KR20160020841A - Barrier film structure and organic electronic device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
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. BACKGROUND OF THE
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. In general, an organic light emitting diode, such as an organic light emitting diode, is a light emitting device that does not need an external light source but emits itself, has an advantage of high luminous efficiency, excellent luminance and viewing angle and fast response speed, Or oxygen is introduced to the inside of the light emitting device to oxidize the electrodes or deteriorate the device itself, shortening the life span and gradually degrading the light emitting luminance, the light emitting efficiency and the light emitting uniformity. In order to prevent these problems, various techniques for sealing the organic light emitting device to suppress contact between moisture and oxygen have been studied.
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. For example, a barrier film structure having an aluminum foil layer on a substrate has been attempted. However, although such a structure can obtain a stable gas barrier function, there is a problem in that the aluminum thin layer is provided as the barrier layer, so the incineration suitability is poor and the disposal after use is not easy. Further, since the aluminum foil layer is provided, there is a problem that a barrier film structure having transparency can not be obtained.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 폴리염화비닐리덴(PVDC)이나 에틸렌-비닐알콜 공중합체(EVOH)로 이루어지는 배리어층을 구비한 배리어 필름 구조체가 개발되었다. In order to solve such a problem, a barrier film structure having a barrier layer made of polyvinylidene chloride (PVDC) or an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) has been developed.
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. However, since polyvinylidene chloride contains chlorine, if it is incinerated after use, chlorine gas is generated, which is harmful to the environment. On the other hand, the ethylene-vinyl alcohol copolymer has an advantage of excellent barrier function against oxygen gas and low adsorption of flavor components, but the oxygen gas barrier function is deteriorated in a high humidity atmosphere. Further, the ethylene-vinyl alcohol copolymer has a problem that the barrier function against water vapor is low. For this reason, the barrier layer containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer needs to introduce an additional laminated structure for blocking from water vapor, which increases the manufacturing cost.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 장기 신뢰성을 확보하면서 동시에 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배리어 필름 구조체 및 이를 구비한 유기전자소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of the Invention The present invention provides a barrier film structure and an organic electronic device including the barrier film structure, which can effectively prevent moisture and oxygen from entering the atmosphere while securing long-term reliability and at the same time to solve various problems including the above- . However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 의한 배리어 필름 구조체가 제공된다. 상기 배리어 필름 구조체는 베이스 필름 및 상기 베이스 필름 상에 배치되며 전자친화도가 0 eV보다 크고 4 eV보다 작은 배리어층을 포함한다. A barrier film structure according to one aspect of the present invention is provided. The barrier film structure includes a base film and a barrier layer disposed on the base film and having an electron affinity greater than 0 eV and less than 4 eV.
상기 배리어 필름 구조체에서, 상기 배리어층은 SiAlON, AlON 또는 SiON을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. In the barrier film structure, the barrier layer may be made of a material including SiAlON, AlON or SiON.
상기 배리어 필름 구조체는 상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz);을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산질화물층에서 상기 x, y 및 z는 양의 실수의 값을 가지며 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) < 1을 모두 동시에 만족할 수 있다. The barrier film structure may further include a silicon oxynitride layer (Si x O y N z ) formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the barrier layer to improve the bending resistance of the barrier layer . Wherein x, y, and z in the silicon oxynitride layer have positive real valued values and satisfy the following relationship: < EMI ID = 1.0 > 3 <y / (x + y + z) <1 and Equation 3: 1/3 <z / (x + y + z) <1.
상기 배리어 필름 구조체는 상기 배리어층의 적어도 하나의 면과 접하며, 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 이루어진 금속층 및 상기 금속층의 적어도 하나의 면과 접하는 실리콘 산화물(SiOx)층을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 x는 1.5 내지 1.9의 양의 실수의 값을 가질 수 있다. The barrier film structure has at least one surface and the tangent of the barrier layer, a gold (Au), silver (Ag) or copper (Cu) metal layer and a silicon oxide (SiO x) in contact with at least one surface of the metal layer made of a layer As shown in FIG. In the silicon oxide (SiO x ) layer, x may have a positive real value of 1.5 to 1.9.
상기 배리어 필름 구조체에서 상기 배리어층의 상부면은 아르곤 플라즈마 처리되거나 헬륨 및 아르곤 플라즈마 처리될 수 있다. The upper surface of the barrier layer in the barrier film structure may be argon plasma treated or helium and argon plasma treated.
상기 배리어 필름 구조체는 상기 베이스 필름 상에 배치된, 적어도 하나 이상의 티타늄 산화물(TiOx)층을 더 포함할 수 있다. 상기 티타늄 산화물층에서 상기 x는 0.1보다 크고 2보다 작은 값을 가질 수 있다. The barrier film structure may further include at least one titanium oxide (TiO x ) layer disposed on the base film. In the titanium oxide layer, x may be greater than 0.1 and less than 2.
상기 배리어 필름 구조체는 상기 배리어층에서 유발되는 응력을 완화시키기 위하여, 상기 배리어층의 적어도 일면과 대면하는 적어도 하나 이상의 실리콘 산화물(SiOx)층을 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 x의 값은 1.5 내지 1.9의 범위를 가질 수 있다. The barrier film structure may further include at least one layer of a silicon oxide (SiO x ) layer facing at least one surface of the barrier layer to relieve stress generated in the barrier layer. The value of x in the silicon oxide (SiO x ) layer may range from 1.5 to 1.9.
본 발명의 다른 관점에 의한 유기전자소자가 제공된다. 상기 유기전자소자는 상술한 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드(OLED) 또는 유기 태양전지(OPV)를 포함할 수 있다. An organic electronic device according to another aspect of the present invention is provided. The organic electronic device may include an organic light emitting diode (OLED) or an organic solar cell (OPV) having the barrier film structure described above.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일실시예에 따르면, 장기 신뢰성을 확보하면서 동시에 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배리어 필름 구조체 및 이를 구비한 유기전자소자를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide a barrier film structure and an organic electronic device including the barrier film structure, which can effectively prevent moisture and oxygen from entering the atmosphere while ensuring long-term reliability. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체에서 배리어층을 구성할 수 있는 SiAlON 물질을 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드의 일부를 개략적으로 도해하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a barrier film structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a SiAlON material capable of forming a barrier layer in a barrier film structure according to embodiments of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of an organic light emitting diode diode having a barrier film structure according to embodiments of the present invention.
본 발명의 기술적 사상에 따른 배리어 필름 구조체는 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 방지하면서 투명한 구조체이다. 상기 배리어 필름 구조체는 베이스 필름 및 상기 베이스 필름 상에 배치되며 전자친화도가 0 eV보다 크고 4 eV보다 작은 배리어층을 구비한다. The barrier film structure according to the technical idea of the present invention is a transparent structure while preventing water or oxygen from being introduced into the atmosphere. The barrier film structure has a base film and a barrier layer disposed on the base film and having an electron affinity greater than 0 eV and less than 4 eV.
본 발명자는, 배리어층의 전자친화도가 0 eV보다 크고 4 eV보다 작을 경우, 배리어층이 온습도에 안정성을 가지고 배리어 특성에 대하여 장기 신뢰성을 가짐을 발견하였다. 이러한 상기 배리어층은 SiAlON, AlON 또는 SiON을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. The present inventors have found that when the electron affinity of the barrier layer is greater than 0 eV and less than 4 eV, the barrier layer has stability to temperature and humidity and long-term reliability to the barrier property. Such a barrier layer may be made of a material including SiAlON, AlON or SiON.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예들을 제공한다. Hereinafter, embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention.
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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
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.Like numbers refer to like elements throughout the specification. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, the phrase "comprise" when used herein is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, elements, and / or groups thereof, , Operation, absence, presence of elements and / or groups.
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. It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, an area, or a substrate is referred to as being "on " another element, the element may be directly" on " It is to be understood that there may be other components intervening in the system. On the other hand, when an element is referred to as being "directly on" another element, it is understood that there are no other elements intervening therebetween.
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.In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.
본 명세서에서 사용하는 ‘투명하다’는 표현은 광 투과도가 100%인 경우 뿐만 아니라, 광이 100% 차단되는 완전 불투명한 경우를 제외한, 반투명의 개념도 포함한다. 한편, 본 명세서에서 사용하는 ‘전자친화도’는 원자나 분자의 1가 음이온에서 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지를 의미한다. As used herein, the expression " transparent " includes not only the case where the light transmittance is 100% but also the concept of translucency, except for a case where the light is completely blocked, which is completely opaque. As used herein, the term "electron affinity" refers to the energy required to remove electrons from a monovalent anion of an atom or molecule.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체에서 배리어층을 구성할 수 있는 SiAlON 물질을 도해하는 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a barrier film structure according to an embodiment of the present invention, Lt; RTI ID = 0.0 > SiAlON < / RTI > material capable of forming a barrier layer in a barrier film structure according to embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)의 제조방법은 베이스 필름(110)을 제공하는 단계(S10), 베이스 필름(110) 상에 평탄화층(120)을 형성하는 단계(S20), 평탄화층(120) 상에 전자친화도가 0 eV보다 크고 4 eV보다 작은, SiAlON층으로 구성된, 배리어층(130)을 형성하는 단계(S30)를 포함한다. 배리어층(130)을 구성하는 SiAlON층은, 예를 들어, AlON층 또는 SiON층으로 대체될 수도 있다. Referring to FIGS. 1 to 3, a method of manufacturing a
베이스 필름(110)은 고리형 올레핀 폴리머(COP, cyclic olefin polymer) 필름, 고리형 올레핀 코폴리머(COC, cyclic olefin copolymer) 필름, 폴리에테르 설폰(PES, polyether sulfone) 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. The
예를 들어, 고리형 올레핀 폴리머(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. For example, the cyclic olefin polymer (COP) is a polymer obtained from a cyclic monomer such as norbornene, which is superior in transparency, heat resistance, and chemical resistance to conventional olefin polymers and has a very low birefringence and water absorption rate. Can be used as the material of the
평탄화층(120)은 베이스 필름(110)의 바로 상에 형성되는데, 평탄화층(120)에 의하여 베이스 필름(110) 상의 배리어층(130)이 균일하게 증착될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 그라비아(microgravure) 코팅기 또는 바(bar) 코팅기에 의하여 아크릴레이트(acrylate)를 코팅하여 평탄화층(120)을 구현할 수 있다. The
이에 의하여 구현된 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110), 평탄화층(120) 및 SiAlON층으로 구성된 배리어층(130)이 순차적으로 배치된 구조체를 포함한다. 도 3에 도시된, SiAlON 물질은 전자친화도가 상대적으로 낮은 물질로서 온습도에 안정성을 갖고 있어 배리어 필름의 배리어 특성에서 장기신뢰성을 확보할 수 있다. 특히, 외부 환경에 많이 노출될 수 있는 플렉서블 전자기기의 경우 장기신뢰성이 중요한 의미를 가질 수 있는바, 본 발명의 일 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)를 적용할 경우 유리한 효과를 기대할 수 있다. SiAlON층으로 구성된 배리어층(130)은 화학적 기상 증착공정 또는 반응성 스퍼터링과 같은 물리적 기상 증착공정에 의하여 형성될 수 있다. The
한편, 도면에 도시하지 않았으나, 본 발명의 변형된 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)에서는 평탄화층(120)과 SiAlON층으로 구성된 배리어층(130)으로 이루어진 단위적층체가 복수회 반복되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 단위적층체가 반복하여 배치됨으로써 장기신뢰성을 더욱 개선시킬 수 있다. Although not shown in the drawing, in the
이하에서는, 도 1에 개시된 배리어 필름 구조체(100)의 변형된 실시예들을 설명한다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 참조부호를 가지는 구성요소에 대한 설명은 상술한 내용과 중복되므로 생략한다. Hereinafter, modified embodiments of the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 배리어층(130)의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 배리어층(130)의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(140)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the
SiAlON, AlON 또는 SiON 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. Since the
본 발명의 변형된 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)에서는 배리어층(130)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 산소와 질소가 과포화된 실리콘 산질화물층(140)을 배치함으로써 내굴곡성이 향상된 배리어 필름을 구현할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. In the
본 발명자는 실리콘 산질화물층(140)에서 상기 실리콘 산질화물층을 구성하는 산소와 질소의 비율이 통상적인 화학양론적(stoichiometric) 비율보다 높도록, 산소와 질소가 과포화된 경우 이러한 내굴곡성의 향상이 현저해짐을 확인하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 실리콘 산질화물층(SixOyNz, 140)에서, 상기 x, y 및 z가 양의 실수의 값을 가지며, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족할 수 있다. The present inventors have found that when oxygen and nitrogen are supersaturated such that the ratio of oxygen to nitrogen constituting the silicon oxynitride layer in the
[수학식 1][Equation 1]
2/3 < (y+z)/(x+y+z) < 12/3 <(y + z) / (x + y + z) <1
[수학식 2]&Quot; (2) "
1/3 < y/(x+y+z) < 11/3 <y / (x + y + z) <1
[수학식 3]&Quot; (3) "
1/3 < z/(x+y+z) < 1 1/3 < z / (x + y + z) < 1
본 발명자는 산소와 질소가 과포화된 실리콘 산질화물층(140)이 통상적인 실리콘 산질화물층보다 크랙(crack)이 덜 발생하고 더 연질(soft)임을 발견하였으며, 배리어층(130)의 적어도 일면 상에 실리콘 산질화물층(140)이 배치되는 경우 배리어층(130)을 포함한 배리어 필름 구조체(100)의 내굴곡성이 현저하게 향상됨을 확인하였다.The present inventors have found that the oxygen and nitrogen supersaturated
본 발명의 일부 실시예들에서는 실리콘 타겟을 사용하여 질소 가스와 산소 가스를 과포화 상태까지 투입한 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 공정에 의하여 광 투과도가 91% 이상인 실리콘 산질화물층(140)을 구현하였다. 즉, 본 발명의 변형된 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. In some embodiments of the present invention, a
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 배리어층(130)의 적어도 하나의 면과 접하며, 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 이루어진 금속층(160) 및 금속층(160)의 적어도 하나의 면과 접하는 실리콘 산화물층(150)을 더 포함할 수 있다. 화학식 SiOx를 가지는 실리콘 산화물층(150)에서 상기 x는 1.5 내지 1.9의 양의 실수의 값을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, a
무기화합물로 이루어진 배리어층(130)의 배리어 특성을 강화하기 위하여 불가피하게 배리어층(130) 두께의 증가가 요구된다. 배리어층(130) 두께 증가에 따라 수반되는 연전성 저하의 문제점을 보완하기 위하여, 배리어층(130)과 인접하게 배치되는 금속층(160)을 제공한다. 금속층(160)은, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 이루어진 박막층일 수 있다. An increase in the thickness of the
금속층(160)은 연성과 전성이 우수하므로 배리어층(130)의 연전성을 보완할 수 있으며, 대기 중의 수분이나 산소가 유입되는 것을 방지하는 배리어 특성에도 기여할 수 있다. 다만, 금속층(160)은 광 투과도 측면에서 불리하므로, 광을 투과시킬 수 있을 정도로 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하다. Since the
예를 들어, 은 박막의 두께는 40nm 에서 5nm로 얇아질수록 가시광선 영역에서의 광 투과도는 더 높아지나, 광 투과도는 전반적으로 80% 미만인 것으로 나타난다. 특히, 은 박막의 두께가 20nm 이상인 경우에는 가시광선 파장에 따라 광 투과도가 20% 이하로 낮아지게 되는 문제가 발생한다. For example, as the thickness of the silver thin film is thinned from 40 nm to 5 nm, the light transmittance in the visible light region is higher but the light transmittance is generally less than 80%. In particular, when the thickness of the silver thin film is 20 nm or more, there arises a problem that the light transmittance is lowered to 20% or less according to the visible light wavelength.
따라서, 배리어 필름 구조체(100)에 금속층(160)을 도입하는 경우, 금속층(160)의 두께는 5nm 내지 15nm인 것이 바람직할 수 있다. 금속층(160)의 두께가 5nm 미만인 경우에는 광 투과도 측면에서는 유리하나 배리어층(130)의 연전성을 보완하는 효과가 거의 없게 되며, 금속층(160)의 두께가 15nm를 초과하는 경우에는 배리어층(130)의 연전성을 보완하는 측면에서는 유리하나 광 투과도가 현저하게 낮아지는 문제가 발생한다. Therefore, when the
하지만 금속층(160)의 두께를 나노 사이즈로 얇게 하여 투명하게 구성한다고 하더라도 광 투과도는 90% 미만인 것으로 나타나므로, 본 발명의 변형된 실시예에 의한 배리어 필름 구조체(100)에서는 금속층(160)과 접하는 실리콘 산화물층(150)을 도입함으로써 금속층(160)의 광 투과도를 보완한다. In the
본 발명자는 화학식 SiOx을 가지는 실리콘 산화물층(150)에서 상기 x는 1.5 내지 1.9의 양의 실수의 값을 가질 때, 상술한 광 투과도의 향상에 유리함을 확인하였다. 예를 들어, 상기 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 x가 1.8의 값을 가질 때, 광 투과도 향상에 유리할 수 있다. The present inventors have confirmed that when the x value in the
또한, 상기 조성을 가지는 실리콘 산화물층(150)의 두께가 50nm 내지 200nm일 때 광 투과도의 향상이 현저해짐을 확인하였다. 엄격하게는 실리콘 산화물층(150)의 두께가 100nm 내지 130nm일 때 광 투과도의 향상이 더욱 현저해진다. 예를 들어, 실리콘 산화물층(150)의 두께가 100nm 일때 가시광선 영역에서의 광 투과도는 약 97% 이상임을 확인하였다.Further, it was confirmed that the improvement in light transmittance was remarkable when the thickness of the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)에서 배리어층(130)의 상부면은 아르곤 플라즈마 처리되거나 헬륨 및 아르곤 플라즈마 처리될 수 있다. 즉, 무기화합물로 이루어진 배리어층(130)의 상부면을 헬륨과 아르곤의 혼합가스를 사용하거나 아르곤 가스를 사용하여 플라즈마 처리를 수행함으로써 배리어층(130)의 표면 거칠기가 개선되고 막의 밀도가 높아지며 투습도 특성이 향상될 수도 있다.Referring to FIG. 6, in the
한편, 상기 플라즈마 처리는 배리어층(130)을 최종 두께만큼 미리 형성한 후에 수행할 수도 있으나, 도 6과 같이, 배리어층(130)을 부분적으로 형성하고 각 단계별로 상기 플라즈마 처리를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 배리어층(130a)을 형성하고 제 1 배리어층(130a)의 상부면에 상기 플라즈마 처리를 수행한 후에, 제 1 배리어층(130a) 상에 제 2 배리어층(130b)을 형성하고 제 2 배리어층(130b)의 상부면에 상기 플라즈마 처리를 수행할 수도 있다. 이 경우, 배리어층(130)은 제 1 배리어층(130a) 및 제 2 배리어층(130b)으로 구성되며, 배리어층(130)의 전체에 걸쳐 플라즈마 처리를 단계적으로 수행함으로써 배리어층(130)의 막 밀도 및 투습도 특성이 현저하게 향상될 수 있다. The plasma treatment may be performed after the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 베이스 필름(110) 상에 배치된, 적어도 하나 이상의 티타늄 산화물층(170)을 더 포함할 수 있다. 화학식 TiOx을 가지는 티타늄 산화물층(170)에서 상기 x는 0.1보다 크고 2보다 작은 값을 가질 수 있다. Referring to FIG. 7, the
상기 조성을 가지는 티타늄 산화물층(170)은, 이산화 티타늄(TiO2)보다 산소의 비율이 상대적으로 낮아, 화학양론적(stoichiometric)인 일 관점에서는 산소가 불포화된 티타늄 산화물층으로 이해될 수 있으며, 화학양론적인 다른 관점에서는 티타늄이 과포화된 티타늄 산화물층으로 이해될 수 있다. The
상기 조성을 가지는 티타늄 산화물층(170)은 산소를 함유하는 화합물에서 산소를 분리시켜 상기 산소를 포집하는 게터(getter)의 역할을 담당할 수 있다. 또한, 상기 조성을 가지는 티타늄 산화물층(170)에서는 수분이나 산소 가스가 투과하는 것이 상대적으로 용이하지 않게 된다. 상기 조성을 가지는 티타늄 산화물층(170)은 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법에 의하여, 예를 들어, 50nm 이상의 두께를 가지도로 형성될 수 있다.The
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체의 단면을 도해하는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a barrier film structure according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배리어 필름 구조체(100)는 배리어층(130)에서 유발되는 응력을 완화시키기 위하여, 배리어층(130)의 적어도 일면과 대면하는 적어도 하나 이상의 실리콘 산화물층(180)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, SiAlON층으로 구성된 배리어층(130)은 두께가 증가할수록 유발되는 응력의 크기가 증가하는데, 배리어층(130)의 상면 및 하면에 각각 실리콘 산화물층(180)을 배치함으로써 상기 응력을 완화시킬 수 있다. Referring to FIG. 8, a
화학식 SiOx을 가지는 실리콘 산화물층(180)에서 상기 x의 값이 1.5 내지 1.9의 범위를 가지는 경우, 광 투과도의 향상에 유리함을 확인하였다. 예를 들어, 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 n이 1.8의 값을 가질 때, 광 투과도 향상에 유리하다. 그러나, 본 발명의 변형된 실시예는 실리콘 산화물층(180)의 조성에 제한되지 않으며, 예를 들어, 화학식 SiOx을 가지는 실리콘 산화물층(180)은, 상기 x의 값이 2인, 이산화실리콘 층일 수 있다. It has been confirmed that when the value of x is in the range of 1.5 to 1.9 in the
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. The
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 배리어 필름 구조체를 구비하는 유기 발광소자 다이오드(OLED)의 일부를 개략적으로 도해하는 단면도이다. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of an organic light emitting diode (OLED) having a barrier film structure according to embodiments of the present invention.
도 9를 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 9에 도시된 유기 발광소자 다이오드(200)의 구성은 예시적이며 변형 가능하다. 9, the organic
한편, 도 9에 도시된 배리어 필름 구조체(100)는 도 1, 도 4 내지 도 8에 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 배리어층(130)이 배치되고, 배리어층(130) 상에 평탄화층(120) 및 베이스 필름(110)이 순차적으로 배치될 수 있다. Meanwhile, the
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. Meanwhile, the
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. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100 : 배리어 필름 구조체
110 : 베이스 필름
120 : 평탄화층
130 : 배리어층
140 : 실리콘 산질화물층
150, 180 : 실리콘 산화물층
160 : 금속층
170 : 티타늄 산화물층
200 : 유기 발광 다이오드100: barrier film structure
110: base film
120: planarization layer
130: barrier layer
140: Silicon oxynitride layer
150, 180: silicon oxide layer
160: metal layer
170: titanium oxide layer
200: organic light emitting diode
Claims (9)
상기 베이스 필름 상에 배치되며, 전자친화도가 0 eV보다 크고 4 eV보다 작은, 배리어층;을 포함하는, 배리어 필름 구조체.A base film; And
A barrier layer disposed on the base film, the barrier layer having an electron affinity greater than 0 eV and less than 4 eV.
상기 배리어층은 SiAlON, AlON 또는 SiON을 포함하는 물질로 이루어진, 배리어 필름 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the barrier layer is comprised of a material comprising SiAlON, AlON or SiON.
상기 배리어층의 내굴곡성을 향상시키기 위하여 상기 배리어층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 형성된 실리콘 산질화물층(SixOyNz);을 더 포함하고,
상기 실리콘 산질화물층에서 상기 x, y 및 z는 양의 실수의 값을 가지며 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 모두 동시에 만족하는, 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) < 1The method according to claim 1,
And a silicon oxynitride layer (Si x O y N z ) formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the barrier layer to improve the bending resistance of the barrier layer,
Wherein x, y, and z in the silicon oxynitride layer have positive real valued values and satisfy all of the following equations (1) to (3) simultaneously.
[Equation 1]
2/3 <(y + z) / (x + y + z) <1
&Quot; (2) "
1/3 <y / (x + y + z) <1
&Quot; (3) "
1/3 < z / (x + y + z) < 1
상기 배리어층의 적어도 하나의 면과 접하며, 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 이루어진 금속층; 및
상기 금속층의 적어도 하나의 면과 접하는 실리콘 산화물(SiOx)층;
을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 x는 1.5 내지 1.9의 양의 실수의 값을 가지는, 배리어 필름 구조체.The method according to claim 1,
A metal layer that is in contact with at least one surface of the barrier layer and is made of gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu); And
A silicon oxide (SiO x ) layer in contact with at least one surface of the metal layer;
Further comprising:
Wherein in the silicon oxide (SiO x ) layer, x has a positive real value in the range of 1.5 to 1.9.
상기 배리어층의 상부면이 아르곤 플라즈마 처리되거나 헬륨 및 아르곤 플라즈마 처리된, 배리어 필름 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the upper surface of the barrier layer is subjected to argon plasma treatment or helium and argon plasma treatment.
상기 베이스 필름 상에 배치된, 적어도 하나 이상의 티타늄 산화물(TiOx)층;을 더 포함하고, 상기 티타늄 산화물층에서 상기 x는 0.1보다 크고 2보다 작은 값을 가지는, 배리어 필름 구조체.The method according to claim 1,
At least one titanium oxide (TiO x ) layer disposed on the base film, wherein x in the titanium oxide layer is greater than 0.1 and less than 2.
상기 배리어층에서 유발되는 응력을 완화시키기 위하여, 상기 배리어층의 적어도 일면과 대면하는 적어도 하나 이상의 실리콘 산화물(SiOx)층;을 더 포함하고,
상기 실리콘 산화물(SiOx)층에서 상기 x의 값은 1.5 내지 1.9의 범위를 가지는, 배리어 필름 구조체.The method according to claim 1,
Further comprising at least one layer of silicon oxide (SiO x ) facing at least one side of the barrier layer to relieve stresses induced in the barrier layer,
Wherein the value of x in the silicon oxide (SiO x ) layer ranges from 1.5 to 1.9.
상기 유기전자소자는 유기 발광소자 다이오드(OLED) 또는 유기 태양전지(OPV)를 포함하는, 유기전자소자.
9. The method of claim 8,
Wherein the organic electronic device comprises an organic light emitting diode (OLED) or an organic solar cell (OPV).
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