KR20210080961A - 쉐도우 마스크 및 이를 이용한 유기발광표시장치용 제조방법 - Google Patents

쉐도우 마스크 및 이를 이용한 유기발광표시장치용 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원발명은 고해상도 또는 초고해상도의 유기발광층 패턴을 증착 불량없이 균일하게 형성할 수 있는 유기발광표시장치용 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 쉐도우마스크의 유효부 내에 개구부가 이웃하는 픽셀 단위로 이격되어 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 동일한 색을 갖는 서브픽셀을 2회에 걸쳐 나눠 증착하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해 본원발명은 각 서브픽셀이 고해상도 또는 초고해상도를 위하여 각 서브픽셀 별 사이의 이격간격을 줄일 수 있으면서도, 쉐도잉 현상(shadowing effect)이 발생하는 것을 최소화할 수 있어, 고해상도 및 초고해상도의 유기발광층의 패턴 증착을 불량없이 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 유기발광층을 패턴으로 증착하기 위한 쉐도우마스크의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있다.

Description

쉐도우 마스크 및 이를 이용한 유기발광표시장치용 제조방법{Shadow mask and organic electro luminescent device manufacturing method using the same}
본원발명은 고해상도 또는 초고해상도의 유기발광층 패턴을 증착 불량없이 균일하게 형성할 수 있는 유기발광표시장치용 제조방법에 관한 것이다.
최근 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 있고, 또한 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 이에 부응하는 여러 가지 다양한 경량 및 박형의 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
다양한 평판표시장치 중에서 유기발광표시장치(Organic light emitting diodes : OLED)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
한편, 이러한 유기발광표시장치는 애노드 및 캐소드전극을 제외한 나머지 구성요소인 정공주입막, 정공수송막, 발광물질막, 전자수송막 및 전자주입막 등과 같은 유기발광층은 통상 진공열증착방법을 통해 형성하게 되는데, 진공열증착방법은 진공챔버 내부에서 유기물이 분말상태로 담겨져 있는 도가니(crucible)에 열을 가해, 유기물을 가열 승화시켜 증착하는 방법이다.
이때, 원하는 패턴을 갖는 유기발광층이 다수일 경우 다수의 개구부를 갖는 쉐도우마스크를 이용하는 열증착법이 알려져 있다.
다수의 개구부를 갖는 쉐도우마스크를 기판과 근접하여 위치시킨 후, 유기발광물질을 쉐도우마스크 통해 기판에 증착시킴으로써 소정의 패턴형태로 다수의 이격하는 패턴을 갖는 유기발광층을 형성하는 것이다.
여기서, 쉐도우마스크는 일반적으로 에칭방법에 의해 제작되며 유기발광물질을 이용한 증착공정 진행 시의 쉐도잉 현상(shadowing effect)을 최소화하기 위해 개구부의 측면은 테이퍼 형태를 갖도록 형성하고 있다. 따라서 이로 인해 쉐도우마스크에 있어 기판과 마주하는 면의 개구부 크기와 증착 방향의 개구부 크기가 다르게 형성되게 된다.
이러한 구조를 갖는 쉐도우마스크를 이용해서 유기발광표시장치를 제조하는 경우 최근 요구되어지고 있는 고해상도 또는 초고해상도를 구현하는 데에 많은 어려움이 있다.
즉, 쉐도우마스크는 쉐도잉 현상을 최소화하기 위한 개구부 형성을 위해 요구되는 최소면적과 개구부 간 거리가 제한이 있기 때문인데, 개구부가 너무 좁으면 원하는 형상 구현이 어려우며, 이웃한 개구부가 서로 붙어 버리는 현상이 발생하게 되며, 개구부 간 거리 즉, 차폐부의 폭이 너무 좁으면 전체 식각 비율이 커져서 쉐도우마스크 자체의 기계적인 강도 저하가 발생하게 된다.
따라서, 고해상도 또는 초고해상도의 패턴을 증착 불량없이 균일하게 형성할 수 있는 유기발광표시장치의 제조방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 고해상도 또는 초고해상도의 유기발광층 패턴을 증착 불량없이 균일하게 형성할 수 있는 유기발광표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시영역 상에 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배치된 복수의 행과 열에 따라 배열되며, 각각 제 1 서브픽셀 및 제 2 서브픽셀을 포함하는 복수의 픽셀이 정의된 기판을 준비하는 단계와, n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응되는 쉐도우마스크의 다수의 제 1 개구부를 통해 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 단계와, 상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 단계를 포함하는 유기발광표시장치용 제조방법을 제공한다.
여기서, n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 2 서브픽셀에 대응되는 쉐도우마스크의 다수의 제 1 개구부를 통해 제 2 유기발광층을 동시에 증착하는 단계와, 상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 2 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 2 유기발광층을 동시에 증착하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 서브픽셀은 서로 상이한 색을 갖는다.
상기 제 1 및 제 2 서브픽셀은 상기 제 1 방향을 따라 순차적으로 반복 위치하며, 상기 제 2 방향을 따라 동일한 색을 갖는 서브픽셀이 반복 위치하며, 상기 쉐도우마스크는 상기 표시영역에 대응하는 유효부를 포함하며, 상기 유효부는 상기 다수의 제 1 개구부와, 상기 다수의 제 1 개구부 사이의 차폐부를 포함한다.
이때, 상기 유효부 가장자리를 따라서는 립(rip)이 구성되며, 상기 유효부와 상기 립(rip) 사이로는 비유효부가 정의되며, 상기 비유효부에는 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 간격으로 이격되어 위치하며, 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 크기를 갖는 보조개구부가 구비되며, 상기 제 1 서브픽셀에는 상기 제 1 개구부와 상기 보조개구부를 통해 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착한다.
이때, n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 상기 제 1 개구부를 통해 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착한 후, 상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 동시에, 상기 n-1번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n-1의 홀수번째 픽셀에 상기 제 1 유기발광층을 증착하며, 상기 기판 상에는 유기발광다이오드의 제 1 전극이 상기 제 1 및 제 2 서브픽셀 별로 위치한다.
또한, 본 발명은 유기발광표시장치용 제조방법에 있어서, 상기 복수의 픽셀에 각각 위치하는 상기 제 1 및 제 2 서브픽셀 중 동일한 색을 구현하는 서브픽셀은 상기 쉐도우마스크의 이동에 의해 홀수번째와 짝수번째로 나눠 증착되는 유기발광표시장치용 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 쉐도우 마스크로서, 표시영역에 대응하여 위치하며, 다수의 제 1 개구부와, 상기 다수의 제 1 개구부 사이의 차폐부를 포함하는 유효부와. 상기 표시영역의 가장자리를 따라 정의되는 비표시영역에 대응하여 상기 유효부의 가장자리를 따라 위치하며, 다수의 보조개구부를 포함하는 비유효부를 포함하는 쉐도우 마스크를 제공한다.
이때, 상기 다수의 제1 개구부는 기판 상에 구비된 n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 짝수번째 픽셀과 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 홀수번째 픽셀의 제 1 서브픽셀에 대응하여 위치하며, 상기 보조개구부는 n-1번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n-1번째 짝수번째 픽셀에 대응하여 위치하며, 상기 다수의 보조개구부는 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 간격으로 이격되어 위치하며, 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 크기를 갖는다.
그리고, 상기 유효부 가장자리를 따라서는 립(rip)이 위치한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 쉐도우마스크의 유효부 내에 개구부가 이웃하는 픽셀 단위로 이격되어 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 동일한 색을 갖는 서브픽셀을 2회에 걸쳐 나눠 증착하게 되면, 각 서브픽셀이 고해상도 또는 초고해상도를 위하여 각 서브픽셀 별 사이의 이격간격을 줄일 수 있으면서도, 쉐도잉 현상(shadowing effect)이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
따라서, 고해상도 및 초고해상도의 유기발광층의 패턴 증착을 불량없이 균일하게 형성할 수 있는 효과를 가지며, 또한, 유기발광층을 패턴으로 증착하기 위한 쉐도우마스크의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 일부에 대한 평면도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 유기발광층을 형성하기 위한 마스크유닛을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 A영역을 확대 도시한 평면도.
도 4a ~ 4b는 도 3a의 마스크유닛을 통해 기판 상에 정의된 서브픽셀에 유기발광층을 형성하는 모습을 공정순서에 따라 개략적으로 도시한 개략도.
도 5는 도 3a의 B 영역을 확대 도시한 평면도.
도 6a ~ 6b는 도 3a의 마스크유닛을 통해 기판 상에 정의된 서브픽셀에 유기발광층을 형성하는 모습을 공정순서에 따라 개략적으로 도시한 개략도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
설명에 앞서, 유기발광표시장치(이하, OLED라 함)(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명은 하부 발광방식 OLED(100)를 일예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)의 기판(101) 상에는 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광다이오드(E)가 형성된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, OLED(100)의 기판(101) 상에는 화상이 구현되는 표시영역(AA)과, 표시영역(AA)의 가장자리를 따라 비표시영역(미도시)이 정의될 수 있는데, 표시영역(AA) 내에는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)에 의해 포획되는 영역이라 정의되는 다수의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 구비되고 있다.
그리고 데이터배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 구비되고 있다.
이러한 다수의 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 형성되고 있고, 실질적으로 화상을 표시하는 발광영역(EA)에는 유기발광다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(111)이 형성되어 있다. 여기서, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 각각 반도체층(미도시)과, 게이트전극(미도시), 소스전극(미도시) 및 드레이전극(미도시), 그리고 게이트절연막(112)을 포함한다.
제 1 전극(111)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(미도시)과 연결되며, 제 1 전극(111)은 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 형성되는데, 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이의 비발광영역에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
이와 같은 경우에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 전극(111) 상부로는 적, 녹, 청색을 발광하는 유기발광층(113a, 113b, 113c)이 형성되어 있고, 유기발광층(113a, 113b, 113c) 상부에는 전면에 제 2 전극(115)이 형성되어 있다.
제 2 전극(115)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 제 1 전극(111)에 비해 일함수 값이 낮은 도전성 물질로 이루어진다.
여기서, 제 2 전극(115)은 일함수 값이 제 1 전극(111)에 비해 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질을 포함한다.
그리고 유기발광층(113a, 113b, 113c)은 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transporting layer), 발광물질막(emitting material layer), 전자수송막(electron transporting layer) 및 전자주입막(electron injection layer)으로 이루어진다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 다른 색상을 발광하는 유기발광층(113a, 113b, 113c)이 형성된다. 즉, 적색 서브픽셀(R-SP)에는 적색광을 발광하는 유기발광층(113a)이 적색 서브픽셀(R-SP)의 발광영역(EA)의 전면으로 위치하게 되며, 녹색 서브픽셀(G-SP)에는 녹색광을 발광하는 유기발광층(113b)이 녹색 서브픽셀(G-SP)의 발광영역(EA)의 전면으로 위치하게 된다.
그리고, 청색 서브픽셀(B-SP)에는 청색광을 발광하는 유기발광층(113c)이 청색 서브픽셀(B-SP)의 발광영역(EA)의 전면으로 위치하게 된다.
이때, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(SP)은 하나의 단위 픽셀(pixel : P)을 이루게 된다.
이에, OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(113a, 113b, 113c)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 하부 발광방식(bottom emission type)으로, 유기발광층(113a, 113b, 113c)으로부터 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 발광되는 각각의 적색광, 녹색광, 청색광은 제 1 전극(111)을 투과하여 외부로 나가게 된다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)을 위치시킨 후, 보호필름(102)과 기판(101)을 합착함으로써, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이때, 도시하지는 않았지만 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(미도시)에는 패드부(미도시)가 위치할 수 있는데, 패드부(미도시)에는 FPCB(flexible printed circuit board) 등과 같은 회로필름(미도시)을 통해 연결된 인쇄회로기판(미도시)이 연결될 수 있으며, 인쇄회로기판(미도시) 상에는 구동 박막트랜지스터(DTr)에 구동 신호를 제공하는 데이터 구동부와 게이트 구동부가 실장될 수 있다.
이와 달리 COF(chip-on-film), TCP(tape-carrier-package) 등과 같은 방식으로 회로필름(미도시) 상에 배치되어 패드부(미도시)에 연결될 수 있다.
전술한 구성을 갖는 OLED(100)에 있어서, 본 발명의 특징적인 구성을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 배치 구조에 대해 아래 도 2를 참고하여 좀더 자세히 설명하도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 일부에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 풀컬러를 표현하기 위하여 기판(101) 상의 표시영역(도 1의 AA) 내에 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 배열이 동일한 폭을 갖는 스트라이프(strip) 형태로 이루어지고 있다.
즉, 세개의 스트라이프 형태의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 각각 하나의 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)을 이뤄 배열되게 되는데, 적, 녹, 청색의 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)이 각각 위치하는 각각의 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 제 1 방향을 따라 순차적으로 반복 배열되며, 각 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9) 별로 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 각각 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 정렬된다.
여기서, 각 스트라이프(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9) 별로 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 배열되는 제 2 방향은 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 순차적으로 반복 배열되는 제 1 방향에 수직하게 설명 및 도시하였으나, 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 상이한 방향으로 정의될 수 있다.
즉, 제 1 및 제 2 방향은 서로 수직할 수도 있으며, 또는 여러 배열 방식에 따라 다양하게 구성될 수도 있다.
이때, 가로방향인 제 1 방향으로 이웃한 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 하나의 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)를 이루게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 유기발광다이오드(도 1의 E)의 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 증착하는 과정에서, 동일한 색을 갖는 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 2회에 걸쳐 나눠 증착하게 된다.
일예로, 각각이 3개의 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 포함하는 3행3열의 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)에서 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-1, 113a-2)을 증착하는 과정을 살펴보도록 하겠다.
먼저 홀수번째의 제 1, 3, 5, 7, 9 픽셀(P1, P3, P5, P7, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-1)을 동시에 증착한 뒤, 이후 짝수번째의 제 2, 4, 6, 8 픽셀(P2, P4, P6, P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-2)를 증착하는 것이다.
이와 같은 방법을 통해 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 2회에 걸쳐 나눠 증착하게 되면, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 1의 100)는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 고해상도 또는 초고해상도를 위하여 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별 사이의 이격간격을 줄여 서로 다른 색를 발하는 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c) 사이의 데드존(dead zone)을 줄이면서도, 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 경계가 모호해지는 쉐도잉 현상(shadowing effect)이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
따라서, 고해상도 및 초고해상도의 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 패턴 증착을 불량없이 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 패턴으로 증착하기 위한 쉐도우마스크(220, 도 3a 참조)의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 유기발광층을 형성하기 위한 마스크유닛을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 A영역을 확대 도시한 평면도이다.
그리고 도 4a ~ 4b는 도 3a의 마스크유닛을 통해 기판 상에 정의된 서브픽셀에 유기발광층을 형성하는 모습을 공정순서에 따라 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 마스크유닛(200)은 크게 사각형 형태의 마스크프레임(210)과, 일정한 두께를 갖는 평판 형태로 마스크프레임(210)에 안착되는 복수개의 쉐도우마스크(220)로 구성된다.
마스크프레임(210)은 중앙에 대략 직사각형 형태의 개구영역(G)을 가지는 사각의 테 형상으로, 일정두께를 갖는 제 1 내지 제 4 가장자리(211, 213, 215, 217)를 포함한다.
이러한 마스크프레임(210)의 개구영역(G) 내에는 다수개로 분할된 쉐도우마스크(220)가 위치하는데, 각각의 쉐도우마스크(220)는 마스크프레임(210)의 제 1 및 제 2 가장자리(211, 213)의 길이방향과 나란하도록 배치되어, 각각의 쉐도우마스크(220)는 마스크프레임(210)의 제 3 및 제 4 가장자리(215, 217)에 양측 가장자리가 고정된다.
이때, 마스크프레임(210)에 고정되는 각각의 쉐도우마스크(220)는 충분한 평탄도를 유지하기 위하여, 인장력을 가하여 고정하는 것이 바람직하다.
이러한 각각의 쉐도우마스크(220)는 충분한 강성을 지니면서도 열에 따른 팽창율이 낮으며, 자성을 지니는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 니켈(Ni)이나, 니켈-코발트 합금(Ni-Co alloy)와 같은 니켈합금(Ni alloy)으로 이루어질 수 있다.
그리고 각각의 쉐도우마스크(220)는 길이방향을 따라 OLED(도 2의 100)의 표시영역(도 1의 AA)에 대응되는 일정한 크기를 갖는 다수개의 유효부(221)가 구성되며, 다수개의 유효부(221) 사이로 립(rip)(223)이 구성된다.
여기서, 스마트폰과 같은 소형표시장치의 경우, 쉐도우마스크(220)에 포함된 복수의 증착 영역 중 어느 하나의 유효부(221)는 하나의 표시장치를 형성하기 위한 것일 수 있다. 이에 따라, 하나의 쉐도우마스크(220)는 복수의 유효부(221)를 포함할 수 있어, 여러 개의 표시장치를 동시에 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 쉐도우마스크(220)는 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 다르게, 텔레비전과 같은 대형 표시 장치의 경우, 하나의 쉐도우마스크(220)에 포함된 여러 개의 유효부(221)가 하나의 표시장치를 형성하기 위한 일부일 수 있다. 이때, 복수의 유효부(221)는 쉐도우마스크(220) 자체의 하중에 의한 변형을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 각각의 유효부(221)는 소정의 간격으로 이격하여 가열 승화되는 유기물(미도시)이 통과할 수 있도록 각각이 기판(101) 상에 정의된 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응되는 일정한 크기를 갖는 다수의 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)와 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e) 사이의 차폐부(227)를 포함한다.
이러한 다수의 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e) 각각은 중첩되는 마스크프레임(210)의 개구영역(G)을 통과하여 입사되는 증착 물질을 통과시킨다.
여기서, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 쉐도우마스크(220)에 있어서 가장 큰 특징적인 것은 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)의 배열로, 도 3b에 도시한 바와 같이 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)는 기판(101) 상에 정의된 이웃하는 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 지그재그 형태로 형성되는 것이다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 유효부(221) 내의 A영역을 가로방향인 제 1 방향으로 제 1 내지 제 3 열(1row, 2row, 3row)로 나뉘어 정의하며, 세로방향인 제 2 방향으로는 제 1 내지 제 9 행(1column, 2column, 3column, 4column, 5column, 6column, 7column, 8column, 9column)로 나뉘어 정의하면, 제 1 개구부(225a)는 제 1 행(1column)의 제 1 열(1row)에 위치하며, 제 2 개구부(225b)는 제 1 개구부(225a)로부터 제 2 열(2row)을 이격하여 제 1 행(1column)의 제 3 열(3row)에 위치한다.
따라서, 제 1 개구부(225a)와 제 2 개구부(225b)는 제 2 열(2row)에 대응하여 기판(101) 상에 정의된 제 4 픽셀(P4)을 이격하여 위치하게 된다.
그리고, 제 3 개구부(225c)는 제 4 행(4column)의 제 2 열(2row)에 위치하며, 제 4 개구부(225d)는 제 7 행(7column)의 제 1 열(1row)에 위치하며, 제 5 개구부(225e)는 제 8 행(8column)의 제 3 열(3row)에 위치한다.
따라서, 제 1 내지 제 5 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)는 모두 기판(101) 상에 정의된 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 위치하게 되는 것이다.
이러한 마스크유닛(200)을 통해 기판(101) 상에 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 형성하는 모습을 살펴보면, 먼저 도 4a 에 도시한 바와 같이 기판(101) 상에 정의된 제 1, 3, 5, 7, 9 픽셀(P1, P3, P5, P7, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응하여, 쉐도우마스크(220)의 유효부(221) 내에 위치하는 제 1 내지 제 5 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 대응되도록 위치시킨 후, 제 1, 3, 5, 7, 9 픽셀(P1, P3, P5, P7, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-1)을 동시에 증착한다.
이후 도 4b에 도시한 바와 같이 쉐도우마스크(220)를 일정간격 이격시켜 쉐도우마스크(220)의 유효부(221) 내의 제 3 개구부(225c)가 제 4 픽셀(P4)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되며, 제 4 및 제 5 개구부(225d, 225e)는 제 2, 6 픽셀(P2, P6)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되며, 제 6 개구부(225f)는 제 8 픽셀(P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되도록 위치시킨 후, 제 2, 4, 6, 8 픽셀(P2, P4, P6, P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-2)을 동시에 증착하여, 기판(101) 상에 정의된 모든 적색 서브픽셀(R-SP)의 유기발광층(113a-1, 113a-2) 형성공정을 완료한다.
또한 도시하지는 않았지만, 녹색 및 청색 서브픽셀(G-SP, B-SP) 또한 위와 동일한 방법을 통해 녹색 및 청색 서브픽셀(G-SP, B-SP)에 각각 녹색광의 유기발광층(113b)과 청색광의 유기발광층(113c)을 형성한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)는 적색, 녹색, 청색의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 동일한 폭을 갖도록 형성됨에 따라, 적색광의 유기발광층(113a-1, 113a-2)과 녹색 및 청색광의 유기발광층(113b, 113c)을 동일한 쉐도우마스크(220)를 사용하여 형성할 수 있다.
이와 같은 방법을 통해 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 2회에 걸쳐 나눠 증착하게 되면, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 고해상도 또는 초고해상도를 위하여 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별 사이의 이격간격을 줄여 서로 다른 색을 발하는 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c) 사이의 데드존(dead zone)을 줄이면서도, 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 경계가 모호해지는 쉐도잉 현상(shadowing effect)이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
따라서, 고해상도 및 초고해상도의 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 패턴 증착을 불량없이 균일하게 형성할 수 있으며, 또한, 단위 면적당 더욱 많은 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)을 구현할 수 있으므로, 보다 고해상도 또한 구현할 수 있다.
또한, 쉐도우마스크(220)의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 쉐도우마스크(220)의 각 유효부(221)는 그 면적이 수 ㎠ 내지 수백 ㎠ 크기를 가지며, 립(rip)(223)의 폭은 수 mm 정도의 폭을 갖도록 구성된다. 그리고, 각 유효부(221) 내부로 위치하는 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f) 및 차폐부(227)는 그 폭 또한 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛ 정도가 되도록 구성된다.
이러한, 쉐도우마스크(220)는 금속판으로 이루어져, 진공열증착방법을 통해 적색광의 유기발광층(113a-1, 113a-2)을 증착하는 과정에서 열에 의해 쉐도우마스크(220)의 팽창이 발생하게 되며, 이로 인하여, 쉐도우마스크(220)의 처짐 현상 또는 쉐도우마스크(220)의 변형을 초래하게 되고, 이는 결국 적색광의 유기발광층(113a-1, 113a-2)이 인접한 다른 녹색광 및 청색광의 유기발광층(113b, 113c)과 경계가 모호해지도록 형성되는 쉐도잉현상(shadowing dffect)을 발생시키게 된다.
이에, 쉐도우마스크(220)는 쉐도잉 현상을 최소화하기 위한 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f) 형성을 위해 요구되는 최소면적과 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f) 간 거리가 제한이 있기 때문인데, 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f)가 너무 좁으면 원하는 형상 구현이 어려우며, 이웃한 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f)가 서로 붙어 버리는 현상이 발생하게 되며, 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f) 간 거리 즉, 차폐부(227)의 폭이 너무 좁으면 전체 식각 비율이 커져서 쉐도우마스크(220) 자체의 기계적인 강도 저하가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예와 같이 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f)가 기판(101) 상에 정의된 이웃하는 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 지그재그 형태로 형성되도록 함으로써, 차폐부(227)의 폭을 넓혀 쉐도우마스크(220)의 강도를 향상시키면서도 고해상도 또는 초고해상도를 구현하는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 증착 불량없이 균일하게 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 형성할 수 있는 것이다.
따라서, 쉐도우마스크(220)의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있는 것이다. 이는 또한 공정의 수율 또한 향상시키게 된다.
도 5는 도 3a의 B 영역을 확대 도시한 평면도이며, 도 6a ~ 6b는 도 3a의 마스크유닛을 통해 기판 상에 정의된 서브픽셀에 유기발광층을 형성하는 모습을 공정순서에 따라 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 쉐도우마스크(도 3a의 220)의 유효부(221)와 립(223) 사이로, 유효부(221)의 가장자리를 따라서는 비유효부(222)가 더욱 구비될 수 있는데, 표시영역(도 1의 AA)에 대응되는 유효부(221)의 가장자리를 따라 구비되는 비유효부(222)는 OLED(도 1의 100)의 비표시영역(미도시)에 대응되어 정의된다.
유효부(221)는 소정의 간격으로 이격하여 가열 승화되는 유기물(미도시)이 통과할 수 있도록 각각이 기판(101) 상에 정의된 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응되는 일정한 크기를 갖는 다수의 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)를 포함하며, 비유효부(222)는 유효부(221)에 위치하는 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)와 소정의 간격으로 이격하며 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)와 동일한 크기를 갖는 보조개구부(224)를 포함한다.
개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)와 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e) 사이, 그리고 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)와 보조개구부(224) 사이로는 차폐부(227)가 위치한다.
비유효부(222)에 위치하는 보조개구부(224)는 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 2회에 걸쳐 나눠 증착하는 과정에서, 최외각에 위치하는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 중 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 대응되지 않는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응되게 된다.
따라서, 쉐도우마스크(도 3a의 220)에 구비된 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 위치하더라도, 쉐도우마스크(도 3a의 220)의 별도의 추가 이동 없이도 쉐도우마스크(도 3a의 220)의 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)에 대응되지 않았던 최외각을 따라 배열되어 있던 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에도 비유효부(222)에 구비된 보조개구부(224)를 통해 유기물(미도시)이 증착되도록 할 수 있어, 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 도 6a에 도시한 바와 같이 기판(101) 상에 정의된 제 1, 3, 5, 7, 9 픽셀(P1, P3, P5, P7, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응하여, 쉐도우마스크(220)의 유효부(221) 내에 위치하는 제 1 내지 제 5 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 대응되도록 위치시킨 후, 제 1, 3, 5, 7, 9 픽셀(P1, P3, P5, P7, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-1)을 동시에 증착한다.
이후 도 6b에 도시한 바와 같이 쉐도우마스크(도 3b의 220)를 일정간격 이격시켜 쉐도우마스크(도 3b 의 220)의 유효부(221) 내의 제 1 및 제 2 개구부(225a, 225b)가 제 2, 8 픽셀(P2, P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되며, 제 3 개구부(225c)는 제 6 픽셀(P6)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되도록 위치시켜 제 2, 6, 8 픽셀(P2, P6, P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-2)을 동시에 증착한다.
여기서, 쉐도우마스크(도 3a의 220)에 구비된 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 위치함에 따라, 쉐도우마스크(도 3a의 220)를 일정간격 이격시키게 되면 제 4 픽셀(P4)의 적색 서브픽셀(R-SP)에는 유효부(221) 내에 위치하는 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 대응되어 위치하지 않게 될 수 있는데, 이때 비유효부(222) 내에 위치하는 보조개구부(224)가 제 4 픽셀(P4)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 대응되어 위치하게 되는 것이다.
따라서, 제 2, 6, 8 픽셀(P2, P6, P8)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 각각 적색광의 유기발광층(113a-2)을 증착하는 과정에서, 제 4 픽셀(P4)의 적색 서브픽셀(R-SP)에도 적색광의 유기발광층(113a-2)을 동시에 증착할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 제 1 내지 제 9 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)의 적색 서브픽셀(R-SP)에 모두 적색광의 유기발광층(113a-2)을 형성할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 쉐도우마스크(도 3a의 220)의 유효부(221) 내에 개구부(225a, 225b, 225c, 225d, 225e)가 이웃하는 픽셀(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 단위로 이격되어 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 동일한 색을 갖는 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 2회에 걸쳐 나눠 증착하게 되면, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 고해상도 또는 초고해상도를 위하여 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 별 사이의 이격간격을 줄여 서로 다른 색를 발하는 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c) 사이의 데드존(dead zone)을 줄이면서도, 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 경계가 모호해지는 쉐도잉 현상(shadowing effect)이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
따라서, 고해상도 및 초고해상도의 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)의 패턴 증착을 불량없이 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 유기발광층(113a-1, 113a-2, 113b, 113c)을 패턴으로 증착하기 위한 쉐도우마스크(도 3a의 220)의 기계적인 강도 저하 없이도 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 기판
113a-1, 113a-2 : 적색광의 유기발광층
221 : 유효부
225a, 225b, 225c, 225d, 225e, 225f : 제 1 내지 제 6 개구부
227 : 차폐부

Claims (14)

  1. 표시영역 상에 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배치된 복수의 행과 열에 따라 배열되며, 각각 제 1 서브픽셀 및 제 2 서브픽셀을 포함하는 복수의 픽셀이 정의된 기판을 준비하는 단계와;
    n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응되는 쉐도우마스크의 다수의 제 1 개구부를 통해 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 단계와;
    상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 단계
    를 포함하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 2 서브픽셀에 대응되는 쉐도우마스크의 다수의 제 1 개구부를 통해 제 2 유기발광층을 동시에 증착하는 단계와;
    상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 2 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 2 유기발광층을 동시에 증착하는 단계를 포함하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 서브픽셀은 서로 상이한 색을 갖는 유기발광표시장치용 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 서브픽셀은 상기 제 1 방향을 따라 순차적으로 반복 위치하며, 상기 제 2 방향을 따라 동일한 색을 갖는 서브픽셀이 반복 위치하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉐도우마스크는 상기 표시영역에 대응하는 유효부를 포함하며, 상기 유효부는 상기 다수의 제 1 개구부와, 상기 다수의 제 1 개구부 사이의 차폐부를 포함하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유효부 가장자리를 따라서는 립(rip)이 구성되며,
    상기 유효부와 상기 립(rip) 사이로는 비유효부가 정의되며,
    상기 비유효부에는 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 간격으로 이격되어 위치하며, 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 크기를 갖는 보조개구부가 구비되는 유기발광표시장치용 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 서브픽셀에는 상기 제 1 개구부와 상기 보조개구부를 통해 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 짝수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 상기 제 1 개구부를 통해 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착한 후,
    상기 쉐도우마스크를 이동시켜, 상기 다수의 제 1 개구부를 통해 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 행의 홀수번째 픽셀의 상기 제 1 서브픽셀에 대응하여, 상기 제 1 유기발광층을 동시에 증착하는 동시에,
    상기 n-1번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n-1의 홀수번째 픽셀에 상기 제 1 유기발광층을 증착하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에는 유기발광다이오드의 제 1 전극이 상기 제 1 및 제 2 서브픽셀 별로 위치하는 유기발광표시장치용 제조방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항을 포함하는 유기발광표시장치용 제조방법에 있어서,
    상기 복수의 픽셀에 각각 위치하는 상기 제 1 및 제 2 서브픽셀 중 동일한 색을 구현하는 서브픽셀은 상기 쉐도우마스크의 이동에 의해 홀수번째와 짝수번째로 나눠 증착되는 유기발광표시장치용 제조방법.
  11. 쉐도우 마스크로서,
    표시영역에 대응하여 위치하며, 다수의 제 1 개구부와, 상기 다수의 제 1 개구부 사이의 차폐부를 포함하는 유효부와;
    상기 표시영역의 가장자리를 따라 정의되는 비표시영역에 대응하여 상기 유효부의 가장자리를 따라 위치하며, 다수의 보조개구부를 포함하는 비유효부
    를 포함하는 쉐도우 마스크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 개구부는 기판 상에 구비된 n번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n+1번째 짝수번째 픽셀과 n번째 행의 짝수번째 픽셀 및 n+1번째 홀수번째 픽셀의 제 1 서브픽셀에 대응하여 위치하며,
    상기 보조개구부는 n-1번째 행의 홀수번째 픽셀 및 n-1번째 짝수번째 픽셀에 대응하여 위치하는 쉐도우 마스크.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 보조개구부는 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 간격으로 이격되어 위치하며, 상기 다수의 제 1 개구부와 동일한 크기를 갖는 쉐도우 마스크.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 유효부 가장자리를 따라서는 립(rip)이 위치하는 쉐도우 마스크.
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