WO2018186697A1 - 파인 메탈 마스크 제조방법 - Google Patents

파인 메탈 마스크 제조방법 Download PDF

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WO2018186697A1
WO2018186697A1 PCT/KR2018/004020 KR2018004020W WO2018186697A1 WO 2018186697 A1 WO2018186697 A1 WO 2018186697A1 KR 2018004020 W KR2018004020 W KR 2018004020W WO 2018186697 A1 WO2018186697 A1 WO 2018186697A1
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WO
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fine metal
manufacturing
metal mask
metal layer
mask
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PCT/KR2018/004020
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English (en)
French (fr)
Inventor
송문섭
김영선
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크레아퓨쳐 주식회사
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • 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
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a fine metal mask, and more particularly, to a method of manufacturing a fine metal mask in which material cost is reduced and productivity is improved.
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • characteristics such as emotional screen realization, high-speed response speed, self-luminous, thin manufacturing, low power, and wide viewing angle
  • flexible substrate OLED Organic Light Emitting Diodes
  • flexible substrates can be used, and thus, the display field and the lighting field are attracting much attention.
  • the OLED device uses an organic material as a light emitting layer, and deposits a plurality of organic material layers between the lower electrode and the upper electrode, and when voltage is applied between the lower electrode and the upper electrode, electrons and holes are injected from the cathode and the anode to recombine in the organic material layer. Use the principle of generating light.
  • Fine Metal Mask FMM
  • These shadow masks have a great influence on the quality and overall yield of OLED devices, so the importance of shadow masks is increasing.
  • the fine metal mask is used by rolling an INVAR alloy with little thermal deformation in an organic multilayer film deposition process.
  • Such a fine metal mask is mainly applied to manufacturing a small OLED display device, but the glass for manufacturing a large display has a problem in alignment with the fine metal mask because the center portion falls down when the size increases.
  • the thickness of the fine metal mask should be relatively thin, but in the conventional rolling process, it is technically limited to become thinner than a predetermined thickness.
  • the production of fine metal masks using the electroplating process has been in progress, but due to various difficulties in the manufacturing process due to the thinning of the fine metal masks, the situation has not been commercialized.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a fine metal mask is reduced material costs and improved productivity.
  • the manufacturing substrate may have a curved surface
  • the fine metal mask may have a curved surface
  • the manufacturing substrate is cylindrical in shape, and the fine metal mask may have flexibility.
  • the fine metal mask manufacturing method of the present invention may further include a patterning step of patterning a metal layer.
  • the patterning step includes any one of a first method performed by forming a pattern on the metal layer after the plating step and a second method performed by forming a pattern on the metal layer by plating the metal layer according to the pattern shape formed on the manufacturing substrate in the plating step. It can be carried out according to the method.
  • the fine metal mask manufacturing method of the present invention may further include a separation step of separating the metal layer from the manufacturing substrate with the fine metal mask frame attached after the plating step.
  • the metal layer may include the same metal as the fine metal mask frame, and the metal layer may include iron (Fe) and nickel (Ni).
  • the manufacturing surface may include an adhesive layer for attaching to the metal layer in an area where the fine metal mask frame is exposed, and a release layer for separating from the metal layer in an area where the fine metal mask frame is not exposed.
  • the metal layer may have a thickness of 1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the manufacturing substrate may have a cavity in which the manufacturing surface is drawn in to a depth corresponding to the metal layer.
  • the outer surface of the fine metal mask frame may be positioned on the same line as the outer surface of the cavity.
  • the mask unit for the deposition process of the organic light emitting device And a frame portion for supporting the mask portion, wherein the mask portion is provided with a fine metal mask for manufacturing an organic electroluminescence irradiation, characterized in that formed on the frame portion through a plating process.
  • the fine metal mask frame and the fine metal mask are integrated to produce a material, thereby reducing material costs and improving productivity.
  • 1 to 3 are views provided to explain a method of manufacturing a fine metal mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing substrate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing substrate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a manufacturing substrate according to another embodiment of the present invention.
  • 7A to 7E are views provided to explain a method of manufacturing a fine metal mask according to another embodiment of the present invention.
  • 8A to 8C are views provided to explain a method of manufacturing a fine metal mask according to another embodiment of the present invention.
  • Fine metal mask manufacturing method comprises the steps of preparing a manufacturing substrate comprising a fine metal mask frame; And a plating step of plating a metal layer for the fine metal mask on the manufacturing surface to which at least a part of the fine metal mask frame is exposed to the outside.
  • the fine metal mask manufactured according to the method of manufacturing a fine metal mask according to the present invention comprises: a mask unit for a deposition process of an organic light emitting device; And a frame portion for supporting the mask portion, wherein the mask portion is formed on the frame portion through a plating process.
  • the organic light emitting layer formed by depositing an organic multilayer film on a transparent insulating substrate is formed as follows. That is, an organic light emitting layer is formed by selectively supplying a predetermined metal pixel through an opening of a fine metal mask from a supply unit including an organic light emitting material emitting a predetermined color. At this time, the principle in which the organic light emitting layer is formed is evaporation (evaporation), and the deposition is performed on the exposed substrate by supplying the organic light emitting material in a vaporized state.
  • the organic electroluminescent device to be formed is to be provided with an organic light emitting layer that emits R, G, and B colors, respectively, a separate supply unit for each color is provided to form an organic light emitting layer for each color. This is going on.
  • the fine metal mask has a structure in which slots of a predetermined pattern for forming a plurality of organic films or electrodes are formed on a thin plate for manufacturing an OLED device.
  • a method by the etching method and the method by the electroforming method In order to manufacture such a mask, there exists a method by the etching method and the method by the electroforming method.
  • a resist layer having a slot pattern is formed on a thin plate by a photoresist method, or a film having a slot pattern is attached to the thin plate and then the thin plate is etched.
  • the method of manufacturing a mask by etching has a problem in that the width tolerance and the slot edge tolerance cannot be exactly matched as the mask becomes larger and the pattern of the slot becomes smaller.
  • the size of the slot cannot be uniformed when the thin plate is over etched or under etched.
  • the electroforming method is a method in which the problem caused by the etching method is solved, and by depositing the metal on the mold by electrolysis of the metal salt solution by an operation such as electroplating to the required thickness by electrolysis. After peeling off from the model, it becomes an electro-casting product having a reversed shape from that of the model, which is a method of manufacturing a mask using this principle.
  • a metal layer is formed by an electroforming method, that is, an electroplating method, for producing a fine metal mask.
  • a manufacturing substrate including a fine metal mask frame is prepared.
  • the frame part 111 is provided integrally with the manufacturing substrate 110.
  • the mask part must be mounted on the frame in order to perform a post process such as an organic material deposition process.
  • a post process such as an organic material deposition process.
  • the pattern of the mask may be deformed. That is, when the thin mask portion is mounted on the frame, it is tensioned as a whole to match the shape of the frame and is welded and bonded to the joint portion, so that deformation inevitably occurs in the pattern formed on the mask portion during tension.
  • the frame part 111 when the frame part 111 is positioned in the manufacturing substrate 110 as in the present invention, when the metal layer 120 is formed through the plating process, the frame part 111 is bonded to the frame part 111 in the plating process, and thus, separate tension and Process such as welding is unnecessary. In other words, it is possible to prevent the deformation of the mask portion for mounting the frame, it is possible to perform accurate post-process.
  • the metal layer 120 and the frame 111 may be manufactured at the same time through the electroplating process.
  • the plating pretreatment may be performed to secure an adhesive force with the metal layer 120.
  • the metal used for the plating method various metals such as Cu and Ni can be used.
  • the metal used for the metal layer is preferably very low in thermal expansion in order to be durable in high temperature deformation in the organic material deposition process, which is a later step.
  • the metal layer 120 may include the same metal as that of the frame part 111. When different metals are used, thermal expansion coefficients may be different, which may cause defects such as pattern deformation and frame separation in a later process. .
  • the metal layer 120 may include iron (Fe) and nickel (Ni).
  • the so-called Invar alloy including iron (Fe) and nickel (Ni) has a very low thermal expansion rate depending on the ratio of iron and nickel. Indicates.
  • the metal layer may have a thickness of 1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the metal layer 120 is patterned to form a pattern portion 121 to obtain a mask portion (FIG. 3).
  • the patterning step is performed by forming a pattern on the metal layer 120 after the plating step, and the metal layer 120 is plated according to the pattern shape formed on the manufacturing substrate 110 in the plating step to form a pattern on the metal layer. It may be performed according to any one of the second method to be performed. Patterning can be a wet or dry processing method, for example, it can be performed by a laser processing method.
  • the patterned metal layer may be separated from the manufacturing substrate 110 together with the frame portion 111 and separated from the manufacturing substrate 110 in a fine metal mask state to which the frame is attached.
  • the manufacturing surface is separated from the metal layer in an area where the frame part 111 is exposed, and an adhesive layer 131 for attaching to the metal layer, and an area where the fine metal mask frame is not exposed. It may include a release layer 132 for.
  • the adhesive layer 131 is preferably formed.
  • a metal layer electroplating may be performed after nickel strike plating on the surface of the frame part 111.
  • the nickel strike process is performed, a fine nickel plated layer is formed to secure adhesion between the frame part 111 and the metal layer 120.
  • the metal layer formed in the region where the frame portion 111 is not exposed is preferably easily separated from the manufacturing substrate 110. Therefore, the release layer 132 may be formed in an area where the frame part 111 is not exposed.
  • the release layer 132 may be provided by forming a metal oxide layer on the surface of the manufacturing substrate 120.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing substrate according to another embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the manufacturing substrate according to another embodiment of the present invention.
  • the manufacturing substrate 120 according to the present exemplary embodiment may have a cavity 113 into which a manufacturing surface is introduced into a depth corresponding to the metal layer.
  • the outer surface of the fine metal mask frame may be positioned on the same line as the outer surface of the cavity 113. That is, the cavity 113 may be formed on the manufacturing substrate 110 to form a fine metal mask having a desired width.
  • FIG. 6 illustrates a manufacturing substrate having a frame portion 111 between the conductive manufacturing substrate 114 and the non-conductive manufacturing substrate 115 to form a cavity in the manufacturing substrate, and a conductive plate 116 disposed below. 110 is shown.
  • the cavity may be formed using the conductive manufacturing substrate 114 and the non-conductive manufacturing substrate 115 having different heights. have.
  • the manufacturing substrate is provided with a conductive plate 116, such as a stainless steel material connected to the cathode of the rectifier, the frame portion 111 may be connected to the conductive plate 116 mechanically (such as screw bolt fastening).
  • the conductive manufacturing substrate 114 of the central portion is preferably preferably made of a stainless steel material having no problem of energization, but may be formed of a material capable of energizing only a surface in order to reduce its own weight.
  • the non-conductive manufacturing substrate 115 mounted on the outer portion of the frame 111 may use a non-conductive material such as acrylic.
  • the frame 111 and the conductive manufacturing substrate 114 are preferably finished with a conductive tape, but a connection method thereof may be variously modified.
  • the conductive tape is to be energized as a whole to form an integral plating layer, and the entire connecting portion is sealed to prevent the plating liquid from penetrating into the inside.
  • the manufacturing substrate 110 may have a cylindrical shape, and the fine metal mask may have flexibility.
  • the manufacturing substrate 110 has a cylindrical shape.
  • the frame part 111 is formed on the cylindrical manufacturing substrate 110 (FIG. 7B) and when the surface of the manufacturing substrate 110 is plated, a metal layer 120 having a shape surrounding the cylindrical manufacturing substrate 110 is formed ( 7c).
  • a fine metal mask integrated with the frame part 111 may be obtained (FIG. 7D).
  • a flexible fine metal mask may be obtained.
  • FIG. 7E can be obtained. Therefore, the present invention can be used to manufacture OLED devices used in flexible displays implemented in any shape.
  • the manufacturing substrate 110 may have a curved surface, and thus the fine metal mask manufactured according to the present invention may have a curved surface.
  • the manufacturing substrate 110 has one surface formed with a curved surface, and a position where a frame is to be formed is inserted into the manufacturing surface. As shown in FIG. 8B, the position where the frame is to be formed is filled to form the frame part 111. In FIG. 8C, the metal layer 120 is formed to cover the frame part 111 to obtain a fine metal mask in which the frame part 111 and the metal layer 120 are integrated. In the fine metal mask according to the present exemplary embodiment, the curved surface of the manufacturing substrate 110 is transferred to have a curved surface with the same curvature. Therefore, when the OLED device is manufactured on a curved substrate such as a curved display, accurate organic material deposition is possible.

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Abstract

재료비가 절감되고 생산성이 향상된 파인 메탈 마스크 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법은 파인 메탈 마스크 프레임을 포함하는 제조기판을 준비하는 단계; 및 파인 메탈 마스크 프레임의 적어도 일부가 외부로 노출된 제조면에 파인 메탈 마스크를 위한 금속층을 도금하는 도금단계;를 포함한다.

Description

파인 메탈 마스크 제조방법
본 발명은 파인 메탈 마스크 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 재료비가 절감되고 생산성이 향상된 파인 메탈 마스크 제조방법에 관한 것이다.
OLED(Organic Light Emitting Diodes) 소자는 감성화면구현, 고속응답속도, 자체발광, 박형제작, 저전력, 넓은 시야각 등의 특성을 지닐 뿐만 아니라 플렉시블(Flexible)한 기판OLED(Organic Light Emitting Diodes) 소자는 감성화면구현, 고속응답속도, 자체발광, 박형제작, 저전력, 넓은 시야각 등의 특성을 지닐 뿐만 아니라 플렉시블(Flexible)한 기판을 사용할 수 있으므로 디스플레이 분야 및 조명 분야에서 크게 각광 받고 있다.
OLED 소자는 유기물을 발광층으로 사용하며, 하부 전극과 상부 전극 사이에 여러 층의 유기물층을 성막하고, 하부 전극과 상부 전극 사이에 전압을 인가하면 전자와 정공이 음극과 양극으로부터 주입되어 유기물층에서 재결합하여 빛을 발생시키는 원리를 이용한다.
OLED 소자의 제조를 위해 투명 절연성 기판 상에 유기물 다층막을 증착할 때, 상기 기판의 소자 형성 영역 상에만 유기물 다층막을 증착하고, 기판의 나머지 영역 상에 다층막을 증착하지 않도록 하기 위해, 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM) 즉, 새도우 마스크(Shadow mask)를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 새도우 마스크는 OLED 소자의 품위와 전체 수율에 상당히 큰 영향을 미치므로 새도우 마스크의 중요성이 더욱 높아지고 있다.
파인 메탈 마스크는 유기물 다층막 증착공정 등에서 열 변형이 거의 없는 인바(INVAR) 합금을 압연하여 사용하고 있다. 이러한 파인 메탈 마스크는 주로 소형 OLED 디스플레이 장치 제작에 적용되고 있는데, 대형 디스플레이 제작용 글라스는 크기가 커지면 중앙부가 밑으로 쳐지기 때문에 파인 메탈 마스크와의 정렬에 문제가 있어 적용되지 못하고 있다.
또한, 해상도가 점차 높아짐에 따라 파인 메탈 마스크의 두께도 상대적으로 얇아져야 하지만 종래의 압연공정으로는 소정 두께 이상 얇아지는 것은 기술적으로 한계가 있다. 최근 전주도금 공정을 이용한 파인 메탈 마스크 제작이 진행되고 있으나, 파인 메탈 마스크 두께가 얇아짐에 따른 제작 공정상의 여러가지 어려움으로 인하여 상용화 되고 있지 못한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 재료비가 절감되고 생산성이 향상된 파인 메탈 마스크 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법은 파인 메탈 마스크 프레임을 포함하는 제조기판을 준비하는 단계; 및 파인 메탈 마스크 프레임의 적어도 일부가 외부로 노출된 제조면에 파인 메탈 마스크를 위한 금속층을 도금하는 도금단계;를 포함한다.
제조기판은 곡면을 갖고, 파인 메탈 마스크는 곡면을 가질 수 있다.
제조기판은 원통형상이고, 파인 메탈 마스크는 유연성을 가질 수 있다.
본 발명의 파인 메탈 마스크 제조방법은 금속층을 패턴화하는 패턴화단계;를 더 포함할 수 있다. 패턴화단계는 도금단계 후에 금속층에 패턴을 형성하여 수행되는 제1방법 및 도금단계에서 제조기판 상에 형성된 패턴형상에 따라 금속층이 도금되어 금속층에 패턴이 형성되어 수행되는 제2방법 중 어느 하나의 방법에 따라 수행될 수 있다.
본 발명의 파인 메탈 마스크 제조방법은 도금단계 후에, 금속층을 파인 메탈 마스크 프레임이 부착된 상태로 제조기판으로부터 분리하는 분리단계;를 더 포함할 수 있다.
금속층은 파인 메탈 마스크 프레임과 동일한 금속을 포함할 수 있고, 금속층은 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.
제조면은, 파인 메탈 마스크 프레임이 노출된 영역에는 금속층과의 부착을 위한 접착층, 및 파인 메탈 마스크 프레임이 노출되지 않은 영역에는 금속층과의 분리를 위한 이형층을 포함할 수 있다.
금속층은 두께가 1㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
제조기판은 금속층에 대응하는 깊이로 제조면이 내부로 인입된 캐비티를 가질 수 있다. 이때, 파인 메탈 마스크 프레임의 외측면은 캐비티의 외측면과 동일선상에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유기전계발광소자의 증착공정을 위한 마스크부; 및 마스크부를 지지하기 위한 프레임부;를 포함하되, 마스크부는 프레임부 상에 도금공정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광조사 제작용 파인 메탈 마스크가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법에 따르면, 파인 메탈 마스크 프레임와 파인 메탈 마스크를 일체화시켜 제작함에 따라 불량을 억제하여 재료비가 절감되고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 종래의 파인 메탈 마스크가 적용될 수 없는 커브드 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용 파인 메탈 마스크 제조가 가능하여 보다 고해상도 대면적 디스플레이에 적용이 가능한 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다. 본 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법은 파인 메탈 마스크 프레임을 포함하는 제조기판을 준비하는 단계; 및 파인 메탈 마스크 프레임의 적어도 일부가 외부로 노출된 제조면에 파인 메탈 마스크를 위한 금속층을 도금하는 도금단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법에 따라 제조된 파인 메탈 마스크는 유기전계발광소자의 증착공정을 위한 마스크부; 및 마스크부를 지지하기 위한 프레임부;를 포함하되, 마스크부는 프레임부 상에 도금공정을 통해 형성되어 있다.
OLED 소자의 제조를 위해 투명 절연성 기판 상에 유기물 다층막을 증착하여 제조하는 유기 발광층의 형성은 다음과 같이 이루어진다. 즉, 소정 색상을 발광하는 유기 발광 물질을 포함하는 공급부로부터 소정의 서브 픽셀 영역에 파인 메탈 마스크의 개구부를 통해 선택적으로 공급하여 유기 발광층을 형성한다. 이 때, 유기 발광층이 형성되는 원리는 증발 증착(evaporation)인 것으로, 기화 상태로 유기 발광 물질을 공급하여 노출된 기판 상에 증착이 이루어지게 한다. 이 경우, 형성하고자 하는 유기 전계 발광 소자에 R, G, B 색상을 각각 발광하는 유기 발광층을 구비하고자 할 경우, 각각 해당 색상에 따른 별개의 공급부를 구비하여, 각 색상에 대해 유기 발광층의 형성 공정이 진행된다.
파인 메탈 마스크는 OLED소자 제조를 위하여 박판에 다수의 유기막 또는 전극들을 형성하기 위한 소정 패턴의 슬롯들이 형성된 구조를 가진다. 이러한 마스크를 제조하기 위해서는 에칭법에 의한 방법과 전기주형법에 의한 방법이 있다. 에칭에 의한 마스크 제조방법은 포토 레지스트법에 의해 슬롯의 패턴을 가지는 레지스트 층을 박판에 형성하거나 슬롯의 패턴을 가진 필름을 박판에 부착한 후 박판을 에칭(etching)하는 것이다. 그러나 에칭에 의한 마스크의 제조방법은 마스크가 대형화 되고 슬롯의 패턴이 미세화 됨에 따라 폭 공차 및 슬롯 가장자리의 공차를 정확하게 일치시킬 수 없는 문제점이 있다. 특히 박판을 에칭하여 마스크를 제작하는 경우 박판이 오버 에칭이나 언더 에칭되는 경우 슬롯의 규격을 균일하게 할 수 없었다.
한편, 전기주형법(electro forming)은 에칭법에 의한 문제점이 해결되는 방식으로, 전기도금과 같은 조작으로 금속염 용액의 전기 분해에 의해서 모형(母型) 위에 금속을 전해에 의해 필요한 두께로 증착시킨 후 모형에서 박리하게 되면 모형과 요철이 반대인 전기 주조품이 되는데 이러한 원리를 이용하여 마스크를 제조하는 방법이다. 본 실시예에서는 파인 메탈 마스크 제조를 위해 전기주형법, 즉 전주도금법에 의해 금속층을 형성한다.
본 발명에 다른 파인 메탈 마스크 제조방법에서는 먼저, 파인 메탈 마스크 프레임을 포함하는 제조기판을 준비한다. 프레임부(111)는 제조기판(110)에 일체형으로 구비되어 있다. 마스크부 제조 후에 유기물 증착공정과 같은 후공정을 수행하기 위하여 마스크부는 프레임에 장착되어야 한다. 이때, 마스크부를 프레임에 장착하기 위하여 인장하여 용접으로 접착하는 경우, 마스크부의 패턴이 변형될 수 있다. 즉, 박형의 마스크부를 프레임에 장착할 때는 전체적으로 인장하여 프레임의 형태와 일치시키고 접합부를 용접하여 접착하게 되므로 인장시에 마스크부에 형성된 패턴에 필연적으로 변형이 발생한다.
그러나, 본 발명에서와 같이 제조기판(110) 내에 프레임부(111)가 위치하는 경우, 도금공정을 통해 금속층(120)이 형성되면, 프레임부(111)와는 도금공정에서 접착되므로 별도의 인장 및 용접 등의 공정이 불필요하다. 즉, 프레임 장착을 위한 마스크부 변형을 방지할 수 있어 정확한 후공정수행이 가능하다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 전주도금 공정을 통하여 금속층(120)과 프레임부(111) 제작이 동시에 가능하다. 프레임부(111)의 경우, 도금 전처리를 진행하여 금속층(120)과의 부착력을 확보할 수 있다.
이후, 제조기판(110)에서 프레임부(111)의 적어도 일부가 외부로 노출된 제조면에 파인 메탈 마스크를 위한 금속층을 도금한다(도 2). 도금 방식에 이용되는 금속은 Cu, Ni 등의 여러 가지 금속이 이용 가능하다. 금속층에 사용되는 금속은 후공정인 유기물 증착공정에서의 고온 변형에 내구성을 갖기 위하여 열팽창률이 매우 적은 것이 바람직하다. 금속층(120)은 프레임부(111)와 동일한 금속을 포함할 수 있는데, 서로 다른 금속을 사용하는 경우 열팽창률이 상이할 수 있어 후공정에서의 패턴 변형, 프레임 분리 등 불량의 원인이 될 수 있다. 금속층(120)은 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함할 수 있는데, 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함하는 소위 인바(Invar)합금은 철과 니켈의 비율에 따라 매우 낮은 열팽창률을 나타낸다. 금속층은 두께가 1㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
전주도금을 위한 제조기판(110)으로는 이형에 유리한 스테인레스스틸을 사용할 수 있다.
금속층(120)은 패턴화되어 패턴부(121)가 형성되어 마스크부를 얻는다(도 3). 패턴화단계는 도금단계 후에 금속층(120)에 패턴을 형성하여 수행되는 제1방법 및 도금단계에서 제조기판(110) 상에 형성된 패턴형상에 따라 금속층(120)이 도금되어 금속층에 패턴이 형성되어 수행되는 제2방법 중 어느 하나의 방법에 따라 수행될 수 있다. 패터닝은 습식 및 건식 가공 방식이 가능하고, 예를 들면, 레이저 가공 방식으로 수행될 수 있다.
패턴화된 금속층은 프레임부(111)와 함께 제조기판(110)으로부터 분리되어 프레임이 부착된 파인 메탈 마스크 상태로 제조기판(110)으로부터 분리될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이다. 본 실시예의 제조기판(110)에서 제조면은, 프레임부(111)가 노출된 영역에는 금속층과의 부착을 위한 접착층(131), 및 파인 메탈 마스크 프레임이 노출되지 않은 영역에는 금속층과의 분리를 위한 이형층(132)을 포함할 수 있다.
프레임부(111)는 마스크가 될 금속층과 접착력을 보유하여야 하므로 접착층(131)이 형성된 것이 바람직하다. 예를 들어, 프레임부(111)가 인바 합금인 경우 프레임부(111) 표면에 니켈스트라이크 도금처리 후 금속층 전주도금을 수행할 수 있다. 니켈스트라이크 처리를 진행할 경우, 미세하게 니켈도금층이 형성되어 프레임부(111) 및 금속층(120) 사이의 밀착력 확보가 가능하다.
프레임부(111)가 노출되지 않은 영역에 형성되는 금속층은 제조기판(110)과 분리가 용이한 것이 바람직하다. 따라서, 프레임부(111)가 노출되지 않은 영역에는 이형층(132)이 형성될 수 있다. 이형층(132)은 제조기판(120)표면에 금속산화물층을 형성하여 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 제조기판의 단면도이다. 본 실시예에 따른 제조기판(120)은 금속층에 대응하는 깊이로 제조면이 내부로 인입된 캐비티(113)를 가질 수 있다. 이때, 파인 메탈 마스크 프레임의 외측면은 캐비티(113)의 외측면과 동일선상에 위치할 수 있다. 즉, 제조기판(110)에 캐비티(113)를 형성하여, 원하는 너비의 파인 메탈 마스크를 형성할 수 있다.
도 6은 제조기판에 캐비티를 형성하기 위하여 전도성 제조기판(114) 및 비전도성 제조기판(115) 사이에 프레임부(111)를 두고, 하부에 통전판(116)을 구비한 형태의 제조기판(110)을 도시하고 있다. 도 6의 제조기판의 경우, 제조기판의 일부를 제거하는 등 캐비티를 별도로 형성하는 것이 아니라 높이가 서로다른 전도성 제조기판(114) 및 비전도성 제조기판(115)을 이용하여 캐비티 형태를 구비할 수 있다.
제조기판에는 정류기의 음극과 연결되는 스테인레스스틸 재질과 같은 통전판(116)이 구비되며, 프레임부(111)는 통전판(116)과 기구적(나사볼트 체결 등과 같은)으로 연결될 수 있다. 중앙부의 전도성 제조기판(114)은 기본적으로는 통전에 문제가 없는 스테인레스스틸 재질을 사용하는 것이 바람직하나, 자체 무게 등을 줄이기 위하여는 표면만 통전이 가능한 재질로 형성할 수 있다.
프레임부(111) 외곽부에 장착되는 비전도성 제조기판(115)는 아크릴과 같은 비전도성 재질을 사용할 수 있다. 그리고, 프레임부(111)와 전도성 제조기판(114)은 전도성 테이프로 마감처리를 하는 것이 바람직하나, 이에 대한 연결방법은 다양하게 변형될 수 있다. 전도성 테이프는 일체형의 도금층을 형성하기 위하여 전체적으로 통전이 되도록 하는 것이며, 전체 연결부위가 실링처리가 됨으로써, 도금액이 내부로 침투하지 못하도록 한다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다. 본 실시예에 따르면, 제조기판(110)은 원통형상이고, 파인 메탈 마스크는 유연성을 가질 수 있다. 도 7a에서 제조기판(110)은 원통형상이다. 프레임부(111)는 원통형의 제조기판(110) 상에 형성되어 있고(도 7b) 제조기판(110) 표면이 도금되면 원통형의 제조기판(110)을 둘러싼 형태의 금속층(120)이 형성된다(도 7c).
금속층(120)으로부터 제조기판(110)을 제거하면, 프레임부(111)와 일체형의 파인 메탈 마스크를 얻을 수 있는데(도 7d), 금속층(120)의 두께가 얇은 경우, 유연한 형태의 파인 메탈 마스크(도 7e)를 얻을 수 있다. 따라서, 어떠한 형상으로도 구현되는 유연 디스플레이에 사용되는 OLED소자 제조에 사용가능하다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 파인 메탈 마스크 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다. 본 실시예에서 제조기판(110)은 곡면을 갖고, 이에 따라 제조된 파인 메탈 마스크도 곡면을 가질 수 있다.
도 8a에서와 같이 제조기판(110)은 일면이 곡면으로 구현되고, 제조면에는 프레임이 형성될 위치가 내부로 인입되어 있다. 도 8b에서와 같이 프레임이 형성될 위치가 채워져 프레임부(111)가 형성된다. 도 8c에서는 프레임부(111)를 덮도록 금속층(120)이 형성되어 프레임부(111)와 금속층(120)이 일체형인 파인 메탈 마스크를 얻을 수 있다. 본 실시예에 따른 파인 메탈 마스크는 제조기판(110)의 곡면이 전사되어 동일한 곡률의 곡면을 갖는다. 따라서, 커브드 디스플레이와 같은 곡면기판에 OLED소자를 제조하는 경우 정확한 유기물 증착이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 파인 메탈 마스크 프레임을 포함하는 제조기판을 준비하는 단계; 및
    상기 파인 메탈 마스크 프레임의 적어도 일부가 외부로 노출된 제조면에 파인 메탈 마스크를 위한 금속층을 도금하는 도금단계;를 포함하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조기판은 원통형상이고,
    상기 파인 메탈 마스크는 유연성을 갖는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조기판은 곡면을 갖고,
    상기 파인 메탈 마스크는 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층을 패턴화하는 패턴화단계;를 더 포함하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 패턴화단계는
    상기 도금단계 후에 상기 금속층에 패턴을 형성하여 수행되는 제1방법 및
    상기 도금단계에서 상기 제조기판 상에 형성된 패턴형상에 따라 상기 금속층이 도금되어 금속층에 패턴이 형성되어 수행되는 제2방법 중 어느 하나의 방법에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금단계 후에,
    상기 금속층을 상기 파인 메탈 마스크 프레임이 부착된 상태로 상기 제조기판으로부터 분리하는 분리단계;를 더 포함하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 상기 파인 메탈 마스크 프레임과 동일한 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조면은,
    상기 파인 메탈 마스크 프레임이 노출된 영역에는 상기 금속층과의 부착을 위한 접착층, 및
    상기 파인 메탈 마스크 프레임이 노출되지 않은 영역에는 상기 금속층과의 분리를 위한 이형층을 포함하는 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 두께가 1㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 파인 메탈 마스크 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조기판은 상기 금속층에 대응하는 깊이로 제조면이 내부로 인입된 캐비티를 갖는 것을 특징으로 파인 메탈 마스크 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파인 메탈 마스크 프레임의 외측면은 상기 캐비티의 외측면과 동일선상에 위치하는 것을 특징으로 파인 메탈 마스크 제조방법.
  13. 유기전계발광소자의 증착공정을 위한 마스크부; 및
    상기 마스크부를 지지하기 위한 프레임부;를 포함하되,
    상기 마스크부는 상기 프레임부 상에 도금공정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광조사 제작용 파인 메탈 마스크.
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