KR20160020833A - 배리어 필름 구조체 및 이를 구비하는 유기전자소자 - Google Patents

배리어 필름 구조체 및 이를 구비하는 유기전자소자 Download PDF

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KR20160020833A
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Abstract

본 발명은 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 효과적으로 방지하면서 동시에 내굴곡성이 향상된 배리어 필름 구조체 및 이를 구비한 유기전자소자에 관한 것으로서, 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 배치되며 무기화합물로 이루어진 배리어층 및 상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz)을 포함하며, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 배리어 필름 구조체를 제공한다.
[수학식 1]
2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 1
[수학식 2]
1/3 < y/(x+y+z) < 1
[수학식 3]
1/3 < z/(x+y+z) < 1

Description

배리어 필름 구조체 및 이를 구비하는 유기전자소자{Barrier film structure and organic electronic device having the same}
본 발명은 배리어 필름 구조체 및 이를 구비하는 유기전자소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 대기 중의 수분이나 산소의 유입을 방지할 수 있는 배리어 필름 구조체 및 이를 구비하는 유기전자소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기발광다이오드와 같은 유기발광소자는 외부 광원을 필요로 하지 않고 스스로 발광하는 발광 소자로, 특히, 높은 발광 효율을 가지며, 휘도 및 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠르다는 장점을 갖지만, 대기 중의 수분이나 산소와 같은 가스가 발광소자의 내측으로 유입되어 전극이 산화되거나 소자 자체의 열화가 진행되면서 수명이 단축되고, 발광 휘도, 발광 효율 및 발광 균일성이 점차적으로 열화된다는 단점이 있다. 이러한 문제점들을 방지하기 위하여, 수분과 산소와의 접촉을 억제하기 위하여 유기발광소자를 밀봉하는 다양한 기술이 연구되고 있다.
예를 들면, 기재에 알루미늄 박층을 구비한 배리어 필름 구조체가 시도되었다. 그러나, 이러한 구조체는 안정된 가스 배리어 기능을 얻을 수 있지만, 배리어층으로서 알루미늄 박층을 구비하고 있기 때문에 소각적성이 뒤떨어지고, 사용 후의 폐기 처분이 용이하지 않다는 문제가 있었다. 또한, 알루미늄 박층을 구비하고 있기 때문에 투명성을 갖는 배리어 필름 구조체를 얻을 수 없다는 문제도 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 폴리염화비닐리덴(PVDC)이나 에틸렌-비닐알콜 공중합체(EVOH)로 이루어지는 배리어층을 구비한 배리어 필름 구조체가 개발되었다.
그러나, 폴리염화비닐리덴은 염소를 함유하기 때문에 사용 후에 소각하게 되면 염소 가스가 발생하여 환경에 유해한 문제가 있다. 한편, 에틸렌-비닐알콜 공중합체는 산소 가스에 대한 배리어 기능이 우수하며, 또한 향미 성분의 흡착성이 낮다는 장점은 있지만, 고습도 분위기 하에서는 산소 가스 배리어 기능이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 에틸렌-비닐알콜 공중합체는 수증기에 대한 배리어 기능이 낮다는 문제가 있다. 이 때문에, 에틸렌-비닐알콜 공중합체를 포함하는 배리어층은 수증기로부터의 차단을 위하여 추가적인 적층 구조를 도입할 필요가 있어서 제조 비용이 증대하는 문제도 있다.
한국 특허공개번호 제2010-0056421호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 효과적으로 방지하면서, 동시에 내굴곡성이 향상된, 배리어 필름 구조체 및 이를 구비한 유기전자소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 배리어 필름 구조체가 제공된다. 상기 배리어 필름 구조체는 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 배치되며 무기화합물로 이루어진 배리어층 및 상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz)을 포함한다. 상기 실리콘 산질화물층은, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 만족하는 실리콘 산질화물층인 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 1
[수학식 2]
1/3 < y/(x+y+z) < 1
[수학식 3]
1/3 < z/(x+y+z) < 1
상기 배리어 필름 구조체에서 상기 실리콘 산질화물층은, 상기 배리어층의 하면 상에 형성되어 상기 베이스 필름과 상기 배리어층 사이에 개재된 제 1 실리콘 산질화물층 및 상기 배리어층의 상면 상에 형성된 제 2 실리콘 산질화물층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 실리콘 산질화물층 상에 형성된 실리콘 산화물층을 더 포함할 수 있다.
상기 배리어 필름 구조체에서 상기 베이스 필름은 고리형 올레핀 고분자 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 및 폴리카보네이트 필름 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 배리어 필름 구조체에서 상기 배리어층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물 및 알루미늄 산질화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 단수의 층 또는 적층된 복수의 층일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 배리어 필름 구조체의 제조방법이 제공된다. 상기 배리어 필름 구조체의 제조방법은 베이스 필름을 제공하는 단계, 상기 베이스 필름 상에 배치되며 무기화합물로 이루어진 배리어층을 형성하는 단계 및 상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 실리콘 산질화물층(SixOyNz)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 배리어 필름 구조체의 제조방법에서 상기 실리콘 산질화물층을 형성하는 단계는 실리콘 타겟이 장착된 챔버 내에 산소 및 질소 가스를 과포화 상태로 투입하고 반응성 스퍼터링에 의하여 실리콘 산질화물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 의한 유기전자소자가 제공된다. 상기 유기전자소자는 상술한 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드(OLED) 또는 유기 태양전지(OPV)를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일실시예에 따르면, 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 효과적으로 방지하면서 동시에 내굴곡성이 향상된 배리어 필름 구조체 및 이를 구비한 유기전자소자를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드의 일부를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법에서 실리콘 산질화물층(SixOyNz)의 조성을 도해하는 도면이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 배리어 필름 구조체는 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 방지하면서 투명한 구조체이다. 상기 배리어 필름 구조체는 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 배치되며 무기화합물로 이루어진 배리어층 및 상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz)을 포함한다.
상기 실리콘 산질화물층(SixOyNz)은, 상기 실리콘 산질화물층을 구성하는 산소와 질소의 비율이 통상적인 화학양론적(stoichiometric) 비율보다 높도록, 산소와 질소가 과포화되어 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 상기 실리콘 산질화물층은, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족한다.
[수학식 1]
2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 1
[수학식 2]
1/3 < y/(x+y+z) < 1
[수학식 3]
1/3 < z/(x+y+z) < 1
본 발명자는 산소와 질소가 과포화된 상기 실리콘 산질화물층이 통상적인 실리콘 산질화물층보다 크랙(crack)이 덜 발생하고 더 연질(soft)임을 발견하였으며, 상기 배리어층의 적어도 일면 상에 상기 실리콘 산질화물층이 배치되는 경우 배리어층을 포함한 배리어 필름 구조체의 내굴곡성이 현저하게 향상됨을 확인하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법에서 실리콘 산질화물층(SixOyNz)의 조성을 도해하는 도면이다.
도 6에 도시된 B영역은 상술한 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 영역에 해당하며, 특히, x=1, y=1.71, z=0.52를 만족하는 실리콘 산질화물층(SixOyNz)의 조성을 포함하는 도 6의 A영역에서는 내굴곡성 특성이 현저하게 개선됨을 확인하였다.
본 발명의 일부 실시예들에서는 실리콘 타겟을 사용하여 질소 가스와 산소 가스를 과포화 상태까지 투입한 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 공정에 의하여 광 투과도가 91% 이상인 상기 실리콘 산질화물층을 구현하였다.
한편, 상기 배리어층은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물 및 알루미늄 산화물으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 단수의 층 또는 적층된 복수의 층을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어층은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물 또는 알루미늄 산화물으로 이루어진 단일층이거나, 실리콘 산화물/실리콘 질화물/실리콘 산화물이 순차적으로 적층된 복수의 층일 수 있다. 특히, 상기 배리어층이 실리콘 산질화물층을 포함하는 경우에는, 배리어층을 구성하는 실리콘 산질화물의 조성 중에서 산소 및 질소의 비율은 통상적인 화학양론적(stoichiometric) 비율을 가지므로 과포화되지 않는 조성임을 이해하여야 한다.
실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물 등의 무기화합물로 이루어진 박막을 포함하는 상기 배리어층은 진공 증착에 의해 기재 상에 부착 및 형성되고, 폐기 시의 환경 상의 문제도 없으며, 또한 가스 배리어성의 습도 의존성도 없어 종래 사용하던 폴리염화비닐리덴(PVDC)이나 에틸렌-비닐알콜 공중합체(EVOH)의 문제점을 극복할 수 있다.
그러나, 실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물 등의 무기화합물로 이루어진 박막을 포함하는 상기 배리어층은 무기물 입자가 기재 상에 증착한 것이기 때문에, 무기물 입자 간에 결정입계라는 틈이 존재하여 박막의 가스 배리어 기능이 충분하지는 않다. 그 때문에, 상기 배리어층의 두께를, 예를 들어, 500 내지 1000Å 정도 두껍게 형성할 필요가 있다. 그러나, 배리어층의 두께를 크게 하면 연전(延展)성이 뒤떨어져서 크랙이 발생하기 쉽다는 또 다른 문제가 수반된다.
본 발명의 실시예들에 의한 배리어 필름 구조체에서는 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 산소와 질소가 과포화된 실리콘 산질화물층을 배치함으로써 내굴곡성이 향상된 배리어 필름을 구현할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 의한 배리어 필름 구조체는 베이스 필름 상에 유기물을 사용하지 않고 무기화합물만으로 진공 챔버 내에서 성막이 가능하므로 제조비용을 절감할 수 있다는 효과도 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예들을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함(comprise)"한다는 표현은, 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 배치된다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 명세서에서 사용하는 ‘투명하다’는 표현은 광 투과도가 100%인 경우 뿐만 아니라, 광이 100% 차단되는 완전 불투명한 경우를 제외한, 반투명의 개념도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)의 제조방법은 베이스 필름(110)을 제공하는 단계(S110), 베이스 필름(110) 상에 제 1 실리콘 산질화물층(120a)을 형성하는 단계(S120), 제 1 실리콘 산질화물층(120a) 상에 배리어층(130)을 형성하는 단계(S130), 배리어층(130) 상에 제 2 실리콘 산질화물층(120b)을 형성하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 나아가, 제 2 실리콘 산질화물층(120b) 상에 실리콘 산화물층(150)을 형성하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 실리콘 산질화물층(120a)을 형성하는 단계(S120)와 제 2 실리콘 산질화물층(120b)을 형성하는 단계(S140)는 실리콘 타겟이 장착된 진공 챔버 내에 산소 및 질소 가스를 과포화 상태까지 투입하고 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 공정에 의하여 구현할 수 있다. 나아가, 실리콘 산화물층(150)을 형성하는 단계(S150)도 스퍼터링 공정에 의하여 구현할 수 있다.
이에 의하여 구현된 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110), 제 1 실리콘 산질화물층(120a), 배리어층(130), 제 2 실리콘 산질화물층(120b) 및 실리콘 산화물층(150)이 순차적으로 적층된 투명한 필름 구조체이다.
제 1 실리콘 산질화물층(120a)과 제 2 실리콘 산질화물층(120b)을 포함하는 실리콘 산질화물층(SixOyNz)은 각각 산소와 질소가 과포화된 조성을 가지며, 예를 들어, 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 조성을 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배리어층(130)의 상면과 하면 상에 각각 상술한 조성을 가지는 실리콘 산질화물층(120)을 형성함으로써 배리어층(130)의 내굴곡성을 보완하여 연전성이 현저하게 향상된 배리어 필름 구조체를 구현할 수 있다.
한편, 산소와 질소가 과포화된 조성을 가지는 실리콘 산질화물층(120)은 크랙이 상대적으로 적게 발생하지만 막질이 연해서 외부에 노출되는 표면이 손상받기 쉽다. 따라서, 제 2 실리콘 산질화물층(120b) 상에 실리콘 산화물층(150)을 추가로 형성하여 제 2 실리콘 산질화물층(120b)의 표면을 스크래치 등으로부터 보호할 수 있다.
베이스 필름(110)은 고리형 올레핀 고분자(COP, cyclic olefin polymer) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate) 필름 및 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단층 필름 또는 상기 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 필름이 적층된 복층 필름일 수 있다. 이러한 베이스 필름(110)은 유리기판을 대체하는 투명기판으로서 연성을 가진다.
예를 들어, 고리형 올레핀 고분자(COP)는 노보넨(norbornene)과 같은 고리형 단량체로부터 얻어진 중합체로서 기존 올레핀계 중합체에 비해 투명성, 내열성, 내약품성이 우수하고 복굴절율과 수분흡수율이 매우 낮아 베이스 필름(110)의 물질로 사용될 수 있다.
배리어층(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 알루미늄 산화물으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 단수의 층 또는 적층된 복수의 층일 수 있다.
예를 들어, 배리어층(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물 또는 알루미늄 산화물으로 이루어진 단일층이거나, 실리콘 산화물/실리콘 질화물/실리콘 산화물이 순차적으로 적층된 복수의 층일 수 있다. 특히, 배리어층(130)이 실리콘 산질화물층을 포함하는 경우에는, 배리어층(130)을 구성하는 실리콘 산질화물의 조성 중에서 산소 및 질소의 비율은 통상적인 화학양론적(stoichiometric) 비율을 가지므로 과포화되지 않는 조성임을 이해하여야 한다.
실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물 등의 무기화합물로 이루어진 박막을 포함하는 배리어층(130)은 무기물 입자가 기재 상에 증착한 것이기 때문에, 무기물 입자 간에 결정입계라는 틈이 존재하여 박막의 가스 배리어 기능이 충분하지는 않을 수 있어, 두께를, 예를 들어, 500 내지 1000Å 정도 두껍게 형성할 필요가 있다. 그러나, 배리어층(130)의 두께를 크게 하면 연전(延展)성이 뒤떨어져서 크랙이 발생하기 쉽다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)에서는 배리어층(130)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 산소와 질소가 과포화된 실리콘 산질화물층(120)을 배치함으로써 내굴곡성이 향상된 배리어 필름을 구현할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110) 상에 유기물을 사용하지 않고 무기화합물만으로 진공 챔버 내에서 성막을 수행하여 구현이 가능하므로 제조비용을 절감할 수 있다는 효과도 기대할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110), 배리어층(130), 제 2 실리콘 산질화물층(120b) 및 실리콘 산화물층(150)이 순차적으로 적층된 필름 구조체이다. 즉, 배리어층(130)의 상면 상에만 실리콘 산질화물층(120b)이 형성된 구조체이다. 구성요소 각각에 대한 구체적인 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 부분과 중복되므로 여기에서는 생략한다.
산소와 질소가 과포화된 조성을 가지는, 제 2 실리콘 산질화물층(120b)은 예를 들어, 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 조성을 가진다. 배리어층(130)의 상면 상에 상기 조성을 가지는 실리콘 산질화물층이 형성되어 배리어층(130)의 내굴곡성을 보완하여 배리어 필름 구조체(100)의 내굴곡성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110), 제 1 실리콘 산질화물층(120a), 배리어층(130)이 순차적으로 적층된 필름 구조체이다. 즉, 배리어층(130)의 하면 상에만 실리콘 산질화물층(120a)이 형성된 구조체이다. 구성요소 각각에 대한 구체적인 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 부분과 중복되므로 여기에서는 생략한다.
산소와 질소가 과포화된 조성을 가지는, 제 1 실리콘 산질화물층(120a)은 예를 들어, 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 조성을 가진다. 배리어층(130)의 하면 상에 상기 조성을 가지는 실리콘 산질화물층이 형성되어 배리어층(130)의 내굴곡성을 보완하여 배리어 필름 구조체(100)의 내굴곡성을 향상시킬 수 있다.
상술한 배리어 필름 구조체(100)는 유기 발광소자 다이오드(OLED)나 유기 태양전지(OPV)와 같은 유기전자소자에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 이에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드(OLED)의 일부를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 유기 발광소자 다이오드(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 적층된 양극(220), 유기층(230) 및 광투과형 음극(240)이 적층되고, 그 상부로 상술한 배리어 필름 구조체(100)가 배치된다. 물론, 도 5에 도시된 유기 발광소자 다이오드(200)의 구성은 예시적이며 변형 가능하다.
한편, 도 5에 도시된 배리어 필름 구조체(100)는 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 배리어 필름 구조체(100)의 상하가 뒤집힌 상태에 대응될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 배리어 필름 구조체(100)를 유기 발광소자 다이오드(200)에 적용하는 경우, 광투과형 음극(240)의 바로 위에 실리콘 산화물층(150)이 배치되고, 실리콘 산화물층(150) 상에 제 2 실리콘 산질화물층(120b), 배리어층(130), 제 1 실리콘 산질화물층(120a) 및 베이스 필름(110)이 순차적으로 배치될 수 있다.
최근, 플렉세블 디스플레이 장치에 유기 발광소자 다이오드(OLED)를 적용하기 위해서 유기 발광소자 다이오드(200)를 구성하는 부품들의 연성(flexibility) 확보의 요구가 높아지고 있는 바, 상술한 실리콘 산질화물층(120a, 120b)을 구비함으로써 내굴곡성이 향상된 봉지재로서의 배리어 필름 구조체(100)는 유기 발광소자 다이오드(OLED)의 적용 범위를 확장할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 본 발명의 실시예들에 의한 배리어 필름 구조체(100)는 유기발광소자 뿐만 아니라 유기태양전지에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 태양전지 모듈의 가장 뒷면에 위치하는 백시트는 일반적으로 기계적 강도 뿐 아니라, 산소, 수분, 화학물질 등의 외부 요인으로부터 태양전지 모듈을 안쪽에 위치하는 수분에 취약한 태양전지 셀과 같은 구조들을 보호할 수 있는 기능이 요구되고 있는데, 상술한 배리어 필름 구조체(100)가 상기 백시트에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 배리어 필름 구조체
110 : 베이스 필름
120a, 120b, 120 : 실리콘 산질화물층
130 : 배리어층
150 : 실리콘 산화물층
200 : 유기 발광 다이오드

Claims (9)

  1. 베이스 필름;
    상기 베이스 필름 상에 배치되며, 무기화합물로 이루어진, 배리어층; 및
    상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz);을 포함하고,
    상기 실리콘 산질화물층은, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 실리콘 산질화물층인, 배리어 필름 구조체.
    [수학식 1]
    2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 1
    [수학식 2]
    1/3 < y/(x+y+z) < 1
    [수학식 3]
    1/3 < z/(x+y+z) < 1
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 산질화물층은, 상기 배리어층의 하면 상에 형성되어 상기 베이스 필름과 상기 배리어층 사이에 개재된 제 1 실리콘 산질화물층; 및 상기 배리어층의 상면 상에 형성된 제 2 실리콘 산질화물층;을 포함하는, 배리어 필름 구조체.
  3. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 실리콘 산질화물층 상에 형성된 실리콘 산화물층을 더 포함하는, 배리어 필름 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 고리형 올레핀 고분자(COP, cyclic olefin polymer) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate) 필름 및 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 필름 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 배리어 필름 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 알루미늄 산화물으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 단수의 층 또는 적층된 복수의 층인, 배리어 필름 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 의한 상기 배리어 필름 구조체를 구비하는, 유기전자소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기전자소자는 유기 발광소자 다이오드(OLED) 또는 유기 태양전지(OPV)를 포함하는, 유기전자소자.
  8. 베이스 필름을 제공하는 단계;
    상기 베이스 필름 상에 배치되며, 무기화합물로 이루어진, 배리어층을 형성하는 단계; 및
    상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 실리콘 산질화물층(SixOyNz)을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 실리콘 산질화물층은, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는 실리콘 산질화물층인, 배리어 필름 구조체의 제조방법.
    [수학식 1]
    2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 1
    [수학식 2]
    1/3 < y/(x+y+z) < 1
    [수학식 3]
    1/3 < z/(x+y+z) < 1
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리콘 산질화물층을 형성하는 단계;는 실리콘 타겟이 장착된 챔버 내에 산소 및 질소 가스를 투입하고 반응성 스퍼터링에 의하여 실리콘 산질화물층을 형성하는 단계;를 포함하는, 배리어 필름 구조체의 제조방법.
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