WO2012047054A2 - 유기전자소자용 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2012047054A2
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장성수
이연근
문경식
강민수
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate for an organic electronic device having a novel structure, a method of manufacturing the same, and an organic electronic device including the substrate.
  • An organic electric device refers to a device capable of inducing a flow of electric charge between an electrode and an organic material using holes and / or electrons. According to the principle of operation, the exciton formed in the organic material layer is separated into electrons and holes by photons introduced into the device from an external light source, and the separated electrons and holes are transferred to different electrodes to be used as current sources.
  • OLEDs organic light emitting diodes
  • OPC organic photoconductor
  • An organic light emitting device refers to a self-luminous device using an electroluminescence phenomenon that emits light when a current flows through a light emitting organic compound.
  • Organic light emitting devices are attracting attention as next-generation materials in various industries, such as displays and lighting, because they have excellent thermal stability and low driving voltage.
  • the present invention relates to a substrate for an organic electronic device
  • It is formed on the scattering layer, and includes a flat layer for flattening the surface curvature due to the uneven structure of the scattering layer,
  • the refractive index (Na) of the scattering particles and the refractive index (Nb) of the flat layer satisfies the relationship of the following formula (1):
  • Na is the refractive index of the scattering particles
  • Nb means the refractive index of the flat layer
  • the present invention provides a method of manufacturing the substrate and an organic electronic device including the substrate.
  • the substrate for an organic electronic device according to the present invention can improve light extraction efficiency and apply a uniform voltage to the entire device without degrading device performance.
  • the manufacturing process is simple.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a process for manufacturing a substrate for an organic electronic device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a substrate for an organic electronic device according to one embodiment of the present invention
  • FIG 3 is a schematic view showing a cross section of an organic electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • It is formed on the scattering layer, and includes a flat layer for flattening the surface curvature due to the uneven structure of the scattering layer,
  • the refractive index Na of the scattering particles and the refractive index Nb of the flat layer satisfy the following Equation 1.
  • Na is the refractive index of the scattering particles
  • Nb means the refractive index of the flat layer
  • an increase in sheet resistance of the device can be alleviated or reduced.
  • ITO indium tin oxide
  • an ITO electrode generates sheet resistance of about 10 ⁇ / cm 2 .
  • the conductive pattern is formed in the scattering layer, thereby reducing the sheet resistance of the first electrode and increasing the uniformity of light emission.
  • one surface of the conductive pattern may be a structure exposed to the flat surface formed by the flat layer.
  • the conductive pattern exposed on the flat surface formed by the flat layer may be electrically connected to the electrode layer formed later.
  • the area ratio of the conductive patterns exposed on the flat surface is in the range of 0.001 to 50%, specifically 0.01 to 30%, more specifically 10 to 20%, based on the total flat surface area. Can be.
  • the height of the conductive pattern may be in the range of 0.01 to 50 ⁇ m, more specifically 0.1 to 10 ⁇ m, the width of the conductive pattern may be in the range of 0.1 to 500 ⁇ m, more specifically 1 to 100 ⁇ m.
  • the conductive pattern is not particularly limited as long as it is a material having electrical conductivity, and may be formed of one or two or more combinations selected from the group consisting of Ag, Au, Al, Cu, Cr, and Mo / Al / Mo. More specifically, the conductive pattern may be in the form of a network of a conductive material containing silver (Ag) paste, a metal paste containing silver, or carbon.
  • the shape of the metal conductive pattern is not particularly limited, and may be, for example, a shape in which a plurality of metal conductive lines are parallel, diagonal, lattice, honeycomb or amorphous.
  • total reflection occurs at an interface between each layer constituting the device.
  • the first total reflection occurs at the interface between the light generated in the organic layer and the transparent electrode having a refractive index of 1.8 or more and the glass substrate having a refractive index of about 1.5.
  • the second total reflection occurs at the interface between the glass substrate having the refractive index of 1.8 and the air having the refractive index of 1.0. Due to such total internal reflection of the device, luminous efficiency may deteriorate and luminance may decrease.
  • the refractive index (Na) of the scattering particles may be 1.0 to 2.0
  • the refractive index (Nb) of the flat layer may be 1.7 to 2.5
  • the refractive index (Na) of the scattering particles is 1.2 To 1.8
  • the refractive index Nb of the flat layer may be 1.8 to 2.0.
  • the refractive index (Na) of the scattering particles may be 2.0 to 3.5
  • the refractive index (Nb) of the flat layer may be 1.7 to 2.5
  • the refractive index (Na) of the scattering particles is 2.2 to 3.0
  • the refractive index Nb of the flat layer may be 1.8 to 2.0.
  • refractive index shows the result of measuring the refractive index with respect to the light of 400-450 nm wavelength under vacuum conditions.
  • the substrate is not particularly limited, and may be a transparent substrate, for example, may be a light transmissive plastic substrate or a glass substrate.
  • the scattering particles are not particularly limited as long as they can scatter light using a difference in refractive index from the flat layer, and for example, silicon, silica, glass, titanium oxide, magnesium fluoride, zirconium oxide, alumina, cerium oxide, and oxidation It may be one or more selected from the group consisting of hafnium, niobium pentoxide, tantalum pentoxide, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide, zinc oxide, silicon, zinc sulfate, calcium carbonate, barium sulfate, silicon nitride and aluminum nitride. .
  • the scattering particles may be formed on the substrate by bonding with a binder, and may form a single layer or a multilayer structure or a non-uniform laminated structure.
  • the scattering particles may be a structure formed in a single layer on the substrate.
  • the scattering particles may be spherical, ellipsoidal, or amorphous, preferably spherical or ellipsoidal.
  • the average diameter of the scattering particles may be 0.01 to 20 ⁇ m, preferably 0.1 to 5 ⁇ m.
  • the binder in the scattering layer is not particularly limited and may be an organic and inorganic or organic-inorganic composite binder.
  • the binder may be an inorganic or organic-inorganic composite binder.
  • Inorganic or organic-inorganic composite binders have better heat resistance and chemical resistance than organic binders, which is advantageous for device performance, particularly lifespan, and do not cause deterioration in high temperature processes, photo processes, and etching processes of 150 ° C. There is an advantage in that it is advantageous for manufacturing a variety of devices.
  • the binder is an inorganic or organic-inorganic composite based on silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, alumina and siloxane bonds (Si-O).
  • polycondensation may be performed using siloxane to form an inorganic binder based on [Si-O] bond, or a form of an organic-inorganic complex in which an alkyl group is not completely removed from the siloxane bond may be used.
  • the flat layer may include an inorganic binder or an organic-inorganic composite binder.
  • the flat layer may be an inorganic or organic-inorganic composite based on silicon nitride, silicon oxynitride, alumina, and siloxane bond (Si-O). It may include one or more selected from the group consisting of.
  • the flat layer may further include a high refractive filler.
  • the high refractive filler is to reduce the difference in refractive index between the flat layer and the organic device.
  • the high refractive filler is not particularly limited as long as it can be dispersed in the flat layer to increase the refractive index, alumina, aluminum nitride, zirconium oxide, titanium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, niobium pentoxide, tantalum pentoxide, indium oxide, tin oxide And at least one selected from the group consisting of indium tin oxide, zinc oxide, silicon, zinc sulfate, calcium carbonate, barium sulfate, and silicon nitride.
  • the high refractive filler may be titanium dioxide.
  • the thickness of the flat layer can be appropriately adjusted according to the device characteristics.
  • the flat layer average thickness may be 0.5 times or 2 times or more of the scattering particle average diameter, for example, 0.5 to 10 times, or 1 to 5 times the range.
  • FIG. 1 schematically illustrates a lamination structure of a substrate for an organic electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • a scattering layer 20 including scattering particles 40 and a conductive pattern 30 is formed on a substrate 10.
  • an uneven structure is formed on the opposite side.
  • the flat layer 21 is formed on the uneven structure of the scattering layer.
  • An organic electronic device or the like may be further stacked on the flat layer 21.
  • the present invention also provides a method of manufacturing the substrate for an organic electronic device.
  • the manufacturing method In one embodiment, the manufacturing method,
  • the method may include forming a flat layer on the scattering layer formed.
  • the conductive pattern may be formed on the sacrificial substrate by using a roller printing method.
  • the material or shape for forming the conductive pattern is the same as described above.
  • the scattering layer may be formed by CVD (chemical vapor deposition), PVD (physical vapor deposition) or sol-gel coating.
  • the forming of the scattering layer may include applying an coating solution including an inorganic or organic-inorganic composite binder and scattering particles on a substrate; And condensation reaction of the binder included in the coating solution to form a matrix. In the process of condensation of the binder contained in the coating solution, an uneven structure by scattering particles may be formed.
  • the forming of the flat layer may be performed by CVD (chemical vapor deposition), PVD (physical vapor deposition) or sol-gel coating.
  • the forming of the flat layer may include applying a coating solution including an inorganic binder and a high refractive filler on the scattering layer; And condensation reaction of the binder included in the coating solution to form a matrix.
  • the process of polishing the upper surface of the flat layer may be further roughened.
  • the upper surface of the flat layer may be more flat.
  • electrical connection between the conductive pattern exposed on the upper surface of the flat layer and the first electrode stacked later may be promoted.
  • the process of polishing the upper surface of the flat surface is not particularly limited, and may be performed through, for example, a chemical mechanical polishing (CMP) process.
  • the conductive pattern 30 is formed on the glass substrate 10.
  • the conductive pattern 30 can be formed by a roll printing method.
  • step (B) the coating liquid in which the scattering particles are dispersed in the inorganic or organic-inorganic composite binder is applied onto the substrate, and, for example, the scattering layer may be formed by sol-gel coating.
  • the binder component shrinks during the curing process of the formed scattering layer 20, and the uneven structure is formed by the scattering particles 40 and / or the conductive pattern 30.
  • the flat layer 21 is formed on the scattering layer 20 on which the uneven structure is formed by using a siloxane binder in which titanium dioxide is mixed.
  • step (D) the organic electronic device may be stacked on the prepared substrate for an organic electronic device.
  • the organic electronic device may be formed, for example, by sequentially stacking the first transparent electrode 40, the organic layer 50 including the emission layer, and the second electrode 60.
  • the present invention provides an organic electronic device including the substrate described above and the organic electronic device formed on the substrate. In some cases, it may further include an additional laminated structure for improving the characteristics of the device.
  • the structure laminated on the substrate for an organic electronic device may be variously changed or added by those skilled in the art.
  • the organic electronic device may be an organic light emitting device.
  • the organic electronic device may include a substrate for an organic electronic device; A first transparent electrode formed on the substrate; An organic layer including one or more light emitting layers; And a second electrode, and further comprising a metal line between the first transparent electrode and the organic electronic device to compensate for the voltage drop of the first transparent electrode.
  • FIG. 3 schematically illustrates a laminated structure of an organic electronic device including a substrate for an organic electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • the organic electronic device may be configured by sequentially forming the first electrode 40, the organic layer 50 including the emission layer, and the second electrode 60 on the substrate manufactured in FIG. 1. .
  • a coating solution was prepared by sufficiently dispersing 1 g of polymer beads (XX75BQ, 3 ⁇ m in diameter, manufactured by Sekisui) having a refractive index of about 1.52 in 10 g of TMOS (Si (OCH 3 ) 4 , siloxane).
  • TMOS Si (OCH 3 ) 4 , siloxane
  • a conductive pattern in the form of a lattice was formed on the glass substrate by a roll printing method using a silver (Ag) paste.
  • the coating solution prepared on the glass substrate on which the conductive pattern was formed was applied.
  • the applied coating solution was cured to form a scattering layer.
  • an inorganic binder in which a high refractive filler (titanium dioxide) is dispersed therein was applied and dried on a scattering layer to prepare a substrate for an organic electronic device, in which a flat layer was formed.
  • the refractive index difference between the flat layer and the polymer bead was 0.4 by controlling the content of the high refractive filler in forming the flat layer.
  • the first electrode, the organic layer, and the second electrode were sequentially stacked on the high refractive layer of the prepared substrate for an organic electronic device, thereby manufacturing a white OLED having a light emitting region of 2 ⁇ 2 mm 2 .
  • Indium Tin Oxide (ITO) was used as the first electrode
  • Al aluminum
  • the organic layer was formed in a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
  • Each laminated structure used a material commonly used in the field of white OLED manufacturing, and the formation method thereof was also used in a general manner.
  • a substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of scattering particles was changed to 1.5 g and the refractive index difference between the polymer beads and the flat layer was adjusted to 0.8 at the time of preparing the coating solution, An OLED device was formed in.
  • a substrate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that TEOS (Si (OC 2 H 5 ) 4 , siloxane) was used as a binder in the process of manufacturing a substrate for an organic electronic device.
  • OLED device was manufactured using the same.
  • a substrate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that methylmethacrylate was used instead of siloxane in the process of manufacturing a substrate for an organic electronic device, and the refractive index difference between the flat layer and the polymer bead was adjusted to 0.2. And an OLED device was manufactured using the prepared board
  • the substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the refractive index difference between the flat layer and the polymer bead was adjusted to 0.2 in the process of manufacturing the substrate for the organic electronic device, and the conductive pattern was not formed.
  • An OLED device was manufactured using the substrate.
  • the light extraction efficiency of the OLED devices manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured. Specifically, each OLED was driven under constant current driving conditions of 0.4 mA, and the light extraction efficiency was evaluated by measuring the extracted light flux. The measurement results are shown in Table 1 below.
  • Na means the refractive index of the scattering particles
  • Nb means the refractive index of the flat layer, it means that the difference in refractive index is substantially absent.
  • Example 1 Comparative Example 2 Sheet Resistance ( ⁇ / cm 2 ) 5.1 5.2 38
  • the substrate for an organic electronic device according to the present invention can be utilized in various organic electronic device fields including a display device or a lighting device.

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Abstract

본 발명은 기재; 기재상에 형성되며, 전극의 면저항을 감소시키는 도전성 패턴, 광을 산란시키는 산란 입자 및 바인더를 포함하고, 또한 상기 기재와 반대면에는 요철구조를 형성하는 산란층; 및 산란층상에 형성되며, 산란층의 요철구조로 인한 표면 굴곡을 평탄화시키는 평탄층을 포함하고, 상기 산란 입자의 굴절율(Na) 및 평탄층의 굴절율(Nb)은 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 유기전자소자용 기판에 관한 것으로서, 면저항 감소 및 광추출 효율 개선이 가능하다. [수학식 1] |Na-Nb|≥0.3 상기 식에서, Na는 산란 입자의 굴절율이고, Nb는 평탄층의 굴절율을 의미한다.

Description

유기전자소자용 기판 및 그 제조방법
본 발명은 신규한 구조의 유기전자소자용 기판, 그 제조방법 및 상기 기판을 포함하는 유기전자장치에 관한 것이다.
유기전자소자(organic electric device)는 정공 및/또는 전자를 이용하여 전극과 유기물 사이에서 전하의 흐름을 유도할 수 있는 소자를 의미한다. 유기전자소자는 동작 원리에 따라, 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 형성된 엑시톤(exiton)이 전자와 정공으로 분리되고, 분리된 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원으로 사용되는 형태의 전자소자; 또는 둘 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 유기물에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 동작하는 형태의 전자소자가 있다. 유기전자소자의 예에는 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 드럼 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다.
유기 발광 소자는 발광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용한 자체 발광형 소자를 의미한다. 유기 발광 소자는 열 안정성이 우수하고 구동 전압이 낮다는 장점이 있기 때문에, 디스플레이, 조명 등 다양한 산업 분야에서 차세대 소재로 관심을 받고 있다.
본 발명의 목적은 신규한 구조의 유기전자소자용 기판, 그 제조방법 및 상기 기판을 포함하는 유기전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 유기전자소자용 기판에 관한 것으로,
기재;
기재상에 형성되며, 전극의 면저항을 감소시키는 도전성 패턴, 광을 산란시키는 산란 입자 및 바인더를 포함하고, 또한 상기 기재와 반대면에는 요철구조를 형성하는 산란층; 및
산란층상에 형성되며, 산란층의 요철구조로 인한 표면 굴곡을 평탄화시키는 평탄층을 포함하고,
상기 산란 입자의 굴절율(Na) 및 평탄층의 굴절율(Nb)은 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 유기전자소자용 기판:
[수학식 1]
|Na-Nb|≥0.3
상기 식에서, Na는 산란 입자의 굴절율이고, Nb는 평탄층의 굴절율을 의미한다.
또한, 본 발명은 상기 기판을 제조하는 방법 및 상기 기판을 포함하는 유기전자장치 등을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은, 소자 성능을 저하시킴이 없이, 광추출 효율을 개선하고 소자 전체에 고른 전압을 인가할 수 있다. 또한, 제조 공정이 간단하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자용 기판 제조과정을 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 다른 유기전자소자용 기판의 단면을 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자장치의 단면을 나타낸 모식도이다.
본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은,
기재;
기재상에 형성되며, 전극의 면저항을 감소시키는 도전성 패턴, 광을 산란시키는 산란 입자 및 바인더를 포함하고, 또한 상기 기재와 반대면에는 요철구조를 형성하는 산란층; 및
산란층상에 형성되며, 산란층의 요철구조로 인한 표면 굴곡을 평탄화시키는 평탄층을 포함하고,
상기 산란 입자의 굴절율(Na) 및 평탄층의 굴절율(Nb)은 하기 수학식 1의 관계를 만족한다.
[수학식 1]
|Na-Nb|≥0.3
상기 식에서, Na는 산란 입자의 굴절율이고, Nb는 평탄층의 굴절율을 의미한다.
본 발명은 산란층 내에 도전성 패턴을 형성함으로써, 소자의 면저항 증가를 완화 내지 감소시킬 수 있다. 일반적으로 기판 상에 적층되는 제1 전극으로 ITO(Indium Tin Oxide)이 많이 사용하고 있으나, ITO 전극은 약 10 Ω/cm2의 면저항이 발생된다. 소자의 면적이 증가할수록 면저항은 증가되고, 증가된 면저항은 발광면의 균일도를 저하시키게 된다. 본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은 산란층 내에 도전성 패턴을 형성함으로써, 제1 전극의 면저항을 감소시키고 발광 균일도를 높일 수 있다.
일실시예에서, 상기 도전성 패턴의 일면은 평탄층에 의해 형성된 평탄면에 노출되어 있는 구조일 수 있다. 평탄층에 의해 형성된 평탄면에 노출된 도전성 패턴은 이후에 형성되는 전극층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 일실시예에서, 평탄면에 노출되어 있는 도전성 패턴의 면적 비율은, 평탄면 전체 면적을 기준으로, 0.001 내지 50%, 구체적으로는 0.01 내지 30%, 보다 구체적으로는 10 내지 20% 범위일 수 있다.
일실시예에서, 상기 도전성 패턴의 높이는 0.01 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로는 0.1 내지 10 ㎛ 범위이고, 도전성 패턴의 폭은 0.1 내지 500 ㎛, 보다 구체적으로는 1 내지 100 ㎛ 범위일 수 있다.
또한, 상기 도전성 패턴은, 전기적 전도성이 있는 재질이라면 특별히 한정되지 않으며, Ag, Au, Al, Cu, Cr 및 Mo/Al/Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 도전성 패턴은, 은(Ag) 페이스트, 은을 포함한 금속 페이스트 또는 카본을 포함하는 도전 물질의 네트워크 형태일 수 있다. 금속 도전 패턴의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 복수의 금속 도전 라인이 평행한 형태, 사선형, 격자형, 허니콤형 또는 무정형 등일 수 있다.
유기전자소자, 예를 들어, 유기발광소자는 소자를 구성하는 각 층들 간의 계면에서 전반사가 발생된다. 구체적으로는, 유기물층에서 발생된 빛이 굴절율이 1.8 이상인 투명전극과 굴절율이 1.5 정도인 유리기판 사이의 계면에서 1차 전반사가 일어나게 된다. 또한, 유리기판을 통과한 빛도 굴절율이 1.8인 유리기판과 굴절율이 1.0인 공기와의 계면에서 2차 전반사가 일어나게 된다. 이러한 소자 내부의 전반사로 인해 발광 효율이 악화되고, 휘도가 저하될 수 있다.
본 발명에서는 형성된 도전성 패턴 사이에 광을 산란시키는 산란 입자들을 위치시킴으로써, 내부 광추출 효율을 높일 수 있다. 특히, 산란 입자와 평탄층의 굴절율 차이를 크게 형성함으로써 평탄층에서 산란층으로 향하는 광에 대한 산란 효과를 크게 함으로써, 소자 내부의 반사 손실을 최소화할 수 있다. 본 발명의 하나의 예로서, 상기 산란 입자의 굴절율(Na)는 1.0 내지 2.0이고, 평탄층의 굴절율(Nb)는 1.7 내지 2.5일 수 있으며, 보다 구체적으로는 산란 입자의 굴절율(Na)는 1.2 내지 1.8이고, 평탄층의 굴절율(Nb)는 1.8 내지 2.0일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 산란 입자의 굴절율(Na)는 2.0 내지 3.5이고, 평탄층의 굴절율(Nb)는 1.7 내지 2.5일 수 있으며, 보다 구체적으로는 산란 입자의 굴절율(Na)는 2.2 내지 3.0이고, 평탄층의 굴절율(Nb)는 1.8 내지 2.0일 수 있다.
본 발명에서 “굴절율”은, 진공조건 하에서 400 내지 450 nm 파장의 광에 대한 굴절율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
상기 기재는, 특별히 제한되지 않으며, 투명 기재일 수 있으며, 예를 들어 광투과성 플라스틱 기판 또는 유리 기판일 수 있다.
상기 산란 입자는 평탄층과의 굴절율 차이를 이용하여 광을 산란시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 실리콘, 실리카, 글래스, 산화 티탄, 불화 마그네슘, 산화 지르코늄, 알루미나, 산화 세륨, 산화 하프늄, 오산화 니오브, 오산화 탄탈, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 규소, 황아연, 탄산칼슘, 황산바륨, 실리콘 나이트라이드 및 알루미늄 나이트라이드로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있다.
상기 산란 입자는 바인더와의 결합에 의해 기재상에 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다층 구조이거나 불균일한 적층 구조를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 산란 입자는 기재상에 단일층으로 형성된 구조일 수 있다. 상기 산란 입자를 단일층으로 형성함으로써, 광을 균일하게 분산할 수 있으므로, 발광면 전체적으로 균일한 발광이 가능하다는 이점이 있다. 상기 산란 입자는 구형, 타원체형 또는 무정형의 형상일 수 있으며, 바람직하게는 구형 또는 타원체형의 형상일 수 있다. 산란 입자의 평균 직경은 0.01 내지 20 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있다.
상기 산란층 내의 바인더는 특별히 제한되는 것은 아니며, 유기 및 무기 또는 유무기 복합체 바인더일 수 있다. 일실시예에서, 상기 바인더는 무기 또는 유무기 복합체 바인더일 수 있다. 무기 또는 유무기 복합체 바인더는 유기 바인더에 비해 내열성 및 내화학성이 우수하여 소자의 성능 특히 수명에 유리하고, 소자 제작 과정에 있을 수 있는 150℃ 이상의 고온 공정, 포토 공정 및 식각 공정 등에서도 열화가 일어나지 않기 때문에 다양한 소자 제작에 유리하다는 장점이 있다. 바람직하게는 상기 바인더는 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드(silicon nitride), 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride), 알루미나(alumina) 및 실록산(siloxane) 결합(Si-O)을 기반으로 하는 무기 또는 유무기 복합체 등의 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있다. 예를 들어, 실록산을 이용하여 축중합시켜 [Si-O] 결합을 기반으로 한 무기 바인더를 형성하거나, 실록산 결합에서 알킬기가 완전히 제거되지 않은 유무기 복합체의 형태도 사용 가능하다.
상기 평탄층은 무기 바인더 또는 유무기 복합체 바인더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄층은 실리콘 나이트라이드(silicon nitride), 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride), 알루미나(alumina) 및 실록산(siloxane) 결합(Si-O)을 기반으로 하는 무기 또는 유무기 복합체 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 평탄층은 고굴절 필러를 더 포함할 수 있다. 상기 고굴절 필러는, 평탄층과 유기물 소자의 굴절율 차이를 줄이기 위한 것이다. 상기 고굴절 필러는 평탄층 내에 분산되어 굴절율을 높일 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않으며, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 산화 지르코늄, 산화 티탄, 산화 세륨, 산화 하프늄, 오산화 니오브, 오산화 탄탈, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 규소, 황아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 실리콘 나이트라이드로 구성된 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 고굴절 필러는 이산화티탄일 수 있다.
상기 평탄층의 두께는 소자 특성에 맞게 적절히 조절할 수 있다. 광추출 효율을 높이기 위해서, 평탄층 평균 두께는 산란 입자 평균 직경의 0.5 배 또는 2 배 이상일 수 있으며, 예를 들어, 0.5 배 내지 10 배, 또는 1 배 내지 5 배 범위일 수 있다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자용 기판의 적층구조를 모식적으로 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은 기재(10)상에 산란 입자(40)와 도전성 패턴(30)을 포함하는 산란층(20)이 형성되고, 기재(10)와의 반대면에는 요철구조를 형성하고 있다. 상기 산란층의 요철구조 위에는 평탄층(21)이 형성된다. 평탄층(21) 위에는 유기전자소자 등을 추가로 적층할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 유기전자소자용 기판을 제조하는 방법을 제공한다.
일실시예에서, 상기 제조방법은,
기재상에 도전성 패턴을 형성하는 단계;
도전성 패턴이 형성된 기재상에 바인더 및 산란 입자를 포함하는 코팅액을 사용하여 산란층을 형성하는 단계; 및
형성된 산란층 위에 평탄층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
기재상에 도전성 패턴을 형성하는 단계는, 예를 들어, 희생 기판상에 롤러 프린팅 방식을 이용하여 도전성 패턴을 형성할 수 있다. 도전성 패턴을 형성하는 재질 내지 형상에 대해서는 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기 산란층을 형성하는 단계는 CVD(chemical vapor deposition; 화학기상증착법), PVD(physical vapor deposition; 물리증착법) 또는 졸겔 코팅에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 산란층을 형성하는 단계는, 무기 또는 유무기 복합체 바인더 및 산란 입자를 포함하는 코팅액을 기재 상에 도포하는 단계; 및 코팅액에 포함된 바인더를 축합 반응시켜 매트릭스를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 코팅액에 포함된 바인더가 축합되는 과정에서 산란 입자에 의한 요철 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 평탄층을 형성하는 단계는 CVD(chemical vapor deposition; 화학기상증착법), PVD(physical vapor deposition; 물리증착법) 또는 졸겔 코팅에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄층을 형성하는 단계는, 무기 바인더 및 고굴절 필러를 포함하는 코팅액을 산란층 상에 도포하는 단계; 및 코팅액에 포함된 바인더를 축합 반응시켜 매트릭스를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 예로서, 상기 평탄층을 형성하는 단계 이후에, 평탄층의 상부면을 연마하는 과정을 더 거칠 수 있다. 연마하는 과정을 통해, 평탄층의 상부면을 보다 평탄하게 형성할 수 있다. 또한, 평탄층의 상부면에 노출되는 도전성 패턴과 추후 적층되는 제1 전극과의 전기적 연결을 촉진할 수 있다. 평탄면의 상부면을 연마하는 과정은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 과정 등을 통해 수행될 수 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자장치의 제조과정이 도시되어 있다. 먼저, (A) 단계에서는, 유리 기판(10) 상에 도전성 패턴(30)을 형성한다. 도전성 패턴(30)은 롤 프린팅 방식에 의해 형성 가능하다. (B) 단계에서는, 무기 또는 유무기 복합체 바인더에 산란 입자가 분산된 코팅액을 기재 상에 도포하며, 예를 들어, 졸-겔 코팅에 의해 산란층을 형성할 수 있다. 형성된 산란층(20)에 대한 경화 과정에서 바인더 성분이 수축되고, 산란입자(40) 및/또는 도전성 패턴(30)에 의해 요철 구조가 형성된다. (C) 단계에서는, 요철 구조가 형성된 산란층(20) 상에 이산화티탄을 혼합한 실록산 바인더를 이용하여 평탄층(21)을 형성한다. (D) 단계에서는, 제조된 유기전자소자용 기판 상에 유기전자소자를 적층할 수 있다. 유기전자소자는 예를 들어, 제1 투명전극(40), 발광층을 포함하는 유기층(50) 및 제2 전극(60)을 순차적으로 적층함으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 기판 및 상기 기판상에 형성되는 유기전자소자를 포함하는 유기전자장치를 제공한다. 경우에 따라서는, 소자의 특성을 향상시키기 위한 추가적인 적층구조를 더 포함할 수 있다. 유기전자소자용 기판상에 적층되는 구조는, 당업자에 의해 다양하게 변경 내지 추가될 수 있으며, 예를 들어, 상기 유기전자소자는 유기발광소자일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전자장치는, 유기전자소자용 기판; 상기 기판상에 형성된 제1 투명전극; 하나 이상의 발광층을 포함하는 유기층; 및 제2 전극을 포함하며, 제1 투명전극과 유기전자소자 사이에 제1 투명전극의 전압강하를 보상하기 위한 금속 배선을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자용 기판을 포함하는 유기전자소자의 적층구조를 모식적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 도 1에서 제조된 기판 상에 제1 전극(40), 발광층을 포함하는 유기층(50) 및 제2 전극(60)을 순차적으로 형성함으로써, 유기전자소자를 구성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유기전자소자용 기판의 제조
TMOS(Si(OCH3)4, 실록산) 10 g에 굴절율이 약 1.52인 고분자 비드(XX75BQ, 직경 3 ㎛, Sekisui(제)) 1 g을 충분히 분산하여 코팅액을 조제하였다. 유리 기판상에 은(Ag) 페이스트를 이용하여 롤 프린딩 방식으로 격자형태의 도전성 패턴을 형성하였다. 도전성 패턴이 형성된 유리기판 상에 제조된 코팅액을 도포하였다. 도포된 코팅액을 경화시켜 산란층을 형성하였다. 또한, 내부에 고굴절 필러(이산화티탄)가 분산되어 있는 무기 바인더(실록산)를 산란층 상에 도포 및 건조시켜 평탄층이 형성된 유기전자소자용 기판을 제조하였다. 제조된 유기전자소자용 기판은, 평탄층 형성시 고굴절 필러의 함량을 조절함으로써, 평탄층과 고분자 비드의 굴절율 차이가 0.4가 되도록 하였다.
OLED의 제조
상기 제조된 유기전자소자용 기판의 고굴절층 상에 제1 전극, 유기층 및 제2 전극을 순차적으로 적층하여 2x2 mm2의 발광 영역을 갖는 백색 OLED를 제작하였다. 제1 전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하고, 제2 전극으로는 알루미늄(Al) 박막을 사용하여 형성하였다. 또한, 유기층으로는 정공주입층, 정공전달층, 발광층, 전자전달층 및 전자주입층을 포함하는 구조로 형성하였다. 상기 각 적층구조는 백색 OLED 제조 분야에서 통상적으로 사용되는 소재를 사용하였고, 그 형성 방법 역시 일반적인 방식을 사용하였다.
실시예 2
코팅액의 제조시에 산란 입자의 양을 1.5 g으로 변경하고, 고분자 비드와 평탄층의 굴절율 차이를 0.8로 조정한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 기판을 제조하고, 제조된 기판상에 OLED 소자를 형성하였다.
실시예 3
유기전자소자용 기판을 제조하는 과정에서 바인더로 TEOS(Si(OC2H5)4, 실록산)를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 기판을 제조하고, 제조된 기판을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다.
비교예 1
유기전자소자용 기판을 제조하는 과정에서 실록산 대신 메틸메타크릴레이트를 사용하고, 평탄층과 고분자 비드의 굴절율 차이를 0.2로 조정하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 기판을 제조하고, 제조된 기판을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다.
비교예 2
유기전자소자용 기판을 제조하는 과정에서 평탄층과 고분자 비드의 굴절율 차이를 0.2로 조정하고, 도전성 패턴을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 기판을 제조하고, 제조된 기판을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다.
실험예 1: 산란 입자와 평탄층의 굴절율 차이에 따른 광추출 효율의 비교
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 OLED 소자에 대하여 광추출 효율을 비교 측정하였다. 구체적으로는, 각각의 OLED를 0.4 mA의 정전류 구동 조건 하에서 구동시키고, 추출되는 광속을 측정하여 광추출 효율을 평가하였다. 측정결과는 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에서 Na는 산란 입자의 굴절율, Nb는 평탄층의 굴절율을 의미하며, 굴절율 차이가 실질적으로 없는 경우를 의미한다.
표 1
No. 굴절율 차이(|Na-Nb|) 광속(Luminous emittance, lm)
대조군 N.A. 0.052
비교예 1 0.2 0.068
실시예 1 0.4 0.075
실시예 2 0.8 0.080
실험예 2: 소자의 면저항 측정
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조한 유기전자소자에 대하여 면저항을 측정하였다. 측정결과는 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
실시예 1 실시예 2 비교예 2
면저항(Ω/cm2) 5.1 5.2 38
표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은 도전선 패턴을 형성함으로써, 기존의 기판과 비교하여 현저하게 면저항이 감소되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 유기전자소자용 기판은 디스플레이 장치 내지 조명 장치 등을 포함하는 다양한 유기전자장치 분야에서 활용 가능하다.

Claims (19)

  1. 기재;
    기재상에 형성되며, 전극의 면저항을 감소시키는 도전성 패턴, 광을 산란시키는 산란 입자 및 바인더를 포함하고, 또한 상기 기재와 반대면에는 요철구조를 형성하는 산란층; 및
    산란층상에 형성되며, 산란층의 요철구조로 인한 표면 굴곡을 평탄화시키는 평탄층을 포함하고,
    상기 산란 입자의 굴절율(Na) 및 평탄층의 굴절율(Nb)은 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 유기전자소자용 기판:
    [수학식 1]
    |Na-Nb|≥0.3
    상기 식에서, Na는 산란 입자의 굴절율이고, Nb는 평탄층의 굴절율을 의미한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    도전성 패턴의 일면은 평탄층에 의해 형성된 평탄면에 노출된 구조이고, 평탄면에 노출되는 도전성 패턴의 면적 비율은, 평탄면 전체 면적을 기준으로, 0.001% 내지 50%인 유기전자소자용 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    도전성 패턴의 높이는 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛이고, 도전성 패턴의 폭은 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛인 유기전자소자용 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    도전성 패턴은 Ag, Au, Al, Cu, Cr 및 Mo/Al/Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 유기전자소자용 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    도전성 패턴은 은(Ag) 페이스트, 은을 포함한 금속 페이스트 또는 카본을 포함하는 도전 물질의 네트워크 형태인 유기전자소자용 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    산란 입자의 굴절율(Na)은 1.0 내지 2.0이고, 평탄층의 굴절율(Nb)은 1.7 내지 2.5인 유기전자소자용 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    산란 입자의 굴절율(Na)은 2.0 내지 3.5이고, 평탄층의 굴절율(Nb)은 1.7 내지 2.5인 유기전자소자용 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    산란 입자는 실리콘, 실리카, 글래스, 산화 티탄, 불화 마그네슘, 산화 지르코늄, 알루미나, 산화 세륨, 산화 하프늄, 오산화 니오브, 오산화 탄탈, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 규소, 황아연, 탄산칼슘, 황산바륨, 실리콘 나이트라이드 및 알루미늄 나이트라이드로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 유기전자소자용 기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    산란 입자의 평균 직경은 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛인 유기전자소자용 기판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    산란층 내의 바인더는 무기 또는 유무기 복합체 바인더인 유기전자소자용 기판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    산란층 내의 바인더는 실리콘 산화물; 실리콘 나이트라이드; 실리콘 옥시나이트라이드; 알루미나; 및 실록산 결합을 기반으로 하는 무기 또는 유무기 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 유기전자소자용 기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    평탄층은 무기 바인더 또는 유무기 복합체 바인더를 포함하는 유기전자소자용 기판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    평탄층은 실리콘 산화물; 실리콘 나이트라이드; 실리콘 옥시나이트라이드; 알루미나; 및 실록산 결합을 기반으로 하는 무기 또는 유무기 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 유기전자소자용 기판.
  14. 제 12 항에 있어서,
    평탄층은 고굴절 필러를 더 포함하는 유기전자소자용 기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    고굴절 필러는 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 산화 지르코늄, 산화 티탄, 산화 세륨, 산화 하프늄, 오산화 니오브, 오산화 탄탈, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 규소, 황아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 실리콘 나이트라이드로 구성된 군으로부터 선택된 1 종 이상인 유기전자소자용 기판.
  16. 기재상에 도전성 패턴을 형성하는 단계;
    형성된 도전성 패턴 사이에 바인더 및 산란 입자를 포함하는 코팅액을 충진하여 산란층을 형성하는 단계; 및
    형성된 산란층 위에 평탄층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전자소자용 기판의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    산란층을 형성하는 단계는 CVD, PVD 또는 졸겔 코팅에 의해 수행하는 유기전자소자용 기판의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    평탄층을 형성하는 단계 이후에,
    형성된 평탄층의 상부면을 연마하는 단계를 더 포함하는 유기전자소자용 기판의 제조방법.
  19. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 기판 및 상기 기판 상에 형성되는 유기전자소자를 포함하는 유기전자장치.
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