KR20110112359A - 유기 광전 소자의 제조 방법 및 유기 광전 소자 - Google Patents
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Abstract
유기 광전 소자의 제조 방법이 제공되며, 본 방법은 A) 유기 기능층 시퀀스(3)가 형성된 활성 영역(12) 및 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함하는 제1기판(1)을 제공하는 단계, B) 덮개 영역(22) 및 상기 덮개 영역(22)을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함하는 제2기판(2)을 제공 단계, C) 상기 제2결합 영역(21)에서 상기 제2기판(2) 상에 직접적으로 제1납땜 물질로 이루어진 제1결합층(4)을 적층하는 단계, D) 제1결합층(4)의 제1납땜 물질을 유리화(91)하는 단계, E) 상기 유리화된 제1결합층(4) 상에 또는 상기 제1기판(1)의 제1결합 영역(11) 상에 제2결합층(5)을 적층하는 단계 및 F) 상기 제2결합층(5)이 제1결합 영역(11)을 제1결합층(4)과 결합시키도록 상기 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 단계를 포함한다. 또한, 유기 광전 소자도 제공된다.
Description
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2008 063636.3을 기초로 우선권을 주장하며, 그 내용은 여기에서 참조로 도입된다.
본 발명은 유기 광전 소자의 제조 방법 및 유기 광전 소자에 관한 것이다.
유기 발광다이오드(OLED)의 지속적이고 신뢰할만한 구동을 위해, 다이오드를 산소 및 습기로부터 보호하기 위해 밀봉하는 것이 요구된다. 이를 위해, 산소 및/또는 습기에 민감한 OLED의 부품들은 2개의 유리판 사이에 배치될 수 있고, 상기 유리판은 상기 부품들 둘레를 접착제에 의해 연결함으로써, 봉지부(encapsulation)가 형성된다. 일반적으로, 접착제에는 충진 물질이 소형 구체 또는 섬유의 형태로 포함되어 있고, 이러한 충진 물질은, 예컨대 두 개의 유리판 사이에서 기정의된 간격을 위한 간격 유지체("스페이서")로서의 역할을 한다. 통상적으로 접착제는 산소 및 수증기에 대해 완전한 기밀성을 가지지 않으므로, 상기 가스들은 시간이 흐르면서 접착제를 통해 OLED 내부로 확산될 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 유기 광전 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 적어도 일 실시예는 유기 광전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 독립항의 방법 및 물건에 의해 해결된다. 물건 및 방법의 유리한 실시예 및 발전예는 종속항에 특징지워지고, 이하의 설명 및 도면에서 설명될 것이다.
일 실시예에 따른 유기 광전 소자를 제조하는 방법은, 구체적으로:
A) 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 제1결합 영역을 구비한 제1기판을 제공하는 단계로서, 상기 활성 영역에는 유기 기능층 시퀀스가 형성되는 단계,
B) 덮개 영역 및 상기 덮개 영역을 둘러싸는 제2결합 영역을 구비한 제2기판을 제공하는 단계,
C) 상기 제2결합 영역에서 제2기판 상에 직접적으로 제1납땜 물질로 이루어진 제1결합층을 적층하는 단계,
D) 상기 제1결합층의 제1납땜 물질을 유리화(vitrification)하는 단계,
E) 상기 유리화된 제1결합층 또는 상기 제1기판의 결합 영역 상에 제2결합층을 적층하는 단계, 및
F) 상기 제2결합층(5)이 상기 제1결합 영역(11)을 상기 제1결합층(4)과 결합시키도록 상기 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 유기 광전 소자는 구체적으로,
- 유기 기능층 시퀀스가 형성되어 있는 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 제1결합 영역을 포함하는 제1기판,
- 상기 활성 영역 상부에 위치한 덮개 영역 및 상기 제1결합 영역 상부에 위치하며 상기 덮개 영역을 둘러싸는 제2결합 영역을 포함한 제2기판,
- 상기 제1결합 영역과 제2결합 영역사이에 위치한 제1 및 제2결합층을 포함하고,
- 상기 제1결합층은 상기 제2결합 영역에 직접 접하고, 제1납땜 물질로 이루어지며,
- 상기 제2결합층은 상기 제1결합층을 상기 제1결합 영역에 결합시킨다.
이하에 설명하는 실시예, 특징 및 이들의 조합은 명백한 별도의 언급이 없는 한 유기 광전 소자 및 유기 광전 소자의 제조 방법에 동일하게 관련한다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 다른 층 또는 다른 부재의 "상부" 또는 "위"에 배치되거나 적층되어 있다는 것은, 여기서 그리고 이하에서, 하나의 층 또는 하나의 부재가 다른 층 또는 다른 부재 상에서 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 직접 배치되어 있음을 의미할 수 있다. 또한, 하나의 층 또는 하나의 부재가 간접적으로 다른 층 또는 다른 부재의 상에 또는 상부에 배치되어 있음을 의미할 수도 있다. 또한, 부가적인 층 및/또는 부재가 상기 하나의 층과 다른 층 사이에 또는 상기 하나의 부재와 다른 부재 사이에 배치되어 있을 수 있다.
하나의 층 또는 하나의 부재가 2개의 다른 층들 또는 부재들의 "사이에" 배치되어 있다는 것은, 여기서 그리고 이하에서, 하나의 층 또는 하나의 부재가 2개의 다른 층들 또는 부재들 중 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 또는 간접적인 접촉을 하면서, 그리고 2개의 다른 층들 또는 부재들 중 다른 하나와 직접적인 기계적 및/또는 전기적 접촉을 하면서 또는 간접적인 접촉을 하면서 직접 배치되어 있는 것을 의미할 수 있다. 이 때, 간접적인 접촉 시, 부가적인 층 및/또는 부재가 상기 하나의 층과 상기 2개의 다른 층들 중 적어도 하나의 사이에 또는 상기 하나의 부재와 상기 2개의 다른 부재들 중 적어도 하나의 사이에 배치될 수 있다.
단계 E)에서 제2결합층이 제1결합층 및 제1기판 상에 적층되면, 이는 특히, 제2결합층의 일부가 제1결합층 상에, 제2결합층의 다른 일부가 제1기판 상에 적층된다는 것을 의미할 수 있고, 이러한 부분들은 이후 단계 F)에서 고유의 제2결합층으로 접합한다. 제2결합층은 단계 E)에서 특히 직접적으로 중간의 매개물 없이 제1결합층 상에, 그리고/또는 직접적으로 중간의 매개물 없이 제1기판 상에 적층될 수 있다. 따라서, 제2결합층은 완성된 유기 광전 소자에서 직접적으로 제1결합층에, 그리고 직접적으로 제1기판에 접하며, 이들과 각각 공통의 경계면을 포함할 수 있다.
여기서 그리고 이하에서 "광전"이란 구체적으로, 전자기 복사 또는 광을 전기 전압 및/또는 전기 전류로 변환하거나/변환하고 전기 전압 및/또는 전기 전류를 전자기 복사 또는 광으로 변환하는 특성을 의미한다. 따라서, 제1경우에 유기 광전 소자는 유기 복사 수신 소자 또는 유기 복사 검출 소자, 가령 유기 포토다이오드 또는 태양 전지로서 형성되고, 제2경우에 유기 복사 방출 소자, 가령 유기 발광다이오드(OLED)로서 형성될 수 있다. 여기서 그리고 이하에서, "광" 또는 "전자기 복사"는 적외선 내지 자외선 파장 영역에서 적어도 하나의 파장 또는 파장 영역을 가지는 전자기 복사를 동일하게 의미할 수 있다. 여기에서, 광 또는 전자기 복사는 가시 파장 영역, 즉 근적외선 내지 청색 파장 영역을 포함할 수 있고, 상기 파장 영역은 약 350 nm과 약 1000 nm 사이에서 하나 이상의 파장을 가진다.
제1기판과 제2기판 사이에 제1납땜 물질로 이루어진 제1결합층이 배치되기 때문에, 순수한 플라스틱 층을 포함한 공지된 OLED와 비교 시, 산소, 습기와 수증기에 대해 더 기밀한(tight) 봉지부가 형성될 수 있다.
특히, 제2기판은, 또는 제1 및 제2기판은 예컨대, 가령 붕소규산염 유리 또는 알루미노규산염 유리와 같은 규산염 유리 및/또는 석영 유리 또는 유기 소자를 위해 적합한 다른 유리 물질을 함유한 유리를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 광전 소자는 유기 발광다이오드(OLED)로서 형성될 수 있다. OLED는 예컨대 활성 영역에서 제1전극을 제1기판 상에 포함할 수 있다. 제1전극 상부에서 활성층은 유기 물질로 이루어진 하나 이상의 기능층을 포함하여 적층될 수 있다. 기능층은 예컨대 전자 수송층, 정공 차단층, 전계 발광층, 전자 차단층 및/또는 정공 수송층으로서 형성될 수 있다. 기능층 상부에 제2전극이 적층될 수 있다. 기능층에서 전자 주입 및 정공 주입과 전자 정공 재조합에 의해 개별적인 파장을 가지거나 파장 영역을 가진 전자기 복사가 생성될 수 있다. 여기에서, 관찰자에게는 단색, 다색 및/또는 혼합된 색의 발광 인상이 야기될 수 있다.
구체적으로, 제1전극 및/또는 제2전극은 더욱 바람직하게는 평면이거나 또는 대안적으로 제1 또는 제2전극 영역으로 구조화되어 형성될 수 있다. 예컨대, 제1전극은 나란히 병렬로 배치된 제1전극 스트립의 형태로 형성될 수 있고, 제2전극은 상기 제1전극에 대해 수직이면서 서로 나란히 병렬로 배치된 제2전극 스트립으로서 형성될 수 있다. 제1 및 제2전극 스트립의 겹침은 별도로 제어 가능한 발광 영역으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 또는 제2전극만 구조화되어 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제1 및/또는 제2전극 또는 전극 부분 영역은 제1도전로와 전기적으로 연결된다. 여기에서, 전극 또는 전극 부분 영역은 예컨대 제1도전로로 이어지거나 제1도전로와 분리되어 형성되며, 상기 제1도전로와 전기적으로 연결된다. 도전로는 제1기판과 제2결합층 사이에서 활성 영역 및 제1결합 영역으로부터 돌출될 수 있어서, 유기 기능층 시퀀스는 제1결합 영역의 외부에서 전기 접촉될 수 있다.
유기 광전 소자가 OLED로서, 특히 소위 "바텀 이미터(bottom emitter)"로서 형성되면, 즉 유기 기능층 시퀀스에서 생성된 복사가 제1기판을 통해 방출되면, 제1기판은 바람직하게는 상기 활성층에서 생성된 전자기 복사의 적어도 일부에 대해 투명도를 가질 수 있다.
바텀 이미터 구성에서 제1전극도 활성층에서 생성된 전자기 복사의 적어도 일부에 대해 투명도를 가질 수 있다. 투명한 제1전극은 애노드로서 형성될 수 있어 정공 주입 물질로서 역할하는데, 이러한 제1전극은 예컨대 투명 전기 전도 산화물을 포함하거나 투명 전도 산화물로 구성될 수 있다. 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, "TCO")은 투명한 전도성 물질로서 일반적으로 금속산화물이며, 예컨대 아연산화물, 주석산화물, 카드뮴산화물, 티타늄산화물, 인듐산화물 또는 더욱 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 있다. 예컨대 ZnO, SnO2 또는 In2O3와 같은 2성분 산화금속화합물 외에 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.
기능층은 유기 폴리머, 유기 올리고머, 유기 모노머, 유기 비폴리머 작은 분자("small molecules") 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기능층을 위해 적합한 물질 및 물질들의 배열 및 구조는 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로 이 부분에서 더 이상 기술하지 않는다.
제2전극은 캐소드로서 형성될 수 있고, 따라서 전자 주입 물질로서 역할을 할 수 있다. 캐소드 물질로서 구체적으로 알루미늄, 바륨, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘 또는 리튬 및 이들의 화합물, 조성물 및 합금을 포함할 수 있고, 이 물질들이 유리함을 증명할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 제2전극은 투명하게 형성될 수 있거나/형성될 수 있고 제1전극은 캐소드로, 제2전극은 애노드로 형성될 수 있다. 이는 구체적으로, OLED가 "탑 이미터(top emitter)"로서 형성될 수 있음을 의미한다. 특히, 유기 광전 소자는 동시에 바텀 이미터이면서 탑 이미터일 수 있고, 따라서 투명하게 형성될 수 있다.
활성 영역은 능동이나 수동 표시장치 또는 가령 TEF와 같은 조명 장치를 위한 특징 및 부재를 더 포함할 수 있다.
제1납땜 물질은 바람직하게는 유리 성질, 즉 비정질이거나 결정질의 용융 및 경화 가능한 물질 또는 다수의 물질을 함유한 합성물을 가리킬 수 있고, 이러한 물질은 또한, 예컨대 온도 팽창계수의 정합을 위해 적합한 충진제를 포함할 수 있다. 제1납땜 물질은 유리 프릿("glass firts")이라고도 할 수 있는데, 이러한 물질은 고유의 유리화될 물질 및 충진제를 포함할 수 있고, 예컨대 산화물로 이루어진 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 산화물은 바나듐산화물, 인산화물, 티타늄산화물, 가령 철-III-산화물(Fe2O3)과 같은 철산화물, 주석산화물, 붕산화물, 납산화물, 알루미늄산화물, 알칼리토금속산화물, 규소산화물, 아연산화물, 비스무트산화물, 하프늄산화물, 지르콘산화물 및 알칼리산화물로부터 선택된다. 특히 제1납땜 물질은 상기 물질이 환경 기술적이면서 환경 친화적인 관점에서 필요한 경우에 납 화합물을 포함하지 않을 수 있다. 제1납땜 물질은 특히 단계 C)에서 용제-결합제 혼합물에서 성형 가능한 납땜 물질로서 적용될 수 있다. 용제-결합제 혼합물로서 예컨대 아밀아세테이트 및 니트로셀룰로오스로 이루어진 혼합물이 적합하다. 납땜 물질, 충진제 및 이들의 혼합물에 관한 다른 예 및 실시예는 문헌 US 6,936,963 B2, US 6,998,776 B2에 설명되고, 그 내용은 여기에서 참조로 포함된다.
단계 C)에서 제2기판의 제2결합 영역 상에 제1납땜 물질의 적용은 예컨대 페이스트(paste)로서 스크린인쇄, 스텐실인쇄 또는 디스펜싱(dispensing)에 의해 실시될 수 있어서, 제1납땜 물질을 함유한 소위 납땜 캐터필라(caterpillar)는 덮개 영역을 둘러싸고, 직접적으로 즉 중간의 매개물 없이 직접적인 기계적 접촉의 방식으로 적용된다. 이어서, 아직 성형 가능한 제1납땜 물질은 노(furnace)에서 열 공급에 의해 건조, 탈지(debinding), 소결 및 유리화될 수 있다. 이를 통해 단계 E) 전에 이미, 지속력있고 산소 및 습기가 투과할 수 없는 제1결합층이 제2기판상에 제조될 수 있고, 상기 제2기판에 대한 제1결합층의 경계면도 마찬가지로 산소 및 습기에 대해 불투과성이다. 제1결합층이 노에서 유리화됨으로써, 그리고 공지된 OLED처럼 레이저를 사용하지는 않으므로 더 비용 효과적이면서 경제적인 제조 공정이 가능할 수 있다. 노에서 제1결합층의 유리화에 의해 제1납땜 물질은 제2기판에 맞춰진 온도 팽창 계수를 가지며 응력 없이 제2기판과 용융될 수 있고, 이 때 제1결합층 및/또는 제2기판에서는 예컨대 레이저 작용에 의한 공지된 국부적 용융 공정에 따라 응력이 발생하는 경우가 없다. 또한 제2기판의 비용 집약적이고 소모적인 가공도 마찬가지로 생략할 수 있다.
제1결합층은 제1두께로 형성될 수 있는 반면, 이후 제2결합층은 제2두께로 형성된다. 제2두께는 제1두께와 같거나 더 작을 수 있다. 이를 통해, 공지된 순수한 접착제층에 비해 두께 구간, 즉 제1 및 제2결합층 모두의 폭 및 높이가 동일할 때, 연속적 접착제층을 포함한 종래의 OLED에 비해 산소 및/또는 수증기 투과성 용적의 비율이 감소할 수 있다. 제1두께에 비해 제2두께가 더 작을수록, 산소 및/또는 습기가 유기 광전 층시퀀스를 포함한 활성 영역안으로 확산할 수 있는 확률이 더 낮아진다. 더욱 바람직하게는, 제1결합층에 의해 제1기판과 제2기판사이의 간격이 중요하게 확정되며, 이는, 제2두께가 제1두께의 1/5 이하, 바람직하게는 1/10 이하라는 것을 의미한다. 유기 광전 층시퀀스의 실시 방식 및 경우에 따라서 이하에 계속 설명할 게터층(getter layer)의 실시 방식에 따라 제1두께는 바람직하게는 5 마이크로미터 이상, 더욱 바람직하게는 10 마이크로미터 이상, 20 마이크로미터 이하일 수 있다. 특히, 제1기판과 제2기판 사이의 간격은 10 마이크로미터 이상일 수 있고, 이는 특히 예컨대 큰 면적의 유기 광전 소자에서 유리할 수 있는데, 이로써 가령 층 시퀀스를 포함한 소자의 내부 용적과 주변 간의 압력차에 의한 제1 및/또는 제2기판의 변형이 완화될 수 있기 때문이다.
이에 반해, 제2결합층은 결합 특성 및 점착 특성과 관련하여 최적화된 제2두께를 가질 수 있다. 이 때, 제2결합층의 두께는 제2결합층의 물질의 하나 이상의 원자층보다 동일하거나 더 크고, 수 마이크로미터 이하, 바람직하게는 5 마이크로미터 이하, 특히 2 마이크로미터 이하 및 더욱 바람직하게는 1 마이크로미터 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2결합층은 간격을 정의하는 충진제("spacer") 물질을 포함하지 않을 수 있다.
제2결합층은 유기 경화성 접착제를 포함할 수 있고, 상기 접착제는 제1기판과 제2기판의 접합 후 단계 F)에서 경화될 수 있다. "경화"란 여기서 그리고 이하에서 접착제 자체에서 그리고 접착제와 제1결합층 및 제1기판과의 각각의 경계면에서 적합한 반응 및 메커니즘을 가리킬 수 있고, 이러한 반응 및 메커니즘에 의해 제1기판과 제2기판의 지속력 있는 결합이 가능해진다. 이는 교차결합 반응과 같은 공정 또는 용제의 기화 및/또는 증발을 포함할 수 있다. 경화는 스스로 개시되는 반응에 의해 또는 외부로부터의 에너지 공급에 의해 야기될 수 있고, 외부로부터 에너지가 공급되는 경우, 특히 열 공급에 의해 또는 특히 자외선 또는 적외선 광 형태의 전자기 복사의 공급에 의해 야기될 수 있다. 접착제는 특히 유기 교차결합성 물질 또는 복수 개의 이러한 물질들을 포함할 수 있고, 예컨대 실록산, 에폭시, 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 우레탄 또는 이들의 유도체를 모노머, 올리고머 또는 폴리머의 형태로 포함하거나, 이들과의 혼합물, 코폴리머 또는 화합물을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 매트릭스 물질은 에폭시 수지를 포함하거나 에폭시 수지일 수 있고/있거나 UV 광을 이용하여 경화될 수 있다.
또한, 제2결합층은 제2납땜 물질을 포함하거나 그러한 물질로 구성될 수 있다. 제2납땜 물질은 제1납땜 물질과 관련하여 설명한 바와 같은 특징, 성질 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
특히, 제2결합층은 전자기 복사 흡수 물질을 포함할 수 있고, 이러한 물질은 희토류금속, 전이금속군에 속하는 하나 이상의 물질로부터, 그리고 특히 철, 구리, 바나듐 및 네오딤이란 금속으로부터 선택된다. 이와 같은 하나 이상의 흡수 물질이 제2결합층에 혼합됨으로써, 전자기 복사에 대한 흡수도가 증가할 수 있고, 따라서 제2결합층의 경화가 가속화될 수 있다. 또한, 제1결합층은 흡수 물질을 포함하지 않을 수 있거나, 적어도 낮은 농도의 이러한 물질을 포함할 수 있어서, 제2결합층에서 입사된 전자기 복사의 흡수가 목적에 따라 이루어질 수 있다. 특히, 흡수 물질은 제2납땜 물질로 이루어진 제2결합층과 조합되기에 적합한데, 흡수 특성에 의해 제2결합층, 즉 제2납땜 물질이 목적에 맞게 국부적으로 가열될 수 있고 상기 납땜 물질의 유리화가 개선될 수 있기 때문이다.
단계 F) 이후, 제2결합층의 제2납땜 물질이 유리화될 수 있다. 이는 특히 자외선 광 또는 적외선 광의 조사를 이용하여 제2납땜 물질이 용융됨으로써 이루어질 수 있다. 상기 조사는 예컨대 레이저 또는 다른 적합한 복사원을 이용하여 제2결합층에 입사되면서 이루어질 수 있다. 전술한 제1결합층의 제1두께에 비해 제2결합층의 제2두께가 더 얇음으로써, 제2납땜 물질의 유리화는 제조될 유기 광전 소자의 다른 부품들의 큰 온도 상승을 야기하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 유기 광전 층 시퀀스의 봉지화는 더 낮은 온도에서 이루어질 수 있고, 층 시퀀스의 손상없이 이루어질 수 있다. 제2결합층이 더 얇을수록 상기 제2결합층의 용융 및 유리화가 더 용이하고, 제2결합층과 제1결합층 및 제1기판과의 지속력있는 결합이 더 용이하게 제조될 수 있다. 제1결합층의 이미 유리화된 제1납땜 물질은 제2납땜 물질의 용융 및 유리화 시 제2납땜 물질과의 경계면을 제외하고 고점도이면서 더욱 바람직하게는 고형으로 유지될 수 있어서, 제2기판에 대한 제1기판의 간격은 실질적으로 제1결합층의 제1두께에 의해 정의될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제1납땜 물질은 제2납땜 물질보다 더 높은 용융점을 가질 수 있다.
따라서, 제1 및 제2납땜 물질은 상기 물질의 조성 및 또한 용융점과 관련하여 상이할 수 있다.
또한, 제1결합층은 단계 D) 동안 또는 후에 제2기판과 다른 방향을 향하는 표면에서 평탄화될 수 있다. 이러한 점은 예컨대 이미 유리화된 제1납땜 물질의 식각에 의해 그리고/또는 바람직하게는 연마에 의해, 대안적으로 또는 추가적으로 단계 D)의 유리화 공정 시 노(furnace)에서의 적합한 성형 공정에 의해 이루어질 수 있다. 평탄화에 의해, 예컨대, 제1결합층 및 제2결합층의 상호간 부착이 달성되고, 완성된 소자에서 제1 및 제2기판의 상호간 간격의 최적화가 달성될 수 있다.
또한, 단계 A)에서 제1기판은 제1결합 영역에 함몰부를 포함하도록 제공될 수 있다. 특히, 함몰부는 함몰부가 활성 영역을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 함몰부는 단계 F) 후에 제2결합층이 적어도 부분적으로 함몰부 내에 배치되도록 제공될 수 있다. 이는, 제2결합층이 단계 E)에서 적어도 부분적으로 함몰부에 적층된다는 것을 의미할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제2결합층은 방법의 단계에서 제1결합층 상에 적층되고, 이후 단계 F)에서 제1기판과 제2기판의 결합 시 적어도 부분적으로 함몰부에 배치될 수 있다. 제2결합층이 적어도 부분적으로 함몰부에 배치된다는 것은, 함몰부가 예컨대 제2결합층의 제2두께보다 작은 깊이를 가진다는 것을 의미할 수 있다. 이 경우, 제2결합층은 함몰부로부터 더 돌출될 수 있다. 함몰부는 제1결합층의 폭과 무관하게 선택될 수 있는 폭을 가질 수 있다. 대안적으로, 함몰부의 깊이는 제2결합층의 제2두께 이상일 수 있어서, 제2결합층은 단계 F) 후에 완전히 함몰부에 배치되고, 따라서 제1기판 및 제1결합층에 의해 완전히 둘러싸여 있을 수 있다. 특히, 이 경우 함몰부는 제1결합층의 폭과 같거나 더 큰 폭을 가질 수 있다. 이 때, 단계 F) 이후 제1결합층은 함몰부 안으로 연장되고, 따라서 부분적으로 함몰부에 배치될 수 있다. 제2결합층이 적어도 부분적으로 함몰부에 배치됨으로써 제2결합층은 적어도 부분적으로 주변의 환경으로부터 차폐될 수 있다.
또한, 제2기판의 덮개 영역에는 접착제 및/또는 게터 물질이 배치될 수 있다. 바람직하게는, 게터 물질로서 산화성 및/또는 습기 결합성 물질이 사용될 수 있고, 이러한 물질은 산소 및 습기와 반응하며 유기 기능층 시퀀스를 위해 이러한 유해한 물질과 결합할 수 있다. 유해한 물질은 예컨대 최소량으로도, 접착제 소재의 제2결합층을 통과하여 확산될 수 있다. 산화하기 쉬운 물질로서 특히 알칼리금속 및 알칼리토금속으로부터의 금속, 그리고 이것과의 산화물, 예컨대 칼슘산화물 및/또는 바륨산화물이 화학 흡착성 물질로서 사용된다. 또한, 예컨대 티타늄과 같은 다른 금속이나 산화성 비금속 물질도 적합하다. 또한, 급격하게 건조된 제올라이트가 물리 흡착성 물질로서 적합하다.
게터 물질은 제2기판의 덮개 영역상에 직접적으로 적용될 수 있거나, 게터 물질과 접착제로 이루어진 혼합물로 적용될 수 있고, 여기에서 게터 물질은 예컨대 입자 형태로 접착제 내에 분산되어 있을 수 있다. 접착제는 앞에서 제2결합층과 관련하여 설명한 접착제들 중 하나를 포함할 수 있다. 특히, 이하에 설명하는 경우, 즉 접착제가 유기 기능층 시퀀스와 이격되지 않고 배치되는 경우에, 상기 접착제는 에폭시를 포함하거나 에폭시 수지로 구성될 수 있고, 에폭시는 예컨대 유기 기능층 시퀀스의 실시형태와 관련하여 언급한 캐소드 물질을 손상시키지 않는다. 게터 물질-접착제 혼합물의 경우에, 게터 물질의 입자가 곱게 분쇄되되 상기 입자가 유기 기능층 시퀀스의 기계적 손상, 예컨대 캐소드의 기계적 손상을 야기할 수 없고 제1결합층과 제1기판 사이의 제2결합층에 영향을 미칠 수 없는 방식으로 곱게 분쇄되어 있는 것이 유리하다.
특히, 게터 물질 및/또는 접착제는 단계 F) 전에 그리고 단계 D)에서의 제1납땜 물질의 유리화 이후에 적용될 수 있다. 이는, 게터 물질 및/또는 접착제가 제2기판에서 제1결합층도 배치되어 있는 측에 배치되어, 단계 F)에서 제1 및 제2기판의 결합 이후에 게터 물질 및/또는 접착제가 제1 및 제2기판 그리고 제1 및 제2결합층을 통해 둘러싸인 중공에 유기 층시퀀스와 함께 배치되어 있음을 의미할 수 있다. 게터 물질 및/또는 접착제는 단계 F) 후에 유기 기능층 시퀀스와 이격되어 배치될 수 있어서, 제1기판과 제2기판 사이에 여전히 중공이 잔류하고, 상기 중공은 예컨대 가스로 채워질 수 있다. 여기에서, 간격은 주로 게터 물질의 두께 및 제1결합층의 제1두께에 의해 조절될 수 있다. 제2기판은 부가적으로 덮개 영역에서 캐비티, 즉 함몰부를 포함할 수 있고, 상기 함몰부에는 게터 물질 및/또는 접착제가 적어도 부분적으로 배치되고 예컨대 유기 기능층 시퀀스와 적합하게 이격되어 있다. 이에 대해 대안적으로, 게터 물질 및/또는 접착제는 유기 기능층 시퀀스 둘레에서 빙 둘러진 전체 중공을 채울 수 있다.
유기 기능층 시퀀스에 대해 게터 물질이 이격 배치됨으로써, 중공안으로 확산된 산소 및/또는 내부로 확산된 습기는 게터 물질로부터 표면으로 흡수될 수 있어서, 소위 펌프 용량이 증가할 수 있고, 유기 기능층 시퀀스에서 결함이 발생할 때까지 그러할 수 있다. 그에 반해 접착제는 예컨대 전체 중공에 배치되면, 접착제가 동시에 제2결합층을 형성할 수 있다. 게터 물질로서 단분산(monodisperse) 나노 입자가 사용되면, 제2결합층은 게터 물질-접착제-혼합물로 형성될 수 있다. 이 때, 접착제에서 게터 물질 농도는 게터 물질 입자들이 서로 접촉하지 않고 확산 채널을 형성할 수 없을만큼 낮아야 한다.
특히, 제2납땜 물질로 이루어진 제2결합층과 관련하여, 또한 접착제 소재이면서 적합한 기밀성을 가진 제2결합층의 경우에, 공지된 OLED에 비해 제2기판의 덮개 영역에서 게터 물질이 전혀 배치되지 않거나 덜 배치되는 것이 요구될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2기판 사이에 영구적으로 기밀적인 결합이 형성될 수 있어, 게터 물질을 필요로 하지 않고도 유기 광전 소자의 높은 유효수명이 달성될 수 있다.
또한, 상기 방법의 단계에서 유기 기능층 시퀀스는 적어도 하나의 장벽층을 포함하여 형성될 수 있고, 장벽층은 유기 기능층 시퀀스를 덮는다. 따라서, 유기 기능층 시퀀스는 플라즈마 강화 화학기상증착방법("plasma-enhanced chemical vapor deposition", PECVD) 또는 스퍼터링에 의해 증착된 산화물층, 질화물층 및/또는 산화질화물층, 가령 규소질화물(SiNx) 및/또는 규소산화물(SiO2)층으로 이루어진 스택을 포함하여 봉지화될 수 있다. SiNx (N) 및 SiO2 (O) 의 이러한 층 조합은 여러 번 반복할 수 있어서, 개별 확산 채널이 닫힐 수 있다. 상기 확산 채널에 의해 개별적인 결함은 유기 기능층 시퀀스의 활성면에서 가시적인 결함으로 이어질 수 있다. 그러나, NONONON으로 이루어진 스택에서조차 조밀하지 않은 일부의 점 결함이 있을 수 있다. 장벽층을 포함한 이와 같은 유기 기능층 시퀀스가, 추가적으로 앞서 설명한 방법에 의해 제2기판, 제1 및 제2결합층을 이용하여 봉지화되면, 수분 및 산소의 확산 경로가 길어질 수 있고, 수분 영향에 의한 유기 광전 소자의 시효는 지연되되, 소자가 60 ℃의 온도 및 90 %의 상대 습도에서 504 시간 동안 통상적인 습도 테스트를 견딜 수 있고, 이 때 수분에 의한 결함은 발생하지 않는다. 상기 결함은 가령 400 ㎛를 초과한다.
특히, 유기 광전 소자는 게터 물질 및 장벽층의 조합을 포함할 수 있다.
유기 광전 소자의 제조를 위한 다른 실시예에 따르면, 방법은:
A) 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 제1결합 영역을 포함한 제1기판을 제공하는 단계,
B) 덮개 영역 및 상기 덮개 영역을 둘러싸는 제2결합 영역을 포함한 제2기판을 제공하는 단계,
C) 상기 제1결합 영역에서 상기 제1기판 상에 제1납땜 물질 소재의 제1결합층을 직접적으로 적층하는 단계,
D) 제1기판 상에서 제1결합층의 제1납땜 물질을 유리화하는 단계,
D') 제1기판의 활성 영역에 유기 기능층 시퀀스을 형성하는 단계,
E) 유리화된 제1결합층 상에 또는 제2기판의 제2결합 영역 상에 제2결합층을 적층하는 단계 및
F) 상기 제2결합층(5)이 상기 제1결합 영역(11)을 상기 제1결합층(4)과 결합시키도록 상기 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 단계를 포함한다.
앞에서 설명한 방법에 비교하여, 제1결합층은 제1기판 상에 형성되고 유리화될 수 있다. 제1유기 기능층 시퀀스는 제1결합층의 유리화 이후에야 비로소 단계 D')에서 제1기판 상에 적층됨으로써, 단계 D)에 의한 유기 기능층 시퀀스의 손상이 방지될 수 있다. 이와 같이 제조될 수 있는 유기 광전 소자는 아래의 특성을 포함할 수 있다:
- 유기 기능층 시퀀스(3)가 형성된 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싼 제1결합 영역을 포함하는 제1기판,
- 활성 영역 상부에 위치한 덮개 영역 및 상기 제1결합 영역 상부에 위치하며 덮개 영역을 둘러싸는 제2결합 영역을 포함한 제2기판,
- 제1결합 영역과 제2결합 영역 사이에 위치한 제1 및 제2결합층,
여기에서
- 제1결합층은 제2결합 영역에 직접 접하고, 제1납땜 물질로 이루어지고,
- 제2결합층은 제1결합층을 제1결합 영역과 결합시킨다.
이와 같은 유기 광전 소자는 유기 기능층 시퀀스에 대해 상대적인 제1 및 제2결합층의 공간적 배치와 관련하여 앞에서 계속하여 설명한 유기 광전 소자에 비해 역(inverted) 구성을 가진다. 방법 및 이를 통해 제조될 수 있는 소자는 앞에서 설명한 특징, 성질, 실시예 및 이들의 조합을 하나 이상 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법에서, 유기 광전 소자는 앞에 설명한 성질 및 특성을 갖도록 제조될 수 있고, 이러한 소자는 두께 구간, 즉 제1 및 제2결합 영역에서 제1기판과 제2기판 사이에 위치한 제1 및 제2결합층을 포함하되, 제1 및 제2결합층의 가변적이고 자유롭게 선택 가능한 비율을 갖도록 포함된다. 제1결합층의 폭 및 제1두께뿐만 아니라 제2결합층의 폭 및 제2두께는 각각 그리고 상호 간의 각각의 비율에 있어서 물질 소모 최적화 및 기밀도 최적화의 관점에서 자유롭게 선택 가능하다. 제2결합층의 제2두께는 제1결합층의 제1두께에 비해, 제1 및 제2기판 사이의 조밀한 결합을 위해 필요한 만큼 감소할 수 있다. 제2결합층이 얇을수록, 산소 및/또는 습기가 유기 광전 소자안으로 침투할 위험이 더 줄어들고, 이로 인하여 소자의 달성가능한 유효 수명이 더 길어질 수 있다.
본 발명의 다른 이점, 유리한 실시형태 및 발전예는 이하에서 도 1a 내지 6과 관련하여 설명한 실시예로부터 도출된다.
도 1a 내지 1h는 일 실시예에 따른 유기 광전 소자의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 6은 다른 실시예에 따른 유기 광전 소자의 개략도이다.
도 2 내지 6은 다른 실시예에 따른 유기 광전 소자의 개략도이다.
실시예 및 도면에서 동일하거나 동일한 효과의 구성 요소는 각각 동일한 참조번호를 가질 수 있다. 도시된 요소들 및 요소들 간의 크기 비는 기본적으로 척도에 맞는 것으로 볼 수 없으며, 오히려 예컨대 층, 부품, 소자 및 영역과 같은 개별 요소는 더 나은 표현 및/또는 더 나은 이해를 위해 과장되어 두껍거나 큰 치수로 도시되어 있을 수 있다.
도 1a 내지 1h는 일 실시예에 따른 유기 광전 소자(100)의 제조 방법이 도시된다. 도 1a에 따른 제1방법의 단계(A)에서, 제1기판(1)이 제공되고, 상기 제1기판은 활성 영역(12) 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함한다. 기판(1)은 도시된 실시예에서 유리 소재이다.
활성 영역(12)에는 유기 기능층 시퀀스(3)가 형성되고, 상기 층시퀀스는 도시된 실시예에서 유기 발광다이오드(OLED)로서 형성된다. 유기발광다이오드는 기판(1) 상에 제1전극(31)을 포함하고, 제1전극 상에는 복수 개의 유기 기능층을 포함한 활성 유기층(30)이 적층된다. 활성 유기층(30) 상부에 제2전극(32)이 적층된다. 제1전극(31) 및 제2전극(32)은 애노드 또는 캐소드로서 형성되고, 이들은 활성층(30)안으로 정공 및 전자를 주입하기에 적합하다.
활성층(30)은 적어도 하나의 전계 발광층을 포함하고, 전계 발광층은 구동 시 상기 주입된 전자 및 정공의 재조합에 의해 전자기 복사를 방출하기에 적합하다. 추가적으로, 활성층(30)은 가령 적어도 하나의 정공 및/또는 전자 수송층과 같은 다른 유기 기능층을 포함할 수 있거나/포함할 수 있고 설명된 일반적인 다른 특징을 포함할 수 있다. 또한, 유기 기능층 시퀀스(3)는 포개어 배치된 복수 개의 전계 발광층 및 이들 사이에 배치된 다른 유기 기능층을 구비한 다층 OLED로 형성될 수 있다. 활성층(30)의 기능층은 폴리머 또는 유기 소분자의 형태로 과제의 해결 수단 섹션에 기술된 바와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 및 제2전극(31, 32)은 각각 투명하게 형성되고, 예컨대 TCO 및/또는 과제의 해결 수단 섹션에 기술된 바와 같은 금속을 포함한다. 이를 통해, 이하에 설명하는 방법에 의해 제조될 수 있는 유기 광전 소자(100)는 바텀 이미터 및 탑 이미터로서 형성됨으로써, 구동 시 활성층(30)에서 생성된 전자기 복사는 제1기판(1)을 통해서뿐만 아니라 이하에 설명하는 제2기판(2)을 통해서도 방출될 수 있고, 유기 광전 소자(100)는 투명한 양측 방출 OLED로서 형성된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 유기 기능층(3)은 복사 검출층 시퀀스로서, 가령 유기 포토다이오드 또는 태양 전지로 형성될 수 있거나/형성될 수 있고 가령 박막 트랜지스터와 같은 다른 유기 전자 소자를 포함할 수 있다.
도 1b에 따른 제2방법의 단계(B)에서 유리 소재의 제2기판(2)이 제공되고, 상기 제2기판은 덮개 영역(22) 및 상기 덮개 영역을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함한다. 도 1c에 따른 이후의 단계 C)에서, 제2결합 영역(21) 상에 제1납땜 물질을 포함한 제1결합층(4)이 적층되고, 이 때 제1납땜 물질은 바람직하게는 무연이며, 과제의 해결 수단 섹션에 기술된 바와 같은 물질 및 조성을 포함한다. 이 때, 제1납땜 물질은 소위 납땜 캐터필러 또는 페이스트의 형태로 성형 가능한 상태로, 예컨대 디스펜싱, 스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄에 의해 적용된다. 상기 적용 시 첨가되는 용제 및 경화되지 않은 결합제를 포함할 수 있는 제1결합층(4)은 제2결합 영역(21)을 따라 덮개 영역(22)을 둘러싼다.
도 1d에 따른 이후의 단계 D)에서, 제1결합층(4)이 유리화되고, 이는 화살표(91)로 표시되어 있다. 이를 위해, 제1결합층(4)은 제2기판(2)과 함께 노(furnace)에서 열 공급에 의해 건조, 탈지, 소결 및 유리화된다. 이 때, 제1결합층(4)은 제2결합 영역(21)에서 제2기판(2)과 결합하고, 이 때 제1납땜 물질은 적합한 첨가물에 의해 제2기판(2)에 맞춰진 온도 팽창 계수를 가질 수 있다. 이를 통해, 제2기판(2)과 제1결합층(4)의 응력 없이 용융이 가능하다. 제1결합층(4)의 두께 및 폭은 다양하게 선택 가능하고, 제2기판(2)의 소모적 유리 가공 없이 이미 제1결합층(4)의 적층 시 조절 가능하다. 유기 기능층 시퀀스(3)가 제1납땜 물질의 유리화 공정과 무관하므로, 제1결합층(4)의 유리화(91)는 최적의 조건하에서 실시될 수 있다. 본 명세서에 설명한 노 공정에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 제1결합층(4)은 자외선 내지 적외선 파장 영역에서의 광을 조사함으로써 유리화될 수 있다. 이 경우에도 유리화(91)는 제1결합층(4)을 제2기판(2)에 밀봉식으로 기밀적으로 연결하기 위해 최적의 조건하에 실시될 수 있으며, 이 때 유기 기능층 시퀀스(3)에 대해 고려할 필요가 없다.
이하에 설명하는 제2결합층(5)의 부착 개선 및/또는 두께 최소화를 위해, 유리화(91)이후에 제1결합층(4)은 제2기판(2)과 다른 방향을 향하는 표면에 평탄화될 수 있다. 이러한 점은 예컨대 평면 연마에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 노 공정에서의 유리화(91) 동안에 또는 그 전에 이미 평탄화 성형 공정이 실시될 수 있다.
도 1e에 따른 이후의 단계 E)에서, 제2기판(2)과 다른 방향을 향하며 덮개 영역(22)을 빙 두르는 제1결합층(4)의 표면에 제2결합층(5)이 적층된다. 제2결합층(5)은 바람직하게는 무-충진제 유기 경화성 접착제, 특히 에폭시 수지를 포함한다. 제1결합층(4)이 제1두께를 가지고, 제1두께가 완성된 유기 광전 소자(100)에서 제1 및 제2기판(1, 2)의 요구되는 간격과 관련하여 선택되는 반면, 제2결합층(5)은 제2두께로 적층될 수 있고, 제2두께는 제1두께보다 현저히 얇다. 특히, 제2두께는 제1두께의 1/5 이하, 더욱 바람직하게는 1/10 이하이다. 유리하게는, 제2결합층(5)의 제2두께는 제1 및 제2기판(1, 2)사이의 훨씬 더 기밀한 결합이 가능하도록 줄어들 수 있다. 제2결합층(5)은 수 원자층 내지 수 마이크로미터에 달하는 제2두께를 가질 수 있다. 유기 경화성 접착제를 포함한 제2결합층(5)이 더 얇을 수록, 제2결합층(5)의 접착제를 통한 습기 및 산소의 확산율이 더 낮아지고, 이와 같이 제조되는 유기 광전 소자(100)의 유효 수명이 더 길어질 수 있다.
유리화된 제1결합층(4) 상에 제2결합층(5)의 적층에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 제2결합층(5)은 단계 E)에서 제1기판(1)의 제1결합 영역(11) 상에도 적층될 수 있으며, 이는 도 1f에 도시된 바와 같다.
도 1g에 따른 이후의 단계 F)에서, 제2기판(2)은 제1기판(1)의 상부에 배치되고, 제1 및 제2결합층(4, 5)을 매개로 하여 상기 제1기판과 결합한다. 이를 위해, 덮개 영역(22) 및 활성 영역(12)뿐만 아니라 제1 및 제2 결합 영역(11, 21)은 각각 포개어 배치되어, 제2결합층(5)은 제1결합층(4)을 제1기판(1)의 제1결합 영역(11)과 결합한다. 제1 및 제2결합층(4, 5)의 폭은 도 1g에 표시된 바와 같이 적어도 거의 동일할 수 있다. 대안적으로, 제2결합층(5)은 접합 후에 예컨대 제1결합층(4)보다 더 큰 폭을 가질 수 있고, 예컨대 제1 및 제2결합층(4, 5)사이의 경계면을 둘러싸는 테두리를 형성할 수 있다.
도 1h에 따른 유기 광전 소자(100)의 제조를 위한 이후의 단계에 의해, 제2결합층(5)이 경화된다. 이러한 점은 도 1h에서 화살표(92)로 표시된 바와 같이 제2결합층(5)에사 유기 경화성 접착제의 열 유도 또는 복사 유도 교차결합에 의해 이루어질 수 있다. 이에 대해 대안적으로, 접착제는 화학적으로 개시되어 교차결합하고 경화될 수 있으며, 가령 다성분 접착제의 원칙에 따라 그러할 수 있다. 제2결합층(5)의 경화(92) 시, 유기 기능층 시퀀스(3)로 가해지는 에너지 및 열은 제2결합층(5)의 얇은 제2두께로 인하여 제2결합층을 손상시키지 않기에 충분히 낮다.
유기 경화성 접착제를 포함한 제2결합층(5)에 대해 대안적으로, 단계 E)에서 제2결합층(5)으로서 제2납땜 물질이 제1기판(1)의 제1결합층(4) 및/또는 제1결합 영역(11) 상에 적층될 수 있다. 앞에서 언급한 이점은 접착제 대신 제2납땜 물질을 사용할 때에도 적용된다. 특히, 단계 F) 이후에, 예컨대 레이저 빔의 집속을 이용하여 제2결합층(5)의 제2납땜 물질은 목적에 맞게 용융되고 유리화될 수 있으며, 이 때 제1기판(1), 유기 기능층 시퀀스(3) 및 제1결합층(4)으로의 각각의 열 입력은 낮게 유지될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2납땜 물질은 제1납땜 물질보다 더 낮은 온도에서 연화된다. 유기 경화성 접착제가 제2결합층(4)으로 사용된 경우와 같이, 제2납땜 물질의 경우에도 제2결합층(5)의 얇은 제2두께가 유리한데, 제2결합층이 얇을 수록 더 용이하게 용융되고 유리화될 수 있다. 이 때, 요건에 따라, 제2결합층(5)의 제2두께는 수 원자층부터 수 마이크로미터에 달할 수 있다. 제2납땜 물질을 포함한 제2결합층(5)을 목적에 맞게 용융 및 유리화하는 것을 개선하기 위해, 제2결합층(5)은 부가적으로, 전자기 복사를 흡수할 수 있는 물질을 포함할 수 있는 반면, 제1결합층(4)은 상기 물질을 포함하지 않는다. 바람직하게는, 흡수 물질은 금속 또는 금속 화합물, 바람직하게는 금속산화물을 포함한다. 특히, 희토류 금속 또는 전이금속, 예컨대 바나듐, 철, 구리, 크롬 및/또는 네오딤 또는 이들의 산화물일 수 있다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 방법에 의해 제조될 수 있는 유기 광전 소자(100)에서, 제2결합층(5)의 제2두께는 제1 및 제2결합층(4, 5)을 합친 총 두께에 비해 현저히 감소하고, 제1 및 제2기판(1, 2)사이의 결합은 대부분, 제1납땜 물질로 이루어진 산소 불투과성 및 습기 불투과성인 제1결합층(4)에 의해 형성된다.
앞에 설명한 방법에 대해 대안적으로, 제1결합층(4)은 제1기판의 제1결합 영역(11)에 적층되고 이어서 유리화될 수 있다. 유기 기능층 시퀀스(3)는 제1결합층(4)의 유리화에 의해 손상받지 않기 위해, 상기 층시퀀스는 유리화 이후에야 비로소 적층된다. 방법은 앞에 설명한 방법에 비해 특히 이하의 단계를 포함한다:
A) 활성 영역(12) 및 활성 영역(12)을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함한 제1기판(1)을 제공하는 단계,
B) 덮개 영역(22) 및 덮개 영역(22)을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함한 제2기판(2)을 제공하는 단계,
C) 제1납땜 물질 소재의 제1결합층(4)을 제1결합 영역(11)에서 제1기판(1) 상에 직접 적층하는 단계,
D) 제1기판(1) 상에 제1결합층(4)의 제1납땜 물질을 유리화하는 단계,
D') 제1기판(1)의 활성 영역(12)에 유기 기능층 시퀀스(3)를 형성하는 단계 단계,
E) 유리화된 제1결합층(4) 상에 또는 제2기판(2)의 제2결합 영역(21) 상에 제2결합층(5)을 적층하는 단계, 및
F) 제2결합층(5)이 제2결합 영역(21)을 제1결합층(4)과 결합시키도록 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 단계.
이하의 실시예에서, 앞에 설명한 실시예에 따른 유기 광전 소자(100)의 다른 변형예가 도시된다. 이하의 설명은 주로 각각의 상이한 점에 대한 설명과 관련한다. 설명되지 않는 요소 및 특징은 앞의 실시예와 마찬가지로 그리고/또는 과제의 해결 수단 섹션에 기술된 바와 같이 형성된다.
도 2 및 도 3은 제1결합 영역(11)에서 제1기판(1)이 활성 영역(12)을 둘러싸는 함몰부(10)를 포함하는 유기 광전 소자(200, 300)가 도시된다.
도 2의 실시예에 따르면, 함몰부(10)는 제2결합층(5)의 제2두께보다 더 작은 깊이를 가진다. 함몰부(10)로 인해, 산소 및 습기를 위한 더 긴 침투 경로에 의해 제1기판(1) 및 제2결합층(5) 사이의 경계면의 기밀도는 더 증가할 수 있고, 여기에서 함몰부의 폭은 제1결합층의 폭과 무관하게 선택될 수 있다. 또한, 유기 광전 소자(200)의 주변 환경에 직접 접하는 제2결합층(5)의 비율이 줄어들 수 있다.
도 3의 실시예에 따르면, 함몰부(10)의 깊이는 제2결합층(5)의 제2두께보다 더 크다. 이를 통해, 제1결합층(4)은 함몰부(10) 안으로 연장됨으로써, 제2결합층(5)은 함몰부(10)의 테두리 영역에서의 틈새를 제외하고 기판(1) 및 제1결합층(4)에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 제2결합층(5)을 통해, 특히 제2결합층이 접착제를 포함한 경우에 상기 제2결합층을 통해, 그리고 제2결합층(5)과 기판(1)사이의 경계면 및 제2결합층(5)과 제1결합층(4) 사이의 경계면을 통해 산소 및 습기의 확산율이 더 감소될 수 있다.
도 4 내지 6의 실시예는 소자의 유효 수명을 늘리기 위한 다른 부가적 처리를 포함하는 유기 광전 소자(400, 500, 600)를 도시하며, 이러한 부가적 처리는 본 명세서에 기술된 제1 및 제2결합층(4, 5)의 조합과 함께 사용될 수 있어 유리하다.
도면에 따른 실시예(400)에서, 장벽층(33)을 포함한 유기 기능층 시퀀스(3)가 제공된다. 장벽층(33)은 PECVD 방법으로 증착된 규소산화물층 및 규소질화물층으로 이루어진 스택을 포함한다. SiNx (N) 및 SiO2 (O) 로 이루어진 층 조합은 수회동안, 바람직하게는 적어도 2회 반복함으로써, 개별적 확산 채널들이 닫힌다. 이러한 채널들에 의해 개별적인 결함은 유기 기능층 시퀀스(3)의 활성면에서 가시적 결함으로 이어질 수 있다. 장벽층(33)을 이용하는 봉지화 그리고 제1 및 제2결합층(4, 5)과 제2기판(2)을 이용한 봉지화를 조합하여, 유기 광전 소자(400)는 60 ℃의 온도 및 90 %의 상대 습도에서 504 시간 동안 통상적 습기 시험을 견딜 수 있고, 이 때 길이 치수에서 400 마이크로미터를 초과하는 수분 또는 산소에 의한 결함이 발생하지는 않는다.
도 5의 실시예에 따른 유기 광전 소자(500)는 제2기판(2)의 덮개 영역(22)에서 캐비티(20), 즉 함몰부를 포함하고, 함몰부에 게터 물질(6)이 배치된다. 게터 물질(6)은 과제의 해결 수단 섹션에 기술된 바와 같이 산소 및 습기 결합 물질을 포함하고, 바람직하게는 BaO 및/또는 CaO를 포함한다.
도시된 실시예에 대해 대안적으로, 게터 물질(6)은 캐비티(20) 없이 제2기판(2)의 덮개 영역(22)에 배치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 캐비티(20)에 의해 유기 광전 소자(500)의 외부 높이가 더 낮게 달성될 수 있다. 이는 앞의 실시예에서도 동일하게 적용되어, 앞에 설명한 유기 광전 소자(100, 200, 300, 400)도 제2기판(2)에 캐비티(20)를 포함할 수 있다.
도 6에 따른 실시예에서, 유기 광전 소자(600)는 유기 기능층 시퀀스(3) 둘레의 제1 및 제2기판(1, 2)과 제1 및 제2결합층(4, 5)에 의해 형성된 전체 중공에 게터 물질(6) 및 접착제(7)로 이루어진 혼합물을 포함한다. 바람직하게는 에폭시 수지인 접착제(7)는 동시에 제2결합층(5)을 형성할 수 있다. 게터 물질(6)은 곱게 분쇄된 입자의 형태로 접착제(7)내에 분산되어 있고, 더욱 바람직하게는 단분산 나노입자의 형태로 분산되어 있다.
도시된 실시예의 특징은 유기 광전 소자의 유효 수명을 더욱 늘리기 위해 조합될 수 있다.
본 발명은 실시예에 의거한 설명에 의하여 상기 실시예에 한정되어 있지 않다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하고, 이러한 점은 특히, 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허청구범위 또는 실시예에 제공되지 않더라도, 특허청구범위에서의 특징들의 각 조합을 포괄한다.
1: 제1기판 2: 제2기판
3: 유기 기능층 시퀀스 4: 제1결합층
5: 제2결합층 6: 게터 물질
7: 접착제 10: 함몰부
11: 제1결합 영역 12: 활성 영역
20: 캐비티 21: 제2결합 영역
22: 덮개 영역 30: 활성층
31: 제1전극 32: 제2전극
33: 장벽층
100, 200, 300, 400, 500, 600: 유기 광전 소자
3: 유기 기능층 시퀀스 4: 제1결합층
5: 제2결합층 6: 게터 물질
7: 접착제 10: 함몰부
11: 제1결합 영역 12: 활성 영역
20: 캐비티 21: 제2결합 영역
22: 덮개 영역 30: 활성층
31: 제1전극 32: 제2전극
33: 장벽층
100, 200, 300, 400, 500, 600: 유기 광전 소자
Claims (15)
- 유기 광전 소자를 제조하는 방법에 있어서,
A) 유기 기능층 시퀀스(3)가 형성된 활성 영역(12) 및 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함하는 제1기판(1)을 제공하는 단계;
B) 덮개 영역(22) 및 상기 덮개 영역(22)을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함하는 제2기판(2)을 제공하는 단계;
C) 상기 제2결합 영역(21)에서 제2기판(2) 상에 직접적으로 제1납땜 물질로 이루어진 제1결합층(4)을 적층하는 단계;
D) 상기 제1결합층(4)의 제1납땜 물질을 유리화(91)하는 단계;
E) 상기 유리화된 제1결합층(4) 상에 또는 상기 제1기판(1)의 제1결합 영역(11) 상에 제2결합층(5)을 적층하는 단계; 및
F) 상기 제2결합층(5)이 상기 제1결합 영역(11)을 상기 제1결합층(4)과 결합시키도록 상기 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 단계 C) 및 D)에서 제1두께를 갖는 제1결합층(4)이 형성되고,
상기 단계 F) 후에 상기 제2결합층(5)은 상기 제1두께의 1/5 이하인 제2두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2결합층(5)은 유기 경화성 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 상기 단계 F) 후 경화되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2결합층(5)은 제2납땜 물질을 포함하고, 상기 제2납땜 물질은 상기 단계 F) 후 유리화되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 제2결합층(5)은 전자기 복사 흡수 물질을 포함하고, 상기 제1결합층(4)은 상기 흡수 물질을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 D) 동안 또는 후에 상기 제2기판(2)과 다른 방향을 향하는 제1결합층(4)의 표면이 평탄화되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 A)에서 상기 제1기판(1)은 상기 제1결합 영역(11)에 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 함몰부(10)를 포함하도록 제공되고,
상기 단계 F) 후에 상기 제2결합층(5)은 적어도 부분적으로 상기 함몰부(10) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 F) 전에 상기 제2기판(2)의 덮개 영역(22)에 접착제 및/또는 게터 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 A)에서 상기 유기 기능층 시퀀스(3)는 적어도 하나의 덮개 장벽층(33)을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 유기 광전 소자를 제조하는 방법에 있어서,
A) 활성 영역(12) 및 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함하는 제1기판(1)을 제공하는 단계;
B) 덮개 영역(22) 및 상기 덮개 영역(22)을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함하는 제2기판(2)을 제공하는 단계;
C) 상기 제1결합 영역(11)에서 상기 제1기판(1) 상에 직접적으로 제1납땜 물질로 이루어진 제1결합층(4)을 적층하는 단계;
D) 상기 제1기판(1) 상의 상기 제1결합층(4)의 제1납땜 물질을 유리화하는 단계;
D') 상기 제1기판(1)의 활성 영역(12)에 유기 기능층 시퀀스(3)를 형성하는 단계;
E) 상기 유리화된 제1결합층(4) 상에 또는 상기 제2기판(2)의 제2결합 영역(21) 상에 제2결합층(5)을 적층하는 단계; 및
F) 상기 제2결합층(5)이 상기 제2결합 영역(21)을 제1결합층(4)과 결합시키도록 상기 제1기판(1)과 제2기판(2)을 결합시키는 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자 제조 방법. - 유기 기능층 시퀀스(3)가 형성된 활성 영역(12) 및 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 제1결합 영역(11)을 포함하는 제1기판(1);
상기 활성 영역(12) 상부의 덮개 영역(22) 및 상기 제1결합 영역(11) 상부에 위치하며 상기 덮개 영역(22)을 둘러싸는 제2결합 영역(21)을 포함하는 제2기판(2); 및
상기 제1결합 영역과 제2결합 영역(11, 21) 사이에 위치하는 제1 및 제2결합층(4, 5)을 포함하고,
상기 제1결합층(4)은 상기 제2결합 영역(21)에 직접 접하고, 제1납땜 물질로 이루어지고,
상기 제2결합층(5)은 상기 제1결합층(4)을 상기 제1결합 영역(11)과 결합시키는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자. - 제 11항에 있어서,
상기 제1결합층(4)은 제1두께를 갖고, 상기 제2결합층(5)은 상기 제1두께의 1/5 이하인 제2두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자. - 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 제2결합층(5)은 유기 경화성 접착제 또는 제2납땜 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자. - 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2결합층(5)은 전자기 복사 흡수 물질을 포함하고,
상기 제1결합층(4)은 상기 흡수 물질을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자. - 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1기판(1)은 상기 제1결합 영역(11)에 상기 활성 영역(12)을 둘러싸는 함몰부(10)를 포함하고, 상기 제2결합층(5)은 적어도 부분적으로 상기 함몰부(10) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 소자.
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