KR20040070526A - 웨이퍼를 이용한 새도우 마스크, 그 제조방법 및 그를이용한 풀칼라 유기ｅｌ 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀칼라 유기EL 소자의 화소 형성을 위한 새도우 마스크에 관한 것으로, 웨이퍼 상면에 감광제를 패터링한 후 수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 상면을 소정의 경사를 갖도록 식각하고, 상기 웨이퍼의 하면은 반응이온 식각장치를 이용하여 수직으로 식각하여, 새도우 마스크의 개구가 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하며, 열적으로 매우 안정되고, 취급이 용이하며, 교체 수명이 길고, 원가가 절감되는 효과가 있는 것이다.

Description

웨이퍼를 이용한 새도우 마스크, 그 제조방법 및 그를 이용한 풀칼라 유기ＥＬ 소자의 제조방법{SHADOW MASK USING SILICON WAFER AND MANUFACTURING METHOD THE SAME AND METHOD FOR FULL COLOUR ORGANIC ELETROLUMINESCENCE ELEMENT USING THEREOF}

본 발명은 풀칼라 유기EL 소자의 화소 형성을 위한 새도우 마스크에 관한 것으로, 특히 열적 변형으로 인한 새도우 마스크의 응력을 제거할 수 있는 웨이퍼를 이용한 새도우 마스크, 그 제조방법 및 그를 이용한 풀칼라 유기EL 소자의 제조방법에 관한 것이다.

유기EL은 투명유리와 투명전극으로 된 유리판과 금속전극을 증착한 배면 유리판 사이에 발광층을 샌드위치처럼 끼워 만든 콘덴서 구조로 전극사이의 발광층에 전압을 인가하여 투명전극측으로 빛이 나오도록 한 고체 발광소자이다.

유기EL의 구조는 기본적으로 양극전극, 유기박막, 음극전극의 구조를 가지고 있다. 유기박막은 전자수송층(ETL: Electron Transport Layer), 정공수송층(HTL: Hole Transport Layer) 및 발광층(Emitting Layer)으로 구성되어 있으며, 때로는 별도의 전자주입층(EIL: Electron Injecting Layer )과 정공주입층(HIL: Hole Injecting Layer)을 구성할 수 있다. 상기 구조에서 양극전극에 (+)전압을 인가하고, 음극전극에 (-)전압을 인가하여 발광층에서 발광된 빛이 기판을 통해 볼 수 있다.

한편, 풀칼라 화소의 형성 방법으로는 현재 CRT(Cathode Ray Tube)에서 적용하고 있는 방법과 같이 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광하는 각각의 화소를 별도로 배열하는 방법, 각 화소에 백색 발광 유기EL 소자를 제작하여 그 위에 TFT-LCD에 사용중인 컬러 필터를 부착해 R·G·B를 실현하는 방법, 유기EL 발광소자로 청색 단일 발광층을 형성한 후 청색 발광으로부터 적색과 녹색으로 색을 변환하는 방법등이 있다.

현재 CRT(Cathode Ray Tube)에서 적용하고 있는 방법과 같이 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광하는 각각의 화소를 별도로 배열하는 방법의 경우, 정공 수송층이 형성된 서브 픽셀에 새도우 마스크를 사용하여 선택적으로 RGB 발광체를 성막하게 된다. 이 경우 새도우 마스크의 개구(Open Area)와 먼저 형성된 서브 픽셀(Sub-Pixel)를 정확하게 일치시킬 필요가 있다.

새도우 마스크를 기판과 밀착시키기 위한 방법으로는 마스크 홀더를 사용하여 마스크와 기판을 밀착시킨 후 RGB 발광층을 성막하는 방법과, 자성을 가진 재질을 사용하여 새도우 마스크를 제작한 후 전자석을 이용하여 새도우 마스크와 기판을 밀착하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 상기한 방법의 경우, 기판의 크기가 커짐에 따라 증착시 증발원의 열에 의해 새도우 마스크의 처짐 현상이 발생하여 새도우 마스크와 기판 사이의 밀착성이 저하되는 문제점이 있다. 이 같은 현상은 마스크 홀더의 장력에 의해 새도우 마스크가 팽창되어 새도우 마스크와 기판 사이의 밀착성이 저하되기 때문이며, 그에 따라 새도우 마스크의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열적으로 매우 안정되고, 취급이 용이하며, 교체 수명이 긴 새도우 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 새롭게 안출된 새도우 마스크를 이용하여 보다 신뢰성이 높은 풀칼라 유기EL 소자를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은 실리콘 웨이퍼의 상면에 감광제를 패터링한 후 수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 상면을 소정의 경사를 갖도록 식각하고, 상기 웨이퍼의 하면은 반응이온 식각장치(RIE)를 통해 수직으로 식각함으로써, 개구가 사다리꼴 형상을 갖는 새도우 마스크에 의해 달성된다.

본 발명의 목적은 기판 위에 제 1 전극을 띠형태로 패터링하여 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 소정 간격을 갖는 격벽들을 형성하는 단계; 웨이퍼를 이용한 새도우 마스크의 개구가 기판의 픽셀 영역에 위치하도록 상기 새도우 마스크를 기판에 고정하는 단계; 상기 새도우 마스크를 이용하여 상기 기판의 픽셀 영역에 적색, 녹색, 청색의 유기 발광층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 새도우 마스크를 제거한 후 상기 유기 발광층을 포함한 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 유기EL 소자를 외부의 수분과 산소 등으로부터 보호하기 위하여 Dry 질소 분위기에서 금속이나 유리를 사용하여 발광 소자가 형성된 기판과 접착제로 부착하여 소자를 봉지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀칼라 유기EL 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관 되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 새도우 마스크 제조공정을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 평면도 및 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 새도우 마스크를 이용하여 유기 발광체를 증착하는 모습을 보인 개략도.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 새도우 마스크를 이용하여 풀칼라 유기EL 소자를 제조하는 과정을 나타낸 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

10 : 새도우 마스크 18 : 개구

20 : 유리기판 30 : 제 1 전극(양극전극)

40 : 절연층 50 : 격벽

60 : 제 2 전극(음극전극) 70 : 캔

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼를 이용한 새도우 마스크를 첨부한도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 새도우 마스크는 실리콘 웨이퍼 상면에 감광제를 패터링하는 단계(P10), 수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 상면을 식각 단계(P20) 및 상기 웨이퍼의 하면을 반응이온 식각장치(RIE)를 이용하여 식각단계(P30)를 포함하여 개구를 형성시켜 제작된다.

감광제를 패터링하는 단계(P10)는 기판에 화소를 형성시킬 위치에 대응하여 웨이퍼를 식각하기 위한 것이며, 새도우 마스크의 재료로 실리콘 웨이퍼를 이용하게 되면 SUS나 니켈형 마스크에 비해 열적으로 매우 안정함을 유지할 수 있는 장점이 있다.

웨이퍼의 상면은 수산화칼륨 용액을 이용하여 식각(P20)하게 되는데, 바람직하게는 일정한 경사를 갖도록 하는 것이 좋다. 이는 다음에서 설명하는 바와 같이 기판에 발광체를 증착할 때 새도우 효과를 최소화하기 위해서이다.

웨이퍼의 배면은 반응이온 식각장치(RIE)를 이용하여 수직으로 식각(P30)한다.

따라서 본 발명에 따라 제조된 새도우 마스크는 전체적으로 사다리꼴 형상의 개구를 갖게 되며, 그에 따라 발광체(유기물)를 증착할 때 새도우 효과를 최소화할 수 있는 잇점이 있다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 새도우 마스크의 평면도 및 단면도로서, 도시된 바와 같이 화소 형성 위치에 대응하여 다수의 개구(18)가 형성되어 있고, 가장자리를 따라 기판(20)에 밀착시키기 위한 마스크 고정부(19)가 다수 형성되어 있다.

상기와 같이 제조된 새도우 마스크를 이용하여 풀 칼라 유기EL 소자를 제조하는 방법을 도 3 내지 도 4e에 도시하였다.

도 3은 본 발명에 따른 새도우 마스크를 이용하여 유기물 발광체를 증착하는 경우 개구가 사다리꼴 형상을 가짐으로써 새도우 효과가 최소화됨을 보여 주고 있다.

풀칼라 유기EL 소자를 제조하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 도 4a에 도시된 바와 같이 글래스 기판(20) 위에 투명 전극(제 1 전극, 30)을 띠 형태로 형성한 후 제 2 전극(60) 띠를 형성하기 위해 상기 투명 전극(30)과 수직 방향으로 소정의 간격을 갖는 격벽(50)을 형성한다. 격벽(50)을 형성하기 전에 절연층(40)을 형성할 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 격벽(50) 위에 화소를 형성시키기 위한 부분만 뚫려 있는 새도우 마스크(10)를 기판(20)에 밀착하고 적색 발광체(R)를 증착한다. 이어서 도 4b 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 차례로 녹색 발광체(G), 청색 발광체(B)를 각각 증착한다.

그리고 도 4d에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀 영역에 발광체를 모두 형성한 후 새도우 마스크(10)를 제거하고 전체 픽셀 영역을 포함한 전면에 제 2 전극(60)을 형성한다.

마지막으로 도 4e에 도시된 바와 같이 유기EL 소자를 외부의 수분과 산소 등으로부터 보호하기 위하여 Dry 질소 분위기에서 금속이나 유리 캔(70)를 사용하여발광 소자가 형성된 기판(20)과 접착제(72)로 부착하여 소자를 봉지하면 풀 칼라 유기EL 소자를 제작하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 열적으로 매우 안정되고, 취급이 용이하며, 교체 수명이 길고, 원가가 절감되는 효과가 있는 새도우 마스크를 얻을 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 풀칼라 유기EL 소자의 제조방법은 종래의 새도우 마스크를 이용하여 제조하는 방법과 유사하나, 본 발명에 따른 새도우 마스크를 사용하면 증착시 증발원의 열에 의하여 새도우 마스크의 처짐 현상이 발생되는 점을 방지할 수 있고 교체 수명이 연장되며 마스크의 세척이 용이한 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

Claims (5)

1. 풀칼라 유기EL 화소 형성용 새도우 마스크의 제조방법에 있어서,

   실리콘 웨이퍼 상면에 감광제를 패터링하는 단계;

   수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 상면을 식각 단계; 및

   상기 웨이퍼의 하면을 반응이온 식각장치를 이용하여 식각단계를 포함하여 개구를 형성시킨 웨이퍼를 이용한 새도우 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨이퍼 상면을 식각하는 단계는 웨이퍼의 상면이 소정의 경사를 갖도록 식각하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
3. 풀칼라 유기EL 소자의 화소 형성용 새도우 마스크에 있어서,

   상기 새도우 마스크의 재질은 실리콘 웨이퍼이고, 개구는 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
4. 풀칼라 유기EL 소자의 화소 형성용 새도우 마스크에 있어서,

   웨이퍼 상면에 감광제를 패터링한 후 수산화칼륨(KOH) 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 상면을 소정의 경사를 갖도록 식각하고, 상기 웨이퍼의 하면은 반응이온 식각장치를 이용하여 수직으로 식각하여, 새도우 마스크의 개구가 사다리꼴 형상을갖는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
5. 풀칼라 유기EL 소자의 제조방법에 있어서,

   기판 위에 제 1 전극을 띠형태로 패터링하여 형성하는 단계;

   상기 제 1 전극 상에 소정 간격을 갖는 격벽들을 형성하는 단계;

   제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 새도우 마스크의 개구가 기판의 픽셀 영역에 위치하도록 상기 새도우 마스크를 기판에 고정하는 단계;

   상기 새도우 마스크의 개구를 통해 상기 기판의 픽셀 영역에 적색, 녹색, 청색의 유기 발광층을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 새도우 마스크를 제거한 후 상기 유기 발광층을 포함한 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및

   유기EL 소자를 외부의 수분과 산소 등으로부터 보호하기 위하여 Dry 질소 분위기에서 금속이나 유리를 사용하여 발광 소자가 형성된 기판과 접착제로 부착하여 소자를 봉지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀칼라 유기EL 제조방법.