KR20060113706A - 게스트 물질을 포함하는 구역을 갖는 유기 적층 물질 및이를 포함하는 유기 전자소자 - Google Patents

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Abstract

유기 전자소자는 게스트 물질(들)을 포함하는 유기층을 갖는 유기 전자 부품을 포함할 수 있다. 1종 이상의 액체 조성물은 실질적으로 고체 유기층 상에 배치될 수 있다. 각각의 액체 조성물은 게스트 물질(들) 및 액체 매질(들)을 포함할 수 있다. 액체 매질(들)은 유기층과 상호작용하여 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액을 형성할 수 있다. 생성되는 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액의 점도는 액체 조성물보다 커서 게스트 물질의 측면 이동을 비교적 낮은 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 전부는 아니지만, 대부분의 게스트 물질(들)은 유기층 내로 이동하여 유기층 내의 구역의 전자적 또는 전기방사성 특성을 국소적으로 변경시킬 수 있고, 유기층의 두께 전체에 걸친 게스트 물질 농도 차이는 1차수 미만 규모이다. 상기 방법은 유기 활성층, 필터층 및 이들의 조합물에 대해 사용할 수 있다.
게스트 물질, 유기 전자소자, 액체 조성물, 유기 활성층, 필터층

Description

게스트 물질을 포함하는 구역을 갖는 유기 적층 물질 및 이를 포함하는 유기 전자소자 {ORGANIC LAYERED MATERIAL WITH A REGION INCLUDING A GUEST MATERIAL AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICES INCORPORATING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 유기물질 및 유기 전자소자에 관한 것이고, 보다 구체적으로 게스트 물질(들)을 포함하는 구역 (region)을 갖는 유기물질, 및 유기층 및 상기 유기층을 포함하는 유기 전자소자를 형성하는 방법 및 상기 소자를 사용하는 방법에 관한 것이다.
유기 전자소자는 최근 몇년 동안 그에 대한 관심이 증가하고 있다. 유기 전자소자의 예는 유기 발광 다이오드 ("OLED")를 포함한다. 전색 OLED 제조에 대한 최근 연구는 비용 효율적이고 고처리량의 컬러 픽셀 제조 방법에 관심을 기울이고 있다. 단색 디스플레이의 제조를 위해, 스핀 코팅 방법이 널리 채용되고 있다. 그러나, 전색 디스플레이의 제조는 대체로 단색 디스플레이의 제조에 사용되는 과정에 대한 특정 변경을 필요로 한다. 예를 들어, 전색 영상을 갖는 디스플레이를 제조하기 위해서, 각각의 디스플레이 픽셀은 각각 적색, 녹색 및 청색의 3가지 원색 중의 하나를 방출하는 3개의 하위픽셀로 분할된다. 이러한 전색 픽셀의 3개의 하위픽셀로의 분할은 OLED 디스플레이 제조 동안 단일 기판 상에 상이한 유기 중합 체 물질을 적층하는 현재의 방법을 변경할 필요성을 야기하였다.
유기물질층을 기판 상에 적층하기 위한 한 방법은 잉크젯 인쇄이다. 도 1에서, 제1 전극 (120) (예를 들어 애노드)은 기판 (100) 상에 형성된다. 또한, 픽셀 및 하위픽셀을 형성하기 위해서, 웰 (well) 구조체 (130)은 기판 (100) 상의 특정 위치에 잉크 방울을 제한하기 위해 기판 (100) 상에 형성된다. 웰 구조체 (130)은 전형적으로 두께가 2-5 미크론이고, 전기 절연제로 제조된다. 전하 수송층 (140) (예를 들어 정공 수송층) 및 유기 활성층 (150)은 각각의 층 (140) 및 (150)을 제1 전극 (120) 상에 순차적으로 잉크젯 인쇄함으로써 형성할 수 있다.
하나 이상의 게스트 물질은 유기 활성층 (150)과 혼합될 수 있거나 혼합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 1의 좌측에 가장 근접한 웰 구조체 (130) 사이의 유기 활성층 (150)은 적색 게스트 물질을 포함할 수 있고, 도 1의 중앙 근처의 웰 구조체 (130) 사이의 유기 활성층 (150)은 녹색 게스트 물질을 포함할 수 있고, 도 1의 우측에 가장 근접한 웰 구조체 (130) 사이의 유기 활성층 (150)은 청색 게스트 물질을 포함할 수 있다. 웰 구조체 (130)은 디스플레이의 개구율을 감소시키는 경향이 있고, 따라서 디스플레이의 사용자가 볼 때 충분한 방출 강도를 달성하기 위해 보다 큰 전류를 필요로 한다.
다른 방법에서, 전하 수송층 (140) 및 유기 활성층 (150)은 웰 구조체와 함께 또는 웰 구조체 없이 형성될 수 있다. 상이한 게스트 물질을 갖는 잉크는 유기 활성층 (150)의 구역 상에 위치할 수 있다. 잉크는 공액 중합체를 포함할 수 있다. 잉크를 유기 활성층 (150) 상에 배치한 후에, 확산 단계를 수행하여 게스트 물질을 위에 존재하는 중합체로부터 유기 활성층 (150)으로 이동시킨다. 제2 전극 (도시하지 않음)은 유기 활성층 (150) 및 잉크 상에 형성된다.
상기 방법으로 형성된 유기 전자소자에 대해 상기 방법을 사용할 때 많은 문제가 발생한다. 먼저, 대부분의 게스트 물질은 유기 활성층 (150) 내로 확산되지 않는다. 전형적으로, 잉크로부터 25% 이하의 게스트 물질이 유기 활성층 (150) 내로 확산된다. 따라서 대부분의 게스트 물질은 유기 활성층 (150) 외부에 존재한다.
두번째로, 상기 잉크 확산 방법을 사용하여 형성된 유기 전자 부품은 효율이 매우 낮다. 비교를 위한 기초로서, 동일한 호스트 물질 (유기 활성층 (150)으로서) 및 게스트 물질은 유기 활성층이 기판 상에 형성되기 전에 혼합될 수 있다. 호스트 물질 및 게스트 물질의 조합물은 스핀 코팅된 후, 유기 전자 부품을 형성하기 위해 가공될 수 있다. 스핀 코팅된 유기 전자 부품은 유기 활성층이 확산된 성분과 동일한 호스트 물질 및 게스트 물질을 갖기 때문에 대응하는 종래의 유기 전자 부품으로서 언급될 것이다. 잉크 확산 방법에 의해 형성된 유기 전자 부품은 대응하는 종래의 유기 전자 부품보다 효율이 낮다. 더 낮은 효율성 때문에, 잉크 확산 방법을 사용하여 형성된 유기 전자 부품은 시판되는 디스플레이에 사용하기에는 너무 낮은 강도를 갖는다.
세번째로, 확산 방법은 게스트 물질 농도의 매우 불균일한 분포를 야기하여, 유기 전자소자를 갖는 전극 사이에 높은 농도 구배 (거리로 나눈 농도의 변화)를 생성시킨다. 제2 전극 근처의 유기 활성층 (150) 내의 게스트 물질 농도는 전형적 으로 제1 전극 (120) 근처의 유기 활성층 (150) 내의 게스트 물질 농도보다 적어도 2차, 대체로 수차의 규모로 더 크다. 높은 게스트 물질 농도 구배는 디스플레이를 특히 시간에 걸친 사용을 거의 불가능하게 만든다. 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차가 변경되기 때문에, 유기 활성층 (150) 내의 전자 및 정공의 재조합 위치도 변경되고, 제1 전극 (120)으로부터 보다 근접하거나 더 멀리 이동한다 (전위차의 상대적인 변화에 따라). 재조합이 제2 전극에 보다 근접할 경우, 보다 많은 게스트 물질이 재조합 위치에 존재한다. 재조합이 제1 전극 (120)에 보다 근접할 경우, 보다 적은 게스트 물질이 재조합 위치에 존재한다.
유기 활성층 (150) 내의 게스트 물질 농도 구배는 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차가 변하기 때문에 상이한 스펙트럼이 유기 전자 부품으로부터 방출되도록 야기한다. 보다 큰 강도는 전형적으로 전류를 증가시킴으로써 달성하고, 이는 다시 전형적으로 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차를 증가시킴으로써 발생함을 주목해야 한다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차의 변경에 의해 발생하는 강도의 변경에 의해 방출 스펙트럼이 변경되기 때문에 단색 (즉 "그레이 스케일 (gray-scale)")의 강도 조절이 어렵다.
부품이 노후화되면서, 동일한 강도에 필요한 전류의 양이 전형적으로 증가한다. 호스트 물질이 청색광을 방출할 수 있다면, 강도가 시간에 걸쳐 감소하고 전류가 증가하기 때문에 (강도를 시간에 걸쳐 상대적으로 일정하게 유지하기 위해서), 적색 및 녹색 도핑된 (doped) 픽셀의 방출은 그의 초기 특징적인 방출에 대해 보다 청색이 될 수 있다.
네번째로, 잉크 확산 방법은 유기 활성층 (150)의 두께에 대한 민감도 때문에 제조시에 사용하는 것이 거의 불가능하다. 비교적 작은 두께 변화도 유기 활성층 (150) 내의 게스트 물질 농도 프로필에 대해 큰 충격을 줄 수 있다. 디스플레이를 위해, 사용자는 제조 공정 동안 유기 활성층 (150)의 두께 변화에 의해 한 디스플레이에서 다른 디스플레이까지 또는 단일 디스플레이의 어레이 내에서도 변화를 관찰할 것이다.
상이한 통상의 방법은 증기상 또는 고상 확산 방법을 이용한다. 두 방법은 모두 상기한 바와 같은 유사한 문제를 겪는다. 게스트 물질의 농도가 층의 두께 전체에 걸쳐 보다 균일하도록 (즉, 전극 사이의 농도 구배를 감소시키도록) 확산이 길 경우, 측면 확산이 지나치게 크고, 픽셀이 커질 필요가 있기 때문에 낮은 해상도를 야기할 수 있다. 별법으로, 측면 확산이 높은 해상도에 허용가능한 수준에서 유지될 수 있는 경우, 유기층의 두께 전체에 걸친 도핑 농도 구배는 허용되지 않을 정도로 클 수 있다. 일부 경우에, 두 문제 (즉, 유기 전자소자 전극 사이의 지나치게 심한 농도 구배를 보이면서 허용되지 않을 정도의 큰 측면 확산)가 발생할 수 있다.
<발명의 개요>
본 발명은 적어도 하나의 게스트 물질을 유기층에 포함시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 액체 조성물을 일부의 유기층 상에 배치하는 것을 포함한다. 액체 조성물은 적어도 게스트 물질 및 액체 매질을 포함한다. 액체 조성물은 유기층과 접촉하고, 실질적인 양의 게스트 물질이 유기층 내로 이동한다.
또다른 실시태양에서, 한 방법은 적어도 하나의 게스트 물질을 포함하는 유기층을 형성한다. 상기 방법은 게스트 물질을 일부의 기판 상에 배치하는 것을 포함한다. 또한, 상기 방법은 기판 및 게스트 물질 상에 유기층을 형성하는 것을 포함한다. 실질적인 양의 게스트 물질이 유기층 내로 이동한다.
또다른 측면에서, 유기 전자소자는 기판 및 기판 위에 존재하는 연속 유기층을 포함한다. 연속 유기층은 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 실질적인 양의 제1 게스트 물질은 연속 유기층 내에 존재한다. 적어도 일부의 제1 게스트 물질은 제1 부분 내에 존재하고, 연속 유기층의 제2 부분에는 제1 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는다.
추가의 측면에서, 유기 전자소자를 사용하기 위한 방법은 유기 전자소자의 제공을 포함한다. 유기 전자소자는 기판의 제1 부분 및 제2 부분 상에 존재하는 연속 유기층을 포함한다. 제1 게스트 물질은 실질적으로 완전히 연속 유기층 내에 존재한다. 적어도 일부의 제1 게스트 물질은 제1 부분 내에 존재하고, 실질적으로 제1 게스트 물질은 연속 유기층의 제2 부분 내에 존재하지 않는다. 유기 전자소자 내의 유기 전자 부품은 제1 전극, 제2 전극, 및 연속 유기층의 제1 부분을 포함하지만, 연속 유기층의 제2 부분은 포함하지 않는다. 또한, 상기 방법은 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위차로 바이어싱하는 것을 포함한다. 유기 전자 부품은 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 제1 파장에서 방사선에 반응한다. 상기 방법은 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위와 유의하게 상이한 제2 전위차로 바이어싱하는 것을 포함한다. 제1 전자 부품은 실질적으 로 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 실질적으로 제1 파장에서 방사선에 반응한다.
상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명하기 위한 것으로서, 첨부되는 청구의 범위에서 규정되는 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명은 첨부 도면에서 단지 예로서 도시되고 이로 제한되지 않는다.
도 1은 일부의 기판, 제1 전극, 웰 구조체, 전하 수송층 및 웰 구조체 사이에 존재하는 유기 활성층의 단면도를 포함한다 (선행 기술).
도 2는 제1 전극 및 유기층의 일부를 포함하는 일부의 기판의 단면도를 포함한다.
도 3은 게스트 물질이 유기층에 첨가된 도 2의 기판을 포함한다.
도 4는 게스트 물질이 유기층 내로 이동한 후 도 3의 기판을 포함한다.
도 5는 실질적으로 완전한 유기 소자를 형성한 후 도 4의 기판을 포함한다.
도 6은 3개의 상이한 게스트 물질이 유기층 내로 이동한 후 도 2의 기판을 포함한다.
도 7 및 8은 액체 조성물이 유기층 형성 전에 기판 상에 배치된 웰 구조체를 사용한 도 2의 기판을 포함한다.
도 9는 일부의 기판, 게스트 물질을 포함하는 필터층, 제1 전극 및 유기층의 단면도를 포함한다.
도 10-12는 광의 상이한 강도에 대한 색좌표 (color coordinate)의 플롯을 포함한다.
도 13은 도 10-12로부터의 점을 CIE1931 색도 차트 상에 도시한 것이다.
당업계의 숙련인은 도면의 부재가 단순성 및 명료함을 위해 예시된 것으로서 반드시 일정 비례로 도시된 것은 아님을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면의 일부 부재의 치수는 본 발명의 실시태양의 이해를 돕기 위해 다른 부재에 비해 확대될 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 게스트 물질을 유기층 내로 포함시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 액체 조성물을 일부의 유기층 상에 배치하는 것을 포함한다. 액체 조성물은 적어도 게스트 물질 및 액체 매질을 포함한다. 액체 조성물은 유기층과 접촉하고, 실질적인 양의 게스트 물질이 유기층 내로 이동한다. 또다른 실시태양에서, 상기 방법은 반대로 실시될 수 있다 (유기층이 게스트 물질(들) 상에 형성). 유기 전자소자는 상기 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또다른 측면에서, 유기 전자소자는 기판의 제1 부분 및 제2 부분 위에 존재하는 연속 유기층을 포함한다. 제1 게스트 물질은 실질적으로 완전히 연속 유기층 내에 존재한다. 적어도 일부의 제1 게스트 물질은 제1 부분 내에 존재하고, 실질적으로 제1 게스트 물질은 연속 유기층의 제2 부분 내에 존재하지 않는다. 유기 전자소자 내의 유기 전자 부품은 제1 전극, 제2 전극, 및 연속 유기층의 제1 부분을 포함하지만, 연속 유기층의 제2 부분은 포함하지 않는다. 상기 유기 전자소자를 사용하는 방법은 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위차로 바이어싱하는 것을 포함한다. 유기 전자 부품은 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 제1 파장에서 방사선에 반응한다. 상기 방법은 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위와 유의하게 상이한 제2 전위차로 바이어싱하는 것을 추가로 포함한다. 제1 전자 부품은 실질적으로 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 실질적으로 제1 파장에서 방사선에 반응한다.
본 발명의 다른 특징 및 잇점은 하기 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 분명히 알 수 있을 것이다. 상세한 설명은 먼저 용어의 정의 및 설명, 이어서 액체 조성물, 액체 조성물(들)의 도입 전의 제조, 액체 조성물(들)의 해설, 나머지 제조 설명, 대안적인 실시태양, 유기 전자소자의 전자 구동, 잇점 및 마지막으로 실시예를 언급한다.
1. 용어의 정의 및 설명
아래에서 설명되는 실시태양의 상세한 내용을 언급하기 전에, 일부 용어를 정의 또는 설명한다. 본원에서 사용되는 용어 "활성"은 층 또는 물질에 대해 언급할 때 전자적 특성, 전기방사성 특성 또는 이들의 조합을 보이는 층 또는 물질을 의미한다. 활성층 물질은 방사선에 반응할 때 방사선을 방출하거나 전자-정공쌍의 농도 변화를 보일 수 있다.
용어 "어레이", "주변 회로 (peripheral 회로)" 및 "이격 회로 (remote 회로)"는 유기 전자소자의 상이한 영역 또는 부품을 의미한다. 예를 들어, 어레이는 많은 픽셀, 전지 또는 다른 구조체를 규칙적인 배열 (대체로 행 및 열로 표시된) 내에 포함할 수 있다. 어레이 내의 픽셀, 전지, 또는 다른 구조체는 어레이와 동일한 유기 전자소자 내에 존재하지만 어레이 자체 외부에 존재할 수 있는 주변 회로에 의해 국소적으로 제어될 수 있다. 이격 회로는 전형적으로 주변 회로로부터 멀리 존재하여 시그날을 어레이로 (전형적으로 주변 회로를 통해) 보내거나 시그날을 어레이로부터 수용할 수 있다. 이격 회로는 어레이에 관련되지 않은 기능을 수행할 수도 있다. 이격 회로는 어레이를 갖는 기판 상에 위치할 수 있거나 위치하지 않을 수 있다.
용어 "연속"은 층에 대해 언급될 때 층의 어떠한 손상도 없이 전체 기판 또는 기판의 일부 (예를 들어 어레이)를 덮는 층을 의미한다. 연속층은 다른 부분보다 국소적으로 더 얇은 부분을 갖고, 층 내에 손상 또는 갭이 존재하지 않을 경우 계속 연속적일 수 있음을 알아야 한다.
용어 "방출 최대치"는 방출된 방사선의 가장 높은 강도를 의미한다. 방출 최대치는 대응하는 파장 또는 파장의 스펙트럼 (예를 들어 적색광, 녹색광 또는 청색광)을 갖는다.
용어 "필터"는 층 물질에 대해 언급할 때 방사선 방출 또는 방사선 감지층으로부터 분리된 층 또는 물질을 의미하고, 여기서 필터는 상기 층 또는 물질을 통과하는 방사선의 파장(들)을 제한하기 위해 사용된다. 예를 들어, 적색 필터층은 가시광 스펙트럼으로부터 실질적으로 단지 적색광만이 적색 필터층을 통과하도록 할 수 있다. 따라서, 적색 필터층은 녹색광 및 청색광을 여과한다.
용어 "게스트 물질"은 전자적 특징(들), 방사선 방출의 표적 파장, 수용 또는 층의 여과를 상기 물질의 부재시의 전자적 특징(들), 방사선 방출의 표적 파장, 수용 또는 층의 여과에 비해 변경시키는, 호스트 물질을 포함하는 층 내의 물질을 의미한다.
용어 "호스트 물질"은 게스트 물질이 첨가될 수 있는, 대체로 층 형태의 물질을 의미한다. 호스트 물질은 전자적 특징(들) 또는 방사선을 방출, 수용 또는 여과하는 능력을 갖거나 갖지 않을 수 있다.
용어 "최대 구동 전위차"는 방사선 방출 부품의 정상적인 작동 동안 방사선 방출 부품의 전극 사이의 가장 큰 전위 차이를 의미한다.
용어 "이동" 및 그의 변형 표현은 외부 전계를 사용하지 않으면서 층 또는 물질 내로 또는 내의 이동으로서 넓은 의미로 이해되고, 용해, 확산, 에멀젼화 및 현탁화 (현탁액의 경우)를 포함한다. 이동은 이온 주입을 포함하지 않는다.
용어 "유기 전자소자"는 하나 이상의 유기 활성층 또는 물질을 포함하는 소자를 의미한다. 유기 전자소자는 (1) 전기 에너지를 방사선으로 전환하는 소자 (예를 들어 발광 다이오드, 발광 다이오드 디스플레이, 평판광 또는 다이오드 레이저), (2) 적어도 부분적으로 환경 조건에 반응하여 시그날을 생성시키고 검출을 위해 사용되거나 다른 로직 구동을 수행하기 위한 전자제품을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 소자 (예를 들어 광검파기 (예를 들어 광전도 전지, 포토레지스터, 광스위치, 포토트랜지스터, 광전관), IR 검파기, 바이오센서), (3) 방사선을 전기 에너지로 전환하는 소자 (예를 들어 광기전력 소자 또는 태양 전지) 및 (4) 하나 이상의 유기 활성층을 포함하는 하나 이상의 전자 부품을 포함하는 소자 (예를 들어 트랜지스터 또는 다이오드)를 포함한다.
용어 "정밀 적층 기술"은 기판의 평면도에서 볼 수 있는 약 1 mm 이하의 치수에서 기판 상에 하나 이상의 물질을 적층할 수 있는 적층 기술을 의미한다. 스텐실 마스크, 프레임, 웰 구조체, 패턴화된 층 또는 다른 구조체(들)이 상기 적층 동안 존재할 수 있다.
용어 "주요 표면"은 전자 부품이 그로부터 제조되는 기판의 표면을 의미한다.
표현 "실온"은 약 20-25℃의 온도를 의미한다.
용어 "실질적인 양"은 질량 기준으로 원래의 양의 적어도 1/3을 의미한다. 예를 들어, 실질적인 양의 게스트 물질이 유기층 내에 존재할 경우, 유기층 상에 존재하는 드롭 (drop) (게스트 물질의 원래의 양) 내의 게스트 물질의 적어도 1/3이 유기층 내에 존재한다.
용어 "실질적으로 완전히"는 물질, 층 또는 구조체가, 유의하지 않은 양을 가능한 예외로 하고, 상기 물질, 층 또는 구조체의 부피 기준으로 상이한 층 또는 상이한 구조체 내에 완전히 존재함을 의미한다.
용어 "실질적으로 없는"은 특정 물질에 대해 언급될 때 미량의 특정 물질이 존재하지만 특정 물질이 존재하는 상이한 물질의 전기적 또는 방사성 (방출, 수용, 투과 또는 이들의 임의의 조합) 특성에 유의한 영향을 주지 않는 양으로 존재함을 의미한다.
용어 "실질적으로 액체"는 층, 물질 또는 조성물에 대해 사용될 때 층 또는 물질이 액체, 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액의 형태로 존재함을 의미한다. 실질적으로 액체 물질은 하나 이상의 액체 매질을 포함할 수 있고, 적절하게 유지되지 않을 경우 유의하게 유동할 수 있다.
용어 "실질적으로 고체"는 층 또는 물질에 대해 언급될 때 그의 측면 (실질적으로 지면에 수직으로 배향된 기판의 주요 표면) 상에 기판이 배치될 때 기판 위에 존재하는 층 또는 물질이 적어도 1시간 동안 실온에서 유의하게 유동하지 않음을 의미한다.
용어 "웰 구조체"는 가공 동안 액체를 가두는 구조체를 의미한다. 웰 구조체는 또한 댐, 분할 구조체 또는 프레임으로 부를 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하다", "포함하는", "갖는다", "갖는" 또는 그의 임의의 다른 변형 표현은 비한정적인 포괄적인 의미를 포함한다. 예를 들어, 일련의 부재를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 상기 부재로만 제한되는 것이 아니고, 명시적으로 나열되지 않거나 상기 공정, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 부재를 포함할 수 있다. 또한, 그와 반대로 명시적으로 언급되지 않으면, "또는"은 포괄적인 또는을 의미하고 배제적인 또는을 의미하지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 충족된다: A는 참이고 (또는 존재하고), B는 거짓이고 (또는 존재하지 않고), A는 거짓이고 (또는 존재하지 않고), B는 참이고 (또는 존재하지 않고), A와 B는 모두 참이다 (또는 존재한다). 또한, 부정관사는 본 발명의 부재 또는 성분을 설명하기 위해 사용된다. 이것은 단지 편의상 및 본 발명의 일반적인 의미를 제공하기 위해 사용된다. 이 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해하여야 하고, 단수는 또한 달리 의미하는 것이 명백하지 않는 한 복수를 포함한다.
원소의 주기율표의 행에 대응하는 족의 숫자는 문헌 [CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81St Edition (2000)]에 기재되어 있는 "신규 표시법 (New Notation)" 용례를 사용한다.
달리 정의되지 않으면, 본원에 사용된 모든 기술 및 학술 용어는 본 발명이 속하는 당업계의 통상의 기술자에 의해 통상 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질을 본 발명의 실시 또는 시험에 사용할 수 있지만, 적합한 방법 및 물질을 아래 설명한다. 본원에 언급된 모든 문헌, 특허 출원, 특허 및 다른 참조문은 그 전문을 참고로 포함한다. 서로모순되는 경우, 정의를 포함하여 본원 명세서의 내용을 적용한다. 또한, 물질, 방법 및 실시예는 단지 예시적이며 제한하려는 의도는 없다.
본원에서 설명되지 않은 경우에, 특정 물질, 가공 행위 및 회로에 대한 많은 상세한 내용은 통상적인 것이고, 유기 발광 다이오드 디스플레이, 광검파기, 광기전력 및 반도체 기술 내의 교재 및 다른 출처에서 볼 수 있다.
2. 액체 조성물
본원에 개시된 개념은 실질적인 양의 하나 이상의 게스트 물질이 적어도 부분적으로 적어도 하나의 호스트 물질을 포함하는 유기층 내에 포함되고, 하나 이상의 층을 형성하는 유기 전자소자에 적용될 수 있다. 한 실시태양에서, 실질적인 양은 적어도 약 40%이고, 또다른 실시태양에서 적어도 약 50%이다. 추가의 실시태양에서, 실질적으로 모든 하나 이상의 게스트 물질이 포함될 수 있다. 웰 구조체는 도입 공정 동안 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 게스트 물질 및 액체 매질을 포함하는 하나 이상의 액체 조성물은 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액의 형태로 존재할 수 있다.
상기 문단은 유기층과 액체 조성물 사이의 한 상호작용에 대한 설명을 포함한다. 유기층은 기판 위의 층일 수 있음을 이해하여야 한다. 별법으로, 기판은 존재하지 않을 수 있거나, 유기층이 기판이다. 상기 문단의 설명은 이해의 단순화를 위해 하나의 게스트 물질을 갖는 액체 조성물에 대해 언급한 것이지만, 2 이상의 게스트 물질을 사용할 수 있고, 분산액 에멀젼 또는 현탁액에 대한 원칙도 유사하다. 별법으로, 또한 액체 조성물은 하나 이상의 게스트 물질 이외에 유기층에 역시 존재하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 액체 조성물은 게스트 물질이 유기층 내로 이동하는 정확한 영역 상에 배치될 수 있다. 액체 조성물의 액체 매질은 유기층을 실질적으로 고체 상태로부터 실질적으로 액체 상태로 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액의 형태로 전환시키기 위해 유기층과 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액을 형성할 수 있다. 유기층은 액체 조성물에 대해 사용되는 액체 매질과 우수한 혼화 특성을 갖는다. 액체 매질은 유기층의 국소 영역을 실질적으로 액체 상태로 전환시키기 때문에, 게스트 물질은 유기층 내로 이동할 수 있다. 예기치 않게, 대부분의 게스트 물질은 유기층 내로 이동한다. 한 실시태양에서, 실질적으로 모든 게스트 물질은 액체 조성물로부터 유기층 내로 이동한다. 게스트 물질은 유기층으로부터 방출된, 유기층에 의해 반응된, 유기층을 통해 투과되는 또는 유기층의 전자적 특징에 영향을 준다.
유기층 형성을 위한 호스트 물질(들)은 유기 전자소자의 용도 및 유기 전자소자 내의 유기층의 사용을 기초로 하여 상이하다. 유기층의 적어도 일부(들)은 방사선 방출 유기 활성층, 방사선 반응성 유기 활성층, 필터층, 또는 전자 부품 (예를 들어 적어도 일부의 저항기, 트랜지스터, 축전지 등) 내의 층으로서 사용될 수 있다.
방사선 방출 유기 활성층에 적합한 방사선 방출 호스트 물질은 하나 이상의 소분자 물질, 하나 이상의 중합체 물질; 또는 이들의 조합물을 포함한다. 소분자 물질은 예를 들어 미국 특허 4,356,429 ("탕 (Tang)"); 미국 특허 4,539,507 ("반 슬라이크 (Van Slyke)"); 미국 특허 출원 공개 US2002/0121638 ("그루신 (Grushin)"); 및 미국 특허 6,459,199 ("키도 (Kido)")에 기재된 것을 포함할 수 있다. 별법으로, 중합체 물질은 미국 특허 5,247,190 ("프렌드 (Friend)"); 미국 특허 5,408,109 ("히거 (Heeger)"); 및 미국 특허 5,317,169 ("나카노 (Nakano)")에 기재된 것을 포함할 수 있다. 예시적인 물질은 반도체성 공액 중합체이다. 상기 중합체의 예는 폴리(파라페닐렌비닐렌) (PPV), PPV 공중합체, 폴리플루오렌, 폴리페닐렌, 폴리아세틸렌, 폴리알킬티오펜, 폴리(n-비닐카르바졸) (PVK) 등을 포함한다. 하나의 구체적인 실시태양에서, 임의의 게스트 물질이 없는 방사선 방출 활성층이 청색광을 방출할 수 있다.
방사선 반응성 유기 활성층에 적합한 방사선 반응성 호스트 물질은 많은 공액 중합체 및 전계 발광 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질은 예를 들어 많은 공액 중합체 및 전계 발광 및 광 발광 물질을 포함한다. 구체적인 예는 폴리(2-메톡시, 5-(2-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌) ("MEH-PPV") 및 CN-PPV와의 MEH-PPV 복합재를 포함한다.
필터층의 위치는 유기 전자소자의 유기 활성층과 사용자 측면 사이일 수 있다. 필터층은 기판, 전극 (예를 들어 애노드 또는 캐소드), 전하 수송층의 일부일 수 있거나; 임의의 하나 이상의 기판, 전극, 전하 수송층 사이에 존재할 수 있거나; 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 또다른 실시태양에서, 필터층은 개별적으로 제작되고 (기판에 부착되지 않으면서), 나중에 유기 전자소자 내에서 전자 부품을 제작하기 전, 동안 또는 후 임의의 시점에 기판에 부착되는 층일 수 있다. 본 실시태양에서, 필터층은 유기 전자소자의 기판과 사용자 사이에 존재할 수 있다.
필터층이 기판으로부터 분리되거나 그의 일부이거나, 기판과 기판에 가장 가까운 전극 사이에 존재하는 경우, 적합한 호스트 물질은 많은 상이한 유기물질, 예를 들어 폴리올레핀 (예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌); 폴리에스테르 (예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트); 폴리이미드; 폴리아미드; 폴리아크릴로니트릴 및 폴리메타크릴로니트릴; 퍼플루오르화 및 부분 플루오르화 중합체 (예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 테트라플루오로에틸렌과 폴리스티렌의 공중합체); 폴리카르보네이트; 폴리비닐 클로라이드; 폴리우레탄; 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 단독중합체 및 공중합체를 포함하는 폴리아크릴릭 수지; 에폭시 수지; 노볼락 수지; 및 이들의 조합물을 포함한다.
필터층이 정공 수송층의 일부일 경우, 적합한 호스트 물질은 폴리아닐린 ("PANI"), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) ("PEDOT"), 유기 전하 전달 화합물, 예를 들어 테트라티아풀발렌테트라시아노퀴노디메탄 (TTF-TCQN), 키도 (Kido)에 기재된 바와 같은 정공-수송 물질 및 이들의 조합물을 포함한다.
필터층이 전자 수송층의 일부일 경우, 적합한 호스트 물질은 금속-킬레이팅된 옥시노이드 화합물 (예를 들어 Alq3); 페난트롤린계 화합물 (예를 들어 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 ("DDPA"), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 ("DPA")); 아졸 화합물 (예를 들어 2-(4-비페닐)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 ("PBD"), 3-(4-비페닐)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸 ("TAZ"); 키도에 기재된 바와 같은 전자 수송 물질; 및 이들의 조합물을 포함한다.
전자 부품, 예를 들어 저항기, 트랜지스터, 축전지 등의 경우, 유기층은 하나 이상의 티오펜 (예를 들어 폴리티오펜, 폴리(알킬티오펜), 알킬티오펜, 비스(디티엔티오펜), 알킬안트라디티오펜 등), 폴리아세틸렌, 펜타센, 프탈로시아닌 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
게스트 물질은 전계 발광층, 전하 수송 (예를 들어 정공 수송, 전자 수송)층에 사용된 임의의 하나 이상의 모든 공지된 물질, 또는 유기 활성층 및 그의 대응하는 도판트에 사용된 다른 물질을 포함할 수 있다. 상기 게스트 물질은 유기 염료, 유기금속 물질, 중합체 (공액, 부분 공액 또는 비공액) 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 게스트 물질은 형광 또는 인광 특성을 갖거나 갖지 않을 수 있다.
유기 염료의 예는 4-디시안메틸렌-2-메틸-6-(p-디메티아미노스티릴)-4H-피란 (DCM), 쿠마린, 파이렌, 페릴렌, 루브렌, 이들의 유도체 및 이들의 조합물을 포함한다.
유기금속 물질의 예는 적어도 하나의 금속에 배위된 관능기를 포함하는 관능화된 중합체를 포함한다. 사용이 고려되는 예시적인 관능기는 카르복실산, 카르복실산염, 술폰산기, 술폰산염, OH 잔기를 갖는 기, 아민, 이민, 디이민, N-옥시드, 포스핀, 포스핀 옥시드, β-디카르보닐기 및 이들의 조합물을 포함한다. 사용이 고려되는 예시적인 금속은 란탄족 금속 (예를 들어 Eu, Tb), 7족 금속 (예를 들어 Re), 8족 금속 (예를 들어 Ru, Os), 9족 금속 (예를 들어 Rh, Ir), 10족 금속 (예를 들어 Pd, Pt), 11족 금속 (예를 들어 Au), 12족 금속 (예를 들어 Zn), 13족 금속 (예를 들어 Al) 및 이들의 조합물을 포함한다. 상기 유기금속 물질은 금속 킬레이팅된 옥시노이드 화합물, 예를 들어 트리스(8-히드록시퀴놀라토)알루미늄 (Alq3); 시클로금속화 이리듐 및 백금 전계 발광 화합물, 예를 들어 PCT 출원 공개 WO 02/02714에 개시된 바와 같은 이리듐의 페닐피리딘, 페닐퀴놀린 또는 페닐피리미딘 리간드와의 착물 및 예를 들어 미국 출원 공개 US 2001/0019782, EP 1191612, WO 02/15645, WO 02/31896 및 EP 1191614에 기재된 유기금속 착물; 및 이들의 혼합물을 포함한다.
공액 중합체의 예는 폴리(페닐렌비닐렌), 폴리플루오렌, 폴리(스피로비플루오렌), 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다.
전색 유기 전자소자의 제조에 사용될 때, 한 실시태양에서, 제1 게스트 물질은 적색광 (방출 최대치 600-700 nm)을 방출하도록 선택되고 제2 게스트 물질은 녹색광 (방출 최대치 500-600 nm)을 방출하도록 선택된다. 각각의 액체 조성물의 배치 후, 각각의 픽셀 칼럼은 3개의 하위픽셀을 함유하며, 여기서 하나의 하위픽셀은 적색광을 방출하고, 하나의 하위픽셀은 녹색광을 방출하고, 하나의 하위픽셀은 청색광 (방출 최대치 400-500 nm)을 방출한다. 별법으로, 하나 이상의 게스트 물질이 단일 액체 조성물 내에 함유되고, 적층되어 보다 넓은 방출 스펙트럼을 갖는, 예를 들어 100 nm를 초과하는 Full Width Half Maximum (FWHM)을 갖는 픽셀 또는 하위픽셀을 형성할 수 있거나, 또는 심지어 방출 프로필이 400 내지 700 nm의 가시 스펙트럼을 포함하는 백색광을 방출하도록 선택될 수 있다.
하나 이상의 액체 매질이 액체 조성물에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시에서 사용이 고려되는 액체 매질은 게스트 물질과 게스트 물질을 수용하는 유기층 모두에 적절한 용액 특성을 제공하도록 선택된다. 액체 매질을 선택할 때 고려되는 인자는 예를 들어 생성되는 용액, 에멀젼, 현탁액 또는 분산액의 점도, 중합체 물질의 분자량, 고체 로딩 (solids loading), 액체 매질의 종류, 액체 매질의 증기압, 아래에 놓인 기판의 온도, 게스트 물질을 수용하는 유기층의 두께, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
액체 매질을 선택할 때, 특정 액체 매질은 하나의 종류의 유기층과 용액, 에멀젼, 현탁액 또는 분산액을 형성할 수 있지만, 반드시 다른 종류의 유기층과 용액, 에멀젼, 현탁액 또는 분산액을 형성할 필요는 없다. 예를 들어, 특정 액체 매질은 유기 활성층 (250)과는 용액, 에멀젼, 현탁액 또는 분산액을 형성할 수 있지만 전하 수송층 (240)과는 그렇지 않다. 액체 매질(들)은 게스트 물질(들) 또는 호스트 물질(들)에 대해 유기 활성층 (250) 내로 목적하는 수준의 이동에 앞서 증발되지 않도록 충분히 낮은 증기압을 갖는다.
일부 실시태양에서, 액체 매질(들)은 적어도 하나의 유기 용매를 포함한다. 예시적인 유기 용매는 할로겐화 용매, 탄화수소 용매, 방향족 탄화수소 용매, 에테르 용매, 시클릭 에테르 용매, 알콜 용매, 케톤 용매, 니트릴 용매, 술폭시드 용매, 아미드 용매 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 할로겐화 용매는 사염화탄소, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 비스(2-클로로에틸)에테르, 클로로메틸 에틸 에테르, 클로로메틸 메틸 에테르, 2-클로로에틸 에틸 에테르, 2-클로로에틸 프로필 에테르, 2-클로로에틸 메틸 에테르 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 탄화수소 용매는 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데카히드로나프탈렌, 석유 에테르, 리그로인 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 방향족 탄화수소 용매는 벤젠, 나프탈렌, 톨루엔, 크실렌, 에틸 벤젠, 쿠멘 (이소-프로필 벤젠) 메시틸렌 (트리메틸 벤젠), 에틸 톨루엔, 부틸 벤젠, 시멘 (이소-프로필 톨루엔), 디에틸벤젠, 이소-부틸 벤젠, 테트라메틸 벤젠, sec-부틸 벤젠, t-부틸 벤젠 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 에테르 용매는 디에틸 에테르, 에틸 프로필 에테르, 디프로필 에테르, 디이소프로필 에테르, 디부틸 에테르, 메틸 t-부틸 에테르, 글리메, 디글리메, 벤질 메틸 에테르, 이소크로만, 2-페닐에틸 메틸 에테르, n-부틸 에틸 에테르, 1,2-디에톡시에탄, sec-부틸 에테르, 디이소부틸 에테르, 에틸 n-프로필 에테르, 에틸 이소프로필 에테르, n-헥실 메틸 에테르, n-부틸 메틸 에테르, 메틸 n-프로필 에테르 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 적합한 시클릭 에테르 용매는 테트라히드로푸란, 디옥산, 테트라히드로피란, 4-메틸-1,3-디옥산, 4-페닐-1,3-디옥산, 1,3-디옥솔란, 2-메틸-1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 1,3-디옥산, 2,5-디메톡시테트라히드로푸란, 2,5-디메톡시-2,5-디히드로푸란 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 알콜 용매는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 2-메틸-1-프로판올 (즉, 이소-부탄올), 2-메틸-2-프로판올 (즉, t-부탄올), 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2,2-디메틸-1-프로판올, 1-헥산올, 시클로펜탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-2-부탄올, 2-메틸-1-부탄올, 2,2-디메틸-1-프로판올, 3-헥산올, 2-헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-에틸부탄올, 2,4-디메틸-3-펜탄올, 3-헵탄올, 4-헵탄올, 2-헵탄올, 1-헵탄올, 2-에틸-1-헥산올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, 2-메틸시클로헥산올, 3-메틸시클로헥산올, 4-메틸시클로헥산올 및 이들의 조합물을 포함한다.
알콜 에테르 용매도 사용할 수 있다. 예시적인 알콜 에테르 용매는 1-메톡시-2-프로판올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-부탄올, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 1-에톡시-2-프로판올, 3-메톡시-1-부탄올, 에틸렌 글리콜 모노이소부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르, 3-메톡시-3-메틸부탄올, 에틸렌 글리콜 모노-t-부틸 에테르 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 케톤 용매는 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸 이소-부틸 케톤, 시클로헥사논, 이소프로필 메틸 케톤, 2-펜타논, 3-펜타논, 3-헥사논, 디이소프로필 케톤, 2-헥사논, 시클로펜타논, 4-헵타논, 이소-아밀 메틸 케톤, 3-헵타논, 2-헵타논, 4-메톡시-4-메틸-2-펜타논, 5-메틸-3-헵타논, 2-메틸시클로헥사논, 디이소부틸 케톤, 5-메틸-2-옥타논, 3-메틸시클로헥사논, 2-시클로헥센-1-온, 4-메틸시클로헥사논, 시클로헵타논, 4-t-부틸시클로헥사논, 이소포론, 벤질 아세톤 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 니트릴 용매는 아세토니트릴, 아크릴로니트릴, 트리클로로아세토니트릴, 프로피오니트릴, 피발로니트릴, 이소부티로니트릴, n-부티로니트릴, 메톡시아세토니트릴, 2-메틸부티로니트릴, 이소발레로니트릴, N-발레로니트릴, n-카프로니트릴, 3-메톡시프로피오니트릴, 3-에톡시프로피오니트릴, 3,3'-옥시디프로피오니트릴, n-헵탄니트릴, 글리콜로니트릴, 벤조니트릴, 에틸렌 시아노히드린, 숙시노니트릴, 아세톤 시아노히드린, 3-n-부톡시프로피오니트릴 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 적합한 술폭시드 용매는 디메틸 술폭시드, 디-n-부틸 술폭시드, 테트라메틸렌 술폭시드, 메틸 페닐 술폭시드 및 이들의 조합물을 포함한다.
예시적인 적합한 아미드 용매는 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 아실아미드, 2-아세트아미도에탄올, N,N-디메틸-m-톨루아미드, 트리플루오로아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸도데칸아미드, 엡실론-카프로락탐, N,N-디에틸아세트아미드, N-t-부틸포름아미드, 포름아미드, 피발아미드, N-부티르아미드, N,N-디메틸아세토아세트아미드, N-메틸 포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-포르밀에틸아민, 아세트아미드, N,N-디이소프로필포름아미드, 1-포르밀피페리딘, N-메틸포름아닐리드 및 이들의 조합물을 포함한다.
고려되는 크라운 에테르는 본 발명에 따라 처리되는 조합물의 일부로서 에폭시 화합물 출발 물질의 클로라이드 함량의 감소를 돕는 기능을 수행할 수 있는 모든 크라운 에테르를 포함한다. 예시적인 크라운 에테르는 벤즈-15-크라운-5; 벤조-18-크라운-6; 12-크라운-4; 15-크라운-5; 18-크라운-6; 시클로헥사노-15-크라운-5; 4',4"(5")-디t-부틸디벤조-18-크라운-6; 4',4"(5")-디t-부틸디시클로헥사노-18-크라운-6; 디시클로헥사노-18-크라운-6; 디시클로헥사노-24-크라운-8; 4'-아미노벤조-15-크라운-5; 4'-아미노벤조-18-크라운-6; 2-(아미노메틸)-15-크라운-5; 2-(아미노메틸)-18-크라운-6; 4'-아미노-5'-니트로벤조-15-크라운-5; 1-아자-12-크라운-4; 1-아자-15-크라운-5; 1-아자-18-크라운-6; 벤조-12-크라운-4; 벤조-15-크라운-5; 벤조-18-크라운-6; 비스((벤조-15-크라운-5)-15-일메틸)피멜레이트; 4-브로모벤조-18-크라운-6; (+)-(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라-카르복실산; 디벤조-18-크라운-6; 디벤조-24-크라운-8; 디벤조-30-크라운-10; ar-ar'-디-t-부틸디벤조-18-크라운-6; 4'-포르밀벤조-15-크라운-5; 2-(히드록시메틸)-12-크라운-4; 2-(히드록시메틸)-15-크라운-5; 2-(히드록시메틸)-18-크라운-6; 4'-니트로벤조-15-크라운-5; 폴리-[(디벤조-18-크라운-6)-co-포름알데히드]; 1,1-디메틸실라-11-크라운-4; 1,1-디메틸실라-14-크라운-5; 1,1-디메틸실라-17-크라운-5; 시클람; 1,4,10,13-테트라티아-7,16-디아자시클로옥타데칸; 포르핀; 및 이들의 조합물을 포함한다.
또다른 실시태양에서, 액체 매질은 물을 포함한다. 수불용성 콜로이드 형성 중합성 산으로 착물화된 전도성 중합체는 기판 상에 적층되어 전하 수송층으로서 사용될 수 있다.
많은 상이한 종류의 액체 매질 (예를 들어 할로겐화 용매, 탄화수소 용매, 방향족 탄화수소 용매, 물 등)은 상기 설명한 바와 같다. 상이한 종류의 액체 매질의 2 이상의 혼합물도 사용할 수 있다.
3. 액체 조성물(들)의 도입 전의 제조
도 2-5에 도시되고 설명된 예시적인 실시태양의 상세한 내용을 참고로 하여 설명한다. 도 2에서, 제1 전극 (220)은 기판 (200)의 일부 상에 형성된다. 기판 (200)은 유기 전자소자 기술에 사용되는 통상적인 기판일 수 있다. 기판 (200)은 가요성 또는 경질, 유기물 또는 무기물일 수 있다. 일반적으로, 유리 또는 가요성 유기 필름이 사용된다. 픽셀 드라이버 (드라이버) 및 다른 회로가 통상의 기술을 사용하여 기판 (200) 내 또는 상에 형성될 수 있다. 어레이 외부의 다른 회로 (도시하지 않음)는 어레이 내의 픽셀을 제어하기 위해 사용되는 주변 및 이격 회로를 포함할 수 있다. 제조 촛점은 주변 또는 이격 회로보다는 픽셀 어레이에 맞추어진다. 기판 (200)의 두께는 약 12-2500 미크론일 수 있다.
제1 전극 (220)은 애노드로서 작용하고, 하나 이상의 전도성 층을 포함할 수 있다. 기판 (200)으로부터 가장 먼 제1 전극 (220)의 표면은 높은 일함수 물질을 포함한다. 상기 예시적인 실시예에서, 제1 전극 (220)은 산화인듐주석, 산화알루미늄주석, 또는 유기 전자소자 내에 애노드에 통상 사용되는 다른 물질의 하나 이상의 층을 포함한다. 본 실시태양에서, 제1 전극 (220)은 후속적으로 형성되는 유기 활성층(들)로부터 방출되거나 유기 활성층이 반응하는 방사선의 적어도 70%를 투과한다. 한 실시태양에서, 제1 전극 (220)의 두께는 약 100-200 nm이다. 방사선이 제1 전극 (220)을 통해 투과될 필요가 없을 경우, 두께는 더 클 수 있고, 예를 들어 1000 nm 이하 또는 심지어 더 두꺼울 수 있다.
제1 전극 (220)은 통상적인 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 다른 적층 기술, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 한 실시태양에서, 제1 전극 (220)은 패턴화된 층 (예를 들어 스텐실 마스크를 사용하여)으로서 또는 모든 기판 (200) 상에 층(들)을 적층시키고 통상적인 패턴화 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
유기층 (230)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극 (220) 상에 형성될 수 있다. 유기층 (230)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유기층 (230)은 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)을 포함할 수 있고, 전하 수송층은 유기활성층 (250)의 양 측면을 따라 존재할 수 있고, 전하 수송층은 유기 활성층 (250) 아래보다는 위에 존재할 수 있거나 또는 유기 활성층 (250)은 전하 수송층 (240) 없이 사용될 수 있다. 전하 수송층 (240)이 제1 전극 (220)과 유기 활성층 (250) 사이에 존재할 경우, 전하 수송층 (240)은 정공 수송층일 것이고, 전하 수송층이 유기 활성층 (250)과 캐소드로서 작용하는 후속적으로 형성되는 제2 전극(들) 사이에 존재할 경우, 전하 수송층 (도 2에 도시하지 않음)은 전자 수송층일 것이다. 도 2에 도시된 실시태양은 정공 수송층으로서 작용하는 전하 수송층 (240)을 갖는다.
전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)은 제1 전극 (220) 상에 후속적으로 형성된다. 제1 전극 (220)으로부터 유기 활성층 (250)으로 전하의 수송을 촉진하는 것 이외에, 전하 수송층 (240)은 대전된 캐리어의 유기 활성층 (250), 제1 전극 (220) 상의 평탄층, 제1 전극 (220)과 유기 활성층 (250) 사이의 패시베이션 또는 화학적 배리어층, 또는 이들의 임의의 조합 내로의 주입을 촉진하는 전하 주입층으로서 기능할 수도 있다. 각각의 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)은 하기하는 적절한 물질의 스핀 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 다른 적층 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)의 하나 또는 둘 모두는 적층 후에 경화될 수 있다.
전하 수송층 (240)이 정공 수송층으로서 작용할 경우, 임의의 수의 물질이 사용될 수 있고 (그 선택은 소자 및 유기 활성층 (250) 물질에 따라 결정됨), 상기 예시적인 실시예에서 하나 이상의 폴리아닐린 ("PANI"), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) ("PEDOT") 또는 유기 전자소자에 사용되는 정공 수송층으로서 통상 사용되는 물질(들)을 포함할 수 있다. 제1 전극 (220)으로부터 이격된 위치에서 기판 (200) 상에서 측정된 정공 수송층의 두께는 전형적으로 약 100-250 nm이다.
유기 활성층 (250)의 조성물은 전형적으로 유기 전자소자의 용도에 따라 결정된다. 도 2에 도시된 실시태양에서, 유기 활성층 (250)은 방사선 방출 부품에 사용된다. 유기 활성층 (250)은 유기 전자소자에서 유기 활성층으로서 통상 사용되는 물질(들)을 포함할 수 있고, 하나 이상의 소분자 물질, 하나 이상의 중합체 물질 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 본 명세서를 통해, 당업계의 숙련인은 유기 활성층 (250)에 대한 적절한 물질(들), 층(들) 또는 둘 모두를 선택할 수 있을 것이다.
형성된 유기층 (230) (전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250) 포함)은 형성되는 유기 전자 부품의 어레이 상에 실질적으로 연속적일 수 있다. 한 실시태양에서, 유기층 (230)은 주변 및 이격 회로 영역을 포함하여 전체 기판 상에서 실질적으로 연속적일 수 있다. 유기층 (230)은 유기층 (230)이 국소적으로 더 얇지만 유기층 (230)을 형성하고자 의도하는 기판 (200)의 영역 (예를 들어 어레이) 상에서 불연속이지 않은 구역을 갖는다는 것을 알아야 한다. 도 2에서, 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250) 중의 하나 또는 둘 모두를 포함하는 유기층 (230)은 제1 전극 (220) 상에서 국소적으로 더 얇고, 제1 전극 (220)으로부터 멀리 국소적으로 더 두껍다. 제1 전극 (220)으로부터 이격된 위치에서 기판 (200) 상에서 측정된 유기층 (230)의 두께는 전형적으로 약 50-500 nm이다.
유기 전자소자가 방사선 방출 마이크로캐비티 (microcavity) 소자일 경우, 방출 파장의 요구되는 스펙트럼을 얻도록 유기층 (230)의 두께를 선택할 때 유의하여야 한다.
또다른 실시태양에서, 도 1에 도시된 웰 구조체 (130)과 유사한 웰 구조체를 형성할 수 있다. 본 실시태양에서, 유기층 (230)은 기판 (200) 및 웰 구조체 상에 형성될 수 있다. 유기층 (230)은 웰 구조체 상부 근처의 측면을 따라 국소적으로 더 얇을 수 있지만, 유기층 (230)은 제1 전극 (220) 사이의 웰 구조체 상에서 불연속이지 않음을 유의해야 한다. 추후 설명되는 도 7 및 8은 웰 구조체를 사용할 수 있는 다른 실시태양을 포함한다.
다른 실시태양에서, 유기층 (230)은 두께가 상이한 조성물을 갖는 단층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 (220)에 가장 가까운 조성물은 정공 수송체로서 작용할 수 있고, 다음 조성물은 유기 활성층으로서 작용할 수 있고, 제1 전극 (220)으로부터 가장 먼 조성물은 전자 수송체로서 작용할 수 있다. 하나 이상의 물질이 유기층 두께의 전부 또는 단지 일부에 걸쳐 존재할 수 있다.
4. 액체 조성물(들)의 도입
하나 이상의 액체 조성물 (원 (302 및 304)으로 도시됨)이 도 3에 도시된 유기층 (230)의 일부 상에 배치될 수 있다. 한 실시태양에서, 유기 활성층 (250)은 청색광을 방출할 수 있는 호스트 물질을 포함하고, 액체 조성물 (302)는 적색 게스트 물질을 포함할 수 있고, 액체 조성물 (304)는 녹색 게스트 물질을 포함할 수 있다. 배치하기 전에, 유기층 (230)은 실질적으로 고체일 수 있거나 아닐 수 있다. 액체 조성물 (302 및 304)는 정밀 적층 기술을 사용하여 유기층 (230) 상에 배치할 수 있다. 스텐실 마스크, 프레임, 웰 구조체, 패턴화된 층 또는 다른 구조체(들)은 상기 적층 동안 존재할 수 있다. 정밀 적층 기술의 비제한적인 예는 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 용액 분배 (평면도에 볼 수 있는 바와 같이 액체 조성물을 스트립 또는 다른 소정의 기하학적 형태 또는 패턴에 분배), 니들 흡인, 스텐실 (섀도우 (shadow)) 마스크를 사용한 증기 적층, 선택적인 화학적 증기 적층, 선택적인 플레이팅 및 이들의 조합을 포함한다. 액체 조성물 (302 및 304)는 순차적으로 또는 연속적으로 유기층 (230) 상에 배치될 수 있다. 단순화를 위해, 도 2의 각각의 액체 조성물 (302 및 304)는 액체 조성물 (302 및 304)가 드롭으로 도입되는지에 관계없이 "드롭"으로 언급된다. 액체 조성물 (302 및 304)에 의해 영향받는 유기층 (230)의 초기 영역에 영향을 끼치는 많은 파라미터가 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 파라미터는 드롭 부피, 유기 전자 부품 사이의 간격, 드롭 점도, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
액체 조성물 (302 및 304)로부터의 하나 이상의 액체 매질은 유기층 (230)과 접촉하여 유기층 (230)을 실질적으로 고체 상태로부터 실질적으로 액체 상태로 전환시킬 수 있다. 각 드롭으로부터의 액체 매질(들)이 유기층 (230)과 접촉하기 때문에, 액체 매질(들)은 유기층 (230)의 두께의 일부 또는 전부를 용해시켜 용액을 형성하거나, 유기층 (230)의 두께의 일부 또는 전부를 분산시켜 분산액을 형성하거나, 에멀젼을 형성하거나, 유기층 (230)의 두께의 일부 또는 전부를 현탁시켜 현탁액을 형성할 수 있다. 보다 많은 액체 매질(들)이 유기층 (230)과 상호작용하면서, 액체 조성물과 유기층 (230)의 "혼합물"의 점도가 증가함을 알아야 한다. 점도가 증가하면 드롭의 측면 이동(기판 (200)의 주요 표면에 실질적으로 평행한 이동)을 효과적으로 억제할 수 있다. 한 실시태양에서, 게스트 물질(들)의 유기층 (230) 내로의 이동은 40℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있고, 또다른 실시태양에서 실질적으로 실온에서 수행할 수 있다.
드롭에 대해 선택된 부피는 유기층 (230)의 두께 또는 그의 일부에 의해, 유기층 (230) 내의 호스트 물질에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 영향받을 수 있다. 한 실시태양에서, 드롭으로부터의 게스트 물질은 단지 유기 활성층 (250) 내로 이동할 필요가 있다. 드롭 부피가 너무 작으면, 유기 활성층 (250)의 모든 두께가 영향받을 수 있는 것은 아니다. 또한, 유기 활성층 (250) 내의 게스트 물질 농도가 너무 낮으면, 목적하는 발광 효율을 달성할 수 없다. 작동 동안, 유기 활성층 (250)의 방출 또는 반응 스펙트럼 방사선은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위 (전압) 차이에 의해 유의하게 영향받을 수 있다. 드롭 부피가 너무 크면, 액체 조성물의 바람직하지 않은 측면 퍼짐 현상이 발생할 수 있고, 게스트 물질은 그 내부의 게스트 물질이 바람직하지 않은 이웃 구역에 도달할 수 있다. 예를 들어, 적색-도핑된 드롭의 부피가 너무 크면, 녹색 또는 청색 방출을 갖는 구역에 유입될 수 있다. 이러한 현상이 발생하면, 이웃 구역은 적색을 방출할 수 있다. 따라서, 액체 조성물의 부피 대 유기층 (230)의 두께의 비가 사용될 수 있다.
웰 구조체의 사용은 측면 이동 가능성을 감소시킬 수 있지만, 액체 조성물의 부피는 액체 조성물이 인접한 웰 내로 이동할 수 있도록, 웰 구조체에 의해 형성된 "제방 (levee)"을 넘쳐 유동할 정도로 크지 않아야 한다.
액체 조성물 (302 및 304)가 유기층 (230) 상에 배치되고, 액체 조성물 (302 및 304) 내의 실질적인 양 (본 명세서에 추후 언급됨)의 게스트 물질(들)이 유기 활성층 (250) 내로 이동한 후에, 액체 조성물 (302 및 304)의 액체 매질(들)이 증발되어 도핑 구역 (402 및 404)을 갖는 유기층 (230)을 제공한다. 본 실시태양에서, 구역 (402)는 적색광을 방출하도록 디자인되고, 구역 (404)는 녹색광을 방출하도록 디자인된다. 증발은 약 20-240℃의 온도에서 약 5초 내지 5분 동안 수행될 수 있다. 한 실시태양에서, 증발은 약 30-50℃의 온도에서 약 0.5-1.5분 동안 수행될 수 있다. 증발은 오븐 또는 고온 플레이트를 사용하여 수행할 수 있다. 증발은 다양한 압력에서 수행할 수 있다. 한 실시태양에서, 증발은 실질적으로 대기압에서 수행할 수 있다. 또다른 실시태양에서, 진공 압력 (대기압보다 유의하게 더 낮음)을 사용할 수 있다. 진공이 사용되면, 유기층 (230) 내의 영구적인 버블 형성을 방지하거나 또는 비등이 발생할 경우 물질이 인접 영역으로 분출되는 것을 방지하도록 유의하여야 한다.
증발 후, 구역 (402 및 404)를 포함하는 유기층 (230)은 실질적으로 고체이다. 공정은 실질적인 양의 게스트 물질(들)을 유기층 (230) 내에 도입하기 위해 사용할 수 있다. 질량 기준으로, 유기층 상에 배치되기 전에 드롭 (302 및 304) 내에 존재하는 게스트 물질의 하나 또는 둘 모두의 적어도 1/3이 구역 (402 및 404)에서 유기층 (230) 내로 이동한다. 다른 실시태양에서, 드롭 (302 및 304) 내의 적어도 약 40%, 50%, 또는 실질적으로 모든 게스트 물질이 유기층 (230) 내에 존재한다.
액체 조성물 (302 및 304)를 유기층 (230) 상에 반복적으로 배치함으로써 게스트 물질이 유기 활성층 (250) 내에 도입될 경우, 액체 조성물의 연속적인 적층 사이에 액체 매질을 충분히 증발시킬 필요가 없을 수 있다.
유기 활성층 (250)이 가교결합되는 호스트 물질(들)을 포함할 경우, 유기 활성층 (250)은 스핀 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 다른 적층 기술, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 가열 단계는 유기 활성층 (250)을 실질적으로 고체로 만들기 위해 임의의 적층 단계 동안 사용되는 액체 매질(들)을 증발시키기 위해서 사용될 수 있다. 그러나, 온도 또는 다른 조건은 가교결합이 발생할 정도로 과하지 않아야 한다. 액체 조성물(들)은 유기 활성층 (250) 상에 배치되어 접촉할 수 있고, 조성물(들) 내의 게스트 물질(들)은 유기 활성층 (250) 내로 이동할 수 있다. 액체 조성물용 액체 매질(들)은 증발될 수 있고, 유기 활성층 (250)은 가교결합을 달성할 정도로 충분한 조건에 적용할 수 있다. 사용된 실제 온도 및 압력은 가교결합에 사용된 물질에 따를 수 있다.
액체 매질(들)은 액체 매질(들) 및 유기층 (230)의 조합물에 의해 형성된 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액으로서 유기층 (230) 내로 게스트 물질을 "잡아당기는" 것을 돕는다. 따라서, 액체 조성물(들) 내의 실질적인 양의 게스트 물질(들)은 실질적인 측면 이동 또는 확산없이 제1 전극 (220)을 향해 이동할 수 있다. 유기층 (230) (그 위에 제2 전극(들)이 순차적으로 형성됨)의 표면 근처의 게스트 물질(들)의 농도는 대향하는 표면 근처의 (제1 전극 (220) 근처의) 게스트 물질(들)의 농도와 상이한 규모의 차수보다 작을 수 있다. 유기 활성층 (250)의 대향하는 측면 근처의 게스트 물질(들)의 농도는 서로 유사하다. 열 추진 (drive) 단계는 필요하지 않다. 제1 전극 (220)과 후속적으로 형성된 제2 전극 사이의 농도 구배 (기판의 주요 표면에 수직인 방향으로 측정된 농도 구배)는 통상적인 열 확산 방법에 의해 형성된 농도 구배보다 낮다. 상기 기술에 의해 형성된 유기 전자소자로부터의 방출 스펙트럼은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차를 변경시킴으로써 유의하게 영향받지 않을 수 있다.
5. 나머지 제조부
도시하지 않지만, 전자 수송층으로서 작용하는 임의의 전하 수송층을 유기 활성층 (250) 상에 형성할 수 있다. 임의의 전하 수송층은 적어도 하나의 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀린) 또는 유기 전자소자에 전자 수송층으로서 통상 사용되는 다른 물질을 포함할 수 있다. 임의의 전하 수송층은 스핀 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 다른 적층 기술, 또는 임의의 조합을 포함하여 아래 설명하는 적절한 물질에 대한 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 제1 전극 (220)으로부터 이격된 위치에서 기판 (200) 상에서 측정된 전자 수송층의 두께는 전형적으로 약 30-500 nm이다.
제2 전극 (502)는 도 5에 도시된 바와 같이 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)을 포함하는 유기층 (230) 상에 형성된다. 상기 구체적인 실시태양에서, 제2 전극 (502)는 어레이를 위한 통상적인 캐소드로서 작용한다. 제2 전극 (502)의 표면은 낮은 일함수 물질을 포함한다. 제2 전극 (502)는 하나 이상의 1족 금속, 2족 금속, 또는 유기 전자소자 내의 캐소드를 위해 통상적으로 사용되는 다른 물질을 포함한다.
제2 전극 (502)는 통상적인 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 또는 다른 적층 기술, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술을 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극 (502)는 패턴화된 층으로서 (예를 들어 섀도우 마스크를 사용하여) 또는 전체 어레이 상에 층(들)을 적층하고 통상적인 패턴화 순서를 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극 (502)의 두께는 약 100-2000 nm이다.
도 5에 도시되지 않은 다른 회로는 상기하거나 추가의 층의 임의의 수를 사용하여 형성할 수 있다. 도시하지 않았지만, 어레이 외부에 존재할 수 있는 주변 영역(도시하지 않음)에 회로가 존재하도록 하기 위해 추가의 절연층(들) 및 상호연결 레벨(들)이 형성될 수 있다. 상기 회로는 열 또는 행 디코더, 스트로보 (예를 들어 열 어레이 스트로보, 행 어레이 스트로보), 또는 감지 증폭기를 포함할 수 있다. 별법으로, 상기 회로는 도 5에 도시된 임의의 층의 형성 전, 동안 또는 후에 형성될 수 있다.
건조제 (524)가 존재하는 덮개 (522)를 어레이 외부의 위치 (도시하지 않음)에서 기판 (200)에 부착시켜 실질적으로 완성된 소자를 형성한다. 갭 (526)이 제2 전극 (502)와 건조제 (524) 사이에 존재한다. 덮개 (522)에 사용된 물질 및 건조제 (524) 및 부착 방법은 통상적인 것이다.
도 5는 적색, 녹색 및 청색 방사선 방출 부품을 각각 갖는 2개의 픽셀을 포함한다. 적색 방사선 방출 부품은 적색-도핑된 구역 (402)을 포함하고, 녹색 부품은 녹색-도핑된 구역 (404)를 포함하고, 청색 부품은 2개의 제1 전극 (220)과 제2 전극 (502) 사이에 존재하는 유기 활성층 (250)의 비도핑 부분 (적색 및 녹색 게스트 물질이 실질적으로 없음)을 포함한다.
6. 대안적 실시태양
도 6은 각각의 청색 부품이 청색-도핑된 구역 (606)을 포함하는 도면을 포함한다. 도핑 구역 (606)을 형성하는 방법은 도 3 및 4에 대해 설명하고 제시된 것과 유사하다.
추가의 실시태양에서, 액체 조성물은 유기층 형성 전에 기판 상에 배치될 수 있다. 도 7에서, 제1 전극 (220)은 기판 (200) 상에 형성된다. 웰 구조체 (730)은 통상의 방법, 예를 들어 코팅 포토레지스트층의 코팅 및 그의 패턴화를 사용하여 형성된다. 웰 구조체의 두께는 약 2-5 미크론일 수 있다. 전하 수송층 (240)은 앞서 기재된 기술을 사용하여 제1 전극 (220) 상에 웰 구조체 (730) 사이에 형성될 수 있다. 액체 조성물 (302 및 304)은 임의의 하나 이상의 앞서 기재된 기술을 사용하여 전하 수송층 (240) 상에 배치된다. 액체 조성물 (302 및 304) 내의 액체 매질은 상기 시점에 증발되거나 증발되지 않을 수 있다.
유기 활성층 (250)은 도 8에 도시된 바와 같이 전하 수송층 (240) 상에 웰 구조체 (730) 사이에 형성된다. 액체 조성물 (302 및 304) 내의 게스트 물질(들)은 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250) 모두 내로 이동하여 적색 유기 전자 부품 (802)을 위한 적색-도핑된 전하 수송층 (842) 및 적색-도핑된 유기 활성층 (852)을 형성하고, 녹색 유기 전자 부품 (804)을 위한 녹색-도핑된 전하 수송층 (844) 및 녹색-도핑된 유기 활성층 (854)을 형성할 수 있다. 청색 유기 전자 부품 (806)은 게스트 물질이 실질적으로 없는 전하 수송층 (240) 및 유기 활성층 (250)을 갖는다. 유기 활성층 (852, 854 및 250)은 경화되어 유기 활성층 (852, 854 및 250)을 실질적으로 고체로 만들 수 있다. 제2 전극 (502) 및 후속 가공은 상기한 바와 같이 수행할 수 있다.
본 실시태양에서, 액체 조성물 (302 및 304)을 제1 전극 (220) 상에 배치한 후에 유기 활성층 (250)의 형성을 가능하게 하는 가공 허용도가 존재한다. 웰 구조체 (730)은 조성물 (302 및 304) 내의 게스트 물질이 바람직하지 않은 구역으로 이동하는 것을 방지하는 것을 돕는다.
추가의 실시태양에서 (도시하지 않음), 게스트 물질을 포함하는 액체 조성물은 유기층 (230)이 형성되기 전에 제1 전극 (220) 상에 배치될 수 있다. 액체 조성물 내의 액체 매질은 유기층 (230)이 제1 전극 (220) 상에 형성되기 전에 증발되어 실질적으로 고체로 될 수 있다. 유기층 (230)은 게스트 물질과 함께 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액을 형성하고 그의 측면 이동을 제한할 수 있는 액체 매질을 포함할 수 있다.
추가의 실시태양에서, 필터층은 유기 활성층 (250)과 유기 전자소자의 사용자 측면 사이에 존재할 수 있다. 필터는 특정 파장 또는 파장 스펙트럼의 방사선이 필터층을 통해 투과되도록 한다. 필터층은 유의한 양의 상기 파장 또는 파장 스펙트럼 범위의 방사선이 투과되지 않도록 한다. 따라서, 필터층은 원하지 않는 파장의 방사선을 "차단"할 수 있다.
유기층 (900)은 도 9에 도시된 바와 같이 기판 (200) 상에 형성될 수 있다. 유기층 (900)은 기판 (200)의 일부를 형성하기 위해 사용되는 거의 임의의 유기물질 (예를 들어 중합체 필름)의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 유기층 (900)은 이론적으로 거의 임의의 두께 (1 nm 내지 수백 미크론 이상)를 가질 수 있다. 그러나, 두께가 너무 얇으면, 필터층은 우수한 품질의 필터층을 제공하기에 충분하지 않을 수 있다. 범위의 다른 한계치에서, 필터층이 더 두꺼우면 필터층을 통한 방사선의 투과가 감소된다. 한 실시태양에서, 유기층 (900)의 두께는 약 1-10 미크론이다.
유기층 (900)은 스핀 코팅, 캐스팅, 증기 적층 (화학물질 또는 증기), 인쇄 (잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 용액 분배, 또는 이들의 임의의 조합), 다른 적층 기술, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 유기물질에 대해 하나 이상의 임의의 수의 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 별법으로, 유기층 (900)은 기계적 방법을 사용하여 기판 (200) 상에 형성될 수 있다. 한 기계적 방법은 기판 (200) 또는 유기층 (900) 상에 접착층 (도시하지 않음)을 사용하고 접착층이 유기층 (900)과 기판 (200) 사이에 존재하도록 유기층 (900)을 기판 (200) 근처에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 별법으로, 유기층 (900)은 기판 (200) 상에 배치되고, 유기층 (900)과 기판 (200)이 함께 융합되도록 가열될 수 있다. 상기한 방법은 단지 2개의 가능성을 제시한 것으로서, 다른 기계적 방법도 사용할 수 있다.
액체 조성물에 대해 상기한 임의의 하나 이상의 방법을 사용하여 게스트 물질을 유기층 (900) 내로 도입할 수 있다. 적색-도핑된 구역 (902)은 적색 게스트 물질을 포함하고, 녹색-도핑된 구역 (904)는 녹색 게스트 물질을 포함하고, 청색-도핑된 구역 (906)은 청색 게스트 물질을 포함한다.
나머지 유기 전자소자의 형성은 게스트 물질이 유기층 (930)에 첨가되거나 첨가되지 않을 수 있는 것을 제외하고, 상기한 임의의 방법과 유사하다. 한 실시태양에서, 유기층 (930)은 실질적으로 백색광을 방출할 수 있는 유기 활성층 (950)을 포함한다. 적색-도핑된 구역 (902)은 적색광 (녹색광 또는 청색광은 그렇지 않음)이 유기층 (900)을 통해 유기 전자소자의 사용자 측면으로 투과되도록 할 수 있다. 녹색-도핑된 구역 (904) 및 청색-도핑된 구역 (906)은 각각 녹색광 및 청색광에 대해 유사한 기능을 수행한다.
유기 전자소자가 방사선 반응성 부품을 포함할 경우, 적색-도핑된 구역 (902)는 적색광 (녹색광 및 청색광은 그렇지 않음)이 유기층 (900)을 통해 유기 활성층 (950)으로 투과되도록 할 수 있다. 녹색-도핑된 구역 (904) 및 청색-도핑된 구역 (906)은 각각 녹색광 및 청색광에 대해 유사한 기능을 수행한다.
또다른 실시태양에서 (도시하지 않음), 필터층의 제조는 기판 (200)으로부터 분리되어 수행될 수 있다. 유기층 (900)에 유사한 유기층의 제조 방법을 수행할 수 있고, 필터 구역을 갖는 유기층은 전자 부품의 형성 전, 동안 또는 후에 기판 (200)에 부착될 수 있다. 한 실시태양에서, 드라이버 또는 다른 회로를 필터층이 부착되기 전에 기판 (200) 상에 형성할 수 있다. 필터층이 부착된 후에, 유기 전자 부품을 위한 유기층 (예를 들어 유기 활성층)을 형성할 수 있다. 이 방식에서, 유기 활성층은 필터층을 기판 (200)에 부착시키기 위해 사용할 수 있는 비교적 높은 온도에 노출되지 않을 수 있다.
도시하지 않은 또다른 실시태양에서, 전하 수송층 (240)은 게스트 물질을 포함할 수 있고, 유기 활성층 (250)은 그렇지 않다. 전하 수송층 (240)이 이론적으로 필터층이지만, 전하 수송층 (240) 내의 게스트 물질은 국제 조명 위원회 ("CIE") 표준에서 특정된 파장에 보다 근접한 유기 활성층 (250)에 의한 컬러 방출 또는 수용을 도울 수 있다.
추가의 실시태양에서, 제1 전극과 제2 전극의 위치는 역전될 수 있다. 제2 전극 (502)는 제1 전극 (220)에 비해 기판 (200)에 더 근접할 수 있다. 방사선이 제2 전극 (502)을 통해 투과될 경우, 제2 전극 (502)의 두께는 충분한 방사선 (적어도 70%)이 그를 통해 투과되도록 감소할 수 있다.
추가의 실시태양에서, 방사선이 유기 전자소자의 기판 측면을 통해 방출되거나 수용되는 대신 또는 그에 추가하여 방사선은 기판 (200)에 대향하는 유기 전자소자의 측면을 통해 방출 또는 수용될 수 있다. 상기 소자에서, 각각의 제2 전극 (502) 및 덮개 (522)는 적어도 70%의 방사선이 유기 활성층 (250)으로부터 방출되거나 이에 의해 수용되도록 할 수 있다. 건조제 (524)의 위치는 제1 전극 (220) 상에 위치하지 않도록 변경될 수 있다. 별법으로, 건조제 (524)는 건조제 (524)를 통과하도록 적어도 70%의 방사선이 유기 활성층 (250)으로부터 방출되거나 이에 의해 수용되는 두께(들)의 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
추가의 실시태양에서, 제2 전극 (502)는 다수의 제2 전극으로 대체될 수 있다. 도 5의 임의의 하나 이상의 부품은 그의 자체의 제2 전극을 갖거나 어레이 내의 일부 또는 모든 다른 부품과 제2 전극을 공유할 수 있다.
유기 활성층을 갖는 거의 임의의 유기 전자소자는 앞서 기재된 도핑 기술을 이용할 수 있다. 도 5는 활성 매트릭스 OLED 디스플레이와 함께 사용될 수 있는 형상을 포함하지만, 제1 전극 (220)을 제1 방향으로 연장되는 길이를 갖는 전도성 스트립 내로 배향시키고 제2 전극 (502)을 제1 방향에 실질적으로 수직인 다른 방향으로 연장되는 길이를 갖는 전도성 스트립 내로 변경시킴으로써 수동 매트릭스 OLED 디스플레이를 위한 형상으로 변경시킬 수 있다. 드라이버 회로 (도 5에 도시하지 않음)는 수동 매트릭스 OLED 디스플레이에 대해 필요하지 않을 수 있다. 본원 명세서를 통해, 당업계의 숙련인은 상기 소자 (예를 들어 센서 어레이, 볼타(voltaic) 전지 등)의 적절한 기능을 달성하기 위해 다른 종류의 유기 전자소자에 대해 다른 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
추가의 실시태양에서, 유기층 (230), (852), (854), (900) 또는 이들의 임의의 조합물은 가시광 스펙트럼 외부의 파장(들)에서 방사선을 방출하거나 방사선에 반응하거나 방사선을 투과하도록 디자인될 수 있다. 예를 들어, 한 유기 전자 부품은 유기 활성층 (250) 또는 (750)이 UV, IR, 다른 비가시 방사선 및 이들의 임의의 조합을 방출하거나 이들에 반응하도록 디자인될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 방사선 방출 부품 및 방사선 반응성 부품이 동일한 소자에 사용될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 동일한 유기 전자소자 내에, 하나 이상의 유기 전자 부품이 가시광 스펙트럼 내의 방사선을 방출하거나 이 방사선에 반응할 수 있고, 하나 이상의 유기 전자 부품이 가시광 스펙트럼 외부의 방사선 (예를 들어 UV, IR 또는 둘 모두)을 방출하거나 이 방사선에 반응할 수 있다. 조합의 수는 거의 무제한이다.
본원에서 설명되는 개념은 방사선을 방출, 반응 또는 여과하도록 디자인되지 않은 유기층에 영향을 주기 위해 사용될 수 있다. 이러한 적용예는 트랜지스터, 저항기, 축전지, 다이오드 및 이들의 조합물을 포함하는 회로 부재를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 게스트 물질은 유기 활성층의 저항 또는 전도성 유형 (p-유형 또는 n-유형)을 변경시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 게스트 물질은 트랜지스터의 역치 전압 또는 게인 (gain)을 조정하고, 전류 전달 전극 (예를 들어 소스 (source) 구역, 드레인 (drain) 구역, 소스/드레인 구역, 방출기 구역, 집전기 구역, 불활성 베이스 구역, 저항기 접속부, 축전지 접속부 및 이들의 조합물)을 규정하고, 축전지 및 다이오드용 p-n 접합을 형성하고, 이들의 조합을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 상기 전자 부품은 논리, 증폭 또는 다른 회로에 사용될 수 있고, 그의 방사선 관련 특성을 위해 사용되거나 사용되지 않을 수 있음을 알아야 한다.
7. 유기 전자소자의 전자 작동
유기 전자소자 내의 유기 전자 부품이 방사선 방출 부품일 경우, 적절한 전위가 제1 전극 (220) 및 제2 전극 (502) 상에 배치된다. 하나 이상의 방사선 방출 부품이 충분히 포워드 (forward) 바이어싱되기 때문에, 상기 포워드 바이어싱은 유기 활성층 (250)으로부터 방사선을 방출시킬 수 있다. 하나 이상의 방사선 방출 부품은 유기 전자소자의 정상적인 작동 동안 가동되지 않을 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 방사선 방출 부품에 사용되는 전위 및 전류는 가시광 스펙트럼 내의 거의 임의의 색상을 달성하기 위해 상기 부품으로부터 방출되는 색상의 강도를 변경시키도록 조정될 수 있다. 도 5의 우측에 가장 근접한 3개의 제1 전극 (220)을 참고로 하면, 적색이 디스플레이되도록 도핑 구역 (402)를 포함하는 방사선 방출 부품이 가동될 것이고, 다른 2개의 방사선 방출 부품은 가동되지 않는다. 디스플레이에서, 디스플레이를 시청자에게 인간이 이해가능한 형태로 만들기 위해 적절한 세트의 방사선 방출 부품을 활성화시키기 위해 시그날을 행 및 열에 전송할 수 있다.
유기 전자소자 내의 유기 전자 부품이 방사선 반응성 부품일 경우, 방사선 반응성 부품은 소정의 전위에서 리버스 (reversed) 바이어싱될 수 있다 (예를 들어 제2 전극 (502)는 제1 전극(들) (220)보다 약 5-15 볼트 더 큰 전위를 갖는다). 표적 파장 또는 파장의 스펙트럼에서 방사선이 유기 활성층에 의해 수용될 경우, 유기 활성층 내의 캐리어 (즉, 전자-정공쌍)의 수는 증가하고, 어레이 외부의 주변 회로 내의 감지 증폭기 (도시하지 않음)에 의해 감지되는 전류를 증가시킨다.
볼타 전지, 예를 들어 광기전력 전지에서, 광 또는 다른 방사선은 외부 에너지원 없이 유동할 수 있는 에너지로 전환될 수 있다. 전도성 부재 (220 및 502)는 배터리 (충전되는) 또는 전기 로드 (electrical load)에 연결될 수 있다. 본원 명세서를 통해, 당업계의 숙련인은 전자 부품, 주변 회로 및 전위적으로 이격된 회로를 그의 특정 유기 전자소자에 대한 특정 필요성에 가장 적합하도록 디자인할 수 있다.
8. 잇점
예기치 않게, 상기 설명된 방법은 많은 통상적인 확산 방법에서 볼 수 있는 실질적인 측면 이동을 보이지 않으면서, 유기층 형성 전후에 유기층 (전극 근처의)의 대향하는 표면 사이의 게스트 물질 농도 구배가 통상적인 확산 방법보다 더 작은 국소 도핑 구역을 유기층 내에 형성하기 위해 사용할 수 있다. 전부는 아니지만 실질적인 양의 게스트 물질이 유기층 내로 이동한다. 게스트 물질은 유기층 내로 "잡아당겨질" 수 있고, 열 확산 방법을 수행할 필요성을 제거할 수 있다. 따라서, 지나치게 많은 측면 확산에 따른 문제가 발생하지 않아야 한다. 또한, "부분" 확산 (단지 유기층의 일부를 통해) 또는 유기층의 두께를 통한 게스트 물질의 가파른 농도 구배가 발생하지 않아야 한다.
본 발명의 신규 방법을 통상의 방법과 비교한다. 한 통상의 방법에서, 게스트 물질은 잉크로부터 유기층 외부로 확산되고, 약 25% 이하의 게스트 물질이 유기층에 도입된다. 상기 통상의 방법을 사용할 경우 제1 전극과 제2 전극 근처의 게스트 물질의 농도는 근소한 차수 내지 수차수의 규모로 상이할 수 있다. 본원에서 설명되는 신규 방법에서, 제1 전극과 제2 전극 근처의 게스트 물질 농도는 1차 규모 미만, 가능하게는 그보다 더 미만으로 상이하여야 한다. 보다 낮은 농도 구배는 방출 또는 수용 스펙트럼의 전환을 야기하지 않으면서 유기 전자 부품(들)이 보다 큰 전위차에 걸쳐 작동될 수 있도록 한다. 따라서, 보다 우수한 "그레이 스케일" 강도 조절이 가능하다. 또한, 유기 전자소자는 상기 소자의 효율이 방출 스펙트럼의 유의한 전환을 야기하지 않으면서 시간 경과에 따라 감소하기 때문에 보다 높은 전압에서 작동될 수 있다.
본 발명의 신규 방법을 게스트 물질 농도 구배가 0에 근접할 때까지 (유기층의 대향 측면 근처의 농도가 실질적으로 동일함) 확산이 수행되는 통상적인 확산 방법과 비교한다. 이러한 통상적인 확산 방법은 과도한 측면 확산을 허용하고, 높은 해상도 어레이 내에서 사용하는 것을 어렵게 만든다.
게스트 물질 열 추진 단계가 게스트 물질 농도 구배를 저하시키기 위해 통상적인 잉크 확산 방법에 사용될 경우, 게스트 물질은 또한 인접한 유기 전자 부품의 적절한 방사선 방출 또는 수용을 방해할 수 있는 지점까지 측면으로 이동할 수도 있다. 필터층에서, 필터는 바람직하지 않은 여과 특성을 보일 수 있다. 신규 방법은 게스트 물질 추진 단계를 이용하지 않기 때문에, 게스트 물질의 측면 이동량이 비교적 낮게 유지된다.
본 발명의 신규 방법은 게스트 물질을 유기 활성층 내에 도입하기 위해 사용될 수 있고, 잉크 확산 방법이 필요하지 않기 때문에 우수한 효율을 계속 달성할 수 있다. 0.4 cd/A를 초과하는 효율을 달성할 수 있다. 한 실시태양에서, 적색-도핑된 유기 활성 구역의 효율은 적어도 1.1 cd/A이고, 녹색-도핑된 유기 활성 구역의 효율은 적어도 3.0 cd/A이고, 청색-도핑된 유기 활성 구역의 효율은 적어도 1.1 cd/A이다. 훨씬 더 높은 효율도 가능하다.
본 발명의 방법은 통상적인 잉크 확산 방법과 같은 두께에 대한 민감도가 존재하지 않는다. 게스트 물질 농도 구배가 더 낮기 때문에, 액체 화합물(들)의 부피는 상이한 두께에 대해 조정될 수 있다. 본 발명의 방법은 상이한 두께의 유기층이 요구될 경우 더 큰 적응성을 허용한다. 통상적인 잉크 확산 방법은 가파른 농도 구배 때문에 두께 변화에 민감도가 크다. 또한, 열 확산 가공 단계가 본 발명의 방법에 필요하지 않다.
유기 전자소자를 형성할 때, 보다 급격한 p-n 접합을 형성할 수 있다. 보다 급격한 접합은 그 접합에서 파괴 전압 증가 및 전기 용량의 개선을 돕는다. 또한, 증가형 및 공핍형 트랜지스터를 동일한 유기 활성층을 사용하여 형성할 수 있다. 보다 작고 보다 근접한 전자 부품을 제조할 수 있고, 따라서 회로 밀도를 증가시킬 수 있다. 추가로, 측면 확산이 작기 때문에 보다 작은 전자 부품을 형성할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 액체 화합물의 액체 매질(들)은 유기층과 상호작용할 수 있고, 따라서 생성되는 용액, 분산액, 에멀젼 또는 현탁액의 점도를 증가시킨다. 점도가 증가하면, 액체 매질(들) 및 게스트 물질(들)이 유기층의 두께를 통해 진행하기 때문에 측면 이동을 제어하는 것을 돕는다. 따라서, 웰 구조체가 필요하지 않지만, 필요한 경우 사용될 수 있다. 웰 구조체가 형성되지 않으면, 방법의 단계를 감소시킬 수 있고, 따라서 제조 비용을 감소시키고 수율을 효과적으로 개선시킬 수 있다.
본 발명의 방법은 기존의 장비를 사용하여 수행할 수 있고, 방법의 실질적인 변형 없이 기존의 방법에 포함시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 신규 장비를 배우고 특성화하거나 방법의 통합 동안 과도한 복잡화를 야기할 위험을 발생시키지 않으면서 실행할 수 있다.
하기 구체적인 실시예는 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
실시예 1
본 실시예은 유기 활성층 및 액체 조성물의 물리적 특성을 적절하게 처리하면 제방 또는 웰을 필요로 하지 않으면서 유기 전자소자에 유기 전자 부품을 제공할 수 있음을 보여준다.
유기 전자 부품은 ITO (제1 전극, 즉 애노드)/버퍼 중합체/유기 활성/제2 전극 (캐소드)의 구조체를 포함하도록 제조된다. 기판은 30 x 30 mm (공칭) ITO 코팅 유리이다. 전하 수송층은 PEDOT 물질 (BAYTRON-P, 독일 소재의 바이엘 아게 (Bayer AG))이다. 유기 활성층은 청색 방출 폴리(스피로비플루오렌) 물질 (임의의 게스트 물질 없이 청색광을 방출할 수 있는 호스트 물질)을 포함한다. PEDOT는 실온에서 평평한 유리/ITO 기판 상에 스핀 코팅된 후, 약 200℃에서 약 5분 동안 베이킹된다. Dektec 표면 프로파일러로 측정한 필름 두께는 약 150 nm이다. 이어서, 청색 유기 활성층이 약 1000 rpm에서 약 0.5% 아니솔-o-크실렌 용액으로부터 적층되어 약 70-100 nm의 필름 두께를 생성시킨다.
액체 조성물은 적색 게스트 물질 (적색 방출 폴리(스피로비플루오렌) 물질, 1.1%, 11 mg/ml) 및 아니솔:o-크실렌:3,4-DMA의 공용매를 포함하는 액체 매질을 포함한다. 액체 조성물은 노즐 직경이 30 미크론 (공칭)인 단일 노즐 잉크젯 기기를 사용하여 소정 영역 상에 적하된다. 각각의 드롭 사이의 간격은 약 90 미크론으로 설정되고, 드롭의 행 사이의 간격은 약 200 nm이다. 드롭은 융합되지 않고, 드롭 부피 및 유기 활성층 두께와 같은 파라미터에 의해 제어되는 고정된 폭으로 유지된다. 둥근 적색 도트 (dot)의 크기는 약 80 미크론이거나, 인접 행 사이의 간격의 약 1/3이다. 이어서, 필름은 120℃에서 약 10분 동안 베이킹된다. 제2 전극은 열 증발기를 사용하여 적층되고, 약 500 nm 알루미늄으로 덮힌 약 3.5 nm Ba을 포함한다. ITO와 제2 전극 사이의 약 4 V의 바이어스에서, 방출 강도는 약 200 cd/m2이다.
다른 방법으로서, 적색 액체 조성물은 녹색 액체 조성물로 대체된다. 적색 게스트 물질은 하나 이상의 녹색 게스트 물질 (예를 들어 녹색 1300 시리즈 폴리플루오렌, 다우 케미컬 컴퍼니 (Dow Chemical Company), 미국 미시건주 미들랜드)로 대체된다. 사용되는 상세한 가공 내용 및 장비는 상기한 바와 실질적으로 동일한다. 유사한 픽셀 크기가 녹색 방출 대역으로 달성된다.
본 실시예는 본 발명의 방법을 사용하여 다중색을 갖는 유기 전자소자 (즉, 유기 활성층의 호스트 물질만을 갖는 구역은 청색광을 방출하고, 호스트 물질 및 적색 게스트 물질을 갖는 구역은 적색광을 방출하고, 호스트 물질 및 녹색 게스트 물질을 갖는 구역은 녹색광을 방출함)를 제조할 수 있음을 입증한다 . 또한, 본 실시예는 방출 대역을 규정하기 위해 웰 구조체가 필요하지 않음을 입증한다.
실시예 2
픽셀 피치 (공칭)가 200 미크론인 전색 디스플레이를 사용하여 실시예 1과 유사한 실험을 수행한다. 잉크젯 노즐의 직경은 약 20 미크론으로 감소되고, 상기 보다 작은 직경 노즐을 사용하여 다중색을 소정 패턴으로 갖는 디스플레이를 생성시킨다. 적색 또는 녹색 방출 대역의 직경은 약 65 미크론으로 감소된다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 방법을 사용하여 피치가 200 미크론 미만인 전색 디스플레이를 제조할 수 있음을 입증한다.
실시예 3
실시예 1에 기재된 바와 유사한 공정을 사용하여 적색, 녹색 및 청색 중합체 라인을 갖는 전색 디스플레이를 제조한다. 컬러 픽셀을 규정하기 위해 40개의 노즐이 존재하는 잉크젯 프린터를 사용한다. 상기 노즐의 직경은 약 35 미크론이고, 각각의 드롭 사이의 스텝 모션 (step motion)은 약 85 미크론이다. 기판은 100 mm x 100 mm (4인치 x 4인치) (공칭)이고, 디스플레이 면적은 약 80 mm x 60 mm (3.2인치 x 2.4인치)이다. 기판은 임의의 웰 구조체를 포함하지 않는다. 적색, 녹색 및 청색 스트라이프는 (1) 라인 패턴을 제방 구조체를 사용하지 않으면서 달성할 수 있고, (2) 전색 디스플레이는 인치당 100 픽셀 (254 미크론 피치에 해당)을 갖도록 제조할 수 있음을 나타낸다.
전색, 활성 매트릭스 디스플레이는 박막 트랜지스터 픽셀 드라이버를 갖는 기판으로 제조한다. 유기 활성층은 픽셀 드라이버와 ITO 접속부 사이에 제조된다. 실시예 1 및 2에서와 같이, 컬러 잉크 제한을 위해 제방 구조체가 필요하지 않다.
실시예 4
본 실시예에서, 완전 평면 구조체 (즉, ITO는 연속적이고, 패드 또는 컬럼이 존재하지 않는다)를 사용하여 전색 백라이트 소자를 제조한다. 광학적으로 평평한 유리 ITO 기판으로부터 출발하여, PEDOT 및 유기층 (청색광을 방출할 수 있는 호스트 물질)이 기판에 스핀 코팅된다 (상기 설명한 바와 같이). 잉크젯 적층을 사용하여 적색 액체 조성물 및 녹색 액체 조성물의 라인을 형성한다. 임의의 웰 구조체를 사용하지 않으면서 라인의 폭은 약 80 미크론이다. 본 실시예는 적색 및 녹색 중합체 라인의 퍼짐을 제한하는 유기층의 능력을 분명하게 입증한다.
드롭 간격을 변경시킴으로써 (일정한 드롭 부피: 약 30 피코리터), 선폭을 약 80 미크론 (드롭 간격: 85 미크론)으로부터 약 150 미크론 (드롭 간격: 30 미크론)으로 변경시켜 상기 방법을 보다 대면적의 디스플레이 제조에 적합하게 만든다. 보다 큰 드롭 간격에서 드롭은 서로 상대적으로 고립되기 때문에, 액체 조성물의 측면 퍼짐은 개개의 드롭의 부피에 의해 제한되고, 선폭은 보다 좁아진다. 반대로, 드롭이 서로 근접하면, 인접 드롭 액체 조성물 간의 중첩 및 상호작용이 존재하여 각각의 개개의 드롭의 보다 큰 측면 확산을 촉진하고, 이에 의해 선폭이 더 커지게 된다. 이러한 상황에서, 드롭이 서로 근접하게 적층될 경우, 적색 또는 녹색 액체 조성물의 한 라인에 적층된 총 액체 조성물의 부피는 매우 많은 드롭이 단일 라인에 적층되기 때문에 더 커지게 된다.
유사하게, 보다 큰 액체 조성물의 부피가 게스트 물질이 호스트층의 두께를 통해 충분히 균일하게 확산하기 위해 필요할 수 있기 때문에 보다 낮은 가용성의 호스트층은 액체 조성물의 더 큰 측면 확산을 야기할 수 있다.
실시예 5
색 안정성은 전색 디스플레이에 대해 현재의 2-3 차수 규모의 변화에 걸쳐 유지되어 방출 스펙트럼의 유의한 전환없이 각 색상에 대한 그레이 스케일 조절이 가능할 수 있다.
적색 방출 및 녹색 방출 부품은 실시예 1과 유사한 공정으로 제조한다. 또한, 청색 방출 부품은 게스트 물질을 잉크젯 인쇄하지 않으면서 스핀 코팅에 의해 제조한다. 유기 전자 부품의 방출 특성은 넓은 강도 범위에 걸쳐 색상 분석기 (Chroma 모델 71701)를 사용하여 측정한다. 그 결과를 도 10-12에 도시하였다. 청색 부품은 도 12에서 약 0.16의 x 및 약 0.20의 y에서의 색좌표를 보여준다. 색상은 3차수 규모에서 안정한 상태를 유지한다. 적색 및 녹색 성분의 색상은 각각 도 10 및 11에서 강도 범위 (유사한 규모에 걸쳐 구동 전류를 변경시킴)의 2-3차수에 걸쳐 유사한 색 안정성을 보인다. 상기 결과는 또한 도 13에 도시된 바와 같이 CIE1931 색도 차트에서 입증된다. 게스트 물질을 갖는 녹색 및 적색 부품의 색 안정성은 실질적으로 게스트 물질이 없는 청색 부품과 유사하다.
상기 결과는 녹색 및 적색 게스트 물질이 비교적 균일한 농도 프로필로 유기 활성층 내로 이동함을 입증한다. 2-3차수 규모로 변경된 전류 및 도핑된 유기 활성층의 소자 재조합 대역에 대해, 색좌표 (따라서 방출 프로필)는 공지의 방법에서 관찰되는 극적인 색상 변경과는 대조적으로 일정하게 유지된다.
2-3차수 규모의 전류 변경에 걸쳐 입증된 색 안정성은 각 색상에 대해 6비트 (64레벨), 8비트 (256레벨), 심지어 10비트 (1024레벨) 이상의 그레이 레벨에서 전류 (따라서 강도)를 조절함으로써 전색 디스플레이에 동력이 공급될 수 있도록 한다. 반대로, 현재 공지된 소자의 컬러 픽셀의 그레이 스케일 조절은 고정 방출 피 크 강도(색상을 고정시키기 위해)의 다른 수단(예를 들어 시간 도메인)에 의해 동력이 공급된다.
상기 명세서에서, 본 발명은 구체적인 실시태양을 참조로 설명되었다. 그러나, 당업계의 통상의 기술자는 하기 청구의 범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 변화를 수행할 수 있음을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 상기 모든 변형은 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이익, 다른 잇점 및 문제에 대한 해결책은 구체적인 실시태양에 관하여 상기 설명되었다. 그러나, 이익, 잇점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이익, 잇점 또는 해결책을 발생시키거나 보다 현저하게 할 수 있는 임의의 부재(들)은 임의의 또는 모든 청구의 범위의 중요하거나 필요하거나 본질적인 특징 또는 부재로서 간주되지 않아야 한다.

Claims (32)

  1. 제1 액체 조성물을 유기층의 제1 부분 상에 배치하는 것을 포함하며, 상기 제1 액체 조성물은 1종 이상의 제1 게스트 물질 및 제1 액체 매질을 포함하고, 상기 제1 액체 조성물은 유기층과 접촉하고 제1 게스트 물질의 실질적인 양은 유기층 내로 이동하는 것인, 1종 이상의 게스트 물질을 유기층에 포함시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유기층이 제1 액체 조성물을 유기층 상에 배치하기 전에 실질적으로 고체층인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 액체 조성물을 유기층 상에 배치한 후에, 실질적으로 모든 제1 게스트 물질이 유기층 내로 이동하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제1 게스트 물질이 약 40℃ 이하의 온도에서 유기층 내로 이동하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 유기층을 기판 상에 형성하는 단계를 더 포함하고, 여기서 제1 액체 조성물을 유기층 상에 배치하는 단계가 기판 상에 존재하는 웰 구조체 없이 수행되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 유기층을 기판 상에 형성하고, 기판 상에 유기층을 형성하기 전에 웰 구조체를 기판 상에 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 제2 액체 조성물을 유기층의 제2 부분 상에 배치하는 것을 더 포함하고, 여기서 제2 액체 조성물은 제2 게스트 물질 및 제2 액체 매질을 포함하고; 제2 게스트 물질은 제1 게스트 물질과 상이한 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제1 액체 매질 및 제2 액체 매질이 동일한 용매인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 최종 유기 전자소자에서, 유기층의 제3 부분에 제1 및 제2 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 제1 액체 조성물을 유기층 상에 배치하는 단계가 정밀 적층 기술을 사용하여 수행되는 것인 방법.
  11. 제1 게스트 물질을 기판의 제1 부분 상에 배치하는 단계; 및 유기층을 기판 및 제1 게스트 물질 상에 형성하는 단계를 포함하며, 제1 게스트 물질의 실질적인 양이 유기층 내로 이동하는 것인, 1종 이상의 게스트 물질을 포함하는 유기층을 형성하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 유기층을 형성한 후에, 실질적으로 모든 제1 게스트 물질이 유기층 내로 이동하는 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 제2 액체 조성물을 기판의 제2 부분 상에 배치하는 단계를 더 포함하고, 여기서 제2 액체 조성물은 제2 게스트 물질을 포함하고; 제2 게스트 물질은 제1 게스트 물질과 상이한 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 유기층이 제2 부분 상에도 형성되는 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 최종 유기 전자소자에서, 기판의 제3 부분 상에 존재하는 유기층에 제1 및 제2 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는 것인 방법.
  16. 기판;
    기판 상에 존재하는, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 연속 유기층; 및
    제1 게스트 물질을 포함하며,
    제1 게스트 물질의 실질적인 양은 연속 유기층 내에 존재하고, 제1 게스트 물질의 적어도 일부는 제1 부분 내에 존재하고; 연속 유기층의 제2 부분에는 제1 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는 것인 유기 전자소자.
  17. 제16항에 있어서, 연속 유기층이 유기 활성층을 포함하는 것인 유기 전자소 자.
  18. 제17항에 있어서, 연속 유기층이 제3 부분을 더 포함하고, 제2 부분이 제1 부분과 제3 부분 사이에 존재하고; 유기 전자소자가 연속 유기층의 제1 부분을 포함하는 제1 유기 전자 부품 및 연속 유기층의 제3 부분을 포함하는 제2 유기 전자 부품을 포함하고, 제1 유기 전자 부품은 제1 방출 최대치를 갖거나 제1 파장에서 방사선에 반응하도록 디자인되고, 제2 유기 전자 부품은 제2 방출 최대치를 갖거나 제1 파장과 상이한 제2 파장에서 방사선에 반응하도록 디자인되는 것인 유기 전자소자.
  19. 제18항에 있어서, 유기 전자 부품이 연속 유기층의 제2 부분을 포함하지 않는 것인 유기 전자소자.
  20. 제19항에 있어서, 연속 유기층의 제2 부분에 제1 및 제2 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는 것인 유기 전자소자.
  21. 제18항에 있어서, 웰 구조체가 제1 유기 전자 부품과 제2 유기 전자 부품 사이에 존재하지 않는 것인 유기 전자소자.
  22. 제18항에 있어서, 각각의 제1 및 제2 유기 전자 부품의 효율이 약 0.4 cd/A 이상인 것인 유기 전자소자.
  23. 제16항에 있어서, 연속 유기층이 필터층의 적어도 일부인 유기 전자소자.
  24. 제23항에 있어서, 연속 유기층이 제3 부분을 더 포함하고, 제2 부분은 제1 부분과 제3 부분 사이에 존재하고, 연속 유기층의 제1 부분은 제1 파장 또는 제1 파장 스펙트럼이 제1 부분을 통해 투과되도록 디자인되고; 연속 유기층의 제3 부분은 제2 파장 또는 제2 파장 스펙트럼이 제3 부분을 통해 투과되도록 디자인되고; 제2 파장은 제1 파장과 상이한 것인 유기 전자소자.
  25. 제16항에 있어서, 연속 유기층이 제3 부분을 더 포함하고, 제2 부분이 제1 부분과 제3 부분 사이에 존재하고, 웰 구조체가 연속 유기층의 임의의 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분 사이에 존재하지 않는 것인 유기 전자소자.
  26. 제16항에 있어서, 연속 유기층의 제1 표면 근처의 제1 게스트 물질의 제1 농도가 연속 유기층의 제2 표면 근처의 제1 게스트 물질의 제2 농도와 상이한 차수 규모 미만이고, 제2 표면이 제1 표면과 대향하는 것인 유기 전자소자.
  27. 제18항에 있어서, 제1 게스트 물질이 연속 유기층 내에 실질적으로 완전히 존재하는 것인 유기 전자소자.
  28. 기판의 제1 부분 및 제2 부분 상에 존재하는 연속 유기층; 및 실질적으로 완전히 연속 유기층 내에 존재하는 제1 게스트 물질을 포함하는 유기 전자소자를 제공하며, 여기서 제1 게스트 물질의 적어도 일부는 제1 부분 내에 존재하고, 제1 게스트 물질은 연속 유기층의 제2 부분 내에 실질적으로 존재하지 않고, 유기 전자소자 내의 제1 유기 전자 부품은 제1 전극, 제2 전극, 및 연속 유기층의 제1 부분을 포함하지만, 연속 유기층의 제2 부분은 포함하지 않는 것인 단계;
    제1 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위차로 바이어싱하고, 여기서 제1 유기 전자 부품은 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 제1 파장에서 방사선에 반응하는 것인 단계; 및
    제1 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제1 전위와 유의하게 상이한 제2 전위차로 바이어싱하고, 여기서 제1 전자 부품은 실질적으로 제1 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 실질적으로 제1 파장에서 방사선에 반응하는 것인 단계
    를 포함하는, 유기 전자소자를 사용하기 위한 방법.
  29. 제28항에 있어서, 제1 유기 전자 부품이 제1 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극 사이의 최대 구동 전위차 이하에서 작동되도록 디자인되고, 각각의 제1 및 제2 전위차가 최대 구동 전위차 이하인 방법.
  30. 제28항에 있어서, 각각의 제1 및 제2 전위차가 약 2 내지 5 볼트인 방법.
  31. 제28항에 있어서, 유기 전자소자가 유기 전자소자 내에 제2 유기 전자 부품을 더 포함하고, 제2 유기 전자 부품은 제1 전극, 제2 전극 및 연속 유기층의 제2 부분을 포함하고, 연속 유기층의 제2 부분에는 제1 게스트 물질이 실질적으로 존재하지 않는 것인 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    제2 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제3 전위차로 바이어싱하며, 여기서 제2 전자 부품은 제2 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 제2 파장에서 방사선에 반응하는 것인 단계; 및
    제2 유기 전자 부품의 제1 전극과 제2 전극을 제3 전위차와 상이한 제4 전위차로 바이어싱하며, 여기서 제2 전자 부품은 실질적으로 제2 방출 최대치에서 방사선을 방출하거나 실질적으로 제2 파장에서 방사선에 반응하는 것인 단계
    를 더 포함하는 것인 방법.
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