KR20060020031A - 레이저 열전사 장치 - Google Patents

레이저 열전사 장치 Download PDF

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Abstract

레이저 열전사 장치에 대한 것으로써, 보다 상세하게는 유기전계발광표시장치의 제조를 위한 레이저 열전사 장치에 대한 것이다. 기판이 위치하는 스테이지; 도너 기판의 이송장치; 상기 기판과 도너 기판을 합착시키는 라미네이터; 레이저 열전사를 위한 레이저 광학부; 및 상기 스테이지, 라미네이터, 및 레이저 광학부는 불활성 기체의 상압 분위기를 제공하는 챔버 내에 위치하는 레이저 열전사 장치를 제공한다.
저분자 발광층, 불활성 기체, 레이저 열전사 방법

Description

레이저 열전사 장치{Laser induced thermal imaging apparatus}
도 1a 및 도 1b는 본발명의 실시예에 따른 레이저 열전사 장치를 나타낸 단면도들,
도 2는 도 1b의 도너 기판을 나타낸 단면도,
도 3는 도 1b의 전사과정을 나타낸 단위 화소에 대한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
100 : 도너 기판, 200 : 기판,
300 : 도너 기판 이송 장치, 400 : 스테이지,
30a, 30b, 30c : 전사층 증착기,
500 : 라미네이션 가압 수단, 600 : 레이저 광학부
본 발명은 레이저 열전사 장치에 대한 것으로써, 보다 상세하게는 유기전계발광표시장치의 제조를 위한 레이저 열전사 장치에 대한 것이다.
평판 표시 장치 중 유기전계발광표시장치는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고, 자체 발광이므로 시야각에 문제가 없어 서, 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 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. 상기 열전사법은 도너 기판이 억셉터인 상기 기판을 덮고 있는 형태를 가지고, 상기 도너 기판과 기판은 스테이지 상에서 고정된다.
일반적으로 상기 전사층은 유기층으로써, 산소와 수증기에 대해 매우 민감한 특성을 가진다. 즉, 산소 또는 수증기에 상기 유기층이 노출될 경우 상기 유기층은 수명이 저하되거나, 상기 유기층이 발광층을 포함할 경우 발광 효율 및 수명은 저 하되는 문제를 가진다. 따라서, 유기전계발광표시장치의 수명과 발광효율 특성에 악영향을 끼칠 수 있으므로, 상기 열전사 과정이 일어나는 장치 내의 분위기가 중요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레이저 열전사 공정 장치를 불활성 기체의 상압 분위기로 조성함으로써 유기전계발광표시장치의 수명 및 발광효율 특성을 향상시키는 레이저 열전사 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 하나의 장치에서 라미네이션 및 R, G, B 발광층 전사를 모두 수행할 수 있는 레이저 열전사 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 기판이 위치하는 스테이지; 도너 기판의 이송장치; 상기 기판과 레이저 열전사용 도너 기판을 합착시키는 라미네이터; 레이저 열전사를 위한 레이저 광학부; 및 상기 스테이지, 라미네이터, 및 레이저 광학부는 불활성 기체의 상압 분위기를 제공하는 챔버 내에 위치하는 레이저 열전사 장치를 제공한다.
상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 수증기 농도를 포함할 수 있다.
상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 산소 농도를 포함할 수 있다.
상기 기판이 이송되는 상기 스테이지와 상기 도너 기판의 이송 장치는 서로 다른 방향으로 이동할 수 있다
상기 발광층의 색상에 따라 상기 도너 기판의 이송장치가 서로 구별되어 위치할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 기판이 위치하고, 일정한 방향으로 이동 가능한 스테이지; 상기 스테이지와 다른 방향에서 상기 스테이지를 향해 이동하고, 발광층의 색상에 따라 각각 구별되어 위치하는 도너 기판 이송장치; 상기 기판과 레이저 열전사용 도너 기판을 합착시키는 라미네이터; 및 레이저 열전사를 위한 레이저 광학부를 구비하는 레이저 열전사 장치를 제공한다.
상기 도너 기판의 이송장치는 상기의 레이저 열전사 장치 외부에 연결된 증착기에서 각각 이동되는 것일 수 있다.
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 1a 및 도 1b는 본발명의 실시예에 따른 레이저 열전사 장치를 나타낸 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 챔버(10) 내에 기판(200)이 위치하는 스테이지(400)가 존 재하고, 상기 기판(200) 상으로 도너 기판을 이동 시키는 도너 기판의 이송장치(300a, 300b, 300c)가 위치한다. 상기 기판(200)은 상기 챔버(10)와 연결된 기판 로딩용 장치(20)에서 공급받게 된다. 또한 상기 도너 기판의 이송장치(300a, 300b, 300c)는 R, G, B의 발광층의 색상에 따라 각각의 전사층을 형성하는 증착기(30a, 30b, 30c)와 연결되어 상기 도너 기판을 상기 챔버(10) 내로 공급하게 된다.
도 1b는 상기 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'에 대한 단면도로써 도면을 참조하면, 상기 챔버(10) 내에는 상기 기판(200)과 상기 레이저 열전사용 도너 기판(100)을 합착시키는 라미네이터(500) 및 레이저 열전사를 위한 레이저 광학부(600)가 위치한다. 상기 라미네이터(500)는 기체 가압, 크라운 프레스, 또는 롤러 등의 가압수단을 사용할 수 있다.
상기 스테이지(400), 상기 라미네이터(500), 및 레이저 광학부(600)가 위치하는 챔버(10)는 불활성 기체의 상압 분위기를 제공한다.
상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 수증기 농도를 포함할 수 있다. 또한, 상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 산소 농도를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 불활성 기체 분위기에서 산소 및 수증기의 분압을 조절함으로써, 외부 기체의 유입을 차단하게 된다. 또한, 상기 챔버 내의 기체 분위기를 유지함으로써, 전사층을 보호하여 패터닝 과정 중 상기 기판 상의 화소 전극 및 유기층을 보호할 수 있으며, 그로 인해 발광층을 포함한 유기층의 수명이 개선될 수 있다.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 기판이 이송되는 상기 스테이지(400)와 상기 도너 기판의 이송 장치(300)는 서로 수직하는 방향으로 이동한다.
상기 도너 기판은 전사층(140)이 발광층일 수 있다.
상기 발광층의 색상에 따라 상기 도너 기판의 이송장치가 서로 구별되어 위치한다.
또한, 상기 도너 기판의 이송장치는 상기 챔버(10)와 외부에 연결된 증착기(30a, 30b, 30c)에서 각각 이동된다. 상기 증착기는 발광층의 R, G, B 색상에 따라 구별되어 위치할 수 있다.
도 1b를 참조하여 예를 들면, 상기 챔버(10) 내의 스테이지(400) 상에 상기 기판(200)이 x 방향으로 이동한다. 도 1a의 상기 증착기(30a)에서 발광층(140a)이 증착된 도너 기판(100a)이 이송 장치(300a)에 의해 로딩되고, 상기 도너 기판(100a)은 상기 기판(200) 상으로 이동한다. 상기 기판(200)과 상기 도너 기판(100a)은 상기 스테이지(400) 상에서 라미네이션되고, 레이저 열전사를 거친 다음, x 방향으로 이동한다. 그리고, 다른 색상의 발광층이 형성된 증착기(30b)에서 발광층(140b)이 형성된 도너 기판(100b)이 상기 기판(200)으로 이동하게 되고, 다시 상기와 같은 과정을 반복하여, R, G, B 발광층을 패터닝한다.
도 2 및 도 3은 상기의 장치를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 과정 의 단위화소에 대한 단면도들이다.
도 2는 도너 기판을 나타낸 단면도로써, 상기 도 1b의 도너 기판(100)을 세부적으로 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 상기 도너 기판(100)은 베이스 기판(110) 상에 다수 개의 층이 형성된 구조로써, 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110) 상에 위치한 광열변환층(120), 상기 광열변환층 상에 위치한 전사층(140)을 구비한다.
상기 베이스 기판(110)은 프레이밍이 된 것일 수 있으며, 유연성이 있는 재질 또는 단단한 재질을 가질 수 있다. 상기 베이스 기판(110)은 너무 얇으면 핸들링하기 어렵고, 또 너무 두꺼우면 무거워서 도너 기판의 이송에 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 베이스 기판(110)의 두께는 20 내지 200㎛인 것이 바람직하다.
상기 베이스 기판 상에 광열변환층(120)을 형성하고, 상기 광열변환층(120) 상에는 전사층(140)을 형성한다.
상기 광열변환층(120)은 상기 레이저 조사장치에서 조사된 레이저를 열에너지로 변환시키는 역할을 수행하고, 상기 열에너지는 상기 전사층(140)과 상기 광열변환층(120) 사이의 접착력을 변화시킴으로써 상기 전사층을 리셉터인 하부 기판 상으로 전사하는 역할을 한다.
전사물질의 손상을 방지하고, 상기 전사층(140)과 상기 도너 기판의 접착력을 효과적으로 조절하기 위해 상기 광열변환층(120)과 상기 전사층(140) 사이에 버퍼층(130)을 개재할 수 있다.
상기 전사층(140)은 유기전계발광소자의 발광층일 수 있다. 또한 상기 전사층(140)은 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 것을 더욱 포함하여 형성된 것일 수 있다.
또한 상기 전사층(140)은 저분자 유기막일 수 있다.
도 3은 레이저 전사 공정을 나타낸 단위 화소에 대한 단면도로써, 도 1b의 전사과정을 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 상기 도 1a 및 도 1b의 스테이지(400) 상에 위치하는 기판(200)과 도너 기판(100) 상에 패터닝하고자 하는 영역에 레이저(600a)를 조사한다.
세부적으로 설명하면, 상기 기판(210) 상에는 게이트 전극(250), 소스 전극(270a), 및 드레인 전극(270b)을 포함한 박막 트랜지스터(E)가 위치하고, 상기 박막 트랜지스터(E)와 연결되는 화소전극층(290) 및 상기 화소전극층(290)을 노출하는 화소 정의막(295)이 위치한다.
상기 도너 기판(100)과 기판(200)을 라미네이션한다. 상기 라미네이션으로 인해, 상기 도너 기판(100)과 상기 기판(200)이 고정되고, 라미네이션을 위한 가압의 공정을 거침으로써, 상기 도너 기판(100)과 기판(200) 사이의 버블을 제거할 수 있다.
상기 라미네이션 후 상기 도 1b의 레이저 광학부(600)에서 발생한 레이저(600a)를 패터닝하고자 하는 영역에 조사한다.
상기 레이저(600)의 조사 후, 상기 레이저(600)가 조사된 영역은 상기 서로 밀착된 상기 전사층(145)과 상기 화소전극(290) 간의 접착력이 상기 버퍼층(130)과 상기 전사층(140)간의 접착력에 비해 커지게 되어, 상기 레이저가 조사된 영역의 전사층(145)은 상기 버퍼층(130)으로부터 박리가 되고, 상기 화소전극(290) 상에는 전사층(145)이 패터닝된다. 상기 패터닝된 전사층(145)은 단위화소의 형태에 따라 스트라이프형이나 델타형으로 패터닝될 수 있다.
상기의 과정은 불활성 기체 분위기에서 산소 및 수증기의 분압이 조절된 환경에서 수행된다. 따라서, 상기 불활성 기체 분위기에서 산소 및 수증기의 분압을 조절함으로써, 패터닝 과정 중 상기 기판 상의 화소 전극 및 유기층을 보호할 수 있으며, 그로 인해 발광층을 포함한 유기층의 수명이 개선될 수 있다.
상기 패터닝 과정을 거친 후, 상기 도너필름(100)을 상기 기판(200)으로부터 제거한다.
그리고, 챔버에서 언로딩하여, 스테이지를 옮긴 후, 상기 패터닝된 유기막 상에 대향 전극을 형성하고, 봉지를 한 후 유기전계발광표시장치를 완성한다.
본발명에 따른 레이저 열전사 장치는 불활성 기체 분위기에서 산소 및 수증기의 분압을 조절하여 전사 공정을 수행함으로써, 기판 상의 화소 전극 및 전사되는 유기층을 외부 공기로부터 보호할 수 있으며, 그로 인해 본발명의 레이저 열전사 방법으로 제조된 유기전계발광표시장치는 수명 특성이 개선될 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 (17)

  1. 기판이 위치하는 스테이지;
    도너 기판의 이송장치;
    상기 기판과 도너 기판을 합착시키는 라미네이터;
    레이저 열전사를 위한 레이저 광학부; 및
    상기 스테이지, 라미네이터, 및 레이저 광학부는 불활성 기체의 상압 분위기를 제공하는 챔버 내에 위치하는 레이저 열전사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 수증기 농도를 포함하는 레이저 열전사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 산소 농도를 포함하는 레이저 열전사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 이송되는 상기 스테이지와 상기 도너 기판의 이송 장치는 서로 다른 방향으로 이동하는 레이저 열전사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도너 기판은 저분자 유기층인 전사층을 포함하는 하는 레이저 열전사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도너 기판은 발광층인 전사층을 포함하는 레이저 열전사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광층의 색상에 따라 상기 도너 기판의 이송장치가 서로 구별되어 위치하는 레이저 열전사 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 도너 기판의 이송장치는 상기 레이저 열전사 장치 외부에 연결된 증착기에서 각각 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 증착기는 발광층의 R, G, B 색상에 따라 구별되어 위치하는 것인 레이저 열전사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 라미네이터는 기체 가압, 크라운 프레스, 또는 롤러를 사용하는 가압수단을 포함하는 것인 레이저 열전사 장치.
  11. 기판이 위치하고, 일정한 방향으로 이동 가능한 스테이지;
    상기 스테이지와 다른 방향에서 상기 스테이지를 향해 이동하고, 발광층의 색상에 따라 각각 구별되어 위치하는 도너 기판 이송장치;
    상기 기판과 레이저 열전사용 도너 기판을 합착시키는 라미네이터; 및
    레이저 열전사를 위한 레이저 광학부를 구비하는 레이저 열전사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스테이지, 도너 기판의 이송장치, 라미네이터, 및 레이저 광학부는 불활성 기체의 상압 분위기를 제공하는 챔버 내에 위치하는 레이저 열전사 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 수증기 농도를 포함하는 레이저 열전사 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 불활성 기체의 상압 분위기는 10ppm 이하의 산소 농도를 포함하는 레이 저 열전사 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 도너 기판의 이송장치는 상기 스테이지와 수직인 방향에서 상기 스테이지로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 도너 기판의 이송장치는 상기의 레이저 열전사 장치 외부에 연결된 증착기에서 각각 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 증착기는 발광층의 R, G, B 색상에 따라 구별되어 위치하는 것인 레이저 열전사 장치.
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