制造用于有机发光二极管的光提取基底的方法、用于有机发光二极管的光提取基底及包括其的有机发光二极管与流程

本公开涉及一种制造用于有机发光二极管(OLED)装置的光提取基底的方法。更具体地，本公开涉及一种制造用于OLED装置的光提取基底的方法，其中，可以通过改善分布在基质层中的光散射颗粒的分散性和基底粘附性来提高OLED装置的光提取效率和结构可靠性。

背景技术：

通常，发光装置可以划分为具有由有机材料形成的发光层的有机发光二极管(OLED)装置和具有由无机材料形成的发光层的无机发光装置。在OLED装置中，OLED是基于通过经电子注入电极(阴极)注入的电子和经空穴注入电极(阳极)注入的空穴的复合在有机发光层中产生的激子的辐射衰减的自发光光源。OLED具有一系列的优点，诸如低电压驱动、自发光、宽视角、高分辨率、自然色彩再现性和快速响应时间。

近来，已经积极地进行将OLED应用于便携式信息装置、照相机、手表、办公设备、用于车辆等的信息显示装置、电视(TV)、显示装置和照明系统等的研究。

为了改善这样的上述OLED装置的发光效率，有必要改善形成发光层的材料的发光效率或者光提取效率(即，由发光层产生的光被提取的效率)。

OLED装置的光提取效率取决于OLED层的折射率。在典型的OLED装置中，当由发光层产生的光束以大于临界角的角度出射时，光束会在诸如作为阳极的透明电极层的较高折射率的层与诸如玻璃基底的较低折射率的层之间的界面处被全反射。这会因此降低光提取效率，从而降低了OLED装置的整体发光效率，这是有问题的。

更详细地进行描述，由OLED产生的光中的仅大约20％从OLED装置发射，由于源自于玻璃基底、阳极与由空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层和电子注入层组成的有机发光层的不同的折射率的波导效应以及由于源自于玻璃基底和环境大气之间的折射率的差异的全内反射，而损失产生的光中的约80％。这里，内部的有机发光层的折射率在1.7到1.8的范围，而通常用于阳极的氧化铟锡(ITO)的折射率为约1.9。由于这两个层具有范围为从200nm到400nm的显著低的厚度，并且用于玻璃基底的玻璃的折射率为约1.5，从而在OLED装置内部形成平面波导。计算出由于上述原因在内部波导模式中损失的光的比率为约45％。另外，由于玻璃基底的折射率为约1.5，环境大气的折射率为1.0，所以当光离开玻璃基底的内部时，入射角大于临界角的光束被全反射并被俘获在玻璃基底内部。被俘获的光的比率为约35％，可以从OLED装置仅发射所产生的光的约20％。

为了克服这样的问题，已经积极地研究了光提取层，通过所述光提取层可以提取否则将在内部波导模式中损失的光的80％。光提取层通常被分类为内部光提取层和外部光提取层。在外部光提取层的情况下，可以通过在基底的外表面上设置包括微透镜的膜来改善光提取效率，微透镜的形状从各种形状中选择。光提取效率的改善不明显依赖于微透镜的形状。另一方面，内部光提取层直接提取否则将在光波导模式中损失的光。因此，内部光提取层改善光提取效率的可能性可能高于外部光提取层改善光提取效率的可能性。然而，当入射光的角度基本上垂直于玻璃基底时，内部光提取层可能起到与该意图相反的作用。尽管内部光提取层可以具有比外部光提取层的光提取效率高的光提取效率，但是这样的内部光提取层可能导致光损失。另外，内部光提取层必须在OLED装置的制造工艺期间形成，受到后续工艺的影响，并且在技术方面难以形成，这是有问题的。

在技术方面，通常用包含光散射颗粒的光散射层涂覆基底。具体地，金属氧化物颗粒可以用作分布在基质中的光散射颗粒，以在金属氧化物颗粒的边界处获得折射率差和光散射效果。然而，根据这种常规方法，光散射颗粒的团聚会降低分散性，从而降低了光提取效果。另外，这可能因此降低表面粗糙度特性，从而降低了OLED装置的寿命和可靠性，这是有问题的。此外，通常，形成在球形光散射颗粒之间的空隙使光散射颗粒与基底之间的粘附性降低。此特征会使后续处理困难。

[现有技术文件]

第1093259号韩国专利(2011年12月6日)

技术实现要素：

技术问题

因此，考虑到现有技术中出现的上述问题做出本公开，本公开提出了一种制造用于有机发光二极管(OLED)装置的光提取基底的方法，其中，能够通过改善分布在基质层中的光散射颗粒的分散性和基底粘附性来提高OLED装置的光提取效率和结构可靠性。

技术方案

根据本公开的一方面，一种制造用于OLED装置的光提取基底的方法可以包括：通过将透明磁性纳米颗粒与挥发性的第一溶液混合来制备混合溶液；通过将混合溶液和光散射颗粒与包含非磁性氧化物颗粒的第二溶液混合来制备涂覆溶液；用涂覆溶液涂覆基础基底；通过在从基础基底下方到涂覆溶液的方向上施加磁场来对涂覆溶液中包含的透明磁性纳米颗粒进行磁性排列。

透明磁性纳米颗粒可以是Ti_1-xM_xO₂。

在Ti_1-xM_xO₂中，M可以是Co或Ni。

在Ti_1-xM_xO₂中，x可以在0.1到0.5的范围。

在Ti_1-xM_xO₂中，x可以为0.2。

光散射颗粒可以由折射率与非磁性氧化物颗粒的折射率相差0.3或更大的材料形成。

可以同时执行用涂覆溶液涂覆基础基底的步骤和施加磁场的步骤。

通过在将涂覆溶液施用到基础基底所沿的方向上移动磁场产生器来在涂覆溶液的方向上施加磁场。

在涂覆基础基底之后，光散射颗粒中的相邻的光散射颗粒可以团聚在一起以形成均与基础基底的表面接触的多个光散射颗粒，透明磁性纳米颗粒中的多个透明磁性纳米颗粒与非磁性氧化物颗粒中的多个非磁性氧化物颗粒可以不规则地附着到所述多个光散射颗粒簇的表面。

在施加磁场之后，所述多个透明磁性纳米颗粒可以在相邻的光散射颗粒之间穿过并穿入由基础基底和相邻的光散射颗粒形成的空隙中。

所述方法还可以包括：在施加磁场之后，对涂覆溶液进行烧制。

当对涂覆溶液进行烧制时，可以制得光散射颗粒和透明磁性纳米颗粒分布在由非磁性氧化物颗粒组成的基质层内的结构。

基质层可以面对有机发光二极管装置的透明电极。

有益效果

根据本公开，响应于在从基础基底下方到涂覆溶液的方向上施加的磁场，使多个透明磁性纳米颗粒进行磁性排列，从而使团聚的光散射颗粒彼此分离。这可以因此改善分布在光提取层中的光散射颗粒的分散性，从而改善OLED装置的光提取效率。

另外，根据本公开，响应于在从基础基底下方到涂覆溶液的方向上施加的磁场，多个透明磁性纳米颗粒在其中填充了由光散射颗粒和基础基底形成的空隙的结构中进行磁性排列。这能够因此改善光提取层和基础基底之间的粘附性，从而改善光提取基底的结构可靠性。此外，当光提取基底设置在OLED装置的由OLED产生的光出射所经的一侧时，可以改善OLED装置的可靠性。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的制造用于OLED装置的光提取基底的方法的工艺流程图。

图2和图3是示出根据本公开的实施例的制造用于OLED装置的光提取基底的方法中在磁场施加之前和之后透明磁性纳米颗粒的布置的概念图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的实施例的制造用于有机发光二极管(OLED)装置的光提取基底的方法。

在以下描述中，在由于包括对已知功能和组件的详细描述而可能使本公开的主题不清楚的情况下，将省略包含在此的对已知功能和组件的详细描述。

根据本公开的实施例的制造用于OLED装置的光提取基底的方法是制造光提取基底100的方法，其中，光提取基底设置在OLED装置的由OLED产生的光出射所经的部分中，以改善OLED装置的光提取效率。

尽管未示出，但是OLED装置包括根据本公开的实施例制造的光提取基底100以及夹在光提取基底和面对光提取基底的包封基底之间的多层结构。多层结构由阳极、有机发光层和阴极组成。阳极是设置为面对根据本公开的实施例制造的光提取基底100的透明电极。阳极可以由具有较大功函数以利于空穴注入的诸如Au、In或Sn的金属或者诸如氧化铟锡(ITO)的金属氧化物形成。阴极可以是由具有较小的功函数以利于电子注入的Al、Al:Li或Mg:Ag形成的金属薄膜。另外，有机发光层可以包括顺序地堆叠在阳极上的空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层和电子注入层。

根据该结构，当在阳极和阴极之间感生出正向电压时，电子从阴极经电子注入层和电子传输层迁移到发射层，同时空穴从阳极经空穴注入层和空穴传输层迁移到发射层。已经迁移到发射层中的电子和空穴彼此复合，从而产生激子。当这些激子从激发态转变为基态时，发射光。发射的光的亮度与在阳极和阴极之间流动的电流的量成比例。

当OLED装置是用于照明的白色OLED装置时，有机发光层可以具有例如包括发射蓝色光的高分子发光层和发射橙红色光的低分子发光层的多层结构。另外，可以使用发射白色光的各种其它结构。另外，有机发光层可以具有串联结构。具体地，可以提供与互连层交替的多个有机发光层。

如图1中示出的，根据本公开的实施例的制造用于OLED装置的光提取取基底的方法，即，制造用于上述有机发光装置的光提取基底100的方法包括第一混合步骤S1、第二混合步骤S2、涂覆步骤S3和磁场施加步骤S4。以下组件的附图标记，将参照图2和图3。

首先，第一混合步骤S1是通过将纳米颗粒与第一溶液混合来制备混合溶液的步骤。为了制备混合溶液，在第一混合步骤S1中，处于胶态的透明磁性纳米颗粒120与诸如醇的挥发性的第一溶液混合。与第一溶液混合的透明磁性纳米颗粒120可以是Ti_1-xM_xO₂。这里，M可以是Co或Ni。另外，x可以在0.1到0.5的范围，优选地，x可以为0.2。根据本公开的实施例，Ti_0.8Co_0.2O₂可以用作透明磁性纳米颗粒120。Ti_0.8Co_0.2O₂是在280nm至380nm的波长范围内具有磁光效应并且不干扰可见光的铁磁材料。

随后，第二混合步骤S2是将第一混合步骤S1中制备的混合溶液和光散射颗粒130与第二溶液混合的步骤。这里，第二溶液是包含非磁性氧化物颗粒140的溶液，其中，非磁性氧化物颗粒140在随后的工艺中被施用到基础基底110以形成用于透明磁性纳米颗粒120和光散射颗粒130的基质层。即，第二混合步骤S2是通过将包含透明磁性纳米颗粒120的混合溶液、光散射颗粒130以及包含非磁性氧化物颗粒140的第二溶液混合在一起来制备应当形成用于OLED装置的光提取层的涂覆溶液的步骤。这里，光散射颗粒130和作为光散射颗粒130的基质层的非磁性氧化物颗粒140必须具有不同的折射率以用于OLED装置的光提取层。对此，在第二混合步骤S2中，折射率与非磁性氧化物颗粒140的折射率相差0.3或更大的材料可以用于光散射颗粒130。例如，当将二氧化硅或二氧化钛等用于光散射颗粒130时，折射率与光散射颗粒130的折射率相差0.3或更大的金属氧化物可以用于应当形成光散射颗粒130的基质层的非磁性氧化物颗粒140。当如上所述光散射颗粒130的折射率与由非磁性氧化物颗粒140构成的基质层的折射率的差为0.3或更大时，由具有不同折射率的光散射颗粒130和基质层组成的内部光提取层形成在OLED和基础基底110之间。这种结构可以减少将在传统上在玻璃基底和OLED之间的界面处引起的全内反射，同时干扰形成在界面处的波导模式，从而显著地改善OLED装置的光提取效率。

接下来，涂覆步骤S3是用应当形成光提取层的涂覆溶液涂覆基础基底110的步骤。在涂覆步骤S3中，用包含透明磁性纳米颗粒120、光散射颗粒130和非磁性氧化物颗粒140的涂覆溶液涂覆基础基底110的表面。

图2是示意性示出执行涂覆步骤S3之后透明磁性纳米颗粒120、光散射颗粒130和非磁性氧化物颗粒140的布置的概念图。如图2中示出的，在涂覆步骤S3之后，由于在由非磁性氧化物颗粒140构成的基质层内的光散射颗粒130的重力造成的向下迁移，多个光散射颗粒130可以与基础基底110的表面接触。这里，彼此相邻的多个光散射颗粒130可以团聚。大量光散射颗粒130的这种团聚是降低光提取层的表面粗糙度和光提取效率的因素。另外，在没有任何进一步处理的情况下，空隙10形成在球形光散射颗粒130和基础基底110之间。空隙10是减小基础基底110和光提取层之间的界面粘附性的因素。具体地，直接在用光散射颗粒130和应当形成用于光散射颗粒130的基质层的非磁性氧化物颗粒140涂覆基础基底110之后，由光散射颗粒130和非磁性氧化物颗粒140组成的光提取层的初始结构不适合用来获得优异的光提取效率和粘附性。

在完成涂覆步骤S3之后，多个透明磁性纳米颗粒120和多个非磁性氧化物颗粒140由于颗粒之间作用的范德华引力或电磁引力而保持彼此紧密接触。这种引力不仅作用在多个透明磁性纳米颗粒120和多个非磁性氧化物颗粒140之间，而且作用在颗粒120和140与多个光散射颗粒130之间。由于多个光散射颗粒130团聚在一起，使得制备出多个透明磁性纳米颗粒120和多个非磁性氧化物颗粒140附着到多个光散射颗粒130的簇的结构。即，多个透明磁性纳米颗粒120和多个非磁性氧化物颗粒140附着到多个光散射颗粒130的簇的除了多个光散射颗粒130的彼此接触的表面之外的表面。这里，多个透明磁性纳米颗粒120和多个非磁性氧化物颗粒140不规则地布置。

用包含透明磁性纳米颗粒120、光散射颗粒130和非磁性氧化物颗粒140的涂覆溶液涂覆的基础基底110是可由具有优异的透光率和机械性能的任意材料形成的透明基底。例如，基础基底110可以由诸如热固化有机膜或紫外线(UV)固化有机膜的聚合物材料形成。可选择地，基础基底110可以由诸如钠钙玻璃(SiO₂-CaO-Na₂O)或铝硅酸盐玻璃(SiO₂-Al₂O₃-Na₂O)的化学钢化玻璃形成。当包括根据本公开的实施例的光提取基底的有机发光装置用于照明时，基础基底110可以由钠钙玻璃形成。另外，基础基底110也可以是金属氧化物基底或金属氮化物基底。根据本公开的实施例，基础基底110可以是具有1.5mm或更小的厚度的薄玻璃基底。可以使用熔融工艺或浮法制程来制造薄玻璃基底。

最后，磁场施加步骤S4是使不规则地附着到多个光散射颗粒130的表面的大量透明磁性纳米颗粒120进行磁性排列的步骤。对此，在磁场施加步骤S4中，在从基础基底110下方到涂覆基础基底110的涂覆溶液的方向上施加磁场。

在这种情况下，根据本公开的实施例，可以同时执行涂覆步骤S3和磁场施加步骤S4。具体地，在用涂覆溶液正在涂覆基础基底110的同时，可以例如通过在施用涂覆溶液的方向上移动磁场发生器，在涂覆溶液的方向上顺序地施加磁场。可选择的，根据涂覆方法，可以通过移动基础基底110在涂覆溶液的方向上顺序地施加磁场。

当如上所述在磁场施加步骤S4中在从基础基底110下方到包含透明磁性纳米颗粒120的涂覆溶液的方向上施加磁场时，如图3中示出的，透明磁性纳米颗粒120由于磁极性通过迁移和重新布置，在多个团聚的光散射颗粒130之间穿过，从而使得光散射颗粒130彼此分离。因此，改善了光散射颗粒130的分散性。另外，在这种情况下，通过基础基底110和相邻的光散射颗粒130形成的空隙10被已磁性排列(即，在基础基底110的方向上移动)的透明磁性纳米颗粒120填充。因此，改善了由光散射颗粒130和非磁性氧化物颗粒140组成的光提取层与基础基底110之间的界面粘附性。

另外，响应于磁场的施加，透明磁性纳米颗粒120移动远离的未占据位被基质层的其余非磁性氧化物颗粒140中的由于范德瓦尔斯引力而被吸引的一些非磁性氧化物颗粒140填充。

在磁场施加步骤S4之后，涂覆溶液经受烧制处理，以使施用在基础基底110上的液态涂覆溶液转化为固态光提取层。这里，如在本公开的实施例中讨论的，当通过湿法涂覆形成光提取层时，由非磁性氧化物颗粒140构成的基质层的厚度响应于涂覆溶液的烧制而减小。在这种情况下，光散射颗粒130可以增大基质层的表面粗糙度。当具有如上所述的高表面粗糙度的基质层与作为OLED的阳极的透明电极接触或使OLED的透明电极形成在其上时，基质层的表面结构可以转移到透明电极，从而降低OLED的电特性。换句话说，将与透明电极接触的基质层的表面必须是高度平坦的表面，使得基质层适于作为OLED装置的内部光提取层。因此，可以添加在光提取层上形成平坦化层的工艺。

已经针对附图呈现了对本公开的具体示例性实施例的前述描述。它们不意图穷举本公开或将本公开限制为所公开的精确形式，显然，根据上面的教导，对于本领域普通技术人员来说，许多修改和变化是可能的。

因此，本公开的范围不意图受限于前述的实施例，而是由所附的权利要求及其等同物来限定。