KR102497695B1 - 대면적 증착 마스크, 마스크 프레임 어셈블리, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대면적 증착 마스크, 마스크 프레임 어셈블리, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드소자에 관한 것으로, 구체적으로는 디스플레이에 증착되는 유기물을 통과시키는 다수개의 픽셀로 이루어진 하나 이상의 셀을 포함하며, 다층(multi-layer) 구조를 가지며, 분할되지 않은 일체형의 대면적 증착 마스크로서, a) 상기 다층 구조는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 및/또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및/또는 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함하며 전체 두께 편차가 10% 미만인 대면적 증착 마스크에 관한 것이다.
Description
본 발명은 대면적 증착 마스크, 프레임을 갖는 대면적 증착 마스크, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자에 관한 것이다.
여러 층의 유기 박막을 포함하고 있는 유기 발광 표시장치를 형성하기 위해서는, 기판 전체에 걸쳐 균일한 두께로 유기 박막을 증착하는 것이 중요하다. 근래 유기 발광 표시장치의 화면 크기가 커지는 추세에 있으며, 일반적인 대형 OLED TV의 화면은 대략 42인치 내지 75인치의 크기를 갖는다. 디스플레이의 대형화에 따라서 그 이상으로 커지고 있다. 따라서, 종래 대형 유기 발광 표시장치를 제조하기 위해서는 중형 또는 대형 크기의 증착용 금속 마스크가 요구된다.
증착 공정은 미세한 구멍이 수없이 뚫려 있는 얇은 금속판, 증착용 금속 마스크를 이용하여, 디스플레이 기판에 OLED 패널의 색을 이루는 3원색인 RGB(레드·그린·블루) 화소를 아래에서 위로 진공 증착하는 방식으로 이루어진다. 증착용 금속 마스크는 디스플레이 기판 아래에 위치해 RGB화소가 원하는 영역에 증착되도록 하는 역할을 하며, 증착용 금속 마스크의 두께가 얇고, 구멍이 미세할수록 보다 높은 화질을 구현할 수 있다.
종래의 증착용 금속 마스크는 고온에도 쉽게 변하지 않는 인바(invar: FeNi36) 소재를 롤링(rolling)으로 압연하여 얇은 박판으로 만든 후 표면을 산(酸)으로 부식시켜 미세 구멍, 즉 미세 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 그러나, 상기 압연방식은 VR(가상현실)이나 AR(증강현실) 컨텐츠 구현이 어려워 화소 상향에 한계가 있다. VR·AR컨텐츠는 인치 당 화소수가 800ppi 이상은 돼야 자연스럽게 느껴지는데 압연방식으로는 500ppi대가 최대치다. 보다 높은 해상도를 구현하기 위해서는 인바 박판을 더욱 얇게 만들어야 하는데 압연방식은 롤링을 반복하는 특성상 20 ㎛ 이하 두께 구현이 어렵다. 또한, 대면화 증착 마스크를 제조하기 위해서는, 원장(mother glass) 사이즈의 금속 마스크의 전체 두께가 균일하고 일정해야 하나, 압연방식에 의하는 경우에는 인바의 중앙 부분만이 얇게 되어 금속 마스크의 두께의 평활도가가 보장되지 않는다는 문제점이 있었다.
또한, 스테인레스 스틸(steel)이나 금속합금으로 된 강판을 롤러로 압연하여 일정한 두께의 마스크 기판을 형성한 후 노광 공정을 거쳐 패턴을 형성 후 절단하는 방식을 사용하여, 증착용 금속 마스크의 금속을 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 종래 방식은 대면적 공정 시 얇은 마스크 두께로 인해 처짐 현상이 발생하여 정확한 패턴 구현이 어렵고, 얇은 두께로 인하여 완성된 미세 금속 마스크를 프레임에 용접(welding) 시 불량이 다발하는 등 제작상의 다양한 문제점들이 존재한다.
이에 대안으로 개발되고 있는 것이 전주도금방식(electroforming)과 AP시스템의 레이저방식이다. 이같은 대안 방식들도 각자 극복해야 할 기술적 과제들이 있어 상용화를 장담하지 못하는 상황이다.
이와 같이, 종래에는 대면적화 금속 증착 마스크를 제조하는 것에 한계가 있었기에, 먼저 중소형 크기의 금속 마스크를 연결하여 대형 크기의 금속 마스크 어셈블리를 형성한 후 증착 공정을 수행하였다. 또한, 압연 인바(Invar)에 의하여 제조된 종래 금속 마스크는 중량 때문에 프레임 에셈블리에 정밀하게 고정하는 것도 상당한 어려움이 있었고, 비용도 만만치 않게 든다는 문제가 있었다. 따라서, 종래 하나의 금속 마스크만으로는 하나의 패널을 구성하는 전체 셀을 제조할 수 없었기 때문에, 스틱형 마스크가 사용될 수 밖에 없었다.
그런데, 이러한 금속 마스크 어셈블리는 복수개의 금속 마스크를 조립한 것이기 때문에, 고해상도를 구현 할 때, 이음새 부분의 처리가 어려우며, 이음 재료와 열팽창계수의 차이로 인해 변형 등이 발생될 우려가 있다. 또한, 현재 HD급 해상도 이상(Full HD급)을 구현할 경우 이음새로 인해 HD급 유기 발광 표시장치를 제조하기가 불가능하였다.
증착 공정은 미세한 구멍이 수없이 뚫려 있는 얇은 금속판, 증착용 금속 마스크를 이용하여, 디스플레이 기판에 OLED 패널의 색을 이루는 3원색인 RGB(레드·그린·블루) 화소를 아래에서 위로 진공 증착하는 방식으로 이루어진다. 증착용 금속 마스크는 디스플레이 기판 아래에 위치해 RGB화소가 원하는 영역에 증착되도록 하는 역할을 하며, 증착용 금속 마스크의 두께가 얇고, 구멍이 미세할수록 보다 높은 화질을 구현할 수 있다.
종래의 증착용 금속 마스크는 고온에도 쉽게 변하지 않는 인바(invar: FeNi36) 소재를 롤링(rolling)으로 압연하여 얇은 박판으로 만든 후 표면을 산(酸)으로 부식시켜 미세 구멍, 즉 미세 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 그러나, 상기 압연방식은 VR(가상현실)이나 AR(증강현실) 컨텐츠 구현이 어려워 화소 상향에 한계가 있다. VR·AR컨텐츠는 인치 당 화소수가 800ppi 이상은 돼야 자연스럽게 느껴지는데 압연방식으로는 500ppi대가 최대치다. 보다 높은 해상도를 구현하기 위해서는 인바 박판을 더욱 얇게 만들어야 하는데 압연방식은 롤링을 반복하는 특성상 20 ㎛ 이하 두께 구현이 어렵다. 또한, 대면화 증착 마스크를 제조하기 위해서는, 원장(mother glass) 사이즈의 금속 마스크의 전체 두께가 균일하고 일정해야 하나, 압연방식에 의하는 경우에는 인바의 중앙 부분만이 얇게 되어 금속 마스크의 두께의 평활도가가 보장되지 않는다는 문제점이 있었다.
또한, 스테인레스 스틸(steel)이나 금속합금으로 된 강판을 롤러로 압연하여 일정한 두께의 마스크 기판을 형성한 후 노광 공정을 거쳐 패턴을 형성 후 절단하는 방식을 사용하여, 증착용 금속 마스크의 금속을 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 종래 방식은 대면적 공정 시 얇은 마스크 두께로 인해 처짐 현상이 발생하여 정확한 패턴 구현이 어렵고, 얇은 두께로 인하여 완성된 미세 금속 마스크를 프레임에 용접(welding) 시 불량이 다발하는 등 제작상의 다양한 문제점들이 존재한다.
이에 대안으로 개발되고 있는 것이 전주도금방식(electroforming)과 AP시스템의 레이저방식이다. 이같은 대안 방식들도 각자 극복해야 할 기술적 과제들이 있어 상용화를 장담하지 못하는 상황이다.
이와 같이, 종래에는 대면적화 금속 증착 마스크를 제조하는 것에 한계가 있었기에, 먼저 중소형 크기의 금속 마스크를 연결하여 대형 크기의 금속 마스크 어셈블리를 형성한 후 증착 공정을 수행하였다. 또한, 압연 인바(Invar)에 의하여 제조된 종래 금속 마스크는 중량 때문에 프레임 에셈블리에 정밀하게 고정하는 것도 상당한 어려움이 있었고, 비용도 만만치 않게 든다는 문제가 있었다. 따라서, 종래 하나의 금속 마스크만으로는 하나의 패널을 구성하는 전체 셀을 제조할 수 없었기 때문에, 스틱형 마스크가 사용될 수 밖에 없었다.
그런데, 이러한 금속 마스크 어셈블리는 복수개의 금속 마스크를 조립한 것이기 때문에, 고해상도를 구현 할 때, 이음새 부분의 처리가 어려우며, 이음 재료와 열팽창계수의 차이로 인해 변형 등이 발생될 우려가 있다. 또한, 현재 HD급 해상도 이상(Full HD급)을 구현할 경우 이음새로 인해 HD급 유기 발광 표시장치를 제조하기가 불가능하였다.
본 발명은 상기 기술한 종래 문제점을 해결하기 위하여, 대형화 또는 원장(mother glass)화 가능한 대면적 증착 마스크를 제공하고자 한다.
특히, 하나의 증착 마스크만으로 하나의 패널을 구성하거나 전체 셀을 제조할 수 있도록 대면적 증작 마스크를 제공하되, 동시에 증착 마스크의 두께의 박막화, 평활도를 충족시킴으로써 고정밀 증착을 가능하게 하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 대면적 증착 마스크를 이용하여 고해상도의 구형 및 신뢰도가 향상된 유기 발광 다이오드 소자 및 디스플레이를 제공하고자 한다.
특히, 하나의 증착 마스크만으로 하나의 패널을 구성하거나 전체 셀을 제조할 수 있도록 대면적 증작 마스크를 제공하되, 동시에 증착 마스크의 두께의 박막화, 평활도를 충족시킴으로써 고정밀 증착을 가능하게 하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 대면적 증착 마스크를 이용하여 고해상도의 구형 및 신뢰도가 향상된 유기 발광 다이오드 소자 및 디스플레이를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 디스플레이에 증착되는 유기물을 통과시키는 다수개의 픽셀로 이루어진 하나 이상의 셀을 포함하며, 다층(multi-layer) 구조를 가지며, 분할되지 않은 일체형의 대면적 증착 마스크로서, a) 상기 다층 구조는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함하면서 전체 두께 편차가 10% 미만인 대면적 증착 마스크를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 상기 대면적 증착 마스크를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 중앙부 처짐을 방지하기 프레임; 및 본 발명의 일 구현예는 상기 프레임에 고정된 상기 대면적 증착 마스크를 포함하는, 마스크 프레임 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 상기 마스크 프레임 어셈블리를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 및 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 상기 대면적 증착 마스크를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 중앙부 처짐을 방지하기 프레임; 및 본 발명의 일 구현예는 상기 프레임에 고정된 상기 대면적 증착 마스크를 포함하는, 마스크 프레임 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는, 상기 마스크 프레임 어셈블리를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 및 디스플레이를 제공한다.
본 발명은 유기 발광 표시장치의 제작시 필요로 하는 대면적 및 박형의 증착 마스크 제작의 어려움과 제작된 대면적 증착 마스크의 증착 도중 발생하는 마스크 처짐 현상 등을 해결하고, 대면적 고해상도의 유기 발광 표시장치를 제작할 수 있는 새로운 대면적 증착 마스크를 제공한다.
또한, 본 발명의 대면적 증착 마스크를 이용하면 OLED의 전체 셀을 제조할 수 있기 때문에, 공정 비용 및 핵심 부품의 소모를 최소화하고, 미세 금속 마스크의 정밀도 및 생산 속도를 높여 현재 필요로 하는 수요를 충족시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 대면적 증착 마스크를 이용하면 OLED의 전체 셀을 제조할 수 있기 때문에, 공정 비용 및 핵심 부품의 소모를 최소화하고, 미세 금속 마스크의 정밀도 및 생산 속도를 높여 현재 필요로 하는 수요를 충족시킬 수 있다.
도 1은 종래 종래의 금속 마스크를 제조하는 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예로서, 전체 셀을 제조할 수 있도록 전체 셀의 패턴을 포함하는 대면적 마스크 및 마스크 프레임 어셈블리의 모식도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 구현예들에 해당하는 대면적 증착 마스크의 적층 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예로서, 전체 셀을 제조할 수 있도록 전체 셀의 패턴을 포함하는 대면적 마스크 및 마스크 프레임 어셈블리의 모식도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 구현예들에 해당하는 대면적 증착 마스크의 적층 구조를 도시한 것이다.
본 발명을 이하에서 구현예를 통해, 본 발명을 상세하게 설명하나 본 발명의 범위는 이하의 구현예 및 실시예에 의해서 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
본원에서 특별한 언급이 없는 한, 용어 “폴리머층”은 통상적인 고분자 수지로부터 제조된 자성을 가지지 않는 층, 즉 “비자성의” 폴리머층을 의미하며, 용어 “폴리머 박막”은 고분자 수지로부터 제조되며 자성체를 부여하는 첨가제(예: 자성 재료) 등에 의해 자성을 가지게 된 “자성의” 폴리머 박막을 의미하도록 구분하여 사용한다.
도 1은 종래 증착용 마스크 어셈블리의 예를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스테인레스 스틸이나 금속합금으로 된 강판을 롤러(1)로 압연하여 일정한 두께의 마스크 기판(2)을 형성한 공정을 거쳐 패턴을 형성 후 절단하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이 같은 방식은 대면적 공정시 얇은 두께로 인해 처짐 현상이 발생하여, 정확한 패턴 구현이 어렵고, 얇은 두께로 인하여 완성된 미세 금속 마스크를 프레임에 용접시 불량이 발생하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 본 발명의 대면적 증착 마스크는, 디스플레이에 증착되는 유기물을 통과시키는 다수개의 픽셀로 이루어진 하나 이상의 셀을 포함하며, 다층(multi-layer) 구조를 가지며, 분할되지 않은 일체형으로서, a) 상기 다층 구조는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함한다. 또한, 본 발명의 대면적 증착 마스크는 전체 두께 편차가 10% 미만으로 균일한 두께를 가진다.
본 발명은 대면적 및 박형의 증착 마스크를 제공한다. 본 발명의 대면적 증착 마스크는 종래의 스틱형 마스크와 달리 분할되지 않는 일체형의 구조를 가지며, 상기 대면적 증착 마스크 하나만으로도 대형 패널을 구성하는 전체 셀을 제조하고, 다수의 소형 패널을 한번에 증착시킬 수 있는 충분한 크기의 면적을 가진다. 예를 들면, 상기 분할되지 않은 일체형의 대면적 증착 마스크 자체만으로 10 내지 100 인치의 디스플레이의 증착이 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 하나의 대면적 증착 마스크는 하나의 마스크 어셈블리 안의 마스크 내, 혹은 스틱 안에 다수의 소형 패널 및 예를 들면 100인치 이하의 대형 사이즈의 TV 패널을 하나 혹은 다수 증착할 수 있는 패턴을 포함하도록 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 대면적 증착 마스크는 대형화를 요구하는 유기 발광 표시소자를 제조하는데 적합하다.
또한, 본 발명은 증착 도중 발생할 수 있는 대면적 증착 마스크의 처짐 현상을 방지한다. 본 발명은 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층를 포함한다. 상기 자성체층는 증착 공정시에 증착 마스크를 워크에 밀착시키기 위해 포함되는 것으로, 상기 자성체층에 인가되는 자장(magnetic field)은 예를 들면 10mT(밀리 테슬라) 이상 100 mT이하이다. 10 mT보다 작으면 충분한 흡착력이 얻을 수 없을 수 있으며, 100 mT보다 크면 더스트를 흡착할 수 있다.
본 발명은 대면적 증착 마스크의 박막화 및 우수한 평활도로 인해 고정밀 증착이 가능하다. 본 발명의 상기 자성체층은 두께가 약 1 내지 30㎛일 수 있으며, 박막의 요철에 의한 고저차(Δ막 두께의 최대값과 최소값의 차)의 비(표면 평활도; Δ가 10% 이내이다. 더욱 바람직하게는 표면 평활도가 5% 이내이며, 가장 바람직하게는 2%이내이다. 한편, 본 발명의 대면적 증착 마스크의 전체 두께는 20㎛ 내지 200㎛이다.
상기 금속 박막은 전주도금 공정에 의하여 제조됨으로써, 일정한 두께의 전주도금층, 즉 금속 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따라, 두께 균일도를 가지는 500mm 폭 이상의 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)의 제조가 가능하므로, 유기 발광 다이오드용 대면적 증착 마스크를 제작 시 제품의 신뢰성 향상시키고, 생산 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 전주도금 공정으로는 종래 알려진 방법을 이용할 수 있다.
본 발명은 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층를 포함할 수 있다.
상기 자성의 폴리머 박막은 금속에 비해 가볍기 때문에 금속 박막에 비해서 처짐 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 상기 자성의 폴리머 박막은 자성 재료를 포함할 수 있다. 상기 자성 재료는 금속, 준금속, 이들의 합금, 이들의 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 재료의 예로는 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 이트리움(Y), 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 붕소(B), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무스(Bi)에서 선택된 적어도 하나, 이들의 합금, 이들의 산화물, 이들의 질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 재료는 입자 형태로 포함될 수 있다. 상기 자성 재료는 약 1nm 내지 100㎛의 입경 내에서 폴리머 박막의 평탄도를 유지할 수 있는 범위의 입자일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 자성의 폴리머 박막은 열적 안정성이 있는 수지라면 베이스 수지로 이용하여 제조될 수 있다. 상기 열안정성 수지는 열성 및/또는 화학적 안정성이 있는 종류로 선정한다. 열안정성 수지로서는 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리파라자일렌, 비스말레이미드, 실리카 하이브리드 폴리이미드, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지 및 실리콘 수지를 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 및 폴리이미드가 바람직하며, 더욱 바람직하게 베이스 수지는 폴리이미드이다. 또한 엔지니어링 플라스틱으로 열가소성 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정폴리머 등을 사용할 수 있다.
상기 베이스 수지에 상기 자성 재료를 첨가함으로써, 자성을 부여할 수 있다. 일 예로, 자성 분말을 포함하는 열경화성 수지는 자성 분말과 수지(전구체 포함)과 용제를 포함한 분산액을 부여하고 용제의 제거 및 수지의 경화(또는 고화)를 수행함으로써 얻을 수 있다. 자성 분말로서는 Fe, Ni, Fe-Ni합금, Fe-Co합금 또는 Fe-Ni-Co합금, 소프트 페라이트의 분말 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 자성의 폴리머 박막은 자성 재료를 전체 유기재료_의 중량에 대해 30 내지 300 %로 포함될 수 있다. 자성 분말을 자석에 의한 흡착력을 발현하기 위해 포함되는 것이며, 자성의 폴리머 박막이 피증착 대상에 대해 충분한 흡착력을 가질 수 있도록 포함되는 것으로 충분하다. 자석에 의한 흡착력을 계산에 의해 구하는 것은 어렵기 때문에 최종적으로는 예비적인 실험을 하여 자석에 의해 생성되는 자장의 강도 및 증착 마스크의 구성을 결정한다. 흡착력은 자장의 강도, 자성분말의 포함량 및 상기 폴리머 박막의 두께와 관련된 반자장의 강도에 영향을 받는다.
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 자성 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층 외에, 추가적으로 초박막 글래스(ultra thin glass), 및 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함한다.
상기 초박막 글래스의 두께는 10 내지 100㎛ 두께이다.
상기 비자성의 폴리머층은 0~50℃범위의 선형열팽창계수(inear coefficient of thermal expansion)가 50ppm 이하이다. 상기 비자성의 폴리머층은 우수한 열팽창특성(즉, 낮은 CTE)을 가짐으로써, 내열안정성 및 치수안정성이 우수하며, 두께 균일도가 우수한 시트를 제공할 수 있다.
상기 비자성의 폴리머층은 내열성 및 내충격성을 가진 표면 보호를 위한 고분자 수지로부터 제조된 층을 의미하며, 일 예로, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 불소계 수지 폴리이미드계수지, 열가소성 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정폴리머 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 상기 금속 박막(10) 및 비자성의 폴리머층(20)을 하부 방향으로 순서대로 포함하는 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다(도 3a). 또는 금속 박막(10) 및 비자성의 폴리머층(20)의 적층 순서는 반대일 수 있다(도 3b).
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 상기 금속 박막(10) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조를 가질 수 있으며(도 4a), 추가적으로 금속 박막(10)의 상부, 초박막 글래스(30)의 하부 및/또는 상기 금속 박막(10)과 초박막 글래스(30)의 사이에 비자성의 폴리머층(20)을 추가적으로 하나 이상 포함할 수 있다(도 4b 및 4c).
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 대면적 증착 마스크는 금속 박막(10), 전극층(40) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조일 수 있으며(도 5a), 일 예로, 상기 금속 박막(10) 상부 및/또는 초박막 글래스(30)의 하부에 비자성의 폴리머층(20)을 추가로 포함할 수 있다(도 5b 및 5c).
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 자성의 폴리머 박막(50) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다(도 6).
본 발명의 다른 구현예는, 전술한 대면적 증착 마스크를 제조하는 방법을 제공한다.
먼저, 상기 방법은 a) 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 및/또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및/또는 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층으로 적층되어 다층 구조를 가지는 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 레이저 패터닝 공정에 의해서 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
일 예로, 대면적 증착 마스크의 처짐 현상을 방지하기 위해 캐리어 글래스(carrier Glass)를 이용하여, 전주 도금 공정에 의해 일정한 두께의 금속 박막을 형성한 후, 초박막 글래스 및 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등) 및 전주 도금된 금속 박막을 형성할 수 있다.
먼저, 캐리어 글래스를 준비하고, 상기 캐리어 글래스 상에 희생층을 증착한 후, 전주 도금을 위한 전극 금속(Electrode Metal)을 증착하여 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등)을 제조한다. 상기 캐리어 글래스 상에 금속 마스크를 가공하기 때문에 금속 마스크가 뒤틀리거나 처지는 현상이 발생하지 않는다.
상기 희생층은 레이저 리프트 오프 공정 시 상기 캐리어 글래스와 금속 마스크를 분리하기 위해 증착되는 것으로, 상기 희생층으로는 a-Si이 사용될 수 있다.
본 발명에서는 금속 박막를 얻는 방식으로 전주도금을 이용함으로써, 우수한 두께의 균일도를 갖는 전주도금층을 형성할 수 있으며, 상기 전주도금층의 두께는 필요에 따라 선택적으로 자유롭게 조절이 가능하다. 본 발명에서 상기 금속 박막은 예컨대 Ni-Fe 합금인 인바(Invar)를 전주 도금하여 형성할 수 있다. 그 이외 에도 상기 금속 박막은 Ni-W, Ni-Co, Ni-Fe로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 물질로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 이를 특정하지 않는다.
이후, 금속 박막 상부에 코팅 혹은 반 경화 상태의 비자성의 폴리머층을 형성하여 얇은 금속 박막층의 취급성 및 보완해 줄 층을 형성할 수 있다. 이 후 레이저 리프트 오프를 통하여 글래스를 제거하여 폴리머층이 형성된 금속 박막을 준비한다.
전주도금을 이용한 금속 박막을 얻는 법은 이에 국한하지 않고 캐리어 글래스 대신 고분자 기재 필름을 사용하는 것으로 하여 롤 투 롤(roll-to-roll) 공정으로 제조할 수 있다. 이러한 공정을 이용할 시 고분자 기재 필름을 PEN(Polyethylene naphthalate), PI(Polyimide), PSF(Polysulfone), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PAI(Polyamide imide), PEEK(Polyether ether ketone), 액정폴리에스터(LCP) 등으로 이루어진 필름을 이용하여 필름 상에 전극을 증착 후 전주 도금을 형성하여, 취급성 및 낮은 열팽창계수를 확보한 균일한 광폭의 마스크를 형성할 수 있는 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 두께 100 ㎛ 이하의 초박막 글래스를 이용하는 방안이다. 상기의 캐리어 글래스나 고분자 기재 필름 대신에 초박막 글래스를 이용하여 제작할 수 있다. 초박막 글래스의 경우 고분자 기재 필름 대비 열팽창계수가 유기발광소자의 증착 기판인 글래스와 동일하여 치수 안정성이 좋으며, 압연 금속 대비 넓은 폭으로 생산되고 있어 광폭 마스크의 제작이 가능하다. 다만, 비자성 물질 특성으로 인하여 단독으로 마스크화하여 적용할 경우 증착 챔버 내 상부에 위치하는 구조상 처짐이 발생할 수 있고, 증착되는 기판과의 갭이 생길 수 있어 유기물질 증착 정확도가 떨어질 수 있다. 또한 유리의 깨짐특성으로 취급성이 나쁘다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초박막 글래스 상에 상기에 언급한 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등)을 형성 후, 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막을 전주도금하거나, 또는 자성의 폴리머 박막을 도포하여 초박막 글래스에 취급성과 자성을 부여할 수 있다. 이 외에 취급성을 보다 개선하기 위해 초박막 글래스의 상부 및/또는 하부 또는 금속 박막의 상부 및/또는 하부에 비자성의 폴리머층을 추가적으로 형성할 수 있다. 폴리머층의 형성 방법은 직접 코팅도 가능하며, 이미 형성된 고분자 필름을 유기접착제로 부착하는 방법을 적용할 수 있는 등 제한을 두지는 않는다. 또한 초박막 글래스와 전주 도금 금속 박막의 적층도 전술한 직접 전주 도금 방법 이 외 유기접착제를 이용하여 부착할 수 있다.
본 발명의 대면적 증착 마스크의 전체 두께는 20㎛ 내지 200㎛이다.
도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구현예에 따라 하나 이상의 층으로 적층되어 다층 구조를 가지는 적층체를 형성한 뒤, 레이저 패터닝 공정에 의해 패턴을 형성한다. 레이저의 소스 및 출력 등은 다층 시트의 패턴화를 가능하게 하는 선택이라면, 제한되지 않고 사용된다. 다만, 유기물이 증착되는 TFT 원장(mother glass)과 대면되는 층을 레이저 소스의 출사면이 되도록 방향성을 한정하여 레이저 가공시 발생되는 단면의 경사에 의한 증착 오차가 발생되지 않도록 패터닝을 형성한다.
본 발명의 일 구현예는 상기 대면적 증착 마스크를 이용한 마스크 프레임 어셈블리를 제공한다. 종래 방법에 따른 마스크 프레임 어셈블리의 제조방법은 다수개의 분할마스크를 양단을 그리퍼로 잡아 인장력을 가한 상태에서 하부에 위치한 원장(mother glass)의 패턴과 매칭시켜 노광 후 에칭된 마스크의 패턴 홀(hole)간을 매칭시킨 후, 프레임에 분할 마스크를 하나씩 용접하여 조립하고, 조립시 분할 마스크가 들어가지 않는 프레임에는 가림 마스크를 함께 용접하고, 마스크 프레임 어셈블리 제작 후 마스크의 흔들림을 방지하기 위한 구성으로는 흔들림 마스크를 함께 용접하여 마스크 프레임 어셈블리를 완성하는 방식이었다.
그러나, 본 발명의 상기 대면적 증착 마스크에 의하여 하나의 액티브 영역에 다수개의 분할 마스크를 사용할 필요 없이 하나의 마스크가 적어도 하나 이상의 액티브 영역을 커버하므로, 단지 중앙부 처짐을 방지하기 프레임에 상기 전술한 대면적 증착 마스크를 용접 혹은 접착하는 단계만을 통해 마스크 프레임 어셈블리를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 상기 전술한 대면적 증착 마스크 및 이를 이용한 마스크 프레임 어셈블리에 의하여 제조된 유기 발광 다이오드소자 및 이를 포함하는 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예 및 구현예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
본원에서 특별한 언급이 없는 한, 용어 “폴리머층”은 통상적인 고분자 수지로부터 제조된 자성을 가지지 않는 층, 즉 “비자성의” 폴리머층을 의미하며, 용어 “폴리머 박막”은 고분자 수지로부터 제조되며 자성체를 부여하는 첨가제(예: 자성 재료) 등에 의해 자성을 가지게 된 “자성의” 폴리머 박막을 의미하도록 구분하여 사용한다.
도 1은 종래 증착용 마스크 어셈블리의 예를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스테인레스 스틸이나 금속합금으로 된 강판을 롤러(1)로 압연하여 일정한 두께의 마스크 기판(2)을 형성한 공정을 거쳐 패턴을 형성 후 절단하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이 같은 방식은 대면적 공정시 얇은 두께로 인해 처짐 현상이 발생하여, 정확한 패턴 구현이 어렵고, 얇은 두께로 인하여 완성된 미세 금속 마스크를 프레임에 용접시 불량이 발생하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 본 발명의 대면적 증착 마스크는, 디스플레이에 증착되는 유기물을 통과시키는 다수개의 픽셀로 이루어진 하나 이상의 셀을 포함하며, 다층(multi-layer) 구조를 가지며, 분할되지 않은 일체형으로서, a) 상기 다층 구조는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함한다. 또한, 본 발명의 대면적 증착 마스크는 전체 두께 편차가 10% 미만으로 균일한 두께를 가진다.
본 발명은 대면적 및 박형의 증착 마스크를 제공한다. 본 발명의 대면적 증착 마스크는 종래의 스틱형 마스크와 달리 분할되지 않는 일체형의 구조를 가지며, 상기 대면적 증착 마스크 하나만으로도 대형 패널을 구성하는 전체 셀을 제조하고, 다수의 소형 패널을 한번에 증착시킬 수 있는 충분한 크기의 면적을 가진다. 예를 들면, 상기 분할되지 않은 일체형의 대면적 증착 마스크 자체만으로 10 내지 100 인치의 디스플레이의 증착이 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 하나의 대면적 증착 마스크는 하나의 마스크 어셈블리 안의 마스크 내, 혹은 스틱 안에 다수의 소형 패널 및 예를 들면 100인치 이하의 대형 사이즈의 TV 패널을 하나 혹은 다수 증착할 수 있는 패턴을 포함하도록 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 대면적 증착 마스크는 대형화를 요구하는 유기 발광 표시소자를 제조하는데 적합하다.
또한, 본 발명은 증착 도중 발생할 수 있는 대면적 증착 마스크의 처짐 현상을 방지한다. 본 발명은 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층를 포함한다. 상기 자성체층는 증착 공정시에 증착 마스크를 워크에 밀착시키기 위해 포함되는 것으로, 상기 자성체층에 인가되는 자장(magnetic field)은 예를 들면 10mT(밀리 테슬라) 이상 100 mT이하이다. 10 mT보다 작으면 충분한 흡착력이 얻을 수 없을 수 있으며, 100 mT보다 크면 더스트를 흡착할 수 있다.
본 발명은 대면적 증착 마스크의 박막화 및 우수한 평활도로 인해 고정밀 증착이 가능하다. 본 발명의 상기 자성체층은 두께가 약 1 내지 30㎛일 수 있으며, 박막의 요철에 의한 고저차(Δ막 두께의 최대값과 최소값의 차)의 비(표면 평활도; Δ가 10% 이내이다. 더욱 바람직하게는 표면 평활도가 5% 이내이며, 가장 바람직하게는 2%이내이다. 한편, 본 발명의 대면적 증착 마스크의 전체 두께는 20㎛ 내지 200㎛이다.
상기 금속 박막은 전주도금 공정에 의하여 제조됨으로써, 일정한 두께의 전주도금층, 즉 금속 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따라, 두께 균일도를 가지는 500mm 폭 이상의 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)의 제조가 가능하므로, 유기 발광 다이오드용 대면적 증착 마스크를 제작 시 제품의 신뢰성 향상시키고, 생산 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 전주도금 공정으로는 종래 알려진 방법을 이용할 수 있다.
본 발명은 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층를 포함할 수 있다.
상기 자성의 폴리머 박막은 금속에 비해 가볍기 때문에 금속 박막에 비해서 처짐 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 상기 자성의 폴리머 박막은 자성 재료를 포함할 수 있다. 상기 자성 재료는 금속, 준금속, 이들의 합금, 이들의 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 재료의 예로는 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 이트리움(Y), 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 붕소(B), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무스(Bi)에서 선택된 적어도 하나, 이들의 합금, 이들의 산화물, 이들의 질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 자성 재료는 입자 형태로 포함될 수 있다. 상기 자성 재료는 약 1nm 내지 100㎛의 입경 내에서 폴리머 박막의 평탄도를 유지할 수 있는 범위의 입자일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 자성의 폴리머 박막은 열적 안정성이 있는 수지라면 베이스 수지로 이용하여 제조될 수 있다. 상기 열안정성 수지는 열성 및/또는 화학적 안정성이 있는 종류로 선정한다. 열안정성 수지로서는 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리파라자일렌, 비스말레이미드, 실리카 하이브리드 폴리이미드, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지 및 실리콘 수지를 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 및 폴리이미드가 바람직하며, 더욱 바람직하게 베이스 수지는 폴리이미드이다. 또한 엔지니어링 플라스틱으로 열가소성 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정폴리머 등을 사용할 수 있다.
상기 베이스 수지에 상기 자성 재료를 첨가함으로써, 자성을 부여할 수 있다. 일 예로, 자성 분말을 포함하는 열경화성 수지는 자성 분말과 수지(전구체 포함)과 용제를 포함한 분산액을 부여하고 용제의 제거 및 수지의 경화(또는 고화)를 수행함으로써 얻을 수 있다. 자성 분말로서는 Fe, Ni, Fe-Ni합금, Fe-Co합금 또는 Fe-Ni-Co합금, 소프트 페라이트의 분말 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 자성의 폴리머 박막은 자성 재료를 전체 유기재료_의 중량에 대해 30 내지 300 %로 포함될 수 있다. 자성 분말을 자석에 의한 흡착력을 발현하기 위해 포함되는 것이며, 자성의 폴리머 박막이 피증착 대상에 대해 충분한 흡착력을 가질 수 있도록 포함되는 것으로 충분하다. 자석에 의한 흡착력을 계산에 의해 구하는 것은 어렵기 때문에 최종적으로는 예비적인 실험을 하여 자석에 의해 생성되는 자장의 강도 및 증착 마스크의 구성을 결정한다. 흡착력은 자장의 강도, 자성분말의 포함량 및 상기 폴리머 박막의 두께와 관련된 반자장의 강도에 영향을 받는다.
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 자성 금속 박막 또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층 외에, 추가적으로 초박막 글래스(ultra thin glass), 및 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함한다.
상기 초박막 글래스의 두께는 10 내지 100㎛ 두께이다.
상기 비자성의 폴리머층은 0~50℃범위의 선형열팽창계수(inear coefficient of thermal expansion)가 50ppm 이하이다. 상기 비자성의 폴리머층은 우수한 열팽창특성(즉, 낮은 CTE)을 가짐으로써, 내열안정성 및 치수안정성이 우수하며, 두께 균일도가 우수한 시트를 제공할 수 있다.
상기 비자성의 폴리머층은 내열성 및 내충격성을 가진 표면 보호를 위한 고분자 수지로부터 제조된 층을 의미하며, 일 예로, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 불소계 수지 폴리이미드계수지, 열가소성 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정폴리머 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 상기 금속 박막(10) 및 비자성의 폴리머층(20)을 하부 방향으로 순서대로 포함하는 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다(도 3a). 또는 금속 박막(10) 및 비자성의 폴리머층(20)의 적층 순서는 반대일 수 있다(도 3b).
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 상기 금속 박막(10) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조를 가질 수 있으며(도 4a), 추가적으로 금속 박막(10)의 상부, 초박막 글래스(30)의 하부 및/또는 상기 금속 박막(10)과 초박막 글래스(30)의 사이에 비자성의 폴리머층(20)을 추가적으로 하나 이상 포함할 수 있다(도 4b 및 4c).
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 대면적 증착 마스크는 금속 박막(10), 전극층(40) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조일 수 있으며(도 5a), 일 예로, 상기 금속 박막(10) 상부 및/또는 초박막 글래스(30)의 하부에 비자성의 폴리머층(20)을 추가로 포함할 수 있다(도 5b 및 5c).
본 발명의 일 구현예의 대면적 증착 마스크는 자성의 폴리머 박막(50) 및 초박막 글래스(30)를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다(도 6).
본 발명의 다른 구현예는, 전술한 대면적 증착 마스크를 제조하는 방법을 제공한다.
먼저, 상기 방법은 a) 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 및/또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 및/또는 비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층으로 적층되어 다층 구조를 가지는 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 레이저 패터닝 공정에 의해서 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
일 예로, 대면적 증착 마스크의 처짐 현상을 방지하기 위해 캐리어 글래스(carrier Glass)를 이용하여, 전주 도금 공정에 의해 일정한 두께의 금속 박막을 형성한 후, 초박막 글래스 및 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등) 및 전주 도금된 금속 박막을 형성할 수 있다.
먼저, 캐리어 글래스를 준비하고, 상기 캐리어 글래스 상에 희생층을 증착한 후, 전주 도금을 위한 전극 금속(Electrode Metal)을 증착하여 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등)을 제조한다. 상기 캐리어 글래스 상에 금속 마스크를 가공하기 때문에 금속 마스크가 뒤틀리거나 처지는 현상이 발생하지 않는다.
상기 희생층은 레이저 리프트 오프 공정 시 상기 캐리어 글래스와 금속 마스크를 분리하기 위해 증착되는 것으로, 상기 희생층으로는 a-Si이 사용될 수 있다.
본 발명에서는 금속 박막를 얻는 방식으로 전주도금을 이용함으로써, 우수한 두께의 균일도를 갖는 전주도금층을 형성할 수 있으며, 상기 전주도금층의 두께는 필요에 따라 선택적으로 자유롭게 조절이 가능하다. 본 발명에서 상기 금속 박막은 예컨대 Ni-Fe 합금인 인바(Invar)를 전주 도금하여 형성할 수 있다. 그 이외 에도 상기 금속 박막은 Ni-W, Ni-Co, Ni-Fe로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 물질로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 이를 특정하지 않는다.
이후, 금속 박막 상부에 코팅 혹은 반 경화 상태의 비자성의 폴리머층을 형성하여 얇은 금속 박막층의 취급성 및 보완해 줄 층을 형성할 수 있다. 이 후 레이저 리프트 오프를 통하여 글래스를 제거하여 폴리머층이 형성된 금속 박막을 준비한다.
전주도금을 이용한 금속 박막을 얻는 법은 이에 국한하지 않고 캐리어 글래스 대신 고분자 기재 필름을 사용하는 것으로 하여 롤 투 롤(roll-to-roll) 공정으로 제조할 수 있다. 이러한 공정을 이용할 시 고분자 기재 필름을 PEN(Polyethylene naphthalate), PI(Polyimide), PSF(Polysulfone), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PAI(Polyamide imide), PEEK(Polyether ether ketone), 액정폴리에스터(LCP) 등으로 이루어진 필름을 이용하여 필름 상에 전극을 증착 후 전주 도금을 형성하여, 취급성 및 낮은 열팽창계수를 확보한 균일한 광폭의 마스크를 형성할 수 있는 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 두께 100 ㎛ 이하의 초박막 글래스를 이용하는 방안이다. 상기의 캐리어 글래스나 고분자 기재 필름 대신에 초박막 글래스를 이용하여 제작할 수 있다. 초박막 글래스의 경우 고분자 기재 필름 대비 열팽창계수가 유기발광소자의 증착 기판인 글래스와 동일하여 치수 안정성이 좋으며, 압연 금속 대비 넓은 폭으로 생산되고 있어 광폭 마스크의 제작이 가능하다. 다만, 비자성 물질 특성으로 인하여 단독으로 마스크화하여 적용할 경우 증착 챔버 내 상부에 위치하는 구조상 처짐이 발생할 수 있고, 증착되는 기판과의 갭이 생길 수 있어 유기물질 증착 정확도가 떨어질 수 있다. 또한 유리의 깨짐특성으로 취급성이 나쁘다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초박막 글래스 상에 상기에 언급한 전극층(예: 산화인듐주석(Indumn Tin Oxide, ITO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 고분자 등)을 형성 후, 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막을 전주도금하거나, 또는 자성의 폴리머 박막을 도포하여 초박막 글래스에 취급성과 자성을 부여할 수 있다. 이 외에 취급성을 보다 개선하기 위해 초박막 글래스의 상부 및/또는 하부 또는 금속 박막의 상부 및/또는 하부에 비자성의 폴리머층을 추가적으로 형성할 수 있다. 폴리머층의 형성 방법은 직접 코팅도 가능하며, 이미 형성된 고분자 필름을 유기접착제로 부착하는 방법을 적용할 수 있는 등 제한을 두지는 않는다. 또한 초박막 글래스와 전주 도금 금속 박막의 적층도 전술한 직접 전주 도금 방법 이 외 유기접착제를 이용하여 부착할 수 있다.
본 발명의 대면적 증착 마스크의 전체 두께는 20㎛ 내지 200㎛이다.
도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구현예에 따라 하나 이상의 층으로 적층되어 다층 구조를 가지는 적층체를 형성한 뒤, 레이저 패터닝 공정에 의해 패턴을 형성한다. 레이저의 소스 및 출력 등은 다층 시트의 패턴화를 가능하게 하는 선택이라면, 제한되지 않고 사용된다. 다만, 유기물이 증착되는 TFT 원장(mother glass)과 대면되는 층을 레이저 소스의 출사면이 되도록 방향성을 한정하여 레이저 가공시 발생되는 단면의 경사에 의한 증착 오차가 발생되지 않도록 패터닝을 형성한다.
본 발명의 일 구현예는 상기 대면적 증착 마스크를 이용한 마스크 프레임 어셈블리를 제공한다. 종래 방법에 따른 마스크 프레임 어셈블리의 제조방법은 다수개의 분할마스크를 양단을 그리퍼로 잡아 인장력을 가한 상태에서 하부에 위치한 원장(mother glass)의 패턴과 매칭시켜 노광 후 에칭된 마스크의 패턴 홀(hole)간을 매칭시킨 후, 프레임에 분할 마스크를 하나씩 용접하여 조립하고, 조립시 분할 마스크가 들어가지 않는 프레임에는 가림 마스크를 함께 용접하고, 마스크 프레임 어셈블리 제작 후 마스크의 흔들림을 방지하기 위한 구성으로는 흔들림 마스크를 함께 용접하여 마스크 프레임 어셈블리를 완성하는 방식이었다.
그러나, 본 발명의 상기 대면적 증착 마스크에 의하여 하나의 액티브 영역에 다수개의 분할 마스크를 사용할 필요 없이 하나의 마스크가 적어도 하나 이상의 액티브 영역을 커버하므로, 단지 중앙부 처짐을 방지하기 프레임에 상기 전술한 대면적 증착 마스크를 용접 혹은 접착하는 단계만을 통해 마스크 프레임 어셈블리를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 상기 전술한 대면적 증착 마스크 및 이를 이용한 마스크 프레임 어셈블리에 의하여 제조된 유기 발광 다이오드소자 및 이를 포함하는 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예 및 구현예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 롤러 2: 마스크 기판 3: 마스크프레임 어셈블리
4: 대면적 증착 마스크 5: 셀 패턴
10: 금속 박막 20: 비자성의 폴리머층
30: 초박막 글래스 40: 전극층
50: 자성의 폴리머 박막
4: 대면적 증착 마스크 5: 셀 패턴
10: 금속 박막 20: 비자성의 폴리머층
30: 초박막 글래스 40: 전극층
50: 자성의 폴리머 박막
Claims (17)
- 디스플레이에 증착되는 유기물을 통과시키는 다수개의 픽셀로 이루어진 하나 이상의 셀을 포함하며,
다층(multi-layer) 구조를 가지는 적층체를 가지며, 분할되지 않은 일체형의 대면적 증착 마스크로서,
10 내지 100 인치의 디스플레이의 제조시 적어도 패널 하나의 면적을 분할하지 않고 한번에 증착 가능하며,
상기 적층체는 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 및/또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass)를 포함하며,
상기 적층체는 레이저 패터닝 공정에 의해 패턴화된 것을 특징으로 하며, 전체 두께 편차가 10% 미만인 대면적 증착 마스크.
- 제1항에 있어서,
비자성의 폴리머층으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 박막은 전주도금 공정에 의하여 제조된 대면적 증착 마스크.
- 제1항에 있어서,
상기 자성체층는 두께가 1 내지 30㎛이며, 표면 평활도(ΔZ/d)가 10% 이내인 (이때 ΔZ; 자성체층 두께의 최대값과 최소값의 차이며, d: 자성체층의 두께) 대면적 증착 마스크.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 금속 박막 및 초박막 글래스를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제6항에 있어서,
상기 금속 박막의 상부, 초박막 글래스의 하부 및/또는 상기 금속 박막과 초박막 글래스의 사이에 비자성의 폴리머층을 추가적으로 하나 이상 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제6항에 있어서,
상기 금속 박막, 전극층 및 초박막 글래스를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제8항에 있어서,
상기 금속 박막 상부 또는 초박막 글래스의 하부에 비자성의 폴리머층을 추가로 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제1항에 있어서,
상기 자성의 폴리머 박막 및 초박막 글래스를 하부 방향으로 순서대로 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제7항에 있어서,
상기 비자성의 폴리머층은 0~50℃범위의 선형열팽창계수가 50ppm 이하인 대면적 증착 마스크.
- 제1항에 있어서,
상기 자성의 폴리머 박막은 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 이트리움(Y), 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 붕소(B), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 및 비스무스(Bi)에서 선택된 적어도 하나, 이들의 합금, 이들의 산화물, 이들의 질화물로부터 선택되는 자성 재료를 포함하는 대면적 증착 마스크.
- 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 구조에 있어서 하나 이상의 층간 결합이 유기 접착 소재에 의해 결합된, 대면적 증착 마스크.
- 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 대면적 증착 마스크를 제조하는 방법으로서, a) 자기화가 가능한 자성체를 포함하는 금속 박막 및/또는 자성의 폴리머 박막으로부터 선택되는 하나 이상의 자성체층; 및 b) 10 내지 100㎛ 두께의 초박막 글래스(ultra thin glass) 층이 하나 이상 적층되어 다층 구조를 가지는 적층체를 형성하는 단계; 및
상기 적층체를 레이저 패터닝 공정에 의해서 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 중앙부 처짐을 방지하기 프레임; 및
상기 프레임에 고정된 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 대면적 증착 마스크를 포함하는, 마스크 프레임 어셈블리.
- 제15항에 따른 마스크 프레임 어셈블리를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자.
- 제16항에 따른 유기 발광 다이오드 소자를 포함하는 디스플레이.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200059516A KR102497695B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 대면적 증착 마스크, 마스크 프레임 어셈블리, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200059516A KR102497695B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 대면적 증착 마스크, 마스크 프레임 어셈블리, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210142840A KR20210142840A (ko) | 2021-11-26 |
| KR102497695B1 true KR102497695B1 (ko) | 2023-02-10 |
Family
ID=78700201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200059516A KR102497695B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 대면적 증착 마스크, 마스크 프레임 어셈블리, 및 이를 이용하여 제조된 유기 발광 다이오드 소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102497695B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014201819A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102081191B1 (ko) * | 2016-06-24 | 2020-02-26 | 에이피시스템 주식회사 | 전주도금법을 이용한 미세 금속 마스크 제조방법 |
| KR102616578B1 (ko) * | 2016-06-24 | 2023-12-22 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 증착용 마스크 어셈블리와, 이의 제조 방법 |
-
2020
- 2020-05-19 KR KR1020200059516A patent/KR102497695B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014201819A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210142840A (ko) | 2021-11-26 |
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