KR101596070B1 - 복사 방출 장치 및 복사 방출 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
복사 방출 장치가 제공되며, 상기 장치는 기판(10), 상기 기판(10)상에 위치한 적어도 하나의 유기 기능층(100) 및 상기 적어도 하나의 유기 기능층(100)상에 위치한 제2전극(80)을 포함한다. 기판(10)은 플라스틱 필름(1)과 금속 필름(3)을 포함하고, 금속 필름(3)은 플라스틱 필름(1)과 적어도 하나의 유기 기능층(100) 사이에 배치되며, 제1전극으로서 설치된다. 또한, 이러한 장치의 제조 방법도 제공된다.
Description
본 발명은 복사 방출 장치 및 복사 방출 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2008 034717.5 및 독일 특허 출원 DE 10 2008 053326.2을 기초로 우선권을 주장하며, 그 공개 내용은 여기서 참조로 포함된다.
전계 발광성 유기 발광다이오드와 같은 복사 방출 장치는 기판을 포함하고, 상기 기판 상에서 제1전극과 제2전극 사이에 유기 층 시퀀스가 배치된다.
본 발명의 과제는 개선된 특성을 갖는 기판을 구비한 복사 방출 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 과제는 이러한 복사 방출 장치를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제는 특허청구범위 제1항에 따른 장치 및 특허청구범위 제10항에 따른 방법에 의하여 해결된다. 본 장치 및 방법의 다른 실시예는 종속항에 기재된다.
적어도 일 실시예에 따르면, 복사 방출 장치가 제공되고, 상기 장치는 기판, 상기 기판 상의 적어도 하나의 유기 기능층 및 상기 적어도 하나의 유기 기능층 상의 제2전극을 포함한다. 이 때, 기판은 플라스틱 필름 및 금속 필름을 포함하고, 금속 필름은 플라스틱 필름과 적어도 하나의 유기 기능층 사이에 배치되며 제1전극으로서 설치된다.
따라서 예컨대 가요성(flexible)의 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 복사 방출 장치가 제공될 수 있고, 상기 장치는 효과적으로 제조될 수 있는 기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 기판 상에 배치된 층들을 산소 및 습기로부터 보호한다.
또한, 기판은 장벽층들을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 기판은 가요성으로 형성될 수 있고 단단하지 않은 가요성의 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 플라스틱 필름이 제공되면 비용이 적게 들고, 또한 플라스틱 필름의 표면 거칠기도 낮을 수 있다. 또한, 금속 필름이 위에 배치된 플라스틱 필름들을 포함한 기판을 사용하면, 예컨대 장벽층을 이용하여 산소나 습기의 확산을 방지하는 플라스틱 필름을 밀폐시키는 과정이 생략될 수 있는데, 상기 플라스틱 필름들 상에 금속 필름이 배치되기 때문이다. 금속 필름은 밀봉적인 고유의 확산 방지성을 가질 수 있어서, 산소 또는 수분(습기의 형태)이 기판을 통과하여 확산되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 확산 방지성을 갖는 적절한 기판이 예컨대 가요성 복사 방출 장치를 위해 제공되며, 상기 기판이 가요성으로 형성되는 경우 릴투릴(reel to reel)에 유용하다. "릴투릴에 유용하다"는 것은, 기판이 롤러에 의해 풀릴 수 있고, 다른 층들로 인쇄되며 다시 말려질 수 있음을 의미한다.
금속 필름은 플라스틱 필름 상에 기상증착되거나, 스퍼터링되거나 다른 방법을 이용하여 적층될 수 있다. 플라스틱 필름 상에 조밀한 금속 필름이 적층됨으로써 플라스틱 필름을 통과하여 이루어지는 확산을 방지할 부가적 장벽층이 적층될 필요가 없다.
또한, 금속 필름이 제1전극으로서 설치되므로, 기판 상에 부가적인 전극을 배치하는 과정도 생략될 수 있다.
이와 관련하여 "설치됨"이란 제1금속 필름이 외부의 전기적 연결부와 접촉할 수 있고, 기판 상에 배치된 유기 기능층들과 전기 전도적으로 연결되어 있음을 의미한다. 금속 필름은 구조화된 표면을 더 포함할 수 있으며, 상기 표면은 적어도 하나의 유기 기능층으로의 전하 캐리어 주입에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 금속 필름은 플라스틱 필름과 동일한 측방향 치수를 가질 수 있다. 기판이 상기 기판 상에 배치된 층들로부터 분리되어야 하는 영역들이 있는 경우, 금속 필름은 이러한 영역들에서 홈을 포함할 수 있다.
또한, 기판은 적어도 하나의 유기 기능층 및 제2전극보다 더 큰 측방향 치수를 가질 수 있다. 이로 인하여, 플라스틱 필름과 금속 필름을 포함한 기판은 활성 영역을 넘어, 즉 적어도 하나의 유기 기능층과 제2전극에 의해 한정되는 면을 넘어 연장될 수 있다. 기판은 적어도 하나의 유기 기능층과 제2전극에 의해 한정된 면의 모든 측에 달하는 면을 포함할 수 있다. 그러므로, 플라스틱 필름과 금속 필름을 포함하는 기판은 적어도 하나의 유기 기능층에 의해 덮이지 않는 영역들을 포함할 수 있고, 이러한 영역들 상에는 예컨대 절연층 또는 봉지층(encapsulation layer)과 같은 다른 기능층들이 적층될 수 있다.
또한, 금속 필름은 확산 방지성일 수 있다. 이와 관련하여 확산 방지성이란, 산소 및 수분을 방지하는 밀봉적인 고유의 특성을 가진다는 것을 의미한다. 상기 수분은 습기의 형태를 가지기도 한다. 이는, 산소 및/또는 수분이 금속 필름을 투과하여 확산되는 것이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 측정 방법을 통해서 검출할 수 없음을 의미한다. 오랜 시간, 예컨대 수년간 금속 필름을 통과한 산소 및/또는 수분의 확산이 측정 가능한 양만큼 발생하지 않는다. 그러므로, 산소와 수분에 민감하며 기판 상에 배치된 유기 기능층은 금속 필름에 의해 산소와 수분으로부터 보호되며, 이러한 점은 기능층의 유효수명을 연장시킨다.
금속 필름의 밀폐도는 작은 면적에 걸쳐 고유의 밀폐도만으로 얻어지는 것이 아니라, 수분 또는 산소가 확산될 수 있는 입계(grain boundary), 기공 및 채널들이 전혀 없거나 극소수로만 존재함에 따라 얻어지기도 한다. 이는, 특히, 조밀한 금속 필름이 포인트 효과를 전혀 가지지 않거나 매우 근소하게 가지고 있음을 의미한다. 그러므로, 소위 블랫 스폿의 생성이 방지되고, 장치의 효율이 증대된다. 금속 필름이 확산 방지성인가를 확인하기 위해, 완성된 복사 방출 장치로 유효 수명 검사를 할 수 있다. 이를 위해, 장치는 습식로(wet furnace)에 설치되어 3시간 내지 6시간동안 극단적으로 많은 양의 산소 및 수분에 노출되고, 상기 수분은 공기 중 습도의 형태를 가진다. 기판을 투과한 확산에 대한 가속화된 측정으로 일반 조건하의 장치 유효수명을 추론할 수 있다.
따라서, 가요성으로 형성될 수 있는 복사 방출 장치는 플라스틱 필름과 조밀한 금속 필름을 포함한 기판을 이용하여 8년 내지 12년의 유효 수명을 가질 수 있다.
또한, 플라스틱 필름은 금속 필름보다 확산 방지 기능이 덜할 수 있다. 일반적으로, 플라스틱 필름은 조밀한 금속 필름보다 불량한 장벽 특성을 가지는데, 즉 플라스틱 필름은 산소 및 수소가 확산될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 가요성으로 형성될 수 있는 복사 방출 장치에서 이러한 플라스틱 필름을 기판에 사용하기 위해, 예컨대 산소 및 수분에 대한 장벽층에 의해 플라스틱 필름이 확산 방지특성을 가지도록 하는 과정이 생략될 수 있는데, 상기 플라스틱 필름 상에는 고유의 밀봉적인 확산 방지성을 가지는 금속 필름이 배치되기 때문이다. 따라서, 기판의 제조를 위한 비용 및 소모가 절약될 수 있다.
플라스틱 필름은 폴리에스테르, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스틸렌(PS), 폴리비닐리덴클로라이드(Saran), 에틸렌비닐알콜(EVA), 셀로판, 셀룰로오스, 폴리악타이드(PLA), 폴리아미드, 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
폴리에스테르에 대한 예는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), Mylar(BOPET: 양축 지향성 폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 PES(폴리에테르설폰). 폴리아크릴레이트는 예컨대 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)이다. 폴리에틸렌은 상당히 분기된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 적게 분기된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로서 사용될 수 있다.
이러한 물질은 상기 물질들이 인발되거나, 불어지거나, 압출되어 필름이 되거나 또는 다른 방법을 이용하여 필름으로 가공될 수 있다는 특징을 가질 수 있다.
이러한 물질들이 금속 필름과 조합됨으로써, 기판으로서 금속 필름을 포함하지 않은 경우의 플라스틱 필름의 문제, 예컨대 열에 의한 변형, 습기 흡수에 의한 팽창 및 수축 또는 기계적 변형의 문제가 방지된다. 플라스틱 필름과 금속 필름을 포함하여 개선된 특성을 가지는 기판에 의해, 복사 방출 장치의 장시간 안정성이 증대되고, 품질 저하가 방지될 수 있다.
또한, 플라스틱 필름과 금속 필름 사이에 평탄화층이 배치될 수 있다. 평탄화층의 두께는, 플라스틱 필름과 금속 필름에서 있을 수 있는 표면 거칠기가 균일화될 수 있을만큼이다. 복사 방출 장치의 유기층들은 통상적으로 수 10 nm의 두께를 가지므로, 표면 거칠기는 복수 개의 층들에 걸쳐 영향을 미친다. 평탄화층을 사용하면, 복수 개의 층들에 걸쳐 미치는 이러한 표면 거칠기의 영향이 감소되거나 방지될 수 있다. 또한, 평탄화층은 플라스틱 필름과 금속 필름간의 부착을 개선하는 데 기여할 수 있다.
평탄화층은 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리실록산, 에폭시 수지, 폴리우레탄, BCB, 아크릴 및 저유전상수를 갖는 다른 폴리머, 무기 산화물 및 이들의 조합을 포함한 그룹으로부터 선택된 물질을 함유할 수 있다. 무기 산화물은 솔 겔 공정으로부터 얻어질 수 있고, 상기 공정에서 콜로이드 분산(colloidal dispersion)에 의해 겔이 제조되며, 이러한 겔은 예컨대 스핀-온-글래스 또는 진공 상태에서 증착된 무기 산화물을 포함한다. 스핀-온-글래스의 경우라면, 용제에서 용해되어 용액으로서 도포되며 고온에서 경화되는 폴리실록산 또는 다른 실록산을 의미한다. 이 때, 유리 종류의 물질이 형성되며, 상기 물질은 SiO2 함량이 크다.
평탄화를 위한 이러한 물질들 외에, 자가 조립성 단일층(영문: self-assembling monolayers, SAM)이 사용될 수 있고, 이러한 단일층은 전기적 절연부를 나타낼 수 있다. 자가 조립성 단일층은 고차(high order)의 층들로서, 표면 활성 물질 및/또는 유기 물질이 용액에 담궈질 때 임의적으로 형성된다. 일반적으로, 평탄화층은 확산 방지성으로 형성되지 않아도 되는데, 상기 평탄화층은 플라스틱 필름과 조밀한 금속 필름 사이에 배치되기 때문이다.
가요성의 플라스틱 필름, 평탄화층 및 금속 필름간의 조합에 의해, 가요성의 기판이 제공될 수 있고, 이러한 기판은 확산 방지성이며 릴투릴에 유용하다. 이러한 기판은 기판으로서 사용되는 금속 호일에 비해 더 효과적으로 제조될 수 있다. 상기 금속 호일은 제조 기술 비용이 크고, 높은 표면 거칠기를 포함한다.
또한, 복사 방출 장치는 적어도 하나의 유기 기능층을 봉지하기 위해 제2전극 및 기판 상에서 유리 봉지부 및/또는 박막 봉지부를 포함할 수 있다. 박막 봉지부는 얇은 층일 수 있으며, 이러한 층은 유기층들을 완전히 둘러싼다. 그러므로, 복사 방출 장치의 가요성 봉지부가 제조되며, 이러한 봉지부는 산소 및/또는 습기의 형태로도 나타나는 수분의 침투 확산을 모든 측에서 방지한다. 봉지부는 산소 및 수분을 방지하는 밀봉적인 고유의 특성을 가지며, 포인트 효과를 가지지 않을 수 있다.
위에 언급한 특성을 가지는 복사 방출 장치에서는 적어도 하나의 유기 기능층 및 제2전극이 기판 상에 배치되고, 기판은 금속 필름을 포함하여, 상기 장치에 의해 생성된 광이 기판을 통과하지 않고, 제2전극을 통해 아웃커플링된다. 이러한 점은, 금속 필름이 기판을 거울 코팅하여 광이 제2전극을 투과하여 아웃커플링되는 것을 개선할 수 있음을 의미한다. 이러한 복사 방출 장치는 탑 이미터(top emitter)라고도 한다.
또한, 박막 봉지부 및/또는 유리 봉지부는 투명할 수 있다. 박막 봉지부는 플라즈마 향상 화학 기상 증착(PECVD) 방법으로 제조된 SIO2층을 포함할 수 있고, 상기 층의 두께는 25 nm 내지 500 nm이며, 예컨대 100 nm이다. 또한, 박막 봉지부는 이를 위한 물질로서 무기층들, 예컨대 Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2, Si3N4, SiC 또는 DLC(다이아몬드 유사 카본: 다이아몬드 종류의 탄소층) 또는 이러한 층들의 조합을 포함할 수 있다.
봉지부가 유리 봉지부라면, 유리 봉지부는 비정질 유리를 포함할 수 있고, 비정질 유리는 예컨대 전자빔 기화에 의해 수 마이크로미터의 층 두께로, 예컨대 3 ㎛의 두께로 도포된다.
또한, 박막 봉지부는 유리 봉지부와 조합될 수 있다. 이를 위해, 얇은 유리층이 박막 봉지부 상에 라미네이팅된다. 박막 봉지부에 있을 수 있는 최소 기공은 부가적인 유리 봉지부에 의해 방지될 수 있다. 부가적인 유리 봉지부에 의해 수분과 산소를 위한 확산 경로가 상당히 증대되어 확산이 천천히 진행된다. 또한, 부가적인 유리 봉지부는 박막 봉지부 상에서 부가적인 기능층들, 예컨대 긁힘층 또는 부식층들을 대체한다. 유리 봉지부는 박막 봉지부 상에서 보호 가스 환경 없이 제공될 수 있으며, 따라서 소모가 적다.
제2전극과 봉지부 사이에 또는 제2전극과 반대 방향을 향해있는 봉지부의 측에 부가적인 층들이 더 있을 수 있는데, 이러한 층들은 예컨대 변환 발광 물질 또는 광 추출 구조체를 포함한다. 그러므로, 장치로부터 방출된 광의 파장이 변경되거나/변경되고 강화될 수 있다.
또한, 봉지부는 전기 절연성일 수 있다. 이 경우, 예컨대 SiNx, SiO2, SiNx-층들을 구비한 복수 개의 겹으로 이루어진 박막 봉지부가 포함될 수 있다.
또한, 제2전극은 투명하거나 반투명하게 형성될 수 있다. 예컨대, 제2전극의 투명도는 50%를 초과할 수 있다.
도전성이 높고 투명도를 갖는 전극 물질은 투명 전기 전도 산화물(transparent conductive oxides, 약어로 "TCO")로부터 선택될 수 있다. 또한, 매우 낮은 면 저항을 가질 수 있는 얇은 금속 필름이 사용될 수도 있다. 이러한 금속 필름의 두께는 10 nm 내지 10 ㎛의 범위를 가지고, 면저항은 5 Ω/surface 보다 작을 수 있다. 이에 대하여, ITO 전극은 유리상에서 15 Ω/surface의 면저항을 가지고, ITO-금속-ITO 라는 층 시퀀스는 5 Ω/surface의 면저항을 가진다. 예컨대, 인듐주선산화물/금속/인듐주석산화물과 같은 혼합 체계가 제2전극용 물질로서 제공될 수 있다.
투명 전기 전도 산화물은 투명한 전기 전도 물질로서 일반적으로 금속 산화물이며, 예컨대 아연산화물, 주석산화물, 카드뮴산화물, 티타늄산화물, 인듐산화물 또는 인듐주석산화물(ITO)이 있다. 예컨대 ZnO, SnO2 또는 In2O3와 같은 2성분 산화금속화합물외에 예컨대 Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12와 같은 3성분 산화금속화합물 또는 서로 다른 투명 전도성 산화물의 혼합물이 TCO군에 속한다. 또한, TCO가 화학량론적 조성에 반드시 부합할 필요는 없으며, p형이나 n형으로 도핑되어 있을 수 있다.
제1전극으로서 설치된 금속 필름은 알루미늄, 구리, 크롬, 금, 백금, 크롬, 몰리브덴, 은 또는 이러한 금속들의 합금물을 포함한 물질을 함유할 수 있다. 금속 필름은 적어도 부분층들을 더 포함할 수 있고, 이러한 부분층은 각각 알루미늄, 구리, 크롬, 금, 백금, 크롬, 몰리브덴, 은과 같은 금속 또는 이들의 합금물 중 각각 하나를 포함하고, 서로 포개어져 적층되며 배치된다. 복사 방출 장치가 탑 이미터인 경우 금속 필름은 투명하게 형성될 필요가 없다.
유리 봉지부 및/또는 박막 봉지부와 기판 사이에 구조화된 절연층이 더 배치될 수 있다. 절연층은 장치의 활성 영역에 위치하지 않으며, 즉 적어도 하나의 유기 기능층에 의해 덮인 기판 영역들 상에 위치한다. 절연층은 금속 필름과 제2전극 간의 직접적인 접촉을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
절연층은 Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2, Si3N4, SiC, DLC 또는 이들의 조합으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연층은 확산 방지성으로 형성될 수 있고, 예컨대 플라즈마에서 적층될 수 있다.
복사 방출 장치는 유기 발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 가요성으로도 형성될 수 있는 OLED는 유색광 또는 백색광을 방출할 수 있다. OLED에서, 적어도 하나의 광 방출층은 2개의 전극들 사이에 배치된다. 전극은 전자 또는 정공을 광 방출층에 주입하고, 이러한 광 방출층에서 전자 또는 정공이 재조합하여 광 방출을 유도한다.
또한, 상기 언급한 특성을 가지는 복사 방출 장치의 제조 방법이 제공된다. 본 방법은,
A) 기판의 제조를 위해 플라스틱 필름 및 금속 필름을 제공하는 단계,
B) 상기 금속 필름을 제1전극으로서 설치하는 단계, 및
C) 상기 기판 상에 적어도 하나의 유기 기능층을 배치하고, 상기 유기 기능층 상에 제2전극을 배치하는 단계를 포함한다. 이 때 기판은 C) 단계에 제공된 배치물보다 더 큰 면적을 가질 수 있다.
따라서, 플라스틱 필름과 금속 필름을 구비한 기판을 포함하는 복사 방출 장치를 제조할 수 있는 방법이 제공되며, 이 때 금속 필름은 제1전극으로서 형성되고, 기판은 효과적으로 제조될 수 있다. 본 방법에 의해 기판을 포함한 가요성의 복사 방출 장치도 제조될 수 있으며, 상기 기판은 가요성의 플라스틱 필름 및 금속 필름을 포함하고, 이 때 금속 필름이 제1전극으로서 형성된다.
본 방법은 A) 단계에서:
A1) 플라스틱 필름을 제조하는 단계, 및
A2) 플라스틱 필름 상에 금속 필름을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그러므로, 플라스틱 필름과 금속 필름을 포함한 기판이 제조될 수 있다.
A1) 단계는 플라스틱 필름을 위한 물질의 인발, 압출 단계 또는 물질을 불어넣는 단계를 포함한다. 플라스틱 필름의 제조를 위해 다른 제조 방법도 고려될 수 있다. 그러므로, 기판을 위한 플라스틱 필름이 간단히 제공된다. 플라스틱 필름은 가요성으로 형성될 수 있다.
또한, A2) 단계에서 금속 필름용 물질이 플라스틱 필름 상에 기상증착될 수 있다. 그러므로, 얇고 조밀하며 매끄럽게 형성될 수 있는 금속 필름이 플라스틱 필름 상에 적층되어, 가요성의 복사 방출 장치에 적합하며 기판 상에 배치된 유기층들에서 수분이나 산소의 확산에 의한 손상이 일어나는 경우를 방지하는 기판이 제공된다.
금속 필름을 제1전극으로서 설치함으로서 금속 필름은 전극 및 플라스틱 필름의 밀폐부라는 두 기능을 가진다. 금속 필름을 전극으로서 설치하기 위해, 금속 필름은 외부의 전기적 연결부에 전기 전도적으로 연결되며, 이후에 적층된 유기 기능층들과 전기 전도 결합을 이루도록 형성된다.
또한, A2) 단계에서 금속 필름을 위한 물질이 스퍼터링될 수 있다. 스퍼터링 전에, 플라스틱 필름이 식각될 수 있다. 식각에 의해 플라스틱 필름과 금속 필름 간의 부착이 개선되고 기판의 안정성이 증대된다.
또한, A1) 단계와 A2) 단계 사이에, A3) 단계에서 플라스틱 필름 상에 평탄화층이 배치될 수 있다. 평탄화층은 상기 평탄화층이 적합한 두께로 선택되어 플라스틱 필름의 표면 거칠기를 균일화하고, 그로 인하여 평탄화층상에 매끄러운 금속 필름이 배치될 수 있도록 형성될 수 있다. 평탄화층은 예컨대 1 내지 100 ㎛의 범위에서 선택된 두께로 형성될 수 있다.
본 방법은 C) 단계 이후에 수반되는 D) 단계를 더 포함할 수 있고, 이러한 단계에서는 C) 단계에서 제공된 장치를 유리 봉지부 및/또는 박막 봉지부로 봉지한다. 그러므로, 기판상에 봉지부가 제공될 수 있고, 상기 봉지부는 적어도 하나의 유기 기능층을 금속 필름과 함께 밀봉적으로, 그리고 고유한 기밀도로 봉지한다.
D) 단계는:
D1) 적어도 하나의 유기 기능층에 의해 덮이지 않은 기판의 영역들 상에 구조화된 절연층을 배치하는 단계,
D2) 구조화된 절연층과 제2전극 상에 유리 봉지부 및/또는 박막 봉지부를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 유기 기능층은 유리 봉지부 및/또는 박막 봉지부에 의해 완전히 둘러싸이고, 그러므로 산소 및/또는 습기의 확산이 모든 측면에서 보호된다.
본 발명의 개별적 실시예들은 도면 및 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 가요성 복사 방출 장치의 개략적 측면도이다.
도 2는 종래의 탑이미팅 복사 방출 장치의 개략적 측면도이다.
도 3은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 4는 가요성 복사 방출 장치의 다른 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 5는 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 6은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 7은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 평면도이다.
도 8은 다양한 물질의 산소 및 수분의 확산율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래의 탑이미팅 복사 방출 장치의 개략적 측면도이다.
도 3은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 4는 가요성 복사 방출 장치의 다른 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 5는 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 6은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 측면도이다.
도 7은 가요성 복사 방출 장치의 실시예에 대한 개략적 평면도이다.
도 8은 다양한 물질의 산소 및 수분의 확산율을 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 3 내지 도 7은 가요성 복사 방출 장치의 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 비가요성 장치의 경우에도 동일하게 이루어질 수 있다.
도 1은 가요성 복사 방출 장치의 개략적 측면도로서, 이 장치는 예컨대 유기 발광다이오드(OLED) 일 수 있다. 장치는 기판(10), 제1전극(20), 전하 주입층(30), 전하 수송층(40), 제1 광방출층(50), 제2 광방출층(60), 제3 광방출층(70) 및 제2전극(80)을 포함한다. 전하 주입층(30), 전하 수송층(40), 그리고 제1, 제2 및 제3 광방출층들(50, 60, 70)이 모여 유기 기능층들(100)을 형성한다. 제1전극(20)은 예컨대 애노드일 수 있고, 제2전극(80)은 예컨대 캐소드일 수 있다. 애노드와 캐소드 사이에 유기층들이 배치된다. 제1전극(20)이 애노드이면, 전하 주입층(30)은 정공 주입층이고 전하 수송층(40)은 정공 수송층이다. 제1 광방출층(50)은 예컨대 청색광을 방출할 수 있고, 제2 광방출층(60)은 예컨대 녹색광을 방출할 수 있고, 제3 광방출층(70)은 예컨대 적색광을 방출할 수 있다. 다른 광방출층들, 또는 서로 다른 층들에서 방출된 광의 색의 순서도 마찬가지로 고려될 수 있다. 그 외, 예컨대 전자 주입층 및 전자 수송층과 같은 다른 유기 기능층들도 있을 수 있다.
그러나, 복사 방출 장치는 단순한 구성을 가질 수 있으며, 예컨대 기판(10), 제1전극(20), 임의의 색으로 광을 방출할 수 있는 광방출층(50), 및 제2전극(80)을 포함할 수 있다. 그 외 도 1에 도시된 층들은 선택적으로 부가될 수 있다.
이러한 층들을 위한 예시적 물질은 제1전극이 애노드인 경우에 인듐주석산화물(ITO), 전하 주입층이 정공 주입층인 경우에 1-TNATA, 전하 수송층이 정공 수송층인 경우에 s-TAD, 청색광 방출층을 위해 SEB010:SEB020, 녹색광 방출층을 위해 TMM004:Ir(ppy)3(15%), 적색광 방출층을 위해 TMM-04:TER012가 있다. 예컨대 제2전극인 캐소드를 위해 예컨대 알루미늄, 구리, 크롬 또는 은과 같은 금속이 선택될 수 있다.
전극으로부터 유기 기능들들로 주입된 전자 및 정공은 광방출층들에서 재조합하여, 광 방출을 야기시킨다. 복사 방출 장치의 어떤 측에서 광이 아웃커플링되는지 여부는 기판, 제1 및 제2전극이 투명하게 형성되는지의 여부에 달려있다. 기판 및 제1전극이 투명하게 형성되면, 바텀 이미터 방식이고 제2전극 및 봉지부가 투명하게 형성되면 탑 이미터 방식이다. 또한, 기판, 제1전극뿐만 아니라 제2전극도 투명하게 형성되어 광 방출이 복사 방출 장치의 양측에서 시작되는 경우도 고려할 수 있다.
도 2는 탑이미팅 복사 방출 장치의 개략적 측면도를 도시한다. 이러한 장치는 기판(10), 광방출층(50) 및 제2전극(80)을 포함하고, 상기 기판 상에 제1전극(20)이 배치된다. 기판은 여기서 경성 유리를 포함하며, 가요성으로 형성되지 않는다. 이러한 기판이 사용되면, 부가적인 제1전극(20)이 기판 상에 배치될 필요가 있다. 여기서 화살표로 표시되어 있는 방출된 광은 제2전극을 통과하여 복사 방출 장치로부터 아웃커플링되며 기능층들(90) 및 박막 봉지부(600)를 통해 안내된다. 기능층들은 예컨대 방출된 광의 파장을 변환하기 위한 복사 변환 발광 물질을 포함할 수 있다. 또한, 기능층들은 광의 세기를 향상시키기 위한 분산 구조를 포함할 수 있다. 박막 봉지부(600)는 이 경우 투명하게 형성되어, 광 방출에 장애가 되지 않는다. 박막 봉지부는 장치의 봉지를 위해서도 역할하여, 유기층들은 산소 또는 습기에 의해 손상되지 않는다. 박막 봉지부는 기능층들 상에 개략적으로 도시되어 있으나, 전체 복사 방출 장치를 둘러쌀 수 있다.
도 3은 가요성 복사 방출 장치의 실시예를 나타낸 개략적 측면도이다. 본 장치는 기판(10)을 포함하고, 기판은 플라스틱 필름(1), 평탄화층(2) 및 금속 필름(3)을 포함한다. 평탄화층(2)은 선택적인데, 플라스틱 필름(1)의 거칠기에 따라 생략될 수 있다. 금속 필름(3)은 고유의 밀봉적으로 조밀한 금속 필름을 가리키며, 이와 동시에, 상기 필름은 복사 방출 장치의 전극으로서 형성되기도 한다. 상기 필름은 애노드 또는 캐소드로서 설치될 수 있으며, 구조화되거나 구조화되지 않은 상태로 플라스틱 필름 상에 또는 평탄화층 상에 적층될 수 있다. 부가적인 제1전극이 기판 상에 배치되는 과정은 불필요하다. 또한, 평탄화층은 금속 필름(3)과 플라스틱 필름(1) 간의 부착을 개선하기 위한 역할을 할 수 있다. 기판은 유기층들을 습기와 산소로부터 밀폐시키면서, 그와 동시에 복사 방출을 야기하기 위해 전압이 인가될 수 있는 제1전극으로서도 역할한다.
기판(10)은 그 이후에 수반되는 층들보다 더 큰 면적을 가져서, 기판(10)의 면이 모든 측에서 다른 층들의 면에 의해 겹친다. 기판(10) 상에는 구조화된 절연층(200)이 있으며, 절연층은 금속 필름(3)과 제2전극(80) 간의 직접적 접촉을 방지한다. 절연층은 Al2O3, TiO2, ZrO2, SiO2, Si3N4, SiC, DLC 또는 이들의 조합으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 절연층(200)은 예컨대 100 nm두께의 SiO2층일 수 있고, 이러한 층은 PECVD 방법으로 제조된다.
구조화된 절연층 사이에 유기 기능층(100)이 제공된다. 유기 기능층(100) 상에 제2전극(80)이 위치한다. 부착제(300)를 이용하여 유리 봉지부(400)가 유기층들 및 제2전극(80) 상에 제공되되, 유리 봉지부(400)와 제2전극(80) 사이에 캐비티가 생성되도록 제공된다. 유기 기능층들의 방출 영역 밖에 위치하는 캐비티의 측면 테두리에 건조제(500)가 있을 수 있고, 건조제는 경우에 따라 부착제(300)를 통해 침투하는 습기를 흡수한다. 건조제에 대한 예는 테플론에 매립된 제올라이트 또는 CaO이다. 이러한 실시예에서, 부착제(300)는 절연층(200) 상에 제공된다. 절연층은 또한 금속 필름(3) 상에도 제공될 수 있다.
부착제는 에폭시, 아크릴레이트, 실리콘 및 래커 함유 물질을 포함한 그룹으로부터 선택된 물질을 함유할 수 있다.
도 4는 가요성 복사 방출 장치의 다른 실시예를 나타낸 개략적 측면도이다. 기판(10), 절연층(200), 유기 기능층(100) 및 제2전극(80)은 도 3의 실시예와 유사하게 형성된다. 여기서, 봉지부는 박막 봉지부(600) 및 유리 봉지부(400)를 포함한다. 이러한 봉지부는 다시 부착제(300)에 의해 상호 결합된다.
박막 봉지부(600)는 제2전극(80) 상에서 직접적으로, 예컨대 플라즈마 공정에 의해 증착된다. 이는 밀봉적으로 수분 및 산소 불투과성인 투명한 얇은 층을 가리킨다. 이 때 예컨대 100 nm 두께의 SiNx, 50 nm 두께의 SiO2, 100 nm 두께의 SiNx층들로 이루어진 스택을 의미할 수도 있다. 이러한 박막 봉지부(600) 상에는 투명한 내광성 부착제를 구비한 유리 봉지부(400)가 기포 없이 라미네이팅될 수 있다.
부착제는 예컨대 에폭시, 아크릴레이트, 실리콘, 래터 함유 물질 및 그 외 접착성 물질을 포함할 수 있다. 부착제의 경화는 예컨대 노광, 열 또는 2성분 접착제에서의 화학적 반응에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 영구적인 접착성을 가진 부착제가 사용될 수 있다. 부착제의 두께는 10 ㎛일 수 있다.
도 5는 가요성 복사 방출 장치의 다른 실시예를 나타낸 개략적 측면도이다. 기판(10), 절연층(200), 유기 기능층(100) 및 제2전극(80)은 도 3 및 4의 실시예와 유사하게 형성된다. 도 3 및 4의 장치에 비해, 여기서는 박막 봉지부(600)만을 포함한 봉지부가 구비된다. 봉지부는 예컨대 플라즈마 공정에 의해 제2전극(80) 상에 직접적으로 투명한 얇은 층으로서 증착되며, 밀봉적으로 수분 불투과성이다. 박막 봉지부는 예컨대 더 많은 수의 SiNx, SiO2, SiNx층들로 이루어진 층 스택을 포함할 수 있다.
도 3 내지 5의 실시예에서는, 다른 기능층들이 있을 수 있으며(여기서는 도시되지 않음), 이러한 층들은 변환 발광 물질, 아웃커플링 구조, 컬러 필터, 긁힘 방지 물질 및/또는 UV 보호 물질을 포함한다. 이러한 층들은 봉지부의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
도 6은 가요성 복사 방출 장치의 실시예를 나타낸 개략적 측면도이다. 도 3 내지 5에서는 각각 하나의 봉지부가 도시되어 있고, 이러한 봉지부가 기능층들(100) 및 제2전극(80)을 완전히 둘러싼다. 도 6에서는, 제2전극(80)이 봉지부로부터, 이 경우 박막 봉지부(600)로부터 돌출되어 있는 것이 도시되어 있다. 이는 외부로부터 전기적으로 연결될 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 제2전극은 금속 필름(3)과의 단락을 방지하기 위해 절연층(200) 상에 제공되어야 한다.
바깥으로 나온 제2전극(80)은 도 3 내지 도 5의 다른 실시예에서도 있으나, 개관상의 이유로 미도시되었다.
도 7은 도 3 내지 6 중 어느 하나에 따른 가요성 복사 방출 장치의 평면도를 도시하며, 상기 장치는 기판(10), 구조화된 절연층(200) 및 제2전극(80)을 포함한다. 기판은 금속 필름(3)의 홈을 포함한 영역을 가지고, 상기 영역에서 플라스틱 필름(1)이 노출된다(파선으로 표시되어 있음). 이러한 영역은 기판과 기판 상에 배치된 층들 간의 절연을 위해 역할할 수 있고, 상기 영역에서 금속층 상에 제공될 수 있는 절연층들에 대한 대안적 실시 형태이다. 평탄화층(2) 및 유기 기능층들(100)과 같은 나머지 층들은 개관상의 이유로 미도시되었다.
평면도는, 외부로부터 전기적으로 연결될 수 있도록 제2전극(80)이 미도시된 봉지부(600)로부터 돌출된 것을 보여준다. 제2전극이 금속 필름(3)과 접촉하지 않기 위해 절연층(200)이 있다. 부가적 또는 대안적으로, 기판(10)은 어떠한 영역에서 금속 필름(3)이 구비되지 않도록 형성될 수 있으며, 이 영역은 제2전극과 접촉할 수 있어 기판을 위한 절연부가 구비된다.
도 8은 다양한 물질의 산소(RO2) 및 수분(RH2O)의 확산율을 나타낸 그래프이다. 산소(RO2)의 확산율은 y축상에서 ㎤/㎡ x d x bar 로 제공되며, 확산율(RH2O)은 x축 상에서 g/㎡ x d 로 제공된다.
PS는 표준 폴리머, PE는 특수 개발된 폴리머, PC는 코팅된 폴리머이다. 이러한 순서로, 상기 폴리머들은 감소하는 확산율(RO2, RH2O)을 가진다. 폴리머(PE, PC)는 예컨대 자동차 분야 또는 전자 설비 장치에서 스위치로 사용될 수 있다. 이러한 확산율 범위는 범위(I)로 표시된다.
또한, 최적화된 단일겹(LS) 및 다층의 겹(LM)도 제공되며, 이들은 위에 언급한 폴리머 PS, PE, PC보다 더 낮은 확산율을 가지고, 그래프에서는 영역(II)으로 표시된다. 이는 예컨대 센서, 아웃도어전자기기 및 리넨 제품(linen)에 사용될 수 있다.
영역(III)은 더 낮은 확산율(RO2, RH2O)을 가진 영역을 나타내며, 이는 예컨대 유기 액정 다이오드에 사용되거나 또는 유기 광전지에 사용되기에 적합하다. 영역(IV)은 유기발광다이오드에 사용되기에 적합한 확산율을 보여준다. A는 확산율(RH2O)의 기준값을 표시하며, 상기 기준값은 OLED에 사용될 수 있도록 물질에 필요한 값이다. 이러한 기준값은 일반적인 측정 방법으로는 확산을 더 이상 측정할 수 없을만큼 낮은 값이다. 이러한 낮은 확산율은 플라스틱 필름과 금속 필름을 포함한 가요성 기판을 사용함으로써 얻어질 수 있다.
도면 및 실시예에 도시된 실시 형태는 임의적으로 달라질 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않으며 본 명세서에 상술되지 않은 다른 형성 방식도 허용하고 있음을 주지해야 할 것이다.
1: 플라스틱 필름 2: 평탄화층
3: 금속 필름 10: 기판
80: 제 2 전극 100: 유기 기능층
400: 유리 봉지부 600: 박막 봉지부
3: 금속 필름 10: 기판
80: 제 2 전극 100: 유기 기능층
400: 유리 봉지부 600: 박막 봉지부
Claims (15)
- 기판(10);
상기 기판(10) 상에 위치하는 하나의 유기 기능층 스택(100); 및
상기 하나의 유기 기능층 스택(100) 상에 위치하는 제2전극(80)을 포함하며,
상기 기판(10)은 플라스틱 필름(1) 및 금속 필름(3)을 포함하고, 상기 금속 필름(3)은 상기 플라스틱 필름(1)과 상기 하나의 유기 기능층 스택(100) 사이에 배치되어 제1전극으로서 설치되고,
상기 하나의 유기 기능층 스택(100)을 봉지하기 위해 상기 제2전극(80) 및 상기 기판(10) 상에 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나가 배치되고,
제1전극으로서 상기 금속 필름(3)을 포함하는 상기 기판(10)은 상기 하나의 유기 기능층 스택(100) 및 상기 제2전극(80)보다 더 큰 측방향 치수를 가져서, 상기 기판(10)은 상기 하나의 유기 기능층 스택과 제2전극에 의해 한정된 면의 모든 측에 도달하고,
상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나는 상기 제2전극 상에 직접 배치되고,
상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나는 밀봉되어 수분 불투과성이고,
상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나와, 상기 기판(10) 사이에 구조화된 절연층(200)이 배치되고,
상기 제2전극(80)은 적어도 상기 절연층(200) 상에도 제공되고,
외부로부터 전기적으로 연결될 수 있도록, 상기 제2전극(80)은 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나 너머로 돌출하고,
상기 절연층(200)은 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나 너머로 돌출하고,
상기 제2전극(80)은 제1 경사 측면과 제2 경사 측면을 갖고,
상기 제1 경사 측면 및 제2 경사 측면은 같은 높이로 상기 절연층(200) 상에 비스듬하게 제공되고,
상기 제1 경사 측면은 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나 너머로 돌출하고,
상기 제2 경사 측면은 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나 너머로 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 기판(10)은 장벽층(barrier layer)을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 기판(10)은 가요성(flexible)인 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속 필름(3)은 확산 방지성이고, 상기 플라스틱 필름(1)은 상기 금속 필름(3)보다 확산 방지성이 낮은 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속 필름(3)은 적어도 2개의 부분층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 플라스틱 필름(1)과 금속 필름(3) 사이에 평탄화층(2)이 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2전극(80)과 상기 기판(10) 상에, 그리고 박막 봉지부(600) 위에 적어도 하나의 유기 기능층(100)을 봉지하기 위해 유리 봉지부(400)가 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치. - 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 따른 가요성의 복사 방출 장치를 제조하는 방법에 있어서,
A) 기판(10)을 제조하기 위해 플라스틱 필름(1) 및 금속 필름(3)을 제공하는 단계;
B) 상기 금속 필름(3)을 제1전극으로서 설치하는 단계; 및
C) 유기 기능층 스택(100) 및 제2전극(80)을 상기 기판(10) 상에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 제 9항에 있어서,
상기 A) 단계는:
A1) 플라스틱 필름(1)을 제조하는 단계; 및
A2) 상기 플라스틱 필름(1) 상에 금속 필름(3)을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 제 10항에 있어서,
상기 A2) 단계에서 상기 금속 필름(3)을 위한 물질은 상기 플라스틱 필름(1) 상에 기상증착되거나 스퍼터링되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 제 10항에 있어서,
상기 A1) 단계와 A2) 단계 사이에, 상기 플라스틱 필름(1) 상에 평탄화층(2)을 배치하는 A3) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 제 9항에 있어서,
상기 C) 단계에 후속하는 D) 단계를 포함하고, 상기 D) 단계는 상기 C) 단계에서 제공된 복사 방출 장치를 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나로 봉지하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 제 13항에 있어서,
상기 D) 단계는:
D1) 상기 기판(10)에서 상기 적어도 하나의 유기 기능층(100)에 의해 덮이지 않은 영역들 상에 구조화된 절연층(200)을 배치하는 단계; 및
D2) 상기 구조화된 절연층(200) 및 상기 제2전극(80)의 상부에 상기 유리 봉지부(400) 및 박막 봉지부(600) 중 적어도 하나를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 장치 제조 방법. - 삭제
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