KR100579174B1 - 레이저 전사용 도너 필름 및 그 필름을 사용하여 제조되는유기 전계 발광 소자 - Google Patents

레이저 전사용 도너 필름 및 그 필름을 사용하여 제조되는유기 전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 전사용 도너 필름 및 이를 사용하여 제조되는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 기재 필름, 상기 기재 필름 상부에 형성되어 있는 광-열 변환층, 기재 필름 전면에 걸쳐 상기 광-열 변환층 상부에 형성되어 있는 금속층, 상기 금속층 상부 전면에 형성되어 있는 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상부에 형성되어 있으며 유기물질로 이루어진 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름 및 이를 사용하여 제조되는 유기 전계 발광 소자를 제공함으로써 에지 오픈 불량을 줄이고 소자 제조 공정 중 유기 전계 발광 소자의 기판에 레이저에 의한 손상을 방지할 수 있다.
레이저 전사, 풀칼라 유기 전계 발광 소자, 도너 필름

Description

레이저 전사용 도너 필름 및 그 필름을 사용하여 제조되는 유기 전계 발광 소자{DONOR FILM FOR LASER INDUCED THERMAL IMAGING METHOD AND ELECTROLUMINESCENCE DISPLAY DEVICE MANUFACTURED USING THE SAME FILM}
도 1은 통상의 풀칼라 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 레이저 전사용 도너 필름의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래의 도너 필름을 사용하는 경우의 전사 모델을 나타내는 도면이다.
도 4는 화소 정의막에 의하여 발생되는 단차와 에지 오픈 불량과의 관계를 단차크기와 도너 필름의 팽창 부분의 곡률 반경과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 레이저를 이용하여 유기 전계 발광 소자에 사용되는 발광 유기막을 전사 패터닝할 때의 전사 메카니즘을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 전사용 도너 필름의 구조를 나타낸 도면들이다.
도 7은 종래의 도너 필름을 사용하는 경우 광-열 변환 층이 상대적으로 두껍게 4 ㎛의 두께로 적층되어 있는 경우 레이저 조사에 따라 광-열 변환층(32)의 각 위치에서 에너지 전달과 에너지 흡수 정도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 도너 필름의 광-열 변환층(32)의 두께를 0.5 ㎛로 하고, 금속층(35)을 사용한 경우 레이저 조사에 따라 광-열 변환층(32)의 각 위치에서 에너지 전달과 에너지 흡수 정도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 전사용 도너 필름의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 도너 필름을 사용하여 전사하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[산업상 이용분야]
본 발명은 레이저 전사용 도너 필름 및 이 필름을 사용하여 제조되는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 전계 발광 소자의 유기층을 형성하기 위하여 사용되는 도너 필름 및 이를 사용하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 유기 전계 발광 소자는 양극 및 음극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 여러 층으로 구성된다. 유기 전계 발광 소자는 사용하는 재료에 따라 고분자와 저분자로 나뉘어지는데 저분자 유기 EL(Electroluminescene) 디바이스의 경우에는 진공 증착에 의하여 각 층을 도입하고, 고분자 유기 EL 디바이스의 경우에는 스핀 코팅 공정을 이용하여 발광 소자를 만들 수 있다.
단색 소자인 경우, 고분자를 이용한 유기 전계 발광 소자는 스핀 코팅 공정을 이용하여 간단하게 소자를 만들 수 있는데 저분자를 이용한 것보다 구동 전압은 낮지만 효율과 수명이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 풀칼라 소자를 만들 때에는 각각 적색, 녹색, 청색의 고분자를 패터닝해야 하는데 잉크젯 기술이나 레이저 전사법을 이용할 때 효율과 수명 등 발광 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
특히, 레이저 전사법을 이용하여 패터닝을 할 때에는 단일 고분자 재료로는 전사가 되지 않는 재료가 대부분이다. 레이저 열전사법에 의한 고분자 유기 전계 발광 소자의 패턴 형성 방법은 한국 특허 번호 1998-51844호에 개시되어 있으며, 또한 미국 특허 제5,998,085호, 6,214,520호 및 6,114,088호에 이미 개시되어 있다.
상기 열전사법을 적용하기 위해서는 적어도 광원, 전사 필름, 그리고 기판을 필요로 하며, 광원에서 나온 빛이 전사 필름의 빛 흡수층에 의하여 흡수되어 열에너지로 변환되어 이 열에너지에 의하여 전사 필름의 전사층 형성 물질이 기판으로 전사되어 원하는 이미지를 형성하여야 한다(미국 특허 제5,220,348호, 제5,256,506호, 제5,278,023호 및 제5,308,737호).
이러한 열전사법은 액정 표시 소자용 칼라 필터 제조에 이용되기도 하며, 또한 발광물질의 패턴을 형성하기 위하여 이용되는 경우가 있었다(미국 특허 제5,998,085호).
미국 특허 제5,937,272호는 풀칼라 유기 전계 발광 소자에서 고도의 패턴화 된 유기층을 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 유기 전계 발광 물질이 전사 가능한 코팅 물질로 코팅된 도너 지지체를 사용한다. 상기 도너 지지체는 가열되어 유기 전계 발광 물질이 목적하는 하부 픽셀에 있는 색화된 유기 전계 발광 매개체를 형성하는 기판의 리세스 표면부로 전사되도록 한다. 이때, 상기 전사는 도너 필름에 열 또는 빛이 가하여져 발광 물질이 픽셀로 전사된다.
미국 특허 제5,688,551호는 각각의 화소 영역에 형성되는 부화소(subpixel)을 형성하는 데에 있어서, 도너 시이트로부터 수용체(receiver) 시이트로 전사됨으로써 형성된다. 이때, 전사 공정은 저온(약 400 ℃ 이하)에서 승화성이 있는 유기 전계 발광 물질을 도너 시이트에서 수용체 시이트 전사하여 부화소를 형성하는 것을 개시하고 있다.
도 1은 통상의 풀칼라 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 절연 기판(100) 상에 제 1 전극(200)이 패터닝되어 형성되어 있다. 상기 제 1 전극(200)으로는 배면 발광 구조의 경우 투명 전극으로 형성되고 전면 발광 구조의 경우에는 반사막을 포함하는 도전성 금속으로 형성된다.
상기 제 1 전극(200) 상부에는 화소 영역을 정의하고 발광층 사이에 절연을 위하여 절연성 물질로 화소 정의막(PDL; 300)을 형성한다.
상기 화소 정의막(PDL; 300)으로 정의된 화소 영역에 유기 발광층(33, R, G, B)을 포함하는 유기막층을 형성하며, 상기 유기막층(33)은 상기 유기 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 1 이상의 층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 유기 발광층으로는 고분자 물질 및 저분 자 물질 모두 가능하다.
그리고 나서, 상기 유기막층(33) 상부에는 제 2 전극(400)을 형성한다. 상기 제 2 전극(400)은 제 1 전극(200)이 투명 전극인 경우에는 반사막을 포함하는 도전성 금속층으로 형성하고, 상기 제 1 전극이 반사막을 포함하는 도전성 금속층인 경우에는 투명전극으로 형성한다. 그리고 나서, 유기 전계 발광 소자를 봉지함으로써 유기 전계 발광 소자를 완성한다.
그러나, 종래의 레이저 전사를 사용하여 발광층을 형성하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 전사용 도너 필름(34)은 기재 필름(31), 광-열 변환층(32), 및 전사층(33)으로 이루어져 있고, 버퍼층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 종래의 도너 필름을 사용하는 경우의 전사 모델에 관한 것으로 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 조사시 광-열 변화층(32)이 팽창함에 따라 전사층(33)이 팽창하면서 도너 필름으로부터 분리되어 유기 전계 발광 소자의 기판으로 전사된다.
그러나, 유기 전계 발광 소자는 화소 영역의 에지 부분이 상기 화소 정의막(300)에 의하여 단차가 존재하기 때문에 레이저 전사를 이용하여 발광층을 형성하는 경우에는 그 단차 부분에서 발광층이 끊어져 전사되지 않는 부분이 발생하게 된다. 이를 에지 오픈 불량(edge open 또는 미전사 불량)이라 하며, 이러한 오픈 불량은 특히 레이저 에너지를 받아서 팽창되는 부분, 즉 도너 필름의 광-열 변환층(32) 또는 버퍼층(도시하지 않음)과 같은 층이 휘어지는 곡률 반경이 크기 때문이다. 즉, 팽창되는 부분의 두께가 두껍기 때문이다.
도 4는 화소 정의막에 의하여 발생되는 단차와 에지 오픈 불량과의 관계를 단차 크기와 도너 필름의 팽창 부분의 곡률 반경과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 단차 크기가 클수록 에지 오픈 불량이 많은 것을 알 수 있고, 또한, 단차 크기가 동일하다고 가정하는 경우 곡률 반경이 큰 경우에 에지 오픈 불량이 많이 발생하는 것을 알 수 있다.
이러한 불량은 유기 전계 발광 소자의 효율과 수명을 떨어뜨리고 색 특성을 저하시킨다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 위에서 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기 전계 발광 소자 제조시 발광층을 레이저 전사법으로 형성하는 경우 미전사 불량을 방지할 수 있는 레이저 전사용 도너 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
기재 필름,
상기 기재 필름 상부에 형성되어 있는 광-열 변환층,
기재 필름 전면에 걸쳐 상기 광-열 변환층 상부에 형성되어 있는 금속층,
상기 금속층 상부 전면에 형성되어 있는 버퍼층, 및
상기 버퍼층 상부에 형성되어 있으며 유기물질로 이루어진 전사층을 포함하 는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은
기재 필름, 광-열 변환층, 및 전사층을 포함하고 있으며, 상기 광-열 변환층 사이에 조사되는 레이저를 광-열 변환층으로 반사하고 광-열 변환층으로부터 생성되는 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지하는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서는 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따라 레이저를 이용하여 유기 전계 발광 소자에 사용되는 발광 유기막을 전사 패터닝할 때의 전사 메카니즘을 도시한 도면이다.
통상 레이저를 이용하여 유기막을 전사 패터닝할 때의 메카니즘은 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 기판 S1에 붙어 있던 유기막 S2(33)가 레이저의 작용으로 S1으로부터 떨어져 나와 기판 S3로 전사되면서 레이저를 받지 않은 부분과 분리가 일어나야 한다.
전사 특성을 좌우하는 인자는 기판 S1과 필름 S2와의 제 1 접착력(W12)과 필름끼리의 점착력(W22), 그리고 필름 S2와 기판 S3와의 제 2 접착력(W23)의 세 가지이다.
이러한 제 1, 제 2 접착력과 점착력을 각 층의 표면 장력(γ1, γ2, γ3)과 계면 장력(γ12, γ23)으로 표현하면 하기 식과 같이 표현된다.
W12 = γ1 + γ2 - γ12
W22 = 2γ2
W23 = γ2 + γ3 - γ23
레이저 전사 특성을 향상시키기 위해서는 필름끼리의 점착력이 각 기판과 필름 사이의 접착력보다 작아야 한다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자에서는 각 층을 이루는 물질로 유기 물질을 사용하고 있으며 저분자 물질을 사용하는 경우에는 상기 제 1 및 제 2 접착력이 점착력보다 크기 때문에 도너 필름(34)으로부터 발광 물질을 유기 전계 발광 소자로 전사시킴으로써 물질 전이(mass transition)가 일어나서 발광층의 미세 패턴을 형성할 수 있는 것이다. 이렇게 전사함으로써, 미세한 발광층의 패턴까지도 형성할 수 있으며 미스 얼라인(mis-align)이 발생할 가능성이 적어진다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저분자 레이저 전사용 도너 필름의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 도너 필름(34)은 기재 필름(31), 상기 기재 필름(31) 상부에 형성되어 있는 광-열 변환층(32), 기재 필름(31) 전면에 걸쳐 상기 광-열 변환층(32) 상부에 형성되어 있는 금속층(35), 상기 금속층(35) 상부 전면에 형성되어 있으며 유기물질로 이루어진 전사층(33)이 적층되어 있는 구조를 가지고 있다.
도 6의 도너 필름은 용도에 따라서 필름 구조를 변경하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 필름의 감도(sensitivity)를 향상시키기 위하여 광-열 변환층 상부 또 는 하부에 가스 생성층(도시하지 않음))을 더 형성할 수도 있고, 상기 금속층(35)과 전사층(33) 사이에 버퍼층(도시하지 않음)을 더욱 포함할 수 있다.
상기 기재 필름(31)은 투명성 고분자로 이루어져 있는데, 이러한 고분자로는 폴레에틸렌, 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등을 사용한다. 그 중에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 주로 사용한다. 기재 필름의 두께는 10 내지 500 ㎛인 것이 바람직하며, 이 기재 필름의 역할은 지지필름으로서의 역할을 수행하며 복합적인 다중계도 사용 가능하다.
상기 광-열 변환층(32)은 적외선-가시광선 영역의 빛을 흡수하는 성질을 갖고 있는 광흡수성 물질로 형성한다. 레이저광 흡수 물질이 포함되어 있는 유기막, 금속 및 이들의 복합층 중 하나이다.
이러한 특성을 갖고 있는 막으로서 금속, 그 금속의 산화물 및 황화물, 그리고 카본 블랙, 흑연이나 적외선 염료가 첨가된 고분자로 이루어진 유기막이 있다.
이때, 상기 금속, 그 금속의 산화물 및 황화물은 광학 농도(optical density)가 0.1 내지 4.0인 것으로 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 주석(Sn), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 납(Pb)등의 금속, 그 산화물 및 이들의 혼합물이 있는데, 그 중에서도 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)과 그 산화물이 바람직하다.
그리고, 상기 카본 블랙, 흑연이나 적외선 염료가 첨가된 고분자로 이루어진 유기막으로는 고분자 결합 수지에 안료, 염료 등과 같은 착색제, 분산제 등이 분산 된 유기물로 상기 고분자 결합수지를 형성하는 물질로는 아크릴 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 등과 같은 (메타)아크릴레이트 올리고머를 단독으로 사용한다. 또한, 상기 올리고머에 (메타)아크릴레이트 모노머를 혼합하여 사용하거나, (메타)아크릴레이트 모노머만을 단독으로 사용한다. 그리고 상기 카본 블랙 또는 흑연은 입경이 0.5 ㎛ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이때의 광학 농도는 0.1 내지 4인 것이 바람직하다.
한편, 적층되는 광-열 변환층(32)이 너무 얇게 형성되는 경우에는 에너지 흡수율이 낮아 광-열 변환되는 에너지 양이 작아 팽창 압력이 낮아지게 되고, 또한, 투과되는 에너지가 커지게 되고 이에 따라 유기 전계 발광 소자의 기판 회로에 손상을 주게된다.
또한, 전사시 레이저 에너지에 의하여 팽창될 때 일정 두께 이하를 유지하여야만 팽창시 곡률 반경이 작게되어 전사층이 유기 전계 발광 소자의 화소 영역을 정의하는 화소 정의막에 의하여 발생되는 단차에 의한 에지 오픈 불량을 줄일 수 있다.
한편, 너무 두꺼운 경우에는 유기 전계 발광 소자의 화소 영역을 정의하는 화소 정의막에 의하여 발생되는 단차 부분에서 필름과 기판의 밀착이 잘 안되어 에지 오픈(edge open) 불량이 발생할 가능성이 크다.
따라서, 광-열 변환층(32)이 금속, 또는 금속의 산화물 또는 황화물인 경우에는 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링을 이용하여 100 내지 5,000 Å 두 께로 형성하고, 유기막의 경우에는 일반적인 필름코팅 방법인 압출(extrusion), 그래비아(Gravure), 스핀(spin), 및 나이프(knife) 코팅 방법을 이용하여 0.1 내지 2 ㎛의 두께로 적층한다.
도 7은 종래의 도너 필름을 사용하는 경우 광-열 변환 층이 상대적으로 두껍게 4 ㎛의 두께로 적층되어 있는 경우 레이저 조사에 따라 광-열 변환층(32)의 각 위치에서 에너지 전달과 에너지 흡수 정도를 나타내는 그래프로, 도 7을 참조하면, 에너지 흡수가 광-열 변환층의 레이저 빔 입사부에서 대부분 일어나고 광-열 변환층을 통과하는 동안 거의 대부분의 에너지를 흡수하여 에너지 효율은 좋으나, 대부분의 광-열 변환층과 버퍼층, 전사층(33)을 포함한 두꺼운 층을 팽창시켜 화소 에지에서 기판과 밀착을 시키기는 어렵다.
이에 반하여, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 도너 필름의 광-열 변환층(32)의 두께를 0.5 ㎛로 하고, 금속층(35)을 사용한 경우 레이저 조사에 따라 광-열 변환층(32)의 각 위치에서 에너지 전달과 에너지 흡수 정도를 나타내는 그래프로, 도 8을 참조하면 광-열 변환층 두께가 얇으므로 레이저 조사에 따라 광-열 변환층(32)을 통과하면서 흡수되는 에너지는 작아진다. 그러나 금속 반사층을 사용하므로써 반사되어 나오는 레이저광이 재흡수 되도록하여 에너지 효율을 크게하고 광-열 변환층 전체적으로 에너지를 더 고르게 하여 전체적으로 고르게 팽창하도록하여 버퍼층과 전사층만의 얇은 두께만을 밀어내면 되므로 작은 에너지로도 기판에 밀착이 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 가스 생성층은 광 또는 열을 흡수하면 분해반응을 일으켜 질소 가스나 수소 가스등을 방출함으로써 전사에너지를 제공하는 역할을 하며, 사질산펜타에리트리트(PETN), 트리니트로톨루엔(TNT) 등으로부터 선택된 물질로 이루어진다. 가스생성층은 광-열변환층으로부터 열을 전달 받아야 하므로 광-열 변환층의 상부나 하부에 인접하거나 광-열변환층 물질과 혼합하여 하나의 층을 이룰 수 있다.
한편, 상기 기재 필름 전면에 걸쳐 상기 광-열 변환층(32) 상부에 형성되는 금속층(35)으로는 레이저 빔 투과율이 20 %이하인 금속을 사용한다. 또한, 상기 금속층(35)의 두께는 1 ㎛ 이하로 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링법으로 적층한다. 상기 금속층(35)의 두께는 레이저 광이 유기 전계 발광 소자의 기판 상으로 거의 전달되지 않을 정도이면 되고 너무 두꺼우면 광-열 변환층이 팽창시 금속층이 팽창되지 않아 전사 특성에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
이때, 상기 금속층에 의하여 레이저 전사시 레이저 에너지가 피전사되는 유기 전계 발광 소자의 기판으로 전달되지 않기 때문에 기판 회로에 손상을 방지할 수 있으며, 또한, 광-열 변환(32)층에서 발생하는 가스가 전사층(33)으로 침투되는 것을 방지한다. 또한 열전도성이 좋은 금속을 사용하므로써 광-열변환층에서 전사층으로 전달되는 열을 분산(dissipation)시켜 전사층의 열적인 손상을 막을 수 있다.
상기 금속층(35) 상부에는 버퍼층(도시하지 않음)을 더 형성할 수 있다. 버퍼층은 금속층과 전사층이 인접하여 금속이 전사층으로 확산(diffusion)되어 디바이스 특성이 저하되는 것을 막고, 전사패턴 특성이 향상될 수 있도록 전사층과의 접착력을 제어하는 역할을 한다. 버퍼층은 금속산화물, 금속황화물 또는 비금속 무기화합물이나 유기물을 사용할 수 있고, 금속산화물등은 상기 금속층을 형성한 후 표면을 산화시켜 형성하거나 별도의 공정으로 형성할 수 있다. 유기물은 불활성 고분자(inert polymer)를 코팅하거나 저분자를 증착하여 형성할 수 있다. 두께는 0.01 내지 2 ㎛ 이내인 것이 바람직하다.
한편, 상기 전사층(33)으로는 제조하고자 하는 유기 전계 발광 소자의 특성에 합치되도록, 고분자 또는 저분자 유기 전계 발광 물질, 홀 전달성 유기 물질, 및 전자 전달성 유기 물질 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성한다. 이때 전사층의 형성은 일반적인 코팅 방법인 압출, 그래비아(Gravure), 스핀, 나이프 코팅 방법, 진공 증착법, CVD 등의 방법을 이용하여 100 내지 50,000 Å 두께로 코팅한다.
이상과 같이, 광-열 변환층(32)과 전사층(33) 사이에 금속층(35)을 도입하여 레이저를 반사시킴으로써 광-열 변환층(32)에 더 많은 에너지가 전달되도록 한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 전사용 도너 필름의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에로서는 기재 필름(31), 광-열 변환층(32), 및 전사층(33)을 포함하고 있으며, 상기 광-열 변환층(32) 사이에 조사되는 레이저를 광-열 변환층(32)으로 반사하고 광-열 변환층(32)으로부터 생성되는 가스가 전사층(33)으로 침투하는 것을 방지하는 반사층(35')을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름을 개시한다.
본 실시예에서는 상기 제 1 실시예에서와는 달리 상기 광-열 변환층과 전사 층 사이에 광-열 변환층으로부터 생성되는 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지하는 반사층을 포함한다.
상기 반사층은 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지할 수 있다면 유기물, 무기물 또는 금속이든 어느 것이든 무방하다.
상기 반사층으로는 레이저 광 투과율이 20 % 이하인 물질을 사용하며, 바람직하기로는 금속을 사용한다.
상기 반사층으로는 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 주석(Sn), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 납(Pb)등이 사용될 수 있다.
상기 반사층은 사용하는 물질에 따라 적층하는 두께는 달라지겠으나 가스 침투 차단력과 레이저 광 투과율을 고려하여 1 ㎛ 이하로 적층하는 것이 바람직하다.
이외의 구성요소는 제 1 실시예에와 동일한 물질 및 방법을 채용한다.
본 발명에서 개시하고 있는 레이저 전사용 도너 필름은 특히, 발광 소자가 유기물로 이루어지는 유기 전계 발광 소자의 경우 미세 패턴을 형성하기가 용이하다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 도너 필름을 사용하여 유기 전계 발광 소자의 유기 박막의 미세패턴을 형성하는 방법을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명의 도너 필름이 적용되는 한 예로 유기 전계 발광 소자를 언급하였으나 본 발명의 도너 필름이 적용되는 것은 유기 전계 발광 소자에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 본 발명에 따른 도너 필름을 사용하여 전사하는 방법을 설명하기 위한 도면으로 먼저, 투명 기판(100) 상에 투명 전극층(200)을 형성한다. 이와 별도로 기재필름(31) 상에 광-열 변환층(22), 금속층(35) 및 전사층(33)을 순차적으로 도포하여 도너 필름(34)을 준비한다.
여기에서 전사층(33)은 유기박막 형성용 물질을 코팅함으로써 제조된다. 이때, 여러 가지 특성을 개선하기 위하여, 소정 함량의 첨가물질을 첨가하여도 무방하다. 예를 들어, 발광층의 효율을 높이기 위하여 도판트(dopant)를 첨가하여도 된다. 그리고, 전사층(33)을 형성하는 방법으로는 상술한 바와 같이, 일반적인 필름 코팅방법인 압출(extrusion), 그래비아(Gravure), 스핀(spin) 및 나이프(knife) 코팅방법을 사용한다.
상기 전사층(33)으로는 앞서 설명한 바와 같이 유기막을 사용하여 하나의 층만이 아니라 2 이상의 층을 필요에 따라 적층할 수 있다.
그리고 나서, 투명 전극층(200)이 형성된 기판(100)에 상기 도너 필름(34)을 배치한 다음, 상기 도너 필름(34)에 에너지원(37)을 조사한다.
상기 에너지원(37)은 전사 장치를 거쳐서 기재 필름(33)을 통과하여 광-열 변환층(32)을 활성화시키고, 열분해반응에 의하여 열을 방출한다. 이때, 조사된 레이저 빔은 금속층 또는 반사층(35)에 의하여 되반사되어 광-열 변환층에 조사되어 광-열 변환층(32)에 인가되는 에너지가 증가하게 된다.
이렇게 방출된 열로 인하여 상기 도너 필름의 광-열 변환층(32)이 팽창되면서 상기 전사층(33)이 도너 필름(34)으로부터 분리되어 유기 전계 발광 소자의 기 판(100) 상부에 화소 정의막에 의하여 정의된 화소 영역 상에 전사물질인 발광층이 원하는 패턴과 두께로 전사되게 된다.
본 발명에서와 같이 광-열 변환층(32)의 두께를 일정 두께 이상으로 두껍게 하여 전사시 광-열 변환층이 팽창될 때의 곡률 반경을 작게하여 화소 정의막 형성에 따라 발생하는 단차에 의한 에지 오픈(edge open) 불량을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 에너지원은 레이저, 크세논(Xe) 램프 그리고 플래쉬(flash) 램프 등이 가능하다. 그 중에서도 레이저가 가장 우수한 전사 효과를 얻을 수 있어서 바람직하다. 이때 레이저로는 고체, 가스, 반도체, 염료 등의 모든 범용적인 레이저를 모두 사용할 수 있으며, 레이저 빔의 모양도 원형의 빔 또는 다른 가능한 모양의 빔이 사용 가능하다.
여기에서 전사물질의 전사는 한번 또는 다단계를 거쳐 이루어질 수 있다. 즉, 전사하고자 하는 유기 박막층의 두께에 있어서는 한번에 필요한 두께를 전사할 수 있고, 여러 번 반복에 의하여 전사할 수도 있다. 그러나, 공정의 편의성 및 안정성을 고려한다면 한번에 전사 물질을 전사시키는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에서는 레이저 전사용 도너 필름에서 광-열 변환층과 전사층 사이에 반사층 또는 금속층을 형성함으로써 광-열 변환층에 흡수되는 에너지 량을 크게하고 레이저 빔이 기판에 전달되지 않도록 함으로써 기판 손상을 방지하고 열에 의해 광-열 변환층에서 발생되는 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지하며 전사층으로 전달되는 열이 잘 분산(dissipation)되도록하여 전사층의 열화를 막 아준다.
또한, 광-열 변환층을 얇게 형성함으로써 유기 전계 발광 소자의 화소 영역의 화소 정의막에 의한 단차 부분에서 전사층과 기판의 밀착성을 높임으로써 에지 오픈 불량을 줄일 수 있다.

Claims (21)

  1. 기재 필름;
    상기 기재 필름 상부에 형성되어 있는 광-열 변환층;
    기재 필름 전면에 걸쳐 상기 광-열 변환층 상부에 형성되어 있는 금속층;
    상기 금속층 상부 전면에 형성되어 있는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상부에 형성되어 있으며 유기물질로 이루어진 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속층은 두께가 0 초과 1 ㎛ 이하인 레이저 전사용 도너 필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속층의 레이저 빔 투과율은 20 % 이하인 레이저 전사용 도너 필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광-열 변환층은 레이저광 흡수 물질이 포함되어 있는 유기막, 또는 금속, 금속의 산화물, 금속의 황화물 및 이들의 복합층으로 이루어진 금속화합물 중 1종의 물질인 레이저 전사용 도너 필름.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 유기막으로는 아크릴 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물을 고분자 결합수지로 사용하고 상기 고분자 결합수지에 카본 블랙 또는 흑연을 안료로 첨가하여 혼합한 혼합물인 레이저 전사용 도너 필름.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 금속층의 광학 농도(optical density)가 0.1 내지 4.0인 것으로 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 주석(Sn), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 납(Pb)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 레이저 전사용 도너 필름.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 유기막의 두께는 0.1 내지 2 ㎛인 레이저 전사용 도너 필름.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 금속화합물의 두께가 100 내지 5,000 Å인 레이저 전사용 도너 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광-열 변환층에 가스 생성층을 더욱 포함하는 레이저 전사용 도너 필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 두께가 0.01 내지 2 ㎛인 금속의 산화물, 금속의 황화물, 비금속 무기물, 불활성 고분자 및 불활성 저분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질인 레이저 전사용 도너 필름.
  11. 기재 필름, 광-열 변환층, 및 전사층을 포함하고 있으며, 상기 광-열 변환층 사이에 조사되는 레이저를 광-열 변환층으로 반사하고 광-열 변환층으로부터 생성되는 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지하고 열을 잘 분산(dissipation)시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전사용 도너 필름.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 반사층은 레이저 빔 투과율이 20 % 이하 레이저 전사용 도너 필름.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 반사층은 금속으로 이루어지는 레이저 전사용 도너 필름.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 금속은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 주석(Sn), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 납(Pb)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 레이저 전사용 도너 필름.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 반사층의 두께는 0 초과 1 ㎛ 이하인 레이저 전사용 도너 필름.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 광-열 변환층은 레이저광 흡수 물질이 포함되어 있는 유기막, 또는 금속, 금속의 산화물, 금속의 황화물 및 이들의 복합층로 이루어진 금속화합물 중 1종의 물질인 레이저 전사용 도너 필름.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 유기막으로는 아크릴 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물을 고분자 결합수지로 사용하고 상기 고분자 결합수지에 카본 블랙 또는 흑연을 안료로 첨가하여 혼합한 혼합물인 레이저 전사용 도너 필름.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 금속으로는 광학 농도(optical density)가 0.1 내지 4.0인 것으로 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 주석(Sn), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 납(Pb)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 레이저 전사용 도너 필름.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 유기막의 두께는 0.1 내지 2 ㎛인 레이저 전사용 도너 필름.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 금속화합물의 두께가 100 내지 5,000 Å인 레이저 전사용 도너 필름.
  21. 제 1항 또는 제 11항의 도너 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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