KR102077345B1 - 레이저 전사를 사용한 oled 제작 - Google Patents

Abstract

유기 발광 디바이스를 제작하는 기법, 및 개시된 기법을 사용하여 제작되는 디바이스가 제공된다. 개시된 기법에서, 방출성 재료 및 완충 재료를 포함하는 층은 단일 레이저 전사 공정, 예컨대 레이저-유도된 열 이미지화 공정에서 침착될 수 있다. 방출성 및 완충 재료는 전사 공정 동안 별개의 층으로 침착될 수 있다. 개시된 완충 재료의 예는 차단 재료, 전사 재료 등을 포함한다. 추가의 층은 통상의 기법 또는 추가의 레이저 전사 공정을 사용하여 침착될 수 있다.

Description

레이저 전사를 사용한 OLED 제작{OLED FABRICATION USING LASER TRANSFER}

청구된 본 발명은 공동 산학 연구 협약에 따라 하기 당사자 중 하나 이상에 의해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상을 위해, 및/또는 하기 당사자 중 하나 이상과 연계에 의해 이루어졌다: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 이 협약은 청구한 발명이 만들어진 당일 및 그 전일부터 유효하고, 청구된 발명은 상기 협약의 범주에서 수행된 활동 결과로서 이루어진 것이다.

본 발명의 분야

본 발명은 발광 디바이스, 더욱 구체적으로는 OLED와 같은 디바이스의 레이저 전사 기법을 사용하는 제작에 관한 것이다.

유기 재료를 사용하는 광전자 디바이스는 다수의 이유에서 점점 더 바람직하게 되고 있다. 이러한 디바이스를 제조하는 데 사용되는 많은 재료는 비교적 저렴하므로, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비해 원가 우위 잠재성을 갖는다. 추가적으로, 유기 재료 고유의 특성, 예컨대 이의 가요성은, 연성 기판 상의 제작과 같은 특정한 용도에 적절할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예는 유기 발광 디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지, 및 유기 광검출기를 포함한다. OLED의 경우, 유기 재료는 통상의 재료보다 성능 우위성을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 방출 층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 쉽게 조절될 수 있다.

OLED는 전압이 디바이스 전체에 인가되는 경우 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평판 디스플레이, 조명, 및 역광 조명과 같은 용도에 사용하기에 점점 더 흥미로운 기법이 되고 있다. 여러 가지 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 번호 5,844,363, 6,303,238, 및 5,707,745에 기술되어 있고, 이의 전문은 본원에 참고 인용된다.

인광 방출성 분자에 대한 하나의 용도로는 풀 컬러 디스플레이가 있다. 이러한 디스플레이에 대한 공업 규격은 "포화된" 컬러로서 지칭되는 특정 컬러를 방출하기에 적합한 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 규격은 포화된 적색, 녹색, 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 컬러는 당업계에 잘 공지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.

녹색 방출성 분자의 일례는 하기 화학식의 구조를 갖고, Ir(ppy)₃으로 표시되는, 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:

본원의 상기 도면, 및 하기 도면에서, 본 발명자는 질소에서 금속(여기서는, Ir)에 이르는 배위 결합을 직선으로서 표시한다.

본원에 사용되는 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 소 분자 유기 재료뿐만 아니라 중합체 재료를 포함한다. "소 분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 재료를 지칭하고, "소 분자"는 사실상 꽤 클 수 있다. 소 분자는 일부 상황에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하면 "소 분자" 부류로부터 분자를 제거하지 않는다. 소 분자는 또한 예를 들어 중합체 골격 상 펜던트 기로서 또는 골격의 일부로서 중합체 내에 혼입될 수도 있다. 소 분자는 또한 코어 부분 상에 형성된 일련의 화학적 쉘로 이루어진 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수도 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광성 또는 인광성 소 분자 에미터일 수 있다. 덴드리머는 "소 분자"일 수 있고 현재 OLED 분야에 사용되는 모든 덴드리머는 소 분자인 것으로 여겨진다.

본원에 사용되는 "정상부"란 기판으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 것을 의미하는 반면, "바닥부"란 기판에 가장 근접하여 있는 것을 의미한다. 제1 층이 제2 층 "위에 배치된" 것으로서 기술되는 경우, 제1 층은 기판으로부터 더 멀리 떨어져 배치된다. 제1 층이 제2 층과 "접촉"하고 있다고 구체화되지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 있을 수 있다. 예를 들면, 다양한 유기 층이 중간에 존재한다 하더라도, 캐소드는 애노드 "위에 배치된" 것으로서 기술될 수 있다.

본원에 사용되는 "용액 가공성(solution processible)"이란 용액 또는 현탁액 형태의 액체 매질 내에 용해, 분산 또는 수송되고/되거나 상기 매질로부터 침착될 수 있는 것을 의미한다.

리간드가 방출성 재료의 광활성 특성에 직접 기여하는 것으로 여겨지는 경우 리간드는 "광활성"으로서 언급될 수 있다. 보조 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변형시킬 수 있지만, 리간드가 방출성 재료의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조"로서 언급될 수 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 같이, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 가까운 경우, 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대해 음성 에너지로서 측정되기 때문에, 높은 HOMO 에너지 준위는 절대값이 작은 IP(덜 음성인 IP)에 상응한다. 유사하게, 높은 LUMO 에너지 준위는 절대값이 작은 전자 친화도(EA)(덜 음성인 EA)에 상응한다. 정상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이어그램 상에서, 재료의 LUMO 에너지 준위는 동일한 재료의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이어그램의 정상부에 더 가까운 것으로 여겨진다.

본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 같이, 제1 일 함수는, 제1 일 함수가 더 높은 절대값을 갖는 경우 제2 일 함수보다 " 더 크거나" 또는 "더 높다". 일 함수는 일반적으로 진공 준위에 대해 음수로서 측정되기 때문에, 이는 "더 높은" 일 함수가 더욱 음성인 것을 의미한다. 정상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이어그램 상에서, "더 높은" 일 함수는 하향 방향으로 진공 준위로부터 더 멀리 떨어져 있는 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일 함수와 상이한 관례를 따른다.

OLED에 대한 더욱 상세한 내용, 및 상기 기술된 정의는 미국 특허 번호 7,279,704에서 찾을 수 있고, 이의 전문은 본원에 참고 인용된다.

레이저 전사를 사용하여 발광 디바이스를 제작하는 기법이 제공된다. 구체예에서, 제1 층은 기판 위에 배치될 수 있고, 제2 층은 레이저 전사 공정을 사용하여 제1 층 위에 배치된다. 제2 층은 다중 재료 및/또는 층, 예컨대 하나 이상의 방출성 재료 및/또는 하나 이상의 완충 재료를 포함할 수 있다. 제2 층은 또한 동일하거나 또는 상이한 방출 스펙트럼 또는 피크 방출 파장을 가질 수 있는 다중 방출성 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가의 층은 제2 층 위에 침착될 수 있다. 완충 재료는, 예를 들어 차단 재료, 수송 재료 또는 둘다를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가의 완충 재료는 제1 완충 재료와 동일하거나 또는 상이한 재료를 포함할 수 있는 방출성 재료 아래에 침착될 수 있다. 추가의 층 및 재료는 레이저 전사 공정과 같은 각종 공정을 통해 초기 3개의 층 위에 침착될 수 있다. 방출성 재료를 비롯한 침착되는 재료 및 각종 층은 유기 방출성 재료를 포함할 수 있다. 개시된 기법에 따라 제작되는 디바이스가 또한 제공된다. 제작될 수 있는 예시적 디바이스는 풀 컬러 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 휴대용 디바이스, 태블릿 디바이스, 스마트폰, 조명 디바이스, 무선 소형(handheld) 디바이스, 텔레비젼, 및 플렉서블 디스플레이를 갖는 소비자 디바이스, 및 이의 조합을 포함한다.

도 1에는 유기 발광 디바이스가 도시된다.
도 2에는 별도의 전자 수송 층을 갖지 않는 역위 유기 발광 디바이스가 도시된다.
도 3a에는 개시된 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 예시 방법이 도시된다.
도 3b에는 개시된 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 예시 방법이 도시된다.
도 4에는 개시된 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 예시 방법이 도시된다.
도 5에는 개시된 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 예시 방법이 도시된다.

일반적으로, OLED는 애노드 및 캐소드 사이에 배치되고 애노드 및 캐소드에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 유기 층을 포함한다. 전류가 인가되는 경우, 애노드는 유기 층(들)에 정공을 주입하고 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극으로 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자에 국재화되는 경우, 여기 에너지 상태를 갖는 국재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 형성된다. 엑시톤이 광전자 방출 메카니즘을 통해 이완되는 경우 광이 방출된다. 일부 경우에, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스에 국재화될 수 있다. 비-방사성 메카니즘, 예컨대 열적 이완이 또한 발생할 수 있지만, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.

초기 OLED에는 예를 들어 미국 특허 번호 4,769,292에 개시되는 바와 같이 이의 일중항 상태("형광")로부터 광을 방출하는 방출성 분자가 사용되었고, 이의 전문이 참고 인용된다. 형광성 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간에서 발생한다.

더욱 최근에는, 삼중항 상태("인광")로부터 광을 방출하는 방출성 재료를 갖는 OLED가 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 [Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]에서 입증되었고, 이의 전문은 참고 인용된다. 인광은 미국 특허 번호 7,279,704의 컬럼 5∼6에 더욱 상세하게 기술되어 있고, 참고 인용된다.

도 1에는 유기 발광 디바이스(100)가 도시된다. 도면이 반드시 일정 비례로 그려진 것은 아니다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입 층(120), 정공 수송 층(125), 전자 차단 층(130), 방출 층(135), 정공 차단 층(140), 전자 수송 층(145), 전자 주입 층(150), 보호 층(155), 캐소드(160) 및 배리어 층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도 층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기술된 층을 차례로 침착시킴으로써 제작할 수 있다. 실시예 재료뿐만 아니라, 이들 다양한 층의 특성과 기능은 참고 인용되는 미국 7,279,704의 칼럼 6∼10에 더욱 상세하게 기술된다.

이러한 각 층에 대한 더 많은 예시가 이용가능하다. 예를 들면, 연성 및 투명 기판-애노드 조합은 미국 특허 번호 5,844,363에 개시되며, 그 전문이 참고 인용된다. p-도핑된 정공 수송 층의 예는 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 개시된 바와 같이 50:1의 몰비에서 F₄-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA가 있고, 그 전문이 참고 인용된다. 방출 및 호스트 재료의 예는 Thompson 등에 의한 미국 특허 번호 6,303,238에 개시되며, 이의 전문이 참고 인용된다. n-도핑된 전자 수송 층의 예는 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 개시되는 1:1의 몰비에서 Li로 도핑된 BPhen이 있고, 이의 전문이 참고 인용된다. 전문이 참고 인용되는 미국 특허 번호 5,703,436 및 5,707,745에는 상부에 놓이는 투명, 전기 전도성, 스퍼터링-침착된 ITO 층과 함께 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 복합 캐소드를 포함하는 캐소드의 예가 개시된다. 차단 층의 이론 및 용도는 미국 특허 번호 6,097,147 및 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 더욱 상세하게 기술되며, 이의 전문이 참고 인용된다. 주입 층의 예는 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0174116에 제공되고, 이의 전문이 참고 인용된다. 보호 층의 설명은 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0174116에서 찾을 수 있고, 이의 전문이 참고 인용된다.

도 2에는 역위 OLED(200)가 도시된다. 이 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 방출 층(220), 정공 수송 층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기술된 층을 차례로 침착시킴으로써 제작할 수 있다. 가장 일반적인 OLED 구성이 애노드 위에 배치된 캐소드를 갖고, 디바이스(200)가 애노드(230) 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖기 때문에, 디바이스(200)는 "역위" OLED라 칭할 수 있다. 디바이스(100)와 관련하여 기술된 것과 유사한 재료가 디바이스(200)의 상응하는 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지에 대한 일례를 제공한다.

도 1 및 도 2에 예시된 단순한 층상(layered) 구조는 비제한적 예로서 제공되고, 본 발명의 구체예는 광범위하게 다양한 다른 구조와 연관되어 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 기술되는 특별한 재료 및 구조는 사실상 예시적이고, 기타 재료 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 상이한 방식으로 기술되는 각종 층을 조합함으로써 실현될 수 있거나, 또는 층은 고안, 성능, 및 비용 인자에 기초하여 완전히 생략될 수 있다. 구체적으로 기술되지 않은 다른 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기술된 것 이외의 재료가 사용될 수 있다. 본원에 제공된 수많은 예시가 단일 재료를 포함하는 것으로서 각종 층을 기술하지만, 재료의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 더욱 일반적으로 임의의 혼합물이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 층은 다양한 서브층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제공되는 명칭은 엄격하게 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송 층(225)은 정공을 수송하고 방출 층(220)에 정공을 주입할 수 있고, 정공 수송 층 또는 정공 주입 층으로서 기술될 수 있다. 일 구체예에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치되는 "유기 층"을 갖는 것으로서 기술될 수 있다. 이러한 유기 층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어 도 1 및 2와 관련하여 기술된 바와 같이 상이한 유기 재료의 다중 층을 추가로 포함할 수 있다.

구체적으로 기술되지 않은 구조 및 재료, 예컨대 중합체 재료를 포함하는 OLED(PLED), 예컨대 전문이 참고 인용되는 Friend 등에 의한 미국 특허 번호 5,247,190에 개시되는 것이 사용될 수도 있다. 추가 예로서, 단일 유기 층을 갖는 OLED가 사용될 수 있다. OLED는, 예를 들어 전문이 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 5,707,745에 기술된 바와 같이 적층될 수 있다. OLED 구조는 도 1 및 2에 예시되는 단순한 층상 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선하기 위한 각이 있는 반사 표면, 예컨대 전문이 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 6,091,195에 기술되는 메사(mesa) 구조, 및/또는 전문이 참고 인용되는 Bulovic 등에 의한 미국 특허 번호 5,834,893에 기술되는 핏(pit) 구조를 포함할 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 다양한 구체예의 임의의 층은 임의의 적당한 방법에 의해 침착될 수 있다. 유기 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발, 잉크젯, 예컨대 전문이 참고 인용되는 미국 특허 번호 6,013,982 및 6,087,196에 기술되는 것, 유기 기상 침착(OVPD), 예컨대 전문이 참고 인용되는 Forrest 등에 의한 미국 특허 번호 6,337,102에 기술되는 것 및 유기 증기 제트 프린팅에 의한 침착(OVJP), 예컨대 전문이 참고 인용되는 미국 특허 출원 일련 번호 10/233,470에 기술되는 것을 포함한다. 다른 적당한 침착 방법은 스핀 코팅 및 기타 용액 기반 공정(solution based process)을 포함한다. 용액 기반 공정은 바람직하게는 질소 또는 불활성 분위기에서 수행된다. 다른 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴화 방법은 마스크를 통한 침착, 냉간 용접, 예컨대 전문이 참고 인용되는 미국 특허 번호 6,294,398 및 6,468,819에 기술되는 것, 및 잉크젯 및 OVJD와 같은 침착 방법 중 일부와 연관되는 패턴화를 포함한다. 다른 방법도 사용될 수 있다. 침착시키고자 하는 재료는 특정 침착 방법에 적합하도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 용액 가공을 견디는 능력을 향상시키기 위해 소 분자 내에 분지 또는 비분지되고, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 함유하는 알킬 및 아릴 기와 같은 치환기가 사용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기가 사용될 수 있고, 3∼20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 갖는 재료는 대칭 구조를 갖는 것보다 더 나은 용액 가공성을 가질 수 있는데, 그 이유는 비대칭 재료가 재결정화되려는 경향이 더 낮기 때문일 수 있다. 덴드리머 치환기는 용액 가공을 견디는 소 분자의 능력을 향상시키는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 구체예에 따라 제작되는 디바이스는 추가적으로 경우에 따라 배리어 층을 포함할 수 있다. 배리어 층의 한 목적은 수분, 증기 및/또는 가스 등을 비롯한 환경에서 유해 종에의 노출에 의한 손상으로부터 전극 및 유기 층을 보호하는 것이다. 배리어 층은 기판, 전극 위에, 아래에 또는 옆에, 또는 에지를 포함한 디바이스의 임의의 다른 부분 위에 침착될 수 있다. 배리어 층은 단층, 또는 다층을 포함할 수 있다. 배리어 층은 공지된 각종 화학 증착 기법에 의해 형성될 수 있고 다중 상을 갖는 조성물뿐만 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 배리어 층에는 임의의 적당한 재료 또는 재료의 조합을 사용할 수 있다. 배리어 층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘다를 혼입할 수 있다. 바람직한 배리어 층은 본원에 전문이 참고 인용되는 미국 특허 번호 7,968,146, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기술된 바와 같이 중합체 재료 및 비-중합체 재료의 혼합물을 포함한다. "혼합물"로 간주되기 위해서는, 전술된 중합체 및 비-중합체 재료를 포함하는 배리어 층이 동일한 반응 조건 하에 및/또는 동시에 침착되어야 한다. 중합체 대 비-중합체 재료의 중량비는 95:5 내지 5:95의 범위 내에 있을 수 있다. 중합체 재료 및 비-중합체 재료는 동일한 전구체 재료로부터 생성될 수 있다. 일례에서, 중합체 재료 및 비-중합체 재료의 혼합물은 본질적으로 중합체 실리콘 및 무기 실리콘으로 이루어진다.

본 발명의 구체예에 따라 제작되는 디바이스는 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비전, 옥외 광고판, 옥내 조명 또는 옥외 조명 및/또는 신호등, 전방 디스플레이(heads up display), 완전 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 개인 휴대 단말기(PDA), 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로-디스플레이, 교통수단, 대면적 벽, 극장 또는 스타디움 스크린, 또는 간판을 포함하는, 광범위하게 다양한 소비 제품에 혼입될 수 있다. 본 발명에 따라 제작되는 디바이스를 제어하는 데 수동 매트릭스 및 능동 매트릭스를 포함하는 다양한 제어 메카니즘이 사용될 수 있다. 디바이스 중 다수는 인간에게 편안한 온도 범위에서, 예컨대 18℃∼30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20∼25℃)에서 사용되도록 의도된다.

본원에 기술된 재료 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서 용도를 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 태양 전지 및 유기 광검출기와 같은 다른 광전자 디바이스는 상기 재료 및 구조를 사용할 수 있다. 더욱 일반적으로는, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 재료 및 구조를 사용할 수 있다.

용어 할로, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴킬, 복소환 기, 아릴, 방향족 기, 및 헤테로아릴은 당업계에 공지되어 있고, 미국 7,279,704의 컬럼 31∼32에서 정의되며, 본원에 참고 인용된다.

앞서 기술된 바와 같이, 발광 디바이스에서 하나 이상의 층을 제작하는 데에는 OVPD, OVJP, 증기 열 증발(VTE), 잉크젯 프린팅, 마스크를 통한 침착, 용액 가공, 냉간 용접 등과 같은 각종 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 구체예에서, 레이저 전사 기법은 디바이스의 하나 이상의 재료 또는 층을 침착시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 하나의 공정은 레이저 열 전사이다. 레이저 열 전사는 광-대-열 전환 층으로 코팅된 공여체 막을 사용한다. 전환 층은 제작하는 디바이스의 부품인 하나 이상의 유기 층 또는 다른 층으로 코팅될 수 있다. 상기 층은 기판과 접촉하도록 배치되고 공여체 막은 유기 층 및/또는 다른 층을 기판 상에 침착시키는 의도된 침착 패턴으로 레이저에 의해 스캐닝된다.

레이저 전사 공정에 사용되는 공여체 막은 통상 투명, 연성 재료, 예컨대 폴리에스테르를 포함한다. 전환 막은 통상 스펙트럼 중 IR 영역의 레이저 광을 흡수하고, 이 광을 열로 전환하도록 선택된다. 하나 이상의 코팅, 예컨대 탄소 코팅은 막에 적용될 수 있다. 레이저가 층에 적용되기 때문에, 광은 열로 전환되고 재료는 전환 막에서 기판으로 전사된다. 통상, 당업자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 침착된 재료는 목적하는 기계적 특성, 예컨대 비교적 약한 응집력 및 공여체 막과 침착된 막 사이의 접착력의 적절한 균형을 갖도록 선택된다. 추가로, 막은 침착된 재료(들)의 분해를 방지하기 위해 레이저의 적용에 의해 발생되는 열을 잘 견딜 수 있는 것이 바람직하다.

단지 OLED와 같은 디바이스에 사용하기에 적당한 전기적 및 광학적 특성만이 고려된다면 제공된 재료에는 목적하는 막의 기계적 및 열적 특성이 필요하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 다른 수송 층이 충분히 개방된(wider-opening) 및/또는 덜 정밀하게 배치된 마스크로 침착될 수 있기 때문에 레이저 전사를 사용하여 방출 층을 침착시키는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 따라서, 레이저 전사를 사용하여 디바이스의 방출 층만을 침착시키는 것이 바람직할 수 있다.

하지만, 레이저 전사 공정, 예컨대 레이저 열 전사는 종종 높지 않은 진공 환경에서 수행되고, 이는 상당량의 물, 또는 레이저 전사 층이 침착되는 계면에, 및/또는 후속 층의 침착 전에 일단 침착되는 레이저 전사 층의 윗면 상에 형성되는 다른 바람직하지 않은 물질을 초래할 수 있다. 예를 들면, 통상의 레이저 열 전사 공정에서 이러한 2가지 계면은 분해에 가장 민감하고 종종 디바이스 수명을 한정시킬 수 있다.

바람직하지 않은 재료의 형성 또는 응축을 감소 또는 제거하기 위해, 본 발명의 일 구체예에서는, 하나 이상의 방출 층(EML)이 "완충" 층, 예컨대 수송 및/또는 차단 층 재료로 레이저 전사를 통해 침착될 수 있다. 완충 재료는 레이저 전사 공정에서 침착되는 재료의 스택 중 일부로서 EML의 단면 또는 양면 상에 배치될 수 있다. 완충 재료(들)는 통상 레이저 전사 공정의 응축 또는 다른 잠재적으로 바람직하지 않은 효과로부터의 손상 또는 분해에 덜 민감할 수 있다. 추가로, 본원에 개시된 바와 같은 완충 층의 사용은 또한 바람직하지 않은 재료가 방출 층과 접촉하는 것 또는 방출 층에 근접하는 것을 방지하여, 이에 따라 방출 층 성능의 바람직하지 않은 저하를 방지 또는 감소시킨다. 따라서, 생성된 층(들)은 상당한 분해 또는 디바이스 성능에 다른 바람직하지 않은 영향을 주는 일 없이 OLED와 같은 발광 디바이스에 사용하기에 적당할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 구체예에서, 발광 디바이스는 기판 위에 제1 층, 예컨대 캐소드, 애노드, 수송 층, 또는 다른 층을 침착시킴으로써 제작될 수 있다. 제1 층은 임의의 적당한 기법, 예컨대 VTE, 용액 가공, 잉크젯 프린팅 등을 사용하여 침착될 수 있다. 그리고나서 제2 층은 레이저 전사 공정, 예컨대 레이저 열 전사를 통해 제1 층 위에 침착될 수 있다. 제2 층은 다층 또는 서브-층, 예컨대 방출성 재료 및 완충 재료를 포함할 수 있다. 완충 재료는 방출성 재료, 예컨대 수송 재료, 차단 재료 등에 근접하게 배치되는 것이 적당한 임의의 층일 수 있다. 하나 이상의 추가의 층, 예컨대 캐소드, 애노드, 수송 층, 또는 다른 층은 임의의 적당한 기법을 사용하여 방출성 및 완충 층 위에 침착될 수 있다.

도 3a에는 본원에 개시된 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 예시 공정이 도시된다. (301)에서, 제1 층(305)은 기판(300) 위에 침착될 수 있다. 제1 층(305)은, 예를 들어 주입 층, 수송 층, 다른 비-방출 층 등일 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 OVPD, OVJP, VTE, 잉크젯 프린팅, 마스크를 통한 침착, 용액 가공, 또는 냉간 용접을 사용하여 침착될 수 있다. 다른 층은 제1 층(305)을 침착시키는 데 사용된 것과 동일하거나 상이한 공정을 사용하여 제1 층(305) 전 또는 후에 침착될 수 있다. (302)에서, 방출성 재료(310) 및 완충 재료(312)를 포함하는 층은 레이저 전사 공정, 예컨대 레이저 열 전사를 사용하여 침착될 수 있다. 바람직하게는, 재료(310, 312)는 단일 레이저 전사 공정을 사용하여 침전되므로, 상기 재료는 제1 층(305) 위에 층 스택으로서 침전된다. 완충 재료는 디바이스 내 방출 층에 근접하게 배치되기에 적당한 임의의 재료, 예컨대 수송 층, 차단 층, 방출 층 등일 수 있다. 기판 위에 침착시, 방출 층(310) 및 완충 재료(312)의 층이 형성될 수 있다.

도 3b에는 본원에 개시된 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 또다른 예시 공정이 도시된다. 도 3a와 관련하여 개시되는 배와 같이, (301)에서, 기판(300) 위에는 제1 층(305)이 침착될 수 있다. 제1 층(305)은, 예를 들어 주입 층, 수송 층, 다른 비-방출 층 등일 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 OVPD, OVJP, VTE, 잉크젯 프린팅, 마스크를 통한 침착, 용액 가공, 또는 냉간 용접을 사용하여 침착될 수 있다. 다른 층은 제1 층(305)을 침착시키는 데 사용된 것과 동일하거나 상이한 공정을 사용하여 제1 층(305) 전 또는 후에 침착될 수 있다. (305)에서, 방출성 재료(330) 및 완충 재료(332)를 포함하는 층은 레이저 전사 공정, 예컨대 레이저 열 전사를 사용하여 침착될 수 있다. 바람직하게는, 재료(330, 332)는 일 레이저 전사 공정을 사용하여 침착되므로, 상기 재료는 제1 층(305) 위에 층 스택으로서 침전된다. 완충 재료는 디바이스 내 방출 층에 근접하게 배치되기에 적당한 임의의 재료, 예컨대 수송 층, 차단 층, 방출 층 등일 수 있다. 기판 위에 침착시, 방출 층(310) 및 완충 재료(312)의 층이 형성될 수 있다. 기판 위에 침착시, 방출 층(330) 및 완충 재료(332)의 층이 형성될 수 있다. 도 3b에 도시된 공정에 사용되는 특정한 재료 및 층의 일부 또는 전부는 도 3a의 것과 동일할 수 있거나, 상이할 수 있다.

보다 일반적으로는, 레이저 전사 공정 동안 더 많은 재료가 침착되어 생성된 디바이스 내에 추가의 층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 다중 방출 층, 또는 다중 방출성 재료를 포함하는 단일 방출 층에서 유도할 수 있는 다중 방출성 재료가 사용될 수 있다. 또다른 예로서, 하나 이상의 추가의 완충 재료가 사용될 수 있으므로, 완충 재료의 층은 방출 층(310)의 위에, 아래에 또는 위 및 아래 둘다에 형성된다. 완충 재료의 층이 방출 층의 위 및 아래 둘다에 형성되는 구성에서, 생성된 완충 재료의 층은 동일한 재료 또는 상이한 재료를 포함할 수 있고, 생성된 디바이스 내에서 동일하거나 상이하게 작동할 수 있다. 완충 재료(312)는 또한 생성된 디바이스에서 방출 층을 형성하거나 또는 방출 층(310)의 일부가 될 수 있는 추가의 방출성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 완충 재료(312)는 레이저 전사 공정 동안 방출성 재료(310)보다 분해 또는 손상에 덜 민감한 방출성 재료를 포함할 수 있다.

(303)에서, 하나 이상의 추가의 제3 층(320)은 방출성 재료(310) 및 완충 재료(312) 위에 침착되어 완전한 디바이스를 형성할 수 있다. 추가의 층(320)은, 예를 들어 캐소드, 애노드, 수송 층, 차단 층, 또는 이의 조합을 포함할 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 OVPD, OVJP, VTE, 잉크젯 프린팅, 마스크를 통한 침착, 용액 가공, 또는 냉간 용접에 의해 구성될 수 있다.

예를 들어 디바이스에서 상이한 층의 스택을 침착시키는 단일 레이저 전사 공정에서 다중 재료를 제작하는 것이 바람직할 수 있다. 도 4에는 본 발명의 구체예에 따른 레이저 전사 공정을 통해 다중 재료 및/또는 층을 침착시키는 것의 예시가 도시된다. (401)에서, 기판(400) 상에는 하나 이상의 층(405, 410)이 제작될 수 있다. 상기 층은, 예를 들면 정공 주입 층(405) 및 정공 수송 층(410)을 포함할 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 용액 가공 또는 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 상기 층은 개별적으로 제작될 수 있거나, 또는 단일 또는 조합 공정으로 제작될 수 있다. (402)에서, 방출성 재료 및 하나 이상의 완충 재료를 포함하는 스택은 앞서 기술된 단일 레이저 전사 공정을 사용하여 HTL(410) 위에 제작함으로써, 차단 층(422), 방출 층(420), 및 정공 수송 층(412)을 형성할 수 있다. 이러한 예에서, 차단 층 재료 및 정공 수송 층 재료는 방출 층 재료에 대해 완충 재료로서 작용할 수 있고, 레이저 전사 공정 동안 방출성 재료에 대한 손상 또는 다른 바람직하지 않은 효과를 방지할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 완충 재료는 동일한 재료를 포함하거나, 또는 앞서 제작된 층과 동일한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 정공 수송 층(412)에서 정공 수송 완충 재료는 앞서 제작된 정공 수송 층(410)의 재료와 동일할 수 있다. 따라서, 예시 목적을 위한 별도의 층으로서 도시되지만, 2개의 HTL(410, 412)은 마감 처리된 디바이스에서 및/또는 레이저 전사 공정의 완료 후 단층으로서 형성 또는 작동할 수 있다.

(403)에서, 추가의 층은 (402)의 레이저 전사 공정 동안 제작되는 층 위에 제작될 수 있다. 예를 들면, 캐소드(436), 수송 층(432), 및 전자 주입 층(434)은 임의의 적당한 기법, 예컨대 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 그리고나서 마감 처리된 디바이스는 도시된 바와 같이 층(405, 410, 412, 420, 422, 432, 434, 및 436)을포함할 수 있다. 다른 층 및 일정 유형의 층은 또한 (402)의 레이저 전사 공정 동안 침착되는 것 위에 제작될 수 있다.

도 5에는 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 또다른 예시 공정이 도시된다. (501)에서, 기판(500) 상에는 하나 이상의 층(505, 510)이 제작될 수 있다. 층은, 예를 들면 정공 주입 층(505) 및 정공 수송 층(510)을 포함할 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 용액 가공 또는 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 층은 개별적으로 제작될 수 있거나, 또는 단일 공정 또는 조합 공정으로 제작될 수 있다. (502)에서, 방출성 재료 및 하나 이상의 완충 재료를 포함하는 스택은 앞서 기술된 바와 같이 단일 레이저 전사 공정을 사용하여 HTL(510) 위에 제작하여 차단 층(522), 방출 층(520), 및 전자 차단 층(512)을 형성할 수 있다. 이러한 예에서, 차단 층 재료 및 전자 차단 층 재료는 방출 층 재료에 대해 완충 재료로서 작용할 수 있고, 레이저 전사 공정 동안 방출성 재료에 대한 손상 또는 다른 바람직하지 않은 효과를 방지할 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 레이저 전사 공정에서 침착된 재료는 앞서 제작된 층으로 단층을 형성할 수 있고/있거나 앞서 제착된 층과 동일한 목적으로 작용한다. 예를 들면, 레이저 전사 공정 동안 침착된 ETL(632) 및 ETL 재료(622)는 완료된 디바이스에서 단층으로서 형성 또는 작동될 수 있다. (603)에서, 추가의 층은 레이저 전사 공정(602) 동안 제작된 층 위에 제작될 수 있다. 예를 들면, 캐소드(636) 및 하나 이상의 수송 층(532, 534)은 임의의 적당한 기법, 예컨대 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 그리고나서 마감 처리된 디바이스는 도시된 바와 같이 층(505, 510, 512, 520, 522, 532, 534, 및 536)을 포함할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 구체예에 따라 발광 디바이스 및 생성된 디바이스 구조를 제작하는 또다른 예시 공정이 도시된다. (601)에서, 기판(600) 상에는 하나 이상의 층(605, 610)이 제작될 수 있다. 층은, 예를 들어 정공 주입 층(605) 및 정공 수송 층(610)을 포함할 수 있고, 임의의 적당한 기법, 예컨대 용액 가공 또는 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 층은 개별적으로 제작될 수 있거나, 또는 단일 공정 또는 조합 공정으로 제작될 수 있다. (602)에서, 방출성 재료 및 하나 이상의 완충 재료를 포함하는 스택은 앞서 기술된 바와 같이 단일 레이저 전사 공정을 사용하여 HTL(610) 위에 제작하여 전자 수송 층(622), 방출 층(620), 및 전자 차단 층(612)을 형성할 수 있다. 이러한 예에서, 전자 수송 재료 및 전자 차단 층 재료는 방출 층 재료에 대해 완충 재료로서 작용할 수 있고, 레이저 전사 공정 동안 방출성 재료에 대한 손상 또는 다른 바람직하지 않은 효과를 방지할 수 있다. (603)에서, 추가의 층은 레이저 전사 공정(602) 동안 제작된 층 위에 제작될 수 있다. 예를 들면, 캐소드(636) 및 하나 이상의 수송 층(632, 634)은 임의의 적당한 기법, 예컨대 VTE를 사용하여 침착될 수 있다. 그리고나서 마감 처리된 디바이스는 도시된 바와 같이 층(605, 610, 612, 620, 622, 632, 634, 및 636)을 포함할 수 있다.

예를 들어 도 4∼6과 관련하여 본원에 기술된 특정예는 단이 예시의 목적으로만 제공된다. 각 실시예에 예시된 특정 층은 한정하고자 의도된 것이 아니고, 각종 다른 층 및 재료 유형이 사용될 수 있다. 유사하게는, 레이저 전사 공정(402, 502, 602)에서 둘 이상의 완충 재료가 사용될 수 있다. 다른 층은 예를 들어 비-레이저 전사 공정(401, 501, 601, 403, 503, 603) 이전, 동안, 또는 이후에 다른 공정을 사용하여 제작될 수 있다.

본원에 제공된 실시예가 단일 디바이스의 제작과 관련하여 기술되었지만, 다중 디바이스를 제작하는 데, 예를 들어 디스플레이 또는 유사한 디바이스에서 다중 픽셀 또는 서브-픽셀을 제작하는 데 유사하거나 동일한 공정을 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이렇게 하기 위해, 기술된 실시예 공정은 기판의 다중 영역 위에서 동시에 실시될 수 있다. 본원에 개시된 제작 기법은, 비제한적 예로서, 풀 컬러 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 휴대용 디바이스, 태블릿 디바이스, 스마트폰, 조명 디바이스, 무선 소형 디바이스, 텔레비젼, 및 플렉서블 디스플레이를 갖는 소비자 디바이스, 및 이의 조합을 포함하는 각종 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있다.

본원에 개시된 기법은 디바이스의 방출성 및/또는 다른 층의 분해를 감소시키고, 이에 의해 디바이스의 수명을 향상시킬 수 있다. 더욱 구체적으로는, 개시된 기법은 EML 만이 레이저 전사 기법을 통해 침착되는 디바이스, 및/또는 레이저 전사 기법을 통해 EML이 침착되고 추가의 층이 레이저 전사 기법을 통해 개별적으로 침착되는 디바이스, 예컨대 EML, HBL, ETL 등이 기판 상의 애노드 위에 레이저 전사를 통해 각각 침착되는 디바이스와 관련하여 5∼100배 이상 LT97 디바이스 수명을 향상시킬 수 있다는 것으로 여겨진다.

레이저 열 전사와 관련하여 기술되지만, 다른 유사한 레이저 전사 공정은 본 발명의 범위 및 청구범위에서 벗어나는 일 없이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 침착시킬 재료가 전사 공정 동안 표적에 접착되지 않지만, 레이저에 의해 전사 기판으로부터 증발되는 직접 레이저 전사 공정 또한 사용될 수 있다. 그리고나서 재료는 표적 기판 및/또는 다른 재료 상에 침착된다.

본원에 기술되는 다양한 구체예는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기술되는 수많은 재료 및 구조는 본 발명의 취지에 벗어나는 일 없이 다른 재료 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 청구되는 본 발명은, 당업자에게 자명한 바와 같이, 본원에 기술되는 특정 예 및 바람직한 구체예로부터의 변형예를 포함할 수 있다. 본 발명이 작동되도록 하는 각종 이론은 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다.

Claims (19)

1. 기판 위에 제1 층을 침착시키는 단계;
   레이저 전사 공정을 통해 제1 층 위에, 제1 방출성 재료 및 제1 완충 재료를 포함하는 제2 층을 침착시키는 단계로서, 제1 방출성 재료는 제1 측 및 제1 측과 대향되는 제2 측을 가지는 층을 형성하고, 제1 완충 재료는 제1 층에 도포하기 위해 제1 방출성 재료의 제1 측 위에 배치되고, 발광 디바이스의 제작을 위한 레이저 전사 공정 동안 완충 재료가 제1 방출성 재료의 제2 측 위에 존재하지 않는 것인 단계; 및
   제2 층 위에 제3 층을 침착시키는 단계
   를 포함하는 발광 디바이스의 제작 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 완충 재료는 차단 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
3. 제1항에 있어서, 제1 완충 재료는 수송 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 기판 위에 침착 후, 방출성 재료는 완충 재료 위에 층으로 배치되는 것인 제작 방법.
6. 제1항에 있어서, 제2 층은 제2 완충 재료를 추가로 포함하는 것인 제작 방법.
7. 제1항에 있어서, 제2 층은 제2 방출성 재료를 추가로 포함하는 것인 제작 방법.
8. 제1항에 있어서, 제2 층은 복수의 방출성 재료를 포함하고, 복수의 방출성 재료 각각은 상이한 피크 방출 파장을 갖는 것인 제작 방법.
9. 제1항에 있어서, 제2 단일 레이저 열 전사 공정에서 제1 층 위에 제4 층을 침착시키는 단계를 추가로 포함하고, 제2 층은 제2 방출성 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
10. 제9항에 있어서, 제4 층은 제2 완충 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
11. 제1항에 있어서, 제1 방출성 재료는 유기 방출성 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
12. 제1항에 있어서, 제1 완충 재료는 유기 재료를 포함하는 것인 제작 방법.
13. 제1항에 있어서, 제1 층을 침착시키는 단계는 진공 열 증발에 의해 제1 층을 침착시키는 것을 포함하는 것인 제작 방법.
14. 제1항에 있어서, 제3 층을 침착시키는 단계는 진공 열 증발에 의해 제3 층을 침착시키는 것을 포함하는 것인 제작 방법.
15. 제1항에 있어서, 제1 층은 수송 층을 포함하는 것인 제작 방법.
16. 제1항에 있어서, 제3 층은 수송 층을 포함하는 것인 제작 방법.
17. 제1항에 있어서, 제3 층은 전극을 포함하는 것인 제작 방법.
18. 삭제
19. 삭제

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