KR20070070940A - 쉐도우 마스크 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 유기 전계발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

쉐도우 마스크 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 유기 전계발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열 팽창률이 다른 이종의 금속을 이용하여 전기 주조법으로 형성된 쉐도우 마스크, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 쉐도우 마스크의 제조 방법은 원판 상에 소정의 개구부를 갖도록 제 1 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여, 제 1 제 1 금속층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 금속층 상에 동일한 개구부를 갖도록 제 2 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여 제 2 금속층을 형성하는 단계 및 상기 원판으로부터 상기 제 1, 제 2 금속층을 분리하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
유기 전계 발광 소자(OLED), 쉐도우 마스크(shadow mask)

Description

쉐도우 마스크 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법{Shadow Mask, Method for Manufacturing the Same and Method For Manufacturing Organic Electro-luminescence Device}
도 1은 일반적인 듀얼 플레이트형 유기 전계 발광 소자를 나타낸 단면도
도 2는 종래의 쉐도우 마스크를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 쉐도우 마스크 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 4는 본 발명의 쉐도우 마스크를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 쉐도우 마스크를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 6은 본 발명의 쉐도우 마스크를 이용한 발광층 형성시 쉐도우 마스크의 영역별 열팽창 정도를 나타낸 그래프
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 기판 110 : 제 1 발광층
120 : 제 2 발광층 130 : 제 3 발광층
200 : 기판 원판 210 : 제 1 금속
220 : 제 2 금속 250 : 쉐도우 마스크
201 : 개구부 202 : 차광부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 열 팽창률이 다른 이종의 금속을 이용하여 전기 주조법으로 형성된 쉐도우 마스크, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 중 하나인 유기 전계 발광 소자는 자체 발광형이기 때문에, 액정 표시 장치에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast) 등이 우수하며, 백라이트가 요구되지 않기 때문에, 경량 박형이 가능하고, 소비 전력 측면에서도 유리하다.
그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답 속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에, 외부 충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓으며, 특히 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다. 특히, 유기 전계 발광 소자의 제조 공정에는, 액정 표시 장치나, PDP(Plasma Display Panel)과 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
또한, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스 방식으로 유기 전계 발광 소자를 구동하게 되면 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로, 저소비 전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 지닌다.
이러한 유기 전계 발광 소자는 전자 및 정공 등의 캐리어를 이용하여 형광물 질을 여기시킴으로써 비디오 영상을 표시하게 된다.
한편, 이러한 유기 전계 발광 소자의 구동방식으로는 별도의 박막트랜지스터를 구비하지 않는 패시브 매트릭스 방식(Passive matrix type)이 주로 이용되고 있다.
그러나, 패시브 매트릭스 방식은 해상도나 소비 전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있기 때문에, 고해상도나 대화면을 요구하는 차세대 디스플레이 제조를 위한 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자에 대해 연구 개발되고 있다.
한편, 상기 유기 전계 발광 소자는 발광층을 상하부 기판 상에 어디에 위치시키는지에 따라 하부 발광 방식 혹은 상부 발광 방식으로 구분하며, 상부 발광 방식의 경우 액티브 매트릭스형으로 구현시 박막 트랜지스터 어레이를 하부 기판 상에 배치하고, 발광층을 상부 기판 상에 위치시킬 경우, 이를 듀얼 플레이트형 유기 전계 발광 소자(DOD: Dual plate type Organic Electro-luminescence Device)라 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 유기 전계 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 유기 전계 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 유기 전계 발광 소자는 크게 서로 소정 간격 이격되어 대향된 제 1 기판(10)과, 제 2 기판(20)과, 상기 제 1 기판(10) 상에 각 서브 픽셀에 대응하여 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하여 형성된 박막 트랜지스터 어레이 와, 상기 제 2 기판(20) 상에 형성된 유기 전계 발광 다이오드 소자(E) 및 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 가장자리에 형성된 씰 패턴(30)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 유기 전계 발광 다이오드(E)에 전류를 공급하기 위하여, 서브픽셀 단위로 상기 제 2 전극(25)과 박막 트랜지스터(TFT)를 연결하는 커넥터(17) 및 투명 전극(16)이 형성된다.
여기서, 상기 유기 전계 발광 다이오드 소자(E)는, 공통 전극으로 이용되는 제 1 전극(21)과, 상기 제 1 전극(132) 상의 서브 픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(26 : second electrode separator)과, 상기 격벽(26) 내 영역에서 유기 전계 발광층(22, 23, 24), 제 2 전극(25)이 차례대로 서브픽셀 단위로 분리된 패턴으로 형성되어 있다.
여기서, 상기 유기 전계 발광층은 제 1 캐리어 전달층(22), 발광층(23), 제 2 캐리어 전달층(24)이 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24)은 발광층(23)에 전자(electron) 또는 정공(hole)을 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다.
상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24)은 양극 및 음극의 배치 구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로 상기 발광층(23)이 고분자 물질에서 선택되고, 제 1 전극(22)을 양극(anode), 제 2 전극(24)을 음극(cathode)으로 구성하는 경우에는 제 1 전극(21)과 인접하는 제 1 캐리어 전달층(22)은 정공 주입층, 정공 수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 제 2 전극(25)과 인접하는 상기 제 2 캐리어 전달층(24)은 전자 주입층, 전자수송층이 상기 제 2 전극(25)에 인접하여 차례대로 적층 된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층(22, 24) 및 발광층(23)은 고분자 물질 또는 저분자 물질로 형성할 수 있는데, 저분자 물질로 형성하는 경우는 진공 증착법을 통해 형성하고, 고분자 물질로 형성하는 경우는 잉크젯 방법을 통해 형성하게 된다.
상기 전도성 스페이서(17)는 일반적인 액정 표시 장치용 스페이서와 달리, 셀 갭 유지 기능보다 두 기판을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는 것으로, 두 기판간의 사이 구간에서 소정의 입체적 형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 갖는다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 유기 전계 발광 다이오드(E)와 연결되는 구동용 박막 트랜지스터에 해당된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1 기판(10) 상의 소정 부위에 형성된 게이트 전극(11)과, 상기 게이트 전극(11)을 덮도록 섬상으로 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13)의 양측에 형성된 소오스/드레인 전극(14a/14b)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 게이트 전극(11)과 상기 반도체층(13) 사이의 층간에는 게이트 절연막(12)이 상기 제 1 기판(10) 전면에 형성되며, 상기 소오스/드레인 전극(14a/14b)을 포함한 상기 게이트 절연막(12) 상부에는 보호막이 더 형성되어 있다. 이 때, 상기 드레인 전극(14b)은 상기 보호막(15) 내에 구비된 홀을 통해 상기 보호막(15) 상부에 형성되는 투명 전극(16)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 투명 전극(16)의 상측은 전도성 스페이서(17)와 접하고 있다.
상기 전도성 스페이서(17)는 제 1 기판(10)에 서브픽셀 단위로 구비된 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(14b)과 제 2 기판(20)에 구비된 제 2 전극(25)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 것으로, 유기 절연막 등으로 형성된 기둥 형상의 스페이서에 금속이 입혀진 것이며, 이는 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 서브픽셀을 일대일로 합착하여 전류를 통하게 하는 역할을 한다.
상기 전도성 스페이서(17)의 외부를 이루는 금속은 전도성 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 연성을 띠고, 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 1 전극(21)은 투명 전극 물질로 이루어지며, 상기 제 2 전극(25) 차광성 물질의 금속층으로 이루어진다.
또한, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)간의 이격 공간은 비활성 기체 또는 절연성 액체로 채워질 수 있다.
도면으로 도시되지는 않았지만, 상기 제 1 기판(10) 상에는 주사선과, 주사선과 교차하며 서로 일정간격 이격되는 신호선 및 전력 공급선과, 스토리지 캐패시터를 더 포함한다.
한편, 상기 이러한 듀얼 플레이트형 유기 전계 발광 소자는 고유 저항률이 큰 투명 전극 성분의 제 1 전극(21) 상에 격자 형태의 버스 라인을 형성하여, 상기 제 1 전극(21) 상에 발생할 수 있는 전압 값 저하를 방지한다.
한편, 이러한 유기 전계 발광 소자에 있어서, 제 2 기판(20) 상에 형성되는 유기 전계 발광층은 서브픽셀별로 소정의 색상을 발광하는 발광원에서 해당 색상의 유기 발광물질을 공급하여 형성된다.
도 2는 종래의 쉐도우 마스크를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 2와 같이, EL 공급부(80)를 하측에 위치시키고, 상기 EL 공급부(80) 상부에 제 2 기판(50)을 위치시킨다. 그리고, 상기 제 2 기판(50)과 EL 공급부(80) 사이에 쉐도우 마스크(60)를 정렬한다. 이 경우, 상기 제 2 기판(50)과 상기 제 2 기판(50) 하부에 위치한 쉐도우 마스크(60)가 대향되는 면은 상기 제 2 기판(50) 상의 유기 발광층이 형성될 면이다. 이 때, 상기 쉐도우 마스크(60)는 소정 부위에 개구부를 구비하여 이루어진다.
유기 발광층의 형성은 다음과 같다. 즉, 상기 소정 색상을 발광하는 유기 발광 물질을 포함하는 EL 공급부(80)로부터 소정의 서브 픽셀 영역에 상기 쉐도우 마스크(60)의 개구부를 통해 선택적으로 공급하여 유기 발광층(51)을 형성한다. 이 때, 상기 유기 발광층(51)이 형성되는 원리는 증발 증착(evaporation)인 것으로, 기화 상태로 유기 발광 물질을 공급하여 노출된 상기 제 2 기판(50) 상에 증착이 이루어지게 한다. 이 경우, 형성하고자 하는 유기 전계 발광 소자에 R, G, B 색상을 각각 발광하는 유기 발광층(51, 52, 53)을 구비하고자 할 경우, 각각 해당 색상에 따른 별개의 EL 공급부를 구비하여, 각 색상에 대해 유기 발광층(51, 52, 53)의 형성 공정이 진행된다. 여기서, 도 2는 두 개의 색상의 유기 발광층(52, 53)이 형성된 후, 남은 하나의 색상의 유기 발광층을 형성하는 모습을 도시하고 있다.
이 때, 상기 쉐도우 마스크(60)는 원판 상에 상기 개구부에 대응되는 부위를 식각하여 제거하여 형성하거나 혹은 레이저로 해당 부위를 조사하여 개구부에 대응되는 제거하여 형성하는 방식을 이용하고 있다. 그러나, 이러한 경우, 상기 쉐도우 마스크(60)를 상기 기판(50) 하측에 소정 시간 위치시키면, 상기 쉐도우 마스크(60)의 중앙 부위나 혹은 개구부 인접 부위는 중력에 영향을 받아 처지는 현상이 발생한다. 상기 쉐도우 마스크의 처짐이 발생되며, 상기 유기 발광층(51, 52, 53)의 형성이 원하는 서브 픽셀에 정상적으로 형성되지 못하고, 작거나 크게 혹은 미스얼라인된 부위에 형성될 수 있다.
상기와 같은 종래의 유기 전계 발광 소자의 쉐도우 마스크는 다음과 같은 문제점이 있다.
유기 전계 발광 소자의 유기 발광층을 형성하기 위해 증발 증착법을 이용하고 있다. 이 경우, 세도우 마스크를 통해 노출된 부위에 유기 발광층을 형성하는데, EL 공급부 상측에 위치하도록 배치된 쉐도우 마스크가 중력에 의해 개구부 주변 부위가 처지는 현상이 발생한다. 이러한 처짐이 발생하면 원하는 영역에 정상적으로 유기 발광층이 형성되지 못하고, 작거나 크게 유기 발광층이 형성되거나 혹은 쉬프트된 영역에 유기 발광층이 형성될 수 있을 것이다.
이러한 문제점을 방지하기 위해 금속성으로 이루어진 쉐도우 마스크에 자기력(magnetic force)을 인가하여, 중력에 반하는 방향으로 상기 쉐도우 마스크를 들어올리는 방법이 제시되었지만, 이 경우에는 자기력을 인가하기 위한 별도의 장비가 마련되어야 하고, 이에 따라 자기력 공급 장비 또한, 요구되기 때문에, 공정 비 용의 부담이 크게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 열 팽창률이 다른 이종의 금속을 이용하여 전기 주조법으로 형성된 쉐도우 마스크, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쉐도우 마스크는 서로 다른 열 팽창율을 갖는 복수개의 금속층이 적층되며, 규칙적인 간격으로 이격된 복수개의 개구부를 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 복수개의 금속층은 전기 주조(electro-forming) 방식으로 형성된다.
상기 복수개의 금속층은 상부에 제 1 열 팽창율을 갖는 제 1 금속층과, 하부에 제 1 열 팽창율보다 작은 제 2 열 팽창율을 갖는 제 2 금속층으로 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쉐도우 마스크의 제조 방법은 원판 상에 소정의 개구부를 갖도록 제 1 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여, 제 1 제 1 금속층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 금속층 상에 동일한 개구부를 갖도록 제 2 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여 제 2 금속층을 형성하는 단계 및 상기 원판으로부터 상기 제 1, 제 2 금속층을 분리하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 서로 다른 열 팽창율을 갖는 이중 금속층이 적층되며, 규칙적인 간격으로 이격된 복수개의 개구부를 구비한 쉐도우 마스크를 준비하는 단계와, 상대적으로 열 팽창율이 큰 금속층이 상부에 놓이도록 상기 쉐도우 마스크를 기판 하측에 배치시키는 단계 및 상기 쉐도우 마스크 하측에서 유기 발광 물질 공급원으로부터 상기 개구부를 통해 유기 발광 물질층을 공급하여 유기 발광층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 이중 금속층은 각각 전기 주조(electro-forming) 방식으로 형성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 쉐도우 마스크 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
이하에서 설명하는 본 발명의 쉐도우 마스크는 전기 주조(electroforming) 방법으로 형성한 것이며, 유기 발광층 형성시 중력에 대하여 쉐도우 마스크의 개구부 주변이 처짐을 방지하기 위해 서로 다른 열 팽창율을 갖는 이종의 금속을 전기 주조법으로 형성하여 이루어진다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 쉐도우 마스크 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 3a와 같이, 먼저 기판 원판(200)을 준비한다. 이러한 기판 원판(200)은 이어 형성될 금속층이 전기 주조 방식으로 형성될 경우, 개구부로 정의될 영역에 개구부를 구비하고 있다.
도 3b와 같이, 상기 기판 원판(200) 상에 전기 주조 방식을 통해 제 1 금속 물질을 상기 기판 원판(200)의 개구부를 제외한 영역에 제 1 금속층(210)을 형성한다. 이 때, 상기 제 1 금속층(210)은 제 1 열 팽창율을 갖는 금속 물질로 이루어진다.
도 3c와 같이, 계속하여 전기 주조 방식을 이용하여 제 2 금속 물질을 상기 제 1 금속층(210) 상에 전착하여, 제 2 금속층(220)을 형성한다. 이 때, 상기 제 2 금속층(220)을 이루는 제 2 금속은 상기 제 1 열 팽창율보다 낮은 값의 열 팽창율을 갖는다.
도 3d와 같이, 상기 기판 원판(200)으로부터 적층되어 있는 제 1, 제 2 금속층(210, 220)을 분리해낸다. 여기서, 상기 적층된 제 1, 제 2 금속층은 이후의 쉐도우 마스크(250)로 이용된다.
이러한 전기 주조의 방식에 이용되는 금속은 Cu, Ni 등의 여러 가지 금속이 이용 가능하며, 전기 주조의 원리상 전기 인가 후, 전착이 이루어지게 되는 이상, 전도성이 좋은 물질을 이용한다.
이 경우, 열 팽창율은 알루미늄(Al)이 약 23.6[(℃)-1× 10-4]이며, 구리(Cu)가 17.0[(℃)-1× 10-4]이며, 금이 14.2[(℃)-1× 10-4]이며, 철이 11.8[(℃)-1× 10-4]이며, 니켈이 13.3[(℃)-1× 10-4]이며, 은이 19.7[(℃)-1× 10-4]이며, 텅스텐이 4.5[(℃)-1× 10-4]이며, 1025 스틸이 12.0[(℃)-1× 10-4]이며, 31G 스텐레스 스틸이 10.0[(℃)-1× 10-4]이며, 황동(Brass)이 20[(℃)-1× 10-4]이며, 코바르(Kovar)가 5.1[(℃)-1× 10-4]이며, 불변강(Invar)이 1.6[(℃)-1× 10-4]이며, 수퍼 불변강(Super Invar)이 0.72[(℃)-1× 10-4]에 해당한다.
여기서, 제 1 금속층(210)과 제 2 금속층(250) 중 상기 제 1 금속층(210)이 실제 쉐도우 마스크(250)를 이용시에 유기 발광층이 형성되는 기판과 대향되는 측의 금속층이 할 때, 상기 제 1 금속층(210)을 상대적으로 열 팽창율이 높은 금속으로 이용하고, 제 2 금속층(220)은 제 1 금속층(210)에 비해 낮은 열 팽창율을 갖는 금속을 이용한다.
박리피막을 부여한 모형상에 금속을 전착시킨 후 그 전착금속을 분리하여 모형 표면과 반대의 요철의 제품을 얻든가 그의 전착 금속 표면에 다시 분리피막 처리를 하여 금속을 전착시켜서 분리하면 최초의 모형과 같은 요철을 갖는 제품을 얻는 방법으로 전기 도금이 가능한 금속이나 합금이면 원칙적으로 전주의 대상이 되는데 조업기술의 난이나 가격면에서 Cu, Ni이 주로 사용되고 있다. 전주의 이점은 복잡하거나 미세한 형상물의 전사, 복제, 가공방법에서는 불가능한 시뮬레스 일체 구조물의 제조가 가능하며 전착시간이 비교적 길다.
즉, 5 내지10시간이 필요하고 수 cm의 두께의 전주에서는 수주간도 전착시간이 필요하다. 그래서 음극 부근의 전해액을 강하게 교반함으로써 고전류 밀도에서의 전착을 가능하게 하고, 이것에 의한 고속전주가 시도되고 있다.
통상의 Ni 전주에서는 전류밀도 5~10A/dm2에서 전주하면 0,5mm의 두께까지는
이러한 전기 주조 방식이란 상기 기판 원판(200)과 같은 모형에 전기를 인가하여, 개구부를 제외하여 패턴이 있는 부위에 소정의 금속이 석출되는 원리를 이용하여 금속층을 모형상에 전착하는 것이다.
도 4는 본 발명의 쉐도우 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 4와 같이, 도 3a 내지 도 3d의 공정으로 형성된 쉐도우 마스크(250)는 소정 부위에 개구부(201)를 구비하고, 나머지는 차광부(202)로 정의된다. 이러한 개구부(201)는 상기 제 1, 제 2 금속층(210, 220)이 형성되지 않은 부위이며, 차광부(202)는 상기 제 1, 제 2 금속층(210, 220)이 남아있는 부위이다.
여기서, 개구부(201)는 소정 색상의 광을 발광할 수 있는 유기 발광층이 형성된 서브 픽셀에 대응되는 부위로, 해당 색상의 표시하는 서브 픽셀에 위치에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, R, G, B 색상을 표시하는 유기 발광층을 구성하며, 유기 발광층이 형성되는 기판 상에서 동일 세로선상의 서브픽셀은 동일한 색상을 나타내고, 동일 가로 선상에서는 3개의 서브 픽셀마다 동일한 색상을 나타내는 구조라 할 때, 도 4에 도시된 바와 같은 구성을 취할 수 있을 것이다. 이러한 구조에 있어서는 동일한 쉐도우 마스크(250)를 이용하여, 가로선상으로 일 서브 픽셀 간격 및 이 서브 픽셀 간격 만큼 이동시킨 후, 각각 나머지 색상을 표시하는 유기 발광층을 형성하는 공정을 진행할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 쉐도우 마스크를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 5와 같이, 상기 제 1, 제 2 금속층(210, 220)이 적층된 쉐도우 마스크 (250)를 이용하여 상기 쉐도우 마스크(250)의 개구부(201)에 대응되는 부위에 소정 색상의 광을 발광시키는 유기 발광 물질을 증발 증착(evaporation)하여 제 1 유기 발광층(110)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 유기 발광 물질을 공급하는 EL 공급부는 상기 쉐도우 마스크(250) 하측에 위치하며, 유기 발광 물질의 고온의 기체 상태로 공급되어 상기 노출된 기판(100) 표면에 달라붙는 증발 증착이 이루어진다.
이 경우, 상기 쉐도우 마스크(250)는 증발 증착이 이루어지는 기판(100)의 표면 하측에 소정 간격 이격되어 위치하며, 이 때, 상부층은 하부층보다 열 팽창율이 보다 높은 금속을 이용한다.
도시된 도면에서는 나머지 제 2, 제 3 유기 발광층(120, 130)에 대하여는 먼저 형성된 상태에서 남아있는 서브 픽셀에 대응되어 제 1 유기 발광층(110)을 형성하는 단계를 나타내고 있다. 이 때, 상기 제 2, 제 3 유기 발광층(120, 130)에 대하여도 상기 쉐도우 마스크(250)를 이용하여 일 서브 픽셀 또는 이 서브 픽셀만큼 쉬프트시킨 상태에서 형성할 수 있다.
이러한 증발 증착에서 상기 기판(100) 및 쉐도우 마스크(250)가 위치하는 챔버(미도시) 내부는 약 40~80℃의 온도로 올라가게 되는데, 이러한 온도 조건에서 상기 제 1, 제 2 금속층(210, 220)의 늘어나는 길이 차가 발생한다.
도 6은 본 발명의 쉐도우 마스크를 이용한 발광층 형성시 쉐도우 마스크의 영역별 열팽창 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6과 같이, 제 1 금속층(210)은 상대적으로 제 2 금속층(220)에 비해 열팽창율이 높은 물질인데, 이 때에는 동일한 고온 상에서 상기 제 1 금속층(210)은 상 대적으로 더 늘어나게 되며, 이에 비해 상기 제 2 금속층(220)에 그 변위가 작게 되며, 소정의 높이가 아닌 일정한 평면 상에 상기 제 1, 제 2 금속층(210, 220)이 위치할 경우에는 해당 쉐도우 마스크(250)는 제 1, 제 2 금속층(210, 220)간의 열 팽창율의 차이에 의해 중앙부위가 상측으로 솟아오르는 현상이 발생된다.
본 발명의 쉐도우 마스크(250)는 실제 유기 전계 발광 소자의 유기 발광층 형성시 이용되는데, 이 때, 상기 쉐도우 마스크는 소정의 높이에서 그 외곽부의 소정 부위가 잡혀진 상태로 상기 쉐도우 마스크(250)의 개구부(미도시)의 주변이나 중앙부위에서 중력 방향(아래방향으로 처지는 방향)으로 당겨지는 힘을 받고 있으므로, 상기 열 팽창 계수간의 차이에 의해 상기 쉐도우 마스크의 중앙 부위가 위로 올라가도록 변하려는 힘과 상기 중력 방향으로 당겨지는 힘이 상쇄되어 상기 쉐도우 마스크(250)의 실질적인 변형이 없게 된다.
상기와 같은 본 발명의 쉐도우 마스크 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 쉐도우 마스크는 열팽창 계수(열팽창율)가 서로 다른 금속층을 적층하여 이루어진다. 상기 쉐도우 마스크의 형성은 전기 주조 방식을 이용하여 형성된다. 이와 같이, 서로 다른 열팽창 계수를 갖게 되면, 상기 쉐도우 마스크는 실제 유기 전계 발광 소자의 유기 발광층 형성시 이용되는데, 이 때, 상기 쉐도우 마스크는 소정의 높이에서 그 외곽부의 소정 부위가 잡혀진 상태로 상기 쉐도우 마스크의 개구부의 주변이나 중앙부위에서 중력 방향(아래방향으로 처지는 방향)으로 당 겨지는 힘을 받고 있으므로, 상기 열 팽창 계수간의 차이에 의해 상기 쉐도우 마스크의 중앙 부위가 위로 올라가도록 변하려는 힘과 상기 중력 방향으로 당겨지는 힘이 상쇄되어 상기 쉐도우 마스크의 실질적인 변형이 없게 된다. 이러한 쉐도우 마스크의 형상 변화를 줄임으로써, 안정적으로 유기 발광층을 형성할 수 있으며, 또한, 동일한 쉐도우 마스크를 장시간 사용하여도 보다 안정하게 이용가능하므로, 공정 비용의 감소 또한, 기대할 수 있다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 열 팽창율을 갖는 복수개의 금속층이 적층되며, 규칙적인 간격으로 이격된 복수개의 개구부를 구비함을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 금속층은 전기 주조(electro-forming) 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 금속층은 상부에 제 1 열 팽창율을 갖는 제 1 금속층과, 하부에 제 1 열 팽창율보다 작은 제 2 열 팽창율을 갖는 제 2 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉐도우 마스크.
  4. 원판 상에 소정의 개구부를 갖도록 제 1 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여, 제 1 제 1 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 금속층 상에 동일한 개구부를 갖도록 제 2 열 팽창율의 금속 물질을 전기 주조하여 제 2 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 원판으로부터 상기 제 1, 제 2 금속층을 분리하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 쉐도우 마스크의 제조 방법.
  5. 서로 다른 열 팽창율을 갖는 이중 금속층이 적층되며, 규칙적인 간격으로 이격된 복수개의 개구부를 구비한 쉐도우 마스크를 준비하는 단계;
    상대적으로 열 팽창율이 큰 금속층이 상부에 놓이도록 상기 쉐도우 마스크를 기판 하측에 배치시키는 단계; 및
    상기 쉐도우 마스크 하측에서 유기 발광 물질 공급원으로부터 상기 개구부를 통해 유기 발광 물질층을 공급하여 유기 발광층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 형성 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이중 금속층은 각각 전기 주조(electro-forming) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 형성 방법.
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