KR20060100173A - 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크 - Google Patents

Abstract

마스크의 전체 면에 걸쳐 균일한 장력을 유지하기 하기 위하여 기본 부재에 당김력이 작용할 때 각 그릴부를 구성하는 모든 그릴들이 균일한 변위, 즉 최소한의 변위 차이를 갖고 변형될 수 있는 구조의 마스크를 제공한다. 본 발명에 따른, 기판에 소정의 재료층을 형성하기 위하여 사용되는 마스크는 기판의 소정 영역들에 각각 대응하는 상태로 기본 부재의 절단 예정선 내측 영역에 형성되며, 기본 부재를 관통하는 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 그릴부들; 최외곽 그릴부와 대응되도록 기본 부재의 절단 예정선 외측의 외곽부에 형성되며, 그릴부의 그릴과 동일한 방향으로 형성된 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 더미 그릴부들을 포함한다.

유기 전계 발광 소자, 마스크

Description

유기 전계 발광 소자 제조용 마스크{Mask for manufacturing organic electroluminescent device}

도 1은 유기 전계 발광 소자의 평면도.

도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도.

도 3은 유기 전계 발광 소자의 제조 공정에서 사용되는 일반적인 마스크의 평면도.

도 4는 도 3의 "A"부의 상세도.

도 5는 어느 한 그립퍼에 의해 가해진 당김력이 작용하는 최외곽 그릴부의 부분 상세도.

도 6은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크의 평면도.

도 7은 다른 형태를 갖는 그릴로 이루어진 어느 한 더미 그릴부의 평면도

도 8은 또다른 형태를 갖는 그릴로 이루어진 어느 한 더미 그릴부의 평면도

본 발명은 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크에 관한 것으로서, 스트레칭을 위하여 당김력이 작용할 때 각 그릴부를 구성하는 모든 그릴들이 균일한 변위, 즉 최소한의 변위 차이를 갖고 변형될 수 있는 구조로 이루어진 마스크에 관한 것이다.

유기 전계 발광은 유기물(저분자 또는 고분자) 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상이다. 이러한 현상을 이용한 유기 전계 발광 소자의 구조 및 제조 단계를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 유기 전계 발광 소자의 평면도, 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 유기 전계 발광 소자의 구성을 도시하고 있다.

유기 전계 발광 소자는 투명 기판(1) 상에 배열된 ITO층(2), ITO층(2) 상에 형성된 유기 전계 발광층(3; 이하 "유기 EL 층"이라 칭함), 유기 EL 층(3) 상에 형성된 금속층(4)으로 이루어진다.

유기 EL 층(3)은 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층이 적층되어 구성되며, 각 금속 전극(4; 유기 EL 층 포함)은 이웃하는 금속 전극과 일정한 간격을 유지한다. 여기서 기판(1) 상에 배열된 ITO층(2)은 애노드 전극의 기능을 수행하며, 각 금속층(4)은 캐소드 전극의 기능을 수행한다.

이상과 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조하는 각 단계를 도면을 통하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 글라스 기판(1) 상에 다수의 ITO층(2)을 형성하고, ITO층(2)의 일부(유기 EL층 및 금속층으로 이루어진 발광 영역)을 제외한 전체 영역에 절연막(4a)을 형성한다. 그 후, ITO층(2)을 가로지르는 형태로 다수의 격벽(5)을 형성하며, 이후 격벽(5)을 포함한 전체 구조 상부에 유기 EL층(3)과 금속층(4)을 순차적으로 형성한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 이루어진 다수의 소자 영역(이하, "액티브(active) 영역"이라 칭함)들이 글라스 기판(1) 상에 형성된다. 이후, 각 액티브 영역에서의 각 ITO층(2)과 금속층(4)에 대한 배선 공정, 캡 부착 공정을 거치게 되며, 최종적으로 개별 소자화를 위한 글라스 기판 절단 공정이 진행된다.

유기 전계 발광 소자의 제조 공정 중에서, 소정 면적의 글라스 기판 상에 한정된 각 액티브 영역 상에 R(red), G(green), B(blue) 계열의 유기 EL층을 형성하는 공정에서는 마스크(mask)가 이용된다.

도 3은 유기 전계 발광 소자의 제조 공정에서 사용되는 일반적인 마스크의 평면도이다.

글라스 기판의 전체 면적과 대응하는 규격의 마스크(10)에는 글라스 기판의 예정된 액티브 영역들과 각각 대응하는 다수의 그릴(grille)부(12)들이 형성되어 있다. 도 4는 도 3의 "A"부의 상세도로서, 어느 한 그릴부(12)의 세부적인 구성을 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각 그릴부(12)는 마스크 기본 부재(11)를 관통하여 형성된 다수의 그릴들(12A-1 내지 12A-5; 패턴)로 이루어지며, 이 그릴들(12A-1 내지 12A-5)은 일정 길이 및 폭을 가지며, 일정한 간격을 두고 서로 평행한 상태로 배치된다. 증착원에서 발생된 R, G, 또는 B 계열의 유기물 증착 재료 증기가 각 그 릴(12A-1 내지 12A-5)을 통과하여 기판에 도달한다.

이와 같은 구성을 갖는 마스크(10)를 유기 EL층 형성 공정에 투입하기 앞서 마스크(10)에 대한 스트레칭(stretching) 공정 및 프레임으로의 부착 공정을 실시한다.

마스크(10)는 얇은 금속 박막(薄膜) 형태로 제조되며, 따라서 마스크(10)는 부분적으로 장력(tension)이 다르게 나타난다. 부분적으로 다른 장력을 갖는 마스크(10)를 이용하여 좁은 폭의 유기 EL층을 글라스 기판의 각 액티브 영역 상의 정확한 위치에 형성하기 어려우며, 따라서 스트레칭 장치(stretcher)를 이용하여 마스크(10)를 잡아당겨 마스크(10)의 전체 면에 걸쳐 균일한 장력을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 그립퍼에 의하여 전체 면에 균일한 장력을 갖는 마스크(10)를 사각 프레임에 (용접) 고정시킨다. 이후 절단 예정선(L)을 따라서 절단 공정을 수행하여 그릴부가 형성되지 않은 기본 부재(11)의 외곽부를 제거하며, 이와 같은 공정에 의하여 구성된 마스크(10)를 이용한 유기 EL층 형성 공정을 진행한다.

상술한 바와 같은 마스크(10)의 스트레칭 공정에서, 마스크(10)의 각 에지에는 구동 수단에 연결된 다수의 그립퍼(gripper; 도시되지 않음)가 물려지며, 각 그립퍼는 도 3의 각 화살표 방향으로 마스크(10)를 잡아당기게 된다.

그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(10)의 기본 부재(11)에는 다수의 그릴(12A-1 내지 12A-5)들로 이루어진 다수의 그릴부(12)들이 형성되어 있으며, 따라서 그립퍼에 의한 마스크(10)의 스트레칭 공정 과정에서 각 그릴부 (12)를 구성하는 그릴(12A-1 내지 12A-5)의 변형(찌그러짐)이 필연적으로 발생한다.

도 5는 그립퍼에 의하여 가해진 당김력이 작용하는, 도 3의 좌측단에 형성된 그릴부(12)의 부분 상세도로서, 그립퍼에 의한 스트레칭 과정에 있는 마스크(10)의 그릴부(12)의 형상 변화를 도시하고 있다.

마스크(10)의 기본 부재(11)에 형성되어 있는 다수의 그릴부(12)중 최외곽에 형성된 그릴부에는 그립퍼로부터 힘(당김력)이 직접적으로 작용하게 되며, 따라서 최외곽부에 배치된 그릴부는 스트레칭 과정 중에 그 최초 형상, 즉 다수의 그릴들(12A-1 내지 12A-5)이 서로 평행한 상태로 배열되어 있는 형상이 크게 변형된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 마스크(10)의 기본 부재(11)를 관통하는 형태로 형성된 각 그릴(12A-1 내지 12A-5)의 상단 및 하단(도 5 기준)은 기본 부재(11)에 인접하기 때문에 그릴부에 화살표 방향으로의 당김력이 작용할 경우, 도 5의 점선으로 나타낸 바와 같이 에지를 향하여 각 그릴(12A-1 내지 12A-5)의 중앙부가 상부 및 하부보다 더 많은 변위를 갖고 변형된다. 특히, 그릴(12A-1 내지 12A-5)들 중에서 그립퍼에 의한 당김력이 가장 먼저 작용하는 최외곽 그릴(12A-1)은 그 내측에 형성된 그릴(12A-2 내지 12A-5)들보다 변위가 더욱 커지게 됨을 도 5를 통하여 알 수 있다.

이와 같은 현상은 기본 부재(11)의 양 측단부에 형성된 모든 최외곽 그릴부에 동일하게 발생한다.

그릴들이 변위가 서로 다른 상태로 변형된 마스크(10)를 이용하여 기판에 미 세 폭의 유기EL층을 정확하게 형성할 수 없으며, 따라서 마스크(10)의 스트레칭 과정에서 각 그릴(12A-1 내지 12A-5)의 변위 차이를 최소화시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 마스크의 스트레칭 과정에서 발생하는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 당김력이 작용할 때 각 그릴부를 구성하는 모든 그릴들이 균일한 변위, 즉 최소한의 변위 차이를 갖고 변형될 수 있는 구조의 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른, 기판에 소정의 재료층을 형성하기 위하여 사용되는 마스크는 기판의 소정 영역들에 각각 대응하는 상태로 기본 부재의 절단 예정선 내측 영역에 형성되며, 기본 부재를 관통하는 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 그릴부들; 최외곽 그릴부와 대응되도록 기본 부재의 절단 예정선 외측의 외곽부에 형성되며, 그릴부의 그릴과 동일한 방향으로 형성된 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 더미 그릴부들을 포함한다.

각 더미 그릴부의 각 그릴은 마스크의 기본 부재를 관통하는 단일의 관통구 형태로 구성될 수 있으며, 또한 기본 부재를 관통하는 2개의 관통구가 인접하게 배치되어 구성될 수 있다. 이 외에도 각 더미 그릴부의 각 그릴은 기본 부재를 소정 깊이 식각함으로서 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크의 구조를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크의 평면도로서, 본 발명에 따른 마스크(20) 역시 위에서 설명한 바와 같이 기판의 예정된 액티브 영역들과 각각 대응하는 다수의 그릴부(22)를 포함하며, 각 그릴부(22)는 마스크(20)의 기본 부재(21)를 관통하여 형성된 다수의 그릴(22A; 패턴)로 이루어진다. 각 그릴(22A)은 일정 길이 및 폭을 가지며, 인접한 다른 그릴과는 일정한 간격을 두고 서로 평행한 상태로 배치된다(도 4 참조).

본 발명에 따른 마스크(20)의 가장 큰 특징은 기본 부재(21)의 외곽부, 즉 절단 예정선(L)의 외측 영역에 다수의 더미 그릴(dummy grille)부(30A, 30B)를 형성한 것이다. 각 더미 그릴부(30A, 30B) 역시 일정 폭 및 길이를 갖고 서로 평행하게 구성된 다수의 그릴(31A, 31B)로 이루어지며, 이 그릴(31A, 31B)의 수는 한정되지 않는다. 더미 그릴부(30A, 30B)들은 기본 부재(21)의 내측부, 즉 절단 예정선(L) 내측에 형성된 그릴부(22)들중 최외곽 그릴부들과 각각 대응한다.

여기서, 각 더미 그릴부(30A, 30B)를 구성하는 그릴(31A, 31B)은 절단 예정선(L) 내측에 형성된 그릴부들(22)을 구성하는 그릴(22A)과 동일한 방향으로 형성된다.

이하에서는 기본 부재(21) 외곽부의, 그릴의 폭 방향의 양 부분(이하, "양 측부"라 칭함) 및 그릴의 길이 방향의 양 부분(이하, "상, 하부"라 칭함)에 형성된 더미 그릴(30A, 30B)의 기능을 설명한다.

도 4에 도시된 일반적인 마스크(10)와 마찬가지로 각 그릴부(22)를 구성하는 그릴들(22A)은 폭에 비하여 길이가 매우 길며, 이러한 구조적인 특성에 의하여 마 스크(20)에 당김력이 작용할 때 도 5에 도시된 바와 동일하게 각 그릴들(22A)은 폭 방향으로의 변형이 크게 발생한다. 따라서 그릴(22A)의 폭 방향으로 배치된 그릴부들(22) 중에서 최외곽의 그릴부와 대응되도록 기본 부재(21) 외곽부의 양측부에 더미 그릴부(30A)를 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 기본 부재(21)의 외곽부 양측부에 그 내측에 형성된 그릴부(22)과 각각 대응하는 다수의 더미 그릴부(30A)를 형성할 경우, 도 6의 도시된 화살표 방향, 특히 양 측방향으로 그립퍼에 의한 당김력이 기본 부재(21)에 작용하면, 당김력은 먼저 더미 그릴부(30A)에 가해지게 된다.

따라서, 각 더미 그릴부(30A)의 그릴(31A)은 도 5에서 점선으로 도시된 그릴의 형상과 동일한 형태로 변형되며, 이후 당김력은 절단 예정선(L) 내측에 형성된 그릴들(22)에 가해진다. 변형이 이루어진 더미 그릴부(30A)의 그릴(31A)을 통하여 당김력이 가해지기 때문에 더미 그릴부(30)와 대응하는 그릴부(22)로 직접적으로 가해지는 당김력은 현저하게 줄어들게 된다. 결과적으로 그릴부(22)을 제외한 기본 부재(21)에는 당김력이 작용하여 기본 부재(21)는 전체적으로 균일한 장력을 갖게 되지만, 그릴부(22)들, 특히 최외측 그릴부들의 최외측 그릴들은 당김력에 의한 변위가 크게 감소된다.

한편, 도 6의 도시된 상, 하 화살표 방향으로 그립퍼에 의한 당김력이 기본 부재(21)에 작용하면, 당김력은 먼저 더미 그릴부(30B)에 가해지게 된다.

따라서, 각 더미 그릴부(30B)의 그릴(31B)은 당김력에 의하여 그 길이가 신장되며, 이후 당김력은 절단 예정선(L) 내측에 형성된 그릴부들(22)에 가해진다. 신장된 더미 그릴부(30B)의 그릴(31B)을 통하여 당김력이 가해지기 때문에 더미 그릴부(30B)와 대응하는 그릴부(22)로 직접적으로 가해지는 당김력은 현저하게 줄어들게 된다. 결과적으로 그릴부(22)를 제외한 기본 부재(21)에는 당김력이 작용하여 기본 부재(21)는 전체적으로 균일한 장력을 갖게 되지만, 그릴부(22)들, 특히 최외측 그릴부들의 최외측 그릴들은 당김력에 의한 변위(신장)가 크게 감소된다.

이와 같이 마스크(20)에 대한 스트레칭이 종료된 상태에서, 마스크(20)를 프레임에 용접, 고정시키고 절단 예정선(L)을 따라 마스크 기본 부재(21)의 외곽부, 즉 더미 그릴부(30A, 30B)가 형성되어 있는 부분을 절단, 분리한다.

더미 그릴부(30A, 30B)가 형성된 마스크 기본 부재(21)의 외곽부를 제거하여 최종적인 마스크를 형성하지만, 그립퍼의 당김력이 1차적으로 전달되는 더미 그릴부(30A, 30B)의 각 그릴(31A, 31B)의 변형을 최소화하는 것이 유기EL층 형성 공정에 간여하는 그릴부(22)를 구성하는 그릴(22A)의 변형을 방지하는데 있어 바람직하다.

도 7은 다른 형태를 갖는 그릴로 이루어진 어느 한 더미 그릴부의 평면도로서, 그립퍼의 당김력이 1차적으로 전달되는 더미 그릴부(30A, 30B)의 각 그릴을 길이 방향으로 2개의 부분(31A-1, 31A-2, 또는 31B-1, 31B-2)으로 분리하여 구성하였다.

따라서 당김력이 더미 그릴부(30A, 30B)에 가해지더라도 모든 더미 그릴부(30A, 30B)의 각 그릴이 2개의 부분(31A-1, 31A-2, 또는 31B-1, 31B-2)으로 분리되어 있기 때문에 동일한 길이의 일자형 그릴과 비교하여 더미 그릴부(30A, 30B)를 구성하는 각 그릴의 변형은 균일해짐과 아울러 그 변형량 역시 현저하게 줄어든다. 결과적으로 더밀 그릴부(30A, 30B)를 통하여 당김력이 전달되는 그릴부(22)의 그릴(22A) 역시 전체적으로 균일하게 변형되며, 변형량 또한 현저하게 줄어들게 된다.

도 8은 또다른 다른 형태를 갖는 그릴로 이루어진 어느 한 더미 그릴부의 평면도로서, 마스크의 기본 부재(21)인 금속 재료의 외곽부를 관통하지 않고 소정 깊이 및 길이로 에칭하여 더미 그릴부(30A, 30B)의 각 그릴(31A-3, 31B-3)을 구성하였다.

도 8에 도시된 더미 그릴부(30A, 30B)의 그릴(31A-3, 31B-3)의 배열 상태는 도 6에 도시된 그릴(30A, 30B)의 배열 형태와 동일하다.

이와 같은 형태의 그릴(31A-3, 31B-3)로 이루어진 더미 그릴부(30A, 30B)가 형성된 마스크에 당김력을 가하는 경우, 기본 부재(21)의 두께보다 얇은 두께를 갖는 그릴(31A-3, 31B-3)은 하부 공간부(즉, 에칭된 부분)가 벌어져 당김력을 일부 흡수하게 된다. 따라서, 더미 그릴부(30A, 30B)의 그릴(31A-3, 31B-3)이 변형된 후 에 당김력이 그릴부(22)로 전달되기 때문에 유기EL층 형성 공정에 관여하는 그릴부(22)의 그릴(22A)의 변형을 방지할 수 있다.

한편, 도 7 및 도 8에 도시된 그릴로 이루어진 더미 그릴을 사용하는 경우, 그릴부(22)을 제외한 기본 부재(21)에는 당김력이 작용하여 기본 부재(21)는 전체적으로 균일한 장력을 갖게 됨은 물론이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조용 마스크는 균일한 장력을 유지하기 위한 스트레칭 공정시 각 그릴부를 구성하는 그릴의 변형을 최소화할 수 있어 정확한 위치에 정확한 형상의 유기 EL층 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (4)

1. 기판에 소정의 재료층을 형성하기 위하여 사용되는 마스크에 있어서,

   기판의 소정 영역들에 각각 대응하는 상태로 기본 부재의 절단 예정선 내측 영역에 형성되며, 기본 부재를 관통하는 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 그릴부들;

   최외곽 그릴부와 대응되도록 기본 부재의 절단 예정선 외측의 외곽부에 형성되며, 그릴부의 그릴과 동일한 방향으로 형성된 다수의 그릴들로 이루어진 다수의 더미 그릴부들을 포함하는 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 더미 그릴부의 각 그릴은 기본 부재를 관통하는 단일의 관통구 형태로 구성된 마스크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 더미 그릴부의 각 그릴은 기본 부재를 관통하는 2개의 관통구가 인접하게 배치되어 구성된 마스크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 각 더미 그릴부의 각 그릴은 기본 부재를 소정 깊이 식각하여 형성된 마스크.

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