KR100579191B1 - 열전사 소자 - Google Patents

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KR100579191B1
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Abstract

본 발명은 낮은 에너지에서 전사가 가능하여 전사특성을 향상시킬 수 있는 열전사소자를 개시한다.
본 발명의 열전사소자는 지지기판인 베이스기판과; 상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과; 상기 광-열변환층상부에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과; 상기 광-열변환층과 전사층사이에 형성되어, 상기 전사층을 보호하기 위한 중간층과; 상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어, 상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함한다. 상기 릴리즈층은 유리전이온도(Tg)가 25℃ 이하이고, 실리콘계 고분자물질을 포함한다.
릴리즈층(release), 도너필름(donor film), 기재필름(base film)

Description

열전사 소자{Thermal Transfer Element}
도 1은 종래의 유기박막층을 위한 레이저 열전사 소자의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기박막층을 위한 레이저 열전사 소자의 단면도,
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기박막층을 위한 레이저 열전사소자의 단면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기박막층을 위한 레이저 열전사소자의 단면도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 유기박막층을 위한 레이저 열전사소자의 단면도,
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100, 200, 300, 400, 500 : 베이스기판
110, 210, 310, 410, 510 : 광-열변환층
120, 220, 320, 420, 520 : 전사층 240, 340, 440, 540 : 릴리즈층
330, 530: 중간층
본 발명은 열전사소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낮은 온도에서 열전사가 가능하여 전사특성을 향상시킬 수 있는 열전사소자에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광표시소자는 절연기판상에 하부전극인 애노드전극이 형성되고, 애노드전극상에 유기박막층이 형성되며, 유기박막층상에 상부전극인 캐소드전극이 형성된다. 상기 유기박막층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층중 적어도 하나를 포함한다.
상기 유기박막층을 형성하는 방법으로는 증착법과 리소그라피법이 있다. 증착법은 새도우 마스크를 이용하여 유기발광물질을 진공증착하여 유기발광층을 형성하는 방법으로, 마스크의 변형 등에 의해 고정세의 미세패턴을 형성하기 어렵고, 대면적 표시장치에 적용하기 어렵다. 리소그라피법은 유기발광물질을 증착한 다음 포토레지스트를 이용하여 패터닝하여 유기발광층을 형성하는 방법으로, 고정세의 미세패턴을 형성하는 것은 가능하지만, 포토레지스트패턴을 형성하기 위한 현상액 또는 유기발광물질의 식각액 등에 의해 유기 발광층의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여, 직접 유기발광층을 패터닝하는 잉크젯 방식이 제안되었다. 잉크젯방식은 발광재료를 용매에 용해 또는 분산시켜 토출액으로써 잉크젯 프린트 장치의 헤드로부터 토출시켜 유기발광층을 형성하는 방법이다. 상기 잉크젯 방식은 공정은 비교적 간편하지만, 수율저하나 막두께의 불균일성이 발생되고, 대면적의 표시장치에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 건식식각공정인 열전사법을 이용하여 유기 발광층을 형성하는 방법이 제안되었다. 열전사법은 광원에서 나온 빛을 열에너지로 변환하고, 변환된 열에너지에 의해 이미지 형성물질을 절연기판으로 전사시켜 R, G, B 유기발광층을 형성하는 방법이다.
레이저 열전사(laser thermal transfer)기술은 레이저를 이용하여 칼라 잉크물질을 전사시키는 기술로서, 염료 또는 안료등의 전사될 물질이 도포된 이미지 전사층을 구비하는 열전사소자를 레이저로 조사하여 피전사체에 전사하는 것이다. 그러므로, 이미지 전사에 많은 에너지를 필요로 하는 레이저 열전사법에서는 안정적이고 효율적으로 이미지를 전사할 수 있는 열전사소자인 도너필름이 매우 중요하다.
도 1은 종래의 유기박막층을 형성하기 위한 레이저 열전사 소자의 단면구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 레이저 열전사 소자(laser thermal transfer element)는 베이스 기판(base substrate) (100), 광-열변환층(LTHC, light-to-heat conversion layer) (110) 및 전사층(transfer layer) (120)을 포함한다.
종래의 열전사 소자를 이용한 유기박막층을 형성하는 방법을 설명하면, 유기박막층을 형성하고자 하는 기판과 상기 열전사 소자를 밀착시킨 상태에서 레이저를 조사하면, 광-열변환층(110)이 레이저광을 열로 변환하여 열을 방출함에 따라 전사층(120)이 상기 기판으로 전사되어 유기박막층이 형성된다.
상기한 바와 같은 열전사소자를 이용한 레이저 열전사법은 고해상도 및 대형 디스플레이소자 및 마이크로 일렉트로닉 디바이스에 적용가능하지만, 레이저광이 열로 변환되어 열전사소자의 이미지 전사층이 전사되는 방식이므로 광에서 열로 변환되는 에너지의 양을 제어하여야 한다.
상기 열전사소자를 이용하여 유기박막층을 형성할 때 전사에너지에 영향을 미치는 요소중 베이스기판(100)과 광-열변환층(110)간의 접착력이 있는데, 베이스기판(100)과 광-열변환층(110)간의 접착력이 크면 클수록 높은 전사에너지가 요구되고, 이에 따라 전사온도가 높아지게 된다. 전사에너지가 높아 전사온도가 높으면, 전사층의 전사시에 광-열변환층으로부터 열이 과다하게 발생되어 전사불량이 발생되거나, 전사된 유기발광층의 특성이 변화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낮은 에너지에서 열전사가 가능하여 전사특성을 개선시킬 수 있는 열전사 소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 광-열변환층의 박리를 용이하게 하여 유기박막층의 특성저하를 방지할 수 있는 열전사소자를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지지기판인 베이스기판과; 상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과; 상기 광-열변환층상에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과; 상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어, 상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함하는 열전사 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 지지기판인 베이스기판과; 상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과; 상기 광-열변환층상부에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과; 상기 광-열변환층과 전사층사이에 형성되어, 상기 전사층을 보호하기 위한 중간층과; 상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어, 상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함하는 열전사소자를 제공한다.
상기 릴리즈층은 유리전이온도(Tg)가 25℃ 이하이고, 실리콘계 고분자물질을 포함한다. 상기 릴리즈층은 코팅막 및 증착막으로부터 선택되는 하나의 막으로서, 자외선 경화, 상온경화, 저온경화 및 촉매경화중 선택되는 하나에 의해 경화가 가능한 물질을 포함한다. 상기 릴리즈층은 20㎛ 이하의 두께를 갖으며, 바람직하게는 5㎛ 이하의 두께를 갖는다.
상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 유기박막층을 전사하기 위한 이미지형성물질을 포함한다. 상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 다층의 유기박막층을 전사하기 위한 이미지 형성물질을 포함하고, 상기 다층의 유기박막층중 적어도 하나이상의 층이 패터닝되어 있다.
또한, 본 발명은 지지기판인 베이스기판과; 상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과; 상기 광-열변환층상에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과; 상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어,
상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함하는 열전사소자를 이용하여 형성된, 적어도 발광층을 구비하는 유기박막층을 포함하는 유기전계 발광표시장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계 발광소자의 유기박막층을 형성하는 데 사용되는 열전사소자의 단면구조를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 열전사 소자는 베이스 기판(200), 광-열변환층(210) 및 전사층(220)을 포함한다. 상기 베이스기판(200)은 상기 열전사소자를 지지하기 위한 지지기판으로서 작용한다. 상기 베이스기판(200)은 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)등과 같은 투명한 고분자 물질이 사용되며, 10 내지 500㎛ 의 두께를 갖는다. 한편, 상기 베이스기판(200)으로 유리기판과 같은 기판 또는 필름이 사용될 수도 있다.
상기 광-열변환층(210)은 광을 흡수하여 열에너지로 변환시켜 주는 층으로서, 적당한 광학밀도(optical density)를 갖으며, 광흡수재를 포함한다. 레이저광을 흡수하기 위한 광흡수재로서, 광을 흡수하여 열에너지를 발생하는 광흡수물질과 자외선이나 열에 의해 경화가 가능한 유기 바인더물질을 포함한다. 광-열변환층은 알루미늄, 알루미늄 산화막 및 황화물에 카본블랙, 흑연, 적외선염료, 피그먼트등의 적외선 광흡수재를 포함한다.
상기 광-열변환층(210)이 금속물질로 이루어지는 경우에는 상기 광-열변환층은 진공증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 형성하며, 상기 광-열 변환층(210)이 유기막으로 이루어지는 경우에는 롤코팅(roll coating), 스핀코팅, 나이프코팅(knife coating), 그라비아(gravure), 압출(extrusion) 등의 방법을 이용하여 형성한다. 상기 열전사를 위한 광으로는 적외선 레이저, 가시광 레이저 및 자외선 레이저로부터 선택된다.
상기 전사층(220)은 기판상에 형성하고자 하는 박막에 상응하는 이미지 형성물질로 구성된다. 제1실시예에 따른 열전사소자를 이용하여 유기전계 발광표시장치에 사용되는 유기박막층을 형성하고자 하는 경우, 상기 전사층(220)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공장벽층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택되는 적어도 하나의 박막층을 포함한다. 또한, 전사층(220)은 고분자 유기박막층과 저분자 유기박막층으로부터 선택되는 박막층을 포함한다. 상기 전사층(220)은 코팅법 또는 증착법을 이용하여 100 내지 50000Å두께로 형성한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 열전사소자는 베이스기판(200)과 광-열변환층(210)사이에 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층(release layer) (240)을 더 포함한다.
상기 릴리즈층(240)은 실리콘계 고분자(silicon polymer)를 포함한다. 상기 실리콘계 고분자는 분자내 실록산 결합(Si-O)을 갖는 폴리머로서, 내열성 및 화학적 안정성 등이 우수할 뿐 아니라, 유리전이온도가 25℃ 이하인 물질이다.
통상적으로, 고분자 물질은 상기 유리전이온도(Tg) 이하에서는 분자의 미크로 브라운 운동이 동결되어 유리상태로 되지만, 유리전이온도 이상에서는 유연하고 굴곡성이나 탄성이 풍부하므로 접착강도가 높아진다. 따라서, 상기 유리전이온도가 25℃이하인 실리콘계 고분자물질로 이루어진 릴리즈층(240)을 베이스기판(200)과 광-열변환층(210)사이에 형성하면, 상기 릴리즈층(240)에 의해 통상적인 열전사공정에서 요구되는 열에너지보다 낮은 에너지에서 광-열변환층(210)이 베이스기판(200)으로부터 용이하게 박리(delaminaion)가 가능하게 된다. 그러므로, 낮은 온도에서 레이저 열전사에 의해 유기박막층을 용이하게 패터닝할 수 있으므로, 온도와 열에 의한 유기박막층의 패터닝 결함을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 유기박막층의 전사특성을 개선할 수 있다.
상기 릴리즈층(240)은 20㎛이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 특히 5㎛이하로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 릴리즈층(240)은 습식코팅이 가능한 물질로서, 균일도 또는 공정을 고려하여 1㎛이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 열전사 소자의 베이스기판(200)상의 전사층(220)으로부터 소정패턴이 전사되는 절연기판의 표면이 평탄화된 경우, 상기 릴리즈층(240)의 두께는 1㎛이상 20㎛이하로 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 열전사소자의 전사층(220)으로부터 소정패턴이 전사될 절연기판의 표면이 평탄화되지 않고 단차진 경우에는 패턴불량을 방지하기 위하여 단차진 부분과 도너필름이 밀착되어야 하므로 상기 릴리즈층(240)은 1㎛이상 5㎛이하의 두께를 갖도록 형성한다.
상기 릴리즈층(240)은 스핀코팅, 롤코팅, 딥코팅, 그라비아 코팅, 증착등과 같은 방법으로 형성되며, 자외선경화, 상온경화, 저온경화, 및 촉매경화 등의 방법을 이용하여 경화시킨다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계 발광표시장치의 유기박막층을 형성하는 데 사용되는 열전사 소자의 단면구조를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 열전사 소자는 베이스 기판(300), 광-열변환층(310) 및 전사층(320)을 포함한다. 상기 베이스기판(300), 광-열변환층(310) 및 전사층(320)은 제1실시예에서와 동일하게 형성된다.
또한, 제2실시예에 따른 열전사소자는 상기 베이스기판(300)과 광-열변환층(310)사이에 형성된 릴리즈층(340)과 상기 광-열변환층(310)과 전사층(320)사이에 형성된 중간층(interlayer) (330)을 더 포함한다.
상기 중간층(330)은 상기 전사층(320)을 보호하기 위한 것으로서, 높은 열저항을 갖는 것이 바람직하며, 유기막, 무기막 및 유기막과 무기막의 적층막을 사용한다. 상기 릴리즈층(340)은 제1실시예와 마찬가지로, 25℃이하의 유리전이온도(Tg)를 갖으며 실리콘계 고분자를 포함한다. 상기 릴리즈층(340)은 20㎛이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 1㎛이상 5㎛이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계 발광소자의 유기박막층을 형성하는 데 사용되는 열전사 소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 열전사 소자는 베이스 기판(400), 광-열변환층(410) 및 전사층(420)을 포함한다. 또한, 상기 열전사소자는 상기 베이스기판(400)과 광-열변환층(410)사이에 상기 베이스기판(400)으로부터 광-열변환층(410)의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층(440)을 더 포함한다.
상기 베이스 기판(400), 광-열변환층(420) 및 릴리즈층(440)은 제1실시예와 동일하게 형성된다. 상기 전사층(420)은 제1실시예에서와는 달리 패터닝되어 있다. 상기 전사층(420)은 제3실시예에 따른 열전사소자를 이용하여 유기전계 발광표시장치를 제조하는 경우, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 상기 유기박막층은 고분자 유기박막층과 저분자 유기박막층으로부터 선택되는 박막층을 포함한다. 이때, 상기 전사층(420)을 구성하는 유기박막층이 다층으로 이루어지는 경우, 상기 전사층(420)은 다층의 유기박막층중 적어도 하나이상의 박막층이 패터닝되어 있다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 유기전계 발광소자의 유기박막층을 형성하는 데 사용되는 열전사 소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 열전사 소자는 베이스 기판(500), 광-열변환층(510), 중간층(530) 및 전사층(520)을 포함한다. 또한, 제4실시예에 따른 열전사 소자는 상기 베이스기판(500)과 광-열변환층(510)사이에 상기 베이스기판(500)으로부터 광-열변환층(510)의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층(540)을 더 구비한다.
상기 베이스 기판(500), 광-열변환층(510), 중간층(530) 및 릴리즈층(540)은 제2실시예와 동일하게 형성된다. 상기 전사층(520)은 제2실시예에서와는 달리 패터닝되어 있다. 상기 전사층(520)은 제4실시예에 따른 열전사소자를 이용하여 유기전계 발광표시장치를 제조하는 경우, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 상기 유기박막층은 고분자 유기박막층과 저분자 유기박막층으로부터 선택되는 박막층을 포함한다. 이때, 상기 전사층(520)을 구성하는 유기박막층이 다층으로 이루어지는 경우, 상기 전사층(520)은 다층의 유기박막층중 적어도 하나이상의 박막층이 패터닝되어 있거나 또는 패터닝되지 않을 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 베이스기판상에 광-열변환층 및 전사층이 적층된 열전사 소자 또는 베이스기판상에 광-열변환층, 중간층 및 전사층이 적층된 열전사소자에 릴리즈층을 적용하는 것으로 한정하였으나, 다양한 구조를 갖는 열전사소자에서 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하는 구조에는 모두 적용가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 따르면, 베이스기판과 광-열변환층사이에 릴리즈층을 구비하여, 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 함으로써, 낮은 온도에서 열전사를 가능하게 하여 전사특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 온도와 열에 의한 결함 및 유기발광층의 특성저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 지지기판인 베이스기판과;
    상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과;
    상기 광-열변환층상에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과;
    상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어, 상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 릴리즈층은 유리전이온도(Tg)가 25℃이하인 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 릴리즈층은 실리콘계 고분자물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 릴리즈층은 코팅막 및 증착막으로부터 선택되는 하나의 막인 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 릴리즈층은 자외선 경화, 상온경화, 저온경화 및 촉매 경화중 선택되는 하나에 의해 경화가 가능한 물질인 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 릴리즈층은 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 릴리즈층은 1㎛ 이상 5㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 유기박막층을 전사하기 위한 이미지형성물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 다층의 유기박막층을 전사하기 위한 이미지 형성물질을 포함하고, 상기 다층의 유기박막층중 적어도 하나이상의 층이 패터닝되거나 또는 패터닝되지 않은 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  10. 지지기판인 베이스기판과;
    상기 베이스기판상부에 형성되고, 입사되는 광을 열에너지로 변환하는 광-열변환층과;
    상기 광-열변환층상부에 형성된, 이미지 형성을 위한 전사층과;
    상기 광-열변환층과 전사층사이에 형성되어, 상기 전사층을 보호하기 위한 중간층과;
    상기 베이스기판과 광-열변환층사이에 형성되어, 상기 베이스기판으로부터 광-열변환층의 박리를 용이하게 하기 위한 릴리즈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 릴리즈층은 유리전이온도(Tg)가 25℃이하인 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 릴리즈층은 실리콘계 고분자물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 릴리즈층은 코팅막 및 증착막으로부터 선택되는 하나의 막인 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 릴리즈층은 자외선 경화, 상온경화, 저온경화 및 촉매경화중 선택되는 하나에 의해 경화가 가능한 물질인 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  15. 제10항에 있어서, 상기 릴리즈층은 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 릴리즈층은 1㎛ 이상 5㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  17. 제10항에 있어서, 상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 유기박막층을 전사하기 위한 이미지형성물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  18. 제10항에 있어서, 상기 전사층은 적어도 발광층을 구비하는 다층의 유기박막층을 전사하기 위한 이미지 형성물질을 포함하고, 상기 다층의 유기박막층중 적어도 하나이상의 층이 패터닝된 것을 특징으로 하는 열전사 소자.
  19. 삭제
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