KR20030057451A - 유기발광 다이오드 장치의 제조를 위한 자체 진공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 유기발광 다이오드(OLED) 장치의 일부분을 형성하게 되는 수용체 소자를 진공 피복기에 제공하는 단계; 상기 진공 피복기에 공여체 지지 소자를 제공하고, 상기 공여체 지지 소자를 코팅하여 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 생성하는 단계; 상기 공여체 소자의 코팅된 면을 수용체 소자가 상기 진공 피복기 내부에서 코팅되는 물질 수송 관계로 위치시키는 단계; 및 공여체 소자에 방사선을 조사시켜, 상기 공여체 소자로부터 하나 이상의 층을 수용체 소자로 선택적으로 수송하는 단계를 포함하는,
수분 민감성 또는 산소 민감성의 OLED 장치를 적어도 일부분 제조하기 위한 자체 진공 방법에 관한 것이다.
Description
적색, 녹색 및 청색 화소와 같이 착색된 화소(통상적으로, "RGB 화소"로 지칭됨)의 배열을 갖는 칼라 또는 풀 칼라 유기 전기발광(EL) 디스플레이(또한, "유기 발광 다이오드 장치", 또는 "OLED 장치"로서 공지됨)에서, 상기 RGB 화소를 제조하기 위해서는 칼라 출력 유기 EL 매질의 정밀한 패턴화가 요구된다. 기본적인 OLED 장치는 공통적으로 애노드, 캐쏘드, 및 상기 애노드와 캐쏘드 사이에 샌드위칭된 유기 EL 매질을 포함한다. 상기 유기 EL 매질은 하나 이상의 유기 박막층으로 이루어질 수 있으며, 상기 층 중 하나가 광 생성 또는 전기발광의 주된 역할을 한다. 상기 특정한 층은 일반적으로 유기 EL 매질의 발광층으로서 지칭된다. 상기 유기 EL 매질에 존재하는 기타 유기층은 주로 전자 수송 기능을 제공할 수 있으며, (정공-수송을 위한) 정공 수송층 또는 (전자-수송을 위한) 전자 수송층 중 하나로서 지칭된다. 풀 칼라 OLED 디스플레이 패널의 상기 RGB 화소를 형성하는데 있어서, 상기 유기 EL 매질의 발광층 또는 유기 EL 매질 전체의 정밀한 패턴화 방법을 찾아내는 것이 필요하다.
전형적으로는, 미국 특허 제 5,742,129 호에 기술된 섀도우 마스킹(shadow masking) 기술을 사용하여 디스플레이 상에 유기발광 화소를 형성한다. 상기 방법은 효율적이긴 하나, 몇몇 단점을 갖고 있다. 섀도우 마스킹을 사용하는 경우에는 고 분해능의 화소 크기를 수득하기 어렵다. 또한, 기판과 섀도우 마스크 사이의 배향 문제가 존재하며, 절적한 위치에 화소가 형성되도록 주의가 요구된다. 상기 기판 크기를 증가시키는 것이 바람직한 경우에는 적절히 배치된 화소를 형성하는 섀도우 마스크를 제조하기 어렵다. 상기 섀도우 마스크의 또다른 단점은 시간이 지날수록 상기 마스크의 홀(hole)이 플러깅될 수 있다는 점이다. 상기 마스크 상의 플러깅된 홀은 EL 디스플레이 상의 화소를 비-작용화시키는 바람직하지 못한 결과를 초래한다.
고-분해능 OLED 디스플레이의 적절한 패턴화 방법은 그란데(Grande) 등의 미국 특허 제 5,851,709 호에 개시되어 있다. 상기 방법은, (1) 대향하는 제 1 및제 2 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; (2) 상기 기판의 제 1 표면 위에 광 투과성 단열층을 형성하는 단계; (3) 상기 단열층 위에 광 흡수층을 형성하는 단계; (4) 상기 기판에 제 2 표면으로부터 단열층으로 연장시킨 개구부의 배열을 제공하는 단계; (5) 광 흡수층 상에 형성된 수송가능한 칼라 형성 유기 공여체층을 제공하는 단계; (6) 상기 공여체 기판과 디스플레이 기판을, 상기 기판의 개구부들과 이에 상응하는 장치상의 칼라 화소 사이에 배향되는 관계로 정밀하게 정렬시키는 단계; 및 (7) 상기 개구부 위의 광 흡수층에 충분한 열을 발생시키기 위한 방사선 공급원을 사용하여 상기 공여체 기판상의 유기층을 디스플레이 기판으로 수송하는 단계를 순서대로 포함한다. 그란데 등의 시도에서는 상기 공여체 기판상의 개구부의 배열을 패턴화해야 하는 문제점이 존재한다. 이는, 상기 공여체 기판과 디스플레이 기판 사이의 정밀한 기계적 배향이 요구되는 것을 포함하는, 상기 섀도우 마스크 방법과 동일한 다수의 문제점을 발생시킨다. 상기 공여체 패턴이 고정되고 이를 용이하게 변경시킬 수 없는 또다른 문제점도 존재한다.
패턴화되지 않은 공여체 소자 및 정밀 광원(예를 들어, 레이저)을 사용함으로써 패턴화된 공여체를 사용하여 발생할 수 있는 일부 난점을 제거할 수 있다. 리트만(Littman) 및 탕(Tang) 등의 미국 특허 제 5,688,511 호는 패턴화되지 않은 공여체 시트로부터 EL 기판으로의 유기 EL 물질의 패턴 수송을 교시하고 있다. 월크(Wolk) 등의 특허(미국 특허 제 6,114,088 호; 제 6,140,009 호; 제 6,214,520 B1 호; 및 제 6,221,553 B1 호)에서는 공여체에서 선택된 일부분을 레이저 빔으로 가열함으로써 EL 발광층을 공여체 소자로부터 기판으로 수송할 수 있는 방법을 교시하고 있다.
탕의 일반 양도된 미국 특허 제 5,937,272 호에서는 EL 물질을 증착시킴으로써 박막 트랜지스터(TFT) 배열 기판 상으로 다칼라 화소(예를 들어, 적색, 녹색, 청색 서브화소)을 패턴화하는 방법을 교시하였다. 지지체 상의 공여체 코팅 및 틈새(aperture) 마스크를 사용함으로써 상기 EL 물질을 선택된 패턴으로 기판상에 침착시킨다. 상기 틈새 마스크는 공여체층과 기판 사이를 완전히 분리시키거나(상기 특허의 도 1을 참조한다), 공여체층으로 혼입될 수 있다(상기 특허의 도 4, 5 및 6를 참조한다).
상기 EL 물질 수송은, 예를 들어 전술한 특허에서 탕이 기술한 챔버를 사용하여 감압하에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 공여체층( 및 분리시키는 경우의 틈새) 및 기판은 매우 인접하게 유지되어야 한다. 예를 들어, 탕은 상기 공여체층과 하부 전극의 계획된 공여체 표적 사이에 바람직한 거리가 존재하도록 하기 위한, 패시베이팅 층 상 또는 인접하게 유지된 틈새 또는 공여체층을 기술하고 있다. 진공 또는 감압의 사용은 상기 공여체로부터 기판으로의 EL 물질의 수송을 촉진시킨다. 또한, 수송하는 동안 상기의 조건을 사용하는 것은, 일부 EL 물질이 산소 및/또는 수분에 민감하다는 측면에서도 유리하다. 예를 들어, OLED 장치에 사용되는 알루미늄 하이드로퀴놀린(Alq)은 물과 반응하는 것으로 알려져 있다. 또한, 소형 분자 및 중합체 EL 장치에 모두 사용되는 상기 전극 물질은 공기 중에서 극히 불안정하다. 상기 수송 단계 도중 진공을 사용함으로써 OLED 장치의 고장률을 감소시킬 수 있다. 또한, 리트만, 탕 및 월크에 의해 교시된 방법에서는, 공여체 물질이 기판으로 수송되기 전에 분해되기 때문에 OLED 장치가 손상될 수 있다. 일반적으로, 공여체 물질은 이들의 제조 위치로부터 기판으로 수송될 위치로 수송된다. 이 기간 동안 산소, 수분 및/또는 다른 대기 성분에 의해 공여체가 오염될 수 있다. 이로 인해, 공여체로부터 제조되는 OLED 디스플레이의 생산성이 저하될 수 있다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 섀도우 마스크에 대한 필요성을 제거시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공여체 소자를 사용하지만 사용 위치로부터 이격된 위치에 공여체 소자를 제공하고 공여체 소자에 대한 오염 또는 손상 없이 상기 공여체 소자를 로딩(loding)시키는 것과 관련된 문제점을 제거시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 풀 칼라 OLED 디스플레이를 제조하는데 효율적으로 사용될 수 있는 방법으로서, 섀도우 마스크를 포함하지 않는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은,
(a) OLED 장치의 일부분을 형성하게 되는 수용체 소자를 진공 피복기에 제공하는 단계;
(b) 상기 진공 피복기에 공여체 지지 소자를 제공하고, 상기 공여체 지지 소자를 코팅하여 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 생성하는 단계;
(c) 상기 공여체 소자의 코팅된 면을 수용체 소자가 상기 진공 피복기 내부에서 코팅되는 물질 수송 관계로 위치시키는 단계; 및
(d) 공여체 소자에 방사선을 조사시켜, 상기 공여체 소자로부터 하나 이상의 층을 수용체 소자로 선택적으로 수송하는 단계를 포함하는,
수분 민감성 또는 산소 민감성의 OLED 장치를 부분적 이상으로 제조하기 위한 자체 진공 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 수분, 산소 또는 기타 대기 성분을 도입하지 않고 섀도우 마스크를 사용하지 않는 OLED 장치를 제조하는데 유용한 방법을 제공하고자 한다.
도 1은 동일한 진공 피복기(coater)에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송하는, 본 발명의 제 1 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 동일한 진공 피복기에서 공여체 지지 소자를 하나 이상의 층으로 코팅하고 상기 기판으로 수송하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 동일한 진공 피복기에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송하고 상기 공여체 지지체 상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 로드락(load lock)으로 결합된 2개의 챔버로 구성된 진공 피복기에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 동일한 진공 피복기에서 공여체 지지 소자가 코팅된 연속 시트를 형성하고 기판으로 수송되며 상기 공여체 소자 상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 동일한 진공 피복기에서 공여체 지지 소자가 하나 이상의 층으로 코팅된 연속 시트를 형성하고 기판으로 수송되며 상기 공여체 소자 상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 7a는 코팅되지 않은 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 하나의 코팅 물질층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7c는 하나 이상의 코팅 물질층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 2개의 분리된 진공 챔버에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송하는, 본 발명의 또다른 실시양태를 나타낸 단면도이다.
층 두께와 같은 장치의 특징적 수치는 주로 1㎛ 이하의 범위이며, 상기 도면은 수치상의 정확성 보다는 시각적 용이함을 위해 도시된다.
상기 "OLED 장치"란 용어는 유기 발광 다이오드를 포함하는 장치를 지칭하는 것으로서, 종종 전기발광 장치, 및 탕 등의 일반 양도된 미국 특허 제 5,937,272 호 및 리트만 및 탕 등의 일반 양도된 미국 특허 제 5,688,551 호에 기술된 바와 같이 EL 장치로서 지칭된다. 상기 "디스플레이" 또는 "디스플레이 패널"이란 용어는 비디오 이미지 또는 텍스트를 전기적으로 표시할 수 있는 스크린을 지칭하는데 사용된다. 상기 "화소"이란 용어는 당해 분야에서 다른 영역의 광의 독립적인 방출을 자극할 수 있는 디스플레이의 패널의 영역을 지칭하는데 사용된다. 상기 "다칼라"이란 용어는 상이한 영역에서 상이한 색조의 광을 방출시킬 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 특히, 상이한 칼라의 이미지를 표시할 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 상기 영역이 반드시 인접해야만 하는 것은 아니다. 상기 "풀 칼라"란 용어는 가시광선 스펙트럼중 적색, 녹색 및 청색 영역의 방출 및 임의의 조합된 색조의 이미지 표시가 가능한 다칼라 디스플레이 패널을 기술하는데 사용된다. 상기 적색, 녹색 및 청색은 세 가지의 주 칼라를 구성하며, 이 세가지 주 칼라를 적절히 혼합하여 다른 모든 칼라를 발생시킬 수 있다. 상기 "색조"란 용어는 가시광선 스펙트럼에서의 발광의 명암도를 지칭하는 것으로서, 상이한 색조는 육안으로 인식할 수 있는 칼라 차이를 나타낸다. 상기 화소 또는 서브화소는 일반적으로 디스플레이 패널에서 어드레싱 가능한 최소 단위를 지칭하는데 사용된다. 단색 디스플레이에서는, 화소 또는 서브화소 간의 차이가 없다. 상기 "서브화소"란 용어는 다칼라 디스플레이 패널에 사용되며, 독립적으로 어드레싱되어 특정 칼라를 방출할 수 있는 화소의 임의의 부분을 지칭하는데 사용된다. 예를 들어, 청색 서브화소는 청색광을 방출시키도록 어드레싱될 수 있는 화소의 일부분이다. 풀 칼라 디스플레이에서, 화소는 일반적으로 세가지의 주 칼라 서브화소, 즉 청색, 녹색 및 적색을 포함한다. 상기 "피치"란 용어는 디스플레이 패널에서 2개의 화소 또는 서브화소를 분리시키는 거리를 지칭하는데 사용된다. 따라서, 서브화소 피치는 2개의 서브화소 사이의 분리를 의미한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 동일한 진공 챔버에서 공여체 지지 소자(30)를 코팅하고 코팅 물질을 수용체 소자(42)로 수송한다. 진공 피복기(10)는, 공여체 지지 소자(30)가 증착과 같은 수단으로 코팅되게 하고 상기 코팅된 물질을 진공 조건하에서, 예를 들어 열 수송에 의해 수용체 소자(42)로 수송되게 하는, 본원에 기술된 밀봉 도구이다. 진공 피복기(10)는 하나의 챔버, 또는 로드락으로 연결될 수 있는 임의의 수의 챔버들 또는 유사하게 작용하는 기구(예를 들어, 터널 또는 완충 챔버)를 포함할 수 있고, 이로써 공여체 소자 및 수용체 소자는 비-진공 상태에 노출되지 않고 수송될 수 있다. 본원의 "진공"이란 용어는 1Torr 이하의 압력을 지칭하는데 사용된다. 진공 피복기(10)는 진공 펌프(12)에 의해 진공 상태로 유지된다. 진공 피복기(10)는 상기 챔버를 공여체 지지 소자(30)로 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 또한, 진공 피복기(10)는 사용된 공여체 소자(31)를 로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 로드락 (14) 및 (16)은 외부 환경으로 내부 상태를 오염시키지 않고 진공 피복기(10)로부터 물질을 도입하고 제거하기 위한 수단이다. 진공 피복기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20) 및 수송 스테이션(22)를 포함한다. 코팅 스테이션(20)은 공여체 지지 소자(30)를 코팅시키는 진공 피복기(10) 내부에 위치한다. 증착과 같은 수단에 의해 수송 스테이션(22)은 코팅된 물질의 수용체 소자(42)로의 수송(예를 들어, 열 수송)을 촉진시키는 진공 피복기(10) 내부에 위치한다.
공여체 지지 소자(30)는 로드락(14)의 수단에 의해 진공 피복기(10)로 도입된다. 공여체 지지 소자(30)는 증착 또는 스퍼터링과 같은 수단에 의해 코팅층을 수용하고, 예를 들어 열 수송에 의해 코팅의 전체 또는 일부분을 수송할 수 있는소자이다. 공여체 지지 소자(30)는 임의적으로 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 공여체 지지 소자(30)는 기계적 수단에 의해 코팅 스테이션(20)으로 수송된다. 코팅 스테이션(20)은 코팅 도구(34)를 포함한다. 코팅 도구(34)는 진공에서 물질을 코팅할 수 있는 임의의 도구(증발 및 스퍼터링을 포함하나 이로써 한정되지 않는다)로 이루어질 수 있다. 코팅 도구는, 예를 들어 본원의 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제 6,237,529 호 및 스티븐 에이 반슬리케(Steven A. Vanslike)에 의해 2001년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 09/843,489 호; 스티븐 에이 반슬리케에 의해 2001년 4월 20일자로 출원된 제 09/839,885 호; 및 마이클 에이 마커스(Michael A. Marcus) 등에 의해 2001년 4월 20일자로 출원된 제 09/839,886 호에 기술된 바와 같은 증착 도구이거나, 진공에서 물질을 코팅할 수 있는 임의의 코팅 도구일 수 있다. 다중 물질, 예를 들어 호스트 및 도펀트 물질이 층 내에서 코팅되는 경우, 상기 물질은 함게 혼합될 수 있고 단일 공급원으로부터 침착되거나 다르게는 복수개의 공급원이 사용되어 각각의 공급원의 상이한 물질이 로딩될 수 있다. 또한, 진공 피복기(10) 내부의 분리 시간에 복수개의 공급원이 사용되어 공여체 지지 소자(30) 또는 수용체 소자(42) 상의 분리 층을 코팅하거나, 추가의 공여체 지지 소자(30)을 코팅하는데 사용될 수 있다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 물질을 가열하여 기화시킨다) 공여체 지지 소자(30)를 물질로 고르게 코팅하여 공여체 소자(31)를 제조한다. 공여체 소자(31)는, 예를 들어 열 수송을 통해 결과적으로 전체적 또는 부분적 수송될 수 있는 하나 이상의 코팅층으로 코팅된 소자이다.
상기 공여체 지지 소자(30)는 하기 요건 하나 이상을 만족시키는 임의의 몇 개 물질 또는 물질들의 조합물로 구성될 수 있다: 공여체 지지 소자(30)는 충분히 연질이어야 하며 코팅 단계, 및 본 발명의 실례에서의 지지체의 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 적층된 시트 수송을 견딜만한 충분한 인장 강도를 가져야 한다. 공여체 지지 소자(30)는 방사선에서 열로의 유도 수송 단계 도중 한 면을 가압하는 동안 및 수증기와 같은 휘발성 성분을 제거하기 위한 임의의 예비가열 단계 도중 구조적 완전성을 유지시킬 수 있어야 한다. 또한, 공여체 지지 소자(30)은 한 면상에서 비교적 얇은 물질의 코팅을 수용할 수 있어야 하며, 상기 코팅된 지지체의 예상 저장기간 도중 열화없이 상기 코팅을 유지할 수 있어야 한다. 이러한 요건을 만족시키는 지지체 물질로는, 예를 들어 금속박, 플라스틱박 및 섬유-강화된 플라스틱박이 있다. 적당한 지지 물질을 선택하는 것은 공지 기술의 시도에 따를 수 있으며, 본 발명의 실례에 유용한 공여체 지지 소자(30)로서 배열되는 경우 추가의 사항을 고려해야 한다. 예를 들어, 공여체 지지 소자(30)는 물질로 코팅하기 전에 다단계 세척 및 표면 제조공정을 필요로 할 수 있다. 상기 지지체 물질이 벙사선-투과성 물질인 경우, 방사선-흡수 물질의 공여체 지지 소자(30) 또는 이의 표면으로의 혼입은, 적당한 레이저에서 나오는 레이저 광과 같은 적절한 방사선 공급원을 사용한 순간적인 발광을 통해 공여체 지지 소자(30)를 보다 효율적으로 가열하고 이에 따라 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로의 향상된 물질의 수송을 제공하는데 유리할 수 있다.
전형적인 OLED 장치는 하기 층들을 통상적으로 다음의 순서대로 포함할 수있다: 애노드, 정공 주사층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 캐쏘드. 공여체 지지 소자(30)상에 코팅된 물질은 정공 주사층, 정공 수송층, 전자 수송층, 발광층, 호스트 물질, 애노드 물질, 캐쏘드 물질, 방사선 흡수 물질 또는 이들 물질의 임의의 조합물일 수 있다. 상기 물질은 수분 민감성 및/또는 산소 민감성일 수 있으며, 이는 물, 수증기 또는 산소의 존재가 물질의 성능 또는 품질에 불리한 영향을 끼칠 수 있음을 의미한다.
정공 주사(HI) 물질
반드시 필요한 것은 아니나, 종종 유기 발광 디스플레이에 정공 주사층을 제공하는 것이 유용하다. 상기 정공 주사 물질은 결과적인 유기층의 성막 특성을 개선시키고 정공 수송층으로의 정공 주사를 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 정공 주사층으로 사용하기 적당한 물질은 미국 특허 제 4,720,432 호에 기술된 바와 같은 포피리닉(porphyrinic) 화합물, 및 미국 특허 제 6,208,075 B1 호에 기술된 플라스마-침착된 플루오로카본 중합체를 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 유기 EL 장치에 유용한 것으로 보고된 다른 정공 주사 물질은 유럽 특허 제 0 891 121 A1 호 및 제 1,029,909 A1 호에 기술되어 있다.
정공-수송(HT) 물질
코팅된 물질로서 유용한 정공 수송 물질은 방향족 3차 아민과 같은 화합물을 포함하는 것으로 익히 공지되어 있으며, 상기 방향족 3차 아민은 하나 이상이 방향족 고리의 요소인 탄소 원자에만 결합되는 3가 질소 원자를 하나 이상 함유하는 화합물이다. 하나의 형태에서, 상기 방향족 3차 아민은 아릴아민, 예를 들어 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합성 아릴아민일 수 있다. 단량체성 트리아릴아민의 예는 클럽펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제 3,180,730 호에 기술되어 있다. 하나 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/치환되거나 하나 이상의 활성 수소 함유 그룹을 포함하는 기타 적당한 트리아릴 아민은 브랜틀레이(Brantley) 등의 미국 특허 제 3,567,450 호 및 제 3,658,520 호에 개시되어 있다.
방향족 3차 아민의 보다 바람직한 부류는 미국 특허 제 4,720,432 호 및 미국 특허 제 5,061,569 호에 기술된 방향족 3차 아민 잔기를 2개 이상 포함하는 화합물이다. 이러한 화합물로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있다:
상기 식에서,
Q1및 Q2는 독립적으로 선택된 방향족 3차 아민 잔기이고;
G는 탄소-탄소 결합의 연결 그룹, 예를 들어 아릴렌, 사이클로알킬렌 또는 알킬렌 그룹이다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 Q1또는 Q2는 폴리사이클릭 축합 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 함유한다. G가 아릴 그룹인 경우에는 하나 이상의 Q1또는 Q2가 통상적으로 페닐렌, 비페닐렌 또는 나프탈렌 잔기이다.
상기 화학식 1을 만족시키고 2개의 트리아릴아민 잔기를 함유하는 트리아릴아민으로 유용한 부류는 하기 화학식 2로 표시된다:
상기 식에서,
R1및 R2는 서로 독립적으로 수소 원자, 아릴 그룹 또는 알킬 그룹을 나타내거나, 이들이 함께 사이클로알킬 그룹을 완성시키는 원자를 나타내고;
R3및 R4는 하기 화학식 3으로 표시되는 것으로서, 서로 독립적으로, 교대로 디아릴 치환된 아미노 그룹으로 치환된 아릴 그룹을 나타낸다:
상기 식에서,
R5및 R6은 독립적으로 선택된 아릴 그룹이다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 R5또는 R6은 폴리사이클릭 축합 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 포함한다.
방향족 3차 아민의 또다른 부류는 테트라아릴디아민이다. 바람직한 테트라아릴디아민은 상기 화학식 3으로 표시되고 아릴렌 그룹을 통해 연결되는 2개의 디아릴아미노 그룹을 포함한다. 유용한 테트라아릴디아민은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함한다.
상기 식에서,
Are는 서로 독립적으로 선택된 아릴렌 그룹, 예를 들어 페닐렌 또는 안트라센 잔기이고;
n은 1 내지 4의 정수이고;
Ar, R7, R8및 R9는 독립적으로 선택된 아릴 그룹이다.
전형적인 실시양태에서, 하나 이상의 Ar, R7, R8및 R9는 폴리사이클릭 축합 고리, 예를 들어 나프탈렌이다.
상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴 및 아릴렌 잔기는 각각 교대로 치환될 수 있다. 전형적인 치환체로는 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹 및 할로겐(예를 들어, 불소, 염소 및 브롬)을 들 수 있다. 상기 다양한 알킬 및 알킬렌 잔기의 탄소수는 전형적으로 1 내지 6이다. 상기 사이크로알킬 잔기는 3 내지 10의 탄소수를 가질 수 있으나 전형적으로는 5 내지 7의 고리 탄소 원자를 함유한다(예를 들어, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸 고리 구조). 상기 아릴 및 아릴렌 잔기는 일반적으로페닐 및 페닐렌 잔기이다.
상기 정공 수송층은 단일 방향족 3차 아민 화합물 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 특히, 트리아릴아민, 예를 들어 화학식 2를 만족시키는 트리아릴아민을, 예를 들어 화학식 4로 표시되는 테트라아릴디아민과 조합하여 사용할 수 있다. 트리아릴아민을 테트라아릴디아민과 조합하여 사용하는 경우에는 상기 테트라아릴디아민이 상기 트리아릴아민과 전자 주사 및 수송층 사이에 삽입되는 층으로서 위치한다. 유용한 방향족 3차 아민의 예는 다음과 같다:
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)사이클로헥산
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐사이클로헥산
4,4'-비스(디페닐아미노)콰드리페닐
비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)-페닐메탄
N,N,N-트리(p-톨릴)아민
4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)-스트릴]스틸빈
N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4-4'-디아미노비페닐
N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐
N-페닐카바졸
폴리(N-비닐카바졸)
N,N'-디-1-나프탈레닐-N,N'-디페닐-4,4'-디아미노비페닐
4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐
4,4"-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-터페닐
4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌
4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐
4,4"-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-터페닐
4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(8-플루오르안테닐)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(2-나프타세닐)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐
2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌
2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌
2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌
N,N,N',N'-테트라(2-나프틸)-4,4"-디아미노-p-터페닐
4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)-페닐]아미노}비페닐
4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐
2,6-비스[N,N]-디(2-나프틸)아민]플루오린
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌
정공 수송층으로서 유용한 또다른 부류로는 유럽 특허 제 1 009 041 호에 기술된 폴리사이클릭 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 중합성 정공 수송 물질로는, 예를 들어 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)("PEDOT/PSS"로서 지칭됨)와 같은 공중합체가 사용될 수 있다.
발광 물질
코팅된 물질로서 유용한 발광 물질은 익히 공지되어 있다. 미국 특허 제 4,769,292 호 및 제 5,935,721 호에서 보다 상세히 기술된 바에 따르면, 유기 EL 소자의 발광층(LEL)은 발광 또는 형광 물질을 포함하며, 이 영역에서의 전자-정공상의 재조합의 결과로서 전기발광이 발생한다. 상기 발광층은 단일 물질을 포함할 수 있으나, 보다 통상적으로는 게스트 화합물, 또는 주로 도펀트로부터 발광이 발생하고 상기 발광이 임의의 칼라일 수 잇는 화합물로 도핑된 호스트 물질로 이루어진다. 상기 발광층 내의 호스트 물질은 후술되는 전자 수송 물질, 전술된 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재조합을 보조하는 또다른 물질일 수 있다. 일반적으로, 상기 도펀트는 고 형광 염료로부터 선택되나 인광 화합물, 예를 들어 국제 공보 제 WO 98/55561 호, 제 WO 00/18851 호, 제 WO 00/57676 호 및 제 WO 00/70655 호에 기술된 전이금속 착물 또한 유용하다. 도펀트는 전형적으로 0.01 내지 10 중량%로 호스트 물질에 코팅된다.
도펀트로서 염료를 선택하는 중요한 관계는 분자의 최고 점유 분자 궤도와 최저 비점유 분자 궤도의 에너지 차에 따라 정의되는 띠간격 전위의 비교이다. 호스트로부터 도펀트 분자로의 효율적인 에너지 전달을 위해서는 도펀트의 띠간격이호스트 물질의 띠간격보다 작아야 한다.
공지된 호스트 및 발광 분자로는 미국 특허 제 4,768,292 호; 제 제 5,141,671 호; 제 5,150,006 호; 제 5,151,629 호; 제 5,294,870 호; 제 5,405,709 호; 제 5,484,922 호; 제 5,593,788 호; 제 5,645,948 호; 제 5,683,823 호; 제 5,755,999 호; 제 5,928,802 호; 제 5,935,720 호; 제 5,935,721 호; 및 제 6,020,078 호에 개시된 화합물이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
8-하이드록시퀴놀린 및 유사한 유도체의 금속 착물(화학식 5)은 전기발광을 보조할 수 있는 유용한 호스트 화합물중 한 부류로 구성되며, 500nm 이상의 파장의 발광, 예를 들어 녹색, 황색, 주황색 및 적색의 발광에 특히 적당하다.
상기 식에서,
M은 금속을 나타내고;
n은 1 내지 3의 정수이고;
Z는 서로 독립적으로 2개 이상의 축합 방향족 고리를 갖는 핵을 완성하는 원자를 나타낸다.
전술한 바에 따르면, 상기 금속은 1가, 2가 또는 3가 금속일 수 있다. 상기금속은, 리튬, 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속; 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리 토금속일 수 있다. 일반적으로, 유용한 킬레이팅 금속으로 공지된 임의의 1가, 2가 또는 3가 금속을 사용할 수 있다.
Z는 2개 이상의 축합 방향족 고리(상기 고리 중 하나 이상은 아졸 또는 아진 고리이다)를 함유하는 헤테로사이클릭 핵을 완성한다. 지방족 및 방향족 고리를 모두 포함하는 추가의 고리는 경우에 따라 2개의 요구되는 고리와 축합될 수 있다. 기능의 개선을 수반하지 않으면서 분자 벌크가 증가하는 것은 방지하기 위해, 고리 원자의 수를 일반적으로 18 이하로 유지시킨다.
착화된 옥시노이드 화합물로 유용한 예는 다음과 같다:
CO-1: 알루미늄 트리속신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-2: 마그네슘 비스옥신[알리아스, 비스(8-퀴놀리놀라토)마그네슘(II)]
CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀라토]아연(II)
CO-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)
CO-5: 인듐 트리속신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐]
CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[알리아스, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-7: 리튬 옥신[알리아스, 8-(퀴놀리놀라토)리튬(I)]
9,10-디-(2-나프틸)안트라센(화학식 6)의 유도체는 전기발광을 보조할 수 있는 유용한 호스트의 한 부류로 구성되며, 400nm 이상의 파장, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 주황색 또는 적색의 파장의 발광에 특히 적당하다.
상기 식에서,
R1, R2, R3및 R4는 각각의 고리상의 하나 이상의 치환체를 나타내고, 치환체는 서로 개별적으로 하기 그룹으로부터 선택된다:
그룹 1: 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬;
그룹 2: 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 치환된 아릴;
그룹 3: 안트라세닐, 피레닐, 또는 페릴레닐의 축합 고리를 완성시키는데 필요한 탄소수 4 내지 24;
그룹 4: 푸릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐 또는 다른 헤테로사이클릭 시스템의 축합 헤테로방향족 고리를 완성시키는데 필요한 탄소수 5 내지 24의 헤테로아릴 또는 치환된 헤테로아릴;
그룹 5: 탄소수 1 내지 24의 알콕시아미노, 알킬아미노 또는 아릴아미노;
그룹 6: 불소, 염소, 브롬 및 시아노.
벤즈아졸 유도체(화학식 7)은 전기발광을 보조할 수 있는 유용한 호스트의 또다른부류로 구성되며, 400nm 이상의 파장, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 주황색 또는 적색의 파장의 발광에 특히 적당하다.
상기 식에서,
n은 3 내지 8의 정수이고;
Z는 O, NR 또는 S이고;
R'은 수소; 탄소수 1 내지 24의 알킬, 예를 들어 프로필, t-부틸 및 헵틸 등; 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 헤테로-원자로 치환된 아릴, 예를 들어 페닐 및 나프틸, 푸릴, 피리딜, 퀴놀리딜 및 다른 헤테로사이클릭 시스템; 또는 클로로, 플루오로와 같은 할로; 또는 축합 방향족 고리를 완성하는데 필요한 원자이고;
L은 상기 복수개의 벤즈아졸을 모두 공액 또는 비공액으로 연결하는 알킬, 아릴, 치환된 알킬, 또는 치환된 아릴로 구성된 연결 단위이다.
유용한 벤즈아졸의 예로는 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]을 들 수 있다.
바람직한 형광 도펀트로는 안트라센, 테트라센, 크잔텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀴나크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 및 카보스티릴 화합물의 유도체를 들 수있다. 유용한 도펀트의 예로는 하기 물질을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
다른 유기 발광 물질은 월크 등에 의해 일반 양도된 미국 특허 제 6,194,119 B1 호 및 이의 참조문헌에 교시된 바와 같은 중합성 물질, 예를 들어 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 디알콕시-폴리페닐렌비닐렌, 폴리-파라-페닐렌 유도체 및 폴리플루오렌 유도체일 수 있다.
전자 수송(ET) 물질
본 발명의 유기 EL 장치에 사용하기에 바람직한 전자 수송 물질은 옥신(통상적으로 "8-퀴놀리놀" 또는 "8-하이드록시퀴놀린"으로서 지칭됨음) 자체의 킬레이트를 포함하는 금속 착화된 옥시노이드 화합물이다. 상기 화합물은 전자의 주사 및 수송을 보조하고, 주사 및 수송 모두에서 높은 수준의 성능을 나타내고 박막의 형태로 용이하게 제조될 수 있도록 보조한다. 옥시노이드 화합물의 예로는 전술한화학식 5의 구조를 만족시키는 화합물을 들 수 있다.
다른 전자 수송 물질로는 미국 특허 제 4,356,429 호에 개시된 다양한 부타디엔 유도체 및 미국 특허 제 4,539,507 호에 기술된 다양한 헤테로사이클릭 광학 표백제를 들 수 있다. 또한, 화학식 9의 구조를 만족시키는 벤즈아졸이 전자 수송 물질로 유용하다.
다른 전자 수송 물질은 중합성 물질, 예를 들어 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리-파라-페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 다른 전도성 중합 유기 물질, 예를 들어 문헌[Handbook of Conductive Molecules and Polymers, Vols. 1-4, H.S. Nalwa, ed., John Wiley and Sons, Chichester(1997)]에 열거된 화합물일 수 있다.
일부 경우에는, 단일층이 발광 및 전자 수송 모드의 역할을 수행할 수 있으므로, 상기 단일층이 발광 물질 및 전자 수송 물질을 모두 포함한다.
애노드 물질
전도성 애노드 층은 기판 위에 형성되며, EL 발광을 애노드를 통해 시인하는 경우에는 상기 전도성 애노드 층이 흥미있는 발광에 대하여 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에 사용되는 통상적인 투명 애노드 물질은 인듐-주석 옥사이드이지만, 다른 금속 옥사이드 또한 사용될 수 있으며, 이는 알루미늄 또는 인듐으로 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘-인듐 옥사이드 및 니켈-텅스텐 옥사이드를 포함하나 이로써 한정되는 것은 아니다. 상기 옥사이드 이외에도, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드 및 아연 셀레나이드와 같은 금속 셀레나이드 및 아연설파이드와 같은 금속 설파이드를 애노드 물질로서 사용할 수 있다. 상부 전극을 통해 EL 발광을 시인하는 용도에서는, 상기 애노드 물질의 투과 특성이 중요하지 않으므로 투명, 불투명 또는 반사성의 임의의 전도성 물질을 모두 사용할 수 있다. 상기 용도를 위한 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브데늄, 팔라듐 및 백금을 들 수 있으나 이들로 한정되는 것은 아니다. 전형적인 애노드 물질은 투과성 또는 그렇지 않은 것 모두 4.1eV 이상의 일함수를 갖는다. 바람직한 애노드 물질은 증발, 스퍼터링, 화학적 증착 또는 전기화학적 수단과 같은 임의의 적당한 수단에 의해 침착될 수 있다. 익히 공지된 포토리쏘그래프 공정(photolithographic process)을 사용하여 애노드 물질을 패터닝할 수 있다.
캐쏘드 물질
애노드를 통해 발광하는 경우, 캐쏘드 물질은 거의 모든 전도성 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 물질은 양호한 성막 특성을 가져 하부 유기층과의 접촉을 양호하게 하고 낮은 전압에서의 전자 주사를 촉진하며 양호한 안정성을 갖게 한다. 유용한 캐쏘드 물질은 종종 낮은 일함수의 금속(4.0eV 미만) 또는 금속 합금을 함유한다. 하나의 바람직한 캐쏘드 물질은 미국 특허 제 4,885,221 호에 기술된 Mg:Ag 합금(여기서, 은의 백분율은 1 내지 20%이다)을 포함한다. 캐쏘드 물질의 또다른 적당한 부류는 전도성 금속의 두꺼운 층으로 씌워진 낮은 일함수 금속 또는 금속 염의 박층으로 구성된 이층을 포함한다. 이러한 캐쏘드중 하나는 미국 특허 제 5,677,572 호에 기술된 바와 같이 LiF의 박층과 뒤이은 Al의 두꺼운 층으로 구성된다. 기타 유용한 캐쏘드 물질은 미국 특허 제 5,059,861 호; 제 5,059,862호; 및 제 6,140,763 호에 개시된 물질을 포함하나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
캐소드를 통해 발광을 시인하는 경우에는 상기 캐쏘드 물질이 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 용도에서는, 금속이 얇거나 투명한 전도성 옥사이드, 또는 상기 물질의 조합물을 사용하여야 한다. 광학적으로 투명한 캐쏘드는 미국 특허 제 5,776,623 호에 보다 상세히 기술되어 있다. 캐쏘드 물질은 증발, 스퍼터링 또는 화학적 증착에 의해 침착될 수 있다. 경우에 따라, 패터닝은 익히 공지된 다수의 방법을 통해 달성되며, 상기 방법으로는 미국 특허 제 5,276,380 호 및 유럽 특허 제 0 732 868 호에 개시된 바와 같은 관통-마스크(through-mask) 침착, 인테그랄 섀도우 마스킹(integral shadow masking), 레이저 제거 및 선택적 화학적 증착을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
방사선-흡수 물질
방사선 흡수 물질은 일반 양도된 미국 특허 제 5,578,416 호에 기술된 염료와 같은 염료, 탄소와 같은 안료, 니켈, 크로뮴 및 티탄과 같은 금속일 수 있다.
로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입하고 기계 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 수송한다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 수송 도구(36)는 열, 또는 열로 전환된 방사선에 응하여, 진공에서 공여체 소자(31) 상에 코팅된 물질의 수송을 촉진시킬 수 있는 임의의 도구로 구성될 수 있다. 수송 도구(36)의 한 예, 이의 구성 및 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)와의 조작 수단은 필립스(Philips) 등에 의해 2001년 12월 12일자로 출원된 미국 특허 제 호에 이미 기술되어 있으며, 이의 개시내용은본원의 참조문헌으로 인용된다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩(unloading)이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 예를 들어 공여체 소자(31)의 투명한 부분을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)으로 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해, 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
수용체 소자(42)는 공여체로부터 발광 물질을 수용하는 표면을 제공하는 유기 고체, 무기 고체 또는 유기 및 무기 고체의 조합물일 수 있다. 수용체 소자(42)는 경질 또는 연질일 수 있으며 시트 또는 웨이퍼와 같은 분리된 개별적인 조각 또는 연속식 롤(roll)로서 가공될 수 있다. 전형적인 수용체 소자 물질로는 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹, 반도체, 금속 옥사이드, 반도체 옥사이드, 반도체 니트라이드 또는 이들의 조합물을 들 수 있다. 수용체 소자(42)는 물질의 균일 혼합물, 물질의 조성물 또는 물질의 다층일 수 있다. 상기 수용체 소자(42)는 발광의 연장된 방향에 따라 광 투과성이거나 불투명할 수 있다. 상기 광 투과성 특성은 수용체 소자(42)를 통한 EL 발광을 시인하는데 바람직하다. 상기와 같은 경우투명한 유리 또는 플라스틱이 통상적으로 사용된다. 상기 EL 발광을 상부 전극을 통해 시인하는 경우, 수용체 소자(42)의 투과 특성은 중요하지 않으므로 광 투과성, 광 흡수성 또는 광 반사성이 모두 가능하다. 상기 경우에 사용하기 위한 수용체 소자로는 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 세라믹 및 회로 기판 물질을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 수용체 소자(42)는 본원의 방법으로 처리되기 전에 전술한 물질(예를 들어, 애노드 물질, 캐쏘드 물질 및 정공 수송 물질 등)의 하나 이상의 층으로 처리될 수 있다. 수용체 소자(42)는 본원의 방법으로 처리된 후에 전술한 물질(예를 들어, 애노드 물질, 캐쏘드 물질 및 전자 수송 물질 등)의 하나 이상의 층, 및 보호층으로 추가 처리될 수 있다. 상기 처리는 코팅 스테이션(20)에서의 진공 피복기(10)의 외부 또는 내부 진공 피복기(10)에 영향을 끼칠 수 있다.
조사가 완결된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 동일한 진공 챔버에서 상기 공여체 지지 소자를 하나 이상의 층으로 코팅하고 기판으로 수송시킨다. 진공 피복기(10)를 진공 펌프(12)를 통해 진공 상태로 유지시킨다. 진공 피복기(10)는 상기 챔버를 신선한 공여체 지지 소자로 로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 또한, 진공 피복기(10)는 사용된 공여체 소자를 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 진공 피복기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20), 코팅 스테이션(24) 및 수송 스테이션(22)을 포함한다.
로드락(14)의 수단을 통해 공여체 지지 소자(30)를 진공 피복기(10)에 도입한다. 공여체 지지 소자(30)는 공여체 지지체(32)에 의해 임의적으로 지지될 수 있다. 기계적 수단을 통해 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 공여체 지지 소자(30)를 수송할 수 있다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 공여체 지지 소자(30)를 고르게 코팅하여 공여체 소자(31)가 되게 한다.
기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 코팅 도구(34a)를 포함하는 코팅 스테이션(24)으로 수송한다. 코팅 도구(34a)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 공여체 소자(31)를 추가의 코팅 물질층으로 고르게 코팅시킨다.
수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 진공 피복기(10)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 수송한다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완결된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 제거힐 수 있다.
상기 실시양태는 코팅 및 수송의 2개의 층을 설명하고 있으나, 당해 분야의 숙련자들은 3개 이상의 층이 코팅되고 상기 방식으로 이동할 수 있음을 명백히 인식할 것이다.
다르게는, 도 2의 실시양태를 사용하여 상이하게 패턴화된 이동으로 하나 이상의 층을 수용체 소자로 수송할 수 있다. 상기 방법에서는, 각각의 코팅 스테이션(20) 및 (24)가 유일한 공여체 지지 소자(30)로 제공되도록 복수개의 공여체 지지 소자(30)를 진공 피복기(10)에 도입시킨다. 각각의 코팅 도구를 통해 각각의 공여체 지지 소자(30)를 코팅 물질로 고르게 코팅시킴에 따라, 각각의 공여체 지지 소자가 유일한 공여체 소자(31)가 되게 하였다.
본 실시양태에서는, 기계적 수단을 사용하여 각각의 공여체 소자(31)를 각각의 코팅 스테이션(20 또는 24)로부터 수송 스테이션(22)으로 순서대로 수송한다. 로드락(16)의 수단을 통해 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입시키고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 수송한다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시되나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방된 모양을 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완결된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 공여체 소자(31)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 상기 제 2 공여체 소자(31)를 수송 스테이션(22)으로 수송하고 상기 이동 공정을 반복한다. 상기 수송 공정을 수회 조작한 다음, 동일한 패턴의 레이저를 조사하거나 상이한 패턴의 레이저 조사를 사용하여 각각의 수송을 수행할 수 있다.
당해 분야의 숙련자들에게, 상기 공정이 풀 칼라 OLED 장치와 같은 풀 칼라 디스플레이 장치의 제조에 사용될 수 있음은 명백할 것이다. 일반적으로, 상기 장치는 적색, 녹색 및 청색의 서브화소를 포함한다. 상기 요구되는 공여체 소자(31)를 제조하는데 3개의 코팅 스테이션을 갖는 진공 피복기(10)를 사용할 수 있다. 상이한 유기 발광층의 코팅으로 상기 바람직한 출력 칼라 또는 색조를 반사하도록, 즉 적색, 청색 또는 녹색 발광층을 갖도록 각각의 공여체 소자(31)를 제조한다.기계적 수단을 사용하여 각각의 공여체 소자(31)를, 각각의 코팅 스테이션으로부터 수송 스테이션(22)(수용체 소자(42)로의 물질 수송 관계로 순서대로 배치됨)으로 수송하고, 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로의 코팅된 물질의 패턴화된 수송이 발생한다. 예를 들어, 상기 적색 발광 물질을 상기 적색 서브화소로 패턴화 수송하고, 청색 발광 물질을 청색 서브화소로 패턴화 수송한다. 본원의 방법을 수행하기 전, 수용체 소자(42)을 물질(예를 들어, 애노드 물질, 캐쏘드 물질 및 정공 수송 물질 등)의 하나 이상의 층으로 처리할 수 있다. 본원의 방법을 수행하기 전, 수용체 소자(42)를 물질(예를 들어, 애노드 물질, 캐쏘드 물질 및 전자 수송 물질 등)의 하나 이상의 층 및 보호층으로 추가 처리 할 수 있다. 상기 처리는 코팅 스테이션(20)에서의 진공 피복기(10)의 외부 및 내부 진공 피복기(10)에서 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 동일한 진공 챔버에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송하며 상기 공여체 소자 상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거한다. 진공 펌프(12)를 사용하여 진공 피복기(10)를 진공으로 유지시킨다. 진공 피복기(10)는 상기 챔버를 신선한 공여체 지지 소자로 로딩하는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 진공 피복기(10)의 내부는 코팅 스테이션(20), 수송 스테이션(22) 및 세척 스테이션(26)을 포함한다.
로드락(14)의 수단을 통해 공여체 지지 소자(30)를 진공 피복기(10)에 도입한다. 공여체 지지 소자(30)는 임의적으로 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 수송한다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 코팅 물질로 공여체(30)을 고르게 코팅하여 상기 공여체(30)가 공여체 소자(31)가 되도록 하였다.
로드락(14) 또는 로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 이동시킨다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중 발생할 수 있다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완료된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 로드락(16) 또는 로드락(14)을 통해 수용체 소자(36)를 제거할 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 세척 스테이션(26)으로 이동시킨다. 세척 스테이션(26)은 공여체 지지 소자(30)가 재사용될 수 있도록 공여체 소자(31)로부터 코팅된 물질을 제거하기 위한 수단을 허용하는 진공 피복기(10) 내부의 위치이다. 세척 단계(26)는 가열기(50) 또는 플래쉬 램프와 같은 방사선 공급원 및 증기 제거 수단(52)을 포함한다. 공여체 소자를 세척하는 공정에서는 가열기(50) 또는 플래쉬 램프(51)와 같은 방사선 공급원을 사용하여 공여체 소자(31)를 가열, 즉 가열 또는 발광을 통해 공여체 소자(31)의 코팅된 물질을 기화 또는 승화시키거나, 증기 제거기(52)를 사용하여 제거할 수 있다. 증기 제거기(52)는, 예를 들어 진공 포트 입구, 냉각 포집기(cold trap) 및 제거가능한 쉴드(removable shield) 등일 수 있다. 이제 공여체 소자(31)는 공여체 지지 소자(30)이며, 이를 로드락(16)을 통해 기계적 수단을 사용하여 제거할 수 있다. 다르게는, 공여체 지지 소자(30)를 기계적 수단을 사용하여 코팅 스테이션(20)으로 이동시켜 재코팅 및 재사용할 수 있다.
상기 조작들은 다양한 스테이션에서 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 수송 스테이션(22)에서 공여체 소자(31)를 방사선 유도 수송에 사용할 수 있는 반면, 세척 단계(26)에서는 앞서 이동된 공여체 소자(31)를 가열하거나 조사하고 코팅 스테이션(22)에서는 코팅되지 않은 공여체 지지 소자(30)를 코팅한다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 상이한 연결 진공 챔버에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송한다. 상기 실시양태에서의 진공 피복기(10)는 코팅 챔버(10a) 및 수송 챔버(10b)를 포함한다. 진공 펌프(12)를 사용하여 상기 모두를 진공으로 유지시키고 로드락(18)을 사용하여 이들을 연결시킨다. 진공 피복기(10)는 로드락(14)을 포함하며, 이는 상기 챔버를 신선하고 코팅되지 않은 공여체 소자로 로딩하는데 사용된다. 또한, 진공 피복기(10)는 사용된 공여체 소자를 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 진공 피복기(10)의 내부는 코팅 챔버(10a)에서 코팅 스테이션(20)을 포함하고, 수송 챔버(10b)에서 수송 스테이션(22)을 포함한다.
로드락(14)의 수단을 사용하여 공여체 지지 소자(30)를 진공 피복기(10)의 코팅 챔버(10a)에 도입한다. 공여체 지지 소자(30)는 임의적으로 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 지지 소자(30)를 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 이동시킨다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 코팅 물질로 공여체(30)를 고르게 코팅하여 이를 공여체 소자(31)가 되게 한다.
로드락(16)의 수단을 사용하여 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)의 수송 챔버(10b)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 이동시킨다. 이는 공여체 지지 소자(30)의 도입 전, 후 또는 도중에 발생할 수 있다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 공여체 소자(31)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완료된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 로드락(16)을 통해 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 제거할 수 있다. 다르게는, 수용체 소자(42)는 남겨두고, 로드락(16)을 통해 공여체 소자(31)를 제거할 수 있다. 이어서, 수용체 소자(42) 및 신규한 공여체 소자(31)를 사용하여 상기 수송 공정을 반복할 수 있다.
상기 과정에서의 변경이 가능함은 명백할 것이다. 코팅 스테이션(20)에서 OLED 제조에 유용한 물질의 추가층으로 수용체 소자(42)를 코팅시킬 수 있다. 이러한 코팅은 방사선 유도 수송의 전, 후 또는 전후 모두에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 코팅 스테이션(20)에서의 정공 수송 물질 및 수송 스테이션(22)에서의 발광 물질 및 코팅 스테이션(20)에서의 전자 수송 물질이 수용체 소자(42)에 성공적으로 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 동일한 진공 챔버에서 공여체 소자는 연속식 웹의 일부분으로, 코팅된 연속식 시트를 형성하며 기판으로 수송하며 상기 공여체 소자상에 잔류하는 코팅 물질을 제거한다. 진공 펌프(12)를 사용하여 진공 피복기(10)를 진공으로 유지시킨다.진공 피복기(10)는 기판을 로딩 및 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 진공 피복기(10)의 내부는 공여체 지지 소자(30)의 연속식 시트인 이동가능 웹(60)을 포함한다. 제거가능 웹(60)을 트래블(64)의 방향으로 향하는 휠(62) 상에 고정시킨다. 또한, 진공 피복기(10)는 이동가능 웹(60)을 따라 정렬된 코팅 스테이션(20), 수송 스테이션(22) 및 세척 스테이션(26)을 포함한다.
수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시킨다. 이동가능 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 옮긴다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 코팅 물질로 이동가능 웹(60)의 일부분을 고르게 코팅시킨다. 따라서, 이동가능 웹(60)의 일부분은 공여체 소자(31)가 된다.
로드락(16)의 수단을 사용하여 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 이동시킨다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분을 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 옮긴다. 이는 수용체 소자(42)의 도입 전, 도중 또는 후에 발생할 수 있다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 이동가능 웹(60)의 코팅된 면을 수용체 소자(42)와 밀접하게 접촉하도록 배치하고 상기 배치를 압축 챔버(44)에서의 유체 압축을 통해 유지시킨다. 이어서, 이동가능 웹(60)의 투명한 부분(46)을 통해 예를 들어 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)에 의해 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 레이저 빔(40)을 사용하여 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분을 패턴으로 조사함으로써 이동가능 웹(60)으로부터 수용체 소자(42)로 코팅된 물질이 이동한다.
조사가 완료된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 제거한다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 사용된 코팅 부분을 수송 스테이션(22)으로부터 세척 단계(26)로 옮긴다. 세척 스테이션(26)은 가열기(50), 또는 플래쉬 램프(51)와 같은 방사선 공급원 및 증기 제거 수단(52)을 포함한다. 가열기(50) 또는 플래쉬 램프와 같은 방사선 공급원을 사용하여 이동가능 웹(60)의 일부분을 가열하여 이를 세척, 즉 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분의 코팅된 물질을 기화 또는 승화시키고 증발 제거기(52)를 사용하여 제거한다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 재코팅 및 재사용을 위해 세척 스테이션(26)으로부터 코팅 스테이션(20)으로 옮긴다.
상기 조작들은 다양한 스테이션에서 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 수송 스테이션(22)에서는 이동가능 웹(60)의 일부분이 방사선 유도 수송에 사용될 수 있는 반면, 세척 스테이션(26)에서는 앞서 수송된 이동가능 웹(60)의 일부분을 가열하거나 조사하며, 코팅 스테이션(20)에서는 이동성 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 코팅시킨다.
다른 실시양태에서, 이동성 웹(60)은 장형일 수 있으나 연속식 시트는 아니다. 이는 상기 다양한 스테이션 전후에 감기지 않고 테이크-업(take-up) 롤을 사용함으로써 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 동일한 진공 챔버에서 상기 공여체 소자가 하나 이상의 층으로 코팅된 연속식 시트를 형성하며 기판으로 수송하며 상기 공여체 소자 상에 잔류하는 코팅된 물질을 제거한다. 진공 펌프(12)를 사용하여 진공 피복기(10)를 진공으로 유지시킨다. 진공 피복기(10)는 기판을 로딩 및 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 진공 피복기(10)의 내부는 공여체 지지 소자(30)의 연속식 시트인 이동성 웹(60)을 포함한다. 이동성 웹(60)을 트래블(64)의 방향으로 향하는 휠(62) 상에 고정시킨다. 또한, 상기 진공 피복기(10)의 내부는 이동성 웹(60)의 통로를 정렬된 코팅 스테이션(20), 수송 스테이션(22) 및 세척 스테이션(26)을 포함한다.
수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동성 웹(60)을 회전시킨다. 이동성 웹(60)에서 코팅되지 않은 부분을 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 옮긴다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 코팅 물질이 기화하도록 가열하는 것이 바람직하다) 코팅 물질로 이동성 웹(60)의 일부분을 고르게 코팅한다. 이로써, 이동성 웹(60)의 일부분은 공여체 소자(31)가 된다.
수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동성 웹(60)을 회전시킨다. 이동성 웹(60)에서 1회 코팅된 부분을 코팅 스테이션(20)으로부터 코팅 스테이션(24)으로 옮긴다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질이 기화하도록 가열한다) 코팅 물질의 제 2층으로 이동성 웹(60)을 고르게 코팅시킨다.
로드락(16)의 수단을 사용하여 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입시키고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 이동시킨다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분을 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 스테이션(22)으로 옮긴다. 이는 수용체 소자(42)의 도입 전, 도중 또는 후에 발생할 수 있다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 이동가능 웹(60)의 코팅된 면을 수용체 소자(42)와 밀접하게 접촉하도록 배치하고 상기 배치를 압축 챔버(44)에서의 유체 압축을 통해 유지시킨다. 이어서, 이동가능 웹(60)의 투명한 부분(46)을 통해 예를 들어 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)에 의해 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 레이저 빔(40)을 사용하여 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분을 패턴으로 조사함으로써 이동가능 웹(60)으로부터 수용체 소자(42)로 코팅된 물질이 이동한다.
조사가 완료된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 제거한다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 사용된 코팅 부분을 수송스테이션(22)으로부터 세척 단계(26)로 옮긴다. 세척 스테이션(26)은 가열기(50), 또는 플래쉬 램프(51)와 같은 방사선 공급원 및 증기 제거 수단(52)을 포함한다. 가열기(50) 또는 플래쉬 램프와 같은 방사선 공급원을 사용하여 이동가능 웹(60)의 일부분을 가열하여 이를 세척, 즉 이동가능 웹(60)의 코팅된 부분의 코팅된 물질을 기화 또는 승화시키고 증발 제거기(52)를 사용하여 제거한다. 수송 도구(36)가 개방형 모양인 경우, 휠(62)의 수단을 사용하여 이동가능 웹(60)을 회전시켜 이동가능 웹(60)의 코팅되지 않은 부분을 재코팅 및 재사용을 위해 세척 스테이션(26)으로부터 코팅 스테이션(20)으로 옮긴다.
본 실시양태는 2개의 층의 코팅 및 수송을 설명하나, 당해 분야의 숙련자들은 상기 방식으로 3개 이상의 층을 코팅 및 수송시킬 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
다르게는, 수용체 소자로 하나 이상의 층을 상이한 수송 패턴으로 수송하는데에 도 6의 실시양태를 사용할 수 있다. 상기 방법에서는, 각각의 코팅 스테이션(20) 및 (24)가 이동성 웹(60)의 상이한 부분을 코팅시킴으로써 상기 웹의 상이한 부분을 유일한 공여체 소자(31)가 되게 한다.
상기 실시양태에서, 이동성 웹(60)의 각각의 코팅된 부분을 각각의 코팅 스테이션(20 또는 24)으로부터 수송 스테이션(22)으로 이동시킨다. 로드락(16)의 수단을 사용하여 수용체 소자(42)를 진공 피복기(10)에 도입하고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 이동시킨다. 이동성 웹(60)의 코팅된 부분 및 수용체 소자(42)는 물질 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 이동성 웹(60)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 이동성 웹(60)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 이동성 웹(60)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완결된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 이동성 웹(60)의 추가의 코팅된 면을 수송 스테이션(22)으로 수송하며 상기 수송 공정을 반복한다. 수회 조작한 수송 공정 후, 상기와 동일한 패턴으로 레이저를 조사하거나, 풀 칼라 OLED 장치의 제조와 같이 상이한 패턴의 레이저 조사를 사용하여 각각의 수송을 수행할 수 있다. 이동성 웹(60)의 3개의 코팅된 부분은 각각 목로딩은 출력 칼라 또는 색조를 반사하기 위한 상이한 유기 발광층, 즉 적색, 청색 또는 녹색 발광층 중 하나를 사용하여 제조할 수 있다. 이동성 웹(60)에서 각각의 코팅된 부분을 각각의 코팅 스테이션으로부터 수송 스테이션(22)으로 수송하고, 수용체 소자(42)로의 물질 수송 관계에 배치하며 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)을 투명한 부분(46)을 통해 인가한다. 필립스 등에 의해 기술된 바와 같이, 이동성 웹(60)의 코팅된 면에 패턴화된 조사로 인해 이동성 웹(60)으로부터 수용체 소자(42)로의 코팅된 물질의 패턴화된 수송이 발생한다. 예를 들어, 적색 발광 물질은 적색 서브화소로 패턴화 수송되고, 청색 발광 물질은 청색 서브화소로 패턴화 수송되며, 녹색 발광 물질은 녹색 서브화소로 패턴화 수송된다.
도 7a는 코팅되지 않은 도너 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 지지 소자(30)는 비-수송 표면(78)을 포함하는 최소의 연질 지지체(70)을 포함한다. 연질 지지체(70)는 방사선에서 열로의 전환층(72)으로 균일하게 코팅된다. 방사선에서 열로의 전환층(72)은 흥미있는 파장에서의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다.
도 7b는 코팅된 물질의 한 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 소자(31)는 비-수송 표면(78)을 포함하는 연질 지지체(70)를 포함한다. 연질 지지체(70)는 방사선에서 열로의 전환층(72)으로 균일하게 코팅된다. 방사선에서 열로의 전환층(72)은 흥미있는 파장에서의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 연질 지지체(70)는 코팅된 물질(74)로 균일하게 추가로 코팅된다. 코팅된 물질(74)는 공여체 소자(31)의 코팅된 면(80)을 포함한다.
도 7c는 코팅된 물질의 하나 이상의 층으로 코팅된 공여체 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 공여체 소자(31)는 비-수송 표면(78)을 포함하는 연질 지지체(70)를 포함한다. 연질 지지체(70)는 방사선에서 열로의 전환층(72)로 균일하게 코팅된다. 방사선에서 열로의 전환층(72)은 흥미있는 파장에서의 방사선 및 방출열을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 연질 지지체(70)를 코팅된 물질(74) 및 코팅된 물질(76)로 균일하게 추가 코팅한다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시양태를 나타내는 단면도로서, 상기 실시양태에서는 상이한 분리된 진공 챔버에서 공여체 지지 소자를 코팅하고 기판으로 수송한다. 상기 실시양태의 진공 피복기(10)는 코팅 챔버(10a), 수송 챔버(10b) 및 투명 챔버(90)를 포함하며, 이들 모두를 진공으로 유지한다. 코팅 챔버(10a)는 상기 챔버를 로딩 및 언로딩시키는데 사용되는 로드락(14)을 포함한다. 수송 챔버(10b)는 상기 챔버를 로딩 및 언로딩시키는데 사용되는 로드락(16)을 포함한다. 코팅 챔버(10a)는 코팅 스테이션(20)을 포함하고 수송 챔버(10b)는 수송 스테이션(22)을 포함한다. 수송 챔버(90)는 이동가능하며 로드락(92)를 포함하며, 로드락(14) 및 (16)과 함께 밀봉씰을 형성하도록 설계된다. 또한, 수송 챔버(90)는 수송하는 동안 진공을 유지시키기 위한 수단을 포함한다(나타내지 않음).
로드락(14)을 통해 공여체 지지 소자(30)를 코팅 챔버(10a)에 도입한다. 공여체지지 소자(30)은 임의적으로 공여체 지지체(32)에 의해 지지될 수 있다. 기계적 수단을 사용하여 공여체지지 소자(30)를 코팅 도구(34)를 포함하는 코팅 스테이션(20)으로 수송한다. 코팅 도구(34)를 활성화시키고(예를 들어, 목로딩은 코팅 물질을 가열하여 기화시킨다) 공여체(30)를 코팅 물질로 고르게 코팅하여 도너 소자(31)가 되게 한다.
로드락(92)이 로드락(14)에 연결된 밀봉을 형성하는 배치로 수송 챔버(90)를 이동시킨다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 코팅 스테이션(20)으로부터 수송 챔버(90)로 수송한다. 이어서, 내부의 진공상태를 유지시키면서 코팅 챔버(10a)로부터 수송 챔버(90)를 분리한다.
로드락(16)을 통해 수용체 소자(42)를 수송 챔버(10b)로 이동시키고 기계적 수단을 사용하여 수송 도구(36)로 수송한다. 수송 도구(36)를 편의상 폐쇄형 모양으로 표시하나, 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)의 로딩 및 언로딩이 발생하는 개방형 모양을 가질 수도 있다. 로드락(92)이 로드락(16)에 밀폐된 연결을 형성할 수 있는 배치로 수송 챔버(90)를 이동시킨다. 기계적 수단을 사용하여 공여체 소자(31)를 수송 챔버(90)로부터 수송 스테이션(22)으로 수송한다. 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)는 물질 수송 관계에 놓이는데, 다시 말하여 필립스 등이 기술한 바와 같이 공여체 소자(31)의 코팅된 면은 수용체 소자(42)의 수용 표면과 밀접하게 접촉하도록 배치되고 압축 챔버(44)에서의 유체 압축에 의해 유지된다. 이어서, 이동성 웹(60)의 투명한 부분(46)을 통해 레이저(38)로부터 나온 레이저 빔(40)과 같은 인가된 방사선을 조사한다. 필립스 등이 기술한 바와 같이, 공여체 소자(31)의 패턴화된 조사로 인해 코팅된 물질이 공여체 소자(31)로부터 수용체 소자(42)로 수송된다.
조사가 완결된 후, 수송 도구(36)를 개방시키고 공여체 소자(31) 및 수용체 소자(42)를 로드락(16)을 통해 제거할 수 있다. 다르게는, 수용체 소자(42)는 그대로 남겨두고 로드락(16)을 통해 공여체 소자(31)를 제거할 수 있다. 이어서, 수용체 소자(31) 및 신규한 공여체 소자(31)를 사용하여 상기 수송 공정을 반복할 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 장점은 하기 비교예를 통해 보다 상세히 설명될 것이다.
실시예 1
본 발명의 요건을 만족시키는 OLED 장치를 하기 방식으로 구성하였다.
1. 8인치의 폭, 0.001 인치의 두께의 스테인레스-강 공여체 소자를 진공하에서 전술된 유형의 진공 피복기에 배치하였다.
2. 375Å 두께의 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(Alq3)의 층을, 가열된 탄탈륨 보트(boat) 공급원을 포함하는 코팅 스테이션에서 상기 공여체지지 소자 상에 침착시켰다. 침착 속도는 4Å/초이었다.
3. 인듐-주석-옥사이드의 애노드 층으로 코팅하고 세척한 유리 수용체 소자를, 상기 공여체 소자의 진공 환경을 저해하지 않도록 로드락을 통해 진공 피복기로 배치시켰다.
4. 1500Å 두께의 4,4-비스-[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)의 층을, 탄탈륨 보트 공급원으로부터 증발된 진공 피복기의 제 2 코팅 스테이션에서 상기 수용체 소자 상에 침착시켰다.
5. 상기 공여체 소자를, 상기 진공 피복기의 수송 스테이션에서 상기 NPB-코팅된 유리 수용체 소자의 1cm 아래에 배치하였다. 석영 램프를 사용하여 상기 공여체 소자의 비-수송 표면을 방사선으로 가열함으로써, 약 2초 내에 상기 코팅된 층을 상기 공여체 소자로부터 수용체 소자로 완전히 수송하기에 충분한 온도가 되게 하였다.
6. 375Å 두께의 Alq3의 전자 수송층을, 가열된 탄탈륨 보트 공급원을 포함하는 코팅 스테이션에서 수용체 소자 상에 침착시켰다.
7. 2200Å 두께의 캐쏘드층을, 하나는 은을 함유하고 하나는 마그네슘을 함유한 분리된 탄탈륨 보트를 갖는 코팅 스테이션에서 수용체 소자 상에 침착시켰다. 상기 캐쏘드층의 마그네슘 및 은의 원자비는 10:1이었다.
실시예 2
단계 1 및 2로 제조된 상기 공여체 소자를 5분 동안 공기에 노출시키는 것을 제외하고, 비교를 위한 OLED 장치를 구성하여 진공 피복기로부터 분리된 진공 수송 챔버로 공여체 소자를 수송하였다. 상기 노출 후에는 공여체 소자를 다시 진공에 배치하고 실시예 1의 후속 단계를 수행하였다.
실시예 3
단계 1 및 2에서 제조된 공여체 소자를 공기에 20분 동안 노출시키는 것을 제외하고, 비교를 위한 OLED 장치를 구성하여 진공 피복기로부터 분리된 진공 수송 챔버로 공여체 소자를 수송하였다. 상기 노출 후에는 공여체 소자를 다시 진공에 배치하고 실시예 1의 후속 단계를 수행하였다.
결과
상기 실시예에서 제조된 장치를 20mA/㎡의 전류에서 조작하였다. 휘도(칸델라/㎡)를 초기 및 다양한 사용 주기 후에 측정하였다. 결과를 하기 표에 나타낸다.
| 실시예 번호 | 공기에 공여체 소자를 노출시키는 시간 | 20mA/c㎡에서의 초기 휘도(cd/㎡) | 20mA/c㎡ 에서의 전압(V) | 20mA/㎠에서의 작동 안정성(% 초기 휘도) | |||
| 10시간 | 100시간 | 250시간 | 500시간 | ||||
| 1 | 0 | 620 | 7.9 | 86% | 75% | 67% | 60% |
| 2 | 5 | 360 | 7.3 | 61% | 45% | 37% | 30% |
| 3 | 20 | 275 | 7.5 | 63% | 46% | 38% | 29% |
실시예 1(제조하는 동안 공기에 노출시키지 않음)의 초기 휘도는 620cd/㎡이었다. 실시예 2 및 3(5 내지 20분 동안 공기에서 공여체 소자를 수송하였음)는 각각 360cd/㎡ 및 275cd/㎡(실시예 1의 58% 및 44%)의 초기 휘도를 나타내었다. 따라서, 짧은 시간 동안 상기 공여체 소자를 공기에 노출시키는 것은 OLED 장치의 초기 휘도에 불리한 영향을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 실시예 2 및 3의 휘도는 시간이 증가할수록 보다 빠르게 감소한다. 예를 들어, 작동 250시간 후, 실시예 1의 휘도는 초기 휘도 620cd/㎡의 67% 또는 415cd/㎡이었다. 동일한 조작 시간 후, 실시예 2의 휘도는 초기 휘도 360cd/㎡의 38% 또는 135cd/㎡이었다.
본 발명에 따라, 공여체 소자로부터 OLED 수용체 소자로 물질을 수송하는데 동일한 진공 피복기를 사용하여 상기 공여체 소자를 제조한다. 이는 공여체 저장 및 수송을 위한 요건, 및 부수적으로 동반되는 오염을 감소시키고; 상기 공여체의 지지면과 공여체면을 접촉시킴으로써 발생되는 손상 및 오염을 감소 또는 제거시키며; 및 상기 공여체에 대한 요건을 감소 또는 만족시키는 것을 포함하는 다수의 장점을 제공한다.
또다른 장점은 상기 방법을 통해 공여체 및 기판 매질 취급 등의 완전 자동화가 가능하다는 점이다. 본 발명은 다수의 OLED 디스플레이 장치를 대면적 상에 유기층을 형성하는데 특히 적합하며, 이로써 처리량을 증가시킬 수 있다.
Claims (5)
- (a) 유기발광 다이오드(OLED) 장치의 일부분을 형성하게 되는 수용체 소자를 진공 피복기에 제공하는 단계;(b) 상기 진공 피복기에 공여체 지지 소자를 제공하고, 상기 공여체 지지 소자를 코팅하여 OLED 장치의 전체 또는 일부분을 제조하는데 필요한 하나 이상의 층을 갖는 공여체 소자를 생성하는 단계;(c) 상기 공여체 소자의 코팅된 면을 수용체 소자가 상기 진공 피복기 내부에서 코팅되는 물질 수송 관계로 위치시키는 단계; 및(d) 공여체 소자에 방사선을 조사시켜, 상기 공여체 소자로부터 하나 이상의 층을 수용체 소자로 선택적으로 수송하는 단계를 포함하는,수분 민감성 또는 산소 민감성의 OLED 장치를 적어도 일부분 제조하기 위한 자체 진공 방법.
- 제 1 항에 있어서,(e) 단계 (b) 내지 (d)를 반복적으로 수행하여 수분 민감성 또는 산소 민감성 장치를 전부 또는 일부분 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,(e) 공여체 소자가 재코팅될 수 있도록 상기 공여체 소자를 세척하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- (a) 디스플레이의 일부분을 형성하게 되는 수용체 소자를 진공 피복기에 제공하는 단계;(b) 복수개의 공여체 지지 소자를 진공 피복기에 제공하고, 상기 공여체 지지 소자를 물질로 코팅하는 단계로서, 각각의 공여체 지지 소자는 동일한 OLED 장치와 상이한 출력 칼라를 제공하도록 하나 이상의 상이한 물질을 갖게 되는 단계;(c) 각각의 공여체 소자의 코팅된 면을, 수용체 소자가 코팅되는 물질 수송 관계로 순차적으로 위치시키는 단계; 및(d) 상기 위치된 공여체 소자에 방사선을 순차적으로 조사시켜 하나 이상의 층을 각각의 공여체 소자로부터 상기 수용체 소자에 형성된 동일한 OLED 장치로 진공중에서 선택적으로 이동시키는 단계를 포함하는,다수개의 OLED 장치로 형성되며 수분 민감성 또는 산소 민감성의 풀 칼라 디스플레이(full-colored display)의 제조를 위한, 동일반응계 진공 방법.
- (e) 진공 피복기를 사용하여 OLED 장치의 일부분을 형성하는 하나 이상의 층으로 상기 수용체 소자를 코팅하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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