KR20060133985A - 유기 발광 장치의 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20060133985A
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라구나스 파디야스
존 이. 오트만
데이비드 에이. 엥글러
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 유기 전자 장치 및 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 웹, 가요성 기재를 전진시키고, 제1 전극, 발광층 및 제2 전극을 도포함을 포함하고, 이때 제1 전극층은 전진하는 웹의 방향에서 연속적이다. 본 방법은 전진하는 웹의 방향의 치수 및 면적을 갖는 유기 발광 장치를 형성하는 일부분을 웹으로부터 절단함을 추가로 포함할 수 있다.
유기 발광 장치, OLED, 발광층

Description

유기 발광 장치의 제조 방법{METHOD OF MAKING AN ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기 전자 장치 및 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전자 장치는 유기 물질의 층들을 포함하고 이중 하나 이상이 전류를 전도할 수 있는 제품이다. 유기 전자 장치의 예는 유기 발광 다이오드(OLED)이다. OLED는 전형적으로 두 전극, 음극 및 양극 사이에 배치된 이미터(emitter)의 양쪽에 있는 유기 발광층 및 임의의 유기 전하수송층으로 이루어진다. 때때로 전등으로 불리는 OLED는 얇은 프로파일, 낮은 중량, 및 낮은 구동 전압(예컨대 약 20볼트 미만) 때문에 전자 매체에서 사용하기에 바람직하다. OLED는 그림의 역광조명, 화소화(poxelated) 표시, 및 대형 발광 그래픽과 같은 용도에서의 사용이 가능하다.
OLED 장치를 제조하는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방법은 웹 수용체 기재위에 다양한 층을 형성함을 포함한다. 여러 층의 적절한 배열(예: 양극으로부터 전기적으로 단리된 음극의 제공)을 제공하기 위하여, 다수의 침착 및 패턴화 단계를 사용하여 최종의 장치 구조물을 제조한다. 특히, 미국 특허 제6,410,201호 및 미국 특허 제6,579,422호에 기술된 것과 같은 양극(예컨대, 인듐-주석 산화물)을 패턴화하는 것이 일반적인 관행이다.
다양한 OLED 구조 및 제조 방법이 기술되어 있지만, 제조 방법의 개선에서 산업상 이점이 있을 것이다.
발명의 요약
본 발명은 하나 이상의 전극층이 전지하는 웹의 방향에서 연속적인 유기 발광 장치의 제조 방법을 기술한다. 하나의 실시양태에서, 본 방법은 (예컨대, 투명한) 가요성 기재(예: 플라스틱 필름)를 포함하는 웹을 전진시키고, 제1 전극층을 도포함을 포함한다. 다른 실시양태에서, 전진하는 웹은 제1 전극층 또는 전극 접촉부로서 사용하기에 적합한 전도성 가요성 기재를 포함한다. 또 하나의 실시양태에서, 본 방법은 발광층을 도포하고, 제1 전극층으로부터 전기적으로 단리된 제2 전극층을 제공함을 포함한다.
제1 전극층은 양극이고 제2 전극층은 음극일 수 있거나, 반대일 수 있다. 연속 전극층(들)은 전진하는 기재의 주변 가장자리까지 계속될 수 있다. 본 방법은 임의로는 발광층과 하나 이상의 전극층 사이에 유기 전하수송층과 같은 다른 층을 도포함을 포함할 수 있다. 이 방법의 단계는 배치식, 단계식 또는 연속식 공정으로 수행될 수 있다.
하나의 양상에서, 제1 및(또는) 제2 전극층은 또한 전진하는 웹의 방향에 수직인 방향에서 연속적일 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 제1 전극층의 일부분 및(또는) 가요성 기재의 일부분에 절연층을 제공하는 것이 바람직하다.
다른 양상에서, 제1 전극층은 둘 이상의 줄무늬를 포함하는 패턴으로 도포될 수 있다. 줄무늬는 전진하는 웹의 방향에 실질적으로 평행한 것 내지 실질적으로 비스듬한 것이다. 제1 전극층이 실질적으로 비스듬한 실시양태의 경우, 제2 전극층은 전진하는 웹의 방향에서 연속적이다. 제1 전극층이 실질적으로 평행한 실시양태의 경우, 제2 전극층은 바람직하게는 제1 전극층의 패턴에 실질적으로 수직으로 정렬되는 줄무늬 패턴을 포함한다. 전극층 패턴(들)은 바람직하게는 전극층을 도포하기 전에 마스크(mask)를 도포하고, 도포 후 마스크를 제거함으로써 도포된다.
본원에 기술된 임의의 방법은 전진하는 웹의 방향의 치수 및 면적을 갖는 유기 발광 장치를 형성하는 부분을 웹으로부터 절단함을 추가로 포함할 수 있다. 전극층 및 발광층 및 다른 작용층(예: 정공주입층, 전자수송층 등)은 바람직하게는 절단 전의 장치의 치수를 넘어서 연속적이다. 치수는 약 10인치 이하일 수 있다. 연속되는 전극층 및 발광층 및 다른 작용층(예: 정공주입층, 전자수송층 등)은 바람직하게는 장치의 면적 전체에 걸쳐서 연속적이다.
도 1은 유기 발광 장치의 전형적인 제조 방법의 평면도를 도시한다.
도 2는 라이너(liner)에서 제거한 후의, 도 1의 웹의 횡단면도를 도시한다.
본원에 사용된 바와 같이, "유기 전기발광 장치"란 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기 전기발광 물질의 층 또는 층들을 포함하는 제품을 가리킨다. 전형적으로, 하나 이상의 전극은 유기 전기발광 물질에 의해 방사되는 빛을 전달할 수 있다. 이 장치는 전형적으로 장치의 치수 전체에 걸쳐서 연속적인 하나 이상의 가요성 기재층을 포함한다.
유기 전기발광 장치(OLED)의 제조 방법이 기술되어 있다. 하나 이상의 전극층은 전진하는 웹의 방향에서 연속적이다. 따라서, 전진하는 웹의 방향에서 음극층이 연속적일 수 있거나, 양극층이 연속적일 수 있거나, 또는 두 전극층이 연속적일 수 있다. 전극층중 하나 또는 둘다는 또한 전진하는 웹의 방향에 수직인 방향(즉, 크로스-웹 방향)에서 연속적일 수 있다. 연속적인 전극층이 크로스-웹 방향에서 또한 연속적이거나 불연속적인지에 상관없이, 본 발명의 방법은 유기 발광(예컨대, LEP)층(518)을 도포하고, 제1 전극으로부터 전기적으로 단리된 제2 전극층(522)을 도포함을 추가로 포함한다. LEP층은 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된다.
배치식 또는 단계식 공정이 또한 사용될 수 있지만, 본 발명의 OLED 장치의 제조 방법은 연속 롤-투-롤 공정을 사용한다. 도 1 및 도 2를 참조로 하여, 가요성 기재 웹(512)이 롤에 제공된다. 하나의 양상에서, 가요성 기재는 (예컨대, 투명한) 중합체성 필름일 수 있다. 또 다르게는, 기재는, 예를 들어 중합성 물질을 코팅하고, 이 물질을 즉시 경화시킴으로써, 라이너(510)위 동일 장소에서 형성될 수 있다. 이러한 실시양태에 있어서, 본 발명의 방법은 제1 전극층(514)을 도포함을 포함한다. 전형적으로, 제1 전극층은 가요성 기재에 직접 도포된다. 그러나, 제1 전극층을 도포하기 전에 전기절연층, 평탄화층(예컨대, 중합체), 표면개질층(예컨대, 폴리아닐린 또는 폴리인돌과 같은 대전방지제) 등과 같은 다른 임의의 층을 도포할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 제1 전극층이 그 위에 배치되지만, 가요성 기재 웹에 직접 접촉하지 않을 수 있다. 또한, 미리 도포된 제1 전극층을 갖는 가요성 기재도 또한 사용될 수 있는데, 배치식 또는 단계식 공정의 전형이다.
가요성(예컨대, 비전도성) 웹에 제1 전극층을 도포하는 것의 대안으로서, 본 방법은 가요성 전도성 기재의 전진을 사용할 수 있는데, 이때 이러한 기재는 제1 전극층으로서 사용하기에 적합하다. 전도성 기재는 장치의 전극으로서 더 적합할 수 있는 제2 전도성 물질로 추가로 코팅될 수 있다. 가요성 기재로서 제공될 수 있는 다양한 금속 필름 및 다른 전도성 물질이 이러한 목적에 적합하고, 이들중 일부를 이어서 기술한다.
제1 전극층은 전진하는 웹의 방향에 수직인 방향(즉, 크로스-웹 방향)에서 불연속적일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(514)은 둘 이상의 줄무늬를 포함하는 패턴을 포함할 수 있는데, 이때 줄무늬는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전진하는 웹의 방향에 평행하게 정렬되어 있다. 유사하게, 제1 전극 패턴은 다수의 줄무늬, 줄모양 등을 포함할 수 있다. 줄무늬는 제1 전극층이 없는 부분에 의해 분리된다. 이러한 부분은 또한 전진하는 웹의 방향에서 연속적일 수 있다. 도 1에 의해 예시된 바와 같이, 제2 전극층(522)도 또한 전진하는 웹의 방향에서 연속적일 수 있다. 또한, 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 제2 전극층(522)도 또한 크로스-웹 방향에서 연속적일 수 있다. 그러나, 또 다르게는 제2 전극층은 둘 이상의 줄무늬를 포함하는 패턴을 포함할 수 있는데, 이때 줄무늬는 제1 전극 패턴에 실질적으로 평행인 것 내지 실질적으로 수직인 것이다. 또한, 제2 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적이라면, 제1 전극층은 불연속적일 수 있고, 따라서 예를 들어 전진하는 웹의 방향에 대하여 평행하지 않은 줄무늬 패턴을 포함한다. 이러한 줄무늬 패턴은 전진하는 웹의 방향에 실질적으로 비스듬한 것 내지 실질적으로 수직인 것일 수 있다.
또 다르게는, 제1 전극층은 크로스-웹 방향에서 연속적일 수 있다. 이러한 실시양태에 있어서, 본 방법은 바람직하게는 절연층을 도포함을 추가로 포함한다. 절연층은 제2 전극층으로부터 전기적으로 단리된 제1 전극을 제공하기 위하여 제1 전극층의 일부분 위에 도포될 수 있다. 다른(예컨대, 후속) 단계에서, 절연층위에 제2 전극이 도포된다. 그 아래에 절연층을 갖는 부분에 전기통신이 이루어진다. 또 다르게는, 가요성 기재 웹에 절연층을 도포하고, 이를 제1 전극층을 도포한 후에 제거할 수 있다.
본 방법은 임의로는 당업계에 공지된 바와 같이 다른 임의의 층을 도포함을 추가로 포함한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조로 하여, 하나 이상의 정공수송층(516)이 발광층과 양극층 사이에 배치될 수 있다.
두 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적인 실시양태에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 장치의 횡단면은 전진하는 웹의 방향 전체에 걸쳐서 동일하다. 당업자는 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적이지 않지만 특정한 예시된 횡단면에서는 연속적인, 도 2에 도시된 횡단면도가 또한 대표적인 장치임을 안다. 그러나, 이러한 다른 장치는 전진하는 웹의 방향에서 변하는 장치의 횡단면에 의해 구별될 수 있다.
그러나, 유기 발광층은 전진하는 웹의 방향에서 불연속이도록 도포될 수 있고, LEP층은 또한 바람직하게는 전진하는 웹의 방향에서 연속적이다. 이러한 식으로 유기 발광층과 함께 두 전극층을 제공함에 있어서, 발광 구역은 또한 전진하는 웹의 방향에서 연속적이다. 대조적으로, 전진하는 웹의 방향에서 불연속적인 전형적인 패턴 코팅에 의해 패턴의 주변 치수로 정해지는 발광 구역이 생성된다. 따라서, 본 발명은 유리하게는 전진하는 웹의 방향에서 크기가 변할 수 있는 OLED 장치의 제조 방법을 제공한다. 하나의 연속 발광 구역(520)을 갖는 별개의 OLED 장치는, 예를 들어 도 1의 (521) 및 (523)에 의해 도시된 바와 같이 크로스-웹 방향으로 웹을 절단함으로써 형성될 수 있다. 생성된 장치는 (521)로부터 (523)에 걸친 전진하는 웹의 방향으로 치수를 갖는다. 도 1에 의해 분명히 나타나듯이, 연속층 및 특히 전극층은 절단 전의 장치의 치수를 넘어서 연속적이다.
따라서, 본 발명의 장치의 길이는 변할 수 있다. 장치가 발광 구역의 치수 전체에 걸쳐서 소기의 사용 수명동안 균일한 휘도를 갖도록, 길이(즉, 전진하는 웹의 방향에서의 치수)는 바람직하게는 장치의 길이를 가로질러 전압 강하를 최소하도록 선택된다. 이러한 목적에 적합한 길이는 전극층의 전도성에 의존한다. 전형적으로, 약 10오옴/제곱의 낮은 저향률을 갖는 투명 양극층(예컨대, ITO)에 적합한 길이는 약 10인치(25㎝) 이하이다. 바람직하게는 길이는 약 6인치(15㎝) 이하이다. 길이는 전형적으로 약 1인치(2.54㎝) 이상이고, 더 바람직하게는 약 2인치(5㎝) 이상이다. 전형적으로, 각 장치의 가장 작은 치수(즉, 크로스-웹 방향의 폭)는, 당업계에 공지된 바와 같이 장치를, 예를 들어 전도성 호일의 부착, 전도성 접착제의 사용, 통상적인 납땜에 의해 다른 장치 또는 전원과 전기통신되도록 쉽게 결합시킬 수 있기에 충분한 크기이다. 따라서, 각 장치는 전형적으로 약 1/8인치(3.2㎜) 이상, 바람직하게는 약 3/4인치(19㎜) 이상, 더 바람직하게는 약 1인치(2.54㎜) 이상의 폭을 갖는다. 각각의 개별 장치의 폭은 고저향률의 투명 전극을 포함하는 장치의 경우 전형적으로 약 2인치(5㎜) 이하이다.
양극 및 음극 전기 접촉부(들)은 바람직하게는 장치의 주변 가장자리(예컨대, 세그먼트(segment))를 따라 접근하기 쉽다. 제1 전기 접촉부(예컨대, 양극)는 제1 주변 가장자리상에 존재한다. 제2 전기 접촉부(예컨대, 음극)는 제1 전기 접촉부와 동일하거나 상이한 주변 가장자리상에 존재한다. 예를 들어, 실질적으로 직사각형인 장치(예컨대, 세그먼트)의 경우, 제1 전기 접촉부는 장치의 폭을 한정하는 가장자리(예컨대, 도 1의 (521) 또는 (522))상에 배치될 수 있고, 제2 전기 접촉부는 장치의 길이를 한정하는 가장자리(즉, 도 1의 (524) 또는 (525)) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 제2 전기 접촉부는, 제2 전기 접촉부가 제1 주변 가장자리에 평행한 제2 주변 가장자리상에 배치되는 경우에서와 같이, 제1 전기 접촉부에 대향하는 주변 가장자리상에 배치된다. 대향 주변 가장자리(즉, 대향 말단)상에 전기 접촉부를 위치시킴으로써, 다수의 장치(예컨대, 세그먼트)를 쉽게 행렬로 결합시킬 수 있지만, 2003년 11월 4일자로 출원된, "세그먼트화된 유기 발광 장치(SEGMENTED ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE)"란 발명의 명칭의, 계류중인 미국 특허출원 제10/701337호에 기술된 바와 같이 장치의 전기 접촉부를 결합시키기 위하여 최소의 전도성 물질을 사용한다. 임의로는, 전극은 발광 구조물의 바깥 주변을 넘어서 계속될 수 있다.
주변 가장자리를 따라 접근가능한 전기 접촉부를 제공하는 것은 코팅되지 않은 가요성 투명 기재를 전극층까지 정돈함으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 바람직하게는 이는 (예컨대, 제1 및 제2) 전극층을 이들이 가요성 기재의 바깥 주변 가장자리까지 계속되도록 도포함으로써 이루어진다. 예를 들어, 제1 전극층(예컨대, 양극)을 둘 이상의 줄무늬를 갖는 패턴으로 코팅하는 실시양태에서, 전기 접촉부는 웹을 크로스-웹 방향으로 절단할 때 주변 가장자리(521 또는 523)를 따라 접근가능하다.
장치의 기재는 투명하거나, 반투명하거나 또는 불투명할 수 있다. 또한, 기재는 배치식 공정의 경우에는 단단할 수 있지만, 연속식 롤-투-롤 공정의 경우에는 가요성이다. 적합한 강성 투명 기재의 예로는 유리, 폴리카르보네이트, 아크릴 등이 있다. 적합한 가요성 투명 기재의 예로는 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르 나프탈레이트 및 폴리카르보네이트), 폴리올레핀(예컨대, 선형, 분지형 및 환상 폴리올레핀), 폴리비닐(예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 아세탈, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 등), 셀룰로즈 에스테르 베이스(예컨대, 셀룰로즈 트리아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트), 폴리술폰(예: 폴리에테르술폰), 열안정화 및 열경화된 연신 필름(예컨대, 폴리(에틸렌 나프탈레이트)) 및 다른 통상의 중합체성 필름이 있다. 기재는 임의로는 차단벽 코팅, 정전기 소산 특성을 가질 수 있거나 또는 대전방지성 코팅을 포함한다. 예를 들어, 바이엘(Bayer)로부터 상표명 "바이트론 피(Baytron P)"로 상업적으로 입수가능한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌술포네이트) 수성 분산액을 기재에 도포한 후, 제1 전극층을 도포하기 전에 차단층을 도포할 수 있다.
일반적으로, 전극은 금속, 합금, 금속 화합물, 전도성 금속 산화물, 전도성 세라믹, 전도성 분산액 및 전도성 중합체와 같은 전도성 물질로 이루어진다. 적합한 물질은, 예를 들어 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 알루미늄, 칼슘, 바륨, 마그네슘, 티탄, 티탄 질화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 플루오르 도핑된 주석 산화물(FTO), 흑연, 및 폴리아닐린을 함유할 수 있다. 전극은 단일 층 또는 다수 층의 전도성 물질을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극은 알루미늄층 및 금층, 칼슘층 및 알루미늄층, 알루미늄층 및 리튬 플루오라이드층, 또는 금속층 및 전도성 유기층을 포함할 수 있다. 모든 용도에 있어서(예: 표시 및 조명 용도), 하나 이상의 전극(예컨대, 양극)은 발광 구조물에 의해 방사되는 발광을 전달할 수 있다. 가요성 웹의 형태에 제공될 수 있는 임의의 이러한 물질은 전도성 가요성 기재로서 사용될 수 있다.
양극은 일반적으로 높은 일함수(예컨대, 약 4.5eV보다 높은)를 갖는 물질로부터 제조된다. 전형적으로, 양극은 발광 구조물에 의해 방사되는 발광을 전달할 수 있다. 적합한 물질로는 금, 백금, 니켈, 흑연, 은 또는 이들의 혼합물과 같은 음전기 금속의 얇은 층을 포함한다. 양극은 또한 예를 들어 인듐 주석 산화물과 같은 전도성 금속 산화물로부터 제조될 수 있다.
음극은 일반적으로 양극보다 낮은 일함수(예컨대, 약 4.5eV 미만)를 갖는 물질로부터 제조된다. 적합한 물질로는 n-도핑된 규소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 등이 있다. 예를 들어, 음극은 리튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 또는 이들의 혼합물을 함유할 수 있다. 이러한 음극 물질은 물, 산소 또는 이들의 혼합물과 반응하는 경향을 가지며, 유리하게는 캡슐화에 의해 보호될 수 있다.
전극의 제조 방법으로는 스퍼터링, 증착, 레이저 열패턴화, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 열 헤드 인쇄 및 포토리쏘그래피(photolithography) 패턴화가 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 전극은 가장 일반적으로는 증착에 의해 제조된다. 본원에 사용된 바와 같이, 연속 전극층에 있어서 "패턴"이란 크로스-웹 방향에서 둘 이상의 연결되지 않은 부분으로 나뉘어짐을 가리킨다. 일부 실시양태에서, 구성요소는 그 구성요소의 일부를 제거함으로써 패턴화된다. 예를 들어, 구성요소는 전도성 층을 에칭(etching)하기 위하여, 예컨대 강산을 사용하여 에칭할 수 있다. 다른 실시양태에서, 구성요소는 구성요소의 침착에 의해 패턴화된다. 예를 들어, 마스크 또는 다른 인쇄 방법을 전극 침착 이전에 사용할 수 있고, 침착 공정 후에 제거되는 차폐물이 완성된다.
발광층은 전형적으로 하나 이상의 유기 전기발광 물질을 함유한다. 전기발광 물질의 비제한적인 예로는 형광 또는 인광 물질이 있다. 유기 전기발광 물질의 예로는 소분자(SM) 이미터(예컨대, 비중합체성 이미터), SM 도핑된 중합체, 발광 중합체(LEP), 도핑된 LEP, 또는 블렌딩된 LEP가 있을 수 있다. 유기 발광 물질은 단독으로 제공되거나, 또는 유기 전기발광 표시 또는 장치에서 작용성이거나 비작용성인 임의의 다른 유기 또는 무기 물질과 함께 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 전기발광 물질은 발광 중합체(LEP)를 포함한다. LEP 물질은 전형적으로, 바람직하게는 용액 가공하기에 충분한 필름-형성 특성을 갖는 공액 중합체성 또는 올리고머성 분자이다. 본원에 사용된 바와 같이, "공액 중합체 또는 올리고머 분자"란 중합체 주쇄를 따라 비편재화된 π-전자 시스템을 갖는 중합체 또는 올리고머를 가리킨다. 이러한 중합체 또는 올리고머는 반도전성이고, 중합체 또는 올리고머 쇄를 따라 양전하 및 음전하 운반체를 지지할 수 있다.
적합한 부류의 LEP 물질의 예로는 폴리(페닐렌비닐렌), 폴리(파라-페닐렌), 폴리플루오렌, 현재 공지되어 있거나 나중에 개발되는 다른 LEP 물질, 및 이들의 공중합체 또는 블렌드가 있다. 적합한 LEP는 또한 분자 도핑되거나, 형광 염료 또는 광발광성 물질과 함께 분산되거나, 활성 또는 비활성 물질과 블렌딩되거나, 활성 또는 비활성 물질과 함께 분산될 수 있다. LEP 물질은, 예를 들어 기재상에서 LEP 물질의 용매 용액을 주조하고 용매를 증발시켜 중합체성 필름을 생성함으로써 발광 구조물로 성형될 수 있다. 또 다르게는, LEP 물질은 선구물질 종의 반응에 의해 기질위 동일 장소내에 형성될 수 있다. LEP층을 형성하는 적합한 방법은 미국 특허 제5,408,109호에 기술되어 있다. LEP 물질로부터 발광 구조물을 형성하는 다른 방법의 비제한적인 예로는 레이저 열패턴화, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 열 헤드 인쇄, 포토리쏘그래피 패턴화 및 압출 코팅이 있다. 발광 구조물은 단일 층 또는 다수 층의 LEP 물질 또는 다른 전기발광 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 전기발광 물질은 하나 이상의 소분자 이미터를 포함할 수 있다. SM 전기발광 물질은 전하수송, 전하차단, 및 반도전성 유기 또는 유기금속 화합물을 포함한다. 전형적으로, SM 물질은 진공 침착되거나 용액으로부터 코팅되어 장치내에 얇은 층을 형성할 수 있다. 실제적으로, 다수 층의 SM 물질은 전형적으로 효율적인 유기 전기발광 장치를 제조하는데 사용되는데, 주어진 물질은 일반적으로 바람직한 전하수송 및 전기발광 특성을 둘다 가지지 않기 때문이다.
SM 물질은 일반적으로 이미터 물질, 전하수송 물질, 이미터층내 도펀트(dopant)(예컨대, 방사되는 색을 조절하기 위하여), 전하수송층 등과 같은 OEL 표시 및 장치에 사용될 수 있는 비중합체성 유기 또는 유기금속 물질이다. 일반적으로 사용되는 SM 물질로는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘(TPD) 및 금속 킬레이트 화합물(예: 트리스(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄(AlQ))이 있다.
유기 전기발광 장치는 임의로는 정공수송층(416), 전자수송층, 정공주입층, 전자주입층, 정공차단층, 전자차단층, 완충층 등을 포함할 수 있다. 이들 및 다른 층 및 물질을 사용하여 OEL 장치의 전자 특성 및 특징을 바꾸거나 조절할 수 있다. 예를 들어, 이러한 층 및 물질을 사용하여 바람직한 전류/전압 반응, 바람직한 장치 효율, 바람직한 휘도 등을 달성할 수 있다. 또한, 광발광 물질을 제공하여 유기 전기발광 물질에 의해 방사되는 빛을 다른 색으로 전환시킬 수 있다. 이들 임의의 층은 두 전극 사이에 위치될 수 있으며, 발광층 또는 별개 층의 일부일 수 있다.
예를 들어, 유기 전기발광 장치는 임의로는 발광 구조물과 제1 또는 제2 전극중 하나 사이에 정공수송층을 포함할 수 있다. 정공수송층은 장치내로의 정공의 주입 및 음극을 향한 정공의 이동을 촉진한다. 정공수송층은 또한 전자의 양극으로의 통과에 대한 차단벽으로서 작용할 수 있다. 정공수송층은, 예를 들어 디아민 유도체(예: N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘, N,N'-비스(3-나프탈렌-2-일)-N,N-비스(페닐)벤지딘), 또는 트리아릴아민 유도체(예: 4,4',4"-트리스(N,N'-디페닐아미노)트리페닐아민, 또는 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐아미노)트리페닐아민을 포함할 수 있다. 다른 예로는 구리 프탈로시아닌 및 1,3,5-트리스(4-디페닐아미노페닐)벤젠이 있다. 유기 전기발광 장치는 임의로는 발광 구조물과 제1 또는 제2 전극중 하나 사이에 전자수송층을 포함할 수 있다. 전자수송층은 전자의 주입 및 재결합 대역을 향한 전자의 이동을 촉진한다. 전자수송층은 또한 음극으로의 정공의 통과에 대한 차단벽으로서 작용할 수 있다. 정공이 음극에 도달하지 못하게 하고 전자를 양극에 도달하지 못하게 하면 더 높은 효율을 갖는 전기발광 장치가 생성될 것이다. 전자수송층에 적합한 물질의 예로는 트리스(8-히드록시퀴놀레이토) 알루미늄, 1,3-비스[5-(4-(1,1-디메틸에틸)페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠, 2-(비페닐-4-일)-5-(4-(1,1-디메틸에틸)페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 및 당업계에 공지된 다른 화합물이 있다.
전극, 발광 구조물, 및(또는) 다른 임의의 층은 하나 이상의 층을 레이저 열 패턴화에 의해 전달함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 유기 전기발광 물질을 공여체 시이트상에 코팅한 다음, 선택적으로 단독으로 수용체 시이트에 전달하거나, 다른 층 또는 하나 이상의 전극과 함께 수용체 시이트에 전달할 수 있다. 수용체 시이트는 하나 이상의 전극, 트랜지스터, 축전기, 절연체 리브(rib), 스페이서(spacer), 여광기, 블랙 매트릭스(black matrix), 정공수송층, 전자수송층, 전자 표시 및 장치에 적합한 다른 요소, 또는 이들의 혼합물로 미리 패턴화될 수 있다.
장치는 캡슐화될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "캡슐화"란 용어는 산소 및 물에 대한 노출이 없는 (예컨대, 음극) 전극 표면을 가짐을 가리킨다. 장치가 개별적으로 캡슐화되는 실시양태에 있어서, 캡슐화층에 전기 접촉부를 노출시키는 개구가 만들어진다. 다양한 구성요소의 조성에 따라, 유기 전기발광 장치의 유용한 수명은 캡슐화에 의해 연장될 수 있다. 예를 들어, 일부 전극 물질 및 발광 구조물은 산소, 수분 또는 이들의 혼합물에 대한 장기간의 노출시 열화된다. 캡슐화는 제2 전극 또는 발광 구조물과 산소 또는 수분의 접촉을 감소시킨다.
장치는 전형적으로 세라믹 물질, 유리 물질, 중합체성 물질 등을 포함한(이에 한정되지는 않음) 비전도성 물질로 캡슐화된다. 이러한 비전도성 물질도 또한 절연층으로서 사용하기에 적합하다. 캡슐화층의 전형적인 두께는 약 0.5밀(0.012㎜) 내지 약 2밀(0.05㎜)이지만, 절연층의 두께는 전형적으로 0.01미크론 내지 5미크론이다. 적합한 중합체성 물질로는 열가소성 또는 열경화성 단독중합체 및 열가소성 또는 열경화성 공중합체가 있다. 사용될 수 있는 중합체성 물질의 예로는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 에폭시 또는 이들의 혼합물이 있다. 일부 실시양태에서, 캡슐화 중합체성 물질은 열용융형 접착체 또는 감압성 접착제와 같은 접착제이다. 접착제는 실온에서 점착성 또는 비점착성일 수 있다. 중합체성 물질의 산성도는 바람직하게는 전극을 부식시키지 않도록 충분히 낮다. 캡슐화 물질은 건조제, 예를 들어 CaO, BaO, SrO 및 MgO를 포함할 수 있다. 캡슐화 물질은 미리 형성된 층으로서 또는 인쇄 또는 패턴화 방법을 사용하여 용액 또는 분산액으로서 도포될 수 있다. 건조제를 함유하는 적합한 열용융형 접착제는 멀티솝 테크날로지스 인코포레이티드(Multisorb Technologies Inc., 미국 뉴욕주 버팔로 소재)의 데시맥스(DesiMax™)이다. 적합한 캡슐화제로는 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 개질된 폴리올레핀 열가소성 물질(예: 3M™ 써모본드(Thermo-bond)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M으로부터 입수가능함)이 있다. 장치는 또한 미국 특허 제6,355,125호에 기술된 바와 같이 유리 시이트에 캡슐화될 수 있다.
본원에 기술된 유기 전기발광 장치를, 예를 들어 단색(예컨대, 백색) 및 다색 대면적 등(예컨대, 천정판 조명기구)과 같은 조명; 메세지 신호(예컨대, 교통 통제), 및 고저 해상도 표시(예: 광고, 장난감, 개인 경호복 등에 사용하기 위한)로서 사용할 수 있다. 특징적인 용도의 경우에서, 임의로는 대조(예컨대, 흑색) 표시 또는 기호와 함께 적색, 오렌지색 또는 황색을 사용하는 것이 바람직하다. 장치는 또한 다양한 안전 조명 용도(예컨대, 계단의 비상 조명 스트립(strip))에 적합하다.
소기의 최종 용도에 따라 본 발명의 OLED 장치를 다른 임의의 구성요소와 함께 사용할 수 있다. 임의의 구성요소는, 예를 들어 하나 이상의 편광자, 파장판, 접촉식 패널, 반사방지 코팅, 얼룩방지 코팅, 영사막, 휘도 향상 필름, 확산기 또는 다른 광학 구성요소, 코팅제, 사용자 인터페이스(interface) 장치 등을 포함할 수 있다.
저해상도 표시장치를 위한 용도로는 그래픽 표시등(예컨대, 아이콘); 문자숫자식 표시장치(예컨대, 전기제품 시간 표시기); 소형 단색 수동 또는 능동 매트릭스 표시장치; 집적 표시장치(예컨대, 휴대폰 표시장치)의 부품으로서 소형 단색 수동 또는 능동 매트릭스 표시장치 및 그래픽 표시등; 야외 표시장치에 적합할 수 있는 것과 같은 대면적 화소 표시 타일(예컨대, 각각 비교적 작은 수의 화소를 갖는 다수의 모듈, 또는 타일); 및 보안 표시장치 용도가 있다.
고해상도 표시장치를 위한 용도로는 능동 또는 수동 매트릭스 다색 또는 전색 표시장치; 능동 또는 수동 매트릭스 다색 또는 전색 표시장치 또는 그래픽 표시등 및 보안 표시 용도가 있다.
실시예 1
UCB 케미칼스(UCB Chemicals, 미국 조지아주 스미르나 소재)로부터 상표명 "에베크릴 629(Ebercryl 629)"로 상업적으로 입수가능한 에폭시 아크릴레이트; 사르토머 캄파니(Sartomer Company, 미국 펜실바니아주 엑스톤 소재)로부터 상표명 "SR399"로 상업적으로 입수가능한 디펜타에리트리톨 펜타 아크릴레이트; 및 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals, 미국 뉴욕주 테리타운 소재)로부터 상표명 "어가큐어 184(Irgacure 184)"(메틸 에틸 케톤내)로 상업적으로 입수가능한 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤을 함유하는 UV-경화성 중합체 용액이 제조된다. 생성된 용액을 테이진 코포레이션(Teijin Corp., 일본 소재)으로부터 상표명 "HSPE 100"으로 상업적으로 입수가능한 폭 50㎜의 100미크론 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET") 라이너상에서 20ft/min의 웹 속도로, 야스이 세이키(Yasui Seiki, 일본 소 재)로부터 110R 널(knurl)이 장착된 상표명 "모델 CAG150(Model CAG150)"으로 상업적으로 입수가능한 마이크로그라비어 코터(microgravure coater) 인쇄 코팅기로 코팅한다. 코팅물을 즉시 건조시키고, 퓨전 유브이 시스템스(Fusion UV systems, 미국 메릴랜드주 게더스버그 소재)로부터 100% 전력으로 작동되는, 상표명 "F-600 퓨전 D UV 램프(F-600 Fusion D UV lamp)"로 상업적으로 입수가능한 UV등으로 질소 분위기하에 경화한다.
3M 캄파니로부터 상표명 "스카치팩 1220(Scotchpak 1220)"으로 상업적으로 입수가능한 폭 5㎜의 중합체 웹 마스크를 롤-투-롤 적층기에서 UV 경화된 중합체 웹에 열에 의해 적층화하고, 약 35㎚의 ITO, 10㎚의 Ag 및 35㎚의 ITO를 DC 스퍼터링 공정을 사용하여 순차적으로 침착시킨다. 스카치팩 1220 마스크를 제거하여, 5㎜의 코팅되지 않은 영역에 의해 분리된, 전진하는 웹의 방향에서 연속적인 두 전도성 줄무늬를 갖는 웹을 얻는다.
다른 폭 5㎜의 스카치팩 1220 중합체 웹 마스크를 롤-투-롤 적층기에서 열에 의해 적층하면서, 웹의 하나의 가장자리를 ITO/Ag/ITO 코팅된 부분의 가장자리에 정렬시킨다. 하 체 스타르크(H. C. Starck, 독일 레버쿠젠 소재)로부터 상표명 "페도트 8000(PEDOT 8000)"(PEDT/PSS로도 알려져 있음)으로 상업적으로 입수가능한 정공수송 물질(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술포네이트)를 마이크로그라비어 코터를 사용하여 ITO 표면상으로 코팅하고 즉시 건조시켜 약 90㎚의 PEDOT 두께를 얻는다.
코비온 오가닉 세미컨덕터스 게엠베하(Covion Organic Semiconductors GmbH, 독일 프랑크푸르트 소재)로부터 상표명 "코비온 PDY 132 LEP(Covion PDY 132 LEP)"로 상업적으로 입수가능한 폴리-페닐렌 비닐렌 발광 중합체 분산액(톨루엔내 0.5중량%)을 마이크로그라비어 코터를 사용하여 PEDOT 표면상으로 코팅하고, 즉시 건조시켜, 100㎚ 두께의 LEP 코팅물을 얻는다.
그 다음, 5㎜ 줄무늬의 중합체 웹 마스크를 제거하고, 열 증발에 의해 증발되는 금속이 웹의 두 ITO/Ag/ITO 부분중 오직 하나와 전기통신되도록 400Å 두께의 칼슘 음극에 이어 4000Å의 은을 LEP 표면상에 침착시킨다. 웹을 크로스-웹 방향으로 절단하여 별개의 장치를 얻는다.
실시예 2
실시예 1의 UV 경화된 중합체 코팅된 PET 웹을 35㎚의 ITO, 10㎚의 Ag 및 35㎚의 ITO로 순차적으로 코팅하여, 연속적이고 전체 PET 웹을 실질적으로 덮는 전기 전도성 전극층을 갖는 웹을 얻는다. 35㎜ 스카치팩 1220 중합체 웹을, 50㎜ 웹의 하나의 가장자리에 정렬시키면서 열에 의해 적층화한다.
박막 절연체, 예컨대 SiO2, SiO, 다이아몬드상 탄소, Al2O3 등을 상기 웹에 증착에 의해 침착시키고, 중합체 웹을 박리시킨다. 절연 물질은 핀홀이 없고, 작동시 전기발광 장치의 단락을 방지하기에 충분히 두껍다. 바람직하게는, 절연체 두께는 500㎚ 이하이다.
10㎜ 스카치팩 1220 마스크는, 절연체로 코팅된 가장자리에 정렬시키면서 롤-투-롤 적층기에서 열에 의해 적층된다.
PEDOT 및 LEP층은 실시예 1에 기술된 바와 같이 코팅된다. 스카지팩 마스크를 박리시킨다. 이 웹에 400Å의 Ca 및 은 4000Å을 순차적으로 침착시키는데, 절연체 코팅된 부분에 대향하는 가장자리로부터 5㎜ 부분을 따라 침착이 일어나지 않게 한다. 전원은 장치의 주변 가장자리에 존재하는 전기 접촉부와 전기통신되게 결합시킬 수 있다. 이렇게 하여, 발광 구역은 빛을 방사한다.
지금까지 본 발명자들이 예견한, 가능한 설명을 얻을 수 있는 몇몇 특정 실시양태를 참조로 하여 본 발명을 기술하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 비현실적인 변형(본 발명에 의해 예견되지 않은 변형)은 본 발명의 등가물을 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 본원에 기술된 상세한 내용 및 구조에 의해 한정되지 않고, 오히려 하기 청구의 범위 및 그의 등가물에 의해서만 한정되어야 한다.

Claims (31)

  1. 가요성 기재를 포함하는 웹을 하나의 방향으로 전진시키고, 제1 전극층을 도포하고, 발광층을 도포하고, 제1 전극층으로부터 전기적으로 단리된 제2 전극층을 도포함을 포함하고, 하나 이상의 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적인, 유기발광 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 전극층이 양극이고, 제2 전극층이 음극인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 전극층이 음극이고, 제2 전극층이 양극인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 전극층이 전진하는 웹의 방향에 수직인 방향에서 연속적인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 전극층의 일부분에 절연층을 도포함을 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 기재의 일부분에 절연층을 도포함을 추가로 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제1 전극을 도포한 후에 절연층을 제거함을 추가로 포함하 는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 전극층을 둘 이상의 줄무늬를 포함하는 제1 패턴으로 도포하고, 줄무늬가 전진하는 웹의 방향에 실질적으로 평행한 것 내지 실질적으로 비스듬한 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 제2 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 제1 전극층이 실질적으로 평행하고, 제2 전극층이 둘 이상의 줄무늬를 포함하는 제2 패턴으로 도포되고, 제2 패턴이 제1 패턴에 실질적으로 수직인 방법.
  11. 제8항에 있어서, 제1 패턴이 제1 전극층을 도포하기 전에 마스크(mask)를 도포하고 제1 전극층을 도포한 후에 마스크를 제거함으로써 도포되는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 제2 패턴이 제2 전극층을 도포하기 전에 마스크를 도포하고 제1 전극층을 도포한 후에 마스크를 제거함으로써 도포되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 전극층이 스퍼터링, 증착, 레이저 열 패턴화, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 열 헤드 인쇄 및 포토리쏘그래피(photolithographic) 패턴화에 의해 도포되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 회분식 공정인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 연속식 공정인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 기재가 한 쌍의 실질적으로 평행한 주변 가장자리를 포함하고, 연속 전극층이 기재의 주변 가장자리까지 계속되는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 발광층과 하나 이상의 전극층 사이에 하나 이상의 유기 전하수송층을 제공함을 추가로 포함하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 발광층이 소분자 이미터(emitter), 소분자 도핑된 중합체, 발광 중합체, 도핑된 발광 중합체, 블렌딩된 발광 중합체, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 웹으로부터 전진하는 웹의 방향의 치수 및 면적을 갖는 유기 발광 장치를 형성하는 일부분을 절단함을 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 연속 전극층이 절단하기 전의 장치의 치수를 넘어서 연속 적인 방법.
  21. 제19항에 있어서, 치수가 약 10인치 이하인 방법.
  22. 제19항에 있어서, 연속 전극층이 장치의 면적 전체에 걸쳐서 연속적인 방법.
  23. 제1항에 있어서, 기재가 투명한 방법.
  24. 제1 전극층으로서 사용하기에 적합한 전도성 가요성 기재를 포함하는 웹을 하나의 방향을 전진시키고, 절연층을 도포하고, 발광층을 도포하고, 제1 전극층으로부터 전기적으로 단리된 제2 전극층을 도포함을 포함하는, 유기 발광 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제2 전극층이 전진하는 웹의 방향에서 연속적인 방법.
  26. 제25항에 있어서, 웹으로부터 전진하는 웹의 방향의 치수 및 면적을 갖는 유기 발광 장치를 형성하는 일부분을 절단함을 추가로 포함하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 제2 전극층이 절단하기 전의 장치의 치수를 넘어서 연속적인 방법.
  28. 제26항에 있어서, 제2 전극층이 장치의 면적 전체에 걸쳐서 연속적인 방법.
  29. 제26항에 있어서, 치수가 약 10인치 이하인 방법.
  30. 면적을 갖는 투명한 가요성 기재; 이 기재위에 배치된 제1 전극층; 절연층에 의해 제1 전극으로부터 전기적으로 단리된 제2 전극층; 및 제1 및 제2 전기 접촉층 사이에 배치된 발광층을 포함하고, 제1 전극층이 기재의 면적 전체에 걸쳐서 연속적인 유기 발광 장치.
  31. 제1항에 있어서, 제1 전극층을 도포하기 전에 기재에 하나 이상의 대전방지성 코팅제, 차단벽, 및 이들의 혼합물을 도포함을 추가로 포함하는 방법.
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