KR20130143658A - 민감한 소자의 밀봉을 위한 다층 부품 - Google Patents

민감한 소자의 밀봉을 위한 다층 부품 Download PDF

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찰스 리디
클레어 투마젯
마틴 파이쏜
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생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

공기 및/또는 수분에 민감한 소자(12)를 밀봉하기 위한 다층 부품(11)은 유기 폴리머 층(1)과 적어도 하나의 배리어 스택(2)을 포함한다. 배리어 스택(2)은 낮은 결정도와 높은 결정도가 교번하는 적어도 3개의 연속적인 박막 층들(21~23)을 포함하고, 높은 결정도의 층의 결정도 대 낮은 결정도의 층의 결정도의 비는 1.1 이상이다

Description

민감한 소자의 밀봉을 위한 다층 부품{MULTILAYER COMPONENT FOR THE ENCAPSULATION OF A SENSITIVE ELEMENT}
본 발명은 공기 및/또는 수분에 민감한 소자, 예를 들면 유기 발광 다이오드 또는 광기전 셀(photovoltaic cell)을 밀봉(encapsulating)하기 위한 다층 부품(multilayer component)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 다층 부품을 포함하는 장치, 특히 다층 전자 장치 및 이러한 다층 부품의 제조방법에 관한 것이다.
다층 전자 장치는, 활성부(active part) 및 이 활성부의 양쪽에 있는 2개의 전기 전도성 접촉부(contact)들(소위 전극들)로 구성된 기능성 소자를 포함한다. 다층 전자 장치들의 예들은 특히: 기능성 소자가 OLED로서, 장치의 활성부가 전기 에너지를 방사선으로 전환시키도록 설계된 유기 발광 다이오드(OLED) 장치; 기능성 소자가 광기전 셀이고, 장치의 활성부가 방사선으로부터 에너지를 전기 에너지로 전환시키도록 설계된 광기전 장치; 기능성 소자가 전기변색(electrochromic) 시스템이고, 장치의 활성부가 제1 상태와 제1 상태와는 각각 다른 광 전송 특성 및/또는 에너지 전달 특성을 갖는 제2 상태 간에 가역적으로 스위칭되도록 설계된 전기변색 장치; 및 기능성 소자가, 전극들 간에 인가되는 전압에 따라 이동할 수 있는 전기적으로 대전된 색소들을 포함하는 전자 잉크 시스템인 전자 디스플레이 장치를 포함한다.
공지된 바와 같이, 사용되는 기술에 관계없이, 다층 전자 장치의 기능성 소자들은, 환경 조건의 영향으로 인해, 특히 공기 또는 수분에 대한 노출의 영향으로 인해 열화되기 쉽다. 예를 들면, OLED 또는 유기 광기전 셀의 경우, 유기 물질들은 환경 조건에 특히 민감하다. 전기변색 시스템의 경우, 전자 잉크 시스템 또는, 무기 흡수층, TCO(투명 전도성 산화물)층계 또는 투명 금속층계 투명 전극들을 포함하는 박막 광기전 셀은, 또한 환경 조건의 영향으로 인해 열화되기 쉽다.
다층 전자 장치의 기능성 소자들을 공기 또는 수분에 대한 노출로 인한 열화로부터 보호하기 위해, 기능성 소자들을 전면 보호 기판 및 가능하면 후면 보호 기판으로 밀봉한 적층 구조를 갖는 장치를 제조하는 것이 알려져있다.
장치의 응용에 따라, 전면 및 후면 기판들은 유리 또는 유기 폴리머 물질로 구성될 수 있다. 유리 기판보다 연성의 폴리머 기판으로 밀봉된 OLED 또는 광기전 셀은, 유연하고, 초박형이며 가볍다는 이점을 갖는다. 또한, 황동광 화합물계 흡수층, 특히 구리, 인듐 및 셀레늄(소위 CIS 흡수층, 임의로 갈륨이 추가될 수 있음(CIGS 흡수층)), 알루미나 또는 황을 포함하는 흡수층을 포함하는 광기전 셀 또는 전기변색 시스템의 경우, 장치는, 통상 유기 폴리머 물질로 구성된 중간층을 사용하여 라미네이션(lamination)으로 조립된다. 이어서, 기능성 소자의 전극과 대응 보호 기판 사이에 위치한 라미네이션 중간층은 장치의 적절한 결합을 보장할 수 있다.
그러나, 다층 전자 장치가, 공기 및/또는 수분에 민감한 기능성 소자에 대해 맞대어 유기 폴리머 라미네이션 중간층 또는 유기 폴리머 기판을 포함할 때, 장치는 높은 열화율을 갖는다. 이는, 수분을 저장하는 경향이 있는 유기 폴리머 라미네이션 중간층의 존재 또는 높은 투수성을 갖는 유기 폴리머 기판의 존재가, 수증기 또는 산소와 같은 오염 종(contaminating species)들의 민감한 기능성 소자로의 이동을 촉진시키고, 따라서 이 기능성 소자의 특성을 손상시키기 때문이다.
본 발명은, 다층 전자 장치로 결합될 때, 이 장치에 특히 공기 및 수분에 대한 개선된 저항성을 제공하고, 적어도 일부가 공기 및/또는 수분에 민감한 소자인, 장치의 기능성 소자들의 장기간에 걸친 효과적인 보호를 보장하는 다층 부품을 제공함으로써, 이러한 문제점들을 해결하는 것을 특히 목적으로 한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 하나의 과제는 공기 및/또는 수분에 민감한 소자, 예를 들면 유기 발광 다이오드 또는 광기전 셀을 밀봉하는 다층 부품이다. 다층 부품은 유기 폴리머 층과 적어도 하나의 배리어 스택(barrier stack)을 포함할 수 있다. 각각의 배리어 스택은 적어도 3개의 연속적인(succesive) 층들을 포함할 수 있다. 배리어 스택의 층들은 낮은 결정도(degree of crystallinity)와 높은 결정도를 교번하여 가질 수 있다. 높은 결정도의 층의 결정도 대 낮은 결정도의 층의 결정도의 비는 1.1 이상일 수 있다.
본 발명의 또 하나의 과제는, 공기 및/또는 수분에 민감한 소자와 앞서 개시된 바와 같이 민감한 소자를 위한 전면 및/또는 후면 밀봉재(encapsulant)인 다층 부품을 포함하는 장치이다.
비제한적인 예들에 따르면, 민감한 소자는 광기전 셀, 유기 발광 다이오드, 전기변색 시스템, 전자잉크 디스플레이 시스템 또는 무기 발광 시스템의 전체 또는 부분이다.
본 발명의 또 하나의 과제는, 유기 폴리머 층 및 적어도 하나의 배리어 스택을 포함하는 다층 부품을 제조하는 방법이다. 각각의 배리어 스택은 층들을 포함한다. 배리어 스택의 층들 중 적어도 일부는 스퍼터링에 의해 증착될 수 있다. 일 실시형태에서, 스퍼터링은 마그네트론 스퍼터링을 포함할 수 있다. 배리어 스택의 층들의 적어도 일부는 화학 기상 증착에 의해 증착될 수 있다. 일 실시형태에서, 화학 기상 증착은 플라즈마-촉진 화학 기상 증착을 포함할 수 있다. 추가의 일 실시형태에서, 화학 기상 증착은 원자층 증착을 포함할 수 있다. 또한, 배리어 스택의 층들은 이들 기술들의 조합에 의해 증착될 수 있다.
본 발명의 특징들 및 이점들은 본 발명에 따른 다층 부품의 복수의 실시형태들의 다음 설명에서 명백히 알 수 있을 것이고, 이 설명은 단지 첨부된 도면들을 참조하여 예시적으로 주어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 다층 부품을 포함하는 OLED 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 다층 부품을 포함하는 태양광 모듈에 대한 도 1과 유사한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 다층 부품을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 다층 부품에 대한 도 3과 유사한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 다층 부품에 대한 도 3과 유사한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 다층 부품을 포함하는 태양광 모듈에 대한 도 3과 유사한 단면도이다.
도 7은 도 6의 다층 부품을 포함하는 전기변색 장치에 대한 도 6과 유사한 도면이다.
가시성을 위해, 층들의 상대적인 두께는 도 1 내지 7에서 정확하게 나타내지 않았다.
도면들과 조합하여 다음 설명이 본 명세서에서 개시된 교시들을 이해하는 것을 돕기 위해 제공된다. 다음 논의는 교시들의 특정 구현예들 및 실시형태들에 초첨을 맞출 것이다. 이 초점은 교시들을 설명하는 것을 돕기 위해 제공되며, 교시들의 범위 또는 응용의 제한으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "구성하다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "갖다(has)", "갖는(having)" 또는 그들의 임의의 다른 변형은 비제한적으로 포함되도록 의도된다. 예를 들어, 특징 목록을 포함하는 방법, 물품 또는 장치는 이 특징에 반드시 제한되는 것은 아니며 열거되지 않거나, 이러한 방법, 제품 또는 장치에 내재된 다른 특징을 포함할 수 있다. 더욱이, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인`또는`을 말하며 배타적인`또는`을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나를 충족한다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B가 모두 참(또는 존재함).
또한, 부정관사 "a" 또는 "an"은 본 명세서에서 기술된 소자 및 부품을 기술하는데 사용된다. 이는 단순히 편의를 위한 것이고 본 발명의 범위에서 일반적인 의미를 갖는다. 이 표현은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 단수형은 또한 그것이 달리 의미하는 것이 명확하지 않는 한 복수형을 포함하고 또는 복수형도 단수형을 포함한다. 예를 들어, 단일 물품이 본 명세서에 기술될 때, 하나보다 많은 물품이 단일 물품 대신에 사용될 수 있다. 유사하게, 하나보다 많은 물품이 본 명세서에서 기술될 때, 단일 물품이 하나 보다 많은 물품을 대신할 수 있다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 물질들, 방법들 및 들은 단지 설명하는 것이고 제한을 의도하지 않는다. 본 명세서에 기재되지 않은 범위까지, 특정 물질 및 제조 기술에 대한 상세한 설명들은 통상적인 것이고, 교과서와 기타 자료의 지붕 생산 분야 및 대응 제조 분야 내에서 찾을 수 있다.
일 실시형태에서, 다층 부품은 공기 및/또는 수분에 민감한 소자를 밀봉한다. 이러한 소자는 유기 발광 다이오드 또는 광기전 셀일 수 있다. 다층 부품은 유기 폴리머 층 및 적어도 하나의 배리어 스택을 포함할 수 있다. 각각의 배리어 스택은 적어도 3개의 연속적인 층들을 포함할 수 있다. 배리어 스택의 층들은 낮은 결정도와 높은 결정도를 교번하여 가질 수 있다.
여기서 고려된 결정도는, 층에서 존재하는 결정질 물질의 부피 대 층에서 물질의 총 부피의 비로서 정의된 부피 결정도일 수 있다.
본 발명과 관련하여, 표현 "민감한 소자의 밀봉"은, 민감한 소자가 환경 조건에 노출되지 않도록 민감한 소자의 적어도 일부가 보호되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 다층 부품은 민감한 소자를 덮거나, 그렇지 않으면 민감한 소자는 다층 부품상에 증착될 수 있다. 박막 기능성 소자, 예를 들어 OLED의 민감한 층들의 보호의 경우, 배리어 스택은 기능성 소자, 예를 들면 OLED의 전극을 구성하는 스택에 포함될 수 있다. 본 발명과 관련하여 소자의 구성 층들이 서로 증착되는 순서와 관계없이, 다층 부품이 서로 맞대어 위치한 층들의 조립체(assembly)인 점에 주목해야 한다.
본 발명의 목적에 따르면, 실질적으로 다른 결정도를 갖는 교번하는 층들을 포함하는 적어도 하나의 배리어 스택의 존재는, 폴리머 층으로부터 민감한 소자로의 수증기의 이동을 제한하는 것을 가능하게 한다. 이는 각각 다른 결정도를 갖는 상기 교번하는 층들이, 한 층과 그 다음 층의 사이에서, 오염 종들, 예를 들면 수증기 또는 산소의 침투 경로를 분리시키는(decouple) 것을 가능하게 한다. 배리어 스택에서 침투 경로 및 그에 따른 침투 시간은, 따라서 상당히 증가된다. 이 침투 경로 분리 효과를 위한 하나의 특히 바람직한 구성은 비정질 층들과 결정질 층들이 교번하는 것이다.
본 발명과 관련하여, 배리어 스택의 2개의 연속하는 층들의 결정도는 특히 브래그-브렌타노(Bragg-Brentano) 구성에서, 2개의 층들의 각각에 대해 X-선 회절 측정을 함으로써 결정되고 비교된다. 투과 전자 현미경(TEM) 측정은 또한, 특히 배리어 스택의 2개의 연속하는 층들이 동일한 화학 종이지만 다른 결정도를 갖는 경우에, 수행될 수 있다.
일 실시형태에서, 앞서 언급된 적어도 3개의 연속하는 층들은, 비정질 상태와 적어도 부분적으로 결정질 상태가 교번한다. 다시 말해, 낮은 결정도의 층 또는 각각의 층은, 0의 결정도를 갖는 비정질 상태이다. 본 발명과 관련하여, 층에 대해 브래그-브렌타노 구성에서 X-선 회절 측정을 사용하여, 측정의 배경 잡음의 표준 편차의 2배와 동일하거나 그보다 큰 강도(intensity)를 갖는 회절 피크가 검출되지 않으면, 층은 비정질 상태라고 한다. 반대로, 층에 브래그-브렌타노 구성에서 X-선 회절 측정을 사용할 때, 측정의 배경 잡음의 표준 편차의 2배와 동일하거나 그보다 큰 강도(intensity)를 갖는 적어도 하나의 회절 피크가 검출되면 층이 적어도 부분적으로 결정질 상태라고 한다.
2개의 층들 간의 결정도는 유사한 회절 피크들의 강도를 비교함으로써 결정될 수 있다. 높은 결정도를 갖는 층의 강도 대 낮은 결정도를 갖는 층의 강도의 비는 1 초과일 것이다. 유사한 피크들 간의 비교는 회절 측정의 범위에 걸쳐 평균이 될 수 있다. 실시형태들에서, 높은 결정도를 갖는 층의 강도 대 낮은 결정도를 갖는 층의 강도의 비는, 1 초과, 예를 들면, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.5 이상, 1.7 이상, 2.0 이상 또는 심지어 3.0 이상일 것이다. 또 하나의 실시형태에서, 높은 결정도를 갖는 층의 강도 대 낮은 결정도를 갖는 층의 강도의 비는 4.0 미만, 예를 들면, 3.0 미만 또는 2.5 미만일 것이다.
본 발명의 다른 실시형태들은 아래에 기술되며, 이는 별개로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합으로 얻어질 수 있다.
한 특징에 따르면, 높은 결정도의 층의 부피 결정도와 낮은 결정도의 층의 부피 결정도 사이의 차이는 10% 이상, 예를 들면, 15% 이상, 20% 이상, 또는 심지어 25%이상이다.
또 하나의 특징에 따르면, 높은 결정도를 갖는 층의 결정도 대 낮은 결정도를 갖는 층의 결정도의 비는 1.2 이상, 예를 들면, 1.5 이상, 1.7 이상, 2.0 이상 또는 심지어 3.0 이상이다.
한 특징에 따르면, 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 각각의 층은 5 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 70 nm의 기하학적인 두께를 갖는다. 일 실시형태에서, 두께는 적어도 5 nm, 예를 들면, 적어도 10 nm, 적어도 20 nm, 적어도 40 nm 또는 심지어 적어도 100 nm일 수 있다. 또 하나의 실시형태에서, 두께는 200 nm 이하, 예를 들면, 150 nm 이하, 120 nm 이하, 100 nm 이하 또는 심지어 80 nm 이하일 수 있다.
본 발명과 관련하여, 앞서 언급된 적어도 3개의 연속적인 층들은 동일한 화학 종류 또는 각각 다른 화학 종류의 무기 층들일 수 있다. 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 각각의 층은 무기물이고, 특히, 금속, 산화물, 질화물 또는 산질화물 층일 수 있다. 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 각각의 층 이 산화물, 질화물 또는 산질화물 층일 때, 이는 도핑될 수 있다. 예를 들면, ZnO, Si3N4 또는 SiO2 층들은 특히 전기 전도성을 개선하도록 알루미늄으로 도핑될 수 있다. 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 층들은, 종래의 박막 증착 공정들, 예를 들면, 다음의 비 제한적인 예들: 마그네트론 스퍼터링; 화학 기상 증착(CVD), 특히 플라즈마 촉진 화학 기상 증착(PECVD); 원자층 증착(ALD) 또는 이들의 조합에 의해 증착될 수 있고, 증착 공정은 배리어 스택의 층마다 서로 다를 수 있게 선택된다.
일 실시형태에 따르면, 다층 부품은 폴리머 층과 배리어 스택 간에 위치한 계면층(interfacial layer)을 포함한다. 이 계면층은 유기층, 예를 들면, 아크릴 또는 에폭시 수지 형태, 또는 예를 들면, 실리카 SiOx일 수 있는 무기 부분이 층의 부피의 0 내지 50%를 나타내는 하이브리드 유기-무기 층이다. 이 계면층은 특히 평활(smoothing)층 또는 평탄(planarization)층으로서 작용한다. 계면 층은, 적어도 1 미크론, 예를 들면, 적어도 2 미크론, 적어도 3 미크론, 또는 심지어 적어도 4 미크론의 두께를 가질 수 있다. 추가 실시형태에서, 계면층은 10 미크론 이하, 예를 들면, 8 미크론 이하, 또는 6 미크론 이하의 두께를 갖는다. 실시형태에서, 계면층은 약 1 내지 10 미크론, 예를 들면 4 내지 5 미크론의 두께를 갖는 UV-경화 아크릴레이트 층이다.
또 하나의 실시형태에 따르면, 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 구성층들은 고 굴절률과 저 굴절률이 교번한다. 이어서, 이들 구성층들의 적합한 기하학적인 두께들에 있어서, 배리어 스택은 간섭 필터를 구성할 수 있고 반사방지 코팅으로 작용할 수 있다. 특정 실시형태에서, 다층 부품은, 방사선 집광 또는, OLED 또는 광기전 셀과 같은 방출 기능성 소자의 전면 밀봉재로서 역할을 한다. 따라서, 이는 기능성 소자로부터 추출되거나 또는 기능성 소자로 도달하는 광속(light flux)이 큰 것을 보장하고, OLED 또는 광기전 셀의 경우에, 높은 에너지 변환 효율을 얻는 것을 가능하게 한다. 배리어 스택의 층들의 적합한 기하학적인 두께들은, 특히 최적화 소프트웨어를 사용하여 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 폴리머 층 및 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택은 투명하다. 본 발명과 관련하여, 층 또는 층들의 스택은, 의도된 응용을 위한 적어도 유용한 파장 범위 내에서 투명할 때, 투명한 것으로 본다. 예를 들어, 다결정 실리콘계 광기전 셀들을 포함하는 광기전 장치의 경우에, 각각의 투명층은 400 nm 내지 1200 nm 의 파장 범위 내에서 투명하고, 이는 이러한 유형의 셀에 유용한 파장이다. 특히, 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택은, 박막들의 스택이고, 이 스택의 기하학적인 두께는, 반사방지 효과에 의해, 다층 부품을 통과하는 또는, 민감한 소자로 또는 민감한 소자로부터의 방사선의 전달을 최대화하도록 설계된다. 본 발명과 관련하여, 박막은 1 미크론 미만의 두께를 갖는 층을 의미하는 것으로 이해된다.
한 특징에 따르면, 다층 부품은, 폴리머 층으로부터 시작하여, 유기 또는 하이브리드 유기-무기 중간체 층에 의해 분리되는 적어도 2개의 배리어 스택들을 포함한다. 예를 들면 폴리아크릴레이트 층일 수 있는 이 중간체 층은 2개의 기능들을 갖는다. 첫째로, 2개의 무기 배리어 스택들을 기계적으로 분리함으로써 전체 스택의 기계적인 거동을 개선하고, 그에 따라 균열 전파를 방지하는 것을 가능하게 한다. 둘째로, 하나의 무기 배리어 스택으로부터 다른 배리어 스택으로의 대응하는 결함의 성장을 제한하고, 그에 따라 전체 스택에서 산소 및 수증기와 같은 오염 종들의 침투 경로의 유효 길이를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명과 관련하여, 다층 부품은, 민감한 소자를 향하는 폴리머 층의 면과 평행한 적어도 하나의 배리어 스택 및/또는 민감한 소자로부터 멀어지는 쪽으로 향해진 폴리머 층의 면과 평행한 적어도 하나의 배리어 스택을 포함할 수 있다.
다층 부품의 폴리머 층은 기판, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리메틸 메타아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 플루오로폴리머(예를 들면, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 및 플루오로화 에틸렌-프로필렌 공중합체(FEP)계 층일 수 있다.
변형예로서, 다층 부품의 폴리머 층은 강성 또는 연성 기판을 결합하는 라미네이션 중간층일 수 있다. 이 폴리머 라미네이션 중간층은, 특히 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 열가소성 우레탄, 이오노머, 폴리올레핀계 접착제 또는 열가소성 실리콘계 층일 수 있다.
본 발명의 또 하나의 과제는, 상기 기술된 바와 같이, 공기 및/또는 수분에 민감한 소자, 예를 들면 유기 발광 다이오드 또는 광기전 셀을 밀봉하는 다층 부품의 사용이다.
본 발명의 또 하나의 과제는 공기 및/또는 수분에 민감한 소자 및 민감한 소자를 위한 전면 및/또는 후면 밀봉재로서 앞서 기술된 바와 같은 다층 부품을 포함하는 장치이다.
비제한적인 예에 따르면, 민감한 소자는, 광기전 셀, 유기 발광 다이오드, 전기변색 시스템, 전자-잉크 디스플레이 시스템 또는 무기 발광 시스템의 전체 또는 부분이다.
마지막으로, 본 발명의 또 하나의 과제는 앞서 기술된 바와 같은, 다층 부품을 제조하는 방법이고, 여기서 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택의 층들 중 적어도 일부는, 스퍼터링, 특히 마그네트론 스퍼터링 또는 화학 기상 증착, 특히 플라즈마-촉진 화학 기상 증착, 또는 원자층 기상증착, 또는 이들 기술의 조합에 의해 증착된다.
도 1에 도시된 OLED 장치(10)는, 글레이징(glazing) 기능을 갖는 전면 기판(1)과, 전면 전극(5), 유기 전계발광(electroluminescent) 층들의 스택(6) 및 후면 전극(7)의 병렬배치에 의해 형성된 OLED(12)를 포함한다. OLED(12)는 장치(10)의 기능성 소자다. 전면 기판(1)은, 방사선이 장치(10)로부터 얻어지는 측면에 놓이고, 투명 폴리머, 특히 예를 들면, 25 내지 175 미크론의 기하학적인 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 구성된다. 실시형태들에서, 기판(1)의 두께는 적어도 25 미크론, 예를 들면, 적어도 50 미크론, 적어도 75 미크론, 적어도 100 미크론, 또는 심지어 적어도 150 미크론 일 수 있다. 또 하나의 실시형태에서, 기판(1)의 두께는 200 미크론 이하, 예를 들면, 175 미크론 이하 또는 150 미크론 이하이다.
전면 전극(5)은 투명 전기전도성 코팅, 예를 들면, 주석이 도핑된 인듐 산화물(ITO) 또는 은 층을 갖는 스택에 기초한 코팅을 포함한다. 유기층들(6)의 스택은 전자 전달(electron transport) 층과 홀 전달(hole transport) 층 간에 중앙 전계발광 층을 개재하고, 전계발광 층은 전자 주입 층과 홀 주입 층간에 스스로 개재된다. 후면 전극(7)은, 전기 전도성 물질, 특히, 은 또는 알루미늄 유형의 금속 재료로 구성되고, 또는 특히 OLED 장치(10)가 전면 방출 및 후면 방출 모두 일 때 TCO로 구성된다. 유기층들(6)과 전극들(5 및 7)은 민감한 층들이고, 이들의 특성은 공기 또는 수분에 대한 노출의 영향으로 인해 열화되기 쉽다. 특히, 수증기 또는 산소가 존재하는 경우, 유기층들(6)의 발광 특성과 전극들(5 및 7)의 전도성 특성이 열화될 수 있다.
외부 환경 조건들에 노출될 때 이들 민감한 층들을 보호하기 위해, 장치(10)는 전면 기판(1)과 전면 전극(5) 간에 삽입된 배리어 스택(2)을 포함한다. 중첩된(superposed) 기판(1)/배리어 스택(2) 조합은 도 3에 확대도로 도시된 다층 부품(11)을 형성하고, 여기서 배리어 스택(2)은, OLED 장치의 내부 쪽으로 향한 기판(1)의 면(1A)에 맞대어 놓인다. 실제로, 배리어 스택(2)의 층들은, 특히 마그네트론 스퍼터링에 의해, 폴리머 기판(1)의 면(1A)상에 순차적으로 증착된다. 이후, 전면 전극(5), 유기층들(6) 및 후면 전극(7)이 증착된다.
이 실시형태에서, 배리어 스택(2)은 낮은 결정도와 높은 결정도를 교번하여 갖는 3개의 투명 박 층들(21, 22, 23)의 스택으로 구성된다. 실시형태들에서, 층들(21 내지 23)은 비정질 상태와 결정질 상태가 교번한다. 예를 들어, 실시형태에서, 층(21)은 비정질 상태일 수 있고, 층(22)은 결정질 상태일 수 있고, 그리고 층(23)은 비정질 상태일 수 있다. 본 발명에 따르면, 배리어 스택(2)은, 이들 층들을 향한 오염 종들, 예를 들면 수증기 또는 수분의 이동을 방지함으로써 민감한 층들(5, 6, 7)을 보호하는 역할을 한다. 바람직하게는, 배리어 스택(2)은 또한, 기판(1)과 전면 전극(5) 사이의 계면에 반사방지 효과에 의해 OLED(12)로부터 양호한 방사선을 추출하는 것을 보장하도록 최적화된다. 기판(1)과 전면 전극(5)의 구성 물질들의 굴절률 차이로 인해, OLED(12)에 의해 방출된 방사선의 손실이 반사에 의해 이 계면에서 발생할 수 있다. 그러나, 박막 층들(21, 22, 23)의 교번하는 고 굴절률 및 저 굴절률과 이 층들의 적합한 기하학적인 두께를 제공함으로써, 배리어 스택(2)은 간섭 필터를 구성할 수 있고, 기판(1)과 전면 전극(5) 사이의 계면에 반사방지 기능을 제공할 수 있다. 배리어 스택(2)의 이들 층들의 적합한 기하학적인 두께는, 특히 최적화 소프트웨어를 사용하여 선택될 수 있다.
도 2는, 박막 태양광 모듈(20)이 도 1의 다층 부품(11)으로 구비된 경우를 설명한다. 다층 부품(11)의 폴리머 기판(1)은 모듈(20)의 전면 기판을 형성하고, 다층 부품(11)은 태양 방사선이 모듈에 입사하는 면에 위치하며, 배리어 스택(2)은 모듈의 내부를 향한다. 모듈(20)은 또한, 알려진 바와 같이, 지지 기능을 갖는 후면 기판(18)을 포함하고, 이는 투명하거나 또는 투명하지 않은 임의의 적절한 물질로 구성된다.
후면 기판(18)은, 모듈(20)의 내부를 향하는 그의 면에, 즉 태양 방사선이 모듈에 입사되는 면에, 모듈(20)의 광기전 셀(13)의 후면 전극을 형성하는 전기 전도성 층(17)을 지지한다. 예를 들어, 층(17)은 특히 은 또는 알루미늄으로 구성된 금속층이다. 후면 전극을 형성하는 층(17)에는 비정질 실리콘계 흡수층(16)이 놓이고, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는데 적합하다. 흡수층(16)에 예를 들면 알루미늄-도핑 아연 산화물(AZO)계 수분-민감한 전기 전도성 층(15)이 놓이고, 층(15)은 셀(13)의 전면 전극을 형성한다. 따라서, 모듈(20)의 광기전 셀(13)이 층들(15, 16 및 17)의 스택에 의해 형성된다.
OLED 장치(10)의 경우와 같이, 모듈(20)에 포함된 다층 부품(11)은, 밑에있는 민감한 층들(15, 16 및 17)을 향한 오염 종들의 이동을 제한하고 지연시키는 배리어 스택(2)에 의해, 층들(15, 16 및 17)의 효과적인 보호와, 모듈(20)의 외부로부터 흡수층(16)으로의 최적의 방사선 전달 모두를 제공한다.
도 4에 도시된 다층 부품의 제2 실시형태에서, 제1 실시형태의 소자들과 유사한 소자들은 100을 더한 동일한 도면 부호를 갖는다. 제2 실시형태에 따른 다층 부품(111)은 공기 및/또는 수분에 민감한 소자를 포함하는 장치, 예를 들면 광기전 모듈 또는 OLED 장치를 구비하도록 의도된다. 다층 부품(111)은, 투명 폴리머, 특히, 예를 들면, 수백 미크론의 기하학적인 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 구성된 기판(101) 및 민감한 소자로부터 멀어지는 쪽으로 향해진 기판의 면(101B) 상에 있는 배리어 스택(102)를 포함한다. 따라서, 다층 부품(111)은 배리어 스택이, 민감한 소자를 향하는 기판의 면 상이 아닌 민감한 소자로부터 멀어지는 쪽으로 향해진 기판의 면 상에 위치한다는 점에서, 제1 실시형태의 다층 부품(11)과 차이가 있다.
제1 실시형태와 유사한 방식으로, 배리어 스택(102)은 낮은 결정도와 높은 결정도를 교번하여 갖는 3개의 투명 박막 층들(121, 122, 123)의 스택으로 구성된다. 일 실시형태에서, 층들(121 내지 123)은 비정질 상태와 결정질 상태가 교번한다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 층(121)은 비정질 상태일 수 있고, 층(122)은 결정질 상태일 수 있고, 그리고 층(123)은 비정질 상태일 수 있다. 본 발명에 따르면, 배리어 스택(102)은, 오염 종들, 예를 들면 수증기 또는 수분의 이동을 제한하고 지연시키는 역할을 한다. 일 실시형태에서, 배리어 스택(102)은 또한, 배리어 스택(102)이 폴리머 기판(101)과 공기 사이의 계면에 반사방지 기능을 제공하도록, 층들(121, 122, 123)의 적합한 기하학적인 두께와 굴절률을 갖고 설계된다. 이 계면에서 배리어 스택(102)의 존재는, 기판(101)의 구성 폴리머 재료와 공기 사이의 굴절률의 큰 차이로 인해, 이 계면에서 반사의 레벨이 높을 때, 다층 부품을 투과하는 방사선의 전달을 최대화 하는데 더욱 효과적이다.
도 5에 도시된 다층 부품의 제3 실시형태에서, 제1 실시형태와 동일한 소자는 200을 더한 동일한 도면 부호를 갖는다. 제3 실시형태에 따른 다층 부품(211)은, 공기 및/또는 수분에 민감한 소자를 포함하는 장치, 예를 들면 광기전 모듈 또는 OLED 장치를 구비하도록 의도된다. 다층 부품(211)은 투명 폴리머, 특히, 예를 들면, 수백 미크론의 기하학적인 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 구성된 기판(201)을 포함하고, 이전 실시형태들의 다층 부품들(11 및 111)과, 민감한 소자를 향한 기판(201)의 면(201A)과 민감한 소자로부터 멀어지는 쪽으로 향해진 기판(201)의 면(201B) 각각에 증착되는 2개의 3층 배리어 스택들(202 및 202`)을 포함하는 점에서 차이가 있다.
2개의 배리어 스택들(202 및 202`)의 각각은 낮은 결정도와 높은 결정도를 교번하여 갖는 3개의 투명 박막 층들(221, 222, 223 또는 221`, 222`, 223`)의 스택으로 구성된다. 실시형태들에서, 층들은 비정질 상태와 결정질 상태가 교번할 수 있다. 2개의 배리어 스택을 갖는 다층 부품(211)은 오염 종들, 예를 들면 수증기 또는 수분에 대한 아래있는 민감한 층들의 효과적인 보호를 제공하고, 공기와 다층 부품 사이의 계면 및 다층 부품과 다층 부품이 결합되는 장치의 아래에 있는 층 사이의 계면 모두에서 방사선 반사를 최소화한다.
도 6 및 7에 도시된 다층 부품의 제4 실시형태에서, 제1 실시형태의 소자와 유사한 소자들은 300을 더한 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 6에 도시된 태양광 모듈(320)은 도 2의 모듈(20)과, 흡수층(316)이 황동광 화합물계, 특히 CIS 또는 CIGS계인 점에서 차이가 있다. 알려진 바와 같이, 흡수체가 실리콘 또는 카드뮴 텔루라이드 계인 박막 광기전 모듈은, 슈퍼스트레이트(superstrate) 모드, 즉 전면 기판에서 시작하여 장치의 구성 층들의 순차적인 적층에 의해 제조되는 반면, 흡수체가 황동광 화합물 계인 박막 광기전 모듈은 기판 모드, 즉 후면 기판 상에 셀의 구성 층들의 순차적인 적층에 의해 제조된다. 이어서, 황동광 흡수체를 갖는 모듈의 조립은, 모듈의 전면 전극과 전면 기판 사이에 위치한 폴리머 중간층을 사용하는 라미네이션에 의해 통상 이루어진다.
도 6에서, 태양광 모듈(320)은, 유리 또는 투명 폴리머 중 어느 하나로 구성된 전면 기판(301)을 포함한다. 모듈(320)은 또한, 모듈(320)의 내부를 향한 후면 기판(318)의 면에서, 모듈의 광기전 셀(313)의 후면 전극을 형성하는 전기 전도성 층(317)을 지지하는 후면 기판(318)을 포함한다. 예를 들어, 층(317)은 몰리브덴계이다.
후면 전극을 형성하는 층(317)에는 황동광 화합물, 특히 CIS 또는 CIGS 계인 흡수층(316)이 놓인다. 흡수층(316)에는, 도핑되지 않은 고유의 ZnO의 층(도시되지 않음)과 임의로 조합되는 카드뮴 설파이드 CdS의 층(도시되지 않음)이 놓이고, 이어서 예를 들면 알루미늄-도핑 아연 산화물(AZO) 계이고, 셀(313)의 전면 전극을 형성하는 수분-민감한 전기 전도성 층(315)이 놓인다. 따라서, 모듈(320)의 광기전 셀(313)은 층들(315, 316 및 317)의 스택에 의해 형성된다.
EVA로 구성된 폴리머 라미네이션 중간층(304)은, 전면 기판(301)과 후면 기판(318) 사이의 모듈(320)의 기능성 층들을 결합하도록 설계되고, 전면 기판(101)에 맞대어 전극(315)의 위에 위치한다. 변형예로서, 라미네이션 중간층(304)은 PVB 또는 적합한 특성을 갖는 임의의 다른 물질로 구성될 수 있다. 라미네이션 중간층(304)에 저장될 수 있는 수분으로부터, 수분에 민감한 층인 AZO 층(315)을 보호하기 위해, 모듈(320)은 층들(304 및 315) 간에 개재된 배리어 스택(302)을 포함한다.
겹쳐진 라미네이션 중간층(304) 및 배리어 스택(302)은 다층 부품(311)을 형성하고, 여기서 배리어 스택(302)은, 모듈의 내부를 향한 층(304)의 면(304A)에 맞대어 위치한다. 제1 실시형태에서와 같이, 배리어 스택(302)은, 낮은 결정도와 높은 결정도가 교번하는, 바람직하게는 비정질 상태와 결정질 상태가 교번하는 3개의 투명 박막 층들(321, 322, 323)의 스택으로 구성되고, 여기서 스택(302)의 각각의 박막 층의 기하학적인 두께는, EVA 라미네이션 중간층(304)과 전면 전극을 형성하는 AZO 층(315) 사이의 계면에서 반사방지 효과를 얻기 위한 광학적 관점에서 최적화된다. 배리어 스택(302)으로 인해 이러한 예에서 달성될 수 있는 반사의 감소는, 라미네이션 중간층과 AZO 간의 굴절률의 큰 차이로 인해 특히 크다는 점에 주목해야 한다.
도 7은 전기변색 장치(330)가 도 6의 다층 부품(311)을 구비하는 경우를 예시한다. 도 7에서, 도 6의 소자들과 동일한 소자들은 동일한 도면 부호를 갖는다. 장치(330)는 임의의 적절한 투명 물질로 구성된 2개의 기판들(301` 및 318`)을 포함한다. 전기변색 시스템(314)은 기판들(301` 및 318`) 사이에 위치한다. 전기변색 시스템(314)은 임의의 적절한 유형일 수 있다. 이는 2개의 미네랄 전기변색 층들이 유기 전해질에 의해 분리되는 하이브리드 전기변색 시스템으로 불리는 것일 수 있고, 또는 전기변색 층들 및 전해질이 미네랄 층들인 전고체(all-solid-state) 전기변색 시스템일 수 있다.
그 유형에 관계없이, 전기변색 시스템(314)은, 기판(318`)에서 시작하여, 특히, TCO로 구성될 수 있는 투명 전극(317`), 전기변색 활성층들의 스택(316`), 및 역시 TCO로 구성될 수 있는 제2 투명 전극(315`)을 연속적으로 포함한다. 다층 부품(311)의 폴리머 라미네이션 중간층(304)은 기판(301`)에 맞대어 전극(315`) 위에 위치하고, 다층 부품(311)의 배리어 스택(302)은, 층(315`)을 보호하도록 층들(304 및 315`) 간에 개재된다.
상기에서 기술된 4개의 실시형태들에서 비제한적인 예에 따르면, 각각의 배리어 스택은 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된 층들의 다음 배열을 포함한다:Si3N4/ZnO/Si3N4.
상기 실시형태들로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 부품은 배리어 스택을 포함하고, 배리어 스택의 층들은 교번하는 낮은 결정도와 높은 결정도를 갖고, 공기 또는 수분에 대한 노출에 의해 유도되는 임의의 열화에 대한 높은 저항성을 제공하는 장치를 제공하는 것을 가능하게 한다. 이 개선된 저항성은, 배리어 스택이 광학적으로 최적화될 수 있기 때문에, 장치의 활성층들로부터 또는 활성층으로의 방사선의 전달을 손상시키지 않고 얻는다.
실시예
폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 연성 기판에 증착되고, 0.125 mm의 기하학적인 두께를 갖는 기판(본 명세서에서 "PET"로 나타남)의 배리어 증착 표면에 계면층을 갖는 배리어 스택들의 실시예들은 아래의 표 1에 주어진다. 실시형태에서, 계면층은 1 내지 10 미크론, 예를 들면 4 내지 5 미크론의 두께를 갖는 UV-경화 아크릴레이트 층이다. 계면층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 표면을 평탄화하고 평활화한다.
스택들의 특성들은 다음 표 1에 주어진다:
- TL: 광원(illuminant) D65/2° 관측 조건하에서 측정된, 가시 범위의 광 전달 %
- RL: 광원 D65/2° 관측 조건하에서 측정된, 가시 범위의 광 반사 %
- A: 다음을 만족하는, 가시 범위의 광 흡수 %:
TL+RL+A=1;
- WVTR(수증기 전달률): 37.8℃ 및 100% 상대 습도에서 MOCON AQUATRAN 시스템을 사용하여 8시간 주기로 측정된 수증기 전달률(g/m2.day) [NB: MOCON 시스템의 검출 임계치는 5x10-4 g/m2.day].
Figure pct00001
본 발명에 따른 실시예 1에서, 배리어 스택은 결정도가 교번하는 3개의 층들을 포함하고, 여기서 Si3N4 층들은 비정질 상태이고, ZnO 는 적어도 부분적으로 결정질 상태이다.
비교예 2 및 3에 따르면, 배리어 스택은 모두 비정질 상태인 3개의 층들을 포함한다.
본 발명에 따른 실시예 1의 배리어 스택이, 비교예 2 및 3의 배리어 스택의 WVTR보다 10배 양호한 WVTR을 달성하는 것을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.
표 1에서 각각의 실시예들에 있어서, 마그네트론 스퍼터링으로 층들을 증착할 때의 증착 조건들은 다음과 같다:
Figure pct00002
본 발명은 기술되고 도시된 실시예들에 제한되지 않는다.
특히, 앞서 기술된 실시예들에서, 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택은 투명하다. 실시형태들에서, 적어도 하나의 배리어 스택을 포함하는 다층 부품은, 적어도 75%, 예를 들면, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 92%, 또는 심지어 적어도 94%의 광원 D65/2° 관측 조건하에서 투명하다. 변형예로서, 본 발명에 따른 다층 부품의 적어도 하나의 배리어 스택은, 특히 다층 부품이, 전면을 통해서만 방출하는 광기전 셀 또는 OLED의 후면 밀봉 또는, 투명 조건이 요구되지 않지만 환경 조건들의 영향으로 인해 열화되기 쉬운 소자의 전면 및/또는 후면 밀봉에 사용될 때, 투명성이 요구되지 않는다.
또한, 다층 부품의 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택은 3 이상의 임의의 수로 겹쳐진 층들을 포함할 수 있고, 이들 층들의 화학 조성 및 두께를 앞서 기술된 것들과 다르게 하는 것이 가능하다. 배리어 스택의 각각의 층은 금속 박막 또는, 특히 임의의 수소화된, 탄화된 또는 도핑된 MOx, MNy 또는 MOxNy 유형의 화학 조성을 갖는 산화물, 질화물 또는 산질화물의 박막일 수 있고, 여기서 M은, 예를 들어 Si, Al, Sn, Zn, Zr, Ti, Hf, Bi 및 Ta 또는 이들의 합금으로 부터 선택된 금속이다. 배리어 스택의 층들의 주어진 화학 조성에 대하여, 각각의 층들의 기하학적인 두께들은, 다층 부품을 투과하는 방사선 전달을 최대화 하도록, 예컨대 최적화 소프트웨어를 사용하여 선택된다.
추가로, 다층 부품의 층들이 폴리머 층 상에 증착될 때, 유기 계면층, 예를 들면 아크릴릭 또는 에폭시 수지 유형 또는 하이브리드 유기-무기 유형의 유기 계면층은, 특히 평활화 또는 평탄화 기능을 제공하도록, 폴리머 층 이전에 놓일 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 다층 부품은 공기 및/또는 수분에 민감한 소자를 포함하는 임의의 유형의 장치에 사용될 수 있고, 기술되고 도시된 OLED, 광기전 및 전기 변색 장치들에 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 박막 광기전 셀의 밀봉에 적용될 수 있고, 흡수 층은 비정질 또는 미정질(microcrystalline) 실리콘 계 또는 카드뮴 텔루라이드 계 또는, CIS 또는 CIGS와 같은 황동광 화합물 계 박막이다. 본 발명은 또한, 유기 광기전 셀의 유기 흡수층이, 특히 환경 조건들에 민감한 유기 광기전 셀의 밀봉하는데 적용되거나 p/n 접합(junction)을 형성하는 다결정 또는 단결정 실리콘 웨이퍼(wafer)를 포함하는 광기전 셀의 밀봉에 적용될 수 있다. 본 발명은 또한, 감광성 색소를 갖는 그라첼(
Figure pct00003
) 셀들(소위 DSSC; 염료 감응 태양 전지)로 구성된 모듈에 적용될 수 있는데, 수분에 대한 노출은, 전극 열화(deterioration) 외에도, 원치 않는 전기화학 반응을 일으키는 전해질의 기능장애(malfunction)를 일으킨다. 본 발명을 적용할 수 있는 다층 전자 장치들의 다른 실시예들은: 전자 디스플레이 장치로서, 그 활성부가 전극들 간에 인가되는 전압에 따라 이동할 수 있는 전기적으로 대전된 색소들을 포함하는, 전자 디스플레이 장치; 및 무기 전계발광 장치로서, 그 활성부가 유전체들 간에 개재된 활성 매질을 포함하고, 여기서 활성 매질은, 특히 황화물 또는 산화물 계인 호스트 매트릭스(host matrix)로서 작용하는 결정 격자 및 발광(luminescence)을 일으키는 도펀트, 예를 들면 ZnS:Mn 또는 SrS:Cu, Ag로 구성되는 무기 전계발광 장치이다.
폴리머 층 및 적어도 하나의 다층 배리어 스택을 포함하는, 본 발명에 따른 다층 부품을 제조하는 공정은, 배리어 스택의 층들의 박막 증착을 포함한다. 층들을 증착하는 하나의 가능한 기술은 마그네트론 스퍼터링이다.
이 공정에서, 플라즈마는, 증착되는 화학 소자들을 포함하는 타겟에 인접한 고 진공에서 생성된다. 타겟에 충격(bombarding)을 가하는 플라즈마의 활성 종들은, 기판 상에 증착된 상기 화학 소자들을 떼어내고, 원하는 박막을 형성한다. 이 공정은, 층이 타겟으로부터 떨어진 소자들과 플라즈마 중에 함유된 기체 사이의 화학 반응으로부터 얻어진 물질로 구성될 때, "반응하는(reactive)"공정이다. 이 공정의 주요 이점은, 기판을 다양한 타겟들 아래에 연속하여 통과시킴으로써 하나의 동일 라인에서 매우 복잡한 다층 스택을 증착하는 것이 가능하다는 것이다.
스퍼터링은, 파라미터, 예를 들면 증착 챔버의 압력, 전력, 반응 기체의 종류 또는 양을 변경함으로써, 배리어 스택의 특정 물리화학적(physic-chemical) 특성들, 특히 밀도, 화학양론 및 화학적 조성을 가변하는 것을 가능케 한다.
또한, 배리어 스택의 층들을 증착하기 위한 마그네트론 스퍼터링외의 다른 증착 기술들, 특히 화학 기상 증착(CVD), 특히 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD), 원자층 증착(ALD) 및 증발(evaporation) 기술들이 고려된다.
다층 스택의 층들이 폴리머 층상에 필수적으로 증착되지 않아도 되는 것에주의해야 한다. 따라서, 예를 들어, 슈퍼스트레이트 모드로 제조되는 도 1 및 2에 도시된 장치의 경우, 배리어 스택의 박막은 폴리머 기판(1)에 연속하여 증착되는 반면, 기판 모드로 제조되는 도 6 및 7에 도시된 장치의 경우, 배리어 스택의 박막이 전극(315)상에 연속하여 증착되고, 폴리머 라미네이션 중간층이 후속 단계에서 배리어 스택에 추가된다.

Claims (18)

  1. 유기 발광 다이오드 또는 광기전 셀과 같은 공기 및/또는 수분에 민감한 소자(12; 13; 313; 314)를 밀봉하기 위한 다층 부품(11; 111; 211; 311)으로서, 상기 다층 부품은 유기 폴리머 층(1; 101; 201; 304) 및 적어도 하나의 배리어 스택(2; 102; 202, 202`; 302)을 포함하고, 상기 배리어 스택은 낮은 결정도와 높은 결정도가 교번하는 적어도 3개의 연속적인 층들을 포함하고, 높은 결정도의 층의 결정도 대 낮은 결정도의 층의 결정도의 비는 1.1 이상인, 다층 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    높은 결정도의 층의 부피 결정도와 낮은 결정도의 층의 부피 결정도 사이의 차이는 10% 이상인, 다층 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    높은 결정도의 층의 결정도 대 낮은 결정도의 층의 결정도의 비는 1.5 이상인, 다층 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 연속하는 층들은 비정질 상태와 적어도 부분적으로 결정질 상태가 교번하는, 다층 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 스택의 각각의 층은 5 내지 200 nm, 바람직하게는 5 내지 100 nm의 기하학적인 두께를 갖는, 다층 부품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 스택의 각각의 층은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물 층인, 다층 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속은, Si, Al, Sn, Zn, Zr, Ti, Hf, Bi, Ta 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 다층 부품.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속 산화물, 상기 금속 질화물 또는 상기 금속 산질화물은 Si, Al, Sn, Zn, Zr, Ti, Hf, Bi, Ta 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터의 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함하는 것인, 다층 부품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리머 층과 배리어 스택 사이에 위치한 유기 또는 하이브리드 유기-무기 계면층을 포함하는, 다층 부품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 스택의 구성 층들은 고 굴절률과 저 굴절률을 교번하여 갖는, 다층 부품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리머 층 및 배리어 스택 또는 각각의 배리어 스택은 투명한, 다층 부품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리머 층으로부터 시작하여, 유기 또는 하이브리드 유기-무기 중간체 층에 의해 분리되는 적어도 2개의 배리어 스택들을 포함하는, 다층 부품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    민감한 소자를 향한 폴리머 층의 면(1A; 201A; 304A)과 평행한 적어도 하나의 배리어 스택 및/또는 민감한 소자로부터 멀어지는 쪽으로 향해진 폴리머 층의 면(101B; 201B)과 평행한 적어도 하나의 배리어 스택을 포함하는, 다층 부품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머 층(1; 101; 201)은 기판 폴리머인, 다층 부품.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머 층(304)은 폴리머 라미네이션 중간층인, 다층 부품.
  16. 공기 및/또는 수분에 민감한 소자를 포함하고, 민감한 소자에 대한 전면 및/또는 후면 밀봉재로서, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 다층 부품을 포함하는, 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    민감한 소자는, 유기 발광 다이오드(12), 광기전 셀(13; 313), 전기변색 시스템(314), 전자잉크 디스플레이 시스템 또는 무기 발광 시스템의 전체 또는 부분인, 장치.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다층 부품을 제조하는 방법으로서, 배리어 스택의 층들 중 적어도 일부가 스퍼터링, 특히 마그네트론 스퍼터링 또는 화학 기상 증착, 특히 플라즈마-촉진 화학 기상 증착, 또는 원자층 증착 또는 이들 기술의 조합에 의해 증착되는, 방법.
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