KR20230063945A - 유기발광소자 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 방법은 기판 상에 제1ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계; 상기 제1ITO층 상에 광산란층을 형성하는 단계; 상기 광산란층을 식각하여 나노 요철 구조를 형성하는 단계; 상기 나노 요철 구조가 형성된 상기 광산란층 상에 Ag층을 형성하는 단계; 상기 Ag층 상에 제2ITO층을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 유기발광소자 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전면발광(Top emission) 유기발광소자 제조 방법에 있어 소자의 효율을 향상시키기 위해 양극층(Anode layer)에 광산란층을 형성하여 광 도파로(Waveguide mode)로 인한 광 손실을 최소화하고자 하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 소자는, 유리 기판에 박막으로 증착된 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO)를 포함하는 투명 전도막을 양극으로 사용하여, 그 위에 정공 주입층, 정공 전달층, 발광층, 전자 전달층, 전자 주입층이 형성되며, 각각의 층마다 사용되는 물질에 따라 고유의 굴절률을 갖게 된다.
이러한 각 물질의 굴절률 차이로 인해 발광층에서 생성된 빛의 대부분은 유리 기판 밖으로 나오지 못하고, 내부로 전반사되어 흡수되거나 옆으로 빠져나가게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 유리 기판의 표면에 나노 요철 구조를 형성하여 ITO와 유리기판의 굴절률 차이로 인한 내부 전반사를 완화시켜 더 많은 빛이 유리 기판으로부터 나올 수 있도록 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전면발광 유기발광소자를 제작함에 있어 발광시 발생되는 전반사를 최소화하기 위해 양극층에 산란층 포함된 기판 및 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 방법은 기판 상에 제1ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계; 상기 제1ITO층 상에 광산란층을 형성하는 단계; 상기 광산란층을 식각하여 나노 요철 구조를 형성하는 단계; 상기 나노 요철 구조가 형성된 상기 광산란층 상에 Ag층을 형성하는 단계; 상기 Ag층 상에 제2ITO층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기판은 유리기판 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 폴리이미드(polyimide, PI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1ITO층을 형성하는 단계, 상기 광산란층을 형성하는 단계, 상기 Ag층을 형성하는 단계, 및 상기 제2ITO층을 형성하는 단계는 화학증착, 전자빔 증착, 열증착, 원자층 증착, 스퍼터 중 하나의 증착 방식을 이용할 수 있다.
상기 광산란층을 형성하는 단계는 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅, 그라비아옵셋 프린팅, 리버스옵셋 프린팅 중 하나의 코팅 방식을 이용할 수 있다.
상기 광산란층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 팔라듈(Pd) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 광산란층에 형성되는 상기 나노 요철 구조 각각은 0.001㎛ 내지 10㎛로 형성될 수 있다.
상기 광산란층을 식각하여 나노 요철 구조를 형성하는 단계는 컨벡션 오븐(Convection oven), 핫 플레이트(Hot plate) IR 램프(infrared ray Ramp) 및 IPL(Intense Pulsed Light) 중 하나의 열처리 방식을 이용할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1ITO층; 상기 제1ITO층에 형성되고 나노 요철 구조를 포함하는 광산란층; 상기 광산란층 상에 형성되는 Ag층; 상기 Ag층 상에 형성되는 제2ITO층을 포함한다.
상기 제2ITO층 상에 정공주입층, 정공전달층, 발광층, 전자전달층, 전자주입층, 반투명 음극층, 캡핑층이 순서대로 적층될 수 있다.
상기 기판은 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광산란층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 팔라듈(Pd) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 광산란층에 형성되는 상기 나노 요철 구조 각각은 0.01㎛ 내지 10㎛로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 양극층에 산란층을 도입함으로써 전면 발광 유기 발광 소자 내에서 발생되는 전반사를 최소화함으로써 유기 발광 소자의 효율을 높일 수 있다.
또한, 유기 발광 소자의 효율 향상으로 인해 유기 발광 소자의 구동 전압을 낮출 수 있어 소비 전력 효율을 높일 수 있고, 유기 발광 소자의 수명을 높일 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광산란층이 포함된 전면발광 유기발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광산란층에 적용되는 나노 요철 구조를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광산란층이 포함된 전면발광 유기발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광산란층에 적용되는 나노 요철 구조를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광산란층이 포함된 전면발광 유기발광소자의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광산란층에 적용되는 나노 요철 구조를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 기판(10), 제1ITO(Indium Tin Oxide)층(20), 나노 요철 구조(31)가 형성된 광산란층(30), Ag층(40), 제2ITO층(50)을 포함하는 양극층(100)을 포함한다.
유기 발광 소자는 양극층(100) 상에 정공 주입층(200, Hole injection layer), 정공 전달층(300, Hole transporting layer), 발광층(400, Emitting layer), 전자 전달층(500, Electron transporting layer), 전자 주입층(600, Electron injection layer), 반투명 음극층(700, Cathode layer), 캡핑층(800, Capping layer)
도 1a와 같은 박막 형태의 기판(10)의 표면 상에, 도 1b과 같이 제1ITO(20, Indium Tin Oxide)층을 형성되고, 도 1c와 같이 제1ITO층(20) 상에 광산란층(30)이 형성되고, 도 1d와 같이 광산란층(30)이 식각되어 나노 요철 구조(31)가 형성될 수 있다. 도 1e와 같이 나노 요철 구조(31)가 형성된 광산란층(30) 상에 Ag층(40)이 형성되고, 도 1f와 같이 Ag층(40) 상에 제2ITO층(50)이 형성될 수 있다.
기판(10)은 유리기판 또는 유연기판(flexible substrate)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 물질로 이루어진 기판이 사용될 수도 있다. 여기서, 유연기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycabonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 필름일 수 있다.
기판(10) 상에 제1ITO층(20)을 형성하는 단계, 제1ITO층(20) 상에 광산란층(30)을 형성하는 단계, 광산란층(30) 상에 Ag층(40)을 형성하는 단계, 및 Ag층(40) 상에 제2ITO층(50)을 형성하는 단계는 화학증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 열증착(thermal evaporation), 원자층 증착(atomic layer deposition), 스퍼터(sputter)를 포함하는 증착 방식으로 이루어질 수 있다.
제1ITO층(20) 상에 광산란층(30)을 형성하는 단계는 다양한 코팅방식에 의해 코팅이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 스크린 프린팅(screen printing), 그라비아 프린팅(gravure printing), 그라비아옵셋 프린팅(gravure offset printing), 리버스옵셋 프린팅(reverse offsetprinting), 플렉소 프린팅(flexo printing) 중 어느 하나를 이용하여 코팅할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
광산란층(30)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듈(Pd) 중 어느 하나이거나, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 또한, 광산란층(30)은 0.001㎛ 내지 10㎛의 두께로 코팅될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
광산란층(30)을 식각하여 나노 요철 구조(31)를 형성하는 단계는 열처리를 통해 이루어질 수 있다. 광산란층(30)을 식각하여 나노 요철 구조(31)를 형성하는 단계는 광산란층(30)을 프린팅 방식을 이용하여 패터닝한 후 열경화 또는 광경화를 통해 요철구조를 형성할 수 있다.
여기서, 열처리는 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 컨벡션 오븐(convection oven)을 이용하여 열처리를 할 수도 있고, 핫 플레이트(hot plate)를 이용하거나, 또는 적외선 램프(infrared ray(IR)lamp)를 이용하여 열처리할 수도 있다. 또한, 열처리 온도는 100 내지 300℃의 비교적 저온에서 수행될 수있다.
도 3은 광산란층(30) 표면에 열처리에 의해 형성된 나노 요철 구조(31)를 설명하기 위한 평면도 및 단면도로서, 전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 촬영된 영상이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 요철 구조(31)는 불규칙적으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 금속 나노 마스크(35)가 규칙적으로 형성될 수도 있을 것이다. 나노 요철 구조(31)는 복수의 나노닷 구조로 형성될 수 있다. 나노 요철 구조(31) 각각은 0.01㎛ 내지 10㎛로 형성될 수 있다.
이와 같은 방법으로 제조된 나노 요철 구조(31)가 형성된 기판(10)으로 유기 발광 소자를 제작하는 경우, 광추출 효율을 높이기 위한 기판으로서 사용할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 유기 발광 소자 이외의 소자에 대해서도 광추출 효율을 높이기 위해 사용될 수 있는 것임은 자명하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 양극층에 산란층을 도입함으로써 전면 발광 유기 발광 소자 내에서 발생되는 전반사를 최소화함으로써 유기 발광 소자의 효율을 높일 수 있고, 또한, 유기 발광 소자의 효율 향상으로 인해 유기 발광 소자의 구동 전압을 낮출 수 있어 소비 전력 효율을 높일 수 있고, 유기 발광 소자의 수명을 높일 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 기판 상에 제1ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계;
상기 제1ITO층 상에 광산란층을 형성하는 단계;
상기 광산란층을 식각하여 나노 요철 구조를 형성하는 단계;
상기 나노 요철 구조가 형성된 상기 광산란층 상에 Ag층을 형성하는 단계;
상기 Ag층 상에 제2ITO층을 형성하는 단계를 포함하는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은
유리기판 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 폴리이미드(polyimide, PI) 중 적어도 하나를 포함하는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1ITO층을 형성하는 단계, 상기 광산란층을 형성하는 단계, 상기 Ag층을 형성하는 단계, 및 상기 제2ITO층을 형성하는 단계는
화학증착, 전자빔 증착, 열증착, 원자층 증착, 스퍼터 중 하나의 증착 방식을 이용하는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광산란층을 형성하는 단계는
스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅, 그라비아옵셋 프린팅, 리버스옵셋 프린팅 중 하나의 코팅 방식을 이용하는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광산란층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 팔라듈(Pd) 중 적어도 하나로 형성되는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광산란층에 형성되는 상기 나노 요철 구조 각각은 0.001㎛ 내지 10㎛로 형성되는 기판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광산란층을 식각하여 나노 요철 구조를 형성하는 단계는
컨벡션 오븐(Convection oven), 핫 플레이트(Hot plate) IR 램프(infrared ray Ramp) 및 IPL(Intense Pulsed Light) 중 하나의 열처리 방식을 이용하는 기판 제조 방법. - 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1ITO층;
상기 제1ITO층에 형성되고 나노 요철 구조를 포함하는 광산란층;
상기 광산란층 상에 형성되는 Ag층;
상기 Ag층 상에 형성되는 제2ITO층을 포함하는 유기 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 제2ITO층 상에 정공주입층, 정공전달층, 발광층, 전자전달층, 전자주입층, 반투명 음극층, 캡핑층이 순서대로 적층되는 유기 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 기판은 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI) 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 광산란층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 팔라듈(Pd) 중 적어도 하나로 형성되는 유기 발광 소자. - 제8항에 있어서,
상기 광산란층에 형성되는 상기 나노 요철 구조 각각은 0.01㎛ 내지 10㎛로 형성되는 유기 발광 소자.
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