KR20110134452A - 전기활성 층을 형성하기 위한 방법 - Google Patents

전기활성 층을 형성하기 위한 방법 Download PDF

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레이드 죤 체스터필드
저스틴 버틀러
폴 안토니 산트
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 전기활성 재료의 층의 형성 방법이 제공된다. 이 방법은 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 공작물을 제공하는 단계; 전기활성 재료를 포함하는 액체 조성물을 활성 영역 내에서 공작물 상으로 침착시켜, 습윤 층을 형성하는 단계; 1 내지 100분의 제1 기간 동안 -25 내지 80℃의 범위 내의 제어된 온도에서 그리고 0.00013 Pa(10-6 Torr) 내지 133.3 KPa(1,000 Torr)의 범위 내의 진공 하에서 공작물 상의 습윤 층을 처리하여, 부분 건조 층을 형성하는 단계; 부분 건조 층을 1 내지 50분의 제2 기간 동안 100℃ 초과의 온도로 가열하여 건조 층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

전기활성 층을 형성하기 위한 방법{PROCESS FOR FORMING AN ELECTROACTIVE LAYER}
관련 출원
본 출원은, 원용에 의해 그 전체 내용이 포함되는 2009년 3월 6일자로 출원된 가출원 제61/158,094호로부터 35 U.S.C. § 119(e) 하에 우선권을 주장한다.
본 발명은 대체로 전기활성 층을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 방법에 의해 제조된 적어도 하나의 전기활성 층을 갖는 전자 소자에 관한 것이다.
전자 소자는 액정 디스플레이("LCD"), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 태양 전지 등을 포함할 수 있다. 전자 소자의 제조는 용액 침착(solution deposition) 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 전자 소자를 제조하는 하나의 방법은 인쇄(예를 들어, 잉크젯 인쇄, 연속 인쇄 등)에 의해 기판(substrate) 상에 유기 층을 침착시키는 것이다. 인쇄 방법에서, 인쇄되는 액체 조성물은 유기 용매, 수성 용매 또는 용매들의 조합을 이용한 용액, 분산물, 에멀젼 또는 현탁물 내에 유기 물질을 포함한다. 인쇄 후, 용매(들)는 증발되고, 유기 물질은 남아서 전자 소자를 위한 유기 층을 형성한다.
개선된 성능을 갖는 소자를 생성하는 침착 방법에 대한 지속적인 필요성이 존재한다.
전기활성 재료의 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다.
본 방법은 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 공작물을 제공하는 단계;
전기활성 재료를 포함하는 액체 조성물을 활성 영역 내에서 공작물 상으로 침착시켜, 습윤 층을 형성하는 단계;
1 내지 100분의 제1 기간 동안 -25℃ 내지 80℃의 범위 내의 제어된 온도에서 그리고 0.00013 Pa(10-6 Torr) 내지 133.3 KPa(1,000 Torr)의 범위 내의 진공 하에서 공작물 상의 습윤 층을 처리하여, 부분 건조 층을 형성하는 단계;
부분 건조 층을 1 내지 50분의 제2 기간 동안 100℃ 초과의 온도로 가열하여, 건조 층을 형성하는 단계를 포함하며,
여기서, 건조 층은 활성 영역 내에서 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는다.
애노드(anode), 캐소드(cathode), 및 이들 사이의 적어도 하나의 전기활성 층을 포함하는 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 전자 소자가 또한 제공되며, 여기서 전기활성 층은 액체 침착에 의해 형성되고, 활성 영역 내에서 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는다.
전기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적이며, 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 제한하지 않는다.
실시 형태들은, 본 명세서에 제시되는 개념의 이해를 돕기 위해 수반되는 도면에서 설명된다.
<도 1>
도 1은 불균일한 필름 두께를 갖는 건조된 전기활성 필름의 예시를 포함하는 도면.
<도 2>
도 2는 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 건조된 전기활성 필름의 예시를 포함하는 도면.
<도 3>
도 3은 예시적인 전자 소자의 예시를 포함하는 도면.
<도 4>
도 4는 실시예 1로부터의 층 두께의 그래프를 포함하는 도면.
<도 5>
도 5는 실시예 2로부터의 층 두께의 그래프를 포함하는 도면.
<도 6>
도 6은 비교예 A로부터의 층 두께의 그래프를 포함하는 도면.
당업자는 도면의 물체들이 단순함 및 명확함을 위해 예시되어 있으며 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니라는 것을 이해한다. 예를 들어, 실시 형태의 이해 증진을 돕기 위해 도면상의 일부 물체의 치수가 다른 물체에 비해 과장될 수 있다.
많은 태양 및 실시 형태가 전술되었으며, 이들은 단지 예시적이며 한정적이지 않다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는 다른 태양 및 실시 형태가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해한다.
실시 형태들 중 임의의 하나 이상의 다른 특징부 및 이득이 하기의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명은 먼저 용어의 정의 및 해설을 언급하고, 이어서 방법, 전자 소자, 및 마지막으로 실시예를 언급한다.
1. 용어의 정의와 해설
이하 기술되는 실시 형태의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의하거나 해설하기로 한다.
용어 "개구율(aperture ratio)"은 픽셀의 전체 면적에 대한, 방사선을 방출하거나 방사선에 응답하기 위해 이용가능한 픽셀의 면적의 비를 의미하고자 한다.
용어 "전하 수송"은 층, 재료, 부재, 또는 구조물을 언급할 때, 그러한 층, 재료, 부재, 또는 구조물이 상대적으로 효율적으로 그리고 전하 손실이 적게 그러한 층, 재료, 부재, 또는 구조물의 두께를 통해 그러한 전하의 이동을 촉진한다는 것을 의미하고자 한다. "정공 수송"은 양전하에 대한 전하 수송을 말한다. "전자 수송"은 음전하에 대한 전하 수송을 말한다. 발광 재료가 또한 일부 전하 수송 특성을 가질 수 있지만, 용어 "전하 수송 층, 재료, 부재, 또는 구조물"은 주된 기능이 발광인 층, 재료, 부재, 또는 구조물을 포함하려는 것은 아니다.
용어 "전기활성"은, 층 또는 재료를 말할 때, 소자의 작동을 전자적으로 촉진하는 층 또는 재료를 나타내고자 한다. 활성 재료의 예에는 전자 또는 정공일 수 있는 전하를 전도하거나, 주입하거나, 수송하거나, 또는 차단하는 재료, 또는 방사선을 방출하거나 방사선을 수용할 때 전자-정공 쌍의 농도 변화를 나타내는 재료가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 비활성 재료의 예에는 평탄화 재료, 절연 재료, 및 환경 장벽 재료가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "전자 소자"는 적절하게 전기적으로 접속되고 적절한 전위(들)가 공급될 때 기능을 집합적으로 수행하는 회로, 전자 구성요소 또는 이들의 임의의 조합의 모임을 의미하고자 한다. 전자 소자는 시스템에 포함되거나 시스템의 일부일 수 있다. 전자 소자의 예에는 디스플레이, 센서 어레이, 컴퓨터 시스템, 항공 전자 시스템, 자동차, 휴대 전화, 다른 소비자 또는 산업용 전자 제품, 또는 이들의 임의의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "게스트 물질(guest material)"은, 호스트(host) 물질을 포함하는 층 내부에서, 그러한 물질의 부재 하에서의 층의 전자적 특성(들) 또는 방사선 방출, 수용 또는 여과의 파장과 비교하여 층의 전자적 특성(들) 또는 방사선 방출, 수용 또는 여과의 목표 파장을 변경시키는 물질을 의미하고자 한다.
용어 "정공 주입"은, 층, 재료, 부재, 또는 구조물을 말할 때, 애노드에 인접하여 전극 기능을 촉진하는 전기 전도성 또는 반전도성 재료, 층, 부재 또는 구조물을 의미하고자 한다.
용어 "호스트 물질"은 게스트 물질이 첨가되거나 첨가되지 않을 수 있는 일반적으로 층의 형태의 물질을 의미하고자 한다. 호스트 물질은 방사선을 방출, 수용 또는 여과하는 능력 또는 전자적 특징(들)을 가지거나 가지지 않을 수 있다.
용어 "층"은 용어 "필름"과 상호호환적으로 사용되며 목적하는 영역을 덮는 코팅을 지칭한다. 이 용어는 크기에 의해 한정되지 않는다. 영역은 전체 소자만큼 크거나, 실제 영상 디스플레이(visual display)와 같은 특정기 기능성 영역만큼 작거나, 단일 서브-픽셀(sub-pixel)만큼 작을 수 있다.
용어 "액체 조성물"은, 용액을 형성하도록 액체 매질에 용해되거나, 분산물을 형성하도록 액체 매질에 분산되거나, 또는 현탁물이나 에멀젼을 형성하도록 액체 매질에 현탁되어 있는 물질을 의미하고자 한다.
용어 "액체 매질"은 용액, 분산물, 현탁물, 또는 에멀젼 내의 액체를 의미하고자 한다. 용어 "액체 매질"은 하나 이상의 용매가 존재하는지의 여부에 관계없이 사용되며, 따라서 액체 매질은 용어의 단수 형태 또는 복수 형태(즉, 액체 매질)로서 사용된다.
용어 "픽셀"은 어레이의 가장 작은 완전한 반복 단위를 의미하고자 한다. 용어 "서브픽셀"은 픽셀의 전부가 아닌 일부만을 구성하는 픽셀의 일부분을 의미하고자 한다. 풀-컬러(full-color) 디스플레이에서, 풀-컬러 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 영역 내의 원색(primary color)을 갖는 3개의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 단색 디스플레이는 픽셀을 포함하지만 서브픽셀은 포함하지 않을 수 있다. 센서 어레이는 서브픽셀을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 픽셀을 포함할 수 있다.
용어 "공작물"은 공정 순서의 임의의 특정 시점에서의 기판을 의미하고자 하는 것이다. 기판은 공정 순서 중에 상당히 변화하지 않을 수 있는 반면, 공작물은 공정 순서 중에 상당히 변화할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 공정 순서의 시작시에, 기판과 공작물은 동일하다. 층이 기판 위에 형성된 후에, 기판은 변화되지 않았지만, 이제 공작물은 기판과 층을 포함하게 된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "함유하다", "함유하는", "포함하다", "포함하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 배타적이지 않은 포함을 망라하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 한정되지는 않고, 명시적으로 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B 모두가 참(또는 존재함).
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 설명되는 요소들 및 구성요소들을 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 전반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 표현은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
원소의 주기율표 내의 컬럼(column)에 상응하는 족(group) 번호는 문헌[CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition(2000-2001)]에 나타난 바와 같은 "새로운 표기(New Notation)" 규정을 사용한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술되는 것과 유사하거나 균등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 형태의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료는 하기에 기술된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참조 문헌은 특정 구절이 인용되지 않으면 전체적으로 참고로 본 명세서에 통합된다. 상충되는 경우에는, 정의를 비롯하여 본 명세서가 좌우할 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에 기술되지 않는 범위까지, 구체적인 재료, 가공 행위 및 회로에 관한 많은 상세 사항은 관용적이며, 유기 발광 다이오드 디스플레이, 광검출기, 광전지 및 반도체 부재 기술 분야의 교재 및 기타 출처에서 확인할 수 있다.
2. 방법
층이 액체 침착 방법에 의해 형성될 때, 건조된 필름은 흔히 필름 영역을 가로질러 균일한 두께를 갖지 않는다. 이는 기판 내의 표면 불균일성, 에지(edge) 효과, 습윤 필름을 가로지른 증발 속도의 차이 등에 의해 야기될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 웰(well) 구조물로서 흔히 불리는 물리적 격납 구조체(containment structure)를 갖는 공작물 상으로 액체 침착 방법에 의해 전기활성 재료가 도포된다. 건조된 필름은 도 1에 도시된 바와 같은 불균일한 두께를 가질 수 있다. 추가의 층을 가질 수 있는 기판(10)은 개구부(opening, 30)를 형성하는 20으로 나타낸 격납 구조체를 갖는다. 건조된 전기활성 필름은 40으로 나타나 있다. 필름의 두께는 기판의 평면에 수직인 방향으로 측정된다. E에서의 두께가 C에서의 두께보다 상당히 더 큰 것을 알 수 있다. 전기활성 층 내에서의 그러한 두께 불균일성은 소자 성능에 대해 악영향을 끼칠 수 있다. OLED에서, 발광 층 내의 불균일성은 색상 변동, 보다 낮은 효율, 및 보다 낮은 수명과 같은 바람직하지 않은 효과를 야기할 수 있다.
본 명세서에서 전기활성 층을 형성하기 위한 방법이 기술되어 있다. 이 방법은 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 공작물을 제공하는 단계;
전기활성 재료를 포함하는 액체 조성물을 활성 영역 내에서 공작물 상으로 침착시켜, 습윤 층을 형성하는 단계;
1 내지 100분의 제1 기간 동안 -25℃ 내지 80℃의 범위 내의 제어된 온도에서 그리고 0.00013 Pa(10-6 Torr) 내지 133.3 KPa(1,000 Torr)의 범위 내의 진공 하에서 공작물 상의 습윤 층을 처리하여, 부분 건조 층을 형성하는 단계;
부분 건조 층을 1 내지 50분의 제2 기간 동안 100℃ 초과의 온도로 가열하여, 건조 층을 형성하는 단계를 순서대로 포함하며,
여기서, 건조 층은 활성 영역 내에서 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는다.
용어 "실질적으로 평탄한"은 층이 층 면적의 90%에 걸쳐 +/-15% 이하의 두께 변동을 갖는 것을 의미하고자 한다. 몇몇 실시 형태에서, 두께 변동은 층 면적의 90%에 걸쳐 +/-10% 이하이다. 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 전기활성 층이 도 2에 도시되어 있다. 도 1에서와 같이, 기판(10)은 개구부(30)를 형성하는 20으로 나타낸 격납 구조체를 갖는다. 건조 후의 침착된 전기활성 필름이 40으로 나타나 있다. 필름은 E'에서의 두께가 C'에서의 두께보다 단지 약간 더 큰 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는다.
공작물은 기판 및 임의의 원하는 개재 층을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 공작물은 패턴화된 애노드 층을 상부에서 갖는 TFT 기판이다. 몇몇 실시 형태에서, 공작물은 액체 격납 구조체를 추가로 갖는다. 몇몇 실시 형태에서, 공작물은 제1 전기활성 층을 추가로 갖고, 제2 전기활성 층이 본 명세서에서 기술되는 방법에 따라 제1 전기활성 층 상에 침착된다.
공작물은 적어도 하나의 활성 영역을 갖는다. 활성 영역은 소자의 기능 영역이다. 몇몇 실시 형태에서, 공작물은 복수의 활성 영역을 갖는다. 몇몇 실시 형태에서, 활성 영역은 픽셀 또는 서브픽셀 단위에 대응한다.
전기활성 재료는 액체 조성물로부터 공작물 상으로 침착되어 습윤 층을 형성한다. 전기활성 재료가 내부에 분산되어 실질적으로 균질인 용액, 분산물, 에멀젼, 또는 현탁물을 형성할 수 있는 한, 임의의 액체 매질이 사용될 수 있다. 수성, 반(semi)-수성, 및 비수성 액체 매질이 사용될 수 있다. 사용되는 정확한 액체 매질은 사용되는 전기활성 재료에 의존할 것이다.
몇몇 실시 형태에서, 전기활성 재료는 정공 주입 재료이다. 몇몇 실시 형태에서, 전기활성 재료는 정공 수송 재료이다. 몇몇 실시 형태에서, 전기활성 재료는 호스트 물질 및 광활성 게스트 물질의 조합이다.
연속 및 불연속 기술을 포함하는 임의의 액체 침착 기술이 사용될 수 있다. 연속 침착 기술은 스핀 코팅(spin coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 커튼 코팅(curtain coating), 침지 코팅(dip coating), 슬롯-다이 코팅(slot-die coating), 분무 코팅(spray coating), 및 연속 노즐 코팅(continuous nozzle coating)을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 불연속 침착 기술은 잉크젯 인쇄(ink jet printing), 그라비어 인쇄(gravure printing), 및 스크린 인쇄(screen printing)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 몇몇 실시 형태에서, 침착 기술은 잉크젯 인쇄 및 연속 노즐 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
액체 조성물은 공작물의 활성 영역(들)의 적어도 제1 부분 내에 침착된다. 몇몇 실시 형태에서, 전기활성 재료는 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료이고, 공작물의 활성 영역(들)의 전부에 침착된다. 몇몇 실시 형태에서, 액체 조성물은 제1 색상과 관련된 광활성 재료를 포함하고, 제1 활성 영역 세트 내에 침착된다. 제2 색상과 관련된 제2 광활성 재료를 포함하는 제2 액체 조성물이 이어서 제2 활성 영역 세트 내에 침착된다. 제3 색상과 관련된 제3 광활성 재료를 포함하는 제3 액체 조성물이 이어서 제3 활성 영역 세트 내에 침착된다.
습윤 층은 이어서 부분적으로 건조된다. 이는 액체 매질의 전부는 아니지만 상당 부분이 제거되는 것을 의미한다. 몇몇 실시 형태에서, 액체 매질의 75 중량% 초과가 제거되고; 몇몇 실시 형태에서, 85 중량% 초과가 제거된다. 몇몇 실시 형태에서, 액체 매질의 99 중량% 미만이 제거되고; 몇몇 실시 형태에서, 95 중량% 미만이 제거된다. 이러한 부분 건조 단계는 제어된 온도, 진공 압력, 및 시간의 조건 하에서 발생한다.
온도, 압력 및 시간의 정확한 조건은 액체 매질의 조성과, 기판 및 웰 재료와의 액체 상호 작용에 의존할 것이다. 적절한 온도 및 압력 조건은 (진공 압력 및 제거 속도를 통해) 건조 속도를 기판/액체 상호 작용과 균형을 맞추도록 선택된다. 액체 매질의 표면 장력 및 점성은 기판 상에서의 습윤을 제어하고, 건조를 위한 적절한 온도 및 압력을 선택하는 데 있어서 고려되어야 한다.
몇몇 실시 형태에서, 액체 매질은 적어도 2개의 액체 성분을 포함하고, 적어도 하나의 성분은 100℃ 초과의 비등점을 갖는다. 몇몇 실시 형태에서, 부분 건조 단계는 5 내지 25분의 시간 동안, 20℃ 내지 80℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 Pa(10-2 Torr) 내지 1.3 KPa(10 Torr)의 범위 내의 압력에서 발생한다. 몇몇 실시 형태에서, 부분 건조 단계는 5 내지 15분의 시간 동안, 30℃ 내지 60℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 Pa(10-2 Torr) 내지 0.13 KPa(1 Torr)의 범위 내의 압력에서 발생한다.
몇몇 실시 형태에서, 액체 매질은 각각이 80℃ 미만의 비등점을 갖는 하나 이상의 액체 성분들을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 부분 건조 단계는 5 내지 25분의 시간 동안, -25℃ 내지 10℃의 범위 내의 온도에서, 0.13 KPa(1 Torr) 내지 133.3 KPa(1000 Torr)의 범위 내의 압력에서 발생한다. 몇몇 실시 형태에서, 부분 건조 단계는 5 내지 15분의 시간 동안, -10℃ 내지 0℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 KPa(10 Torr) 내지 13.3 KPa(100 Torr)의 범위 내의 압력에서 발생한다.
몇몇 실시 형태에서, 특히 적어도 하나의 고비점 용매가 액체 매질 내에 존재하는 경우, 고진공 펌프를 사용하여, 진공을 유지하고 용매 증기로의 포화를 방지한다. 고진공 펌프의 예는 건식 진공 펌프, 터보 펌프, 로터리 베인 진공 펌프(rotary vane vacuum pump), 오일 확산 펌프, 극저온 펌프(cryogenic pump) 및 흡착 펌프를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 압력은 이들 펌프를 사용하여, 0.013 Pa(10-4 Torr) 미만으로 유지한다. 몇몇 실시 형태에서, 압력은 0.0013 Pa(10-5 Torr) 내지 0.00013 Pa(10-6 Torr) 범위이다. 몇몇 실시 형태에서, 터보 분자 펌프(turbomolecular pump)가 사용된다. 이들 펌프는 일반적으로 일렬로 장착된 회전자(rotor)/고정자(stator) 쌍으로 이루어진 다수 상태를 사용한다. 몇몇의 경우에, 이들 펌프는 보조 펌프(backing pump)와 조합하여 작동한다. 이들 펌프는 예를 들어, 문헌["Vacuum Techniques" (3rd edition), Robert M. Besancon, ed, pp. 1278-1284, Van Nostrand Reinhold, New York (1990)]에서 검토되었다.
공작물은 이어서 1 내지 50분의 제2 기간 동안 100℃ 초과의 온도로 가열된다. 몇몇 실시 형태에서, 온도는 110℃ 내지 150℃의 범위 내이고, 가열 시간은 10 내지 30분의 범위 내이다.
몇몇 실시 형태에서, 액체 조성물은 광활성 재료를 포함하고, 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상과 관련된 3개의 상이한 조성물이 제1 활성 영역 세트, 제2 활성 영역 세트, 및 제3 활성 영역 세트 내에 침착된다. 이러한 경우에, 부분 건조 및 가열 단계는 각각의 색상의 침착 후에 수행될 수 있다. 대안적으로, 3개의 상이한 색상이 침착되고, 이어서 부분 건조 및 가열 단계가 수행될 수 있다.
3. 전자 소자
애노드, 캐소드, 및 이들 사이의 적어도 하나의 전기활성 층을 포함하는 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 전자 소자가 제공되며, 여기서 전기활성 층은 액체 침착에 의해 형성되고, 활성 영역 내에서 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는다.
본 명세서에서 설명된 방법이 사용될 수 있는 소자는 유기 전자 소자를 포함한다. 용어 "유기 전자 소자" 또는 때때로 단지 "전자 소자"는 하나 이상의 유기 반도체 층 또는 재료를 포함하는 소자를 의미하려는 것이다. 유기 전자 소자는 (1) 전기 에너지를 방사선으로 변환시키는 소자(예를 들어, 발광 다이오드, 발광 다이오드 디스플레이, 다이오드 레이저, 또는 조명 패널), (2) 전자적 공정을 사용하여 신호를 검출하는 소자(예를 들어, 광검출기, 광전도 전지, 광저항기, 광스위치, 광트랜지스터, 광전관, 적외선("IR") 검출기, 또는 바이오센서), (3) 방사선을 전기 에너지로 변환시키는 소자(예를 들어, 광전지 소자 또는 태양 전지), (4) 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는 하나 이상의 전자 구성요소를 포함하는 소자(예를 들어, 트랜지스터 또는 다이오드), 또는 항목 (1) 내지 (4)의 소자들의 임의의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소자(100)의 일 실시 형태는 애노드 층(110), 광활성 층(140), 및 캐소드 층(160)을 갖는다. 용어 "광활성"은 전계발광 또는 광민감성을 나타내는 임의의 재료를 의미하고자 한다. 또한, 3개의 선택적인 층, 즉 정공 주입 층(120), 정공 수송 층(130), 및 전자 주입/수송 층(150)이 도시되어 있다. 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 광이 전극을 통과할 수 있도록 투광성이다.
소자는 애노드 층(110) 또는 캐소드 층(160)에 인접할 수 있는 지지체 또는 기판(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 가장 흔하게는, 지지체는 애노드 층(110)에 인접한다. 지지체는 가요성 또는 강성, 유기물 또는 무기물일 수 있다. 지지체 재료의 예는 유리, 세라믹, 금속 및 플라스틱 필름을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
애노드 층(110)은 캐소드 층(160)에 비해 정공을 주입하는 데 있어서 더 효율적인 전극이다. 따라서, 애노드는 캐소드보다 더 높은 일함수를 갖는다. 애노드는 금속, 혼합 금속, 합금, 금속 산화물 또는 혼합 산화물을 함유하는 재료를 포함할 수 있다. 적합한 재료는 11족 원소, 4, 5 및 6족 내의 원소, 8-10족 전이원소 및 2족 원소(즉, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)의 혼합 산화물을 포함한다. 애노드 층(110)이 투광성이 되게 하려면, 12, 13 및 14족 원소의 혼합 산화물, 예를 들어 인듐-주석-산화물을 사용할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 문구 "혼합 산화물"은 2족 원소 또는 12족, 13족 또는 14족 원소로부터 선택된 둘 이상의 상이한 양이온을 갖는 산화물을 말한다. 애노드 층(110)을 위한 재료의 몇몇 비제한적이며 구체적인 예에는 인듐-주석-산화물("ITO"), 인듐-아연-산화물("IZO"), 알루미늄-주석-산화물("ATO"), 금, 은, 구리, 및 니켈이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다.
몇몇 실시 형태에서, 애노드 위에는 도시되지 않은 액체 격납 패턴이 있다. 용어 "액체 격납 패턴"은 액체가 공작물 위에서 유동할 때 액체를 소정 영역 또는 구역 내에서 구속하거나 안내하는 주 기능을 수행하는 패턴을 의미하고자 한다. 액체 격납 패턴은 물리적 격납 구조체 또는 화학적 격납 층(containment layer)일 수 있다. 물리적 격납 구조체는 캐소드 분리기 또는 웰 구조물을 포함할 수 있다. 용어 "화학적 격납 층"은 물리적 장애물 구조가 아닌 표면 에너지 효과를 통해 액체 재료의 퍼짐을 자제(contained) 또는 제한하는 패턴화된 층을 의미하는 것을 의도한다. 층과 관련하여 용어 "자제하는"은, 층이 침착된 부위를 넘어서 현저하게 퍼지지 않음을 의미하는 것을 의도한다. 용어 "표면 에너지"는 재료로부터 표면의 단위 면적을 생성하는 데 필요한 에너지이다. 표면 에너지의 특징은, 주어진 표면 에너지를 갖는 액체 재료는 그보다 낮은 표면 에너지를 갖는 표면을 적시지 않는다는 것이다.
정공 주입 층(120)은 양성자성 산(protonic acid)으로 종종 도핑되는, 폴리아닐린(PANI) 또는 폴리에틸렌다이옥시티오펜(PEDOT)과 같은 중합체성 재료로 형성될 수 있다. 양성자성 산은, 예를 들어 폴리(스티렌설폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산) 등일 수 있다. 정공 주입 층(120)은 구리 프탈로시아닌 및 테트라티아풀발렌-테트라시아노퀴노다이메탄 시스템(TTF-TCNQ)과 같은 전하 전달 화합물 등을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 정공 주입 층(120)은 전도성 중합체 및 콜로이드-형성 중합체성 산의 분산물로부터 제작된다. 그러한 재료는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2004-0102577호, 제2004-0127637호, 및 제2005-0205860호에 기술되어 있다.
몇몇 실시 형태에서, 선택적인 정공 수송 층(130)이 애노드 층(110)과 광활성 층(140) 사이에 존재한다. 몇몇 실시 형태에서, 선택적인 정공 수송 층이 완충제 층(120)과 광활성 층(140) 사이에 존재한다. 정공 수송 재료의 예는, 예를 들어 문헌[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Vol. 18, p. 837-860, 1996, by Y. Wang]에 요약되어 있다. 정공 수송 분자 및 중합체는 양자 모두 사용 가능하다. 통상적으로 사용되는 정공 수송 분자는 하기의 것들을 포함하나 이에 한정되지 않는다: 4,4',4"-트리스(N,N-다이페닐-아미노)-트라이페닐아민(TDATA); 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)-트라이페닐아민(MTDATA); N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD); 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC); N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD); 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA); α-페닐-4-N,N-다이페닐아미노스티렌(TPS); p-(다이에틸아미노)벤즈알데히드 다이페닐하이드라존(DEH); 트라이페닐아민(TPA); 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP); 1-페닐-3-[p-(다이에틸아미노)스티릴]-5-[p-(다이에틸아미노)페닐]피라졸린(PPR 또는 DEASP); 1,2-트랜스-비스(9H-카바졸-9-일)사이클로부탄(DCZB); N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB); N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘(α-NPB); 및 포피린성 화합물, 예를 들어 구리 프탈로시아닌. 통상적으로 사용되는 정공 수송 중합체는 폴리비닐카바졸, (페닐메틸)폴리실란, 폴리(다이옥시티오펜), 폴리아닐린 및 폴리피롤을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 언급한 것들과 같은 정공 수송 분자를 폴리스티렌 및 폴리카보네이트와 같은 중합체 내로 도핑함으로써 정공 수송 중합체를 수득할 수도 있다.
소자의 응용에 따라, 광활성 층(140)은 (발광 다이오드 또는 발광 전기화학 전지 내에서와 같이) 인가된 전압에 의해 활성화되는 발광 층, 또는 방사 에너지에 응답하여 (광검출기 내에서와 같이) 인가된 바이어스 전압에 의해 또는 바이어스 전압 없이 신호를 발생시키는 재료의 층일 수 있다. 일 실시 형태에서, 광활성 재료는 유기 전계발광("EL") 재료이다. 소분자 유기 형광 화합물, 형광 및 인광 금속 착물, 공액 중합체 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 EL 재료를 소자에 사용할 수 있다. 형광 화합물의 예는 피렌, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 그의 유도체, 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 금속 착물의 예에는 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 예를 들어, 트리스(8-하이드록시퀴놀라토)알루미늄(Alq3); 사이클로메탈화(cyclometalated) 이리듐 및 백금 전계발광 화합물, 예를 들어 미국 특허 제6,670,645호(Petrov 등) 및 공개된 PCT 출원 제WO 03/063555호 및 제WO 2004/016710호에 개시된 페닐피리딘, 페닐퀴놀린 또는 페닐피리미딘 리간드와 이리듐의 착물, 및 예를 들어 공개된 PCT 출원 제WO 03/008424호, 제WO 03/091688호 및 제WO 03/040257호에 기술된 유기금속 착물, 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 전하 운반 호스트 물질 및 금속 착물을 포함하는 전계발광 방출층은 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등) 및 공개된 PCT 출원 제WO 00/70655호 및 제WO 01/41512호(Burrows 및 Thompson)에 기술되어 있다. 공액 중합체의 예는 폴리(페닐렌비닐렌), 폴리플루오렌, 폴리(스피로바이플루오렌), 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌), 그의 공중합체 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
선택적인 층(150)은 전자 주입/수송 둘 모두를 용이하게 하도록 기능할 수 있고, 또한 층 계면에서의 켄칭(quenching) 반응을 방지하기 위한 제한 층으로서 역할할 수 있다. 더욱 구체적으로, 층(150)은 전자 이동성을 증대시키며, 층(140 및 160)들이 달리 직접 접촉하는 경우에 켄칭 반응의 가능성을 감소시킬 수 있다. 선택적인 층(150)을 위한 재료의 예는 금속 퀴놀레이트 유도체, 예를 들어 트리스(8-하이드록시퀴놀라토)알루미늄(AlQ), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(p-페닐페놀라토) 알루미늄(BAlq), 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀라토)하프늄(HfQ) 및 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀라토)지르코늄(ZrQ)을 포함한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물; 테트라키스(8-하이드록시퀴놀리나토)지르코늄(ZrQ); 아졸 화합물, 예를 들어 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(TAZ) 및 1,3,5-트라이(페닐-2-벤즈이미다졸)벤젠(TPBI); 퀴녹살린 유도체, 예를 들어 2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살린; 페난트롤린 유도체, 예를 들어 9,10-다이페닐페난트롤린(DPA) 및 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(DDPA); 및 임의의 하나 이상의 그의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 선택적인 층(150)은 무기물일 수 있고, BaO, LiF, Li2O, CsF 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 2개의 전자 수송/주입 층이 존재한다. 제1 유기 전자 수송 층이 광활성 층에 인접하여 존재하고, 제2 무기 전자 주입 층이 캐소드에 인접하여 존재한다.
캐소드 층(160)은 전자 또는 음전하 캐리어를 주입하는 데 있어서 특히 효율적인 전극이다. 캐소드 층(160)은 애노드 층(110)보다 더 낮은 일함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다.
캐소드층을 위한 재료는 1족의 알칼리 금속(예를 들어, Li, Na, K, Rb, Cs), 2족 금속(예를 들어, Mg, Ca, Ba 등), 12족 금속, 란탄족(예를 들어, Ce, Sm, Eu 등) 및 악티늄족(예를 들어, Th, U 등)으로부터 선택될 수 있다. 알루미늄, 인듐, 이트륨 및 그의 조합과 같은 재료 또한 사용될 수 있다. 캐소드 층(160)을 위한 재료의 구체적인 비제한적인 예에는 바륨, 리튬, 세륨, 세슘, 유로퓸, 루비듐, 이트륨, 마그네슘, 사마륨, 및 이들의 합금 및 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
장치 내의 다른 층은, 이러한 층에 의해 제공될 기능을 고려하여 이러한 층에 유용한 것으로 공지된 임의의 재료로 제조될 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 봉지 층(encapsulation layer: 도시되지 않음)을 접촉 층(160) 위에 침착하여 물 및 산소와 같은 바람직하지 못한 성분이 소자(100) 내로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 성분들은 유기 층(140)에 유해한 영향을 줄 수 있다. 일 실시 형태에서, 봉지 층은 차단 층 또는 필름이다. 일 실시 형태에서는 캡슐화층이 유리 덮개이다.
도시하지는 않았지만, 소자(100)는 부가적인 층을 포함할 수 있는 것으로 해석된다. 당업계에 공지되거나 달리 공지된 다른 층이 사용될 수 있다. 또한, 앞서 기술한 층들 중 임의의 것이 2개 이상의 서브층을 포함하거나 적층 구조를 형성할 수 있다. 대안적으로, 애노드 층(110), 완충제 층(120), 정공 수송 층(130), 전자 수송 층(150), 캐소드 층(160), 및 기타 층들 중 일부 또는 전부를 처리, 특히 표면 처리하여 소자의 전하 캐리어 수송 효율 또는 다른 물리적 특성을 증가시킬 수 있다. 각각의 성분층을 위한 재료의 선정은, 소자 작동 수명의 고려, 제작 시간 및 복잡성 인자 및 당업자가 인식하는 기타 고려 사항과, 높은 소자 효율을 소자에 제공하는 목표의 균형에 의해 바람직하게 결정된다. 최적 성분, 성분 구성 및 조성상의 정체성(compositional identity)의 결정은 당업자에게 일상적일 것으로 인정될 것이다.
대부분의 경우에, 애노드(110) 및 캐소드(160)는 화학적 또는 물리적 증착 방법에 의해 형성된다. 몇몇 실시 형태에서, 애노드 층은 패턴화될 것이고, 캐소드는 전체적으로 연속적인 층일 것이다.
몇몇 실시 형태에서, 전자 수송/주입 층 또는 층들 또한 화학적 또는 물리적 증착 방법에 의해 형성된다.
몇몇 실시 형태에서, 적어도 광활성 층은 본 명세서에서 기술되는 방법에 따른 액체 침착에 의해 형성된다.
몇몇 실시 형태에서, 정공 주입 및 정공 수송 층은 본 명세서에서 기술되는 방법에 따른 액체 침착에 의해 형성된다.
일 실시 형태에서, 상이한 층은 하기 범위의 두께를 가진다: 애노드(110)는 50 ㎚ 내지 500 ㎚(500 Å 내지 5000 Å)이고, 일 실시 형태에서는 100 ㎚ 내지 200 ㎚(1000 Å 내지 2000 Å)이며; 선택적인 완충제 층(120)은 5 ㎚ 내지 200 ㎚(50 Å 내지 2000 Å)이고, 일 실시형태에서는 20 ㎚ 내지 100 ㎚(200 Å 내지 1000 Å)이며; 선택적인 정공 수송 층(130)은 5 ㎚ 내지 200 ㎚(50 Å 내지 2000 Å)이고, 일 실시형태에서는 10 ㎚ 내지 100 ㎚(100 Å 내지 1000 Å)이며; 광활성 층(140)은 1 ㎚ 내지 200 ㎚(10 Å 내지 2000 Å)이고, 일 실시 형태에서는 10 ㎚ 내지 100 ㎚(100 Å 내지 1000 Å)이며; 선택적인 전자 수송 층(150)은 5 ㎚ 내지 200 ㎚(50 Å 내지 2000 Å)이고, 일 실시 형태에서는 10 ㎚ 내지 100 ㎚(100 Å 내지 1000 Å)이며; 캐소드(160)는 20 ㎚ 내지 1000 ㎚(200 Å 내지 10000 Å)이고, 일 실시 형태에서는 30 ㎚ 내지 500 ㎚(300 Å 내지 5000 Å)이다. 소자 중의 전자-정공 재조합 구역의 위치, 및 따라서 소자의 발광 스펙트럼은 각 층의 상대적인 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서 전자-정공 재조합 구역이 발광층 내에 존재하도록 전자-수송층의 두께를 선정해야 한다. 층 두께의 목적하는 비율은 사용되는 재료의 정확한 성질에 의존할 것이다.
작동시, 적절한 전원(도시되지 않음)으로부터의 전압이 소자(100)에 인가된다. 따라서, 전류가 소자(100)의 층들을 가로질러 통과한다. 전자는 광활성 층으로 들어가서 광자를 방출한다. 능동 매트릭스 OLED 디스플레이로 불리는 몇몇 OLED에서, 개별 픽셀은 전류의 통과에 의해 독립적으로 여기될 수 있다. 수동 매트릭스 OLED 디스플레이로 불리는 몇몇 OLED에서는, 개별 픽셀들이 전기 접촉 층의 행과 열의 교차부에서 여기될 수 있다.
본 명세서에서 기술되는 것과 유사하거나 균등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료는 하기에 기술된다. 본 명세서에 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 다른 참고 문헌은 원용에 의해 그 전체 내용이 포함된다. 상충되는 경우에는, 정의를 비롯하여 본 명세서가 좌우할 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.
명확함을 위해 별개의 실시 형태들로 상기 및 하기에 기재된 본 발명의 특정 특징부들이 조합되어 단일 실시 형태로 또한 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 역으로, 간략함을 위해 단일 실시 형태와 관련하여 설명된 본 발명의 다양한 특징부들은 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수 있다. 또한, 범위로 언급된 값에 대한 참조는 그 범위 내의 각각의 그리고 모든 값을 포함한다.
[실시예]
본 명세서에서 기술된 개념은 하기의 실시예에서 추가로 기술될 것이며, 이러한 실시예는 특허청구범위에 기술되는 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.
실시예 1
본 실시예는 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 OLED 응용을 위한 전기활성 필름의 제조를 보여준다. 하기 재료를 사용하였다:
애노드 = 인듐 주석 산화물(ITO) : 180 ㎚
완충제 층 = 완충제 1(20 ㎚), 이는 전기 전도성 중합체 및 중합체성 불소화 설폰산의 수용성 분산물임. 그러한 재료는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2004/0102577호, 제2004/0127637호, 및 제2005/0205860호에 기술되어 있다.
정공 수송 층 = HT-1, 이는 아릴아민-포함 공중합체임. 그러한 재료는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2008/0071049호에 기술되어 있다.
광활성 층 = 13:1 호스트 H1: 도펀트 E1. 호스트 H1은 안트라센 유도체임. 그러한 재료는, 예를 들어 미국 특허 제7,023,013호에 기술되어 있다. E1은 아릴아민 화합물이다. 그러한 재료는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2006/0033421호에 기술되어 있다.
전자 수송 층 = MQ, 이는 금속 퀴놀레이트 유도체임.
캐소드 = LiF/Al (0.5/100 ㎚)
용액 처리 및 열증발 기술의 조합에 의해서 OLED 소자를 제작하였다. 씬 필름 디바이시즈, 인코포레이티드(Thin Film Devices, Inc)로부터의 패턴화된 인듐 주석 산화물(ITO) 코팅 유리 기판을 사용하였다. 이러한 ITO 기판은 시트 저항이 50 ohm/square이고 투광율이 80%인 ITO로 코팅된 코닝 1737 유리를 기반으로 한다. 웰 패턴을 표준 포토리소그래피 방법을 사용하여 ITO 기판 상에 제조하였다. 웰은 32 마이크로미터의 폭에 의해 형성되었다.
소자 제조 직전에, 세정되고 패턴화된 기판을 UV 오존으로 10분 동안 처리하였다. 냉각 직후에, 완충제 1의 수성 분산액을 ITO 표면 위에 스핀 코팅하고 가열하여 용매를 제거하였다. 냉각 후, 기판을 다음으로 정공 수송 재료의 용액으로 스핀 코팅한 다음, 가열하여 용매를 제거하였다. 화학적 격납 층을 미국 특허 출원 공개 제2007/0205409호에 기술되어 있는 바와 같이 형성하였다. 패턴은 노즐 인쇄된 광활성 잉크를 함유하기 위한 표면 에너지 웰을 형성하였다. 표면 에너지 웰은 40 마이크로미터 폭이었다.
방출층 용액을 국제특허공개 WO 2007/145979호에 기술되어 있는 바와 같이, 유기 용매 매질 내에 전술된 호스트 및 도펀트를 용해시킴으로써 형성하였다.
기판을 방출층 용액으로 노즐 인쇄하였고, 진공 건조시켜서 용매를 제거하였다. 인쇄 직후에, 플레이트를 질소와 통기시키기 전에, 14분 동안 20℃로 유지되고 66.7 Pa(500 mTorr)로 펌핑된 진공 챔버 내에 배치하였다. 플레이트를 이어서 핫플레이트 상에서 140℃로 30분 동안 베이킹(baking)하였다.
필름 두께 및 프로파일 측정을 OLED 소자로 만들어지지 않았으나, 동일한 방식으로 방출층을 통해 제작된 플레이트 상에서 행하였다. 미세력(low force) 헤드를 구비한 KLA-텐코(Tencor) P-15 스타일러스 프로파일로미터(stylus profilometer)를 두께/프로파일 측정에 사용하였다. 인쇄된 광활성 층 두께 및 프로파일은 매우 근접한 인쇄된 선으로부터 미인쇄된 선을 뺌으로써 결정되었다. 이러한 기술은 하위 층들의 프로파일 차이가 방출층으로부터 분리되게 한다. 도 4는 개구율 = 0.92인 인쇄된 광활성 층의 프로파일을 도시한다.
실시예 2
본 실시예는 건조 단계에서 터보 분자 펌프를 사용하는 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 OLED 응용을 위한 전기활성 필름의 제작을 나타낸 것이다. 하기 재료를 사용하였다:
애노드 = ITO(180 ㎚)
완충제 층 = 완충제 1(20 ㎚)
정공 수송 층 = HT-2(20 ㎚), 이는 아릴아민-함유 중합체임.
광활성 층 = 13:1의 호스트 H1: 도펀트 E2(40 ㎚). E2는 예를 들어 미국 특허 공보 제2006/0033421호에 기재된 아릴아민 화합물이다.
전자 수송 층 = MQ(10 ㎚)
캐소드 = LiF/Al(0.5/100 ㎚)
표면 에너지 웰의 폭(52 ㎚) 및 인쇄 후의 건조 단계를 제외하고, 실시예 1에 기재된 바와 같이, 용액 처리 및 열증발 기술의 조합으로 OLED 소자를 제작하였다.
이 기판을 방출층 용액으로 노즐 인쇄하고, 터보 분자 펌프를 사용하여 건조시켰다. 인쇄 직후에, 플레이트를 20℃로 유지되고, 0.00013 mPa(1x10-6 Torr)로 펌핑된 기판 상에서 진공 챔버 내에 배치하였다. 고진공 건조 단계 후에, 플레이트를 140℃에서 30분 동안 핫플레이트 상에 두었다.
미세력 헤드를 구비한 KLA-텐코 P-15 스타일러스 프로파일로미터를 사용하여 필름 두께 및 프로파일을 측정하였다. 인쇄된 광활성 층 두께 및 프로파일은 매우 근접한 인쇄된 선으로부터 미인쇄된 선을 뺌으로써 결정되었다. 이러한 기술은 하위 층들의 프로파일 차이가 방출층으로부터 분리되게 한다. 도 4는 개구율 = 0.82인 인쇄된 광활성 층의 프로파일을 도시한다.
비교예 A
OLED 소자를 실시예 2에서와 동일한 재료를 사용하여 제작하였다. 소자를, 인쇄 후의 건조 단계를 제외하고는, 실시예 2에서와 동일한 절차를 사용하여 제조하였다. 기판을 방출층 용액으로 노즐 인쇄한 직후에, 플레이트를 30분 동안 140℃에서 핫플레이트 상에 위치시켰다.
필름 두께 및 프로파일 측정을 실시예 1에서와 같이 행하였다. 도 6은 개구율 = 0.41인 인쇄된 광활성 층의 프로파일을 도시한다.
일반적인 기술 또는 실시예에서 전술된 모든 작용이 요구되지는 않으며, 특정 작용의 일부가 요구되지 않을 수 있고, 기술된 것에 부가하여 하나 이상의 추가의 작용이 수행될 수 있음을 유의한다. 또한, 작용들이 나열된 순서는 반드시 그들이 수행되는 순서는 아니다.
상기 명세서에서, 개념들이 특정 실시 형태를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 아래의 특허청구범위에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적이라기보다 예증적인 의미로 간주되어야 하며, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범주 내에 포함시키고자 한다.
이득, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 실시 형태에 관해 전술되었다. 그러나, 이득, 이점, 문제에 대한 해결책, 그리고 임의의 이득, 이점, 또는 해결책을 발생시키거나 더 명확해지게 할 수 있는 임의의 특징부(들)는 임의의 또는 모든 특허청구범위의 매우 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징부로서 해석되어서는 안 된다.
소정 특징부가 명확함을 위해 별개의 실시 형태들과 관련하여 본 명세서에서 설명되고, 단일 실시 형태와 조합하여 또한 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 역으로, 간략함을 위해 단일 실시예와 관련하여 기술된 다양한 특징부들은 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수 있다. 또한, 범위로 언급된 값에 대한 참조는 그 범위 내의 각각의 그리고 모든 값을 포함한다.

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 공작물을 제공하는 단계;
    전기활성 재료를 포함하는 액체 조성물을 활성 영역 내에서 공작물 상으로 침착시켜, 습윤 층을 형성하는 단계;
    1 내지 100분의 제1 기간 동안 -25 내지 80℃의 범위 내의 제어된 온도에서 그리고 0.00013 Pa(10-6 Torr) 내지 133.3 KPa(1,000 Torr)의 범위 내의 진공 하에서 공작물 상의 습윤 층을 처리하여, 부분 건조 층을 형성하는 단계;
    부분 건조 층을 1 내지 50분의 제2 기간 동안 100℃ 초과의 온도로 가열하여, 건조 층을 형성하는 단계 - 여기서, 건조 층은 활성 영역 내에서 실질적으로 평탄한 프로파일을 가짐 - 를 포함하는 전기활성 재료의 층의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 건조 층은 활성 영역의 90%에 걸쳐 +/-10% 미만의 두께 변동을 갖는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 액체 조성물은 잉크젯 인쇄 및 연속 노즐 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 기술에 의해 침착되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 공작물은 복수의 활성 영역을 갖는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 전기활성 재료는 호스트(host) 물질 및 제1 색상에 대응하는 광활성 게스트(guest) 물질을 포함하고, 액체 조성물은 활성 영역의 제1 부분 내에 침착되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제2 호스트 물질 및 제2 색상에 대응하는 제2 광활성 게스트 물질을 포함하는 제2 액체 조성물이 활성 영역의 제2 부분 내에 침착되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제3 호스트 물질 및 제3 색상에 대응하는 제3 광활성 게스트 물질을 포함하는 제3 액체 조성물이 활성 영역의 제3 부분 내에 침착되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 전기활성 재료는 본질적으로 정공 주입 재료로 이루어지는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 전기활성 재료는 본질적으로 정공 수송 재료로 이루어지는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 공작물 상의 습윤 층은 5 내지 25분의 시간 동안, 20 내지 80℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 Pa(10-2 Torr) 내지 1.3 KPa(10 Torr)의 범위 내의 압력에서 처리되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 공작물 상의 습윤 층은 5 내지 15분의 시간 동안, 30 내지 60℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 Pa(10-2 Torr) 내지 0.13 KPa(1 Torr)의 범위 내의 압력에서 처리되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 공작물 상의 습윤 층은 5 내지 25분의 시간 동안, -25 내지 10℃의 범위 내의 온도에서, 0.13 KPa(1 Torr) 내지 133.3 KPa(1000 Torr)의 범위 내의 압력에서 처리되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 공작물 상의 습윤 층은 5 내지 15분의 시간 동안, -10℃ 내지 0℃의 범위 내의 온도에서, 1.3 KPa(10 Torr) 내지 13.3 KPa(100 Torr)의 범위 내의 압력에서 처리되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 진공이 0.013 Pa(10-4 Torr) 내지 0.00013 Pa(10-6 Torr)의 범위 내인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 진공이 건식 진공 펌프(dry vacuum pump), 터보 펌프(turbo pump), 로터리 베인 진공 펌프(rotary vane vacuum pump), 오일 확산 펌프(oil diffusion pump), 극저온 펌프(cryogenic pump) 및 흡착 펌프(sorption pump)로 이루어진 군으로부터 선택되는 펌프의 수단으로 적용되는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 펌프가 터보 분자 펌프인 방법.
  17. 애노드(anode), 캐소드(cathode), 및 이들 사이의 전기활성 층을 포함하는 적어도 하나의 활성 영역을 갖는 전자 소자로서, 전기활성 층은 액체 침착에 의해 형성되고, 실질적으로 평탄한 프로파일을 갖는 전자 소자.
  18. 제17항에 있어서, 전기활성 층이 광활성 층인 소자.
  19. 제18항에 있어서, 전기활성 층이 발광층인 소자.
  20. 제17항에 있어서, 전기활성 층이 정공 수송 층인 소자.
  21. 제17항에 있어서, 전기활성 층이 정공 주입 층인 소자.
  22. 제17항에 있어서, 활성 영역이 물리적 격납(containment) 구조체에 의해 서브픽셀 영역으로 나뉘고, 전기활성 층이 서브픽셀 영역 내에 있는 소자.
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