KR20050079109A - 유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 형성된 유기층의 손상없이 특정색의 유기층을 형성할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기 전계발광소자용 마스크는 기판 상에 제1 유기층을 형성하기 위해 유기물질이 통과가능하도록 홀형태로 형성된 투과부와; 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층과 마주보는 면에 상기 제2 유기층과 대응하는 폭의 홈을 가지는 차단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법{Mask Of Electro Luminescence Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 전계 발광소자에 관한 것으로, 특히 기판 상에 형성된 유기층의 손상없이 특정색의 유기층을 형성할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP) 및 일렉트로미네센스(Electro-luminescence : EL) 표시소자 등이 있다. PDP는 구조와 제조공정이 비교적 단순하기 때문에 대화면화에 가장 유리하지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. LCD는 반도체공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어려움이 있지만 노트북 컴퓨터의 표시소자로 주로 이용되면서 수요가 늘고 있지만, 대화면화 어렵고 백라잇 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한, LCD는 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학소자들에 의해 광손실이 많고 시야각이 좁은 단점이 있다. 이에 비하여, EL 표시소자는 무기 EL과 유기 EL로 대별되며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 EL 표시소자는 대략 10[V] 정도의 전압으로 수만 [cd/㎡]의 높은 휘도로 화상을 표시할 수 있다.
도 1은 종래 유기 EL 표시소자를 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1에서 선 "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 유기 EL 표시소자를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 유기 EL 표시소자는 서로 절연되게 교차하는 애노드전극(4) 및 캐소드전극(12) 사이에 형성되는 절연막(6), 격벽(8) 및 유기층(10)을 구비한다.
애노드전극(4)은 기판(2) 상에 소정간격으로 이격되어 다수개 형성된다. 이러한 애노드전극(4)에는 전자(정공)을 방출시키기 위한 제1 구동신호가 공급된다.
절연막(6)은 애노드전극(4)이 형성된 기판(2) 상에 EL셀 영역마다 개구부가 노출되도록 격자형태로 형성된다.
격벽(8)은 애노드전극(4)과 교차되게 형성되고 캐소드전극(12)과 소정간격을 사이에 두고 나란하게 형성되어 인접한 EL셀을 구분하게 된다. 즉, 격벽(8)은 인접한 EL셀의 유기층(10) 및 캐소드전극(12)을 분리하게 된다. 또한, 격벽(8)은 상단부가 하단부보다 넓은 폭을 갖는 오버행(Overhang)구조로 형성된다.
유기층(10)은 절연막(6) 상에 유기화합물로 구성된다. 즉, 유기층(10)은 절연막(6) 상에 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층이 적층되어 형성된다.
캐소드전극(12)은 유기층(10) 상에 소정간격으로 이격되어 애노드전극(4)과 교차되게 다수개 형성된다. 또한, 캐소드전극(12)에는 정공(전자)을 방출시키기 위한 제2 구동신호가 공급된다.
캐소드전극(12)이 형성된 기판(2)은 패키징판(14)에 의해 보호된다. 즉, 패키징판(14)은 유기층(10)이 대기 중의 수분 및 산소에 쉽게 열화 되는 것을 방지하기 위하여 접착제(도시하지 않음)를 사용하여 기판(2) 위에 형성된 애노드전극(4)과 캐소드전극(12) 및 유기층(10)을 덮게 된다. 이 후, 기판(2)과 패키징판(14)을 가압한 후 봉지를 한 다음 자외선을 조사하여 경화를 시키게 된다. 봉지 후, 기판(2)과 패키징판(14)의 접합에 의해 형성된 공간에는 불활성 가스가 주입된다. 이 때, 봉지되는 분위기는 글러브 박스나 진공챔버로 구성되어진다.
이러한 유기 EL 소자는 애노드전극(4)과 캐소드전극(12)에 각각 제1 및 제2 구동신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 애노드전극(4) 및 캐소드전극(12)에서 방출된 전자와 정공은 유기층(10) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드전극(4)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 유기층을 형성하는 데 이용되는 새도우마스크의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 금속판(52)의 전면에 상부 포토레지스트(54a)와 배면에 하부 포토레지스트(54b)를 전면 인쇄한다. 상/하부 포토레지스트(54a,54b)가 인쇄된 금속판(52)의 전면과 배면 각각에 차단부(50b)와 투과부(50a)를 가지는 마스크(50)가 정렬된다. 이 마스크(50)를 이용한 노광 및 현상공정을 포함하는 포토리소그래피공정으로 상/하부 포토레지스트(54a,54b)를 패터닝함으로써 도 3b에 도시된 바와 같이 상/하부 포토레지스트패턴(56a,56b)이 형성된다. 이 상/하부 포토레지스트패턴(56a,56b)을 이용하여 금속판(52)을 식각함으로써 도 3c 및 도 4에 도시된 바와 같이 투과부(60a)와 차단부(60b)를 가지는 새도우 마스크(60)가 형성된다.
이러한 새도우 마스크(60)를 이용하여 적색, 녹색 및 청색 유기층(10R,10G,10B)을 형성한다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 청색 유기층(10B)의 제조방법을 살펴보기로 한다.
먼저, 적색 및 녹색 유기층(10R,10G)이 형성된 기판(1) 상에 투과부(60a)와 차단부(60b)를 가지는 새도우 마스크(60)가 정렬된다. 새도우 마스크(60)의 투과부(60a)는 청색 유기층(10B)이 형성될 영역과 대응되도록 위치하며, 차단부(60b)는 적색 및 녹색 유기층(10R,10G)이 형성된 영역을 가리도록 위치한다. 이러한 새도우 마스크(60)를 이용하여 청색 유기물질을 스크린 인쇄함으로써 새도우 마스크의 투과부(60a)를 통과한 청색 유기물질은 적색 및 녹색 유기층(10R,10G)과 격벽(도시하지 않음)을 사이에 두고 분리되어 청색 유기층(10B)으로 형성된다.
한편, 종래 적색, 녹색 및 청색의 유기층(10R,10G,10B)은 새도우마스크(60)를 이용하여 기판(1) 상에 형성된다. 이 경우, 새도우마스크(60)와 기판(1) 간의 거리가 상대적으로 멀수록 인접한 EL셀간의 색순도가 저하된다. 예를 들어, 적색 및 녹색의 유기층(10R,10G)이 각각 형성된 기판(1) 상에 청색 유기층(10B) 형성시 새도우 마스크(60)와 기판(1) 간의 거리가 멀수록 청색 유기물질이 인접한 적색 및 녹색 유기층(10R,10G)으로 퍼져나갈 확률이 높아져 색순도가 저하되는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위해, 새도우 마스크(60)와 기판(1) 간의 제1 거리(d1)를 도 5a에 도시된 바와 같이 상대적으로 가깝게 정렬하여 제1 유기층(예를 들어, 청색 유기층)을 형성한다. 이 경우, 새도우 마스크(60)와 기판(1) 상에 형성된 제2 유기층(예를 들어,적색 및 녹색 유기층) 간의 제2 거리(d2)가 제1 거리(d1)보다 가까워져 새도우 마스크(60)와 제2 유기층이 접촉하게 될 확률이 높아진다. 이에 따라, 새도우 마스크(60)와 인접한 유기층이 떨어져 나가거나 유기층에 스크래치가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 상에 형성된 유기층의 손상없이 특정색의 유기층을 형성할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계발광소자용 마스크는 기판 상에 제1 유기층을 형성하기 위해 유기물질이 통과가능하도록 홀형태로 형성된 투과부와; 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층과 마주보는 면에 상기 제2 유기층과 대응하는 폭의 홈을 가지는 차단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 상기 적어도 하나의 제2 유기층 각각과 대응되는 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층 전체 폭과 대응되는 폭으로 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계발광소자용 마스크의 제조방법은 금속판을 패터닝하여 기판 상에 형성된 적어도 하나의 유기층과 마주보는 면에 상기 유기층과 대응하는 폭의 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계와; 상기 홈이 형성된 금속판을 패터닝하여 유기물질이 통과가능하도록 홀 형태의 투과부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계는 상기 금속판의 전면에 제1 포토레지스를 형성하고 배면에 제2 포토레지스트를 형성하는 단계와; 상기 제2 포토레지스트를 패터닝하여 제1 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 제1 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속판을 식각함으로써 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀형태의 투과부를 형성하는 단계는 상기 제1 포토레지스트가 전면에 형성되고 홈을 가지는 차단부를 포함하는 금속판 상에 제3 포토레지스트를 형성하는 단계와; 상기 제1 포토레지스트를 패터닝하여 제2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 제2 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속판을 식각함으로써 홀 형태의 투과부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 상기 적어도 하나의 제2 유기층 각각과 대응되는 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층 전체 폭과 대응되는 폭으로 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 6 내지 도 9b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 유기 EL 패널의 유기층을 형성하기 위한 새도우마스크를 나타내는 평면도이다.
도 6에 도시된 새도우마스크(160)는 특정색의 유기층이 형성될 영역과 중첩되게 형성되는 투과부(160a)와, 특정색의 유기층이 형성되지 않을 영역과 중첩되게 형성되는 차단부(160b)를 포함한다.
투과부(160a)는 특정색의 유기층을 이루는 유기물질이 기판 상에 인쇄될 수 있도록 새도우 마스크(160)를 관통하는 홀 형태로 형성된다. 여기서, 유기층은 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
차단부(160b)에는 특정색을 제외한 나머지 색의 유기층과 대응되는 영역에 홈(170)이 형성된다. 홈(170)은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 특정색을 제외한 나머지 색의 유기층과 대응되는 영역에 적어도 하나 형성된다. 예를 들어, 특정색의 유기층이 청색 유기층인 경우, 적색 유기층 및 녹색 유기층 각각과 대응되는 영역에 도 7a에 도시된 바와 같이 홈(170a,170b)이 하나씩 형성되거나 적색 유기층 및 녹색 유기층 전체와 대응되는 영역에 도 7b에 도시된 바와 같이 홈(170)이 하나 형성된다. 여기서, 도 7a에 도시된 홈(170)의 폭은 각 유기층의 폭 이상으로 형성되며, 도 7b에 도시된 홈(170)의 폭은 적어도 두 유기층의 폭의 합 이상으로 형성된다.
이러한 새도우 마스크(160)를 이용하여 기판 상에 특정색의 유기층을 형성할 경우, 차단부의 홈(170)에 의해 새도우 마스크(160)와 기판 상에 이미 형성된 유기층과의 접촉을 방지할 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 도 5에 도시된 새도우 마스크의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이 금속판(152)의 전면에 제1 포토레지스트(154)와 배면에 제2 포토레지스트(156)를 전면 인쇄한다. 제1 및 제2 포토레지스트(154,156)가 인쇄된 금속판(152)의 전면에 차단부(150b)와 투과부(150a)를 가지는 제1 마스크(150)가 정렬된다. 이 제1 마스크(150)를 이용한 노광 및 현상공정을 포함하는 포토리소그래피공정으로 제1 포토레지스트(154)를 패터닝함으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 제1 포토레지스트패턴(158)이 형성된다. 이 제1 포토레지스트패턴(158)을 이용하여 금속판(152)를 식각함으로써 도 8c에 도시된 바와 같이 금속판(152)의 전면에 홈(170)이 형성된다. 홈(170)이 형성된 금속판(152)의 전면에 도 8d에 도시된 바와 같이 제3 포토레지스트(176)를 전면 인쇄한다. 여기서, 제3 포토레지스트(176)는 추후에 진행되는 식각공정시 차단부의 홈(170)의 손상을 방지하기 위해 형성된다. 그런 다음, 금속판(152)의 배면에 투과부(172a)와 차단부(172b)를 가지는 제2 마스크(172)가 정렬된다. 이 제2 마스크(172)를 이용한 노광 및 현상공정을 포함하는 포토리소그래피공정으로 제2 포토레지스트(156)를 패터닝함으로써 도 8e에 도시된 바와 같이 제2 포토레지스트패턴(178)이 형성된다. 이 제2 포토레지스트패턴(178)을 이용하여 금속판(152)를 식각함으로써 도 8f에 도시된 바와 같이 금속판(152)를 관통하는 홀이 형성된다. 이에 따라, 홀형태의 투과부(160a)와 적어도 하나의 홈(170)을 포함하는 차단부(160b)를 가지는 새도우 마스크(160)가 형성된다.
도 9a 및 도 9b는 도 6에 도시된 마스크에 의해 형성되는 유기층의 제조방법을 나타내는 단면도이다. 여기서는 적색 및 녹색 유기층이 형성된 기판 상에 청색 유기층을 제조하는 방법을 예를 들어 설명하기로 한다.
먼저, 적색 및 녹색 유기층(110R,110G)이 형성된 기판(101) 상에 투과부(160a)와 차단부(160b)를 가지는 새도우 마스크(160)가 정렬된다. 새도우 마스크(160)의 투과부(160a)는 청색 유기층(110B)이 형성될 영역과 대응되도록 위치하며, 차단부(160b)는 적색 및 녹색 유기층(110R,110G)이 형성된 영역을 가리도록 위치한다. 이 때, 유기층의 패턴불량을 방지하기 위해 새도우 마스크(160)와 기판(101)이 상대적으로 가까운 거리(h1)로 이격되어 형성되더라도 차단부(160b)에 형성된 홈(170)과 적색 및 녹색 유기층(110R,110G) 간의 거리(h2)는 종래보다 멀어지게 된다. 이에 따라 기판(101) 상에 이미 형성된 적색 및 녹색 유기층(110R,110G)과 새도우 마스크(160)의 접촉을 방지할 수 있다.
이러한 새도우 마스크(160)를 이용하여 청색 유기물질을 스크린 인쇄함으로써 새도우 마스크의 투과부(160a)를 통과한 청색 유기물질은 적색 및 녹색 유기층(110R,110G)과 격벽(도시하지 않음)을 사이에 두고 분리되어 청색 유기층(110B)으로 형성된다.
한편, 상세히 설명하지 않았지만 적색 및 녹색 유기층도 차단부에 홈이 형성된 새도우 마스크를 이용하여 청색 유기층 제조방법과 같은 방법으로 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자용 마스크 및 그 제조방법은 홈이 형성된 차단부를 구비한다. 이에 따라, 유기층의 패턴불량을 방지하기 위해 새도우 마스크와 기판이 상대적으로 가까운 거리로 이격되어 형성되더라도 차단부에 형성된 홈에 의해 적색 및 녹색 유기층과 새도우 마스크의 접촉을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래 유기 전계발광소자를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에서 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 유기 전계발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 적색, 녹색 및 청색의 유기층을 형성하는 데 이용되는 새도우 마스크의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제조방법으로 형성된 새도우 마스크를 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 유기층의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 새도우 마스크를 나타내는 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 새도우 마스크의 여러 형태를 나타내는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 6에 도시된 새도우 마스크의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 6에 도시된 새도우 마스크를 이용하여 형성되는 유기층의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1,2,101 : 기판 4 : 애노드전극
6 : 절연막 8 : 격벽
10,110 : 유기층 12 : 캐소드 전극
14 : 패키징판 60,160 : 새도우마스크
170 : 홈

Claims (8)

  1. 기판 상에 제1 유기층을 형성하기 위해 유기물질이 통과가능하도록 홀형태로 형성된 투과부와;
    상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층과 마주보는 면에 상기 제2 유기층과 대응하는 폭의 홈을 가지는 차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 적어도 하나의 제2 유기층 각각과 대응되는 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층 전체 폭과 대응되는 폭으로 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크.
  4. 금속판을 패터닝하여 기판 상에 형성된 적어도 하나의 유기층과 마주보는 면에 상기 유기층과 대응하는 폭의 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계와;
    상기 홈이 형성된 금속판을 패터닝하여 유기물질이 통과가능하도록 홀 형태의 투과부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계는
    상기 금속판의 전면에 제1 포토레지스를 형성하고 배면에 제2 포토레지스트를 형성하는 단계와;
    상기 제2 포토레지스트를 패터닝하여 제1 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제1 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속판을 식각함으로써 홈을 가지는 차단부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀형태의 투과부를 형성하는 단계는
    상기 제1 포토레지스트가 전면에 형성되고 홈을 가지는 차단부를 포함하는 금속판 상에 제3 포토레지스트를 형성하는 단계와;
    상기 제1 포토레지스트를 패터닝하여 제2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제2 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속판을 식각함으로써 홀 형태의 투과부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 적어도 하나의 제2 유기층 각각과 대응되는 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 기판 상에 형성된 적어도 하나의 제2 유기층 전체 폭과 대응되는 폭으로 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 마스크의 제조방법.
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