KR20130106767A - 발광 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

- 유기 발광 다이오드 구조(10), 및
- 적어도 제1 무기층(31), 유기층(32) 및 제2 무기층(33)을 갖는 광 전달 창(light-transmitting window)(30)을 포함하는, 봉지재(encapsulation)(20, 30)를 포함하며,
상기 유기층(32)은 제2 성분(32b)에 의해 매립되는, 분산된 제1 유기 성분(32a)의 도메인(domains)을 포함하며,
상기 제1 및 제2 성분은 서로 상이한 굴절률을 가지며, 상기 유기층(32)은 상기 제1 무기층(31)과 상기 제2 무기층(33) 사이에 삽입되는
발광 장치가 개시된다 .

Description

발광 장치 및 그 제조방법{LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 발광 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 발광 장치의 제조방법에 관한 것이다.

폴리머 및 소분자 OLEDs를 모두 포함하는 유기 발광 장치("OLEDs")는 노트북 컴퓨터, 텔레비젼, 디지털 시계, 전화기, 호출기, 휴대폰, 계산기 등과 같은 매우 다양한 가상- 및 직접-화상 형태의 디스플레이에 있어서 잠재적인 후보이다. 무기 반도체 발광 장치와 달리, 유기 발광 장치는 일반적으로 간단하고, 제조가 상대적으로 쉽고 저비용이다. 또한, OLEDs는 광범위한 색을 필요로 하는 어플리케이션 및 대면적 장치에 관련된 어플리케이션에 쉽게 적용된다.

전자와 정공이 OLED의 발광층에서 결합하여 광자를 생성하는 경우, OLEDs는 빛을 발생시킨다. 발광층의 광자 생성에 이르게 되는 결합된 전자와 정공의 퍼센티지는 "내부 전계발광 양자 효율(internal electroluminescence quantum efficiency)"로 나타내어진다. 장치 밖으로 전달되거나 또는 "커플링되는(coupled)" 생성된 광자의 퍼센티지는 장치의 "외부 전계발광 양자 효율(external electroluminescence quantum efficiency)" 또는 "아웃-커플링(out-coupling)" 효율로 나타내어진다. 모델에 의해, 생성된 광자의 약 20% 이하만이 장치 밖으로 전달되는 것으로 예측된다. 이것은 생성된 광자가 OLED 내 계면에서 내부 반사에 의해 OLED 장치 내에 포획되어, OLED 내에 광자의 도파(waveguiding) 및 OLED에 의해 포획된 광자의 흡수에 이르게 되는 사실에 적어도 부분적으로 기인하는 것으로 생각된다. 흡수는 ITO 애노드 층 내 또는 기판 내와 같은 OLED 장치의 어떤 부분에서도 일어날 수 있다. 내부 반사는 특정 부분의 굴절률이 인접한 부분의 굴절률보다 큰 곳에서 일어난다. 이러한 현상은 저하된 외부 전계발광 양자 효율 및 장치의 표면으로부터 밖으로 향하여 연장되는 방향으로 발광(luminescence) 또는 휘도(brightness)의 감소에 이르게 된다.

US 2003127973는 활성 영역 상에 및/또는 기판의 표면 상에 배치된 복합 장벽층을 구비한 OLED를 개시한다. 복합 장벽층은 교대로 연속된 일 이상의 폴리머 평탄화 서브층(polymeric planarizing sublayers) 및 일 이상의 고밀도 서브층을 포함한다. 폴리머 평탄화 서브층의 적어도 하나는 그 내부에 포함된 마이크로입자를 포함한다. 이것은 바람직하게는 활성 영역에 가장 가까운 폴리머 평탄화 서브층을 포함한다. 마이크로입자는 OLED의 아웃-커플링 효율을 증가시키는데 효과적이다. 마이크로입자는 투명 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 금속, 금속 산화물, 예를 들어, TiO₂, 또는 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 다른 세라믹 물질과 같은 무기 물질이 바람직하며, 마이크로입자는 약 1.7보다 큰 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 마이크로입자는 본 발명의 OLED 장치를 포함하는 디스플레이의 가장 큰 크기의 임의의 활성 영역 또는 픽셀보다 실질적으로 더 작은 것이 바람직하다. 마이크로입자는 바람직하게는 OLED에 의해 생성되는 빛의 파장 λ보다 더 큰 크기를 갖는다. 따라서, 마이크로입자는 약 0.4 ㎛-0.7 ㎛보다 큰 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 마이크로입자는 바람직하게는 약 0.4 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 이상 범위의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 마이크로입자의 존재에 의해 평탄화 층의 평탄화 효과가 감소된다.

US2009 /302744 A1가 OLED 장치 및 그 제조방법을 개시하고 있음이 주목된다. 유기 발광 다이오드 소자는 기판 상에 배치된다. 유기 발광 다이오드 소자를 갖는 기판 상에, 마이크로-렌즈 부분을 갖는 실런트 층이 배치됨으로써, 유기 발광 다이오드 소자가 외부 습기 및/또는 산소로부터 차폐된다. 실런트 층은 액체 프레폴리머(pre-polymer)를 포함하는 예비조성물(pre-composition)로 형성된다. 일 형태에서, 실런트 층은 2개의 보조 실런트 층 사이에 삽입된다. 보조 실런트 층은 실리콘 산화물 막 및 실리콘 질화물의 어느 하나, 또는 그들의 적층된 층일 수 있다.

US2005 /194896 A1가 굴절률이 투명 매질의 굴절률과 상이한 미세 투명 물질이 분산된 투명 매질에 의해 형성된 광 추출 층(light extraction layer)을 갖는 발광 장치를 개시하고 있음이 또한 주목된다.

본 발명의 목적은 선행기술의 이러한 문제점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면,

- 유기 발광 다이오드 구조,

- 적어도 제1 무기층, 유기층 및 제2 무기층을 갖는 광 전달 창(light-transmitting window)을 포함하는 봉지재(encapsulation)를 포함하며,

상기 유기층은 제2 성분에 의해 매립되는(embedded), 분산된 제1 유기 성분의 도메인(domain)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 성분은 서로 상이한 굴절률을 가지며, 상기 유기층은 상기 제1 및 제2 무기층 사이에 삽입되는.

발광 장치를 제공한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면,

- 유기 발광 구조를 제공하는 단계;

- 봉지재를 제공하는 단계를 포함하며,

상기 봉지재를 제공하는 단계는,

- 적어도 제1 무기층을 제공하고,

- 서로 상이한 굴절률을 갖는 적어도 제1 및 제2 유기 성분으로 이루어진 유기층을 제공하고 - 여기에서, 상기 적어도 제1 성분은 복합 유기층에 상기 적어도 제2 성분에 의해 매립되는(embedded) 도메인으로서 분산됨 -

- 상기 유기층을 경화시키고, 및

- 제2 무기층을 제공하는 것에 의하여

광 전달 창을 제공하는 단계를 포함하는

발광 장치의 제조방법을 제공한다.

청구된 장치 및 방법은 하기 논거의 측면에서 자명하지 않다.

US2009/0302744로부터 알려진 OLED 장치는 이미 광 출력(light-output) 효율을 향상시키기 위하여 의도되는 마이크로렌즈 부분을 구비한 층을 갖기 때문에, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 US2005/194896에 개시된 광 추출 층을 적용시키는데 아무런 동기를 갖지 못한다.

또한, 후자의 특허공개공보의 §218, 219에 따르면, 광 추출 층의 구조는 빛이 산란되는 효과를 갖는다. 반대로, US2009/0302744는 흐려짐 현상(blurring phenomenon)을 방지하는 것을 목적으로 한다. 예를 들어, §50, 51, 55를 참조. 따라서, 이들 특허공개공보는 통상의 기술자가 US2005/194896의 광 추출 층을 US2009/0302744의 장치에 적용시키는 것을 막는 서로 충돌되는 교시를 갖고 있다.

상기 유기층은 전형적으로 5 내지 200 ㎛의 두께를 갖는다. 상기 무기층은 상기 유기층보다 실제는 실질적으로 더 얇다. 실질적으로 5 ㎛보다 더 얇은, 예를 들어 1 ㎛보다 더 얇은 유기층은 충분한 평탄화(planarization)를 제공하지 못한다. 실질적으로 200 ㎛보다 더 두꺼운, 예를 들어 500 ㎛보다 더 두꺼운 유기층은 방사(radiation)의 불필요한 흡수에 이를 수 있다. 무기층은 전형적으로 100 내지 300 ㎚ 범위의 두께를 갖는다. 실질적으로 100 ㎚보다 더 얇은, 예를 들어 10 ㎚보다 더 작은 무기층은 고밀도를 갖는 무기층의 증착(deposition)을 필요로 하게 되고, 이는 전용의 증착 기술을 필요로 한다. 실질적으로 300 ㎚보다 더 두꺼운, 예를 들어 1000 ㎚보다 더 두꺼운 무기층의 증착은 장벽 구조의 기능성을 크게 향상시키지 못하므로 불필요하게 긴 증착 시간을 필요로 한다.

제2 성분에 의해 매립되는(embedded) 제1 성분의 분산된 도메인(dispersed domains)을 갖는 유기층은 적어도 제2 액체 유기 물질 중에 적어도 제1 액체 유기 물질의 분산물(dispersion)을 제조하고, 상기 분산물을 상기 적어도 제1 무기층에 적용함으로써 얻어질 수 있으며, 이 액체 유기 물질들은 서로 비혼화성이다. 비혼화성 유기 물질은 실질적으로 서로 용해되지 않는 유기 물질로 여겨진다. 본 방법의 이 형태에서, 제1 유기 물질은 예를 들어, 무기층에 적용하기 전에 교반함으로써, 제2 유기 물질에 분산된다. 이는 제1 성분에 의해 형성된 도메인의 평균 크기 및 그것에 의한 상기 유기층의 광학 특성이 분산물 형성 시에 제어될 수 있다는 이점을 갖는다. 상기 유기층 내의 2종의 서로 비혼화성인 물질은 극성 유기 물질 및 비극성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 2 이상의 유기 물질이 상기 유기층을 제공하기 위하여 이용되는 조성물 내에 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에서, 상기 유기층의 경화 단계는 제2 성분에 의해 매립되는 제1 성분의 도메인 형성에 이르게 되는 상 분리를 일으킨다. 그 경우, 상기 유기층을 제조하는데 이용된 유기 물질은 서로 혼화성이다. 이는 제조 공정에 즉시 이용될 수 있는 안정한 혼합물로서 제조될 수 있다는 이점을 갖는다. 이 혼합물은 상기 유기층을 적용하는데 이용되는 인쇄 유닛(printing unit)에서도 저장될 수 있으며, 이에 의하여 비사용시에 인쇄 유닛을 청소해야 하는 필요성을 피할 수 있다. 경화 시에 서로 상이한 상의 도메인 형성에 이르는 그와 같은 서로 혼화성인 물질의 예는 E. Arealo et al. "Epoxy/poly(benzyl methacrylate) blends: miscibility, phase separation on curing and morphology", in Proceedings of the 8^th Polymers for Advanced Technologies International Symposium, Budapest, Hungary, 13-16 September 2005에 의해 기재되어 있다.

제2 성분에 의해 매립되는, 분산된 제1 유기 성분의 도메인을 포함하는 상기 유기층 - 여기에서, 상기 제1 및 제2 성분은 서로 상이한 굴절률을 가짐 - 은 유기 발광 다이오드 구조로부터의 방사(radiation emanating)를 이 성분들의 계면에서 굴절시킨다. 그렇지 않으면 전내부반사에 의해 반사될 방사가 이제는 다양한 각도에 걸쳐 분포되어, 적어도 부분적으로 광 전달 창을 통하여 새어 나간다. 이 유기층의 이용에 의해 OLED-출력이 40%만큼 크게 향상되었다. 산란 입자를 구비한 유기층의 적용에 의한 향상은 약 25%로 제한된다. 예를 들어, R. Bathelt et al. Organic Electronics 8 (2007), p.p. 293-299 참조.

이용된 물질들이 유기물이라는 사실에 기인하여 분산물이 액체 형태로 적용될 수 있다는 것은 더욱 유리하다. 예를 들어, 물질들은 용해된 상태 또는 용융(molten) 상태일 수 있다. 또는 대안으로, 예를 들어 중합에 의해 나중에 경화되는 액체 유기 물질이 이용될 수 있다. 필요한 경우, 유기 물질의 하나는 다른 물질에 의해 형성된 고체 바다에서의 섬처럼 액체 형태로 남을 수 있다. 분산물이 액체 형태로 적용될 수 있기 때문에, 고체 입자를 포함하는 혼합물과 달리, 쉽게 평탄화될 수 있다. 추가적으로, 이러한 분산물을 이용하는 것은 제조 기계에 덜 달라붙기 때문에, 제조 공정, 예를 들어 인쇄에 적용되는데 유리하다.

서로 비혼화성인 유기 물질의 다양한 조합은 특히 향상된 기계적 특성을 얻기 위하여 알려져 있으나, 유기 발광 다이오드의 광 아웃커플링(lightoutcoupling)의 향상을 위한 장벽 구조에서 한 쌍의 무기층 사이에서의 유기층으로서의 용도는 현재까지 알려져 있지 않다. 예를 들어 EP0488374는 향상된 접착성 및 열 충격을 갖는 생성물로 경화되며, 반도체 장치를 봉지하는데 적합한 에폭시 수지 조성물을 제공하기 위한, 유기 실리콘 화합물이 함침된 열가소성 수지와 혼합되는, 에폭시 수지 및 경화제를 포함하는 조성물을 개시한다. EP0488374는 "높은 유리전이온도, 낮은 팽창계수 및 높은 내균열성을 갖는 에폭시 수지 조성물의 달성은 에폭시-실리콘 수지 코폴리머가 (경화성) 에폭시 수지와 비혼화성이지만, 에폭시 수지 조성물에서 바다-섬 구조(sea-island structure)를 취하는 사실에 크게 기인한다"는 것을 관찰한다.

그 사이에 적어도 2종의 서로 비혼화성인 투명 유기 물질의 분산물로 이루어진 상기 유기층이 배열되어 있는, 상기 제1 및 제2 무기층에 적합한 물질은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 카바이드, 금속 옥시나이트라이드, 금속 옥시보라이드, 및 그 조합을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 산화물은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물, 탄탈 산화물, 지르코늄 산화물, 니오브 산화물, 및 그 조합으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 금속 질화물은 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 붕소 질화물, 및 그 조합으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 금속 옥시나이트라이드는 알루미늄 옥시나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 붕소 옥시나이트라이드, 및 그 조합으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 편측(unilateral) 발광 장치에서, 불투명장벽층은 장치의 비-발광면(non-emitting side)에 이용될 수 있다. 불투명 장벽 무기 물질은 금속, 세라믹, 폴리머, 및 도성 합금(cermets)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 불투명 도성 합금의 예는 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈 질화물, 니오브 질화물, 텅스텐 디실리사이드, 티타늄 디보라이드, 및 지르코늄 디보라이드를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

US7,109,651가 적어도 하나의 유기층 및 한 쌍의 전극을 포함하는 유기 전계발광 소자를 개시하고 있음이 주목된다. 상기 유기층은 상기 한 쌍의 전극 사이에 삽입된 발광층을 포함한다. 상기 한 쌍의 전극은 반사 전극 및 투명 전극을 포함한다. 상기 유기 전계발광 소자는 식; B₀<B_θ 을 만족하도록 형성되며, 상기 식에서, B₀는 광 추출면(light extraction surface)으로부터 관찰자측으로 방출된 발광(luminescence)의 정면휘도값(frontal luminance value)이며, B_θ는 50도로부터 70도까지의 각도에서의 발광의 휘도값이다. 반사/굴절 각도 교란 영역(angle disturbance region)은, 발광이 발광층으로부터 관찰자측으로 투명 전극을 통하여 출력되며서, 발광의 반사/굴절의 각도는 교란되도록 제공된다. 유기 전계발광 소자는 발광층과 관찰자측 상의 출력 매질(output medium) 사이에 빛의 반사/굴절의 각도를 교란시키는 영역을 구비한다. 일 형태에서, 이 영역은 마이크로도메인(microdomains)의 분산물을 포함한다. 마이크로도메인의 분산/분포의 관점으로부터, 상 분리를 일으키는 조합이 바람직하다. 분산/분포는 조합된 물질의 상호 용해도에 근거하여 제어될 수 있다. 상 분리는 용매에 상호 불용성인 물질을 용해시키는 방법, 또는 상호 불용성인 물질을 혼합하고, 상호 불용성인 물질을 열적으로 용융시키는 방법과 같은 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. US7109651는 상기 영역이 제1 및 제2 무기층 사이의 평탄화 층(planarizing 층)으로서 장벽 구조에 적용될 수 있다는 것을 인지하지 못한다.

이러한 및 다른 측면들은 도면을 참조하여 더욱 상세하게 기재된다. 여기에서:
도 1은 본 발명의 제1 측면에 따른 발광 장치의 제1 형태의 단면을 나타낸다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면에 대응하는 SEM 사진을 나타낸다.
도 2a는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면을 더욱 도식적으로 나타낸다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면에 대응하는 AFM 사진을 나타낸다.
도 3a는 도 1의 Ⅲ에 따른 EEDX 사진을 나타낸다.
도 4a, 4b 및 4c는 발광 장치의 아웃커플링 효율을 측정하기 위한 측정의 제1, 제2 및 제3 모드를 묘사한다.
도 5a 내지 5l은 본 발명의 제2 측면에 따른 방법의 일 형태를 나타낸다.

하기 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 많은 특정한 세부사항들이 제시된다. 그러나, 당해 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자는 본 발명이 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법, 공정, 및 구성요소들은 본 발명의 측면을 모호하게 하지 않도록 하기 위하여 기재되지 않았다.

본 발명은 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 제시된 실시예에 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 이러한 실시예는 본 개시가 완벽하고 완전해지도록 하고, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하도록 제공되는 것이다. 도면에서, 층 및 영역의 크기 및 상대적 크기는 명확성을 위하여 과장될 수 있다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상화된 실시예 (및 중간 구조)의 도식적 설명인 단면 도해를 참조하여 본 명세서에 기재된다. 예를 들어 제조 기술 및/또는 오차의 결과로써 도해의 형태 변화는 예측되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 설명된 영역의 특정 형태에 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며, 예를 들어 제조로부터 발생되는 형태의 편차를 포함하여야 한다. 따라서, 도면에 설명된 영역은 사실상 도식적이며, 그 형태는 장치의 영역의 실제 형태를 예증하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 명세서에 사용된, 소정 물질의 "층"은 그 두께가 그 길이 및 너비에 비하여 작은 그 물질의 영역을 포함한다. 층의 예는 시트, 포일, 막, 라미네이션, 코팅 등을 포함한다. 본 명세서에 사용된 층은 평면일 필요가 없으며, 구부러지거나, 접히거나, 예를 들어 다른 구성요소를 적어도 부분적으로 감싸도록 다르게 윤곽이 형성될 수 있다. 본 명세서에 사용된 층은 또한 다중 서브층을 포함할 수 있다. 층은 별개의 부분들의 집합, 예를 들어 개별적인 픽셀을 포함하는 별개의 활성 영역들의 층으로 이루어질 수 있다.

도 1은 유기 발광 다이오드 구조(10)를 포함하는 발광 장치를 나타낸다. 상기 발광 다이오드 구조(10)는 제1 및 제2 장벽 구조(20, 30)에 의해 봉지된다(encapsulated). 상기 발광 다이오드 구조는 예를 들어 하기 층들, 약 120 ㎚의 두께를 갖는 인듐 주석 산화물(ITO) 층으로 형성된 애노드 층, 약 100 ㎚의 두께를 갖는 PEDOT 층, 80 ㎚의 두께를 갖는 발광 폴리머 층(LEP) 및 바륨 서브-층(5 ㎚) 및 알루미늄 서브-층(100 ㎚)을 갖는 캐소드 층을 이어서 포함한다. 제1 장벽 구조(20)는 적어도 제1 무기층(21), 유기층(22) 및 제2 무기층(23)을 포함한다. 제2 장벽 구조(30)는 적어도 제1 무기층(31), 유기층(32) 및 제2 무기층(33)을 포함한다. 상기 발광 장치는 제1 및 제2 중간층(21, 51)을 통하여 기판(50)에 설치된다. 필요한 경우, 기판은 제거될 수 있다. 봉지재(20, 30)의 적어도 상기 제1 무기층(31), 유기층(32) 및 제2 무기층(33)을 갖는 상기 제2 장벽 구조(30)는 광 전달 창을 형성한다. 상기 제2 장벽 구조의 상기 유기층(32)은 적어도 2종의 서로 비혼화성인 유기 물질의 분산물로 이루어진다. 이 실시예에서, 무기층(31, 33)은 150 ㎚의 두께를 가지며, SiN으로 형성된다. 상기 유기층(32)은 100 ㎛의 두께를 갖는다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ에 따라 상기 유기층(32)을 관통하는 단면에 대응하는 SEM 사진을 나타낸다.

도시된 실시예에서, 상기 분산물은 2종의 에폭시 실리콘 수지(90.5 w%) 및 고리지방족(cycloaliphatic) 에폭시 수지(7.5 w%)의 혼합물을 포함한다. 또한, 상기 분산물은 2 w%의 광개시제를 포함한다. 이 조성물에서, 2종의 실리콘 에폭시 수지는 혼화성이며(이들은 투명한 용액 및 막을 제공하며), 에폭시 수지(1)는 고리지방족 에폭시와 혼화성이 아니고(흰색 용액 및 막을 제공하고), 에폭시 실리콘(2)은 고리지방족 에폭시 수지와 혼화성이다(투명한 용액 및 막을 제공한다). 상기 유기층(32)을 제조하기 위한 적합한 물질은 예를 들어 유럽 특허출원 10161452.7에서 찾을 수 있다.

상기 유기층 중의 투명 유기 물질은 서로 상이한 굴절률을 갖는 마이크로미터 크기의 상 분리 도메인(phase-separating domains)을 형성하여, 빛이 이 상 분리 도메인 사이의 계면에서 굴절되도록 한다.

도 2a에 도식적으로 나타내어진 바와 같이, 제1 및 제2 유기 물질은 섬 상(32a)(도면에서 어두운 회색) 및 바다 상(32b)(도면에서 밝은 회색)을 갖는 바다-섬 구조를 형성한다.

도 3은 상기 유기층(32)의 AFM 사진이다. 이 사진에서, 단지 섬 상(32a)만이 도시되어 있다. 이 사진으로부터, 상기 섬 상(32a)이 렌즈 유사 구성요소(lens like elements) 형태로 만들어지는 것이 명확해진다.

상기 유기층의 상들의 조성을 결정하기 위하여 표면 분석이 수행되었다. 도 3a는 상기 층의 표면에서 Si의 분포를 설명한다. 여기에서, 상대적으로 밝은 영역이 상대적으로 높은 Si 함량을 갖는 영역이고, 상대적으로 어두운 영역이 상대적으로 낮은 Si 함량을 갖는 영역이다.

좀더 상세한 측정에 의하여 섬 상(ID1) 및 바다 상(ID2)에 있어서 원소 C, O 및 Si의 분포를 하기 표에 나타내어진 바와 같이 질량 퍼센트로 표시하였다.

상기 유기층의 상에서의 원소 C, O 및 Si의 분포

스펙트럼	C	O	Si
ID1	54.33	29.51	16.15
ID2	37.38	35.25	27.36

상기 표로부터, 바다 상이 섬 상에 비하여 상대적으로 Si가 풍부하다고 결론지을 수 있다.

서로 비혼화성인 투명 유기 물질의 분산물을 포함하는 유기층을 구비한 발광 장치의 광 출력의 향상은 그러한 층이 없는 동일한 발광 장치의 광 출력과 비교되었다. 또한, 광 출력은 마이크로렌즈를 구비한 시판 광-아웃커플링 포일(light-outcoupling foil)을 갖는 발광 장치의 광 출력과도 비교되었다.

매우 우수한 균일성을 갖는 컬러 포인트 A(Warm White)의 하이브리드 백색 OLED가 시험에 이용되었다. 백색 OLED의 광학 출력(optical output)(O)은 50 ㎝ 직경의 Instrument Systems로부터의 적분구 ISB 500의 특수 마운트(special mount)에서 측정되고, CAS 140 B 분광계로 분석되었다. 평면의 경우, OLED의 정면으로부터의 방사만이 고려되었고, 측면으로부터의 방출은 차단되었다. 기판으로 방출된 빛을 얻기 위하여, 반구 매크로 익스트렉터(half-sphere macro extractor)(직경 100 ㎜)를 굴절률 정합액(index matching fluid)을 갖는 기판에 부착하였다. 측정은 도 4의 3개의 측정 모드 전부에 대하여 동일한 전류에서 수행되었고, 평면(블랭크)의 경우, 약 1000 cd/㎡의 휘도에서 측정되었다. 도 4a는 측면이 테이프로 붙여진(sides taped) 평면 모드를 나타낸다. 도 4b는 물결 모양의 층으로 도시된, 유리 상에 또는 직접적으로 OLED 상에, 표면 산란 구조(S)를 갖는 모드를 나타내며, 도 4c는 반구 매크로 익스트렉터(H)를 갖는 측정을 나타낸다. OLED의 발광 영역은 10.65 ㎠이다. 향상은 측면에 대한 발광이 없는 블랭크 표준에 대한 각각의 휘도의 비율로 나타내어진다. 이로부터, ILO(%로 표시됨)는 표준에 대한 상대적인 차이로서 얻어진다. 아웃커플링 효율 OE는 유리 기판에서 빛의 공기로의 결합 퍼센티지(반구 매크로 익스트렉터로 측정되는)이다. 결과를 표 2에 나타낸다.

측정 결과

아웃-커플링 구조	향상(ILO)	아웃커플링 효율 OE
평면, 측면 폐쇄됨*	Ref.: 0 %	52.3 %
반구 매크로 익스트렉터	+ 91.2 %	100 %
JB2-10B, 당액 구비	+ 33.0 %	69.6 %
JB2-10B, with Cargille n=1.53 구비	+ 39.2 %	72.8 %
JB2-10B, Cargille 액, 유리 0.7 ㎜ 상의 3M 접착제 구비	+ 30.8 %,	68.4 %
JB2-10B, 유리+ Cargille 액 상의 3M 접착제 구비, 측면 개방됨	+ 37.3 %	71.8 %
BIC 마이크로렌즈 어레이*, Cargille 액	+ 40.4 %,	73.5 %

이 측정에서, 본 발명에 따른 장치의 제2 장벽 구조에서의 유기층과 동일한 조성을 갖는 JB2-10B로 표시된 포일이 이용되며, 당액(sugar water)(n=1.4, 그러나 복굴절) 또는 굴절률 정합액 Cargille Series A; n=1.53에 의해 광학적으로 부착된다. 또한, 3M으로부터의 양면 접착 포일이 이용되었으나, 플로트(float)의 상부에는 0.7 ㎜ 두께의 유리판이 이용되었다. 상기 표에서 나타내어질 수 있는 바와 같이, 포일 JB2-10B가 구비된 OLED의 출력 효율은 표준 상황의 출력 효율(52.3%)에 비해 약 70%까지 크게 향상된다. 이와 같이 얻어진 출력 효율은 마이크로렌즈를 사용하는 시판 아웃커플 포일(outcouple foil)의 효율과 비슷하다.

도 5a 내지 5l은 본 발명에 따른 장치 제조의 가능한 방법을 기술한다.

도 5a에 도시된 단계(S1)에서, 기판(50)이 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 기판은 무기 물질로 만들어진다. 무기 물질은 예를 들어, 세라믹 물질, 유리 또는 금속을 포함할 수 있다.

단계(5B)에서, 이형층(51)이 상기 기판(50) 상에 적용된다. 유기층을 적용하는데 대하여 전술한 방법이 이러한 목적을 위하여 적합하다.

상기 이형층(51)은 폴리디메틸실록산(PDMS) 등의 실리카 유기계 폴리머를 포함할 수 있으나, 대안으로 제조 중에는 상기 기판(50)에 대하여 워크피스의 충분한 접착을 가능하게 하지만, 완성되면 워크피스의 쉬운 이탈을 가능하게 하는 다른 성분을 포함할 수 있다. 놀랍게도, PEDOT 및 LEP와 같은 OLED 장치의 활성층에 이용되는 물질이 이러한 목적에 적합한 것으로 밝혀졌다. 상기 기판(50)으로부터 완성된 제품을 이탈시킬 때, 상기 이형층(51)은 제품과 함께 있거나, 또는 기판(50)과 함께 있을 수 있다. 상기 이형층(51)이 상기 기판(50)과 함께 있으면, 이는 재사용되거나 또는 제거될 수 있다.

각각 도 5d 내지 5f에 도시된 단계(S3 내지 S5)에서, 층(21, 22, 23)을 포함하는 장벽 구조(20)가 상기 이형층(51)에 적용된다. 도시된 실시예에서, 이 단계는 하기를 포함한다:

도 5d에 도시된 단계(S4), 여기에서, 적어도 제1 무기층(22)이 적용된다,

도 5e에 도시된 단계(S5), 여기에서 제1 유기층(23)이 상기 적어도 제1 무기층(22)에 적용된다, 및

도 5f에 도시된 단계(S6), 여기에서 제2 무기층(24)이 상기 제1 유기층(23)에 적용된다.

이 경우, 단계(S4) 전에 도 5c에 도시된 추가적인 단계(S3)가 선행되며, 이 추가적인 단계(S3)에서, 추가적 유기층(21)이 상기 이형층(51)에 적용되어 상기 적어도 제1 무기층(22)이 상기 추가적인 유기층(21)에 적용된다.

도 5g에 도시된 단계(S7)에서, 유기 발광 다이오드(10)가 구성된다. 그 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서 상세하게 기재하지 않는다.

단계(S8) 내지 단계(S11)에서, 제2 장벽 구조(30)가 유기 박막 전자장치의 상부에 적용된다.

이 단계는 하기를 포함한다:

도 5h에 도시된 단계(S8), 여기에서, 제3 무기층(31)이 적용된다,

도 5i에 도시된 단계(S9), 여기에서, 제2 유기층(32)이 상기 제3 무기층(31)에 적용된다. 상기 제2 유기층(32)은 제1 및 제2의 서로 비혼화성인 투명 유기 물질의 분산물로서 적용된다. 이 분산물에서, 상기 제1 투명 유기 물질은 2종의 에폭시 실리콘 수지의 혼합물을 포함하고(90.5 w%), 상기 2 투명 유기 물질은 고리지방족 에폭시 수지(7.5 w%)이다. 또한, 상기 분산물은 2 w%의 광개시제를 포함한다. 구성성분들은 약 10분 동안 500 rpm에서 마그네틱 스터러(Heidolph MR Hei-End)로 교반함으로써 동시에 혼합되었다. 이어서, 이 제제를 플라스틱 피펫을 이용하여 바-코터(RK Control coater) 상에 적용한 후, 100 마이크로미터 와이어 바를 이용하여 막으로서 적용하였다. 교반 후에, 상대적으로 낮은 실리콘 함량을 갖는 섬 상(32a)은 상대적으로 높은 실리콘 함량을 갖는 바다 상(32b) 내에 미세하게 분포된다. 미세하게 분포된 섬 상(32a)은 1 내지 10 ㎛ 범위의 직경을 갖는 마이크로렌즈를 형성한다. 더 긴 시간 동안 교반함으로써 더 미세한 분포를 얻을 수 있다. 더 짧은 시간 동안의 교반에 의하여 더 성긴 분포에 이르게 된다.

도 5j에 도시된 바와 같이, 다음 단계(S10)에서, 이와 같이 적용된 상기 유기층(32)은 3J/㎠의 방사선량을 제공하는 UVA-소스에 의한 방사에 의해 경화된다.

도 5k에 도시된 단계(S11)에서, 제4 무기층(33)이 상기 유기층(32)에 적용된다.

도 5l에 도시된 다음 단계(S12)에서, 이전 단계들에서 형성된 생성물이 상기 기판(50)으로부터 방출된다. 이에 의하여, 도 1에 도시된 봉지된 전자 장치가 얻어진다. 도 1a에 도시된 바와 같이 더 많은 장치가 단일 기판(50) 상에 구성될 수 있다.

전술한 제조방법에서, 무기층은 열 증착, e-빔 증착, 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 반응성 증착 등과 같은 모든 종류의 물리적 기상 증착 및 열 화학적 기상 증착(CVD), 광 보조 화학적 기상 증착(PACVD), 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 등과 같은 모든 종류의 화학적 기상 증착에 의해 적용될 수 있다.

상기 유기층은 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 키스-코팅, 핫-멜트 코팅, 스프레이 코팅 등과 같은 모든 종류의 코팅 기술, 및 잉크젯 프린팅, 그라비어 프린팅, 플렉소그래픽 프린팅, 스크린 프린팅, 로터리 스크린 프린팅과 같은 모든 종류의 프린팅 기술에 의해 적용될 수 있다. 또한, 서로 비혼화성인 투명 유기 물질의 분산물을 포함하는 상기 제2 유기층(32)은 이러한 방법 중의 하나에 의해 적용될 수 있다. 이에 의하여, 상기 분산물이 고체 입자를 포함하지 않아, 유기 물질에서 구성성분의 침강(sedimentation)이 상쇄된다.

명확성을 위하여, 전자 장치(10)가 외부 컨덕터와 전기적으로 연결되는 방법은 도면에 도시되지 않는다. 전자 장치에 대한 바람직한 전기적 컨덕터는 예를 들어, 그 후의 무기층(24, 21) 사이에 몰리브덴 코팅을 갖는 알루미늄 컨덕터로서 제공된다. 이 몰리브덴 코팅은 접착층으로서 작용한다. 이 전기적 컨덕터 적용 단계는 전술한 방법에 따른 단계(S7)과 단계(S8) 사이에 적용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 외부 컨덕터에 대한 전기적 연결은 이후에, 예를 들어 단계(2K) 이후에 제공된다. 이는 전자 장치의 전기 커넥터를 향하여 상기 장벽층의 적어도 하나를 통하여 각각의 정공을 펀칭(punching)하고, 이 정공을 전도성 물질로 채움으로써 가능해진다.

나타내어진 실시예에서, 상기 발광 장치는 상기 기판(50)으로부터 방출되지만, 다른 실시예에서는, 상기 발광 장치가 상기 기판에 유지될 수도 있다. 이 경우, 상기 이형층(51)이 생략될 수 있다. 또한, 추가적인 유기층(21)도 생략될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 장벽 구조(20)는 대신에, 또는 부가적으로 서로 비혼화성인 투명 유기 물질의 분산물을 포함하는 유기층(23)을 구비한다. 다른 실시예에서, 상기 장벽 구조(20)는 예를 들어, 금속 포일 또는 유리판으로 대체된다.

상기 발광 구조가 먼저 제공될 필요는 없다. 일 실시예에서, 먼저 상기 광 전달 창이 제공되고, 상기 발광 구조가 상기 광 전달 창에 적용된다.

본 명세서에서 이용되는 경우, 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소 및/또는 구성성분의 존재를 특정하지만, 일 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 구성성분 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 추가를 불가능하게 하지 않는다. 청구항에서, 단어 "포함하는"은 다른 구성요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 하나의 구성성분 또는 다른 유닛은 청구항에 인용된 몇 가지 항목의 기능을 만족할 수 있다. 어떤 측정이 서로 다른 청구항에 인용된 사실은 이들 측정의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구항에서의 임의의 참조 표시는 그 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.

또한, 명백하게 다르게 언급되지 않으면, "또는"은 포괄적인 또는(inclusive or)를 나타내며, 배타적인 또는(exclusive or)을 나타내지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기의 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재) 및 B는 거짓(또는 부재), A는 거짓(또는 부재) 및 B는 참(또는 존재), 및 A 및 B 모두 참(또는 존재.

Claims (10)

1. - 유기 발광 다이오드 구조(10), 및
   - 적어도 제1 무기층(31), 유기층(32) 및 제2 무기층(33)을 갖는 광 전달 창(light-transmitting window)(30)을 포함하는, 봉지재(encapsulation)(20, 30)를 포함하며,
   상기 유기층(32)은 제2 성분(32b)에 의해 매립되는(embedded), 분산된 제1 유기 성분(32a)의 도메인(domains)을 포함하며,
   상기 제1 및 제2 성분은 서로 상이한 굴절률을 가지며, 상기 유기층(32)은 상기 제1 및 제2 무기층(31, 33) 사이에 삽입되는
   발광 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 도메인(32a)은 렌즈-유사 구성요소(lens-like elements)를 형성하는
   발광장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 렌즈-유사 구성요소는 0.5 내지 20 ㎛, 우선적으로는 1 내지 10 ㎛의 직경을 실질적으로 갖는
   발광장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 유기층(32)은 5 내지 100 ㎛의 두께를 갖는
   발광장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 무기층(31, 32)은 10 내지 1000 ㎚의 두께를 갖는
   발광장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 무기층(31, 32)은 100 내지 300 ㎚의 두께를 갖는
   발광장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 유기층은 하기 유기 물질:
   - 메트(아크릴레이트), 에폭시, 옥세탄으로부터 선택되는 중합 물질 A,
   - 실리콘 (메트)아크릴레이트, 실리콘 에폭시, 플루오르화 (메트)아크릴레이트, 플루오르화 에폭시로부터 선택되며, 우선적으로는 실리콘 에폭시인, 중합 물질 B
   를 포함하는
   발광장치.
   
8. - 발광 구조를 제공하는 단계(S7),
   - 봉지재를 제공하는 단계를 포함하며,
   상기 봉지재를 제공하는 단계는,
   적어도 제1 무기층을 제공하는 단계(S8),
   서로 상이한 굴절률을 갖는 적어도 제1 및 제2 유기 성분으로 이루어진 유기층을 제공하는 단계(S9) - 여기에서, 상기 적어도 제1 성분은 복합 유기층에서 상기 적어도 제2 성분에 의해 매립되는 도메인으로서 분산됨 -,
   상기 유기층을 경화시키는 단계(S10), 및
   제2 무기층을 제공하는 단계(S11)
   에 의해 광 전달 창을 제공하는 단계를 포함하는
   발광 장치의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 유기층을 제공하는 단계(S9)는 적어도 제2 액체 유기 물질 중에 적어도 제1 액체 유기 물질의 분산물을 제조하고, 상기 분산물을 상기 적어도 제1 무기층에 적용시키는 것을 포함하며,
   상기 액체 유기 물질은 서로 비혼화성인
   방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 유기층을 경화시키는 단계(S10)는 상기 제2 성분에 의해 매립되는 상기 제1 성분의 도메인에 이르게 되는 상 분리를 일으키는
    방법.

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