KR101058117B1 - 박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이를 이용한 유기 발광 장치와, 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이를 이용한 유기 발광 장치와, 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 기판 상에 서로 대향되게 패턴화된 제 1 전극과, 제 2 전극; 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 형성된 복수의 유기막;을 포함하되, 유기막은 적어도 복수개의 스트라이프형의 유기막과, 하나의 불연속적인 도트형의 유기막을 포함하는 것으로서, 적색, 녹색, 및 청색의 유기막을 컴팩트하게 배열할 수 있으므로, 고해상도의 소형 제품의 제작이 가능하다.
Description
본 발명은 유기 발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형화 제품에서 고해상도를 실현할 수 있고, 제조 공정이 단순한 박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이를 이용한 유기 발광 장치와, 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 디스플레이 장치들중 유기 발광 장치는 시야각이 넓고, 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 장치는 애노우드와 캐소우드에 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 애노우드와 캐소우드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조이다. 그러나, 상기한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 이용하고 있다.
한편, 유기 발광 장치의 전극들과, 발광층을 포함한 중간층은 여러 가지 방법에 의하여 형성시킬 수 있는데, 이중 하나의 방법이 증착법이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 장치를 제조하기 위해서는 기판 상에 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask, FMM)를 정렬하고, 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성한다.
파인 메탈 마스크를 이용하여 패턴을 형성시키는 방법에 있어서, 마스크의 두께와 간격은 형성시키고자 하는 패턴의 위치나, 형상 결정 및 해상도에 밀접한 관계가 있다. 그러나, 종래의 스트라이프형이나, 도트형의 패턴을 가지는 마스크를 이용하는 경우, 고해상도의 소형의 제품을 제조하기 위해서는 패턴의 간격과 개구 영역이 작아야 하는데, 이에 대응하는 파인 메탈 마스크의 제조가 용이하지 않다.
예컨대, 스트라이프형의 적, 녹, 청색의 픽셀을 구성하는 경우, 3인치 VGA 제품에 대하여 픽셀간 피치는 대략 32 마이크로미터인데, 20 마이크로미터의 화소 정의막의 폭을 고려시 개구된 영역은 12 마이크로미터가 되는데, 상기와 같은 수치는 파인 메탈 마스크의 제조 한계에 근접하다.
더욱이, 발광층의 소재 특성상, 적, 녹, 청색 발광층의 발광 효율이 서로 달라서 발광 영역의 비율이 달라져야 하므로, 이로 인하여 적, 청색의 발광 영역이 녹색 발광 영역보다 수배 넓게 형성시켜야 하므로, 소형의 VGA 제품을 제조하기가 용이하지 않다.
본 발명은 마스크의 패턴 형상을 달리하는 것에 의하여 소형화 제품에서 고해상도를 구현할 수 있는 박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이를 이용한 유기 발광 장치와, 이의 제조 방법을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착용 마스크 어셈블리를 이용한 유기 발광 장치는,
기판 상에 서로 대향되게 패턴화된 제 1 전극과, 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 형성된 복수의 유기막;을 포함하되,
상기 유기막은 적어도 복수개의 스트라이프형의 유기막과, 하나의 불연속적인 도트형의 유기막을 포함한다.
또한, 상기 복수의 스트라이프형의 유기막은,
상기 기판의 제 1 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장된 제 1 유기막과, 상기 기판의 제 2 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되고, 상기 제 1 유기막과 교차하게 배열된 제 2 유기막을 포함한다.
게다가, 상기 도트형의 유기막은 상기 제 2 유기막에 대하여 나란한 방향으로 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 형성되고,
상기 제 1 유기막과 제 2 유기막이 서로 교차하는 부분의 내측 공간에 각각 배열되어서 이들과 함께 하나의 화소를 이루고 있다.
더욱이, 상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 적어도 어느 하나의 유기막의 발광 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 나머지 유기막의 발광 영역은 더 크게 형성된다.
나아가, 하나의 화소를 구성하는 스트라이프형의 제 2 유기막의 발광 영역에 대하여 스트라이프형의 제 1 유기막의 발광 영역 및 도트형의 유기막의 발광 영역이 더 크게 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 박막 증착용 마스크 어셈블리를 이용한 유기 발광 장치의 제조 방법은,
기판 상에 제 1 스프라이프형의 제 1 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계;
상기 기판 상에 제 2 스트라이프형의 제 2 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계; 및
상기 기판 상에 도트형의 제 3 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 제 1 유기막 패턴은 상기 기판의 제 1 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되고,
상기 제 2 유기막 패턴은 상기 기판의 제 2 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되되,
상기 제 1 유기막 패턴은 제 2 유기막 패턴에 대하여 서로 교차하는 방향으로 패턴화시킨다.
더욱이 ,상기 도트형의 제 3 유기막 패턴은 상기 제 2 유기막 패턴에 대하여 나란한 방향을 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 패턴화되고,
상기 제 1 유기막 패턴과 제 2 유기막 패턴이 서로 교차하는 부분의 내측 공간으로 패턴화되어 이들과 함께 하나의 화소를 이루고 있다.
나아가, 상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 적어도 어느 하나의 제 1 내지 제 3 유기막의 패턴 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 나머지 유기막의 패턴 영역을 더 크게 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 박막 증착용 마스크 어셈블리는,
기판 상에 유기막 패턴을 증착하기 위한 것으로서,
제 1 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 스트라이프형의 제 1 슬릿을 가지는 제 1 유기막 형성용 마스크;
제 2 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 스트라이프형의 제 2 슬릿을 가지는 제 2 유기막 형성용 마스크; 및
제 3 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 도트형의 제 3 슬릿을 가지는 제 3 유기막 형성용 마스크;를 포함한다.
또한, 상기 스트라이프형의 제 1 슬릿은 상기 기판의 제 1 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 형성되고,
상기 스트라이프형의 제 2 슬릿은 상기 제 1 슬릿에 대하여 기판 상에서 서로 교차하는 방향으로 배열하도록 상기 기판의 제 2 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 형성된다.
더욱이, 상기 도트형의 제 3 슬릿은 상기 스트라이프형의 제 2 슬릿에 대하여 나란한 방향으로 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 형성되고,
상기 제 1 슬릿 및 제 2 슬릿이 서로 교차하는 부분의 내측 공간으로 배열되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이를 이용한 유기 발광 장치와, 이의 제조 방법은, 복수 색상의 유기막을 컴팩트하게 배열할 수 있으므로, 고해상도의 소형 제품의 제작이 가능하다. 또한, 복수 색상의 발광 영역을 임의로 조절가능하여서, 유기막용 원소재의 선택이 자유로와진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증착 장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치의 부화소를 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 유기 발광 장치의 화소 배열을 도시한 구성도,
도 4 내지 도 6은 도 2의 유기 발광 장치의 화소를 패턴화시키기 위한 마스크를 도시한 것으로서,
도 4는 본 발명에 따른 제 1 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 제 2 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 제 3 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치의 화소를 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 것으로서,
도 7a는 본 발명에 따른 기판 상에 제 1 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도
도 7b는 도 7a의 기판 상에 제 2 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도,
도 7c는 고 7b의 기판 상에 제 3 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 화소에서의 유기막의 크기를 비교한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치의 부화소를 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 유기 발광 장치의 화소 배열을 도시한 구성도,
도 4 내지 도 6은 도 2의 유기 발광 장치의 화소를 패턴화시키기 위한 마스크를 도시한 것으로서,
도 4는 본 발명에 따른 제 1 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 제 2 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 제 3 유기막 형성용 마스크를 도시한 구성도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 장치의 화소를 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 것으로서,
도 7a는 본 발명에 따른 기판 상에 제 1 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도
도 7b는 도 7a의 기판 상에 제 2 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도,
도 7c는 고 7b의 기판 상에 제 3 유기막 패턴을 형성한 이후의 상태를 도시한 구성도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 화소에서의 유기막의 크기를 비교한 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 패턴을 형성하는 진공 증착 장치(100)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 진공 증착 장치(100)에는 진공 챔버(101)가 마련되어 있다. 상기 진공 챔버(101) 내에는 유기 물질을 기화시킬 수 있는 적어도 하나 이상의 증착원(102)이 설치되어 있다. 상기 증착원(102)에 대항되는 측에는 기판 장착부(103)가 설치되어 있다. 상기 기판 장착부(103)에는 피층착 대상인 기판(104)이 장착되어 있다. 상기 기판(104)의 전방에는 이와 소정 간격 이격되게 소정 패턴을 가지는 마스크(105)가 정렬되어 있다. 한편, 상기 진공 챔버(101)는 배기 장치(106)에 의하여 소정의 진공도를 유지가능하다.
이때, 증착되는 유기 박막의 막 균일도를 확보하기 위하여 기판(103)을 회전시키거나, 증착원(102)을 선형 왕복 운동시킬 수 있다. 그리고, 상기 기판(103)에 소정 형상의 유기 박막 패턴을 형성하기 위하여, 형성하고자 하는 유기 박막 패턴 형상의 개구부 패턴(107)이 구비된 마스크(105)를 이용한다. 즉, 상기 증착원(102)에서 기화된 유기 물질은 마스크(105)의 개구부 패턴(107)을 통과하여 기판(103)에 증착가능하다.
도 2는 도 1의 증착 장치(100)를 이용하여 증착된 액티브 매트릭스형 유기 발광 장치(200)의 부화소(sub pixel)의 일 예를 도시한 것이다.
여기에서, 부화소들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 발광 소자(OLED)를 가진다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 반드시 도 2의 도시된 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형가능하다.
도면을 참조하면, 기판(201) 상에는 버퍼층(202)이 형성되어 있다. 상기 기판(201)은 글래스나, 플라스틱으로 이루어진다. 상기 버퍼층(202) 상에는 소정 패턴의 반도체 활성층(203)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(203) 상부에는 게이트 절연막(204)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(204) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(205)이 형성되어 있다.
상기 게이트 전극(205)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(205) 상부에는 층간 절연막(206)이 형성되어 있고, 컨택 홀을 통하여 소스/드레인 전극(207)이 각각 반도체 활성층(203)의 소스/드레인 전극(203a)에 접하도록 형성되어 있다.
상기 소스/드레인 전극(207) 상부로는 SiO2, SiNx 등으로 이루어진 패시베이션막(208)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(208) 상부에는 아크릴(acryl), 폴리 이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기 물질로 된 평탄화막(209)이 형성되어 있다.
상기 평탄화막(209) 상부에는 유기 발광 소자의 애노우드가 되는 화소 전극(210)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 된 화소 정의막(Pixel Define Layer, PDL, 211)이 형성되어 있다. 상기 화소 정의막(211)에는 소정의 개구를 형성한 후에 화소 정의막(211)의 상부 및 개구가 형성되어서 외부로 노출된 화소 전극(210)의 상부에 유기막(212)이 형성되어 있다. 상기 유기막(212)은 발광층을 포함한 것이 된다. 본 발명은 반드시 이와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 발광 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
유기 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로서, 박막 트랜지스터의 소스/드레인 전극(207)에 연결되어, 이로부터 플러스 전원을 공급받는 제 1 전극인 화소 전극(210)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 제 2 전극인 대향 전극(213), 및 이들 화소 전극(211)과 대향 전극(213) 사이에 배치되어 발광하는 유기막(212)을 포함한다.
상기 화소 전극(211)과 대향 전극(213)은 유기막(212)에 의하여 서로 절연되어 있으며, 유기막(212)에 서로 다른 극성의 전압을 가하여 유기막(212)에서 발광이 이뤄지도록 한다.
상기 화소 전극(211)은 애노우드의 기능을 하고, 대향 전극(213)은 캐소우드의 기능을 한다. 물론, 이들 화소 전극(211)과 대향 전극(213)의 극성은 반대가 되어도 무방하다.
상기 화소 전극(211)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다.
투명 전극으로 사용될 경우, ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 경우, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
상기 대향 전극(213)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다.
투명 전극으로 사용될 경우, 상기 대향 전극(213)이 캐소우드로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기막(212)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 경우, 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
한편, 상기 화소 전극(211)은 상기 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성시에 각 부화소의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 대향 전극(213)은 상기 투명 전극 또는 반사형 전극을 디스플레이 영역 전체에 전면 증착하여 형성할 수 있다. 그러나, 상기 대향 전극(213)은 반드시 전면 증착될 필요는 없으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 화소 전극(211)과 대향 전극(213)은 서로 위치가 반대로 적층될 수 있음은 물론이다.
상기 유기막(212)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있다.
저분자 유기막을 사용할 경우, 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 이용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기막을 사용할 경우, 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)을 포함한다. 홀 수송층으로는 PEDOT를 사용하고, 발광층으로는 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이와 같은 유기막은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 유기막(212)은 특정한 패턴을 가진 마스크를 이용하여 이와 대응된 특정한 패턴의 화소를 형성하고 있다.
도 3은 도 2의 유기 발광 장치(200)의 화소 배열을 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 유기 발광 장치(200)의 화소(220)들은 복수의 스트라이프형 패턴으로 된 제 1 유기막(221) 및 제 2 유기막(222)과, 하나의 도트형 패턴으로 된 유기막(223)을 포함한다.
상기 제 1 유기막(221)은 기판(도 2의 201)의 X 방향을 따라서 스트라이프형으로 패턴화되어 있다. 상기 제 1 유기막(221)은 기판(201)의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 있다. 상기 스트라이프형의 제 1 유기막(221)은 기판의 Y 방향을 따라서 소정 간격 이격되게 반복적으로 배열되어 있다. 상기 제 1 유기막(221)은 청색으로 발광하는 유기막 패턴이다.
상기 제 2 유기막(222)은 기판(201)의 Y 방향을 따라서 스트라이프형으로 패턴화되어 있다. 상기 제 2 유기막(222)은 상기 제 1 유기막(221)과 교차하는 방향으로 기판(201)의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 있다. 상기 스트라이프형의 제 2 유기막(222)은 기판(201)의 X 방향을 따라서 소정 간격 이격되게 반복적으로 배열되어 있다. 상기 제 2 유기막(222)은 녹색으로 발광하는 유기막 패턴이다.
이때, 상기 제 1 유기막(221)과, 제 2 유기막(222)은 교차하는 부분에서 서로 중복되어 증착되는 영역(OL)이 발생하게 되는데, 상기 중복된 영역(OL)에는 화소 전극(도 2의 210)이 연결되지 않아서 발광되지 않는다.
상기 제 1 유기막(221)과, 제 2 유기막(222)이 서로 교차하는 각각의 내측 공간에는 이들과 함께 하나의 화소를 이루도록 제 3 유기막(223)이 패턴화되어 있다. 상기 제 3 유기막(223)은 기판(201)의 Y 방향을 따라서 상기 제 1 유기막(221)과 인접하게 불연속적인 도트형으로 배열되어 있다. 상기 제 3 유기막(223)은 적색으로 발광하는 유기막 패턴이다.
이처럼, 상기 제 1 유기막(221), 제 2 유기막(222), 및 제 3 유기막(223)은 기판(201)의 전체 영역에 걸쳐서 상기와 같은 배열로 동일하게 반복적으로 배열되어 있지만, 이에 대한 배열은 복수의 스트라이프형의 유기막 패턴과, 하나의 도트형 유기막 패턴을 가지는 구조라면, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
게다가, 복수의 스트라이프형의 유기막 패턴이 교차하는 구조라면, 스트라이프형의 유기막 패턴과, 도트형 유기막 패턴의 형상은 어느 하나에 한정되는 것은 아니다. 더욱이, 적색, 녹색, 및 청색의 유기막 패턴이 배열되는 순서는 본 실시예와 달리 다른 순서로 배열되어도 무방하며, 상기 제 1 내지 제 3 유기막(221 내지 223)의 배치는 특정한 위치에 제한되지 않는다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제 1 유기막(221)은 청색으로 발광하는 유기막 패턴이고, 상기 제 2 유기막(222)은 녹색으로 발광하는 유기막 패턴이고, 상기 제 3 유기막(223)은 적색으로 발광하는 유기막 패턴을 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 흰색(White)이나, 노란색(Yellow)이나, 자홍색(Margenta)이나, 청록색(Cyan) 등과 같은 다른 색상으로 발광하는 유기막 패턴으로 대체할 수 있다.
한편, 도면 번호 224는 상기 제 1 유기막(221), 제 2 유기막(222), 및 제 3 유기막(222)이 형성되지 않은 비발광 영역이다.
도 4 내지 도 6은 도 2의 유기 발광 장치(200)의 화소를 패턴화시키기 위한 마스크(400 내지 600)를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 제 1 유기막 형성용 마스크(400)에는 스트라이프형의 제 1 슬릿(401)이 형성되어 있다. 상기 제 1 슬릿(401)은 마스크(400)의 X 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 있으며, Y 방향을 따라서 소정 간격 이격되게 반복적으로 배열되어 있다. 상기 제 1 유기막 형성용 마스크(400)는 도 3의 청색의 제 1 유기막(221)을 형성하기 위한 것으로서, 상기 청색의 제 1 유기막(221)용 원소재가 증착되는 통로를 제공하는 상기 제 1 슬릿(401)의 간격(d1)은 상기 청색의 제 1 유기막(221)의 간격(d2)과 대응된다.
도 5을 참조하면, 제 2 유기막 형성용 마스크(500)에는 스트라이프형의 제 2 슬릿(501)이 형성되어 있다. 상기 제 2 슬릿(501)은 마스크(500)의 Y 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 있으며, X 방향을 따라서 소정 간격 이격되게 반복적으로 배열되어 있다. 상기 제 2 유기막 형성용 마스크(500)는 도 3의 녹색의 제 2 유기막(222)을 형성하기 위한 것으로서, 상기 녹색의 제 2 유기막(222)용 원소재가 증착되는 통로를 제공하는 제 2 슬릿(501)의 간격(d3)은 상기 녹색의 제 2 유기막(222)의 간격(d4)과 대응된다.
이때, 상기 제 2 슬릿(501)은 도 3의 화소를 패턴시에 청색의 제 1 유기막(221)과 교차하는 방향으로 녹색의 제 2 유기막(222)을 형성할 수 있도록 상기 제 1 슬릿(도 4의 401)과 교차하는 방향으로 배열되어 있다.
도 6을 참조하면, 제 3 유기막 형성용 마스크(600)에는 도트형의 제 3 슬릿(601)이 형성되어 있다. 상기 제 3 슬릿(601)은 마스크(600)의 Y 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적인 도트형으로 배열되어 있으며, X 방향을 따라서 소정 간격 이격되게 반복적으로 배열되어 있다.
상기 제 3 유기막 형성용 마스크(600)는 도 6의 적색의 제 3 유기막(223)을 형성하기 위한 것으로서, 상기 적색의 제 3 유기막(223)용 원소재가 증착되는 통로를 제공하는 제 3 슬릿(601)의 간격(d5)은 상기 적색의 제 3 유기막(223)의 간격(d6)과 대응된다.
이때, 상기 제 3 슬릿(601)은 도 3의 화소를 패턴시에 청색의 제 1 유기막(221)과, 녹색의 제 2 유기막(222)이 서로 교차하는 부분의 내측 공간에 적색의 제 3 유기막(223)이 배열될 수 있도록 형성되어 있다.
또한, 상기 스트라이프형의 제 2 슬릿(501)의 간격(d3)에 대하여 상기 스트라이프형의 제 1 슬릿(401)의 간격(d1) 및 도트형의 제 3 슬릿(601)의 간격(d5)은 각각 1 : 2 이상이다.
본 실시예에서는 상기 간격 비율이 특정 비율로 예시되어 있지만, 상기 제 1 내지 제 3 슬릿(401, 501, 601)의 간격(d1, d3, d5)은 이를 통하여 형성되는 복수 색상의 유기막(221, 222, 223)의 각 발광 영역의 크기와 연관하여, 이들을 구성하는 유기막용 원소재의 발광 효율 특성에 따라 임의적으로 조정가능하다.
예컨대, 상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 녹색의 제 2 유기막(222) 패턴을 형성시키기 위한 제 2 슬릿(501)의 간격(d3)에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 청색의 제 1 유기막(221) 패턴을 형성하기 위한 제 1 슬릿(401)의 간격(d1) 및 적색의 제 3 유기막(223) 패턴을 형성시키기 위한 제 3 슬릿(601)의 간격(d5)이 더 크게 형성된다.
한편, 도 2의 적색의 제 3 유기막(223)에 대하여 청색의 제 1 유기막(221)과, 녹색의 제 2 유기막(222) 사이의 간격은 상기 제 1 유기막 형성용 마스크(400), 제 2 유기막 형성용 마스크(500), 및 제 3 유기막 형성용 마스크(600)에 형성된 제 1 슬릿(401), 제 2 슬릿(402), 및 제 3 슬릿(403)의 간격을 선택적으로 조절함에 따라서 용이하게 소망하는 대로 형성시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 유기 발광 장치(200)의 화소를 제조하는 방법을 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 유기막 형성용 마스크(도 4의 400)를 이용하여 기판(201)의 X 방향을 따라서 청색의 제 1 유기막(221)을 패턴화시킨다. 이때, 상기 청색의 제 1 유기막(221)용 원소재는 상기 제 1 유기막 형성용 마스크(400)의 제 1 슬릿(401)을 통하여 기판(201) 상에 증착되어서, 기판(201)의 X 방향을 따라서 스트라이프형의 청색의 제 1 유기막(221)이 형성된다.
이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 유기막 형성용 마스크(도 5의 500)를 이용하여 기판(201)의 Y 방향을 따라서 녹색의 제 2 유기막(222)을 패턴화시킨다. 이때, 상기 녹색의 제 2 유기막(222)용 원소재는 상기 제 2 유기막 형성용 마스크(500)의 제 2 슬릿(501)을 통하여 기판(201) 상에 증착되어서, 기판(201)의 Y 방향을 따라서 스트라이프형의 녹색의 제 2 유기막(222)이 형성된다.
이때, 상기 녹색의 제 2 유기막(222)은 청색의 제 1 유기막(221)에 대하여 서로 교차하는 방향으로 배열되므로, 상기 청색의 제 1 유기막(221)과 녹색의 제 2 유기막(222)이 서로 중복되어 증착되는 영역(OL)이 발생되는데, 상기 중복 증착된 영역(OL)에서는 전극이 연결되지 않아서 발광은 발생하지 않는다.
다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 유기막 형성용 마스크(도 6의 600)를 이용하여 기판(201) 상에는 적색의 제 3 유기막(223)을 패턴화시킨다. 이때, 적색의 제 3 유기막(223)용 원소재는 상기 제 3 유기막 형성용 마스크(600)의 제 3 슬릿(601)을 통하여 기판(201) 상에 증착되어서, 도트형의 적색의 제 3 유기막(223)은 상기 청색의 제 1 유기막(221)과 녹색의 제 2 유기막(222)이 서로 교차하는 부분(OL)의 내측 공간에 형성된다.
이처럼, 복수의 스트라이프형의 제 1 유기막 형성용 마스크(400) 및 제 2 유기막 형성용 마스크(500)와, 하나의 도트형의 제 3 유기막 형성용 마스크(600)를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 유기막 패턴을 형성하게 되면, 서로 교차하는 스트라이프형의 청색의 제 1 유기막(221) 및 녹색의 제 2 유기막(222) 내측 공간에 도트형의 적색 유기막(223)이 배열되므로, 하나의 화소에 있어서, 적색, 녹색, 및 청색의 유기막이 형성된 영역이 보다 컴팩트화된다.
이때, 청색의 제 1 유기막, 녹색의 제 2 유기막, 및 적색의 제 3 유기막은 유기막의 발광 효율에 따라 특정한 영역 비율로 형성되어 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 화소(800)에서의 유기막의 크기를 비교한 것이다.
도면을 참조하면, 기판(801)의 상부 영역에는 청색의 제 1 유기막(821)이 배열되어 있다. 상기 청색의 제 1 유기막(821)은 각 화소마다 위치하도록 기판(801)의 X 방향을 따라 연장된 스트라이프형의 유기막이다.
상기 기판(801)의 좌측 영역에는 녹색의 제 2 유기막(822)이 배열되어 있다. 상기 녹색의 제 2 유기막(822)은 각 화소마다 위치하도록 기판(801)의 Y 방향을 따라 연장된 스트라이프형의 유기막이다.
상기 청색의 제 1 유기막(821) 및 녹색의 제 2 유기막(822)이 서로 연장되어서 교차하는 부분의 내측 공간인 상기 기판(801)의 하부 영역에는 적색의 제 3 유기막(823)이 배열되어 있다. 상기 적색의 제 3 유기막(823)은 각 화소마다 위치하도록 기판(801)의 Y 방향을 따라 불연속적으로 배열된 도트형의 유기막이다.
이때, 청색의 제 1 유기막(821)의 발광 영역 및 적색의 제 3 유기막(823)의 발광 영역은 청색 및 적색의 유기막 원소재의 특성상 녹색의 제 2 유기막(822)의 발광 영역보다 넓게 형성되어 있다. 녹색의 제 2 유기막(822)의 영역 비율에 대하여 상기 청색의 제 1 유기막(821)의 영역 및 적색의 제 3 유기막(823)의 영역 비율은 각각 1 : 2 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
예컨대, 3인치 VGA 소형 제품에 적용 가능한 크기인 하나의 화소(800)의 가로 길이(L1)가 96 마이크로미터(㎛)이고, 세로 길이(L2)가 96 마이크로미터일 경우, 청색의 제 1 유기막(821) 영역의 가로 길이(L3) 및 세로 길이(L4)는 각각 64 마이크로미터(㎛), 24 마이크로미터(㎛)으로 형성한다. 이에 따라, 상기 청색의 제 1 유기막(821) 영역의 면적은 1536 ㎛2이 된다.
또한, 상기 적색의 제 3 유기막(823) 영역의 가로 길이(L7) 및 세로 길이(L8)는 각각 44 마이크로미터(㎛), 32 마이크로미터(㎛)으로 형성한다. 이에 따라, 상기 적색의 제 3 유기막(821) 영역의 면적은 1408 ㎛2이 된다.
반면에, 상기 녹색의 제 2 유기막(822) 영역의 가로 길이(L5) 및 세로 길이(L6)는 각각 12 마이크로미터(㎛), 52 마이크로미터(㎛)으로 형성한다. 이에 따라, 상기 녹색의 제 2 유기막(822) 영역의 면적은 624 ㎛2이 된다.
한편, 적색의 제 3 유기막(823) 영역에 대하여 청색의 제 1 유기막(821) 영역과, 녹색의 제 2 유기막(822) 영역 사이의 간격(d1)(d2)은 각각 20 마이크로미터(㎛)이 된다.
이처럼, 상기 녹색의 제 2 유기막(822) 영역에 대한 청색의 제 1 유기막(821) 영역 및 적색의 제 3 유기막(823) 영역은 발광 효율에 따라 크기를 달리하여서, 청색의 제 1 유기막 영역(821):녹색의 제 2 유기막(822) 영역:적색의 제 3 유기막(823) 영역비율은 2.246 : 1 : 2.25이 되도록 형성된다.
이에 따라, 종래의 스트라이프형의 적, 녹, 청색 유기막 영역의 발광 효율이 다를 경우, 적색의 유기막 영역 및 청색의 유기막 영역이 녹색의 유기막 영역보다 2배 이상 넓어져야 하므로, 3인치 VGA 소형 제품에 적용이 어렵지만, 본 실시예에서는 청색의 제 1 유기막(821) 영역 및 적색의 제 3 유기막(823) 영역이 녹색의 제 2 유기막(822)보다 2배 이상 넓어지더라도 상기와 같은 컴팩터화된 적색, 녹색, 및 청색의 유기막 영역의 배열 구조에 따라서 3인치 VGA 소형 제품의 구현이 가능하다.
본 실시예에서는 상기 제 1 유기막(821), 제 2 유기막(822), 및 제 3 유기막(823)은 청색, 녹색, 및 적색으로 발광하는 유기막 패턴을 지칭하지만, 이에 한정되지 않고, 흰색(white)이나, 노란색(Yellow)이나, 자홍색(Margenta)이나, 청록색(Cyan)과 같은 다른 색상으로 발광하는 유기막 패턴으로 대체할 수 있다.
또한, 상기 제 1 유기막(821), 제 2 유기막(822), 및 제 3 유기막(823)의 각 발광 영역의 크기는 이들을 구성하는 유기막 소재의 발광 효율 특성에 따라 임의적으로 설계가능하다.
게다가, 상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 제 2 유기막(822) 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 제 1 및 제 3 유기막(821)(823) 영역의 비율은 본 실시예처럼 반드시 1:2로 한정되는 것은 아니고, 임의적으로 조정이 가능하며, 어느 하나의 특정 색상으로 한정되는 것은 더욱 아니다 할 것이다.
예컨대, 상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 녹색으로 발광하는 제 2 유기막(822) 발광 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 청색 및 적색으로 발광하는 제 1 유기막(821) 발광 영역과, 제 3 유기막(823) 발광 영역이 더 크게 형성되는 구조라면, 어느 하나에 면적 비율에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 제 1 유기막(821), 제 2 유기막(822), 및 제 3 유기막(823)이 배열되는 순서도 본 실시예와 달리 다른 배열 순서로 배열되어도 무방하며, 상기 제 1 유기막(821), 제 2 유기막(822), 및 제 3 유기막(823)의 배치는 특정한 위치에 제한되지 않는다.
더욱이, 적색, 녹색, 및 청색의 유기막 패턴이 배열되는 순서는 본 실시예와 달리 다른 순서로 배열되어도 무방하며, 상기 제 1 내지 제 3 유기막(221 내지 223)의 배치는 특정한 위치에 제한되지 않는다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100...진공 증착 장치 101...진공 챔버
105...마스크 201...기판
210...화소 전극 212...유기막
213...대향 전극 220...화소
221...제 1 유기막 222...제 2 유기막
223...제 3 유기막 400...제 1 유기막 형성용 마스크
500...제 2 유기막 형성용 마스크
600...제 3 유기막 형성용 마스크
105...마스크 201...기판
210...화소 전극 212...유기막
213...대향 전극 220...화소
221...제 1 유기막 222...제 2 유기막
223...제 3 유기막 400...제 1 유기막 형성용 마스크
500...제 2 유기막 형성용 마스크
600...제 3 유기막 형성용 마스크
Claims (15)
- 기판 상에 서로 대향되게 패턴화된 제 1 전극과, 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 형성된 복수의 유기막;을 포함하되,
상기 유기막은 적어도 복수개의 스트라이프형의 유기막과, 하나의 불연속적인 도트형의 유기막을 포함하는 유기 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 스트라이프형의 유기막은,
상기 기판의 제 1 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장된 제 1 유기막과, 상기 기판의 제 2 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되고, 상기 제 1 유기막과 교차하게 배열된 제 2 유기막을 포함하는 유기 발광 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 도트형의 유기막은 상기 제 2 유기막에 대하여 나란한 방향으로 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 형성되고,
상기 제 1 유기막과 제 2 유기막이 서로 교차하는 부분의 내측 공간에 각각 배열되어서 이들과 함께 하나의 화소를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 적어도 어느 하나의 유기막의 발광 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 나머지 유기막의 발광 영역은 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치. - 제 4 항에 있어서,
하나의 화소를 구성하는 스트라이프형의 제 2 유기막의 발광 영역에 대하여 스트라이프형의 제 1 유기막의 발광 영역 및 도트형의 유기막의 발광 영역이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치. - 기판 상에 제 1 스프라이프형의 제 1 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계;
상기 기판 상에 제 2 스트라이프형의 제 2 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계; 및
상기 기판 상에 도트형의 제 3 유기막 패턴을 패턴화시키는 단계;를 포함하는 유기 발광 장치의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 유기막 패턴은 상기 기판의 제 1 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되고,
상기 제 2 유기막 패턴은 상기 기판의 제 2 방향을 따라 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되되,
상기 제 1 유기막 패턴은 제 2 유기막 패턴에 대하여 서로 교차하는 방향으로 패턴화시키는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 도트형의 제 3 유기막 패턴은 상기 제 2 유기막 패턴에 대하여 나란한 방향을 기판의 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 패턴화되고,
상기 제 1 유기막 패턴과 제 2 유기막 패턴이 서로 교차하는 부분의 내측 공간으로 패턴화되어 이들과 함께 하나의 화소를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 적어도 어느 하나의 제 1 내지 제 3 유기막의 패턴 영역에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 나머지 유기막의 패턴 영역을 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
하나의 화소를 구성하는 스트라이프형의 제 2 유기막 패턴 영역에 대하여 스트라이프형의 제 1 유기막의 패턴 영역 및 도트형의 유기막의 패턴 영역을 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법. - 기판 상에 유기막 패턴을 증착하기 위한 것으로서,
제 1 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 스트라이프형의 제 1 슬릿을 가지는 제 1 유기막 형성용 마스크;
제 2 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 스트라이프형의 제 2 슬릿을 가지는 제 2 유기막 형성용 마스크; 및
제 3 유기막 패턴을 상기 기판 상에 증착시키기 위한 도트형의 제 3 슬릿을 가지는 제 3 유기막 형성용 마스크;를 포함하는 박막 증착용 마스크 어셈블리. - 제 11 항에 있어서,
상기 스트라이프형의 제 1 슬릿은 상기 기판의 제 1 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 형성되고,
상기 스트라이프형의 제 2 슬릿은 상기 제 1 슬릿에 대하여 기판 상에서 서로 교차하는 방향으로 배열하도록 상기 기판의 제 2 방향을 따라서 일 가장자리로부터 타 가장자리로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착용 마스크 어셈블리. - 제 12 항에 있어서,
상기 도트형의 제 3 슬릿은 상기 스트라이프형의 제 2 슬릿에 대하여 나란한 방향으로 일 가장자리로부터 타 가장자리로 불연속적으로 형성되고,
상기 제 1 슬릿 및 제 2 슬릿이 서로 교차하는 부분의 내측 공간으로 배열된 것을 특징으로 하는 박막 증착용 마스크 어셈블리. - 제 11 항에 있어서,
상대적으로 발광 효율이 높은 소재로 된 적어도 어느 하나의 제 1 내지 제 3 유기막 패턴을 형성시키기 위한 유기막 원소재의 증착되는 통로를 제공하는 슬릿의 간격에 대하여 상대적으로 발광 효율이 낮은 소재로 된 나머지 유기막 패턴을 형성시키기 위한 유기막 원소재의 통로를 제공하는 슬릿의 간격이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착용 마스크 어셈블리. - 제 11 항에 있어서,
하나의 화소를 구성하는 스트라이프형의 제 2 유기막 패턴을 형성시키기 위한 슬릿의 간격에 대하여 스트라이프형의 제 1 유기막 패턴을 형성시키기 위한 슬릿의 간격 및 도트형의 유기막 패턴을 형성시키기 위한 슬릿의 간격이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착용 어셈블리.
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