KR101093361B1 - 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름은 지지기판인 베이스 기판; 상기 베이스기판상에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광열변환층, 여기서 상기 광열변환층은 단일 코팅층으로 사이즈 구배 및 비표면적 차를 이용하여 코팅층의 공극을 최소화하기 위해 서로 다른 입경 사이즈의 나노 입자를 블렌딩하여 제조되어 진 카본블랙 및 이외의 광흡수재가 포함됨; 및 발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 필름으로, 상기 도너 필름은 레이저 열전사 시에 상기 광열변환층과 전사층 계면에서의 온도가 전사 전면에 일정하게 유지되는 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름은 서로 다른 입경 사이즈를 갖는 광흡수재를 블렌딩한 코팅액을 베이스 기판 상에 도포하여 광열변환층을 형성하고, 또한 상기 코팅액에 특히 자성체 및 액체자성체를 포함시킴에 의해 광흡수재의 나노분산 입자가 좀 더 비편재화된 공극이 최소되어 전사층의 전사 패터닝 품질 향상과 함께 표면특성의 향상을 기할 수 있는 이점이 있고, 또한 광열변환층 전 영역에서 균일한 온도 프로파일을 발현시킬 수 있게 한다.
도너필름, 나노분산, 블렌딩, 자성체, LITI, 유기막
Description
본 발명은 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 서로 다른 사이즈의 나노 입자 크기의 광흡수 물질을 적의로 블렌딩하여 광열변환층을 형성함에 의해 효과적으로 열을 제어하고, 또한 자성 미립자를 포함하도록 하여 자성에 의한 편재화/비편재화 및 화소 형성공정에 있어서 필름의 조작 편의성을 제공할 수 있는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도너 필름(donor film)은 통상적으로 광학 요소, 특히 유기 전계 발광소자를 형성하는 것으로, 광열변환층(light to heat conversion; LTHC)을 포함하여 레이저 광을 이용한 열화상 처리 공정에 사용되는 것으로서 도너 기판 또는 도너 시트라고 지칭되기도 하는 것이다. 상기한 레이저 광을 이용한 열화상 처리 공정은 일반적으 로 레이저 광열전사법(laser induced thermal imaging, LITI)이라 칭하고 있다.
통상 종래 평판디스플레이 중 유기 전계 발광소자에서 가장 일반적인 화소 형성방식은 진공 챔버 안에서 파인 메탈 마스크(fine metal mask; FMM)를 기판에 대해 배열하여 원하는 영역에만 발광층을 형성하는 방식이다. 이러한 FMM 공법의 경우 기술의 특성상 마스크 프레임의 무게, 마스크 스트레칭의 어려움, 마스크 자체의 처짐, 온도에 따른 팽창 등의 원인으로 인하여 대면적(大面積) 적용에 문제가 많은 기술이며, 따라서 상기 유기 전계 발광소자의 대면적 화소 형성을 위해서는 새로운 개념의 공정기술을 필요로 하게 되었다.
이러한 필요에 부응하기 위하여 상기 종래의 파인 메탈 마스크를 사용하여, R, G, B 발광층을 개별적으로 형성하는 방식을 대체하기 위해 연구되고 있는 대표적인 방식으로 상기 레이저 광열전사법(LITI)을 포함하여, 솔루션 프로세스(Solution process)의 잉크 젯트(Ink jet) 방식, 화이트(White) OLED & 컬러 필터(Color Filter) 방식 등을 들 수 있다. 이 중에서 LITI 및 LIPS (Laser Induced Pattern-wise Sublimation) 혹은 RIST (Radiation Induced Sublimation Transfer)로 대변되는 레이저 기술은 발광층이 미리 형성된 도너 필름(또는 도너 기판)에 레이저를 조사하면, 발광층이 도너 필름으로부터 분리되어, 억셉터 기판 쪽에 전사되어 화소를 형성되도록 하는 기술이다. 상기 기술한 광열 변환층을 포함하는 도너 필름(혹은 도너 시트, 또는 도너 기판)을 활용하여 유기 전계 발광소자의 화소를 형성하는데 이용되어 지는 LITI 공정의 경우에 있어서, 도너 필름을 이용한 열전사방식 및 상기 도너 필름을 보다 효용적으로 제조하는 몇 가지 방식들이 제안되어 있다.
예를 들어, 도너 필름을 이용한 열전사방식으로는, 종래의 진공펌프에 의한 억셉터 기판과 도너 필름을 밀착시키는 방법은 유기 전계 발광소자를 제작하는 다른 공정이 진공상태를 유지하는 것과 달리 챔버 내부의 진공상태를 유지하지 못하게 됨으로써 제품의 신뢰성과 수명에 좋지 못한 영향을 미치는 문제점이 제기되었으며, 따라서 이를 해결하기 위해, 대한 민국 특허출원 제2005-0080349호는 "공정 챔버 내측 기판스테이지 상의 일면에 자성체가 형성된 억셉터 기판을 위치시키는 단계; 상기 억셉터 기판 상에 영구 자석층을 포함한 도너 필름을 위치시키는 단계; 상기 도너 필름에 포함된 영구자석과 상기 억셉터 기판에 형성된 자성체 사이에 작용하는 자기력에 의해 상기 도너 필름과 상기 억셉터 기판을 라미네이션하는 단계; 및 상기 도너 필름 상에 레이저를 조사하여 전사층의 적어도 일 영역을 억셉터 기판 상에 전사시키는 단계를 포함하는 레이저 열전사법"을 제안하고 있으며, 상기 도너 필름을 보다 효용적으로 제조하는 방식으로는, 예를 들어 대한민국 특허출원 제 2007-0016489호의 "도너 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 유기 전계 발광소자의 제조방법"은 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 방법을 제공하기 위해, "기재층을 준비하고; 상기 기재층 상에 광-열변환층을 형성하고; 및 상기 광-열변환층 상에 양자점을 포함하는 전사층을 형성하는 도너 기판의 제조 방법"을 개시하고 있다.
그런데, 상기한 발명을 포함하는 종래 기술에 있어서는, 도너 필름의 구성요소 중에서도 가장 핵심층인 빛을 열로 변환시켜 전사 요소를 전사시키는데 결정적 에너지원으로 기여하는 상기 광열변환층은 그 제조방법에 있어서 균일막 혹은 단층이 아닌 불균일막의 광열변환층(LTHC)이나 두 층의 LTHC를 제조하고, 이들 광열변환층은 전사층에 근접할수록 농도의 감소를 통해, 즉 LTHC의 농도 구배를 통해 전사층의 전송 민감도라든지 화소 형성의 효율성, 효율적인 열 온도 제어로 발광소자에 수명이나 효율에 미칠 수 있는 영향을 최소화하고자 하는 시도를 하여 왔다.
즉, 도 1을 참고로 하면, 상기 후자의 특허발명에서 기술하고 있는 것과 같이 종래의 레이저 열전사 소자(laser thermal transfer element)인 도너 필름은 베이스 기판(base substrate), 광열변환층(light-to-heat conversion layer), 보호층(interlayer) 및 전사층(transfer layer)을 포함하는데, 이러한 종래의 열전사 소자인 도너 필름을 이용한 유기발광층을 형성하는 방법을 설명하면, 상기 전자의 특허발명에서 기술하고 있는 것과 같이, 유기 발광층을 형성하고자 하는 기판과 상기 열전사 소자인 도너 필름을 밀착시킨 상태에서 레이저를 조사하면, 광변환층이 레이저광을 열로 변환하여 열을 방출함에 따라 전사층이 상기 기판으로 전사되어 유기발광층이 형성된다.
그런데, 상기한 종래의 기술에 있어서는, 열전사 민감도나 효율적인 열온도 제어, 즉 전송 민감도를 단지 광열변환층(LTHC)의 농도 구배를 통해서 제어하고자 시도하였으나, 이러한 방법만으로는 효과적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있었다. 즉, 자세하게는 종래의 도너 필름에 있어서 광열변환층의 균일한 농도는 코팅 시 발생할 수 있는 두께에 의한 불균일 현상 혹은 광열변환층의 코팅액 제조 시 발생하는 응집에 의해서 불안정하기 때문에, 레이저 열전사 소자를 이용하여 유기박막층을 형성하는 경우, 레이저를 조사하여 전사층을 전사시킬 때, 광변환층에서 발생되는 열이 과다할 수 있고 이러한 경우 결함을 유발하거나 또는 전사된 유기 발광층의 특성이 변화되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명자 등은 상기 종래기술에 있어서의 열전사 민감도와 관련된 문제점을 인식하여 이를 해결할 수 있는 방법에 대해 예의 연구한 결과 새로운 방법으로 광열변환층을 형성하므로서 이를 개선할 수 있는 방법을 안출하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 전사층의 열전사 민감도를 개선하는 새로운 광열변환층 (LTHC) 구조를 갖는, 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 전송 민감도, 작은 화상 결함 등을 나타내는 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 나타내는 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름의 용이한 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 것으로, 상기 본 발명에 따른 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름의 사용과 같은 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기 본 발명의 일 목적인 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름은, 상기한 종래 도너 필름(도너 시트)에서 제시된 구조보다 공정적으로 좀 더 간단하게 생성할 수 있으면서도 전면의 온도를 골고루 쉽게 제어 하기 위하여 종래의 광흡수재의 광열변환 효율보다 높은 효율로 열을 생성시킴으로써 전사층의 전송 민감도라든지 작은 화상 결함 등을 최소화하여 전사층의 패터닝 품질을 향상시킨 유기 전계 발광소자의 화소를 형성할 수 있는 광열변환층을 제공하므로 달성되었다. 또한, 본 발명에서는 상기 광열변환층의 코팅층에 산화철, 페라이트(Ferrite)와 같은 나노 크기의 파우더 형태의 자성체를 첨가하거나 나노 크기로 잘 분산되어진 분산안정성이 우수한 액체 자성체(Ferrofluid)를 블렌딩함으로써 광열변환층 내부의 입자의 구조적인 제어가 가능하고, 즉 내부 광흡수재 및 나노분산 입자의 의도적인 배열/편재가 가능해 지는 것을 의미하며, 도너 필름으로 완성되어진 후에는 공정적으로 필름의 자성을 이용하여 핸들링 편의성을 제공하는 기능을 추가하여 공정적/기술적으로 우수한 도너필름을 제공한다.
상기 본 발명의 다른 목적인 열전사 도너 필름의 용이한 제조 방법은 나노분산 입자의 효율적인 제어, 열 전사의 민감도 및 필름의 핸들링 편의성, 광열변환층 구조제어의 용이성 등을 제공하기 위하여 액체에 잘 분산시킨 나노 크기의 자성입자, 즉 액체 자성체를 광열변환층에 블렌딩하거나 혹은 자성 나노입자를 파우더 형태로 광열변환층에 잘 분산시킨 형태의 새로운 광열변환 코팅액을 이용하여 도너 필름을 형성하는 방법을 제공하므로 달성될 수 있었다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름은;
지지기판인 베이스 기판;
상기 베이스기판상에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광열변환층, 여기서 상기 광열변환층은 단일 코팅층으로 사이즈 구배 및 비표면적 차를 이용하여 코팅층의 공극을 최소화하기 위해 서로 다른 입경 사이즈의 나노 입자를 혼합하거나 블렌딩하여 제조되어 진 카본블랙 및 이외의 광흡수재가 포함됨; 및
발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 필름으로,
상기 도너 필름은 레이저 열전사 시에 상기 광열변환층과 전사층 계면에서의 온도가 전사 전면에 일정하게 유지되는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층의 광흡수재는 베이스 기판 측과 전사층 측에서나 동일하게 균일한 농도와 입자분포를 가지도록 도포된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층의 광흡수재는 다른 사이즈의 입경을 갖는 입자형태로 나노분산되었을 때 그 평균 입경 사이즈가 200nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광흡수재로 포함되는 카본블랙 이외의 안료, 염료, 미립자 자성체, 액체자성체(Ferrofluid)는 100nm 이하의 평균입경 사이즈를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광변환층의 광흡수재는 자외선이나 열에 의해 경화가 가능한 유기바인더물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 도너 필름은 광열변환층을 보호하기 위하여 아크릴계 및 우레탄계의 유기 바인더 및 결합제를 포함하는 보호층(Interlayer)을 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층의 광흡수재는 적외선 레이저, 가시광 레이저 및 자외선 레이저로부터 선택되는 하나의 레이저로부터 발생되는 광을 흡수하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층을 구성하는 광흡수재는 서로 다른 입자크기와 비표면적 및 흑색도를 지니는 2종 이상의 광흡수재가 동일 코팅층의 단일 막에 비편재되어 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층을 구성하는 서로 다른 입자 크기의 광흡수재 중 하나가 자성체적 성질을 띄는 것으로 미립자 자성체, 페라이트(Ferrite), 액체자성체(Ferrofluid)에서 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름의 제조 방법은;
코폴리에스테르(Copolyester) 프라이밍 처리되어진 PET 필름 위에, 사이즈 구배 및 비표면적 차를 이용하여 코팅층의 공극을 최소화하기 위해 서로 다른 입경 사이즈의 나노 입자를 블렌딩하여 제조되어 진 카본블랙 및 이외의 광흡수재가 포함된 광열변환층 코팅액을 도포하여 광열변환층을 형성하고, 그 위에 열증착을 이용하여 일정한 두께로 녹색/적색/청색 발광층을 포함하는 전사층을 형성하여 제조 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 광열변환층을 보호하기 위하여 아크릴계 및 우레탄계의 유기 바인더 및 결합제를 포함하는 보호층(Interlayer)을 광열변환층과 전사층 사이에 더 형성함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 개선된 패터닝의 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름은 서로 다른 입경 사이즈를 갖는 광흡수재를 블렌딩한 코팅액을 베이스 기판 상에 도포하여 광열변환층을 형성하고, 또한 상기 코팅액에 특히 자성체 및 액체자성체를 포함시킴에 의해 광흡수재의 나노분산 입자가 좀 더 비편재화된 공극이 최소되어 전사층의 전사 패터닝 품질 향상과 함께 표면특성의 향상을 기할 수 있는 이점이 있고, 또한 광열변환층 전 영역에서 균일한 온도 프로파일을 발현시킬 수 있게 한다. 또한, 열전사 도너 필름을 제조하는데 있어서는 공정적으로 광열변환층을 한번에 코팅하여 형성할 수 있으므로 제조공정상의 편의성도 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도너 필름의 구조를 나타내는 단면도로, 플라스틱 베이스 기판 위에 균일막으로서 본 발명에 따른 나노분산 입자가 잘 제어된 광열변환층 혹은 자성체/액체자성체를 포함하는 광열변환층과, 그 위에 보호층, 전사층을 포함하는 구조이고, 도 3은 광열변환층의 광흡수재가 나노분산 제어된 구조의 모습을 도시한 단면도이고, 도 4는 서로 다른 나노입자의 블렌딩을 통하여 제조한 광열변환 코팅액을 이용하여 형성한 광열변환층의 구조 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 도너 필름은 지지기판인 베이스 기판(6)과, 상기 베이스기판상에 코팅 형성되어 입사되는 광을 열에너지로 변환하며, 광흡수재가 포함된 광열변환층(7)과, 전사층으로의 오염방지 및 표면조도 향상을 위한 중간층(8)과, 이미지 형성을 위한 전사층(9)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 광열변환층(7)의 광흡수재는 균일한 농도분포를 가지며 서로 다른 입경 사이즈의 나노입자가 블렌딩되어 안정적으로 나노분산되어 형성되어 진다. 여기서, 상기 다른 입경 사이즈의 나노 입자는 그 평균 입경이 200nm이하로 됨이 바람직하다. 만일, 200nm를 초과하면 낮은 분산균일도를 나타내어 패터닝 품질이 좋지 못하여 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 도너 필름의 구성요소 중 최하위층에서 기계적 지지체 역할을 수행하는 상기 베이스 기판(6)의 경우 일반적으로 그 기재가 유리, 투명 필름 또는 고분자 필름일 수 있다. 적합한 유형의 고분자 필름 중 하나는 폴리에스테르 필름, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이 트(PEN) 필름과 같은 투과율이 높은 범용 고분자 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도너 필름의 베이스 기판(6)으로 사용되어지기 위해서는 기계적/열적 성질뿐만 아니라 넓은 범위의 투과도를 가질 수 있어야 하며, 특히 광열변환층(LTHC; 7)에 사용되는 유기바인더 수지에 따라서 베이스 기판(6)과 광열변환층(7)의 계면에서의 접착력을 조절할 수 있는 프라이머 층을 가질 수 있어야 한다. 전형적으로, 도너 필름의 기판(6)을 형성하는 데 사용되는 재료와 임의의 인접층은 베이스 기판(6)과 인접층 사이의 부착성을 향상시키고, 베이스 기판(6)과 인접층 사이의 온도 전달을 제어하고, 광열변환층(7)으로의 이미지 형성 방사선 전달을 제어하도록 선택될 수 있다.
상기의 기본적인 물성을 충족하며 광열변환층(7)과의 우수한 부착성을 갖는 베이스 기판(6)용 필름의 일례로는, 제품 번호 XU 시리즈(series)/ XG 시리즈(대한민국 경상북도 구미 소재의 도레이새한 주식회사(Toraysaehan Inc.))와 같은 광학용/그래픽용 필름이 있다.
상기 도너 필름의 지지체가 되는 베이스 기판(6) 상에 코팅 형성되는 광열변환층(7)을 형성하는 광흡수재는 적외선 레이저, 가시광 레이저 및 자외선 레이저와 같은 입사 방사선 중에서 선택되는 하나의 레이저로부터 발생되는 광을 흡수하며, 또한 상기 광열변환층(7)은 적외선을 흡수하여 열에너지를 발생시킬 수 있는 카본블랙, 메탈, 적외선색소 및 안료로부터 선택되는 광흡수재와 자외선이나 열에 의해 경화가 가능한 유기바인더물질을 포함한다.
전사층(9)인 유기박막층의 이미지 형성 방사선 흡수재 재료는 선택된 이미지 형성 방사선 흡수성이며 이미지 형성 방사선 파장에서 광학 흡수성을 제공하기에 충분한 수준으로 열전사 도너 필름에 존재한다.
전형적인 방사선 흡수 재료에는 카본 블랙, 금속 산화물 및 금속 황화물이 포함될 수 있다. 전형적인 광열변환층(7)에는 카본 블랙과 같은 안료 및 유기 중합체와 같은 결합제가 포함될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 광열변환층은 UV-경화성 수지 시스템 및 카본 블랙 안료 분산물을 작은 입자형 흡수재 재료로서 포함한다. 카본 블랙은 저렴하며, 안정하고, 쉽게 처리되며, 808㎚ 및 1064㎚의 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 이미지 형성 레이저 파장에서 흡수한다.
상기 광열변환층(7)을 구성하는 요소 중 입사되는 방사선을 흡수하여 이를 열에너지로 변환시키는데 핵심역할을 하는 카본블랙과 같은 광흡수재의 경우, 도 3에 나타난 바와 같이 액상이나 코팅형성 후 필름형태일 때에도 일정크기, 즉 나노크기의 제어된 입자 형태로 존재되어 진다. 그러나, 코팅공정을 거치면서 광흡수재의 경우 도 3에도 잘 나와 있듯이 입자 간의 응집이나 코팅 공정상의 오류로 편재화할 수 있는 가능성이 크다. 이렇게 광흡수재가 편재화 될 경우 효율적인 온도 제어가 어렵게 된다고 볼 수 있다. 상기 광흡수재의 편재화로 인해 불균일한 광열변환이 발생하고 이로 인해 표면온도의 불균일이 초래되어진다. 즉, 국소부위에서 온도가 비이상적으로 높아서 전사층(9)인 유기박막층의 전사 시에 막 전사 불균일이 발생하고 이는 결국에 유기 전계 발광 소자의 결함으로 발현될 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 서로 다른 크기의 입경 사이즈를 갖는 카본블랙 입자를 나노 분산하여 블렌딩함으로써, 상기 도 3에 나타난 바와 같은 균일한 크기의 입자 분포에 따른 넓은 공극의 범위를 도 4에 도시된 바와 같이 좁은 공극의 범위로 되도록 하여서 카본블랙, 즉 광흡수재의 편재화에 따른 불균일한 표면온도를 최소화하고 이에 의해 효율적인 광열변환을 통해 전사층(9)인 유기박막층의 패터닝 품질, 전사 특성을 월등하게 향상시킨다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따라 서로 다른 크기의 나노 분산 입자를 블렌딩하는 것의 의미는 단순히 공극을 최소화하여 밀도 높은 단일막을 형성하는 것 이외에 광흡수재의 비표면적을 확장시킴으로서 광흡수율과 열변환율을 동시에 향상시키는 효과를 나타낸다. 이는 단순히 광흡수재의 중량%로 조절하던 광열변환층의 광흡수도와 광학밀도를 동일한 농도에서 사이즈 구배(gradient particle size)를 통해서 충분히 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 이러한 서로 다른 크기의 광흡수재로는 자성체적 성질을 나타내는 파우더 형태의 자성미립자 혹은 페라이트(Ferrite), 또는 액체이면서 자성체적 성질을 나타내는 페로플루이드(Ferrofluid)가 될 수 있다. 이는 상기 광열변환층을 형성할 때에 편재화 할 수 있는 나노분산 입자의 구조를 좀 더 쉽게 비편재화 시키는데 용이한 방안을 제공한다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 코팅 후 광열변환층(12)를 형성하는 나노 분산체(13 및 14)가 서로 다른 크기의 입자로 구성되므로 이들 분산체 상호 간의 상호작용으로 핵을 형성할 수 있고 이렇게 구성되어 지는 내부 입자는 자성을 지니는 인가체에 의해 광열변환층 형성 시에 균일하게 비편재화 시킬 수 있기 때문이다. 궁극적으로, 상기 언급한 자성체를 포함하는 서로 다른 나노입자의 블렌딩 광열변환층이나 자성체를 포함하지 않는 블렌딩 광열변환층 모두 내부 나노분산 입자의 균일한 분포로 공극을 최소화함으로써 전사층(9)에 전달되어 지는 미세한 부위까지도 레이저에 의해 동일하게 온도가 제어됨으로써 에지 불량이 전혀 나타나지 않는 고품질의 패터닝 특성을 얻을 수 있다.
일반적으로, 카본블랙과 같은 유기안료의 경우 비표면적이 커질수록 분산에 어려움을 겪을 수 있고, 입자 크기가 다른 경우 흑색도 또한 차이가 생길 수 있으므로 서로 다른 크기의 나노분산 입자 카본블랙을 선정할 때 비표면적비와 흑색도를 고려하여 적절하게 선정하여야 한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 광열변환층의 광흡수재로 카본블랙 입자를 사용하는 경우는 평균 입경 사이즈가 150nm 이하로 되는 것을 사용한다.
상술한 바와 같이, 나노분산 입자 카본블랙을 선정할 때 비표면적은 적을 수록 유리하고, 평균 입경사이즈는 200nm 이하가 바람직하므로, 카본블랙(CB) 18과 26을 적절한 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 특히 바람직하기로는 CB 18: CB 26 = 2:4의 비율로 하는 것이다.
도면에 도시된 바와 같이 전사층(9)은 전형적으로 도너 필름(또는 도너 시트) 내에 포함된다. 이러한 전사층(9)은, 예를 들어 열증착(Thermal deposition), 스퍼터링(Sputtering) 또는 용매 코팅(Solution coating), 스핀코팅(Spin coating)에 의해서 균일한 층으로 코팅하거나 또는 디지털 인쇄(예를 들어, 디지털 잉크젯 또는 디지털 전자사진 인쇄), 리소그라피(lithography) 인쇄 또는 증착 또는 마스크를 통한 스퍼터링을 사용하여 패턴으로 인쇄하여, 일반적으로 광열변환층(7) 위에 배치하여 형성시킨다. 상기한 바와 같이, 다른 선택적인 층들, 예를 들어 보호 층(8)이 선택적인 광열변환층(7)과 전사층(9) 사이에 개재될 수 있다. 또한, 상기 전사층(9)은 전형적으로 리셉터로 전사하기 위한 하나 이상의 층을 포함한다. 이들 층은 예를 들어, 전계발광 재료 또는 전기적으로 활성인 재료를 포함하는, 유기, 무기, 유기금속성 및 다른 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 이들 실시예에 한정하기 위한 것이 아님은 물론이다.
실시예 1 - 3
코폴리에스테르(Copolyester) 프라이밍 처리되어진 100㎛ PET 필름 위에 표 1에 나와 있는 CB18/CB26/CB30의 나노분산 블렌딩 광열변환층 코팅액을 3.5㎛로 도포하고, 아크릴계 중간층을 ≤1㎛로 코팅하였다. 그 위에 열증착을 이용하여 1200Å의 두께로 녹색발광층 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)를 증착하고, 이렇게 제작되어진 열전사 도너 필름을 LITI 공정의 Nd:YAG 1064nm의 레이저로 70W ~ 130W의 에너지로 전사시켰다. 그 결과 실시예 1 내지 3에 따라 제작된 도너 필름 모두는 상기 넓은 에너지 범위에서도 도 7과 같은 깨끗한 전사 패터닝 품질을 얻을 수 있었다.
실시예 4
코폴리에스테르 프라이밍 처리되어진 100㎛ PET 필름 위에 CB26를 각각 별도로 나노분산 광열변환층 코팅액 제조하여 이를 3.5㎛로 도포하고, 아크릴계 중간층을 ≤1㎛로 코팅하였다. 그 위에 열증착을 이용하여 1200Å의 두께로 녹색발광층 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)를 증착하고, 이렇게 제작되어진 열전사 도너필름을 LITI 공정의 Nd:YAG 1064nm의 레이저로 70W ~ 130W의 에너지로 전사시켰다. 그 결과 CB26의 경우 특정 에너지 범위에서 도 7과 같은 깨끗한 전사 패터닝 품질을 얻을 수 있었다.
비교예 1
CB26 대신 CB18을 사용하는 외에는 상기 실시예 4와 동일하게 하였다. 그 결과 CB18의 경우 전 에너지 영역에서 도 6과 같은 패터닝 품질을 얻었다.
이는 상기 실시예 4와 비교하여 볼때, CB26과 CB18의 나노분산의 척도라 할 수 있는 평균입경 크기에서 찾을 수 있겠다. CB26의 경우 약 120nm의 평균 입경크기와 좁은 범위의 분산도를 가졌으나, CB18의 경우 큰 비표적으로 인하여 약 320nm의 평균 입경크기와 넓은 범위의 분산도를 나타내었다. 또한, 입경이 큰 것은 2㎛를 넘어가는 것도 약 3% 포함되어 이러한 낮은 분산균일도로 인하여 패터닝 품질이 좋지 못한 것으로 보인다.
비교예 2
코폴리에스테르 프라이밍 처리되어진 100㎛ PET 필름 위에 CB30의 나노분산 광열변환층 코팅액을 3.5㎛로 도포하고, 아크릴계 중간층을 ≤1㎛로 코팅하였다. 그 위에 열증착을 이용하여 1200Å의 두께로 녹색발광층 Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium)를 증착하고, 이렇게 제작되어진 열전사 도너필름을 LITI 공정의 Nd:YAG 1064nm의 레이저로 70W ~ 130W의 에너지로 전사시켰다. 그 결과 도 6과 같은 품질이 좋지 못한 전사 패터닝 품질을 얻었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| CB 18 | 1 | 2 | |
| CB 26 | 3 | 4 | |
| CB 30 | 5 | 6 |
*CB 18; 비표면적 : 64, Blackness Index : 128
CB 26; 비표면적 : 98, Blackness Index : 155
CB 30; 비표면적 : 168, Blackness Index : 168
| 구분 | CB18 | CB26 | CB30 | CB18+ CB26 |
CB18+ CB30 |
CB26+ CB18 |
CB26+ CB30 |
CB30+ CB18 |
CB30+ CB26 |
| 평균입경 (nm) |
320 | 120 | 183 | 175 | 210 | 150 | 137 | 235 | 194 |
도 1은 플라스틱 베이스 기판 위에 불균일막 혹은 비균일막 2층의 광열변환층(LTHC)과 그 위에 보호층(Interlayer), 최상층부에 전사층을 포함하는 종래의 일반적인 도너 필름의 구조를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도너 필름의 구조를 나타내는 단면도로, 플라스틱 베이스 기판 위에 균일막으로서 본 발명에 따른 나노분산 입자가 잘 제어된 광열변환층 혹은 자성체/액체자성체를 포함하는 광열변환층과, 그 위에 보호층, 전사층을 포함하는 구조이고,
도 3은 광열변환층의 광흡수재가 나노분산 제어된 구조의 모습을 도시한 단면도이고,
도 4는 서로 다른 나노입자의 블렌딩을 통하여 제조한 광열변환 코팅액을 이용하여 형성한 광열변환층의 구조 단면도이고,
도 5는 광열변환층을 형성하는 코팅액의 나노분산 제어가 어떻게 되는가에 따라 나타나는 광열변환층의 표면이미지를 표현한 것으로, 도 5a의 경우는 광흡수재가 응집되어 파티클 형대로 표면에 표시되어지는 형태를 나타낸 것이고, 도 5b의 경우는 광흡수재가 나노입자의 형태로 잘 분산되어 표면이 깨끗한 형태를 나타낸 것이고,
도 6은 상기 도 5a에서와 같은 나노분산 입자가 응집되거나 광열변환층의 입자 분산이 고르지 않는 경우의 도너 필름으로 전사층을 전사시켰을 때 나타나는 전사 이미지를 보인 것이고,
도 7은 상기 도 5b에서와 같이 광흡수재가 나노입자의 형태로 잘 분산되어 표면이 깨끗하고 또한, 자성체/액체자성체로 광흡수 입자의 구조를 제어하여 제조한 도너 필름으로 전사층을 전사시켰을 때 나타나는 전사 이미지를 표시한 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 6: 플라스틱 베이스 기판 2, 3, 7: 광열변환층(LTHC)
8, 4: 보호층(Interlayer) 9, 5: 전사층
10, 12: 코팅 후 광열변환층 11, 13, 14: 나노분산체
Claims (11)
- 지지기판인 베이스 기판;상기 베이스기판상에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광열변환층, 여기서 상기 광열변환층은 단일 코팅층으로 사이즈 구배 및 비표면적 차를 이용하여 코팅층의 공극을 최소화하기 위해 서로 다른 입경 사이즈의 나노 입자를 혼합하거나 블렌딩하여 제조되어 진 카본블랙 및 광흡수재가 포함됨; 및발광층을 포함하는 전사층을 포함하는 도너 필름으로,상기 도너 필름은 레이저 열전사 시에 상기 광열변환층과 전사층 계면에서의 온도가 전사 전면에 일정하게 유지되는 것임을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층의 광흡수재는 베이스 기판 측과 전사층 측에서나 동일하게 균일한 농도와 입자분포를 가지도록 도포된 것임을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층의 광흡수재는 다른 사이즈의 입경을 갖는 입자형태로 나노분산되었을 때 그 평균 입경 사이즈가 0을 초과하고 200nm를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층의 광흡수재는 자외선이나 열에 의해 경화가 가능한 유기바인더물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 도너 필름은 광열변환층을 보호하기 위하여 아크릴계 및 우레탄계의 유기 바인더 및 결합제를 포함하는 보호층(Interlayer)을 더 포함함을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층의 광흡수재는 근적외선 레이저로부터 발생되는 광을 흡수하는 것임을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층을 구성하는 광흡수재는 서로 다른 입자크기와 비표면적 및 흑색도를 지니는 2종 이상의 광흡수재가 동일 코팅층의 단일 막에 비편재되어 존재하는 것을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 광열변환층을 구성하는 서로 다른 입자 크기의 광흡수재 중 하나가 자성체적 성질을 띄는 것으로 미립자 자성체, 페라이트(Ferrite), 액체자성체(Ferrofluid)에서 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름.
- 코폴리에스테르(Copolyester) 프라이밍 처리되어진 PET 필름 위에, 사이즈 구배 및 비표면적 차를 이용하여 코팅층의 공극을 최소화하기 위해 서로 다른 입경 사이즈의 나노 입자를 블렌딩하여 제조되어 진 카본블랙 및 광흡수재가 포함된 광열변환층 코팅액을 도포하여 광열변환층을 형성하고, 그 위에 열증착을 이용하여 일정한 두께로 녹색발광층을 포함하는 전사층을 형성하여 제조함을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름의 제조 방법.
- 제 10항에 있어서, 상기 광열변환층을 보호하기 위하여 아크릴계 및 우레탄계의 유기 바인더 및 결합제를 포함하는 보호층(Interlayer)을 광열변환층과 전사층 사이에 더 형성함을 특징으로 하는 광열변환층을 갖는 평판표시소자용 열전사 도너 필름의 제조 방법.
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