전도성 폴리머들의 증착 document_id A220623030982

LED(Light Emitting Diode)들에 기반한 디스플레이 및 조명 시스템들은 다양한 애플리케이션들을 가진다. 이러한 디스플레이 및 조명 시스템들은 개별 LED들의 배열들과 같이 다수의 광전자 소자들("소자들")을 배열함으로써 설계된다. 반도체 기술에 기반한 LED들은 종래에 무기 재료들을 사용해 왔으나, 최근 유기 LED("OLED")가 특정 애플리케이션들에서 인기를 얻어왔다. 유기 재료들을 사용한 다른 소자들/디바이스들의 예로는 유기 태양 전지들, 유기 트랜지스터들, 유기 검출기들, 및 유기 레이저들을 들 수 있다. 또한 DNA 인식을 위한 바이오칩들 및 조합합성물(combinatorial synthesis) 등과 같은 유기 재료들을 활용하는 다수의 바이오 기술 애플리케이션들이 존재한다. OLED는 통상적으로 두 개 이상의 얇고 적어도 부분적으로는 전도성 유기 층들(예컨대, 전기적으로 전도성을 가지는 정공 운반 폴리머 층(HTL들) 및 빛을 방사하는 발광 폴리머 층)로 구성되고, 상기 전도성 유기 층들은 애노드와 캐소드 사이에 끼워진다. 제공되는 미래 잠재성 하에서, 애노드는 정공들을 전도성 폴리머 층에 주입하고, 반면에 캐소드는 전자들을 발광 폴리머 층에 주입한다. 주입된 정공들 및 전자들 각각은 반대로 하전된 전극을 향해 이동하고 발광 폴리머 층에서 여기자(exciton)를 형성하며 재결합한다. 여기자는 방사선의 방사에 의해 더 낮은 에너지 상태로 릴렉싱 되고 처리시 빛을 방사한다. 유기 트랜지스터들 및 유기 센서들과 같은 다른 유기 전자 디바이스들 또한 통상적으로 전도성 유기(폴리머) 층 및 다른 유기 층들을 포함할 것이다. 이러한 다수의 OLED들 또는 다른 유기 전자 디바이스들은 기판, 예컨대 디스플레이 시스템 내의 기판상에 패턴으로 배열될 수 있다. 기판상에서 유기 전자 디바이스들을 패터닝(patterning)하는 한 가지 방법은 포토-리소그래피(photo-lithography)를 이용하여 포켓(pocket)들을 생성한 다음 잉크젯 인쇄로서 공지된 공정을 수행하는 것이다. 잉크젯 인쇄를 위한 포켓들을 정의하기 위한 감광층(photo-resist)의 사용은 특허 공개 공보("Organic Electroluminescent Device and Method of Manufacturing Thereof", 출원번호 US2002/0060518 A1)에 개시되어 있다. 잉크젯 인쇄에서, 폴리머 또는 유기 용액(solution)은 상기 용액의 작은 방울들을 인쇄 헤드로부터의 포캣들에 방출함으로써 증착된다. 잉크젯 인쇄의 한 가지 공통 애플리케이션은 컬러 디스플레이를 제조하기 위하여 (RGB 패터닝된 픽셀들과 같은) 다중컬러 OLED 픽셀들의 패터닝이다. 도 1은 용액을 증착하기 위해 사용되는 종래 기술에 따른 잉크젯 인쇄 시스템을 나타낸다. 도 1에서, 제조중인 OLED 디스플레이는 기판(109)과 상기 기판(109)상의 애노드(112)를 포함한다. 뱅크 구조들(bank structures)(115)이 애노드(112) 위에 있다; 상기 뱅크 구조는 틈들(apertures)(118)을 갖고 상기 틈들(118)을 통과하여 애노드가 노출된다(상기 틈들(118)은 포켓들 또는 라인들일 수 있다). HTL들(121)은 애노드(112)의 노출된 일부분상에 있다. 발광 폴리머 층들(122)은 HTL들(121)상에 있다. 여기서, 발광 폴리머들을 포함하는 용액의 방울들(124)을 HTL들 위로 방출하고 그런 다음에 상기 발광 폴리머 용액이 건조되도록 함으로써 발광 폴리머 층들(122)은 형성된다. 발광 폴리머 용액은 인쇄 헤드(130)의 노즐들(nozzles)(127)을 통과해 방출된다. 만일 발광 폴리머 층들(122)이 애노드(112) 위에 바로 증착된다면 비록 발광 폴리머 층들(122)이 평평하거나 또는 균일한 건조 프로파일(drying profile)을 가질지라도, 발광 폴리머 층들(122)이 HTL들(121)의 상부상에서 건조되므로 HTL들(121)의 존재는 발광 폴리머 층들의 프로파일에 영향을 끼칠 것이다. 따라서, HTL들(121)과 발광 폴리머 층들 모두가 평평하면서 균일한 프로파일을 가지는 것은 중요하다. HTL들(121)은 통상적으로 현재 기술 수준 하에서 도 2(a)에 도시된 바와 같은 매우 비-균일하고 오목한 프로파일들을 가진다. 관찰될 수 있는 바와 같이, 건조 패턴(drying pattern)은 매우 비-균일하고, 한 방울의 전도성 폴리머 용액을 나타내는 방울(200)의 가장자리들 상에 축적물(piling up)을 나타낸다. 이것은 방울(200)의 상이한 영역들에서의 증발(evaporation) 속도가 상이함에 기인하고, 그 결과로 중앙으로부터 방울(200)의 가장자리들을 향해 이러한 물질이 이동하도록 유발하는 표면장력(surface tension) 변동(variation)들이 생기며, 그에 따라 중앙에서보다는 가장자리에서 더 많은 물질의 최종 증착이 일어난다. 이러한 현상은 일반적으로 마랑고니(Marangoni) 효과로서 언급된다. 상기 현상의 일반적인 예로는 중심에서보다 얼룩(stain)의 가장자리들 상에서 더 두드러져 보이는(색이 더 어두운) 커피 얼룩의 건조를 들 수 있다. 방울(210)의 경우와 같이 수직 기울기 감광층 뱅크들(normal sloping photo-resist banks)이 있을 경우, 건조시 방울(210)의 프로파일 내에는 여전히 상당한 비-균일성(non-uniformity)이 존재한다. 디바이스의 유용한 부분에 영향을 끼치는 축적물이 가장자리들에 있다. 건조된 막(film)의 두께가 증가하고 덜 균일해짐에 따라, 막(film)의 상기 부분을 통과하는 전류는 감소하여, 이러한 부분들로부터 방사되는 빛이 적어지게 된다. 이는 막(film)의 비-균일한 영역들에 기인한 것으로, 전기적 특성들은 매우 일정한 상태로 유지되지 못한다. 이는 도시된 바와 같이 수용될 수 있는 디바이스 성능 관점에서 실제로 유용할 수 있는 막(film)이 더 적어지도록 한다. 도 2(b)는 표면 상에서 액체 용액의 건조와 연관된 힘(force)들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 액체 용액은 매우 미세한 입자들(더 작은 분자들)을 포함하고, 상기 입자들은 용액을 표면을 향해 끌어당기는 대수롭지 않은 중력 효과를 갖는다. 방울들의 가장자리들에서, 모세관 현상 및 표면장력들(capillary and surface tension forces)은 방울을 끌어당겨 용액을 가장자리로 끌어당기고 이에 따라 상기 가장자리들에서 건조된 재료의 축적물을 유도한다. 도시된 바와 같이, 막(film)이 건조되었을 경우, 프로파일은 매우 불균일하고 마랑고니 효과로 인해 중앙에서보다 가장자리들에서 더 두껍다. 두께에 있어서 더욱 균일하고 그에 따라 통상적으로 관찰되는 것보다 평평한(flatter) 프로파일을 가지는 전도성 폴리머 막(film)들을 제조하는 것이 요구된다.