KR20200125941A - 핵 형성 억제 코팅 형성용 물질 및 이를 포함하는 장치 - Google Patents
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Abstract
광전자 장치는 기판, 상기 기판 위에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 배치된 반도체층, 상기 반도체층 위에 배치된 제2 전극으로서, 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제2 전극, 상기 제2 전극의 제1 부분 위에 배치된 핵 형성 억제 코팅; 및 상기 제2 전극의 제2 부분 위에 배치된 전도성 코팅;을 포함하며, 상기 핵 형성 억제 코팅은 화학식 (I)의 화합물이다
(화학식 I).
(화학식 I).
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 2월 2일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/625,710호, 2018년 2월 2일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/625,722호 및 2018년 11월 21일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/770,360호의 우선권의 이익을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 임의의 모든 목적을 위해 본원에 인용되어 포함된다.
기술분야
다음은 일반적으로 표면 상에 전기 전도성 코팅을 선택적으로 증착하는데 사용하기 위한 핵 형성 억제 코팅 형성용 물질에 관한 것이다. 구체적으로, 이러한 핵 형성 억제 코팅 및 전도성 코팅을 포함하는 광전자 장치가 기재된다.
유기 발광 다이오드(OLED: organic light emitting diode)는 통상적으로 전도성 박막 전극 사이에 개재된 여러 층의 유기 물질을 포함하며, 유기층 중 적어도 하나는 전계 발광층이다. 전극에 전압을 가하면 애노드 및 캐소드로부터 각각 정공 및 전자가 주입된다. 전극에 의해 주입된 정공과 전자는 유기층을 통해 이동하여 전계 발광층에 도달한다. 정공과 전자가 가까이 있으면 쿨롱 힘에 의해 서로 끌리게 된다. 이후, 정공과 전자가 결합하여 엑시톤(exciton)이라는 결합 상태를 형성할 수 있다. 엑시톤은 광자가 방출되는 방사 재결합 과정을 통해 붕괴될 수 있다. 대안적으로, 엑시톤은 광자가 방출되지 않는 무방사 재결합 과정을 통해 붕괴될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 내부 양자 효율(IQE)은 방사 재결합 과정을 통해 붕괴되는 장치에서 발생된 모든 전자-정공 쌍의 비율로 이해될 것이라는 것을 주목한다.
방사 재결합 과정은 전자-정공 쌍(즉, 엑시톤)의 스핀 상태에 따라 형광 또는 인광 과정으로 발생할 수 있다. 구체적으로, 전자-정공 쌍에 의해 형성된 엑시톤은 단일항 또는 삼중항 스핀 상태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 단일항 엑시톤의 방사 붕괴는 형광을 초래하는 반면, 삼중항 엑시톤의 복사 붕괴는 인광을 초래한다.
더 최근에는, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 포함하여 OLED용 다른 발광 메커니즘이 제안되고 조사되었다. 간단히 말해서, TADF 발광은 열 에너지의 도움으로 역간 시스템 교차 과정을 통해 삼중항 엑시톤을 단일항 엑시톤으로 변환한 다음 단일항 엑시톤의 방사 붕괴를 통해 발생한다.
OLED 장치의 외부 양자 효율(EQE)은 장치에 의해 방출된 광자 수에 비해 OLED 장치에 제공된 전하 캐리어의 비율을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 100%의 EQE는 장치에 주입되는 각 전자에 대해 하나의 광자가 방출됨을 나타낸다. 이해되는 바와 같이, 장치의 EQE는 일반적으로 장치의 IQE보다 실질적으로 더 낮다. EQE와 IQE 사이의 차이는 일반적으로 장치의 다양한 구성 요소로 인한 빛의 흡수 및 반사와 같은 여러 인자에 기인할 수 있다.
OLED 장치는 통상적으로 장치로부터 빛이 방출되는 상대적인 방향에 따라 "배면 발광(bottom-emission)"또는 "전면 발광(top-emission)"장치로 분류될 수 있다. 배면 발광 장치에서는 방사 재결합 과정의 결과로 발생된 빛이 장치의 베이스 기판 쪽의 방향으로 방출되는 반면, 전면 발광 장치에서는 빛이 베이스 기판에서 멀어지는 방향으로 방출된다. 따라서, 베이스 기판에 근접한 전극은 일반적으로 배면 발광 장치에서 광 투과성(예를 들어, 실질적으로 투명 또는 반투명)으로 만들어지는 반면, 전면 발광 장치에서는 베이스 기판에서 원위에 있는 전극은 일반적으로 빛의 감쇠를 줄이기 위해 빛을 투과하도록 만들어 진다. 특정 장치 구조에 따라 애노드 또는 캐소드가 전면 발광 및 배면 발광 장치에서 투과형 전극으로 작용할 수 있다.
OLED 장치는 또한 베이스 기판에 대해 양쪽 방향으로 빛을 방출하도록 구성된 양면 발광 장치일 수 있다. 예를 들어, 양면 발광 장치는 각 픽셀로부터의 빛이 양쪽 방향으로 방출되도록 투과형 애노드 및 투과형 캐소드를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 양면 발광 디스플레이 장치는 각 픽셀로부터의 단일 전극은 투과성이 되도록, 한 방향으로 빛을 방출하도록 구성된 제1 세트의 픽셀 및 다른 방향으로 빛을 방출하도록 구성된 제2 세트의 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 장치 구성에 더하여, 투명 또는 반투명 OLED 장치도 구현될 수 있으며, 여기서 상기 장치는 상기 장치를 통해 외부 광이 투과될 수 있도록 하는 투명한 부분을 포함한다. 예를 들어, 투명 OLED 디스플레이 장치에서, 이웃하는 각 픽셀 사이의 비 발광 영역에 투명한 부분이 제공될 수 있다. 다른 예에서, 투명 OLED 조명 패널은 패널의 발광 영역 사이에 복수개의 투명 영역을 제공함으로써 형성될 수 있다. 투명 또는 반투명 OLED 장치는 배면 발광, 전면 발광 또는 양면 발광 장치일 수 있다.
캐소드 또는 애노드가 투과형 전극으로 선택될 수 있지만 통상적인 전면 발광 장치는 광 투과형 캐소드를 포함한다. 투과형 캐소드를 형성하는 데 통상적으로 사용되는 물질은 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 부피로 약 1:9 내지 약 9:1의 범위의 조성을 갖는 마그네슘 은(Mg:Ag) 합금 및 이테르븀 은(Yb:Ag)와 같은 다양한 금속 합금의 얇은 층을 증착함으로써 형성된 것과 같은 박막뿐만 아니라 인듐 주석 산화물(ITO) 및 아연 산화물(ZnO)과 같은 투명 전도성 산화물(TCO: transparent conducting oxide)을 포함한다. 2개 이상의 TCO 층 및/또는 금속 박막을 포함하는 다층 캐소드도 사용될 수 있다.
특히 박막의 경우, 최대 약 수십 나노 미터의 상대적으로 얇은 층 두께는 OLED에 사용하기 위한 향상된 투명성과 유리한 광학적 특성(예컨대, 감소된 미세공동 효과)에 기여한다. 그러나, 투과형 전극의 두께가 감소하면 면저항이 증가가 수반된다. 면저항이 높은 전극은 일반적으로 OLED에 사용하기에 바람직하지 않는데, 이는 장치를 사용할 때 큰 전류-저항(IR) 강하가 발생하여 OLED의 성능과 효율에 해를 끼치기 때문이다. IR 강하는 전원 공급 레벨을 높여 어느 정도 보상될 수 있다; 그러나, 한 픽셀에 대한 전원 공급 레벨을 증가시키면 장치의 정상적인 동작을 유지하기 위해 다른 성분에 공급되는 전압도 높아져 바람직하지 않다.
전면 발광 OLED 장치에 대한 전원 공급 사양을 줄이기 위해 장치에 버스바(busbar) 구조 또는 보조 전극을 형성하는 솔루션이 제안되었다. 예를 들어, 이러한 보조 전극은 OLED 장치의 투과형 전극과 전기적으로 소통하는 전도성 코팅을 증착함으로써 형성될 수 있다. 이러한 보조 전극은 면저항 및 투과성 전극의 관련 IR 강하를 낮춤으로써 전류가 장치의 다양한 영역에 보다 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.
보조 전극은 통상적으로 애노드, 하나 이상의 유기층 및 캐소드를 포함하는 OLED 스택 위에 제공되므로, 보조 전극의 패턴화는 전통적으로 전도성 코팅이 예를 들어, 물리적 기상 증착(PVD) 공정에 의해 선택적으로 증착되는 마스크 개구가 있는 섀도우 마스크를 사용하여 달성된다. 그러나, 마스크는 통상적으로 금속 마스크이기 때문에 고온 증착 과정 도중에 뒤틀리는 경향이 있어서 마스크 개구 및 그에 따른 증착 패턴을 왜곡하게 된다. 또한, 전도성 코팅이 마스크에 부착되고 마스크의 특징을 혼란시키기 때문에 마스크는 통상적으로 연속 증착을 통해 성능이 저하된다. 결과적으로, 이러한 마스크는 시간 소모적이고 값비싼 공정을 사용하여 세정해야 하거나 마스크가 원하는 패턴을 생성하는 데 효과적이지 않다고 판단되면 배치되어야 하며, 따라서 이러한 공정을 매우 비싸고 복잡하게 한다. 따라서, 섀도우 마스크 공정은 OLED 장치의 양산을 위해 상업적으로 불가능할 수 있다. 또한, 섀도우 마스크 공정을 사용하여 생성될 수 있는 피처의 종횡비는 통상적으로 섀도우 효과와 금속 마스크의 기계적(예컨대, 인장) 강도로 인해 제한되는데, 이는 대형 금속 마스크는 통상적으로 섀도우 마스크 증착 공정 중에 연신되기 때문이다.
섀도우 마스크를 통해 표면에 전도성 코팅을 패턴화하는 또 다른 문제는 단일 마스크를 사용하여 특정하지만, 모두가 그렇지는 않은 패턴이 달성될 수 있다는 것이다. 마스크의 각 부분이 물리적으로 지원되므로 단일 처리 단계에서 모든 패턴이 가능한 것은 아니다. 예를 들어, 패턴이 분리된 특징을 지정하는 경우, 단일 마스크 처리 단계를 통상적으로 사용하여 원하는 패턴을 얻을 수는 없다. 또한, 전체 장치 표면에 걸쳐 퍼지는 반복 구조(예컨대, 버스바 구조 또는 보조 전극)를 생성하는 데 사용되는 마스크는 마스크 상에 형성된 많은 수의 천공 또는 개구를 포함한다. 그러나, 마스크 상에 많은 수의 개구를 형성하면 마스크의 구조적 무결성이 손상될 수 있으며, 따라서 처리 중에 마스크가 상당히 뒤틀리거나 변형되어 증착된 구조의 패턴을 왜곡시킬 수 있다.
상기에 더하여, OLED 디스플레이 장치에서 전면 발광 캐소드로 실질적으로 균일한 두께를 갖는 공통 전극이 제공되는 경우, 각 서브픽셀과 관련된 발광 스펙트럼에 따라 장치의 광학 성능을 용이하게 미세 조정될 수 없다. 통상적인 OLED 디스플레이 장치에서, 디스플레이 장치의 픽셀을 형성하기 위해 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀이 제공된다. 이러한 OLED 디스플레이 장치에 사용되는 상단-방출 전극은 통상적으로 복수개의 픽셀을 코팅하는 공통 전극이다. 예를 들어, 이러한 공통 전극은 장치 전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖는 상대적으로 얇은 전도층일 수 있다. 상이한 서브픽셀 내에 배치된 유기층의 두께를 변화시킴으로써 각 서브픽셀 색상과 관련된 광학 미세공동 효과를 조정하려는 노력이 이루어졌지만, 이러한 접근 방식은 적어도 일부 경우에 광학 미세공동 효과의 충분한 정도의 튜닝을 제공하지 않을 수 있다. 또한, 이러한 접근 방식은 OLED 디스플레이 생산 환경에서 구현하기 어려울 수 있다.
일부 실시형태는 이제 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 일 실시형태에 따른 핵 형성 억제 코팅의 섀도우 마스크 증착을 도시하는 개략도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 일 실시형태에 따른 핵 형성 억제 코팅의 미세 접촉 전사 프린팅 공정을 도시하는 개략도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 패턴화된 표면 상의 전도성 코팅의 증착을 도시하는 개략도이다.
도 4는 공정의 일 실시형태에 따라 생산된 장치를 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅을 선택적으로 증착하기 위한 공정을 도시하는 개략도이다.
도 5d 내지 도 5f는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅을 선택적으로 증착하기 위한 공정을 도시하는 개략도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 전계 발광 장치를 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 공정 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8b는 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8c는 또 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8d는 또 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 OLED 장치의 평면도이다.
도 10은 도 14의 OLED 장치의 단면도이다.
도 11은 다른 실시형태에 따른 OLED 장치의 단면도이다.
도 12a는 일 실시형태에 따른 수동 매트릭스 OLED 장치의 평면도를 도시하는 개략도이다.
도 12b는 도 17a의 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12c는 캡슐화 후 도 17b의 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12d는 비교 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 다양한 실시형태에 따른 보조 전극의 부분을 도시한다.
도 14는 일 실시형태에 따른 OLED 장치 상에 형성된 보조 전극 패턴을 도시한다.
도 15는 일 실시형태에 따른 픽셀 배열을 갖는 장치의 일부를 도시한다.
도 16은 도 15에 따른 장치의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
도 17은 도 15에 따른 장치의 B-B 선을 따라 취한 단면도이다.
도 18은 일 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 19는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 20a는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 핵 형성 촉진 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 20b는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 핵 형성 촉진 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 21은 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22a는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22b는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22c는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22d는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅의 증착 후에 핵 형성 억제 코팅을 제거하기 위한 공정을 도시한다.
도 24는 일 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 25는 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 26은 또 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 27은 또 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 28a는 일 실시형태에 따른 투명한 능동 매트릭스 OLED 장치를 도시하는 도면이다.
도 28b는 도 28a에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 29a는 일 실시형태에 따른 투명한 능동 매트릭스 OLED 장치를 도시하는 도면이다.
도 29b는 도 29a의 일 실시형태에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 29c는 도 29a의 다른 실시형태에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 30은 일 실시형태에 따른 장치를 제작하기 위한 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 31a 내지 도 31d는 도 30의 실시형태에 따른 장치 제작의 다양한 단계를 도시하는 개략도이다.
도 32는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 33은 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 34는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 35는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 36은 일 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 개략도이다.
도 37은 막 핵의 형성을 도시하는 개략도이다.
도 38은 흡착원자(adatom)의 상대적 에너지 상태를 도시하는 개략도이다.
도 39는 예시적인 시뮬레이션 모델 하에서 고려되는 다양한 이벤트를 도시하는 개략도이다.
도 1은 일 실시형태에 따른 핵 형성 억제 코팅의 섀도우 마스크 증착을 도시하는 개략도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 일 실시형태에 따른 핵 형성 억제 코팅의 미세 접촉 전사 프린팅 공정을 도시하는 개략도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 패턴화된 표면 상의 전도성 코팅의 증착을 도시하는 개략도이다.
도 4는 공정의 일 실시형태에 따라 생산된 장치를 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅을 선택적으로 증착하기 위한 공정을 도시하는 개략도이다.
도 5d 내지 도 5f는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅을 선택적으로 증착하기 위한 공정을 도시하는 개략도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 전계 발광 장치를 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 공정 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8b는 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8c는 또 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 8d는 또 다른 실시예에 따른 개방된 마스크를 도시하는 평면도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 OLED 장치의 평면도이다.
도 10은 도 14의 OLED 장치의 단면도이다.
도 11은 다른 실시형태에 따른 OLED 장치의 단면도이다.
도 12a는 일 실시형태에 따른 수동 매트릭스 OLED 장치의 평면도를 도시하는 개략도이다.
도 12b는 도 17a의 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12c는 캡슐화 후 도 17b의 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12d는 비교 수동 매트릭스 OLED 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 다양한 실시형태에 따른 보조 전극의 부분을 도시한다.
도 14는 일 실시형태에 따른 OLED 장치 상에 형성된 보조 전극 패턴을 도시한다.
도 15는 일 실시형태에 따른 픽셀 배열을 갖는 장치의 일부를 도시한다.
도 16은 도 15에 따른 장치의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
도 17은 도 15에 따른 장치의 B-B 선을 따라 취한 단면도이다.
도 18은 일 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 19는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 20a는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 핵 형성 촉진 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 20b는 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 핵 형성 촉진 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 21은 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 주위의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22a는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22b는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22c는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 22d는 또 다른 실시형태에 따른 전도성 코팅 및 핵 형성 억제 코팅의 계면 근처의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 일 실시형태에 따른 전도성 코팅의 증착 후에 핵 형성 억제 코팅을 제거하기 위한 공정을 도시한다.
도 24는 일 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 25는 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 26은 또 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 27은 또 다른 실시형태에 따른 능동 매트릭스 OLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 28a는 일 실시형태에 따른 투명한 능동 매트릭스 OLED 장치를 도시하는 도면이다.
도 28b는 도 28a에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 29a는 일 실시형태에 따른 투명한 능동 매트릭스 OLED 장치를 도시하는 도면이다.
도 29b는 도 29a의 일 실시형태에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 29c는 도 29a의 다른 실시형태에 따른 장치의 단면 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 30은 일 실시형태에 따른 장치를 제작하기 위한 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 31a 내지 도 31d는 도 30의 실시형태에 따른 장치 제작의 다양한 단계를 도시하는 개략도이다.
도 32는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 33은 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 34는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 35는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 36은 일 실시형태에 따른 AMOLED 장치의 단면 프로파일을 도시하는 개략도이다.
도 37은 막 핵의 형성을 도시하는 개략도이다.
도 38은 흡착원자(adatom)의 상대적 에너지 상태를 도시하는 개략도이다.
도 39는 예시적인 시뮬레이션 모델 하에서 고려되는 다양한 이벤트를 도시하는 개략도이다.
설명의 단순성과 명료성을 위해, 적절하다고 고려되는 경우, 도면 간에 참조 번호가 반복되어 대응하거나 유사한 구성 요소를 나타낼 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본원에 기재된 예시적인 실시형태에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나, 본원에 기재된 예시적인 실시형태는 이러한 특정 세부 사항 중 일부가 없이도 실시될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 다른 예에서, 특정 방법, 절차 및 구성 요소는 본원에 기재된 예시적인 실시형태를 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
일부 실시형태에 따른 일 양태에서, 표면 상에 전기 전도성 코팅을 증착하는 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 광전자 장치의 제조 방법의 맥락에서 수행된다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 다른 장치의 제조 방법의 맥락에서 수행된다. 일부 실시형태에서, 상기 패턴화된 기판을 생성하기 위해 기판의 제1 영역 상에 핵 형성 억제 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. 상기 패턴화된 기판은 핵 형성 억제 코팅에 의해 덮인 제1 영역, 및 핵 형성 억제 코팅으로부터 노출되거나 실질적으로 존재하지 않거나 또는 그에 의해 실질적으로 덮이지 않은 기판의 제2 영역을 포함한다. 상기 방법은 또한 기판의 제2 영역 상에 전도성 코팅을 증착하기 위해 패턴화된 기판을 처리하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅의 물질은 마그네슘을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 패턴화된 기판을 처리하는 단계는 기판의 제2 영역 상에 전도성 코팅을 증착하기 위해 핵 형성 억제 코팅 및 기판의 제2 영역 양쪽 모두를 처리하는 단계를 포함하는 반면, 상기 핵 형성 억제 코팅은 상기 전도성 코팅으로부터 노출된 상태로 유지되거나 또는 상기 전도성 코팅이 실질적으로 존재하지 않거나 또는 상기 전도성 코팅에 의해 실질적으로 덮이지 않는다. 일부 실시형태에서, 상기 패턴화된 기판을 처리하는 단계는 전도성 코팅을 형성하는 데 사용되는 소스 물질의 증발 또는 승화를 수행하고, 상기 핵 형성 억제 코팅 및 기판의 제2 영역을 증발된 소스 물질에 노출시키는 단계를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "핵 형성 억제"는 전기 전도성 물질의 증착에 대해 상대적으로 낮은 친화도를 나타내는 표면 상에 상기 전도성 물질의 증착이 억제되도록 상기 물질의 코팅 또는 층을 지칭하는 데 사용되는 반면에, 용어 "핵 형성 촉진"은 전기 전도성 물질의 증착에 대해 상대적으로 높은 친 화성을 나타내는 표면 상에 상기 전도성 물질의 증착이 촉진되도록 상기 물질의 코팅 또는 층을 지칭하는 데 사용된다. 표면의 핵 형성 억제 또는 핵 형성 촉진 특성의 한 가지 척도는 마그네슘과 같은 전기 전도성 물질에 대한 표면의 초기 부착 확률이다. 예를 들어, 마그네슘에 대한 핵 형성 억제 코팅은 마그네슘 증기에 대한 상대적으로 낮은 초기 부착 확률을 나타내는 표면 상에 마그네슘의 증착이 억제되도록 상기 표면을 갖는 코팅을 지칭할 수 있는 반면에 마그네슘에 대한 핵 형성 촉진 코팅은 마그네슘 증기에 대해 상대적으로 높은 초기 부착 확률을 나타내는 표면 상에 마그네슘의 증착이 촉진되도록 상기 표면을 갖는 코팅을 지칭할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "부착 확률" 및 "부착 계수"는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 표면의 핵 형성 억제 또는 핵 형성 촉진 특성의 또 다른 척도는 다른 (기준) 표면 상에 전도성 물질의 초기 증착 속도에 대한 표면상의 마그네슘과 같은 전기 전도성 물질의 초기 증착 속도이며, 여기서 양쪽 표면은 전도성 물질의 증발 플럭스를 거치거나 증발 플럭스에 노출된다.
본원에 사용된 용어 "증발" 및 "승화"는 소스 물질이 (예컨대, 가열에 의해) 증기로 변환되어 예를 들어, 고체 상태로 타겟 표면 상으로 증착되는 증착 공정을 일반적으로 지칭하는 데 상호교환적으로 사용된다.
본원에 사용된 물질이 "실질적으로 없거나"또는 "실질적으로 덮이지 않은" 표면 (또는 표면의 특정 영역)은 표면 (또는 표면의 특정 영역) 상에 물질이 실질적으로 없음을 지칭한다. 구체적으로, 전기 전도성 코팅과 관련하여, 표면 상의 전기 전도성 물질의 양을 측정하는 한 가지 척도는 마그네슘을 포함하는 금속과 같은 전기 전도성 물질이 빛을 감쇠 및/또는 흡수하기 때문에 광 투과율이다. 따라서, 광 투과율이 전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 90% 초과, 92% 초과, 95% 초과 또는 98% 초과인 경우 표면은 전기 전도성 물질이 실질적으로 없는 것으로 간주될 수 있다. 표면 상의 물질의 양을 측정하는 다른 척도는 물질에 의한 표면의 백분율 커버리지이며, 예컨대, 물질에 의한 백분율 커버리지가 10% 이하, 8% 이하, 5% 이하, 3% 이하 또는 1% 이하인 경우 표면은 물질이 실질적으로 없는 것을 간주될 수 있다. 표면 커버리지는 투과 전자 현미경, 원자력 현미경 또는 주사 전자 현미경 사용과 같은 이미징 기법을 사용하여 평가될 수 있다.
선택적 증착
도 1은 일 실시형태에 따른 기판(100)의 표면(102) 상에 핵 형성 억제 코팅(140)을 증착하는 공정을 도시하는 개략도이다. 도 1의 실시형태에서, 소스 물질을 포함하는 소스(120)는 진공 하에서 가열되어 상기 소스 물질을 증발시키거나 승화시킨다. 상기 소스 물질은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)을 형성하는 데 사용되는 물질을 포함하거나 실질적으로 구성된다. 이후, 상기 증발된 소스 물질은 화살표(122)로 표시된 방향으로 상기 기판(100)을 향해 이동한다. 개구 또는 슬릿(112)을 갖는 섀도우 마스크(110)는 상기 개구(112)를 통해 이동하는 플럭스의 일부가 상기 기판(100)의 표면(102)의 영역 상에 선택적으로 입사되어, 그 위에 상기 핵 형성 억제 코팅(140)을 형성하도록 상기 증발된 소스 물질의 경로에 배치된다.
도 2a 내지 도 2c는 일 실시형태에서 기판의 표면 상에 핵 형성 억제 코팅을 증착시키는 미세 접촉 전사 프린팅 공정을 도시한다. 섀도우 마스크 공정과 유사하게, 상기 미세 접촉 프린팅 공정은 기판 표면의 영역 상에 핵 형성 억제 코팅을 선택적으로 증착하는 데 사용될 수 있다.
도 2a는 돌출부(212)를 포함하는 스탬프(210)에 상기 돌출부(212)의 표면 상에 핵 형성 억제 코팅(240)이 구비되는 미세 접촉 전사 프린팅 공정의 제1 단계를 도시한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 상기 핵 형성 억제 코팅(240)은 다양한 적합한 공정을 사용하여 상기 돌출부(212)의 표면 상에 증착될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 이후, 상기 돌출부(212)의 표면 상에 증착된 핵 형성 억제 코팅(240)이 상기 기판(100)의 표면(102)과 접촉하도록, 상기 스탬프(210)는 상기 기판(100)에 근접하여 접촉된다. 상기 핵 형성 억제 코팅(240)이 표면(102)과 접촉하면, 상기 핵 형성 억제 코팅(240)이 상기 기판(100)의 표면(102)에 부착된다.
이와 같이, 상기 스탬프(210)가 도 2C에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)으로부터 멀어질 경우, 상기 핵 형성 억제 코팅(240)은 상기 기판(100)의 표면(102) 상으로 효과적으로 전사된다.
핵 형성 억제 코팅이 기판의 표면의 영역 상에 증착되면, 전도성 코팅이 상기 핵 형성 억제 코팅이 존재하지 않는 표면의 남아있는 덮여지지 않은 영역(들) 상에 증착될 수 있다. 도 3에서, 전도성 코팅 소스(410)는 기판(100)의 표면(102)을 향해 증발된 전도성 물질을 지향하는 것으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이. 상기 전도성 코팅 소스(410)는 덮이거나 처리된 부분(즉, 그 위에 상기 핵 형성 억제 코팅(140)이 증착된 표면(102)의 영역(들)) 및 상기 표면(102)의 덮이지 않거나 처리되지 않은 부분 모두에 입사되도록 증발된 전도성 물질을 지향할 수 있다. 그러나, 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 표면은 상기 기판(100)의 덮이지 않은 표면(102)의 표면에 비해 상대적으로 낮은 초기 부착 계수를 나타내기 때문에, 전도성 코팅(440)은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)이 존재하지 않는 표면(102)의 부분 상에 선택적으로 증착한다. 예를 들어, 상기 표면(102)의 덮이지 않은 부분 상의 증발된 전도성 물질의 초기 증착 속도는 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 표면 상에 증발된 전도성 물질의 초기 증착 속도의 적어도 약 80배 이상, 적어도 약 100배 이상, 적어도 약 200배 이상, 적어도 약 500배 이상, 적어도 약 700배 이상, 적어도 약 1000배 이상, 적어도 약 1500배 이상, 적어도 약 1700배 이상, 또는 적어도 약 2000배 이상일 수 있다. 상기 전도성 코팅(440)은 예를 들어, 순수 또는 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다.
섀도우 마스크 패터닝 및 미세 접촉 전사 프린팅 공정이 위에서 예시되고 설명되었지만, 핵 형성 억제 물질을 증착함으로써 기판을 선택적으로 패턴화하기 위해 다른 공정이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 핵 형성 억제 코팅을 선택적으로 증착하는 데 표면을 패턴화하는 다양한 첨가 및 감산 공정이 사용될 수 있다. 이러한 공정의 예는 포토리소그래피, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅 및 릴-대-릴(reel-to-reel) 프린팅 포함), 유기 기상 증착(OVPD) 및 레이저 유도 열 이미징(LITI) 패터닝 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
일부 응용에서, 전도성 코팅이 용이하게 증착될 수 없는 기판 표면 상에 특정 물질 특성을 갖는 전도성 코팅을 증착하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 순수 또는 실질적으로 순수한 마그네슘은 통상적으로 일부 유기 표면 상에서 마그네슘의 낮은 부착 계수로 인해 일부 유기 표면 상에 용이하게 증착될 수 없다. 따라서, 일부 실시형태에서, 기판 표면은 전도성 코팅을 증착하기 전에 그 위에 핵 형성 촉진 코팅을 증착함으로써 추가로 처리된다.
발견 및 실험적 관찰에 기초하여, 본원에 추가로 설명되는 바와 같이, 풀러렌 및 기타 핵 형성 촉진 물질은 마그네슘을 포함하는 전도성 코팅의 증착을 위한 핵 형성 부위로서 작용하는 것으로 가정된다. 예를 들어, 풀러렌 처리된 표면 상에 증발 공정을 사용하여 마그네슘이 증착되는 경우, 풀러렌 분자는 마그네슘 증착을 위한 안정적인 핵의 형성을 촉진하는 핵 형성 부위로서 작용한다. 일부 경우에 마그네슘 증착을 위한 핵 형성 부위로서 작용하기 위해 처리 된 표면 상에 풀러렌 또는 다른 핵 형성 촉진 물질의 단층 미만이 제공될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 핵 형성 촉진 물질의 여러 단층을 증착함으로써 표면을 처리하면 더 많은 수의 핵 형성 부위가 생성될 수 있고, 따라서 더 높은 초기 부착 확률을 초래할 수 있다. 핵 형성 촉진 물질의 다른 예는 Ag 및 Yb와 같은 금속 및 ITO 및 IZO와 같은 금속 산화물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
또한 표면 상에 증착된 풀러렌 또는 다른 물질의 양은 하나의 단층보다 많거나 적을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 0.1 단층, 1 단층, 10 단층 또는 그 이상의 핵 형성 촉진 물질 또는 핵 형성 억제 물질을 증착함으로써 표면이 처리될 수 있다. 본원에 사용된 물질의 1 단층을 증착하는 것은 물질의 구성 분자 또는 원자의 단일층으로 표면의 원하는 부분을 덮는 물질의 양을 지칭한다. 유사하게는, 본원에 사용된 물질의 0.1 단층을 증착하는 것은 물질의 구성 분자 또는 원자의 단일층으로 표면의 원하는 부분의 10%를 덮는 물질의 양을 지칭한다. 예를 들어, 분자 또는 원자의 스태킹 또는 클러스터링 가능성으로 인해 증착된 물질의 실제 두께가 불균일할 수 있다. 예를 들어, 물질의 1 단층을 증착하면 표면의 일부 영역이 물질에 의해 덮이지 않을 수 있는 반면, 표면의 다른 영역은 그 위에 증착된 여러 원자 또는 분자층을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 핵 형성 촉진 코팅의 두께는 약 1 nm 내지 약 5 nm 또는 약 1 nm 내지 약 3 nm일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "풀러렌"은 탄소 분자를 포함하는 물질을 지칭한다. 풀러렌 분자의 예는 닫힌 쉘을 형성하고 형태가 구형 또는 반구형일 수 있는 다중 탄소 원자를 포함하는 3차원 골격을 포함하는 탄소 케이지 분자를 포함한다. 풀러렌 분자는 Cn으로 지정될 수 있으며, 여기서 n은 풀러렌 분자의 탄소 골격에 포함된 탄소 원자의 수에 대응하는 정수이다. 풀러렌 분자의 예는 Cn을 포함하며, 여기서 n은 C60, C70, C72, C74, C76, C78, C80, C82 및 C84과 같은 50 내지 250의 범위에 있다. 풀러렌 분자의 추가예는 단일 벽 탄소 나노 튜브 및 다중 벽 탄소 나노 튜브와 같이 튜브 또는 원통형 모양의 탄소 분자를 포함한다.
도 4는 전도성 코팅(440)의 증착 이전에 핵 형성 촉진 코팅(160)이 증착되는 장치의 실시형태를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)은 핵 형성 억제 코팅(140)에 의해 덮이지 않은 기판(100)의 영역 위에 증착된다. 따라서, 상기 전도성 코팅(440)이 증착될 경우, 상기 전도성 코팅(440)은 상기 핵 형성 촉진 코팅(160) 위에 우선적으로 형성된다. 예를 들어, 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)의 표면 상에 상기 전도성 코팅(440)의 초기 증착 속도는 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 표면 상에 상기 물질의 초기 증착 속도의 적어도 약 80배 이상, 적어도 약 100배 이상, 적어도 약 200배 이상, 적어도 약 500배 이상, 적어도 약 700배 이상, 적어도 약 1000배 이상, 적어도 약 1500배 이상, 적어도 약 1700배 이상, 또는 적어도 약 2000배 이상일 수 있다. 일반적으로, 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 증착 전 또는 후에 상기 기판(100) 상에 증착될 수 있다. 증발(열 증발 및 전자 빔 증발 포함), 포토리소그래피, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅, 릴-투-릴 프린팅 및 미세 접촉 전사 프린팅 포함), OVPD, LITI 패턴화 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 표면 상에 물질을 선택적으로 증착하는 다양한 공정은 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)을 증착하는 데 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시형태에서 기판의 표면 상에 전도성 코팅을 증착시키는 공정을 도시한다.
도 5a에서, 기판(100)의 표면(102)은 그 위에 핵 형성 억제 코팅(140)을 증착함으로써 처리된다. 구체적으로, 도시된 실시형태에서, 증착은 소스(120) 내부의 소스 물질을 증발시키고, 상기 증발된 소스 물질을 그 위에 증착될 표면(102) 쪽으로 향하게 함으로써 달성된다. 증발된 플럭스가 상기 표면(102) 향하는 일반적인 방향은 화살표(122)로 표시된다. 도시된 바와 같이, 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 증착은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)이 처리된 표면(142)을 생성하기 위해 전체 표면(102)을 실질적으로 덮도록 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 수행될 수 있다. 대안적으로, 상기 핵 형성 억제 코팅(140)은 예를 들어, 상기 기재된 선택적 증착 기법을 사용하여 표면(102)의 영역 상에 선택적으로 증착될 수 있다.
상기 핵 형성 억제 코팅(140)이 증발에 의해 증착되는 것으로 도시되지만, 스핀 코팅, 딥 코팅, 프린팅, 스프레이 코팅, OVPD, LITI 패터닝, 물리적 기상 증착(PVD)(스퍼터링 포함), 화학적 기상 증착(CVD) 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 증착 및 표면 코팅 기법이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 5b에서, 섀도우 마스크(110)는 상기 처리된 표면(142) 상에 핵 형성 촉진 코팅(160)을 선택적으로 증착하는 데 사용된다. 도시된 바와 같이, 상기 소스(120)로부터 이동하는 증발된 소스 물질은 상기 마스크(110)를 통해 상기 기판(100) 쪽으로 향하게 된다. 상기 마스크는 상기 마스크(110) 상에 입사된 증발된 소스 물질의 일부가 상기 마스크(110)를 지나가는 것을 방지하고 상기 마스크(110)의 개구(112)를 통해 향하는 증발된 소스 물질의 다른 부분이 상기 처리된 표면(142) 상에 선택적으로 증착하여 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)을 형성하도록 개구 또는 슬릿(112)을 포함한다. 따라서, 패턴화된 표면(144)은 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)의 증착을 완료시 생성된다.
도 5c는 상기 패턴화된 표면(144) 상에 전도성 코팅(440)을 증착하는 단계를 도시한다. 상기 전도성 코팅(440)은 예를 들어, 순수 또는 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 상기 전도성 코팅(440)의 물질은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)에 대해 상대적으로 낮은 초기 부착 계수 및 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)에 대해 상대적으로 높은 초기 부착 계수를 나타낸다. 따라서, 증착은 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)이 존재하는 기판 (100)의 영역 상에 상기 전도성 코팅(440)을 선택적으로 증착하기 위해 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 수행될 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 표면에 입사된 상기 전도성 코팅(440)의 증발된 물질은 상기 핵 형성 억제 코팅(140) 상에 증착되는 것을 거의 또는 실질적으로 방지할 수 있다.
도 5d 내지 도 5f는 다른 실시형태에서 기판의 표면 상에 전도성 코팅을 증착시키는 공정을 도시한다.
도 5d에서, 핵 형성 촉진 코팅(160)은 기판(100)의 표면(102) 상에 증착된다. 예를 들어, 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)은 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 열 증발에 의해 증착될 수 있다. 대안적으로, 스핀 코팅, 딥 코팅, 프린팅, 스프레이 코팅, OVPD, LITI 패터닝, PVD(스퍼터링 포함), CVD 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 증착 및 표면 코팅 기법이 사용될 수 있다.
도 5e에서, 핵 형성 억제 코팅(140)은 섀도우 마스크 (110)를 사용하여 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)의 영역 위에 선택적으로 증착된다. 따라서, 패턴화된 표면은 상기 핵 형성 억제 코팅(140)의 증착을 완료시 생성된다. 이후, 도 5f에서, 전도성 코팅(440)은 상기 전도성 코팅(440)이 상기 핵 형성 촉진 코팅(160)의 노출된 영역 위에 형성되도록 개방형 마스크를 사용하거나 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 상기 패턴화된 표면 상에 증착된다.
전술한 실시형태에서, 상기 공정에 의해 형성된 상기 전도성 코팅(440)은 전자 장치용 전극 또는 전도성 구조로 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 전도성 코팅(440)은 OLED 장치 또는 유기 광기전(OPV) 장치와 같은 유기 광전자 장치의 애노드 또는 캐소드일 수 있다. 또한, 상기 전도성 코팅(440)은 또한 활성층 물질로서 양자점을 포함하는 광전자 장치용 전극으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 장치는 양자점을 포함하는 활성층과 함께 한 쌍의 전극 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 상기 장치는 예를 들어, 전극에 의해 제공되는 전류의 결과로 양자점 활성층으로부터 빛이 방출되는 전계 발광 양자점 디스플레이 장치일 수 있다. 상기 전도성 코팅(440)은 또한 임의의 전술한 장치에 대한 버스바 또는 보조 전극일 수 있다.
따라서, 다양한 코팅이 증착되는 기판(100)은 전술한 실시형태에서 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 하나 이상의 추가 유기 및/또는 무기층을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, OLED 장치의 경우, 상기 기판(100)은 하나 이상의 전극(예컨대, 애노드 및/또는 캐소드), 전하 주입 및/또는 수송층 및 전계 발광층을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)은 능동 매트릭스 또는 수동 매트릭스 OLED 장치에 포함되는 하나 이상의 트랜지스터 및 저항 및 커패시터와 같은 다른 전자 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 하나 이상의 상단 게이트 박막 트랜지스터(TFT), 하나 이상의 하단 게이트 TFT 및/또는 다른 TFT 구조를 포함할 수 있다. TFT는 n-형 TFT 또는 p-형 TFT일 수 있다. TFT 구조의 예는 비정질 규소(a-Si), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 및 저온 다결정 규소(LTPS)를 포함하는 것을 포함한다.
상기 기판(100)은 또한 상기-확인된 추가 유기 및/또는 무기층 지지용 베이스 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판은 가요성 또는 강성 기판일 수 있다. 상기 베이스 기판은 예를 들어, 규소, 유리, 금속, 중합체(예컨대, 폴리이미드), 사파이어, 또는 베이스 기판으로 사용하기에 적합한 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)의 표면(102)은 유기 표면 또는 무기 표면일 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 코팅(440)이 OLED 장치의 캐소드로서 사용되는 경우, 상기 표면(102)은 유기층 스택의 상단 표면(예컨대, 전자 주입층의 표면)일 수 있다. 다른 예에서, 상기 전도성 코팅(440)이 OLED 장치의 캐소드로서 사용되는 경우, 상기 표면(102)은 유기층 스택의 상단 표면(예컨대, 전자 주입층의 표면)일 수 있다. 대안적으로, 이러한 보조 전극은 유기층의 스택의 상단에서 투과성 전극 바로 아래에 형성될 수 있다.
도 6은 일 실시형태에 따른 전계 발광(EL) 장치(600)를 도시한다. 상기 EL 장치(600)는 예를 들어, OLED 장치 또는 전계 발광 양자점 장치일 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 장치(600)는 베이스 기판(616), 애노드(614), 반도체층(630) 및 캐소드(602)를 포함하는 OLED 장치이다. 상기 도시된 실시형태에서, 상기 반도체층(630)은 정공 주입층(612), 정공 수송층(610), 전계 발광층(608), 전자 수송층(606) 및 전자 주입층(604)을 포함한다. OLED 장치에서 반도체층(630)은 통상적으로 유기 반도체 물질을 포함하기 때문에, 상기 반도체층(630)은 본원에서 유기층으로 상호교환적으로 지칭될 수 있다.
상기 정공 주입층(612)은 일반적으로 상기 애노드(614)에 의한 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 정공 수송층(610)은 일반적으로 높은 정공 이동성을 나타내는 물질인 정공 수송 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
전계 발광층(608)은 예를 들어, 호스트 물질을 에미터 물질로 도핑함으로써 형성될 수 있다. 상기 에미터 물질은 예를 들어, 형광 에미터, 인광 에미터 또는 TADF 에미터일 수 있다. 복수개의 에미터 물질은 또한 호스트 물질로 도핑되어 전계 발광층(608)을 형성할 수 있다.
상기 정공 수송층(606)은 일반적으로 높은 전자 이동성을 나타내는 전자 수송 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 전자 주입층(604)은 일반적으로 상기 캐소드(602)에 의한 전자의 주입을 용이하게 하는 정공 주입 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 장치(600)의 구조는 하나 이상의 층을 생략하거나 조합함으로써 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 구체적으로, 상기 정공 주입층(612), 상기 정공 수송층(610), 상기 전자 수송층(606) 및 상기 전자 주입층(604) 중 하나 이상은 상기 장치 구조로부터 생략될 수 있다. 하나 이상의 추가층이 또한 상기 장치 구조에 존재할 수 있다. 이러한 추가층은 예를 들어, 정공 차단층, 전자 차단층, 및 추가 전하 수송 및/또는 주입층을 포함한다. 각 층은 임의의 수의 하위층을 더 포함할 수 있고, 각 층 및/또는 하위층은 다양한 혼합물 및 조성 구배를 포함할 수 있다. 또한 상기 장치(600)는 무기 및/또는 유기금속 물질을 함유하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 유기 물질로만 구성된 장치로 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 장치(600)은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 장치(600)는 상기 장치(600)에 전류를 공급하기 위한 전원(620)에 연결될 수 있다.
상기 장치(600)가 EL 양자점 장치인 다른 실시형태에서, 상기 EL 층(608)은 일반적으로 전류가 공급될 경우 빛을 방출하는 양자점을 포함한다.
도 7은 일 실시형태에 따른 OLED 장치를 제작하는 단계를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 704에서, 유기층은 타겟 표면 상에 증착된다. 예를 들어, 상기 타겟 표면은 예를 들어 유리, 중합체 및/또는 금속 호일을 포함할 수 있는 베이스 기판의 상단에 증착된 애노드의 표면일 수 있다. 상기 토의된 바와 같이, 상기 유기층은 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전계 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다. 이후, 핵 형성 억제 코팅은 선택적 증착 또는 패터닝 공정을 사용하여 단계(706)에서 유기층 상단에 증착된다. 단계(708)에서, 핵 형성 촉진 코팅은 상기 핵 형성 억제 코팅 상에 선택적으로 증착되어 패턴화된 표면을 생성한다. 예를 들어, 상기 핵 형성 촉진 코팅 및 상기 핵 형성 억제 코팅은 마스크, 미세 접촉 전사 프린팅 공정, 포토리소그래피, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅 및 릴-대-릴 프린팅 포함), OVPD 또는 LITI 패터닝을 사용하여 증발에 의해 선택적으로 증착될 수 있다. 이후, 단계(710)에서 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 전도성 코팅이 패턴화된 표면 상에 증착된다. 상기 전도성 코팅은 상기 OLED 장치의 캐소드 또는 다른 전도성 구조로 작용할 수 있다.
다른 실시형태에서, 단계(706)에서 핵 형성 억제 코팅의 증착은 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 수행될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 단계(708)에서 핵 형성 촉진 코팅의 증착은 단계(706)에서 핵 형성 코팅의 증착 이전에 수행될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 단계(708)에서 핵 형성 촉진 코팅의 증착은 단계(706)에서 핵 형성 억제 코팅의 선택적 증착 이전에 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 수행될 수 있다.
단순성과 명확성을 위해, 두께 프로파일 및 가장자리 프로파일을 포함한 증착된 물질의 세부 사항은 공정도에서 생략되었다.
상기 기재된 실시형태에 따르면, 전도성 코팅은 핵 형성 억제 코팅 또는 핵 형성 억제 코팅과 핵 형성 촉진 코팅의 조합의 사용을 통해 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 타겟 영역 상에 선택적으로 증착될 수 있다.
또한, 전도성 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 핵 형성 촉진 코팅을 포함하는 다양한 층 또는 코팅 중 임의의 것의 증착에 사용되는 개방형 마스크는 특정 영역의 기판 상에 물질의 증착을 "마스킹"하거나 방지할 수 있음을 알게 될 것이다. 그러나, 수십 마이크론 이하의 피처 크기로 상대적으로 작은 피처를 형성하는 데 사용되는 미세 금속 마스크(FMM)과 달리 개방형 마스크의 피처 크기는 일반적으로 제조되는 OLED 장치의 크기와 비교할 만하다. 예를 들어, 상기 개방형 마스크는 제조하는 동안 디스플레이 장치의 가장자리를 마스킹할 수 있으며, 이는 상기 디스플레이 장치의 크기에 대략적으로 대응하는 개구를 갖는 개방형 마스크가 될 것이다(예컨대, 마이크로 디스플레이의 경우 약 1인치, 모바일 디스플레이의 경우 약 4 내지 6인치, 랩톱 또는 태블릿 디스플레이의 경우 약 8 내지 17인치 등). 예를 들어, 개방형 마스크의 피쳐 크기는 약 1 cm 이상 정도일 수 있다. 따라서, 개방형 마스크에 형성된 개구는 통상적으로 디스플레이 장치를 함께 형성하는 복수개의 발광 영역 또는 픽셀을 포함하도록 크기가 조정된다.
도 8a는 그 안에 형성된 개구(1734)를 갖거나 정의하는 개방형 마스크(1731)의 예를 도시한다. 도시된 예에서, 상기 마스크(1731)의 개구(1734)는 상기 마스크(1731)가 오버레이될 경우, 상기 마스크(1731)는 장치(1721)의 가장자리를 덮도록 상기 장치(1721)의 크기보다 더 작다. 구체적으로, 상기 도시된 실시형태에서, 상기 장치(1721)의 모든 또는 실질적으로 모든 발광 영역 또는 픽셀(1723)은 개구(1734)를 통해 노출되는 반면, 비노출 영역(1727)은 장치(1721)의 외부 가장자리(1725)와 개구(1734) 사이에 형성된다. 이해되는 바와 같이, 전기 접촉 또는 다른 장치 구성 요소는 이러한 구성 요소는 개방형 마스크 증착 공정을 통해 영향받지 않도록 비노출 영역(1727)에 위치될 수 있다.
도 8b는 마스크(1731)가 오버레이 될 때 장치(1721)의 적어도 일부 발광 영역 또는 픽셀(1723)을 덮도록 마스크(1731)의 개구(1734)가 도 16b의 개구보다 작은 개방형 마스크 (1731)의 다른 예를 도시한다. 구체적으로, 최외각 픽셀(1723')은 마스크 (1731)의 개구(1734)와 장치(1721)의 외부 가장자리(1725) 사이에 형성된 장치(1721)의 비노출 영역(1727) 내에 위치하는 것으로 도시된다.
도 8c는 마스크(1731)의 개구(1734)가 장치(1721)의 다른 픽셀(1723)을 노출시키면서 일부 픽셀(1723')을 덮는 패턴을 정의하는 개방형 마스크(1731)의 또 다른 예를 도시한다. 구체적으로, 장치(1721)의 비노출 영역(1727)(개구(1734)와 외부 가장자리(1725) 사이에 형성됨) 내에 위치된 픽셀(1723')은 증착 공정 동안 마스킹되어 증기 플럭스가 비노출 영역(1727)에 입사하는 것을 방지한다.
최외각 픽셀이 도 8a 내지 도 8c의 예에서 마스킹된 것으로 도시되어 있는 반면에, 개방형 마스크의 개구는 장치의 다른 발광 및 비 발광 영역을 마스킹하도록 형상화될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 개방형 마스크가 전술한 예에서 하나의 개구를 갖는 것으로 도시되었지만, 개방형 마스크는 또한 기판 또는 장치의 다중 영역을 노출하기 위한 추가 개구를 포함할 수 있다.
도 8d는 마스크(1731)가 복수개의 개구(1734a 내지 1734d)를 갖거나 정의하는 개방형 마스크(1731)의 다른 예를 도시한다. 개구(1734a 내지 1734d)는 다른 영역을 마스킹하면서 장치(1721)의 특정 영역을 선택적으로 노출하도록 위치된다. 예를 들어, 특정 발광 영역 또는 픽셀(1723)은 개구(1734a 내지 d)를 통해 노출되고, 비노출 영역(1727) 내에 위치된 다른 픽셀(1723')은 마스킹된다.
본원에 기재된 다양한 실시형태에서, 개방형 마스크의 사용은 원한다면 생략될 수 있음을 이해할 것이다. 구체적으로, 본원에 기재된 개방형 마스크 증착 공정은 전체 타겟 표면이 노출되도록 마스크를 사용하지 않고 대안적으로 수행될 수 있다.
상기 실시형태 중 적어도 일부는 증발 공정을 사용하여 형성되는 핵 형성 촉진 코팅, 핵 형성 억제 코팅 및 전도성 코팅을 포함하는 다양한 층 또는 코팅과 관련하여 설명되었다. 이해되는 바와 같이, 증발 공정은 하나 이상의 소스 물질이 저압 (예컨대, 진공) 환경 하에서 증발 또는 승화되고 하나 이상의 증발된 소스 물질의 탈 승화를 통해 타겟 표면 상에 증착되는 PVD 공정의 일 유형이다. 다양한 상이한 증발 소스가 소스 물질을 가열하기 위해 사용될 수 있으며, 그 자체로 소스 물질이 다양한 방식으로 가열될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 소스 물질은 전기 필라멘트, 전자 빔, 유도 가열 또는 저항 가열에 의해 가열될 수 있다. 또한, 이러한 층 또는 코팅은 포토리소그래피, 프린팅, OVPD, LITI 패터닝 및 이들의 조합을 포함하는 다른 적합한 공정을 사용하여 증착 및/또는 패턴화될 수 있다. 이러한 공정은 또한 다양한 패턴을 달성하기 위해 섀도우 마스크와 함께 사용될 수 있다.
핵 형성 촉진 물질, 핵 형성 억제 물질 및 상기 전도성 코팅을 증착할 목적으로 증발과 관련하여 특정 공정이 설명되었지만, 이러한 물질을 증착하는 데 다양한 다른 공정이 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 증착은 다른 PVD 공정(스퍼터링 포함), CVD 공정(플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD) 포함), 또는 그러한 물질을 증착하기 위한 다른 적합한 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅은 저항성 히터를 사용하여 상기 전도성 코팅을 형성하기 위한 소스 물질을 가열함으로써 증착된다. 다른 실시형태에서, 상기 전도성 코팅 소스 물질은 가열된 도가니, 가열된 보트(boat), 크누센(Knudsen) 셀(예컨대, 삼출 증발기 소스) 또는 임의의 다른 유형의 증발 소스에 로딩될 수 있다.
전도성 코팅을 증착하는 데 사용되는 증착 소스 물질은 혼합물 또는 화합물일 수 있으며, 일부 실시형태에서 상기 혼합물 또는 화합물의 적어도 하나의 성분은 증착하는 동안 기판 상에 증착되지 않는다 (또는 예를 들어, 마그네슘과 비교하여 상대적으로 적은 양으로 증착된다). 일부 실시형태에서, 상기 소스 물질은 구리-마그네슘(Cu-Mg) 혼합물 또는 Cu-Mg 화합물일 수 있다. 일부 실시형태에서, 마그네슘 증착 소스용 소스 물질은 마그네슘 및 예를 들어, Cu와 같이 마그네슘보다 증기압이 더 낮은 물질을 포함한다. 다른 실시형태에서, 마그네슘 증착 소스용 소스 물질은 실질적으로 순수한 마그네슘이다. 구체적으로, 실질적으로 순수한 마그네슘은 순수한 마그네슘(99.99% 이상의 고순도 마그네슘)과 비교하여 실질적으로 유사한 특성(예컨대, 핵 형성 억제 및 코팅 촉진에 대한 초기 부착 확률)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 핵 형성 억제 코팅 상의 실질적으로 순수한 마그네슘의 초기 부착 확률은 핵 형성 억제 코팅 상의 99.99% 순도 마그네슘의 초기 부착 확률의 ±10% 이내 또는 ±5% 이내일 수 있다. 마그네슘의 순도는 약 95% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상 또는 약 99.9% 이상일 수 있다. 전도성 코팅을 증착하는 데 사용되는 증착 소스 물질은 마그네슘 대신 또는 마그네슘과 조합하여 다른 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 물질은 이테르븀(Yb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn) 또는 이들의 임의의 조합과 같은 고 증기압 물질을 포함할 수 있다.
또한, 다양한 실시형태의 공정은 유기 광전자 장치의 전자 주입층, 전자 수송층, 전계 발광층 및/또는 픽셀 정의층(PDL)으로 사용되는 다른 다양한 유기 또는 무기 물질의 표면 상에서 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 물질의 예는 PCT 공개 WO 2012/016074호에 기재된 것과 같은 유기 중합체뿐만 아니라 유기 분자를 포함한다. 당업자라면 다양한 원소 및/또는 무기 화합물로 도핑된 유기 물질이 여전히 유기 물질로 간주될 수 있음을 또한 이해할 것이다. 당업자는 다양한 유기 물질이 사용될 수 있으며, 본원에 기재된 공정은 일반적으로 이러한 유기 물질의 전체 범위에 적용될 수 있다는 것을 더 이해할 것이다.
또한, 무기 기판 또는 표면은 주로 무기 물질을 포함하는 기판 또는 표면을 지칭할 수 있음을 이해할 것이다. 더 명확하게하기 위해, 무기 물질은 일반적으로 유기 물질로 간주되지 않는 임의의 물질로 이해될 것이다. 무기 물질의 예는 금속, 유리 및 미네랄을 포함한다. 구체적으로, 마그네슘을 포함하는 전도성 코팅은 본 개시내용에 따른 공정을 이용하여 불화 리튬(LiF), 유리 및 규소(Si)의 표면 상에 증착될 수 있다. 본 개시내용에 따른 공정이 적용될 수 있는 다른 표면은 규소 또는 실리콘계 중합체, 무기 반도체 물질, 전자 주입 물질, 염, 금속 및 금속 산화물의 표면을 포함한다.
기판은 반도체 물질을 포함할 수 있고, 따라서 그러한 기판의 표면은 반도체 표면일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 물질은 일반적으로 밴드갭을 나타내는 물질로 설명될 수 있다. 예를 들어, 이러한 밴드갭은 고준위 점유 분자 궤도(HOMO)와 저준위 점유 분자 궤도(LUMO) 사이에 형성될 수 있다. 따라서 반도체 물질은 일반적으로 전도성 물질(예컨대, 금속)보다 낮지만 절연 물질(예컨대, 유리)보다 큰 전기 전도도를 가지고 있다. 반도체 물질은 유기 반도체 물질 또는 무기 반도체 물질일 수 있음을 이해할 것이다.
전극의 선택적 증착
도 9 및 도 10은 일 실시형태에 따른 OLED 장치(1500)를 도시한다. 구체적으로, 도 9는 OLED 장치(1500)의 평면도를 도시하며, 도 10은 OLED 장치(1500)의 구조의 단면도를 도시한다. 도 9에서, 캐소드(1550)는 캐소드 물질이 증착되지 않은 장치(1500)의 영역에 대응하는, 그 내부에 형성된 복수개의 개구 또는 구멍(1560)을 갖거나 정의하는 단일 모놀리식 또는 연속 구조로서 도시된다. 이는 베이스 기판(1510), 애노드(1520), 유기층(1530), 핵 형성 촉진 코팅(1540), 상기 핵 형성 촉진 코팅(1540)의 특정 영역 위에 선택적으로 증착된 핵 형성 억제 코팅(1570) 및 상기 핵 형성 억제 코팅(1570)이 존재하지 않는 상기 핵 형성 촉진 코팅(1540)의 다른 영역 위에 증착된 캐소드(1550)를 포함하는 OLED 장치(1500)를 보여주는 도 10에 더 도시되어 있다. 더 구체적으로, 상기 핵 형성 억제 코팅(1570)을 선택적으로 증착하여 상기 장치(1500)의 제작 도중에 상기 핵 형성 촉진 코팅(1540)의 표면의 특정 영역을 덮음으로써, 상기 캐소드 물질은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 공정을 사용하여 상기 핵 형성 촉진 코팅(1540)의 표면의 노출된 영역 상에 선택적으로 증착된다. 상기 OLED 장치(1500)의 투명도 또는 투과율은 구멍(1560)의 평균 크기 및 캐소드(1550)에 형성된 구멍(1560)의 밀도와 같은 부여된 패턴의 다양한 파라미터를 변경하여 조정 또는 수정될 수 있다. 따라서, 상기 OLED 장치(1500)는 상기 OLED 장치에 입사된 외부 광의 적어도 일부가 투과될 수 있도록 하는 실질적으로 투명한 OLED 장치 일 수 있다. 예를 들어, 상기 OLED 장치(1500)는 실질적으로 투명한 OLED 조명 패널일 수 있다. 이러한 OLED 조명 패널은 예를 들어, 한 방향(예컨대, 상기 베이스 기판(1510) 쪽으로 또는 멀어짐) 또는 양방향(예컨대,상기 베이스 기판(1510) 쪽으로 및 멀어짐)으로 빛을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 11은 캐소드(1650)가 실질적으로 전체 장치 영역을 덮는 또 다른 실시형태에 따른 OLED 장치(1600)를 도시한다. 구체적으로, 상기 OLED 장치(1600)는 베이스 기판(1610), 애노드(1620), 유기층(1630), 핵 형성 촉진 코팅(1640), 상기 캐소드(1650), 상기 캐소드(1650)의 특정 영역 위에 선택적으로 증착된 핵 형성 억제 코팅(1660) 및 상기 핵 형성 억제 코팅(1660)이 존재하지 않는 상기 캐소드(1650)의 다른 영역 위에 증착된 보조 전극(1670)을 포함한다.
상기 보조 전극(1670)은 상기 캐소드(1650)에 전기적으로 연결된다. 특히, 전면 발광 구성에서, 상기 캐소드(1650)의 존재로 인한 광 간섭(예컨대, 감쇠, 반사, 확산 등)을 감소시키기 위해 상기 캐소드(1650)의 상대적으로 얇은 층을 증착하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 캐소드(1650)의 감소된 두께는 일반적으로 상기 캐소드(1650)의 면저항을 증가시켜 상기 OLED 장치(1600)의 성능 및 효율을 감소시킨다. 상기 캐소드(1650)에 전기적으로 연결된 상기 보조 전극(1670)을 제공함으로써, 면저항 및 따라서 상기 캐소드(1650)와 연관된 IR 강하가 감소될 수 있다. 또한, 다른 영역은 덮지 않은 상태로 유지하면서 상기 보조 전극(1670)을 선택적으로 증착하여 상기 장치의 특정 영역을 덮음으로써, 상기 보조 전극(1670)의 존재로 인한 광 간섭이 제어 및/또는 감소될 수 있다.
보조 전극의 장점은 전면 발광 OLED 장치를 참조하여 설명되었지만, 배면 발광 또는 양면 발광 OLED 장치의 캐소드 위에 보조 전극을 선택적으로 증착하는 것도 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐소드는 상기 장치의 광학적 특성에 실질적으로 영향을 주지 않으면 서 배면 발광 OLED 장치에서 상대적으로 두꺼운 층으로 형성될 수 있는 반면에, 상대적으로 얇은 캐소드를 형성하는 것이 여전히 유리할 수 있다. 예를 들어, 투명 또는 반투명 디스플레이 장치에서, 캐소드를 포함하는 전체 장치의 층은 실질적으로 투명하거나 반투명하게 형성될 수 있다. 따라서, 통상적인 시거리에서 육안으로 용이하게 검출될 수 없는 패턴화된 보조 전극을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 설명된 공정은 OLED 장치 이외의 장치에 대한 전극의 저항을 감소시키기 위한 버스바 또는 보조 전극을 형성하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 12a는 일 실시형태에 따른 패턴화된 캐소드(1712)를 도시하며, 여기서 상기 캐소드(1712)는 복수개의 이격되고 긴 전도성 스트립을 포함한다. 예를 들어, 상기 캐소드(1712)는 수동 매트릭스 OLED 장치(PMOLED)(1715)에 사용될 수 있다. 상기 PMOLED 장치(1715)에서, 발광 영역 또는 픽셀은 일반적으로 카운터 전극이 중첩하는 영역에 형성된다. 따라서, 도 12a의 실시형태에서. 발광 영역 또는 픽셀(1751)은 상기 캐소드 (1712) 및 애노드 (1741)의 중첩 영역에 형성되며, 이는 복수개의 이격되고 긴 전도성 스트립을 포함한다. 비 발광 영역(1755)은 상기 캐소드(1712) 및 상기 애노드 (1741)가 중첩하지 않는 영역에 형성된다. 일반적으로, 상기 캐소드(1712)의 스트립 및 상기 애노드(1741)의 스트립은 도시된 바와 같이 상기 PMOLED 장치(1715)에서 서로에 대해 실질적으로 수직으로 배향된다. 상기 캐소드(1712) 및 상기 애노드(1741)는 각각의 전극에 전류를 공급하기 위해 전원 및 관련 구동 회로에 연결될 수 있다.
도 12b는 도 12a의 A-A 선을 따라 취한 단면도를 도시한다. 도 12b에서, 예를 들어, 투명 기판일 수 있는 베이스 기판(1702)이 제공된다. 상기 애노드(1741)는 도 12a에 도시된 바와 같이 스트립 형태로 상기 베이스 기판(1702) 위에 제공된다. 하나 이상의 유기층(1761)이 상기 애노드(1741) 위에 증착된다. 예를 들어, 상기 유기층(1761)은 전체 장치에 걸쳐 공통층으로 제공될 수 있으며, 정공 주입 및 수송층, 전계 발광층 및 전자 수송 및 주입층과 같이, 본원에 기재된 유기 및/또는 무기 물질의 임의의 수의 층을 포함할 수 있다. 상기 유기층(1761)의 상단 표면의 특정 영역은 상기 기재된 증착 공정에 따라 상기 캐소드(1712)를 선택적으로 패턴화하는 데 사용되는 핵 형성 억제 코팅(1771)에 의해 덮여있는 것으로 도시된다. 상기 캐소드(1712) 및 상기 애노드(1741)는 픽셀(1751)로부터 빛의 방출을 제어하는 각각의 구동 회로(미도시)에 연결될 수 있다.
상기 핵 형성 억제 코팅(1771) 및 상기 캐소드(1712)의 두께는 원하는 응용 및 성능에 따라 변할 수 있지만, 적어도 일부 실시형태에서 상기 핵 형성 억제 코팅(1771)의 두께는 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 캐소드(1712)의 두께와 비슷하거나 실질적으로 더 작을 수 있다. 캐소드의 패턴화를 달성하기 위해 상대적으로 얇은 핵 형성 억제 코팅을 사용하는 것은 배리어 코팅이 도포될 수 있는 상대적으로 평평한 표면을 제공할 수 있기 때문에 가요성 PMOLED 장치에 특히 유리할 수 있다.
도 12c는 상기 캐소드(1712) 및 상기 핵 형성 억제 코팅(1771) 위에 도포된 배리어 코팅(1775)을 갖는 도 17b의 PMOLED 장치(1715)를 도시한다. 이해되는 바와 같이, 상기 배리어 코팅(1775)은 일반적으로 유기층 및 산화되기 쉬울 수 있는 캐소드(1712)를 포함하는 다양한 장치 층이 습기 및 주변 공기에 노출되는 것을 방지하기 위해 제공된다. 예를 들어, 상기 배리어 코팅(1775)은 프린팅, CVD, 스퍼터링, 원자 층 증착(ALD), 이들의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 형성된 박막 캡슐화일 수 있다. 상기 배리어 코팅(1775)은 또한 접착제(미도시)를 사용하여 상기 장치(1715) 상에 미리 형성된 배리어 막을 적층함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어 코팅(1775)은 유기 물질, 무기 물질 또는 양쪽 모두의 조합을 포함하는 다층 코팅일 수 있다. 상기 배리어 코팅(1775)은 게터 물질 및/또는 건조제를 더 포함할 수 있다.
비교 목적을 위해, 비교 PMOLED 장치(1719)의 예가 도 12d에 도시되어 있다. 도 12d의 비교예에서, 복수개의 픽셀 정의 구조(1783)는 전도성 물질이 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 증착되는 경우, 상기 전도성 물질은 이웃하는 픽셀 정의 구조(1783) 사이에 위치한 두 발광 영역에 증착되어 상기 캐소드(1712)를 형성할 뿐만 아니라 상기 픽셀 정의 구조(1783)의 상단에도 증착되어 전도성 스트립(1718)을 형성하도록, 상기 장치(1719)의 비 발광 영역에 제공된다. 그러나, 상기 캐소드(1712)의 각 세그먼트가 전도성 스트립(1718)으로부터 전기적으로 분리되는 것을 보장하기 위해, 상기 픽셀 정의 구조(1783)의 두께 또는 높이는 상기 캐소드(1712)의 두께 보다 더 크게 형성된다. 상기 픽셀 정의 구조(1783)는 또한 상기 캐소드(1712)가 상기 전도성 스트립(1718)과 전기적으로 접촉할 가능성을 더욱 감소시키기 위해 언더컷(undercut) 프로파일을 가질 수 있다. 상기 배리어 코팅(1775)은 상기 캐소드(1712), 상기 픽셀 정의 구조(1783) 및 상기 전도성 스트립(1718)을 포함하는 상기 PMOLED 장치(1719)를 덮도록 제공된다.
도 12d에 도시된 비교 PMOLED 장치(1719)에서, 상기 배리어 코팅(1775)가 도포되는 표면은 상기 픽셀 정의 구조(1783)의 존재로 인하여 불균일하다. 이는 상기 배리어 코팅(1775)의 도포를 어렵게 만들고, 상기 배리어 코팅(1775)의 도포시에도, 상기 배리어 코팅(1775)의 하부 표면에 대한 접착은 상대적으로 불량할 수 있다. 불량한 접착은 특히 상기 장치(1719)가 구부러지거나 휘어질 경우 상기 배리어 코팅(1775)이 상기 장치(1719)에서 벗겨질 가능성을 증가시킨다. 또한, 불균일한 표면으로 인해 도포 절차 동안 상기 배리어 코팅(1775)과 상기 하부 표면 사이에 공기 포켓이 갇힐 가능성이 상대적으로 높다. 공기 포켓의 존재 및/또는 상기 배리어 코팅(1775)의 박리는 결함 및 부분적 또는 전체적인 장치 고장을 유발하거나 기여할 수 있으며, 따라서 매우 바람직하지 않다. 이들 인자는 도 12c의 실시형태에서 완화되거나 감소된다.
도 12a에 도시된 패턴화된 캐소드(1712)는 OLED 장치의 캐소드를 형성하는 데 사용될 수 있지만, 유사한 패터닝 또는 선택적 증착 기법이 OLED 장치용 보조 전극을 형성하는 데 사용될 수 있음이 이해된다. 구체적으로, 이러한 OLED 장치는 보조 전극이 공통 캐소드와 전기적으로 소통하도록, 공통 캐소드 및 공통 캐소드의 상부 또는 하부에 증착된 보조 전극을 구비할 수 있다. 예를 들어, 이러한 보조 전극은 보조 전극이 비 발광 영역 위에 형성되고 발광 영역 위에는 형성되지 않도록 복수개의 발광 영역(예컨대, AMOLED 장치)을 포함하는 OLED 장치에서 구현될 수 있다. 다른 예에서, OLED 장치의 적어도 일부 발광 영역뿐만 아니라 비 발광 영역을 덮도록 보조 전극이 제공될 수 있다.
보조 전극의 선택적 증착
도 13a는 복수개의 발광 영역(1810a 내지 1810f) 및 비 발광 영역 (1820)을 포함하는 OLED 장치(1800)의 일부를 도시한다. 예를 들어, 상기 OLED 장치(1800)는 AMOLED 장치일 수 있으며, 발광 영역(1810a 내지 1810f)의 각각은 이러한 장치의 픽셀 또는 서브픽셀에 대응할 수 있다. 단순화를 위해, 도 13b 내지 도 13d는 상기 OLED 장치(1800)의 일부를 도시한다. 구체적으로, 도 13b 내지 도 13d는 2개의 이웃하는 발광 영역인 제1 발광 영역(1810a) 및 제2 발광 영역(1810b)을 둘러싸는 영역을 도시한다. 명시적으로 도시하지는 않았지만, 상기 장치(1800)의 발광 영역 및 비 발광 영역 양쪽 모두를 실질적으로 덮는 공통 캐소드가 제공될 수 있다.
도 13b에서, 일 실시형태에 따른 보조 전극(1830)이 도시되며, 여기서 상기 보조 전극(1830)은 2개의 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이에 배치된다. 상기 보조 전극(1830)은 상기 공통 전극(미도시)에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 상기 보조 전극(1830)은 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 이격 거리(d)보다 작은 폭(α)을 가져서, 상기 보조 전극(1830)의 양측에 비 발광 갭 영역을 생성하는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 이격 거리가 충분한 폭의 보조 전극(1830)을 수용하기에 충분한 장치(1800)에서 이러한 배열이 바람직 할 수 있는데, 이는 상기 보조 전극(1830)이 상기 장치(1800)의 광 출력을 방해할 가능성이 비 발광 갭 영역을 제공함으로써 감소될 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 배열은 상기 보조 전극(1830)이 상대적으로 두꺼운 경우(예컨대, 수백 나노미터보다 크거나 두께가 수 마이크론 정도인 경우) 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 폭에 대한 보조 전극(1830)의 높이 또는 두께의 비율(즉, 종횡비)은 약 0.1 이상, 약 0.2 이상, 약 0.5 이상, 약 0.8 이상, 약 1 이상 또는 약 2 이상과 같이 약 0.05 초과일 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1830)의 높이 또는 두께는 약 80 nm 이상, 약 100 nm 이상, 약 200 nm 이상, 약 500 nm 이상, 약 700 nm 이상, 약 1000 nm 이상, 약 1500 nm 이상, 약 1700 nm 이상 또는 약 2000 nm 이상과 같이 약 50 nm 초과일 수 있다.
도 13c에서, 다른 실시형태에 따른 보조 전극(1832)이 도시된다. 상기 보조 전극(1832)은 상기 공통 전극(미도시)에 전기적으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 상기 보조 전극(1832)은 상기 보조 전극(1832)이 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이에 구비된 전체 비 발광 영역을 실질적으로 완전히 차지하도록, 이웃하는 2개의 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 이격 거리와 실질적으로 동일한 폭을 가진다. 이러한 배열은 예를 들어, 2개의 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 이격 거리가 높은 픽셀 밀도 디스플레이 장치에서와 같이 상대적으로 작은 경우에 바람직할 수 있다.
도 13d에서, 또 다른 실시형태에 따른 보조 전극(1834)이 도시된다. 상기 보조 전극(1834)은 상기 공통 전극(미도시)에 전기적으로 연결된다. 상기 보조 전극(1834)은 2개의 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 이격 거리(d)보다 큰 폭(α)을 가진 것으로 도시되어 있다. 따라서, 상기 보조 전극(1834)의 일부는 제1 발광 영역(1810a)의 일부 및 제2 발광 영역(1810b)의 일부와 중첩한다. 이러한 배열은 예를 들어, 이웃하는 발광 영역(1810a 및 1810b) 사이의 비 발광 영역이 원하는 폭의 보조 전극(1834)를 완전히 수용하기에 충분하지 않은 경우에 바람직할 수 있다. 상기 보조 전극(1834)이 제2 발광 영역(1810b)과 실질적으로 동일한 정도로 제1 발광 영역 (1810a)과 중첩되는 것으로 도 13d에 도시되어 있는 반면에, 상기 보조 전극(1834)이 인접한 발광 영역과 중첩되는 정도는 다른 실시형태에서 조절될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시형태에서, 상기 보조 전극(1834)은 제2 발광 영역(1810b)보다 제1 발광 영역 (1810a)과 더 많이 중첩될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 또한, 상기 보조 전극(1834) 및 발광 영역 사이의 중첩의 프로파일도 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1834)의 중첩하는 부분은 상기 보조 전극(1834)이 동일한 발광 영역의 다른 부분 보다 더 많이 발광 영역의 일부와 중첩하여 불균일한 중첩 영역을 생성하도록 형상화될 수 있다.
도 14는 보조 전극(2530)이 OLED 장치(2500) 위에 그리드로서 형성되는 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 보조 전극(2530)은 발광 영역(2510)의 어떤 부분도 실질적으로 덮지 않도록 상기 장치(2500)의 비 발광 영역 (2520) 위에 제공된다. 예를 들어, 상기 발광 영역(2510)은 상기 OLED 장치(2500)의 픽셀 또는 서브픽셀에 대응할 수 있다.
도 14의 실시형태에서는 상기 보조 전극이 연결되고 연속적인 구조로 형성되는 것으로 도시되어 있는 반면에, 일부 실시형태에서, 상기 보조 전극은 별개의 보조 전극 유닛의 형태로 제공될 수 있고, 상기 별개의 보조 전극 유닛은 서로 물리적으로 연결되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 이러한 경우에도, 상기 보조 전극 유닛은 그럼에도 불구하고 공통 전극을 통해 서로 전기적으로 소통할 수 있다. 예를 들어, 상기 공통 전극을 통해 간접적으로 서로 연결되는 별개의 보조 전극 유닛을 제공하는 것은 여전히 면저항을 실질적으로 낮출 수 있고, 따라서 장치의 광학적 특성을 실질적으로 방해하지 않으면서 OLED 장치의 효율을 높일 수 있다.
보조 전극은 다양한 픽셀 또는 서브픽셀 배열을 가진 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드 픽셀 배열이 사용되는 디스플레이 장치 상에 보조 전극이 제공될 수 있다. 그러한 픽셀 배열의 예는 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다.
도 15는 일 실시형태에 따른 다이아몬드 픽셀 배열을 갖는 OLED 장치(2900)의 개략도이다. 상기 OLED 장치(2900)는 이웃하는 픽셀 정의층(PDL)(2930) 사이에 배치된 복수개의 (PDL)(2930) 및 발광 영역(2912)(서브픽셀)을 포함한다. 상기 발광 영역(2912)은, 예를 들어, 녹색 서브픽셀에 대응할 수 있는 제1 서브픽셀(2912a), 예를 들어, 청색 서브픽셀에 대응할 수 있는 제2 서브픽셀(2912b) 및 예를 들어, 적색 서브픽셀에 대응할 수 있는 제3 서브픽셀(2912c)에 대응하는 것을 포함한다.
도 16은 도 15에 도시된 A-A 선을 따라 취한 상기 OLED 장치(2900)의 개략도이다. 도 16에 더 명확하게 도시된 바와 같이, 상기 장치(2900)는 기판(2903) 및 상기 베이스 기판(2903)의 표면 상에 형성된 복수개의 애노드 유닛(2921)을 포함한다. 상기 기판(2903)은 간략화를 위해 도면에서 생략된 복수개의 트랜지스터 및 베이스 기판을 더 포함할 수 있다. 이웃하는 PDL(2930) 사이의 영역에서 각 애노드 유닛(2921)의 상단에 유기층(2915)이 제공되고, 상기 유기층(2915) 및 상기 PDL(2930) 위에 공통 캐소드(2942)가 제공되어 상기 제1 서브픽셀(2912a)을 형성한다. 상기 유기층(2915)은 복수개의 유기 및/또는 무기층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 층은 정공 수송층, 정공 주입층, 전계 발광층, 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 포함할 수 있다. 핵 형성 억제 코팅(2945)이 상기 제1 서브픽셀(2912a)에 대응하는 공통 캐소드(2942)의 영역 위에 제공되어 PDL(2930)의 실질적으로 평탄한 영역에 대응하는 공통 캐소드(2942)의 덮이지 않은 영역 위에 보조 전극(2951)의 선택적 증착을 허용한다. 상기 핵 형성 억제 코팅(2945)은 또한 인덱스 매칭 코팅 또는 아웃커플링 층으로서 작용할 수 있다. 박막 캡슐화 층(2961)은 상기 장치(2900)를 캡슐화하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다.
도 17은 도 15에 도시된 B-B 선을 따라 취한 상기 OLED 장치(2900)의 개략도를 도시한다. 상기 장치(2900)는 상기 기판(2903)의 표면 상에 형성된 복수개의 애노드 유닛(2921)을 포함하며, 이웃하는 PDL(2930) 사이의 영역에서 각 애노드 유닛(2921)의 상단에 유기층(2916 또는 2917)이 제공된다. 상기 공통 캐소드(2942)가 상기 유기층(2916 및 2917) 및 상기 PDL(2930) 상에 제공되어 각각 제2 서브픽셀(2912b) 및 제3 서브픽셀(2912c)를 형성한다. 상기 핵 형성 억제 코팅(2945)이 상기 서브-픽셀(2912b 및 2912c)에 대응하는 공통 캐소드(2942)의 영역 위에 제공되어 PDL(2930)의 실질적으로 평탄한 영역에 대응하는 공통 캐소드(2942)의 덮이지 않은 영역 위에 보조 전극(2951)의 선택적 증착을 허용한다. 상기 핵 형성 억제 코팅(2945)은 또한 인덱스 매칭 코팅으로서 작용할 수 있다. 박막 캡슐화 층(2961)은 상기 장치(2900)를 캡슐화하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다.
일부 실시형태에 따른 다른 양태에서, 장치가 제공된다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 광전자 장치이다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 다른 전자 장치 또는 다른 제품이다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 기판, 핵 형성 억제 코팅 및 전도성 코팅을 포함한다. 상기 핵 형성 억제 코팅은 상기 기판의 제1 영역을 덮는다. 상기 전도성 코팅은 상기 핵 형성 억제 코팅의 일부가 상기 전도성 코팅으로부터 노출되거나 또는 상기 전도성 코팅이 실질적으로 없거나 또는 상기 전도성 코팅에 의해 실질적으로 덮이지 않도록, 상기 기판의 제2 영역을 덮고 상기 핵 형성 억제 코팅과 부분적으로 중첩한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 전도성 코팅의 제1 부분은 상기 기판의 제2 영역을 덮으며, 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 상기 핵 형성 억제 코팅의 일부와 중첩한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 갭에 의해 상기 핵 형성 억제 코팅으로부터 이격된다. 일부 실시형태에서, 상기 핵 형성 억제 코팅은 유기 물질을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅의 제1 부분 및 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 단일 모놀리식 구조를 제공하기 위해 서로 일체형 또는 연속적으로 형성된다.
일부 실시형태에 따른 다른 양태에서, 장치가 제공된다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 광전자 장치이다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 다른 전자 장치 또는 다른 제품이다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 기판 및 전도성 코팅을 포함한다. 상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역을 포함한다. 상기 전도성 코팅은 상기 기판의 제1 영역의 적어도 일부가 상기 전도성 코팅으로부터 노출되거나 또는 상기 전도성 코팅이 실질적으로 없거나 또는 상기 전도성 코팅에 의해 실질적으로 덮이지 않도록, 상기 기판의 제2 영역을 덮고 상기 기판의 제1 영역과 부분적으로 중첩한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 전도성 코팅의 제1 부분은 상기 기판의 제2 영역을 덮으며, 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 상기 기판의 제1 영역의 일부와 중첩한다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 갭에 의해 상기 기판의 제1 영역으로부터 이격된다. 일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅의 제1 부분 및 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 서로 일체형으로 형성된다.
도 18은 일 실시형태에 따른 장치의 일부를 도시한다. 상기 장치는 표면(3417)을 갖는 기판(3410)을 포함한다. 핵 형성 억제 코팅(3420)은 상기 기판(3410)의 표면(3417)의 제1 영역(3415)을 덮고, 전도성 코팅(3430)은 상기 기판(3410)의 표면(3417)의 제2 영역(3412)을 덮는다. 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제1 영역(3415) 및 상기 제2 영역(3412)은 상기 기판(3410)의 표면(3417)의 별개이고 비 중첩 영역이다. 상기 전도성 코팅(3430)은 제1 부분(3432) 및 제2 부분(3434)를 포함한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 부분(3432)은 상기 기판(3410)의 제2 영역(3412)을 덮으며, 상기 전도성 코팅(3430)의 제2 부분(3434)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부와 부분적으로 중첩한다. 구체적으로, 상기 제2 부분(3434)은 하부 기판 표면(3417)에 수직인 (또는 법선인) 방향으로 핵 형성 억제 코팅(3420)의 부분과 중첩하는 것으로 도시된다.
특히 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)이 그 표면(3422)이 상기 전도성 코팅(3430)을 형성하는 데 사용된 물질에 대해 상대적으로 낮은 친화도 또는 초기 부착 확률을 나타내도록 형성되는 경우, 상기 전도성 코팅(3430)의 중첩되는 제2 부분(3434)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422) 사이에 형성된 갭(3441)이 있다. 따라서, 상기 전도성 코팅(3430)의 제2 부분(3434)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)과 직접 물리적으로 접촉하지 않지만, 화살표(3490)로 표시된 바와 같이 상기 기판(3410)의 표면(3417)에 수직인 방향을 따라 갭(3441)에 의해 핵 형성 억제 코팅(3420)으로부터 이격된다. 그럼에도 불구하고, 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 부분(3432)은 상기 기판(3410)의 제1 영역(3415)과 제2 영역(3412) 사이의 계면 또는 경계에서 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅(3430)의 중첩된 제2 부분(3434)은 상기 전도성 코팅(3430)의 두께와 유사한 정도로 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 위로 측 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 18을 참조하면, 상기 제2 부분 (3434)의 폭(w 2 )(또는 상기 기판(3410)의 표면(3417)에 평행한 방향을 따른 치수)은 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 부분(3432)의 두께(t 1 ) (또는 상기 기판(3410)의 표면(3417)에 수직인 방향을 따른 치수)와 유사할 수 있다. 예를 들어, w 2 : t 1 의 비율은 약 1 : 1 내지 약 1 : 3, 약 1 : 1 내지 약 1 : 1.5 또는 약 1 : 1 내지 약 1 : 2의 범위일 수 있다. 두께(t 1 )는 일반적으로 상기 전도성 코팅(3430)을 가로 질러 상대적으로 균일할 것인 반면에, 상기 제2 부분(3434)이 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)(즉, w 2 )과 중첩하는 정도가 상기 표면(3417)의 상이한 부분에 걸쳐 어느 정도 변할 수 있다.
도 19에 도시된 다른 실시형태에서, 상기 전도성 코팅(3430)은 상기 제2 부분(3434)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이에 배치된 제3 부분(3436)을 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 전도성 코팅(3430)의 제2 부분(3434)은 상기 전도성 코팅(3430)의 제3 부분(3436) 위로 측 방향으로 연장되고 그로부터 이격되며, 상기 제3 부분(3436)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 상기 제3 부분(3436)의 두께(t 3 )는 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 부분(3432)의 두께(t 1 ) 보다 작을 수 있고, 일부 경우에 실질적으로 작을 수 있다. 또한, 적어도 일부 실시형태에서, 상기 제3 부분(3436)의 폭(w 3 )은 상기 제2 부분(3434)의 폭(w 2 ) 보다 클 수 있다. 따라서, 상기 제3 부분(3436)은 상기 제2 부분(3434) 보다 더 큰 정도로 상기 핵 형성 억제 코 (3420)과 중첩하도록 측 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, w 3 : t 1 의 비율은 약 1 : 2 내지 약 3 : 1 또는 약 1 : 1.2 내지 약 2.5 : 1의 범위일 수 있다. 두께(t 1 )는 일반적으로 상기 전도성 코팅(3430)을 가로 질러 상대적으로 균일할 것인 반면에, 상기 제3 부분(3436)이 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)(즉, w 3 )과 중첩하는 정도가 상기 표면(3417)의 상이한 부분에 걸쳐 어느 정도 변할 수 있다. 상기 제3 부분(3436)의 두께(t 3 )는 상기 제1 부분(3432)의 두께(t 1 )의 약 5% 이하일 수 있다. 예를 들어, t 3 은 t 1 의 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하 또는 약 0.5% 이하일 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이 박막으로서 형성된 상기 제3 부분(3436) 대신에 또는 이에 더하여, 상기 전도성 코팅(3430)의 물질은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부 상에 섬(island) 또는 단절된 클러스터로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 섬 또는 단절된 클러스터는 섬 또는 클러스터가 연속층으로 형성되지 않도록 서로 물리적으로 분리된 피쳐를 포함할 수 있다.
도 20a에 도시된 또 다른 실시형태에서, 핵형성 촉진 코팅(3451)은 상기 기판(3410)과 상기 전도성 코팅(3430) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 핵형성 촉진 코팅(3451)은 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 영역(3432)과 상기 기판(3410)의 제2 영역(3412) 사이에 배치된다. 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)이 증착되는 제1 영역 (3415)이 아니라 상기 기판(3410)의 제2 영역(3412) 상에 배치되는 것으로 도시된다. 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)은 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)과 상기 전도성 코팅(3430) 사이의 계면 또는 경계에서 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)의 표면이 상기 전도성 코팅(3430)의 물질에 대해 상대적으로 높은 친화도 또는 초기 부착 확률을 나타내도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)의 존재는 증착 동안 상기 전도성 코팅(3430)의 형성 및 성장을 촉진할 수 있다. 상기 전도성 코팅(3430)(상기 제1 부분(3432) 및 상기 제2 부분(3434)의 치수를 포함함) 및 도 20a의 다른 코팅의 다양한 특징은 도 18 및 도 19에 대해 전술한 것과 유사할 수 있으며, 간결성을 위해 반복하지 않는다.
도 20b에 도시된 또 다른 실시형태에서, 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)은 상기 기판(3410)의 제1 영역(3415) 및 제2 영역(3412) 양쪽 모두에 배치되고, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)은 상기 제1 영역(3415) 상에 배치된 핵 형성 촉진 코팅(3451)의 일부를 덮는다. 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)의 다른 부분은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)으로부터 노출되거나 또는 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)이 실질적으로 없거나 또는 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)에 의해 실질적으로 덮이지 않으며, 상기 전도성 코팅(3430)은 상기 핵 형성 촉진 코팅(3451)의 노출된 부분을 덮는다. 상기 전도성 코팅(3430) 및 도 20b의 다른 코팅의 다양한 특징은 도 18 및 도 19에 대해 전술한 것과 유사할 수 있으며, 간결성을 위해 반복하지 않는다.
도 21은 상기 전도성 코팅(3430)이 상기 기판(3410)의 제3 영역(3419)에서 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부와 부분적으로 중첩하는 또 다른 실시형태를 도시한다. 구체적으로 상기 제1 부분(3432) 및 상기 제2 부분(3434)에 더하여, 상기 전도성 코팅(3430)은 제3 부분(3480)을 더 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 코팅(3430)의 제3 부분(3480)은 상기 전도성 코팅(3430)의 제1 부분(3432)과 제2 부분(3434) 사이에 배치되며, 상기 제3 부분(3480)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제3 영역(3419)에서의 중첩은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정 동안 상기 전도성 코팅(3430)의 측면 성장의 결과로 형성될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422)이 상기 전도성 코팅(3430)의 물질에 대하여 상대적으로 낮은 초기 부착 확률을 보일 수 있어서 상기 표면(3422) 상에서 물질 핵 형성의 확률이 낮은 반면에, 상기 전도성 코팅(3430)은 두께가 성장함에 따라, 상기 코팅(3430)은 또한 측 방향으로 성장할 수 있으며, 도 21에 도시된 바와 같이 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부를 덮을 수 있다.
장치 및 전도성 코팅(3430)의 특정 특징에 관한 세부 사항은 도 20 및 도 21의 실시형태에 대하여 상기 설명에서 생략된 반면에, 도 18 및 도 19와 관련하여 설명된 전도성 코팅(3430)의 갭(3441), 제2 부분 (3434) 및 제3 부분(3436)을 포함하는 다양한 특징의 설명이 이러한 실시형태에 유사하게 적용될 것이라는 것을 이해할 것이다.
도 22a는 상기 기판(3410)의 제1 영역(3415)이 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)으로 코팅되고, 상기 제1 영역(3415)에 인접한 제2 영역(3412)이 상기 전도성 코팅(3430)으로 코팅된 또 다른 실시형태를 도시한다.
적어도 일부 경우에, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)으로 부분적으로 코팅된 기판 표면 위에 상기 전도성 코팅(3430)의 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착을 수행하면 상기 전도성 코팅(3430)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 테이퍼된(tapered) 단면 프로파일을 나타내는 전도성 코팅(3430)이 형성될 수 있다는 것이 관찰되었다.
도 22a는 상기 전도성 코팅(3430)의 테이퍼된 프로파일로 인해 상기 전도성 코팅(3430)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 상기 전도성 코팅(3430)의 두께가 감소되는 일 실시형태를 도시한다. 구체적으로, 계면에서 또는 계면 근처에서 상기 전도성 코팅(3430)의 두께는 상기 전도성 코팅(3430)의 평균 두께 보다 작다. 상기 전도성 코팅(3430)의 테이퍼된 프로파일이 도 22a의 실시형태에서 굽어지거나 아치형으로 도시된 반면에, 상기 프로파일은 다른 실시형태에서 실질적으로 선형 또는 비 선형일 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 코팅(3430)의 두께는 계면에 근접한 영역에서 실질적으로 선형, 지수, 2차 또는 다른 방식으로 감소할 수 있다.
박막 형성 공정의 핵 형성 단계 동안에 증기상의 분자가 기판 표면 상에 응축되어 핵을 형성한다. 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 이러한 핵의 모양과 크기 및 이 핵이 섬으로, 이후 박막으로 순차적으로 성장하는 것은 증기, 기판 및 응축된 막 핵 사이의 계면 장력과 같은 여러 인자에 따라 달라진다고 가정된다. 또한, 기판의 노출된 표면과 핵 형성 억제 코팅 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 박막 핵 형성 및 성장 동안, 막의 가장자리와 기판 사이의 상대적으로 높은 접촉각이 핵 형성 억제 코팅에 의한 박막의 고체 표면의 "디웨팅(dewetting)"으로 인하여 관찰될 것이라고 더 가정된다. 이러한 디웨팅 특성은 기판, 박막, 증기 및 핵 형성 억제층 사이의 표면 에너지 최소화에 의해 구동된다. 따라서, 핵 형성 억제 코팅의 존재 및 핵 형성 억제 코팅의 특성은 전도성 코팅의 가장자리의 핵 형성 및 성장 모드에 상당한 영향을 미친다고 가정된다.
상기 전도성 코팅(3430)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 상기 전도성 코팅(3430)의 "접촉각"은 상대 친화도 또는 초기 부착 확률과 같은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 특성에 따라 달라진다는 것이 관찰되었다. 또한, 핵의 접촉각이 증착에 의해 형성된 전도성 코팅의 박막 접촉각을 지시할 수 있다고 가정된다. 도 22a를 참조하면, 예를 들어, 접촉각(θ c ,)은 상기 전도성 코팅(3430)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 상기 전도성 코팅(3430)의 접선의 기울기를 측정함으로써 결정될 수 있다. 상기 전도성 코팅(3430)의 단면 테이퍼 프로파일이 실질적으로 선형인 다른 예에서, 접촉각은 계면에서 또는 계면 근처에서 상기 전도성 코팅(3430)의 기울기를 측정함으로써 결정될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 접촉각은 일반적으로 하부 표면의 각도에 대해 측정된다. 단순화를 위해, 본원에 제공된 실시형태는 평면 표면에 증착된 코팅을 보여주기 위해 도시되었지만, 코팅이 비 평면 표면에 증착될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 실시형태에서, 상기 전도성 코팅(3430)의 접촉각은 약 90도 보다 더 클 수 있다. 이제 도 22b를 참조하여, 상기 전도성 코팅(3430)이 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)과 상기 전도성 코팅(3430) 사이의 계면을 지나 연장되는 부분을 포함하고, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)으로부터 갭(3441)에 의해 이격된 일 실시형태가 도시된다. 이러한 실시형태에서, 예를 들어, 접촉각(θ c ,)은 약 90도 보다 더 클 수 있다.
적어도 일부 응용에서, 상대적으로 높은 접촉각을 나타내는 전도성 코팅(3430)을 형성하는 것이 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 접촉각은 약 10도 초과, 약 15도 초과, 약 20도 초과, 약 25도 초과, 약 30도 초과, 약 35도 초과, 약 40도 초과, 약 50도 초과, 약 60도 초과, 약 70도 초과, 약 75도 초과 또는 약 80도 초과이다. 예를 들어, 상대적으로 높은 접촉각을 갖는 전도성 코팅(3430)은 상대적으로 높은 종횡비를 유지하면서 미세하게 패턴화된 피쳐를 생성하는 데 특히 유리할 수 있다. 일부 실시형태에서, 약 90도 초과의 접촉각을 나타내는 전도성 코팅(3430)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 접촉각은 약 90도 초과, 약 95도 초과, 약 100도 초과, 약 105도 초과, 약 110도 초과, 약 120도 초과, 약 130도 초과, 약 135도 초과, 약 140도 초과, 약 145도 초과, 약 150도 초과 또는 약 160도 초과이다.
상기 기재된 바와 같이, 상기 전도성 코팅이 형성되는 부분에 인접하게 배치된 핵 형성 억제 코팅의 특성(예컨대, 초기 부착 확률)에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전도성 코팅의 접촉각이 결정되는 것으로 가정된다. 따라서, 상대적으로 높은 접촉각을 나타내는 전도성 코팅의 선택적 증착을 허용하는 핵 형성 억제 코팅 물질은 특정 응용 분야에서 특히 유용할 수 있다.
특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 핵 형성과 성장 동안 존재하는 다양한 계면 장력 간의 관계는 모세관 이론에서 Young의 방정식이라고도 지칭되는, 하기 방정식에 따라 지시된다고 가정된다:
상기 식에서, 
는 기판과 증기 사이의 계면 장력에 대응하고, 
는 막과 기판 사이의 계면 장력에 대응하고, 
는 증기와 막 사이의 계면 장력에 대응하며, 
는 막 핵 접촉각이다. 도 37은 상기 Young의 방정식에서 제시된 다양한 파라미터 간의 관계를 도시한다.
Young의 방정식에 기초하여, 섬 성장의 경우, 상기 막 핵 접촉각 
가 0 초과이므로, 
가 된다는 것을 도출할 수 있다.
증착된 막이 기판을 "습윤"하는 층 성장에 대하여, 핵 접촉각 
이므로 
이다.
스트란스키-크라스타노프(Stranski-Krastanov)(S-K) 성장의 경우, 막 과성장(overgrowth)의 단위 면적당 변형 에너지는 증기와 막 사이의 계면 장력에 비해 크며, 
이다.
핵 형성 억제 코팅과 노출된 기판 표면 사이의 계면에서 전도성 코팅의 핵 형성 및 성장 모드는 
의 섬 성장 모델을 따르는 것으로 가정된다. 특히 핵 형성 억제 코팅이 전도성 코팅을 형성하는 데 사용되는 물질에 대해 상대적으로 낮은 친화도 또는 낮은 초기 부착 확률(즉, 디웨팅)을 나타내는 경우, 전도성 코팅의 상대적으로 높은 박막 접촉각을 초래한다. 이에 반하여, 예를 들어, 섀도우 마스크를 사용하여 핵 형성 억제 코팅을 사용하지 않고 전도성 코팅이 표면 상에 선택적으로 증착되는 경우, 상기 전도성 코팅의 핵 형성 및 성장 모드가 다를 수 있다. 특히, 섀도우 마스크 패터닝 공정을 사용하여 형성된 전도성 코팅은 적어도 일부 경우에 약 10도 미만의 상대적으로 낮은 박막 접촉각을 나타낼 수 있음이 관찰되었다.
명백히 도시되지는 않았지만, 핵 형성 억제 코팅(3420)을 형성하는 데 사용되는 물질은 또한 상기 전도성 코팅(3430)과 하부 표면(예컨대, 상기 핵 형성 촉진층(3451) 또는 기판(3410)의 표면) 사이의 계면에서 어느 정도 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 물질은 섀도잉 효과의 결과로 증착될 수 있으며, 증착된 패턴은 마스크의 패턴과 동일하지 않으며 일부 증발된 물질이 타겟 표면의 마스킹된 부분에 증착되는 결과가 될 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질은 섬 또는 단절된 클러스터로서, 또는 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 평균 두께 보다 실질적으로 적은 두께를 갖는 박막으로서 형성될 수 있다.
도 22c 및 도 22d는 상기 전도성 코팅(3430)이 상기 제1 영역(3415)과 상기 제2 영역(3412) 사이에 배치된 상기 제3 영역(3419)에서 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부와 부분적으로 중첩하는 또 다른 실시형태를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부와 부분적으로 중첩하는 전도성 코팅의 부분은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제3 영역(3419)에서의 중첩은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정 동안 상기 전도성 코팅(3430)의 측면 성장의 결과로 형성될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 표면(3422)은 상기 전도성 코팅(3430)의 물질에 대해 상대적으로 낮은 친화도 또는 초기 부착 확률을 나타낼 수 있어서, 표면(3422) 상에서 물질 핵 형성의 확률이 낮은 반면, 상기 전도성 코팅(3430)의 두께가 증가함에 따라, 상기 코팅(3430)은 또한 측 방향으로 성장할 수 있고 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)의 일부를 덮을 수 있다.
도 22c 및 22d의 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 코팅(3430)의 접촉각(θ c )은 상기 전도성 코팅(3430)과 상기 핵 형성 억제 코팅(3420) 사이의 계면 근처의 상기 전도성 코팅의 가장자리에서 측정될 수 있다. 특히 도 22d를 참조하면. 접촉각(θ c )은 약 90도 초과일 수 있으며, 이는 상기 전도성 코팅(3430)의 일부가 갭(3441)에 의해 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)으로부터 이격되는 결과를 초래할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)은 도 18 내지 도 22d의 실시형태에서 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)에 의해 덮여진 하부 표면의 적어도 일부가 노출되도록, 상기 전도성 코팅(3430)의 증착 후에 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3420)을 에칭 또는 용해함으로써, 또는 상기 전도성 코팅(3430)에 실질적으로 영향을 미치거나 침식시키지 않으면서 플라즈마 또는 용매 처리 기법을 사용함으로써 선택적으로 제거될 수 있다.
도 23a는 기판(5910) 및 상기 기판(5910)의 표면의 각각의 영역 위에 증착된 핵 형성 억제 코팅(5920) 및 전도성 코팅(5915)(예컨대, 마그네슘 코팅)을 포함하는, 일 실시형태에 따른 장치(5901)를 도시한다.
도 23b는 상기 전도성 코팅(5915)이 상기 기판(5910) 상에 남아 있고 상기 핵 형성 코팅(5920)에 의해 덮인 기판(5910)의 영역이 이제 노출되거나 덮이지 않도록, 상기 장치(5901)에 존재하는 핵 형성 억제 코팅(5920)이 상기 기판(5910)의 표면으로부터 제거된 후의 장치(5902)를 도시한다. 예를 들어, 상기 장치(5901)의 핵 형성 억제 코팅(5920)은 상기 전도성 코팅(5915)에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 상기 핵 형성 억제 코팅(5920)을 우선적으로 반응 및/또는 에칭하는 용매 또는 플라즈마에 상기 기판(5910)을 노출시킴으로써 제거될 수 있다.
일부 실시형태의 장치는 전자 장치일 수 있으며, 더 구체적으로 광전자 장치일 수 있다. 광전자 장치는 일반적으로 전기 신호를 광자로 또는 그 반대로 변환하는 임의의 장치를 포함한다. 이와 같이, 유기 광전자 장치는 상기 장치의 하나 이상의 활성층이 주로 유기 물질, 및 더 구체적으로 유기 반도체 물질로 형성되는 임의의 광전자 장치를 포함할 수 있다. 유기 광전자 장치의 예는 OLED 장치 및 OPV 장치를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
또한, 유기 광전자 장치가 다양한 유형의 베이스 기판 상에 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 베이스 기판은 가요성 또는 강성 기판일 수 있다. 상기 베이스 기판은 예를 들어, 규소, 유리, 금속, 중합체(예컨대, 폴리이미드), 사파이어, 또는 베이스 기판으로 사용하기에 적합한 다른 물질을 포함할 수 있다.
또한, 기상 증착, 스핀-코팅, 라인 코팅, 프린팅 및 다양한 다른 증착 기법을 포함하는 매우 다양한 기법을 사용하여 장치의 다양한 구성 요소가 증착될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 실시형태에서, 유기 광전자 장치는 OLED 장치이며, 유기 반도체층은 전계 발광층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 반도체층은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및/또는 정공 주입층과 같은 추가적인 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 OLED 장치는 AMOLED 장치, PMOLED 장치 또는 OLED 조명 패널 또는 모듈일 수 있다. 또한, 상기 광전자 장치는 전자 장치의 일부일 수 있다. 예를 들어, 상기 광전자 장치는 스마트폰, 태블릿, 랩톱과 같은 컴퓨팅 장치 또는 모니터 또는 TV 세트와 같은 다른 전자 장치의 OLED 디스플레이 모듈일 수 있다.
일부 실시형태에서, 광전자 장치는 OLED 장치이며, 상기 장치는 일반적으로 애노드, 유기 반도체층 및 캐소드를 포함한다.
도 24 내지 도27은 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이 장치의 다양한 실시형태를 도시한다. 단순화를 위해, 도 18 내지 22d를 참조하여 상기 기재된 전도성 코팅과 핵 형성 억제 코팅 사이의 계면에서 또는 계면 근처에서 전도성 코팅의 다양한 세부 사항 및 특성이 생략되었다. 그러나, 도 18 내지 도 22d를 참조하여 설명된 특징이 또한 도 24 내지 도 27의 실시형태에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 24는 일 실시형태에 따른 AMOLED 장치(3802)의 구조를 도시하는 개략도이다.
상기 장치(3802)는 베이스 기판(3810) 및 상기 베이스 기판(3810)의 표면 위에 증착된 버퍼층(3812)을 포함한다. 이후, 박막 트랜지스터(TFT)(3804)가 상기 버퍼층(3812) 위에 형성된다. 구체적으로, 반도체 활성 부분(3814)이 상기 버퍼층(3812)의 일부 위에 형성되고, 게이트 절연층(3816)이 상기 반도체 활성 부분(3814)을 실질적으로 덮도록 증착된다. 다음으로, 게이트 전극(3818)이 상기 게이트 절연층(3816) 위에 형성되며, 층간 절연층(3820)이 증착된다. 소스 전극(3824) 및 드레인 전극(3822)은 상기 층간 절연층(3820) 및 상기 게이트 절연층(3816)을 통해 형성된 개구부를 통해 연장되어 상기 반도체 활성층(3814)과 접하도록 형성된다. 이후, 절연층(3842)이 상기 TFT(3804) 위에 형성된다. 이후, 제1 전극(3844)이 상기 절연층(3842)의 일부 위에 형성된다. 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(3844)은 상기 드레인 전극(3822)와 전기적으로 소통되도록 상기 절연층(3842)의 개구부를 통해 연장된다. 이후, 픽셀 정의층(PDL: pixel definition layer)(3846)은 그 외부 가장자리를 포함하여, 상기 제1 전극(3844)의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 예를 들어, 상기 PDL(3846)은 절연 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 이후, 유기층(3848)은 상기 제1 전극 (3844) 위에, 특히 이웃하는 PDL(3846) 사이의 영역에서 증착된다. 제2 전극(3850)이 상기 유기층(3848) 및 상기 PDL(3846) 양쪽 모두를 실질적으로 덮도록 증착된다. 이후, 상기 제2 전극(3850)의 표면은 핵 형성 촉진 코팅(3852)으로 실질적으로 덮여있다. 예를 들어, 상기 핵 형성 촉진 코팅(3852)은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 기법을 사용하여 증착될 수 있다. 핵 형성 억제 코팅(3854)은 상기 핵 형성 촉진 코팅(3852)의 일부 위에 선택적으로 증착된다. 예를 들어, 상기 핵 형성 억제 코팅(3854)은 섀도우 마스크를 사용하여 선택적으로 증착될 수 있다. 보조 전극(3856)은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 상기 핵 형성 촉진 코팅(3852)의 노출된 표면 위에 선택적으로 증착된다. 더 단순화를 위해, 개방형 마스크 또는 마스크를 사용하여 상기 보조 전극(3856)(예컨대, 마그네슘 포함)의 열 증착을 수행함으로써, 상기 보조 전극(3856)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3854)의 표면에 상기 보조 전극(3856)의 물질이 실질적으로 없는 상태를 유지하면서 상기 핵 형성 촉진 코팅(3852)의 노출된 표면 위에 선택적으로 증착된다.
도 25는 핵 형성 촉진 코팅이 생략된 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치(3902)의 구조를 도시한다. 예를 들어, 상기 핵 형성 촉진 코팅은 보조 전극이 증착된 표면이 상기 보조 전극의 물질에 대해 상채적으로 높은 부착 확률을 갖는 경우에 생략될 수 있다. 달리 말해서, 상대적으로 높은 초기 부착 확률을 갖는 표면의 경우, 상기 핵 형성 촉진 코팅이 생략될 수 있으며, 전도성 코팅이 그 위에 여전히 증착될 수 있다. 단순화를 위해, TFT에 관한 것들을 포함하는 백플레인(backplane)의 특정 세부 사항은 하기 실시형태를 설명할 때 생략된다.
도 25에서, 유기층(3948)이 제1 전극(3944)와 제2 전극(3950) 사이에 증착된다. 상기 유기층(3948)은 PDL(3946)의 일부와 부분적으로 중첩할 수 있다. 핵 형성 억제 코팅(3954)이 상기 제2 전극(3950)의 일부(예컨대, 발광 영역에 대응) 위에 증착되어, 보조 전극(3956)을 형성하는 데 사용되는 물질에 대해 상대적으로 낮은 초기 부착 확률(예컨대, 상대적으로 낮은 탈착 에너지)을 갖는 표면을 제공하게 된다. 따라서, 상기 보조 전극(3956)은 상기 핵 형성 억제 코팅(3954)으로부터 노출된 상기 제2 전극(3950)의 일부 위에 선택적으로 증착된다. 이해되는 바와 같이, 상기 보조 전극(3956)은 상기 제2 전극(3950)의 면저항을 감소시키기 위해 하부의 제2 전극(3950)과 전기적으로 소통한다. 예를 들어, 상기 제2 전극(3950) 및 상기 보조 전극(3956)은 실질적으로 동일한 물질을 포함하여 상기 보조 전극(3956)의 물질에 대한 높은 초기 부착 확률을 보장할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 전극(3950)은 실질적으로 순수한 마그네슘(Mg) 또는 마그네슘과 은(Ag)과 같은 다른 금속의 합금을 포함할 수 있다. Mg : Ag 합금의 경우, 합금 조성은 부피로 약 1 : 9 내지 약 9 : 1 범위일 수 있다. 다른 예에서, 상기 제2 전극(3950)은 ITO 및 IZO와 같은 금속 산화물 또는 금속과 금속 산화물의 조합을 포함할 수 있다. 상기 보조 전극(3956)은 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다.
도 26은 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치(4002)의 구조를 도시한다. 도시된 실시형태에서, 유기층(4048)은 PDL(4046)의 일부와 부분적으로 중첩하도록, 제1 전극(4044)와 제2 전극(4050) 사이에 증착된다. 핵 형성 억제 코팅(4054)은 상기 제2 전극(4050)의 표면을 실질적으로 덮도록 증착되며, 핵 형성 촉진 코팅(4052)은 상기 핵 형성 억제 코팅(4054)의 일부 상에 선택적으로 증착된다. 이후, 보조 전극(4056)이 상기 핵 형성 촉진 코팅(4052) 위에 형성된다. 선택적으로, 캡핑층(4058)은 상기 핵 형성 억제 코팅(4054) 및 상기 보조 전극(4056)의 노출된 표면을 덮도록 증착될 수 있다.
상기 보조 전극(3856 또는 4056)이 도 24 및 도 26의 실시형태에서 상기 제2 전극(3850 또는 4050)과 직접 물리적으로 접촉하지 않는 것으로 도시되어 있는 반면에, 상기 보조 전극(3856 또는 4056) 및 상기 제2 전극(3850 또는 4050)은 그럼에도 불구하고 전기적으로 소통할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 보조 전극(3856 또는 4056)과 상기 제2 전극(3850 또는 4050) 사이에 상대적으로 박막(예컨대, 최대 약 100 nm)의 존재는 여전히 충분히 전류가 통과하도록 할 수 있어서, 상기 제2 전극(3850 또는 4050)의 면저항이 감소될 수 있도록 한다.
도 27은 핵 형성 억제 코팅(4154)과 보조 전극(4156) 사이의 계면이 PDL(4146)에 의해 생성된 경사 표면 상에 형성되는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치(4102)의 구조를 도시한다. 상기 장치(4102)는 제1 전극(4144)과 제2 전극(4150) 사이에 증착된 유기층(4148)을 포함하고, 상기 핵 형성 억제 코팅(4154)은 상기 장치(4102)의 발광 영역에 대응하는 상기 제2 전극(4150)의 일부 위에 증착된다. 상기 보조 전극(4156)은 상기 핵 형성 억제 코팅(4154)으로부터 노출된 상기 제2 전극(4150)의 일부 위에 증착된다.
도시되지는 않았지만, 도 27의 상기 AMOLED 장치(4102)는. 상기 보조 전극(4156)과 상기 제2 전극(4150) 사이에 배치된 핵 형성 촉진 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기 핵 형성 촉진 코팅은 또한 상기 핵 형성 억제 코팅(4154)과 상기 제2 전극(4150) 사이에 배치될 수 있으며, 특히 상기 핵 형성 촉진 코팅이 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 증착되는 경우에 배치될 수 있다.
도 28a는 AMOLED 장치(4300)가 복수개의 광 투과 영역을 포함하는 또 다른 실시형태에 따른 AMOLED 장치(4300)의 일부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 AMOLED 장치(4300)는 복수개의 픽셀(4321) 및 이웃하는 픽셀(4321) 사이에 배치된 보조 전극(4361)을 포함한다. 각 픽셀(4321)은 복수개의 서브픽셀(4333, 4335, 4337) 및 광 투과 영역(4351)을 더 포함하는 서브픽셀 영역(4331)을 포함한다. 예를 들어, 상기 서브픽셀(4333)은 적색 서브픽셀에 대응할 수 있고, 상기 서브픽셀(4335)은 녹색 서브픽셀에 대응할 수 있으며, 상기 서브픽셀(4337)은 청색 서브픽셀에 대응할 수 있다. 설명되는 바와 같이, 상기 광 투과 영역(4351)은 빛이 상기 장치(4300)를 통과할 수 있도록 실질적으로 투명하다.
도 28b는 도 28a의 A-A 선을 따라 취한 상기 장치(4300)의 단면도를 도시한다. 간단히 말해서, 상기 장치(4300)는 베이스 기판(4310), TFT(4308), 절연층(4342) 및 상기 절연층(4342) 상에 형성되고 상기 TFT(4308)와 전기적으로 소통하는 애노드(4344)를 포함한다. 제1 PDL(4346a) 및 제2 PDL(4346b)은 상기 절연층(4342) 위에 형성되고 상기 애노드(4344)의 가장자리를 덮는다. 상기 애노드(4344)의 노출된 영역 및 상기 PDL(4346a, 4346b)의 일부를 덮도록 하나 이상의 유기층(4348)이 증착된다. 이후, 캐소드(4350)가 상기 하나 이상의 유기층(4348) 위에 증착된다. 다음으로, 핵 형성 억제 코팅(4354)이 상기 광 투과 영역(4351) 및 상기 서브픽셀 영역(4331)에 대응하는 상기 장치(4300)의 일부를 덮도록 증착된다. 이후, 전체 장치 표면이 마그네슘 증기 플럭스에 노출되어 상기 캐소드(4350)의 비 코팅 영역에 위에 마그네슘이 선택적으로 증착되도록 한다. 이러한 방식으로, 상기 하부 캐소드(4350)와 전기적으로 접촉하는 상기 보조 전극(4361)이 형성된다.
상기 장치(4300)에서, 상기 광 투과 영역(4351)은 그것을 통한 빛의 투과에 실질적으로 영향을 미칠 수 있는 임의의 물질이 실질적으로 없다. 특히, 상기 TFT(4308), 상기 애노드(4344) 및 상기 보조 전극(4361)은 이들 구성 요소가 상기 광 투과 영역(4351)을 통해 투과되는 빛을 감쇠하거나 방해하지 않도록 모두 서브픽셀 영역(4331) 내에 위치된다. 이러한 배열은 통상적인 시청 거리에서 장치(4300)를 보는 시청자가 픽셀이 꺼져 있거나 비 발광 될 때 상기 장치(4300)를 통해 볼 수 있게 하여 투명한 AMOLED 디스플레이를 생성한다.
도시되지는 않았지만, 도 28b의 상기 AMOLED 장치(4300)는. 상기 보조 전극(4361)과 상기 캐소드(4350) 사이에 배치된 핵 형성 촉진 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기 핵 형성 촉진 코팅은 또한 상기 핵 형성 억제 코팅(4354)과 캐소드(4350) 사이에 배치될 수 있다.
다른 실시형태에서, 상기 유기층(4348) 및 상기 캐소드(4350)를 포함하는 다양한 층 또는 코팅은 그러한 층 또는 코팅이 실질적으로 투명한 경우 상기 광 투과 영역(4351)의 일부를 덮을 수 있다. 대안적으로, 상기 PDL(4346a, 4346b)은 원한다면 상기 광 투과 영역(4351)에 제공되지 않을 수 있다.
도 28a 및 도 28b에 도시된 배열 이외의 픽셀 및 서브픽셀 배열이 또한 사용될 수 있으며, 상기 보조 전극(4361)은 픽셀의 다른 영역에 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 보조 전극(4361)은 상기 서브픽셀 영역(4331)과 상기 광 투과 영역(4351) 사이의 영역에 제공될 수 있고/있거나, 필요에 따라 이웃하는 서브픽셀 사이에 제공될 수 있다.
도 29a는 AMOLED 장치(4300)가 복수개의 광 투과 영역을 포함하는 실시형태에 따른 AMOLED 장치(4300)의 일부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 AMOLED 장치(4300)는 복수개의 픽셀(4321)을 포함한다. 각 픽셀(4321)은 복수개의 서브픽셀(4333, 4335, 4337) 및 광 투과 영역(4351)을 더 포함하는 서브픽셀 영역(4331)을 포함한다. 예를 들어, 상기 서브픽셀(4333)은 적색 서브픽셀에 대응할 수 있고, 상기 서브픽셀(4335)은 녹색 서브픽셀에 대응할 수 있으며, 상기 서브픽셀(4337)은 청색 서브픽셀에 대응할 수 있다. 설명되는 바와 같이, 상기 광 투과 영역(4351)은 빛이 상기 장치(4300)를 통과할 수 있도록 실질적으로 투명하다.
도 29b는 일 실시형태에 따라 B-B 선을 따라 취한 상기 장치(4300)의 단면도를 도시한다. 상기 장치(4300)는 베이스 기판(4310), TFT(4308), 절연층(4342) 및 상기 절연층(4342) 상에 형성되고 상기 TFT(4308)와 전기적으로 소통하는 애노드(4344)를 포함한다. 제1 PDL(4346a) 및 제2 PDL(4346b)은 상기 절연층(4342) 위에 형성되고 상기 애노드(4344)의 가장자리를 덮는다. 상기 애노드(4344)의 노출된 영역 및 상기 PDL(4346a, 4346b)의 일부를 덮도록 하나 이상의 유기층(4348)이 증착된다. 이후, 제1 전도성 코팅(4350)이 상기 하나 이상의 유기층(4348) 위에 증착된다. 도시된 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350)은 상기 서브픽셀 영역(4331) 및 상기 광 투과 영역(4351) 양쪽 모두 위에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350)은 실질적으로 투명하거나 광 투과성일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 두께는 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 존재가 상기 광 투과 영역(4351)을 통한 빛의 투과를 실질적으로 감쇠시키지 않도록 상대적으로 얇을 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(4350)은 예를 들어, 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 증착될 수 있다. 다음으로, 핵 형성 억제 코팅(4362)이 상기 광 투과 영역(4351)에 대응하는 상기 장치(4300)의 일부를 덮도록 증착된다. 이후, 전체 장치 표면은 상기 제2 전도성 코팅(4352)을 형성하기 위한 물질의 증기 플럭스에 노출되어, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 비 코팅 영역 위에 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 선택적 증착을 야기한다. 구체적으로, 상기 제2 전도성 코팅(4352)이 상기 서브픽셀 영역(4331)에 대응하는 상기 장치(4300)의 일부 위에 증착된다. 이러한 방식으로, 상기 장치(4300)용 캐소드는 상기 제1 전도성 코팅(4350)과 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 조합에 의해 형성된다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 두께는 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 두께 보다 작다. 이러한 방식으로, 상기 광 투과 영역(4351)에서 상대적으로 높은 광 투과율이 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 두께는 예를 들어, 약 30 nm 미만, 약 25 nm 미만, 약 20 nm 미만, 약 15 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 8 nm 미만 또는 약 5 nm 미만일 수 있으며, 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 두께는 예를 들어, 약 30 nm 미만, 약 25 nm 미만, 약 20 nm 미만, 약 15 nm 미만, 약 10 nm 미만 또는 약 8 nm 미만일 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 두께는 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 두께 보다 크다. 또 다른 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350)의 두께 및 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 두께는 실질적으로 대략 동일할 수 있다.
상기 제1 전도성 코팅(4350) 및 상기 제2 전도성 코팅(4352)을 형성하는 데 사용될 수 있는 재료(들)는 각각 제1 전도성 코팅(1371) 및 제2 전도성 코팅(1372)을 형성하는 데 사용되는 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 이러한 물질은 다른 실시형태와 관련하여 상기에 설명되었으므로, 이들 물질에 대한 설명은 간결함을 위해 생략된다.
상기 장치(4300)에서, 상기 광 투과 영역(4351)은 그것을 통한 빛의 투과에 실질적으로 영향을 미칠 수 있는 임의의 물질이 실질적으로 없다. 특히, 상기 TFT(4308), 상기 애노드(4344) 및 상기 보조 전극은 이들 구성 요소가 상기 광 투과 영역(4351)을 통해 투과되는 빛을 감쇠하거나 방해하지 않도록 모두 서브픽셀 영역(4331) 내에 위치된다. 이러한 배열은 통상적인 시청 거리에서 장치(4300)를 보는 시청자가 픽셀이 꺼져 있거나 비 발광 될 때 상기 장치(4300)를 통해 볼 수 있게 하여 투명한 AMOLED 디스플레이를 생성한다.
일부 실시형태에서, AMOLED 장치의 전극은 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서 상기 기재된 공정을 이용하여 선택적으로 증착된 전도성 코팅은 AMOLED 장치의 전극(예컨대, 애노드)로서 작용할 수 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 발광 영역 및 비 발광 영역; 상기 비 발광 영역의 적어도 일부에 배치된 핵 형성 억제 코팅; 및 상기 발광 영역에 배치된 전도성 코팅을 포함하는 발광 광전자 장치가 제공된다. 다른 실시형태에서, 상기 발광 영역은 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 배치된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 배치된 상기 전도성 코팅을 포함한다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 상기 제1 전극은 애노드로 작용할 수 있으며, 상기 전도성 코팅은 상기 광전자 장치의 캐소드로 작용할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 상기 비 발광 영역에서 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면은 전도성 코팅이 실질적으로 없거나 노출될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 핵 형성 촉진 코팅이 상기 반도체층과 상기 전도성 코팅 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광 광전자 장치는 AMOLED 장치일 수 있으며, 이는 그러한 장치(TFT, 캡슐화 등을 포함 하나 이에 한정되지 않음)와 관련하여 본원에 기재된 다른 층, 코팅 및 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 발광 영역에 배치된 전도성 코팅은 약 40 nm 미만, 예를 들어, 약 5 nm와 약 30 nm 사이, 약 10 nm와 약 25 nm 사이 또는 약 15 nm와 약 25 nm 사이의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 비 발광 영역은 광 투과 영역을 포함할 수 있다.
도 29c는 상기 제1 전도성 코팅(4350')은 상기 서브픽셀 영역(4331)에 선택적으로 배치되고 상기 광 투과 영역(4351)은 상기 제1 전도성 코팅(4350')을 형성하는 데 사용되는 물질이 실질적으로 없거나 노출되는 일 실시형태에 따른 상기 장치(4300')의 단면을 도시한다. 예를 들어, 상기 장치(4300')를 제작하는 동안, 상기 핵 형성 억제 코팅(4362)은 상기 제1 전도성 코팅(4350')을 증착하기 전에 상기 광 투과 영역(4351)에 증착될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 제1 전도성 코팅(4350')은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 상기 서브픽셀 영역(4331)에 선택적으로 증착될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 상기 제1 전도성 코팅(4350')을 형성하는 데 사용되는 물질은 일반적으로 상기 핵 형성 억제 코팅(4362)의 표면 상에 증착되는 것에 대해 상대적으로 열악한 친화도(예컨대, 낮은 초기 부착 확률)를 나타낸다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(4350')은 이테르븀(Yb), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 마그네슘(Mg)과 같은 고 증기압 물질을 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(4350')은 순수하거나 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(4350')이 없거나 실질적으로 없는 광 투과 영역(4351)을 제공함으로써, 이러한 영역에서의 광 투과율은 예를 들어 도 29b의 장치(4300)와 비교하여 일부 경우에 유리하게 향상될 수 있다. 일부 실시형태에서, 핵 형성 촉진 코팅이 상기 제1 전도성 코팅(4350')과 상기 반도체층(4348) 사이의 계면에 배열될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 도 29b의 AMOLED 장치(4300) 및 도 29c의 AMOLED 장치(4300')는 각각 상기 제1 전도성 코팅(4350 또는 4350')과 하부 표면(예컨대, 상기 유기층(4348)) 사이에 배치된 핵 형성 촉진 코팅을 더 포함할 수 있다. 이러한 핵 형성 촉진 코팅은 또한 상기 핵 형성 억제 코팅(4362)과 하부 표면(예컨대, PDL(4346a 내지 4346b)) 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 핵 형성 억제 코팅(4362)은 상기 유기층(4348) 중 적어도 하나와 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 핵 형성 억제 코팅(4362) 형성용 물질은 또한 상기 유기층(4348) 중 적어도 하나를 형성하는 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 장치(4300 또는 4300')를 제작하는 단계의 수가 감소될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 다른 실시형태와 관련하여 설명된 상기 제2 전도성 코팅 및 상기 제3 전도성 코팅을 포함하는 추가 전도성 코팅이 또한 서브픽셀(4333, 4335 및 4337) 위에 제공될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 보조 전극은 또한 상기 장치(4300, 4300')의 비 발광 영역에 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 보조 전극은 상기 서브픽셀 영역(4331) 또는 광 투과 영역(4351)에서 광 투과율에 실질적으로 영향을 미치지 않도록 이웃하는 픽셀(4321) 사이의 영역에 제공될 수 있다. 상기 보조 전극은 또한 상기 서브픽셀 영역(4331)과 상기 광 투과 영역(4351) 사이의 영역에 제공될 수 있고/있거나 필요하다면 이웃하는 서브픽셀 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 29b의 실시형태를 참조하여, 추가 핵 형성 억제 코팅은 상기 비 발광 영역에 대응하는 부분은 덮이지 않거나 노출된 채 유지하면서 상기 서브픽셀(4333) 영역에 대응하는 상기 제2 전도성 코팅(4352)의 일부 위에 증착될 수 있다. 이러한 방식으로, 전도성 물질의 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착이 수행되어 상기 장치(4300)의 비 발광 영역 위에 보조 전극이 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 유기층(4348)을 포함하는 다양한 층 또는 코팅은 그러한 층 또는 코팅이 실질적으로 투명한 경우 상기 광 투과 영역(4351)의 일부를 덮을 수 있다. 대안적으로, 상기 PDL(4346a, 4346b)은 원한다면 상기 광 투과 영역(4351)으로부터 생략될 수 있다.
도 29a, 도 29b 및 도 29c에 도시된 배열 이외의 픽셀 및 서브픽셀 배열이 또한 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전술한 실시형태들에서, 핵 형성 억제 코팅은 그 위에 전도성 물질(예컨대, 마그네슘)의 핵 형성 및 증착을 억제하는 것 외에도 장치로부터 빛의 아웃커플링을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 핵 형성 억제 코팅은 인덱스 매칭 코팅, 캡핑층(CPL) 및/또는 반사 방지 코팅으로서 작용할 수 있다.
AMOLED 디스플레이 장치를 묘사하는 전술한 실시형태에서 도시된 장치를 캡슐화하기 위해 배리어 코팅(미도시)이 제공될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 이러한 배리어 코팅은 산화되기 쉬울 수 있는 유기층 및 캐소드를 포함하는 다양한 장치 층이 습기 및 주변 공기에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어 코팅은 프린팅, CVD, 스퍼터링, ALD, 이들의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 형성된 박막 캡슐화일 수 있다. 상기 배리어 코팅은 또한 접착제를 사용하여 상기 장치 상에 미리 형성된 배리어 막을 적층함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어 코팅은 유기 물질, 무기 물질 또는 양쪽 모두의 조합을 포함하는 다층 코팅일 수 있다. 상기 배리어 코팅은 일부 실시형태에서 게터 물질 및/또는 건조제를 더 포함할 수 있다.
AMOLED 디스플레이 장치의 공통 전극에 대한 면저항 사양은 상기 디스플레이 장치의 크기(예컨대, 패널 크기) 및 전압 변동에 대한 허용 오차에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 패널 크기가 커지고 패널 전체의 전압 변동에 대한 허용 오차가 낮아지면 면저항 사양이 증가한다(예컨대, 더 낮은 면저항이 지정됨).
본 발명의 일 실시형태에 따른 사양을 준수하기 위해 면저항 사양 및 보조 전극의 관련 두께를 다양한 패널 크기에 대해 계산하였다. 0.1 V 및 0.2 V의 전압 허용 오차에 대해 면저항과 보조 전극 두께를 계산하였다. 계산의 목적을 위해, 모든 디스플레이 패널 크기에 대해 0.64의 구경 비율을 가정하였다.
예시 패널 크기에서 상기 보조 전극의 지정된 두께는 아래 표 2에 요약되어 있다.
이해되는 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)(예컨대, 도 24에 도시된 TFT(3804))를 포함하는 백플레인의 다양한 층 및 부분은 다양한 적합한 재료 및 공정을 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 TFT는 CVD, PECVD, 레이저 어닐링 및 PVD(스퍼터링 포함)와 같은 기법을 사용하여 증착 및/또는 처리될 수 있는 유기 또는 무기 물질을 사용하여 제작될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 이러한 층은 하부 장치 층을 덮는 포토레지스트의 선택적 부분을 UV 광에 노출시키는 데 포토마스크를 사용하는 포토리소그래피를 사용하여 패턴화될 수 있다. 사용된 포토레지스트의 유형에 따라, 이후 상기 포토마스크의 노출된 부분 또는 비 노출 부분은 하부 장치 층의 원하는 부분 (들)을 드러내기 위해 세척될 수 있다. 이후, 상기 장치 층의 노출된 부분을 효과적으로 제거하기 위해 패턴화된 표면이 화학적으로 또는 물리적으로 에칭될 수 있다.
또한, 상단 게이트 TFT가 상기 특정 실시형태에서 도시되고 설명되었지만, 다른 TFT 구조가 또한 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 TFT는 하단 게이트 TFT일 수 있다. 상기 TFT는 n-형 TFT 또는 p-형 TFT일 수 있다. TFT 구조의 예는 비정질 규소(a-Si), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 및 저온 다결정 규소(LTPS)를 사용하는 것을 포함한다.
전극, 하나 이상의 유기층, 픽셀 정의 층 및 캡핑층을 포함하는 전면판의 다양한 층 및 부분은 열 증발 및/또는 프린팅을 포함하는 임의의 적합한 증착 공정을 사용하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질을 증착할 경우 원하는 패턴을 생성하기는 데 섀도우 마스크가 적절하게 사용될 수 있으며, 다양한 에칭 및 선택적 증착 공정이 또한 다양한 층을 패턴화하는 데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 방법의 예는 포토리소그래피, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅 및 릴-대-릴 프린팅 포함) 및 LITI 패터닝을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
발광 영역 위에 전도성 코팅의 선택적 증착
일 양태에서, 하나 이상의 발광 영역 위에 전도성 코팅을 선택적으로 증착하는 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 상기 방법은 기판 상에 제1 전도성 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역을 포함할 수 있다. 상기 기판 상에 증착된 상기 제1 전도성 코팅은 상기 제1 발광 영역을 코팅하는 제1 부분 및 상기 기판의 제2 발광 영역을 코팅하는 제2 부분을 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 전도성 코팅의 제1 부분 상에 제1 핵 형성 억제 코팅을 증착한 다음, 상기 제1 전도성 코팅의 제2 부분 상에 제2 전도성 코팅을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 30은 일 실시형태에 따른 장치를 제작하는 단계를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 31a 내지 도 31d는 상기 공정의 각 단계에서 상기 장치를 도시하는 개략도이다.
도 31a에 도시된 바와 같이, 장치(3102)가 제공된다. 상기 기판(3102)은 제1 발광 영역(3112) 및 제2 발광 영역(3114)을 포함할 수 있다. 상기 기판(3102)은 하나 이상의 비 발광 영역(3121a 내지 3121c)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 발광 영역(3112) 및 상기 제2 발광 영역(3114)은 전계 발광 장치의 픽셀 영역 또는 서브픽셀 영역에 대응할 수 있다.
단계(12)에서, 제1 전도성 코팅(3131)이 상기 기판 위에 증착된다. 도 31b에 도시된 바와 같이. 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 상기 제1 발광 영역(3112), 상기 제2 발광 영역(3114) 및 상기 비 발광 영역(3121a 내지 3121c)을 코팅하기 위해 증착된다. 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 상기 제1 발광 영역(3112)을 코팅하는 부분에 대응하는 제1 부분(3132), 및 상기 제2 발광 영역(3114)을 코팅하는 부분에 대응하는 제2 부분(3133)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 열 증발 및 전자 빔 증발을 포함하는 증발에 의해 증착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 (즉, 마스크가 없는) 증착될 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 스퍼터링, 화학적 기상 증착, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅, 릴-투-릴 프린팅 및 미세 접촉 전사 프린팅 포함), OVPD, LITI 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
단계(14)에서, 핵 형성 억제 코팅(3141)은 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 일부 위에 선택적으로 증착된다. 도 31c에 도시된 실시형태에서, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)은 상기 제1 발광 영역(3112)에 대응하는 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 제1 부분(3132)을 코팅하기 위해 증착된다. 이러한 실시형태에서, 상기 제2 발광 영역(3114) 위에 배치된 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 제2 부분(3133)은 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)이 실질적으로 없거나 노출된다. 일부 실시형태에서, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)은 또한 하나 이상의 비 발광 영역 위에 증착된 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 일부(들)를 선택적으로 코팅할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)은 또한 상기 비 발광 영역(3121a 및/또는 3121b)와 같이, 상기 제1 발광 영역(3112)에 인접한 하나 이상의 비 발광 영역 위에 증착된 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 일부(들)를 선택적으로 코팅할 수 있다. 증발(열 증발 및 전자 빔 증발 포함), 포토리소그래피, 프린팅(잉크 또는 증기 제트 프린팅, 릴-투-릴 프린팅 및 미세 접촉 전사 프린팅 포함), OVPD, LITI 패턴화 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 표면 상에 물질을 선택적으로 증착하는 다양한 공정은 상기 핵 형성 억제 코팅(3141)을 증착하는 데 사용될 수 있다.
상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)이 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 표면의 영역 상에 증착되면, 제2 전도성 코팅(3151)이 상기 핵 형성 억제 코팅이 존재하지 않는 표면의 남아있는 덮여지지 않은 영역(들) 상에 증착될 수 있다. 도 31d로 돌아와서, 단계(16)에서, 전도성 코팅 소스(3105)는 증발된 전도성 물질을 상기 제1 전도성 코팅(3131) 및 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)의 표면을 향해 지향하는 것으로 도시되어 있다. 도 31d에 도시된 바와 같이. 상기 전도성 코팅 소스(3105)는 덮이거나 처리된 부분(즉, 그 위에 상기 핵 형성 억제 코팅(3141)이 증착된 표면(3131)의 영역(들)) 및 상기 표면(3131)의 커버되지 않거나 처리되지 않은 부분 모두에 입사되도록 증발된 전도성 물질을 지향할 수 있다. 그러나, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)의 표면은 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 덮이지 않은 표면의 표면에 비해 상대적으로 낮은 초기 부착 계수를 나타내기 때문에, 제2 전도성 코팅(3151)은 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)이 존재하지 않는 제1 전도성 코팅 표면의 부분 상에 선택적으로 증착한다. 따라서, 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 상기 제2 발광 영역(3114)을 코팅하는 상기 전도성 코팅(3131)의 부분에 대응하는 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 제2 부분(3133)을 코팅할 수 있다. 도 31d에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 또한 비 발광 영역(3121a, 3121b 및 3121c)을 코팅하는 부분을 포함하여, 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 다른 부분 또는 영역을 코팅할 수 있다. 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 예를 들어, 순수 또는 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 상기 제1 전도성 코팅(3131)을 형성하는 데 사용되는 것과 동일한 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(3151)은 개방형 마스크를 사용하거나 마스크 없이 (즉, 마스크가 없는 증착 공정) 증착될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 방법은 단계(16) 이후에 추가 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 추가 단계는 예를 들어, 하나 이상의 추가 핵 형성 억제 코팅을 증착하는 단계, 하나 이상의 추가 전도성 코팅을 증착하는 단계, 보조 전극을 증착하는 단계, 아웃커플링 코팅을 증착하는 단계 및/또는 상기 장치의 캡슐화를 포함할 수 있다.
상기 방법이 제1 및 제2 발광 영역을 갖는 장치와 관련하여 상기에서 도시되고 설명되었지만, 이는 3개 이상의 발광 영역을 갖는 장치에도 유사하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 이러한 방법은 각각의 발광 영역의 발광 스펙트럼에 따라 다양한 두께의 전도성 코팅을 증착하는 데 사용될 수 있다.
상기 제1 전도성 코팅(3131) 및 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 전자기 스펙트럼의 가시 파장 범위의 적어도 일부에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 더 명확하게하기 위해, 상기 제1 전도성 코팅(3131) 및 상기 제2 전도성 코팅(3151)은 각각 전자기 스펙트럼의 가시 파장 범위의 적어도 일부에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 따라서, 상기 제2 전도성 코팅 (및 임의의 추가적인 전도성 코팅)이 상기 제1 전도성 코팅 위에 배치되어 다중 코팅 전극을 형성할 경우, 이러한 전극은 또한 전자기 스펙트럼의 가시 파장 부분에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(3131), 상기 제2 전도성 코팅(3151) 및/또는 상기 다중 코팅 전극의 광 투과율은 전자기 스펙트럼의 가시 부분에서 약 30% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 약 50% 초과, 약 60% 초과, 70% 초과, 약 75% 초과 또는 약 80% 초과일 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(3131) 및 상기 제2 전도성 코팅(3151)의 두께는 상대적으로 높은 광 투과율을 유지하기 위해 상대적으로 얇게 만들어 질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(3131)의 두께는 약 5 내지 30 nm, 약 8 내지 25 nm 또는 약 10 내지 20 nm일 수 있다. 상기 제2 전도성 코팅(3151)의 두께는 예를 들어, 약 1 내지 25 nm, 약 1 내지 20 nm, 약 1 내지 15 nm, 약 1 내지 10 nm 또는 약 3 내지 6 nm일 수 있다. 따라서, 상기 제1 전도성 코팅(3131), 상기 제2 전도성 코팅(3151) 및 임의의 추가 전도성 코팅의 조합에 의해 형성된 다중 코팅 전극의 두께는 예를 들어, 약 6 내지 35 nm, 약 10 내지 30 nm, 또는 약 10 내지 25 nm 또는 약 12 내지 18 nm일 수 있다.
상기 제1 발광 영역(3112) 및 상기 제2 발광 영역(3114)은 일부 실시형태에서 OLED 디스플레이 장치의 서브픽셀 영역에 대응할 수 있다. 따라서, 다양한 코팅이 증착되는 기판(3102)은 전술한 실시형태에서 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 하나 이상의 추가 유기 및/또는 무기층을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 OLED 디스플레이 장치는 임의의 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이 장치일 수 있다. 그러한 실시형태에서, 상기 기판(3102)은 상기 제1 전도성 코팅(3131)이 상기 적어도 하나의 유기층 위에 증착될 수 있도록, 각각의 발광 영역(예컨대, 서브픽셀)에서 전극 및 상기 전극 위에 증착된 적어도 하나의 유기층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극은 애노드일 수 있으며, 그 자체로 또는 상기 제2 전도성 코팅(3151) 및 임의의 추가 전도성 코팅과 조합된 상기 제1 전도성 코팅(3131)은 캐소드를 형성할 수 있다. 상기 적어도 하나의 유기층은 에미터 층을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및/또는 임의의 추가층을 더 포함할 수 있다. 상기 기판(3102)은 복수개의 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)를 더 포함할 수 있다. 상기 장치에 제공된 각 애노드는 적어도 하나의 TFT에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(3102)은 하나 이상의 상단 게이트 박막 트랜지스터(TFT), 하나 이상의 하단 게이트 TFT 및/또는 다른 TFT 구조를 포함할 수 있다. TFT는 n-형 TFT 또는 p-형 TFT일 수 있다. TFT 구조의 예는 비정질 규소(a-Si), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 및 저온 다결정 규소(LTPS)를 포함하는 것을 포함한다.
상기 기판(3102)은 또한 상기-확인된 추가 유기 및/또는 무기층 지지용 베이스 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판은 가요성 또는 강성 기판일 수 있다. 상기 베이스 기판은 예를 들어, 규소, 유리, 금속, 중합체(예컨대, 폴리이미드), 사파이어, 또는 베이스 기판으로 사용하기에 적합한 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 영역(3112) 및 상기 제2 발광 영역(3114)은 서로 다른 파장 또는 발광 스펙트럼의 빛을 방출하도록 구성된 서브픽셀일 수 있다. 상기 제1 발광 영역(3112)은 제1 파장 또는 제1 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 방출하도록 구성될 수 있고, 상기 제2 발광 영역(3114)은 제2 파장 또는 제2 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 파장은 상기 제2 파장 및/또는 상기 제3 파장 보다 작거나 클 수 있고, 상기 제2 파장은 상기 제1 파장 및/또는 상기 제3 파장 보다 작거나 클 수 있다. 상기 장치는 임의의 수의 추가 발광 영역, 픽셀 또는 서브픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 제1 발광 영역 또는 상기 제2 발광 영역의 파장 또는 발광 스펙트럼과는 상이한 제3 파장 또는 제3 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 방출하도록 구성된 추가 발광 영역을 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한 상기 제1 발광 영역, 상기 제2 발광 영역 또는 다른 추가 발광 영역과 실질적으로 동일한 파장 또는 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 방출하도록 구성된 추가 발광 영역을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(3141)은 상기 제1 발광 영역(3112)의 적어도 하나의 유기층을 증착하는 데 사용되는 동일한 섀도우 마스크를 사용하여 선택적으로 증착될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 미세공동 효과는 상기 핵 형성 억제층을 증착하기 위한 추가 마스크 요구 사항이 없기 때문에 비용 효율적인 방식으로 각 서브픽셀에 대해 조정될 수 있다.
도 32는 AMOLED 장치(1300)의 일부를 도시하는 개략적인 단면도이다. 단순화를 위해, TFT(1308a, 1308b, 1308c)에 관한 것들을 포함하는 백플레인의 특정 세부 사항은 하기 실시형태를 설명할 때 생략된다.
도 32의 실시형태에서, 상기 장치(1300)는 제1 발광 영역(1331a), 제2 발광 영역(1331b) 및 제3 발광 영역(1331c)을 포함한다. 예를 들어, 상기 발광 영역은 상기 장치(1300)의 서브픽셀에 대응할 수 있다. 상기 장치(1300)에서, 상기 제1 발광 영역(1331a), 상기 제2 발광 영역(1331b) 및 상기 제3 발광 영역(1331c)의 각각에 제1 전극(1344a, 1344b, 1344c)이 각각 형성된다. 도 32에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(1344a, 1344b, 1344c) 각각은 각각의 TFT(1308a, 1308b, 1308c)와 전기적으로 소통하도록 절연층(1342)의 개구부를 통해 연장된다. 이후, 픽셀 정의층(PDL: pixel definition layer)(1346a 내지 1346d)은 각각의 전극의 외부 가장자리를 포함하여, 상기 제1 전극(1344a 내지 1344c)의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 예를 들어, 상기 PDL(1346a 내지 1346d)은 절연 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 이후, 유기층(1348a, 1348b, 1348c)은 특히 이웃하는 PDL(1346a 내지 1346d) 사이의 영역에서 각각의 제1 전극 (1344a, 1344b, 1344c) 위에 증착된다. 제1 전극 코팅(1371)은 상기 유기층(1348a 내지 1348c) 및 상기 PDL(1346a 내지 1346d) 양쪽 모두를 실질적으로 덮도록 증착된다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(1371)은 공통 캐소드 또는 그 일부를 형성할 수 있다. 제1 핵 형성 억제 코팅(1361)은 상기 제1 발광 영역(1331a) 위에 배치된 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 일부 위에 선택적으로 증착된다. 예를 들어, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(1361)은 미세 금속 마스크 또는 섀도우 마스크를 사용하여 선택적으로 증착될 수 있다. 따라서, 제2 전도성 코팅(1372)은 개방형 마스크 또는 마스크 없는 증착 공정을 사용하여 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 노출된 표면 위에 선택적으로 증착된다. 더 단순화를 위해, 개방형 마스크 또는 마스크를 사용하여 상기 제2 전도성 코팅(1372)(예컨대, 마그네슘 포함)의 열 증착을 수행함으로써, 상기 제2 전도성 코팅(1372)은 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(1361)의 표면에 상기 제1 전도성 코팅(1372)의 물질이 실질적으로 없는 상태를 유지하면서 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 노출된 표면 위에 선택적으로 증착된다. 상기 제2 전도성 코팅(1372)은 상기 제2 발광 영역(1331b) 및 상기 제3 발광 영역(1331c) 위에 배치된 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 부분들을 코팅하도록 증착될 수 있다.
도 32에 도시된 장치(1300)에서, 상기 제1 전도성 코팅(1371) 및 상기 제2 전도성 코팅(1372)은 집합적으로 공통 캐소드(1375)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 공통 캐소드(1375)는 상기 제1 전도성 코팅(1371)과 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 조합에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 상기 제2 전도성 코팅(1372)은 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 적어도 일부 바로 위에 배치된다. 상기 공통 캐소드(1375)는 상기 제1 발광 영역(1331a)에서 제1 두께(t c1 ) 및 상기 제2 발광 영역(1335b) 및 상기 제3 발광 영역(1335c)에서 제2 두께(t c2 )를 갖는다. 상기 제1 두께(t c1 )는 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 두께에 대응할 수 있으며, 상기 제2 두께(t c2 )는 상기 제1 전도성 코팅(1371)과 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 조합된 두께에 대응할 수 있다. 따라서, 상기 제2 두께(t c2 )는 상기 제1 두께(t c1 ) 보다 더 크다.
도 33은 상기 공통 캐소드(1375)가 제3 전도성 코팅(1373)을 더 포함하는 장치(1300)의 다른 실시형태를 도시한다. 구체적으로, 도 33의 실시형태에서, 상기 장치(1300)는 상기 제2 발광 영역(1331b) 위에 배치된 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 일부 위에 배치된 제2 핵 형성 억제 코팅(1362)을 포함한다. 이후, 상기 제3 발광 영역(1331c) 위에 배치된 제2 전도성 코팅 (1372)의 일부를 포함하여, 제3 전도성 코팅(1373)이 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 노출되거나 비 처리 표면(들) 위에 증착된다. 이런 방식으로, 상기 제1 발광 영역(1331a)에서 제1 두께(t c1 ), 상기 제2 발광 영역(1331b)에서 제2 두께(t c2 ) 및 상기 제3 발광 영역(1331c)에서 제3 두께(t c3 )를 갖는 공통 캐소드(1375)가 제공될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 상기 제1 두께(t c1 )는 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 두께에 대응하고, 상기 제2 두께(t c2 )는 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 두께에 대응하며, 상기 제3 두께(t c3 )는 상기 제3 전도성 코팅(1373)의 두께에 대응한다. 따라서, 상기 제1 두께(t c1 )는 상기 제2 두께(t c2 ) 보다 더 작을 수 있으며, 상기 제3 두께(t c3 )는 상기 제2 두께(t c2 ) 보다 더 클 수 있다.
도 34에 도시된 또 다른 실시형태에서, 상기 장치(1300)는 상기 제3 발광 영역(1331c) 위에 배치된 제3 핵 형성 억제 코팅(1363)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 핵 형성 억제 코팅(1363)은 상기 제3 발광 영역(1331c)에 대응하는 장치의 일부를 코팅하는 상기 제3 전도성 코팅(1373)의 일부 위에 증착된 것으로 도시된다.
도 35에 도시된 또 다른 실시형태에서, 상기 장치(1300)는 상기 장치(1300)의 비 발광 영역에 배치된 보조 전극(1381)을 더 포함한다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1381)은 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및/또는 상기 제3 전도성 코팅(1373)을 증착하는 데 사용되는 것과 실질적으로 동일한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 보조 전극(1381)은 상기 장치(1300)의 비 발광 영역에 대응하는 픽셀 정의층(1346a 내지 1346d) 위에 증착되는 것으로 도시되어 있다. 상기 발광 영역(1331a, 1331b, 1331c)은 상기 보조 전극(1381)을 형성하는 데 사용되는 물질이 실질적으로 없을 수 있다.
상기 제1 전도성 코팅(1371), 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및 상기 제3 전도성 코팅(1373)은 전자기 스펙트럼의 가시 파장 부분에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 더 명확하게하기 위해, 상기 제1 전도성 코팅(1371), 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및 상기 제3 전도성 코팅(1373)은 각각 전자기 스펙트럼의 가시 파장 범위의 적어도 일부에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 따라서, 상기 제2 전도성 코팅 및/또는 상기 제3 전도성 코팅이 상기 제1 전도성 코팅 위에 배치되어 공통 캐소드(1375)를 형성할 경우, 이러한 전극은 또한 전자기 스펙트럼의 가시 파장 부분에서 광 투과성이거나 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(1371), 상기 제2 전도성 코팅(1372), 상기 제3 전도성 코팅(1373) 및/또는 상기 공통 캐소드(1375)의 광 투과율은 전자기 스펙트럼의 가시 부분에서 약 30% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 약 50% 초과, 약 60% 초과, 70% 초과, 약 75% 초과 또는 약 80% 초과일 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 전도성 코팅(1371), 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및 상기 제3 전도성 코팅(1373)의 두께는 상대적으로 높은 광 투과율을 유지하기 위해 상대적으로 얇게 만들어 질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(1371)의 두께는 약 5 내지 30 nm, 약 8 내지 25 nm 또는 약 10 내지 20 nm일 수 있다. 상기 제2 전도성 코팅(1372)의 두께는 예를 들어, 약 1 내지 25 nm, 약 1 내지 20 nm, 약 1 내지 15 nm, 약 1 내지 10 nm 또는 약 3 내지 6 nm일 수 있다. 상기 제3 전도성 코팅(1373)의 두께는 예를 들어, 약 1 내지 25 nm, 약 1 내지 20 nm, 약 1 내지 15 nm, 약 1 내지 10 nm 또는 약 3 내지 6 nm일 수 있다. 따라서, 상기 제1 전도성 코팅(1371) 및 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및/또는 상기 제3 전도성 코팅(1373)의 조합에 의해 형성된 공통 캐소드(1375)의 두께는 예를 들어, 약 6 내지 35 nm, 약 10 내지 30 nm, 또는 약 10 내지 25 nm 또는 약 12 내지 18 nm일 수 있다.
상기 보조 전극(1381)의 두께는 상기 제1 전도성 코팅(1371), 상기 제2 전도성 코팅(1372), 상기 제3 전도성 코팅(1373) 및/또는 상기 공통 캐소드(1375)의 두께 보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1381)의 두께는 약 50 nm 초과, 약 80 nm 초과, 약 100 nm 초과, 약 150 nm 초과, 약 200 nm 초과, 약 300 nm 초과, 약 400 nm 초과, 약 500 nm 초과, 약 700 nm 초과, 약 800 nm 초과, 약 1 μm 초과, 약 1.2 μm 초과, 약 1.5 μm 초과, 약 2 μm 초과, 약 2.5 μm 초과 또는 약 3 μm 초과일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 보조 전극(1375)은 실질적으로 비(非)-투명이거나 불투명일 수 있다. 그러나, 상기 보조 전극(1375)은 일반적으로 상기 장치의 비 발광 영역(들)에 제공되므로, 상기 보조 전극(1375)은 상당한 광 간섭을 유발하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1375)의 광 투과율은 전자기 스펙트럼의 가시 부분에서 약 50% 미만, 약 70% 미만, 약 80% 미만, 약 85% 미만, 약 90% 미만 또는 약 95% 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 보조 전극(1375)은 전자기 스펙트럼의 가시 파장 범위의 적어도 일부에서 빛을 흡수할 수 있다.
상기 제1 전도성 코팅(1371)은 광 투과 전도성층 또는 코팅을 형성하는 데 일반적으로 사용되는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(1371)은 투명 전도성 산화물(TCO: transparent conduting oxide), 금속 또는 비 금속 박막 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(1371)은 2개 이상의 층 또는 코팅을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 층 또는 코팅은 서로의 위에 배치된 별개의 층 또는 코팅일 수 있다. 상기 제1 전도성 코팅(1371)은 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO), 불소 주석 산화물(FTO), 인듐 아연 산화물 (IZO), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 이테르븀(Yb), 은(Ag), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 전술한 임의의 물질을 함유하는 합금을 포함하는 이들의 임의의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전도성 코팅(1371)은 Mg:Ag 합금, Mg:Yb 합금, Yb 층 및 Ag 층을 포함하는 이중층 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Mg : Ag 합금 또는 Mg : Yb 합금의 경우, 합금 조성은 부피로 약 1 : 9 내지 약 9 : 1 범위일 수 있다.
상기 제2 전도성 코팅(1372) 및 상기 제3 전도성 코팅(1373)은 이테르븀(Yb), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 마그네슘(Mg)과 같은 고 증기압 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및 상기 제3 전도성 코팅(1373)은 순수하거나 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다.
상기 보조 전극(1381)은 상기 제2 전도성 코팅(1372) 및/또는 상기 제3 전도성 코팅(1373)으로서 실질적으로 동일한 물질(들)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 보조 전극(1381)은 마그네슘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 전극(1381)은 실질적으로 순수하거나 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 보조 전극(1381)은 Yb, Cd 및/또는 Zn을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 발광 영역(1331a, 1331b, 1331c)에 배치된 상기 핵 형성 억제 코팅(1361, 1362, 1363)의 두께는 각각의 발광 영역에 의해 방출된 빛의 색상 또는 발광 스펙트럼에 따라 달라질 수 있다. 도 34 및 도 35에 도시된 바와 같이, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅(1361)은 제1 핵 형성 억제 코팅 두께(t n1 ), 상기 제2 핵 형성 억제 코팅(1362)은 제2 핵 형성 억제 코팅 두께(t n2 )를 가질 수 있으며, 상기 제3 핵 형성 억제 코팅(1363)은 제3 핵 형성 억제 코팅 두께(t n3 )를 가질 수 있다. 상기 제1 핵 형성 억제 코팅 두께(t n1 ), 상기 제2 핵 형성 억제 코팅 두께(t n2 ) 및/또는 상기 제3 핵 형성 억제 코팅 두께(t n3 )는 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 대안적으로, 상기 제1 핵 형성 억제 코팅 두께(t n1 ), 상기 제2 핵 형성 억제 코팅 두께(t n2 ) 및/또는 상기 제3 핵 형성 억제 코팅 두께(t n3 )는 서로 상이할 수 있다.
각각의 발광 영역 또는 서브픽셀에 서로 무관하게 배치된 핵 형성 억제 코팅의 두께를 조절함으로써, 각 발광 영역 또는 서브픽셀에서 광학 미세공동 효과가 더 제어될 수 있다. 예를 들어, 청색 서브픽셀 위에 배치된 상기 핵 형성 억제 코팅의 두께는 녹색 서브픽셀 위에 배치된 상기 핵 형성 억제 코팅의 두께 보다 작을 수 있고, 녹색 서브픽셀 위에 배치된 상기 핵 형성 억제 코팅의 두께는 적색 서브픽셀 위에 배치된 상기 핵 형성 억제 코팅의 두께 보다 작을 수 있다. 이해되는 바와 같이, 각각의 발광 영역 또는 서브픽셀에서 광학 미세공동 효과는 다른 발광 영역 또는 서브픽셀과 무관하게 각각의 발광 영역 또는 서브픽셀에 대한 핵 형성 억제 코팅 두께 및 전도성 코팅 두께 양쪽 모두를 조절함으로써 훨씬 더 큰 정도로 제어될 수 있다.
광학 미세공동 효과는 OLED와 같은 광전자 장치를 구성하는 데 사용되는 굴절률이 상이한 수많은 박막층과 코팅에 의해 생성된 광학 계면의 존재로 인해 발생한다. 장치에서 관찰되는 광학 미세공동 효과에 영향을 미치는 일부 인자는 전체 경로 길이(예컨대, 장치에서 방출된 빛이 아웃커플링되기 전에 이동하는 상기 장치의 전체 두께) 및 다양한 층 및 코팅의 굴절률을 포함한다. 발광 영역(예를 들어, 서브픽셀)에서 캐소드의 두께를 조절함으로써 상기 발광 영역에서 광학 미세공동 효과가 달라질 수 있다는 것이 이제 밝혀졌다. 이러한 효과는 일반적으로 전체 광학 경로 길이의 변화에 기인할 수 있다. 특히 얇은 코팅(들)에 의해 형성된 광 투과성 캐소드의 경우, 캐소드 두께의 변화가 전체 광학 경로 길이에 추가하여 캐소드의 굴절률을 또한 변화시킬 수 있다고 더 가정된다. 또한, 광학 경로 길이 및 이에 따른 광 미세공동 효과가 또한 상기 발광 영역에 배치된 핵 형성 억제 코팅의 두께를 변경함으로써 조절될 수 있다.
광학 미세공동 효과의 조절에 의해 영향을 받을 수 있는 장치의 광학적 특성은 발광 스펙트럼, 세기(예컨대, 광도) 및 출력 광의 밝기 및 색상 변화의 각도 의존성을 포함하여 출력 광의 각도 분포를 포함한다.
다양한 실시형태가 2개 또는 3개의 발광 영역 또는 서브픽셀로 설명되었지만, 장치는 임의의 수의 발광 영역 또는 서브픽셀을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 장치는 복수개의 픽셀을 포함할 수 있으며, 각 픽셀은 2개, 3개 또는 그 이상의 서브픽셀을 포함한다. 또한, 다른 픽셀 또는 서브픽셀에 대한 픽셀 또는 서브픽셀의 특정 배열은 장치 설계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 서브픽셀은 RGB side-by-side, 다이아몬드 또는 PenTile®과 같은 공지된 배열 방식에 따라 배열될 수 있다.
전극을 보조 전극에 전기적으로 연결하기 위한 전도성 코팅
일 양태에서, 광전자 장치가 제공된다. 상기 광전자 장치는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 반도체층, 상기 제2 전극의 적어도 일부 위에 배치된 핵 형성 억제 코팅, 보조 전극, 섀도우 영역을 제공하기 위해 상기 보조 전극과 중첩되도록 배열된 패터닝 구조, 및 상기 섀도우 영역에 배치된 전도성 코팅, 상기 보조 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 상기 전도성 코팅을 포함한다.
도 36은 일 실시형태에 따른 광전자 장치(5011)을 도시한다. 상기 장치(5011)는 비 발광 영역(5014)에 인접하여 배열된 발광 영역(5012)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 발광 영역(5012)는 상기 장치(5011)의 서브픽셀 영역에 대응한다. 상기 발광 영역(5012)은 제1 전극(5030), 제2 전극(5081) 및 상기 제1 전극(5030)과 상기 제2 전극(5081) 사이에 배열된 반도체층(5071)을 포함한다. 상기 제1 전극(5030)은 상기 기판(5010)의 표면(5015) 상에 제공된다. 상기 기판(5010)은 상기 제1 전극(5030)에 전기적으로 연결된 TFT(5020)를 포함한다. 상기 제1 전극(5030)의 가장자리 또는 둘레는 일반적으로 픽셀 정의층(5014)에 의해 덮여 있다. 상기 비 발광 영역(5014)은 보조 전극(5051) 및 상기 보조 전극(5051)과 중첩되도록 배열된 패터닝 구조(5061)를 포함한다. 상기 패터닝 구조(5061)은 섀도우 영역(5042)을 제공하기 위해 측 방향으로 연장된다. 예를 들어, 상기 패터닝 구조(5061)는 섀도우 영역을 제공하기 위해 적어도 일측 상의 상기 보조 전극(5051)에서 또는 그 근처에서 리세스될(recessed) 수 있다. 도시된 실시형태에서, 상기 섀도우 영역(5042)는 상기 패터닝 구조(5061)의 측 방향으로 연장하는 부분과 중첩하는 상기 픽셀 정의층(5041)의 표면 상의 영역에 대응한다. 상기 비 발광 영역(5014)은 상기 섀도우 영역(5042)에 배치된 전도성 코팅(5099)을 더 포함한다. 상기 전도성 코팅(5099)은 상기 보조 전극(5051)과 상기 제2 전극(5081)을 전기적으로 연결한다. 핵 형성 억제 코팅(5091)은 상기 발광 영역(5012) 및 상기 비 발광 영역(5014)에 배치된다. 상기 핵 형성 억제 코팅(5091)은 상기 제2 전극(5081)의 표면 상에 배치된다. 일부 실시형태에서, 상기 패터닝 구조(5061)의 표면은 잔류 제2 전극(5081') 및 잔류 핵 형성 억제 코팅(5091')으로 코팅된다. 상기 섀도우 영역(5042)은 상기 전도성 코팅(5099)이 그 위에 증착될 수 있도록 상기 핵 형성 억제 코팅(5091)가 실질적으로 없거나 또는 이에 의해 덮이지 않는다.
도 36은 이러한 장치의 일 실시형태를 도시하지만, 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 상기 패터닝 구조(5061)는 그 측면 중 적어도 2개를 따라 섀도우 영역을 제공할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 패터닝 구조(5061)는 생략될 수 있으면, 상기 보조 전극(5051)은 상기 섀도우 영역(5042)을 제공하기 위해 리세스된 부분을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 상기 보조 전극(5051) 및 상기 전도성 코팅(5099)는 상기 픽셀 정의층(5041) 상과 대조적으로 상기 기판(5010)의 표면(5015) 상에 직접 증착될 수 있다.
광학 코팅의 선택적 증착
일부 실시형태에 따른 일 양태에서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 광전자 장치일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 기판, 핵 형성 억제 코팅 및 광학 코팅을 포함한다. 상기 핵 형성 억제 코팅은 상기 기판의 제1 영역을 덮는다. 상기 광학 코팅은 상기 기판의 제2 영역을 덮으며, 상기 핵 형성 억제 코팅의 적어도 일부는 상기 광학 코팅으로부터 노출되거나, 상기 광학 코팅 실질적으로 없거나 상기 광학 코팅에 의해 실질적으로 덮이지 않는다.
상기 광학 코팅은 플라스몬 모드를 포함하여 상기 장치에 의해 전달, 방출 또는 흡수되는 빛의 광학 특성을 조절하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 코팅은 광학 필터, 인덱스 매칭 코팅, 광학 아웃커플링 코팅, 산란층, 회절 격자 또는 이들의 일부로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 광학 코팅은 예를 들어 총 광학 경로 길이 및/또는 굴절률을 조정함으로써 광전자 장치에서 미세공동 효과를 조절하는 데 사용될 수 있다. 광학 미세공동 효과의 조절에 의해 영향을 받을 수 있는 장치의 광학적 특성은 발광 스펙트럼, 세기(예컨대, 광도) 및 출력 광의 밝기 및 색상 변화의 각도 의존성을 포함하여 출력 광의 각도 분포를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 광학 코팅은 비 전기적 구성 요소일 수 있다. 다시 말하면, 상기 광학 코팅은 그러한 실시형태에서 정상적인 장치 작동 동안 전류를 전도하거나 전달하도록 구성되지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 광학 코팅은 상기 기재된 전도성 코팅을 증착하는 방법의 다양한 실시형태 중 임의의 것을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 광학 코팅은 이테르븀(Yb), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 마그네슘(Mg)과 같은 고 증기압 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 광학 코팅은 순수하거나 실질적으로 순수한 마그네슘을 포함할 수 있다.
박막 형성
기판의 표면 상에 기상 증착하는 동안 박막을 형성하는 과정은 핵 형성과 성장의 과정을 포함한다. 막 형성의 초기 단계 동안 충분한 수의 증기 단량체(예컨대, 원자 또는 분자)가 통상적으로 증기상에서 응축되어 상기 표면 상에 초기 핵을 형성한다. 증기 단량체가 계속해서 표면에 충돌함에 따라 이러한 초기 핵의 크기와 밀도가 증가하여 작은 클러스터 또는 섬을 형성한다. 포화 섬 밀도에 도달한 후, 인접한 섬은 통상적으로 합쳐지기 시작하여 섬 밀도를 감소시키면서 평균 섬 크기를 증가시킨다. 인접한 섬의 융합은 실질적으로 폐쇄된 막이 형성될 때까지 계속된다.
박막 형성에는 1) 섬(볼머-웨버(Volmer-Weber)), 2) 층별 (프랑크 - 반 데르 메르웨(Frank-van der Merwe)) 및 3) 스트란스키-크라스타노프의 세 가지 기본 성장 모드가 있을 수 있다. 섬 성장은 통상적으로 단량체의 안정한 클러스터가 표면에서 핵을 형성하고 성장하여 별개의 섬을 형성할 때 발생한다. 이 성장 모드는 단량체 사이의 상호 작용이 단량체와 표면 사이의 상호 작용보다 강할 때 발생한다.
핵 형성 속도는 단위 시간당 표면 상에 형성되는 임계 크기의 핵 수를 나타낸다. 막 형성의 초기 단계 동안에 핵의 밀도가 낮고 따라서 핵이 표면의 상대적으로 작은 부분을 덮기 때문에(예컨대, 이웃하는 핵 사이에 큰 간격/공간이 있음) 표면 상에 단량체가 직접 충돌하여 핵이 성장할 가능성이 낮다. 따라서, 임계 핵이 성장하는 속도는 통상적으로 표면 상에 흡착된 단량체(예컨대, 흡착원자)가 이동하여 근처 핵에 부착되는 속도에 따라 달라진다.
흡착원자가 표면 상에 흡착된 후 흡착원자는 표면으로부터 탈착되거나, 탈착, 다른 흡착원자와 상호 작용하여 작은 클러스터를 형성하거나 성장하는 핵에 부착되기 전에 표면 상에서 약간의 거리를 이동할 수 있다. 초기 흡착 후 흡착원자가 표면 상에 남아 있는 평균 시간은 하기 식으로 주어진다:
상기 방정식에서, 
는 표면 상에 있는 흡착원자의 진동 주파수이고, 
는 볼쯔만(Boltzmann) 상수이고, T는 온도이며, E des 는 표면으로부터 흡착원자를 탈착시키는 데 관련된 에너지이다. 이 방정식으로부터, E des 의 값이 낮을수록 흡착원자가 표면으로부터 탈착되기가 더 쉬우므로, 흡착원자가 표면에 남아있는 시간이 더 짧아지게 된다는 것에 유의한다. 흡착원자가 확산할 수 있는 평균 거리는 하기로 주어진다,
상기 식에서, a 0는 격자 상수이며, E s 는 표면 확산을 위한 활성화 에너지이다. E des 의 낮은 값 및/또는 E s 의 높은 값의 경우, 흡착원자는 탈착 전에 더 짧은 거리를 확산하므로 성장하는 핵에 부착되거나 다른 흡착원자 또는 흡착원자의 클러스터와 상호 작용할 가능성이 적다.
막 형성의 초기 단계 동안에, 흡착된 흡착원자는 상호 작용하여 클러스터를 형성할 수 있으며, 단위 면적당 클러스터의 임계 농도는 하기와 같이 주어진다,
상기 식에서, E i 는 i 흡착원자를 함유하는 임계 클러스터를 별개 흡착원자로 해리하는 데 관련된 에너지이고, n 0은 흡착 부위의 총 밀도이며, N 1은 하기에 의해 주어진 단량체 밀도이다:
상기 식에서, 
는 증기 충돌 속도이다. 통상적으로, i는 증착되는 물질의 결정 구조에 따라 달라지며 안정적인 핵을 형성하기 위해 임계 클러스터 크기를 결정한다.
클러스터를 성장시키는 임계 단량체 공급 속도는 증기 충돌의 속도와 탈착 전에 흡착원자가 확산될 수 있는 평균 면적으로 주어진다:
따라서, 임계 핵 형성 속도는 상기 방정식의 조합으로 주어진다:
상기 방정식으로부터 흡착된 흡착원자에 대하여 낮은 탈착 에너지를 갖거나 흡착원자의 확산을 위한 높은 활성화 에너지를 가지고, 고온에 있거나 또는 낮은 증기 충돌 속도에 노출된 표면에 대해서는 임계 핵 형성 속도가 억제될 것이라는 것에 유의한다.
결함, 레지(ledge) 또는 단차 가장자리와 같은 기판 불균질성의 부위는 E des 를 증가시켜 이러한 부위에서 관찰되는 핵 밀도를 높일 수 있게 된다. 또한, 표면 상의 불순물이나 오염은 또한 E des 를 증가시켜 핵의 밀도를 높일 수 있다. 고 진공 조건 하에서 수행되는 기상 증착 공정의 경우 표면 상의 오염 물질 유형과 밀도는 진공 압력과 해당 압력을 구성하는 잔류 가스의 조성에 영향을 받는다.
고 진공 조건 하에서, 표면 상에 충돌하는 분자의 플럭스(cm2-초 당)는 하기로 주어진다:
상기 식에서, P는 압력이며, M은 분자량이다. 따라서, H2O와 같은 반응성 가스의 분압이 높을수록 기상 증착 도중에 표면 상의 오염 밀도가 높아져, E des 가 증가하여 핵의 밀도가 높아질 수 있다.
핵 형성 및 박막의 성장을 특성화하는 데 유용한 파라미터는 하기로 주어진 부착 확률이다:
상기 식에서, N ads 는 표면(예컨대, 막에 포함됨) 상에 남아있는 흡착된 단량체의 수이며, N total 은 표면 상에 충돌하는 단량체의 총 수이다. 1과 같은 부착 확률은 표면에 충돌하는 모든 단량체가 흡착된 후 이어서 성장하는 막에 포함됨을 나타낸다. 0과 같은 부착 확률은 표면에 충돌하는 모든 단량체가 탈착된 후 이어서 막이 표면 상에 형성되지 않음을 나타낸다. 다양한 표면 상에 금속의 부착 확률은 문헌[Walker et al., J. Phys. Chem. C 2007, 111, 765 (2006)]에 기재된 바와 같은 이중 수정 결정 마이크로밸런스(QCM) 기법과 같은 부착 확률을 측정하는 다양한 기법을 사용하여 평가될 수 있다.
섬의 밀도가 증가함에 따라(예컨대, 평균 막 두께 증가) 부착 확률이 바뀔 수 있다. 예를 들어, 낮은 초기 부착 확률은 평균 필름 두께가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 이는 섬이 없는 표면(베어 기판)의 부분과 섬 밀도가 높은 부분 사이의 부착 확률의 차이를 기준으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 섬의 표면에 충돌하는 단량체는 1에 가까운 부착 확률을 가질 수 있다.
따라서, 초기 부착 확률 S 0은 임의의 상당한 수의 임계 핵이 형성되기 전에 표면의 부착 확률로 지정될 수 있다. 초기 부착 확률의 하나의 척도는 물질의 증착의 초기 단계 동안 상기 물질에 대한 표면의 부착 확률을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 표면을 가로질러 증착된 물질의 평균 두께는 역치 이하이다. 일부 실시형태의 설명에서, 초기 부착 확률에 대한 역치는 1 nm로 지정될 수 있다. 이후, 평균 부착 확률은 하기로 주어진다:
상기 식에서, S nuc 는 섬에 의해 덮인 부분의 부착 확률이며, A nuc 는 섬에 의해 덮여진 기판 표면의 부분의 백분율이다.
기판 표면에 흡착된 흡착원자의 에너지 프로파일의 예가 도 38에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 38은 다음에 대응하는 에너지 프로파일을 도시한다: (1) 국소 저에너지 부위로부터 탈출하는 흡착원자; (2) 표면 상에 흡착원자의 확산; 및 (3) 흡착원자의 탈착.
(1)에서, 상기 국소 저에너지 부위는 흡착원자가 더 낮은 에너지에 있을 기판 표면 상의 임의의 부위일 수 있다. 통상적으로, 핵 형성 부위는 예를 들어, 단차 가장자리, 화학적 불순물, 결합 부위 또는 꼬임(kink)과 같은 표면 기판 상의 결함 또는 이상일 수 있다. 흡착원자가 국소 저에너지 부위에 갇히면, 통상적으로 표면 확산이 일어나기 전에 에너지 장벽이 있다. 이 에너지 장벽은 도 38의 다이어그램에서 ΔE로 표시된다. 국소 저에너지 부위를 탈출하기 위한 에너지 장벽이 충분히 크면, 상기 부위가 핵 형성 부위로 작용할 수 있다.
(2)에서, 흡착원자는 기판 표면 상에 확산될 수 있다. 예를 들어, 국소화된 흡수물의 경우, 흡착원자는 최소 표면 전위 근처에서 진동하고 흡착원자가 탈착되거나 성장하는 막 또는 흡착원자 클러스터에 의해 형성된 성장하는 섬에 포함될 때까지 다양한 이웃하는 부위로 이동하는 경향이 있다. 도 38의 다이어그램에서, 흡착원자의 표면 확산과 관련된 활성화 에너지는 E S 로 표시된다.
(3)에서 흡착원자가 표면으로부터 탈착되는 것과 관련된 활성화 에너지는 E des 로 표시된다. 탈착되지 않은 임의의 흡착원자는 기판 표면에 남아 있을 것으로 이해할 것이다. 예를 들어, 이러한 흡착원자는 표면 상에 확산되거나 성장하는 막 또는 코팅의 일부로 포함되거나 표면 상에 섬을 형성하는 흡착원자의 클러스터의 일부가 될 수 있다.
도 38에 도시된 에너지 프로파일에 기초하여, 탈착을 위한 상대적으로 낮은 활성화 에너지(E des ) 및/또는 표면 확산을 위한 상대적으로 높은 활성화 에너지(E S )를 나타내는 핵 형성 억제 코팅 물질이 다양한 적용에 사용하기에 특히 유리할 수 있다고 가정될 수 있다. 예를 들어, 탈착을 위한 활성화 에너지(E des )가 열 에너지(kBT)의 약 2배 미만, 열 에너지의 약 1.5배 미만, 열 에너지의 약 1.3배 미만, 열 에너지의 약 1.2배 미만, 열 에너지의 0.8배 미만 또는 열 에너지의 약 0.5배 미만인 것이 일부 실시형태에서 특히 유리할 수 있다. 일부 실시형태에서, 표면 확산을 위한 활성화 에너지(E S )가 열 에너지 초과, 열 에너지의 약 1.5배 초과, 열 에너지의 약 1.8배 초과, 열 에너지의 약 2배 초과, 열 에너지의 약 3배 초과, 열 에너지의 5배 초과 , 열 에너지의 7배 초과 또는 열 에너지의 약 10배 초과인 것이 특히 유리할 수 있다.
특정 실시형태가 전도성 코팅을 선택적으로 증착하여 캐소드 또는 공통 캐소드 용 보조 전극을 형성하는 것과 관련하여 설명되었지만, 유사한 물질 및 공정이 다른 실시형태에서 애노드 또는 애노드용 보조 전극을 형성하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
핵 형성 억제 코팅
핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 사용하기에 적합한 물질은 약 0.1 (또는 10%) 이하 또는 약 0.05 이하 및, 더 상세하게는, 약 0.03 이하, 약 0.02 이하, 약 0.01 이하, 약 0.08 이하, 약 0.005 이하, 약 0.003 이하, 약 0.001 이하, 약 0.0008 이하, 약 0.0005 이하 또는 약 0.0001 이하의, 전도성 코팅의 물질에 대한 초기 부착 확률을 보이거나 갖는 것으로 특징된 물질을 포함한다. 핵 형성 촉진 코팅을 형성하는 데 사용하기에 적합한 물질은 적어도 약 0.6 (또는 60%), 적어도 약 0.7, 적어도 약 0.75, 적어도 약 0.8, 적어도 약 0.9, 적어도 약 0.93, 적어도 약 0.95, 적어도 0.98 또는 적어도 약 0.99의, 전도성 코팅의 물질에 대한 초기 부착 확률을 보이거나 갖는 것으로 특징된 물질을 포함한다.
적합한 핵 형성 억제 물질은 저분자 유기 물질 및 유기 중합체와 같은 유기 물질을 포함한다. 적합한 유기 물질의 예는 질소(N), 황(S), 산소(O), 인(P) 및 알루미늄(Al)과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 선택적으로 포함할 수 있는 유기 분자를 포함하는 다환식 방향족 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다환식 방향족 화합물은 각각 코어 모이어티 및 상기 코어 모이어티에 결합된 적어도 하나의 말단 모이어티를 포함하는 유기 분자를 포함한다. 말단 모이어티의 수는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상일 수 있다. 2개 이상의 말단 모이어티의 경우, 말단 모이어티는 동일하거나 상이할 수 있거나, 말단 모이어티의 서브세트는 동일하지만 적어도 하나의 나머지 말단 모이어티와 상이할 수 있다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-A)로 표시된 페닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
일반적으로, (I-A)로 표시된 페닐 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-A)로 표시된 페닐 모이어티는 A1, A2, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-B)로 표시된 나프틸 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 상기 나프틸 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-B)로 표시된 나프틸 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-B)로 표시된 나프틸 모이어티는 B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다. 일부 실시형태에서, 상기 "B" 치환기는 대응하는 B'(B-프라임) 치환기이고 임의의 B' 치환기는 본원에 표시된 B 치환기의 값을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-C)로 표시된 페난트레닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 적어도 하나는 상기 페난트릴 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-C)로 표시된 페난트릴 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-C)로 표시된 페난트릴 모이어티는 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다. 일부 실시형태에서, 상기 "C" 치환기는 대응하는 C'(C-프라임) 치환기이고 임의의 C' 치환기는 본원에 표시된 C 치환기의 값을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-D)로 표시된 안트라세닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 적어도 하나는 상기 페난트릴 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-D)로 표시된 안트라세닐 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-D)로 표시된 안트라세닐 모이어티는 D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-E)로 표시된 벤즈안트라세닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 적어도 하나는 상기 벤즈안트라세닐 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-E)로 표시된 벤즈안트라세닐 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-E)로 표시된 벤즈안트라세닐 모이어티는 E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-F)로 표시된 피레닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 적어도 하나는 상기 피레닐 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-F)로 표시된 피레닐 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-F)로 표시된 피레닐 모이어티는 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 다음과 같은 구조(I-G)로 표시된 크리세닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
상기 식에서, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11 및 G12 중 적어도 하나는 상기 크리세닐 모이어티와 상기 코어 모이어티 사이의 결합을 나타낸다. 일반적으로, (I-G)로 표시된 크리세닐 모이어티는 비치환 또는 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, (I-G)로 표시된 크리세닐 모이어티는 G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11 및 G12 중 적어도 하나로서 존재하는 하나 이상의 치환기, H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다.
또 다른 실시형태에서, 적어도 하나의 말단 모이어티는 플루오렌 모이어티 또는 페닐렌 모이어티(다중(예컨대, 3, 4 또는 이상)의 축합 벤젠 고리를 함유하는 것들을 포함함)와 같은 축합 고리 구조를 포함하는 다환식 방향족 모이어티이거나 이를 포함한다. 이러한 모이어티의 예는 스피로비플루오렌 모이어티, 트리페닐렌 모이어티, 디페닐플루오렌 모이어티, 디메틸플루오렌 모이어티, 디플루오로플루오렌 모이어티 및 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다환식 방향족 화합물은 각각 코어 모이어티 및 상기 코어 모이어티에 결합된 적어도 하나의 말단 모이어티를 포함하는 유기 분자를 포함하며, 상기 코어 모이어 티는 다음과 같은 구조(II)로 표시된 안트라세닐 모이어티이거나 이를 포함한다:
(II)에서, 하나 이상의 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된다. 예를 들어, 1, 2, 3, 4개 이상의 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 직접 또는 간접적으로(예컨대, 링커 모이어티를 통해) 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 2개의 독립적으로 선택된 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된다. 예를 들어, 하나 이상의 말단 모이어티는 상기 (II)에서 표시된 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9- 및 10-위치 중 하나 이상에 독립적으로 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 2개의 독립적으로 선택된 말단 모이어티는 9- 및 10-위치에서 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된다. 일부 다른 실시형태에서, 독립적으로 선택된 제3 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된다. 예를 들어, 상기 독립적으로 선택된 제3 말단 모이어티는 2-, 3-, 6- 또는 7-위치에서 안트라세닐 코어 모이어티에 결합될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 독립적으로 선택된 제4 말단 모이어티는 2-, 3-, 6- 및 7-위치로부터 선택된 비 점유 위치에서 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된다.
(II)에서 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합된 상기 하나 이상의 말단 모이어티는 (I-A), (I-B) 또는 (I-C), (I-D), (I-E), (I-F), (I-G)로 표시된 모이어티 또는 상기 기재된 바와 같은 축합 고리 구조를 포함하는 다환식 방향족 모이어티이거나 또는 이를 포함하다. 상기 하나 이상의 말단 모이어티는 상기 코어 모이어티에 직접 결합될 수 있거나, 링커 모이어티를 통해 상기 코어 모이어티에 결합될 수 있다. 링커 모이어티의 예는 -O- (여기서 O는 산소 원자를 나타냄), -S- (여기서 S는 황 원자를 나타냄), 및 1, 2, 3, 4개 이상의 탄소 원자를 포함하고 비치환 또는 치환될 수 있으며, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있는 환형 또는 비환형 탄화수소 모이어티를 포함한다. 상기 코어 모이어티와 하나 이상의 말단 모이어티 사이의 결합은 예를 들어 공유 결합일 수 있다. 2개 이상의 말단 모이어티가 상기 코어 모이어티에 결합되는 실시형태에서, 상기 2개 이상의 말단 모이어티 각각은 서로 독립적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 2개 이상의 말단 모이어티는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시형태에서, 다환식 방향족 화합물은 각각 (II)로 표시된 안트라세닐 코어 모이어티를 포함하는 유기 분자를 포함한다. 상기 유기 분자는 각각 (I-A)로 표시된 페닐 모이어티 형태의 제1 말단 모이어티, 및 (I-B)로 표시된 나프틸 모이어티 , (I-C)로 표시된 페난트릴 모이어티, (I-D)로 표시된 안트라세닐 모이어티, (I-E)로 표시된 벤즈안트라세닐 모이어티, (I-F)로 표시된 피레닐 모이어티 또는 (I-G)로 표시된 크리세닐 모이어티 형태의 제2 말단 모이어티를 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 말단 모이어티는 1-, 9- 또는 8-위치에 결합될 수 있으며, 상기 제2 말단 모이어티는 4-, 10- 또는 5-위치에 결합될 수 있다. 상기 제1 말단 모이어티 및 상기 제2 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 대해 서로에 대해 대칭적으로 또는 비대칭적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 말단 모이어티 및 상기 제2 말단 모이어티는 상기 제1 말단 모이어티 및 상기 제2 말단 모이어티를 각각 1-위치 및 4-위치, 9-위치 및 10-위치 또는 8-위치 및 5-위치에 결합시킴으로써 대칭적으로 배열될 수 있다. 다른 실시예, 상기 제1 말단 모이어티 및 상기 제2 말단 모이어티는 상기 제1 말단 모이어티 및 상기 제2 말단 모이어티를 각각 1-위치 및 5-위치 또는 8-위치 및 4-위치에 결합시킴으로써 비대칭적으로 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 추가 말단 모이어티는 상기 안트라세닐 코어 모이어티에 결합될 수 있다. 상기 하나 이상의 추가 말단 모이어티는 각각 상기 안트라세닐 코어 모이어티의 하나 이상의 비 점유 위치에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 추가 말단 모이어티는 각각 2-, 3-, 6- 또는 7-위치에 결합될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 다환식 방향족 화합물의 하나 이상의 탄소 원자는 헤테로원자로 치환될 수 있다. 예를 들어, 말단 모이어티 및/또는 상기 코어 모이어티에서 하나 이상의 탄소 원자는 헤테로원자로 치환될 수 있다. 이러한 헤테로원자의 예는 황 및 질소를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
일부 실시형태에서, 상기 다환식 방향족 화합물은 적어도 하나의 불소(F) 원자를 함유한다.
안트라세닐 코어를 함유하는 다환식 방향족 화합물의 예는 아래에 제공된다.
구조 A1 내지 A66으로 표시된 모이어티에서, X1 내지 X10은 하나 이상의 치환기의 존재를 나타낸다. 예를 들어, 하나 이상의 치환기 X1 내지 X10은 H, D(중수소), F, Cl, C1-C4 알킬을 포함하는 알킬, 시클로알킬, 실실, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 플루오로알콕시 및 이들의 임의의 둘 이상의 조합으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 또한, 하나 이상의 치환기는 메틸, 메톡시, 에틸, t-부틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 플루오로에틸 및 폴리플루오로에틸로부터 독립적으로 선택된다. (I-A), (I-B), 또는 (I-C), (I-D),(I-E),(I-F), (I-G)와 관련하여 상기 제공된 다른 치환기 A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8 (또한 B1-B8 대한 B' 대응물), C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10 (또한 C1-C10 대한 C' 대응물), D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11, E12, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G 7, G 8, G9, G10, G11 및 G12의 설명은 A1 내지 A66으로 표시된 대응하는 치환기에 적용 가능한다.
알킬 치환기의 예는 직쇄 또는 분지형일 수 있는 C1-C6 알킬을 포함한다. 예를 들어, C4-C6 알킬의 경우, 경우에 따라 분지형 알킬이 바람직할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A1로 표시된 일 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6 X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 10, 6, 5, 3 또는 1개의 F 원자가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A1로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X6 X7, X8, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 알킬이다. 예를 들어, 최대 6, 5, 3 또는 1개의 알킬 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A1로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 예를 들어, 최대 5, 3, 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A1로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6 X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B2, B3, B6, B7, B8, X2, X3, X6 X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B2, B3, B8, X2, X3, X6 X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B2, B3, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B2, B3, B8, X2, X3, X6, X7, A2 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A2로 표시된 일 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 10, 6, 5, 3 또는 1개의 F 원자가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A2로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 알킬이다. 예를 들어, 최대 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A2로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X2, X3 X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X2, X3 X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X2, X3 X6, X7, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 예를 들어, 최대 5, 3, 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A2로 표시된 다른 실시예에서, B1, B2, B4, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B5, B6, B8, X2, X3, X6, X7, A2 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, B5, B6, B8, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A3으로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C 5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 12, 10, 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A3으로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬 또는 알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 알킬이다. 예를 들어, 최대 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A3으로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 예를 들어, 최대 5, 3, 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A3으로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A2, A3, A4, A5 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, A2 및 A6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A4로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6 X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 14, 10, 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A4로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬 또는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X6, X7, X8, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬 또는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X1, X2, X3, X6, X7, X8, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬 또는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, B1, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬 또는 플루오로알킬이다. 예를 들어, 최대 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A4로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6 X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B2, 및 B4 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A4로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6 X7, B1, B2, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬이다. 예를 들어, 최대 7, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A5로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6 X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B7 및 B8 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 16, 10, 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A5로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X6, X7, X8, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C6, C7, B1, B2, B7 및 B8 중 적어도 하나는 알킬이다. 예를 들어, 최대 10, 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A5로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6 X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, B1, B2, B7 및 B8 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 예를 들어, 최대 8, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A5로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B3, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C 2, C4, C 5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B1, B2, B3, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, B3 및 B6 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A6으로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C3, C4, C5, C6, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 F이다. 또 다른 실시예에서, C3, C4, C5, C6, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6 and C'7 중 적어도 하나는 F이다. 예를 들어, 최대 18, 12, 10, 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A6으로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C 2, C3, C4, C 5, C6, C7, X1, X2, X3, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 알킬이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X1, X2, X3, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6 및 C'7 중 적어도 하나는 알킬이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A6으로 표시된 일 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C' 7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C3, C4, C5, C6, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 또 다른 실시예에서, C3, C4, C5, C6, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6 및 C'7 중 적어도 하나는 플루오로알킬 또는 플루오로알콕시이다. 예를 들어, 최대 8, 5, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
상기 모이어티가 구조 A6으로 표시된 다른 실시예에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C10, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C 2, C3, C4, C 5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, C'1, C'2, C'3, C'4, C'5, C'6, C'7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 또 다른 실시예에서, C1, C2, C4, C5, C6, C7, X2, X3, X6, X7, C'8 및 C'10 중 적어도 하나는 아릴, 아릴알킬 또는 헤테로아릴이다. 예를 들어, 최대 8, 6, 4, 3 또는 1개의 이러한 치환기가 이러한 구조에 존재할 수 있다.
임의의 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 하기 특징 중 하나 이상을 갖는 분자는 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 사용하기에 특히 적합할 수 있다고 일반적으로 가정된다: (i) 분자 구조에서 상대적으로 낮은 대칭도; (ii) 상대적으로 높은 회전 에너지 장벽을 갖는 결합을 함유함; (iii) 상대적으로 큰 광학 갭; 및 (iv) 전도성 코팅을 형성하기 위한 물질과 반응할 가능성이 상대적으로 낮은 가능성. 예를 들어, 나프틸 말단 모이어티를 함유하는 분자 구조의 경우, 일반적으로 이러한 나프틸 모이어티가 2- 또는 3-위치에서가 아닌 1- 또는 4-위치에서 코어 모이어티에 직접 또는 간접적으로 결합되는 것이 바람직할 수 있다고 가정된다. 이러한 구성은 나프틸 말단 모이어티의 회전 에너지 장벽을 증가시키는 데 기여할 수 있다. 다른 실시예에서, 페난트레닐 모이어티를 함유하는 분자 구조의 경우, 일반적으로 이러한 페난트레닐 모이어티가 페난트레닐 모이어티의 회전 에너지 장벽을 증가시키기 위해 2- 또는 7-위치에서 결합에 대하여 여전히 바람직할 수 있는, 1- 또는 3-위치보다 9- 또는 10-위치에서 코어 모이어티에 직접 또는 간접적으로 결합되는 것이 바람직할 수 있다고 가정된다. 일부 실시형태에서, 상기 핵 형성 억제 코팅은 약 2.5 eV 초과, 약 2.6 eV 초과, 약 2.7 eV 초과 또는 약 2.8 eV 초과의 광학 갭을 나타내는 분자를 포함한다. 일반적으로, 광학 갭이 큰 분자는 전자기 스펙트럼의 가시 부분에서 빛의 흡수를 감소시키므로 적어도 일부 응용 분야에서 바람직 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 다환식 방향족 화합물은 하나 이상의 불소 원자를 함유한다. 예를 들어, 상기 다환식 방향족 화합물은 1, 2, 3, 4개 이상의 불소 원자를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 다환식 방향족 화합물은 1 내지 3개의 불소 원자를 함유한다. 안트라세닐 코어를 함유하는 다환식 방향족 화합물의 다른 예가 아래에 제공된다.
적합한 핵 형성 억제 물질은 중합체 물질을 포함한다. 이러한 중합체 물질의 예는 퍼플루오르화 중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 플루오로중합체; 폴리비닐바이페닐; 폴리비닐카르바졸(PVK); 및 상기 기재된 바와 같이 복수개의 다환식 방향족 화합물을 중합함으로써 형성된 중합체;를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 중합체 물질은 복수개의 단량체를 중합함으로써 형성된 중합체를 포함하며, 상기 중합체의 적어도 하나는 (I-A), (I-B) 또는 (I-C), (I-D), (I-E), (I-F), (I-G)로 표시된 모이어티 또는 상기 기재된 바와 같은 축합 고리 구조를 포함하는 다환식 방향족 모이어티이거나 또는 이를 포함하는 말단 모이어티를 포함한다.
이제 일부 실시형태의 양태가 하기 실시예를 참조하여 도시되고 설명될 것이며, 이는 어떠한 방식으로든 본 개시내용의 범위를 한정하려는 의도가 아니다.
실시예
화합물 1("SF13"): 9-(나프탈렌-1-일)-10-페닐안트라센의 합성. 하기 시약을 500 mL 반응 용기에서 혼합하였다: 9-브로모-10-(나프탈렌-1-일)안트라센(1.500 g, 3.91 mmol); 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (Pd(PPh3)4, 0.678 g, 0.587 mmol); 탄산 칼륨(K2CO3, 1.623 g, 11.7 mmol); 및 0.0782 mol의 붕산. 본 실시예에서는 상기 붕산으로서 페닐붕산(0.954g)을 사용하였다. 혼합물을 함유하는 상기 반응 용기를 가열판 맨틀 상에 놓고 자석 교반기를 사용하여 교반하였다. 상기 반응 용기를 또한 물 응축기에 연결하였다. 20 : 5 : 3 부피비의 톨루엔, 에탄올 및 물을 함유하는 잘 교반된 300 ml 용매 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 별도로 준비하였다. 상기 용매 혼합물을 함유하는 플라스크를 밀봉하고 캐뉼라를 사용하기 전에 N2를 사용하여 최소 30분 동안 탈기하여 상기 용매 혼합물을 공기에 노출시키지 않고 상기 둥근 바닥 플라스크으로부터 상기 반응 용기로 옮겼다. 상기 용매 혼합물 모두를 옮기면, 상기 반응 용기를 질소로 퍼징하고 약 1200 RPM에서 교반하면서 65℃의 온도로 가열하고 질소 환경 하에서 적어도 12시간 동안 반응하도록 두었다. 상기 반응이 완료된 것으로 결정되면, 진공 회전 증발기를 사용하여 상기 용매 혼합물을 제거하기 전에 상기 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 이후, 상기 플라스크의 내용물을 디클로로메탄(DCM)에 재용해시키고 500 mL의 1M NaOH 용액으로 4회 세척한 다음 500 mL의 물로 2회 세척하였다. 유기상을 황산 마그네슘으로 세척하고 여과하였다. 생성된 생성물을 진공 흡입 하에 실리카 겔 플러그 컬럼을 통해 2회 통과시켜 정제하였다. 상기 DCM 용매를 제거하여 분말 형태의 생성물을 생성하였다. 이후, 분말화된 생성물을 20 내지 50 mTorr의 감압 하에서 트레인(train) 승화를 사용하고 운반 가스로서 CO2를 사용하여 더 정제하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 0.940 g(31.5%)이었다. 승화 단계의 수율은 대략 74%였다. 1H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ 8.14 (ddd, J = 8.3, 3.3, 0.9 Hz, 1H), 8.11 - 8.04 (m, 1H), 7.81 - 7.59 (m, 7H), 7.59 - 7.51 (m, 2H), 7.52 - 7.41 (m, 2H), 7.41 - 7.31 (m, 2H), 7.33 - 7.20 (m, 3H), 7.15 (dt, J = 8.5, 1.0 Hz, 1H). λAbs = 376.1 nm(DCM)
화합물 2("SF360"): 9-(나프탈렌-1-일)-10-4-톨릴페닐안트라센의 합성. 4-톨릴페닐붕산(1.064 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 2를 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.176 g(38.0%)이었다. 승화 단계의 수율은 대략 81%였다. 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2) δ 8.09 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 8.04 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.81 - 7.68 (m, 3H), 7.57 (dd, J = 7.0, 1.3 Hz, 1H), 7.52 - 7.42 (m, 4H), 7.26 - 7.17 (m, 3H), 2.55 (s, 3H). λAbs = 376.6 nm(DCM), λfluo = nm(톨루엔).
화합물 3("SF361"): 9-(나프탈렌-1-일)-10-4-플루오로페닐안트라센의 합성. 4-플루오로페닐붕산(1.095 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 3을 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.064 g(34.1%)이었다. 승화 단계의 수율은 대략 74%였다. 1H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ 8.14 (dt, J = 8.3, 1.1 Hz, 1H), 8.08 (dt, J = 8.3, 0.9 Hz, 1H), 7.80 - 7.73 (m, 3H), 7.63 - 7.56 (m, 2H), 7.56 - 7.51 (m, 2H), 7.45 (ddd, J = 8.8, 1.3, 0.8 Hz, 2H), 7.43 - 7.36 (m, 4H), 7.27 (dddd, J = 8.0, 6.3, 5.0, 1.3 Hz, 3H), 7.15 - 7.12 (m, 1H). λAbs = 375.6 nm(DCM).
화합물 4("SF359"): 9-(나프탈렌-1-일)-10-4-트리플루오로메틸페닐안트라센의 합성. 4-트리플루오로메틸페닐붕산(1.487 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 4를 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 0.899 g(25.6%)이었다. 승화 단계의 수율은 대략 74%였다. 1H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ 8.15 (dd, J = 8.3, 1.1 Hz, 1H), 8.09 (dt, J = 8.4, 0.9 Hz, 1H), 8.02 - 7.91 (m, 2H), 7.83 - 7.74 (m, 2H), 7.74 - 7.66 (m, 3H), 7.62 (dd, J = 6.8, 1.2 Hz, 1H), 7.55 (ddd, J = 8.1, 6.6, 1.2 Hz, 1H), 7.47 (dt, J = 8.9, 1.0 Hz, 2H), 7.39 (ddd, J = 8.9, 6.4, 1.3 Hz, 2H), 7.32 - 7.22 (m, 3H), 7.14 (dd, J = 8.5, 1.1 Hz, 1H). λAbs = 375.3 nm(DCM).
화합물 5("SF16"): 9-(나프탈렌-1-일)-10-4-메톡시페닐안트라센의 합성. 4-메톡시페닐붕산(1.189 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 5를 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.387 g(43.2%)이었다. 승화 단계의 수율은 대략 74%였다. 1H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ 8.14 (dt, J = 8.3, 1.1 Hz, 1H), 7.85 - 7.67 (m, 4H), 7.63 - 7.53 (m, 2H), 7.52 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 7.52 - 7.44 (m, 3H), 7.44 - 7.41 (m, 1H), 7.37 (ddd, J = 8.9, 6.4, 1.3 Hz, 2H), 7.30 - 7.18 (m, 6H), 7.16 - 7.08 (m, 2H), 4.01 (s, 3H). λAbs = 377.4 nm(DCM).
화합물 6("SF358"): 9-(3-트리플루오로메틸페닐)-10-(나프탈렌-1-일)안트라센의 합성. 3-트리플루오로메틸페닐붕산(1.49 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 6을 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.14 g이었다. 승화 단계의 수율은 대략 79%였다. 1.1x106의 다량으로 GC/MS 용리 시간 5.53분. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 8.01 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.86 - 7.67 (m, 5H), 7.61 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.55 (d, J = 6.3 Hz, 1H), 7.52 - 7.41 (m, 3H), 7.37 - 7.30 (m, 2H), 7.27 - 7.18 (m, 3H), 7.13 (t, J = 7.6 Hz, 1H). λAbs = 397 nm(DCM), λfluo = 411 nm(DCM).
화합물 7("SF4"): 9-(3,4,5-트리플루오로페닐)-10-(나프탈렌-1-일)안트라센의 합성. 3,4,5-트리플루오로페닐붕산(1.38 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 7을 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.01 g이었다. 승화 단계의 수율은 대략 82%였다. 5.0x106의 다량으로 GC/MS 용리 시간 5.707분. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 8.01 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.73 - 7.61 (m, 3H), 7.56 - 7.32 (m, 5H), 7.27 - 7.06 (m, 5H). λAbs = 396 nm(DCM), λfluo = 430 nm(DCM).
화합물 8("SF25"): 9-(2-플루오로페닐)-10-(나프탈렌-1-일) 안트라센의 합성. 2-플루오로페닐붕산(1.10 g)이 상기 붕산 반응물로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 8을 합성하였다. 상기 실리카 겔 플러그 컬럼을 사용한 정제 후 수율은 1.32 g이었다. 승화 단계의 수율은 대략 81%였다. 8.4x106의 다량으로 GC/MS 용리 시간 6.475분. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.68 (d, J = 9.0 Hz, 3H), 7.46 (dddd, J = 60.9, 29.3, 13.0, 7.7 Hz, 10H), 7.25 - 7.11 (m, 4H). λAbs = 397 nm(DCM), λfluo = 407 nm(DCM).
화합물 9("SF316"): 9-(4-트리플루오로메틸페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 하기 시약을 1 L 반응 용기에서 혼합하였다: 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(0.853 g, 2.23 mmol); 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4, 0.385 g, 15 mol%); 탄산 칼륨(K2CO3, 0.923 g, 6.69 mmol); 및 4.46 mol의 붕산. 본 실시예에서는 상기 붕산으로서 4-트리플루오로메틸페닐붕산(0.845 g)을 사용하였다. 혼합물을 함유하는 상기 반응 용기를 가열판 맨틀 상에 놓고 자석 교반기를 사용하여 교반하였다. 상기 반응 용기를 또한 물 응축기에 연결하였다. 6.6 : 3.3 : 1 부피비의 톨루엔, 에탄올 및 물을 함유하는 잘 교반된 191 ml 용매 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 별도로 준비하였다. 상기 용매 혼합물을 함유하는 플라스크를 밀봉하고 캐뉼라를 사용하기 전에 N2를 사용하여 최소 30분 동안 탈기하여 상기 용매 혼합물을 공기에 노출시키지 않고 상기 둥근 바닥 플라스크으로부터 상기 반응 용기로 옮겼다. 상기 용매 혼합물 모두를 옮기면, 상기 반응 용기를 질소로 퍼징하고 약 1200 RPM에서 교반하면서 65℃의 온도로 가열하고 질소 환경 하에서 적어도 12시간 동안 반응하도록 두었다. 상기 반응이 완료된 것으로 결정되면, 진공 회전 증발기를 사용하여 상기 용매 혼합물을 제거하기 전에 상기 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 이후, 상기 플라스크의 내용물을 디클로로메탄(DCM)에 재용해시키고 1M NaOH 용액으로 세척한 다음 물로 세척하였다. 유기상을 황산 마그네슘으로 세척하고 여과하였다. 생성된 생성물을 진공 흡입 하에 실리카 겔 플러그 컬럼을 통해 통과시켜 정제하였다. 상기 DCM 용매를 제거하여 분말 형태의 생성물을 생성하였다. 이후, 분말화된 생성물을 20 내지 50 mTorr의 감압 하에서 트레인 승화를 사용하고 운반 가스로서 CO2를 사용하여 더 정제하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.09 (d, J = 8.58 Hz, 1H), 8.04 (m, 1H), 7.98 (s, 1H), 7.91 (m, 1H), 7.74 (m, 2H), 7.63 (m, 7H), 7.35 (m, 4H). 19F NMR (CDCl3): 62.32 (s). λAbs = 397 nm(DCM), λfluo = 423 nm(DCM). 수율(정제) = 61%, 수율(승화) = 88%. MS(m/z, %): 436.3(M+, 100) GC 체류 시간 = 7.30분.
화합물 10("SF317"): 9-(3,4,5-트리플루오로페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 3,4,5-트리플루오로페닐붕산(0.809 g, 4.60 mmol)이 상기 붕산 반응물로 사용되고 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(0.882 g, 2.30 mmol), 3,4,5-트리플루오로페닐붕산(0.809 g, 4.60 mmol), 탄산 칼륨(0.954 g, 6.90 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.399 g, 15 mol%)과 조합된 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 9와 동일한 절차를 사용하여 화합물 10을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.09 (d, J = 8.58 Hz, 1H), 8.04 (m, 1H), 7.97 (s, 1H), 7.93 (m, 1H), 7.74 (m, 2H), 7.62 (m, 5H), 7.38 (m, 4H), 7.16 (m, 2H). 13C NMR (CDCl3): 152.76, 150.26 138.35, 136.28, 133.52, 132.98, 130.32, 130.12, 129.77, 129.43, 128.25, 128.09, 127.28, 126.72, 126.52, 126.13, 126.02, 125.48, 115.92, 115.86, 115.77, 115.72. 19F NMR (CDCl3): 134.38 (m), 161.64 (m). λAbs = 395 nm(DCM), λfluo = 418 nm(DCM). 수율(정제) = 75%, 수율(승화) = 91%. MS(m/z, %): 434.3(M+, 100). GC 체류 시간 = 7.07분.
화합물 11("SF319"): 9-(3-트리플루오로메틸페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 사용된 용매(톨루엔/에탄올/물, 287 mL)의 및 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(1.280 g, 3.34 mmol), 3-트리플루오로페닐붕산(1.268 g, 6.68 mmol), 탄산 칼륨(1.385 g, 10.02 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.578 g, 15 mol%)과 조합된, 상기 붕산으로 사용된 3-트리플루오로메틸페닐붕산(1.268 g, 6.68 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 9와 동일한 절차를 사용하여 화합물 11을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.10 (d, J = 8.73 Hz, 1H), 8.04 (m, 1H), 7.99 (s, 1H), 7.93 (m, 1H), 7.78 (m, 6H), 7.62 (m, 5H), 7.35 (m, 4H). 13C NMR (CDCl3): 140.17, 137.87, 136.47, 135.34, 134.91, 133.54, 132.95, 131.38, 131.06, 130.36, 130.17, 129.97, 129.56, 129.18, 128.23, 128.08, 127.38, 126.66, 126.53, 126.47, 125.74, 125.38, 124.65. 19F NMR (CDCl3): 62.34 (s). λAbs = 395 nm(DCM), λfluo = 419 nm(DCM). 수율(정제) = 75%, 수율(승화) = 90%. MS(m/z, %): 448.3(M+, 100). GC 체류 시간 = 6.89분.
화합물 12("SF19"): 9-(2-톨릴페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(1.457 g, 3.80 mmol), 탄산 칼륨(1.575 g, 11.4 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)-팔라듐(0.658 g, 15 mol%)과 조합된, 상기 붕산으로 사용된 2-톨릴붕산(1.033 g, 7.60 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 11과 동일한 절차를 사용하여 화합물 12를 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.10 (dd, J = 8.60, 2.36 Hz, 1H), 8.03 (m,2H), 7.94 (m, 1H), 7.76 (m, 2H), 7.63 (m, 5H), 7.47 (m, 3H), 7.33 (m, 5H). 13C NMR (CDCl3): 138.60,138.09, 136.89, 136.77, 133.57, 132.90, 131.47, 130.46, 130.45, 130.28, 130.21, 129.80, 128.26, 128.24, 128.08, 128.05, 128.04, 127.30, 126.82, 126.57, 126.36, 126.05, 125.33, 125.29, 20.02. λAbs = 397 nm(DCM), λfluo = 415 nm(DCM). 수율(정제) = 75%, 수율(승화) = 73%. MS(m/z, %): 394.3(M+, 100). GC 체류 시간 = 7.81분.
화합물 13("SF20"): 9-(3-톨릴페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(0.971 g, 2.53 mmol), 탄산 칼륨(1.05 g, 7.60 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)-팔라듐(0.438 g, 15 mol%)과 조합된, 상기 붕산으로 사용된 3-톨릴붕산(0.668g, 5.06 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 9와 동일한 절차를 사용하여 화합물 13을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.09 (d, J = 8.04 Hz, 1H), 8.04 (m, 1H), 7.99 (s, 1H), 7.93 (m, 1H), 7.74 (m, 4H), 7.62 (m, 3H), 7.34 (m, 7H). 13C NMR (CDCl3): 139.13, 138.13, 137.66, 138.87, 133.58, 132.88, 132.13, 130.38, 130.20, 130.06, 129.75, 128.53, 128.42, 128.34, 128.09, 128.04, 127.29, 127.14, 126.55, 126.35, 125.23, 125.10, 31.09, 21.71. 19F NMR (CDCl3): 113.22 (m). λAbs = 395 nm(DCM), λfluo = 420 nm(DCM). 수율(정제) = 69%, 수율(승화) = 81%. MS(m/z, %): 394.3(M+, 100). GC 체류 시간 = 9.21분.
화합물 14("SF21"): 9-(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센의 합성. 9-브로모-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(0.744 g, 1.94 mmol), 탄산 칼륨(0.803 g, 5.81 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.335 g, 15 mol%)과 조합된, 상기 붕산으로 사용된 3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐붕산(0.998 g, 3.87 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 9와 동일한 절차를 사용하여 화합물 14를 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 8.02 (m, 7H), 7.76 (m, 2H), 7.61 (m, 3H), 7.51 (m, 2H), 7.38 (m, 4H). 13C NMR (CDCl3): 207.07, 141.75, 138.81, 136.17, 133.57, 133.23, 133.03, 132.45, 132.04, 131.73, 130.28, 130.16, 129.89, 129.41, 128.27, 128.09, 127.62, 126.74, 126.57, 126.34, 125.83, 125.51, 31.07. 19F NMR (CDCl3): 62.59 (s). λAbs = 395 nm(DCM), λfluo = 425 nm(DCM). 수율(정제) = 58%, 수율(승화) = 85%. MS(m/z, %): 516.3(M+, 100). GC 체류 시간 = 4.87분.
화합물 15("SF1"): 9-(4-메틸페닐)-10-페닐안트라센의 합성. 하기 시약을 반응 용기에서 혼합하였다: 9-브로모-10-페닐안트라센(1.45 g, 4.35 mmol,); 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4, 0.75 g, 0.65 mmol); 탄산 칼륨(K2CO3, 1.80 g, 13.05 mmol); 및 8.70 mol의 붕산. 본 실시예에서는 상기 붕산으로서 4-메틸벤젠붕산(1.18 g)을 사용하였다. 혼합물을 함유하는 상기 반응 용기를 가열판 맨틀 상에 놓고 자석 교반기를 사용하여 교반하였다. 상기 반응 용기를 또한 물 응축기에 연결하였다. 1 : 25 : 0.15 부피비의 톨루엔, 에탄올 및 물을 함유하는 잘 교반된 333 ml 용매 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 별도로 준비하였다. 상기 용매 혼합물을 함유하는 플라스크를 밀봉하고 캐뉼라를 사용하기 전에 N2를 사용하여 최소 30분 동안 탈기하여 상기 용매 혼합물을 공기에 노출시키지 않고 상기 둥근 바닥 플라스크으로부터 상기 반응 용기로 옮겼다. 상기 용매 혼합물 모두를 옮기면, 상기 반응 용기를 질소로 퍼징하고 약 1200 RPM에서 교반하면서 65℃의 온도로 가열하고 질소 환경 하에서 적어도 12시간 동안 반응하도록 두었다. 상기 반응이 완료된 것으로 결정되면, 진공 회전 증발기를 사용하여 상기 용매 혼합물을 제거하기 전에 상기 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 이후, 상기 플라스크의 내용물을 디클로로메탄(DCM)에 재용해시키고 NaOH 용액, 물 및 염수로 5회 세척하였다. 유기상을 황산 마그네슘으로 세척하고 여과하였다. 생성된 생성물을 진공 흡입 하에 실리카 겔 플러그 컬럼을 통해 통과시켜 정제하였다. 상기 DCM 용매를 제거하여 분말 형태의 생성물을 생성하였다. 이후, 분말화된 생성물을 20 내지 50 mTorr의 감압 하에서 트레인 승화를 사용하고 운반 가스로서 CO2를 사용하여 더 정제하였다. 1H NMR (CDCl3): 7.72 (m, 4H), 7.58 (m, 3H), 7.49 (m, 2H), 7.41 (m, 4H), 7.33 (m, 4H), 2.55 (s, 3H). 13C NMR (CDCl3): 139.28, 137.38, 137.21, 137.07, 136.10, 131.48, 131.34, 130.13, 130.03, 129.25, 128.53, 127.57, 127.20, 127.08, 125.10, 125.02, 21.55. λAbs = 393 nm(iPrOH), λfluo = 408.03 nm(iPrOH). 수율(정제) = 53%, 수율(승화) = 73%.
화합물 16("SF7"): 9-(4-트리플루오로메틸페닐)-10-페닐안트라센의 합성. 9-브로모-10-페닐안트라센(1.25 g, 3.76 mmol), K2CO3(1.60 g, 11.28 mmol) 및 Pd(PPh3)4(0.65 g, 0.56 mmol)와 조합된, 상기 붕산으로 사용된 4-(트리플루오로메틸)벤젠붕산(1.43 g, 7.52 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 15와 동일한 절차를 사용하여 화합물 16을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 7.89 (d, 2H), 7.73 (m, 2H), 7.60 (m, 7H), 7.49 (m, 2H), 7.36 (m, 4H). 13C NMR (CDCl3): 143.31, 138.95, 135.32, 131.92, 131.37, 129.99, 129.86, 128.60, 127.74, 127.30, 126.48, 125.87, 125.60, 125.58, 125.27, 123.16. 19F NMR (CDCl3): -62.31 (s, 3F). λAbs = 392 nm(iPrOH), λfluo = 406.96 nm(iPrOH). 수율(정제) = 53%, 수율(승화) = 67%.
화합물 17("SF5"): 9-(4-터트-부틸페닐)-10-페닐안트라센의 합성. 9-브로모-10-페닐안트라센(1.29 g, 3.88 mmol), K2CO3(1.61 g, 11.64 mmol) 및 Pd(PPh3)4(0.67 g, 0.58 mmol)와 조합된, 상기 붕산으로 사용된 4-터트-부틸벤젠붕산(1.38 g, 7.76 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 15와 동일한 절차를 사용하여 화합물 17을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 7.72 (m, 4H), 7.58 (m, 5H), 7.50 (m, 2H), 7.42 (m, 2H), 7.33 (m, 4H), 1.49 (s, 9H). 13C NMR (CDCl3): 150.41, 139.32, 137.50, 137.02, 135.99, 131.49, 131.08, 130.17, 130.04, 128.54, 127.57, 127.32, 127.05, 125.40, 125.11, 124.99, 34.90. λAbs = 393 nm(iPrOH), λfluo = 408.03 nm(iPrOH).
화합물 18("SF24"): 9-(3-트리플루오로메틸페닐)-10-페닐안트라센의 합성. 용매의 부피(222 mL) 및 실온에서 9-브로모-10-페닐안트라센(0.84 g, 2.51 mmol), K2CO3(1.04 g, 7.53 mmol) 및 Pd(PPh3)4(0.44 g, 0.38 mmol)와 조합된, 상기 붕산으로 사용된 3-(트리플루오로메틸)벤젠붕산(0.95 g, 5.02 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 15와 동일한 절차를 사용하여 화합물 18을 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 7.84 (m, 1H), 7.74 (m, 5H), 7.60 (m, 5H), 7.50 (m, 2H), 7.37 (m, 4H). 13C NMR (CDCl3): 140.18, 138.97, 138.08, 135.19, 134.90, 131.38, 131.03, 130.00, 129.93, 129.15, 128.61, 128.23, 127.75, 127.32, 126.46, 125.68, 125.27, 124.61, 123.03. 19F NMR (CDCl3): -62.38 (s, 3F). λAbs = 392 nm(iPrOH), λfluo = 406.06 nm(iPrOH).
화합물 19("SF8"): 9-(3-메틸페닐)-10-페닐안트라센의 합성. 9-브로모-10-페닐안트라센(0.97 g, 2.90 mmol), K2CO3(1.20 g, 8.70 mmol) 및 Pd(PPh3)4(0.51 g, 0.44 mmol)와 조합된, 상기 붕산으로 사용된 3-메틸벤젠붕산(0.79 g, 5.80 mmol)을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 18과 동일한 절차를 사용하여 화합물 19를 합성하였다. 1H NMR (CDCl3): 7.72 (m, 4H), 7.56 (m, 6H), 7.34 (m, 7H), 2.49 (m, 3H). 13C NMR (CDCl3): 139.28, 139.13, 138.12, 137.49, 137.10, 132.13, 131.49, 130.01, 130.01, 128.54, 128.52, 128.40, 128.31, 127.59, 127.22, 127.08, 125.11, 125.05, 21.69. λAbs = 392 nm(iPrOH), λfluo = 406.06 nm(iPrOH).
화합물 20("SF357"): 9-(4-트리플루오로메톡시페닐)-10-(나프탈렌-1-일)안트라센의 합성. 4-트리플루오로메톡시페닐붕산(1.49 g, 7.82 mmol)이 상기 붕산으로 사용되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 1과 동일한 절차를 사용하여 화합물 20을 합성하였다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 8.01 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.86 - 7.67 (m, 5H), 7.61 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.55 (d, J = 6.3 Hz, 1H), 7.52 - 7.41 (m, 3H), 7.37 - 7.30 (m, 2H), 7.27 - 7.18 (m, 3H), 7.13 (t, J = 7.6 Hz, 1H). λAbs,max = 376 nm(DCM), λfluo,max = 430 nm(DCM).
화합물 21("SF170"): 9-(4-트리플루오로페닐)-10-(페난트렌-1-일)안트라센의 합성. 하기 시약을 500 mL 반응 용기에서 혼합하였다: 9-브로모-10-(페난트라센-10-일)안트라센(1.500 g, 3.91 mmol); 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Pd(PPh3)4, 0.678 g, 0.587 mmol); 탄산 칼륨(K2CO3, 1.623 g, 11.7 mmol); 및 7.82 mol의 붕산. 본 실시예에서는 상기 붕산으로서 4-트리플루오로메틸페닐붕산(1.49 g)을 사용하였다. 혼합물을 함유하는 상기 반응 용기를 가열판 맨틀 상에 놓고 자석 교반기를 사용하여 교반하였다. 상기 반응 용기를 또한 물 응축기에 연결하였다. 25 : 3 부피비의 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 및 물을 함유하는 잘 교반된 300 ml 용매 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 별도로 준비하였다. 상기 용매 혼합물을 함유하는 플라스크를 밀봉하고 캐뉼라를 사용하기 전에 N2를 사용하여 최소 30분 동안 탈기하여 상기 용매 혼합물을 공기에 노출시키지 않고 상기 둥근 바닥 플라스크으로부터 상기 반응 용기로 옮겼다. 상기 용매 혼합물 모두를 옮기면, 상기 반응 용기를 질소로 퍼징하고 약 1200 RPM에서 교반하면서 65℃의 온도로 가열하고 질소 환경 하에서 적어도 12시간 동안 반응하도록 두었다. 상기 반응이 완료된 것으로 결정되면, 상기 혼합물을 2 L 비이커에 옮기기 전에 실온으로 냉각시켰다. 상기 혼합물을 부드럽게 교반하면서 1500 mL의 물을 천천히 상기 비이커에 첨가하여 두 개의 상으로 분리되도록 하였다. 침전물을 여과하고 건조하여 분말 생성물을 생성하였다. 이후, 분말화된 생성물을 20 내지 50 mTorr의 감압 하에서 트레인 승화를 사용하고 운반 가스로서 CO2를 사용하여 더 정제하였다. 합성 후 139.2 mol%(2.40 g)의 관찰된 수율을 얻었고, 트레인 승화 후 전체 몰 수율은 63.2 mol%이었다. 6.5x106의 다량으로 GC/MS 용리 시간 12.136분. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.87 (dd, J = 8.4, 3.6 Hz, 2H), 7.90 (t, J = 7.1 Hz, 3H), 7.85 (s, 1H), 7.81 - 7.74 (m, 1H), 7.74 - 7.69 (m, 1H), 7.65 (dd, J = 13.9, 7.8 Hz, 5H), 7.58 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.37 - 7.29 (m, 3H), 7.24 - 7.18 (m, 3H). λAbs,max = 377 nm(DCM), λfluo,max = 432 nm(DCM).
화합물 22("SF173"): 9-(4-터트-부틸페닐)-10-(페난트렌-1-일)안트라센의 합성. 4-터트-부틸페닐붕산(1.39 g, 7.82 mmol)이 상기 붕산으로 사용된 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 화합물 21과 동일한 절차를 사용하여 화합물 22를 합성하였다. 합성 후 100.3 mol%(1.69 g)의 관찰된 수율을 얻었고, 트레인 승화 후 전체 몰 수율은 67.1 mol%이었다. 1.1x106의 다량으로 GC/MS 용리 시간 22.185분. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.06 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.01 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 7.73 - 7.61 (m, 6H), 7.56 - 7.32 (m, 10H), 7.27 - 7.06 (m, 10H). λAbs,max = 378 nm(DCM), λfluo,max = 436 nm(DCM).
상기에 더하여 하기 화합물 23 내지 36을 합성하였다: 9-(3-(나프탈렌-1-일)페닐)-10-(나프탈렌-1-일)안트라센(화합물 23("SF168")); 9-(3-(나프탈렌-1-일)페닐)-10-(페난트렌-9-일)안트라센(화합물 24("SF169")); 2,6-비스(4-플루오로페닐)-9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(화합물 25("SF3")); 2,6-비스(4-터트-부틸)페닐)-9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(화합물("SF2")); 9,10-디(나프탈렌-2-일)-2-(4-(트리플루오로메틸)페닐)안트라센(화합물 27("SF 157")); 9-(4-트리플루오로메톡시페닐)-10-(나프탈렌-2-일)안트라센(화합물 28("SF315")); 9,10-디페닐안트라센(화합물 29); 9-(4-메톡시페닐)-10-페닐안트라센(화합물 30); 9-(4-플루오로페닐)-10-페닐안트라센(화합물 31); 9-페닐-10-(3,4,5-트리플루오로페닐)안트라센(화합물 32); 9-(2-메틸페닐)-10-페닐안트라센(화합물 33); 9-페닐-10-(페난트렌-9-일)안트라센(화합물 34); 9-(3-클로로-4-플루오로페닐)-10-페닐안트라센(화합물 35("SF0")); 및 9-(3,4,5-트리플루오로페닐)-10-(페난트렌-9-일)안트라센(화합물 36("SF171")).
실시예 1: 화합물 1 내지 5의 저속 평가. 다양한 물질을 사용하여 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 효과를 특성화하기 위해, 상기 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 각각의 화합물 1 내지 5를 사용하여 일련의 샘플을 제조하였다.
본원의 실시예에 사용된 물질의 층 두께에 대한 언급은 상기 언급된 층 두께를 갖는 물질의 균일한 두께층을 갖는 타겟 표면을 덮는 물질의 양에 대응하는, 상기 타겟 표면 (또는 선택적 증착의 경우 상기 표면의 타겟 영역(들)) 상에 증착된 물질의 양을 지칭한다. 예로서, 10 nm의 층 두께를 증착하는 것은 표면 상에 증착된 물질의 양이 10 nm 두께인 물질의 균일한 두께 층을 형성하기 위한 물질의 양에 대응한다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 분자 또는 원자의 스태킹 또는 클러스터링 가능성으로 인해 증착된 물질의 실제 두께가 불균일할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 10 nm의 층 두께를 증착하는 것은 10 nm 초과의 실제 두께를 갖는 증착된 물질의 일부 부분 또는 10 nm 미만의 실제 두께를 갖는 증착된 물질의 다른 부분을 생성할 수 있다. 표면 상에 증착된 물질의 특정 층 두께는 상기 표면에 걸쳐 증착된 물질의 평균 두께에 대응할 수 있다.
유리 기판 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(LG201)로 형성된 대략 20 nm 두께의 유기층을 증착한 후에 상기 LG201 유기층 위에 약 30 nm의 두께를 갖는 핵 형성 억제 코팅을 증착하여 일련의 샘플을 제작하였다. 이후, 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면은 마그네슘의 개방형 마스크 증착을 거쳤다. 각각의 샘플은 약 2.5 Å/s의 평균 증발 속도를 갖는 마그네슘 증기 플럭스를 거쳤다. 마그네슘 코팅의 증착을 수행하는 데 있어서, 약 500 nm의 마그네슘의 기준층 두께를 얻기 위해 약 2000초의 증착 시간을 사용하였다.
상기 샘플이 제작되면, 광 투과율 측정을 통해 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 증착된 마그네슘의 상대적인 양을 결정하였다. 이해되는 바와 같이, 예를 들어, 수 nm 미만의 두께를 갖는 상대적으로 얇은 마그네슘 코팅은 실질적으로 투명하다. 그러나, 마그네슘 코팅의 두께가 증가함에 따라 광 투과율이 감소한다. 따라서, 다양한 핵 형성 억제 코팅 물질의 상대적 성능은 마그네슘 증착 공정으로부터 그 위에 증착된 마그네슘 코팅의 양 또는 두께와 직접적으로 관련되는 샘플을 통한 광 투과율을 측정함으로써 평가될 수 있다. 각 샘플에서 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 사용되는 물질과 각 샘플에 대한 광 투과율 측정은 아래 표 3에 요약되어 있다. 광 투과율 측정을 계산하는 데 있어서, 측정된 투과율로부터 상기 유리 기판, 상기 LG201 유기층 및 상기 핵 형성 억제 코팅의 존재로 인한 임의의 빛의 손실 또는 흡수를 차감하였다. 이와 같이, 표 3에 제공된 광 투과율 값은 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 존재할 수 있는 임의의 마그네슘 코팅을 통한 빛의 투과율(약 550 nm 파장에서 취함)만을 반영한다.
실시예 2: 화합물 6 내지 22의 저속 평가. 다양한 물질을 사용하여 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 효과를 특성화하기 위해, 상기 핵 형성 억제 코팅을 형성하기 위한 화합물 6, 7 및 9 내지 22의 각각을 사용하여 일련의 샘플을 제조하였다.
일련의 샘플을 유리 기판 위에 핵 형성 억제 코팅을 증착하여 제작하였다. 이후, 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면은 마그네슘의 개방형 마스크 증착을 거쳤다. 각각의 샘플은 약 2 Å/s의 평균 증발 속도를 갖는 마그네슘 증기 플럭스를 거쳤다. 마그네슘 코팅의 증착을 수행하는 데 있어서, 약 200 nm의 마그네슘의 기준층 두께를 얻기 위해 약 1000초의 증착 시간을 사용하였다.
각 샘플에서 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 사용되는 물질과 각 샘플에 대한 광 투과율 측정은 아래 표 4에 요약되어 있다.
상기를 바탕으로, 화합물 1 내지 7 및 9 내지 22를 핵 형성 억제 코팅 물질로 사용하여 제작된 샘플에 대해 90% 초과의 상대적으로 높은 광 투과율이 측정되었음을 알 수 있다. 상기에서 설명된 바와 같이, 높은 광 투과율은 만약 존재한다면, 상기 샘플을 통해 투과되는 빛을 흡수하기 위해 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 존재하는 상대적으로 적은 양의 마그네슘 코팅에 직접적으로 기인할 수 있다. 따라서, 이러한 핵 형성 억제 코팅 물질은 일반적으로 마그네슘에 대한 상대적으로 낮은 친화도 또는 초기 부착 확률을 나타내므로 특정 응용 분야에서 마그네슘 코팅의 선택적 증착 및 패턴화를 달성하는 데 특히 유용할 수 있다. 이에 반하여, 핵 형성 억제 코팅 물질로서 화합물 29 내지 34를 사용하여 제작된 샘플은 상대적으로 낮은 광 투과율을 나타내거나 광 투과율을 전혀 나타내지 않는데, 이는 실질적인 두께의 마그네슘 코팅이 증착되었음을 나타낸다. 따라서, 화합물 29 내지 34는 일반적으로 핵 형성 억제 코팅 물질로서 성능이 떨어지는 것으로 밝혀졌다.
본원에 기재된 본 실시예 및 다른 실시예에서 사용된 기준층 두께는 높은 초기 부착 계수를 나타내는 기준 표면(예컨대, 약 1.0 또는 이에 가까운 초기 부착 계수의 표면) 상에 증착된 마그네슘의 층 두께를 지칭한다. 구체적으로, 이들 실시예의 경우, 기준면은 증착 속도 및 기준층 두께를 모니터링하기 위해 증착 챔버 내부에 위치한 수정 결정의 표면이었다. 달리 말해서, 상기 기준층 두께는 타겟 표면(즉, 핵 형성 억제 코팅의 표면) 상에 증착된 마그네슘의 실제 두께를 나타내지 않는다. 오히려, 상기 기준층 두께는 동일한 증착 기간 동안 동일한 마그네슘 증기 플럭스를 타겟 표면 및 기준 표면에 적용할 때 기준 표면 상에 증착되는 마그네슘의 층 두께(즉, 수정 결정의 표면)를 지칭한다. 이해되는 바와 같이, 상기 타겟 표면 및 상기 기준 표면이 증착 동안에 동일한 증기 플럭스를 동시에 받지 않는 경우, 적절한 툴링 인자를 사용하여 기준 두께를 결정하고 모니터링 할 수 있다.
실시예 3: 화합물 1 내지 5의 고속 평가. 마그네슘 증발 속도가 다양한 물질의 핵 형성 억제 특성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 결정하기 위해, 화합물 1 내지 5의 각각을 사용하여 상기 핵 형성 억제 코팅을 형성한 다음 비교적 높은 마그네슘 증기 플럭스에 노출시켜 일련의 샘플을 준비하였다. 유리 기판 위에 대략 20 nm 두께의 유기층 형성된 LG201을 증착한 후에 상기 LG201 유기층 위에 약 30 nm의 두께를 갖는 핵 형성 억제 코팅을 증착하여 일련의 샘플을 제작하였다. 상기 샘플을 기준 표면을 사용하여 측정된 바와 같이 약 10 Å/s의 평균 증착 속도를 갖는 마그네슘 플럭스를 거쳤다. 마그네슘 코팅의 증착을 수행하는 데 있어서, 약 500 nm의 마그네슘의 기준층 두께를 얻기 위해 약 500초의 증착 시간을 사용하였다.
상기 샘플이 제작되면, 광 투과율 측정을 통해 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 증착된 마그네슘의 상대적인 양을 결정하였다. 각 샘플에서 핵 형성 억제 코팅의 두께 및 광 투과율 측정은 아래 표 4에 요약되어 있다. 광 투과율 측정을 계산하는 데 있어서, 측정된 투과율로부터 상기 유리 기판 및 상기 핵 형성 억제 코팅의 존재로 인한 임의의 빛의 손실 또는 흡수를 차감하였다. 이와 같이, 표 4에 제공된 광 투과율 값은 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 존재할 수 있는 임의의 마그네슘 코팅을 통한 빛의 투과율(약 550 nm 파장에서 취함)만을 반영한다.
실시예 4: 화합물 6 내지 22의 고속 평가. 마그네슘 증발 속도가 다양한 물질의 핵 형성 억제 특성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 결정하기 위해, 화합물 6 내지 22의 각각을 사용하여 상기 핵 형성 억제 코팅을 형성한 다음 비교적 높은 마그네슘 증기 플럭스에 노출시켜 일련의 샘플을 준비하였다. 일련의 샘플을 유리 기판 위에 핵 형성 억제 코팅을 증착하여 제작하였다. 상기 샘플을 기준 표면을 사용하여 측정된 바와 같이 약 10 Å/s의 평균 증착 속도를 갖는 마그네슘 플럭스를 거쳤다. 마그네슘 코팅의 증착을 수행하는 데 있어서, 약 200 nm의 마그네슘의 기준층 두께를 얻기 위해 약 200초의 증착 시간을 사용하였다.
상기 샘플이 제작되면, 광 투과율 측정을 통해 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 증착된 마그네슘의 상대적인 양을 결정하였다. 각 샘플에서 핵 형성 억제 코팅의 두께 및 광 투과율 측정은 아래 표 6에 요약되어 있다. 광 투과율 측정을 계산하는 데 있어서, 측정된 투과율로부터 상기 유리 기판 및 상기 핵 형성 억제 코팅의 존재로 인한 임의의 빛의 손실 또는 흡수를 차감하였다. 이와 같이, 표 6에 제공된 광 투과율 값은 상기 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 존재할 수 있는 임의의 마그네슘 코팅을 통한 빛의 투과율(약 550 nm 파장에서 취함)만을 반영한다.
상기를 바탕으로, 화합물 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11,1 6, 17, 21 및 22를 핵 형성 억제 코팅 물질로 사용하여 제작된 샘플에 대해서만 90% 초과의 상대적으로 높은 광 투과율이 측정되었음을 알 수 있다. 상기에서 설명된 바와 같이, 높은 광 투과율은 만약 존재한다면, 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 존재하는 상대적으로 적은 양의 마그네슘 코팅에 직접적으로 기인할 수 있다. 따라서, 이러한 핵 형성 억제 코팅 물질은 특정 응용 분야에서 마그네슘 코팅의 선택적 증착 및 패턴화를 달성하는데 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질은 마그네슘 코팅의 증착 속도가 실질적으로 약 2 Å/s 보다 더 높은 응용 분야에 특히 적합할 수 있다. 또한, 핵 형성 억제 코팅 물질로서 화합물 29 내지 34를 사용하여 제작된 샘플은 광 투과율을 전혀 나타내지 않는데, 이는 실질적인 두께의 마그네슘 코팅이 증착되었음을 나타낸다. 따라서, 화합물 29 내지 34는 일반적으로 핵 형성 억제 코팅 물질로서 성능이 떨어지는 것으로 밝혀졌다.
화합물 5, 12, 13, 14, 19 및 20를 핵 형성 억제 코팅 물질로 사용하여 제작된 샘플은 각각 약 66%, 33%, 35%, 49%, 46% 및 36% 광 투과율을 나타내었다. 일반적으로 마그네슘 코팅의 고도로 선택적인 증착을 필요로 하는 응용 분야에서는 광 투과율이 더 높아서 우수한 핵 형성 억제 특성(즉, 낮은 초기 부착 확률)을 나타내는 물질을 사용하는 것이 더 유리하지만, 화합물 5, 12, 13, 14, 19 및 20과 같은 물질이 그럼에도 불구하고 특정 응용 분야를 위한 핵 형성 억제 코팅을 형성하는데 유용할 수 있다.
화합물 1, 2, 15 및 18을 사용하여 제작된 샘플은 모두 상대적으로 낮은 광 투과율을 나타내었다. 특히, 화합물 15 및 화합물 18을 사용하여 제작된 샘플은 투과율을 전혀 나타내지 않았다. 이것은 핵 형성 억제 코팅의 표면 상에 마그네슘 코팅의 상대적으로 많은 양 또는 두꺼운 층이 증착되어 상당한 광 흡수를 초래함을 나타낸다. 따라서, 이들 물질은 마그네슘 코팅의 선택적 증착을 달성하는 데 사용하기에 바람직하지 않을 수 있으며, 특히 약 2 Å/s 초과의 높은 증착 속도(예컨대, 약 10/s의 증착 속도)에서 비교적 두꺼운 마그네슘 코팅의 선택적 증착을 요구하는 응용 분야에서 바람직하지 않을 수 있다.
실시예 3 및 4의 결과를 실시예 1 및 2의 결과와 비교함으로써, 다소 놀랍게도 일부 물질은 상대적으로 낮은 증착 속도 또는 증발 속도에서 마그네슘 증기 플럭스를 거칠 때 그 위에 마그네슘의 증착을 실질적으로 억제하지만, 마그네슘의 증착률이 상대적으로 높은 증착 속도 또는 증발 속도가 사용되는 경우 마그네슘 증착이 억제되는 정도가 실질적으로 감소된다는 것이 결정되었다. 달리 말해서, 마그네슘 코팅의 선택적 증착은 약 2 Å/s의 상대적으로 낮은 마그네슘 증착 속도에서 (예를 들어, 화합물 1, 2, 15 및 18과 같은) 특정 핵 형성 억제 코팅 물질을 사용하여 성공적으로 달성될 수 있음이 관찰되었다. 그러나 약 10 Å/s의 상대적으로 높은 증착 속도에서는 동일한 핵 형성 억제 코팅 물질을 사용하여 마그네슘 코팅의 고도로 선택적인 증착을 성공적으로 달성할 수 없었다.
또한, 일부 핵 형성 억제 코팅 물질은 이들 실시예에서 사용된 마그네슘 증착 속도에 관계없이 그 위에 마그네슘 증착을 억제하는데 효과적인 것으로 보이는 것으로 관찰되었다. 실험 결과를 바탕으로, 적어도 최대 약 10 Å/s의 마그네슘 증착 속도에서 마그네슘 코팅의 고도로 선택적인 증착을 달성하기 위한 효과적인 핵 형성 억제 코팅을 형성하는 데 화합물 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 16, 17, 21 및 22가 사용될 수 있다.
또한, 핵 형성 억제 코팅으로서 화합물 23 내지 28, 35 및 36을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4의 것과 유사하게 제조된 샘플은 또한 상대적으로 높은 광 투과율을 나타내어 이러한 물질이 또한 적어도 일부 응용에서 핵 형성 억제 코팅에 적합할 수 있다는 것을 나타내는 것을 또한 알게 되었다.
특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 상기 토의된 핵 형성 및 성장의 이론을 바탕으로, 화합물 1과 같은 물질을 증착함으로써 형성된 표면은 일반적으로 흡착된 마그네슘 흡착원자에 대한 상대적으로 낮은 탈착 에너지(E des ), 마그네슘 흡착원자의 확산에 대한 높은 활성화 에너지(E s ) 또는 양쪽 모두를 나타내는 것으로 가정된다. 이와 같은 방식으로, 마그네슘의 증기 충돌 속도(
)가 증가되는 경우에도 아래 방정식에 따라 결정되는 임계 핵 형성 속도(
)는 상대적으로 낮게 유지되어, 마그네슘 증착을 실질적으로 억제하게 된다.
증기 충돌 속도(즉, 증발 속도)가 증가되는 경우 기판의 온도가 증가될 수 있다고 가정된다. 예를 들어, 증발 소스는 통상적으로 증발 속도가 증가할 경우 더 높은 온도에서 작동된다. 따라서, 더 높은 증발 속도에서, 기판은 기판을 가열할 수 있는 더 높은 수준의 열 복사를 받을 수 있다. 기판 온도를 증가시킬 수 있는 다른 인자는 기판 표면에 입사되는 많은 수의 증발된 분자로부터의 에너지 전달로 인한 기판의 가열뿐만 아니라 공정에서 에너지를 방출하고 가열을 유발하는 기판 표면 상에서 분자의 응축 또는 탈 승화의 증가된 속도를 포함한다.
더 명확하게 하기 위하여, 용어 "선택도"는 핵 형성 억제 코팅의 맥락에서 사용되는 경우 일반적으로 형성 억제 코팅이 전도성 코팅을 형성하는 데 사용되는 물질의 증기 플럭스를 받을 때 그 위에 전도성 코팅의 증착을 억제하거나 방지하는 정도를 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 마그네슘에 대해 상대적으로 높은 선택도를 나타내는 핵 형성 억제 코팅은 상대적으로 낮은 선택도를 갖는 핵 형성 억제 코팅과 비교하여 그 위에 마그네슘 코팅의 증착을 일반적으로 더 잘 억제하거나 방지할 것이다. 일반적으로, 상대적으로 높은 선택도를 나타내는 핵 형성 억제 코팅은 또한 상대적으로 낮은 초기 부착 확률을 나타낼 것이고, 상대적으로 낮은 선택도를 나타내는 핵 형성 억제 코팅은 상대적으로 높은 초기 부착 확률을 나타내는 것으로 관찰되었다.
실시예 4. 일련의 운동 몬테 카를로(KMC: kinetic Monte Carlo) 계산을 수행하여 다양한 활성화 에너지를 나타내는 표면 상에서 금속 흡착원자의 증착을 시뮬레이션하였다. 구체적으로, 상기 계산을 수행하여 탈착(E des ), 확산(E s ), 해리(E i ) 및 표면에 대한 반응(E b )과 연관된 다양한 활성화 에너지 수준을 갖는 표면 상에서 그러한 표면을 일정한 속도의 단량체 플럭스에서 증발된 증기 플럭스를 받도록 함으로써 마그네슘 흡착원자와 같은 금속 흡착원자의 증착을 시뮬레이션하였다. 도 39는 현재 실시예에서 고려되는 다양한 "이벤트"의 개략도이다. 도 39에서, 증기상의 원자(5301)는 표면(5300) 상에 입사하는 것으로 도시되어 있다. 상기 원자(5301)가 상기 표면(5300) 상에 흡착되면 흡착원자(5303)가 된다. 상기 흡착원자(5303)는: (i) 탈착된 원자(5311)가 생성되는 탈착; (ii) 상기 표면(5300) 상에서 흡착원자(5313)가 확산하도록 하는 확산; (iii) 임계 수의 흡착원자(5315)가 클러스터 되어 핵을 형성하는 핵 형성; 및 (iv) 흡착원자(5317)가 반응되어 상기 표면(5300)에 결합되는 표면과의 반응을 포함하는 다양한 이벤트를 거칠 수 있다.
탈착, 확산 또는 해리가 발생하는 속도(R)는 아래에 제공된 방정식에 따라, 시도 빈도(ω), 각 이벤트의 활성화 에너지(E), 볼츠만 상수(k B ) 및 시스템의 온도(T)로부터 계산된다:
위의 계산의 목적을 위해, i, 임계 클러스터 크기(즉, 안정한 핵을 형성하기 위한 흡착원자의 임계 수)가 2로 선택되었다. 흡착원자-흡착원자 상호작용을 위한 확산의 활성화 에너지는 약 0.6 eV 초과로 선택되었고, 흡착원자-흡착원자 상호작용을 위한 탈착의 활성화 에너지는 약 1.5 eV 초과로 선택되었으며, 흡착원자-흡착원자 상호작용을 위한 탈착의 활성화 에너지는 표면-흡착원자 상호 작용을 위한 탈착의 활성화 에너지의 약 1.25배 초과하는 것으로 선택되었다. 상기 값과 조건은 마그네슘-마그네슘 상호작용에 대해 보고된 값을 기반으로 선택되었다. 시뮬레이션의 목적을 위해, 300 K의 온도(T)를 사용하였다. 텅스텐-텅스텐의 값과 같은 다른 금속 흡착원자-금속 흡착원자 활성화 상호작용에 대하여 보고된 값을 사용하여 계산을 반복하였다. 상기 참고값은 예를 들어, 문헌[Neugbauer, C. A., 1964, Physics of Thin Films, 2, 1, Structural Disorder Phenomena in Thin Metal Films]에 보고되어 있다.
시뮬레이션의 결과를 기반으로, 아래에 제공된 방정식에 따라 시뮬레이션된 기간 동안 표면 상에 충돌하는 총 단량체 수(N total ) 중 표면에 남아있는 흡착된 단량체 수(N ads )의 비율을 계산하여 누적 부착 확률을 결정하였다:
시뮬레이션을 수행하여 약 96 nm 초과의 기준 두께를 갖는 막을 증착하는 시간에 해당하는 약 8분 초과의 증착 기간에 걸쳐 약 2 Å/s에 해당하는 증기 플럭스 속도를 사용하여 증착을 시뮬레이션하였다.
통상적인 표면의 경우, 탈착 활성화 에너지(E des )는 일반적으로 확산 활성화 에너지(E s ) 이상이다. 시뮬레이션을 기반으로, 적어도 일부 경우에 탈착 활성화 에너지(E des )와 확산 활성화 에너지(E s ) 사이에 상대적으로 작은 차이를 나타내는 표면이 핵 형성 억제 코팅의 표면으로 작용하는 데 특히 유용할 수 있음이 밝혀졌다. 일부 실시형태에서, 상기 탈착 활성화 에너지는 상기 표면의 확산 활성화 에너지 이상이며, 상기 표면의 확산 활성화 에너지의 약 1.1배 이하, 약 1.3배 이하, 약 1.5배 이하, 약 1.6배 이하, 약 1.75배 이하, 약 1.8배 이하, 약 1.9배 이하, 약 2배 이하 또는 약 2.5배 이하이다. 일부 실시형태에서, 상기 탈착 활성화 에너지와 상기 확산 활성화 에너지 사이의 차이(예컨대, 절대값 측면)는 약 0.5 eV 이하, 0.4 eV 이하, 약 0.35 eV 이하 및 더 바람직하게는 약 0.3 eV 이하 또는 약 0.2 eV이다. 일부 실시형태에서, 상기 탈착 활성화 에너지와 상기 확산 활성화 에너지 사이의 차이는 약 0.05 eV 내지 약 0.4 eV, 약 0.1 eV 내지 약 0.3 eV 또는 약 0.1 eV 내지 약 0.2 eV이다.
적어도 일부 경우에 탈착 활성화 에너지(E des )와 해리 활성화 에너지(E i ) 사이에 상대적으로 작은 차이를 나타내는 표면이 핵 형성 억제 코팅의 표면으로 작용하는 데 특히 유용할 수 있음이 또한 밝혀졌다. 일부 실시형태에서, 탈착 활성화 에너지(E des )는 해리 활성화 에너지(E i )의 승수 이하이다. 일부 실시형태에서, 상기 탈착 활성화 에너지는 상기 표면의 상기 표면의 해리 활성화 에너지의 약 1.5배 이하, 약 2배 이하, 약 2.5배 이하, 약 2.8배 이하, 약 3배 이하, 약 3.2배 이하, 약 3.5배 이하, 약 4배 이하 또는 약 5배 이하이다.
적어도 일부 경우에 확산 활성화 에너지(E s )와 해리 활성화 에너지(E i ) 사이에 상대적으로 작은 차이를 나타내는 표면이 핵 형성 억제 코팅의 표면으로 작용하는 데 특히 유용할 수 있음이 또한 밝혀졌다. 일부 실시형태에서, 확산 활성화 에너지(E s )는 해리 활성화 에너지(E i )의 승수 이하이다. 일부 실시형태에서, 상기 확산 활성화 에너지는 상기 표면의 상기 표면의 해리 활성화 에너지의 약 2배 이하, 약 2.5배 이하, 약 2.8배 이하, 약 3배 이하, 약 3.2배 이하, 약 3.5배 이하, 약 4배 이하 또는 약 5배 이하이다.
일부 실시형태에서, 핵 형성 억제 코팅의 표면의 탈착 활성화 에너지(E des ), 확산 활성화 에너지(E s ) 및 해리 활성화 에너지(E i ) 사이의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
상기 식에서, α는 약 1.1 내지 약 2.5의 범위에서 선택된 임의의 수일 수 있으며, β는 약 2 내지 약 5의 범위에서 선택된 임의의 수일 수 있다. 일부 다른 실시형태에서, α는 약 1.5 내지 약 2의 범위에서 선택된 임의의 수일 수 있으며, β는 약 2.5 내지 약 3.5의 범위에서 선택된 임의의 수일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, α는 약 1.75로 선택되며 β는 약 3으로 선택된다.
하기 관계를 갖는 표면은 적어도 특정 경우에 마그네슘 증기에 대해 약 0.1 미만의 누적 부착 확률을 나타낼 수 있음이 밝혀졌다:
따라서, 상기 활성화 에너지 관계를 갖는 표면은 일부 실시형태에서 핵 형성 억제 코팅의 표면으로서 사용하기에 특히 유리할 수 있다.
상기 활성화 에너지 관계에 더하여, 확산 활성화 에너지와 해리 활성화 에너지 사이에 약 0.3 eV의 상대적으로 작은 차이를 나타내는 표면이 약 0.1 미만의 누적 부착 확률을 원하는 특정 응용 분야에서 특히 유용할 수 있음이 또한 밝혀졌다. 확산 활성화 에너지(E s )와 해리 활성화 에너지(E i ) 사이의 에너지 차이(ΔE s-i )는 하기 방정식에 따라 계산될 수 있다:
예를 들어, 적어도 일부 경우에, 확산 활성화 에너지와 해리 활성화 에너지 사이의 에너지 차이가 약 0.25 eV 이하인 표면은 마그네슘 증기에 대하여 약 0.07 이하의 누적 부착 확률을 보여준다는 것이 밝혀졌다. 다른 실시예에서, 약 0.2 eV 이하의 ΔE s-i 는 약 0.05 이하의 누적 부착 확률을 초래하고, 약 0.1 eV 이하의 ΔE s-i 는 약 0.04 eV 이하의 누적 부착 확률을 초래하며 약 0.05 eV 이상의 ΔE s-i 는 약 0.025 이하의 누적 부착 확률을 초래한다.
따라서, 일부 다른 실시형태에서, 표면은 하기로 특징된다: 하기 부등식 관계에서, α는 예를 들어, 1.75와 같이 약 1.1 내지 약 2.5의 범위, 더 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2의 범위에서 선택된 임의의 수이며, β는 예를 들어, 약 3과 같이 약 2 내지 약 5의 범위, 더 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5의 범위에서 선택된 임의의 수이다:
그리고 하기 방정식에 따라 계산된 ΔE s-i 는 하기 방정식에서 약 0.3 eV 이하, 약 0.25 eV 이하, 약 0.2 eV 이하, 약 0.15 eV 이하, 약 0.1 eV 이하 또는 약 0.05 eV 이하이다:
계산의 결과를 또한 분석하여 시뮬레이션된 초기 부착 확률을 결정하였으며, 이는 본 실시예에서 약 1 nm의 평균 두께를 갖는 마그네슘 코팅을 생성하는 그러한 표면 상에 증착 시에 표면 상의 마그네슘의 부착 확률인 것으로 지정되었다. 결과의 분석을 바탕으로, 적어도 일부 경우에, 탈착 활성화 에너지(E des )가 확산 활성화 에너지(E s )의 약 2배 미만이며, 확산 활성화 에너지(E s )가 해리 활성화 에너지(E i )의 약 3배 미만인 표면은 약 0.1 미만의 상대적으로 낮은 초기 부착 확률을 보여준다는 것이 밝혀졌다.
임의의 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 상기 기재된 바와 같이 다양한 이벤트의 활성화 에너지 및 이들 에너지 사이에서 각각의 관계는 일반적으로 표면에 대한 흡착원자 반응의 활성화 에너지(E b )가 탈착 활성화 에너지(E des )를 초과하는 표면에 적용될 것이라는 것이 가정된다. 표면에 대한 흡착원자 반응의 활성화 에너지(E b )가 탈착 활성화 에너지(E des )보다 작은 표면의 경우, 이러한 표면 상에 흡착원자의 초기 부착 확률은 일반적으로 약 0.1 보다 클 것이라고 가정된다.
상기 기재된 다양한 활성화 에너지는 전자 볼트(eV)와 같은 임의의 에너지 단위로 측정된 음이 아닌 값으로 취급된다는 것을 알 것이다. 그러한 경우, 위에서 논의된 활성화 에너지와 관련된 다양한 부등식과 방정식이 일반적으로 적용될 수 있다.
다양한 활성화 에너지의 시뮬레이션된 값이 위에서 논의되었지만, 이러한 활성화 에너지는 다양한 기법을 사용하여 실험적으로 측정 및/또는 도출될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 목적으로 사용될 수 있는 기법 및 기기의 예는 열 탈착 분광법, 전계 이온 현미경(FIM), 주사 터널링 현미경(STM), 투과 전자 현미경(TEM) 및 중성자 활성화 추적자 스케닝(NATS)를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다.
일반적으로, 본원에 기재된 다양한 활성화 에너지는 표면과 흡착원자의 일반적인 조성과 구조가 지정되면(예컨대, 실험 측정 및 분석을 통해) 양자 화학 시뮬레이션을 수행하여 도출될 수 있다. 시뮬레이션을 위해, 예를 들어 단일 에너지 포인트, 전이 상태, 에너지 표면 스캔 및 로컬/글로벌 에너지 최소값과 같은 방법을 사용하는 양자 화학 시뮬레이션이 사용될 수 있다. 예를 들어, 밀도 범함수 이론(DFT: Density Functional Theory), 하트리-폭(HF: Hartree-Fock), 자체 일관성 장(SCF: Self Consistent Field) 및 전체 구성 상호작용(FCI: Full Configuration Interaction)과 같은 다양한 이론이 이러한 시뮬레이션 방법과 연계하여 사용될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 확산, 탈착 및 핵 형성과 같은 다양한 이벤트는 초기 상태, 전이 상태 및 최종 상태의 상대적 에너지를 조사함으로써 시뮬레이션될 수 있다. 예를 들어, 전이 상태와 초기 상태 사이의 상대적 에너지 차이는 일반적으로 다양한 이벤트와 관련된 활성화 에너지의 상대적으로 정확한 추정치를 제공할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "실질적으로", "실질적인", "대략적으로"및 "약"은 작은 변형을 나타내고 설명하기 위해 사용된다. 이벤트 또는 상황과 연계하여 사용되는 경우, 상기 용어는 이벤트 또는 상황이 정확하게 발생하는 경우뿐만 아니라 이벤트 또는 상황이 가까운 근사치로 발생하는 경우를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 수치와 연계하여 사용되는 경우, 상기 용어는 ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하 또는 ±0.05% 이하와 같이 해당 수치의 ±10% 이하의 변동 범위를 지칭할 수 있다.
일부 실시형태의 설명에서, 다른 구성 요소 "상" 또는 "위"에 제공되거나 다른 구성 요소를 "덮어" 또는 "덮는" 구성 요소는 전자의 구성 요소가 후자의 구성 요소 상에 직접적으로 있는 (예컨대, 이와 물리적 접촉으로) 경우뿐만 아니라 전자의 구성 요소와 후자의 구성 요소 사이에 하나 이상의 게재하는 구성 요소가 위치되는 경우를 포함할 수 있다.
본원에 예 적으로 설명된 실시형태는 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 구성 요소 또는 구성 요소들, 제한 또는 제한들의 부재하에 적합하게 실시될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "함유하는" 등은 제한없이 광범위하게 읽혀 져야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명의 용어로 사용되었으며, 이러한 용어 및 표현을 사용하여 표시 및 설명된 특징의 균등물 또는 그 일부를 배제하려는 의도는 없지만 청구된 기술의 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다는 것을 인정되었다. 또한, "필수적으로 구성된"이라는 문구는 구체적으로 언급된 구성 요소 및 청구된 기술의 기본 및 신규 특성에 구체적으로 영향을 미치지 않는 추가의 구성 요소를 포함하는 것으로 이해될 것이다. "구성된"이라는 문구는 지정되지 않은 임의의 구성 요소를 배제한다.
또한, 본 개시내용의 특징 또는 양태가 마쿠쉬(Markush) 그룹의 관점에서 설명되는 경우, 당업자는 본 개시내용이 또한 마쿠쉬 그룹의 부재의 임의의 개별 부재 또는 하위그룹의 관점에서 설명된다는 것을 인식할 것이다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 특히 서면 설명을 제공하는 관점에서, 임의의 및 모든 목적을 위해, 본원에 개시된 모든 범위는 또한 임의의 및 모든 가능한 하위범위 및 이들의 하위범위의 조합을 포함한다. 열거된 모든 범위는 동일한 범위를 최소한 동일한 절반, 3분의 1, 4분의 1, 5분의 1, 10분의 1 등으로 세분화하여 충분히 설명하고 가능하게 하는 것으로 용이하게 인식될 수 있다. 비 한정적인 예로서, 본원에서 논의된 각 범위는 하부 1/3, 중간 1/3, 상부 1/3 등으로 용이하게 세분화 수 있다. 또한 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, "최대", "적어도", "초과", "미만"등과 같은 모든 언어는 인용된 숫자를 포함하고 상기에서 토의된 바와 같이 하위범위로 이후 세분화될 수 있는 범위를 지칭한다. 마지막으로, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 범위는 각각의 개별 부재를 포함한다.
본 개시내용은 특정한 구체적인 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 이들의 다양한 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 본원에 제공된 임의의 실시예는 본 개시내용의 특정 양태를 예시하기 위한 목적으로 만 포함되며 어떠한 방식으로도 본 개시내용을 한정하려는 의도가 아니다. 본원에 제공된 임의의 실시예는 본 개시내용의 특정 양태를 예시하기 위한 목적으로 만 포함되며 어떠한 방식으로도 일정 비율로 도시될 수 없으며 본 개시내용을 한정하지 않는다. 여기에 첨부된 청구범위의 범위는 상기 설명에서 제시된 구체적인 실시형태에 의해 한정되어서는 안되며, 전체적으로 본 개시내용과 일치하는 전체 범위가 주어져야 한다. 본원에 인용된 모든 문서의 개시내용은 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
다른 실시형태는 다음의 청구범위에서 설명된다.
Claims (27)
- 광전자 장치로서,
기판;
상기 기판 위에 배치된 제1 전극;
상기 제1 전극 위에 배치된 반도체층;
상기 반도체층 위에 배치된 제2 전극으로서, 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제2 전극;
상기 제2 전극의 제1 부분 위에 배치된 핵 형성 억제 코팅; 및
상기 제2 전극의 제2 부분 위에 배치된 전도성 코팅;을 포함하며,
여기서:
상기 핵 형성 억제 코팅은 화학식 (I)의 화합물을 포함하고
(화학식 I)
상기 식에서, X1 내지 X10 중 적어도 2개는 (I-A), (I-B), (I-C), (I-D), (I-E), (I-F) 및 (I-G)로부터 각각 독립적으로 선택되고, X1 내지 X10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고;
(I-A)
(I-A)에서, A1, A2, A3, A4 및 A5는 H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고;
(I-B)
(I-B)에서, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 나머지는 H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-C)
(I-C)에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-D)
(I-D)에서, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-E)
(I-E)에서, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-F)
(I-F)에서, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; 그리고
(I-G)
(I-G)에서, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G 7, G 8, G9, G10, G11 및 G12 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G 7, G 8, G9, G10, G11 및 G12 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 광전자 장치. - 제1항에 있어서, X1, X8 및 X9 중 적어도 하나는 (I-A), (I-B), (I-C), (I-D), (I-E), (I-F) 및 (I-G)로 이루어진 군으로부터 선택되며, X4, X5 및 X10 중 적어도 하나는 (I-A), (I-B), (I-C), (I-D), (I-E), (I-F) 및 (I-G)로부터 선택되는, 광전자 장치.
- 제2항에 있어서, X2, X3, X6 및 X7는 각각 H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택되는, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, X1, X8 및 X9 중 적어도 하나는 (I-A), (I-B) 및 (I-C)로 이루어진 군으로부터 선택되며, X4, X5 및 X10 중 적어도 하나는 (I-A), (I-B) 및 (I-C)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 광전자 장치.
- 제4항에 있어서, X2, X3, X6 및 X7는 각각 H, D(중수소), F, Cl, C1-C6 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택되는, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, X1, X8 및 X9 중 적어도 하나는 (I-A)이며, X4, X5 및 X10 중 적어도 하나는 (I-B) 및 (I-C)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, X1, X8 및 X9 중 적어도 하나는 (I-A)이며, X4, X5 및 X10 중 적어도 하나는 (I-B)인, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, X1, X8 및 X9 중 적어도 하나는 (I-A)이며, X4, X5 및 X10 중 적어도 하나는 (I-C)인, 광전자 장치.
- 제6항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, A1, A2, A3, A4 및 A5 중 적어도 하나는 t-부틸, 메톡시, 트리플루오로메톡시, 메틸, 트리플루오로메틸 또는 F인, 광전자 장치.
- 제6항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, A1, A2, A3, A4 및 A5 중 최대 3개는 F인, 광전자 장치.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, C1, C2, C3, C4, C5, C6 및 C7는 H인, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, X9는 (I-A)이며, X10은 (I-D), (I-E), (I-F) 및 (I-G)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 광전자 장치.
- 제1항, 제6항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 및 X8은 H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핵 형성 억제 코팅은 약 5 nm 내지 약 100 nm의 두께를 갖는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극의 제1 부분은 상기 장치의 발광 영역에 대응하는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극의 제2 부분은 상기 장치의 비(非) 발광 영역에 대응하는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극의 제1 부분은 상기 장치의 비 발광 영역에 대응하는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극의 제2 부분은 상기 장치의 발광 영역에 대응하는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전자 장치는 유기 발광(OLED) 장치인, 광전자 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 OLED 장치는 능동 매트릭스 장치, 수동 매트릭스 OLED 장치 또는 OLED 조명 장치인, 광전자 장치.
- 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 OLED 장치는 전면 발광(top-emission) OLED 장치, 배면 발광(bottom-emission) OLED 장치 또는 양면 발광 장치인, 광전자 장치.
- 제19항, 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 OLED 장치는 빛을 투과시키도록 구성된 광 투과부를 포함하는, 광전자 장치.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 코팅은 상기 OLED 장치의 보조 전극인, 광전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 핵 형성 억제 코팅은 하기로 구성된 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 광전자 장치:
- 하기의 화합물:
- 광전자 장치로서,
기판;
상기 기판의 제1 영역을 덮는 핵 형성 억제 코팅; 및
제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 전도성 코팅으로서, 상기 전도성 코팅의 제1 부분은 상기 기판의 제2 영역을 덮는, 전도성 코팅;을 포함하며,
여기서:
상기 핵 형성 억제 코팅은 화학식 (I)의 화합물을 포함하고
(화학식 I)
X1 내지 X10 중 적어도 2개는 (I-A), (I-B), (I-C), (I-D), (I-E), (I-F) 및 (I-G)로부터 각각 독립적으로 선택되고, X1 내지 X10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고;
(I-A)
(I-A)에서, A1, A2, A3, A4 및 A5는 H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고;
(I-B)
(I-B)에서, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 및 B8 중 나머지는 H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-C)
(I-C)에서, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 및 C10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-D)
(I-D)에서, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 및 D10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-E)
(I-E)에서, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11 및 E12 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
(I-F)
(I-F)에서, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9 및 F10 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; 그리고
(I-G)
(I-G)에서, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G 7, G 8, G9, G10, G11 및 G12 중 적어도 하나는 화학식 I에 대한 부착을 나타내고, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G 7, G 8, G9, G10, G11 및 G12 중 나머지는: H, D(중수소), F, Cl, 알킬, 시클로알킬, 실릴, 플루오로알킬, 아릴알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시 및 플루오로알콕시로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 광전자 장치. - 제26항에 있어서, 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 상기 핵 형성 억제 코팅과 부분적으로 중첩하며; 그리고 상기 전도성 코팅의 제2 부분은 갭에 의해 상기 핵 형성 억제 코팅으로부터 이격되는, 광전자 장치.
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