KR100699994B1 - 라미네이션 장비 및 레이저 열전사 방법 - Google Patents
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Abstract
라미네이션 장비 및 상기 장비를 사용하는 레이저 열전사 방법을 제공한다.챔버 내에 위치하는 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키기 위한 척; 및 상기 척은 내부에 위치하는 적어도 하나 이상의 제 1 진공홀 및 적어도 하나 이상의 제 2 진공홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비 및 상기 장비를 사용하는 레이저 열전사 방법을 제공한다.
도너 기판, 라미네이션, 레이저 전사, 유기전계발광표시장치
Description
도 1은 도너 기판을 나타낸 단면도,
도 2는 기판 상에 소정의 층을 형성한 단위 화소를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라미네이션 장비를 나타낸 단면도,
도 4는 도 1의 A에 대한 라미네이션 후 레이저 전사 공정을 나타낸 단위 화소에 대한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
100 : 도너 기판 140 : 전사층
200 : 기판 290 : 화소 전극
300 : 척 400 : 스테이지
500 : 레이저
본 발명은 라미네이션 장비 및 레이저 열전사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불활성 기체 분위기에서 도너 기판의 라미네이션 공정을 수행하는 라미 네이션 장비와 상기 장비를 사용한 레이저 열전사 방법에 대한 것이다.
평판 표시 장치 중 유기전계발광표시장치는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고, 자체 발광이므로 시야각에 문제가 없어서, 장치의 크기에 상관없이 동화상 표시 매체로서 장점이 있다. 또한, 저온 제작이 가능하고, 기존의 반도체 공정 기술을 바탕으로 제조 공정이 간단하므로 향후 차세대 평판 표시 장치로 주목받고 있다.
상기 유기전계발광표시장치는 유기전계발광소자로 사용하는 재료와 공정에 따라 습식공정을 사용하는 고분자형 소자와 증착공정을 사용하는 저분자형 소자로 크게 나눌 수 있다.
상기 고분자형 유기전계발광소자는 화소 전극을 포함한 기판 상에 잉크젯 프린팅 방법이나 스핀 코팅 방법을 사용하여 발광층을 포함한 유기층을 적층하고 대향전극을 형성하여 소자를 제작한다.
또한, 상기 저분자형 유기전계발광소자는 화소전극을 포함한 기판 상에 증착 공정에 의해 발광층을 포함한 유기층을 적층하고 대향전극을 형성하여 소자를 완성한다.
상기 고분자 또는 저분자 발광층의 패터닝 방법 중 잉크젯 프린팅 방법의 경우 발광층 이외의 유기층들의 재료가 제한적이고, 기판 상에 잉크젯 프린팅을 위한 구조를 형성해야하는 번거로움이 있다.
또한 증착 공정에 의한 발광층의 패터닝 경우 금속 마스크의 사용으로 인해 대형 소자의 제작에 어려움이 있다.
위와 같은 패터닝의 방법을 대체할 수 있는 기술로 레이저 열전사법(LITI : Laser Induced Thermal Imaging)이 최근 개발되고 있다.
레이저 열전사법이란 광원에서 나오는 레이저를 열에너지로 변환하고, 이 열 에너지에 의해 패턴 형성 물질을 대상 기판으로 전사시켜 패턴을 형성하는 방법으로, 이와 같은 방법을 위해서는 전사층이 형성된 도너 기판과 광원, 피사체인 기판이 필요하다.
상기 열전사법은 도너 기판이 억셉터인 상기 기판 전체를 덮고 있는 형태를 가지고, 상기 도너 기판과 상기 기판은 스테이지 상에서 고정된다.
상기 고정 과정된 기판은 라미네이션 작업을 거치게 되는데, 상기 라미네이션 작업 시 라미네이션의 방향에 따라 기판 또는 도너 기판이 움직이게 되면, 상기 도너 기판과 기판 사이에 합착이 제대로 되지 않아서 버블이 발생하거나, 얼라인이 어긋나게 되고, 이로 인해 발광층의 패터닝시 문제가 발생한다.
또한, 외부에서 상기 스테이지가 위치하는 챔버 내로 파티클이 유입되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 파티클은 전사층에 존재하게 되어, 발광영역의 스팟이나 화소의 불량과 같은 표시소자의 결함이 발생하고, 표시 성능의 저하를 일으키게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전사 장치 내에서 도너 기판과 기판의 고정 방법을 개선함으로써 라미네이션 특성 및 레이저 열전사 공정의 패터닝 개선시킬 수 있는 라미네이션 장비를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 도너 기판과 리셉터인 기판이 위치하는 스테이지와 스테이지가 존재하는 챔버 내에 외부의 파티클 유입을 방지하는 라미네이션 장비와 상기 장비를 이용한 레이저 열전사 방법을 제공함으로써 유기전계발광표시장치의 결함을 방지하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 챔버 내에 위치하는 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키기 위한 척; 및 상기 척은 내부에 위치하는 적어도 하나 이상의 제 1 진공홀 및 적어도 하나 이상의 제 2 진공홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비 및 상기 장비를 사용하는 레이저 열전사 방법을 제공한다.
상기 챔버는 불활성 기체의 상압 분위기를 가질 수 있다.
또한 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 챔버 내에 위치하는 척 상에 기판을 위치시키고, 제 1 진공홀을 이용하여 기판을 고정 시키는 단계; 및 상기 기판 상에 도너 기판을 얼라인하고 제 2 진공홀을 이용하여 도너 기판을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사 방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 라미네이션 장비와 상기 장비를 사용하는 레이저 열전사 방법을 설명한다.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 도너 기판을 나타낸 것이다.
상기 도너 기판(100)은 베이스 기판(110) 상에 다수 개의 층이 형성된 구조로써, 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110) 상에 위치한 광열변환층(120), 상기 광열변환층 상에 위치한 전사층(140)을 구비한다.
먼저, 베이스 기판(110)을 준비한다. 상기 베이스 기판(110)은 프레이밍이 된 것일 수 있으며, 유연성이 있는 재질 또는 단단한 재질을 가질 수 있다.
상기 베이스 기판(110)은 너무 얇으면 핸들링하기 어렵고, 또 너무 두꺼우면 무거워서 도너 기판의 이송에 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 베이스 기판(110)의 두께는 20 내지 200㎛인 것이 바람직하다.
상기 베이스 기판 상에 광열변환층(120)을 형성하고, 상기 광열변환층(120) 상에는 전사층(140)을 형성한다.
상기 광열변환층(120)은 레이저 조사장치에서 조사된 레이저를 열에너지로 변환시키는 역할을 수행하고, 상기 열에너지는 상기 전사층(140)과 상기 광열변환층(120) 사이의 접착력을 변화시킴으로써 상기 전사층을 리셉터인 기판 상으로 전사하는 역할을 한다.
전사물질의 손상을 방지하고, 상기 전사층(140)과 상기 도너 기판의 접착력을 효과적으로 조절하기 위해 상기 광열변환층(120)과 상기 전사층(140) 사이에 버퍼층(130)을 개재할 수 있다.
상기 전사층(140)은 유기전계발광소자의 발광층일 수 있다. 나아가서, 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 층을 더욱 포함하여 형성된 것일 수 있다.
또한 상기 전사층(140)은 고분자 유기막 또는 저분자 유기막일 수 있다.
도 2는 기판 상에 소정의 층을 형성한 단위 화소를 나타낸 단면도이다.
상기 기판 상에 소정의 층을 형성하는 것은 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소전극층을 형성하고, 화소 정의막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도면을 참조하면, 기판(210) 상에 반도체층(230)을 형성한다. 상기 기판(210) 상에 존재하는 불순물의 반도체층(230) 유입을 방지하기 위해 상기 기판(210)과 반도체층(230) 사이에 버퍼층(220)을 형성할 수 있다.
상기 반도체층(230) 상에 게이트 절연막(240)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(240) 상에 게이트 전극(250)을 형성한다. 상기 게이트 전극(250) 상에 통상적인 물질을 사용하여 층간 절연막(260)을 형성하고, 상기 층간 절연막(260) 내에 상기 반도체층(230)의 소스 영역 및 드레인 영역들을 각각 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 상기 층간 절연막(260) 상에 도전막을 적층하고 패터닝함으로써 상기 노출된 소스 영역 및 드레인 영역들과 각각 접하는 소스 전극(270a) 및 드레인 전극(270b)을 형성한다.
상기 소스 전극 및 드레인 전극(270a, 270b)을 형성한 기판의 상부에 평탄화층(280)을 형성하고, 상기 평탄화층(280)에 비아홀을 형성하여, 하부의 드레인 전 극(270b)이 노출되도록 한다.
또한, 상기 평탄화층(280)을 형성하기 전에, 외부의 습기, 불순물, 및 공정 과정 중 식각 공정 시 하부층의 보호를 위하여 무기 보호층을 형성할 수 있다.
상기 비아홀이 형성된 평탄화층(280) 상에 도전막을 적층하고 패터닝함으로써 화소전극(290)을 형성한다. 상기 화소전극(290) 상에 상기 화소전극을 노출하는 화소정의막(295)을 형성하여, 단위 화소 내의 유기층이 형성될 영역을 정의한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라미네이션 장비를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 챔버 내에 스테이지(400)가 위치하고, 상기 스테이지(400) 상에는 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키기 위한 척(300)이 위치한다. 상기 척은 내부에 위치하는 적어도 하나 이상의 제 1 진공홀(320) 및 적어도 하나 이상의 제 2 진공홀(330)을 구비한다. 또한, 상기 척(300)의 제 1 기판(200)이 위치하는 영역에는 적어도 하나 이상의 리프트 핀(310)이 위치한다.
상기 제 1 기판은 억셉터인 기판이고, 상기 제 2 기판은 도너 기판일 수 있다.
세부적으로 설명하면, 상기 제 1 진공홀(320)은 상기 척(300)과 상기 기판(200) 사이를 기판 고정용 진공을 만들어 줌으로써 상기 기판을 고정시킨다. 또한, 상기 제 2 진공홀(330)은 상기 척과 상기 도너 기판(100) 사이를 기판 고정용 진공을 만들어 줌으로써 상기 도너 기판을 고정시킨다.
이를 위해 상기 제 2 진공홀(330)은 상기 기판(200)에 의해 덮혀지지 않도록 상기 기판(200)의 외곽부에 노출되어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 도너 기판 (100)은 상기 기판(200)에 비해 큰 것이 바람직하다. 상기 도너 기판은 프레이밍이 된 것일 수 있다.
상기의 제 1 진공홀 및 제 2 진공홀을 이용하여 상기 도너 기판(100)과 기판(200)을 고정시킴으로써, 라미네이션 공정 시 상기 두 기판은 더욱 합착이 강화될 수 있다. 이로 인해 라미네이션 과정 중 버블이 발생하는 문제를 개선할 수 있고, 또한, 라미네이션을 위한 가압 수행 중 얼라인이 어긋날 수 있는 문제를 개선시켜, 레이저 전사 시 발광층의 패터닝 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 리프트 핀(310)은 라미네이션 후 상기 척(300)으로부터 상기 기판(200)을 탈착시키는 것을 수행한다.
상기 라미네이션은 롤러, 기체 가압, 또는 크라운 프레스를 사용하여 가압(500)함으로써 이루어진다. 상기 라미네이션은 중앙에서 외곽으로 나가는 방향으로 진행할 수 있다. 또한, 상기 라미네이션은 단방향으로 진행할 수 있다.
중앙에서 외곽으로 나가는 방향으로 라미네이션을 할 경우 상기 도너 기판(100)과 상기 기판(200) 사이의 버블이 효과적으로 방지될 수 있으므로, 중앙에서 외곽으로 나가는 방향으로 라미네이션을 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기의 불활성 기체의 상압 분위기에서 가압하여 라미네이션을 수행함으로써, 외부의 파티클 유입을 억제할 수 있으므로, 종래의 발광층에서 파티클이 존재함으로써 발생하였던 문제들, 예를 들면 발광영역의 스팟이나 화소의 불량과 같은 표시소자의 결함을 방지할 수 있게 된다.
도 4는 도 3의 A에 대한 라미네이션 후 레이저 전사 공정을 나타낸 단위 화 소에 대한 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 기판(200)과 도너 기판(100)이 라미네이션을 고정된 후, 패터닝 하고자하는 영역에 레이저(500)를 조사한다.
상기 레이저(500)가 조사된 영역은, 상기 서로 밀착된 상기 전사층(140a)과 상기 화소전극(290) 간의 접착력이 상기 버퍼층(130)과 상기 전사층(140)간의 접착력에 비해 커지게 되어, 상기 레이저가 조사된 영역의 전사층(140a)은 상기 버퍼층(130)으로부터 박리가 되고, 상기 화소전극(290) 상에는 전사층(140a)이 패터닝된다.
상기 패터닝된 전사층(140a)은 단위화소의 형태에 따라 스트라이프형이나 델타형으로 패터닝될 수 있다.
상기 패터닝 과정을 거친 상기 기판(200)을 상기 도너 기판(100)으로부터 제거하고, 리프트 핀(310)을 사용하여, 척(300)으로부터 상기 기판(200)을 탈착시킨 후, 상기 기판(200)을 다른 스테이지로 이동시킨다. 그리고, 상기 패터닝된 유기막 상에 대향 전극을 형성하여 유기전계발광소자를 완성한다.
본 발명에 따른 라미네이션 장비와 레이저 열전사 방법은 진공홀이 존재하는 척을 이용함으로써, 라미네이션 공정 시 도너 기판과 기판을 더욱 고정시켜주고, 이로 인해 상기 두 기판은 더욱 합착이 강화되어, 라미네이션 과정 중 발생하는 버블 문제 및 얼라인이 어긋날 수 있는 문제를 개선시킬 수 있다. 따라서, 레이저 전사 시 발광층의 패터닝 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 불활성 기체의 상압 분위기에서 가압하여 라미네이션을 수행함으로써, 발광층 및 화소 전극 상에 외부의 파티클 유입을 억제하고, 이로 인해 유기전계발광표시장치의 발광영역의 스팟이나 화소의 불량과 같은 표시소자의 결함을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (22)
- 챔버 내에 위치하는 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키기 위한 척; 및상기 척은 내부에 서로 다른 기판을 고정하는 적어도 하나 이상의 제 1 진공홀 및 적어도 하나 이상의 제 2 진공홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버의 분위기는 불활성 기체의 상압 분위기인 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 진공홀은 상기 척과 상기 제 1 기판 사이를 기판 고정용 진공을 만들어 줌으로써 상기 제 1 기판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 진공홀은 상기 척과 상기 제 2 기판 사이를 기판 고정용 진공을 만들어 줌으로써 상기 제 2 기판을 고정시키는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 척 내에 존재하는 적어도 하나 이상의 리프트 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 5 항에 있어서,상기 리프트 핀은 라미네이션 후 척으로부터 상기 제 1 기판을 탈착시키는 것을 수행하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 기판 상에 롤러, 기체 가압 및 크라운 프레스 중 어느 하나를 사용하여 가압함으로써 라미네이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 7 항에 있어서,상기 라미네이션은 중앙에서 외곽으로 나가는 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 7 항에 있어서,상기 라미네이션은 단방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판보다 큰 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 기판은 프레이밍이 된 것을 특징으로 하는 라미네이션 장비.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 기판은 억셉터 기판이고, 상기 제 2 기판은 도너 기판인 라미네이션 장비.
- 챔버 내에 위치하는 척 상에 기판을 위치시키고, 제 1 진공홀을 이용하여 상기 기판을 고정 시키는 단계; 및상기 기판 상에 도너 기판을 얼라인하고 제 2 진공홀을 이용하여 상기 도너 기판을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 챔버는 불활성 기체의 상압 분위기를 가지는 레이저 열전사 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 고정된 도너 기판과 상기 기판을 라미네이션하는 단계를 더욱 포함하는 레이저 열전사 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 라미네이션은 롤러, 기체 가압 및 크라운 프레스 중 어느 하나를 사용하여 가압하는 것인 레이저 열전사 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 라미네이션은 중앙에서 외곽으로 나가는 방향으로 진행하는 것인 레이저 열전사 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 라미네이션은 단방향으로 진행하는 것인 레이저 열전사 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 도너 기판은 프레이밍이 된 것인 레이저 열전사 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 도너 기판은 상기 하부기판보다 큰 것인 레이저 열전사 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 도너 기판에 형성된 전사층은 유기전계발광소자의 발광층인 레이저 열전사 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 도너 기판에 형성된 전사층은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 층을 더욱 포함하는 레이저 열전사 방법.
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