WO2023244092A2 - 대전체를 이용한 고해상도 oled 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법 - Google Patents

대전체를 이용한 고해상도 oled 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법 Download PDF

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WO2023244092A2
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a fine metal mask (FMM) for manufacturing high-resolution OLED panels. More specifically, in the etching process, two etching processes are performed, and in the second etching process, the existing etching time (usually During a smaller etching time (3 to 5 minutes) (5 to 10 minutes), electrostatic induction is generated using a (-) charged body at the bottom of the Invar metal, at the bottom of the etching equipment, causing (-) charges to be deposited on the top of the Invar metal.
  • FMM fine metal mask
  • the present invention relates to a method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using a (-) charged body, which manufactures a high-resolution OLED panel by manufacturing FMM by increasing the number of pixels (holes) per unit area.
  • the FMM Feine Metal Mask
  • the FMM manufacturing process consists of a two-step process that performs two wet etching processes. .
  • Figure 1 is a schematic diagram of manufacturing a FMM (Fine Metal Mask) product used in the process of depositing organic light-emitting materials or electrode materials when manufacturing an OLED panel.
  • FMM Fe Metal Mask
  • FMM Fluorescent Metal Mask
  • R Red
  • G Green
  • B Blue
  • PR photo resist
  • FMM materials for OLED panel manufacturing use Invar metal, an alloy of nickel and iron.
  • Figure 2 is a diagram showing two wet etching processes as a FMM (Fine Metal Mask) manufacturing process used in OLED panel manufacturing.
  • FMM Fe Metal Mask
  • the FMM currently used by OLED panel manufacturers when manufacturing high-resolution panels is manufactured by DNP and Toppan in Japan.
  • the FMM manufacturing process consists of a two-step process that performs two wet etching processes.
  • Figure 3 shows the first wet etching (one-step process) with resists (Photo Resist) on the top and bottom of the metal layer (invar metal), which is an FMM material, and the second wet etching (two-step process) using a protective film on the bottom of the invar metal.
  • resists Photo Resist
  • invar metal which is an FMM material
  • the reason for manufacturing FMM by applying a two-step wet etching process is to minimize the hole size created by the etching method.
  • the FMM (Fine metal mask) manufacturing process used in OLED panel manufacturing is an etching process, and the second wet etching method is
  • Invar metal which is an FMM material for OLED panel manufacturing, and photo resist (PR or Dry Film) on the top and bottom of the metal layer (Invar metal), respectively;
  • a protective film is attached to the lower part of the metal layer (Invar metal), it is subjected to a second wet etching, and after the second wet etching, the lower protective film is removed.
  • the reason for manufacturing FMM by applying this two-step etching process is to minimize the size of the number of holes in the Invar metal created by the etching method. The smaller each hole size, the more holes in the matrix structure. A high-resolution OLED panel can be manufactured using an FMM having these.
  • the radii of all circles must be made small, or at least the radius of one circle must be made small.
  • the radius of the circle must be made smaller, or at least the radius of one side of the circle must be made smaller.
  • the existing FMM manufacturing process that uses a two-step etching process has the problem of increased FMM manufacturing cost due to an increase in the number of steps and low yield.
  • the yield of Japanese DNP's FMM products is less than 50%. It is known.
  • the etching process is a process that removes unnecessary parts using chemicals or gases to form circuit patterns in the semiconductor manufacturing process.
  • the etching process uses dry etching or wet etching.
  • wet etching has the problem that when Invar metal is immersed in an etchant for a long time, the radius gradually increases not only in the vertical direction but also in the horizontal direction.
  • FMM materials for OLED panel manufacturing use Invar metal, an alloy of nickel and iron.
  • a one-step wet etching process using an external electric field is used on the anode (+) and cathode (-) electrodes located on the top and bottom of the FMM material (Invar metal) to form multiple holes in FMM for OLED panel manufacturing.
  • a method for manufacturing FMM is provided.
  • the FMM manufacturing method for OLED panel manufacturing using the one-step wet etching technology includes a 20 ⁇ m thick metal layer (Invar metal) for manufacturing an FMM (Fine metal mask) for OLED panel manufacturing, and the metal layer (Invar metal). Forming a photo resist (PR or dry film) on the upper and lower parts, respectively; and
  • the metal layer with photoresist (PR or dry film) applied to the top and bottom of the metal layer (Invar metal) is immersed in an etching solution, and a plurality of holes in a matrix structure forming pixels are formed in the metal layer (Invar metal) for FMM for OLED panel manufacturing.
  • a (+) permanently charged body or (-) permanently charged body is placed on the metal layer (Invar metal) to form a polarization inside the metal layer (Invar metal) by electrostatic induction upon proximity, it is wetted once. It includes the step of performing etching,
  • the metal layer uses Invar metal, an alloy of nickel and iron,
  • the etching solution is Use a mixed solution.
  • a metal layer (Invar metal) coated with photoresist is placed on the top and bottom of the FMM material, respectively, in an etching solution, and a metal layer (Invar metal), which is an FMM material, is placed at a certain distance apart from the top and bottom of the metal layer, respectively.
  • a metal layer (Invar metal) coated with photoresist is placed on the top and bottom of the FMM material, respectively, in an etching solution, and a metal layer (Invar metal), which is an FMM material, is placed at a certain distance apart from the top and bottom of the metal layer, respectively.
  • electrostatic attraction that controls the etching rate is generated.
  • the etching model was analyzed by varying the voltage of the external electric field (0 V, 1 V, 2 V, 3 V). To control the etching speed using an external electric field, different strengths of the external electric field (0 V, 1V, 2V, 3V) are applied to the cathode (-) electrode and anode (+) electrode, and the etching model according to the strength of the external electric field is Analysis,
  • the etching speed of the top and bottom of the metal layer (Invar metal) is the same, so the top and bottom of the Invar metal are etched in the same form, and the electron density inside the metal layer is high.
  • the etching speed decreases, as the strength of the voltage of the external electric field (0 V, 1V, 2V, 3V) increases, free electrons in the metal layer (Invar metal) due to electrostatic attraction. It is concentrated toward the bottom, and the etching rate of the bottom of the metal layer decreases compared to the top of the metal layer (Invar metal), so that the etching amount of the bottom of the metal layer (Invar metal) decreases compared to the top of the metal layer (Invar metal).
  • the etching rate of the bottom of the metal layer (Invar metal) decreases. ) is set to “0” and serves as a protective film for the lower part of the metal layer during the second wet etching during conventional FMM manufacturing.
  • Figure 5 shows that in the second wet etching process when manufacturing FMM for conventional OLED panel manufacturing, the etching time (11 to 13 minutes) is longer than the existing etching time (1 to 3 minutes as short, usually 5 to 10 minutes) to over This is an etched drawing.
  • Patent Document 1 Patent Registration No. 10-2323615 (registration date November 2, 2021), “Method for manufacturing fine metal mask for OLED panel manufacturing using one-step wet etching technology”, Yongseok Kim
  • the purpose of the present invention to solve the above problems is when manufacturing FMM for OLED panel manufacturing.
  • a second etching process is performed.
  • Photo resist PR or Dry Film
  • Invar metal which is the material of FMM
  • this is dipped into an etching solution (enchant) and in the second wet etching process, the existing Etching is performed with a shorter etching time (3-5 minutes) than the etching time (usually 5-10 minutes), and the metal layer (Invar metal) is used to form multiple holes in the metal layer (Invar metal), which is a material of FMM for OLED panel manufacturing.
  • (+) charges are generated on the Invar metal close to the (-) charged body by electrostatic induction and (+) charges are generated on the Invar metal far from the (-) charged body.
  • -) Electric charges are generated, causing polarization of electrons/positive charges within the Invar metal, and wet etching is performed in the horizontal and vertical directions due to the difference in electron density between the top and bottom of the metal layer, creating a sharp jaw.
  • a (-) charged body is used at the bottom of the Invar metal, at the bottom of the etching facility, during an etching time (3 to 5 minutes) that is less than the conventional etching time (usually 5 to 10 minutes).
  • This generates electrostatic induction, causing (-) charges (electrons) to gather at the top of the Invar metal, and the electron density is relatively high, which reduces the horizontal etching speed (less etching), and (+) charges gather at the bottom of the Invar metal.
  • the electron density is relatively reduced and the vertical etching speed is faster (etching becomes easier), so the protruding sharp chin is etched, and a barrier is created at a certain distance between holes due to the difference in electron density of the Invar metal due to electrostatic induction.
  • the etching time 3-5 minutes
  • the existing etching time usually 5-10 minutes
  • the high-resolution OLED panel is manufactured by manufacturing FMM by increasing the number of pixels (holes) per unit area.
  • a method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using a charged body includes (a) a metal layer that is an FMM material, and upper and lower parts of the metal layer in an etching process when manufacturing an FMM for manufacturing an OLED panel. forming a photo resist (PR or dry film) on each layer, placing it in an etching solution, and performing a first wet etching; and (b) after the first wet etching, a protective film is attached to the lower part of the metal layer, followed by a second wet etching, and removing the lower protective film after the second wet etching.
  • PR or dry film photo resist
  • the metal layer with photo resist (PR or dry film) applied to the upper and lower sides of the metal layer is immersed in an etching solution, and a plurality of holes in a matrix structure forming a pixel are formed in the metal layer.
  • a (-) charged body is placed at the bottom of a metal layer, polarization of electrons/positive charges is generated inside the metal layer due to electrostatic induction upon proximity, and the difference in electron density between the top and bottom of the metal layer causes the polarization to occur in the horizontal and vertical directions. It includes the step of performing wet etching.
  • the metal layer is a FMM (Fine Metal Mask) material and uses Invar metal, an alloy of nickel and iron.
  • the metal layer uses Invar metal with a thickness of 20 ⁇ m.
  • the etching solution is Use a mixed solution.
  • the photoresist uses a polyhydroxysyrene (PHS) or polymethylmetacrylic acid (PMMA)-based photoresist and further includes photosensitive polyimide.
  • PHS polyhydroxysyrene
  • PMMA polymethylmetacrylic acid
  • the etching process of the metal layer is performed twice by wet etching.
  • the etching process is performed by electrostatic induction using a (-) charged body at the bottom of the etching equipment with a protective film attached to the bottom of the metal layer.
  • Wet etching is performed twice by generating polarization of electrons/positive charges in the metal layer.
  • the method of manufacturing a fine metal mask (FMM) for high-resolution OLED panel manufacturing using the charged body of the present invention involves performing two etching processes in the etching process during FMM manufacturing, and protecting the lower part of the metal layer (Invar metal) in the second etching process. If wet etching is performed using a (-) charged body with the film attached, the existing etching time (as short as 1 to 4 minutes) is used during the second wet etching with the protective film attached to the lower part of the metal layer (Invar metal).
  • the etching time (11 to 13 minutes) is longer than the normal 5 to 10 minutes) to avoid protruding sharp edges, and the size of the multiple holes in the metal layer (Invar metal) is made small, making it difficult to deposit organic materials when depositing organic light-emitting materials. As there is no shadow distance, organic light-emitting materials can be deposited easily, and FMM manufacturing that can produce high-resolution OLED panels is possible compared to the existing No. 2 wet etching process.
  • Figure 1 is a schematic diagram of manufacturing a FMM (Fine Metal Mask) product used in the process of depositing organic light-emitting materials or electrode materials when manufacturing an OLED panel.
  • FMM Fe Metal Mask
  • Figure 2 is a diagram showing two wet etching processes as a FMM (Fine Metal Mask) manufacturing process used in OLED panel manufacturing.
  • FMM Fe Metal Mask
  • Figure 3 shows the first wet etching (one-step process) with resists (Photo Resist) on the top and bottom of the metal layer (invar metal), which is an FMM material, and the second wet etching (two-step process) using a protective film on the bottom of the invar metal.
  • resists Photo Resist
  • invar metal which is an FMM material
  • Figure 4 shows that if the etching time (1 to 2 minutes) is shortened in the second etching process of the two-step etching process ( Figure 2) currently applied to FMM mass production, a sharp protrusion (red circle) is created in the final FMM structure.
  • the protruding chin is a drawing showing the problem of creating an area (shadow distance) where deposition of the organic light emitting material is difficult when depositing the organic light emitting material.
  • Figure 5 shows that in the second wet etching process when manufacturing FMM for conventional OLED panel manufacturing, the etching time (11 to 13 minutes) is longer than the existing etching time (1 to 3 minutes as short, usually 5 to 10 minutes) to over This is an etched drawing.
  • Figure 6 is a roll to roll etching process diagram in which the charged body is designed when manufacturing FMM for OLED panel manufacturing.
  • Figure 7 is a diagram showing a method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using a charged body according to the present invention.
  • the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be implemented in various different forms by those skilled in the art.
  • the description of the present invention if it is determined that a detailed description of a related known technology or a known configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
  • the attached drawing numbers are assigned the same drawing numbers in other drawings when indicating the same configuration.
  • FMM Fluorescent Metal Mask
  • OLED panel manufacturing FMM is a product manufactured through a process of depositing organic light-emitting materials or electrode materials.
  • the above product is a product that applies R (Red), G (Green), and B (Blue), which are materials that realize color only to the desired area on the OLED panel substrate, respectively.
  • Invar metal layer which is an alloy of nickel and iron, It is manufactured by providing a photo resist (PR or dry film) on the top and bottom of the Invar metal layer to form a plurality of holes that form a pixel in a matrix structure.
  • Figure 6 is a roll to roll etching process diagram in which the charged body is designed when manufacturing FMM for OLED panel manufacturing.
  • the FMM manufacturing process for OLED panel manufacturing includes the following processes,
  • the pre-process process is to improve the adhesion between etching resist (Photo Resist (PR), Dry film) and Invar metal;
  • the laminate process is a process of applying etching resist to the top and bottom of the Invar metal surface
  • the exposure process is a process of curing only the portion other than the plurality of holes in the etching resist by irradiating UV (ultraviolet rays) to a mask with a pattern in which a plurality of holes are formed in the etching resist using an exposure machine;
  • the development process is a process of removing etching resist from multiple uncured hole areas
  • the etching process is wet etched twice.
  • the etching time is longer than the existing etching time (usually 5 to 10 minutes) during the second wet etching with a protective film attached to the lower part of the Invar metal. (3 to 5 minutes) is shortened to ensure that there are no sharp edges, and a second wet etching process is performed using a (-) charged body at the bottom of the Invar metal due to the difference in electron density of the Invar metal;
  • the stripping process is a process of stripping the upper and lower etching resists of Invar metal.
  • the cutting process involves cutting 20 ⁇ m thick invar metal sheets at regular intervals from several kilometers to hundreds of meters long, created during the roll-to-roll process.
  • Figure 7 is a diagram showing a method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using a charged body according to the present invention.
  • a negatively charged (-) charged body is used to generate a phenomenon of electrostatic induction of repulsive force in the free electrons inside the Invar metal where wet etching is performed.
  • An etching method is provided in which wet etching is performed in the horizontal and vertical directions based on the difference in electron density between the and the bottom.
  • a (-) charged body is used at the bottom of the etching facility at the bottom of the Invar metal to generate an electrostatic induction phenomenon to separate the top and bottom of the metal layer (Invar metal). It is characterized in that a (-) charged body 47 is used to perform wet etching in the horizontal and vertical directions due to the difference in electron density.
  • the method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using the charged body of the present invention is
  • a 20 ⁇ m thick metal layer (Invar metal), which is an FMM material for OLED panel manufacturing, is provided, and photos are formed on the top and bottom of the metal layer (Invar metal) 20, respectively.
  • the metal layer 20, on which photoresist (PR or dry film) 10, 30 is applied, is placed on the top and bottom of the metal layer (Invar metal) 20, is placed in an etching solution, and a first wet etching is performed.
  • a protective film 40 is provided on the bottom of the lower photoresist of the metal layer (Invar metal) 20, and the metal layer (Invar metal) 20 ), attaching the protective film 40 to the lower part, performing a second wet etching, and removing the lower protective film 40 after the second wet etching.
  • the Invar metal 20 close to the (-) charged body 47 is charged by electrostatic induction when it approaches. (+) charges are generated and (-) charges are generated on the Invar metal 20, which is far from the (-) charged body, causing polarization of electrons/positive charges within the Invar metal, and the metal layer (Invar metal) Wet etching is performed in the horizontal and vertical directions due to the difference in electron density between the top and bottom of (20).
  • a partition wall exists between holes in the horizontal direction, a certain distance is maintained, and a sharp point protrudes in the vertical direction. A large number of holes are formed without any gaps, and when depositing organic light emitting materials, there are no areas (shadow distances) where the organic light emitting materials are difficult to deposit, ensuring that the organic light emitting materials are deposited without any gaps.
  • the size of the multiple holes formed in the metal layer (Invar metal) 20, which is the material of the FMM, is reduced to produce a high-resolution FMM in which many pixels are generated per unit area, and the existing etching time (usually 5 to 10 minutes) in the etching process is reduced. ), even if wet etching is performed with a shorter etching time (3 to 5 minutes), the pointed protruding protrusion in the vertical direction is etched and a partition wall between holes is formed in the horizontal direction, thereby forming a barrier in the metal layer (Invar metal) (20). A number of holes forming a matrix-structured pixel are formed.
  • the metal layer 20 is a FMM (Fine Metal Mask) material and uses Invar metal, an alloy of nickel and iron.
  • the metal layer 20 uses Invar metal with a thickness of 20 ⁇ m.
  • the etching solution is Use a mixed solution.
  • the photoresist (PR, dry film) (10,30) uses a polyhydroxysyrene (PHS) or polymethylmetacrylic acid (PMMA)-based photoresist and further includes photosensitive polyimide.
  • PHS polyhydroxysyrene
  • PMMA polymethylmetacrylic acid
  • the etching process of the metal layer (Invar metal) 20 is performed by wet etching twice, and in the wet etching process No. 2, with the protective film 40 attached to the lower part of the metal layer (Invar metal) 20.
  • Polarization of electrons/positive charges of the metal layer (Invar metal) 20 by electrostatic induction using a negative charge body 47 at the bottom of the etching facility, at the bottom of the metal layer (Invar metal) 20.
  • the pointed protruding chin in the vertical direction is etched, and a partition wall between holes is formed in the horizontal direction, forming a plurality of pixels of a matrix structure in the Invar metal.
  • High-resolution OLED panels are produced by producing FMM, which forms holes and produces more pixels per unit area as the size of the holes in the Invar metal becomes smaller.
  • the method of manufacturing a fine metal mask for manufacturing a high-resolution OLED panel using the charged body of the present invention involves performing an etching process twice in the etching process when manufacturing an FMM for manufacturing an OLED panel, and photo-etching the top and bottom of the Invar metal, which is the material of the FMM, respectively.
  • Wet etching is performed, and when a (-) charged body is placed on the lower part of the metal layer (Invar metal) to form a plurality of holes in the metal layer (Invar metal), which is the material of FMM, electrostatic induction occurs ( -) (+) charges are created on the Invar metal close to the charged body, and (-) charges are created on the Invar metal far from the charged body, causing polarization of electrons/positive charges within the Invar metal, Wet etching is performed in the horizontal and vertical directions due to the difference in electron density between the top and bottom of the metal layer (Invar metal). A partition exists between holes in the horizontal direction, a certain distance is maintained, and the etching is performed in the vertical direction.
  • a large number of holes are formed without protruding sharp protrusions, and when depositing organic light emitting materials, there are no areas (shadow distances) where deposition of organic light emitting materials is difficult, so that organic light emitting materials can be deposited without any gaps.
  • a (-) charge is placed on the bottom of the Invar metal at the bottom of the etching equipment during an etching time (3 to 5 minutes) that is smaller than the conventional etching time (usually 5 to 10 minutes).
  • (-) charges electrostatic induction
  • (-) charges gather on the top of the Invar metal, and the electron density is relatively high, so the horizontal etching speed is reduced (less etching occurs), a partition between holes exists, and a certain distance is maintained.
  • positive charges gather at the bottom of the Invar metal the electron density is relatively reduced, which speeds up the vertical etching speed (easier etching), and the protruding protruding chin is etched.
  • the method of manufacturing a fine metal mask (FMM) for manufacturing a high-resolution OLED panel using the charged body of the present invention involves attaching a protective film to the lower part of the metal layer (Invar metal) in the second etching process in the etching process when manufacturing the FMM, ( -) When wet etching is performed using a charged body, a barrier is maintained at a certain distance between holes due to the difference in electron density of the metal layer (Invar metal) 20 due to electrostatic induction of the (-) charged body 47.
  • FMM is manufactured by creating more pixels (holes) per unit area, and the multiple hole sizes of Invar metal
  • the method of manufacturing a fine metal mask (FMM) for high-resolution OLED panel manufacturing using the charged body of the present invention involves performing two etching processes in the etching process during FMM manufacturing, and protecting the lower part of the metal layer (Invar metal) in the second etching process. If wet etching is performed using a (-) charged body with the film attached, the existing etching time (as short as 1 to 4 minutes) is used during the second wet etching with the protective film attached to the lower part of the metal layer (Invar metal).
  • the etching time (11 to 13 minutes) is longer than the normal 5 to 10 minutes) to avoid protruding sharp edges, and the size of the multiple holes in the metal layer (Invar metal) is made small, making it difficult to deposit organic materials when depositing organic light-emitting materials. As there is no shadow distance, organic light-emitting materials can be deposited easily, and FMM manufacturing that can produce high-resolution OLED panels is possible compared to the existing No. 2 wet etching process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM) 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 에칭 공정에서, (a) FMM 재료 인 금속층과, 상기 금속층의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 형성하고 이를 에칭액에 담지하며, 1번째 습식 에칭을 실시하는 단계; 및 (c) 1번째 습식 에칭 후에, 상기 금속층의 하부에 보호 필름이 부착된 후 2번째 습식 에칭을 실시하며, 2번째 습식 에칭 후 하부 보호 필름을 제거하는 단계를 포함하는 2번 습식 에칭 공정에 있어서, 상기 2번째 습식 에칭 시에, 상기 금속층의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)가 도포된 상기 금속층을 에칭액에 담지하고, 상기 금속층에 화소를 이루는 매트릭스 구조의 복수의 hole들을 형성하도록 상기 금속층의 하부에 (-) 대전체를 갖다 대면 근접 시에 정전기 유도에 의해 상기 금속층의 내부에 전자/양전하들의 분극을 발생하여 상기 금속층의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하는 단계를 포함한다. FMM 제조 시에, 2번째 에칭 공정에서 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서, (-) 대전체를 이용한 습식 에칭을 수행하면, (-) 대전체(47)의 정전기 유도에 의한 금속층(Invar 금속)(20)의 전자밀도 차이에 의해 hole과 hole 사이의 일정 거리 격벽이 유지되므로 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 습식 에칭을 실시하더라도 단위 면적당 픽셀들(hole)을 많게 생성하여 FMM을 제조하며, Invar 금속의 다수의 hole size가 작아지게 제조하면 단위 면적당 픽셀을 많이 생성된 FMM을 제조하면, 기존 습식 에칭 공정의 문제를 해결한 FMM을 제작하여 고해상도 OLED 패널을 제조할 수 있다.

Description

대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법
본 발명은 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM) 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에칭 공정에서, 2번 에칭 공정을 실시하며, 2번째 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 작은 에칭 시간(3~5분) 동안에, Invar 금속의 하부에, 에칭 설비 하단에 (-) 대전체를 사용하여 정전기 유도를 발생하여 Invar 금속의 상단에 (-)전하들(electrons)이 모이고 상대적으로 전자 밀도가 높아 수평 방향 에칭 속도가 줄어들고(에칭이 덜 되고), Invar 금속 하단에 (+)전하들이 모이므로 상대적으로 전자 밀도가 줄어들어 수직 방향 에칭 속도가 빨라지므로(에칭이 잘되며) 돌출된 뽀족한 턱이 식각되며, 전자밀도 차이에 의해 hole과 hole 사이의 일정 거리 격벽이 유지되므로 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 실시하더라도 단위 면적당 픽셀(hole)들 많아지게 하여 FMM을 제조하여 고해상도 OLED 패널을 제작하는, (-) 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법에 관한 것이다.
현재 OLED 패널 제조업체에서 고해상도 패널 제조시 사용하는 FMM(Fine Metal Mask)은 일본의 DNP와 Toppan 기업에서 제조한 제품이 있으며, FMM 제조 공정은 2번 습식에칭 공정을 수행하는 two-step 공정으로 구성된다.
도 1은 OLED 패널 제조시 유기발광 물질이나 전극 물질들을 증착하는 공정에 사용되는 FMM(Fine Metal Mask) 제품을 제조하는 모식도이다.
FMM(Fine Metal Mask)는 OLED 패널 제조시 유기발광물질이나 전극 물질들을 증착하는 공정에 사용되는 제품이다. OLED 패널 기판(substrate)에서 원하는 부위에만 색을 구현하는 물질인 R(Red), G(Green), B(Blue)을 각각 도포하는 제품으로써, 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속층에 다수의 hole들을 형성하여 제조된 제품이다. FMM을 제조하기 위해, Invar 금속층의 상부와 하부에 포토 레지스트(Photo Resist(PR) 또는 Dry Film)를 구비하여 매트릭스 구조로 화소를 이루는 복수의 hole들을 형성하여 제조된다. OLED 패널 제조용 FMM 재료는 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용한다.
도 2는 OLED 패널 제조시 사용하는 FMM(Fine metal mask) 제조 공정으로써, 2번의 습식 에칭 공정을 보인 도면이다.
현재 OLED 패널 제조업체에서 고해상도 패널 제조시 사용하는 FMM은 일본의 DNP와 Toppan 업체에서 제조한 제품으로, FMM 제조 공정은 2번 습식 에칭 공정을 수행하는 two-step 공정으로 구성되어 있다.
도 3은 FMM 재료 인 금속층(invar 금속)의 상부와 하부에 레지스터(Photo Resist)를 구비하고 1번째 습식에칭(one-step 공정), invar 금속 하부에 보호 필름을 사용한 2번째 습식 에칭(two-step 공정)을 사용하여 FMM 제조 공정을 보인 도면이다.
two-step 습식 에칭 공정을 적용하여 FMM을 제조하는 이유는 에칭 공법으로 생성되는 hole size을 최소화하기 위함이다. 각각의 hole size가 작을수록 고해상도의 OLED 패널을 제조할 수 있다.
OLED 패널 제조시 사용하는 FMM(Fine metal mask) 제조 공정은 에칭 공정에서, 2번 습식 에칭을 실시하는 방법은
OLED 패널 제조용 FMM 재료 인 20㎛ 두께의 금속층(Invar 금속)과, 상기 금속층(Invar 금속)의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 형성하는 단계;
상기 금속층(Invar 금속)의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)가 도포된 상기 금속층을 에칭액에 담지하고, 1번째 습식 에칭을 실시하는 단계;
1번째 습식 에칭(wet etching) 후에, 상기 금속층(Invar 금속)의 하부 포토레지스트 하단에 보호 필름(protect film)을 생성하는 단계; 및
상기 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름이 부착된 후, 이를 2번째 습식 에칭을 하며, 2번째 습식 에칭 후, 하부 보호 필름을 제거하는 단계를 포함한다.
이렇게 two-step 에칭 공정을 적용하여 FMM을 제조하는 이유는 에칭 공법으로 생성되는 Invar 금속에 다수의 홀의 크기(hole size)를 최소화하기 위함이며, 각각의 hole size가 작을수록 매트릭스 구조의 다수의 hole들을 구비하는 FMM을 사용하여 고해상도의 OLED 패널을 제조할 수 있다.
1번의 에칭 공정으로 금속층(Invar 금속)에 매트릭스 구조의 hole들을 생성 시에, 도 3에 도시된 바와 같이, 습식 에칭으로 형성되는 hole size을 작게 제어하기가 쉽지 않다. 그 이유는 습식 에칭 공법의 등방성 에칭(isotropic etching) 특성 때문이며, 등방성 에칭은 수직 방향으로의 에칭 속도와 수평 방향으로의 에칭 속도가 같다. 습식 에칭의 등방성 특징으로 에칭 시간이 증가하면 할수록 에칭으로 생성되는 금속의 에칭 모형은 hole의 반경이 증가하여 커다란 원을 형성하게 되고, 이렇게 형성된 커다란 원들이 만나 형성되는 hole size는 커질 수 밖에 없다. 따라서, 원과 원이 만나 형성되는 hole size을 작게 하기 위해 모든 원들의 반경을 작게 만들거나, 적어도 한쪽 원의 반경을 작게 해야 한다. 원의 반경을 작게 만들거나, 적어도 한쪽 원의 반경을 작게 해야 한다.
원의 반경을 작게 하기 위해 에칭 시간을 짧게 해야 하고, 이러한 이유로 한쪽 원에서는 더 이상 에칭이 진행하지 않도록 보호 필름(protecting film)을 이용하여 두 번째 에칭 공정을 진행하게 된다.
two-step 에칭 공정을 적용하는 기존 FMM 제조 공정은 공정수 증가에 의한 FMM 제조 원가 상승과 수율이 낮은 문제점이 있으며, 현재 일본 DNP사의 FMM 제품의 수율(hole 크기가 일정한 Invar 금속)이 50% 이하 라고 알려져 있다.
에칭 공정(식각 공정)은 반도체 제조 공정에서 회로 패턴을 형성하기 위해 화학 물질이나 가스를 사용하여 불필요한 부분을 제거하는 공정이다. 에칭 공정은 건식 에칭(dry etching) 또는 습식 에칭(wet etching)이 사용된다.
에칭 액(etchant)의 농도에 따라 화학 반응에 의해 에칭(etching)이 진행되기 때문에 국부적으로 에칭 속도를 조절하기가 쉽지 않다.
에칭 공정에서, 습식 에칭(wet etching)은 Invar 금속을 에칭액(식각액, etchant)에 오랫동안 담궈 두면, 수직 방향으로 뿐만 아니라 수평 방향으로 반경이 점점 커지는 문제가 있다.
그러므로, 기존 OLED 패널 제조용 FMM을 제조하기 위해 기존 two-step 습식 에칭 공정 대비 one-step 습식 에칭 공정을 사용하여 공정수를 감소시켜 FMM의 제조원가를 줄이고 수율을 향상시키는 기술이 필요하다.
이와 관련된 선행기술로써, 특허등록번호 10-2323615에서는, "원 스텝 습식 에칭 기술을 이용한 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법"이 등록되어 있다.
OLED 패널 제조용 FMM 재료는 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용한다.
OLED 패널 제조용 FMM의 복수의 hole들을 형성하기 위한 FMM 재료 인 금속층(Invar 금속)의 상부과 하부에 위치된 애노드(+)와 캐쏘드(-) 전극에 외부 전기장을 이용한 one-step 습식 에칭 공정을 사용하여 FMM 제조 방법을 제공한다.
외부 전기장을 이용한 one-step 습식 에칭 공정을 적용하여 종래의 two-step 습식에칭 공정을 대체할 수 있는 one-step 습식 에칭 기술과 에칭 장비를 제공한다.
실시예에 따른 원 스텝 습식 에칭기술을 이용한 OLED 패널 제조용 FMM 제조 방법은, OLED 패널 제조용 FMM(Fine metal mask)을 제조하기 위한 20㎛ 두께의 금속층(Invar 금속)과, 상기 금속층(Invar 금속)의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 형성하는 단계; 및
상기 금속층(Invar 금속)의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)가 도포된 상기 금속층을 에칭액에 담지하고, OLED 패널 제조용 FMM용 금속층(Invar 금속)에 화소를 이루는 매트릭스 구조의 복수의 hole들을 형성하도록 상기 금속층(Invar 금속)에 (+) 영구 대전체 또는 (-) 영구 대전체를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도에 의해 상기 금속층(Invar 금속)의 내부에 분극을 발생하게 하고 1번 습식 에칭을 실시하는 단계를 포함하며,
상기 금속층은 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용하고,
상기 에칭액은
Figure PCTKR2023008455-appb-img-000001
혼합 용액을 사용한다.
상기 OLED 패널용 FMM을 제조하기 위해 FMM 재료 인 금속층(Invar 금속)의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트가 도포된 금속층(Invar 금속)을 에칭액에 담지하고, 금속층의 상단과 하단에 각각 일정 거리 이격된 각각 cathode(-) 전극과 anode(+) 전극을 위치시키고, cathode(-) 전극과 anode(+) 전극에 외부 전기장의 전압의 세기(0 V, 1V, 2V, 3V)를 달리 인가하여 정전기 유도에 의해 상기 금속층(Invar 금속)의 자유전자 밀도를 조절하여 에칭 속도를 제어하는 정전기적 인력을 발생하게 한다.
외부 전기장의 전압(0 V, 1V, 2V, 3V)을 변화시켜 인가하여 에칭 모형을 분석하였다. cathode(-) 전극과 anode(+) 전극에 외부 전기장을 이용한 에칭 속도를 제어하기 위해 외부 전기장의 세기(0 V, 1V, 2V, 3V)를 각각 다르게 인가하고, 외부 전기장의 세기에 따른 에칭 모형 분석 결과,
외부 전기장의 전압이 없는 경우(0 V), 상기 금속층(Invar 금속)의 상단과 하단의 에칭 속도가 같아 Invar 금속의 상부와 하부에서 같은 형태로 에칭이 되었으며, 상기 금속층 내부에서 전자의 밀도가 큰 부분에서는 에칭 속도가 감소하는 원리를 사용하여 상기 외부 전기장의 전압의 세기(0 V, 1V, 2V, 3V)가 커질수록 정전기적 인력에 의해 상기 금속층(Invar 금속) 내의 자유 전자들(electrons)이 하부쪽으로 몰리게 되고 상기 금속층(Invar 금속)의 상부 대비 상기 금속층 하부의 에칭 속도가 감소하여 상기 금속층(Invar 금속)의 상부 대비 하부의 에칭량이 감소하였으며, 상기 외부 전기장의 세기가 커지면 상기 금속층(Invar 금속)의 하부의 에칭속도가 “0 ”으로 되어 기존 FMM 제조시의 2번 습식 에칭시의 상기 금속층의 하부의 보호 필름(protection film)의 역할을 한다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 FMM 양산에 적용되고 있는 two-step etching process의 2차 습식 에칭 공정에서 에칭 시간(짧게는 1~4분, 보통 5~10분)을 짧게 하면, 최종 FMM 구조에서 돌출된 뽀족한 턱(빨간색 원)이 생성되고, 생성된 뽀족한 턱은 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 발생되는 문제점이 있었다.
도 5는 종래의 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 2번째 습식 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(짧게는 1~3분, 보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 over etching을 실시한 도면이다.
OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 현재 FMM 양산에 적용되고 있는 two-step etching process의 2차 에칭 공정에서 기존 에칭 시간(보통 5~10분)을 짧게 하면(1~4분) 최종 FMM 구조에서 뽀족한 턱(빨간색 원)이 생성되고, 이렇게 뽀족한 턱은 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 생성되는 문제를 해결하기 위해, 2번째 습식 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 over etching을 실시하였다.
FMM 제조 시에 Invar 금속의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 구비하고, 에칭 공정에서 이를 에칭액(enchant)에 담구고 2번째 습식 에칭 공정에서 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 over etching을 실시하면, 등방성 에칭 특성에 의해 수직 방향으로 식각되어 Invar 금속 하부의 돌출된 뽀족한 턱을 제거하지만 20㎛의 두께의 금속이 2㎛ 두께로 식각되지만, 수평 방향으로 식각되어 hole 과 hole 사이의 격벽이 없어지는 문제가 있었다.
그러므로, 고해상도 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 2번 에칭 공정을 실시한 후에 단위 면적당 픽셀들(holes)을 많이 생성돼야 고해상도 OLED 패널이 제조되므로, FMM 재료인 Invar 금속의 돌출된 뽀족한 턱을 없게 하고, Invar 금속의 hole과 hole 사이의 거리가 격벽이 존재하며 일정 거리를 유지해야 한다.
(특허문헌 1) 특허등록번호 10-2323615 (등록일자 2021년 11월 02일), "원 스텝 습식 에칭 기술을 이용한 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법", 김용석
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에. 에칭 공정에서, 2번 에칭 공정을 실시하며, FMM의 재료인 Invar 금속의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 구비하고, 이를 에칭액(enchant)에 담구고 2번째 습식 에칭 공정에서 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 하여 etching을 실시하며, OLED 패널 제조용 FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)의 다수의 hole들을 형성하도록 금속층(Invar 금속)의 하부에 (-) 대전체를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도(electrostatic induction)에 의해 (-) 대전체에 가까운 Invar 금속에 (+)전하들이 생성되고 (-) 대전체에서 먼 Invar 금속에 (-)전하들이 생성되어 상기 Invar 금속 내에 전자들/양전하들의 분극(polarization)을 발생하며, 금속층의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하여 뽀족한 턱이 없이 다수의 hole들을 형성하며,
FMM 제조 시에, 2번째 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 작은 에칭 시간(3~5분) 동안에, Invar 금속의 하부에, 에칭 설비 하단에 (-) 대전체를 사용하여 정전기 유도를 발생하여 Invar 금속의 상단에 (-)전하들(electrons)이 모이고 상대적으로 전자 밀도가 높아 수평 방향 에칭 속도가 줄어들고(에칭이 덜 되고), Invar 금속 하단에 (+)전하들이 모이므로 상대적으로 전자 밀도가 줄어들어 수직 방향 에칭 속도가 빨라지므로(에칭이 잘되며) 돌출된 뽀족한 턱이 식각되며, 정전기 유도에 의한 Invar 금속의 전자밀도 차이에 의해 hole과 hole 사이의 일정 거리 격벽이 유지되므로 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 실시하더라도 단위 면적당 픽셀들(hole)을 많아지게 하여 FMM을 제조하여 고해상도 OLED 패널을 제작하는, 고해상도 OLED 패널의 FMM을 제조하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 에칭 공정에서, (a) FMM 재료 인 금속층과, 상기 금속층의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 형성하고, 이를 에칭액에 담지하고, 1번째 습식 에칭을 실시하는 단계; 및 (b) 1번째 습식 에칭 후에, 상기 금속층의 하부에 보호 필름이 부착된 후 2번째 습식 에칭을 하며, 2번째 습식 에칭 후 하부 보호 필름을 제거하는 단계를 포함하는 2번 습식 에칭 공정에 있어서,
상기 2번째 습식 에칭 시에, 상기 금속층의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)가 도포된 상기 금속층을 에칭액에 담지하고, 상기 금속층에 화소를 이루는 매트릭스 구조의 복수의 hole들을 형성하도록 상기 금속층의 하부에 (-) 대전체를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도에 의해 상기 금속층의 내부에 전자/양전하들의 분극을 발생하여 상기 금속층의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하는 단계를 포함한다.
상기 금속층은 FMM(Fine Metal Mask) 재료로써, 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용한다.
상기 금속층은 20㎛ 두께의 Invar 금속을 사용한다.
상기 에칭액은
Figure PCTKR2023008455-appb-img-000002
혼합 용액을 사용한다.
상기 포토 레지스트(PR, Dry film)은 Polyhydroxysyrene(PHS) 이나 Polymethylmetacrylic acid(PMMA) 계열 포토 레지스트(photoresist)를 사용하며, 감광성 폴리이미드를 더 포함한다.
상기 금속층의 에칭 공정은 2번 습식 에칭을 실시하며, 2번째 습식 에칭 공정에서, 상기 금속층의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 에칭 설비 하단에서 (-) 대전체를 사용하여 정전기 유도에 의한 상기 금속층의 전자/양전하의 분극을 발생시켜 2번 습식 에칭을 실시한다.
본 발명의 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크(FMM) 제조 방법은 FMM 제조 시의 에칭 공정에서, 2번 에칭 공정을 실시하며, 2번째 에칭 공정에서 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 (-) 대전체를 이용한 습식 에칭을 수행하면, 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 2번째 습식 에칭 시에 기존 에칭 시간(짧게는 1~4분, 보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 돌출된 뽀족한 턱이 없도록 하여 금속층(Invar 금속)의 다수의 hole size를 작게 하여 유기발광물질 증착 시 유기물 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 없게 하여 유기 발광물질이 증착이 잘되며, 기존 2번 습식에칭 공정 보다 고해상도 OLED 패널을 제조할 수 있는 FMM 제조가 가능하다.
도 1은 OLED 패널 제조시 유기발광 물질이나 전극 물질들을 증착하는 공정에 사용되는 FMM(Fine Metal Mask) 제품을 제조하는 모식도이다.
도 2는 OLED 패널 제조시 사용하는 FMM(Fine metal mask) 제조 공정으로써, 2번의 습식 에칭 공정을 보인 도면이다.
도 3은 FMM 재료 인 금속층(invar 금속)의 상부와 하부에 레지스터(Photo Resist)를 구비하고 1번째 습식에칭(one-step 공정), invar 금속 하부에 보호 필름을 사용한 2번째 습식에칭(two-step 공정)을 사용하여 FMM 제조 공정을 보인 도면이다.
도 4는 현재 FMM 양산에 적용되고 있는 Two-step etching process(그림 2)의 2차 에칭공정에서 에칭 시간(1~2분)을 짧게 하면, 최종 FMM 구조에서 뽀족한 턱(빨간색 원)이 생성되고, 돌출된 턱은 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(Shadow distance)을 생성되는 문제점을 보인 도면이다.
도 5는 종래의 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 2번째 습식 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(짧게는 1~3분, 보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 over etching을 실시한 도면이다.
도 6은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에 대전체가 설계된 roll to roll 에칭 공정도이다.
도 7은 본 발명에 따른 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법을 보인 그림이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명은 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지의 기술 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면 번호는 동일한 구성을 표기할 때에 다른 도면에서 동일한 도면번호를 부여한다.
본 연구개발을 통한 특정한 실시 형태에 대해 한정하지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
OLED 패널 제조용 FMM(Fine Metal Mask) 제조 시, FMM는 유기발광물질이나 전극 물질들을 증착하는 공정을 통해 제조되는 제품이다. 상기 제품은 OLED 패널 기판(substrate)에서 원하는 부위에만 색을 구현하는 물질인 R(Red), G(Green), B(Blue)을 각각 도포하는 제품으로써, 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속층과, Invar 금속층의 상부와 하부에 포토 레지스트(photo resist, PR 또는 Dry Film)를 구비하여 매트릭스 구조로 화소를 이루는 복수의 hole들을 형성하여 제조된다.
도 6은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에 대전체가 설계된 roll to roll 에칭 공정도이다.
OLED 패널 제조용 FMM 제조 공정은 다음 공정들을 포함하여 제조되며,
Pre-process 공정은 etching resist(Photo Resist(PR), Dry film)와 Invar 금속간 밀착력을 좋게 하기 위한 전처리 공정;
Laminate 공정은 Invar 금속 표면에 상부와 하부에 에칭 레지스트(etching resist)를 도포하는 공정;
노광(Exposure) 공정은 노광기를 사용하여 에칭 레지스트에 다수의 hole들이 형성되는 패턴이 구비된 마스크에 UV(자외선)을 조사시켜 에칭 레지스트(etching resist)의 다수의 hole 이외에 부분만을 경화시키는 공정;
현상(Development) 공정은 경화되지 않은 다수의 hole 부분의 etching resist를 제거하는 공정;
상기 공정들을 실시한 후에, etching 공정은 2번 습식 에칭을 실시하며, 본 발명에서는 Invar 금속 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 2번째 습식 에칭 시에 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 하여 뽀족한 턱이 없도록 하여 Invar 금속 하부에서 (-) 대전체를 사용하여 Invar 금속의 전자밀도 차이에 의한 2번 습식 에칭 공정;
stripping 공정은 Invar 금속의 상부와 하부 에칭 레지스트를 박리하는 공정; 및
cutting 공정은 roll-to-roll 공정 시 생성된 몇 km~ 수 백m 길이를 20㎛ 두께의 invar 금속 시트를 일정한 간격으로 커팅하는 공정을 포함한다.
도 7은 본 발명에 따른 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법을 보인 그림이다.
FMM 제조시에 2번째 에칭 공정에서, 음전하(-)로 대전된 (-) 대전체를 사용하여 습식 에칭이 진행되는 Invar 금속 내부의 자유 전자들에 척력의 정전기 유도 현상을 발생시켜 Invar 금속의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하는 에칭 방법을 제공한다.
도 7에 도시된 바와 같이, FMM 제조시에 2번째 에칭 공정에서, Invar 금속의 하부에서 에칭 설비 하단에 (-) 대전체를 사용하여 정전기 유도 현상을 발생시켜 금속층(Invar 금속)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하도록 (-) 대전체(47)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법은
OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 에칭 공정에서, (a) OLED 패널 제조용 FMM 재료 인 20㎛ 두께의 금속층(Invar 금속)를 구비하며, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)(10,30)를 형성하는 단계; (b) 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)(10,30)가 도포된 상기 금속층(20)을 에칭액에 담지하고, 1번째 습식 에칭을 실시하는 단계; 및 (c) 1번째 습식 에칭(wet etching) 후에, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 하부 포토레지스트 하단에 보호 필름(protect film)(40)을 구비하며, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 하부에 보호 필름(40)을 부착후 2번째 습식 에칭을 실시하며, 2번째 습식 에칭 후 하부 보호 필름(40)을 제거하는 단계를 포함하는 2번 습식 에칭 공정에서,
(d) FMM 제조 시에, 상기 2번째 습식 에칭 시에, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)(10,30)가 도포된 상기 금속층(30)을 에칭액에 담지하고, 상기 금속층(Invar 금속)(20)에 화소를 이루는 매트릭스 구조의 복수의 hole들을 형성하도록 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 하부와 에칭 설비 하단에 (-) 대전체(47)를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도에 의해 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 내부에 전자/양전하들의 분극(polarization)을 발생하여 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하는 단계를 포함한다.
OLED 패널 제조용 FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)의 복수의 hole들을 형성하도록 금속층(Invar 금속)(20)의 하부에 (-) 대전체(47)를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도(electrostatic induction)에 의해 (-) 대전체(47)에 가까운 Invar 금속(20)에 (+)전하들이 생성되고, (-) 대전체(47)에서 먼 Invar 금속(20)에 (-)전하들이 생성되어 상기 Invar 금속(20) 내에 전자들/양전하들의 분극(polarization)을 발생하여 금속층(Invar 금속)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하였다.
금속층(Invar 금속)(20)의 하부에 에칭 설비 하단에서 (-) 대전체(47)를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도(electrostatic induction)에 의해 Invar 금속(20)의 상단에 (-) 전하들(전자들)이 많아지게 되고, 수평 방향으로 에칭 속도가 작아지고(상대적으로 에칭이 적게 되고), (-) 대전체(47)에 대향하는 Invar 금속(20)의 하단에 (+)전하들에 모이므로 수직 방향으로 에칭 속도가 빨라진다(에칭이 잘 된다).
FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)의 하부에 (-) 대전체(47)를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도(electrostatic induction)에 의해 (-) 대전체(47)에 가까운 Invar 금속(20)에 (+)전하들이 생성되고 (-) 대전체에서 먼 Invar 금속(20)에 (-)전하들이 생성되어 상기 Invar 금속 내에 전자들/양전하들의 분극(polarization)을 발생하며, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하며, 수평 방향으로 hole과 hole 사이의 격벽이 존재하고 일정 거리가 유지되고, 수직 방향으로 돌촐된 뽀족한 턱이 없이 다수의 hole들을 형성하며, 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 없게 하여 빈틈없이 유기발광물질의 증착이 잘 되도록 하였다.
이렇게 함으로써, FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)(20)에 형성되는 다수의 hole size를 작게 하여 단위 면적당 픽셀들이 많이 생성되는 고해상도 FMM을 제작하며, 에칭 공정에서 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 습식 에칭을 실시하더라도, 수직 방향으로 돌출된 뽀족한 턱이 식각되고 수평 방향으로 hole과 hole 사이의 격벽이 형성되어 금속층(Invar 금속)(20)에서 매트릭스 구조의 화소를 이루는 다수의 hole들을 형성하게 된다.
상기 금속층(20)은 FMM(Fine Metal Mask) 재료로써, 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용한다.
상기 금속층(20)은 20㎛ 두께의 Invar 금속을 사용한다.
상기 에칭액은
Figure PCTKR2023008455-appb-img-000003
혼합 용액을 사용한다.
상기 포토 레지스트(PR, Dry film)(10,30)은 Polyhydroxysyrene(PHS) 이나 Polymethylmetacrylic acid(PMMA) 계열 포토 레지스트(photoresist)를 사용하며, 감광성 폴리이미드를 더 포함한다.
상기 금속층(Invar 금속)(20)의 에칭 공정은 2번 습식 에칭을 실시하며, 2번 습식 에칭 공정 에서, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 하부에 보호 필름(40)을 부착한 상태에서, 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 하부에서, 에칭 설비 하단에서 (-) 대전체(47)를 사용한 정전기 유도에 의한 상기 금속층(Invar 금속)(20)의 전자/양전하의 분극(polarization)을 발생시켜 수평 방향과 수직 방향으로 2번째 습식 에칭을 실시하여 수직 방향으로 돌출된 뽀족한 턱이 식각되고 수평 방향으로 hole과 hole 사이의 격벽이 형성되어 Invar 금속에 매트릭스 구조의 화소를 이루는 다수의 hole들을 형성하며, Invar 금속에 다수의 hole size를 작게 할수록 단위 면적당 픽셀들이 많이 생성되는 FMM을 제작하여 고해상도 OLED 패널이 제작된다.
본 발명의 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법은 OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 에칭 공정에서, 2번 에칭 공정을 실시하며, FMM의 재료인 Invar 금속의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 구비하고, 이를 에칭액(enchant)에 담구고 2번째 습식 에칭(wet etching) 공정에서 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 하여 습식 에칭을 실시하며, FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)의 복수의 hole들을 형성하도록 금속층(Invar 금속)의 하부에 (-) 대전체를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도(electrostatic induction)에 의해 (-) 대전체에 가까운 Invar 금속에 (+)전하들이 생성되고 (-) 대전체에서 먼 Invar 금속에 (-)전하들이 생성되어 상기 Invar 금속 내에 전자들/양전하들의 분극(polarization)을 발생하며, 상기 금속층(Invar 금속)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하며, 수평 방향으로 hole과 hole 사이의 격벽이 존재하고 일정 거리가 유지되고, 수직 방향으로 돌출된 뽀족한 턱이 없이 다수의 hole들을 형성하며, 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 없게 하여 빈틈없이 유기발광물질의 증착이 잘 되도록 하였다.
FMM 제조 시에, 2번째 에칭 공정에서, 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 작은 에칭 시간(3~5분) 동안에, Invar 금속의 하부에 에칭 설비 하단에 (-) 대전체를 갖다대면 정전기 유도를 발생하여 Invar 금속의 상단에 (-)전하들(electrons)이 모이고 상대적으로 전자 밀도가 높아 수평 방향 에칭 속도가 줄어들어(에칭이 덜 되고) hole과 hole 사이의 격벽이 존재하며 일정 거리가 유지되며, Invar 금속 하단에 (+)전하들이 모이므로 상대적으로 전자 밀도가 줄어들어 수직 방향 에칭 속도가 빨라지므로(에칭이 잘 되며) 돌출된 뽀족한 턱이 식각되며,
(-) 대전체(47)의 정전기 유도에 의한 Invar 금속의 전자밀도 차이에 의해 hole과 hole 사이의 일정 거리 격벽이 유지되므로 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 습식 에칭을 실시하더라도 단위 면적당 픽셀(hole)들을 많게 하여 FMM을 제조하여 고해상도 OLED 패널을 제작할 수 있다.
본 발명의 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크(FMM) 제조 방법은 FMM 제조 시의 에칭 공정에서, 2번째 에칭 공정에서 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서, (-) 대전체를 이용한 습식 에칭을 수행하면, (-) 대전체(47)의 정전기 유도에 의한 금속층(Invar 금속)(20)의 전자밀도 차이에 의해 hole과 hole 사이의 일정 거리 격벽이 유지되므로 기존 에칭 시간(보통 5~10분) 보다 에칭 시간(3~5분)을 짧게 습식 에칭을 실시하더라도 단위 면적당 픽셀들(hole)을 많게 생성하여 FMM을 제조하며, Invar 금속의 다수의 hole size가 작아지게 제조하면 단위 면적당 픽셀을 많이 생성된 FMM을 제조하면, 기존 습식 에칭 공정의 문제를 해결한 FMM을 제작하여 고해상도 OLED 패널을 제조할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기와 같이 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
(부호의 설명)
10: 상부 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)
20: 금속층(Invar 금속)
30: 하부 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)
40: 보호 필름
47: (-) 대전체
본 발명의 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크(FMM) 제조 방법은 FMM 제조 시의 에칭 공정에서, 2번 에칭 공정을 실시하며, 2번째 에칭 공정에서 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 (-) 대전체를 이용한 습식 에칭을 수행하면, 금속층(Invar 금속)의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 2번째 습식 에칭 시에 기존 에칭 시간(짧게는 1~4분, 보통 5~10분) 보다 에칭 시간(11~13분)을 길게 하여 돌출된 뽀족한 턱이 없도록 하여 금속층(Invar 금속)의 다수의 hole size를 작게 하여 유기발광물질 증착 시 유기물 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 없게 하여 유기 발광물질이 증착이 잘되며, 기존 2번 습식에칭 공정 보다 고해상도 OLED 패널을 제조할 수 있는 FMM 제조가 가능하다.

Claims (7)

  1. OLED 패널 제조용 FMM 제조 시에, 에칭 공정에서, (a) FMM 재료 인 금속층과, 상기 금속층의 상부와 하부에 각각 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)를 형성하는 이를 에칭액에 담지하고, 1번째 습식 에칭을 실시하는 단계; 및 (b) 1번째 습식 에칭 후에, 상기 금속층의 하부에 보호 필름이 부착된 후 2번째 습식 에칭을 실시하며, 2번째 습식 에칭 후 하부 보호 필름을 제거하는 단계를 포함하는 2번 습식 에칭 공정에 있어서,
    상기 2번째 습식 에칭 시에, 상기 금속층의 상부와 하부에 포토 레지스트(PR 또는 Dry Film)가 도포된 상기 금속층을 에칭액에 담지하고, 상기 금속층에 화소를 이루는 매트릭스 구조의 복수의 hole들을 형성하도록 상기 금속층의 하부에 (-) 대전체를 갖다 대면 근접시에 정전기 유도에 의해 상기 금속층의 내부에 전자/양전하들의 분극을 발생하여 상기 금속층의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하는 단계를 포함하는 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 FMM(Fine Metal Mask) 재료로써, 니켈과 철의 합금 인 Invar 금속을 사용하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 20㎛ 두께의 Invar 금속을 사용하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에칭액은
    Figure PCTKR2023008455-appb-img-000004
    혼합 용액을 사용하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포토 레지스트(PR, Dry film)은 Polyhydroxysyrene(PHS) 이나 Polymethylmetacrylic acid(PMMA) 계열 포토 레지스트(photoresist)를 사용하며, 감광성 폴리이미드를 더 포함하는 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 에칭 공정은 2번 습식 에칭을 실시하며, 2번째 습식 에칭 공정에서, 상기 금속층의 하부에 보호 필름을 부착한 상태에서 에칭 설비 하단에서 상기 (-) 대전체를 사용하여 정전기 유도에 의한 상기 금속층의 전자/양전하의 분극을 발생시켜 상기 금속층의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 2번째 습식 에칭을 실시하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 FMM의 재료인 금속층(Invar 금속)의 하부에 상기 (-) 대전체를 갖다 대면 근접 시에 정전기 유도에 의해 상기 (-) 대전체에 가까운 Invar 금속에 (+)전하들이 생성되고 상기 (-) 대전체에서 먼 금속층(Invar 금속)에 (-)전하들이 생성되어 상기 금속층(Invar 금속) 내에 전자들/양전하들의 분극(polarization)을 발생하며, 상기 금속층(Invar 금속)의 상단과 하단의 전자밀도의 차이에 의해 수평 방향과 수직 방향으로 습식 에칭을 실시하며, 수평 방향으로 hole과 hole 사이의 격벽이 존재하고 일정 거리가 유지되고, 수직 방향으로 뽀족한 턱이 없이 다수의 hole들을 형성하며, 유기발광물질 증착 시 유기발광물질의 증착이 잘 안되는 영역(shadow distance)이 없게 하여 빈틈없이 유기발광물질의 증착되도록 하는, 대전체를 이용한 고해상도 OLED 패널 제조용 파인 메탈 마스크 제조 방법.
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