JP4642684B2 - レーザ熱転写装置及びその装置を利用したレーザ熱転写法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ熱転写装置及びその装置を利用したレーザ熱転写法に関し、より詳細には、電磁石が具備された基板ステージと、磁性体を含む密着フレームを具備することで、基板と転写層の密着特性を高めることができるレーザ熱転写装置及びその装置を利用したレーザ熱転写法に関する。

一般に、レーザ熱転写法（ＬＩＴＩ：Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）を遂行するためには、少なくともレーザビーム、基板及びドナーフィルムを必要とする。ドナーフィルムは基材基板、光−熱変換層及び転写層を含む。

レーザ熱転写工程においては、転写層を基板に対向されるようにしてドナーフィルムを基板上にラミネーションした後、基材基板上にレーザビームを照射する。基材基板上に照射されたレーザビームは、光−熱変換層に吸収されて熱エネルギーに変換され、熱エネルギーによって転写層は基板上に転写される。

以下では図面を参照して従来の技術によるレーザ熱転写法を具体的に説明する。
図１は、従来の技術によるレーザ熱転写装置の断面図である。

図１を参考すれば、前記チャンバ１００内の下部にステージ１１０を用意する。前記ステージ１１０は、基板１４０とドナーフィルム１６０をそれぞれ整列されるようにするために第１整列ホーム１７０と第２整列ホーム１８０を形成する。前記第２整列ホーム１８０は、前記第１整列ホーム１７０と段差を成して形成される。前記ステージ１１０上に形成された第１整列ホーム１７０の形状に沿って前記基板１４０が位置され、前記ステージ１１０上に形成された第２整列ホーム１８０の形状に沿って前記ドナーフィルム１６０が位置される。

前記基板１４０上に前記ドナーフィルム１６０がラミネーションされた後、レーザオシレータ１９０を利用して前記ドナーフィルム１６０の上部にレーザを照射し、前記ドナーフィルム１６０の転写層（図示せず）を前記基板１４０上に転写する。

しかし、基板をドナーフィルムにラミネーションするために第１整列ホーム１７０及び第２整列ホーム１８０下部領域の一区間にホースを連結して真空ポンプを稼動するが、ドナーフィルム１６０の転写層と基板１４０の間に空隙または異物が含まれることがあり得る。
また、このような従来の技術は、有機発光素子を製作する他の工程が真空チャンバ内で進行されるのとは違って大気中で行われることにより、酸素及び水気などによって有機発光素子の信頼性、寿命及び素子特性の低下を惹起させる。

このような問題点を解消しようと有機発光素子の転写工程を真空チャンバ内で遂行するようにする。
しかし、有機発光素子の転写工程を真空チャンバ内で遂行する場合、有機発光表示素子の信頼性、寿命及び素子特性が向上することはできるが、転写層と基板の間に微細な空隙（孔）または異物などが発生されても真空ポンプまたは真空を利用したラミネーティング法を利用する工程を遂行することができず、転写層と基板の間の密着特性はさらに低下されるという問題点を持つ。

一方、前記従来のレーザ熱転写装置及びこれを利用した有機発光素子の製造方法に関する技術を記載した文献としては、下記特許文献１ないし３等がある。
特開２００４−３５５９４９号公報 特開２００４−２９６２２４号公報 米国特開第４，３７７，３３９号明細書

したがって、本発明は、前記従来の問題点を解消するために導出された発明で、磁石が具備された基板ステージと磁性体を含む密着フレームとを真空チャンバ内に具備することで、基板とドナーフィルムの転写層の間の密着特性を高めることができるレーザ熱転写装置及びドナーフィルムを利用したレーザ熱転写法を提供するにその目的がある。

また本発明の他の目的は、磁性体が具備された基板ステージと磁石を含む密着フレームとを真空チャンバ内に具備することで、基板とドナーフィルムの転写層の間の密着特性を高めることができるレーザ熱転写装置及びドナーフィルムを利用したレーザ熱転写法を提供するにその目的がある。

前記目的を果たすための本発明の一側面によれば、本発明のレーザ熱転写装置は、レーザオシレータを利用してドナーフィルムの転写層を転写し、有機電界発光素子の発光層を形成するレーザ熱転写装置において、電磁石が含まれた基板ステージと、前記基板ステージ上部と所定間隔離隔されて磁性体を含む密着フレームと、が前記レーザ熱転写装置内に具備される。

好ましくは、前記電磁石と前記磁性体の間には磁気力が作用し、前記電磁石は電圧を印加するための電気配線が含まれる。

前記磁性体は、前記密着フレームの上下部または前記密着フレームの内部に形成されるか、前記密着フレーム自体が前記磁性体である。

前記磁性体は、鉄、ニッケル、クロムまたは磁性を持つ有機物、無機物及び磁性ナノ粒子の中の少なくとも一つの物質で形成され、前記密着フレームは前記ドナーフィルムの転写される部分に対応するパターンの開口部が形成される。

以上のように、本発明によれば、レーザ熱転写装置は真空状態で磁気力を利用して基板とドナーフィルムの転写層をラミネーティングできることにより、有機発光素子の寿命、歩留まり及び信頼性を維持することができる。また、レーザ熱転写装置は電磁石が具備された基板ステージと磁性体を含む密着フレームとが具備されることで、基板とドナーフィルムの転写層の密着特性をさらに高めることができる。

以下、本発明による第１実施例を図示した図面を参照して本発明をより具体的に説明する。

図２は、本発明によるレーザ熱転写装置の斜視図である。
図２を参照すれば、レーザ熱転写装置２００はレーザオシレータ２２０を利用して電磁石が具備された基板ステージ２６０と、前記基板ステージ２６０上部に位置されるドナーフィルム２４１と前記ドナーフィルム２４１上部に位置される密着フレーム２３２とを含む。

前記レーザ熱転写装置２００の工程チャンバ２１０下部には、少なくとも一つの電磁石２６４が具備された基板ステージ２６０が形成される。前記基板ステージ２６０は、前記工程チャンバ２１０内に導入される前記基板２５０と前記ドナーフィルム２４１をそれぞれ順次位置させるためのステージであり、工程チャンバ２１０の底面に位置する。

前記電磁石２６４は、前記基板ステージ２６０内部に形成されたホーム２６３内側面に形成される。前記ホーム２６３内側面の所定領域にコイルが巻かれた棒または同心円形状の電磁石２６４が形成され、前記電磁石２６４は電力を印加する電気配線（図示せず）が形成される。この時、前記電磁石２６４は、ラミネーティングをより有利に遂行するために横及び縦の複数列で形成する。

前記基板２５０は、前記基板支持台２６５上に位置される。前記基板２５０は、前記基板ステージ２６０内部に形成された所定数の第１整列ホーム２６１を通じて上部方向に上昇された前記基板支持台２６５上に安着された後、前記基板２５０が安着された基板支持台２６５を下部方向に下降させて前記基板２５０を前記基板ステージ２６０上に安着させる。前記基板支持台２６５は、前記基板ステージ２６０内部に形成された第１整列ホーム２６１を通じて上部または下部に移動されうる。この時、前記基板２５０は、サブピクセル単位で形成された薄膜トランジスタ（図示せず）が所定数具備される。

前記ドナーフィルム２４１が具備されたドナーフィルムトレイ２４０を前記基板２５０上部に位置させる。前記ドナーフィルム２４１が具備されたドナーフィルムトレイ２４０は、前記基板ステージ２６０内部に形成された所定数の第２整列ホーム２６２を通じて上部方向に上昇された前記ドナーフィルム支持台２６６上に安着された後、前記ドナーフィルム支持台２６６を下部方向に下降させて前記ドナーフィルム２４１が具備されたドナーフィルムトレイ２４０を前記基板ステージ２６０上に安着させる。

前記ドナーフィルムトレイ２４０の中心には開口部が形成されており、前記開口部には前記ドナーフィルム２４１が介在されている。前記ドナーフィルム２４１は、少なくとも基材基板、光−熱変換層及び転写層を具備して、光−熱変換層と転写層の間に中問層がさらに具備されうる。前記ドナーフィルム２４１が前記基板２５０上に位置される時、前記ドナーフィルムの転写層が前記基板２５０と対向されるように位置させる。

前記磁性体２３４を含む密着フレーム２３２は、前記基板ステージ２６０内部に形成された電磁石２６４と磁気力を形成して前記基板ステージ２６０と前記密着フレーム２３２間に位置する前記基板２５０と前記ドナーフィルム２４１を力強くラミネーティングする。

前記磁性体２３４は、前記密着フレーム２３２の上下部、内部または前記磁性体２３４自体が前記密着フレーム２３２全体で形成されうる。また、前記密着フレーム２３２は、レーザが通過されうる開口ホーム２３３を具備し、これによって前記密着フレーム２３２は、レーザが前記ドナーフィルム２４１に照射される。前記開口ホーム２３３は、前記ドナーフィルム２４１の転写される部分に対応する大きさのホームが形成される。

前記密着フレーム移動手段２３１は、前記密着フレーム２３２が介在された前記密着フレームトレイ２３０を前記基板ステージ２６０方向に往復移動させる手段である。
前記レーザオシレータ２２０は、前記工程チャンバ２１０上部に位置される。前記レーザオシレータ２２０は、前記工程チャンバ２１０の外部または内部に設置することができ、前記レーザオシレータ２２０から発生するレーザが前記ドナーフィルム２４１上部から転写されうるように設置されるのが好ましい。

図３ａは、本発明による基板ステージを拡大した斜視図、図３ｂは図３ａの切断線Ｉ−Ｉ′に沿った断面図である。
図３ａ及び図３ｂを参照すれば、前記基板ステージ２６０内部にホーム２６３を形成する。前記ホーム２６３内側面の所定領域にコイルが巻かれた棒状の電磁石２６４が形成される。前記電磁石２６４が複数の列に配置される場合、レーザが照射される電磁石のみに電力を印加し、磁性層が具備された密着フレームと磁気力を発生するようにして、レーザが照射される部分上に連続的に局所的なラミネーティングが行われるようにする。また、図示されなかったが各電磁石２６４には電力を印加する電気配線が形成される。
前記実施例では、電磁石を複数の列に配置したが、同心円状に配置されうることは勿論である。

図４は、本発明による密着フレームの斜視図である。
図４を参照すれば、前記密着フレーム２３２は前記磁性体２３４及び少なくとも一つの開口ホーム２３３を具備する。
ここで、前記磁性体２３４は、図２に示された基板ステージ２６０内部に形成された電磁石２６４と磁気力を形成する。前記磁性層２３４は磁石にくっつく一般的な物質からなり、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）及びこれらの合金（Ｆｅ_３Ｏ_４、ＣｏＦｅＯ_４、ＭｎＦｅＯ_４）または磁石にくっつくすべての無機・有機物質の中で少なくとも一つの物質からなる。

図５は、本発明によるレーザオシレータを示した構成図である。
前記レーザオシレータ２２０は、前記ドナーフィルム２４１上部に位置される。前記レーザオシレータ２２０は、チャンバの外部または内部に設置されうるし、前記レーザオシレータ２２０から発生するレーザがドナーフィルム上部から照らされうるように設置されるのが好ましい。

また、前記レーザオシレータ２２０の概略的が構成図である図５によれば、本実施例でレーザオシレータはＣＷＮＤ：ＹＡＧレーザ（１６０４ｎｍ）を使って、２個のガルバノメートルスキャナ２２１、２２２を具備し、スキャンレンズ２２３及びシリンダレンズ２２４を具備するが、これに制限されるものではない。前記レーザオシレータ２２０によって発生されたレーザビームは、前記レンズを通過して前記基板２５０上にラミネーションされた前記ドナーフィルム２４１上部から照射される。

図６ａないし図６ｆは、本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図であり、図７はレーザ熱転写法を示すブロック図である。
図６ａを参照すれば、本レーザ熱転写法を説明するためには、まず、移送チャンバ４００内にロボットアーム４２０とエンドエフェクタ４１０をローディングする。前記移送チャンバ４００は、真空雰囲気を維持することが好ましい。前記移送チャンバ４００内にローディングされた前記エンドエフェクタ４１０上に基板２５０を安着させる（Ｓ１参照）。

図６ｂを参照すれば、前記エンドエフェクタ４１０上に安着された前記基板２５０を前記工程チャンバ２１０内に移送させるために、前記エンドエフェクタ４１０を前記工程チャンバ２１０内に移送させる。以後、前記エンドエフェクタ４１０上に安着された前記基板２５０は、前記基板ステージ２６０内部に形成された所定数の貫通ホールを通じて上部方向に上昇された前記基板支持台２６５上に安着される。前記基板支持台２６５は、前記基板ステージ２６０の貫通ホールを通じて上部または下部に移動することができる。

以後、前記基板２５０を前記基板ステージ２６０上に安着させるために、前記基板支持台２６５を下部方向に下降させて前記基板２５０を前記基板ステージ２６０上に安着させる。前記基板ステージ２６０内には電磁石（図示せず）が具備される。この時、前記電磁石はラミネーティングをより有利に遂行するために横及び縦の複数列で形成する。また、前記工程チャンバ２１０は真空雰囲気を維持することが好ましい（Ｓ２参照）。

図６ｃを参照すれば、前記エンドエフェクタ４１０上に安着された前記基板２５０を前記基板支持台２６５上に安着させた後、前記エンドエフェクタ４１０を前記移送チャンバ４００内に移送させる。以後、前記エンドエフェクタ４１０上にドナーフィルム２４１が介在されたドナーフィルムトレイ２４０を位置させる。前記ドナーフィルム２４１は基材基板、光−熱変換層、中問層及び転写層が含まれる。

図６ｄを参照すれば、前記エンドエフェクタ４１０上に安着された前記ドナーフィルム２４１が介在されたドナーフィルムトレイ２４０を前記工程チャンバ２１０内に移動させる。前記工程チャンバ２１０内に移動された前記ドナーフィルムトレイ２４０は、前記ドナーフィルム支持台２６６上に安着させる。また、前記ドナーフィルム２４１の転写層は前記基板２５０上部に対向されるように位置させる（Ｓ３参照）。

図６ｅを参照すれば、前記ドナーフィルムトレイ２４０を前記ドナーフィルム支持台２６６上に安着させた後、前記エンドエフェクタ４１０を前記移送チャンバ４００内に移送する。以後、前記ドナーフィルム支持台２６６上に安着された前記ドナーフィルムトレイ２４０のドナーフィルム２４１を前記基板２５０上にラミネーションするために、前記密着フレーム移送手段２３１を下部方向に下降させて前記ドナーフィルム２４１を前記基板２５０上にラミネーションさせる（Ｓ４参照）。

図６ｆを参照すれば、前記ドナーフィルム２４１の転写層を前記基板２５０上に転写層の密着特性を高めるために、前記基板ステージ２６０内に形成された電磁石に電力を印加させる。これによって前記工程チャンバ２１０内に形成された電磁石と前記磁性体が具備された密着フレーム２３２の間に磁気力が作用することで前記基板２５０と前記ドナーフィルム２４１の転写層の間の密着特性はさらに向上する。

前記ドナーフィルム２４１の転写層を前記基板２５０上に転写させるために前記移送チャンバ４００と前記工程チャンバ２１０の間に形成されたゲートバルブ３００を閉じる。この時、前記工程チャンバ２１０内部または外部に形成されたレーザオシレータ２２０が作動して前記ドナーフィルム２４１上にレーザを照射させる。前記レーザオシレータ２２０は、前記転写層が転写されるライン別に移送可能である。これによって、前記転写層は前記基板２５０上部に転写されて有機電界発光素子の発光層を形成する（Ｓ５参照）。

一方、第１実施例とは違って、第２実施例として基板ステージには永久磁石が含まれ、密着フレームには磁性体が含まれることが可能である。すなわち、レーザ熱転写装置２００は、レーザオシレータ２２０を利用して永久磁石が具備された基板ステージ２６０と、前記基板ステージ２６０上部に位置されるドナーフィルム２４１と前記ドナーフィルム２４１上部に位置される磁性体を具備した密着フレーム２３２を含んで構成されうる。
この時、磁性体は、鉄、ニッケル、クロムまたは磁性を持つ有機物、無機物及び磁性ナノ粒子の中の少なくとも一つの物質で形成されうるし、密着フレームの上下部または密着フレームの内部に含まれることが可能であり、密着フレーム自体が磁性体で形成されうる。

密着フレームは、前記ドナーフィルムの転写される部分に対応するパターンの開口部が形成されることが好ましいがこれに制限されるのではない。

一方、基板ステージは所定数の貫通ホールを通じて前記基板を上部または下部に移動させる基板支持台をさらに具備するのが好ましい。基板支持台は、第１実施例で説明したところと同様であるから詳しい説明を略する。

また、第３実施例として基板ステージに磁性体を含ませ、密着板に電磁石を含ませることができる。
この時、電磁石は密着フレームの上下部または前記密着フレームの内部に形成されうるし、密着フレームはドナーフィルムの転写される部分に対応するパターンの開口部が形成されることが好ましい。また、電磁石には電圧を印加するための電気配線が含まれなければならない。

磁性体は鉄、ニッケル、クロムまたは磁性を持つ有機物、無機物及び磁性ナノ粒子の中の少なくとも一つの物質で形成されうるし、磁性体は前記基板ステージの上下部または前記基板ステージの内部に形成されうるし、基板ステージ自体を構成することも可能である。
この時、基板ステージは所定数の貫通ホールを通じて前記アクセプタ基板を上部または下部に移動させる基板支持台をさらに具備することができる。

また、第４実施例として基板ステージに磁性体を含ませ、密着板に永久磁石を含ませることができる。
この時、永久磁石は前記密着フレームの上下部または前記密着フレームの内部に形成されうるし、密着フレーム自体が永久磁石で構成されることも可能である。密着フレームはドナーフィルムの転写される部分に対応するパターンの開口部が形成されることが好ましい。また、永久磁石は少なくとも一つの棒または円筒形状またはナノパーティクルで形成されうるが、ここに制限されるのではない。
ナノパーティクルはスピンコーティング、電子線蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはインクジェット工程を利用して密着フレームに含まれることが可能である。

以上添付した図面を参照して本発明について詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということを理解することができる。

従来の技術によるレーザ熱転写装置の断面図である。 本発明によるレーザ熱転写装置の斜視図である。 本発明による基板ステージを拡大した斜視図である。 図３ａの切断線Ｉ−Ｉ′に沿った断面図である。 本発明による密着フレームの斜視図である。 本発明によるレーザオシレータを示した構成図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 本発明のレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法の段階別断面図である。 レーザ熱転写法を示すブロック図である。

符号の説明

２１０ 工程チャンバ
２２０ レーザオシレータ
２３０ 密着フレームトレイ
２４０ ドナーフィルムトレイ
２５０ 基板
２６０ 基板ステージ

Claims (8)

1. レーザオシレータを利用してドナーフィルムの転写層を転写し、有機電界発光素子の発光層を形成するレーザ熱転写装置において、
   内部に複数の電磁石が配置された略平板状の基板ステージと、前記基板ステージ上部と所定間隔離隔されて磁性体を含む略平板状の密着フレームと、を前記レーザ熱転写装置内に具備しており、
   レーザビームが照射される電磁石のみに電力を印加し、磁性層が具備された密着フレームとの間で磁気力を発生させ、これによりレーザビームが照射される部分上に連続的に局所的なラミネーティングが行われるようにした、
   ことを特徴とするレーザ熱転写装置。
2. 前記磁性体は、鉄、ニッケル、クロムまたは磁性を持つ有機物、無機物及び磁性ナノ粒子の中の少なくとも一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ熱転写装置。
3. 前記磁性体は、前記密着フレームの上下部または前記密着フレームの内部に形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ熱転写装置。
4. 前記磁性体は、密着フレーム自体であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ熱転写装置。
5. 前記密着フレームは、前記ドナーフィルムの転写される部分に対応するパターンの開口部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ熱転写装置。
6. 前記基板ステージは、所定数の貫通ホールを通じて前記基板を上部または下部に移動させる基板支持台をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のレーザ熱転写装置。
7. チャンバ内の複数の電磁石が配置された略平板状の基板ステージ上に基板を位置させる段階と、
   前記基板の上部に少なくとも基材基板、光−熱変換層及び転写層が具備されたドナーフィルムを位置させる段階と、
   前記ドナーフィルム上部に磁性体が具備された略平板状の密着フレームを位置させる段階と、
   レーザビームが照射される電磁石のみに電力を印加し、磁性層が具備された密着フレームとの間で磁気力を発生させ、これによりレーザビームが照射される部分上で、前記ドナーフィルムを前記基板上に連続的かつ局所的にラミネーションする段階と、
   前記ドナーフィルム上にレーザビームを照射して前記ドナーフィルムの転写層の一部を前記基板上に転写させる段階と、
   を含むことを特徴とするレーザ熱転写装置を利用したレーザ熱転写法。
8. 前記チャンバは、真空チャンバであることを特徴とするレーザ熱転写装置を利用した請求項７に記載のレーザ熱転写法。

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