KR101874889B1 - 멀티 디바이스 ｏｌｅｄ - Google Patents

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KR101874889B1
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홀거 슈바프
볼커 반 엘스베르겐
허버트 프리드리히 보에르너
데트레프 라쉬
소에렌 하트만
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 하부 전극(11), 상부 전극(14), 적어도 하나의 중간 전극(13) 및 복수의 활성층(120, 121)을 포함하는 디바이스층 스택(100) - 하부 전극(11)은 기판(10)에 도포되고, 각 활성층(120, 121)은 2개의 전극(11, 13, 14) 사이에 둘러싸임 -; 디바이스층 스택(100)의 각 전극(11, 13, 14)을 위한 전류 분배층(51, 53, 54)을 포함하는 전류 분배 수단(500); 상부 전극(14)으로부터 디바이스층 스택(100) 내로 연장하는 복수의 개구(110, 130) - 각각의 개구(110, 130)는 전극(11, 13)의 접촉 영역(111, 131)을 노출시킴 -; 및 복수의 전기 커넥터(41, 42) - 전기 커넥터(41, 42)가 개구(110, 130) 내로 연장하여 해당 개구(110, 130)에 의해 노출된 전극(11, 13)을 해당 전극(11, 13)을 위한 전류 분배층(53, 54)에 전기적으로 접속함 - 를 포함하는 멀티 디바이스 OLED(1)를 기술한다. 본 발명은 또한 그러한 멀티 디바이스 OLED를 제조하는 방법을 기술한다. 본 발명은 또한 멀티 디바이스 OLED(1)의 디바이스의 대응하는 활성층(120, 121)을 자극하기 위해 전류 분배 수단(500)의 전류 분배층(51, 53, 54)의 적어도 하나의 쌍(51, 53; 53, 54) 양단에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 그러한 멀티 디바이스 OLED를 구동하는 방법을 기술한다.

Description

멀티 디바이스 ＯＬＥＤ{MULTI-DEVICE OLED}
본 발명은 멀티 디바이스(multi-device) OLED 및 멀티 디바이스 OLED를 제조하는 방법을 기술한다.
수개의 OLED 디바이스가 멀티 디바이스 구성에 적층되게 하는 OLED 기술이 진보함에 따라, '컬러 조정가능한' 디바이스가 관심거리가 되고 있다. 단일 유닛 디바이스에서, 활성층은 상부 전극과 하부 전극 사이에 끼워진다. 방출된 광의 컬러는 방출된 광의 컬러가 결정되게 하는 그들의 특정한 화학적 구조를 위해 선택된 폴리플루오렌 등의 다양한 유기 폴리머를 포함할 수 있는, 활성층의 조성에 의해 주로 결정된다. 단일 유닛 디바이스는 소정 컬러의 광을 방출하고, 그 컬러는 동적으로 변화될 수 없다. 한편, 멀티 디바이스 OLED는 서로 겹쳐서 '적층된(stacked)' 2개 이상의 OLED 디바이스 또는 유닛을 포함하고 이에 따라 한 유닛의 양극이 스택 내의 다른 유닛의 음극이 된다. 이 공유된 또는 '중간(inter)' 전극은 실질적으로 멀티 디바이스 OLED의 다른 활성층들 사이에 끼워진다. 분리된 활성층들은 각 OLED 디바이스 또는 유닛이 서로 다른 컬러를 가지도록 서로 다른 층 조성을 가질 수 있다. 조합된 OLED 디바이스들에 의해 방출된 광의 컬러는 전극들에 공급되는 전류를 조절함으로써 조정될 수 있고, '중간' 전극은 그의 인접한 OLED 디바이스들 중 하나 또는 둘 다를 구동하는데 사용된다. 분명히, 중간 전극은 적어도 부분적으로 투명하여야 한다. 2개의 적층된 유닛을 포함하는 종래 기술의 컬러 조정가능한 멀티 디바이스 OLED는 대부분의 디바이스가 '하부 방출(bottom emitting)'하기 때문에, 즉, 그들은 기판을 통해 방출하기 때문에 일반적으로 투명한, 유리, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 또는 어떤 다른 적합한 재료일 수 있는, 기판 위에 적어도 3개의 분리된 전기적 도전 영역을 도포함으로써 만들어진다. 투명 도체가 이들 도전 영역을 위해 사용되는데, 예를 들어, 도핑된 산화 아연, 산화 인듐 주석 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리(스티렌설포네이트), 일반적으로 Pedot:PSS라고 하는 것이 있다. 이들 도전 영역은 비교적 큰 중심 양극 영역의 한쪽 옆에는 중간 전극을 위한 접촉 패드가 놓이고 다른 쪽 옆에는 음극을 위한 접촉 패드가 놓이도록 도포된다. 제1 활성층이 양극 위에 도포되고, 중간 전극층이 접촉 패드들 중 하나 위로 연장하여, 제1 활성층을 덮도록 도포된다. 제2 활성층이 중간 전극 위에 도포되고, 제3 전극이 다른 접촉 패드 위로 연장하여, 제2 활성층 위에 도포된다. 하부 방출 디바이스를 위해, 제3 또는 상부 전극은 알루미늄 또는 은 등의 고반사 재료의 비교적 두꺼운 층을 포함할 수 있다.
이러한 종래 기술의 디바이스의 3개의 전극은 개별적으로 어드레스될 수 있기 때문에, 2개의 OLED 유닛의 광 방출은 서로에 대하여 조정될 수 있다. 2개의 유닛에 서로 다른 유기 재료를 이용하여, 상부 유닛에 의해 방출된 광은 하부 유닛에 의해 방출된 광과 약간 또는 심지어는 뚜렷하게 다른 컬러를 가질 수 있게 되어, 조합된 디바이스의 조합된 컬러 또는 컬러 포인트가 전극들에 인가되는 전류를 조절함으로써 간단히 조정될 수 있다.
그러나, 종래 기술의 설계는 몇 가지 단점이 있다. 달성할 수 있는 디바이스 크기는 투명 양극의 빈약한 전도도에 의해 제한된다. 또한, 중간 전극은 적어도 부분적으로 투명하여야 하기 때문에, 이 층은 매우 얇아야 하고, 그 결과 그것의 측방향 전도도가 또한 본질적으로 빈약하다. 투명 전극의 빈약한 전도도는 실질적으로 디바이스 크기를 최대 약 5㎝ × 5㎝로 제한한다. 다른 단점은 중간 전극 및 음극의 비대칭 접촉으로 인한 방출된 광의 불균일한 품질로, 광의 휘도는 고르지 못하고 접촉 패드로부터 거리가 증가함에 따라 떨어지게 된다. 또한 전체 디바이스의 발광 영역은 가용한 기판 영역의 상당한 부분을 차지하는, 이들 접촉 패드들의 필요성에 의해 더욱 제한된다.
그러므로 본 발명의 목적은 개선된 멀티 디바이스 OLED를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 멀티 디바이스 OLED, 및 멀티 디바이스 OLED를 제조하는 청구항 6에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 멀티 디바이스 OLED는
- 고립된 영역을 포함하는 하부 전극, 상부 전극, 적어도 하나의 중간 전극 및 복수의 활성층을 포함하는 디바이스층 스택 - 하부 전극은 기판에 도포되고, 각 활성층은 2개의 전극 사이에 둘러싸이거나 끼워짐 -;
- 디바이스층 스택의 각 전극을 위한 전류 분배층을 포함하는 전류 분배 수단;
- 상부 전극으로부터 디바이스층 스택 내로 연장하고, 각각이 전극의 접촉 영역을 노출시키는 복수의 개구 - 중간 전극의 접촉 영역은 하부 전극의 고립된 영역을 포함함 -; 및
- 복수의 전기 커넥터 - 전기 커넥터가 개구 내로 연장하여 그 개구에 의해 노출된 전극을 그 전극을 위한 전류 분배층에 전기적으로 접속함 -
를 포함한다.
다음에서, 허용된 관례를 이용하여, 제1 전극은 기판 위에 도포되고, 그 후 디바이스층 스택의 후속층이 도포되는 것으로 가정할 수 있다. 단일 중간 전극 및 2개의 활성층을 갖는 이러한 멀티 디바이스 OLED는 실질적으로 그 중간 전극을 공유하는 2개의 적층된 OLED 디바이스를 포함한다. 2개의 중간 전극 및 3개의 활성층을 갖는 멀티 디바이스 OLED는 실질적으로 3개의 적층된 OLED 디바이스를 포함하고, 각 중간 전극은 스택의 2개의 인접한 디바이스에 의해 공유된다.
본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 장점은 디바이스층 스택이 중간 전극 및 상부 전극과 접촉하기 위한 측면을 따르는 어떠한 추가적인 접촉 패드도 필요로 하지 않고서 기판상에 빌드 업될 수 있다는 점이다. 대신에, 전류 분배 수단이 디바이스층 스택 내의 개구를 통해 하부 전극 및 임의의 중간 전극의 노출된 접촉 영역에 직접 전류를 공급하는데 사용된다. 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 바와 같이, 이 방식으로 전극에 전류를 공급하면 얇거나 또는 투명한 전극의 빈약한 측방향 전도도를 보상할 수 있으므로 디바이스의 휘도는, 전극이 디바이스의 측면을 따라서만 접촉될 수 있기 때문에 그 휘도가 고르지 못하게 분배되는, 종래 기술의 멀티 디바이스 OLED에 비해 양호하게 균일하다. 또한, 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택을 통해 형성될 수 있는 개구의 수에 본질적으로 제한이 없기 때문에, 그리고 전류가 전류 분배층을 이용하여 전극에 최적하게 공급될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED는 실질적으로 어떤 크기 제한도 받지 않고 따라서 장식용 조명, 신호등 등과 같은 광범위한 응용에 적합하다.
본 발명에 따르면, 멀티 디바이스 OLED를 제조하는 방법은
- 하부 전극, 상부 전극, 적어도 하나의 중간 전극 및 복수의 활성층을 포함하는 디바이스층 스택을 조립하는 단계 - 하부 전극은 기판에 도포되고, 각 활성층은 2개의 전극 사이에 끼워지고, 디바이스층 스택을 조립하는 단계는,
하부 전극의 고립된 영역을 형성하는 단계;
고립된 영역을 또한 덮도록 하부 전극 위에 제1 활성층을 도포하는 단계;
제1 활성층의 재료를 제거하여 고립된 영역을 노출시키는 단계; 및
노출된 고립된 영역을 또한 덮도록 제1 활성층 위에 중간 전극을 도포하는 단계를 포함함 -;
- 디바이스층 스택의 각 전극을 위한 전류 분배층을 포함하는 전류 분배 수단을 조립하는 단계;
- 상부 전극으로부터 디바이스층 스택 내로 연장하고, 각각이 중간 전극 또는 하부 전극의 접촉 영역을 노출시키는 복수의 개구를 형성하는 단계; 및
- 각 개구 내에 전기 커넥터를 배치하여 그 개구에 의해 노출된 전극을 그 전극을 위한 전류 분배층에 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서, 디바이스층 스택의 층들은 중간 전극 및 상부 전극을 위한 부가적인 접촉 패드를 필요로 하지 않고서 전체 영역 코팅으로서 연속적으로 간단히 도포될 수 있다. 특히 활성층은 증착에 의해 간단히 도포될 수 있고 전체 하부 표면을 덮을 수 있는데, 왜냐하면 도입부에서 이미 설명된 바와 같이, 전극을 위한 접촉 패드 상에 활성층 재료를 퇴적하는 것을 피하기 위해 주의해야 하는, 종래 기술의 제조 기술과 다르게, 어떤 특정한 영역을 코팅하는 것을 피할 필요가 없기 때문이다.
이러한 멀티 디바이스 OLED를 구동하는 방법은 멀티 디바이스 OLED의 디바이스의 대응하는 활성층을 자극하기 위해 전류 분배 수단의 전류 분배층들의 적어도 하나의 쌍 양단에 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 그 활성층은 전류 분배층들의 그 쌍에 접속된 전극 쌍 사이에 끼워지거나 또는 둘러싸인다.
종속 청구항 및 다음의 설명은 특히 본 발명의 유리한 실시예들 및 특징들을 개시한다. 실시예들의 특징들은 다른 실시예들을 달성하기 위해 적절히 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED는 상부 방출 또는 하부 방출 디바이스로서 실현될 수 있다. 그러나, 본 발명을 어떤 식으로든 제한하지 않고 간단화를 위하여, 다음에서 멀티 디바이스 OLED는 하부 방출 디바이스이고, 디바이스층 스택은 유리 또는 코팅된 PEN 포일(foil) 등의 투명 기판 위에 도포되는 것이라고 가정할 수 있다. 또한 다음에서 최하부 디바이스의 양극('기판이 '밑'에 있다는 관례를 이용)이 기판 위에 직접 도포되고, 이 양극은 투명한 것이라고 가정할 수 있다. 중간 전극 또한 투명 도전 재료를 포함하는 것이라고 또한 가정할 수 있다. 이 관례를 따라, 상부 전극(즉, 기판으로부터 가장 멀리 있는 전극)은 디바이스 스택의 최상부 OLED 디바이스의 음극이다.
전류는 임의의 적합하게 구성된 전류 분배 수단을 이용하여 디바이스층 스택의 전극에 공급될 수 있다. 예를 들어, 전류 분배 수단은 디바이스층 스택에 어떤 적절한 방식으로 도포된, 디바이스층 스택의 각 전극을 위한 도체를 포함할 수 있다. 한 방법에서, 특정한 전극을 위한 전기 커넥터들은 모든 이들 커넥터를 결합하기 위해 도체를 위한 적합한 패턴을 프린트함으로써 접속될 수 있으며, 각 극성을 위한, 즉, 특정한 전극을 위한 프린트된 도체는 적합한 절연층에 의해 다른 프린트된 도체와 분리된다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 전류 분배 수단은 복수의 절연층을 갖는 접촉층 스택을 포함하고, 각 절연층은 2개의 전류 분배층 사이에 끼워지고, 접촉층 스택의 각 전류 분배층은 디바이스층 스택의 한 전극에 양호하게 할당된다. 이 방식으로, 전류 분배층들은 실질적으로 다른 것과 겹쳐서 배열될 수 있으므로, 각 전류 분배층은 멀티 디바이스 OLED의 발광 영역에 비교할 만한 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 접촉층 스택이 '리드(lid)'로서 실현되고 디바이스층 스택 위에 놓이면, 하부 전류 분배층은 상부 전극과 '마주한다'(그러나 이후 설명되는 바와 같이, 실제로 그것과 터치할 필요는 없다). 이 방식으로, 접촉층 스택은 기능적 다극성 리드(multi-polar lid) 역할을 하는데, 왜냐하면 이것은 디바이스층 스택의 특정한 전극들에 서로 다른 극성의 전압을 인가하는데 사용될 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 전류 분배 수단은 최하부 전류 분배층으로부터 접촉층 스택 내로 연장하는 복수의 비아를 포함하고, 각각의 비아는 한 전류 분배층의 접촉 영역을 노출시킨다. 이 방식으로, 특히 간단한 방식으로 전류 분배층의 각각에 접근할 수 있다.
멀티 디바이스 OLED를 구동하기 위해서, 전류가 적절한 활성층을 통해 흐를 수 있도록 전압이 디바이스 스택의 각 OLED 디바이스의 양극 및 음극 양단에 인가되어야 한다. 접촉층 스택의 각 전류 분배층이 디바이스층 스택의 한 전극에 할당 및 접속되기 때문에, 멀티 디바이스 OLED의 디바이스는 대응하는 전류 분배층들 양단에 전압을 인가함으로써 구동될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 양호한 실시예에서, 전류 분배 수단은 각 전류 분배층을 위한 접촉 영역을 포함하고, 각 접촉 영역은 그 전류 분배층을 전원에 접속하기 위한 그 전류 분배층의 노출된 부분을 포함한다. 양호하게는, 전류 분배층의 노출된 부분은 노출된 영역에의 수월한 접근을 가능하게 하기 위해서 접촉층 스택의 한 측면에 배열된다. 다르게는, 전류 분배층은 적절한 비아에 의해 기판을 통해 접근될 수 있다. 접촉층 스택 자체는, 예를 들어, 상부 발광 멀티 디바이스 OLED의 경우에, 실제 기판의 부분으로서 기판 내에 배열될 수 있다.
전극을 이 전극의 전류 분배층에 접속하기 위해서, 적절한 전기적 접속이 그들 사이에 이루어져야 한다. 접속을 이루는 한가지 방식은 접촉층 스택의 대응하는 비아 내로 돌출되도록 적절한 곳에 배열된, 디바이스층 스택의 각 개구 내로 짧은 도전 핀을 배열하는 것일 수 있다. 그러나, 이 방식은 수행하기가 시간 소모적일 수 있다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 전극과 전류 분배층 사이의 전기 커넥터는 개구 및/또는 비아에 놓인 전기적 도전 페이스트의 소구체(globule)를 포함한다. 예를 들어, 은 잉크 등의 전기적 도전 페이스트의 액적(droplet)이 노출된 전극 영역 위의 개구, 또는 전류 분배층의 노출된 영역 위의 비아에 정확하게 퇴적될 수 있다. 현재 가용한 프린팅 공정으로, 약 50㎛의 두께를 갖는 매우 작은 액적 또는 소구체가 정확하게 도포될 수 있다. 또한, 이러한 페이스트 또는 잉크의 점성은 도포된 액적이 상당한 정도까지 확산하지 않도록 선택될 수 있다. 그러므로, 이러한 액적은 액적의 외면과 개구 또는 비아의 내벽 사이에 어떠한 접촉도 이루어지지 않도록 개구 또는 비아에 정확하게 배치될 수 있다. 개구 및/또는 비아는 양호하게는 액적 폭의 약 2배의 갭이 액적 주위 전체에 자유롭게 남도록 치수가 정해진다.
멀티 디바이스 OLED가 동작할 때, 활성층은 광을 방출하고 전체 발광 영역은 조명 소자로서 기능할 수 있다. 본질적으로 연속된 발광 영역이 많은 조명 응용을 위해 바람직하다. 그러므로, 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 개구 및/또는 비아는 200㎛ - 300㎛의 영역의 직경을 갖는 본질적으로 원형인 캐비티를 포함한다. 물론, 개구 또는 비아는 임의의 단면 형태를 가질 수 있고 반드시 원형일 필요는 없다. 이 방식으로, 각 개구 또는 캐비티의 단면적은 노출된 전극과 전류 분배층 영역 사이에 전기적 접촉을 여전히 이루게 하면서, 최소로 유지될 수 있다. 둥근 개구들 또는 비아들 대신에 좁은 채널들을 형성함으로써 격자(grid) 또는 망(mesh)이 형성될 수 있고, 다른 배열이 또한 가능하다. 예를 들어, 접촉층 스택 내의 원형 비아들과 조합된, 디바이스층 스택 상의 개구들의 망 또는 격자인, 다른 조합이 또한 가능하다. 개구들은 인접하는 또는 이웃하는 개구들이 약 20㎜(밀리미터) 만큼 분리되도록 디바이스층 스택에 형성될 수 있다. 작은 단면적을 갖고 그러한 간격으로 분포된 개구들은 그렇지 않으면 외양을 손상시킬 수 있는 상당한 '홀들'을 발광 영역에 생성하지 않고서 OLED의 전극들을 통해 최적한 전류 분배를 가능하게 할 수 있다. 많은 조명 응용을 위해서, 이들 치수는 균일하고, 연속된 발광 영역을 보장할 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 중간 전극은 원하는 투명성을 전달하기 위해서 일반적으로 매우 얇다. 그렇게 얇기 때문에, 이러한 중간 전극은 디바이스층 스택을 통해 개구에 의해 접촉하기가 어려운데, 왜냐하면 디바이스층 스택의 재료를 제거하는 단계는 중간 전극의 재료를 제거하는 것도 무리가 아니기 때문이다. 그러므로, 디바이스층 스택을 조립하는 단계는 하부 전극의 고립된 영역(isolated region) 또는 "도체 아일랜드(conductor island)"를 형성하는 단계, 고립된 영역을 또한 덮도록 하부 전극 위에 제1 활성층의 전체 영역 코팅을 도포하는 단계, 고립된 영역을 노출시키도록 제1 활성층의 재료를 제거하는 단계, 및 노출된 고립된 영역을 또한 덮도록 제1 활성층 위에 중간 전극을 도포하는 단계를 포함한다. 그러므로, 아일랜드와 중간 전극 사이에 전기적 접속이 이루어지면서도, 중간 전극은 하부 전극과의 사이에 끼워진 활성층에 의해 하부 전극과 분리된다. 하부 전극이 단단한 기판 위에 도포되기 때문에, 디바이스층의 재료는 하부 전극의 레벨까지 아래로 그러나 하부 전극 자체의 재료를 제거하지 않고서 정확하게 제거될 수 있다. 그러므로, 아일랜드 및 아일랜드와 하부 전극 사이의 임의의 공간의 치수를 적절히 함으로써, 그리고 디바이스층 재료를 제거하는 공정을 정밀하게 제어함으로써, 도체 아일랜드와 중간 전극 사이의 전기적 접촉을 보존하면서 아일랜드의 표면만을 노출시키도록 개구가 형성될 수 있다. 양호하게는, 아일랜드의 면적은 그 아일랜드에 접근하기 위해 나중에 형성되는 개구의 단면적 보다 단지 약간 크거나 작다. 또한 개구는 양호하게는 아일랜드에 대해, 하나의 둘레가 다른 것의 둘레를 '둘러싸도록', 예를 들어, 본질적으로 원형인 아일랜드와 본질적으로 원형인 개구의 경우에 동심원의 형태로 형성된다.
디바이스층 스택의 재료는 임의의 적합하게 정밀한 기술을 이용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 캐비티 또는 개구는 상부 전극을 통해 디바이스층 스택 내의 원하는 레벨까지 아래로 밀링(milling)함으로써 형성될 수 있다. 그러나, 툴 크기로 인해, 개구들을 차례로 밀링할 필요가 있는데, 이는 너무 시간 소모적이어서 만족하지 못할 수 있다. 다른 대안은 플라즈마 에칭 공정을 이용하는 것일 수 있다. 그러나, 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 전극의 접촉 영역을 노출시키도록 개구를 형성하는 단계는 그 전극 위의 디바이스층 스택의 재료를 제거하도록 레이저 어블레이션(ablation) 또는 레이저 패터닝을 수행하는 것을 포함한다. 원하는 전극 영역을 노출시키는, 정밀하게 형성된 캐비티 또는 개구를 제공하기 위해서 재료를 정확하게 제거하도록 하나 이상의 레이저 빔이 디바이스층 스택에 향해질 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 전류 분배 수단을 조립하는 단계는 접촉층 스택을 조립하는 것을 포함하고, 접촉층 스택의 전류 분배층들은 절연층에 의해 전기적으로 분리된다. 예를 들어, 2개 디바이스 OLED를 위해, 제1 절연층이, 자체가 도전성일 수 있고 전류 분배층 역할을 할 수 있는, 커버 리드의 내면 상에 도포될 수 있다. 다르게는, 도전층이 제1 전류 분배층 역할을 하도록 비도전성 리드에 도포될 수 있다. 제2 전류 분배층이 제1 절연층 위에 도포될 수 있고, 제2 절연층이 제2 전류 분배층 위에 도포될 수 있다. 마지막으로, 제3 전류 분배층이 제2 절연층 위에 도포될 수 있으므로, 3개의 전류 분배층이 2개 디바이스 OLED의 3개의 전극용으로 도포된다. 이들 층은 스핀 코팅, 스퍼터링, 증착 등의 임의의 적합한 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 재료의 적합한 선택은 전류 분배층으로서 알루미늄 및 절연층으로서 산화 알루미늄을 사용하는 것일 수 있다. 물론, 다른 재료가 적절히 사용될 수 있다.
전류 분배층에 접근하기 위해서, 본 발명에 따른 방법은 또한 접촉층 스택의 전류 분배층의 접촉 영역을 노출시키도록 비아를 형성하는 단계를 포함하고, 이러한 비아는 상술한 제거 기술들 중 어느 것이든 이용하여 형성될 수 있다. 단, 레이저 어블레이션 공정이 정밀도와 속도의 장점 때문에 바람직할 수 있다.
분명히, 접촉층 스택이 디바이스층 스택 위에 배치될 때 최하부 전류 분배층은 상부 전극과 마주할 것이다. 한 실시예에서, 개구 및 비아는 상부 전극이 접촉층 스택 내로 연장하는 비아를 통해 상부(즉, 위 또는 맨 위) 전류 분배층에 접속될 수 있도록 배열될 수 있으므로, 멀티 디바이스 OLED의 전체 두께는 최적하게 낮게 유지된다. 상부 전극을 대응하는 전류 분배층에 접속하기 위한 전기 커넥터가 간단히 상부 전극 위에 프린트될 수 있다. 마찬가지로, 하부 전극을 대응하는 전류 분배층, 예를 들어, 최하부 전류 분배층에 접속하기 위한 전기 커넥터가 간단히 전류 분배층 위에 프린트될 수 있거나 또는 디바이스층 스택에서 대응하는 개구 내로 드롭될 수 있다. 중간 전극을 대응하는 전류 분배층, 예를 들어, 중간 전류 분배층에 접속하기 위한 전기 커넥터가 간단히 대응하는 비아에서 전류 분배층 위에 또는 디바이스층 스택에서 대응하는 개구 내의 중간 전극 위에 프린트될 수 있다. 그러므로, 양호하게는, 접촉층 스택이 디바이스층 스택 위에 배치될 때 전극의 노출된 영역이 그 전극을 위한 전류 분배층의 노출된 접촉 영역과 마주 보고 놓이도록 디바이스층 스택의 개구와 대응하게 접촉층 스택에 비아가 형성된다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 전기 커넥터를 도포하는 단계는 전기적 도전 페이스트의 소구체를 전극의 노출된 접촉 영역 위나, 또는 전류 분배층의 노출된 접촉 영역 위에 프린팅하는 것을 포함한다. 분명히, 소구체는 레이저 프린팅 또는 나노 프린팅 등의 임의의 적합한 프린팅 기술을 이용하여 프린트될 수 있고, 여러 개의 소구체가 동시에 프린트될 수 있다. 소구체를 디바이스층 스택(또는 접촉층 스택)의 각 개구에 그리고 상부 전극(또는 최하부 전류 분배층) 상의 적절한 위치에 배치하도록 한 프린팅 단계에서 소구체들의 전체적인 어레이가 프린트될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부 도면과 함께 고려된 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 그러나, 도면은 단지 예시의 목적을 위해서만 디자인된 것으로 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술의 멀티 디바이스 OLED를 절취한 간단한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택을 위한 기판 및 하부 전극의 단면도 및 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택의 제조의 공정 단계들을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택 및 접촉층 스택을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택 및 접촉층 스택을 절취한 단면도.
도 6은 본 발명의 멀티 디바이스 OLED의 발광면의 평면도의 간단한 개략도.
도면에서, 유사 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사 요소를 표시한다. 도면의 소자들은 반드시 일정한 비례로 도시되어 있지 않다. 특히, OLED 디바이스의 층 두께는 OLED 디바이스층들을 통해 개구 및 비아의 치수와 같이 매우 과장되어 도시된다.
도 1은 종래 기술의 멀티 디바이스 OLED(2)를 절취한 단면도를 도시한다. 명료성을 위해, 단지 관련 요소들만 도시되고, 그리고 매우 간단한 방식으로 도시된다. 종래 기술의 제조 공정은 기판(20) 위에, 음극 접촉 패드(23) 및 중간 전극(24)을 위한 접촉 패드(21)가 양 옆에 배치되지만 이들과는 분리된 양극(22)을 도포하는 단계를 포함한다. 이들 전기적 분리 영역(21, 22, 23)은 그들이 평면도로 보이도록 도면의 상부에 도시된다. 양극(22)에 의해 덮여진 영역만이 완성된 디바이스의 발광 영역으로서 유용할 것이다. 이들 영역(21, 22, 23)이 도포되고 나서, 제1 활성층(25)이 양극(22) 위에만 도포된다. 중간 전극(24)이 활성층(25) 위에 그리고 또한 적절한 접촉 패드(21) 위에 도포된다. 제2 활성층(27)이 중간 전극(24) 위에 퇴적된다. 이 제2 활성층(27)은 제1 활성층(25)과 다른 컬러를 가질 수 있다. 마지막으로, 음극(26)이 제2 활성층(27) 위와 음극 접촉 패드(23) 위에 도포된다. 완료할 때, 디바이스(2)는 음극(26) 및 중간 전극(24) 양단에 제1 전압을 인가하고, 중간 전극(24) 및 양극(22) 양단에 제2 전압을 인가함으로써 제어될 수 있다. 이 방식으로, 방출된 광의 컬러가 조절 또는 조정될 수 있다. 그러나, 중간 전극(24) 및 양극(22)의 빈약한 측방향 전도도는 실제 디바이스 크기를 실질적으로 제한한다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택(100)을 위한 기판(10) 및 하부 전극(11)의 개략도, 및 기판(10) 및 하부 전극(11)을 절취한 단면 A-A'을 도시한다. 하부 전극(11)은 적합한 기술, 예를 들어, 스핀 코팅을 이용하여 기판(10)에 도포된다. 예를 들어 도면의 하부에 도시된 바와 같이, 하부 전극(11)의 재료를 제거하여, 기판(10)의 노출된 고리 모양 영역을 남기도록 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 수행함으로써, 아일랜드(131)가 전극(11)에 형성된다. 아일랜드(131)는, 예를 들어, 단면적이 0.7 ㎟ 내지 1.0 ㎟(평방 밀리미터)의 면적으로, 매우 작을 수 있다.
도 3은 복수의 아일랜드(131)를 형성하기 위해서 도 2를 이용하여 설명된 방식으로 준비된 기판(10) 및 하부 전극(11)을 사용하여, 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED의 디바이스층 스택(100)의 제조의 공정 단계들을 도시한다. 제1 단계 A에서, 제1 활성층(120)이 하부 전극(11)의 전체 표면 위에 도포되고, 또한 아일랜드(131) 및 기판(10)의 노출된 고리 모양 영역을 덮는다.
제2 단계 B에서, 레이저 빔 L이 아일랜드(131)의 영역에서 활성층(120)의 재료를 제거하여, 아일랜드(131)의 상면을 노출시키는데 사용된다.
제3 단계 C에서, 중간 전극(13)이 층 스택의 전체 표면 위에 도포된다. 이 중간 전극(13)은 아일랜드(131)의 노출된 상면과 접촉한다.
제4 단계 D에서, 레이저 빔 L이 중간 전극(13) 및 활성층(120)의 재료를 제거하여 하부 전극(11)의 상면의 영역(111)을 노출시키는데 사용된다. 이 노출된 하부 전극 영역(111)의 면적은 예를 들어, 액적 또는 소구체를 나중에 수용하기에 충분히 큰, 수백 평방 마이크로미터 정도일 수 있다. 분명히, 노출된 영역의 크기는 액적이 어떤 측벽에도 터치하지 않는 것을 보장하면서, 액적 전체 주위에 충분한 공간을 가지고 액적을 수월하게 수용하도록 양호하게 선택된다.
제5 단계 E에서, 제2 활성층(121)이 전체 층 스택 위에 도포된다.
제6 단계 F에서, 상부 전극(14)이 전체 층 스택 위에 도포된다. 마지막 단계 G에서, 레이저 어블레이션이 하부 전극 영역(111) 및 아일랜드(131)를 재노출시키도록 수행된다. 이 방식으로, 제1 개구(110)가 하부 전극(11)에 접근하도록 형성되고, 제2 개구(130)가 아일랜드(131)를 이용하여 중간 전극(13)에 접근하도록 형성된다.
도 4는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED(1)의 디바이스층 스택(100) 및 접촉층 스택(500)을 도시한다. 도면은 하부 전극(11), 제1 활성층(120) 및 중간 전극(13)에 의해 주어진 제1 OLED 디바이스 양단에 전압을 인가하고; 중간 전극(13), 제2 활성층(121) 및 상부 전극(14)에 의해 주어진 제2 OLED 디바이스 양단에 전압을 인가하기 위해 OLED(1)의 전극(11, 13, 14)이 전류 분배층(51, 53, 54)에 어떻게 접속되는지를 도시한다. 디바이스층 스택(100)과 접촉층 스택(500) 또는 다극성 리드(500) 사이의 접속은 디바이스층 스택(100)의 개구(110, 130) 내로 드롭 또는 프린트된 전기적 도전 페이스트의 소구체(41, 42, 43)에 의해 이루어진다. 소구체가 올바른 전류 분배층과 접촉하게 하기 위해서, 대응하는 비아(510, 530)가 전류 분배층(51, 53)의 접촉 영역(511, 531)을 노출시키도록 접촉층 스택(500)에 형성된다. 이 방식으로, 제1 개구(110) 내로 프린트된 제1 소구체(41)가 최하부 전류 분배층(54)과 접촉하고; 제2 개구(130) 내로 프린트된 제2 소구체(42)가 접촉층 스택(500)에서 비아(530)를 통해 중간 전류 분배층(53)과 접촉하고; 상부 전극(14) 상에 프린트된 제3 소구체(43)가 접촉층 스택(500)에서 비아(510)를 통해 상부 전류 분배층(51)과 접촉한다.
소구체(41, 42, 43)와 주위 전극(13, 14)의 도전 재료와 전류 분배층(53, 54) 사이의 갭들은 이들이 단락(short-circuit)될 수 없는 것을 보장하기에 충분하다. 소구체는 소구체를 경화하고 사용된 재료의 전도도를 개선하도록 경화 단계에서 경화될 수 있다. 물론, 소구체는 이러한 경화 단계가 디바이스층 스택의 층에 손상을 준다면 (디바이스층 스택 내의 개구 내로 대신에) 접촉층 스택의 비아 내로 프린트되거나 증착될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 디바이스 OLED(1)의 디바이스층 스택(100) 및 접촉층 스택(500)을 절취한 보다 실제적인 (그러나 여전히 과장된) 단면을 도시한다. (기판을 포함하지 않는) 디바이스층 스택의 조합된 두께는 60 nm 내지 500 nm 정도일 수 있다. 접촉층 스택(500) 또는 다극성 커버 리드는 50 ㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 전극 및 활성층은 유리 또는 다른 적합한 투명 재료일 수 있는, 기판(10)의 위에 있는 박층으로 표시되어 있다. 전류 분배층 및 절연층은 알루미늄 또는 은 등의 어떤 적합한 반사 재료일 수 있는, 금속 커버 리드 아래의 박층으로서 또한 간단히 표시되어 있다. 소구체(41, 42, 43)는 적절한 층들을 접속하는 것으로 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 멀티 디바이스 OLED(1)의 발광면의 평면도를 도시한다. 2개의 전원 V1, V2이 방출된 광의 컬러를 조정하기 위해 OLED 디바이스를 제어하는데 사용된다. 동작할 때, 발광 영역은 전체 디바이스 영역을 실질적으로 커버한다. 노출된 양극 영역(111) 및 아일랜드(131)와 접촉하기 위해 소구체 또는 프린트된 도트에 의해 요구되는 매우 작은 영역들만이 광을 방출하지 않는데, 왜냐하면 이들 영역(111, 131)에는 활성층 재료가 존재하지 않기 때문이다.
본 발명이 도면 및 상기 설명에서 상세히 설명되었지만, 이러한 도시 및 설명은 예시적이거나 시범적인 것으로 그리고 제한하지 않는 것으로 해석되어야 하고; 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 다른 변형이 도면, 개시, 및 첨부된 청구 범위를 연구한다면 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되고 실행될 수 있다.
명료성을 위해, 본 출원 전체에 걸친 단수 표현의 사용은 복수를 배제하지 않으며, "포함한다"는 것은 다른 단계들 또는 소자들을 배제하지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 상호 다른 종속 청구항에서 소정의 수단이 나열된 사실만으로는 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 표시하지 않는다. 청구 범위의 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (14)

  1. 멀티 디바이스 OLED(1)로서,
    - 고립된 영역(131)을 포함하는 하부 전극(11), 상부 전극(14), 적어도 하나의 중간 전극(inter electrode)(13) 및 복수의 활성층(120, 121)을 포함하는 디바이스층 스택(100) - 상기 하부 전극(11)은 기판(10)에 도포되고, 각 활성층(120, 121)은 2개의 전극(11, 13, 14) 사이에 둘러싸임 -;
    - 상기 디바이스층 스택(100)의 각 전극(11, 13, 14)을 위한 전류 분배층(51, 53, 54)을 포함하는 전류 분배 수단(500);
    - 상기 상부 전극(14)으로부터 상기 디바이스층 스택(100) 내로 연장하는 복수의 개구(110, 130) - 각각의 개구(110, 130)는 전극(11, 13)의 접촉 영역(111, 131)을 노출시키고, 상기 중간 전극(13)의 접촉 영역(131)은 상기 하부 전극(11)의 고립된 영역(131)을 포함하고, 상기 하부 전극(11)의 상기 고립된 영역(131)과 상기 하부 전극(11)의 이웃한 부분 사이에 상기 복수의 활성층(120, 121) 중 제1 활성층(120)이 상기 고립된 영역(131) 및 상기 하부 전극(11)의 상기 이웃한 부분과 접촉하도록 배열되고, 상기 제1 활성층(120)은 상기 하부 전극(11)의 상기 이웃한 부분과 상기 중간 전극(13) 사이에 또한 배열됨 -; 및
    - 복수의 전기 커넥터(41, 42) - 전기 커넥터(41, 42)가 개구(110, 130) 내로 연장하여 해당 개구(110, 130)에 의해 노출된 전극(11, 13)을 해당 전극(11, 13)을 위한 전류 분배층(53, 54)에 전기적으로 접속함 -
    를 포함하는 멀티 디바이스 OLED.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 분배 수단(500)은 복수의 절연층(520, 521)을 갖는 접촉층 스택(500)을 포함하고, 각 절연층(520, 521)은 2개의 전류 분배층(51, 53, 54) 사이에 끼워지는 멀티 디바이스 OLED.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류 분배 수단(500)은 상기 접촉층 스택(500) 내로 연장하는 복수의 비아(510, 530)를 포함하고, 각각의 비아(510, 530)는 전류 분배층의 접촉 영역(511, 531)을 노출시키는 멀티 디바이스 OLED.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 분배 수단(500)은 각 전류 분배층(51, 53, 54)을 위한 접촉 영역(551, 553, 554)을 포함하고, 각 접촉 영역(551, 553, 554)은 해당 전류 분배층(51, 53, 54)을 전원(V1, V2)에 접속하기 위한 해당 전류 분배층(51, 53, 54)의 노출된 부분(551, 553, 554)을 포함하는 멀티 디바이스 OLED.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전극(11, 13, 14)과 전류 분배층(51, 53, 54) 사이의 전기 커넥터(41, 42, 43)는 개구(110, 130) 및/또는 비아(510, 530)에 배치된 전기적 도전 페이스트의 소구체(globule)(41, 42, 43)를 포함하는 멀티 디바이스 OLED.
  6. 멀티 디바이스 OLED(1)를 제조하는 방법으로서,
    - 하부 전극(11), 상부 전극(14), 적어도 하나의 중간 전극(13) 및 복수의 활성층(120, 121)을 포함하는 디바이스층 스택(100)을 조립하는 단계 - 상기 하부 전극(11)은 기판(10)에 도포되고, 각 활성층(120, 121)은 2개의 전극(11, 13, 14) 사이에 둘러싸이고, 상기 디바이스층 스택(100)을 조립하는 단계는,
    상기 하부 전극(11)의 고립된 영역(131)을 형성하는 단계;
    상기 고립된 영역(131), 상기 하부 전극(11)의 이웃한 부분, 및 상기 고립된 영역(131)과 상기 하부 전극(11)의 상기 이웃한 부분 사이의 영역을 또한 덮도록 상기 하부 전극(11) 위에 제1 활성층(120)을 도포하는 단계;
    상기 제1 활성층(120)의 재료를 제거하여 상기 고립된 영역(131)을 노출시키는 단계; 및
    상기 노출된 고립된 영역(131)을 또한 덮도록 상기 제1 활성층(120) 위에 중간 전극(13)을 도포하는 단계를 포함함 -;
    - 상기 디바이스층 스택(100)의 각 전극(11, 13, 14)을 위한 전류 분배층(51, 53, 54)을 포함하는 전류 분배 수단(500)을 조립하는 단계;
    - 상기 상부 전극(14)으로부터 상기 디바이스층 스택(100) 내로 연장하는 복수의 개구(110, 130)를 형성하는 단계 - 각각의 개구(110, 130)는 상기 중간 전극(13) 또는 하부 전극(11)의 접촉 영역(111, 131)을 노출시킴 -; 및
    - 각 개구(110, 130) 내에 전기 커넥터(41, 42)를 배치하여 해당 개구(110, 130)에 의해 노출된 상기 전극(11, 13)을 해당 전극(11, 13)을 위한 상기 전류 분배층(53, 54)에 전기적으로 접속하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 전극(11, 13)의 접촉 영역(111, 131)을 노출시키기 위해 개구(110, 130)를 형성하는 단계는 해당 전극(11, 13) 위의 상기 디바이스층 스택(100)의 재료를 제거하기 위해 레이저 어블레이션(laser ablation)을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 전류 분배 수단(500)을 조립하는 단계는 접촉층 스택(500)을 조립하는 단계를 포함하고, 상기 접촉층 스택(500)의 전류 분배층(51, 53, 54)은 절연층(520, 521)에 의해 전기적으로 분리되는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접촉층 스택(500)의 전류 분배층(51, 53, 54)의 접촉 영역(511, 531)을 노출시키기 위해 비아(510, 530)를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접촉층 스택(500)이 상기 디바이스층 스택(100) 위에 배치될 때 전극(13)의 노출된 영역(131)이 해당 전극(13)을 위한 상기 전류 분배층(53)의 노출된 접촉 영역(531)과 마주 보고(vis-a-vis) 놓이도록 상기 디바이스층 스택(100)의 개구(130)에 대응하게 상기 접촉층 스택(500)에 비아(530)가 형성되는 방법.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 전기 커넥터(41, 42)를 배치하는 단계는 전극(11, 13)의 노출된 접촉 영역(111, 131) 위에 전기적 도전 페이스트의 소구체(41, 42)를 프린트하는 단계를 포함하는 방법.
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