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以及包括该光提取基底的有机发光二极管与流程

本公开涉及制造用于有机发光二极管(oled)的光提取基底的方法、用于oled的光提取基底以及包括该光提取基底的oled装置。更具体地，本公开涉及制造用于oled的光提取基底的方法、用于oled的光提取基底以及包括该光提取基底的oled装置，其中，在基质层中形成使由oled发射的光被散射的裂纹，以进一步使发射的光的路径复杂化或多样化，从而进一步改善oled的光提取效率。

背景技术：

通常，发光装置可以分为具有由有机材料形成的发光层的有机发光二极管(oled)装置以及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是基于通过电子注入电极(阴极)注入的电子与通过空穴注入电极(阳极)注入的空穴的复合而在有机发光层中产生的激子的辐射衰减的自发光光源。oled具有诸如低电压驱动、自发光、宽视角、高分辨率、自然色再现性和快速响应时间等一系列优点。

近来，已经积极地对oled应用于便携式信息装置、照相机、钟表、手表、办公设备、用于车辆或类似的信息显示装置、电视(tv)、显示装置和照明系统等进行了研究。

为了改善这样的上述oled装置的发光效率，需要改善形成发光层的材料的发光效率或光提取效率，即，提取由发光层产生的光的效率。

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，当以大于临界角的角度发射由发光层产生的光束时，光束可以在诸如用作阳极的透明电极层的较高折射率层与诸如玻璃基底的较低折射率层之间的界面处被全反射。因此这会降低光提取效率，从而降低oled装置的整体发光效率，这是有问题的。

更详细地描述，由oled产生的光中的仅大约20％从oled装置发射，并且产生的光的大约80％由于由玻璃基底，阳极，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折射率引起的波导效应以及由玻璃基底和环境空气之间的折射率的差产生的全内反射而损失。这里，内部有机发光层的折射率在从1.7至1.8的范围，然而，通常在阳极中使用的氧化铟锡(ito)的折射率为大约1.9。由于两层具有范围为200nm至400nm的明显低的厚度，并且用于玻璃基底的玻璃的折射率为大约1.5，从而在oled装置内形成平面波导。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大约45％。此外，由于玻璃基底的折射率为大约1.5，环境空气的折射率为1.0，所以当光离开玻璃基底的内部时，具有比临界角大的入射角的光束会被全反射并且被捕获在玻璃基底内部。被捕获的光的比例为大约35％。因此，仅可以从oled装置发射所产生的光的大约20％。

为了克服这样的问题，已经积极研究了光提取层，通过该光提取层可以提取将在内部波导模式中另外损失的光的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，能够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，从各种形状之中选择微透镜的形状。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将在光波导模式中另外损失的光。因此，内部光提取层改善光提取效率的能力可以高于外部光提取层改善光提取效率的能力。

然而，使用内部光提取层来改善光提取效率的效果对于向外发射的光的量仍然是微不足道的。因此，需要积极研究进一步改善光提取效率的方法或技术。

相关技术文件

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，本公开是已经考虑到现有技术中出现的上述问题而做出的，本公开提出了制造用于有机发光二极管(oled)的光提取基底的方法、用于oled的光提取基底和包括该光提取基底的oled装置，其中，在基质层中形成用于引起由oled发出的光被散射的裂纹，以进一步使发射的光的路径复杂化或多样化，从而进一步改善oled的光提取效率。

技术方案

根据本公开的方面，制造用于oled的光提取基底的方法可以包括：通过混合包含第一金属氧化物的溶胶-凝胶溶液和由具有与第一金属氧化物的折射率不同的折射率的第二金属氧化物形成的多个散射颗粒来制备混合物；使用所述混合物涂覆基体基底；并且烧制涂覆基体基底的混合物，以在基体基底上形成基质层，所述基质层由第一金属氧化物形成，并且具有分散在其中的多个散射颗粒。由于基体基底与第一金属氧化物之间的热膨胀系数的差异，在基质层中形成能够散射由oled发射的光的裂纹。

在混合物的制备步骤中，可以将溶胶-凝胶溶液的浓度控制为1.0m或更大。

在混合物的制备步骤中，第一金属氧化物可以是从由sio2、tio2、zro2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。

在混合物的制备步骤中，第一金属氧化物可以是金红石tio2。

在烧制混合物之后，可以在基质层内形成多个不规则形状的孔隙。

多个孔隙的尺寸可以为从50nm至900nm的范围。

在混合物的制备步骤中，第二金属氧化物可以是从由sio2、tio2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。

在混合物的制备步骤中，多个散射颗粒可以是单折射率散射颗粒或多折射率散射颗粒。

在混合物的制备步骤中，多个散射颗粒可以是单折射率散射颗粒和多折射率散射颗粒的混合物。

多折射率散射颗粒可以分别由核和围绕核的壳组成，壳具有与核的折射率不同的折射率。

在多折射率散射颗粒中，核可以是空心部分，壳可以围绕核。

在使用混合物涂覆基体基底的步骤中，可以以等于或高于多个散射颗粒的厚度或者多个散射颗粒中的聚集的散射颗粒的总厚度的厚度将混合物施加到基体基底。

可以在400℃至800℃的温度下烧制混合物。

基体基底可以是柔性基底。

基体基底可以是具有1.5mm或更小的厚度的薄玻璃片。

根据本公开的另一方面，用于oled的光提取基底可以包括：基体基底；基质层，设置在基体基底上并由第一金属氧化物形成；多个散射颗粒，分散在基质层中，并由与第一金属氧化物的折射率不同的折射率的第二金属氧化物形成。基质层具有在其中分散的裂纹，裂纹散射由oled发射的光。

基质层可以是从由sio2、tio2、zro2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。

多个散射颗粒可以是从由sio2、tio2、zro2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。

多个散射颗粒中的至少部分可以分别包括：核；以及壳，围绕核，壳具有与核的折射率不同的折射率。

核可以是空心部分。

裂纹可以形成在多个散射颗粒中的散射颗粒之间或者在多个散射颗粒中的散射颗粒的簇之间。

裂纹的至少部分可以将基体基底暴露于基质层的表面。

根据本公开的另一方面，oled装置可以包括：阴极；有机发射层；阳极，设置在有机发射层上。上述光提取基底可以设置在阳极上。光提取基底的基质层和多个散射颗粒可以形成内部光提取层。

oled装置还可以包括设置在阳极与光提取基底之间的平坦化层。

有益效果

根据本公开，控制用于形成基质层的溶胶-凝胶溶液的浓度和基质层的厚度二者，使得在用于形成基质层的烧制期间由于基体基底与基质层的金属氧化物之间的热膨胀系数(cte)的差异，而在基质层中形成用于散射由oled发射的光的裂纹。裂纹可以进一步使由oled发射的光的路径复杂化或多样化，从而与光提取基底不具有裂纹的传统情况相比，进一步改善oled的光提取效率。

附图说明

图1是示出根据示例性实施例的制造用于oled的光提取基底的方法的工艺流程图。

图2至图4顺序地示出根据示例性实施例的制造用于oled的光提取基底的方法的工艺步骤。

图5是示出根据示例性实施例制造的光提取基底的剖视图。

图6至图10是示出根据本公开的示例1制造的光提取基底的表面和边缘的sem(扫描电子显微镜)图像。

图11和图12是根据本公开的示例2制造的光提取基底的sem图像。

图13至图15是根据比较示例1制造的光提取基底的sem图像。

图16是由金红石tio2组成的基质层的sem图像。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述制造用于有机发光二极管(oled)的光提取基底的方法、用于oled的光提取基底以及包括该光提取基底的oled装置。

在下面的公开中，在本公开的主题会由于其中的内含物而不清楚的情况下，将省略包括在本公开中的已知功能和组件的详细描述。

根据示例性实施例的制造用于oled的光提取基底的方法是如下制造光提取基底(图5中的100)的方法：将光提取基底设置在由oled(图5中的11)发射的光沿其离开的路径上，以用作由oled(图5中的11)发射的光经过的路线，改善oled(图5中的11)的光提取效率，并且保护oled(图5中的11)免受外部环境的影响。

如图1中示出的，根据示例性实施例的制造用于oled的光提取基底的方法包括混合物制备步骤s1、混合物涂覆步骤s2和混合物烧制步骤s3。

首先，混合物制备步骤s1是制备用于形成oled装置(图5中的11)的内部光提取层(ilel)的混合物(图2中的120)的步骤。在混合物制备步骤s1中，通过将溶胶-凝胶溶液(图2中的121)与多个散射颗粒(图2中的122)混合来制备混合物(图2中的120)。在混合物制备步骤s1中，可以使用包含第一金属氧化物的溶胶-凝胶溶液(图2中的121)。第一金属氧化物可以是从sio2、tio2、zro2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。具体地，在混合物制备步骤s1中，第一金属氧化物可以是金红石tio2。当第一金属氧化物是金红石tio2时，在随后的烧制步骤期间在tio2内部形成多个不规则形状的孔隙。稍后将更详细描述这个。

此外，在混合物制备步骤s1中，可以使用由具有与第一金属氧化物的折射率不同的折射率的第二金属氧化物形成的多个散射颗粒(图2中的122)。第二金属氧化物可以是从sio2、tio2、zno和sno2构成的候选组中选择的一种金属氧化物或者两种或更多种金属氧化物的组合。这里，在混合物制备步骤s1中使用的多个散射颗粒(图2中的122)可以是多折射率的散射颗粒。例如，在混合物制备步骤s1中，将与溶胶-凝胶溶液(图2中的121)混合的多个散射颗粒(图2中的122)可以分别由核(图2中的123)和围绕核的壳(图2中的124)组成，壳具有与核的折射率不同的折射率。在混合物制备步骤s1中使用的散射颗粒(图2中的122)中，核123可以是空心部分。如上所述，具有核-壳结构的散射颗粒(图2中的122)的使用可以通过使用核123与壳124之间的折射率的差异来进一步改善由oled(图5中的11)发射的光的提取效率。

如上所述，在根据示例性实施例的混合物制备步骤s1中，具有核-壳结构的散射颗粒可以用于形成将与溶胶-凝胶溶液(图2中121)混合的多个散射颗粒中(图2中的122)的至少部分。即，在混合物制备步骤s1中，可以通过将单折射率散射颗粒与分别具有核-外壳结构的多折射率散射颗粒以预定比例混合来制备将与溶胶凝-胶溶液(图2中的121)混合的多个散射颗粒(图2中的122)。可选择地，在混合物制备步骤s1中，多个散射颗粒(图2中的122)可以仅由单折射率散射颗粒或多折射率散射颗粒组成。

此外，在混合物制备步骤s1中，需要将溶胶-凝胶溶液(图2中的121)的浓度控制为1.0m或更大，从而由于基体基底(图2中的110)与包含在溶胶-凝胶溶液(图2中的121)中的第一金属氧化物之间的热膨胀系数(cte)的差异，而在随后的混合物烧制步骤s3中在通过溶胶-凝胶溶液(图2的121)的烧制而形成的基质层(图4中的130)中产生裂纹(图4中的131)。

随后，如图2中所示，混合物涂覆步骤s2是使用在混合物制备步骤s1中制备的混合物120来涂覆基体基底110的顶表面的步骤。在混合物涂覆步骤s2中，可以以等于或高于散射颗粒122的厚度的厚度将混合物120施加到基体基底110，从而由于在基体基底110与包含在溶胶-凝胶溶液121中的第一金属氧化物之间的cte的差异，而在随后的混合物烧制步骤s3中在通过溶胶-凝胶溶液121的烧制而形成的基质层(图4中的130)中产生裂纹(图4中的131)。当多个散射颗粒中的若干个散射颗粒122聚集成两层时，散射颗粒122的厚度包括聚集成两层的散射颗粒的总厚度。

换句话说，为了在基质层(图4中的130)中形成裂纹(图4中的131)，需要在混合物制备步骤s1中控制溶胶-凝胶溶液121的浓度并在混合物涂覆步骤s2中控制混合物120的厚度。

当根据示例性实施例制造的光提取基底(图5中的100)用于包括oled(图5中的11)的oled装置中时，在oled装置的前部(即，由oled(图5中的11)产生的光通过其离开的部分)设置涂覆有混合物120的基体基底110，以在用作包封基底以保护oled(图5中的11)免受外部环境影响的同时允许光离开。基体基底110可以是由具有优异的透光率和优良的机械性能的任何透明材料形成的透明基底。例如，基体基底110可以由诸如热可固化有机膜或紫外(uv)可固化有机膜的聚合物材料形成。可选择地，基体基底110可以由诸如钠钙玻璃(sio2-cao-na2o)或铝硅酸盐玻璃(sio2-al2o3-na2o)的化学强化玻璃来形成。当根据示例性实施例制造的包括光提取基底(图5中的100)的oled装置用于照明时，基体基底110可以由钠钙玻璃形成。此外，基体基底110也可以是由金属氧化物或金属氮化物形成的基底。根据示例性实施例，基体基底110可以是柔性基底，更具体地，可以是具有1.5mm或更小的厚度的薄玻璃片。可以使用融合工艺或浮法工艺来制造薄玻璃片。

随后，如图3中所示，混合物烧制步骤s3是烧制在混合物涂覆步骤s2中施加在基体基底110的顶部上的混合物120的步骤。此外，混合物烧制步骤s3是通过烧制混合物120而在基体基底110上形成基质层(图4中的130)的步骤，基质层由第一金属氧化物形成并具有分散在其中的多个散射颗粒122。

在根据示例性实施例的混合物烧制步骤s3中，在400℃至800℃的温度下烧制混合物120。当在该温度范围内烧制混合物120时，如图4中所示，在基质层130中形成能够散射由oled(图5中的11)发射的光的裂纹131。即，裂纹131可以进一步使由oled(图5中的11)发射的光的路径复杂化或多样化。形成在基质层130中的裂纹131在从基质层130的表面朝向基体基底110的方向延伸。这里，可以形成部分或全部裂纹131，以将基体基底110暴露于基质层130的表面。此外，可以在多个散射颗粒122中的散射颗粒之间或者在多个散射颗粒122中的若干个散射颗粒的簇(cluster)之间形成裂纹131。

由于基体基底110与溶胶-凝胶溶液121的第一金属氧化物之间的cte的差异，在混合物烧制步骤s3中的混合物120的烧制期间，引发裂纹131。对混合物制备步骤s1中的溶胶-凝胶溶液121的浓度的控制以及对混合物涂覆步骤s2中的混合物120的厚度的控制作为基本上产生或促进由于cte差异而引起的裂纹131的因素。具体地说，当在混合物制备步骤s1中控制溶胶-凝胶溶液121的浓度并且在混合涂覆步骤s2中控制混合物120的涂覆厚度时，可以控制由于基体基底110与溶胶-凝胶溶液121的第一金属氧化物之间的cte的差异而在基质层130中产生的裂纹131的程度。这也表示可以调整基质层130的雾度。例如，可以根据需要通过控制溶胶-凝胶溶液121的浓度和混合物120的厚度来将基质层130的雾度值修改为大约5％至大约85％的范围内。

此外，在混合物制备步骤s1中使用金红石tio2作为用于在被烧制之后形成基质层130的溶胶-凝胶溶液121的第一金属氧化物时，如图6中的扫描电子显微镜(sem)图像所示，在tio2内部形成多个不规则形状的孔隙。多个孔隙的尺寸可以为从50nm至900nm的范围。多个孔隙与多个散射颗粒122一起形成复杂散射结构，以改善oled(图5中的11)的光提取效率。多个孔隙可以实现等于或高于多个散射颗粒122的光散射效应的光散射效应。即，在基质层130内形成不规则形状的孔隙越多，即，基质层130内的多个孔隙的面积越大，可以实现越高的光提取效率。如上所述，当在基质层130内形成更多的孔隙时，可以减少昂贵的散射颗粒122的使用，从而降低制造成本。

当完成混合物烧制步骤s3时，根据示例性实施例制造了用于oled的光提取基底100。

如图5中所示，如上所述制造的光提取基底100设置在oled11的由oled11产生的光通过其离开的一个表面上，以用作功能基底，以改善oled11的光提取效率。这里，具有裂纹131的基质层130和分散在基质层130内的多个散射颗粒122形成oled11的内部光提取层(ilel)。基于由裂纹131、基质层130以及包括分别由核123和壳124组成的核-壳结构颗粒的散射颗粒122获得的复杂化的光散射结构、在裂纹131与基质层130之间的折射率差异、在基质层130与散射颗粒122之间的折射率差异以及在核123与壳124之间的折射差异，内部光提取层可以显著改善由oled11发射的光的提取效率。

尽管没有具体示出，但是oled11具有包括阳极、有机发光层和阴极的多层结构，该多层结构夹在根据示例性实施例的光提取基底100与面向光提取基底100以包封oled11的另一基底(未示出)之间。阳极与根据示例性实施例的光提取基底100的基质层130邻接。根据示例性实施例的基质层130可以由于裂纹131而在与阳极邻接的表面中具有低水平的平坦度。在这种情况下，基质层130的表面形状可以转移到阳极，从而使oled11的电性能劣化。为了防止这种情况，可以在基质层130与阳极之间设置平坦化层。

阳极可以由诸如au、in、sn或氧化铟锡(ito)的具有较大逸出功的金属或金属氧化物形成，以促进空穴注入。阴极可以是由al、al：li或mg：ag形成的具有较小的逸出功的金属薄膜，以促进电子注入。有机发光层可以包括依次堆叠在阳极上的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。

根据该结构，当在阳极与阴极之间引发正向电压时，电子从阴极穿过电子注入层和电子传输层向发射层迁移，同时空穴从阳极穿过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到基态时，产生光。产生的光的亮度与在阳极与阴极之间流动的电流量成比例。

当oled11是用于照明的白色oled时，发光层可以具有例如由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组成的多层结构。此外，可以使用发射白色光的各种其它结构。

根据示例性实施例，有机发光层也可以具有串联结构。在这种情况下，可以设置与互连层(未示出)交替的多个有机发光层。

示例1

将具有200nm的直径的sio2颗粒与1.5mtio2溶胶-凝胶溶液混合，使用合成的混合物来涂覆基底，然后执行烧制。图6至图10是示出烧制的混合物的sem图像。形成在混合物(即，具有分散在其中的sio2颗粒的tio2基质层)中的裂纹是视觉上可辨别的。随后，将基质层作为oled的光提取层，然后测量oled的光提取效率。测量的光提取效率是没有光提取层的oled的光提取效率的大约1.7倍。

示例2

将具有400nm的直径的sio2颗粒与1.5mtio2溶胶-凝胶溶液混合，使用合成的混合物以800nm的厚度来涂覆基底，然后执行烧制。图11至图12是示出烧制的混合物的sem图像。形成在混合物(即，具有分散在其中的sio2颗粒的tio2基质层)中的小裂纹在视觉上是可辨识的。

比较示例1

将具有400nm的直径的sio2颗粒与0.5mtio2溶胶-凝胶溶液混合，使用合成的混合物来涂覆基底，然后执行烧制。图13至图15是示出烧制的混合物的sem图像。在混合物(即，具有分散在其中的sio2颗粒的tio2基质层)中没有在视觉上可辨识的裂纹。随后，将基质层作为oled的光提取层，然后测量oled的光提取效率。测量的光提取效率是没有光提取层的oled的光提取效率的大约1.5倍。

将示例1的光提取效率与比较示例1的光提取效率进行比较，比较示例1的改善程度低于示例1的改善程度。这表明示例1中的裂纹有助于一定程度改善示例1中的光提取效率，该程度对应于示例1与比较示例1之间的光提取效率的差异。

已经针对附图呈现了本公开的具体示例性实施例的前述描述。它们并不意图是彻底的或将本公开局限于所公开的精确形式，显然，对于本领域普通技术人员来说，根据上述教导，许多修改和变化是可能的。

因此，意图的是，本公开的范围不限于前述实施例，而是由所附权利要求及其等同物限定。