KR100480705B1 - 유기 ｅｌ 소자 제작용 새도우 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 EL 소자제작용 새도우 마스크 제작에 있어서 정밀도가 우수하면서도 그림자 현상이 없는 신뢰성 높은 새도우 마스크를 제공하기 위한 것으로서, 제 1 전극 띠들과 제 2 전극 띠들이 서로 수직으로 교차되는 위치에 각각 발광영역을 갖는 유기 EL 소자 제작에 사용되는 새도우 마스크에 있어서, 상기 새도우 마스크는 전자빔을 통과시키기 위한 홀인 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크와, 전자빔이 입사되는 방향인 상기 제 1 마스크 상단에 소정 높이로 형성되어, 상기 제 1 마스크와 층계형태를 이루는 제 2 마스크로 구성되는데 있다.

Description

유기 ＥＬ 소자 제작용 새도우 마스크 및 그 제조 방법{shadow mask for fabricating organic electroluminescence device and fabrication method of the same}

본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 우수한 정밀도 및 그림자 현상이 발생하지 않는 신뢰성 높은 유기 EL 소자를 제조하기 위한 새도우 마스크에 관한 것이다.

유기 EL 디스플레이는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기 박막층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.

이는 플라스틱 같이 휠 수 있는 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, PDP(Plasma Display Panel)나 무기 EL 디스플레이에 비해 낮은 전압에서(10V이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 풀칼라 유기 EL 소자를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 1과 같이, 글라스 기판(10) 위에 제 1 전극(양극)(20)을 화학적인 에칭방법을 이용하여 띠형태로 패터닝하여 형성한 후, 그 위에 유기 EL층(40)을 진공증착 방법으로 형성한다.

이어, 유기 EL층위에 상기 제 1 전극과 수직방향의 띠모양으로 새도우 마스크(50)를 이용하여 제 2 전극(음극)(30)을 형성한다.

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 풀칼라 유기 EL 소자의 제조방법을 나타낸 단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 글라스 기판(10) 위에 투명 전극 ITO(제 1 전극)(20)를 띠형태로 형성한 후, 띠 형태의 제 2 전극(30)을 상기 투명 전극(20)과 수직방향으로 형성하기 위해 소정간격을 갖는 띠 형태의 격벽(70)을 형성한다.

이때, 상기 격벽(70)을 형성하기 전에 버퍼층(60)을 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 격벽(70) 위에 소정 부분만 뚫려 있는 새도우 마스크(50)를 이용하여 레드 발광체(80)를 증착한다.

이어, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 새도우 마스크(50)를 이동시켜 그린 발광체(90)를 형성하고, 도 2c에 도시한 바와 같이 동일한 방법으로 블루 발광체(100)를 형성한다.

그리고 도 2d에 도시한 바와 같이 레드, 그린, 블루 픽셀영역에 발광체를 모두 형성한 후, 새도우 마스크를 제고하고, 전체 픽셀 영역을 포함한 전면에 제 2 전극(음극)(30)을 형성한다.

도 3 은 종래 기술에 따른 새도우 마스크를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 3과 같이, 유기 EL 층을 형성하기 위해 사용되는 새도우 마스크(50)는 소정영역만 뚫려 있어 상기 새도우 마스크(50)를 이동시키면서 각각의 R/G/B 발광체를 증착할 수 있다.

이렇게 사용되는 새도우 마스크(50)는 만드는 방법은 크게 습식-식각(wet-etch) 방식과, 전자-포밍(electro-forming) 방식으로 나눌 수 있다.

도 4(a)(b)(c)는 습식-식각 방식을 이용한 새도우 마스크의 형태를 나타내고 있으며, 도 6(a)(b)은 전자-포밍 방식을 이용한 새도우 마스크의 형태를 나타내고 있다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 유기 EL 소자제작용 새도우 마스크 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 상기 습식-식각 방식으로 만든 새도우 마스크는 도 5(a)(b)에서 나타내고 있는 바와 같이, 마스크의 단면이 경사져 있기 때문에 발광체 증착시 마스크의 단면에 의해 그림자(shadow)가 져서 증착되는 현상이 없지만, 정밀한 마스크를 만들 수 없고, 홀과 홀 사이의 거리가 일정거리만큼 떨어져 있어야 하기 때문에 정밀도를 요하는 유기 EL용 새도우 마스크로는 적합하지 않다.

둘째, 상기 전자-포밍 방식으로 만든 새도우 마스크는 상기 습식-식각 방식에 비해 정밀도가 매우 우수하나, 도 7(a)(b)에서 나타내고 있는 바와 같이, 새도우 마스크의 단면이 수직이기 때문에 발광체 증착시 증착 소스의 위치에 따라 그림자 현상이 나타나 발광이 균일하게 되지 않는 문제점을 갖게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유기 EL 소자제작용 새도우 마스크 제작에 있어서 정밀도가 우수하면서도 그림자 현상이 없는 신뢰성 높은 새도우 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 EL 소자 제작용 새도우 마스크의 특징은 제 1 전극 띠들과 제 2 전극 띠들이 서로 수직으로 교차되는 위치에 각각 발광영역을 갖는 유기 EL 소자 제작에 사용되는 새도우 마스크에 있어서, 상기 새도우 마스크는 전자빔을 통과시키기 위한 홀인 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크와, 전자빔이 입사되는 방향인 상기 제 1 마스크 상단에 소정 높이로 형성되어, 상기 제 1 마스크와 층계형태를 이루는 제 2 마스크로 구성되는데 있다.

이때, 상기 층계형태는 2개 이상의 층으로 구성되는데 다른 특징이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 EL 소자 제작용 새도우 마스크의 제조방법의 특징은 전자-포밍 방식을 통해 패터닝하여 전자빔을 통과시키기 위한 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크를 형성하는 단계와, 상기 제 1 마스크 상의 각 개구부 주변에 소정 높이로 제 1 마스크와 접촉하여 제 2 마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

이때, 상기 제 2 마스크는 각 개구부의 양측 주변에 형성되는데 다른 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 유기 EL 소자 제작용 새도우 마스크 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 본 발명에 따른 새도우 마스크를 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 8과 같이, 새도우 마스크 상부면에 요철 형상이 소정 간격을 갖도록 스트립(strip)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 새도우 마스크는 스트립이 형성되지 않은 요부 부분에 개구부가 형성되어 있다.

이때, 상기 새도우 마스크의 철부는 스트립(strip) 형태뿐만 아니라 도트(dot) 형태로 형성될 수도 있으며, 또한 상기 새도우 마스크의 개구부는 원형, 다각형, 또는 스트립 형태로 형성될 수 있다.

이와 같은 새도우 마스크의 제조방법을 상세히 살펴보면, 먼저 전자-포밍 방식을 통해 패터닝하여 전자빔을 통과시키기 위한 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크(50)를 형성한다.

그리고 상기 제 1 마스크(50) 상의 각 개구부 주변에 소정 높이로 제 1 마스크(50)와 접촉하여 제 2 마스크(51)를 형성하고 있다.

이때, 상기 제 1 마스크(50)보다 제 2 마스크(51)의 두께가 더 두껍게 형성한다.

상기 새도우 마스크를 더욱 상세하게 나타내기 위해 도 8의 도면부호 200의 부분을 도 9(a)(b) 내지 도 11(a)(b)에서 실시예를 통해 나타내고 있다.

도 9(a)와 같이 부분적으로 2단으로 새도우 마스크를 형성하거나, 도 9(b)와 같이 전체적으로 2단으로 새도우 마스크를 형성할 수 있다. 이 두 가지 방식은 새도우 마스크 홀의 변형을 고려하여 선택적으로 사용 가능하다.

그리고 도 10(a)과 같이 새도우 마스크의 층을 2단으로 사용하며, 각 새도우 마스크의 두께로는 바람직하게 a = 1~100㎛, b = 5~1000㎛의 두께로 형성한다.

또한, 다른 실시예로서 도 10(b)과 같이 새도우 마스크의 층을 2단 이상으로 형성할 수도 있다. 그리고 도 10(a)(b)의 제 1 마스크 끝부분과 제 2 마스크의 끝부분의 거리는 d,e = 1~1000㎛면 된다.

도 11(a),(b)는 상기 다층구조를 갖는 새도우 마스크를 이용하여 각 발광체를 제 1 전극에 증착하는 방법을 나타내고 있다.

도 11(a)과 같이, 각 발광체(110)를 정밀도가 우수한 전자-포밍(elector-forming) 방식으로 제 1 전극(20)에 증착한다.

이와 같이 다층 구조를 갖는 새도우 마스크(50)(51)를 이용하여 제 1 전극(20)을 형성할 때, 상기 새도우 마스크(50)(51)를 이동시키면서 각각의 R/G/B 발광체(80)(90)(100)를 증착하게 된다.

그러면, 도 11(b)과 같이 증착시 그림자(shadow) 효과를 줄일 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 새도우 마스크를 이용하여 유기 EL 디스플레이 소자의 제작 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 글라스 기판(10) 위에 제 1 전극(양극)(20)을 화학적인 에칭방법을 이용하여 띠형태로 패터닝하여 형성한다. 이때 상기 제 1 전극(20)은 ITO 또는 투명전극을 사용하며, 여기서 발생되는 선저항을 줄이기 위해 추가로 보조전극을 사용할 수도 있다.

이 보조전극으로 쓰이는 물질은 상기 제 1 전극인 ITO 보다 상대적으로 저항이 작은 금속을 사용하면 된다. 즉, Cr, Al, Cu, W, Au, Ni, Ag 등이 사용된다.

그리고 상기 형성된 제 1 전극 위에 유기 EL층(80)(90)(100)을 진공증착 방법으로 형성한다.

그리고 상기 유기 EL층(80)(90)(100) 위에 버퍼층(60)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(60)으로 쓰이는 물질은 무기물 또는 유기물에 상관없이 절연체이면 사용 가능하다.

이어 상기 버퍼층을 소정형상으로 패터닝한 후, 상기 버퍼층 위에 상기 제 1 전극(20)과 수직의 방향으로 격벽(70)을 형성한다.

이어, 도 8과 같이, 전자-포밍 방식으로 제작된 다층 구조를 갖는 새도우 마스크(50)(51)를 이용하여 상기 제 1 전극(20)과 수직방향의 스트립 형태로 R/G/B의 각 발광층(80)(90)(100)을 증착한다.

이와 같은 전자-포밍 방식으로 새도우 마스크를 다층으로 형성하므로써, 제 1 전극(20)에 각 발광층(80)(90)(100)을 증착할 때 발생되는 그림자(shadow) 현상을 줄일 수 있게 된다.

이때, 격벽(70) 형성 후 RGB에 공통으로 사용되는 물질들을 전체 발광 영역에 다 증착시킬 수 있는 블랭크 마스크를 이용하여 한번에 증착시킨 후, 상기 새도우 마스크를 이용하여 R/G/B 발광체(80)(90)(100)를 각각 증착한다.

다른 방법으로, 유기막 공통을 발광 영역 전체에 증착시키지 않고, 상기 새도우 마스크를 이용할 때 R/G/B 발광체를 각 픽셀에 각각 증착할 수도 있다.

이어, 상기 새도우 마스크(50)(51)를 제거하고, 다시 블랭크(blank) 마스크를 이용하여 음극 물질인 Mg-Ag 합금, Al 또는 기타 도전성 물질층을 증착하여 제 2 전극(음극)(30)을 형성한다.

그리고 마지막으로 전면에 보호막층인 산소흡착층, 수분흡착층, 그리고 방습층 등을 형성시키고, 인캡슬레이션(encapsulation)공정을 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유기 EL 소자 제작용 새도우 마스크 및 그 제조방법은 풀-컬러 유기 EL 소자를 만드는데 있어서 정밀도에서 유리한 전자-포밍(electro-forming) 방식으로 제작한 새도우 마스크를 사용하되, 그 단면이 다층으로 되어 있어 증착시 그림자(shadow) 효과를 줄여 소자의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1 은 종래 기술에 따른 풀칼라 유기 EL 소자를 나타낸 평면도 및 단면도

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 풀칼라 유기 EL 소자의 제조방법을 나타낸 단면도

도 3 은 종래 기술에 따른 새도우 마스크를 나타낸 평면도 및 단면도

도 4(a) 내지 도 4(c)는 습식-식각 방식을 이용한 새도우 마스크의 형태를 나타낸 도면

도 5(a)(b)는 습식-식각 방식을 이용한 새도우 마스크를 이용하여 발광층을 증착하는 방법을 나타낸 도면

도 6(a)(b)은 전자-포밍 방식을 이용한 새도우 마스크의 형태를 나타낸 도면

도 7(a)(b)은 전자-포밍 방식을 이용한 새도우 마스크를 이용하여 발광체를 증착하는 방법을 나타낸 도면

도 8 은 본 발명에 따른 새도우 마스크를 나타낸 평면도 및 단면도

도 9(a)(b) 내지 도 10(a)(b)은 본 발명에 따른 새도우 마스크의 실시예를 나타낸 도면

도 11(a),(b)는 본 발명에 따른 새도우 마스크를 이용하여 발광체를 증착하는 방법을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 20 : 제 1 전극(양극)

30 : 제 2 전극(음극) 40 : 유기 EL

50 : 새도우 마스크 51, 51a, 51b : 철부

52 : 개구부 60 : 버퍼층

70 : 격벽 80 : 레드 발광층

90 : 그린 발광층 100 : 블루 발광층

110 : 소스부

Claims (8)

1. 제 1 전극 띠들과 제 2 전극 띠들이 서로 수직으로 교차되는 위치에 각각 발광영역을 갖는 유기 EL 소자 제작에 사용되는 새도우 마스크에 있어서,

   상기 새도우 마스크는 전자빔을 통과시키기 위한 홀인 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크와,

   전자빔이 입사되는 방향인 상기 제 1 마스크 상단에, 상기 제 1 마스크와 점점 작아지는 층계형태를 이루면서 소정 두께를 가지고 형성되는 제 2 마스크로 구성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 층계형태는 2개 이상의 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 마스크는 1㎛이상 100㎛이하의 두께이고, 상기 제 2 마스크는 5㎛이상 1000㎛ 이하의 두께인 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 입사되는 전자빔에 노출되는 상기 제 1 마스크의 너비가 1~1000㎛로 구성되도록 상기 제 1 마스크 위에 제 2 마스크를 적층하여 구성하는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부는 원형, 다각형, 또는 스트립 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크.
6. 제 1 전극 띠들과 제 2 전극 띠들이 서로 수직으로 교차되는 위치에 각각 발광영역을 갖는 유기 EL 소자 제작에 사용되는 새도우 마스크의 제조방법에 있어서,

   전자-포밍 방식을 통해 제 3 마스크를 이용하여 패터닝하여 전자빔을 통과시키기 위한 다수개의 개구부를 갖는 제 1 마스크를 형성하는 단계와,

   상기 제 1 마스크 상의 각 개구부 주변에 제 4 마스크를 이용하여 소정 높이로 제 1 마스크와 접촉되어 층계구조를 갖는 제 2 마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 마스크는 각 개구부의 양측 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 마스크보다 제 2 마스크가 더 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조방법.