KR100807561B1 - 도너 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 유기 전계 발광소자의 제조방법 - Google Patents

도너 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 유기 전계 발광소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도너 기판, 그의 제조 방법 및 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재층; 상기 기재층 상에 위치한 광-열변환층; 및 상기 광-열변환층 상에 양자점(quantum dot)을 포함하는 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 기판에 관한 것이다.
또한 기재층을 준비하고; 상기 기재층 상에 광-열변환층을 형성하고; 및 상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 형성하는 도너 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
또한 기판 상에 제 1전극을 형성하고; 상기 기판으로부터 이격되어 위치하고, 기재층, 상기 기재층 상에 광-열변환층, 양자점을 포함하는 전사층을 차례로 적층하여 제조한 도너 기판을 상기 전사층이 상기 소자 기판을 향하도록 배치하며; 및 상기 도너 기판의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1전극 상에 양자점을 포함하는 발광층을 형성함으로써, 패터닝이 우수하고, 발광 효율이 탁월한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
Figure R1020070016489
양자점, 도너 기판, 레이저 열전사법

Description

도너 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조방법{Donor substrate, method of the same and method of fabricating OLED using the same}
도 1a 내지 도 1c는 레이저 열전사법에 의한 패터닝 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도너 기판과 이를 적용한 유기 전계 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 기판 102 : 버퍼층
103 : 반도체층 104 : 게이트 절연막
105 : 게이트 전극 106 : 층간 절연막
107 : 소스/드레인 전극 108 : 패시베이션층
109 : 평탄화층 110 : 제 1전극
111 : 화소정의막 201 : 기재층
202 : 광-열변환층 210 : 전자수송층 또는 정공수송층
203, 211 : 발광층
본 발명은 도너 기판, 그의 제조 방법 및 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도너 기판의 전사층이 양자점을 포함하고, 상기 도너 기판에 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging)을 적용하여 양자점을 포함하는 발광층을 형성함으로써, 패터닝이 우수하고, 발광 효율이 탁월한 유기 전계 발광 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
평판 표시 소자(Flat Panel Display Device) 중에 하나인 유기 전계 발광 소자(Organic Electroluminescence Device)는 자체 발광형이기 때문에 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Deivce)에 비해 시야각, 콘트라스트(Contrast) 등이 우수하며 백라이트(Back Light)가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 또한 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 구성하는 소자 모두가 고체이기 때문에 외부 충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓을 뿐만 아니라 제조 비용 측면에서도 저렴하다는 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기 전계 발광 소자의 제조 공정은 액정 표시 장치나 PDP(Plasma Display Panel)와는 달리 증착/식각(Deposition/Etching) 공정의 반복 및 인캡슐레이션(Encapsulation) 공정이 전부라고 할 수 있기 때문에 공정이 매우 단순하다는 장점이 있다.
상기 유기 전계 발광 소자는 양극과 음극, 그 사이에 발광층으로 작용하는 유기 물질로 구성되는 구조로, 상기 두 전극에 전압을 인가하여 줌으로써 전자와 정공이 유기 발광층 내에서 재결합하여 빛을 발생하는 자체발광형 소자이다. 상기 유기 발광층의 재료로써, 일반적으로 저분자 또는 고분자형 발광형 유기 물질을 사용할 수 있다.
한편, 발광층을 저분자형 또는 고분자형 물질 이외에 발광할 수 있는 양자점으로 이루어진 물질로 유기 전계 발광 소자를 제조하는 경우, 탁월한 발광 특성을 지닌 고해상도의 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
여기서, 양자점이란, 수 나노미터(nanometer) 크기를 가지는 입자(nano crystal)로서, 벌크(bulk) 상태와는 다른 광학적, 자기적, 전기적 성질을 갖고 있으며, 이러한 물성은 물질의 크기에 따라 달라진다. 상기 양자점은 모양이 구형(dot), 선형(nanorod), 가지친(branched) 모양 등으로 이루어질 수 있다.
발광체용 양자점이 구형으로 이루어진 경우, 중심부인 코어(Core) 부분, 상기 코어 부분을 둘러싸는 오버코팅(Overcoating) 부분 및 상기 오버코팅 부분을 둘러싸는 캡핑막(Cap Molecule)으로 이루어질 수 있으며, 크기는 반경 2 내지 20nm 정도이다.
상기 코어 부분은 양자점의 중심 부분으로써, 빛을 발광하는 부분이고, 상기 코어 부분을 둘러싸는 오버코팅 부분은 코어 부분을 감싸고 있고, 비발광 이완을 감소하게 한다. 또한, 상기 캡핍막은 양자점이 콜로이드 용액 내에서 서로 붙거나, 침전되지 않고 안정하게 분산될 수 있도록 한다.
또한, 양자점이 구형으로 이루어진 경우, 코어(Core) 부분으로만 이루어질 수도 있고, 중심부인 코어부분과 이를 둘러싸는 오버코팅(Overcoating) 부분인 껍질 (Shell) 부분으로만 이루어질 수 있다.
이러한 발광할 수 있는 물질로 구성된 양자점을 이용하여, 유기 전계 발광 소자의 제 1전극상의 발광 영역에 발광층을 형성하는데 있어서, 종래에는 미세접촉인쇄(microcontact printing) 방법을 이용하였지만, 액상에 기초한 막의 침착방법이기 때문에, 패터닝이 어려운 한계점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 개선하기 위한 것으로 양자점을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 기판을 제공하고, 상기 도너 기판에 레이저 열전사법을 적용하여 양자점을 포함한 발광층을 형성함으로써, 패터닝이 우수하고, 해상도가 우수한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 위치한 광-열변환층; 및 상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 포함 하는 것을 특징으로 하는 도너 기판에 의하여 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 기재층을 준비하고; 상기 기재층 상에 광-열변환층을 형성하고; 및 상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 형성하는 도너 기판의 제조 방법에 의하여도 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 기판 상에 제 1 전극을 형성하고; 상기 기판으로부터 이격되어 위치하고, 기재층, 상기 기재층 상에 광-열변환층, 양자점을 포함하는 전사층을 차례로 적층하여 제조한 도너 기판을 상기 전사층이 상기 기판을 향하도록 배치하며; 및 상기 도너 기판의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1전극 상에 양자점을 포함하는 발광층을 형성하는 것을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 의하여도 달성된다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 “상”에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 레이저 열전사법에 의한 패터닝 과정을 설명하는 도면이다.
패터닝된 막을 형성하기 위해 적용하는 도너 기판 및 이를 이용한 레이저 열 전사법은 기본적으로 광원, 유기 전계 발광 소자 기판 및 도너 기판을 필요로 하며, 상기 도너 기판은 기재층, 광-열변환층 및 전사층으로 이루어진다.
상기 레이저 열전사법은 광원에서 빛이 나와 도너 기판의 광-열변환층에 흡수되어 빛이 열에너지로 전환되고, 전환된 열에너지에 의해 전사층에 형성된 유기물질이 기판으로 전사되어 형성되는 방법이다.
도 1a를 참조하면, 상기 기판(300)이 제공되고 상기 기판(300)에 기재층(201), 광-열변환층(202) 및 전사층(301)으로 이루어진 도너 기판(200)을 합착(lamination)시킨다.
이어서, 도 1b에서와 같이 상기 도너 기판(200)의 기재층(201)에 제 1영역(a)에 레이저(X)에 의한 빛을 조사한다. 상기 기재층(201)을 통과한 빛이 광-열변환층(202)에서 열로 변환되고, 발생된 상기 열에 의해서 상기 제 1영역(a)의 전사층(301)과 광-열변환층(202)사이의 접착력이 쇠퇴하게 된다.
이어서, 도 1c에서와 같이 접착력이 쇠퇴된 전사층(301) 즉, 제 1영역(a)의 전사층(301)이 상기 기판(300)에 전사된 후, 기판(300)으로부터 도너 기판(200)을 탈착시키면 전사된 전사층(301a)은 기판(300)에 형성되며, 제 2영역 즉, 빛이 조사되지 않은 영역(b)(301b)은 탈착시 도너 기판(200)과 동시에 떨어져 나옴으로써 패턴된 막(301a)을 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a는 절연 기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 공정의 단면도이다.
도 2a에서 보는 바와 같이 플라스틱 또는 유리와 같은 절연 기판(101)상에 버퍼층(102)을 형성하고, 상기 버퍼층(102) 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 또는 단결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝하여 반도체층(103)을 형성한다.
이때 상기 버퍼층(102)은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달의 속도를 조절함으로서, 반도체층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때 상기 비정질 실리콘은 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition) 또는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)을 이용할 수 있다. 또한 상기 비정질 실리콘을 형성할 때 또는 형성한 후에 탈수소처리하여 수소의 농도를 낮추는 공정을 진행할 수 있다. 상기 결정화법은 RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, SPC법(Solid Phase Crystallization), ELA법(Excimer Laser Crystallization), MIC법(Metal Induced Crystallization), MILC법(Metal Induced Lateral Crystallization) 또는 SLS법(Sequential Lateral Solidification) 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
이어서, 상기 반도체층(103)이 형성된 기판 전면에 게이트 절연막(104)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(104) 상에 게이트 전극 형성 물질을 형성한 후, 패터닝하여 게이트 전극(105)을 형성한다. 게이트 전극(105)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(105)을 마스크로 이용하여 불순물 이온 주입 공정을 진행하여 상기 반도체층(103)에 소오스/드레인 및 채널 영역을 정의하는 공정을 진행할 수 있다.
이어서, 상기 기판 전면에 층간절연막(106)을 형성하는데, 상기 층간절연막(106)은 하부에 형성된 소자들을 보호하는 역할 또는 전기적 절연을 위해 형성된다. 이때, 상기 버퍼층(102), 게이트 절연막(104) 및 층간절연막(106)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 산화막 또는 질화막을 이용하여 형성한다.
이어서, 상기 층간절연막(106)이 형성된 기판상에 상기 반도체층(103)에 형성된 소오스/드레인 영역이 노출되도록 콘택홀을 형성하고, 기판 전면에 소오스/드레인 전극 물질을 증착한 후, 패터닝하여 소오스/드레인 전극(107)을 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다.
다음, 도 2b는 박막트랜지스터가 형성된 절연 기판상에 패시베이션층, 평탄화층, 제1전극 및 화소정의막을 형성하는 공정의 단면도이다.
도 2b에서 보는 바와 같이 박막트랜지스터가 형성된 기판상에 상기 박막트랜지스터를 보호하기 위한 패시베이션층(108)을 형성하고, 상기 패시베이션층(108)이 형성된 기판 상에 하부 구조에 의해 발생한 단차를 제거하기 위한 평탄화층(109)을 형성한다.
이어서, 상기 평탄화층(109) 및 패시베이션층(108)의 일부를 식각하여 상기 소오스/드레인 전극(107)이 노출되도록 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀이 형성된 기판상에 제1전극(110)을 형성한다. 이때 상기 제 1전극(110)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 전극으로 형성할 수 있다. 또한 상기 제 1전극(110)을 형성하기 전에 제 1전극의 하부에 반사막을 더 형성하여 이후 완성된 유기 전계 발광 소자가 배면 발광형 뿐만 아니라 전면 발광형 유기 전계 발광 소자로 응용할 수 있도록 할 수 있 다.
이어서, 상기 제 1전극(110)이 형성된 기판상에 발광부를 정의하는 화소정의막(111)을 형성한다. 이때 상기 화소정의막(111)은 발광부를 제외한 영역에 형성하고, 상기 제 1전극(110)의 표면이 최대한 넓게 노출되도록 상기 화소정의막(111)을 형성하여 유기 전계 발광 소자의 개구율을 높인다.
한편, 도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 양자점을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 기판을 제조한다.
상기 도너 기판(200)은 기재층(201)이 제공되고, 상기 기재층(201) 상에 광-열변환층(202), 상기 광-열변환층(202) 상에 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210) 및 양자점으로 이루어지는 층(211)이 순차적으로 적층되어 있다.
상기 기재층(201)은 광-열변환층(202)에 빛을 전달하기 위하여 투명성을 가져야 하며, 적당한 광학적 성질과 충분한 기계적 안정성을 가지는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 기재층(201)은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리스틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 기재층(201)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.
상기 광-열변환층(202)은 적외선-가시광선 영역의 빛을 흡수하여 상기 빛의 일부분을 열로 변환시키는 층으로서, 적당한 광학밀도(optical density)를 가져야 하며, 빛을 흡수하기 위한 광흡수성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 광-열변환층(202)는 Al, Ag 및 이들의 산화물 및 황화물로 이루어진 금속막이거 나 카본 블랙, 흑연 또는 적외선 염료를 포함하는 고분자로 이루어진 유기막으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속막은 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링을 이용하여 형성할 수 있으며, 상기 유기막은 통상적인 필름 코팅 방법으로서, 롤 코팅, 그라비아, 압출, 스핀 코팅 및 나이프 코팅법 중에 하나의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광-열변환층(202) 상에는 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210) 및 양자점으로 이루어지는 층(211)이 전사층으로서 형성될 수 있다.
상기 광-열변환층(202) 상에 전자수송층(210)이 형성되는 경우, 상기 전자수송층(210)은 전자를 잘 수용할 수 있는 금속화합물로 이루어지며 제 2전극으로부터 공급된 전자를 안정하게 수송할 수 있는 특성이 우수한 8-하이드로퀴놀린 알루미늄염(Alq3)로 이루어질 수 있다.
또한, 광-열변환층(202) 상에 정공수송층(210)이 형성되는 경우, 상기 정공수송층은 아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 화합물, 스피로기를 갖는 비페닐 디아민 유도체 및 사다리형 화합물등으로 이루어질 수 있다.
더욱 상세하게는 N,N-디페닐-N,N'-비스(4-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(TPD)이거나,4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)일 수 있다.
상기 전하수송층(210) 상에 위치하는 층(211)은 양자점으로 이루어지는 단일층(mono layer)이며, 양자점은 R, G 및 B의 발광층으로 작용한다. 상기 발광층으로 작용하는 양자점을 구성하는 물질로는 양자점이 코어(Core)의 형태로 단일 물질로 적용되는 경우, CdS, CdSe, CdTe 및 PbSe 중 어느 하나로 선택된 물질이거나, 상기 의 물질 중 선택된 둘 이상의 물질을 혼합한 것일 수 있으며, 상기 물질에 제한되지는 않는다.
또한, 양자점의 구조가 중심에 코어(Core) 부분과 코어부분을 둘러싼 껍질 (Shell) 부분으로 이루어진 경우에는 코어 부분은 CdSe, CdS 및 CdTe 중 어느 하나로 선택된 물질이거나, 또는 상기의 물질 중 선택된 둘 이상의 물질을 혼합한 것일 수 있다. 이 때의 상기 껍질(Shell)부분은 ZnSe 또는 ZnS이거나 상기의 물질 중 선택된 둘 이상의 물질을 혼합한 것일 수 있으며, 상기 물질에 제한되지는 않는다.
상기 도너 기판(200)의 전사층(210, 211)으로 작용하는 양자점으로 이루어지는 층(211)을 형성하기 위해서는 상기 광-열변환층(202) 상에 전자수송층(210)을 형성하고, 상기 전자수송층(210) 상에 양자점만을 포함한 용액을 상기 전자수송층(210) 상에 스핀 코팅하거나, 랭뮤어 블로제트(Langmuir -Blodgett) 방법을 적용하여 형성할 수 있다. 상기 양자점만을 포함한 용액에서 사용되는 용매는 톨루엔, 클로로폼, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 테트랄린(tetralin), 1,2-다이클로로에테인, 아세트화 에틸, 메시틸렌(mesitylene) 또는 물 중에서 선택된 어느 하나의 용매일 수 있다.
또한, 전자수송층(210) 상에 양자점으로 이루어지는 단일층(211)을 형성하기 위한 또 다른 방법으로는 전자 수송층(210)을 구성하는 물질과 양자점을 포함한 용액을 도너 기판(200)의 광-열변환층(202)상에 스핀 코팅방법을 적용하면, 양자점이 전자수송층(210) 상부 표면에 분리(segregation)되면서 양자점으로 이루어진 단일층(211)을 제조할 수 있다. 상기 전자수송층(210)과 양자점을 포함하는 용액에서 사용되는 용매는 톨루엔, 클로로폼, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 테트랄린(tetralin), 1,2-다이클로로에테인, 아세트화 에틸, 메시틸렌(mesitylene) 또는 물 중에서 선택된 어느 하나의 용매일 수 있다. 여기서 양자점으로 이루어지는 층(211)은 전자수송층(210) 상에 형성되는 경우뿐만이 아니라, 정공수송층(210) 상에도 형성될 수 있으며, 상기 전자수송층(210) 상에 양자점으로 이루어진 단일층(211)을 형성하는 방법을 동일하게 적용할 수 있다.
상기 정공수송층(210) 상에 양자점으로 이루어진 단일층(211)을 형성한 도너 기판(200)은 인버트 구조의 유기 전계 발광 소자의 발광층을 형성하는데, 적용될 수 있다.
상기 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210)상에 양자점으로 이루어진 층(211)을 형성하는 스핀 코팅 공정 조건에 대해 상세히 설명하면, 스핀 속도를 2700rpm 내지 3300rpm으로, 최대 초기 가속도를 9,000rpms-1 내지 11,000rpms-1로 하고, 스핀 시간을 55초 내지 65초로 하는 것이 바람직하다. 상기의 공정 조건 하에서 용매가 모두 증발되도록 하여, 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210) 상에 양자점으로 이루어진 층(211)을 포함하는 전사층(210,211)을 형성할 수 있다.
도 2d는 도 2c의 도너 기판을 사용하여, 레이저 열전사법을 적용하여 제 1전극의 일부가 노출된 개구부에 발광층을 형성하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 2d를 참조하면, 제 1전극(110)의 일부가 노출된 개구부(112)에 발광층을 형성하기 위해, 도 2c의 실시예에 따른 도너 기판의 전사층(210,211)과 상기 억셉터 기판(101)이 마주보게 배치한 후, 균일하게 라미네이션한다. 이어서, 상기 기재 층(201) 상의 소정 영역에 레이저 빔을 조사한다. 상기 레이저 빔이 조사된 영역의 도너 기판(200)에서 상기 광-열변환층(202)이 상기 레이저 빔을 흡수하여 열을 발생시키고, 상기 전사층(210,211)은 상기 열에 의해 상기 광-열변환층(202)과의 접착력에 변화가 생겨 상기 억셉터 기판상에 전사된다. 결과적으로 상기 억셉터 기판(101)의 발광 영역 상에 전사층(210, 211)이 패턴된다.
이 때 상기 발광층은 양자점으로 이루어진 층(211)과 함께 전사층(210)으로 사용된 정공수송층(210) 또는 전자수송층(210) 이외에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 또는 전자주입층 중 어느 한 층 이상을 더 형성하여 발광층을 형성할 수도 있다.
도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열전사법에 의해 발광층이 개구부에 형성된 기판을 나타내는 단면도이다.
도 2e에서 나타낸 것과 같이 제 1전극(110)이 노출된 개구부(112)에 도너기판의 전사층이 전사되면, 상기 개구부(112)에 양자점으로 이루어진 발광층(211) 및 상기 발광층 상에 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210)이 형성되어 있는 패턴을 볼 수 있다.
상기 발광층 상의 전자수송층(210) 또는 정공수송층(210) 및 화소정의막(111) 상에 제 2전극(미도시)을 형성한 후, 봉지하여 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
상기 제 2전극(미도시)은 공통 전극으로 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)과 같이 반사형 도체를 이용할 수도 있고, ITO 또는 IZO 등과 같이 투명한 도체를 사용할 수도 있으나, 바람직하게는 MgAg와 같은 투명한 금속으로 형성한다. 상기 반사형 도체를 제 2전극(미도시)으로 사용하는 경우에는 배면 발광형 유기 전계 발광 소자로 이용되고, 투명한 도체를 제 2전극(미도시)으로 사용하는 경우에는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자로 이용될 수 있다.
따라서, 상기 제 2전극(미도시)이 전면 발광형 유기 전계 발광 소자에 적용되는 경우에는 MgAg막 및 ITO 또는 IZO와 같은 투명 전극을 순차적으로 형성되고, 배면 발광형 유기 전계 발광 소자에 적용되는 경우에는 알루미늄 또는 은이 적층되는 구조로 형성된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도너 기판 및 그에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 도너 기판 및 그의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 도너 기판(200)의 기재층(201), 상기 기재층(201)상에 광-열변환층(202), 상기 광-열변환층(202)상에 전사층(203)이 형성되어 있는데, 상기 기재층(201)과 광-열변환층(202)에 관한 구체적인 설명은 앞서 언급하였으므로 중복을 피하기 위하여 여기에서는 생략한다
상기 전사층(203)은 도너 기판(200) 상에 양자점과 유기 발광 물질을 포함한 용액을 광-열변환층(202)상에 스핀 코팅 방법을 이용하면, 유기 발광 물질 내에 양자점이 분산된 전사층(203)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 전사층(203)의 양자점이 분산된 유기 발광 물질은 양자점이 포함된 전사층(203)의 레이저 열전사법에 의 한 전사를 용이하게 도와준다.
상기 양자점과 유기 발광 물질을 포함한 용액에서 사용되는 용매는 톨루엔, 클로로폼, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 테트랄린(tetralin), 1,2-다이클로로에테인, 아세트화 에틸, 메시틸렌(mesitylene) 또는 물 중에서 선택된 어느 하나의 용매일 수 있다.
상기 유기 발광 물질을 포함한 용액에서 적용하는 유기 발광 물질은 적색발광재료로는 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, 녹색발광재료로는 Alq3, Alq3(호스트)/C545t(도판트), CBP(호스트)/IrPPy(인광 유기금속 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색발광재료로는 DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스틸아릴렌(DSA) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다.
바람직한 공정 조건으로는 스핀 속도를 2700 내지 4300rpm으로, 최대 초기 가속도를 9000rpms-1 내지 11000rpms-1로 하고, 스핀 시간을 60초 내지 120초로 함으로써, 모든 용매를 증발시켜 전사층을 형성할 수 있다.
도 3b는 도 3a의 도너 기판을 이용하여 제조된 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
기판은 박막트랜지스터, 패시베이션층, 평탄화층, 제 1전극 및 화소정의막이 형성되어 있고, 각 층의 형성 방법에 대한 구체적인 설명은 앞서 언급하였으므로 중복을 피하기 위하여 여기에서는 생략한다.
상기 제 1전극(110)의 일부분이 노출된 개구부(112)에 발광층이 형성되도록 도너 기판을 억셉터 기판(101)에 대향하도록 고정시키고, 상기 도너 기판의 소정 영역에 레이저를 조사하여 유기 발광 물질 내에 양자점이 분산된 전사층(203)을 상기 제 1 전극(110)이 노출된 개구부(112)에 전사시킨다. 이어서 도너 기판을 탈착시킴으로써 상기 제 1 전극(110)이 노출된 개구부(112)에 양자점을 포함한 발광층 패턴을 형성하게 된다.
소자의 특성을 향상시키기 위하여 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하도록 할 수 있다. 여기서, 상기와 같은 유기막은 스핀 코팅이나 증착법에 의해 형성될 수 있거나, 상기 도너 기판의 전사층 형성시 양자점으로 이루어진 발광층과 상기 유기막 중에 하나 이상을 선택하여 레이저 전사시 동시에 형성할 수 있다.
상기 유기 물질 내에 양자점이 분산된 발광층 및 화소정의막상에 제 2전극(미도시)을 형성한 후, 봉지하여 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
상기 도면에서는 액티브 매트릭스 유기 전계 발광 소자에 대해서 도시하였으나, 패시브 매트릭스 유기 전계 발광 소자에 대해서도 상기 실시예에 따른 도너 기판을 적용할 수 있고, 레이저 열전사법을 이용하여 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으 로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
양자점을 이용하여 발광층을 형성한 유기 전계 발광 소자는 색순도와 색재현성, 색제어성에 있어서 기존의 유기 전계 발광 소자에 비해, 많은 우수성을 보여주고 있다. 상기 유기 전계 발광 소자를 제조하는 방법으로 기존에 사용되었던 미세접촉인쇄방법은 액상에서 침착하는 공정으로 인해 패터닝의 정밀도가 좋지 않아, 고해상도의 유기 전계 발광 소자를 제조하는데 한계가 있었다.
본 발명은 도너 기판에 대해서는 액상에서 처리 과정 후에, 상기 도너 기판을 이용하여 고체 상태에서 레이저 열전사법을 적용하는 건식공정으로서 양자점을 포함하는 발광층을 가진 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
상기 레이저 열전사법에 의해 정밀도가 탁월한 패터닝을 함으로써, 양자점을 포함하는 발광층을 형성할 수 있고, 상기 발광층으로 인하여 고해상도의 우수한 발광 특성을 가지는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 도너 기판을 제조하는데 있어서, 정공수송층 또는 전자수송층 물질과 양자점을 포함한 용액을 광열변환층상에 스핀코팅방법을 적용하면, 분리된 두 층을 형성할 수 있다. 상기 두 층으로 이루어진 전사층에 레이저 열전사법을 적용하면, 보다 단순한 공정으로 발광층을 형성하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 위치한 광-열변환층; 및
    상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 기판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 양자점을 포함하는 전사층은 상기 광-열변환층에 접하는 전하수송층 및 양자점으로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도너 기판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 양자점을 포함하는 전사층은 유기 발광 물질 내에 양자점이 분산되어 이루어진 것을 특징으로 하는 도너 기판.
  4. 기재층을 준비하고;
    상기 기재층 상에 광-열변환층을 형성하고; 및
    상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 형성하는 도너 기판의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 양자점을 포함하는 전사층은 상기 광-열변환층 상에 정공수송층 또는 전자수송층 물질과 양자점을 포함하는 용액을 스핀 코팅하여, 상기 정공수송층 또는 전자수송층 상에 양자점으로 이루어진 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 도너 기판의 제조 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 양자점을 포함하는 전사층은 유기 발광 물질과 양자점을 포함한 용액을 상기 광-열변환층 상에 스핀 코팅하여, 유기 발광 물질 내에 양자점이 분산되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 도너 기판의 제조 방법.
  7. 기판상에 제 1전극을 형성하고;
    상기 기판으로부터 이격되어 위치하고, 기재층, 상기 기재층 상에 광-열변환층, 양자점을 포함하는 전사층을 차례로 적층하여 제조한 도너 기판을 상기 전사층이 상기 기판을 향하도록 배치하며; 및
    상기 도너 기판의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1전극 상에 양자점을 포함하는 발광층을 형성하는 것을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방 법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전사층은 전자수송층 또는 정공수송층 상에 양자점으로 이루어진 층이 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 전사층은 유기 발광 물질 내에 양자점이 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
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