KR101009644B1 - 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법 - Google Patents

레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광층과 광열변환층 사이에 최저 비점유 분자 궤도(lowest unoccupied molecular orbital:LUMO) 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층 또는 버퍼층을 형성함으로써, 전사되는 발광층이 열에 의해 손상되어 표면에 링클이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 상기 제 1 전사층 또는 상기 버퍼층을 도입하여 제어할 수 있게 됨으로써 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있는 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층; 및 상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
레이저 열전사, 도너 기판

Description

레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법{Donor substrate for laser induced themal imaging and fabrication method for organic light emitting diode using the same}
본 발명은 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 발광층과 광열변환층 사이에 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층 또는 버퍼층을 형성함으로써, 전사되는 발광층이 열에 의해 손상되어 표면에 링클이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 상기 제 1 전사층 또는 상기 버퍼층을 도입하여 제어할 수 있게 됨으로써 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있는 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
평판표시소자(Flat Panel Display Device) 중에서 유기전계발광소자 (Organic Light Emitting Display Device)는 자발광이며, 시야각이 넓고, 응답속도가 빠르고, 얇은 두께와 낮은 제작비용 및 높은 콘트라스트(Contrast) 등의 특성을 나타냄으로써 향후 차세대 평판표시소자로 주목받고 있다.
일반적으로 유기전계발광소자는 양극 및 음극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등의 여러 층으로 이루어져 있으며, 유기전계발광소자에 R, G 및 B의 삼원색을 나타내는 발광층을 패터닝함으로서 풀칼라를 구현할 수 있다.
다층의 유기막은 새도우 마스크를 이용한 진공증착법 또는 통상적인 광식각법을 이용하여 형성되어질 수 있으나 진공 증착법의 경우에는 유기막을 미세 패턴으로 형성하는데 어려움이 있어 완벽한 풀칼라 디스플레이를 구현하는데 어려움이 있으며, 광식각법인 경우에는 현상액 또는 식각액에 의해 유기막의 손상으로 수명 및 효율 등의 발광 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
이에 따라 이런 문제점을 해결하기 위한 방법으로 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging: LITI)을 이용하여 유기막을 패턴하는 방식이 도입되었다.
레이저 열전사법(LITI: Laser Induced Thermal Imaging)이란 광원에서 나오는 레이저를 이용하여 패턴 형성 물질을 억셉터 기판으로 전사시켜 패턴을 형성하는 방법으로, 이와 같은 방법을 위해서는 전사층이 형성된 도너 기판과 광원, 억셉터기판이 필요하다.
상기 도너 기판은 기재층, 광열변환층, 및 발광층을 포함하는 전사층을 포함한다. 상기 도너 기판을 사용한 전사 공정에서는 상기 기재층의 소정 영역에 레이저가 조사되고, 상기 레이저는 상기 광열변환층에서 열로 변환되고, 상기 열은 상 기 전사층과 상기 광열변환층 사이의 접착력을 변화시켜 상기 전사층을 억셉터 기판 상으로 전사하게 된다.
종래의 레이저 열전사용 도너 기판을 이용하여 유기전계발광소자의 발광층을 형성함에 있어서, 광열변환층 상에 발광층을 포함하는 전사층을 형성하고, 레이저를 조사하여 상기 전사층을 억셉터 기판으로 전사하는데, 이 경우 상기 전사층을 이루는 발광층이 열에 손상을 받아 전사된 발광층의 표면에 링클 등이 발생하여 계면 특성이 좋지 않은 문제점이 있었다. 또한 상기 발광층을 형성하는 물질의 종류에 따라 전사 특성이 달라져서, 동일한 레이저를 조사하더라도 전사 후의 발광층의 두께나 특성 등이 변하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전사되는 발광층이 열에 의해 손상되어 표면에 링클이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 제어할 수 있게 됨으로써 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있는 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층; 및 상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 제 1 전극이 형성된 기판을 제공하고, 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층; 및 상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하는 도너 기판을 상기 제 2 전사층이 상기 기판에 대향하도록 위치시키고, 상기 도너 기판의 기재층 상에서 상기 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1 전사층 및 상기 제 2 전사층의 일정 영역을 상기 기판 상에 전사하고, 상기 전사된 제 1 전사층 상에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 발광층과 광열변환층 사이에 최저 비점유 분자 궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층 또는 버퍼층을 형성함으로써, 전사되는 발광층이 열에 의해 손상되어 표면에 링클이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 상기 제 1 전사층 또는 상기 버퍼층을 도입하여 제어할 수 있게 됨으로써, 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기재층(100)이 위치한다. 상기 기재층(100)은 광열변환층에 빛을 전달하기 위하여 투명성 고분자 물질이나 유리 등으로 이루어질 수 있다. 상기 투명성 고분자 물질로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리스틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 물질일 수 있다. 바람직하게는 상기 기재층(100)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다. 상기 기재층(100)은 지지 기판으로서 충분한 기계적 안정성을 가진 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기재층(100) 상에 광열변환층(110)이 위치한다. 상기 광열변환층(110)은 레이저광을 흡수하여, 상기 레이저광의 일부를 열로 변환시키는 층이다. 상기 광열변환층(120)은 적외선-가시광선 영역의 빛을 흡수할 수 있는 금속, 상기 금속의 산화물 및 황화물, 카본 블랙이나 흑연 등의 적외선 염료를 광흡수성 물질로 포함하는 고분자 유기막, 또는 이들의 복합층일 수 있다. 상기 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)이 바람직하다.
이때, 상기 광열변환층(110)의 광학 밀도는 2.0 이하인 것이 바람직하다. 광 학 밀도가 2.0 이하인 경우에 상기 광열변환층(110)을 통과하여 전사층으로 전달되는 에너지에 의해 전사층이 손상되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다. 상기 광열변환층(110)이 금속막인 경우는 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링(Sputtering)법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 100 내지 5,000Å 두께로 형성할 수 있다. 상기 광열변환층(110)이 고분자 유기막인 경우는 통상적인 필름 코팅 방법인 그라비아(Gravure), 압출(extrusion), 스핀(spin) 또는 나이프(knife) 코팅방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 0.1 내지 2㎛ 두께로 형성할 수 있다.
이어서, 상기 광열변환층(110) 상에 최저 비점유 분자궤도(lowest unoccupied molecular orbital:LUMO) 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층(120)이 위치한다. 상기 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물 또는 무기물은 큰 입체 장애(Steric Hindrance)를 가지는 물질들이어서 전사시 뭉침현상 등이 발생하지 않으며, 열적으로도 안정하다. 그래서 전사 후의 상기 광열변환층(110)과 상기 제 1 전사층(120)의 계면 및 상기 제 1 전사층(120)과 발광층의 계면에 링클(wrinkle) 등이 발생하지 않는다. 그 결과 전사된 발광층의 계면에는 링클 등이 발생하지 않으므로, 전사된 발광층의 계면 특성을 향상시킬 수 있으며, 전사과정에서 상기 발광층이 열적으로 손상되는 것도 방지할 수 있다.
상기 제 1 전사층(120)은 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기 발광 호스트 물질로 이루 어지는 것이 바람직하다. 특히 전사시 발광층과의 계면 특성 및 전사 후의 유기전계발광소자에서 상기 발광층과의 에너지 레벨의 매칭(matching)의 관점에서는 청색 발광 호스트 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 발광 호스트 물질이라 함은 발광 능력은 낮지만, 성막성이 높아서 단독으로 성막 가능한 물질을 말한다. 이에 반하여 유기 발광 도펀트 물질이라 함은 발광 능력은 높지만 단독으로는 성막할 수 없는 물질을 말한다. 이때 상기 제 1 전사층(120)은 유기 발광 호스트 물질을 단독으로 성막하여 형성하는 것이 바람직하다. 즉 상기 제 1 전사층(120)에는 도펀트 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 상기 도펀트 물질은 상기 호스트 물질에 비하여 열 안정성이나 전하 이동도가 떨어지기 때문에 상기 제 1 전사층(120)에는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 유기 발광 호스트 물질로는 공지의 호스트 물질 중에서 임의로 선택된 물질로 형성할 수 있다. 예를들면, 4,4'-비스(2,2'-디페닐 비닐)-1,1'-비페닐){4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl)(DPVB)}, spiro-DPVB, 디스티릴아릴렌{distyrylarylene(DSA)}, 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠{distyrylbenzene(DSB)}, 디스티릴벤젠 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아릴아민 유도체, 이데미츠사의 BH013, BH215, BH232, BH140 및 BH120, TC1558(테트라헤드론 사) 등이 있다.
상기 제 1 전사층(120)이 유기물로 형성되는 경우, 상기 제 1 전사층(120)은 30 내지 300Å 두께로 형성할 수 있다. 상기 제 1 전사층(120)의 두께가 30Å 미만이면, 상기 제 1 전사층(120)으로 인한 발광층의 표면 개선 효과가 크지 않을 수 있으며, 30Å 미만의 두께는 분자 레벨 정도의 두께이어서 균일한 두께로 박막 형성이 어려울 수 있다. 또한 상기 제 1 전사층(120)의 두께가 300Å 을 초과하면, 상기 제 1 전사층(120)이 유기전계발광소자로 전사되는 경우 유기전계발광소자에서 구동 전압을 상승시킬 수 있어 바람직하지 않다. 상기 제 1 전사층(120)이 무기물 또는 무기물을 포함하는 이중층으로 형성되는 경우에는 상기 제 1 전사층(120)은 30 내지 50Å 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 전사층(120)이 무기물인 경우에는 상기 제 1 전사층(120)이 유기전계발광소자로 전사되었을 때 터널링(tunneling) 현상에 의해 전하의 이동을 효율적으로 하기 위해서는 두께가 50Å 이하인 것이 바람직하다.
상기 제 1 전사층(120)은 열 진공 증착, 기상 증착, 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 또는 잉크젯 프린팅 등을 사용하여 형성할 수 있다.
이어서 상기 제 1 전사층(120) 상에 발광층을 포함하는 제 2 전사층(130)이 위치한다. 상기 제 2 전사층(130)은 유기전계발광소자의 발광층일 수 있으며, 이때 상기 제 2 전사층(130)은 유기 발광 호스트 물질에 소량의 유기 발광 도펀트 물질을 도핑하여 형성할 수 있다. 상기 유기 발광 호스트 물질 및 상기 유기 발광 도펀트 물질로는 공지의 호스트 물질 및 도펀트 물질 중에서 임의로 선택된 물질로 형성할 수 있다.
상기 유기 발광 호스트 물질로는 4,4'- N,N'- 디카르바졸-비페닐(4,4'- N,N' dicarbazole-biphenyl: CBP), 비스-(2-메틸-8-퀴놀리나토)-(4-페닐페놀레이트 알루미늄)(bis(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate aluminum: BAlq), 2,9-디메 틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline: BCP), N,N'-디카바졸릴-1,4-디메텐-벤젠(N,N′-dicarbazolyl-1,4-dimethene-benzene: DCB), 루브렌(rubrene), 디스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체, 안트라센 유도체 등이 있다. 상기 유기 발광 도펀트 물질의 예를 들면, 도펀트 재료의 경우에는, 형광 도펀트로는 디스티릴아민유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 디스티릴비페닐 유도체(distyrylbiphenyl,DSBP), 10-(1,3-벤조티아졸-2-y1)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H,11H-피라노(2,3-f)피리도(3,2,1-ij)퀴놀린-11-one(약칭:C545T),퀴나크리돈(Quinacridone) 유도체, 4-(디시아노메틸렌)-2-터트-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(약칭:DCJTB), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(약칭:DCM) 등이 있다. 한편, 인광 도펀트로는 F2Irpic(비스(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐-(2-카르복시피리딜)이리듐), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(PPy)3 (트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)), PQIr, Btp2Ir(acac), PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H, 23H-포르피린-백금 착체), Ir(piq)2(acac) 등이 있다.
상기 제 2 전사층(130)은 상기 발광층 이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억제층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중에서 선택되는 하나 이상의 층을 더욱 포함할 수도 있다. 상기 층들을 이루는 물질은 공지의 물질 중에서 선택할 수 있다.
예를 들면, 상기 정공 주입층은 아릴 아민계 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 또는 스타버스터형 아민류 등으로 형성할 수 있으며, 더욱 상세하게는 4,4,4트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아미노(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDATB) 또는 프타로시아닌 구리(CuPc) 등으로 형성할 수 있다. 상기 정공 수송층은 아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 화합물, 스피로기를 갖는 비페닐디아민유도체 또는 사다리형 화합물 등으로 형성할 수 있으며, 더욱 상세하게는 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 또는 4,4'-비스(1-나프틸페닐아미노)비페닐(NPB) 등으로 형성할 수 있다. 상기 전자 억제층은 BAlq, BCP, CF-X, 3-(4-t-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ) 또는 스피로-TAZ를 사용하여 형성할 수 있다.
또한 상기 정공 억제층은 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥시디아졸(PBD), 스피로-PBD 또는 (TAZ) 등으로 형성할 수 있으며, 상기 전자 수송층은 TAZ, PBD, spiro-PBD, Alq3, BAlq, 또는 SAlq 등으로 형성할 수 있다. 상기 전자 주입층은 LiF, 갈륨 혼합물(Ga complex), Liq 또는 CsF 등으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전사층(130)은 열 진공 증착, 기상 증착, 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 또는 잉크젯 프린팅 등을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 광열변환층(110)과 상기 제 1 전사층(120) 사이에 가스 생성층(미도시)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 가스 생성층은 광열변환층으로부터 전달되는 광 또는 열을 흡수하여 분해반응을 일으켜 질소 가스나 수소 가스 등을 방출함으로써 전 사에너지를 제공할 수 있다. 상기 가스 생성층은 사질산펜타에리트리트(PETN) 또는 트리니트로툴루엔(TNT) 등으로 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사 방법으로 유기전계발광소자의 발광층을 포함하는 유기막층을 형성하는 것을 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 기판(200) 상에 제 1 전극(210)을 형성한다. 상기 기판(200)은 유리, 플라스틱 또는 스테인레스 스틸 등의 재질로 이루어질 수 있다. 상기 기판(200) 상에 반도체층, 게이트 전극, 및 소오스/드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터(미도시)를 더욱 형성할 수도 있다. 상기 박막트랜지스터는 상기 제 1 전극(210)과 전기적으로 연결된다.
상기 제 1 전극(210)은 애노드 전극으로 일 수 있으며, 투명전극 또는 반사전극일 수 있다. 상기 제 1 전극(210)이 투명전극인 경우, ITO(Indium Tin Oxide)막, IZO(Indium Zinc Oxide)막, TO(Tin Oxide)막 또는 ZnO(Zinc Oxide)막으로 형성될 수 있다. 또는 상기 제 1 전극(210)이 반사전극인 경우에는 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금막으로 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상에 ITO, IZO, TO 또는 ZnO 등의 투명막이 적층된 구조일 수 있다. 상기 제 1 전극(210)을 형성하는 것은 스퍼터링(sputtering)법, 기상증착(vapor phase deposition)법, 이온 빔 증착(ion beam deposition)법, 전자 빔 증착(electron beam deposition)법 또는 레이저 어블레이션(laser ablation)법을 사용하여 형성할 수 있다.
이어서, 상기 제 1 전극(210)이 형성된 상기 기판(200) 상에 도 1의 실시예에 따라 기재층(100)/광열변환층(110)/제 1 전사층(120)/발광층을 포함하는 제 2 전사층(130)을 포함하는 도너 기판을 상기 제 2 전사층(130)과 상기 기판(200)이 마주보도록 위치시킨다.
다음으로, 상기 도너 기판의 기재층(100)의 일정 영역에 레이저빔의 광원을 조사하여, 상기 제 2 전사층(130) 및 상기 제 1 전사층(120)의 일정 영역을 상기 광열변환층(110)으로부터 박리시켜 상기 기판(200) 상에 전사함으로써, 상기 제 1 전극(210) 상에 제 2 전사층 패턴(130a) 및 제 1 전사층 패턴(120a)을 형성한다. 상기 발광층을 포함하는 제 2 전사층 패턴(130a) 전사시 상기 제 1 전사층 패턴(120a)이 함께 전사됨으로써, 전사시 상기 발광층이 열적으로 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 발광층의 계면에 링클 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 상기 제 1 전사층 패턴(120a)을 함께 전사하는 것에 의해 제어할 수 있게 됨으로써, 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있다.
상기 전사된 제 1 전사층 패턴(120a)은 최저 비점유 분자 궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어져 있으므로, 유기전계발광소자에 있어서 블랙을 구현하기 위한 낮은 휘도에서 발광층으로 주입되는 전하의 이동을 제어하여 소자가 발광하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이어서 도 2b를 참조하면, 상기 제 1 전사층 패턴(120a) 상에 제 2 전 극(220)을 형성하여 유기전계발광소자를 완성한다. 상기 제 2 전극(220)은 캐소드 전극일 수 있으며, 투과전극 또는 반사전극일 수 있다. 상기 제 2 전극(220)이 투과전극인 경우, 일함수가 낮은 도전성의 금속인 Mg, Ca, Al, Ag 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 물질을 이용하여 빛을 투과할 수 있을 정도의 얇은 두께로 형성하고, 상기 제 2 전극(220)이 반사전극인 경우에는 빛을 반사시킬 수 있을 정도의 두꺼운 두께로 형성할 수 있다. 상기 제 2 전극(220)을 형성하는 것은 스퍼터링법, 기상증착법, 이온 빔 증착법, 전자 빔 증착법 또는 레이저 어블레이션법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극(210) 상에 발광층을 포함하는 제 2 전사층 패턴(130a) 및 제 1 전사층 패턴(120a)을 레이저 열전사법에 의하여 형성하기 전에 상기 제 1 전극(210) 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억제층, 정공 억제층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중에서 선택되는 하나 이상의 층을 스핀 코팅 또는 열 진공 증착 등을 사용하여 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층(120)이 도너 기판으로부터 박리되어 전사되는 전사층으로 기술하였는데, 본 실시예에서와 달리 상기 제 1 전사층(120)을 전사시 도너 기판으로 전사하지 않고 상기 발광층을 포함하는 제 2 전사층(130) 만을 전사할 수도 있다. 이때 상기 제 1 전사층(120)은 도너 기판에서 제 1 전사층이 아닌 버퍼층이 된다. 이 경우에도 상기 버퍼층은 큰 입체 장애(Steric Hindrance)를 가지는 물질들이어서 전사시 뭉침현상 등이 발생하지 않으며, 열적으로도 안정하기 때문에, 전사되는 동안 발광층이 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 발광층의 표면에 링클이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 제어할 수 있게 함으로써, 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(비교예)
폴리에틸렌 테레프탈레이트를 이용하여 기재층을 형성하고, 상기 기재층 상에 광흡수성 물질인 카본블랙을 포함하는 광열변환층을 형성하였다. 상기 광열변환층 상에 GGH01(그라셀 사)(호스트)/GGD01(그라셀 사)(도펀트)를 포함하는 녹색 발광층을 200Å 두께로 형성하였다. 상기 발광층 상에 NPB를 300Å 두께로 형성하여 제 1 정공 수송층을 형성하여 발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 기판을 준비하였다.
유리 기판 상에 ITO로 제 1 전극을 형성하고, 상기 제 1 전극 상에 ID406(이데미츠 사)를 이용하여 정공 주입층을 형성하였다. 이어서 상기 정공 주입층 상에 NPB를 이용하여 제 2 정공 수송층을 형성하여 억셉터 기판을 준비하였다.
이어서 상기 도너 기판에 형성된 상기 제 1 정공 수송층이 상기 제 1 전극이 형성된 억셉터 기판과 마주보도록 위치시키고, 상기 도너 기판의 기재층의 일정 영 역에 레이저를 조사하여 상기 녹색 발광층 및 상기 제 1 정공 수송층의 일정 영역을 상기 억셉터 기판 상에 전사하였다.
(실험예)
폴리에틸렌 테레프탈레이트를 이용하여 기재층을 형성하고, 상기 기재층 상에 광흡수성 물질인 카본블랙을 포함하는 광열변환층을 형성하였다. 상기 광열변환층 상에 TC 1558(테트라헤드론 사; LUMO: 2.93eV; 밴드갭 에너지: 2.96eV)를 50Å 두께로 형성하여 제 1 전사층을 형성하였다. 상기 제 1 전사층 상에 GGH01(그라셀 사)(호스트)/GGD01(그라셀 사)(도펀트)를 포함하는 녹색 발광층을 200Å 두께로 형성하였다. 상기 발광층 상에 NPB를 300Å 두께로 형성하여 제 1 정공 수송층을 형성하여 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하는 도너 기판을 준비하였다.
유리 기판 상에 ITO로 제 1 전극을 형성하고, 상기 제 1 전극 상에 ID406(이데미츠 사)를 이용하여 정공 주입층을 형성하였다. 이어서 상기 정공 주입층 상에 NPB를 이용하여 제 2 정공 수송층을 형성하여 억셉터 기판을 준비하였다.
이어서 상기 도너 기판에 형성된 상기 제 1 정공 수송층이 상기 제 1 전극이 형성된 억셉터 기판과 마주보도록 위치시키고, 상기 도너 기판의 기재층의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1 전사층, 상기 녹색 발광층 및 상기 제 1 정공 수송층의 일정 영역을 상기 억셉터 기판 상에 전사하였다.
도 3a는 비교예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 녹색 발광층의 표면을 보여주는 사진이며, 도 3b는 실험예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 제 1 전사층 패턴의 표면을 보 여주는 사진이다.
도 3a를 참조하면, 상기 비교예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 녹색 발광층의 표면에는 링클이 발생하였음에 반하여, 도 3b를 참조하면, 상기 실험예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 제 1 전사층 패턴의 표면에는 링클이 발생하지 않았으며, 매끈한 표면을 가짐을 확인할 수 있다. 상기 실험예에서 상기 제 1 전사층 패턴의 표면에 링클이 발생하지 않았으므로, 상기 제 1 전사층 패턴의 하부에 있는 상기 녹색 발광층의 계면에도 링클이 발생하지 않는다.
따라서 광열변환층과 발광층 사이에 최저 비점유 분자 궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층 또는 버퍼층을 형성함으로써, 전사되는 발광층이 열에 의해 손상되어 표면에 링클이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 발광층을 이루는 재료에 따른 전사 특성의 차이를 상기 제 1 전사층 또는 버퍼층을 도입하여 제어할 수 있게 됨으로써 발광층을 이루는 재료를 다양하게 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사 방법으로 유기전계발광소자의 발광층을 포함하는 유기막층을 형성하는 것을 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 3a는 비교예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 녹색 발광층의 표면을 보여주는 사진이며, 도 3b는 실험예에 따라 제조된 도너 기판을 이용하여 레이저 열전사법으로 전사된 제 1 전사층의 표면을 보여주는 사진이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
100: 기재층 110: 광열변환층
120: 제 1 전사층 130: 발광층을 포함하는 제 2 전사층
200: 기판 210: 제 1 전극
220: 제 2 전극

Claims (16)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층;
    상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 제 1 전사층; 및
    상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하고, 상기 제1 전사층이 유기물로 이루어지는 경우에 상기 제1 전사층은 30 내지 300Å 두께인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물은 유기 발광 호스트 물질만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 청색 발광 호스트 물질인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2'-디페닐 비닐)-1,1'-비페닐 ){4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl)(DPVB)}, spiro-DPVB, 디스티릴아릴렌{distyrylarylene(DSA)}, 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠{distyrylbenzene(DSB)}, 디스티릴벤젠 유도체, 카르바졸 유도체 및 트리아릴아민 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  5. 삭제
  6. 기재층;
    상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층;
    상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 제 1 전사층; 및
    상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하고,
    상기 제 1 전사층이 무기물 또는 유기물 및 무기물의 이중층으로 이루어지는 경우에 상기 제 1 전사층은 30 내지 50Å 두께인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  7. 기재층;
    상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층;
    상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 전사층을 포함하고,
    상기 버퍼층이 유기물로 이루어지는 경우에 상기 버퍼층은 30 내지 300Å 두께인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기물은 유기 발광 호스트 물질만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 청색 발광 호스트 물질인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2'-디페닐 비닐)-1,1'-비페닐){4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl)(DPVB)}, spiro-DPVB, 디스티릴아릴렌{distyrylarylene(DSA)}, 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠{distyrylbenzene(DSB)}, 디스티릴벤젠 유도체, 카르바졸 유도체 및 트리아릴아민 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  11. 제 1 전극이 형성된 기판을 제공하고,
    기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 유기물, 무기물 또는 이들의 이중층으로 이루어진 제 1 전사층; 및 상기 제 1 전사층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 제 2 전사층을 포함하는 도너 기판을 상기 제 2 전사층이 상기 기판에 대향하도록 위치시키고,
    상기 도너 기판의 기재층 상에서 상기 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 제 1 전사층 및 상기 제 2 전사층의 일정 영역을 상기 기판 상에 전사하고,
    상기 전사된 제 1 전사층 상에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기물은 유기 발광 호스트 물질만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 청색 발광 호스트 물질인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 유기 발광 호스트 물질은 4,4'-비스(2,2'-디페닐 비닐)-1,1'-비페닐){4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl)(DPVB)}, spiro-DPVB, 디스티릴아릴렌{distyrylarylene(DSA)}, 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠{distyrylbenzene(DSB)}, 디스티릴벤젠 유도체, 카르바졸 유도체 및 트리아릴아민 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  15. 제 1 전극이 형성된 기판을 제공하고,
    기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 기판을 상기 전사층이 상기 기판에 대향하도록 위치시키고,
    상기 도너 기판의 기재층 상에서 상기 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 전사층의 일정 영역을 상기 기판 상에 전사하고,
    상기 전사된 전사층 상에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 버퍼층이 유기물로 이루어지는 경우에 상기 버퍼층은 30 내지 300Å 두께인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  16. 제 1 전극이 형성된 기판을 제공하고,
    기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하며, 최저 비점유 분자궤도 에너지 준위의 절대값이 2.6 내지 3.0eV이며, 밴드갭 에너지가 2.8 내지 3.4eV인 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 위치하며, 발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 기판을 상기 전사층이 상기 기판에 대향하도록 위치시키고,
    상기 도너 기판의 기재층 상에서 상기 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 전사층의 일정 영역을 상기 기판 상에 전사하고,
    상기 전사된 전사층 상에 제 2 전극을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 버퍼층이 무기물 또는 유기물 및 무기물의 이중층으로 이루어지는 경우에 상기 버퍼층은 30 내지 50Å 두께인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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