KR20150114179A - 유기발광소자의 제조방법 및 이를 이용한 유기발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유기발광소자의 제조방법은 제1전극, 제1전극 상에 구비된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 구비된 제2전극 및 상기 제2전극 상에 구비된 투명기재를 포함하는 유기발광소자의 제조방법으로서, 상기 투명기재 상에 금속층을 형성시키는 제1단계, 진공오븐에서 복사열로 상기 금속층을 디웨팅(dewetting) 처리하여 상기 금속층에 제1다공영역을 형성하는 제2단계, 상기 제1다공영역을 습식식각 처리하여 상기 투명기재 상에 제2다공영역을 형성하는 제3단계 및 상기 금속층을 제거하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광소자의 제조방법 및 이를 이용한 유기발광소자{Method for manufacturing organic light emitting device and organic light emitting device using the same}

본 발명은 유기발광소자의 제조방법 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광추출 효율을 향상시킨 유기발광소자의 제조방법 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것이다.

유기발광소자(OLED : Organic Light Emitting Diode)는 기판 상에 유기 발광물질을 적층한 발광소자로서, 발광현상은 전류를 소자에 주입함으로써 나타나게 된다. 이러한 유기발광소자를 이용하는 표시장치는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있다는 장점이 있으며, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 유기발광소자의 구성을 나타낸다.

즉, 유기발광소자는 전자를 공급하는 캐소드(1); 전자 수송층(2)(ETL: Electron Transfer Layer)과 정공 수송층(4)(HTL: Hole Transfer Layer) 사이에 마련되는 유기발광층(3)(EL: Emitting layer); 정공을 공급하는 애노드(5); 상기 애노드(5) 상에 마련되는 투명기판(6)을 포함하여 구성된다.

이러한 유기발광소자의 동작을 설명하면 다음과 같다.

캐소드(1)와 애노드(5)에 전원이 인가되면, 캐소드(1)로부터 전자가 유기발광층(3)의 전자 전도준위로 주입되고, 애노드(5)로부터 정공이 유기발광층(3)의 정공 전도준위로 주입된다. 이와 같이 유기발광층(3)으로 주입된 전자와 정공은 비교적 작은 에너지 밴드 갭(Band Gap)을 가지는 인접한 유기 분자들 사이에서 전자교환(이동)을 하여 서로 반대편 전극을 향해 이동하여 간다. 이 과정에서 전자와 정공의 재결합이 일어나게 되어 전자정공쌍인 분자여기자(Molecule Exciton)를 형성한다. 이러한 분자여기자가 여기 상태(excited state)에서 기저 상태(ground state)로 전이되는 과정에서 빛이 방출된다.

이때, 재결합된 분자여기자는 크게 일중항 여기자(Singlet Exciton)와 삼중항 여기자(Triplet Exciton)의 상태로 존재한다. 보통의 유기 발광 물질을 사용한 경우에는 일중항 여기자가 발광에 기여하며, 인광 유기 물질을 사용한 경우에는 삼중항 여기자가 발광에 주로 기여하게 된다. 또한, 유기 발광 물질의 종류에 따라 방출되는 빛의 색깔이 달라진다.

한편, 유기발광소자에서 각 구성의 계면에 평행한 방향으로 출사된 광이나, 각 층의 계면에 임계각 이상의 각도로 입사된 광은 각 층 안에서 도파하여 소실되거나 각 층 측면으로 방출되어 광추출 효율이 떨어지게 된다. 즉, 광추출 효율이란 유기발광층(3)으로부터 출사된 발광량과 외부로 출사되는 광량의 비율을 의미하는 것으로서, 통상적으로 유기발광소자의 광추출 효율은 약 20%정도 밖에 되지 않는 것으로 알려져 있다.

도 2는 유기발광소자의 각 구성의 굴절률과 광효율을 나타낸다.

일반적으로 유기발광소자에서 유기발광층의 굴절률은 1.72이고, 애노드로 사용되는 ITO의 굴절률은 1.8 내지 2.2이며, 이 두 층의 두께는 대략 100 내지 400㎚로 매우 얇다. 또한, 투명기판으로 사용되는 유리의 굴절률은 1.5 정도이며, 이에 따라 유기발광소자 내에서는 평면 도파가 자연스럽게 형성된다. 계산에 의하면, 상기 원인에 의한 내부 도파로 손실되는 빛의 비율이 약 35%에 이르며, 유리로 이루어진 투명기판에서 외부로 광이 빠져나갈 때 임계각 이상으로 입사되는 빛은 전반사를 일으켜 투명기판 내부에 고립되는데, 이렇게 고립된 빛의 비율은 약 30%이다. 또한 표면플라즈몬공명(Surface plasmon resonance) 현상에 의해서 15%의 빛이 손실된다. 따라서, 유기발광층의 발광량의 약 20% 정도만이 외부로 방출되는 것이다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 유기발광소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 제1전극, 제1전극 상에 구비된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 구비된 제2전극 및 상기 제2전극 상에 구비된 투명기재를 포함하는 유기발광소자의 제조방법으로서, (1) 상기 투명기재 상에 금속층을 형성시키는 제1단계, (2) 진공오븐에서 복사열로 상기 금속층을 디웨팅(dewetting) 처리하여 상기 금속층에 제1다공영역을 형성하는 제2단계, (3) 상기 제1다공영역을 습식식각 처리하여 상기 투명기재 상에 제2다공영역을 형성하는 제3단계, (4) 상기 금속층을 제거하는 제4단계를 포함한다.

또한, 상기 제2단계는 디웨팅(dewetting) 처리 온도 및 시간을 조절하여 상기 제1다공영역의 크기나 밀도를 조절하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 제3단계는 식각용액의 농도 및 식각 시간을 조절하여 상기 제2다공영역의 크기나 밀도를 조절하는 단계를 더 포함한다.

이때, 상기 제2단계에서 디웨팅(dewetting) 처리 온도는 80℃ 내지 100℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 투명기재는 기판, 봉지층(encapsulation layer) 및 캐핑층(capping layer) 중 어느 하나일 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기발광소자의 제조방법은 불규칙적인 다공 구조의 표면을 갖는 다공 영역을 구비하여 발광되는 빛을 사방으로 방출시켜 광추출 효율 및 시야각 의존성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 간소하고 종래의 유기발광소자의 제조공정을 그대로 이용하여 대량 생산할 수 있어 경제적이다.

또한, 본 발명에 따른 유기발광소자의 제조방법은 유기발광층이 고온의 열, 공기 및 습기에 노출되지 않아 유기발광층의 특성이 변하지 않고 그대로 유지된다.

도 1은 일반적인 유기발광소자의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 유기발광소자의 각 구성의 굴절률과 광효율을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 도면.
도 4(a),(b),(c),(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법에 의해 제조된 유기발광소자를 나타내는 도면.
도 6(a),(b)는 투명기재 상의 금속층을 핫 플레이트(hot-plate)에서 디웨팅(dewetting) 처리한 경우와 진공오븐에서 디웨팅(dewetting) 처리한 경우의 결과를 나타내는 사진.
도 7(a) 내지 (l)은 다양한 온도 및 시간에 따라 진공오븐에서 투명기재 상의 금속층을 디웨팅(dewetting) 처리한 경우의 결과를 나타내는 사진.
도 8(a),(b),(c)는 식각 용액의 농도에 따라 투명기재에 형성되는 제2다공영역을 나타내는 사진.
도 9는 식각 용액의 농도 및 식각 시간에 따라 투명기재에 형성되는 제2다공영역의 결과를 나타내는 표.

본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자는 유기 발광 물질에 의해 발광하는 소자로서, 유기발광다이오드, 유기발광조명 및 유기발광 디스플레이장치를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1전극(10), 제1전극(10) 상에 구비된 유기발광층(20), 유기발광층(20) 상에 구비된 제2전극(30) 및 제2전극(30) 상에 구비된 투명기재(40)를 포함하는 유기발광소자에 적용되는 제조방법이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법을 나타낸다. 도 4는 도 3에 도시된 유기발광소자의 구성 중에서 투명기재(40)만을 도시하였고, 나머지 구성은 생략하였다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 투명기재(40) 상에 금속층(50)을 형성시키는 제1단계(S10, 도 4(a) 참조); 진공오븐에서 복사열로 금속층(50)을 디웨팅(dewetting) 처리하여 금속층(50)에 제1다공영역(51)을 형성하는 제2단계(S20, 도 4(b) 참조); 제1다공영역(51)을 습식식각 처리하여 투명기재(40) 상에 제2다공영역(41)을 형성하는 제3단계(S30, 도 4(c) 참조); 금속층(50)을 제거하는 제4단계(S40, 도 4(d) 참조)를 포함한다.

제1전극(10) 및 제2전극(30) 중 어느 하나는 유기발광층(20)에 정공(hole)을 공급하는 애노드(anode)이고, 다른 하나는 유기발광층(20)에 전자(electron)를 공급하는 캐소드(cathode)이다. 또한, 제1전극(10) 및 제2전극(30) 중 적어도 어느 하나는 광을 반사하는 반사형이나 광을 투과시키는 투과형으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1전극(10) 및 제2전극(30)은 도전성을 가지는 물질, 즉, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li 또는 Ca 등의 금속, 도전성 폴리머, 그래핀, ITO, IZO, ZnO, In2O3, AZO(aluminum zinc oxide) 또는 IZTO(indium zinc tin oxide) 등의 투명전도성산화물(TCO)로 형성될 수 있다. 이때, 제1전극(10)이나 제2전극(30)이 반사형으로 형성될 경우, 해당 전극은 반사층을 더 포함한다.

유기발광층(20)은 유기 발광 물질을 포함하여 제1전극(10) 및 제2전극(30)으로부터 공급된 정공 및 전자에 의해 발광하는 층이다. 즉, 유기발광층(20)으로 주입된 전공과 전자는 비교적 작은 에너지 밴드 갭(Band Gap)을 가지는 인접한 유기 분자들 사이에서 전자교환(이동)을 하여 서로 반대편 전극을 향해 이동하여 간다. 이 과정에서 전자와 정공의 재결합이 일어나게 되어 전자정공쌍인 분자여기자(Molecule Exciton)를 형성하며, 이러한 분자여기자가 여기 상태(excited state)에서 기저 상태(ground state)로 전이되는 과정에서 발광하게 된다. 분자여기자는 크게 일중항 여기자(Singlet Exciton)와 삼중항 여기자(Triplet Exciton)의 상태로 존재한다. 보통의 유기 발광 물질을 사용한 경우에는 일중항 여기자가 발광에 기여하며, 인광 유기 물질을 사용한 경우에는 삼중항 여기자가 발광에 주로 기여하게 된다. 또한, 유기 발광 물질의 종류에 따라 방출되는 빛의 색깔이 달라진다.

또한, 유기발광층(20)은 정공을 주입하는 정공 주입층, 정공을 수송하는 정공 수송층, 전자를 수송하는 전자 수송층 및 전자를 주입하는 전자 주입층을 더 포함할 수 있으며, 발광특성향상을 위해 전자 차단층 또는 정공 차단층 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 차단층 및 정공 차단층은 유기발광소자에서 통상적으로 포함되는 구성이므로, 이하 설명은 생략하도록 한다.

유기발광층(20)의 유기 물질로는 폴리플루오렌(polyfluorene) 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 유도체, 폴리페닐렌(polyphenylene) 유도체, 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole) 유도체, 폴리티오펜(polythiophene) 유도체, 안트라센(anthracene) 유도체, 부타디엔(butadiene) 유도체, 테트라센(tetracene) 유도체, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 벤자졸(benzazole) 유도체 또는 카바졸(carbazole) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 유기발광층(20)의 유기 물질은 도펀트를 포함하는 물질일 수 있다. 이때 도펀트는 크산텐(xanthene), 페릴렌(perylene), 쿠마린(cumarine), 로더민(rhodamine), 루브렌(rubrene), 디시아노메틸렌피란(dicyanomethylenepyran), 티오피란(thiopyran), (티아)피릴리움((thia)pyrilium), 페리플란텐(periflanthene)유도체, 인데노페릴렌(indenoperylene) 유도체, 카보스티릴(carbostyryl), 나일레드(Nile red) 또는 퀴나크리돈(quinacridone) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

투명기재(40)는 광을 투과시키는 구성으로서, 기구적 강도를 제공하는 동시에 투명 창의 기능을 제공하는 통상의 기판, 유기 발광 물질의 기밀을 유지하여 보호하는 봉지층(encapsulation layer) 및 제1전극(10)이나 제2전극(30)을 보호하는 캐핑층(capping layer) 중 어느 하나일 수 있다.

투명기재(40)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱(plastic), 유리(glass), 석영(quartz) 및 사파이어(sapphire)로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.

투명기재(40)가 플라스틱으로 이루어질 경우, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI), 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 폴리프로필렌(PP), 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 투명기재(40)가 캐핑층(700)일 경우, 8-퀴놀리노라토리튬(Liq: 8-Quinolinolato Lithium), N,N-디페닐-N,N-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)비페닐-4, 4'-디아민(N,N-diphenyl-N,N-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine), N(디페닐-4-일)9,9-디메틸-N-(4(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N(diphenyl-4-yl)9,9-dimethyl-N-(4(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluorene-2-amine), 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

금속층(50)의 재질은 Ag, Au, Cu, Pt, Ni, Cr, Pd, Mg, Pb, Mo으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 그 두께는 5㎚ 내지 100㎚ 일 수 있다. 구체적으로 상기 금속층(50)은 화학기상증착법(CVD), 플라즈마 여기 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 저압 CVD(low pressure CVD, LPCVD), 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 증착 방법에 의하여 형성될 수 있으나, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법에 따라 제조된 유기발광소자를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법에 따라 제조된 유기발광소자는 유기발광층(20)으로부터 출사된 광이 투명기재(40)를 투과하면서 제2다공영역(41)에 의해 굴절되고, 이에 따라 투명기재(40)의 전반사에 의해 손실되는 광이 줄어들면서 광추출 효율이 향상된다.

구체적으로, 상기 제2단계(S20)에서는 금속층(50)에 열이 가해지면서 금속물질의 분자들이 표면 에너지를 낮추기 위한 방향으로 이동하고, 이에 따라 금속층(50)이 분리되면서 불규칙한 다수의 나노 기공(pore)을 갖는 제1다공영역(51)이 형성된다. 이와 같이 금속층(50)이 열에 의해 분리되는 이러한 현상을 디웨팅(dewetting)이라고 한다.

이와 같은 디웨팅(dewetting) 공정은 처리과정이 간단하고, 다양한 크기를 갖는 기공(pore)을 형성할 수 있는 이점이 있지만, 이를 유기발광소자의 제조에 적용하기 위해서는 종래의 디웨팅(dewetting) 공정을 보완할 필요가 있다. 즉, 유기발광층(20)에 포함된 유기 물질은 고온, 특히 100℃를 초과하는 온도에서 특성이 쉽게 변하게 되므로, 유기발광소자의 제조 중에 디웨팅(dewetting) 공정을 실시할 경우에는 그 처리 온도를 100℃ 이하로 유지시켜야 한다.

하지만 종래의 핫 플레이트(hot-plate)를 이용한 디웨팅(dewetting) 공정은 핫 플레이트(hot-plate)의 온도가 150℃ 이상이 되어야만 디웨팅(dewetting) 현상이 발생한다. 즉, 종래의 핫 플레이트(hot-plate)를 이용한 디웨팅(dewetting) 공정을 그대로 유기발광소자의 제조에 적용할 경우, 유기발광층(20)의 특성이 열에 의해 변하게 되는 문제가 발생한다.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 상기 제2단계(S20)에서 금속층(50)의 디웨팅(dewetting) 공정을 진공오븐 내에서 복사열에 의해 실시하게 된다. 즉, 진공 상태의 오븐에서 복사열을 이용할 경우, 100℃ 이하의 온도에서도 금속층(50)에서 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 유기발광층(20)의 특성이 열에 의해 변하지 않는 저온의 디웨팅(dewetting) 공정을 실시할 수 있는 이점이 있다.

도 6은 투명기재(40) 상의 금속층(50)을 핫 플레이트(hot-plate)에서 디웨팅(dewetting) 처리한 경우(도 6(a) 참조)와 진공오븐에서 디웨팅(dewetting) 처리한 경우(도 6(b) 참조)의 사진을 나타낸다. 이때, 투명기재(40)는 유리(glass)를 사용하였고, 금속층(50)은 Ag을 사용하였으며, 디웨팅(dewetting) 처리시 온도는 150℃, 시간은 10분을 각각 유지하였다.

도 6을 참조하면, 진공오븐을 이용하는 경우는 복사열에 의해 열이 전달되기 때문에 전도열에 의해 열이 전달되는 핫 플레이트(hot-plate)의 경우보다 균일하게 금속층(50)이 디웨팅(dewetting) 처리되는 것을 확인할 수 있다.

도 7은 진공오븐 내에서 다양한 온도 및 시간으로 투명기재(40) 상의 금속층(50)을 디웨팅(dewetting) 처리한 사진을 나타낸다. 이때, 투명기재(40)는 유리(glass)를 사용하였고, 금속층(50)은 Ag을 사용하였다. 또한, 디웨팅(dewetting) 처리 온도는 80℃, 90℃ 및 100℃로 각각 유지하였고, 디웨팅(dewetting) 처리 시간은 각각 15분, 30분, 45분 및 60분으로 각각 유지하였다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법에 따라 진공오븐에서 복사열을 이용하는 경우, 80℃ 내지 100℃의 온도에서도 금속층(50)이 디웨팅(dewetting) 처리되는 것을 확인할 수 있으며, 90℃ 및 30분의 조건이 가장 균일하게 디웨팅(dewetting) 처리되는 것을 확인할 수 있다. 디웨팅(dewetting) 처리 온도가 80℃보다 낮은 경우, 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하지 않아 제1다공영역(51)이 형성되지 않으며, 디웨팅(dewetting) 처리 온도가 100℃보다 높을 경우, 유기발광층(20)의 특성이 변할 수 있다. 특히, 열처리를 실시하기 전에 Ag의 저항은 970.8mΩ/□이었고, 90℃ 및 30분의 열처리를 실시한 후에 Ag의 저항은 680.4mΩ/□이었다. 열처리 후의 저항이 줄어드는 것은 디웨팅(dewetting)으로 인해 Ag에 다수의 제1다공영역(51)이 형성되었기 때문이다.

한편, 유기발광소자의 발광효율을 향상시키기 위해, 제1전극(10)과 제2전극(30) 사이의 구성을 변경하거나 추가하는 공정을 실시할 경우, 종래의 유기발광소자 제조 설비를 변경해야 하므로 이에 따른 제조비용이 상승하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 제1전극(10)과 제2전극(30) 사이의 구성을 변경하거나 추가하는 공정을 실시해야 경우, 공정 중에 유기발광층(20)이 공기나 습기에 쉽게 노출될 수 있는 또 다른 문제가 발생한다. 이는 유기발광층(20)에 포함된 유기 물질이 열 외에 공기 및 습기에 의해서도 그 특성이 쉽게 변하기 때문이다.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 제1전극(10)과 제2전극(30) 사이의 구성을 변경하거나 추가하지 않고, 종래의 유기발광소자의 제조공정을 이용하여 제1전극(10), 유기발광층(20), 제2전극(30) 및 투명기재(40)를 형성하되, 투명기재(40) 상에 상기 제1단계(S10) 내지 제4단계(S40)의 공정을 추가 실시하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 종래의 유기발광소자의 제조공정을 이용할 수 있어, 저렴한 비용으로 유기발광소자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 공정 중에 유기발광층(20)이 공기나 습기에 노출되지 않아 유기발광층(20)의 특성을 그대로 유지할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 상기 제3단계(S30)에서 제1다공영역(51)에 대응하는 투명기재(40)의 영역 상에 습식식각을 이용하여 제2다공영역(41)을 형성하게 된다. 이는 건식식각을 이용하여 제2다공영역(41)을 형성할 경우, 건식식각 공정 중에 발생하는 열에 의해 유기발광층(20)의 특성이 변할 수 있기 때문이다.

상기 습식식각에서 사용되는 식각용액은 상기 투명기재(40)를 식각할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 식각용액은 HF(불화수소)를 사용할 수 있다.

상기 제4단계(S40)에서는 상기 투명기재(40)에 손상을 주지 않으면서 상기 금속층(50)을 선택적으로 제거할 수 있는 물질을 이용한다. 예를 들어, 상기 금속층(50)은 질산(HNO₃), 황산(H₂SO₄), 인산(H₃PO₄) 등의 산(acid) 물질을 이용하여 제거할 수 있다.

도 8(a),(b),(c)는 식각 용액의 농도에 따라 투명기재에 형성되는 제2다공영역을 나타내는 사진이다. 이때 90℃ 및 30분의 조건에서 디웨팅(dewetting) 처리된 Ag 금속층(50) 및 유리 투명기재(40)를 사용하였고, 각각 1%, 2% 및 3%의 중량비(wt%)를 갖는 HF(불화수소) 용액으로 90초 동안 식각처리하였다.

도 9는 식각 용액의 농도 및 식각 시간에 따른 투명기재(40)에 형성되는 제2다공영역(41)의 결과를 나타내는 표이다. 이때 90℃ 및 30분의 조건에서 디웨팅(dewetting) 처리된 Ag 금속층(50) 및 유리 투명기재(40)를 사용하였고, 각각 1%, 2% 및 3%의 중량비를 갖는 HF(불화수소) 용액으로 30초 내지 90초 동안 식각처리하였다.

도 9에서 DF(Diffuse Transmittance, 확산 투과광)는 투명기재(40)를 투과하여 확산되는 빛의 양을 나타내고, PT(Parallel Transmittance, 평행 투과광)는 투명기재(40)를 투과하여 직진하는 빛의 양을 나타내며, TT(Total Transmittance)는 DF와 PT의 합계를 나타낸다. 또한, haze(탁도 또는 흐름도)는 광이 투명기재(40)를 투과하여 얼마나 확산되는지를 나타내는 지표로서, 제2다공영역(41)에 의해 투명기재(40)가 혼탁해진 정도를 나타내며, haze 측정기를 이용하여 측정한다. 예를 들어, haze가 50%이면, 광을 100만큼 조사하였을 때 직진으로 투과되는 광이 50이고 확산되는 광이 50임을 나타낸다. 따라서, haze는 투명기재(40)에서 다공의 정도를 나타내는 지표 중의 하나로 활용될 수 있으며, haze가 높을수록 난반사가 많아진다. 이때 haze에 관련된 요소는 제2다공영역(41)의 밀도, 즉 기공의 개수이며, 기공이 많을수록 haze가 높아지면서 광 간섭 요소도 증가하여 발광소자에 적용될 경우, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며 시야각도 증가하게 된다.

제2다공영역(41)의 다공의 정도, 즉 기공의 크기와 분포밀도는 상기 제2단계(S20)에서 디웨팅(dewetting) 처리 온도 및 시간, 상기 제3단계(S30)에서 식각용액의 농도 및 식각 시간에 따라 조절된다.

일반적으로 haze가 높으면 광효율이 증가한다. 이는 확산이 많이 될수록 광이 투명기재(40)에서 빠져나올 때 전반사에 의해 소실될 확률이 낮아지기 때문이다. 하지만, haze가 높으면 시야각에 따른 스펙트럼 변화로 인하여 보는 각도에 따른 색이 다르게 보일 수 있다. 즉, 조명에서는 픽셀이 없기 때문에 haze가 높아도 상관 없지만, 디스플레이 장치에서는 픽셀이 존재하기 때문에 haze가 높으면 인접한 픽셀 간의 간섭으로 인한 블러링(Blurring) 현상이 발생해 픽셀 간의 구분이 어렵게 되어 해상도 저하의 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 광추출 효율 향상을 위해 유기발광디스플레이에 적용되는 다공성층은 광 간섭요소 및 광투과도를 고려하여 haze를 조절할 수 있어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 제2다공영역(41)의 형성에 제2단계(S20)에서 디웨팅(dewetting) 처리 온도 및 시간, 상기 제3단계(S30)에서 식각용액의 농도 및 식각 시간이 관여함에 따라 투명기재(40)의 haze를 조절하기 용이하다.

도 9를 참조하면, 90℃ 및 30분의 조건에서 디웨팅(dewetting) 처리된 Ag 금속층(50)을 사용하여 1%, 2% 및 3%의 중량비를 갖는 HF(불화수소) 용액으로 30초 내지 90초 동안 식각처리한 결과, 투명기재(40)에서 다양한 haze를 형성할 수 있므로, 본 발명에 따른 유기발광소자의 제조방법은 광추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 동시에 제2단계(S20)에서 디웨팅(dewetting) 처리 온도 및 시간, 상기 제3단계(S30)에서 식각용액의 농도 및 식각 시간을 조절하여 투명기재(40)의 haze를 조절할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1 : 캐소드 2 : 전자수송층
3, 20 : 유기발광층 4 : 정공수송층
5: 애노드 6 : 기판
10 : 제1전극 30 : 제2전극
40 : 투명기재 41 : 제2다공영역
50: 금속층 51 : 제1다공영역

Claims (6)

1. 제1전극, 제1전극 상에 구비된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 구비된 제2전극 및 상기 제2전극 상에 구비된 투명기재를 포함하는 유기발광소자의 제조방법으로서,
   상기 투명기재 상에 금속층을 형성시키는 제1단계;
   진공오븐에서 복사열로 상기 금속층을 디웨팅(dewetting) 처리하여 상기 금속층에 제1다공영역을 형성하는 제2단계;
   상기 제1다공영역을 습식식각 처리하여 상기 투명기재 상에 제2다공영역을 형성하는 제3단계; 및
   상기 금속층을 제거하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계는 디웨팅(dewetting) 처리 온도 및 시간을 조절하여 상기 제1다공영역의 크기나 밀도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계는 식각용액의 농도 및 식각 시간을 조절하여 상기 제2다공영역의 크기나 밀도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계에서 디웨팅(dewetting) 처리 온도는 80℃ 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 투명기재는 기판, 봉지층(encapsulation layer) 및 캐핑층(capping layer) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 유기발광소자.

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