KR20040014659A - 유기 광발산 장치용 투명 지지체 - Google Patents

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KR20040014659A
KR20040014659A KR10-2004-7000191A KR20047000191A KR20040014659A KR 20040014659 A KR20040014659 A KR 20040014659A KR 20047000191 A KR20047000191 A KR 20047000191A KR 20040014659 A KR20040014659 A KR 20040014659A
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그레고즈 제레무즈킨
모하메드 라트레케
마이클 로버트 웨스에미어
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노바-플라즈마 인크.
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Abstract

유기 광발산 다이오드(OLED)장치에서의 개선된 투명 지지기판은 유기 폴리머 필름과 지지필름상에 형성되면서 OLED의 다이오드와 지지필름의 중간에 배열되는 복합층을 포함하고; 상기 복합층은 서로 마주보는 관계로 접착되어진 제1 및 제2 분리코팅층을 포함하며; 산소 및 수증기에 대한 불침투선을 갖는 재료의 층이 무작위의 불연속성을 가지게 되어, 이들 코팅층에 의하여 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투가 이루어지도록 한다.

Description

유기 광발산 장치용 투명 지지체{TRANSPARENT SUPPORT FOR ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
유기 광발산 다이오드(OLED:organic light emitting diode) 장치는 광발산 다이오드의 가장 저층으로서, 홀-인젝팅 전극을 형성하는 투명한 전도성 재료, 예를들어 인듐-틴 옥사이드(ITO:indium-tin oxide)로 코팅된 투명기판의 발산 디스플레이이다.
상기 ITO층과 인접하는 다이오드의 나머지 층들은 정공 이송층(HTL:hole transporting)과, 전자 이송층(ETL:electron transporting layer) 및 전자-주입 전층(electron-injecting electrode)으로 구성되어 있다.
실질적으로, 상기 정공 이송층은 p-형 반도체이고, 상기 전자-이송층은 n-형 반도체이다. 이들은 유기층으로서, 결합 유기물 또는 결합 폴리머이며, 후자는 정공(p-형) 또는 전자(n-형)을 전도하기 위하여 도펀트(dopants)없이 도핑된 불량도체이다.
통상, 상기 전자-주입 전극은 칼슘(calcium), 리튬(lithium) 또는 마그네슘과 같은 금속이다.
상기 다이오드에 전압이 제공되면, 전자는 정공-이송층을 향하여 흐르고, 정공이 상기 전자-이송층을 향하여 흐르게 된다. 이는 빛과 같은 에너지를 해제시키는 전자-정공 재결합이 생성되게 한다. 보다 상세하게는 상기 정공-이송층(HTL) 및 전자 이송층(ELT)은 상기 다이오드의 전자발광층(EL:electroluminescent layer)을 형성한다.
상기 OLED는 고효율, 확대시각, 우수한 칼라 선명도 및 대비 그리고 저비용의 신개념 액티브 유기 디스플레이를 제공한다.
이러한 디스플레이에 있어서, 고-품질 이미지가 투명재료에 봉지 처리된 광발산 다이오드의 매트릭스 배열에 의하여 제공된다.
상기 다이오드는 픽셀 매트릭스를 형성하며 정형(패턴)화되는 바, 단-픽셀 접합(single-pixel junction) 또는 전자발광층(EL)이 주어진 칼라의 빛을 발산한다. 지금까지, 모든 유기 디스플레이 산소- 및 습기-민감 구성요소, 즉 유기 반도체 및 전자-주입 금속을 포함하여 설계되고 있다.
결과적으로, 상기 다이오드는 산소 및 수증기에 대한 차단벽을 형성하는 불침투성층에 의한 보호를 필요로 하고, 상기 불침투성 층은 다이오드 층을 밀봉시키고, 고투명성의 밀봉된 다이오드는 기판상에 지지되며, 이에 다이오드 층은 산소및 수증기에 대한 차폐를 제공하는 불침투성 특성을 지니게 된다.
따라서, 유리판이 투명성 및 차폐 특성이 우수한 이유로 지지 기판으로 선택되어 왔다. 반면에 상기 유리판은 고중량 및 고경도 그리고 깨지기 쉬운 단점을 갖는다.
유연성, 고충격저항, 저중량의 특성을 갖고, 무엇보다 지금까지 사용되어 오던 배치(batch) 공정에 반하여, 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정이 가능한 잇점을 갖는 플라스틱-필름 기판이 현재 강력하게 요구되고 있다.
물론, 상기 플라스틱 기판 재료는 본질적으로 불침투성의 특성을 갖고, 낮은 산소 및 수증기 전달율을 표출한다.
상기 다이오드에 채용된 유기 반도체의 보다 향상된 산소 및 습기 저항을 필요로 하지만, 고체 상태의 물리학 또는 디스플레이 설계에서 해결책이 선결되기 전까지 Ca, Li 및 Mg와 같은 수분-민감형 전자-주입 금속을 대체할 수 없다.
열적 저항, 낮은 거칠기, 저비용과 같은 유기 디스플레이용 기판 재료가 갖는 다른 특성은 [J. K. Mahon et al., Society of Vacuum Coaters, Proceedings the 42th Annual Technical Conference, Boston 1999, p. 496]에 기록되어 있다.
또한, 유기 광기전성(photovoltaic) 장치는 유사성, 유연성, 차폐성을 갖는 재료를 요구하지만, 유연한 액정 디스플레이는 차폐 필요조건을 덜 요구한다.
유기 디스플레이는 ㎛-스케일의 정밀 제조, 진공 작동 및 리소그래픽 공정을 필요로 하는 컴퓨터 디스플레이, 텔레비젼 스크린, 셀-폰 그리고 진보된 통신장치 등과 같은 장치에 제안된다. 바꿔말하면: 현재 마이크로일렉트로닉스에 사용되는것과 유사한 기술이다. 다른 적용처에서는 광고 및 오락, 그리고 다양한 통신 장치를 위한 큰 크기의 디스플레이를 포함한다. 이러한 적용처에 사용되는 기술은 제조에 있어 보다 낮은 정밀도, 비활성-건조 대기의 공정, 롤-투-롤(roll-to-roll) 작동, 패턴 방법 예를들어 스탬핑 또는 잉크젯 프린팅 방법의 저비용화를 필요로 한다. 바꿔말하면: 특정한 품질을 요구하는 그래픽-프린팅에 사용되는 것과 유사하다.
따라서, 산소 및 수증기에 대한 차폐 기능을 하는 지지 기판의 역할을 하면서, 이 지지 기능을 수행하는데 충분히 낮은 두께로 제작될 수 있으며, 이에 롤-투-롤 공정에서 유기장치의 상업적 제조에 손쉽게 채택될 수 있도록 한 유연한 폴리머 필름의 현상에 문제점이 있다.
종래의 무기 광발산 장치 또는 현존하는 유리판 기판을 갖는 유기 디스플레이에 관한 마켓 필수조건을 만족시키기 위하여, OLED용 폴리머 필름 기판은 적어도 10,000시간의 수명을 갖도록 산소 및 수분 분자가 1년 주기로 다이오드 구성요소에 침투되는 것이 방지되어야 한다.
폴리머 필름 또는 수증기를 코팅하는 유연한 패키징 기술은 이미 공지된 바와 같다. 실질적으로 핀홀없이 상기 코팅층을 제조하기 위한 상업적 제조 방법은 불가능하며, 기타 불침투선 코팅층을 통하여 산소 및 물 분자가 침투되는 단점이 있다. 이는, 수명을 한정하는 식료품 보호에 사용되는 유연한 패키징 기술에서는 심각한 문제점은 아닐 수 있다.
그러나, 식료품 및 기타 산업에서 유연한 패키징을 위한 짧은 수명으로 수용할 수 있는 침투 수준은 유기 광 발산 다이오드를 기반으로 하는 유기 디스플레이를 위한 보다 정확한 필수조건을 가지지 않는 바, 이는 상기 유기 광발산 다이오드가 유연한 패키징의 사용 또는 작동 수명을 나타내는 하루 또는 일주일 단위보다 1년의 수명을 가져야 하기 때문이다.
본 발명은 유기 광발산 다이오드(OLED) 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 장치에 사용되는 산소 및 수증기 불침투성의 유연한 기판과, 이 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 OLED의 일부를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 제2실시예의 OLED의 일부를 나타내는 개략도,
도 3은 도 1의 OLED의 일부를 확대한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 지지기판의 낮은 침투율을 나타내는 도면,
도 5는 결함 중심 간의 수평거리에 대하여 도 4의 지지기판을 통과하는 침투도의 측정치를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 지지기판을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 지지기판의 코팅층에서의 결함 갯수 밀도(DN)와 결함들이 서로 마주보는 매칭 가능성(PR)을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 지지기판을 제조하기 위한 시스템을 나타내는 도면.
본 발명은 산소 및 수증기에 대한 향상된 불침투성을 갖는 유연한 필름 기판을 포함하는 유기 광발산 다이오드 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 불침투선의 차단 코팅층을 갖는 유기 폴리머 필름을 포함하고, 상기 코팅층에서 핀홀에 의하여 발생하는 불침투성의 손실 및 기타 결점이 감소될 수 있도록 한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유연한 필름 차단 지지 기판을 OLED 장치에 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 OLED 장치에 제공되는 유연한 필름 차단 지지 기판을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
더욱이, 본 발명은 유연한 필름 차단 지지 기판을 갖는 OLED 장치의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 불침투성의 커버층과 다이오드를 위한 유연한 필름 기판, 산소 및 수증기에 대한 향상된 불침투성을 갖는 상기 기판 및 커버층중 적어도 하나를 포함하는 불침투성의 차단 케이싱에 의하여 다이오드가 감싸여지게 된 OLED장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 광발산 유기 다이오드가 상기 다이오드를 지지하는 투명기판과 차단 커버층을 포함하는 차단봉지체로 감싸여지고, 상기 기판 및 커버층중 적어도 하나에 있어서 산소 및 수증기의 불침투성을 갖도록 개선된 유기 광발산 다이오드 장치는: i) 유기폴리머 지지필름, 및 ii) 상기 지지필름상에서상기 지지필름 및 광발산 다이오드간에 중간 생성물로 배열된 복합층을 포함하고, 상기 복합층은 서로 마주보는 관계로 접착된 제1 및 제2분리 코팅층을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 코팅층은 연속적인 코팅으로 형성되어 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖으며, 불연속성을 갖는 제 1 및 제2 코팅층으로 인하여 상기 코팅층은 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투를 나타낸다.
본 발명에 따른 다른 구현예로서, 전술한 바와 같은 투명기판의 개선으로서, 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖도록 투명기판상에 형성된 광발산 다이오드를 포함하는 유기 광발산 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예로서, 유기 광발산 다이오드 장치용 투명 지지기판을 제공하는 바, 이 지지기판은: i) 유기 폴리머 지지필름, 및 ii) 상기 지지기판상의 복합층을 포함하고, 상기 복합층은 상기 지지필름 및 광발산 유기 다이오드간에 배열되도록 채택되며, 상기 제 1 및 제 2 코팅층은 연속적인 코팅으로 형성되어 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖으며, 불연속성을 갖는 제 1 및 제2 코팅층으로 인하여 상기 코팅층은 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 유기 광 발산 장치용 투명 지지기판을 제조하는 방법을 제공하는 바, 이 방법은 : a) 제1코팅층을 제1투명 유기 폴리머 필름에 코팅하는 단계, b) 제2코팅층을 제2투명 유기 폴리머 필름에 코팅하는 단계, (c) 제1 및 제2폴리머 필름 표면간의 복합층이 형성되면서 상기 코팅층이 서로 마주보는 관계로 접착되도록 하여, 상기 제 1 및 제 2 코팅층은 연속적인 코팅으로 형성되어 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖으며, 불연속성을 갖는 제 1 및 제2 코팅층으로 인하여 상기 코팅층은 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투를 나타낸다.
바람직한 실시예의 설명
i) OLED
유기 광 발산 다이오드 장치는 전자발광에 따른 것으로서, 이들의 일반적 구조를 기반으로 하지만 본 발명의 주된 점은 아니다.
상기 장치는 여러 구성요소 층을 가지고 있는 바, 이 층들은 산소 및 물분자에 대하여 민감하고, 따라서 빛에 대한 투명도를 유지하는 동시에 다른 물리적 특성을 가지도록 물과 수증기의 침투로부터 효과적으로 밀봉되어야 한다.
일반적인 OLED는 지지기판상에 장착되는 다수의 광발산 다이오드를 포함한다. 상기 지지기판은 차단커버층에 의하여 덮혀지게 되는 바, 이 지지기판상에 다이오드가 높게 배치되어야 하고, 산소 및 수증기가 침투되지 않아야 한다. 상기 지지기판 및 커버층은 서로간에 다이오드를 감싸는 차단 봉지체를 형성한다.
ii) 기판
본 발명의 지지기판은 복합층을 갖는 유기 폴리머 지지필름을 포함한다. 상기 복합층은 서로 마주보며 접착된 한 쌍의 코팅층을 포함한다.
상기 기판은 복합층을 갖는 폴리머 필름을 포함하거나, 폴리머 필름 사이에 중간층을 형성하기 위하여 샌드위치 구조로 복합층을 사이에 두는 한 쌍의 폴리머 필름을 포함한다.
상기 기판은 5㎛ 내지 10mm의 두께를 가지고, 보다 정확하게는 25㎛ 내지 1000㎛의 두께를 갖는다.
a) 폴리머 필름
상기 지지필름은 투명하면서 호모폴리머, 코폴리머 및 터폴리머를 포함하는 유기 폴리머이고, 다이오드용 차단 지지 기판을 형성하기 위한 필수적인 물리적 특성을 갖는 얇은 필름으로 제조되어지며, OLED 장치를 위한 소정의 필름 두께에서의 중요한 물리적 특성은 강도 및 유연성에 있다.
상기 폴리머 필름이 필요하지 않으면 산소 및 수증기에 대한 불침투성이 이루어지지 않게 되고, 산소와 수증기에 대한 보다 낮은 침투율을 갖는 폴리머 필름은 일반적으로 보다 높은 침투율을 갖는 것들보다 낫다.
상기 폴리머 필름을 위한 적절한 폴리머는 폴리올레핀스 예를들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌; 사이클로폴리올레핀 예를들어, 폴리너보넨스; 폴리카본네이트; 폴리에스터; 폴리아릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리스티렌; 폴리아미드; 폴리이미드; 폴리에테르설폰, 폴리오르가노실리콘, 뿐만아니라 다른 투명 폴리머 및 기타 고 Tg폴리머를 갖는 코폴리머를 포함한다. 상기 폴리머 필름은 하나 이상의 층으로 된 폴리머 구성요소를 포함한다.
바람직한 폴리머 필름은 고 Tg폴리머로부터 선택된 것으로서, 예를들어 사이클로올레핀, 폴리에테르설폰, 폴리아릴레이트 및 폴리에틸렌테르프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로부터 선택된다.
상기 폴리머 필름은 소정의 기판 두께를 달성하기 위한 두께를 갖게 된다.
상기 지지기판은 서로 겹쳐지는 코팅층을 갖는 한 쌍의 폴리머 필름을 포함하고, 이 폴리머 필름은 동일하거나 다른 폴리머이다.
b) 불침투성의 조성
상기 복합층은 산소 및 수증기에 대한 차단층을 제공하고, 연속적인 코팅으로 형성되어 산소 및 수증기에 대한 불침투성 특성을 갖는 한 쌍의 분리 가능한 코팅층으로 구성된다.
반면에, 상기 분리 코팅층에 불연속이 필수불가결하게 일어나고, 각 코팅층은 산소와 수분 분자의 불연속-제어 침투를 나타낸다.
후술하는 바와 같이, 각 분리 코팅층은 단독 코팅층으로 형성되거나, 서로 다른 재질을 가지면서 불연속을 띠는 다수개의 단독 코팅층으로 구성될 수 있다. 다수개의 단독 코팅층은 코팅층에서 각각 분리 코팅층으로 형성된다.
후술하는 바와 같은 무작위의 불연속은 실질적으로 코팅층의 증착 동안에 형성되는 핀홀이고, 코팅 기술에서는 원천적인 것으로 여겨지며, 코팅층의 순차적인 증착동안에 외부 인자로부터 여러 형태의 결함이 발생한다.
상기 코팅층은 동일하거나 서로 다른 바, 일실시예로서의 적절한 코팅층은 옥사이드, 니트라이드, 혼합된 조성물, 소금; SiOX, SiOXCY, SiXNY, SiXNYCZ, SiOXNY, TiOX, AlXOY, SnOY, 인듐-틴 옥사이드, 마그네슘 플로라이드, 마그네슘 옥시플로라이드, 칼슘 플로라이드, 탄탈럼 옥사이드, 이트리윰 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 바륨 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 및 이들의 혼합물과 같은 투명한 재질로 형성되고, 여기서 상기 X는 1 에서 3이고, Z는 0.01 에서 5이다.
특정한 실시예는 실리카, 알루미나, 티타니아를 포함하고; 기타 실시예는 아모포오스 카본, 보로실리케이드, 소디윰 및 포타시윰 글래스를 포함한다.
바람직한 코팅층은 플라즈마에 의하여 증착된 화학량론 또는 비화학량론의 실리콘 다이옥사이드이고, 플라즈마에 의하여 증착된 화학량론 또는 비화학량론의 실리콘 니트라이드이며, 실리콘 다이옥사이드 및 실리콘 니트라이드중 하나 또는 모두의 분리 코팅층을 포함하는 다단층 구조이며, 오르가노실리콘, 하이드로카본 또는 아크릴레이트로부터 얻어진 폴리아크릴레이드 또는 유기 플라즈마 폴리머와 같은 폴리머 코팅층이다.
각 코팅층은 10nm 에서 10㎛의 두께, 바람직하게는 60nm 에서 5㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 100nm에서 2㎛의 두께를 갖는다.
특정한 실시예로서, 하나 또는 복수의 코팅층은 예를들어, 알터네이트 무기 및 유기 코팅층으로 된 다수의 단독 코팅층으로 구성되는 바, 이러한 경우 다수의 코팅층은 분리 코팅으로 형성되고, 적어도 두 개의 분리 코팅층이 코팅층에 형성된다. 이는 150-200nm 이상의 두께를 갖는 코팅층의 경우에 바람직하고, 서로 다른 재질로 된 단독 코팅층은 기계적인 안정성 및 차단 특성을 제공한다.
차단용 기판은 빛에 투명하여야 하고, 65% 이상의 투명도를 지녀야 하며, 바람직하게는 ASTM 1746-97에 따라 측정된 85% 이상의 투명도를 지녀야 한다.
산소 및 수증기를 차단하도록 형성된 코팅층은 1㎤/(㎡day.atm)이하의 산소 전달율을 나타내고, 바람직하게는 0.01㎤/(㎡day.atm)이하, 더욱 바람직하게는 ASTM F 1927 또는 D 3958에 따라 측정된 0.005㎤/(㎡day.atm)이하를 나타내며; 수증기 전달율(WVTR)은 0.01g/(㎡day.atm)이하, 바람직하게는 0.005g/(㎡day.atm)이하, 더욱 바람직하게는 ASTM F 1249로 측정된 0.001g/(㎡day.atm)이하를 나타내도록 한다.
(c) 접착제
한 쌍의 코팅층이 접착제에 의하여 서로간에 접착 또는 라미네이트된다.
상기 코팅층의 제조 방법에 대한 일실시예에 있어서, 한 쌍의 코팅된 필름기판을 형성하도록 각 층이 필름 기판에 분리 코팅층으로 독립적으로 형성된 다음, 코팅층끼리 서로 접착된다.
이러한 방법에서 상기 코팅층에는 상기 한 쌍의 필름 기판 사이에 샌드위치 구조가 되게 복합층이 형성된다.
첫번째 구현예로서, 상기 조합은 지지기판을 형성한다.
두번째 구현예로서, 코팅층과 코팅층 접촉면이 서로 접착된 두 개의 필름 기판의 본딩 후, 기판으로부터 제1폴리머 필름의 제거 준비를 위하여 상기 지지기판중 하나는 그 인터페이스 사이에서 릴리즈 특성을 갖는 제1 및 제2 폴리머 필름으로 구성된다.
이러한 방법에서 상기 코팅층은 지지기판으로서 제2폴리머 필름상에 복합체를 형성하고, 상기 제1 폴리머 필름은 다이오드가 위치되는 지지기판의 일면상에서얇은 동시 보호막의 기능을 수행한다.
릴리즈 코팅층은
복합체간의 본딩을 위하여 채택된 동급의 접착제로 형성되지만, 접착기술에서 알려진 적절한 조절과 함께 요구되는 릴리즈 특성을 얻을 수 있다.
상기 코팅층의 본딩 및 코칭층의 릴리즈를 위하여 채택된 접착제는 더모플라스틱- 및 엘라스토-플라스틱 폴리머; 울트라바이올렛 또는 전자-빔과 같은 라디에이션에 의하여 경화되는 폴리머; 열, 화학적 개시인자 또는 이들의 조합; 유기 또는 접착제 포함-유기, 아크릭스, 우레탄, 에폭사이드, 폴리올레핀, 오르가노실리콘 등과 같은 유기물; 세라믹 재료 조성물, 유기/세라믹 재료 조성물; 플라즈마-폴리머라이제이션, 올리고머라이제이션의 제품, 또는 유기-오르가노실리콘 및 기타 오르가노메탈릭 혼합물, 기타 볼레타일 또는 스프레이, 캐스팅, 딥-코팅과 같은 다른 수단에 의하여 증착된 것을 포함한다.
상기 접착제의 특정 실시예는 접착제를 기반으로 하는 엘라스토머를 포함하는 바, 그 예로서 페놀릭 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐 아세탈, 에폭시, 폴리아마이드 또는 실리콘 접착제와 같은 인공 유기 접착제; 실리카 및 알카리 금속 카보네이트의 혼합으로 구비된 솔루블 실리케이트와 같은 무기 폴리머 접착제를 포함한다.
상기 접착제는 두 개의 코팅층을 본딩하는 접착층을 형성한다. 상기 접착층의 두께는 50nm에서 10㎛이고, 바람직하게는 100nm 에서 2㎛이다. 특히, 접착층은 불연속의 크기 보다 작은 두께를 갖는다.
바람직한 구현예로서, 상기 접착제는 산소, 물, 또는 산소와 물 모두에 대한 제거효율을 나타내는 바, 이 제거는 흡수, 흡수 또는 화학반응으로 이루어진다. 이러한 방법에서 접착제층은 추가적인 차단효과를 제공한다.
iii) 지지기판의 제조 방법
상기 지지기판의 제조 방법은 실질적으로 한 쌍의 유기 폴리머 필름의 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 전술한 바와 같다.
상기 한 쌍의 필름은 두 개의 분리된 코팅 필름을 제공하도록 절단된 코팅 필름과 함께 싱글 시트 또는 필름 롤에 의하여 유도된다. 그러나, 연속적인 제조법으로서, 상기 코팅층은 분리된 필름에 독립적으로 형성된다.
상기 코팅층은 다양한 코팅 기술에 의하여 적용되지만, 바람직하게는 물리적 증기 증착(PVD), 증기 또는 스퍼터링 또는 화학적 증기 증착(CVD), 플라즈마 화학적 증기 증착(PECVD), 또는 유기 증기상 증착(OVPD)가 적용된다. 상기 방법들은 안정성 및 유연성을 갖는 얇은 코팅층을 용이하게 제조할 수 있고, 낮은 산소 및 수증기 침투를 나타낸다. PVD 및 PECVD는 진공 상태에서 수행된다. 이 방법에서 한 쌍의 필름 기판은 코팅층을 갖게 된다.
다음으로 상기 기판은 코팅층과 코팅층이 서로 접착되고, 이에 지지기판은필름 기판 사이에 샌드위치가 되도록 복합층을 형성하는 코팅층이 서로 마주모게 된 한 쌍의 필름 기판으로 구성된다.
다른 실시예에 따른 상기 한 쌍의 제2필름 기판은 접착제와 서로 접착된 한 쌍의 필름층을 포함하는 조성기판으로서, 필름층이 용이하게 분리될 수 있다. 상기 본딩 후 상기 제2필름기판의 필름층 가장 바깥쪽과 코팅층은 지지기판에 장착된 다이오드가 장착된 순간 제거되어지는 임시보호층을 제공한다. 이러한 구현예에서 다이오드는 제2필름기판의 잔여 필름층과 접촉되며 지지되어진다.
v) 지지기판의 적용
일실시예로서 지지기판은 OLED 장치의 투명 지지와 함께 정면을 형성하고, 상기 장치의 다이오드는 비-투명차단 커버체에 의하여 반대면이 봉지되어지며, 이에 산소 및 스증기의 불침투성을 가지게 되면서 일면에 빛 전달을 갖는 OLED 장치의 제공이 가능해진다. 비투명 차단 커버체 재료는 OLED 분야에서 잘알려진 바와 같이 금속 캔, 플레이트, 포일, 또는 증기처리된 필름이다.
다른 실시예로서 상기 지지기판은 정면과 투명한 이면을 형성하는 바, 다른 면의 차단 커버층은 본 발명의 투명 지지기판으로 형성되고, 이에 빛이 양면으로부터 발산되는 추명한 OLED 장치가 제공된다. 따라서 본 발명에 따른 지지기판은 후방 차단 커버체로서 그리고 정면지지체로서 차단 봉지체를 형성하여 다이오드를 봉지처리하게 된다.
다른 실시예로서, 본 발명의 지지기판은 차단커버체를 형성하고 상기 OLED의 정면 지지는 다른 재료 예를들어, OLED분야에서 잘 알려진 바와 같이 유리로 적용된다.
본 발명에 따른 지지기판은 산소 및 수증기의 불침투성을 위한 투명 재료를 필요로 하는 종래기술에서 알려진 액정 디스플레이, 또는 유기 볼테익 장치와 같은 다른 장치에서 사용될 수 있다.
vi) OLED의 제조
상기 OLED는 OLED를 물리적 화학적으로 손상시키거나, 그 특성을 변경시키는 오염물의 발생을 최소화시키기 위하여 진공상태에서 형성된다. 산소 및 물 분자에 민감한 작은 분자의 다이오드 구성요소는 진공 증기 조건에 의하여 지지기판에 증착된다. 유기 광 발산 다이오드의 특정 타입중 하나 즉, 폴리머릭 광 발산 다이오드(PLED)는 비활성 대기중에서 유기 솔벤트 용액에 의하여 예를들어 지지기판에 증착되어진다. 상기 지지기판은 개괄적으로 제조된 것이다. 그에따라서 투명한 전도층 예를들어 인듐-틴 옥사이드가 지지기판에 증착된다.
투명한 전도성 층이 홀-인젝팅 층으로서, 낮은 다이오드의 전극을 형성하도록 패턴화된다. 연속해서 상기 홀-인젝팅 층이 증착되고, 상기 홀-인젝팅 층 및 전자-이송층, 이들의 모두는 유기층이고, 상기 전자-이송층은 칼슘, 리튬, 마그네슘, 알루미늄, 적절한 금속 합금으로 이루어진 상부전극을 형성한다.
앞서 언급한 층들은 OLED 기술 분야에서 잘 알려진 진공 증기 조건에서 증착된다.
진공 증기 대신에, 유기층 및 상부 전극은 프린팅에 의하여 증착되는 바, PLED 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 잉크 젯 프린팅, 스탬핑, 기타 비활성 대기에서의 전달 기술에 의하여 증착된다.
도 1을 참조로 하면, 지지기판(14)상의 다수의 다이오드와 불침투선 봉지체(16)를 갖는 OLED(10)의 일부가 도시되어 있다.
상기 지지기판(14)은 폴리머 필름(18,20)과, 그 사이에 위치하는 복합층(22)을 포함한다.
상기 복합층(22)은 폴리머 필름(18)상에 형성되는 코팅층(24)과, 상기 폴리머 필름(20)상에 형성되는 코팅층(26)으로 구성되고, 상기 코팅층(24,26)은 접착층(28)에 의하여 서로 접착된다.
도 1에는 상기 다이오드(12)의 확대도가 도시되어 있다. 각 다이오드(12)는 동일한 형태의 것이 배열된다. 상기 다이오드(12)는 적층된 구성을 갖는 바, 홀-주입층(30)과, 홀-이송층(32)과, 전자-이송층(34) 및 전자-주입층(36)으로 구성된다.
그 제조에 있어서, 우선 상기 코팅층(24)이 폴리머 필름(18)상에 분리된 층으로 형성되고, 상기 코팅층(26)도 상기 폴리머 필름(20)상에 분리 가능하게 분리된 층으로 형성된다.
도 2를 참조하면, 지지기판(214)의 구조내에 상기 OLED(10)와 다른 OLED(200)를 도시하고 있다.
상기 지지기판(214)의 제품은 릴리스(release) 코팅층(미도시됨)에 의하여 서로 마주보며 접착된 한 쌍의 지지필름(38,42)(필름(42)는 미도시됨)을 포함하는 폴리머 필름(18)을 제외하고 실질적으로 상기 지지기판(14)의 제품과 동일하다.
상기 OLED의 조립 이전에, 상기 지지필름(42)은 다이오드(12)와 접촉되도록 지지필름(38)을 노출시키면서 제거된다.
도 3을 참조로 하면, 부분 확대된 도 1의 OLED를 나타내며, OLED(10)의 다이오드 배열 상태를 잘 볼 수 있다.
도 4와 도 6을 참조로 하면, 도 1 및 도 3의 OLED(10)의 복합층(22)을 도시하고 있다.
상기 코팅층(24)은 결함(50,52)을 갖고, 상기 코팅층(26)도 결함(54,56,58)을 갖는 바, 이러한 결함들은 실질적으로 상기 접착층(28)의 두께와 동일한 크기이다.
상기 결함등은 무작위 배열로서, 서로 마주보며 배열된 상기 코팅층(24,26)에 필수적으로 정확하게 배열되지 않으며, 산소 및 수증기의 통로를 위한 꾸불꾸불한 경로가 도면에 화살표로 지시된 바와 같이 제공된다. 이러한 방법에서, 작게 감소된 결함의 제어 침투가 이루어진다.
도 6에서, 상기 복합층(22)이 지지기판(14)의 폴리머 필름(18),(20)과 함께 도시되어 있다.
도 8을 참조로 하면, 도 6의 지지기판(14)의 제조을 위한 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 시스템은 폴리머 필름(18)의 롤(62)과 폴리머 필름(20)의 롤(64)을 갖는 조합체(60)를 포함한다.
상기 조합체(60)는 디게싱 롤(degassing roll)(66)과, 폴리머 필름(18)용 코팅드럼(68)과, 폴리머 필름(20)용 코팅드럼(70)과, 접착제 도포 영역(72)을 포함한다.
또한, 상기 조합체(60)는 라미네이터(74), 되감기 롤(76) 및 지지롤(78)을 포함한다.
상기 폴리머 필름(18,20)의 작동은 롤(62,64)로부터 디게싱 롤(66)을 지나 각 코팅드럼(68),(70)까지 연속 공급으로 이루어진다.
상기 접착제 도포 영역(72)에서 접착층(25)이 상기 폴리머 필름(18)의 일면상의 코팅층(24)에 도포되고, 상기 접착제 도포 영역(72)에서 접착층(25')이 상기폴리머 필름(20)의 일면상의 코팅층(26)에 도포되는 바, 이러한 방법에 의거 상기 코팅층(24,26)이 서로 마주보면서 상기 폴리머 필름(18,20)의 일면에 적용되어진다.
따라서, 상기 코팅된 폴리머 필름(18,20)은 라미네이터(74)로 제공되어, 서로 마주보는 코팅층(24,26)과 함께 라미네이션이 발생하게 된다. 상기 라미네이션은 상기 코팅층(24,26)간의 접착제의 적용 및 접착제의 경화, 접착제에 따른 특성을 필요로 한다.
상기 지지기판(14)상의 최종적인 라미네이트는 되감기 롤(76)에 공급된다.
상기 지지기판(14)은 OLED 제조용 스테이션에 직접적으로 제공될 수 있고, 또는 OLED 제조용 스테이션에 순차적으로 이송되어 저장될 수 있다.
이러한 제조 방법은 상기 코팅층(24,26)에 대한 먼지 또는 기차 불순물 입자인 결함의 위험을 최소화하기 위하여 진공 상태에서 수행된다.
증착 후, 상기 코팅층(24,26)은 산소 및 수증기에 대한 차단을 제공하는 불침투층으로 작용하게 되는 바, 이 불침투층은 상기 폴리머 필름(18,20)에 의하여 차폐 또는 보호되어진다.
실험적 설명
불연속
a) 결점의 본질
상기 차단 지지기판의 복합층의 코팅층은 기타 불침투성층을 통하는 산소 및 수증기의 침투를 허용하는 무작위의 불연속 부분을 포함한다.
폴리머 필름 기판을 통하는 산소 및 수증기의 침투를 감소함은 무기(inorganic)에 기인하고, 대체로 불침투성 코팅층은 차단 개선 지수(BIF:Barrier Improvement Factor)에 의하여 특정화되며, 즉 코팅된 필름의 침투에 대한 배어(bare) 기판의 침투비를 측정함에 있다.
상기 무기 코팅층은 BIF 103,104또는 그 이상의 얇은 폴리머 필름 기판을 나타내는 다수개의 크기열에 의하여 폴리머 필름을 통하는 산소 및 수증기의 침투를 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 코팅된 폴리머 필름의 차단 특성은 OLED를 위하여 요구되는 것보다 더 높은 크기를 갖는 두 개의 열을 갖는다.
실리카-코팅된 플라스틱 필름을 통하는 가스의 침투는 불연속 또는 결함-제어된 현상이다[A. S. da Silva Sobrinho, G. Czeremuszkin, M. Latreche, G. Dennler and M. R. Wertheimer, Surf. and Coat. Technol.116-119, 1204(1999), H. Chatham, Surf. Coat. Technol. 78,1(1996)]. 이 의미는 잔여 침투가 코팅층에 마이크로미터- 및 서브 마이크로미터-크기의 결함이 출현함에 기인항다.
상기 결함의 크기 및 형상, 이들의 갯수 밀도(number density), 플라스틱 기판 필름의 두께는 코팅된 필름을 통하는 침투도에 따라 결정되는 중요한 매개변수이다.
상기 코팅층에 무작위의 결함이 발생되는 주된 3가지 유형은:
- 서브마이크로-크기의 핀홀, 폴리머 필름의 표면 마이크로-거칠기와 관련되고 증착의 방법에 대한 특성,
- 먼지 및 마이크로 입자로 인한 서브 마이크로미터에서 멀티마이크로미터-크기의 결함,
- 제품생산, 핸들링 및 컨버팅중 발생된 크랙 및 스크레치.
모든 결점들은 실질적으로 산업-스케일(롤-투-롤) 제조 작동에서 부득이하게 발생하게 된다. 서브-마이크로미터-크기의 핀홀은 전체 침투에 기여하는 바, 코팅된 필름의 백면에서 외견상 일차원 확산을 따르게 한다. 작은 핀홀을 통하는 침투는 일정하게 악화시키는 원인으로 유기 디스플레이의 수명을 감축시킨다.
반면에, 큰 결함 예를들어, 먼지 입자와 관련된 큰 입자는 국부적인 확산 영역을 형성하게 되며, 상기 장치의 급속한 국부적 악화는 디스플레이에서 "검은 점"으로 관찰되어진다.
차단 봉지재의 먼지-관련 결함은 기대수명 이전에 디스플레이의 불량을 초래하게 되고, 따라서 품질 관리로서 최종제품에 대한 거절을 내리게 된다. 이에, 차단-코팅된 필름을 제공하는 기술에서 유기 디스플레이 산업에 대한 고품질을 제공함은 실질적으로 상기 큰 결함의 제거에 있다.
물리적 증기 증착(PVD:physical vapor deposition)과 플라즈마 개선된 화학적 증기 증착(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposion)에 의한 무기 차단-코팅된 필름에 있어서, 결함의 갯수 밀도를 감소시킴은 매우 어려운 작업이고, 어떤 필수조건은 상호간의 모순이다. 예를들어 요구된 매우 낮은 침투성(낮은 결함 덴시티)이 두꺼운 무기 차단 코팅층[A. S. da Silva Sobrinho, G. Czeremuszkin, M. Latreche, and M. R. Wertheimer, J. Vac. Sci. Technol. A18,149(2000)]에 필요로 하지만, 이러한 두꺼운 차단 코팅층은 깨지기 쉽고, 높은 내부압력을 보이며, 낮은 유연성 및 낮은 스크레칭성을 나타낸다.
심지어는 광 등급의 폴리머 필름은 표면 마이크로-거칠기를 나타내고, 상술한 바와 같이, 필름에 증착된 코팅층에 있어서 서브마이크로-크기의 핀홀들의 중요한 근원이 된다.
b) 결함-제어 침투
투명 폴리머 필름에 증착된 투명한 차단 코팅의 서브-마이크로 크기의 결함을 특정화시키기 위하여, 플라즈마 에칭을 기반으로 하는 특정 보호 기술이 개발되어 왔다. 이에, 상기 결함을 광 마이크로스코피(OM:optical Microscopy)를 통하여 시각적으로 볼 수 있고, 이들의 패턴은 시작적인 검사로 관찰될 수 있으며, 이들의 갯수 밀도 및 크기 분배는 상대적인 경우로 평가될 수 있다.
기타 불침투성 코팅층의 결함을 통한 단순 침투 모델이 개발되어 왔는 바, 이는 차단-코팅된 폴리머 필름[G. Czeremuszkin, M. Latreche, A. S. da Silva Sobrinho, and M. R. Wertheimer, SVC, Proc 42nd Annual Tech. Conf., 176(1999).]을 통하는 침투 매카니즘의 분석 및 보다 나은 이해를 가져 왔다.
이러한 모델의 사용에 있어서, 폴리머 필름 기판의 매우 얇은 표면층만이 결정되어 왔으며, 가까운 장래에 차단-코팅층은 전체 차단 성능에서 중요한 역할을 수행할 것이다.
이는, 폴리머 필름에 함께 접착된 한 쌍의 분리된 코팅층을 위하여 결함-제어 침투 및 큰 크기의 핀홀, 크랙 또는 스크레치의 결여 등을 디스플레이하면서 최대 BIF의 평가를 허용하게 하며, 단독 코팅층을 갖는 동일한 폴리머 필름의 두 배가 된다. 매우 두꺼운 기판 필름에 사용될 수 있도록 BIF=1과 일치하는 상기 모델 적용의 상부-한계가 확인되어진다.
유도된 방정식 적용성의 하부-한계는 상기 코팅층의 전형적인 결함 크기와 유사한 두께를 갖는 기판 폴리머 필름과 일치한다. 상기 하부-한계 두께 값 이하에서 상기 모델은 사용될 수 없다.
투명한 폴리머 필름상에 증착된 투명 차단 코팅층에서의 마이크로-크기 결함을 검출하기 위한 특정 기술이 개발되어 왔다. 이러한 기술은 플라즈마 에칭을 기반으로 하고, 결함을 감지하여 그 패턴을 광 마이크로스코피(OM:optical Microscopy)를 통하여 시각적으로 볼 수 있고, 단순 시각적 검사로 검사할 수 있다. 기타 불침투성 코팅층의 결함을 통하는 침투의 단순 모델은 차단-코팅된 폴리머 필름을 통하는 침투 메카니증의 보다 나은 이해를 허용한다.
본 발명의 목적을 위하여, 얇은 필름을 통하는 침투 확산 동안에 상기 침투 모델이 얇은 플레이트에 열 전달 이론을 적용하는 방식으로 개선되어진다.
이론적인 고찰의 결과로서, 본 발명은 독립적인 두 개의 폴리머 필름상에 차단 코팅층을 증착시켜서, 산소 및 수증기에 대한 저침투성을 갖도록 접착제층을 이용하여, 상기 코팅층들의 코팅된 면이 서로 영구적으로 접촉되도록 한다.
다음의 네 개의 임계 매개변수는 제안된 구조를 통하는 침투성을 결정한다.
A. 차단-코팅층 구성요소에서의 결함 크기;
B. 상기 코팅층에서의 결함의 갯수 밀도;
C. 결함의 크기보다 바람직하게 낮게 된 접착층의 두께;
D. 바람직한 낮은 침투율을 갖도록 한 접착층의 재료.
본 발명에 따르면 실험적인 결과에 의하여 결정된 바와 같이, 차단-코팅된 투명 폴리머 필름을 통하는 전체적인 침투는 적어도 두 개 이상의 크기열에 의하여 낮아지게 된다.
단독 코팅층에서의 큰 결함에 있어서, 예를들어 상기 결함은 먼지입자에 기인하는 바, 본 발명의 차단 지지기판을 갖는 큰 유기 디스플레이에서 "검은 점"을 찾을 가능성은 매우 낮게 된다.
본 발명은 이전의 예기치 않은 관찰과 폴리머 필름 지지 기판상에 매우 얇게 이중 코팅된 층에 대한 새로운 접근으로부터의 결론에 따른 것으로서, 코팅층은 마이크로미터 및 서브 마이크로미터 크기의 결함을 갖는다.
코팅된 마이크로미터-두께의 폴리머 필름을 통하는 침투도를 측정하기 위하여, 얇은 플레이트를 통과하는 열 확산 이론(열 전달 및 얇은 플레이트를 통하는 침투전달성은 확산 방정식의 동일한 형태에 의하여 설명된다)이 채택된다.
본 발명의 복합층에 포함되는 한 쌍의 코팅층을 통하는 침투도 P는 다음식에 의하여 규정된다.
(I)
여기서, 각 코팅층은 무작위로 분배된 동일한 원현상 및 동일한 직경 2RO의 결함을 포함한다.
통상적으로, 마이크로-크기의 핀홀을 위하여 2RO= 0.5-2㎛이고, 먼지-관련 결함을 위한 2RO= 10㎛이며, 여기서 상기 결함들의 갯수 밀도는 ㎠ 당 몇천에 도달하고, 각각 ㎠ 당 몇 이상은 아니다.
이러한 상태는 결함 제어 침투를 갖는 층을 통하는 침투도와 등가이다. 작은 두께 L, 침투도에 대한 확산계수 D를 갖는 플라스틱 필름은 반경 RO을 갖는 결함을 포함하는 양면에 코팅층을 가진다. 상기 양 코팅층의 결함들은 수평(돌출된)거리 d에 의하여 분리되어진다. 다음으로, 상기 필름은 단지 일면으로부터 침투 노출이 이루어지고, 이어서 양면상의 표면영역에서의 집중도(농도)는 각각 φ0와 0이 된다.
이는 한 쌍의 투명한 폴리머 필름과 그 사이의 복합층으로 구성되고, 결함-제어 침투도를 갖는 본 발명의 투명 기판을 통하는 침투도와 등가이다.
상기 폴리머 필름은 두께 L, 침투도의 확산 계수 D로 이루어진 것으로 가정하면, 각 코팅층은 반경 RO의 결함을 가지고, 양 코팅층의 결함들은 전체 수평거리 d에 의하여 분리되어진다.
다음으로, 상기 투명 기판은 단지 일면으로부터의 침투가 이루어지도록 노출되고, 이에 투명기판의 표면영역 또는 양면에서의 농도는 각각 φ0와 0이 된다.
첨부한 도 4는 상기 복합층(22)의 두께를 코팅층(24,26)에서의 결함(50,52,54,56,58)의 평균 크기와 비교했을 때의 상태를 나타낸다. 이하 설명되는 바와 같이, 상기 구조를 통하는 가스의 침투도는 매우 낮고, BIF>>2를 기대할 수 있다. 이는 침투 분자의 꾸불꾸불한 경로에 기인한 것으로서, 상기 침투분자가 코팅층(24)에서의 하나의 결함(50)에서부터 상기 코팅층(26)의 인접된 결함(54)까지 이송될 때 상기 복합층의 부피에서 보다 긴 효과적 확산 경로가 형성될 것이다.
특히, 상기 코팅층(24)에서의 결함(50,52)과 상기 코팅층(26)에서의 결함(54,56,58)은 무작위로 발생하게 되는데, 그 결과로서 통계적인 가능성으로 기본 결함(50,52)은 서로 멀리 이격되고, 상기 결함(54,56,58)은 갖는 비-상반 관계를 갖는다.
도 5는 본 발명에 따른 지지기판을 통하는 침투도의 측정치를 보여주는 바, 상기 코팅층은 반경 RO의 단독(원형) 결함에 대한 이들 결함의 중심 사이의 수평(둘출된)거리 d를 포함한다.
d<RO인 경우에 있어서, 결함들이 부분적으로 오버랩되고, 침투도는 단족 코팅층을 통하는 침투도보다 단지 2x 낮다. d>>RO인 경우에 있어서, 침투도는 급격하게 감소하지만 폴리머 필름의 두께에 크게 의존되어진다. 도 5에서 보는 바와 같이, 침투도는 단독 코팅층을 갖는 폴리머 필름을 통하는 침투도보다 낮은 두 개의 크기열이 될 수 있다. 이는 폴리머 필름이 매우 얇은 경우, 그리고 폴리머 재료가 낮은 침투도를 가지는 경우에 실현될 수 있다.
본 발명의 주안점은 도 6을 참조로 보다 상세하게 설명될 수 있는 바, 도 6은 본 발명의 지지기판을 도시하고 있으며, 이 지지기판(14)은 접착제 라미네이션에 의하여 접착층(28)으로 서로 영구 접촉되고 무작위의 결함(50,52,54,56,58)을 포함하는 투명 코팅층(24,26)으로 이전에 코팅된 폴리머 필름(18,20)을 포함한다.
상기 지지기판(14) 필름을 통하는 전체적인 침투는 각 코팅된 필름(코팅층(24)을 갖는 필름(18) 또는 코팅층(26)을 갖는 필름(20))을 통하는 침투도보다 휠씬 낮다.
본 발명에 따른 지지기판(14)은 수퍼-차단 특성(OTR<0.001㎤/(㎡day.atm), 및 WVTR<0.000001g/(㎡day.atm))을 나타내고, 심지어는 양쪽 필름은 휠씬 떨어지는 차단 성능을 나타낸다. 보다 중요하게는 본 발명에 따른 기판(14)은 실질적으로 먼지 입자에 의하여 생성되는 코팅층에서의 큰 결함을 통과하는 유해한 침투 효과를 제거시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 두 개의 코팅층에서 서로 마주보는 면에서 서로 무작위의 결함 발생 가능성을 갖는 두 개의 경우(a와 b)를 나타낸다.
여기서 사용된 통계학적 단순 분석 방법은 소위 베르누이 시험을 기반으로 하여, 그 가능성의 평가를 하게 된다. 이러한 분석에 있어서, 주어진 반경(제2코팅층에서의 핀홀을 나타냄)의 원형 "결함"은 제1코팅층을 나타내는 표면에 무작위로 위치되어지고, 상기 제1코팅층은 주어진 동일한 숫자, 원형 결함을 포함한다. 다음으로, 상기 결함의 오버랩핑 가능성을 측정하게 된다. 이러한 절차가 반복되어, 전체 시험 횟수가 상기 제2코팅층의 결함 수에 상당하게 된다.
베르누이 도식에서, 상기 결함은 다른 결함(이전의 시험으로 차지됨)에 의하여 이미 차지된 위치에 무작위로 위치할 수 있고, 이는 과대평가의 원인이 될 수 있다. 따라서, 상기 결함의 진정한 가능성은 한 번 측정된 것 보다 낮을 수 있다.
상기 분석으로부터 알 수 있듯이, 상기 분석은 실험적인 결과에 의하여 호가정되어지고, 본 발명에 따르면 투명 차단-코팅된 플라스틱 필름을 통하는 전체 침투는 99.9%를 초과하는 가능성을 갖는 두 개의 크기열을 추가함으로써 낮아질 수 있다.
큰 결함의 경우, 먼지 입자로 인한 결함으로서, 이 결함의 갯수 밀도는 본래 코팅층에서 높지 않으며, 이는 본 발명에 따른 지지기판을 사용하여 제조된 큰 유기 디스플레이에서 "검은 점"을 찾을 가능성이 매우 낮다는 것을 의미한다.
실시예
폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 폴리머 필름은 그 표면에 압축 질소를 불어줌으로써, 큰 먼지 입자가 "세정"되어진다. 소듐 클로라이드 마이크로-크리스탈의 제어된 몇개가 초음파를 발생하는 소금물 용액의 분무로 인하여 폴리머 필름의 표면에 증착된다.
다음으로, 오염된 필름은 HMDSO/O2/Ar 전구체 혼합물로부터 PECVD 방법을 사용하여 36-70nm의 실리카로 코팅된다. 이어서, 상기 필름은 마이크로-크리스탈이 용해된 흐르는 물(DI/RO, 18㏁)로 세척된 다음, 드라이 질소에 의하여 건조된다.상기 폴리머 필름은 크리스탈에 의하여 차지된 이전의 장소에 실리카가 코팅되지 않게 되므로, 상기 여러 절차에서 특정화된 여러 결함이 코팅층에 제공된다. 상기 소듐 클로라이드 크리스탈은 폴리머 필름상에 증착되어, 상술한 결함 검출 기술을 사용하여 코팅층의 결함들이 명확하게 시각화된다. 상기 결함의 수를 제어하기 위하여 그리고 오류, 핀홀과 관련된 먼지를 회피하기 위하여 세정/세척 작업이 크린-룸에서 수행되어진다. 두 개의 코팅된 필름이 폴리머 필름의 본딩에 사용된 접착제보다 더 낮은 산소 투과율을 나타내는 UV-경화 접착제의 얇은 층을 이용하여 대응면에 라미네이트된다. 라미네이션은 대기 도는 진공하에서 수행된다. 상기 차단(대. 결함을 갖는 단면 코팅된 필름)의 개선된 두 개의 크기열까지 관찰된다.
다른 실험예로서, 두 개의 전형적인 실리카-코팅된 폴리머 필름이 ∼3㎛ 두께를 갖는 소프트 접착제로 라미네이트된다. 측정된 OTR값은 단지 단독 구성요소 필름을 위하여 결정된 하나보다 ∼2x 더 낮다.
상기 실험에서 얻어진 결과는 표 1에 요약된 바와 같다.
상기 실험은 이론적인 결과를 확정하고 다음과 같이 나타난다.
- 접착제의 두께, 보다 정확하게는 결함을 갖는 두 개의 코팅층간의 거리는 상기 코팅층에서의 결함 크기보다 더 작을 수 있다.
- 상기 두 개의 코팅층간의 접착제 재료는 침투에 대한 낮은 침투율을 표출한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 지지기판을 통과하는 투과율을 결정하는 4개의 매개변수가 결정된다.
A. 투명 차단-코팅층에서의 결함 크기는 상기 구성요소 차단층을 통과하는 투과율에 기인한다.
B. 상기 투명 차단-코팅층 구성요소의 갯수 밀도는 상기 차단층을 통과하는 투과율을 결정한다.
C. 본 발명에 따르면, 결함을 갖는 상기 두 개의 투명 차단-코팅층이 갖는 코팅층간의 거리(라미네이팅 또는 접착제층의 두께와 등가임)는 상기 A항에 언급된 결함의 전형적인 크기 이하이다.
D. 본 발명에 따르면, 상기 두 개의 코팅층간의 갭에 채워지는 재료(접착제의 재료와 등가물임)는 침투(투과)에 대한 낮은 투과율(침투율)을 나타낸다.
본 발명에 따른 지지기판은 차단 측성에서 실질적인 개선이 이루어진 것이다. 상기 A항-D항에 나타낸 매개변수는 적절하게 선택될 수 있고, 이러한 개선안은 두 개의 크기열을 초과 또는 도달하지 않는다.
본 발명의 지지기판의 장점은 다음과 같다.
- 큰-크기의 먼지-관련 결함으로 인한 전체 침투율의 실질적인 제거로 유기 디스플레이상에 나타나는 "검은 점"이 방지된다.
- 자체적으로는 충분히 낮은 투과율을 가지지 못하지만, 차단 특성의 현저한 개선으로 인하여, 코팅층을 갖는 수퍼-차단 수준에 도달이 가능하다.
- 밴딩을 위한 중앙면에 코팅층의 위치가 인접됨에 따라 필름의 우수한 유연성으로 핸들링 및 컨버팅이 용이하다.
- 폴리머 필름간의 샌드위치 구조로 인하여, 기계적인 손상에 대한 코팅층의 보호가 가능하다.

Claims (37)

  1. 광발산 다이오드가 다이오드를 지지하는 투명기판과 차단 커버체로 이루어진 차단 봉지체에 감싸여지고, 상기 기판 및 커버체는 산소 및 수증기에 대한 불침투선을 가지는 형태의 유기 광발산 다이오드에 있어서,
    상기 기판과 커버체중 적어도 하나는:
    i) 유기 폴리머 필름과,
    ii) 상기 필름상에 형성되면서 상기 필름과 광발산 다이오드의 중간에 배열되어지는 복합층을 포함하되,
    상기 복합층은 서로 마주보는 관계로 접착된 제1 및 제2분리 코팅층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 연속적인 코팅으로 형성되면서 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖는 동시에 상기 제1 및 제2코팅층은 무작위의 불연속성을 가지게 되며, 이들 코팅층에 의하여 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기판 및 커버체는 상기 필름 및 복합층으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 상기 필름 및 복합층의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  4. 청구항 1 내지 3중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분리 코팅층중 적어도 하나는 서로 다른 재료를 갖는 여러개의 분리형 단독 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  5. 청구항 1 내지 4중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 ASTM D 1746-97에 의하여 65% 이상의 투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 투명도는 85% 이상인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  7. 청구항 1 내지 6중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 서로 마주보는 관계의 제1 및 제2 유기폴리머 지지필름과, 이들 사이에 위치되어 샌드위치 구조를 이루게 되는 복합층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  8. 청구항 1 내지 7중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합층은 ASTM F1927과 D3985에 의한 0.1㎤/(㎡day.atm) 이하의 산소 침투율을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 산소 침투율은 0.005㎤/(㎡day.atm) 이하인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  10. 청구항 1 내지 9중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합층은 ASTM F1249에 의한 0.01g/(㎡day.atm)이하의 수증기 전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 수증기 전달율은 0.005g/(㎡day.atm)이하인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  12. 청구항 1 내지 11중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 5㎛ 에서 10nm의 두께를 가지고, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 100nm에서 2㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  13. 청구항 1 내지 12중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2코팅층은 접착층으로 서로 접착되어, 이들 코팅층이 코팅층에서의 불연속 크기보다 작은 거리로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  14. 청구항 1 내지 12중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2코팅층은 산소 및 수증기에 대하여 낮은 침투율을 보이도록 접착제층으로 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 커버체는 상기 필름 및 복합체의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드 장치.
  16. 광발산 다이오드가 다이오드를 지지하는 투명기판과 차단 커버체로 이루어진 차단 봉지체에 감싸여지고, 상기 기판 및 커버체는 산소 및 수증기에 대한 불침투선을 가지는 형태의 유기 광발산 다이오드의 제조 방법에 있어서,
    상기 투명기판은:
    i) 유기 폴리머 지지필름과,
    ii) 상기 지지필름상에 형성되면서 상기 필름과 광발산 다이오드의 중간에 배열되어지는 복합층을 포함하되,
    상기 복합층은 서로 마주보는 관계로 접착된 제1 및 제2분리 코팅층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 연속적인 코팅으로 형성되면서 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖는 동시에 상기 제1 및 제2코팅층은 무작위의 불연속성을 가지게 되며, 이들 코팅층에 의하여 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 각 분리 코팅층은 단독 코팅층인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 다이오드의 제조 방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 및 제 2분리 코팅층중 적어도 하나는 서로 다른 재료를 갖는 여러개의 분리형 단독 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기광발산 다이오드의 제조 방법.
  19. 유기 광발산 장치용 투명지지기판은:
    i) 유기 폴리머 지지기판과,
    ii) 상기 지지필름상의 복합층을 포함하되,
    상기 복합층은 유기 광발산 장치의 광발산 유기 다이오드 및 지지기판간에 배열되게 채택되고, 상기 복합층은 서로 마주보는 관계로 접착된 제1 및 제2분리 코팅층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 연속적인 코팅으로 형성되면서 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖는 동시에 상기 제1 및 제2코팅층은 무작위의 불연속성을 가지게 되며, 이들 코팅층에 의하여 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 분리 코팅층은 단독 코팅층인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 제1 및 제 2분리 코팅층중 적어도 하나는 서로 다른 재료를 갖는 여러개의 분리형 단독 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  22. 청구항 19 내지 21에 있어서, 상기 기판은 ASTM D 1746-97에 의하여 65% 이상의 투명도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 투명도는 85% 이상인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  24. 청구항 19 내지 23중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 서로 마주보는 관계의 제1 및 제2 유기폴리머 지지필름과, 이들 사이에 위치되어 샌드위치 구조를 이루게 되는 복합층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  25. 청구항 19 내지 24중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합층은 ASTM F1927과 D3985에 의한 0.1㎤/(㎡day.atm) 이하의 산소 침투율을 가지는 것을 특징으로 하는유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 산소 침투율은 0.005㎤/(㎡day.atm) 이하인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  27. 청구항 19 내지 26중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합층은 ASTM F1249에 의한 0.01g/(㎡day.atm)이하의 수증기 전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  28. 청구항 19 내지 27중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 5㎛ 에서 10nm의 두께를 가지고, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 100nm에서 2㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  29. 청구항 19 내지 28중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2코팅층은 접착층으로 서로 접착되어, 이들 코팅층이 코팅층에서의 불연속 크기보다 작은 거리로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  30. 청구항 19내지 28중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2코팅층은 산소 및 수증기에 대하여 낮은 침투율을 보이도록 접착제층으로 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  31. 청구항 30에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 코팅층에서의 무작위 불연속은 임의로 발생되어, 상기 제1코팅층에서의 통계학적 가능성의 기본적 불연속은 상기 제2코팅층에서의 불연속과 함께 상반되지 않는 관계로 원거리를 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판.
  32. 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법은:
    a) 제1코팅층으로 제1투명 유기 폴리머 필름 표면을 코팅하는 단계;
    b) 제2코팅층으로 제2투명 유기 폴리머 필름 표면을 코팅하는 단계;
    c) 상기 제1 및 제2 폴리머 필름 표면 사이에 복합층이 형성되도록 서로 마주보는 관계로 상기 코팅층들을 서로 접착하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 연속적인 코팅으로 형성되면서 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 갖고; 상기 제1 및 제2코팅층은 무작위의 불연속성을 가지게 되어, 이들 코팅층에 의하여 산소 및 수증기의 불연속-제어 침투가 이루어지도록한 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 각 분리 코팅층은 단독 코팅층인 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
  34. 청구항 32에 있어서, 상기 제1 및 제 2분리 코팅층중 적어도 하나는 서로 다른 재료를 갖는 여러개의 분리형 단독 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
  35. 청구항 33에 있어서, 상기 투명 지지기판은 ASTM F1927과 D3985에 의한 0.005㎤/(㎡day.atm) 이하의 산소 침투율을 가지고; 상기 복합층은 ASTM F1249에 의한 0.01g/(㎡day.atm)이하의 수증기 전달율을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
  36. 청구항 32 내지 35중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명기판은 5㎛ 에서 10nm의 두께를 가지고, 상기 제1 및 제2 코팅층은 각각 100nm에서 2㎛의 두께를 가지며; 상기 제1 및 제2코팅층은 산소 및 수증기에 대한 불침투성을 가지도록 접착제층으로 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
  37. 청구항 32에 있어서, 상기 제1폴리머 필름 표면은 제1폴리머 필름으로 한정되고, 상기 제1폴리머 필름은 릴리즈 접착제 층과 함께 서로 마주보는 관계로 접착된 제1 및 제2지지필름을 포함하며, 단계 a)는 상기 제1코팅층으로 상기 제2지지필름의 표면에 코팅되는 단계와, 최종 단계로서 e) 상기 제2지지필름으로부터 제1지지필름을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 광발산 장치용 투명 지지기판의 제조 방법.
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