JP4414330B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関し、より詳しくは、ＬＩＴＩ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）を用いた有機膜層パターンの形成時、空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を備えたレーザーの照射装置を用いて前記有機膜層パターンを形成する方法に関する。

一般的に、平板表示素子である有機エレクトロルミネッセンス素子は、アノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極とカソード電極との間に介在された有機膜層とを含む。前記有機膜層は、最小限発光層を含み、前記発光層以外にも、正孔注入層と、正孔輸送層と、電子輸送層と、電子注入層とを更に含むことができる。このような有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記有機膜層、特に、前記発光層を成す物質によって、高分子有機エレクトロルミネッセンス素子と低分子有機エレクトロルミネッセンス素子とで分けられる。

このような有機エレクトロルミネッセンス素子においてフルカラー化を具現するためには、前記発光層をパターニングしなければならないが、前記発光層をパターニングするための方法として、低分子有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、シャドーマスク（Ｓｈａｄｏｗ Ｍａｓｋ）を使う方法があり、高分子有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、インクジェット・プリンティング（Ｉｎｋ−Ｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）又はレーザーによる熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、以下、ＬＩＴＩと称する。）がある。この中で、前記ＬＩＴＩは、前記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メリットがあるだけではなく、前記インクジェット・プリンティングが湿式工程であるに対し、これは乾式工程であるというメリットがある。

このようなＬＩＴＩによる有機膜層パターンの形成方法は、少なくともレーザー発生器、有機エレクトロルミネッセンス素子基板及びドナー基板を要する。前記基板上に有機膜層をパターニングすることは、前記レーザー発生器から発されたレーザービームが前記ドナー基板の光−熱変換層に吸収され、熱エネルギーに変換されて、前記熱エネルギーによって転写層を成す物質が前記基板上に転写されながら行われる。これは、特許文献１、２、３及び４に開示されている。

前記有機膜層パターンを形成するためには、前記レーザービーム、すなわち、入射光を均質に調節する必要があり、形成しようとする形状通りパターニングをする必要がある。これのために、フレネルレンズのようなビームホモジナイザーを使っている。しかし、この場合、定められた形態の入射光に対してのみビームホモジナイザー役目をし、多様な形態を持つ入射光に対してはビームホモジナイザーとしての役目を果たせないという問題点がある。
大韓民国特許出願公開第１９９８−５１８４４号明細書 米国特許第５９９８０８５号明細書 米国特許第６２１４５２０号明細書 米国特許第６１１４０８８号明細書

本発明が達成しとうとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点を解決するためのもので、ＬＩＴＩを用いて有機膜層パターンを形成する際に、空間光変調器を用いることで、多様な形態を持つ入射光を均質に調節し、かつ、所望の形態のプロファイルを持つレーザービームに調節して、有機膜層パターンを形成することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することにその目的がある。

前記技術的課題を達成するために、本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供する。前記製造方法は、画素電極が形成された基板を提供する段階と、前記基板の全面にドナー基板をラミネーション（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）する段階と、空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を備えたレーザーの照射装置を用いて前記ドナー基板の所定領域にレーザービームを照射して、前記基板上に有機膜層パターンを形成する段階とを含む。これにより、多様な形態を持つ入射光を均質に調節し、かつ、所望の形態のプロファイルを持つレーザービームに調節して、有機膜層パターンを形成することができる。

前記空間光変調器は、少なくとも２つ以上の空間光変調器がアレイ（ａｒｒａｙ）されていることができる。

前記空間光変調器として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器を使用することができ、少なくとも２つ以上のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器がアレイされていることを使用することができる。

前記レーザーの照射装置は、レーザー発生器と、前記レーザー発生器の下部に位置し、前記レーザー発生器で発生されて入射されるレーザービームを変調する空間光変調器と、前記空間光変調器の下部に位置するプロジェクションレンズ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ）とを含むことができる。前記レーザー発生器は、少なくとも２つ以上のレーザー発生器がアレイされていることを使用することができる。

前記レーザー発生器で発生されて入射されるレーザービームは、ガウシアンビーム形態を持つレーザービームであることができる。

前記レーザー発生器として、レーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を使用することができ、少なくとも２つ以上のレーザーダイオードがアレイされていることを使用することができる。

前記画素電極上に有機膜層パターンを形成する段階は、Ｎ_２雰囲気又は真空雰囲気でなされることができる。

前記形成される有機膜層パターンは、発光層、正孔注入層、正孔伝達層、電子伝達層及び電子注入層からなる群より選ばれる１種の単一層であってもよく、又は２種以上の多重層であってもよい。

前述したように、本発明によれば、ＬＩＴＩを用いて有機膜層パターンを形成するにおいて、空間光変調器を用いている。これにより、多様な形態を持つ入射光を均質に調節することができ、所望の形態のプロファイルを持つレーザービームを形成することができ、マスクを使わなくても、有機膜層パターンを形成することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供するという利点がある。

以下、本発明をより具体的に説明するために、本発明に係る望ましい実施例を添付した図面を参照して説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されることなく、他の形態で具体化されることもできる。

図１は、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を説明する概略図である。

図１を参照すると、画素電極が形成された基板１１０が提供される。続いて、前記画素電極が形成された基板１１０上に有機膜層１３０が形成されたドナー基板１２０がラミネーションされる。前記有機膜層１３０が形成されたドナー基板１２０は、真空吸着又は加圧ローラー等によって前記基板１１０上にラミネーションされる。

続いて、空間光変調器が備えられたレーザーの照射装置１００を用いて、前記ドナー基板１２０上にレーザービーム１５０を照射して、前記画素電極が形成された基板１１０上に有機膜層パターンを形成する。

前記有機膜層パターンを形成する工程は、Ｎ_２雰囲気でなされることができる。一般大気中には、酸素成分が存在するため、転写される前記有機膜層パターンが酸化される恐れがあるので、酸素成分を取り除いた窒素雰囲気で前記転写工程を行える。また、前記転写工程は、真空雰囲気でなされることができるので、前述したラミネーティング工程時、ドナー基板と基板との間の気泡発生を抑制できるという効果がある。

前記転写工程で形成される有機膜層パターンは、発光層、正孔注入層、正孔伝達層、電子伝達層及び電子注入層からなる群より選ばれる１種の単一層であってもよく、また、２種以上の多重層であってもよい。

この時、前記レーザーの照射装置１００は、レーザー発生器１４０、空間光変調器１６０及びプロジェクションレンズ５７０を含んでいる。前記空間光変調器１６０は、前記レーザー発生器１４０の下部に位置し、前記レーザー発生器で発生されて入射されるレーザービームを変調することで、前記レーザービームを均質に調節し、かつ、所望の形状のプロファイルを持つように調節する。前記空間光変調器１６０によって変調された前記レーザービーム１５０は、前記空間光変調器１６０の下部に形成されている前記プロジェクションレンズ１７０を通して屈折されて、前記ドナー基板１１０上に照射されることで、前記基板１１０上に有機膜層パターンを形成する。

詳細に説明すると、前記空間光変調器１６０は、光情報処理、プロジェクションディスプレイ、ビデオ及びグラフィックスモニター、テレビ及び電子写真グラフィックプリンティング分野で多様な応用で知られている。前記空間光変調器１６０は、入射光を空間パターンに変調させて、電気又は光入力に対応する均質な光を形成するデバイスである。入射光は、位相、強さ、偏光又は方向が変調されることができる。光変調は、多様な電子−光又は磁気−光効果を示す多様な物質及び表面変形によって光を変調させる物質により達成できる。

前記空間光変調器１６０の主要形態として、液晶、光屈折、磁気光及び変形可能なミラー装置などが現在使われている。

図２は、空間光変調器による変調を説明する概略図であり、図３は、本発明に係る空間光変調器による変調により得られるレーザービームの均質化を説明する模式図である。

図２を参照すると、空間光変調器２６０内の回折格子２１０が柱状に形成されており、前記回折格子２１０に電圧をかけている。Ｔは、前記回折格子間の距離、ａは、前記回折格子の幅、ｄは、反射面の深さを示す。

前記回折格子２１０に電圧をかけると、前記反射面２２０を成している物質が変形を起こして、変形される形状及び反射面の深み（ｄ）によって入射光の反射効率が変わる。すなわち、前記回折格子２１０に高い電圧をかけると、前記反射面の深み（ｄ）が大きくなって、入射光の反射効率が低下し、これと反対に、低い電圧をかけると、前記反射面の深み（ｄ）が小くなって、入射光の反射効率が高くなる。前記回折格子２１０に電圧をかけなければ、全反射が起きることになる。

したがって、前記回折格子２１０に加える電圧の大きさを調節して、入射光の反射効率を調節することで、入射光を均質に変調することができる。

また、回折格子間の間隔（Ｔ）と回折格子の幅（ａ）との差（Ｔ−ａ）を調節することで、入射光の反射効率を調節することができる。すなわち、前記回折格子間の間隔と回折格子の幅との差（Ｔ−ａ）を大きくすると、前記反射面の深み（ｄ）が小さくなり、その反対に、前記回折格子間の間隔と回折格子の幅との差（Ｔ−ａ）を小さくすると、前記反射面の深み（ｄ）が大きくなることを利用して、前記入射光の反射効率を調節することができる。

前記空間光変調器は、少なくとも２つ以上の空間光変調器をアレイして使用することができ、これにより、より効率的に入射光を変調することができる。

前記レーザー発生器も、少なくとも２つ以上のレーザー発生器をアレイして使用することができ、これにより、多い量の入射光を変調することができる。

図２では、前記反射面２２０が波形状を成していることを例示しているが、ここに限定されることなく、多様な形状で変形されることを使用することができる。

図３を参照すると、入射光としてガウシアン形態を持つレーザービームが空間光変調器３６０に照射されている。前記ガウシアン形態のレーザービームは、その中心部はエネルギーが高く、その周辺部に行くに従ってエネルギーが小さくなる形態のレーザービームである。

前記空間光変調器３６０にガウシアン形態の入射光が照射されると、図２で説明したような原理によって前記入射光が変調される。この時、変調された光は、均質に変調されたことが分かる。

図４は、本発明に係るデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器による変調により得られるレーザービームのビームプロファイルを説明する模式図である。

図４を参照すると、前記デジタルマイクロミラーデバイス４６０は、空間光変調器の一類型であり、移動型マイクロミラーの高密度アレイ（図示せず）で構成された空間光変調器である。前記デジタルマイクロミラーデバイス４６０は、少なくとも２つ以上のデジタルマイクロミラーデバイス型空間光変調器（以下、ＤＭＤとする。）がアレイされたことを使用して効率的に入射光を変調することができる。

入射光は、均質なレーザービームであり、前記入射光は、前記ＤＭＤに入射されて球面波形状のプロファイルを持つレーザービームに変調された。

詳細に説明すると、それぞれのミラーは、前記ＤＭＤアレイの中の一セルを形成して、双安定を達成し、言い換えれば、２つの位置のいずれかで安定し、ミラーアレイ上に照射される入射光は、２方向のいずれかの方向に反射される。ある一つの安定した「ｏｎ」ミラーの位置からそのミラーへの入射光は、プロジェクトレンズに反射されてドナー基板上に集束される。他の一つの「ｏｆｆ」ミラーの位置からそのミラー上に照射された入射光は、光吸収器（図示せず）に反射する。アレイのそれぞれのミラーは、プロジェクトレンズ又は光吸収器へ直接入射光を照射するように個別制御される。

前記「ｏｎ」ミラー位置から入射された入射光は、補強干渉が起きて、パルス波形状のプロファイルを持つように変調され、前記「ｏｆｆ」ミラー位置からそのミラー上に照射された入射光は、相殺干渉が起きて消滅され、変調された光は、全体的に球面波形状のプロファイルを持つレーザービームに変調されたことが分かる。

本実施例では、球面波形状のプロファイルを持つレーザービームに変調されることを例示したが、図１からも分かるように、反射面を成している物質が変形される形状、反射面の深さなどを調節して、所望の形状のプロファイルを持つように入射光を変調することができる。

図５は、本発明に係るレーザーダイオードで発生したレーザービームのデジタルマイクロミラーデバイス型空間光変調器による変調により得られるビームプロファイルを説明する模式図である。

図５を参照すると、本実施例では、レーザー発生器として、レーザーダイオード（図示せず）を用いており、前記レーザーダイオードは、少なくとも２つ以上のレーザーダイオードがアレイされていることを使用することができる。前記レーザーダイオードアレイで発生された入射光は、不均一なレーザービームであることが分かり、ＤＭＤ５６０に照射されて変調された光は、球面波形状のプロファイルを持つように変調することができる。

前述したことを除いては、図４で説明した内容と同様である。

前述したように、空間光変調器が備えられたレーザーの照射装置を用いて変調したレーザービームを前記ドナー基板上に照射して、前記画素電極が形成された基板上に有機膜層パターンを形成した。

前記有機膜層パターンを形成する転写工程後に、前記有機膜層パターン上にカソード電極を形成して、有機エレクトロルミネッセンス素子を完成する。

以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更することができるだろう。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を説明する概略図である。 本発明に係る空間光変調器による変調を説明する概略図である。 本発明に係る空間光変調器による変調により得られるレーザービームの均質化を説明する模式図である。 本発明に係るデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器による変調により得られるレーザービームのビームプロファイルを説明する模式図である。 本発明に係るレーザーダイオードで発生したレーザービームのデジタルマイクロミラーデバイス型空間光変調器による変調により得られるビームプロファイルを説明する模式図である。

符号の説明

１００ レーザーの照射装置
１１０ 基板
１２０ ドナー基板
１３０ 有機膜層
１４０ レーザー発生器
１５０ レーザービーム
１６０、２６０、３６０ 空間光変調器
１７０ プロジェクションレンズ
２１０ 回折格子
２２０ 反射面
４６０、５６０ デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器

Claims (12)

1. 画素電極が形成された基板を提供する段階と、
   前記基板の全面にドナー基板をラミネーションする段階と、
   レーザー発生器から発生するレーザービームをレーザーの照射装置の空間光変調器（ＳＬＭ）に入射し、ガウシアン形態、不均一な形態のいずれかの入射光の位相、強さ、偏光又は方向を、電気又は光入力に対応した均質な光を形成する空間パターンに変調させることにより、レーザービームを均質にする段階と、
   前記レーザーの照射装置を用いて前記ドナー基板の所定領域に均質のレーザービームを照射して、前記基板上に有機膜層パターンを形成する段階と、
   を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
2. 前記空間光変調器は、少なくとも２つ以上の空間光変調器がアレイされていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
3. 前記空間光変調器は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
4. 前記デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器は、少なくとも２つ以上のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型空間光変調器がアレイされていることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
5. 前記レーザーの照射装置は
   レーザー発生器と、
   前記レーザー発生器の下部に位置し、前記レーザー発生器で発生されて入射されるレーザービームを変調する空間光変調器と、
   前記空間光変調器の下部に位置するプロジェクションレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
6. 前記レーザー発生器は、少なくとも２つ以上のレーザー発生器がアレイされていることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
7. 前記レーザー発生器で発生されて入射されるレーザービームは、ガウシアンビーム形態を有することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
8. 前記レーザー発生器は、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
9. 前記レーザーダイオードは、少なくとも２つ以上のレーザーダイオードがアレイされていることを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
10. 前記画素電極上に有機膜層パターンを形成する段階は、Ｎ_２雰囲気でなされることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
11. 前記画素電極上に有機膜層パターンを形成する段階は、真空雰囲気でなされることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
12. 前記有機膜層パターンは、発光層、正孔注入層、正孔伝達層、電子伝達層及び電子注入層からなる群より選ばれる１種の単一層又は２種以上の多重層であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

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