JP4400888B2 - レーザ照射装置及びレーザ熱転写法 - Google Patents

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Description

本発明は,レーザ照射装置及びレーザ熱転写法に関する。
一般に,平板表示素子である有機電界発光素子は,アノード電極と,カソード電極と,アノード電極とカソード電極との間に介在する有機膜層とを含む。このような有機電界発光素子は,有機膜層,特に,発光層を構成する物質によって,高分子有機電界発光素子と低分子有機電界発光素子とに分けられる。
かかる有機電界発光素子においてフルカラー化を具現するためには,発光層をパターニングしなければならない。発光層をパターニングするための方法として,低分子有機電界発光素子の場合,シャドーマスク(shadow mask)を使用する方法が挙げられ,高分子有機電界発光素子の場合,インクジェットプリント(ink−jet printing)またはレーザによる熱転写法(Laser Induced Thermal Imaging;以下,LITIという)が挙げられる。これらのうちLITIは,有機膜層を微細にパターニングすることができ,大面積に使用することができ,高解像度に有利であるという長所があるだけでなく,インクジェットプリントがウェット工程であるのに対して,LITIは,ドライ工程であるという長所がある。
このようなLITIは,レーザを用いた転写方法であって,これを利用して有機膜層などを形成するためには,少なくとも光源,基板及びドナー基板を必要とする。光源としては,レーザ照射装置から生じるレーザビームを利用する。関連従来技術が,特許文献1,特許文献2,特許文献3及び特許文献4に開示されている。
図1は,従来技術に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。
図1を参照すれば,所定の素子が設けられたアクセプタ基板160上に,ドナー基板150がラミネーションされている。ドナー基板150は,ベース基板151と,ベース基板151に接して位置する光熱変換層(LTHC;Light−To−Heat Conversion)152と,光熱変換層152に接して位置する転写層153とから構成される。
この際,ドナー基板150上に照射される光源として,レーザ照射装置100から発生するレーザビームを使用する。
レーザ照射装置100は,レーザ発生器110と,パターニングされたマスク120と,プロジェクションレンズ130とを備えている。
レーザ発生器110を用いてベース基板151の所定領域にレーザビーム140を照射する。この際,レーザ発生器110から発生するレーザビーム140は,パターニングされているマスク120を通過し,通過したレーザビーム140は,プロジェクションレンズ130により屈折し,ベース基板151上に照射される。マスク120のパターニングされていない部分では,レーザビーム140が遮断される。
ベース基板151の所定領域に照射されたレーザビーム140は,光熱変換層152に吸収され,熱エネルギーに変換される。吸収された熱エネルギーにより光熱変化層152からガスが発生し,これにより,光熱変換層152が膨らむ。膨らんだ光熱変化層152は,転写層153をアクセプタ基板160上に密着させる。密着された転写層153は,ドナー基板150内の結合が切り離され,アクセプタ基板160上に転写される。
韓国特許出願第1998−51844号明細書 米国特許第5,998,085号明細書 米国特許第6,214,520号明細書 米国特許第6,114,088号明細書
この時,伝達された熱エネルギーにより転写層153の温度が過度に高く上昇すると,転写層153の劣化が生じることがある。これを防止するために,高強度のレーザビームを使用すれば,転写層153が劣化するのを防止することはできるが,アクセプタ基板160の段差が形成されている部分では,転写層が結合されず,転写がされていない部分が発生するようになる。これをエッジオープン不良(edge open),または未転写不良という。これは,レーザビームが短時間に照射されるので,光熱変換層152の温度がまだ十分に上昇しておらず,容易に変形しないからである。
そこで,本発明は,上記問題に鑑みてなされたものであり,本発明の目的とするところは,LITIを用いた転写工程において転写層が劣化するのを防止することができ,アクセプタ基板の段差が存在する部分でも,転写を良好に行うことができる,新規かつ改良されたレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,転写パターンに対応してパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,ドナー基板の所定領域に位置する転写層を選択的に変形させる予熱用レーザ発生器と;転写パターンがパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,ドナー基板の所定領域に位置し,かつ,予熱用レーザ発生器のレーザビームにより選択的に変形された転写層を,ドナー基板からアクセプタ基板上に選択的に転写するパターニング用レーザ発生器と;を備えることを特徴とする,レーザ照射装置が提供される。また,上記予熱用レーザ発生器は,パターニング用レーザ発生器に対し,レーザビームのスキャン方向前方に配設されてもよい。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,予熱用レーザ発生器を用いて,転写パターンに対応してパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,ドナー基板の所定領域に位置する転写層を選択的に変形させる段階と;パターニング用レーザ発生器を用いて,転写パターンがパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,かつ,ドナー基板の所定領域に位置し,予熱用レーザ発生器のレーザビームにより選択的に変形された転写層を,ドナー基板からアクセプタ基板上に選択的に転写する段階と;を含むことを特徴とする,レーザ熱転写法が提供される。
また,レーザ照射装置は,予熱用レーザ発生器の下方に配置されるビームシェイピング装置をさらに備えてもよい。
また,パターニング用レーザ発生器及び予熱用レーザ発生器は,互いに異なる波長のレーザビームを発生させてもよい。
また,パターニング用レーザ発生器から発生するレーザビームは,予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームよりさらに大きい強度を有してもよい。
また,パターニング用レーザ発生器及び予熱用レーザ発生器は,照射される領域において互いに重なる部分を有するように,各々レーザビームを発生させてもよい。
ドナー基板は,ベース基板と,ベース基板上に位置する光熱変換層(LTHC)と,光熱変換層上に位置する転写層とを備えてもよい。
また,予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームは,光熱変換層の温度を転写層のガラス転移温度(Tg)まで上昇させてもよい。
また,ドナー基板は,光熱変換層と転写層との間に位置するバッファ層をさらに備えてもよい。
また,予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームは,バッファ層の温度を転写層のガラス転移温度(Tg)以下まで上昇させてもよい。
また,アクセプタ基板上には,有機電界発光素子を構成する画素電極が設けられてもよい。
また,転写層は,有機物質より構成されてもよい。
以上説明したように本発明によるレーザ照射装置及びレーザ熱転写法によれば,LITIを用いた転写工程において,転写層が劣化するのを防止することができると同時に,アクセプタ基板の段差が存在する部分でもエッジオープン不良が発生することなく,転写を良好に行うことができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず,本発明の第1の実施形態にかかるレーザ照射装置及びレーザ熱転写法について説明する。図2A及び図2Bは,本発明の第1実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。
図2Aを参照すれば,アクセプタ基板160上にドナー基板150がラミネーションされている。ドナー基板150は,アクセプタ基板160全体を覆うことができる程度の大きさを有することが好ましいが,必要に応じて,アクセプタ基板160より小さい大きさを有するものを使用してもよい。
アクセプタ基板160上には,有機電界発光素子を構成する所定の素子が設けられている。すなわち薄膜トランジスタと,その上に位置する平坦化膜と,該平坦化膜上に位置する画素電極とが設けられることができる。
ドナー基板150は,有機電界発光素子用ドナー基板である。すなわちベース基板151と,ベース基板151に接して位置する光熱変換層(LTHC;Light−To−Heat Conversion)152と,光熱変換層152に接して位置する転写層153とから構成されることができる。
ベース基板151は,透明性高分子よりなる。このような高分子には,ポリエチレン,テレフタレートのようなポリエステル,ポリアクリル,ポリエポキシ,ポリエチレン,ポリスチレンなどを使用することができる。
光熱変換層152は,光源,すなわちレーザビームを吸収し,熱に変換する層であって,レーザビーム吸収物質が含まれている有機膜,金属,又はこれらの複合層のうち1つを使用して構成されることができる。
光熱変換層152に隣接する位置にガス生成層(図示せず)を形成することができる。ガス生成層は,光または熱を吸収すれば,分解反応を起こして窒素ガスや水素ガスなどを放出することによって,転写エネルギーを提供する役目をし,四硝酸ペンタエリスリット(PETN),トリニトロトルエン(TNT)などから選択された物質よりなることができる。ガス生成層は,光熱変換層152から熱を伝達されなければならないので,光熱変換層152の上部又は下部に隣接して配置されたり,光熱変換層152を構成する物質と混合して,1つの層を構成することができる。
転写層153は,アクセプタ基板160上にパターニングされる物質膜であって,有機物質よりなる。ドナー基板150を使用して有機電界発光素子を製造する場合,ドナー基板150は,正孔注入層用有機膜,正孔輸送層用有機膜,発光層用有機膜,正孔抑制層用有機膜,電子輸送層用有機膜及び電子注入層用有機膜よりなる群から選択される1種の単層膜または2種以上の多層膜構造を有する。さらに,有機膜は,高分子物質または低分子物質である。一方,転写層153は,押出,スピンコート,ナイフコート,真空蒸着及びCVD(Chemical Vapor Deposition)よりなる群から選択される1つの方法を使用して形成される。
光熱変換層152と転写層153との間には,バッファ層(図示せず)をさらに形成することができる。バッファ層は,転写パターン特性が向上するように,転写層153との接着力を制御する役目をする。
ドナー基板150は,上記ベース基板,光熱変換層,転写層,ガス生成層,及びバッファ層のみならず,多様な用途を有する層をさらに備えることができ,その用途に応じて,積層構造を変更して使用することができる。
アクセプタ基板160上にラミネーションされているドナー基板150の所定領域に,レーザビームを照射し,転写層153をアクセプタ基板160上に転写させる。
この際,ドナー基板150上に照射される光源として,レーザ照射装置200から発生するレーザビームを使用する。
レーザ照射装置200は,レーザ発生器210を備えている。本実施形態では,パターニング用レーザ発生器211と予熱用レーザ発生器212とを備えたレーザ発生器210を採用している。
パターニング用レーザ発生器211は,転写層153をドナー基板150から切り離して,アクセプタ基板160上に転写させ,所定のパターンを形成するのに必要なレーザビーム240を発生させる。したがって,パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240の強度は,転写層153内の結合を切ることができる程度の強度を有する。
予熱用レーザ発生器212は,ドナー基板150を予熱させるレーザビーム245を発生させる。すなわち光熱変換層152やバッファ層を一定の温度まで予め加熱して,変形を容易にする。
予熱用レーザ発生器212から発生するレーザビーム245は,光熱変換層152により吸収され,熱に変換される。この際,発生する熱により光熱変換層152の温度が上昇するので,転写層153のガラス転移温度(Tg)まで上昇するようにレーザビーム245を照射する。ガラス転移温度とは,物質が軟化する温度を言い,ガラス転移は,高分子物質において起こる現象である。すなわち高分子物質は,ガラス転移温度以上の温度ではゴム状態のように作用し,ガラス転移温度以下の温度ではガラスのように堅く且つ壊れやすい状態に作用する。
したがって,転写層153のガラス転移温度まで温度が上昇した光熱変換層152から転写層153に熱が伝達され,転写層153は,変形が容易な状態に維持される。しかし,必ずしも光熱変換層152の温度を,転写層153のガラス転移温度まで上昇させる必要はなく,転写層153の変形が容易な場合には,転写層153のガラス転移温度以下の温度まで上昇させても構わない。
光熱変換層152と転写層153との間にバッファ層を形成する場合には,バッファ層の温度を転写層153のガラス転移温度まで上昇させる。
したがって,パターニング用レーザ発生器211から発生する高強度のレーザビーム240が照射されても,予熱用レーザ発生器212から発生するレーザビーム245によりドナー基板150が容易に変形するので,アクセプタ基板160の段差が形成されている部分でも,転写を良好に行うことができる。
パターニング用レーザ発生器211の下方には,パターニングされたマスク220が配置されていて,マスク220の下方には,プロジェクションレンズ230が配置されている。
パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240は,パターニングされているマスク220を通過し,通過したレーザビーム240は,プロジェクションレンズ230により屈折し,ベース基板151上に照射される。マスク220のパターニングされてない部分では,レーザビーム240が遮断される。
予熱用レーザ発生器212の下方には,ビームシェイピング装置235が配置されている。ビームシェイピング装置235には,フライアイレンズ(fly eye lens)や円筒形レンズ(cylindrical lens)などが設けられていてもよい。したがって,パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240は,ビームシェイピング装置235を介して均一の強度を有するようになり,一定の形態,例えば,四角形または円形などの形態にシェイピングされる。
パターニング用レーザ発生器211及び予熱用レーザ発生器212は,各々ドナー基板150のベース基板151上にレーザビーム240,245を照射する。
予熱用レーザ発生器は,パターニング用レーザ発生器に対し,レーザービーム240,245のスキャン方向前方に配設される。これにより,予熱用レーザ発生器から発生するレーザビーム245は,ドナー基板150を予め加熱し,パターニング用レーザ発生器から発生するレーザビーム240が転写層153の温度を上昇させるのを容易にする。
発生する各々のレーザビーム240,245は,互いに異なる波長を有することが好ましい。特に,パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240の強度が,予熱用レーザ発生器212から発生するレーザビーム245の強度よりさらに大きい。パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240は,転写層153内の結合を切るのに使われるので,ドナー基板150を予め加熱するのに使われるレーザビーム245より強度がさらに大きい。
図2Bは,ドナー基板上に照射されるレーザビームを示す図である。
図2Bを参照すれば,パターニング用レーザ発生器211から発生するレーザビーム240は,パターニングされたマスク220により一定のパターンを有するマルチビームであって,ベース基板151上に照射される。
他方,予熱用レーザ発生器212から発生するレーザビーム245は,ビームシェイピング装置235により四角形状を成す単一のレーザビーム245にシェイピングされ,照射される。
この際,レーザビーム240,245は,互いに重なる領域246を有する。レーザ照射装置200は,矢印方向にスキャンしながら転写工程を進行するので,ドナー基板150を予熱すると同時に,転写層150をアクセプタ基板160上に転写させることができる。
レーザビーム240,245が互いに重なる領域を有しない場合,ドナー基板150を予熱した後,一定時間後にパターニングされるので,ドナー基板150の温度低下が生じることがある。
これにより,アクセプタ基板160上に,所望のパターンを有する層を転写させることができる。特に,アクセプタ基板160上に,有機電界発光素子を構成する画素電極が設けられている場合には,アクセプタ基板160上に有機発光層などを転写させることができる。
(第2の実施形態)
次に,本発明の第2の実施形態にかかるレーザ照射装置及びレーザ熱転写法について説明する。図3A及び図3Bは,本発明の第2実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。
図3Aを参照すれば,アクセプタ基板160上にドナー基板150がラミネーションされている。レーザ照射装置300は,レーザ発生器310を備えている。
パターニング用レーザ発生器311の下方には,パターニングされたマスク320が配置されていて,マスク320の下方には,プロジェクションレンズ330が配置されている。
予熱用レーザ発生器312の下方には,パターニングされたマスク325が配置されていて,マスク325の下方には,プロジェクションレンズ335が配置されている。
パターニング用レーザ発生器311及び予熱用レーザ発生器312から発生するレーザビーム340,345は,パターニングされているマスク320,325を通過し,通過したレーザビーム340,345は,プロジェクションレンズ330,335により屈折し,ベース基板151上に照射される。マスク320,325のパターニングされていない部分では,レーザビーム340,345が遮断される。
本実施形態では,予熱用レーザ発生器312の下方に,パターニングされたマスク325及びプロジェクションレンズ335が配置されている。したがって,レーザビーム345をマルチビームで照射している。
図3Bを参照すれば,パターニング用レーザ発生器311から発生するレーザビーム340及び予熱用レーザ発生器312から発生するレーザビーム345がマルチビームで照射されていることが分かる。
この際,レーザビーム340,345は,互いに重なる領域346を有する。
本実施形態は,以上の事項を除いて,本発明の第1実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法と同様である。
以上説明したように,本発明の実施形態によれば,LITIを用いた転写工程においてパターニング用レーザ発生器及び予熱用レーザ発生器を備えたレーザ照射装置を利用する。パターニング用レーザ発生器から発生する高強度のレーザビームを利用することによって,転写層が劣化するのを防止することができると同時に,予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームで予熱することによって,アクセプタ基板の段差が存在する部分でもエッジオープン不良が発生することなく,転写を良好に行うことができるという利点がある。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
従来技術に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。 本発明の第1実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。 本発明の第1実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。 本発明の第2実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。 本発明の第2実施形態に係るレーザ照射装置及びレーザ熱転写法を説明する模式図である。
符号の説明
150 ドナー基板
151 ベース基板
152 光熱変換層
153 転写層
160 アクセプタ基板
200,300 レーザ照射装置
210,310 レーザ発生器
211,311 パターニング用レーザ発生器
212,312 予熱用レーザ発生器
220,320,325 マスク
230,330,335 プロジェクションレンズ
235 ビームシェイピング装置
240,245,340,345 レーザビーム
246,346 パターニング用レーザ発生器から発生するレーザビームと予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームが互いに重なる領域

Claims (16)

  1. 転写パターンに対応してパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,前記ドナー基板の所定領域に位置する転写層を選択的に変形させる予熱用レーザ発生器と;
    前記転写パターンがパターニングされたマスクを介して前記ドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,前記ドナー基板の所定領域に位置し,かつ,前記予熱用レーザ発生器のレーザビームにより選択的に変形された前記転写層を,前記ドナー基板からアクセプタ基板上に選択的に転写するパターニング用レーザ発生器と;
    を備えることを特徴とする,レーザ照射装置。
  2. 前記予熱用レーザ発生器の下方に配置されるビームシェイピング装置をさらに備えることを特徴とする,請求項1に記載のレーザ照射装置。
  3. 前記パターニング用レーザ発生器及び前記予熱用レーザ発生器は,互いに異なる波長のレーザビームを発生させることを特徴とする,請求項1または2に記載のレーザ照射装置。
  4. 前記パターニング用レーザ発生器から発生するレーザビームは,前記予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームよりさらに大きい強度を有することを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  5. 前記パターニング用レーザ発生器及び前記予熱用レーザ発生器から各々発生するレーザビームは,照射される領域において互いに重なる部分を有することを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  6. 予熱用レーザ発生器を用いて,転写パターンに対応してパターニングされたマスクを介してドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,前記ドナー基板の所定領域に位置する転写層を選択的に変形させる段階と;
    パターニング用レーザ発生器を用いて,前記転写パターンがパターニングされたマスクを介して前記ドナー基板の所定領域にレーザビームを照射し,かつ,前記ドナー基板の所定領域に位置し,前記予熱用レーザ発生器のレーザビームにより選択的に変形された前記転写層を,前記ドナー基板からアクセプタ基板上に選択的に転写する段階と;
    を含むことを特徴とする,レーザ熱転写法。
  7. 前記レーザ照射装置は,前記予熱用レーザ発生器の下方に配置されるビームシェイピング装置をさらに備えることを特徴とする,請求項6に記載のレーザ熱転写法。
  8. 前記パターニング用レーザ発生器及び前記予熱用レーザ発生器は,互いに異なる波長のレーザビームを発生させることを特徴とする,請求項6または7に記載のレーザ熱転写法。
  9. 前記パターニング用レーザ発生器から発生するレーザビームは,前記予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームよりさらに大きい強度を有することを特徴とする,請求項6〜8のいずれかに記載のレーザ熱転写法。
  10. 前記パターニング用レーザ発生器及び前記予熱用レーザ発生器は,照射される領域において互いに重なる部分を有するように,前記レーザビームを各々発生させることを特徴とする,請求項6〜9のいずれかに記載のレーザ熱転写法。
  11. 前記ドナー基板は,前記ベース基板と,前記ベース基板上に位置する光熱変換層(LTHC)と,前記光熱変換層上に位置する前記転写層とを備えることを特徴とする,請求項6〜10に記載のレーザ熱転写法。
  12. 前記予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームは,前記光熱変換層の温度を前記転写層のガラス転移温度(Tg)まで上昇させることを特徴とする,請求項11に記載のレーザ熱転写法。
  13. 前記ドナー基板は,前記光熱変換層と前記転写層との間に位置するバッファ層をさらに備えることを特徴とする,請求項11に記載のレーザ熱転写法。
  14. 前記予熱用レーザ発生器から発生するレーザビームは,前記バッファ層の温度を前記転写層のガラス転移温度(Tg)まで上昇させることを特徴とする,請求項13に記載のレーザ熱転写法。
  15. 前記アクセプタ基板上には,有機電界発光素子を構成する画素電極が設けられていることを特徴とする,請求項11〜14のいずれかに記載のレーザ熱転写法。
  16. 前記転写層は,有機物質よりなることを特徴とする,請求項15に記載のレーザ熱転写法。
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