KR101985923B1 - 배리어 층 스택, 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법, 및 울트라-하이 배리어 층 및 반사방지 시스템 - Google Patents
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Abstract
배리어 층 스택이 제공된다. 배리어 층 스택(10, 20, 30, 40)은 제 1 층(11), 제 2 층(12), 제 3 층(13) 및 제 4 층(14)의 순서로 배열된 제 1 층(11), 제 2 층(12), 제 3 층(13) 및 제 4 층(14)을 포함한다. 제 1 층(11) 및 제 3 층(13)은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층(12) 및 제 4 층(14)은 1.7 미만의 굴절률을 갖는다. 층들(11-14) 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
Description
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 배리어 층 스택, 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법, 및 울트라-하이(ultra-high) 배리어 층 및 반사방지 시스템에 관한 것이다.
[0002] OLED(organic light emitting device)들은, 수증기 또는 산소에 노출될 때, 감소된 출력 또는 조기의 실패를 겪을 수 있다. OLED 디바이스들을 이러한 수증기 또는 산소로부터 보호하기 위해 몇몇 배리어 시스템들이 사용되었다. 예로서, OLED 디바이스들을 캡슐화하기 위해 유리가 사용되는 경우, OLED 디바이스의 구조적 안정성이 손상되는데, 그 이유는 유리가 가요성이 부족하기 때문이다.
[0003] 예컨대, 위의 양상들 중 적어도 일부를 극복하는 가요성 폴리머 기판과 같은 기판 상의 배리어 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 종래의 구조들과 비교하여 향상된 광학적 성능을 나타내는 배리어 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
[0004] 전술한 내용을 고려하여, 배리어 층 스택, 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법, 및 울트라-하이 배리어 층 및 반사방지 시스템이 제공된다. 본 개시내용의 추가의 양상들, 이점들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백해진다.
[0005] 본 개시내용의 양상에 따르면, 배리어 층 스택이 제공된다. 배리어 층 스택은 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층의 순서로 배열된 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층을 포함한다. 제 1 층 및 제 3 층은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층 및 제 4 층은 1.7 미만의 굴절률을 갖는다. 층들 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
[0006] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 방법은: 적어도 4개의 층들을 형성하기 위해 기판 상에 제 1 층 재료 및 제 2 층 재료를 교번적으로 증착하는 단계를 포함하고, 제 1 층 재료는 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층 재료는 1.7 미만의 굴절률을 갖고, 그리고 층들 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
[0007] 본 개시내용의 또 다른 양상에 따르면, 울트라-하이 배리어 층 및 반사방지 시스템이 제공된다. 울트라-하이 배리어 층 및 반사방지 시스템은, 기판, 및 기판 위의 층 스택을 포함한다. 층 스택은, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층의 순서로 배열된 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층을 포함한다. 제 1 층 및 제 3 층은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층 및 제 4 층은 1.7 미만의 굴절률을 갖는다. 층들 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
[0008] 실시예들은 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 각각의 설명된 방법 단계를 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 단계들은 하드웨어 컴포넌트들을 통해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터를 통해, 이 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 더욱이, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명된 장치가 동작하게 하는 방법들에 관한 것이다. 그 방법들은 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 하기에서 설명된다:
[0010] 도 1a 내지 도 1c는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들의 단면도들을 도시하고;
[0011] 도 2는 본원에서 설명되는 추가의 실시예들에 따른 배리어 층 스택의 단면도를 도시하고;
[0012] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들의 반사율의 그래프를 도시하고;
[0013] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택을 제조하기 위해 사용되는 증착 장치의 개략도를 도시하고; 그리고
[0014] 도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0010] 도 1a 내지 도 1c는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들의 단면도들을 도시하고;
[0011] 도 2는 본원에서 설명되는 추가의 실시예들에 따른 배리어 층 스택의 단면도를 도시하고;
[0012] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들의 반사율의 그래프를 도시하고;
[0013] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택을 제조하기 위해 사용되는 증착 장치의 개략도를 도시하고; 그리고
[0014] 도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0015] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들이 도면들에서 예시된다. 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로 제공되고, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 추가로, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들은, 또 다른 추가의 실시예를 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명은 그러한 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
[0016] 층 스택들이 광학 애플리케이션들(예컨대, OLED들의 보호)에서 사용될 수 있지만, 이들은 특히 가시 스펙트럼에서 투과율을 감소시킬 수 있고, 원하지 않는 색들을 생성할 수 있다. 본 개시내용은, 조합된 배리어 및 반사방지 특성들을 갖는 배리어 층 스택을 제공함으로써 이 결점을 극복한다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택은 색 중립성을 가질 수 있으며, 색 중립성은 배리어 층 스택의 개선된 광학적 특징들을 제공한다.
[0017] OLED 애플리케이션들이 지금까지 언급되었지만, 본 개시내용의 배리어 층 스택은 또한 상이한 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 예로서, 본 개시내용들의 배리어 층 스택은 예컨대, 높은 산소 프로텍션(high oxygen protection)을 요구하는 식품, 예컨대 신선한 파스타, 얇게 썬 고기, 말린 과일, 또는 간식들의 패키징 분야에서 사용될 수 있다. 배리어 층 스택은 제품의 가시성을 제공하기 위한 투명한 특성들 및 가스 배리어를 제공할 수 있다.
[0018] 본 개시내용은 낮은 수증기 및 산소 투과를 갖는 배리어 층 시스템들에 관한 것으로, 특히 울트라-하이 배리어 층 시스템들(UHB)에 관한 것이다. 본 개시내용의 배리어 층 스택들은 교번하는 층들(다이애드들(diades))을 포함하고, 특히 적어도 4개의 층들을 포함한다. 개별적인 층들의 두께는 적어도 70 nm이고, 특히 70 nm 내지 300 nm의 범위이고, 그리고 더 특히, 100 nm 내지 150 nm의 범위이다. 개별적인 층들의 두께들 및/또는 광학적 특성들은 상이할 수 있다. 배리어 층 스택은 낮은 굴절률 및 높은 굴절률을 갖는 적어도 2개의 재료들을 포함할 수 있다. 배리어 층 스택의 층들 중 적어도 일부는 유전체 층들일 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 추가의 층은 유전체 층들이다. 일부 구현들에서, 배리어 층 스택의 층들 모두는 유전체 층들이다.
[0019] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 최상위 층, 즉, 예컨대 기판 위에 배열된 마지막 층, 이를테면 제 4 층은 낮은 굴절률을 갖는다. 낮은 굴절률을 갖는 최상위 층을 갖는 배리어 층 스택은 개선된 광학적 특징들을 제공한다.
[0020] 본 개시내용의 양상은, 예컨대 층 스택이 배치되는 (코팅되지 않은) 기판의 투과율보다 더 높은 투과율을 제공하기 위해 개별적인 층들의 층 두께들을 제공하는 것이다. 특히, 본 개시내용의 양상은, 가시 영역에서 (코팅되지 않은) 기판의 투과율보다 더 높은 투과율을 제공하는 것이다.
[0021] 본 개시내용은 반사방지 특성들을 갖는 배리어 층 스택들을 제공한다. 일부 실시예들에 따르면, 4개의 층들을 갖는 배리어 층 스택은 NONO로 지칭될 수 있고, 5개의 층들을 갖는 배리어 층 스택은 NONON으로 지칭될 수 있고, 6개의 층들을 갖는 배리어 층 스택은 NONONO로 지칭될 수 있다. 기호들 N 및 O는 층들의 재료를 표기할 수 있다. 일부 구현들에서, 기호 N은 높은 굴절률을 갖는 재료 또는 층(예컨대, SiNx)을 표기하고, 기호 O는 낮은 굴절률을 갖는 재료 또는 층(예컨대, SiOx)을 표기한다. 낮은 굴절률은 1.4 내지 1.6의 범위일 수 있고, 구체적으로는 약 n=1.46일 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 SiNx 및 SiOx로 제한되지 않고, 적어도 1.9의 높은 굴절률 및 1.7 미만의 낮은 굴절률을 갖는 임의의 적절한 재료들이, 높은 굴절률을 갖는 층들 및 낮은 굴절률을 갖는 층들을 위해 각각 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 예들은 높은 굴절률 및 낮은 굴절률을 갖는 절연 재료들, 예컨대 SiOx, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, TaOx, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및 이들의 조합들일 수 있다.
[0022] 일부 구현들에서, 높은 굴절률 및 낮을 굴절률을 갖는 재료들의 흡광 계수(extinction coefficient)는 작을 수 있다. 굴절 지수(index of refraction) 및 흡광 계수는 각각 복소 굴절 지수(complex index of refraction)의 실수부 및 허수부이다. 특히, 광이 매질을 통과할 때, 광의 일부분이 흡수될 것이다. 이는 
와 동일한 복소 굴절 지수를 정의함으로써 설명될 수 있다. 실수부 "n"은 위상 속도를 표시하는 반면, 허수부 "ik"는 전자기파가 재료를 통해 전파될 때의 흡수 손실량을 표시한다.
[0023] 재료 또는 광학 매질의 "굴절률"(또는 굴절 지수) n이라는 용어는 광 또는 임의의 다른 방사가 그 재료를 통해 어떻게 전파되는지를 설명하는 무차원 수(dimensionless number)이다. 이는 
로서 정의되며, 여기서 c는 진공에서의 광의 속도이고, v는 재료에서의 광의 속도이다.
[0024] 일부 실시예들에 따르면, 본 개시내용의 최적화된 층 시스템을 이용시, NONO/NONONO 설계의 투과율은 예컨대, 코팅되지 않은 PET의 투과율보다 더 향상될 수 있다. 최적화되지 않은 NONON/NONONON 설계들에 대한 비교에서, (절대) 투과율 이득은 약 4% 내지 약 6%의 범위일 수 있다(예컨대, 약 88%로부터 약 92 내지 94%로 투과율(Ty)이 증가됨). 대비/색 차이는 
일 수 있다(
값은 1976년 CIE(International Commission on Illumination)에 의해 정의된 바와 같음).
[0025] 도 1a 내지 도 1c는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들을 도시한다. 일부 실시예들에 따르면, 본 실시예들의 층 스택은, (예컨대, 증착에 의해) 하나의 필름이 다른 필름의 상부(atop)에 놓이는 식으로, 형성된 다수의 필름들에 의해 구성된다.
[0026] 도 1a에서, 본 개시내용의 실시예들에 따른 배리어 층 스택(10)이 도시된다. 배리어 층 스택(10)은 제 1 층(11), 제 2 층(12), 제 3 층(13) 및 제 4 층(14)의 순서로 배열된 제 1 층(11), 제 2 층(12), 제 3 층(13) 및 제 4 층(14)을 포함한다. 제 1 층(11) 및 제 3 층(13)은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층(12) 및 제 4 층(14)은 1.7 미만의 굴절률을 갖는다. 층들(11 내지 14) 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
[0027] 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 제 1 층(11) 및 제 3 층(13), 1.7 미만의 굴절률을 갖는 제 2 층(12) 및 제 4 층(14), 그리고 적어도 70 nm의 두께를 갖는 층들(11 내지 14) 각각은, 조합된 배리어 및 반사방지 기능들을 갖는 배리어 층 스택을 제공한다.
[0028] 본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 배리어 층 스택은 제 4 층(14) 위에 하나 또는 그 초과의 추가의 층들, 특히 도 1b 및 도 1c에 각각 도시되는 바와 같이, 제 5 층 또는 제 5 층 및 제 6 층을 포함할 수 있다.
[0029] 도 1b에서, 본 개시내용의 실시예들에 따른 배리어 층 스택(20)이 도시된다. 배리어 층 스택(20)은 도 1의 배리어 층 스택(10)과 유사하며, 차이는 제 5 층(15)이 제 4 층(14) 위에 배열되는 것이다.
[0030] 도 1c에서, 본 개시내용의 실시예들에 따른 배리어 층 스택(30)이 도시된다. 배리어 층 스택(30)은 도 2의 배리어 층 스택(20)과 유사하며, 차이는 제 6 층(16)이 제 5 층(15) 위에 배열되는 것이다.
[0031] 일부 구현들에서, 홀수 층(odd numbered layer)들은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 짝수 층(even numbered layer)들은 1.7 미만의 굴절률을 갖는다. 본 출원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같은 "홀수" 및 "짝수"라는 용어들은 수학에서의 패리티(parity)를 지칭하는데, 즉, 정수는 2로 균등하게 분할가능한 경우에는 짝수이고, 균등하지 않은 경우에는 홀수이다. 예로서, 홀수 층들은 제 1 층, 제 3 층, 제 5 층 등일 수 있고, 짝수 층들은 제 2 층, 제 4 층, 제 6 층 등일 수 있다.
[0032] 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 홀수 층들, 1.7 미만의 굴절률을 갖는 짝수 층들, 그리고 적어도 70 nm의 두께를 갖는 층들 각각은, 조합된 배리어 및 반사방지 기능들을 갖는 배리어 층 스택을 제공한다.
[0033] 본 출원에서 지칭되는 바와 같은 제 1 층 내지 제 6 층, 홀수 층들 및 짝수 층들은 배리어 및 반사방지 기능들을 제공하는 층들, 즉, 적어도 1.9의 굴절률 또는 1.7 미만의 굴절률, 그리고 적어도 70 nm의 두께를 갖는 층들이다. 따라서, 넘버링은, 부가적으로 제공될 수 있는 임의의 다른 층들, 이를테면, 시드 층들, 하드 코팅들, 접착제 층들 등을 배제한다.
[0034] 일부 구현들에서, 배리어 층 스택의 수증기 투과도(WVTR; water vapor transmission rate)(cm2 및 하루 당 g의 단위(g per cm2 and day)) 및/또는 산소 투과도(OTR; oxygen transmission rate)는 10-4 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 구체적으로는 10-5 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 더 구체적으로는 약 10-6 cm2 및 하루 당 g이다. 배리어 층 스택의 투과율은 적어도 85%, 특히 90% 초과일 수 있다. 예로서, 적어도 4개의 층들 및 기판을 포함하는 배리어 층 스택은 87 내지 95%의 범위, 구체적으로는 88% 또는 89%, 그리고 더 구체적으로는 93% 또는 94%의 투과율을 가질 수 있다.
[0035] 예로서, 홀수 층들은 적어도 약 1.9의 굴절률, 그리고 구체적으로는 약 2의 굴절률을 가질 수 있다. 짝수 층들은 1.7 미만의 굴절률, 구체적으로는 1.5 미만의 굴절률, 그리고 특히 약 1.46의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 배리어 층 스택의 홀수 층들은 SiNx, NbOx, SiN, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, TiOx, TaOx, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및/또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고/또는 배리어 층 스택의 짝수 층들은 SiOx, MgFx, SiOxNy, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및/또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함한다.
[0036] 예로서, 제 1 층(11), 예컨대 제 1 유전체 층은 높은 굴절률을 가질 수 있다. 교번하는 또는 상이한 굴절률들을 갖는 층들을 연속적으로 제공함으로써, 반사방지 특징들을 또한 갖는 배리어 층 스택이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, SiOx, MgFx, SiOxNy, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및/또는 이들의 조합들 등을 포함하는 층들에 의해, 더 낮은 굴절률들을 갖는 층들(예컨대, 짝수 층들)이 제공될 수 있다. 예컨대, NbOx, SiNx, SiN, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, TiOx, TaOx, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및/또는 이들의 조합들 등을 포함하는 필름들에 의해 더 높은 굴절률들을 갖는 층들(예컨대, 홀수 층들)이 제공될 수 있다.
[0037] 일부 구현들에 따르면, 층들(예컨대, 유전체 필름들)은 화학 기상 증착 또는 물리 기상 증착, 예컨대 스퍼터링 또는 증발에 의해 제조될 수 있다. 일부 예들은 높은 굴절률 및 낮은 굴절률을 갖는 절연 재료들, 예컨대 SiOx, SiN, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, TaOx, 유기 재료, 이를테면, 폴리머 재료, 및/또는 이들의 조합들일 수 있다.
[0038] 본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 층들 중 적어도 하나는 100 nm 초과의 두께를 갖는다. 예로서, 홀수 층들 각각의 두께는 짝수 층들 각각의 두께 미만이다.
[0039] 일부 실시예들에서, 예컨대 도 1a에 도시된 바와 같이, 4개의 층들을 갖는 배리어 층 스택이 제공된다. 제 1 층(11)은 139 nm 내지 143 nm, 예컨대 약 141 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(12)은 169 nm 내지 173 nm, 예컨대 약 171 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 3 층(13)은 92 nm 내지 96 nm, 예컨대 약 94 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 4 층(14)은 76 nm 내지 80 nm, 예컨대 약 78 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 층(11) 및 제 3 층(13)은 SiNx를 포함하거나 또는 SiNx로 이루어질 수 있고, 제 2 층(12) 및 제 4 층(14)은 SiO2를 포함하거나 또는 SiO2로 이루어질 수 있다. 배리어 층 스택의 수증기 투과도(WVTR)는 10-5 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 구체적으로는 약 10-6 cm2 및 하루 당 g일 수 있다. 배리어 층 스택의 투과율은, 특히 약 400nm 내지 700nm의 파장 범위에서 약 94%일 수 있다.
[0040] 일부 실시예들에서, 예컨대 도 1b에 도시된 바와 같이, 5개의 층들을 갖는 배리어 층 스택이 제공된다. 제 1 층(11)은 138 nm 내지 142 nm, 예컨대 약 140 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(12)은 163 nm 내지 167 nm, 예컨대 약 165 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 3 층(13)은 120 nm 내지 124 nm, 예컨대 약 122 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 4 층(14)은 155 nm 내지 159 nm, 예컨대 약 157 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 5 층(15)은 114 nm 내지 118 nm, 예컨대 약 116 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 층(11), 제 3 층(13) 및 제 5 층(15)은 SiNx를 포함하거나 또는 SiNx로 이루어질 수 있고, 제 2 층(12) 및 제 4 층(14)은 SiO2를 포함하거나 또는 SiO2로 이루어질 수 있다. 배리어 층 스택의 수증기 투과도(WVTR)는 10-5 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 구체적으로는 약 10-6 cm2 및 하루 당 g일 수 있다. 배리어 층 스택의 투과율은 특히, 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 약 88%일 수 있다.
[0041] 다른 구현들에서, 제 1 층(11)은 140 nm 내지 144 nm, 예컨대 약 142 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(12)은 169 nm 내지 173 nm, 예컨대 약 171 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 3 층(13)은 126 nm 내지 130 nm, 예컨대 약 128 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 4 층(14)은 160 nm 내지 164 nm, 예컨대 약 162 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 5 층(15)은 137 nm 내지 141 nm, 예컨대 약 139 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 층(11), 제 3 층(13) 및 제 5 층(15)은 SiNx를 포함하거나 또는 SiNx로 이루어질 수 있고, 제 2 층(12) 및 제 4 층(14)은 SiO2를 포함하거나 또는 SiO2로 이루어질 수 있다. 배리어 층 스택의 수증기 투과도(WVTR)는 10-5 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 구체적으로는 약 10-6 cm2 및 하루 당 g 일 수 있다. 배리어 층 스택의 투과율은 특히, 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 약 88% 내지 약 92%의 범위일 수 있다.
[0042] 일부 구현들에서, 예컨대 도 1c에 도시된 바와 같이, 6개의 층들을 갖는 배리어 층 스택이 제공된다. 제 1 층(11)은 137 nm 내지 141 nm, 예컨대 약 139 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(12)은 160 nm 내지 164 nm, 예컨대 약 162 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 3 층(13)은 114 nm 내지 118 nm, 예컨대 약 116 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 4 층(14)은 154 nm 내지 158 nm, 예컨대 약 156 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 5 층(15)은 85 nm 내지 89 nm, 예컨대 약 87 nm의 두께를 가질 수 있고, 제 6 층(16)은 75 nm 내지 79 nm, 예컨대 약 77 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 층(11), 제 3 층(13) 및 제 5 층(15)은 SiNx를 포함하거나 또는 SiNx로 이루어질 수 있고, 제 2 층(12), 제 4 층(14) 및 제 6 층(16)은 SiO2를 포함하거나 또는 SiO2로 이루어질 수 있다. 배리어 층 스택의 수증기 투과도(WVTR)는 10-5 cm2 및 하루 당 g 미만이고, 구체적으로는 약 10-6 cm2 및 하루 당 g 일 수 있다. 배리어 층 스택의 투과율은 특히, 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 약 94%일 수 있다.
[0043] 본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 층들은, 하나의 층 위에 다른 층이 놓이는 식으로 형성 또는 배열된다. 도 1a 내지 도 1c의 예들에서, 제 2 층(12)은 제 1 층(11) 위에 형성 또는 배열되고, 제 3 층(13)은 제 2 층(12) 위에 형성 또는 배열되고, 제 4 층(14)은 제 3 층(13) 위에 형성 또는 배열된다.
[0044] 예로서, "위(over)"라는 용어, 즉, 다른 층 위에 있는 하나의 층에 대한 참조가 이루어지는 경우, 제 1 층(11)으로부터 시작하여, 제 2 층(12)이 제 1 층(11) 위에 증착되고, 제 2 층(12) 이후에 증착되는 추가의 층은 따라서 제 2 층(12) 위에 있고 그리고 제 1 층(11) 위에 있다는 것이 이해된다. 다시 말해, "위"라는 용어는 층들, 층 스택들, 및/또는 필름들의 순서를 정의하기 위해 사용되며, 시작점은 기판이다. 이는 배리어 층 스택이 거꾸로 도시되었는지의 여부와 무관하다.
[0045] 본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 층들(11 내지 14) 중 적어도 일부는, 하나의 층에 상에 다른 층이 바로 놓이는 식으로 배치된다. 도 1a의 예에서, 제 2 층(12)은 제 1 층(11) 상에 형성 또는 배열되고, 제 3 층(13)은 제 2 층(12) 상에 형성 또는 배열되고, 제 4 층(14)은 제 3 층(13) 상에 형성 또는 배열된다. 다시 말해, 일부 실시예들에서, 배리어 층 스택의 층들 사이에는 어떠한 추가의 층들 또는 필름들도 존재하지 않는다. 일부 다른 실시예들에서, 추가의 층들이 배리어 층 스택의 층들 중 적어도 일부 사이에 제공될 수 있다.
[0046] 도 2는 본원에서 설명되는 추가의 실시예들에 따른 배리어 층 스택(40)을 도시한다.
[0047] 본원의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 배리어 층 스택(40)은 기판(41), 특히 투명 기판을 더 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는 특히 웹(web) 또는 포일(foil)과 같은 가요성 기판들을 포괄할 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않으며, "기판"이라는 용어는 또한, 비-가요성 기판들, 예컨대 웨이퍼, 사파이어 등과 같은 투명한 결정의 슬라이스들, 또는 유리판을 포괄할 수 있다.
[0048] 본원에서 사용되는 바와 같은 "투명한"이라는 용어는 특히 비교적 낮은 산란으로 광을 투과시키기 위한 구조의 능력을 포함할 수 있어서, 예컨대, 이를 통해 투과된 광은 실질적으로 명확하게 보여질 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 기판은, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리(메타크릴산 메틸 에스테르)(PMMA), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 시클로 올레핀 폴리머(COP), 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN), 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 투명 폴리머 재료를 포함한다. 예로서, 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. PET는 약 90%의 투과율을 가질 수 있다. 예컨대, 층들(11 내지 14)은 기판(41) 상에 또는 기판(41) 위에 제공된다.
[0049] 도 2에서 4개의 층들(11 내지 14)이 기판(41) 위에 배열되지만, 본 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 임의의 수의 층들이 기판 위에 배열될 수 있다.
[0050] 본 실시예들의 양상에 따르면, 울트라 하이 배리어(UHB; ultra high barrier) 층 및 반사방지 시스템이 제공된다. 울트라 하이 배리어(UHB) 층 및 반사방지 시스템은 기판 및 기판 위의 또는 기판 상의 층 스택을 포함한다. 층 스택은 도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하여 위에서 설명된 배리어 층 스택들 중 임의의 것일 수 있다. 층 스택은 특히, 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층의 순서로 배열된 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층을 포함할 수 있고, 제 1 층 및 제 3 층은 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층 및 제 4 층은 1.7 미만의 굴절률을 갖고, 층들 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다.
[0051] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택들의 반사율의 그래프를 도시한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "반사율"이라는 용어는 반사되는 입사 전자기력의 분율이다. "반사율(reflectance)"이라는 용어는 "반사도(reflectivity)"라는 용어와 동의어로 사용될 수 있다.
[0052] 도 3에서, 그래프의 y-축은 %(퍼센트) 단위의 반사율을 표기하고, x-축은 나노미터(nm) 단위의 파장 λ(람다)를 표기한다. 참조 번호 50을 이용하여 표기되는 것은 코팅되지 않은 PET 기판의 반사율(약 5%)이다. 참조 번호 51을 이용하여 표기되는 것은 4개의 층들(NONO)을 가진, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택의 반사율이며, 이는 약 420 nm 내지 약 680 nm의 범위에서 1 퍼센트 미만이다. 참조 번호 52는 6개의 층들(NONONO)을 가진, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 배리어 층 스택의 반사율을 표시하며, 이는 또한 약 420 nm 내지 약 680 nm의 범위에서 1 퍼센트 미만이다.
[0053] 예컨대, 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법들은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스 등을 포함할 수 있다. 예로서, 프로세스는, 코팅될 기판이 로케이팅되는 프로세스 장치 또는 프로세스 챔버에서 수행된다. 증착 재료가 장치에 제공된다. 복수의 재료들, 이를테면, 이들의 산화물들, 질화물들 또는 탄화물들이 증착을 위해 사용될 수 있다. 추가로, 에칭, 구조화, 어닐링 등과 같은 다른 프로세싱 단계들이 프로세싱 챔버들에서 실시될 수 있다.
[0054] 도 4는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 층들을 증착 또는 코팅하기 위한, 그리고 특히 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 배리어 층 스택을 제조하기 위한 장치(100), 예컨대 롤-투-롤 증착 장치(roll-to-roll deposition apparatus)의 개략도를 도시한다.
[0055] 장치(100)는 적어도 3개의 챔버 부분들(102A, 102B 및 102C)을 포함할 수 있다. 챔버 부분(102C)에서, 하나 또는 그 초과의 증착 소스들(630) 및 선택적으로는 에칭 스테이션(430)이 프로세싱 툴들로서 제공될 수 있다. 기판(41), 예컨대 가요성 기판이, 예컨대 와인딩 샤프트를 갖는 제 1 롤(764) 상에 제공된다. 가요성 기판은 화살표(108)에 의해 도시된 기판 이동 방향에 의해 표시되는 바와 같이 롤(764)로부터 언와인딩된다. 챔버 부분들(102A 및 102B)의 분리를 위해 분리 벽(401)이 제공된다. 분리 벽(401)에는 기판(41)을 통과시키기 위한 갭 슬루스(gap sluice)들(140)이 추가로 제공될 수 있다. 챔버 부분들(102B 및 102C) 사이에 제공된 진공 플랜지(112)에는 적어도 일부 프로세싱 툴들을 취하기 위한 개구들이 제공될 수 있다.
[0056] 기판(41)은 코팅 드럼(110)에서 제공된 그리고 증착 소스들(630)의 포지션들에 대응하는 증착 영역들을 통해 이동된다. 동작 동안, 코팅 드럼(110)이 축을 중심으로 회전하여서, 기판(41)이 화살표(108)의 방향으로 이동한다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(41)은 하나, 둘 또는 그 초과의 롤러들을 통해 롤(764)로부터 코팅 드럼(110)으로 그리고 코팅 드럼(110)으로부터 제 2 롤(764')로 안내되며, 제 2 롤(764')은 예컨대, 기판(41)의 프로세싱 후에 기판(41)이 와인딩되는 와인딩 샤프트를 갖는다.
[0057] 일부 실시예들에 따르면, 증착 소스들(630)은 층 스택의 층들을 증착하도록 구성될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 증착 소스(630)는 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 층 재료의 증착을 위해 적응될 수 있고, 적어도 하나의 증착 소스(630)는 1.7 미만의 굴절률을 갖는 층 재료의 증착을 위해 적응될 수 있다.
[0058] 일부 구현들에서, 제 1 증착 소스는 제 1 층을 증착하도록 구성될 수 있고, 제 2 증착 소스는 제 2 층을 증착하도록 구성될 수 있고, 제 3 증착 소스는 제 3 층을 증착하도록 구성될 수 있고, 제 4 증착 소스는 제 4 층을 증착하도록 구성될 수 있다.
[0059] 일부 구현들에서, 제 1 챔버 부분(102A)은 인터리프 챔버 부분 유닛(interleaf chamber portion unit)(102A1) 및 기판 챔버 부분 유닛(102A2)으로 분리된다. 이에 의해, 인터리프 롤들(766/766') 및 인터리프 롤러들(105)이 장치(100)의 모듈식 엘리먼트로서 제공될 수 있다. 장치(100)는 가요성 기판을 가열하기 위한 사전-가열 유닛(194)을 더 포함할 수 있다. 또한, 부가적으로 또는 대안적으로, 사전-처리 플라즈마 소스(192), 예컨대 RF(radio frequency) 플라즈마 소스가, 챔버 부분(102C)에 진입하기 전에 플라즈마로 기판을 처리하기 위해 제공될 수 있다.
[0060] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또한 추가의 실시예들에 따르면, 기판 프로세싱의 결과를 평가하기 위한 광학 측정 유닛(494) 및/또는 기판 상에 전하를 적응시키기 위한 하나 또는 그 초과의 이온화 유닛들(492)이 선택적으로 또한 제공될 수 있다.
[0061] 일부 실시예들에 따르면, 증착 재료는 증착 프로세스 그리고 코팅된 기판의 나중의 적용에 따라 선택될 수 있다. 예컨대, 증착 소스들(630)의 증착 재료는 실리콘일 수 있다. 예로서, 이러한 재료들을 포함할 수 있는 산화물-, 질화물- 또는 탄화물-층들은, 소스로부터 재료를 제공함으로써 또는 반응성 증착에 의해 증착될 수 있는데, 즉, 소스로부터의 재료가 프로세싱 가스로부터의 산소, 질화물, 또는 탄소와 같은 원소들과 반응한다.
[0062] 본 개시내용의 양상에 따라 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법(700)이 제공된다. 방법은 적어도 4개의 층들을 형성하기 위해 기판 상에 제 1 층 재료 및 제 2 층 재료를 교번적으로 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 층 재료는 적어도 1.9의 굴절률을 갖고, 제 2 층 재료는 1.7 미만의 굴절률을 갖고, 층들 각각은 적어도 70 nm의 두께를 갖는다. 제 1 층이, 예컨대 기판 상에 증착될 수 있다(블록(701)). 그 다음으로, 제 2 층이 제 1 층 상에 또는 위에 증착될 수 있다(블록(702)). 그 후에, 제 3 층이 제 2 층 상에 또는 위에 증착될 수 있다(블록(703)). 제 4 층이 제 3 층 상에 또는 위에 증착될 수 있다(블록(704)).
[0063] 도 4의 본 예에서, 4개의 층들이, 하나의 층 위에 다른 층이 놓이는 식으로 배열되지만, 본 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 임의의 수의 층들이 배열될 수 있다.
[0064] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 구상될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 배리어 층 스택으로서,
제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층의 순서로 배열된 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 상기 제 3 층 및 상기 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층 및 상기 제 3 층은 1.9 이상의 굴절률을 가지고,
상기 제 2 층 및 상기 제 4 층은 1.7 미만의 굴절률을 가지며,
층들 각각은 70 nm 이상의 두께를 가지고,
상기 배리어 층 스택의 짝수 층(even numbered layer)들은, SiOx, MgFx, SiOxNy, 및 이들의 조합들 중 하나 이상을 포함하며,
상기 배리어 층 스택의 홀수 층(odd numbered layer)들은 폴리머 재료를 포함하고,
상기 배리어 층 스택의 수증기 투과도(water vapor transmission rate)는 10-4 cm2 및 하루 당 g (g per cm2 and day) 미만인,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 층 위에 하나 또는 그 초과의 추가 층들을 더 포함하는,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 층들은, 하나의 층 상에 다른 층이 바로 놓이는 식으로 배치되는,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
홀수 층(odd numbered layer)들은 1.9 이상의 굴절률을 갖고, 짝수 층들은 1.7 미만의 굴절률을 갖는,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
홀수 층들은 2의 굴절률을 갖는,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
짝수 층들은 1.6 미만의 굴절률을 갖는,
배리어 층 스택. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 층들 중 하나 이상은 100 nm 초과의 두께를 갖는,
배리어 층 스택. - 제 1 항에 있어서,
홀수 층들 각각의 두께는 짝수 층들 각각의 두께 미만인,
배리어 층 스택. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
기판을 더 포함하고,
상기 층들이 상기 기판 위에 제공되는,
배리어 층 스택. - 제 11 항에 있어서,
상기 기판은, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(메타크릴산 메틸 에스테르), 트리아세틸 셀룰로오스, 시클로 올레핀 폴리머, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 투명 폴리머 재료를 포함하는,
배리어 층 스택. - 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 11 항, 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배리어 층 스택의 투과율(transmittance)은 85% 이상인,
배리어 층 스택. - 배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법으로서,
4개 이상의 층들을 형성하도록 기판 상에 제 1 층 재료 및 제 2 층 재료를 교번적으로 증착하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 층 재료는 1.9 이상의 굴절률을 가지고,
상기 제 2 층 재료는 1.7 미만의 굴절률을 가지며,
층들 각각은 70 nm 이상의 두께를 가지고,
상기 배리어 층 스택의 짝수 층들은, SiOx, MgFx, SiOxNy, 및 이들의 조합들 중 하나 이상을 포함하며,
상기 배리어 층 스택의 홀수 층들은 폴리머 재료를 포함하고,
상기 배리어 층 스택의 수증기 투과도는 10-4 cm2 및 하루 당 g (g per cm2 and day) 미만인,
배리어 층 스택을 제조하기 위한 방법. - 울트라 하이(ultra high) 배리어 층으로서,
기판; 및
상기 기판 위의 층 스택;을 포함하고,
상기 층 스택은,
제 1 층, 제 2 층, 제 3 층 및 제 4 층의 순서로 배열된 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 상기 제 3 층 및 상기 제 4 층을 포함하고,
상기 제 1 층 및 상기 제 3 층은 1.9 이상의 굴절률을 가지고,
상기 제 2 층 및 상기 제 4 층은 1.7 미만의 굴절률을 가지며,
층들 각각은 70 nm 이상의 두께를 가지고,
상기 층 스택의 짝수 층들은, SiOx, MgFx, SiOxNy, 및 이들의 조합들 중 하나 이상을 포함하며,
상기 층 스택의 홀수 층들은 폴리머 재료를 포함하고,
상기 층 스택의 수증기 투과도는 10-4 cm2 및 하루 당 g (g per cm2 and day) 미만인,
울트라 하이 배리어 층.
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