KR20010103000A - 유기 전기발광 디바이스와 그 제조 방법 - Google Patents

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파울루스 세. 드위네벨드
코르넬리스 데. 로엘란드스
제로엔 예이. 엠. 블레가아르
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

유기 전기발광(EL) 디바이스(1)는 유기 전기발광 층(6)과 릴리프 패턴(7)을 포함하는 적어도 하나의 EL 요소(10)를 갖는다. 릴리프 패턴은 그로부터 EL 층(6)이 얻어지는 유체 층을 수용하는 작용을 한다. 릴리프 패턴이 EL 디바이스의 사용 수명에 대해서 가질 수 있는 악영향을 중화하기 위해서, EL 디바이스에 두께가 실질적으로 균일한 EL 층(6)이 제공된다. 이에 더하여, 복수의 EL 요소들(10)을 포함하는 매트릭스 또는 세그멘트된 디스플레이 디바이스가 제공된다. EL 디바이스를 제조하는 바람직한 방법에서, 유체 층은 잉크-젯 프린팅, 분배, 또는 스핀-코팅에 의해서 증착된다.

Description

유기 전기발광 디바이스와 그 제조 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND A METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
유럽 특허 출원 EP-A-0880303에서, 개시 단락에서 언급된 유기 전기발광 디바이스가 개시되어 있다. 상기 출원으로부터 알려진 전색(full-color) 유기 매트릭스 EL 디스플레이 디바이스의 발광 층은 잉크-젯 프린팅의 용액으로부터 얻어진다. 상기 EL 디스플레이 디바이스는 용액이 원하지 않는 영역으로 퍼지는 것을 방지하는 뱅크를 구비하여서, 발광 층을 패터닝하게 한다. 상기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스의 어떠한 특정 픽셀의 발광 층에 걸쳐 방사되는 광의 세기는 육안으로 볼 때 대체로 균일하며, 발광 층은 극히 유리한 성질들을 갖고 있다.
본 발명의 발명자들은 EP-A-0880303에 따른 뱅크에 의해서 원하지 않는 영역으로의 퍼짐이 방지되는 용액으로부터 얻어지는 발광 층을 구비하는 매트릭스 EL 디스플레이 디바이스가 의외로 짧은 사용 수명을 갖는 것을 관찰하였다.
본 발명은 적어도 하나의 전기발광 요소를 구비한 유기 전기발광 디바이스에 관한 것인데, 상기 전기발광 디바이스는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 그 사이에 위치하고 원하는 패턴에 따라 제공되고 유체 층으로부터 얻어지는 유기 전기발광 층을 포함하며, 상기 디바이스는 그로부터 원하는 패턴에 따라서 제공되는 유기 전기발광 층이 얻어지는 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴(relief pattern)을 더 구비한다.
본 발명은 또한 그러한 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 전기발광(EL) 디바이스는 적어도 하나의 정공-주입(hole-injecting)(양극), 전자-주입 전극(음극), 및 그 사이에 배치된 유기 EL 물질을 포함하는 EL 층을 포함한다. 만약 적절한 전압이 전극에 인가되면, 유기 EL 층은 빛을 방사한다. 다른 유기 EL 물질을 이용하면, 방사되는 광의 색은 달라질 수 있다.
유기 EL 디바이스는 광원(light source)으로서 사용될 수 있으며, 특히 넓은 표면 영역을 가진 것이 더욱 그렇다. 유기 EL 디바이스는 또한 백 라이트(back light), 정지 화상 디스플레이, 세그멘트된 디스플레이 디바이스, 수동 또는 능동타입의 매트릭스 디스플레이와 같은 단색 또는 다색 디스플레이 디바이스로서 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스의 일부를 개략적으로 보여주는 부분 개방 사시도.
도 2는 릴리프 패턴에 수용되는 유체 층으로부터 얻어진 유기 전기발광 층의 두께 측면의 예를 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 다른 유기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스의 일부를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 4는 릴리프 패턴에 수용되는 증착된 유체 층과 그로부터 얻어지는 EL 층의 일반적인 예를 보여주는 개략적 단면도.
도 5와 도 6은 서로 다른 두 개의 농도에서 전단 스트레스 τ(단위Pa)의 함수로 측정된 점도 η(단위 Pa.s)를 각각 보여주는 그래프.
도 7,8 및 9는 각각 릴리프 패턴의 라인 사이에 제공된 잉크-젯 프린팅 된 층의 위치 w(단위 ㎛)의 함수로 측정된 두께 t(단위 ㎛)를 보여주는 그래프.
본 발명의 목적은 특히 이런 견지에서 개선된 유기 전기발광 디바이스를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 개시 단락에서 언급된 타입의 EL 디바이스들로부터 개선된 사용 수명을 갖는 EL 디바이스를 선택하는 것이다.
이러한 목적은 개시 단락에서 언급된 타입의 유기 전기발광 디바이스에 의해서 달성되는데, 이 디바이스는 전기발광 층이 그 두께에 있어서 상기 유기 전기발광 층의 최소 두께의 20% 이내의 두께를 가진 유기 전기 발광 층의 비율 또는 상기유기 전기발광 층의 최대 두께의 20% 이내의 두께를 가진 유기 전기발광 층의 비율이 적어도 0.55인 정도로 대체로 균일한 것을 특징으로 한다.
만약, 본 발명에 따라서, 상기 비율이 적어도 0.55이도록 선택되면, 상기 EL 층을 포함하는 EL 디바이스의 사용 수명은 실질적으로 연장된다.
사용 수명은 상기 비율의 하나가 적어도 0.60 또는 바람직하기는 적어도 0.65 또는, 더욱 바람직하기는 적어도 0.70, 더욱 더 바람직하기는 0.80, 최고로 바람직하기는 적어도 0.90 또는 0.95인 경우에 더욱더 개선된다.
상기 비율은 0.0초과에서 1.0까지 범위를 갖는 EL 층의 두께의 균일성의 척도이다. 만약 비율이 1.0이면 상기 EL 층은 그 두께가 완전히 균일하다. 이는 EL 층의 두께 측면도(profile)로부터 결정될 수 있다. 두께 측면도는 당업자들에게 잘 알려진 방법을 사용함으로써 일반적으로 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 EL 디바이스의 전형적인 예로서, 5㎛의 높이와 300㎛의 피치(pitch)를 갖는 릴리프 패턴을 사용하여 패터닝된 스핀-코팅된(spin-coated) 폴리-p-페닐렌 비닐렌(poly-p-phenylene vinylene) EL 층을 포함하고 최소 두께의 20%이내의 두께를 가진 EL 층의 비율이 0.70인 EL 디바이스는, 릴리프 패턴을 갖지는 않으나 다른 점에서는 상기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스와 동일한 기준 EL 디바이스와 실질적으로 동일 사용 기간을 갖는다. 특히, 기준 디바이스의 EL 층의 비율은 약 1.0이다.
본 발명은 릴리프 패턴이 EL 디바이스의 사용 수명에 악영향을 미친다는 문제점의 인식에 기초하고 있다. 본 발명은 릴리프 패턴과의 상호작용 때문에 유체층이 일반적으로 유체 층으로부터 EL 층을 얻는 공정 중에 EL 층으로 기본적으로 이전될 볼록한 형태 또는 오목한 형태를 채용할(adopt) 것이라는 시각에 더욱 기초하고 있다. 그러한 결과로서, 상기 EL 층은 두께에 있어서 균일하지 않다. 본 발명은 EL 층이 그 사용 수명이 실질적으로 악영향을 미칠 정도까지 두께에 있어서 균일하지 않다는 시각에 더욱 더 기초하고 있다. 예기치 못하게, 사용 수명에 대한 실질적인 영향은 두께에 있어서의 변동이 방사된 광의 세기에 있어서 불-균일성으로서 육안으로 알아보지 못할 정도일 때에조차 일어난다. 또한, 현미경으로 조사되었을 때 그러한 EL 층의 외관은 매우 좋고 갈라진 금(crack)과 같은 결함은 관찰되지 않는다.
본질(nature)을 축소하거나 본 발명의 범위를 어떤 방식으로든 제한하려는 것은 아닐지라도, 본 발명자들은 두께의 불-균일성의 악영향은, 개시 단락에서 언급된 타입의 EL 디바이스의 방사된 광의 세기가 1/tn에 비례하는데(여기서 t는 EL 층의 두께이고 n은 3 내지 6의 차수), 반면에 사용 수명은 일반적으로 광의 세기에 대체로 반비례한다는 사실 때문에 일어난다고 생각한다. 이러한 강한 종속성을 예시하면, 두께가 10% 증가하면 방사되는 광의 세기는 25%(n=3) 내지 42%(n=6) 감소한다.
본 발명자들은 EL 층의 두께가 불-균일한 정도는 특히 사용되는 릴리프 패턴의 높이에 의존한다는 것을 발견하였다. 이 발견은 개시 단락에서 언급된 유기 EL 디바이스에서 릴리프 패턴의 높이가 발광 층이 상기 정의된 정도까지 실질적으로균일하도록 선택되는 경우에 기술적으로 사용된다. 비율은 적어도 0.60 또는, 바람직하기는 적어도 0.65 또는, 더욱 바람직하기는 적어도 0.70, 더욱 더 바람직하기는 적어도 0.80, 제일 바람직하기는 적어도 0.90 또는 0.95인 것이 더 좋다.
EL 층의 두께의 균일성은 그 사용 수명을 상기 언급된 기준 EL 디바이스의 사용 수명과 비교함으로써 EL 디바이스의 사용 수명으로부터 간접적으로 평가될 수 있다. 만약 EL 디바이스가 기준 EL 디바이스의 사용 수명과 실질적으로 동일한 사용 수명을 갖는다면, EL 층은 그 두께에 있어서 실질적으로 균일하다.
더욱이, EL 층의 균일성은 EL 디바이스의 밝기와 상기 언급된 기준 EL 디바이스의 밝기를 비교함으로써 간접적으로 평가될 수 있다. 측정된 세기로부터 EL 디바이스의 밝기의 계산은 광 방사가 능동인 EL 층의 영역에 기초한다. 일반적으로, 이 영역은 제 1 및 제 2 전극과 EL 층이 겹치는 영역이다. 만약, 특히 광 방사가 능동인 EL 층의 영역의 보정 후에, EL 디바이스가 기준 EL 디바이스의 밝기와 실질적으로 동일한 밝기를 갖는다면, 릴리프 패턴은 EL 층이 그 두께에 있어서 실질적으로 균일하도록 선택된 높이를 갖는다.
EL 층의 (불-)균일성은 유체 층과 릴리프 패턴과의 상호작용의 결과이며, 유체 층에 의해서 차지된 영역이 작을수록 더 적절하다. EL 매트릭스 디스플레이 디바이스가 500㎛ 미만, 더욱 바람직하기는 300㎛ 미만, 또는 더욱 더 바람직하기는 150㎛ 미만인 피치를 갖는 것이 특히 적절하다. 문제점은 만약 매트릭스 디스플레이가 다중 화된(multiplexed) 방식으로 구동되면 더욱 악화된다.
만약 EL 층의 두께 균일성이 사용 수명의 관점에서 여전히 결정 요인이거나또는 EL 층에 걸쳐 방사된 광이 그 세기에 있어서 균일성이 부족하다고 고려되는 경우에 (이것은 특히 EL 층의 표면 영역이 큰 경우에 관한 것이다), 최소/최대 두께의 20% 이내의 요구조건은 예를 들면, 15 또는 10% 이하로 좁혀진다. 이 요구조건은 단-회로(short-circuits)의 발생 확률이 받아들이기 어려울 정도로 큰 경우에도 또한 좁혀진다. 한편, 만약 예를 들어 EL 디바이스의 생산 수율(yield of production)이 개선되어야 하는 반면에 EL 디바이스의 특정 용도에 대한 사용 수명이 적절한 정도를 초과하는 경우에는, 요구 조건은 25%, 30%, 35% 또는 40%이상으로 완화된 수 있다.
EL 층은 실질적으로 유기, 전기발광 물질로 만들어진다. 적절한 그런 물질은 저 분자량 또는 고분자 량의 유기 광- 또는 전기발광, 형광성 및 인광성 화합물을 포함한다. 폴리티오펜(polythiophenes), 폴리페닐렌(polyphenylenes), 폴리티오펜비닐렌(polythiophenevinylenes) 또는 더욱 바람직하기는 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly-p-phenylenevinylenes)과 같은 실질적으로 컨쥬게이트된(conjugated) 주쇄{backbone(main chain)}를 구비하는 EL 중합체를 포함하는 물질들이 바람직하다. (청색광-방사) 폴리(알킬)플루오린 및 적색, 녹색, 또는 황색 광을 방사하는 폴리-p-페닐렌비닐렌, 특히 2- 및/또는 2,5- 위치에 C1-C20, 바람직하기는 C4-C10, 알킬 또는 알콕시 기(group) 와 같은 용해성-향상 측기(side group)를 갖는 2- 또는 2,5-치환된 폴리-p-페닐렌비닐렌이 특히 바람직하다. 바람직한 측기는 메틸, 메톡시, 3,7-디메틸옥틸옥시(dimethyloctyloxy), 및2-메틸프로폭시(methylpropoxy)이다. 더욱 바람직한 것은 2-페닐-1,4-페닐렌비닐렌 반복 단위를 포함하는 중합체인데, 여기서 페닐 기는 선택적으로 상기 타입의 알킬 및/또는 알콕시 기, 특히 메틸, 메톡시, 3,7-디메틸옥틸옥시, 또는 더 낫기는 2-메틸프로폭시로 치환된다. 유기 물질은 하나 이상의 그러한 화합물을 수용할 수 있다.
본 발명의 문맥에서, '유기(organic)'란 용어는 중합체를 포함하는데 여기서 중합체란 용어 및 그로부터 유도된 첨가물들은 올리고머 뿐만 아니라 동종중합체(homopolymers), 공중합체(copolymers), 삼합체(terpolymer) 및 고차의 동족체(homologues)를 포함한다.
선택적으로, 유기 EL 물질은 그 성질이 유기 또는 무기인 다른 물질들을 수용하는데, 이들은 분자 규모로 균일하게(homogeneously) 분배되거나 또는 입자 분배의 형태로 존재할 수도 있다. 특히, 전자 및/또는 정공(hole)의 전하-주입 및/또는 전하-운송 능력을 개선한 화합물, 방사되는 광의 색 또는 세기를 개선 및/또는 조절하기 위한 화합물, 안정제, 등이 존재할 수 있다.
유기 EL 층은 50nm 내지 200nm의 평균 두께, 특히 60nm 내지 150nm, 또는 바람직하기는 70nm 내지 100nm의 평균 두께를 갖는 것이 바람직하다.
일반적으로, EL 디바이스는 제 2 전극으로부터 멀어지도록 향하는 제 1 전극의 측면에 위치하는 기판(substrate)을 포함한다. 바람직하기는, 기판은 방사되는 광에 대해서 투명하다. 적절한 기판 물질은 가요성일 수도 있고 아닐 수도 있는 투명 합성 수지,석영(quartz), 세라믹, 및 유리를 포함한다.
제 1 및 제 2 전극은 각각 전자-주입 전극 및 정공-주입 전극일 수 있다. 바람직하기는, 제 1 전극이 정공-주입 전극이고, 제 2 전극이 전자-주입 전극이다.
전자-주입 전극은 낮은 일 함수를 갖는 이터븀(Yb), 칼슘, 마그네슘: 은, 리튬, 알루미늄, 바륨과 같은 금속(합금)으로 적절히 만들어지거나, 또는 바륨/알루미늄 또는 바륨/은 전극과 같은 서로 다른 층의 적층(laminate)이다.
정공-주입 전극은 높은 일 함수를 갖는 금, 백금, 은과 같은 금속(합금)으로 적절히 만들어진다. 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 더욱 투명한 정공-주입 전극 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 폴리아닐린(PANI) 및 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)과 같은 전도성 중합체도 또한 적절한 투명 정공-주입 전극 물질이다. PANI 층은 50 내지 200nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, PEDOT 층은 100 내지 300nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 만약 ITO 정공-주입 전극이 사용된다면, 제 1 전극이 정공-주입 전극인 것이 바람직하다.
릴리프 패턴은 EL 층이 패턴에 따라 유체 층으로부터 얻어지는 것이 가능하도록 한다. 릴리프 패턴은 유체 층을 수용하는 역할을 하여, 유체가 원하지 않는 영역으로 퍼져나가는 것을 방지한다. 릴리프 패턴은 정확하게 유체 층의 경계의 범위를 정하여서, 간접적으로 EL 층의 윤곽을 정한다. 그 자체로서 유체 층을 수용할 수 있는 릴리프 패턴을 얻기 위한 목적을 위해서, 그의 특정 횡단면(transverse profile), 폭, 및 높이는 중요하지 않다. 릴리프 패턴은 릴리프 패턴의 높이보다 6배나 더 큰 높이를 갖는 유체 층마저 포함할 수 있다. 적절한 폭은 1 내지 50㎛, 또는 바람직하기는 10 내지 20 ㎛이고, 적절한 높이는 1 내지 30㎛, 또는 바람직하기는 2 내지 6㎛이다. 릴리프 패턴의 횡단면은 적절하기는 직사각형이지만, 그 측벽이 양 또는 음의 경사를 갖는 릴리프 패턴도 바람직하다.
릴리프 패턴을 제공하기 위해서 임의의 패터닝(patterning) 기술이 사용될 수 있지만, 릴리프 패턴은 종래의 포토레지스트(photoresist)를 포토리소그라피로(photolithographically) 패터닝하는 방법에 의해서 얻어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 본질적으로 유기 EL 층이 유체로부터 얻어지는 유기 EL 디바이스에 관한 것이다. 당 기술 분야에서 알려져 있듯이, 유체로부터 EL 층을 얻는 것은 진공 디바이스 같은 고가의 디바이스의 사용과 관계되지 않는 간단하고 비용-효과적인 방법이다. EL 층이 릴리프 패턴에 수용되어 있는 유체 층으로부터 얻어진 EL 디바이스는 (약간의) 오목 또는 볼록 형태에 의해서 인식될 수 있다. 대안적으로, 만약 EL 층이 유체로부터 증착되면(deposited), EL 층이 만들어지는 물질로부터 이는 확립될 수 있다. 예를 들면, 만약 EL 층이 중합체와 같은 고-분자량의 용해되는 화합물을 포함하는 유기 물질로 만들어진다면, EL 층은 거의 확실하게 유체 층으로부터 얻어진다.
유기 EL 층이 얻어지는 유체 층은 유기 EL 물질 또는 그의 선구 물질을 포함한다. 유체 층은 용액, 분산액, 유탁액, 또는 페이스트(paste)와 같은 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다. 유체 층이 증착된 후에 이는 유기 EL 층으로 변환된다. 이 변환은, 만약 불활성 환경이 요구된다면 불활성 환경에서, 유체 층을 증가된 또는 감소된 오도, 증가된 또는 감소된 압력, 및/또는 조사에 노출하는 과정을 수반할 수 있다. 이 변환은 상승된 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
만약 유체 층에서와 같이 유기 EL 층이 존재한다면, 용매 및/또는 다른 휘발성 성분을 증발시키는 데 충분할 것이다. 만약 유체 층이 유기 EL 물질의 선구 물질을 포함한다면, 변환은 또한 화학반응을 수반한다. 적절한 선구 물질을 유도하도록 당업자들에게 잘 알려진 다수의 화학 반응이 이용될 수 있다. 바람직한 선구 물질은 변환 동안에 제거될 이탈기(leaving group)를 수용한다. 예를 들면, 폴리-p-페닐렌비닐렌의 변환 시에는 적어도 비닐렌 기의 일부가 알콕시, 할로겐 또는 술포늄기와 같은 이탈기를 수반하는(carrying) 에탄디일(ethanediyl) 기로 치환된다. 열에 의해 변환될 때, 이탈기는 제거되고 비닐렌기가 형성된다.
유체 층은 다른 물질들을 수용할 수도 있다. 예를 들면, 점도, (점)탄성, 접촉각, 및/또는 습윤성(wettability)과 같은 유변학적(rheological) 성질들을 조정하는 물질들이다. 습윤제(wetting agent), 균염제(levelling agent), 계면활성제, 증점제(thickening agent), 희석제 등이 첨가될 수도 있다.
선택적으로, EL 디바이스는 전극들 사이에 배치되는 부수적인 층을 포함한다. 그러한 부수적인 층은 정공-주입 및/또는 운송 층(HTL) 및 전자-주입 및/또는 운송 층(ETL)을 포함한다. 양극/HTL 층/EL 층/음극, 양극/EL 층/ETL 층/음극, 또는 양극/HTL 층/EL 층/ETL 층/음극의 증착을 포함하는 EL 디바이스가 바람직하다.
정공-주입 및/또는 정공-운송 층(HTL)을 위해 적절한 물질은 방향족 3차 아민, 특히 디아민 또는 고차 동족체, 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole),퀴나크리돈(quinacridone), 포르피린(porphyrins), 프탈로시아닌(phthalocyanines), 폴리-아닐린 및 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(ethylenedioxythiophene)을 포함한다.
전자-주입 및/또는 전자-운송 층(ETL)을 위해 적절한 물질은 옥사디아졸(oxadiazole)에 기초한 화합물 및 알루미늄퀴놀린(aluminiumquinoline) 화합물이다.
만약 ITO가 양극으로서 사용되면, EL 디바이스는 정공-주입/-운송 층 물질 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜의 50 내지 300nm 두께 층 또는 폴리아닐린의 50 내지 200nm 두께 층을 포함하는 것이 바람직하다.
릴리프 패턴은 유기 EL 디바이스의 부수적인 층을 패터닝하도록 할 수 있다. 포토레지스트 릴리프 패턴을 얻는 공정이 일반적으로 미리 증착된 유기 층에 유해하기 때문에, 이는 릴리프 패턴이 포토레지스트 패턴이고 부수적인 층이 유기물질일 때 바람직하다.
릴리프 패턴이 부수적인 층을 패터닝하는데 사용되고 이 부수적인 층이 유체 층으로부터 증착된 경우에, 부수적인 층이 또한 그 두께가 위에서 정의된 정도로 또는 더 낫기는, 적어도 0.60, 또는 바람직하기는 적어도 0.65, 또는 더욱 바람직하기는 적어도 0.70, 더욱더 바람직하기는 적어도 0.80, 제일 바람직하기는 적어도 0.90 또는 0.95로 실질적으로 균일하다면 부수적인 층을 포함하는 EL 디바이스의 사용 수명은 개선된다.
릴리프 패턴은 제 2 전극을 패터닝하기 위해서 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. 만약 릴리프 패턴이 직사각형 또는 바람직하기는 양의 기울기를 갖는 사다리꼴(넓은 쪽이 제 1 전극을 향하도록)인 횡단면을 갖고, 만약 진공의 증기에 의해증착되면, 제 2 전극이 릴리프 패턴과 EL 층을 모두 덮는 단일의 연속적인 전기 전도성의 층을 형성한다. 만약 제 2 전극이 패터닝되야 한다면 외부 섀도 마스크가 사용될 수 있다.
초기에 릴리프 패턴의 상부에 증착된 임의의 액체가 거기에 남아있는 것을 방지하기 위해서, 지붕 같은 또는 홈통(gutter)같은 구조를 가진 릴리프 패턴과 같은 배수 수단이 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 EL 디바이스의 바람직한 실시예는 릴리프 패턴 또는 그의 일부가 릴리프 패턴이 T-측면과 같은 제 2 전극을 패터닝하기 위해 적합하게 하는 돌출 부분(overhanging section)을 갖는 횡단면을 갖는 것을 특징으로 한다.
만약 제 2 전극이 진공 증착 방법에 의해서 증착된 경우에, 일반적으로 이와 같은 데, 만약 릴리프 패턴에 돌출 부분이 제공된다면, 릴리프 패턴 또는 그의 일부가 제 2 전극의 증착을 위한 섀도 마스크로서 편리하게 사용될 수 있다. 진공에서 제 2 전극이 증착되는 물질 흐름(material flux)에 노출되었을 때, 돌출 부분은 돌출 부분에 의해서 제공된 섀도 영역에 있는 위치에서의 전극 물질의 증착을 방지하여, 패터닝된 제 2 전극을 얻는다. 돌출 부분을 갖는 릴리프 패턴의 예는 T-, 버섯-, 또는 역 사다리꼴-, 또는 삼각형-형태의 횡단면을 갖는 릴리프 패턴이다. 돌출 부분의 폭은 중요하지 않다. 1 내지 2㎛ 이하의 돌출 부분에서, 의도치 않게 두 개의 인접하는 제 2 전극이 전기적으로 연결될 위험성은 용납하기 어렵다. 돌출 부분의 적절한 폭은 2 내지 10㎛이다. 바람직한 릴리프 패턴은 하부가 5 내지 10㎛이고 상부가 15 내지 30㎛인 역 사다리꼴 횡단면을 갖는다. 만약 기판이 제 2 전극의증착 공정 중에 회전하지 않는다면, 돌출 부분은 더 작을 수도 있다.
돌출 부분을 갖는 릴리프 패턴을 생산하는 제 1방법에서, 종래의 양(positive) 포토레지스트의 층은 높은 에너지의 패턴-방식 노출과 낮은 에너지의 다량 노출(flood exposure) 둘 다에 처하게 된다. 패턴-방식 노출은 광원이 EL 층을 향한 제 1 전극의 측면에 위치되는 표준 방식(normal manner)에서 수행됨에 반하여, 다량 노출은 광원이 EL 층의 타측면에 위치되었을 때 수행된다. 다량 노출은 제 1 전극 및 기판(만약 존재한다면)이 다량 노출의 광에 대하여 투명할 때에만 효과적이다. 현상(development) 후에, 돌출 부분을 갖는 릴리프 패턴이 얻어진다. 제 1방법은 12㎛ 초과의 높이를 갖는 릴리프 패턴을 얻는데 특히 적합하다.
제 2방법에서, 종래의 음(negative) 레지스트는 노출 부족 및/또는 과다 현상된다. 이 제 2방법은 45o까지의 음의 기울기를 갖는 역 사다리꼴 또는 삼각형 단면을 생산하는 것이 가능하다.
제 3 방법에서, 종래의 양 노볼락-기초 포토레지스트는 이 분야에서 영상 반전(image reversal)으로 알려진 방법에 따라 처리된다. 예로서, 미국 특허 4,104,070호를 보라. 세 번째 방법은 1 내지 10㎛ 또는, 더욱 특히 2 내지 5㎛의 높이를 갖는 릴리프 패턴을 얻는데 특히 적합하다.
EL 디바이스의 특히 적합한 실시예는 릴리프 패턴이 유체 층을 수용하는 제 1 릴리프 패턴과, 제 2 릴리프 패턴이 제 2 전극을 패터닝하는데 적합하도록 하는 돌출 부분을 갖는 제 2 릴리프 패턴의 복합 릴리프 패턴인 것을 특징으로 한다.
제 2 릴리프 패턴은 제 2 전극을 향하는 제 1 릴리프 패턴의 측면 상에 위치한다. 그러한 복합 릴리프 패턴은 제 1 릴리프 패턴으로 시작되는 연속적인 두 개의 포토리소그라피 패터닝 단계를 수행함으로써 얻어질 수 있다. 제 1 릴리프 패턴은 제 2 릴리프 패턴을 제공하기 위해서 요구되는 처리를 견딜 수 있도록 경화된다(hard-baked). 대안적으로, 제 1 릴리프 패턴은 폴리이미드 또는 폴리아미드, 또는 제 2 릴리프 패턴의 포토레지스트 처리에 사용되는 용매에 녹지 않으며 광-패터닝될 수 있는 임의의 다른 물질로 만들어 질 수 있다.
EL 디바이스의 특히 바람직한 실시예에서, 유기 전기발광 디바이스는 복수의 독립적으로 주소 지정할 수 있는 전기발광 요소들(픽셀)을 포함한다.
모든 EL 요소들에 대해서 개선된 사용 수명을 얻기 위해서, 각 개개의 EL 요소(픽셀)는 전기발광 층이 위에서 정의된 정도 또는 더 낫기는, 적어도 0.60 또는, 바람직하기는, 적어도 0.65 또는, 더욱 바람직하기는 적어도 0.70, 더욱 더 바람직하기는, 적어도 0.80, 가장 바람직하기는 적어도 0.90 또는 0.95로 그 두께가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 한다.
복수의 EL 요소를 갖는 EL 디바이스에 관한 문맥에서, 이는 픽셀 내부(within-pixel 또는 intra-pixel) 두께 균일성, 특히 20% 픽셀 내부 두께 균일성으로 지칭된다.
이에 더하여, 멀티-픽셀 EL 디바이스는 영상을 그 전체 디스플레이 영역에 걸쳐 세기에 있어 실질적으로 균일하게 디스플레이 하는 것이 가능해야 한다. 세기의 불-균일성은 서로 다른 픽셀간의 평균 두께의 차이에서 비롯될 수 있는데, 본발명의 문맥에서, 이는 픽셀간(between-pixel) 두께 균일성이라고 지칭된다. EL 디바이스의 특정 응용에 따라서, 3% 정도로 작은 두께의 변동은 사람의 육안으로는 식별할 수 있을 수도 있다. 모든 EL 요소의 EL 층의 평균 두께의 상대적인 두께 변동으로 정의된 픽셀간 두께 균일성은, 만약 EL 디바이스가 일정 전류에서 구동된다면, 적절하기는 10%미만 또는 바람직하기는 5%미만, 더욱 바람직하기는 3%미만이다.
각 EL 요소는 적어도 하나의 제 1 전극, 제 2 전극, 및 유기 EL 층을 포함한다. 적절하게는 모든 EL 요소의 유체 층을 수용하기 위해 단일의 (복합) 릴리프 패턴이 사용된다. 복수의 제 1 전극이 만약 패터닝되는 것이 필요하다면 패터닝된, 제 1 전극 층의 형태로 제공된다. 마찬가지로, 복수의 제 2 전극이 만약 패터닝되는 것이 필요하다면 패터닝된, 제 2 전극 층의 형태로 제공된다. 일반적으로, 광 방사에 능동인 영역은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 유기 EL 층이 겹쳐진 영역에서만 형성된다. 만약 요구되고 및/또는 적절하다면, 이웃하는 EL 요소의 제 1 및 제 2 전극은 공통의 제 1 전극 또는 공통의 제 2 전극을 각각 구비할 수 있다. 더욱이, 이웃하는 EL 요소들이 같은 EL 물질의 EL 층을 갖는다면, 그들의 대응하는 유체 층은 단일의 공통 유체 층으로 결합될 수 있다. 만약 공통의 유체 층이 사용된다면, 단일의 비율(proportion)이 전체의 공통 EL 층으로부터 평가되고, 각각의 EL 요소들에게 할당된다. 다색(multi-color) EL 디바이스는 다른 EL 요소에 대해 다른 색의 EL 물질이 사용되면 얻을 수 있다. 전색(full color) 디스플레이는 적색, 녹색 또는 청색 광을 방사하는 복수의 EL 요소를 포함한다.
(다색) 세그멘트된 디스플레이 디바이스에서, 모든 EL 요소들의 제 1 또는 제 2 전극이 공통의 제 1 또는 제 2 전극 층을 각각 형성하기 위해서 결합될 수 있다.
능동 타입의 매트릭스 디스플레이에서, EL 요소들은 예를 들면 박막 트랜지스터에 의해서 구동된다. 모든 EL 요소들에게 공통인 하나의 EL 층이 사용될 수 있다.
수동 타입의 매트릭스 디스플레이 디바이스에서, EL 요소의 제 1 및 제 2 전극은 서로 수직으로 교차하는 복수의 행(row) 및 열(column) 전극을 각각 형성하기 위해서 결합된다. 행 전극 및 열 전극이 서로 교차하는 곳마다, EL 요소가 형성된다. 만약 열 전극이 붙박이(built-in) 릴리프 패턴으로 패터닝된다면, 릴리프 패턴은 돌출 부분을 갖는다. 릴리프 패턴이 EL 층의 증착 전에 제공되기 때문에, EL 층은 적어도 그에 따라 패터닝된다. 그 결과로서, 같은 열 내의 모든 EL 요소들 공통의 EL 층을 갖는다.
덧붙여, 릴리프 패턴은, 열 전극을 패터닝하는데 사용된 릴리프 패턴에 수직으로, 직사각형 또는 사다리꼴(넓은 하부가 제 1 전극을 향하는) 횡단면을 갖는 제 2 릴리프 패턴을 포함할 수 있는데, 이 제 2 릴리프 패턴은 제 2 전극 층이 아니라 EL 층을 패터닝한다. 다색 EL 디바이스의 경우에, 한 행 안에 있는 EL 요소의 색은 동일하다. 일반적으로, 제 1 및 제 2 전극의 물질의 선택 때문에, 제 2 전극 물질의 전도성은 제 1 전극의 전도성보다 높은 구성이 바람직하다.
다른 측면에서, 본 발명은 전기발광 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 그 방법은 다음의 단계를 포함한다.
a) 제 1 전극을 제공하는 단계,
b) 원하는 패턴에 따라 유체 층으로부터 얻어질 수 있는 유기 전기발광 층이 제공되는 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴을 제공하는 단계,
c) 릴리프 패턴에 수용된 유체 층을 증착 하는 단계,
d) 유체 층으로부터 원하는 패턴에 따라 제공되는 유기 전기발광 층을 얻는 단계로서, 여기서 전기발광 층이 그 두께에 있어서 상기 유기 전기발광 층의 최소 두께의 20% 이내의 두께를 가진 유기 전기 발광 층의 비율 또는 상기 유기 전기발광 층의 최대 두께의 20% 이내의 두께를 가진 유기 전기발광 층의 비율이 적어도 0.55인 정도로 실질적으로 균일하도록 릴리프 패턴과 유체 층은 상호작용 하는, 유기 전기발광 층을 얻는 단계,
e) 유기 전기발광 층에, 제 2 전극을 제공하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 개선된 사용 수명을 갖는 EL 디바이스를 제공한다.
사용 수명은 상기 비율의 하나가 적어도 0.60 또는 바람직하기는 적어도 0.65 또는, 더욱 바람직하기는 적어도 0.70, 더욱 더 바람직하기는 0.80, 최고로 바람직하기는 적어도 0.90 또는 0.95인 경우에 더욱더 개선된다.
적절한 제 1 및 제 2 전극, 유기 EL 층, 유기 전기발광 물질, 유체 층 및 릴리프 패턴뿐만 아니라 이러한 실체를 제공하기 위한 특정 방법이 상기에 개시되어 있다.
릴리프 패턴과 유체 층 상호간의 상호작용은 EL 층의 두께 측면을 결정한다.상호의 상호작용에 적합하도록 사용되는 중요한 변수는 릴리프 패턴의 표면에 대한 유체 층의 습윤성이다. 습윤성은 유체 층에 대한 릴리프 패턴의 표면의 소수성 또는 친수성 정도에 의해서 결정된다. 유체의 습윤성은 유체 층의 점도, 접촉각, 또는 점탄성을 변화시키는 수단과 같은 종래의 수단에 의해서 또는 유체 층의 유변학적 및 표면 성질에 영향을 미치는 계면활성제 또는 다른 약제를 첨가함으로써 적합하게 될 수 있다. 릴리프 패턴의 습윤성은 다른 완화 물질을 선택하거나 또는 릴리프 패턴에 UV/오존 처리와 같은 표면 처리를 함으로써 적합하게 될 수 있다. 유체 층의 표면이 실질적으로 평평한 요철모양(meniscus)으로 되도록 릴리프 패턴에 대한 유체의 습윤성이 선택된다면, 전기발광 층은 상기 정의된 정도로 실질적으로 두께가 균일하다.
상기의 평평한 요철모양의 경우에, 릴리프 패턴의 높이는 중요하지 않다. 다른 경우에는 릴리프 패턴의 높이가 릴리프 패턴과 유체 층 사이의 상호의 상호작용을 결정하는데 중요한 변수임이 발견되었다. 이러한 관찰은 사용되는 릴리프 패턴이 전기발광 층이 상기 정의된 정도로 두께가 실질적으로 균일하도록 선택된 높이를 갖도록 요구함으로써 본 발명에 따른 방법에서 이용될 수 있다.
유체 층에서 유기 EL 물질 또는 그의 선구체의 초기 농도는 0.01 내지 5중량%, 바람직하기는 0.05 내지2중량%, 또는 더욱 바람직하기는 0.1 내지 1중량%이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예는 릴리프 패턴이 단계 d)의 수행동안 유체 층의 부피가 감소되는 반면에, 유체 표면이 릴리프 패턴의 상부와 거의 수평일 때 유체 층이 겔이 되도록 선택된 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직한 방법은 그것이 릴리프 패턴 표면의 성질 및 유체 층의 성질에 관계없이(다만 유체 층이 겔이 되는 농도는 예외) 적용하기 때문에 간단하고 일반적으로 적용 가능한 장점을 갖는다.
만약 릴리프 패턴이 상기 언급된 타입의 복합 릴리프 패턴이라면, 유체는 제 1 릴리프 패턴인 유체 층을 수용하기 위해서 릴리프 패턴과 대략(approximately) 수평일 때 겔이 되어야 한다.
본 발명의 문맥에서, 유체의 점성이 유체 층으로부터 EL 층을 얻는 공정 중에 일반적으로 일어나는 전단 스트레스에 처했을 때 유체가 실질적으로 더 이상 흐르는 것이 불가능한 그러한 농도인 겔 농도에 이르렀을 때 유체 층은 겔이 된다. 일반적으로, 그러한 전단 스트레스는 0.5Pa이다. 유체는 이러한 전단 스트레스에 처해졌을 때 그 점도가 1Pa.s 이상인 경우에는 실질적으로 흐를 수 없다. 0.5 Pa 의 전단 스트레스 하에서 유체의 점도가 초기에 일반적으로 10mPa.s 정도이므로, 점도는 유체가 그 겔 농도에 이르렀을 때 거의 백 배정도 증가한 것이다. 당 분야의 당업자들은 제시된 숫자는 단지 일반적인 것이며 특정 경우에는 요구되는 균일한 두께를 갖는 EL 층에 도달하기 위해서는 약간의 조정이 필요할 수 있다는 것을 알 것이다. 일반적으로, 유체의 조성은 겔 농도의 근방에서 점도가 5 내지 10배, 또는 더 낫기는 50 내지 100배 이상으로 증가하도록 선택되어진다.
겔 농도는 이 분야에서 기술을 가진 자들에게 잘 알려진 방법을 사용하여 유량계(rheometer)에 의해서 쉽게 측정될 수 있다.
겔 농도는 특히 온도와 유체의 정확한 조성에 의존한다. 희석제, 균염제, 및 증점제와 같은 첨가제가 겔 농도를 조정하는데 사용될 수 있다.
본 바람직한 실시예의 문맥에서, 대략(approximately)은 전기발광 층이 실질적으로 상기 정의된 정도로 그 두께가 균일하도록 충분한 수평(level)을 의미한다.
만약 유체가 릴리프 패턴과 수평일 때 더 이상 흐를 수 없다면 유체의 내부로부터 릴리프 패턴을 향한 또는 그 역의 유체의 운송은 일어나지 않는다. 결과적으로, 유체 층은 그의 '자연스런(natural)' 볼록 또는 오목한 요철모양을 받아들일 수 없다.
유체가 릴리프 패턴과 수평일 때 겔이 되므로, 유체 층의 증착될 때의 초기 평균 높이는 릴리프 패턴의 높이보다 크다. 릴리프 패턴과 수평이 되기 전에, 유체 층의 표면은 볼록한 형태를 갖고 공기와 릴리프 패턴의 상부와 계면(interface)에서 고정된다(be pinned). 계면은 릴리프 패턴의 상부와 수평이 되기 전에는 적어도 고정 상태로 남아있다.
릴리프 패턴의 높이는 아래와 같이 겔 농도에 적응된다. 각각 tEL, AEL로 지칭되는 원하는 층 두께와 EL 층의 영역이 선택되고 EL 층의 밀도 ρEL이 결정된다. 만약 유체 층이 릴리프 패턴의 상부와 수평이 되었을 때 겔이 된다면, cinihini=cgelhrp=ρELtEL이며, 여기서 cgel는 겔 농도이고, hrp는 릴리프 패턴의 높이이고, cini는 유체 층의 (선구체)EL 또는 다른 물질의 초기 농도이며, hini는 유체 층의초기 평균 높이이다(hini=Vini/AEL, 여기서 Vini는 유체 층의 초기 부피). 4개의 매개변수 cini,hini, cgel,hrp중에서 두 개의 자유도(degree of freedom)가 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 유체 층은 잉크-젯 프린팅에 의해 선택적으로 증착된다.
잉크-젯 프린팅은 유기 EL 층을 선택적으로 제공하기 위한 가격-효율적이고 정확한 방법이며, 다색 EL 디바이스가 제조되는 경우에 특히 적합하다. 릴리프 패턴의 존재는 잉크 방울의 습윤성과 잉크 방울이 증착되는 표면이 잉크 방울이 넓은 표면으로 퍼지도록 하는 경향을 보이는 그런 정도라도 잉크 방울이 좀더 정확하게 제공되도록 한다.
잉크-젯 방식은 증착되었을 때의 높이가 릴리프 패턴의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 유체 층을 증착하기 위해서 적절히 사용될 수 있다. 그 자체로 유체 층이 릴리프 패턴의 상부와 대략 수평일 때 겔이 되는 상기 언급된 바람직한 방법과 결합되어 사용된다면 이는 특히 유리하다.
더욱이, 잉크-젯 프린팅이 잉크 방울의 부피가 매우 확실히 재현되도록 하기 때문에 복수의 EL 요소를 구비한 EL 디바이스의 각 EL 요소의 유체 층의 부피는 실질적으로 일정하다. 그 결과로서 만족스러운 픽셀간 두께 균일성이 실현될 수 있다.
본 방법의 더욱 바람직한 실시예에서, 유체 층은 유체의 연속적인 젯(jet)을 분배하여(dispensing) 선택적으로 증착된다.
모세관(capillary)으로부터 유체의 연속적인 젯의 분배는 잉크-젯 프린팅과 실질적으로 같은 유리한(attractive) 성질을 갖고 있다. 또한, 그럼에도 불구하고 분배 또는 잉크-젯 프린팅을 가능하게 하기 위해 필요한 유변학적 성질의 관점에서 분배가 잉크-젯 프린팅 보다 덜 힘들다는(less demanding) 장점을 갖는다. 그러므로 분배는 유체의 더 넓은 범위에 적용 가능하다. 특히, 잉크-젯 프린팅 될 수 없는 너무 큰 점도를 갖는 유체를 증착하는데 적절하게 사용될 수 있다. 이것은 특히 전기발광 폴리-p-페닐렌비닐렌을 포함하는 많은 용액에 적용된다.
본 발명에 따른 방법의 더욱 바람직한 실시예에서, 유체 층은 비-선택적으로 증착된다.
비록 잉크-젯 프린팅과 분배가 유기 EL 층을 증착하기 위한 방법으로서 바람직하기는 하지만, 증착 공정이 기본적으로 연속적인(serial) 공정이기 때문에 이들의 적용은 비교적 시간을 많이 소비한다. 단색 EL 디바이스가 제조되거나 또는 모든 EL 요소들에게 공통인 부수적인 층을 포함하는 다색 디바이스의 경우에, 단색 EL 층 또는 부수적인 층에 대응하는 유체 층이 비-선택적으로 증착되는 것이 바람직하다. 비-선택적 증착 기술의 예는 딥-코팅(dip-coating), 랑뮈어-블로젯(Langmuir-Blodgett) 기술, 스프레이-코팅(spray-coating), 닥터-블레이드(doctor-blade) 기술을 포함한다.
특히 바람직한 방법에서, 유체 층은 스핀-코팅(spin-coating)으로 증착된다.
일반적으로, 스핀-코팅은 평평한 기판을 코팅하기 위해 또는 완화 패터닝된 기판 상에 평평해진 층을 제공하기 위해 적절한 방법이다. 반대로, 이 분야의 기술을 가진 자들이 동의하듯이, 만약 제공되는 층의 두께가 릴리프 패턴의 높이보다 훨씬 적다면 완화 패터닝된 기판 상의 층을 확실히 스핀-코팅하는 것이 가능하리라고 기대되지 않는다. 그러므로 전기발광 층이 상기 정의된 정도로 실질적으로 그 두께가 균일하도록 100nm EL 층을 그보다 50 내지 100배 높은 릴리프 패턴 상에 제공하는 것이 가능하다는 것이 증명되었을 때 이는 정말로 예상 밖이었다. 이 층을 포함하는 EL 디바이스의 사용 수명은 릴리프 패턴을 갖지 않고 실질적으로 평평한 기판을 갖는 기준 디바이스와 실질적으로 동일하다는 것이 증명되었다.
게다가, 픽셀간 두께 균일성이 방사된 광의 세기에 탁월한 균일성 결과를 주는 적어도 10%미만이 되도록 복수의 EL 요소를 갖는 EL 디바이스의 모든 EL 층을 동시에 스핀-코팅하는 것이 가능하다는 것이 증명되었다.
두께에 있어서 가장 균일한 것은 유체 층과 릴리프 패턴 사이의 습윤성이 유체 층과 유체 층이 증착되는 표면 사이의 습윤성과 비슷한 EL 층이다. 습윤성은 산소-플라즈마 또는 UV/오존 처리와 같은 잘 알려진 표면처리를 사용함으로써 조정될 수 있다.
스핀-코팅은 제 2 전극을 패터닝하기 위한 돌출 부분을 갖는 횡단면을 갖는 릴리프 패턴과 결합하여 사용되면 특히 유리하다.
본 방법의 바람직한 실시예는 릴리프 패턴이 3 내지 5㎛의 높이를 갖는데 그 특징이 있다.
만약 릴리프 패턴의 높이가 5㎛를 초과하는 경우 EL 디바이스는 10% 초과인 바람직하기 않은 픽셀간 두께 균일성을 갖는다. 만약 릴리프 패턴의 높이가 3㎛ 미만이라면, 스핀-코팅 공정은 유체 층 또는 릴리프 패턴에 존재할 수 있는 입자들에게 더 민감해진다. 그러한 입자들은 단락(short circuit)을 야기할 수 있다.
본 발명의 이러한 및 다른 양상들은 이하에서 기술된 실시예들을 참조하여 설명되고 그 실시예들로부터 명백할 것이다.
실시예 1
a) 디바이스 구조
도 1은 부분 개방 투시도에서 개략적으로 본 발명에 따른 유기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스(1)의 일부를 보여준다.
EL 디바이스(1)는 (방사되는 광에 대하여 투명한) 복수의 독립적으로 주소 지정 가능한 EL 요소들(EL 픽셀)(10)이 제공된 기판(2)을 구비하는데, 이 EL 요소들은 복수의 행 전극(3), 복수의 정공-주입 층(4)(이는 본 발명에서 중요부가 아니며 생략될 수도 있다), 유체 층(미도시)으로부터 얻어진 복수의 EL 층(5), 및 복수의 열 전극(6)이 겹쳐지는 영역에서 얻어진다. EL 층(5)은 적색, 녹색 및 청색 광을 방사하는 것이 가능한 EL 층으로 각각 나뉠 수 있다. EL 층(5)의 각각은 특정 열 내의 EL 요소들의 EL 층을 제공하는 공통 EL 층이며, 본 실시예에서는 줄무늬(stripe)인 원하는 패턴에 따라서 제공된다. 각각의 행 전극(3)은 EL 요소(10)의 복수의 제 1 전극을 포함하며, 각각의 열 전극(6)은 복수의 제 2 전극을 포함한다. EL 디바이스(1)는 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴(7)을 더 포함한다. 릴리프 패턴(7)은 돌출 부분(7a)을 만드는 음의 기울기를 갖으며(즉 그 하부가 상부보다 좁다), 돌출 부분(7a)은 복합 릴리프 패턴이 열 전극(6)을 상호 독립적인 주소 지정 가능한 열 전극으로 패터닝하는데 적합하게 한다. 릴리프 패턴(7)은 붙박이 섀도 마스크로서 작용한다. 만약 열 전극이 예를 들면, 금속 증기의 진공 증착에 의해서 증착 된다면 돌출 부분(7a)은 어떤 물질도 증착되지 않은 기판에 대하여 직각인 방향의 증기 흐름(flux)에 대해서 섀도 영역을 만든다. 이러한 방법으로 열 전극(6)이 서로 전기적으로 분리되도록 형성된다.
만약 릴리프 패턴 7이 붙박이 섀도 마스크로 사용된다면, 전극 물질과 같은조성을 가진 비-작용성 전극 물질(8)이 릴리프 패턴의 상부에 존재한다. 능동 층(4 및/또는 5)을 증착시키기 위해 사용된 특정 방법에 따라, 추가적인 층들(미도시)이 릴리프 패턴(7)의 상부에 존재할 수 있다.
비록 EL 층(5)이 완전히 평면으로 그려져 있지만, 이 표면은 유체 층으로부터 얻어진다는 사실 때문에 릴리프 패턴(7) 근처에서 다소 굽어져(curved) 있을 것이다.
도 2는 유체 층(미도시)으로부터 얻어진 유기 전기발광 층(5)의 두께 측면과 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴(7)의 예를 보여주는 단면도이다. a로 분류된 구역 내에서, EL 층은 최소 두께 tmin의 20% 이내의 두께를 갖는다. 최소 두께 tmin의 20% 이내의 두께를 갖는 EL 층의 비율은 a/w 인데, 여기서 w는 층(5)의 폭이다. 만약 도 2가 축적에 맞게 그려졌다고 가정하면, 그 비율은 대략 0.70이다. 최대 두께의 20% 이내의 두께를 갖는 EL 층의 비율도 이와 비슷하게 정의된다.
b)제조공정의 예(example of manufacture)
15Ω/square 150nm 두께의 ITO 층(Balzers)으로 코팅된 1.1mm 두께의 소다 석회(sodalime) 유리의 기판(2)이 제공되고 280㎛ 넓이 라인과 30㎛ 넓이 스페이스(space) 패턴으로 ITO 층이 제 1 전극을 EL 요소(10)의 양극으로서 작용하는 행 전극(3)의 형태로 얻기 위해서 종래의 방식으로 패터닝된다.
그 후, 기판은 영상 반전 포토레지스트 AZ5218-e(AZ Hoechst)의 층으로 스핀-코팅된다(1000rpm). 포토레지스트는 20/290㎛ 라인/스페이스 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 근접한(40㎛ 격차로) 행 전극(3)에 수직으로 32mJ/cm2의 조사량으로 패턴-방식으로 노출되고, 1100C에서 10분 동안 경화되고, 400mJ/cm2의 조사량으로 과량 노출(flood-exposed)되고, 1:1 AZ-현상기:DI-물 현상기를 사용하여 음의 기울기 450을 얻기에 충분한 시간동안 현상된 다음, 100℃에서 15분간 후경화(post-baked)된다. 이로서 그 스페이스가 ITO 전극 위로 위치되는 30/280㎛ 라인/스페이스 릴리프 패턴(7)을 얻는다. 각 라인은 상부가 30㎛이고 하부가 20㎛인 역 사다리꼴 모양을 갖는다. 릴리프 패턴(7)의 높이는5.0㎛이다.
3%의 고체 수용(제공자 Bayer)의 물에 기초한 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 용액이 2000rpm의 속도로 릴리프 패턴 위에 스핀-코팅되어, 평균 두께 8.3㎛의 습식(wet) 층을 얻는다. 2000rpm에서 스피닝되는 동안, 습식 층은 1300C에서 3분 동안 건조되어, 복수의 250nm의 두께와 100MΩ/스퀘어의 스퀘어 저항을 갖는 PEDOT의 정공-주입(정공-운송, 전극)층(4)을 얻는다.
그 후, 구조식(1)의 중합체 0.6중량% 용액이 1250rpm의 속도로 스핀-코팅되어 평균 두께 11.6㎛의 유체 층을 얻는다.
여기서 -OC10은 3,7-디메틸옥틸옥시를 가리키고, r,1-r은 0.5이고 각각 r 및 1-r이 톨루엔에서 붙어있는 []으로 지시된 구조를 갖는 유닛의 비율을 가리킨다(이하에서 NRS-PPV로 또한 지칭된다).
공중합체는 WO 99/21936에서와 비슷한 방법에 따라서 합성된다. 습식 층을 건조시킨 후에, 70nm의 평균 두께를 갖는 복수의 NRS-PPV의 유기 EL 층(5)이 얻어진다.
릴리프 패턴(7)을 붙박이 섀도 마스크로 사용하는 동안에, 3nm 두께의 Ba과 200nm 두께의 Al 층이 연속적으로 EL 층(5)의 상부에 증착된다. 이같이 얻어진 패터닝된 Ba/Al 층은 복수의 열 전극(음극)(6)을 구성한다.
이같이 얻어진 EL 디바이스는 에폭시-베이스인 접착제(Araldite)로 봉해지는 하우징(housing)에서 포장된다(packaged). 하우징 내부에는 수분 흡수제로 작용하는 산화바륨이 다량 제공된다.
c)기준 EL 디바이스
기준 EL 디바이스는 디바이스(1)와 비슷하나 릴리프 패턴(7)을 갖지 않는다. 또한 전극(3 및 6)이 패터닝되지 않는다. 이로서 단일의 제 1 및 제 2 전극을 구비하는 백 라이트(back-light) 디바이스가 얻어진다. 중요하게는, 기준 디바이스는 릴리프 패턴을 갖지 않으며 전극이 패터닝되지 않기 때문에, EL 디바이스(1)와 동일한 총 영역으로 갖으나 더 넓은 광-방사 영역을 갖는다. 최소/최대 두께의 20% 이내의 두께를 갖는 EL 층의 비율은 거의 1.0이다.
d)디바이스의 특성
EL 디바이스(1)의 양극 전극(3)이 직접 전압 전원(direct voltage supply)의 양극에 연결되고, 음극 전극(6)은 직접 전압 전원의 음극에 연결된 채로 상기 b)에 따른 내용으로 제조된 EL 디바이스(1)가 70℃/50% 상대 습도(RH)에서 사용 수명 시험에 처해지는데, 상기 디바이스는 이 시험에서 일정 전류와 초기 전압 2.7V에서 구동된다.
처음에, 개개의 EL 요소(10) 각각이 300Cd/m2의 휘도(brightness)에서 방사한다.
디바이스가 일정한 전류에서 구동될 때 그 휘도가 초기 값의 50%까지 떨어지는 시간으로 정의된 사용 수명은 약 80 시간이다. 그쯤에는 일정한 전류를 유지하기 위해 요구되는 전압은 4.0V로 올라간다.
상기 c) 이하에 설명된 기준 EL 디바이스는 80℃/50%RH 에서 비슷한 사용 수명 시험에 처해진다. 기준 EL 디바이스는 처음에 휘도 75Cd/m2에서 방사한다. 디바이스가 일정한 전류에서 구동될 때 그 휘도가 초기 값의 50%까지 떨어지는 시간으로 정의된 사용 수명은 약 130시간이다. 사용 수명의 온도 및 세기 의존성을 외삽(extrapolating)하면, 이는 300Cd/m2및 70℃/50%RH에서 약 75시간의 사용 수명에 해당한다.
명백하게, EL 디바이스(1)의 사용 수명은 기준 EL 디바이스의 사용 수명과 실질적으로 동일하다. 그러므로, 각각의 특정 EL 요소(10) 안의 EL 층(5)의 두께는본 발명의 문맥에서 실질적으로 균일하다.
이것은 개개의 EL 요소(10)의 EL 층(5)의 두께 측면을 측정함으로써 확인된다. 두께 측면은 20%에서 20%-픽셀내 두께 균일성이 적어도 0.88이고, 40%-픽셀내 두께 균일성은 적어도 0.99이다.
EL 디바이스(1)의 픽셀간 두께 균일성은 스핀-코팅된 층의 육안으로 보이는 크기, 즉 많은 픽셀에 걸치는 크기의 어떤 변형(deformation)을 먼저 위치시킴으로써 반사와 흡수의 광학적 조사 방법에 의해서 측정된다. 만약 존재한다면, 그러한 변형은 방사 상으로 외측으로 돌출하는 광선(streak)의 형태를 취한다. 다음으로, DEKTAK 또는 알파-스텝퍼를 사용함으로써 변형과 관련된 두께의 차이가 측정된다. 두께에 있어서 어떠한 차이점도 관찰되지 않았다. 결과적으로, 픽셀간 두께 균일성은 사용된 측정 방법의 수%(2 내지 3%)내인 상대적인 정확도보다 적어야 한다.
폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜 층의 픽셀간 및 픽셀내부 두께 균일성은 NRS-PPV 층의 그것과 유사하다.
실시예 2
실시예 1이 EL 층(5)이 NRS-PPV 대신에 녹색 광을 방사하는 구조식(2)의 공중합체가 사용되는 차이점을 갖고 반복된다.
여기서 -OC4는 2-메틸프로폭시이며 r = 1-r = 0.50이며 상기와 같이 정의된다.
사용 수명 시험의 결과는 EL 디바이스의 사용 수명이 대응하는 기준 EL 디바이스의 사용 수명과 실질적으로 동일하다는 것을 보여준다. 그러므로, 각 특정 EL 요소(10)의 내부의 EL 층(5)의 두께는, 본 발명의 문맥에서, 실질적으로 균일하다.
이는 개개의 EL 요소(10)의 EL 층(5)의 두께 측면의 측정에 의해서 확인할 수 있다. 두께 측면은 실시예 1에서 얻어진 것과 유사하다.
본 실시예의 EL 디바이스의 픽셀간 두께 균일성은 수% 미만인 것이 발견되었다.
실시예 3
실시예 1이 서로 다른 높이를 갖는 릴리프 패턴(7)에 대하여 반복된다. 표 1에는 EL 층(5)과 정공-주입 층(4)의 20% 및 40% 픽셀내부 균일성에 대하여 결과가 요약되어 있고, 표 2에는 픽셀간 균일성의 결과가 요약되어 잇다.
릴리프 패턴의 높이(㎛) 픽셀내부(within-pixel) 두께 균일성
20% 40%
NRS-PPV PEDOT NRS-PPV PEDOT
3.0 0.90 0.95 >0.99 >0.99
5.0 0.88 - >0.99 -
8.0 0.70 0.44 0.76 0.60
10.0 0.45 0.38 0.57 0.50
15.0 0.38 0.35 0.51 0.48
표 1로부터 예를 들어, 20% 픽셀내부 두께 균일성이 적어도 0.55이려면 릴리프 패턴은 NRS-PPV 및 PEDOT 층 각각 그 높이가 약 9 및 7㎛를 초과해서는 안 됨이명백하다. 본 실시예에서 유체 층의 초기 평균 두께는 NRS-PPV 층이 약 13㎛이고 PEDOT 층이 약 8㎛이다. 그러므로, 스핀-코팅된 층에서 릴리프 패턴의 높이는 유체 층의 초기 평균 두께보다 커서는 안됨이 명백하며, 좀더 신중하자면, 릴리프 패턴의 높이는 유체 층 두께의 초기 평균의 반보다 커서는 안 된다.
릴리프 패턴의 높이(㎛) 픽셀간(between-pixel) 두께 균일성(%)
NRS-PPV PEDOT
1.1 <2-3 <2-3
1.9 <2-3 <2-3
3.3 <2-3 <2-3
4.5 <2-3 <2-3
5.9 5-10 5-10
7.6 >10 5-10
10.8 >10 >10
15.5 >10 >10
표 2로부터, 릴리프 패턴의 높이는 적절한 픽셀간 두께 균일성에 달하도록 선택될 수 있다. 명백하게도, 높이가 약 5㎛보다 작다면, PEDOT와 NRS-PPV 층 모두 픽셀간 균일성이 2-3%보다 작고, 이는 이 백분율을 얻기 위해 사용되는 방법의 정확도와 거의 비슷하다.
실시예 4
도 3은 개략적으로 본 발명에 따른 추가적인 유기 EL 매트릭스 디스플레이 디바이스(21)의 일부를 보여주는 사시도 이다. EL 디바이스(21)는, 복수의 독립적 주소 지정 가능한 EL 요소(EL 픽셀)(31)가 제공된 (투명한) 기판(22)을 갖는데, 이 EL요소는 복수의 행 전극(23), 복수의 정공-주입 층(24)(본 발명에서 중요한 요소가 아니며 생략 가능하다), 유체 층(30)(미도시)으로부터 얻어진 복수의 EL 층(25), 및 복수의 열 전극(26)의 겹쳐진 영역으로 형성된다. EL 층(25)은 다색 디바이스를 얻기 위해서 적색, 녹색, 및 청색 광을 발광하는 것이 가능한 EL 층으로 각각 나누어질 수 있다. 각 EL 층(25)은 특정 열 안에 EL 요소(31)의 EL 층을 제공하는 공통 EL 층이다. 각 행 전극(23)은 EL 요소(31)의 복수의 제 1 전극을 포함하고, 각 열 전극(26)은 복수의 제2 전극을 포함한다.
EL 디바이스(21)는 또한 복합 릴리프 패턴(27)을 포함한다. 복합 릴리프 패턴은 유체 층을 수용하기 위한 제 1 릴리프 패턴(28)을 구비한다. 릴리프 패턴(28)은 양의 기울기(그 하부가 상부보다 더 넓다)를 갖는데, 이는 열 전극(26)이 연속적인 전도성 띠로서 제공될 수 있도록 보장한다.
복합 릴리프 패턴(27)은 복합 릴리프 패턴이 열 전극(26)을 상호 독립적으로 주소 지정 가능한 열 전극으로 패터닝하는데 적합하도록 하는 돌출 부분(29a)을 구비하는 제 2 릴리프 패턴(29)을 또한 포함한다. 제 2 릴리프 패턴(29)은 제 1 릴리프 패턴(28)의 상부에 즉, 행 전극(23)으로부터 멀어지는 쪽으로 향하는 제 1 릴리프 패턴의 표면상에 제공된다. 만약, 예를 들어 열 전극(26)이 금속 증기의 진공 증착에 의해서 증착 되면, 돌출 부분(29a)은 어떤 물질도 증착 되지 않은 기판에 대하여 수직인 방향을 향하는 증기 흐름에 대하여 섀도 영역을 만든다. 반면에 양의 기울기를 갖는 제 1 릴리프 패턴(28)은 그러한 섀도 영역을 제공하지 않는다. 이러한 방식으로 열 전극(26)이 상호 전기적으로 분리되어서 형성된다.
만약 릴리프 패턴(29)이 붙박이 섀도 마스크로 사용된다면 비-작용성물질(30)이 릴리프 패턴의 상부에 존재한다. 능동 층(24 및/또는 25)을 증착하는 데 사용되는 특정 방법에 따라, 추가적인 층(미도시)이 릴리프 패턴(27)의 상부에 존재할 수도 있다.
비록 EL 층(25)이 완전히 평면으로 그려져 있지만, 이 표면은 유체 층으로부터 얻어진다는 사실 때문에 릴리프 패턴(27) 근처에서 다소 굽어져 있을 것이다.
실시예 5
스핀-코팅에 대한 대안으로, 유체 층(도 1)은 잉크-젯 프린팅 방법을 사용하거나 연속적인 유체의 젯을 분배하는 방법으로 선택적으로 증착될 수 있는데, 그 경우에 릴리프 패턴의 라인들 사이의 스페이스를 채우면서 잉크-젯 헤드 또는 분배 모세관은 릴리프 패턴의 라인에 평행하게 움직인다. 후속 적으로, 유체 층은 대응하는 EL 또는 추가적인 유기 층(5)으로 전환될 수 있다. 비슷한 방식으로, EL 층(5)은 선택적으로 증착될 수 있으며, 이는 다색 디바이스를 얻기 위해서 서로 다른 색을 가질 수 있다.
도 4는 잉크-젯 헤드(120)에 의해서 선택적으로 증착 되고 릴리프 패턴(107)에 의해서 수용되는 유체 층(108), 및 일반적으로 유체 층(108)로부터 얻어지는 EL 또는 부수적인 유기 층(105a,105b 및 105c)을 개략적으로 보여준다. 유체 층은 표면(108a)을 구비한다. 이 예에서, 릴리프 패턴에 대한 유체 층(108)의 습윤성은 유체가 볼록한 요철모양을 취할 수 있을 정도이다. 그러나, 유체 층(108)의 부피가 릴리프 패턴(107)의 라인들 사이의 공간의 부피보다 크기 때문에 유체 표면(108a)은 초기에는 볼록한 모양이다.
유체 층을 EL 층으로 전환하는 공정의 초기 단계 동안에 유체 표면이 릴리프 패턴의 상부와 수평이 될 때까지 유체 표면(108a)은 릴리프 패턴(107b)의 상부와 위치(108b)에서 고정된다(pinned). 점선으로 유체 층(108)이 일반적으로 그 겔 농도에 도달할 수 있는 단계에 대응하는 유체 표면(109a,109b,109c)이 보여진다.
EL 또는 추가적인 층(105a)의 경우에 릴리프 패턴(110)의 높이(110b)가 너무 작게 선택되어서 유체 층이 너무 일찍 겔이 되어 볼록한 유체 표면(109a)이 얻어진다. 겔 농도 이후로는(beyind) 유체는 흐를 수 없기 때문에 EL 층(105a)의 표면도 유사한 볼록한 모양을 갖는다.
EL 또는 추가적인 층(105b)의 경우에 릴리프 패턴(111)의 높이(111b)가 너무 크게 선택되어서 유체 층이 너무 늦게 겔이 되어 오목한 유체 표면(109b)이 얻어진다. 겔 농도 이후로는 유체는 흐를 수 없기 때문에 EL 층(105b)의 표면도 유사한 오목한 모양을 갖는다. 도 2는 영역 Ⅱ의 분해도를 개략적으로 보여준다.
EL 또는 추가적인 층(105c)의 경우에 릴리프 패턴(112)의 높이(112b)는 유체 층이 릴리프 패턴(112c)의 상부와 대략 수평일 때 겔이 되도록 선택되어서 대략 수평인 유체 표면(109c)이 얻어진다. 겔 농도 이후로는 유체는 흐를 수 없기 때문에 EL 층(105c)의 표면도 유사한 수평의 모양을 갖는다.
일반적인 잉크-젯 프린트된 층(105a, 105b, 105c)은 예를 들면, 노즐 직경이 50㎛인 단일의 노즐 압전(piezo-electric) 잉크-젯 헤드를 구비한 잉크-젯 프린터(Microdop GmbH 제공)에 의해서 제조될 수 있다.
잉크젯 프린팅된 층이 제공되는 기판은 예를 들면 라인 및 스페이스 패턴의형태로 포토레지스트 릴리프 패턴을 구비한 ITO 코팅된 유리 기판일 수 있으며, 이 포토레지스트는 예를 들면 Hoechst에 의해서 판매되는 AZ 4562이다.
릴리프 패턴의 라인은 50㎛의 폭이고 스페이스는 260㎛이다. 잉크-젯 프린팅 공정에 대하여 돌출 부분의 크기는 무시할 수 있다. 증착될 액체에 대한 ITO 코팅된 유리 기판의 습윤성을 개선하기 위해서, 기판은 2분 동안 아르곤 플라즈마에 노출된다.
기판부터 잉크-젯 헤드의 노즐까지의 거리는 0.5 내지 1mm로 세팅되고, 잉크-젯 헤드는 채워질 라인들의 사이의 스페이스의 중앙 상부에 위치하여 릴리프 패턴의 라인에 평행하게 움직인다.
잉크-젯 헤드에 의해서 증착된 유체 층의 초기 평균 높이 hini는 fV/UB와 같은데, 여기서 f는 잉크 방울 발사(firing) 빈도, V는 잉크 방울 부피, U는 잉크-젯 헤드에 대한 기판의 속도이고, B는 라인 사이의 스페이스의 폭이다.
증착될 유체(잉크)는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜의 물(Bayer AG 제공) 용액이다. 릴리프 패턴에 대하여 잉크는 오목한 요철모양을 채택할 것(adopt)이다.
겔 농도는 부동(constant) 스트레스 유량계(Rheometrics SR 5000)에 의해서 결정될 것이다.
도 5 및 6은 각각 전단 스트레스 τ(단위 Pa)의 함수로서 측정된 점도 η(단위 Pa.s)의 그래프를 보여준다.
도 5는 상기 PEDOT 용액에 관계된다. A로 지칭된 곡선은 스핀-코팅을 위해서상기에서 공급되고 사용되는 농도에 대응한다. B로 지칭된 곡선은 2배의 농도의 용액에 대응한다. 0.5Pa의 전단 스트레스에서 점도는 곡선 A 및 B에 대해서 각각 0.04 및 5Pa.s이다. PEDOT 용액은 그 부피가 원래 부피의 절반으로 감소되었을 때 겔이 되고, 또는 cgel/cini로 정의된 겔 농도 cgel와 PEDOT 용액의 초기 농도 cini의 비율이 대략 2일 때 겔이 된다.
도 6은 NRS-PPV 용액에 관한 것이다. 곡선 A는 0.6중량%의 용액에 대응하고, 곡선 B는 4배 높은 농도를 갖는 용액에 대응한다. 후자의 농도가 겔 농도 cgel이다.
만약, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 유체 표면이 릴리프 패턴의 상부와 수평일 때 유체 층이 겔이 된다면, cinihini=cgelhrp가 성립한다. 그에 따라, PEDOT의 경우에 cgel=2cini이고, 만약 hini=2hrp이면 실질적으로 평평한 층이 얻어진다.
잉크젯 프린트된 층의 제 1예에서, 릴리프 패턴의 높이는 20㎛, 속도 U는 0.01m/s, 방울의 부피 V는 113pl, 발사 빈도 f는 590Hz이며, 스페이스 폭 B는 260㎛이며, 이에서 유체 층의 초기 평균 높이 hini가 약 25㎛임이 얻어진다.
도 7은 릴리프 패턴의 라인들 사이에 제공된 잉크-젯 프린트된 층의 위치 w(단위 ㎛)의 함수로서 측정된 두께 t(단위㎛)의 그래프를 보여준다. 릴리프 패턴의 베이스 단면만이 보여진다. 이 위치는 스페이스와 라인의 릴리프 패턴의 라인들에 직각으로 단면에 대응한다.
잉크 젯된 층의 최소 두께의 20%이내의 두께를 갖는 잉크-젯된 층의 비율은0.52이며, 잉크 젯된 층의 최소 두께의 40%이내의 두께를 갖는 잉크-젯된 층의 비율은 0.76이다.
더욱이, 겔 농도에 너무 늦게 도달함을 의미하는 또는 다르게 말하면, 릴리프 패턴의 높이가 너무 높은 것을 의미하는 hini=1.5hrp라는 사실에 일치하게 두께 측면은 오목한 모양을 갖는다.
잉크-젯 프린트된 층의 제 2 예에서, 릴리프 패턴의 높이는 1.5㎛, 속도 U는 0.01m/s, 방울의 부피 V는 150pl, 발사 빈도 f는 200Hz이며, 스페이스 폭 B는 280㎛이며, 이에서 유체 층의 초기 평균 높이 hini가 약 10.5㎛임이 얻어진다.
도 8은 제 2 예의 잉크-젯 프린트된 층의 위치 w(단위 ㎛)의 함수로서 측정된 두께 t(단위㎛)의 그래프를 보여준다.
최대 두께(측면은 볼록 모양이다!)의 20%이내의 두께를 갖는 층의 비율은 0.46이고, 최대 두께의 40% 이내의 두께를 갖는 층의 비율은 0.63이다. 최소 두께에 대응하는 비율은 한참 낮다.
그러므로, 릴리프 패턴의 높이는 본 발명에 따르지 않게 선택된다.
더욱이, 겔 농도에 너무 일찍 도달함을 의미하는 또는 다르게 말하면, 릴리프 패턴의 높이가 너무 작은 것을 의미하는 hini=7hrp라는 사실에 일치하게 두께 측면은 볼록한 모양을 갖는다.
잉크-젯 프린트된 층의 제 3 예에서, 릴리프 패턴의 높이는 5.4㎛, 속도 U는 0.03m/s, 방울의 부피 V는 150pl, 발사 빈도 f는 500Hz이며, 스페이스 폭 B는 275㎛이며, 이에서 유체 층의 초기 평균 높이 hini가 약 9.10㎛임이 얻어진다.
도 9는 제 3 예의 잉크-젯 프린트된 층의 위치 w(단위 ㎛)의 함수로서 측정된 두께 t(단위㎛)의 그래프를 보여준다.
잉크-젯된 층의 최소 두께의 20%이내의 두께를 갖는 잉크-젯된 층의 비율은 적어도 0.95이고, 잉크-젯된 층의 최소 두께의 40% 이내의 두께를 갖는 잉크 젯된 층의 비율은 거의 1이다.
그러므로, 릴리프 패턴의 높이는 본 발명에 따르게 선택된다.
더욱이, 유체 층은 유체 표면이 대략 릴리프 패턴의 상부와 수평일 때 겔이 된다는 것을 의미하는 hini=1.7hrp(이론적으로 hini=2.0hrp, 위를 보라)이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 적어도 하나의 전기발광 요소를 구비하는 유기 전기발광 디바이스 및 그 제조 방법에 이용된다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 전기발광(electroluminescent) 요소(element)를 구비하는 유기 전기발광 디바이스로서,
    제 1 및 제 2 전극과, 그 사이에 배치된, 유체 층으로부터 얻어지고 원하는 패턴에 따라서 제공되는 유기 전기발광 층을 포함하고,
    상기 디바이스는 원하는 패턴에 따라서 제공되는 상기 유기 전기발광 층이 그로부터 얻어지는 상기 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴(relief pattern)을 또한 구비하는데,
    상기 전기발광 층은 상기 유기 전기발광 층의 최소 두께의 20% 이내의 두께를 갖는 상기 유기 전기발광 층의 비율 또는 상기 유기 전기발광 층의 최대 두께의 20% 이내의 두께를 갖는 상기 유기 전기발광 층의 비율이 적어도 0.55인 정도로 그 두께가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 릴리프 패턴 또는 그 일부가, 상기 릴리프 패턴이 상기 제 2 전극을 적절하게 패터닝(patterning)하도록 하는 돌출 부분(overhanging section)을 갖는 횡단면(transverse profile)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 릴리프 패턴은 상기 유체 층을 수용하기 위한 제 1릴리프 패턴과, 상기 제 2 전극을 적합하게 패터닝하도록 하는 돌출 부분을 갖는 제 2 릴리프 패턴의 복합(composite) 릴리프 패턴인 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 전기발광 디바이스는 복수의 독립적으로 주소 지정 가능한 전기발광 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스.
  5. 적어도 하나의 전기발광 요소를 구비하는 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    a) 제 1 전극을 제공하는 단계와,
    b) 원하는 패턴에 따라서 제공되는 유기 전기발광 층이 그로부터 얻어지는 유체 층을 수용하기 위한 릴리프 패턴을 제공하는 단계와,
    c)상기 릴리프 패턴에 의해 수용되는 유체 층을 증착하는(depositing) 단계와,
    d)상기 유체 층으로부터 원하는 패턴에 따라서 제공되는 상기 유기 전기발광 층을 얻는 단계로서, 상기 전기발광 층이 상기 유기 전기발광 층의 최소 두께의 20%이내의 두께를 가진 상기 유기 전기발광 층의 비율 또는 상기 유기 전기발광 층의 최대 두께의 20%이내의 두께를 가진 상기 유기 전기발광 층의 비율이 적어도 0.55일 정도로 그 두께가 실질적으로 균일하도록 상기 릴리프 패턴과 상기 유체 층은 서로 상호작용을 하는 유기 전기발광층을 얻는 단계와,
    e) 상기 유기 전기발광 층위에, 제 2 전극을 제공하는 단계를
    포함하는 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 릴리프 패턴은, 상기 d) 단계의 수행 중에 상기 유체 층의 부피가 감소하면서, 상기 유체 층은 상기 유체 층의 유체 표면이 상기 릴리프 패턴의 상부와 대략 수평일 때에 겔이 되도록 선택되는 높이를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 유체 층은 잉크-젯 프린팅에 의해서 선택적으로 증착되는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 유체 층은 연속적인 유체의 젯을 분배(dispensing)하여 선택적으로 증착되는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 유체 층은 스핀-코팅(spin-coating)에 의해서 증착되는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 릴리프 패턴은 3 내지 5㎛의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 유기 전기발광 디바이스를 제조하는 방법.
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