WO2017204533A1 - 기판 - Google Patents

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WO2017204533A1
WO2017204533A1 PCT/KR2017/005353 KR2017005353W WO2017204533A1 WO 2017204533 A1 WO2017204533 A1 WO 2017204533A1 KR 2017005353 W KR2017005353 W KR 2017005353W WO 2017204533 A1 WO2017204533 A1 WO 2017204533A1
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layer
substrate
optical functional
electrode layer
functional layer
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김용남
조은별
이연근
주문규
김종석
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주식회사 엘지화학
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present application relates to a substrate, an organic electronic device, a light source and a lighting device.
  • An organic electronic device is an element including one or more layers of organic materials capable of conducting current, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-176293.
  • the type of organic electronic device includes an organic light emitting diode (OLED), an organic solar cell, an organic photoconductor (OPC), or an organic transistor.
  • An organic light emitting device typically includes a substrate, a first electrode layer, an organic material layer, and a second electrode layer sequentially.
  • the first electrode layer may be formed of a transparent electrode layer
  • the second electrode layer may be formed of a reflective electrode layer.
  • the first electrode layer may be formed of a reflective electrode layer
  • the present application provides a substrate, an organic electronic device, a light source and a lighting device.
  • the optical functional layer may be a layer having an uneven surface, and may be a layer including scattering particles.
  • the electrode layer may be directly formed on the uneven surface of the optical functional layer.
  • FIG. 1 is an exemplary view when the organic electronic device 104 is formed on a substrate including the supporting substrate 101, the optical functional layer 102, and the electrode layer 103 as the substrate as described above.
  • the average roughness Ra of the uneven surface may be about 5.5 nm or more, 6 nm or more, 6.5 nm or more, 7 nm or more, 7.5 nm or more, 8 nm or more, 8.5 nm or more, 9 nm or more, or 9.5 nm or more in another example.
  • the 10-point average roughness (Rz) in the above is 35 nm or more, 40 nm or more, 45 nm or more, 50 nm or more, 55 nm or more, 60 nm or more, 65 nm or more, 70 nm or more or 75 nm or more Can be.
  • the upper limit of the average roughness Ra and the 10-point average roughness Rz is not particularly limited and may be adjusted in consideration of driving stability of the device.
  • the average roughness Ra is about 20 nm or less, 19 nm or less, 18 nm or less, 17 nm or less, 16 nm or less, 15 nm or less, 14 nm or less, 13 nm or less, 12 nm or less, 11 nm or less.
  • the 10-point average roughness (Rz) may be about 100 nm or less, 95 nm or less, 90 nm or less, or 85 nm or less.
  • the manner of adjusting the roughness of the uneven surface within the above range is not particularly limited, and may be controlled through, for example, the thickness of the optical functional layer and / or the particle diameter of the particles included in the layer.
  • the optical functional layer is formed between the electrode layer and the supporting substrate layer using scattering particles in order to improve the efficiency of the organic electronic device, for example, light extraction efficiency.
  • the scattering particles are used, irregularities are formed on the surface, and when the electrode layer is formed on the uneven surface, the device is not driven stably, so that the electrode layer is formed after forming a so-called flat layer on the uneven surface.
  • the inventors of the present invention by controlling the surface of the concave-convex surface appropriately and, if necessary, by controlling the structure of the optical functional layer, it is possible to form a substrate capable of stable driving without a flat layer and maximized the light extraction efficiency Confirmed.
  • the optical functional layer and the electrode layer are formed in contact with each other, and there is no flat surface therebetween.
  • the average roughness Ra is a value calculated by the following formula A
  • the 10-point average roughness Rz is an average roughness of five highest points and five lowest points identified on the uneven profile.
  • Ra is the average roughness
  • N is the number of data points of the array in the horizontal direction array
  • Z is the height of each data point with respect to the reference mean plane.
  • the average roughness Ra and the 10-point average roughness Rz may be measured using a 3D optical profiler, which is a general measuring device.
  • substrate of this application is not specifically limited, A well-known base material layer can be used.
  • a glass substrate, a polymer film, etc. can be used as a support base material layer.
  • a soda lime glass substrate, a barium / strontium-containing glass substrate, a lead glass substrate, an aluminosilicate glass substrate, a borosilicate glass substrate, a barium borosilicate glass substrate, or a quartz substrate may be used.
  • a translucent base layer can be used as a support base material layer.
  • the term translucent film has a transmittance of at least 50%, at least 60%, and at least 70% for light in any of the visible region (within the wavelength range of about 400 nm to 700 nm) or light in the entire visible region. Or more, 80% or more, or 90% or more.
  • a reflective layer may be formed on the surface of the supporting substrate layer using a reflective material such as aluminum, and the supporting substrate layer may be a TFT supporting substrate layer in which a driving TFT (Thin Film Transistor) is present.
  • a driving TFT Thin Film Transistor
  • the support substrate layer may have a refractive index of at least about 1.4, at least about 1.45, at least about 1.5, at least about 1.6, at least about 1.7, at least about 1.75, or at least about 1.8.
  • refractive index is a refractive index measured for light having a wavelength of about 550 nm, unless otherwise specified.
  • the range of the refractive index of the support substrate layer in the organic light emitting device may be advantageous to increase the light efficiency of the device.
  • the upper limit of the refractive index of the support base material layer is not particularly limited.
  • the refractive index of the support substrate layer may be about 2.0 or less, about 1.9 or less, about 1.8 or less, or about 1.7 or less.
  • the thickness of the support base layer is not particularly limited and may be selected in an appropriate range in consideration of desired performance, for example, flexibility, light extraction efficiency or barrier properties.
  • the thickness of the support substrate layer may be in the range of about 10 ⁇ m to about 125 ⁇ m or in the range of about 20 ⁇ m to about 60 ⁇ m.
  • An optical functional layer is formed on the said support base material layer.
  • any kind of layer that can contribute to the improvement of the function of an element such as an organic electronic device by exerting at least one optical function on the supporting substrate layer may be used.
  • This optical functional layer has the uneven surface as mentioned above.
  • the optical functional layer may be a light scattering layer.
  • the term light scattering layer may refer to any kind of layer that is formed to scatter or refract light incident on the layer to solve or mitigate the incident light trapped at the interlayer interface. Can be.
  • the light scattering layer is not particularly limited as long as the light scattering layer is implemented to exhibit the above functions.
  • the optical functional layer may have a haze of about 20% or more.
  • the haze of the optical functional layer may be at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, or at least 55%.
  • the haze may be, for example, about 90% or less, 85% or less, 80% or less, 75% or less, 70% or less, or 65% or less.
  • the haze may be a result of evaluating with JIS K 7105 using HM-150.
  • the refractive index difference may be about 0.35 or more, about 0.4 or more, about 0.5 or more, about 0.55 or more, about 0.6 or more, about 0.65 or more, about 0.7 or more, about 0.75 or more, about 0.8 or more, or about 0.85 or more.
  • the upper limit of the refractive index difference is not particularly limited, but may be, for example, about 1.5 or less or about 1.3 or less.
  • the scattering particles may have a refractive index of about 1.0 to 3.5 or about 1.0 to 3.0.
  • the refractive index of the scattering particles may be, for example, 1.0 or more, 1.5 or more, or 2.0 or more, and may also be about 3.5 or less, about 3.0 or less, or about 2.8 or less.
  • the scattering particles may, for example, have an average particle diameter of at least 50 nm, at least 100 nm, at least 150 nm or at least 200 nm.
  • the average particle diameter of the scattering particles is, for example, 10,000 nm or less, 9,000 nm or less, 8,000 nm or less, 7,000 nm or less, 6,000 nm or less, 5,000 nm or less, 4,000 nm or less, 3,000 nm or less, 2,000 nm or less, 1,000 nm Or less, 900 nm or less, 800 nm or less, 700 nm or less, 600 nm or less, 500 nm or less, 400 nm or less, or 300 nm or less.
  • the scattering particles may have a shape such as spherical, elliptical, polyhedron or amorphous, but the shape is not particularly limited.
  • the scattering particles for example, organic materials such as polystyrene or derivatives thereof, acrylic resins or derivatives thereof, silicone resins or derivatives thereof, or novolak resins or derivatives thereof, or silica, alumina, titanium oxide or zirconium oxide Particles containing an inorganic material and the like can be exemplified.
  • the scattering particles may be formed of only one of the above materials or two or more of the above materials.
  • the ratio in the optical functional layer of the scattering particles is not particularly limited and may be selected, for example, in a range capable of exhibiting the above-mentioned haze.
  • the matrix material may comprise at least a binder.
  • a binder for example, a material having a refractive index in the range of 1.4 to 1.65 may be used.
  • the refractive index of the binder may be about 1.45 or more in another example, and may be 1.6 or less or 1.55 or less.
  • binder for example, polyimide, caldo resin having a fluorene ring, urethane, epoxide, polyester or (meth) acrylate-based thermal or photocurable monomeric, oligomeric or Inorganic materials such as high molecular weight organic materials, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, polysiloxane, or organic-inorganic composite materials can be used.
  • the matrix material may include polysiloxane, polyamic acid or polyimide as the binder.
  • the polysiloxane may be formed by, for example, polycondensing a condensable silane compound or a siloxane oligomer, and may form a matrix material based on a bond between silicon and oxygen (Si-O) through the above.
  • the condensation conditions may be adjusted so that the polysiloxane is based solely on siloxane bonds (Si-O), or some organic groups such as alkyl groups or condensable functional groups such as alkoxy groups may remain.
  • the matrix material may further comprise high refractive particles with the binder if necessary.
  • high refractive particles may mean, for example, particles having a refractive index of 1.5 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 2.6 or more, or 2.7 or more.
  • the upper limit of the refractive index of the high refractive particles may be selected, for example, in a range capable of satisfying the desired refractive index.
  • the high refractive particles may, for example, have a smaller average particle diameter than the scattering particles.
  • the ratio of the high refractive particles in the matrix material is not particularly limited, and for example, may be selected so that the matrix material can exhibit a refractive index in the range described below.
  • the matrix material may include 50 parts by weight or more of high refractive particles with respect to 100 parts by weight of the binder.
  • the ratio of the high refractive particles is about 55 parts by weight, 60 parts by weight, 65 parts by weight, 70 parts by weight, 75 parts by weight, 80 parts by weight, 85 parts by weight, 90 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the binder.
  • the refractive index of the matrix material in the optically functional layer formed as described above ie, the refractive index of the portion excluding the scattering particles, is, for example, in the range of about 1.5 to 1.75, in the range of about 1.55 to 1.75 or in the range of about 1.55 to 1.65 It may be tomorrow, but is not limited thereto.
  • the optical functional layer as described above can be formed by a known method, for example, coating the material by a wet coating method, and curing the material by a method such as applying heat or irradiating light or a sol-gel method. It may be formed by a deposition method such as CVD (Chemical Vapor Deposition) or PVD (Physical Vapor Deposition) method or nanoimprinting or microembossing.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • the thickness of the optical functional layer is not particularly limited, but may generally be about 150 nm or more.
  • the thickness of the optical functional layer can be, for example, about 2,000 nm or less, about 1,500 nm or less, about 1,000 nm or less, or about 900 nm or less.
  • the optical functional layer may have a haze of at least 60% while having a thickness in the range of 150 nm to 300 nm or about 150 nm to 250 nm.
  • the haze can be, for example, about 90% or less, 85% or less, 80% or less, 75% or less, 70% or less or 65% or less.
  • the thickness and haze in this range can reduce the absorption and absorption of light by the optical functional layer to enable stable driving while ensuring light extraction efficiency.
  • the upper layer and the lower layer may be classified according to the ratio of scattering particles included in the layer. That is, even in the case of a layer formed using the same matrix material and scattering particles, the layer may be considered to be a multilayer when a layer having a high ratio of scattering particles and a low layer coexist in the optical functional layer.
  • Such a multilayered structure may be formed using, for example, two kinds of materials including the same matrix material and scattering particles, but having different ratios of scattering particles, as in the following examples.
  • the number of scattering particles per unit volume of the upper layer may be greater than the number of scattering particles per unit volume of the lower layer.
  • the ratio TL / TU of the thickness TL of the lower layer to the thickness TU of the upper layer may be in the range of 1 to 10. In another example, the ratio may be 1.5 or more, 2 or more, or 2.5 or more, 9.5 or less, 9 or less, 8.5 or less, 8 or less, 7.5 or less, 7 or less, 6.5 or less, 6 or less, 5.5 or less, 5 or less, 4.5 or less, 4 or less, 3.5 or less, or 3 or less.
  • the electrode layer formed in contact with the unevenness of the optical functional layer on the substrate may be, for example, a hole injection or electron injection electrode layer commonly used in so-called OLEDs.
  • the electrode layer may be a transparent electrode layer or a reflective electrode layer.
  • Such materials include metals such as gold, CuI, Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), Zinc Tin Oxide (ZTO), zinc oxide doped with aluminum or indium, magnesium indium oxide, nickel tungsten oxide, Oxide materials such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 , metal nitrides such as gallium nitride, metal serenides such as zinc serenides, metal sulfides such as zinc sulfides, and the like.
  • the transparent hole injection electrode layer can also be formed using a laminate of a metal thin film such as Au, Ag or Cu, and a high refractive transparent material such as ZnS, TiO 2 or ITO.
  • the hole injection electrode layer may be formed by any means such as vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, or electrochemical means.
  • the electrode layer formed as needed may be patterned through a process using known photolithography, shadow mask, or the like.
  • the electron injection electrode layer may be formed using, for example, a material having a relatively small work function.
  • a material having a relatively small work function For example, an appropriate transparent or reflective material may be used among materials used for forming the hole injection electrode layer. It may be formed by, but is not limited thereto.
  • the electron injection electrode layer can also be formed using, for example, a vapor deposition method or a sputtering method, and can be appropriately patterned if necessary.
  • an indium tin oxide layer may be used as the electrode layer.
  • the present application also relates to an organic electronic device.
  • Exemplary organic electronic devices of the present application the substrate for an organic electronic device described above; And an element region including an organic material layer formed on an electrode layer of the substrate.
  • the organic electronic device may further include an electrode layer formed on the organic material layer.
  • an electrode layer formed on a substrate for an organic electronic device may be referred to as a first electrode layer
  • an electrode layer formed on the organic material layer may be referred to as a second electrode layer.
  • the organic material layer may include at least a light emitting layer.
  • a light emitting layer For example, when the first electrode layer is transparently formed and the second electrode layer is a reflective electrode layer, a lower light emitting device in which light generated in the light emitting layer of the organic material layer is emitted to the supporting substrate side through the optical functional layer may be implemented.
  • the device comprises: (1) a hole injection electrode layer / organic light emitting layer / electron injection electrode layer formed sequentially; (2) the form of a hole injection electrode layer / hole injection layer / organic light emitting layer / electron injection electrode layer; (3) the form of a hole injection electrode layer / organic light emitting layer / electron injection layer / electron injection electrode layer; (4) the form of a hole injection electrode layer / hole injection layer / organic light emitting layer / electron injection layer / electron injection electrode layer; (5) the form of a hole injection electrode layer / organic semiconductor layer / organic light emitting layer / electron injection electrode layer; (6) the form of a hole injection electrode layer / organic semiconductor layer / electron barrier layer / organic light emitting layer / electron injection electrode layer; (7) the form of a hole injection electrode layer / organic semiconductor layer / organic light emitting layer / adhesion improvement layer / electron injection electrode layer; (8) the form of a hole injection electrode layer / hole injection layer / hole injection layer / hole injection layer formed sequentially; (2)
  • the organic electronic device may further include an encapsulation structure.
  • the encapsulation structure may be a protective structure to prevent foreign substances such as moisture or oxygen from flowing into the organic material layer of the organic electronic device.
  • the encapsulation structure may be, for example, a can such as a glass can or a metal can, or a film covering the entire surface of the organic material layer.
  • the present application also relates to the use of such organic electronic devices, for example organic light emitting devices.
  • the present application relates to a light source for a display including the organic electronic device.
  • the present application relates to a lighting device including the organic electronic device.
  • the light source for the display may be a backlight of a liquid crystal display (LCD), a light source, a light source of various sensors, a printer, a copier, a vehicle instrument light source, a signal lamp, an indicator light, a display device, a light source of an area light emitting body, a display, A decoration or various lights etc. can be illustrated.
  • LCD liquid crystal display
  • the organic electronic device when the organic electronic device is applied to the light source for the display, the lighting device, or other uses, other components constituting the light source for the display or the lighting device, or a configuration method thereof are not particularly limited, and the organic electronic device is applied. As far as possible, any material or method known in the art may be employed.
  • the present application provides a substrate, an organic electronic device, and a use thereof.
  • the substrate of the present application has a structure including an electrode layer formed directly on the uneven surface of the optical functional layer, and excellent functionality, for example, light extraction efficiency, with stable driving for a long time when the organic electronic device is formed. To ensure that the back is secured.
  • Reference numeral 101 denotes a support substrate
  • 102 denotes an optical functional layer
  • 103 denotes an electrode layer
  • 104 denotes an organic electronic device.
  • the average roughness Ra and the 10-point average roughness are 3D optical profilers, which use White-Light Scanning Interferometry (WSI) mode, and are equipped with Nano-System Co., Ltd. equipped with a He-Ne laser (633 nm). Measurements were made using the View E1000 product and confirmed using the software provided with the Profiler.
  • WSI White-Light Scanning Interferometry
  • Haze in an Example and a comparative example is a result evaluated by JISK7105 system using HM-150.
  • polysiloxanes PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane
  • ZrO 2 zirconia particles having a refractive index of about 2.0 and an average particle diameter of about 7 nm
  • a rutile type titanium oxide (rutile TiO 2 ) having a refractive index of about 2.5 and an average particle diameter of about 250 nm is about 90:10 by weight ratio (mixture: scattering). Particles) to make a first composition.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 45%. .
  • composition was prepared in the same manner as above, but the second composition was prepared by adjusting the ratio of the scattering particles (rutile TiO 2 ) and the mixture to about 94: 6 (mixture: scattering particles).
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 25%. .
  • the second composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 500 nm, and then condensed to include polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ).
  • the lower optical functional layer was formed.
  • the first composition is coated on the lower optical functional layer to have a final thickness of about 200 nm, followed by condensation reaction to further include upper optical functionalities including polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ). A layer was formed.
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 60%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 9.61 nm, and the 10-point average roughness Rz. was about 78.93 nm.
  • 2 is a photomicrograph of the upper optical functional layer surface measured at magnifications of 10K, 30K and 40K, respectively.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • a composition was formed in the same manner as in the preparation of the composition in Example 1, except that the weight ratio (mixture: scattering particle) of the mixture (PVMQ + ZrO 2 ) and the scattering particles (Rutile TiO 2 ) was adjusted to about 93: 7 to prepare the composition. 1 composition was prepared.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 35%. .
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 15%. .
  • the second composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 500 nm, and then condensed to include polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ).
  • the lower optical functional layer was formed.
  • the first composition is coated on the lower optical functional layer to have a final thickness of about 200 nm, followed by condensation reaction to further include upper optical functionalities including polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ). A layer was formed.
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 45%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 7.36 nm, and the ten-point average roughness Rz. was about 70.96 nm.
  • ITO indium tin oxide
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • composition was formed in the same manner as in the preparation of the composition in Example 1, except that the weight ratio (mixture: scattering particle) of the mixture (PVMQ + ZrO 2 ) and the scattering particles (Rutile TiO 2 ) was adjusted to about 80:20 to prepare the composition. 1 composition was prepared.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 60%. .
  • the first composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 200 nm, followed by condensation reaction to include polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ). An optical functional layer was formed.
  • the haze measured with respect to the optical functional layer was about 60%, the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 9.59 nm, and the 10-point average roughness Rz was about 76.18 nm. .
  • ITO indium tin oxide
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • polysiloxanes PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane
  • ZrO 2 zirconia particles having a refractive index of about 2.0 and an average particle diameter of about 7 nm
  • a rutile type titanium oxide (rutile TiO 2 ) having a refractive index of about 2.5 and an average particle diameter of about 250 nm is about 90:10 by weight ratio (mixture: scattering). Particles) to make a first composition.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 45%. .
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 0%. .
  • the second composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 500 nm and then condensed to form a lower optical functional layer including polysiloxane and high refractive particles (ZrO 2 ). .
  • the first composition is coated on the lower optical functional layer to have a final thickness of about 200 nm, followed by condensation reaction to further include upper optical functionalities including polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ). A layer was formed.
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 47%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 7.46 nm, and the ten-point average roughness Rz. was about 66.58 nm.
  • ITO indium tin oxide
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • a composition was formed in the same manner as in the preparation of the composition in Example 1, except that the weight ratio (mixture: scattering particle) of the mixture (PVMQ + ZrO 2 ) and the scattering particles (Rutile TiO 2 ) was adjusted to about 85:15 to prepare the composition. 1 composition was prepared.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 50%. .
  • composition was prepared in the same manner as above, but the second composition was prepared by adjusting the ratio of the scattering particles (rutile TiO 2 ) and the mixture to about 97: 3 (mixture: scattering particles).
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 15%. .
  • the second composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 500 nm, and then condensed to include polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ).
  • the lower optical functional layer was formed.
  • the first composition is coated on the lower optical functional layer to have a final thickness of about 200 nm, followed by condensation reaction to further include upper optical functionalities including polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ). A layer was formed.
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 60%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 9.24 nm, and the 10-point average roughness Rz. was about 80.38 nm.
  • ITO indium tin oxide
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • polysiloxanes PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane
  • ZrO 2 zirconia particles having a refractive index of about 2.0 and an average particle diameter of about 7 nm
  • a mixture (PVMQ + ZrO 2 ) and scattering particles (rutile TiO 2 having a refractive index of about 2.5 and an average particle diameter of about 250 nm) prepared in the same manner as described above were about 94: 6.
  • the second composition was prepared by adjusting the weight ratio (mixture: scattering particles) to about.
  • the haze of the optically functional layer formed through the condensation reaction according to a known method was found to be about 25%. .
  • the second composition prepared above was coated on a glass substrate (refractive index: about 1.5) to have a final thickness of about 500 nm, and then condensed to include polysiloxane, high refractive particles (ZrO 2 ), and scattering particles (Rutile TiO 2 ).
  • the lower optical functional layer was formed.
  • the first composition was coated on the lower optical functional layer to have a final thickness of about 200 nm, and then condensed to form an upper optical functional layer including polysiloxane and high refractive particles (ZrO 2 ).
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 25%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 2.08 nm, and the ten-point average roughness Rz was obtained.
  • the haze measured for the whole of the upper and lower optical functional layers was about 25%, and the average roughness Ra of the surface (the upper optical functional layer surface) was about 2.08 nm, and the ten-point average roughness Rz was obtained.
  • a substrate was manufactured by directly forming an indium tin oxide (ITO) electrode layer (refractive index: about 2.0) on the surface of the upper optical functional layer to a thickness of about 75 nm.
  • ITO indium tin oxide
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic materials, are sequentially formed on the ITO electrode layer of the substrate, and the reflective electrode is formed thereon.
  • An aluminum electrode layer was formed to manufacture an organic electronic device.
  • a substrate was manufactured in the same manner as in Example 3, except that an ITO electrode layer was formed on the optical functional layer, and a high refractive flat layer (refractive index of about 1.72) made of a known material was formed, thereby forming an ITO electrode layer.
  • a high refractive flat layer reffractive index of about 1.72
  • an organic electronic device was manufactured.
  • Example Comparative example One 2 3 4 5 One 2 Q.E. 60.4 59.2 57.6 58.6 58.5 56.2 55.7 P.E. 68 69 50.7 67 68 65 49.3

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Abstract

본 출원에서는 기판, 유기전자장치 및 그 용도를 제공한다. 본 출원의 기판은, 광학 기능성층의 요철 표면상에 직접 형성된 전극층을 포함하는 구조를 가지며, 유기전자장치를 형성하였을 때에 소자의 장기간 동안의 안정적인 구동과 함께 우수한 기능성, 예를 들면, 광추출 효율 등이 확보될 수 있도록 한다.

Description

기판
관련 출원들과의 상호 인용
본 출원은 2016.05.23 자 한국 특허 출원 제10-2016-0062885호 및 2017.05.23 자 한국 특허 출원 제10-2017-0063554호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 출원은 기판, 유기전자장치, 광원 및 조명 기기에 관한 것이다.
유기전자장치(OED; Organic Electronic Device)는, 예를 들면, 일본 특개평8-176293에 개시된 바와 같이 전류를 전도할 수 있는 유기 재료의 층을 하나 이상 포함하는 소자이다. 유기전자장치의 종류에는 유기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다.
대표적인 유기전자장치인 유기발광소자는, 통상적으로 기판, 제 1 전극층, 유기물층 및 제 2 전극층을 순차로 포함한다. 소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 제 1 전극층이 투명 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 반사 전극층으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극층이 반사 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 투명 전극층으로 형성되기도 한다. 전극층에 의해서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 유기물층에 존재하는 발광층에서 재결합(recombination)되어 광이 생성될 수 있다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극층측으로 방출될 수 있다.
본 출원은 기판, 유기전자장치, 광원 및 조명 기기를 제공한다.
본 출원의 기판은, 순차 형성된 지지 기재층, 광학 기능성층 및 전극층을 포함한다.
본 출원의 기판에서 상기 광학 기능성층은, 요철 표면을 가지는 층일 수 있고, 산란 입자를 포함하는 층일 수 있다. 상기 기판에서 전극층은, 광학 기능성층의 요철 표면상에 직접 형성되어 있을 수 있다.
도 1은, 상기와 같은 기판으로서 지지 기재(101), 광학 기능성층(102), 전극층(103)을 순차 포함하는 기판상에 유기전자소자(104)가 형성되어 있는 경우의 예시적인 도면이다.
상기 광학 기능성층은 상기 지지 기재층과는 반대측 표면에 상기 요철 표면을 가질 수 있고, 이 때 상기 요철 표면은 평균 거칠기(Ra)가 5 nm 이상이고, 10점 평균 거칠기(Rz)가 30 nm 이상인 요철 표면일 수 있다. 이 때 상기 전극층은 상기 요철 표면과 접한 상태에서 상기 요철 표면상에 직접 형성되어 있을 수 있다.
상기에서 요철 표면의 평균 거칠기(Ra)는 다른 예시에서 약 5.5nm 이상, 6 nm 이상, 6.5 nm 이상, 7 nm 이상, 7.5 nm 이상, 8 nm 이상, 8.5 nm 이상, 9 nm 이상 또는 9.5 nm 이상일 수 있다. 또한, 상기에서 10점 평균 거칠기(Rz)는 다른 예시에서 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 50 nm 이상, 55 nm 이상, 60 nm 이상, 65 nm 이상, 70 nm 이상 또는 75 nm 이상일 수 있다. 상기 평균 거칠기(Ra)와 10점 평균 거칠기(Rz)의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니고, 소자의 구동 안정성 등을 고려하여 조절될 수 있다. 일 예시에서 상기 평균 거칠기(Ra)는 약 20 nm 이하, 19 nm 이하, 18 nm 이하, 17 nm 이하, 16 nm 이하, 15 nm 이하, 14 nm 이하, 13 nm 이하, 12 nm 이하, 11 nm 이하 또는 10 nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 100 nm 이하, 95 nm 이하, 90 nm 이하 또는 85 nm 이하일 수 있다.
요철 표면의 거칠기를 상기 범위 내로 조절하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 광학 기능성층의 두께 및/또는 해당 층에 포함되는 입자의 입경을 통해 조절할 수 있다.
종래 기술에서도 유기전자장치의 효율, 예를 들면, 광추출 효율을 개선하기 위해서 산란 입자를 사용하여 광학 기능성층을 전극층과 지지 기재층의 사이에 형성한 예는 존재한다. 그렇지만, 산란 입자를 사용하게 되면, 표면에 요철이 형성되고, 그 요철 표면에 전극층을 형성하게 되면, 소자가 안정적으로 구동하지 않기 때문에 일단 상기 요철 표면에 소위 평탄층을 형성한 후에 전극층을 형성하였다. 그렇지만, 본 발명자들은, 상기 요철 표면을 적절하게 제어하고, 필요한 경우에 광학 기능성층의 구조를 제어함으로써, 평탄층이 없이도 안정적인 구동이 가능하면서 광추출 효율이 극대화된 기판을 형성할 수 있다는 점을 확인하였다.
즉, 본 출원의 기판에서는 상기 광학 기능성층과 전극층은 서로 접하여 형성되고, 그 사이에 평탄면은 존재하지 않는다.
상기에서 평균 거칠기(Ra)는 공지된 바와 같이 하기 수식 A로 계산되는 값이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 요철 프로파일상 확인되는 최고점 5개와 최저점 5개의 평균 거칠기이다.
[수식 A]
Figure PCTKR2017005353-appb-I000001
수식 A에서 Ra는 평균 거칠기이고, N은 수평 방향(horizontal direction) 어레이의 데이터 포인트(data points of the array)의 수이며, Z는 기준면(reference mean plane)에 대한 각 데이터 포인트의 높이이다.
상기 평균 거칠기(Ra) 및 10점 평균 거칠기(Rz)는 일반적인 측정 장비인 3D 광학 프로파일러(3D Optical Profiler)를 사용하여 측정할 수 있다.
본 출원의 상기 기판에 적용되는 지지 기재층의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 기재층이 사용될 수 있다. 예를 들면, 지지 기재층으로는, 예를 들면, 유리 기판이나, 고분자 필름 등을 사용할 수 있다. 상기에서 유리 기판으로는, 소다석회 유리 기판, 바륨/스트론튬 함유 유리 기판, 납 유리 기판, 알루미노 규산 유리 기판, 붕규산 유리 기판, 바륨 붕규산 유리 기판 또는 석영 기판 등이 사용될 수 있다. 상기 고분자 필름의 예로는, PI(polyimide) 필름, PEN(polyethylene naphthalate) 필름, PC(polycarbonate) 필름, 아크릴 수지 필름, PET(poly(ethylene terephthatle)) 필름, PES(poly(ether sulfide)) 필름, PEI(polyetherimide) 필름, PPS(polyphenylene Sulfide) 필름, COC(cyclic olefin copolymer) 필름, PEEK(polyetheretherketone) 필름 또는 PS(polysulfone) 필름 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
지지 기재층으로는 투광성 기재층을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 투광성 필름은, 예를 들면, 가시광 영역(약 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내) 중 어느 하나의 광 또는 전체 가시광 영역의 광에 대한 투과율이 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상인 필름을 의미할 수 있다.
필요한 경우에 지지 기재층의 표면 등에는 알루미늄 등의 반사성 물질을 사용하여 반사층이 형성되어 있을 수 있고, 상기 지지 기재층은, 구동용 TFT(Thin Film Transistor)가 존재하는 TFT 지지 기재층일 수도 있다.
지지 기재층은, 굴절률이 약 1.4 이상, 약 1.45 이상, 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.7 이상, 약 1.75 이상 또는 약 1.8 이상일 수 있다. 본 명세서에서 용어 굴절률은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 약 550 nm 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률이다. 유기발광장치에서 지지 기재층의 상기 굴절률의 범위는 장치의 광효율을 높이는 것에 유리할 수 있다. 지지 기재층의 굴절률의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 지지 기재층의 굴절률은, 약 2.0 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하 또는 약 1.7 이하 정도일 수 있다.
지지 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 성능, 예를 들면, 가요성이나 광추출 효율 또는 배리어성을 고려하여 적정 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 지지 기재층의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 125 ㎛의 범위 내 또는 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛의 범위 내일 수 있다.
상기 지지 기재층상에는 광학 기능성층이 형성된다. 광학 기능성층으로는 지지 기재층상에서 적어도 하나의 광학적 기능을 발휘함으로써, 유기전자장치 등과 같은 소자의 기능의 향상에 기여할 수 있는 어떠한 종류의 층도 사용될 수 있다.
이러한 광학 기능성층은, 전술한 바와 같은 요철 표면을 가진다.
광학 기능성층의 하나의 예로는 광산란층이 예시될 수 있다. 본 출원에서 용어 광산란층은, 예를 들면, 상기 층으로 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시켜서 입사되는 광이 층간 계면에서 트랩되는 것을 해소하거나 완화시킬 수 있도록 형성되는 모든 종류의 층을 의미할 수 있다. 광산란층은 상기와 같은 기능이 나타나도록 구현되는 한 광산란층의 구현 형태는 특별히 제한되지 않는다.
광학 기능성층은, 헤이즈가 약 20% 이상일 수 있다. 광학 기능성층의 헤이즈는, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상 또는 55% 이상일 수 있다. 상기 헤이즈는 예를 들면, 약 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하 또는 65% 이하일 수 있다.
상기 헤이즈는, HM-150을 이용하여 JIS K 7105방식으로 평가한 결과일 수 있다.
상기 광학 기능성층, 예를 들면, 광산란층은, 산란 입자를 포함하는 층이고, 예를 들면, 매트릭스 물질 및 산란 입자를 포함하는 층일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「산란 입자」은, 예를 들면, 매트릭스 물질 등과 같은 주위 물질과는 다른 굴절률을 가지고, 또한 적절한 크기를 가져서 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시킬 수 있는 입자를 의미할 수 있다. 산란 입자의 굴절률은, 주위 물질, 예를 들면, 상기 매트릭스 물질과의 굴절률의 차이가 0.3을 초과하거나 또는 0.3 이상일 수 있다. 상기 굴절률 차이는 다른 예시에서 약 0.35 이상, 약 0.4 이상, 약 0.5 이상, 약 0.55 이상, 약 0.6 이상, 약 0.65 이상, 약 0.7 이상, 약 0.75 이상, 약 0.8 이상 또는 약 0.85 이상일 수 있다. 상기 굴절률 차이의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 약 1.5 이하 또는 약 1.3 이하 정도일 수 있다. 예를 들면, 산란 입자는, 1.0 내지 3.5 또는 1.0 내지 3.0 정도의 굴절률을 가질 수 있다. 산란 입자의 굴절률은, 예를 들면, 1.0 이상, 1.5 이상 또는 2.0 이상일 수 있고, 또한 약 3.5 이하, 약 3.0 이하 또는 약 2.8 이하일 수 있다. 산란 입자는, 예를 들면, 평균 입경이 50 nm 이상, 100 nm 이상, 150 nm 이상 또는 200 nm 이상일 수 있다. 상기 산란 입자의 평균 입경은, 예를 들면, 10,000 nm 이하, 9,000 nm 이하, 8,000 nm 이하, 7,000 nm 이하, 6,000 nm 이하, 5,000 nm 이하, 4,000 nm 이하, 3,000 nm 이하, 2,000 nm 이하, 1,000 nm 이하, 900 nm 이하, 800 nm 이하, 700 nm 이하, 600 nm 이하, 500 nm 이하, 400 nm 이하 또는 300 nm 이하일 수 있다.
산란 입자는, 구형, 타원형, 다면체 또는 무정형과 같은 형상을 가질 수 있으나, 상기 형태는 특별히 제한되는 것은 아니다. 산란 입자로는, 예를 들면, 폴리스티렌 또는 그 유도체, 아크릴 수지 또는 그 유도체, 실리콘 수지 또는 그 유도체, 또는 노볼락 수지 또는 그 유도체 등과 같은 유기 재료, 또는 실리카, 알루미나, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄과 같은 무기 재료를 포함하는 입자 등이 예시될 수 있다. 산란 입자는, 상기 재료 중에 어느 하나의 재료만을 포함하거나, 상기 중 2종 이상의 재료를 포함하여 형성될 수 있다.
산란 입자의 광학 기능성층 내에서의 비율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전술한 헤이즈를 나타낼 수 있는 범위에서 선택될 수 있다.
광산란층은 산란 입자를 유지하는 매트릭스 물질을 추가로 포함할 수 있다. 매트릭스 물질로는, 예를 들면, 지지 기재층 등과 같은 인접하는 다른 소재와 유사한 수준의 굴절률을 가지는 소재 또는 그보다 높은 굴절률을 가지는 소재를 사용하여 형성할 수 있다.
매트릭스 물질은, 적어도 바인더를 포함할 수 있다. 바인더로는 예를 들면, 굴절률이 1.4 내지 1.65의 범위 내인 물질을 사용할 수 있다. 바인더의 굴절률은 다른 예시에서 약 1.45 이상일 수 있고, 1.6 이하 또는 1.55 이하일 수 있다.
바인더로는, 예를 들면, 폴리이미드, 플루오렌 고리를 가지는 카도계 수지(caldo resin), 우레탄, 에폭시드, 폴리에스테르 또는 (메타)아크릴레이트 계열의 열 또는 광경화성의 단량체성, 올리고머성 또는 고분자성 유기 재료나 산화 규소, 질화 규소(silicon nitride), 옥시질화 규소(silicon oxynitride) 또는 폴리실록산 등의 무기 재료 또는 유무기 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
매트릭스 물질은, 상기 바인더로서, 폴리실록산, 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 상기에서 폴리실록산은, 예를 들면, 축합성 실란 화합물 또는 실록산 올리고머 등을 중축합시켜서 형성할 수 있으며, 상기를 통해 규소와 산소의 결합(Si-O)에 기반한 매트릭스 물질을 형성할 수 있다. 매트릭스 물질의 형성 과정에서 축합 조건 등을 조절하여 폴리실록산이 실록산 결합(Si-O)만을 기반으로 하도록 하거나, 혹은 알킬기 등과 같은 유기기나 알콕시기 등과 같은 축합성 관능기 등이 일부 잔존하도록 하는 것도 가능하다.
폴리아믹산 또는 폴리이미드로는, 예를 들면, 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 약 1.5 이상 또는 약 1.6 이상인 고굴절의 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 사용할 수 있다. 이러한 고굴절의 폴리아믹산 또는 폴리이미드는, 예를 들면, 불소 이외의 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자 등이 도입된 단량체를 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 카복실기 등과 같이 입자와 결합할 수 있는 부위가 존재하여 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있는 폴리아믹산을 사용할 수 있다.
매트릭스 물질은, 필요한 경우 상기 바인더와 함께 고굴절 입자를 추가로 포함할 수 있다. 용어 「고굴절 입자」는, 예를 들면, 굴절률이 1.5 이상, 2.0 이상 2.5 이상, 2.6 이상 또는 2.7 이상인 입자를 의미할 수 있다. 고굴절 입자의 굴절률의 상한은, 예를 들면, 목적하는 굴절률을 만족시킬 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 고굴절 입자는, 예를 들면, 상기 산란성 입자보다는 작은 평균 입경을 가질 수 있다. 고굴절 입자는, 예를 들면, 1 nm 내지 100 nm, 5 nm 내지 90 nm, 5 nm 내지 80 nm, 5 nm 내지 70 nm, 5 nm 내지 60 nm, 5 nm 내지 50 nm 또는 5 nm 내지 40 nm 정도의 평균 입경을 가질 수 있다. 고굴절 입자로는, 알루미나, 알루미노 실리케이트, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등이 예시될 수 있다. 고굴절 입자로는, 예를 들면, 굴절률이 2.5 이상인 입자로서, 루틸형 산화 티탄을 사용할 수 있다. 루틸형의 산화 티탄은 여타의 입자에 비하여 높은 굴절률을 가지고, 따라서 상대적으로 적은 비율로도 목적하는 굴절률로의 조절이 가능할 수 있다.
매트릭스 물질 내에서 상기 고굴절 입자의 비율은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 후술하는 범위의 굴절률을 매트릭스 물질이 나타낼 수 있도록 선택될 수 있다. 일 예시에서 매트릭스 물질은 상기 바인더 100 중량부 대비 50 중량부 이상의 고굴절 입자를 포함할 수 있다. 고굴절 입자의 비율은 바인더 100 중량부 대비 약 55 중량부 이상, 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 70 중량부 이상, 75 중량부 이상, 80 중량부 이상, 85 중량부 이상, 90 중량부 이상, 95 중량부 이상, 100 중량부 이상, 105 중량부 이상, 110 중량부 이상, 115 중량부 이상 또는 120 중량부 이상일 수 있고, 250 중량부 이하, 240 중량부 이하, 230 중량부 이하, 220 중량부 이하, 210 중량부 이하, 200 중량부 이하, 190 중량부 이하, 180 중량부 이하, 170 중량부 이하, 160 중량부 이하, 150 중량부 이하, 140 중량부 이하 또는 130 중량부 이하일 수 있다.
상기와 같이 형성되는 광학 기능성층에서 매트릭스 물질의 굴절률, 즉 산란 입자를 제외한 부분의 굴절률은, 예를 들면, 약 1.5 내지 1.75의 범위 내, 약 1.55 내지 1.75의 범위 내 또는 약 1.55 내지 1.65의 범위 내일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 광학 기능성층은, 공지의 방식으로 형성할 수 있으며, 예를 들면, 습식 코팅(wet coating) 방식으로 재료를 코팅하고, 열의 인가 또는 광의 조사 등의 방식이나, 졸겔 방식으로 재료를 경화시키는 방식이나, CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식 등과 같은 증착 방식 또는 나노임프린팅 또는 마이크로엠보싱 방식 등을 통하여 형성할 수 있다.
상기 광학 기능성층의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 일반적으로 약 150 nm 이상일 수 있다. 광학 기능성층의 두께는 예를 들면, 약 2,000nm 이하, 약 1,500nm 이하, 약 1,000nm 이하 또는 약 900nm 이하일 수 있다.
하나의 예시에서 광학 기능성층은, 두께가 150 nm 내지 300 nm 또는 약 150 nm 내지 250 nm의 범위 내이면서 헤이즈가 60% 이상일 수 있다. 이러한 경우에 헤이즈는, 예를 들면, 약 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하 또는 65% 이하일 수 있다. 이러한 범위의 두께 및 헤이즈는 광학 기능성층에 의한 광의 흡수 및 흡습을 감소시켜 안정적인 구동이 가능하게 되면서도 광추출 효율이 확보될 수 있도록 할 수 있다.
일 예시에서 기능성층은 상부층과 하부층을 포함하여 형성되어 있는 다층 구조일 수 있다. 상기에서 상부층과 하부층은, 동일 매트릭스 물질 및 산란 입자를 사용하여 형성한 상부층과 하부층일 수 있고, 다른 매트릭스 물질 및/또는 다른 산란 입자를 사용하여 형성한 상부층과 하부층일 수 있다.
상기 상부층과 하부층은, 해당 층 내에 포함되어 있는 산란 입자의 비율에 따라서 분류될 수 있다. 즉, 동일한 매트릭스 물질과 산란 입자를 사용하여 형성한 층인 경우에도 광학 기능성층 내에서 산란 입자의 비율이 높은 층과 낮은 층이 병존하는 경우에 해당 층은 다층인 것으로 여겨질 수 있다.
이러한 다층 구조는, 예를 들면, 후술하는 실시예에서와 같이 동일한 매트릭스 물질과 산란 입자를 포함하되, 산란 입자의 비율이 다른 2종의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
일 예시에서 상기 상부층의 단위 부피당 산란 입자의 개수가 상기 하부층의 단위 부피당 산란 입자의 개수 대비 클 수 있다.
이러한 경우에 상기 상부층의 두께(TU) 대비 하부층의 두께(TL)의 비율(TL/TU)은 1 내지 10의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 1.5 이상, 2 이상 또는 2.5 이상일 수 있고, 9.5 이하, 9 이하, 8.5 이하, 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하, 6 이하, 5.5 이하, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하 또는 3 이하일 수 있다.
상기와 같은 구조에서 광학 기능성층의 성능을 극대화할 수 있다.
기판에서 상기 광학 기능성층의 요철과 접하여 형성되는 전극층은, 예를 들면, 소위 OLED 등에서 범용되는 정공 주입성 또는 전자 주입성 전극층일 수 있다. 상기 전극층은 투명 전극층이거나, 반사 전극층일 수 있다.
정공 주입성인 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 필요한 경우에 투명 또는 반사 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입성 전극층은, 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), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO2 또는 In2O3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO2 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.
정공 주입성 전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 형성된 전극층은 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
전자 주입성 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 작은 일 함수를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들면, 상기 정공 주입성 전극층의 형성을 위해 사용되는 소재 중에서 적절한 투명 또는 반사 소재를 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전자 주입성 전극층도, 예를 들면, 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 필요한 경우에 적절히 패터닝될 수 있다.
일 예시에서 상기 전극층으로는 인듐 주석 산화물층(ITO층)이 사용될 수 있다.
전극층의 두께는, 예를 들면, 약 50 nm 내지 200 nm, 70 nm 내지 180 nm 또는 약 70 nm 내지 150 nm 정도 또는 약 70 nm 내지 100 nm 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
본 출원은 또한 유기전자장치에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 유기전자장치는, 상기 기술한 유기전자소자용 기판; 및 상기 기판의 전극층상에 형성되어 있는 유기물층을 포함하는 소자 영역을 포함할 수 있다. 유기전자장치는 상기 유기물층상에 형성되어 있는 전극층을 추가로 포함할 수 있다. 이하에서는 구별을 위하여 유기전자소자용 기판상에 형성되어 있는 전극층을 제 1 전극층으로 호칭하고, 상기 유기물층상에 형성되어 있는 전극층을 제 2 전극층이라고 호칭할 수 있다.
상기 유기물층은 적어도 발광층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극층을 투명하게 구현하고, 제 2 전극층을 반사성 전극층으로 하면 유기물층의 발광층에서 발생한 광이 광학 기능성층을 거쳐서 지지 기재측으로 방사되는 하부 발광형 소자를 구현할 수 있다.
상기 유기전자장치가 유기발광소자인 경우에 해당 장치는, 순차적으로 형성된 (1) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (2) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (3) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (4) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (5) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (6) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/전자장벽층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (7) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/부착개선층/전자 주입 전극층의 형태; (8) 정공 주입 전극층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (9) 정공 주입 전극층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (10) 정공 주입 전극층/무기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (11) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (12) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태 또는 (13) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 정공 주입 전극층과 전자 주입 전극층의 사이에 적어도 2개의 발광층이 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층 또는 전하 발생층(CGL: Charge Generating Layer)에 의해 분할되어 있는 구조의 유기물층을 포함하는 형태를 가질 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기물층, 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.
유기전자장치는, 봉지 구조를 추가로 포함할 수 있다. 상기 봉지 구조는, 유기전자장치의 유기물층으로 수분이나 산소 등과 같은 외래 물질이 유입되지 않도록 하는 보호 구조일 수 있다. 봉지 구조는, 예를 들면, 글라스캔 또는 금속캔 등과 같은 캔이거나, 상기 유기물층의 전면을 덮고 있는 필름일 수 있다.
본 출원은 또한 상기 유기전자장치, 예를 들어, 유기발광장치의 용도에 관한 것이다. 하나의 예시에서, 본 출원은 상기 유기전자장치를 포함하는 디스플레이용 광원에 관한 것이다. 다른 하나의 예시에서, 본 출원은 상기 유기전자장치를 포함하는 조명 기기에 관한 것이다. 상기 디스플레이용 광원으로는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등을 예시할 수 있다.
또한, 상기 유기전자장치가 상기 디스플레이용 광원이나 조명 장치 또는 기타 다른 용도에 적용되는 경우 상기 디스플레이용 광원이나 조명 장치를 구성하는 다른 부품이나 그 구성 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기전자장치가 적용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.
본 출원에서는 기판, 유기전자장치 및 그 용도를 제공한다. 본 출원의 기판은, 광학 기능성층의 요철 표면상에 직접 형성된 전극층을 포함하는 구조를 가지며, 유기전자장치를 형성하였을 때에 소자의 장기간 동안의 안정적인 구동과 함께 우수한 기능성, 예를 들면, 광추출 효율 등이 확보될 수 있도록 한다.
도 1은 예시적인 기판의 도면이다. 부호 101은 지지기재를, 부호 102는 광학 기능성층을, 부호 103은 전극층을, 부호 104는 유기전자소자를 의미한다.
도 2는, 실시예에서 제조된 요철 표면에 대한 사진이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 평균 거칠기(Ra) 및 10점 평균 거칠기( Rz )의 측정
실시예에서 평균 거칠기(Ra)와 10점 평균 거칠기는, 3D Optical Profiler로서, WSI (White-Light Scanning Interferometry) 모드를 사용하고, He-Ne 레이저(633nm)가 장착된 (주)나노시스템사의 Nano View E1000 제품을 사용하여 측정하였고, 상기 Profiler와 함께 제공된 소프트웨어를 사용하여 확인하였다.
2. 헤이즈의 측정 방법
실시예 및 비교예에서 헤이즈는, HM-150을 이용하여 JIS K 7105방식으로 평가한 결과이다.
실시예 1.
조성물의 조제
바인더로서 굴절률이 약 1.45 내지 1.55 정도인 폴리실록산 (PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane)과 굴절률이 약 2.0 정도이고, 평균 입경이 약 7 nm 정도인 지르코니아 입자(고굴절입자)(ZrO2)를 약 45:55의 중량 비율(PVMQ:ZrO2)로 혼합하여 굴절률이 약 1.6 정도인 층을 형성할 수 있는 코팅 조성물을 제조하였다. 이어서 상기 혼합물(PVMQ+ZrO2)에 산란 입자로서, 굴절률이 약 2.5 정도이고, 평균 입경이 약 250 nm 정도인 루타일형 산화 티탄(rutile TiO2)를 약 90:10의 중량 비율(혼합물:산란 입자)로 혼합하여 제 1 조성물을 제조하였다.
상기 제 1 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 45% 정도인 것으로 확인되었다.
또한, 상기와 동일한 방식으로 조성물을 조제하되, 산란 입자(rutile TiO2)와 혼합물의 비율을 94:6(혼합물:산란 입자) 정도로 조절하여 제 2 조성물을 제조하였다.
상기 제 2 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 25% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 2 조성물을 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 하부 광학 기능성층을 형성하였다.
이어서 상기 하부 광학 기능성층상에 상기 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후 축합 반응시켜서 역시 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 상부 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 상부 및 하부 광학 기능성층에 전체에 대해서 측정한 헤이즈는 약 60% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 9.61 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 78.93 nm였다. 도 2는 상기 상부 광학 기능성층 표면에 대해서 각각 10K, 30K 및 40K의 배율로 측정한 현미경 사진이다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 공지의 증착 방식으로 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 도전층(굴절률: 약 2.0)을 약 75nm 정도의 두께로 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
실시예 2.
조성물의 조제
실시예 1에서의 조성물 조제 방식과 동일한 방식으로 조성물을 형성하되, 혼합물(PVMQ+ZrO2)과 산란 입자(Rutile TiO2)의 중량 비율(혼합물:산란입자)을 약 93:7으로 조절하여 제 1 조성물을 제조하였다.
상기 제 1 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 35% 정도인 것으로 확인되었다.
또한, 상기와 동일한 방식으로 조성물을 조제하되, 산란 입자(rutile TiO2)와 혼합물의 비율을 97:3(혼합물:산란 입자) 정도로 조절하여 제 2 조성물을 제조하였다.
상기 제 2 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 15% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 2 조성물을 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 하부 광학 기능성층을 형성하였다.
이어서 상기 하부 광학 기능성층상에 상기 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후 축합 반응시켜서 역시 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 상부 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 상부 및 하부 광학 기능성층에 전체에 대해서 측정한 헤이즈는 약 45% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 7.36 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 70.96 nm였다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 실시예 1과 동일하게 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
실시예 3.
조성물의 조제
실시예 1에서의 조성물 조제 방식과 동일한 방식으로 조성물을 형성하되, 혼합물(PVMQ+ZrO2)과 산란 입자(Rutile TiO2)의 중량 비율(혼합물:산란입자)을 약 80:20으로 조절하여 제 1 조성물을 제조하였다.
상기 제 1 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 60% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 광학 기능성층에 대해서 측정한 헤이즈는 약 60% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 9.59 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 76.18 nm였다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 실시예 1과 동일하게 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
실시예 4.
조성물의 조제
바인더로서 굴절률이 약 1.45 내지 1.55 정도인 폴리실록산 (PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane)과 굴절률이 약 2.0 정도이고, 평균 입경이 약 7 nm 정도인 지르코니아 입자(고굴절입자)(ZrO2)를 약 45:55의 중량 비율(PVMQ:ZrO2)로 혼합하여 굴절률이 약 1.6 정도인 층을 형성할 수 있는 코팅 조성물을 제조하였다. 이어서 상기 혼합물(PVMQ+ZrO2)에 산란 입자로서, 굴절률이 약 2.5 정도이고, 평균 입경이 약 250 nm 정도인 루타일형 산화 티탄(rutile TiO2)를 약 90:10의 중량 비율(혼합물:산란 입자)로 혼합하여 제 1 조성물을 제조하였다.
상기 제 1 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 45% 정도인 것으로 확인되었다.
또한, 산란 입자를 적용하지 않은 것을 제외하고는 상기와 동일하게 제 2 조성물을 제조하였다.
상기 제 2 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 0% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 2 조성물을 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산 및 고굴절 입자(ZrO2)를 포함하는 하부 광학 기능성층을 형성하였다.
이어서 상기 하부 광학 기능성층상에 상기 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후 축합 반응시켜서 역시 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 상부 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 상부 및 하부 광학 기능성층에 전체에 대해서 측정한 헤이즈는 약 47% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 7.46 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 66.58 nm였다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 실시예 1과 동일하게 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
실시예 5
조성물의 조제
실시예 1에서의 조성물 조제 방식과 동일한 방식으로 조성물을 형성하되, 혼합물(PVMQ+ZrO2)과 산란 입자(Rutile TiO2)의 중량 비율(혼합물:산란입자)을 약 85:15으로 조절하여 제 1 조성물을 제조하였다.
상기 제 1 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 50% 정도인 것으로 확인되었다.
또한, 상기와 동일한 방식으로 조성물을 조제하되, 산란 입자(rutile TiO2)와 혼합물의 비율을 97:3(혼합물:산란 입자) 정도로 조절하여 제 2 조성물을 제조하였다.
상기 제 2 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 15% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 2 조성물을 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 하부 광학 기능성층을 형성하였다.
이어서 상기 하부 광학 기능성층상에 상기 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후 축합 반응시켜서 역시 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 상부 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 상부 및 하부 광학 기능성층에 전체에 대해서 측정한 헤이즈는 약 60% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 9.24 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 80.38 nm였다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 실시예 1과 동일하게 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
비교예 1.
조성물의 조제
바인더로서 굴절률이 약 1.45 내지 1.55 정도인 폴리실록산 (PVMQ, phenyl vinyl methyl siloxane)과 굴절률이 약 2.0 정도이고, 평균 입경이 약 7 nm 정도인 지르코니아 입자(고굴절입자)(ZrO2)를 약 45:55의 중량 비율(PVMQ:ZrO2)로 혼합하여 굴절률이 약 1.6 정도인 층을 형성할 수 있는 코팅 조성물(제 1 조성물)을 제조하였다.
또한, 상기와 동일한 방식으로 제조된 혼합물(PVMQ+ZrO2)과 산란 입자(굴절률이 약 2.5 정도이고, 평균 입경이 약 250 nm 정도인 루타일형 산화 티탄(rutile TiO2))를 약 94:6의 중량 비율(혼합물:산란 입자) 정도로 조절하여 제 2 조성물을 제조하였다.
상기 제 2 조성물을 유리 기판상에 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅한 후에 공지의 방식에 따른 축합 반응을 거쳐서 형성한 광학 기능성층에 대해서 헤이즈를 측정한 결과 약 25% 정도인 것으로 확인되었다.
기판 및 유기발광소자의 제조
유리 기판(굴절률: 약 1.5)상에 상기 제조된 제 2 조성물을 최종 두께가 약 500 nm 정도가 되도록 코팅 후 축합 반응시켜서, 폴리실록산, 고굴절 입자(ZrO2) 및 산란 입자(Rutile TiO2)를 포함하는 하부 광학 기능성층을 형성하였다.
이어서 상기 하부 광학 기능성층상에 상기 제 1 조성물을 최종 두께가 약 200 nm 정도가 되도록 코팅한 후 축합 반응시켜서 폴리실록산 및 고굴절 입자(ZrO2)를 포함하는 상부 광학 기능성층을 형성하였다.
상기 상부 및 하부 광학 기능성층에 전체에 대해서 측정한 헤이즈는 약 25% 정도였고, 그 표면(상부 광학 기능성층 표면)의 평균 거칠기(Ra)는, 약 2.08 nm이고, 10점 평균 거칠기(Rz)는 약 27.52 nm였다.
이어서 상기 상부 광학 기능성층의 표면에 공지의 증착 방식으로 직접 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층(굴절률: 약 2.0)을 약 75nm 정도의 두께로 형성하여 기판을 제조하였다.
이어서 상기 기판의 ITO 전극층상에 공지의 백색 OLED의 형성에 사용되는 소재로 유기물층인 정공 주입층, 정공 전달층, 유기발광층, 전자 전달층 및 전자주입층을 순차 형성하고, 다시 그 상부에 반사 전극인 알루미늄 전극층을 형성하여 유기전자소자를 제조하였다.
비교예 2.
실시예 3과 동일 방식으로 기판을 제조하되, 광학 기능성층상에 직접 ITO 전극층을 형성하지 않고, 공지의 소재로 제조된 고굴절 평탄층(굴절률 약 1.72)을 형성한 후에 ITO 전극층을 형성하여 기판을 제조하고, 동일하게 유기전자소자를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 유기전자소자를 3mA/cm2의 조건에서 구동시키면서 P.E.(Luminous Efficiency)(단위: lm/W) 및 Q.E.(Quantum Efficiency)(단위: %)를 각각 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2
Q.E. 60.4 59.2 57.6 58.6 58.5 56.2 55.7
P.E. 68 69 50.7 67 68 65 49.3

Claims (16)

  1. 지지 기재층; 상기 지지 기재상에 형성되어 있는 광학 기능성층; 및 상기 광학 기능성층상에 형성되어 있는 전극층을 포함하고,
    상기 광학 기능성층의 상기 지지 기재층과 반대측의 표면은 평균 거칠기(Ra)가 5 nm 이상이고, 10점 평균 거칠기(Rz)가 30 nm 이상인 요철 표면이며,
    상기 광학 기능성층은, 산란 입자를 포함하는 층이고,
    상기 전극층은 상기 광학 기능성층의 요철 표면과 접하여 형성되어 있는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층과 전극층의 사이에는 평탄층이 존재하지 않는 기판.
  3. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층은, 광산란층인 기판.
  4. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층은, 헤이즈가 20% 이상인 기판.
  5. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층의 두께가 150 nm 이상인 기판.
  6. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층은 두께가 150 nm 내지 300 nm의 범위 내이고, 헤이즈가 60% 이상인 기판.
  7. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층은 상부층과 하부층을 포함하여 형성되어 있는 기판.
  8. 제 7 항에 있어서, 상부층의 단위 부피당 산란 입자의 개수가 하부층의 단위 부피당 산란 입자의 개수 대비 큰 기판.
  9. 제 7 항에 있어서, 상부층의 두께(TU) 대비 하부층의 두께(TL)의 비율(TL/TU)이 1 내지 10의 범위 내에 있는 기판.
  10. 제 1 항에 있어서, 광학 기능성층은, 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 내지 1.75의 범위 내에 있는 매트릭스 물질을 추가로 포함하는 기판.
  11. 제 10 항에 있어서, 매트릭스 물질은 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.4 내지 1.65의 범위 내에 있는 바인더 및 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 고굴절 입자를 포함하는 기판.
  12. 제 11 항에 있어서, 매트릭스 물질은, 바인더 100 중량부 대비 50 중량부 이상의 고굴절 입자를 포함하는 기판.
  13. 제 1 항에 있어서, 전극층은, 인듐 주석 산화물층인 기판.
  14. 제 1 항의 기판; 및 상기 기판의 전극층상에 존재하는 유기물층을 가지는 소자 영역을 포함하는 유기전자소자.
  15. 제 14 항의 유기전자소자를 포함하는 디스플레이용 광원.
  16. 제 14 항의 유기전자소자를 포함하는 조명 기기.
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