KR20060018158A - 레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법 - Google Patents

레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법을 제공한다. 전사층이 형성된 도너 기판을 위치시키는 플레이트; 소정의 막들이 형성된 기판을 이동시키고, 상기 이동된 기판이 상기 전사층 상에 위치하도록 상기 기판을 고정시키는 기판 흡착용 외부 프레임; 및 상기 기판에서 상기 도너 기판으로 향하도록 광을 조사하는 레이저 광학부를 포함하는 레이저 전사장치 및 상기 레이저 전사장치를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법을 제공한다.
도너 기판, 레이저 전사, 유기전계발광표시장치

Description

레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법{Laser induced thermal imaging apparatus and fabricating method of OLED}
도 1은 종래의 레이저 전사장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본발명의 실시예에 따른 레이저 전사장치를 나타낸 단면도,
도 3은 도너 기판을 나타낸 단면도,
도 4는 유기전계발광표시장치의 화소정의막을 형성한 기판의 단위 화소를 나타낸 단면도,
도 5는 도 2의 A에 대한 도너 기판과 기판을 나타낸 단면도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
20, 200 : 기판
30, 100 : 도너 기판
10, 300 : 스테이지
350 : 기판 흡착용 프레임
40, 400 : 광원
본 발명은 레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로부터 도너 기판으로 레이저를 조사하여 전사층을 패터닝하는 레이저 전사장치와 그를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법에 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.
도 1은 일반적인 레이저 열전사법에 대한 장치를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 플레이트(10) 상에 소정의 층이 형성된 기판(20)이 위치하고, 그 상부에는 도너 기판(30)이 위치한다. 또한, 상기 열전사를 위한 레이저 광학부(40)은 상기 도너 기판(30) 상에 위치하여, 패턴에 따라 상기 광원에서 조절된 레이저가 도너 기판의 상부로 스캐닝을 하게 된다.
그러나 상기 열전사법은 도너 기판(30)이 피사체인 상기 기판(20) 전체를 덮고 있는 형태이고, 상기 도너 기판(30)과 상기 기판(20)은 스테이지의 흡착에 의해서만 고정이 되므로 상기 기판(20)과 도너 기판(30)의 정렬에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 전사과정 중에 도너 기판이 기판과 양호하게 밀착되게 하기 위해 도너 기판의 베이스 기판은 외부압에 대해 소정 정도의 신축성(또는 유연성)이 있는 재 질을 사용해야 하는 도너 기판 재료의 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광원이 기판에서 도너 기판을 향하여 조사됨으로써 레이저 열전사법의 패턴 정렬문제를 해결할 수 있는 레이저 전사장치와 그를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 스테이지 상의 도너 기판과 상기 기판에 기판 흡착용 외부 프레임을 사용함으로써 레이저 열전사법의 패턴 정렬문제를 더욱 해결할 수 있는 레이저 전사장치와 그를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 전사층이 형성된 도너 기판을 위치시키는 플레이트; 소정의 막들이 형성된 기판을 이동시키고, 상기 이동된 기판이 상기 전사층 상에 위치하도록 상기 기판을 고정시키는 기판 흡착용 외부 프레임; 및 상기 기판에서 상기 도너 기판으로 향하도록 광을 조사하는 레이저 광학부를 포함하는 레이저 전사장치를 제공한다.
상기 플레이트 상에 위치하는 도너 기판은 진공에 의해 흡착되어 고정되는 것일 수 있다.
상기 플레이트와 상기 기판 흡착용 외부 프레임 사이의 진공에 의해 상기 프레임이 고정이 되고, 상기 고정된 기판 흡착용 외부 프레임으로 인해 상기 도너 기 판과 상기 기판이 합착되는 것일 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 기판 상에 소정의 층을 형성하는 단계; 도너 기판을 전사층을 상부로 하여 플레이트 상에 위치하는 단계; 상기 도너 기판의 전사층 상에 상기 기판 상의 소정의 층이 위치하도록 상기 기판을 상기 도너 기판 상에 위치시키는 단계; 상기 기판을 기판 흡착용 외부 프레임을 사용하여 상기 도너 기판 상에 고정시키는 단계; 및 상기 기판으로부터 상기 도너 기판으로 향하는 레이저를 조사하여 상기 전사층을 상기 기판에 패터닝하는 단계를 포함하는 유기전계발광표시장치의 제조방법을 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 2는 본발명의 실시예에 따른 레이저 전사장치를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 플레이트(300) 상에 전사층이 형성된 도너 기판(100)이 위치한다. 상기 플레이트(300) 상에 위치하는 도너 기판(100)은 진공에 의해 흡착되어 고정될 수 있다.
기판을 이동시키는 장치를 이용하여, 소정의 막들이 형성된 기판(200)을 이동시킨다. 기판을 고정시키는 장치인 기판 흡착용 외부 프레임(350)를 이용하여, 상기 이동된 기판(200)상의 소정의 막들이 상기 전사층 상에 위치하도록 기판을 고정시킨다.
상기 플레이트(300)와 상기 기판 흡착용 외부 프레임(350) 사이의 진공에 의해 상기 프레임(350)이 고정이 되고, 상기 고정된 기판 흡착용 외부 프레임(350)으로 인해 상기 도너 기판(100)과 상기 기판(200)이 합착된다.
상기 기판(200)의 상부로 레이저 광학부(400)가 위치하고, 상기 레이저 광학부(400)는 상기 기판(200)에서 상기 도너 기판(100)으로 향하도록 광을 조사한다.
따라서 상기 레이저 광학부(400)는 도너 기판(100)을 상기 플레이트(300) 상에 직접 위치시킴으로써, 전사과정 중에 도너 기판(100)이 기판과 양호하게 밀착되게 하기 위해 도너 기판(100)의 베이스 기판은 외부압에 대해 소정 정도의 신축성(또는 유연성)이 있는 재질을 사용해야 하는 종래의 기판 재료의 한계를 극복할 수 있다. 따라서, 도너 기판의 베이스 기판을 신축성(또는 유연성)이 있는 재질은 물론 글라스와 같은 단단한 기판의 사용이 가능하게 된다.
또한, 상기 기판이 상기 도너 기판의 상부에 위치함으로써, 종래의 정렬 불량 문제를 해결할 수 있다. 즉, 기판이 상부에 위치하여 얼라인이 용이해짐으로써, 도너 기판에 기판이 가려 상기 기판과 상기 도너 기판의 얼라인 불량이 발생하는 종래의 문제를 해결할 수 있다.
그리고, TFT 어레이가 형성된 기판을 이용하여 디바이스를 제작하는 경우 TFT의 배선이 형성된 부분으로부터 레이저가 조사됨으로써, 상기 TFT 어레이는 레이저를 선택적으로 투과시키는 마스크의 역할을 하게 되어 기판 자체에 의해 패터 닝이 더욱 용이해질 수 있다.
상기 도너 기판(100)은 베이스 기판 상에 다수 개의 층이 형성된 구조로써, 도 3은 상기 도너 기판을 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 도너 기판(100)은 베이스 기판(50), 상기 베이스 기판 상에 위치한 광열변환층(55), 상기 광열변환층 상에 위치한 전사층(65)을 구비한다.
상기 광열변환층(55)은 상기 레이저 광학부에서 조사된 레이저를 열에너지로 변환시키는 역할을 수행하고, 상기 열에너지는 상기 전사층(65)과 상기 광열변환층(55) 사이의 접착력을 변화시킴으로써 상기 전사층을 상기 기판(200) 상으로 전사하는 역할을 한다.
전사물질의 손상을 방지하고, 상기 전사층(65)과 상기 도너 기판의 접착력을 효과적으로 조절하기 위해 상기 광열변환층(55)과 상기 전사층(65) 사이에 버퍼층(60)을 개재할 수 있다.
이하, 상기의 레이저 전사장치와 상기 도너 기판을 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 4는 유기전계발광표시장치의 화소정의막을 형성한 기판의 단위 화소를 나타낸 단면도이다.
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(125) 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 전극(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 5는 레이저 전사 과정에 대한 도너 기판과 기판에 대한 도면으로써, 도 2의 A를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 전사층(65)이 형성된 도너 기판(100)을 상기 전사층(65)을 상부로 하여 플레이트 상에 위치시킨다. 상기 도너 기판의 전사층(65) 상에 상기 기판 상의 소정의 층, 즉 화소 정의막(295)과 상기 화소 정의막(295)으로 인해 노출된 화소 전극(290)의 일부분이 위치하도록 상기 기판(210)을 상기 도너 기판(100) 상에 위치시킨다.
상기 전사층(65)은 상기 기판(200)의 노출된 화소전극(290)에 패터닝하고자 하는 물질로써, 발광층을 포함한다. 또한, 상기 전사층(65)은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층을 더욱 포함할 수 있다.
또한 상기 전사층(65)은 고분자 유기막 또는 저분자 유기막일 수 있다.
상기 기판(200)을 고정 장치를 사용하여 상기 도너 기판(100) 상에 고정시킨다. 상기 기판(200)을 기판 흡착용 외부 프레임(350)를 사용하여 상기 도너 기판(100)과 함께 고정시킨다.
상기 기판(200)과 상기 도너 기판(100)을 고정시킨 후, 상기 기판(200)으로부터 상기 도너 기판(100)으로 향하는 레이저(405)를 조사한다.
상기 레이저(405)가 조사된 영역은, 상기 서로 밀착된 상기 전사층(65b)과 상기 화소전극(290) 간의 접착력이 상기 버퍼층(60)과 상기 전사층(65b)간의 접착력에 비해 커진다. 따라서, 상기 레이저가 조사된 영역의 전사층(65b)은 상기 버퍼층(65)으로부터 박리가 되고, 상기 화소전극(290) 상에는 전사층(65b)이 패터닝된다.
상기 패터닝된 전사층(65)은 단위화소의 형태에 따라 스트라이프형이나 델타형으로 패터닝될 수 있다.
상기 패터닝 과정을 거친 후, 상기 기판(200)을 상기 도너 기판(100)으로부 터 제거하고, 상기 기판(200)을 다른 스테이지로 이동시킨다. 그리고, 상기 패터닝된 유기막 상에 대향 전극을 형성하여 유기전계발광소자를 완성한다.
본 발명에 따른 레이저 전사장치와 그에 따른 유기전계발광표시장치의 제조방법은 광원이 기판에서 도너 기판을 향하여 조사됨으로써 도너 기판에 의해 얼라인 마크가 가려짐으로 인해 발생하는 레이저 열전사법의 패턴 정렬문제를 해결할 수 있다. 또한, 스테이지 상의 도너 기판과 기판을 진공 흡착과 함께 기판 흡착용 외부 프레임을 사용함으로써 레이저 열전사법의 패턴 정렬을 더욱 정확히 형성할 수 있다.
특히 TFT 어레이가 형성된 기판을 이용하여 디바이스를 제작하는 경우 TFT의 배선에 의해 레이저가 선택적으로 투과되어, 상기 TFT 어레이는 마스크 기능을 수행할 수 있으므로, 기판 자체에 의해 패터닝이 더욱 용이해져 패턴의 정렬을 더욱 정확히 할 수 있다.
그리고, 도너 기판의 베이스 기판을 신축성(또는 유연성)이 있는 재질은 물론 글라스와 같은 단단한 기판의 사용이 가능하므로, 신축성(또는 유연성)이 있는 재질로 인해 도너 기판 상의 유기막들이 손상을 받는 것을 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 (6)

  1. 전사층이 형성된 도너 기판을 위치시키는 플레이트;
    소정의 막들이 형성된 기판을 이동시키고, 상기 이동된 기판 이 상기 전사층 상에 위치하도록 상기 기판을 고정시키는 기판 흡착용 외부 프레임; 및
    상기 기판에서 상기 도너 기판을 향하도록 광을 조사하는 레이저 광학부를 포함하는 레이저 전사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트 상에 위치하는 도너 기판은 진공에 의해 흡착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 전사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트와 상기 기판 흡착용 외부 프레임 사이의 진공에 의해 상기 프레임이 고정이 되고, 상기 고정된 기판 흡착용 외부 프레임으로 인해 상기 도너 기판과 상기 기판이 합착되는 것을 특징으로 하는 레이저 전사장치.
  4. 기판 상에 소정의 층을 형성하는 단계;
    도너 기판을 전사층을 상부로 하여 플레이트 상에 위치하는 단계;
    상기 도너 기판의 전사층 상에 상기 기판 상의 소정의 층이 위치하도록 상기 기판을 상기 도너 기판 상에 위치시키는 단계;
    상기 기판을 기판 흡착용 외부 프레임을 사용하여 상기 도너 기판 상에 고정시키는 단계; 및
    상기 기판으로부터 상기 도너 기판으로 향하는 레이저를 조사하여 상기 전사층을 상기 기판에 패터닝하는 단계를 포함하는 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 전사층은 유기전계발광소자의 발광층인 유기전계발광표시장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전사층은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층을 더욱 포함할 수 있는 유기전계발광표시장치의 제조방법.
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