KR101392781B1 - 패턴화된 코팅 필름을 형성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

광기전력 전지 또는 OLED와 같은 전기 발광 장치(100)가 기술된다. 전기 발광 장치(100)는 하나 이상의 전극(110) 및 상기 전극(110) 상에 배치된 전기 발광층(120)을 포함한다. 전기 발광층(120)은 전기 발광 중합체 물질을 포함하며, 상기 전극(110)에 인접한 표면 상에 배치된 제 1 패턴(130)을 갖는다. 전기 발광층(120)은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 용매처리하고 접선 방향(210)으로 와이핑함으로써 상기 전기 발광층 또는 층들(120)을 균일하게 패턴화하는 장치 및 방법이 또한 기술된다.

Description

패턴화된 코팅 필름을 형성하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING PATTERNED COATED FILMS}
본 발명은 유기 발광 다이오드와 같은 전기 발광 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 이러한 전기 발광 장치의 전기 발광 층을 균일하게 패턴화하는 방법에 관한 것이다.
전기 활성 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드(이후,"OLED"라고 칭함)는 유기 트랜지스터, 연료 전지 성분, 마이크로전자기술 프로세싱, 마이크로분석 시험 절차 및 특수 전자기술에서 널리 사용되고 있다. 이러한 장치의 특징 중 하나는 전기 임펄스를 받을 때 발광하는, 감광성 물질로부터 형성되는 전기 발광 층이다. 용이하게 소형화하고, 장치의 모양에 일치하고, 전기 발광량을 최대로 하기 위해, 전기 발광층은 종종 다양한 조직, 형태 및 기하학적 모양으로 패턴화되어야 한다.
전기 발광층 패턴화는 통상적으로 스탬핑(stamping) 또는 레이저 삭마를 사용하여 실시되고 있다. 스탬핑에서는 패턴화된 다이 또는 스탬핑 헤드에 기계적인 힘을 가하여 층상에 패턴을 프린트시키는 반면, 레이저 삭마에서는 패턴화 포토마 스크로 패턴화 될 영역을 덮고 남아있는 영역은 레이저 비임을 사용하여 선택적으로 에칭된다.
상기와 같은 전기 발광층의 패턴화와 관련된 하나의 문제는, 스탬핑에서 층의 표면에 상당량의 잔류 물질을 뒤에 남긴다는 것이다. 스탬핑에 의한 패턴화는 또한 큰 표본 상에서는 균일하고 재현가능하고 정밀한 패턴화를 보장하지 않는다. 레이저 삭마는 균일하고 재현가능하고 정밀한 패턴화 표면을 생성할 수 있지만, 상기 공정은 높은 진공 조건을 필요로 하고, 패턴화 영역 주위에 과도한 부스러기를 형성하고, 비싸고, 큰 표본 상에는 또는 야외 작업장에서는 실시할 수 없다.
전기 활성 장치에서 전기 발광층을 패턴화하는 현행 방법은 패턴화된 표면을 최소 처리 시간 내에 정밀하게 패턴화할 수 없는 기계적 또는 레이저-비임 기술을 사용한다. 그러므로, 필요한 것은 균일한 두께로 정밀하고 빠르게 패턴화되는 전기 발광 층을 갖는 전기 활성 장치이다. 또한, 다양한 용매처리용 물질(solvating species)을 사용하여, 다양한 물질 조성물에 적용할 수 있는, 상기와 같은 전기 발광층을 패턴화하는 방법이 필요하다. 또한, 전기 발광 필름의 프로세싱 또는 형성 이력과 실제로 무관한 패턴화 방법이 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 기판 상에 실질적으로 균일한 두께의 패턴화된 전기 발광층을 제공하고, 상기 패턴화된 전기 발광층을 형성하는 방법을 제공함으로써 상기 또는 다른 필요성을 충족시킨다. 상이한 방법에 의해 상이한 종류의 전기 발광층이 패턴 화될 수 있다. 하나 이상의 상기 전기 발광층을 갖는 광기전력 전지 또는 OLED와 같은 전기 발광 장치가 또한 제공된다. 본 발명은 또한 표면 또는 기판으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로 제거함으로써 전기 발광층을 제조하는 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명의 제 1 양태는 전기 발광 장치의 제공에 관한 것이다. 전기 발광 장치는 하나 이상의 전극 및 상기 하나 이상의 전극 상에 배치된 전기 발광층을 포함한다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질을 포함하고, 하나 이상의 상기 전극에 인접한 표면 상에 배치된 제 1 패턴을 가지며, 실질적으로 균일한 두께를 갖는다.
본 발명의 제 2 양태는 전기 발광 장치용 전기 발광 층을 제공하는 것이다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질을 포함한다. 전기 발광층은 패턴화되고 실질적으로 균일한 두께를 가지며, 전기 발광 중합체 물질의 연속 시이트를 형성한 후, 상기 연속 시이트의 표면을 이 표면의 접선 방향으로 와이핑(wiping)시켜 상기 연속 시이트의 일부를 제거함으로써 형성된다.
본 발명의 제 3 양태는 전기 발광 장치의 제공에 관한 것이다. 전기 발광 장치는 하나 이상의 전극; 전기 발광층; 및 상기 하나 이상의 전극과 전기 발광층 사이에 배치된 하나 이상의 전도층을 포함한다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질을 포함하며, 패턴화되고, 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질의 연속 시이트를 형성하고, 이 연속 시이트의 표면을 이 표면의 접선 방향으로 와이핑시켜 상기 연속 시이트의 일부를 제거함으로써 형성된다.
본 발명의 제 4 양태는 다수의 전기 발광 장치를 포함하는 광원의 제공에 관한 것이다. 각각의 전기 발광 장치는 하나 이상의 전극; 전기 발광층; 및 상기 하나 이상의 전극과 전기 발광층 사이에 배치된 하나 이상의 전도층을 포함한다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질을 포함하며, 패턴화되고 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 전기 발광층은 전기 발광 중합체 물질의 연속 시이트를 형성하고 이 연속 시이트의 표면을 이 표면의 접선 방향으로 와이핑시켜 상기 연속 시이트의 일부를 제거함으로써 형성된다.
본 발명의 제 5 양태는 기판의 표면으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로 제거하는 방법을 제공하는 것이다. 본 방법은 표면 상에 배치된 코팅을 갖는 기판을 제공하는 단계; 상기 코팅의 일부를 와이핑 헤드(wiping head)와 접선 방향으로 접촉시키는 단계; 및 상기 코팅의 일부를 와이핑 헤드로 와이핑시켜 기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 6 양태는 기판의 표면으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로제거하는 장치의 제공에 관한 것이다. 본 장치는 하나 이상의 코팅을 갖는 기판을 제공하기 위한 수단; 상기 코팅과 접선 방향으로 접촉하는, 코팅의 일부를 제거하기 위한 와이핑 헤드; 및 상기 코팅의 일부의 제거 후 기판을 수취하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 제 7 양태는 기판의 표면 상에 배치된 하나 이상의 코팅의 일부를 제거하기 위한 와이핑 헤드를 제공하는 것이다. 와이핑 헤드는 코팅의 일부와 접촉하여 그 일부 부위를 제거하기 위한 접촉 표면을 포함한다. 상기 접촉 표면은 상기 일부 부위와 접선 방향으로 접촉하며, 예정된(predetermined) 모양을 갖는다.
본 발명의 상기 양태 및 다른 양태, 장점 및 두드러진 특징은 하기 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구범위에 의해 분명해질 것이다.
도 1은 광학판에 다수의 전기 발광 장치를 포함하는 광원의 개략도이다.
도 2는 전기 발광 장치의 단면도이다.
도 3은 구성적 패턴을 갖는 제 1 실시양태의 전기 발광 장치의 개략도이다.
도 4는 코팅 부위와 비코팅 부위를 갖는 제 2 실시양태의 패턴화된 전기 발광 장치의 개략도이다.
도 5는 와이핑에 의해 연속 시이트의 일부를 제거하는 실시양태의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 와이핑 헤드의 접촉 표면에 대한 개략적 단면도이다.
도 7A은 기판 표면으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로 제거하는 방법의 개략도이다.
도 7B는 기판 표면으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로 제거하는 방법의 또 다른 개략도이다.
하기 설명에 있어서, 첨부된 수 개의 도면에서 동일한 참조 문자는 동일하거나 대응하는 부분을 지칭한다. 또한, "상부(top)", "하부(bottom)", "외향(outward)", "내향(inward)"등과 같은 용어는 편의를 위해 사용된 단어로서 제한된 용어로 해석되어서는 안 된다.
일반적인 도면, 특히 도 1에서는, 본 발명의 바람직한 실시양태를 설명할 목적으로 기재되었지만. 이것으로 본 발명을 한정하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.
가시광 공급원은 상이한 방식으로 광을 생성한다. 이러한 장치는 광을 생성하는 상이한 성분 및 메카니즘을 포함할 수 있고, 일부 광원은 다른 것보다 더욱 효율적으로 광을 생성할 수 있다. 많은 광원은 전기 활성 기판(종종 "전극"이라 불리움)에 코팅 또는 필름으로서 배열된 전기 발광 물질로 만들어진다. 결과적으로, 상기 필름은 디자인 요구에 적합하도록 패턴화되고 텍스쳐될 수 있다.
잉크 젯트 프린팅과 같은 통상적인 필름 패턴화 방법은, 필름의 표면 상에 소적(drop)이 위치하도록 폴리이미드 웰(well)을 생성시켜 한번에 하나의 소적을 코팅으로 침착시키는 것이다. 이 방법은 통상적으로 디스플레이용 픽셀에 사용된다. 상기 필름은, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅, 플렉소그래픽 프린팅, 오프셋 리토그래픽 프린팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 메니스커스 코팅 및 침지 코팅을 포함하지만 이에 한정되지 않는 방법을 사용하여 패턴화되고 텍스쳐된다. 그러나, 후속적으로 용매가 침착되는(이때, 용매는 건조시 크레이터(crater) 또는 채널을 형성함) 상기 방법을 사용하여 균일한 두께의 코팅층을 배치하고 패턴화하는 것은 어렵다. 본 발명의 하나의 실시양태에서는 균일한 두께의 코팅으로 큰 면적의 장치에 적용할 수 있는 패턴화 방법을 기술하고 있다. 패턴화된 전기 발광 필름을 생성하는 하나의 통상적인 방법은 전기 발광 물질의 연속 필름으로부터 전기 발광 코팅의 일부를 선택적으로 제거하는 것이다. 이것은 통상적으로, 레이저 삭마, 프라즈마 에칭, 필름 표면의 스크래칭(scratching), 테이프 리프팅(tape lifting), 및 다이 또는 스탬프를 사용하는 높은 온도 또는 압력하에서의 리프팅 오프(lifting off)를 사용하여 실시된다. 그러나, 상기 방법 각각에는 이와 관련된 특정 단점이 있다. 예를들면, 레이저 삭마 및 플라즈마 에칭은 표본의 작업 면적이 작은 것에 중점을 두고 있고, 상기 공정의 규모를 크게 하기 위해서는 상당한 비용이 필요하다. 스크래칭은 딱딱한 철필을 사용하여 연속적인 코팅을 스크래칭하여 나아갈 것을 요구하는데, 이로 인해 하부 층 또는 기판에 손상을 줄 가능성이 있다. 고무 다이를 사용하는 스탬핑 및 리프팅은 비용은 감당할 만 하지만 질적으로는 받아들일 수 없는 해결책을 제공한다. 리프팅 오프 공정은 다이 구성 물질과 고유한(unique) 관계를 가질 수 있으며, 스탬프된 영역에 침착된 잔류물을 남기는 불완전한 코팅 제거를 초래할 수도 있다. 상기 잔류물은 또한 전기 발광 장치의 최종 특성 및 성능에 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 연속적인 전기 발광 필름의 일부를 선택적으로 제거하고 예리하게 패턴화된 전기 발광 필름을 생성하는 공정을 제공한다.
본 발명은 또한 "습윤된" 부드러운 헤드로 와이핑하여 연속적인 전기 발광 필름으로부터 코팅 물질을 제거하는 공정을 제공한다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드는 전기 발광 필름을 용매처리(또는 수성 또는 비수성 용매를 사용하여 습윤화)하는 용매를 함유한다. 와이핑 헤드를 사용하여 접선 방향으로 와이핑하는 작용은 용매처리된 영역을 제거하는데 도움을 준다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 다층 필름의 일부를 한 단계로 제거할 수 있는 용매 시스템을 제공한다. 다층은 동일하거나 또는 서로 다르다.
도 1에 도시된 본 발명의 하나의 실시양태에서, 광원(50)은 광판(75) 상에 장착된 수 개의 다른 전기 발광 장치(100), (102), (104) 및 (106)을 포함한다. 전기 발광 장치는 기하학적 모양, 프로세싱, 공간 집합 및 기능에서 서로 다르다. 이러한 전기 발광 장치(100)의 단면도가 개략적으로 도 2에 도시되어 있다. 전기 발광 장치(100)는 전극(110) 및 이에 배치된 전기 발광층(120)을 포함한다. 전기 발광층(120)은 전극(110)에 인접한 표면 상에 배치된 제 1 패턴(130)을 갖는다. 전기 발광층(120)은 전기 발광 중합체 물질로 제조되며, 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 도 3에 도시된 또 다른 실시양태에서, 전기 발광 장치(100)는 추가로 전극(110) 및 전기 발광층(120) 사이에 배치된 전도층(140)을 포함한다. 전도층(140)은 전기 발광층(120)에 인접한 표면 상에 배치된 제 2 패턴(150)을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 제 1 패턴(130)은 제 2 패턴(150)과 동일하다. 전도층(140)은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)(또한, 이후 "PEDOT"로 지칭됨), 폴리(3,4-프로필렌다이옥시싸이오펜(또한, 이후 "PProDOT"로 지칭됨), 폴리스타이렌설포네이트(PSS), 폴리바이닐카바졸(또한, 이후 "PVK"로 지칭됨) 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다. 전극(110)은 또한 금속, 산화 인듐 주석, 규소 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다.
도 4에 도시된 실시양태에서, 전기 발광층(120)은 하나의 전도층(140) 상에 배치되고, 제 1 패턴(130)을 포함한다. 제 1 패턴(130)은 코팅된 표면 영역을 갖는 하나 이상의 코팅 부위(160) 및 코팅되지 않은 표면 영역을 갖는 하나 이상의 비코팅 부위(170)을 포함하며, 이때 하나 이상의 비코팅 부위(170)는 코팅된 부위(160)와 교차하여 제 1 코팅 영역(162) 및 제 2 코팅 영역(164)을 형성한다. 코팅된 표면적(160)은 비코팅된 표면적(170)보다 종종 더 크다. 부가적으로, 비코팅 부위(170)는, 채널(180)이 다수의 벽(190)을 갖도록 코팅 부위(160)를 절단하는 하나 이상의 채널(180)을 포함한다. 다수의 벽(190) 각각은 채널(180) 너비의 20% 미만의 경계면 너비(220)를 갖는다. 코팅 부위(160)는 약 50nm 내지 약 150nm 범위의 두께를 갖는다.
전기 발광층(120)은 폴리플루오렌, 폴리페닐렌(PPP) 및 폴리 파라-(페닐렌바이닐렌)(PPV)와 같은 공액 중합체를 포함하지만, 이것으로 한정되지 않는 중합체 물질을 포함한다. 전도층(140)은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)(또한, 통상적으로 "PEDOT"로 공지됨), 폴리(3,4-프로필렌다이옥시싸이오펜(또한, 본원에서 "PProDOT"로 지칭됨), 폴리스타이렌설포네이트(또한, 본원에서 PSS 지칭됨), 폴리바이닐카바졸(또한, 본원에서 "PVK"로 지칭됨) 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 전기 발광 장치(100)는, 전기 발광 장치(100)에서 전도 기능, 발광 기능, 전하 주입 기능 및 전하 봉쇄 기능을 이행하는 하나 이상의 추가적인 중합체 층을 추가로 포함한다. 전극(110)은 상부 인접 층(전도층(140))과 옴(ohmic) 접촉을 형성할 수 있는 높은 일함수 물질을 포함한다. 전극(110)은 산화 인듐 주석; 산화 주석; 산화 아연; 플루오르화 산화 아연; 주석 도핑된 산화 아연; 산화 카드뮴 주석; 금; PEDOT, PProDOT, PSS, PVK 중 하나 이상을 포함하는 전도성 중합체; 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 전극(110)은 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리이미드, 폴리설폰, 아크릴레이트, 유리, 금속 호일, 및 이들의 조합물을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는 기판 물질에 의해 지지된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 전기 발광 장치(100)용 전기 발광층(120)을 기술한다. 전기 발광층(120)은 전기 발광 중합체 물질을 포함한다. 전기 발광층(120)은 패턴화되고, 실질적으로 균일한 두께(200)를 가지며, 도 5에 도시된 바와 같이 전기 발광 중합체 물질의 연속층(115)을 형성하고 표면의 접선 방향(210) 으로 연속층(115)의 표면(118)을 와이핑시켜 연속층(115)의 일부를 제거함으로써 형성된다.
전기 발광층(120)은 하나 이상의 전도층(140)에 인접하게 배치된다. 전기 발광층(120)은 코팅된 표면 영역을 갖는 하나 이상의 코팅 부위(160) 및 코팅되지 않은 표면 영역을 갖는 하나 이상의 비코팅 부위(170)를 포함하는 패턴(130)을 가지며, 이때 하나 이상의 비코팅 부위(170)는 코팅 부위(160)와 교차하여 제 1 코팅 영역(162) 및 제 2 코팅 영역(164)을 형성한다. 전형적으로, 코팅된 표면적은 비코팅된 표면적보다 더 크다. 부가적으로, 비코팅 부위(170)는 채널(180)이 다수의 벽(190)을 갖도록 코팅 부위(160)를 절단하는 하나 이상의 채널(180)을 포함하며, 다수의 벽(190) 각각은 채널(180) 너비의 20% 미만의 경계면 너비(220)를 갖는다. 코팅된 표면적(160)은 약 50nm 내지 약 150nm 범위의 두께를 갖는다.
하나의 실시양태에 있어서, 전기 발광층(120)은 연속 중합체 시이트(115)로 제조된다. 연속 중합체 시이트(115)는 기판의 연속 시이트 상에 PEDOT 등과 같은 중합체 필름을 침착시키고, 중합체 필름을 패턴화하고, 약 50 내지 약 200℃의 온도에서 중합체 필름을 소성함으로써 형성된다. 실제의 소성 온도는 연속 중합체 시이트(115)를 지지하는데 사용되는 중합체 기판에 좌우된다. 그 후, 중합체 필름은 전기 발광 물질로 코팅되어 중합체 필름 상에 전기 발광층(120)이 형성된 후, 전기 발광층(120)이 패턴화된다. 중합체 필름을 패턴화하는 단계, 전기 발광층(120)을 패턴화하는 단계 및 소성 단계는 임의의 순차적 순서로 실시될 수 있다. 예를들면, 중합체 전기 발광 필름의 적용, 패턴화 및 소성은 표 1에 기재된 임의 순서에 따라 진행될 수 있다.
Figure 112006044160825-pct00001
전기 발광 필름의 선택된 영역에서 필름을 용이하게 제거하기 위해, 연속 중합체 시이트(115)의 일부는 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤, 톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합물 중 하나 이상에 의해 용매처리된다. 연속 중합체 시이트(115)의 용매처리된 부위의 표면은 와이핑 헤드(230)에 의해 와이핑되어 하나 이상의 필름의 일부를 제거하고, 그럼으로써 필름 또는 필름들이 패턴화된다. 와이핑 헤드(230)는 스폰지, 탄성중합체, 열가소성 물질, 열경화성 물질, 섬유 매트, 다공성 물질, 폴리우레탄 고무, 합성 고무, 천연 고무, 실리콘, 폴리다이메틸실록산(PDMS), 텍스쳐화된 물질 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 실시양태에 있어서, 용매처리용 물질은, 하부 층에 손상을 주지 않은 채 와이핑 작용 각각에 의해 단일 층의 필름을 제거하도록 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 용매처리용 물질은 와이핑 작용 각각에 의해 다층을 용이하게 제거하도록 선택된다. 예를들면, 2층 구조의 전기 발광 필름은 하부의 PEDOT 층에 손상을 주지 않은 채 용매로서 자일렌을 사용하여 패턴화될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 두 개의 중합체 층은 또한, 물 및 자일렌을 함유한 용매 시스템에 의해 한 단계로 제거될 수 있다. 이러한 특정 실시양태에서, 물 및 자일렌을 혼합하여 균일한 용액을 생성하는 것을 용이하게 하기 위하여 아이소프로판올이 사용된다.
청구된 본 발명의 또 다른 실시양태에서는, 기판 표면으로부터 하나 이상의 코팅을 선택적으로 제거하는 방법이 기술되며, 이는 도 7A 및 7B에 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 방법은 기판(410)의 표면 상에 배치된 하나 이상의 코팅(420)을 갖는 기판(410)을 제공하는 단계; 와이핑 헤드(230)를 코팅(420)의 일부 부위(460)와 접선 방향으로 접촉시키는 단계; 및 표면의 접선 방향(210)으로 와이핑 헤드(230)를 사용하여 상기 일부 부위(460)를 와이핑시켜 기판(410)으로부터 코팅(420)의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 코팅(420)은 습윤 코팅이거나 건성 코팅일 수 있다. 다르게는, 코팅(420)은 습윤 영역 및 건성 영역 둘 다를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 코팅(420)은 기판(410)의 표면에서 소성된다. 와이핑 헤드(230)는 건성 와이핑 헤드 및 용매(250)로 습윤화된 와이핑 헤드 중 하나 이상이다. 용매(250)는 극성 용매, 비극성 용매 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다. 용매(250)의 비제한적 예로서, 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤, 톨루엔, 자일렌 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 용매(250)의 선택은 제거될 코팅에 전적으로 좌우된다. 하나의 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)를 사용하여 코팅(420)의 일부 부위(460)를 와이핑하면서 와이핑 헤드(230)로 용매(250)를 주입하여 와이핑 헤드(230)를 습윤시킨다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 용매(250)를 함유한 배스에 와이핑 헤드(230)를 침지(dipping)하는 방법, 용매(250)를 함유한 배스에 와이핑 헤드(230)를 스며들게(soaking) 하는 방법, 용매(250)를 와이핑 헤드(230) 또는 부위(460)에 분무시키는 방법 등 중 하나 이상에 의해 와이핑에 앞서 습윤된다.
용매(250)는 극성 또는 비극성일 수 있다. 각 중합체 코팅 물질에는 일반적으로 중합체의 비극성, 극성 및 수소 결합 강도를 고려한 3개의 용해도 파라미터가 있다. 유사하게, 각 용매에 대한 대응하는 3개의 용해도 파라미터가 있다. 중합체에 대한 가장 우수한 용매는 상기 중합체의 용해도 파라미터에 부합되는 용해도 파라미터를 갖는 용매이다.
실시예 1
극단적인 용해도 특성(즉, 극성이 매우 큰 극성 물질과 비극성 물질이 함께 존재)을 갖는 중합체로 구성된 코팅의 제거
전형적인 예에서, 전기 발광층은 (i) 매우 극성이 크고 물과 같은 수소 결합 용매에서만 용해하는 PEDOT와 같은 전도성 중합체 코팅, 및 (ii) 비극성이고, 톨루엔 또는 자일렌과 같은 비극성 용매에서만 용해하는 발광 중합체 코팅 둘다를 포함하였다. 단일 와이핑으로 크게 다른 용해도 특성을 갖는 다수의 중합체 코팅을 제거하기 위해서, 각 중합체에 적합한 용매들을 제 3의 용매에 분산시켜 균일한 용액을 수득하였다. 제 3의 또는 분산용 용매는 알콜류(예, 아이소프로판올, 에탄올, 메탄올 등), 케톤류(예, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등), 아세테이트류, 에터류, 염화 메틸렌 또는 중간 용해도 파라미터를 갖는 임의 용매를 포함하지만 이것으로 한정되지 않는 다수의 용매로부터 선택되었다. 전형적인 발광 플라스틱 및 PEDOT에 대한 용매 등급은 하기 표 2에 기재되어 있다.
Figure 112006044160825-pct00002
실시예 2
비슷한 용해도 특성(즉, 중간 용해도 파라미터를 가짐)을 갖는 중합체를 포함한 코팅의 제거
우수한 용매는, 중합체 필름(또는 필름들)의 용해도 파라미터에 가깝게 부합하는 용해도 파라미터를 갖는 한 성분 시스템, 또는 중합체의 용해도 파라미터에 부합하는 효과적인 용해도 파라미터를 갖는 다성분 용매 시스템을 포함한다. 다 성분 시스템 중의 용매는 반드시 중합체에 대해 우수한 용매일 필요는 없다. 예를들면, CCl4 및 에탄올 각각은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)에 대한 우수한 용매는 아니지만, CCl4 과 에탄올의 이성분 혼합물은 이 혼합물의 효과적인 용해도 파라미터가 PMMA의 파라미터에 부합되기 때문에 PMMA에 대한 우수한 용매이다.
실시예 3
와이핑 실시예 - 하부 층의 손상없는 상부 코팅의 선택적 제거
본 실시예에서는, 산화 인듐 주석(ITO)으로 코팅된 유리 기판 상에 PEDOT 층을 스핀 코팅하고 1시간 동안 200℃에서 소성하였다. 발광 플라스틱 층(예, 전기 발광 층)을 PEDOT 층 상부에 스핀 코팅하였다. 패턴화된 영역을 용매-보조 와이핑(SAW)에 의해 와이핑하였으며, 이때 자일렌이, 전기 발광층의 일부를 제거하기 위해 사용된 유일한 용매였다.
실시예 4
와이핑 실시예 - 두 개의 코팅층의 동시 제거
PEDOT 층을 산화 인듐 주석(ITO)으로 코팅된 유리 기판에 스핀 코팅하고 1시간 동안 200℃에서 소성하였다. 발광 플라스틱 층(예, 전기 발광 층)을 PEDOT 층 상부에 스핀 코팅하였다. 패턴화된 영역을 물, 아이소프로판올 및 자일렌으로 구성된 용매 혼합물로 용매-보조 와이핑(SAW)에 의해 와이핑하여 PEDOT 및 전기 발광층 둘 다를 제거하였다.
와이핑 헤드(230)는 스폰지, 탄성중합체, 열가소성 물질, 열경화성 물질, 섬유 매트, 다공성 물질, 폴리우레탄 고무, 합성 고무, 천연 고무, 실리콘, PDMS, 텍스쳐화된 물질 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 하나의 실시양태에 있어서, 와이핑 헤드(230)는 고정 헤드이다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 기판(110)에 대해 움직일 수 있다. 다르게, 와이핑 헤드(230) 및 기판(110)은 서로에 대해 동시에 움직일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 회전가능하다. 추가의 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 회전가능한 바퀴이다.
하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)(도 7B)와 와이핑 헤드(230)를 접선방향으로 접촉시키는 단계는 접선 방향(210)으로 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)와 와이핑 헤드(230)의 접촉 표면과의 접촉을 포함한다. 와이핑 헤드(230)의 접촉 표면의 개략적 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 하나의 실시양태에서, 접촉 표면(240)은 예정된 구조 또는 기하학적 모양을 갖는다. 하나의 실시양태에서, 예정된 구조는 예정된 각(290)을 갖는 하나 이상의 프리즘(280)을 포함한다. 하나 이상의 프리즘(280)은 기하학적 프로파일, 예컨대 점으로 표시되는 프로파일 또는 팁, 사각형 프로파일, 사다리꼴 프로파일, 둥근 프로파일 또는 팁 등을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 예정된 기하학적 모양은 도 6에 도시된 바와 같이, 예정된 피치(300)로 서로 분리된 다수의 프리즘(280)을 포함한다. 다수의 프리즘은 동일한 프로파일을 갖는 프리즘 또는 상이한 프로파일을 갖는 프리즘을 가지며, 이들은 랜덤하거나 예정된 규칙적 순서로 배열된다. 하나의 실시양태에서, 피치(300)는 약 50마이크론이다. 와이핑 헤드(230)는 부위(460)에 집중된 힘을 가할 수 있도록 다수의 돌출부, 예를들면 다수의 프리즘(280)을 포함하는 구조물을 가져서 부위(460)를 제거하고 필름을 패턴화시킨다. 와이핑 헤드의 돌출부는, 용매를 필름 표면으로 이동시키기 위해 톱니 모양으로 나누어진다. 필름 표면은 액체 상의 용매에 의해 습윤화되거나 미리 습윤화된다. 또 다른 실시양태에서, 필름 표면은 증기상의 용매에 의해 습윤화되거나 미리 습윤화된다.
청구된 방법의 하나의 실시양태에서, 접촉 표면은 접촉 표면(240)의 하나 이상의 가장자리 상에 배치된 하나 이상의 측벽(260)을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 방법에는 와이핑 헤드(230)로 부위(460)를 와이핑하기 전에 부위(460)를 미리 습윤시키는 단계를 추가로 포함한다(도 7A). 기판(410)으로부터 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하기 위해 와이핑 헤드로 상기 부위(460)를 와이핑시키는 단계(도 7A)는 와이핑 헤드(230)에 대해 예정된 방향으로 기판(410)을 옮기는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 예정된 방향과 평행한 방향으로 부위(460)를 와이핑시킨다. 또 다른 실시양태에서, 와이핑 헤드(230)는 예정된 방향과 평행한 방향 이외의 방향으로 부위(460)를 와이핑시킨다. 또 다른 실시양태에서, 기판(410)을 제공하는 단계에는 공급 롤로부터 기판의 연속 시이트를 제공하는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 방법에는 상기 연속 시이트를 권취 롤상에 수취하는 단계를 추가로 포함한다.
청구된 발명의 또 다른 실시양태에서, 기판(410)의 표면으로부터 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 선택적으로 제거하기 위한 장치가 기술된다. 상기 장치에는 하나 이상의 코팅(420)을 갖는 기판(410)을 공급하기 위한 수단; 접선 방향(210)으로 하나 이상의 코팅(420)과 접촉하는, 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하기 위한 와이핑 헤드(230); 및 상기 부위(460)를 제거한 후 기판을 수취하기 위한 수단을 포함한다.
청구된 발명의 또 다른 실시양태에서, 기판(410) 표면 상에 배치된 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하기 위한 와이핑 헤드(230)가 기술된다. 와이핑 헤드(230)는 접선 방향(210)으로 부위(460)와 접촉하고 예정된 구조를 갖는, 부위(460)와의 접촉 및 제거를 위한 접촉 표면(240)을 포함한다.
상술된 예들은 전기 발광 장치를 위한 것이지만, 본 발명은 마이크로전자 장치, 광기전력 장치, 박막 트랜지스터, 전자 종이 및 디스플레이, 광전자 장치, 도파관, 마이크로전기기계 시스템(MEMS), 마이크로플루이딕스(microfluidics) 장치 등을 포함하는(이에 국한되지 않음) 다른 제품 및 장치의 특징부를 제작하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
설명을 목적으로 전형적인 실시양태가 기재되었지만, 상기 설명으로 본 발명의 범위가 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어남이 없이 당 기술분야의 숙련가들은 다양한 변경, 개작 및 대체를 이룰 수 있다.

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  9. 연속적 전기발광 필름(410)의 표면으로부터 하나 이상의 코팅(420)을 선택적으로 제거하는 방법으로서,
    (a) 상기 표면 상에 배치된 하나 이상의 코팅(420)을 갖는 전기발광 필름(410)을 제공하는 단계;
    (b) 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 코팅 제거 수단(230)과 접촉시키는 단계
    를 포함하되, 이때 상기 코팅 제거 수단이, 상기 전기발광 필름을 용매처리(solvating)하기 위한 용매를 가진 와이핑 헤드(230)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    추가로,
    (c) 와이핑 헤드(230)를 사용하여 상기 부위를 상기 표면의 접선 방향(210)으로 와이핑시켜, 전기발광 필름(410)으로부터 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 코팅이 습윤 코팅인, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 코팅이 건성 코팅인, 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 코팅이 상기 전기발광 필름의 표면 상에 소성되어 있는 것인, 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤, 톨루엔, 자일렌 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  14. 연속적 전기발광 필름(410)의 표면으로부터 하나 이상의 코팅(420)을 선택적으로 제거하기 위한 장치로서,
    (a) 하나 이상의 코팅(420)을 갖는 전기발광 필름(410)을 공급하기 위한 수단;
    (b) 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하기 위한 제거 수단
    포함하되, 이때, 상기 제거 수단이, 상기 하나 이상의 코팅(420)의 일부 부위(460)를 제거하기 위해, 상기 전기발광 필름을 용매처리하기 위한 용매를 가진 와이핑 헤드(230)를 포함하고, 상기 와이핑 헤드가 하나 이상의 코팅(420)과 접선 방향(210)으로 접촉하는 것을 특징으로 하며,
    추가로,
    (c) 상기 부위를 제거한 후 전기발광 필름(410)을 수취하기 위한 수단
    을 포함함을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 아세톤, 톨루엔, 자일렌 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 와이핑 헤드가 상기 하나 이상의 코팅의 일부를 와이핑하는 동안 상기 와이핑 헤드가 내부로 용매가 주입됨으로써 습윤화되는, 장치.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 와이핑 헤드가, 스폰지, 탄성중합체, 열가소성 물질, 열경화성 물질, 섬유 매트(mat), 다공성 물질, 폴리우레탄 고무, 합성 고무, 천연 고무, 실리콘, 폴리다이메틸실록산(PDMS), 텍스쳐화된 물질 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
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