KR101255740B1 - 발광 디바이스용 패턴화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 기판 패턴화 방법은 기판위에 미리-형성된 제 1 마스킹 필름을 기계적으로 위치시키는 단계와, 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름에 하나 이상의 마스킹부를 형성하며 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름에 있는 제 1 위치에 하나 이상의 제 1 개구부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 기판 위에 제 2 마스킹 필름과 제 1 마스킹부를 기계적으로 위치시키기 전에 제 1 패턴화 영역을 형성하도록 상기 제 1 위치에서 상기 기판 위에 제 1 재료가 증착된다. 하나 이상의 제 2 마스킹부를 형성하기 위해 상기 제 2 마스킹 필름과 상기 제 1 마스킹부 모두에서 상기 제 1 위치와는 다른 제 2 위치로부터 하나 이상의 제 2 개구부가 제거된다. 제 2 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 2 위치에서 상기 기판 위에 제 2 재료가 증착된다.
Description
본 발명은 발광 디바이스를 형성하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 위에 패턴으로 유기 및 무기 발광 물질을 증착하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 평판 디스플레이 디바이스 및 지역조명램프용으로 전도유망한 기술이다. 상기 기술은 기판에 코팅된 박막재료층에 따른다. 유기 LED 디바이스는 일반적으로 햄 등(Ham et al.)이 1984년 10월 9일자로 취득한 미국특허 제4,476,292호에 개시된 바와 같은 저분자 디바이스와, 프렌즈 등(Friend et al)이 1993년 9월 21일자로 취득한 미국특허 제5,247,190호에 개시된 바와 같은 폴리머-OLED 디바이스로 알려진 2개의 포맷을 가질 수 있다. 어느 한 타입의 OLED 디바이스는 순서대로 양극, 유기 전기발광(EL)소자, 및 음극을 포함할 수 있다. 양극과 음극 사이에 배치된 유기 EL소자는 통상적으로 유기 홀수송층(HTL), 방출층(EML) 및 유기 전자수송층(ETL)을 포함한다. 홀과 전자는 재결합해 EML층에 광을 방출한다. 탕 등(Tang et al.)은 이러한 층구조를 이용해 매우 효율적인 OLED를 선보였다(Applied Physics Letter, 51, 913 (1987), Journal of Applied Physics, 65, 3610 (1989), 및 1988년 9월 6일자로 취득한 미국특허 제 4,769,292호). 그 이후, 폴리머 재료를 포함한 다른 층구조를 가진 수많은 OLED들이 개시되었고, 디바이스 성능이 향상되어 왔다. 무기 발광재료, 예컨대, 양자 도트 입자들의 이용도 또한 해당기술분야에 공지되어 있다.
광은 음극과 양극으로부터 주입된 전자와 홀들이 각각 전자수송층과 홀수송층을 통해 흘러 방출층에 재결합될 때 LED 디바이스에서 광이 발생된다. 많은 요인들이 이 광발생 프로세스의 효율을 결정한다. 예컨대, 양극과 음극 재료의 선택은 전자와 홀이 디바이스에 어떻게 효과적으로 주입되는지 결정할 수 있다; ETL 및 HTL의 선택은 전자와 홀이 디바이스에서 어떻게 효율적으로 수송되는지 결정할 수 있고, EML의 선택은 전자와 홀이 어떻게 효율적으로 재결합해 광을 방출하는지 결정할 수 있다.
일반적인 LED 디바이스는 글래스 기판, 인듐-주석-산화물(ITO)과 같은 투명 도전성 양극, 한 더미의 유기층들 및 반사 음극층을 이용한다. 이런 디바이스로부터 발생된 광은 글래스 기판을 통해 방출될 수 있다. 이를 통상적으로 하단 방출 디바이스라한다. 대안으로, 디바이스는 기판, 반사 양극, 한 더미의 유기층들 및 상단 투명 전극층을 포함할 수 있다. 이런 다른 디바이스로부터 발생된 광은 상단 투명 전극을 통해 방출될 수 있다. 이를 통상적으로 상단 방출 디바이스라 한다.
LED 디바이스는 다양한 다른 주파수의 광, 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 기판 위에 패턴화된 다양한 발광재료들을 이용해 풀-컬러 디스플레이를 만들 수 있다. 저분자의 유기재료들에 대해, 재료를 증발시킴으로써 이런 패턴화 증착이 행해지고, 예컨대 고가의 금속 새도우-마스크를 필요로 하며 매우 어렵다. 각 마스크는 각 패턴 및 디바이스 디자인에 독특하다. 이들 마스크는 제조하기 어렵고 자주 세척되고 교체되어야 한다. 이전 제조 싸이클에서 마스크상에 증착된 재료가 떨어져 나갈 수 있고 미립자 오염을 야기할 수 있다. 더욱이, 기판에 새도우-마스크를 정렬하는 것이 문제이며 종종 기판에 이미 증착된 재료들에 손상을 준다. 게다가, 마스크는 OLED 재료층착 공정동안 열팽창을 받게 되어, 증착 정밀도를 저하시키고, 해상도와 패턴이 형성될 수 있는 크기를 제한한다. 폴리머 OLED 재료는 액체형태로 증착되고 고가의 포토리소그래피 기술을 이용해 패턴화될 수 있다.
대안으로, 숙련자들은 이미터의 조합이나, 비패터화된 광대역 이미터를 이용해 패턴화된 컬러 필터, 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 필터와 함께 백색광을 방출하여 풀-컬러 디스플레이를 만든다. 컬러 필터들은 하단 이미터에 대해서는 기판에 또는 상단 이미터에 대해서는 커버에 위치된다. 예컨대, 요네다 등(Yoneda et al.)의 2002년 5월 21일자로 취득한 발명의 명칭이 "Color Display Apparatus Having Electroluminescence Elements" 인 미국특허 제6,392,340호는 이런 디바이스를 예시한다. 그러나, 이런 디자인은 상대적으로 비효율적인데, 왜냐하면 방출된 광의 대략 2/3이 컬러 필터에 의해 흡수되기 때문이다.
스피크만 등(Speakman et al.)에 의해 2006년 10월 26일자로 간행된 WO2006/111766는 마스크를 기판에 부착하는 단계와, 상기 마스크에 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴에 따라 기판을 처리하는 단계와, 상기 기판으로부터 상기 마스크를 기계적으로 제거하는 단계를 포함하는 제조방법을 기술하고 있다. 집적회로 제조방법도 또한 개시되어 있다. 이 문헌에서, 다중 마스킹 단계의 이용이 개시되어 있다. 그러나, 다중 마스킹 단계를 제공하는 것은 미립자 오염을 일으킬 수 있고 이전에 패턴화된 영역에 증착된 재료들에 손상을 줄 수 있다.
롤-대-롤 제조환경에서 가요성 기판을 패턴화하는 것도 또한 슬래퍼 등(Slafer et al.)에 의해 2006년 12월 21일에 간행된 US2006/0283539호에 공지 및 기술되어 있다. 그러나, 이런 방법은 증기증착을 이용한 다수의 패턴화 기판들에 쉽게 이용되지 못한다. 일회용 마스크들도 또한 안드레스 쥬니어 등(Anders, Jr. et al.)이 1996년 6월 4일 취득한 미국특허 제5,522,963호에 개시되어 있고, 마스크를 세라믹 기판에 적층하는 방법도 또한 기술되어 있다. 그러나, 기판에 마스크를 레지스터링하는 기술은 인쇄정합(registration)과 크기에 한계가 있다. 메모리 셀 제조를 위한 자가정렬 프로세스가 로이진 등(Roizin et al.)이 2004년 3월 9일 취득한 미국특허 제6,703,298호에 기술되어 있다. 스퍼터링된 일회용 마스크가 패턴화되고 에칭에 의해 제거된다. 그러나, 종래 기술과 관련하여 상술한 개시들, 즉, 다중 마스킹, 증착 및 공정단계들을 이용해 패턴화된 마스크의 형성은 OLED 디스플레이에서 발견되는 미묘한 특히 유기 재료들과 양립할 수 없다.
따라서, 해상도와 효율을 향상시키고, 아래층에 손상을 줄이며, 미립자 오염을 줄이고, 대형크기의 기판으로 증감되는 기판 위에 재료를 패턴화하는 향상된 방법이 필요하다.
상술한 필요성은 기판을 패턴화하는 방법을 제공하는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따라 충족된다.
상기 방법은
a) 기판위에 제 1 마스킹 필름을 기계적으로 위치시키는 단계와,
b) 상기 제 1 마스킹 필름에 하나 이상의 마스킹부를 형성하며 상기 제 1 마스킹 필름에 있는 제 1 위치에 하나 이상의 제 1 개구부를 제거하는 단계와,
c) 제 1 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 1 위치에서 상기 기판 위에 제 1 재료를 증착하는 단계와.
d) 상기 기판 위에 제 2 마스킹 필름과 제 1 마스킹부를 기계적으로 위치시키는 단계와,
e) 하나 이상의 제 2 마스킹부를 형성하기 위해 상기 제 2 마스킹 필름과 상기 제 1 마스킹부 모두에 있서 상기 제 1 위치와는 다른 제 2 위치에 하나 이상의 제 2 개구부를 제거하는 단계와,
f) 제 2 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 2 위치에서 상기 기판 위에 제 2 재료를 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 해상도와 효율을 향상시키고, 아래층에 손상을 줄이며, 미립자 오염을 줄이고, 대형크기의 기판으로 증감되며, 기판에 형성된 패턴화된 발광 디바이스에 대한 제조비용을 줄이는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판을 패턴화하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 패턴화된 기판 구성의 연속 측면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴화된 기판 구성의 연속 측면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 기판상에 3가지 컬러 픽셀의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 유용한 기판상에 다른 재료를 증착하기 위한 개구들이 있는 3개의 다른 마스크 필름의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기판 위 면적의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 유용한 마스크 필름 롤, 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 유용한 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 유용한 패턴화 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 유용한 시야계, 재료연마장치 및 기판이 있는 개구부를 갖는 패턴화 마스크 필름의 사시도이다.
도 11은 본 발명에 유용한 패턴화 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 유용한 돋운 영역을 갖는 패턴화 마스크 필름과 기판의 3차원 도면이다.
도 13은 본 발명에 유용한 접착층을 갖는 마스크 필름의 3차원 도면이다.
도 14는 본 발명에 유용한 발광소자, 패턴화 접착영역 및 노출경로의 평면도이다.
도 15는 본 발명에 유용한 개구부를 통해 재료를 증발시키기 위한 디바이스의 3차원 도면이다.
도 16은 본 발명에 유용한 발광영역과 연마장치내에 오염입자들의 3차원 도면이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시예에 따른 스트립 패턴의 마스크 필름과 연속 개구부의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 스트립 패턴의 마스크 필름과 연속 개구부의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 스트립에서 마스크 필름, 연속 개구부 및 노출경로의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 필름 위에 증착된 패턴화 접착제의 측면도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따라 기판 위에 증착된 패턴화 접착제의 측면도이다.
각각의 구성부품들은 비례로 묘사하게 하기에는 크기와 두께 범위가 너무 크기 때문에 상기 도면들은 비율에 따라 설계된 것이 아님을 알 것이다.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 패턴화된 기판 구성의 연속 측면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴화된 기판 구성의 연속 측면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 기판상에 3가지 컬러 픽셀의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 유용한 기판상에 다른 재료를 증착하기 위한 개구들이 있는 3개의 다른 마스크 필름의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기판 위 면적의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 유용한 마스크 필름 롤, 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 유용한 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 유용한 패턴화 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 유용한 시야계, 재료연마장치 및 기판이 있는 개구부를 갖는 패턴화 마스크 필름의 사시도이다.
도 11은 본 발명에 유용한 패턴화 마스크 필름, 재료연마장치 및 기판의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 유용한 돋운 영역을 갖는 패턴화 마스크 필름과 기판의 3차원 도면이다.
도 13은 본 발명에 유용한 접착층을 갖는 마스크 필름의 3차원 도면이다.
도 14는 본 발명에 유용한 발광소자, 패턴화 접착영역 및 노출경로의 평면도이다.
도 15는 본 발명에 유용한 개구부를 통해 재료를 증발시키기 위한 디바이스의 3차원 도면이다.
도 16은 본 발명에 유용한 발광영역과 연마장치내에 오염입자들의 3차원 도면이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시예에 따른 스트립 패턴의 마스크 필름과 연속 개구부의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 스트립 패턴의 마스크 필름과 연속 개구부의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 스트립에서 마스크 필름, 연속 개구부 및 노출경로의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 필름 위에 증착된 패턴화 접착제의 측면도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따라 기판 위에 증착된 패턴화 접착제의 측면도이다.
각각의 구성부품들은 비례로 묘사하게 하기에는 크기와 두께 범위가 너무 크기 때문에 상기 도면들은 비율에 따라 설계된 것이 아님을 알 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판을 패턴화하는 방법은 기판 위에 제 1 마스킹 필름을 기계적으로 위치시키는 단계(100)와, 선택적으로 제 1 위치에서 상기 제 1 마스킹 필름을 제 1 마스킹부와 하나 이상의 제 1 개구부에 세그먼트하는 단계(105)와, 상기 하나 이상의 개구부를 제거하는 단계(110)와, 제 1 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 1 위치에서 기판 위에 제 1 재료를 증착하는 단계(115)를 포함한다. 제 2 마스킹 필름은 상기 기판과 제 1 마스킹부 위에 기계적으로 위치되고(120), 선택적으로 제 2 위치에서 제 2 마스킹부와 하나 이상의 제 2 개구부에 세그먼트(125)된다. 제 2 개구부는 상기 기판 위에 상기 제 1 위치와는 다른 하나 이상의 제 2 위치에 있다. 상기 기판의 제 1의 다른 부분과는 다른 위치에 상기 제 2 개구부를 위치시킴으로써, 상기 기판의 다른 부분들이 노출되고 다른 재료들이 그 위에 증착될 수 있다: 이로써, 상기 기판을 다른 위치에 다른 재료로 패턴화할 수 있다. 패턴화 위치는 기판이 계획되는 디자인과 적용에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 휴대폰 디스플레이 디바이스는 디자인에 따라 픽셀 영역을 가질 것이며, 평면 텔레비전은 다른 디자인에 따른 픽셀 영역을 가질 것이다. 제 1 및 제 2 위치는 중첩될 수 있어, 상기 제 1 및 제 2 위치의 부분들은, 개구부 제거 공정이 위치에 이미 증착된 재료, 예컨대, 무기재료 또는 금속층에 전혀 손상을 끼치지 않는다면, 그 위에 증착된 제 1 및 제 2 재료들 모두를 갖게 된다. 제 1 및 제 2 개구부는 연속일 수 있어 필름의 기계적 강건함을 높이고 탈착을 돕게 한다. 하나 이상의 제 2 개구부들이 제거되고(130), 제 2 재료가 제 2 위치에서 상기 기판 위에 증착된다(145). 선택단계로, 상기 제 2 재료가 증착된 후, 제 1 및 제 2 마스킹부 모두가 제거된다(140).
추가로, 컴퓨터가 도 1에 도시된 단계를 실행하게 하도록 내부에 저장된 명령어를 갖는 컴퓨터 기억매체/제품을 이용할 수 있다. 당업자는 본 발명의 컴퓨터 기억매체 도는 컴퓨터 프로그램 제품이 잘 알려진 알고리즘과 프로세스를 이용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 설명은 특히 본 발명의 방법의 일부를 형성하거나 더 직접적으로 협동하는 그 알고리즘과 프로세스 형성부에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품 실시예는 실행에 유용한 본 명세서에 특별히 나타내거나 기술되지 않은 알고리즘과 프로세스를 구현할 수 있다. 이런 알고리즘과 프로세스는 통상적으로 행해지며 해당기술분야에서 통상적인 기술내에 있다.
이런 알고리즘과 시스템, 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품을 만들거나 협동하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 다른 태양들이 본 명세서에 구체적으로 나타내거나 기술하지 않았으나, 해당기술분양 알려진 이런 알고리즘, 시스템, 하드웨어, 구성부품, 및 소자들로부터 선택될 수 있다.
따라서, (도 1에 예로 나타낸) 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 예컨대, 자기 디스크 또는 자기 테이프와 같은 자기기억매체; 광디스크, 광테이프, 또는 기계판독가능한 바코드와 같은 광학기억매체; 램(RAM) 또는 롬(ROM)과 같은 고체 전자기억장치; 또는 컴퓨터 프로그램을 저자하는데 사용되는 임의의 다른 물리적 디바이스 또는 매체를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 또한 인터넷 또는 다른 통신매체에 의해 이미지 프로세서에 연결된 컴퓨터 판독가능한 기억매체에 저장될 수 있다. 당업자는 쉽게 알 것이다. 이런 컴퓨터 프로그램 제품의 균등물도 또한 주문형 반도체(application specific integrated circuits, ASCIs)로 알려진 하드웨어나 펌웨어에 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 기판위에 제 3 마스킹 필름과 제 2 마스킹부를 기계적으로 위치시키는 단계와, 선택적으로 상기 제 3 마스킹 필름과 제 2 마스킹부를 제 3 마스킹부와 하나 이상의 제 3 개구부로 세그먼트하는 단계와, 상기 하나 이상의 제 3 개구부를 제거하는 단계와, 제 3 패턴화 영역을 형성하기 위해 제 3 위치에서 상기 기판 위에 제 3 재료를 증착하는 단계가 이용될 수 있고, 상기 제 3 개구부는 기판 위에 제 1 및 제 2 위치와는 다른 하나 이상의 제 3 위치에 있으며, 도 1의 단계 120 내지 135와 유사하다. 다른 선택적 단계에서, 제 1, 2, 및 3 마스킹부는 상기 제 3 재료가 증착된 후 모두 제거된다. 이런 단계들은 상기 기판상의 임의의 개수의 위치들 위에 패턴화된 재료 증착을 제공하도록 반복될 수 있다.
개구부를 제거하는 단계(110 및 130)는 본 발명에 포함된 여러가지 다양한 방법들로 수행된다. 한가지 방법으로, 개구부에 마스킹 필름을 포함한 재료는 예컨대 레이저에 의해 연마되거나, 예컨대 마스크 필름상에 형성된 포토리소그래피 마스크를 통한 에칭에 의해 화학적으로 제거되거나, 기계적 수단들이 사용된다. 레이저를 이용한 다른 방법으로, 제 1 또는 제 2 개구부의 외주부가 연마되고, 이에 의해 마스크 필름의 마스킹부로부터 상기 개구부를 세그먼트한다. 그런 후, 상기 개구부는 상기 마스킹부로부터 분리되어 기계적으로 제거될 수 있다.
본 발명은 기판 위에 패턴으로 다양한 재료의 반복 증착을 위한 공정을 제공한다. 본 발명으로, 연이은 단계들에 대한 마스킹 필림에 의해 각 개구부가 연이어 커버되고, 이로써 각 증착영역이 오염으로부터 보호되는 것이 주목된다. 이는 각 재료가 증착된 후 그리고 다음 재료가 증착되기 전에 연이어 제거된 일련의 마스크를 이용하고, 이로써 이전에 증착된 재료들을 환경오염과 스트레스에 노출시키는 종래 방법과 분명한 차이가 있다. 이런 방법에서는, 특히 유기 발광 다이오드와 같은 디바이스에 대해서 입자 오염의 제어가 중요하다. 따라서, 본 발명은 일반적으로 공정단계들을 줄이고, 특히 재료들이 증착되지 않은 기판 영역 위에 보호 마스크층을 유지함으로써 기판상에 있는 위치들이 외부 환경에 노출되는 것을 줄인다.
마스킹 필름에서 개구부가 기판에 인쇄정합된다. 이런 인쇄정합과 개구부의 제거를 향상시키기 위해, 마스크 필름 사이에 접착층들이 제공될 수 있다. 더욱이, 마스킹부의 제거는 전혀 아래층에 손상을 주지 않아야 한다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 접착층은 제 2 마스킹 필름과 제 1 마스킹 필름 사이, 제 2 마스킹 필름과 제 1 마스킹부 사이, 또는 제 2 마스킹 필름과 제 1 개구부 사이에 위치된다. 그런 후, 제 2 마스킹 필름이 제 1 마스킹 필름, 제 1 마스킹부, 또는 제 1 개구부에 부착된다. 접착층은 상기 제 1 마스킹 필름이 기판 위에 위치되기 전에 제 1 마스킹 필름에 형성될 수 있다; 또는 상기 접착층은 상기 제 1 마스킹 필름이 상기 제 1 개구부를 제거하기 전에 상기 기판 위에 위치된 후 상기 제 1 마스킹 필름상에 형성될 수 있다; 또는 상기 접착층은 상기 제 1 개구부가 제거된 후 상기 제 1 마스킹부 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예로 도 2a를 참조하면, 기판(10)이 제공되고 상기 기판(10) 위에 제 1 마스크 필름(20)이 위치되어 있다. 상기 제 1 마스크 필름(20)이 상기 기판(10)위에 위치되기 전에 또는 상기 제 1 마스크 필름(20)이 상기 기판(10) 위에 위치된 후에, 접착층(60)이 상기 제 1 마스크 필름(20) 위에 형성되어 있다. 도 2a 내지 도 2k에 도시된 바와 같이, 접착층(60)은 패턴화되지 않았고 해당기술분야에 공지된 다양한 수단, 예컨대, 스프레이, 롤코팅, 잉크젯 증착 등에 의해 형성될 수 있다. 도 2b는 레이저 연마에 의해, 즉, 레이저빔(42)을 이용해 입자(43)를 증발시켜 상기 제 1 개구부(21)로부터 입자들을 제거하여 제 1 마스크부(22)를 남겨둠으로써 제 1 개구부(21)의 제거를 도시한 것이다. 접착층(60)의 입자들도 또한 제거된다. 도 2c를 참조하면, 제 1 재료(50)가 제 1 개구부(21)에서 상기 기판(10)과 제 1 마스킹부(22)에서 상기 접착층(60) 위에 제 1 위치들에 걸쳐 한 층에 증착된다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 그런 후 접착층(60)과 함께 제 2 마스킹 필름(23)이 상기 기판(10)과 제 1 마스킹부(22) 위에 위치되고, 예컨대, 제 2 마스킹 필름(23)과 제 1 마스킹부(22)의 레이저 연마(도 2e)에 의해 제 2 마스킹부(25)를 남겨두어 제 2 개구부(24)가 형성된다. 일단 제 2 개구부(24)가 형성된 후, 제 2 재료(51)가 제 2 개구부(24)에서 상기 기판(10) 위의 제 2 위치에 증착된다(도 2F).
마스킹 필름을 위치시키고, 개구부를 제거한 후, 재료를 증착시키는 공정은 반복될 수 있다. 예컨대, 도 2g를 참조하면, 제 3 마스킹 필름(26)이 제 2 개구부(24)와 제 2 마스킹부(25) 위에 위치될 수 있다. 제 3 개구부(27)가 제 2 마스킹부(25)에 형성되고(도 2h), 제 3 재료(52)가 제 3 개구부(27)와 제 3 마스킹부(28) 위에 증착된다(도 2i). 도 2j를 참조하면, 모든 재료들이 기판(10) 위의 소정 위치에 증착된 후, 마스킹 필름부의 전체 더미들이 기계적으로 제거되어 기판과 증착 재료를 남길 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 개구부(예컨대, 21)는 마스크 필름(예컨대, 20)의 마스킹부(22)로부터 세그먼트되어 제거된다. 도 3a를 참조하면, 제 1 마스크 필름(20)이 기판(10) 위에 위치되고, 패턴화 접착제(70)가 상기 개구 영역에 (예컨대, 잉크젯에 의해)제공되며, 그런 후 제 1 개구부(21)가 상기 제 1 개구부(21)의 외주부 주위로 재료를 연마함으로써 상기 제 1 마스크부(22)로부터 (예컨대, 레이저 연마에 의해) 세그먼트된다(도 3b). 제거 필름(29)이 패턴화된 접착제(70)를 이용해 제 1 개구부(21)에 부착되고(도 3c), 그런 후 상기 제 1 개구부(21)와 함께 제거된다(도 3d). 도 3e를 참조하면, 제 1 재료(50)가 상기 제 1 마스크부(22)와 상기 제 1 개구부(21) 위에 증착된다. 도 3a 내지 도 3e에 도시된 공정단계들은 기판상의 다른 위치들에 재료를 증착시키기 위해 제 1 마스크 필름과 함께 반복될 수 있다. 도 3f에 도시된 바와 같이, 마스킹부(22)가 기판(10)상에 패턴화 재료(50,51)를 남겨두고 기계적으로 제거될 수 있다. 접착층이 (도 3a에 도시된 바와 같이) 세그먼팅 단계 전에 제 1 또는 제 2 마스킹 필름상에 형성될 수 있거나, 세그먼팅 단계 후에 또는 전후 모두에 상기 접착층이 상기 제 1 또는 제 2 마스킹 필름상에 형성될 수 있다.
본 발명은 기증착된 재료에 손상 가능성을 줄이는 수단을 제공한다. 예컨대, 마스크 필름의 두께는 100 마이크론 미만 또는 약 10 마이크론으로 줄일 수 있는 한편, 개구부의 크기는 높이나 폭이 50에서 300 마이크론일 수 있다. 제 2 마스크 필름은 제 1 마스크 필름과 접착층의 단지 두께만큼만 기판에서 떨어져 있기 때문에, 제 2 마스크 필름은 기판으로부터 단지 10-100 마이크론일 수 있고, 따라서 개구부에서 기판의 아래층에 실제로 접촉할 수 있다. 접착제가 기판의 맞은편 마스킹 필름의 일측에 위치해 있기 때문에, 기증착된 재료가 있는 기판상의 개구부 위의 마스킹 필름의 연속한 위치(예컨대, 도 2d 및 도 2g)는 접착제가 증착된 재료와 접촉하는 것을 방지하고 따라서 마스킹부가 기계적으로 제거될 때 증착된 재료에 손상을 끼치지 않을 수 있다. 마스크 필름에는 또한 개구부에서 아래층에 손상 가능을 줄이기 위해 기판 옆 필름의 일측에 화학적 불활성의 매우 완만한 면(예컨대, 테플론)이 제공될 수 있다.
접착제가 도 2a 내지 도 2k에 도시되어 있으나, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 기계적 수단이 기판과의 적절한 인쇄정합과 개구부에서 마스크 필름 재료의 제거를 위한 지지를 제공할 수 있는 한, 이런 접착제는 반드시 필요한 것은 아니다. 대안으로, 본 발명의 다른 실시예에서, 접착제는 제 1 및 제 2 개구부 사이에 패턴화된다. 이런 패턴화는 잉크젯 증착, 스크린 프린팅, 패턴화 롤 코팅, 또는 해당기술분야에 공지된 다른 수단들에 의해 성취될 수 있다. 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, 접착제는 개구부에 패턴화될 수 있다. 대안으로, 도 20을 참조하면, 패턴화 접착제(70)가 다양한 마스크 필름의 다양한 개구부들 사이에 제공될 수 있고, 상기 패턴화 접착제(70)의 연마 또는 제거가 전혀 필요하지 않을 수 있다. 제 1 개구부 또는 제 1 마스킹부에 제 2 마스킹 필름의 접착을 강화하기 위해, 접착제는 경화되거나 다른 경우로는 접착 향상을 위해, 예컨대, 가열, 자외선과 같은 복사에 노출 또는 기계적 압력의 제공 또는 해당기술분야에 공지된 다른 수단들에 의해 처리될 수 있다. 공정 안전성을 높이고 접착제로 인한 오염을 줄이기 위해, 접착제는 증착후에 또는 제 2 마스킹 필름이 제 1 마스킹부와 기판 위에 위치되기 전후에 경화될 수 있다. 제 1 또는 제 2 마스킹 필름 또는 접착제는 광을 흡수할 수 있거나, 흡광층이 기판 위에 제공되어 복사 흡수를 돕게 할 수 있다. 접착층은 제 1 마스킹 필름이 기판 위에 위치되기 전후에 기판 맞은편의 제 1 마스킹 필름의 일측에 제 1 마스킹 필름상에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 접착제가 기판 위에 제공될 수 있다. 도 21을 참조하면, 본 발명의 한가지 방법으로, 접착제가 전체 기판 영역 위에 코팅될 수 있고, 예컨대, 개구부가 제거된 후 받게 되는 연마 또는 세정단계에 의해 마스크 필름의 개구부와 함께 제거될 수 있다. 대안으로, 접착제가 재료가 증착되는 위치들 사이에서 기판 상에 패턴화될 수 있고, 이로써 증착 영역(미도시)이 깨끗이 유지될 수 있다. 또 다른 대안으로, 접착제가 기판 옆 제 1 마스크 필름의 일측에 제공될 수 있다. 이 접착제가 패턴화되지 않은 경우, 예컨대, 레이저 연마 또는 화학적 수단에 의해, 개구부와 함께 제거될 수 있다. 접착제가 패턴화된 경우, 다양한 마스크 필름의 개구부 사이 마스킹부에 패턴화될 수 있다. 접착제는 해당기술분야에 공지된 잉크젯, 코팅, 또는 스프레이 수단에 의해 기판에 또는 제 1 마스크 필름에 증착될 수 있고, 제 1 마스크 필름이 기판 위에 위치되기 전에 기판에 형성될 수 있거나, 제 1 마스크 필름이 기판 위에 위치되기 전에 제 1 마스크 필름에 형성될 수 있다.
제 1 및 제 2 패턴화 면적이 기판 위에 공간적으로 분리될 수 있고, 기판의 돋운 영역들이 제 1 및 제 2 패턴화 영역 사이에 형성될 수 있다. 이런 돋운 영역은 증착된 재료와 함께 마스크 필름의 접촉을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 기판을 패턴화하고 명백한 동작가능한 영역, 예컨대, 디스플레이에서 발광 픽셀을 형성할 수 있다. 재료는 발광재료일 수 있다. 예컨대, 저분자 또는 폴리머 재료와 같은 유기재료 또는 인광재료 또는 양자 도트와 같은 무기재료가 발광재료로 사용될 수 있다. 이런 동작가능한 영역은 광을 방출하도록 작동될 수 있고 광을 방출하지 않는 비동작 영역들에 의해 분리되어 있다. 도 6을 참조하면, 예컨대, 디스플레이 디바이스는 일반적으로 기판(10)상에 다른 위치들에 걸쳐 위치된 발광영역(12)을 갖는 복수의 발광소자들을 갖는다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마스킹 필름(20)에서 개구부(14)는 비동작 비발광 영역(12X)에 의해 분리된 적어도 2개의 다른 동작가능한 발광영역(12)을 커버하는 마스킹 필름(20)에 있는 개구이다. 마스킹 필름(20)의 나머지는 마스킹 필름(20)의 마스킹부(22)를 포함한다. 발광영역(12)은 일반적으로 자체적으로 연속이지 않기 때문에, 연속 개구부(14)가 광을 방출하지 않는 기판(10)의 일부분(12X)을 또한 커버한다.
다수의 다른 증착 단계에서 마스킹 필름(20)은 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 대부분의 실시예에서, 마스킹 필름(20)에 있는 개구부(14)는 다른 재료와 소자들이 기판(10) 위의 다른 위치들에 증착될 수 있도록 다른 위치들에 형성된다. 더욱이, 다른 재료들이 기판(10)상의 동일 위치 위에 있는 층들에 형성될 수 있음에 따라, 하나 이상의 재료가 연속 개구부를 통해 증착될 수 있다. 예컨대, 재료는 발광층에 복수의 발광재료들을 포함할 수 있다. 발광재료는 저분자 또는 폴리머 분자 발광 다이오드를 포함한 유기재료일 수 있다. 대안으로, 발광재료는 무기일 수 있고, 예컨대 양자 도트를 포함할 수 있다. 다른 층들은 예컨대, 홀-주입, 홀-수송, 홀-블로킹, 전자-주입, 전자-블로킹, 및 전자-수송층과 같은 전하제어층뿐만 아니라 버퍼층과 얇은 고저항층을 포함할 수 있다. 선택적으로, 활성재료 예컨대 광산란 재료들이 또한 증착될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 마스크 필름의 개구부는 노출된 위치에 재료의 증착을 가능하게 한다. 동시에, 마스크 필름의 마스킹부는 마스킹 필름의 연이은 연마 또는 세그먼트에 의해 야기된 원치않는 증착 및 입자 오염으로 인한 기판 위의 나머지 영역들을 보호한다. 노출된 위치에 재료를 증착하는 것은 노출된 위치에서 기판 위에 증발, 잉크젯, 스프레이 코팅, 슬라이드 코팅, 호퍼(hopper) 코팅, 또는 커튼(curtain) 코팅재료를 포함한다.
도 4를 참조하면, 종래 기술의 설계에서, 픽셀(11)은 3개의 패턴화 발광영역(12R,12G,12B)를 구비하고, 각각의 패턴화 발광영역(12)은 풀-컬러 디스플레이를 형성하기 위해 다른 컬러, 예컨대, 적색, 녹색 및 청색의 서브-픽셀 발광을 포함한다. 다른 설계에서, 4번째로 흰색, 황색 또는 청록색 발광영역을 포함한 4개 컬러의 픽셀들이 이용된다. 본 발명은 임의의 패턴화 발광 디바이스를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광소자(12R,12G,12B)가 스트립 형태로 배열되어 발광영역의 각 컬러가 동일한 컬러의 광을 방출하는 발광영역의 컬럼을 형성한다. 대안으로, 4개 소자 픽셀들이 4개 발광소자(미도시)의 2×2 그룹으로 배열될 수 있다. 이들 다른 디자인들과 설계들 모두가 디자인, 설계, 또는 픽셀 당 발광영역들의 개수 또는 발광영역의 컬러들에 무관하게 본 발명의 방법에 의해 형성될 수 있고, 보다 상세하게는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀을 갖는 디스플레이와 적색, 녹색, 청색 및 흰색 서브-픽셀을 갖는 디스플레이를 포함한다.
종래 기술에 교시된 바와 같이, 예컨대, 발광 디바이스를 제조하는데 있어, 증착 마스크는 금속으로 제조될 수 있고 증발된 유기재료를 증착하기 위해 여러 번 재사용될 수 있다. 마스크는 세척될 수 있으나, 여하튼, 고가이고, 열팽창을 받으며, 정렬하기 어렵고, 기증착된 유기재료에 손상을 주며 세척에 문제가 있다. 더욱이, 마스크는 결국 마모된다.
본 발명은 액체 코팅, 건조, 경화 및 비경화 영역을 형성하는 패턴화된 노출에 이어 패턴을 형성하도록 상기 경화 및 비경화 영역의 액체 화학적 제거를 하는 포토리소그래피 방법을 사용하지 않는다. 반대로, 본 발명은 기판 위의 적소에 있으면서 매우 저가의 패턴화된 일회용 마스크를 제공하고, 이로써 종래 기술의 한계를 극복한다. 마스크 자체는 투명 또는 비투명인, 예컨대, 폴리머로 된 가요성의 얇은 필름으로 형성될 수 있고, 액체 화학제가 전혀 사용되지 않는 완전히 건조한 환경에서 패턴화될 수 있다.
증착재료(50,51,52)는 평판 디스플레이 기술에 공지된, 예컨대, 수동 또는 능동 매트리스 회로에 의해 제공된 전류에 응답하여 다른 컬러의 광을 방출하는 발광재료이다. 회로는 발광재료가 패턴식으로 증착된 패턴화 발광영역을 형성하도록 이용될 수 있다. 제 1, 2, 및 3 마스크 필름(20,23,26)에 있는 마스크 홀(14R,14G,14B)의 패턴은 (도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이) 다른 패턴의 발광영역 및 다른 영역 위에 증착된 다른 발광재료를 노출시키기 위해 다를 수 있다. 마스크 홀(14)은 마스크에 있는 개구부에 대응한다. 따라서, 3개의 다른 재료들이 복수의 풀-컬러 발광 픽셀을 형성하기 위해 기판 위에서 발광영역 위치(예컨대, 도 4 및 도 5에서 12R,12G,12B)의 3개의 다른 세트들로 패턴화될 수 있다. 그런 후, 완전한 디바이스를 형성하기 위해 어떤 나머지 처리 단계들이 수행될 수 있다. 예컨대, 패턴화된 OLED재료를 이용한 OLED 디바이스가 상단 또는 하단 이미터 형태로 사용될 수 있다. 본 발명은 완전한 발광 디바이스를 형성하기 위해 다른 층들의 배패턴화 증착과 결합될 수 있다. 이런 비패턴화 재료들은 유기 및 무기 LED 기술분야에 알려진 바와 같이, 예컨대, 전하-주입층과 전하-수송층을 포함할 수 있다. 대안으로, 모든 층들이 패턴화될 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예에서, 마스크 홀(14)의 영역은 (도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이) 발광영역(12)보다 더 클 수 있다. 발광영역(12)은 일반적으로 패턴화 디바이스 전극(미도시)에 의해 정의되기 때문에, 단지 발광소자(12)에 해당하는 전극 영역 위에 재료를 증착하는 것만 필요하다. 다른 경우에는 증착 허용오차가 유지되는 것을 보장하도록 추가 재료가 증착된다.
상술한 바와 같이, 마스크 홀(14)에 대응하는 개구부(예컨대, 21)는 마스킹 필름에 있는 개구부의 외주부로부터 마스크 필름 재료를 제거함으로써 마스킹 필름으로부터 세그먼트될 수 있다. 이는 예컨대, 마스킹 필름재료를 가열하거나, 마스킹 필름을 레이저 연마하거나 화학적 처리를 함으로써 행해질 수 있다. 도 7을 참조하면, 레이저광(42) 빔을 방출하는 레이저(40)가 기판(10) 위의 마스킹 필름(20)에 있는 마스크 홀 개구(14) 외주의 마스크 필름재료(20)를 연마한다. 레이저광빔(42)(또는 레이저(40))은 직각방향(44 또는 46)으로 이동하며 마스크 홀(14)의 외주를 가로질러 스캔하고 이로써 마스크 홀(14)의 외주로부터 재료를 연마한다. 마스크 홀(14)은 마스크 필름에 있는 개구부(예컨대, 21,24,27)에 해당한다. 대안으로, 기판(10)은 레이저광 빔(42)이 직각방향으로 스캔하면서 일방향으로 이동할 수 있고, 이로써 연속처리를 가능하게 한다. 상술한 또 다른 대안으로, 마스크 홀(14)에 있는 재료를 연마하게 레이저(40)가 사용된다. 마스킹 필름(20)은 마스킹 필름 재료의 롤(30)로부터 방출되어 기판(10) 위에 위치될 수 있다. 마찬가지로, 마스킹 필름(20)이 제거될 때, 새 마스킹 필름 재료가 롤러(30)로부터 내보내짐에 따라 상기 마스크 필름 재료가 제 2 롤(미도시)상에 기계적으로 집어 올려질 수 있다. 필름의 롤, 기판 위에 상기 필름을 이동하고 위치시키는 수단, 레이저 및 면 위로 레이저를 스캔하기 위한 수단은 모두가 해당기술분야에 공지되어 있다. 도 8은 레이저(4), 레이저광 빔(42), 스캔방향(42 및 46), 기판(10) 위의 마스킹 필름(20), 및 발광소자(12) 위에 위치한 복수의 마스크 홀(14)을 포함한 보다 상세한 분해도를 도시하고 있다.
마스킹 필름(20)은 자체적으로 기판(10)상에 발광영역(12)과 인쇄정합될 필요는 없으나, 마스크 홀 개구(14)는 패턴화된 발광영역(12)과 일치하고 또한 발광영역과 정합될 수 있다. 이런 인쇄정합은 예컨대 기판상에 기점 표시를 제공함으로써 도움된다. 이런 표시와 레이저를 스캔하고 필요한 허용오차로 재료를 연마하기 위한 수단들이 해당기술분야에 공지되어 있고, 이는 연마된 재료를 수집하기 위한 장치들이다. 일반적인 발광영역들(12)은 크기가 예컨대 40×100 마이크론이다.
보다 상세한 예로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 레이저(40)는 마스크 홀(14Y)의 외주(14X) 주변에 레이저광 빔(42)을 스캔하여 상기 마스크 홀(14Y)의 내부에 있는 마스킹 필름 재료가 마스킹 필름(20)으로부터 기계적으로 분리된다. 외주(14X)내에 있는 세그먼트된 마스킹 필름 재료(14Y)는 기계적으로 제거되며 이로써 발광재료의 연속 증착을 위해 마스크 홀 개구(14Y)가 없게 된다. 대안으로, 레이저(40)는 마스크 홀(14)에 있는 모든 재료를 연마하기 위해 레이저광(42)으로 마스크 홀(14)의 전체 표면을 스캔한다.
도 9 및 도 10은 레이저광 빔(42)이 마스크 홀 개구(14)를 형성하기 위해 마스킹 필름(20) 위로 이동하는 실시예를 나타낸 것이나, 도 11은 다른 접근을 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 마스킹 필름(20)은 선택적으로 레이저광을 흡수하도록 형성된 흡광영역을 포함하며 흡광영역에서만 연마가 발생한다. 마스크 홀 개구(14) 또는 그 외주(미도시) 위치에 있는 흡광영역은 마스킹 필름(20)이 기판(10) 위에 위치되기 전후로, 예컨대, 잉크젯 또는 그라비어 공정에 의해 마스킹 필름(20)상의 광연마재를 프린팅함으로써 형성될 수 있다. 흡광영역은 마스킹 홀(14)의 외주에 해당한다. 이런 식으로, 전체 마스킹 필름(20)(또는 그 일부)이 흡광 영역내 재료를 연마하기 위해 동시에 노출되며, 이로써 시간 주기내에 연마될 수 있는 재료의 양을 늘리고 마스킹 필름(20)에 마스크 홀 개구(14)를 형성하는데 필요한 시간량을 줄인다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서, 돋운 영역(16)이 기판(10)에 형성된다. 상기 돋운 영역(16)은 예컨대 포토리소그래피 공정을 통해 기판(10)에 형성된 포토레지스트 또는 실리콘 이산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 포토리소그래피 재료를 구비할 수 있고, 기판상에 형성되는 기판 전극 또는 박막 전자 구성부품을 패턴화하는데 사용되는 공정 허용오차에 따라, 예컨대, 폭이 20×50 마이크론일 수 있다. 돋운 영역(16)이 패턴화된 발광영역(12) 주위에 위치되고 기판(10) 위에 형성된 전극을 절연시키기 위해 사용된다. 이런 공정은 포토리소그래피 기술분야에 잘 알려져 있고, 예컨대, OLED 장치에 사용되어 왔다. 마스킹 필름(20)이 기판(10) 위에 위치되고 돋운 영역(16)과 접촉해 있다. 마스크 홀(14)의 외주부(14X)의 일부분에 마스킹 필름 재료를 연마함으로써 마스크홀 재료를 분리하기 위해 레이저 연마가 수행된다. 그런 후, 연속 개구부(14)에 대응하는 나머지 마스킹 필름 재료(14Y)가 분리된다. 돋운 영역(16)을 이용함으로써, 마스킹 필름(20)은 발광영역(12)에 위치한 기판(16) 및 임의의 기존 층들과의 접촉이 방지된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 마스크 홀 외주(14X)가 (점선으로 도시된 바와 같이) 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 돋운 영역(16) 위에 위치되어 있다. 이 실시예에서, 레이저광 빔(42)은 발광소자 영역(12)으로 지향되지 않고, 이로써 발광영역(12)에 이미 있는 재료의 기존 층들을 노출시킴으로 인해 발생할 수 있는 어떤 문제(예컨대, 기증착된 유기 재료의 뜻밖의 연마)를 방지한다. 마스크 홀(14)의 영역은 발광영역(12)보다 더 큰 것에 주목하라. 도 12의 도면은 마스킹 필름(20) 아래에 있는 기판(10)을 도시한 것이나, 기판(10)과 마스킹 필름(20)의 위치는 바뀌어 있어 분리된 재료들이 어떤 기계적 탈착을 돕기 위해 상기 마스킹 필름(20)으로부터 떨어질 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 마스킹 필름(20)은 상기 마스킹 필름(20)의 일측 또는 양측에 접착제로 코팅되어, 다른 마스킹 필름, 기판(10), 및 발광영역(12)과의 인쇄정합되게 상기 마스킹 필름(20)을 위치 및 유지하게 일조한다. 접착제는 마스킹 필름(20)의 일측에 위치될 수 있어 기판(10) 또는 돋운 영역(16)과 접하거나 인접해 있거나, 마스크 홀(14)의 외주(14X) 주변에 있어 마스크 홀(14)에 있을 수 있는 오염을 줄이고 상기 접착제를 연마할 필요성을 줄인다. 상대적으로 약한 접착제, 예를 들면 마스크 필름들 사이 또는 마스크 필름과 기판 사이 인쇄정합을 충분히 유지할 정도로 강하지만, 기판, 마스크 필름에 손상을 주지 않거나 입자오염을 유발하지 않고 기판으로부터 기계적으로 제거될 정도로 충분히 약한 접착제가 바람직하다. 접착제는 마스크 필름(20)이 기판(10)에 대해 이동하지 않게 하고 또한 분리된 마스킹 필름 재료가 발광영역(12)으로 이동하거나 떨어지지 않게 하거나, 기계적 제거를 돕게 함으로써, 마스크 필름 제거 공정을 향상시킨다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 접착제는 마스크 필름(20)이 돋운 영역(16)에 부착될 때 활성화되지 않는다. 돋운 영역(16)에 마스크 필름(20)을 부착시키기 위해 예컨대 롤러 또는 판으로부터 제공된 압력이 이용된다. 다른 실시예에서, 접착제는 패턴형 광 또는 열경화될 수 있고, 돋운 영역(20)과 접촉한 마스크 필름의 일부에 광이나 열이 가해진다. 패턴화 접착제는 기판상에 코팅된 다른 영역들, 예컨대, 발광재료에 원치않은 또는 의도하지 않은 부착을 줄이는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 마스크 홀(14)의 외주보다 약간 더 큰 영역에 그리고 상기 마스크 홀과 맞게 패턴형 접착층이 형성되어, 홀의 외주에 있는 재료가 돋운 영역(16), 기판(10) 또는 상기 기판(10)사엥 코팅된 층에 부착된다. 도 14를 참조하면, 2개의 인접한 패턴화 발광영역(12)이 마스크 필름(20)으로 덮여 있다. 상기 마스크 필름(20)의 일부분(70)은 패턴화된 발광영역(12)들 사이의 아래면에 부착을 할 수 있도록 접착제로 코팅된다. 채널(72)에서 마스크 필름 재료의 일부분이 예컨대, 연마에 의해 제거되어, 상기 마스크 필름(20)의 마스킹 부분(22)이 개구부(14)로부터 세그먼트될 수 있다.
도 15를 참조하면, 발광영역과 정렬하여 마스크 필름(20)에 마스크 홀 개구(14)가 형성된 후, 발광재료가 마스크 홀(14)을 통해 기판 위에 도포된다. 저분자 OLED 디바이스의 경우, 발광재료는 일반적으로 광이미터(12)의 위치에서 마스크 홀(14)을 통해 기판(10)에 증착된 소스, 예컨대, 한 줄의 유기 재료(82)를 형성하는 선형 소스(80)로부터 진공상태에서 증발에 의해 증착된다.
도 16을 참조하면, 돋운 영역(16)내 발광영역(12)에 증착된 미립자 오염(48)도 또한 예컨대, 레이저에 의해 연마된다. 대안으로, 이런 세정 공정과 호환가능한 층들만이 있다면 플라즈마 세정 또는 다른 화학적 또는 기계적 세정이 이용된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 개구부(14)는 또 다른 연속 구성요소로서 나머지 마스킹부를 남겨두며 단일의 연속 개구부를 형성하기 위해 연결된다. 2개의 연속 소자들을 가짐으로써 세그먼트부의 기계적 제거가 간단해 진다. 도 17a를 참조하면, 마스크 필름(20)은 연속 개구부(14)를 갖는다. 연속 개구부(14)는 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 발광영역의 스트립 위치에 대응한다. 연속 개구부(14)의 스트립들이 스트립의 일단에 연결되는 반면, 나머지 마스킹부(22)도 마찬가지로 타단에 연결되어 마스크 필름의 2개의 세그먼트부를 형성한다. 예컨대, 작은 조각에 연결된 일단을 파지하고 상기 연결된 일단을 아래 기판으로부터 위로 멀리 밀어 연속한 개구부(14)를 기계적으로 제거함으로써, 전체 연속 개구부(14)가 제거된다; 이로써 하나의 동작 단계로 발광소자(12)의 스트립을 노출시키고 발광재료의 증착을 가능하게 한다. 나머지 마스킹부(22)도 마찬가지고 제거된다. 이런 공정은 미립자 오염을 줄이는데, 이는 발광재료의 증착이 의도되지 않은 발광영역(12)이 증착단계 동안 덮여 있고, 상기 연속 개구부를 세그먼트하기 위해 마스크 필름 재료의 연마로 인해 발생한 미립자 오염이 발광소자 영역(12)에 보다는 마스킹 필름(20) 자체에 있게 되기 때문이다. 더욱이, 마스킹부 또는 연속 개구부(14)의 기계적 제거는 미립자 오염을 발생시킬 것 같지 않다. 도 17b 및 도 17c를 참조하면, 다른 위치에서 발광소자의 다른 스트립에 대응하는 마스크 필름의 연속 개구부가 예시되어 있다. 도 17a에 예시된 바와 같이, 연속 개구부는 마스킹 필름(20)의 좌측 가장자리에 하나의 제 2 픽셀 컬럼을 덮고 있다. 도 17c에서, 제 1 픽셀 컬럼의 추측에 있는 하나의 제 2 픽셀 컬럼이 덮여 있다; 반면에, 도 17b에서는 하나의 제 3 픽셀 컬럼이 덮여 있다.
도 18은 본 발명의 방법을 보다 상세하게 도시한 것이다. 도 18을 참조하면, 발광영역(12)이 2개의 인접한 발광영역(예컨대, 적색광 방출 및 청색광 방출 영역)의 컬럼들을 덮고 있는 마스크 필름(20)과 마스킹부(22)와 함께 도시되어 있는 반면, 연속 개구부(14)는 2개의 인접하지 않은 (예컨대, 녹색광 방출) 발광소자의 스트립들을 덮고 있다. 본 발명의 일실시예의 보다 상세한 도면에서, 도 19는 연속 개구부(14)와 아래의 발광소자(12)로부터 마스크 필름(20)의 마스킹부(22)를 세그먼트하도록 채널(72)을 형성하기 위해 사용된 레이저광의 연마빔의 경로를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 가능하게는 접착영역(70)에 패턴화된 접착제가 또한 이용될 수 있다. 연이은 단계에서, 증착 영역은 경우에 따라 발광영역(12)이 적절히 노출되거나 덮여있는 한 서로 중첩될 수 있다. 이러한 경우, 발광재료가 발광영역(12)들 사이의 비발광영역에 반복적으로 증착될 수 있다. 이 배열은 연속 개구부(14)의 물리적 무결성을 돕는다.
본 발명은 종래 기술에 비해 많은 향상을 제공한다. 마스킹 필름은 예컨대 롤에 제공되는 PET(폴리에틸렌 테라프탈레이트) 또는 다른 저가의 폴리머를 포함하여 저렴할 수 있다. 필름은 종래 금속 마스크가 하듯이 기판과 반복적으로 정렬될 필요가 없다. 상당한 온도 의존성도 발생할 필요가 없는데, 이는 재료가 반드시 온도에 응답하여 크게 팽창될 필요가 없기 때문이다; 그리고 상당한 열팽창이 발생한다면, 열은 마스킹 홀의 영역을 약간만 줄일 것이다. 외주가 돋운 영역 위에 연마된 경우에서처럼 마스킹 홀이 약간 커지더라도, 발광영역의 형성에 대한 어떠한 영향도 발생하지 않을 것이다. 필름이 발광재료와 패턴화되는 영역들을 제외하고 기판 모두를 덮고 있기 때문에, 기판은 미립자 오염으로부터 보호된다. 더욱이, 새 필름이 각 증착 싸이클에 제공되기 때문에, 마스킹 필름이 기계적으로 제거되면 마스킹 필름 재료를 제거함으로 인해 형성된 미립자 오염이 없어질 수 있다. 발광영역 주위의 돋운 영역을 이용함으로써 마찬가지로 기존 발광영역에 대한 손상이 방지되고, 마스크 홀 주위 돋운 영역 위의 외주가 연마된다. 여하튼, 마스킹 필름이 충분히 얇아 예컨대 기판상에 유기 재료의 임의의 섬세한 층들에 접촉해도 층들에 손상을 주지 않는다.
본 발명은 또한 패턴화된 발광 디바이스를 제조하기 위한 증감가능한 수단을 제공하는데, 이는 마스킹 필름이 대형으로 쉽게 제조될 수 있기 때문이다. 마스킹 필름 재료를 연마하는데 유용한 레이저 시스템은 많은 별개의 레이저들을 구비할 수 있다고, 따라서, 빠른 패턴화를 가능하게 한다. 이런 레이저 시스템은 해당기술분야에 공지되어 있다. 마스크 필름 재료의 기계적 제거로 인해 임의의 큰 기판에 대한 작업시간을 빨리 하게 한다. 본 발명은 연속 처리시스템에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 픽셀을 구성하는데 사용되는 다수의 재료들이 별개의 마스크들을 필요로 하는 반사 및 투과 컬러 디스플레이와 같은 다른 종류의 광전자 디바이스 제조에 적용을 찾을 수 있다. 이는 특히 다르게 패턴화되는 3개의 별개의 컬러 재료들을 일반적으로 필요로 하는 컬러 디바이스의 경우에 사실이다. 일반적으로 이들 디바이스는 또한 인듐-주석-산화물과 같은 투명 도체를 필요로 하며, 이는 스퍼터링에 의해 증착될 수 있고 본 발명을 이용한 하나의 마스크 단계에 의해 편리하게 패턴화된다. 능동 매트릭스 디스플레이, 박막 트렌지스터(TFTs) 및 커패시터가 능동 매트릭스 픽셀용으로 제조될 수 있다. TFT 게이트 유전체 및 반도체층은 일반적으로 별도의 마스크를 필요로 한다. 금속 트랙도 또한 본 발명에 의해 편리하게 패턴화될 수 있고, 다시 별개의 마스크 또는 마스크들을 필요로 할 것이다. 광검출기, 광기전력 전지 및 광도파관 구조와 같은 다른 광디바이스들도 또한 본 발명의 방법을 이용해 제조될 수 있다.
본 발명은 능동 또는 수동 매트릭스 유기 또는 무기 LED 디바이스로 실시될 수 있다. 또한 디스플레이 디바이스에 또는 지역조명 디바이스에 이용될 수 있다. 일실시예에서, 본 발명은 탕 등(Tang et al.)의 1988년 9월 6일자로 취득한 미국특허 제4,796,292호와 반스리크 등(VanSlyke et al.)의 1991년 10월 29일자로 취득한 미국특허 제5,061,569호에 개시된 바와 같은 저분자 또는 폴리머 OLED로 구성된 평판 OLED 디바이스에 이용되나 이에 국한되지 않는다. 유기 발광 디스플레이의 많은 조합과 변형들이 상단 또는 하단 이미터 구조를 갖는 능동 및 수동 매트릭스 OLED 디스플레이 모두를 포함해 이런 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있다. 무기 또는 폴리머 발광재료도 또한 본 발명의 방법에 따라 사용되고 패턴화될 수 있다.
본 발명은 특히 몇몇 바람직한 실시예를 참조로 상세히 기술하였으나, 본 발명의 기술사상과 범위내에서 변형 및 변경도 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
10 기판
11 픽셀
12 발광영역 또는 발광소자
12R 적색 발광영역
12G 녹색 발광영역
12B 청색 발광영역
12X 비발광영역
14 마스크 홀, 연속 개구부
14R 적색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14G 녹색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14B 청색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14X 마스크 홀 외주
14Y 마스크 홀 외주 내에 있는 마스크 홀 재료
16 돋운 영역
20 마스킹 필름
21 개구부
22 마스킹부
23 제 2 마스킹 필름
24 제 2 개구부
25 제 2 마스킹부
26 제 3 마스킹 필름
27 제 3 개구부
28 제 3 마스킹부
29 제거 필름
30 마스킹 필름의 롤
40 레이저
42 광빔
43 증발된 재료
44,46 방향
48 오염 입자
50 제 1 재료
51 제 2 재료
52 제 3 재료
60 접착제
70 패턴화된 접착 영역
72 채널
80 선형 소스
82 한 줄기의 증발된 입자
100 제 1 마스킹 필름을 위치시키는 단계
105 제 1 마스킹 필름을 세그먼트하는 단계
110 제 1 개구부를 제거하는 단계
115 제 1 재료를 증착시키는 단계
120 제 2 마스킹 필름을 기계적으로 위치시키는 단계
125 제 2 마스킹 필름을 세그먼트하는 단계
130 제 2 개구부를 제거하는 단계
135 제 2 재료를 증착시키는 단계
140 제 2 마스킹부를 제거하는 단계
11 픽셀
12 발광영역 또는 발광소자
12R 적색 발광영역
12G 녹색 발광영역
12B 청색 발광영역
12X 비발광영역
14 마스크 홀, 연속 개구부
14R 적색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14G 녹색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14B 청색광 이미터용 마스크 필름에 있는 개구
14X 마스크 홀 외주
14Y 마스크 홀 외주 내에 있는 마스크 홀 재료
16 돋운 영역
20 마스킹 필름
21 개구부
22 마스킹부
23 제 2 마스킹 필름
24 제 2 개구부
25 제 2 마스킹부
26 제 3 마스킹 필름
27 제 3 개구부
28 제 3 마스킹부
29 제거 필름
30 마스킹 필름의 롤
40 레이저
42 광빔
43 증발된 재료
44,46 방향
48 오염 입자
50 제 1 재료
51 제 2 재료
52 제 3 재료
60 접착제
70 패턴화된 접착 영역
72 채널
80 선형 소스
82 한 줄기의 증발된 입자
100 제 1 마스킹 필름을 위치시키는 단계
105 제 1 마스킹 필름을 세그먼트하는 단계
110 제 1 개구부를 제거하는 단계
115 제 1 재료를 증착시키는 단계
120 제 2 마스킹 필름을 기계적으로 위치시키는 단계
125 제 2 마스킹 필름을 세그먼트하는 단계
130 제 2 개구부를 제거하는 단계
135 제 2 재료를 증착시키는 단계
140 제 2 마스킹부를 제거하는 단계
Claims (20)
- a) 미리-형성된 제 1 마스킹 필름을 제공하고, 다음으로 기판 위에 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름을 물리적으로 위치시키는 단계와,
b) 위치된 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름에 하나 이상의 제 1 마스킹부를 형성하는, 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름의 제 1 위치에서 하나 이상의 제 1 개구부를 제거하는 단계와,
c) 제 1 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 1 위치에서 상기 기판 위에 제 1 재료를 증착하는 단계와.
d) 상기 제 1 재료를 증착하는 단계에 이어, 미리-형성된 제 2 마스킹 필름을 제공하고, 다음으로 상기 기판과 위치된 미리-형성된 제 1 마스킹부 위에 상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름을 물리적으로 위치시키는 단계와,
e) 하나 이상의 제 2 마스킹부를 형성하기 위해 위치된 미리-형성된 제 2 마스킹 필름과 상기 제 1 마스킹부 모두에서 상기 제 1 위치와는 다른 제 2 위치에 하나 이상의 제 2 개구부를 제거하는 단계와,
f) 제 2 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 2 위치에서 상기 기판 위에 제 2 재료를 증착하는 단계와,
g) 상기 미리 형성된 제 2 마스킹 필름과 상기 제 1 마스킹부 사이에 접착층을 제공하고, 다음으로 상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름을 상기 제 1 마스킹부에 부착하는 단계와,
h) 상기 제 2 재료가 증착된 후에 상기 제 1 및 제 2 마스킹부를 들어올려 제거하는 단계를 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착층은 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름이 상기 기판 위에 물리적으로 위치되기 전에 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름상에 형성되거나, 상기 접착층은 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름이 상기 기판 위에 물리적으로 위치된 후 그리고 상기 제 1 개구부를 제거하기 전에 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름상에 형성되거나, 상기 접착층은 상기 제 1 개구부를 제거하는 단계에 이어 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름상에 형성되는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 또는 제 2 마스킹부로부터 상기 제 1 또는 제 2 개구부를 세그먼트하는 단계와,
상기 세그먼트하는 단계 전에, 상기 미리-형성된 제 1 또는 제 2 마스킹 필름상에 접착층을 형성하는 단계, 또는 상기 세그먼트하는 단계 후 상기 미리-형성된 제 1 또는 제 2 마스킹 필름상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름을 상기 제 1 마스킹부에 부착하는 단계는,
상기 접착층을 가열하는 단계, 상기 접착층을 복사에 노출시키는 단계, 또는 상기 제 1 마스킹부에 대하여 상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름을 가압하기 위해 상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름에 기계적 압력을 가하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 미리-형성된 제 2 마스킹 필름은 상기 제 1 마스킹부에 패턴형으로 부착되는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착층을 경화하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름이 상기 기판 위에 물리적으로 위치된 후, 상기 접착층이 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름의 기판 맞은편 측의 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름상에 형성되는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착층은 상기 제 1 마스킹부 또는 상기 제 1 개구부 중 어느 하나 또는 모두에 대해 기판 맞은편의 일측면 상에 접착제를 스프레이, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 롤 코팅 또는 코팅함으로써 형성되는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
h) 미리-형성된 제 3 마스킹 필름을 제공하고, 다음으로 상기 기판과 상기 제 2 마스킹부 위에 상기 미리-형성된 제 3 마스킹 필름을 물리적으로 위치시키는 단계와,
i) 상기 미리-형성된 제 3 마스킹 필름에 하나 이상의 제 3 마스킹부를 형성하기 위해 상기 미리-형성된 제 3 마스킹 필름과 제 2 마스킹부 모두에서 상기 제 1 및 제 2 위치와는 다른 제 3 위치에 하나 이상의 제 3 개구부를 제거하는 단계와,
j) 제 3 패턴화 영역을 형성하기 위해 상기 제 3 위치에서 상기 기판 위에 제 3 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 3 재료가 증착된 후 상기 제 1, 제 2 및 제 3 마스킹부를 들어올려 제거하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 또는 제 2 개구부가 연속해 있는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판과 상기 제 1 마스킹 필름 사이에 접착제를 제공하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 또는 제 2 마스킹 필름은 광을 흡수하는 기판 패턴화 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 패턴화 영역은 상기 기판 위에 공간적으로 분리되어 있고, 상기 미리-형성된 제 1 마스킹 필름이 물리적으로 위치되기 전에 상기 제 1 및 제 2 패턴화 영역 사이 영역에 돋운 융역을 형성하는 단계를 더 포함하는 기판 패턴화 방법. - 삭제
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