KR20140070725A

KR20140070725A - 레이저 조사장치 및 이를 이용한 유기발광소자 제조방법

Info

Publication number: KR20140070725A
Application number: KR1020120134296A
Authority: KR
Inventors: 유태경; 박홍기; 정성구; 남연우; 김선호; 윤경재; 김진후
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-11
Also published as: KR102015845B1

Abstract

본 발명은 유기발광소자를 제조하는 과정에서, 레이저빔을 이용하여 기판에 유기박막을 패터닝하기 위한 레이저 조사장치와 이를 이용한 유기발광소자 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 레이저 조사장치가 레이저 발진기와, 광섬유 케이블, 시준렌즈, 어퍼쳐 그리고 원통형 렌즈로 이루어지도록 형성하는 것이다.
이를 통해, 균질화된 라인빔을 조사할 수 있으며, 고에너지의 레이저빔을 얻을 수 있으며, 종래에 비해 저가의 레이저 조사장치를 구현할 수 있다.
따라서, 레이저 조사장치의 제작비용 및 관리비용을 낮출 수 있다. ,

Description

레이저 조사장치 및 이를 이용한 유기발광소자 제조방법{Laser irradiation device and fabrication method for organic light emitting diodes using the same}

본 발명은 유기발광소자를 제조하는 과정에서, 레이저빔을 이용하여 기판에 유기박막을 패터닝하기 위한 레이저 조사장치와 이를 이용한 유기발광소자 제조방법에 관한 것이다.

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마 표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 OLED는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광하는 자발광소자로서, 유기전계발광 다이오드는 유기발광현상을 통해 발광하게 된다.

도 1은 일반적인 유기발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램이다.

도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드 및 캐소드전극(12, 13)과 이들 사이에 위치하는 정공수송막(hole transport layer : HTL)(14)과 전자수송막(electron transport layer : ETL)(15) 그리고 정공수송막(14)과 전자수송막(15) 사이로 개재된 발광막(emission material layer : EML)(11)으로 이루어진다.

그리고, 발광 효율을 향상시키기 위하여 애노드전극(12)과 정공수송막(14) 사이로 정공주입막(hole injection layer : HIL)(16)이 개재되며, 캐소드전극(13)과 전자수송막(15) 사이로 전자주입막(electron injection layer : EIL)(17)이 개재된다.

이러한 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드전극(21)과 캐소드전극(13)에 각각 양(+)과 음(-)의 전압이 인가되면 애노드전극(12)의 정공과 캐소드전극(13)의 전자가 발광막(11)으로 수송되어 엑시톤을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때 빛이 발생되어 발광막(11)에 의해 가시광선의 형태로 방출된다.

한편, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 유기전계발광 다이오드(10)를 포함하는 OLED를 제조하는데 있어 유기전계발광 다이오드(10)의 구성요소인 정공주입막(16), 정공수송막(14), 발광막(11), 전자수송막(15) 및 전자주입막(17) 등과 같은 유기박막은 주로 쉐도우 마스크를 통한 증착을 통해 형성하고 있다.

그러나, 쉐도우 마스크를 이용하여 유기박막을 형성하는 경우, 최근 대면적화 표시장치에 의해 기판의 크기가 커짐에 따라 마스크의 크기 또한 커져야 하고, 유기발광물질의 증착과정에서 필연적으로 그림자효과(shadow effect)로 인해 유기발광물질의 균일한 증착이 어려운 문제점을 갖는다.

따라서, 최근에는 위와 같은 문제점을 해결하고자 레이저 열전사법 기술을 이용하여, 대형의 표시장치 기판에 유기박막을 형성시키고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 2는 종래의 레이저 열전사법에 의하여 기판 상에 유기박막을 패터닝하는 공정을 설명하기 위한 개략도이다.

도시한 바와 같이, 레이저 열전사법은 특별히 제작된 열전사필름(thermal transfer film : 21) 혹은 도너필름(donor film)의 하부 표면에 유기발광물질(22)을 증착방법으로 코팅한 후, 패터닝)하고자 하는 기판(31)의 표면에 가까이 근접시키고, 그 후, 열전사필름(21) 표면에 레이저 조사장치(40)를 통해 레이저빔을 조사하여 유기발광물질(22)을 기판(31) 표면 위에 전사하는 방식으로 유기박막을 패터닝할 수 있다.

이때, 레이저 조사장치(40)는 레이저 발진기(41), 빔 균질기(homogenizer : 42), 빔 전송유닛(43), 마스크(44) 및 프로젝션 렌즈(45)로 이루어진다.

즉, 레이저 발진기(41)에서 레이저빔을 방출하고, 방출된 레이저빔은 빔 균질기(42)에서 균일하게 가공되는데, 이때, 레이저 발진기(41)로부터 방출되는 레이저빔의 에너지분포는 도 3에 도시한 바와 같이 가우시안 에너지분포를 갖게 된다. 이와 같은 가우시안 에너지분포를 갖는 레이저빔이 열전사필름(21)에 조사될 때 스폿 영역에서는 에너지 크기 차이에 따른 열발생량의 차이가 발생하게 된다.

따라서, 열전사필름(21) 상의 균일한 열발생은 균일한 유기발광물질(22)의 전사를 어렵게 하여 결국 균일한 두께의 유기박막을 패터닝하는데 어려운 문제점을 야기하게 된다.

따라서, 레이저 발진기(41)에서 방출된 레이저빔은 빔 균질기(42)를 통과함으로써 균질화된 라인빔(homogenized line beam)으로 변하게 된다.

이와 같이, 빔 균질기(42)를 통해 가공된 레이저빔은 빔 전송유닛(43)으로 전달되어, 레이저빔의 방향이 바뀌어 레이저빔이 마스크(44)와 프로젝션 렌즈(45)를 통과하게 된다.

레이저빔은 마스크(44)를 통과하면서 기판(31) 상에 조사하고자 하는 사이즈를 갖도록 성형되고, 프로젝션 렌즈(45)를 통과한 후, 기판(31) 상부의 열전사필름(21) 표면에 조사된다.

그러나, 이러한 레이저 조사장치(40)는 빔 균질기(42), 마스크(44), 프로젝션 렌즈(45) 등 많은 광학부품들을 포함함으로써, 레이저 조사장치(40)의 크기가 커지게 된다.

또한, 빔 균질기(42), 마스크(44), 프로젝션 렌즈(45) 등은 고정밀 가공이 필요한 광학부품들을 포함함으로써, 레이저 조사장치(40)의 제작비용 및 관리비용이 증가하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구성을 갖는 레이저 조사장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 레이저 조사장치의 크기 및 제작비용 및 관리비용을 낮추고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와; 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔을 균일한 에너지분포로 변화시키는 광섬유 케이블과; 상기 광섬유 케이블을 통해 받은 레이저빔을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(collimation lens)와; 상기 시준렌즈를 통과한 광을 성형하는 어퍼쳐(aperture)와; 상기 어퍼쳐를 통해 성형된 레이저빔의 크기를조절하여, 라인빔(line beam)을 형성하는 원통형 렌즈(cylindrical lens)를 포함하는 유기발광소자용 레이저 조사장치를 제공한다.

이때, 상기 어퍼쳐는 투과영역과 불투과영역을 포함하며, 상기 레이저빔은 상기 투과영역을 통과하며, 상기 어퍼쳐의 투과영역의 크기 및 형태를 통해, 상기 라인빔의 크기 및 형태를 조절한다.

또한, 본 발명은 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와; 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔을 균일한 에너지분포로 변화시키는 광섬유 케이블과; 상기 광섬유 케이블을 통해 받은 레이저빔을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(collimation lens)와; 상기 시준렌즈를 통과한 광을 성형하는 어퍼쳐(aperture)와; 상기 어퍼쳐를 통해 성형된 레이저빔의 크기를 조절하여, 라인빔(line beam)을 형성하는 원통형 렌즈(cylindrical lens)를 포함하는 유기발광소자용 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자 제조방법에 있어서, 기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 각 화소영역 내에 상기 게이트 및 데이터배선과 연결된 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하는 제 1 전극을 각 화소영역에 형성하는 단계와; 상기 각 화소영역의 경계에 상기 제 1 전극의 테두리와 중첩하는 뱅크를 형성하는 단계와; 흡수패턴 상부에 서로 다른 색을 발광하는 제 1 내지 제 3 유기발광물질로 각각 이루어진 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴으로 구성된 열전사기판을 상기 제 1 전극과 상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴이 마주하도록 상기 기판 상에 상기 열전사기판을 위치시키는 단계와; 진공의 분위기에서 상기 열전사기판에 대해 상기 레이저 조사장치를 통해 라인빔을 조사하여 상기 열전사기판상의 상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴을 상기 제 1 전극이 형성된 기판으로 전사시킴으로써 상기 제 1 전극 상부에 각각 화소영역별로 분리된 제 1 내지 제 3 유기발광패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 내지 제 3 유기발광패턴 상부로 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 레이저 조사장치는 상기 기판의 일 방향을 따라 스캔 이동하면서 라인빔을 조사하며, 상기 라인빔을 조사하기 전에, 상기 열전사필름을 라미네이션 유닛을 통해 상기 기판과 라미네이션 시키는 단계를 더욱 포함한다.

그리고, 상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중 선택되는 하나 또는 다수의 층으로 이루어진다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 레이저 조사장치가 레이저 발진기와, 광섬유 케이블, 시준렌즈, 어퍼쳐 그리고 원통형 렌즈로 이루어지도록 형성함으로써, 이를 통해, 균질화된 라인빔을 조사할 수 있는 효과가 있으며, 고에너지의 레이저빔을 얻을 수 있으며, 종래에 비해 저가의 레이저 조사장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 레이저 조사장치의 제작비용 및 관리비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 유기발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램.
도 2는 종래의 레이저 열전사법에 의하여 기판 상에 유기박막을 패터닝하는 공정을 설명하기 위한 개략도.
도 3은 종래의 레이저빔의 에너지분포를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치의 광섬유 케이블을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 광섬유 케이블을 통해 광학유닛으로 전송되는 레이저빔의 에너지분포를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 개략도.
도 8a ~ 8d는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)는 크게 레이저 발진기(110), 광학유닛(120) 그리고 레이저 발진기(110)에서 발생된 레이저빔을 광학유닛(120)으로 전송하는 케이블(130)을 포함한다. 여기서, 본 발명의 레이저 조사장치(100)는 스캔 방식에 의하여 유기박막을 형성하기 위한 레이저 조사장치로서, 레이저 조사장치(100)로 단시간 동안 소정 영역을 레이저빔에 노광시키는 공정을 반복함으로써, 유기박막을 형성하고자 하는 기판 전체를 노광시키게 된다.

이러한 레이저 열전사법에 의하여 유기박막을 형성하기 위해서는 열전사필름(thermal transfer film, 220, 도 7 참조) 혹은 도너필름(donor film)에 단위 면적당 적정량의 에너지를 공급해야 하며, 본 발명에 따른 레이저 조사장치(100)는 기존 광학계 보다 적은 에너지를 사용하여, 단위 면적당 적정량의 에너지를 공급할 수 있다.

이때, 이러한 레이저 발진기(110)로부터 방출되는 레이저빔은 타원형으로, 레이저 다이오드 정션(diode junction)이 직사각형 형상을 가지므로, 타원형의 레이저빔(elliptical laser beam)이 방출된다.

그리고 케이블(130)은 도 5에 도시된 바와 같이 피복(131) 내측에 광섬유 클래드(133) 및 코어(135)를 갖는 전형적인 광섬유 케이블 구조로 이루어지며, 이러한 광섬유 케이블(130)은 레이저빔을 레이저 발진기(110)로부터 광학유닛(120)으로 전송하는 과정에서 광섬유 케이블(130) 내에서 레이저빔을 전반사시킴으로써, 에너지분포가 균일한 레이저빔(L)을 광학유닛(120)으로 전송하도록 한다.

광섬유 케이블(130)을 통해 광학유닛(120)으로 전송된 레이저빔은 도 6에 도시된 바와 같이 "중산모(Top-Hat)" 모양의 균일한 에너지분포를 갖게 된다.

즉, 레이저빔의 균일화는 광섬유 케이블(130)을 통한 전반사에 의해 이루어지는 것으로, 레이저 발진기(110)에서 가우시안 에너지분포(도 3 참조)를 갖는 레이저빔이 광섬유 케이블(130)에 인입되어 광학유닛(120)으로 전송되는 과정에서 광섬유 클래드(133)에 의해 연속적으로 전반사되고, 이를 통해, 원래의 레이저빔 모드(mode)가 변형됨으로써 구현된다.

따라서, 광섬유 케이블(130)을 통과하여 광학유닛(120)에 도달된 레이저빔은 앞서 언급한 바와 같이 "중산모" 형의 에너지분포를 갖게 되며. 이러한 레이저빔은 가우시안 형태의 레이저빔과 비교하여 매우 균일한 에너지분포를 가지고 있으므로, 레이저 열전사법에 의한 유기박막의 패터닝 공정에 있어서 열전사되는 유기발광물질에 성형된 레이저빔의 크기 만큼, 에너지를 균일하게 전달할 수 있기 때문에, 매우 균일하고 정밀한 유기박막을 패터닝 할 수 있다.

이때, 레이저 발진기(110)로부터 발생된 타원형의 레이저빔은 광섬유 케이블(130)을 통과하는 과정에서 원형의 레이저빔( circular laser beam)으로 변형된다.

여기서, 전술한 레이저 발진기(110)는 레이저 발진기(110)가 방출하는 타원형 빔을 광섬유케이블(130)에 인입시키기 위해 원형으로 성형하는 광학부품(120)을 내장한 레이저 발진기를 말한다.

이러한 광섬유 케이블(130)을 통해 균일화된 에너지분포를 갖는 원형의 레이저빔을 전송받는 광학유닛(120)은 레이저빔을 소정의 형태 및 배열로 가공한 후 그 가공된 레이저빔을 열전사필름(220, 도 7 참조)에 조사하여 소정 패턴의 유기박막을 기판 상에 전사시키게 된다.

이때, 광학유닛(120)을 통과한 레이저빔의 이미지는 균질화되며, 일측 방향으로 길이를 가지는 라인형태를 갖게 된다. 여기서, 라인형태라 함은 사전적 의미의 라인 형태뿐만 아니라, 종횡비가 비교적 큰 직사각형 형상도 포함한다.

이러한 광학유닛(120)은 시준렌즈(collimation lens : 121), 어퍼쳐(aperture : 123), 원통형 렌즈(cylindrical lens : 125)로 이루어진다.

여기서, 레이저 발진기(110)의 하부에 위치하는 시준렌즈(121)는 광섬유 케이블(130)을 통과한 원형의 레이저빔을 평행광으로 집속시키게 된다.

즉, 레이저 발진기(110)와 광섬유 케이블(130)를 통과한 원형의 레이저빔은 소정의 개구수(numerical aperture)를 가지고 발산하는 성질을 가지고 있어, 시준렌즈(121)를 통해 평행 시준된 빔으로 변환시키고, 그 평행 시준된 빔을 기초로 빔성형을 하는 것이 보다 효율적이다.

여기서, 시준렌즈(121)는 구면수차(spherical aberration)를 문제를 고려하여 레이저빔의 입사면 또는 출사면이 비구면 프로파일을 갖는 비구면 시준렌즈(121)가 이용될 수 있다.

그리고, 시준렌즈(121)의 하부로 어퍼쳐(123)가 위치하는데, 시준렌즈(121)를 통해 집속된 원원형의 레이저빔은 마스크 역할을 하는 어퍼쳐(123)를 통과하게 된다.

이때, 어퍼쳐(123)는 레이저빔이 투과되는 영역, 즉 투과영역과 불투과영역을 포함하며, 투과영역을 통해 레이저빔이 어퍼쳐(123)를 통과하게 되는데, 이때, 레이저빔은 어퍼쳐(123)를 통해 성형된 이미지를 가지게 된다.

여기서, 이미지란 레이저 발진기(110)에서 방출된 레이저빔을 열전사필름(220, 도 7 참조)의 표면에 조사할 때, 성형된 레이저빔의 크기와 형상을 의미한다.

이때, 어퍼쳐(123)는 투과영역이 라인형으로 이루어져, 시준렌즈(121)를 투과하는원형의 레이저빔은 어퍼쳐를 통과하면서 라인빔 형태를 갖게 된다.

따라서, 어퍼쳐(123)를 통과한 레이저빔은 라인빔 형태를 갖게 된다. 이때, 어퍼쳐(123)의 투과영역의 크기 및 형태를 가변하여, 최종적으로 얻어지는 이미지의 크기 및 형태를 조절할 수 있는 것이다.

그리고 이러한 어퍼쳐(123)의 하부에는 원통형 렌즈(125)가 위치하는데, 원통형 렌즈(125)를 통과하는 레이저빔은 집광되어, 레이저 조사장치(100)의 하부에 위치하는 열전사필름(220, 도 7 참조)의 표면에 조사된다.

이때, 원통형 렌즈(125)는 한쪽 축으로만 집광이 되고, 다른 축으로는 집광되지 않는다.

따라서, 원통형 렌즈(125)를 투과하는 레이저빔은 어느 일 방향으로는 레이저빔이 집광됨으로써, 열전사필름(220, 도 7 참조) 상에 라인빔(line beam) 즉, 1차원의 레이저빔(L)의 형태로 결상된다.

즉, 레이저 발진기(110)로부터 방출된 레이저빔은 광섬유 케이블(130)과 광학유닛(120)의 시준렌즈(121), 어퍼쳐(123) 그리고 원통형 렌즈(125)를 거치면서 균질화된 라인빔(homogenized line beam : L)으로 변환된다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)는 스캔 방식에 의하여 열전사필름(220, 도 7 참조)으로 라인빔(L)을 조사함으로써, 유기박막을 형성하고자 하는 기판(210, 도 7 참조) 전체를 노광시키게 된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)는 레이저 발진기(110)와, 광섬유 케이블(130), 시준렌즈(121), 어퍼쳐(123) 그리고 원통형 렌즈(125)로만 이루어짐에도, 균질화된 라인빔(L)을 열전사필름(220, 도 7 참조)으로 조사할 수 있다.

여기서, 통상의 스캔 방식의 경우, 레이저 발진기(110)로부터 방출된 레이저빔을 빔 균질기(도 1의 42)를 사용하여 균질화된 사각형의 레이저빔으로 가공하여 사용해야 하며, 또한, 이에 따라 레이저빔을 성형하기 위한 사각형의 패턴부를 포함하는 마스크(도 1의 44) 및 프로젝션 렌즈(도 1의 45)도 구비해야 한다.

그러나, 빔 균질기(도 1의 42)의 가공에 의해 레이저빔은 광손실이 발생하며 빔 균질기(도 1의 42)는 매우 고가인 단점을 갖는다.

또한, 빔 균질기(도 1의 42), 마스크(도 1의 44), 프로젝션 렌즈(도 1의 45) 등은 고정밀 가공이 필요한 광학부품들로써, 매우 고가로 이루어진다.

이에 반해, 본 발명의 레이저 조사장치(100)는 광섬유 케이블(130)과 시준렌즈(121)와 어퍼쳐(123) 그리고 원통형 렌즈(125)만을 통래 균질화된 라인빔(L)을 열전사필름(220, 도 7 참조)에 조사할 수 있으므로, 본 발명에 따른 레이저 조사장치(100)에서는 고에너지의 레이저빔(L)을 얻을 수 있으며, 종래에 비해 저가의 레이저 조사장치(100)를 구현할 수 있다.

또한, 어펴쳐(123)의 투과영역의 크기 및 형태를 손쉽게 가변함으로써, 손쉽게 형성하고자 하는 라인빔(L)의 크기 및 형태를 조절할 수 있다.

따라서, 레이저 조사장치(100)의 제작비용 및 관리비용을 낮출 수 있다,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.

도시한 바와 같이, 척(201) 상에 기판(210)을 위치시킨다. 기판(210)은 유기전계발광소자 기판으로서, 적색, 녹색 및 청색의 화소들을 구비한 복수개의 OLED 패널들(211)이 서로 이격되어 배치되어 있으며, OLED 패널들(211)에는 화소 전극이 형성되어 있다.

이때, 화소들은 스트라이프타입 또는 도트 타입의 배열 형태를 가질 수 있다.

그리고 기판(210) 상에 대향되도록 열전사필름(220)을 위치시킨다. 열전사필름(220)은 기재필름(base film) 및 기재필름의 일면 상에 차례로 적층된 광-열 변환층과 유기박막 전사층으로 이루어질 수 있다.

이때, 유기박막 전사층은 정공주입층, 정공수송층, 전계발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 막일 수 있다.

이어서, 열전사필름(220)을 라미네이션 장치를 사용하여 기판(210) 상에 라미네이션 시킨 다음, 열전사필름(220) 상에 레이저 조사장치(100)를 위치시킨다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)는 레이저 발진기(110), 광섬유 케이블(130) 그리고 광학유닛(120)을 포함하며, 광학유닛(120)은 시준 렌즈(121), 어퍼쳐(123), 원통형 렌즈(125)를 포함한다.

레이저 발진기(110)에서 발생한 레이저빔은 시준렌즈(121)를 통하여 평행광으로 만들어지며, 시준렌즈(121)를 통과한 레이저빔은 어퍼쳐(123)의 패턴부에 의하여 라인빔 형태로 성형된다.

라인빔 형태로 성형된 레이저빔은 원통형 렌즈(125)를 통과한 후, 균질화된 라인빔(homogenized line beam : L)으로 변환된다.

이어서, 원통형 렌즈(125)를 통과한 균질화된 라인빔(L)이 라미네이션된 열전사필름(220) 상에 조사되어, 열전사필름(220) 중 레이저 조사장치(100)의 패턴부에 대응되는 영역이 라인빔(L)에 의해 노광된다.

따라서, 노광된 열전사필름(220)의 영역에서는 광-열 변환층이 조사되는 라인빔(L)의 에너지를 흡수하여 열을 발생시키고, 열이 발생된 광-열 변환층 하부의 유기박막 전사층은 열에 의해 광-열 변환층과의 접착력에 변화가 생겨 기판(210) 상으로 전사된다. 결과적으로 기판(210) 상에는 유기박막 패턴이 형성된다.

그리고, 레이저 조사장치(100)는 X 방향과 Y 방향으로 이동하면서 열전사필름(220)에 라인빔(L)을 조사하여, 기판(210)의 전 영역 상에는 X 방향과 Y 방향을 따라 계속적으로 유기박막 패턴을 형성한다.

도 8a ~ 8d는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

이때 도면에 있어서, 3개의 화소영역 중 하나의 화소영역에 대해서만 구동 박막트랜지스터를 도시하였으며 나머지 두 개의 화소영역에서는 생략하였다.

도 8a에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(미도시)및 데이터배선(208)을 형성하고, 게이트 및 데이터배선(미도시, 208)이 교차하는 부근에 이들 두 배선(미도시, 208)과 연결되는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성된다.

이때, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 반도체층(201)과, 게이트절연막(202), 게이트전극(203), 소스 및 드레인전극(205, 206)으로 이루어지는데, 반도체층(201)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(201a) 그리고 액티브영역(201a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201ba, 201b)으로 구성된다.

이러한 반도체층(201) 상부로는 게이트절연막(202)이 형성되어 있으며, 게이트절연막(202) 상부로는 반도체층(201)의 액티브영역(201a)에 대응하여 게이트전극(203)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

그리고, 게이트전극(203)과 게이트배선(미도시)의 상부 전면에 제 1 층간절연막(204)이 형성되어 있으며, 제 1 층간절연막(204) 상부로는 서로 이격하며 소스 및 드레인영역(201b, 201b)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(205, 206)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(205, 206)과 두 전극(205, 206) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(204) 상부로 드레인전극(206)을 노출시키는 드레인콘택홀(207a)을 갖는 제 2 층간절연막(207)이 형성되어 있다.

이때, 게이트절연막(202)과 제 1 및 제 2 층간절연막(204, 207)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 반도체층(201)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로서 보이고 있으며, 이의 변형예로서 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 제 2 층간절연막(207) 상부에는 유기전계발광 다이오드(도 8d의 E)를 구성하는 제 1 전극(311)이 형성되어 있다.

제 1 전극(311)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(206)과 연결된다.

이러한 제 1 전극(311)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P)의 가장자리에는 뱅크(bank : 313)가 위치한다.

다음으로, 뱅크(313)가 형성된 기판(210)을 진공의 분위기 형성이 가능한 진공챔버(400) 내부에 위치시킨 후, 유기발광물질로 이루어진 다수의 유기박막 전사패턴(315a, 315b, 315c)을 구비한 열전사필름(220)을 각 유기박막 전사패턴(315a, 315b, 315c)과 제 1 전극(311)이 마주하도록 위치시킨다.

한편, 열전사필름(220)의 구성에 대해 살펴보면, 열전사필름(220)은 베이스가 되는 투명한 기판(221) 예를 들면 유리기판과 그 내측면에 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)과, 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223) 상부에 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 유기발광물질로 이루어진 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(315a, 315b, 315c)이 형성되어 있다.

이때, 일예로 제 1 유기박막 전사패턴(315a)은 적색을 발광하며, 제 2 유기박막 전사패턴(315b)은 녹색을, 그리고 제 3 유기박막 전사패턴(315c)은 청색을 발광하는 유기 발광 물질로 이루어지고 있다.

다음으로 도 8b에 도시한 바와 같이, 진공챔버(400) 내에서 서로 마주하는 열전사필름(220)과 뱅크(313) 및 제 1 전극(311)이 형성된 기판(210)을 서로 마주하는 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(315a, 315b, 315c)과 제 1 전극(311)이 수백 ㎛ 내지 수 mm 정도 이격간격이 되도록 근접시킨다.

이후, 열전사필름(220)의 배면에 대해 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)를 통해 균질화된 라인빔(L)을 일정한 속도를 가지며 이동시킴으로서 일측 끝단에서 타측 끝단으로 스캔하듯이 조사한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)는 레이저 발진기(도 7의 110)와, 광섬유 케이블(도 7의 130), 광학유닛(도 7의 120)의 시준렌즈(도 7의 121), 어퍼쳐(도 7의 123) 그리고 원통형 렌즈(도 7의 125)로만 이루어짐에도, 균질화된 라인빔(L)을 열전사필름(220)으로 조사할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)에서는 고에너지의 라인빔(L)을 얻을 수 있으며, 종래에 비해 저가의 레이저 조사장치(100)를 구현할 수 있다. 따라서, 레이저 조사장치(100)의 제작비용 및 관리비용을 낮출 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사장치(100)를 통해, 균질화된 라인빔(L)을 열전사필름(220)의 배면에 조사함으로써, 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)으로부터 발산된 열은 각각 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(도 8a의 315a, 315b, 315c)으로 전달되고, 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(도 8a의 315a, 315b, 315c)은 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)과 각각 계면에서의 접착력이 약화되며, 따라서 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(도 8a의 315a, 315b, 315c)이 서서히 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)으로부터 떨어져 나오게 된다.

이때, 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)으로부터 분리된 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(도 8a의 315a, 315b, 315c)은 제 1 전극(311) 표면과 뱅크(313)의 측면과 접촉하며 제 1 전극(311)이 형성된 기판(210)으로 전사되어 도 8c에 도시한 바와 같이 제 1 내지 제 3 유기발광패턴(317a, 317b, 317c)을 이루게 된다.

이때, 이와 같은 공정은 모두 진공의 챔버(도 8b의 400) 내부의 진공의 분위기에서 진행되므로 기판(210) 상으로 전사되어 형성된 제 1 내지 제 3 유기발광패턴(317a, 317b, 317c)과 제 1 전극(311) 사이에 공기층이 개재될 여지가 없다.

또한, 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴(도 8a의 315a, 315b, 315c)은 그 자체가 유기물질이 되므로 연성 특성을 가지며 제 1 내지 제 3 흡수패턴(223)을 통해 전달된 열에 의해 상온보다는 높은 온도를 가짐으로써 제 1 전극(311) 및 뱅크(313)와 접촉 시 완전 밀착이 이루어지게 된다.

다음 도 8d에 도시한 바와 같이, 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 제 1 내지 제 3 유기발광패턴(317)이 형성된 기판(210)에 대해 제 1 내지 제 3 유기 발광패턴(317) 위로 전면에 비교적 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질 예를들어 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 형성하여 제 2 전극(319)을 이루도록 한다.

이때 하나의 화소영역(P)에 순차 적층된 제 1 전극(311)과 각 유기발광패턴(317)과 제 2 전극(319)은 유기전계 발광다이오드(E)를 이룬다.

이후, 인캡기판에 대해 도면에 도시하지는 않았지만, 그 테두리를 따라 씰패턴(미도시)을 형성하고, 기판(210)과 인캡기판을 합착함으로써, 유기발광소자를 완성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 레이저 조사장치(도 8b의 100)는 레이저 발진기(도 7의 110)와, 광섬유 케이블(도 7의 130), 광학유닛(도 7의 120)의 시준렌즈(도 7의 121), 어퍼쳐(도 7의 123) 그리고 원통형 렌즈(도 7의 123)로만 이루어짐에도, 균질화된 라인빔(도 8b의 L)을 열전사필름(도 8b의 220)으로 조사할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 레이저 조사장치(도 8b의 100)는 고에너지의 라인빔(도 8b의 L)을 얻을 수 있으며, 종래에 비해 저가의 레이저 조사장치(도 8b의 100)를 구현할 수 있다.

따라서, 레이저 조사장치(도 8b의 100)의 제작비용 및 관리비용을 낮출 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : 레이저 조사장치
110 : 레이저 발진기
120 : 광학유닛(121 : 시준렌즈, 123 : 어퍼쳐, 125 : 원통형 렌즈)
130 : 광섬유 케이블
201 : 척
210 : 기판, 211 : OLED 패널
220 : 열전사필름
L : 라인빔

Claims

레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와;
상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔을 균일한 에너지분포로 변화시키는 광섬유 케이블과;
상기 광섬유 케이블을 통해 받은 레이저빔을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(collimation lens)와;
상기 시준렌즈를 통과한 광을 성형하는 어퍼쳐(aperture)와;
상기 어퍼쳐를 통해 성형된 레이저빔을, 라인빔(line beam)을 형성하는 원통형 렌즈(cylindrical lens)
를 포함하는 유기발광소자용 레이저 조사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 어퍼쳐는 투과영역과 불투과영역을 포함하며,상기 레이저빔은 상기 투과영역을 통과하는 유기발광소자용 레이저 조사장치.
제 2 항에 있어서,
상기 어퍼쳐의 투과영역의 크기 및 형태를 통해, 상기 라인빔의 크기 및 형태를 조절하는 유기발광소자용 레이저 조사장치.
레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와; 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔을 균일한 에너지분포로 변화시키는 광섬유 케이블과; 상기 광섬유 케이블을 통해 받은 레이저빔을 평행광으로 변환시키는 시준렌즈(collimation lens)와; 상기 시준렌즈를 통과한 광을 성형하는 어퍼쳐(aperture)와; 상기 어퍼쳐를 통해 성형된 레이저빔 라인빔(line beam)으로 형성시키는 원통형 렌즈(cylindrical lens)를 포함하는 유기발광소자용 레이저 조사장치를 이용한 유기발광소자 제조방법에 있어서,
기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 각 화소영역 내에 상기 게이트 및 데이터배선과 연결된 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하는 제 1 전극을 각 화소영역에 형성하는 단계와;
상기 각 화소영역의 경계에 상기 제 1 전극의 테두리와 중첩하는 뱅크를 형성하는 단계와;
흡수패턴 상부에 서로 다른 색을 발광하는 제 1 내지 제 3 유기발광물질로 각각 이루어진 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴으로 구성된 열전사기판을 상기 제 1 전극과 상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴이 마주하도록 상기 기판 상에 상기 열전사기판을 위치시키는 단계와;
진공의 분위기에서 상기 열전사기판에 대해 상기 레이저 조사장치를 통해 라인빔을 조사하여 상기 열전사기판상의 상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴을 상기 제 1 전극이 형성된 기판으로 전사시킴으로써 상기 제 1 전극 상부에 각각 화소영역별로 분리된 제 1 내지 제 3 유기발광패턴을 형성하는 단계와;
상기 제 1 내지 제 3 유기발광패턴 상부로 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 어퍼쳐는 투과영역과 불투과영역을 포함하며, 상기 레이저빔은 상기 투과영역을 통과하는 유기발광소자 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 어퍼쳐의 투과영역의 크기 및 형태를 통해, 상기 라인빔의 길이 및 형태를 조절하는 유기발광소자 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 레이저 조사장치는 상기 기판의 일 방향을 따라 스캔 이동하면서 라인빔을 조사하는 유기발광소자 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 라인빔을 조사하기 전에, 상기 열전사필름을 라미네이션 유닛을 통해 상기 기판과 라미네이션 시키는 단계를 더욱 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 유기박막 전사패턴은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층 중 선택되는 하나 또는 다수의 층인 유기발광소자 제조방법.