JP4554353B2 - レーザ照射装置及びそれを用いた有機電界発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ照射装置及びそれを用いた有機電界発光素子の製造方法（ｌａｓｅｒ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）に関するもので、より詳しく説明すると、レーザ発生器から照射されるレーザビームの進行経路を変えてくれる手段が形成されたマスクを含むレーザ照射装置及びそれを用いた有機電界発光素子の製造方法に関することである。

一般的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、そして前記アノード電極とカソード電極との間に介された有機膜層を含む。前記有機膜層は、少なくとも発光層を含み、該発光層の以外にも正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層をさらに含むことができる。このような有機電界発光素子は、前記有機膜層、特に前記発光層をなす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で分けられる。

このような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前記発光層をパターニングしなければならない。該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はシャドーマスク（ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を使う方法があり、高分子有機電界発光素子の場合はインクジェットプリンティング（ｉｎｋ−ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、またはレーザによる熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、以下ＬＩＴＩと言う）がある。その中で、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ると共に高解像度に有利であるという長点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のに比べ、これは乾式工程であるという長所がある。

図１は、ＬＩＴＩを用いた有機膜層パターンの形成方法を説明する断面図である。

図１を参照すると、有機膜層１３０が形成されたドナー基板１２０を所定の素子が形成された基板１１０上にラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）する。前記有機膜層１３０が形成された前記ドナー基板１２０の所定領域にレーザビーム１５０を照射すると、該レーザビームが前記ドナー基板１２０の光−熱変換層に吸収されて熱エネルギーに変換され、該熱エネルギーによって転写層をなす有機膜層１３０が前記基板１１０上に転写されながら有機膜層パターンが形成される。このとき、前記有機膜層１３０は、熱エネルギーによって前記ドナー基板１２０から離れて、有機膜層１３０内の結合が切れながら前記基板１１０上に転写される。前記有機膜層１３０内の結合を切るのに必要なエネルギーは前記有機膜層１３０を前記ドナー基板１２０で引き離して転写させるのに必要なエネルギーよりも高いエネルギーが必要である。点線部分は有機膜層１３０内の結合が切れる部分を示す。

図２Ａ及び図２Ｂは、従来のレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図及びビームプロファイル（ｂｅａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）である。

図２Ａを参照すると、所定の素子が形成された基板１１０上に有機膜層１３０が形成されたドナー基板１２０がラミネーションになっている。前記レーザ照射装置２００は、レーザ発生器２４０、パターニングされているマスク２６０及びプロジェクションレンズ２７０を含めている。前記レーザ発生器２４０から前記ドナー基板１２０の所定領域にレーザビーム２５０を照射する。このとき、レーザ発生器２４０から照射された前記レーザビーム２５０は、パターニングされているマスク２６０を通過し、この通過したレーザビーム２５０はプロジェクションレンズ２７０によって屈折されて前記ドナー基板１２０上に照射される。前記マスク２６０にパターニングされてない部分では前記レーザビーム２５０が遮られる。

前記レーザビーム２５０によってドナー基板１２０上の前記有機膜層１３０は、前記基板１１０上に転写される。この転写工程の後に、前記形成された有機膜層パターン上にカソード電極を形成して有機電界発光素子を完成する。

図２Ｂを参照すると、前記ドナー基板１２０上に照射されたレーザビーム２５０のビームプロファイル（ｂｅａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）２８０を示している。Ｘ軸はレーザビームが照射された領域を示し、Ｙ軸はレーザビームの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。詳しく見ると、照射された領域にかけて均一な強度のレーザビームが照射されたことが分かる。前記有機膜層１３０内の結合を切るために必要なレーザビームの強度は、前記有機膜層１３０が前記ドナー基板１２０から離れて転写されるのに必要なレーザビームの強度よりも高い強度が必要である。結局、前記有機膜層１３０を転写させるために必要以上の強度を有するレーザビームを加えることになる。従って、有機膜層を転写させるために高い強度を有するレーザビームが必要で、これによる有機膜層に損傷を与えることができ、また転写された有機膜層パターンの質も低下される問題点がある。

本発明が解決しようする技術的課題は、上述の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時に低い強度を有するレーザビームで転写が可能であり、有機膜層の損傷を減らすことができ、転写される有機膜層パターンの質も向上させることができるレーザ照射装置及びそれを用いた有機電界発光素子の製造方法を提供することにある。

前記技術的課題を解決するために本発明の一側面は、レーザ照射装置を提供する。この装置はレーザ発生器を含む。該レーザ発生器の下部に位置し、前記レーザ発生器から照射されるレーザビームの進行経路を変えてくれる手段が形成されたマスクを備える。該マスクの下部にプロジェクションレンズ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｓ）が位置する。これで、低い強度を有するレーザビームから転写が可能でありレーザビーム効率を向上させることができる。

前記技術的課題を解決するために本発明の他の側面は、有機電界発光素子の製造方法を提供する。この方法は画素電極が形成された基板を供給する段階及び前記基板全面にドナー（ｄｏｎｏｒ）基板を取り入れる段階を含む。前記ドナー基板の所定領域にレーザ照射装置を用いて発生させたレーザビームを照射し、前記基板上に有機膜層パターンを形成する段階を含み、前記レーザビームは前記ドナー基板上に照射される領域の中でエッジ部分に高い強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）で照射される。これで、低い強度を有するレーザビームで転写が可能で有機膜層の損傷を減らすことができ、転写される有機膜層パターンの質も向上させることができる。

前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段は突出部であっても良い。前記突出部はレンズでもあるし、前記レンズは凸レンズであることが好ましい。

前記凸レンズは、前記マスクの下部面、または上部面に形成されることができ、また前記マスクの下部面及び上部面に形成されることもできる。

前記突出部は、レンズの形状を有するように加工されることもでき、前記レンズの形状は凸レンズの形状に加工されることが好ましい。

前記マスクは、透明素材でなることもあり、この透明素材としてはガラス、またはプラスチックを使うこともできる。

前記レーザ照射装置は、前記レーザビームをステップ−アンド−ステップ（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｔｅｐ）方式で照射することができる。

本発明によれば、ＬＩＴＩを用いた有機膜層パターンを形成の時、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段が形成されたマスクを介してレーザビームを照射する。これで、低い強度を有するレーザビームで転写が可能でありレーザビーム効率を向上させることができる。また、有機膜層の損傷を減らすことができ、転写される有機膜層パターンの質も向上させることができる利点を提供する。

以下、本発明をより詳しく説明するために、本発明による好ましい実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明はここで説明されている実施形態に限定されず、他の形態で具体化されることもある。明細書の全体にかけて同一な参照番号は同一な構成要素を示す。

図３は、本発明によるレーザ照射装置を説明する概路図である。

図３を参照すると、レーザ照射装置３００は、レーザ発生器３４０、該レーザ発生器３４０の下部に位置して、前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０が形成されたマスク３６０及びプロジェクションレンズ３７０を含めている。前記レーザ発生器３４０と前記パターニングされたマスク３６０との間に前記レーザ発生器３４０から照射されるレーザビームを均一にさせてくれるビームシェーピング（ｂｅａｍ ｓｈａｐｉｎｇ）装置をさらに付け加えることができる。

前記マスク３６０には、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０として突出部が形成されていて、その突出部としてレンズを利用することができる。本実施形態では、前記マスク３６０に凸レンズが附着していることを例示している。また、前記凸レンズは、前記マスク３６０の下部面に附着している。前記レーザ発生器３４０から照射される前記レーザビームは前記凸レンズによってその進行経路が変わることになる。

前記マスク３６０には、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０として凹部が形成されることができる。

前記マスクは透明素材を使うことができる。例えば、透明なガラスまたはプラスチックを使って形成することができる。一般的にガラスでできたマスクを使って、レーザビームを遮断することができる物質を用い、前記マスクをパターニングする。

しかし、本実施形態では、ガラスでできたマスクを使って、別に該マスクをパターニングしないでパターニングしようとする所にレーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０を形成し、前記レーザビームを照射する。すなわち、前記マスク３６０にレーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０が形成されない部分では前記レーザビームがそのまま通過し、前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０が形成された部分では前記レーザビームの進行経路が変わって前記プロジェクションレンズ３７０に導入される。

従って、本発明では、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０によって前記レーザビームを照射することで、従来はマスクによって遮られたレーザビームを転写工程に用いることができ、低いエネルギーを有するレーザビームを使って転写させることができる。

前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段３９０として多様な形態を有することができ、詳しい説明は図４Ａないし図４Ｄでする。

前記レーザ照射装置３００は、前記レーザビーム３４０をステップ−アンド−ステップ（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｔｅｐ）方式で照射することができる。すなわち、一ステップで前記レーザ照射装置３００を用いて、前記レーザビーム３４０を照射した後、次のステップに移動して所定領域に前記レーザビーム３４０を照射する方式を使うことができる。

図４Ａないし図４Ｄは、本発明によるレーザ照射装置に備えられた多様な凸レンズ及び凸レンズの形状を有するマスクの断面図である。

図４Ａを参照すると、ガラスでできたマスク４６０の上部面にレーザビームの進行経路を変えてくれる手段４９０が形成されていて、その手段として凸レンズがガラスでできた前記マスク４６０の上部面に附着している。

図４Ｂを参照すると、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段４９０として凸レンズがガラスでできたマスク４６０の上部面及び下部面に附着している。

図４Ｃ及び図４Ｄを参照すると、レーザビームの進行経路を変えてくれる手段４９０として凸レンズの形状を有するように前記マスク４６０を加工した例を図示している。

図４Ｃでは、前記マスク４６０の下部面が凸レンズの形状を有するように加工しており、図４Ｄでは前記マスク４６０の上部面及び下部面が凸レンズの形状を有するように加工した例を図示している。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施形態によるレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図である。

図５Ａを参照すると、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がラミネーションになっている。レーザ照射装置５００を用いて前記ドナー基板１２０上にレーザビーム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。このとき、前記レーザビームは、前記ドナー基板１２０上に照射される領域の中でエッジ部分に高い強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）で照射される。すなわち、前記有機膜層１３０内の結合を切るためにエッジ部分に高いレーザビーム強度を与えている。

一方、前記ドナー基板１２０上に照射される領域の中でエッジ部分に高い強度を有するレーザビームを照射するために、前記レーザ照射装置５００は、レーザ発生器５４０、前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段５９０が形成されたマスク５６０及びプロジェクションレンズ５７０を含んでいる。前記マスク５６０は、ガラスに成り立つことができる。前記レーザビームの進行経路を変えてくれる手段５９０として凸レンズが前記マスク５６０の下部面に附着している。前記レーザ照射装置５００は、図３で説明したレーザ照射装置３００と等しい。

前記レーザ発生器５４０から前記ドナー基板１２０の所定領域にレーザビーム５５０を照射する。このとき、レーザ発生器５４０から照射された前記レーザビーム５５０は前記ガラスでできたマスク５６０を通過する。該マスク５６０に凸レンズが附着していない部分では、前記レーザビーム５５０はそのまま直進して通過し、前記マスク５６０を通過したレーザビーム５５１、５５２、５５３、５５４は前記プロジェクションレンズ５７０に導入される。前記プロジェクションレンズ５７０によって屈折された前記レーザビーム５５１、５５２、５５３、５５４は、前記ドナー基板１２０上にそれぞれ照射される。

前記マスク５６０に凸レンズが附着している部分では、前記レーザビームの進行経路が変わるようになって、その進行経路が変わった前記レーザビームは前記プロジェクションレンズ５７０を通過しながら前記ドナー基板１２０上に照射される。詳しく説明すると、前記凸レンズを通過したレーザビーム５５５、５５６は、前記凸レンズによって屈折されて前記プロジェクションレンズ５７０に導入される。前記プロジェクションレンズ５７０に導入された前記レーザビーム５５５、５５６は、該プロジェクションレンズ５７０によって屈折されてそれぞれ前記ドナー基板１２０上に照射されるので、それぞれ前記凸レンズが附着しない前記マスク５６０を通過したレーザビーム５５２、５５３がドナー基板１２０上に照射した領域に照射される。

すなわち、従来にマスクパターンによって遮られたレーザビームは、進行経路を変えてくれる手段によって遮られず、屈折されて転写工程に用いられている。

図５Ｂを参照すると、前記ドナー基板１２０上に照射されたレーザビームのビームプロファイル５８０を示している。Ｘ軸はレーザビームが照射された領域を示し、Ｙ軸はレーザビームの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。詳しく見ると、前記ドナー基板１２０上に照射された領域にかけて均一ではない強度のレーザビームが照射されているので、照射された領域の両エッジ部分のビーム強度プロファイルが高く示されたことが分かる。すなわち、前記マスク５６０に形成された凸レンズを通過したレーザビーム５５５、５５６は、その進行経路が変わって、前記マスク５６０に凸レンズが形成されない部分を通過したレーザビーム５５２、５５３が照射された領域に照射されることで高い強度を示すプロファイルを有するようになる。

前記高い強度を示す領域でのレーザビームは前記有機膜層１３０内の結合を切るのに使われ、低い強度を示す領域でのレーザビームは前記有機膜層１３０を前記ドナー基板１２０から引き離して転写させるのに使われる。

図１で示されたように、前記有機膜層１３０内の結合を切るために必要なレーザビームの強度は、前記有機膜層１３０を前記ドナー基板１２０から引き離して転写させるのに必要なレーザビームの強度よりも高い強度が必要である。

従って、前記有機膜層１３０を前記ドナー基板１２０から引き離して転写させるのに必要な強度のレーザビームだけを前記ドナー基板１２０に照射することで、前記有機膜層１３０内の結合を切りながら前記有機膜層１３０を前記ドナー基板１２０から引き離して転写させることができる。すなわち、従来に遮られたレーザビームを用いることで、低い強度を有するレーザビームを使って有機膜層パターンを形成することができるし、これによってレーザビームの効率が向上される。また、有機膜層に低い強度のレーザビームが加えられるので形成される有機膜層パターンのレーザビームによる損傷を減らすことができる。

前述のＬＩＴＩを利用して有機膜層パターンを形成する転写工程は、Ｎ_２雰囲気で成り立つことができる。一般の大気中には酸素成分が存在するので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から酸素成分を無くした質素雰囲気で前記転写工程を実施することができる。

また、前記転写工程は、真空雰囲気で成り立つことができるので、前記ドナー基板を前記基板全面にラミネーションする工程の時に前記ドナー基板と前記基板との間の気泡発生を抑制することができる効果がある。

前記レーザ照射装置５００は、前記レーザビーム５５０をステップ−アンド−ステップ（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｔｅｐ）方式で照射することができる。詳しく見ると、一ステップで前記レーザ照射装置５００を用いて前記レーザビーム５５０を照射することで、有機膜層パターンを形成する。その後、次のステップに移動して所定領域に再びレーザビーム５５０を照射することによって、また他の有機膜層パターンを形成することができる。これを繰り返して好む有機膜層パターンを形成することができる。

前記形成された有機膜層パターンは、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層からなる一群から選択された１種の単一層でもあり、または、２種以上の多重層であっても良い。

前記転写工程後に、形成された有機膜層パターン上にカソード電極を形成して有機電界発光素子を完成する。

上述では、本発明の好ましい実施の形態を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しなし範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。

ＬＩＴＩを用いた有機膜層パターンの形成方法を説明する断面図である。 従来のレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図及びビームプロファイルである。 従来のレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図及びビームプロファイルである。 本発明によるレーザ照射装置を説明する概路図である。 本発明によるレーザ照射装置に具備された多様な凸レンズ及び凸レンズの形状を有するマスクの断面図である。 本発明によるレーザ照射装置に具備された多様な凸レンズ及び凸レンズの形状を有するマスクの断面図である。 本発明によるレーザ照射装置に具備された多様な凸レンズ及び凸レンズの形状を有するマスクの断面図である。 本発明によるレーザ照射装置に具備された多様な凸レンズ及び凸レンズの形状を有するマスクの断面図である。 本発明の実施形態によるレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図及びビームプロファイルである。 本発明の実施形態によるレーザ照射装置を用いた有機電界発光素子の製造方法を説明する概路図及びビームプロファイルである。

符号の説明

１１０ 基板
１２０ ドナー基板
１３０ 有機膜層
１５０、２５０、５５０ レーザビーム
２００、３００、５００ レーザ照射装置
２４０、３４０、５４０ レーザ発生器
２６０、３６０、４６０、５６０ マスク
２７０、３７０、５７０ プロジェクションレンズ
２８０、５８０ ビームプロファイル
３９０、４９０、５９０ レーザビームの進行経路を変えてくれる手段

Claims (13)

1. レーザ発生器と、
   前記レーザ発生器の下部に位置して、凸レンズが形成された部分と、前記凸レンズが形成されない部分とを有し、前記凸レンズが形成されない部分ではレーザビームの進行経路が変わらない、透明素材からなるマスクと、
   前記マスク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、ＬＩＴＩを用いた有機膜層パターンの形成のためのレーザ照射装置。
2. 前記凸レンズは、前記マスクの下部面、または上部面に形成されてい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. 前記凸レンズは、前記マスクの下部面及び上部面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
4. 前記透明素材は、ガラスまたはプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
5. 前記レーザ照射装置は、前記レーザビームをステップ−アンド−ステップ方式に照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
6. 画素電極が形成された基板を供給する段階と、
   前記基板全面にドナー基板をラミネーションする段階と、
   前記ドナー基板の所定領域にレーザ照射装置を用いて発生させたレーザ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、を含み、
   前記レーザビームは前記ドナー基板上に照射される領域の中でエッジ部分に高い強度で照射され、
   前記レーザ照射装置は、
   レーザ発生器と、
   前記レーザ発生器の下部に位置して、凸レンズが形成された部分と、前記凸レンズが形成されない部分とを有し、前記凸レンズが形成されない部分ではレーザビームの進行経路が変わらない、透明素材からなるマスクと、
   前記マスク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、ＬＩＴＩを用いた有機膜層パターンの形成のための有機電界発光素子の製造方法。
7. 前記凸レンズは、前記マスクの下部面、または上部面に形成されてい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. 前記凸レンズは、前記マスクの下部面及び上部面に形成されてい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. 前記透明素材は、ガラスまたはプラスチックであ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。
10. 前記レーザ照射装置は、前記レーザビームをステップ−アンド−ステップ方式で照射す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。
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、Ｎ_２雰囲気で成り立つ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。
12. 前記画素電極上に有機膜層パターンを形成する段階は、真空雰囲気で成り立つ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。
13. 前記有機膜層パターンは、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層からなる一群から選択された１種の単一層、または２種以上の多重層であ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。

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