KR20150061405A - 기판의 제조방법, 기판, 유기 전계 발광소자의 제조방법 및 유기 전계 발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유기 전계 발광소자의 계면에서 흡수 소멸하는 광을 감소시켜서 외부로 인출되는 광 추출효율을 향상시키기 위한 것으로, 기판(11)상에 폴리머를 코팅하여 폴리머 층(12)을 형성하고, 폴리머 층(12)에 플라즈마에 의한 이온충격 스트레스를 인가하여 다수의 요철을 갖는 요철 층(13)을 형성하고, 이 요철 층이 형성된 기판상에 제 1 전극, 유기발광 층 및 제 2 전극을 순차 형성하여 유기 전계 발광소자를 제조한다. 또, 폴리머 층 상부에 금속 층(23)을 더 형성하고, 이온충격 스트레스와 함께 열 스트레스를 동시에 인가하여 요철을 형성한 후 금속 층은 제거해도 좋다.

Description

기판의 제조방법, 기판, 유기 전계 발광소자의 제조방법 및 유기 전계 발광소자{METHOD OF MANUFACTURING FOR SUBSTRATE, SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING FOR ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE AND ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE}

본 발명은 기판의 제조방법, 상기 기판을 이용한 유기 전계 발광소자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 기판 및 유기 전계 발광소자에 관한 것이다.

유기 전계 발광소자(이하 간단하게 「유기발광소자」라 한다)는 유리 등의 투명한 기판상에 형성된 양극과 음극으로 이루어지는 한 쌍의 전극 사이에 유기화합물을 포함하는 유기발광 층을 삽입 형성한 구조를 가지며, 상기 한 쌍의 전극으로부터 유기발광 층에 정공(hole) 및 전자(electron)를 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(exciton)를 생성시켜서, 이 여기자의 활성이 상실될 때의 광의 방출을 이용하여 표시 등을 하는 발광소자이다.

이 유기발광소자를 발광소자로서 이용하는 유기 전계 발광 표시장치는 경량, 박형이면서 다른 표시장치에 비해 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하여 평판 표시장치로서 주목받고 있고, 그 외에도 조명용 광원 등으로서의 이용도 주목되고 있다.

유기발광소자를 표시장치나 조명용 광원 등의 용도로 이용하는 경우에는 유기발광소자 내의 유기발광 층에서 발생한 광을 소자의 외부로 최대한 많이 인출하는 것이 이용효율 및 소비전력의 절감 면에서 바람직하나, 다양한 원인에 의해 현실적으로는 유기발광 층에서 발생한 광의 20% 정도 밖에 인출되지 않고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 원인으로는 유기물 자체에서의 흡수 소멸, 유기물로 이루어지는 유기발광 층과 금속 등으로 이루어지는 전극의 계면에서의 광의 흡수 소멸, 또는 이른바 플라즈모닉 공명현상(plasmonic resonance)에 의해 외부로 인출되지 못하고 소자 내부에 갇혀서 소멸하는 등이 원인이며, 그 외에도 전극과 기판 간의 굴절률 차이에 의한 전반사도 광 추출효율을 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다.

따라서 상기와 같은 낮은 효율의 광 추출효율을 개선함으로써 소자 외부로 최대한 광이 인출되도록 하는 것이 유기발광소자 분야에서는 중요한 과제의 하나로 되어 있다.

광 추출효율의 개선을 위한 종래기술로 특허문헌 1 및 2의 기술이 제안되어 있고, 이들 문헌의 기술은 기판의 외면 또는 유기발광 층 상에 산란 층을 형성하여, 이 산란 층에 의해 유기발광 층에서 발생한 광의 산란작용에 의해 광 추출효율을 개선하도록 하고 있다.

그러나 특허문헌 1, 2에서는 산란 입자를 용매에 분산시켜 투명 전극과 기판 사이에 코팅 삽입하는 방법으로 산란 층을 형성하고 있으므로 완벽한 분산이 불가능하여 대량생산이 어렵다는 문제가 있다.

종래기술의 다른 방법으로 특허문헌 3에 기재된 기술이 있다. 도 1은 특허문헌 3의 유기발광소자의 개략 단면도이다.

도 1에 도시하는 것과 같이, 특허문헌 3의 유기발광소자는 기판(50) 상에 폴리머(70)와, ITO 등으로 이루어지는 제 1 전극(61), 유기 층(62) 및 금속으로 이루어지는 제 2 전극(63)이 순차 배치되며, 폴리머(70) 상에는 원형, 타원형, 반구 등의 형상을 갖는 요철(71)이 형성된 구조로 되어 있다.

요철(71)을 형성하는 방법은, 기판(50) 상에 산소 플라스마 처리에 의해 수산기를 형성한 다음에 폴리머(70)를 코팅하고, 폴리머(70)가 코팅된 기판(50) 상에 마이크로 파티클이 코팅된 몰드를 임플린팅 한 후에 질소 분위기에서 UV 경화하여 요철(71)을 형성한다. 그 다음에 공지의 방법으로 제 1 전극(61), 유기발광 층(62) 및 제 2 전극(63) 등을 순차 형성함으로써 유기발광소자가 제작된다.

이와 같이 특허문헌 3에서는 이른바 나노 임플린팅(nano-imprinting)에 의해 요철을 형성하고 있으나, 나노 임플린팅법은 공정이 복잡하고 공정비용이 고가이므로 대량 생산이 어렵다는 문제가 있다. 또, 폴리머는 수분에 취약하다는 문제가 있으므로 소자 내부로 습기가 침투하는 문제를 해결하기 위한 별도의 대책도 필요하다.

광 추출효율의 향상을 위한 그 외의 방법으로, 투명 전극과 투명 기판 사이에 고굴절 물질을 삽입하여 전반사를 최소화시킴으로써 광 추출효율을 높이는 기술도 있으나, 이 기술 역시 공정비용이 비싼 동시에, 구현되는 색상에 따라서 광 추출효율에 편차가 있다는 문제가 있다.

또, 투명 전극과 기판 사이에 다공성 물질을 삽입하여 내부 광자를 산란시켜서 광 추출효율을 높이는 기술이 있으나, 이는 대면적 구조에 적용시키기 어려우며, 생산성이 떨어진다는 문제가 있다.

또 다른 방법으로, 고 굴절 투명기판을 사용하여 소자 내부로 전반사하는 광을 줄임으로써 광 추출효율을 상승시키는 방법이 있으나, 이 기술은 아직 개발 중에 있고, 양산 프로세스에 적용하기에는 한계가 있다.

특허문헌 1 : WO02/37580A1 공개팸플릿(2002. 5. 10. 공개) 특허문헌 2 : US 2001/0026124A1 공보(2011. 10. 4. 공개) 특허문헌 3 : 공개특허 10-2011-87433호 공보(2011. 8. 3. 공개)

본 발명은 상기 종래기술의 문제들을 개선하여, 비교적 간단한 공정에 의해서 유기발광소자의 광 추출효율을 향상시키는 동시에, 소자의 제조비용도 절감할 수 있는 기판의 제조방법, 상기 기판을 이용한 유기 전계 발광소자의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 기판 및 유기 전계 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 제조방법은, 기판 제조방법으로, 기판상에 폴리머 층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 층이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하여 상기 폴리머 층에 요철을 형성하는 단계를 포함한다.

또, 본 발명의 기판 제조방법은, 기판 제조방법으로, 기판상에 폴리머 층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 층상에 금속 층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 층 및 상기 금속 층이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하여 요철을 형성하는 단계와, 상기 금속 층을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 이온충격 스트레스의 인가는 아르곤 플라즈마법에 의해 이루어지는 것으로 해도 좋다.

상기 기판에 열 스트레스를 더 인가하는 것으로 해도 좋다.

상기 이온충격 스트레스 및 상기 열 스트레스의 인가는 동시에 이루어지는 것으로 해도 좋다.

상기 이온충격 스트레스를 먼저 인가하고, 이어서 상기 열 스트레스를 인가하는 것으로 해도 좋다.

상기 폴리머 층을 소정의 형상으로 패터닝하는 단계를 더 포함해도 좋다.

또, 본 발명의 기판은 상기 어느 한 방법으로 제조된 기판이다.

또, 본 발명의 유기 전계 발광소자 제조방법은, 상기 기판을 준비하는 단계와, 상기 요철 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극 상에 유기발광 층을 형성하는 단계와, 상기 유기발광 층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

또, 본 발명의 유기 전계 발광소자는 상기 어느 한 방법으로 제조된 기판과, 상기 요철 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기발광 층과, 상기 유기발광 층 상에 형성된 제 2 전극을 포함한다.

본 발명의 유기발광소자에 의하면 기판상에 적층된 폴리머 층에 이온충격 스트레스를 인가하는 방법으로 다수의 요철을 갖는 요철 층을 형성하고, 이 요철 층상에 제 1 전극, 유기발광 층, 제 2 전극 등을 형성하고 있으므로, 요철 층에 의해 유기발광소자 내부에서 흡수 소멸하는 광량을 감소시켜서 외부로 인출되는 광의 추출효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 동일 휘도에서의 소비전력의 절감이 가능하다.

또, 종래의 방법에 비해 요철 층의 형성공정이 간단하고, 요철 층 형성을 위해 별도의 장비를 필요로 하지 않으며, 기존의 유기발광소자 제조장비를 이용하여 형성할 수 있으므로 저 비용으로도 대량생산이 가능하다는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 유기발광소자의 개략적인 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태 1의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면,
도 3 (a)는 실시형태 1에 의해 제작된 유기발광소자의 단면도, (b)는 요철의 전자현미경 사진,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태 2의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면,
도 5는 변형 예의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면,
도 6은 다른 변형 예의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면,
도 7은 종래의 방법으로 제작된 유기발광소자와 본 발명의 방법으로 제작된 유기발광소자의 광의 분포도를 나타내는 그래프,
도 8은 종래의 방법으로 제작된 유기발광소자와 본 발명의 방법으로 제작된 유기발광소자의 전압-전류 특성을 나타내는 그래프,
도 9는 종래의 방법으로 제작된 유기발광소자와 본 발명의 방법으로 제작된 유기발광소자의 전압-전류밀도 특성을 나타내는 그래프,
도 10은 종래의 방법으로 제작된 유기발광소자와 본 발명의 방법으로 제작된 유기발광소자의 전압-전력효율을 나타내는 그래프,
도 11은 종래의 방법으로 제작된 유기발광소자와 본 발명의 방법으로 제작된 유기발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

<실시형태 1>

먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태 1에 대해 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태 1의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면이다.

도 2에 나타내는 것과 같이, 먼저, 기판(11)을 준비한다(도 2 (a)). 기판(11)은 통상의 유기발광소자(10)에서 사용되는 기판이며, 예를 들어 투명 유리나 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

이어서, 기판(11)을 세정한다. 기판(11)의 세정은 예를 들어 세척제와 초음파 세정장비를 이용하는 등의 공지의 방법으로 하면 좋으며, 세정한 기판(11)은 건조공정을 거쳐서 건조한다.

다음에, 세정 및 건조된 기판상에 폴리머를 코팅하여 폴리머 층(12)을 형성한다(도 2 (b)).

폴리머 층(12) 형성용 폴리머로는 다음 조건을 만족하는 재료가 적합하다.

1. 부식액(etchant), 현상액(developer), 스트리퍼(stripper) 등에 대해 안정해야 하며, 이들로부터 화학적 손상이 없어야 한다.

2. 300℃ 이상의 열처리공정에서도 열적 손상이 없어야 한다.

3. 아웃가스(out-gassing)가 없어야 한다.

4. 두께 1㎛ 이하의 코팅공정이 가능해야 한다.

5. 폴리머 층(12)의 형성과정에서의 스트레스에 대한 재현성이 있어야 한다.

6. 포토 리소그래피 공정이 가능해야 한다.

7. 굴절률이 1.5 이상이고, 광 흡수율이 낮으며(저 흡광 계수), 투과도가 90% 이상인 등의 적정 광학 계수를 가져야 한다.

본 실시형태에서는 폴리머 층(12)의 재료로 삼양 EMS사의 Touch screen over coating material SOI-4000을 사용하였다.

폴리머의 코팅방법으로 본 실시형태에서는 스핀 코팅법을 이용하였으며, 코팅 속도는 500~2000RPM의 범위로 하였고, 폴리머 층(12)의 코팅 두께는 0.3~3.0㎛로 하였다. 그러나 코팅방법은 스핀 코팅에 한정되는 것은 아니며, 기판(11) 상에 소정 두께의 폴리머를 코팅하여 폴리머 층(12)을 형성할 수 있는 방법이라면 다른 방법을 이용해도 좋다.

이어서, 100℃의 온도에서 대략 90초 정도 시간으로 소프트 베이킹을 한 후, 폴리머 층(12)의 표면에 이온 충격에 의한 스트레스(Ion bombardment stress)를 인가하여 폴리머 층(12)의 표면에 다수의 굴곡(요철)을 발생시켜서 요철 층(13)을 형성한다(도 2 (c)).

요철 층(13)의 형성은 폴리머 층(12)이 형성된 기판(11)을 플라즈마 처리장치에 도입하여 플라즈마 처리를 함으로써 이루어지며, 본 실시형태에서는 사용 가스로 아르곤을 사용하였고, 가스 흐름은 70~200SCCM, 압력 8Pa, 파워는 50~200W 범위로 하였으며, 처리시간은 1~20분의 범위로 하였다.

이어서, 대략 230℃ 정도의 온도에서 시작하여 점차 상온으로 온도를 내리면서 대략 2~6시간 정도 경화시키는 경화공정을 거쳐서 요철 층(13)이 형성된 기판을 얻는다.

도 3 (b)는 기판(11) 상에 형성된 요철 층(13)의 전자현미경(Olympus사 Confocal Laser Scanning 현미경 LEXT OLS3000) 사진이며, 기판(11) 상부에 비교적 주기적으로 다수의 요철이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

코팅속도에 따른 폴리머 층(12)의 두께, 형성된 요철 층(13)의 요철의 주기 및 요철의 높이는 표 1과 같다.

	코팅 속도(RPM)	코팅 두께(㎛)	요철의 평균 주기(㎛)	요철의 평균 높이(㎛)
샘플 1	500	3.0	7.0	0.60
샘플 2	1000	1.5	4.9	0.86
샘플 3	1500	0.9	3.5	0.18
샘플 4	2000	0.3	2.6	0.11

상기 표 1로부터, 폴리머 층(12)의 코팅 두께, 요철 층(13)의 요철의 평균 주기 및 평균 높이는 스핀 코팅에 의한 코팅속도에 직접 관계가 있음을 알 수 있고, 이로부터 유기발광소자(10)의 용도, 크기, 재료 등, 소자의 특성에 따라서 적합한 폴리머 층(12)의 코팅 두께를 설정할 수 있고, 이에 의해 요철 층(13)의 주기 및 높이를 필요에 따라서 적절하게 설정할 수 있다는 사실을 알 수 있다.

본 실시형태에서는 요철의 크기는 바람직하게는 300㎚ 내지 200㎛의 크기이며, 요철의 크기가 300㎚ 미만이거나 또는 200㎛를 넘으면 본 발명의 효과가 미미하다.

또, 요철의 형상에 따라서도 광 추출효율에는 영향을 받게 된다. 즉, 요철의 형상이 완전한 구 형상일 때보다는 타원형상 또는 불규칙한 형상인 경우에 광 추출효율이 향상될 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 폴리머 층(12)의 표면에 이온 충격에 의한 스트레스를 인가하는 방법으로 아르곤 플라즈마에 의해 처리하는 것으로 하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 적절한 방법에 의해 폴리머 층(12)의 표면에 이온 충격에 의한 스트레스를 인가하여 요철 층(13)을 형성해도 좋다.

이어서, 도 2에는 도시하고 있지 않으나, 요철 층(13) 상에 제 1 전극(14), 유기발광 층(15), 제 2 전극(16)을 순차 형성하고, 필요한 경우에는 게터(17) 등을 더 형성한 후 커버 글래스(18)에 의해 밀봉함으로써 유기발광소자(10)가 완성된다.

제 1 전극이 양극이면 제 2 전극은 음극이 되고, 제 1 전극이 음극이면 제 2 전극은 양극이며, 이는 본 발명의 유기발광소자가 전면발광형인가 후면발광형인가에 따라서 적의 결정된다.

제 1 전극, 유기발광 층, 제 2 전극 등을 형성하는 방법 및 재료, 조건 등은 공지의 다양한 방법을 선택적으로 이용할 수 있으며, 이는 본 발명의 주제는 아니므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 3 (a)는 본 실시형태에서 설명한 방법으로 기판(11) 상에 형성된 요철 층(13) 상에 제 1 전극(14), 유기발광 층(15), 제 2 전극(16) 등이 순차 형성된 유기발광소자(10)의 모습을 나타내는 단면도이다.

미 설명부호 S는 기판(11)과 커버 글래스(18) 사이를 밀봉하는 밀봉재이다.

이상과 같이 본 실시형태의 유기발광소자(10)에 의하면 기판(11) 상에 적층된 폴리머 층(12)에 이온충격 스트레스를 인가하는 방법으로 다수의 요철을 갖는 요철 층(13)을 형성하고, 이 요철 층(13) 상에 제 1 전극(14), 유기발광 층(15), 제 2 전극(16) 등을 순차 형성하고 있으므로, 이 요철 층(13)에 의해 유기발광소자(10) 외부로 인출되는 광 추출효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 동일 휘도에서의 소비전력의 절감이 가능하다.

또, 종래의 방법에 비해 요철 층(13)의 형성공정이 간단하고, 요철 층(13) 형성을 위해 별도의 장비를 필요로 하지 않으며, 기존의 유기발광소자 제조장비를 이용하여 형성할 수 있으므로 저 비용으로도 대량생산이 가능하다는 효과가 있다.

<실시형태 2>

다음에 본 발명의 바람직한 실시형태 2에 대해서 도 4를 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태 2의 유기발광소자의 제조공정을 나타내는 도면이다.

실시형태 2는 실시형태 1과는 요철 층을 형성하는 공정이 다르며, 그 이외의 공정은 동일하므로, 이하에서는 실시형태 1과 다른 점을 중심으로 설명한다.

먼저, 유리나 플라스틱 등의 투명한 기판(21) 상에 폴리머를 코팅하여 폴리머 층(22)을 형성한다(도 4 (a), (b)). 기판(21)의 재료 및 폴리머 층(22)의 형성방법은 실시형태 1의 기판(11)의 재료 및 폴리머 층(12) 형성방법과 동일하다.

이어서, 폴리머 층(22) 상에 금속 층(23)을 증착한다(도 4 (c)). 금속 층(23)의 증착은 예를 들어 이온 빔 증착 등의 통상의 금속 층 증착 방법에 의하며, 본 실시형태에서는 1초당 0.1㎚의 속도로 총 10㎚ 두께로 금속 층(23)을 증착하였다.

금속 층(23) 형성용 재료로는 예를 들어 알루미늄(Al)을 이용할 수 있고, 알루미늄은 폴리머 층(22)과의 열팽창계수의 차이가 크므로 용이하게 희생요철 층(25)을 형성할 수 있다. 그러나 금속 층(23) 형성용 재료는 알루미늄으로 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다른 금속을 이용해도 좋다.

이어서, 폴리머 층(22) 및 금속 층(23)이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하여 폴리머 층(22)의 상부 및 금속 층(23)의 상부에 각각 요철 층(24) 및 희생요철 층(25)을 형성한다(도 4 (d)). 폴리머 층(22) 및 금속 층(23)이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하는 방법 및 조건은 실시형태 1에서의 요철 층(13)에서와 동일하다.

이어서, 상기 이온충격 스트레스의 인가 후에 상기 폴리머 층(22) 및 금속 층(23)이 형성된 기판에 열 스트레스(heating stress)를 인가한다. 열 스트레스의 인가는 폴리머 층(22) 및 금속 층(23)이 형성된 기판에 직접 하거나, 또는 상기 이온충격 스트레스를 인가한 후의 기판을 가열 노에 도입하여 230℃ 정도의 온도에서 시작하여 상온에 이르기까지 2시간 정도 서서히 냉각시킴으로써 이루어진다.

상기 이온충격 스트레스의 인가와 상기 열 스트레스의 인가는 동일 공정에서 동시에 이루어져도 좋고, 먼저 이온충격 스트레스를 인가한 후에 열 스트레스를 더 인가하는 것으로 해도 좋으며, 본 실시형태에서는 폴리머 층(22) 및 금속 층(23)이 적층 형성된 기판에 열 스트레스 더 인가함으로써 폴리머와 금속의 열팽창계수의 차이에 의해서 요철 층(24) 및 희생요철 층(25)이 더 확실하게 형성된다.

다음에, 에칭에 의해 금속으로 이루어진 희생요철 층(25)을 제거하고 폴리머로 이루어진 요철 층(24) 만을 남긴다(도 4 (e)). 본 실시형태에서는 에칭액으로 알루미늄 에칭액을 이용하였으며, 40℃의 온도에서 3분간 습식에칭을 하여 금속으로 이루어진 희생요철 층(25)을 완전히 제거하였다.

여기서, 에칭액은 희생금속 층(25)의 재료로 알루미늄을 사용한 경우에는 희생요철 층(25)의 제거가 가장 용이한 알루미늄 에칭액을 이용하였으나, 희생금속 층(25)의 재료로 알루미늄 이외의 다른 금속을 사용한 경우에는 당해 희생금속 층을 용이하게 제거할 수 있는 적절한 에칭액을 이용하면 된다.

이어서, 경화공정을 거쳐서 상부 전면에 걸쳐서 다수의 요철 층(24)이 형성된 기판을 얻는다. 여기에서의 경화공정은 실시형태 1과 동일하다.

다음에, 실시형태 1에서와 마찬가지로 요철 층(24)의 상부에 제 1 전극, 유기발광 층 및 제 2 전극을 포함하는 필요한 층을 순차 형성하고 최종적으로 밀봉공정을 거쳐서 유기발광소자를 제작한다.

본 실시형태에서는 폴리머 층(22)의 상부에 금속 층(23)을 더 형성하여, 폴리머 층(22)과 금속 층(23)에 이온충격 스트레스 이외에 열 스트레스를 더 인가함으로써 실시형태 1보다 더 확실하고도 용이하게 요철 층을 형성할 수 있다.

<효과 실험>

본 발명의 효과의 확인을 위해 기판과 제 1 전극 사이에 요철 층이 없는 종래의 유기발광소자와 기판과 제 1 전극 사이에 요철 층을 갖는 본 발명의 유기발광소자에 대해 각각 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플을 제작하여 다양한 시험을 하였으며, 이하 그 결과에 대해서 설명한다.

(1) 먼저, 종래기술에 의한 테스트 샘플과 본 발명의 테스트 샘플에 대해 광의 분포도를 나타내는 배광분포 분석을 하였으며, 그 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7 (a)는 2×2인치 사이즈, (b)는 5×5인치 사이즈 생플의 결과이다.

측정에는 (주) 파이맥스사의 Goniophotometer를 이용하였으며, 도 7에서 보는 것과 같이 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플 모두 종래기술에 의한 샘플에 비해 요철 층을 갖는 본 발명의 샘플에서 광도 분포가 현저하게 향상하고 있음을 알 수 있다.

(2) 다음에, 종래기술에 의한 테스트 샘플과 본 발명의 테스트 샘플에 대해 전압-전류 특성 및 전압-전류밀도 특성을 측정하였고, 그 결과를 도 8 및 도 9에 각각 나타낸다.

도 8 및 9에서 보는 것과 같이, 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플 모두 종래기술에 의한 샘플에 비해 요철 층을 갖는 본 발명의 샘플에서 동일 전압에서의 전류 값 및 전류밀도 모두 향상하고 있음을 알 수 있다.

(3) 또, 종래기술에 의한 테스트 샘플과 본 발명의 테스트 샘플에 대해 전압-전력효율 및 전압-휘도의 관계에 대해서도 측정하였고, 그 결과를 도 10 및 도 11에 각각 나타낸다.

휘도의 측정은 Topcon사의 BM-7 색채 휘도계를 이용하여 측정하였으며, 도 10 및 도 11의 그래프에서 보는 것과 같이, 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플 모두 종래의 요철 층을 갖지 않는 샘플에 비해 요철 층을 갖는 본 발명의 샘플이 동일 전압에서 전력효율 및 휘도가 향상하고 있음을 알 수 있다.

(4) 또, 적분구 광도계를 이용한 전체 광속선을 측정하고, 이로부터 종래의 테스트 샘플과 본 발명의 테스트 샘플 각각의 조명효율 및 조명효율 향상률을 측정하였으며, 그 결과는 표 2와 같다.

	종래의 테스트 셀			본 발명의 테스트 셀			향상률(%)
	전력(W)	휘도(lm)	조명효율(lm/W)	전력(W)	휘도(lm)	조명효율(lm/W)
2×2인치	0.006	0.12	20.00	0.006	0.175	29.66	48.3
5×5인치	0.041	0.63	15.37	0.037	0.850	22.84	48.7

표 2로부터, 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플 모두 요철 층을 갖지 않는 종래의 샘플에 비해 요철 층을 갖는 본 발명의 샘플이 조명효율이 훨씬 높으며, 조명효율의 향상률 역시 2×2인치 사이즈 및 5×5인치 사이즈의 샘플 모두 48% 이상의 높은 효과를 얻고 있다.

이상의 각 실험결과로부터, 본 발명에 의하면 요철 층에 의해 유기발광소자 외부로 인출되는 광 추출효율의 향상이 가능하고, 이에 따라 동일 휘도에서의 소비전력의 절감이 가능하다는 사실을 확인할 수 있다.

<보충>

(1) 실시형태 1에서는 기판(11) 상에 형성된 폴리머 층(12) 전체에 대해 이온충격 스트레스를 인가하여 요철 층(13)을 형성하였으나, 기판(11) 상에 형성된 폴리머 층(12)을 소정의 사이즈로 패터닝하는 패터닝 공정을 더 실시해도 좋다.

패터닝 공정을 더 실시하는 변형 예에 대해서 도 5를 이용하여 간단하게 설명한다.

도 5의 (a)와 (b)는 실시형태 1의 도 2의 (a)와 (b)와 동일하며, (c)에서 폴리머 층(12)을 소정의 사이즈로 패터닝한다.

상기 패터닝을 하는 이유는, 도 3과 같이 유기발광소자는 최종적으로 커버 글래스에 의해 밀봉되나, 폴리머는 습기에 매우 취약하므로 폴리머로 이루어지는 요철 층(13)이 커버 글래스의 외부로 노출되면 유기발광소자 내부로 습기가 침투할 가능성이 크고, 또, 제 1 전극, 유기발광 층 및 제 2 전극 등은 커버 글래스 내부의 영역에만 형성되므로 요철 층(13)도 이들의 사이즈에 맞출 필요가 있다는 이유에서이다.

특히, 도 3 (a)에 도시하는 것과 같이 유기발광소자 내부로 습기가 침투하는 투습의 문제를 방지하기 위해 기판(11)과 커버 글래스(18) 사이는 밀봉재(S)에 의해 밀봉되나, 만일 표면에 요철을 갖는 요철 층(13)의 사이즈가 커버 글래스의 내주 면의 사이즈보다 크면 이 요철에 의해 기판과 커버 글래스가 밀착되지 않을 뿐 아니라, 상기 밀봉재(S)에 의해 기판과 커버 글래스를 직접 밀봉할 수 없다는 문제가 발생하게 되므로, 이들 문제를 해소하기 위해 폴리머 층(12)을 소정의 사이즈로 패터닝한다.

도 5의 (c)에서 점선으로 표시된 부분이 패터닝 공정에 의해 제거되는 부분이며, 패터닝은 통상의 포토 공정 및 현상공정을 통해서 이루어지므로 패터닝 방법의 상세한 설명은 생략한다.

(2) 실시형태 2에서는 기판(21) 상에 형성된 폴리머 층(22) 전체의 상부에 금속 층(23)을 형성하고, 이온충격 스트레스 및 열 스트레스를 인가하여 요철 층(24)을 형성하였으나, 상기 (1)에서와 마찬가지로 기판(21) 상에 형성된 폴리머 층(22)을 소정의 사이즈로 패터닝하는 패터닝 공정을 더 실시한 후(도 6 (c)), 소정의 형상으로 패터닝이 된 폴리머 층(22)의 사이즈에 맞춰서 금속 층(23)을 형성해도 좋으며(도 6 (d)), 그 이후의 공정은 실시형태 2에서 설명한 도 4 (d) 및 (e)에서 설명한 공정과 동일하다.

또, 폴리머 층(22)을 소정의 사이즈로 패터닝하는 이유는 상기 (1)과 동일하다.

(3) 상기 실시형태 1, 2 및 변형 예는 본 발명의 바람직한 형태를 제시하는 것이며, 본 발명이 상기 실시형태 및 변형 예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다.

(4) 각 실시형태 및 각 변형 예를 상호 조합하는 것도 가능하다.

10 유기발광소자
11, 21 기판
12, 22 폴리머 층
23 금속 층
13, 24 요철 층
25 희생요철 층

Claims (10)

1. 기판 제조방법으로,
   기판상에 폴리머 층을 형성하는 단계와,
   상기 폴리머 층이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하여 상기 폴리머 층에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 기판 제조방법.
2. 기판 제조방법으로,
   기판상에 폴리머 층을 형성하는 단계와,
   상기 폴리머 층상에 금속 층을 형성하는 단계와,
   상기 폴리머 층 및 상기 금속 층이 형성된 기판에 이온충격 스트레스를 인가하여 요철을 형성하는 단계와,
   상기 금속 층을 제거하는 단계를 포함하는 기판 제조방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 이온충격 스트레스의 인가는 아르곤 플라즈마법에 의해 이루어지는 기판 제조방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 기판에 열 스트레스를 더 인가하는 기판 제조방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 이온충격 스트레스의 인가와 상기 열 스트레스의 인가는 동시에 이루어지는 기판 제조방법.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 이온충격 스트레스를 먼저 인가하고, 이어서 상기 열 스트레스를 인가하는 기판 제조방법.
7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 폴리머 층을 소정의 형상으로 패터닝하는 단계를 더 포함하는 기판 제조방법.
8. 청구항 1 내지 2 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 기판.
9. 청구항 8의 기판을 준비하는 단계와,
   상기 요철 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와,
   상기 제 1 전극 상에 유기발광 층을 형성하는 단계와,
   상기 유기발광 층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광소자의 제조방법.
10. 청구항 8의 기판과,
    상기 요철 상에 형성된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기발광 층과,
    상기 유기발광 층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기 전계 발광소자.

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