KR20060030034A

KR20060030034A - 유기 발광 다이오드(ｏｌｅｄ)의 제조방법

Info

Publication number: KR20060030034A
Application number: KR1020057022984A
Authority: KR
Inventors: 클레멘스 오터르만; 게오르그 슈파르슈
Original assignee: 쇼오트 아게
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2006-04-07
Also published as: EP1629542A2; DE10324880A1; DE10324880B4; JP2006526263A; WO2004107467A2; US20070273276A1; WO2004107467A3; CN100557853C; CN1795571A

Abstract

본 발명은 층 어셈블리를 생산하기 위해 기판에 층들을 인가함으로써 OLED를 생산하는 프로세스 및 OLED 그 자체에 관한 것이다.

본 발명은 자재를 절약하고 균일한 발광 층을 생산하는 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하기 위한 프로세스를 제공하고자 하는 목적에 기초한다.

본 발명은 층들을 기판에 인가하는 단계를 포함하는 하기 유형의 프로세스를 제안하며,

제 1 전도성 전극을 인가하는 단계와;

함몰부들을 구비한 표면을 생산하는 단계와; 그리고

유기 발광 물질을 인가하는 단계를 포함하며,

여기서, 상기 유기 발광 물질은 상기 함몰부들에 주입된다.

Description

유기 발광 다이오드(ＯＬＥＤ)의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODES(OLED'S)}

본 발명은 일반적으로 OLED를 생산하는 프로세스, 특히 기판에 층들을 인가함으로써 층 어셈블리(layer assembly)를 생산하기 위한 프로세스와, OLED 그 자체에 관한 것이다.

일반적으로, OLED로 더 잘 알려진 유기 발광 디바이스 또는 다이오드는 적당한 기판에 인가된 두 개의 전극 층들 사이에 유기 전기발광 층을 포함하는 층 어셈블리나 층 구조로 이루어진다. 이러한 구조에서, 각 경우에 전극 층들 중 하나는 음극(cathode) 다른 하나는 양극(anode)으로 기능한다.

OLED는 다른 발광 수단에 비해 특정한 장점들에 특징이 있다. 예를 들면, OLED는 평면 스크린에 매우 바람직한 특성들을 갖는바, 이는 이들이 LCD나 액정 디스플레이보다 화면각(viewing angle)이 상당히 넓고, 그리고 자기 조명(self illumination) 디스플레이로서 또한 백라이트 LCD 디스플레이에 비해 전력소모를 줄일 수 있기 때문이다. 게다가, OLED는 조명 및 디스플레이 기술에서 특정 애플리케이션에 특히 적합한 얇고 유연한 막(film)으로서 생산될 수 있다.

그러나, OLED는 단지 화소로된(pixelated) 디스플레이에만 적합한 것은 아니 다. 이들은 일반적인 용어로 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 발광 수단으로서 사용될 수 있으며, 예를 들면 자기 조명 표지판이나 정보판으로 사용될 수 있다.

OLED의 생산에 포함되는 주요 비용 인자 중 하나는 유기 발광 물질 및 투명-전도성 기판들의 자재비이다. 글래스(glass) 또는 폴리머(polymer) 기판의 TCO(투명 전도성 옥사이드) 코팅을 사용하는 것이 알려져 있으며, 상기 TCO는 일반적으로, ITO(인듐 주석 옥사이드) 또는 SnO₂(주석 옥사이드)이다. 균일한 광밀도 분포(homogeneous luminous density distribution)를 달성하기 위해, 특히 넓은면적의 OLED 애플리케이션들은 낮은 면저항을 갖는 고품질 TCO 층들을 필요로 한다. 이러한 기판들은 매우 고가이거나, 현재 이용가능한 최선의 코팅이라 할지라도 일부 OLED 애플리케이션들에 대해서는 아직 부적절하다. 하나의 기술적 솔루션(solution)은 투명 층들을 전류 전도에 책임이 있는 금속 라인 구조(모선(busbar)으로 알려짐)로 코팅함으로써 이들의 전도율을 향상시키는 것이다. 예를 들면, 얇은 금속 층들이나 PEDOT 또는 PANI(폴리아닐린(polyaniline))와 같은 그러한 다른 유기 또는 무기 전도성 투명 코팅제 또는 TCO는 표면 위에 전류들이 국부적으로만 분포하도록 하게 하는 역할을 한다.

따라서, 비용 효율적인 생산을 위해서, 자재-절감 코팅 프로세스가 전기발광 물질을 위해 필요하다. 이러한 목적을 위해 이상적으로 좋은 투명도(>80%)와 충분히 높은 평균 표면 전도율(high mean surface conductivity)을 갖지만 고품질 및 값비싼 TCO 코팅을 필요로 하지 않는 상기 코팅 프로세스와 함께 사용할 수 있는 기판들이 사용되어야만 한다.

대체로, OLED 애플리케이션들을 위한 유기 층들을 생산하는데 사용되는 물질들은 그들이 증착되는 방법에 따라 두 개의 물질 부류로 분류된다:

· "작은 분자(small molecules)(SM)", 즉 분해됨이 없이 열적으로 기화되고 기체상태로부터 기판상으로 승화될 수 있는(진공 증발 코팅 또는 플라즈마 기상 증착 프로세스, PVD) 1000amu보다 작은 분자 질량을 갖는 유기 분자들(이러한 부류의 전형은 Alq₃ 이다). 증착된 층들은 쉐도우(shadow) 마스크와 같은 종래 PVD 기술에 의해(예를 들면, 화소로된 컬러 디스플레이를 위해서) 패터닝된다.

· "발광 폴리머(LEP)", 특히 증발하기 전에 상대적으로 높은 열부하에서 분해하는 대략 1,000,000amu 이상의 분자 질량을 갖는 유기 분자(종래 대표물질은 PPV와 페릴렌(perylene)을 포함한다). LEP들은 예를 들면 스핀 코팅, 딥 코팅(dip coating) 또는 블레이드 코팅(blade coating)과 같은 종래 액체 코팅 프로세스를 사용하여 디졸브(dissove) 및 증착된다. 그러나, 이러한 프로세스들은 코팅 물질을 절감하지 않고(그리하여 고가이며), 결과적으로 증착되어야 하는 층이 패턴될 수 없거나 상대적으로 고비용으로 패턴될 수밖에 없다. 다른 방법들은 물질을 덜 사용하여 패턴된 형태의 층들을 적용하기 위해 프린팅 프로세스(스크린 프린팅 또는 음각(intaglio) 프린팅)나 잉크젯 기술을 사용한다.

SM 물질의 액체 증착을 포함하는 방법도 또한 알려져 있으나, 만족할 만한 결과를 제공하지 못하고 있다.

OLED 기술의 하나의 초점은 작은 면적 디스플레이 섹터(이동 전화, PDA), 즉 정밀-패턴된 코팅이다. 이에 상응하여 이러한 애플리케이션들에 대한 증착 기술이 추구되고 최적화되었다. 이러한 코팅 프로세스들은 넓은 면적 균일성 또는 부정확하게 패턴된 조명 애플리케이션들에 대해서 단지 제한적으로만 적절하다.

PVD 프로세스 및 액체 상태로부터의 코팅은 또한 원칙적으로 균일한 넓은 면적 코팅에 적절하다. 그러나, 이러한 경우에도, 가능한 많은 물질을 절감하는 코팅 프로세스가 비용면에서 바람직하고, 이는 종래의 PVD 프로세스가 일반적으로 배제됨을 의미한다. LEP를 이용하여 코팅하기 위한 스크린 프린팅 및 잉크젯 기술(JP 05251186 A1, JP 10012377 A1) 모두는 조명 섹터에서 가능성을 갖는다. 기상 코팅 프로세스(WO 0161071 A2)는 SM-OLED에 대한 가능성을 갖는다.

LED를 코팅하기 위한 스크린 프린팅 프로세스는 아직 상업적 애플리케이션들을 위해 충분히 기술적으로 개발되지 않았다. 잉크젯 기술은 스크린 프린팅에 비해 한 단계 앞서 있지만 마찬가지로 여전히 테스트 중이다.

또한, 절연 포토레지스트로 구성된 수동 보조 구조들을 인가하는 것이 알려져 있지만, 이는 매우 복잡해서 생산 단가를 더욱 비싸게 한다.

따라서, 본 발명은 자재를 절약하고 균일한 발광 층을 생산하는 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하기 위한 프로세스를 제공하고자 하는 목적에 기초한다.

본 발명의 또 다른 목적은 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 단순하고 비싸지 않은 프로세스를 제공하는 것으로, 넓은 면적에 사용되고 대규모 산업 스케일에 이용될 수 있으며 안정한 프로세스를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스를 제공하는 것으로, 공지된 프로세스들의 단점을 피하거나 적어도 경감한다.

본 발명의 목적은 독립항의 내용에 의한 매우 간단 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 개량이 종속항들에서 정의된다.

본 발명은 층 어셈블리를 생산하기 위해 기판 또는 베이스에 층들을 인가함으로써, OLED로 알려진 유기 발광 디바이스 또는 다이오드를 생산하는 프로세스를 제안한다.

기판이 제공되고, 그리고 제 1 전기적 전도성 전극이나 전극 층이 그 기판에 인가되고, 선택적으로 그 사이에 다른 층들을 구비할 수 있다. 특히 제 1 전극은 양극을 정의한다.

게다가, 함몰부 또는 오목부(depression or recesse)가 기판 또는 상기 층 어셈블리의 층들 중 하나 상에 생산되고, 유기 발광 층 또는 전기발광 물질이 인가된다.

율기 전기발광 물질이 유체 상태, 특히 액체 상태로 함몰부에 주입된다.

이러한 방식으로, 단순한 방법에 의해 넓은 면적 애플리케이션들에 대해서도 매우 적절한 특히 균일한 전기발광 층을 생상하는 것이 유리하게 가능하다.

함몰부를 구비한 표면을 생산하는 간단한 방법은 패턴된 층, 예컨대 격자 구조를 인가하는 것이며, 여기서 상기 구조는 벌집 형태로 패턴되고 전기 발광 물질로 채워지는 층을 형성하기 위한 상기 함몰부를 정의하는바, 이러한 관점에서 용어 "벌집 형태"는 6각형 구조에 제한되지 않는다. 그러나, 6각형 또는 사각형으로 구성된 벌집 형태의 구조가 특히 바람직하다.

또한 패턴된 층이 전기적 전도성 물질을 포함하거나 전기적으로 전도성인 것이 바람직하다. 이러한 실시예에서, 패턴된 및 전기적 전도성 층은 전류의 흐름을 균일하게 하고, 당해 기술분야의 당업자에게 기본적으로 모선으로 알려진 상호접속부(interconnect)를 정의한다.

이는 본 발명의 대단한 상승 효과를 나타내는바, 즉 모선을 전기적 상호접속부 및 동시에 전기발광 물질로 채워질 함몰부 또는 오목부를 정의하는 폐쇄된 프레임(frame) 구조로서 이중적으로 사용하는 것이다. 이러한 목적으로, 모선들은 충분히 큰 오목부를 정의하기에 충분한 높이로 인가된다.

발광 물질이 액체 상태로 함몰부에 주입되는바, 여기서 잉크젯 프로세스, 블레이드 코팅 또는 스크린 프린팅이 특히 적당하다.

전류 분배기로서 그 기능을 수행하기 위해, 패턴된 층 또는 모선들은 제 1 전도성 전극과 전기적으로 전도성 컨택해 있다.

OLED의 경우에, 제 1 전도성 전극은 전기적 컨택-접속(contact-connection) 또는 전기발광 층의 공급을 위해 특히 투명 전도성 양극 층(예를 들면, ITO로 구성됨)이다.

게다가, 제 2 전도성 전극이나 금속성 음극이 인가되며, 여기서 어떤 경우에도 패턴된 층 및 전기발광 층이 상기 제 1 및 제 2 전극 들 사이에 배치된다.

특히 바람직한 실시예에 따르면, 패턴된 층 및 제 2 전도성 전극은 서로 최소한 직접적으로 전기적 절연되어 있다. 이는 상기 패턴된 층 및 제 2 전도성 전극이 모든 방식으로 전기적으로 접속되어 있지 않아야 함을 의미하는 것이 아니고, 오히려 단지 상기 둘 사이에 직접적인 컨택이 존재하지 않음을 의미할 뿐이다.

전술한 절연은 바람직하게 상기 패턴된 전도성 층에 인가된 패턴된 절연 층에 의해 생산된다. 반대로 말하면, 제 1로 인가될 패턴된 절연 층과, 그 다음 그 위에 인가될 패턴된 전도성 층에 의해 가능하다.

사용되는 유기 발광 물질은 바람직하게 전기발광 폴리머이고, 여기서 패턴된 전도성 층에 의해 특히 인터럽트(interrupt)되는 발광 폴리머 층이 사용된다.

게다가, 다른 폴리머 층, 더욱 상세하게는 전도성 또는 정공-전도성 폴리머 층이 인가되는 것, 특히 발광 폴리머 층에 직접 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

본질적으로, OLED의 층 어셈블리를 생산하는 두 가지 순서들이 제안되면 다음과 같이 수행된다:

순서 1

상기 기판을 제공하는 단계와;

투명 전도성 양극, 예를 들면 TCO로 구성되는,을 인가하는 단계와, 비록 적당하다면 이 단계가 생략될지라도;

함몰부들을 생산하기 위해 전도성 패턴된 층을 인가하는 단계와;

전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 전도성 폴리머 층을 인가하는 단계와;

상기 패턴된 층을 전기적으로 절연하기 위해 패턴된 절연 층을 인가하는 단계와; 그리고

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 발광 폴리머 층을 인가하는 단계와; 그리고

음극 층을 인가하는 단계, 여기서 상기 음극 층은 상기 패턴된 절연 층에 의해 상기 전도성 패턴 층과의 직접 컨택으로부터 절연된다.

순서 2 (역 OLED (inverse OLED )로 알려짐)

상기 기판을 제공하는 단계와;

음극 층을 인가하는 단계와, 여기서 상기 음극 층은 상기 패턴된 절연 층에 의해 상기 전도성 패턴 층과의 직접 컨택으로부터 절연되며;

상기 음극 층을 전기적으로 절연하기 위해 패턴된 절연 층을 인가하는 단계와;

상기 함몰부들을 생산하기 위해 전도성 패턴된 층을 인가하는 단계와;

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 오목부들 내에 발광 폴리머 층을 인가하는 단계와;

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 전도성 폴리머 층을 인가하는 단계와; 그리고

상기 전도성 패턴된 층 위에 투명 전도성 전극을 인가하는 단계.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명은 예시적인 실시예들에 근거하고 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명되며, 여기서 동일하고 유사한 구성요소들은 동일한 참조 번호로 표시되고 다양한 예시적인 실시예들의 피처(feature)들은 다른 피처들과 결합될 수 있다. 게다가, 도입부(본 발명의 배경기술)에 개시된 및/또는 종래 기술로 알려진 피처들도 또한 본 발명과 결합될 수 있다.

도 1은 잉크젯 프로세스에 의한 종래의 층 애플리케이션의 개략적인 단면을 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 프로세스에 의한 층 애플리케이션의 개략적인 단면을 도시한다.

도 3은 전도성 투명 코팅 상의 확대된 모선의 개략적인 단면을 도시한다.

도 4는 벌집 형태의 패턴된 격자 구조의 개략적인 투시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 OLED의 개략적인 단면을 도시한다.

도 6은 본 발명에 따른 역 OLED(inverse OLED)의 개략적인 단면을 도시한다.

도 7a-7e는 본 발명에 따른 OLED의 생산에 포함되는 다양한 프로세스 단계의 개략적인 단면을 도시한다.

도 1은 불출하는 액체 드롭 제트(jet)를 갖는 제트 노즐(nozzle) 또는 잉크젯 스프레이 헤드(4)를 사용하는 기본적으로 공지된 기판 글래스(1)의 코팅을 도시한다.

그러나, 본 발명자는 이러한 유형의 잉크젯 프로세스에 의한 넓은 면적의 균일한 코팅이 매우 기술적으로 복잡함을 발견하였는바, 이는 표면 특성들, 특히 표 면 에너지 및 코팅될 기판의 습식(wetting) 특성들과, 코팅 환경(용제 포화(solvent saturation)), 대기 온도(점도, 건식(drying) 특성) 및 LEP 코팅 액체의 화학적 구성의 매우 정교한 제어가 오랜 시간기간 동안에 걸쳐 필요하기 때문이다(잉크젯 프린팅은 일반적으로 연속적인 코팅 프로세스이다). 일반적으로 발생하는 코팅 결함은 불균일 및 부적합한 층 형성을 야기하는 드롭(drop)(2)들의 불충분한 흐름을 포함한다.

습식 특성들과 이에 따른 드롭 형태의 형성은 임계적으로 기판의 국부 표면 특성들에 의존한다. 게다가, 이러한 관점에서, 드롭이 표면 전반에 걸쳐 흐르는 정도와, 그리고 균일한 커버리지를 갖는 층 두께는 기판의 표면 특성들에 의해 상당한 정도로 서로에 연관되는바, 이는 프로세스에서 층 특성들에 대한 타겟(targeted) 설정을 매우 어렵게 한다. OLED 조명 상품의 생산을 위한 대규모 산업 스케일에 프로세스가 안정한 이러한 기술의 사용은 단순한 잉크젯 코팅에 의해 보증될 수 없다.

도 2는 패턴된 OLED 디스플레이 애플리케이션들에 대한 "오목 구조(recess structure)"에서 본 발명에 따른 잉크젯 코팅을 도시한다.

도 2는 패턴된 층(3)을 구비한 기판 글래스(1)를 도시하며,이 패턴된 층(3)은 웹(web)(3)들 사이에 함몰부(3.3)를 형성하고 패턴의 경계를 정하기 위해 웹들을 포함한다. 잉크젯 스프레이 헤드(4)는 전기발광 OLED 폴리머 액체를 액체 드롭의 형태로 함몰부 또는 오목부(3.3)에 주입한다.

폴리머 충전재(2)의 서로 다른 해칭(hatching)은, 특히 서로 다른 컬러들을 생산하는 서로 다른 물질을 나타낸다. 또한, 이는 본 발명에 따른 큰 이점을 도시하는바, 이러한 방식으로 매우 단순하고 정확한 방법으로 다중컬러 패턴된 OLED를 생산할 수 있기 때문이다.

따라서, 도 1에 도시된 프로세스의 단점은 고도로 패턴된 OLED 디스플레이를 생산할 때 본 발명의 도움에 의해 명쾌하게 해결될 수 있다. 이러한 경우에, 제어된 패터닝을 위해, 잉크젯 프로세스는 오목부(3.3)를 기판(1)에 인가하는데 사용되고, 그 다음 이러한 오목부들은 잉크젯(4)으로부터 액체로 충전된다. 간단함을 위해, 이 도면은 단지 한층 애플리케이션만을 도시하지만, 이 프로세스는 OLED 층 시퀀스의 모든 유기 층들에 대해 또한 사용되거나 응용될 수 있다. 결과적으로 균일한 층 두께를 갖는 국부적으로 정의된 코팅을 가질 수 있다. 예컨대 표면 에너지와 이에 따른 액체의 습식 특성들과 같은 기판 표면의 특성들에서 근소한 국부적 차이가 있는 경우에 코팅 결과는 임계 범위까지 변화하지 않는다.

높은 투명도에 대한 필요조건과 동시에, 종래 TCO 코팅(PEDOT나 PANI와 같은 유기 코팅 또는 얇은 금속 층들 또는 ITO나 SnO₂와 같은)의 표면 전도율은 상당량의 전압 강하 없이 넓은 면적에 걸친 균일한 전류 분포에 대해 부적당하다. 따라서, 추가 금속 상호접속부들(모선으로 알려짐)은 전류 전도를 돕는데 사용된다. 이러한 상호접속부들은 또한 TCO 층 위/아래 및/또는 개별 TCO라인들의 측면을 따라 격자나 라인 망으로서 구성된다.

이러한 유형의 실시예는 도 3에 도시되 있으며, 전도성 투명 코팅(5) 상에 확대된 모선의 개략적인 스케치를 나타낸다. 투명 전도성 ITO 코팅(5)은 기판 글래스(1)에 인가되어 있다. 그 다음, 패턴된 층(3)이 ITO 코팅(5)에 금속 모선 형태로 인가되어 있다.

도 4는 패턴된 층(3)이나 모선을 위한 격자 구조의 예를 도시한다.

본 발명은 넓은 면적에서 균일한 OLED 성분을 생산하기 위한 비용이 절감된 프로세스를 보장한다. TCO 전도율의 개선은 모선 구조의 형성에 의해 달성된다. 상기 구조가 이러한 방식으로 디자인되어, 상기 구조는 동시에 잉크젯 코팅 기술을 위한 활성 "오목" 구조로서 사용될 수 있다. 본 발명의 이러한 양상은, 이에 의해 동시에 모선이 공동(cavity)을 형성하는 함몰부 또는 오목부로서 디자인되어, 상승적인 절감 효과를 낳는다.

도 5는 모선 격자(3.1)의 활성 오목 구조(3.3)의 잉크젯 코팅을 구비한 OLED 성분 디자인의 일 실시예를 도시한다.

구조의 경계를 정하고 전류를 분포시키기 위한 모선 층(3.1)이 기판(1) 위에 형성되어 있다. 패턴된 절연 층(3.2)이 모선 구조(3.1) 위에 인가되어 있다. 양극으로서 전도성 투명 코팅(5)이 기판(1)과 모선 층(3.1) 사이에 위치된다.

전도성 또는 홀-전도성(hole-conductive) HTL 폴리머 층(6) 및 직접적으로 인접한 발광 EL 폴리머 층(7)이 양극(5) 위 및 웹들(3.1) 사이나 패턴된 모선 층의 함몰부(3.3)에 배열된다. 특히, EL 폴리머층(7)에 직접적으로 인접한 금속성 음극 층(8)은 바로 상부에 배열된다. HTL 폴리머 층(6)과 EL 폴리머 층(7)은 절연층(3.2)에 의해 모선으로부터 직접 전기적으로 절연된다.

투명기판(1)으로 사용되는 베이스는 예를 들면 TCO, 특히 특히 ITO, SnO₂, 또는 In₂O₃나 얇은 금속 층, PEDOT 및 PANI의 유기 박막, 또는 이와 같은 것으로 구성되거나 또는 이를 함유한 전도성 (반)투명 층이나 양극 층(5)으로 코팅된 예컨대, 글래스, (초) 박막 글래스(ultra thin glass), 글래스-플라스틱 적층물, 폴리머-코팅 (초)박막 글래스 또는 폴리머 시트(sheet)/막이다.

잉크젯 코팅 프로세스를 위한 적절한 특성을 갖는 오목 형태 또는 함몰부(3.3)를 구비하는, 예컨대 Cr/Cu/Cr 층 시퀀스인 충분히 높은 전도율의 금속으로 구성된 모선 격자 구조(3.1)가 그 위에 증착된다. 상기 구조의 폭 및 두께와 격자 그물 개방부(mesh opening)의 밀도는 EL 층으로부터의 균일한 조명과 이로부터 야기되는 전류 밀도 분포에 대한 경계 조건으로부터 야기되는 필요조건에 추가로 적응된다. 모선의 표면은 완성된 성분에서 쇼트(short circuit)를 방지하기 위해 패시베이션(passivation)된다. 이는 전기화학적으로나 절연체(예컨대, 금속 옥사이드나 금속 나이트라이드 또는 폴리머)의 부가적인 국부 코팅에 의해 이루어질 수 있다.

HTL 층(6)(HTL:홀 전송 층, 예컨대 PEDOT 또는 PANI) 및 전기발광 층(7)(EL 층)(예컨대, PPV 유도체 또는 폴리프로렌스(polyfluorenes))과 같은 OLED 구조의 활성 층들이 일반적인 코팅 프로세스에서 잉크젯 수단에 의해 오목부(3.3)에 주입된다.

마지막으로, 음극(8)이 인가되고 상기 성분이 인캡슐레이트(encapsulate)/패 시베이션되는바, 상기 음극(8)은 특히 불투명성 및/또는 금속성(예컨대, Ca/Al 또는 Ba/Al 또는 Mg:Ag를 함유하거나, 적절하다면 또한 얇은 Li 인터레이어를 구비하며)이거나, 또는 예컨대 TCO와 같은 투명성이다.

이러한 구조에서, 발생한 광은 특히 기판 측면을 통해 발산된다.

도 6은 모선 격자(3.1)의 활성 오목 구조(3.3)의 잉크젯 코팅을 구비한 대안적인 역 OLED 층 구조의 본 발명에 따른 구조를 도시한다. 역 OLED는 기판(1)의 반대 방향에서 광을 방사한다.

코팅 동안에 엄격한 온도 제한에 의해 야기된 OLED 층 구조의 투명성 양극(5)의 전도율이 일반적으로 넓은 면적 애플리케이션들에 대해서는 부적합하기 때문에, 이러한 경우에 모선이 도움이 된다. 따라서, 모선 격자 구조는 기판 위의 음극 층(8)에 대해서 절연된다.

도 6은 기판(1) 위에 직접적으로 배치된 음극(8)을 구비한 기판(1)을 도시한다. 모선 구조가 그 위에 인가된 패터닝된 절연 층(3.2)이 음극(8) 위에 배치된다. 전도성 HTL 폴리머 층(6) 및 발광 EL 폴리머 층(EL)이 적어도 부분적으로 모선 구조의 함몰부(3.3)에 주입되어 있다. 전도성 투명 양극 층(5)이 그 상부에 바로 인가되어 있다.

또 다른 실시예에서, 기판의 TCO 코팅 없이 실시하는 것이 가능하다. 이는 만약 모선 격자 구조가 적절하게 디자인된다면, HTL 층(PEDOT 또는 PANI)의 전도율이 면적 상의 전류의 국부 분포를 위해 충분하기 때문이다. 도 7a 내지 도 7e는 TCO 층 없이 모선 격자의 활성 "오목 구조"의 잉크젯 코팅에 포함된 대응하는 코팅 단계들을 개관한다.

상기 층들은 다음 순서에 따라 기판(1)에 인가된다:

도 7a: 구조의 경계를 정하고 전류를 분포시키는 모선(3.1),

도 7b: 전도성 HTL 폴리머 층(6),

도 7c: 절연 층(3.2),

도 7d: 발광 EL 폴리머 층(7), 그리고

도 7e: 음극(8).

도 7a 내지 도 7e에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 무엇보다도 모선(3.1)들이 기판에 인가되고, 이는 그 다음 잉크젯 기술이나 다른 적당한 액체 코팅 프로세스에 의해 생산되는 오목부 내의 전도성 투명 층(6)(예컨대, PEDOT)과 직접 접촉해 있다. 쇼트를 방지하기 위해, 그 다음, 모선들은 절연 층(3.2)에 의해 절연되고, 그리고 나머지 OLED 층 시퀀스(7 및 8)가 인가된다.

이러한 관점에서, 모선 증착에서 어떠한 임계 온도 제한도 없다. 또한, 적당한 액체 코팅 프로세스(예컨대, 딥 코팅 기술 및 스핀 코팅 기술 등)를 사용하여 전체 표면 위에 전도성 투명 HTL 층을 우선 인가하고, 그 다음, 도 3에 도시된 것과 유사한 방식으로 코팅에 의해 그 위에 절연된 모선 구조를 형성하는 것이 가능하다.

잉크젯 프로세스에 더하여, 예를 들면 스크린 프린팅이나 블레이드 코팅과 같은 다른 액체 코팅 프로세스들이 또한 층 형성 동안이나 필요한 균일성을 달성하는 관점에서 모선 격자 구조에 의해 긍정적인 영향을 받을 것이다.

이러한 경우에, 일반적으로 표면 전도율을 증가시키기 위해 넓은 면적 조명 애플리케이션들에 대해 요구되는 모선 구조는 두 가지 기능을 위해 사용된다. 그러나, 이는 또한 격자 시스템상의 다음과 같은 서로 다른 요구들에 결합한다.

·전류 밀도의 분포(조명 애플리케이션의 균일성으로부터 야기됨)

·모선 라인들 사이의 폭 및 거리(평균 표면 전도성 및 코팅의 최소 투명도)

·모선들의 높이 및 표면 조건(오목부의 충전 및 습식 특성들)

·그물 개방부의 지오메트리(geometry) 및 크기(충전 특성들).

균일하게 분포할 수 있는한, 잉크젯 프로세스에 대해서 픽서블리 프리셋 패턴(fixably preset pattern)에서 이상적으로 동일한 형태의 구조들이 사용된다.

게다가, 특히 자동제어에 의해 소정의 간격에서 동일한 액체량 또는 똑같은 수의 드롭이 주입되는 것이 바람직하다.

직각 격자 패턴에서, 프린팅 속도를 증가시키기 위해서 상기 구조, 특히 화소로된 디스플레이 애플리케이션들에 대해 잉크젯 프린팅 헤드나 소정의 일련의 노즐들이 연속적으로 움직이는 것이 바람직하다.

균일한 전류 분포에 관한 필요조건은, 특히 사각이 아닌 성분의 경우에, 모선 격자가 국부적으로 서로 달라지게 한다. 이러한 모순되는 필요조건들 사이의 타협으로 인해, 격자 구조는 가능한 사각이나 벌집 격자와 같이 디자인되고, 국부 전도율 변동은 웹 폭들을 변화시킴으로써 달성되어야 한다.

본 프로세스는 모선 격자 구조의 생산 동안에 복잡하고 고가인 리소그래피 단계 없이 실행하고, 대신 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 롤 프린팅 또는 전자포 토그래픽 프로세스(예컨대, 컴퓨터 투 글래스(CTG))와 같은 단순한 프린팅 프로세스가 사용된다면 특히 유용하다. 그 다음, 이러한 프로세스들은 쇼트를 방지하기 위해 모선 표면의 절연 및/또는 패시베이션을 인가하는데 사용된다.

상기 프로세스의 장점들의 요약

·패턴되지 않은, 균일한 넓은 기판 표면들에 솔루션들을 제공하기 위한 자재 절감 액체 코팅 프로세스들의 사용

·국부적으로 경계가 정해진 증착에 의해 층 특성들의 균일화

·폴리머 코팅을 위한 후속의 고가 크리닝 및 패터닝 단계(예를 들면, 레이저 제거에 의한 컨택이나 인캡슐레이션 표면들의 노출)의 제거

·표면 전도율을 증가시키기 위해 일반적으로 넓은 면적 조명 애플리케이션들에 대해 요구되는 모선 구조가 이번 경우에 두 가지 기능을 수행함

·OLED 발광 애플리케이션들이 디스플레이 애플리케이션들에 비해 높은 측면 해상도 및 정확도를 필요로 하지 않기 때문에, 모선 구조에 대해 비싸지 않고 및/또는 유연한 코팅 프로세스(카피 및 프린팅 기술)의 사용이 가능하다.

·용제의 적용(습식 특성들을 증가) 직 전의 기판에 대한 사전처리들 및 매우 광범위한 방법의 사용을 통한 층 형성(후속 폴리머라이제이션, 부분적으로 또는 완전한 교차결합(crosslink))에 영향을 미치는 가능한 방법들이 추가로 프로세스에 통합될 수 있음

·애플리케이션은 또한 역 시스템(inverted system)에 확장될 수 있음, 즉, 기판 위에 음극과 층 시스템에 인가된 양극을 구비함.

본 발명의 바람직한 정련(refinement)

·오목부 내에 액체 분포의 제어

·오목 지오메트리의 최적화

·대기 및/또는 용제 내용물의 제어

·기판 표면의 사전처리

·전기발광 층 또는 막의 사후처리

·잉크젯이나 유사한 노즐 열을 병렬로 배치함으로써 다중 층 시스템들이 서로 다른 층들 또는 막들에 인가됨

·폴리머 또는 모노머(monomer) 막들이 특히 시스템에서, 특히 막 내 또는 막들 사이에서 교차결합됨.

·제 1 층(6 및 7)이 적용되고 및/또는 층들 또는 막 분할들이 국부적으로 교차결합되고 및/또는 잔존 액체 일부가 용제로 씻음으로써 또는 흡입함으로써 제거되고 및/또는 제 2 층(6 및 7)이 적용되고 자유 위치 또는 함몰부에서 국부적으로 교차결합됨.

·디스플레이 기술: 예컨대 일반적으로 이동전화, PDA 또는 LCD 디스플레이를 위한 백라이트

·광고: 정보판 및 조명판

·신호계: 정보판 및 조명판

·가정: 스위치 및 센서 조명 (요리 호브(hob)), 조명 계단, 특별한 광원

·환경, 디자인: 발광 표면

·자동, 항공전자공학: 정보판 및 조명판, 스위치 및 센서 조명

·야외: 비상용 조명, 휴대 조명, 선택적으로 배터리로 동작

당해 기술분야의 당업자에게는 전술한 실시예들이 단지 예시로서 이해되어야 하고 본 발명이 이러한 실시예들에만 제한되지 않으며, 오히려 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 방식으로 변경될 수 있음이 명백할 것이다.

Claims

층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스로서:

제 1 전도성 전극을 인가하는 단계와;

함몰부들을 구비한 표면을 생산하는 단계와; 그리고

유기 발광 물질을 인가하는 단계를 포함하며,

상기 유기 발광 물질은 상기 함몰부들에 주입되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
제 1항에 있어서,

상기 함몰부들을 구비한 표면을 생산하기 위해 패턴된 층이 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층은 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층은 격자 형태의 층인 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층은 모선들을 정의하는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 물질이 액체 상태로 상기 함몰부에 주입되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 물질의 상기 함몰부로의 주입은 잉크젯 프로세스, 블레이드 코팅, 및 스크린 프린팅 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층은 상기 제 1 전도성 전극과 전기적으로 전도성 컨택되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 전도성 전극으로 투명 전도성 층이 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층이 상기 제 1 전도성 전극과 제 2 전도성 전극 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 전도성 전극으로 금속 층이 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층과 상기 제 2 전도성 전극이 적어도 서로 직접적으로 전기 절연되도록 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층과 상기 제 2 전도성 전극 사이에 절연 층이 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유기 발광 물질은 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유기 발광 물질을 인가하는 단계는 발광 폴리머 층을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

전도성 폴리머 층이 인가되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 층 어셈블리를 생산하기 위해,

상기 기판을 제공하는 단계와;

투명 전도성 전극을 인가하는 단계와;

상기 함몰부들을 생산하기 위해 전도성 패턴된 층을 인가하는 단계와;

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 전도성 폴리머 층을 인가하는 단계와;

상기 패턴된 층을 전기적으로 절연하기 위해 패턴된 절연 층을 인가하는 단계와; 그리고

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 발광 폴리머 층을 인가하는 단계와; 그리고

음극 층을 인가하는 단계들의 적어도 일부가 상기 순서로 수행되며,

상기 음극 층은 상기 패턴된 절연 층에 의해 상기 전도성 패턴된 층과의 직접적 컨택으로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 층 어셈블리를 생산하기 위해,

상기 기판을 제공하는 단계와;

음극 층을 인가하는 단계와, 여기서 상기 음극 층은 상기 패턴된 절연 층에 의해 상기 전도성 패턴된 층과의 직접적 컨택으로부터 절연되며;

상기 음극 층을 전기적으로 절연하기 위해 패턴된 절연 층을 인가하는 단계와;

상기 함몰부들을 생산하기 위해 전도성 패턴된 층을 인가하는 단계와;

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 오목부들 내에 발광 폴리머 층을 인가하는 단계와;

상기 전도성 패턴된 층에 의해 정의된 상기 함몰부들 내에 전도성 폴리머 층을 인가하는 단계와; 그리고

상기 전도성 패턴된 층 위에 투명 전도성 전극을 인가하는 단계들의 적어도 일부가 상기 순서로 수행되는 것을 특징으로 하는 층들을 기판에 인가함으로써 유기 발광 디바이스, 특히 OLED를 생산하는 프로세스.
층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED로서:

기판과;

전기적으로 발광 층에 공급하기 위한 적어도 제 1 전극과;

함몰부들을 정의하는 패턴된 층과; 그리고

발광 물질을 포함하는 상기 발광 층을 포함하며,

상기 발광 물질은 상기 함몰부들 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항에 있어서,

상기 패턴된 층이 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

상기 패턴된 층은 격자 형태의 층인 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층은 상호접속부들을 정의하는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 물질은 상기 함몰부들에서 응고되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 물질은 잉크젯 프로세스, 블레이드 코팅, 및 스크린 프린팅 중 적어도 하나를 사용하여 상기 함몰부들에 주입되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층 및 상기 제 1 전극은 서로 직접적으로 전기 전도성 컨택-접 속된 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 투명 전도성 층인 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층이 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 전극은 금속성 음극 층인 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층과 상기 제 2 전극은 적어도 서로 직접적으로 전기 절연된 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴된 층과 상기 제 2 전극 사이에 패턴된 절연 층이 배치되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 물질은 유기 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광 층에 인접하여 전도성 폴리머 층이 배치되는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.
제 19항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판을 통해 출력되거나 상기 기판에 반대 방향에서 출력되는 광방사를 포함하는 것을 특징으로 하는 층 어셈블리로부터 형성된 발광 디바이스, 특히 OLED.