KR20030077370A - 새도우 마스크와 이를 이용한 유기전계발광 디스플레이소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자(OLED: organic light emitting device)에 관한 것으로, 특히 유기전계 발광소자의 유기막 패턴을 형성하는 새도우 마스크와, 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 새도우 마스크는 기판의 상부에 금속배선이 교차하여 정의되는, 다수의 영역에 박막 패턴을 형성하기 위한 목적을 가진 새도우 마스크로, 각각 투과영역과 차단영역으로 구성된다.

또한 투과영역 사이의 차단영역은 일 방향으로 돌출된 굴곡부를 가진다.

전술한 바와 같은 새도우 마스크를 이용하여, 대면적-유기전계 발광소자의 유기막을 열증착하는 공정을 진행하게 되면, 유기막의 무게에 의해 마스크가 쳐지는 현상이 발생하지 않는다.

따라서, 유기막 패턴간의 거리가 일정하게 확보되어 신뢰성 있는 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.

Description

새도우 마스크와 이를 이용한 유기전계발광 디스플레이 소자 제조방법{Shadow mask and fabrication method of organic light emitting display device using the same}

본 발명은 유기전계 발광소자(OLED: organic light emitting device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기물질을 열증착(thermal deposition)하기 위해 이용되는 새도우 마스크(shadow mask)와 이를 이용한 저분자 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

전술한 새도우 마스크는 일반적으로 기판에 박막을 증착하는데 있어서, 노광을 이용하지 않고 열증착하는 방식에 사용되는 것으로, 본 발명에서는 특히 유기물질을 열증착하는 유기전계발광소자에 대하여 설명한다.

유기전계 발광은 양극 사이에 유기 전계 발광층을 형성하고, 양극에 전하를 주입하면 전자(electron)와 정공(hole)이 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고 형성된 여기자로부터 특정한 파장의 빛이 발생되는 것으로, 유기전계 발광 소자는 저전압구동, 높은 발광 효율, 넓은 시야각, 그리고 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있다.

유기전계 발광 소자로 사용되는 유기 재료는 종류에 따라 유기 단분자와 고분자로 유기 단분자를 사용하는 유기전계 발광소자와 고분자를 사용하는 고분자전계 발광소자, 그리고 고분자/단분자를 동시에 사용하는 혼성 유기전계 발광소자로 구분할 수 있다.

유기전계 발광소자 중에서 유기 단분자를 이용한 소자가 가장 먼저 연구되었으며 현재 상용화된 유일한 구조이다. 따라서 유기 단분자를 이용한 전기발광소자를 일반적으로 유기전계 발광소자라 칭한다. 풀칼라(full color) 유기전계발광 디스플레이를 제작하기 위해서 유기 단분자는 저항 가열식 열증착(thermal evaporation)방법으로 새도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 단위화소를 패턴하며, 도 1에서 단위화소를 패턴하는 새도우 마스크의 평면도를 나타내었다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 새도우 마스크(10)는 차단영역(21)과, 기판(미도시)의 화소영역과 대응하는 투과영역(20)으로 구성된다.

최근에는 유기전계 발광소자의 대면적화가 개발되고 있으나, 새도우 마스크가 대면적으로 갈수록 마스크의 중량에 기인한 휘어짐 현상이 발생하여 마스크 중앙 쪽으로 갈수록 마스크와 하판과의 거리가 멀어져 패턴의 정확성을 확보하기가 어렵다.

도 2는 일반적인 새도우 마스크를 이용하여, 금속배선이 형성된 기판에 저분자 유기물질을 증착하는 과정을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 개략적으로 유기전계 발광소자는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선(32) 및 데이터배선(30)과, 게이트 배선(32)과 데이터 배선(30)의 교차지점에 위치한 박막트랜지스터로 구성된다.

상기 각 화소영역(36)에는 적색과 녹색과 청색을 각각 발광하는 특성을 가진 유기전계 발광소자를 형성하게 되는데, 도시한 바와 같이 상기 어레이배선과 구동소자가 구성된 기판의 일면을 아래쪽으로 향하도록 하고 상기 기판의 하부에 전술한 새도우 마스크(10)를 위치시킨다.

이 상태에서 열증착(화살표 46 참조)을 통해 각 화소영역에 유기막 패턴을 형성하게 된다. 그러나, 대면적으로 갈수록 새도우 마스크가 커지게 되고 따라서 그 무게에 의해 중간부분이 쳐지는 현상이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 기판의 상부에 자성체를 배치하여 마스크의 쳐짐 현상을 개선하려는 방법이 제안되었다.

이하, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 새도우 마스크의 재질이 금속이라는 것을 이용하여 기판(50)을 가운데 두고 각각의 맞은편에 새도우 마스크(10)와 자석(52)을 배치한 도면으로, 자성의 끌어당김을 이용하여 쳐진 새도우 마스크의 쳐짐을 방지하고자 한 방법이다. 그러나 이 경우, 마스크의 쳐지는 정도가 영역에 따라 다르고 자장의 세기가 커지면 마스크를 필요이상으로 잡아당겨 기판(50)의 표면에 손상(damage)를 주는 문제가 발생한다.

전술한 바와 같이 새도우 마스크와 자석을 배치하는 방법은 유기전계 발광소자 뿐 아니라 모든 형태의 기판상에 박막을 패턴하는 방법으로 응용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 유기전계 발광 소자의 대면적화를 이루기 위해서는 화소의 크기가 작아지고 화면이 넓어져야 하는데, 여기에서 화소를 구성하는 유기물질을 패턴하기 위해서 사용하는 새도우 마스크의 쳐짐 현상을 개선해야 한다.

본 발명의 목적은 유기전계 발광소자의 제조과정에서 처짐을 방지할 수 있는 새도우 마스크 및 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 열증착용 새도우 마스크를 도시한 도면.

도 2는 일반적인 새도우 마스크를 이용하여 금속배선이 형성된 기판에 유기물질을 증착하는 과정을 도시한 도면.

도 3은 금속배선이 형성된 기판의 상부에 자성체를 배치하고, 새도우 마스크를 통하여 기판에 유기물질을 증착하는 과정을 도시한 도면.

도 4는 화소가 이격된 중간에 요철을 삽입한 열증착용 새도우 마스크를 도시한 도면.

도 5는 요철형상의 새도우 마스크를 이용하여 금속배선이 형성된 기판에 유기물질을 증착하는 과정을 도시한 도면.

도 6은 금속배선이 형성된 기판의 상부에 자성체를 배치하고, 새도우 마스크를 통하여 기판에 유기물질을 증착하는 과정을 도시한 도면.

상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 유기전계 발광 디스플레이 소자용 새도우 마스크의 제 1 특징은, 기판의 상부에 금속배선이 교차하여 정의되는, 다수의 영역에 박막 패턴을 형성하기 위한 새도우 마스크에 있어서, 상기 복수개의 화소영역에 각각 대응하는 복수개의 투과영역과; 상기 투과영역의 이격된 중간이 일방향의 굴곡진 형상으로 구성된 차단영역을 포함하며, 상기 차단영역은 금속재질이다.

또한, 상기 굴곡부의 형상은 상기 각 화소영역의 사이에 단면적으로 반원모양 혹은 엠보싱 모양이다.

다음으로 제 2 특징은, 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 포함하는 기판을 준비하는 단계와; 기판에 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 기판 중 어레이배선과 박막트랜지스터가 구성된 일면을 아래쪽으로 향하도록 하는 단계와; 상기 기판의 하부에 위치하고, 화소영역에 대응하는 부분에 투과영역이 위치하고, 화소영역 사이의 어레이배선에 굴곡진 형상의 차단영역이 대응하도록 새도우 마스크를 위치시키는 단계와; 돌출부와 투과부를 가진 새도우마스크를 구비하여, 상기 기판의 하부에서 상기 돌출부를 상기 어레이배선에 대응하도록 하고, 상기 투과부를 화소영역에 대응하도록 위치시키는 단계와; 상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계를 포함한다.

제 3 특징은, 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 포함하는 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판중 어레이배선과 구동소자가 구성된 일면을 아래쪽으로 향하도록 하는 단계와; 상기 기판의 하부에 위치하고, 화소영역에 대응하는 부분에 투과영역이 위치하고, 화소영역 사이의 어레이배선에 굴곡진 형상의 차단영역이 대응하도록 새도우 마스크를 위치시키는 단계와; 돌출부와 투과부를 가진 새도우 마스크를 구비하여, 상기 기판의 하부에서 상기 돌출부를 상기 어레이배선에 대응하도록 하고, 상기 투과부를 화소영역에 대응하도록 위치시키는 단계와; 상기 기판의 상부에 자성체를 위치시키는 단계와; 상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계를 포함한다.

상기 발광물질은 저분자 유기물질을 포함하며, 상기 유기물질은 열증착을 통하여 형성하는 것을 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

--제 1 실시예--

도 4는 본 발명에 따른 마스크를 도시하고 있으며, 도 5는 도 4의 마스크를 이용한 유기물질의 증착공정을 도시하고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 새도우 마스크(100)는 투과영역(A)과 차단영역(B)으로 구성되며, 상기 투과영역(A)사이의 차단영역(B)은입체적으로 튀어나온 굴곡부(요철형상)를 가지고 있다.

이때, 투과영역(A)은 기판(미도시)의 화소영역에 대응하는 부분이며, 일방향으로 연장되고 돌출된 굴곡부(b)는 데이터 라인에 대응하는 부분이다.

이렇게 형성된 요철 형상의 마스크는 도 5에 도시한 바와 같이, 데이터라인(92)과 게이트라인(미도시)이 교차된 영역에 형성된 박막트랜지스터(미도시)와 화소영역(90)을 포함한 기판(94)의 하부에 위치하여 저분자 유기물질을 열증착(화살표 96참조) 하는데 사용한다. 요철형상을 한 마스크(100)에 있어서 화소영역은 유기물질이 증착되는 일반적인 마스크와 같지만 각각의 화소가 이격된 중간에 형성된 굴곡진 부분(b)은 데이터라인(92)과 접촉한다.

형성된 요철로 인하여 마스크(100)가 대면적화될 때 마스크의 중간 영역이 처지는 정도가 감소하며, 금속배선이 형성된 영역만 접촉되기 때문에 화소와 마스크와의 물리적인 접촉을 피할 수 있다.

전술한 바와 같이 요철형의 새도우 마스크는 유기전계 발광소자 뿐 아니라 모든 형태의 기판상에 박막을 패턴하는 곳에 응용할 수 있다.

--제 2 실시예--

전술한 바와 같이 요철형상을 가진 마스크를 이용하여 단분자 유기물질을 증착하여 화소영역을 구성하는데 있어서, 대면적 마스크의 중간 처짐 현상을 줄이기 위한 좀 더 개선된 형태의 자성을 이용한 방법을 도 6을 통하여 설명하고자 한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 기판(108)을 중심으로 요철형상의 마스크(100)와자석(114)을 마주보도록 구성하여 요철형상의 마스크(100)가 대면적화되었을 때 처지는 정도를 자성으로 조절하였다. 요철형상으로 도출된 굴곡부가 데이터라인(112)과 접촉하고, 화소 영역(110)은 단분자 유기 물질을 열증착(화살표116참조)하여 형성한다. 마스크는 일반적으로 양쪽 끝에서 고정을 하기 때문에 요철 형상을 가지고 있다고 하더라도 중간 부분은 중력에 의해 대면적일수록 처질 수밖에 없다. 이러한 이유로 마스크를 구성하는 물질은 금속인 것을 이용하여 맞은편에 자성체를 두어 쳐지는 정도를 개선한다. 또한 필요 이상의 강한 자성이 인가되어 마스크를 필요이상으로 잡아당기는 경우에도 요철의 굴곡진 영역만 기판과 접촉하기 때문에 화소영역에는 직접적인 피해를 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이 요철형상의 새도우 마스크와 자석을 배치하는 방법은 유기전계 발광소자 뿐 아니라 모든 형태의 기판상에 박막을 패턴하는 방법으로 응용할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 대면적화된 유기전계 발광 소자 제작시, 화소영역에 유기물질을 증착하는데 사용하는 새도우 마스크에 요철형상의 굴곡을 주어 중력으로 인한 마스크 처짐을 개선하는데 효과가 있다.

이로 인하여 요철 형상을 가진 마스크는 지지강도가 향상되어 그동안 마스크 쳐짐으로 인한 화소영역의 불규칙한 정렬로 인한 막품질 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 기판의 상부에 금속배선이 교차하여 정의되는, 다수의 영역에 박막 패턴을 형성하기 위한 새도우 마스크에 있어서,

   상기 복수개의 화소영역에 각각 대응하는 복수개의 투과영역과;

   상기 투과영역의 이격된 중간이 일방향의 굴곡진 형상으로 구성된 차단영역

   을 포함하는 새도우 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단영역은 금속재질인 새도우 마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴곡부의 형상은 상기 각 화소영역의 사이에 단면적으로 반원모양 혹은 엠보싱 모양인 새도우 마스크.
4. 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 포함하는 기판을 준비하는 단계와;

   기판에 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;

   상기 기판 중 어레이배선과 박막트랜지스터가 구성된 일면을 아래쪽으로 향하도록 하는 단계와;

   상기 기판의 하부에 위치하고, 화소영역에 대응하는 부분에 투과영역이 위치하고, 화소영역 사이의 어레이배선에 굴곡진 형상의 차단영역이 대응하도록 새도우 마스크를 위치시키는 단계와;

   돌출부와 투과부를 가진 새도우마스크를 구비하여, 상기 기판의 하부에서 상기 돌출부를 상기 어레이배선에 대응하도록 하고, 상기 투과부를 화소영역에 대응하도록 위치시키는 단계와;

   상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계

   를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
5. 화소영역을 정의하는 어레이배선과 박막트랜지스터를 포함하는 기판을 준비하는 단계와;

   상기 기판중 어레이배선과 구동소자가 구성된 일면을 아래쪽으로 향하도록 하는 단계와;

   상기 기판의 하부에 위치하고, 화소영역에 대응하는 부분에 투과영역이 위치하고, 화소영역 사이의 어레이배선에 굴곡진 형상의 차단영역이 대응하도록 새도우 마스크를 위치시키는 단계와;

   돌출부와 투과부를 가진 새도우 마스크를 구비하여, 상기 기판의 하부에서 상기 돌출부를 상기 어레이배선에 대응하도록 하고, 상기 투과부를 화소영역에 대응하도록 위치시키는 단계와;

   상기 기판의 상부에 자성체를 위치시키는 단계와;

   상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계

   를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
6. 제 4 및 제 5 항에 있어서,

   상기 발광물질은 저분자 유기물질을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
7. 제 4 및 제 5 항에 있어서,

   상기 유기물질은 열증착을 통하여 형성하는 것을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법.