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KR101567335B1 - 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법, 유기발광소자용 광추출 기판 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

유기발광소자용 광추출 기판 제조방법, 유기발광소자용 광추출 기판 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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KR101567335B1
KR101567335B1 KR1020140118894A KR20140118894A KR101567335B1 KR 101567335 B1 KR101567335 B1 KR 101567335B1 KR 1020140118894 A KR1020140118894 A KR 1020140118894A KR 20140118894 A KR20140118894 A KR 20140118894A KR 101567335 B1 KR101567335 B1 KR 101567335B1
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KR
South Korea
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light scattering
light
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light emitting
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최은호
김서현
이주영
김동현
김의수
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코닝정밀소재 주식회사
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Priority to CN201580047709.XA priority patent/CN106663745B/zh
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Abstract

본 발명은 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 매트릭스 층 내부에 분포되는 광 산란입자의 분산성 및 기판 부착력을 향상시킴으로써, 유기발광소자의 광추출 효율 및 구조적인 안정성을 증가시킬 수 있는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 투명 자성 나노입자를 휘발성의 제1 용액과 혼합하는 제1 혼합단계; 상기 제1 혼합단계를 통해 만들어진 혼합액 및 광 산란입자를 비자성 산화물 입자를 포함하는 제2 용액과 혼합하는 제2 혼합단계; 상기 제2 혼합단계를 통해 만들어진 코팅액을 베이스 기판 상에 코팅하는 코팅단계; 및 상기 베이스 기판의 하부에서 상기 코팅액 측으로 자기장을 인가하여, 상기 코팅액 내부에 포함되어 있는 상기 투명 자성 나노입자를 자기 정렬시키는 자기장 인가단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법을 제공한다.

Description

유기발광소자용 광추출 기판 제조방법, 유기발광소자용 광추출 기판 및 이를 포함하는 유기발광소자{METHOD OF FABRICATING LIGHT EXTRACTION SUBSTRATE, LIGHT EXTRACTION SUBSTRATE FOR OLED AND OLED INCLUDING THE SAME}
본 발명은 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 매트릭스 층 내부에 분포되는 광 산란입자의 분산성 및 기판 부착력을 향상시킴으로써, 유기발광소자의 광추출 효율 및 구조적인 안정성을 증가시킬 수 있는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광장치는 크게 유기물을 이용하여 발광층을 형성하는 유기 발광장치와 무기물을 이용하여 발광층을 형성하는 무기 발광장치로 구분할 수 있다. 이중, 유기 발광장치를 이루는 유기발광소자는 전자주입전극(cathode)으로부터 주입된 전자와 정공주입전극(anode)으로부터 주입된 정공이 유기 발광층에서 결합하여 엑시톤(exiton)을 형성하고, 이 엑시톤이 에너지를 방출하면서 발광하는 자체 발광형 소자로서, 저전력 구동, 자체발광, 넓은 시야각, 높은 해상도와 천연색 실현, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있다.
최근에는 이러한 유기발광소자를 휴대용 정보기기, 카메라, 시계, 사무용기기, 자동차 등의 정보 표시 창, 텔레비전, 디스플레이 또는 조명용 등에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상술한 바와 같은 유기발광소자의 발광 효율을 향상시키기 위해서는 발광층을 구성하는 재료의 발광 효율을 높이거나 발광층에서 발광된 광의 광추출 효율을 향상시키는 방법이 있다.
이때, 광추출 효율은 유기발광소자를 구성하는 각 층들의 굴절률에 의해 좌우된다. 일반적인 유기발광소자의 경우, 발광층으로부터 방출되는 광이 임계각 이상으로 출사될 때, 애노드인 투명전극층과 같이 굴절률이 높은 층과 기판유리와 같이 굴절률이 낮은 층 사이의 계면에서 전반사를 일으키게 되어, 광추출 효율이 낮아지게 되고, 이로 인해, 유기발광소자의 전체적인 발광 효율이 감소되는 문제점이 있었다.
이를 구체적으로 설명하면, 유기발광소자는 발광량의 20%만 외부로 방출되고, 80% 정도의 빛은 기판유리와 애노드 및 정공 주입층, 전공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 유기 발광층의 굴절률 차이에 의한 도파관(wave guiding) 효과와 기판유리와 공기의 굴절률 차이에 의한 전반사 효과로 손실된다. 즉, 내부 유기 발광층의 굴절률은 1.7~1.8이고, 애노드로 일반적으로 사용되는 ITO의 굴절률은 약 1.9이다. 이때, 두 층의 두께는 대략 200~400㎚로 매우 얇고, 기판유리의 굴절률은 1.5이므로, 유기발광소자 내에는 평면 도파로가 자연스럽게 형성된다. 계산에 의하면, 상기 원인에 의한 내부 도파모드로 손실되는 빛의 비율이 약 45%에 이른다. 그리고 기판유리의 굴절률은 약 1.5이고, 외부 공기의 굴절률은 1.0이므로, 기판유리에서 외부로 빛이 빠져 나갈 때, 임계각 이상으로 입사되는 빛은 전반사를 일으켜 기판유리 내부에 고립되는데, 이렇게 고립된 빛의 비율은 약 35%에 이르기 때문에, 불과 발광량의 20% 정도만 외부로 방출된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 광도파모드에 의해 소실되는 80%의 빛을 외부로 끌어내는 광추출층에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서, 광추출층은 크게 내부 광추출층과 외부 광추출층으로 나뉜다. 이때, 외부 광추출층의 경우에는 다양한 형태의 마이크로 렌즈를 포함하는 필름을 기판 외부에 설치함으로써, 광추출 효과를 얻을 수 있는데, 마이크로 렌즈의 형태에 크게 구애 받지 않은 특성이 있다. 또한, 내부 광추출층은 광도파모드로 소실되는 빛을 직접적으로 추출함으로써, 외부 광추출층에 비해 효율증대 가능성이 훨씬 높은 장점이 있다. 하지만, 내부 광추출층은 수직에 가깝게 기판유리에 입사되는 빛에 대해서는 오히려 방해가 될 수 있다. 즉, 내부 광추출층은 외부 광추출층에 비해 우수한 광추출 효과를 구현하는 반면, 광 손실을 유발하는 요인이 되기도 한다. 또한, 내부 광추출층은 유기발광소자 제작 공정 중에 형성시켜야만 하고, 후속 공정에 영향을 받으며, 기술적으로도 형성이 쉽지 않은 문제점을 가지고 있다.
한편, 광추출을 위해, 광 산란입자를 포함하는 광산란층을 기판에 코팅하는 것이 일반적인 기술이다. 즉, 금속산화물 입자를 광 산란입자로 사용하여 매트릭스에 함침시켜 굴절률 차이 및 금속산화물 입자의 입자 경계에서의 광산란 효과를 기대할 수 있다. 하지만, 이와 같은 종래의 방법은 광 산란입자들 간의 뭉침으로 인해 분산성이 악화되어, 광추출 효과가 감소될 뿐만 아니라, 이로 인해, 표면조도 특성 또한 악화되어, 유기발광소자의 수명 단축 및 소자 안정성이 저해되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 종래에는 구형으로 이루어진 광 산란입자 간의 공극으로 인해 기판과의 약한 부착력을 이루게 되는데, 이는, 후속 공정을 어렵게 한다.
대한민국 등록특허공보 제1093259호(2011.12.06.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 매트릭스 층 내부에 분포되는 광 산란입자의 분산성 및 기판 부착력을 향상시킴으로써, 유기발광소자의 광추출 효율 및 구조적인 안정성을 증가시킬 수 있는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 투명 자성 나노입자를 휘발성의 제1 용액과 혼합하는 제1 혼합단계; 상기 제1 혼합단계를 통해 만들어진 혼합액 및 광 산란입자를 비자성 산화물 입자를 포함하는 제2 용액과 혼합하는 제2 혼합단계; 상기 제2 혼합단계를 통해 만들어진 코팅액을 베이스 기판 상에 코팅하는 코팅단계; 및 상기 베이스 기판의 하부에서 상기 코팅액 측으로 자기장을 인가하여, 상기 코팅액 내부에 포함되어 있는 상기 투명 자성 나노입자를 자기 정렬시키는 자기장 인가단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 투명 자성 나노입자로는 Ti1-xMxO2를 사용할 수 있다.
이때, 상기 M은 Co 또는 Ni일 수 있다.
또한, 상기 x는 0.1~0.5일 수 있다.
바람직하게, 상기 x는 0.2일 수 있다.
아울러, 상기 광 산란입자로는 상기 비자성 산화물 입자와의 굴절률 차이가 0.3 이상인 물질을 사용할 수 있다.
또한, 상기 코팅단계 및 상기 자기장 인가단계를 동시에 진행할 수 있다.
이때, 상기 코팅액을 상기 베이스 기판 상에 코팅하는 방향을 따라 자기장 인가장치를 이동시키면서 상기 코팅액 측으로 자기장을 인가할 수 있다.
또한, 상기 코팅단계 후 다수의 상기 광 산란입자는 이웃하는 광 산란입자들과 뭉쳐진 상태로 상기 베이스 기판의 표면에 접촉된 상태로 존재하고, 다수의 상기 투명 자성 나노입자 및 다수의 상기 비자성 산화물 입자는 다수의 상기 광 산란입자의 표면에 무질서한 배열로 부착되어 있는 상태로 존재할 수 있다.
그리고 상기 자기장 인가단계 후 다수의 상기 투명 자성 나노입자는 서로 뭉쳐져 있는 상기 광 산란입자들 사이 및 베이스 기판과 서로 이웃하는 상기 광 산란입자들이 형성하는 보이드(void)로 이동 배열될 수 있다.
아울러, 상기 자기장 인가단계 후 상기 코팅액을 소성하는 소성단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 소성단계를 진행하면, 상기 광 산란입자 및 상기 투명 자성 나노입자가 상기 비자성 산화물 입자로 이루어진 매트릭스 층 내부에 분포되어 있는 구조를 이룰 수 있다.
또한, 상기 매트릭스 층은 유기발광소자의 투명전극과 마주하게 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판 하부에서 코팅액 측으로 인가되는 자기장에 의해, 뭉쳐져 있는 광 산란입자들을 이격시키는 구조로 자기 정렬되는 다수의 투명 자성 나노입자를 통해, 광추출층 내부에 분포되는 광 산란입자의 분산성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해, 유기발광소자의 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 베이스 기판 하부에서 코팅액 측으로 인가되는 자기장에 의해, 광 산란입자들과 베이스 기판이 형성하는 보이드(void)를 채우는 구조로 자기 정렬되는 다수의 투명 자성 나노입자를 통해, 광추출층과 베이스 기판 간의 부착력을 향상시킬 수 있고, 이를 통해, 광추출 기판의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있고, 나아가, 이를 광 방출 경로 상에 적용시킨 유기발광소자의 소자 안정성 또한 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법을 나타낸 공정 흐름도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에서, 자기장 인가 전, 후 투명 자성 나노입자의 배열 상태 변화를 나타낸 모식도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법은 유기발광소자로부터 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 배치되어 유기발광소자의 광추출 효율을 향상시키는 광추출 기판(도 2의 100)을 제조하는 방법이다.
여기서, 도시하진 않았지만, 유기발광소자는 본 발명의 실시 예에 따라 제조되는 광추출 기판(도 2의 100) 및 이와 인캡슐레이션을 위해 대향되게 위치되는 기판 사이에 배치되는 애노드, 유기 발광층 및 캐소드의 적층 구조로 이루어진다. 이때, 애노드는 본 발명의 실시 예에 따라 제조되는 광추출 기판(도 2의 100)과 마주하게 형성되는 투명전극으로, 정공 주입이 잘 일어나도록 일함수(work function)가 큰 금속, 예컨대, Au, In, Sn 또는 ITO와 같은 금속 또는 금속산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 캐소드는 금속전극으로, 캐소드는 전자 주입이 잘 일어나도록 일함수가 작은 Al, Al:Li 또는 Mg:Ag의 금속 박막으로 이루어질 수 있다. 그리고 유기 발광층은 애노드 상에 차례로 적층되는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하여 형성될 수 있다.
이러한 구조에 따라, 애노드와 캐소드 사이에 순방향 전압이 인가되면, 캐소드로부터 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 되고, 애노드로부터 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 된다. 그리고 발광층 내로 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 전이하면서 빛을 방출하게 되는데, 이때, 방출되는 빛의 밝기는 애노드와 캐소드 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.
이때, 유기발광소자가 조명용 백색 유기발광소자로 이루어지는 경우, 예컨대, 발광층은 청색 영역의 광을 방출하는 고분자 발광층과 오렌지-적색 영역의 광을 방출하는 저분자 발광층의 적층 구조로 형성될 수 있고, 이 외에도 다양한 구조로 형성되어 백색 발광을 구현할 수 있다. 또한, 유기 발광층은 텐덤(tandem) 구조를 이룰 수 있다. 즉, 유기 발광층은 복수 개로 구비될 수 있고, 각각의 유기 발광층은 연결층(interconnecting layer)을 매개로 교번 배치될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이와 같은 유기발광소자에 적용되는 광추출 기판(도 2의 100)을 제조하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법은, 제1 혼합단계(S1), 제2 혼합단계(S2), 코팅단계(S3) 및 자기장 인가단계(S4)를 포함한다. 이때, 하기의 각 구성들에 대한 도면 부호는 도 2 및 도 3을 참조한다.
먼저, 제1 혼합단계(S1)는 투명 자성 나노입자(120)를 제1 용액과 혼합하여, 혼합액을 만드는 단계이다. 이러한 혼합액을 만들기 위해, 제1 혼합단계(S1)에서는 콜로이드 상태의 투명 자성 나노입자(120)를 알코올과 같은 휘발성의 제1 용액과 혼합한다. 이때, 제1 용액과 혼합되는 투명 자성 나노입자(120)로는 Ti1-xMxO2를 사용할 수 있다. 여기서, M은 Co 또는 Ni일 수 있다. 또한, x는 0.1~0.5, 바람직하게는 x가 0.2일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 280~380㎚ 파장대에서는 자기광학 효과가 있으나 가시광에 대해서는 간섭이 없는 강자성체인 Ti0.8Co0.2O2를 투명 자성 나노입자(120)로 사용할 수 있다.
다음으로, 제2 혼합단계(S2)는 제1 혼합단계(S1)를 통해 만들어진 혼합액 및 광 산란입자(130)를 제2 용액과 혼합하는 단계이다. 이때, 제2 용액은 후속 공정을 통해 베이스 기판(110) 상에 코팅되어, 투명 자성 나노입자(120) 및 광 산란입자(130)의 매트릭스 층으로서의 역할을 하는 비자성 산화물 입자(140)를 포함하는 용액이다. 즉, 제2 혼합단계(S2)는 투명 자성 나노입자(120)를 포함하는 혼합액, 광 산란입자(130) 및 비자성 산화물 입자(140)를 포함하는 제2 용액을 혼합하여, 유기발광소자의 광추출층으로 만들어질 코팅액을 만드는 단계이다. 이때, 광 산란입자(130) 및 이의 매트릭스 층으로 작용하는 비자성 산화물 입자(140)가 유기발광소자의 광추출층으로 적용되기 위해서는 서로 굴절률 차이를 가져야 한다. 이를 위해, 제2 혼합단계(S2)에서는 비자성 산화물 입자(140)와의 굴절률 차이가 0.3 이상인 물질을 광 산란입자(130)로 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실라카나 티타니아 등을 광 산란입자(130)로 사용하는 경우, 매트릭스 층을 이루는 비자성 산화물 입자(140)로는 이와 굴절률 차이가 0.3 이상인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이와 같이, 광 산란입자(130)가 비자성 산화물 입자(140)로 이루어지는 매트릭스 층과 0.3 이상의 굴절률 차이를 갖게 되면, 즉, 유기발광소자와 베이스 기판(110) 사이에 서로 굴절률이 상이한 광 산란입자(130) 및 매트릭스 층으로 이루어진 내부 광추출층이 형성되면, 종래 기판유리와 유기발광소자의 계면에서 발생되던 전반사를 줄이고, 계면에 형성되어 있는 도파모드를 교란시키는 구조가 되어, 유기발광소자의 광추출 효율을 대폭 증대시킬 수 있다.
다음으로, 코팅단계(S3)는 베이스 기판(110) 상에 광추출층으로 형성될 코팅액을 코팅하는 단계이다. 즉, 코팅단계(S3)에서는 투명 자성 나노입자(120), 광 산란입자(130) 및 비자성 산화물 입자(140)를 함유하는 코팅액을 베이스 기판(110) 상에 코팅한다.
도 1은 이러한 코팅단계(S3)를 진행한 후, 투명 자성 나노입자(120), 광 산란입자(130) 및 비자성 산화물 입자(140)의 배열 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 코팅단계(S3)를 진행한 후, 다수의 광 산란입자(130)들은 중력에 의해, 비자성 산화물 입자(140)로 이루어진 매트릭스 층 내부의 하측으로 하강하여, 베이스 기판(110)의 표면에 접촉된 상태로 존재하게 된다. 이때, 다수의 광 산란입자(130)들은 이웃하는 광 산란입자(130)들과 뭉쳐진 상태로 존재하게 된다. 이와 같은 광 산란입자(130)들의 뭉침 현상은 광추출층의 표면조도 및 광추출 효율을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 구형으로 이루어지고 서로 뭉쳐있는 광 산란입자(130)들과 베이스 기판(110) 사이에는 보이드(void)(10)가 자연 발생적으로 형성된다. 이러한 보이드(10)는 베이스 기판(110)과 광추출층 간의 계면 부착력을 약화시키는 요인이 된다. 즉, 광 산란입자(130)와 이의 매트릭스 층을 이루는 비자성 산화물 입자(140)를 베이스 기판(110) 상에 코팅한 직후, 광 산란입자(130)와 비자성 산화물 입자(140)로 이루어진 광추출층의 초기 상태는 우수한 광추출 효율 및 부착력을 구현하기에 부적합한 구조를 이루게 된다.
한편, 코팅단계(S3)를 진행한 후, 다수의 투명 자성 나노입자(120) 및 비자성 산화물 입자(140)들은 입자들 사이에 작용하는 반데르발스 인력이나 전자기적 인력에 의해 서로 밀착된 상태로 존재하게 된다. 이때, 이러한 인력은 투명 자성 나노입자(120)와 비자성 산화물 입자(140) 뿐만 아니라, 이들(120, 140)과 광 산란입자(130) 간에도 작용하게 되는데, 서로 뭉쳐져 있는 광 산란입자(130)들로 인해, 투명 자성 나노입자(120)와 비자성 산화물 입자(140)들은 광 산란입자(130)들이 뭉쳐져 이루는 덩어리의 표면에 부착되어 있는 구조를 이루게 된다. 즉, 투명 자성 나노입자(120)들과 비자성 산화물 입자(140)들은 뭉쳐져 있는 광 산란입자(130)들 간의 접촉 표면을 제외한 나머지 표면에 부착된 구조를 이루게 된다. 이때, 투명 자성 나노입자(120)들과 비자성 산화물 입자(140)들은 무질서한 배열 상태로 존재하게 된다.
한편, 투명 자성 나노입자(120), 광 산란입자(130) 및 비자성 산화물 입자(140)를 함유하는 코팅액이 코팅되는 베이스 기판(110)은 투명 기판으로, 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스 기판(110)으로는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 고분자 계열의 물질이 사용될 수 있다. 또한, 베이스 기판(110)으로는 화학강화유리인 소다라임 유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트계 유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 광추출 기판(100)을 채용하는 유기발광소자가 조명용인 경우, 베이스 기판(110)으로는 소다라임 유리가 사용될 수 있다. 이외에도 베이스 기판(110)으로는 금속산화물이나 금속질화물로 이루어진 기판이 사용될 수도 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예에서는 베이스 기판(110)으로 두께 1.5㎜ 이하의 박판 유리가 사용될 수 있는데, 이러한 박판 유리는 퓨전(fusion) 공법 또는 플로팅(floating) 공법을 통해 제조될 수 있다.
마지막으로, 자기장 인가단계(S4)는 광 산란입자(130)의 표면에 무질서하게 부착되어 있는 투명 자성 나노입자(120)를 자기 정렬시키는 단계이다. 이를 위해, 자기장 인가단계(S4)에서는 베이스 기판(110) 하부에서 베이스 기판(110) 상에 코팅된 코팅액 측으로 자기장을 인가한다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 코팅단계(S3)와 자기장 인가단계(S4)를 동시에 진행할 수 있다. 즉, 베이스 기판(110) 상에 코팅액을 코팅하는 도중에, 코팅액을 코팅하는 방향을 따라, 예컨대, 자기장 인가장치를 이동시키면서 코팅액 측으로 순차적으로 자기장을 인가할 수 있다. 또한, 코팅방식에 따라 베이스 기판(110) 자체를 이동시키면서 코팅액 측에 순차적으로 자기장을 인가할 수도 있다.
이와 같이, 자기장 인가단계(S4)를 통해, 베이스 기판(110)의 하부에서 투명 자성 나노입자(120)가 포함되어 있는 코팅액 측으로 자기장을 인가하게 되면, 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 자성 나노입자(120)들이 자기 극성에 따른 배열 움직임을 통해, 서로 뭉쳐있는 광 산란입자(130)들 사이로 침투하여 광 산란입자(140) 간의 이격을 발생시킨다. 이를 통해, 광 산란입자(140)들의 분산 특성은 향상된다. 또한, 이 경우, 베이스 기판(110) 쪽으로 이동, 즉, 자기 정렬된 투명 자성 나노입자(120)들에 의해, 베이스 기판(110)과 서로 이웃하던 광 산란입자(140)들로 인해 형성되었던 보이드(10)가 메워지게 되어, 결국, 광 산란입자(130) 및 비자성 산화물 입자(140)로 이루어지는 광추출층과 베이스 기판(110) 간의 계면 부착력이 향상된다.
아울러, 자기장 인가에 따라, 이동된 투명 자성 나노입자(120)들이 차지했던 자리에는 매트릭스 층을 이루는 나머지 비자성 산화물 입자(140)들 중 일부가 반데르발스 인력 등에 의해 끌려와 채워지게 된다.
한편, 베이스 기판(110) 상에 코팅된 액체 상태의 코팅액을 고체 상태의 광추출층으로 성막하기 위해, 자기장 인가단계(S4) 후에는 코팅액에 대한 소성 공정이 수반된다. 이때, 본 발명의 실시 예와 같이, 습식 코팅법을 통해 광추출층을 형성하는 경우에는 코팅액에 대한 소성 시 비자성 산화물 입자(140)로 이루어진 매트릭스 층의 두께가 줄어들게 되는데, 이 경우, 광 산란입자(130)에 의해 매트릭스 층의 표면조도가 높아지게 된다. 이와 같이 표면조도가 높은 매트릭스 층을 유기발광소자의 애노드로 작용하는 투명전극에 접촉시키거나 매트릭스 층 상에 유기발광소자의 투명전극을 형상하게 되면, 매트릭스 층의 표면 구조가 투명전극에 전사되어, 결국, 유기발광소자의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 즉, 매트릭스 층을 유기발광소자의 내부 광추출층으로 사용하기 위해서는 투명전극과 접하는 매트릭스 층의 표면이 고 평탄면을 이뤄야 한다. 따라서, 고평탄도가 요구되는 유기발광소자의 내부 광추출층에 적합하도록, 성막된 광추출층 상에 별도의 평탄층을 형성하는 공정을 추가로 진행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 유기발광소자용 광추출 기판
110: 베이스 기판 120: 투명 자성 나노입자
130: 광 산란입자 140: 비자성 산화물 입자
10: 보이드

Claims (15)

  1. 투명 자성 나노입자를 휘발성의 제1 용액과 혼합하는 제1 혼합단계;
    상기 제1 혼합단계를 통해 만들어진 혼합액 및 광 산란입자를 비자성 산화물 입자를 포함하는 제2 용액과 혼합하는 제2 혼합단계;
    상기 제2 혼합단계를 통해 만들어진 코팅액을 베이스 기판 상에 코팅하는 코팅단계; 및
    상기 베이스 기판의 하부에서 상기 코팅액 측으로 자기장을 인가하여, 상기 코팅액 내부에 포함되어 있는 상기 투명 자성 나노입자를 자기 정렬시키는 자기장 인가단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 자성 나노입자로는 Ti1-xMxO2를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 M은 Co 또는 Ni인 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 x는 0.1~0.5인 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 x는 0.2인 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 산란입자로는 상기 비자성 산화물 입자와의 굴절률 차이가 0.3 이상인 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코팅단계 및 상기 자기장 인가단계를 동시에 진행하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코팅액을 상기 베이스 기판 상에 코팅하는 방향을 따라 자기장 인가장치를 이동시키면서 상기 코팅액 측으로 자기장을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅단계 후 다수의 상기 광 산란입자는 이웃하는 광 산란입자들과 뭉쳐진 상태로 상기 베이스 기판의 표면에 접촉된 상태로 존재하고, 다수의 상기 투명 자성 나노입자 및 다수의 상기 비자성 산화물 입자는 다수의 상기 광 산란입자의 표면에 무질서한 배열로 부착되어 있는 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자기장 인가단계 후 다수의 상기 투명 자성 나노입자는 서로 뭉쳐져 있는 상기 광 산란입자들 사이 및 베이스 기판과 서로 이웃하는 상기 광 산란입자들이 형성하는 보이드(void)로 이동 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 인가단계 후 상기 코팅액을 소성하는 소성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소성단계를 진행하면, 상기 광 산란입자 및 상기 투명 자성 나노입자가 상기 비자성 산화물 입자로 이루어진 매트릭스 층 내부에 분포되어 있는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 매트릭스 층은 유기발광소자의 투명전극과 마주하게 되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판 제조방법.
  14. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성되고, 비자성 산화물 입자로 이루어진 매트릭스 층;
    상기 베이스 기판과 접촉되는 형태로 상기 매트릭스 층 내부에 형성되는 다수의 광 산란입자; 및
    상기 매트릭스 층 내부에 형성되고, 인가되는 자기장으로 인한 자기 극성에 따른 배열 움직임을 통해, 상기 다수의 광 산란입자 사이로 침투하여 상기 광 산란입자 간의 이격을 발생시키며, 상기 베이스 기판과 서로 이웃하던 상기 광산란입자들로 인해 생성되는 보이드를 메우는 형태로 형성되는 다수의 투명 자성 나노입자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자용 광추출 기판.
  15. 제14항에 따른 유기발광소자용 광추출 기판을, 발광된 빛이 외부로 방출되는 일면에 구비하되, 상기 매트릭스 층은 투명전극과 마주하게 배치되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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