KR20100026655A - 박막 증착용 마스크 및 이를 이용한 유기전계발광 소자의 제조방법 - Google Patents

박막 증착용 마스크 및 이를 이용한 유기전계발광 소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기전계 발광 소자 등에 유기 박막이나 도전층을 형성하는데 사용되는 박막 증착용 마스크 및 이를 구비한 유기전계발광 소자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 박막 증착용 마스크는 베이스 부재, 베이스 부재를 두께 방향으로 관통하도록 설치되며 일정 길이를 갖고 제1 방향으로 연장하는 복수의 슬릿들, 및 복수의 슬릿들 중 제1 방향과 일정 각도를 갖는 제2 방향에서 최외곽에 위치하는 최외곽 슬릿과 최외곽 슬릿에 인접한 리브와의 사이에 설치되는 리브지지부를 포함한다.
박막 증착용 마스크, FMM, 슬릿, 리브, 리브지지부, 유기전계 발광 소자

Description

박막 증착용 마스크 및 이를 이용한 유기전계발광 소자의 제조방법{Mask for thin film deposition and manufacturing method of ＯＬＥＤ using the same}
본 발명은 스트라이프 형태의 슬릿들을 구비한 박막 증착용 마스크 및 이 마스크를 이용하는 유기전계 발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기물 증착 장치는 10-7 토르(torr) 이상의 진공하에서 증착하고자 하는 물질에 전류를 가해 물질을 기판상에 막 형태로 형성하는 장치이다. 유기물 증착 장치에는 기판상에 원하는 형태의 유기막을 형성하기 위하여 마스크가 사용된다. 일정 크기 이상의 대형 기판에 유기물을 증착하는 경우, 마스크는 원하는 패턴의 안정적인 유기물 증착을 위하여 높은 내구성과 강도를 갖는 메탈 마스크가 사용될 수 있다.
고정세 메탈 마스크(fine metal mask, FMM)는 대형 기판에 고정세 패턴의 유기물을 증착하기 위한 마스크이다. FMM을 이용하면, 기판의 정해진 위치에 다수개의 원하는 고정세 패턴의 유기물을 한 번에 형성할 수 있다. 원하는 패턴의 유기물 증착을 위해 FMM은 유기물이 통과하는 복수의 직방형 슬롯들을 구비하거나 스트라 이프 형태의 슬릿들을 구비할 수 있다. 여기서, 복수의 직방형 슬롯들이나 스트라이프 형태의 슬릿들은 단위 마스킹부를 형성할 수 있고, FMM은 복수의 단위 마스킹부를 구비할 수 있다. 이러한 고정세 메탈 마스크를 이용한 증착 기술은 대형 유기전계발광 표시장치 등의 제조를 위한 유기물 증착과 캐소드 전극 형성 공정에 이용될 수 있다.
메탈 마스크를 기판상에 고정하기 위해 통상 자석 어레이가 사용된다. 자석 어레이는 메탈 마스크가 기판에 밀착 고정되도록 기판을 사이에 두고 메탈 마스크를 끌어당기도록 설치된다. 자석 어레이는 일정 길이를 갖는 복수의 스트라이프 형태의 자석들을 어레이 프레임 상에 고정한 구조로 설치될 수 있다.
한편, 복수의 스트라이프 형태의 슬릿을 구비한 고정세 메탈 마스크에서는 슬릿들 사이의 리브의 폭이 좁기 때문에 외력에 의해 리브의 휘어짐이 발생할 수 있다. 특히, 메탈 마스크에 있어서 슬릿의 길이 방향과 대략 직각인 폭 방향에서 단위 마스킹부의 가장 바깥쪽에 위치하는 최외곽 슬릿에 인접한 리브는 스트라이프 자석의 길이 방향의 말단부에 걸리는 강한 자력에 의해 나머지 슬릿들 사이의 리브들보다 더욱 강한 힘을 받게 된다. 이때, 최외곽 슬릿에 인접한 리브는 자력에 의해 휘어질 수 있다.
유기물 증착 장치 내에서 메탈 마스크의 최외곽 슬릿에 인접한 리브가 휘어지면, 유기물 증착시 최외곽 슬릿에 인접한 슬릿 영역을 제대로 마스킹하지 못하여 유기물 증착 불량을 발생시킬 수 있다. 최외곽 슬릿에 인접한 슬릿 영역에서의 유기물 증착 불량은 유기전계발광 소자의 유기발광층으로 사용되는 유기물의 증착 불 량일 수 있으며, 이 경우 유기전계발광 소자의 점등시 최외곽 슬릿에 인접한 슬릿 영역에 위치하는 적어도 하나의 셀이 원하지 않는 특이한 색을 발현시켜 소자 불량을 발생시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 스트라이프 형태의 슬릿들을 구비한 고정세 마스크에 있어서 최외곽 슬릿에 인접한 리브의 변형을 방지함으로써 박막 증착 공정의 마스킹 불량을 방지할 수 있는 박막 증착용 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 박막 증착용 마스크를 이용함으로써 유기물 증착 불량을 방지할 수 있는 유기전계발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 베이스 부재, 베이스 부재를 관통하도록 설치되며 일정 길이를 갖고 제1 방향으로 연장하는 복수의 슬릿들, 및 복수의 슬릿들 중 제1 방향과 일정 각도를 갖는 제2 방향에서 최외곽에 위치하는 최외곽 슬릿과 최외곽 슬릿에 인접한 리브와의 사이에 설치되는 리브지지부를 포함하는 박막 증착용 마스크가 제공된다.
바람직하게, 리브지지부는 베이스 부재와 일체로 형성될 수 있다.
리브지지부의 폭은 10㎛ 내지 100㎛이다.
슬릿의 길이는 2㎝ 이상이다.
베이스 부재는 금속 재료를 포함한다.
박막 증착용 마스크는 중앙에 개구부를 갖고, 서로 대향 배치된 한 쌍의 제1변 및 한 쌍의 제2변을 가지는 프레임을 더 포함할 수 있다. 이때, 프레임의 제1변 및 제2변 중 적어도 어느 하나에는 베이스 부재의 가장자리가 접합된다.
박막 증착용 마스크는 베이스 부재, 베이스 부재에 설치되는 복수의 슬릿들, 및 리브지지부를 구비한 제1 마스크 스트립; 제2 베이스 부재와 제2 베이스 부재에 설치되는 복수의 슬릿들을 구비하되 최외곽 슬릿과 최외곽 슬릿에 인접한 리브 사이에 리브지지부를 구비하지 않은 제2 마스크 스트립; 및 중앙에 개구부를 갖고, 서로 대향 배치된 한 쌍의 제1변 및 한 쌍의 제2변을 가지는 프레임을 포함할 수 있다. 이때, 제1 마스크 스트립의 길이방향의 양단과 제2 마스크 스트립의 길이방향의 양단은 프레임의 제1변에 접합되고, 제1 마스크 스트립의 최외곽 슬릿은 프레임의 제2변에 가장 인접하게 배치된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 기판 상에 서로 대향된 제1 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 구비된 유기 발광막을 포함하는 유기전계발광 소자의 제조방법에 있어서, 유기 발광막은, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 박막 증착용 마스크에 의해 증착 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법이 제공된다.
유기전계발광 소자의 제조방법은 유기전계발광 소자가 형성되는 기판에 박막 증착용 마스크가 밀착되도록 기판을 사이에 두고 마스크를 끌어당기는 자력을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 자력을 인가하기 위해 설치되는 자석 어레이는 복수의 스트라이프 형태의 자석들을 구비하고, 자석들의 연장 방향은 마스크의 복수의 슬릿들의 길이 방향과 일정 각도를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 박막 증착용 마스크의 최외곽 슬릿과 그에 인접한 슬릿에 서 마스킹 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유기전계발광 소자의 제조 공정에서 유기발광층이나 전극층에 대한 고정세 증착 패턴을 안정적으로 얻을 수 있고, 그것에 의해 제조된 유기전계발광 표시장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 박막 증착용 마스크의 주요 부분에 대한 부분 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 박막 증착용 마스크(10)는 베이스 부재(11)와 베이스 부재(11)를 두께 방향으로 관통하여 형성되는 슬릿들(13)을 구비한다. 슬릿들(13)은 리브(15)를 게재하고 제1 방향 또는 Y 방향으로 연장하는 스트라이프 형태로 형성된다.
특히, 본 실시예의 박막 증착용 마스크(10)는 일군의 슬릿들(13) 중 제1 방향과 일정 각도를 갖는 제2 방향 또는 X 방향에서 가장 바깥쪽에 위치한 최외곽 슬릿(14)을 가로질러 설치되는 리브지지부(17)를 구비한다. 리브지지부(17)는 최외곽 슬릿(14)에 인접한 리브 즉, 최외곽 슬릿(14)의 제1면을 형성하는 리브(15)와 최외곽 슬릿(14)의 제1면과 마주하는 제2면을 형성하는 베이스 부재(11)를 서로 연결한다.
리브지지부(17)는 베이스 부재(11)와 일체로 형성된다. 한편, 전술한 리브지 지부(17)와 동일한 기능과 작용효과를 얻기 위해 리브지지부 대신에 별도의 부재를 이용할 수 있을 것이다. 하지만, 별도의 부재를 이용하여 리브지지부(17)를 설치하는 경우, 최외곽 슬릿(14)의 안쪽 영역을 가로질러 연장되도록 최외곽 슬릿(14)에 인접한 리브(16)와 베이스 부재(11) 사이에 별도의 부재를 설치해야 하므로 마스크 제작 공정이 복잡해질 수 있다.
본 실시예에 있어서 최외곽 슬릿(14)은 다른 슬릿들(13)과 구별되도록 다른 참조부호로 표시되고, 최외곽 슬릿(14)에 인접한 리브(16)는 다른 리브(15)와 구별되도록 다른 참조부호로 표시하였다. 하지만, 이하의 설명에서 최외곽 슬롯(14)과 리브(16)는 기본적으로 단위 마스킹 패턴부(12)를 형성하는 일군의 슬릿들(13)과 리브(15)에 각각 포함되는 것으로 고려될 수 있다.
일군의 슬릿들(13)과 이들 사이의 리브들(15)은 장방형의 단위 마스킹 패턴부(12)를 형성한다. 도 1에는 3개의 단위 마스킹 패턴부(12)와 4번째의 단위 마스킹 패턴부의 일부가 도시되어 있다. 각 단위 마스킹 패턴부(12)는 하나의 유기전계 발광 표시장치의 유기발광층이나 전극층의 증착을 위해 일정 패턴으로 유기물이나 도전성 재료를 통과시킬 수 있도록 일정 패턴으로 설치된다. 예컨대 인접한 두 단위 마스킹 패턴부들(12) 사이에는 패턴공간부(18)가 설치되며, 패턴공간부(18)에 의해 인접한 두 단위 마스킹 패턴부들(12)은 제1 방향으로 일정 간격을 두고 서로 떨어져 설치된다.
본 실시예의 박막 증착용 마스크(10)는 전주(electroforming) 공정 등의 소재성형 기술을 통해 제조될 수 있다. 전주 공정을 이용하면, 미세한 패터닝과 우수 한 표면 평활성을 얻을 수 있다.
물론, 본 실시예의 박막 증착용 마스크(10)는 에칭법에 의해서도 제조될 수 있다. 예컨대, 박막 증착용 마스크(10)의 최외곽 슬릿(14)을 포함한 슬릿들(13)은 포토 레지스트를 이용하여 자신들과 동일한 패턴을 가지는 레지스트 층을 박판의 베이스 부재(11)에 형성하거나, 자신들과 동일한 패턴을 가지는 필름을 베이스 부재(11)에 부착한 후, 베이스 부재(11)를 에칭함으로써 형성될 수 있다.
각 단위 마스킹 패턴부(12)에서, 각 슬릿(13)의 길이(L1)는 약 2㎝ 이상이며, 슬릿(13)의 폭(W1)과 최외곽 슬릿(14)의 폭(W3)은 약 50㎛이고, 슬릿들(13) 간의 거리 즉 리브(15)의 폭(W2)은 10㎛ 내지 100㎛이다. 또한 최외곽 슬릿(14)에 인접한 리브(16)의 폭(W2)도 10㎛ 내지 100㎛이다. 리브지지부(17)의 폭(L2)을 포함한 최외곽 슬릿(14)의 전체 길이(L1)가 약 2㎝ 이상이고 리브(16)의 폭(W2)이 약 10㎛ 내지 약 100㎛이면, 리브(16)는 자석 어레이의 자력에 의해 휘어질 수 있는데, 이때 리브지지부(17)는 리브(16)의 휘어짐을 방지할 수 있다.
최외곽 슬릿(14)은 최외곽 슬릿(14)에 인접한 슬릿(13')에 대한 마스킹 효과가 다른 슬릿들(13)에 대한 마스킹 효과와 동일하게 되도록 설치된 더미 슬릿일 수 있다. 이 경우, 리브지지부(17)의 폭(L2)은 최외곽 슬릿(14)에 인접한 리브(16)를 지지할 수 있는 길이를 가지면서 최외곽 슬릿(14)에 인접한 슬릿(13')의 마스킹 효과에 악영향이 미치지 않는 범위에서 임의로 조절가능하다.
베이스 부재(11)는 니켈, 니켈 합금, 니켈-코발트의 합금 등으로 형성될 수 있다. 니켈-코발트의 합금을 이용하는 경우, 미세 패턴의 형성이 용이하고, 표면 거칠기가 매우 좋은 장점이 있다.
다음은 본 실시예의 박막 증착용 마스크(10)의 리브지지부(17)가 설치되지 않은 경우에 발생할 수 있는 문제점에 관하여 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(110a; 110b)는 스트라이프 형태의 슬롯들(113a)과 이 슬롯들 사이에 설치되는 리브(115a)를 구비한다. 슬롯들(113a)의 길이 방향과 직교하는 폭 방향에서 가장 바깥쪽에 위치하는 최외곽 슬롯(114a)은 최외곽 슬롯(114a)에 인접한 리브 즉, 최외곽 슬롯(114a)의 일면을 형성하는 리브(116a)와 베이스 부재(111a) 사이에 설치된다.
본 비교예의 메탈 마스크(110a; 110b)는 증착 장치 내에 설치된 자석 어레이에 의해 기판상에 밀착될 수 있다. 여기서, 자석 어레이는 스트라이프 형태의 자석이 슬롯들(113a)의 길이 방향과 직교하는 폭 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다(도 5, 도 6a 및 도 6b 참조) 이때, 리브(116a)는 스트라이프 형태의 자석의 한쪽 말단부에 인접하게 위치할 수 있다. 이 경우, 스트라이프 형태의 자석은 다른 부분보다 그 양쪽 말단부에 자력이 집중되기 때문에, 리브(116a)는 자석의 말단부에 인가되는 강한 자력에 의해 다른 리브(115a)에 비해 쉽게 휘어질 수 있다. 즉, 리브(116a)는 도 2a에 도시한 바와 같이 최외곽 슬릿(114a)의 폭이 좁아지도록 휘어지거나 도 2b에 도시한 바와 같이 최외곽 슬릿(114a)의 폭이 넓어지도록 휘어질 수 있다.
이와 같이, 리브(116a)는 자석 어레이의 자력에 의해 휘어질 수 있다. 이 경우, 최외곽 슬릿(114a)에 인접한 슬릿(113a)을 통해 증착되는 유기발광층에 증착 불량이 발생하고, 그것은 유기전계발광 표시장치의 점등시 해당 슬릿을 통해 증착된 영역에 위치하는 적어도 하나의 셀이 원하지 않는 특이한 색을 발현시켜 소자 불량을 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 마스크의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 마스크 조립체는 대량 생산을 위한 장치로써 마스크(10a)와 프레임(20a)을 구비한다.
마스크(10a)는 유기전계 발광 소자를 이루는 단위 기판을 한꺼번에 여러 개씩 증착할 수 있도록 금속 박판의 베이스 부재(11a)에 형성된 복수의 단위 마스킹 패턴부(12a)를 구비한다. 복수의 단위 마스킹 패턴부(12a)는 격자 형태로 배열될 수 있다. 각 단위 마스킹 패턴부(12a)는 하나의 소자에 유기물을 증착할 수 있는 것으로, 원하는 형태로 패터닝된 복수의 슬릿들(13a)과 인접한 슬릿들 사이에 위치하는 리브(15a)를 포함한다.
특히, 본 실시예의 마스크(10a)는 자석 어레이에 구비되는 스트라이프 형태의 자석의 말단부에 위치하는 단위 마스킹 패턴부(12a)에 리브지지부(17a)를 구비한다. 리브지지부(17a)는 스트라이프 형태의 자석이 X축 방향으로 연장하도록 설치되는 경우를 고려하여 X축 방향의 양단부에 위치하는 단위 마스킹 패턴부(12a)의 최외곽 슬릿(14a) 안쪽에 설치된다. 다시 말하면, 리브지지부(17a)는 마스크(10a)의 X축 방향에서 양쪽 가장 바깥에 위치한 두 그룹의 단위 마스킹 패턴부의 각 최외측 슬릿(14a)를 가로질러 연장되며 최외측 슬릿(14a)에 인접한 리브 즉, 최외측 슬릿(14a)의 일면을 형성하는 리브(16a)를 최외측 슬릿(14a)의 일면과 마주하는 타 면에 위치한 베이스 부재(11a)에 연결한다.
마스크(10a)는 대량 생산시 특정 소자에 대한 마스킹 불량을 방지하기 위하여 프레임(20a)에 인장력이 가하여지도록 고정된다. 즉, 마스크(10a)의 각 단위 마스킹 패턴부(12a)에 형성된 슬릿(13a)의 너비가 기설정된 공차 범위 내로 유지되도록 마스크(10a)는 사각 링 형태의 프레임(20a)에 소정의 인장력을 갖고 고정된다.
프레임(20a)은 마스크(10a)를 지지할 수 있도록 강성을 갖는 부재로 형성된다. 프레임(20a)은 서로 평행한 한 쌍의 제1 변(21a)과, 한 쌍의 제1 변(21a)의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 변(22a)을 구비한다. 프레임(20a)의 제1 변(21a) 과 제2 변(22a)은 일체로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 서브 프레임과 제2 서브 프레임으로 별도 제조되어 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착용 마스크의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 마스크 조립체는 대량 생산을 위한 장치로써 마스크(10b)와 프레임(20b)을 구비한다.
마스크(10b)는 프레임(20b)의 일측에 설치되는 제1 마스크 스트립(11b), 프레임(20b)의 타측에 설치되는 제2 마스크 스트립(11c), 및 프레임(20b)의 중간에 설치되는 제3 마스크 스트립들(11d)을 구비한다. 마스크(10b)는 유기전계 발광 소자를 이루는 단위 기판을 한꺼번에 여러 개씩 증착할 수 있도록 금속 박판 스트립 형태의 복수의 베이스 부재에 각각 형성된 복수의 단위 마스킹 패턴부(12b)를 구비한다. 복수의 단위 마스킹 패턴부(12b)는 Y축 방향으로 일정 간격을 두고 일렬로 배열될 수 있다. 각 단위 마스킹 패턴부(12b)는 하나의 소자에 유기물을 증착할 수 있는 것으로, 원하는 형태로 패터닝된 복수의 슬릿들(13b)과 인접한 슬릿들 사이에 위치하는 리브(15b)를 포함한다.
특히, 본 실시예의 제1 마스크 스트립(11b)은 X축 방향에서 제3 마스크 스트립(11d)에서 가장 멀리 위치한 각 단위 마스킹 패턴부(12b)의 최외곽 슬릿(14b) 안쪽에 리브지지부(17b)를 구비한다. 유사하게, 제2 마스크 스트립(11c)은 X축 방향에서 제3 마스크 스트립(11d)에서 가장 멀리 위치한 각 단위 마스킹 패턴부의 최외곽 슬릿(14c) 안쪽에 리브지지부(17c)를 구비한다. 리브지지부들(17b, 17c)는 자석 어레이의 스트라이프 형태의 자석이 X축 방향으로 연장 설치되는 경우를 고려하여 X축 방향의 양단부에 위치하는 단위 마스킹 패턴부의 최외곽 슬릿(14b, 14c) 안쪽에 각각 설치된다. 다시 말하면, 리브지지부들(17b, 17c)는 마스크(10b)의 X축 방향에서 가장 바깥쪽에 위치한 두 그룹의 단위 마스킹 패턴부의 각 최외곽 슬릿(14b, 14c)를 가로질러 연장되도록 최외곽 슬릿(14b, 14c)에 각각 인접한 리브 즉, 최외곽 슬릿(14b, 14c)의 일면을 형성하는 리브(16b, 16c)를 최외곽 슬릿(14b, 14c)의 일면과 마주하는 타면에 위치한 베이스 부재에 각각 연결한다.
각 마스크 스트립(11b, 11c, 11d)은 대량 생산시 특정 소자에 대한 마스킹 불량을 방지하기 위하여 프레임(20b)에 인장력이 가하여지도록 고정된다. 즉, 각 단위 마스킹 패턴부에 형성된 슬릿들(13b, 13c)의 길이 또는 너비가 기설정된 공차 범위 내로 유지되도록 각 마스크 스트립(11b, 11c, 11d)은 사각 링 형태의 프레임(20b)의 마주하는 한 쌍의 제1 변(21b)에 소정의 인장력을 갖고 고정된다.
프레임(20b)은 각 마스크 스트립(11b, 11c, 11d)를 지지할 수 있도록 강성을 갖는 부재로 형성된다. 프레임(20b)은 서로 평행한 한 쌍의 제1 변(21b)과, 한 쌍의 제1 변(21b)의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 변(22b)을 구비한다. 프레임(20b)의 제1 변(21b) 과 제2 변(22b)은 일체로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 서브 프레임과 제2 서브 프레임으로 별도 제조되어 결합될 수 있다.
한편, 프레임(20b)의 구조는 도 4 및 그에 대한 설명으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예로 구현될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 프레임(20b)에 마스크 스트립의 접합을 용이하게 하기 위한 구조나 별도의 부재가 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 마스크 조립체는 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있으며, 특히, 유기막의 패터닝 공정에 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 마스크 조립체는 유기전계 발광 표시장치의 유기 발광막 패터닝에 사용될 수 있고, 수동형 유기전계 발광 표시장치에서는 캐소드 전극의 증착 공정에도 적용가능하다. 뿐만 아니라, 유기 박막 트랜지스터의 형성에도 적용가능하다.
도 5는 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하는 박막 증착 공정을 설명하기 위한 증착 장치의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 증착 장치(30)는 도 4를 참조하여 앞서 설명한 본 실시예의 박막 증착용 마스크(10b)를 이용할 수 있다.
유기전계 발광 표시장치의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 유기 발광막을 증착하기 위해 진공 챔버(31)에 설치된 유기막 증착 용기(crucible; 60)의 상부에 마스크(10b)를 설치하고, 마스크(10b)의 상부에 박막이 형성될 기판(50)을 장착한다. 그리고 기판(50)의 상부에 마스크(10b)를 기판(50)에 밀착시키기 위한 자석 어레이(40)를 구동시켜 마스크(10b)가 기판(50)에 밀착되도록 한다. 이 상태에서 유기막 증착 용기(60)를 작동시키면, 유기막 증착 용기(60)에 장착된 유기물은 기화되어 마스크(10b)의 슬릿을 통과하여 일정 패턴으로 기판(50)에 증착된다.
도 6a는 도 5의 증착 장치에 채용가능한 자석 어레이의 주요 부분에 대한 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 자석 어레이를 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 마스크를 이용하여 유기 증착 장치에서 유기물을 증착하는 경우, 마스크를 기판의 일면 상에 밀착 고정하기 위하여 자석 어레이(40)가 사용된다. 이때, 자석 어레이(40)는 비교적 크기가 큰 마스크(20b)를 자력으로 적절히 지탱하기 위하여 통상 복수의 막대 형태의 자석들(44)이 일렬로 나열되도록 만들어진다. 예컨대, 자석 어레이(40)는 복수의 막대 형태의 자석들(44), 각 자석들(44)가 삽입되는 홈(43)을 갖는 몸체(42)를 구비할 수 있다.
전술한 경우, 마스크(20b)의 슬릿이 Y축 방향으로 연장한다고 할 때, 자석 어레이(40)의 각 막대 형태의 자석(44)이 X축 방향으로 연장하도록 배치되면, 각 자석(44)의 양단부에 위치한 최외곽 슬릿에 인접한 리브는 큰 자력을 받게 된다. 이때, 기존의 메탈 마스크에서는 최외곽 슬릿과 이에 인접한 슬릿 사이에 위치하는 리브가 자석의 자력에 의해 휘어질 수 있지만, 본 실시예의 마스크(20b)는 리브지지부를 구비함으로써 최외곽 슬릿과 이에 인접한 슬릿 사이에 위치하는 리브의 휘어짐을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하여 제조된 수동형 유기전계발광 표시장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 글라스 기판(220) 상에 제1 전극층(221)이 스트라이프 패턴으로 형성되고, 제1 전극층(221)의 상부로 유기층(226) 및 제2 전극층(227)이 순차로 형성된다. 제1 전극층(221)의 각 라인 사이에는 절연층(222)이 게재될 수 있다. 제2 전극층(227)은 제1 전극층(221)의 패턴과 직교하는 패턴으로 형성될 수 있다.
유기층(226)은 저분자 또는 고분자 유기층이 사용될 수 있다. 저분자 유기층을 사용할 경우, 유기층(226)은 홀 주입층(hole injection layer), 홀 수송층(hole transport layer) 등을 포함하는 제1 유기층(223)과, 유기 발광층(emission layer, 224)과, 전자 수송층(electron transport layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등을 포함하는 제2 유기층(224)이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 유기층(226)에 사용 가능한 유기 재료로는 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등이 적용 가능하다. 이들 저분자 유기층은 진공증착법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기층을 사용할 경우, 유기층(226)은 홀 수송층(HTL)을 포함한 제1 유기층(223)과 유기 발광층(224)의 구조를 가질 수 있다. 이때, 제2 유기층(225)은 사용되지 않을 수 있다. 고분자 유기층(226)의 재료에 있어서, 홀 수송층으로는 PEDOT를 사용하고, 발광층으로는 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용할 수 있다.
유기 발광층(224)은 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)을 구비하여 풀칼라를 구현하도록 형성될 수 있다. 유기 발광층(224)는 박막 증착용 마스크를 이용하여 형성되는 데, 본 실시예의 마스크를 이용하면 마스크의 최외곽 슬릿에 인접한 리브의 휘어짐으로 인해 마스크 패턴 불량이 발생하는 것을 방지함으로써 유기 발광층(224)의 증착 패턴 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 제1 전극층(221)은 애노드 전극의 기능을 하고, 제2 전극층(227)은 캐소드 전극의 기능을 한다. 이들 제1 전극층(221)과 제2 전극층(227)의 극성이 반대가 되도록 구현될 수 있음은 물론이다.
제1 전극층(221)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3으로 형성될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3으로 형성될 수 있다.
한편, 제2 전극층(227)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 제2 전극층(227)이 캐소드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기 발광층(226)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 제2 전극층(227)이 반사형 전극으로 사용될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 증착하여 형성될 수 있다.
도면으로 도시되지는 않았지만, 이러한 유기전계발광 표시장치는 외부의 산소 및 수분의 침투가 차단되도록 밀봉된다.
도 8은 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하여 제조된 능동형 유기전계 발광 표시장치의 일 부화소의 일례를 도시한 단면도이다.
도 8에서 부화소들은 적어도 하나의 TFT와 자발광 소자인 EL소자(OLED)를 구비한다. TFT는 반드시 도 8에 도시된 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형 가능하다. 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 표시장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8에서 볼 수 있듯이, 기판(220)상에 버퍼층(230)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(230) 상부로 TFT가 구비된다. TFT는 버퍼층(230) 상에 형성된 반도체 활성층(231)과, 활성층(231)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(232)과, 게이트 절연막(232) 상부의 게이트 전극(233)을 구비한다. 게이트 전극(233)을 덮도록 층간 절연막(234)이 형성되며, 층간절연막(234)의 상부에 소스 및 드레인 전극(235)이 형성된다. 소스 및 드레인 전극(235)은 게이트 절연막(232) 및 층간절연막(234)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(231)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 연결된다.
활성층(231)은 소스 영역과 드레인 영역을 연결하는 채널 영역을 구비하며, 무기 반도체 또는 유기 반도체로부터 선택되어 형성될 수 있고, 소스 영역과 드레인 영역에 n형 또는 p형 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
활성층(231)을 형성하는 무기반도체는 CdS, GaS, ZnS, CdSe, CaSe, ZnSe, CdTe, SiC, 및 Si를 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 활성층(231)을 형성하는 유기반도체로는, 밴드갭이 1eV 내지 4eV인 반도체성 유기물질로 구비될 수 있는 데, 고분자로서, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체를 포함할 수 있고, 저분자로서, 펜타센, 테트라센, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-6-티오펜, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 또는 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복시산 디안하이드라이드 또는 퍼릴렌테트라카르복실릭 디이미드 및 이들의 유도체를 포함할 수 있다.
게이트 절연막(232)은 SiO2 등으로 형성될 수 있는 데, 이 외에도 SiNx 등이 사용될 수 있고, SiO2와 SiNx의 이중막으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(232) 상부의 소정 영역에는 MoW, Al, Cr, Al/Cu 등의 도전성 금속막으로 게이트 전극(233)이 형성된다. 게이트 전극(233)을 형성하는 물질은 반드시 이에 한정되지 않으며, 도전성 폴리머 등 다양한 도전성 물질이 게이트 전극(233)으로 사용될 수 있다. 게 이트 전극(233)이 형성되는 영역은 활성층(231)의 채널 영역에 대응된다.
층간 절연막(234)은 SiO2나 SiNx 또는 이들의 화합물로 형성될 수 있고, 소스/드레인 전극(235)은 게이트 전극(233)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스 및 드레인 전극(235) 상부에는 SiO2, SiNx 등으로 이루어진 패시베이션막(234)이 형성되고, 패시베이션 막(234)의 상부에는 아크릴, 폴리이미드 등으로 이루어진 평탄화막(237)이 형성될 수 있다.
비록 도면에 도시하지는 않았지만, TFT에는 적어도 하나의 커패시터가 연결된다.
소스/드레인 전극(235)은 유기전계발광 소자(OLED)의 애노드 전극이 되는 제1 전극층(221)에 연결된다. 제1 전극층(221)은 평탄화막(237) 상부에 형성되며, 제1 전극층(221)을 덮도록 화소정의막(pixel defining layer: 238)이 형성된다. 그리고, 화소정의막(238)에 소정의 개구부를 형성한 후, 유기전계발광 소자(OLED)를 형성한다.
유기전계발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, TFT의 소스/드레인 전극(235)에 연결되어 TFT로부터 플러스 전원을 공급받는 제1 전극층(221)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 제2 전극층(227), 및 이들 제1 전극층(221)과 제2 전극층(227)의 사이에 배치되어 발광하는 유기층(226)으로 구성된다.
유기층(226)은 전술한 도 7의 유기층과 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략 한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광 표시장치에 있어서도, 유기 발광층(EML)이 전술한 본 실시예의 마스크로 형성되므로, 최외곽 슬릿에 인접한 리브의 휘어짐으로 인해 마스크 패턴에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 전극층(221)은 전술한 패시브 매트릭스형과 같이, 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있는 데, 각 부화소의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극층(227)은 투명전극 또는 반사형 전극을 디스플레이 영역 전체에 전면 증착하여 형성할 수 있다. 그러나, 제2 전극층(227)은 반드시 전면 증착될 필요는 없으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 것은 본 실시예의 박막 증착용 마스크를 이용하여 제조된 유기전계 발광 표시장치의 일예를 도시한 것일 뿐, 그 구조는 다양하게 변형 가능하다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
도 1은 본 발명의 박막 증착용 마스크를 설명하기 위한 부분 사시도.
도 2a 및 도 2b는 비교 예의 메탈 마스크들을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 마스크의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착용 마스크의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하는 박막 증착 공정을 설명하기 위한 증착 장치의 개략도.
도 6a는 도 5의 증착 장치에 채용가능한 자석 어레이의 주요 부분에 대한 사시도.
도 6b는 도 6a의 자석 어레이를 I-I'선을 따라 절단한 단면도.
도 7은 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하여 제조된 수동형 유기전계발광 표시장치의 일례를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 박막 증착용 마스크를 이용하여 제조된 능동형 유기전계 발광 표시장치의 일 부화소의 일례를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 마스크 11 : 베이스 부재
12 : 단위 마스킹 패턴부 13 : 슬릿
14 : 최외곽 슬릿 15 : 리브
16 ; 최외곽 슬릿에 인접한 리브
17 : 리브지지부

Claims (9)

  1. 베이스 부재;
    상기 베이스 부재를 관통하도록 설치되며 일정 길이를 갖고 제1 방향으로 연장하는 복수의 슬릿들; 및
    상기 복수의 슬릿들 중 상기 제1 방향과 일정 각도를 갖는 제2 방향에서 최외곽에 위치하는 최외곽 슬릿과 상기 최외곽 슬릿에 인접한 리브와의 사이에 설치되는 리브지지부를 포함하는 박막 증착용 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리브지지부는 상기 베이스 부재와 일체로 형성되는 박막 증착용 마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리브지지부의 폭은 10㎛ 내지 100㎛인 박막 증착용 마스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿의 길이는 2㎝ 이상인 박막 증착용 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 금속 재료를 포함하는 박막 증착용 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    중앙에 개구부를 갖고, 서로 대향 배치된 한 쌍의 제1변 및 한 쌍의 제2변을 가지며, 상기 제1변 및 제2변 중 적어도 어느 하나에 상기 베이스 부재의 가장자리가 접합되는 프레임을 더 포함하는 박막 증착용 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재, 상기 복수의 슬릿들, 및 상기 리브지지부를 구비한 제1 마스크 스트립;
    제2 베이스 부재와 상기 제2 베이스 부재에 설치되는 복수의 슬릿들을 구비하되 최외곽 슬릿과 최외곽 슬릿에 인접한 리브 사이에 상기 리브지지부를 구비하지 않은 제2 마스크 스트립; 및
    중앙에 개구부를 갖고, 서로 대향 배치된 한 쌍의 제1변 및 한 쌍의 제2변을 가지는 프레임을 포함하고,
    상기 제1 마스크 스트립의 길이 방향의 양단과 상기 제2 마스크 스트립의 길이 방향의 양단은 상기 제1변에 접합되고, 상기 제1 마스크 스트립의 최외곽 슬릿은 상기 제2변에 가장 인접하게 배치되는 박막 증착용 마스크.
  8. 기판 상에 서로 대향된 제1 및 제2 진극과, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이 에 구비된 유기 발광막을 포함하는 유기전계발광 소자의 제조방법에 있어서,
    상기 유기 발광막은, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 박막 증착용 마스크에 의해 증착 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기전계발광 소자가 형성되는 기판에 상기 박막 증착용 마스크가 밀착되도록 상기 기판을 사이에 두고 상기 마스크에 자력을 인가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자력을 인가하기 위해 설치되는 자석 어레이는 복수의 스트라이프 형태의 자석들을 구비하고,
    상기 자석들의 연장 방향은 상기 마스크의 복수의 슬릿들의 길이 방향과 일정 각도를 갖는 유기전계발광 소자의 제조방법.
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