KR20100029774A - 전면 발광 디스플레이 소자, 방법 및 장치용 ｌｌｔ 배리어 층 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증착 LLT 물질을 생성하기 위해 적어도 전면 발광 소자의 일부에서 낮은 액상 온도(LLT) 무기 물질을 증착시키는 단계를 포함하고, 선택적으로 LLT 배리어 층을 형성하기 위해 실질적으로 산소 및 수분이 존재하지 않는 환경하에서 상기 증착된 LLT 물질을 열처리하는 단계를 포함하거나, 선택적으로 상기 LLT 배리어 층에 있어서 커버 유리를 위치시키는 단계를 포함하는 전면 발광 디스플레이 소자의 산소 및 수분 투과를 억제하기 위한 방법을 제공한다. 또한, 전면 발광 디스플레이 소자는 기판; 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층; 및 LLT 배리어 층을 포함하고, 상기 전자 또는 광전자 층은 상기 기판과 LLT 배리어 층, 및 선택적으로 상기 LLT 배리어 층에 있어서의 커버 유리 사이에서 밀폐되어 봉합된다.
전면 발광 소자, 낮은 액상 온도 무기 물질, LLT 배리어 층, 유기 전자, 광전자 층
Description
본 발명은 2007년 5월 22일에 출원된, "전면 발광 디스플레이 소자용 LLT 배리어 층"에 대한 미국특허출원 제60/931,272호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 소자 또는 장치의 산소 및 수분의 투과, 및 이후 분해를 억제하기 위한 방법에 관한 것이다.
라미네이트되거나 캡슐화된 물질을 통해 산소 또는 수분이 이송되고 계속되는 내부 물질(들)의 공정은 예를 들어 유기 발광 다이오드 표시 소자(OLED 소자)와 같은 수많은 발광 디스플레이 소자와 관련되어진 둘 이상의 통상적인 분해 메카니즘을 나타낸다. 상기 소자들의 작동 수명은 산소 및/또는 수분의 투과를 최소화시킨다면 크게 증가될 수 있다.
상기 소자들의 수명을 연장시키기 위한 노력들은 게터링(gettering), 캡슐화, 및 광범위한 소자의 밀폐술을 포함한다. 상기 OLEDs와 같은 밀폐 소자들을 위한 통상적인 기술들은 가열 또는 자외광에 노출시켜 경화될 때 밀폐 봉합을 형성하는 에폭시 및 무기 및/또는 유기 물질들의 사용을 포함한다. 상기 봉합들이 일정 부분의 밀폐력을 제공할지라도, 상기 물질이 너무 고가이고 밀폐 봉합이 연장된 작 업을 통해서 유지될 것이라는 점을 가정할 수 없다.
통상적인 OLED 소자들은 소자의 하부로부터 빛이 방출되고, 굴절률을 변화시키는 다중 물질층을 통해 통과할 때 상기 방출된 빛이 요구된다. 상기의 설계는 광 트랩핑 이벤트(light trapping events)들을 일으킬 수 있고, 이것은 소자의 효율 감소, 밝기 감소 및 전력 소비를 증가시킬 수 있다. 따라서, 산소 및 수분의 투과를 억제하면서 디스플레이 소자들의 효율, 밝기, 및 전력 소비의 작업을 향상시킬 수 필요가 있다. 이러한 요구 및 그 밖의 요구들이 본 발명에 의해 만족된다.
발명의 요약
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것이고, 특히 낮은 액상 온도 무기 배리어 층을 포함하는 전면 발광 유기 디스플레이 소자에 관한 것이다. 본 발명은 신규한 조성물 및 제조방법을 통해 전술한 문제점들의 적어도 일부를 해결하는데 중점을 두고 있다.
제1관점에서, 본 발명은 증착 낮은 액상 온도 무기 물질을 생성하기 위해 적어도 전면 발광 소자의 일부에서 낮은 액상 온도 무기 물질을 증착시키는 단계를 포함하고, 선택적으로 낮은 액상 온도(LLT) 배리어 층을 형성하기 위해 실질적으로 산소 및 수분이 존재하지 않는 환경하에서 상기 증착된 낮은 액상 온도 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 전면 발광 디스플레이 소자의 산소 및 수분 투과를 억제하기 위한 방법을 제공한다.
제2관점에서, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 소자를 제공한다.
제3관점에서, 본 발명은 기판; 상기 기판상에 형성되는 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층; 및 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층에 있어서 형성된 낮은 액상 온도 무기 배리어 층을 포함하고, 여기서 상기 전자 또는 광전자 층은 상기 기판과 낮은 액상 온도 무기 배리어 층 사이 및 상기 배리어 층에 있어서 위치되는 커버 유리를 밀폐되어 봉합되는 전면 발광 디스플레이 소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 추가적인 관점들은 후술하는 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 있어서 더욱 설명될 것이며, 실시 예를 통해 구체화될 것이다. 본 발명에 있어서 전술한 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명이 모범적이라는 것이며, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부되었고 설명되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1관점에 따른 소자의 적어도 일부분에서 LLT 배리어 층을 형성하기 위한 바람직한 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 관점에 따라, LLT 배리어 층을 포함하는 바람직한 전면 발광 소자의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 관점에 따라, LLT 배리어 층 및 커버 유리를 포함하는 바람직한 전면 발광 소자의 개략도이다.
본 발명은 상세한 설명, 실시 예, 청구범위를 통해 이해를 도울 수 있다. 그러나, 본 발명의 장치 및/또는 방법이 개시되고 설명되기 전에, 본 발명이 특정 소자들 및/또는 방법에 의해 한정되지 않음을 이해되어야 한다. 또한, 특정 관점들을 설명하기 위한 목적으로 전문용어들이 사용되었고, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 사용될 수 있는, 물질, 화합물, 조성물 및 성분들은 서로 조합되어 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 제품들을 제조하기 위하여 사용될 수 있거나, 전술한 방법 및 조성물들에 의한 제품일 수 있다. 이러한 물질들은 본원에서 언급되고, 이들 물질들의 조합, 하위물질, 상호작용, 군들 등이 모두 명백하게 예시되어 있지 않음은 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 성분 A, B, 및 C의 분류가 성분 D, E, 및 F의 분류와 함께 언급되고 분자들의 조합 A-D의 예시가 언급된다면, 비록 개별적으로 인용되지 않더라도, 개별적이고 집합적으로 고려될 수 있다. 예를 들어, A-E, A-F, B-D, B-F, C-D, C-E 및 C-F의 각 조합들이 특히 고려될 수 있고 A, B 및 C; D, E 및 F도 고려되고, A-D의 조합도 고려될 것이다. 또한, 이들의 하위 또는 조합들은 상세히 고려되고 관계가 있다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F 및 C-E의 하위 그룹은 A, B 및 C; D, E 및 F도 고려되고, A-D의 조합도 고려될 것이다. 이러한 개념은 본 발명의 모든 관점에 있어서 적용되지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수행될 수 있는 추가적인 단계들이 있다면, 본원에서 설명하는 구체예들의 특정 조합에 의해 수행될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 후술하는 상세한 설명은 현재 공지인 구체 예에서 본 발명의 요점을 활용하여 제공된다. 당업자라면, 본원에서 설명한 다양한 관점으로서 본 발명의 바람직한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 바람직한 일부 이점들이 다른 특성들을 활용하지 않아도 본 발명의 특정 특징들을 이용하여 얻어질 것이다. 따라서, 당업자는 많은 변형과 적용을 할 수 있을 것이며, 특정 환경에서 설명될 수 있고 본 발명의 일부일 것이다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 본 발명의 원리를 예시하기 위해 제공되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 및 청구범위는 후술하는 의미를 가지도록 한정되는 다수의 용어로 제공될 것이다.
본원에서 사용한 바와 같이, 단수 형태는 명확히 지시하지 않는 한 복수의 예시들을 포함할 것이다. 따라서, 예를 들어 "낮은 액상 온도 무기 물질"은 특별히 지시하는 성분이 없는 한, 둘 이상의 상기 물질들을 갖는 성분들을 포함할 것이다.
"선택적" 또는 "선택적으로"는 연속적으로 설명된 사건 또는 환경이 일어날 수도 있고, 일어나지 않을 수도 있음을 의미하며, 상기 사건 또는 환경이 일어난 상황 또는 일어나지 않은 상황을 포함한다. 예를 들어, "선택적으로 치환된 성분"은 상기 성분이 치환될 수도 있고, 되지 않을 수도 있음을 의미하며, 비치환된 및 치환된 성분 모두를 포함하는 설명이 된다.
범위는 한 특정 값에 "약(about)"으로서 표현될 수 있고, 또는 그 외의 특정 값에 "약"을 붙여 표현할 수 있다. 상기 범위로 표현한다면, 하나의 특정 값에서부터 및/또는 또 다른 특정 값까지를 포함하는 것이다. 마찬가지로, "약"을 이용하여 대략으로서 표현되는 값도 그 특정 값이 그 이상의 관점을 가지고 있음을 이해할 것이다. 각 범위의 종점들은 다른 종점과 연관지어서 및 다른 종점들과 개별적으로 모두 중요하다.
본원에서 사용한 바와 같이, 한 성분의 "wt%", 또는 "중량%" 또는 "중량 퍼센트"는 특별히 제시되지 않는 한, 성분이 포함되어 있는 조성물의 총 중량에 대해 성분의 중량비를 언급한 것으로, %로서 표현된다.
본원에서 사용한 바와 같이, 특별히 언급되지 않는 한, 용어 "낮은 액상 온도 무기 물질", "낮은 액상 온도 물질" 및 "LLT 물질"은 약 1,000℃ 미만의 녹는점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 물질을 언급한다.
본원에서 사용한 바와 같이, "개시(starting)" 물질은 소자 상에 증착될 물질을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같이, "증착된(deposited)" 물질은 소자 또는 장치 상에 증착된 물질을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같이, "배리어 층(barrier layer)"은 밀폐형 코팅을 의미하며, 특히 본원에서 밀폐형 봉합을 형성하기에 효과적인 온도에서 열처리되어지는 증착된 낮은 액상 온도 무기 물질을 의미한다.
위에서 간단히 소개한 바와 같이, 본 발명은 전면 발광 디스플레이 소자 상에 LLT 배리어 층을 형성하기 위한 향상된 방법을 제공한다. 후술할 다른 관점들 사이에서, 본 발명의 방법은 증착된 LLT 물질을 형성하기 위해 전면 발광 디스플레이 소자의 적어도 일부 상에 LLT 개시 물질의 증착단계를 포함하고, 결함 및/또는 공극을 제거하고 LLT 배리어 층을 형성하기 위해 증착된 LLT 물질의 열처리 단계를 포함한다.
상기 LLT 물질은 상기 소자의 적어도 일부 상에 LLT 물질을 증착시키기에 적합한 어떠한 기술로도 전면 발광 디스플레이 소자 상에 증착될 수 있다. 상기 증착단계를 예를 들어, 스퍼터링 공정(sputtering process), 이베포레이션 공정(evaporation process), 스프레잉 공정(spraying process), 푸어링 공정(pouring process), 프릿-증착 공정(frit-deposition process), 기상-증착 공정(vapor-deposition process), 딥-코팅 공정(dip-coating process), 페인팅 공정(painting process), 레이저 어블레이션(laser ablation process), 코-이베포레이션 공정(co-evaporation process), 롤링 공정(rolling process), 스핀-코팅 공정(spin-coating process), 조사 공정(irradiation process), 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 관점에서, 상기 증착은 열증착 공정(thermal evaporation process), 공-증착 공정, 레이저 어블레이션 공정, 플래쉬 증착 공정(flash evaporation process), 기상-증착 공정 또는 전자빔 조사 공정(electron beam irradiation)이다. 상기 소자 상에서 공극이 없거나, 실질적으로 공극이 없는, 산소 및 수분 불투과성 보호 코팅을 제조하기 위해, LLT 물질에서 결함 및/또는 공극들이 고화 또는 열처리 단계에 의해 제거될 수 있다. 많은 증착 방법들이 통상적인 유리(즉, 높은 녹는점을 갖는다)에서 가능할지라도, 고화단계는 소자에서 내부 층에 손상을 주지 않도록 충분히 낮은 고화 온도를 갖는 LLT 물질에서만 실행되어야 한다. 특정 관점들에서, 상기 증착 단계 및/또는 열처리 단계는 LLT 물질들의 조성물에 의존하는 대기 조건들 또는 진공, 불활성 분위기에서 수행된다.
첨부된 도면을 참고하면, 도 1은 전면 발광 소자 상에서 LLT 배리어 층을 형성하기 위한 바람직한 방법(100)의 단계를 도시한 것이다. 단계(110 및 120)을 시작으로, 소자 상에서 바람직한 LLT 배리어 층을 형성할 수 있도록 소자 및 LLT 개시 물질이 제공된다. 단계(130)에서, LLT 개시 물질은 예를 들어, 스퍼터링 기술에 의해 소자의 적어도 일부 상에 증착된다. 특정 물질 및 증착 조건들에 의존하여, 상기 증착된 LLT 물질은 공극을 함유할 수 있고, 산소 및 수분에 대한 투과성을 유지할 수 있다. 선택적 단계(140)에서, 상기 증착된 LLT 물질은 예를 들어 증착된 LLT 물질의 유리 전이 온도와 대략적으로 동일한 온도인, 공극을 충분히 제거할 온도에서 열처리될 것이고, 소자내로 산소 및 수분의 투과를 방지할 수 있는 밀폐 봉합 또는 LLT 배리어 층을 형성할 것이다.
바람직한 방법의 단계들은 이에 한정되지 않고, 다양한 순서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어 단계(110)은 단계(120)에 전, 후 또는 연속적으로 수행될 수 있다.
전면 발광 디스플레이 소자
본 발명의 소자는 유기 발광 다이오드("OLED")와 같은, 예를 들어 유기-전자 소자인, 산소 및/또는 수분에 적어도 소자의 일부가 민감한 모든 전면 발광 디스플레이 소자일 수 있다.
활성 매트릭스 OLED를 포함하는, OLED 기술은 향상된 색상 품질 및 밝기, 감소된 생산 및 합체 비용, 및 LCD와 같은 다른 디스플레이 기술에 비해 작은 소자 크기와 같은, 다양한 이점들을 제공할 수 있다.
OLED 소자는 전기적 포텐셜이 적용될 때, 빛을 방출하는 유기 다이오드를 포함한다. 통상적인 OLED 소자들은 발광 물질내에 전자 홀의 주입에 최적인, 인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 투명 전도층을 함유하는 "하부-발광(bottom-emission)" 소자들이다. 상기 구조에서, 내부 여기 재결합 영역(interior exciton recombination zone)에서 발생하는 빛이 잠재적으로 광 트랩핑 이벤트를 생성하는, 굴절률을 변화시킬 수 있는, 예를 들어 전극, 일렉트로닉스, 트랜지스터, 및 기판 물질과 같은 물질들의 다중 층들을 통해 통과하도록 요구된다. 이러한 방출 경로는 OLED 효율을 감소시키는 결과를 초래하고 따라서 소자를 작동시키기 위해 더욱 많은 전력이 요구된다.
또한, 전면 발광 소자는 하부 기판상에 통상적으로 위치되는, 일렉트로닉스를 구비한 패턴화된 층들을 활용한다. 따라서 전면 발광 구조체는 통상적인 하부 발광 소자들에서 그것을 통하는 대신에, 하부 기판으로부터 멀리 빛을 이끌어내어 밝기를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 구조는 강도, 투명도, 또는 이미지 품질에서 상당한 손실이 없이, 투명 전도층 및 LLT 배리어 층, 및 LLT 배리어 층에 겹쳐놓는 선택적인 커버 유리를 통해 방출된 빛이 이송될 수 있다. 이러한 구조체는 작업 효율, 밝기를 높이고, 전력 소비를 낮출 수 있다. ITO와 같은 물질들은 커버 유리 및/또는 밀봉 분야에 있어서 활용될 수 있지만, ITO가 전자 홀들(electron holes)의 주입(injection)에 적합한 작업성을 갖기 때문에 효율 및 밝기면에서 소자에 악영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 배리어 층은 발광층 내에 전자 주입(injection of the electrons)에 더욱 적합한 작업성을 갖는 투명 전도 물질로 바람직하게 이용되기 때문에, 향상된 수행능력 및 효율을 가질 수 있다.
게터를 갖는 에폭시 봉합과 같은 밀폐형 봉합 소자를 위한 다른 통상적인 기술들은 전면 발광 구조체에는 허용되지 않는다. 통상적으로 프릿 봉합술은 광 트랩핑 이벤트를 초래할 수 있는 발광층 및 커버 시트 사이에 에어 갭(air gaps)을 초래한다. 하나의 관점에서, 본 발명은 소자 내에 에어 갭을 최소화 또는 제거하기 위해 발광층 및 유리 커버 시트 사이에 위치된 LLT 배리어 층을 제공한다. 또 다른 관점에서, 본 발명은 유리 커버 시트 대신에, LLT 배리어 층을 제공하며, 여기서 배리어 층은 발광층 및 투명 전도층들에 걸쳐서 위치되어, 소자 내에서 어떠한 잠재적인 에어 갭이 제거되거나 실질적으로 거의 제거된다.
하나의 관점에서, 상기 소자는 기판 상에 위치된, 캐소드(cathode) 및 전자-발광 물질(electro-luminescent material)을 포함하는 다중 내층(multiple inner layer)을 갖는 전면 발광 OLED 소자이다. 상기 기판은 소자를 제조하고 밀봉하기 위해 적합한 어떠한 물질일 수 있다. 하나의 관점에서, 기판은 유리이다. 또 다른 관점에서, 기판은 유연성 물질(flexible material)일 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 물질은 유기 전자-발광 물질의 증착 전에 증착된다.
또 다른 관점에서, 상기 소자는 전술한 바와 같은 기판, 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층, 및 투명 전도층을 포함하는 전면 발광 디스플레이 소자이다. 또 다른 관점에서, 상기 소자는 LLT 배리어 층으로 코팅되는데, 여기서 상기 유기 전자 또는 광전자 층 및 투명 전도층은 기판 및 LLT 배리어 층 사이에서 밀폐적으로 봉합된다. 또 다른 관점에서, 밀폐 봉합은 LLT 물질의 증착 및 열처리에 의해 생성된다. 또 다른 관점에서, 상기 소자의 적어도 일부는 LLT 물질로 봉합된다. 그 밖의 관점에서, 커버 유리는 상기 LLT 물질에 있어서 제공된다.
첨부된 도면을 참고하면, 도 2는 LLT 배리어 층으로 코팅된 소자의 바람직한 단면을 도시한다. 도 2의 바람직한 코팅 소자(10)는 기판(40); 산소 및/또는 수분에 민감한 광전자 및/또는 투명 전도층(20); 및 주변 산소 및 수분으로부터 광전자 및/또는 투명 전도층(20) 사이에서 밀폐적 봉합을 제공하는 LLT 배리어 층(30)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 도 3은 LLT 배리어 층으로 코팅된 소자의 바람직한 단면도를 나타낸다. 도 2의 바람직한 코팅 소자(10)는 기판(40); 산소 및/또는 수분에 민감한 광전자 및/또는 투명 전도층(20); 및 주변 산소 및 수분으로부터 광전자 및/또는 투명 전도층(20) 사이에서 밀폐적 봉합을 제공하는 LLT 배리어 층(30); 및 상기 LLT 배리어 층(30)에 겹쳐놓는 커버 유리(50)를 포함한다. 상기 LLT 배리어 층(30)은 기판(40) 및 커버 유리(50) 사이에서 공간을 완전히 채운다.
낮은 액상 온도 무기 개시 물질
본 발명에 있어서, 낮은 액상 온도 무기 물질의 물리적 특성들은 밀폐 봉합의 형성을 촉진한다. 본 발명의 하나의 관점에서, 낮은 액상 온도 무기 개시 물질, 또는 LLT 개시 물질은 전면 발광 소자의 적어도 일부 상에 적층될 수 있고, 상기 적층된 물질은 상대적으로 낮은 온도에서 연속적으로 열처리되어 소자의 내부층(들)을 열적으로 손상시키지 않으면서, 공극이 없거나 실질적으로 공극이 없는 배리어 층을 얻게 된다.
본 발명의 LLT 개시 물질은 전면 발광 디스플레이 소자의 적어도 일부분을 밀폐적으로 봉합하는데 적합한 어떠한 낮은 액상 온도 무기 물질을 포함할 수 있다. 다양한 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 주석 인산염(tin phosphate), 주석 플루오로인산(tin fluorophosphate), 칼코지나이드(chalcogenide), 텔루라이트(tellurite), 붕산염(borate), 인산염(phosphate) 또는 이의 조합을 포함한다. 특정 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 약 20중량% 내지 약 85중량% Sn, 약 2중량% 내지 약 20중량% P, 약 10중량% 내지 약 36중량% O, 약 10중량% 내지 약 36중량% F, 및 선택적으로 약 0중량% 내지 약 5중량% Nb를 포함하고, 여기서, Sn, P, O, 및 F는 적어도 약 75중량%인, 예를 들어 코드 870CHM 유리(미국, NY, 코닝, 코닝 인코포레이티드)와 같은 주석 플루오로인산 물질이다. 특정 LLT 개시 물질은 다양한 개별적 화합물 및/또는 산화 상태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주석 인산염은 주석 메타-인산염, 주석 오르소-하이드로젠포스페이트, 주석 오르소-디하이드로젠포스페이트, 주석 피로포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
하나의 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 약 1000℃ 미만, 바람직하게는 약 600℃ 미만, 더욱 바람직하게는 약 400℃ 미만, 또는 더욱 바람직하게는 약 150℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 약 180℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 약 100℃의 유리 전이 온도를 갖는다.
상기 증착된 LLT 물질의 화학양론은 상기 LLT 개시 물질의 화학양론으로부터 변할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 주석 피로포스페이트의 증착은 주석 피로포스페이트에 비해 인이 고갈되거나 풍부한 증착 물질을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 LLT 개시 물질은 결정성, 비정질, 유리질 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 적어도 하나의 결정성 성분을 포함할 수 있다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 적어도 하나의 비정질 성분을 포함할 수 있다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 적어도 하나의 유리질 성분을 포함할 수 있다.
하나의 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 예를 들어 주석 플루오로인산염, 주석 메타-인산염, 주석 오르소-하이드로젠포스페이트, 주석 오르소-디하이드로젠포스페이트, 또는 주석 피로포스페이트와 같은 단일 LLT 물질이다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 성분들의 혼합물을 포함한다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 적어도 두 개의 LLT 물질들을 혼합하고 상기 물질을 가열하여 그들을 함께 용융시키고 최종 혼합물을 담금질하여 유리를 형성하여 제조된 유리를 포함할 수 있다.
상기 LLT 개시 물질은 첨가제들, 도펀트, 및/또는 다른 낮은 액상 온도 물질들을 더욱 포함할 수 있다. 첨가제 및/또는 도펀트들은 상기 LLT 개시 물질, 상기 증착된 LLT 물질, 상기 LLT 배리어 층, 또는 이들의 조합의, 예를 들어 투명도, 굴절률, 열팽창계수, 용해도, 젖음성(wettability), 밀도, 또는 스크래치 저항성과 같은 특성들을 조정하도록 이용될 수 있다. LLT 도펀트들은 예를 들어 P2O5, BPO4, PbF2를 포함하여 LLT 물질의 굴절률을 조정할 수 있다. LLT 배리어 층의 투명도 또한 예를 들어 주석 산화물을 포함하는 LLT 물질에 첨가되는 인산염 화합물과 같은 첨가제들로 조정될 수 있다.
만약 배리어 층의 LLT 특성이 유지된다면, 도펀트 및/또는 첨가제 물질들은 바람직한 결과를 달성하기에 충분한 양으로 첨가될 수 있다. 도펀트 및 첨가제 물질들은 공지이며, 당업자는 적합한 도펀트 및/또는 첨가제 물질을 쉽게 선택할 수 있을 것이다.
하나의 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 니오븀(niobium)을 함유하는 화합물을 포함한다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 개시 물질은 0 내지 약 10중량%, 바람직하게는 0 내지 약 5중량% 및 가장 바람직하게는 약 1중량%의 니오븀 산화물을 포함한다.
LLT 개시 물질들은 USA, 메사츄세스, 워드 힐, 알파 에서로부터 시판되고 있다. 당업자들은 적합한 LLT 개시 물질들을 쉽게 선택하여 사용할 수 있을 것이다.
LLT
개시 물질의 증착
본 발명에서, 상기 LLT 개시 물질은 LLT 배리어 필름을 생성하기 위한 모든 바람직한 공정에 의해 소자의 적어도 일부 상에 증착될 수 있다. 바람직한 증착 공정은 스퍼터링 공정(sputtering process), 이베포레이션 공정(evaporation process), 스프레잉 공정(spraying process), 푸어링 공정(pouring process), 프릿-증착 공정(frit-deposition process), 기상-증착 공정(vapor-deposition process), 딥-코팅 공정(dip-coating process), 페인팅 공정(painting process), 레이저 어블레이션(laser ablation process), 코-이베포레이션 공정(co-evaporation process), 롤링 공정(rolling process), 스핀-코팅 공정(spin-coating process), 조사 공정(irradiation process), 또는 이들의 조합을 포함한다. 다양한 관점에서, 상기 증착은 스퍼터링 공정, 열증착 공정(thermal evaporation process), 공-증착 공정, 레이저 어블레이션 공정, 플래쉬 증착 공정(flash evaporation process), 기상-증착 공정 또는 전자빔 조사 공정(electron beam irradiation)이다. 본 발명의 증착 단계는 어떠한 특정 공정, 장비 및 구조적 배열에 한정되지 않는다.
LLT 개시 물질의 증착은 증착 및 봉합 공정 동안 실질적으로 산소 및 수분이 없는 조건하에서 유지되도록 하기 위해 불활성 분위기하에서 수행될 수 있다. 코팅되어야 하는 전면 발광 소자의 특성에 의해 요구되지 않는 한, 상기 증착 및/또는 열처리 환경이 완전히 산소 및 수분이 없도록 하고, 그래서 상기 환경이 산소 및 수분이 실질적으로 없거나, 없는 상태일 필요가 없다.
특정한 증착 조건(예를 들어, 전력, 증착 속도 등)들은 증착되어야 하는 특정 LLT 개시 물질들 및 증착 방법에 의존하여 변할 수 있다. 증착 시스템은 예를 들어 USA, 펜실베니아, 클레어톤, Kurt J. Lesker Company에 의해 상용화되고 있다. 당업자라면 LLT 개시 물질을 증착시키는데 필요한 작업 조건들 및 증착 시스템을 쉽게 선택할 것이다.
하나의 관점에서, LLT 물질의 단일 층은 기판의 적어도 일부에 증착될 수 있다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 물질의 동일한 또는 변화된 형태들의 다중 층들이 기판의 전면에 위치되는, 하나 또는 그 이상의 내부 층들에 있어서 증착될 수 있다.
또 다른 관점에서, 상기 증착된 LLT 물질은 투과성에 향상된 강도 또는 저항성을 제공하거나, 소자의 광학적 및/또는 전기적 특성들을 변경시키기 위해 다른 물질들을 함유할 수 있다. 이러한 물질들은 LLT 개시 물질과 함께 증발될 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 증착된 LLT 물질은 예를 들어 니오븀 산화물의 형태로 니오븀을 함유할 수 있다. 또 다른 관점에서, 상기 증착된 LLT 물질은 P2O5 도펀트를 함유할 수 있다. 니오븀 산화물과 같은 첨가제 및 도펀트들은 상업적으로 시판되며(예를 들어, USA, 메사츄세스, 워드 힐, 알파에서), 당업자라면 니오븀 산화물 같은 적합한 첨가 물질을 쉽게 선택할 수 있을 것이다.
열처리 및
LLT
배리어
층의 형성
선택적인 열처리 또는 어닐링 단계는 LLT 물질의 증착층 내에 결함들 및 공극들을 최소하기 위해 사용되어 밀폐 봉합 또는 LLT 배리어 층의 형성을 가능하게 한다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 핀 홀 및 공극이 없거나 실질적으로 공극이 없는 핀홀(pin hole pore-free)에 증착되고, 어떠한 연속적 열처리 없이 실질적으로 밀폐 배리어를 형성한다. 또 다른 관점에서, 상기 열처리된 LLT 배리어 층이 핀홀 및 무공극 또는 실질적으로 핀 홀 무공극이도록, 상기 증착된 LLT 배리어는 연속적으로 열처리되어 어떠한 핀 홀 또는 공극들을 제거한다. 열처리된 LLT 배리어 층에 남아있는 공극의 수 및/또는 크기는 산소 및 수분 투과를 막기에 충분히 낮아야 한다. 하나의 관점에서, 상기 열처리는 진공하에서 수행된다. 또 다른 관점에서, 상기 열처리 단계는 불활성 분위기하에서 수행된다. 열처리 단계는 동일한 시스템내에서 수행될 수 있고 소자내로 산소 및 수분의 관입을 방지하기 위해 주위 조건들이 유지된다면 별도의 시간 및 장소에서 또는 증착 단계에 즉시 연속적으로 수행될 수 있음에 주의해야 한다.
본 발명의 열처리 단계는 그 위에 LLT 물질이 증착되는 소자를 가열하는 단계를 포함한다. 하나의 관점에서, 소자 및 증착된 LLT 물질이 노출되는 온도가 증착된 LLT 물질의 유리 전이 온도, 또는 Tg와 대략적으로 동일하다. 또 다른 관점에서, 소자 및 증착된 LLT 물질이 노출되는 온도가 증착된 LLT 물질의 유리 전이 온도, 또는 Tg인 대략적으로 50℃ 내이다. 또 다른 관점에서, 소자 및 증착된 LLT 물질이 노출되는 온도가 약 200℃ 내지 약 350℃, 예를 들어 200, 225, 250, 275, 300, 325 또는 350℃이다. 또 다른 관점에서, 소자 및 증착된 LLT 물질이 노출되는 온도가 약 250℃ 내지 약 270℃이다. 소자 및 증착된 LLT 물질이 노출되는 이상적인 시간 및 온도는 증착된 LLT 물질의 조성물, 봉합되어야 하는 성분들의 작업 온도 범위, 및 밀폐 봉합의 바람직한 두께 및 투과성과 같은 요소들에 의존하여, 변화될 것임을 주의해야 할 것이다. 상기 열처리 단계는 바람직한 온도에 도달하고 실질적으로 산소 및 수분이 없는 환경을 유지할 수 있는 어떠한 가열 수단에 의해 수행될 수 있다. 열처리 단계의 기간 및 온도는 소자 내에서 분해의 개시에 의존될 수 있으며, 이것은 소자의 크기 및 구조물의 재료에 의존될 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 열처리 단계는 진공 증착 챔버 내에 위치된 적외 램프로 상기 소자를 가열하는 단계를 포함한다. 또 다른 관점에서, 상기 가열 처리 단계는 소자가 위치되는 증착 챔버 내에 위치된 증착 챔버 및/또는 기판 홀더의 온도를 상승시키는 단계를 포함한다. 상기 열처리 단계는 실질적으로 산소 및 수분이 없는 환경이 유지된다면, 상기 증착 단계로부터 별도로 수행될 수 있다. 후술하는 칼슘 팻치 테스트와 같은, 원하는 수행 기준에 상기 최종 소자가 도달하기에 열처리 조건들이 충분한 것이 바람직하다. 당업자는 소자의 손상 없이 밀폐 봉합을 위해 적합한 열처리 조건들을 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
LLT 배리어 층의 두께는 원하는 밀폐 봉합을 제공하는데 요구되는 어떠한 두께일 수도 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 약 1 마이크로미터 두께이다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 약 2.5마이크로미터 두께이다.
하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 상기 소자에 의해 방출되거나 흡수되는 라디에이션(radiation)에 적어도 실질적으로 투명이다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 적어도 실질적으로 가시광에서 투명하다. 또 다른 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 투명하고 전면 발광 디스플레이 소자로부터 방출된 빛을 흡수하지 않는다.
LLT 배리어 층의 굴절률은 빛의 경로에서 다른 소자 성분들과 실질적으로 유사하도록 첨가제를 이용하여 조정될 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 유리 커버 시트와 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는다. 다양한 관점에서, 실질적으로 유사한 굴절률은 또 다른 소자 성분들의, 예를 들어, 약 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 또는 0.05와 같은 약 0.5 이내 일 수 있고; 예를 들어, 0.2, 0.1, 0.08, 0.05 또는 0.02와 같은 약 0.2 이내 일 수 있고; 또는 약 0.1, 0.08, 0.05, 0.03, 0.02 또는 0.01과 같은 약 0.1 이내 일 수 있다. 또 다른 관점에서, LLT 배리어 층과 또 다른 소자 사이에서의 굴절률의 차이는 약 0.5보다 클 것이다.
본 발명의 LLT 배리어 층은 또한 또 다른 소자 성분들과 실질적으로 유사한 열팽창 계수를 가질 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 구리와 열팽창계수와 유사하거나, 또는 실질적으로 유사한 열팽창계수를 갖는다.
배리어층의
평가
LLT 배리어 층의 밀폐성은 산소 및/또는 수분에 대해 LLT 배리어 층의 밀폐성을 테스트하기 위해 다양한 방법을 이용하여 평가될 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 LLT 배리어 층은 칼슘 박막이 기판상에 증착되는 칼슘 팻치 테스트(calcium patch test)를 이용하여 평가될 수 있다. 그 후 LLT 배리어 층이 형성되고 상기 LLT 배리어 층과 기판 사이에서 칼슘 막을 밀봉한다. 이 후 최종 소자는 예를 들어 85℃ 및 85%의 상대 습도와 같은 선택된 온도 및 습도에서 환경 숙성하에 놓인다. 산소 및/또는 수분이 LLT 배리어 층을 침투하면, 매우 높은 반사 칼슘 막이 반응할 것이며, 식별가능한 불투명한 흰색 크러스트가 쉽게 생성될 것이다. 디스플레이 산업에 있어서, 밀폐층을 지시하는, 85℃에서 약 1,000시간 동안, 85%의 상대 습도 환경에 있어서의 칼슘 팻치의 생존은 적어도 약 5년 동안 산소 및 수분의 투과를 막을 수 있음을 일반적으로 알려져 있다.
본 발명의 원리를 더욱 설명하기 위해, 후술하는 실시 예가 청구하는 상기 소자 및 방법이 어떻게 만들어지고 평가되는지 완벽한 진술 및 설명을 당업자에게 제공하면서 예시된다. 실시 예는 본 발명의 순수한 모범 예이고 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 숫자들(예를 들어, 함량, 온도 등)이 명확하게 명시되어 효과를 입증하지만 일부 오차나 편차가 일어날 수 있다. 지시하지 않을지라도, %는 중량%이고, 온도는 ℃이거나 대기온도이다. 예를 들어 성분의 농도, 온도, 압력 및 다른 반응 범위 및 전술한 공정으로부터 얻어지는 순도 및 성능을 얻기 위해 최적화되도록 사용될 수 있는 조건들과 같은 공정 조건들의 수많은 변수 및 조합들이 존재한다. 적당하고 반복적이며 일상적인 실험만이 상기 공정 조건들을 최적화하는데 요구될 것이다.
실시예
1 - 칼슘
팻치
가속화 테스팅(
Calcium
Patch
Accelerated
Testing
)
제1 실시 예에서, 칼슘 팻치 테스트 소자가 준비되었다. 상기 테스트 소자는 코닝 1737 유리 기판(대략적으로 1㎜의 두께 및 2.5인치의 정사각형)으로 이루어져 있었다. 그 위에 100 나노미터 두께의 칼슘 필름(대략적으로 1인치×0.5인치)가 증착되고, 그 위에 200 나노미터 두께의 알루미늄 층(대략적으로 1인치×0.5인치)가 증착되었다. 상기 테스트 소자는 진공 증착 챔버 내에서 이동가능한 플랫폼에 고정되었다.
상기 칼슘 팻치 테스트 소자는 하기 표 1에서 설명한 바와 같이, 증착된 LLT 물질로 연속적으로 봉합되었다. 상기 봉합된 소자는 OLED와 같은, 소자의 긴 시간의 작업을 모방하도록 설계된 조건하에서 노출되었다. 가속 숙성용 산업 표준 조건 들은 85℃ 및 85% 상대 습도의 환경에서 1000시간 동안 견디도록 소자에 요구한다. 수분 또는 산소에 노출시에, LLT 층을 통한 투과에 의해, 칼슘은 반응하고 높은 반사막으로부터 불투명한 흰색 크러스트로 변화된다. 광학 포토그래프가 상기 테스트 소자의 평가를 측정하기 위해 정규 시간 간격에서 측정되었고, 따라서 LLT 층의 밀폐 강도를 결정하였다. 하기 표 1은 전술한 실시 예에서 준비된 소자들의 칼슘 팻치 실험값을 나타낸 것이다.
| 샘플 | 개시 LLT 물질 | 열처리 | 숙성 테스트 |
| 실험 A | 870CHM(스퍼터링) | 120℃ | >1000시간 |
| 실험 B | Sn2P2O7(W 보트로부터 증발됨) | 270℃ | >1000시간 |
| 실험 C | 870CHP(스퍼터링) | 120℃ | >1000시간 |
상기 표 1의 데이터는 낮은 온도 물질들이 전면 발광 디스플레이 소자들일 수 있는 밀폐형 배리어 층들을 제조할 수 있음을 나타내고 있다.
이 분야를 통해, 다양한 공개 참증이 언급된다. 이들 공개 참증의 문헌은 본원에서 설명된 조성물, 화합물 및 방법을 더욱 완전히 설명하기 위해 본원의 참고문헌으로 포함된다.
본원에서 설명한 화합물, 조성물 및 방법들은 다양하게 변형 및 응용될 수 있다. 본원에서 설명한 화합물, 조성물 및 방법들의 또 다른 관점은 본원에서 설명한 화합물, 조성물 및 방법들의 실시 예 및 명세서의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서 및 실시 예들은 바람직하다.
Claims (18)
- a. 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층이 형성된 기판을 제공하는 단계;b. 디스플레이 소자에 걸쳐서 LLT 무기 배리어 층을 형성하기 위해 실질적으로 산소 및 수분이 존재하지 않는 환경에서 상기 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층의 적어도 일부에 있어서 낮은 액상 온도(low liquidus temperature, LLT)의 무기물을 점착시키는 단계; 및c. 상기 LLT 무기 배리어 층에 걸쳐서 유리 커버 시트를 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전면 발광 디스플레이 소자의 산소 및 수분 투과를 억제하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 물질은 주석 인산염 물질, 주석 플루오로인산, 또는 이의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 낮은 LLT 무기 물질은 약 600℃ 미만의 액상 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 LLT 무기 물질이 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 LLT 무기 물질이 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 LLT 무기 물질이 상기 유리 커버 시트와 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 소자의 디스플레이 면적에 있어서 상기 LLT 무기 물질 및 유리 커버 시트 사이에 에어 갭을 실질적으로 갖지 않도록 상기 증착 및 위치시키는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 증착 단계는 스퍼터링 공정, 이베포레이션 공정, 스프레잉 공정, 푸어링 공정, 프릿-증착 공정, 기상-증착 공정, 딥-코팅 공정, 페인팅 공정, 레이저 어블레이션, 코-이베포레이션 공정, 롤링 공정, 스핀-코팅 공정, 이레이디에이션 공정, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 열처리 단계는 소자 내에 유해 성분들이 존재하지 않는 온도에서 진공 또는 불활성 환경내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항의 방법에 의해 제조된 소자.
- 기판;적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층; 및낮은 액상 온도 무기 배리어 층을 포함하고,여기서 상기 전자 또는 광전자 층은 상기 기판과 낮은 액상 온도 무기 배리어 층 사이에서 밀폐되어 봉합되며, 적어도 하나의 유기 전자 또는 광전자 층, 및 낮은 액상 온도 무기 배리어 층은 전면 발광 구조내에 위치되는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층은 주석 인산염 물질, 주석 플루오로인산, 또는 이의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층이 약 600℃ 미만의 액상 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층이 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층이 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 소자는 소자의 적어도 일부 상에 위치된 유리 커버 시트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제16항에 있어서, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층이 상기 유리 커버 시트와 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
- 제16항에 있어서, 상기 소자는, 상기 낮은 액상 온도 무기 배리어 층 및 유리 커버 시트 사이에 에어 갭을 실질적으로 갖지 않는 것을 특징으로 하는 전면 발광 디스플레이 소자.
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