KR20080002024A - 새도우 마스크 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크와 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 본 발명에 따른 새도우 마스크는 차단영역; 상기 차단영역 내 적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수개의 개구부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하여, 본 발명은 새도윙 마진 처짐에 대한 기판과의 이격 발생 및 혼색 불량을 개선하고 개구율을 향상시킨다.

새도우 마스크, 유기 전계 발광 소자, 새도윙 마진

Description

새도우 마스크 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법{SHADOW MASK and ORGANIC ELECTRO-LUMINESCENCE DEVICE METHOD FOR FABRICATING USING SHADOW MASK}

도 1은 단위화소를 패턴하는 슬릿 타입의 새도우 마스크의 평면도.

도 2는 단위화소를 패턴하는 슬롯 타입의 새도우 마스크의 평면도.

도 3a 내지 도 3c는 일반적인 도 2의 I-I` 선상의 슬롯 타입의 새도우 마스크를 이용한 저분자 유기물질 증착공정 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 평면도.

도 5는 일반적인 새도우 마스크의 화소영역당 립 형성시 새도윙 마진을 보여주는 평면도

도 6는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 두 화소영역당 립 형성시 새도윙 마진을 보여주는 평면도.

도 7은 본 발명에 따른 도 4의 Ⅱ-Ⅱ` 선상의 새도우 마스크를 이용한 저분자 유기물질 증착 단면도.

*도면의 주요 부분을 나타낸 부호의 설명*

200: 어레이 기판 210: 제 1 전극

220: 버스라인 230: 절연막

300: 새도우마스크 460: 열 증발

본 발명은 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크와 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)는 가볍고 전력 소모가 적은 장점이 있어, 평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)로서 가장 많이 사용되고 있다. 그러나, 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니므로 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 평판디스플레이를 개발하려는 노력이 활발하게 전개되고 있고 그중 하나가 유기 전계 발광 소자이다.

유기 전계 발광 소자는 유기 발광 물질에 순 방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.

이러한 유기 전계 발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 따라서 저전압 구동을 실현할 수 있어서 소비전력 측면에서도 유리하다.

유기 전계 발광 소자로 사용되는 유기 재료는 종류에 따라 유기 단분자와 고분자로 유기 단분자를 사용하는 유기 전계 발광소자와 고분자를 사용하는 고분자전계 발광소자, 그리고 고분자/단분자를 동시에 사용하는 혼성 유기 전계 발광 소자로 구분할 수 있다.

이중, 일반적으로 유기 단분자를 이용한 전기 발광 소자를 유기 전계 발광 소자라 칭한다. 풀칼라(full color) 유기 전계 발광 디스플레이를 제작하기 위해서 유기 단분자는 저항 가열식 열증발(thermal evaporation) 방법으로 새도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 단위화소를 패턴한다.

이 새도우 마스크의 종류로는 슬릿 타입(slit type)과 슬롯 타입(slot type)이 있다.

도 1은 단위화소를 패턴하는 슬릿 타입의 새도우 마스크의 평면도이고 도 2는 단위화소를 패턴하는 슬롯 타입의 새도우 마스크의 평면도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 슬릿 타입의 새도우 마스크(10)는 차단영역(11)과, 기판(미도시)의 화소영역과 대응하는 개구부(12)로 구성된다.

도 1를 참조하면, 도 1과 같은 슬릿 타입의 새도우 마스크는 RGB 각각이 스트립(stripe) 형태로 열려있는 형태이다. 화소단위로 열려있는 슬롯 타입에 비해 상하 픽셀 간의 새도윙(shadowing)을 고려하지 않아도 되므로 개구부가 크다는 장점이 있다. 그러나 가로 방향이 립(rib)이 없으므로 마스크에 형성된 직사각형 형태의 긴 패턴들로 인해 슬롯 타입에 비하여 마스크의 쳐짐이 심하여 센터 부분의 마스크와 기판과의 이격이 발생한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 슬롯 타입의 새도우 마스크(13)는 차단영역(14)과, 기판(미도시)의 화소영역과 대응하는 개구부(15)로 구성된다.

도 2를 참조하면, 도 2와 같은 슬롯 타입의 새도우 마스크는 RGB 각각이 스트립 형태에서 상하 립을 가진 채 열려있는 형태이다. 슬롯 타입의 경우 슬릿 타입에 비해서는 마스크 지지도가 좋아서 처짐현상은 개선되나 상하 화소영역 간의 립에 의한 새도윙 현상이 발생하여 개구부가 좁아진다.

그리고, 좌우 새도윙 마진(shadowing margin)에 비해 상하 새도윙 마진이 2배 이상 요구되는데, 이것은 립의 폭에 따라 마스크의 테이퍼(taper)가 영향을 받기 때문이다.

또한, 좌우 립은 두 화소영역의 피치에 해당되는 폭을 가지며, 상하 립은 새도우 마스크 공정이 요구하는 최소 폭(약 30um)을 가져야 한다. 상하 립의 경우 폭이 좁아 새도우 마스크 제조 공정에서 폭이 넓은 경우에 비해 테이퍼 각이 좋지 않으며 이에 따라 EL 공정에서 더 넓은 새도윙 마진이 요구된다. 따라서 고해상도의 경우 슬릿 타입 대비 60%의 개구율을 얻을 수 있다.

이와 같은 일반적인 새도우 마스크를 이용하여 유기 전계 발광 소자를 제작하는 공정을 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3c는 일반적인 도 2의 I-I` 선상의 슬롯 타입의 새도우 마스크를 이용한 저분자 유기물질 증착공정 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 유기 전계 발광 소자의 상부 기판(20)은 매트릭스 형태로 배열된 다수 개의 화소영역(P)으로 정의되어 있으며, 상기 화소영역(P)을 포함한 상부 기판의 전면에는 제 1 전극층(21)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제 1 전극층(21) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 버스라인(22)이 배열되고 상기 버스라인(22)을 커버하도록 상기 버스라인(22) 상에 절연막(23)이 형성되며 도면에 도시되지는 않았지만 상기 절연막(23) 위에 각 화소영역들 간을 서로 격리시키기 위한 격벽이 형성된다.

상기 각 화소영역(P)에는 적색과 녹색과 청색을 각각 발광하는 특성을 가진 유기발광층이 형성하게 되는데, 도시한 바와 같이 상기 기판의 상부에 전술한 새도우 마스크(34)를 위치시키고 상기 화소영역에 대응하는 부분에 개구부가 위치하고, 화소영역 사이에 차단영역이 대응하도록 상기 새도우 마스크를 위치시킨 후 이 상태에서 상기 새도우 마스크(34)의 개구부을 통한 열증발(화살표 46)로 인하여 각 화소영역에 레드 발광 물질(red emitting material)층(24)을 형성한다.

이어, 도 3b와 도 3c에 도시된 바와 같이 레드 발광 물질층 형성 방법과 마찬가지로 다른 새도우 마스크를 옆으로 이동하면서 그린(green) 발광 물질층(25) 및 블루(blue) 발광 물질층(26)을 형성한다.

그러나 이와 같은 슬롯 타입의 새도우 마스크의 경우 마스크 지지도는 좋아서 처짐현상은 개선되나 새도윙 현상이 발생하여 개구부가 좁아지고 슬릿 타입의 새도우 마스크의 경우 개구부가 크지만 마스크의 처짐이 심하여 기판과의 이격이 발생한다.

즉, 일반적인 새도우 마스크를 이용하는 방법에 있어서 대면적으로 갈수록 새도우 마스크가 커지게 되고 따라서 그 무게에 의해 중간부분이 쳐지는 현상이 발생한다.

또한 기판의 크기를 크게 형성하여 한번에 여러 개의 단위소자를 만들게 되면 생산성의 이점을 증폭시킬 수 있으나, 이 경우 새도우 마스크 역시 기판의 크기만큼 크게 형성하여야 하므로 새도우 마스크의 쳐짐이 더욱 커지게 된다.

또한 쳐짐이 없는 새도우 마스크를 사용한다 하더라도 작은 충격에도 마스크의 금속 스트립들이 진동하게 되어 패널의 격벽에 손상을 주게 된다.

즉, 새도우 마스크와 패널과의 간격이 매우 좁기 때문에 패널에 형성된 층들 중 가장 높은 위치에 있는 격벽들이 마스크의 진동으로 손상을 입게 된다. 이러한 격벽의 손상은 제 2 전극 형성시 픽셀 간에 쇼트가 일어나는 원인이 된다. 그리고 만일 격벽의 손상을 막기 위해 새도우 마스크와 패널 간의 간격을 넓히면 증착되는 물질의 새도우(shadow) 효과가 발생되어, 증착하고자 하는 RGB 물질은 원하는 위치에 정확히 형성되지 못하여 색이 혼합되며, 그로 인해 색감이 떨어지는 문제가 발생된다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크와 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크 는 차단영역; 상기 차단영역 내 적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수 개의 개구부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 복수개의 화소 영역을 정의하며, 서로 대향되어 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 각 화소 영역에 대응되어 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제 2 기판 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 상에 일정한 간격을 갖고 버스 라인을 형성하는 단계; 상기 버스라인을 포함하여 상기 버스라인 상측의 상기 제 1 전극 상에 절연막을 형성하는 단계; 적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수 개의 개구부를 구비한 새도우 마스크를 상기 화소영역에 상기 개구부가 대응되도록 상기 기판 위에 위치시키는 단계; 및 상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 새도우 마스크의 평면도이고, 도 5는 일반적인 새도 우 마스크의 화소영역당 립 형성시 새도윙 마진을 보여주는 평면도이고 도 6은 본 발명에 따른 새도우 마스크의 두 화소영역당 립 형성시 새도윙 마진을 보여주는 평면도이다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 새도우 마스크(100)는 차단영역(110)과, 기판(미도시)의 화소영역과 대응하는 개구부(120)로 구성된다.

이때, 상기 차단영역(110)은 데이터 라인에 대응하는 부분이고 개구부(120)는 적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수 개로 이루어지는 부분이다.

두 화소영역당 립을 형성하였을 때 같은 개구부에 있는 경우 새도윙 마진을 줄일 수 있다. 즉 화소영역당 상하 한쪽은 넓은 새도윙 마진을 가져야 하지만 반대쪽은 새도윙 마진을 줄일 수 있어 개구율이 향상된다.

즉, 도 5, 6에 도시된 바와 같이 기존의 슬롯 타입의 새도우 마스크처럼 각 화소영역당 립을 형성하였을 때 화소영역당 상하 립의 길이가 예를 들어 72um 반대쪽이 72um라면 본 발명에 따른 새도우 마스크에서는 상하 한쪽은 넓은 새도윙 마진을 가져야 하는 반면 반대쪽은 25um으로 줄일 수 있기 때문에 개구율이 향상된다.

따라서 마스크의 지지도가 좋아져서 기판과의 이격 발생으로 인한 처짐현상이 개선되고 상하 화소영역 간의 립에 의한 새도윙 현상 발생을 감소시킴으로써 개구부가 커지는 효과를 가져온다.

도 7은 본 발명에 따른 도 4의 Ⅱ-Ⅱ` 선상의 새도우 마스크를 이용한 저분자 유기물질 증착 단면도이다.

도 7을 참조하면, 유기 전계 발광 소자의 상부 기판(200)은 매트릭스 형태로 배열된 다수 개의 화소영역(P)으로 정의되어 있으며, 상기 화소영역(P)을 포함한 상부 기판의 전면에는 제 1 전극층(210)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제 1 전극층(210) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 버스라인(220)이 배열되고 상기 버스라인(220)을 커버하도록 상기 버스라인(220) 상에 절연막(230)이 형성되며 도면에 도시되지는 않았지만 상기 절연막(230) 위에 각 화소영역들 간을 서로 격리 시키기 위한 격벽이 형성된다.

상기 각 화소영역(P)에는 적색과 녹색과 청색을 각각 발광하는 특성을 가진 유기발광층이 형성하게 되는데, 도시한 바와 같이 상기 기판의 상부에 본 발명의 새도우 마스크(340)를 위치시키고 적어도 2개의 인접한 상기 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 위치하고, 화소영역 사이에 차단영역이 대응하도록 상기 새도우 마스크(340)를 위치시킨 후 이 상태에서 상기 새도우 마스크(340)의 개구부을 통한 열증발(화살표 460)로 인하여 각 화소영역에 레드 발광 물질(red emitting material)층을 형성한다.

이어, 도 4에 도시된 바와 같이 Ⅱ-Ⅱ` 선상의 수직방향인 Ⅲ-Ⅲ` 선상 방향으로 새도우 마스크를 이동하여 레드 발광 물질층 형성 방법과 마찬가지로 다른 새도우 마스크를 옆으로 이동하면서 각 화소영역에 그린(green) 발광 물질층 및 블루(blue) 발광 물질층을 형성한다.

이러한, 본 발명의 유기물질을 열증발하기 위해 이용되는 새도우 마스크와 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조방법은 슬릿 타입 새도우 마스크에서의 새 도윙 마진 처짐에 대한 기판과의 이격 발생 및 혼색 불량을 개선하고 슬롯 타입 새도우 마스크에서의 개구율 감소를 향상시킨다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 슬롯타입과 슬릿타입의 새도우 마스크의 장점을 살려 새도우 마스크의 처짐을 방지함과 동시에 개구부 감소를 개선 시킬 수 있는 새도우 마스크와 이를 이용한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 새도윙 마진 처짐에 대한 기판과의 이격 발생 및 혼색 불량을 개선하고 개구율을 향상시킨다.

Claims (7)

1. 차단영역;

   상기 차단영역 내 적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수 개의 개구부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 새도우 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차단 영역은 금속재질임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 새도우 마스크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 2개의 인접한 화소영역은 동일한 칼라를 구현하기 위한 화소영역임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 새도우 마스크.
4. 복수개의 화소 영역을 정의하며, 서로 대향되어 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판 상에 각 화소 영역에 대응되어 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;

   상기 제 2 기판 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계;

   상기 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 상에 일정한 간격을 갖고 버스 라인을 형성하는 단계;

   상기 버스라인을 포함하여 상기 버스라인 상측의 상기 제 1 전극 상에 절연막을 형성하는 단계;

   적어도 2개의 인접한 화소영역에 하나의 개구부가 대응되도록 형성되는 복수 개의 개구부를 구비한 새도우 마스크를 상기 화소영역에 상기 개구부가 대응되도록 상기 기판 위에 위치시키는 단계; 및

   상기 새도우 마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 유기물질을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 새도우 마스크를 이동하여 다른 화소영역에 다른 칼라 유기 물질 증착을 반복함을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 유기물질은 저분자 유기물질을 포함함을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 유기물질은 열증발을 통하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.

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