KR20220086507A - 유기 증기 제트 프린팅 시스템 - Google Patents

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KR20220086507A
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KR
South Korea
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substrate
ovjp
print
floating table
deposition system
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KR1020210179492A
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English (en)
Inventor
켄트 크엉 구엔
스리람 크리쉬나스와미
다니엘 토엣
제프 호손
윌리엄 이 퀸
Original Assignee
유니버셜 디스플레이 코포레이션
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Abstract

OVJP를 통해 기판 상에 재료를 증착하는 시스템 및 방법이 제공된다. 기판 또는 사전 증착의 손실 또는 손상을 줄이기 위해, 하나 이상의 OVJP 프린트 바에 대해 기판을 이동 및 위치 설정하는 데 부동 테이블 및 그리퍼가 사용된다.

Description

유기 증기 제트 프린팅 시스템{ORGANIC VAPOR JET PRINTING SYSTEM}
본 출원은 2020년 12월 16일자로 출원된 미국 특허출원 제63/126,475호의 우선권 이익을 주장하며, 상기 미국 출원의 전체 내용은 참조에 의해 여기에 포함된다.
본 발명은 유기 발광 다이오드와 같은 유기 방출 디바이스를 제조하는 디바이스 및 기술과, 이를 포함하는 디바이스 및 기술에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 이점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스 전체에 걸쳐 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 대안적으로 OLED는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 통상적인 액정 디스플레이에서, 백색 백라이트에서 나온 방출이 흡수 필터를 사용하여 여과되어 적색, 녹색 및 청색 방출을 생성한다. 동일한 기법이 OLED에도 사용될 수 있다. 백색 OLED는 단일 EML 디바이스 또는 스택 구조일 수 있다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 포함될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층의 "상부에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드의 "상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매질에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매질로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상단부에 더 근접하게 나타난다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.
층, 물질, 영역, 및 디바이스는 이들이 방출하는 광의 색상에 관하여 본원에서 기술될 수 있다. 일반적으로, 본원에 사용된 바와 같이, 광의 특정 색상을 생성하는 것으로 기술된 발광 영역은 스택에서 서로 위에 배치된 하나 이상의 발광층을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "적색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 580 내지 700 nm 범위의 광을 방출하거나 이 영역에서 발광 스펙트럼의 가장 높은 피크를 갖는 것을 지칭한다. 마찬가지로, "녹색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 500 내지 600 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 방출하거나 갖는 것을 지칭하고; "청색" 층, 물질, 또는 디바이스는 약 400 내지 500 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 방출하거나 갖는 것을 지칭하고; "황색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 540 내지 600 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 갖는 것을 지칭한다. 일부 배열에서, 별개의 영역, 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 별개의 "진청색" 및 "담청색" 광을 제공할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 별개의 "담청색" 및 "진청색"을 제공하는 배열에서, "진청색" 구성요소는 "담청색" 구성요소의 피크 발광 파장보다 약 4 nm 이상 더 작은 피크 발광 파장을 갖는 것을 지칭한다. 통상적으로, "담청색" 구성요소는 약 465 내지 500 nm 범위에서 피크 발광 파장을 가지며, "진청색" 구성요소는 약 400 내지 470 nm 범위에서 피크 발광 파장을 갖지만, 이들 범위는 일부 구성에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 색 변경층은 다른 색상의 광을 해당 색상에 지정된 파장을 갖는 광으로 변환하거나 변경하는 층을 지칭한다. 예를 들어, "적색" 컬러 필터는 약 580 내지 700 nm 범위에서 파장을 갖는 광을 생성하는 필터를 지칭한다. 일반적으로, 두 가지 부류의 색 변경층: 광의 원하지 않는 파장을 제거함으로써 스펙트럼을 변경하는 컬러 필터, 및 에너지가 높은 광자를 에너지가 낮은 광자로 전환하는 색 변경층이 존재한다. "색상의" 구성요소는, 활성화되거나 사용되는 경우, 앞서 기술된 특정 색상을 갖는 광을 생성하거나 방출하는 구성요소를 지칭한다. 예를 들어, "제1 색상의 제1 발광 영역" 및 "제1 색상과 상이한 제2 색상의 제2 발광 영역"은, 디바이스 내에서 활성화되는 경우, 앞서 기술된 두 가지 상이한 색상을 방출하는 2개의 발광 영역을 기술한다.
본원에 사용된 바와 같이, 발광 물질, 층, 및 영역은 동일한 또는 상이한 구조에 의해 최종적으로 방출되는 광과는 대조적인, 물질, 층 또는 영역에 의해 초기에 생성된 광에 기초하여 서로 및 다른 구조와 구별될 수 있다. 통상적으로 초기 광 생성은 광자의 방출을 유발하는 에너지 준위 변화의 결과이다. 예를 들어, 유기 발광 물질은 초기에 청색광을 생성할 수 있으며, 이는 컬러 필터, 양자점 또는 다른 구조에 의해 적색광 또는 녹색광으로 변환되어, 완전한 발광 스택 또는 서브픽셀이 적색광 또는 녹색광을 방출할 수 있다. 이러한 경우에 초기 발광 물질 또는 층은 "청색" 구성요소로 지칭될 수 있지만, 서브픽셀은 "적색" 또는 "녹색" 구성요소이다.
일부 경우에, 1931 CIE 좌표로 발광 영역, 서브픽셀, 색 변경층 등과 같은 구성요소의 색상을 기술하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 황색 발광 물질은 복수의 피크 발광 파장을 가질 수 있으며, 앞서 기술된 바와 같이 하나는 "녹색" 영역의 엣지에 또는 그 근처에 있고, 하나는 "적색" 영역의 엣지 내에 또는 그 근처에 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이, 각각의 색상 용어는 또한 1931 CIE 좌표 색상 공간의 형태에 대응한다. 1931 CIE 색상 공간의 형태는 2개의 색상점과 임의의 추가 내부점 사이의 궤적을 따라 구성된다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 및 황색에 대한 내부 형태 파라미터는 이하에 나타낸 바와 같이 정의될 수 있다.
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OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참조로 포함되어 있다.
실시양태에 따르면, 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED)도 또한 제공된다. OLED는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 실시양태에 따르면, 유기 발광 디바이스는 소비자 제품, 전자 부품 모듈, 및/또는 조명 패널로부터 선택되는 하나 이상의 디바이스 내에 포함된다.
여기에 개시한 실시양태는, 각각 하나 이상의 프린트 헤드를 포함하는 OVJP 타입 프린트 바일 수 있는 하나 이상의 프린트 바; 기판을 유지하고 적어도 2개의 이동도로 부동 테이블(float table) 상에서의 기판의 위치를 조정하도록 구성된 하나 이상의 기판 그리퍼를 포함하는 부동 테이블; 및 하나 이상의 기판 그리퍼에 대한 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 제어부를 포함하는 증착 시스템을 제공한다. 시스템은 부동 테이블 상에 있는 기판과 하나 이상의 OVJP 프린트 바의 정렬을 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 부동 테이블은, 프린트 바 전후로 연장되도록 시스템을 통해 연장될 수도 있고, 부동 테이블은 하나 이상의 OVJP 프린트 바 아래에서 연장되는 영역에서 이동 가능할 수도 있다. 기판은 하나 이상의 OVJP 프린트 바 아래에서의 부동 테이블의 이동과 독립적으로 부동 테이블 상에서 이동 가능할 수 있고, 이에 따라 예컨대 부동 테이블 상에서의 기판의 미세 위치 조정을 허용할 수 있다.
실시양태는 또한, 기판을 마련하고, 부동 테이블 상에 기판을 배치하며, 하나 이상의 그리퍼를 사용하여 기판의 위치를 고정하고 조정하는 것에 의한 증착 시스템의 작동 방법을 제공한다. 부동 테이블 및/또는 기판이 시스템을 통해 이동될 수도 있고, 기판이 증착 시스템 내의 OVJP 프린트 바와 같은 프린트 바 아래의 영역을 통해 이동하도록 부동 테이블을 가로질러 이동될 수도 있다. 기판이 시스템을 통해 이동되는 동안, 재료가 프린트 바로부터 배출되어 기판 상에 증착될 수 있다. 증착 후, 부동 테이블 및/또는 기판은, 기판이 프린트 바 아래에 있지 않은 위치로 이동될 수 있다.
도 1은 여기에 개시한 디바이스와 기술을 사용하여 제조 가능한 유기 발광 디바이스 구조를 보여주는 도면.
도 2는 여기에 개시한 디바이스와 기술을 사용하여 제조 가능한, 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스의 예시적인 구조를 보여주는 도면.
도 3a는 여기에 개시한 프린트 엔진의 예를 보여주는 도면.
도 3b는 여기에 개시한, 프린트 헤드 레벨에서 작동하는 다수의 프린트 엔진을 지닌 프린트 바를 사용하는 시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3c는 여기에 개시한, 프린트 바 레벨에서 작동하는 단일 프린트 엔진을 사용하는 시스템의 예를 보여주는 도면.
도 3d는 여기에 개시한 다이 매니폴드, 차열부 및 관련 구성요소의 분해도.
도 3e 및 도 3f는 여기에 개시한 프린트 바의 예시적인 구성을 보여주는 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 여기에 개시한 실시양태에 따른 예시적인 OVJP 증착 시스템의 평면도 및 측면도.
도 4c는 여기에 개시한 실시양태에 따른 기판 PV 테이블의 평면도, 측면도 및 정면도.
도 4d는 진공 챔버에 위치 설정된, 여기에 개시한 실시양태에 따른 도 4a 내지 4c에 도시한 OVJP 시스템의 정면도.
도 4e는 프린트 헤드가 여기에 개시한 실시양태에 따른 PV 테이블에 포함된 예시적인 OVJP 시스템을 보여주는 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각, 기판과 프린트 바가 여기에 개시한 실시양태에 따른 도 4a 내지 도 4e에 도시한 것과 비교했을 때에 수직방향으로 뒤집힌 구성의 측면도 및 정면도.
도 6은, 기판이 활성측이 하향하는 상태로 진입하고, 기판이 여기에 개시한 실시양태에 따른 시스템을 통해 연장되는 고정식 PV 테이블 상에서 이동하는 예시적인 증착 시스템을 보여주는 도면.
도 7은 여기에 개시한 실시양태에 따라 기판이 활성측이 상향하는 상태로 위치 설정된, 도 6과 유사한 예시적인 시스템을 보여주는 도면.
도 8은, 기판의 비활성 후면이 여기에 개시한 실시양태에 따른 상부 PV 테이블에 의해 유지되는, 도 6의 예와 유사한, 기판이 활성측이 하향하는 상태로 구성된 예시적인 증착 시스템을 보여주는 도면.
도 9는, 기판이 도 6 및 도 7에서와 같이 시스템 내로 진입할 시에 공기 테이블 상에서 지지되지 않고, 대신 여기에 개시한 실시양태에 따라 진공 척이나 유사한 디바이스에 의해 활성측이 하향도록 위로부터 유지되는 예시적인 증착 시스템의 정면도.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자 상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메커니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메커니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌 [Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌 [Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 인광은 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이러한 다양한 층 뿐만 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합이 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 한 예는 미국 특허출원 공개공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 m-MTDATA가 F4-TCNQ로 도핑된 것이 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 그 전문이 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터 증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다.
도 2는 역구조 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역구조" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 개시내용의 실시양태는 다양한 다른 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 다른 물질 및 구조가 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로 기재될 수 있다. 한 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 중합체 물질로 구성된 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
본원에 개시된 일부 실시양태에서, 도 1-2에 도시된 발광층(135) 및 발광층(220)과 같은 발광층 또는 물질은 각각 양자점을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 "발광층" 또는 "발광 물질"은, 당업자의 이해에 따라 달리 명시적으로 또는 문맥으로 나타내지 않는 한, 유기 발광 물질 및/또는 양자점 또는 등가 구조를 포함하는 발광 물질을 포함할 수 있다. 이러한 발광층은 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터에 의해 방출된 광을 변환하는 양자점 물질만을 포함할 수 있거나, 또는 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터를 또한 포함할 수 있거나, 또는 전류 인가로부터 직접 발광할 수 있다. 마찬가지로, 색 변경층, 컬러 필터, 상향 변환 또는 하향 변환 층 또는 구조는 양자점을 함유하는 물질을 포함할 수 있지만, 그러한 층은 본원에 개시된 바와 같이 "발광층"으로 간주되지 않을 수 있다. 일반적으로, "발광층" 또는 물질은 초기 광을 방출하는 물질이며, 이는 컬러 필터 또는 디바이스 내에서 초기 광을 스스로 방출하지 않는 다른 색 변경층과 같은 다른 층에 의해 변경될 수 있지만 발광층에 의해 방출된 초기 광에 기초하여 상이한 스펙트럼 함량의 변경된 광을 재방출할 수 있다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 OVJP와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬기 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물 뿐만 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 중합체 물질 및 비중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동시에 증착되어야 한다. 중합체 대 비중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위일 수 있다. 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비중합체 물질의 혼합물은 실질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
일부 실시양태에서, 애노드, 캐소드, 또는 유기 발광층 위에 배치된 새로운 층 중 적어도 하나는 강화층으로서 기능한다. 강화층은, 이미터 물질에 비방사적으로 결합하고 여기된 상태 에너지를 이미터 물질로부터 비방사 모드의 표면 플라즈몬 폴라리톤으로 전달하는 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 플라즈몬 물질을 포함한다. 강화층은 유기 발광층으로부터 임계 거리 이내에 제공되며, 여기서 이미터 물질은 강화층의 존재로 인해 총 비방사성 붕괴 속도 상수와 총 방사성 붕괴 속도 상수를 가지며 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 곳이다. 일부 실시양태에서, OLED는 아웃커플링층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 유기 발광층의 반대측의 강화층 위에 배치된다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 강화층으로부터 발광층의 반대측에 배치되지만 여전히 강화층의 표면 플라즈몬 모드로부터 에너지를 아웃커플링한다. 아웃커플링층은 표면 플라즈몬 폴라리톤으로부터의 에너지를 산란시킨다. 일부 실시양태에서 이 에너지는 광자로서 자유 공간에 산란된다. 다른 실시양태에서, 에너지는 표면 플라즈몬 모드로부터 비제한적으로 유기 도파 모드, 기판 모드, 또는 다른 도파 모드와 같은 디바이스의 다른 모드로 산란된다. 에너지가 OLED의 비자유 공간 모드로 산란되는 경우, 다른 아웃커플링 스킴을 통합하여 해당 에너지를 자유 공간으로 추출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 강화층과 아웃커플링층 사이에 하나 이상의 개재층이 배치될 수 있다. 개재층(들)의 예는 유기, 무기, 페로브스카이트, 산화물을 포함한 유전체 재료일 수 있고, 이들 재료의 스택 및/또는 혼합물을 포함할 수 있다.
강화층은 이미터 물질이 존재하는 매체의 유효 특성을 변경하여, 하기 중 어느 것 또는 모두를 초래한다: 발광 속도 저하, 발광 라인 형상의 변경, 각도에 따른 발광 강도 변화, 이미터 물질의 안정성 변화, OLED의 효율 변화, 및 OLED 디바이스의 감소된 효율 롤-오프. 캐소드측, 애노드측, 또는 양측 모두에 강화층을 배치하면 앞서 언급한 효과 중 어느 것을 이용하는 OLED 디바이스가 생성된다. 본원에서 언급되고 도면에 도시된 각종 OLED 예에서 설명된 특정 기능성 층 외에도, 본 개시내용에 따른 OLED는 OLED에서 흔히 마련되는 임의의 다른 기능성 층을 포함할 수 있다.
강화층은 플라즈몬 물질, 광학 활성 메타물질, 또는 하이퍼볼릭 메타물질로 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 플라즈몬 물질은 전자기 스펙트럼의 가시 광선 또는 자외선 영역에서 유전 상수의 실수부가 0과 교차하는 물질이다. 일부 실시양태에서, 플라즈몬 물질은 적어도 하나의 금속을 포함한다. 이러한 실시양태에서 금속은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 이들 재료의 합금 또는 혼합물, 및 이들 재료의 스택 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 메타물질은, 상이한 물질로 구성된 매체로서, 매체 전체가 그 물질 부분의 합과는 상이하게 작용하는 매체이다. 특히, 본 출원인은 광학 활성 메타물질을 음의 유전율과 음의 투과율을 모두 가진 물질로서 정의한다. 한편, 하이퍼볼릭 메타물질은 유전율 또는 투과율이 다른 공간 방향에 대해 다른 부호를 갖는 이방성 매체이다. 광학 활성 메타물질 및 하이퍼볼릭 메타물질은 매체가 빛의 파장 길이 규모에서 전파 방향으로 균일하게 나타나야 한다는 점에서 분산 브래그 반사경(Distributed Bragg Reflector, "DBR")과 같은 다른 많은 포토닉 구조와 엄격하게 구분된다. 당업자가 이해할 수 있는 용어를 사용하여: 전파 방향에서 메타물질의 유전 상수는 유효 매체 근사치로 설명될 수 있다. 플라즈몬 물질과 메타물질은 다양한 방식으로 OLED 성능을 향상시킬 수 있는 빛의 전파를 제어하는 방법을 제공한다.
일부 실시양태에서, 강화층은 평면층으로서 제공된다. 다른 실시양태에서, 강화층은, 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 파장 사이즈의 피처, 또는 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 서브파장 사이즈의 피처를 갖는다. 일부 실시양태에서, 파장 사이즈의 피처 및 서브파장 사이즈의 피처는 샤프한 엣지를 갖는다.
일부 실시양태에서, 아웃커플링층은, 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 파장 사이즈의 피처, 또는 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 서브파장 사이즈의 피처를 갖는다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 복수의 나노입자로 구성될 수 있으며 다른 실시양태에서 아웃커플링층은 재료 위에 배치된 복수의 나노입자로 구성된다. 이들 실시양태에서 아웃커플링은 복수의 나노입자의 사이즈를 변화시키는 것, 복수의 나노입자의 형상을 변화시키는 것, 복수의 나노입자의 재료를 변화시키는 것, 상기 재료의 두께를 조정하는 것, 복수의 나노입자 상에 배치된 상기 재료 또는 추가 층의 굴절률을 변화시키는 것, 강화층의 두께를 변화시키는 것, 및/또는 강화층의 재료를 변화시키는 것 중 적어도 하나에 의해 조정 가능할 수 있다. 디바이스의 복수의 나노입자는 금속, 유전체 재료, 반도체 재료, 금속의 합금, 유전체 재료의 혼합물, 하나 이상의 재료의 스택 또는 층, 및/또는 1종의 재료의 코어로서, 상이한 종류의 재료의 쉘로 코팅된 코어 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은, 금속이 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 이들 재료의 합금 또는 혼합물, 및 이들 재료의 스택으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자로 구성된다. 복수의 나노입자는 그 위에 배치되는 추가 층을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광의 편광은 아웃커플링층을 사용하여 조정될 수 있다. 아웃커플링층의 차원수 및 주기성을 변화시킴으로써 공기에 우선적으로 아웃커플링되는 편광의 유형을 선택할 수 있다. 일부 실시양태에서 아웃커플링층은 또한 디바이스의 전극으로서 작용한다.
형광 OLED의 내부 양자 효율(IQE)은 지연 형광을 통해 25% 스핀 통계 한계를 초과할 수 있다고 여겨진다. 본원에 사용된 바와 같이, 두 가지 유형의 지연 형광, 즉 P형 지연 형광 및 E형 지연 형광이 존재한다. P형 지연 형광은 삼중항-삼중항 소멸(TTA)로부터 생성된다.
반면, E형 지연 형광은 두 삼중항의 충돌에 의존하지 않지만, 삼중항 상태와 단일항 여기 상태 사이의 열 집단(thermal population)에 의존한다. E형 지연 형광을 생성할 수 있는 화합물은 매우 작은 단일항-삼중항 갭을 가져야 한다. 열에너지는 삼중항 상태에서 단일항 상태로의 전이를 활성화시킬 수 있다. 이러한 유형의 지연 형광은 열 활성화 지연 형광(TADF)으로도 알려져 있다. TADF의 뚜렷한 특징은 온도가 상승하면 열에너지의 증가로 인해 지연 성분이 증가한다는 것이다. 역 시스템간 교차 속도가 삼중항 상태에서 비방사 붕괴를 최소화할 만큼 충분히 빠른 경우, 다시 채워진(back populated) 단일항 여기 상태의 분율은 잠재적으로 75%에 도달할 수 있다. 총 단일항 분율은 100%일 수 있으며, 이는 전기적으로 생성된 엑시톤에 대한 스핀 통계 한계를 훨씬 초과하는 것이다.
E형 지연 형광 특성은 엑시플렉스 시스템 또는 단일 화합물에서 찾을 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, E형 지연 형광은 발광 물질이 작은 단일항-삼중항 에너지 갭(ΔES-T)을 가지는 것을 필요로 한다고 여겨진다. 유기, 비금속 함유 도너-억셉터 발광 물질은 이를 달성할 수 있다. 이러한 물질에서의 발광은 보통 도너-억셉터 전하 이동(CT) 유형 발광으로 특징지어진다. 이러한 도너-억셉터 유형 화합물에서 HOMO 및 LUMO의 공간적 분리는 보통 작은 ΔES-T를 유도한다. 이러한 상태는 CT 상태를 포함할 수 있다. 많은 경우에, 도너-억셉터 발광 물질은 아미노 또는 카르바졸 유도체와 같은 전자 도너 모이어티와 N 함유 6원 방향족 고리와 같은 전자 억셉터 모이어티를 연결함으로써 구성된다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블 디스플레이, 폴더블 디스플레이, 스트레처블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 대각선이 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메커니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블, 폴더블, 스트레처블 및 곡면 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.
일부 실시양태에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 RGB 픽셀 배열, 또는 화이트 플러스 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드 헬드 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 미만이거나 면적이 50 제곱인치 미만인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 이상이거나 면적이 50 제곱인치 이상인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 조명 패널이다.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 화합물은 발광 도펀트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 상기 화합물은 일부 실시양태에서 발광 도펀트일 수 있고, 한편 상기 화합물은 다른 실시양태에서 비발광 도펀트일 수 있다.
유기층은 호스트를 포함할 수도 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 사용되는 호스트는 전하 수송에서 거의 역할을 하지 않는 a) 양극성, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 넓은 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다.
기타 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 매우 다양한 기타 물질과의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 매우 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 이하에 기재되거나 언급된 물질은 본원에 개시된 화합물과의 조합에 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예시이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타 물질을 식별하기 위해 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 발광층 및 비발광층 및 배열을 위해 다양한 물질이 사용될 수 있다. 적합한 물질의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2017/0229663호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 참고로 포함된다.
전도성 도펀트:
전하 수송층은 전도성 도펀트로 도핑되어 이의 전하 캐리어 밀도를 실질적으로 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 이의 전도성을 변화시킬 것이다. 전도성은 매트릭스 물질에서 전하 캐리어를 생성시킴으로써 증가되며, 도펀트의 유형에 따라, 반도체의 페르미 준위에서의 변화가 달성될 수도 있다. 정공 수송층은 p형 전도성 도펀트로 도핑될 수 있고 n형 전도성 도펀트는 전자 수송층에 사용된다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 제한되지 않으며, 화합물이 통상적으로 정공 주입/수송 물질로 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
EBL:
전자 차단층(EBL)은 발광층을 떠나는 전자 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 보다 더 삼중항 에너지를 갖는다. 한 양태에서, EBL에 사용되는 화합물은 이하에 기재된 호스트들 중 하나와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
HBL:
정공 차단층(HBL)은 발광층을 떠나는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.
ETL:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도성을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특별히 제한되지는 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 이들이 통상적으로 전자를 수송하는 데 사용되는 한 사용될 수 있다.
전하 생성층(CGL):
탠덤형(tandem) 또는 적층형 OLED에서, CGL은 성능 면에서 필수적인 역할을 수행하며, 이는 각각 전자와 정공을 주입하기 위한 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 구성된다. 전자와 정공은 CGL 및 전극으로부터 공급된다. CGL에서 소모된 전자와 정공은 각각 캐소드와 애노드로부터 주입된 전자와 정공에 의해 다시 채워지며; 그 후, 바이폴라 전류는 점차적으로 정상 상태에 도달한다. 통상의 CGL 물질은 수송층에서 사용되는 n 및 p 전도성 도펀트를 포함한다.
앞서 개시한 바와 같이, 종래의 OVJP 공정은 통상적으로 프린트 노즐을 통해 고온 가스상 혼합물에 활성 유기 AMOLED 재료와 같은 유기 재료를 분배하는 것을 수반한다. 종래의 OVJP 프로세스는 통상적으로 10 Torr 내지 1 Atm(760 Torr)의 압력 범위를 이용한다. 프린트 노즐은 마이크로 전자기계(MEMS), 마이크로 가공, 3D 프린팅 또는 유사한 공정을 이용하여 제조될 수 있다. OVJP 증착기 디바이스의 예시적인 구조가 여기에 제공되지만, 일반적으로 여기에 개시된 "프린트 바"는 각각 하나 이상의 프린트 다이를 포함하는 하나 이상의 "프린트 헤드"를 포함할 수 있다. 프린트 헤드는 통상적으로 프린트 헤드에 있는 각각의 프린트 다이에 대한 인터페이스를 포함하며, 상기 인터페이스는 기계적 마운트, 가스 전달부, 배기 인터페이스, 가열 구성요소 등을 포함한다. 프린트 바 상에 다수의 프린트 헤드를 사용함으로써, 예컨대 기판 상에 다수의 픽셀을 동시에 프린팅할 수 있다. 프린트 바 자체는 증착 공정을 용이하게 하기 위해 가열될 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는, 기판과 프린트 바 사이의 근접도에 대한 정밀하고 효율적인 제어를 허용하면서, 증착 챔버 내에서 하나 이상의 프린트 바를 통과하도록 기판을 효율적으로 이송할 수 있는 다양한 시스템 및 기술을 제공한다. 이것은 종국에는 시스템에 의해 프린팅되는 층들의 두께 및 균일도(어플리케이션마다 변할 수 있음)에 대한 정밀 제어를 허용할 수 있다. 예컨대, 상이한 크기 및 타입의 디스플레이 패널은 상이한 두께, 공차 등을 요구할 수 있다. 프린트 바 및 기판은 또한 서로에 대해 이동 가능하여, 예컨대 프린트 바가 기판에 수직하게 또는 평행하게 배열되거나, 기판이나 시스템에 대해, 예컨대 주 y축에 대해 임의의 다른 원하는 각도로 배열될 수 있다. 기판은 또한 주 y축은 또한 프로세싱 동안에, 즉 주 y축으로 시스템을 통과해 이동할 때에 다른 방향으로 회전되거나 병진 이동될 수 있다. 예컨대, 서브픽셀 또는 유사 피쳐를 프린팅하는 경우, 재료는 y축을 따라 프린팅될 수 있고, 서브픽셀 또는 서브픽셀 세트가 프린팅된 후, 기판은 하나의 서브픽셀 위치를 x 방향을 따라 변위시키는 등에 의해 다른 방향으로 이동될 수 있다. 상기한 공정은, 예컨대 다중 성분 또는 다색 서브픽셀을 프린팅하는 데 사용될 수 있다. 여기의 다양한 예시적인 구성으로 도시하고 설명하는 바와 같이, 프린트 헤드는 통상적으로 프로세싱 동안의 기판 동작 방향에 수직하게 배치되지만, 기판 및/또는 플랫 테이블과 같은 기판 캐리어가 프린트 바에 대해 회전 이동 가능할 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는, OVJP를 통해 재료가 프린팅될 기판과 임의의 다른 표면 간의 직접적인 물리적 접촉이 거의 또는 전혀 없거나, 일부 실시양태에서 단지 임시 또는 일시적인 물리적 접촉만이 있는 구성을 제공한다. 이는 바람직하지 않은 전압 생성 및/또는 정전 방전(ESD)의 기회를 줄이고, 이에 따라 디스플레이 뒤판 또는 AMOLED층과 같은 기판, 사전 증착층 및 하부 전기 회로에 대한 관련 손상을 최소화하거나 제거한다. 여기에 개시된 대부분의 증착 시스템에서, 기판은 임의의 기판과 물리적으로 접촉하지 않는다. 그러나, 일부 실시양태에서 기판은 기판의 후방(비활성)측의 중실 이동 진공 척과 접촉할 수 있다. 상기한 디바이스가 사용되는 경우, 이 디바이스는 척의 진공을 줄이고 척으로부터 기판을 제거하기 위해, 이오나이저 및 적절한 ESD 안전 기술과 같은 ESD 최소화 기술을 포함할 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는 소정 범위의 기판 타입 및 크기에 대한 증착을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 유리 및 OLED에 사용되는 것으로 알려진 기타 재료가, 여기에 개시된 시스템에 의해 재료를 프린팅하는 기판으로서 사용될 수 있다. 종래의 OLED 제조 시스템 및 유사 시스템은, 시스템 내에서 기판을 이동시키는 데 기인하는 증가된 모멘텀과 기판의 비지지 부분의 휨 가능성으로 인해 매우 큰 유리 기판과 같은 일부 기판에 대한 조작 및 프린팅에 있어서 어려움을 겪을 수 있다. 그러나, 기판을 모든 지점에서 물리적으로 지지하는 것은, 기판의 손상 또는 오염 우려로 인해 일반적으로 바람직하지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 여기에 개시된 실시양태는 압력-진공 부동 테이블 및 아래에서 더 상세히 설명하는 다른 구성요소의 다양한 조합을 이용한다. 이러한 실시양태에서는, 손상 및 오염의 우려가 크게 감소된 상태로 비교적 크고 민감한 기판을 조작하는 것이 가능하다. 여기에 개시된 실시양태는 1 내지 5 m 이상의 엣지 측정값을 갖는 기판을 효율적으로 조작하고 이 기판 상에 재료를 효율적으로 증착할 수 있다. "마더 글래스(mother glass)"라고 하는 대형 기판도 또한 여기에 개시된 증착 시스템을 통해 단일 패스로 또는 소수 회의 패스 - 이 패스 후 대형 기판의 개별 디바이스로 분리됨 - 로 다수의 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 현재 10 세대 또는 11 세대 마더 글래스는 통상적으로 약 2940mm × 3370mm의 치수를 가지며, 이러한 크기의 기판은 여기에 개시된 실시양태에 의해 성공적으로 조작 및 가공될 수 있다. 보다 일반적으로, 임의의 종횡비로 1, 2, 3, 4 또는 5 m의 최대 엣지 측정값을 갖는 기판이 여기에 개시된 임의의 실시양태에 의해 조작 및 가공될 수 있다.
여기에 개시된 시스템은 압력 조절식 로드 로크 챔버를 통해 입력 기판, 즉 OVJP에 의해 재료가 증착되는 기판을 받아들일 수 있다. 기판은, 재료가 그 위에 증착되고 난 후에 동일한 입력 로크 또는 개별 출력 로드 로크로 출력되어, 다양한 제조 시스템 및 기술로 통합될 수 있다. 예컨대, 여기에 개시된 증착 시스템은, 기판이 제조 공정 전반에 걸쳐 일방향으로 이동하는 인라인 제조 시스템 및 공정에서 사용될 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는 다수의 프린트 바를 포함할 수 있으며, 다수의 프린트 바 각각은 하나 이상의 프린트 다이 및/또는 각각 하나 이상의 프린트 다이를 포함하는 소형 프린트 바를 포함할 수 있다. 각각의 프린트 다이는 여기에 개시된 "프린트 엔진"에 캡슐화된다. 여기에서 사용되는 "프린트 엔진"은 가스 입력부(들),가스 배기부(들), 높이 측정 및 관련 프린트 다이의 능동 높이 제어를 위한 일체형의 일관된 프레임워크를 제공하는 구성요소 또는 서브시스템이다. 일반적으로, 여기에 개시된 프린트 바는 하나 이상의 프린트 엔진을 포함한다.
다수의 프린트 바의 사용은 단일 공정 챔버 내에서 다수의 화학물을 분배하는 능력, 종래의 시스템에 대해 해당 시스템을 로딩하고 언로딩하는 시간의 감소, 향상된 프린트 균일도 등과 같은 시스템에서의 유연성을 가능하게 할 수 있다. 다수의 및/또는 소형의 프린트 바의 사용은 또한 보다 큰 유연성을 가능하게 한다. 일부 구성에서, 각각의 소형 프린트 바는, 시스템을 통과하는 기판의 동작에 수직하게, 기판 동작에 평행하게, 및/또는 기판에 대해 수직(z) 방향으로, 즉 재료가 증착되는 기판 표면에 접근 또는 이 기판 표면으로부터 멀어지게 이동하도록 제어 가능할 수 있다.
여기에 개시된 프린트 바는 시스템에 의해 가공되는 기판의 폭을 가로질러 연장되도록 시스템의 폭에 걸쳐 있을 수 있고, 이에 의해 기판의 임의의 부분 상의 증착을 가능하게 한다. 다수의 프린트 바가 사용되는 경우, 프린트 바는 인라인 또는 엇갈린 구성으로 배열될 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는 OVJP 프린트 노들에 대한 기판의 정밀한 위치 설정을 허용하기 위해 기판 및/또는 시스템의 다른 구성요소의 물리적 동작 제어의 범위 및 다양성을 허용한다. 예컨대, 기판의 위치 설정은, 기판의 평면에서 그리고 프린트 바를 향하거나 멀어지는 수직방향 모두에서 능동 위치 설정 조정을 이용하여 기판이 하나 이상의 프린트 바를 지나 이동할 때에 제어될 수 있다.
일반적으로, 프린트 바의 OVJP 노즐 평면에 평행하거나 거의 평행한, 바람직하게는 1 내지 10도 미만, 바람직하게는 5도 미만, 보다 바람직하게는 1도 미만의 각을 이루는 평면에서 기판의 표면을 유지하는 것이 바람직하다. 보다 일반적으로, 여기에 개시된 실시양태는 프린트 바와 기판 사이의 간극을 목표 분리값에 근접하게 하는 정밀 조정을 허용하는 물리적 제어부를 포함하며, 이는 시스템이 기판을 증착의 공정 윈도우(process window) 내에 유지하는 것을 가능하게 한다. 이와 유사하게, 시스템의 동작축의 일부 또는 전부가, 예컨대 실시간 제어기를 사용하여 동기화될 수 있고, 이에 따라 프린트 바와 기판의 정밀하고 조직화된 조정이 가능하다. 일부 실시양태에서, 기판은 또한 기판 상에서 상이한 디스플레이 및/또는 뒤판 방위를 지원하도록, 증착 재료에 대한 상이한 구성요소의 방위를 허용하기 위해 증착 시스템 내부에서 회전될 수 있다. 시스템의 다양한 제어식 동작도 또한 기판이 다수 패스로 하나 이상의 프린트 바를 통과하게 하여, 예컨대 다수의 프린트 바에 의한 동시 프린팅, 하나 이상의 프린트 바로부터의 반복되는 순차적인 프린팅, 하나 또는 다수의 프린트 바를 통한 패턴형 프린팅 등을 허용한다.
실시양태는 프린트 바를 통과하는 기판 동작의 방향을 따라 증착 시스템을 통해 이동 가능한 검사 및/또는 교정용 서브시스템을 포함할 수 있다. 상기한 구성요소는 프린트 바 및 노즐의 인시추식(in-situ) 주기적 검사 및 계측을 허용할 수 있다. 예컨대, 시스템에는 광학, 열 및 기타 센서가 탑재될 수 있으며, 이러한 센서는 또한 프린트 바에 평행한 방향으로 이동 가능하고, 이에 따라 임의의 프린트 바의 임의 위치를 검사할 수 있다. 프린트 바 검사로부터 수집된 데이터는, 예컨대 프린트 헤드나 기판 동작을 동적 조정하기 위해 또는 필요한 클리닝을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 데이터는 또한 가능한 고장을 예측하는 데 사용될 수 있고, 예측 가능한 시스템 유지 관리를 허용할 수 있다.
실시양태는 OVJP 프린트 노즐 및 기타 구성요소로부터 방출되는 고온 가스 혼합물에 의해 생성되는 열을 관리하기 위한 다양한 구성요소 및 기술을 포함할 수 있다.
여기에 개시한 OVJP 증착 시스템은 다른 타입의 OVJP 시스템과 같은 종래의 OLED 증착 시스템과 마찬가지로 진공 챔버 내에 배치될 수 있다. 여기에 개시한 실시양태에서, 동작 시스템은, 예컨대 여기에 개시된 바와 같이 전략적으로 위치하는 피드스루를 통해 정상적인 대기(챔버 외부)로부터 작동하는 격리 메터니즘을 통해 진공 챔버벽으로부터 격리될 수 있다.
앞서 개시한 바와 같이, 여기에 개시된 OVJP 프린트 다이는 프린트 엔진을 통해 하나 이상의 바에서 캡슐화될 수 있다. 여기에서 사용되는 프린트 엔진은 하나 이상의 프린트 바, 입력 가스 흐름 및 배기 흐름에 대한 관련 인터페이스, 높이 센서(존재하는 경우), 및 높이 조정 메커니즘(존재하는 경우)을 포함하는 서브시스템으로 칭한다. 도 3a 내지 도 3d는 개시한 프린트 엔진의 예를 보여준다. 도 3a는 개별 프린트 엔진을 보여준다. 도 3a의 예는 상향 방향으로, 즉 노즐이 "위"(페이지의 상부)를 향하도록 배향되어 있다. 기판이 프린트 헤드 아래, 즉 프린트 헤드에 대한 중력 방향으로 위치 설정되는 실시양태의 하향 프린트 헤드의 경우에도 동일한 배열 및 구성이 이용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 그러나, 여기에서 사용되는 바와 같이 기판은 프린트 바 "아래"에 배치된 것으로 설명될 수 있고, 프린트 바는, 중력 방향에 대한 구성요소의 배열과 무관하게 프린트 바의 OVJP 노즐로부터 배출되는 재료가 기판을 향해 배출되도록 2개가 구성되는 경우 기판 "위"에 있는 것으로 설명될 수 있다.
도 3b는 프린트 헤드 레벨에서 작동하는 다수의 프린트 엔진을 지닌 프린트 헤드를 사용하는 시스템의 예를 보여주며, 즉 각각의 프린트 헤드는 높이 센서 및 수직 위치 제어부를 포함한다. 도 3c는 프린트 바 레벨에서 작동하는 단일 프린트 엔진을 갖는 유사한 구성을 보여주며, 즉 프린트 바는 다수의 프린트 헤드를 갖지만, 프린트 바 전체를 위한 단일 수직 위치 제어부를 갖는다. 도 3b에서는 각각의 프린트 헤드가 개별 높이 소스를 포함하는 반면, 도 3c에서는 프린트 바가 하나 이상의 높이 센서와, 프린트 바 전체의 높이를 제어하는 높이 조정기를 포함한다. 앞서 개시한 바와 같이, 프린트 엔진은 OVJP 업계에 알려져 있는, 프린트 헤드 서브조립체(310) - 이 서브조립체는 하나 이상의 가열 요소(305), OVJP 이송 노즐, 및 기타 표준 OVJP 증착기 구성요소를 포함할 수 있음 - 에 포함되는 프린트 다이(307)를 포함할 수 있다. 다이 매니폴드, 차열부 및 기타 관련 구성요소의 분해도가 도 3d에 도시되어 있다. 개별 또는 프린트 바 레벨 높이 조정기가 사용되는지와 무관하게, 프린트 엔진이 액추에이터에 부착된 레버와 같은 높이 제어(z 방향) 메커니즘(315)을 포함할 수 있으며, 이 메커니즘은 프린트 헤드의 높이 및/또는 배향을 조정하는 데 사용될 수 있다. 각각의 프린트 헤드가 개별 높이 센서 및 조정기를 갖는 실시양태에서, 높이 센서(320)는 지지 구조체(323)의 외측 엣지에 배열될 수도 있고, 이와 달리 기판에 대한 프린트 헤드의 상대 높이를 검출하고 조정을 허용하도록 배열될 수 있다. 전체 조립체는 하부 지지 구조체(321)에 의해서도 또한 지지될 수 있다. 혼합 챔버(322)가 소스 챔버(325)로부터 받은 1종 이상의 재료의 혼합을 허용할 수 있다. 프린트 다이는 또한 배기부(327)와 유체 연통될 수 있고, 이에 따라 예컨대 증착 시스템의 작동 중에 프린트 헤드 노즐과 기판 사이의 영역에서 가스 및 기타 재료의 제거를 허용하고, 각각의 노즐을 빠져나가는 재료의 측방 확산을 제한하여, 인접한 노즐들 사이의 크로스토크(cross-talk)를 제한 또는 방지할 수 있다. 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 프린트 바(301)는 다수의 프린트 헤드(300)를 포함할 수 있다. 가스 입력부 및 배출부에 대한 프린트 엔진 인터페이스는 분배 매니폴드의 사용을 통한 것이다. 단일 매니폴드가 다수의 프린트 엔진 또는 하나의 엔진을 위해 사용될 수 있다. 특히, 도 3a 내지 도 3d에 도시한 바와 같은 프린트 엔진의 사용은 기판 동작에 대해 여기에서 설명하는 장치 및 구성과 독립된다. 즉, 도 3a 내지 도 3d에 도시한 프린트 바 및 프린트 헤드 구성은,프린트 헤드를 기판 배향에 따라 상향 또는 하향 방향으로 프린팅하도록 배향시키는 등과 같이 여기에 개시된 임의의 실시양태를 적절히 변경하여 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 프린트 엔진은 도 3d에 도시한 열차폐 구성과 같은 고온 프린트 다이로부터의 열 부하를 관리하는 설계 피쳐를 포함할 수 있고, 이러한 설계 피쳐는 작동 중에 고온 프린트 헤드로부터 주위를 완전히 격리하도록 프린트 헤드와 타이트하게 합체될 수 있다.
여기에 개시한 실시양태는, 각각 하나 이상의 프린트 헤드를 포함하는 하나 이상의 프린트 바를 사용할 수 있다. 앞서 개시한 바와 같이, 다수의 프린트 바를 사용하는 실시양태에서, 프린트 바는, 예커대 도 3e에 도시한 바와 같이 선형 배열로 위치 설정될 수도 있고, 도 3f에 도시한 바와 같이 서로에 대해 엇갈리게 배열될 수도 있으며, 각각의 도면은 OVJP 시스템 내의 기판을 투시하여 봤을 때에 대표적인 프린트 바(350, 360) - 각각 3개의 프린트 헤드(351, 352, 353; 및 365, 366, 367)를 각각 포함함 - 의 도면을 보여준다. 예컨대, 프린트 다이는 각각의 다이의 단부에 프린트 장치를 위해 사용 불가한 배제 영역을 가질 수 있으며, 이 배제 영역은 다이를 가공하고 다이를 프린트 엔진에 부착하기 위해 사용된다. 그러한 인접 다이들이 서로 바로 인접하면, 다이가 서로 맞닿는 위치에 구멍이 없을 수 있다; 이 경우, 이러한 영역을 해결하기 위해 엇갈린 배열이 선호될 수 있다. 일반적으로 엇갈린 배열 및 선형 배열 모두가 디스플레이 패널이나 영역과 같은 선택된 영역을 1회 이상의 패스로 프린팅하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 통상 엇갈린 배열은 단부 배제 영역이 없는 선형 배열보다 프린트 바에 조립하기가 더 간단하고 효율적일 수 있다. 엇갈린 배열은 또한 기판의 동일한 영역 위에 증착하는 중첩 평행 바를 사용하는 것에 의해 시스템을 통해 패널 기판의 더 적은 회수의 패스를 이용하여 55" 이상의 디스플레이 패널을 제조하는 것과 같이 비교적 넓은 영역에 걸친 재료의 증착을 허용할 수 있고, 이에 의해 프린트 헤드 아래에서 더 적은 회수의 기판 스캔으로 보다 두꺼운 증착을 허용할 수 있다. 도 3f에서와 같은 엇갈린 배열이 사용되는 경우, 도 3f의 프린트 헤드(353, 365)와 같은, 프린트 바의 인접한 단부에 있는 프린트 헤드는 다른 프린트 바의 프린트 헤드와 중첩될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각, 여기에 개시된 실시양태에 따른 예시적인 OVJP 증착 시스템의 평면도 및 측면도를 보여준다. 압력-진공(PV) 부동 테이블(405) - 여기에서 그리고 당업계에서 "PV 테이블" 또는 "부동 테이블"이라고도 할 수 있음 - 은 기판의 비활성 후면 상의 유리 기판을 지지한다. 부동 테이블은, 예컨대 질소 또는 기타 적절한 가스를 사용하여 진공/공기 쿠션을 제공하고, PV 테이블의 하나 이상의 측면, 바람직하게는 PV 테이블의 4개 측면 모두의 둘레에 위치 설정된 하나 이상의 그리퍼(420)를 포함할 수 있다. 이 실시양태 그리고 기타 실시양태에서 기판은 물리적으로 최소 접촉 영역을 갖는 기판 그리퍼 이외의 다른 것과는 물리적으로 접촉하지 않기 때문에, 마찰로 인한 정전하 축적 가능성은 최소가 된다. PV 테이블(405) 전체는 시스템을 통해 이동(401)의 주 y방향을 따라 입력측(도 4a의 좌측부에 도시됨)으로부터 프린트 바(412)를 통과하여 프린팅을 완료하는 기판과 함께 단일 조립체로서 또는 서브시스템으로서 이동될 수 있다. 앞서 개시한 바와 같이, 각각의 프린트 바는 하나 이상의 프린트 헤드를 포함할 수 있다. 예컨대, 시스템은 3개의 프린트 바를 포함할 수 있으며, 각각의 프린트 바는 기판 상에 풀 칼라 디스플레이를 제조하도록 원색을 프린팅하도록 구성되지만, 여기에 개시한 실시양태는 임의의 툭성 개수의 프린트 바 또는 임의의 특정 색상, 화학물 구성, 또는 기타 층 및/또는 재료 구성으로 제한되지 않는다. 이 예에서, 기판의 활성측은 상향하고, 프린트 바는 기판 위에 배치되어, 기판의 활성측에 하향 프린팅한다. 즉, 프린트 바는, 프린트 헤드로부터 배출된 재료가 프린트 바를 향하는 기판 표면 상에 충돌할 때까지 중력의 하향 방향으로 이동한다.
도 4c는 그 자체로 PV 테이블 지지 베이스(402) 상에서 유지될 수 있는 기판 PV 테이블(405)의 평면도, 측면도 및 정면도를 보여준다. PV 테이블(405)은 정밀 레벨링을 허용하는 장착 피쳐와 같은, 시스템을 평평하고 안정한 구성으로 유지하는 피쳐, 테이블을 지지 베이스(402)에 고정하는 래치나 기타 커넥터 등을 포함할 수 있다. 테이블(405)은, 기판을 유지하는 세로 또는 가로 기판 장치 각각에서 사용하는 등을 위해 다수의 진공 그리퍼 쌍 또는 서브시스템(420p, 420n)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 기판 그리퍼(420)는 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 이동도로 기판 위치를 조정하는 것을 허용할 수 있다. 예컨대, 기판 그리퍼는 x, z, 및/또는 θ 방향에서의 기판의 이동을 허용할 수 있다. 여기에서 사용되는 "x" 방향은 기판의 평면 내 그리고 증착 시스템(401)을 통한 기판의 이동 방향에 수직한 축을 칭하고; "z" 방향은 기판의 평면에 수직하고, 프린트 바에 대해 근접하거나 벌어지는 수직방향을 칭하며; "θ" 는 z축을 중심으로 한 기판의 각도/회전 조정, 즉 기판 평면 내에서의 회전을 칭한다. 상기한 동작은, 상기한 그리퍼를 사용하고/사용하거나, 기판 및/또는 도시한 기판 부동 테이블(405)과 같은 임의의 기판 지지 구조의 이동을 허용하는, 여기에 개시된 임의의 실시양태에서 달성될 수 있다. 이러한 조정 가능성은 기판 상의 뒷면을 프린트 바와 정렬시키는 것을 허용하고, 기판이 시스템을 통해 이동하는 동안에도 정밀한 정렬을 유지하는 메커니즘을 제공한다.
증착 시스템은 또한 기판 그리퍼에 대한 사용자 및/또는 자동 제어부를 제공하는 하나 이상의 제어부를 포함할 수 있다. 예컨대, 제어부는 그리퍼에 대해 이용 가능한 각각의 이동도의 조정을 허용하는 인간 인터페이스 구성요소 및/또는 전자 인터페이스를 포함할 수 있다. 그리퍼(420)는 기판을 유지하고 위치 설정하기 위해, 기판의 단지 하나 이상의 엣지 및/또는 단지 후면만을 유지하는 진공 그리퍼 또는 기타 압력 기반 그리퍼와 같은 최소 물리적 접촉 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 그리퍼 제어부는 압력-체적(PV) 제어부를 포함할 수 있다. 여기에 개시된 기판 그리퍼는 또한, 예컨대 기판에 대한 중력을 상쇄시키는 것 - 그렇지 않은 경우 기판을 휘게 할 수 있음 - 에 의해 기판을 평면형 구성으로 유지하는 데 사용될 수도 있다. 특정예로서, 하나 이상의 기판 그리퍼가 기판의 엣지 및/또는 비활성 후면을 유지하여, 기판이 시스템에 의해 가공되는 동안 평면형 구성으로 유지할 수 있다. 이러한 피쳐는, 프린트 바가 상향 방향으로, 즉 중력에 반대되는 방향으로 프린팅하는 실시양태에서 특히 바람직할 수 있다.
기판 PV 테이블(405)은 하나 이상의 리프트 핀(427)을 포함할 수 있으며, 리프트 핀은 후퇴하기 전에 기판이 PV 테이블에 의해 제공되는 가스 쿠션에 의해 제위치에 현수 및 유지되게 기판(110)을 초기에 PV 테이블 상에 위치 설정한다. 리프트 핀 또는 등가의 구성요소가, 예컨대 기판과의 최소 표면적 접촉을 이용하여 기판을 위치 설정하기 위해 사용될 수 있다. 대안으로서, 리프트 핀은 압축 가스가 핀을 통과하게 하여, 기판을 리프트 핀 상에서 부동시킬 수 있는 채널을 포함할 수 있다. PV 부동 테이블 또는 등가의 구조를 사용하는, 여기에 개시된 일부 실시양태에서, 기판은 증착 시스템을 통해 PV 테이블 자체의 이동과는 독립적으로 PV 테이블 상에서 이동 가능하다. 즉, 부동 테이블은 입력 로크로부터 출력 로크 등으로 PV 테이블 및 기판을 프린트 바 아래에서 이동시키는 경로를 따라 이동 가능할 수 있다. 동시에, PV 테이블 상에서의 기판의 위치는 여기에 개시된 바와 같이 PV 테이블의 위치 및/또는 이동과 무관하게 조정될 수 있다. 상기한 구성은 PV 테이블을 사용하여 기판이 비교적 많이 이동하게 할 수 있고, 예컨대 프린트 바에 대한 기판의 미세 조정이 (예컨대, 앞서 개시한 바와 같은 기판 그리퍼를 사용하여) PV 테이블 상에서 그리고 PV 테이블의 동작과 무관하게 이루어질 수 있다. 대안으로서, 기판은 PV 테이블이 증착 시스템을 통해 PV 테이블 상에서 이동할 때에 그리퍼에 의해 PV 테이블에 대해 고정된 위치에 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기판 그리퍼의 이동 및 위치 설정은 적어도 부분적으로 PV 부동 테이블에 의해 적어도 부분적으로 제어되거나 테이블의 이동과 동기화될 수 있다. 예컨대, 기판 그리퍼는 여기에 개시된 그리퍼 제어 등을 통해 PV 테이블 상에서 z 방향으로 부동하는 기판을 추종하면서 무중력 상태로 작동 가능할 수 있다.
부동 테이블은 OVJP 프린트 바에 의해 배출되는 가스의 누설이 기판의 엣지에 도달하는 것을 방지하기 위해 가스 격납 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 가스 커튼 및/또는 배기 채널이 부동 테이블의 채널을 통해 기판의 엣지 주위에 배치되어, 오버플로우 가스를 기판과 부동 테이블로부터 멀어지게 배기할 수 있다.
일부 실시양태에서, 프린트 바는 또한 도 4e에 도시한 406과 같이 PV 테이블에 포함될 수 있고, 이에 따라 기판 PV 테이블(405)에 대해 함께 또는 개별적으로 제어될 수 있다. 프린트 바 PV 테이블은 도 4e에 도시한 바와 같이 베어링으로서 작동할 수 있으며, 더욱이 여기에 개시된 기판 PV 테이블 및/또는 그리퍼의 작동과 유사하게 기판을 평탄화하는 역할을 한다. 일부 실시양태에서, 기판 PV 테이블과 프린트 바 조립체(PV 테이블에 포함되거나 포함되지 않음)의 이동은 앞서 개시한 고유한 상대적인 물리적 구성을 달성하도록 조정된다. 프린트 바 및/또는 각각의 프린트 바 상의 개별 프린트 엔진의 위치는 프린트 바를 유지하는 물리적 프레임에 대해 및/또는 시스템에 의해 가공되는 기판에 대해 조정 가능할 수 있다. 예컨대, 기판 위의 프린트 바의 높이는 조정 가능할 수 있다. 다수의 프린트 바가 사용되는 경우, 그 높이는, 각각의 높이가 다른 높이에 영향을 주는 일 없이 조정될 수 있도록 동시에 또는 개별적으로 조정 가능할 수 있다. 프린트 바(412) 및/또는 PV 테이블(405)은 또한 기판에 평행한 평면 내에서 회전 가능할 수 있고, 이에 따라 예컨대 기판을 회전시키는 일 없이 "세로" 또는 "가로" 모드로의 프린팅을 가능하게 한다.
인시추식 프린트헤드 정렬, 계측 및 검사 시스템(409)이 앞서 개시한 바와 같이 사용될 수 있으며, 이는 도 4a에 "정지" 구성으로 도시되어 있다. 작동 중에, 서브시스템(409)은 기판 PV 테이블(405)과 유사하게 주 y방향(401)을 따라 이동될 수 있다.
앞서 개시한 바와 같이, 시각 카메라, IR 카메라, 바코드 리더, 또는 유사한 센서(415)와 같은 하나 이상의 정렬기가 PV 테이블405) 상에 배치된 기판을 프린트 바(412)와 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 예컨대, PV 테이블(405) 또는 기판 자체는, 프린트 바(412) 또는 프린트 바 지지 테이블(406)에 대해 기지의 배열로 위치 설정될 수 있는 다양한 물리적 또는 전자적 마커를 포함할 수 있다. 정렬기 센서(들)(415)는 프린트 바(412)와 공동 물리적 프레임 상에 배치될 수 있고, 이에 따라 예컨대 프린트 바(412)의 임의의 이동이 정렬기(415)에 의해 처리되는 것을 보장한다. 대안으로서, 센서(415)는 프린팅 서브 시스템과 별개일 수 있고, 증착 챔버 외부에 위치할 수 있다. 예컨대, 일부 타입의 정렬기 센서는 증착 챔버 내의 고진공 환경과 호환될 수 없다. 위치 설정과 무관하게, 센서(415)는 기판과 프린트 바의 상대 위치가 조정되어 앞서 개시한 바와 같은 적절한 정렬을 유지하게 하는 신호를 제공할 수 있다. 다른 예로서, 정렬기 센서는 진공 호환형일 수 있지만, 용이한 사용자 접근, 설치상 선호도 등과 같은 다른 이유로 증착 챔버 외부에 위치할 수 있다.
도 4d는 진공 챔버 내에 위치 설정된, 도 4a 내지 도 4c의 OVJP 시스템의 정면도를 보여준다. 진공 챔버(450)는, 각각의 부분이 다른 부분에 대해 실링되어 저압 내부 환경을 보존하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 덮개(451)는 O링(452)이나 유사한 메커니즘을 통해 본체에 대해 실링될 수 있다. OVJP 시스템 지지 컬럼(470)이 진공 챔버(450)를 통과할 수 있는데, 이때 진공 챔버 베이스에 있는 관련 개구가 패스스루(pass-through) 실링 벨로우즈(472)에 의해 실링된다. 외부 아이솔레이터(477)가 OVJP 시스템(499)을 진동 및 주위 환경의 기타 이동 및/또는 진공 챔버 자체로부터 물리적으로 격리된 상태로 유지한다. 보다 일반적으로, 이러한 피쳐는 도 4a 내지 도 4c 또는 여기에 개시된 임의의 기타 실시양태에 도시한 시스템일 수 있는 증착 시스템(499)이 진공 챔버(450) 베이스 또는 벽으로부터 격리되게 하여, 챔버의 이동이 증착 시스템에 의해 디바이스의 프로세싱에 영향을 주지 않을 것이다.
몇몇 실시양태에서, 예컨대 도 4e에 도시한 바와 같이 대향하는 베어링이 사용되어 기판의 두께 변화를 제거할 수 있다. 여기에 개시한 다른 실시양태와 비교하여, 기판은 큰 동작이나 큰 가속을 겪지 않는데, 그 이유는 전체적인 동작이 이동하는 기판 PV 테이블(405)에 의해 일어날 수 있기 때문이다. 기판 PV 테이블(405)의 이동 방향과 평행하게 배열되는 그리퍼(420)는 이동하는 PV 테이블(405)의 반복적인 동작 에러를 보정하기 위해 미세 조정을 행하는 데 사용될 수 있다.
여기에 개시된 다른 실시양태와 같이, 기판은 프린트 바에 대한 기판의 장변의 정렬에 따라, 예컨대 기판 그리퍼를 사용하여 "세로" 및 "가로" 모드에 대해 90도로 또는 임의의 기타 원하는 배향으로 회전될 수 있다. 대안으로서, 전체 테이블은 배향들 사이에서 회전될 수 있다. 이것은 몇몇 구성에서 바람직할 수 있는데, 그 이유는 불완전한 PV 테이블의 커버리지가 기판의 부동 특성에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
몇몇 실시양태에서, 기판 PV 테이블(405)은 또한, 예컨대 수동 및/또는 능동 냉각 기술을 통해 기판을 냉각하는 데 사용될 수 있다. 앞서 개시한 바와 같이, 상기한 회전은 PV 부동 테이블의 임의의 다른 동작 또는 위치 설정과 독립적으로 이루어질 수 있다. 예컨대, PV 테이블 상에 기판을 위치 설정하는 데 사용되는 그리퍼는 테이블의 위치 설정과는 무관하게 및/또는 테이블이 시스템의 주 y축을 따라 동작하는 동안에 기판을 임의의 원하는 위치로 회전시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4e에 도시한 실시양태 및 여기에 개시한 기타 실시양태는 또한 부동 테이블 가스의 소비를 줄이는 것을 가능하게 할 수 있는데, 그 이유는 인피드(infeed) 또는 아웃피드(outfeed) 공기 테이블이 존재하지 않기 때문이다. 예컨대, 여기에 개시한 다른 실시예와 대조적으로, 기판은 프린팅 공정 중에 항시 부동 테이블을 커버할 수 있고, 이에 따라 작동 중에 부동 테이블 가스(예컨대 질소)의 소비를 최소화할 수 있다. 인피드 및/또는 아웃피드 부동 테이블 시스템 아키텍쳐를 사용하는 다른 실시예에서, 기판은 통상적으로 인피드 및 아웃피드 테이블(들)의 상부에서 이들 테이블을 따라 이동한다. 이에 따라, 테이블은 이동 중에 유리에 의해 부분적으로 커버되고, 따라서 훨씬 많은 가스 소비를 필요로 할 수 있다. 이동식의 부동 테이블보다는 인피드/아웃피드 영역을 지닌 긴 고정식 부동 테이블을 사용하는 상기한 구성의 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 4a 내지 도 4e의 실시예는 또한 기판 위에 상대적으로 낮은 가동부를 갖고, 이는 프린팅 공정 중에 입자 오염 가능성을 더욱 줄인다.
도 5a 및 도 5b는 각각, 기판과 프린트 바가 도 4a 내지 도 4e의 실시양태와 비교하여 수직방향으로 뒤집어진 유사한 구성의 측면도 및 정면도를 보여준다. 즉, 시스템은 이동하는 동안에 기판을 유지하기 위해 도 4a 내지 도 4e에 대하여 설명한 것과 동일한 PV 척 개념을 이용한다. 그러나, 기판은 활성측이 하향하는 상태로 시스템이 진입하고, 프린트 바는 중력 방향에 대해 기판 아래에 배치되지만, 공정 설명의 명확성을 위해 기판은 여전히 통상 프린트 바 "아래"에 배치된 것으로 설명되는데, 그 이유는 재료가 여전히 중력 방향과 반대되게 OVJP 프린트 헤드(들)로부터 기판을 향해 배출되기 때문이다. 갠트리(gantry)가 기판 위에 있다. 프린트 바를 향한 기판의 의도치 않은 하향 동작 우려는 기판을 고정하는 PV 척을 사용하여 관리될 수 있다. 유사한 PV 시스템이 도 8에 도시한 실시양태 또는 보다 일반적으로 기판이 중력 방향에 대해 OVJP 프린트 바 위에 위치 설정되는 것이 바람직한 임의의 실시양태와 같은, 여기에 개시된 다른 실시양태에서 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 9는 도 4 및 도 5에 대하여 전술한 피쳐의 일부 또는 전부를 포함하는 변형예를 보여준다.
도 6은 도 5a 및 도 5b의 구성과 같이, 활성측(즉, 요기층 및 기타 OLED층이 증착되고, 제조 후 발광하는 측)이 하향하는 상태로 기판(110)이 로드 로크로부터 시스템에 진입하는 실시양태의 평면도, 정면도 및 측면도이다. 이 실시양태에서, 기판은, 도 4 및 도 5에서 소형 PV 테이블이 기판과 함께 시스템을 통해 이동되는 것과는 대조적으로, 시스템을 통해 연장되는 PV 테이블 상에서 이동한다. 재료가 기판 상에 프린팅되는 PV 테이블의 영역은 전술한 바와 같은 프린트 바와 기판의 분리의 정밀 제어를 제공한다. 도 4 및 도 5의 구성과 유사하게, 기판은 임의의 다른 표면과 물리적으로 접촉하지 않도록 정렬을 위해 리프트 핀 공기 패드 상에서 지지되고, 이에 따라 마찰 ESD 전압 축적이 줄거나 제거된다. 이 구성에서, 리프트 핀은 기판의 후면(비활성면)과 접촉할 수 있다. 이와 대조적으로, 도 5의 구성에서는 리프트 핀이 로딩 및 언로딩 중에 기판의 활성측과 접촉하는데, 이는 바람직하지 않다. 공기 패드와 함께 리프트 핀을 사용함으로써, 기판이 로딩, 언로딩 또는 시스템 내에서의 정렬 중에 공기에 의해 제공되는 공기 쿠션으로 부동하게 된다. 기판은 앞서 개시한 바와 같이 비활성 후면 상에서 기판에 접촉하는 하나 이상의 그리퍼에 의해 유지 및 이동될 수 있다. 기판은 PV 공기 테이블 상에서 인피드 구역으로부터 프린트 바 아래에 있는 영역을 거쳐 아웃피드 구역에 있는 공기 테이블로 이동하고, 이때 활성측은 항시 공기 테이블과 관련된다. 카메라 또는 다른 정렬기의 사용 등을 통한, 앞서 개시한 바와 같은 자동 또는 반자동 정렬이 기판을 보다 정확하게 위치 설정하기 위해 사용될 수 있다.
프린트 바는 기판 평면 아래에 놓이고, 기판의 활성측을 향해 상향으로 프린팅하며, 기판의 주 동작에 수직한 방향에 걸쳐 있다. 프린트 바는, 기판의 활성측이 프린트 바의 PV 공기 테이블에 직접 관련되도록 하는 방식으로 전용 PV 테이블에 포함될 수 있다. 이는 기판의 두께 변화와 독립적으로, 기판과 아래의 프린트 바 사이의 수직 방향 높이 간극의 정밀 제어를 허용한다. 기판과 이동하는 그리퍼가 비교적 경량인 것으로 인해, 프린트 공정 중에 기판 동작의 정확한 동적 제어가 가능하다. 유사한 프린트 바 PV 테이블 구성이 여기에 개시된 임의의 다른 실시양태에서 사용되어, 기판과 프린트 바 사이의 수직 거리를 더욱 제어할 수 있다.
도 7은, 도 6과 유사하지만, 활성측이 상향하는 상태로 로드 로크로부터 시스템에 진입하는 구성을 보여준다. 기판과 프린트 바의 상대적인 위치 설정을 제외하고는, 도 7의 구성은 도 6의 구성과 동일하거나 기본적으로 동일하다. 기판은, 임의의 다른 표면과 물리적으로 접촉하지 않도록 정렬을 위한 리프트 핀 에어 패드로 지지되고, 비활성 후면에서 기판과 접초하는 하나 이상의 그리퍼에 의해 유지 및 이동될 수 있다. 기판은 공기 테이블 상에서 인피드 구역으로부터 프린트 바 아래의 영역을 통해 아웃피드 구역의 공기 테이블 상으로 이동한다. 프린트 바는 기판의 평면 위에 놓이고, 기판의 활성측을 향해 상향으로 프린팅하며, 기판의 주 동작에 수직한 방향에 걸쳐 있다. 프린트 바는 또한, 기판과 위에 있는 프린트 바의 수직 방향 높이 간극의 정밀 제어를 제공하도록 구성될 수 있는, 앞서 개시한 바와 같은 전용 PV 공기 테이블에 포함될 수 있다. 기판과 이동하는 그리퍼가 비교적 경량인 것으로 인해, 프린트 공정 중에 기판 동작의 정확한 동적 제어가 가능하다.
도 8은, 도 6에서와 같이 활성측이 하향하는 상태로 기판이 시스템에 진입하는 구성을 보여준다. 이 실시양태에서는, 기판의 활성 정면측이 도 6에 도시한 바와 같이 하부 PV 테이블에 의해 지지되는 것과 대조적으로, 기판의 비활성 후면이 상부 PV 테이블에 의해 유지된다. 기판은 마찰 ESD 전압 축적을 줄이거나 제거하기 위해, 앞서 개시한 바와 같이 정렬을 위한 리프트 핀 공기 패드 상에서 지지될 수 있다. 인피드 및 아웃피드 구역의 공기 테이블은 기판의 비활성 후면을 기준으로 한다. 프린트 바는 프린트 구역에서 중력 방향에 대해 기판 아래에 배치되고, 기판은 프린트 바를 통과하여 이동할 때에 상부에서부터 유지된다. 그 결과, 상기한 실시양태는 보다 엄격한 동작 및 PV 제어로부터의 이점을 얻을 수 있고, 이에 따라 중력으로 인해 기판의 일부가 휘거나 기판 전체가 움직이는 것을 방지할 수 있다. 프린트 바는 기판의 활성측을 향해 상향으로 프린팅하고, 기판의 주 동작에 수직한 방향에 걸쳐 있다. 도 6에 도시한 실시양태와 같이, 프린트 바 자체는 전용 PV 공기 테이블 내에 위치하여, 기판의 두께 변화와 독립적으로 기판과 아래에 있는 프린트 바의 수직 범위 높이 간극의 보다 정밀한 제어를 가능하게 할 수 있다. 기판과 이동하는 그리퍼가 비교적 경량인 것으로 인해, 프린트 공정 중에 기판 동작의 정확한 동적 제어가 가능하다.
도 9는, 도 6 및 도 7에 도시한 구성과 대조적으로 기판이 시스템 내로 진입할 시에 공기 테이블로 지지되지 않는 대안의 구성의 정면도를 보여준다. 대신에, 기판은 활성측이 하향하는 상태로 대형의 매우 평평한 척 표면 상으로 진공 척킹(chucking)된다. 프린트 바는 중력에 대해 기판 아래에 배치되고, 기판의 활성면으로 상향 프린팅한다. 이동하는 기판 페이로드는 반드시 도 6 및 도 9에서보다 훨씬 더 무겁고, 이러한 중량의 질량이 시스템을 통해 이동된다. 그 결과, 이러한 구성에서의 동적 동작 에러의 보정은 신중하게 고려해야만 할 수 있다.
여기에 개시된 실시양태로 인해, 기판은 2가지 방식 중 하나, 즉 기판이 초기에 증착 시스템에 진입하는 입력 로드 로크를 통해 또는 전용 출력 로드 로크를 통해 OVJP 프린트 바를 통해 재료가 증착되고 난 후에 시스템을 빠져나가, 전용 제조 환경 등에서 기판의 "인라인" 전방 분배를 가능하게 한다. 인라인 구성은 인라인 동작을 가능하게 하는 진공 챔버의 고유한 피쳐와 시스템 이송을 사용할 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시한 구성 및 유사한 구성을 참고하면, 제1 전용 그리퍼가 기판을 프린트 바를 통과하여 출구 공기 테이블로 이송하고, 주 그리퍼가 입력 로드 로크로부터 신규한 기판을 받아들이도록 입력 공기 테이블로 신속하게 복귀하는 동안에 제2의 별개의 그리퍼가 이제 기판을 출구 로드 로크로 이송하는 이중 그리퍼 옵션이 사용될 수 있다. 유사한 메커니즘이 도 4 내지 도 9에 대해서 설명한 것 중 임의의 구성을 포함하여 여기에 개시된 임의의 다른 시스템 이송 구성을 위한 사용될 수 있다.
여기에 개시된 실시양태는 소정의 내압 범위에서 작동 가능할 수 있다. 증착 챔버가 "진공 챔버"로서 인용될 수 있지만, OVJP 증착 시스템에 의한 증착 중에 챔버 내의 작동압은 100 내지 300 Torr 또는 일부 실시예에서는 최대 400 Torr일 수 있으며, 이 압력은 기판이 여기에 개시한 바와 같이 부동 테이블 상에서 부동되도록 하기에 충분하지만 종래의 "진공" 작동압보다는 훨씬 높은 압력이다.
달리 명시적으로 나타내지 않거나 물리적 제약으로 인해 불가능하거나 비실용적이지 않은 한, 하나 이상의 실시양태에 관하여 여기에 개시된 임의의 피쳐는 여기에서 개시 및/또는 청구되는 임의의 기타 실시양태와 함께 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 여기에 개시한 기판 그리퍼를 사용하는 임의의 실시양태는 여기에 개시된 임의의 실시양태에 관하여 개시 또는 도시한 임의의 구조나 구성의 엣지 및/또는 후면 기판 그리퍼를 포함할 수 있다. 다른 비제한적인 예로서, 여기에 개시된 임의의 실시양태는 증착 시스템에서 기판을 가공하는 동안 x-y 평면에서의 기판의 회전을 허용할 수 있다.
기판이 인쇄 바 아래의 영역을 통해 이동하는, 여기에서 제시한 구성에 추가하여, 일부 실시예에서는 기판이 증착 챔버에 대해 고정식으로 유지될 수 있고, 프린트 바 구조가 기판 위에서 이동된다. 보다 일반적으로, 여기에서는 기판의 이동으로서 설명하였지만, 등가의 이동이 기판 및/또는 프린트 바 구조(들)를 서로에 대해 이동시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 앞서 개시한 바와 같이 부동 테이블 및 하나 이상의 그리퍼는, 여전히 기판과의 물리적 접촉은 최소화하면서 기판을 고정 상태로 유지하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 하나 이상의 프린트 엔진, 프린트 바, 프린트 헤드 또는 임의의 적절한 이들의 조합이, 기판 상에 증착되는 재료가 프린트 헤드(들)로부터 배출되는 동안에 기판 위의 영역에 걸쳐 이동될 수 있다.
설명의 용이함을 위해 유기 재료의 제트 프린팅에 대해 개시 및 도시하였지만, 여기에 개시한 실시양태는 다른 재료 및/또는 다양한 증착 기술로 증착하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 비유기 재료, 생물학적 재료, 또는 유기 재료로 적합한 것으로 알려지거나 그 변형물로 알려지고 일반적인 공정 파라미터와 양립 가능하거나 본질적으로 양립 가능한 기타 재료가 사용될 수 있다.
특정예로서, 여기에 개시한 임의의 실시양태는 유리나 건축용 유리와 같은 유사한 기판 상에 응축성 재료의 라인을 증착하는 데 사용될 수 있다. 상기한 라인은 IR 복사선을 흡수하거나, 내장된 전자부품을 위한 전기 리드를 제공하거나, 유리 전체의 다른 특성을 형성하는 데 사용될 수 있다. 상기한 라인은 비교적 얇고, 예컨대 25, 50 또는 100 μm일 수 있는데, 이는 라인이 유리의 겉보기 투명도에 크게 영향을 주지 않고 유리에 프린팅될 수 있음을 의미한다. 특정예로서, IR 흡수성 재료의 얇은 선이 유리에 프린팅되는 경우, 최종 유리는 사무실 건물 및 상당량의 적외선은 차단하면서, 건물에 다량의 가시광은 들어오도록 하는 것이 바람직한 유사한 장소에서 사용하기에 적합할 수 있다. 여기에 개시한 실시예는 여기에 개시한 것과 같은 비교적 큰 기판을 조작하고 이 기판을 증착하는 데 적합하지 않을 수 있는 종래의 증착 시스템, 특히 제트 기반 시스템과는 대조적으로 상기한 어플리케이션에 특히 적합할 수 있다.
본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 기술된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 특허 청구된 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기술된 특정 실시양태 및 바람직한 실시양태로부터 유래하는 변형예를 포함할 수 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 유기 증기 제트 프린팅(Organic Vapor Jet Printing; OVJP) 증착 시스템으로서,
    각각 하나 이상의 OVJP 프린트 다이를 포함하는 하나 이상의 OVJP 프린트 바;
    부동 테이블(float table)로서,
    제1 활성면에 의해 기판을 유지하고 적어도 2개의 이동도로 부동 테이블 상에서 기판의 위치를 조정하도록 구성되는 하나 이상의 기판 그리퍼; 및
    하나 이상의 기판 그리퍼를 제어하도록 구성되는 하나 이상의 제어부
    를 포함하는 부동 테이블; 및
    부동 테이블 상의 기판과 하나 이상의 OVJP 프린트 바의 정렬을 측정하도록 구성된 하나 이상의 센서
    를 포함하고, 부동 테이블은 하나 이상의 OVJP 프린트 바 아래에서 연장되는 영역에서 이동 가능하고,
    기판은 하나 이상의 OVJP 프린트 바 아래에서의 부동 테이블의 이동과는 독립적으로 부동 테이블 상에서 이동 가능한 것인 OVJP 증착 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 부동 테이블 위로의 하나 이상의 OVJP 프린트 바의 상대 거리를 제어하도록 구성된 높이 제어 서브시스템을 더 포함하는 OVJP 증착 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 부동 테이블은 압력-진공(PV) 부동 테이블을 포함하는 것인 OVJP 증착 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 기판 그리퍼는, 기판 그리퍼의 이동이 부동 테이블의 이동에 의해 적어도 부분적으로 결정되도록 부동 테이블에 의해 제어되는 것인 OVJP 증착 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 센서는 기판을 하나 이상의 OVJP 프린트 바와 정렬시키도록 구성된 정렬 카메라를 포함하는 것인 OVJP 증착 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 OVJP 프린트 바는 복수 개의 OVJP 프린트 바를 포함하고, 복수 개의 OVJP 프린트 바 중 적어도 하나는 기판의 동일한 영역에 프린팅하기 위해 복수 개의 OVJP 프린트 바 중 적어도 하나의 다른 프린트 바와 중첩되는 것인 OVJP 증착 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 기판은 OVJP 증착 시스템에 의해 처리되는 동안 하나 이상의 기판 그리퍼를 제외한 임의의 물리적 표면과는 비접촉하는 것인 OVJP 증착 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 부동 테이블은 기판을 냉각하는 것인 OVJP 증착 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 부동 테이블과 하나 이상의 OVJP 프린트 바 중 어느 하나 또는 양자 모두는 서로에 대해 회전 가능한 것인 OVJP 증착 시스템.
  10. OVJP 증착 시스템의 작동 방법으로서,
    기판을 마련하는 단계;
    부동 테이블 상에 기판을 배치하고 하나 이상의 그리퍼를 사용하여 기판의 위치를 고정하는 단계;
    하나 이상의 그리퍼를 통해 부동 테이블 상에서의 기판의 위치를 조정하는 단계;
    부동 테이블과 기판을, 기판이 OVJP 증착 시스템의 프린트 바 아래에 배치되는 OVJP 증착 시스템에서의 위치로 이동시키는 단계;
    프린트 바로부터 기판에 증착되는 재료를 배출하는 단계; 및
    부동 테이블을, 기판이 OVJP 증착 시스템의 프린트 바 아래에 있지 않은 OVJP 증착 시스템에서의 위치로 이동시키를 단계
    를 포함하는 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
  11. 제10항에 있어서, 부동 테이블, 기판 또는 이들 양자 모두는, 재료가 프린트 바에서 배출되는 동안에 OVJP 증착 시스템 내에서 이동되는 것인 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
  12. 제10항에 있어서, 부동 테이블 상에서의 기판의 위치는 부동 테이블의 이동과는 독립적으로 조정되는 것인 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    프린트 바에 대한 기판의 상대 위치를 나타내는 위치 센서로부터의 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 신호에 응답하여, 부동 테이블 상에서의 기판의 위치, 프린트 바에 대한 부동 테이블의 위치, 또는 이들 양자 모두를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 부동 테이블 상에서의 기판의 위치, 프린트 바에 대한 부동 테이블의 위치, 또는 이들 양자 모두를 조정하는 단계는 컴퓨터화 조정 시스템에 의해 자동 수행되는 것인 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
  15. 제10항에 있어서, 부동 테이블 상의 기판의 높이, 프린트 바에 대한 부동 테이블의 높이, 또는 이들 양자 모두를 조정하는 단계를 더 포함하는 OVJP 증착 시스템의 작동 방법.
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