KR101509824B1

KR101509824B1 - 분자 전자 소자의 제조 방법 및 구조

Info

Publication number: KR101509824B1
Application number: KR1020097008203A
Authority: KR
Inventors: 하이든 그레고리
Original assignee: 캠브리지 디스플레이 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2015-04-06
Also published as: EP2064743A1; GB0618698D0; JP5421778B2; JP2010504608A; US8436338B2; CN101529597B; WO2008035094A1; TW200832775A; TWI505526B; US20100051912A1; CN101529597A; KR20090069314A

Abstract

본 발명은 일반적으로 분자 전자 소자의 향상된 제조 방법에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린팅과 같은 액적 증착 기술에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 유기 전자 소자에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 그 방법에 의해 또는 그 방법을 이용하여 제조된 분자 소자 기판에 관한 것이다. 기판 및, 상기 기판 상에 배치된 복수의 이산 뱅크 구조를 포함하되, 각각의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고, 상기 웰 내에 하나 이상의 전하 수송, 전하 주입, 광 필터링 및 발광 물질이 배치되며, 적어도 하나의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고, 인접하는 웰의 경계로는 연장되지 않는 광학 또는 광전 소자를 설명한다. 따라서, 실시예에서는, 상기 경계 부분은 하나 이상의 웰의 뱅크를 정의하지 않는다.

Description

분자 전자 소자의 제조 방법 및 구조{MOLECULAR ELECTRONIC DEVICE FABRICATION METHODS AND STRUCTURES}

본 발명은, 일반적으로 분자 전자 소자(molecular electronic devices)의 향상된 제조 방법에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린팅과 같은 액적 증착 기술(droplet deposition techniques)에 의한 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 등의 유기 전자 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 및/또는 상기 방법을 이용하는 것에 의해 제조되는 분자 소자 기판에 관한 것이다.

특히 유기 발광 다이오드(OLED)는 유익한 형태의 전기 광학 디스플레이이다. 이들은 선명하고, 색채가 풍부하고, 스위칭이 고속이며, 넓은 시야각을 제공하고 또한 다양한 기판 상에서의 제조가 용이하면서 저렴하다. (유기 금속도 포함하는) 유기 LED는, 사용되는 재료에 따라, 컬러 영역 내(또는 다색 디스플레이 내)에 작은 분자 또는 폴리머(polymers)를 이용하여 제조될 수도 있다. 전형적인 OLED 소자는 2층의 유기 물질, 즉 발광 폴리머(LEP; Light Emitting Polymer), 올리고머(oligomer) 또는 발광 저분자량 물질(a light emitting low molecular weight material)과 같은 발광 물질층 1층과, 폴리티오펜 유도체(polythiophene derivative) 또는 폴리아닐린 유도체(polyaniline derivative)와 같은 정공 주입성 물질(a hole injecting material)층 1층을 포함한다.

유기 LED는 화소 매트릭스 형상으로 기판 상에 적층되어, 단색 또는 다색 화소 디스플레이를 형성할 수 있다. 다색 디스플레이는 빨강, 초록, 파랑의 발광 화소의 조합을 이용하여 구성될 수 있다. 소위 액티브 매트릭스 디스플레이는 각 화소와 관련하여 전형적으로 스토리지 캐패시터 및 트랜지스터와 같은 메모리 소자를 가지는 반면, 패시브 매트릭스 디스플레이는 그러한 메모리 소자는 가지지 않지만, 대신에 안정적인 화상의 인상을 주도록 반복적으로 주사된다.

도 1은 OLED 소자(100)의 일례의 수직 단면을 나타낸다. 액티브 매트릭스 디스플레이에서, 화소 영역의 일부는 관련 구동 회로(도 1에는 도시하지 않음)가 점유하고 있다. 상기 소자의 구성은 설명의 간략화를 위해 다소 간략화되어 있다.

OLED(100)는 전형적으로 0.7㎜ 또는 1.1㎜의 유리, 선택적으로 투명한 플라스틱 기판(102)을 포함하고 있으며, 상기 기판 위에 애노드층(anode layer)(106)이 적층되어 있다. 애노드층은 전형적으로 약 150㎚ 두께의 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하고 있으며, 그 위에는 종종 애노드 금속이라고 불리는 전형적으로 약 500㎚의 알루미늄인 금속 접촉층(metal contact layer)이 제공된다. ITO 및 접촉 금속으로 코팅된 유리 기판은 미국 코닝(Corning)사로부터 구입할 수 있다. 접촉 금속(및 선택적으로 ITO)은, 에칭이 후속하는 종래의 포토리소그래피 처리에 의해, 소망하는 대로 패터닝되어, 디스플레이를 흐릿하게 하지 않는다.

애노드 금속 위에 실질적으로 투명한 정공 주입층(108a)이 마련되고, 그 위에 전자 발광층(108b)이 형성된다. 뱅크(112)는 예컨대, 포지티브 또는 네가티브 포토레지스트 물질로 기판 상에 형성되어, 예컨대 액적 증착(droplet deposition) 또는 잉크젯 프린팅 기술에 의해, 이들 액티브 유기층이 그 내부에 선택적으로 증착될 수 있는 웰(114)을 정의한다. 따라서, 상기 웰은 디스플레이의 화소 또는 발광 영역을 정의한다.

이 후, 말하자면 물리적 기상 증착에 의해 캐소드층(110)이 마련된다. 캐소드층은 전형적으로, 두꺼운 알루미늄 캡핑층(capping layer)으로 덮힌, 칼슘 또는 바륨과 같은 낮은 일함수 금속을 포함하며, 선택적으로, 전자 에너지 레벨 매칭의 향상을 위해, 전자 발광층에 바로 근접한, 리튬 불화물층과 같은 부가층을 포함한다. 캐소드 라인의 상호 전기적 절연은 캐소드 분리기(도 3b의 구성요소 302)의 사용에 의해 얻을 수 있다. 일반적으로 다수의 디스플레이가 단일 기판 상에서 제조되는데, 제조 처리의 말미에 상기 기판이 스크라이빙(scribed)되고, 캡슐화(encapsulating) 전에 분리된 디스플레이가 상호 접합되어 산화 및 습기 침입을 방지한다.

이러한 일반적인 타입의 유기 LED는, 폴리머, 덴드리머(dendrimers), 및 소위 작은 분자를 포함하는 물질의 종류를 이용하여 제조되어, 다양한 구동 전압 및 효율의 파장 범위에서 발광할 수 있다. 폴리머 기반 OLED 물질의 예는 국제 특허 공개 공보 WO90/13148, WO95/06400 및 WO99/48160호에 개시되어 있고, 덴드리머 기반 물질의 예는 국제 특허 공개 공보 WO99/21935 및 WO02/067343에 개시되어 있으며, 작은 분자 OLED 물질의 예는 미국 특허 공보 US4,539,507에 개시되어 있다. 전술한 폴리머, 덴드리머 및 작은 분자는 싱글릿 여기자(singlet excitons)의 복사 붕괴(radiative decay)에 의해 발광한다. 그러나, 여기자의 75%까지는 통상적으로 비복사 붕괴를 겪는 트리플릿 여기자(triplet excitons)이다. 트리플릿 여기자의 복사 붕괴에 의한 전자 발광(인광: phosphorescence)에 대해서는, 예컨대, M.A. Baldo, S. Lamansky, P.E. Burrows, M.E. Thompson, 및 S.R. Forrest에 의한 "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence"(Applied Physics Letters, Vol. 75(1) 4~6페이지, 1999년 7월 5일)에 개시되어 있다. 폴리머 기반 OLED층(108)의 경우, 일반적으로 정공 주입층(108a) 및 발광 폴리머(LEP) 전자 발광층(108b)을 포함하고 있다. 정공 주입층(108a)과 전자 발광층(108b) 사이에는 정공 수송층(도시하지 않음)이 더 마련될 수 있다. 전자 발광층은, 예컨대 약 70㎚ (건조) 두께의 PPV(poly(p-phenylenevinylene))를 포함할 수도 있고, 애노드층 및 전자 발광층의 정공 에너지 레벨의 매칭에 기여하는 정공 주입층은 예컨대, 50-200㎚, 바람직하게는 약 150㎚ (건조) 두께의 PEDOT:PSS(polystyrene-sulphonate-doped polyethylene-dioxythiophene)를 포함할 수도 있다.

도 2는, 국제 특허 공보 WO2005/076386(여기서는 참조로서 이용)으로부터 취한 것으로, 하나의 액티브 컬러층을 적층한 후에, 3컬러의 액트브 매트릭스 화소 OLED 디스플레이(200)의 일부를 위(즉, 기판을 통하지 않고서)에서 본 도면이다. 상기 도면은 디스플레이의 화소를 정의하는 뱅크(112) 및 웰(114)의 배열을 나타낸다. 상기 웰은 연속하는 층 또는 시트 내에 애퍼추어(apertures)로서 형성된다.

도 3a는 패시브 매트릭스 OLED 디스플레이를 잉크젯 프린팅하기 위한 기판(300)을 위에서 본 도면이다. 도 3b는 도 3a의 Y-Y'에 따른 기판의 단면을 나타낸다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 기판에는, (영역(304)에 적층될) 인접하는 캐소드 라인을 분리하기 위해, 복수의 캐소드 언더컷 분리기(a plurality of cathode undercut separators)(302)가 마련되어 있다. 복수의 웰(308)은 대략 각 웰(308)의 경계 주위에 구성되는 뱅크(310)에 의해 정의되고, 웰의 베이스에는 애노드층(306)이 노출되어 있다. 뱅크의 에지 또는 면은 도시한 바와 같이 기판의 표면 상에 10~40도의 각도로 테이퍼링(tapered)되어 있다. 뱅크는 증착된 유기 물질의 용액에 의해 젖지 않도록 하기 위해서 소수성 면을 가져, 웰 내의 침작 물질을 함유하는데 조력하고 있다. 이것은, 유럽 특허 EP0989778에 기재된 바와 같이, O₂/CF₄ 플라즈마에 의해, 폴리이미드와 같은 뱅크 물질을 처리함으로써 취득된다. 대체 방안으로서, 국제 특허 공개 WO03/083960에 기재된 바와 같이, 플루오르화 폴리이미드와 같은 플루오르화 물질을 사용함으로써, 플라즈마 처리 단계를 회피할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 뱅크 및 분리기 구성은, 예컨대 뱅크용 포지티브(또는 네가티브) 레지스트 및 분리기용 네가티브(또는 포지티브) 레지스트를 사용하여, 형 성될 수 있으며, 이들 레지스트는 폴리이미드를 기반으로 하여 기판 상에 스핀 코팅되고, 플루오르화 또는 플루오르화 유사 포토레지스트(fluorinated-like photoresist)가 사용될 수도 있다. 본 예에 있어서, 캐소드 분리기는 약 5㎛의 높이 및 약 20㎛의 폭을 갖고 있다. 뱅크는 일반적으로 20㎛~100㎛의 폭을 갖지만, 본 예에서는 (뱅크가 약 1㎛의 높이를 가지도록) 각 에지에서 4㎛ 테이퍼(taper)를 갖고 있다. 도 3a의 화소는 약 300㎛²의 넓이를 갖는데, 후술하는 바와 같이, 화소의 크기는 의도하는 용도(intended application)에 따라, 상당히 다양하다.

잉크젯 프린팅 기술을 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED)의 물질 증착의 기술에 대해서는, 다수의 문헌, 예컨대, Y, Yang에 의한 "Review of Recent Progress on Polymer Electroluminescent Devices"(SPIE Photonics West, Optoelectronics 98, Conf. 3279, 산호세, 1998년 1월), Paul C. Duineveld, Margreet M. de Kok, Michael Buechel, Aad H.Sempel, Kees A.H. Mutsaers, Peter van de Weijer, Ivo G.J. Camps, Ton J.M. van den Biggelaar, Jan-Eric J.M. Rubingh 및 Eliav I. Haskal에 의한 "Ink-Jet Printing of Polymer Light-Emitting Devices"(Organic Light-Emitting Materials and Devices V, Zakya H, Kafafi, Editor, Proceedings of SPIE Vol.4464, 2002년)에 개시되어 있다. 잉크젯 기술은 작은 분자 및 폴리머 LED의 양쪽에 대해 물질의 증착에 이용될 수 있다.

분자 전자 물질(일반적으로는 유기 반도전성 물질)의 증착에는, 일반적으로 0.5% 내지 4% 용해된 용매 물질의 휘발성 용매를 사용하고 있다. 이것은 건조하는데 수 초 내지 수 분 정도가 소요되어, 그 결과 초기 "잉크" 용량과 비교해 볼 때, 비교적 얇은 필름으로 된다. 종종 복합 액적이, 바람직하게는 건조 개시 이전에 증착되어, 충분한 두께의 건조 물질을 제공한다. 시클로헥실벤젠 및 알킬화 벤젠, 특히 톨루엔 또는 자일렌을 포함하는 용매(solvents)가 이용될 수 있으며, 그 이외의 것에 대해서는 국제 특허 공개 공보 WO00/59267, WO01/16251 및 WO02/18513에 기재되어 있고, 이들의 혼합물을 포함하는 용매가 사용될 수도 있다. 미국 캘리포니아의 Litrex 주식회사의 기계와 같은 정밀 잉크젯 프린터가 사용되고, 적절한 프린트 헤드로는 영국의 Cambridge의 Xaar 및 미국 뉴햄프셔의 Spectra 주식회사의 것이 유용하다.

잉크젯 프린팅은 분자 전자 소자용 물질의 증착에 많은 장점이 있지만, 해당 기술에 관련된 약간의 약점도 있다. 전술한 바와 같이, 웰을 정의하는 포토레지스트 뱅크는, 기판에 대해, 현재까지 전형적으로 약 15°의 얕은 각도(shallow angle)를 형성하도록 테이퍼링된다. 그러나, 웰 내에 얕은 에지(shallow edge)로 증착된 용해 분자 전자 물질이 건조되어 비교적 얇은 에지(thin edge)로 막을 형성한다는 것이 발견되었다. 이러한 처리를 도 4a 및 도 4b에 나타낸다.

도 4a는 용해 물질(잉크)(402)로 채워진 웰(308)의 간략한 단면(400)을 나타내고, 도 4b는 상기 물질이 건조되어 고형막(solid film)이 형성된 후의 상기 웰을 나타낸다. 본 예에서는, 뱅크 각도는 약 15°이고, 뱅크 높이는 약 1.5㎛이다. 용액(402)은 플라즈마 처리된 뱅크 물질과 일반적으로 30°~40°, 예컨대 약 35°의 접촉각 θ_c를 갖는데, 이는 용해 물질(402)의 표면이 (뱅크) 물질과 접촉하는 각도로서, 예컨대 도 4a에서는 각도(402a)이다. 용매가 증발함에 따라 용액은 더 응축되어, 용액의 표면이 기판을 향해 뱅크의 테이퍼링된 면의 아래쪽으로 이동된다. 건조 에지의 피닝(pinning)(피닝은, 증발시에 용액의 용량 V가 줄어들지라도 용액(402)의 직경 d가 본질적으로 일정하게 유지되는 - 즉, Δd/ΔV=0이거나, 액적의 직경과 비교하여 매우 작은 - 포인트임)은 기판의 초기에 적하된 웨트 에지(initially landed wet edge)와 뱅크의 바닥(웰의 베이스) 사이의 포인트에서 발생한다. 그 결과, 도 4b에 도시한 바와 같이, 건조 물질의 필름(404)이, 뱅크의 면과 만나는 영역(404a)에서 예컨대 10㎚ 이하의 오더로 매우 얇을 수 있다. 실제로, 건조는 커피 링 효과(coffee ring effect)와 같은 다른 효과에 의해 복잡하게 된다. 이러한 효과로 인해, 용액의 두께가 중앙에서보다 액적의 에지에서 얇기 때문에, 에지가 건조될 때에, 그곳에서의 용해된 물질의 농도가 증가한다. 에지는 피닝된 용액으로 되려는 경향이 있기 때문에, 액적의 중앙으로부터 에지를 향해 흘러 농도 경사(concentration gradient)를 감소시킨다. 이러한 효과는 용해된 물질이 균일하게 보다는 링에 증착되도록 하는 결과를 야기한다. 표면을 가진 건조 용액의 물리적 상호 작용은 매우 복잡하여, 여전히 확립된 이론의 개선이 기다려지고 있다.

잉크젯 액적의 크기와 비하여 더 큰 웰을 채울 때에는 잉크젯 증착의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 회피하는 방법의 하나는 용해된 물질을 웰의 코너로 밀어붙이도록 충분히 웰을 넘치도록 채우는 것이다. 이것은 다수의 희석 액적 및 웰 주위의 높은 배리어를 이용하여 획득될 수 있다. 큰 용량의 액체를 증착하는 기술에 대해서는, 액체가 인접한 웰로 흘러넘치지 않고, 해당 웰이 많은 용량의 액체를 수용하도록, 매우 높은 배리어를 이용하는 것(예컨대 8페이지 8째줄에서 20째줄)에 대해 기재하고 있는 국제 공개 특허 공보 WO03/065474에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 구조는 포토리소그래피에 의해 용이하게 형성될 수 없어, 그 대신, 플라스틱 기판이 엠보싱(embossed)되거나 사출 몰딩된다.

감광성 물질층(a layer of a photosensitive material)의 패터닝에 의해 형성되는 뱅크 구조에 대해서는 미국 특허 출원 US2005/133802에 기재되어 있는데, 여기서 뱅크는 부정확한 잉크젯 액적 증착의 문제를 처리하기 위해 선택된 구조를 갖고 있다. 상기 뱅크 구조는 웰 내부보다는 웰들 사이에 증착되는 잉크젯 액적을 수용하도록 설계되어 있어, 전술한 문제는 해결되지 않는다.

웰 충진 이슈에 대해 몇가지 해결책을 전술하였다(WO05/076386, 특히 6~7페이지 참조, 2006년 3월 15일에 출원된 영국 특허 출원 제0605128.8호, 그것과 동등한 것을 참조로서 포함시킴). 이러한 문제 및 관련된 문제를 처리하는 몇가지의 이로운 기술에 대해서 지금 설명한다.

본 발명의 제 1 관점에 따르면, 기판 및, 복수의 이산 뱅크 구조(a plurality of discrete bank structures)를 포함하되, 각각의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고, 하나 이상의 전하 수송, 전하 주입, 광 필터링 및 발광 물질이 상기 웰 내에 배치되며, 적어도 하나의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고, 인접하는 웰의 경계로 연장되지 않는 광학 또는 광전 소자(optoelectronic device)를 제공한다.

바람직하게는, 웰 내에 배치된 물질은 발광 물질의 층으로서 제공된다. 이 경우, 발광 물질을 포함하는 층과 분리된 층 내에서, 적어도 하나의 전하 수송층 및/또는 주입층이 상기 웰 내에 배치된다.

몇몇 바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수의 이산 뱅크 구조 각각은 단일 웰의 경계를 정의한다. 실시예에 있어서, 상기 경계 부분 중 어떤 것도 하나 이상의 웰의 뱅크를 정의하지 않는다.

따라서, 본 발명의 관련 관점에 따르면, 분자 전자 물질의 액적 기반 증착용 복수의 웰을 갖되, 기판과, 상기 기판에 의해 지지되고 상기 웰의 베이스를 정의하는 베이스층과, 상기 베이스층 위의 뱅크를 포함하며, 상기 뱅크는 웰의 경계를 정의하고, 상기 경계의 어떤 부분도 하나 이상의 웰의 뱅크를 정의하지 않는, 분자 전자 소자 구조를 제공한다.

몇몇 바람직한 실시예에 있어서, 분자 전자 물질은 발광 물질 또는 반도전성 물질을 포함한다. 실시예에서의 뱅크 구조는 액티브 및 패시브 매트릭스 구동 기구를 갖는 디스플레이용으로 동등하게 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 분자 전자 물질은 광 필터링 물질(light filtering material)을 포함하며, 그것에 의해 예컨대 컬러 필터를 패터닝하기 위한 골격(framework)으로서 뱅크 구조가 사용될 수 있다.

실시예에 있어서, 각 웰은 그 자신의 뱅크 물질의 경계를 가져서, 인접 웰에 포함되는 "링 뱅크" 사이에 독특한 "금지 간격(forbidden gaps)"이 존재한다. 이러한 방식으로 액적 증착에 후속하여, 인접 웰의 링 뱅크로 침범하지 않도록 하고, 자신의 독특한 링 뱅크의 증가하는 표면 영역과 접촉하면서 용액이 쌓아올라갈 수 있다.

본 발명의 링 뱅크 배열과 관련된 또 다른 장점은, 증착된 잉크의 건조 에지에서 잉크 피닝 거동이 더 견고하기 때문에, 소자 내에서 스와쓰 결합(swathe joins)의 감소(reduction)를 포함한다. 게다가, 실험을 수행한 결과, 단일 및 연속 뱅크 구조가 복수의 개별 웰을 정의하도록 적층되는 표준 뱅크 배열과 비교해 보면, 웰 내에 약 1/3 더 많은 부피의 잉크를 링 뱅크 웰이 수용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 링 뱅크 배열의 웰 내에 형성된 필름은 일반적으로 표준 뱅크 배열을 이용하여 형성된 필름보다 두꺼운 에지를 가진다. 이것은 캐스도와 애노드간의 접촉으로 발생하는 쇼트, 및/또는 웰 주변에서의 얇은 필름 에지로부터 발생하는 정공 주입층을 축소 또는 제거한다. 또한, 링 뱅크 배열은 기판 상에 요구되는 많은 뱅크 물질의 축소를 가능하게 한다.

전체 액적 부피가 증가함에 따라 뱅크에 따른 용액 통로는 많은 원인에 의존한다. 특히, 이것은 사용되는 물질과 용매, 및 증착과 건조 조건에 의존하며, 루틴 실험에 의해 규명될 수 있다. 또한, 고려할 중요 파라미터로는 프린팅될 잉크의 접촉각 및 잉크 건조 레이트(점도 변경 및 증발 레이트 밸런스)이며, 다른 파리미터로는 프린팅 온도, 건조 온도, 건조 진공도 레이트(drying vacuum rate) 등 및 "커피 링잉(coffee ringing)"의 정도가 있다.

상부가 편평한 종래의 것(예컨대 1.5미크론 뱅크)에 비하여, 뱅크 구조의 슬로프가 잉크의 접촉각과 대략 매칭되어야 하기 때문에, 링 뱅크 구성의 사용에 의한 장점 중 하나는 뱅크 구조의 다양한 슬로프 및 형상이 적용 가능하다는 것이다. 뱅크 구조가 하나의 웰의 경계만을 정의한다는 사실은 "금지 간격"으로의 넘침 전에 항상 더 많은 잉크 용량이 수용되는 다른 웰과 공유되지 않는 그 자신의 "아래쪽 방향의 에지 슬로프"를 반드시 가져야 한다는 것을 의미한다. 더 많은 잉크 부피에 대한 가능성은 더 두꺼운 층들(즉, 발광층 및 전하 주입, 수송 또는 블록을 위한 부가 선택층), 양호한 노즐 부피 평균(nozzle volume averaging) 및 교차 화소 프린팅 방법에서의 스와쓰 영향 감소(swathe effect reduction)를 제공한다.

본 발명의 이 관점의 바람직한 실시예에 있어서, 웰의 베이스가 접근함에 따라 뱅크는 기판을 향해 테이퍼링되는 수직 두께를 가진다. 이러한 배열에 있어서는, 상기 뱅크는 일반적으로 베이스층에 의해 정의되는 평면에 대해, 15°~75°의 각도, 바람직하게는 25°~60°의 각도, 더 바람직하게는 35°~50°의 각도를 가진다.

링 뱅크 구조는, 잉크(용매 및 액티브 물질을 포함하는 포뮬레이션(formulation))가, 링 뱅크 구조의 내부 에지를 넘쳐흐르고 상기 링 뱅크 구조의 외부 에지에 의해 수용되도록, 많은 잉크를 증착하는데 사용될 수 있다. 링 뱅크 웰 내에 증착되는 용매의 부피는 종래의 웰의 것에 비해 더 크며, 전술한 흘러넘침은 불가능하다. 이러한 많은 부피는 용매가 증발되기만 하면 더 두꺼운 건조층을 만든다.

본 발명자는, 웰 내에 증착될 수 있는 잉크의 양을 최대한으로 할 수 있도록, 특히 잉크가 상기 링 뱅크 구조의 내부 에지를 넘쳐흐르고, 상기 링 뱅크 구조의 외부 에지에 의해 수용되도록, 뱅크의 반경을 선택할 수 있다는 것을 확인하였다. 종래기술의 뱅크 구조는 일반적으로 약 5마이크로미터의 반경을 가지고 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 링 뱅크는 0.5㎛ 미만의 반경이 바람직하고, 0.25㎛ 미만의 반경이 더 바람직하다. 여기서 사용하는 "반경"은 뱅크의 측벽면과 상부면 양쪽에 모두 닿는(그러나 교차하지는 않음) 경계를 갖는 원의 반경을 의미한다. 이것은 도 12에 나타내어져 있으며, 링 뱅크(122)는 기판(121) 상에 마련된다. 뱅크(122)의 상부면(123)과 측벽면(124) 양쪽과 그 경계가 접촉하도록, 반경 r의 원(125)이 도시되어 있다.

에칭 가능한 물질층을 에칭하거나 포토레지스트층을 포토패터닝하는 것에 의해 0.5㎛ 미만의 반경이 얻어진다.

더 바람직한 실시예에 따르면, 웰의 베이스가 접근함에 따라, 상기 뱅크는 기판으로부터 테이퍼링되는 수직 두께를 갖는다. 본 바람직한 실시예에 따르면, 뱅크는 일반적으로, 베이스층에 의해 정의되는 평면에 대해 100°~175°, 바람직하게는 120°~160°, 더 바람직하게는 135°~150°의 각도를 가진다.

뱅크가 테이퍼링될 필요는 없으며, 상기 뱅크는 균일한 수직 두께를 가질 수 있는데, 이 때, 예컨대, 베이스층에 의해 정의되는 평면에 대해 뱅크 각도는 실질적으로 90°이다.

웰은 디스플레이의 각 화소(또는 컬러 서브화소)에 대해 마련될 수 있고, 또는, 어떤 디스플레이 구성에서는 예컨대 빨강, 파랑, 초록과 같은 각 컬러의 서브화소가 디스플레이의 행 또는 열을 따라 채널 내의 전극에 의해 정의될 수 있다. 이러한 후자의 구성에서는, 웰은 이러한 (길고, 얇은) 채널을 포함할 수 있고, 따라서 컬러 디스플레이의 복수의 컬러 서브화소를 정의할 수도 있다.

패시브 매트릭스 디스플레이의 제조에 특히 이점이 있는 또 다른 실시예에 있어서, 뱅크 지지 구조(a bank support structure)는, 웰의 애퍼츄어를 포함하여, 뱅크 아래에 마련되어, 뱅크 물질이 존재하지 않는 전기적 절연층을 제공한다. 그 자신이 절연성을 제공하는 연속 물질의 시트 내에서의 단지 애퍼추어보다는 링 뱅크가 정의되는데 이것이 유용하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 절연 지지 구조에 대한 뱅크의 위치에 따라, 상기 지지 구조는, 웰의 경계 부분을 정의하거나 정의하지 않을 수도 있다. 비록, 일반적으로 뱅크가 이 뱅크 지지 구조의 에지 위에 형성되어 뱅크 에지가 웰의 에지를 전체적으로 정의한다하더라도, 원칙적으로 뱅크는 하부의 지지 구조의 에지의 내부로 이동하여, 웰의 에지가 이 지지 구조의 에지의 의해 부분적으로 정의되도록 된다. 일 실시예에 있어서, 하부층(underlying layer)이, 웰 영역에 대응하는 애퍼추어를 포함하는 연속층이도록, 2층의 포토레지스트가 증착되어 패터닝되고, 상부층(overlying layer)은, 본 출원서에 기재되어 있는 바와 같이, 링 뱅크를 형성하도록 패터닝된다. 웰 아래의 지지 구조의 대용으로서, 기판 상에 링 뱅크를 형성한 다음에 링 뱅크 사이의 공간으로 절연 물질을 증착함으로써, 전기적 절연성이 제공될 수 있다. 절연 물질은, 예컨대 잉크젯 프린팅에 의해 링 뱅크 사이의 공간으로 선택적으로 증착될 수 있다. 적당한 절연 물질은 폴리스틸렌과 같은 용해 가능한 폴리머를 포함한다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 분자 전자 물질의 액적 기반 증착용 복수의 웰을 갖되, 2개의 인접하는 상기 웰 사이의 배리어는, 상기 2개의 인접하는 웰의 각각의 하나의 주위의 각 뱅크의 적어도 내부 에지 부분을 각 정의하는 2개의 외부 에지와, 상기 2개의 인접하는 웰의 각 하나의 주위의 각 상기 뱅크의 적어도 외부 에지 부분을 각각 정의하는 2개의 내부 에지를 갖는 수직 단면을 포함하는 분자 전자 소자 구조를 제공한다.

몇몇 바람직한 실시예에 있어서, 상기 배리어의 수직 단면은 단면의 웰의 베이스의 평면 위로 상승한 단면의 내부 에지 사이의 부분을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 임의의 관점에 따른 뱅크는 포토레지스트로 형성되며, 네가티브 및/또는 포지티브 포토레지스트가 사용될 수도 있다. 포토레지스트는, 예컨대 마스크 또는 직접 기록 기술(direct write technology)을 이용하는 종래의 리소그래피 단계에 의해 패터닝될 수도 있다. 포토레지스트는 최대 약 2㎛, 바람직하게는 최대 약 1㎛의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 관련 관점은, 뱅크가 제 1 내부 에지 및 제 2 외부 에지를 갖는 단면을 가지고, 액적 증착 시에 상기 분자 전자 물질을 수용하도록 상기 외부 에지가 구성되는, 분자 전자 소자 구조(molecular electronic device structure)을 제공한다.

본 발명의 또 다른 관련 관점은, 상기 분자 전자 물질의 액적을 포함하고, 상기 액적이 상기 웰 정의 뱅크의 상기 외부 에지까지 또는 그 이상으로 상기 내부 에지를 넘쳐흐르는, 분자 전자 소자 구조를 제공한다.

본 발명의 또 다른 관련 관점은, 분자 전자 물질의 증착용 복수의 링 뱅크 정의 웰을 갖되, 각각의 독특한 링 뱅크의 어떤 부분도, 하나 이상의 웰의 경계를 정의하지 않고, 상기 뱅크가 리소그래피적으로 포토레지스트로부터 형성되는, 분자 전자 소자용 기판을 제공한다.

본 발명의 또다른 관점은, 기판 상에 분자 전자 소자를 제조하는 방법에 있어서, 링 뱅크에 의해 그 경계가 정의되는 적어도 하나의 웰 내에 분자 전자 물질을 증착하는 분자 전자 소자의 제조 방법을 제공한다. 분자 전자 물질은 상기 랭 뱅크 구조의 내부 에지를 넘쳐흐르는 충분한 양으로 증착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 관점은, 분자 전자 소자를 제조하는 방법에 있어서, 상기 소자는, 웰을 정의하는 적어도 하나의 링 뱅크 구조를 갖는 기판을 포함하고, 상기 방법은, 용매로 용해된 분자 전자 물질을 상기 웰 내에 증착하여, 상기 웰 내의 상기 용매의 용량이 상기 링 뱅크 구조의 내부 에지를 넘쳐흐르고, 상기 링 뱅크 구조의 외부 에지에 의해 수용되는 단계를 포함하는 전자 소자의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 몇몇 바람직한 실시예에 있어서, 링 뱅크 구조의 내부 에지는 ("네가티브" 각도를 갖도록) 언더컷되어 있고, 다른 실시예에서는, 뱅크는 상기 웰의 베이스가 접근함에 따라 기판을 향해 테이퍼링되는 포지티브 프로파일(positive profile) 또는 각도를 갖는다. 또 다른 실시예에서는, 예컨대 레지스트 또는, 산화물이나 질화물과 같은 다른 물질로 형성되는 하부 뱅크 지지 구조는, 그 2개의 평행 측변 내에 오목 영역을 갖는 사다리꼴과 같은 오목 구조(즉, 그 종단면 내에 오목 영역을 갖는 구조)를 갖는 웰 사이의 배리어를 구성하도록 사용될 수 있다. 이러한 오목 구조(re-entrant structure)는 언더컷되는 것이 바람직하다. 상기 실시예의 방법은, 선택적으로, 그 위에 뱅크가 형성되는 뱅크 지지 구조의 제조 후에 전술한 바와 같은 뱅크 구조를 제조하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 분자 전자 소자는, 유기 발광 다이오드 디스플레이 소자를 포함한다. 전술한 방법에서의 용매는, 예컨대 벤젠 기반 용매의 유기성 또는 무극성 용매를 포함하고, 뱅크는, 본 발명의 실시예에 따른 소수성, 예컨대 플루오르화된 기판의 표면을 가진다.

이하에서, 본 발명의 이들 및 다른 관점에 대해서 첨부한 도면을 참조하여, 단지 일례로서 더 설명한다.

도 1은 OLED 소자의 일례의 단면을 나타내는 도면,

도 2는 3컬러 화소 OLED 디스플레이의 부분의 위에서 본 도면,

도 3a 및 도 3b는 각각 패시브 매트릭스 OLED 디스플레이의 위에서 본 도면 및 단면도,

도 4a 및 도 4b는 각각 용해된 물질 및 건조 물질로 채워진 OLED 디스플레이 기판의 웰의 간략 단면도,

도 5는 분자 전자 물질의 용액을 채운 웰의 간략 수직 단면도,

도 6은 용매 증발 후의 도 5의 웰을 나타내는 도면,

도 7은 고체 표면 상의 액적의 표면력(surface forces)을 나타내는 도면,

도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명에 따른 링 뱅크 구조의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 수직 단면도,

도 9a는 용매 증발 후의 도 8a의 웰을 나타내고, 도 9b는 이와 다른 뱅크 단면의 예를 나타내는 도면,

도 10a 및 도 10b는 컬러 OLED 디스플레이의 링 뱅크 구조의 제 1 및 제 2 예, 및, 상기 구조에 의해 형성된 웰 내로의 용해 분자 전자 물질(dissolved molecular electronic material)의 액적 기반 증착을 나타내는 도면,

도 11a 내지 도 11f는 각각, 수직 단면에서의 패시브 매트릭스 OLED 디스플레의 웰, 3D 도면, 및 도 11a의 웰의 수직 단면 구조의 다른 예를 나타내는 도면,

도 12는 잉크젯 뱅크 구조 및 그 반지름을 나타내는 개략도이다.

도 5를 참조하면, (현미경 검사로 측정 가능한) 웰의 어느 한쪽의 상부를 넘칠 때까지 총 잉크 용량 V₁로 채워진 뱅크의 양면에 의해 정의되는 웰을 나타낸다. 도면에서의 뱅크는 약 1.5㎛의 높이이고, 상부가 평평하고 인접하는 웰에 공통적이며, 거리 x_b2는 2개의 인접하는 웰에서 인접하는 잉크의 부피를 분리하는 거리이다. 용액은 뱅크 물질에서 약 35°의 접촉각 - 이것은 용해된 물질의 표면이 뱅크 물질과 접촉하는 각도임 -을 가진다. 뱅크의 테이퍼 에지는 기판의 평면에 대해 예컨대 40°의 각도를 갖는다. 도면에서의 점선은 인접 웰 내의 용액의 윤곽을 나타내고, 인접 용액이 하나로 합쳐져 거리 x_b2가 감소하는 것을 회피하기 위해서 용액 부피를 조심스럽게 제어하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.

도 6은 용매 증발이 발생할 때의 도 5의 부피 V₁의 변화를 나타낸다. 상기 용액은 더욱 응축되어, 상기 용액의 표면이 기판을 향해 뱅크의 테이퍼링된 면 아래로 이동한다. 뱅크의 테이퍼링된 에지 상에서의 물질의 일부가 건조되고, 건조 물질의 얇은 필름이 결과로서 제공된다.

도 7은 고체(700)와 액적(702)간의 경계면의 에지에서 작용하는 힘을 나타낸다. 액적의 에지는 고체의 표면에 대해 각도 θ를 갖고, 이 각도는 액적의 표면 장력 σ_st 및, 고체(증기) 표면 에너지(단위 영역당 에너지) σ_s와 고체-액체 표면 에너지 σ_sl에 관한 것으로, 하기 수학식으로 나타낸다.

θ는 하나 이상의 용매(예컨대, 분자량 또는 표면 장력) 및 고체 표면 처리의 다양화가 요구되는 경우에 다양화될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 예컨대, 뱅크는, 젖지 않도록 하기 위해서(일반적으로 약간의 극성을 갖도록 사용된 용매가 극성 또는 무극성 용매로서 사용되더라도) 소수성 표면을 가질 수 있고, 젖도록 하기 위해서 친수성 표면을 가질 수도 있다. 소수성 표면은 (유럽 특허 EP0989778호에 기재되어 있는 바와 같이) O₂/CF₄ 플라즈마와 함께, 폴리이미드와 같은 뱅크 물질의 처리에 의해 획득될 수도 있으며, 국제 특허 공개 공보 WO03/083960에 기재되어 있는 바와 같이 플루오르화 폴리미이드와 같은 플루오르화 물질이 사용될 수도 있다. 플라즈마 처리된 뱅크 물질의 접촉각은 전형적으로 30°~40°, 예컨대 약 35°이다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 웰(800)의 간략 단면도를 나타낸다. 상기 기판은, 아래쪽을 향하는 링 뱅크의 외부 에지(802a), 경사에 의해 지지되는 용액(804)의 부피 V₂를 갖는 링 뱅크(802)의 단면을 포함한다. 특정 실시예에서는, 뱅크는 대칭 단면을 갖고, 웰의 베이스가 접근됨에 따라, 기판을 향하여 수직 두께가 테이퍼링되는 단면이다. 인접하는 링 뱅크 간의 갭으로 넘치기 전에 하향 에지 슬로프(downward edge slope)가 더 높은 잉크 부피를 함유하게 하기 때문에, 링 뱅크의 존재로 인해 부피 V₂는 도 5의 V₁보다 크게 도시되어 있다. 뱅크의 상부 표면에 대한 용액의 접촉각은 약 35°이며, 뱅크 각도는 약 40°이다. 점선은 인접하는 링 뱅크 상의 용액의 윤곽을 나타내고, 도 5의 x_b2보다 x_b3을 작게 나타내고 있음을 유의해야 한다. 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 웰(810)의 간략 수직 단면도를 나타낸다. 여기서도 기판은 링 뱅크(812)를 재차 지지하는데, 이때에는 균일한 수직 단면 및 실질적으로 90°의 뱅크 각도를 가진다. 부피 V₃은 웰 정의 뱅크(well-defining bank)의 외부 에지를 돌출하는 부피임을 알 수 있을 것이다. 뱅크에서의 용액의 접촉각은 약 35°이고, 뱅크 각도는 실질적으로 90°이다. 부피 V₃은 도 8a의 부피 V₂보다 큰 것을 나타낸다. 또한, 거리 x_b4는 x_b3보다 작은 것을 나타낸다.

링 뱅크 구조는 뱅크에 위치하는 피닝 포인트(pinning point)를 갖고 있다. 즉, 용매가 증발하여, 용액의 부피가 수축됨에 따라, 용액의 부피의 직경은 웰의 베이스에 도달하기 전에 그 내부를 향한 움직임이 중지된다. 이것은 도 9a에 도시한 바와 같은 필름으로 되어, 예컨대, 도 8a의 용액(804)의 부피 V₂가 뱅크의 슬로프에 남아 있는 작은 증착물의 형태로 실질적 두께의 건조 필름(806)을 남기는 증발이 거친다. 전술한 바 및 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 표준 뱅크 구조가 동일하지 않게, 링 뱅크의 내부 에지를 잉크가 돌출할 수 있어, 그 결과, 이 내부 에지의 바깥쪽 - 예컨대 도 8b에 도시한 바와 같이 링 뱅크의 외부 에지 - 에 위치하는 피닝 포인트를 가질 수도 있다.

간략화하면, 상기 도면들은 웰 내로 단일 물질의 증착을 나타내지만, 그러나, 연속적인 증착 및 대응 잉크의 건조에 의해 다층이 단일층 내로 증착될 수도 있음을 알 수 있다. 예컨대, 애노드를 수반하는 기판 상에 형성된 링 뱅크 구조의 경우, (PSS 또는 Nafion?과 같은, 적당한 폴리산으로 도핑된 PEDOT와 같은) 하나 이상의 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층, 정공 블록층 및 전자 수송층이 발광 물질의 층에 부가하여 증착될 수도 있다. 바람직한 일 실시예에서는, 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층은 링 뱅크 구조로 대응 잉크를 프린팅하는 것에 의해 형성된다. 당업자는 프린팅될 물질을 용해하지만, 기초층의 물질을 용해하지 않는 용매의 이용 및 크로스링킹과 같은 기초층의 용해없이 다중층을 형성하는 방법을 알 수 있을 것이다.

도 9b는 본 발명에 따른 다수의 뱅크 구성, 즉 (습식 또는 건식 등방성 에칭 처리에 의해 형성될 수도 있는 언더컷 셸프(undercut shelf)의 옵션(option)을 포함하는) 언더컷 상태에서의 수직 측벽으로부터 대략 타원형 또는 반원 단면을 갖는 뱅크 구조까지 미치는 뱅크 구성을 나타낸다. 이 모든 것은 액적 증착시에 분자 전자 물질을 수용할 수 있다.

언더컷 뱅크를 제조하기 위해서는, 다양한 기술이 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 폴리이미드 또는 아크릴 포토레지스트와 같은 포토레지스트 또는 광정의성 폴리머(photodefinable polymer)가 마스크 또는 레티클을 이용하여 리소그래피적으로 패터닝된 후에, 요구된 뱅크 면각(bank face angle)을 갖도록 현상된다. 포지티브 또는 네가티브 포토레지스트 중 어느 하나가 사용된다(예컨대, 포지티브 레지스트에서 상을 반전하는데 사용하는 상 반전 방법이 있다). 언더컷 포토레지스트를 얻기 위해서는, 포토레지스트가 불충분한 노광 및 과노광되어 과현상될 수 있으며, 언더컷 프로파일은 현상 전에 용매 내로의 침지 처리에 의해 도움을 받을 수 있다. 당업자는 포토리소그래피에 이용하는 베이직 스핀, 노광, 베이킹, 현상 및 린스 절차 등 많은 다양한 방법(예컨대, 여기에 참조로서 원용하는 A. Reiser, Photoreactive Polymers, Wiley, 뉴욕, 1089, 39페이지 참조)이 있음을 알 수 있을 것이다. 몇 개의 특히 적당한 레지스트 물질은, 유기 전자 발광 디스플레이의 제조에 유용한 물질을 공급하는 일본 Zeon 주식화사의 것(ELX 시리즈의 네가티브 레지스트 물질, 및 WIX 시리즈의 포지티브 레지스트 물질)을 이용할 수 있다.

도 10a는 컬러 OLED 디스플레이(1000)의 일부의 다수의 화소 위의 스위핑 헤드(sweeping head)(1002)의 경로를 나타낸다. 상기 도면은 그들 화소의 위치에 적하된 액적 및 링 뱅크(802, 812)의 위치를 도식적으로 나타낸다. 도면에 있어서, 빨강(R), 초록(G) 및 파랑(B)의 서브화소 각각은 베이스에 애노드 금속(106)을 갖는 분리 웰을 갖고 있다. 단지 예를 들면, 작은 플랫 패널 디스플레이에서, 화소는 말하자면 10㎛ 또는 20㎛의 폭의 뱅크에서 50㎛의 폭 및 150㎛의 길이를 가지며, 더 적당한 응용으로서, 컬러 텔레비전과 같은 큰 디스플레이에서의 화소 폭은 약 200㎛일 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 증착된 잉크 부피는 화소 피치(뱅크 디멘젼)의 현저한 변화없이 실질적으로 상당히 증가할 수 있다.

도 10b는 복수의 컬러 서브화소 - 서브화소 그 자체는 애노드 금속(106)에 의해 정의됨 - 용 물질을 각각 수용하는 길이 방향 채널을 링 뱅크(802, 812)가 정의하는 배열을 나타낸다. 실시예에 있어서, 애노드 아일랜드(anode islands)는 산화 실리콘이나 질화 실리콘, 또는 SOG(spin-on-glass)와 같은 기초 패시베이션층(underlying passivation layer)에 의해 분리될 수도 있다. 하나의 화소의 링 뱅크의 어떤 부분도 다른 화소와 공유되지 않는다.

도 11a는, 절연 물질의 층(1102)이, 이후 증착되는 캐소드 물질과의 절연을 위해서, 애노드 금속 위에 마련되는 패시브 매트릭스 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이(1100)의 일부의 단면을 나타낸다. (애노드 금속 전극에 대해 수직인 전극을 제공하기 위해) 캐소드 금속이 상기 구조 상에 증착될 때에, 캐소드 및 애노드 전극이 쇼트됨을 절연체(1102)가 존재하지 않는 도 11b에 더 명확히 나타내고 있다. 상기 절연체는 산화물, 질화물 또는 SOG와 같은 종래의 절연 물질을 포함하거나, 레지스트 물질을 포함할 수 있다. 절연체(1102)가 레지스트 물질을 포함하는 경우, 바람직하게는 절연체는 포지티브 또는 네가티브 레지스트 중 하나이며, 예컨대 포지티브 레지스트 및 뱅크 물질은 다른 타입의 레지스트, 예컨대 네가티브 레지스트로 형성된다. 절연체(1102)가 레지스트 물질을 포함하는 경우, (뱅크 레지스트가 기초 레지스트(unerlying resist)에 잘 부착되도록) 이것은 플루오르화되지 않는 것이 바람직하다. 적당한 레지스트 물질은 전술한 일본 Zeon 주식회사의 ELX 및 WIX 시리즈 레지스트를 포함한다.

도 11c 내지 도 11f는 사용되는 기초 뱅크 지지체 또는 도입될 수 있는 절연 물질과 조합한 1쌍의 링 뱅크의 다른 구성(단면)을 나타낸다.

광범위한 프린트 가능한 물질이 당업자에게 알려져 있다. 예컨대, 정공 주입층은 PEDOT, 폴리아닐린 또는 폴리(씨에노씨오펜) 및 그 유도체일 수도 있으며, 전하 수송, 전하 블록 및 발광층은 공지된 프린트 가능한 작은 분자, 중합 및 덴드리머 물질로 형성될 수도 있다. 플루오렌 반복 단위(fluorene repeat units)를 갖는 호모폴리머(homopolymers) 및 공중합체와 같은 중합 물질은 발광층용으로 특히 바람직하다.

상기 예에서 설명한 층의 프린팅에 후속하여, 유기 발광 다이오드가 캐소드의 증착에 의해 제조 완료된다. 광범위한 적당한 물질 및 증착 기술이 당업자에게 공지되어 있는 캐소드는 투명하거나 불투명할 수도 있다. 애노드측을 통한 발광을 위해서는, 캐소드는 불투명할 수 있다. 그러나, 특히 액티브 매트릭스 소자의 경우, 소자로부터의 광은 투명한 캐소드로부터 발하는 것이 바람직하다. 이 경우, 애노드는 바람직하게는 반사 물질로 형성되거나, 반사 물질의 기초층에 형성되는 ITO와 같은 투명 물질이다.

유기 발광 다이오드는, 소자로의 수분 및 산소의 침입에 의해 발생하는 열화를 회피하기 위해서 캡슐화되는 것이 바람직하다. 적당한 캡슐로는 유리 또는 금속 캔, 또는 폴리머 및 유전 물질의 교차층을 포함하는 배리어 스택(barrier stack)을 포함한다.

당업자라면, 전술한 기술이 유기 발광 다이오드(작은 분자 또는 폴리머)의 제조에 이용되는 것에만 한정되지 않고, 물질이 용매로 용해되어 액적 증착 기술에 의해 증착되는 어떤 타입의 분자 전자 소자의 제조에 사용할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 당업자가 많은 효과적인 다른 방안을 생각할 수 있음에 의심할 여지가 없으며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에서 당업자에게 명확한 많은 변형을 포함하는 전술한 실시예에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

기판 및 상기 기판 상에 배치된 복수의 이산 뱅크 구조를 포함하는 광전 소자(optoelectronic device)에 있어서,

상기 뱅크 구조의 각각은 적어도 하나의 웰의 경계(perimeter)를 정의하고,

상기 웰 내에 전하 수송 물질, 전하 주입 물질, 광 필터링 물질 및 발광 물질 중 하나 이상이 배치되며,

적어도 하나의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하되 인접한 웰의 경계로 연장되지 않으며,

상기 뱅크 구조는 0.25 ㎛ 미만의 반경을 가지되 상기 반경은 상기 뱅크 구조의 측벽면과 상부면 양쪽에 모두 닿지만 교차하지는 않는 경계를 갖는 원의 반경을 의미하는

소자.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 이산 뱅크 구조 각각은 내부 에지 및 외부 에지를 갖는 단면을 포함하는

소자.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 이산 뱅크 구조 각각은 단일 웰의 경계를 정의하는

소자.
기판 및 상기 기판 상에 배치된 복수의 이산 뱅크 구조를 포함하는 광학 소자에 있어서,

상기 뱅크 구조의 각각은 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고,

상기 웰 내에 전하 수송 물질, 전하 주입 물질, 광 필터링 물질 및 발광 물질 중 하나 이상이 배치되며,

적어도 하나의 뱅크 구조는 적어도 하나의 웰의 경계를 정의하고, 인접한 웰의 경계로 연장되지 않으며,

상기 뱅크 구조는 0.25 ㎛ 미만의 반경을 가지되 상기 반경은 상기 뱅크 구조의 측벽면과 상부면 양쪽에 모두 닿지만 교차하지는 않는 경계를 갖는 원의 반경을 의미하는

소자.
분자 전자 물질(molecular electronic material)의 액적 기반(droplet-based) 증착을 위한 복수의 웰을 갖는 분자 전자 소자 구조물에 있어서,

기판과,

상기 기판 상에 내부 에지 및 외부 에지를 갖는 단면을 포함하는 뱅크

를 포함하되,

상기 뱅크는 웰의 경계를 정의하고,

상기 경계의 어떤 부분도 하나를 초과하는 웰의 뱅크를 정의하지 않으며,

상기 뱅크는 0.25 ㎛ 미만의 반경을 가지고, 상기 반경은 상기 뱅크의 측벽면과 상부면 양쪽에 모두 닿지만 교차하지는 않는 경계를 갖는 원의 반경을 의미하는

분자 전자 소자 구조물.
제 5 항에 있어서,

상기 분자 전자 물질은 발광 물질 또는 반도체 물질을 포함하는

분자 전자 소자 구조물.
제 5 항에 있어서,

상기 분자 전자 물질은 광 필터링 물질을 포함하는

분자 전자 소자 구조물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 웰의 베이스(base)에 접근함에 따라 상기 기판을 향하여 테이퍼화되는 수직 두께를 가지는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼화되는 수직 두께를 가지는

소자.
제 8 항에 있어서,

상기 뱅크는 언더컷(undercut)되어, 상기 기판 상의 셸프(shelf)를 정의하며,

상기 셸프는 상기 웰 내에 배치된 물질을 수용하는 오목부(recess)를 정의하는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 대칭형 단면을 갖는

소자.
제 8 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 베이스의 층에 의해 정의되는 평면과 15~75도의 각도를 이루는

소자.
제 12 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 베이스의 층에 의해 정의되는 상기 평면과 25~60도의 각도를 이루는

소자.
제 13 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 베이스의 층에 의해 정의되는 평면과 35~50도의 각도를 이루는

소자.
제 9 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 웰의 베이스를 정의하는 베이스층에 의해 정의되는 평면과 100~175도의 각도를 이루는

소자.
제 15 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 베이스층에 의해 정의되는 상기 평면과 120~160도의 각도를 이루는

소자.
제 16 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 베이스층에 의해 정의되는 상기 평면과 135~150도의 각도를 이루는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 균일한 수직 두께를 갖는

소자.
제 18 항에 있어서,

상기 뱅크는 상기 웰의 베이스를 정의하는 베이스층에 의해 정의되는 평면과 실질적으로 90도의 각도를 이루는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 포지티브 포토레지스트(positive photoresist)를 포함하는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크는 네가티브 포토레지스트(negative photoresist)를 포함하는

소자.
제 5 항에 있어서,

상기 외부 에지는 액적 증착시에 상기 분자 전자 물질을 수용하도록 구성되는

분자 전자 소자 구조물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소자는 분자 전자 물질의 액적을 포함하고,

상기 액적은 상기 웰을 정의하는 뱅크의 내부 에지를 넘어서, 상기 웰을 정의하는 뱅크의 외부 에지에까지 또는 상기 외부 에지 위에까지 이르는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소자는, 한 쌍의 상기 뱅크 아래에 있고 상기 기판에 의해 지지되는 뱅크 지지 구조를 더 포함하며,

상기 뱅크 지지 구조는 2개의 인접하는 상기 웰의 경계의 적어도 일부를 정의하는

소자.
제 24 항에 있어서,

상기 뱅크 지지 구조는 실질적으로 전기적 절연성의 물질의 층을 포함하며,

상기 웰은 상기 절연성의 물질의 층 내의 개구(apertures)에 의해 정의되고,

상기 뱅크는 상기 절연성의 물질의 층 위에 적어도 부분적으로 형성되는

소자.
제 1 항에 있어서,

상기 웰은 디스플레이의 단일 화소 또는 컬러 서브화소를 정의하는

소자.
제 1 항에 있어서,

상기 웰은 컬러 디스플레이에서 동일 컬러의 서브화소 라인을 정의하는

소자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 소자를 포함하는 OLED 디스플레이 소자에 있어서,

상기 기판은 제 1 도전층을 지지하고,

상기 웰에 증착되는 분자 전자 물질은 발광 물질 및 도전 물질을 포함하는

OLED 디스플레이 소자.
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소자의 제조 방법에 있어서,

상기 소자는 웰을 정의하는 적어도 하나의 링 뱅크(ring-bank) 구조를 갖는 기판을 포함하고,

상기 방법은,

상기 웰 내의 용매의 부피가 상기 링 뱅크 구조의 내부 에지를 넘어서 상기 링 뱅크 구조의 외부 에지에 의해 유지되도록, 상기 용매에 용해된 분자 전자 물질을 상기 웰 내에 증착시키는 단계를 포함하되,

상기 링 뱅크 구조는 0.25 ㎛ 미만의 반경을 가지되 상기 반경은 상기 링 뱅크 구조의 측벽면과 상부면 양쪽에 모두 닿지만 교차하지는 않는 경계를 갖는 원의 반경을 의미하는

소자의 제조 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 링 뱅크 구조의 상기 내부 에지는 언더컷되는,

소자의 제조 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 링 뱅크 구조의 상기 내부 에지는 상기 웰의 베이스에 접근함에 따라 상기 기판을 향하여 테이퍼화되는 수직 두께를 갖는,

소자의 제조 방법.
제 30 항에 있어서,

2개의 인접하는 상기 링 뱅크 구조 사이에 전기 절연층이 제공되고, 상기 전기 절연층의 일부는 상기 링 뱅크 구조의 아래에 있는,

소자의 제조 방법.
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