유기 장치의 제조 방법 및 구조 document_id A220623011880

여러 가지 이유로 광전자식 장치에 유기 물질을 사용하는 것이 바람직하게 증가하고 있다. 그런 장치에 사용되는 많은 물질은 상대적으로 저렴하며, 따라서 유기 광전자식 장치는 무기 장치에 대해 비용적 장점에 대한 잠재력을 가진다. 게다가, 유기 물질의 고유한 성질, 예컨대 그들의 가요성(flexibility)은, 그들로 하여금 가요성 기재 상에서의 조립과 같은 특별한 응응에 잘 들어맞도록 한다. 유기 광전자식 장치의 예는 유기 발광 장치 (OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광볼타전지, 및 유기 광검출기를 포함한다. OLED의 경우, 유기 물질은 종래의 물질에 대해 성능상의 장점을 가질 수 있다. 예컨대, 유기 발광층이 빛을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트(dopant)에 의해 용이하게 튜닝될 수 있다. 본원에 사용된 것으로서, 용어 "유기"는 유기 광전자식 장치를 조립하는데 사용될 수 있는 중합체성 물질 뿐만 아니라 소분자(small molecule) 유기 물질을 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 의미하며, "소분자"는 실질적으로 대형일 수 있다. 소분자는 일부 환경에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예컨대, 치환기로서 긴 체인 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 클래스 유래 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 중합체 내로, 예컨대 중합체 골격(backbone)의 일부로서, 또는 중합체 골격상의 펜던트 기로서 도입될 수 있다. 소분자는 또한 덴드리머(dendrimer)의 코어 모이어티로서 작용할 수 있으며, 이들은 코어 모이어티 상에 구축된 일련의 화학적 껍질로 구성된다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광성 소분자 발광기일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다. OLED는 장치에 걸쳐 전압이 인가될 때 빛을 방출하는 얇은 유기 필름을 사용한다. OLED는 평판 디스플레이, 조명, 및 역광조명과 같은 응용에 사용되기 위한 관심이 증가하는 기술이 되어가고 있다. 몇개의 OLED 물질 및 구조가 미국 특허 5,844,363, 6,303,238, 및 5,707,745에 기재되어 있으며, 그것의 전문이 참고문헌으로 본원에 인용되었다. OLED 장치는 일반적으로 (항상은 아니지만) 1 이상의 전극을 통해 빛을 방출하는 경향이 있으며, 1 또는 그 이상의 투명 전극이 유기 광전자식 장치에 있어 유용할 수 있다. 예컨대, 투명 전극 물질, 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO)이, 하부 전극(bottom electrode)으로 사용될 수 있다. 투명 상부 전극(top electrode), 예컨대 그것의 전문이 참고문헌으로 본원에 인용된 미국 특허 5,703,436 및 5,707,745에 개시된 것이 또한 사용될 수 있다. 하부 전극을 통해서만 빛을 방출하는 경향의 장치의 경우, 상부 전극은 투명하지 않아도 되며, 높은 전기 전도성을 가지면서 두껍고 그리고 반사형 금속 층을 포함할 수 있다. 유사하게, 상부 전극을 통해서만 빛을 방출하는 경향의 장치의 경우, 하부 전극은 반투명이거나 및/또는 반사형일 수 있다. 전극이 투명할 필요가 없는 경우, 더 두꺼운 층을 사용하는 것이 더 나은 전도성을 제공하며, 그리고 반사형 전극을 사용하는 것은, 투명 전극에 대한 역광을 반사함으로써 다른 전극을 통해 방출되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다. 두 전극이 다 투명한 경우, 완전 투명 장치가 또한 조립될 수 있다. 측면 발광 OLED가 또한 조립될 수 있으며, 그런 장치에서는 하나 또는 두 전극이 반투명이거나 또는 반사형일 수 있다. 본원에 사용된 "상부"은 기판으로부터 가장 멀다는 의미이며, "하부"은 기판으로부터 가장 가깝다는 의미이다. 예컨대, 두 전극을 가지는 장치의 경우, 하부 전극은 기판으로부터 가장 가까운 전극이고, 그리고 일반적으로 첫번째 조립된 전극이다. 하부 전극은 두 표면을 가지며, 하부 표면이 기재와 가장 가깝고, 상부 표면은 기재로부터 더 멀리 있다. 첫번째 층이 두번째 층 "상에 걸쳐 배치된" 것으로 설명된 경우, 첫번째 층은 기재로부터 더 멀리 배치된다. 첫번째 층이 두번째 층과 "물리적으로 접촉"한다고 특정되지 않는 한, 첫번째와 두번째 층 사이에는 다른 층들이 존재할 수 있다. 예컨대, 그 사이에 다양한 유기 층들이 있음에도 불구하고, 캐소드가 아노드에 "걸쳐 배치된" 것으로 설명될 수 있다. OLED의 한가지 주된 목표는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 픽셀이 패터닝되어 증착된 패터닝된 완전 컬러 평판 디스플레이를 실현하는 것이다. 증기상 증착 시스템을 사용하여 대형 면적 기재에 대한 마스크를 사용하는데 있어 어려움이 있기 때문에, 예컨대 직경 약 0.5 미터 이상의 기판인 경우, 용액-가공 물질의 잉크-제트 프린팅을 사용하는 디스플레이의 패터닝은 명백한 장점을 제공하는 것으로 여겨진다. 잉크 제트 프린팅 기술은 중합체를 기초로 하는 발광층을 가지는 OLED에서 사용되는 용액-가공 중합체를 패터닝하는데 특히 적절하다고 여겨진다. 그렇지만, 그런 중합체계 시스템에서 사용될 수 있는 물질의 선택은 담체 매질로서 사용되는 용액이 밑에 놓인 층의 용해를 피하도록 선택되어야 한다는 사실로 인하여 통상적으로 제한된다. 일반적인 선택은 PEDOT:PSS 층을 사용하여 정공(hole) 주입 및 정공 수송 기능을 제공하는 것이다. PEDOT:PSS는 물에 가용성이지만, 중합체계 발광층에 사용되는 특정 유기 용매에는 불용성이다. 결과적으로, 용액 가공은 PEDOT:PSS를 용해시키지 않으면서 PEDOT:PSS 상에 중합체계 층을 증착시키는데 사용될 수 있다. 고성능 OLED, 특히 고성능 전계인광 OLED는, 통상적으로 각각 별개의 기능을 수행하는 몇개의 층들의 존재를 필요로 한다. 이는 각 층에 대해 다양한 물질로부터 자유롭게 선택되는 것이 상당히 바람직하다는 것을 의미한다. 예컨대, 고성능 전계인광 OLED의 경우, 아노드 층과 발광층 사이에 두개의 정공 수송층을 갖는 것이 일반적으로 바람직하다. 첫번째 정공 수송층은, 아노드 층과 직접 접촉하고 있으며, 그것의 평탄화 특성 뿐 아니라 그것의 더 바람직한 정공 주입 특성을 위해 사용된다. 이 층은 정공 주입층(HIL)으로서 언급될 수 있다. 두번째 정공 수송층 (HTL)은, 발광층과 직접 접촉할 수 있으며, 일반적으로 높은 정공 전도성을 가지도록 선택된다. 이 층은 또한, 적어도 부분적으로, 전자 및/또는 엑시톤을 차단하는 추가 기능을 가질 수 있다. 용액-가공이 가능한 물질을 패터닝함으로써 증착된 패터닝된 발광층과 다른 방법으로 증착된 발광층을 조합하여 사용하는 장치가 바람직한데, 그 이유는 그 패터닝된 발광층 중의 물질은 그들의 용해도 특성에 무관하게 광범위한 물질로부터 선택될 수 있으며, 다른 방법에 의해 증착된 발광층은 용액 가공을 통해 증착에 적합하지 않은 물질을 포함할 수 있기 때문이다. 따라서, 넓은 범위의 스펙트럼광을 발광할 수 있는 장치가 얻어질 수 있다.