KR20050091506A

KR20050091506A - 오엘이디 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법 및 이 방법에의해 제작된 메탈 마스크

Info

Publication number: KR20050091506A
Application number: KR1020040016982A
Authority: KR
Inventors: 박호영; 김태식
Original assignee: 풍원정밀(주)
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-15
Also published as: KR100611075B1

Abstract

본 발명은 오엘이디(OLED : Organic Light Emitting Device) 풀 컬러용 메탈 마스크(Metal Mask) 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작에 있어 유기 발광층 증착 시 사용되는 스트라이프형(Stripe Type or Grille Type) 방식의 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법에 관한 것으로서, 에칭 완료 후의 슬릿(Slit)의 상하부 모양이 반타원형이 되도록 현상품을 가공함으로서 슬릿의 상중하부 모양이 일정하게 형성되도록 만들어, 유기 발광층 증착 시 발생 할 수 있는 다른 유기 발광층의 간섭을 최소화시켜, 정형 패턴의 유기 발광층을 형성할 수 있는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크에 관한 것이다.

Description

오엘이디 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크{THE MAKING METHOD A METAL-MASK FOR OLED FULL-COLOR, AND THE METAL-MASK MAKE BY THIS METHOD}

본 발명은 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에칭 완료 후의 슬릿(Slit)의 상하부 모양이 반타원형이 되도록 현상품을 가공함으로서, 슬릿의 상중하부 모양이 일정하게 형성되도록 만들어, 유기 발광층 증착 시 발생 할 수 있는 다른 유기 발광층의 간섭을 최소화시켜, 정형 패턴의 유기 발광층을 형성할 수 있는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 OLED를 제조하는데 있어서 Red, Green, Blue 색을 내기 위한 유기물은 증착기 안에서 진공 증착에 의해 입혀지는데, 이 때 원하는 화소 위치에 R, G, B 유기물이 정확하게 입혀지도록 사용하는 것이 메탈 마스크이다.

도 1은 일반적인 컬러용 메탈 마스크의 전면을 도시하는 개략도이다. 도 1에 따르면, 하나의 메탈 마스크(10)의 내부에는 1인치(대각기준) 이상의 셀(Cell, 12)들이 수십 개 이상 분포된다.

도 2는 일반적으로 구성되는 셀(12)의 일부 영역을 도시하는 개략도이다. 도 2에 따르면, 셀 내부에는 길이가 10mm 이상이고, 스트라이프형으로 배열된 슬릿(Slit, 14)이 수십 개 이상 분포된다.

도 3은 메탈 마스크를 이용하여 제작된 OLED의 단면을 도시한 단면도이고, 도 4는 메탈 마스크를 이용하여 유기 발광층이 증착된 후의 OLED를 도시하는 개략도이다. 도 5는 격벽과 메탈 마스크의 슬릿 일부를 도시하는 개략도이다. 도 3 내지 도 5에 따르면, 투명한 유리기판(16) 위에 역시 투명한 ITO 전극(18)으로 양극을 형성한다. 그 다음 절연체 역할을 할 수 있는 격벽(20)을 형성시키고, 도시하지는 않았으나, 정공 수송층을 적층한 후 컬러용 메탈 마스크(10)를 이용하여 Red, Green, Blue색 유기물(8R, 8G, 8B)을 적층한다. R, G, B 유기물이 적층될 때 메탈 마스크(10)의 슬릿(14)은 격벽(20)의 일부가 보이도록 설계된다.

일반적으로 메탈 마스크는 두께 0.1t 이하의 니켈-알로이(Ni-Alloy) 소재를 사용한다. 제작 방법은 포토 에칭(Photo Etching) 방법에 따라 진행되는데, Photo Etching 방식은 금속 소재의 표면을 세척한 후 감광액을 코팅, 건조시키는 정면 공정, 포토 마스크(Photo Mask)와 노광기를 사용하여 감광액에 원하는 형상을 패턴화(Patterning)하는 노광 공정, 노광 되지 않은 부분을 씻어내고 경막 처리를 한 후 건조시키는 현상 공정, 현상 완료 후 감광액이 씻겨져 내려가 금속소재가 노출되는 부분을 부식액(염화철)에 의해 부식 시켜 최종적으로 원하는 형상을 만든 후, 남아 있는 감광액을 박리 시켜 최종 건조시키는 에칭 공정의 4가지 공정으로 이루어진다.

도 6은 에칭 완료 후 이상적인 메탈 마스크의 슬릿의 모양을 도시한 개략도이다. 도 6에 따르면, 이상적인 메탈 마스크의 슬릿은 중간폭(a), 상부폭(a'), 하부폭(a")의 비율이 a=a'=a"로써 상중하부의 슬릿 폭이 모두 동일한 직사각형의 모양을 갖는다.

그런데 종래의 Photo Etching 방법에 의해서는 이런 직사각형의 모양을 형상화시키는 것이 불가능하다. 왜냐하면, 현상 공정을 마친 현상품이 에칭에 투입될 때 부식액을 분사시키는 요동 스프레이(Spray)에 의하여 현상품의 노출된 금속 소재가 부식되는데 에칭 반송 방향 및 요동 스프레이의 특성 때문에 슬릿의 상하부가 부식이 상대적으로 많이 진행이 되어서 넓고 둥그런 형태를 갖게 되기 때문이다.

도 7은 일반적인 현상품의 한 개 슬릿을 도시한 단면도이다. 도 7에 따르면, 현상품은 감광액이 코팅되어져 있는 감광액 코팅부(22)와 노광되지 않은 부분이 현상되어서 금속 소재가 드러나 에칭이 이루어져야 하는 에칭부(24)로 구분된다.

도 8은 도 7의 현상품이 에칭 공정을 거친 후의 슬릿 모습을 나타낸 개략도이다. 도 8에 따르면, 일반적으로 현상품의 슬릿은 상중하부의 폭이 동일하게 제작되는데, 현상품이 에칭 공정을 거치면 최상부폭(e)과 중간폭(d)의 길이 차이는 e-d＞20㎛이 된다. 총길이(f)와 하부 세로길이(g)의 비율은 슬릿의 길이에 따라 달라지나 보통 f:g=35:1 수준이다.

도 9는 도 8의 슬릿 모양을 가진 메탈 마스크를 이용하여 제조된 OLED의 모습을 도시한 개략도이다. 도 9에 따르면, 슬릿 상하부의 둥그런 모양으로 인해 인접해 있는 다른 유기물 증착 위치에 유기물이 증착되는 결과가 초래된다. 따라서 슬릿 상하부에서 발광 성능이 떨어져 발광 효율이 저하되는 단점이 발생한다.

따라서, 슬릿 상하부에서 인접되어 있는 다른 유기물 위치에 유기물이 증착되는 것을 방지하여 발광 효율을 높이는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크를 제작하는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에칭 완료 후의 슬릿의 상하부 모양이 반타원형이 되도록 현상품을 가공함으로서, 슬릿의 상중하부 모양이 일정하게 형성되도록 만들어, 유기 발광층 증착 시 발생 할 수 있는 다른 유기 발광층의 간섭을 최소화시켜, 정형 패턴의 유기 발광층을 형성할 수 있는 메탈 마스크의 슬릿 제작방법 및 이 방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법은, OLED 제작에 있어 유기 발광층 증착 시 사용되는 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법으로서, 에칭 공정시 에칭 투입방향을 메탈 마스크의 슬릿 상부로 설정하고, 현상 완료 후의 현상품의 슬릿 상하부의 모양은 사다리꼴 형태를 갖도록 함으로서, 에칭 후 완제품의 메탈 마스크 슬릿의 상하부 형상은 반타원형 형상으로 일정하게 만들어 균일한 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 현상 공정 완료 후의 현상품 슬릿에서, 슬릿의 총길이(x), 상부 사다리꼴 세로길이(y), 하부 사다리꼴 세로길이(z), 중간폭(v), 최상부폭(s), 및 최하부폭(t)은, x는 10㎜ 이상, x:y=10∼20:1, v-s=10∼30㎛, x:z=20∼70:1, v-t=5∼20㎛의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 에칭 완료 후 완제품의 메탈 마스크 슬릿의 상하부 형상은 반타원형 뿐만 아니라, 상부와 하부 각각의 모양이 형성되는 시점에서의 접선각이 둔각을 갖는 모든 형태로 제작될 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 에칭 완료 후 최종 완제품 슬릿에서, 슬릿의 총길이(x'), 상부 반타원형의 반지름(y'), 하부 반타원형의 반지름(z'), 중간폭(v'), 상부폭(s'), 하부폭(t')은, x'는 10㎜이상, s'<v', t'<v', x':y'=20∼100:1, x':z'=20∼100:1의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 현상품의 슬릿 단면을 도시한 단면도이다. 도 10에 따르면, 현상품은 감광액이 코팅되어 있는 감광액 코팅부(22)와 노광되지 않은 부분이 현상되어서 에칭이 이루어져야 하는 금속 소재 부분인 에칭부(24)로 구분된다.

슬릿의 상하부를 결정할 때, 에칭 투입 방향 쪽을 슬릿 상부로 기준을 정한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상하부의 모양은 일정한 사다리꼴의 형태를 갖는 것이 바람직하고, 슬릿의 총길이(x)는 10mm 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 슬릿의 총길이(x), 상부 사다리꼴 세로길이(y), 하부 사다리꼴 세로길이(z), 중간폭(v), 최상부폭(s), 및 최하부폭(t)은, x:y=10∼20:1, v-s=10∼30㎛, x:z=20∼70:1, v-t=5∼20㎛의 조건을 만족하도록 제작되어야 한다.

일반적으로 사용되는 금속 소재는 Invar(36% Ni-Alloy)재 이고, 두께는 0.05mm이다. 이러한 현상품을 에칭에 투입할 때 요동 스프레이(Spray)를 사용하여 부식액을 분사시키는데, 감광액이 씻겨 내려가서 노출된 금속 소재 부분을 양면 에칭 방식에 의해 부식시킨다.

도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 에칭 완료 후 슬릿의 모양을 도시하는 개략도이다. 도 11에 따르면, 에칭 완료 후 최종 완제품 슬릿에서, 슬릿의 총길이(x'), 상부 반타원형의 반지름(y'), 하부 반타원형의 반지름(z'), 중간폭(v'), 상부폭(s'), 하부폭(t')은, x'는 10㎜이상, s'<v', t'<v', x':y'=20∼100:1, x':z'=20∼100:1의 조건을 만족하게 된다. 도시하지는 않았으나, 에칭 완료 후 완제품의 메탈 마스크 슬릿의 상하부 형상은 반타원형 뿐만 아니라, 상부와 하부 각각의 모양이 형성되는 시점에서의 접선각이 둔각을 갖는 모든 형태로 제작될 수 있다.

도 12는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 메탈 마스크를 이용하여 OLED를 제조할 때의 격벽과 유기 발광층의 모습을 도시하는 개략도이다. 도 12에 따르면, 슬릿 상하부의 모양이 반 타원형의 형상으로 제작됨으로서, 슬릿의 폭이 격벽을 넘어 인접해 있는 다른 유기 발광층과 중첩되는 현상이 발생하지 않기 때문에, 원하는 위치에 유기 발광층을 증착시킴으로서 발광 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

실시예

본 발명의 발명자는 OLED 제작에 있어 유기 발광층 증착 시 사용되는 풀 컬러용 메탈 마스크를 제작하기 위해서, 금속 소재는 Invar(36% Ni-Alloy)재를 사용하여 정면 공정과 노광 공정 작업을 종래의 방식에 따라 진행하였다.

현상 공정에서는 노광 되지 않은 부분을 씻어내고 경막 처리를 한 후 건조시키는 작업을 수행하게 되는데, 현상 공정을 거친 메탈 마스크를 현상품이라고 칭한다. 현상품의 슬릿에서, 에칭이 이루어질 금속 소재 부분의 상하부의 모양은 일정한 사다리꼴의 형태를 취하도록 하였다. 일반적으로 슬릿의 총길이(x)는 10mm 이상이 되도록 하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 슬릿의 총길이가 10㎜가 되도록 하였다.

또한, 에칭할 때, 에칭 투입 방향 쪽을 슬릿 상부로 기준을 정하게 되는데, 현상품의 슬릿의 총길이(x), 상부 사다리꼴 세로길이(y), 하부 사다리꼴 세로길이(z), 중간폭(v), 최상부폭(s), 및 최하부폭(t)은, x:y=15:1, v-s=20㎛, x:z=30:1, v-t=10㎛가 되도록 제작하였다.

현상품을 에칭에 투입할 때 요동 스프레이(Spray)를 사용하여 부식액을 분사시키는데, 감광액이 씻겨 내려가서 노출된 금속 소재 부분을 양면 에칭 방식에 의해 부식시킨다.

에칭 완료 후 최종 완제품 슬릿은, 상부 반타원형의 반지름(y'), 하부 반타원형의 반지름(z'), 중간폭(v'), 상부폭(s'), 하부폭(t')은, x'=10.030mm, y'=130㎛, z'=150㎛, v'=60㎛, s'=55㎛, t'=52㎛로서, s'<v', t'<v', x':y'=77:1, x':z'=67:1이 되어 조건을 만족하도록 제작되었다.

따라서, 슬릿의 상하부의 폭이 중간폭보다 작게 형성되어 인접한 발광층이 서로 중첩되지 않으므로 발광 효과를 극대화할 수 있게 되었다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 에칭 후의 슬릿(Slit)의 상하부 모양이 반타원형이 되도록 현상품을 가공함으로서 슬릿의 상중하부 모양이 일정하게 형성되도록 만들어 유기 발광층의 정확한 적층위치에 유기물을 적층시킴으로서, 유기 발광층 증착 시 발생 할 수 있는 다른 유기 발광층의 간섭을 최소화시키고 정형 패턴의 유기 발광층을 형성하는 효과가 있다.

도 1은 스트라이프형으로 배열된 풀 컬러용 메탈 마스크 전면을 도시한 개략도.

도 2는 스트라이프형으로 배열된 셀의 일부 영역을 도시한 개략도.

도 3은 메탈 마스크를 이용하여 제작된 OLED의 단면을 도시한 단면도.

도 4는 메탈 마스크를 이용하여 유기 발광층이 증착된 후의 OLED를 도시하는 개략도.

도 5는 격벽과 메탈 마스크의 슬릿을 도시하는 개략도.

도 6은 에칭 완료 후 이상적인 메탈 마스크의 슬릿 형상을 도시하는 개략도.

도 7은 일반적인 현상품의 한 개 슬릿을 도시한 개략도.

도 8은 도 7의 현상품이 에칭 완료된 후의 슬릿을 도시하는 개략도.

도 9는 도 8의 슬릿 모양을 가진 메탈 마스크를 이용하여 OLED를 제조할 때의 유기 발광층이 적층된 이후의 격벽과 유기 발광층을 도시하는 개략도.

도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 현상품의 슬릿을 도시한 개략도.

도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 에칭 완료 후 슬릿을 도시하는 개략도.

도 12는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 메탈 마스크를 이용하여 OLED를 제조할 때의 유기 발광층이 적층된 이후의 격벽과 유기 발광층을 도시하는 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 메탈 마스크(Metal Mask) 12: 셀(Cell)

14: 슬릿(Slit) 16: 유리(Glass) 기판

18: ITO 전극 20: 격벽

22: 감광액 코팅부 24: 에칭부

Claims

금속 소재(Ni-Alloy)를 표면 세척(Cleaning)한 후 감광액을 코팅, 건조시키는 정면 공정,

포토 마스크(Photo Mask) 및 노광기에 의해 감광액에 원하는 형상을 패턴화(Patterning)하는 노광 공정,

노광되지 않은 부분을 씻어내고 경막 처리를 한 후 건조시키는 현상 공정, 및

현상 후 감광액이 씻겨져 내려가 금속소재가 노출된 부분을 부식액으로 부식시켜 최종적으로 원하는 형상을 만든 후, 남아 있는 감광액을 박리 시킨 후 최종 건조시키는 에칭 공정으로 이루어지는 오엘이디(OLED) 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법에 있어서,

OLED 제작에 있어 유기 발광층 증착 시 사용되는 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법으로서, 에칭 공정시 에칭 투입방향을 메탈 마스크의 슬릿 상부로 설정하고, 현상 완료 후의 현상품의 슬릿 상하부의 모양은 사다리꼴 형태를 갖도록 함으로서, 에칭 후 완제품의 메탈 마스크 슬릿의 상하부 형상은 반타원형 형상으로 일정하게 만들어 균일한 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 하는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법.
제 1항에 있어서,

현상 공정 완료 후의 현상품 슬릿에서, 슬릿의 총길이(x), 상부 사다리꼴 세로길이(y), 하부 사다리꼴 세로길이(z), 중간폭(v), 최상부폭(s), 및 최하부폭(t)은, x는 10㎜ 이상, x:y=10∼20:1, v-s=10∼30㎛, x:z=20∼70:1, v-t=5∼20㎛의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법.
제 1항에 있어서,

에칭 완료 후 완제품의 메탈 마스크 슬릿의 상하부 형상은 반타원형 뿐만 아니라, 상부와 하부 각각의 모양이 형성되는 시점에서의 접선각이 둔각을 갖는 모든 형태로 제작될 수 있는 것을 특징으로 하는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법.
제 1항에 있어서,

에칭 완료 후 최종 완제품 슬릿에서, 슬릿의 총길이(x'), 상부 반타원형의 반지름(y'), 하부 반타원형의 반지름(z'), 중간폭(v'), 상부폭(s'), 하부폭(t')은, x'는 10㎜이상, s'<v', t'<v', x':y'=20∼100:1, x':z'=20∼100:1의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크 제작방법.
제 1항 내지 제 4항에 있어서, 상기 한 항 또는 둘 이상의 항의 제작방법에 따라 제작되는 OLED 풀 컬러용 메탈 마스크.