KR20040032072A - Ｏｌｅｄ 제조용 레이저 열 이동 갭 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 유기 발산제를 갖으며, 열 처리되었을 때 기판으로 이동하는 유기 발산제층으로 코팅된 도너 요소를 제공하는 단계; 기판에 대한 사전 결정된 거리로의 물질 이동 관계로 도너 요소의 코팅된 면을 위치시켜, 감압 환경에서 발산제층을 증착시키는 단계로서, 사전 결정된 거리는 OLED 장치로부터 발산된 광 스펙트럼이 목적하는 발산 스펙트럼 내에 존재하도록 선택되는 단계; 도너 요소를 가열하여 이동성 층을 이동시켜 유기 광-발산 장치상에 발산제층을 형성하는 단계를 포함하는, OLED 장치의 제조 공정에서 유기 발산제층을 기판에 증착시키는 방법에 관한 것이다.

Description

ＯＬＥＤ 제조용 레이저 열 이동 갭 제어 방법{LASER THERMAL TRANSFER GAP CONTROL FOR OLED MANUFACTURING}
본 발명은 OLED 장치의 제조방법에 관한 것이다.
적색, 녹색, 및 청색 컬러 픽셀(통상적으로 RGB 픽셀로 불림)과 같이 착색된 픽셀의 어레이를 갖는 풀-컬러(full-color) 유기 전자발광(EL) 디스플레이에서, 컬러-생성 유기 EL 매체의 정밀 패턴화 작업이 RGB 픽셀 생성에 필요하다. 기본적인 EL 장치는 통상적으로 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 샌드위치된 유기 EL 매체를 갖는다. 유기 EL 매체는 한층 이상의 유기 박막으로 구성될 수 있는데, 이들 층 중 하나는 광 발생 또는 전자발광에 중요한 역할을 한다. 이런 특별한 층은 통상적으로 유기 EL 매체의 발산층으로 불린다. 유기 EL 매체 중에 존재하는 다른 유기층은 전자적 수송 기능을 주로 수행하고, 정공 수송층(정공 수송용) 또는 전자 수송층(전자 수송용)으로 불린다. 풀-컬러 유기 EL 디스플레이 패널에 RGB 픽셀을 형성하는 단계에서, 유기 EL 매체 또는 전체 유기 EL 매체의 발산층 을 정밀하게 패턴화시키는 방법을 고안하는 것이 필요하다.
통상적으로, 전자발광 픽셀은 미국 특허 제 5,742,129 호에 기재된 바와 같은 샤도우 마스킹(shadow masking) 기술에 의해 기판 상에 형성된다. 비록 이 기술이 효과적이지만, 몇몇 단점이 있다. 샤도우 마스킹법을 이용해선 고 해상도의 픽셀 크기를 구현하는 것이 어렵다. 게다가, 기판과 샤도우 마스크를 배열하여 적당한 위치에 픽셀을 형성하는 것이 쉽지 않다. 기판 크기를 증가시키는 것이 바람직한 경우, 정렬 공정의 일부로서 샤도우 마스크를 조작하여 적절하게 위치된 픽셀을 형성하는 것은 더욱 어렵다. 샤도우 마스크 방법의 또 다른 단점은 시간이 지남에 따라 마스크 구멍이 막힐 수 있다는 것이다. 마스크 상에 막힌 구멍은 EL 디스플레이에 비-기능적 픽셀을 만드는 바람직하지 않은 결과를 초래한다.
도너 물질은 미국 특허 제 4,772,582 호 및 그의 인용문헌에 교시된 바와 같이, 화상의 레이저 열 염료 이동을 위한 것으로 수년간 알려져 왔다. 그 공정은 레이저 빔을 이용하여 열을 높여서, 열적으로 염료를 도너에서부터 수용기로 이동시켜 서로 다른 컬러를 이동시키는 도너 시트를 사용한다. 본 방법은 고품질의 화상을 위해 사용되지만, EL 물질의 이동을 교시하지는 않는다.
고 해상도 유기 EL 디스플레이를 패턴화하는 방법은 그란데(Grande) 등의 미국 특허 제 5,851,709 호에 개시되어 있다. 본 방법은 순차적으로 1) 대향하는 제 1 및 제 2 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 2) 기판의 제 1 표면 위에 광-투과성의 열-절연층을 형성하는 단계; 3) 열-절연층 위에 광-흡수층을 형성하는 단계; 4) 제 2 표면에서 열-절연층으로 연장되는 구멍 어레이를 갖는 기판을 제공하는 단계; 5) 광-흡수층 상에 형성된 이동성, 컬러-형성, 유기 도너층을 제공하는 단계; 6) 장치에서 기판의 구멍 및 이에 대응하는 컬러 픽셀 사이에 배향되는 관계로 도너 기판을 디스플레이 기판과 정밀하게 정렬하는 단계; 7) 구멍 위의 광-흡수층에서 충분한 열을 생성하도록 복사선 공급원을 사용하여 도너 기판상의 유기층을 디스플레이 기판으로 이동시키는 단계를 포함한다. 그란데 등의 방법은 도너 기판상에 구멍 어레이를 패턴화시키는 단계를 필요로 한다는 문제점이 있다. 이로 인해샤도우 마스크 방법과 같이, 도너 기판 및 디스플레이 기판 사이에 기계적으로 정밀한 정렬을 필요로 하는 것과 같은 많은 동일한 문제점을 발생시킨다. 또 다른 문제점은 도너 패턴이 고정되고 용이하게 변경될 수 없다는 것이다.
리트만 및 탕은 미국 특허 제 5,668,551 호에서 비패턴화된 도너 시트에서 EL 기판으로 유기 EL 물질을 패턴식으로 이동시키는 방법을 교시한다. 월크(Wolk) 등의 일련의 특허인 미국 특허 제 6,114,088 호; 미국 특허 제 6,140,009 호; 미국 특허 제 6,214,520 호; 및 미국 특허 제 6,221,553 호에서는 선택된 도너 부분을 레이저 빔으로 가열하여 도너 요소에서 기판으로 EL 장치의 발광층을 이동시킬 수 있는 방법을 교시한다. 이런 특허들은 이런 이동에서 접촉 또는 거의 접촉되는 것이 바람직하다고 교시한다. 도너 요소 및 기판 사이의 접촉은 도너 요소과 기판의 점착 및 도너에서 수용기로의 원치 않는 불순물 또는 입자의 이동과 같은 문제점을 갖는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 레이저 열 이동에 의해 OLED 장치의 제조시에 컬러 및/또는 균일성을 개선하는 것이다.
본 목적은
a) 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 유기 발산제를 갖으며 열 처리되었을 때 기판으로 이동하는 유기 발산제층으로 코팅된 도너 요소를 제공하는 단계;
b) 기판에 대한 사전 결정된 거리로 물질 이동 관계로 도너 요소의 코팅된면을 위치시켜, 감압 환경에서 발산제층을 증착시키는 단계로서, 사전 결정된 거리는 OLED 장치로부터 발산된 광 스펙트럼이 목적하는 발산 스펙트럼 내에 존재하도록 선택되는 단계;
c) 도너 요소를 가열하여 이동성 층을 이동시켜 유기 광-발산 장치상에 발산제층을 형성하는 단계를 포함하는, OLED 장치의 제조 공정에서 유기 발산제층을 기판에 증착시키는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 장점은 도너 요소와 기판 사이의 접촉에 의해 발생되는 문제점을 제거하는 것이다. 본 발명은 보다 근접하게 형성하는 진공 증착된 유기 발산제층을 제공하는, 레이저 열 이동 공정에 의해 제조된 유기 발산제층을 형성한다. 본 방법의 또 다른 이점은 유기 발산제층의 균일성이 개선된다는 것이다. 본 발명에 의해 제조된 OLED 장치는 개선된 전자발광도를 갖고 보다 안정하는 것을 발견하였다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 도너(donor) 요소 구조의 한 실시양태를 도시한 것이고;
도 2a는 광처리하여 도너에서 최소 갭을 지나 기판으로 유기 물질이 이동하는 것을 보여주는 단면도를 도시한 것이고;
도 2b는 광처리하여 도너에서 큰 갭을 지나 기판으로 유기 물질을 이동시키는 것을 보여주는 단면도를 도시한 것이고;
도 3은 본 발명에 따라 제조된 OLED 장치를 나타내는 단면도를 도시한 것이고;
도 4는 유기 발산제 층의 기판상에의 증착에 관련된 전체적인 단계를 도시한 블록 다이어그램이다.
층의 두께와 같은 장치의 특징적인 치수는 종종 마이크로미터 이하의 범위이기 때문에, 도면에서는 정확한 치수로 나타내기보다는 시각화가 용이하도록 나타내었다.
"디스플레이" 또는 "디스플레이 패널"이라는 용어는, 전자적으로 비디오 화상 또는 문자를 표시할 수 있는 스크린을 지칭하는 것으로 사용된다. "픽셀"이란 용어는, 자극 받는 경우 다른 영역에 독립적으로 빛을 발산할 수 있는 디스플레이 패널의 영역을 지칭하는 것으로, 당업계에서 인식되는 용법으로 사용된다. "OLED 장치"라는 용어는 당업계에서 픽셀로서 유기 광-발산 다이오드를 포함하는 디스플레이 장치를 의미하는 것으로 사용된다. 유색 OLED 장치는 하나 이상의 색의 빛을발산한다. "다색"이란 용어는, 서로 다른 영역에서 서로 다른 색조의 빛을 발산할 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는 것으로 사용된다. 특히, 서로 다른 색의 화상을 표시할 수 있는 디스플레이 패널을 기술하는 것으로 사용된다. 이러한 영역은 꼭 연속적일 필요는 없다. "풀 컬러"라는 용어는, 가시 스펙트럼의 적색, 녹색, 및 청색 부분에서 발산하고, 색조의 임의의 조합으로 화상을 표시할 수 있는 다색 디스플레이 패널을 기술하는 것으로 사용된다. 적색, 녹색, 및 청색은 이들을 적당하게 혼합하여 모든 다른 색을 만들어낼 수 있는 삼원색을 구성한다. "색조(hue)"라는 용어는, 가시 스펙트럼에서 빛을 발산하는 강도 프로필에 관한 것으로, 색조가 다르면 시각적으로 구별할 수 있는 색 차이를 보인다. 픽셀 또는 서브픽셀은 일반적으로 디스플레이 패널에서 지정가능한 가장 작은 단위를 지칭하는 것으로 사용된다. 단색 디스플레이에서는, 픽셀 또는 서브픽셀의 구별이 없다. "서브픽셀"이란 용어는, 다색 디스플레이 패널에서 사용되고, 독립적으로 지정가능하여 특정 색을 발산할 수 있는 픽셀의 임의의 부분을 지칭하는 것으로 사용된다. 예를 들면, 청색 서브픽셀은 청색광을 발산하는 것으로 지정될 수 있는 픽셀의 부분이다. 풀컬러 디스플레이에서, 픽셀은 일반적으로 삼원색 즉 청색, 녹색, 및 적색 서브픽셀을 포함한다. "피치(pitch)"라는 용어는, 디스플레이 패널에서 두 개의 픽셀 또는 서브픽셀을 분리하는 거리를 지칭하는 것으로 사용된다. 그러므로, 서브픽셀 피치는 두 서브픽셀 사이의 분리된 거리를 의미한다.
도 1은 유기 발산제층(18)으로 코팅된 도너 요소(10) 구조의 한 실시양태에 대한 단면도를 도시한다. 도너 요소(10)는 도너 요소(10)의 비-이동성 표면(32)을 포함하는, 유연성 도너 지지체 요소(14)를 최소한으로 포함한다. 도너 지지체 요소(14)는 적어도 다음의 조건을 만족시키는 여러 가지 물질 중 임의의 것으로 만들 수 있다: 도너 지지체 요소는 한 면이 가압되면서 광-대-열-유발(light-to-heat-induced) 이동 단계 동안 및 수증기와 같은 휘발성 성분의 제거를 위한 임의의 예열 단계 동안에 구조적 통합을 유지할 수 있어야 한다. 또한, 도너 지지체는 비교적 얇은 유기 도너 물질의 코팅을 한 표면에 수용할 수 있어야 하고, 코팅된 지지체의 예상 저장 기간 동안 이런 코팅을 분해없이 유지할 수 있어야 한다. 이런 조건을 만족시키는 지지체 물질은, 예를 들면, 금속 포일(foil), 지지체 상의 이동성 유기 도너 물질 코팅을 이동시킬 수 있는 것으로 예상되는 지지체 온도 값보다 높은 유리 전이 온도 값을 보이는 플라스틱 포일, 및 섬유-강화 플라스틱 포일을 포함한다. 적당한 지지체 물질의 선택은 알려진 공학적 방법에 의존하지만, 본 발명의 실시에 유용한 도너 지지체로서 형성되는 경우, 선택된 지지체 물질의 특정 양상을 추가적으로 고려해야 한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 지지체는 이동성 유기 물질로 예비 코팅하기 전에 여러 단계의 세척 및 표면 제조 공정을 필요로 할 수 있다. 지지체 물질이 복사선-투과성 물질이면, 적당한 플래시 램프로부터의 플래시 복사선 또는 적당한 레이저로부터의 레이저 광을 이용하는 경우 지지체 또는 그 표면 상으로 복사선-흡수 물질을 혼입시키는 것이 보다 효과적으로 도너 지지층을 가열하고, 이에 대응하게 지지체로부터 기판으로 이동성 유기 도너 물질의 이동을 증진시키는 것에 유리할 수 있다.
도너 지지체 요소(14)는 사전 결정된 부분의 스펙트럼에서 복사선을 흡수해서 열을 생성할 수 있는 복사선-흡수층(16)으로 균일하게 코팅된다. 복사선-흡수 물질(16)은 미국 특허 제 5,578,416 호에 기술된 염료와 같은 염료, 탄소와 같은 안료, 니켈, 크롬, 티타늄과 같은 금속 등일 수 있다.
도너 요소(10)는 유기 발산제층(18)을 추가로 포함한다. 유기 발산제층(18)은 열 처리를 받는 경우, 기판으로 이동가능한 이동성 층이다. 이러한 열은 직접 적용되거나 복사선-흡수 물질(16)에 적용된 빛에 의해 생성될 수 있다. 그러므로 도너 지지체 요소(14)는 비-이동 표면(32)을 포함하고, 유기 발산제층(18)은 도너 요소(10)의 코팅된 면(34)을 포함한다. 유기 발산제층(18)은 잘 알려져 있는 하나 이상의 유기 발산제를 포함한다. 미국 특허 제 4,769,292 호 및 미국 특허 제 5,935,721 호에 보다 전체적으로 기술된 바와 같이, 유기 EL 요소의 유기 발산제 또는 광-발산층(LEL)은 이 지역에서 전자-정공 쌍의 재조합의 결과로 전자발광이 발생되는 발광 또는 형광 물질을 포함한다. 유기 발산제는 단일 물질로 이루어질 수 있으나, 광 발산이 주로 도판트에서 나오고 그것이 어떤 임의의 색일 수 있는 게스트(guest) 화합물(들)(또한 도판트라고 불림)로 도핑된 호스트 물질로 구성되는 것이 보다 일반적이다. 유기 발산제에서 호스트 물질은 아래 정의된 바와 같은 전자-수송 물질, 아래에 정의된 바와 같은 정공-수송 물질, 또는 전자-정공 재조합을 돕는 또 다른 물질일 수 있다. 도판트는 통상적으로 고형광 염료에서 선택될 수 있지만, 인광 화합물, 예를 들면 제 WO 98/55561 호, 제 WO 00/18851 호, 제 WO 00/57676 호, 및 제 WO 00/70655 호에 기술된 전이 금속 착체가 또한 유용하다. 통상적으로 도판트는 0.01 내지 10 중량%로 호스트 물질에 코팅된다.
도판트로서 염료를 선택함에 있어서 중요하게 고려되는 점은 분자의 가장 높은 점유 분자 오비탈(the highest occupied molecular orbital)과 분자의 가장 낮은 비점유 분자 오비탈(the lowest unoccupied molecular orbital) 사이의 에너지 차이로 정의되는 밴드갭 포텐셜을 비교하여 선택하는 것이다. 호스트에서 도판트 분자로의 효과적인 에너지 이동을 위한 필수적 조건은 도판트의 밴드갭이 호스트 물질의 밴드갭보다 작아야 하는 것이다.
또한 유기 발산제를 선택함에 있어서 중요하게 고려되는 또 다른 점은 결과의 완성 OLED 장치로부터 발산된 광 스펙트럼이 완성된 장치에서 에너지를 받았을 때의 적절한 스펙트럼인 목적하는 발산 스펙트럼 내에 존재하는 것이다. 예를 들면, 풀-걸러 OLED 장치에 대해서, 가시 스펙트럼의 녹색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 제 1 유기 발산제, 가시 스펙트럼의 청색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 제 2 유기 발산제, 가시 스펙트럼의 적색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 제 3 유기 발산제를 갖는 것이 일반적이다.
사용될 수 있는 것으로 알려진 호스트 및 발산 도판트 분자는 미국 특허 제 4,768,292 호; 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 것들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
8-히드록시퀴놀린 및 유사한 유도체(화학식 E)의 금속 착체는 전자형광을 지지할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 일 부류를 구성하고, 특히 500 nm보다 긴 파장의 빛(녹색, 황색, 오렌지색, 및 적색)을 발산하는데 적합하다.
<화학식 E>
상기 식에서,
M은 금속을 나타내고;
n은 1 내지 3의 정수이고;
Z는 독립적으로 각 경우 2 개 이상의 융합된 방향족 고리를 갖는 핵을 완결하는 원자를 나타낸다.
상기에서 언급된 것으로부터 금속은 1가, 2가, 또는 3가 금속일 수 있다는 것이 명백하다. 금속은 예를 들면, 리튬, 나트륨, 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속; 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리 토금속; 또는 붕소 또는 알루미늄과 같은 토류 금속일 수 있다. 일반적으로 유용한 킬레이트 금속으로 알려진 임의의 1가, 2가, 또는 3가 금속을 사용할 수 있다.
Z는 두 개 이상의 융합된 방향족 고리(이 중 하나 이상은 아졸 또는 아진 고리이다)를 함유하는 헤테로시클릭 핵을 형성한다. 지방족 및 방향족 고리를 모두 포함하는 부가적인 고리는, 필요하다면 두 개의 필요한 고리와 융합될 수 있다.기능에 있어서 개선됨이 없이 분자 부피를 더하는 것을 피하기 위해, 고리 원자의 개수는 일반적으로 18개 이하를 유지한다.
유용한 킬레이트화된 옥시노이드 화합물의 예를 들면 다음과 같다:
CO-1: 알루미늄 트리스옥신 [일명, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-2: 마그네슘 비스옥신 [일명, 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 트리스옥신 [일명, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐]
CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신) [일명, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]
CO-7: 리튬 옥신 [일명, (8-퀴놀리놀라토)리튬(I)]
9,10-디-(2-나프틸)안트라센의 유도체(화학식 F)는 전기형광을 지지할 수 있는 유용한 호스트의 일 부류를 구성하고, 특히 400 nm보다 긴 파장의 빛(예를 들면, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색)을 발산하는데 적합하다.
<화학식 F>
상기에서 R1, R2, R3, R4, R5및 R6은 각 고리에서의 하나 이상의 치환체를 나타내는데, 상기 각 치환체는 독립적으로 다음의 그룹에서 선택될 수 있다:
그룹 1: 수소, 또는 C1- C24의 알킬;
그룹 2: C5- C20의 아릴 또는 치환된 아릴;
그룹 3: 융합된 방향족 고리를 완성하는데 필요한 탄소수 4 내지 24 치환체, 예를 들면 안트라세닐; 피레닐, 또는 페리레닐;
그룹 4: 퓨릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐 또는 다른 헤테로시클릭 시스템과 같은 융합된 헤테로방향족 고리를 완성하기 위해 필요한 탄소수 5 내지 24의 헤테로아릴 또는 치환된 헤테로아릴;
그룹 5: C1- C24의 알콕시아미노, 알킬아미노, 또는 아릴아미노; 및
그룹 6: 플루오르, 염소, 브롬 또는 시아노.
벤자졸 유도체(화학식 G)는 전기형광을 도울 수 있는 유용한 호스트의 또 다른 부류를 형성하고, 특히 400 nm보다 긴 파장의 빛(예를 들면, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색)을 발산하는데 적합하다.
<화학식 G>
상기 식에서,
n은 3 내지 8의 정수이고;
Z는 O, NR 또는 S이고;
R'는 수소; C1- C24의 알킬, 예를 들면 프로필, t-부틸, 헵틸 등; C5- C20의 아릴 또는 헤테로-원자 치환된 아릴, 예를 들면 페닐 및 나프틸, 퓨릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀리닐 및 다른 헤테로시클릭 시스템; 또는 할로, 예를 들면 클로로, 플루오로; 또는 융합된 방향족 고리를 완성하는데 필요한 원자이고; 및
L은 다중 벤자졸과 함께 공액 또는 비공액 결합되는, 알킬, 아릴, 치환된 알킬, 또는 치환된 아릴로 구성된 연결 단위이다.
유용한 벤자졸의 예에는 2,2',2''-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]이 있다.
바람직한 형광 도판트는 안트라센, 테트라센, 크산텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀸아크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴리움 및 티아피릴리움 화합물, 및 카보스티릴 화합물의 유도체를 포함한다. 유용한 도판트의 예시적인 예에는 다음의 것들을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다:
<화학식 L1>
<화학식 L2>
<화학식 L3>
<화학식 L4>
<화학식 L5>
<화학식 L6>
<화학식 L7>
<화학식 L8>
<화학식 L9-L22>
<화학식 L23-L36>
<화학식 L37-L40>
<화학식 L41-L44>
<화학식 L45>
<화학식 L46>
<화학식 L47>
<화학식 L48>
다른 유기 발산 물질은 예를 들면, 월크(Wolk)등의 일반 양도된 미국 특허 제 6,194,110 B1 호 및 그의 인용문헌에 교시된 바와 같은 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 디알콕시-폴리페닐렌비닐렌, 폴리-파라-페닐렌 유도체, 및 폴리플루오렌 유도체와 같은 중합체성 물질일 수 있다.
도너 요소(10)은 아래에 기술된 바와 같은, 도시되지는 않았지만 유기 발산제층(18) 위를 덮는 층이 될 수 있는, 정공-수송 물질 또는 전자-수송 물질과 같은 기타 층을 추가로 포함할 수 있다.
정공 수송 물질은 방향족 3급 아민과 같은 화합물을 포함하는 것으로 잘 알려져 있는데, 방향족 3급 아민은 탄소 원자(그 중 적어도 하나는 방향족 고리의 일원임)에만 결합된 하나 이상의 3가 질소 원자를 함유하는 화합물인 것으로 이해된다. 방향족 3급 아민의 한 유형은 아릴아민, 예를 들면 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 다량체성 아릴아민일 수 있다. 예시적인 단량체성 트리아릴아민은 클루펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제 3,180,730 호에 설명되어 있다. 하나 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/또는 하나 이상의 활성 수소 함유 기를 포함하는 다른 적당한 트리아릴아민은 브란트레이(Brantley) 등의 미국 특허 제 3,567,450 호 및 제 3,658,520 호에 개시되어 있다.
보다 바람직한 부류의 방향족 3급 아민은 미국 특허 제 4,720,432 호 및 제 5,061,569 호에 기술된 바와 같은 방향족 3급 아민 부분을 두 개 이상 포함하는 것들이다. 이러한 화합물에는 화학식 A로 표시되는 화합물이 포함된다:
<화학식 A>
상기 식에서, Q1및 Q2는 독립적으로 선택된 방향족 3급 아민 부분이고; G는 연결기(linking group), 예를 들면 탄소-탄소 결합을 갖는 아릴렌, 시클로알킬렌, 또는 알킬렌기이다.
일 양태에서, 하나 이상의 Q1또는 Q2는 나프탈렌과 같은 다환 융합 고리(polycyclic fused ring) 구조를 함유한다. G가 아릴기이면, 이는 편의상 페닐렌, 비페닐렌, 또는 나트탈렌 부분이다.
화학식 A를 만족하고 두 개의 트리아릴아민 부분을 함유하는 트리아릴아민의 유용한 부류는 화학식 B로 표시된다:
<화학식 B>
상기 식에서, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소원자, 아릴기 또는 알킬기를 나타내내거나, 또는 R1및 R2는 함께 시클로알킬기를 형성하는 원자를 나타내고; 및
R3및 R4는 독립적으로 아릴기를 나타내어 화학식 C로 표시되는 디아릴 치환된 아미노기로 치환된다:
<화학식 C>
상기 식에서, R5및 R6은 각각 독립적으로 선택된 아릴기이다. 일 양태에서, 하나 이상의 R5또는 R6은 나프탈렌과 같은 다환 융합 고리 구조이다.
방향족 3급 아민의 다른 부류는 테트라아릴디아민이다. 바람직한 테트라아릴디아민은 화학식 C로 표시된 것과 같이 아릴렌기를 통해 연결된 두개의 디아릴아미노기를 포함한다. 유용한 테트라아릴디아민은 화학식 D로 표시되는 것들을 포함한다:
<화학식 D>
상기 식에서, 각 "아릴렌"은 독립적으로 선택된 아릴렌기, 예를 들면 페닐렌 또는 안트라센 부분이고; n은 1 내지 4의 정수이고; Ar, R7, R8, 및 R9는 독립적으로 선택된 아릴기이다.
통상적인 양태에서, Ar, R7, R8, 및 R9중 하나 이상은 나프탈렌과 같은 다환 융합 고리 구조이다.
상기 화학식 A, B, C, D에서의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴, 및 아릴렌 부분은 각각 치환될 수 있다. 통상적인 치환체에는 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 및 할로겐(예를 들면, 플루오라이드, 클로라이드 및 브로마이드)가 포함된다. 다양한 알킬 및 알킬렌 부분은 통상적으로 약 1 내지 6 개의 탄소 원자를 함유한다. 시클로알킬 부분은 3 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유할 수 있지만, 통상적으로 5, 6, 또는 7 고리 탄소 원자(예를 들면, 시클로펜틸, 시클로헥실, 및 시클로헵틸 고리 구조)를 포함한다. 아릴 및 아릴렌 부분은 통상적으로 페닐 및 페닐렌 부분이다.
정공-수송층은 단일 방향족 3급 아민 화합물 또는 방향족 3급 아민 화합물의 혼합물로 형성될 수 있다. 상세하게는, 트리아릴아민, 예를 들면 화학식 B를 만족하는 트리아릴아민을 화학식 D와 같이 표시된 테트라아릴디아민과 조합하여 사용할 수 있다. 트리아릴아민이 테트라아릴디아민과 조합하여 사용될 경우, 테트라아릴디아민은 트리아릴아민 및 전자 주입 및 수송층 사이에 배치된 층으로 된다. 유용한 방향족 3급 아민의 예를 들면 다음과 같다:
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산
4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐
비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄
N,N,N-트리(p-톨릴)아민
4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-톨릴아미노)-스티릴]스틸벤
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-펜안트릴)-N-페닐아미노]비페닐
4,4'-비스[N-(8-플루오로안테닐)-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-(2-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)아미노]플루오렌
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌.
다른 부류의 유용한 정공-수송 물질에는 유럽 특허 제 EP 1 009 041 호에 기술된 다환 방향족 화합물이 포함된다. 올리고머성 물질을 포함하는, 2 이상의 아민기를 갖는 삼급 방향족 아민이 사용될 수 있다. 또한, 중합체성 정공-수송 물질, 예를 들면 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 PEDOT/PSS로 불리는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)와 같은 공중합체가 사용될 수 있다.
도 2a는 OLED 장치 제조 공정에서 광 처리에 의해 도너 요소(10)으로부터 유기 발산제 층(18)을 최소 갭을 지나 기판(36) 부분에 증착시키는 방법을 보여주는 단면도이다. 기판(36)은 도너로부터 발산 물질을 수용할 수 있는 표면을 제공하는 유기 고체, 무기 고체, 또는 유기 및 무기 고체의 조합으로 될 수 있다.기판(36)은 경질(rigid)이거나 가요성(flexible)일 수 있고, 분리된 개별적인 조각, 예를 들면 시트 또는 웨이퍼 형태로서 또는 연속적인 롤 형태로서 가공될 수 있다. 통상적인 기판 물질은 유리, 프라스틱, 금속, 세라믹, 반도체, 금속 산화물, 반도체 산화물, 반도체 질화물, 또는 그 조합을 포함한다. 기판(36)은 물질의 균일 혼합물, 물질의 복합물, 또는 물질의 다층일 수 있다. 기판(36)은 능동-매트릭스 저온 폴리실리콘(polysilicon) TFT 기판과 같이 OLED 장치 제조에 일반적으로 사용되는 기판인 OLED 기판일 수 있다. 기판(36)은 목적하는 광발산 방향에 따라 광-투과성 또는 불투명성일 수 있다. 광-투과 특성은 기판을 통해 EL 발산을 시인하는데에 바람직하다. 투명 유리 또는 플라스틱이 이런 경우에 일반적으로 사용된다. EL 발산이 상부 전극을 통해 시인되는 경우에는, 바닥 지지체의 투명 특성은 중요하지 않고, 따라서 광-투과성, 광-흡수성 또는 광 반사성일 수 있다. 이런 경우에 사용되는 기판은 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 세라믹, 및 회로 보드 물질, 또는 수동-매트릭스 장치 또는 능동-매트릭스 장치일 수 있는 OLED 장치 형성에 일반적으로 사용되는 다른 임의의 물질을 포함하는데, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 기판(36)은 본 단계 이전에 다른 층으로 코팅될 수 있다.
도너 요소(10)의 코팅된 면(34)은 기판(36)에 대해 물질 이동 관계로 위치될 수 있다. 물질 이동 관계는, 도너 요소(10) 및 기판(36)이 유기 발산층(18)로부터 기판(36)으로 유기 발산제의 이동을 촉진시키는 경로로 위치되는 것을 의미한다. 도너 요소(10)의 코팅된 면(34)이 애노드 상부 또는 애노드 위에 코팅된 상부 층에 대해 사전 결정된 거리(44)로 박막 트랜지스터(40)에 위치한다. 사전 결정된거리(44)는 많은 방법으로 규정될 수 있다. 도 2a에서, 사전 결정된 거리(44)는 기판(36)의 구조에 의해 규정된다. 사전 결정된 거리는 또한 도너 요소(10)의 구조에 의해, 예를 들면 일반 양도된 보로슨(Boroson) 등의 미국 특허 제 5,714,301 호에 기술된 바와 같이 스페이서 비드를 도너 요소(10) 표면에 첨가하여 규정될 수 있다.
도너 요소(10)는 복사선-흡수층(16)으로 제조될 수 있고, 사전 결정된 거리(44)는 박막 트랜지스터(40) 및 사이에 낀 돌출 표면 부분(42)의 구조에 의해 유지된다. 다른 구현예에서는, 사전 결정된 거리(44)는 다른 방식으로, 예를 들면, 본 명세서에 참고로 인용된 미첼(Mitchell S. Burberry) 등에 의해 2002년 1월 30일에 출원된 일반 양도된 미국 특허 출원 제 10/060,837 호["Using Spacer Elements to Make Electroluminescent Display Devices"]에 개시된 교시와 같이, 도너 요소(10)의 코팅된 면(34)에 스페이서 요소를 사용하여 유지될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 사전 결정된 거리의 갭은 감압 환경에서 유지되는데 이때 평균 자유 경로가 사전 결정된 거리보다 크다. 이는 갭을 가로지르는 물질이 임의의 잔류 기체와 충돌할 가능성이 낮다는 것을 의미한다. 일반적으로, 이는 1 Torr 이하의 압력을 의미한다. 한 패턴의 레이저 광(48)이 도너 요소(10)의 비-이동 표면(32)을 조사한다. 도너 요소(10)의 복사선-흡수층(16) 상에 닿는 다량의 레이저 광(48)이 열(50)로 전환될 것이지만, 이는 선택적으로 조사된 도너 요소(10) 부분에서만 일어날 것이다. 이는 도너 요소(10)의 유기 발산제 층(18)에서 레이저 광(48)이 닿은 주변부를 즉시 가열한다. 유기 발산제 층(18)의 가열된 부분의 일부 또는 전체가 증기화 수송법에 의해 이동하여, 패턴화된 이동으로 유기 광-발산 장치 기판(36)의 수용 표면(46) 상에 유기 발산제 층(64)을 형성한다. 증기화 수송법은 물질을 개별적인 분자의 형태로서 또는 작은 분자의 클러스터 형태로서 갭을 가로질러 수송하는 공정으로 정의된다. 이는 승화, 증발, 및 침식과 같은 공정을 포함할 수 있다. 유기 발산제 층(18)은 명료하게 하기 위해 단일층으로 되시되었지만, 본 명세서에 기술된 바와 같이 다층 코팅으로 나타날 수 있음을 이해할 것이다.
도 2b는 OLED 장치 제조 공정에서 광 처리에 의해 도너 요소(10)으로부터 유기 발산제 층(18)을 보다 큰 갭을 가로질러 기판(36) 부분에 증착하는 방법을 보여주는 단면도이다. 이 실시양태에서, 사전 결정된 거리(54)는 스페이서 요소(58)에 의해, 그리고 박막 트랜지스터(40)의 구조로부터 사전 결정된 거리(44)에 의해 유지된다. 갭은 감압 환경에서 유지되는데 평균 자유 경로가 사전 결정된 거리보다 크다. 이는 갭을 가로지르는 물질이 임의의 잔류 기체와 충돌할 가능성이 낮다는 것을 의미한다. 일반적으로, 이는 1 Torr 이하의 압력을 의미한다. 한 패턴의 레이저 광(48)이 비-이동 표면(32)을 조사한다. 레이저 광(48)이 복사선-흡수층(16)을 때릴 때에 열(50)이 생성된다. 이 열은 유기 발산제 층(18)에서 레이저 광(48)이 닿은 주변부를 즉시 가열한다. 유기 발산제 층(18)의 가열된 부분의 일부 또는 전체가 증기화 수송법에 의해 이동하여 패턴화된 이동으로 기판(36)의 수용 표면(46) 상에 유기 발산제 층(64)을 형성한다. 유기 발산제 층(18)은 명료하게 하기 위해 단일층으로 되시되었지만, 본 명세서에 기술된 바와 같이 다층 코팅으로나타날 수 있음을 이해할 것이다.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 제조된 OLED 장치를 도시한 것이다. OLED 장치(70)는 애노드(62) 및 캐소드(68)를 포함한다. OLED 장치(70)는 또한 유기 발산제층(64) 및 전자-수송층(66)을 포함한다. 전자-수송층(66)은 캐소드(68) 및 유기 발산제 층(64) 사이에 배치된다.
전도성 애노드 층은 일반적으로 기판 위에 형성되고, EL 발산이 애노드를 통해 시인될 때, 이런 전극은 특정 발산에 대해 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에 사용된 통상적인 투명 애노드 물질은 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO) 및 산화 주석이지만, 알루미늄- 또는 인듐-도프처리된 아연 산화물, 마그네슘-인듐 산화물, 및 니켈-텅스텐 산화물을 비제한적으로 포함하는 다른 금속 산화물도 사용될 수 있다. 이런 산화물 외에도, 질화 갈륨과 같은 금속 질화물, 및 아연 셀레나이드와 같은 금속 셀레나이드, 및 아연 황화물과 같은 금속 황화물이 애노드 물질로 사용될 수 있다. EL 발산이 상부 전극을 통해서 시인되는 용도에서는, 애노드 물질의 투과 특성은 중요하지 않고, 투명 물질, 불투명 물질, 반사성 물질과 같은 임의의 전도성 물질이 사용될 수 있다. 상기와 같은 용도에 사용되는 전도체의 예에는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐, 및 백금이 포함되지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 투과성이거나 다른 특성을 갖는 전형적인 애노드 물질은 4.1 eV 이상의 일함수를 갖는다. 바람직한 애노드 물질은 증발, 스퍼터링, 화학적 증기 증착, 또는 전기화학적 방법과 같은 임의의 적당한 방법으로 증착될 수 있다. 애노드는 잘 알려진 포토리소그래피 공정을 사용하여 패턴화될 수 있다.선택적으로, 애노드를 다른 층에 이용되기 전에 닦아서, 단락(shorts)를 최소화하거나 반사도를 증진시키도록 표면 조도(roughness)를 감소시킬 수 있다.
광 발산이 애노드를 통해서 시인될 때, 캐소드 물질은 거의 모든 임의의 전도성 물질로 될 수 있다. 바람직한 물질은 하부의 유기층과 잘 접하도록 우수한 필름-형성 성질을 갖고, 저전압에서 전자 주입 능력을 증진시키고 우수한 안정성을 갖는다. 유용한 캐소드 물질은 낮은 일 함수 금속(<4.0 eV) 또는 금속 합금을 종종 함유한다. 바람직한 하나의 캐소드 물질은 Mg:Ag 합금(상기에서 Ag의 퍼센트는 미국 특허 제 4,885,221 호에 기술된 바와 같이 1 내지 20%의 범위이다)으로 구성된다. 캐소드 물질의 또 다른 적당한 부류에는 전도성 금속의 두꺼운 층으로 도포된 낮은 일함수 금속 또는 금속 염으로 된 얇은 층을 포함하는 이중층이 포함된다. 이러한 캐소드의 하나는 미국 특허 제 5,677,572 호에 기술된 바와 같이, 얇은 LiF층 및 그 뒤의 두꺼운 Al층으로 구성된다. 다른 유용한 캐소드 물질 세트는 미국 특허 제 5,059,861 호, 제 5,059,862 호, 및 제 6,140,763 호를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
광 발산이 캐소드를 통해서 시인되면, 캐소드는 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 경우, 금속은 얇거나, 투명한 전도성 산화물 또는 이들 물질의 조합을 사용해야 한다. 광학적으로 투명한 캐소드는 미국 특허 제 4,885,211 호 및 미국 특허 제 5,247,190 호; 일본 특허 제 3,234,963 호; 미국 특허 제 5,703,436 호; 미국 특허 제 5,608,287 호; 미국 특허 제 5,837,391 호; 미국 특허 제 5,677,572 호; 미국 특허 제 5,776,622 호; 미국 특허 제 5,776,623 호; 미국 특허제 5,714,838 호; 미국 특허 제 5,969,474 호; 미국 특허 제 5,739,545 호; 미국 특허 제 5,981,306 호; 미국 특허 제 6,137,223 호; 미국 특허 제 6,140,763 호; 미국 특허 제 6,172,459 호; 유럽 특허 제 1 076 368 호; 미국 특허 제 6,278,236 호; 및 미국 특허 제 6,284,393 호에 보다 상세하게 기술되어 있다. 캐소드 물질은 증발, 스퍼터링, 또는 화학적 증기 증착법으로 증착될 수 있다. 필요한 경우, 패터닝(patterning)은 쓰루-마스크(through-mask) 증착법, 미국 특허 제 5,276,380 호 및 유럽 특허 제 EP 0 732 868 호에 기술된 인티그럴 샤도우 마스킹(integral shadow masking)법, 레이저 절제, 및 선택적 화학 증기 증착법을 비제한적으로 포함하는, 잘 알려진 많은 방법을 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 전자-수송층(66)에 사용하기 위한 바람직한 전자-수송 물질은 통상적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린이라 불리는 옥신 그 자체의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트화된 옥시노이드 화합물이다. 이런 화합물은 전자의 주입 및 수송을 돕고, 둘다 높은 수준의 성능을 보이고 박막 형태로 용이하게 제조될 수 있다. 고려되는 옥시노이드 화합물의 예에는 이미 기술된 화학식 E를 만족하는 것들이 있다.
다른 전자-수송 물질은 미국 특허 제 4,356,429 호에 개시된 다양한 부타디엔 유도체 및 미국 특허 제 4,539,507 호에 개시된 다양한 헤테로시클릭 광학 광택제를 포함한다. 화학식 G를 만족시키는 벤자졸이 또한 유용한 전자-수송 물질이다. 또한 트리아진이 전자 수송 물질로 유용하다고 알려져 있다.
다른 전자-수송 물질은 중합체 물질, 예를 들면 폴리페닐렌비닐렌 유도제,폴리-파라-페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 및 기타 전도성 중합체 유기 물질, 예를 들면 일반 양도된 미국 특허 제 6,221,553 B1 호 및 그의 인용문헌에 열거된 것들일 수 있다.
일부 예에서는, 단일층이 광 발산 및 전자 수송 모두를 돕는 기능을 지녀서, 발산 물질 및 전자 수송 물질을 포함할 수 있다.
도 4에서는, 본 발명에 의한 OLED 장치의 제조 공정에서 유기 발산제 층을 기판으로 증착시키는 방법의 전체적인 과정을 도시한 블록 다이어그램을 도시되었다. 먼저, 도너 요소(10)를 제조한다(단계 200). 스페이서 요소(들)(58)을 기판(36)에 위치시킨다(단계 202). 그 후 도너 요소(10)를 스페이서 요소(58)의 상부에 위치시킨다(단계 204). 도너 요소(10)로부터 기판(36)으로 유기 발산제 층(18)을 광-대-열-유발 이동에 의해 이동시키기 위해 레이저 광(48)을 사용한다(단계 206). 이 공정이 보다 상세하게 다음의 실시예에서 설명된다.
본 발명 및 그의 장점을 다음의 비교 실시예에 의해 보다 더 이해할 수 있을 것이다.
도너 요소 실시예 1(청색 도너 요소)
본 발명의 필요 조건을 만족시키는 도너 요소를 다음과 같은 방법으로 제조하였다:
1. 30nm의 크롬 흡수층을 75㎛의 폴리설폰(UDEL) 도너 기판에 진공 증착시켰다.
2. 1.25%의 테트라-3급-부틸-페릴렌(TBP)를 갖는 20nm의 2-3급-부틸-9,10-비스(2-나프틸)안트라센(TBADN) 층을 2개의 개별적인 증발성 보트로부터 크롬층에 증착시켰다.
도너 요소 실시예 2(적색 도너 요소)
다음의 제 2 단계를 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 도너 요소를 도너 요소 실시예 1에서 기술한 방법으로 제조하였다:
2. 총 두께가 20nm인, 49%의 TBADN, 49%의 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(ALQ), 및 2%의 4-(디시아노메틸렌)-2-t-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJTB) 층을 3 개의 개별적인 증발성 보트로부터 크롬층에 층착시켰다.
도너 요소 실시예 3(녹색 도너 요소)
다음의 제 2 단계를 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 도너 요소를 도너 요소 실시예 1에서 기술한 방법으로 제조하였다:
2. 2%의 녹색 도판트 I를 갖는 20nm의 TBADN 층을 2 개의 분리된 증발성 보트로부터 크롬층에 층착시켰다.
<녹색 도판트 I>
OLED 장치 실시예 1
비교 OLED 장치를 다음의 방법으로 제조하였다:
1. 투명 유리 OLED 기판상에, 40 내지 80nm의 투명한 인듐-주석 산화물 전극층을 진공 증착시켰다.
2. 생성된 표면을 플라즈마 산소 엣칭으로 처리한 후 0.1nm이하의 CFx를 플라즈마 증착시켰다.
3. 170nm의 NPB 정공-수송층을 표면상으로 진공 증착시켰다.
4. 도너 요소 실시예 1에서 제조된 도너 요소를 NPB층의 상부에 놓고 커버 글라스의 도움으로 진공(1 x 10-3Torr)을 이용하여 근접 접촉 상태로 유지시켰다. 발산이 요망되는 OLED 기판 지역에서, 도너 요소로부터의 발산 물질의 이동은 6W 전력의 적외선 레이저 빔으로 폴리설폰 기판을 통한 조사에 의해 이루어진다. 빔 크기는 1/e2강도 포인트에 대해 약 14㎛ x 5mm이었다. 0.144m/s로 빔의 긴 치수에 대해 수직 방향으로 빔을 스캔하였다. 스캔 사이에서 스캔 방향에 수직인 방향으로 빔의 폭을 이동시켜 연속 스와트(swaths)를 노출시켰다.
5. 35nm의 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(ALQ) 전자-수송층을 발산층상에 진공 증착시켰다.
6. 진공 증착에 의한 20nm 은 및 200nm 마그네슘의 공-증착에 의해 전극을 전자-수송층 위에 형성하였다.
7. 금속 커버 플레이트를 글라스의 코팅된 면 위에 밀봉하여 증착된 층을 봉합하였다.
OLED 장치 실시예 2
전극 영역에 이동 하도록 2mm x 2mm 구멍을 갖는 10㎛ 심 스톡을 이용하여 제 4 단계에서 사용된 도너 요소를 NPB층으로부터 분리하는 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 1에서 기술한 방법으로 제조하였다.
OLED 장치 실시예 3-5
각각 25㎛, 68㎛, 및 125㎛의 두께를 갖는 심 스톡을 사용한 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 2에서 기술한 방법으로 제조하였다.
OLED 장치 실시예 6
증발성 비교 OLED 장치를 다음의 방법으로 제조하였다:
1. 납작한 투명 유리 OLED 기판상에, 40 내지 80nm의 투명한 인듐-주석 산화물 전극을 진공 증착시켰다.
2. 생성된 표면을 플라즈마 산소 엣칭으로 처리한 후 0.1nm이하의 CFx를 플라즈마 증착시켰다.
3. 140nm의 NPB 정공-수송층을 표면상에 진공 증착시켰다.
4. 1.25% TBP를 갖는 20nm의 TBADN 층을 2개의 개별적인 증발성 보트로부터 NPB 층에 층착시킨다.
5. 35nm의 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(ALQ) 전자-수송층을 발산층상에 진공 증착시켰다.
6. 진공 증착에 의한 20nm 은 및 200nm 마그네슘의 공-증착에 의해 전극을 전자-수송층 위에 형성하였다.
7. 금속 커버 플레이트를 글라스의 코팅된 면 위에 밀봉하여 증착된 층을 봉합하였다.
OLED 장치 실시예 7
제 1 단계에서 전극 영역에 1㎛의 포토레지스트 웰을 갖는 OLED 기판을 사용한 것을 제외하고는 증발성 비교 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 6에 기술된 방법으로 제조하였다.
장치 시험은 프로그램 가능한 전류원으로 제조된 OLED 장치를 통해 20mA의 일정한 전류를 가하는 것으로 구성되었다. 광 리서치 PR650 분광기를 이용하여 광 출력을 모니터하였다. 초기 레디언스 및 CIE 컬러 좌표 x 및 y를 기록하였다. 또한 장치 시험은 제조된 OLED 장치를 통해 일정한 전류를 입력하는 단계 및 수득된 전자발광의 마이크로그래프를 기록하여 이동 균일성을 결정하는 단계로 구성되었다. 0 갭으로 이동된 장치는 발광 패턴에서 간섭형 줄무늬로 이루어진 비-균일성을 보였다. 이런 패턴을 강, 중, 또는 없음으로 판정하였다. 그 결과를 표 1에 도시한다.
실시예 번호 실시예 유형 갭 CIE X CIE Y 줄무늬 형태
1 비교예 0 0.184 0.274 S
2 본발명의 실시예 10 0.175 0.264 N
3 본발명의 실시예 25 0.174 0.260 N
4 본발명의 실시예 68 0.171 0.248 N
5 본발명의 실시예 125 0.168 0.243 N
6 증발성 비교예 - 0.160 0.251 N
7 증발성 비교예 - 0.145 0.202 N
* = 강한 줄무늬 패턴, M = 중간 줄무늬, N = 줄무늬 없음
OLED 장치 실시예 8
도너 요소 실시예 2에서 제조된 도너 요소를 제 4 단계에서 사용한 것을 제외하고는 OLED 장치 실시예 1과 같은 방법으로 비교 OLED 장치를 제조하였다.
OLED 장치 실시예 9
제 4 단계에서 사용된 도너 요소를 전극 영역에 이동시키기 위해 2mm x 2mm 구멍을 갖는 10㎛ 심 스톡에 의해 NPB층으로부터 분리하는 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 8과 같은 방법으로 제조하였다.
OLED 장치 실시예 10-12
각각 25㎛, 68㎛, 및 125㎛의 두께를 갖는 심 스톡을 사용한 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 9와 같은 방법으로 제조하였다.
장치 시험은 일정한 전류를 제조된 OLED 장치를 통해 입력하는 단계 및 수득된 전자발광 마이크로그래프를 기록하여 이동 균일성을 결정하는 단계로 구성되었다. 0 갭으로 이동된 장치는 발광 패턴에서 간섭형 줄무늬로 이루어진 비-균일성을 보였다. 이런 패턴을 강, 중, 또는 없음으로 판정하였다. 그 결과를 표 2에 도시한다.
실시예 번호 실시예 유형 갭 줄무늬 형태
8 비교예 0 S
9 본발명의 실시예 10 S
10 본발명의 실시예 25 N
11 본발명의 실시예 68 N
12 본발명의 실시예 125 N
* = 강한 줄무늬 패턴, M = 중간 줄무늬, N = 줄무늬 없음
OLED 장치 실시예 13
도너 요소 실시예 3에서 제조된 도너 요소를 제 4 단계에서 사용한 것을 제외하고는 OLED 장치 실시예 1과 같은 방법으로 비교 OLED 장치를 제조하였다.
OLED 장치 실시예 14
제 4 단계에서 사용된 도너 요소를 전극 영역에 이동시키기 위해 2mm x 2mm 구멍을 갖는 10㎛ 심 스톡에 의해 NPB층으로부터 분리하는 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 13과 같은 방법으로 제조하였다.
OLED 장치 실시예 15-17
각각 25㎛, 68㎛, 및 125㎛의 두께를 갖는 심 스톡을 사용한 것을 제외하고는 본 발명의 필요 조건을 만족시키는 OLED 장치를 OLED 장치 실시예 14와 같은 방법으로 제조하였다.
장치 시험은 일정한 전류를 제조된 OLED 장치를 통해 입력하는 단계 및 수득된 전자발광 마이크로그래프를 기록하여 이동 균일성을 결정하는 단계로 구성되었다. 0 갭으로 이동된 장치는 발광 패턴에서 간섭형 줄무늬로 이루어진 비-균일성을 보였다. 이런 패턴을 강, 중, 또는 없음으로 판정하였다. 그 결과를 표 3에 도시한다.
실시예 번호 실시예 유형 갭 줄무늬 형태
13 비교예 0 S
14 본발명의 실시예 10 S
15 본발명의 실시예 25 M
16 본발명의 실시예 68 N
17 본발명의 실시예 125 N
* = 강한 줄무늬 패턴, M = 중간 줄무늬, N = 줄무늬 없음
결과
청색에서, x 및 y 모두가 감소될 때 컬러는 개선되었다. 표 1의 데이터는 갭이 증가함에 따라 청색 색상이 개선되었음을 보여 준다. 이는 사전 결정된 4㎛이상의 거리를 선택하는 것이 발산 스펙트럼의 개선을 이룰 수 있다는 것을 의미한다. 사전 결정된 거리는 OLED 장치로부터 발산된 빛의 스펙트럼이 목적하는 발산 파장에 존재하도록 선택될 수 있다. 적색 및 녹색 셀(cell)은 갭이 증가함에 따라 뚜렷한 색상 변화가 없었다.
0 갭과 함께 이동된 청색, 적색, 및 녹색 장치는 전자발광 패턴에 간섭형 줄무늬를 보였다. 이는 불규칙성에 의해 유발된 도너 및 수용기 사이에서의 작은 공간 변이를 반영하는 토포그래프 윤곽에 대응하는 것으로 보인다. 보다 큰 갭은 연속해서 줄무늬에 보다 덜 민감한 것으로 나타났다. 10㎛보다 큰 갭은 줄무늬 패턴이 거의 없거나 완전히 없는 것으로 나타났다. 이는 25㎛ 이상의 사전 결정된 거리를 선택하는 것이 균일성의 개선을 가져온다는 것을 의미한다. 사전 결정된 거리의 상한값은 목적하는 위치 이외의 다른 기판(36)상의 위치로 유기 발산제층(64)을 확산함으로써 얻어진다. 이런 상한값은 약 75㎛이다.
본 발명은 갭이 증가하면 공간 분배의 평균화에 의해 이동 균일성이 증가되고, 이동된 물질의 도착 시간이 도너 상에 서로 다른 위치를 형성하는 점을 고려하였다. 레이저 이동 공정은 복합적이고, 다양한 방법으로 서로 다른 물질의 발산층을 만들 수 있다. 예를 들면, 청색 발산층은 AlQ3상태로의 에너지 전달이 발열성이기 때문에, 불필요한(unwanted) 녹색 발산에 보다 민감하다. 갭의 증가에 따른 균일성 및 형태학적 변화는 재조합 센터를 분산시켜, 불필요한 녹색을 감소시킬 수 있다. 적색 도판트의 에너지 수준이 Alq3의 녹색 상태 보다 낮기 때문에, 적색 셀은 불필요한 녹색 발산에 덜 민감하다. 녹색 셀에서, Alq3로부터의 발산은 녹색 발산층과 실질적으로 구별할 수 없다. 모든 셀에서, 즉 적색, 녹색 및 청색 셀에서 전자발광에서의 줄무늬형 가공물의 재검출에서 관찰된 바와 같이 갭의 증가는 보다 균일한 발산을 만들어 낸다.
본 발명의 다른 특징은 다음의 것들을 포함한다.
본 방법에서, 유기 발산제는 가시 스펙트럼의 청색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는다.
본 방법에서, 유기 발산제는 가시 스펙트럼의 녹색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는다.
본 방법에서, 유기 발산제는 가시 스펙트럼의 적색 영역에서 목적하는 발산스펙트럼을 갖는다.
본 방법에서, 사전 결정된 거리는 도너 요소의 구조에 의해 규정된다.
본 방법에서, 사전 결정된 거리는 기판의 구조에 의해 규정된다.
본 방법에서, 사전 결정된 거리는 스페이서 요소에 의해 제공된다.
본 방법에서, 유기 발산제는 가시 스펙트럼의 녹색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는다.
본 방법에서, 유기 발산제는 가시 스펙트럼의 적색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는다.
본 방법에서, 사전 결정된 거리는 도너 요소의 구조에 의해 규정된다.
본 방법에서, 사전 결정된 거리는 기판의 구조에 의해 규정된다.
본 발명에 따른 다색 또는 풀-컬러 유기 전자발광(EL) 디스플레이의 제조 시, 종래 기술 및 최근에 사용되고 있는 방법의 제약을 극복한, 컬러-생성 유기 EL 매체를 정밀하게 패턴화하는 것이 가능하다. 보다 상세하게는, 본 발명의 레이저 열 이동에 의해 컬러 및/또는 균일성이 개선된 OLED 장치를 제조할 수 있다.

Claims (10)

  1. a) 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 유기 발산제를 갖으며 열 처리되었을 때 기판으로 이동하는 유기 발산제층으로 코팅된 도너 요소를 제공하는 단계;
    b) 기판에 대한 사전 결정된 거리로의 물질 이동 관계로 도너 요소의 코팅된 면을 위치시켜, 감압 환경에서 발산제층을 증착시키는 단계로서, 사전 결정된 거리는 OLED 장치로부터 발산된 광 스펙트럼이 목적하는 발산 스펙트럼 내에 존재하도록 선택되는 단계;
    c) 도너 요소를 가열하여 이동성 층을 이동시켜 유기 광-발산 장치상에 발산제층을 형성하는 단계를 포함하는, OLED 장치의 제조 공정에서 유기 발산제층을 기판에 증착시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    사전 결정된 거리가 4㎛ 이상 75㎛ 미만인 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    사전 결정된 거리가 25㎛ 이상인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    유기 발산제층이 도판트 및 호스트 물질을 포함하는 방법.
  5. 애노드, 캐소드, 유기 발산제층, 및 캐소드 및 유기 발산제층 사이에 배치된 전자-수송층을 포함하는 OLED 장치를 제조하는 방법에서,
    발산제 층의 개선된 형성은
    a) 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 유기 발산제를 포함하고 열 처리되었을 때 OLED 장치의 표면상으로 이동하는 유기 발산제층으로 코팅된 도너 요소를 제공하는 단계;
    b) 애노드의 상부에 대한 또는 애노드 위에 코팅된 상부 층에 대한 사전 결정된 거리로의 물질 이동 관계로 도너 요소의 코팅된 면을 감압 환경에서 위치시키는 단계로서, 사전 결정된 거리는 완성된 OLED 장치로부터 발산된 광 스펙트럼이 목적하는 발산 스펙트럼 내에 존재하도록 선택되는 단계;
    c) 도너 요소를 레이저 광으로 조사하는 방법에 의해 도너 요소를 가열하여 이동성 층을 이동시켜 유기 광-발산 장치상에 발산제층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    사전 결정된 거리가 4㎛ 이상 75㎛ 미만인 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    사전 결정된 거리가 25㎛ 이상인 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    유기 발산제층이 도판트 및 호스트 물질을 포함하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    유기 발산제층이 가시 스펙트럼의 청색 영역에서 목적하는 발산 스펙트럼을 갖는 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    사전 결정된 거리가 스페이서 요소에 의해 규정되는 방법.
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