KR20140140868A - 유기발광 표시장치의 제조 방법 - Google Patents

유기발광 표시장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

유기발광 표시장치의 제조 방법은 제1 전극 및 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 화소 정의막이 형성된 소자 기판을 제공하는 단계, 상기 화소 정의막에 대응하게 패터닝된 전사 마스크가 구비된 마스터 기판을 형성하는 단계, 상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계, 상기 전사 마스크를 보호막으로 하여 상기 노출된 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계, 및 상기 전사 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 기존의 증착용 메탈 마스크를 대체할 수 있다.

Description

유기발광 표시장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING OLED DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 유기발광 표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기물을 증착하는 과정에서 기존의 메탈 마스크 대신 새로운 방식의 마스크를 이용하는 유기발광 표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
유기발광 표시장치(organic light emitting display device: OLED)는 양극(anode)과 음극(cathode)으로부터 각기 제공되는 정공들과 전자들이 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 유기 발광층에서 결합하여 생성되는 광을 이용하여 영상, 문자 등의 정보를 나타낼 수 있는 표시 장치를 말한다.
유기발광 표시장치의 제조 방법에서, 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층은 메탈 마스크를 이용한 열 증착 공정 또는 진공 증착 공정을 수행하여 형성하였다.
메탈 마스크는 자중에 의해 휨이 발생하여 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 또한, 메탈 마스크는 가장자리를 지지하기 위해 별도의 프레임을 요구한다. 또한, 메탈 마스크와 증착 대상이 되는 기판과의 고정을 위해 자석과 같은 별도의 고정 수단이 필요하다.
이러한 메탈 마스크의 단점들로 인하여 종래의 메탈 마스크를 대체할 수 있는 다른 형식의 증착용 마스크가 요구된다.
본 발명의 목적은 기존의 메탈 마스크를 대체할 수 있는 새로운 형식의 증착용 마스크를 이용한 유기발광 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 유기발광 표시장치의 제조 방법은 제1 전극 및 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 화소 정의막이 형성된 소자 기판을 제공하는 단계; 상기 화소 정의막에 대응하게 패터닝된 전사 마스크가 구비된 마스터 기판을 형성하는 단계; 상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계; 상기 전사 마스크를 보호막으로 하여 상기 노출된 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 전사 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 마스터 기판을 형성하는 단계는, 투명한 제1 기판 상에 증착막을 형성하는 단계; 및 상기 증착막을 상기 화소 정의막에 대응하게 패터닝하여 전사 마스크를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계는, 상기 전사 마스크와 상기 화소 정의막이 서로 대향하도록 상기 소자 기판과 상기 마스터 기판을 배치하는 단계; 및 상기 마스터 기판의 상부에서 레이저 광을 조사하는 단계를 포함한다. 상기 전사 마스크와 상기 화소 정의막은 정전기적 인력에 의해 서로 접착된다. 상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계는, 상기 제1 기판을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함한다.
상기 전사 마스크를 제거하는 단계는, 제2 기판 및 상기 제2 기판 상에 형성된 점착층을 포함하는 제거 기판을 제공하는 단계; 상기 점착층(320)과 상기 전사 마스크(TM)이 서로 대향하도록 상기 제거 기판(300)과 상기 소자 기판(100)을 합착하는 단계; 및 상기 전사 마스크가 부착된 상기 제거 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 유기발광 표시장치의 제조 방법에 의하면, 전사 마스크는 메탈이 아닌 물질로 형성되므로, 화소 정의막과 정전기적 인력에 의해 접착되고, 별도의 고정 수단이 필요 없게 된다. 또한, 전사 마스크는 소자 기판에 직접 전사되므로, 별도의 프레임이 요구되지 않는다.
도 1은 소자 기판을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 마스터 기판을 형성하는 과정들을 도시한 단면도이다.
도 5는 소자 기판에 전사 마스크를 전사하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 전사 마스크가 전사된 소자 기판에 유기층을 증착하는 과정을 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 소자 기판에서 전사 마스크를 제거하는 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 전사 마스크로 평판 디스플레이(FPD)의 증착 장치에 사용되는 증착 마스크를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 의한 전사 마스크 제조 방법은 반도체 디바이스(Semiconductor Device)의 증착 공정에 사용되는 증착 마스크, 또는 평판 디스플레이나 반도체 디바이스의 포토리소그래피 공정에 사용되는 포토 마스크 등 다양한 종류의 마스크 제조에 적용될 수 있다.
전사 마스크는, 예를 들어, 유기 EL 디스플레이 장치의 전극들(양극/음극)과 유기 발광층의 증착 공정에 사용되는 증착 마스크일 수 있으며, 또한 열 증착/e-빔 증착 방법으로 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성하는 증착 공정에 사용되는 증착 마스크일 수도 있다.
전사 마스크는, 예를 들어, 액정 디스플레이 장치의 박막 트랜지스터나 화소 전극을 형성하는 공정 중 노광 공정의 패턴 전사에 사용되는 포토 마스크일 수 있으며, 또한 반도체 디바이스의 제조 공정 중 노광 공정에서의 패턴 전사에 사용되는 포토 마스크일 수도 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 유기발광 표시장치의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 소자 기판(100)을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 하부 기판(110), 상기 하부 기판(110) 상에 형성된 제1 전극(120), 상기 제1 전극(120)의 일부를 노출시키는 화소 정의막(130), 제1 얼라인키(AK1)를 구비하는 소자 기판(100)을 제공한다. 상기 제1 전극(120) 및 상기 화소 정의막(130)은 포토리소그래피 공정을 통해 형성할 수 있다.
상기 하부 기판(110)으로서 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 투명 기판을 사용할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 하부 기판(110)은 TFT 구조 또는 산화물 반도체 구조를 가지며, 소스 전극 또는 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자, 절연성 구조물 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(120)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO), 아연 주석 산화물(zinc tin oxide; ZTO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide: IZO), 아연 산화물(ZnOx), 주석 산화물(SnO2) 등의 투명 도전성 물질을 사용하여 스퍼터링 공정, 원자층 적층 공정, 진공 증착 공정, 프린팅 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 상기 소스 전극 또는 드레인 전극을 통해 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 화소 정의막(130)은 제1 증착막을 상기 제1 전극(120) 상에 형성하고, 상기 제1 증착막을 선택적 노광 및 현상 공정을 통해 부분적으로 제거함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 증착막은 아크릴계 수지, 폴리이미드, 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 감광성 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 증착막은 비감광성 유기 물질층 혹은 무기 물질층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 얼라인키(AK1)는 상기 하부 기판(110)의 가장자리에 형성된다. 상기 제1 얼라인키(AK1)는 상기 화소 정의막(130)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 얼라인키(AK1)는 상기 화소 정의막(130)과 동일한 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제1 얼라인키(AK1)는 이후 설명될 마스터 기판과 얼라인을 위해 요구된다.
도 2 내지 도 4는 마스터 기판(200)을 형성하는 과정들을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 기판(210)을 제공한다. 상기 제1 기판(210)은 도 1의 상기 소자 기판(100)을 평면상에서 커버할 수 있도록 상기 소자 기판(100)과 같거나 상기 소자 기판(100) 보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 제1 기판(210)은 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 투명 기판일 수 있다.
상기 제1 기판(210) 상에 제2 얼라인키(AK2)를 형성한다. 상기 제2 얼라인키(AK2)는 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 제2 얼라인키(AK2)는 도 1의 상기 제1 얼라인키(AK1)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 기판(210) 상에 제2 증착막(220)을 형성한다. 제2 증착막(220)은 아크릴계 수지, 폴리이미드, 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 감광성 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제2 증착막(220)은 비감광성 유기 물질층 혹은 비감광성 무기 물질층으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 증착막(220)은 0.3 ㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 증착막(220)을 부분적으로 식각하여 전사 마스크(TM)를 형성한다. 이때, 상기 제2 증착막(220)을 도 1에 도시된 상기 화소 정의막(130)에 대응하게 패터닝하여 상기 전사 마스크(TM)을 형성한다. 즉, 상기 소자 기판(100)과 상기 전사 마스크(TM)가 형성된 제1 기판(210)이 상기 제1 및 제2 얼라인키들(AK1, AK2)에 의해 얼라인된 경우를 가정할 때, 상기 전사 마스크(TM)와 상기 화소 정의막(130)은 서로 중첩된다.
상기 전사 마스크(TM)는 제1 면(221) 및 제2 면(222)을 포함한다. 상기 제1 면(221)은 상기 제2 면(222)에 비해 상기 제1 기판(210)으로부터 상기 전사 마스크(TM)의 두께만큼 이격되고, 상기 제2 면(222)은 상기 제1 면(221)에 대향한다. 상기 전사 마스크(TM)의 제1 면(221)은 대응되는 상기 화소 정의막(130)의 상면(131)과 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 평면상에서 상기 제1 면(221)은 상기 제2 면(222) 보다 더 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전사 마스크(TM)는 단면상에서 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 전사 마스크(TM)는 습식 식각 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
이로써, 상기 마스터 기판(200)이 제조된다.
도 5는 소자 기판에 전사 마스크를 전사하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 2 내지 도 4를 참조로 설명한 공정들에 의해 제조된 상기 마스터 기판(200)을 상기 전사 마스크(TM)가 상기 소자 기판(100)의 상기 화소 정의막(130)에 실질적으로 대향하도록 상기 소자 기판(100) 상부에 배치시키거나 라미네이팅 시킨다. 이때, 상기 제1 및 제2 얼라인키들(AK1, AK2)을 서로 얼라인 시켜 상기 전사 마스크(TM)의 상기 제1 면(221)이 상기 화소 정의막(130)의 상면(131)과 완전히 중첩되도록 얼라인시킨다.
이후, 상기 마스터 기판(200) 상부에서 레이저 광을 조사하여 상기 전사 마스크(TM)를 상기 화소 정의막(130) 상에 전사시킨다. 상기 레이저 광이 상기 제1 기판(210)을 통과하여 상기 전사 마스크(TM)에 도달하면, 상기 전사 마스크(TM)은 상기 제1 기판(210)으로부터 분리될 수 있다. 상기 전사 마스크(TM)와 상기 화소 정의막(130)은 정전기적 인력에 의해 서로 접착될 수 있다. 이후, 상기 제1 기판(210)을 선택적으로 제거한다.
도 6은 전사 마스크가 전사된 소자 기판에 유기층을 증착하는 과정을 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전사 마스크(TM) 사이로 노출된 상기 제1 전극(120) 상에 유기물층(230)을 증착한다. 상기 유기물층(230)은 진공 증착 공정 또는 열증착 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 상기 전사 마스크(TM)의 상부에서 하부 방향으로 상기 유기 물질을 증착하면, 상기 전사 마스크(TM)에 의해 노출된 상기 제1 전극(120) 상에 상기 유기물층(230)이 형성될 수 있다.
상기 유기물층(230)은 복수 회의 증착 공정을 수행함으로써 복수의 층으로 형성될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 유기물층(230)은 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 2 이상을 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물층(230)이 정공 주입층과 정공 수송층을 포함하는 경우, 상기 전사 마스크(TM)는 상기 정공 주입층과 상기 정공 수송층을 형성하기 위한 증착 마스크로 사용된다. 일반적으로, 증착 공정의 경우, 각 챔버마다 하나의 증착 물질이 하나의 증착 마스크를 이용하여 증착된다. 즉, 정공 주입층이 소자 기판에 하나의 증착 마스크를 이용하여 하나의 챔버내에서 증착된 후, 상기 소자 기판은 다른 챔버로 이동하고, 정공 수송층이 상기 소자 기판에 다른 증착 마스크를 이용하여 상기 다른 챔버 내에서 증착된다. 한편, 본 발명의 상기 전사 마스크(TM)는 상기 소자 기판(100)에 전사된채로 복수의 챔버들간 이동하여 유기물층이 증착되므로, 복수회의 증착 공정을 수행하더라도 상기 전사 마스크(TM)가 모든 증착 마스크의 역할을 하므로, 각 증착 공정마다 별도의 증착 마스크가 필요없다.
도 7 및 도 8은 소자 기판에서 전사 마스크를 제거하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제거 기판(300)을 제공한다. 상기 제거 기판(300)은 제2 기판(310) 및 상기 제2 기판(310) 상에 형성된 점착층(320)을 포함한다. 상기 점착층(320)은 상기 전사 마스크(TM)에 접착력이 높은 물질로 형성될 수 있다. 이후, 상기 점착층(320)과 상기 전사 마스크(TM)가 서로 대향하도록 상기 제거 기판(300)을 상기 소자 기판(100)의 상부에 배치한다. 이후, 상기 제거 기판(300)과 상기 소자 기판(100)을 합착한다. 이로써, 상기 전사 마스크(TM)의 상기 제2 면(222)은 상기 점착층(320)에 부착될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 전사 마스크(TM)가 부착된 상기 제거 기판(300)을 제거한다. 상기 전사 마스크(TM)와 상기 화소 정의막(130) 사이의 정전기적 인력은 상기 전사 마스크(TM)와 상기 점착층(320) 사이의 접착력에 비해 매우 약하므로, 상기 전사 마스크(TM)는 상기 화소 정의막(130)으로부터 쉽게 분리될 수 있다.
이후, 도시하지는 않았으나, 상기 유기물층(230) 상에 제2 전극(미도시)을 형성하고, 상기 소자 기판(100) 상에 봉지 기판(미도시)을 형성한다. 상기 봉지 기판(미도시)은 상기 유기물층(230) 및 상기 제2 전극(미도시)을 밀봉하여 수분과 외부 충격으로부터 보호하는 기능을 한다. 이로서 본 발명의 유기발광 표시장치가 완성된다.
종래의 경우, 유기물층을 형성하기 위해 메탈 마스크를 사용하였다. 이때, 마스크를 소자 기판에 부착하기 위해 자석을 별도로 필요로 하였다. 하지만, 본 발명의 전사 마스크(TM)는 메탈이 아닌 물질, 예를 들어, 폴리이미드로 형성될 수 있으므로, 자석 없이도 화소 정의막과 정전기적 인력에 의해 접착될 수 있다.
또한, 메탈 마스크는 휨을 방지하기 위해 상기 메탈 마스크의 에지를 하부에서 지지하는 프레임을 필요로 한다. 하지만, 본 발명의 전사 마스크는 소자 기판에 직접 전사되므로, 별도의 프레임이 요구되지 않는다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 소자 기판 110: 하부 기판
120: 제1 전극 130: 화소 정의막
200: 마스터 기판 210: 제1 기판
220: 제2 증착막 300: 제거 기판
310: 제2 기판 320: 점착층
TM: 전사 마스크

Claims (14)

  1. 제1 전극 및 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 화소 정의막이 형성된 소자 기판을 제공하는 단계;
    상기 화소 정의막에 대응하게 패터닝된 전사 마스크가 구비된 마스터 기판을 형성하는 단계;
    상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계;
    상기 전사 마스크를 보호막으로 하여 상기 노출된 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 전사 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 기판을 형성하는 단계는,
    투명한 제1 기판 상에 증착막을 형성하는 단계; 및
    상기 증착막을 상기 화소 정의막에 대응하게 패터닝하여 전사 마스크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증착막은 아크릴계 수지, 폴리이미드, 벤조사이클로부텐(BCB), 비감광성 유기 물질층, 및 비감광성 무기 물질층 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전사 마스크는 상기 제1 기판으로부터 적어도 상기 전사 마스크의 두께만큼 이격된 제1 면과 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고, 평면상에서 상기 제1 면은 상기 제2 면 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전사 마스크는 역사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 화소 정의막의 상면과 동일한 형상 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계는,
    상기 전사 마스크와 상기 화소 정의막이 서로 대향하도록 상기 소자 기판과 상기 마스터 기판을 배치하는 단계; 및
    상기 마스터 기판의 상부에서 레이저 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전사 마스크와 상기 화소 정의막은 정전기적 인력에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전사 마스크를 상기 화소 정의막 상에 전사하는 단계는,
    상기 제1 기판을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 소자 기판은 가장자리에 구비된 제1 얼라인키를 더 포함하고,
    상기 마스터 기판을 형성하는 단계는 상기 제1 기판 상에 제1 얼라인키와 대응되는 제2 얼라인키를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전사 마스크와 상기 화소 정의막이 서로 대향하도록 상기 소자 기판과 상기 마스터 기판을 배치하는 단계는,
    상기 제1 얼라인키와 상기 제2 얼라인키를 서로 얼라인시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유기물층은 복수의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전사 마스크를 제거하는 단계는,
    제2 기판 및 상기 제2 기판 상에 형성된 점착층을 포함하는 제거 기판을 제공하는 단계;
    상기 점착층(320)과 상기 전사 마스크(TM)이 서로 대향하도록 상기 제거 기판(300)과 상기 소자 기판(100)을 합착하는 단계; 및
    상기 전사 마스크가 부착된 상기 제거 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전사 마스크는 0.3 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조 방법.
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