KR100611745B1 - 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한유기 전계 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한유기 전계 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 절삭 방식에 의해 패터닝된 전사층 패턴을 구비하는 평판 표시 장치용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 기재 필름(base film) 상에 광-열 변환층을 형성하는 단계와; 상기 광-열 변환층 상에 전사층을 형성하는 단계와; 상기 전사층을 레이저를 절삭 방식을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
도너 필름, 레이저 절삭, 유기 전계 발광 소자

Description

평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법{Method of fabricating donor film for flat panel display device and method of fabricating OLED using the same}
도 1a 및 도 1b는 LITI에 의한 일반적인 유기막의 전사 과정을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자용 도너 필름 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 절삭 방식을 이용한 전사층을 패터닝하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
300; 기재 기판 310; 전사층
400; 절연 기판 410; 제 1 전극
420; 절연막 430; 제 2 전극
본 발명은 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 절삭 방식에 의해 패터닝된 전사층 패턴을 구비하는 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자인 유기 전계 발광 소자는 애노드와 캐소드 그리고, 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막을 포함한다. 이때, 상기 유기막은 그 기능에 따라 여러 층으로 구성될 수 있는데, 일반적으로 발광층(Emitting layer)을 포함하여 정공 주입층(HIL), 정공 전달층(HTL), 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나 이상의 층을 포함하는 다층구조로 이루어진다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 상기 유기막 특히, 상기 발광층을 이루는 물질에 따라서 고분자 유기 발광 소자와 저분자 유기 발광 소자로 구분되어 진다.
이러한 유기 전계 발광 소자에 있어서, 풀칼라를 구현하기 위해서는 상기 발광층을 패터닝하여야하며, 상기 발광층을 패터닝하기 위한 방법으로 저분자 유기 전계 발광 소자의 경우 섀도우 마스크(shadow mask)를 사용하는 방법이 있으며, 고분자 유기 전계 발광 소자의 경우에는 잉크-젯 프린팅(ink-jet printing) 또는 레이저에 의한 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging: 이하 LITI라 한다)이 있다. 이중 상기 LITI는 상기 유기막을 미세하게 패터닝할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 상기 잉크-젯 프린팅이 습식 공정인데 반해 이는 건식 공정이라는 장점이 있 다.
이러한 LITI에 의한 고분자 유기막의 패턴 형성방법은 적어도 광원 유기 전계 발광 소자가 형성되는 절연 기판 및 도너 필름을 필요로 한다. 이때, 상기 도너 필름은 기재 기판, 광-열 변환층(LTHC) 및 유기막으로 이루어진 전사층으로 구성된다. 상기 절연 기판 상에 유기막을 패터닝하는 것은 레이저 광원에서 나온 레이저가 상기 도너 필름의 광-열 변환층(LTHC)에 흡수되어 열에너지로 변환되고, 상기 열에너지에 의해 상기 전사층을 이루는 유기막이 상기 절연 기판 상으로 전사되면서 수행된다. 이는 한국 공개 특허 1998-51844호 및 미국 특허 제 5,998,085호, 제 6,214,520호 및 제 6,114,088호에 개시되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 종래 기술에 대하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 LITI에 의한 일반적인 유기막의 전사 과정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 기재 기판(S1a)과 광-열 변환층(LTHC, 1b)으로 이루어진 도너 필름(S1)에 유기 물질로 이루어진 전사층(S2)이 상기 도너 필름(S1)과 상기 전사층(S2) 사이의 제 1 접착력(adhesion; W12)에 의하여 붙어 있다. 상기 도너 필름(S1) 하부에는 절연 기판(S3)이 위치한다.
이때, 상기 전사층(S2)은 이후에 수행되는 전사 공정을 통하여 유기 전계 발광 소자의 유기막으로 형성된다.
도 1b를 참조하면, 상기 기재 기판(S1a) 상의 제 2 영역(R2)을 제외한 제 1 영역(R1)에 레이저에 의한 빛이 조사된다. 상기 기재 기판(S1a)을 통과한 빛은 상 기 광-열 변환층(LTHC, S1b)에서 열로 변환되고, 상기 열은 상기 제 1 영역(R1)의 제 1 접착력(adhesion; W12)을 감소시켜 상기 전사층(S2)을 상기 절연 기판(S3)으로 전사시켜 유기 전계 발광 소자의 유기막을 형성한다. 즉, 상기 전사층(S2)을 전사시킴과 동시에 패터닝된 유기막을 형성하는 것이다.
상기한 바와 같은 전사층(S2)의 전사 과정에서 상기 전사층(S2)의 전사 특성을 좌우하는 인자는 상기 제 2 영역(R2)의 도너 필름(S1)과 상기 전사층(S2) 사이의 제 1 접착력(adhesion; W12), 상기 전사층(S2) 내의 점착력(cohesion; W22) 및 상기 전사층(S2)과 상기 절연 기판(S3)과의 제 2 접착력(adhesion; W23)이다. 특히, 상기 제 1접착력(W12)이 작은 경우에는 상기 전사층(S2)이 상기 도너 필름(S1)으로부터 너무 쉽게 떨어져 나와, 상기 레이저에 의해 빛이 조사되지 않은 제 2 영역(R2)의 전사층(S2) 즉, 전사되지 않아야 할 부분의 전사층(S2)까지 전사되는 불량을 유발할 수 있다. 이는 상기 전사층(S2)이 저분자 물질을 포함하는 경우에는 더욱 그러하다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 레이저 절삭 방식에 의해 패터닝된 전사층 패턴을 구비한 도너 필름을 이용하여 유기막을 형성함으로써, 유기막의 형성시 전사 불량을 방지하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기재 필름(base film) 상에 광-열 변환층을 형성하는 단계와; 상기 광-열 변환층 상에 전사층을 형성하는 단계와; 상기 전사층을 레이저를 절삭 방식을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저는 UV인 것이 바람직하다.
상기 레이저는 엑시머 레이저인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 절연 기판 상에 패터닝된 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 절연 기판으로부터 일정간격 이격된 위치에 레이저 절삭 방식으로 패터닝된 전사층 패턴을 구비하는 도너 필름을 상기 전사층 패턴이 상기 절연 기판을 향하도록 배치하는 단계와; 상기 도너 필름에 레이저를 조사하여 상기 전사층 패턴을 상기 제 1 전극 상으로 전사하여 상기 제 1 전극 상에 유기막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 유기막 패턴을 구비하는 절연 기판 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 패터닝된 제 1 전극 상에 화소 영역을 정의하기 위한 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도면에 있어서, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 표시 소자용 도너 필름 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 기재 필름(200) 상에 광-열 변환층(210, Light-To-Heat Conversion layer; LTHC)을 형성한다.
이때, 상기 기재 필름(200)은 투명성 고분자 물질로 이루어져 있는데, 이러한 고분자로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등을 사용하며, 주로 폴리 에틸렌 테프탈레이트 필름을 주로 사용한다. 상기 기재 필름은 지지 필름으로써, 적당한 광학적 성질과 충분한 기계적 안정성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광-열 변환층(210, LTHC)은 적외선, 가시광선 또는 자외선 등의 빛을 흡수하여 상기 빛의 일부를 열로 변환시키는 층으로, 적당한 광학 밀도(optical density)를 가져야 하며, 광흡수성 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광-열 변환층(210, LTHC)은 예를 들어, 알루미늄 산화물 도는 알루미늄 황화물을 상기 광흡수성 물질로 포함하는 금속막과, 카본 블랙, 흑연 또는 적외선 염료를 상기 광흡수성 물질로 포함하는 고분자 유기막이 있다.
이때, 상기 금속막의 경우는 상기 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링을 이용하여 100 내지 5000Å 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 유기막의 경우에는 일반적인 필름 코팅 방법인 롤 코팅(roll coating), 그라비아(gravure), 압출(extrusion), 스핀(spin) 및 나이프(knife) 코팅 방법을 이용하여 0.1 내지 10㎛ 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 2b를 참조하면, 상기 광-열 변환층(210, LTHC)을 형성한 후, 상기 광-열 변환층(210, LTHC) 상에 유기막으로 이루어진 전사층(220)을 형성한다.
이때, 상기 전사층(220)은 일반적인 코팅 방법인 압출, 스핀, 나이프 코팅 방법, 진공 증착법, CVD 등의 방법을 이용하여 약 1000Å 두께로 형성한다.
또한, 상기 전사층(220)은 전계 발광성 유기막, 정공 주입성 유기막, 정공 전달성 유기막, 정공 차단성 유기막, 전자 전달성 유기막 및 전자 주입성 유기막으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단층막 또는 둘 이상의 다층막으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 상기 유기막들은 각각 저분자 물질 또는 고분자 물질을 포함하는 유기막들이다.
또한, 상기 전계 발광성 유기막, 정공 주입성 유기막, 정공 전달성 유기막, 정공 차단성 유기막, 전자 전달성 유기막 및 전자 주입성 유기막은 일반적으로 사용되는 재료이면 모두 가능하다. 바람직하게는 상기 전계 발광성 유기막으로는 적색발광재료인 Alq3(호스트)/DCJTB(형광도판트), Alq3(호스트)/DCM(형광도판트), CBP(호스트)/PtOEP(인광 유기금속 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있으며, 녹색발광재료인 Alq3, Alq3(호스트)/C545t(도판트), CBP(호스트)/IrPPy(인광 유기금속 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색발광재료인 DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤제(DSB), 디스티릴아릴렌(DSA) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다. 상기 정공주입성 유기막으로는 CuPc, TNATA, TCTA, TDAPB와 같은 저분자와 PANI, PEDOT와 같은 고분자물질을 사용할 수 있으며, 정공전달성 유기막으로는 아릴아민계 저분자, 히드라존계 저분자, 스틸벤계 저분자 스타버스트계 저분자로 NPB, TPD, s-TAD, MTADATA등의 저분자와 카바졸계 고분자, 아릴아민계 고분자, 페릴렌계 및 피롤계 고분자로 PVK와 같은 고분자물질을 사용할 수 있다. 상기 전자전달성 유기막으로는 PBD, TAZ, spiro-PBD와 같은 고분자와 Alq3, BAlq, SAlq와 같은 저분자 물질을 사용할 수 있다. 또한 상기 전자주입성 유기막으로는 Alq3, 갈륨 혼합물(Ga complex), PBD와 같은 저분자 물질이나 옥사디아졸계 고분자 물질을 사용할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 광-열 변환층(210) 상에 전사층(220)을 형성한 후, 상기 전사층(220)을 레이저 절삭 방식을 이용하여 패터닝하여, 전사층 패턴(225)을 형성한다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 절삭 방식을 이용한 전사층을 패터닝하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 레이저 발생기(L1)에서 감쇄기(L2, attenuator)로 레이저 빔을 조사하여 에너지를 조절하고, 균질기(L3)를 통하여 레이저 빔의 에너지 분포를 균일하게 조절한다. 또한, 조사하고자 하는 모양의 마스크(L4)를 만들어 프로젝션 렌즈(L5)를 통하여 전사층을 구비하는 도너 필름(300) 상에 축소 또는 확대된 마스크(L4) 형상을 조사한다. 또한, 레이저 절삭에 의하여 떨어져 나오는 유기물을 제거하기 위한 노즐(L6, exhaust nozzle)을 부착한다.
상기한 바와 같은 레이저 장치를 이용하여 상기 전사층이 형성된 도너 필름 상에 레이저를 조사하면, 상기 레이저에 의하여 상기 전사층이 패터닝되어 전사층 패턴(310)이 형성된다.
이는 높은 에너지를 가진 레이저가 전사층의 표면에 조사되면, 레이저의 에너지로 인하여 순간적으로 표면의 물질이 증발, 제거되는 레이저 절삭(laser ablation) 현상을 응용한 것이다.
상기한 레이저 절삭은 물질과 레이저 자체의 특성과 밀접한 관계가 있지만, 일반적으로 UV와 같은 380㎚ 이하의 파장을 갖는 단파장 레이저 광선은 대부분의 물질에서 흡수가 잘되어 상기 전사층을 패터닝할 수 있다. 또한, 엑시머 레이저(Eximer laser)를 사용하여 대부분의 물질을 패터닝할 수 있다.
한편, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로써, 편의상 R, G, B 유기막(310R, 310G, 310B) 순으로 형성하며, 이러한 순서는 적절히 변환될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 절연 기판(400)으로서 유리 기판을 세정하고, 상기 절연 기판(400) 상에 투명 전극 물질 또는 금속 전극 물질을 증착하고 패터닝하여 제 1 전극(410)을 형성한다. 상기 제 1 전극(410)은 전면 발광 구조의 경우에는 반사막인 금속막을 사용하며, 배면 발광 구조의 경우에는 투명 전극인 ITO 또는 IZO 등을 사용한다. 이때, 제 2 전극은 전면 발광 구조의 경우 투명 전극으로 형성되고, 배면 발광 구조의 경우 반사막인 금속 물질 또는 반사판 상부에 투명 전극물질이 적층된 구조로 형성된다.
또한, 상기 제 1 전극(410)이 캐소드 전극인 경우에는 상기 제 2 전극은 애노드 전극층이 되고, 제 1 전극(410)이 애노드 전극층인 경우에는 캐소드 전극층이 된다.
다음으로, 상기 제 1 전극(410) 상에 R, G, B 화소 영역을 정의하기 위한 절연막층(420)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 적색(R) 발광형 유기 물질로 이루어진 전사층 패턴(310R)이 형성된 도너 필름(301)을 도입하고, 상기 화소 영역이 정의된 절연 기판(400)과 얼라인(align)한다.
그런 다음, 상기 도너 필름(301)의 배면에 레이저를 조사하여 적색 발광형 전사층 패턴(310R)을 상기 적색(R) 화소 영역의 제 1 전극(410) 상에 전사시켜, 적색(R) 발광 유기막(310R)을 형성한 후, 상기 도너 필름(301)을 제거한다.
도 4c를 참조하면, 녹색(G) 발광형 유기 물질로 이루어진 전사층 패턴(310G)이 형성된 도너 필름(302)을 이용하여 녹색(G) 발광형 전사층 패턴(310G)을 상기 녹색(G) 화소 영역의 제 1 전극(410) 상에 전사시켜, 녹색(G) 발광 유기막(310G)을 형성한 후, 상기 도너 필름(302)을 제거한다.
도 4d를 참조하면, 청색(B) 발광형 유기 물질로 이루어진 전사층 패턴(310B)이 형성된 도너 필름(303)을 이용하여 청색(B) 발광형 전사층 패턴(310B)을 상기 청색(B) 화소 영역의 제 1 전극(410) 상에 전사시켜 청색(B) 발광 유기막(310B)을 형성한 후, 상기 도너 필름(303)을 제거한다.
도 4e를 참조하면, 상기 R, G, B 유기막(310R, 310G, 310B)을 형성한 후, 상 기 R, G, B 유기막(310R, 310G, 310B) 상부에 제 2 전극(430)을 형성하여 유기 전계 발광 소자를 형성한다.
상기한 바와 같은 유기 전계 발광 소자는 전사층을 사전에 패터닝하여 전사를 실시함으로써, 즉, 유기막의 전사와 패터닝을 각각 분리함으로써, 전사에 의한 유기막의 형성시 전사 불량을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 레이저 절삭 방식에 의하여 패터닝된 전사층 패턴을 구비한 도너 필름을 이용하여 유기막을 형성함으로써, 상기 유기막의 형성시 전사 불량을 방지하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 기재 필름(base film) 상에 광-열 변환층을 형성하는 단계와;
    상기 광-열 변환층 상에 전사층을 형성하는 단계와;
    상기 전사층을 레이저를 절삭 방식을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저는 UV인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저는 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법.
  4. 절연 기판 상에 패터닝된 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 절연 기판으로부터 일정간격 이격된 위치에 레이저 절삭 방식으로 패터닝된 전사층 패턴을 구비하는 도너 필름을 상기 전사층 패턴이 상기 절연 기판을 향하도록 배치하는 단계와;
    상기 도너 필름에 레이저를 조사하여 상기 전사층 패턴을 상기 제 1 전극 상 으로 전사하여 상기 제 1 전극 상에 유기막 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 유기막 패턴을 구비하는 절연 기판 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 패터닝된 제 1 전극 상에 화소 영역을 정의하기 위한 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
KR1020040012396A 2004-02-24 2004-02-24 평판 표시 소자용 도너 필름의 제조 방법 및 이를 이용한유기 전계 발광 소자의 제조 방법 KR100611745B1 (ko)

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