KR100580560B1 - 잉크젯 프린트용 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 베이직 기판 및 포토-레지스트 층 구조로 구성되는 잉크젯 프린트용 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 표면 장력의 큰 차이를 갖는 기판 표면을 구비하는 기판을 제시하는 과제에 기초한다. 이 경우, 기판 표면은 단지 약간의 높이 차를 가져야 하고, 그리고 사전 설정된 표면 대비 및 다른 품질 사양으로 공지된 기판보다 훨씬 저렴한 비용으로 생산되어야 한다.
이를 위하여, 표면 상에 비-연속적인 포토-레지스트 층 구조를 구비하는 베이직 기판 상에, 유기물, 특히 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성되는 비-연속적 층 구조가 포토-레지스트 구조에 배치된다.

Description

잉크젯 프린트용 기판 및 이의 제조 방법{A substrate for inkjet printing and a method for its production}
도 1은 ITO 층 구조와 포토-레지스트 층 구조를 구비하는 베이직 기판을 도시하는 평면도,
도 2는 도 1에서 선 A-A를 따라 취한 기판의 단면도,
도 3은 상부에 섀도우 마스크가 배치된 도 1에 따른 기판의 평면도,
도 4는 도 3에서 선 B-B를 따라 취한, 상부에 섀도우 마스크가 배치된 기판의 단면도,
도 5는 ITO 층과 구조화된 포토-레지스트 층뿐만 아니라 구조화된 테프론 층을 구비하는 베이직 기판의 도면,
도 6은 도 5에서 선 C-C를 따라 취한 기판의 단면도,
도 7은 제 2 포토-레지스트 층 구조를 구비하는 도 1에 따른 기판의 평면도,
도 8은 도 7에서 선 D-D'를 따라 취한 기판의 단면도,
도 9는 도 7에서의 선 D-D'를 따라 취한, 테프론 층이 증착된 기판의 단면도,
도 10은 제 2 포토-레지스트 층 구조의 분리 후, 도 9에 따른 기판의 평면도,
도 11은 도 10에서 선 E-E'에 따른 기판의 단면도,
도 12는 도 1에 따른, 상부에 연속 테프론 층이 배열된 기판,
도 13은 도 12에서 선 F-F'를 따라 취한, 테프론 제거를 위해 배치된 레이저 광선이 개략적으로 배치된 기판의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1...베이직 기판 2...인듐-틴-옥사이드 층 구조
3...포토-레지스트 층 구조 4...섀도우 마스크
5...테프론 층 6...제 2 포토-레지스트 층
7...레이저 광선
본 발명은 제 1항 및 제 15항의 전제부에 따른, 즉, 표면 상에 비-연속적인 포토-레지스트 층 구조가 배치된 베이직 기판으로 구성되는 잉크젯 프린트용 기판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린트 공정은, 발광 반도체 고분자(light-emitting, semi-conducting polymers, LEPs)에 기초한 총천연색 디스플레이(full-colour displays)를 제조하는데 가장 중요한 구조화 공정 중의 하나이다. 본 경우, 적절한 기판 상에는 기판에 대응되는 고분자 용액(polymer solution)의 소량 액적이 증착된다. 잉크젯 프린트 공정은 기판 상에 DNA 센서 또는 컬러 필터를 증착하는 것과 같은 다른 기술 분야에서도 사용된다.
이러한 모든 실시예에는, 증착되어야 물질(잉크)을 앞서 명기된 활성 표면 상에 정확하게 위치 선정하는 것이 요구된다. 잉크젯 프린트 기법은 이러한 요구를 만족시키는 기법 중의 하나로 알려져 있다. 잉크젯 프린트에 관한 경우, 잉크는, 증착될 활성 물질을 보조 물질에 용해시켜 생성한다. 그 후, 예를 들어 압전(piezo) 또는 "버블 젯(bubble jet)" 방식을 통하여, 잉크는 코팅될 기판 상에 소량의 액적 형태로 증착된다. 기판 상에서 액적의 정확한 위치화는, 다른 것들 중에서도 기판에 대한 잉크젯 헤드의 기계적 위치화를 통하여 실행된다. 보조 물질의 증발 후에, 활성 물질이 기판의 활성 표면 상에 필름을 형성한다.
프린트 공정 동안 발생하는 가장 빈번한 결함 중의 하나는 활성 물질로부터의 액적이 기판의 인근 표면으로 벗어나는 것이다. 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diodes, OLED)에 기초한 디스플레이 소자의 실시예의 경우, 적, 녹, 청 발광 영역은 서로 바로 근접하여 배열되기 때문에, 액적이 인근 표면으로 벗어나는 것은 색이 혼합된다는 것을 의미한다.
OLED 디스플레이 소자는 지난 80년 대 후반 이래로 알려져 왔다. 이는 고분자 OLED(polymer OLED, PLED)와 저분자 OLED(low-molecular OLED, SM-OLED)로 구분지어진다. WO 00/76008A1 (CDT)에는 기본 형태로서의 PLED 디스플레이 소자 구조가 기술되어 있다. US 4,539,507, US 4,885,211(이스트만-코닥(Eastman-Kodak))에는 SM-OLED의 원리 구조가 기술되어 있는데, 여기에서는 발광 및 전자 수송 물질로서의 ALQ3(tris-(5-chloro-8-hydroxy-quinolinato) - aluminium)가 기술되어 있다.
OLED 구조 소자가 기초하는 기본 원리는 전계 발광(electro luminescence)이다. 적절한 콘택을 통하여, 전자 및 정공이 반도체 물질로 주입된다. 광(光)은 이러한 전하 운반체(charge carrier)의 재결합에 의해 발생한다.
압전 잉크젯 프린트 기법은 고분자 OLED에 기초한 총천연색 디스플레이의 제조에 있어 가장 중요한 구조적 기법 중의 하나이다. 여기서, 적절한 기판의 활성 표면 상에, 활성 물질(정공 수송 또는 발광 물질)을 포함하는 용액의 소량 액적이 증착된다. 예를 들어 근래 휴대폰에 사용되는 고-해상도 디스플레이 소자(high-resolution display element)에 대한 이러한 활성 표면(단일 픽쳐 포인트(single picture point))의 치수는 40㎛×180㎛의 범위 내에 있다.
종래 기술에 따른 잉크젯 헤드는 직경 30㎛의 잉크 액적을 생성할 수 있다. 그 결과, 액적의 직경은 코팅될 픽쳐 포인트와 동일한 크기 범위 내에 있게 된다. 액적의 과류를 방지하기 위하여, 기판 표면이 적절한 수단에 의하여 형성된다.
대체로, 두 가지 방법에 따른다:
첫 번째로는, 영역에 상이한 표면 장력(표면 에너지)으로 잉크에 대하여 상이한 커버링 특성(covering characteristic)을 발생시키는 방식으로 기판 표면을 생성하는 것이다. 두 번째로는, 액적의 과류를 방지하도록 설계된 기하적(기계적) 베리어를 사용하는 것이다.
EP 0989778A1(세이코-엡슨(Seiko-Epson))에는 기본 용액 접근법 중의 한 접근법이 기술되어 있다. 기판 표면 형성 물질을 적절히 선택함으로써, 표면 장력의 차이를 생성한다. 프린트된 잉크는 큰 표면 장력을 갖는 영역에서만 이동할 수 있는 반면, 작은 표면 장력을 갖는 영역은 베리어로서 작용한다. 균일한 층 두께를 갖는 필름을 얻기 위하여, 유기 발광 다이오드(OLED)의 화소 표면 범위를 넘어서는 구간에서는 큰 표면 장력을 갖도록 설정하는 것이 더욱 유리하다. 형성된 필름은 주위 영역까지는 균질이나 층 두께는 베리어 근처의 활성 영역의 외측으로 베리어 근처에서 현저하게 감소한다. 요구되는 표면 장력의 차이는 수많은 다양한 방식으로 달성될 수 있다. EP 0989778A1(세이코 엡슨)에는 이층 구조 표면이 기술되어 있다. 플라즈마의 적절한 표면 처리를 통하여, 상부 층에는 작은 표면 장력이 제공될 수 있는 반면, 그 화학적 성질(chemical nature)에 기초한 하부 층(lower layer)은 동일한 처리로 큰 표면 장력을 수용한다. 전형적인 방식으로, 하부 층은 산화/질화 실리콘과 같은 무기 재료로 제조된다.
이 경우, 무기 층은 큰 표면 장력을 갖는 주위 영역으로 작용하여 잉크젯 프린트 공정으로 균질 고분자 필름의 증착을 용이하게 한다.
하지만, 이러한 층의 증착 및 구조화(structuring)는 반도체 산업에서 통상적으로 사용되는 공정들을 요구한다. 층 증착(獨: Schichtabscheidung)을 위하여, 스퍼터링 공정 및 PECVD(플라즈마 강화 화학 기상 증착, plasma enhanced chemical vapour deposition)과 같은 기상 공정이 선택될 수 있다. 이러한 공정은 긴 펄스 시간을 요구하고, 게다가 비용 집약적이어서, 이러한 공정을 통하여 OLED-기법으로 얻은 비용 절감 효과가 반감된다. 더욱이, 제 2 층은 표면 토포그라피 형성을 포함하는데, 예들 들어, 작은 표면 장력을 갖는 영역(여기서 "세퍼레이터(separators)"라고 명명됨)은 기판 표면으로부터 유한 높이로 구획된다. 높이에 따른 윤곽으로 인하여, 증착된 고분자 필름은 원치 않는 두께의 윤곽을 형성할 수 있는데, 여기서 두께 윤곽은 세퍼레이터에서 주위 영역으로 상승 곡선을 그린다. 치수에 따라, 이러한 상승 곡선은 픽쳐 포인트(픽셀)까지 상승할 수 있다.
EP 0989778의 다른 단점은, 잉크 저장소가 다른 과류 방호구(overflow protection)로서 사용된다는 점이다. 이러한 잉크 저장소의 구조화에는 시간이 소요되고 다른 공정 단계와의 병합 결과로 인해 기술적 난점이 증대된다.
JP 09203803에는, 포토-레지스트로 사전 처리된 기판 표면의 화학적 처리가 기술되어 있다. 이에 따르면, 포토-레지스트는 마스크를 통하여 노광되고 현상된다. 이러한 방식으로 생성된 구조에서, 포토-레지스트 구비 영역은 작은 표면 장력을 갖는 반면, 포토-레지스트가 없는 영역은 높은 표면 장력을 갖는다. 포트-레지스트 구조의 플랭크(모서리, 獨:Flanken)는 평균 표면 장력(mean surface energy)을 나타내고, 이로 인하여 플랭크는 표면 장력의 일정한 단계로의 급작스런 전이를 피할 수 있다. 하지만, 이들이 자유로이 선택 가능한 표면 장력을 갖는 경계 영역과 기하(geometry)를 나타내는 것은 아니다. 이는, 평균 표면 장력을 갖는 영역에 걸쳐 잉크젯 프린트 공정의 공간 용해 용량(spatial dissolution capacity)이 감소하는 한 단점이 된다. 또 다른 단점은, 단지 하나의 그리고 동일한 포토-레지스트만이 사용될 수 있다는 점이다. 그러므로, 다양한 물질을 적용하여 표면 장력의 차이를 생성할 수 없어, 적용성이 제한된다. 게다가, 기술된 화학 처리는 긴 제조 시간을 초래하여 제조 시간이 상당히 소요된다.
JP09230129에는 두 단계 표면 처리가 기술된다. 먼저, 전체 표면에 작은 표면 장력이 제공된다. 표면의 선택된 부분을 단파장 광선으로 후속 처리한 결과, 이러한 영역에서의 표면 장력이 재차 증가된다. 하지만, 획득 가능한 표면 장력의 차이는 제한될 뿐만 아니라 요구되는 노광 시간으로 인해 이는 대량 생산에 적합하지 않다.
액적의 과류를 방지하기 위한 두 번째 방안으로서, 기하학적(기계적) 베리어가 있다.
US 6,388,377B1에는 인접한 두 개의 픽쳐 포인트 사이에 배치되는 포토-레지스트 구조(structure)의 사용이 기술된다. 이러한 포토-레지스트 스트라이프는 2㎛보다 큰 높이(>2㎛)를 갖고 잉크 액적의 맞은 편에서 물리적 베리어로서 작용하여, 결과적으로 과류를 방지한다. 이러한 포토-레지스트의 생산은 EP 0996314A1에 기술된다. 이러한 경우, 서로 평행하게 배열된 두 개의 포토-레지스트 구조(소위 "뱅크(banks)")는 채널을 형성하는데, 그 중심에는 후에 동일한 색(적, 녹 또는 청)으로 발광하는 픽쳐 포인트가 있게 된다. 이러한 채널에 적절한 잉크가 프린트되어 활성 물질을 갖는 픽쳐 포인트 층이 구현됨과 동시에, 채널 외측에 배치되는 픽쳐 포인트로의 과류를 포토-레지스트 구조가 방지한다. 뱅크의 높이는 0.5×(픽쳐 포인트의 폭/액적의 직경)보다 크다. 더욱이, 높이는 잉크젯 프린트 방법을 통하여 증착된 활성 물질의 필름 두께보다 훨씬 크다. 뱅크의 미세 구조화는 뱅크에 원형, 타원형 또는 삼각형 노치 인덴테이션(notch indentations)을 적용함으로써 얻어지는데, 여기서 이러한 인덴테이션은 과류 저장소의 역할을 담당한다. 하지 만, 이러한 것의 단점은 뱅크의 높이가 후속 단계에서의 금속 증착(獨: Metallabsheidung)의 품질 감소를 유발한다는 점이다. 이러한 금속 증착에서, OLED 구조 소자(structural element)의 음극은 열 증착 또는 스퍼터링에 의하여 형성된다. 포토-레지스트 구조의 형상 및 높이에 기초하여, 중단이 생기거나, 또는 적어도 금속 필름은 특히 "뱅크" 측벽에 보다 얇게 증착된다. 이는 전기 저항을 증대시켜 디스플레이 소자의 입력 전력에 좋지 않은 영향을 미친다.
본 발명은 큰 차이의 표면 장력을 갖는 표면을 구비하는 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 경우, 기판 표면은 단지 작은 높이 차이를 갖도록 의도된다. 다른 목적은 기판 표면을 구조화하는데 단지 유기 물질만이 사용된다는 것이다. 게다가, 사전 설정된 표면 대비 및 다른 품질 사양을 갖는 기판은 종래 기술에 따른 공지된 기판보다 더욱 저렴하게 생산되어야 한다.
상기 목적은 전제부의 특징과 더불어 청구항 1항(장치 청구항)의 특징부의 특징과, 그리고 청구항 15항(방법 청구항)의 특징부의 특징을 통하여 본 발명에 의해 해결된다. 본 발명의 의도적인 실시예는 종속항에 포함된다.
본 발명의 일면에 따르면, 표면 상부에 포토-레지스트 층 구조가 비연속적으로 배치되는 베이직 기판을 구비하는 잉크젯 프린트용 기판에 있어서, 상기 포토-레지스트 층 구조 상에 배치되며, 유기물로 구성되는 비-연속적 층 구조를 더 구비하는 것과, 상기 비-연속적 층 구조의 표면 장력은 상기 포토-레지스트 층 구조의 표면 장력보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조는 상기 포토-레지스트 층 구조의 적어도 일부분을 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 포토-레지스트 층 구조와 상기 비-연속적 층 구조 사이의 표면 장력 차이는 10mN/m 내지 90mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 포토-레지스트 층 구조의 표면 장력은 50mN/m 내지 100mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조의 표면 장력은 10mN/m 내지 40mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 베이직 기판과 상기 포토-레지스트 층 구조 사이에 배치되며 정공 주입에 적합한 중간 층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 중간 층은 인듐 틴 옥사이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 중간 층의 표면 장력은 50mN/m 내지 100mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조는 플루오르화 하이드로카본으로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조를 구성하는 상기 플루오르화 하이드로카본은 폴리테트라플루오르화 에틸렌인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조는 폴리실록산인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 베이직 기판은 글라스, 실리콘 및 합성 물질 중의 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 포토-레지스트 층 구조는 노볼락 베이시스, 아크릴릭 래커, 에폭시 래커 및 폴리이미드 래커 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 포토-레지스트 층 구조의 자유 표면은 상기 기판의 활성 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 베이직 기판 상부에 제 1 포토-레지스트 층 구조가 비연속적으로 형성된 잉크젯 프린트용 기판을 생성하는 방법에 있어서, 유기물로 구성되는 비-연속적 층 구조를 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조 상부의 적어도 일부분에 증착시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조의 증착 단계는 화학 기상 증착 방법을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 화학 기상 증착 단계는 플루오르화 하이드로카본을 사용하여 상기 비-연속적 층 구조를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 플루오르화 하이드로카본은 폴리테트라플루오르화 에틸렌이고, 상기 화학 기상 증착 단계는 C3F8, C3F6, 및 C2F4 중의 하나 이상으로 구성된 반응 가스 분위기에서 실행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 화학 기상 증착 단계는 헥사메틸다이시오젠, 아크릴릭 유도 실록산 및 비닐 유도 실록산 중의 하나 이상으로부터 형성되는 폴리실록산으로 상기 비-연속적 층 구조를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조의 증착 단계는 열 증착 방법을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조를 구조화하기 위하여, 상기 증착 단계는 섀도우 마스크를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 비-연속적 층 구조를 구조화하기 위하여, 상기 증착 단계 후에 상기 비-연속적 층 구조의 적어도 일부분을 레이저 용융 제거시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 증착 단계 전에 실행되는, 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조 사이에 비연속적으로 배치되며 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조의 일면으로부터 돌출된 제 2 포토-레지스트 층을 구조화시키는 단계, 상기 증착 단계 후에 실행되는, 비연속적으로 배치된 상기 제 2 포토-레지스트 층 사이의 간극을 통하여 상기 제 2 포토-레지스트에 대한 용제를 투입하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 베이직 기판의 표면을 산소-플라즈마-처리하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법을 제공한다.
상기 사항을 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 기판의 특이한 장점은 매우 작은 표면 윤곽을 나타내고 오로지 유기 물질로만 구성된 상이한 표면 장력을 갖는 영역을 구비한다는 것이다. 이를 위하여, 플루오르화 하이드로카본(fluorinated hydrocarbon) 또는 폴리실록산(polysiloxane)(실록산계 화합물)으로 구성된 비-연속적 층 구조가 베이직 기판 표면 상에 구비된 비-연속적 포토-레지스트 구조 상에 배치된다. 플루오르화 하이드로카본은 폴리테트라플루오르화 에틸렌(polytetrafluoro ethylene)이 바람직하다. 그러므로 본 발명에 따른 기판은, 글라스, 합성 물질 또는 실리콘으로 형성되는 것이 바람직한 베이직 기판과, 베이직 기판 상에 배열되는 두 개의 층 구조로 구성된다. 이러한 경우 포토-레지스트 구조는 예를 들어 OLED-디스플레이 양극으로서의 인듐-틴-옥사이드와 같은 노출된 활성 표면을 한정하는 과제를 실행한다. 여기서, 활성 표면은 베이직 기판, 또는 포토-레지스트 층 구조에 의하여 덮이지 않은, 베이직 기판 위에 배치되는 층(예를 들어, 인듐-틴-옥사이드로 구성됨)의 표면들이다. 포토-레지스트 층 구조의 다른 과제는 예를 들어 박막 층 트랜지스터 구조 소자와 같은 하부의 전기 회로를 보호하는 것이다. 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성된 층 구조는 본 발명에 따르면 작은 표면 장력을 나타낸다. 폴리실록산 또는 플루오르화 하이드로카본으로 구성된 층 구조는, 활성 표면의 외측에서만 폴리실록산 및/또는 플루오르화 하이드로카본이 배열되는 방식으로 본 발명에 따라 구조화된다. 이러한 물질의 작은 표면 장력에 기초하여, 후에 (잉크젯 프린트 방식으로) 도포되는 잉크의 과류를 피할 수 있다. 이 경우, 잉크젯 프린트 공정에서 본 발명에 따른 기판 상에 도포되는 잉크는 예를 들어 유기 발광 다이오드에 기초하는 디스플레이용 고분자와 같이 도포될 물질을 포함하는 용액으로 구성된다. 하지만, 본 발명에 따른 기판은 유기 발광 다이오드에 기초한 디스플레이용 잉크젯 프린트 공정의 적용 영역에 한정되지는 않는다. 대안적으로, 잉크는 본 발명에 따른 기판 상에 잉크젯 프린트 공정을 통하여 증착될 수 있는 DNA-센서 또는 컬러 필터를 구비할 수 있다.
플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성되며 포토-레지스트 층 구조 위에 배치되는 층은, 하부에 놓인 포토-레지스트 층 구조를 완전히 또는 단지 일부만 덮을 수 있다. 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성된 층의 구조화는, 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성되는 적절한 구조가 두 개의 인접한 활성 표면(픽셀) 사이에 배열된다는 전제 하에 이루어져야 하는데, 이 때문에 이들 물질의 낮은 표면 장력으로 인하여 잉크의 과류가 효과적으로 방지될 수 있다.
기술된 바와 같은 본 발명에 관련된 층 구조(베이직 기판, 포토-레지스트 층 구조 및 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성된 층 구조로 구성됨)는 표면 장력에 있어 고유한 차이를 갖는다. 예를 들어 포토-레지스트 및 인듐-틴-옥사이드와 같은 활성 표면은 50mN/m와 100mN/m 사이의 큰 표면 장력을 갖는 표면을 나타낸다. 반대로, 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성된 층 구조(이하 차단 층(blocking layer)/차단 층 구조로 명명)는 대략 20mN/m의 표면 장력을 갖는데, 이를 통하여 큰 표면 차이는 예를 들어 플라즈마 처리와 같은 별도의 표면 처리 없이 유리하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 장점은, 예를 들어 UV-오존-처리를 통하여 인듐-틴-옥사이드 층을 소제(clearing)하는 것과 같은, 유기 발광 다이오드의 생산에 필요한 후속 표면 처리를 제한 없이 사용할 수 있다는 점인데, 이들은 본 발명에 따른 기판의 표면 장력의 차이가 감소하게 되는 것과 같은 부정적인 영향을 미치지 않기 때문이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따르면 산소 플라즈마 처리에 의하여 활성 표면(픽셀, 예를 들어 인듐-틴-옥사이드)의 표면 장력을 증가시키는 것으로 파악된다. 이 경우 차단 층의 표면 장력은 결정적으로 영향을 받지 않아서, 산소 플라즈마 처리로 인하여 표면 차이가 상당히 증가될 수 있다는 점이 특히 유리하다.
포토-레지스트 층 구조는 100㎚ 및 3000㎚ 사이의 높이를 갖는 것이 바람직하고, 차단 층은 1㎚ 내지 300㎚의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 포토-레지스트 구조는 50mN/n와 100mN/m 사이의 표면 장력을 갖는 것이 바람직하고, 차단 층은 10mN/m와 40mN/m 사이의 표면 장력을 갖는 것이 바람직하다.
잉크젯 프린트용 기판 생산을 위한 본 발명에 따른 방법으로, 먼저 적어도 하나의 포토-레지스트 층 구조가 베이직 기판 상에 증착된다. 그런 후, 플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성된 비-연속적 층 구조가 적용된다. 포토-레지스트는 노볼락 베이시스(Novolak basis), 아크릴릭 래커(acrylic lacquer), 에폭시 래커(epoxy lacquer) 또는 폴리이미드 래커(polyimide lacquer) 등의 시중에서 구입 가능한 포토-레지스트인데, 여기서 증착 및 구조화는 래커-증착, 노광 및 현상과 같은 표준 기법을 통하여 실현된다.
차단 층(플루오르화 하이드로카본 또는 폴리실록산으로 구성되는 층 구조)의 증착은, 예를 들어 C3F8을 사용하는 CVD-방법(화학 기상 증착)으로, 또는 폴리테트라플루오르화 에틸렌(polytetrafluoro ethylene)과 같은 플루오르화 하이드로카본(fluorinated hydrocarbon)의 증착으로 실행되는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로 증착된 차단 층은 섀도우 마스크, 레이저 용융 제거를 사용하여 또는 리프트-오프 공정을 사용하여 다음과 같이 구조화된다.
본 발명에 따른 다른 장점은, 이러한 큰 차이(contrast)는 잉크젯 프린트법으로 유기 또는 묽은 용액 또는 서스펜션(suspension)(각각 30mN/m 및 70mN/m의 표면 장력)에 의해 코팅되는 베이직 기판 상 영역(활성 표면)을 형성하는데 가장 적절하다는 점이다. 양 용액에 대하여 작은 표면 장력을 갖는 차단 층(예를 들어, 테프론 층)은, 차단 층에 대한 커버링(코팅) 및 궁극적으로 과류가 방지되는 방식으로 작용한다. 다른 면에서, 이러한 용액들은 ITO 또는 바람직하게는 포토-레지스트 층 구조와 같이 큰 표면 장력을 갖는 영역을 덮고, 이는 국부적으로 그리고 기하학적으로 제어된 필름 형성을 유도한다.
또 다른 장점은, 상당히 작은 층 두께로도 차단 층(예를 들어, 테프론 층)의 큰 반발 효과가 작용한다는 점이다. 그러므로, 층 두께가 예를 들어 100㎚ 이하로 매우 작게 유지될 수 있다. 이는, 차단 층이 후속 단계에서 열 증착을 통하여 증착될 금속 층(예를 들어, OLED 디스플레이용 음극 층(cathode layer))에 매우 미소한 그림자 효과(shadow effect)를 나타낸다는 장점과 직접 연계된다. 게다가, 금속 층의 층 두께를 차단 층의 두께보다 상당히 크고 포토-레지스트 층 구조의 두께보다 상당히 크게 하는 방식에 의해, 완벽한 모서리 커버링이 확보된다. 결과적으로, 종래 기술에서의 플랭크 및 "뱅크" 모서리 영역에서 발생했던 금속 층 두께의 불균일성이 배제된다. 종래 기술에서 발생했던 바와 같이 그 위치에서 부분적으로 세그먼트화된 금속 층에 대한 큰 전기 저항이 회피되어 전력 입력이 상당히 저감됨으로써, 능동-매트릭스-OLED 구조적 소자에서 보다 높은 정도의 작동 안정도가 유도되기 때문에, 이는 능동-매트릭스-OLED 구조적 소자에 있어 매우 중요한 장점이다.
본 발명에 따른 또 다른 장점은, 낮은 표면 장력과 후속적으로 도포되는 잉크의 큰 반발 효과를 얻기 위하여 요구되는 5㎛ 이하인 차단 층(테프론 층) 폭이 매우 작다는 점이다. 결과적으로, 두 개의 인접한 픽쳐 포인트의 분리를 위하여 요구되는 공간 요구 사양은, 공지된 해법과 대비하여 상당히 감소된다("뱅크"는 특히 기계적 안정성을 달성하기 위하여 10㎛보다 큰 폭을 구비함). 이러한 방식으로, 보다 큰 디스플레이 스크린 해상도(표면을 위한 픽쳐 소자)가 달성될 수 있다. "전면 발광" 디스플레이 소자(전기 제어의 방향으로는 발광이 진행하지 않는 구조적 소자)의 경우, 보다 큰 종횡비(전체 픽쳐 포인트 표면에 대한 발광 표면의 비)가 달성될 수 있다.
또한, 잉크젯 프린트를 통하여 증착되는 층의 층 두께 균일성은 활성 표면 내에서 증대된다는 점이 유리하다. 층 두께의 균일성은 표면 장력을 변화시키는 영역의 경계 표면에서의 건조 현상에 의해 야기된다. 차단 층의 폭이 작기 때문에, 활성 표면(예를 들어, ITO)에 대한 차단 층의 보다 큰 간극은 픽쳐 스크린 해상도 감소를 동반하지 않고서도 가능하다.
게다가, 유기 재료를 배타적으로 사용함으로써, 층 생성 및 구조화에 그다지 복잡하지 않은 기술을 채택할 수 있다. 이러한 방식에서는, 예를 들어 스퍼터 플랜트 또는 플라즈마 에칭기와 같이 복잡한 기술 장비 사용이 회피 가능하여 비용에 있어 장점을 갖게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예로 보다 상세하게 기술된다.
도 1은 1.1㎜ 두께의 보로 실리케이트 글라스(獨: Boro silikatglas, 英: boro silicate glass)로 구성되는 베이직 기판(1)의 평면도를 도시한다. 베이직 기판(1)의 일면에는 정공 주입에 적합한 재료로 구성되는 중간층이 형성된다. 즉, 베이직 기판(1)의 일면은, 중간층으로서의 두께가 100㎚인 인듐-틴-옥사이드 층(indium-tin-oxide layer, 2)으로 코팅되는데, 인듐-틴-옥사이드 층(2)은 서로 평행하게 배열되는 스트라이프가 70㎛의 폭으로 서로 10㎛의 간격을 두고 형성되는 방식으로 구조화된다. 층 구조(layer structure), 인듐-틴-옥사이드 층 구조(indium-tin-oxide layer structure), 포토-레지스트 층 구조(photo-resist layer structure) 및 다른 것들에 대한 용어는 특히, 증착된 층이 연속적이지는 않지만 구조화(structuring)(섀도우 마스크, 레이저 용융 제거 및 다른 것)에 기초하여 정의된 영역에서 형성된다는 것을 의미한다. 개개의 경우에 있어, 구조는 구조화 공정 단계에 의하여 결정된다. 더욱이, 기판은 표준 기법(예를 들어, 래커 코팅(lacquer coating))을 통하여 증착되는 두께 0.3㎛의 포토-레지스트 층 구조(3)(포토-레지스트 JSR PC 302로 구성됨)를 구비한다. 이러한 포토-레지스트는, 차후 디스플레이의 픽쳐 포인트(picture points)(활성 표면, 픽셀)를 정의하는 ITO-스트라이프(2) 상에 자유 표면이 형성되는 방식으로 표준 기법(예를 들어, 노광 및 현상)을 통하여 구조화된다. 이러한 자유 표면의 크기는 대략 50×200㎛으로 서로에 대하여 100㎛의 간격(마주하는 측면 기준)을 둔다. 포토-레지스트는 예각 모서리가 생성되지 않는 방식으로 현상된다. 도리어, ITO-층(2)으로의 전이는, 도 2에 도시된 바와 같이 ITO-층(2)으로부터 포토-레지스트 층(3)에 도달하기까지 20°의 상방향 경사 각도가 발생하는 방식으로 구조화된다. 다음 단계에서, 테프론(폴리 테트라플루오르화 에틸렌(polytetrafluoro ethylene))이 증착된다. 이는 기상 분리(獨:Gasphasenabscheidung)를 통하여 실행된다. 이를 위하여, C3F8 기체가 마이크로웨이브 플라즈마 플랜트에 공급된다. 최종 챔버 압력(resulting chamber pressure)은 200㎩에 달한다. 60초 동안 200W의 전력을 갖는 마이크로웨이브 플라즈마의 결과로, 도 4, 9 및 12에 도시된 바와 같이, 100㎚ 두께의 테프론 층(5)이 기판 상에 증착된다. 기상 증착을 위한 대안적인 기체로는 C3F6, C2F4 또는 이와 유사한 기체가 있다.
폴리테트라플루오르화 에틸렌(polytetrafluoro ethylene, 테프론)과 같은 플루오르화된 하이드로카본에 대한 대안으로서, 헥사메틸디실록산 (hexamethyldisiloxane) 또는 아크릴릭-유도 실록산(acrylic-derived siloxanes) 또는 비닐-유도 실록산(vinyl-derived siloxanes)을 통하여 실록산계 화합물, 폴리실록산(polysiloxane)이 증착될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 테프론 층의 구조화를 위하여 섀도우 마스크(4)가 사용된다. 섀도우 마스크는 두께가 500㎛인 금속 호일로 구성된다. 이러한 금속 호일(metal foil)은, 테프론(5)이 기판의 ITO-표면(2) 상에 증착되지 않도록 하는 방식으로 레이저 용융 제거(laser ablation) 또는 화학적 에칭을 통하여 구조화된다. 테프론이 증착되기 전에, 섀도우 마스크(4)는 기판과 마주하도록 적절한 수단에 의해 정렬된다. 도 5 및 도 6에는 섀도우 마스크(4)를 통한 테프론(5)의 증착 후에 본 발명에 따른 기판이 도시된다. 이 경우, 테프론(5)에 의하여 형성된 선(5)이 포토-레지스트 구조(photo-resist structure, 3)를 부분적 으로만 덮는다. 테프론 층(5)의 선-형상 구조(structure)의 결과로, 차후의 잉크젯 프린트 공정동안 인접 픽셀로 잉크가 과류하는 것을 피할 수 있다. 도 7 내지 도 10에서, 테프론 층(5)의 구조화는 리프트-오프 공정으로 설명된다. 먼저, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 테프론이 없어야 하는 영역이 후에 제 2 포토-레지스트(6) 및/또는 제 2 포토-레지스트 층 구조(6)에 의하여 덮이는 방식으로, 도 1에 따른 기판에 제 2 포토-레지스트 구조(6)가 구조화된다. 도 8에 대략적으로 도시된 바와 같이 돌출 에지(overhanging edges)가 구비되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 후속 단계에서 CVD-공정으로 증착되는 테프론 층(5)의 중단이 이루어진다(도 9). 제 2 포토-레지스트 층 구조(6)(포토-레지스트 JEM750)는 아래와 같이 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)과 같은 적절한 용제(solvent)로 현상됨으로써 그 위에 증착된 테프론 층(5)과 함께 분리되는데, 이를 통하여 본 발명에 따른 기판이 얻어진다(도 10 및 도 11). 돌출 구조에 의한 테프론 층(5)의 중단은 용제의 침습(獨:Angriff)을 촉진한다.
테프론 층을 구조화하기 위한 다른 방안은 레이저 용융 제거(laser ablation)를 적용하는 것이다. 먼저, 비구조화된 테프론 층(5)이 도 1에 따른 기판 상에서 증착된다. 다음으로, 테프론으로 코팅되지 않아야 하는 영역은, 도 13에 도시된 바와 같이 엑시머 레이저(KrF-기체 충진)를 사용하여 248㎚의 파장을 갖는 레이저 광선을 맞는다. 이러한 방식으로, 테프론 층(5)은 하부에 영향없이 레이저 광선(7)을 맞은 위치에서 완벽하게 제거된다. 본 발명에 따른 기판이 기술된 바와 같이(베이직 기판(1)을 ITO-구조(2)로 코팅하고, 포토-레지스트 구조(3)로 코 팅하고 그리고 구조화된 테프론 층(5)을 증착함, 여기서 구조화(structuring)는 섀도우 마스크(4)로, 제 2 포토-레지스트 층 구조(6)를 통한 리프트-오프 공정으로, 또는 레이저 광선(7)을 통한 레이저 용융 제거로 실행될 수 있음) 생성된 후에, 유기 발광 다이오드에 기초하는 디스플레이의 생산의 후속 단계에서 잉크젯 프린트 방법을 통하여 정공-전도층(예를 들어, 폴리에틸렌다이오시티오핀-폴리스티렌 술폰 산(polyethylenedioxythiophene-polystyrene sulfone acid)) 및/또는 발광 층(폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene) 또는 폴리플루오린(polyfluorene))으로 활성 표면(ITO-층(2))을 코팅할 수 있다.
본 발명은 여기 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 더욱이, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 특성 및 여기에 기술된 수단의 수정 및 조합을 통하여 다른 변형 실시예들을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린트용 기판은, 포토-레지스트 층 구조의 적어도 일부분에 유기물로 구성되는 별도의 비-연속적 층 구조를 형성하고 비-연속적 층 구조의 표면 장력을 여타 층의 표면 장력보다 작은 값을 갖도록 함으로써, 픽쳐 포인트 인근 영역으로 잉크 액적이 과류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트용 기판을 제조하는 방법은, 비-연속적 층 구조를 형성함에 있어, 섀도우 마스크, 레이저 용융 제거, 또는 리프트-오프 방법을 사용함으로써 복잡한 에칭 설비 등을 요구하는 종래 기술과는 달리 간단한 방법을 제공함으로써, 생산 공정의 단순화로 인하여 생산 비용을 현저히 절감시킬 수 도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 기술되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하 첨부되는 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.

Claims (24)

  1. 표면 상부에 포토-레지스트 층 구조(3)가 비연속적으로 배치되는 베이직 기판(1)을 구비하는 잉크젯 프린트용 기판에 있어서,
    상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 바로 위에 배치되며, 유기물로 구성되는 비-연속적 층 구조(5)를 더 구비하는 것과,
    상기 비-연속적 층 구조(5)의 표면 장력은 상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 표면 장력보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)는 상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 적어도 일부분을 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 포토-레지스트 층 구조(3)와 상기 비-연속적 층 구조(5) 사이의 표면 장력 차이는 10mN/m 내지 90mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 표면 장력은 50mN/m 내지 100mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)의 표면 장력은 10mN/m 내지 40mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 베이직 기판(1)과 상기 포토-레지스트 층 구조(3) 사이에 배치되며 정공 주입에 적합한 중간 층(2)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 중간 층(2)은 인듐 틴 옥사이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 중간 층(2)의 표면 장력은 50mN/m 내지 100mN/m인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)는 플루오르화 하이드로카본으로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)를 구성하는 상기 플루오르화 하이드로카본은 폴리테트라플루오르화 에틸렌인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  11. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)는 폴리실록산인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  12. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 베이직 기판(1)은 글라스, 실리콘 및 합성 물질 중의 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  13. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 포토-레지스트 층 구조(3)는 노볼락 베이시스, 아크릴릭 래커, 에폭시 래커 및 폴리이미드 래커 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  14. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 자유 표면은 상기 기판의 활성 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판.
  15. 베이직 기판(1) 상부에 제 1 포토-레지스트 층 구조(3)가 비연속적으로 형성된 잉크젯 프린트용 기판을 생성하는 방법에 있어서,
    유기물로 구성되는 비-연속적 층 구조(5)를 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조(3)의 바로 위의 적어도 일부분에 증착시키는 단계를 구비하며,
    상기 비-연속적 층 구조(5)의 표면 장력은 상기 포토-레지스트 층 구조(3)의 표면장력보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)의 증착 단계는 화학 기상 증착 방법을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 화학 기상 증착 단계는 플루오르화 하이드로카본을 사용하여 상기 비-연속적 층 구조(5)를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 플루오르화 하이드로카본은 폴리테트라플루오르화 에틸렌이고, 상기 화학 기상 증착 단계는 C3F8, C3F6, 및 C2F4 중의 하나 이상으로 구성된 반응 가스 분위기에서 실행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 화학 기상 증착 단계는 헥사메틸다이시오젠, 아크릴릭 유도 실록산 및 비닐 유도 실록산 중의 하나 이상으로부터 형성되는 폴리실록산으로 상기 비-연속적 층 구조(5)를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)의 증착 단계는 열 증착 방법 을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  21. 제 15항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)를 구조화하기 위하여, 상기 증착 단계는 섀도우 마스크를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  22. 제 15항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비-연속적 층 구조(5)를 구조화하기 위하여, 상기 증착 단계 후에 상기 비-연속적 층 구조(5)의 적어도 일부분을 레이저 용융 제거시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  23. 제 15항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 단계 전에 실행되는, 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조(3) 사이에 비연속적으로 배치되며 상기 제 1 포토-레지스트 층 구조(3)의 일면으로부터 돌출된 제 2 포토-레지스트 층(6)을 구조화시키는 단계;
    상기 증착 단계 후에 실행되는, 비연속적으로 배치된 상기 제 2 포토-레지스트 층(6) 사이의 간극을 통하여 상기 제 2 포토-레지스트에 대한 용제를 투입하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
  24. 제 15항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 베이직 기판의 표면 을 산소-플라즈마-처리하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 기판 제조 방법.
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