JP4489682B2 - レーザー熱転写装置，有機電界発光素子の製造方法および有機電界発光素子 - Google Patents

Description

本発明は静電気抑制のために接地手段により接地されているステージを具備したレーザー熱転写装置，有機電界発光素子の製造方法および有機電界発光素子を提供する。

近年，有機電界発光素子は低電圧駆動，高い発光効率，広い視野角及び速い応答速度等により高画質の動映像を表現することが可能となり，次世代ディスプレーとして脚光を浴びている。

また，このような有機電界発光素子は陽極と陰極間に有機発光層を含んだ有機膜で構成されており，両電極に電圧を印加することによって電子と正孔が有機発光層内で再結合して光を発生する自体発光型として，ＬＣＤのようなバックライトが必要でなくて軽量薄形が可能である。さらに，工程を単純化させることができるという長所を有している。

ここで，有機膜，特に有機発光層の材料によって低分子型有機電界発光素子と高分子型有機電界発光素子で分類される。

低分子型有機電界発光素子は，陽極と陰極間に正孔注入層，正孔輸送層，発光層，正孔抑制層，電子注入層等の機能がそれぞれ他の多層の有機膜で形成されていて電荷の蓄積が起こらないようにドーピングをしたり適切なエネルギー準位を有する物質に変えたりすることによって調節が可能である。ここで，このような有機膜は主に真空蒸着により形成されるため，大型化されたディスプレーを具現するのは困難である。

一方，高分子型有機電界発光素子は陽極と陰極間に有機発光層で構成された単層構造であったり，正孔輸送層を含む二重構造で構成したりすることができ，厚さが薄い層の有機電界発光素子を製造することができる。また有機膜は湿式コーティングにより形成されるので，常圧下でも製作することができ，生産工程の費用を節減することができるだけでなく大面積化を形成するのが容易である。

ここで単色素子を製作する場合において，高分子を利用した有機電界発光素子はスピンコーティング工程を利用して，簡単に素子を製作することができる。しかし，低分子有機電界発光素子に比べて効率と寿命が落ちるという短所がある。またフルカラー素子の場合，有機電界発光素子にＲ，Ｇ及びＢの三原色を示す発光層をパターニングすることによってフルカラーを具現することができる。ここで，低分子型有機電界発光素子の有機膜パターニングは，シャドーマスクを利用した蒸着によりパターニングすることができる。高分子型有機電界発光素子の有機膜パターニングはインクジェットプリンティングまたはレーザー熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＬＩＴＩ）により行われる。このうち，レーザー熱転写法はスピンコーティング特性をそのまま利用することができ，大面積化を形成した時ピクセル内部均一度が優秀である。また，レーザー熱転写法は湿式工程でなく乾式工程であるので溶媒による寿命が低下する問題点を解決することができる。また，有機膜を微細にパターニングすることができる。

レーザー熱転写法を適用するためには，基本的に光源，有機電界発光素子基板すなわち，基板及びドナー基板を必要とし，ドナー基板は基材層，光−熱変換層，中間層及び有機膜で構成される。

レーザー熱転写法は光源から光が放出され，ドナー基板の光−熱変換層に吸収されて光が熱エネルギーに転換される。そして，転換された熱エネルギーにより転写層に形成された有機物質が基板に転写されて形成される方法である。

レーザー熱転写法による有機電界発光素子のパターン形成方法は特許文献１〜４に既に開示されている。

図１Ａ〜図１Ｃはレーザー熱転写法による有機膜パターン過程を説明するために示した図面である。

図１Ａを参照すると，基板１０が提供されて基板に基材層２１，光−熱変換層２２及び有機膜２３で構成されたドナー基板２０を合着（ラミネーション）させる。

続いて，図１Ｂでのようにドナー基板２０の基材層２１に第１領域ａにレーザーＸによる光を照射する。基材層２１を通過した光が光−熱変換層２２で熱に変換されて，発生した熱によって第１領域ａの有機膜と光−熱変換層２２の接着力が衰退するようになる。

続いて，図１Ｃに示したように，接着力が衰退した有機膜すなわち，第１領域ａの有機膜が基板に転写された後，基板１０からドナー基板２０を脱着させれば，転写された有機膜２３ａは基板に形成される。そして，第２領域すなわち，光が照射されない領域ｂの有機膜２３ｂは脱着時ドナー基板と同時に離れてくることによってパターニングされた有機膜２３ａを形成することができる。

韓国特許第１０−０３４２６５３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６，１１４，０８５号明細書

しかし，上記のようなレーザー熱転写法によりパターニングされた有機膜を形成する場合，ドナー基板２０と基板１０を，吸着をして脱着させる過程を経ると，摩擦及び外部の環境的要因により静電気が発生する。このような静電気放電の電圧は数千から数万ボルトに至るため，静電気により接合部分がショートされたり素子内部の温度上昇により金属が溶けたり，接合線が離れる等素子の不良を誘発する。これにより，素子内部回路に影響を与えて素子の特性が阻害されることとなる。

そこで，本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，レーザー転写法により有機膜形成時の静電気発生を抑制することができるレーザー熱転写装置，有機電界発光素子の製造方法および有機電界発光素子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，移動が可能なステージと；基板とドナー基板とを合着するためのラミネータと；レーザーをスキャニングしてパターニングすることができるレーザー光学部と；を含み，ステージは，基板が接する部分に導電性物質からなる接地手段を具備することを特徴とする，レーザー熱転写装置が提供される。

上記導電性物質は，有機材料，無機材料または有機−無機複合材料で構成されてもよい。

上記有機材料は，伝導性高分子として，ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ），ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｏｌｅ），ポリチオフェン（ｐｏｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及びポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）で構成された群から選択された一つの物質で形成されてもよい。

上記無機材料は金属，ＡＴＯ，ＩＴＯ，ＩＺＯ，Ｎｂ_２Ｏ_３，ＺｎＯ及びＴｉＮで構成された群から選択された一つの物質であってもよい。

上記有機−無機複合材料はＡＴＯゾル，ＩＴＯゾル，Ａｇ−Ｐｄ及びＡｇ−Ｒｕで構成された群から選択された一つの物質であってもよい。

上記ステージと上記基板は接地手段により電気的に連結していてもよい。上記ラミネータはロール方式または気体加圧方式により作動するようにしてもよい。上記ステージは少なくとも一つ以上の真空吸入部を有してもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板上に第１電極をパターンさせて形成する段階と；基板をステージに吸着して固定する段階と；基板の上にドナー基板をラミネータにより合着して；ドナー基板上に選択的にレーザーを照射して基板に少なくとも発光層を含む有機膜を転写する段階と；有機膜が基板に転写された後のドナー基板を基板から脱着する段階と；有機膜の上に第２電極を形成する段階と；を含み，ステージは所定部分に接地手段を形成して接地されていることを特徴とする，有機電界発光素子の製造方法が提供される。

上記基板は上記ステージに具備された接地手段と電気的に連結されてもよい。上記接地手段は導電性の物質からなってもよい。

上記有機膜は正孔注入性有機膜，正孔輸送性有機膜，正孔抑制有機膜，電子注入性有機膜及び電子輸送性有機膜で構成された群から選択された一つ以上をさらに含むようにしてもよい。

上記有機膜は真空蒸着，スピン工程またはレーザー熱転写法により発光層形成時に同時に形成されてもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記有機電界発光素子の製造方法によって製造されることを特徴とする有機電界発光素子が提供される。

以上説明したように本発明によれば，レーザー転写法により有機電界発光素子を製造する際に形成される接地手段により基板と接地されたステージ上で有機膜を形成することによって，静電気を效果的に抑制することができる。また，静電気による素子特性低下を防止して高品質のディスプレーを具現することができる。

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。

図２は本発明の望ましい実施形態によるレーザー熱転写装置の断面を示したものである。図２を参照すると，レーザー熱転写装置は基板を固定させて移送可能なステージ１００，基板２００とドナー基板３００を合着するためのラミネータ４００及びレーザーをスキャニングしてパターニングすることができるレーザー光学部５００で構成される。

ここで，ステージ１００は基板が接する部分に導電性の接地手段１０２を形成して，後続工程である吸着及び脱着工程または移送する段階で発生することができる静電気を防止することができる。接地手段１０２は導電性物質であって有機材料，無機材料及び有機−無機複合材料のうちから一つの物質で形成される。例えば，有機材料は伝導性高分子であって，ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ），ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｏｌｅ），ポリチオフェン（ｐｏｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及びポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）で構成された群から選択された一つの物質のうちの一つが用いられる。

また無機材料は金属，ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙｔｉｎｏｘｉｄｅ），ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ），ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍｚｉｒｄｏｎｉｕｍｏｘｉｄｅ），Ｎｂ_２Ｏ_３，ＺｎＯ及びＴｉＮで構成された群から選択された一つの物質が用いられる。そして，有機−無機複合材料はＡＴＯゾル，ＩＴＯゾル，Ａｇ−Ｐｄ及びＡｇ−Ｒｕで構成された群から選択された一つの物質が用いられる。

接地手段はステージの上部全面に形成され，ステージの上に配線される形態で所定部分に形成されてステージの真空吸入部を介して接地される。この時，ステージが不導体の物質からなる場合には，ステージの接地手段と電気的に連結されなければならない。

この時ステージは少なくとも１個以上の真空吸入部１０１を有していて，真空吸入部１０１を介して真空ポンプのような手段により吸入して移送された基板２００を安定するように支えてくれる役割をすることができる。

ラミネータは気体加圧またはローラなどの加圧手段を利用して基板２００とドナー基板３００を吸着することができる。

以下，図３Ａ〜図３Ｃを参照して本発明によるレーザー熱転写装置を介した有機電界発光素子の製造方法を説明する。

図３Ａを参照すると，基板２００を接地手段により接地されているステージ１００に供給する。

この時，基板２００は絶縁基板２０１上に一般的な方法により第１電極２０２を形成して，第１電極上に画素部を定義する画素定義膜２０３を含む。また，基板は薄膜トランジスタ，キャパシタ及び複数の絶縁膜を含んでもよい。第１電極２０２が陽極の場合には，仕事関数が高い金属としてＩＴＯであるかＩＺＯで構成された透明電極，またはＰｔ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ及びこれらの合金で構成された群から選択された反射電極であってもよい。

また，第１電極２０２が陰極の場合，仕事関数が低い金属としてＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ，Ｂａ及びこれらの合金で構成された群から選択するが薄い厚さを有する透明電極，または厚い反射電極であってもよい。

基板吸着ステージ１００は上述したように接地手段１０２により接地されており，真空ポンプ（図示せず。）のような吸入手段により真空吸入部１０１を介して吸入して基板２００を吸着，固定して移送できる。この時，接地手段１０２は基板２００と電気的に連結されているので，移送する段階またはラミネーション工程で発生する静電気を效果的に抑制することができる。

一方，基本的に基材層３０１，光−熱変換層３０２及び転写層３０３を含むドナー基板３００を基板２００の画素領域とアラインした後，ラミネータ４００を利用して基板２００とドナー基板３００を合着させる。

ここで，転写層は少なくとも有機発光層を含み，素子の特性を向上させるために正孔注入層，正孔輸送層，正孔抑制層，電子輸送層及び転写注入層で構成された群から選択された一つ以上をさらに含んでもよい。また，ドナー基板は転写特性を向上させたり転写層を保護したりする役割を遂行する中間層をさらに含むことが望ましい。

ラミネータ４００は図３Ａに示したロール方式または気体加圧方式（図示せず。）により作動することができる。

続いて，図３Ｂのようにラミネーション後にドナー基板３００の所定領域にレーザー光学部５００から放出されたレーザーを照射して第１電極２０２上の画素領域に転写層を転写した後，ドナー基板３００’を基板２００’から脱着させることによって少なくとも発光層を含む有機膜パターン３０３’を形成する。ここで，合着及び脱着工程中に基板とドナー基板の摩擦により発生する静電気や外部環境により発生する静電気をステージの接地手段により抑制することが可能となる。

また，有機膜は素子の特性を向上させるために正孔注入層，正孔輸送層，正孔抑制層，電子輸送層及び転写注入層で構成された群から選択された一つ以上をさらに含んでもよい。ここで，上記のような有機膜はスピンコーティングや蒸着法により共通層で形成されたり，ドナー基板の転写層形成時有機発光層と有機膜中に一つを積層してレーザー転写法により有機発光層パターンを形成時に同時に形成したりすることができる。

続いて，図３Ｃのように，有機膜パターン上に第２電極２０４を形成した後，図面には図示していないがメタル缶及び封止基板で封止して有機電界発光素子を完成する。

ここで，第２電極２０４が陰極の場合には，有機膜３０３’の上部に形成されて仕事関数が低い導電性の金属としてＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ及びこれらの合金で構成された群から選択された一つの物質として薄い厚さを有する透明電極，または厚い厚さを有する反射電極で形成される。

また，第２電極２０４が陽極の場合には，仕事関数が高い金属として，ＩＴＯまたはＩＺＯで構成された透明電極，またはＰｔ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ及びこれらの合金で構成された反射電極で形成される。

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。

本発明は，静電気抑制のために接地手段により接地されているステージを具備したレーザー熱転写装置，有機電界発光素子の製造方法および有機電界発光素子に適用可能である。

レーザー熱転写法による有機膜パターン過程を説明するために示した説明図である。 レーザー熱転写法による有機膜パターン過程を説明するために示した説明図である。 レーザー熱転写法による有機膜パターン過程を説明するために示した説明図である。 本発明の実施形態にかかるレーザー熱転写装置の断面図である。 同実施の形態におけるレーザー熱転写装置を利用したレーザー転写法による有機電界発光素子の製造方法を説明するための説明図である。 同実施の形態におけるレーザー熱転写装置を利用したレーザー転写法による有機電界発光素子の製造方法を説明するための説明図である。 同実施の形態におけるレーザー熱転写装置を利用したレーザー転写法による有機電界発光素子の製造方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ ステージ
１０１ 真空吸入部
１０２ 接地手段
２００ 基板
３００ ドナー基板
４００ ラミネータ

Claims (9)

1. 有機電界発光素子を作成するためのレーザー熱転写装置において、
   移動が可能なステージと；
   基板とドナー基板とを合着するためのラミネータと；
   レーザーをスキャニングしてパターニングすることができるレーザー光学部と；を含み、
   前記ステージは、前記基板が接する部分に導電性物質からなる接地手段と；
   を備え、
   前記ステージと前記基板は前記接地手段により電気的に連結し、
   前記導電性物質は有機材料、無機材料または有機−無機複合材料で構成され、前記有機−無機複合材料はＡｇ−ＰｄまたはＡｇ−Ｒｕで構成されていることを特徴とする、レーザー熱転写装置。
2. 前記有機材料は伝導性高分子として、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｏｌｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及びポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３、４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）で構成された群から選択された一つの物質で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー熱転写装置。
3. 前記無機材料は金属、ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ及びＴｉＮで構成された群から選択された一つの物質であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー熱転写装置。
4. 前記ラミネータはロール方式または気体加圧方式により作動することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー熱転写装置。
5. 前記ステージは少なくとも一つ以上の真空吸入部を有することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー熱転写装置。
6. 基板上に第１電極をパターンさせて形成する段階と；
   前記基板をステージに吸着して固定する段階と；
   前記基板の上にドナー基板をラミネータにより合着して、前記ドナー基板上に選択的にレーザーを照射して基板に少なくとも発光層を含む有機膜を転写する段階と；
   前記有機膜が前記基板に転写された後のドナー基板を前記基板から脱着する段階と；
   前記有機膜の上に第２電極を形成する段階と；を含み、
   前記ステージは所定部分に接地手段を形成して接地され、
   前記導電性物質は有機材料、無機材料または有機−無機複合材料で構成され、前記有機−無機複合材料はＡｇ−ＰｄまたはＡｇ−Ｒｕで構成されていることを特徴とする、有機電界発光素子の製造方法。
7. 前記基板は前記ステージに具備された接地手段と電気的に連結されることを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光素子の製造方法。
8. 前記接地手段は導電性の物質からなることを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光素子の製造方法。
9. 前記有機膜は正孔注入性有機膜、正孔輸送性有機膜、正孔抑制有機膜、電子注入性有機膜及び電子輸送性有機膜で構成された群から選択された一つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光素子の製造方法。

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