KR20030087576A - 감습성 또는 산소-민감성인 유기발광 다이오드(ｏｌｅｄ)장치의 동일반응계 제조방법 - Google Patents
감습성 또는 산소-민감성인 유기발광 다이오드(ｏｌｅｄ)장치의 동일반응계 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 유기발광 다이오드(OLED) 장치의 일부분을 형성하는 수용체 소자를 조절된 분위기 코팅기(controlled atmosphere coater)내에 제공하는 단계; 상기 조절된 분위기 코팅기내에 공여체 지지 소자를 제공한 다음, 상기 공여체 지지 소자를 코팅시켜 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 제조하는 단계; 조절된 조건하에서 조절된 분위기 코팅기내의 분위기를 조절하는 단계; 상기 공여체 소자의 코팅된 면을 코팅시킬 수용체 소자와 물질 전달 관계로 위치시키는 단계; 및 공여체 소자에 방사선을 조사하여 하나 이상의 층을 공여체 소자로부터 수용체 소자로 선택적으로 전달하는 단계를 포함하는, 감습성 또는 산소-민감성의 OLED 장치를 적어도 부분적으로 제조하기 위한 동일반응계 제조방법을 개시한다.
Description
본 발명은 그의 개시내용이 본 발명에서 참고로 인용된, 필립스(Phillips) 등에 의해 2001년 12월 12일자로 출원된 "공여체로부터 유기 물질을 전달하여 OLED 장치내에 층을 형성시키기 위한 장치{Apparatus for Permitting Transfer of Organic Material From a Doner to Form a Layer in an OLED Device}란 발명의 명칭의 일반양도된 미국특허 제 10/021,410 호 및 보로손(Boroson) 등에 의해 2001년 12월 27일자로 출원된 "OLED 장치의 동일반응계 진공 제조방법{In-Situ VacuumMethod for Making OLED Device}란 발명의 명칭의 일반양도된 미국특허 제 10/033/459 호를 참고로 발명되었다.
본 발명은 OLED 장치의 제조방법에 관한 것이다.
적색, 녹색 및 청색 화소와 같은 착색된 화소(통상적으로는, "RGB 화소"라 지칭된다)의 어레이를 갖는 칼라 또는 풀-칼라 유기 전기발광(EL) 디스플레이(또한, "유기 발광 다이오드 장치(organic light-emitting diode device)", 또는 "OLED 장치"로도 알려져 있다)에서, 상기 RGB 화소를 제조하기 위해서는 칼라-생성 유기 EL 매질의 정밀한 패턴화가 요구된다. 기본적인 OLED 장치는 통상적으로는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 삽입된 유기 EL 매질을 포함한다. 상기 유기 EL 매질은 하나 이상의 유기 박막층으로 이루어질 수 있으며, 상기 층들중 하나가 광 생성 또는 전기발광의 주된 역할을 한다. 상기 특정 층은 일반적으로 유기 EL 매질의 발광층으로 지칭된다. 상기 유기 EL 매질내에 존재하는 기타 유기층들은 주로 전자 수송 기능을 제공할 수 있으며, (정공-수송을 위한) 정공 수송층 또는 (전자 수송을 위한) 전자 수송층 중 하나로서 지칭된다. 풀 칼라 OLED 디스플레이 패널내에 상기 RGB 화소를 형성시키는 경우, 상기 유기 EL 매질의 발광층 또는 유기 EL 매질 전체를 정밀하게 패턴화하는 방법을 개발하는 것이 필요하다.
전형적으로는, 미국특허 제 5,742,129 호에 나타나 있는 바와 같은 섀도우 마스킹(shadow masking) 기법을 이용하여 디스플레이상에 전기발광 화소를 형성시킨다. 상기 방법이 효과적이기는 하지만, 몇가지 단점을 갖고 있다. 섀도우 마스킹 기법을 이용하는 경우, 고해상도의 화소 크기를 달성하는 것이 어렵다. 또한, 기판과 섀도우 마스크 사이에 정렬의 문제가 존재하며, 적절한 위치에 화소가 형성되도록 많은 주의가 요구된다. 상기 기판 크기를 증가시키는 것이 바람직한 경우, 섀도우 마스크를 조작하여 적절히 배치된 화소를 형성시키는 것이 어렵다. 상기 섀도우 마스크 방법의 또 다른 단점은 시간이 경과함에 따라 상기 마스크의 정공이 플러깅될 수 있다는 점이다. 상기 마스크 상의 플러깅된 정공은 EL 디스플레이 상에서 화소를 비-작용화시키는 바람직하지 못한 결과를 초래한다.
고-해상도 OLED 디스플레이를 패턴화하는데 적합한 방법은 일반양도된 그랑드(Grande) 등의 미국특허 제 5,851,709 호에 개시되어 있다. 상기 방법은, (1) 대향하는 제 1 및 제 2 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; (2) 상기 기판의 제 1 표면상에 투광성 단열층을 형성시키는 단계; (3) 상기 단열층상에 흡광층을 형성시키는 단계; (4) 상기 기판에 제 2 표면으로부터 단열층으로 연장하는 개구부의 어레이를 제공하는 단계; (5) 상기 흡광층상에 형성된 전달가능한 칼라-형성 유기 공여체 층을 제공하는 단계; (6) 상기 기판의 개구부들과 이에 상응하는 장치상의 칼라 화소 사이에서 배향된 관계로 상기 공여체 기판과 디스플레이 기판을 정밀하게 정렬시키는 단계; 및 (7) 상기 개구부상의 흡광층상에서 충분한 열을 발생시키기 위한 방사선원을 사용하여 상기 공여체 기판상의 유기층을 디스플레이 기판으로 전달하는 단계로 구성된다. 그랑드 등의 시도에서는 상기 공여체 기판상의 개구부의 어레이를 패턴화해야 하는 문제점이 있었다. 이는, 상기 공여체 기판과 디스플레이 기판 사이에서 정밀한 기계적 배향이 요구된다는 것을 비롯하여, 상기 섀도우마스크 방법에서와 동일한 여러가지 문제점을 유발시킨다. 상기 공여체 패턴이 고정되고 이를 용이하게 변경시킬 수 없다는 것이 또 다른 문제점이다.
패턴화되지 않은 공여체 소자 및 레이저와 같은 정밀 광원을 사용함으로써 패턴화된 공여체를 사용했을 경우에 나타난 난점들 중의 일부를 제거할 수 있다. 일반양도된 리트만(Littman) 및 탕(Tang)의 미국특허 제 5,688,511 호는 패턴화되지 않은 공여체 시트로부터 EL 기판으로의 유기 EL 물질의 패턴형 전달을 교시하고 있다. 월크(Wolk) 등의 일련의 미국특허 제 6,114,088 호; 제 6,140,009 호; 제 6,214,520 호; 및 제 6,221,553 호에서는 공여체의 선택된 부분을 레이저 빔으로 가열함으로써 EL 장치의 발광층을 공여체 소자로부터 기판으로 전달할 수 있는 방법을 교시하고 있다.
탕의 일반양도된 미국특허 제 5,937,272 호에서는 EL 물질을 증착시킴으로써 박막 트랜지스터(thin-film-transistor, TFT) 어레이 기판상에서 멀티칼라 화소(예를 들면, 적색, 녹색, 청색 서브화소(subpixel))를 패턴화하는 방법을 교시하였다. 이러한 EL 물질은 지지체 상의 공여체 코팅 및 애퍼쳐(aperture) 마스크를 사용함으로써 선택된 패턴으로 기판상에 증착시킨다. 상기 애퍼쳐 마스크는 (상기 언급된 특허의 도 1에서와 같이) 공여체 층과 기판 사이를 완전히 분리시키거나, 또는 (상기 언급된 특허의 도 4, 도 5 및 도 6에서와 같이) 공여체 층내로 혼입될 수 있다.
상기 EL 물질 전달은 전술한 탕의 특허에서 기술한 바와 같은 챔버를 사용하여 감소된 산소 및/또는 물의 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 공여체층( 및 분리시키는 경우에는 애퍼쳐) 및 기판은 매우 근접하게 유지되어야 한다. 예를 들어, 탕은 상기 공여체 층과 하부 전극의 계획된 공여체 표적 사이에 바람직한 거리가 존재하도록 하기 위한, 패시베이팅 층상에 유지되거나 또는 그와 밀접하게 유지된 애퍼쳐 또는 공여체 층을 기술하고 있다. 진공 또는 감압을 사용하여 상기 공여체로부터 기판으로의 EL 물질의 전달을 촉진시킬 수 있다. 또한, 전달도중에 상기의 조건을 사용하는 것은 EL 물질의 일부가 산소 및/또는 수분에 민감하다는 측면에서도 유리하다. 예를 들어, OLED 장치에 사용되는 알루미늄 하이드록시퀴놀린(Alq)은 물과 반응하는 것으로 알려져 있다. 또한, 소형 분자 및 중합체 EL 장치 모두에 사용되는 상기 전극 물질은 공기 중에서 극히 불안정하다. 상기 전달단계 도중에 낮은 산소 및/또는 물 조건을 사용함으로써 OLED 장치의 고장률을 감소시킬 수 있다. 또한, 리트만, 탕 및 월크에 의해 교시된 방법에서는, 공여체 물질이 기판으로 전달되기 이전에 분해되기 때문에 OLED 장치가 손실될 수 있다. 일반적으로, 공여체 물질은 그들의 제조 부위로부터 기판으로 전달될 부위로 수송된다. 이 기간중에 산소, 수분 및/또는 다른 분위기 성분에 의해 공여체가 오염될 수 있다. 이로 인하여, 공여체로부터 제조되는 OLED 디스플레이의 수율이 저하될 수 있다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 섀도우 마스크에 대한 필요성이 제거된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공여체 소자를 사용하지만 사용 위치로부터 이격된위치에 공여체 소자를 제공한 다음, 공여체 소자에 대한 오염 또는 손상 없이 상기 공여체 소자를 탑재시키는 것과 관련된 문제점이 제거된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 풀-칼라 OLED 디스플레이를 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있는 방법으로서, 섀도우 마스크를 포함하지 않는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은,
(a) OLED 장치의 일부분을 형성하는 수용체 소자를 조절된 분위기 코팅기에 제공하는 단계;
(b) 상기 조절된 분위기 코팅기에 공여체 지지 소자를 제공한 다음, 상기 공여체 지지 소자를 코팅하여 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 제조하는 단계;
(c) 상기 조절된 분위기 코팅기내의 분위기를, 수증기 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나 또는 산소 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나, 또는 수증기 농도 및 산소 농도 모두가 각각 1000ppm 미만 0ppm 초과가 되도록 조절하는 단계;
(d) 상기 공여체 소자의 코팅된 측을 코팅시킬 수용체 소자와 물질전달 관계로 위치시키는 단계; 및
(e) 공여체 소자에 방사선을 조사하여 하나 이상의 층을 상기 공여체 소자로부터 수용체 소자로 선택적으로 전달하는 단계를 포함하는,
감습성 또는 산소-민감성의 OLED 장치를 적어도 부분적으로 제조하기 위한 동일반응계 방법에 의해 달성된다.
본 발명에서 기술하는 방법의 장점은 본 발명이 수분, 산소 또는 다른 분위기 성분을 도입시키지 않고서, 또는 섀도우 마스크를 사용하지 않고서 OLED 장치를 제조하는데 유용하다는 것이다.
본 발명에 따르면, 공여체 소자는 물질을 공여체 소자로부터 OLED 수용체 소자로 전달하는데 사용된 것과 동일한 조절된 분위기 코팅기를 사용하여 제조한다. 이러한 방법은 아래와 같은 많은 장점들을 제공해 준다:
● 공여체 저장 및 수송에 대한 필요성, 및 부수적인 오염을 감소시킨다;
● 공여체 측이 공여체의 지지체 측과 접촉함으로써 발생하는 손상 및 오염 을 감소시키거나 없앨 수 있다;
● 공여체를 유지시키는 필요성을 감소시킨다;
● OLED 장치의 수율을 향상시킬 수 있다.
다른 장점은 공여체 및 기판 매질 취급을 비롯하여 본 발명의 방법을 완전하게 자동화할 수 있다는 것이다. 본 발명은 많은 수의 OLED 장치를 갖는 큰 영역상에 유기 층을 공정중에 형성시킴으로써 생산량을 증가시키는데 특히 적합하다.
또 다른 장점은 공여체 소자를 클리닝하거나 재사용할 수 있다는 것이다.
(진공계 기법과 비교하여) 또 다른 장점은 방사 코팅, 커튼 코팅, 분무 코팅, 그래뷰어-휠(Gravure-wheel) 코팅 및 기타 다른 코팅과 같은 용매계 코팅방법을 비롯한 추가적인 기법을 코팅에 이용할 수 있다는 것이다. 진공 억제(vacuum hold-down)와 같은 추가적인 기술은 물질 수송을 촉진시키는데 사용될 수 있다. 용매 클리닝과 같은 추가적인 기술이 공여체 클리닝에 사용될 수 있다. 또한, 이러한 환경내에 방사선원을 위치시키기가 용이하다. 기판상에서의 공여체의 진공계 위치화도 또한 용이하다.
본 발명은 수분, 산소 또는 기타 분위기 성분을 도입하지 않고서, 또한 섀도우 마스크를 사용하지 않고서도 OLED 장치를 제조하는데 유용한 방법을 제공하고자 한다.
도 1은 동일한 조절된 분위기 코팅기(controlled-atmosphere coater)내에서 공여체 지지 소자를 코팅한 다음, 기판으로 전달하는 본 발명의 제 1 실시태양의 단면도이다.
도 2는 동일한 조절된 분위기 코팅기내에서 공여체 지지 소자를 하나 이상의 층으로 코팅한 다음, 기판으로 전달하는 본 발명의 또 다른 실시태양의 단면도이다.
도 3은 동일한 조절된 분위기 코팅기내에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 전달한 다음, 상기 공여체 소자상에 잔류하는 나머지 코팅된 물질을 제거하는 본 발명의 또 다른 실시태양의 단면도이다.
도 4는 로드락(load lock)에 의해 결합된 상이한 접속챔버내에서 공여체 지지 소자를 코팅한 다음, 기판으로 전달하는 본 발명의 또 다른 실시태양의 단면도이다.
도 5는 동일한 코팅기내에서 공여체 지지 소자가 코팅된 연속 웹의 일부분으로, 이를 기판으로 전달한 다음, 상기 공여체 소자 상에 잔류하는 나머지 코팅된 물질을 제거하는 본 발명의 또 다른 실시태양의 단면도이다.
도 6a는 코팅되지 않은 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6b는 하나의 코팅된 물질의 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6c는 하나 이상의 코팅된 물질의 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
층 두께와 같은 장치의 특징적 치수는 통상 서브마이크로미터(sub-micrometer)의 범위이기 때문에, 상기 도면은 치수의 정확성 보다는 시각적 용이함을 위하여 축적하여 나타낸 것이다.
본원에서 사용된 "OLED 장치"란 용어는 종종 전기발광 장치라 불리는 유기 발광 다이오드 및 탕의 일반양도된 미국특허 제 5,937,272 호 및 리트만 및 탕의 일반양도된 미국특허 제 5,688,551 호에 기술된 바와 같은 EL 장치를 비롯한 장치를 지칭한다. "디스플레이" 또는 "디스플레이 패널"이란 용어는 비디오 이미지 또는 텍스트를 전자적으로 표시할 수 있는 스크린을 지칭하는데 사용된다. "화소"이란 용어는 당해 분야에서 특정 영역을 자극하여 다른 영역과는 독립적으로 광을 방출할 수 있는 디스플레이 패널의 특정 영역을 지칭하는데 사용된다. "멀티칼라"란 용어는 상이한 영역에서 상이한 색조의 광을 방출시킬 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 특히, 이는 상이한 칼라의 이미지를 표시할 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 이러한 영역이 반드시 인접해야만 하는 것은 아니다. "풀-칼라"란 용어는 가시 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 영역에서 발광하여 임의의 조합된 색조를 갖는 이미지를 표시할 수 있는 멀티칼라 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 상기 적색, 녹색 및 청색은 세 가지의 주 칼라를 구성하며, 이들 세 가지의 주 칼라를 적절히 혼합하여 다른 모든 칼라를 생성시킬 수 있다. "색조"란 용어는 가시 스펙트럼내에서의 발광의 강도 프로필을 지칭하는 것으로서, 상이한 색조는 육안으로 식별할 수 있는 칼라 차이를 나타낸다. 화소 또는 서브화소는 일반적으로는 디스플레이 패널에서 어드레싱가능한 최소 단위를 지칭하는 것으로 사용된다. 단색 디스플레이의 경우, 화소 또는 서브화소사이의 차이는 전혀 없다. 상기 "서브화소"란 용어는 멀티칼라 디스플레이 패널에서 사용되며, 독립적으로 어드레싱되어 특정 칼라를 방출할 수 있는 화소의 특정 부분을 지칭하는데 사용된다. 예를 들어, 청색 서브화소는 어드레싱되어 청색광을 방출할 수 있는 화소의 일부분이다. 풀-칼라 디스플레이에서, 화소는 일반적으로는 세가지의 주 칼라 서브화소, 즉 청색, 녹색 및 적색을 포함한다. "피치(pitch)"란 용어는 디스플레이 패널에서 2개의 화소 또는 서브화소를 분리시키는 거리를 지칭하는데 사용된다. 따라서, 서브화소 피치는 2개의 서브화소 사이의 분리를 의미한다. 본원에서 사용되는 "진공"이란 용어는 1torr 이하의 압력을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시태양을 나타내는 단면도로서, 이러한 실시태양에서는 동일한 조절된 분위기 챔버내에서 공여체 지지 소자(30)를 코팅한 다음, 코팅된 물질을 수용체 소자(42)로 전달한다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 동일반응계 방법으로 OLED 장치를 제조하는, 즉, 조절된 분위기 조건하에서 예를 들면 커튼 코팅, 분무, 그래뷰어 코팅 및 방사 코팅에 의하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅한 다음, 코팅된 물질을 열전달에 의하여 수용체 소자(42)와 같은 OLED 기판으로 연속적으로 전달하는, 본원에 기술된 밀폐된 장치이다. 조절된 분위기 조건이란 수증기 농도가 바람직하게는 1000ppm 미만이거나, 산소 농도가 바람직하게는 1000ppm 초과이거나, 또는 이들 두가지의 총압이 1torr 이상인 것을 의미한다. 수증기 및/또는 산소의 양을 제로(0)까지 완전하게 감소시키는 것이 불가능하기는 하지만, 조절된 분위기 조건은 이들 성분의 양을 매우 낮거나 또는 인지할 수 없는 수준, 예를 들면 0.001ppm 까지 감소시킬 수 있다. 분위기의 조절은 다양한 널리 알려진 방법, 예를 들면, 산소 또는 수증기 집진기 또는 정제가스를 사용하는 방법을 이용함으로써 달성할 수 있다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 하나의 챔버, 또는 로드락에 의해 연결될 수 있는 임의의 갯수의 챔버들을 포함할 수 있으므로, 터널 또는 완충 챔버와 같은 유사 장치를 이용하여 공여체 소자 및 수용체 소자를 수분 및/또는 산소에 노출시키지 않고서 수송할 수 있다. 이러한 조건은 조절된 분위기 공급원(12)에 의해 조절된 분위기 코팅기내에서 유지된다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 상기 챔버에 공여체 지지 소자(30)를 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 또한, 조절된 분위기 코팅기(10)는 사용된 공여체 소자(31)를 언로딩(unload)시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 로드락 (14) 및 (16)은 내측 상태를 외부 환경으로 오염시키지 않고서 조절된 분위기 코팅기(10)로부터 물질을 도입하고 제거하기 위한 수단이다. 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20), 용매-제거 스테이션(22) 및 전달 스테이션(24)을 포함한다. 커튼 코팅, 분무, 그래뷰어 코팅 및 방사 코팅과 같은 수단을이용하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅하는 코팅 스테이션(20)은 조절된 분위기 코팅기(10) 내에 위치한다. 코팅 작업시에 사용된 특정 용매를 제거하는 용매-제거 스테이션(22)은 조절된 분위기 코팅기(10)내에 위치한다. 예를 들면 열전달에 의해 코팅된 물질의 수용체 소자(42)로의 전달을 촉진시키는 전달 스테이션(24)은 조절된 분위기 코팅기(10) 내에 위치한다.
공여체 지지 소자(30)는 로드락(14)에 의해 조절된 분위기 코팅기(10)로 도입된다. 공여체 지지 소자(30)는 예를 들면 커튼 코팅, 분무, 그래뷰어 코팅 및 방사 코팅에 의해 코팅층을 수용할 수 있고, 이어서 예를 들면 열 전달에 의해 상기 코팅층 전체 또는 그의 일부분을 전달할 수 있는 소자이다. 공여체 지지 소자(30)는 임의로는 공여체 지지체(32)에 의해 지지시킬 수 있다. 공여체 지지 소자(30)는 기계적 수단에 의해 코팅 스테이션(20)으로 전달된다. 코팅 스테이션(20)은 코팅 장치(34)를 포함한다. 코팅 장치(34)는 물질을 코팅하여 공여체 지지 소자(30)상에 정밀한 두께를 갖는 균일한 코팅을 생성시킬 수 있는 특정 장치로 이루어질 수 있다. 공여체 지지 소자(30)를 코팅하는데 적합한 방법의 예로는 커튼 코팅, 분무, 용액 코팅, 메니스커스 코팅(menicus coating), 침지 코팅, 스크린 인쇄 및 롤-롤 코팅(roll-to-roll coating)을 들 수 있다. 이들 방법들중 한가지 방법을 이용하여 예정된 두께를 갖는 목적하는 전달가능한 유기 공여체 물질로 코팅된 지지체를 대량으로 제조할 수 있다. 유기 발광 장치의 경우, 가요성의 공여체 지지 소자상에 공여체 코팅을 제조하기에 바람직한 방법은 롤-롤 코팅 방법이며, 이는 상기 방법이 지지체상의 코팅 두께 및 균일성을 수% 이상의 정밀도로 정밀하게 제어할 수 있기 때문이다. 부수적으로는, 조절된 분위기 코팅기(10) 내에서 별개의 시간에 다수의 공급원을 사용하여 공여체 지지 소자(30) 또는 수용체 소자(42)상에 별개의 층을 코팅하거나, 또는 이를 사용하여 추가의 공여체 지지 소자(30)를 코팅시킬 수 있다. 코팅 장치(34)를 활성화시키고, 공여체 지지 소자(30)를 물질로 고르게 코팅하여 공여체 소자(31)를 제조한다. 공여체 소자(31)는 OLED 장치의 일부분 또는 전체를 제조할 수 있고 연속하여 열전달에 의해 전체 또는 일부분을 전달할 수 있는 하나 이상의 코팅층으로 코팅된 소자이다.
상기 공여체 지지 소자(30)는 적어도 하기 요건들을 충족시키는 임의의 몇 가지 물질 또는 이러한 물질들의 조합으로 제조할 수 있다 : 공여체 지지 소자(30)는 코팅 단계, 및 본 발명의 실시에서 지지체의 롤-롤 또는 적층 시트 수송을 견디기에 충분히 유연해야 하며 그에 적당한 인장강도를 가져야 한다. 공여체 지지 소자(30)는 일측을 가압하면서 방사선-열-유도 전달하는 단계도중 및 수증기와 같은 휘발성 성분을 제거하기 위한 임의의 예비가열 단계 도중에 구조적 일체성을 유지할 수 있어야 한다. 또한, 공여체 지지 소자(30)는 일면상에서 비교적 얇은 물질의 코팅을 수용할 수 있어야 하며, 상기 코팅된 지지체의 예상되는 저장기간 도중에 분해되지 않고 상기 코팅을 유지할 수 있어야 한다. 이러한 요건을 충족시키는 지지체 물질로는, 예를 들면 금속 호일, 플라스틱 호일 및 섬유-강화 플라스틱 호일이 있다. 적합한 지지체 물질을 선택하는 것은 공지된 공학기술의 시도에 따라 좌우될 수 있으나, 특정 양태의 선택된 물질은 본 발명의 실시에 유용한 공여체 지지 소자(30)로서 배열되는 경우 추가적인 사항이 고려되어야 함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 공여체 지지 소자(30)는 물질로 코팅되기 전에 다단계 세척 및 표면 제조공정을 필요로 할 수 있다. 상기 지지체 물질이 방사선-투과성 물질인 경우, 방사선-흡수성 물질의 공여체 지지 소자(30)내로 또는 그의 표면상으로의 혼입은, 적합한 레이저에서 나오는 레이저 광과 같은 적합한 방사선원으로부터 나오는 방사선의 섬광을 이용하는 경우 공여체 지지 소자(30)를 보다 효과적으로 가열하며, 따라서 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)의 물질 전달을 향상시키는데 유리할 수 있다.
전형적인 OLED 장치는 하기 층들을 통상적으로는 하기의 순서대로 포함할 수 있다 : 애노드, 정공-주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐소드. 공여체 지지 소자(30)상에 코팅된 물질은 정공-주입물질, 정공 수송물질, 전자 수송물질, 발광물질, 호스트 물질, 애노드 물질, 캐소드 물질, 방사선-흡수성 물질 또는 이들 물질의 임의의 조합물일 수 있다. 이러한 물질은 감습성 및/또는 산소-민감성일 수 있으며, 이는 물, 수증기 또는 산소의 존재가 물질의 성능 또는 품질에 불리한 영향을 미칠 수 있음을 의미할 수 있다.
정공-주입(HI) 물질
반드시 필요한 것은 아니나, 종종 유기 발광 디스플레이에 정공-주입층을 제공하는 것이 유용하다. 상기 정공-주입물질은 후속 유기층의 성막 특성을 향상시키고 정공 수송층내로의 정공의 주입을 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 정공-주입층에 사용하기에 적합한 물질은 일반양도된 미국특허 제 4,720,432 호에 기술된 바와 같은 포피리닉(porphyrinic) 화합물, 및 일반양도된 미국특허 제6,208,075 호에 기술된 플라즈마-증착된 플루오로카본 중합체를 들 수 있지만 이들로 국한되는 것은 아니다. 유기 EL 장치에 유용한 것으로 보고된 다른 정공-주입물질은 유럽특허 제 0 891 121 A1 호 및 제 1,029,909 A1 호에 기술되어 있다.
정공 수송(HT) 물질
코팅된 물질로서 유용한 정공 수송물질은 방향족 3차 아민과 같은 화합물을 포함하는 것으로 잘 알려져 있으며, 상기 방향족 3차 아민은 그들중 하나 이상이 방향족 고리의 구성원인 탄소원자에만 결합되는 하나 이상의 3가 질소원자를 함유하는 화합물인 것으로 생각된다. 하나의 형태에서, 상기 방향족 3차 아민은 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합체성 아릴아민과 같은 아릴아민일 수 있다. 단량체성 트리아릴아민의 예는 클럽펠(Klupfel) 등의 미국특허 제 3,180,730 호에 예시되어 있다. 하나 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/치환되거나 하나 이상의 활성 수소 함유 그룹을 포함하는 다른 적합한 트리아릴 아민이 브랜틀리(Brantley) 등의 일반양도된 미국특허 제 3,567,450 호 및 제 3,658,520 호에 개시되어 있다.
보다 바람직한 부류의 방향족 3차 아민은 일반양도된 미국특허 제 4,720,432 호 및 미국특허 제 5,061,569 호에 기술된 바와 같은 2개 이상의 방향족 3차 아민 잔기를 포함하는 화합물이다. 이러한 화합물의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있다:
상기 식에서,
Q1및 Q2는 독립적으로 선택된 방향족 3차 아민 잔기이며;
G 는 탄소-탄소 결합의 아릴렌, 사이클로알킬렌 또는 알킬렌 그룹과 같은 결합 그룹이다.
하나의 실시태양에서, 하나 이상의 Q1또는 Q2는 다환상 축합 고리구조, 예를 들면, 나프탈렌을 함유한다. G 가 아릴 그룹인 경우, 하나 이상의 Q1또는 Q2는 통상적으로는 페닐렌, 비페닐렌 또는 나프탈렌 잔기이다.
상기 화학식 1을 만족시키고 2개의 트리아릴아민 잔기를 함유하는 유용한 부류의 트리아릴아민은 하기 화학식 2로 표시된다:
상기 식에서,
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 아릴 그룹 또는 알킬 그룹을 나타내거나, 또는 R1및 R2는 함께 사이클로알킬 그룹을 완성하는 원자를 나타내며;
R3및 R4는 각각 독립적으로, 하기 화학식(C)에 나타낸 바와 같이, 교대로 디아릴 치환된 아미노 그룹으로 치환된 아릴 그룹을 나타낸다:
상기 식에서,
R5및 R6은 독립적으로 선택된 아릴 그룹이다.
하나의 실시태양에서, 하나 이상의 R5또는 R6은 다환상 축합 고리구조, 예를 들면, 나프탈렌을 함유한다.
또 다른 부류의 방향족 3차 아민은 테트라아릴디아민이다. 바람직한 테트라아릴디아민은 아릴렌 그룹을 통해 결합된, 상기 화학식 3으로 나타낸 바와 같은 2개의 디아릴아미노 그룹을 포함한다. 유용한 테트라아릴디아민은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물이다.
상기 식에서,
Are는 각각 독립적으로 선택된 아릴렌 그룹, 예를 들면, 페닐렌 또는 안트라센 잔기이고;
n 은 1 내지 4의 정수이며;
Ar, R7, R8및 R9는 독립적으로 선택된 아릴 그룹이다.
대표적인 실시태양에서, 하나 이상의 Ar, R7, R8및 R9는 다환상 축합 고리구조, 예를 들면, 나프탈렌이다.
상기 화학식 1, 2, 3 및 4의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴 및 아릴렌 잔기는 각각 교대로 치환될 수 있다. 전형적인 치환체의 예로는 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 및 플루오라이드, 클로라이드 및 브로마이드와 같은 할로겐을 들 수 있다. 다양한 알킬 및 알킬렌 잔기는 전형적으로는 1 내지 6개의 탄소원자를 함유한다. 사이클로알킬 잔기는 3 내지 약 10개의 탄소원자를 함유할 수 있지만, 전형적으로는 5개, 6개 또는 7개의 고리 탄소원자를 함유하며, 예를 들면, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸 고리 구조이다. 아릴 및 아릴렌 잔기는 일반적으로는 페닐 및 페닐렌 잔기이다.
상기 정공 수송층은 단일의 방향족 3차 아민 화합물 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 화학식 2를 만족시키는 트리아릴아민과 같은 트리아릴아민을 화학식 4로 표시된 바와 같은 테트라아릴디아민과 조합하여 사용할 수 있다. 트리아릴아민을 테트라아릴디아민과 조합하여 사용하는 경우, 상기 테트라아릴디아민은 상기 트리아릴아민과 전자 주입 및 수송층 사이에 삽입되는 층으로서 위치한다. 유용한 방향족 3차 아민의 대표적인 예는 다음과 같다:
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)사이클로헥산;
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐사이클로헥산;
4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐;
비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)-페닐메탄;
N,N,N-트리(p-톨릴)아민;
4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)-스티릴]스틸벤;
N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐;
N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐;
N-페닐카바졸;
폴리(N-비닐카바졸);
N,N'-디-1-나프탈레닐-N,N'-디페닐-4,4'-디아미노비페닐;
4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4"-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-p-터페닐;
4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐;
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌;
4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4"-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-터페닐;
4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4'-비스[N-(8-플루오르안테닐)-N-페닐아미노]비페닐 ;
4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4'-비스[N-(2-나프타세닐)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐;
4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐;
2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌;
2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌;
2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌;
N,N,N',N'-테트라(2-나프틸)-4,4"-디아미노-p-터페닐;
4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)-페닐]아미노}비페닐;
4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐;
2,6-비스[N,N-디(2-나프틸)아민]플루오렌; 및
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌.
또 다른 부류의 정공 수송층의 예로는 유럽 특허 제 1 009 041 호에 기술된 바와 같은 다환상 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 PEDOT/PSS로서 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)와 같은 공중합체와 같은 중합체성 정공 수송물질이 사용될 수도 있다.
발광 물질
코팅된 물질로서 유용한 발광 물질은 잘 알려져 있다. 일반양도된 미국특허 제 4,769,292 호 및 제 5,935,721 호에 보다 상세히 기술되어 있는 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광층(LEL)은 발광 또는 형광 물질을 포함하며, 이 영역에서의전자-정공 쌍의 재조합의 결과로서 전기발광이 일어난다. 상기 발광층은 단일 물질을 포함할 수 있지만, 보다 통상적으로는 주로 도펀트로부터 발광이 일어나고 상기 발광이 임의의 칼라일 수 있는 게스트 화합물 또는 게스트 화합물들로 이루어질 수 있다. 상기 발광층 내의 호스트 물질은 아래에서 정의되는 바와 같은 전자수송 물질, 상기에서 정의된 바와 같은 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재조합을 보조하는 또 다른 물질일 수 있다. 일반적으로, 도펀트는 고형광 염료중에서 선택되지만, 인광 화합물, 예를 들면 국제특허 공개공보 제 WO 98/55561 호, 제 WO 00/18851 호, 제 WO 00/57676 호 및 제 WO 00/70655 호에 기술된 바와 같은 전이금속 착체도 또한 유용하다. 도펀트는 전형적으로는 0.01 내지 10 중량%로 호스트 물질에 코팅된다.
도펀트로서 염료를 선택하는 중요한 관계는 분자의 최고 위치의 점유 분자궤도와 최저 위치의 비점유 분자궤도 사이의 에너지 차로서 정의되는 밴드갭 전위(bandgap potential)의 비교하는 것이다. 호스트로부터 도펀트 분자로의 효과적인 에너지 전달을 위해서는, 도펀트의 밴드갭이 호스트 물질의 밴드갭보다 더 작아야 한다.
사용되는 것으로 알려진 호스트 및 발광 분자의 예로는 일반양도된 미국특허 제 4,768,292 호; 제 5,141,671 호; 제 5,150,006 호; 제 5,151,629 호; 제 5,294,870 호; 제 5,405,709 호; 제 5,484,922 호; 제 5,593,788 호; 제 5,645,948 호; 제 5,683,823 호; 제 5,755,999 호; 제 5,928,802 호; 제 5,935,720 호; 제 5,935,721 호; 및 제 6,020,078 호에 개시된 화합물이 있지만, 이들로 국한되는 것은 아니다.
8-하이드록시퀴놀린 및 유사한 유도체의 금속 착체(화학식 5)는 전기발광을 보조할 수 있는 한가지 부류의 유용한 호스트 화합물을 구성하며, 이는 500nm 이상의 파장, 예를 들면, 녹색, 황색, 오렌지색 및 적색 파장의 발광에 특히 적합하다.
상기 식에서,
M 은 금속을 나타내고;
n 은 1 내지 3의 정수이며;
Z 는 서로 독립적으로 2개 이상의 축합된 방향족 고리를 갖는 핵을 완성하는 원자를 나타낸다.
전술한 바에 따르면, 상기 금속은 1가, 2가 또는 3가 금속일 수 있음을 알 수 있다. 이러한 금속은, 예를 들면, 리튬, 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리금속; 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리토금속; 또는 붕소 또는 알루미늄과 같은 토금속일 수 있다. 일반적으로는, 유용한 킬레이트성 금속으로 알려진 임의의 1가, 2가 또는 3가의 금속이 사용될 수 있다.
Z 는 2개 이상의 축합된 방향족 고리(여기서, 상기 고리중 적어도 하나는 아졸 또는 아진 고리이다)를 함유하는 헤테로사이클 핵을 완성한다. 경우에 따라서는, 지방족 및 방향족 고리를 모두 포함하는 추가의 고리가 2개의 요구되는 고리와 축합될 수 있다. 기능의 개선을 수반하지 않으면서 분자 벌크가 첨가되는 것은 방지하기 위하여, 고리 원자의 수를 일반적으로 18 이하로 유지시킨다.
유용한 킬레이트화 옥시노이드 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:
CO-1: 알루미늄 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-2: 마그네슘 비스옥신[일명, 비스(8-퀴놀리놀라토)마그네슘(II)]
CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀라토]아연(II)
CO-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)
CO-5: 인듐 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐]
CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[일명, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-7: 리튬 옥신[일명, 8-(퀴놀리놀라토)리튬(I)]
9,10-디-(2-나프틸)안트라센(화학식 6)의 유도체는 전기발광을 보조할 수 있는 한가지 부류의 유용한 호스트를 구성하며, 이는 400nm 이상의 파장, 예를 들면 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색 파장의 발광에 특히 적합하다.
상기 식에서,
R1, R2, R3및 R4는 각각의 고리상의 하나 이상의 치환체를 나타내고, 여기서, 각각의 치환체는 하기 그룹으로부터 개별적으로 선택된다:
그룹 1: 수소, 또는 탄소수 1 내지 24의 알킬;
그룹 2: 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 치환된 아릴;
그룹 3: 안트라세닐, 피레닐, 또는 페릴레닐의 축합된 방향족 고리를 완성하는데 필요한 4 내지 24개의 탄소원자;
그룹 4: 푸릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐 또는 다른 헤테로사이클 시스템의 축합된 헤테로방향족 고리를 완성하는데 필요한 탄소수 5 내지 24의 헤테로아릴 또는 치환된 헤테로아릴;
그룹 5: 탄소수 1 내지 24의 알콕실아미노, 알킬아미노 또는 아릴아미노;
그룹 6: 불소, 염소, 브롬 및 시아노.
벤즈아졸 유도체(화학식 7)는 전기발광을 보조할 수 있는 또 다른 부류의 유용한 호스트를 구성하며, 이는 400nm 이상의 파장, 예를 들면, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색 파장의 발광에 특히 적합하다.
상기 식에서,
n 은 3 내지 8의 정수이고;
Z 는 O, NR 또는 S이며;
R' 은 수소; 탄소수 1 내지 24의 알킬, 예를 들면, 프로필, t-부틸 및 헵틸 등; 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 헤테로원자 치환된 아릴, 예를 들면, 페닐 및 나프틸, 푸릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐 및 다른 헤테로사이클 시스템; 또는 클로로, 플루오로와 같은 할로; 또는 축합된 방향족 고리를 완성하는데 필요한 원자이고;
L 은 다수의 벤즈아졸을 함께 공액적으로 또는 비공액적으로 연결하는, 알킬, 아릴, 치환된 알킬, 또는 치환된 아릴로 구성된 결합 단위이다.
유용한 벤즈아졸의 예는 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]이다.
바람직한 형광 도펀트의 예로는 안트라센, 테트라센, 크산텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀴나크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 및 카보스티릴 화합물의 유도체를 들 수 있다. 유용한 도펀트의 대표적인 예로는 하기 물질을 들 수 있지만, 이들로국한되는 것은 아니다:
다른 유기 발광 물질은 월크 등의 일반양도된 미국특허 제 6,194,119 B1 호 및 그의 참조문헌에 교시된 바와 같은 중합체성 물질, 예를 들면, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 디알콕시-폴리페닐렌비닐렌, 폴리-파라-페닐렌 유도체 및 폴리플루오렌 유도체일 수 있다.
전자 수송(ET) 물질
본 발명의 유기 EL 장치에 사용하기에 바람직한 전자 수송물질은 옥신 자체(또한 통상적으로는 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린이라 지칭된다)의 킬레이트를 비롯한 금속 착화된 옥시노이드 화합물이다. 이러한 화합물은 전자의 주입 및 수송을 보조하고, 주입 및 수송 모두에서 높은 수준의 성능을 나타내며, 박막의 형태로 쉽게 제조할 수 있다. 옥시노이드 화합물의 예로는 전술한 화학식 5의 구조를 만족시키는 화합물을 들 수 있다.
다른 전자 수송 물질로는 일반양도된 미국특허 제 4,356,429 호에 개시된 바와 같은 다양한 부타디엔 유도체 및 일반양도된 미국특허 제 4,539,507 호에 기술된 바와 같은 다양한 헤테로사이클 광학 증백제를 들 수 있다. 또한, 화학식 7의 구조를 만족시키는 벤즈아졸도 또한 유용한 전자 수송 물질이다.
다른 전자 수송 물질은 중합체성 물질, 예를 들면, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리-파라-페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 및 문헌[Handbook of Conductive Molecules and Polymers, Vols. 1-4, H.S. Nalwa, ed., John Wiley and Sons, Chichester(1997)]에 열거된 화합물과 같은 다른 전도성의 중합체성 유기 물질일 수 있다.
일부 경우에는, 단일층이 발광 및 전자 수송 모두의 역할을 수행할 수 있으며, 따라서 상기 단일층이 발광물질 및 전자 수송물질을 모두 포함할 것이다.
애노드 물질
전도성 애노드 층은 기판 위에 형성되며, EL 발광을 애노드를 통해 시인하는 경우에는, 상기 전도성 애노드 층이 흥미있는 발광에 대하여 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에 사용되는 통상적인 투명 애노드 물질은 인듐-주석 옥사이드이지만, 다른 금속 옥사이드 또한 사용될 수 있으며, 이는 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘-인듐 옥사이드 및 니켈-텅스텐 옥사이드를 포함하지만 이들로 국한되는 것은 아니다. 상기 옥사이드 이외에도, 질화갈륨과 같은 금속 질화물 및 아연 셀레나이드와 같은 금속 셀레나이드 및 황화아연과 같은금속 황화물을 애노드 물질로서 사용할 수 있다. 상부 전극을 통해 EL 발광을 시인하는 용도에서는, 애노드 물질의 투과 특성이 중요하지 않으므로 투명, 불투명 또는 반사성의 임의의 전도성 물질을 모두 사용할 수 있다. 상기 용도를 위한 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금을 들 수 있지만 이들로 국한되는 것은 아니다. 대표적인 애노드 물질은 투과성 또는 그렇지 않은 것 모두 4.1 eV 이상의 일함수를 갖는다. 바람직한 애노드 물질은 증발, 스퍼터링, 화학증착 또는 전기화학적 수단과 같은 임의의 적당한 수단에 의해 증착시킬 수 있다. 널리 알려진 포토리소그래프 공정(photolithographic process)을 이용하여 애노드 물질을 패턴화시킬 수 있다.
캐소드 물질
애노드를 통해 발광하는 경우, 캐소드 물질은 거의 모든 전도성 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 물질은 양호한 성막 특성을 가져 하부 유기층과의 접촉을 양호하게 하고, 낮은 전압에서의 전자 주입을 촉진시키며, 양호한 안정성을 갖게 한다. 유용한 캐소드 물질은 때로는 낮은 일함수를 갖는 금속(〈 4.0eV) 또는 금속 합금을 함유한다. 하나의 바람직한 캐소드 물질은, 일반양도된 미국특허 제 4,885,221 호에 기술되어 있는 바와 같은, Mg:Ag 합금(여기서, 은의 백분율은 1 내지 20%이다)을 포함한다. 또 다른 적합한 부류의 캐소드 물질은 전도성 금속의 두꺼운 층으로 캡핑된 낮은 일함수를 갖는 금속 또는 금속염의 박층으로 구성된 이층(bilayer)을 포함한다. 하나의 이러한 캐소드는 일반양도된 미국특허 제 5,677,572 호에 기술된 바와 같이 LiF의 박층에 이어 Al의 두꺼운 층으로 구성된다. 다른 유용한 캐소드 물질의 예로는 일반양도된 미국특허 제 5,059,861 호; 제 5,059,862 호; 및 제 6,140,763 호에 개시된 물질을 들 수 있지만, 이들로 국한되는 것은 아니다.
캐소드를 통해 발광을 시인하는 경우, 상기 캐소드 물질은 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 용도에서는, 금속이 얇거나 또는 투명한 전도성 옥사이드를 사용하거나, 또는 상기 물질의 조합물을 사용하여야 한다. 광학적으로 투명한 캐소드는 일반양도된 미국특허 제 5,776,623 호에 보다 상세히 기술되어 있다. 캐소드 물질은 증발, 스퍼터링 또는 화학증착에 의해 증착시킬 수 있다. 경우에 따라서는, 관통-마스크(through-mask) 증착, 일반양도된 미국특허 제 5,276,380 호 및 유럽 특허 제 0 732 868 호에 기술되어 있는 바와 같은 인테그럴 섀도우 마스킹(integral shadow masking), 레이저 제거 및 선택적 화학증착을 비롯한 많은 잘 알려져 있는 방법을 통하여 패턴화시킬 수 있지만, 이들로 국한되는 것은 아니다.
방사선-흡수성 물질
방사선-흡수성 물질은 일반양도된 미국특허 제 5,578,416 호에 명시된 염료와 같은 염료, 탄소와 같은 안료, 또는 니켈, 크롬 및 티탄등과 같은 금속일 수 있다.
방사 코팅, 분무 코팅 및 그래뷰어 코팅과 같은 많은 유형의 코팅방법에 있어서, 코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매중에 용해시킬 수 있다. 이어서, 용매를 제거한다. 공여체 소자(31)는 기계적인 수단을 이용하여 코팅 스테이션(20)에서 용매 제거 스테이션(22)으로 전달한다. 히터(50)는 공여체 소자(31)를 증기 제거기(52)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는 코팅 물질을 제거하기에는 불충분하다.
수용체 소자(42)는 로드락(16)에 의해 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입하고, 기계적인 수단에 의해 전달장치(36)로 전달한다. 이러한 단계는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 전달장치(36)는 열 또는 열로 전환된 방사선에 반응하여 공여체 소자(31) 상으로 코팅된 물질의 전달을 촉진시킬 수 있는 임의의 장치로 구성될 수 있다. 전달장치(36)의 일례, 그의 구조 및 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)와의 작업 수단은 그의 개시내용이 본원에서 참고로 인용된 필립스 등의 상기 언급된 일반양도된 미국특허 제 10/021,310 호에 기술된 바 있다. 전달장치(36)는 편의상 밀폐형 구조로 도시하였지만, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 일어나는 개방형 구조를 가질 수도 있다. 공여체 소자(31)는 기계적 수단에 의해 코팅 스테이션(20)으로부터 전달 스테이션(22)으로 전달된다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 전달관계로 위치하는데, 즉 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 측은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 위치되고 압축 챔버(44)내에서의 유체 압력에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)는 인가된 방사선, 예를 들면, 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)에 의해 투명한 부분(46)을 통하여 조사할 수 있다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 조사하여 하나 이상의 코팅된 물질의 층을 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 선택적으로 전달함으로써 수용체 소자(42)의 선택된 부분을 코팅시킬 수 있을 것이다.
수용체 소자(42)는 공여체로부터 발광 물질을 수용하는 표면을 제공하는 유기 고체, 무기 고체 또는 유기 및 무기 고체의 조합물일 수 있다. 수용체 소자(42)는 경질 또는 연질일 수 있으며, 시트 또는 웨이퍼와 같은 별도의 개별적인 조각으로서 또는 연속 롤로서 가공할 수 있다. 대표적인 수용체 소자 물질의 예로는 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹, 반도체, 금속 옥사이드, 반도체 옥사이드, 반도체 질화물 또는 이들의 조합물을 들 수 있다. 수용체 소자(42)는 물질의 균일 혼합물, 물질의 복합체 또는 다층 물질일 수 있다. 수용체 소자(42)는 OLED 기판, 즉 OLED 장치를 제조하는데 통상 사용되는 기판, 예를 들면, 활성-매트릭스 저온 폴리실리콘 TFT 기판일 수 있다. 수용체 소자(42)는 계획된 발광 방향에 따라 투광성이거나 불투명할 수 있다. 투광 특성은 수용체 소자(42)를 통한 EL 발광을 시인하는데 바람직하다. 이러한 경우에는 통상적으로 투명한 유리 또는 플라스틱이 사용된다. 상부 전극을 통해 EL 발광을 시인하는 경우, 수용체 소자(42)의 투광 특성은 중요하지 않으며, 따라서 투광성, 흡광성 또는 광 반사성일 수 있다. 이러한 경우에 사용하기 위한 수용체 소자의 예로는 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 세라믹 및 회로 기판 물질을 들 수 있으나, 이들로 국한되는 것은 아니다. 수용체 소자(42)는 본 발명의 방법으로 처리되기 전에 전술한 물질(예를 들면, 애노드 물질, 캐소드 물질, 정공 수송물질 등)의 하나 이상의 코팅층으로 처리할 수 있다. 수용체 소자(42)는 또한 본 발명의 방법으로 처리된 후에 전술한 물질(예를 들면,애노드 물질, 캐소드 물질, 전자 수송물질 등)의 하나 이상의 층, 및 보호층으로 추가로 처리할 수 있다. 이러한 처리는 코팅 스테이션(20)에서 조절된 분위기 코팅기(10)의 외측에서 또는 조절된 분위기 코팅기(10)의 내측에서 실시할 수 있다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방시키고 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다. 다른 방법으로는, 수용체 소자(42)를 전달 스테이션(24)에서 유지시킬 수 있다. 코팅 스테이션(20)에서 추가의 공여체 지지 소자(31)를 코팅시키고, 용매-제거 스테이션(22)에서 건조시키고, 수용체 소자(42)와 서로 물질전달 관계로 위치시킨 다음, 상술한 바와 같은 인가 방사선으로 조사시킨다. 이러한 공정에 의해 추가로 하나 이상의 코팅된 물질의 층이 수용체 소자(42)로 수송되어 감습성 또는 산소-민감성 장치, 또는 감습성 및 산소-민감성 장치 전체 또는 그의 일부를 생성시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시태양을 나타내는 단면도로서, 이러한 실시태양에서는 동일한 조절된 분위기 챔버내에서 공여체 지지 소자를 하나 이상의 층으로 코팅한 다음, 수용체 소자로 전달한다. 조절된 분위기 공급원(12)에 의해 조절된 분위기 코팅기(10)내에서의 조건을 유지시킨다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 상기 챔버에 새로운 공여체 지지 소자를 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 또한, 조절된 분위기 코팅기(10)는 사용된 공여체 소자를 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)도 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20), 용매-제거 스테이션(22), 코팅 스테이션(27), 용매-제거 스테이션(28) 및 전달 스테이션(24)을 포함한다.
로드락(14)을 통해 공여체 지지 소자(30)를 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입한다. 공여체 지지 소자(30)는 공여체 지지체(32)에 의해 임의적으로 지지될 수 있다. 기계적 수단을 이용하여 코팅장치(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 공여체 지지 소자(30)를 전달할 수 있다. 코팅 장치(34)를 활성화시킨 다음, 공여체 지지 소자(30)를 코팅 물질로 균일하게 코팅하여 공여체 소자(31)로 제조한다.
코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매에 용해시키는 경우에는, 용매를 후속 제거한다. 공여체 소자(31)는 기계적 수단에 의하여 코팅 스테이션(20)에서 용매-제거 스테이션(22)으로 전달된다. 히터(50)는 증기 제거기(52)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 공여체 소자(31)를 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는 코팅물질을 제거하기에는 불충분하다.
기계적 수단을 이용하여 공여체 소자(31)를 용매-제거 스테이션(22)으로부터 본원에서는 그래뷰어 휠(48)로 표시된 코팅 장치를 포함하는 코팅 스테이션(27)으로 전달한다. 코팅 장치를 활성화시키고 공여체 소자(31)를 추가의 코팅 물질층으로 고르게 코팅시킨다.
코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매중에 용해시키는 경우, 용매를 후속 제거한다. 공여체 소자(31)는 기계적 수단에 의하여 코팅 스테이션(27)에서 용매-제거 스테이션(28)으로 전달된다. 히터(54)는 증기 제거기(56)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 공여체 소자(31)를 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는 코팅물질을 제거하기에는 불충분하다.
수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입한다음, 기계적 수단을 이용하여 전달장치(36)로 전달한다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 전달장치(36)는 편의상 밀폐형 구조로 도시하였지만, 이는 또한 공여체 소자 및 기판의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 구조를 가질 수도 있다. 공여체 지지 소자(31)는 기계적 수단을 이용하여 용매-제거 스테이션(28)으로부터 전달 스테이션(24)으로 전달된다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 물질전달 관계로 위치하는데, 즉 다시 말하면 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 측이 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 위치되어 가압 챔버(44)내에서의 유체 압력에 의해 그 위치에서 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)를 인가된 방사선, 예를 들면, 레이저(38)로부터 나오는 레이저 빔(40)에 의해 투명한 부분(46)을 통하여 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 조사하면 하나 이상의 코팅된 물질의 층이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 선택적으로 전달됨으로써 수용체 소자(42)의 부분이 물질의 층으로 코팅될 수 있을 것이다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방시키고 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다.
상기 실시태양은 2개의 층에 대한 코팅 및 수송을 예시하였지만, 당해 분야의 전문가들은 이러한 방식으로 3개 이상의 층을 코팅시키고 전달할 수 있음을 명백히 인식할 것이다.
다른 방법으로는, 도 2의 실시태양을 이용하여 상이한 전달 패턴으로 하나 이상의 층을 수용체 소자로 전달할 수 있다. 이러한 방법에서는, 각각의 코팅 스테이션(20) 및 (27)에 유일한 공여체 지지 소자(30)만이 제공되도록 다수의 공여체 지지 소자(30)를 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입시킨다. 각각의 코팅 장치를 이용하여 각각의 공여체 지지 소자(30)를 코팅 물질로 고르게 코팅시킴으로써 각각의 공여체 지지 소자가 유일한 공여체 소자(31)가 되게 하였다.
이러한 실시양태에서는, 각각의 공여체 소자(31)를 기계적 수단에 의해 각각의 코팅 스테이션(20 또는 27)으로부터 각각의 용매-제거 스테이션(22 또는 28)으로 순차적으로 전달한다. 로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입시키고 기계적 수단을 이용하여 전달장치(36)로 전달한다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 전달장치(36)는 편의상 밀폐된 모양으로 도시하였지만 공여체 소자 및 기판의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방된 구조를 가질 수도 있다. 기계적 수단에 의해 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 물질전달 관계로 위치하는데, 이는 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 측이 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 위치되어 가압 챔버(44)내에서 유체 압력에 의해 제 위치에서 유지되는 것이다. 이어서, 공여체 소자(31)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 패턴화된 조사하여 코팅된 물질을 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 전달한다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방한 다음, 공여체 소자(31)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다. 기계적 수단을 이용하여 상기 제 2 공여체 소자(31)를 전달 스테이션(24)으로 전달한 다음, 상기 전달 공정을 반복한다. 수회의 전달 작업에서, 상기 전달 공정이 동일한 패턴의 레이저 조사를 수반하거나, 상이한 패턴의 레이저 조사에 의해 각각의 전달공정이 수행될 수 있다.
당해 분야의 숙련자들은 이러한 공정이 풀-칼라 OLED 장치와 같은 풀-칼라 디스플레이 장치의 제조에 사용될 수 있음을 잘 알고 있을 것이다. 일반적으로, 이러한 장치는 적색, 녹색 및 청색 서브화소로 구성된다. 예를 들면, 3개의 코팅 스테이션을 갖는 조절된 분위기 코팅기(10)를 사용하여 조절된 분위기 코팅기(10)에 제공된 3개의 공여체 지지 소자(30)로부터 공여체 소자(31)를 제조할 수 있다. 목적하는 출력 칼라 또는 색조를 반사하도록 상이한 유기 발광층의 코팅, 즉, 적색, 청색 또는 녹색 발광층을 갖는 각각의 공여체 소자(31)를 제조한다. 각각의 공여체 소자(31)는 기계적 수단에 의해 개개의 코팅 스테이션으로부터 개개의 용매-제거 스테이션으로 순차적으로 전달되고, 이어서 수용체 소자(42)와 물질전달 관계로 순차적으로 위치된, 공여체 소자(31)의 코팅된 측이 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하여 순차적으로 위치되어 있는 전달 스테이션(24)으로 전달되며, 계속하여 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 조사하면 코팅물질의 층 또는 층들이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 전달된다. 예를 들면, 적색 발광 물질은 목적하는 적색 서브화소로 패턴화되어 전달되고, 청색 발광 물질은 목적하는 청색 서브화소로 패턴화되어 전달되며, 녹색 발광 물질은 목적하는 녹색 서브화소로 패턴화되어 전달된다. 수용체 소자(42)는 본 발명의 방법을 수행한 후에 하나 이상의 물질(예를 들면, 애노드 물질, 캐소드 물질, 정공 수송 물질 등)의 층으로 처리할 수 있다. 수용체 소자(42)는 또한 본 발명의 방법을 수행하기 전에 하나 이상의 물질(예를 들면, 애노드 물질, 캐소드 물질, 전자 수송 물질 등)의 층 및 보호층으로 추가 처리될 수 있다. 이러한 처리는 코팅 스테이션(20)에서 조절된 분위기 코팅기(10)의 외측 또는 조절된 분위기 코팅기(10)의 내측에서 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시태양을 나타내는 단면도로서, 이러한 실시태양에서는 동일한 조절된 분위기 코팅기내에서 공여체 지지 소자를 코팅하고, 기판으로 전달하며, 상기 공여체 소자상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거한다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 조절된 분위기 펌프(12)를 이용하여 조절된 분위기 조건으로 유지시킨다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 상기 챔버에 새로운 공여체 지지 소자를 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 또한 사용된 공여체 소자를 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)도 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20), 용매-제거 스테이션(22), 전달 스테이션(24) 및 클리닝 스테이션(26)을 포함한다.
공여체 지지 소자(30)는 로드락(14)에 의해 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입된다. 공여체 지지 소자(30)는 임의로는 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅 장치(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 전달한다. 코팅 장치(34)를 활성화(예를 들면, 목적하는 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다)시킨 다음, 코팅 물질로 공여체 지지 소자(30)를고르게 코팅하여 상기 공여체 지지 소자(30)를 공여체 소자(31)로 제조한다.
방사 코팅, 분무 코팅 및 그래뷰어 코팅을 비롯한 많은 유형의 코팅방법에 있어서, 코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매에 용해시킬 수 있다. 이어서, 용매를 제거한다. 공여체 소자(31)는 기계적인 수단을 이용하여 코팅 스테이션(20)에서 용매-제거 스테이션(22)으로 전달한다. 히터(50)는 공여체 소자(31)를 증기 제거기(52)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는 코팅 물질을 제거하기에는 불충분하다.
수용체 소자(42)는 로드락(14) 또는 로드락(16)에 의해 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입되고, 기계적 수단에 의해 전달장치(36)로 전달된다. 이러한 단계는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 전달장치(36)는 편의상 밀폐형 구조로 도시하였으나, 또한 공여체 소자 및 기판의 로딩 및 언로딩이 일어나는 개방형 구조를 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 용매-제거 스테이션(22)으로부터 전달 스테이션(22)으로 전달한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 물질전달 관계, 즉 다시 말하면 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 측이 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 위치되고, 가압 챔버(44)내에서의 유체 압력에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)는 투명한 부분(46)을 통해 인가된 방사선, 예를 들면 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 조사하면 하나 이상의 코팅된 물질의 층이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 선택적으로 전달되어 수용체 소자(42)의선택된 부분이 물질로 코팅될 것이다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방시키고 로드락(16) 또는 로드락(14)을 통해 수용체 소자(42)를 제거할 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 클리닝 스테이션(26)으로 전달한다. 클리닝 스테이션(26)은 공여체 지지 소자(30)가 재사용되고 재코팅될 수 있도록 공여체 소자(31)를 클리닝하기 위한, 즉, 공여체 소자(31)로부터 코팅된 물질을 제거하기 위한 수단을 허용하는 조절된 분위기 코팅기(10)내에 위치한다. 클리닝 스테이션(26)은 히터(54) 또는 플래시 램프(51)와 같은 방사선원 및 증기 제거기(56)를 포함한다. 공여체 소자를 클리닝하는 공정에서는 히터(54) 또는 플래시 램프(51)와 같은 방사선원을 사용하여 공여체 소자(31)를 가열한다, 즉, 가열 또는 방사선을 이용하여 공여체 소자(31)의 코팅된 물질을 기화 또는 승화시켜 증기 제거기(56)에 의해 제거할 수 있다. 증기 제거기(56)는 예를 들면 진공 포트 입구, 냉각 포집기(cold trap) 및 제거가능한 쉴드(removable shield) 등일 수 있다. 공여체 소자(31)는 공여체 지지 소자(30)이며, 이는 로드락(16)을 통해 기계적 수단을 사용하여 제거할 수 있다. 다른 방법으로는, 공여체 지지 소자(30)를 기계적 수단을 사용하여 코팅 스테이션(20)으로 전달하여 재코팅 및 재사용할 수 있다.
상기 작업들은 다양한 스테이션에서 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 전달 스테이션(24)에서는 공여체 소자(31)를 방사선 유도 전달에 사용할 수 있는 반면, 클리닝 스테이션(26)에서는 앞에서 전달된 공여체 소자(31)를 가열하거나 조사하며, 코팅 스테이션(20)에서는 코팅되지 않은 공여체 지지 소자(30)를 코팅한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시태양을 나타내는 단면도로서, 이러한 실시태양에서는 상이한 연결 챔버에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 전달한다. 개개의 챔버들은 본원에 기술된 바와 같은 조절된 분위기 챔버 또는 조절된 분위기 코팅기일 수 있거나, 또는 이들중 하나는 그의 개시내용이 본원에서 참고로 인용된, 상기에서 인용된 일반양도된 보로손 등의 미국특허 제 10/033,459 호에 기술된 바와 같은 진공 챔버 또는 진공 코팅기일 수 있다. 이러한 실시태양에서의 조절된 분위기 코팅기(10)는 코팅 챔버(10a) 및 전달 챔버(10b)를 포함한다. 하나의 챔버, 예를 들면, 코팅 챔버(10a)는 조절된 분위기 공급원(12)에 의해 조절된 분위기 조건하에서 유지되므로 따라서 이는 조절된 분위기 코팅기인 반면, 다른 챔버, 예를 들어 전달 챔버(10b)는 진공 펌프(58)에 의해 진공하에서 유지되므로 따라서 이는 진공 코팅기이다. 조절된 분위기 조건이라는 것은 수증기 농도가 바람직하게는 1000ppm 미만이거나 또는 산소 농도가 바람직하게는 1000ppm 미만이거나, 또는 이들 두가지 조건을 모두 충족시키는 것을 의미한다. 이러한 분위기의 조절은 다양한 널리 알려진 방법, 예를 들면, 산소 또는 수증기 집진기 또는 정제 가스를 사용함으로써 달성할 수 있다. 진공이라는 것은 1torr 이하의 압력을 의미한다. 챔버들은 로드락(18)에 의해 연결된다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 챔버에 새로운 코팅되지 않은 공여체 지지 소자(30)를 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 또한 사용된 공여체 소자를 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 코팅 챔버(10a)내에 코팅 스테이션(20) 및 용매-제거 스테이션(22)을 포함하고, 전달 챔버(10b)내에 전달 스테이션(24)을 포함한다.
로드락(14)에 의해 공여체 지지 소자(30)를 조절된 분위기 코팅기(10)의 코팅 챔버(10a)에 도입한다. 공여체 지지 소자(30)는 임의로는 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅 장치(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 전달한다. 코팅 장치(34)를 활성화(예를 들면, 목적하는 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다)시킨 다음, OLED 장치의 일부 또는 전체를 제조하는데 필요한 코팅물질의 층으로 공여체(30)를 고르게 코팅하여 이를 공여체 소자(31)로 만든다.
방사 코팅, 분무 코팅 및 그래뷰어 코팅을 비롯한 많은 유형의 코팅방법에 있어서, 코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매에 용해시킬 수 있다. 이어서, 용매를 제거한다. 공여체 소자(31)는 기계적인 수단을 이용하여 코팅 스테이션(20)에서 용매-제거 스테이션(22)으로 전달한다. 히터(50)는 공여체 소자(31)를 증기 제거기(52)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는 코팅 물질을 제거하기에는 불충분하다.
코팅 및 건조단계를 반복하여 공여체 소자(31)상에 추가의 물질층을 형성시킬 수 있다.
로드락(16)에 의해 수용체 소자(42)를 전달 챔버(10b)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 전달장치(36)로 전달한다. 이러한 단계는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 전달장치(36)를 편의상 밀폐형 구조로 도시하였지만, 또한 공여체 소자 및 기판의 로딩 및 언로딩이 일어나는 개방형 구조를 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 용매-제거 스테이션(22)으로부터 로드락(18)을 통하여 전달 스테이션(24)으로 전달된다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 물질전달 관계, 즉 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 측이 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 위치되고 가압 챔버(44)내에서의 유체 압력에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)는 투명한 부분(46)을 통하여 인가된 방사선, 예를 들면, 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)으로 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)를 예정된 패턴으로 조사하면, 하나 이상의 코팅된 물질의 층이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 선택적으로 전달되어 수용체 소자(42)의 선택된 부분이 물질로 코팅될 것이다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방시키고 로드락(16)을 통하여 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 제거할 수 있다. 다른 방법으로는, 수용체 소자(42)는 그 자리에 남겨두고, 로드락(16)을 통하여 공여체 소자(31)를 제거할 수 있다. 이어서, 수용체 소자(42) 및 신규한 공여체 소자(31)를 사용하여 상기 전달 공정을 반복할 수 있다.
상기 과정에서의 변경이 가능함은 자명할 것이다. 코팅 스테이션(20)에서 OLED 제조에 유용한 물질의 추가의 층으로 수용체 소자(42)를 코팅시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 용매-제거 스테이션(22)에서 건조시킬 수 있다. 이러한 코팅은 방사선 유도 전달 이전, 후 또는 전후 모두에서 발생할 수 있다. 예를 들면, 코팅 스테이션(20)에서의 정공 수송 물질, 전달 스테이션(22)에서의 발광 물질 및 코팅스테이션(20)에서의 전자 수송 물질이 수용체 소자(42)에 성공적으로 적용될 수 있다.
챔버내의 조건은 반전될 수 있다. 즉, 코팅 챔버(10a)는 진공하에 유지시킴으로써 진공 코팅기로 만들 수 있는 반면, 전달 챔버(10b)는 조절된 분위기 조건하에 유지시킴으로써 조절된 분위기 코팅기로 만들 수 있다. 따라서, 공여체 지지 소자(30)는 진공 코팅기내에서는 코팅되는 반면, 조절된 분위기 코팅기내에서는 공여체 소자(31)에서 수용체 소자(42)로의 전달이 일어날 것이다.
다른 구조의 챔버도 가능하다. 예를 들면, 코팅 챔버(10a) 및 전달 챔버(10b)는 그의 개시내용이 본원에서 참고로 인용된 상기 언급된 일반양도된 보로손 등의 미국특허 제 10/033,459 호에 기술되어 있는 바와 같이 결합되지 않은 챔버일 수 있다. 이러한 구조는 조절된 분위기 또는 진공, 또는 이들 2가지 조건 모두를 유지할 수 있는 수송 챔버를 포함한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시태양을 나타내는 단면도로서, 상기 실시태양에서 공여체 소자는 이동가능한 연속 웹의 일부분으로, 즉, 이는 동일한 코팅기내에서 코팅된 연속 시트를 형성하여 기판으로 전달되며 상기 공여체 소자상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거한다. 조절된 분위기 펌프(12)를 사용하여 조절된 분위기 코팅기(10)를 조절된 분위기 조건하에 유지시킨다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 기판을 로딩 및 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 공여체 지지 소자(30)의 연속 시트인 이동가능한 웹(60)을 포함한다. 이동가능한 웹(60)을 트래블(64)의 방향으로 회전하는 휠(62) 상에 고정시킨다. 또한, 조절된 분위기 코팅기(10)의 내부는 이동가능한 웹(60)의 경로를 따라 배열된 코팅 스테이션(20), 용매-제거 스테이션(22), 전달 스테이션(24) 및 클리닝 스테이션(26)을 포함한다. 조절된 분위기 코팅기(10)는 2개 이상의 챔버, 예를 들면, 코팅 챔버(10a), 전달 챔버(10b) 및 클리닝 챔버(10c)로 분할될 수 있다. 개개의 챔버를 사용하여 작업을 분리시키거나 또는 공정의 일부를 조절된 분위기에서 수행하는 한편, 다른 부분은 진공하에서 수행할 수 있다. 개개의 챔버들을 로드락(18, 66 및 68)을 사용하여 연결시켜 챔버들 사이에서의 이동가능한 웹(60)의 운동이 가능하게 해준다.
전달장치(36)가 개방형 구조인 경우 휠(62)을 사용하여 이동가능한 웹(60)을 회전시킨다. 이동가능한 웹(60)의 코팅되지 않은 부분은 코팅 장치(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 이동시킨다. 코팅 장치(34)를 활성화(예를 들면, 목적하는 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다)시킨 다음, 코팅 물질로 이동가능한 웹(60)의 일부분을 고르게 코팅시킨다. 따라서, 이동가능한 웹(60)의 일부분이 공여체 소자(31)가 된다.
방사 코팅, 분무 코팅 및 그래뷰어 코팅을 비롯한 많은 유형의 코팅방법에 있어서, 코팅을 용이하게 하기 위하여 코팅 물질을 용매에 용해시킬 수 있다. 이어서, 용매를 제거한다. 이동가능한 웹(60)은 이동가능한 웹(60)의 피복된 부분이 코팅 스테이션(20)에서 용매 제거 스테이션(22)으로 전달되도록 휠(62)을 사용하여 회전시킨다. 히터(50)는 이동가능한 웹(60)을 증기 제거기(52)에 의해 제거되는 용매를 증발시키기에 충분할 정도로 가열시키지만, 인가된 열은 특정의 목적하는코팅 물질을 제거하기에는 불충분하다.
로드락(16)을 사용하여 수용체 소자(42)를 조절된 분위기 코팅기(10)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 전달장치(36)로 전달한다. 전달장치(36)는 편의상 밀폐형 구조로 도시하였지만, 공여체 소자 및 기판의 로딩 및 언로딩이 일어나는 개방형 구조를 가질 수도 있다. 전달장치(36)가 개방형 구조인 경우, 휠(62)을 사용하여 이동가능한 웹(60)을 회전시켜 이동가능한 웹(60)의 코팅된 부분을 용매-제거 스테이션(22)으로부터 전달 스테이션(22)으로 이동시킨다. 이는 수용체 소자(42)의 도입 전, 도중 또는 후에 발생할 수 있다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 이동가능한 웹(60)의 코팅된 측을 수용체 소자(42)와 물질전달 관계로 유지시킨다, 즉, 이동가능한 웹(60)을 수용체 소자(42)와 밀접하게 접촉하도록 위치시키고 가압 챔버(44)내에서의 유체 압력을 통해 제 위치에 유지시킨다. 이어서, 이동가능한 웹(60)의 투명한 부분(46)을 통해 인가된 방사선, 예를 들면 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)을 조사한다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 레이저 빔(40)을 사용하여 예정된 패턴으로 이동가능한 웹(60)의 코팅된 부분을 조사함으로써 하나 이상의 코팅된 물질의 층을 이동가능 웹(60)으로부터 수용체 소자(42)로 선택적으로 전달함으로써 수용체 소자(42)의 선택된 부분이 이러한 물질로 코팅될 것이다.
조사가 완결된 후, 전달장치(36)를 개방시키고 로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 제거한다. 전달장치(36)가 개방형 구조인 경우, 휠(62)을 사용하여 이동가능한 웹(60)을 회전시켜 이동가능한 웹(60)의 사용된 코팅 부분을 전달스테이션(24)으로부터 클리닝 스테이션(26)으로 이동시킨다. 클리닝 스테이션(26)은 히터(50), 또는 플래시 램프(51)와 같은 방사선원 및 증기 제거 수단(52)을 포함한다. 히터(50) 또는 플래시 램프(51)와 같은 방사선원을 사용하여 이동가능한 웹(60)의 일부분을 가열한 다음, 이를 세척, 즉 이동가능한 웹(60)의 코팅된 부분의 코팅된 물질을 기화 또는 승화시키고 증기 제거기(52)를 사용하여 제거한다. 전달장치(36)가 개방형 구조인 경우, 휠(62)을 사용하여 이동가능한 웹(60)을 회전시켜 이동가능한 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 재코팅 및 재사용을 위해 클리닝 스테이션(26)으로부터 코팅 스테이션(20)으로 이동시킨다.
이러한 작업들은 다양한 스테이션에서 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 전달 스테이션(24)에서는 이동가능한 웹(60)의 일부분이 방사선-유도 전달에 사용될 수 있는 반면, 클리닝 스테이션(26)에서는 앞에서 전달된 이동가능한 웹(60)의 일부분을 가열하거나 조사하며, 코팅 스테이션(20)에서는 이동가능한 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 코팅시킨다.
다른 실시태양에서, 이동가능한 웹(60)은 장형일 수 있으나 연속 시트는 아니다. 이는 상기 다양한 스테이션 전후에 감기지 않은 테이크-업(take-up) 롤을 사용함으로써 달성할 수 있다.
도 6a는 코팅되지 않은 공여체 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 지지 소자(30)는 비-전달 표면(78)을 포함하는 최소의 가용성 지지체(70)를 포함한다. 가요성 지지체(70)는 방사선-열 전환층(72)으로 균일하게 코팅된다. 방사선-열 전환층(72)은 관심있는 파장의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다.
도 6b는 하나의 코팅된 물질의 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 소자(31)는 비-전달 표면(78)을 포함하는 가요성 지지체(70)를 포함한다. 가요성 지지체(70)는 방사선-열 전환층(72)으로 균일하게 코팅된다. 방사선-열 전환층(72)은 관심있는 파장에서의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 가요성 지지체(70)는 코팅된 물질(74)로 추가로 균일하게 코팅된다. 코팅된 물질(74)은 공여체 소자(31)의 코팅된 면(80)을 포함한다.
도 6c는 하나 이상의 코팅된 물질의 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 소자(31)는 비-전달 표면(78)을 포함하는 가요성 지지체(70)를 포함한다. 가요성 지지체(70)는 방사선-열 전환층(72)으로 균일하게 코팅된다. 방사선-열 전환층(72)은 관심있는 파장의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 가요성 지지체(70)는 코팅된 물질(74) 및 코팅된 물질(76)로 균일하게 추가 코팅한다. 피복된 물질(76)은 공여체 소자의 코팅된 면을 포함한다.
본 발명에 따라, 공여체 소자로부터 OLED 수용체 소자로 물질을 전달하는데 동일한 조절된 분위기 코팅기를 사용하여 상기 공여체 소자를 제조한다. 이는 공여체의 저장 및 수송을 위한 요건, 및 부수적으로 동반되는 오염을 감소시키고; 상기 공여체의 지지면과 공여체의 표면이 접촉함으로써 발생되는 손상 및 오염을 감소 또는 제거시키며; 및 상기 공여체에 대한 요건을 감소 또는 만족시키는 것을 포함하는 다수의 장점을 제공한다.
또다른 장점은 상기 방법을 통해 공여체 및 기판 매질 취급 등의 완전 자동화가 가능하다는 점이다. 본 발명은 다수의 OLED 디스플레이 장치를 큰 면적 상에 유기층을 형성하는데 특히 적합하며, 이로써 처리량을 증가시킬 수 있다.
Claims (6)
- (a) 유기발광 다이오드(OLED) 장치의 일부분을 형성하는 수용체 소자를 조절된 분위기 코팅기(controlled atmosphere coater)내에 제공하는 단계;(b) 상기 조절된 분위기 코팅기내에 공여체 지지 소자를 제공한 다음, 상기 공여체 지지 소자를 코팅시켜 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 제조하는 단계;(c) 상기 조절된 분위기 코팅기내의 분위기를, 수증기 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나, 산소 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나, 또는 수증기 농도 및 산소 농도 모두가 각각 1000ppm 미만 0ppm 초과가 되도록 조절하는 단계;(d) 상기 공여체 소자의 코팅된 면을, 코팅시킬 수용체 소자와 물질 전달 관계가 되도록 위치시키는 단계; 및(e) 공여체 소자에 방사선을 조사하여 하나 이상의 층을 공여체 소자로부터 수용체 소자로 선택적으로 전달하는 단계를 포함하는,감습성 또는 산소-민감성의 OLED 장치를 적어도 부분적으로 제조하기 위한 동일반응계 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,(f) 조절된 분위기 코팅기를 사용하여 수용체 소자를, OLED 장치의 일부분을 형성하는 하나 이상의 층으로 코팅시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- (a) 디스플레이의 일부분을 형성하는 수용체 소자를 조절된 분위기 코팅기내에 제공하는 단계;(b) 다수의 공여체 지지 소자를 조절된 분위기 코팅기에 제공한 다음, 상기 공여체 지지 소자를 물질로 코팅하는 단계(여기서, 상기 각각의 공여체 지지 소자는 상응하는 OLED 장치와 상이한 출력 칼라를 제공하기 위한 하나 이상의 상이한 물질을 갖는다);(c) 상기 조절된 분위기 코팅기내의 분위기를, 수증기 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나, 산소 농도가 1000ppm 미만 0ppm 초과이거나, 또는 수증기 농도 및 산소 농도 모두가 각각 1000ppm 미만 0ppm 초과가 되도록 조절하는 단계;(d) 상기 각각의 공여체 소자의 코팅된 면을, 코팅시킬 수용체 소자와 물질 전달 관계가 되도록 순차적으로 위치시키는 단계; 및(e) 공여체 소자에 방사선을 순차적으로 조사하여 하나 이상의 층을 각각의 공여체 소자에서 수용체 소자내에 형성된 상응하는 OLED 장치로 선택적으로 전달하는 단계를 포함하는,다수의 OLED 장치로 형성된, 감습성 또는 산소-민감성의 풀 칼라 디스플레이를 제조하는데 유용한 동일반응계 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,(f) 조절된 분위기 코팅기를 사용하여 수용체 소자를, OLED 장치의 일부분을 형성하는 하나 이상의 층으로 코팅시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 3 항에 있어서,(f) 단계 (b) 내지 (e)를 반복하여 감습성 또는 산소-민감성, 또는 감습성 및 산소-민감성 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- (a) 조절된 분위기 코팅기 및 진공 코팅기와 유기발광 다이오드(OLED) 장치의 일부분을 형성하는 수용체 소자를 제공하는 단계;(b) 상기 진공 코팅기내에 공여체 지지 소자를 제공한 다음, 상기 공여체 지지 소자를, OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층으로 코팅시켜 공여체 소자를 제조하는 단계;(c) 상기 조절된 분위기 코팅기내에 공여체 소자 및 수용체 소자를 제공하는 단계; 및(d) 상기 조절된 분위기 코팅기내에서 공여체 소자에 방사선을 조사하여 하나 이상의 층을 공여체 소자로부터 수용체 소자로 선택적으로 전달하는 단계를 포함하는,일부 또는 전체가 감습성 또는 산소-민감성인 다수의 층을 포함하는 OLED 장치를 적어도 부분적으로 제조하는 방법.
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