KR102023941B1

KR102023941B1 - 유기 발광 다이오드 소자용 증착 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102023941B1
Application number: KR1020120155901A
Authority: KR
Inventors: 김현석; 권순갑; 김호성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2019-09-23
Also published as: KR20140085971A

Abstract

본 발명은 다수의 증착원을 이용한 스캔 증착 방법으로 발광층을 형성할 때 발광층이 멀티레이어 구조로 형성되는 것을 방지할 수 있는 OLED 소자용 증착 장치 및 방법에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 증착 장치는 기판의 스캔 방향(진행 방향)과 수직한 방향으로 복수의 증착원을 배열하고 소스별 증착 영역을 동시에 중첩시켜서 서로 다른 유기물을 동시에 증착함으로써 서로 다른 유기물을 포함하는 혼합 유기물층을 멀티레이어가 구조가 아닌 단일층 구조로 형성할 수 있다.

Description

유기 발광 다이오드 소자용 증착 장치 및 방법{DEPOSITION APPARATUS AND METHOD FOR ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}

본 발명은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED) 소자의 증착 기술에 관한 것으로, 특히 다수의 증착원을 이용한 스캔 증착 방법으로 발광층을 형성할 때 발광층이 멀티레이어 구조로 형성되는 것을 방지할 수 있는 OLED 소자용 증착 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 영상 표시 장치로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등을 포함하는 평판 디스플레이가 주로 이용되고 있다.

OLED 디스플레이는 전자와 정공의 재결합으로 유기 발광층을 발광시키는 자발광 소자로 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 초박막화가 가능하여 차세대 표시 장치로 기대되고 있다. OLED 디스플레이의 각 화소는 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다.

OLED 소자는 애노드 및 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층과, 애노드와 유기 발광층 사이의 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함하는 정공 관련층과, 캐소드와 유기 발광층 사이의 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 하나를 포함하는 전자 관련층을 구비한다. OLED는 애노드와 캐소드 사이에 포지티브 바이어스가 인가되면 캐소드로부터의 전자가 전자 관련층을 경유하여 유기 발광층으로 공급되고, 애노드로부터의 정공이 정공 관련층을 경유하여 유기 발광층으로 공급된다. 이에 따라, 유기 발광층에서는 공급된 전자 및 정공의 재결합으로 발생한 에너지가 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써 전류량에 비례하는 광을 발생한다. OLED 소자는 캐소드 및 애노드 중 적어도 하나의 전극을 투과형으로 형성하고, 나머지 전극을 반사형으로 형성함으로써 전면 발광, 배면 발광 또는 양면 발광이 가능하다.

이러한 OLED 소자에서 유기 발광층을 포함하는 유기물층은 통상 열 증착 공정을 통해 형성된다. 열 증착 공정은 통상 증착 장비에서 기판을 회전하거나 직선 방향으로 움직이는 스캔 방식으로 유기물층을 형성하는데 스캔 증착 방식이 재료 효율과 두께 균일도가 좋아 양산에 적합하다.

서로 다른 유기물이 혼합될 유기물층을 스캔 증착 방식으로 형성하는 경우 증착원을 2개 이상 이용해야 하므로, 증착원간의 위치 차이로 인하여 서로 다른 유기물의 증착 분포가 달라 멀티레이어(multilayer) 구조로 혼합 유기물층이 형성된다.

그러나, 특성이 서로 다른 2개의 호스트 물질을 포함하는 발광층을 멀티레이어 구조로 형성하는 경우 발광 효율이 떨어지고 구동 전압이 증가하며 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수의 증착원을 이용한 스캔 증착 방법으로 발광층을 형성할 때 발광층이 멀티레이어 구조로 형성되는 것을 방지할 수 있는 OLED 소자용 증착 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 소자용 증착 장치 및 방법은 제1 전극부터 정공 관련 유기층까지 형성된 기판 또는 제2 전극부터 전자 관련 유기층까지 형성된 기판 상에 서로 다른 제1 내지 제3 증착 물질을 동시에 증착하기 위하여, 제1 내지 제3 증착 물질을 각각 포함하는 제1 내지 제3 증착원을 이용하고, 제1 내지 제3 증착원은 지지판 상에 기판의 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향으로 나란하게 배열되어 그 지지판 상에서 제1 방향의 위치가 동일하다. 일 실시예에 따른 OLED 소자용 증착 장치 및 방법은 제1 내지 제3 증착원으로부터 각각 방출된 제1 내지 제3 증착 물질이 기판 상에 동시 증착되는 제1 내지 제3 증착 영역을 중첩시켜 동시 중첩 영역을 형성하고, 그 동시 중첩 영역은 제1 방향의 제1 크기와 제2 방향의 제2 크기를 갖으며, 기판의 스캔에 의해 동시 중첩 영역이 제1 방향을 따라 연속되게 하여, 기판 상에 제1 내지 제3 증착 물질이 혼합된 단일층 구조의 발광층을 형성함으로써, 정공 관련 유기층 또는 전자 관련 유기층과 직접 컨택하는 단일층 구조의 발광층을 형성하는 형성할 수 있다.

일 실시예는 기판 상에, 제1 증착원은 제1 호스트 물질을 증착하고, 제2 증착원은 도펀트 물질을, 제3 증착원은 제3 호스트 물질을 증착하여 제1 및 제2 호스트 물질과 도펀트 물질이 혼합된 발광층을 단일층 구조로 형성한다.

삭제

상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 제1 방향에 대하여, 제1 내지 제3 증착원의 증착 각도는 서로 동일하게 제어된다.

상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 제2 방향에 대하여, 제1 내지 제3 증착원 중 외곽에 위치하는 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도가 내측 증착 각도보다 크게 제어된다.

삭제

일 실시예에 따른 OLED 소자용 증착 장치는 제2 방향에 대한 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도를 제2 방향의 각도 제어판을 이용하거나, 제1 및 제3 증착원을 그들 사이에 위치하는 제2 증착원 쪽으로 경사지게 설치하여 제어한다.

일 실시예에 따른 OLED 소자용 증착 장치는 제1 내지 제3 증착원을 포함하는 복수의 증착원 세트를 제2 방향으로 나란하게 배열하고, 동시 중첩 영역이 제2 방향으로 연속되게 하며, 그 동시 중첩 영역은, 복수의 증착원 세트 중 어느 하나의 제1 증착원에 의한 제1 증착 영역과, 어느 하나의 제2 증착원에 의한 제2 증착 영역과, 어느 하나의 제3 증착원에 의한 제3 증착 영역의 동시 중첩 영역이다.

본 발명에 따른 OLED 소자용 증착 장치 및 방법은 기판의 스캔 방향(진행 방향)과 수직한 방향으로 복수의 증착원을 배열하고 소스별 증착 영역을 서로 중첩시켜서 서로 다른 유기물을 동시에 증착함으로써 서로 다른 유기물을 포함하는 혼합 유기물층을 멀티레이어가 구조가 아닌 단일층 구조로 형성할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 OLED 소자용 증착 장치 및 방법은 특성이 서로 다른 2개의 호스트 소스와 1개의 도펀트 소스를 기판의 스캔 방향(진행 방향)과 수직한 방향으로 배열하고 소스별 증착 영역을 중첩시켜서 2개의 호스트와 1개의 도펀트를 동시에 증착함으로써 관련 기술의 멀티레이어 구조가 아닌 싱글 레이어 구조로 형성하여 발광 효율 및 수명을 향상시키고 구동 전압을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 OLED 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 발광층을 형성하기 위한 관련 기술의 증착 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 증착 장치의 증착 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 증착 장치 및 방법에 의해 형성된 발광층의 멀티레이어 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도 및 측면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 증착 장치를 이용한 증착 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 증착 장치 및 방법에 의해 형성된 발광층의 싱글 레이어 구조를 도 4의 멀티레이어 구조와 대비하여 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 다양한 배열 구조를 개략적으로 나타낸 측면도들이다.
도 11은 도 4에 나타낸 관련 기술의 멀티레이어 구조와 도 7에 나타낸 본원 발명의 싱글 레이어 구조의 수명을 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명을 적용하기 위한 OLED 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 나타낸 OLED 소자는 제1 전극(4)및 제2 전극(10)과, 제1 및 제2 전극극(4, 14) 사이의 유기 발광층(Emitting Layer; EML)과, 제1 전극(4)과 유기 발광층(EML) 사이의 정공 관련 유기층(6)과, 유기 발광층(EML)과 제2 전극(10) 사이의 전자 관련 유기층(8)을 구비한다.

제1 전극(4)이 형성된 기판(2)은 도시하지 않았지만 OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 적어도 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터와 커패시터를 포함하는 화소 회로가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판일 수 있다.

제1 전극(4) 및 제2 전극(10) 중 적어도 한 전극은 투과형 전극으로 형성되고 나머지 한 전극은 반사형 전극으로 형성된다. 제1 전극(4)이 투과형 전극이고 제2 전극(10)이 반사형 전극이면, 도 1에서 하부로 광을 출사하는 배면 발광 구조가 된다. 이와 달리, 제2 전극(10)이 투과형 전극이고 제1 전극(4)이 반사 전극이면, 도 1에서 상부로 광을 출사하는 전면 발광 구조가 된다. 이와 달리, 제1 및 제2 전극(4, 10)이 모두 투과형 전극이면 양면 발광 구조가 된다.

제1 전극(4) 및 제2 전극(14) 중 어느 한 전극은 애노드이고, 나머지 한 전극은 캐소드이다. 애노드는 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oxide; ITO), IZO(Indum Zinc Oxide; IZO), ZnO 등의 금속 산화물로 이루어진 투명 전극층을 포함한다. 캐소드는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, Yb 등의 일함수가 낮은 금속을 포함한다. 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 투과형 전극으로 형성된다. 투과형 전극은 상기 금속을 이용한 투과형 금속 박막과 상기 금속 산화물층이 교대로 적층된 멀티레이어 구조로 형성될 수 있다. 애노드 및 캐소드 중 하나는 반사형 전극으로 형성된다. 반사형 전극은 상기 금속 재료 중 반사율이 높은 Al 또는 AlNd 등으로 이루어진 금속층과 상기 금속 산화물층을 포함하는 멀티레이어 구조로 형성될 수 있다. 도 1에서는 제1 전극(4)이 애노드이고, 제2 전극(14)은 캐소드인 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.

기판(2)의 제1 전극(4) 상에 정공 주입층(Hole Injecting Layer: HIL) 및 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL)이 적층된 구조의 정공 관련 유기층(10)이 열증착 공정을 통해 형성된다. 정공 주입층(HIL)은 제1 전극(4)으로부터의 정공 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 정공 수송층(HTL)은 정공 주입층(HIL)으로부터의 정공을 발광층(EML)으로 전달한다.

정공 수송층(HTL) 상에는 발광층(EML)이 열증착 공정을 통해 형성된다.

발광층(EML) 상에는 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer; EIL)이 적층된 구조의 전자 관련 유기층(8)이 열증착 고정을 통해 형성된다. 전자 주입층(EIL)은 제2 전극(10)으로부터의 전자 주입을 원활하게 하는 역할을 한다. 전자 수송층(ETL)은 전자 주입층(EIL)으로부터의 전자를 발광층(EML)으로 전달한다.

전자 관련 유기층(8) 상에 제2 전극(10)이 형성되고, 제2 전극(10) 상에는 하부의 유기물층들 및 전극을 보호하며 광추출 효율을 증가시키거나 색감 보정 등을 위한 캐핑층(Capping Layer; CPL)이 형성된다.

발광층(EML)은 정공 수송층(HTL)을 통해 공급된 정공과 전자 수송층(ETL)을 통해 공급된 전자들이 결합 작용으로 발생된 에너지에 의해 형광 또는 인광 물질이 발광함으로써 광을 방출한다. 최근 발광층(EML)으로는 발광 효율을 향상시키기 위하여 서로 다른 전달 특성을 갖는 2개의 호스트 물질(H1, H2)과 1개의 도펀트 물질(D)을 포함하는 혼합 발광층이 적용되고 있다.

혼합 발광층(EML)은 정공 전달 특성이 좋은 정공 타입의 제1 호스트 물질(H1)과, 전자 전달 특성이 좋은 전자 타입의 제2 호스트 물질(H2)과, 색상 구현을 위한 형광 또는 인광 도펀트 물질(D)이 혼합되어 형성된다. 이러한 혼합 발광층(EML)은 정공 타입의 제1 호스트 물질(H1)과, 전자 타입의 제2 호스트 물질(H2)에 의해 정공과 전자 주입이 용이해짐으로써 단일 호스트와 도펀트를 이용하는 기존의 발광층보다 발광 효율이 향상된다.

예를 들면, 정공 타입의 제1 호스트 물질(H1)로는 TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine) 또는 CBP(4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl) 등이 이용될 수 있고, 전자 타입의 제2 호스트 물질(H2)로는 UGH3(m-bis-(triphenylsilyl)benzene) 또는 TAZ(3-phenyl-4-(1'-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole) 등이 이용될 수 있으나, 이 물질들로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 1에서는 제1 및 제2 전극(4, 10) 사이에 하나의 발광 유닛(20)이 형성된 구조만을 예시하였으나, 서로 다른 색을 발광하는 다수의 발광 유닛이 적층되어 화이트 광을 발생하는 탠덤 구조가 적용될 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 호스트 물질(H1, H2)과 도펀트 물질(D)의 혼합층으로 형성되는 발광층(EML)은 서로 다른 증착원을 구비하는 열 증착 장치를 이용한 스캔 증착 공정을 통해 형성된다.

도 2는 본 발명의 관련 기술에 따른 혼합 발광층용 증착 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도(a) 및 평면도(b)이고, 도 3은 도 2에 나타낸 증착 장치를 이용한 혼합 발광층의 증착 과정을 나타낸 단면도이다.

도 2에 나타낸 혼합 발광층용 증착 장치는 지지판(30) 상에 설치되어 제1 호스트 물질(H1)을 방출하기 위한 제1 증착원(32)과, 도펀트 물질(D1)을 방출하기 위한 한 쌍의 제2 증착원(36)과, 제2 호스트 물질(H2)을 방출하기 위한 제3 증착원(36)을 구비한다. 또한, 증착 장치는 증착원(32, 34, 36)의 증착 각도를 제어하는 각도 제어판(40)을 구비한다.

제1 및 제3 증착원(32, 36)은 지지판(30) 상에서 스캔 방향인 x축 방향을 따라 나란하게 배치되고, 한 쌍의 제2 증착원(34)은 y축 방향을 따라 제1 및 제3 증착원(32, 36)을 사이에 두고 서로 나란하게 배치되며, x축 방향에 대하여 제2 증착원(34)의 선폭 양측부가 제1 및 제3 증착원(32, 36) 각각의 선폭 일측부와 각각 중첩하게 배치된다. 이에 따라, 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)의 발광 영역이 서로 일부 중첩하면서 기판(50)에 대한 증착 영역도 스캔 방향(x축 방향)을 따라 서로 일부 중첩하게 된다.

도 3을 참조하면, 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)을 탑재한 지지판(30) 또는 기판(50)이 가이드 레일(도시하지 않음)을 따라 스캔(x축) 방향으로 이동하면서 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)으로부터의 제1 호스트 물질(H1) 및 도펀트 물질(D)과 제2 호스트 물질(H2)이 기판(50)에 증착됨으로써 혼합 발광층(EML)이 형성된다. 도 3에서는 기판(50)은 고정되고 지지판(30)이 스캔(x축) 방향으로 이동하는 경우를 예를 들어 나타낸 것이다. 도 3에서 수직 방향의 각도 제어판(42, 44)은 제2 증착원(34)의 증착 각도를 양측에서 제어하고, 수직 방향의 각도 제어판(46)은 제1 및 제3 증착원(32, 36) 각각의 내측 증착 각도를 제어하며, 수평 방향의 각도 제어판(40)은 제1 및 제3 증착원(32, 36) 각각의 외측 증착 각도를 제어한다.

그러나, 도 3과 같이 스캔(x축) 방향에 대하여, 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)의 위치가 서로 다르므로 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36) 각각에서 증착 물질을 방출하는 방출 영역이 서로 일부 중첩하기는 하지만 일치하지 않음에 따라 기판(50) 상에서의 제1 내지 제3 증착 영역(33, 35, 37)도 서로 일부 중첩하기는 하지만 일치하지 않는다. 이로 인하여, 스캔(x축) 방향으로 위치가 서로 다른 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)을 이용하여 혼합 발광층(EML)을 스캔 증착하는 경우 도 4와 같이 증착 물질의 분포도가 서로 다른 멀티레이어 구조로 혼합 발광층(EML)이 형성된다.

예를 들면, 도 3과 같이 증착 공정의 어느 한 시점에서 볼 때, 최우측에서부터 제1 증착원(32)의 제1 증착 영역(33)과 그에 인접한 제2 증착원(34)의 제2 증착 영역(35)이 중첩하지 않은 영역(A)에는 제1 증착원(32)으로부터의 제1 호스트 물질(H1)만 증착되므로 제1 호스트 물질(H1)을 함유하는 제1 발광층(51)이 형성된다. 제1 증착원(32)의 제1 증착 영역(33)과 제2 증착원(34)의 증착 영역(35)이 중첩하는 영역(B)에는 제1 증착원(32)으로부터의 제1 호스트 물질(H1) 및 제2 증착원(34)으로부터의 도펀트 물질(D)이 동시 증착되므로 제1 호스트 물질(H1) 및 도펀트 물질(D)이 혼합된 제2 발광층(52)이 제1 발광층(51) 상에 형성된다. 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)의 증착 영역(33, 35, 37)이 모두 중첩하는 영역(C)에는 제1 증착원(32)으로부터의 제1 호스트 물질(H1)과 제2 증착원(34)으로부터의 도펀트 물질(D) 및 제3 증착원(36)로부터의 제2 호스트 물질(H2)이 동시 증착되므로 제1 및 제2 호스트 물질(H1, H2)과 도펀트 물질(D)이 혼합된 제3 발광층(53)이 제2 발광층(52) 상에 형성된다. 제2 증착원(34)의 증착 영역(35)과 제3 증착원(36)의 증착 영역(37)이 중첩하는 영역(E)에는 제2 증착원(34)으로부터의 도펀트 물질(D)과 제3 증착원(36)으로부터의 제2 호스트 물질(H2)이 동시 증착되므로 도펀트 물질(D) 및 제2 호스트 물질(H2)이 혼합된 제4 발광층(54)이 제3 발광층(53) 상에 형성된다. 제3 증착원(36)의 증착 영역(37)과 제2 증착원(34)의 증착 영역(35)이 중첩하지 않은 영역(F)에는 제3 증착원(36)으로부터의 제2 호스트 물질(H2)만 증착되므로 제2 호스트 물질(H2)만 함유하는 제5 발광층(51)이 제4 발광층(54) 상에 형성된다.

이에 따라, 제1 내지 제3 증착원(32, 34, 36)이 1회 왕복 스캔을 하면 기판(50) 상에는 도 4와 같이 제1 내지 제5 발광층(51~55)이 순차적으로 적층되고 그 위에 반대 순서인 제5 내지 제1 발광층(55~51)이 다시 순차적으로 적층됨으로써, 발광층(EML)은 인접층과 증착 물질의 분포가 서로 다른 10개의 멀티레이어 구조를 갖게 된다.

그러나, 발광층(EML)이 도 4와 같이 멀티레이어 구조로 형성되는 경우 제1 및 제2 호스트 물질(H1, H2) 및 도펀트 물질(D)의 유기물 분포가 적층 방향으로 균일하지 않음에 따라 발광 효율 및 수명이 감소되는 문제점이 있다. 예를 들면, 정공 전달 특성이 좋은 제1 호스트 물질(H1)만 함유하는 제1 발광층(51)이 도 1에 도시된 정공 수송층(HTL) 뿐만 아니라 전자 수송층(ETL)과도 인접함에 따라 전자 전달 능력이 감소함으로써 구동 전압이 증가되어야 하므로 발광 효율 및 수명이 감소할 수 있다.

따라서, 본 발명은 관련 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제1 및 제2 호스트 물질(H1, H2)과 도펀트 물질(D)을 함유하는 혼합 발광층(EML)을 스캔 증착 공정으로 형성하면서도 멀티레이어 구조가 아닌 싱글 레이어 구조로 형성하는 증착하는 방안을 제시한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 혼합 발광층용 증착 장치를 개략적으로 나타낸 평면도(a) 및 측면도(b)이고, 도 6은 도 5에 나타낸 증착 장치를 이용한 혼합 발광층(EML)의 증착 공정을 나타낸 단면도이고, 도 7은 관련 기술과 본 발명의 혼합 발광층(EML) 구조를 대비하여 나타낸 단면도이다.

도 5에 나타낸 혼합 발광층용 증착 장치는 지지판(60) 상에 설치되어 제1 호스트 물질(H1)을 방출하기 위한 제1 증착원(62)과, 도펀트 물질(D1)을 방출하기 위한 제2 증착원(64)과, 제2 호스트 물질(H2)을 방출하기 위한 제3 증착원(66)을 구비한다. 또한 증착 장치는 증착원(32, 34, 36)의 증착 각도를 제어하는 각도 제어판(도시하지 않음)을 구비한다.

제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)은 지지판(60) 상에서 스캔 방향인 x축 방향과 수직한 y축 방향을 따라 나란하면서 이격되어 배치되고, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)의 x축 방향의 선폭이 서로 모두 중첩하도록 배치된다. 이에 따라, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66) 각각의 제1 내지 제3 증착 영역(63, 65, 67)은 도 6과 같이 스캔 방향(x축 방향)에서 모두 동일하도록 중첩된다. 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)은 z축 방향으로 신장된 구조를 갖는다.

도 6을 참조하면, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)을 탑재한 지지판(60) 또는 기판(50)이 가이드 레일(도시하지 않음)을 따라 스캔(x축) 방향으로 이동하면서 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)으로부터의 제1 호스트 물질(H1)과 도펀트 물질(D) 및 제2 호스트 물질(H2)이 기판(50)에 동시에 증착됨으로써 혼합 발광층(EML)이 형성된다. 도 6에서는 기판(50)은 고정되고 지지판(60)이 스캔(x축) 방향으로 이동하는 경우를 예를 들어 나타낸 것이다. 도 6에서 수평 방향의 각도 제어판(70)은 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66) 각각의 대한 스캔(x축) 방향에 대한 증착 각도, 즉 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)의 스캔(x축) 방향에 대한 증착 영역(63, 65, 67)의 선폭을 제어하는 역할을 한다. 도 6에 나타낸 기판(50)은 도 1에서 제1 전극(4)에서부터 정공 관련 유기층(6)까지 형성된 기판이거나, 제2 전극(10)에서부터 전자 관련 유기층(8)까지 형성된 기판일 수 있다.

스캔(x축) 방향에 대하여, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)의 x축 위치가 서로 동일함과 아울러 증착 영역(63, 65, 67)의 x축 위치 및 선폭이 서로 동일하므로 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)을 이용하여 혼합 발광층(EML)을 스캔 증착하는 경우 도 7과 같이 모든 영역에서 증착 물질인 제1 및 제2 호스트 물질(H1, H2)과 도펀트 물질(D)이 균일하게 분포되어 혼합된 싱글 레이어 구조로 형성할 수 있다.

이에 따라, 관련 기술의 증착 장치에 의해 도 4와 같이 멀티레이어 구조로 형성된 혼합 발광층(EML)과 대비하여 본 발명의 증착 장치에 의해 싱글 레이어 구조로 형성된 혼합 발광층(EML)은 정공 관련층 및 전자 관련층과 인접한 영역에 정공 전달 특성이 좋은 제1 호스트 물질(H1)과 전자 전달 특성이 좋은 제2 호스트 물질(H2)이 모두 분포함으로써 정공 및 전자 전달 능력이 증가함으로써 구동 전압이 감소하여 발광 효율 및 수명이 향상된다. 또한, 멀티레이어 구조로 형성된 혼합 발광층(EML)과 대비하여 싱글 레이어 구조로 형성된 혼합 발광층(EML)은 도펀트 물질(D)도 전영역에 걸쳐 균일하게 분포함으로서 멀티레이어 구조와 같이 불균일한 경우보다 발광 효율이 향상된다.

한편, 도 8 내지 도 10은 스캔 방향인 x축 방향과 수직 방향인 y축 방향에서의 증착 물질을 균일하게 증착하기 위한 다양한 실시예들을 나타낸 좌측 단면도들이다.

도 8을 참조하면, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)의 y축 방향의 위치가 서로 다르나, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66) 각각의 y축에 대한 증착 각도를 적절하게 제어함으로써 y축 방향에서의 제1 내지 제3 증착 영역(63, 65, 67)도 동일하게 중첩시킬 수 있다. 예를 들면, 수평 방향의 각도 제어판(72) 한 쌍을 이용하여 제1 및 제3 증착원(62, 66) 각각의 외측 증착 각도를 내측 증착 각도보다 증가시킴으로써 y축 방향에서의 제1 내지 제3 증착 영역(63, 65, 67)도 동일하게 중첩시킬 수 있다.

도 9를 참조하면, 도 8에 나타낸 증착 장치에서 제1 및 제3 증착원(62, 66)을 제2 증착원(64) 쪽으로 경사지게 설치하는 경우에도 y축 방향에서의 제1 내지 제3 증착 영역(63, 65, 67)을 동일하게 중첩시킬 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)을 y축 방향으로 반복 배치하여 기판(50) 상에서 제1 내지 제3 증착 영역(63, 65, 67)도 y축 방향으로 반복되게 함으로써 제1 내지 제3 증착원(62, 64, 66)으로부터의 증착 물질을 y축 방향에서도 균일한 분포로 증착시킬 수 있다.

아래의 표 1은 멀티레이어 구조의 발광층(EML; 도 4)을 이용한 관련 기술의 OLED 소자와, 싱글 레이어 구조의 발광층(EML; 도 7)을 이용한 본 발명의 OLED 소자의 전광 특성을 대비하여 나타낸 것이고, 도 11은 관련 기술과 본 발명의 OLED 소자의 수명을 대비하여 나타낸 그래프이다.

상기 표 1 및 도 11을 참조하면, 멀티레이어 구조의 발광층(EML; 도 4)을 이용한 관련 기술의 OLED 소자와 대비하여, 싱글 레이어 구조의 발광층(EML; 도 7)을 이용한 본 발명의 OLED 소자는 색좌표는 유사하면서도 구동 전압은 감소하고 휘도는 상승함과 아울러 97% 이상의 휘도를 유지하는 수명이 증가하였음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED 소자용 증착 장치 및 방법은 기판의 스캔 방향(진행 방향)과 수직한 방향으로 복수의 증착원을 배열하고 소스별 증착 영역을 서로 중첩시켜서 서로 다른 유기물을 동시에 증착함으로써 서로 다른 유기물을 포함하는 혼합 유기물층을 멀티레이어가 구조가 아닌 단일층 구조로 형성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

2, 50: 기판 4: 제1 전극
6: 정공 관련 유기층 8: 전자 관련 유기층
10: 제2 전극 HIL: 정공 주입층
HTL: 정공 수송층 EML, 51~55: 발광층
ETL: 전자 수송층 EIL: 전자 주입층
CPL: 캐핑층 30, 60: 지지판
32, 34, 36, 72, 62, 64, 66: 증착원 33, 35, 37, 63, 65, 67: 증착 영역
40, 42, 44, 46, 70, 72: 각도 제어판

Claims

서로 다른 제1 내지 제3 증착 물질을 각각 포함하는 제1 내지 제3 증착원을 구비하고,
제1 전극부터 정공 관련 유기층까지 형성된 기판 또는 제2 전극부터 전자 관련 유기층까지 형성된 기판 상에 상기 제1 내지 제3 증착 물질을 동시에 증착하기 위하여, 상기 제1 내지 제3 증착원은 지지판 상에 상기 기판의 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향으로 나란하게 배열되어 상기 지지판 상에서 상기 제1 방향의 위치가 동일하고,
상기 제1 내지 제3 증착원으로부터 각각 방출된 상기 제1 내지 제3 증착 물질이 상기 기판 상에 동시 증착되는 제1 내지 제3 증착 영역을 중첩시켜 동시 중첩 영역을 형성하고, 그 동시 중첩 영역은 상기 제1 방향의 제1 크기와 상기 제2 방향의 제2 크기를 갖으며,
상기 기판의 스캔에 의해 상기 동시 중첩 영역이 상기 제1 방향을 따라 연속되게 하여, 상기 기판 상에 상기 제1 내지 제3 증착 물질이 혼합된 단일층 구조의 발광층을 형성함으로써, 상기 정공 관련 유기층 또는 전자 관련 유기층과 직접 컨택하는 상기 단일층 구조의 발광층을 형성하는 유기 발광 다이오드(이하 OLED) 소자용 증착 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기판 상에, 상기 제1 증착원은 제1 호스트 물질을 증착하고, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을, 상기 제3 증착원은 제3 호스트 물질을 증착하여, 상기 제1 및 제2 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합된 상기 단일층 구조의 발광층을 형성하는 OLED 소자용 증착 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 상기 제1 방향에 대하여, 상기 제1 내지 제3 증착원의 증착 각도를 서로 동일하게 제어하는 OLED 소자용 증착 장치.
삭제
청구항 2에 있어서,
상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 상기 제2 방향에 대하여, 상기 제1 내지 제3 증착원 중 외곽에 위치하는 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도를 내측 증착 각도보다 크게 제어하는 OLED 소자용 증착 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 방향에 대한 상기 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도는 상기 제2 방향의 각도 제어판을 이용하거나, 상기 제1 및 제3 증착원을 그들 사이에 위치하는 상기 제2 증착원 쪽으로 경사지게 설치하여 제어하는 OLED 소자용 증착 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 내지 제3 증착원을 포함하는 복수의 증착원 세트를 상기 제2 방향으로 나란하게 배열하고,
상기 동시 중첩 영역은, 상기 복수의 증착원 세트 중 어느 하나의 제1 증착원에 의한 상기 제1 증착 영역과, 어느 하나의 제2 증착원에 의한 상기 제2 증착 영역과, 어느 하나의 제3 증착원에 의한 상기 제3 증착 영역의 동시 중첩 영역이며,
상기 동시 중첩 영역이 상기 제2 방향으로 연속되게 하는OLED 소자용 증착 장치.
서로 다른 제1 내지 제3 증착 물질을 각각 포함하고, 지지판 상에 기판의 스캔 방향인 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향으로 나란하게 배열되어 상기 지지판 상에서 상기 제1 방향의 위치가 동일한 제1 내지 제3 증착원을 이용하고,
상기 기판은 제1 전극부터 정공 관련 유기층까지 형성된 기판이거나, 제2 전극부터 전자 관련 유기층까지 형성된 기판이며,
상기 제1 내지 제3 증착원으로부터 각각 방출된 상기 제1 내지 제3 증착 물질이 상기 기판 상에 동시 증착되는 제1 내지 제3 증착 영역을 중첩시켜 동시 중첩 영역을 형성하고, 그 동시 중첩 영역은 상기 제1 방향의 제1 크기와 상기 제2 방향의 제2 크기를 갖으며,
상기 기판의 스캔에 의해 상기 동시 중첩 영역이 상기 제1 방향을 따라 연속되게 하여, 상기 기판 상에 상기 제1 내지 제3 증착 물질이 혼합된 단일층 구조의 발광층을 형성함으로써, 상기 정공 관련 유기층 또는 전자 관련 유기층과 직접 컨택하는 상기 단일층 구조의 발광층을 형성하는 OLED 소자용 증착 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 기판 상에, 상기 제1 증착원은 제1 호스트 물질을 증착하고, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을, 상기 제3 증착원은 제3 호스트 물질을 증착하여, 상기 제1 및 제2 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합된 상기 단일층 구조의 발광층을 형성하는 OLED 소자용 증착 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 상기 제1 방향에 대하여, 상기 제1 내지 제3 증착원의 증착 각도를 서로 동일하게 제어하는 OLED 소자용 증착 방법.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 동시 중첩 영역을 형성하기 위하여, 상기 제2 방향에 대하여, 상기 제1 내지 제3 증착원 중 외곽에 위치하는 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도를 내측 증착 각도보다 크게 제어하는 OLED 소자용 증착 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제2 방향에 대한 상기 제1 및 제3 증착원의 외측 증착 각도를 상기 제2 방향의 각도 제어판을 이용하거나, 상기 제1 및 제3 증착원을 그들 사이에 위치하는 상기 제2 증착원 쪽으로 경사지게 설치하여 제어하는 OLED 소자용 증착 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 내지 제3 증착원을 포함하는 복수의 증착원 세트를 상기 제2 방향으로 나란하게 배열하고,
상기 동시 중첩 영역은, 상기 복수의 증착원 세트 중 어느 하나의 제1 증착원에 의한 상기 제1 증착 영역과, 어느 하나의 제2 증착원에 의한 상기 제2 증착 영역과, 어느 하나의 제3 증착원에 의한 상기 제3 증착 영역의 동시 중첩 영역이며,
상기 동시 중첩 영역이 상기 제2 방향으로 연속되게 하는 OLED 소자용 증착 방법.