KR20230079696A - 미세 금속 마스크 - Google Patents

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KR20230079696A
KR20230079696A KR1020210166736A KR20210166736A KR20230079696A KR 20230079696 A KR20230079696 A KR 20230079696A KR 1020210166736 A KR1020210166736 A KR 1020210166736A KR 20210166736 A KR20210166736 A KR 20210166736A KR 20230079696 A KR20230079696 A KR 20230079696A
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정재훈
권오은
성동영
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에이피에스리서치 주식회사
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    • H10K71/166—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using selective deposition, e.g. using a mask
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 미세 마스크는 금속 기재에 형성된 복수의 개구부를 포함하고, 금속 기재는 금속 기재의 하면에 형성된 제1 홈부 및 제1 홈부와 단차를 형성하도록 제1 홈부보다 작은 면적을 가지고 제1 홈부 내부에 배치된 복수의 제2 홈부를 포함하고, 복수의 개구부는 제2 홈부에 형성된다.

Description

미세 금속 마스크{FINE METAL MASK}
본 명세서는 미세 금속 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고해상도의 유기 발광 표시 장치 제조 과정에서 유기층을 증착하기 위해 사용되고, 레이저 패터닝 공정을 통해 형성된 미세 금속 마스크 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시 장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이와 같은 표시 장치의 구체적인 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기 발광 표시 장치는 자발광소자로서 다른 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광 효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있으므로 널리 주목받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 전자와 정공이 결합하여 광을 발광하는 유기층을 포함한다. 일반적으로, 유기층은 정공 주입층(Hole Injection Layer; HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 발광층(Emission Layer; EML), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL)를 포함한다.
유기 발광 표시 장치의 유기층은 설계에 따라, 패턴 발광층(patterned emission layer) 구조를 가질 수 있다. 패턴 발광층 구조의 유기 발광 표시 장치는 서로 다른 색을 발광하는 발광층이 각각의 화소 별로 분리된 구조를 갖는다. 예를 들어, 적색의 광을 발광하기 위한 적색 유기 발광층, 녹색의 광을 발광하기 위한 녹색 유기 발광층, 및 청색의 광을 발광하기 위한 청색 유기 발광층이 각각, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 및 청색 서브 화소에 분리되어 구성될 수 있다. 각각의 유기 발광층을 비롯한 유기층들은 서브 화소 별로 개구된 마스크, 예를 들어, 미세 금속 마스크(fine metal mask, 이하 FMM)을 이용하여 각각의 발광 영역에 패턴 증착될 수 있다.
각각의 서브 화소 별로 개구부가 형성된 미세 금속 마스크의 제조 방법으로, 종래에는 습식 식각(wet etching) 및 전기 도금(electroplating) 공정이 널리 이용되어 왔다.
최근 들어 유기 발광 표시 장치의 면적이 커지고 해상도가 높아짐에 따라, 종래의 공정으로 미세 금속 마스크를 제작하는 경우 미세 금속 마스크의 크기 및 미세 금속 마스크에 형성된 개구부의 정밀도에 대한 한계가 발생하였다.
습식 식각 공정은 노광 및 현상 공정에 의해 패턴을 형성한 후, 습식 식각에 의하여 금속 시트에 패턴을 전사함으로써 제조하는 방식이다. 그러나, 습식 식각 공정은 식각의 등방성(isotropy)에 의해 식각 과정에서의 패턴 폭의 정밀한 제어가 곤란한 문제점이 있어 고해상도의 패턴을 얻기 어려운 한계가 있다.
구체적으로, 이러한 습식 식각 공정으로는 각각의 개구부마다 개별적인 형상 제어가 불가능하므로, 800 PPI(Pixel Per Inch) 이상의 고해상도 표시 패널을 만들기 위하여 섀도우(Shadow) 발생을 방지할 수 있는 개구부의 테이퍼(taper) 각도를 확보하기 위해 미세 금속 마스크 내의 개구부 간의 간격(pitch)이 조밀해질 수밖에 없고, 가공이 중첩되어 20 ㎛ 이하로 미세 금속 마스크 시트의 두께가 얇아질 수 있으며, 미세 금속 마스크 시트의 강성(rigidity)이 저하되는 문제가 있다. 이로 인해 미세 금속 마스크가 잘 우겨져 미세 금속 마스크를 다루는 데(또는 미세 금속 마스크의 핸들링)에 매우 취약하고 용접이 매우 곤란하여, 고해상도 패널을 만들기 위한 미세 금속 마스크의 제작에 어려움이 있었다.
전기 도금 공정은 기판 상에 배치된 시드 패턴에 전류를 인가함으로써, 시드 패턴 상에 도금층을 형성한다. 그러나, 전기 도금 공정에 의해 형성된 미세 금속 마스크는 두께가 얇고 표면 조도가 작아 기판과의 정전기로 인해, 기판으로부터 마스크가 쉽게 박리되지 않으며, 박리 과정에서 마스크에 파손이 발생하는 문제점이 있다. 이에 따라, 대면적 및 고해상도 패널을 만들기 위한 금속 마스크의 제작에 어려움이 있었다.
이에, 본 발명의 발명자들은 상술한 바와 같은 습식 에칭 공정 및 전기 도금 방식에서의 문제점을 인식하여, 레이저 공정을 이용한 새로운 구조의 미세 금속 마스크를 발명하였다.
이에, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 대면적 및 초고해상도를 구현할 수 있는 유기 발광 표시 소자용 미세 금속 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 1000ppi 이상의 고해상도를 구현할 수 있도록 개구부의 간격(pitch)이 조밀하고 표면이 고른 미세 패턴이 형성된 미세 금속 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 두께 감소에 따른 미세 금속 마스크의 강성 저하를 최소화함과 동시에 섀도우 발생을 억제할 수 있는 미세 금속 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크는 금속 기재 및 금속 기재에 형성된 복수의 개구부를 포함하고, 금속 기재는 금속 기재의 하면에 형성된 제1 홈부 및 제1 홈부와 단차를 형성하도록 제1 홈부보다 작은 면적을 가지고 제1 홈부 내부에 배치된 복수의 제2 홈부를 포함하고, 복수의 개구부는 제2 홈부에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 금속 마스크는, 복수의 셀 영역 전체의 외곽을 둘러싸는 제1 부분, 복수의 셀 영역 사이에 위치하는 제2 부분, 및 복수의 셀 영역 내에서 복수의 개구부를 정의하는 제3 부분을 포함하고, 제3 부분의 두께는 제2 부분의 두께보다 작고, 제2 부분의 두께는 제1 부분의 두께보다 작다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 단계적으로 두께를 감소시키는 홈부 구조 및 레이저 공정을 활용하여, 두께 감소에 따른 미세 금속 마스크의 강성 저하를 최소화함과 동시에 개구부의 미세 패턴을 구현할 수 있다.
본 발명은 1000ppi 이상의 초고해상도를 구현할 수 있는 미세 금속 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명은 증착원 및 개구부의 내측면 사이의 거리차에 의해 발생하는 섀도우(shadow) 문제를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 배면도이다.
도 3은 도 2의 A-A'에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1 내지 3에 도시된 미세 금속 마스크를 이용하여 표시 패널에 유기물을 증착하는 챔버를 도시한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크를 설명하기 위한 개략적인 도면들이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 배면도이다. 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 미세 금속 마스크의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크는 유기 발광 표시 장치 등의 제조 시 발광 물질을 포함한 기타 유기 물질의 증착 공정에 사용되는 마스크이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크(100)는 금속 기재(110) 및 금속 기재(110)에 형성된 복수의 개구부(120)를 포함한다.
금속 기재(110)는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 금속 기재(110)는 레이저로 가공될 수 있는 열팽창계수가 작은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 기재(110)는 인바(invar) 소재의 금속 박판일 수 있다. 인바는 철(Fe) 64% 및 니켈(Ni) 36%로 형성된 합금으로서, 열팽창계수가 매우 작은 합금이나, 이에 제한되지 않는다.
금속 기재(110)의 두께는 10㎛ 내지 50㎛ 또는 20㎛ 내지 40㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 금속 기재(110)의 두께가 10㎛ 미만인 경우 미세 금속 마스크(100)의 강성이 저하될 수 있으며, 금속 기재(110)의 두께가 50㎛ 초과인 경우 1000ppi 이상의 고해상도를 구현할 수 있도록 개구부(120)의 간격(pitch)을 조밀하게 형성하기에 어려움이 있을 수 있다.
금속 기재(110) 상에는 복수의 유기 발광 표시 장치에 대응하는 복수의 셀 영역(CELL)이 정의될 수 있다. 셀 영역(CELL)은 유기 발광 표시 장치의 복수의 서브 화소에 대응하는 복수의 개구부(120)를 포함하는 영역이다.
복수의 개구부(120)는 금속 기재(110)에 형성된다. 복수의 개구부(120)는 각각의 셀 영역(CELL)에서 규칙적으로 배열된다. 복수의 개구부(120)는 레이저 조사에 의해 형성될 수 있다. 복수의 개구부(120)에 관한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
금속 기재(110)는 복수의 셀 영역(CELL) 전체의 외곽을 둘러싸는 제1 부분(112), 각각 셀 영역(CELL)의 외곽을 둘러싸는 제2 부분(114) 및 복수의 셀 영역(CELL) 내에서 복수의 개구부(120)를 정의하는 제3 부분(116)을 포함한다.
금속 기재(110)의 제1 부분(112)은 복수의 셀 영역(CELL) 전체를 둘러싸도록 최외곽에 배치된 금속층으로 정의된다. 금속 기재(110)의 제1 부분(112)은 복수의 셀 영역(CELL) 뿐만 아니라 금속 기재(110)의 제2 부분(114) 및 제3 부분(116)을 둘러싸는 위치의 도전층이다. 금속 기재(110)의 제1 부분(112)은 제1 두께(T1)를 가진다. 제1 두께(T1)는 금속 기재(110)의 두께와 동일하다. 즉, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)는 10㎛ 내지 50㎛ 또는 20㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
금속 기재(110)의 제2 부분(114)은 각각 셀 영역(CELL)의 외곽을 둘러싸는 금속층으로 정의된다. 또한, 금속 기재(110)의 제2 부분(114)은 복수의 셀 영역(CELL)들 사이에 위치하는 금속층일 수 있다. 금속 기재(110)의 제2 부분(114)은 금속 기재(110) 내에서 복수의 셀 영역(CELL)을 구획한다. 이때, 복수의 셀 영역(CELL)은 금속 기재(110)의 제2 부분(114)으로 둘러싸이는 영역으로 정의될 수 있다.
제2 부분(114)은 후술할 바와 같이, 금속 기재(110)에 형성된 제1 홈부(130a)에 의해 형성된다. 제1 홈부(130a)에 의해 금속 기재(110)의 두께가 감소함에 따라, 금속 기재(110)의 제2 부분(114)은 제1 두께(T1) 보다 작은 제2 두께(T2)를 가진다. 예를 들어, 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)는 제1 두께(T1)의 20% 내지 80% 또는 30% 내지 60%일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)가 20㎛인 경우 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)는 6㎛ 내지 12㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
금속 기재(110)의 제3 부분(116)은 복수의 셀 영역(CELL) 내에서 그물 형상을 가지는 금속층으로 정의된다. 금속 기재(110)의 제3 부분(116)은 복수의 셀 영역(CELL) 내에서 유기 발광 표시 장치의 복수의 화소에 대응하는 복수의 개구부(120)를 정의한다. 금속 기재(110)의 제3 부분(116)은 복수의 셀 영역(CELL) 내에서 메쉬(mesh) 형상을 가질 수 있다.
제3 부분(116)은 후술할 바와 같이, 금속 기재(110)에 형성된 제2 홈부(130b)에 의해 형성된다. 제2 홈부(130b)에 의해 금속 기재(110)의 두께가 추가적으로 감소함에 따라, 금속 기재(110)의 제3 부분(116)은 제2 부분(114) 보다 얇은 두께를 가진다. 즉, 제3 부분(116)은 제2 두께(T2) 보다 작은 제3 두께(T3)를 가진다. 예를 들어, 제3 부분(116)의 제3 두께(T3)는 제2 두께(T2)의 20% 내지 80% 또는 30% 내지 60%일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)가 20㎛이고, 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)가 10㎛인 경우, 제3 부분(116)의 제3 두께(T3)는 3㎛ 내지 6㎛일 수 있으며, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)가 20㎛이고, 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)가 16㎛인 경우, 제3 부분(116)의 제3 두께(T3)는 4㎛ 내지 12㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 금속 기재(110)는 하면에 형성된 제1 홈부(130a) 및 제2 홈부(130b)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 제1 홈부(130a)는 금속 기재(110)의 하면으로부터 일정 높이만큼 리세스된 영역으로, 금속 기재(110)의 두께가 1차적으로 감소된 영역으로 정의된다. 제1 홈부(130a)는 복수의 셀 영역(CELL)을 모두 포함하도록 형성된다.
제1 홈부(130a)는 추후 레이저 공정을 통하여 조밀한 간격을 가지는 개구부(120)를 형성할 수 있도록 금속 기재(110)의 두께를 1차적으로 감소시킨다. 즉, 제1 홈부(130a)는 금속 기재(110)의 두께 조절 기능을 수행한다. 제1 홈부(130a)의 형성을 통하여, 금속 기재(110)의 전체 두께를 줄이지 않고 고해상도를 구현할 수 있는 조밀한 개구부(120)를 형성함과 동시에 미세 금속 마스크(100)의 강성을 일정 수준으로 유지할 수 있다.
제1 홈부(130a)는 제1 높이(d1)를 가질 수 있다. 즉, 제1 홈부(130a)는 복수의 셀 영역(CELL) 전체를 포함하는 영역에 대응하는 금속 기재(110)의 일부 영역이 제1 높이(d1)만큼 식각됨으로써 형성될 수 있다. 제1 홈부(130a)에 의해 금속 기재(110)의 제1 부분(112)이 정의된다. 제1 홈부(130a)에 의해 식각되지 않은 나머지 금속 기재(110)가 제1 부분(112)으로 정의될 수 있다. 즉, 도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 제1 홈부(130a)에 의해 제1 높이(d1)만큼 제1 단차가 형성되어 제1 두께(T1)를 가지는 금속 기재(110)의 제1 부분(112)이 정의될 수 있다. 또한, 제1 홈부(130a)에 의해 금속 기재(110)의 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)가 결정된다.
제1 홈부(130a)의 제1 높이(d1)는 금속 기재(110)의 전체 두께 즉, 금속 기재(110)의 제1 두께(T1) 및 제2 부분(114)의 제2 두께(T2)에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 홈부(130a)의 제1 높이(d1)는 금속 기재(110)의 제1 두께(T1)의 20% 내지 80% 또는 30% 내지 60%일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)가 20㎛인 경우 제1 홈부(130a)의 제1 높이는 6㎛ 내지 12㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 홈부(130a)는 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 홈부(130a)를 형성하기 위한 식각 공정은 금속을 식각하여 두께를 조절할 수 있는 일반적인 방법으로 자유롭게 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 홈부(130a)는 습식 식각 공정 또는 레이저 조사 공정을 통해 형성될 수 있다.
제2 홈부(130b)는 제1 홈부(130a) 내에서 일정 높이만큼 추가적으로 리세스된 영역으로, 금속 기재(110)의 두께가 2차적으로 감소된 영역으로 정의된다. 제2 홈부(130b)는 각각의 셀 영역(CELL)과 대응되도록 형성될 수 있다. 제2 홈부(130b)는 셀 영역(CELL)과 마찬가지로 각각의 유기 발광 표시 장치에 대응하는 영역일 수 있다.
제2 홈부(130b)는 제1 홈부(130a)의 일부와 중첩되도록 배치되며, 복수로 구성될 수 있다. 복수의 제2 홈부(130b)는 제1 홈부(130a) 내에서 규칙적으로 배열된다. 예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면 제2 홈부(130b)는 하나의 제1 홈부(130a) 내에서 5X3 배열로 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 홈부(130b)는 추후 레이저 공정을 통하여 조밀한 간격을 가지는 개구부(120)를 형성할 수 있도록 금속 기재(110)의 두께를 2차적으로 감소시킨다. 즉, 제2 홈부(130b)는 금속 기재(110)의 추가적인 두께 조절 기능을 수행한다. 제1 홈부(130a)를 통해 금속 기재(110)의 두께를 1차적으로 감소시킴에도 불구하고, 1000ppi 나아가 2000ppi의 초고해상도 표시 패널을 제조하기 위해서는 보다 조밀한 간격으로 개구부(120)를 형성하여야 한다. 따라서, 셀 영역(CELL)에 대응하도록 제2 홈부(130b)를 더 형성함으로써, 미세 금속 마스크(100)의 강성을 확보함과 동시에, 초고해상도를 구현할 수 있도록 레이저 공정을 통하여 정밀한 개구부(120)의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
제2 홈부(130b)는 제2 높이(d2)를 가질 수 있다. 즉, 제2 홈부(130b)는 제1 홈부(130a) 내에서 각각의 셀 영역(CELL) 영역에 대응하는 금속 기재(110)의 일부 영역이 제2 높이(d2)만큼 추가적으로 식각됨으로써 형성될 수 있다. 제2 홈부(130b)에 의해 금속 기재(110)의 제2 부분(114)이 정의된다. 제1 홈부(130a)에 의해 시각되었으나 제2 홈부(130b)에 의해 식각되지 않은 나머지 금속 기재(110)가 제2 부분(114)으로 정의될 수 있다. 도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 제2 홈부(130b)에 의해 제2 높이(d2)만큼 제2 단차가 형성되어 제2 두께(T2)를 가지는 금속 기재(110)의 제2 부분(114)이 정의될 수 있다. 또한, 제2 홈부(130b)에 의해 금속 기재(110)의 제3 부분(116)의 제3 두께(T3)가 결정된다.
제2 홈부(130b)의 제2 높이(d2)는 제1 홈부(130a)의 높이 및 개구부(120)의 높이에 따라 조절될 수 있다. 즉, 제1 홈부(130a)를 형성하여 1차적으로 금속 기재(110)의 두께를 감소시킨 다음, 미리 정해진 개구부(120)의 높이를 형성할 수 있도록 제2 홈부(130b)를 형성할 수 있다. 또한, 제2 홈부(130b)의 제2 높이(d2)는 제1 홈부(130a)의 제1 높이(d1) 보다 작고 개구부(120)의 높이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 홈부(130b)의 제2 높이(d2)는 제1 홈부(130a)의 제1 높이(d1)의 20% 내지 80%일 수 있다. 구체적으로, 제1 부분(112)의 제1 두께(T1)가 20㎛이고, 제1 홈부(130a)의 제1 높이(d1)는 10㎛인 경우, 높이 4㎛의 개구부를 형성하기 위하여, 제2 홈부(130b)의 제2 높이(d2)는 6㎛로 설정할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 홈부(130b)는 레이저 공정에 의해 형성될 수 있다. 제2 홈부(130b)는 최종 형성될 개구부(120)의 두께, 즉, 금속 기재(110)의 제3 부분(116)의 두께를 조절한다. 제3 부분(116)은 최종적으로 미세 개구 패턴이 형성되는 영역으로 매우 얇은 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 식각 정밀도가 높고 식각 공정을 통해 균일한 표면을 가질 수 있도록, 종래의 습식 에칭 공정 보다 레이저 공정을 통해 제2 홈부(130b)를 형성하는 것이 바람직하다.
복수의 개구부(120)는 제2 홈부(130b)에 대응하는 금속 기재(110)의 제3 부분(116)에 형성된다. 복수의 개구부(120)는 제2 홈부(130b) 내에서 규칙적으로 배열된다.
복수의 개구부(120)는 레이저 공정을 통해 형성된다. 레이저 공정을 통해 복수의 개구부(120)는 별도의 포토레지스트 패턴 공정 없이 수 마이크로(㎛) 크기의 미세 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 개구부(120)의 크기는 1㎛ 내지 12㎛ 또는 2㎛ 내지 8㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 고해상도를 구현하기 위하여, 복수의 개구부(120) 사이의 간격은 1㎛ 내지 12㎛ 또는 2㎛ 내지 8㎛일 수 있으나, 형성하고자 하는 서브 화소의 배열 구조에 따라 자유롭게 변경할 수 있다.
복수의 개구부(120)의 높이는 금속 기재(110)의 제3 부분(116)의 제3 두께(T3)와 실질적으로 동일하다. 즉, 복수의 개구부(120)의 높이는 제1 홈부(130a) 및 제2 홈부(130b)의 높이에 따라 자유롭게 조절될 수 있다. 예를 들어, 복수의 개구부(120)의 높이는 제1 부분(112)의 금속 기재(110)의 전체 두께가 20㎛일 때, 2㎛ 내지 12㎛ 또는 2㎛ 내지 6㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3을 참조하면, 각각의 개구부(120)는 테이퍼(taper) 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 제2 홈부(130b)에 의해 형성된 영역에 레이저를 조사하여 개구부(120)를 형성하는 경우, 레이저 빔이 금속 기재(110)를 관통하면서 개구부(120) 단면에 테이퍼 형상이 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 개구부(120) 각각은 금속 기재(110)의 하면, 즉 제2 홈부(130b)가 형성된 방향에 제공된 제1 오픈부(121) 및 금속 기재(110)의 상면, 즉, 제2 홈부(130b)가 형성된 방향의 반대 방향에 제공된 제2 오픈부(122)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 오픈부(121)는 개구부(120)를 형성하는 레이저 공정에 있어서 먼저 식각이 시작되는 영역이며, 제2 오픈부(122)는 레이저 빔이 금속 기재(110)를 관통하면서 형성되는 상면의 영역일 수 있다. 또한, 제1 오픈부(121)는 증착원으로부터 형성된 증착 물질이 개구부(120)로 진입하는 부분이고, 제2 오픈부(122)는 증착 물질이 개구부(120)로부터 토출되는 부분일 수 있다. 이때, 제1 오픈부(121)의 폭은 제2 오픈부(122)의 폭보다 크며, 이를 통해 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
개구부(120)가 테이프 형상을 가짐에 따라, 제1 오픈부(121)와 제2 오픈부(122) 사이 내측면에 테이퍼각이 정의된다. 이때, 개구부(120)의 양 내측면은 서로 대칭 형상을 가질 수 있고, 서로 비대칭 형상을 가질 수도 있다. 즉, 개구부(120)의 양 내측면에 형성된 테이퍼각(TA, TB)은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크에 형성된 개구부는 얇은 두께를 가지고 테이퍼 형상을 가진다. 종래의 습식 에칭 방식에 의해 형성된 개구부는 큰 두께와 단차 높이(step height)에 의해, 증착원 및 개구부의 내측면 사이의 거리차에 따른 섀도우(shadow)가 발생하여, 증착 물질이 고르게 증착되지 않는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크는 단계적으로 두께가 감소한 제1 홈부 및 제2 홈부를 형성하고, 제2 홈부에 높이가 낮고 테이퍼 형상을 가지는 개구부를 형성함으로써, 두께 감소에 따른 미세 금속 마스크의 강성 저하를 최소화함과 동시에 섀도우 발생을 억제할 수 있다. 이를 통해, 개구부의 미세 패턴을 구현할 수 있어 1000ppi 이상의 초고해상도를 구현할 수 있는 유기 발광 표시 장치에 미세 금속 마스크를 제공할 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 미세 금속 마스크를 이용하여 유기 발광 표시 패널에 유기물을 증착하는 챔버를 도시한 개략적인 단면도이다.
미세 금속 마스크(100)는 용접부(140)를 더 포함하고, 용접부(140)를 통해 미세 금속 마스크(100)를 프레임(180)에 부착될 수 있다. 프레임(180)은 프레임(180)은 금속 기재(110)를 지지할 수 있도록, 금속 기재(110)의 제1 부분(112)이 배치될 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프레임(180)은 기재 금속(10)의 제1 부분(112)을 따라 연장된 형상을 가지며, 금속 기재(110)의 제1 부분(112)의 일 부분과 접촉되도록 배치된다. 프레임(180)과 금속 기재(110)의 용접 공정은 금속 기재(110)의 제1 부분(112)에서 이루어질 수 있다. 용접 공정은 Nd-Yag(neodymium-yttrium aluminum garnet) 레이저를 포함한 다양한 종류의 파이버(fiber) 레이저에 의해 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(90) 내에 증착 유닛(80) 및 증착 유닛(80) 하부에 증착원(30)이 배치된다. 지지축(81)에 의해 지지되는 증착 유닛(80)은 지지대(85), 지지대(85) 상에 배치되는 미세 금속 마스크(100), 미세 금속 마스크 (100) 상에 배치되어 유기물이 증착되는 패널(84), 패널(84) 상에 배치되어 증착과정에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각 플레이트(83), 냉각 플레이트(83) 상에 배치되어 미세 금속 마스크(100)의 처짐을 저감시키는 마그넷 플레이트(82)를 포함한다. 도 4에서는 패널(84)과 미세 금속 마스크(100)가 서로 이격된 구조가 도시되어 있으나, 패널(84)과 미세 금속 마스크(100)가 서로 접촉하도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 미세 금속 마스크(100)는 패널(84)에 형성된 유기물로 이루어진 스페이서와 직접 접촉될 수 있다.
진공 챔버(90) 하부에 배치된 증착원(30) 내에 수용된 소스(31)는 가열되어 기화 또는 상화될 수 있다. 증착원(30)으로부터 기화 또는 승화된 소스(31)는 패널(84)의 하부에 배치된 미세 금속 마스크(100)에 형성된 복수의 개구부(120)를 통하여 패널(84) 상에 선택적으로 증착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 미세 금속 마스크는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크는 금속 기재 및 금속 기재에 형성된 복수의 개구부를 포함하고, 금속 기재는 금속 기재의 하면에 형성된 제1 홈부 및 제1 홈부와 단차를 형성하도록 제1 홈부보다 작은 면적을 가지고 제1 홈부 내부에 배치된 복수의 제2 홈부를 포함하고, 복수의 개구부는 제2 홈부에 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 홈부는 금속 기재의 하면으로부터 제1 높이만큼 리세스된 영역이고, 제2 홈부는 제1 홈부로부터 제2 높이만큼 추가적으로 더 리세스된 영역일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 높이는 제2 높이 보다 크고, 제2 높이는 개구부의 높이 보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 기재의 두께는 20㎛ 내지 40㎛이고, 제1 높이는 금속 기재의 두께의 30% 내지 60%이고, 제2 높이는 제1 높이의 20% 내지 80%일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부 각각의 높이는 1㎛ 내지 12㎛이고, 복수의 개구부 각각의 크기는 1㎛ 내지 12㎛이고, 복수의 개구부 사이의 간격은 1㎛ 내지 12㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부 각각은 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부 각각은 제2 홈부가 형성된 방향에 제공된 제1 오픈부 및 제2 홈부가 형성된 방향의 반대 방향에 제공된 제2 오픈부를 포함하고, 제1 오픈부의 폭이 제2 오픈부의 폭보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부는 제1 오픈부와 제2 오픈부를 연결하는 내측면의 테이퍼 각이 서로 대칭일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부는 제1 오픈부와 제2 오픈부를 연결하는 내측면의 테이퍼 각이 서로 비대칭일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 홈부 및 복수의 개구부는 레이저 조사 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 금속 마스크는, 복수의 셀 영역 전체의 외곽을 둘러싸는 제1 부분, 복수의 셀 영역 사이에 위치하는 제2 부분, 및 복수의 셀 영역 내에서 복수의 개구부를 정의하는 제3 부분을 포함하고, 제3 부분의 두께는 제2 부분의 두께보다 작고, 제2 부분의 두께는 제1 부분의 두께보다 작다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 부분의 두께는 20㎛ 내지 40㎛이고, 제2 부분의 두께는 제1 부분의 두께의 30% 내지 60%이고, 제3 부분의 두께는 제2 부분의 두께의 30% 내지 60%일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부 각각의 크기는 1㎛ 내지 12㎛이고, 복수의 개구부 사이의 간격은 1㎛ 내지 12㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 부분과 제2 부분 사이에 형성된 제1 단차 및 제2 부분과 제3 부분 사이에 형성된 제2 단차를 더 포함하고, 제2 단차 및 복수의 개구부는 레이저 조사 공정에 의해 형성될 수 있다.
더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 미세 금속 마스크
110: 금속 기재
112: 제1 부분
114: 제2 부분
116: 제3 부분
120: 개구부
130a: 제1 홈부
130b: 제2 홈부
140: 용접부

Claims (14)

  1. 금속 기재; 및
    상기 금속 기재에 형성된 복수의 개구부를 포함하고,
    상기 금속 기재는 상기 금속 기재의 하면에 형성된 제1 홈부 및 상기 제1 홈부와 단차를 형성하도록 상기 제1 홈부보다 작은 면적을 가지고 상기 제1 홈부 내부에 배치된 복수의 제2 홈부를 포함하고,
    상기 복수의 개구부는 상기 제2 홈부에 형성된 미세 금속 마스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 금속 기재의 하면으로부터 제1 높이만큼 리세스된 영역이고,
    상기 제2 홈부는 상기 제1 홈부로부터 제2 높이만큼 추가적으로 더 리세스된 영역인, 미세 금속 마스크.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 높이는 상기 제2 높이 보다 크고,
    상기 제2 높이는 상기 개구부의 높이 보다 큰, 미세 금속 마스크.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 금속 기재의 두께는 20㎛ 내지 40㎛이고,
    상기 제1 높이는 금속 기재의 두께의 30% 내지 60%이고,
    상기 제2 높이는 상기 제1 높이의 20% 내지 80%인, 미세 금속 마스크.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부 각각의 높이는 1㎛ 내지 12㎛이고, 상기 복수의 개구부 각각의 크기는 1㎛ 내지 12㎛이고, 상기 복수의 개구부 사이의 간격은 1㎛ 내지 12㎛인, 미세 금속 마스크.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부 각각은 테이퍼 형상을 가지는, 미세 금속 마스크.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부 각각은 상기 제2 홈부가 형성된 방향에 제공된 제1 오픈부 및 상기 제2 홈부가 형성된 방향의 반대 방향에 제공된 제2 오픈부를 포함하고,
    상기 제1 오픈부의 폭이 상기 제2 오픈부의 폭보다 큰, 미세 금속 마스크.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부는 상기 제1 오픈부와 상기 제2 오픈부를 연결하는 내측면의 테이퍼 각이 서로 대칭인, 미세 금속 마스크.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부는 상기 제1 오픈부와 상기 제2 오픈부를 연결하는 내측면의 테이퍼 각이 서로 비대칭인, 미세 금속 마스크.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 홈부 및 상기 복수의 개구부는 레이저 조사 공정에 의해 형성된, 미세 금속 마스크.
  11. 복수의 셀 영역 전체의 외곽을 둘러싸는 제1 부분;
    상기 복수의 셀 영역 사이에 위치하는 제2 부분; 및
    상기 복수의 셀 영역 내에서 복수의 개구부를 정의하는 제3 부분을 포함하고,
    상기 제3 부분의 두께는 상기 제2 부분의 두께보다 작고, 상기 제2 부분의 두께는 상기 제1 부분의 두께보다 작은, 미세 금속 마스크.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 부분의 두께는 20㎛ 내지 40㎛이고,
    상기 제2 부분의 두께는 상기 제1 부분의 두께의 30% 내지 60%이고,
    상기 제3 부분의 두께는 상기 제2 부분의 두께의 30% 내지 60%인, 미세 금속 마스크.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부 각각의 크기는 1㎛ 내지 12㎛이고, 상기 복수의 개구부 사이의 간격은 1㎛ 내지 12㎛인, 미세 금속 마스크.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 형성된 제1 단차 및 상기 제2 부분과 상기 제3 부분 사이에 형성된 제2 단차를 더 포함하고,
    상기 제2 단차 및 상기 복수의 개구부는 레이저 조사 공정에 의해 형성된, 미세 금속 마스크.
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