KR20120089301A - 유기 전자 소자 봉지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 전자 소자, 예컨대 유기 전계발광 소자를 효율적으로 봉지하는 방법 및 물질을 제공한다. 또한, 본 개시내용은 이러한 방법에 의해 제조된 전자 소자를 제공한다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 기판에 홈을 형성하고/하거나 봉지층에 홈을 형성하는 단계, 홈 또는 홈들에 건조제를 침착하는 단계, 기판을 봉지층에 결합시키는 단계를 포함하는 전계발광 소자 제조 방법이 제공된다.
Description
관련 출원 상호참조
본 출원은 2009년 9월 25일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 61/245,787의 35 U.S.C.
119 하의 우선권을 주장하고, 이 가출원의 내용은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 주변 요소, 예컨대 산소 및 수분에 대한 소자 민감성을 감소시킴으로써 유기 발광 소자 및 다른 유기 전기 소자의 성능을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 이러한 방법으로 제조된 소자에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 전자 소자 분야에서 유용성이 발견된다.
배경
전통적 유기 발광 다이오드 (OLED)의 일부 실시양태에서, OLED는 샌드위치형 구조로 복수개의 구성성분층 (종종, OLED "스택"이라고도 칭해짐)을 포함한다. OLED 스택은 전형적으로 기판, 예컨대 유리에 지지된다. 이러한 층들은 하나 이상의 유기 물질, 예컨대 유기 발광 물질, 유기 유전 물질 등을 포함한다. OLED 제작에 이용되는 이러한 물질 및 다른 물질이 주변 조건에 존재하는 일부 요소 (예를 들어, 산소, 물 등)에 민감할 수 있기 때문에, 이러한 요소에 대해 불침투성인 물질을 이용해서 OLED 스택을 봉지하는 일이 흔하다. OLED 봉지를 위해 흔히 채택되는 접근법은 커버 글라스 (또는 금속 커버)를 이용해서 OLED 스택을 주변 산소 및 수분과의 접촉으로부터 보호한다. 커버 글라스 및 OLED 기판 유리는 그 안에 OLED 스택이 놓이는 "소자 챔버"를 생성하며, 이들에 대해 OLED 스택의 주변 둘레에 위치하는 유기 실란트를 이용해서 결합시킨다. 유기 실란트는 전형적으로 UV 경화성 에폭시 물질이다. 이 구성에서, 소자의 주변을 따라서 위치하는 실란트는 기계적으로 및 화학적으로 봉지의 가장 약한 영역이다.
유기 실란트는 일반적으로 다공성이고, 작은 분자, 예컨대 산소 및 물이 실란트층을 통해 침투하는 것을 허용한다. 이 이유 때문에, 일반적으로 소자 챔버 안에 침투한 어떠한 수분도 제거하기 위해 건조제가 요구된다. 전형적으로, 건조제는 건조제 물질의 최대 표면적을 제공하도록 소자 챔버 내에 위치한다. 예를 들어, 건조제는 커버 글라스의 내부 표면에 코팅되어서 OLED 스택에 대향할 수 있다. 미국 특허 번호 6,803,127은 이러한 실시양태를 기재한다. 이러한 소자는 상부 발광 소자 (즉, 상부 전극의 면으로부터 발광하는 소자)가 되기 위해서는 투명 건조제를 요구하고, 불투명 건조제를 이용하는 소자는 하부 발광 구성 (즉, 기판을 통해 발광하는 구성)에 제한된다. 게다가, 소자 챔버에 들어가는 산소 및 수분은 건조제 또는 OLED 스택과 반응할 수 있고, 그에 따라 건조제층의 유효성을 감소시킨다.
당 업계에서는 상기 결점을 극복하는 것이 필요할 뿐만 아니라 오랜 시간 동안 주변 조건에 대해 안정한 효율적 저비용 유기 전기 소자 (OED)를 제조하는 새로운 방법 및 물질의 개발이 필요하다. 이상적인 방법은 쉽게 입수가능하거나 또는 용이하게 제조되는 물질을 이용하고/하거나, 전반적으로 오랜 시간에 걸쳐서 소자 안정성의 상당한 증진을 제공하고/하거나, 공정 단계 수를 최소화하고/하거나, 매우 재현성 있는 결과를 제공할 것이다.
발명의 개요
본 발명은 상기 결점들 중 하나 이상을 역점을 두어 다루고, 특히, 전자 소자 (예를 들어, 전계발광 소자 (ELD))를 효과적으로 봉지하여 그것을 환경 요소로 인한 열화에 대비하여 보호하는 방법 및 물질을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 한 측면에서는, 상면, 하면 및 주변 가장자리를 포함하는 구성성분 스택으로 배열된 복수개의 소자층; 및 상기 구성성분 스택을 둘러싸며, 제1 기판, 제2 기판, 실란트 및 건조제를 포함하는 봉지재를 포함하는 전자 소자가 제공된다. 실란트는 제1 기판과 제2 기판 간의 결합을 형성한다. 건조제는 봉지재 내에 위치하고 구성성분 스택의 주변 가장자리를 둘러싼다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 소자 영역을 포함하고 추가로 소자 영역을 둘러싸는 제1 밀봉 영역을 포함하는 소자측, 및 외부측을 포함하는 제1 기판; 제2 밀봉 영역을 포함하는 제2 기판; 제1 기판 상의 소자 영역에 배치된 전자 소자 스택; 제1 밀봉 영역에서 제1 기판과 접촉하고 제2 밀봉 영역에서 제2 기판과 접촉하도록 구성된 임의적 스페이서; 제1 밀봉 영역 및 제2 밀봉 영역과 접촉하고 제2 기판을 제1 기판에 결합시키는 실란트; 제1 기판, 제2 기판, 또는 임의적 스페이서 내의 제1 홈; 및 홈 내에 배치된 건조제를 포함하는 전자 소자가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 기판과 접촉하기에 적당한 결합 영역 및 액체 또는 고체 건조제를 수용하기에 적당한 홈을 포함하는 전자 소자용 봉지층이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 전자 소자의 층을 지지하기에 적당한 면을 포함하고, 상기 면이 소자 영역 및 소자 영역을 둘러싸는 밀봉 영역을 포함하고, 상기 밀봉 영역이 액체 또는 고체 건조제를 수용하기 위한 홈을 포함하는 것인, 전자 소자용 기판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 제1 기판, 제2 기판, 및 임의적 스페이서를 제공하는 단계; 제1 기판, 제2 기판, 임의적 스페이서, 또는 그의 임의의 조합 내에 홈을 형성하는 단계; 홈에 건조제를 침착하는 단계; 실란트를 이용하여 제1 기판을 제2 기판에 결합시키는 단계를 포함하는, 전자 소자 봉지 방법이 제공된다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 기판 및 제2 기판 중 하나 또는 둘 모두가 테두리를 포함하는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 기판이 테두리를 포함하고 이 테두리의 표면에 제1 밀봉 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되거나, 또는 제2 기판이 테두리를 포함하고 이 테두리의 표면에 제2 밀봉 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 기판이 테두리를 포함하고, 제2 기판이 테두리를 포함하고, 제1 기판의 테두리에 제1 밀봉 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되고, 제2 기판의 테두리에 제2 밀봉 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 홈이 제1 기판에 존재하고 제2 기판이 제2 홈을 임의로 포함하거나, 또는 제1 홈이 제2 기판에 존재하고 제1 기판이 제2 홈을 임의로 포함하는 것인 상기 장치 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 임의적 스페이서가 존재하고, 전자 소자가 제1 기판, 제2 기판 또는 스페이서 내에 제2 홈을 포함하는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제2 홈이 존재하고, 제1 홈 및 제2 홈이 그들의 중심이 실질적으로 정렬되도록 위치해 있는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 건조제가 홈을 부분적으로 또는 완전히 충전하는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 전자 소자 스택이 제1 기판과 접촉하는 하부 전극, 전계발광층 및 상부 전극을 포함하고, 전자 소자가 제1 기판을 통해, 제2 기판을 통해 또는 제1 기판 및 제2 기판 둘 모두를 통해 광자를 방출하도록 구성되어 있는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 봉지층의 주변부가 융기된 테두리를 포함하고, 결합 영역이 융기된 테두리의 표면에 배치되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 홈이 융기된 테두리의 표면에 배치되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 소자측의 주변부가 융기된 테두리를 더 포함하고, 이 융기된 테두리의 표면에 밀봉 영역 및 홈이 배치되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 홈이 제1 기판의 주변부, 제2 기판의 주변부, 또는 제1 기판 및 제2 기판 둘 모두의 주변부 둘레에 형성되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 기판이 그 위에 전자 소자의 구성성분층이 배치되어 제공되는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 방법이 제1 기판에 홈을 형성하는 것을 포함하고, 제1 기판에 홈이 형성된 후에 전자 소자의 구성성분층을 제1 기판에 침착하는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 방법이 홈을 제2 기판에는 형성하지만 제1 기판에는 형성하지 않는 것을 포함하는 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 기판이 모두 융기된 테두리를 갖거나, 또는 제2 기판이 융기된 테두리를 갖거나, 또는 제1 기판 및 제2 기판이 융기된 테두리를 갖는 것인 상기 소자 또는 방법 중 임의의 것을 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 특허청구범위 및 실시예를 포함하여 아래의 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1a - 1d는 본 발명에 따르는 기판 및 전자 소자의 상면도를 제공한다.
도 2a - 2f는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 홈이 상부 또는 하부 기판에 존재하거나 또는 상부 기판 및 하부 기판 둘 모두에 존재한다. 임의적 스페이서는 존재하지 않는다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 임의적 스페이서 요소가 존재한다. 홈은 스페이서에 또는 상부 기판 및 하부 기판에 존재한다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 건조제가 기판의 결합 영역 (도 4a) 또는 봉지층 (도 4b)에 직접 배치된다.
도 5는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 제시된 소자에서는, 실란트가 소자 캐비티에 존재한다.
도 2a - 2f는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 홈이 상부 또는 하부 기판에 존재하거나 또는 상부 기판 및 하부 기판 둘 모두에 존재한다. 임의적 스페이서는 존재하지 않는다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 임의적 스페이서 요소가 존재한다. 홈은 스페이서에 또는 상부 기판 및 하부 기판에 존재한다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 이 도면들에서 제시된 소자에서는, 건조제가 기판의 결합 영역 (도 4a) 또는 봉지층 (도 4b)에 직접 배치된다.
도 5는 본 발명에 따르는 소자의 측면도를 제공한다. 제시된 소자에서는, 실란트가 소자 캐비티에 존재한다.
본 개시내용에 대한 상세한 설명
본원에서 사용된 용어는 특정 실시양태들을 설명하기 위한 것이고 제한하는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본원에 제공된 정의는 서로 배타적인 것을 의도하지 않는다. 예를 들어, 일부 화학 모이어티는 하나 초과의 정의에 의해 포함될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
본원에서 사용된 "알킬"이라는 용어는 반드시 그렇지는 않지만 전형적으로 1 내지 약 24개의 탄소 원자를 함유하는 분지쇄 또는 비분지쇄 포화 탄화수소기, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 옥틸, 데실 등, 뿐만 아니라 시클로알킬기, 예컨대 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 의미한다. 일반적으로, 다시 한번 반드시 그렇지는 않지만, 본원에서 알킬기는 1 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 이러한 기는 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. "저급 알킬"이라는 용어는 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬기를 의미한다. "치환된 알킬"은 하나 이상의 치환기로 치환된 알킬을 의미하고, "헤테로원자 함유 알킬" 및 "헤테로알킬"이라는 용어는 아래에서 더 상세히 기재하는 바와 같이, 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 알킬 치환체를 의미한다. 다르게 지시하지 않으면, "알킬" 및 "저급 알킬"이라는 용어는 각각 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비치환된, 치환된, 및/또는 헤테로원자 함유 알킬 또는 저급 알킬을 포함한다.
본원에서 사용되는 "알케닐"이라는 용어는 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 탄소 원자수 2 내지 약 24의 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 탄화수소기, 예컨대 에테닐, n-프로페닐, 이소프로페닐, n-부테닐, 이소부테닐, 옥테닐, 데세닐, 테트라데세닐, 헥사데세닐, 에이코세닐, 테트라코세닐 등을 의미한다. 일반적으로, 다시 한번 반드시 그렇지는 않지만, 본원에서 알케닐기는 2 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 예를 들어 2 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. "저급 알케닐"이라는 용어는 탄소 원자수 2 내지 6의 알케닐기를 의도한다. "치환된 알케닐" 이라는 용어는 하나 이상의 치환기로 치환된 알케닐을 의미하고, "헤테로원자 함유 알케닐" 및 "헤테로알케닐"이라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 알케닐을 의미한다. 다르게 지시하지 않으면, "알케닐" 및 "저급 알케닐"이라는 용어는 각각 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 비치환된, 치환된 및/또는 헤테로원자 함유 알케닐 및 저급 알케닐을 포함한다.
본원에서 사용되는 "알키닐"이라는 용어는 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 탄소 원자수 2 내지 24의 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소기, 예컨대 에티닐, n-프로피닐 등을 의미한다. 일반적으로, 다시 한번 반드시 그렇지는 않지만, 본원에서 알키닐기는 2 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 이러한 기는 2 내지 12개의 탄소 원자를 더 함유할 수 있다. "저급 알키닐"이라는 용어는 탄소 원자수 2 내지 6의 알키닐기를 의도한다. "치환된 알키닐"이라는 용어는 하나 이상의 치환기로 치환된 알키닐을 의미하고, "헤테로원자 함유 알키닐" 및 "헤테로알키닐"이라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 알키닐을 의미한다. 다르게 지시하지 않으면, "알키닐" 및 "저급 알키닐"이라는 용어는 각각 직쇄, 분지쇄, 비치환된, 치환된 및/또는 헤테로원자 함유 알키닐 및 저급 알키닐을 포함한다.
다르게 지시되지 않으면, "불포화 알킬"이라는 용어는 알케닐 및 알키닐, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다.
본원에서 사용되는 "알콕시"라는 용어는 하나의 말단 에테르 연결을 통해 결합된 알킬기를 의도하고; 즉, "알콕시"기는 -O-알킬 (여기서, 알킬은 위에서 정의한 바와 같음)로 나타낼 수 있다. "저급 알콕시"기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알콕시기를 의도하고, 예를 들어 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, t-부틸옥시 등을 포함한다. 본원에서 "C1-C6 알콕시" 또는 "저급 알콕시"로 확인되는 치환체는 예를 들어 1 내지 3개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 추가의 예로서, 이러한 치환체는 1 또는 2개의 탄소 원자를 함유할 수 있다 (즉, 메톡시 및 에톡시).
본원에서 사용되는 "아릴"이라는 용어는 다르게 명시되지 않으면, 반드시 그렇지는 않지만 일반적으로 5 내지 30개의 탄소 원자를 함유하고 하나의 방향족 고리, 또는 함께 융합되거나, 직접 연결되거나 또는 간접 연결된 (이렇게 함으로써, 상이한 방향족 고리가 공통 기, 예컨대 메틸렌 또는 에틸렌 모이어티에 결합됨) 다수의 방향족 고리 (예컨대, 1 내지 3개의 고리)를 함유하는 방향족 치환체를 의미한다. 아릴기는 예를 들어 5 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 추가의 예로서, 아릴기는 5 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 예를 들어, 아릴기는 1개의 방향족 고리 또는 융합되거나 또는 연결된 2개의 방향족 고리, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 비페닐, 디페닐에테르, 디페닐아민, 벤조페논 등을 함유할 수 있다. "치환된 아릴"은 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴 모이어티를 의미하고, "헤테로원자 함유 아릴" 및 "헤테로아릴"이라는 용어는 아래에서 더 상세히 기재하는 바와 같이 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 아릴 치환체를 의미한다. 다르게 지시되지 않으면, "아릴"이라는 용어는 비치환된, 치환된 및/또는 헤테로원자 함유 아릴 치환체를 포함한다.
"아랄킬"이라는 용어는 아릴 치환체를 갖는 알킬기를 의미하고, "알카릴"이라는 용어는 알킬 치환체를 갖는 아릴기를 의미하고, 여기서 "알킬" 및 "아릴"은 위에서 정의한 바와 같다. 일반적으로, 본원에서 아랄킬기 및 알카릴기는 6 내지 30개의 탄소 원자를 함유한다. 아랄킬 및 알카릴기는 예를 들어 6 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 추가의 예로서, 이러한 기는 6 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.
"올레핀기"라는 용어는 탄소 원자수 2 내지 12의 일불포화 또는 이불포화 탄화수소기를 의도한다. 이 부류 내의 바람직한 올레핀기는 본원에서 때로 "저급 올레핀기"로 표기되고, 이것은 하나의 말단 이중 결합을 함유하는 탄소 원자수 2 내지 6의 탄화수소 모이어티를 의도한다. 후자의 모이어티는 또한 "저급 알케닐"이라고도 칭해질 수 있다.
본원에서 사용되는 "알킬렌"이라는 용어는 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 이관능성 포화 분지쇄 또는 비분지쇄 탄화수소 사슬을 의미한다. "저급 알킬렌"은 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬렌 연결을 의미하고, 예를 들어, 메틸렌 (--CH2--), 에틸렌 (--CH2CH2--), 프로필렌 (--CH2CH2CH2--), 2-메틸프로필렌 (--CH2-CH(CH3)-CH2--), 헥실렌 (--(CH2)6--) 등을 포함한다.
"아미노"라는 용어는 본원에서 -NZ1Z2 (여기서, Z1 및 Z2는 수소 또는 비수소 치환체임) 기를 의미하고, 비수소 치환체는 예를 들어 알킬, 아릴, 알케닐, 아랄킬, 및 그의 치환된 및/또는 헤테로원자 함유 변형체를 포함한다.
"헤테로원자 함유 알킬기" (또한, "헤테로알킬"기라고도 칭해짐) 또는 "헤테로원자 함유 아릴기" (또한, "헤테로아릴"기라고도 칭해짐)에서와 같이 "헤테로원자 함유"라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자가 탄소 이외의 다른 원자, 예컨대 질소, 산소, 황, 인 또는 규소, 전형적으로 질소, 산소 또는 황으로 대체된 분자, 연결 또는 치환체를 의미한다. 마찬가지로, "헤테로알킬"이라는 용어는 헤테로원자를 함유하는 알킬 치환체를 의미하고, "헤테로시클릭"이라는 용어는 헤테로원자를 함유하는 시클릭 치환체를 의미하고, "헤테로아릴" 및 "헤테로 방향족"이라는 용어는 각각 헤테로원자를 함유하는 "아릴" 및 "방향족" 치환체를 의미하는 등이다. 헤테로알킬기의 예는 알콕시아릴, 알킬술파닐 치환 알킬, N-알킬화 아미노 알킬 등을 포함한다. 헤테로아릴 치환체의 예는 피롤릴, 피롤리디닐, 피리디닐, 퀴놀리닐, 인돌릴, 푸릴, 피리미디닐, 이미다졸릴, 1,2,4-트리아졸릴, 테트라졸릴 등을 포함하고, 헤테로원자 함유 지환족기의 예는 피롤리디노, 모르폴리노, 피페라지노, 피페리디노, 테트라히드로푸라닐 등이다.
"히드로카르빌"은 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 포화 및 불포화 종, 예컨대 알킬기, 알케닐기, 아릴기 등을 포함해서 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 함유하는, 1 내지 약 24개의 탄소 원자를 포함하는, 추가로 1 내지 약 18개의 탄소 원자를 포함하는, 추가로 약 1 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 1가 히드로카르빌 라디칼을 의미한다. "치환된 히드로카르빌"은 하나 이상의 치환기로 치환된 히드로카르빌을 의미하고 "헤테로원자 함유 히드로카르빌"이라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 히드로카르빌을 의미한다. 다르게 지시하지 않으면, "히드로카르빌"이라는 용어는 비치환된, 치환된, 헤테로원자 함유 및 치환된 헤테로원자 함유 히드로카르빌 모이어티를 포함하는 것으로 해석해야 한다.
"할로" 또는 "할로겐"은 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도를 의미하고, 보통, 유기 화합물에서 수소 원자의 할로 치환과 관계 있다. 할로 중, 클로로 및 플루오로가 일반적으로 바람직하다.
"치환된 히드로카르빌", "치환된 알킬", "치환된 아릴" 등에서와 같이 "치환된"은 상기 정의 중 일부에서 암시하는 바와 같이 히드로카르빌, 알킬, 아릴 또는 다른 모이어티에서 탄소 (또는 다른) 원자에 결합된 하나 이상의 수소 원자가 하나 이상의 비수소 치환체로 대체되는 것을 의미한다. 이러한 치환체의 예는 제한 없이 다음을 포함한다: 관능기, 예컨대, 할로, 히드록실, 술프히드릴, C1-C24 알콕시, C2-C24 알케닐옥시, C2-C24 알키닐옥시, C5-C20 아릴옥시, 아실 (C2-C24 알킬카르보닐 (-CO-알킬) 및 C6-C20 아릴카르보닐 (-CO-아릴)을 포함함), 아실옥시 (-O-아실), C2-C24 알콕시카르보닐 (-(CO)-O-알킬), C6-C20아릴옥시카르보닐 (-(CO)-O-아릴), 할로카르보닐 (-CO)-X (여기서, X는 할로임)), C2-C24 알킬카르보네이토 (-O-(CO)-O-알킬), C6-C20 아릴카르보네이토 (-O-(CO)-O-아릴), 카르복시 (-COOH), 카르복실레이토 (-COO-), 카르바모일 (-(CO)-NH2), 일치환된 C1-C24 알킬카르바모일 (-(CO)-NH(C1-C24 알킬)), 이치환된 알킬카르바모일 (-(CO)-N(C1-C24 알킬)2), 일치환된 아릴카르바모일 (-(CO)-NH-아릴), 티오카르바모일 (-(CS)-NH2), 카르바미도 (-NH-(CO)-NH2), 시아노 (-C≡N), 이소시아노 (-N+≡C-), 시아네이토 (-O-C≡N), 이소시아네이토 (-O-N+≡C-), 이소티오시아네이토 (-S-C≡N), 아지도 (-N=N+=N-), 포르밀 (-(CO)-H), 티오포르밀 (-(CS)-H), 아미노 (-NH2), 모노- 및 디-(C1-C24 알킬) 치환 아미노, 모노- 및 디-(C5-C20 아릴) 치환된 아미노, C2-C24 알킬아미도 (-NH-(CO)-알킬), C5-C20 아릴아미도 (-NH-(CO)-아릴), 이미노 (-CR=NH, 여기서 R = 수소, C1-C24 알킬, C5-C20 아릴, C6-C20 알카릴, C6-C20 아랄킬 등), 알킬이미노 (-CR=N(알킬), 여기서 R = 수소, 알킬, 아릴, 알카릴 등), 아릴이미노 (-CR=N(아릴), 여기서 R = 수소, 알킬, 아릴, 알카릴 등), 니트로 (-NO2), 니트로소 (-NO), 술포 (-SO2-OH), 술포네이토 (-SO2-O_), C1-C24 알킬술파닐 (-S-알킬; 또한 "알킬티오"라고도 칭해짐), 아릴술파닐 (-S-아릴; 또한, "아릴티오"라고도 칭해짐), C1-C24 알킬술피닐 (-(SO)-알킬), C5-C20 아릴술피닐 (-(SO)-아릴), C1-C24 알킬술포닐 (-SO2-알킬), C5-C20 아릴술포닐 (-SO2-아릴), 포스포노 (-P(O)(OH)2), 포스포네이토 (-P(O)(O-)2), 포스피네이토 (-P(O)(O-)), 포스포 (-PO2), 및 포스피노 (-PH2), 모노- 및 디-(C1-C24 알킬)-치환 포스피노, 모노- 및 디-(C5-C20 아릴)-치환된 포스피노; 및 히드로카르빌 모이어티인 C1-C24 알킬 (C1-C18 알킬을 포함하고, 추가로 C1-C12 알킬을 포함하고, 추가로 C1-C6 알킬을 포함함), C2-C24 알케닐 (C2-C18 알케닐을 포함하고, 추가로 C2-C12 알케닐을 포함하고, 추가로 C2-C6 알케닐을 포함함), C2-C24 알키닐 (C2-C18 알키닐을 포함하고, 추가로 C2-C12 알키닐을 포함하고, 추가로 C2-C6 알키닐을 포함함), C5-C30 아릴 (C5-C20 아릴을 포함하고, 추가로 C5-C12 아릴을 포함함), 및 C6-C30 아랄킬 (C6-C20 아랄킬을 포함하고, 추가로 C6-C12 아랄킬을 포함함). 추가로, 한 특정 기가 허락하면, 상기 관능기는 하나 이상의 추가의 관능기, 또는 하나 이상의 히드로카르빌 모이어티, 예컨대 위에서 구체적으로 나열된 것으로 추가로 치환될 수 있다. 유사하게, 상기 언급한 히드로카르빌 모이어티는 하나 이상의 관능기 또는 추가의 히드로카르빌 모이어티, 예컨대 구체적으로 나열된 것으로 추가로 치환될 수 있다.
"치환된"이라는 용어가 가능한 치환된 기의 목록 앞에 나타날 때, 이 용어는 그 그룹의 모든 구성원에 적용되는 것을 의도한다. 예를 들어, "치환된 알킬 및 아릴"이라는 어구는 "치환된 알킬 및 치환된 아릴"로 해석해야 한다.
다르게 명시되지 않으면, 원자라는 언급은 그 원자의 동위원소를 포함하는 것을 의도한다. 예를 들어, H라는 언급은 1H, 2H (즉, D) 및 3H (즉, T)를 포함하고, C라는 언급은 12C 및 탄소의 모든 동위원소 (예컨대, 13C)를 포함하는 것을 의도한다.
본원에서 사용되는 "투명"이라는 용어는 전자기 방사선이 투과될 수 있는 물질을 의미한다. LED에서 사용되는 투명 물질이라는 구체적인 맥락에서, 이 용어는 LED에 의해 방출되는 전자기 방사선의 파장이 투과될 수 있는 물질을 의미한다. 다르게 언급되지 않으면, 이 용어는 완전 투과성 물질 뿐만 아니라 반투과성 물질도 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 소자는 본원에서 "구성성분 스택", "소자 스택" 또는 단순히 "스택"이라고도 부르는 복수개의 층을 포함하는 전자 소자이다. 구성성분 스택은 기판 위에 지지된다. 기판은 구성성분 스택의 층들 중 하나로 여길 수 있거나 또는 그렇게 여기지 않을 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 목적상, 기판은 본 발명의 소자의 "하부" 층이라고 불린다. 따라서, 제1 층이 제2 층보다 기판으로부터 더 멀리 있으면, 제1 층은 제2 층 "위"에 있고, 즉, 제2 층은 기판과 제1 층 사이에 있다. 마찬가지로, 제1 층이 제2 층보다 기판에 더 가까우면 제1 층이 제2 층 "아래"에 있고, 즉, 제1 층이 기판과 제2 층 사이에 있다. 본원에서 사용되는 "위" 및 "아래"라는 용어는 기판에 대해 수직인 축에서 결정된다. 이 명명법은 반드시 층들의 어떠한 특정 전체 배치 순서를 암시하는 것을 의도하지 않는다. 따라서, 기판이 "하부" 층이라고 불리고 다른 모든 층이 기판 "위"에 있을지라도, 이러한 언급은 기판이 반드시 처음에 제공되어야 하고 모든 층이 기판에 배치된다는 것을 암시하는 것을 의도하지 않는다. 한 소자의 층들이 기판부터 시작해서 하나씩 차례대로 배치된 실시양태는 본 발명의 범위 내에 속한다. 또한, 소자의 층들이 하나씩 차례대로 배치되어 기판으로 끝나는 실시양태도 본 발명의 범위에 속한다.
본 개시내용 전반에 걸쳐서, 층의 "상면" 및 "하면"이 언급된다. 일반적으로, 층의 "상면"은 기판으로부터 가장 멀리 있는 표면을 의미하고, 층의 "하면"은 기판에 가장 가까운 표면을 의미한다. 상면 및 하면은 기판에 대해 수직인 축에서 결정된다는 것을 인식할 것이다.
일부 실시양태에서, 이어서 본 발명은 전자 소자 봉지 물질 및 방법을 제공한다. 전자 소자는 전형적으로 구성성분층들이 기판에 지지되는 층화된 소자이다.
봉지재는 적어도 다음 구성성분을 포함한다: 기판 (또한, 본원에서는 "제1 기판"이라고도 칭해짐); 봉지층 (또한, 본원에서는 "제2 기판"이라고도 칭해짐); 건조제; 및 기판을 봉지층에 결합시키는 결합 물질 (또한, 본원에서는 "실란트"라고도 칭해짐). 또한, 봉지재는 기판과 봉지층을 분리하는 스페이서 구성성분(예를 들어, 기판, 봉지층, 또는 둘 모두의 일체를 이루는 부분인 테두리, 또는 독립적인 스페이서 요소)을 포함한다. 봉지재는 "소자 캐비티" 내의 전자 소자를 완전히 에워싸서, 소자를 환경 요소로부터 보호하는 배리어를 형성한다. 예를 들어, 봉지재는 수분(즉, 물), 공기(특히, 공기의 산소 성분), 대기 오염물질, 및 소자 구성성분에 유해할 수 있는 다른 물질로부터 소자를 보호한다.
봉지재는 소자 구성성분이 배치된 기판 (또한, "제1 기판"이라고도 칭해짐)을 포함한다. 기판은 매끈하고 평평할 수 있거나, 또는 패터닝될 수 있다. 기판의 상면 (즉, 소자 스택을 지지하는 표면)은 소자 영역 및 소자 영역을 둘러싸는 결합 영역 (또한, 본원에서는 "제1 결합 영역"이라고도 칭해짐)을 포함한다. 기판은 소자 스택이 기판의 상면 아래로 부분적으로 또는 완전히 음푹 들어갈 수 있게 하는 함몰 영역을 포함할 수 있다. 함몰 영역은 치수가 소자 영역에 상응할 수 있거나, 또는 소자 영역보다 더 클 수 있다. 기판은 테두리 및/또는 홈을 포함할 수 있고, 테두리 및 홈은 모두 아래에서 더 상세히 기재한다. 구성성분층은 면적이 일반적으로 기판보다 더 작어서 기판이 구성성분층을 지나서 연장된다. 아래에서 논의되는 도 1은 이러한 개념을 도시하는 기판 및 소자 스택의 한 예의 상면도를 나타낸다. 기판은 어떠한 적당한 물질로도 제조될 수 있고, 그 예도 또한 아래에 제공된다. 일부 실시양태에서, 기판은 약 100 ㎛ 내지 약 10 ㎜ 또는 그 초과, 또는 약 200 ㎛ 내지 약 8 ㎜, 또는 약 300 ㎛ 내지 약 6 ㎜, 또는 약 400 ㎛ 내지 약 5 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 5 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 4 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 3 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 2 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 1 ㎜의 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 기판은 약 10 ㎜ 미만, 또는 약 8 ㎜ 미만, 또는 약 6 ㎜ 미만, 또는 약 5 ㎜ 미만, 또는 약 4 ㎜ 미만, 또는 약 3 ㎜ 미만, 또는 약 2 ㎜ 미만, 또는 약 1 ㎜ 미만, 또는 약 0.5 ㎜ 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 기판은 약 0.5 ㎜ 초과, 또는 약 1 ㎜ 초과, 또는 약 2 ㎜ 초과, 또는 약 3 ㎜ 초과, 또는 약 4 ㎜ 초과, 또는 약 5 ㎜ 초과, 또는 약 6 ㎜ 초과, 또는 약 8 ㎜ 초과, 또는 약 10 ㎜ 초과의 두께를 갖는다.
봉지재는 기판과 결합하는 봉지층 (또한, 본원에서는 "제2 기판")이라고도 칭해짐)을 포함한다. 봉지층은 매끈하고 평평할 수 있거나, 또는 패터닝될 수 있다. 봉지층은 테두리 및/또는 홈을 포함할 수 있고, 테두리 및 홈은 모두 아래에서 더 상세히 기재한다. 봉지층은 기판과 접촉하는 (본원에서 기재되는 바와 같이 실란트에 의해) 봉지층의 영역인 봉지 결합 영역 (또한, 본원에서는 "제2 결합 영역"이라고도 칭해짐)을 포함한다. 전형적으로, 봉지층은 소자 스택의 어느 구성성분과도 접촉하지 않지만, 일부 실시양태에서는 봉지층이 소자 스택의 가장 위에 있는 층과 접촉할 수 있다. 봉지층은 어떠한 적당한 물질로도 제조될 수 있고, 이러한 물질의 예도 또한 아래에서 제공된다. 일부 실시양태에서, 봉지층은 약 100 ㎛ 내지 약 5 ㎜ 또는 그 초과, 또는 약 200 ㎛ 내지 약 4 ㎜, 또는 약 300 ㎛ 내지 약 3 ㎜, 또는 약 400 ㎛ 내지 약 2 ㎜, 또는 약 500 ㎛ 내지 약 1 ㎜의 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 봉지층은 약 5 ㎜ 미만, 또는 약 4 ㎜ 미만, 또는 약 3 ㎜ 미만, 또는 약 2 ㎜ 미만, 또는 약 1 ㎜ 미만, 또는 약 0.5 ㎜ 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 봉지층은 약 0.5 ㎜ 초과, 또는 약 1 ㎜ 초과, 또는 약 2 ㎜ 초과, 또는 약 3 ㎜ 초과, 또는 약 4 ㎜ 초과, 또는 약 5 ㎜ 초과의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 기판 및 봉지층은 동일한 두께를 가지며, 일부 실시양태에서, 그들은 상이한 두께를 가진다.
일부 실시양태에서, 기판은 테두리 (본원에서는 "기판 테두리"라고도 칭해짐)를 포함한다. 이 테두리는 봉지층과 기판의 소자 영역을 분리시키는 기능을 한다. 일부 실시양태에서, 봉지층은 테두리 (본원에서는 "봉지층 테두리"라고도 칭해짐)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 기판 및 봉지층은 각각 테두리를 포함한다. 본원에서 사용되는 "테두리"라는 용어는 층의 일체를 이루는 부분인 층의 높이 융기된 부분을 의미하고, 층의 주변부 둘레에 위치한다. 테두리의 깊이 (또는 봉지층 테두리 및 기판 테두리가 둘 모두 존재하는 경우에는, 두 테두리의 깊이의 합)는 봉지층과 기판의 소자 영역 사이의 공간의 양을 결정하는 한 가지 인자이다. 테두리(들)는 특정 소자에 적당한 어떠한 깊이도 가질 수 있고, 단, 테두리(들)의 깊이는 (기판 안으로 소자가 움푹 들어가는 것 등을 고려해서) 봉지될 소자의 두께를 고려할 때 충분해야 한다. 또한, 테두리(들)는 특정 소자에 적당한 어떠한 폭도 될 수 있고, 단, 테두리(들)의 폭은 건조제 함유 홈을 수용하기에 충분해야 한다.
일부 실시양태에서, 봉지재는 스페이서 (또한, 본원에서는 "스페이서 요소"라고도 칭해짐)를 포함한다. 스페이서는 제1 기판 및 제2 기판 모두와 접속하고, 결합 물질에 의해서 두 기판과 밀봉을 형성한다. 바람직한 실시양태에서, 스페이서는 제1 기판 및 제2 기판의 결합 영역과 접촉한다. 따라서, 스페이서는 2개의 스페이서 결합 영역을 포함하고, 각 스페이서 결합 영역은 제1 기판 또는 제2 기판의 결합 영역과 접촉한다. 스페이서 요소는 기판 및/또는 봉지층의 테두리와 유사하게 기능을 하지만, 독립된 구성성분이다 (즉, 기판 또는 봉지층과 일체를 이루지 않는다). 즉, 스페이서는 제1 기판의 소자 영역과 제2 기판 사이에 공간 (소자 스택이 배치될 수 있는 공간)을 제공한다. 스페이서 유닛은 테두리를 갖는 봉지 구성성분(즉, 제1 기판 및 제2 기판) 뿐만 아니라 테두리를 갖지 않는 구성성분과 함께 이용될 수 있다.
스페이서를 이용하는 본 발명의 봉지재의 경우, 스페이서는 단일 유닛일 수 있거나, 또는 복수개의 개별 서브유닛을 포함할 수 있다. 적절할 경우, 적재형 스페이서 서브유닛(즉, 서로 수평 계면을 형성하여 쌓여서 더 두꺼운 스페이서를 형성하는 "얇은" 스페이서 서브유닛) 및 슬롯팅(slotting) 스페이서 서브유닛(즉, 서브유닛 사이에 수직 계면을 갖는 "두꺼운" 스페이서 서브유닛)의 어떠한 조합도 이용될 수 있다.
일반적으로, 스페이서 유닛의 두께는 봉지재 전체가 봉지된 소자 스택을 수용할 수 있음을 보장하면 충분할 것이다. 예를 들어, 제1 기판 및 제2 기판에 테두리가 존재하지 않는 경우, 스페이서 유닛은 적어도 소자 스택의 두께만큼 큰 두께를 가질 것이고, 소자 스택의 두께보다 상당히 더 클 수 있다. 제1 기판, 제2 기판 또는 두 기판 모두에 테두리가 존재하는 경우, 스페이서의 두께는 소자 스택의 두께보다 작을 수 있거나, 또는 이러한 두께와 같거나 또는 그보다 더 클 수 있다. 스페이서가 서로 겹겹이 쌓인 다수의 서브유닛을 포함하는 경우, 스페이서의 총 두께는 각 스페이서 서브유닛의 두께 및 서브유닛의 수에 의해 결정될 것이다. 예를 들어, 두께 "x"를 갖는 스페이서를 요구하는 봉지재의 경우, 스페이서는 각각의 두께가 "x/y"인 (또는 평균 두께가 "x/y"인) 서브유닛을 "y"개 포함할 수 있다.
봉지재는 하나 이상의 홈을 더 포함한다. 실시양태에서, 홈(들)은 건조제를 수용해서 함유하기에 적당하고, 그에 대한 추가의 상세한 사항은 아래에서 제공한다. 일부 실시양태에서는, 홈이 제1 기판의 결합 영역에 배치된다. 일부 실시양태에서는, 홈이 제2 기판의 결합 영역에 배치된다. 일부 실시양태에서는, 홈이 제1 기판 및 제2 기판의 결합 영역에 배치된다. 제1 기판의 결합 영역 및 제2 기판의 결합 영역 둘 모두에 홈을 갖는 실시양태에서는, 제1 기판 및 제2 기판이 제 위치에서 결합되어 봉지재를 형성할 때 홈들이 정렬될 수 있거나, 또는 기판이 함께 결합될 때 홈들이 오프셋될 수 있다.
일부 실시양태에서, 홈은 단면이 기판(들) 안으로 (또는, 별법으로 또는 추가로, 스페이서 안으로) 움푹 들어간 직사각형 만입부로 형상화된다. 별법으로, 홈은 삼각형, U형 (즉, 곧은 옆벽 및 굽은 바닥) 및 불규칙 모양을 포함해서 다른 모양도 될 수 있다.
홈의 깊이는 많은 인자, 예컨대 기판의 두께 및 봉지재의 다른 치수에 의존해서 달라질 것이다. 일부 실시양태에서, 홈의 깊이는 약 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜, 또는 약 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜, 또는 약 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜일 것이다. 일부 실시양태에서, 홈의 깊이는 0.01 ㎜ 초과, 또는 0.1 ㎜ 초과, 또는 1 ㎜ 초과, 또는 5 ㎜ 초과일 것이다. 일부 실시양태에서, 홈의 깊이는 5 ㎜ 미만, 또는 1 ㎜ 미만, 또는 0.1 ㎜ 미만, 또는 0.01 ㎜ 미만일 것이다. 일부 실시양태에서, 홈의 깊이는 그것이 배치된 기판의 두께의 0.1%, 또는 1%, 또는 5%, 또는 10%, 또는 25%일 것이다.
본 발명에 따르면 기판에는 다수의 홈이 존재할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 봉지재는 복수개의 홈을 갖는 하부 기판을 포함한다. 복수개의 홈은 도 1c (아래에서 기재함)에 나타낸 바와 같이 동심성일 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈은 불연속일 수 있고/있거나 도 1d (아래에서 기재함)에 나타낸 바와 같이 엇갈릴 수 있다.
스페이서를 이용하는 실시양태에서, 스페이서는 하나 이상의 홈을 포함할 수 있다. 스페이서 (하나의 단일 유닛으로 이루어지건 또는 위로 또는 옆으로 차곡차곡 적재된 다수의 서브유닛으로 이루어지건)는 일반적으로 상기한 바와 같이 2개의 스페이서 결합 영역을 가질 것이다. 홈은 어느 한 스페이서 결합 영역에 또는 두 스페이서 결합 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3a (아래에서 더 상세히 기재함)는 스페이서 (370)가 2개의 스페이서 결합 영역을 가지고, 각 스페이서 결합 영역이 홈 (340)을 포함하는 한 예의 실시양태이다. 도 3a에 나타낸 실시양태에서 홈은 스페이서 요소 안에 통합된다. 별법으로 (도면에 나타내지 않음), 복수개의 스페이서 서브유닛의 구성 (즉, 적재형 및 슬롯팅 서브유닛이 홈을 형성하도록 배열됨)때문에 스페이서 요소에 홈이 존재할 수 있다.
봉지재는 건조제를 더 포함한다. 일부 실시양태에서, 건조제는 봉지재에 존재하는 하나 이상의 홈 내에 배치된다. 일부 실시양태에서, 건조제는 홈(들)을 완전히 충전한다. 일부 실시양태에서, 건조제는 홈(들)을 부분적으로 충전한다. 일부 실시양태에서, 건조제는 소자 제조의 일부 동안에는 홈(들)에 배치되지 않는다. 예를 들어, 건조제는 기판과 봉지층을 접합하기 전에는 기판 또는 봉지층의 (홈이 없는) 결합 영역에 배치될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 건조제는 이러한 접합시 홈 안으로 연장될 수 있다.
봉지재가 상기 환경 요소 중 하나 이상에 대해 약간 투과성일 수 있는 경우가 흔하기 때문에, 건조제가 본 발명의 봉지재에 이용된다. 전형적으로, 예를 들어, 결합 물질이 반투과성 밀봉을 형성해서, 적은 백분율의 수분 및 산소가 소자 캐비티 안으로 통과할 수 있다. 물론, 투과성의 정도는 결합 물질에 의존하고, 본원에서 적당한 결합 물질의 예가 아래에 제공된다. 소자 구성성분을 보호하기 위해, 건조제가 본 발명의 봉지재에 존재하여 위치하고, 이렇게 함으로써, 환경으로부터 결합 물질을 통해 통과하는 어떠한 수분 및/또는 산소도 소자 구성성분에 도달하기 전에 먼저 건조제에 노출된다. 게다가, 건조제는 그것이 봉지된 소자가 방출하거나 또는 수용하는 어느 광에 의해서도 실질적으로 방해받지 않도록 위치한다 (예를 들어, 소자가 발광 다이오드 또는 광전 소자일 때). 따라서, 봉지된 소자가 OLED 스택 또는 광전 스택을 포함할 때, 건조제는 스택 위에 위치하기보다는 (즉, 기판에 대해 수직이고 스택의 하나 이상의 구성성분을 통해 통과하는 축에 위치하기보다는) 스택의 주변부 둘레에 및/또는 스택의 주변부를 지나서 위치한다.
본 발명의 봉지재는 봉지재의 구성성분들 사이에 결합을 형성하는 실란트를 더 포함한다. 예를 들어, 실란트는 봉지층과 기판 사이에 결합을 형성한다. 전형적으로, 봉지층 결합 영역과 기판 결합 영역이 만나는 전이 영역이 존재하고, 실란트는 이러한 전이 영역에 배치된다. 따라서, 실시양태에서, 실란트는 봉지층 결합 영역과 기판 결합 영역 간의 결합을 형성한다.
봉지재는 봉지된 소자를 완전히 둘러싸는 소자 캐비티를 형성한다. 일부 실시양태에서는, 소자의 층들과 봉지재의 하나 이상의 구성성분 사이에 공간이 존재하도록 소자 캐비티가 봉지된 소자보다 더 크다 (예를 들어, 더 두껍고/두껍거나 더 넓다). 바람직한 이러한 실시양태에서, 봉지층은 봉지된 소자의 구성성분층들 중 어느 층 (기판은 아님; 일부 실시양태에서는 기판을 소자 구성성분층 중 하나라고 여길 수 있기 때문)과도 접촉하지 않고, 따라서 그 사이에 공간이 존재한다. 공간은 비어 있을 수 있거나 (즉, 진공일 수 있거나) 또는 봉지재를 밀봉하기 전에 불활성 원소 (예컨대, 불활성 기체)로 충전될 수 있다. 일부 실시양태에서, 소자 캐비티는 실란트로 부분적으로 또는 완전히 충전될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 봉지된 소자가 전계발광 또는 광전 소자이면, 실란트는 바람직하게는 투명 물질이고, 실란트는 소자에 들어가거나 또는 소자를 나가는 광자가 거치는 경로를 덮는다. 또한, 이러한 실시양태에서, 실란트는 결합 영역 뿐만 아니라 소자 영역에서도 제1 기판 및 제2 기판과 접촉한다는 것을 인식할 것이다.
소자 캐비티의 여분의 공간을 충전하는 물질 (예를 들어, 불활성 기체 또는 실란트)을 갖는 소자에서, 소자는 소자 캐비티 안에 물질을 도입하기에 적합한 어떠한 적당한 방법으로도 제조될 수 있다. 예를 들어, 불활성 기체가 소자 캐비티를 충전하는 경우, 소자는 불활성 기체 환경에서 제조될 수 있다. 또한, 예를 들어, 실란트가 소자 캐비티 내의 여분의 공간을 충전하는 경우, 실란트는 전체 소자 스택 위에, 또는 봉지층을 기판에 접합하기 전에는 봉지층 위에 적용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 소자 스택은 기판에 제조되고, 실란트의 일부가 소자 스택에 및/또는 기판의 결합 영역에 놓인다. 이어서, 봉지층은 기판 및 소자 스택 위에 놓이고, 실란트를 압축하여 소자 캐비티를 부분적으로 또는 완전히 충전한다. 뒤이은 실란트 경화 (예를 들어, UV 방사선 이용)는 기판과 봉지층 사이에 영구 결합을 제공한다.
소자 및 물질
본 발명의 봉지 물질 및 방법은 다양한 전자 소자의 봉지에 적당하다. 예를 들어, 소자는 유기 전자 소자일 수 있다. 특히 적당한 예는 유기 발광 다이오드 (OLED), 유기 커패시터, 유기 전기 발생 소자 (예를 들어, 광전지), 유기 트랜지스터 등을 포함한다. 이러한 소자는 전형적으로 복수개의 층을 포함한다. 예를 들어, OLED는 2개의 전극층 및 1개의 전계발광층을 포함한다. 유전층, 전도층 및 광학층, 예컨대 렌즈층을 포함하여 추가의 층 및 구성성분이 존재할 수 있다. 다른 전자 소자의 경우에 유사한 층들의 조합이 존재한다. 본 명세서의 많은 부분에서 OLED 소자를 언급하지만, 이러한 언급은 제한하는 것을 의도하지 않는다는 것을 인식할 것이다. 다르게 지시하지 않거나 또는 문맥으로부터 명백하지 않으면, OLED에 관한 개시내용은 다른 전자 소자에 똑같이 적용될 수 있다.
본 발명에 적당한 소자의 예는 예를 들어 미국 특허 번호 6,593,687 및 동시 계류 중인 PCT 출원 번호 PCT/US2008/001025에 개시된 것을 포함하고, 이들 문헌의 내용 (소자 및 소자 구조에 관한 내용)은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명에 따르는 봉지재 제조에는 다양한 물질이 적당하고, 그 예는 아래에 제공된다. 추가로, 본 발명의 봉지재로 봉지하기에 적당한 소자의 제조에 적당한 물질도 아래에 기재한다. OLED가 전형적인 소자로 이용되지만, 그러한 개시내용은 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 하고, 본 발명에 따르는 봉지된 다른 전자 소자 (예를 들어, 트랜지스터 등)를 제조하기 위한 물질은 관련 문헌을 참고함으로써 쉽게 인식할 수 있을 것이다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 소자는 전계발광 소자이다. 전형적인 전계발광 소자는 기판, 2개의 전극층, 및 전극층 사이의 전계발광층을 이용하는 유기 발광 다이오드 (OLED)이다. 추가의 층 및 특징이 본원에서 기재되는 바와 같이 포함될 수 있다. 전극층 중 하나는 전자 주입층으로서 기능을 하고, 다른 전극층은 정공 주입층 (또한, 전자 정공 주입층이라고도 칭해짐)으로서 기능한다. 전자와 전자 정공의 재조합에 의해 전계발광층 내에서 광자가 생성된다. 소자에 의해 광자는 기판을 통해 및/또는 전극 중 하나를 통해 환경으로 방출된다.
광자 방출이 기판을 통해 일어나는 경우, 기판은 투명 물질이다. 게다가, 기판에 도달하기 위해서는 전계발광층에서 생성되는 광자가 하부 전극을 통과해야 한다. 이러한 소자는 패터닝된 또는 투명한 하부 전극을 이용한다.
일반적으로, OLED는 제1 전극을 포함하고, 이는 별법으로 본원에서는 "하부" 전극이라고 부를 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 전극은 캐소드 및/또는 전자 주입 전극으로서 기능한다. 일부 실시양태에서, 제1 전극은 애노드 및/또는 정공 주입 전극으로서 기능한다. 제1 전극에 적당한 물질의 예를 아래에서 기재한다.
일반적으로 전계발광층은 하부 전극 위에 (및 접촉해서) 있다. 전계발광층은 어떠한 적당한 전계발광 물질로부터도 제조될 수 있고, 일부 이러한 물질을 아래에서 기재한다. 바람직한 실시양태에서, 전계발광층은 하부 전극 위에 정합 침착된다.
일반적으로 전극층은 전계발광층 위에 (및 접촉해서) 있다. 전계발광층 위의 전극층은 본원에서는 "제2" 전극층 또는 "상부" 전극이라고 부른다. 일부 실시양태에서, 제2 전극층은 전계발광층 위에 정합 침착된 균질한 층이다. 일부 실시양태에서, 제2 전극은 캐소드 및/또는 전자 주입 전극으로서 기능한다. 일부 실시양태에서, 제2 전극은 애노드 및/또는 정공 주입 전극으로서 기능한다. 제2 전극에 적당한 물질의 예를 아래에서 기재한다. 광자 방출이 상부 전극을 통해서 일어나는 경우, 상부 전극은 투명 물질로부터 제조되거나 또는 패터닝 (즉, 상부 전극이 균질하지 않음)될 것이다.
제2 전극은 패터닝될 수 있거나 (즉, 불균질하거나) 또는 패터닝되지 않을 수 있다 (즉, 균질할 수 있다). 예를 들어, 제2 전극은 섀도우 마스크 또는 패터닝된 층을 생성하는 다른 수단을 이용해서 요망되는 대로 패터닝될 수 있다. 마찬가지로, 전계발광층은 패터닝될 수 있거나 또는 패터닝되지 않을 수 있다.
본 발명의 소자는 기판을 포함하고, 일부 실시양태에서, 본 발명의 소자는 투명 또는 반투명 기판을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법에서 기판에 적당한 투명 또는 반투명 물질은 그 물질에 배치되는 전자 소자와 상용성이 있다. 중합체 및 비결정성 또는 반결정성 세라믹이 바람직한 물질이다. 무기 물질의 예는 이산화규소 (즉, 실리카 유리), 다양한 규소 기반 유리, 예컨대 소다석회 유리 및 보로실리케이트 유리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 염화나트륨, 다이아몬드 및/또는 기타 같은 종류의 것을 포함한다. 투명 또는 반투명 중합체 물질의 예는 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 및 그의 공중합체 및 혼합물을 포함한다. 기판은 강직성 또는 유연성일 수 있고, 어떠한 적당한 모양 및 구성도 가질 수 있다. 바람직한 기판 물질은 유리 (즉, 이산화규소)이다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 소자는 불투명 물질을 포함한다. 이러한 물질은 전형적으로 금속 및/또는 불투명 금속 산화물이다. 적당한 물질은 예를 들어 Al, Ti, Co, Ni, Cu, Zn, Au, Ag, Sn, Mo, Zr, Pt 등 뿐만 아니라 그의 산화물을 포함한다.
전형적으로, 봉지층은 비전도성, 투명 또는 반투명 물질로부터 제조된다. 이 물질은 유기 또는 무기 물질일 수 있다. 봉지층에 적당한 물질은 위에서 기판에 적당하다고 기술한 모든 투명, 반투명 또는 불투명 물질을 포함한다. 일부 실시양태에서, 봉지층은 실리카 유리 (즉, 이산화규소)이다.
봉지된 소자가 방사선을 방출 또는 흡수하는 것을 의도하는 경우 (예를 들어, OLED 또는 광전지에서), 기판 및 봉지층 중 적어도 하나는 투명 또는 반투명일 것이다. 일부 실시양태에서, 기판 및 봉지층은 투명 또는 반투명일 것이다.
본 발명의 소자에 적당한 건조제는 다음을 포함한다: 알루미나 (즉, 산화알루미늄); 점토 (벤토나이트 점토, 몬트모릴로나이트 점토 등 포함); 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 (칼륨, 마그네슘, 나트륨 등 포함); 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염 (탄산염; 클로라이드염, 염소산염, 과염소산염; 황산염 등 포함); 칼슘염 (염화칼슘, 황산칼슘 (드라이어라이트(등록상표)(DRIERITE®)) 등 포함); 수소화칼슘; 염화코발트; 황산구리; 염화리튬; 수소화리튬; 브롬화리튬; 마그네슘염 (황산마그네슘, 과염소산마그네슘 등 포함); 분자체; 오산화인; 탄산칼륨; 실리카; 나트륨염 (염소산나트륨, 황산나트륨 등 포함); 수산화나트륨; 나트륨-벤조페논; 황산 등.
전극은 어떠한 적당한 물질로부터도 제조될 수 있고, 특정 소자 및 응용에 적절한 대로 투명 또는 불투명일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 소자는 상부 전극층 (즉, 제2 전극) 및 하부 전극 (즉, 제1 전극)을 포함한다.
금속, 전도성 금속 산화물, 및 공액 유기 화합물과 같은 물질이 전극으로 적당하다. 또한, 도핑된 반도체 및 투명 물질도 적당한 전극 물질이다. 전극 물질의 예는 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 은, 규소, 인듐 주석 산화물 (ITO), 인듐 아연 산화물 (IZO), 펜타센, 올리고티오펜 및 폴리티오펜, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT), 탄소 나노튜브 등을 포함한다. 본 발명의 방법에서 이러한 전극층에 적당한 물질의 추가의 예는 Au, Pt, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn 등 같은 금속이다. 또한, 전도성 금속 산화물, 예컨대 Sn, In, La, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn의 산화물도 이용될 수 있다. 또한, 어떠한 다른 적당한 전도성 물질 (예컨대, 전도성 중합체, 탄소 나노튜브, 그라펜, 그의 혼성물 등)도 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 소자는 전계발광 소자이고, 제2 전극은 투명 물질 (예컨대, ITO 등)로부터 제조된다. 이러한 실시양태는 소자의 양면으로부터 광자를 방출할 수 있는 소자를 포함한다.
본원에 기재된 어느 실시양태에서도, 전극은 단일층으로서 또는 층들의 조합으로서 침착될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 전극은 애노드 및 정공 주입 물질을 포함하는 1쌍의 층으로서 또는 단일 층으로서 침착될 수 있다. 마찬가지로, 전극은 캐소드 및 전자 주입 물질을 포함하는 1쌍의 층으로서 또는 단일 층으로서 침착될 수 있다. 게다가, 추가의 층, 예컨대 봉지층이 제2 전극 위에 침착될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따라서 봉지된 소자는 유전체 층을 더 포함한다. 예를 들어, 유전체 층은 일부 OLED 구성 뿐만 아니라 커패시터 등에 존재한다. 통상의 방법에 따라서 제조될 때, 유전체 층은 비전도성 배리어 (예를 들어, 전극 사이에서 전기 배리어를 제공하고 전극층 사이에 전기 단락을 방지하기 위해)로서 소용될 수 있는 어떠한 적당한 물질도 될 수 있다. 물질은 예를 들어 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 규소화물을 포함하는 무기 물질, 또는 유기 물질, 예컨대 폴리이미드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 파릴렌 뿐만 아니라 다양한 졸-겔 물질 및 세라믹 전구체 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유전체 층은 실질적으로 핀홀이 없고, 약 108 ohm-㎝ 이상, 바람직하게는 약 1012 ohm-㎝ 이상의 전기 비저항을 갖는 고비저항 물질로부터 이루어진다. 적당한 고비저항 물질의 추가의 구체적인 예는 질화규소, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화규소, 산화티탄, 산화알루미늄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따라서 봉지된 소자는 전도성 층을 더 포함한다. 예를 들어, 전도성 층은 전계발광층을 통해 흐르는 전하의 더 균질한 분포를 달성하는 것이 바람직한 소자에서 이용될 수 있다.
전도성 물질은 유기 물질 또는 무기 물질 (금속 및 금속 산화물을 포함함)일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 전도성 물질은 유기 물질이다. 전도성 물질을 위한 바람직한 물질은 투명 전도성 중합체, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT)이다. 적당한 물질의 추가의 예는 PEDOT의 유도체 및 공중합체, 예컨대 PEDOT/폴리스티렌술포네이트이다. 적당한 추가의 물질은 폴리아닐린 (PANI), 그라펜, 탄소 나노튜브 및 그라펜-탄소 나노튜브 혼성물을 포함한다. 또한, 전도성 투명 비중합체 유기 물질도 이용될 수 있다.
별법으로, 전도성 물질은 투명 무기 물질, 예컨대 투명 전도성 산화물 (TCO)일 수 있다. 예로는 전도성 또는 반전도성 금속 및/또는 금속 산화물층, 예컨대 산화주석; 산화아연; Ag; SnO2:X (여기서, X = Sb, Cl 또는 F); In2O3:X (여기서, X = Sb, Sn, Zn (즉, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물 등); CdSnO4; TiN; ZnO:X (여기서, X = In, Al, B, Ga, F); Zn2SnO4; ZnSnO3; 및 Cd2SnO4)를 포함한다. 게다가, 전도성 물질은 초박막 금속 (예를 들어, Ag, Au, Cr, Al, Ti, Co, Ni 등)일 수 있다. 전도성 물질은 본원에서 기재되는 금속, 금속 산화물 및 유기 전도성 물질의 어떠한 조합도 될 수 있다.
본 발명의 소자는 전계발광층을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법에서 전계발광층에 적당한 물질은 정공 주입층으로부터 정공을 및 전자 주입층으로부터 전자를 수용하고, 주입된 정공 및 전자가 조합될 때 전자기 방사선 (예를 들어, 광)을 방출할 수 있는 물질이다. 따라서, 일부 실시양태에서, 전계발광 물질은 많은 유기 또는 무기 화합물 또는 그의 혼합물 중 어느 것도 포함할 수 있고, 예컨대 유기물 또는 작은 분자의 다중층 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전계발광층은 중합체 물질을 포함할 수 있거나 또는 하나 이상의 작은 분자 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 이 물질은 하나 이상의 전계발광 화합물, 예를 들어 유기, 무기 또는 작은 분자 전계발광 화합물을 함유하여야 한다. 일부 실시양태에서, 전계발광 화합물은 간단한 유기 분자 또는 복잡한 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 간단한 유기 발광 분자는 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)-알루미늄 또는 페릴렌을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 전계발광 물질은 중합체 또는 공중합체를 포함한다. 적당한 중합체 또는 공중합체의 분자 구조는 탄소 기반 또는 규소 기반 골격을 포함할 수 있다. 중합체 및 공중합체는 선형, 분지형, 가교형 또는 그의 어떠한 조합도 될 수 있고, 약 5000 정도의 작은 값 내지 1,000,000 초과의 넓은 범위의 분자량을 가질 수 있다. 공중합체의 경우, 공중합체는 교대, 블록, 랜덤, 그라프트 공중합체 또는 그의 조합일 수 있다. 본 발명과 관련해서 유용한 적당한 전계발광 중합체의 예는 공액 중합체, 예컨대 폴리파라페닐렌, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐비닐렌, 폴리플루오렌, 1,3,4-옥사디아졸 함유 중합체, 및 그의 다양한 유도체 및 공중합체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
전형적인 전계발광 중합체는 하기 화학식 II의 일반 구조를 갖는 아릴아민 치환 폴리(아릴렌-비닐렌) 중합체이다.
<화학식 II>
여기서,
Ar은 1 내지 3개의 방향족 고리를 함유하는 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌이고,
R1은 아릴아민 치환체이고, 화학식 --Ar1-- N(R4R5)로 나타내고, 여기서 Ar1은 Ar에 대해 정의된 바와 같고, R4 및 R5는 독립적으로 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 함유 히드로카르빌, 또는 치환된 헤테로원자 함유 히드로카르빌이고,
R2 및 R3는 독립적으로 히드리도, 할로, 시아노, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 함유 히드로카르빌 및 치환된 헤테로원자 함유 히드로카르빌로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 R2 및 R3은 함께 삼중 결합을 형성할 수 있다.
다른 모이어티는 다음과 같을 수 있다:
Ar은 5원 또는 6원 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌기일 수 있거나, 또는 융합되거나 또는 연결된 1 내지 3개의 이러한 기를 함유할 수 있다. 바람직하게는, Ar은 1 또는 2개의 방향족 고리로 이루어지고, 가장 바람직하게는, 5원 또는 6원 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌인 하나의 방향족 고리로 이루어진다. 아릴아민 치환체에서 아릴렌 연결 모이어티인 Ar1은 동일한 방식으로 정의된다.
치환체 R2 및 R3는 일반적으로 히드리도이지만, 또한 할로 (특히, 클로로 또는 플루오로) 또는 시아노, 또는 치환된 또는 비치환된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴일 수 있다.
R4 및 R5는 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 언급한 바와 같이, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자 함유 히드로카르빌, 또는 치환된 헤테로원자 함유 히드로카르빌이다. 예를 들어, R4 및 R5는 알킬, 알콕시 치환 알킬, 폴리에테르 치환 알킬, 니트로 치환 알킬, 할로 치환 알킬, 아릴, 알콕시 치환 아릴, 폴리에테르 치환 아릴, 니트로 치환 아릴, 할로 치환 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 치환 헤테로아릴, 폴리에테르 치환 헤테로아릴, 니트로 치환 헤테로아릴, 할로 치환 헤테로아릴 등일 수 있다. 일부 실시양태에서, 치환체는 아릴, 예를 들어, 페닐, 알콕시 치환 페닐 (특히, 저급 알콕시 치환 페닐, 예컨대 메톡시페닐), 폴리에테르 치환 페닐 (특히, --CH2(OCH2CH2)nOCH3 또는 --(OCH2CH2)2OCH3 기 (여기서, n은 일반적으로 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6, 가장 바람직하게는 1 내지 3임)로 치환된 페닐), 및 할로 치환 페닐 (특히, 불소화 또는 염소화 페닐)이다.
미국 특허 번호 6,414,104에서 기재된 또 다른 전형적인 전계발광 중합체 물질은 하기 화학식 III의 일반 구조를 갖는 단량체 단위를 함유하는 아릴아민 치환 폴리(아릴렌-비닐렌) 중합체이다.
<화학식 III>
여기서,
X, Y 및 Z는 독립적으로 N, CH 및 CR6로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, R6은 할로, 시아노, 알킬, 치환된 알킬, 헤테로원자 함유 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴 또는 치환된 헤테로아릴이거나, 또는 인접하는 탄소 원자 상의 2개의 R6 모이어티가 연결되어 추가의 시클릭 기를 형성할 수 있고,
Ar1은 위에서 정의한 바와 같고,
Ar2 및 Ar3는 독립적으로 1 또는 2개의 방향족 고리를 함유하는 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴 및 치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R2 및 R3는 위에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 I에서 X, Y 및 Z가 모두 CH일 때, 중합체는 폴리(페닐렌 비닐렌) 유도체이다. X, Y 및 Z 중 적어도 하나가 N일 때, 방향족 고리는 예를 들어 치환된 또는 비치환된 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐, 1,2,4-트리아지닐, 또는 1,2,3-트리아지닐일 것이다. 예를 들어, X, Y 및 Z 중 하나는 CH일 수 있고, 나머지 2 개는 CH 또는 CR6일 수 있고, R6는 헤테로원자 함유 알킬, 예를 들어, 알콕시, 또는 폴리에테르 치환체 -CH2(OCH2CH2)nOCH3 또는 -(OCH2CH2)nOCH3 기 (여기서, n은 1 내지 12, 예를 들어 1 내지 6, 예컨대 1 내지 3일 수 있음)일 수 있다.
중합체는 하나 이상의 부가형 단량체 단위를 갖는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 바람직하게는, 중합체가 공중합체이면, 부가형 단량체 단위는 또한 아릴렌-비닐렌 단량체 단위이고, 예를 들어 하기 화학식 IV의 구조를 갖는다.
<화학식 IV>
여기서, R2, R3 및 R6은 위에서 정의한 바와 같고, q는 0 내지 4의 범위의 정수이다.
화학식 I의 구조를 갖는 구체적인 중합체의 예는 폴리(2-(4-디페닐아미노-페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌 및 폴리(2-(3-디페닐아미노페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌이다.
미국 특허 번호 6,414,104에 개시된 구체적인 중합체의 예는 폴리(2-(4-디페닐아미노-페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌 및 폴리(2-(3-디페닐아미노페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌이다.
또한, 본 발명에서 사용하기에 적당한 전계발광 중합체는 미국 특허 번호 6,723,828, 6,800,722 및 7,098,297에 기재되어 있고, 이들 문헌은 본원에 참고로 포함된다. 언급된 특허에서는 하기 화학식 V의 구조를 갖는 단량체 단위를 함유하는 공액 중합체가 개시된다.
<화학식 V>
여기서,
Ar1 및 Ar2은 독립적으로 모노시클릭, 바이시클릭 및 폴리시클릭 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 및 치환된 헤테로아릴렌기로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
L은 알킬렌, 알케닐렌, 치환된 알킬렌, 치환된 알케닐렌, 헤테로알킬렌, 헤테로알케닐렌, 치환된 헤테로알킬렌, 치환된 헤테로알케닐렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌이고,
m은 0 또는 1이고,
n은 0 또는 1이고,
Q1 및 Q2는 독립적으로 H, 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴, 치환된 헤테로아릴, 알킬, 및 치환된 알킬로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Q3는 알킬 및 치환된 알킬로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 단, m이 1일 때, Q1 및 Q2는 H가 아니고,
A-는 음으로 하전된 반대 이온이다.
또한, 전계발광 물질은 화학식 IV의 중합체와 다른 중합체의 블렌드, 뿐만 아니라 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.
실란트는 봉지재에 사용된 물질들 간의 결합을 형성할 수 있는 어떠한 물질도 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층 및 기판이 둘 모두 유리인 경우, 실란트는 유리와 유리를 결합할 수 있는 어떠한 물질도 될 수 있다. 실란트는 경화성 합성 또는 천연 수지 (예를 들어, 경화를 위해 화학 반응을 요구하는 에폭시 또는 다른 물질), 또는 용매 증발에 의해 경화하는 접착제일 수 있다. 일부 실시양태에서, 실란트는 UV 경화성 에폭시이다.
본원에 개시된 발명은 예를 들어 전계발광 소자, 예컨대 OLED를 제조하기에 적당하다. 추가로, 에너지 관리 능력을 갖는 다른 광전자 (예를 들어, 광전 및 전기변색) 소자는 본원에 개시된 바와 같은 봉지재의 사용으로부터 이익을 얻을 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 봉지재를 이용하는 소자는 전통적인 소자에 비해 다양한 이점으로부터 이익을 얻는다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본 발명의 봉지재에 건조제를 두는 것은 유해 환경 인자, 예컨대 수증기에 대비해서 봉지된 소자에 더 효과적인 보호를 제공한다. 게다가, 일부 실시양태에서, 건조제를 두는 것은 소자가 상부 발광하거나 또는 하부 발광할 수 있게 한다.
본원에 기재된 소자 및 봉지재는 표준 기술 및 방법을 이용해서 제조된다. 예를 들어, 본원에서 기재된 바와 같이, 홈은 어떠한 적당한 기술을 이용해서도 제조될 수 있고, 예컨대 포토리소그래피 및 다른 에칭 기술을 이용해서 제조될 수 있다.
봉지재 구성의 예는 첨부된 도면에 제공되고, 다음 문단에서 더 상세히 기재한다.
봉지재 구성 A는 테두리를 갖는 봉지층 및 테두리를 갖지 않는 기판을 포함한다. 실시양태에서는, 봉지층의 테두리가 홈을 포함하거나, 또는 기판이 홈을 포함하거나, 또는 기판 및 봉지층의 테두리 둘 모두가 홈을 포함한다.
봉지재 구성 B는 테두리를 갖는 기판 및 테두리를 갖지 않는 봉지층을 포함한다. 실시양태에서는, 기판의 테두리가 홈을 포함하거나, 또는 봉지층이 홈을 포함하거나, 또는 기판의 테두리 및 봉지층 둘 모두가 홈을 포함한다.
봉지재 구성 C는 테두리를 갖는 기판 및 테두리를 갖는 봉지층을 포함한다. 실시양태에서는, 기판의 테두리가 홈을 포함하거나, 봉지층의 테두리가 홈을 포함하거나, 또는 기판의 테두리 및 봉지층의 테두리 둘 모두가 홈을 포함한다.
봉지재 구성 D는 테두리를 갖지 않는 기판 및 테두리를 갖지 않는 봉지층을 포함한다. 기판 및 봉지층의 주변부 둘레에 위치하는 스페이서가 존재한다. 실시양태에서는, 스페이서가 상부 홈 및 하부 홈을 포함하거나, 또는 봉지층 및 기판이 홈을 포함하거나, 또는 스페이서 및 봉지층 및/또는 기판이 홈을 포함한다.
기판 및 봉지층 중 어느 하나 또는 둘 모두가 테두리를 갖지 않는 구성 (예컨대, 구성 A, B 및 D이지만, 이제 제한되지 않음)에서는, 건조제가 결합 영역에 놓일 수 있어서 건조제가 홈 안에 있지 않다. 예를 들어, 도 4a 및 4b 및 그에 대한 하기 설명을 참조한다. 게다가, 본원에 기재된 어느 구성에서도, 기판을 봉지층에 결합하는 데 이용되는 밀봉 물질은 봉지층 결합 영역과 기판 결합 영역 사이의 영역에만 배치될 수 있거나, 또는 밀봉 물질은 또한 소자 캐비티를 완전히 또는 부분적으로 충전할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 그에 대한 하기 설명을 참조한다.
다음 단락은 도면의 일부 측면에 대한 설명을 제공한다. 도면에서 일부 항목이 2회 이상 나타나지만 (예를 들어, 도시된 소자의 대칭성 때문), 도면의 간단성/명료성을 위해 이들 중 오직 하나만 표지된다는 것을 인식할 것이다. 도면은 일정 비율로 그리는 것을 의도하지 않음을 인식할 것이다.
도 1a에 대해 설명하면, 소자 (100a)의 상면도를 나타낸다. 도 1a에는 봉지층을 나타내지 않고, 따라서, 소자 (100a)는 예시 목적으로 나타낸 단지 부분적으로 봉지된 소자이다. 소자 스택 (110)이 기판 (120)에 배치된다. 소자 스택 (110)은 면적이 기판 (120)보다 작고, 따라서 기판 (120)이 소자 스택 (110)을 지나서 연장된다. 기판 (120)은 두 영역, 즉 소자 영역 및 결합 영역을 포함한다. 기판의 두 영역 사이의 경계는 소자 스택 (110)의 가장자리 (111)와 기판 (120)의 가장자리 (121) 바로 안쪽 사이의 어느 곳도 될 수 있다("바로 안쪽"은 기판이 봉지층에 결합하기 위한 충분한 공간이 남아 있음을 의미한다). 점선 (122)은 소자 영역 (120b)과 결합 영역 (120a) 사이의 경계의 한 실시양태를 나타낸다. 이러한 실시양태에서, 소자 영역 (120b)은 면적이 소자 스택 (110)보다 더 크다. 또 다른 실시양태에서, 경계는 소자 스택 (110)의 가장자리 (111)에 대응한다. 이러한 실시양태에서, 결합 영역은 부호 (120a) 및 (120b)의 조합으로 표시되고, 소자 영역은 소자 스택 (110) 바로 아래에 있는 기판 (120)의 부분이다.
도 1b에 대해 설명하면, 소자 (100b)의 상면도를 나타낸다. 다시, 도 1b에도 봉지층을 나타내지 않고, 따라서 소자 (100b)는 예시 목적으로 나타낸 단지 부분적으로 봉지된 소자이다. 소자 스택 (110)이 기판 (120)에 배치된다. 기판 (120)은 두 영역, 즉 소자 영역(표지되지 않음) 및 결합 영역 (126)을 포함한다. 소자 (100b)에서, 소자 영역 및 소자 스택 (110)은 동일한 크기를 가지고, 따라서 소자 스택 (110)이 소자 영역을 완전히 덮고, 결합 영역 (126)까지 연장된다. 다른 실시양태에서(나타내지 않음), 소자 스택은 소자 영역보다 작다. 홈 (140)이 결합 영역 (126) 내에 배치된다. 도 1b의 한 실시양태에서, 결합 영역 (126)은 소자 영역과 동일 평면에 있다. 도 1b의 또 다른 실시양태에서, 결합 영역 (126)은 테두리를 포함하고, 소자 영역보다 융기되어 있다(즉, 동일 평면이 아님).
도 1c 및 도 1d에서는 각각 소자 (100c) 및 (100d)를 나타낸다. 소자 (100c)는 소자 (100b)와 유사하지만, 2개의 동심성 홈 (140)을 포함한다. 소자 (100d)는 소자 (100c)와 유사하지만, 불연속 엇갈린 홈 (140)을 포함한다.
도 2a에 대해 설명하면, 소자 (200a)의 단면을 나타낸다. 소자 (200a)는 봉지재 구성 A의 한 예이다. 따라서, 기판 (220)은 평평하고 매끈하며, 소자 영역 (220b) 및 결합 영역 (220a)을 포함한다(간략하게 하기 위해 하나의 결합 영역만 표지됨). 소자 스택 (210)은 기판 (220)에 소자 영역 (220b)에 배치되고, 소자 영역 (220b)보다 작다. 봉지층 (230)은 소자 스택 (210) 위에서 들어맞지만 소자 스택과 접촉하지 않는다. 봉지층 (230)의 주변부 둘레에 테두리 (236)가 있다. 테두리 (236) 안으로 홈 (240)이 에칭된다. 홈 (240) 내에 건조제 (250)가 배치된다. 봉지층 (230)과 결합 영역 (220a) 사이에 전이 영역 (260)이 있고, 전이 영역은 봉지층 (230)과 기판 (220)을 결합하는 실란트(나타내지 않음)를 포함한다.
도 2b에 대해 설명하면, 소자 (200b)의 단면을 나타낸다. 소자 (200b)는 봉지재 구성 B의 한 예이다. 따라서, 봉지층 (230)이 테두리를 갖지 않는다. 기판 (220)의 주변부 둘레에 테두리 (226)가 있고, 테두리 (226)는 홈 (240)을 포함한다. 소자 스택 (210)이 기판 (220)에 배치되고, 도면에서는 소자 영역 (220b)과 같은 크기를 갖는 것으로 나타나 있다. 게다가, 테두리 (226)는 결합 영역 (220a)과 크기가 같다.
도 2c에 대해 설명하면, 소자 (200c)의 단면을 나타낸다. 소자 (200c)는 봉지재 구성 B의 한 예이다. 따라서, 봉지층 (230)이 테두리를 함유하지 않지만, 봉지층 (230)은 홈 (240)을 포함한다. 기판 (220)의 주변부 둘레에 테두리 (226)가 있다.
도 2d에 대해 설명하면, 소자 (200d)의 단면을 나타낸다. 소자 (200d)는 봉지재 구성 A의 한 예이다. 따라서, 기판 (220)은 테두리를 함유하지 않지만, 기판 (220)은 홈 (240)을 포함한다. 봉지층 (230)의 주변부 둘레에 테두리 (226)가 있다.
도 2e에 대해 설명하면, 소자 (200e)의 단면을 나타낸다. 소자 (200e)는 소자 구성 C의 한 예이다. 따라서, 기판 (220)이 테두리 (226)를 포함하고, 봉지층 (230)이 테두리 (236)를 포함한다. 홈 (240) 및 건조제 (250)가 봉지층 (230)에 존재하지만 기판 (220)에는 존재하지 않는다. 다른 실시양태 (나타내지 않음)에서는, 홈 (240) 및 건조제 (250)가 기판 (220)에 존재하지만, 봉지층 (230)에는 존재하지 않는다.
도 2f에 대해 설명하면, 소자 (200f)의 단면을 나타낸다. 소자 (200f)는 봉지재 구성 C의 한 예이다. 따라서, 기판 (220)이 테두리 (226)를 포함하고, 봉지층 (230)이 테두리 (236)를 포함한다. 홈 (240) 및 건조제 (250)가 봉지층 (230) 및 기판 (220)에 존재한다.
도 3a에 대해 설명하면, 소자 (300a)의 단면을 나타낸다. 소자 (300a)는 봉지재 구성 D의 한 예이다. 따라서, 기판 (320) 및 봉지층 (330)이 테두리를 갖지 않는다. 스페이서 (370)가 존재하고, 홈 (340) 및 건조제 (350)를 포함한다. 스페이서 (370)가 소자 스택 (310)을 둘러싸고, 따라서 기판 (320) 및 봉지층 (330)의 주변부에 위치한다.
도 3b에 대해 설명하면, 소자 (300b)의 단면을 나타낸다. 소자 (300b)는 봉지재 구성 D의 한 예이다. 따라서, 기판 (320) 및 봉지층 (330)이 테두리를 갖지 않지만, 홈 (340) 및 건조제 (350)를 포함한다. 스페이서 (370)가 존재하고, 이는 도 3b에서 기판 (320) 및 봉지층 (330)과 접속하는 평평한 표면을 갖는 것으로 나타나 있다. 스페이서 (370)가 소자 스택 (310)을 둘러싸고, 따라서 기판 (320) 및 봉지층 (330)의 주변부에 위치한다.
도 4a에 대해 설명하면, 소자 (400a)의 단면을 나타낸다. 소자 (400a)는 봉지재 구성 B의 한 예이다. 따라서, 봉지층 (430)이 테두리를 함유하지 않지만, 봉지층 (430)은 홈 (440)을 포함한다. 기판 (420)의 주변부 둘레에 테두리 (426)가 있다. 건조제는 (처음에) 홈 (440) 안에 배치되지 않고 기판 (420)의 결합 영역 (420a)에 배치된다. 기판 (420) 및 봉지층 (430)을 함께 합쳐서 밀봉할 때, 도 4a에 나타낸 바와 같이 건조제 (450)가 홈 (440) 안에 이른다는 것을 인식할 것이다.
도 4b에 대해 설명하면, 소자 (400b)의 단면을 나타낸다. 소자 (400b)는 봉지재 구성 A의 한 예이다. 따라서, 봉지층 (430)이 테두리 (426)를 함유한다. 기판 (420)이 홈 (440)을 포함한다. 건조제가 (처음에) 홈 (440) 안에 배치되지 않고 봉지층 (430)의 결합 영역(표지되지 않음)에 배치된다. 기판 (420) 및 봉지층 (430)을 합쳐서 밀봉할 때, 도 4a에 나타낸 바와 같이 건조제 (450)가 홈 (440) 안으로 연장될 것임을 인식할 것이다.
도 5에 대해 설명하면, 소자 (500)의 단면을 나타낸다. 봉지층 (530) 및 기판 (520)이 소자 캐비티 (570) 및 전이 영역 (560)을 형성한다. 결합 물질 (580)이 소자 캐비티 (570) 및 전이 영역 (560)을 완전히 충전한다. 임의로, 추가의 결합 물질 (나타내지 않음)이 홈 (540)을 충전할 수 있다.
도면에 나타낸 봉지된 소자는 대표하는 것에 지나지 않고, 제한하는 것을 의도하지 않음을 인식할 것이다.
본원에서 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 공개물은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 그러나, 분명한 정의를 함유하는 특허, 특허 출원 또는 공개물이 참고로 포함되는 경우, 그 분명한 정의는 그것이 발견되는 포함된 특허, 특허 출원 또는 공개물에 적용되는 것이고, 본원의 명세서의 나머지, 특히 본원의 특허 청구 범위에는 적용되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 발명을 그의 바람직한 구체적인 실시양태와 관련해서 기재하였지만, 상기 설명 뿐만 아니라 뒤따르는 예는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라 예시하는 것을 의도한다는 것을 이해해야 한다. 당업계 숙련자는 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변화를 가할 수 있고 동등물로 대체될 수 있고, 추가로, 다른 측면, 이점 및 변형은 본 발명이 속하는 분야의 숙련자에게 명백할 것이라는 점을 이해할 것이다.
실시예
실시예 1
커버 글라스 (제2 기판)의 제조 방법의 한 예는 다음 단락에 기재한 바와 같다.
1) 건조제 챔버를 생성하였다. 소자 챔버 영역 밖의 (소자 챔버 영역을 둘러싸는) 커버 글라스의 가장자리에 홈을 생성하였다 (예를 들어, 도 1b 참조). 이것은 표준 포토리소그래피 및 에칭 공정 (습식 화학 에칭 또는 건식 에칭)을 이용해서 달성하였다. 별법으로, 또한, 홈은 승온에서 엠보싱할 수 있었다. 이것은 소자 챔버를 생성할 때 동시에 행하거나 또는 별도로 행할 수 있었다.
2) 적절한 양의 액체 건조제 (반드시 그렇지는 않지만 전형적으로, 상업적으로 입수가능한 물질)를 홈에 분주하고 경화하였다. 별법으로, 고체 상태 건조제 (예컨대, 칼슘 금속)을 섀도우 마스크에 의해 물리적 증착 공정을 이용해서 홈에 침착시킬 수 있었다.
3) 실란트 (예컨대, UV 에폭시)를 커버 글라스의 밀봉 표면에 적용하였다. 커버를 OLED 소자에 부착하였다.
Claims (20)
- 봉지층 및 기판을 포함하고,
상기 기판이 소자 영역 및 소자 영역을 둘러싸는 결합 영역을 포함하는 표면을 포함하고, 여기서 결합 영역은 임의로 액체 또는 고체 건조제를 수용하기 위한 홈을 포함하고,
상기 봉지층이 기판과 접촉하기에 적당한 결합 영역을 포함하고, 임의로, 액체 또는 고체 건조제를 수용하기에 적당한 홈을 더 포함하고,
단, 봉지층 및 기판 중 적어도 하나는 홈을 포함하는 것인, 전자 소자용 봉지재(encapsulation). - 제1항에 있어서, 기판의 결합 영역이 기판의 주변부 둘레에 위치하고 융기된 테두리에 배치되는 것인 봉지재.
- 제1항에 있어서, 봉지층의 결합 영역이 봉지층의 주변부 둘레에 위치하고 융기된 테두리에 배치되는 것인 봉지재.
- 제2항에 있어서, 홈이 기판 결합 영역에 존재하고 융기된 테두리의 표면에 배치되는 것인 봉지재.
- 제3항에 있어서, 홈이 봉지층 결합 영역에 존재하고 융기된 테두리의 표면에 배치되는 것인 봉지재.
- 상면, 하면 및 주변 가장자리를 포함하는 구성성분 스택으로 배열된 복수개의 소자층; 및
상기 구성성분 스택을 둘러싸며, 제1 기판, 제2 기판, 실란트, 건조제, 및 임의적 스페이서를 포함하는 봉지재
를 포함하고,
상기 실란트가 제1 기판과 제2 기판 간의 결합을 형성하고,
상기 건조제가 봉지재 내에 구성성분 스택의 주변 가장자리 둘레에 위치하는 것인 전자 소자. - 제6항에 있어서,
제1 기판이 소자 영역, 소자 영역을 둘러싸는 제1 결합 영역, 및 제1 결합 영역 내에 배치된 임의의 제1 홈을 포함하고,
제2 기판이 제2 결합 영역 및 제2 결합 영역 내에 배치된 임의적 제2 홈을 포함하고,
임의적 스페이서가 존재할 때, 스페이서는 임의로 홈을 포함하고, 제1 결합 영역에서 제1 기판과 접촉하고 제2 결합 영역에서 제2 기판과 접촉하도록 구성되고,
단, 하나 이상의 홈이 제1 기판, 제2 기판 또는 임의적 스페이서에 존재하는 것인 전자 소자. - 제7항에 있어서, 건조제가 하나 이상의 홈 내에 배치되는 것인 전자 소자.
- 제6항에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판 중 하나 또는 둘 모두가 테두리를 포함하는 것인 전자 소자.
- 제9항에 있어서, 제1 기판이 테두리를 포함하고 이 테두리의 표면에 제1 결합 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되거나, 또는 제2 기판이 테두리를 포함하고 이 테두리의 표면에 제2 결합 영역이 부분적으로 또는 완전히 배치되는 것인 전자 소자.
- 제9항에 있어서, 제1 기판이 테두리를 포함하고, 제2 기판이 테두리를 포함하고, 제1 결합 영역이 제1 기판의 테두리에 부분적으로 또는 완전히 배치되고, 제2 결합 영역이 제2 기판의 테두리에 부분적으로 또는 완전히 배치되는 것인 전자 소자.
- 제7항에 있어서, 제1 홈 및 제2 홈이 존재하고 임의적 스페이서가 존재하지 않고, 제1 홈 및 제2 홈이 그들의 중심이 실질적으로 정렬되도록 위치하는 것인 전자 소자.
- 제7항에 있어서, 건조제가 제1 홈, 제2 홈, 스페이서 내의 홈, 또는 그의 임의의 조합을 부분적으로 또는 완전히 충전하는 것인 전자 소자.
- 제6항에 있어서, 전자 구성성분 스택이 제1 기판과 접촉하는 하부 전극, 전계발광층, 및 상부 전극을 포함하고, 전자 소자가 제1 기판을 통해, 제2 기판을 통해, 또는 제1 기판 및 제2 기판 둘 모두를 통해 광자를 방출하도록 구성된 것인 전자 소자.
- 제1 기판, 제2 기판 및 임의적 스페이서를 제공하는 단계,
제1 기판, 제2 기판, 임의적 스페이서, 또는 그의 임의의 조합에 홈을 형성하는 단계,
홈에 건조제를 침착하는 단계,
실란트를 이용하여 제1 기판을 제2 기판에 결합시키는 단계
를 포함하는 전자 소자 봉지 방법. - 제15항에 있어서, 홈이 제1 기판의 주변부, 제2 기판의 주변부, 또는 제1 기판 및 제2 기판 둘 모두의 주변부 둘레에 형성되는 것인 방법.
- 제15항에 있어서, 제1 기판이 그 위에 전자 소자의 구성성분층이 배치되어 제공되는 것인 방법.
- 제15항에 있어서, 제1 기판에 홈을 형성하는 것을 포함하고, 여기서 제1 기판에 홈을 형성한 후에 제1 기판 위에 전자 소자의 구성성분층을 침착하는 방법.
- 제15항에 있어서, 홈을 제2 기판에는 형성하지만 제1 기판에는 형성하지 않는 것을 포함하는 방법.
- 제15항에 있어서, 제1 기판이 융기된 테두리를 갖거나, 또는 제2 기판이 융기된 테두리를 갖거나, 또는 제1 기판 및 제2 기판 둘 모두가 융기된 테두리를 갖는 것인 방법.
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