발광 장치용 공동 유리 및 이의 제조 방법 document_id A220623065185

유기 전기발광 장치 같은 발광 장치는 예컨대 PCT/WO/13148 호 및 US 4539507 호로부터 공지되어 있다. 이러한 장치는 도 1에 도시되어 있으며, 일반적으로 기판(2); 제 1의 복수의 전하(charge of a first plurality)를 주입하기 위하여 기판(2) 상에 배치된 제 1 전극(4); 상기 제 1의 복수의 전하와 반대되는 제 2의 복수의 전하를 주입하기 위하여 제 1 전극(4) 상에 배치된 제 2 전극(6); 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 유기 발광 층(8); 및 제 2 전극(6) 상에 배치된 캡슐화재(encapsulant)를 포함한다. 도 1에 도시된 장치에서, 제 2 전극(6) 및 캡슐화재(10)는 유기 발광 층(8)으로부터 방출된 빛이 이들을 통해 통과할 수 있도록 투명하다. 이러한 장치는 상부-발광 장치로 알려져 있다. 투명한 캡슐화재의 예는 전극 및 발광 층을 포함하는 발광 구조체 위에 공동(cavity)을 갖는 유리 시트가 배치된 유리 캔 캡슐화재일 수 있다. 추가적인 캡슐화 층은 상부 전극의 상부 표면 상에 침착된 박막 캡슐화재의 형태로 제공될 수 있다. 상기 구조체의 변형이 알려져 있다. 제 1 전극은 애노드일 수 있고, 제 2 전극은 캐쏘드일 수 있다. 다르게는, 제 1 전극이 캐쏘드일 수 있고 제 2 전극이 애노드일 수 있다. 전하 주입 및 수송을 돕기 위하여 전극과 유기 발광 층 사이에 다른 층을 제공할 수 있다. 또한, 임의의 수분 및 산소를 흡수하고, 따라서 장치의 수명을 연장시키기 위하여, 캡슐화재(10)의 공동 내부에 게터(getter) 물질을 배치할 수 있다. 전극 및 발광 층(및 상기 논의된 전자 주입 및 수송 층과 같은 임의의 추가적인 층)은 복수개의 발광 화소를 포함하는 디스플레이를 제조하기 위하여 화소화될 수 있는 발광 구조체를 구성한다. 이러한 화소화된 디스플레이의 제조 방법은 당해 분야에 널리 공지되어 있다. 도 2는, 복수개의 전기발광 장치의 제조 동안 제작된 예비-제품의 일부를 도시하는 단순화된 개략도이다. 예비-제품은 복수개의 애노드(4), 유기 발광 물질(8) 및 캐쏘드(6)가 침착되어 복수개의 발광 구조체를 생성시키는 통상적인 기판(2)을 포함한다. 통상적인 캡슐화재(10)를 상기 발광 구조체 상에 배치시키고, 접착제 또는 땜납 선에 의해 기판(2)에 접착시킨다. 캡슐화재(10)는, 내부에 복수개의 공동이 생성되어 있는 시트를 포함하며, 이들 공동은 복수개의 발광 구조체의 위치에 상응한다. 예비-제품을 복수개의 발광 구조체 사이의 선(도 2에서 점선으로 표시됨)을 따라 절단하여 복수개의 캡슐화된 발광 장치를 생성시킨다. 더욱 복잡한 밀봉 구조체(도시되지 않음)를 제공하여 보다 용이하게 절단되도록 할 수 있다. 예를 들어, 예컨대 홈에 의해 취약선을 제공할 수 있고/있거나 선을 새기고 절단하는 과정에서 절단하기 전에 장치에 선을 새길 수 있다. 각각의 발광 구조체는, 단순한 백라이트에 사용하기 위한 것과 같은 단일 발광 요소를 포함할 수 있다. 다르게는, 각각의 발광 구조체는 복수개의 화소를 포함하여 디스플레이를 생성시킬 수도 있다. 층을 침착시켜 기판 상에 발광 구조체를 생성시킨 다음, 미리 제작된 캡슐화 시트를 그 위에 접착시킴으로써 예비-제품을 제조한다. 도 3은, 발광 구조체를 수용하기 위하여 한쪽 면에 복수개의 공동(12)을 갖는 투명한 물질 시트를 포함하는, 미리 제작된 캡슐화 시트(10)의 일부를 도시한다. 캡슐화 시트를 제조하는 방법은 도 4에 도시되어 있다. 제 1 단계(100)에서 투명한 시트(10)를 에칭시킴으로써 공동(12)을 생성시킨다. 공동(12)의 내부에 흐려진(frosted) 표면(14)(실질적으로 불투명함)을 생성시키는 샌드 블라스팅에 의해 전형적으로 에칭 단계를 수행한다. 흐려진 공동 유리를 투명한 공동 유리로 전환시키기 위하여, 공동 유리를 화학적으로 밀링하여(단계 200) 흐려진 표면(14)을 에칭시켜 투명한 표면(16)을 갖는 공동(12)을 생성시킨다. 전술한 제조 방법에서의 문제점은 화학적 밀링의 비용이 매우 비싸다는 것이다. 뿐만 아니라, 화학적 밀링 공정이 유리 물질의 제거를 포함하기 때문에, 최종 제품에서 아래에 놓이는 발광 구조체를 보호하기에 충분한 강도를 갖는 캡슐화 시트를 제공하기 위해서는 처음에 더 두꺼운 유리 시트가 필요하다. 더욱이, 밀링 단계에 사용되는 화학약품은 독성이며 환경 친화적이지 못하다. 발명의 개요 본 발명의 목적은 발광 장치용의 투명 공동 캡슐화재를 생성시키기 위한 현행 제조 방법의 상기 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명의 제 1 양태에 따라, 발광 장치의 투명한 캡슐화 시트를 제조하는 방법이 제공되는데, 이 방법은, 발광 구조체를 수용하기 위한 복수개의 공동을 투명한 물질 시트의 한쪽 면에 생성시키는 단계(이 단계는, 미세 균열을 포함하는 흐려진 표면을 상기 공동 내에 생성시킴); 투명한 캡슐화 시트를 제조하기 위하여 상기 흐려진 표면을 저점도 물질로 코팅함으로써 상기 흐려진 표면의 미세 균열을 채우는 단계를 포함한다. 본 발명의 제 2 양태에 따라, 발광 디스플레이용의 투명한 캡슐화 시트가 제공되는데, 이 투명한 캡슐화 시트는, 발광 구조체를 수용하기 위해 한쪽 면에 복수개의 공동을 갖는 투명한 물질 시트를 포함하고, 상기 공동은, 미세 균열을 갖는 흐려진 표면을 내부에 가지며, 상기 흐려진 표면 상에 상기 투명한 물질이 배치되어 상기 흐려진 표면의 미세 균열을 채움으로써 상기 흐려진 표면을 투명하게 만든다. 저점도 물질이란, 흐려진 표면을 코팅하고 흐려진 표면의 미세 균열을 채움으로써 흐려진 표면을 투명하게 만들기에 충분히 낮은 점도를 갖고 투명한 시트의 물질과 충분히 낮은 접촉각을 갖는 물질을 의미한다. 미세 균열이란, 표면을 흐리게 만드는 복수개의 작은 균열, 공동, 결함 등을 의미한다. 상기 방법은, 흐려진 표면의 미세 균열을 화학적 밀링 단계에서 화학적으로 에칭해내기 보다는 투명한 물질로 채운다는 점에서 투명한 캡슐화 시트를 제조하는 종래 기술의 방법과는 상이하다. 본 발명에서 제안되는 방법은 매끈하지 못한 흐려진 표면을 매끈한 투명한 표면으로 변형시키기 위하여, 깎아내는 공정보다는 부가하는 공정을 이용한다. 뿐만 아니라, 본 발명에서 제안되는 방법은 이전에 요구되던 값비싼 화학적 밀링 단계를 요구하지 않으므로 비용이 절감된다. 본 발명은 또한 독성 있는 값비싼 화학약품의 사용을 필요로 하지 않는 바, 더욱 환경 친화적이고 제조 공정에 종사하는 작업자에게 더 안전하다. 바람직하게는, 코팅 단계 후 저점도 물질을 경화시킨다. 저점도 물질이 경화되지 않은 상태뿐만 아니라 경화될 때에도 투명한 것이 일반적이지만, 경화 단계가 이용되는 경우에는 물질이 그의 경화 상태에서 투명한 것만이 필수이다. 경화 단계가 이용되지 않는 경우에는 물질이 경화되지 않은 상태에서 투명해야 한다. 경화 단계에서 열 경화가 이용되는 경우, 이는 저점도 물질 내에서 움직임을 야기하여, 경화된 제품에 잔류하는 굴곡을 생성시킨다. 이 때문에 광학 표면이 불량해지므로, 저온 경화(예를 들어, 50℃ 미만)를 이용하고, 더욱 바람직하게는 개시제 및 촉매를 사용하는 UV 경화 또는 화학적 경화를 이용함으로써 열 경화를 완전히 피하는 것이 바람직하다. 투명한(적어도 경화 후에) 임의의 저점도 물질을 사용하여 본 발명의 방법을 실현할 수 있지만, 코팅된 표면에서의 굴절률 변화를 최소화하도록 저점도 물질과 캡슐화 시트의 물질의 굴절률을 매치(match)시키는 것이 유리하다. 이러한 배열은 발광 장치의 성능에 영향을 줄 수 있는, 상기 계면에서 발생되는 광학 효과를 최소화시킨다. 바람직하게는, 굴절률이 매치된 저점도 물질의 굴절률은 캡슐화 시트의 물질의 굴절률로부터 0.2 이내, 더욱 바람직하게는 0.1 이내이고, 가장 바람직하게는 캡슐화 물질의 굴절률과 동일하다. 저점도 물질은 4번째 또는 5번째 유의 숫자까지 굴절률이 매치될 수 있다. 저점도 물질의 예는 투명한 에폭시 수지, 실리콘 겔, 탄화수소 블렌드 또는 전분이다. 에폭시 수지는 나가세(Nagasse)에서 구입할 수 있고, 실리콘 겔은 다우 코닝(Dow Corning)에서 구입할 수 있으며, 탄화수소 블렌드는 후타바(Futaba)에서 구입할 수 있고, 전분은 내셔널 스타치(National Starch)에서 구입할 수 있다. 저점도 물질은, (i) 투명한 표면을 생성시키고 (i) 산소, 수분 및/또는 최종 제품의 열화를 야기할 수 있는 다른 물질을 흡수하는 이중 기능을 충족시키기 위하여 게터 물질을 포함할 수 있다. 다르게는, 별도의 게터 물질이 제공될 수도 있다. 한 실시양태에서는, 저점도 물질 층 위에 게터 물질의 투명한 층이 제공된다. 각각 특수한 기능을 갖는 복수개의 게터가 제공될 수 있다. 이들은 블렌드로 또는 별도의 물질로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 투명한 게터 물질의 복수개의 층이 침착될 수 있다. 시판되고 있는 적합한 게터 물질은 용액으로부터 침착되고 건조될 수 있는, 후타바 코포레이션(Futaba Corporation) 제품인 올레드라이(OleDry; 등록상표)이다. 바람직하게는, 투명한 캡슐화재는 유리 물질을 포함한다. 그러나, 실리콘, 석영 및 플라스틱 같은 다른 투명한 물질도 본 발명에서 사용할 수 있는 것으로 예견된다. 유리 물질의 굴절률은 사용되는 유리의 구체적인 조성에 따라 달라질 수 있으며, 전형적으로는 1.4 내지 2.1이다. 따라서, 캡슐화재에 유리 시트를 사용하는 경우에는, 저점도 경화성 물질이 경화될 때 1.4 내지 2.1, 바람직하게는 약 1.5의 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 유리 시트는 0.7 내지 1.5mm 범위의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 유리 두께의 절반까지 공동을 에칭시킨다. 전형적인 시트는 132개의 공동이 에칭된 14인치×14인치의 크기를 갖는다. 전형적으로는, 샌드 블라스트 또는 우레아 비드를 사용하는 비드 블라스팅에 의해 공동을 형성하는 에칭 공정을 수행한다. 그러나, 레이저 삭마 같은 다른 에칭 공정도 이용할 수 있다. 종래 기술의 방법에서는, 화학적 밀링에 의해 제거하기가 더욱 용이한 보다 작은 미세 균열을 형성시키기 위하여 전형적으로 보다 느린 샌드 블라스팅 공정 단계를 이용한다. 그렇다 해도, 이러한 미세 균열은 화학적으로 밀링하는데 비교적 긴 시간이 걸린다. 대조적으로, 본 발명에 따라서는 보다 큰 미세 균열이 저점도 물질로 용이하게 채워질 수 있기 때문에, 본 발명은 보다 빠른 샌드 블라스팅 공정을 이용할 수 있다. 저점도 물질은 50 내지 700㎛의 깊이(이 깊이는 흐려진 표면의 미세 균열 내의 물질의 깊이를 포함함)까지 침착된다. 미세 균열은 샌드 블라스팅의 속도 및 사용되는 입자의 크기에 따라 좌우되며, 전형적으로 그 깊이가 50㎛이다. 50㎛ 깊이의 미세 균열의 경우, 전형적으로는 모든 미세 균열이 채워지고 편평한 표면이 제공되도록 보장하기 위하여 저점도 물질의 100㎛ 층을 침착시킨다. 하나의 간단한 실시양태에서, 코팅 단계는, 공동이 위로 향하도록 공동 유리를 뒤집은 다음, 저점도 물질을 뒤집어진 공동 내로 또한 흐려진 표면 위로 부음을 포함한다. 저점도 물질을 분배하기 위하여, 침착되는 물질의 양을 조절하는 미세 분배 시스템을 이용할 수 있다. 예로는 니들 밸브 분배 시스템 및 타원형 코일 분배 시스템이 있다. 전형적으로, 저점도 물질의 점도는 물의 점도와 대략 동일하다. 그러나, 간단히 표준 공급업체에 의해 제공되는 범위로부터 적합한 물질을 선택함으로써 물질의 점도 및 접촉각을 조정할 수 있다. 바람직하게는, 점도는 10E-3Pa.S 미만이어야 한다. 바람직하게는, 저점도 물질과 투명한 캡슐화재의 접촉각은 20° 미만이다. 저점도 물질로서 에폭시 수지를 사용하는 경우, 에폭시 수지의 습윤각은 충전재 크기에 의해 결정된다. 전형적인 에폭시 수지는 에폭시 및 수지의 점도와 접촉각 및 경화된 생성물의 특성(예컨대, 경도, 기체에 대한 투과율 및 내약품성)을 조절하는데 사용되는 충전재를 포함한다. 전형적으로, 에폭시 수지는 20 내지 30㎛의 박편을 포함하는 충전재를 갖는다. 그러나, 본 발명의 실시양태에서는, 보다 작은 크기, 예를 들어 10㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 6 내지 8㎛의 박편을 갖는 충전재를 제공하는 것이 유리하다. 다르게는, 충전재를 전혀 제공하지 않을 수도 있으나, 이 경우에는 경화될 때 보다 연질의 화합물이 생성된다. 충전재의 예는 박리된 나노 점토, 유리, 운모 및 실리카이다. 광범위한 상이한 수지가 에폭시 제조업체로부터 시판되고 있으며, 기능 명세를 충족시키는데 적합한 수지를 공급할 수 있는 제조업체에 기능 명세를 제공함으로써 적합한 수지를 구입할 수 있다. 본 발명의 제 3 양태에 따라, 기판 상에 복수개의 발광 구조체를 침착시키고 본 발명의 제 2 양태에 따른 캡슐화 시트를 사용하여 복수개의 발광 구조체를 캡슐화시킴을 포함하는 예비-제품의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 제 4 양태에 따라, 본 발명의 제 3 양태에 따른 방법을 이용하여 예비-제품을 제조한 후, 복수개의 발광 구조체 사이의 선을 따라 예비-제품을 절단하여 복수개의 발광 장치를 제공함을 포함하는 복수개의 발광 장치의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 제 5 양태에 따라, 기판, 기판 상에 배치된 복수개의 발광 구조체 및 발광 구조체 위에 배치된 본 발명의 제 2 양태에 따른 투명한 캡슐화 시트를 포함하는 예비-제품이 제공된다. 전형적으로는, 공기-고체 계면에서 4% 이하의 광이 손실된다. 따라서, 발광 구조체의 상부 표면과 캡슐화 유리 사이에 기체 공동이 존재함으로써 약 8%의 손실이 야기된다. 한 배열에서는, 각 공동 내의 투명한 물질이 투명한 시트로부터 발광 구조체까지 연장됨으로써 투명한 시트와 발광 구조체의 상부 표면 사이의 공간을 완전히 채운다. 이러한 배열은, 장치에서 손실되는 광의 양을 감소시키고 또한 장치 강도를 증가시킨다. 이는 또한, 캡슐화 시트가 발광 구조체 상으로 굽혀지고 그에 충돌함(이는 종래 기술의 장치에서, 특히 대형 장치의 경우에 발생될 수 있음)으로써 발광 구조체에 손상을 주지 않도록 방지할 수 있다. 굽혀지는 문제는 전형적으로 3 내지 7인치의 디스플레이 크기에서 발생되지만, 캡슐화 시트에 사용되는 물질의 두께 및 유형에 따라 달라진다. 투명한 물질은, 더욱 강건한 디스플레이를 위해 발광 구조체 둘레의 공동을 완전히 채울 수 있다. 투명한 물질이, 통상 투명한 시트의 물질과는 상이한 열 팽창 계수(CTE)를 가짐을 주지하는 것이 중요하다. 전형적으로, 투명한 물질은 높은 CTE를 갖고, 투명한 시트의 물질은 낮은 CTE를 갖는다. 따라서, 일부 실시양태에서는, 발광 구조체와 투명한 물질 사이에 팽창 간격(gap)을 제공하는 것이 유리하다. 팽창 간격이 제공되지 않는 경우에는, 비교적 낮은 CTE를 가져서 투명한 시트의 물질의 CTE와 매치되는 투명한 물질을 선택하는 것이 유리하다. 바람직하게는 CTE는 유리와 유사해야 한다(3 내지 9(×10-6/℃)). 한 실시양태에서, 각각의 발광 구조체는, 제 1의 복수의 전하를 주입하기 위해 기판 상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1의 복수의 전하와 반대되는 제 2의 복수의 전하를 주입하기 위해 상기 제 1 전극 상에 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 발광 층을 포함하며, 이 때 상기 제 2 전극은 상기 발광 층으로부터 방출된 광이 그를 통해 통과할 수 있도록 투명하다. 본 발명의 제 6 양태에 따라, 기판, 상기 기판 상에 배치된 발광 구조체 및 상기 발광 구조체 상에 배치된 투명한 캡슐화 시트를 포함하는 발광 장치가 제공되며, 이 때 상기 투명한 캡슐화 시트는, 내부에 발광 구조체가 배치되는 공동을 한쪽 면에 갖는 투명한 물질 시트를 포함하되, 상기 공동은, 미세 균열을 갖는 흐려진 표면을 가지며, 경화된 투명한 물질이 상기 흐려진 표면 상에 배치되어 상기 흐려진 표면의 미세 균열을 채움으로써 상기 흐려진 표면을 투명하게 만든다. 본 발명의 제 7 양태에 따라, 기판 상에 복수개의 발광 구조체를 침착시키고, 발광 구조체 상에 저점도 물질을 침착시키고, 캡슐화 시트를 사용하여 복수개의 발광 구조체를 캡슐화시킴을 포함하는 예비-제품의 제조 방법이 제공되는데, 상기 캡슐화 시트는, 미세 균열을 갖는 흐려진 표면을 가지며, 여기에서는 흐려진 표면을 저점도 물질로 코팅하여 미세 균열을 채움으로써 투명한 캡슐화재를 만든다. 바람직하게는, 캡슐화 시트를 적용시킨 후 저점도 물질을 경화시킨다.