KR100592389B1

KR100592389B1 - 마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조장치및 제조방법

Info

Publication number: KR100592389B1
Application number: KR1020040022640A
Authority: KR
Inventors: 권승호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-06-22
Also published as: KR20050097570A

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자의 손상을 방지함과 아울러 제조공정을 단순화할 수 있는 마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마스크장치는 다수의 유기전계발광어레이가 소정의 갭을 두고 형성됨과 아울러 상기 유기전계발광어레이의 패키징을 위한 캡과 실런트를 통해 합착되는 기판에 대하여 소정영역을 마스킹하기 위한 마스크와; 상기 마스크를 지지하기 위한 마스크 홀더와; 상기 마스크 홀더에 장착됨과 아울러 상기 기판에 탄성력을 가하는 적어도 하나의 스프링유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조장치 및 제조방법{MASKING APPARATUS AND APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE USING THE SAME}

도 1은 종래의 유기 전계발광소자를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 유기전계발광어레이가 형성된 기판과 캡과의 합착을 나타내는 도면이다.

도 3은 종래의 마스크장치를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 유기 전계발광소자의 마스크장치를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 스프링 유닛을 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 스프링 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,101 : 기판 15,115 : 유기전계발광어레이

9,109 : 캡 10,110 : 실런트

24,124 : 마스크 26,126 : 마스크 홀더

18,118 : 캡트레이 150 : 스프링 유닛

20,120 : 푸싱장치

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 손상을 방지함과 아울러 제조공정을 단순화할 수 있는 마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

최근들어, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 PDP"라 함) 및 유기 전계발광(Electro-luminescence:이하 "EL "이라 함)소자 등이 있다. 이와 같은 평판표시장치의 표시품질을 높이고 대화면화를 시도하는 연구들이 활발히 진행되고 있다.

이들 중 PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화 면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 적용된 액티브 매트릭스 LCD는 반도체공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있고, 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학소자들에 의해 광손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.

이에 비하여, EL소자는 발광층의 재료에 따라 무기EL소자와 유기EL소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기EL소자는 유기EL소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기EL소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 차세대 평판 디스플레이소자에 적합하다.

도 1은 종래의 유기EL소자를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 유기EL소자는 기판(1) 상에 형성된 애노드전극(2), 애노드 전극(2)이 형성된 기판(1) 상에 형성된 절연막(3), 정공관련층(4), 발광층((Emitting Layer : EMI, 5), 전자관련층(6)이 적층된다. 전자관련층(6) 상에는 금속전극으로 캐소드전극(7)이 형성된다.

애노드전극(2) 및 절연막(3)은 기판(1) 위에 ITO, IZO, ITZO 등의 물질을 사진식각법(Photolithgraphy)에 의해 차례로 형성된다. 정공관련층(4)에는 애노드전 극(2) 상에 정공주입층(Hole Injection Layer : HIL), 정수송송층(Hole Transport Layer : HTL)이 순차적으로 형성된다. 발광층(5)은 빛을 내는 기능을 하지만 주로 전자 혹은 정공을 운반하는 기능도 함께 하는 것이 대부분이다. 전자관련층(6)에는 전자수송층(Electron Transport Layer : ETL), 전자주입층(Electron Injection Layer : EIL)이 발광층(5) 상에 순차적으로 적층된다.

정공관련층(4), 발광층(5) 및 전자관련층(6)은 저분자 화합물인 경우에는 진공증착에 의해 형성되며, 고분자 화합물의 경우에는 스핀 코팅(Spin Coating) 또는 잉크젯 프린팅 방식 등에 의해 형성된다.

캐소드전극(7)은 반사율이 높은 Al, Ag 등이 쓰일 수 있으나 많은 경우 알루미늄(Al)과 같은 금속이 이용된다.

이러한 유기EL소자는 애노드전극(2) 및 캐소드전극(7)에 구동전압 및 전류가 인가되면 정공주입층 내의 정공과 전자주입층 내의 전자는 각각 발광층(5) 쪽으로 진행하여 발광층(5) 내의 형광물질을 여기 시키게 된다. 이렇게 발광층(5)으로부터 발생되는 가시광은 투명한 애노드전극(2)을 통해 밖으로 빠져 나오는 원리로 화상 또는 영상을 표시하게 된다.

한편, 유기EL어레이(15)는 수분 및 산소에 쉽게 열화되는 특성을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 봉지(Encapsulation) 공정이 실시됨으로써 애노드 전극(2) 등의 유기EL어레이(15)가 형성된 기판(1)과 캡(9)이 에폭시 수지와 같은 실런트(10)를 통해 합착된다. 캡(9)에는 그 배면 중앙부에는 수분 및 산소를 흡수하기 위한 게터(Getter;8)가 충진되어 있고, 게터(8)를 고정시킴과 아울러 수 분 및 산소 등이 드나들도록 반투성막(11)이 부착된다.

도 2는 진공챔버 내에서 유기EL어레이(15)가 형성된 기판(1)과 캡(9)의 합착공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 다수의 유기EL어레이(15)가 형성된 기판(1) 하부에는 기판(1)과의 합착영역에 실런트(10)가 도포된 캡(9)이 안착되어 있는 캡트레이(18)가 위치하게 되고, 캡트레이(18) 하부에는 캡(9)이 기판(1)과 밀착될 수 있도록 캡(9)을 밀어주는 푸싱장치(20)가 위치하게 된다.

기판(1)의 상부에는 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1) 상에 형성된 유기EL어레이(15)와 대응되도록 형성된 쉴드(shield)(22)를 갖는 큐어링(Curing) 마스크(24)가 마스크 홀더(26)에 의해 고정되어 위치하게 된다. UV(자외선)마스크(24)의 쉴드(22)는 기판(1)과 캡(9)의 합착시 기판(1)에 조사되는 자외선(UV)에 유기EL어레이(15)가 노출되지 않게 함으로써 유기EL어레이(15)의 유기물질 등의 손상을 방지하는 역할을 하게 된다.

이렇게 마스크(24) 및 캡트레이(18)가 기판(1)의 상하에 위치한 후 마스크(24)와 기판(1)을 얼라인 함과 아울러 밀착시키고 푸싱장치(20)로 캡(9)을 가압합으로써 캡(9)이 실런트(10)를 통해 기판(1)과 합착된다. 이때, 마스크(24)의 소정영역을 투과한 자외선(UV)에 의해 실런트(10)가 경화됨으로써 캡(9)과 기판(1)은 견고하게 합착되게 된다.

이후, 푸싱장치(20) 및 캡트레이(18)를 하강시켜 마스크(24)와 기판(1)이 분리됨으로써 캡(9)이 합착된 유기EL소자가 형성된다.

한편, 캡(9)과 기판(1)의 봉지 후 푸싱장치(20) 및 캡트레이(18)를 하강시켜 마스크(24)와 기판(1)을 분리하는 과정에서 기판(1)과 마스크(24)가 밀착되어 잘 분리되지 않는 일이 빈번히 일어난다. 이때, 서로 밀착된 기판(1) 및 마스크(24)를 물리적인 방법으로 분리하는 과정에서 기판(1)이 손상되거나 심할경우 파손되는 등의 소자불량 문제가 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 마스크 표면에 샌드 블라스터 등의 방식을 이용하여 샌딩처리를 하지만 여전히 기판(1)과 마스크(24)가 잘 분리되지 않는 문제가 발생된다. 또한, 캡트레이(18), 기판(1) 및 마스크(24)를 고정하거나 분리시키는 역할을 하는 고정핀을 도 3에 도시된 마스크(24)의 외곽영역에 형성된 다수의 홈(32)에 형성하는 방법 또한 제안되었다. 그러나, 고정핀을 작동하기 위해서는 고가의 부수적인 장치가 필요하게 되는 등 비용 및 제조 공정이 복잡해지는 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 유기전계발광소자의 손상을 방지함과 아울러 제조공정을 단순화할 수 있는 마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마스크 장치는 다수의 유기전 계발광어레이가 소정의 갭을 두고 형성됨과 아울러 상기 유기전계발광어레이의 패키징을 위한 캡과 실런트를 통해 합착되는 기판에 대하여 소정영역을 마스킹하기 위한 마스크와; 상기 마스크를 지지하기 위한 마스크 홀더와; 상기 마스크 홀더에 장착됨과 아울러 상기 기판에 탄성력을 가하는 적어도 하나의 스프링유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링유닛은 상기 마스크 홀더에 접속되는 몸통부와; 상기 몸통부에서 신장되는 탄성부와; 기판과 접촉 가능하게 상기 탄성부와 연결됨과 아울러 상기 기판을 밀어내는 푸싱부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크는 그 외곽영역에 적어도 하나의 스프링유닛 삽입공을 구비하며, 상기 스프링유닛은 상기 스프링유닛 삽입공과 정합된 것을 특징으로 한다.

상기 소정영역은 상기 유기전계발광어레이인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 상기 실런트가 칠해진 영역에 광이 조사되도록 하는 마스크 및 상기 마스크를 지지함과 아울러 스프링유닛이 장착된 마스크 홀더를 포함하는 마스크장치를 상기 기판 상에 정렬하는 단계와: 상기 실런트에 상기 유기전계발광어레이를 패키징하기 위해 캡을 합착시키는 단계와; 상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 상기 광을 조사하여 상기 캡과 상기 기판을 합착하는 단계와; 상기 스프링유닛이 상기 기판을 밀어냄으로써 상기 마스크장치와 기판이 분리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유기전계발광표시소자의 제조장치는 상기 실런트에 상기 유기전계발광어레이 각각을 패키징하기 위한 다수의 캡을 접촉시키는 캡푸싱장치와; 마스크를 통하여 상기 기판 상에 광을 조사하여 상기 캡과 상기 기판을 합착하는 노광장치와; 상기 실런트에 광이 조사되게 하는 마스크, 상기 마스크를 지지함과 아울러 상기 기판을 밀어내는 스프링유닛이 장착된 마스크홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 유기EL소자의 마스크장치를 나타내고 도 6a 및 6b는 도 4 및 도 5를 에 도시된 마스크 장치를 이용한 유기EL소자의 제조장치 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 유기EL소자의 마스크 장치는 유기EL어레이(115)가 형성된 기판(101)과 캡(109)과의 합착시 실런트(110)에 자외선(UV)이 조사되게 하기 위한 마스크(124)와, 상기 마스크와 합착되어 마스크(124)를 지지하기 위한 마스크홀더(126)를 구비한다.

마스크(124)에는 유기EL어레이(115)에 자외선(UV)이 조사되는 것을 차단하기 위한 쉴드(shield)(122)를 구비하며, 마스크(124)의 외곽영역에는 적어도 하나의 삽입공(132)이 형성된다.

마스크홀더(126)에는 마스크(124)가 안착될 수 있도록 단턱면(127)을 구비하며, 마스크(124)의 외곽영역에 형성된 삽입공(132)과 정합될 수 있는 크기의 적어도 하나의 스프링 유닛(15)을 구비한다.

도 5를 참조하면, 스프링 유닛(15)은 마스크홀더(126)의 내측 벽면에 접속되는 몸통부(152), 상기 몸통부(152)에서 돌출되어 스프링을 구비함으로써 수축 및 이완할 수 있는 탄성부(154), 기판(101)과 접촉가능하게 상기 탄성부(154)와 연결됨과 아울러 상기 기판(101)을 밀어내는 역할을 하는 푸싱부(156)를 구비한다. 이러한, 스프링 유닛(150)은 푸징장치(120)에서의 가압보다는 작은 푸싱능력을 갖게 됨으로써 유기EL어레이(115)가 형성된 기판(101)과 캡(109)과의 합착시 밀착된 마스크(124)와 기판(101)을 분리시키는 역할을 한다.

이를 구체적으로 설명하면, 마스크(24) 및 캡트레이(18)가 기판(1)의 상/하에 위치한 후 푸싱장치(120)로 캡(109)을 가압하는 경우 기판(109)과 마스크(124)는 밀착되게 된다. 여기서, 스프링 유닛(150)의 푸싱압은 푸싱장치(120)의 가압보다 작으므로 도 6a 에 도시된 바와 같이 기판(101)을 밀어내지 못한 채 수축되어 있게 된다.

그러나, 도 6b에 도시된 바와 같이 푸싱장치(120)가 하강하면 마스크홀더(126)에 장착된 스프링 유닛(150)의 푸싱부(156)는 탄성부(154)의 탄성 력 및 이완에 의해 기판(101)을 밀어내게 됨으로써 기판(101)과 마스크(124)가 분리되게 된다. 이로써, 기판(101)의 손상없이 용이하게 기판(101)과 마스크가 분리될 수 있게 된다. 다시 말해서, 마스크홀더(126)에 장착된 스프링유닛(150)이 기판(101)을 밀어냄으로써 기판이 손상됨이 없이 마스크홀더(126)와 합착된 마스크(124)가 기판(101)과 용이하게 분리되게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 마스크 장치 및 이를 이용한 유기EL소자의 제조장치는 푸싱장치(120)의 가압보다 상대적으로 작은 푸싱압을 갖는 스프링 유닛(150)을 구비함으로써 봉지공정이 실시된 후 푸싱장치(120)가 하강함과 동시에 스프링 유닛(150)이 기판(101)을 밀어내게 된다. 이로써, 종래와 비교하여 기판(101)과 마스크(124)가 용이하게 분리됨으로써 소자의 손상을 방지할 수 있게 된다.

먼저, 기판(101) 상에 애노드 전극 등의 유기EL어레이(115)를 형성한다.(S2) 이후, 수분, 산소 등으로 부터 유기EL어레이(115)를 보호하기 위한 봉지공정을 실시하기 위해 기판(101)의 상부에는 도 4 및 5에 도시된 마스크장치가 정렬되고 기판(101)의 하부에는 캡트레이(118)가 정렬하게 된다.(S4) 이 캡트레이(118)에는 유기EL어레이(115)를 패키징하기 위한 캡(109)이 홀딩되어 있고 각각의 캡(109)과 기판(101)이 접촉될 영역에는 실런트(110)가 도포되어 있다.

이어서, 마스크(124), 기판(101) 및 캡(109)을 얼라인함으로써 기판(101)과 마스크(124), 기판(101)과 캡(109)이 각각 서로 밀착되고(S6) 푸싱장치(120)가 캡(109)을 가압함과 아울러 자외선(UV)이 마스크(124)의 쉴드(122)를 제외한 영역을 투과한 후 캡(109)과 기판(101)의 합착을 위한 실런트(110)를 경화시킨다.(S8) 이로써, 기판(101)과 캡(109)이 합착됨으로써 유기EL어레이(115)가 캡(109)에 의해 패키징된다.

이후, 푸싱장치(120)가 하강하게 되어 푸싱장치(120)의 가압이 제거됨과 동시에 마스크장치의 마스크 홀더(126)에 장착된 스프링 유닛(150)이 기판(101)을 밀어내게 된다. 이로써, 봉지공정시 서로 밀착된 기판(101)과 마스크(124)가 서로 분리되게 된다.(S10)

이와 같이, 본 발명에 따른 마스크장치 및 이를 이용한 유기전계발광소의 제조장치 및 제조방법은 마스크장치에 푸싱장치(120)의 가압보다 상대적으로 작은 푸싱압을 갖는 스프링 유닛(150)을 구비한다. 스프링 유닛(150)은 봉지공정이 실시된 후 상대적으로 강한 푸싱압을 갖는 푸징장치(120)가 제거됨과 동시에 기판을 밀어냄으로써 봉지공정시 서로 밀착되어 있던 기판(101)과 마스크장치를 분리시킨다. 이에 따라, 기판(101)과 마스크장치가 용이하게 분리되게 됨으로써 유기EL소자의 손상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 종래와 비교하여 마스크 제작시 기판과 마스크장치의 분리를 용이하게 하기 위한 샌딩 처리 및 고정 핀 등의 형성이 필요없게 됨으로써 유기EL소자의 제조공정이 단순화된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크장치와 이를 이용한 유기전계발광 소자의 제조장치 및 제조방법은 마스크장치에 푸싱장치의 가압보다 상대적으로 작은 푸싱압을 갖는 스프링 유닛을 구비한다. 이 스프링 유닛은 봉지공정이 종료됨과 동시에 기판을 밀어냄으로써 기판의 손상없이 기판과 마스크장치를 분리시킨다.

또한, 마스크 제작시 기판과 마스크의 분리를 용이하게 하기 위한 샌딩 처리 및 고정 핀 등의 형성이 필요없게 됨으로써 유기EL소자의 제조공정이 단순화된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

다수의 유기전계발광어레이가 소정의 갭을 두고 형성됨과 아울러 상기 유기전계발광어레이의 패키징을 위한 캡과 실런트를 통해 합착되는 기판에 대하여 소정영역을 마스킹하기 위한 마스크와;

상기 마스크를 지지하기 위한 마스크 홀더와;

상기 마스크 홀더에 장착됨과 아울러 상기 기판에 탄성력을 가하는 적어도 하나의 스프링유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스프링유닛은

상기 마스크 홀더에 접속되는 몸통부와;

상기 몸통부에서 신장되는 탄성부와;

기판과 접촉 가능하게 상기 탄성부와 연결됨과 아울러 상기 기판을 밀어내는 푸싱부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마스크는 그 외곽영역에 적어도 하나의 스프링유닛 삽입공을 구비하며,

상기 스프링유닛은 상기 스프링유닛 삽입공과 정합된 것을 특징으로 하는 마스크장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소정영역은 상기 유기전계발광어레이인 것을 특징으로 하는 마스크장치.
유기전계발광어레이의 패키징을 위해 실런트를 이용하여 캡과 기판을 합착하는 공정이 포함된 유기전계발광소자의 제조방법에 있어서,

상기 실런트가 칠해진 영역에 광이 조사되도록 하는 마스크 및 상기 마스크를 지지함과 아울러 스프링유닛이 장착된 마스크 홀더를 포함하는 마스크장치를 상기 기판 상에 정렬하는 단계와:

상기 실런트에 상기 유기전계발광어레이를 패키징하기 위해 캡을 합착시키는 단계와;

상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 상기 광을 조사하여 상기 캡과 상기 기판을 합착하는 단계와;

상기 스프링유닛이 상기 기판을 밀어냄으로써 상기 마스크장치와 기판이 분리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
유기전계발광어레이의 패키징을 위해 실런트를 이용하여 캡과 기판이 합착된 유기전계발광소자의 제조장치에 있어서,

상기 실런트에 상기 유기전계발광어레이 각각을 패키징하기 위한 다수의 캡을 접촉시키는 캡푸싱장치와;

마스크를 통하여 상기 기판 상에 광을 조사하여 상기 캡과 상기 기판을 합착하는 노광장치와;

상기 실런트에 광이 조사되게 하는 마스크, 상기 마스크를 지지함과 아울러 상기 기판을 밀어내는 스프링유닛이 장착된 마스크홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조장치.
제 6 항에 있어서,

상기 스프링유닛은

상기 마스크 홀더에 접속되는 몸통부와;

상기 몸통부에서 신장되는 탄성부와;

기판과 접촉 가능하게 상기 탄성부와 연결됨과 아울러 상기 기판을 밀어내는 푸싱부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조장치.
제 6 항에 있어서,

상기 마스크는 그 외곽영역에 적어도 하나의 스프링유닛 삽입공을 구비하며,

상기 스프링유닛은 상기 스프링유닛 삽입공과 정합된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조장치.