KR20080004119A - 레이저 전사용 도너 기판, 그의 제조 방법 및 이를 이용한유기전계발광소자의 제조 방법 - Google Patents

레이저 전사용 도너 기판, 그의 제조 방법 및 이를 이용한유기전계발광소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 도너 기판의 전사층 상에 산소 배리어층을 형성하여, 전사층의 산화를 방지함으로써, 유기전계발광표시장치의 발광 효율 및 수명을 향상시키는 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하는 전사층; 및 상기 전사층 상에 위치하는 산소배리어층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 하부 전극을 형성하고, 상기 하부 전극 상에 기재층, 광열변환층, 전사층 및 산소 배리어층을 포함하는 도너 기판을 이용한 레이저 열전사법으로 유기막 패턴을 형성하는 것을 포함하는 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
산소 배리어층

Description

레이저 전사용 도너 기판, 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조 방법{Donor substrate for Laser Induced Thermal Imaging, and Method of fabricating thereof, and method of fabricating OLED using the same}
도 1은 통상적인 레이저 열전사법으로 유기막층을 형성하는 매카니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광표시장치의 단면도이다.
<도면부호에 대한 간단한 설명>
200, 400 : 기재층 210, 410 : 광열변환층
220, 420 : 전사층 230, 430 : 산소 배리어층
300 : 기판 310 : 하부 전극
320 : 화소정의막
본 발명은 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 도너 기판의 전 사층 상에 산소 배리어층을 형성하여, 전사층의 산화를 방지함으로써, 유기전계발광표시장치의 발광 효율 및 수명을 향상시키는 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
평판표시장치(Flat panel display device)는 경량 및 박형 등의 특성으로 인해, 음극선관 표시장치(Cathode-ray tube display device)를 대체하는 표시장치로서 사용되고 있다. 이러한 평판표시장치의 대표적인 예로서 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)와 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode; OLED)가 있다. 이 중, 유기전계발광표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Back light)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는 유기박막에 음극(Cathode)과 양극(Anode)을 통하여 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합하여 여기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 표시장치이다. 상기 유기박막은 적어도 발광층을 포함하며, 상기 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 더 포함할 수도 있다.
상기 유기전계발광표시장치에 있어서, 풀칼라 유기전계발광표시장치를 구현하기 위해서는 상기 유기박막을 패터닝하여야 하는데, 상기 유기박막을 패터닝하기 위한 방법으로는 미세 패턴 마스크를 사용하는 방법, 잉크-젯 프린팅(Ink-Jet Printing) 및 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging : LITI)이 있다. 이 중에서 상기 레이저 열전사법은 상기 유기박막을 미세하게 패터닝할 수 있으며, 건 식 공정이라는 장점이 있다.
도 1은 통상적인 레이저 열전사법으로 유기막층을 형성하는 매카니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 기재층(S2a), 광열변환층(S2b), 및 전사층(S2c)을 포함하는 도너 기판을 하부 전극(S1b) 및 화소정의막(S1c)이 형성된 기판(S1a) 상에 전사층(S2c)이 기판(S1a)을 향하도록 하여 배치한다. 상기 전사층(S2c)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등의 유기막들로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단층막 또는 하나 이상의 다층막으로 형성할 수 있다.
이어서, 상기 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하면, 상기 기재층(S2a)을 통과한 레이저는 상기 광열변환층(S2b)에서 열로 변환되며, 상기 열은 광열변환층(S2b)과 전사층(S2c) 사이의 접착력을 약화시켜 상기 전사층(S2c)을 상기 기판(S1a)의 하부 전극(S1b) 상에 전사시킴으로써, 상기 하부 전극(S1b) 상에 유기막 패턴을 형성한다.
그러나, 상기 레이저 열전사 공정시, 상기 기판과 도너 기판을 합착하는 공정 및 상기 도너 기판을 이동하는 공정 등에서 상기 도너 기판의 전사층이 외부에 노출되게 된다. 상기 전사층은 유기막으로 형성되어 있어 외부로 노출되면, 상기 유기막이 외부의 산소와 반응하여 상기 전사층 상부에 산화막을 형성하게 된다. 상기 산화막은 상기 유기막과 하부 전극 또는 다른 유기막간의 계면에 위치하여, 유기전계발광표시장치의 발광 효율 및 수명을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도너 기판의 전사층 상에 산소 배리어층을 형성하여, 상기 전사층이 외부에 노출되지 않도록 하는 레이저 열전사용 도너 기판과 그의 제조 방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 기재층; 상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층; 상기 광열변환층 상에 위치하는 전사층; 및 상기 전사층 상에 위치하는 산소배리어층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 상기 목적은 기재층을 형성하고, 상기 기재층 상에 광열변환층을 형성하고, 상기 광열변환층 상에 전사층을 형성하고, 상기 전사층 상에 산소 배리어층을 형성하는 것을 포함하는 레이저 열전사용 도너 기판의 제조 방법에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 상기 목적은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 하부 전극을 형성하고, 상기 하부 전극 상에 기재층, 광열변환층, 전사층 및 산소 배리어층을 포함하는 도너 기판을 이용한 레이저 열전사법으로 유기막 패턴을 형성하는 것을 포함하는 유기전계발광표시장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
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 구성 요소들을 나타낸다.
(실시 예1)
도 2는 본 발명의 실시 예1에 따른 레이저 열전사용 도너 기판의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기재층(200)을 제공하고, 상기 기재층(200) 상에 광열변환층(210)을 형성한다. 상기 기재층(200)은 상기 광열변환층(210)에 빛을 전달하기 위하여 투명성을 가져야 하며, 지지 기판으로서 일정한 광학적 성질과 충분한 기계적 안정성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 상기 기재층(200)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리스틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자 물질이거나 유리로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 기재층(200)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.
상기 광열변환층(210)은 적외선-가시광선 영역의 빛을 흡수하여, 상기 빛의 일부를 열로 변환시키는 층으로, 일정한 광학밀도(Optical density)를 가져야 하고, 광흡수성 물질을 포함한다. 상기 광열변환층(210)은 알루미늄 산화물 또는 알루미늄 황화물을 상기 광흡수성 물질로 포함하는 금속막, 카본 블랙, 흑연이나 적외선 염료를 상기 광흡수성 물질로 포함하는 고분자 유기막일 수 있다. 이때, 상기 금속막의 경우는 진공 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용할 수 있으며, 상기 유기막은 통상적인 필름 코팅 방법으로서, 그라비아(Gravure), 압출(extrusion), 스핀(spin) 및 나이프(knife) 코팅방법 중에 하나의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광열변환층(210) 상에 중간층으로 가스생성층(미도시) 및/또는 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다. 상기 가스생성층은 광 또는 열을 흡수하면 분해반응을 일으켜 질소 가스나 수소 가스등을 방출하여 전사에너지를 제공하는 역할을 하며, 사질산??나에리트리트 또는 트리니트로톨루엔등으로 형성할 수 있다.
상기 버퍼층은 광열변환층(210)의 광열흡수성 물질이 후속 공정으로 형성되는 전사층(220)으로 확산되는 것을 방지하며, 상기 광열변환층(210)과 전사층(220)과의 접착력을 제어하여 전사 효율을 향상시키는 역할을 한다. 상기 버퍼층은 금속산화물, 비금속 무기 화합물 또는 불활성 고분자로 이루어 질수 있다. 상기 금속산화막은 도너 기판의 기재층에 조사된 레이저를 반사시켜, 상기 광열변환층(210)에 더 많은 에너지가 전달되도록 하는 역할을 할 뿐만 아니라 가스생성층이 도입되는 경우에 있어서, 상기 가스생성층으로부터 발생되는 가스가 전사층으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 광열변환층(210) 상에 또는 가스생성층 및/또는 버퍼층이 형성된 경우 상기 가스생성층 및 버퍼층 상에 전사층(220)을 형성한다. 상기 전사층(220)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등의 유기막으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단층막 또는 하나 이상의 다층막으로 형성할 수 있으며, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등의 유기막은 통상적으로 사용되는 재료이면 모두 사용 가능하다.
바람직하게는 상기 정공주입층으로는 아릴 아민계 화합물 및 스타버스터형 아민류등으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게는 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아미노(m-MTDATA), 1,3,5-트리스[4-(3-메틸페닐페닐아미노)페닐]벤젠(m-MTDATB) 및 프타로시아닌 구리(CuPc)등으로 이루어질 수 있다.
상기 정공수송층으로는 아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 화합물, 스피로기를 갖는 비페닐디아민유도체 및 사다리형 화합물등으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게는 N,N-디페닐-N,N'-비스(4-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(TPD)이거나 4,4'-비스[N-(1-나프릴)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)일 수 있다.
상기 발광층으로는 적색발광재료인 Alq3(호스트)/DCJTB(형광도펀트), Alq3(호스트)/DCM(형광도펀트) 또는 CBP(호스트)/PtOEP(인광 유기금속 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자 등의 고분자물질을 사용할 수 있으며, 녹색발광재료인 Alq3, Alq3(호스트)/C545t(도펀트), CBP(호스트)/IrPPY(인광 유기물 착체) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다. 또한, 청색발광재료인 DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA)등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자등의 고분자물질을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층으로는 유기발광층상부에 적층되며 전자가 잘 수용할 수 있는 금속화합물로 이루어지며, 캐소드 전극으로부터 공급된 전자를 안정하게 수송할 수 있는 특성이 우수한 8-하이드로퀴놀린 알루미늄염(Alq3)으로 이루어질 수 있다.
상기 전자주입층으로는 1,3,4-옥시디아졸 유도체, 1,2,4-트리아졸 유도체 및 LiF로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 전사층(220)은 압출, 스핀, 나이프 코팅방법, 진공 증착법, CVD등의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 전사층(220) 상에 산소 배리어층(230)을 형성한다. 상기 산소 배리어층(230)은 상기 전사층(220)이 외부에 노출되는 것을 방지하여, 상기 전사층(220) 상에 산화막이 형성되는 것을 방지한다. 상기 산소 배리어층(230)은 산소보다 전자친화도가 큰 원자로 이루어진 화합물을 사용하여 형성한다. 상기 산소의 전자친화도는 1.462eV이므로 이보다 전자친화도가 큰 플루오르(3.399eV), 염소(3.615eV), 브롬(3.364eV), 아연(3.061eV) 및 황(2.077eV) 등의 원자로 이루어진 화합물을 사용하여 상기 산소 배리어층(230)을 형성하면 상기 전사층 상에 산화막이 형성되지 않는다.
상기 전자친화도는 원자와 전자가 결합하는 데 필요한 에너지로써, 역으로 말해서 원자로부터 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지이다. 또한, 물질의 산화는 외부에 노출된 물질을 이루고 있는 원자가 산소에게 전자를 빼앗기면서 자신은 이온화되고, 산소는 전자와 결합하여 상기 물질 표면에서 안정화되는 과정이다. 그러므로, 물질을 이루고 있는 원자가 산소보다 전자친화도가 크게되면, 산소에게 전자를 빼앗기지 않게 되어 상기 물질은 외부에 노출되어도 산화되지 않는다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 도너 기판의 전사층(220) 상에 산소보다 높은 전자친화도를 가지는 원자로 이루어진 물질로 산소 배리어층(230)을 형성하면, 상기 도너 기판은 외부에 노출되어도 산화되지 않게되어, 상기 도너 기판 상에 산화막이 형성되지 않게 된다.
(실시 예2)
도 3은 본 발명의 실시 예2에 따른 유기전계발광표시장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 유리나 합성 수지, 스테인레스 스틸 등의 재질로 형성된 기판(300) 상에 하부 전극(310)을 형성하고, 상기 하부 전극(310) 상에 개구부를 포함하는 화소정의막(320)을 형성한다. 상기 기판(300)과 하부 전극(310) 사이에는 통상적인 방법에 의해 박막트랜지스터(미도시), 절연막(미도시) 및 캐패시터(미도시)가 형성될 수도 있다.
다음으로, 레이저 열전사용 도너 기판을 상기 도너 기판의 전사층(420)이 기판을 향하도록 배치한다.
상기 레이저 열전사용 도너 기판은, 앞서 실시 예1에서 설명한 바와 같이, 기재층(400), 광열변환층(410), 전사층(420) 및 산소 배리어층(430)을 포함한다. 상기 산소 배리어층(430)은 산소보다 전자친화도가 높은 원자로 이루어진 물질로 형성한다.
상기 전사층(420)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등의 유기막으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단층막 또는 하나 이상의 다층막으로 형성할 수 있으며, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등의 유기막은 앞서 설명한 바와 같이 통상적으로 사용되는 재료이면 모두 사용 가능하다.
계속해서, 상기 레이저 열전사용 도너 기판의 일정 영역에 레이저를 조사하여 상기 전사층(420) 및 산소 배리어층(430)을 전사시킴으로써, 상기 기판 상에 유 기막 패턴을 형성한다. 이때, 상기 산소 배리어층(430)을 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 등의 물질과 동일 물질을 사용하여 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 하부 전극(310)이 캐소드 전극이라면, 플루오르화리튬(LiF)으로 산소 배리어층(430)을 형성하여, 상기 산소 배리어층(430)을 전자주입층으로 사용할 수도 있다.
전술한 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 열전사용 도너 기판 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치는 상기 도너 기판의 전사층 상에 산소 배리어층을 형성한다. 상기 산소 배리어층은 산소보다 전자친화도가 큰 원자로 이루어진 물질로 형성하여, 상기 도너 기판이 외부에 노출되어도 산화막이 형성되지 않도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 레이저 열전사용 도너 기판 및 유기전계발광표시장치는 도너 기판의 전사층 상에 산소 배리어층을 형성하여, 상기 도너 기판 상에 산화막 형성을 방지함으로써, 상기 유기전계발광표시장치의 발광 효율 및 수명을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 위치하는 광열변환층;
    상기 광열변환층 상에 위치하는 전사층; 및
    상기 전사층 상에 위치하는 산소 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 산소보다 전자친화도가 높은 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 플루오르, 염소, 브롬, 아연 및 황으로 이루어진 군 중 원자로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 플루오르화리튬인 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  5. 기재층을 형성하고,
    상기 기재층 상에 광열변환층을 형성하고,
    상기 광열변환층 상에 전사층을 형성하고,
    상기 전사층 상에 산소 배리어층을 형성하는 것을 포함하는 레이저 열전사용 도너 기판의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 산소보다 전자친화도가 높은 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 플루오르, 염소, 브롬, 아연 및 황으로 이루어진 군 중 원자로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 플루오르화리튬으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 열전사용 도너 기판의 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 광열변환층과 전사층 사이에 버퍼층을 형성하는 것을 더 포함하는 레이저 열전사용 도너 기판의 제조 방법.
  10. 기판을 제공하고,
    상기 기판 상에 하부 전극을 형성하고,
    상기 하부 전극 상에 기재층, 광열변환층, 전사층 및 산소 배리어층을 포함하는 도너 기판을 이용한 레이저 열전사법으로 유기막 패턴을 형성하는 것을 포함하는 유기전계발광표시장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기막 패턴은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층의 유기막들로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단층막 또는 하나 이상의 다층막인 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 산소 배리어층은 상기 유기막 패턴의 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 하나와 동일 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치의 제조 방법.
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