광전자 및 전자 소자에 사용하기에 적합한 복합 필름 document_id A220623053971

전기발광(EL) 디스플레이는 우수한 가시도(높은 밝기, 높은 명암대비, 매우 신속한 응답 속도 및 넓은 시야각을 포함함), 극도로 얇은 프로파일 및 매우 낮은 전력 소비를 특징으로 하는 자체 발광 디스플레이 방식이다. 음극선관(CRT), 형광 및 플라즈마 디스플레이처럼 EL 디스플레이 소자는 그 자체가 발광한다. 액정 디스플레이 (LCD)와 달리, 후면 조명이 필요 없다. EL의 응답 속도는 LCD의 응답 속도의 1000 배만큼 빠를 수 있어서, 이 방식은 움직이는 영상과 함께 이용하기에 특히 매우 적합하다. EL 디스플레이는 항공기 또는 선박 제어 장치, 자동차 오디오 장비, 계산기, 이동 전화, 휴대용 컴퓨터, 계장(instrumentation), 공장 모니터 및 전자 의료 장비를 포함하여 다양한 용도에 이용될 수 있다. EL 디스플레이의 다른 주요한 용도는 광원으로 이용하는 것이고, 특히 낮은 주변 빛 조건에서의 판독이 더 쉬워지도록 하기 위해 소형 LCD 패널의 후면 조명으로서 이용하는 것이다. EL 디스플레이는 각 플레이트가 예정된 패턴으로 도전성 요소를 포함하는 2 개의 플레이트, 즉 전극 사이에 인광 또는 다른 전기발광 물질의 얇은 필름을 삽입시킴으로써 작동하여, 디스플레이 상에 어드레스 가능 화소를 형성한다. 전극은 전기발광 물질 상에 또는 별도의 지지체 상에 코팅으로서 형성된다. 각 전극이 빛을 투과시키기 위한 것인 경우에는, 전극은 예를 들어 투명 도전성 금속 산화물을 이용해서 반투명(translucent) 또는 투명 코팅으로서 형성된다. 마찬가지로, 각 지지체는 필요에 따라서 반투명할 수 있거나 또는 투명할 수 있다. 일반적으로, 적어도 애노드는 투명하다. 지지체는 일반적으로 전극의 베이스로서 및 절연층으로서 기능한다. 또한, 기재는 사용, 보관 및 수송시 화학적 및 물리적 손상에 대한 보호를 제공한다. 유리 뿐만 아니라 중합체 필름이 절연 지지체로 사용되어 왔다. EL 디스플레이 소자는 다양한 캐소드 물질을 이용하여 왔다. 초기 연구는 알칼리 금속을 이용하였다. 다른 캐소드 물질은 청동과 같은 금속 및 도전성 금속 산화물(예: 인듐 주석 산화물)의 조합을 포함한다. 또한, 인듐, 은, 주석, 납, 마그네슘, 망간 및 알루미늄과 같은 다양한 단일 금속 캐소드도 사용되어 왔다. EL 구조에 있어서 비교적 최근의 발견들은 유기 발광 매체가 애노드와 캐소드를 분리시키는 2 개의 매우 얇은 층(합한 두께가 003c# 1.0 ㎛임)으로 이루어진 소자를 포함한다. 예를 들어, US 4720432에 게재된 것들이 OLED 소자를 대표한다. 전류가 도전성 요소를 통해서 통과할 때, 전기발광 물질이 발광한다. 발광 기술인 EL 디스플레이는 LCD 디스플레이처럼 광원을 셔터링(shuttering)하는 것이 아니라 모든 빛 조건에서 높은 가시도를 갖는 것이 중요한 용도에서 가장 유용하다. 매우 높은 순도를 갖는 3 원색을 생성할 수 있는 새로운 유기 전기발광 물질의 개발로 균일한 수준의 밝기 및 영속성을 갖는 전색 디스플레이가 가능해졌다. 이러한 특성을 갖는 중합체 및 다른 유기 물질은 용매에 용해되어, 용액으로부터 가공될 수 있어서, 전자 소자의 프린팅을 가능하게 한다. 도전성 중합체 물질은 공액 중합체 및 수지상 중합체를 포함한다. 또한, 비중합체(일반적으로, "작은 분자"라고도 부름) 유기 물질도 OLED와 같은 EL 디스플레이 소자에 사용하기 위해 개발되었고, 이들은 전형적으로 전이 금속(들)을 더 포함한다. 도전성 공액 중합체가 특히 관심을 끄는 것이다. 본원에서 사용되는 "공액 도전성 중합체"라는 용어는 그의 골격을 따라서 π-전자 비편재화를 갖는 중합체를 의미한다. 이러한 유형의 중합체는 더블유. 제이. 피스트(W.J. Feast)의 문헌(Polymer, Vol.37(22), 5017-5047, 1996)에서 자세히 조사되어 있다. 바람직한 한 실시태양에서, 공액 도전성 중합체는 다음으로부터 선택된다: (i) 탄화수소 공액 중합체, 예를 들어 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌 및 폴리(p-페닐렌 비닐렌), (ii) 주사슬에 헤테로 원자를 갖는 공액 헤테로시클릭 중합체, 예를 들어 폴리티오펜, 폴리피롤 및 폴리아닐린, 및 (iii) 2 개 이상, 바람직하게는 3 개 이상, 바람직하게는 4 개 이상, 바람직하게는 5 개 이상, 더 바람직하게는 6 개 이상의 반복 서브유닛을 함유하는 공액 올리고머, 예를 들어 올리고티오펜, 올리고피롤, 올리고아닐린, 올리고페닐렌 및 올리고(페닐렌 비닐렌). EL 소자에 사용하는 것 이외에, 이러한 도전성 중합체 및 다른 유기 물질은 광기전력 전지 및 반도체 소자(예를 들면, 일반적으로 유기 전계 효과 트랜지스터, 박막 트랜지스터 및 집적 회로)를 포함하여 다양한 다른 전자 및 광전자 소자에 사용하는 것도 제안되어 왔다. 본 발명은 EL 소자(특히, OLED), 광기전력 전지 및 반도체 소자(예를 들어, 일반적으로 유기 전계 효과 트랜지스터, 박막 트랜지스터 및 집적회로)를 포함해서, 전형적으로 도전성 중합체를 포함하는 전자 또는 광전자 소자의 절연 지지 기재에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광전자 소자, 특히 EL 소자(특히, OLED) 또는 광기전력 소자, 특히 EL 소자(특히, OLED)의 기재에 관한 것이다. 기재는 투명, 반투명 또는 불투명할 수 있지만, 전형적으로는 투명할 수 있다. 기재는 광학 투명도, 평탄도 및 최소 복굴절에 관한 엄격한 규격을 충족시킬 것이 통상적으로 요구된다. 전형적으로, 0.7％ 미만의 탁도와 함께 400 - 800 nm에서의 총 빛 투과율(TLT)이 85 ％인 것이 디스플레이 용도에 바람직하다. 전극 도전성 코팅과 같은 후속해서 적용되는 코팅의 완전성을 보장하기 위해서는 표면 평활도 및 평탄도가 필요하다. 또한, 기재는 양호한 배리어 성질, 즉 기체 및 용매 침투에 대해 높은 저항성을 가져야 한다. 유연성, 내충격성, 경도 및 내긁힘성과 같은 기계적 성질도 중요한 고려 사항이다. 이전에는 광학 품질 유리 또는 석영이 전자 디스플레이 용도에서 기재로 사용되었다. 이들 물질은 광학적 및 평탄도 요건을 충족시킬 수 있고, 양호한 내열·내화학성 및 배리어 성질을 갖는다. 그러나, 이들 물질은 요망되는 기계적 성질 중 일부, 가장 현저하게는 저밀도, 유연성 및 내충격성을 갖지 못한다. 플라스틱 물질이 그들의 더 바람직한 기계적 성질 때문에 유리 또는 석영 시트의 대체물로 제안되어 왔다. 플라스틱 기재는 더 큰 유연성 및 개선된 내충격성을 가지고, 동일 두께의 유리 또는 석영보다 중량이 더 가볍다. 추가로, 유연성 플라스틱 기재는 릴-투-릴(reel-to-reel) 방법으로 그 기재 상에 전자 소자, 예를 들어 상기한 도전성 중합체를 사용하는 전자 소자의 프린팅을 허용할 것이고, 이것은 비용을 감소시키고, 굴곡된 표면을 갖는 소자의 제조를 허용할 것이다. 중합체 물질의 불리한 점은 더 낮은 내화학성 및 열등한 배리어 성질이다. 광전자 소자에서 기재의 수증기 투과율은 바람직하게는 10-6 g/㎡/일 미만이어야 하고, 산소 투과율은 바람직하게는 10-5 mL/㎡/일 미만이어야 한다. 중합체 기재는 이러한 매우 지나친 요구를 하는 요건을 충족시킬 수 없다. 전형적으로, 중합체 필름의 배리어 성질을 개선하는 코팅이 승온에서 스퍼터링 방법으로 적용된다. 배리어층은 유기 또는 무기 층일 수 있고, 그 위에 침착된 층에 대해 양호한 친화성을 나타내어야 하고, 평활한 표면을 형성할 수 있어야 한다. 배리어층을 형성하는 데 사용하기에 적합한 물질은 예를 들어 US-6,198,217에 게재되어 있다. 전형적인 유기 배리어층은 광경화형 단량체 또는 올리고머, 또는 열가소성 수지를 포함한다. 광경화형 단량체 또는 올리고머는 낮은 휘발성 및 높은 용융점을 가져야 한다. 이러한 단량체의 예는 트리메틸올 아크릴레이트, 예를 들어 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 및 기타 등등; 장쇄 아크릴레이트, 예를 들어 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트 및 기타 등등; 및 시클로헥실 아크릴레이트, 예를 들어 디시클로펜테닐옥시에틸 아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트 및 기타 등등을 포함한다. 이러한 올리고머의 예는 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에테르 아크릴레이트 올리고머 및 기타 등등을 포함한다. 광개시제, 예를 들어 벤조인 에테르, 벤조페논, 아세토페논, 케탈 및 기타 등등이 수지를 경화시키는 데 사용될 수 있다. 적합한 열가소성 수지의 예는 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 기타 등등을 포함한다. 이들 유기 물질은 전형적으로 진공 침착에 의해 적용된다. 전형적인 무기 배리어층은 낮은 수분 침투성을 나타내고 수분에 대해 안정한 물질로 제조된다. 예로는 산화물, 예를 들어 SiO2, SiO, GeO, Al2O3, ZrO2 및 기타 등등, 질화물, 예를 들어 TiN, Si3N4 및 기타 등등, 및 금속, 예를 들어 Al, Ag, Au, Pt, Ni 및 기타 등등을 포함한다. 무기 물질은 통상적으로 표준 조건 하에서 진공 침착, 스퍼터링 및 기타 등등과 같은 증기상 기술을 이용해서 적용된다. 배리어층 그 자체는 1 개 이상의 분리된 층들을 포함할 수 있고, 1 개 이상의 유기층(들) 및 1 개 이상의 무기층(들)을 포함할 수 있다. 배리어 성질을 증가시키기 위해 번갈아 존재하는 무기층 및 유기층의 다층 배열이 이용되어 왔지만, 이 방법은 복잡하고 비용이 많이 든다. 중합체 기재의 추가의 불리한 점은 그것이 디스플레이 소자 제조 동안 가공 조건, 특히 승온 하에 있을 때 컬(curl)과 같은 허용될 수 없는 치수 왜곡을 겪는 경향이 있다는 점이다. 배리어층을 침착시키는 데 이용되는 고온 기술(예: 스퍼터링) 동안에 양호한 고온 치수 안정성을 나타내는 중합체 기재의 예는 WO-03/22575-A에 게재된 열안정화된 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN) 필름이다. 배리어층의 완전성을 보장하고 그 안에 결함 또는 "핀 홀"을 방지하기 위해서는, 중합체 기재의 표면이 양호한 평활도를 나타내어야 한다. 배리어층의 핀 홀은 어떠한 것이든 수증기 및 산소 분자의 통과를 위한 통로를 제공한다. 중합체 기재의 표면 평활도는 종종 통상의 유리 기재보다 열등하다. 중합체 기재의 표면 평활도를 개선하기 위해, 평탄화 코팅층이 예를 들어 WO 03/87247-A에서 제안되었다. 더 큰 유연성 및 개선된 내충격성을 가지고 동일 두께의 유리 또는 석영 시트보다 더 가벼운 중량을 갖는 배리어 코팅 중합체 물질을 포함하는 전자 디스플레이 소자를 제조하는 것이 가능하다. 그러나, 배리어 성질의 개선이 요망된다.