KR101171209B1 - 박막을 형성하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다량의 유기물질을 기화 장치에 제공하고, 기화 장치의 제 1 가열영역에서 상기 유기물질을 기화 온도 미만으로 활성적으로 유지시키는 것을 포함하는, 기판 표면상에 유기물질을 기화시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기화 장치의 제 2 가열영역을 유기물질의 기화 온도 이상으로 가열하고, 유기물질을 제2 가열 영역에 체류하는 유기물질이 원하는 기화율-의존성 기화온도에서 가열되도록 제어된 속도로 제 1 가열영역에서 제 2 가열영역으로 미터링(metering)하여, 유기물질을 기화시켜 기판 표면상에 박막을 형성하는 것을 포함한다.

Description

박막을 형성하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A THIN FILM}
본 발명은 공급 원료를 일정 온도로 가열하여 기화를 유도하고 증기 플룸(plume)을 생성하여 기판 표면상에 얇은 박막을 형성하는 물리적 증착 분야에 관한 것이다.
OLED 장치는 기판, 양전극, 유기 화합물로 이루어진 정공 수송층, 적합한 도펀트를 갖는 유기 발광층, 유기 전자 수송층, 및 음전극을 포함한다. OLED 장치는 낮은 구동 전압, 고발광, 넓은 시야각 및 평판 발광 장치에 있어서의 전색(full-color) 재현성으로 인해 관심을 끌고 있다. 탕(Tang) 등의 미국 특허 제4,769,292호 및 제4,885,211호에는 이러한 다층 OLED 장치가 개시되어 있다.
진공 환경하에서의 물리적 증착이 작은 분자(small molecule) OLED 장치에 사용되는 유기물질 박막을 증착시키는 기본 방식이다. 이러한 방법들은 널리 공지되어 있으며, 예컨대 바(Barr)의 미국 특허 제2,447,789호 및 타나베(Tanabe) 등의 유럽 특허 제0 982 411호에 개시되어 있다. OLED 장치의 제조에 사용되는 유기물 질은 흔히, 원하는 기화율-의존성 기화 온도 또는 그 근처의 온도에서 장시간 동안 유지되는 경우 분해되기 쉽다. 민감성 유기물질의 고온 노출은 분자 구조의 변화 및 이와 관련된 물질 성질의 변화를 일으킬 수 있다.
이러한 유기물질의 열에 대한 민감성을 극복하기 위해, 소량의 유기물질만이 공급부에서 로딩(loading)되어 가능한한 약하게 열처리된다. 이러한 방식에서, 유기물질은 상당한 분해가 일어날 수 있는 온도 노출 한계치에 도달하기 전에 소모되어 버린다. 이러한 실시방식은 가열기 온도에 대한 제한으로 인해 이용가능한 기화율이 매우 낮아지고, 공급부에 재료가 소량으로 존재함에 따라 공급부의 조작 시간이 매우 단축되는 한계를 갖는다. 상기와 같은 낮은 증착율 및 빈번한 공급원 재충전으로 인해 OLED 제조설비의 생산성이 상당히 제한된다.
이차적으로, 전체 유기물질 충전물을 대략 동일 온도로 가열해 본 결과는, 도펀트의 기화 거동 및 증기압이 호스트 물질에서와 매우 근접한 경우가 아닌 한, 도펀트와 같은 부가 유기물질을 호스트 물질과 혼합하는 것이 불가능하다는 것이다. 상기와 같은 경우는 일반적이지 않은 것이며, 그 결과, 종래의 장치는 종종 호스트와 도펀트 물질을 동시 증착시키기 위한 별도 공급부의 사용을 필요로 한다.
OLED 장치에서 사용되는 유기물질은 공급 온도에 따라 기화율이 매우 비선형적으로 변화한다. 공급 온도에서의 작은 변화가 매우 큰 기화율 변화를 초래한다. 그럼에도 불구하고, 종래의 장치들은 기화율을 제어하는 유일한 수단으로서 공급 온도를 이용하고 있다. 효과적인 온도 제어를 달성하기 위해, 종래의 증착 공급부는 보편적으로 고체 부피가 유기 충전물 부피 보다 훨씬 크고, 절연성이 우수한 고 열전도성 재질의 가열 구조체를 이용하고 있다. 고 열전도성은 구조체의 우수한 온도 균일화를 가능케 하고, 큰 열 흡수능(thermal mass)은 온도 변화를 감소시킴으로써 온도를 매우 작은 범위내로 유지하게 한다. 이러한 방법은 정상상태의 기화율 안정성에 대해서는 원하는 효과를 갖지만, 개시 상태에서는 불리한 효과를 갖는다. 이들 장치들은 정상상태의 열적 평형에 이르기 전에 수시간 동안 개시 상태에서 조작됨에 따라 정상상태에서의 기화율을 달성하는 것이 일반적이다.
종래 장치에 구비된 공급부의 또 다른 한계는 유기 충전물이 소모됨에 따라 증기 분기관(manifold)의 형태가 변한다는 점이다. 이러한 변화는 일정한 기화율을 유지하기 위해 가열기 온도를 변화시키는 것을 필요로 하는데, 공급부에서의 유기물질 농도 및 분포에 따라 오리피스를 나오는 증기의 플룸 모양이 변하는 것으로 관찰된다.
발명의 개요
따라서, 본 발명의 목적은 유기물질을 분해가 일어날 수 있는 온도에서의 노출을 제한하면서 기화시키는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 단일 공급부로 둘 이상의 유기물질 성분들을 증착할 수 있게 하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 정상상태 기화율을 빠르게 달성하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 유기물질의 다량 충전 및 정상상태 가열기 온도로 정상상태 기화율을 유지하는 것이다.
본 발명의 목적은,
a) 제1 가열 영역 및 그 제1 가열 영역과 이격되는 제2 가열 영역을 포함하는 기화 장치에 다량의 유기물질을 제공하는 단계;
b) 기화 장치의 제 1 가열영역에서 상기 유기물질을 기화 온도 미만의 온도가 될 때까지 가열하고, 소정 온도 이상으로 도달한 후 상기 유기 물질이 상기 기화 온도 미만의 온도를 활성적으로 유지하도록 상기 유기 물질을 냉각시키는 단계;
c) 기화 장치의 제 2 가열영역을 유기물질의 기화 온도 이상으로 가열하는 단계; 및
d) 유기물질을, 제2 가열 영역에 체류하는 유기물질이 원하는 기화율-의존성 기화온도에서 가열되도록 제어된 속도로 제 1 가열영역에서 제 2 가열영역으로 미터링(metering)하여, 유기물질을 기판 표면상에서 승화시켜 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 기판 표면상에 유기물질을 기화시켜 박막을 형성하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 장치는 유기물질 중 소량만을 제어된 속도로 원하는 기화율-의존성 기화온도로 가열하여 종래 기술의 가열 및 용량 한계를 극복한다는 점에서 유리하다. 그러므로, 본 발명은 다량 충전된 유기물질 및 정상상태 가열기 온도에서 정상상태 기화율을 유지하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 장치는 온도에 매우 민감한 유기물질이라도 분해의 위험을 실질적으로 감소시키면서 공급부의 장기 조작을 가능케 한다. 이러한 특징은 또한 기화율 및 분해 온도 한계치가 상이한 물질들이 동일한 공급부에서 동시 승화되는 것을 가능케 한다.
본 발명의 추가 장점은 더욱 미세한 속도 제어를 가능케 하여 독립적인 기화율 측정이 가능하다는 것이다.
본 발명의 추가 장점은 수초 동안에 냉각 및 재가열을 수행함으로써 기화를 중지 및 재개시하고 정상상태 기화율에 빨리 도달할 수 있다는 점이다. 이러한 특징은 기판을 코팅하지 않는 경우 증착 챔버벽의 오염을 감소시키고 유기물질을 보호한다.
본 발명의 추가 장점은 유기물질의 분해 없이 종래 기술에 비해 상당히 높은 기화율을 달성하는 점이다. 또한, 공급 물질 소모에 따른 가열기 온도 변화를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 추가 장점은 증기원을 어떠한 배향으로나 제공할 수 있는 점이며, 이는 종래 기술에서는 가능하지 않았던 것을 달성한 것이다.
도 1은 유기물질을 가열영역으로 미터링하기 위한 수단으로서 피스톤 및 구동 메카니즘을 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 한 가지 구체예에 대한 단면도이고,
도 2는 2가지 유기물질에 대한 온도와 증기압의 관계를 나타낸 그래프이고,
도 3은 유기물질을 가열영역으로 미터링하고, 실링부를 형성하여 증기의 이탈을 방지하기 위한 수단으로서 액체 금속을 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 한 가지 구체예에 대한 단면도이고,
도 4는 유기물질을 가열영역으로 미터링하기 위한 수단으로서 오목한(recess) 패턴 표면을 갖는 회전 드럼을 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 한 가지 구체예에 대한 단면도이고,
도 5는 기판을 둘러싸고 있는 증착 챔버를 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 한 가지 구체예에 대한 단면도이며,
도 6은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 OLED 장치 구조의 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >
5: 기화 장치 10: 유기물질
15: 챔버 20: 베이스 블록
25: 제 1 가열영역 30: 제어 통로
35: 제 2 가열영역 40: 투과성 부재
45: 기화 장치 50: 피스톤
55: 기화 장치 60: 분기관(manifold)
65: 액체 70: 차폐부
75: 로드 락(load lock) 80: 증착 챔버
85: OLED 기판 90: 개구부
95: 병진운동 장치 100: 진공 공급부
105: 회전 드럼 110: OLED 장치
120: 기판 130: 양전극
135: 정공 주입층 140: 정공 수송층
150: 발광층 155: 전자 수송층
160: 전자 주입층 170: 유기층
190: 음전극
도 1을 참조해 보면, 본 발명의 장치의 한 가지 구체예에 대한 단면이 도시되어 있다. 기화 장치(5)는 유기물질들을 기판 표면상에서 기화시켜 박막을 형성하기 위한 장치로서, 제 1 가열영역(25) 및 이 영역과 이격되어 있는 제 2 가열영역(35)을 포함한다. 제 1 가열영역(25)은 베이스 블록(20)으로 나타낸 제 1 가열수단을 포함하는데, 이는 가열 베이스 블록이나 냉각 베이스 블록, 또는 이들 둘다가 될 수 있으며, 제어 통로(30)를 포함할 수 있다. 챔버(15)는 다량의 유기물질(10)을 수용할 수 있다. 제 2 가열영역(35)은 분기관(60) 및 투과성 부재(40)에 의해 경계되는 영역을 포함하며, 이 경계영역은 분기관(60)의 일부일 수 있다. 분기관(60)은 또한 하나 이상의 개구부(90)를 포함한다. 유기물질을 미터링하는 수단으로는 유기물질(10)을 수용하기 위한 챔버(15), 챔버(15)내의 유기물질(10)을 올리기 위한 피스톤(50), 및 투과성 부재(40)가 포함된다. 기화 장치(5)는 또한 하나 이상의 차폐부(70)를 포함한다.
유기물질(10)은 압축 또는 사전응축된 고형물인 것이 바람직하다. 그러나, 분말 형태의 유기물질이 또한 사용될 수 있다. 유기물질(10)은 단일 성분을 포함하거나, 상이한 기화 온도를 갖는 둘 이상의 유기 성분들을 포함할 수 있다. 유기물질(10)은 베이스 블록(20)인 제 1 가열수단과 가깝게 열 접촉한다. 베이스 블록을 통과하는 제어 통로(30)에는 온도제어 유체, 즉 제 1 가열영역(25)으로부터 열을 흡수하거나 이에 열을 전달하도록 채택된 유체가 흐른다. 상기 유체는 기체, 액체 또는 이들의 혼합 상태일 수 있다. 기화 장치(5)는 제어 통로(30)를 통해 유체를 펌핑하는 수단을 포함한다. 상기 펌핑 수단은 도시되지 않았으며, 당해분야에 널리 공지되어 있다. 그러한 수단들을 통해, 유기물질(10)은 제 1 가열영역(25)에서 기화 온도 미만의 온도까지 가열된다. 기화 온도는 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 2는 OLED 장치에서 통상적으로 사용되는 2가지 유기물질들에 대한 온도와 증기압의 관계를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 기화율은 증기압에 비례하며, 원하는 기화율과 관련하여, 도 2의 자료가 그 원하는 기화율에 도달하는데 필요한 가열온도를 정하는데 사용될 수 있다. 제 1 가열영역(25)은 유기물질(10)이 소모됨에 따라 일정한 가열온도로 유지된다.
유기물질(10)은 제어된 속도로 제 1 가열영역(25)에서 제 2 가열영역(35)으로 미터링된다. 제 2 가열영역(35)은 유기물질(10)의 기화온도 또는 이의 유기 성분들의 각 기화 온도 이상의 온도로 가열된다. 임의의 유기 성분은 연속적인 온도에 걸쳐 상이한 속도로 기화하기 때문에, 온도에 대한 기화율의 로그적 함수 관계가 성립한다. 원하는 증착률의 선택에 따라, 유기물질(10)의 필요한 기화 온도가 또한 결정되며, 이를 원하는 기화율-의존성 기화온도라고 칭하게 될 것이다. 제 1 가열영역(25)의 온도는 기화 온도 미만인 반면, 제 2 가열영역(35)의 온도는 원하는 기화율-의존성 기화 온도 또는 그 이상이다. 본 구체예에서, 제 2 가열영역(35)은 분기관(60) 및 투과성 부재(40)에 의해 경계되는 영역을 포함한다. 유기물질(10)은 피스톤(40)에 의해 투과성 부재(40) 쪽으로 밀려지며, 가압 제어식 구동 메카니즘을 통해 제어될 수 있다. 피스톤(50), 챔버(15), 및 가압 제어식 구동 메카니즘은 미터링 수단으로 포함된다. 이러한 미터링 수단은 유기물질(10)이 기화율에 따라 선형적으로 변화하는 제어된 속도로, 투과성 부재(40)를 통해 제 2 가열영역(35)으로 미터링되게 한다. 제 2 가열영역(35)의 온도에 따라, 유기물질(10)의 기화율의 미세한 제어가 가능하며, 이에 의해 또한 기화율이 독립적으로 측정된다. 얕은 단면부분의 유기물질(10)은 접촉 및 열전도에 의해, 원하는 기화율-의존성 온도(제 2 가열영역(35)의 온도임)로 가열됨으로써 기화된다. 유기물질(10)이 둘 이상의 유기 성분들을 포함하는 경우, 제 2 가열영역(35)의 온도는 유기물질(10)의 각 성분들이 동시에 기화하도록 각 성분 기화 온도 이상의 온도로 선택된다. 유기물질(10)의 두께에 따라 200℃/mm 정도의 급격한 온도 구배(thermal gradient)가 얻어진다. 이러한 구배는 즉시 증발되는 물질 외의 물질을 모두 고온으로부터 보호한다. 기화된 유기물 증기는 빠르게 투과성 부재(40)를 통과하여 다량의 가열 기체 분기관(60)내로 유입되거나 표적 기판상으로 직접 이동할 수 있다. 증기의 원하는 기화 온도에서의 체류 시간은 매우 짧으며, 따라서 열분해가 상당히 감소된다. 승온, 즉 기화율-의존성 기화온도에서의 유기물질(10)의 체류시간은 종래의 장치 및 방법에 비해 차수 크기로 감소(즉, 종래 기술에서는 시간(hr) 또는 일(day) 단위인 반면 본 발명에서는 초(sec) 단위임)되며, 이는 유기물질(10)이 종래 기술에 비해 더 고온에서 가열되게 한다. 따라서, 본 발명의 장치 및 방법은 유기물질(10)의 상당한 분해 없이, 현저히 높은 기화율을 달성할 수 있다. 제 2 가열영역(35)에서 유지되는 유기물질(10)의 일정한 기화율 및 부피는 일정한 플룸 모양을 형성하고 유지한다. 본원에서, 플룸이란 기화 장치(5)를 빠져나오는 증기 구름으로서 정의된다.
제 2 가열영역(35)이 제 1 가열영역(25) 보다 높은 온도에서 유지되므로, 제 2 가열영역(35)으로부터의 열은 대부분의 유기물질(10)의 온도를 제 1 가열영역(25)의 온도 이상으로 상승시키는 것이 가능하다. 그러므로, 제 1 가열수단은 또한 유기물질(10)을 소정의 온도 이상으로 상승시킨 후에 냉각시키는 것이 필요하다. 이것은 제어 통로(30)에서 유체의 온도를 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
분기관(60)이 사용되는 경우, 기화가 계속됨에 따라 압력이 형성되어 일련의 개구부(90)를 통해 증기 스트림 분기관(60)을 빠져나오게 된다. 분기관의 길이에 따른 전도성은 개구부 전도성의 합계 보다 대략 2차수 정도로 크도록 고안된다 (참조: 제러미 엠. 그레이스(Jeremy M. Grace) 등에 의해 공동 양도된 미국 특허출원 제10/352,558호(출원일: 2003년 1월 28일; 발명의 명칭: "Method of Designing a Thermal Physical Vapor Deposition System")). 이러한 전도성 비율은 분기관(60) 내부의 우수한 압력 균일성을 도모함으로써, 기화율의 국부적인 비균일성이 잠재되어 있더라도, 공급부의 길이에 따라 분포된 개구부(90)를 통해 흐름 비균일성을 최소화한다.
대면하고 있는 표적 기판으로 복사되는 열을 감소시킬 목적으로, 가열된 분기관(60)에 이웃하여 하나 이상의 열 차폐부(70)가 정위된다. 이러한 열 차폐부는 이로부터 열을 제거할 목적으로 베이스 블록(20)에 열적으로 연결된다. 차폐부(70)의 상부는 비교적 차거운 표면에서의 증기 응축을 최소화할 목적으로 개구부 평면 아래에 놓이도록 고안된다.
유기물질(10) 중 소량, 즉 제 2 가열영역(35)에 체류하는 부분만이 기화율-의존성 기화 온도로 가열되고, 대부분의 유기물질은 기화 온도 미만에서 잘 유지되기 때문에, 제 2 가열영역(35)에서의 가열을 차단함으로써, 예를 들어 피스톤(50)의 움직임을 중지하는 방식으로 기화를 차단하는 것이 가능하다. 이것은 기판 표면을 코팅하지 않은 경우 수행되어 유기물질(10)을 보호하고, 관련 장치, 예컨대 증착 챔버 벽의 오염을 최소화할 수 있으며, 이러한 사항은 하기에서 설명될 것이다.
투과성 부재(40)는 분말 또는 압축된 물질이 자유롭게 통과하는 것을 방지하는 미세한 메쉬 스크린일 수 있기 때문에, 기화 장치(5)는 어떠한 배향으로나 사용될 수 있다. 예를 들어, 기화 장치(5)는 그 아래에 위치한 기판을 코팅하도록 도 1에 도시된 것에서 180°각도로 배향되어 사용될 수 있다. 이러한 장점은 종래 기술의 가열 보트에서는 이루어지지 않았던 점이다.
한 가지 바람직한 구체예에서는 기화 장치(5)에 가열시 승화되는 분말 또는 압축 물질이 사용되었지만, 몇몇 구체예들에서는 유기물질(10)이 기화전에 액화되어 제 1 가열영역(5)의 온도에서 액체일 수 있는 물질일 수 있다. 그러한 경우, 투과성 부재(40)는 모세관 작용을 이용한 제어방식으로 액화된 유기물질(10)을 흡수하여 보유함으로써 기화율을 제어할 수 있다.
실제로, 기화 장치(5)는 다음과 같이 사용될 수 있다. 하나 이상의 성분들을 포함할 수 있는 다량의 유기물질(10)을 기화 장치(5)의 챔버(15)내로 공급한다. 제 1 가열영역(25)에서, 유기물질(10)은 각 유기 성분의 기화 온도 미만에서 활성적으로 유지된다. 제 2 가열영역(35)은 유기물질(10) 또는 각 성분의 기화 온도 이상의 온도로 가열된다. 상기 유기물질(10)을 제어된 속도로 제 1 가열영역(25)에서 제 2 가열영역(35)으로 미터링한다. 얕은 단면부분의 유기물질(10)이 원하는 기화율-의존성 기화 온도에서 가열되어, 기화되어 기판 표면에 박막을 형성한다. 유기물질(10)이 다수의 성분을 포함하는 경우, 각 성분이 동시에 기화한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제 2 구체예에 대한 단면을 도시한 것이다. 기화 장치(45)는 상술한 바와 같이, 제 1 가열영역(25), 제 2 가열영역(35), 베이스 블록(20), 제어 통로(30), 챔버(15), 분기관(60), 개구부(90), 차폐부(70) 및 투과성 부재(40)를 포함한다. 기화 장치(45)는 피스톤을 포함하지 않는 대신, 액체(65)를 포함한다.
유기물질(10)은 상술한 바와 같은 물질일 수 있으며 베이스 블록(20)과 가깝게 열접촉하고 있다. 유기물질(10)은 제어된 속도로 제 1 가열영역(25)에서 제 2 가열영역(35)으로 미터링되며, 여기에서 유기물질(10) 또는 각 성분들의 기화온도 이상의 온도로 가열된다. 유기물질(10)은 낮은 증기압 액체(65)와의 접촉을 통해 투과성 부재(40) 쪽으로 밀려진다. 액체(65)는 기화 장치(45)의 조작 온도에서 액체이어야 한다. 예를 들어, OLED 장치에 통상 사용되는 여러 가지 유기물질들은 150℃ 이상의 기화 온도를 갖는다. 그러므로, 액체(65)는 그러한 유기물질을 위해 150℃에서 액체일 수 있다. 액체(65)는 유기물질(10)과 베이스 블록(20) 간에 매우 우수한 열접촉 및 밀폐 실링을 제공할 수 있다. 이러한 목적에는 갈륨, 갈륨과 인듐의 합금, 및 비스무트와 인듐의 제어 팽창 합금을 포함한 저융점의 액체 금속이 적합하다. 이들 물질은 높은 열전도성을 가져 유기물질과 냉각 블록 사이에 매우 우수한 열접촉 및 밀폐 실링을 제공한다. 또한, 낮은 증기압의 오일이 적합하다. 액체(65)로서 허용가능한 기타 물질로는 유기물질(10) 보다 밀도가 높고, 증기 장치(5)에 적용된 온도 범위에 걸쳐 유기물질(10)의 증기압 보다 낮은 증기압을 가져, 유기물질(10)과 반응하지 않는 물질들이 있다. 유기물질(10)은 그러한 높은 표면 장력 및 밀도를 갖는 액체의 표면상에 떠 있으며, 매우 제어가능한 힘으로 투과성 부재(40) 쪽으로 밀려질 수 있다. 이러한 제어가능한 힘은 투과성 부재(40)의 온도에 따라, 유기물질 기화율의 정확한 제어를 가능케 한다. 얕은 단면부분의 유기물질(10)이 접촉 및 열전도에 의해, 원하는 기화율-의존성 온도, 즉 투과성 부재(40)의 온도로 가열됨으로써 기화된다. 유기물질(10)의 두께에 따라 200℃/mm 정도의 급격한 온도 구배(thermal gradient)가 얻어진다. 이러한 구배는 즉시 증발되는 물질 외의 물질을 모두 고온으로부터 보호한다. 기화된 유기물 증기는 빠르게 투과성 부재(40)를 통과하여 다량의 가열 기체 분기관(60)내로 유입되거나 표적 기판상으로 직접 이동할 수 있다. 증기의 원하는 기화 온도에서의 체류 시간은 매우 짧으며, 따라서 열분해가 상당히 감소된다.
분기관(60)이 사용되는 경우, 기화가 계속됨에 따라 압력이 형성되어 일련의 개구부(90)를 통해 증기 스트림 분기관(60)을 빠져나오게 된다. 분기관의 길이에 따른 전도성은 그레이스(Grace) 등에 의해 기술된 바와 같이, 개구부 전도성의 합계 보다 대략 2차수 정도로 크도록 고안된다. 이러한 전도성 비율은 분기관(60) 내부의 우수한 압력 균일성을 도모함으로써, 기화율의 국부적인 비균일성이 잠재되어 있더라도, 공급부의 길이에 따라 분포된 개구부(90)를 통해 흐름 비균일성을 최소화한다.
기화 장치(5)와 유사하게, 기화 장치(45)도 액체 유기물질(10)을 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 제 3 구체예에 대한 단면을 도시한 것이다. 기화 장치(55)는 앞서 기술된 바와 같이, 제 1 가열영역(25), 베이스 블록(20), 제어 통로(30), 챔버(15), 분기관(60) 및 개구부(90)를 포함한다.
유기물질(10)은 앞서 기술된 바와 같은 물질일 수 있으며 베이스 블록(20)과 가깝게 열접촉하고 있다. 유기물질(10)은 상술한 바와 같은 피스톤 또는 액체에 의해 회전 드럼(105)의 외주면 쪽으로 밀려져서 미세한 분말 박막으로서 제 1 가열영역(25)에서 제 2 가열영역(35)으로 이송된다. 분말은 정전기력에 의해 드럼으로 끌려지고, 회전 드럼(105)은 도톨도톨한 패턴 또는 한정된 부피의 작은 오목 패턴과 같은 표면 특징을 가질 수 있으며, 여기에 고정된 부피의 분말을 수송하기 위해 제어된 부피의 유기물질(10)이 함유된다. 회전 드럼(105)의 표면으로부터 과량의 분말을 제거하기 위해 와이퍼가 임의로 사용될 수 있다. 회전 드럼(105)은 그 표면이 매우 적은 열 흡수능을 갖도록, 즉 회전 드럼(105)의 표면은 제 2 가열영역(35)으로 회전함에 따라 빠르게 가열되고, 다시 제 1 가열영역(25)으로 회전함에 따라 빠르게 냉각되도록 구성되는 것이 바람직하다
제 2 가열영역(35)은 제 2 가열수단을 포함한다. 제 2 가열수단은 유도 또는 RF 커플링을 통해 회전 드럼(105)의 표면내로 혼입될 수 있으며, 회전 드럼(105)의 표면에 아주 근접하여 복사 가열 부재를 포함하거나, 저항성 가열 수단을 포함할 수 있다. 이 구체예에서의 기화율은 회전 드럼(105)의 회전률 및 드럼 표면에 이송된 유기물질(10)의 양에 의해 제어된다. 이러한 가열 메카니즘에 의해, 회전 드럼(105) 표면상에서 실질적으로 모든 유기물질(10)을 증기상태로 간단하게 변환시킬 수 있다. 기화된 유기물 증기는 빠르게 제 2 가열영역(35)을 통과하여 일정 부피의 가열된 기체 분기관(60)에 유입되거나 표적 기판상으로 직접 진행할 수 있다. 기화 온도에서의 체류 시간은 매우 짧으며, 따라서 열분해가 상당히 감소된다.
분기관(60)이 사용되는 경우, 기화가 계속됨에 따라 압력이 형성되어 일련의 개구부(90)를 통해 증기 스트림 분기관(60)을 빠져나오게 된다. 분기관의 길이에 따른 전도성은 개구부 전도성의 합계 보다 대략 2차수 정도로 크도록 고안된다 (참조: 제러미 엠. 그레이스(Jeremy M. Grace) 등에 의해 공동 양도된 미국 특허출원 제10/352,558호(출원일: 2003년 1월 28일; 발명의 명칭: "Method of Designing a Thermal Physical Vapor Deposition System")). 이러한 전도성 비율은 분기관(60) 내부의 우수한 압력 균일성을 도모함으로써, 기화율의 국부적인 비균일성이 잠재되어 있더라도, 공급부의 길이에 따라 분포된 개구부(90)를 통해 흐름 비균일성을 최소화한다.
기화 장치(5)와 유사하게, 기화 장치(55)도 액체 유기물질(10)을 사용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판을 둘러싸고 있는 증착 챔버를 포함하는 본 발명의 장치의 구체예가 도시되어 있다. 증착 챔버(80)는 OLED 기판(85)이 기화 장치(5)로부터 이송된 유기물질(10)로 코팅되게 하는 밀폐형 장치이다. 증착 챔버(80)는 제어된 조건, 예를 들어 진공 공급부(100)에 의해 제공되는 1 Torr 이하의 압력으로 유지된다. 증착 챔버(80)는 코팅되지 않은 OLED 기판(85)을 로딩하는데 사용될 수 있는 로드 락(75) 및 로딩되지 않은 코팅 OLED 기판을 포함한다. OLED 기판(85)은 병진운동 장치(95)에 의해 이동되어 OLED 기판(85)의 전체 표면이 기화된 유기물질(10)로 고르게 코팅된다. 기화 장치(5)가 증착 챔버(80)에 의해 부분적으로 둘러싸인 것으로 도시되어 있을지라도, 기화 장치(5)가 증착 챔버(80)에 의해 전체적으로 둘러싸이는 배열을 비롯하여, 다른 배열도 가능함을 주지하여야 한다.
실제로, OLED 기판(85)은 로드 락(75)를 통해 증착 챔버(80)에 장착되고 병진운동 장치(95) 또는 관련 장치에 의해 유지된다. 기화 장치(5)는 상술한 바와 같이 조작되며, 병진운동 장치(95)가 OLED 기판(85)을 유기물질(10) 증기가 기화 장치(5)로부터 나오는 방향에 수직으로 이동시킴에 따라, OLED 기판(85)의 표면상에 유기물질(10)의 박막이 형성된다.
도 6은 본 발명에 따라 일부 제조될 수 있는 발광 OLED 장치(110)의 픽셀 단면을 도시한 것이다. OLED 장치(110)는 최소한, 기판(120), 음전극(190) 및 이와 이격되어 있는 양전극(130), 및 발광층(150)을 포함한다. OLED 장치는 또한 정공 주입층(135), 정공 수송층(140), 전자 수송층(155) 및 전자 주입층(160)을 포함할 수 있다. 정공 주입층(135), 정공 수송층(140), 발광층(150),전자 수송층(155) 및 전자 주입층(160)은 양전극(130)과 음전극(190) 사이에 배치된 일련의 유기층(170)을 구성한다. 유기층(170)은 본 발명의 장치 및 방법에 의해 가장 바람직하게 증착된 층이다. 이들 성분들은 이하에서 상세하게 기술될 것이다.
기판(120)은 유기물 고체, 무기물 고체, 또는 유기물과 무기물의 고체일 수 있다. 기판(120)은 단단하거나 유연할 수 있으며, 시트 또는 웨이퍼와 같은 별도의 개별 피이스(piece)로서나 연속적 롤로서 가공될 수 있다. 전형적인 기판 재질로는 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹, 반도체, 금속 산화물, 반도체 산화물, 반도체 질화물 또는 이들의 조합이 포함된다. 기판(120)은 그러한 재질들의 균질 혼합물이나 복합체, 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 기판(120)은 OLED 기판, 즉 OLED 소자를 제조하는데 보통 사용되는 기판, 예를들어 활성-매트릭스 저온 폴리실리콘 또는 무정형-실리콘 TFT 기판일 수 있다. 기판(120)은 의도하는 발광 방향에 따라 광 투과성이거나 광 불투과성일 수 있다. 광 투과성은 기판을 통해 EL 발광을 보는데 바람직하다. 투명 유리 또는 플라스틱이 그러한 경우에 일반적으로 사용된다. EL 발광이 상부 전극을 통해 보이는 제품에서는, 기부 지지체의 투과 특징이 중요하지 않으며, 따라서 광투과성, 광흡수성 또는 광반사성일 수 있다. 이러한 경우에 사용되는 기판으로는 유리, 플라스틱, 반도체 재질, 세라믹 및 회로판 재질, 또는 비활성(passive)-매트릭스 장치 또는 활성-매트릭스 장치일 수 있는 OLED 장치의 형성에 일반적으로 사용되는 기타 재질의 기판이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
기판(120) 위에 전극이 형성되며, 가장 일반적으로 양전극(130)으로서 배열된다. EL 발광이 기판(120)을 통해 보이는 경우, 양전극(130)은 관심 발광체에 대해 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에서 사용가능한 통상적인 투명 양전극 재질은 인듐-주석 산화물 및 주석 산화물이나, 비제한적으로 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 아연 산화물, 마그네슘-인듐 산화물 및 니켈-텅스텐 산화물을 비롯한 기타 금속 산화물들도 사용될 수 있다. 이러한 산화물 이외에도, 질화갈륨과 같은 금속 질화물, 아연 셀라나이드와 같은 금속 셀레나이드, 및 황화아연과 같은 금속 황화물이 양전극 재질로서 사용될 수 있다. EL 발광이 상부 전극을 통해 보이는 경우에는, 양전극 재질의 투과 특징이 중요하지 않으며, 투명, 불투명 또는 반사성의 어떠한 전도성 재질이든 사용될 수 있다. 이러한 경우에 사용되는 전도성 재질의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직한 양전극 재질은 투명성이든 그렇지 않든, 4.1 eV 이상의 일함수(work function) 값을 갖는다. 바람직한 양전극 재질은 증발, 스퍼터링, 화학증착, 또는 전기화학적 수단 등의 적합한 방식으로 증착될 수 있다. 양전극 재질은 널리 공지된 광식각 공정을 사용하여 패턴화될 수 있다.
유기발광 표시장치에서, 항상 필요하지는 않을지라도, 정공 주입층(135)이 양전극(130) 위에 형성되는 것이 종종 유용하다. 정공 주입 물질은 후속 유기층의 제막 특성을 개선시키고 정공 수송층으로의 정공 주입을 용이하게 할 수 있다. 정공 주입층(135)으로 사용하기에 적합한 물질로는 미국 특허 제4,720,432호에 개시된 포피린계(porphyrinic) 화합물, 미국 특허 제6,208,075호에 개시된 플라즈마 증착 플루오르카본 중합체, 및 산화바나듐(VOx), 산화몰리브덴(MoOx), 산화니켈(NiOx) 등을 비롯한 무기 산화물이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 유기 EL 장치에 유용한 것으로 알려진 또다른 정공 주입 물질이 EP 제0 891 121 A1호 및 EP 제1 029 909 A1호에 기술되어 있다.
항상 필요하지는 않을지라도, 정공 수송층(140)이 양전극(130) 위에 형성되어 배치되는 것이 종종 유용하다. 바람직한 정공 수송 물질은 증발, 스퍼터링, 화학증착, 전기화학적 수단, 열전달 또는 레이저 열전달과 같은 적합한 방식에 의해 도너 물질로부터 증착되거나, 본원에 기술된 장치 및 방법에 의해 증착될 수 있다. 정공 수송층(140)에 유용한 정공 수송 물질은 널리 공지되어 있으며, 방향족 2차 아민, 즉 탄소 원자에만 결합되어 있고 방향족 고리의 구성원이 되는 하나 이상의 3가 질소 원자를 함유하는 화합물이 이에 포함된다. 방향족 3차 아민의 한 가지 유형으로는 아릴아민, 예컨대 모노아릴아민, 다이아릴아민, 트라이아릴아민 또는 중합체성 아릴아민을 들 수 있다. 모노머성 트라이아릴아민의 예가 클루펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제3,180,730호에 예시되어 있다. 기타 적합한 트라이아릴아민으로서, 하나 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/되거나 하나 이상의 활성 수소-함유 기를 포함하는 트라이아릴아민이 브랜틀리(Brantley) 등의 미국 특허 제3,567,450호 및 제3,658,520호에 개시되어 있다.
더욱 바람직한 방향족 3차 아민은 미국 특허 제4,720,432호 및 제5,061,569호에 개시된 둘 이상의 방향족 3차 아민 잔기를 포함하는 화합물이다. 그러한 화합물들은 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure 112006059536211-pct00001
상기식에서,
Q1 및 Q2는 독립적으로 선택된 방향족 3차 아민 잔기이며;
G는 아릴렌, 사이클로알킬렌, 또는 탄소-탄소 결합의 알킬렌기와 같은 연결기이다.
한 가지 구체예에서, Q1 및 Q2 중 하나 이상은 다환형의 융합된 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 함유한다. G가 아릴기인 경우, 이것은 편리하게 페닐렌, 바이페닐렌 또는 나프탈렌 잔기이다.
화학식 A를 만족하고 2개의 트라이아릴아민 잔기를 함유하는 트라이아릴아민의 유용한 예가 하기 화학식 B로 표시된다.
Figure 112006059536211-pct00002
상기식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 아릴기 또는 알킬기이거나, 또는 함께 사이클로알킬기를 형성하는 원자이고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 아릴기이고, 이들은 추가로 하기 화학식 C로 표시된 다이아릴 치환된 아미노기로 치환될 수 있다:
Figure 112006059536211-pct00003
상기식에서, R5 및 R6은 각각 독립적으로 선택된 아릴기이다. 한 가지 구체예에서, R5 및 R6 중 하나 이상은 다환형의 융합된 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 함유한다.
또 다른 부류의 방향족 2차 아민은 테트라아릴다이아민이다. 바람직한 테트라아릴다이아민은 화학식 C로 나타낸 바와 같이, 아릴렌기를 통해 결합된 2개의 다이아릴아미노기를 포함한다. 유용한 테트라아릴다이아민은 하기 화학식 D로 표시되는 화합물을 포함한다.
Figure 112006059536211-pct00004
상기식에서,
각각의 Are은 독립적으로 선택된 아릴렌기, 예컨대 페닐렌 또는 안트라센 잔기이고;
n은 1 내지 4의 정수이며;
Ar, R7, R8 및 R9는 독립적으로 선택된 아릴기이다.
대표적인 구체예에서, Ar, R7, R8 및 R9 중 하나 이상은 다환형의 융합된 고리 구조, 예를들어 나프탈렌이다.
상기 화학식 A, B, C 및 D의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴 및 아릴렌 잔기는 각각 추가로 치환될 수 있다. 대표적인 치환기로는 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 및 불소, 염소 및 브롬과 같은 할로겐이 포함된다. 다양한 알킬 및 알킬렌 잔기는 보편적으로 1 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유한다. 사이클로알킬 잔기는 3 내지 약 10개, 보편적으로는 5개, 6개 또는 7개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 예를들어 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸 고리 구조이다. 아릴 및 아릴렌 잔기는 일반적으로 페닐 및 페닐렌 잔기이다.
OLED 장치의 정공 수송층은 방향족 3차 아민 화합물 단독 또는 이의 혼합물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 트라이아릴아민, 예컨대 화학식 B를 만족하는 트라이아릴아민과 화학식 D로 표시되는 바와 같은 테트라아릴다이아민이 조합되어 사용될 수 있다. 트라이아릴아민이 테트라아릴다이아민과 조합하여 사용되는 경우, 테트라아릴다이아민은 트라이아릴아민과 전자 주입 및 수송층 사이에 배치된 층으로서 정위된다. 본원에 기술된 장치 및 방법은 단일 또는 다수 성분의 층들을 증착하는데 사용될 수 있으며, 다수층을 연속적으로 증착하는데 사용될 수 있다.
또 다른 부류의 정공 수송층 재질로는 EP 제1 009 041호에 개시된 다환형 방 향족 화합물이 포함된다. 또한, 중합체성 정공 수송 물질, 예컨대 폴리(N-비닐카바졸) (PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(4-스타이렌설포네이트)(PEDOT/PSS)와 같은 공중합체가 사용될 수 있다.
발광층(150)은 정공-전자의 재조합에 응답하여 빛을 발산한다. 발광층(150)은 일반적으로 정공 수송층(140) 위에 배치된다. 바람직한 유기 발광 물질은 증발, 스퍼터링, 화학증착, 전기화학적 수단 또는 복사 열전달과 같은 적합한 방식에 의해 도너 물질로부터 증착되거나, 본원에 기술된 장치 및 방법에 의해 증착될 수 있다. 유용한 유기 발광 물질들은 널리 공지되어 있다. 미국 특허 제4,769,292호 및 제5,935,721호에 보다 구체적으로 기술된 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광층은 발광 또는 형광 물질을 포함하며, 이 영역에서는 전자-정공 쌍의 재조합에 의해 전기발광이 이루어진다. 발광층은 단일 물질로 구성될 수 있으나, 보다 일반적으로는 호스트 물질 및 이를 도핑시키는 게스트 화합물 또는 도펀트를 포함하여, 주로 도펀트로부터 빛을 발광시킨다. 도펀트는 특정한 스펙트럼을 갖는 색광을 발산하도록 선택된다. 발광층의 호스트 물질은 하기에 정의되는 바와 같은 전자 수송 물질, 상기에 정의한 바와 같은 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재조합을 지지하는 또다른 물질일 수 있다. 도펀트는 형광성이 높은 염료로부터 선택되는 것이 일반적이나, 인광성 화합물, 예를 들어 WO 제98/55561호, WO 제00/18851호, WO 제00/57676호 및 WO00/70655호에 개시된 전이금속 복합체가 또한 유용하다. 도펀트는 보편적으로 호스트 물질내로 0.01 내지 10 중량%의 함량으로 혼입된다. 본원에 기술된 장치 및 방법은 다수의 기화 공급부 필요없이도, 다성분의 게스트/호스트 층들을 코팅하는데 사용될 수 있다.
사용가능한 공지의 호스트 및 발광 물질로는 미국 특허 제4,768,292호, 제5,141,671호, 제5,150,006호, 제5,151,629호, 제5,294,870호, 제5,405,709호, 제5,484,922호, 제5,593,788호, 제5,645,948호, 제5,683,823호, 제5,755,999호, 제5,928,802호, 제5,935,720호, 제5,935,721호 및 제6,020,078호에 개시된 화합물이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
8-하이드록시퀴놀린 및 유사 유도체의 금속 복합체(하기 화학식 E)는 전기발광, 특히 500nm 보다 긴 파장의 발광, 예를 들어 녹색, 황색, 오렌지색 및 적색 발광에 적합한 한 부류의 유용한 호스트 물질을 구성한다.
Figure 112006059536211-pct00005
상기식에서,
M은 금속이고;
n은 1 내지 3의 정수이며;
Z는 각각의 경우에 독립적으로 둘 이상의 융합된 방향족 고리를 갖는 핵을 완성하는 원자이다.
상기로부터, 금속이 1가, 2가 또는 3가 금속일 수 있음은 자명하다. 금속의 예로는 리튬, 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속; 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리 토금속; 또는 붕소 또는 알루미늄과 같은 토금속일 수 있다. 킬레이트화 금속으로서 공지된 통상의 1가, 2가 또는 3가 금속이 사용될 수 있다.
Z는 둘 이상의 융합된 고리를 함유하는 헤테로고리 핵을 완성하며, 상기 둘 이상의 융합된 고리 중 하나 이상은 아졸 또는 아진 고리이다. 필요한 경우, 지방족 및 방향족 고리 모두를 포함하는 추가의 고리들이 상기 2개의 필요수 고리와 융합될 수 있다. 작용을 개선시키는 기능 없이 분자가 거대화되는 것을 피하기 위해, 고리 원자들의 수는 18개 이하로 유지되는 것이 일반적이다.
발광층(150)의 호스트 물질은 9 및 10 위치에서 탄화수소 또는 치환된 탄화수소 치환체를 갖는 안트라센 유도체일 수 있다. 예를 들어, 9,10-다이-(2-나프틸)안트라센의 유도체가 전기발광, 특히 400nm 보다 긴 파장의 발광, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 및 적색 발광에 적합한 한 부류의 유용한 호스트 물질을 구성한다.
벤즈아졸 유도체는 전기발광, 특히 400nm 보다 긴 파장의 발광, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 및 적색 발광에 적합한 또다른 부류의 유용한 호스트 물질을 구성한다. 유용한 벤즈아졸의 한 예는 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트라이스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]이다.
바람직한 형광 도펀트로는 퍼릴렌(perylene) 또는 퍼릴렌의 유도체, 안트라센의 유도체, 테트라센, 잔텐, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀴나크리돈, 다이시아노메틸렌피란 화합물, 싸이오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 파이릴륨(pyrilium) 및 싸 이아파이릴륨 화합물, 다이스티릴벤젠 또는 다이스티릴바이페닐의 유도체, 비스(아지닐)메탄 보론 착체 화합물, 및 카보스티릴 화합물이 포함된다.
기타 유기 발광 물질은 중합성 물질, 예를 들어 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 다이알콕시-폴리페닐렌비닐렌, 폴리-파라-페닐렌 유도체 및 폴리플루오렌 유도체일 수 있으며, 이들 화합물은 울크(Wolk) 등에 의해 공동 양도되고 본원 참고문헌으로서 인용되는 미국 특허 제6,194,119 B1호에 개시되어 있다.
항상 필요하지는 않을지라도, OLED 장치(110)는 발광층(150) 위에 배치되는 전자 수송층(155)을 포함하는 것이 종종 유용하다. 바람직한 전자 수송 물질은 증발, 스퍼터링, 화학증착, 전기화학적 수단, 열전달 또는 레이저 열전달과 같은 적합한 방식에 의해 도너 물질로부터 증착되거나, 본원에 기술된 장치 및 방법에 의해 증착될 수 있다. 전자 수송층(155)에 사용하기에 바람직한 전자 수송 물질은 옥신 자체(8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린이라고도 함)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트화된 옥시노이드 화합물이다. 상기 화합물들은 전자를 주입하고 수송하는 것을 도와, 이러한 작용 모두에 있어서 고수준의 성능을 나타내며, 얇은 박막 형태로 용이하게 제조된다. 옥시노이드 화합물의 예로는 상술한 바 있는 화학식 E를 만족하는 화합물이 고려된다.
다른 전자 수송 물질로는 미국 특허 제4,356,429호 개시된 바와 같은 다양한 부타디엔 유도체, 및 미국 특허 제4,539,507호에 개시된 바와 같은 다양한 헤테로고리 광학 브라이트너(brightener)가 포함된다. 화학식 G를 만족하는 벤즈아졸이 또한 전자 수송 물질로서 유용하다.
다른 전자 수송 물질은 중합체성 물질, 예를 들어 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리-파라-페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리싸이오펜, 폴리아세틸렌 및 기타 전도성의 중합체성 유기 물질일 수 있으며, 이들 화합물은 문헌[Handbook of Conductive Molecules and Polymers, Vols. 1-4, H. S. Nalwa, ed., John Wiley and Sons, Chichester (1997)]에 개시되어 있다.
전자 주입층(160)이 또한 음전극과 전자 수송층 사이에 존재할 수 있다. 전자 주입 물질의 예로는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 상기 언급된 LiF와 같은 알칼리 할라이드 염, 또는 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이 도핑된 유기층이 포함될 수 있다.
전자 수송층(155) 위에, 또는 전자 수송층이 사용되는 않는 경우에는 발광층 위에 음전극(190)이 형성된다. 발광이 양전극(130)을 통해 이루어지는 경우, 양전극 재질은 거의 모든 전도성 물질로 구성될 수 있다. 바람직한 물질은 제막 특성이 우수하여 하부 유기층과의 접촉성이 우수하고, 낮은 전압에서 전자 주입을 촉진하며, 안정성이 우수하다. 유용한 양전극 재질은 종종 낮은 일 함수 금속(<3.0eV) 또는 금속 합금을 함유한다. 한 가지 바람직한 양전극 재질은 미국 특허 제4,885,221호에 개시된 바와 같은 Mg:Ag의 합금(여기에서, 은의 비율은 1 내지 20% 범위임)으로 구성된다. 또 다른 적합한 부류의 양전극 재질은 낮은 일 함수 금속 또는 금속염의 얇은 층과, 이를 덮고 있는 전도성 금속의 두꺼운 층으로 구성된 이중층을 포함한다. 그러한 양전극의 한 가지 예는 미국 특허 제5,677,572호에 개시된 바와 같이, LiF의 얇은 층과 이어지는 Al의 두꺼운 층으로 구성된다. 다른 유 용한 양전극 재질로는 미국 특허 제5,059,861호, 제5,059,862호 및 제6,140,763호에 기술된 예들이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
발광이 음전극(190)을 통해 보이는 경우, 음전극은 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 경우에는, 금속은 얇아야 하거나, 투명한 전도성 산화물을 사용하거나 이들 물질을 포함해야 한다. 광학적으로 투명한 음전극에 대해서는 미국 특허 제5,776,623호에 보다 상세하게 기술되어 있다. 음전극 재질은 증발, 스퍼터링 또는 화학증착에 의해 증착될 수 있다. 필요한 경우, 패터닝이, 쓰루우-마스크(through-mask) 증착, 미국 특허 제5,276,380호 및 EP 제0 732 868호에 기술된 집적 섀도우 마스킹, 레이저 박리 및 선택적 화학증착(이에 국한되지 않음)을 비롯한 다양한 널리 공지된 방법들을 통해 수행될 수 있다.
음전극 재질은 증발, 스퍼터링 또는 화학증착에 의해 증착될 수 있다. 필요한 경우, 패터닝이, 쓰루우-마스크(through-mask) 증착, 미국 특허 제5,276,380호 및 EP 제0 732 868호에 기술된 집적 섀도우 마스킹, 레이저 박리 및 선택적 화학증착(이에 국한되지 않음)을 비롯한 다양한 널리 공지된 방법들을 통해 수행될 수 있다..
본 발명은 특정의 바람직한 구체예를 참조하여 상세하게 설명되었으나, 이의 변형 및 수정이 본 발명의 사상 및 범위내에서 이루어질 수 있음을 주지하여야 한다.

Claims (25)

  1. a) 제1 가열 영역 및 그 제1 가열 영역과 이격되는 제2 가열 영역을 포함하는 기화 장치에 다량의 유기물질을 제공하는 단계;
    b) 기화 장치의 제 1 가열영역에서 상기 유기물질을 기화 온도 미만의 온도가 될 때까지 가열하고, 소정 온도 이상으로 도달한 후 상기 유기 물질이 상기 기화 온도 미만의 온도를 활성적으로 유지하도록 상기 유기 물질을 냉각시키는 단계;
    c) 기화 장치의 제 2 가열영역을 유기물질의 기화 온도 이상으로 가열하는 단계; 및
    d) 유기물질을, 상기 제2 가열 영역에 체류하는 유기물질이 원하는 기화율-의존성 기화온도에서 가열되도록 제어된 속도로 제 1 가열영역에서 제 2 가열영역으로 미터링(metering)하여, 유기물질을 기판 표면상에서 승화시켜 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 기판 표면상에 유기물질을 기화시켜 박막을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물질이, 기화율에 따라 선형적으로 변화하는 제어된 속도로 투과성 부재를 통해 제 2 가열영역으로 미터링되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    증착 챔버를 제공하고 기화를 차단함으로써 기판 표면을 코팅하지 않을 때 상기 증착 챔버벽의 오염을 최소화하고 상기 유기물질을 보호하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물질의 일정한 부피가 상기 제 2 가열영역에서 유지되어 일정한 플룸(plume) 모양을 형성하고 유지하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가열영역이 상기 유기물질의 소모에 따라 일정한 가열 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가열영역이 상기 유기물질의 소모에 따라 일정한 가열 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가열영역에 유기물질을 둘러싸는 냉각 베이스 블록을 제공하는 단계, 및
    상기 제 1 가열영역에 상기 냉각 베이스 블록과 유기물질 사이에 액체를 제공하여, 상기 유기물질과 상기 베이스 냉각 블록 사이를 상기 액체를 통해 열 접촉시키고 밀폐되게 실링하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물질이, 기화율에 따라 선형적으로 변화하는 제어된 속도로 제 2 가열영역내의 회전 드럼 표면에 미터링되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  10. a) 제1 가열 영역 및 그 제1 가열 영역과 이격되는 제2 가열 영역을 포함하는 기화 장치에 둘 이상의 유기성분을 갖는 다량의 유기물질을 제공하는 단계;
    b) 기화 장치의 제 1 가열영역에서 상기 유기물질을 각 유기성분의 기화 온도 미만의 온도가 될 때까지 가열하고, 소정 온도 이상으로 도달한 후 상기 유기 물질이 상기 기화 온도 미만의 온도를 활성적으로 유지하도록 상기 유기 물질을 냉각시키는 단계;
    c) 기화 장치의 제 2 가열영역을 유기물질의 각 성분의 기화 온도 이상으로 가열하는 단계; 및
    d) 유기물질을, 상기 제2 가열 영역에 체류하는 유기물질이 원하는 기화율-의존성 기화온도에서 가열되도록 제어된 속도로 제 1 가열영역에서 제 2 가열영역으로 미터링하여, 유기물질의 각 성분을 동시에 기화시켜 기판 표면에 박막을 형성하는 단계를 포함하는, 기판 표면에 유기물질을 기화시켜 박막을 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기물질이, 기화율에 따라 선형적으로 변화하는 제어된 속도로 투과성 부재를 통해 상기 제 2 가열영역으로 미터링되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    증착 챔버를 제공하고 기화를 차단함으로써 상기 기판 표면을 코팅하지 않을 때 증착 챔버벽의 오염을 최소화하고 상기 유기물질을 보호하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기물질의 일정한 부피가 상기 제 2 가열영역에서 유지되어 일정한 플룸 모양을 형성하고 유지하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    제 1 가열영역이 유기물질의 소모에 따라 일정한 가열 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 가열영역에 상기 유기물질을 둘러싸는 냉각 베이스 블록, 및 상기 냉각 블록과 상기 유기물질 사이에 액체를 제공하여, 상기 액체를 통해 상기 유기물질과 베이스 블록 사이를 열 접촉시키고 및 밀폐되게 실링하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 방법.
  17. a) 상이한 기화 온도를 갖는 하나 이상의 성분들을 갖는 다량의 유기물질을 수용하며, 제 1 가열영역 및 이 제1 가열영역과 이격되어 있는 제 2 가열영역을 포함하는 기화 장치;
    b) 제 1 가열영역에서 유기물질을 기화 온도 미만의 온도가 될 때까지 가열하고, 상기 유기 물질이 상기 기화 온도 미만의 온도를 활성적으로 유지하도록 소정 온도 이상으로의 도달 후 상기 유기물질을 냉각시키기 위한 제 1 가열수단;
    c) 기화 장치의 제 2 가열영역을 하나 이상의 유기성분 각각의 기화 온도 이상으로 가열하기 위한 제 2 가열수단; 및
    d) 상기 제2 가열 영역에 체류하는 유기물질이 원하는 기화율-의존성 기화온도로 가열됨으로써 기화되어 기판 표면 상에 박막을 형성하도록, 상기 유기물질을 제어된 속도로 제 1 가열영역에서 제 2 가열영역으로 미터링하기 위한 투과성 부재를 포함하는 미터링 수단을 포함하며,
    상기 투과성 부재는 상기 제1 및 제2 가열 영역 사이에 메쉬 스크린 형태로형성되며, 상기 유기물질과 접촉하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 가열수단은 제어 통로, 및 상기 제어 통로를 통해 유체를 펌핑하여 상기 유체가 상기 제 1 가열영역으로부터 열을 흡수하거나 이에 열을 전달하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 미터링 수단은 상기 유기물질을 수용하기 위한 챔버 및 상기 챔버에서 상기 유기물질을 밀어올리기 위한 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 가열수단은 상기 제 1 가열영역에서 상기 유기물질을 둘러싸고 있는 냉각 베이스 블록, 및 상기 냉각 베이스 블록과 상기 유기물질 사이에 액체를 포함하며, 상기 액체가 상기 유기물질과 상기 냉각 베이스 블록 사이의 열접촉 및 밀폐되게 실링을 제공하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 미터링 수단은 상기 유기물질을 기화율에 따라 선형적으로 변화하는 제어된 속도로 상기 제 2 가열영역으로 미터링하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판을 둘러싸고 있고 기화된 상기 유기물질을 수용하기 위한 증착 챔버를 추가로 포함하고, 상기 제 2 가열수단이 가열을 중단하기 위한 수단을 포함함으로써, 온도를 하나 이상의 유기 성분의 기화 온도 미만으로 떨어뜨려 상기 기판을 코팅하지 않을 때 증착 챔버벽의 오염을 감소하고 유기물질을 보호하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  23. 삭제
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 미터링 수단은 상기 제 2 가열영역에서 상기 유기물질의 일정한 부피를 유지함으로써 일정한 플룸(plume) 모양을 형성하고 유지하는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 가열영역은 상기 유기물질의 소모에 따라 일정한 가열 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 박막을 형성하는 장치.
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