KR100694716B1 - 발광 중합체의 열 전사 - Google Patents

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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

본 발명은 유기 전기발광 디바이스의 방출층을 형성할 수 있는 선택적으로 열 전사가능한 블렌드를 제공한다. 블렌드는 발광 중합체, 및 공여체 소자로부터의 블렌드를 인접하게 위치된 수용체 기판으로 선택적으로 열 전사하는 것을 촉진시키도록 선택된 첨가제를 포함한다.
발광 중합체, 첨가제, 열 전사

Description

발광 중합체의 열 전사{THERMAL TRANSFER OF LIGHT-EMITTING POLYMERS}
본 발명은 공여체 시트로부터의 방출 물질을 수용체 기판으로 열 전사하는 것에 관한 것이다.
공여체 시트로부터의 물질을 수용체 기판으로 패턴식 열 전사하는 것은 각종 용도에 대해 제안되어 왔다. 예를 들면, 물질은 선택적으로 열 전사되어 전자 디스플레이 및 기타 디바이스에 유용한 소자를 형성할 수 있다. 상세하게는, 칼라 필터, 흑격막, 스페이서, 편광체, 전도성 층, 트랜지스터, 인 및 유기 전기발광 물질의 선택적인 열 전사가 모두 제안되었다. 유기 전기발광 디바이스의 형성을 위한 유기 광 방출제의 선택적인 열 전사는 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
발명의 요약
유기 전기발광 물질 (또한, 유기 광 방출제로서 불리움), 및 더욱 상세하게는 발광 중합체 (LEP)의 선택적인 열 전사는 유기 발광 디바이스 (OLED, 또한 유기 전기발광 디바이스로서 불리움)를 패턴화하는데 중요할 수 있다. 사진평판술, 새도우 마스크 기술, 스크린 인쇄술 등을 비롯한 더욱 전통적인 패턴화 방법은 유기 광 방출제를 패턴화하는데, 특히 LEP를 기재로 한 OLED를 제조하는데 및(또는) 고해상도의 특이한 디스플레이를 제조하는데 문제점이 있었다. 선택적인 열 전사는 각종 유기 광 방출제 및 각종 디스플레이 구조의 실용적인 패턴화 방법일 수 있다.
일부 LEP는 그의 순수한 형태로는 높은 충실도로 선택적으로 열 전사되기가 어려울 수 있다. 많은 경우에, 그 이유는 전사되는 LEP 물질의 필름 또는 코팅의 물리적 및 기계적 특성에 의한 것일 수 있다. 중요할 수 있는 일부의 물리적 및 기계적 특성은 분자량, 층내 응집 강도 등을 포함한다. 본 발명은 OLED 내의 방출층의 원하는 기능성을 유지하면서 열 전사 충실도를 개선시키기 위해 LEP와, 패턴화되는 LEP 기재의 방출층의 물리적 및 기계적 특성을 개질시키는 다른 물질을 블렌딩하는 것을 예측한다.
한 실시태양에서, 본 발명은 기판, 및 공여체 소자로부터 선택적으로 열 전사될 수 있는 전사층을 포함하는 열 전사 공여체 소자를 제공하며, 전사층은 발광 중합체 및 첨가제의 블렌드를 포함한다. 첨가제는 전사층의 높은 충실도의 열 전사를 촉진시키도록 선택될 수 있다. 블렌드는 유기 전기발광 디바이스의 방출층을 형성할 수 있다.
또다른 실시태양에서, 본 발명은 열 전사 공여체 소자를 제공하는 단계; 공여체 소자와 수용체 기판을 근접하게 하는 단계; 및 공여체로부터의 전사층을 수용체로 선택적으로 열 전사하는 단계를 포함하는 발광 중합체를 패턴화하는 방법을 제공한다. 공여체 소자는 기판, 및 발광 중합체 및 첨가제의 블렌드를 포함하는 전사층을 포함한다. 첨가제는 전사층의 고충실도의 열 전사를 촉진시키도록 선택될 수 있다. 블렌드는 유기 전기발광 디바이스의 발광층을 형성할 수 있다.
본 발명은 첨부되는 도면과 관련된 본 발명의 각종 실시태양의 다음의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 열 전사 공여체 시트의 개략적 단면도이다.
본 발명은 각종 변형 및 대안적 형태로 변화될 수 있지만, 그의 세부 사항은 도면에 예로서 나타내어져 있으며 상세히 설명될 것이다. 그러나, 설명된 특정 실시태양은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명의 취지 및 영역 내에 드는 모든 변형, 등가사항 및 대안을 커버하기 위한 것이다.
본 발명은 OLED 또는 그의 일부를 형성하기 위한 공여체 소자로부터의 LEP 물질의 수용체로의 열 물질 전달에 적용가능한 것으로 생각된다. 특히, 본 발명은 LEP, 및 열 전사를 촉진시키도록 선택된 첨가제를 포함하는 물질의 블렌드의 열 물질 전달에 관한 것이며, 그 블렌드는 OLED 내에 방출층을 형성할 수 있는 것이다. 본 발명은 LEP 및 첨가제의 블렌드를 포함하는 열 전사층을 포함하는 공여체 소자를 제공하며, 그 첨가제는 블렌드가 OLED의 방출층으로서 전사될 때 (예를 들면, 순수한 형태의 LEP를 이용하는 디바이스에 비해) 패턴식 열 전사의 충실도를 개선시키고 디바이스 기능성을 유지하도록 선택된다. 본 발명에 따라서, LEP, 및 OLED의 방출층에서 불활성이거나 또는 활성 (예를 들면, 전하 운반성, 발광성, 전도성)인 또다른 중합체, 올리고머, 또는 소분자 유기 물질과 같은 상용성 첨가제를 포함하는 선택적으로 열 전사가능한 LEP 블렌드가 제조될 수 있다. 첨가제는 예를 들 면, 전사층 내의 층내 응집 에너지를 감소시키고, 평균 분자량을 변화시키고, 전사 시에 수용체에 대한 접착력을 향상시킴으로써 열 전사 특성을 촉진시키도록 선택될 수 있다.
본 발명의 블렌드에 사용될 수 있는 LEP 물질의 예는 폴리(페닐렌비닐렌) (PPV), 폴리-파라-페닐렌 (PPP), 폴리플루오렌 (PF) 및 그의 공중합체를 포함한다. 적합한 LEP 물질의 예는 문헌 [J.L. Segura, "The Chemistry of Electroluminescent Organic Materials", Acta Polym., 49, pp. 319-344 (1998) and A. Kraft et al., "Electroluminescent Conjugated Polymers - Seeing Polymers in a New Light", Angew. Chem. Int. Ed., 37, pp. 402-428 (1998)]에 개시되어 있다. 적합한 LEP는 또한 형광 염료로 분산되고 분자 도핑될 수도 있다. 중합체 기재의 발광 물질의 다른 유형은 중합체 매트릭스에 분산된 소분자 광 방출제를 포함한다. 예를 들면, 통상적으로 PVK, PVCz 또는 폴리비닐카르바졸로서 알려진 폴리(9-비닐카르바졸)은 주로 하이브리드 OLED에 대해 소분자를 분산시키기 위한 중합체 매트릭스로서 사용된다.
본 발명의 블렌드에 사용될 수 있는 첨가제의 예는 소분자 유기물 (불활성, 전도성, 광 방출성), 블렌드 내의 LEP의 또는 다른 중합체의 올리고머 (불활성, 전도성, 공액형), 기타 중합체 (불활성, 전도성, 공액형), 가소제, 점착 부여 수지 등을 포함한다. LEP 블렌드는 상용성 물질, 예를 들면 동일한 용매의 일부에 용해되며 블렌딩될 때 균일한 필름을 형성하도록 코팅될 수 있는 물질을 포함해야 한다.
LEP 블렌드는 OLED 내에 방출층을 형성하기 위해 단일층으로서 하나 이상의 공여체 소자로부터 선택적으로 열 전사될 수 있거나, 또는 OLED를 형성하기 위해 다층 스택 (예를 들면, 방출성 LEP 블렌드 층과 함께 전하 수송층, 전하 주입층, 완충층, 전극층, 접착제층 등 중의 하나 이상을 포함하는 스택)의 층으로서 하나 이상의 공여체 소자로부터 선택적으로 열 전사될 수 있다.
선택된 상용성 첨가제를 물질과 블렌딩하는 능력은 OLED를 위한 방출 물질의 더 넓은 범위의 더 높은 충실도의 패턴화를 가능하게 할 수 있다. 이것은 고분자량 LEP 또는 순수한 형태로 높은 층내 응집 강도를 나타내는 LEP를 열 전사할 때 특히 유용할 수 있다. 일부 경우에는, 그러한 물질을 열 전사하기가 어려울 수 있다. 그러한 물질은 기능성을 제공하므로, 열 패턴화 작업에서 그의 전사능을 개선시키기 위해 그것을 그의 순수한 형태로부터 변화시키는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 그러나, 본 발명은 OLED 내의 LEP의 광 방출 기능성을 유지하면서, 어떤 경우에는 개선시키면서 LEP 층의 물리적 및 기계적 특성을 변화시킴으로써 열 전사 특성의 향상을 가능하게 하는 LEP 블렌드가 만들어질 수 있음을 나타낸다.
본 발명은 그의 전달층 내에 LEP 블렌드를 포함하는 공여체 소자, LEP 블렌드를 선택적으로 전사하는 방법, 및 LEP 블렌드의 선택적인 열 전사에 의해 만들어진 디스플레이 및 디바이스를 예측한다. 도 1은 본 발명에 사용하기에 적합한 열 전사 공여체 (100)의 예를 나타낸다. 공여체 소자 (100)는 베이스 기판 (110), 선택적 기층 (112), 광열 전환층 (LTHC 층) (114), 선택적 중간층 (118) 및 전사층 (116)을 포함한다. 다른 층이 존재할 수도 있다. 예시적인 공여체는 미국 특허 제6,114,088호, 5,998,085호 및 5,725,989호, 국제 공보 제00/41893호 및 일괄양도된 미국 특허 출원 제09/473,114호 및 09/474,002호에 개시되어 있다.
본 발명의 방법에서, 물질은 공여체 소자의 전사층을 수용체에 인접하게 놓고 공여체 소자를 LTHC 층에 의해 흡수되고 열로 전환될 수 있는 화상 형성 복사선으로 조사함으로써 열 물질 전달 공여체 소자의 전사층으로부터 수용체 기판으로 전사될 수 있다. 공여체는 공여체 기판을 통해 또는 수용체를 통해, 또는 둘다를 통해 화상 형성 복사선에 노출될 수 있다. 예를 들면 레이져, 램프 또는 그러한 다른 복사원으로부터의, 가시광, 적외선 또는 자외선을 비롯한 복사선은 하나 이상의 파장을 포함할 수 있다. 열 전사층으로부터의 물질은 전사된 물질의 패턴을 수용체 상에 화상식으로 형성하는 방식으로 수용체에 선택적으로 전사될 수 있다. 많은 경우에, 예를 들면 램프 또는 레이져로부터의 빛을 이용한 열 전사는 정확하고 정밀하기 때문에 유리하다. 전사된 패턴의 크기 및 형태 (예를 들면, 선, 원, 사각형 또는 다른 형태)는 예를 들면 광선의 크기, 광선의 노출 패턴, 열 물질 전달 소자와의 광선 접촉 기간 및(또는) 열 물질 전달 소자의 물질을 선택함으로써 제어될 수 있다. 전사된 패턴은 또한 마스크를 통해 공여체 소자를 조사함으로써 제어될 수도 있다.
별법으로, 열 인쇄 헤드 또는 가열 소자 (패턴화됨 또는 그렇지 않음)는 공여체 소자를 직접 선택적으로 가열하는데 사용될 수 있으므로, 전사층의 일부가 패턴식으로 전사하게 된다. 그러한 경우에, 공여체 시트 내의 LTHC 층은 선택적이다. 열 인쇄 헤드 또는 다른 가열 소자는 방출 아이콘, 분할형 디스플레이를 비롯 한 저해상도 정보 디스플레이용 디바이스를 패턴화하는데 특히 적합할 수 있다.
열 물질 전달 방식은 조사 유형, LTHC 층의 물질 유형 및 특성, 전사층 내의 물질의 유형 등에 따라 변화될 수 있으며, 일반적으로 화상 형성 조건, 공여체 구성 등에 따라 전사 중에 통과 또는 억압될 수 있는 하나 이상의 메카니즘을 통해 일어난다. 열 전사의 하나의 메카니즘은 열 용융-점착 전사를 포함함으로써 열 전사층과 공여체 소자의 나머지 사이의 계면에서의 국소적 가열이 선택된 위치에서의 공여체에 대한 열 전사층의 접착력을 더 저하시킬 수 있다. 열 전사층의 선택된 부분은 공여체에 대해서 보다 더 강하게 수용체에 부착될 수 있어 공여체 소자가 제거될 때 전사층의 선택된 부분이 수용체 상에 남아 있게 된다. 열전사의 또다른 메카니즘은 융제 전사를 포함함으로써 국소적 가열이 공여체 소자에서 전사층의 일부를 융제시키는데 이용되어 융제된 물질이 수용체를 향하게 된다. 열 전사의 또다른 메카니즘은 승화를 포함함으로써 전사층에 분산된 물질이 공여체 소자 내에 발생된 열에 의해 승화될 수 있다. 승화된 물질의 일부는 수용체 상에 응축될 수 있다. 본 발명은 열 물질 전달 공여체 소자의 LTHC 층에 발생된 열이 전사층에서 수용체 표면으로의 물질의 전사를 야기시키는데 이용될 수 있는 이들 및 다른 메카니즘 중 하나 이상을 포함하는 전사 방식을 예측한다.
각종 복사선 방출원은 열 물질 전달 공여체 소자를 가열하는데 이용될 수 있다. 아날로그 기술 (예를 들면, 마스크를 통한 노출)의 경우, 고전력 광원 (예를 들면, 크세논 플래쉬 램프 및 레이져)이 유용하다. 디지탈 화상 형성 기술의 경우, 적외선, 가시선 및 자외선 레이져가 특히 유용하다. 적합한 레이져는, 예를 들면 고전력 (≥100 mW) 단일 모드 레이져 다이오드, 섬유 커플링된 레이져 다이오드 및 다이오드-펌핑된 고체 상태 레이져 (예를 들면, Nd:YAG 및 Nd:YLF)를 포함한다. 레이져 노출 정체 시간은 예를 들면, 백분의 몇의 마이크로초 내지 10 마이크로초 또는 그 이상으로 다양할 수 있으며, 레이져 플루언스는 예를 들면 약 0.01 내지 약 5 J/㎠ 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 다른 복사원 및 조사 조건은 특히 공여체 소자 구성, 전사층 물질, 열 물질 전달 방식 및 기타 인자를 기준으로 적합할 수 있다.
큰 기판 면적에 걸쳐 높은 스팟 배치 정확성이 요구될 때 (예를 들면, 고 정보 완전 색 디스플레이 용도에 대해), 레이져는 복사원으로서 특히 유용하다. 레이져 공급원은 또한 큰 경질 기판 (예를 들면, 1 m x 1 m x 1.1 ㎜ 유리) 및 연속 또는 시트 막 기판 (예를 들면, 100 ㎛ 두께의 폴리이미드 시트) 둘다와 상용성이다.
화상 형성 중에, 열 물질 전달 소자는 수용체와 친밀 접촉하게 될 수 있거나 (전형적으로 열 용융-점착 전사 메카니즘에 대한 경우에서와 같이) 또는 열 물질 전달 소자는 수용체로부터 약간 거리 만큼 이격될 수 있다 (융제 전사 메카니즘 또는 전사 물질 승화 메카니즘에 대한 경우에서와 같이). 적어도 일부 경우에서는, 열 전사 소자를 수용체와 친밀 접촉하도록 유지하는데 압력 또는 진공이 이용될 수 있다. 일부 경우에는, 열 전사 소자 및 수용체 사이에 마스크가 놓여질 수 있다. 그러한 마스크는 제거가능할 수 있거나 또는 전사 후에 수용체에 남아있을 수 있다. 그후에, 복사원은 LTHC 층 (및(또는) 복사선 흡수재를 함유하는 다른 층(들)) 을 화상별 방식으로 (예를 들면, 디지탈 방식으로 또는 마스크를 통한 아날로그 노출에 의해) 가열하여 열 전사 소자로부터의 전사층의 수용체로의 화상별 전사 및(또는) 패턴화를 수행하는데 이용될 수 있다.
전형적으로, 전사층의 선택된 부분은 선택적 중간층 또는 LTHC 층과 같은 열 물질 전달 소자의 다른 층의 의미있는 부분을 전사하지 않고 수용체로 전사될 수 있다. 선택적 중간층의 존재는 LTHC 층으로부터의 물질의 수용체로의 전사를 제거 또는 감소시킬 수 있고(있거나) 전사층의 전사된 부분의 변형을 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 화상 형성 조건 하에서, 선택적 중간층의 LTHC 층에 대한 접착력은 전사층에 대한 중간층의 접착력 보다 더 크다. 일부 경우에, 반사 중간층은 중간층을 통한 화상 형성 복사선의 투과도를 감쇠시키고 투과된 복사선과 전사층 및(또는) 수용체와의 상호작용으로부터 생길 수 있는 전사층의 전사된 부분에 대한 손상을 감소시키는데 이용될 수 있다. 이는 수용체가 화상 형성 복사선을 고도로 흡수할 때 일어날 수 있는 열 손상을 감소시키는데 특히 유리하다.
1 미터 이상의 길이 및 폭 치수를 갖는 열 전사 소자를 비롯한 큰 열 전사 소자가 이용될 수 있다. 작업 시에, 레이져는 점 방식일 수 있거나 또는 큰 열 전사 소자를 가로질러 이동될 수 있으며, 레이져는 원하는 패턴에 따라서 열 전사 소자의 일부를 조사하도록 선택적으로 작동된다. 별법으로, 레이져는 정지될 수 있고 열 전사 소자 및(또는) 수용체 기판이 레이져 아래로 이동될 수 있다.
일부 경우에, 수용체 상에 전자 디바이스를 형성하기 위해 2개 이상의 다른 열 전사 소자를 순차적으로 사용하는 것이 필요하고, 바람직하고(하거나) 편리할 수 있다. 예를 들면, 다층 디바이스는 다른 열 전사 소자로부터 분리 층 또는 분리 층 스택을 전사함으로써 형성될 수 있다. 다층 스택은 단일 공여체 소자로부터 단일 전사 단위로서 전사될 수도 있다. 다층 디바이스의 예는 트랜지스터, 예를 들면 유기 전계 효과 트랜지스터 (OFET), OLED를 비롯한 유기 전기발광 화소 및(또는) 디바이스를 포함한다. 다중 공여체 시트는 또한 수용체 상의 동일한 층 내에 분리 성분들을 형성하는데 이용될 수도 있다. 예를 들면, 각각 다른 색 (예를 들면, 적색, 녹색 및 청색)을 방출하는 유기 전기발광 물질을 포함하는 전사층을 갖는 3개의 다른 공여체는 칼라 전자 디스플레이를 위한 RGB 부화소 OLED 소자를 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 각각이 다중 층 전사층을 갖는 분리 공여체 시트는 다른 다층 디바이스 (예를 들면, 다른 색을 방출하는 OLED, 연결되어 액세스가능한 화소를 형성하는 OLED 및 및 OFET 등)를 패턴화하는데 이용될 수 있다. 전형적으로, 분리 공여체 시트로부터의 물질은 인접 디바이스, 인접 디바이스의 부분 또는 동일한 디바이스의 다른 부분을 형성하기 위해 수용체 상의 다른 물질에 인접하게 전사된다. 별법으로, 분리 공여체 시트로부터의 물질은 열 전사 또는 일부 다른 전사 방법에 의해 수용체 상에 미리 패턴화된 다른 층 또는 물질의 위에 직접 또는 부분적으로 중첩되게 전사될 수 있다. 2개 이상의 열 전사 소자의 다른 각종 조합은 디바이스를 형성하는데 이용될 수 있으며, 각 열 전사 소자는 디바이스의 하나 이상의 부분을 형성한다. 이들 디바이스의 다른 부분, 또는 수용체 상의 다른 디바이스는 전체적으로 또는 부분적으로 사진평판법, 잉크 젯 방법 및 각종 다른 인쇄 또는 마스크 기반의 방법을 비롯한 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있음을 이해할 것이다.
다시 도 1을 참고로 하면, 이제 열 물질 전달 공여체 소자 (100)의 각종 층이 설명될 것이다.
공여체 기판 (110)은 중합체 필름일 수 있다. 중합체 필름의 적합한 한 유형은 폴리에스테르 필름, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름이다. 그러나, 특정 파장에서의 높은 광 투과율을 비롯한 충분한 광학적 특성 뿐만 아니라 특정 용도에 대한 충분한 기계적 및 열적 안정성을 가진 다른 필름이 사용될 수 있다. 적어도 일부 경우에서, 공여체 기판은 편평하므로 균일한 코팅이 형성될 수 있다. 공여체 기판은 또한 전형적으로 LTHC 층의 가열에도 불구하고 안정하게 남아있는 물질로부터 선택된다. 그러나, 아래에 설명된 바와 같이, 기판과 LTHC 층 사이의 기층의 포함은 화상 형성 중에 LTHC 층 내에 발생된 열로부터 기판을 절연하는데 이용될 수 있다. 공여체 기판의 전형적인 두께는 0.025 내지 0.15 ㎜, 바람직하게는 0.05 내지 0.1 ㎜이지만, 더 두껍거나 또는 얇은 공여체 기판이 이용될 수 있다.
공여체 기판과 인접한 기층을 형성하는데 사용되는 물질은 공여체 기판과 기층 사이의 접착력을 개선시키고, 기판과 기층 사이의 열 수송을 제어하고, LTHC 층으로의 화상 형성 복사선 수송을 제어하고, 화상 형성 결함을 감소시키도록 선택될 수 있다. 선택적 하도층은 기판 상에 연속 층들을 코팅하는 중에 균일성을 증가시키고 또한 공여체 기판과 인접 층들 사이의 결합 강도를 증가시키는데 이용될 수 있다. 프라이머층을 가진 적합한 기판의 일례는 테이진 엘티디. (Teijin Ltd.)로 부터 시판된다 (Product No. HPE100, Osaka, Japan).
선택적 기층 (112)은 예를 들면, 화상 형성 중에 기판과 LTHC 층 사이의 열 흐름을 제어하고(하거나) 저장, 취급, 공여체 처리 및(또는) 화상 형성을 위해 공여체 소자에 기계적 안정성을 제공하기 위해 기판과 LTHC 층 사이에 배치되거나 또는 코팅될 수 있다. 적합한 기층 및 기층을 제공하는 방법의 예는 일괄 양도된 미국 특허 출원 제09/743,114호 (attorney docket number 54397USA1A, entitled: "Thermal Transfer Donor Element having a Heat Management Underlayer")에 개시되어 있다.
기층은 공여체 소자에 중요한 기계적 및(또는) 열적 특성을 부여하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기층은 공여체 기판에 대해 낮은 (비열 x 밀도) 및(또는) 낮은 열 전도도를 나타내는 물질을 포함할 수 있다. 그러한 기층은 전사층으로의 열 흐름을 증가시키는데, 예를 들면 공여체의 화상 형성 감도를 개선시키는데 이용될 수 있다.
기층은 또한 그의 기계적 특성을 위한 또는 기판과 LTHC 사이의 접착을 위한 물질을 포함할 수 있다. 기판과 LTHC 층 사이의 접착력을 개선시키는 기층을 사용한 결과 전사된 화상에서의 변형이 더 적을 수 있다. 예로서, 일부 경우에는, 예를 들어 공여체 매체의 화상 형성 중에 일어날 수 있는 LTHC 층의 박리 또는 분리를 감소시키거나 또는 제거하는 기층이 이용될 수 있다. 이것은 전사층의 전사된 부분에 의해 나타내어지는 물리적 변형의 양을 감소시킬 수 있다. 그러나, 다른 경우에 화상 형성 중에 층 사이 또는 층 중의 적어도 약간의 분리를 촉진시키는 기 층을 이용하는 것이, 예를 들면 화상 형성 중에 열 절연 기능을 제공할 수 있는 층 사이의 간격을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 화상 형성 중의 분리는 또한 화상 형성 중 LTHC 층의 가열에 의해 발생될 수 있는 가스의 방출을 위한 채널을 제공할 수도 있다. 그러한 채널을 제공하는 것은 더 적은 화상 형성 결함을 유도할 수 있다.
기층은 화상 형성 파장에서 실질적으로 투명할 수 있거나, 또는 화상 형성 복사선을 적어도 부분적으로 흡수하거나 또는 반사할 수도 있다. 기층에 의한 화상 형성 복사선의 감쇠 및(또는) 반사는 화상 형성 중에 발열을 제어하는데 이용될 수 있다.
기층은 열경화된 (가교된), 열경화성 (가교성) 또는 열가소성 중합체와 같은 공지된 많은 중합체, 예를 들면 아크릴레이트 (메타크릴레이트, 블렌드, 혼합물, 공중합체, 삼원공중합체, 사원공중합체, 올리고머, 마크로머 등을 포함), 폴리올 (폴리비닐 알코올을 포함), 에폭시 수지 (공중합체, 블렌드, 혼합물, 삼원공중합체, 사원공중합체, 올리고머, 마크로머 등을 포함), 실란, 실록산 (그의 모든 유형의 변형 포함), 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리(페닐렌 설피드), 폴리설폰, 페놀-포름알데히드 수지, 셀룰로오스 에테르 및 에스테르 (예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 등), 니트로셀룰로오스, 폴리우레탄, 폴리에스테르 (예를 들면, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리카보네이트, 폴리올레핀 중합체 (예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리클로로프렌, 폴리이소부틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루 오로에틸렌, 폴리(p-클로로스티렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌 등) 및 공중합체 (예를 들면, 폴리이소부텐-코-이소프렌 등), 중합성 활성 기의 혼합물을 포함하는 중합성 조성물 (예를 들면, 에폭시-실록산, 에폭시-실란, 아크릴로일-실란, 아크릴로일-실록산, 아크릴로일-에폭시 등), 페놀계 수지 (예를 들면, 노볼락 및 레졸 수지), 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴레이트, 니트로셀룰로오스, 폴리카보네이트, 및 그의 혼합물로 이루어질 수 있다. 기층은 단독 중합체 또는 공중합체 (제한하는 것은 아니지만 랜덤 공중합체, 그래프트 공중합체, 블록 공중합체 등을 포함함)를 포함할 수 있다.
기층은 코팅, 적층, 압출, 진공 또는 증착, 전기도금 등을 비롯한 임의의 적합한 수단에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 가교된 기층은 공여체 기판 상에 비가교된 물질을 코팅하고 그 코팅을 가교시킴으로써 형성될 수 있다. 별법으로, 가교된 하층은 초기에 형성되고 그후에 가교에 이어서 기판에 적층될 수 있다. 가교 결합은 복사선에 대한 노출 및(또는) 열 에너지 및(또는) 화학적 치료 (물, 산소 등)을 비롯한 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 일어날 수 있다.
기층의 두께는 전형적으로 통상의 접착 프라이머 및 박리층 코팅의 것 보다 크며, 바람직하게는 0.1 미크론 보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.5 미크론 보다 크고, 가장 바람직하게는 1 미크론 보다 크다. 일부 경우에, 무기 또는 금속 기층의 경우, 기층은 훨씬 더 얇을 수 있다. 예를 들면, 화상 형성 파장에서 적어도 부분적으로 반사성인 얇은 금속 기층은 공여체 소자가 전사층 면으로부터 조사되는 화상 형성 시스템에 유용할 수 있다. 다른 경우에, 기층은, 예를 들어 공여체 소자 에 기계적 지지체를 제공하기 위해 기층이 포함될 때 이들 범위 보다 훨씬 더 두꺼울 수 있다.
도 1을 다시 참고로 하면, LTHC 층 (114)은 조사 에너지를 열 전사 소자에 결합시키기 위해 본 발명의 열 물질 전달 소자 내에 포함될 수 있다. LTHC 층은 바람직하게는 입사 복사선 (예를 들면, 레이져 광)을 흡수하는 복사선 흡수재를 포함하며 입사 복사선의 적어도 일부를 열로 전환하여 열 전사 소자로부터의 전사층의 수용체로의 이동을 가능하게 한다.
일반적으로, LTHC 층 내의 복사선 흡수재(들)는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및(또는) 자외선 영역 내의 빛을 흡수하며 흡수된 복사선을 열로 전환한다. 복사선 흡수 물질은 전형적으로 선택된 화상 형성 복사선을 잘 흡수하므로 화상 형성 복사선의 파장에서 약 0.2 내지 3 이상의 광학 밀도를 갖는 LTHC 층을 제공한다. 광학 밀도는 층을 통해 투과된 빛의 강도와 층 위의 입사광의 강도의 비의 로그 (기준 10)의 절대치이다.
복사선 흡수 물질은 LTHC 층 전체에 균일하게 배치될 수 있거나 또는 비균질하게 분포될 수 있다. 예를 들면, 일괄 양도된 미국 특허 출원 제09/474,002호 (attorney docket number 54992USA9A, entitled: "Thermal Mass Transfer Donor Elements")에 기재된 바와 같이, 비균질 LTHC 층은 공여체 소자에서의 온도 프로파일을 제어하는데 이용될 수 있다. 이는 개선된 전사 특성 (예를 들면, 의도된 전사 패턴과 실제 전사 패턴 사이의 양호한 충실도)을 갖는 열 전사 소자를 발생시킬 수 있다.
적합한 복사선 흡수 물질은 예를 들면 염료 (예를 들면, 가시 염료, 자외 염료, 적외 염료, 형광 염료 및 복사 편광 염료), 안료, 금속, 금속 화합물, 금속 필름 및 기타 적합한 흡수 물질을 포함할 수 있다. 적합한 복사선 흡수재의 예는 카본 블랙, 금속 산화물 및 금속 황화물을 포함한다. 적합한 LTHC 층의 한 예는 카본 블랙과 같은 안료 및 유기 중합체와 같은 결합제를 포함할 수 있다. 또다른 적합한 LTHC 층은 금속 또는 박막으로서 형성된 금속/금속 산화물, 예를 들면 블랙 알루미늄 (즉, 흑색의 가시 외관을 갖는 부분적으로 산화된 알루미늄)을 포함한다. 금속성 및 금속 화합물 막은 예를 들면 스퍼터링 및 증발성 증착과 같은 기술에 의해 형성될 수 있다. 입상 코팅은 결합제 및 임의의 적합한 건조 또는 습윤 코팅 기술을 이용하여 형성될 수 있다. LTHC 층은 유사한 또는 상이한 물질을 함유하는 2개 이상의 LTHC 층을 통합함으로써 형성될 수도 있다. 예를 들면, LTHC 층은 결합제에 배치된 카본 블랙을 함유하는 코팅 상에 박층의 블랙 알루미늄을 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
LTHC 층 내에 복사선 흡수재로서 사용하기에 적합한 염료는 결합제 물질에 용해되거나, 또는 결합제 물질에 적어도 부분적으로 분산된 입상 형태로 존재할 수 있다. 분산된 입상의 복사선 흡수재가 사용될 때, 입자 크기는 적어도 일부 경우에는 약 10 ㎛ 이하일 수 있고 약 1 ㎛ 이하일 수 있다. 적합한 염료는 스펙트럼의 IR 영역에서 흡수하는 염료를 포함한다. 예를 들면, 글렌달 프로텍티브 테크놀로지스, 인크. (Glendal Protective Technologies, Inc.; Lakeland, Fla. 소재)에 의해 상품명 시아소르브 (CYASORB) IR-99, IR-126 및 IR-165로서 판매되는 IR 흡수 제가 사용될 수 있다. 특정 염료는 특정 결합제 및(또는) 코팅 용매 내의 용해도 및 그와의 상용성, 및 흡수 파장 범위와 같은 인자를 기준으로 선택될 수 있다.
색소성 물질은 LTHC 층에 복사선 흡수재로서 사용될 수도 있다. 적합한 안료의 예는 카본 블랙 및 흑연, 및 프탈로시아닌, 니켈 디티올렌 및 미국 특허 제5,166,024호 및 5,351,617호에 기재된 기타 안료를 포함한다. 추가로, 예를 들면 피라졸론 옐로우, 디아니시딘 레드 및 니켈 아조 옐로우의 구리 또는 크롬 착체를 기준으로 한 블랙 아조 안료가 유용할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄, 비스무스, 주석, 인듐, 아연, 티탄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 코발트, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 지르코늄, 철, 납 및 텔루륨과 같은 금속의 산화물 및 황화물을 비롯한 무기 안료가 사용될 수도 있다. 금속 붕화물, 탄화물, 질화물, 탄질화물, 청동 구조 산화물 및 청동족과 구조적으로 관련있는 산화물 (예를 들면, WO2.9)이 사용될 수도 있다.
금속 복사선 흡수재는 예를 들면, 미국 특허 제4,252,671호에 기재된 바와 같이 입자의 형태로, 또는 미국 특허 제5,256,506호에 기재된 바와 같이 필름으로서 사용될 수 있다. 적합한 금속은, 예를 들면 알루미늄, 비스무스, 주석, 인듐, 텔루륨 및 아연을 포함한다.
LTHC 층에 사용하기에 적합한 결합제는 필름 형성 중합체, 예를 들면 페놀성 수지 (예를 들면, 노볼락 및 레졸 수지), 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴레이트, 셀룰로오스 계 에테르 및 에스테르, 니트로셀룰로오스 및 폴리카르보네이트를 포함한다. 적합한 결합제는 중합 또는 가교된, 또는 중합 또는 가교될 수 있는 단량체, 올리고머, 또는 중합체를 포함할 수 있다. 광개시제와 같은 첨가제는 LTHC 결합제의 가교를 촉진시키기 위해 포함될 수 있다. 일부 실시태양에서, 결합제는 주로 선택적 중합체에 의한 가교성 단량체 및(또는) 올리고머의 코팅을 이용하여 형성된다.
열가소성 수지 (예를 들면, 중합체)의 혼입은, 적어도 일부 경우에는 LTHC 층의 성능 (예를 들면, 전사 특성 및(또는) 코팅 적합성)을 개선시킬 수 있다. 열가소성 수지는 공여체 기판에 대한 LTHC 층의 접착력을 개선시킬 수 있는 것으로 생각된다. 한 실시태양에서, 결합제는 25 내지 50 중량% (중량%를 계산할 때 용매를 제외함)의 열가소성 수지, 및 바람직하게는 30 내지 45 중량%의 열가소성 수지를 포함하지만, 더 적은 양의 열가소성 수지가 사용될 수 있다 (예를 들면, 1 내지 15 중량%). 열가소성 수지는 전형적으로 결합제의 다른 물질과 상용성 (즉, 단일상 배합물을 형성)이 되도록 선택된다. 적어도 일부 실시태양에서는, 9 내지 13 (cal/㎤)½, 바람직하게는 9.5 내지 12 (cal/㎤)½ 범위의 용해도 파라메터를 갖는 열가소성 수지가 결합제에 대해 선택된다. 적합한 열가소성 수지의 예는 폴리아크릴 수지, 스티렌-아크릴계 중합체 및 수지, 및 폴리비닐 부티랄을 포함한다.
통상의 코팅 조제, 예를 들면 계면활성제 및 분산제는 코팅 과정을 용이하게 하기 위해 첨가될 수 있다. LTHC 층은 업계에 공지된 각종 코팅 방법을 이용하여 공여체 기판 상에 코팅될 수 있다. 중합체 또는 유기 LTHC 층은, 적어도 일부 실 시태양에서 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 내지 7 ㎛의 두께로 코팅된다. 무기 LTHC 층은, 적어도 일부 실시태양에서 0.0005 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.001 ㎛ 내지 1 ㎛의 두께로 코팅된다.
도 1을 다시 참고로 하면, 선택적 중간층 (118)은 LTHC 층 (114)과 전사층 (116) 사이에 배치될 수 있다. 중간층은, 예를 들면 전사층의 전사된 부분의 손상 및 오염을 최소화하는데 사용될 수 있으며 또한 전사층의 전사된 부분 내의 변형을 감소시킬 수 있다. 중간층은 또한 열 전사 공여체 소자의 나머지에 대한 전사층의 접착력에 영향을 미칠 수 있다. 전형적으로, 중간층은 높은 내열성을 갖는다. 바람직하게는, 중간층은 화상 형성 조건 하에서, 상세하게는 전사된 화상을 비기능적인 것으로 만드는 정도까지 변형되거나 또는 화학적으로 분해되지 않는다. 중간층은 전형적으로 전사 과정 중에 LTHC 층과 접촉된 채로 남아있으며 실질적으로 전사층과 함께 전사되지 않는다.
적합한 중간층은 예를 들면, 중합체 필름, 금속 층 (예를 들면, 증착된 금속 층), 무기 층 (예를 들면, 졸-겔 증착된 층 및 무기 산화물의 증착된 층 (예를 들면, 실리카, 티타니아 및 다른 금속 산화물), 및 유기/무기 복합물질 층을 포함한다. 중간층 물질로서 적합한 유기 물질은 열경화성 및 열가소성 물질 둘다를 포함한다. 적합한 열경화성 물질은, 제한되는 것은 아니지만 가교된 또는 가교성 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르, 에폭시 및 폴리우레탄을 포함한, 열, 복사선 또는 화학적 처리에 의해 가교될 수 있는 수지를 포함한다. 열경화성 물질은 예를 들면 열가소성 전구체로서 LTHC 층 상에 코팅되고, 이후에 가교 되어 가교된 중간층을 형성할 수 있다.
적합한 열가소성 물질은 예를 들면, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리에스테르 및 폴리이미드를 포함한다. 이들 열가소성 유기 물질은 통상의 코팅 기술 (예를 들면, 용매 코팅, 분무 코팅 또는 압출 코팅)을 통해 가해질 수 있다. 전형적으로, 중간층에 사용하기에 적합한 열가소성 물질의 유리 전이 온도 (Tg)는 25 ℃ 이상, 바람직하게는 50 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 150 ℃ 이상이다. 일부 실시태양에서, 중간층은 화상 형성 중에 전사층 내의 온도 보다 더 높은 Tg를 갖는 열가소성 물질을 포함한다. 중간층은 화상 형성 복사선 파장에서 투과성, 흡수성, 반사성, 또는 그의 일부의 조합일 수 있다.
중간층 물질로서 적합한 무기 물질은 예를 들면, 화상 형성 광 파장에서 고도로 투과성 또는 반사성인 물질을 비롯한, 금속, 금속 산화물, 금속 황화물, 및 무기 탄소 코팅물을 포함한다. 이들 물질은 통상의 기술 (예를 들면, 진공 스퍼터링, 진공 증발 또는 플라즈마 젯 증착)을 통해 광열 전환층에 가해질 수 있다.
중간층은 많은 이점을 제공할 수 있다. 중간층은 광열 전환층으로부터의 물질의 전사에 대한 배리어일 수 있다. 그것은 또한 전사층 내의 온도를 조절하여 열불안정성 물질이 전사될 수 있게 한다. 예를 들면, 중간층은 LTHC 층 내의 온도에 대하여 중간층과 전사층 사이의 계면에서의 온도를 제어하기 위해 열 확산제로서 작용할 수 있다. 이는 전사된 층의 품질 (예를 들면, 표면 조도, 연부 조도 등)을 개선시킬 수 있다. 중간층의 존재는 또한 전사된 물질이 개선된 플라스틱 메모리를 갖게 할 수 있다.
중간층은 예를 들면 광개시제, 계면활성제, 안료, 가소제 및 코팅 조제를 포함한 첨가제를 함유할 수 있다. 중간층의 두께는, 예를 들면 중간층의 물질, LTHC 층의 물질 및 특성, 전사층의 물질 및 특성, 화상 형성 복사선의 파장 및 화상 형성 복사선에 대한 열 전사 소자의 노출 기간과 같은 인자에 좌우될 수 있다. 중합체 중간층의 경우, 중간층의 두께는 전형적으로 0.05 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 무기 중간층 (예를 들면, 금속 또는 금속 화합물 중간층)의 경우, 중간층의 두께는 전형적으로 0.005 ㎛ 내지 10 ㎛이다.
도 1에 대해서 다시 보면, 열 전사층 (116)은 본 발명의 열 물질 전달 공여체 소자에 포함된다. 전사층 (116)은, 공여체 소자가 직접 가열에 대해 또는 LTHC 층에 의해 흡수되고 열로 전환될 수 있는 화상 형성 복사선에 대해 노출될 때 임의의 적합한 전사 메카니즘에 의해 통합적으로 또는 부분적으로 선택적으로 전사될 수 있는, 결합제가 존재하거나 또는 존재하지 않는 하나 이상의 층에 배치된 적합한 물질(들)을 포함할 수 있다.
특별하게는, 본 발명은 LEP 및 첨가제의 블렌드를 포함하는 전사층을 예측한다. 첨가제는 LEP 물질의 열 전사를 촉진시키도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 첨가제의 존재는 LEP 내의 응집 에너지를 감소시킬 수 있으므로, 그것이 더 높은 충실도로 패턴식 전사되도록 한다. 더 높은 충실도의 패턴식 전사는 열 전사 공여체 소자로부터 수용체로 실제로 전사되는 물질의 패턴이 의도된 전사 패턴과 더욱 밀접하게 어울리는 것을 의미한다. 첨가제는 또한 특히 LEP 블렌드가 열 전사 공여체 소자의 최외각 층일 때 열 전사 시에 수용체에 대한 LEP의 접착력을 개선시킬 수도 있다.
첨가제의 선택은 일반적으로 블렌드 내의 LEP 물질의 선택에 좌우된다. 첫번째 고려 사항으로서, 첨가제 및 LEP는 상용성이어야 한다. 바람직하게는, 첨가제 및 LEP는 둘다 공여체를 제조할 때 공여체 소자 상에 블렌드를 코팅하는데 사용되는 용매에 가용성이고, 블렌드는 주조되거나 또는 코팅될 때 균일한 필름을 형성할 수 있다. 일부 경우에, 첨가제 물질은 블렌딩될 때 LEP 물질 내에 도메인을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, LEP 내의 첨가제의 미세 도메인의 형성은 방출층이 균일한 전자 및 방출 특성을 나타내도록 하면서 고 충실도의 열 전사를 하기에 충분하게 층내 응집 강도를 감소시킬 수 있다. 블렌드 물질을 선택할 때의 다른 고려 사항은 블렌드 내의 첨가제 (및 기타 선택적 물질)에 대한 LEP의 상대적인 양, 블렌드 내의 첨가제로서 활성 물질을 사용하는지의 여부, 첨가제가 LEP의 전자 및(또는) 방출 특성에 어떻게 영향을 미치는 지 등을 포함한다.
LEP 및 적합한 첨가제의 블렌드의 예는 동일한 LEP 물질의 올리고머와 블렌딩된 LEP; 불활성 중합체와 블렌딩된 LEP (예를 들면, 폴리스티렌과 블렌딩된 폴리플루오렌 LEP); 다른 LEP, 전도성 중합체 등과 같은 활성 중합체와 블렌딩된 LEP; 활성 유기 소분자 물질과 블렌딩된 LEP; 적합한 첨가제와 블렌딩된 분자 도핑된 LEP; 적합한 첨가제와 블렌딩된 형광 염료 분산된 LEP; 적합한 첨가제와 블렌딩된 LEP의 공중합체; 적합한 첨가제와 블렌딩된 활성 팬던트 기를 가진 골격 중합체를 포함하는 LEP 등을 포함한다.
LEP 블렌드와 조합된 또는 그 외의, 다른 열 물질 전달 공여체 소자로부터 선택적으로 패턴화될 수 있는 다른 전사층의 예는 착색제 (예를 들면, 결합제에 분산된 안료 및(또는) 염료), 편광체, 액정 물질, 입자, 절연 물질, 전도성 물질, 전하 수송 물질, 전하 주입 물질, 방출 물질 (예를 들면, 인, 유기 전기발광 물질 등), 소수성 물질 (예를 들면, 잉크 젯 수용체에 대한 분할 배열), 친수성 물질, 다층 스택 (예를 들면, 유기 전기발광 디바이스와 같은 다층 디바이스 구조에 적합한 층), 마이크로구조 또는 나노구조 층, 포토레지스트, 금속, 중합체, 접착제, 결합제 및 기타 적합한 물질 또는 물질의 조합을 포함한다. 이들 및 다른 전사층은 다음 문헌: 미국 특허 제6,114,088호; 5,998,085호; 5,725,989호; 5,710,097호; 5,693,446호; 5,691,098호; 5,685,939호 및 5,521,035호; 국제 공보 WO 97/15173호, WO 99/46961호 및 WO 00/41893호에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 열 물질 전달은 사진평판법을 기초로 하는 패턴화 기술에 대해서 또한 사진평판법 패턴화에 적합하지 않은 물질에 대해서 보다 더 적은 가공 단계를 이용하여 정밀성 및 정확성을 갖고 하나 이상의 물질 (예를 들면, 발광 중합체)를 수용체 상에 패턴화하기 위해 수행될 수 있으며, 따라서 고해상도 디스플레이 제조와 같은 용도에 특히 유용할 수 있다. 그와 같이, LEP 블렌드를 포함하는 전사층은 수용체로의 선택적인 열 전사 시에 전사된 물질이 OLED의 방출층을 포함한 하나 이상의 층을 형성하도록 제조될 수 있다. 다중 OLED는 단색, 다색 또는 완전 색인 분할형 또는 특이한 디스플레이를 제조하기 위해 순차적으로 (하나 이상 의 공여체 소자로부터) 또는 동시에 수용체 상에 패턴화될 수 있다.
특히 적합한 실시태양에서, 전사층은 OLED 디스플레이와 같은 방출 디스플레이에 유용한 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전사층은 LEP 및 첨가제의 블렌드와 함께, 유기 소분자 광 방출제, 유기 전하 수송 또는 전하 주입 물질, 및 다른 유기 전도성 또는 반전도성 물질을 포함할 수 있다. 방출 디스플레이 및 디바이스 용도의 경우 공여체 시트로부터의 물질의 수용체로의 열 전사는 미국 특허 제6,114,088호 및 5,998,085호 및 국제 공보 00/41893호에 개시되어 있다.
적어도 일부의 경우에, OLED는 음극과 양극 사이에 끼워진 하나 이상의 적합한 유기 물질의 박층 또는 층들을 포함한다. 전자는 음극으로부터 유기 층(들)에 주입되고 정공은 양극으로부터 유기 층(들)에 주입된다. 주입된 전하가 반대로 하전된 전극을 향해 이동할 때, 그들은 재결합하여 전형적으로 엑시톤으로 불리우는 전자-정공 쌍을 형성할 수 있다. 이들 엑시톤, 또는 여기 상태 종은 그들이 기저 상태로 다시 붕괴될 때 빛 형태의 에너지를 방출할 수 있다 (예를 들면, T. Tsutsui, MRS Bulletin, 22, pp. 39-45 (1997) 참조). OLED에 유용한 물질은 문헌 [J.L. Segura, "The Chemistry of Electroluminescent Organic Materials", Acta Polym., 49, pp. 319-344 (1998) and by A. Kraft et al., "Electroluminescent Conjugated Polymers - Seeing Polymers in a New Light", Angew. Chem. Int. Ed., 37, pp. 402-428 (1998)]에 개시되어 있다.
OLED 구조의 예시적인 예는 전하 운반 및(또는) 방출 종이 중합체 매트릭스에 분산된 분자적으로 분산된 중합체 디바이스 (J. Kido "Organic Electroluminescent devices Based on Polymeric Materials", Trends in Polymer Science, 2, pp. 350-355 (1994) 참조), 폴리페닐렌 비닐렌과 같은 중합체 층이 전하 운반 및 방출 종으로서 작용하는 공액 중합체 디바이스 (J.J. M. Halls et al., Thin Solid Films, 276, pp. 13-20 (1996) 참조), 증착된 소분자 헤테로구조 디바이스 (미국 특허 제5,061,569호 및 C.H. Chen et al., "Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials", Macromolecular Symposia, 125, pp. 1-48 (1997) 참조), 발광 전기화학 전지 (Q. Pei et al., J. Amer. Chem. Soc., 118, pp. 3922-3929 (1996) 참조) 및 다중 파장의 빛을 발출할 수 있는 수직 스택의 유기 발광 다이오드 (미국 특허 제5,707,745호 및 Z. Shen et al., Science, 276, pp. 2009-2011 (1997) 참조)를 포함한다.
공여체 소자는 가장 전형적으로는 공여체 소자의 최외각 층으로서 전사층 상에 코팅된 접착제 또는 정착제의 층으로서 제공되는 선택적 전사 보조층을 포함할 수도 있다. 전사 보조층은, 특히 화상 형성 후에 수용체 기판으로부터 공여체의 분리 중에 전사층의 완전한 전사를 촉진시키는 작용을 할 수 있다. 예시적인 전사 보조층은 ICI 아크릴릭스에 의해 상품명 엘바사이트 (Elvacite) (예를 들면, 엘바사이트 2776)로서 판매되는 수지류와 같은, 실온에서 약점착성이거나 또는 비점착성인 무색의 투명한 물질을 포함한다. 전사 보조층은 화상 형성 레이져 또는 광원과 동일한 주파수의 빛을 흡수하는 복사선 흡수재를 함유할 수도 있다. 전사 보조층은 수용체 상에 임의로 배치될 수도 있다.
수용체 기판은 제한되는 것은 아니지만, 유리, 투명 필름, 반사 필름, 금속, 반도체, 각종 용지 및 플라스틱을 포함하는 특정 용도에 적합한 품목일 수 있다. 예를 들면, 수용체 기판은 디스플레이 용도에 적합한 임의 유형의 기판 또는 디스플레이 소자일 수 있다. 액정 디스플레이 또는 방출 디스플레이와 같은 디스플레이에 사용하기에 적합한 수용체 기판은 가시광에 대해 실질적으로 투과형인 경질 또는 연질 기판을 포함한다. 적합한 경질 수용체의 예는 산화 인듐 주석으로 코팅되거나 또는 패턴화되고(되거나) 저온 폴리규소 (LTPS) 또는 유기 트랜지스터를 비롯한 다른 트랜지스터 구조와 회로 형성된 유리 및 경질 플라스틱을 포함한다. 적합한 연질 기판은 실질적으로 투명하고 투과형인 중합체 필름, 반사형 필름, 반투과형 필름, 편광 필름, 다층 광학 필름 등을 포함한다. 연질 기판은 또한 전극 물질 또는 트랜지스터로 코팅 또는 패턴화될 수 있다. 적합한 중합체 기판은 폴리에스테르 염기 (예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리비닐 수지 (예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐 아세탈 등), 셀룰로오스 에스테르 염기 (예를 들면, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트) 및 지지체로서 사용되는 다른 통상의 중합체 필름을 포함한다. 플라스틱 기판 상에 OLED를 제조하는 경우에, 유기 발광 디바이스 및 그의 전극을 불필요한 정도의 물, 산소 등에 대한 노출로부터 보호하기 위해 플라스틱 기판의 한면 또는 양면 상에 배리어 필름 또는 코팅을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
수용체 기판은 전극, 트랜지스터, 축전기, 절연체 리브, 스페이서, 칼라 필터, 흑격막 및 전자 디스플레이 또는 다른 디바이스에 유용한 다른 소자 중 하나 이상으로 미리 패턴화될 수 있다.
활성 프라이머 층은 또한 물질의 전사를 용이하게 하기 위해 열 전사 작업 중에 공여체와 수용체 사이에 배치될 수도 있다. 활성 프라이머의 개념은 일괄 양도되고 동시 출원된 미국 특허 출원 제09/662,845호 (attorney docket no. 55989USA5A.002 entitled "Electronically Active Primer Layers for Thermal Patterning of Materials for Electronic Devices")에 개시되어 있다. 활성 프라이머는 선택적인 열 물질 전달 중에 접착력 또는 다른 전사 특성을 증진시키고 디바이스 기능성을 유지하는 물질을 포함한다. 실제로, 활성 프라이머 층은 공여체 시트의 전사층 상에, 수용체 상에, 또는 둘다에 코팅될 수 있다. 또한, 활성 프라이머 층은 공여체 또는 수용체 상에 단일 연속 층을 형성하도록 코팅될 수 있거나, 또는 활성 프라이머 층은 공여체 또는 수용체 상에 패턴화될 수 있다. 활성 프라이머 층은 사진평판법, 스크린 인쇄, 선택적인 열 전사, 마스크를 통한 증착 등을 비롯한 임의의 적합한 기술에 의해 패턴화될 수 있다. 패턴화된 활성 프라이머 층을 사용할 때, 전사층이 선택적으로 열 전사될 면에서만 수용체 상에 직접 활성 프라이머를 패턴화하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 LEP 블렌드의 전사 중에 활성 프라이머 층을 사용할 때, 활성 프라이머에 포함된 하나 이상의 물질을 LEP 블렌드에 포함된 하나 이상의 물질과 어울리게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 유형의 물질 어울림은 전사 후에 LEP 블렌드 층과 활성 프라이머 층 사이에 형성된 계면의 질을 개선시킬 수 있다.
LEP 블렌드의 전사 후에, 다른 디바이스 층은 증착 및(또는) 패턴화될 수 있 다. 그러한 다른 디바이스 층은 전하 수송 물질, 음극 층 등을 포함할 수 있다. 절연체 리브는 또한 예를 들면 공통 음극의 증착 전에 인접 디바이스를 전기적으로 절연시키기 위해, 방출층의 전사 후에 패턴화될 수도 있다. 이들 및 그러한 다른 층의 패턴화는 사진평판법, 열 전사, 마스크를 통한 증착 등을 비롯한 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. OLED의 경우, 패턴화된 디바이스가 민감할 수 있는 환경에서 물, 산소 및 다른 소자에 대한 배리어를 형성하는 하나 이상의 층으로 최종 디바이스를 코팅하여 디바이스를 둘러싸는 것이 바람직할 수 있다.
다음 실시예는 OLED를 제조하는데 사용될 수 있는 열 전사 공여체 시트 내에서의 전사층으로서의 LEP 블렌드의 용도를 예시한다.
실시예 1: PEDT/PSS 완충층을 가진 수용체의 제조
PEDT/PSS 완충층을 가진 수용체 기판을 다음 방식으로 제조하였다.
산화 인듐 주석 (ITO) 스트립핑된 기판을 탈이온수 중의 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술폰산) (PEDT/PSS) (99.5:0.5 물 대 PEDT/PSS, 중량 기준)로 이루어진 완충 용액과 함께 2000 rpm으로 스핀 코팅하였다. PEDT/PSS 완충 물질은 바이엘 코포레이션으로부터 상품명 베이트론 P 4083으로 시판되는 PEDT/PSS였다. PEDT/PSS 코팅된 기판을 공기 중 열판 상에서 110 ℃에서 5분 동안 가열하였다. PEDT/PSS 코팅은 OLED 내에서 정공 주입 완충층으로서 작용하였다.
실시예 2: 활성 프라이머 층을 가진 수용체의 제조
활성 프라이머 층을 가진 수용체 기판을 다음 방식으로 제조하였다.
산화 인듐 주석 (ITO) 스트립핑된 기판을 탈이온수 중의 PEDT/PSS (70:30 물 대 PEDT/PSS, 중량 기준)로 이루어진 완충 용액과 함께 2000 rpm으로 스핀 코팅하였다. PEDT/PSS 코팅된 기판을 공기 중 열판 상에서 110 ℃에서 5분 동안 가열하였다. PEDT/PSS 코팅은 패턴화된 OLED 내에서 정공 주입 완충층으로서 작용하였다 (실시예 7 참조). 그후에, 활성 프라이머 층을 PEDT/PSS 코팅 상에 코팅하였다. 활성 프라이머 층은 폴리스티렌 (50,000 MW, 폴리사이언스 (Polysciences)로부터 시판됨) 중의 비스(3-메틸페닐)N,N'-디메틸벤지딘 (TPD)의 1:1 분산액이었다. TPD는 알드리치 케미칼 캄파니 (Aldrich Chemical Company; Milwaukee, WI 소재)로부터 구입하였다. 사용된 폴리스티렌은 50,000 분자량을 가졌으며 폴리사이언스 (Polysciences; Warrington, PA 소재)로부터 구입하였다. 활성 프라이머를 1.5% 중량 대 부피 톨루엔 용액으로부터 PEDT/PSS 층 상에 스핀 코팅하였다.
실시예 3 (비교예): PPV 전사층을 가진 공여체 시트의 제조
발광 중합체 전사층을 가진 열 전사 공여체 시트를 다음 방식으로 제조하였다.
표 I에 나타낸 LTHC 용액을 0.1 ㎜ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름 기판 상에 코팅하였다. 코팅을 선 인치 당 150 나선형 셀이 있는 마이크로그라비아 롤을 이용하는, 야스이 세이키 랩 코터 (Yasui Seiki Lab Coater), 모델 CAG-150을 이용하여 행하였다. LTHC 코팅을 80 ℃에서 인-라인 건조하고 자외선 (UV) 하에서 경화시켰다.
LTHC 코팅 용액
성분 상품명 중량부
카본 블랙 안료 레이벤 (Raven) 760 울트라(1) 3.88
폴리비닐 부티랄 수지 부트바르 (Butvar) B-98(2) 0.69
아크릴계 수지 존크릴 (Joncryl) 67(3) 2.07
분산제 디스퍼바이크 (Disperbyk) 161(4) 0.34
계면활성제 FC-430(5) 0.01
에폭시 노볼락 아크릴레이트 에베크릴 (Ebecryl) 629(6) 13.18
아크릴 수지 엘바사이트 (Elvacite) 2669(7) 8.79
2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-(4-(모르폴리닐) 페닐)부타논 이르가큐어 (Irgacure) 369(8) 0.89
1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤 이르가큐어 (Irgacure) 184(8) 0.13
2-부타논 43.75
1,2-프로판디올 모노메틸 에테르 아세테이트 26.25
(1) 콜럼비안 케미칼 코. (Columbian Chemicals Co.; Atlanta, GA)로부터 시판됨. (2) 솔루티아 인크. (Solutia Inc.; St. Louis, MO)로부터 시판됨. (3) 에스. 씨. 죤슨 앤 썬, 인크. (S.C. Johnson & Son, Inc.; Racine, WI)로부터 시판됨. (4) 바이크-케미 유에스에이 (Byk-Chemie USA; Wallingford, CT)로부터 시판됨. (5) 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 코. (Minnesota Mining and Manufacturing Co.; St. Paul, MN)로부터 시판됨. (6) 유씨비 래드큐어 인크. (UCB Radcure Inc.; N. Augusta, SC)로부터 시판됨. (7) 아이씨아이 아크릴릭스 인크. (ICI Acrylics Inc.; Memphis, TN)로부터 시판됨. (8) 시바-가이기 코프. (Ciba-Geigy Corp,; Tarrytown, NY)로부터 시판됨.

다음에, 표 II에 나타낸 중간층을 선 인치 당 180 나선형 셀을 가진 마이크로그라비아 롤이 있는, 야스이 세이키 랩 코터 (Yasui Seiki Lab Coater), 모델 CAG-150을 이용하는 로토그라비아 코팅 방법에 의해 경화된 LTHC 층 상에 코팅하였다. 이 코팅을 60 ℃에서 인-라인 건조하고 UV 경화시켰다.
중간층 코팅 용액
성분 중량부
SR 351 HP (트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 에스테르 (사르토머 (Sartomer; Exton, PA 소재)로부터 시판됨) 14.85
부트바르 B-98 0.93
존크릴 67 2.78
이르가큐어 369 1.25
이르가큐어 184 0.19
2-부타논 48.00
1-메톡시-2-프로판올 32.00

다음에, PPV 발광 중합체를 경화된 중간층 상에 0.9% 중량 대 부피 톨루엔 용액으로부터 스핀 코팅하였다. PPV는 코비온 오르가닉 세미콘덕터스 게엠베하 (Covion Organic Semiconductors GmbH; Frankfurt, Germany)로부터 코비온 피디와이 (COVION PDY) 132로서 시판되는 것이다.
실시예 4: PPV/폴리스티렌 블렌드 전사층을 가진 공여체 시트의 제조
발광 중합체 블렌드 전사층을 가진 열 전사 공여체 시트를 다음 방식으로 제조하였다.
LTHC 용액을 실시예 3에서와 같이 0.1 ㎜ 두께의 PET 필름 기판 상에 코팅하였다. 다음에, 중간층을 실시예 3에서와 같이 경화된 LTHC 층 상에 코팅하였다. 다음에, PPV 발광 중합체 및 폴리스티렌의 1:1 (중량 기준) 블렌드를 경화된 중간층 상에 0.5% 중량 대 부피 톨루엔 용액으로부터 스핀 코팅하였다. PPV는 코비온 오르가닉 세미콘덕터스 게엠베하 (Covion Organic Semiconductors GmbH; Frankfurt, Germany)로부터 코비온 피디와이 132로서 시판되는 것이다. 사용된 폴리스티렌은 50,000 분자량을 가졌으며 폴리사이언스 (Polysciences; Warrington, PA 소재)로부터 구입하였다.
실시예 5: 수용체 상으로의 PPV 및 PPV/폴리스티렌 블렌드의 열 화상 형성
실시예 3 및 4에서 제조된 PPV 및 PPV 블렌드 공여체 소자를 다음 방식으로 수용체 상에 패턴을 열 전사하는데 사용하였다.
PPV 및 PPV 블렌드 전사층을 수용체 상에 화상 형성하기 위해, 실시예 3 및 4에서 제조된 공여체 시트를 실시예 1 및 2에서 제조된 수용체 기판과 접촉하게 되었다. 따라서, 4가지의 조합이 있었다: 실시예 1의 완충재 수용체 상의 실시예 3의 PPV 공여체, 실시예 2의 활성 프라이머 수용체 상의 실시예 3의 PPV 공여체, 실시예 1의 완충재 수용체 상의 실시예 4의 PPV 블렌드 공여체 및 실시예 2의 활성 프라이머 수용체 상의 실시예 4의 PPV 블렌드 공여체,
각 경우에, 각각의 공여체의 전사층은 해당하는 수용체의 완충층 또는 활성 프라이머 층과 접촉하였다. 다음에, 공여체를 2개의 단일 모드 Nd:YAG 레이져를 이용하여 화상 형성하였다. 합해진 레이져 빔을 근-텔레센트릭 형태의 일부로서 f-테타 스캔 렌즈를 사용하여 화상 면 상에 집중하도록 하여 선형 검류계 시스템을 사용하여 스캐닝을 하였다. 레이져 에너지 밀도는 0.55 J/㎠이었다. 1/e2 강도로 측정된 레이져 스팟 크기는 30 미크론 x 350 미크론이었다. 화상 면에서 측정된 선형 레이져 스팟 속도는 초 당 10 내지 30 m로 조정가능하였다. 레이져 스팟은 약 100 ㎛ 진폭을 갖고 주요 배치 방향에 대해 수직이었다. 전사층은 수용체 기판 상에 선으로서 전사되었고, 목적하는 선들의 폭은 약 90 ㎛였다.
전사층은 수용체 기판 상의 ITO 스트립과 중첩된 일련의 선들로 전사되었다. 화상 형성 결과는 표 III에 나타내었다.
PPV 및 PPV 블렌드에 대한 화상 형성 결과
공여체 유형 (전사층) 수용체 (수용체 코팅) 결과
실시예 3 (PPV) 실시예 1 (완충재 만) 전사되지 없음
실시예 4 (PPV 블렌드) 실시예 1 (완충재 만) 거의 전사되지 않음
실시예 3 (PPV) 실시예 2 (완충재 + 활성 프라이머) 양호한 충실도의 전사
실시예 4 (PPV 블렌드) 실시예 2 (완충재 + 활성 프라이머) 최고 충실도의 전사

표 III에 보고된 화상 형성 결과는 PPV/폴리스티렌 블렌드를 사용한 활성 프라이머 층을 포함한 수용체 상으로의 전사가 순수한 PPV의 활성 프라이머 기판 상으로의 전사에 비해 개선되었음을 나타낸다. 활성 프라이머 기판 상에 순수한 PPV를 사용하여 양호한 충실도의 전사가 이루어진 반면, 활성 프라이머 기판 상에 PPV 블렌드를 사용하여 최고 충실도의 전사가 이루어졌다. 활성 프라이머 층이 없는 수용체 상으로의 전사 품질에 대한 순수한 PPV와 PPV 블렌드의 차이는 적은 것으로 결론지어졌다.
실시예 6: PF 및 PF/폴리스티렌 블렌드의 열 화상 형성
각각의 공여체 소자의 전사층이 발광 폴리플루오렌 (PF) 및 PF/폴리스티렌의 1:1 (중량 기준) 블렌드의 희석 용액을 코팅하여 만들어진 것을 제외하고는, 공여체 시트 및 수용체를 실시예 1 내지 5에 기재된 절차와 동일한 방식으로 제조하고 화상 형성하였다. 실시예 5에 논의된 4가지 경우에 대한 화상 형성 결과는 표 IV에 나타내었다.
PF 및 PF 블렌드에 대한 화상 형성 결과
공여체 전사층 수용체 (수용체 코팅) 결과
PF 실시예 1 (완충재 만) 전사되지 않음
PF 블렌드 실시예 1 (완충재 만) 높은 충실도의 전사
PF 실시예 2 (완충재 + 활성 프라이머) 불량한 전사 (블록킹)
PF 블렌드 실시예 2 (완충재 + 활성 프라이머) 최고 충실도의 전사

표 IV에 보고된 화상 형성 결과는 각 수용체 유형 (활성 프라이머 또는 완충재 만)에 대해서, PF 블렌드가 순수한 PF에 비해 상당히 개선된 전사를 나타내었음을 입증한다. 완충재 만의 수용체에 대해서, PF 블렌드가 높은 충실도의 전사를 나타낸 반면 순수한 PF는 전사되지 않음을 나타내었다. 활성 프라이머 수용체 상에서, PF 블렌드는 매우 높은 충실도의 전사를 나타낸 반면, 순수한 PF는 불량한 충실도의 전사를 나타내었다. 활성 프라이머 수용체 상에 순수한 PF에 의해 나타내어지는 불량한 전사 유형은 "블록킹"으로서 불리우며, 수용체의 의도된 면 뿐만 아니라 의도되지 않은 면으로 전사된 전사층의 의미있는 양으로서 설명될 수 있다.
실시예 7: OLED의 제조
OLED를 다음 방식으로 제조하였다. OLED를 제조하기 위하여, 실시예 2의 활성 프라이머 수용체는 실시예 5에 기재된 바와 같이 실시예 4의 PPV 블렌드 공여체 소자를 사용하여 화상 형성되었다.
절연 리브는 전사된 PPV/폴리스티렌 블렌드 선의 위에 그의 각각의 사이에 위치된 스트립으로서 패턴화되었다. 고도로 충전된 열경화성 중합체 배합을 절연 리브에 대해 사용하였다. 약 1.6 미크론 높이의 리브가 레이져 열 전사 방법을 이용하여 패턴화되었다. 전사된 리브는 각 면 상에서 약 10 미크론까지 PPV/폴리스 티렌 선을 중첩하였다. 다음에, 400 Å 두께의 칼슘 코팅이 절연 리브 및 PPV 스트립 상에 증착되었다. 다음에는, 4000 Å 두께의 알루미늄 코팅이 칼슘 코팅 상에 증착되었다. 칼슘/알루미늄 구조는 OLED에서 이중층 음극으로서 작용하였다. 절연 리브는 OLED 디바이스 사이에 전기적 절연을 유지한다. 그 결과 유리 수용체 상에 일련의 패턴화된 OLED가 형성되었으며, 각 OLED는 ITO 양극, PEDT/PSS 완충층, 정공 수송층 및 전사 보조층으로서 기능화된 활성 프라이머 층, 발광 중합체 (PPV) 블렌드 층 및 OLED 사이에 위치된 절연 리브에 의해 절연된 공통 이중층 음극을 포함한다. 양극 및 음극에 대해 바이어스 전압을 인가하였을 때, 패턴화된 OLED 각각으로부터 밝은 황색의 전기발광이 관찰되었다.
본 발명은 상기한 특정 실시예에 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 첨부된 청구의 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 모든 면을 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명이 적용될 수 있는 각종 변형, 동등한 방법 및 많은 구조는 본 명세서의 검토시에 본 발명이 속하는 업계의 숙련인에게 쉽게 명확해질 것이다.






Claims (23)

  1. 기판; 및
    공여체 소자로부터 선택적으로 열 전사될 수 있는 전사층
    을 포함하며, 전사층이 발광 중합체 및 전사층의 높은 충실도의 열 전사를 촉진시키도록 선택된, 발광 중합체 내에 도메인을 형성하는 첨가제의 블렌드를 포함하며, 블렌드가 유기 전기발광 디바이스의 방출층을 형성할 수 있는 것임을 특징으로 하는 열 전사 공여체 소자.
  2. 기판, 및 발광 중합체와 이 발광 중합체 내에 도메인을 형성하는 첨가제의 블렌드를 포함하는 전사층을 포함하며, 첨가제가 전사층의 높은 충실도의 열 전사를 촉진시키도록 선택되며, 블렌드가 유기 전기발광 디바이스의 방출층을 형성할 수 있는 것인 열 전사 공여체 소자를 제공하는 단계;
    공여체 소자와 수용체 기판을 근접하게 하는 단계; 및
    공여체로부터의 전사층의 일부를 수용체로 선택적으로 열 전사하는 단계
    를 포함하는 발광 중합체를 패턴화하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 베이스 기판과 전사층 사이에 배치된 광열 전환층을 더 포함하고, 광열 전환층과 전사층 사이에 배치된 중간층을 더 포함하는 공여체 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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