KR102422102B1 - 광발광 분광법을 사용한, oled 제조를 위한 계측 - Google Patents

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Abstract

광발광(PL) 층의 특징을 결정하기 위한 장치는, 가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 광원, PL 층 상으로 여기 광을 지향시키도록 구성된 광학 조립체, PL 층과 상호작용하는 여기 광에 응답하여 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 PL 방출에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된 검출기, 및 검출기에 결합되고, 검출기로부터 신호를 수신하고 신호에 기초하여 PL 층의 특징을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.

Description

광발광 분광법을 사용한, OLED 제조를 위한 계측
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 정적 및 나노초 순간 광발광 분광법(transient photoluminescence spectroscopy)을 사용하여 층의 균일성 및/또는 도펀트 농도를 모니터링하기 위한 비파괴적 인-시튜 계측에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드들(OLED들)은 전류에 응답하여 광을 방출하는 유기 반도체 층을 포함하는 발광 다이오드들(LED들)이다. 방출성 전계발광 층으로 지칭되는 이 유기 반도체 층은 2개의 전극들 사이에 위치되는데, 전극들 중 하나(또는 투명 디스플레이들의 경우에 양쪽 전극들 모두)는 전형적으로 투명하다. OLED들은 디바이스들, 예컨대, 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 이동 전화기들, 휴대용 게임 콘솔들, 및 개인 정보 단말기들(PDA들)의 방출성 디지털 디스플레이들을 생성하는 데 사용된다. OLED 디스플레이의 픽셀들은 유기 반도체 층들로부터 형성되고, 그러므로 가시광을 스스로 방출한다. 그 결과, 액정 디스플레이(LCD)와 달리, OLED 디스플레이는 백라이트 없이 작동한다. 결과적으로, OLED 디스플레이들은 일반적으로, 동등한 액정 디스플레이들(LCD들)보다 더 얇고 더 가벼우며, LCD들보다 더 깊은 블랙들을 생성하고 더 높은 명암비들을 달성한다.
능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이는, 각각의 개별 픽셀에 직접적으로 접근하여 이를 켜거나 끄는, 백플레인 상에 위치된 유기 전계발광 픽셀들의 고밀도 어레이를 포함한다. 전계발광 픽셀들은, TFT 백플레인 상에 선택적으로 증착되고 박막 캐소드 및 애노드 층들에 의해 경계지어지는 다양한 유기 층들의 스택으로부터 각각 형성된다. 각각의 전계발광 픽셀을 구성하는 유기 층들은 일반적으로, 전자 주입 층(EIL), 전자 수송 층(ETL), 방출성 층(EML), 정공 수송 층(HTL), 및 정공 주입 층(HIL)을 포함한다. 이러한 층들 각각의 품질 및 균일성은 픽셀 및 OLED 디스플레이의 성능에 전체적으로 상당히 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 1%의 분율만큼 작은, 층의 도펀트 농도의 변화가, 층의 전하 캐리어들의 역학을 변경할 수 있고, 이는 차례로, 층의 광발광 거동에 영향을 미친다. 이러한 유기 층들 중 하나 이상의 층의 두께의 변화들이 또한, 디바이스 효율에 영향을 줄 수 있다.
OLED의 다양한 유기 층들은 전형적으로, 단일 고진공 증착 시스템에서 형성되며, 여기서 각각의 층은 시스템의 상이한 챔버를 통해 백플레인 상에 증착된다. 그 결과, OLED 디바이스는 전체 OLED 형성 프로세스가 완료될 때까지 접근되고 시험될 수 없으며, 이는 최대 몇 시간 동안 지속될 수 있고 그 동안 다수의 기판들이 전형적으로 처리된다. 결과적으로, 단일 챔버에서의 프로세스 편위는 검출되기 전에 다수의 디바이스들에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 프로세스 편위의 검출 및 그에 대한 응답에서의 그러한 지연은 수율 손실의 관점에서 비용이 많이 들 수 있다.
추가적으로, 관련 기술분야의 현 상황에서, OLED 디바이스들을 위한 계측 기법들은 비교적 시간 소모적이고, 모든 유기 층들이 증착된 후에 채용되며, 이는 또한, 프로세스 편위들의 검출을 지연시킬 수 있다. 또한, OLED 디바이스들을 위한 종래의 계측 기법들은 일반적으로, 실제 OLED 디바이스 층 두께보다 상당히 더 두꺼운 OLED 층에 적용될 때 가장 정확하다. 그 결과, OLED 디바이스들의 생성 층들과 연관된 작은 변화들을 측정할 때 생성되는 신호는 증착 프로세스에 대한 신뢰성있는 피드백을 생성하기에 부적절할 수 있다.
이에 따라, 관련 기술분야에는 OLED 디바이스의 개별 층들의 속성들의 빠르고 정확한 모니터링을 가능하게 하는 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
다양한 실시예들에 따르면, 장치는: 가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 광원; 광발광(PL) 층을 증착시키기 위한 시스템에 배치된 기판 상에 형성된 PL 층 상으로 여기 광을 지향시키도록 구성된 광학 조립체; PL 층과 상호작용하는 여기 광에 응답하여 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 PL 방출에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및 검출기에 결합되고, 검출기로부터 신호를 수신하고 신호에 기초하여 PL 층의 특징을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 예시적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 되며, 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
도 1a는 전형적인 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스의 다양한 층들의 개략도이다.
도 1b는 본 개시내용의 다양한 실시예들이 구현될 수 있는 OLED 제조 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, OLED 층 모니터링 시스템의 개념 블록도이다.
도 3a는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, 광발광(PL) 물질로부터의 형광 광의 방출을 예시하는 에너지 다이어그램이다.
도 3b는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, PL 물질로부터의 인광 광의 방출을 예시하는 에너지 다이어그램이다.
도 4는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 OLED 모니터링 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 5a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도펀트 농도에 대한 PL 피크 강도 변화들을 나타내는, 정적 광발광 측정 조립체를 통해 생성된 다수의 PL 강도 스펙트럼들을 예시하는 그래프이다.
도 5b는 본 개시내용의 실시예에 따른, PL 두께에 대한 PL 피크 강도 변화들을 나타내는, 정적 광발광 측정 조립체를 통해 생성된 다수의 PL 강도 스펙트럼들을 예시하는 그래프이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른, 도펀트 농도의 함수로서 PL 강도 감쇠의 변화를 나타내는, 순간 광발광 측정 조립체를 통해 생성된 제1 PL 강도 감쇠 곡선 및 제2 PL 강도 감쇠 곡선을 예시하는 그래프이다.
도 7은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 OLED 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 섬유 기반 OLED 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 9는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, 도 8의 섬유 기반 OLED 모니터링 시스템의 어레이의 탐침의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, PL 물질의 막 특징을 결정하기 위한 프로세스 단계들의 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
이하의 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 더 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부 사항들이 열거된다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상이, 이러한 구체적인 세부 사항들 중 하나 이상 없이 실시될 수 있다는 점이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 특징들은 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 설명되지 않았다.
도 1a는 전형적인 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스(100)의 다양한 층들의 개략도이다. 도시된 바와 같이, OLED 디바이스(100)는 캐소드 층(101)과 애노드 층(102) 사이에 형성된 복수의 유기 반도체 층들(120)을 포함한다. 캐소드 층(101), 애노드 층(102), 및 유기 반도체 층들(120)은 유리 또는 다른 기판(103) 상에 배치되고, 관련 기술분야에 알려진 박막 증착 기법들을 사용하여 박막들의 선택적 증착을 통해 각각 형성될 수 있다. 일 예에서, OLED 디바이스(100)는 OLED 디스플레이의 단일 픽셀이다.
유기 반도체 층들(120)은, 제한 없이, 특히, 전자 수송 층(ETL)(121), 정공 차단 층(HBL)(122), 방출성 층(EML)(123), 정공 수송 층(HTL)(124), 및 정공 주입 층(HIL)(125)을 포함할 수 있다. 이와 함께, 유기 반도체 층들(120)은 OLED 디바이스(100)의 발광 기능을 제공한다. 도 1에서, OLED 디바이스(100)는 5개의 유기 반도체 층들로 도시되지만, 일부 경우들에서 OLED 디바이스(100)는 더 많거나 더 적은 유기 반도체 층들을 포함한다. 예를 들어, 유기 반도체 층들(120)은, 추가적으로 또는 대안적으로, 전자 주입 층, 전자 차단 층 등을 포함할 수 있다.
OLED 디바이스(100)의 적절한 작동, 예컨대, 동일한 OLED 디스플레이에서의 다른 픽셀들에 대한 균일한 색상 및 밝기를 위해, 유기 반도체 층들(120) 각각에 대한 특정 막 특징들은 지정된 범위 내에 유지되어야 한다. 그러한 특징들의 예들은 층의 두께 및 두께 균일성, 층의 호스트 분자들 내의 도펀트 분자들의 농도(도펀트 농도), 및 층에 걸친 도펀트 농도의 균일성(도펀트 균일성)을 포함한다. 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따르면, 이러한 막 특징들 중 일부 또는 전부는, 도 1b에 예시된 바와 같이, 기판(103)이 인-시튜, 인-라인, 및/또는 엔드-오브-라인에 있는 동안, 기판(103) 상에 증착된 후에 비파괴적으로 측정될 수 있다.
도 1b는 본 개시내용의 다양한 실시예들이 구현될 수 있는 OLED 제조 시스템(150)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, OLED 제조 시스템(150)은 다수의 증착 챔버들(150-1, 150-2, ... 150N)을 포함하고, 이들 각각은 기판, 예컨대, 도 1a의 기판(103) 상에 N개의 상이한 OLED 층들 중 하나를 증착시키도록 구성된다. 추가적으로, OLED 제조 시스템(150)은 증착 챔버들(150-1 내지 150-N) 각각과 기판들(103)의 제거를 위한 로드 록(152) 사이에 배치된 이송 챔버들(151)을 포함한다. 일반적으로, 기판들(103)의 제거 전에 그리고 모든 활성 층들이 완료된 후에, 도 1a에 도시되지 않은 소위 캡핑 층(CPL)이 기판(103) 상에 증착된다. CPL들은 전형적으로, 다른 OLED 물질들과 조성이 유사한 투명 유기 물질들이다.
본 개시내용의 다양한 실시예들에 따르면, 특정 OLED 특징들은, 기판(103)이 여전히 인-시튜에 있는 동안, 예를 들어, 기판(103)이, 특정한 유기 반도체 층(120)을 형성하고 있는 증착 챔버 내에 있는 동안, 기판(103) 상에 증착된 후에 비파괴적으로 측정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 특정 막 특징들은 기판(103)이 인-라인에 있을 때, 기판(103) 상에 증착된 직후에 비파괴적으로 측정될 수 있다. 즉, 막 특징들은 기판(103)이 OLED 제조 시스템(150)의 증착 챔버들 중 2개의 증착 챔버들 사이에 배치될 때 측정된다. 예를 들어, 인-라인 측정(들)은 기판(103)이 이송 챔버(151)에 배치된 때 수행될 수 있다. 따라서, 그러한 실시예들에서, 특정 반도체 층(120)에 대한 막 특징들은 기판(103) 상에 증착된 후에 그리고 후속 반도체 층들(120)의 증착 전에 실시간으로 비파괴적으로 측정된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 특정 막 특징들은 기판(103)이 엔드-오브-라인에 있을 때, 예를 들어, 증착 프로세스들이 기판(103) 상에서 완료되었지만 기판(103)은 OLED 제조 시스템(150)으로부터 제거되지 않았을 때 비파괴적으로 측정될 수 있다. 즉, 막 특징들은, 기판(103)이 OLED 제조 시스템(150)의 로드 록(152) 또는 어떤 다른 엔드-오브-라인 챔버에 배치된 동안 측정된다. 그러한 실시예들에서, 막 특징들은 기판(103) 상에 박막 캡슐화 층을 증착시키기 전에 그리고 기판(103)을 분위기에 노출시키기 전에 측정될 수 있다. 이러한 상황들 중 임의의 상황에서, 하나 또는 다수의 막 특징의 모니터링은 제조 프로세스를 정지시키지 않고 수행된다. 그 결과, 시스템 유휴 시간과 연관된 생산 손실들이 최소화되거나 다른 방식으로 감소된다. 또한, 그러한 막 특징들의 모니터링은 각각의 유기 반도체 층(120)의 증착 직후에 수행될 수 있기 때문에, 특정 증착 챔버의 프로세스 문제들이, 기판들(103)의 완전한 배치가 처리를 완료한 후에가 아니라, 실시간으로 검출될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, OLED 층 모니터링 시스템(200)의 개념 블록도이다. OLED 층 모니터링 시스템(200)은 도 1에 도시된 유기 반도체 층들(120)의 일부 또는 전부의 도펀트 농도 및 막 두께의 인-시튜 및 비파괴적 모니터링을 제공하도록 구성된다. 추가적으로, OLED 층 모니터링 시스템(200)에 의해 수행되는 측정들은 유기 반도체 층들(120) 중 하나 이상에 대한 도펀트 농도 수준 및 균일성 및 막 두께 및 그의 균일성을 제공할 수 있다. OLED 층 모니터링 시스템(200)은 여기 광(201)을 생성하도록 구성된 광원(220), 광발광(PL) 방출(202)을 수신하도록 구성된 검출기(230), 및 검출기(230)에 결합된 컴퓨팅 디바이스(250)를 포함한다. OLED 층 모니터링 시스템(200)은 기판(203) 상에 형성된 PL 층(205)에 여기 광(201)을 지향시키고 PL 방출(202)을 검출기(230)로 지향시키도록 구성된 광학 조립체(240)를 더 포함한다.
도시된 바와 같이, OLED 층 모니터링 시스템(200)은 기판(203)이 증착 시스템(290) 내에 배치된 동안 PL 층(205)에 대해 하나 이상의 측정을 수행한다. 구체적으로, OLED 층 모니터링 시스템(200)은 PL 층(205)이 여기 광(201)으로 여기되게 하고 PL 층(205)의 여기의 결과로서 발생하는 PL 방출(202)을 측정한다. 그 다음, 컴퓨팅 디바이스(250)는, 이하에 설명되는 바와 같이, 측정된 여기에 기초하여 PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징을 결정한다. 증착 시스템(290)은 기판(203) 상에 하나 이상의 PL 층(205)을 증착시키기 위한 임의의 기술적으로 실현가능한 시스템일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 증착 시스템(290)은 하나 이상의 배기식 증착 챔버를 포함하고 이 증착 챔버는 처리 동안 챔버에 산소의 낮은 분압을 갖는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 증착 시스템(290)은 하나 이상의 대기압 또는 저진공 증착 챔버를 포함하고 이 증착 챔버는 챔버에 배치된 불활성 가스와 함께 작동할 수 있다.
PL 층(205)은 OLED 층 또는 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 광으로부터의 여기에 응답하여 제1 주파수의 광을 방출하는 물질의 임의의 다른 층일 수 있다. 예를 들어, PL 층(205)은 양자점들, 발광 다이오드들 등을 포함하는 물질의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, PL 층(205)은 유기 광발광 층을 포함한다.
광원(220)은 PL 층(205)을 여기시키기 위한 적합한 여기 광(201)을 생성하는 임의의 기술적으로 실현가능한 광원일 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(220)은, PL 층(205)의 화학적 특성들이 화학적으로 변경되지 않도록 파장 및 강도가 선택된 여기 광(201)을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 여기 광(201)의 전력은 PL 층(205)의 광표백을 회피하기 위해 제한될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 여기 광(201)의 전력은 약 1 ㎼ 이하로 제한될 수 있다. 다른 실시예들에서, 여기 광(201)의 전력은, 여기 광(201)에 대한 PL 층(205)의 노출의 지속 기간 및 PL 층(205)에 포함된 특정한 물질에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 여기 광(201)의 전력은 약 10 ㎼ 정도로 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 광원(220)은 특정한 PL 층(205)에 대한 특정 여기 광(201)을 각각 생성하는 하나 이상의 레이저를 포함하고, 이로써, 특정한 PL 층(205)은 적절한 특정 여기 광에 의해 여기될 수 있다. 예를 들어, 그러한 실시예들에서, 광원(220)은 제1 PL 층(205)을 여기시키기 위한 제1 파장 광(예를 들어, 405 nm 광) 및 제2 PL 층(205)을 여기시키기 위한 제2 파장 광(예를 들어, 375 nm 광)을 선택적으로 생성하는 조정가능한 레이저를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그러한 실시예들에서, 광원(220)은 상이한 PL 층(205)에 대한 여기 광(201)을 생성하기 위해 각각 채용되는 다수의 레이저들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(220)은, 광대역 광원, 예컨대, 백색 플라즈마-기반 광원, 백색 발광 다이오드(LED), 또는 350-400 nm 파장 범위의 광을 생성하는 어떤 다른 광원을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광원(220)은, OLED 층 모니터링 시스템(200)에 의해 측정되는 임의의 PL 층(205)의 여기를 위한, 동일한 주파수를 갖는 여기 광(201)을 생성하기 위해 채용된 단일 광원이다. 예를 들어, 그러한 실시예에서, 광원(220)은 광의 단일 고정 주파수 또는 약 300 nm 내지 약 450 nm의 광의 주파수들의 단일 고정 범위를 갖는 여기 광(201)을 생성하는 레이저를 포함한다.
명료성을 위해, 도 2에 예시된 실시예에서, 여기 광(201)은 수직이 아닌 입사각(209)으로 PL 층(205)에 입사되는 것으로 도시된다. 다른 실시예들에서, 입사각(209)은 90 °, 또는 OLED 층 모니터링 시스템(200)의 특정한 구성에 적합한 임의의 다른 각도일 수 있다.
검출기(230)는 PL 층(205)이 여기 광(201)에 의해 여기될 때 PL 방출(202)을 수신하도록 구성되고, 임의의 적합한 광 검출기를 포함할 수 있다. 이하에서 더 논의될 바와 같이, PL 방출(202)은 여기 광(201)에서 발견되는 하나 이상의 파장과는 상이한 세트의 파장들을 가질 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징을 결정하기 위해 PL 방출(202)의 스펙트럼 강도를 채용한다. 그러한 실시예들에서, 검출기(230)는 PL 방출(202)에 포함된 광의 복수의 파장들 각각에 대한 방사 강도를 정량화하도록 구성된 분광계를 포함한다. 그러한 실시예들에서, 분광계는 일반적으로, PL 방출(202)에 포함된 광의 다양한 주파수들을 공간적으로 분산시키기 위해 격자 및/또는 다른 광학 요소들을 포함한다. 추가적으로, 적합한 검출기, 예컨대, PL 방출(202)의 스펙트럼의 상이한 부분에 대한 PL 강도를 각각 정량화하는 광검출기들의 어레이 또는 전하 결합 디바이스들(CCD들)이 분광계에 광학적으로 결합되거나 분광계에 포함된다. 따라서, 스펙트럼 분산된 PL 광은 CCD 이미지 센서 픽셀들에 의해, CCD 이미지 센서가 위치되는, 분광계의 초점면에 이미지화된다. CCD 픽셀들은, 각각의 픽셀이 특정 파장을 나타내고 PL 스펙트럼이 CCD 센서 상에 직접 기록될 수 있도록 적합한 교정 램프에 의해 파장 범위에 대해 교정된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징을 결정하기 위해 PL 방출(202)과 연관된 단일 강도 값을 채용한다. 그러한 실시예들에서, 검출기(230)는 입사 광 강도를 정량화하기에 적합한 디바이스, 예컨대, 광전자 증배 튜브(photomultiplier tube) 또는 광자 계수기들(photon-counters)을 포함한다. 그러한 실시예들에서, 검출기(230)는, 특정 파장 또는 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키도록 구성된 광학 필터 또는 다른 광학 요소를 더 포함할 수 있고, 이로써, 검출기(230)에 의해 검출되는 광은 지정된 파장 또는 파장 대역으로 제한된다.
컴퓨팅 디바이스(250)는, 검출기(230)로부터 신호들을 수신하고 기판(203) 상에 형성된 하나 또는 다수의 PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징을 결정하도록 구성된 로직을 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(250)는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예를 실시하기에 적합한 임의의 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(250)는 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 임의의 다른 유형의 처리 유닛, 또는 상이한 처리 유닛들의 조합, 예컨대, GPU와 함께 작동하도록 구성된 CPU로서 구현될 수 있다. 일반적으로, 컴퓨팅 디바이스(250)는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예를 구현하기 위해 데이터를 처리할 수 있고/거나 소프트웨어 애플리케이션들을 실행할 수 있는 임의의 기술적으로 실현가능한 하드웨어 유닛일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(250)는 물리적 컴퓨팅 시스템에 대응할 수 있거나, 컴퓨팅 클라우드 내에서 실행되는 가상 컴퓨팅 인스턴스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)의 기능은 증착 시스템(290)에 통합된다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 순간 광발광을 측정하고 측정된 순간 광발광을 이전에 확립된 교정 곡선, 표, 또는 함수와 비교함으로써 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정한다. 이하에 설명되는 바와 같이, 유기 반도체 층들에서의 순간 광발광은 도펀트 농도의 함수이고, 일반적으로, 유기 반도체 층의 두께에 의해 영향을 받지 않는다. 유기 반도체 층의 순간 광발광(TPL)은 일반적으로, 유기 반도체 층의 부분을 광원에 의해 생성되는 방사선의 양(예를 들어, 여기 광(201)의 펄스)에 노출시킴으로써 생성되는, 하나 이상의 파장의, 광발광 강도의 시간에 걸친 감쇠를 측정함으로써 결정된다. TPL에서, 광발광 스펙트럼은, PL 강도를 기록한, 여기 펄스와 CCD 게이트 펄스 사이의 지연의 함수로서 모니터링된다. PL 감쇠의 동역학은 여기 에너지의 유출을 나타내며, 이는 차례로, 방출성 층에서의 호스트:도펀트 비율을 나타낸다. 방출성 층에서, 호스트 분자 시스템이 여기되고, 이는 차례로, 시스템간 교차를 통해 여기 에너지를 여기된 도펀트 분자 시스템으로 전달한다. 후속하여, 여기된 도펀트는 기저 상태로 이완되고, 에너지를 광발광의 형태로 방출한다. 따라서, 도펀트 농도가 더 클수록, PL 감쇠가 더 빠르며, 이는 본원에서 설명되는 TPL 모니터링 시스템에서 관찰되는 것이다. PL 감쇠 동역학은 층 두께에 독립적이지만, 방출성 층에서의 호스트:도펀트 비율에 매우 민감하다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 (예를 들어, 반사 측정을 통해) 두께 측정을 수행하고 PL 층(205)의 정적 광발광을 측정함으로써 PL 층(205)의 도핑 농도를 결정한다. 그 다음, 두께 측정 및 정적 광발광 측정에 기초하여, 컴퓨팅 디바이스(250)는 도펀트 농도를 결정한다. 구체적으로, 컴퓨팅 디바이스(250)는 측정된 정적 광발광을, 특정한 PL 층(205)의 측정된 두께와 연관된, 이전에 확립된 교정 곡선, 표, 또는 함수와 비교함으로써 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정할 수 있다. 따라서, 심지어 PL 층(205)의 정적 광발광이 PL 층(205)의 두께 및 PL 층(205)에 포함된 도펀트의 농도 양쪽 모두의 함수이더라도, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 정적 광발광을 측정함으로써 PL 층(205)의 두께를 결정할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 순간 광발광 및 PL 층(205)의 정적 광발광을 측정함으로써 PL 층(205)의 두께를 결정한다. 그러한 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 순간 광발광을 측정하고 측정된 광발광을 제1 교정 곡선, 표, 또는 함수와 비교함으로써 PL 층(205)의 도펀트 농도를 먼저 결정한다. 그 다음, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 정적 광발광을 측정하고 측정된 정적 광발광을, 순간 광발광에 기초하여 결정된, PL 층(205)의 도펀트 농도에 대한 제2 교정 곡선, 표, 또는 함수와 비교함으로써, PL 층(205)의 두께를 결정한다.
위에서 언급된 바와 같이, 광학 조립체(240)는 여기 광(201)을 PL 층(205)으로 지향시키고 PL 방출(202)을 검출기(230)로 지향시키도록 구성된다. 광학 조립체(240)는, PL 층(205)의 어느 막 특징 또는 특징들이 컴퓨팅 디바이스(250)에 의해 결정되는지에 따라, 다양한 구성들 중 임의의 구성을 포함할 수 있다. 광학 조립체의 구성은 또한, PL 층(205)의 막 특징 또는 특징들을 결정하기 위해 PL 방출(202)과 연관된 어느 정보가 컴퓨팅 디바이스(250)에 의해 채용되는지에 따를 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, PL 방출(202)은 여기 광(201)이 PL 층(205)에 입사될 때 PL 층(205)에 의해 생성된다. 더 구체적으로, PL 층(205)의 호스트 물질 내의 원자들 및/또는 PL 층(205)의 도펀트 물질은 PL 방출(202)의 생성에 기여한다. PL 층(205)의 호스트 물질은, 즉, 광자들의 흡수에 응답하여 광여기에 의해 광을 방출하는 물질인 임의의 PL 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, OLED 디바이스들에 포함된 유기 반도체들은 전형적으로 PL 물질들이다. 그러한 호스트 PL 물질들의 예들은 CBP (4,4'-비스(N-카르바졸릴)-1,1'-비페닐), TCTA (4,4',4''-트리스(카르바졸-9-일)트리페닐아민) 또는 TPBi (2,2',2''-(1,3,5-벤진트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸))을 포함한다. PL 층(305)에 포함될 수 있는 도펀트 물질들의 예들은 Ir(ppy)2(acac)(비스[2-(2-피리디닐-N)페닐-C](아세틸아세토네이토)이리듐(III))(녹색 방출기)와 같은 녹색 방출기 분자들, Ir(btpy)3(트리스(2-(벤조[b]티펜-2-일)피리딘이리듐(III))와 같은 적색 방출기 분자들 및 Bebq2(비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨)과 같은 청색 방출기 분자들을 포함한다. PL 방출(202)은, 도 3a 및 3b에 예시된 바와 같이, 형광, 인광 또는 양쪽 모두의 조합을 통해 방출된 광자들을 포함할 수 있다.
도 3a는 형광 물질로부터의 형광 광(301)의 방출을 예시하는 에너지 다이어그램이고, 도 3b는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, 인광 물질로부터의 인광 광(302)의 방출을 예시하는 에너지 다이어그램이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 형광 광(301)의 방출(예를 들어, 형광)은 여기된 일중항(S1)의 진동 상태(v0)로부터 S0(및 그의 진동 수준들)까지 발생한다. PL 물질의 (전형적으로 가시 내지 자외선 범위의) 밴드갭을 초과하는 입사 광(312)의 흡수(311)가 발생할 때, PL 물질의 전자들은 S1의 더 높은 진동 상태들로 여기된다. 이러한 여기된 진동 에너지 상태들은 비방사 전달(313)을 통해 S1의 기저 진동 상태로 이완된다. 결국, PL 물질의 분자들은 형광 광(301)을 방출하는 기저 전자 상태(S0)로 이완된다(314). 일반적으로 형광은 여기 파장으로부터 상당히 적색 이동되고(스토크스 이동) 모든 형광 물질에 대해 고유한 파장에서 발생한다. 전형적인 형광 수명들은 펨토초(fs) 내지 피코초(ps) 범위이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 인광 광(302)의 방출(예를 들어, 인광)은, 일중항 여기가, 호스트 PL 물질의 더 높은 일중항(S1)으로부터 PL 물질 내의 도펀트 물질의 더 높은 삼중항 상태(T1)로의 시스템간 교차(321)를 겪은 후에, 더 높은 삼중항 상태(T1)로부터 일중항 기저 상태(S0)까지 발생한다. T1으로부터 S0으로의 분자들의 이완(322)은 집합적으로 인광(인광 광(302))으로 알려진 스토크스 이동된 광자들을 방출한다. 감쇠 수명들은, PL 물질 및 주변 조건들에 따라, 나노초(ns)와 밀리초(ms) 및 심지어 시간 간의 임의 위치의 매우 긴 범위이다. 본원에서 채용되는 바와 같이, "광발광"이라는 용어는 형광, 인광, 또는 양쪽 모두의 조합을 포함하는 물질 방출 프로세스들을 위한 집합적 용어이다. 따라서, 도 2의 PL 방출(202)은 형광 광(301), 인광 광(302), 또는 양쪽 모두의 조합을 포함할 수 있다.
입사 광(312)은 일반적으로, 제1 파장 또는 파장들의 군을 포함하는 반면, 형광 광(301)은 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제2 파장 또는 파장들의 군을 포함한다는 것을 주목한다. 유사하게, 인광 광(302)은 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제3 파장 또는 파장들의 군을 포함한다. 따라서, PL 방출(202)의 생성을 야기하는 에너지는 여기 광(201)으로부터 비롯되지만, PL 방출(202)을 구성하는 광은 여기 광(201)의 광자들과 상이한 에너지들의 상이한 광자들을 포함한다.
일부 실시예들에 따르면, 여기 광(201)은 가시 광 스펙트럼의 광, 예를 들어, 약 400 nm 내지 약 700 nm의 파장들의 광을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 여기 광(201)은, 약 700 nm 내지 약 800 nm의 파장들의 광을 포함하는 근적외선 스펙트럼의 광을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 여기 광(201)은, 약 800 nm 내지 약 3000 nm(3 미크론)의 파장들의 광을 포함하는 중적외선 스펙트럼의 광을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 여기 광(201)은, 약 100 nm 내지 약 400 nm의 파장들의 광을 포함하는 근자외선 스펙트럼의 광을 포함한다. X 선들은 일반적으로, 약 0.01 nm 내지 약 10 nm의 파장들의 광을 포함하는 것으로 간주되며, 이는 근자외선 스펙트럼의 광의 파장들과 겹치지 않는 것을 주목한다. 따라서, 형광 방출들, 예컨대, X 선 형광(XRF)을 생성하기 위해 X 선들을 채용하는 분석 기법들과는 달리, 본원에 설명되는 실시예들은 PL 방출(202)을 생성하기 위해 훨씬 더 적은 에너지 광자들을 채용한다. 일부 실시예들에서, PL 방출(202)은 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 광을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예에서, PL 방출(202)은 근적외선 스펙트럼 및/또는 중적외선 스펙트럼의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예들에서, PL 방출(202)은 근-가시 스펙트럼의 파장을 갖는 광을 포함하고, 이는 근적외선 스펙트럼 내지 근자외선 스펙트럼의 광을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템은 PL 물질의 정적 광발광 및/또는 순간 광발광 양쪽 모두를 측정함으로써 PL 층의 하나 이상의 막 특징을 결정하도록 구성된다. 하나의 그러한 실시예가 도 4에 예시된다. 도 4는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 OLED 모니터링 시스템(400)을 예시하는 개략도이다. OLED 층 모니터링 시스템(400)은 레이저(401), 레이저 전자 동기화 모듈(402), 제1 검출기로서 작동하는 정적 광발광 측정 조립체(420), 및 제2 검출기로서 작동하는 순간 광발광 측정 조립체(430)를 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 층 모니터링 시스템(400)은, 도시된 바와 같이 여기 광(201) 및 PL 방출(202)을 지향시키는 광학 조립체(440)를 더 포함한다. 광학 조립체(440)는, 자유 공간 광학 요소들, 예컨대, 빔 분할기(441) 및 거울(442), 및/또는 광섬유 요소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. OLED 층 모니터링 시스템(400)은 전형적으로 또한, 정적 광발광 측정 조립체(420) 및 순간 광발광 측정 조립체(430)로부터 신호들을 수신하고 PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징을 결정하기 위한 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 명료성을 위해, OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스는 도 4에서 생략된다.
레이저(401)는 입사 광의 적합한 주파수에 의해 여기될 때 PL 층(205)의 PL 감쇠 기간에 대응하는 시간 척도로 타이밍된 펄스들을 생성하도록 구성된 레이저이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 레이저(401)는 피코초(ps) 시간 척도로 타이밍된 펄스들을 생성하도록 구성된다. 레이저 전자 동기화 모듈(402)은 레이저(401)의 출력을 정적 광발광 측정 조립체(420) 및 순간 광발광 측정 조립체(430)의 데이터 수집과 동기화시킨다.
정적 광발광 측정 조립체(420)는 PL 층(205)이 레이저(401)에 의해 여기될 때 PL 층(205)의 정상 상태 광발광을 측정하도록 구성된다. PL 층(205)이 레이저(401)에 의해 여기되는 실시예들에서, 레이저(401)는 연속파(CW) 레이저 또는 펄스 레이저로서 작동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정적 광발광 측정 조립체(420)는 PL 방출(202)과 연관된 스펙트럼 정보를 측정하도록 구성된다. 그러한 실시예들에서, 정적 광발광 측정 조립체(420)는 PL 방출(202)의 주파수들을 공간적으로 분리하기 위한 분광계(421) 및 PL 방출(202)에서의 관심있는 각각의 파장에 대한 방사 강도를 정량화하기 위한 광 검출기(422)를 포함한다. 대안적으로, 분광계(421)는 PL 방출(202)에 포함된 광의 다양한 주파수들을 공간적으로 분산시키는 임의의 적합한 광학 요소 또는 요소들로 대체될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 검출기(422)는 광 검출기들의 어레이, 예컨대, CCD 어레이 또는 CMOS 어레이를 포함하며, 여기서 어레이의 각각의 광 검출기는 관심있는 특정한 파장 또는 파장 대역에 대한 방사 강도를 측정한다. 따라서, 작동 시에, 정적 광발광 측정 조립체(420)는, PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징의 측정을 용이하게 하는, PL 방출(202)의 강도 스펙트럼을 생성한다. 그러한 PL 강도 스펙트럼들의 예들이 도 5a 및 5b에 예시된다.
도 5a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 도펀트 농도에 대한 PL 피크 강도 변화들을 나타내는, 정적 광발광 측정 조립체(420)를 통해 생성된 다수의 PL 강도 스펙트럼들(501-503)을 예시하는 그래프(500)이다. PL 강도 스펙트럼들(501-503) 각각은, 도펀트 Ir(ppy)2(acac)를 함유하는 트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민(TCTA)의 상이한 50 nm 두께의 PL 층(205)에 대해 생성된다. 구체적으로, PL 강도 스펙트럼(501)은 1% Ir(ppy)2(acac)를 포함하는 TCTA 층에 대해 생성되고; PL 강도 스펙트럼(502)은 3% Ir(ppy)2(acac)를 포함하는 TCTA 층에 대해 생성되고; PL 강도 스펙트럼(503)은 7% Ir(ppy)2(acac)를 포함하는 TCTA 층에 대해 생성된다. 도시된 바와 같이, 피크 강도들(501A, 502A, 503A)의 크기는 도펀트 농도의 함수로서 변하며, 여기서 TCTA 층의 도펀트 농도를 증가시키는 것은 피크 강도의 크기의 증가를 초래한다. 구체적으로, 도 5a에 예시된 실시예에서, 피크 강도들(501A, 502A, 및 503A)의 크기는 각각 186279±2.7%, 198084±2.9%, 및 211718±1.9%이다. 추가적으로, PL 강도 스펙트럼들(501-503)의 피크 파장은 도펀트 농도가 증가함에 따라 증가한다(예를 들어, 적색 이동들). 구체적으로, 도 5a에 예시된 실시예에서, PL 강도 스펙트럼들(501-503)의 피크 파장들은 각각 517.89 nm, 518.20 nm, 및 520.69 nm이다.
따라서, 일부 실시예들에서, 특정한 PL 물질의 PL 층(205)의 알려진 두께에 대해, 정적 광발광 측정 조립체(420)에 의해 생성된 PL 강도 스펙트럼은 PL 층(205)에 포함된 도펀트의 농도를 나타낼 수 있다. 그러한 실시예들에서, OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스는 알려진 두께의 PL 층(205)에 대한 PL 강도 스펙트럼을 PL 층(205)의 그 두께에 대한 이전에 확립된 교정 곡선들과 비교하고, 알려진 두께의 PL 층(205)의 도펀트의 농도를 결정한다. 대안적으로 또는 추가적으로, OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스는 알려진 두께의 PL 층(205)에 대한 PL 강도 스펙트럼으로부터 특정 값, 예컨대, PL 강도 스펙트럼의 피크 강도의 파장 및/또는 PL 강도 스펙트럼의 피크 강도의 크기를 결정할 수 있다. 그 다음, 컴퓨팅 디바이스는 알려진 두께의 PL 층(205)의 도펀트의 농도를 결정하기 위해 특정 값 또는 값들을 이전에 확립된 교정 표 또는 함수와 비교한다. 각각의 특정한 두께 및 특정한 PL 물질에 대해, 상이한 교정 프로세스가 PL 층(205)에 포함된 도펀트의 농도를 결정하기 위해 전형적으로 채용된다는 것을 주목한다.
반대로, PL 층(205)이 알려진 농도의 도펀트를 포함할 때, 정적 광발광 측정 조립체(420)에 의해 생성된 PL 강도 스펙트럼은 OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스가 유사한 방식으로 교정 곡선들, 표들, 또는 함수들을 사용하여 PL 층(205)의 두께를 결정할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 5b는 본 개시내용의 실시예에 따른, PL 두께에 대한 PL 피크 강도 변화들을 나타내는, 정적 광발광 측정 조립체(420)를 통해 생성된 다수의 PL 강도 스펙트럼들(551-553)을 예시하는 그래프(550)이다. PL 강도 스펙트럼들(551-553) 각각이, AlQ3으로 일반적으로 알려진, 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(III)의 상이한 두께의 각각의 PL 층(205)에 대해 생성된다. 구체적으로, PL 강도 스펙트럼(551)은 10 nm 두께인 제1 AlQ3 층에 대해 생성되고, PL 강도 스펙트럼(552)은 30 nm 두께인 제2 AlQ3 층에 대해 생성되고, PL 강도 스펙트럼(553)은 50 nm 두께인 제3 AlQ3 층에 대해 생성되고, 여기서, 제1, 제2, 및 제3 층들 각각은 동일한 도펀트 농도를 갖는다. 도시된 바와 같이, PL 강도 스펙트럼들(551-553)의 피크 강도들의 크기는 도펀트 농도의 함수로서 상당히 변한다.
도 4로 돌아가면, 순간 광발광 측정 조립체(430)는 PL 층(205)이 레이저(401)에 의해 여기될 때 PL 층(205)의 순간 광발광을 측정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 순간 광발광 측정 조립체(430)는, 시간 상관된 단일 광자 계수(TCSPC)를 통해, PL 방출(202)과 연관된 PL 강도 정보를 측정하도록 구성된다. TCSPC에서, PL 방출(202)의 시간-의존적 강도 프로파일은, PL 방출(202)이, 광의 짧은 플래시, 예컨대, 레이저(401)로부터의 레이저 펄스에 의한 여기 시에 발생할 때 시간 도메인에 기록된다. 그러한 실시예들에서, 순간 광발광 측정 조립체(430)는 PL 방출(202)의 단일 광자들의 정밀하게 타이밍된 정합을 위해 구성된 광 검출기(431)를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 검출기(431)는 단일 광자 감지 검출기, 예컨대, 광전자 증배 튜브(PMT), 마이크로 채널 플레이트(MCP), 단일 광자 애벌란치 다이오드(SPAD), 또는 하이브리드 PMT를 포함한다. PL 방출(202)의 시간 감쇠를 측정하는데 있어서의 충분한 감도에 대해, 일부 실시예들에서, 광 검출기(431)에 의한 PL 방출(202)의 측정들은 PL 층(205)의 정확한 시간 반복적 여기들에 기초한다. 여기들 및 연관된 측정들의 타이밍에 대한 기준은 레이저 전자 동기화 모듈(402)에 의해 제공되는 대응하는 여기 펄스일 수 있다. 작동 시에, 순간 광발광 측정 조립체(430)는, PL 층(205)의 하나 이상의 막 특징의 측정을 용이하게 하는 PL 강도 감쇠 곡선을 생성한다. 그러한 PL 강도 감쇠 곡선들의 예들이 도 6에 예시된다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른, 도펀트 농도의 함수로서 PL 강도 감쇠의 변화를 나타내는, 순간 광발광 측정 조립체(430)를 통해 생성된 제1 PL 강도 감쇠 곡선(601) 및 제2 PL 강도 감쇠 곡선(602)을 예시하는 그래프(600)이다. 제1 PL 강도 감쇠 곡선(601) 및 제2 PL 강도 감쇠 곡선(602)은 도펀트 (ppy)2Ir(acac)를 함유하는 TCTA의 상이한 50 nm 두께의 PL 층(205)에 대해 각각 생성된다. 구체적으로, 제1 PL 강도 감쇠 곡선(601)은 5% (ppy)2Ir(acac)를 포함하는 PL 층(205)에 대해 생성되고, 제2 PL 강도 감쇠 곡선(602)은 7% (ppy)2Ir(acac)를 포함하는 PL 층(205)에 대해 생성된다. PL 강도 계수들(그래프(600)의 Y 축)은 임의의 단위로 도시되고, PL 층(205)이 여기 광(201)에 의해 여기된 후에 시간에 걸쳐 측정된 광의 이산 강도들, 예컨대, 계수들을 도시한다.
도 5의 PL 강도 스펙트럼들(501-503)과 대조적으로, 도 6에 예시된 실시예에서, 각각의 데이터 점은 파장들의 단일 대역, 예컨대, 520-530 nm(녹색 방출기들) 또는 620-630 nm(적색 방출기들)에 걸쳐 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 측정된 광자들의 개수에 기초한다. 즉, PL 방출(202)의 스펙트럼 분산이 수행되지 않고, PL 방출(202)의 파장들의 미리 결정된 범위 내의 광자들이 측정된다. 그 목적을 위해, 일부 실시예들에서, 순간 광발광 측정 조립체(430)는 또한, 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 수신된 PL 방출(202)의 파장들을 파장들의 미리 결정된 범위로 제한하도록 구성된 광학 필터(432)를 포함한다. 일반적으로, 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 샘플링되는 파장들의 미리 결정된 범위는, 도 5의 PL 강도 스펙트럼들(501-503)의 각각의 데이터 점과 연관된 파장 대역들 각각과 비교하여 비교적 넓은 대역이다. 게다가, 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 샘플링된 파장들의 미리 결정된 범위는 PL 층(205)의 호스트 물질 및/또는 도펀트 물질에 기초하여 선택될 수 있다.
제1 PL 강도 감쇠 곡선(601) 및 제2 PL 강도 감쇠 곡선(602)에 의해 예시된 바와 같이, 입사 광에 의한 이산 여기 이후의 PL 방출(202)의 강도의 시간에 걸친 감쇠는 PL 층(205)의 두께가 아닌 도펀트 농도의 함수로서 변한다. 즉, PL 층(205)의 도펀트 농도를 증가시키는 것은 PL 방출(202)의 감쇠의 속도의 증가를 초래하는 반면, PL 층(205)의 두께의 변화는 PL 방출(202)의 감쇠의 속도에 상당한 영향을 미치지 않는다. 그 결과, 일부 실시예들에서, 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 생성된 PL 강도 감쇠 곡선은 PL 층(205)에 포함된 도펀트의 농도를 나타낼 수 있다. 그러한 실시예들에서, PL 강도 값들은, 레이저(401)로부터의 촉발 레이저 펄스가, 특정한 호스트 물질 및 도펀트 물질을 포함하는 PL 층(205)을 여기시킨 후에, 상이한 시간들에서 수집된다. 그 다음, OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스는 제1 PL 강도 감쇠 곡선(601) 또는 제2 PL 강도 감쇠 곡선(602)과 유사한 PL 강도 곡선을 구성하고, 구성된 PL 강도 감쇠 곡선을 유사한 PL 층(205)에 대한 이전에 확립된 교정 곡선들과 비교한다. 비교에 기초하여, 컴퓨팅 디바이스는 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정한다. 그러한 실시예들에서, 임의의 적합한 곡선 피팅 알고리즘이, PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정하기 위해 컴퓨팅 디바이스에 의해 채용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, OLED 층 모니터링 시스템(400)의 컴퓨팅 디바이스는 PL 층(205)에 대해 구성된 PL 강도 감쇠 곡선에 대한 피팅 파라미터에 대한 값을 결정할 수 있다. 그 다음, 컴퓨팅 디바이스는 피팅 파라미터의 특정 값에 기초하여 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스는 피팅 파라미터의 특정 값을, 알려진 도펀트 농도를 갖는 PL 층들을 사용하여 생성된 피팅 파라미터에 대한 이전에 확립된 값들의 교정 표와 비교함으로써, 도펀트 농도를 결정할 수 있다. 그러한 실시예에서, PL 층(205)에 대해 구성된 PL 강도 감쇠 곡선과 가장 근접하게 일치하는, 알려진 도펀트 농도에 대한 PL 강도 감쇠 곡선을 결정하기 위해, 이중 지수 피팅 식, 예컨대, 식(1)이 채용될 수 있다.
(1)
Figure 112020120016949-pct00001
식(1)에서, Y0은 y 축(PL 계수) 오프셋이고, X0은 x 축(시간 지연) 상수이고, A1, A2, τ1, 및 τ2는 추가적인 피팅 파라미터들이다. 식(1)이 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정하기 위해 채용되는 실시예들에서, τ2는 알려진 교정 값들과 비교되는 피팅 파라미터로서 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 예시된 실시예에서, 강도 감쇠 곡선(601)의 경우, A1=2137, A2=2568, τ1=220 ps 및 τ2=1.04 ns인 반면, 강도 감쇠 곡선(602)의 경우, A1=3693, A2=1506, τ1=135.6 ps, 및 τ2=1.15 ns이다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템은 광원으로부터의 여기 광을 PL 층으로 지향시키고 PL 층으로부터 하나 이상의 검출기로 PL 방출을 지향시키기 위한 자유 공간 광학 요소들을 포함한다. 하나의 그러한 실시예가 도 7에 예시된다. 도 7은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 OLED 모니터링 시스템(700)의 개략도이다. OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201), PL 방출(202), 또는 여기 광(201) 및 PL 방출(202) 양쪽 모두와 상호작용하고/거나 이를 지향시키는 하나 이상의 자유 공간 광학 요소를 포함한다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)의 강도 또는 색상 분포를 수정하기 위한 하나 이상의 필터(701), 예컨대, 중성 농도 필터 또는 다른 광학 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)을 성형하고/거나 집속하기 위한 하나 이상의 렌즈(702)를 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)과 연관된 파장들(예를 들어, 약 400 nm 정도)에 대해 고도로 반사성이고 PL 방출(202)과 연관된 파장들(예를 들어, 약 600 nm 정도)에 대해 고도로 투과성인 이색성 거울(703)을 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)을 PL 층(205) 상의 측정 위치(720) 상에 집속하도록 구성된 대물 렌즈(704)를 포함한다. 그러한 실시예들에서, 대물 렌즈(704)는 또한, PL 방출(202)을 정적 PL 측정 조립체(420) 및/또는 순간 PL 측정 조립체(430) 상에 집속하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 초점이 벗어난 여기 광(201)을 차단하도록 구성되고 대물 렌즈(704)와 레이저(401) 사이에 위치되는 공초점 핀홀(705)을 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 광의 원치않는 주파수들, 예컨대, 여기 광(201)과 연관된 주파수들이, 정적 PL 측정 조립체(420) 및/또는 순간 PL 측정 조립체(430)에 도달하는 것을 막도록 구성되는 필터(706), 예컨대, 노치 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 PL 방출(202)의 일부는 정적 PL 측정 조립체(420)로 그리고 PL 방출(202)의 일부는 순간 PL 측정 조립체(430)로 지향시키도록 구성된 빔 분할기(707)를 포함한다. 일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 정적 PL 측정 조립체(420) 및/또는 순간 PL 측정 조립체(430)를 포함한다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 도 7에 도시된 것보다 더 적은 광학 요소들 또는 추가적인 광학 요소들을 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 7에 도시된 자유 공간 광학 요소들 중 하나 이상은 실질적으로 동등한 기능의 하나 이상의 섬유 기반 구성요소로 대체될 수 있다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 기판(203)을 대물 렌즈(704)에 대해 병진시키기 위해 이동식 스테이지(710)를 제어하거나 그에 통신가능하게 연결된다. 그러한 실시예들에서, 이동식 스테이지(710)는 입사 여기 광(201)의 방향에 수직인 방향으로 기판(203)을 병진시키도록 구성된다. 그러한 실시예들에서, 스테이지(710)는 수평으로, 예를 들어, 화살표(711)로 표시된 방향으로, 또는 수직으로, 예를 들어, 도 7에서 페이지 밖으로 병진시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 이동식 스테이지(710)는 기판(203)을 수평 및 수직 모두로 병진시키도록 구성된 X-Y 스테이지이며, 이로써, 여기 광(201)은 PL 층(205) 상에서 2차원으로 분포되는 복수의 측정 위치들(720)로 지향될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 이동식 스테이지(710)는, 예를 들어, 초점 거리 감도의 보정을 오프셋하기 위해 추가적인 운동 능력, 예컨대, (X- 및 Y-운동에 수직인) Z-운동 및 회전 운동으로 더 구성된다.
일부 실시예들에서, 이동식 스테이지(710)는 PL 층(205)을 증착시킨 프로세스 챔버 내에 배치된다. 하나 이상의 실시예에서, 이동식 스테이지(710)는 PL 층(205)을 증착시킨 증착 챔버 내에 배치되고, PL 층(205)의 측정은 기판(203)이 증착 챔버로부터 제거되기 전에 수행된다. 다른 실시예들에서, 이동식 스테이지(710)는 증착 시스템 내에, 그러나 PL 층(205)을 증착시킨 증착 챔버 외부에 배치된다. 예를 들어, 이동식 스테이지(710)는 증착 시스템의 이송 챔버 내에 배치될 수 있고, PL 층(205)의 측정들은 기판(203)이, PL 층(205)을 증착시킨 증착 챔버로부터 제거된 후에 수행된다.
도 7에 예시된 실시예에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)을 PL 층(205) 상의 단일 측정 위치(720)로 지향시킨다. 다른 실시예들에서, 기판(203)이 OLED 모니터링 시스템(700)에 대해 특정한 위치에 있을 때, OLED 모니터링 시스템(700)은 여기 광(201)을 PL 층(205) 상의 다수의 측정 위치들(720)로 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 실시예에서, OLED 모니터링 시스템(700)은 페이지 밖으로 연장되는 N개의 대물 렌즈들(704)의 선형 어레이를 포함한다. 따라서, OLED 모니터링 시스템(700)은 기판(203)을 재위치설정하지 않고 여기 광(201)을 PL 층(205) 상의 N개의 위치들로 지향시키도록 구성된다. 그 결과, 이동식 스테이지(710)를 재위치설정하지 않고 PL 방출(202)이 PL 층(205) 상의 N개의 위치들에 생성될 수 있고 정적 광발광 측정 조립체(420) 및/또는 순간 광발광 측정 조립체(430)에 의해 측정될 수 있다. 그러한 실시예에서, 이동식 스테이지(710)는 전형적으로, 입사 여기 광(201)의 방향에 수직인 단일 방향을 따라, 예를 들어, 수직으로 또는 수평으로 기판(203)을 병진시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템은 하나 이상의 광섬유 기반 구성요소들을 포함한다. 하나의 그러한 실시예가 도 8에 예시된다. 도 8은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따라 구성된 섬유 기반 OLED 모니터링 시스템(800)의 개략도이다. OLED 모니터링 시스템(800)은 여기 광(201), PL 방출(202), 또는 여기 광(201) 및 PL 방출(202) 양쪽 모두와 상호작용하고/거나 이를 지향시키는 하나 이상의 광섬유 기반 구성요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, OLED 모니터링 시스템(800)은 복수의 탐침들(821)을 포함하는 어레이(810)를 포함한다. 탐침들(821) 각각은 섬유 번들(822)을 통해 광섬유 분할기(802)에 결합되고, 각각의 섬유 번들(822)은 여기 광(201)을 탐침(821)으로 지향시키기 위한 적어도 하나의 섬유(도시되지 않음) 및 탐침(821)으로부터 PL 방출(202)을 지향시키기 위한 적어도 하나의 섬유(도시되지 않음)를 포함한다. 추가적으로, 광섬유 분할기(802)는 광섬유(823)를 통해 레이저(401)에 그리고 광섬유(824)를 통해 PL 측정 조립체(830)에 결합된다. 따라서, 탐침들(821) 각각은 광섬유 분할기(802) 및 다양한 광섬유들을 통해 레이저(401) 및 PL 측정 조립체(830)에 결합된다. 일부 실시예들에서, PL 측정 조립체(830)는 정적 PL 측정 조립체(420), 순간 PL 측정 조립체(430), 또는 양쪽 모두의 조합의 기능을 포함한다.
탐침들(821) 각각은 여기 광(201)을 기판(203) 상의 특정한 측정 위치(803)로 지향시키도록 구성된다. 추가적으로, 탐침들(821) 각각은 PL 방출(202)을 수신하고 PL 방출(202)을 광섬유 분할기(802)를 통해 PL 측정 조립체(830)에 송신하도록 구성된다.
도 8에 예시된 실시예에서, 어레이(810)는 이동식 스테이지(710)를 통해 기판(203)을 재위치설정하지 않고 기판(203)의 하나의 에지(예를 들어, 최상부 에지(804))로부터 기판(203)의 대향 에지(예를 들어, 바닥 에지(805))까지의 PL 측정들을 용이하게 하도록 구성되는 선형 어레이이다. 다른 실시예들에서, 어레이(810)는 최상부 에지(804)로부터 바닥 에지(805)까지 보다는 기판(203)의 일부에 걸쳐 연장된다. 일부 실시예들에서, 어레이(810)는 탐침들(821)의 선형 어레이보다는 탐침들의 2차원 어레이이다. 게다가, 일부 실시예들에서, 어레이(810)는 기판(203) 상에 하나 이상의 PL 층을 증착시키는 증착 시스템의 진공 챔버 내에 배치된다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 어레이(810)는 그러한 증착 시스템의 외부에 배치된다. 그러한 실시예들에서, 탐침(821)은 각각, 증착 시스템의 각각의 윈도우를 통해 여기 광(201)을 기판(203) 상으로 지향시키고 증착 시스템의 각각의 윈도우를 통해 PL 방출(202)을 수신하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 탐침들(821) 각각은 여기 광을 기판(203)으로 지향시키기 위한 하나 초과의 광섬유 및/또는 PL 방출(202)을 기판(203)으로부터 PL 측정 조립체(830)로 지향시키기 위한 하나 초과의 광섬유를 포함한다. 하나의 그러한 실시예가 도 9에 예시된다. 도 9는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, 어레이(810)의 탐침(821)의 개략적인 단면도이다. 도 9의 단면도는 도 8의 섹션(A-A)에서 취해진다. 도 9에 예시된 실시예에서, 탐침(821)은 방출-수용 섬유(901) 및 방출-수용 섬유(901) 주위에 배열된 복수의 여기-광-송신 섬유들(902)을 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 탐침(821)은 다수의 방출-수용 섬유들(901)을 포함한다. 탐침들(821)은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 방출-수용 섬유들(901) 및 여기-송신 섬유들(902)의 임의의 다른 기술적으로 실현가능한 구성을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, OLED 모니터링 시스템은 PL 물질을 증착시킨 시스템 내에서 기판 상에 형성된 PL 물질의 하나 이상의 막 특징을 결정할 수 있다. 도 10은 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른, PL 물질의 막 특징을 결정하기 위한 프로세스 단계들의 흐름도이다.
방법(1000)은 단계(1001)에서 시작하며, 여기서 광원(220)은 여기 광(201)을 생성한다.
단계(1002)에서, 기판(203)이 증착 시스템(290)에 배치된 동안, 광학 조립체(240)의 하나 이상의 구성요소는 여기 광(201)을 기판(203) 상에 형성된 PL 층(205) 상으로 지향시킨다. 광학 조립체(240)의 하나 이상의 구성요소는 자유 공간 광학 요소들, 섬유 기반 광학 요소들, 또는 양쪽 모두의 조합을 포함할 수 있다.
단계(1003)에서, 여기 광(201)이 PL 층(205)과 상호작용하는 것에 응답하여, 광학 조립체(240)의 하나 이상의 구성요소는 PL 방출(202)을 검출기(230)로 지향시킨다. 광학 조립체(240)의 하나 이상의 구성요소는 자유 공간 광학 요소들, 섬유 기반 광학 요소들, 또는 양쪽 모두의 조합을 포함할 수 있다.
단계(1004)에서, 검출기(230)는 PL 방출(202)을 수신한다. 일부 실시예들에서, PL 방출(202)은 시간에 걸쳐 감쇠하는 순간 PL 방출을 포함하고, 일부 실시예들에서, PL 방출(202)은 시간에 걸쳐 실질적으로 일정한 크기를 갖는 정적 PL 방출을 포함한다.
단계(1005)에서, 검출기(230)는 PL 방출(202)에 기초하여 신호를 생성한다. 일부 실시예들에서, 신호는 정적 스펙트럼 강도 정보, 예를 들어, 복수의 파장 또는 파장 대역들 각각에 대한 정적 PL 강도를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 신호는 특정 파장 또는 파장 대역에 대한 정적 스펙트럼 강도 정보를 포함한다. 일부 실시예들에서, 신호는, 예를 들어, 광원(220)으로부터의 여기 펄스에 응답하여, PL 방출(202)의 시간 감쇠 정보를 포함한다. 그러한 실시예들에서, 시간 감쇠 정보는 단일 파장 또는 파장 대역, 또는 복수의 파장들 또는 파장 대역들에 기초할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 측정 시간은 일반적으로, 시간 감쇠 정보가 복수의 파장들 또는 파장 대역들 각각에 대한 것일 때 상당히 더 길다.
단계(1006)에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 검출기로부터 단계(1005)에서 생성된 신호를 수신한다.
단계(1007)에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 단계(1006)에서 수신된 신호, 예컨대, PL 층(205)의 두께 및/또는 PL 층(205)의 도펀트 농도에 기초하여 PL 층(205)의 하나 이상의 특징을 결정한다. 전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 검출기(230)에 의해 생성된 신호에서의 PL 방출(202)의 시간 감쇠 정보에 기초하여 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 (PL 방출(202)의 시간 감쇠 정보에 기초하여 결정된) 도펀트 농도 및 PL 방출(202)의 정적 스펙트럼 강도 정보에 기초하여 PL 층(205)의 두께를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 방출(202)의 정적 스펙트럼 강도 정보 및 PL 층(205)에 대한 두께 정보에 기초하여 PL 층(205)의 도펀트 농도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 두께 정보는 OLED 층들에 대한 PL 계측을 위한 실시예들과 함께 결합될 수 있는 반사 측정법 또는 일부 다른 기법을 통해 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 방출(202)의 복수의 측정들에 기초하여 PL 층(205)의 하나 이상의 특징을 결정하며, 여기서 각각의 측정은 상이한 측정 위치와 연관된다. 그러한 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(250)는 PL 층(205)의 두께 균일성 및/또는 PL 층(205)의 도펀트 농도 균일성을 더 결정할 수 있다.
본 실시예들의 양상들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구체화될 수 있다. 이에 따라, 본 개시내용의 양상들은, 전적으로 하드웨어 실시예, 전적으로 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 등을 포함함), 또는 본원에서 모두 일반적으로, "회로", " 모듈" 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있는, 소프트웨어 및 하드웨어 양상들을 결합하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 양상들은 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드가 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(들)에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(들)의 임의의 조합이 활용될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 판독가능한 신호 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 또는 디바이스, 또는 전술한 것들의 임의의 적합한 조합일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체의 더 구체적인 예들(비포괄적 목록)은 다음: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기적 연결, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 전술한 것들의 임의의 적합한 조합을 포함할 것이다. 본 문서의 맥락에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형 매체일 수 있다.
본 개시내용의 실시예들은 또한 다음 단락들 중 임의의 하나 이상에 관한 것이다:
1. 장치로서, 가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 광원; 광발광(PL) 상으로 여기 광을 지향시키도록 구성된 광학 조립체; PL 층과 상호작용하는 여기 광에 응답하여 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 PL 방출에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및 검출기에 결합되고, 검출기로부터 신호를 수신하고 신호에 기초하여 PL 층의 특징을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.
2. 단락 1의 장치에 있어서, 여기 광은 제1 파장 또는 파장들의 군을 포함하고, PL 방출은 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제2 파장 또는 파장들의 군을 포함한다.
3. 단락 1 또는 2의 장치에 있어서, PL 방출은 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 광을 포함한다.
4. 단락 1-3 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, 광학 조립체는: 여기 광을 PL 층으로 지향시키도록 구성된 대물 렌즈; 및 여기 광을 대물 렌즈로 지향시키고 PL 방출을 투과시키도록 구성된 이색성 거울을 포함한다.
5. 단락 1-4 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, 광학 조립체는 여기 광의 적어도 제1 부분을 PL 층 상의 제1 측정 위치로 지향시키도록 구성된 제1 광섬유를 포함한다.
6. 단락 5의 장치에 있어서, 광학 조립체는 여기 광의 제2 부분을 PL 층 상의 제2 측정 위치로 지향시키도록 구성된 제2 광섬유를 더 포함한다.
7. 단락 6의 장치에 있어서, 광학 조립체는: PL 방출의 제1 부분을 검출기로 지향시키도록 구성된 제3 광섬유; 및 PL 방출의 제2 부분을 검출기로 지향시키도록 구성된 제4 광섬유를 더 포함한다.
8. 단락 6의 장치에 있어서, 광학 조립체는 여기 광의 제1 부분을 제1 광섬유로 그리고 여기 광의 제2 부분을 제2 광섬유로 지향시키도록 구성된 광 분할기를 더 포함한다.
9. 단락 1-8 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, 검출기는 복수의 파장들 각각에 대한 PL 강도 값을 생성하도록 구성된 검출기 어레이를 포함하고, 컴퓨팅 디바이스에 의해 결정된 PL 층의 특징은 기판 상의 특정 위치에서의 PL 층의 두께를 포함한다.
10. 단락 1-9 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, 검출기 어레이는 선형 어레이를 포함한다.
11. 단락 10의 장치에 있어서, 선형 어레이는, 기판의 한 측으로부터 기판의 대향 측으로 연장되는, 기판의 표면 상의 다수의 위치들로부터 PL 방출을 측정하도록 구성된다.
12. 단락 1-11 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, 컴퓨팅 디바이스에 의해 결정된 PL 층의 특징은 PL 층에 포함된 도펀트의 농도를 포함한다.
13. 단락 12의 장치에 있어서, 컴퓨팅 디바이스는 PL 층의 두께 및 PL 방출의 정적 PL 강도 값에 기초하여 도펀트의 농도를 결정하도록 구성된다.
14. 단락 12의 장치에 있어서, 컴퓨팅 디바이스는 PL 방출과 연관된 순간 PL 강도 정보에 기초하여 도펀트의 농도를 결정하도록 구성된다.
15. 단락 14의 장치에 있어서, 순간 PL 강도 정보는 PL 방출의 시간에 걸친 PL 강도의 감쇠를 포함한다.
16. 단락 14의 장치에 있어서, 컴퓨팅 디바이스는 특정 범위의 파장들 내의 PL 방출의 총 광자 계수에 기초하여 도펀트의 농도를 결정하도록 구성된다.
17. 단락 1-16 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, PL 층은 유기 층을 포함한다.
18. 광발광(PL) 층을 증착시키기 위한 시스템에 배치된 기판 상에 형성된 PL 층의 특징을 결정하는 방법으로서, 방법은: 가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 단계; PL 층과 상호작용하는 여기 광에 응답하여 PL 층에 의해 생성된 PL 방출을 수신하는 단계; PL 방출에 기초하여 신호를 생성하는 단계; 및 신호에 기초하여 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
19. 단락 18의 방법에 있어서, 여기 광은 제1 파장 또는 파장들의 군을 포함하고, PL 방출은 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제2 파장 또는 파장들의 군을 포함한다.
20. 장치로서, 여기 광을 생성하는 광원; 광발광(PL) 층을 증착시키기 위한 시스템에 배치된 기판 상에 형성된 PL 층 상으로 여기 광을 지향시키도록 구성된 광학 조립체; PL 층과 상호작용하는 여기 광에 응답하여 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 제1 신호 및 제2 신호를 생성하도록 구성된 검출기 ― 제1 신호는 PL 방출에 기초하고 PL 방출의 시간에 걸친 PL 강도의 감쇠를 포함하며, 제2 신호는 특정 범위의 파장들 내의 PL 방출의 총 광자 계수에 기초함 ―; 및 검출기에 결합되고, 검출기로부터 제1 신호를 수신하고 제1 신호에 기초하여 PL 층의 도펀트의 농도를 결정하며, 검출기로부터 제2 신호를 수신하고 제2 신호에 기초하여 PL 층의 두께를 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.
21. 단락 20의 장치에 있어서, PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 증착 챔버에 기판이 배치된 동안 검출기는 PL 층에 의해 생성된 PL 방출을 수신하도록 구성된다.
22. 단락 20 또는 21의 장치에 있어서, PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 이송 챔버에 기판이 배치된 동안 검출기는 PL 층에 의해 생성된 PL 방출을 수신하도록 구성된다.
23. 단락 20-22 중 어느 한 단락에 따른 장치에 있어서, PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 엔드-오브-라인 챔버에 기판이 배치된 동안 검출기는 PL 층에 의해 생성된 PL 방출을 수신하도록 구성된다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다. 본원에 설명된 모든 문서들은 본문과 불일치하지 않는 정도까지의 임의의 우선순위 문서들 및/또는 시험 절차들을 포함하여 본원에 참조로 포함된다. 전술한 일반적인 설명 및 특정 실시예들로부터 명백한 바와 같이, 본 개시내용의 형태들이 예시되고 설명되었지만, 다양한 수정들이 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 개시내용이 그에 의해 제한되는 것은 의도되지 않는다. 마찬가지로, "포함(comprising)"이라는 용어는 미국 법의 목적들을 위해 "포함(including)"이라는 용어와 동의어로 간주된다. 마찬가지로, 구성, 요소 또는 요소들의 군에 "포함"이라는 연결 어구가 후행할 때마다, 구성, 요소, 또는 요소들의 언급에 후행하는 "본질적으로 ~로 구성", "~로 구성", "~로 구성된 군으로부터 선택", 또는 "~은(는) ~이다"라는 연결 어구들이 있는 동일한 구성 또는 요소들의 군을 또한 고려하는 것이 이해되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
특정 실시예들 및 특징들은 수치 상한들의 세트 및 수치 하한들의 세트를 사용하여 설명되었다. 달리 지시되지 않는 한, 임의의 2개의 값들의 조합, 예를 들어, 임의의 상위 값과 임의의 하위 값의 조합, 임의의 2개의 하위 값들의 조합, 및/또는 임의의 2개의 상위 값들의 조합을 포함하는 범위들이 고려되는 것을 이해해야 한다. 특정 하한들, 상한들 및 범위들이 아래의 하나 이상의 청구항에서 나타난다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 광원;
    상기 여기 광을 기판 상에 형성된 광발광(PL) 층 상으로 지향시키도록 구성된 광학 조립체;
    상기 PL 층과 상호작용하는 상기 여기 광에 응답하여 상기 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 상기 PL 방출에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및
    상기 검출기에 결합되고, 상기 검출기로부터 상기 신호를 수신하고 상기 신호에 기초하여 상기 PL 층의 특징을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스를 포함하고,
    상기 컴퓨팅 디바이스에 의해 결정된 상기 PL 층의 특징은 상기 PL 층에 포함된 도펀트의 농도를 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 PL 방출과 연관된 순간 PL 강도 정보에 기초하여 상기 도펀트의 농도를 결정하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여기 광은 제1 파장 또는 파장들의 군을 포함하고, 상기 PL 방출은 상기 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제2 파장 또는 파장들의 군을 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 조립체는:
    상기 여기 광을 상기 PL 층으로 지향시키도록 구성된 대물 렌즈; 및
    상기 여기 광을 상기 대물 렌즈로 지향시키고 상기 PL 방출을 투과시키도록 구성된 이색성 거울을 포함하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 조립체는 상기 여기 광의 적어도 제1 부분을 상기 PL 층 상의 제1 측정 위치로 지향시키도록 구성된 제1 광섬유를 포함하고; 상기 광학 조립체는 상기 여기 광의 제2 부분을 상기 PL 층 상의 제2 측정 위치로 지향시키도록 구성된 제2 광섬유를 더 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광학 조립체는:
    상기 PL 방출의 제1 부분을 상기 검출기로 지향시키도록 구성된 제3 광섬유; 및
    상기 PL 방출의 제2 부분을 상기 검출기로 지향시키도록 구성되는 제4 광섬유를 더 포함하는, 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광학 조립체는 상기 여기 광의 상기 제1 부분을 상기 제1 광섬유로 그리고 상기 여기 광의 상기 제2 부분을 상기 제2 광섬유로 지향시키도록 구성된 광 분할기를 더 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출기는 복수의 파장들 각각에 대한 PL 강도 값을 생성하도록 구성된 검출기 어레이를 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스에 의해 결정된 상기 PL 층의 특징은 상기 기판 상의 특정 위치에서의 상기 PL 층의 두께를 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출기 어레이는 선형 어레이를 포함하고, 상기 선형 어레이는, 상기 기판의 한 측으로부터 상기 기판의 대향 측으로 연장되는, 상기 기판의 표면 상의 다수의 위치들로부터 상기 PL 방출을 측정하도록 구성되는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 PL 층의 두께 및 상기 PL 방출의 정적 PL 강도 값에 기초하여 상기 도펀트의 농도를 결정하도록 구성되는, 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 순간 PL 강도 정보는 상기 PL 방출의 시간에 걸친 PL 강도의 감쇠를 포함하거나; 상기 컴퓨팅 디바이스는 특정 범위의 파장들 내의 상기 PL 방출의 총 광자 계수에 기초하여 상기 도펀트의 농도를 결정하도록 구성되는, 장치.
  12. 광발광(PL) 층을 증착시키기 위한 시스템에 배치된 기판 상에 형성된 PL 층의 특징을 결정하는 방법으로서,
    가시 또는 근-가시 스펙트럼으로부터의 광을 포함하는 여기 광을 생성하는 단계;
    상기 PL 층과 상호작용하는 상기 여기 광에 응답하여 상기 PL 층에 의해 생성된 PL 방출을 수신하는 단계;
    상기 PL 방출에 기초하여 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 신호에 기초하여 상기 PL 층의 특징을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 PL 층의 특징은 상기 PL 층에 포함된 도펀트의 농도를 포함하고, 상기 PL 방출과 연관된 순간 PL 강도 정보에 기초하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 여기 광은 제1 파장 또는 파장들의 군을 포함하고, 상기 PL 방출은 상기 제1 파장 또는 파장들의 군과 상이한 제2 파장 또는 파장들의 군을 포함하는, 방법.
  14. 장치로서,
    여기 광을 생성하는 광원;
    광발광(PL) 층을 증착시키기 위한 시스템에 배치된 기판 상에 형성된 상기 PL 층 상으로 상기 여기 광을 지향시키도록 구성된 광학 조립체;
    상기 PL 층과 상호작용하는 상기 여기 광에 응답하여 상기 PL 층에 의해 생성되는 PL 방출을 수신하고 제1 신호 및 제2 신호를 생성하도록 구성된 검출기 ― 상기 제1 신호는 상기 PL 방출에 기초하고 상기 PL 방출의 시간에 걸친 PL 강도의 감쇠를 포함하며, 상기 제2 신호는 특정 범위의 파장들 내의 상기 PL 방출의 총 광자 계수에 기초함 ―; 및
    상기 검출기에 결합된 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스는:
    상기 검출기로부터 상기 제1 신호를 수신하고 상기 제1 신호에 기초하여 상기 PL 층의 도펀트의 농도를 결정하고;
    상기 검출기로부터 상기 제2 신호를 수신하고 상기 제2 신호에 기초하여 상기 PL 층의 두께를 결정하도록 구성되는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 증착 챔버에 상기 기판이 배치된 동안 상기 검출기는 상기 PL 층에 의해 생성된 상기 PL 방출을 수신하도록 구성되고;
    상기 PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 이송 챔버에 상기 기판이 배치된 동안 상기 검출기는 상기 PL 층에 의해 생성된 상기 PL 방출을 수신하도록 구성되고/거나;
    상기 PL 층을 증착시키기 위한 시스템의 엔드-오브-라인 챔버에 상기 기판이 배치된 동안 상기 검출기는 상기 PL 층에 의해 생성된 상기 PL 방출을 수신하도록 구성되는, 장치.
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