KR20080063794A - 유기 다이오드 디바이스 및 그 형성 방법 - Google Patents

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KR20080063794A
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에드워드 더블유. 에이. 영
허버트 리프카
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

유기 다이오드 디바이스(1)는 애노드층(12), 캐소드층(13), 및 유기층(14)을 가지는 유기 다이오드 구조체(2)를 포함한다. 애노드층(12)과 캐소드층(13) 중 하나는 상기 구조체(2)의 제1 면(15) 상에 분포되어 있는 컨택트 영역 세트(19, 20)를 포함한다. 장벽층(16)은 상기 구조체(2)를 밀봉하여 덮고 있고 이 장벽층(16)에는 상기 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬되어 있는 개구 세트(23, 24)가 제공된다. 금속 도체(5)는 상기 장벽층(16) 상에 전기도금되고 상기 개구 세트(23, 24)를 통해 상기 컨택트 영역 세트(19, 20)와 접촉된다. 이러한 디바이스를 형성하는 방법은 구조체(2)를 형성하는 단계, 개구 세트(23, 24)를 포함하는 장벽층(16)을 형성하는 단계, 및 상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출하여 금속 도체(5)를 형성하는 단계를 포함한다.
유기 다이오드 디바이스, OLED, 태양 전지, 유기 포토다이오드

Description

유기 다이오드 디바이스 및 그 형성 방법{A LARGE AREA ORGANIC DIODE DEVICE AND A METHOD OF MANUFACTURING IT}
본 발명은 애노드층, 캐소드층 및 이 애노드층과 캐소드 층 사이에 위치한 적어도 하나의 유기층을 가지는 유기 다이오드 구조를 포함하는 유기 다이오드 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 또한 유기 다이오드 디바이스를 형성하는 방법에 관한 것이다.
유기 다이오드는, 즉, 유기 발광 다이오드, 및 광전지 다이오드라고도 칭하는 유기 포토다이오드를 포함한다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 표시장치로서 이용되고 조명을 위한 것으로 점점 주목을 받고 있다. OLED는 2개의 얇은 전극들 간에 위치된 발광 유기 화합물 층을 포함한다. 유기 포토다이오드는 포토다이오드가 광을 흡수하여 전기 전류로 변환한다는 점을 제외하고는 OLED와 그 주요 설계가 동일하며, 태양 전지, 감광장치, 등에 적용한 것을 볼 수 있다. OLED의 일반적인 문제점은 전극들이 그 두께가 얇기 때문에 큰 저항을 가진다는 점이다. OLED의 면적이 넓다는 것은 이 면적을 통한 전압 드롭(drop)이 커지고 이 면적 전반의 휘도가 불균일함을 의미한다. 전압 드롭을 일으킬 만한 면적 넓이는 이용되는 재료 유형, 이용되는 전극 두께, 표시장치의 밝기 등에 따라 다르다. 일반적으로, 현행 기술 에서는, 수 평방 센티미터보다 넓은 OLED 표시장치가 불균일한 휘도 때문에 문제가 된다. 유사한 유형의 전압 드롭 문제가 또한 넓은 면적의 포토다이오드에서도 일어난다.
US 2004/0121508 A1은 상기 언급한 문제점을 해결하려는 시도가 기재되어 있다. 이러한 시도에 따르면 금속 그리드가 얇고 투명한 전극들 중 하나의 내부에 내장되어 그 도전성을 향상시킨다. 금속 그리드는 도전성 페이스트 또는 에폭시에 의하여 전기 도선에 접속되어 금속 그리드가 면적이 넓은 OLED 경우에도 고른 전압 분포를 제공하기 위하여 전원에 접속될 수 있도록 한다.
US 2004/0121508 A1의 OLED에서의 문제점은 도전성 페이스트에 의해 금속 그리드에 접속되어야 하는 전기 도선이, 절연되지 않은 단부들을 포함하는 분리된 전기 도선이기 때문에 이 OLED의 제조를 복잡하게 한다는 점이다. OLED의 표면 상에 감겨 있는 상당수의 전기 도선도 미적인 관점에서 매력적인 것은 아니다.
본 발명의 목적은 넓은 면적에서의 적용에도 적절하며, 종래 기술에서 제공된 전기 도선을 피하여 제조를 용이하게 하고 매력적인 시각적 외관을 제공하는 유기 다이오드 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 애노드층, 캐소드층, 및 이 애노드층과 캐소드층 사이에 위치한 적어도 하나의 유기층을 포함하는 유기 다이오드 구조체 - 상기 애노드층과 상기 캐소드층 중 하나는 상기 구조체의 제1 면(face) 상에 분포되어 있는 제1 컨택트 영역 세트를 포함함 - ,
상기 제1 면 상에 위치되어 상기 구조체를 밀봉하여 덮고 있는 장벽층 - 상기 장벽층에는 상기 제1 컨택트 영역 세트와 정렬되어 있는 제1 개구 세트가 제공됨 - , 및
상기 장벽층 상에 전기도금되고 상기 장벽층의 상기 제1 개구 세트를 통해 상기 제1 컨택트 영역 세트와 접촉하고 있는 적어도 하나의 제1 금속 도체
를 포함하는 유기 다이오드 디바이스에 의해 성취될 수 있다.
이러한 유기 다이오드 디바이스의 이점은 넓은 유기 다이오드 디바이스 영역 상에 걸쳐 고른 전압 분포를 제공하므로 이 영역 상에 걸쳐 고른 휘도 또는 전류(태양 전지의 경우)를 제공한다. 장벽층은 유기 다이오드 구조체를 보호하여 수명을 길게한다.
청구항 제2항에 따른 수단에서의 이점은 그리드가 유기 다이오드 디바이스의 표면을, 각각이 고른 휘도나, 경우에 따라서는 고른 전류를 가지는 타일들로 나눌 수 있게 한다는 것이다.
청구항 제3항의 수단의 이점은 높은 도전성을 제공하지만 제조 비용은 낮춘다는 점이다.
청구항 제4항의 수단의 이점은 제1 금속 도체와 이에 접촉되어 있는 애노드 또는 캐소드층 간의 전기적 접촉을 향상시킨다는 점이다.
청구항 제5항에 따른 수단의 이점은 캐소드층과 애노드층 모두에 금속 도체가 제공되기 때문에 유기 다이오드 디바이스의 영역 상에 걸친 매우 고른 휘도, 또는 전류 및 최적의 전압 분포를 제공한다는 점이다. 따라서 애노드층 또는 캐소드층에서는 바람직하지 않은 전압 드롭이 없을 것이다.
본 발명의 다른 목적은 넓은 면적에서의 적용에 적절한 유기 다이오드 디바이스를 제조하는 효과적인 방식을 제공하는 것이다.
이 목적은
애노드층과 캐소드층 사이에 적어도 하나의 유기층을 제공함으로써 유기 다이오드 구조체를 형성하는 단계 - 상기 애노드층과 상기 캐소드층 중 하나에는 상기 구조체의 제1 면 상에 분포되어 있는 제1 컨택트 영역 세트가 제공됨 - ,
상기 제1 면 상에, 상기 구조체를 밀봉하여 덮고 있도록 장벽층을 형성하는 단계 - 상기 장벽층에는 상기 제1 컨택트 영역 세트와 정렬되어 있는 제1 개구 세트가 제공됨 - , 및
도전성 금속이 상기 제1 컨택트 영역 세트 상에 전기도금되어 상기 제1 면에 적어도 하나의 제1 금속 도체를 형성하도록 상기 애노드층과 상기 캐소드층 중 상기 하나가 전기도금 용액 내의 단자들 중 하나에 접속되는 전기도금 공정에, 상기 장벽층에 의해 덮여 있는 상기 구조체를 노출하는 단계
를 포함하는 유기 다이오드 디바이스를 형성하는 방법에 의해 성취된다.
이 방법의 이점은 OLED 또는 포토다이오드 기술에 기초하여 대형 면적 유기 다이오드 디바이스를 매우 효율적이게 제조할 수 있게 한다는 점이다. 장벽층을 일찍 도포하기 때문에 유기 다이오드 디바이스를 형성하는 데 필요한 다른 공정 단계들 동안에 유기 다이오드 구조체는 물과 산소로부터 보호된다. 이는 유기 다이오드 구조체의 기능에 해를 입힌다는 문제 없이 금속 도체를 형성하기 위한 물-기반 전해질에서 전기도금을 사용할 수 있게 해준다.
청구항 제7항의 실시예에서의 이점은 절연체의 층이 금속 도체가 광의 방출, 또는 흡수를 원하는 영역에서 멀리 떨어진 상태를 유지하는 효율적인 방식을 제공한다는 점이다. 금속 도체가 애노드층과 캐소드층 모두에 배치되어 있는 경우 청구항 제7항에 따른 수단은 이들 금속 도체가 서로 분리된 상태를 유지하게 해준다.
청구항 제8항의 이점은 전기도금 공정 이후에 절연체의 층을 제거하여 절연체가 도포되었던 그 면 전반에 걸친 휘도, 또는 광-흡수를 향상시킨다는 점이다. 또 다른 이점은 절연체의 층 아래에 위치된 부분에서의 임의의 후처리가 용이해진다는 점이다.
청구항 제9항에 따른 수단의 이점은 전기도금 공정 동안에 애노드 및/또는 캐소드층의 도전성을 향상시킨다는 점이다. 이러한 향상된 도전성은 얇은 애노드층과 캐소드층에 관련되는 전압 드롭이 도금 베이스에 의해 방지되기 때문에 - 이러한 낮은 도전성은 금속 도체를 제1 면에 형성하는 주된 이유임 - 전기도금율을 상당히 증가시킨다.
청구항 제10항에 따른 수단의 이점은 도금 베이스의 과잉 부분을 제거하여 제1 면에 위치하고 애노드층에 접속되는 제1 금속 도체를, 역시 제1 면에 위치하지만 캐소드층에 접속되는 제2 금속 도체와 분리되게 해준다.
본 발명의 다른 실시예 및 이점은 이하 설명 및 첨부된 특허 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 다이오드 디바이스를 도시하는 상면도.
도 2는 도 1에 나타나는 단면 Ⅱ-Ⅱ에서 본 본 발명에 따른 유기 다이오드 디바이스를 도시하는 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제1 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 제2 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 제3 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 제4 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 제5 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 제6 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 방법의 제7 단계를 도시하는 개략적인 단면도.
도 10은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 유기 다이오드 디바이스를 도시하는 개략적인 단면도.
이제 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 발광 디바이스(1) 형태로 된 유기 다이오드 디바이스를 도시한다. 발광 디바이스(1)는 발광 구조체(2)를 포함하는데 이는 도 2에서 보다 상세히 도시된다. 발광 디바이스(1)는 넓은 표면(3)을 가지며, 이 표면은 타일들(4)로 나뉘어진다. 후술될 바와 같이 전기도금에 의해 형성된 제1 금속 도체(5)는 표면(3) 상에 제1 그리드를 형성한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 금속 도체(5)는 제1 금속 도체(5)가 모든 타일(4)과 접촉되도록 스템(stem; 6)과 브랜치(branche; 7)를 포함한다. 후술될 바와 같이 전기도금법에 의해 형성된 제2 금속 도체(8)가 표면(3) 상에 제2 그리드를 형성한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 금속 도체(8)는 제2 금속 도체(8)가 모든 타일(4)과 접촉되도록 스템(9)과 브랜치(10)를 포함한다. 제1 금속 도체(5)와 제2 금속 도체(8)는 서로 분리되어 있다. 금속 도체(5, 8) 각각은 높은 도전성 금속, 또는 금속들의 혼합물로 이루어져 있으며, 바람직하게는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
도 2는 도 1에 나타나는 단면 Ⅱ-Ⅱ에서 본 발광 디바이스(1)를 개략적으로 도시한다. 발광 구조체(2)는 애노드층(12) 및 캐소드층(13)을 포함한다. 애노드층(12)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 적어도 일부가 반투명한 도전성 재료로 이루어져 있다. 애노드층(12)은 박막으로 이루어져 있는데 이는 애노드층(12)의 두께가 1nm보다 작다는 것을 의미한다. 통상적으로 애노드층(12)의 두께는 ITO로 형성된 경우 50 내지 200nm이다. 투명도가 요구되지 않는다면 애노드층은 ITO층과 금속층의 조합으로 이루어질 수 있다. 캐소드층(13)은 적어도 일부가 반투명한 재료로 된 박막으로 이루어진다. 예를 들면 캐소드층(13)은 0.5nm의 얇은 LiF(리튬 플루오르화물) 또는, 예를 들어, 3nm 두께의 얇은 Al(알루미늄)막 상의 5nm의 Ba(바륨)막과, 10nm인 Ag(은)막과 함께 이루어져, 총 두께가 100nm보다 얇으며 바람직하게는 15-50nm일 수 있다. 투명도가 요구되지 않는다면 캐소드층은, 예를 들면, 3nm 두께의 Al막 상의 5nm Ba의 조합으로 이루어질 수 있다. 애노드층(12)과 캐소드층(13) 사이에는 발광 유기층(14)이 위치된다. 발광 유기층(14)은 폴리머 등의 임의의 유형의 유기 재료일 수 있는데, 이 유기 재료는 인가된 바이어스에서 광을 방출하며 이는 본래 OLED 분야에서 공지되어 있다. 유기 재료(14)의 두께는 애노드층(12) 두께와 동일한 범위에 있는 것이 바람직하다. 대안으로 층(14)은 서로의 상부에 스택으로 적층된 몇 가지 유기층을 포함할 수 있다.
발광 구조체(2)의 제1 면(15) 상에는 장벽층(16)이 위치한다. 장벽층(16)은 구조체(2)의 제1 면(15)을 밀봉하여 덮고 있으며 물, 수증기, 및 산소로부터 이를 보호한다. 장벽층(16)은 유전 재료로부터 이루어지며, 예를 들면, NON이라고도 칭하는 질화규소-산화규소-질화규소의 층 구조를 포함할 수 있다. 또 다른 공지된 장벽층이 'H.Lifka'와 'E.Haskal'의 WO 2003/050894에 기재되어 있다. 장벽층(16)의 대안적인 재료로는, 예를 들면, 탄화규소, SiC, 및 알루미나, Al2O3가 있다. 이들 재료 및 유기 재료의 조합의 또 다른 스택이 장벽층으로서 이용될 수 있다.
구조체(2)의 제2 면(17) 상에는 유리판(18)이 위치한다. 유리판(18)은 구조체(2)가 그 위에 형성되는 기판을 형성하며, 이에 대해서는 후술될 것이다. 애노드층(12)에는 도 2에 도시된 2개의 컨택트 영역(19, 20)을 포함하는 제1 컨택트 영역 세트가 제공된다. 캐소드층(13)에는 도 2에 도시된 컨택트 영역(22)을 포함하는 제2 컨택트 영역 세트가 제공된다. 바람직한 실시예에서 캐소드 재료는, 예를 들면, 증착에 의해 애노드층(12)의, 컨택트 영역(19, 20)을 형성하는 부분에 도포된다. 이 캐소드 재료는 캐소드층(13)과 직접 전기적 접촉을 하지 않는다. 본 실시예의 이점은 애노드 층(12)의 컨택트 영역(19, 20)과 캐소드층(13)의 컨택트 영역 모두가 동일한 유형의 재료로 이루어졌다는 점이다. 이는 후술될 바와 같이 애 노드층(12)과 캐소드층(13)에 대한 접촉을 형성할 때 2개의 다른 유형의 재료를 다루어야 하는 문제점을 방지한다.
장벽층(16)에는, 예를 들면, 컨택트 영역(19, 20)과 같은 제1 컨택트 영역 세트와 정렬되는 2개의 개구(23, 24)(도 2에 도시됨)가 포함된 제1 개구 세트, 및, 예를 들면, 컨택트 영역(22)과 같은 제2 컨택트 영역 세트와 정렬되는 1개의 개구(25)(도 2에 도시됨)가 포함된 제2 개구 세트가 제공된다. 층착된 도전성 재료로부터 형성된 컨택트 조각(26)이 각각의 개구(23, 24, 25)에 위치하여 애노드층(12)의 컨택트 영역(19, 20)과 금속 도체(5) 간 및 캐소드층(13)의 컨택트 영역(22)과 금속 도체(8) 간의 적절한 전기적 접촉을 보장한다. 컨택트 조각(26)은 바람직하게는 질화 티타늄(TiN), TiN과 구리(Cu)의 스택, 또는 크롬(Cr)과 구리의 스택으로 이루어진다. 장벽층(16)의 개구(23, 24, 25)는 컨택트 조각(26) 및 금속 도체(5, 8)에 의해 완전히 덮여 있어 발광 구조체(2)가 적절하게 밀봉되어 덮여 있음을 보장함을 알 수 있다.
제1 및 제2 금속 도체(5, 8)의 두께 T는 0.5 내지 100nm의 범위에 있는 것이 바람직하며, 10 내지 50nm의 범위에 있는 것이 보다 더 바람직하다. 즉 금속 도체들(5, 8)의 두께는 애노드층 및 캐소드층의 두께의 대략 20 내지 100배이다. 또한 금속 도체들(5, 8)은 상술한 바와 같이 높은 도전성 재료로 이루어져 있다. 이러한 사실 때문에 제1 금속 도체(5)에 의해 형성된 그리드 및 제2 금속 도체(8)에 의해 형성된 그리드에서의 전압 드롭은, 도 1에 도시된 바와 같이, 매우 제한적이어서 동작 중에 발광 디바이스(1)의 전체 영역 상에 걸쳐 고른 휘도를 제공하는 동일 한 전압으로 발광 디바이스(1)의 모든 타일들(4)이 바이어스된다. 각 타일(4)의 크기는 애노드층, 캐소드층, 유기층, 등의 두께와 유형에 따라 각각의 타일(4)의 영역 상의 전압 드롭이 매우 제한되도록 설계됨을 알 수 있다. 그러므로 본 발명은 전압 드롭이 발광 디바이스의 영역 상에 걸쳐 고르지 않은 휘도를 발생시킨다는 종래 기술의 문제점을 극복한다.
발광 디바이스(1)의 제조 방법이 도 3 내지 도 9를 참조하여 기술될 것이다.
도 3은 애노드층(12)을, 기판으로서 기능하는 유리판(18) 위에 도포함으로써 발광 구조체(2)가 형성되는 제1 단계를 도시한다. 플라스틱 및 금속 등의 다른 재료 또한 금속으로서 이용될 수 있다. 유기 발광층(14)이 이 애노드층(12)의 상부에 도포되며 마지막으로 캐소드층(13)이 이 유기층(14)의 상부에 도포되어 구조체(2)를 완성시킨다. 애노드층(12)에 컨택트 영역(19 및 20)으로 나타낸 제1 컨택트 영역 세트가 제공되고, 캐소드층(14)에 컨택트 영역(22)으로 나타낸 제2 컨택트 영역 세트가 제공되도록 구조체(2)가 설계된다. 발광 유기층(14)은 제1 및 제2 컨택트 영역 세트 모두가 상기 제1 면(15)에 존재함을 수 있게 하는 절연체로서 형성된다. 도 3에 도시된 제1 단계는 바람직하게는 유기 발광 다이오드(OLED)를 형성하는 본래 공지된 방법에 의해서 행해질 수 있다.
도 4는 장벽층(16)이 구조체(2)의 제1 면(15)에 도포되는 제2 단계를 도시한다. 장벽층(16)은 바람직하게는 플라즈마 증착에 의해 증착된다. 장벽층(16)의 재료로는 상술한 NON이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이 장벽층(16)은 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬되는 개구(23, 24)로 나타낸 제1 개구 세트, 및 상기 제2 컨택트 영역 세트(22)와 정렬되는 개구(25)로 나타낸 제2 개구 세트를 포함한다. 장벽층(16)의 개구(23, 24, 25)는 리소그래피와 그 다음에 증착 시에 구조체(2) 위에 셰도우 마스크를 대어서, 또는 얇은 층에 개구를 형성하는 본래 공지된 다른 기술로 에칭함으로써 형성될 수 있다.
도 5는 도금 베이스(27)가 상기 제1 면(15)의 장벽층(16)의 상부에 층으로서 형성되는 제3 단계를 도시한다. 도금 베이스(27)의 목적은 후술될 바와 같이, 전기도금의 효율을 향상시키는 것이다. 그러므로 도금 베이스(27)가 장벽층(16)의 개구(23, 24, 및 25)를 통해 컨택트 영역(19, 20, 및 22)과 접촉되는 것이 중요하다. 특히 바람직한 실시예에 따르면 도금 베이스(27)는 2 단계로 증착된다. 먼저 TiN이 증착된다. TiN은 장벽층(16)의 재료로 바람직한 NON, 및 애노드층(12)의 재료로 바람직한 ITO에 둘 다 매우 잘 본딩된다는 이점을 가진다. 그 다음 Cu 등의 금속이 이 TiN 상에 증착되어 전기도금 공정에 바람직한 도전성 및 바람직한 기저를 제공하는데, 이는 후술할 것이다. 증착된 TiN와 Cu는 함께 도금 베이스(27)를 형성한다. 도금 베이스(27)의 두께는 통상적으로 50-800nm의 범위이다.
도 6은 레지스트층(28)이 도금 베이스(27) 상에 도포되는 제4 단계를 도시한다. 레지스트층(28)은 제1 컨택트 영역 세트, 즉 컨택트 영역(19, 20)과 정렬되는 홀(29 및 30)로 나타낸 제1 홀 세트, 및 제2 컨택트 영역 세트, 즉 컨택트 영역(22)과 정렬되는 홀(32)로 나타낸 제2 홀 세트를 제공하도록 패터닝된다. 레지스트층(28)의 패터닝은 포토리소그래피 등의 본래 공지되어 있던 기술에 의해 행해질 수 있다. 요컨데, 포토리소그래피는 조명에 의해 패턴에 남겨져야 하는 부분만 을 보존하고 보존되지 않는 폴리머를 씻어내어 원하는 위치에 홀을 생성해 내도록 마스크를 이용하여 액체 폴리머를 도포하는 것을 포함한다.
도 7은 금속이 전기도금되어 제1 및 제2 금속 도체를 형성하는 제5 단계를 도시한다. 이는 도금 베이스(27) 및/또는 애노드층(12)과 캐소드층(13)을 전기 화학 전지의 제1 단자(33)인 캐소드에 접속시킴으로써 이루어질 수 있다. 도 7에서 애노드층(12) 및 캐소드층(13)은 도금 베이스(27)를 통해 제1 단자(33)에 접속된다. 그 다음, 도 7에 개략적으로 나타난 바와 같이, 장벽층(16), 도금 베이스(27) 및 레지스트층(28)을 포함하는 구조체(2)가 Cu 이온 등의 적절한 금속 이온을 포함하는 전기도금 용액(34) 내에 있도록 낮아지고 애노드(35) 형태로 된 제2 단자는 전기도금 공정을 겪게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이 전기도금 공정 동안에 제1 및 제2 금속 도체(5, 8)는 도금 베이스(27)의 좋은 도전성 때문에 도금 베이스(27)로부터 위 방향으로 매우 빠르게 성장하기 시작할 것이다. 도시된 바와 같이 레지스트층(28)은 컨택트 영역(19, 20, 22) 바로 위를 제외하고는 모든 성장을 막아줄 것이다. 제4 단계에서의 레지스트층(28)의 도포는 금속 도체(5, 8)가 제1 면(15)을 최소한으로 실딩(shielding)하여 제1 면(15) 및 제2 면(17) 모두를 통해 발광할 수 있도록 설계되었으며, 이에 관해서는 후술할 것이다. 레지스트층(28)은 제1 금속 도체(5) 및 제2 금속 도체(8)가 서로 분리됨을 보장한다. 장벽층(16) 및 도금 베이스(27)는 전기도금 용액(34)의 액체(주로 물)와 구조체(2) 간의 모든 접촉을 효과적으로 분리하는데 이는, 상술한 바와 같이 구조체(2) 자체가 물에 매우 민감하기 때문에 전기도금 공정의 사용을 가능하게 하기 위한 필수 사항이다. 전기도 금 공정은 제1 및 제2 금속 도체(5, 8)가 이들의 원하는 두께를 얻을 때까지 수행된다.
도 8은 레지스트층(28)이 제거되는 제6 단계를 도시한다. 레지스트층(28) 제거는, 예를 들면, 적절한 용매에 의해 레지스트층을 용해시키는 등의 임의의 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 레지스트층(28)이 제거되면 도금 베이스(27)가 노출된다.
도 9는 제1 금속 도체(5)가 제2 금속 도체(8)에 쇼트되는(short-circuiting) 것을 방지하기 위해 도금 베이스(27)의, 제1 및 제2 금속 도체(5, 8)가 덮고 있지 않은 부분이 장벽층(16)까지 에칭되는 마지막 단계인 제7 단계를 도시한다. 장벽층(16) 때문에 에칭은 본 기술분야에서 원래 공지되어 있는 웨트 에칭 공정일 수 있다. 도금 베이스(27)의, 금속 도체(5, 8)에 의해 덮여 있는 부분은 에칭되지 않아 상술한 컨택트 조각(26)을 형성할 것이다. 이때 제1 금속 도체(5) 및 제2 금속 도체(8)는 적절한 전원(도시 생략)에 접속될 수 있으며 발광 디바이스(1)를 사용할 준비가 된 것이다. 선택적으로, 향상된 보호를 제공하기 위하여, 제2 유리판(도시 생략)이 상기 제1 면(15)에, 즉, 금속 도체(5, 8)의 상부에서, 예를 들면, 아교로 접착함으로써 부착될 수 있다. 플라스틱 포일, 금속 및 금속 포일 등의 다른 재료들 또한 보호에 이용될 수 있다. 전압 인가 시에, 도 9에서 화살표로 나타낸 바와 같이 광은 제1 면(15) 및 제2 면(17) 모두를 통해 방출된다. 그러므로 발광 디바이스(1)는 양 방향 모두에서 발광될 수 있으며 투명한 것으로 고려될 수 있다.
도 10은 발광 디바이스(101)의 형태로 된 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 발광 디바이스(101)는 상술한 구조체(2)와 유사하며 유리 기판(118) 상에 증착되는 발광 구조체(102)를 포함한다. 구조체(102)는 장벽층(116)에 의해 밀봉되어 덮여있다. 발광 디바이스(101)와 발광 디바이스(1)의 주된 차이점은 발광 디바이스(101)가 투명한 것이 아니라 이 디바이스의 제2 면(117)을 통해서만 광을 방출하도록 적응되었다는 점이다. 제1 면(115)을 통해서는 어떠한 발광도 의도되지 않기 때문에 넓은 제1 금속 도체(105) 및 넓은 제2 금속 도체(108)가 장벽층(116) 상에 전기도금될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 제1 금속 도체(105)와 제2 금속 도체(108) 사이에는 오직 이들을 서로 분리하기 위한 작은 틈(121)만이 있을 뿐이다. 발광 디바이스(101)의 이점은 금속 도체(105, 108)가 충분한 도전성을 제공하기에 충분한 적당한 두께 t만큼 넓어진다는 점이다. 다른 이점은 거의 모든 제1 면(115), 덮고 있는 금속 도체(105, 108)가 장벽층(116)으로 하여금 구조체(102)를 밀봉하여 덮으며 산소 및 수증기로부터 이를 실딩하는 것을 돕는다는 것이다. 이러한 실딩은 유기층이 캐소드층에 덮이지 않는 영역, 예를 들면, 제1 컨택트 영역 세트와 인접한 영역, 즉, 애노드층과 관련된 컨택트 영역에서는 특히 중요하다.
상술한 실시예의 다양한 변형물이 첨부된 특허 청구 범위의 범주 내에서 가능함을 인식할 것이다.
상술한 본 발명은 OLED 형태로 된 유기 다이오드에 관련하여 기술되었다. 본 발명은 또한 다른 유형의 유기 다이오드에 적용가능함을 인식할 것이다. 이러한 예 중 하나는 2개의 전극 사이에 증착되고 광이 흡수될 때 전기 전류를 제공하도록 적층된 유기층, 또는 유기층의 스택을 포함하는 포토다이오드이다. 이러한 포토다이오드는 광전지 및, 구체적으로는 넓은 면적의 태양 전지로서 이용될 수 있다. 포토다이오드의 기본 설계, 및 제조 방법에 관련해서는, OLED에 대해 상술한 것과 마찬가지이다.
도금 베이스(27)가 전기도금 공정 이전에 장벽층(16)의 상부에 증착된다고 상술하였다. 금속 도체(5, 8)의 전기 도금은 도금 베이스(27) 없이도 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 그러나, 이 경우 전기도금 공정은 애노드층과 캐소드 층의 높은 저항력 때문에 매우 느려질 것이다.
도금 베이스는 바람직하게는 전기도금 단계 이전에 구성될 수 있다. 이 도금 베이스의 구성은 몇 가지 방법, 예를 들면 도금 베이스의 셰도우 마스크 증착, 또는 리소그래피/프린트 마스크 이후 에칭 및 에칭 보호막 제거에 의해 행해질 수 있다. 도금 베이스를 구성하기 위한 또 다른 방법은 소위 말하는 리프트-오프(lift-off) 또는 레지스트가 원하는 구성으로 증착되고 보존되는 본래 공지된 유사한 방법을 이용하는 것이다. 그 다음 도금 베이스는 이 구성된 레지스트의 상부에 증착된다. 예를 들어 바로 전에 언급한 방법들 중 하나에 따라 도금 베이스가 구성되었다는 것은 전기도금 단계에 의한 도체의 형성 중에, 상실된 전기적 접속에 의해 도금 베이스의, 레지스트의 상부에 위치한 부분이 도금 금속으로 덮이지 않게 되는 이점을 가진다. 따라서 도체들은 원하는 위치에만 형성될 것이다. 전기도금 단계 이후에 도금 베이스의, 레지스트의 상부에 위치한 부분은 전기도금된 재료로 선택적으로 에칭될 수 있어 금속 도체가 용이하게 원하는 형태로 형성된다. 따라서 전기도금 단계 이전에 구성된 도금 베이스층을 형성하기 위해서 이루어지는 도 금 베이스 구성은 원하는 위치에 금속 도체를 전기도금하는 것을 보다 용이하게 하고 전기도금 단계 이후에 도금 베이스의 과잉 부분을 제거하는 것을 보다 용이하게 한다.
또한 레지스트층(28)이 금속 도체(5, 8)의 위치를 정의하고 이들을 서로 분리하도록 패터닝된다는 것을 상술하였다. 레지스트층을 피하고 동질의 금속층, 예를 들면, 구리층을 도금 베이스의 상부에, 또는 도금 베이스 없이 장벽층의 상부에 직접 전기도금하는 것도 가능함을 인식할 것이다. 추가적인 단계에서 이러한 동질의 구리층은 원하는 형태 및 패턴의 금속 도체를 제공하도록 에칭되고 서로 분리될 것이다. 그러나, 상술한 레지스트층을 이용하는 방법은, 전기도금된 금속의 비교적 두꺼운 층의 에칭이 아래에 놓인 구조체의 보전성을 해칠 수 있기 때문에 바람직하다.
도 1 및 도 2를 참조하여 기술된 실시예에서 애노드 및 캐소드가 투명한 개료로 이루어져 있다. 대안적인 실시예에서는 완전한 유기 다이오드 디바이스의 투명성이 요구되지 않는 경우 애노드만이 또는 캐소드만이 투명해질 수 있음을 인식할 것이다.
상술한 설명에 따르면 애노드층(12)은 유리판(18) 상에 위치되며 유기층(14) 및 캐소드층(13)을 그 상부에 포함한다. 애노드층과 캐소드층이 반대 순서로 형성되는 것, 즉, 유리판 상에 먼저 캐소드층이 증착된 다음 유기층이 증착되고 마지막으로 애노드층이 증착되는 것 또한 가능하다.
상술한 각각의 발광 디바이스(1, 101)에는 애노드층(12)에 접속되는 제1 금 속 도체(5, 105) 및 캐소드층(13)에 접속되는 제2 금속 도체(8, 108)가 제공된다. 애노드층 또는 캐소드층 중 하나에 접속되는 하나의 금속 도체만을 가지는 발광 디바이스를 설계하는 것 또한 가능함을 인식할 것이다. 일례로는 투명하지 않은 발광 디바이스가 있다. 이러한 경우 캐소드는 충분한 도전성을 제공하도록 매우 두껍게 만들어질 수 있다. ITO로 형성되는 것이 바람직한 애노드는 여전히 얇아서 제1 금속 도체가 전압 드롭을 피해야할 필요가 있을 것이다.
요약하자면 유기 다이오드 디바이스(1)는 애노드층(12), 캐소드층(13), 및 유기층(14)을 가지는 유기 다이오드 구조체(2)를 포함한다. 애노드층(12) 및 캐소드층(13) 중 하나는 상기 구조체(2)의 면(15) 상에 분포되어 있는 컨택트 영역 세트(19, 20)를 가진다. 장벽층(16)은 상기 구조체(2)를 밀봉하여 덥고 있으며 이 층에는 상기 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬된 개구(23, 24) 세트가 제공된다. 금속 도체(5)는 상기 장벽층(16) 상에 전기도금되어 개구 세트(23, 24)를 통해 컨택트 영역 세트(19, 20)와 접촉한다. 이러한 디바이스를 형성하는 방법은 구조체(2)를 형성하는 단계, 개구 세트(23, 24)를 포함하는 장벽층(16)을 형성하는 단계, 및 상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출하여 금속 도체(5)를 형성하는 단계를 포함한다.

Claims (11)

  1. 유기 다이오드 디바이스로서,
    애노드층(12), 캐소드층(13), 및 상기 애노드층(12)과 상기 캐소드층(13) 사이에 위치한 적어도 하나의 유기층(14)을 포함하는 유기 다이오드 구조체(2) - 상기 애노드층(12)과 상기 캐소드층(13) 중 하나는 상기 구조체(2)의 제1 면(face)(15) 상에 분포되어 있는 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)를 포함함 - ,
    상기 제1 면(15) 상에 위치되어 상기 구조체(2)를 밀봉하여 덮고 있는 장벽층(16) - 상기 장벽층(16)에는 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬되어 있는 제1 개구 세트(23, 24)가 제공됨 - , 및
    상기 장벽층(16) 상에 전기도금되고 상기 장벽층(16)의 상기 제1 개구 세트(23, 24)를 통해 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 접촉되는 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)
    를 포함하는 유기 다이오드 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)는 상기 제1 면(15) 상에 그리드를 형성하는 유기 다이오드 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)는 0.5-100nm의 두께(T)를 가지는 유기 다이오드 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    도금 베이스(27)가 상기 장벽층(16) 상에 증착되어 상기 컨택트 영역(19, 20) 각각과 상기 적어도 하나의 제1 금속 도체(5) 사이의 컨택트 조각(26)을 형성하는 유기 다이오드 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)는 상기 장벽층(16)의 상기 제1 개구 세트(23, 24)를 통해 애노드층(12)에 접촉되고,
    상기 제1 개구 세트(23, 24)는 상기 애노드층(12)의 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬되고,
    적어도 하나의 제2 금속 도체(8)가 상기 장벽층(16) 상에 전기도금되어 상기 장벽층(16)의 제2 개구 세트(25)를 통해 상기 캐소드층(13)에 접촉되고,
    상기 제2 개구 세트(25)는 상기 캐소드층(13)의 제2 컨택트 영역 세트(22)와 정렬되고,
    상기 제2 컨택트 영역 세트(22)는 상기 제1 면(15) 상에 분포되어 있으며,
    상기 제1 및 상기 제2 금속 도체(5, 8)는 서로 분리되어 있는 유기 다이오드 디바이스.
  6. 유기 다이오드 디바이스를 형성하는 방법으로서,
    애노드층(12)과 캐소드층(13) 사이에 적어도 하나의 유기층(14)을 제공함으로써 유기 다이오드 구조체(2)를 형성하는 단계 - 상기 애노드층(12)과 상기 캐소드층(13) 중 하나에는 상기 구조체(2)의 제1 면(15) 상에 분포되어 있는 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)가 제공됨 - ,
    상기 제1 면(15) 상에, 상기 구조체(2)를 밀봉하여 덮고 있도록 장벽층(16)을 형성하는 단계 - 상기 장벽층(16)에는 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 정렬되어 있는 제1 개구 세트(23, 24)가 제공됨 - , 및
    도전성 금속이 상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20) 상에 전기도금되어 상기 제1 면(15)에 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)를 형성하도록 상기 애노드층(12)과 상기 캐소드층(13) 중 상기 하나가 전기도금 용액(34) 내의 단자들(33) 중 하나에 접속되는 전기도금 공정에, 상기 장벽층(16)에 의해 덮여 있는 상기 구조체(2)를 노출하는 단계
    를 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출하는 단계 바로 전에
    상기 제1 면(15)의, 전기도금을 원하지 않는 부분을 덮기 위한 절연체(28)의 층을 제공하는 단계를 더 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출시키는 단계 후에 상기 절연체(28)의 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장벽층(16)을 형성하는 단계와 상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출시키는 단계 사이에,
    상기 제1 컨택트 영역 세트(19, 20)와 전기도금 용액(34) 내의 전해질 간의 전기적 접촉이 향상되도록 상기 장벽층(16)의 상부에 도전성 재료의 도금 베이스(27)의 층을 증착하는 단계를 더 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구조체(2)를 전기도금 공정에 노출시키는 단계 후에,
    도금 베이스(27)의, 상기 적어도 하나의 제1 금속 도체(5)에 의해 덮이지 않는 부분 중 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 도금 베이스를 증착하는 단계는 상기 도금 베이스를 구조화된 층으로서 증착하는 단계를 포함하는 유기 다이오드 디바이스 형성 방법.
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