KR20140140189A - 도너기판 및 이를 이용한 전사패턴 형성방법 - Google Patents

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Abstract

도너기판은 광-열 변환층 상에 배치된 버퍼층을 포함한다. 상기 버퍼층은 가교된 고분자, 상기 가교된 고분자에 결합된 스페이서 고분자, 및 상기 스페이서 고분자에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기를 포함한다. 상기 버퍼층의 물리적으로 손상된 부분은 새로운 부분 표면이 생성된다. 상기 부분 표면에 포함된 퍼플루오르 알킬 알콜기는 상기 스페이서 고분자에 의해 활성화됨으로써 상기 손상된 부분도 소수성이 유지된다.

Description

도너기판 및 이를 이용한 전사패턴 형성방법{DONOR SUBSTRATE AND METHOD FOR FORMING TRANSFER PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 도너기판 및 이를 이용한 전사패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소수성이 유지되는 버퍼층을 포함하는 도너기판 및 이를 이용한 전사패턴 형성방법에 관한 것이다.
피전사기판 상에 유기물/무기물 패턴(이하, 전사패턴)을 형성하는 방법으로 광-열 전사방법이 이용되고 있다. 예컨대, 유기발광소자를 형성하는 과정에서 상기 광-열 전사방법이 이용된다.
상기 광-열 전사법은 도너기판을 이용한다. 상기 도너기판은 광원으로부터 입사된 광을 열로 변환하는 광-열 변환층, 상기 광-열 변환층 상에 배치된 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상에 배치된 전사층을 포함한다.
상기 버퍼층은 상기 전사층보다 상기 광-열 변환층과 더 큰 결합력을 갖는다. 상기 버퍼층은 소수성을 갖는다. 상기 소수성 버퍼층은 상기 도너기판으로부터 상기 전사층의 전사만을 유도한다. 예컨대, 상기 버퍼층이 생략되는 경우 상기 광-열 변환층의 일부가 상기 전사층에 부착되어 피전사기판에 전사될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 물리적 손상에도 소수성이 유지되는 버퍼층을 구비한 도너기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 도너기판을 이용하여 전사패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도너기판은 베이스층, 광-열 변환층, 버퍼층, 및 전사층을 포함한다. 상기 광-열 변환층은 상기 베이스층 상에 배치된다. 상기 버퍼층은 상기 광-열 변환층 상에 배치된다. 상기 버퍼층은 가교된 고분자, 상기 가교된 고분자에 결합된 스페이서 고분자, 및 상기 스페이서 고분자에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기를 포함한다. 상기 전사층은 상기 버퍼층 상에 배치된다.
상기 스페이서 고분자는 폴리카프로락톤기를 포함한다. 상기 버퍼층은 상기 스페이서 고분자에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기를 포함하고, 상기 퍼플루오르 알킬기의 플루오르가 결합된 탄소수는 3 내지 20 일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전사패턴 형성방법은 도너기판의 전사층이 피전사기판에 접촉되도록 상기 도너기판을 상기 피전사기판 상에 배치시키는 단계, 상기 피전사기판에 전사패턴이 전사되도록 상기 도너기판에 광을 조사하는 단계 및 상기 도너기판을 상기 피전사기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다. 상기 도너기판은 상술한 도너기판 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 상기 버퍼층은 스스로 치유(self-replenishing)됨으로써 소수성을 유지한다. 상기 버퍼층의 물리적 손상이 일어난 부분은 새롭게 노출된 부분 표면을 갖는다. 상기 부분 표면에 포함된 퍼플루오르 알킬 알콜기가 상기 스페이서 고분자에 의해 활성화됨으로써 상기 손상된 부분도 소수성을 유지한다.
상기 버퍼층이 물리적으로 손상되더라도 상기 전사층은 상기 버퍼층의 소수성 표면 상에 배치된다. 따라서 상기 버퍼층과 상기 전사층의 분리가 쉽게 일어나고, 상기 버퍼층의 일부가 전사되는 불량이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도너기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응하는 단면도이다.
도 3은 물리적으로 손상된 버퍼층의 일부분이 스스스 치유되는 과정을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사패턴을 형성하는 공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 전사패턴을 포함하는 유기발광 표시기판을 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 설명한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다. 또한, 아래에서 '라인'이라는 용어는 도전성 물질로 이루어진 신호 배선을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도너기판의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응하는 단면도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 도너기판을 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 도너기판(100)은 베이스층(10), 광-열 변환층(20), 버퍼층(30) 및 전사층(40)을 포함한다. 도시되지는 않았으나 상기 베이스층(10)과 상기 광-열 변환층(20) 사이에는 또 다른 기능층이 배치될 수 있다.
상기 베이스층(10)은 입사광을 통과시키기 위해 투명하다. 상기 베이스층(10)은 예컨대, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 베이스층(10)은 상기 고분자 물질로 구성된 고분자 필름이거나, 유리 또는 석영 등으로 이루어질 수 있다. 상기 베이스층(10)의 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 광-열 변환층(20)은 상기 베이스층(10) 상에 배치된다. 상기 광-열 변환층(20)은 상기 입사광을 흡수하여 상기 흡수된 광을 열로 변환시킨다. 상기 광-열 변환층(20)은 상기 입사광의 특정한 파장대, 예컨대, 적외선 영역 또는 가시광선 영역을 흡수할 수 있다.
상기 광-열 변환층(20)은 소정의 광학 밀도(optical density) 및 광 흡수성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광-열 변환층(20)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 바나듐(V), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등의 금속, 이들 금속의 산화물, 이들 금속의 황화물, 카본 블랙(carbon black), 흑연 또는 적외선 염료를 광흡수성 물질로 포함하는 고분자를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 광-열 변환층(20)은 상기 물질들을 포함하는 단층 혹은 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 광-열 변환층(20)은 결합제(binder)를 더 포함할 수 있다. 상기 광-열 변환층(20)은 카본 블랙을 유기 결합제 내에 분산시킨 유기막일 수 있고, 금속 산화물 또는 금속 황화물을 포함하는 금속막일 수 있다.
상기 버퍼층(30)은 상기 광-열 변환층(20) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(30)은 광-열 변환층(20)에 포함되는 카본 블랙 등과 같은 광흡수성 물질에 의해 전사층(40)이 오염되는 것을 방지한다.
상기 전사층(40)은 상기 버퍼층(30) 상에 배치된다. 상기 전사층(40)은 열에너지를 공급받아 전사되는 유기물질을 포함한다. 예컨대, 상기 전사층(40)은 열에너지를 공급받아 기화되는 유기물질로써, 컬러필터를 구성하는 유기물질, 유기발광소자를 구성하는 기능성 물질들을 포함할 수 있고, 특정한 물질로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 물리적으로 손상된 버퍼층의 일부분이 스스스 치유되는 과정을 도시한 도면이다. 이하, 도 3을 참조하여 상기 버퍼층에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
상기 버퍼층(30)은 가교된 고분자 및 상기 가교된 고분자에 결합된 스페이서 고분자(SP), 상기 스페이서 고분자(SP)에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)를 포함한다. 상기 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)는 상기 스페이서 고분자(SP)에 의해 상기 가교된 고분자에 공유결합된다. 상기 가교된 고분자는 상기 버퍼층(30)의 기저를 이룬다. 상기 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)는 상기 버퍼층(30)의 댕글링 체인이고, 상기 스페이서 고분자(SP)는 상기 댕글링 체인의 이동도를 향상시킨다.
상기 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)에 의해 상기 버퍼층(30)은 소수성을 갖는다. 상기 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)는 상기 스페이서 고분자(SP)에 의해 상기 버퍼층(30)의 표면에서 활성화된다. 상기 버퍼층(30)의 표면이 물리적으로 손상되면, 예컨대, 상기 버퍼층(30) 표면의 일부분(30-D)이 박리되거나 긁히면 상기 손상된 부분은 새롭게 노출된 부분 표면(30-NS)을 갖는다. 상기 부분 표면(30-NS)에 포함된 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)가 상기 스페이서 고분자(SP)에 의해 활성화됨으로써 상기 손상된 부분도 소수성을 유지한다.
일반적인 도너기판의 버퍼층은 그 표면에만 플루오르가 존재한다. 상기 버퍼층의 표면의 일부분이 물리적으로 손상되는 경우, 예컨대 표면으로부터 약 20㎚의 두께만 제거되더라도 상기 손상된 일부분은 소수성을 잃는다. 그러나, 상술한 것과 같이 본 실시예에 따른 도너기판(100)의 상기 버퍼층(30)은 스스로 치유되고, 상기 전사층(40)은 소수성 표면을 유지하는 상기 버퍼층(30) 상에 배치된다. 따라서 상기 버퍼층(30)과 상기 전사층(40)의 분리가 쉽게 일어나고, 상기 버퍼층(30)의 일부가 전사되는 불량이 발생하지 않는다.
상기 스페이서 고분자(SP)에 결합된 상기 퍼플루오르 알킬 알콜기(PF)는 아래의 화학식 1과 같을 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
아래 도시된 화학식 2와 같이, 상기 스페이서 고분자(SP)는 폴리카프로락톤기일 수 있다. 아래의 화학식 2에서 "y"는 1 내지 10 일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 버퍼층(30)은 상기 폴리카프로락톤기에 결합된 퍼플루오르 옥틸 알콜기를 포함한다. 상기 퍼플루오르 옥틸 알콜기는 아래의 화학식 3과 같이 퍼플루오르 옥틸 에틸 알콜기일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
본 발명의 다른 실시예에서 상기 퍼플루오르 알킬 알콜기는 플루오르가 결합된 3개 내지 20 개의 탄소를 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사패턴을 형성하는 공정을 도시한 단면도이다. 이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 전사패턴을 형성하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시된 것과 같이, 상기 전사층(40)이 상기 피전사기판(SUB)에 접촉도록 상기 도너기판(100)을 상기 피전사기판(SUB) 상에 배치시킨다. 상기 도너기판(100)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 도너기판이 적용될 수 있다. 상기 피전사기판(SUB)은 미도시된 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층은 유기막 및/또는 무기막을 포함할 수 있다. 후술하는 것과 같이, 상기 피전사기판(SUB)은 유기발광 표시기판의 일부를 구성할 수 있다.
다음, 도 4b에 도시된 것과 같이, 상기 도너기판(100)에 광을 조사한다. 상기 광은 자외선 또는 가시광선일 수 있다. 또한, 상기 광은 일정한 파장의 레이저빔일 수 있다.
상기 전사층(40) 중 일부분만을 전사시키기 위해 상기 도너기판(100)의 일부분에만 광이 조사될 수 있다. 상기 도너기판(100)의 일부분에만 광을 제공하는 광원이 본 단계에서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 도너기판(100) 전체에 광을 제공하는 광원과 상기 광원에서 제공된 광을 부분적으로 투과시키는 개구부가 구비된 마스크가 본 단계에서 사용될 수 있다. 부가적으로, 상기 전사층(40) 전체를 전사시키기 위해 상기 도너기판(100) 전체에 광이 조사될 수도 있다.
이후, 도 4c에 도시된 것과 같이, 상기 도너기판(100)의 상기 광이 입사된 부분에 대응하게 상기 피전사기판(SUB)에 전사패턴(TP)이 형성된다. 상기 전사패턴(TP)이 형성되면, 상기 도너기판(100)을 상기 피전사기판(SUB)으로부터 제거한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 전사패턴을 포함하는 유기발광 표시기판을 도시한 단면도이다. 상기 유기발광 표시기판은 베이스 기판(SUB10), 상기 베이스 기판(SUB10) 상에 배치된 박막 트랜지스터(TFT), 절연층들(IL), 및 유기발광소자(OLED)를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 유기발광소자(OLED)는 상기 유기발광 표시기판에 구비된 화소들마다 배치된다. 상기 화소들은 상기 베이스 기판(SUB10) 상에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 유기발광 표시기판은 상기 화소들에 전기적 신호를 제공하는 복수 개의 배선들을 더 포함한다.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 베이스 기판(SUB10) 상에 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 제어전극(GE)이 배치된다. 상기 베이스 기판(SUB10)은 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 피전사기판(SUB)에 대응한다.
상기 베이스 기판(SUB10) 상에 상기 제어전극(GE)을 커버하는 제1 절연층(IL1)이 배치된다. 상기 제1 절연층(IL1) 상에 반도체층(AL)이 배치된다. 상기 반도체층(AL)에 중첩하게 상기 제1 절연층(IL1) 상에 입력전극(SE)과 출력전극(DE)이 배치된다.
상기 제2 절연층(IL2)이 상기 입력전극(SE) 및 상기 출력전극(DE)을 커버한다. 상기 제2 절연층(IL2) 상에 상기 유기발광소자(OLED)가 배치된다. 상기 유기발광소자(OLED)는 상기 제2 절연층(IL2) 상에 순차적으로 적층된 제1 전극(AE), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 유기 발광층(EML), 전자 주입층(EIL), 제2 전극(CE)을 포함한다. 상기 제1 전극(AE)은 상기 제2 절연층(IL2)을 관통하는 컨택홀(CH)을 통해 상기 출력전극(DE)에 연결된다.
한편, 상기 유기발광소자(OLED)의 구조는 이에 제한되지 않는다. 상기 전자 주입층(EIL)은 생략될 수 있고, 상기 유기발광소자(OLED)는 상기 유기 발광층(EML)와 상기 전자 주입층(EIL) 사이에 전자 수송층을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 주입층(HIL)과 상기 전자 주입층(EIL)이 상기 화소들 사이에 공통적으로 배치되는 것과 달리, 상기 정공 수송층(HTL)과 상기 유기 발광층(EML)은 상기 화소들마다 각각 독립적으로 배치된다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 방법에 따라 상기 정공 수송층(HTL)과 상기 유기 발광층(EML)이 형성될 수 있다. 또한, 도 4b를 참조하여 부가 설명한 것과 같이, 상기 도너기판(100) 전체에 광이 제공됨으로서 상기 정공 주입층(HIL)과 상기 전자 주입층(EIL)이 형성될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 베이스 기판 20: 광-열 변환층
30: 버퍼층 40: 전사층
SUB: 피전사기판

Claims (10)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치된 광-열 변환층;
    상기 광-열 변환층 상에 배치되며, 가교된 고분자, 상기 가교된 고분자에 결합된 스페이서 고분자, 및 상기 스페이서 고분자에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기를 포함하는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상에 배치된 전사층;
    을 포함하는 도너기판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스페이서 고분자는 아래의 화학식에 따른 것을 특징으로 하는 도너기판.
    [화학식]
    Figure pat00004

    상기 화학식에서 y는 1 내지 10이다.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 퍼플루오르 알킬 알콜기의 플루오르가 결합된 탄소수는 3 내지 20인 것을 특징으로 하는 도너기판.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 스페이서 고분자는 퍼플루오르 옥틸 에틸알콜인 것은 특징으로 하는 도너기판.
  5. 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치된 광-열 변환층, 가교된 고분자, 상기 가교된 고분자에 결합된 스페이서 고분자, 및 상기 스페이서 고분자에 결합된 퍼플루오르 알킬 알콜기를 포함하고 상기 광-열 변환층 상에 배치되는 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상에 배치된 전사층을 포함하는 도너기판의 상기 전사층이 피전사기판에 접촉되도록 상기 도너기판을 상기 피전사기판 상에 배치시키는 단계;
    상기 피전사기판에 전사패턴이 전사되도록 상기 도너기판에 광을 조사하는 단계; 및
    상기 도너기판을 상기 피전사기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 전사패턴 형성방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 피전사기판은 유기발광 표시기판의 일부분을 구성하는 것을 특징으로 하는 전사패턴 형성방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 유기발광 표시기판은 유기발광소자를 포함하고,
    상기 전사패턴은 상기 유기발광소자의 일부분을 구성하는 것을 특징으로 하는 전사패턴 형성방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 스페이서 고분자는 아래의 화학식에 따른 것을 특징으로 하는 전사패턴 형성방법.
    [화학식]
    Figure pat00005

    상기 화학식에서 y는 1 내지 10이다.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 퍼플루오르 알킬 알콜기의 플루오르가 결합된 탄소수는 3 내지 20인 것을 특징으로 하는 전사패턴 형성방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스페이서 고분자는 퍼플루오르 옥틸 에틸알콜인 것은 특징으로 하는 전사패턴 형성방법.
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