KR102658289B1 - 개선된 세그먼트형 ovjp 프린트 바 - Google Patents

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그레고리 맥그로우
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유니버셜 디스플레이 코포레이션
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Abstract

개시된 주제의 구현예는, 복수의 n개 프린트 헤드 세그먼트를 포함하는 유기 기상 젯(OVJP) 증착용 프린트 바를 제공하며, 여기서 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각은 OVJP 프린트 헤드를 가질 수 있다. 프린트 바는 복수의 거리 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 거리 센서 각각은, 프린트 바 아래에 배치된 기판과 1 이상의 프린트 헤드 세그먼트의 일부 사이의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 프린트 바는, 복수의 거리 센서 중 하나 이상에 의해 측정된, 기판과 프린트 바 사이의 하나 이상의 거리에 기초하여, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 하나 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된 복수의 n+1개 이하의 액추에이터를 포함할 수 있다.

Description

개선된 세그먼트형 OVJP 프린트 바{IMPROVED SEGMENTED OVJP PRINT BAR}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2017년 12월 12일에 제출된 미국 가특허 출원 제62/597,605호의 정규 특허 출원으로서 상기 가특허를 우선권으로 주장하고, 2018년 5월 1일에 제출된 미국 특허 출원 제15/968,009호와 관련된 출원이며, 상기 출원들 각각의 전체 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다.
분야
본 발명은 유기 발광층을 포함하는 비교적 큰 면적의 디바이스, 그리고 그를 포함하는 디바이스, 예컨대 유기 발광 다이오드 및 기타 디바이스를 제조하기 위한 디바이스 및 기술에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 복수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 대안적으로 OLED는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 통상적인 액정 디스플레이에서, 백색 백라이트에서 나온 방출이 흡수 필터를 사용하여 여과되어 적색, 녹색 및 청색 방출을 생성한다. 동일한 기법이 또한 OLED에도 사용될 수 있다. 백색 OLED는 단일 EML 디바이스 또는 스택 구조일 수 있다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층의 "상부에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드의 "상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상단부에 더 근접하게 나타난다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.
OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
한 실시양태에 따르면, 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED)가 또한 제공된다. OLED는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 유기 발광 디바이스는 소비자 제품, 전자 부품 모듈, 및/또는 조명 패널로부터 선택되는 하나 이상의 디바이스 내에 포함된다.
한 실시양태에 따르면, 복수의 n개 프린트 헤드 세그먼트를 포함하는 유기 기상 젯(OVJP) 증착용 프린트 바가 제공되며, 여기서 복수의 프린트 헤드 세그먼트 각각은 OVJP 프린트 헤드를 가질 수 있다. 프린트 바는 복수의 거리 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 거리 센서 각각은 프린트 바 아래에 배치된 기판과, 1 이상의 프린트 헤드 세그먼트의 일부 사이의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 프린트 바는, 복수의 거리 센서 중 하나 이상에 의해 측정된, 기판과 프린트 바 사이의 하나 이상의 거리에 기초하여, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 하나 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된 복수의 n+1개 이하의 액추에이터를 포함할 수 있다. 프린트 바는 n개 프린트 헤드 세그먼트에 대해, n+1개 이하의 거리 센서를 포함할 수 있고, 일부 구현예에서는 2n+2개 이하의 거리 센서를 포함할 수 있다. 프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각은, OVJP 프린트 헤드를 둘러싸는 냉각된 표면을 가질 수 있다.
프린트 바는, OVJP 프린트 헤드를 기판 상에 배치된 하나 이상의 피처에 정렬시키기 위해 1 이상의 센서를 포함할 수 있다. 복수의 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 2 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 제어하도록 연결되고 구성될 수 있다. 복수의 액추에이터의 각각은 복수의 거리 센서 중 1 이상에 의해 얻어지는 거리 측정치에 기초하여, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 2 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각의 프린트 헤드 세그먼트의 위치 및 배향 중 적어도 하나는, 각각의 프린트 헤드 세그먼트에 인접한 복수의 액추에이터 중 2개의 액추에이터에 의해, 프린트 헤드 세그먼트 각각의 운동 범위 내에서 결정될 수 있다. 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 프린트 헤드 세그먼트들 사이의 각각의 연결부는, 프린트 헤드 세그먼트들 사이의 각각의 다른 연결부와 상관없이 적어도 기판에 대해 법선인 방향으로 운동 가능할 수 있어, 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 프린트 헤드 세그먼트들 사이의 연결부로부터 기판까지의 거리가, 프린트 헤드 세그먼트들 사이의 각각의 다른 연결부로부터 기판까지의 거리와 상관없이 조절 가능하다.
프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는, 프린트 바가 기판 상에 재료를 증착하도록 작동될 때, 기판에 대한 프린트 바의 운동 방향에 수직인 방향으로 2열로 배열될 수 있다. 2열의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 서로 오프셋되어 있을 수 있고, 여기서 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드는 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드로부터 수평 방향으로 오프셋되어 있다. 복수의 액추에이터 중 적어도 하나는, 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드의 한 프린트 헤드의 후면 코너에, 그리고 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드의 다른 프린트 헤드의 전면 코너에, 운동을 전달할 수 있다. 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드와 관련된 복수의 센서의 각각이, 복수의 액추에이터 중 서로 다른 하나와 관련될 수 있다.
제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드는, 냉각된 표면을 형성하도록, 고정된 냉각판에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드를 둘러싸는 고정된 냉각판은, 제1 복수의 프린트 헤드의 각각과 제2 복수의 프린트 헤드의 각각의 사이에 배치되는 복수의 핑거(finger)를 가질 수 있다. 복수의 핑거는 운동을 허용하도록 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드로부터 갭에 의해 이격될 수 있다.
프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는, 프린트 바가 기판 상에 재료를 증착하도록 작동될 때, 해당 OVJP 프린트 헤드의 각각의 열의 인쇄 영역이 기판 상에 단일의 인쇄된 컬럼을 형성하도록, 열 내에 배치될 수 있다. 프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 엇갈림식 배열(staggered arrangement)을 가질 수 있으며, 여기서 제1 프린트 헤드 세그먼트는 제2 프린트 헤드 세그먼트에 선행하고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 후행한다. 복수의 거리 센서들의 쌍 및 복수의 액추에이터들의 쌍은 제1 프린트 헤드 세그먼트 및 제2 프린트 헤드 세그먼트를 제공할 수 있다. 복수의 거리 센서들의 쌍 및 복수의 액추에이터들의 쌍은, 제1 프린트 헤드 세그먼트의 우측 엣지가 제2 프린트 헤드 세그먼트의 좌측 엣지와 정렬되도록 정렬될 수 있다.
제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 T자형일 수 있고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 가질 수 있다. 제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 삼각형일 수 있고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 가질 수 있다.
도 1은 본원에 개시된 실시양태를 이용하여 제조될 수 있는 유기 발광 디바이스의 예를 도시한다.
도 2는 본원에 개시된 실시양태를 이용하여 제조될 수 있는, 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스의 예를 도시한다.
도 3a 및 3b는 전류-생성 기판 및 상기 전체 기판을 인쇄하기 위해 사용되는 예시적인 단일의 강성 프린트 헤드의 개략도를 도시한다. 프린트 헤드 및 지지 구조체는, Gen 8 및 보다 큰 기판의 가공을 위해 길이가 2.5 미터 초과일 수 있다.
도 4a 및 4b는 프린트 헤드 및 기판의 개략적 정면도이다. 도 4a는 프린트 헤드 및 이론적으로 완전하게 편평한 기판 사이의 균일한 갭을 도시한다. 도 4b는 프린트 헤드 및 불완전한 편평도를 갖는 기판 사이의 불균일한 갭을 도시한다.
도 5a는 일정하거나 거의 일정한, 기판에 대한 프린트 헤드의 거리를 유지할 수 있는 비평면 기판 위에 배치되어 있는 연결된 프린트 헤드를 갖는, 본원에 개시된 실시양태에 따른 세그먼트형 프린트 바를 도시한다.
도 5b는 본원에 개시된 실시양태에 따른 2열의 프린트 헤드를 갖는 예시적인 프린트 바를 도시하며, 여기서 프린트 헤드의 각각의 열의 인쇄 구멍(printing aperture)은, 완전한 열이 인쇄 구멍의 중첩 없이 그리고 프린트 헤드들의 교대적인 열들 사이의 갭 없이 인쇄되도록 배열된다.
도 5c는 도 5b에 도시된 바와 같은 직사각형 세그먼트를 포함하는 직사각형 프린트 바의 개략적 도면을 도시한다.
도 6a∼6b는 "T"자형의 세그먼트를 갖는, 본원에 개시된 실시양태에 따른 부분적 프린트 바의 예를 도시한다.
도 7은 삼각형 프린트 헤드 세그먼트를 갖는, 본원에 개시된 실시양태에 따른 부분적 프린트 바의 예를 도시한다.
도 8은 본원에 개시된 실시양태에 따른 직사각형 세그먼트를 갖는 선행 및 후행 냉각판을 갖는 프린트 바의 예를 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 운동한다. 전자와 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 방출 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 방출 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[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")]은 그 전문이 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 참고로 포함되는 US 7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 한 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 방출 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 그 전문이 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 복수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 한 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 바와 같은 중합체 물질을 포함하는 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크젯, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 젯 인쇄(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크젯 및 유기 기상 젯 인쇄(OVJP)와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동일한 시간에 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위 내일 수 있다. 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비-중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이(대각선이 2인치 미만인 디스플레이), 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 복수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블(rollable), 폴더블(foldable), 스트레처블(stretchable) 및 만곡(curved) 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.
일부 실시양태에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 RGB 픽셀 배열, 또는 화이트 플러스 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드 헬드 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 미만이거나 면적이 50 제곱인치 미만인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 이상이거나 면적이 50 제곱인치 이상인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 조명 패널이다.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 화합물은 발광 도펀트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(또한 E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 상기 화합물은 일부 실시양태에서 발광 도펀트일 수 있고, 한편 상기 화합물은 다른 실시양태에서 비발광 도펀트일 수 있다.
유기층은 또한 호스트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 사용되는 호스트는 a) 바이폴라, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 전하 수송에서의 역할이 거의 없는 와이드 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다.
기타 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 매우 다양한 기타 물질과의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 매우 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 참조된 물질은 본원에 개시된 화합물과의 조합에 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예시이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타 물질을 식별하기 위해 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
다양한 물질이, 본원에 개시된 다양한 발광층 및 비발광층과 배열에 사용될 수 있다. 적합한 물질의 예는, 그 전체가 참고로 인용되어 있는 미국 특허 출원 공보 제2017/0229663호에 개시되어 있다.
전도성 도펀트 :
전하 수송층은 전도성 도펀트로 도핑되어 이의 전하 캐리어 밀도를 실질적으로 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 이의 전도성을 변화시킬 것이다. 전도성은 매트릭스 물질에서 전하 캐리어를 생성시킴으로써 증가되며, 도펀트의 유형에 따라, 반도체의 페르미 준위에서의 변화가 또한 달성될 수 있다. 정공 수송층은 p형 전도성 도펀트로 도핑될 수 있고 n형 전도성 도펀트는 전자 수송층에서 사용된다.
HIL / HTL :
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 제한되지 않으며, 화합물이 통상적으로 정공 주입/수송 물질로서 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
EBL :
전자 차단층(EBL)은 발광층을 떠나는 전자 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 보다 더 삼중항 에너지를 갖는다. 한 양태에서, EBL에 사용되는 화합물은 이하에 기재된 호스트들 중 하나와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
HBL :
정공 차단층(HBL)은 발광층을 떠나는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.
ETL :
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 본질적이거(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도성을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특별히 제한되지는 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 이들이 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
전하 생성층 ( CGL ):
탠덤형(tandem) 또는 적층형 OLED에서, CGL은 성능 면에서 필수적인 역할을 수행하며, 이는 각각 전자와 정공을 주입하기 위한 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 이루어진다. 전자와 정공은 CGL 및 전극으로부터 공급된다. CGL에서 소모된 전자와 정공은 각가 캐소드와 애노드로부터 주입된 전자와 정공에 의해 다시 채워지며; 이후, 바이폴라 전류는 점차적으로 정상 상태에 도달한다. 통상의 CGL 물질은 수송층에서 사용되는 n 및 p 전도성 도펀트를 포함한다.
앞서 논의된 바와 같이, OVJP는 비교적 큰 면적의 OLED 디바이스, 예컨대 디스플레이에 대한 무-마스크, 무-용매 인쇄 기술이다. 이러한 기술에서, OLED 재료는 증발 또는 승화 온도로 가열되고, 캐리어 가스의 스트림 중에 프린트 헤드로 이송된다. 종래의 OVJP 프린트 헤드는 전형적으로 다수의 구멍 또는 노즐을 포함하고, 이는 증기를 OLED 재료가 증착된 기판으로 유도한다. 디스플레이 제조 기술에서, 일반적으로 각각의 구멍은 1행의 디스플레이 픽셀을 인쇄한다. 프린트 헤드는 픽셀의 모든 열이 공존할 수 있도록 기판의 폭에 걸쳐 있는 프린트 "바"를 형성하기 위해 복합화될 수 있다.
OVJP는 현재는 주로 연구 도구로서 관심대상이다. 그러나, OVJP 기술은 사이드 바이 사이드 RGB 픽셀 형식을 사용하는 OLED 디스플레이를 제조하는데 사용하기 위해 요구되는 선폭 및 크로스-픽셀 필름 두께 균일성을 나타내었다. 대량 생산 시스템에서, 효과적인 전체 생산을 유지하기 위해 제조 단계를 완료하는 시간을 비교적 적도록 유지하는 것이 바람직하다. 완료된 제조 단계들 사이의 시간은 대개 "TAKT" 시간으로서 지칭된다. OLED 디바이스 제조에 대한 바람직한 TAKT 시간을 달성하기 위해, 대량 생산 OVJP 프린터는 다중 픽셀들 또는 픽셀 열을 평행하게 인쇄하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 최적의 TAKT 시간은 픽셀의 모든 열이 동시에 인쇄되는 경우에 달성될 것이다. 특정 예에서, 현재 4K 디스플레이는 디스플레이의 폭에 걸쳐 있는 동시에 인쇄된 픽셀의 3,840개의 열을 요구할 것이다. 6개의 55-인치 디스플레이는 단일의 전류-생성 2.200 m × 2.500 m 기판 상에 제조될 수 있다. 이러한 경우, OVJP 증착 시스템은 기판의 2.2 미터 폭에 걸쳐 있을 것이고, 2개의 디스플레이 또는 7680개의 픽셀을 동시에 인쇄할 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 전류-생성("Gen 8") 기판(300), 프린트 헤드 지지 구조체(301), 및 디스플레이 글래스의 폭에 걸쳐 있는 단일 모노리식 프린트 헤드(302)의 예를 나타내고 있다.
그러나, 대면적-패널 디스플레이와 같은 디바이스의 제조를 위해 사용되는 기판은 완벽하게 편평하지 않고, 강성의 프린트 바는 프린트 헤드와 기판 사이의 적절하게 조절된 간격을 제공하지 못할 것이다. 이러한 이유로, 현재 OVJP-유형 기술은 유일하게 단일 경로로 제한된 폭의 기판 상에만 효율적이고, 정확한 증착을 가능하게 한다. 예를 들면, 대부분 종래의 OVJP-유형 기술은 래스터링 기술(rastering technique)을 사용하지 않고 약 0.5 미터 사각형 또는 동등물보다 더 큰 기판의 일부 경우에서 대면적 기판 상에의 증착에 적합하지 않다. 더 큰 기판 상에 증착시키기 위해, 현재 기술은 전형적으로 기판에 걸쳐 래스터링된 다수의 증착 구멍을 포함하는 단일 OVJP 노즐 어레이를 사용한다. 예를 들면, 일부 구조는 OVJP 노즐 어레이에서 최대 100개 이상의 증착 구멍을 포함한다. 노즐 어레이는 전체적으로 기판과 노즐 어레이 어셈블리 사이의 간격을 정확하게 유지하기 위해 센서 및 모션 액추에이터를 포함할 수 있다. 이러한 기술은 플라이 높이(fly height)에서의 변화 및 이에 따라 기판 편평도에 있어서의 변화에 다소간에 민감성이다. 그러나, 이들은 또한 복잡한 관리 시스템을 요구하고, 상대적으로 매우 높은 TAKT 시간을 가진다.
따라서, OVJP-유형의 시스템을 사용하여 원하는 픽셀 폭을 달성하기 위해, 기판과 프린트 헤드 사이의 거리를 엄격하게 조절하는 것이 바람직할 것이다. 기판의 편평도에서의 변화를 수용하면서 이를 실시하기 위해서, 본원에 개시된 실시양태는 "세그먼트형 프린트 바"를 제공하고, 이것은 프린트 헤드와 기판 사이에 요구되는 거리를 유지하기 위해 서로 독립적으로 이동할 수 있는 액추에이터에 연결된 복수의 세그먼트를 갖는 디바이스이다. 각각의 세그먼트는 1개 이상의 OVJP 프린트 헤드를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 실시형태는 또한 오직 y-방향에서 (기판 평면 내에서, 기판의 이동 방향에 수직함) 프린트 헤드의 상당한 이동을 가능하게 할 수 있고, 반면 종래의 OVJP 시스템은 기판 상에 노즐을 래스터링하기 위해 x- 및 y 방향 모두에서 상당한 이동을 요구한다. 본원에 개시된 실시양태의 개발 이전에, 본원에 기재된 바와 같이 대면적-크기 기판을 인쇄하기 위해 OVJP-유형 기술을 사용하는 것은 실현가능한 것으로 고려되지 않았다. 따라서, 선행 및 종래의 시스템은 물질 증착 과정에서 플라이 높이 조정의 임의의 고려사항을 배제하였고, 이러한 조정을 이루기 위한 임의의 메커니즘을 포함하지 않았다.
특정 예로서, 55-인치 4K 디스플레이 픽셀은 폭이 대략 50 μm 이다. OVJP 프린트 헤드를 사용하여 얻은 선폭은 제팅 구멍의 폭 및 젯 헤드로부터 기판까지의 거리와 동일한 규모이다. 따라서, 약 50 μm의 인쇄 폭을 달성하기 위한 OVJP 기술의 경우, 인쇄 구멍, 또는 프린트 헤드와 기판 사이의 플라이-높이 간격(fly-height separation)은 정확하게 목표한 플라이-높이의 +/- 5 μm 이내로 또는 더 적절하게 유지되어야 한다. 즉, 프린트 헤드 구멍의 엣지와 기판의 최근접 표면 사이의 거리는 프린트 헤드로부터 기판까지 물질의 증착 과정에서 +/- 5 μm 이하로 변화되어야 한다. 임의의 방향에서 +/- 5 μm 초과의 플라이 높이에서의 편차는 증착 라인을 넓힐 수 있고, 이로써 이는 이웃하는 픽셀에 지장을 주거나, 또는 픽셀 크기에 대한 사양을 벗어난 라인 두께를 이룬다. 앞서 개시된 바와 같이 2.2×2.5 m의 치수, 0.5 mm의 두께를 갖는 전류-생성 유리 기판 상에 디스플레이를 인쇄하기 위해, 프린트 헤드는 도 3a에 나타난 바와 같이 2.2 m 이상의 길이일 것이 요구되고, 유리는 적절한 플라이 높이를 유지하기 위해 +/- 5 μm 이내로 편평할 것이 요구될 것이다.
그러나, 앞서 주지한 바와 같이, 전류-생성 유리 기판은 표면의 편평도에서의 일부 변화를 가지는 것으로 예상된다. 예를 들면, 전류-생성 디스플레이 유리는 일반적으로 약 40 μm의 평면 표면으로부터 최대 편차를 가진다. 특정 예로서, 코닝(Corning)은 Lotus NXT Glass®가 표 1에 제시한 사양을 갖는 것을 나타낸다.
Figure 112018124825522-pat00001
다른 예로서, 쇼트 글라스(Schott Glass)는 유리 편평도의 측정값인, 표 2에 제시된 "이동 창 크기(moving window size)"를 제공한다.
Figure 112018124825522-pat00002
표 1 및 2의 특정 값들은 단지 예로서 제공된 것이며, 당업자는 표 1의 편평도 사양이 구세대의 유리 기판에 대한 것인 반면에 표 2의 값들은 현세대의 유리 기판에 대한 것임을 이해할 것이다.
이러한 디스플레이 또는 기판의 폭에 걸쳐 있는 편평한 인쇄 바는 이러한 예에서 최대 기판 편차의 적어도 절반, 즉 20 μm인 프린트 헤드-대-기판 거리에서의 최대 편차를 가질 것이다. 따라서, 종래의 하나로 된 고체 프린트 바는 인쇄 과정에서 +/- 5 μm의 바람직한 간격을 유지할 수 없을 것이다.
도 4a는 예시적인 2.2 m 프린트 헤드 및 완전하게 편평한 유리 패널 기판의 단면을 나타낸다. 프린트 어셈블리(400)는 기판(401)의 폭에 걸쳐 있다. 프린트 헤드(402)에 대한 지지 구조체(403)는 프린트 헤드가 기판의 전체 폭에 걸칠 수 있도록 기판보다 더 넓다. 기판(401)과 프린트 헤드(402) 사이의 플라이-높이 갭(fly-height gap)(405)은 기판의 폭에 걸쳐 균일하다. 그러나, 앞서 주지한 바와 같이, 실제 기판은 완전하게 편평하지 않고, 갭은 기판의 폭에 걸쳐 균일하지 않을 것이다. 도 4b는 앞서 개시한 바와 같이 2.2 m 길이의 프린트 바, 및 최대 40 μm의 편평도의 편차를 갖는 유리 패널(406)의 개략적 예를 나타낸다. 이상적인 플라이 높이로부터의 생성된 편차는 407, 408에 표지되어 있다. 플라이 높이에서의 편차는 표 1에서의 편평도 사양에 비례하는 것으로 밝혀졌다.
도 4b에 의해 제시된 바와 같이, 적절한 플라이 높이를 유지하기 위해, 프린트 헤드는 유리 기판의 표면 형태에 맞추어질 수 있거나 또는 그렇지 않으면 기판의 편평도에 있어서의 불균일성을 조정할 수 있어야 한다.
본원에 개시된 구현예는, 각각, 서로 독립적으로 그리고 개별적으로 이동하고(예를 들면, 기판에 대해 상대적으로 위, 아래로 이동함) 및/또는 회전할 수 있는(예를 들면, 기판에 대해 상대적으로 기울어짐), 프린트 헤드를 포함하는 복수개의 세그먼트를 갖는 프린트 바를 제공한다. 거리 센서(즉, 플라이 높이 센서)는 프린트 바의 세그먼트에 포함된 프린트 다이 사이의 갭을 측정할 수 있고, 액추에이터는 상기 센서, 및 기판의 피처에 대해 프린트 다이를 정렬하는 광학 센서(예컨대, 비젼 센서)로부터의 피드백에 기초하여 갭을 조정할 수 있다. 도 5는 이러한 디바이스의 예를 나타내고, 이에서 프린트 바를 서로 독립적으로 이동할 수 있는 더 작은 프린트 헤드로 세그먼트화하는 것은 기판과 각각의 프린트 헤드 사이의 간격을 원하는 값으로 유지되게 한다. 예시적인 기판의 개략도 상의 엣지가 나타나 있다. 평면으로부터의 편평도에 대한 편차는 과장된 것이고, 세그먼트형 프린트 바의 개략적 프로파일은 개개의 세그먼트(502/503/504)가 기판의 프로파일에 따라 연결되는 방식을 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 각각의 세그먼트는 프린트 헤드 지지 구조체(501), 연결된 마운팅 지지체(502), 프린트 헤드(503) 및 1개 이상의 구멍 플레이트(504)를 포함할 수 있다. 각각의 연결된 지지 구조체는 프린트 헤드로부터 기판까지의 거리를 측정하는 각 프린트 헤드에서의 1개 이상의 센서에 대응되는 이동형 구성요소를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 거리 센서가 사용될 수 있다. 예를 들면, 차압, 음향, 정전용량, 적외선, 레이저, 초음파, 광학 및/또는 다른 센서 유형이 사용될 수 있다. 특정 예로서, 2018년 5월 1일에 제출된, 공동 계류중인 미국 출원 제15/968,166호(정리 번호: UDC-1240-US)에 개시된 바와 같은 정전용량 센서가 사용될 수 있으며, 상기 출원의 개시내용은 그 전체가 참조로 인용되어 있다. 각 센서로부터의 데이터는 1개 이상의 프린트 헤드 세그먼트에 제공될 수 있고, 측정값 및 바람직한 플라이-높이에 기초하여, 프린트 헤드 세그먼트는 기판에 대한 프린트 헤드의 바람직한 위치 및/또는 방향을 달성하도록 기판에 대해 이동될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 단일 센서 어레이 또는 디바이스는 각 프린트 헤드로부터 기판까지의 거리를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 이미지 인식 소프트웨어와 결합되는 디지털 영상화 또는 비디오 시스템은 각 프린트 헤드 세그먼트의 위치를 확인하고 측정하여, 해당하는 지지 구조체에 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 각 센서에 의해 측정되는 거리에 기초하여, 이동형 구성요소는 하부 구멍 플레이트(504)와 같은 프린트 헤드의 바닥과 기판(505) 사이의 일정한 거리(506)을 유지하기 위해 관련 프린트 헤드를 이동시킨다. 게다가, 각각의 세그먼트는 또한 기판에 대해 평행한 증착 구멍 또는 기판에 수직한 증착 노즐의 주축을 유지시키기 위해서 기판에 대해 기울어질 수 있다. 일반적으로, 각각의 프린트 헤드는 기판으로부터 원하는 거리에서 원하는 방향으로 이를 유지시키기 위해 각각의 다른 프린트 헤드와 서로 독립적으로 배향될 수 있다.
각각의 프린트 헤드는 완전한 기능성의 OVJP 노즐 또는 유사한 증착 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각각의 세그먼트는 이의 형태를 유지하기 위해 경질의 휘지않는 물질 내에 획정된 1개 이상의 인쇄 구멍을 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속, 세라믹 또는 실리콘과 같은 물질이 적절할 수 있다. 각각의 구멍은 정사각형 가스 유출구일 수 있거나 또는 이는 원하는 인쇄된 프로파일을 생성하기 위한 임의의 형상을 가질 수 있다. 또한, 각각의 라인을 인쇄하기 위해 특유의 패턴으로 구성된 복수개의 더 작은 구멍에 의해 형성될 수 있다.
또한, 각각의 프린트 헤드 세그먼트는 캐리어 가스 및 과량의 유기물을 제거하기 위해 진공 포트 및 구멍을 포함할 수 있다. 진공 포트는 유출구 구멍과 동일한 물질로 제조될 수 있다.
각각의 프린트 헤드 세그먼트는 유기물의 응축을 방지하기 위해 히터를 포함할 수 있거나 또는 히터와 열적으로 접촉될 수 있다.
유기 증기, 캐리어 가스 및 진공 포트는 이송을 위한 적절한 튜브를 통해 이의 각각의 공급원 또는 펌프에 연결될 수 있다.
보다 일반적으로, 각각의 프린트 헤드 세그먼트는 OVJP 프린트 헤드 및 세그멘트형 프린트 바에서 프린트 헤드와 서로 독립적으로 완전하게 기능성의 프린트 헤드로서 작동하는 임의의 필요한 부품 및 연결부를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 있어서, 개개의 프린트 헤드의 일부 또는 모두는 일반 진공 공급원, 유기물 공급원 등과 유체 연통될 수 있거나, 또는 각각의 프린트 헤드는 별개의 공급원과 연결될 수 있다.
일부 실시양태에 있어서, 각각의 프린트 헤드 세그먼트는 프린트 헤드의 각 단부와 기판 사이의 거리를 측정하기 위한 2개 이상의 센서를 포함할 수 있고, 이에 의해 기판에 대해 세그먼트의 보다 정확한 포지셔닝 및 정렬을 가능하게 한다.
본원에 개시된 세그먼트형 프린트 바는 인접한 세그먼트들 사이의 갭을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 세그먼트들 사이의 갭은 갭을 충전하는 제1 열과 비교하여 오프셋되는 프린트 헤드 세그먼트의 제2 열에 의해 충전될 수 있다. 도 5b는 동일한 길이의 프린트 세그먼트를 갖는 2행의 프린트 바를 예시하고 있다. 통합된 높이 센서(552)를 갖는 개개의 프린트 헤드(551)는 각 열의 인쇄 구간이 중첩되지 않고 갭 없이 픽셀의 라인을 인쇄할 수 있도록 2개의 열(553, 554) 내에 배열된다. 프린트 헤드에 대한 유기물 또는 진공의 서플라이는 앞서 개시된 바와 같이 공동의 공급원, 개개의 공급원에 의해 또는 이들의 조합에 의해 공급될 수 있다. 도 5b에 나타난 바와 같이 프린트 바를 순차적으로 배열하는 것은 또한 수직한 액추에이터를 위해 그리고 기판 백플레인(backplane)에서 또는 기판의 열팽창에 대한 제조 오차를 수용하기 위한 프린트 헤드들 사이의 거리에서의 약간의 조정을 위해 추가적인 공간을 제공할 수 있다. 엇갈림식 배열은 또한 세그먼트에서 프린트 다이를 장착하기 위한 매니폴드에 대한 공간을 허용할 수 있다. 매니폴드는 전형적으로 이들이 수반하는 다이보다 더 넓고, 이로써 이들이 인쇄되지 않은 1개 이상의 픽셀을 남기지 않고 서로 밀접하여 배치될 수 없다. 프린트 다이의 2개의 열이 엇갈리게 됨으로써, 완전한 디스플레이는 인쇄되지 않은 임의의 픽셀을 남겨둠 없이 단일 경로로 인쇄될 수 있다.
일부 실시양태에서, 프린트 헤드 세그먼트의 폭은 기판의 국소 부위 편평도에 의해, 예를 들면, 표 2에서 나타난 바와 같은 무빙 윈도우 크기 및/또는 표 1에 나타난 파상도에 의해 결정될 수 있다. 이러한 치수는 본원에 개시된 세그멘트형 디바이스에서 개개의 프린트 헤드의 최대의, 최적의, 또는 허용가능한 크기를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 보다 일반적으로, 프린트 세그멘트의 최대 폭은 전형적으로, 단지 플라이 높이 허용차와 동일한 높이 변화를 갖는 기판 상의 거리 정도의 길이일 수 있다. 예를 들면, 일 예로서 표 2로부터의 값을 사용하는 경우, 150 mm 프린트 세그먼트를 갖는 프린트 바는 주어진 9 μm (최대) 두께 변화와 함께 +/- 5 μm 허용차 내에 있을 것이다.
보다 일반적으로, 본원에 개시된 실시양태에 있어서, 프린트 다이 길이는 프린트 헤드 디자인의 플라이 높이 요건, 디스플레이 디자인에 의해 요구되는 해상도, 및 유리 기판의 국소 부위 편평도에 기초하여 결정될 수 있다. 현세대의 Gen8-유형 유리의 경우, 전형적인 프린트 다이 길이는 75 내지 100 mm의 범위일 수 있다.
도 5b 및 5c에 나타난 바와 같은 실시형태는 직사각형 프린트 헤드 세그먼트를 포함한다. 각각의 직사각형 프린트 헤드 세그먼트는 앞서 개시된 바와 같이 프린트 다이와 기판 사이의 갭을 측정하기 위한 1개 이상의 거리 센서, 센서로부터의 피드백에 기초하여 세그먼트와 기판 사이의 갭을 조정하기 위한 1개 이상의 액추에이터, 및 1개 이상의 다른 센서, 예컨대 프린트 다이를 기판 상의 피처에 연결하는데 사용될 수 있는 시각 센서를 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 5c는 기판(도시되지 않음)을 향하는 방향에서 상기 프린트 헤드로부터, 또는 프린트 헤드(560)을 향하는 기판에 수직한 선을 따라 보이는 기판의 표면으로부터 볼 때의 본원에 개시된 세그먼트형 프린트 바(560)의 개략적 도면을 나타낸다. 세그먼트형 프린트 바(560)는 앞서 개시된 1개 이상의 세그먼트(561)를 포함할 수 있고, 이의 각각은 형태가 직사각형일 수 있다. 각각의 프린트 바 세그먼트의 기판-인접 표면은 프린트 헤드로부터 단열될 수 있으며, 냉각된 표면(564)를 형성하여 프린트 바(560)의 가열된 구성요소가 기판을 과열시키는 것을 방지하는 열 차폐재(564)로서 역할을 하도록 냉각될 수 있다. 나타낸 예시적인 배열에서, 각각의 세그먼트는 2개의 플라이 높이 센서(562), 2개의 플라이 높이 액추에이터(563) (이는 기판보다 상대적으로 프린트 세그먼트 표면 위에 배치될 수 있고, 이에 따라 기판에서 볼 때 보이지 않을 수 있음), 및 프린트 다이(565)를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 프린트 다이 예컨대 프린트 다이(565)는 증착, 배기, 밀폐 및 다른 가스 구멍을 포함할 수 있다. 이러한 다이는 예를 들면 MEMS 마이크로제작 기술을 사용하여 실리콘으로 제조될 수 있다. 세그먼트(561) 및 프린트 다이(565)는, 기판이 방향(566)으로 프린트 바(560)에 대해 이동됨에 따라 인쇄된 영역에 갭이 존재하지 않도록 배열될 수 있다. 냉각된 표면(564)은 세그먼트들 사이의 작은 갭을 제외하고는 연속적일 수 있다.
일부 실시양태에서, 더 소수의 센서 및 액추에이터 및/또는 더 작은 세그먼트가 사용될 수 있다. 또한, 앞뒤 프린트 헤드 세그먼트의 이동은 연결될 수 있다. 이러한 배열은 대형 OVJP 시스템에 대한 공간, 복잡성, 및 비용의 감소를 제공할 수 있다.
예를 들면, 일부 실시양태에서, 프린트 헤드 세그먼트는 상이한 형상일 수 있고 및/또는 도 5b 및 5c에 대해 앞서 나타내고 기재된 바와 같은 동일한 엇갈림식 개념(staggering concept)을 이용하여, 하나가 선행하고 하나가 후행하는 2개의 세그먼트에 대해 단일 센서가 사용될 수 있는 상이한 배열에 배치될 수 있다. 세그먼트 표면은 고온의 프린트 다이 및 프린트 헤드의 다른 가열된 부분으로부터 기판에의 열의 방사를 제한할 수 있는 냉각된 표면을 형성한다. 세그먼트들 사이의 임의의 큰 갭은 기판에 대한 너무 많은 열적 손상을 야기할 수 있고, 이러한 갭을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 개시된 바와 같은 세그먼트형 프린트 바의 표면은 여전히 기판의 표면을 뒤따르고, 앞서 개시된 바와 같이 일정하고, 본질적으로 일정한 플라이 높이를 유지하도록 충분한 정도의 이동을 제공하면서도, 연속적 냉각된 표면으로서 시스템의 운행 과정에서 역할을 할 수 있다.
도 6a는 본원에 개시된 한 실시형태에 따른 예시적인 세그먼트형 프린트 바를 나타내고, 여기서 각 세그먼트(601)은 "T"자형을 갖는다. 세그먼트(601)는 각각의 플라이 높이 센서(602) 및 액추에이터 쌍(603)이 2개의 프린트 다이(605) - 다른 다이에 대해 다이가 "선행" 및 "후행"인 것으로 간주되는 것을 정의하는 기판에 대한 이동 방향(620)의 경우의 엇갈림식 배열에서의 하나의 선행 다이 및 하나의 후행 다이의 역할을 한다. 즉, OVJP 증착 시스템의 작동 과정에서, 각각의 플라이 높이 센서는 2개의 세그먼트에 대한 거리 정보를 제공할 수 있고, 및/또는 각각의 액추에이터(603)는 기판에 대한 2개의 세그먼트의 거리 및/또는 방향을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 특정 예로서, 플라이 높이 센서(602a)는 도 6a에 도시된 2개의 세그먼트(601a, 601b)의 거리 및/또는 기울기를 제어하기 위해 액추에이터(603a)를 조정하는 데 사용될 수 있는 높이 정보를 제공할 수 있다. 플라이 높이 거리 센서(602), 액추에이터(603), 및 프린트 다이(605)의 엣지를 정렬하는 것은, 다른 구조보다 기판에 대한 프린트 다이(605)의 위치의 보다 정확하고 정밀한 제어를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 2개의 플라이 높이 센서(602)를 프린트 다이(605)의 단부와 정렬하고, 프린트 다이(605)의 다른 측면 상의 유사한 위치에 액추에이터(603)를 배치시킴으로써, 프린트 다이(605)의 각각의 단부의 배치는, 기판으로부터의 프린트 다이(605)의 각각의 단부의 거리를 정확하게 나타낼 수 있는 거리 측정값에 기초하여 정밀하게 제어될 수 있다. 냉각된 표면(604)은, 적어도 도 5c와 관련하여 앞서 기재된 바와 같이 프린트 다이(605)로부터의 열의 방사에 대한 제한을 제공할 수 있다.
도 6b는 프린트 다이(612)의 엣지와 정렬될 수 있는 센서(611) 및 액추에이터(613)를 도시한다. 예를 들어, 선행 다이의 우측 엣지와 후행 다이의 좌측 엣지는 정렬될 수 있다. 기판에 대한 이동 방향(620)은, 어떤 다이가 다른 다이에 대해 "선행" 및 "후행"으로 간주되는지를 정의할 것이다. 예를 들어, 도 6b에서, 최우측 세그먼트(601R)은 프린트 다이(610), 플라이 높이 센서(611), 및 액추에이터(613)을 포함할 수 있다. 플라이 높이 센서(611), 프린트 다이(610)의 좌측 엣지 및 액추에이터(613)는 인쇄 방향을 따라 정렬될 수 있다. 후행 다이(612)는 세그먼트(601C)에 포함될 수 있고, 프린트 다이(612)의 우측 엣지는 다이(610)의 좌측 엣지와 정렬될 수 있다. 액추에이터(613)는 세그먼트(601L 및 601C)에 연결될 수 있다. 최좌측 세그먼트(601L)는 프린트 다이(615), 플라이 높이 센서(614) 및 액추에이터(617)를 포함할 수 있다. 후행 프린트 다이(615)[즉, 프린트 다이(612)의 엣지(616)에 후행하는 다이]는 세그먼트(601L)에 포함될 수 있고, 프린트 다이(612)의 좌측 엣지[즉, 엣지(616)]는 다이(615)의 우측 엣지와 정렬될 수 있다. 액추에이터(617)는 세그먼트(601L 및 601C)에 연결될 수 있다. 각각의 세그먼트는, 선행 세그먼트가 직립이고 후행 세그먼트가 뒤집힌 "T"자와 같은 형상을 가질 수 있다. 이 구성은 완전한 냉각판 커버리지를 제공할 수 있고, 이웃하는 세그먼트들의 엣지는 이웃하는 프린트 다이의 중앙으로 연장되지 않을 수 있으며, 이는 세그먼트 엣지가 기판에 접촉하지 않도록 하면서 더 많은 기울기를 허용한다. 이와 같은 구성은 센서 및 액추에이터의 개수를 감소시킬 수 있으며, 보다 큰 세그먼트 기울기를 허용한다.
도 7은 본원에 개시된 실시양태에 따른 세그먼트형 프린트 바(700)의 다른 예를 도시한다. 이러한 예는 삼각형 프린트 헤드 세그먼트(701)를 사용한다. 도 5a∼6b에 도시된 구조와 유사하게, 프린트 헤드(700)는 1개 이상의 높이 센서(702), 액추에이터(703), 및 프린트 다이(705)를 포함할 수 있다. 프린트 헤드(700)는 냉각된 표면(704)을 포함할 수 있다. 높이 센서 및/또는 액추에이터는 앞서 개시된 바와 같이 인접한 세그먼트 중에서 "공유"될 수 있다. 작동시, 세그먼트형 프린트 바(700)는 기판에 대한 방향(710)으로 이동할 수 있고, 즉, 이로써 프린트 다이(705) 및 삼각형 프린트 헤드 세그먼트(701)의 상부/하부 엣지가 이동 방향에 수직하거나 또는 본질적으로 수직하다. 도 7에 나타난 구조는 세그먼트형 프린트 바의 보다 높은 조밀도(compactness)로 인하여 일부 디자인에서 그리고 일부 응용분야에 대해 바람직할 수 있다. 그러나, 삼각형 세그먼트가 앞서 개시된 바와 같이 직사각형 세그먼트보다 보다 더 조밀하지만, 이들은 도 6a∼6b에 대해 기재된 바와 같은 "T"자형 세그먼트 및 유사한 디자인만큼 기울어짐 능력(tilt capability)을 제공할 수 없다.
도 8은 본원에 개시된 실시형태에 따른 세그먼트형 프린트 바(800)의 다른 배열을 나타낸다. 이러한 배열에서, 직사각형-면 프린트 헤드(801)는 개개의 프린트 헤드가 기판에 대한 인쇄 운동의 방향(830)과 부분적으로 중첩되도록 겹쳐진 배열에 놓인 전면 헤드(802) 및 후면 헤드(803)을 갖는 복수의 열로 배열될 수 있다. 앞서 개시된 배열과 같이, 액추에이터(804) 및 플라이 높이 센서(807, 808)은 기판에 대한 개개의 프린트 헤드 세그먼트의 거리 및 기울기를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 나타난 배열에서, 각각의 액추에이터(804)는 수직한 움직임으로 전열 프린트 헤드(820)의 후면 코너 및 후열 프린트 헤드(825)의 전면 코너(806)로 이동할 수 있다. 본원에 개시된 다른 배열에서와 같이, 각각의 액추에이터를 2개의 프린트 헤드에 열결하는 연결부는, 인쇄 방향을 따라 2개의 프린트 다이 엣지와 일직선으로 배치될 수 있다. 게다가, 전열 프린트 헤드(820) 상의 플라이 높이 센서(807)는 다른 배열에서 앞서 개시된 바와 같이 각각 서로 다른 액추에이터와 연결될 수 있고, 인쇄 방향에 따라 연결된 액추에이터와 일치될 수 있다. 제2 세트의 플라이 높이 센서(808)는 후열 프린트 헤드 상에 배치될 수 있다. 이러한 제2 세트의 플라이 높이 센서(808)는 양방향 작동시의 세그먼트형 프린트 헤드 바의 성능을 개선할 수 있는데, 이는, 기판이 인쇄 동안에 바에 대해 앞으로 또는 뒤로 이동하는 것과 상관없이, 증착기에 대한 기판 높이의 변화에 프린트 헤드가 유사하게 대응할 수 있도록 하기 때문이다. 프린트 헤드 세그먼트는 세그먼트형 프린트 헤드의 전면 및/또는 후면에 배치된 고정된 냉각 플레이트(809)에 둘러싸일 수 있다. 냉각 플레이트는 나타난 바와 같이 프린트 헤드의 엇갈린 선과 맞물려지는 전면 및/또는 후면 엣지 상의 확장부(810)("핑거")를 포함할 수 있다. 이러한 배열은 개개의 프린트 헤드 세그먼트 각각과 연결된 냉각 플레이트들 사이의 영역을 포함하고, 추가로 OVJP 메커니즘에 의해 생성된 열로부터 기판을 보호할 수 있다. 냉각 플레이트 핑거는 앞서 개시된 바와 같은 세그먼트형 프린트 헤드의 이동을 가능하게 하는 작은 갭(811)에 의해 프린트 헤드로부터 분리될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 프린트 바 또는 다른 OVJP 증착 장치 및 기판은 서로에 대하여 한 방향으로 이동되거나 또는 상대적인 방향, 예컨대 방향(620, 710, 830) 등으로 이동되는 것으로 기재되어 있는 경우에, 이러한 이동은 프린트 바 또는 장치를 이동시키고, 기판을 고정시켜 유지하고, 증착 장치를 고정시켜 유지하면서 기판을 이동시키거나 또는 원하는 상대적인 이동이 달성되도록 두개의 부품을 이동시킴으로써 달성되는 것으로 이해될 것이다.
도 5c∼8에 도시된 실시양태에 따르면, 복수의 n개 프린트 헤드 세그먼트[예컨대, 도 5c에 도시된 세그먼트(561); 도 6a에 도시된 세그먼트(601); 도 6b에 도시된 세그먼트(601L, 601C, 601R); 도 7에 도시된 세그먼트(701); 및/또는 도 8에 도시된 세그먼트(801)]를 포함하는 유기 기상 젯(OVJP) 증착용 프린트 바[예컨대, 도 5c에 도시된 프린트 바(560); 도 6a∼6b에 도시된 프린트 바(600); 도 7에 도시된 프린트 바(700); 및/또는 도 8에 도시된 프린트 바(800)]가 제공되며, 여기서 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각은 OVJP 프린트 헤드[예컨대, 도 5c에 도시된 프린트 다이(565); 도 6a에 도시된 프린트 다이(605); 도 6b에 도시된 프린트 다이(610, 612, 및/또는 615)]를 가질 수 있다. 프린트 바는 복수의 거리 센서[예컨대, 도 5c에 도시된 플라이 높이 센서(562); 도 6a에 도시된 플라이 높이 센서(602); 도 6b에 도시된 플라이 높이 센서(611, 614); 도 7에 도시된 높이 센서(702); 및/또는 도 8에 도시된 플라이 높이 센서(807, 808)]를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 거리 센서의 각각은 프린트 바 아래에 배치된 기판과 1 이상의 프린트 헤드 세그먼트의 일부의 사이의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 프린트 바는 복수의 거리 센서 중 하나 이상에 의해 측정된, 기판과 프린트 바 사이의 하나 이상의 거리에 기초하여, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 하나 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 조정하도록 구성된 복수의 n+1개 이하의 액추에이터[예컨대, 도 5c에 도시된 플라이 높이 액추에이터(863); 도 6a에 도시된 액추에이터(603); 도 6b에 도시된 액추에이터(613, 617); 도 7에 도시된 액추에이터(703); 및/또는 도 8에 도시된 액추에이터(804)]를 포함할 수 있다.
프린트 바는 n개 프린트 헤드 세그먼트에 대해, n+1개 이하의 거리 센서를 포함할 수 있고, 및 일부 구현예에서는, 2n+2개 이하의 거리 센서를 포함할 수 있다. n+1개 초과의 센서는, 센서의 라인에 수직인 방향으로 기판의 양방향 운동을 허용하도록, 프린트 바의 각 측에 선형으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 양방향 운동의 일부는 도 5c에 도시된 방향(566), 도 6a에 도시된 방향(620), 도 6b에 도시된 방향(630), 도 7에 도시된 방향(710), 및/또는 도 8에 도시된 방향(830)을 포함할 수 있다. 양방향 운동의 다른 일부는 방향(566, 620, 630, 710, 및/또는 830)의 반대일 수 있다.
프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각은, OVJP 프린트 헤드를 둘러싸는 냉각된 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각된 표면은 도 5c에 도시된 냉각된 표면(564), 도 6a에 도시된 냉각된 표면(604), 및/또는 도 7에 도시된 냉각된 표면(704)일 수 있다. 프린트 바는, OVJP 프린트 헤드를 기판 상에 배치된 하나 이상의 피처에 정렬시키기 위해 1 이상의 센서를 포함할 수 있다. 복수의 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 2 이상의 위치 및/또는 배향을 제어하도록 연결되고 구성될 수 있다. 이 구성은 액추에이터의 개수를 감소시키면서, 프린트 헤드 세그먼트의 위치, 기울기, 및/또는 배향의 조정을 제공할 수 있다. 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 적어도 2개의 위치 및/또는 배향은, 거리 센서 중 1 이상에 의해 얻어지는 거리 측정치에 기초하여 액추에이터에 의해 제어될 수 있다.
복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각의 프린트 헤드 세그먼트의 위치 및/또는 중 적어도 하나는, 각각의 프린트 헤드 세그먼트에 인접한 2개의 액추에이터에 의해, 프린트 헤드 세그먼트 각각의 운동 범위 내에서 결정될 수 있다. 프린트 헤드 세그먼트의 각각의 쌍은, 2개의 세그먼트를 연결하는 연결부에서 또는 그 근방에서, 세그먼트의 쌍에 연결되는 액추에이터에 의해 이동 가능할 수 있다. 각각의 액추에이터는, 프린트 헤드 세그먼트와 기판 사이의 거리를, 프린트 바에 대한 그의 부착점에서 조정하도록 독립적으로 움직일 수 있다. 각각의 액추에이터는 그의 주위에 위치하는 2개의 프린트 헤드 세그먼트의 위치를 변화시킬 수 있다. 2개의 액추에이터는 프린트 헤드 세그먼트의 위치 및 배향을 특유하게 결정할 수 있다. 각각의 액추에이터의 위치는 그것이 부착되는 다른 프린트 바 세그먼트의 위치 및/또는 배향을 결정할 수 있다. 개시된 주제의 구현예에서, 프린트 헤드 세그먼트는 이웃하는 프린트 헤드 세그먼트와 독립적으로 조정 가능하지 않을 수도 있다.
프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는, 프린트 바가 기판 상에 재료를 증착하도록 작동될 때, 기판에 대한 프린트 바의 운동 방향에 수직인 방향으로 2열로 배열될 수 있다. 도 8과 관련하여 상기에서 논한 바와 같이, 2열 배열은 전면 헤드(802) 및 후면 헤드(803)를 포함할 수 있다. 2열의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 서로 오프셋되어 있을 수 있고, 여기서 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드가 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드로부터 수평 방향으로 오프셋되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 전면 헤드(802) 및 후면 헤드(803)는, 개개의 프린트 헤드가 기판에 대한 이동 방향(830)과 부분적으로 중첩되도록 겹쳐진 배열로 배치될 수 있다.
복수의 액추에이터 중 적어도 하나는, 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드의 한 프린트 헤드의 후면 코너에, 그리고 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드의 다른 프린트 헤드의 전면 코너에, 운동을 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 액추에이터(804)는 전열 프린트 헤드(802)의 후면 코너(805), 및 후열 프린트 헤드(825)의 전면 코너(806)에 수직 운동을 전달할 수 있다. 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드[예컨대, 도 8에 도시된 전면 헤드(802)]와 관련된 복수의 센서[예컨대, 도 8에 도시된 센서(807)]는, 복수의 액추에이터[예컨대, 도 8에 도시된 액추에이터(804)]의 서로 다른 하나와 각각 관련될 수 있다.
제1 복수의 프린트 헤드[예컨대, 도 8에 도시된 전면 헤드(802)] 및 제2 복수의 프린트 헤드[예컨대, 도 8에 도시된 후면 헤드(804)]는, 냉각된 표면을 형성하도록, 고정된 냉각판[예컨대, 도 8에 도시된 냉각판(809)]에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드를 둘러싸는 고정된 냉각판은 제1 복수의 프린트 헤드의 각각과 제2 복수의 프린트 헤드의 각각의 사이에 배치될 수 있는 복수의 핑거[예컨대, 도 8에 도시된 확장부(810)]를 가질 수 있다. 복수의 핑거는, 프린트 헤드의 운동을 허용하도록 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드로부터 갭에 의해 이격될 수 있다.
프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 열 내에 배치되어[예컨대, 줄지어 있는 도 5c의 프린트 헤드 세그먼트(561), 및/또는 도 8에 도시된 바와 같은 줄지어 배열된 전면 헤드(802) 및 후면 헤드(803)를 참조], 프린트 바가 기판 상에 재료를 증착하도록 작동될 때, 상응하는 OVJP 프린트 헤드의 각각의 열의 인쇄 영역이 기판 상에 단일의 인쇄된 컬럼을 형성하도록 할 수 있다. 프린트 바의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 엇갈림식 배열을 가질 수 있으며, 여기서 제1 프린트 헤드 세그먼트는 제2 프린트 헤드 세그먼트에 선행하고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 후행한다[예컨대, 도 5c에 도시된 바와 같은 프린트 헤드 세그먼트(561)의 배열]. 복수의 거리 센서의 쌍 및 복수의 액추에이터의 쌍은 제1 프린트 헤드 세그먼트 및 제2 프린트 헤드 세그먼트를 제공할 수 있다. 복수의 거리 센서의 쌍 및 복수의 액추에이터의 쌍은, 예를 들어 도 6a∼6b와 관련하여 상기에 나타내고 기술한 바와 같이, 제1 프린트 헤드 세그먼트의 우측 엣지가 제2 프린트 헤드 세그먼트의 좌측 엣지와 정렬되도록, 정렬될 수 있다. 제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 T자형일 수 있고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 도 6a∼6b에 도시되고 상기 기술된 바와 같이 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 가질 수 있다. 제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 삼각형일 수 있고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 도 7에 도시되고 상기 기술된 바와 같이 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 가질 수 있다.
본원에 개시된 실시형태는 강성의 지지 구조체에 매달릴 수 있는 독립적인 다수의 다중 프린트 헤드를 포함하는 세그먼트형 OVJP-유형 프린트 바를 제공한다. 프린트 바 세그먼트는 단일의 모노리식 프린트 바가 일정한 프린트 헤드-대 기판 거리를 유지하는 것에 대한 불능성을 해소하면서도 대형 프린트 바의 완전한 기능성을 제공한다. 본원에 개시된 바와 같이 각각이 기판의 방향으로 일정 범위로 이동되는 별개의 복수개의 프린트 헤드로 프린트 바를 세그먼트화하는 것은 OVJP-적합 기판의 비평면성을 보충하는 프린트 시스템의 능력을 제공한다.
게다가, 본원에 개시된 바와 같은 세그먼트형 프린트 바는 또한 동일한 표면적 상에 증착하기 위해 사용되는 종래의 프린트 헤드 또는 단일 프린트 헤드 바와 비교하는 경우에 프린트 헤드 바 자체에 대해 요구되는 보다 늘어난 허용차를 가질 수 있다. 예를 들면, +/- 5 μm 이하의 편평도 허용차 및 마찬가지로 단부로부터 단부까지의 엄격한 증착기 배치 허용차는 종래의 기술을 사용하여 생성하는 경우에 과도하게 곤란한 것일 것이다. 반면, 본원에 개시된 세그먼트형 프린트 바를 사용하는 것은 개개의 세그먼트가 요구되는 허용차를 충족시킬 수 있는 크기가 되게 한다. 예를 들면, 150 mm 이하의 치수를 갖는 구성요소는 잘 이해되는 반도체 제조 기술에 의해 제조될 수 있다. 개개의 세그먼트는 기판 상에 직접적으로 피처를 나타내고, 이는 프린트 헤드 및 기판 모두에서 추가적인 허용 오차에 대해 상기 공정이 보다 더 허용되게 만든다.
본원에 개시된 바와 같은 세그먼트형 프린트 바는 또한 단일의 선형 프린트 바와 비교하여 유리할 수 있고, 이는 프린트 헤드-대-기판 간격은 완전하게 평면이 아닌 기판에 걸쳐 유지될 수 있기 때문이다. 본원에 개시된 바와 같이, 프린트 헤드 대 기판 거리가 원하는 일정한 값으로 유지되지 않는 경우, 선폭 및 증착 두께는 변화될 수 있고, 증착은 사양, 또는 심지어 충분한 허용차에 맞지 않아 허용가능하거나 또는 심지어 좋지 않는 성능을 제공할 수 있다. 일반적으로 증착된 라인은 간격이 너무 큰 경우에 너무 넓어지고, 두께는 간격이 감소된 경우에 너무 크게 된다. 이에 따라 보정된 간격을 유지하는 것은 대형 OLED 제조를 달성하기 위한 바람직한 폭 및 두께를 갖는 프린팅된 라인을 생성하기 위해 본질적인 것일 수 있다.
본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 기술된 복수의 물질 및 구조는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 특허 청구된 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기술된 특정 예시 및 바람직한 실시양태로부터 유래하는 변형예를 포함할 수도 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 유기 기상 젯(OVJP) 증착용 프린트 바(print bar)로서,
    각각 OVJP 프린트 헤드를 포함하는 복수의 n개 프린트 헤드 세그먼트;
    복수의 거리 센서로서, 복수의 거리 센서 각각은 프린트 바 아래에 배치된 기판과 하나 이상의 프린트 헤드 세그먼트의 일부 사이의 거리를 측정하도록 구성되는 것인, 복수의 거리 센서; 및
    복수의 n+1개 이하의 액추에이터로서, 복수의 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 2 이상에 연결되고, 복수의 거리 센서 중 하나 이상에 의해 측정된 기판과 프린트 바 사이의 하나 이상의 거리에 기초하여, 복수의 프린트 헤드 세그먼트 중 2 이상의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 것인, 복수의 n+1개 이하의 액추에이터
    를 포함하는 유기 기상 젯 증착용 프린트 바.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프린트 바는 n개 프린트 헤드 세그먼트에 대해 n+1개 이하의 거리 센서를 포함하는 것인 프린트 바.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프린트 바는 n개 프린트 헤드 세그먼트에 대해 2n+2개 이하의 거리 센서를 포함하는 것인 프린트 바.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각은, OVJP 프린트 헤드를 둘러싸는 냉각된 표면을 갖는 것인 프린트 바.
  5. 제1항에 있어서, 복수의 프린트 헤드 세그먼트의 각각의 프린트 헤드 세그먼트의 위치 및 배향 둘 모두는, 각각의 프린트 헤드 세그먼트에 인접한 복수의 액추에이터 중 2개의 액추에이터에 의해, 프린트 헤드 세그먼트 각각의 운동 범위 내에서 결정되는 것인 프린트 바.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 프린트 헤드 세그먼트는, 프린트 바가 기판 상에 재료를 증착하도록 작동될 때, 기판에 대한 프린트 바의 운동 방향에 수직인 방향으로 2열로 배열되는 것인 프린트 바.
  7. 제6항에 있어서, 2열의 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 서로 오프셋되어 있고, 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드가 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드로부터 수평 방향으로 오프셋되어 있는 것인 프린트 바.
  8. 제7항에 있어서, 복수의 액추에이터 중 적어도 하나는, 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드의 한 프린트 헤드의 후면 코너에, 그리고 제2 열의 제2 복수의 프린트 헤드의 다른 프린트 헤드의 전면 코너에, 운동을 전달하는 것인 프린트 바.
  9. 제7항에 있어서, 제1 열의 제1 복수의 프린트 헤드와 관련된 복수의 센서의 각각이, 복수의 액추에이터 중 서로 다른 하나와 관련되는 것인 프린트 바.
  10. 제7항에 있어서, 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드는, 냉각된 표면을 형성하도록, 고정된 냉각판에 의해 둘러싸여 있는 것인 프린트 바.
  11. 제10항에 있어서, 제1 복수의 프린트 헤드 및 제2 복수의 프린트 헤드를 둘러싸는 고정된 냉각판은, 제1 복수의 프린트 헤드의 각각과 제2 복수의 프린트 헤드의 각각의 사이에 배치되는 복수의 핑거(finger)를 갖는 것인 프린트 바.
  12. 제1항에 있어서, 복수의 프린트 헤드 세그먼트는 엇갈림식 배열(staggered arrangement)을 가지며, 여기서 제1 프린트 헤드 세그먼트가 제2 프린트 헤드 세그먼트에 선행하고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 후행하는 것인 프린트 바.
  13. 제12항에 있어서, 제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 T자형이고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 갖는 것인 프린트 바.
  14. 제12항에 있어서, 제1 프린트 헤드 및 제2 프린트 헤드는 삼각형이고, 제2 프린트 헤드 세그먼트는 제1 프린트 헤드 세그먼트에 대해 뒤집힌 배향을 갖는 것인 프린트 바.
  15. 삭제
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