위로 가지는 아크릴 중합체가 사용될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 알킬기이며, A는 단일 결합, 알킬렌기 또는 알키리덴기이고, R₁ 내지 R₃는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 알킬티오기, 알킬렌옥시티오기 또는 아릴기이되, R₁ 내지 R₃ 중 적어도 하나는 알콕시기이다.

화학식 1의 정의에서 용어 단일 결합은, A로 표시되는 부분의 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미하고, 예를 들면, 화학식 1의 규소 원자가 카보닐기의 탄소 원자에 직접 연결되어 있는 경우를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 용어 알킬기는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는, 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 용어 알킬렌기 또는 알킬리덴기는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 알키리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.

또한, 본 명세서에서 할로겐으로는, 예를 들면, 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드 등이 사용될 수 있다.

본 명세서에서 용어 알콕시기는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는, 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 용어 아릴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠을 포함하거나 또는 2개 이상의 벤젠이 축합 또는 결합되어 있는 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 상기 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 22, 탄소수 6 내지 16 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, 페닐기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 벤질기, 톨릴기, 크실릴기(xylyl group) 또는 나프틸기 등일 수 있다.

상기 화학식 1에서 R은, 예를 들면, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이거나, 수소 또는 메틸기일 수 있다.

상기 화학식 1에서 A는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬렌기일 수 있다.

상기 화학식 1에서 R₁ 내지 R₃는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소수 6 내지 12의 아릴옥시기, 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이거나, 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있다.

상기 화학식 1에서 R₁ 내지 R₃ 중에서 적어도 하나, 2개 이상 또는 모두는 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있다.

상기 알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체는, 상기 화학식 1의 화합물의 단독 중합체이거나, 혹은 상기 화학식 1의 화합물 및 다른 공단량체의 공중합체일 수 있다. 상기에서 공단량체로는, 예를 들면, 상기 불포화 이중 결합을 가지는 아크릴 중합체의 항목에서 기술한 단량체 중에서 적절한 종류가 선택 및 사용될 수 있다. 공중합체의 경우, 중량 비율로 상기 화학식 1의 화합물을 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상 포함하는 것이 요철 구조의 형성 효율 측면에서 적절할 수 있다.

알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 상기 아크릴 중합체는, 예를 들면, 분자량이 1,000 내지 5,000,000 정도일 수 있다.

산란층은, 예를 들면, 상기 다관능성 아크릴레이트 20 중량부 내지 80 중량부 및 상기 아크릴 중합체 80 중량부 내지 20 중량부, 또는 상기 다관능성 아크릴레이트 30 중량부 내지 70 중량부 및 상기 아크릴 중합체 70 중량부 내지 30 중량부 또는 상기 다관능성 아크릴레이트 40 중량부 내지 60 중량부 및 상기 아크릴 중합체 60 중량부 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 상기와 같은 중량 비율에서 적절한 산란 특성을 가지는 요철 구조의 구현이 가능할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 단위 중량부는 중량의 비율을 의미할 수 있다.

다관능성 아크릴레이트와 상기 아크릴 중합체 또는 그들의 반응물을 포함하는 산란층은, 요철 구조를 형성할 수 있고, 이러한 요철은, 예를 들면, 평균 크기가 약 50 nm 내지 500 nm, 50 nm 내지 400 nm 또는 50 nm 내지 300 nm 정도인 반구형 돌기를 포함하는 요철 구조일 수 있다. 상기 평균 크기는, 예를 들면, 상기 반구형 돌기의 높이 또는 폭을 의미할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 산란층에서 요철이 형성된 면은, 중심선 평균 거칠기(Ra)가 약 2 nm 내지 100 nm인 층일 수 있다. 상기에서 중심선 평균 거칠기(Ra)의 하한은 예를 들면, 3 nm, 4 nm, 5 nm 또는 6 nm 정도일 수 있다. 또한, 상기 중심선 평균 거칠기(Ra)의 상한은, 예를 들면, 95 nm, 90 nm, 85 nm, 80 nm, 75 nm, 70 nm, 65 nm, 60 nm, 55 nm, 50 nm, 45 nm, 40 nm, 35 nm, 30 nm, 28 nm, 27 nm, 26 nm, 25 nm, 24 nm, 23 nm, 22 nm, 21 nm 또는, 20 nm 정도일 수 있다. 또한, 상기 산란층에서 요철이 형성된 면은, 예를 들면, 최대 높이 거칠기(Rmax)가 약 10 nm 내지 150 nm인 층일 수 있다. 상기 최대 높이 거칠기(Rmax)의 하한은 예를 들면, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm 또는 85 nm 정도일 수 있다. 또한, 상기 최대 높이 거칠기(Rmax)의 상한은, 예를 들면, 145 nm, 140 nm, 135 nm, 130 nm, 125 nm, 120 nm, 115 nm, 110 nm, 105 nm 또는, 100 nm 정도일 수 있다.

또한, 상기 산란층에서 요철이 형성된 면은, 예를 들면, 십점 평균 거칠기(Rz)가 약 10 nm 내지 150 nm인 층일 수 있다. 상기 십점 평균 거칠기(Rz)의 하한은 예를 들면, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm 또는 85 nm 정도일 수 있다. 또한, 상기 십점 평균 거칠기(Rz)의 상한은, 예를 들면, 145 nm, 140 nm, 135 nm, 130 nm, 125 nm, 120 nm, 115 nm, 110 nm, 105 nm 또는, 100 nm 정도일 수 있다.

상기 중심선 평균 거칠기, 최대 높이 거칠기 및 십점 평균 거칠기는, 예를 들면, AFM(Atomic force microscopy)을 사용하여 후술하는 실시예에서 기재된 방식으로 측정할 수 있다. 요철 구조의 거칠기 특성을 상기 범위로 설정하여, 산란층이 적절한 산란 특성을 가지도록 할 수 있다.

상기 산란층은, 예를 들면, 인접하는 다른 소재, 예를 들면, 상기 기재층과 유사한 수준의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층으로서 유리 기재층을 사용할 경우에, 상기 산란층의 굴절률은, 예를 들면, 약 1.0 내지 1.7, 약 1.2 내지 1.7, 약 1.3 내지 1.7 또는 약 1.5 정도의 굴절률을 가질 수 있다. 본 명세서에서 용어 굴절률은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 진공 하에서 400 nm 내지 450 nm의 파장의 광을 사용하여 측정한 굴절률을 의미할 수 있다.

산란층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 필요에 따라서 적절한 수준으로 조절할 수 있다.

상기 기판은, 필요에 따라서 산란층의 상부에 형성되는 평탄층을 추가로 포함할 수 있다. 도 2는, 상기 기판의 다른 예시(200)를 보여주는 도면이고, 산란층(102)상에 평탄층(201)이 형성된 경우를 나타내고 있다.

평탄층은, 필요에 따라서 후술하는 정공 또는 전자 주입성 전극 등의 전극이 형성될 수 있는 표면을 산란층에 제공하고, 산란층과의 상호 작용을 통하여 우수한 광추출 효율이 구현되도록 할 수 있다. 평탄층은, 예를 들면, 상부에 형성된 전극과 동등한 굴절률을 가질 수 있고, 예를 들면, 1.8 내지 3.5 또는 2.2 내지 3.0 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

이러한 평탄층은, 예를 들면, 높은 굴절률을 가지고, 평균 입경이 1 nm 내지 100 nm, 10 nm 내지 90 nm, 20 nm 내지 80 nm, 30 nm 내지 70 nm, 30 nm 내지 60 nm 또는 30 nm 내지 50 nm 정도인 고굴절 입자를 평탄층을 형성하는 바인더와 혼합하는 방법으로 형성할 수 있다. 상기 고굴절 입자로는, 예를 들면, 알루미나, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 고굴절 입자로는, 산화 티탄, 예를 들면, 루틸형의 산화 티탄을 사용할 수 있다. 루틸형의 산화 티탄은 여타의 입자에 비하여 높은 굴절률을 가지고, 따라서 평탄층을 형성할 재료 내에서 고굴절 입자의 함량을 상대적으로 소량으로 하는 경우에도 높은 굴절률을 가지는 평탄층의 구현이 가능하다. 재료 내에서 고굴절 입자의 비율이 상대적으로 낮을 경우, 보다 높은 품질의 평탄층의 구현이 가능하다.

다른 예시에서 평탄층은, 지르코늄, 티탄 또는 세륨 등의 금속의 알콕시드 또는 아실레이트(acylate) 등의 화합물을 카복실기 또는 히드록시기 등의 극성기를 가지는 바인더와 배합한 소재를 사용하여 형성할 수도 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 등의 화합물은 바인더에 있는 극성기와 축합 반응하고, 바인더의 골격 내에 상기 금속을 포함시켜 고굴절률을 구현할 수 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 화합물의 예로는, 테트라-n-부톡시 티탄, 테트라이소프로폭시 티탄, 테트라-n-프로폭시 티탄 또는 테트라에톡시 티탄 등의 티탄 알콕시드, 티탄 스테아레이트(stearate) 등의 티탄 아실레이트, 티탄 킬레이트류, 테트라-n-부톡시지르코늄, 테트라-n-프로폭시 지르코늄, 테트라이소프로폭시 지르코늄 또는 테트라에톡시 지르코늄 등의 지르코늄 알콕시드, 지르코늄 트리부톡시스테아레이트 등의 지르코늄 아실레이트, 지르코늄 킬레이트류 등이 예시될 수 있다. 또한, 상기 극성기를 가지는 바인더로는, 상기 산란층의 항목에서 기술한 바인더 중에서 적정한 종류가 선택되어 사용될 수 있다.

상기 평탄층은, 또한 티탄 알콕시드 또는 지르코늄 알콕시드 등의 금속 알콕시드 및 알코올 또는 물 등의 용매를 배합하여 코팅액을 제조하고, 이를 도포한 후에 적정한 온도에서 소성하는 졸겔 코팅 방식으로 형성할 수도 있다.

상기 기판은, 또한 상기 산란층 또는 상기 평탄층의 상부에 형성되어 있는 도전층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 도전층은, 예를 들면, 상기 기판상에 유기전자소자가 형성되면, 그 소자에 전자 또는 정공을 주입할 수 있는 전자 주입성 전극 또는 정공 주입성 전극으로 작용하는 것일 수 있다.

상기 도전층은, 목적하는 전극의 작용에 따라서 이 분야에 공지된 통상의 방식으로 형성할 수 있다.

예를 들어 정공 주입성 전극은, 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지는 투명 도전성 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 정공 주입성 전극은, 일 함수가 약 4.0 eV 이상인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO, SnO₂ 또는 In₂O₃ 등의 도전성 투명 재료 등이 예시될 수 있다. 정공 주입성 전극은, 예를 들면, 상기 재료를 사용한 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 정공 주입성 전극은, 예를 들면, 광투과율이 10% 이상이고, 표면 저항이 수백 Ω/□ 이하, 예를 들면, 100 Ω/□ 이하일 수 있다. 정공 주입성 전극의 막 두께는 광투과율이나 표면 저항 등에 따라 다르지만, 통상적으로 500 nm 또는 10 nm 내지 200 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

전자 주입성 전극은, 예를 들면, 상대적으로 작은 일 함수를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 이러한 물질로는, 칼륨, 리튬, 나트륨, 마그네슘, 란타늄, 세륨, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 은, 인듐, 주석, 아연 또는 지르코늄 등의 금속 또는 상기 금속으로부터 선택된 2 성분 또는 그 이상의 합금, 예를 들면, 마그네슘/인듐 합금, 마그네슘/알루미늄 합금, 알루미늄/리튬 합금, 알루미늄/스칸듐/리튬 합금, 마그네슘/은 합금 또는 알루미늄/칼슘 등이 예시될 수 있다. 전자 주입성 전극도, 예를 들면, 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다.

상기 기판에서 산란층 또는 산란층과 그 상부에 형성되는 평탄층은, 상기 기재층 및 도전층을 포함하는 구조에 의해 밀봉되어 있을 수 있다. 도 3은, 상기 기판의 다른 예시(300)를 보여주는 도면이고, 산란층(102)이 도전층(301)과 기재층(101)에 의해 밀봉되어 있는 상태를 나타낸다. 다만, 산란층 또는 산란층과 평탄층은, 도전층 및 기재층으로만 형성된 구조에 의해 밀봉되어 있을 수도 있고, 상기 도전층 및 기재층을 포함하고, 추가적으로 다른 요소를 포함하는 구조에 의해서도 밀봉되어 있을 수 있다. 산란층 또는 산란층과 평탄층을 기재층과 함께 밀봉하고 있는 도전층은, 예를 들면, 전자 주입성 또는 정공 주입성의 투명 전극일 수 있다. 산란층 또는 산란층과 평탄층을 밀봉하는 구조로 기판과 도전층을 형성하면, 산란층 등을 통하여 외부로부터 수분이나 산소 등이 침투하는 것을 차단할 수 있고, 봉지층 또는 전극과 기판의 부착력을 안정적으로 확보할 수 있으며, 소자의 외곽 부분의 표면 경도도 우수하게 유지할 수 있다.

산란층 또는 평탄층과 산란층을 도전층과 기판으로 밀봉하기 위해서는, 전극을 형성하는 증착 또는 스퍼터링 공정에서 상기 산란층 등을 덮도록 전극을 형성하면 된다. 이 과정에서 필요한 경우에 산란층 및/또는 평탄층의 소정 부위를 제거하여 광추출층을 패터닝할 수도 있다.

상기 유기전자소자용 기판은, 예를 들면, 다관능성 아크릴레이트 및 불포화 이중 결합, 알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체를 포함하는 코팅액을 기재층에 코팅하고, 열처리하는 것을 포함하는 방식에 의해 형성할 수 있다.

예를 들면, 상기 기술한 다관능성 아크릴레이트 중에서 적절한 종류를 일종 또는 이종 이상 선택하고, 또한 상기 기술한 아크릴 중합체 중에서 적절한 종류를 일종 또는 이종 이상 선택하여, 이를 혼합하여 코팅액을 제조할 수 있다. 상기에서 코팅액의 제조 시에 다관능성 아크릴레이트 20 중량부 내지 80 중량부 및 상기 아크릴 중합체 80 중량부 내지 20 중량부, 다관능성 아크릴레이트 30 중량부 내지 70 중량부 및 상기 아크릴 중합체 70 중량부 내지 30 중량부 또는 다관능성 아크릴레이트 40 중량부 내지 60 중량부 및 상기 아크릴 중합체 60 중량부 내지 40 중량부를 혼합할 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트와 아크릴 중합체의 혼합은, 예를 들면, 적절한 유기 용매를 사용하여 수행할 수 있고, 이러한 경우 사용할 수 있는 유기 용매의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 코팅액에는, 상기 다관능성 아크릴레이트와 아크릴 중합체 외에도 필요에 따라서 적절한 종류의 첨가제, 예를 들면, 막 두께의 균일성이나 용매 건조 시에 발생할 수 있는 결함을 최소화하기 위한 첨가제로서 불소계 또는 실리콘계 계면활성제 등의 첨가제가 추가로 포함되어 있을 수 있다.

조제된 코팅액은, 예를 들면, 바 코팅, 콤마 코팅 또는 스핀 코팅 등의 공지의 방식으로 기재층상에 코팅될 수 있다. 이와 같이 코팅된 코팅액을 적정 조건에서 열처리하면 요철을 가지는 산란층이 형성될 수 있다. 상기에서 열처리의 조건은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 코팅액 내의 용매의 휘발 및/또는 코팅액 내의 각 성분의 반응이 진행되어 요철 구조가 적절하게 형성될 수 있도록 선택될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 열처리는, 약 100? 내지 500?, 약 150? 내지 450?, 약 200? 내지 400? 또는 약 250? 내지 350? 정도의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 열처리의 시간은, 열처리 온도나 코팅액의 조성 등에 따라 달라질 수 있고, 통상적으로는 5분 내지 60분 또는 10분 내지 30분 정도의 범위에서 수행할 수 있다.

상기 제조 방법은, 상기와 같은 방식으로 산란층을 형성한 후에 그 상부에 평탄층 및/또는 도전층을 형성하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

상기에서 평탄층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 사용되는 소재에 따라서 적절한 습식 코팅 방식이나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식 등과 같은 증착 방식 등을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 도전층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 공지된 통상의 방식을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전층이 ITO 또는 IZO 등의 투명한 전도성 산화물(TCO)인 경우, 도전층은 펄스 DC 스퍼터링법 등과 같은 스퍼터링법에 의해 형성하거나, 혹은 습식 코팅법 또는 이온 도금법 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 도전층이 전자 주입성 전극인 경우에는, 도전층은 저항 가열 증착법, 전자빔 증착법, 반응성 증착법, 이온 도금법 또는 스퍼터링법 등을 통하여 형성할 수 있다.

도전층의 형성 과정에서는, 상기 기술한 바와 같이 산란층 및/또는 평탄층이 밀봉되도록 도전층의 형성 영역을 조절할 수 있으며, 필요한 경우에는 도전층의 형성 전에 형성된 산란층 및/또는 평탄층의 일부를 제거하는 패터닝 공정을 수행할 수도 있다.

본 출원은 또한 유기전자장치에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 유기전자장치는, 상기 기판 및 상기 기판의 산란층상에 형성되어 있는 유기전자소자를 포함할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 유기전자소자는 유기발광소자(OLED)일 수 있다. 유기전자소자가 유기발광소자인 경우, 상기 소자는, 예를 들면, 발광층을 적어도 포함하는 유기층이 정공 주입 전극과 전자 주입 전극의 사이에 개재된 구조를 가질 수 있다. 또한, 정공 주입 전극 또는 전자 주입 전극은, 이미 기술한 산란층 또는 평탄면상에 형성되는 도전층일 수 있다.

예시적으로 유기발광소자는, 기판의 산란층 또는 평탄면으로부터 순차적으로 형성된 (1) 정공 주입 전극/유기 발광층/전자 주입 전극의 형태; (2) 정공 주입 전극/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입 전극의 형태; (3) 정공 주입 전극/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극의 형태; (4) 정공 주입 전극/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극의 형태; (5) 정공 주입 전극/유기 반도체층/유기 발광층/전자 주입 전극의 형태; (6) 정공 주입 전극/유기 반도체층/전자장벽층/유기 발광층/전자 주입 전극의 형태; (7) 정공 주입 전극/유기 반도체층/유기 발광층/부착개선층/전자 주입 전극의 형태; (8) 정공 주입 전극/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극의 형태; (9) 정공 주입 전극/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극의 형태; (10) 정공 주입 전극/무기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극의 형태; (11) 정공 주입 전극/유기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극의 형태; (12) 정공 주입 전극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극의 형태 또는 (13) 정공 주입 전극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극의 사이에 적어도 2개의 발광층이 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극 또는 전하 발생층(CGL: Charge Generating Layer)에 의해 분할되어 있는 구조의 유기층을 포함하는 형태를 가질 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극과 유기층, 예를 들면, 발광층, 전자 주입 또는 수송층, 정공 주입 또는 수송층을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기전자장치의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.

본 출원은 또한 상기와 같은 유기전자장치의 용도에 관한 것이다. 상기 유기전자장치, 예를 들면, 유기발광소자를 포함하는 유기전자장치는, 예를 들면, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명 장치, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 본 출원은, 상기 유기발광소자를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 상기 조명 장치 또는 기타 다른 용도에 상기 유기발광소자가 적용될 경우에, 상기 장치 등을 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기발광소자가 사용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.

본 출원의 예시적인 기판은, 예를 들어, 그 상부에 유기발광소자를 형성하는 경우, 상기 소자에서 발생한 광을 산란시켜 전반사 등에 의한 광의 트랩을 최소화하고, 우수한 광추출 효율을 가지는 소자를 제공할 수 있다.

도 1 내지 3은, 예시적인 기판을 나타내는 모식도이다.
도 4 내지 9는 실시예에서 제조된 산란층의 SEM(scanning electron microscope) 또는 AFM 분석 결과를 보여주는 도면이다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기판을 구체적으로 설명하지만, 상기 기판의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하 실시예에서의 물성은 하기의 방식으로 측정하였다.

1. AFM 분석

실시예에서 형성한 층에 대한 AFM 분석은 AFM 기기(모델명: D3100, 제조사: Digital Instrument)를 사용하여 탭핑 모드(tapping mode)로 수행하였으며, 이 때 사용된 팁의 반경은 8 nm였다.

2. 표면 거칠기(표면 조도)의 측정

기판의 평탄면의 표면 조도는, AFM 기기(모델명: D3100, 제조사: Digital Instrument)를 사용하여 탭핑 모드(tapping mode)로 측정하였고, 사용된 팁의 반경은 8 nm였다. 기판에 대하여 면적이 100 ㎛²인 영역을 임의적으로 3 군데 지정한 후에, 지정된 영역에 대하여 상기 방식으로 표면 조도를 측정였다. 하기 표 1에는 측정 결과의 평균치를 기재하였다. 도 8은, 실시예 1의 기판의 표면 조도를 측정하는 사진을 나타낸다.

3. SEM 분석 조건

SEM 형상 분석은 Hitachi사의 S-4800 기기를 사용하여 가속 전압을 15kV로 하고, 전류를 10 μA로 하여 측정하였다.

실시예 1.

다관능성 아크릴레이트로서 DPHA(Dipentaerythritol Hexa Acrylate) 75 중량부 및 아크릴 중합체로서 3-트리메톡시실릴프로필 메타크릴레이트의 단독 중합체(분자량(Mw): 23,000) 25 중량부를 유기 용매인 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 내에 균일하게 혼합하여 코팅액을 제조하였다. 이어서, 바 코터를 사용하여 상기 코팅액을 유리 기판상에 건조 후의 두께가 약 3 ㎛ 정도가 되도록 코팅하고, 250? 내지 300? 정도의 온도에서 약 10분 동안 건조하여 산란층을 형성시켰다. 도 4 및 5는 상기와 같이 형성한 산란층의 SEM 사진이고, 도 6 및 7은, 상기 산란층에 대한 AFM 분석의 결과를 보여준다. 도면으로부터 확인되는 것처럼 상기 산란층의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 약 18.107 nm, 최대 높이 거칠기(Rmax)는 약 95.044 nm, 십점 평균 거칠기(Rz)는, 약 92.946 nm 정도의 수준이었다.

실시예 2.

다관능성 아크릴레이트로서 PTA(Pentaerythritol tetraacrylate)를 제외하고는, 실시예 1에 준한 방식으로 산란층을 형성시켰다. 도 8 및 9는, 상기 산란층에 대한 AFM 분석의 결과를 보여준다. 도면으로부터 확인되는 것처럼 상기 산란층의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 약 7.054 nm, 최대 높이 거칠기(Rmax)는 약 28.457 nm, 십점 평균 거칠기(Rz)는, 약 28.369 nm 정도의 수준이었다.

100, 200, 300: 유기전자소자용 기판
101: 기재층
102: 산란층
201: 평탄층
301: 도전층

Claims

기재층; 및 다관능성 아크릴레이트 및 불포화 이중 결합, 알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체를 포함하거나, 또는 상기 다관능성 아크릴레이트와 상기 아크릴 중합체의 반응물을 포함하는 산란층을 가지는 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 산란층에는 요철 구조가 형성되어 있는 유기전자소자용 기판.
제 2 항에 있어서, 요철 구조는 무입자성 요철 구조인 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 다관능성 아크릴레이트는, 3관능 이상의 다관능성 아크릴레이트인 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 아크릴 중합체는, 하기 화학식 1의 단량체를 중합 단위로 포함하는 유기전자소자용 기판:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서 R은 수소 또는 알킬기이며, A는 단일 결합, 알킬렌기 또는 알키리덴기이고, R₁ 내지 R₃는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 알킬티오기, 알킬렌옥시티오기 또는 아릴기이되, R₁ 내지 R₃ 중 적어도 하나는 알콕시기이다.
제 5 항에 있어서, R₁ 내지 R₃ 중 2개 이상이 알콕시기인 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 산란층은, 다관능성 아크릴레이트 20 중량부 내지 80 중량부 및 아크릴 중합체 20 중량부 내지 80 중량부를 포함하는 유기전자소자용 기판.
제 2 항에 있어서, 요철 구조는 평균 크기가 50 nm 내지 500 nm인 반구형 돌기를 포함하는 유기전자소자용 기판.
제 2 항에 있어서, 요철 구조의 산란층의 면은, 중심선 평균 거칠기가 2 nm 내지 100 nm인 유기전자소자용 기판.
제 2 항에 있어서, 요철 구조의 산란층의 면은, 최대 높이 거칠기가 10 nm 내지 150 nm인 유기전자소자용 기판.
제 2 항에 있어서, 요철 구조의 산란층의 면은, 십점 평균 거칠기가 10 nm 내지 150 nm인 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 산란층은, 굴절률이 1.0 내지 1.7인 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 산란층의 상부에 형성되어 있고, 굴절률이 1.8 내지 3.5인 평탄층을 추가로 포함하는 유기전자소자용 기판.
제 1 항에 있어서, 산란층의 상부에 형성되어 있는 도전층을 추가로 포함하는 유기전자소자용 기판.
제 14 항에 있어서, 산란층은, 기재층 및 도전층을 포함하는 구조에 의해 밀봉되어 있는 유기전자소자용 기판.
다관능성 아크릴레이트 및 불포화 이중 결합, 알콕시실릴기 또는 알콕시실릴알킬기를 가지는 아크릴 중합체를 포함하는 코팅액을 기재층에 코팅하고, 열처리하는 것을 포함하는 제 1 항에 유기전자소자용 기판의 제조 방법.
제 16 항에 있어서, 열처리는, 100? 내지 500?의 온도에서 수행하는 유기전자소자용 기판의 제조 방법.
제 1 항의 기판 및 상기 기판의 산란층상에 형성되어 있는 유기전자소자를 포함하는 유기전자장치.
제 18 항에 있어서, 유기전자소자는 유기발광소자인 유기전자장치.
제 18 항의 유기전자장치를 포함하는 조명 장치.