KR20120101539A - 전자 광학 디바이스와, 그에 대한 전극과, 전극 및 그 전극을 구비한 전자 광학 디바이스를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

전자 광학 디바이스와, 그에 대한 전극과, 전극 및 그 전극을 구비한 전자 광학 디바이스를 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120101539A
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허버트 리프카
몰 안토니우스 마리아 버나두스 반
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네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 전극(10)을 구비한 전자 광학 디바이스에 관한 것이다. 그 전극은 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 포함한다. 그 구조체는 그 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)들을 포함한다. 전기적 도전성 구조체는 내접원(14i)이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원(14c)이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트 필드(contact field)(14)를 추가로 포함한다. 콘택트 필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%이다.

Description

전자 광학 디바이스와, 그에 대한 전극과, 전극 및 그 전극을 구비한 전자 광학 디바이스를 제조하는 방법 및 장치{ELECTRO-OPTICAL DEVICE, ELECTRODE THEREFOR AND METHOD AND APPATATUS OF MANUFACTURING AN ELECTRODE AND THE ELECTRO-OPTICAL DEVICE PROVIDED THEREWITH}
본 발명은 전자 광학 디바이스를 위한 전극에 관한 것이다.
본 발명은 그러한 전극을 구비한 전자 광학 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 그러한 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 그러한 전극을 구비한 전자 광학 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 그러한 전극을 제조하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 그러한 전극을 구비한 전자 광학 디바이스를 제조하는 장치에 관한 것이다.
전자 광학 디바이스는 전기 신호에 응답하여 광학 효과(optical effect)를 제공하거나, 광학적 자극에 응답하여 전기 신호를 생성하는 디바이스이다. 첫 번째 예로는 유기 발광 다이오드 및 일렉트로크로믹 디바이스(electrochromic device)와 같은 발광 다이오드가 있다. 두 번째 예로는 광전지(photovoltaic cell)가 있다.
가요성 플라스틱 기판상에서 조사(lighting)하는 대면적 OLED의 경우, 시스템을 구동하기 위해 큰 전류가 요구된다. 애노드(예를 들어, ITO)와 캐소드(예를 들어, Ba/Al)에 이용되는 현재의 박막 물질(thin film material)은 큰 저항률을 가지며, 큰 전류는 상당한 전압 드롭(voltage drop)을 일으켜서, 불균일한 광 방출을 결정한다. 플라스틱 기판상에 대면적 가요성 OLED 디바이스를 생성하기 위해서는, 하나 또는 두 전극을 지지하기 위한 추가적인 금속화 구조가 필요하다. 제조 원가를 줄이기 위해서, 그와 같이 구성된 금속화 코팅(metallization coating)은 인라인 롤-투-롤 웹 코팅 프로세스(inline roll-to-roll web coating process)를 이용하여 플라스틱 호일(plastic foil)의 롤(roll)상에 도포된다.
따라서, 발광 디바이스 및 일렉트로크로믹 디바이스와 같은 전자 광학 디바이스 및 광 전지의 경우, 한편으로는 양호한 전기적 도전성을 갖지만 다른 한편으로는 광자 복사(photon radiation)에 대해 높은 전송을 가진 금속화 구조가 필요하다.
전자 광학 디바이스를 위한 전극은 미국특허출원 2002130605A에 개시되어 있다. 광은 소정 패턴의 도전성 소자를 구비하는 이 전극을 통과할 수 있다. 그 소자는 광파장에 비해 작은 크기를 가지며, 그에 따라 전극은 투명하게 보인다. 전극을 관통하고 난 이후의 광 세기 분포는, 그 전극을 관통하기 전의 광 세기 분포에 비해, 전방 산란에 의한 영향을 더 받는다.
상술한 미국특허출원에는, 전극이 외부 파워 라인에 어떻게 접속되는지에 대해 설명되어 있다. 통상적으로, 이것은 전극의 에지에 접속된 버스-바(bus-bar)에 의해 달성된다. 그러나, 그 버스-바는, 전극을 이용한 최종 제품이 완성되기 전에 도포되어야 한다. 따라서, 버스-바의 크기를 미리 알아야 한다. 임의 크기로 제조될 수 있는 전극 및 그러한 전극을 구비한 전자 광학 제품을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 개선된 전자 광학 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전자 광학 디바이스를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자 광학 디바이스를 제조하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제 1 전극(10)과 제 2 전극(26)과 전자 광학층(24)을 구비한 전자 광학 디바이스가 제공되며, 전자 광학층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치되고, 적어도 제 1 전극은 평면으로 연장된 전기적 도전성 구조체를 포함하고, 그 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(elongated element)들을 포함하고, 전기적 도전성 구조체는 내접원이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트필드(contactfield)를 추가로 포함하며, 콘택트필드에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자에 의해 점유된 면적의 최대 20%이다.
콘택트필드의 내접원은 본 명세서에서 콘택트필드에 맞는 가장 큰 원으로서 정의된다. 외접원은 콘택트필드를 에워싸는 가장 작은 원이다.
US2008/251808에는 기판상에 광을 방출하는 계층형 부분(layered portion)을 포함하는 질화 반도체 발광 디바이스가 설명되어 있다. 그 계층형 부분은 n형 반도체층과, 활성층과, p형 반도체층을 포함한다. 계층형 부분의 외연(periphery)은 경사져 있으며, n형 반도체층의 표면은 그 외연에 노출된다. n 전극은 n형 반도체층의 노출 표면상에 배치된다. 상술한 US 문서에서는, 광을 생성하는 작용을 하는 계층형 부분(10)이 경사진 외연을 가지고 있음을 개시하고 있다. 유사하게 미로형 구조를 가진 전극(12)은 계층형 부분(10)의 경사진 외연에 대해 도포되는 경사 부분을 가진다. 이 US 문서에 따르면, n 전극의 오믹 콘택트(ohmic contact)가 경사진 외연에 노출된 n형 콘택트층의 표면상에 수립되고, 그에 따라 n형 콘택트층이 광 전달을 차단한다. 상술한 US 문서에 따르면, 본 명세서에서 개시된 각 실시 예에서 일관성있게 보여준 것과 같은 효과를 달성하기 위해 미로형 구조가 계층형 부분과 동일한 레벨로 도포되는 것이 필수적이다.
이러한 관점에서, 상술한 US 문서에 개시된 것은 US 특허출원 2002130605A에 개시된 전자 광학 디바이스에 적용할 수 없는데, 그것은 광 세기 분포가 전방 산란에 의해 영향을 받도록 하기 위해 발광 물질이 전극 뒤에 배열되어야 할 필요가 있기 때문이다.
그 출원에 의거하여, 본 발명에 따른 디바이스에 있어서의 제 2 전극은 상술한 전기적 도전성 구조체를 포함할 수 있다. 이것은, 바람직하게 제 2 전극이 투과성인 것이 유리하다. 대안적으로, 이것이 바람직하지 않다면, 금속 호일과 같은 연속 전극(continuous electrode)이 이용될 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 전자 광학 디바이스를 위한 전극을 제조하는 것을 포함하는 전자 광학 디바이스 제조 방법이 제공되는데, 그 방법은
캐리어를 제공하는 단계와,
캐리어의 표면에 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 도포하는 단계를 포함하되, 그 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자들을 포함하고, 또한 그 구조체는 내접원이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트필드(contactfield)를 추가로 포함하며, 콘택트필드에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자에 의해 점유된 면적의 최대 20%이고,
상기 방법은,
전극에 전자 광학층을 도포하는 단계와,
전자 광학층의 측면에 전기적 도전성 구조체에 의해 형성된 전극과 반대되는 제 2 전극을 도포하는 단계와,
하나 이상의 콘택트 필드들 중 적어도 하나로 연장되는 외부 액세스 가능 전기 접속(externally accessible electrical connection)을 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 전자 광학 디바이스를 제조하는 장치가 제공되며, 그 장치는 캐리어의 표면에 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 도포하도록 제어되는 설비를 포함하는 전자 광학 디바이스를 위한 전극을 제조하는 디바이스를 포함하고, 그 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자들을 포함하고, 또한 그 구조체는 내접원이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트필드(contactfield)를 추가로 포함하며, 콘택트필드에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자에 의해 점유된 면적의 최대 20%이고, 상기 장치는 전자 광학층을 도포하는 디바이스와 제 2 전극을 도포하는 디바이스를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 방식은 반쯤 완성된 제품(semifinished product)으로부터 임의의 절개선을 따라 분리된 디바이스에 있어서 격자형의 전극에 신뢰성있는 전기 접속을 제공할 수 있게 한다. 본 발명은 특히 OLED와 같은 유기 전자 광학 디바이스에 적용 가능한데, 그 이유는 이들 전자 광학 디바이스가 환경적으로 그 디바이스를 수분으로부터 차폐하기 위한 장벽 구조를 포함하기 때문이다.
이러한 측면 및 다른 측면은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스를 위한 전극을 도시한 도면,
도 1a는 도 1의 전극의 제 1 세부도,
도 1b는 도 1의 전극의 제 2 세부도,
도 2는 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스를 도시한 도면,
도 2a는 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스의 대안적인 실시예를 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 제 2 측면에 따른 방법의 제 1 단계 내지 제 9 단계를 도시한 도면,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 2 측면에 따른 방법의 제 10 단계 내지 제 12 단계를 도시한 도면,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스의 전극에 대한 대안적인 실시 예를 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스의 전극에 대한 다른 대안적인 실시 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제 3 측면에 따른 장치를 도시한 도면.
이하의 상세한 설명에 있어서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정의 설명이 상세하게 이루어질 것이다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 이러한 특정의 상세한 설명없이 실행될 수 있음을 알 것이다. 다른 예시에 있어서, 잘 알려진 방법, 절차 및 부품들은 본 발명의 측면이 불명확해지지 않도록 하기 위해 상세하게 설명하지 않을 것이다.
도면에 있어서, 층 및 영역의 크기 및 상대적 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다.
비록 본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등과 같은 용어가 여러 소자, 부품, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하는데 이용되지만, 이들 소자, 부품, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 국한되는 것은 아니다. 이들 용어는 하나의 소자, 부품, 영역, 층 또는 섹션을 다른 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서 이용된다. 따라서, 이하에서 설명할 제 1 소자, 부품, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 교시(teaching)를 벗어나지 않고서 제 2 소자, 부품, 영역, 층 또는 섹션으로 칭해질 수 있다.
본 명세서에 있어서 본 발명의 실시 예는 그 발명의 이상적인 실시 예(및 중간 구조)의 도식적 예시인 단면도를 참조하여 설명된다. 따라서, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서의 도면 형상에 변형이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 본 명세서에서 설명한 영역의 특정 형상에 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며, 예를 들어, 제조로부터 결과하는 형상에 있어서의 편차를 포함할 수 있다.
다르게 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 이용되는 (기술적 및 과학적 용어를 포함하는)모든 용어는 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 통상적으로 이용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하는 것으로 이해될 것이며, 본 명세서에서 분명하게 정의된 것이 아니라면 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 언급한 모든 공개, 특허 출원, 특허 및 다른 참조는 그들 전체가 참조로서 인용된다. 정의를 포함하는 본 명세서는, 상충되는 경우에, 조절될 것이다. 또한, 재질, 방법 및 예시는 단지 설명을 위한 것일 뿐 제한하고자 하는 것은 아니다.
전반에 걸쳐 유사한 번호는 유사한 소자를 지칭한다.
도 1에는 전자 광학 디바이스를 위한 전극(10)이 도시된다. 전극(10)은, 도 1에서 도면의 평면과 일치하는 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 포함한다. 도 1의 확대 부분인 도 1a에 도시된 바와 같이, 전기적 도전성 구조체는 상기 평면에서 길이 L과 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)들을 포함한다. 그 긴 소자(12)들은 개구(11)를 밀폐한다. 도시된 실시 예에 있어서, 길이 L은 약 1mm이다. 그러나, 예를 들어, 0.5 내지 5mm 사이에서 길이 L에 대한 다른 값이 선택될 수 있다. 그럼에도, 일부 응용에 있어서는, 길이 L이 훨씬 더 클 수 있다. 예를 들어, 전기적 도전성 구조체와 전자 광학 디바이스 사이에 웰 도전층(well conducting layer)이 존재하는 매우 큰 면적의 OLED의 경우, 전기적 도전성 구조체의 소자들은 10cm 만큼 큰 길이를 가질 수 있다. 그러한 웰 도전층은, 예를 들어, 양호한 측방향 도전성을 추가로 가지는 홀 주입층 또는 정공 주입층일 수 있다. 소자(12)의 폭 D는 약 50㎛이다. 그러나, 응용에 따라, 예를 들어, 1 내지 500㎛ 사이에서 폭 D의 다른 값이 선택될 수도 있다.
전극(10)은 다수의 콘택트필드(14)들을 추가로 포함할 수 있는데, 그중 하나가 도 1b에 확대되어 도시된다. 도시된 콘택트필드(14)는 긴 소자(12)의 폭 D의 적어도 2배의 반경을 가진 내접원(14i)과, 긴 소자(12)의 길이 L의 최대 3배의 반경을 가진 외접원(14c)을 가진다. 본 실시 예에 있어서, 내접원(14i)은 긴 소자(12)의 폭 D인 50㎛의 2배를 초과한
Figure pct00001
의 반경을 가진다. 외접원(14c)은 L과 동일한 반경을 가지는데, 이것은 긴 소자(12)의 길이 L의 3배 미만이다.
콘택트필드(14)에 의해 점유된 표면은 격자형 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%이다.
긴 소자(12)에 의해 형성된 격자는 광자 복사의 통과를 허용하는 육각형 개구로 남는다. 긴 소자(12)의 각각은 2개의 개구를 경계로 한다. 따라서, 각 개구에 대하여 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적은 1/2×6×50㎛×1㎜=0.15㎟이다.
콘택트필드(14)에 의해 점유된 면적은 2.5㎟이다. 본 실시 예의 경우, 전기적 도전성 구조체의 100개의 개구에서 기껏해야 1개가 콘택트필드(14)에 의해 대체되면, 콘택트필드(14)에 의해 점유된 면적은 긴 소자(12)의 격자에 의해 점유된 면적의 20%를 초과하지 않는다. 전극(10)의 실제적인 실시 예에 있어서, 콘택트필드(14)는 양 방향으로 각각 3㎝씩 배열된다.
도 1에 도시된 전극(10)의 실시 예에 있어서, 콘택트필드(14)는 적어도 5개의 긴 소자(12)에 각각 접속되는데, 이 콘택트필드(14)에서는 각각 6개의 소자에 접속됨을 알 수 있을 것이다.
도 2에는 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 제품의 실시 예가 도시된다.
도시된 전자 광학 디바이스는 제 1 전극(10)과, 제 2 전극(26) 및 전자 광학층(24)을 구비한다. 전자 광학층(24)은 제 1 전극(10)과 제 2 전극(26) 사이에 배열된다. 제 1 전극(10)은 도 1, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 전극이다. 전자 광학층(24)은 전기적 흐름을 광자 복사로 변환시키는 층이다. 투과성 전기적 도전층(4), 예를 들어, SnO2:F층이 제 1 전극(10)과 전자 광학층(24) 사이에 도포된다. 투과성 전기적 도전층(4)은 전극(10)에 의해 제공된 전류를 측방향으로 분포시키는 국부 분포층과, 전자 광학층(24)에서 전자를 주입하는 전자 주입층으로서 작용한다. 대안적으로, 전자 광학층(24)은 광자 복사를 전기적 흐름으로 변환시키는 층이다. 또한, 층(24)은 광전기 활성(optoelectric active)인 유기 물질, 무기 물질 또는 그들의 조합으로 된 스택(stack)일 수 있다. 유기층 및/또는 무기층의 일부는 도핑될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 전자 광학층은, 예를 들어, 전극(10,26) 양단에 인가된 전압에 좌우되는 투과율 또는 반사율과 같은 광학적 성질을 가질 수 있다. 이러한 기능들 중 하나를 가지고 있는 전자 광학층은 당 기술 분야에 잘 알려져 있다. 전자 광학층(24)은 다수의 서브층을 구비할 수 있다.
도시된 실시 예에 있어서, 전자 광학 디바이스는 제 1 전극(10)의 적어도 일측에 하나 이상의 절연층(20,22)을 구비하고, 적어도 하나 이상의 절연층(20,22)을 통해 적어도 하나 이상의 콘택트필드(14)로 연장되는 적어도 하나의 전기적 피드 스루(feedthrough)(32)를 구비한다.
도시된 실시 예에 있어서, 하나 이상의 절연층은 적어도 장벽층(20)을 포함한다. 장벽층(20)은 내부로의 물과 산소의 투과성을 방해하는데, 이것은 유기 발광 제품에 특히 중요하다. 하나 이상의 절연층은 기판(22)을 추가로 포함한다.
그 디바이스는, 예를 들어, PEDOT층과 같은 전극(26)으로서 작용할 수 있는 홀 주입층을 추가로 구비할 수 있다.
제 2 전극(26)의 측면에서, 전자 광학 디바이스는 금속 기판(28)을 구비한다. 금속 기판(28)은 그 장치에 대한 기계적 지지대 및 도전성 평면으로서 기능한다. 금속 기판은 장벽 기능을 가진다. 금속 기판은 전기 도금에 의해 제조될 수 있다. 소자(30)는, 예를 들어, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물과 같은 상호 다른 세라믹 물질로 된 서브층들의 스택을 포함하는 장벽층을 나타낸다. 소자(30)는 측면 보호가 요구되는 상황에 대해 선택적이다. 그것은 기계적 보호를 위한 보호층일 수 있다. 이러한 보호층은 장벽층과 조합될 수 있다. 예를 들어, 보호층이 유기물이면, 그것은 세라믹 물질의 스택과 조합될 수 있다. 도 2에는, 장벽층(30)의 도포전에 도포되었던 스티커(sticker)(34)가 도시된다. 스티커(34)의 제거 이후, 금속 기판(28)에서 콘택트가 이용 가능하게 된다.
도 2a에는 대안적인 실시 예가 도시된다. 거기에서는, 도 1, 1a 및 1b를 참조하여 설명한 전극 구조체(10)와 유사한 전극 구조체(10a)에 의해 금속 기판(28)이 대체된다. 전극(10)의 그것들에 대응하는 부분, 그와 접속된 소자(32) 및 장벽층(20)은 접미사를 구비한 동일한 참조 번호를 가진다. 본 실시 예에 있어서, 홀 주입층(26)은 전극 구조체(10)에 의해 제공된 전류를 측방향으로 분포시키는 국부 분포층으로서 기능한다.
도 2a에 도시된 실시 예에 있어서, 전극 구조체(10a)는 추가 장벽층(20a)으로 커버된다. 또한 그 디바이스는 전기적 절연 접착체(38)에 의해 부착된 금속 호일(36)에 의해 형성된 커버링(covering)내에 매립된다. 절연 접착제(38)는 게터 파티클(getter particle)(39)을 구비한다. 콘택트 소자(14a)는 피드스루(32a)를 통해 전기적으로 결합된다.
일부 디바이스는 분위기 영향에 둔감할 수 있으며, 또는 불활성 분위기에 이용될 수 있다. 그 경우, 장벽층은 생략될 수 있으며, 콘택트 소자가 외부로부터 직접 액세스 가능한 경우에는 또한 콘택트 소자에 대한 피드스루는 불필요할 수 있다.
도 3a 내지 도 3i를 참조하면, 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자 광학 디바이스의 제조 방법이 설명되어 있다.
제 1 단계(도 3a에 도시됨)에 있어서, 금속 호일(2)은, 예를 들어, 20 내지 200㎛ 범주 이내의 두께, 예를 들어 100㎛ 두께를 가진 알루미늄 호일이 제공된다. 필요한 경우, 그 호일은 값싼 (정전하) 롤(tacky roll)과의 접촉, 또는 습식 화학적 세정, 또는 플라즈마 처리에 의해 세정될 수 있다. 도 3a의 (a)부분과 (b)부분은 각각 호일(2)의 단면도 및 평면도이다.
제 2 단계(도 3b에 도시됨)에 있어서, 투과성 전기적 도전층(4)이 금속 호일(2)의 주 표면에 도포된다. 본 실시 예에서는, SnO2:F의 투과성 전기적 도전층(4)이 APCVD에 의해 550℃의 온도로 도포된다. 도포된 층(4)은 전형적으로 20-600㎚ 범주내의 두께를 가진다.
도 3c에는 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 포함하는 전극(10)이 도포되는 제 3 단계가 도시된다. 여기에서, 그 평면은 호일에 있는 투과성 전기적 도전층(4)의 표면에 의해 정의되거나, 투과성 전기적 도전층(4)이 없는 경우에는 호일(2) 그 자신의 표면에 의해 정의된다. 도 3c의 (a) 부분과 (b) 부분은 호일의 단면도 및 평면도이다. 그 단면도는 (b) 부분의 C-C를 따라 취득한 것이다.
전형적으로, 전극(10)은 전기적 도전 물질의 신속한 무접촉 도포에 의해 전극을 형성할 수 있도록 프린트(print)된다. 특히, 전극(10)은 은 패이스트(silver paste)를 프린트함에 의해 도포된다. 그러나, 구리 또는 알루미늄과 같은 양호한 도전성을 가진 다른 물질이 또한 적절할 수 있다. 대안적으로, 전극(10)은 도 1, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 저항 프로세스(resist process)와 조합하여 전기 도금에 의해 도포될 수 있다. 전극(10)은 상기 평면에서 길이 L과 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)에 의해 형성된 구조체를 포함한다. 전극(10)은 내접원이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원이 최대 3L의 반경을 가진 다수의 콘택트필드(14)를 추가로 포함한다. 콘택트필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%에 불과하다.
도 3d에 도시된 제 4 단계에 있어서, 장벽층(20)이 전극(10) 위에 도포된다. 장벽층(20)은 서로 교차하는 상이한 무기 물질들로 된 다수의 서브층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 장벽층(20)은 서로 교차하는 무기 물질 및 유기 물질로 된 서브층들을 포함한다. 본 실시 예에 있어서, 후속적으로 실리콘-질화물층, 실리콘-산화물층, 실리콘 질화물층, 실리콘-산화물층 및 실리콘-질화물층을 포함하는 장벽층이 도포된다. 이것은, 장벽층의 모든 서브층이 동일한 기술로 도포될 수 있는 장점을 가진다.
도 3e에 도시된 제 5 단계에서, 20 내지 50㎛ 범주 이내의 두께를 가진 기판으로 표시된 유기 지지층(22)에 의해 장벽층(20)이 커버된다. 유기 지지층(22), 예를 들어, 폴리이미드(polyimide)는 예를 들어, 스핀 코팅(spin-coating)에 의해 도포될 수 있다. 대안적으로, 유기층(22)은 장벽층(20)에 대한 라미네이션(lamination)에 의해 도포될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 빠른 절차가 가능해진다. 그러나, 접착층에 있어서의 거품과 SnO2:F의 크랙(crack)을 피하기 위해서는 접착, 압력, 온도 및 속도가 최적화되어야 한다.
도 3f에 도시된 제 6 단계에 있어서, 유기 지지층(22)의 도포 후, 제 1 단계에서 제공된 금속 호일(10)이 제거된다. 본 실시 예에 있어서, 금속 호일(10)은, 15-16분 동안 약 60℃온도에서 물 내의 5%의 NaOH 용액으로 된 부식제로 식각함에 의해 제거되었다. 식각에 후속하여, 그와 같이 획득된 반쯤 완성된 제품은 H3PO4 용액으로 중화되고 탈염수로 세척되었다.
도 3g에 도시된 제 7 단계에 있어서, PEDOT층과 같은 도전성 폴리머층(24)이, 예를 들어, 스핀 코팅에 의해 도포되었다. 이러한 폴리머층이 충분히 높은 도전성을 가진다면, 투과성 도전층(4)이 도포되는 제 2 단계를 건너뛸 수 있다. 도전성 폴리머층(24)은 전형적으로 대략 100㎚의 두께를 가진다. 이 후, 약 80㎚의 두께를 가진 발광층(25)이 스핀 코팅에 의해 도포되었다.
도 3h에는, 본 경우에 있어서 캐소드(26)가 열증착(thermal evaporation)에 의해 증착되는 제 8 단계가 도시된다. 그 증착은, 발광 폴리머층에 약 5㎚의 바륨(barium)층을 증착하고, 바륨층에 약 100㎚ 내지 400㎚의 알루미늄층을 증착하는 것을 포함한다. 대안적으로, 예를 들어, Ba, Al 또는 Ag 와 같은 아주 얇은 금속층과, 투과성 도전 산화물층 및 유전체를 포함하는 투과성 캐소드가 도포될 수 있다.
도 3i에는 캐소드(26)가 금속층(28)에 의해 커버되는 제 9 단계가 도시된다. 제 9 단계는 여러 선택이 가능하다. 일 실시 예에 있어서, 동일 출원인에 의해 출원된 유럽특허출원번호 09158618.0(P87649EP00)에 설명된 바와 같이, 이온액(ionic liquid)으로 전기 도금하여 캐소드층에 비교적 얇은 알루미늄층을 도포함에 의해 금속층이 도포된다. 대안적으로, 전기적 도전성 접착제를 이용하여 금속 호일이 캐소드에 접착될 수 있다.
캐소드(26)의 측면에서 그 디바이스가 투명하기를 원한다면, 대안적으로, 그 캐소드에 도 3f에서 마련된 호일과 같은 전기적 도전성 구조체를 구비한 장벽 호일을 접착시킬 수 있다. 그 경우, 층(4)이 투명할 필요는 없다.
도 3i의 반쯤 완성된 제품을 제조하는데 이용되는 제 1 단계 내지 제 9 단계는 롤-투-롤 프로세스로 실행될 수 있다. 반쯤 완성된 제품은, 예를 들어, 10㎝ 내지 2m의 범위내의 폭과, 1m 내지 수 ㎞ 범위내의 길이를 가진 시트(sheet)일 수 있다. 그 시트는 순조롭게 저장될 수 있다. 반쯤 완성된 제품이 수분이나 산소와 같은 대기 물질에 민감한 부품을 포함하는 경우, 장벽 구조체(10) 및 층(28)이 함께 이들 부품들을 완전히 밀봉함으로써 측면 누설을 방지할 수 있다. 그러나, 대안적으로, 반쯤 완성된 제품은 보호 분위기(protective atmosphere)에 저장될 수 있다.
제 10 단계에서는, 원하는 형상 및 크기를 가진 부분들이 제 9 단계에서 획득된 반쯤 완성된 제품으로부터 분리된다. 그 부분들은 예를 들어 레이저 절단 또는 펀칭(punching)에 의해 분리될 수 있다.
도 1에는, 원형 부분이 반쯤 완성된 제품으로부터 분리되는 예시가 도시된다. 도 4a에는 대응하는 분리 부분이 도시된다. 그러나, 그 분리 부분은 적어도 하나의 콘택트필드(14)를 포함한다면, 임의 형상 및 크기를 가질 수 있다.
(도 4b에 도시된) 제 11 단계에 있어서, 장벽층(30)은 그 제품을 분리함에 의해 노출되었던 측면에 도포된다. 장벽층(30)은 서로 다른 세라믹 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물로 된 서브층들의 스택을 포함할 수 있다. 선택적으로, 캐소드(26)를 가진 제품의 측면은 또한 장벽층(30)을 구비할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아닌데, 그 이유는 이 측면이 금속 호일(28)에 의해 이미 보호되기 때문이다. 그 경우, 스티커(34)(도 4c 참조)가 장벽층(30)의 도포전에 금속 호일(28)에 도포될 수 있다. 장벽층(30)의 도포 이후, 금속 호일(28)에 전기적 콘택트만 남긴 채, 스티커(34)는 그와 함께 제거될 수 있다. 장벽층(30)은 저온 PECVD 프로세스에 의해 도포되고, 그 다음에 그렇게 획득된 장벽층(30)은, 그 위에 폴리이미드 또는 PEN과 같은 유기층을 딥-코팅(dip-coating)으로 도포함으로써 기계적으로 보호될 수 있다.
제 12 단계(도 4c에 도시)에 있어서, 유기 지지층(22)과 장벽층(20)을 통해 전기적 도전성 구조체(10)의 콘택트 필드(14)까지 연장되는 적어도 하나의 전기적 피드스루(32)가 도포된다. 전기적 도전성 구조체(10)에 적어도 하나의 콘택트 필드(14)가 존재함으로써, 전기적 도전성 구조체(10)와 외부 전기적 도전체간의 신뢰성있는 전기적 콘택트를 쉽게 획득할 수 있게 된다. 필요하다면, 전기적 도전성 구조체(10)의 둘 이상의 콘택트 필드(14)가 전기적 피드스루를 통해 외부 전기적 도전체에 접속될 수 있다.
도시된 실시 예에 있어서, 콘택트 필드(14)는 격자형의 긴 소자(12)에 있는 개구(11)를 대신한다. 이에 따라, 콘택트 필드(14)와 격자형의 긴 소자(12)간에 매우 양호한 전기적 접속이 달성되는 장점을 가지게 된다. 그러나, 대안적으로, 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이, 격자형의 긴 소자(12)내의 콘택트 필드(14)의 다른 상대적 위치 결정도 가능하다. 또한, 콘택트 필드(14)는 개구와 동일한 크기를 가질 필요는 없으며, 더 작거나(도 5c) 더 클(도 5d) 수 있다. 도 5c의 예시에 있어서, 내접원은 0.45㎜의 반경을 갖는데, 이는 긴 소자의 폭 D(50㎛)보다 대략 9배 더 큰 것이다. 외접원은 0.5㎜의 반경을 갖는데, 이는 긴 소자의 길이 L(1㎜)의 대략 5배이다. 도 5d의 예시에 있어서, 내접원은 1㎜의 반경을 갖는데, 이는 긴 소자의 폭 D(50㎛)보다 대략 20배 더 큰 것이다. 도 5d에 있어서, 외접원은 1.1㎜의 반경을 갖는데, 이는 긴 소자의 길이 L(1㎜)보다 대략 1.1배 더 큰 것이다.
격자형의 긴 소자(12)가 6각형의 격자일 필요는 없다. 예를 들어, 직사각형 격자(도 6a), 삼각형 격자(도 6b) 또는 8각형 격자(도 6c)가 이용될 수 있다. 그 격자는 완전히 정규적일 필요는 없다. 대안적으로, 그 격자는 다른 크기의 긴 소자들을 조합하여 형성하는 것과 같이 비 정규적일 수 있다. 그러나, OLED의 경우, 그 격자는 충분히 정규적이어서 관찰자에게 균일하게 보이는 세기 분포를 유발하는 전류 분포로 되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전기적 도전성 구조체를 가진 기판을 제공하는데 여러 가지 방법이 적용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 하나의 그러한 방법에 따르면, 전기적 도전성 구조체는 프린트되고, 다른 방법에 따르면, 전기적 도전성 구조체는 전기 도금에 의해 도포된다. 또 다른 방법에 따르면, 전기적 도전성 구조체는 금속 호일의 선택적 식각에 의해 도포되며, 그에 따라 선택적 식각 프로세스 이후의 금속 호일의 잔여 물질은 동일 출원인에 의해 먼저 출원된 유럽특허출원번호 08173040(P86830EP00)에 설명된 바와 같이, 전기적 도전성 구조체를 형성한다. 그와 같이 획득된 전기적 도전성 구조체는, 동일 출원인에 의해 먼저 출원된 유럽특허출원번호 09167416.8(P88200EP00)에 설명된 바와 같이, 장벽층에 매립될 수 있다.
도 7에는 전자 광학 디바이스를 제조하는 장치(50)가 개략적으로 도시된다. 그 장치(50)는 캐리어(2)의 표면에 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 도포하도록 제어되는 프린트 설비(printing facility)와 같은 설비를 포함하는 전자 광학 디바이스를 위한 전극(10)를 제조하는 디바이스(52)를 포함한다. 예를 들어, 도 1, 1a 및 1b의 구조체와 같이 프린트 설비에 의해 도포된 구조체는 상기 평면에서 길이 L과 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)를 구비한다. 그 구조체는 내접원(14i)이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원(14e)이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트필드(14)를 추가로 포함한다. 콘택트필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%이다. 장치(50)는 전자 광학층(24)을 도포하기 위한 디바이스(54)와 제 2 전극(26)을 도포하기 위한 디바이스(56)를 더 포함한다(도 2 참조).
실제에 있어서, 그 장치(50)는 제조될 전자 광학 디바이스의 유형에 의거하여 다른 층을 도포하기 위한 추가적인 설비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제조될 전자 광학 디바이스가 OLED일 경우, 홀 주입층, 장벽층들을 도포하기 위한 설비가 제공될 수 있다. 여러 설비들은 작동을 위해 특정의 분위기 조건을 요구할 수 있다. 예를 들어, 무기층 도포 작동을 위해, 진공 분위기가 요구될 수 있다. 이 경우, 그러한 특정 분위기에 따라 처리될 반쯤 완성된 제품은 그 프로세스 동안 특정 설비를 가지며 요구된 특정 분위기 조건을 제공하는 챔버내에서 회분식(batchwise)으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 연속하는 프로세스 흐름이 필요할 경우, 처리될 반쯤 완성된 제품은, 롤-투-롤 프로세스에서 처럼, 동일 출원인에 의해 먼저 출원된 유럽특허출원번호 09169668.2(P88847EP00)에 설명된 바와 같이, 분위기 결합 해제 슬롯(atmosphere decoupling slot)을 통해 요구된 특정 분위기 조건을 제공하고 특정 설비를 가진 챔버내로/밖으로 운송될 수 있다. 그 실시 예에 있어서, 처리될 기판(2)은 적어도 하나의 풀림 롤(unwind roll)과 되감김 롤(rewind roll)을 포함하는 운송 설비에 의해 여러 설비를 따라 안내된다.
본 발명이 도면 및 상술한 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 그러한 도면 및 설명은 예시적인 것일 뿐 제한적인 것은 아니며, 개시된 실시 예에 국한되는 것도 아니다.
청구된 발명을 실시하는데 있어서 당업자라면, 도면, 상세한 설명 및 청구범위로부터 실시 예에 대한 다른 변형을 할 수 있고 또한 그 변형을 이해할 수 있을 것이다. 청구범위에 있어서, 용어 "구비하는"은 다른 소자나 단계를 배제하는 것이 아니며, 단수형 표현이 복수개를 배제하는 것은 아니다. 단일 프로세스나 다른 유닛이 청구범위에 기술된 여러 아이템의 기능을 수행할 수 있다. 특정 방법이 서로 다른 청구항에 기술되었다는 것이 이들 방법의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 청구항에 있어서의 임의 참조 부호가 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
10,26 : 제 1 전극, 12 : 긴 소자, 14 : 콘택트필드, 20,22 : 절연층
24 : 전자 광학층, 28 : 금속 기판, 30 : 장벽층, 32 : 전기적 피드스루
34 : 스티커, 36 : 금속 호일, 38 : 전기적 절연 접착제
39 : 게터 파티클

Claims (11)

  1. 전자 광학 디바이스(electro-optical device)로서,
    제 1 전극(10)과 제 2 전극(26)과 전자 광학층(24)을 구비하되,
    상기 전자 광학층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고, 적어도 상기 제 1 전극은 평면으로 연장된 전기적 도전성 구조체를 구비하고, 상기 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(elongated element)(12)들을 구비하고, 상기 전기적 도전성 구조체는 내접원(14i)이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원(14c)이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트필드(contactfield)(14)를 추가로 포함하며, 상기 콘택트필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 상기 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%인
    전자 광학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 전기적 도전성 구조체를 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스를 에워싸는 커버링(covering)과, 상기 커버링 내부에 배열된 게터 물질(getter material)을 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 전극(10)의 측면에 마련된 하나 이상의 절연층(20,22)과, 상기 하나 이상의 절연층을 통해 상기 하나 이상의 콘택트 필드 중 적어도 하나의 콘택트 필드로 연장되는 적어도 하나의 전기적 피드스루(32)를 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 절연층은 장벽층(20)을 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 절연층은 기판(22)을 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극의 측면에 마련된 금속 기판(28)을 구비하는
    전자 광학 디바이스.
  8. 전자 광학 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 전자 광학 디바이스를 위한 전극을 제조하는 것을 포함하고,
    상기 방법은
    캐리어를 제공하는 단계와,
    상기 캐리어의 표면에 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 도포하는 단계를 포함하되,
    상기 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)들을 구비하고, 상기 구조체는 내접원(14i)이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원(14c)이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트 필드(contact field)(14)를 추가로 구비하며, 상기 콘택트 필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%이고,
    상기 방법은,
    상기 전극에 전자 광학층을 도포하는 단계와,
    상기 전기적 도전성 구조체에 의해 형성된 전극과 반대되는 상기 전자 광학층의 측면에 제 2 전극을 도포하는 단계와,
    상기 하나 이상의 콘택트 필드들 중 적어도 하나로 연장되는 외부 액세스 가능 전기 접속(externally accessible electrical connection)을 제공하는 단계를 추가로 포함하는
    전자 광학 디바이스 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기적 도전성 구조체를 도포하는 단계는, 상기 캐리어의 표면에 전기적 도전성 구조체를 프린트하는 단계를 포함하는
    전자 광학 디바이스 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기적 도전성 구조체를 도포하는 단계는, 상기 캐리어의 표면에 금속 기판을 제공하고, 상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 상기 전기적 도전성 구조체를 형성하는 것을 포함하는
    전자 광학 디바이스 제조 방법.
  11. 전자 광학 디바이스를 제조하는 장치(50)로서,
    상기 장치는 캐리어(2)의 표면에 평면으로 연장되는 전기적 도전성 구조체를 도포하기 위해 제어되는 설비를 포함하는 전자 광학 디바이스를 위한 전극(10)을 제조하는 디바이스를 포함하고,
    상기 구조체는 상기 평면에서 길이 L 및 폭 치수 D를 가진 격자형의 긴 소자(12)들을 포함하고, 상기 구조체는 내접원(14i)이 적어도 2D의 반경을 가지고 외접원(14c)이 최대 3L의 반경을 가진 하나 이상의 콘택트 필드(contact field)(14)를 추가로 포함하며,
    상기 콘택트 필드(14)에 의해 점유된 면적은 격자형의 긴 소자(12)에 의해 점유된 면적의 최대 20%이고,
    상기 장치는 전자 광학층을 도포하는 디바이스(54)와 제 2 전극을 도포하는 디바이스(56)를 추가로 포함하는
    전자 광학 디바이스 제조 장치.
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