KR100692837B1

KR100692837B1 - 얼라인 장치

Info

Publication number: KR100692837B1
Application number: KR1020040103864A
Authority: KR
Inventors: 권오성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2007-03-09
Also published as: KR20060065128A

Abstract

본 발명은 마스크와 기판의 정렬이 용이하도록 한 얼라인 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 얼라인 장치는 얼라인 마크를 가지는 모 기판에 마스크를 정렬하기 위한 마스크 장치에 있어서, 상기 모 기판 상에 형성될 화소 어레이와 대응하는 패턴이 형성되고 상기 얼라인 마크와 정렬되는 얼라인홀이 형성된 마스크와, 상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임과, 상기 마스크 프레임에 취부되고 상기 얼라인 홀과 일치되며, 원뿔형의 바닥면을 가진 얼라인 홈이 형성되는 얼라인 마커를 구비한다.

Description

얼라인 장치{Align Device}

도 1은 종래의 EL 표시소자의 EL어레이를 나타낸 도면.

도 2는 EL 표시소자의 발광원리를 설명하기 위한 다이어그램.

도 3은 본 발명의 유기 EL 소자를 나타낸 평면도.

도 4는 도 3에서 선 "II-II'"을 따라 절취한 유기 EL 소자를 나타내는 단면도.

도 5는 마스크 공정을 위한 마스크 프레임 및 기판을 간략하게 나타낸 도면.

도 6은 얼라인 마커를 나타낸 도면.

도 7은 얼라인 마커가 마스크 프레임에 설치된 모습을 나타낸 도면.

도 8은 도 6의 "I-I'"을 따라 절취한 단면을 나타낸 도면.

도 9는 얼라인 일치시 얼라인 홀과 얼라인 마커를 위에서 내려다 본 형태를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 모 기판 3 : EL 어레이

4 : 제 1 전극(애노드 전극) 6 : 절연막

8 : 격벽 10 : 유기 발광층

12 : 제 2 전극(캐소드 전극) 16 : 마스크

17 : 마스크 프레임 19 : 얼라인 홀

20 : 얼라인 마크 25 : 볼트

31 : 얼라인 마커 32 : 체결 홀

33 : 얼라인 홈

본 발명은 얼라인(Align) 장치에 관한 것으로 특히, 마스크와 기판의 정렬이 용이하도록 한 얼라인 마커를 제공하는 것이다.

최근 들어, 음극선관(Cathod 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 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : 이하 "EL"이라 함) 표시장치 등이 있다. 이와 같은 평판표시장치의 표시품질을 높이고 대화면화를 시도하는 연구들이 활발히 진행되고 있다.

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

이에 비하여, EL소자는 발광층의 재료에 따라 무기 전계 발광소자와 유기전계 발광소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기전계발광소자는 유기전계발광소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 적(R), 녹(G), 청(B)의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기전계발광소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 차세대 평판 디스플레이 소자에 적합하다.

도 1은 종래의 EL 표시소자의 EL어레이를 나타내는 도면이고, 도 2는 EL표시소자의 발광원리를 설명하기 위한 다이어그램이다.

도 1에 도시된 EL어레이(3)는 제 1 전극(또는 애노드 전극)(4)과 제 2 전극(또는 캐소드 전극)(12) 사이에 형성된 유기발광층(10)을 포함한다. 이 유기발광층(10)은 전자 주입층(10a), 전자 수송층(10b), 발광층(10c), 정공 수송층(10d) 및 전공 주입층(10e)이 구비한다.

EL어레이(3)의 제 1 전극(4)과 제 2 전극(12) 사이에 전압이 인가되면, 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 전극(12)으로부터 발생된 전자는 전자 주입층(10a) 및 전자 수송층(10b)을 통해 발광층(10c) 쪽으로 이동된다. 또한, 제 1 전극(4)으로 부터 발생된 정공은 정공 주입층(10e) 및 정공 수송층(10d)을 통해 발광층(10c) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층(10c)에서는 전자 수송층(10b)과 정공 수송층(10d)으로부터 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 되고, 이 빛은 제 1 전극(4)을 통해 외부로 방출되어 화상이 표시되게 된다.

제 1 전극(4)은 기판 상에 ITO(Indium Tin Ocide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명전도성 물질로 형성되며 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu) 등이 포함될 수도 있다.

정공 주입층(10e)은 정공의 농도를 조절하고 정공 수송층(10d)은 정공의 이동 속도를 조절함으로써 제 1 전극(4)에서 발생된 정공이 용이하게 발광층(10c)에 주입되게 하는 역할을 한다.

전자 주입층(10a) 및 전자 수송층(10b)은 전자의 농도 및 속도를 조절함으로써 제 2 전극(12)에서 발생된 전자가 용이하게 발광층(10c)에 주입되게 하는 역할을 한다.

이와 같은 구조의 EL 표시소자는 어레이영역과 비어레이 영역을 포함하는 대면적의 모 기판 상에 다수의 EL 어레이를 형성한 후 인캡슐레이션 공정 및 스크라이빙 공정이 실시됨으로써 형성된다.

모 기판에 EL 어레이를 형성하기 위해서는 마스크 공정이 필요하다. 이 마스크 공정에서는 마스크를 지지하기 위한 마스크 프레임에 마스크가 고정되고, 이 마스크의 하부에 위치하는 모 기판에 마스크를 정렬시켜 공정을 수행하게 된다.

마스크와 모 기판을 정렬 시키기 위해 마스크에는 얼라인 홀이, 모 기판에는 얼라인 마크가 형성된다. 마스크와 기판의 정렬시 얼라인 홀과 얼라인 마크를 일치시키고, 이 얼라인 홀과 얼라인 마크의 일직선 상에는 CCD(Charge Coupled Device : 이하 "CCD"라 함) 카메라가 위치한다. 이 CCD 카메라는 얼라인 홀과 얼라인 마크를 확인하여 얼라인의 일치여부를 판단한다.

헌데, 이 얼라인의 일치여부를 판단하는 CCD 카메라는 얼라인 마크나 얼라인 홀의 모양이 정확하지 않으면, 얼라인 일치의 여부를 확인하지 못한다. 특히, 마스크의 얼라인 홀과 같이 관통되어 밑바닥이 없을 경우, CCD 카메라의 초점을 맞출 수가 없기 때문에, 얼라인 일치 여부를 CCD 카메라를 이용하여 확인 하는 것이 불가능하다. 이때문에, 얼라인 홀의 하부에는 얼라인의 일치 여부를 확인 하기 위한 얼라인 마커가 설치된다. 통상적으로 이 얼라인 마커에는 CCD 카메라의 초점을 맞추기 위한 홈이 형성된다. 이 홈은 얼라인 마커의 제조 후에 별도의 공정으로 얼라인 마커의 일부에 형성된다. 얼라인 마커에 형성되는 홈은 드릴과 같은 장비를 이용해 형성된다. 이 홈이 형성된 얼라인 마커가 얼라인 홀의 하부에 위치하고, CCD 카메라의 초점은 이 홈의 바닥면에 맞추어진다. 즉, CCD 카메라는 홈의 바닥을 확인하여 기판과 마스크의 정렬상태를 확인하게 된다.

그러나, 마스크에 형성되는 얼라인 홈의 바닥은 홀을 형성하는 장치에 의해 스크래치가 생긴다. 이 스크래치는 대부분 다수의 동심원 형태로 나타나며, 이 다수의 스크래치에 의해 CCD 카메라가 얼라인 홀을 오인식하게 된다. 이로인해 기판과 마스크의 재검사, 재정렬을 수행함으로 마스킹 공정에 소요되는 시간과 비용이 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크와 기판의 정렬이 용이하도록 한 얼라인 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 얼라인 장치는 얼라인 마크를 가지는 모 기판에 마스크를 정렬하기 위한 마스크 장치에 있어서, 상기 모 기판 상에 형성될 화소 어레이와 대응하는 패턴이 형성되고 상기 얼라인 마크와 정렬되는 얼라인홀이 형성된 마스크와; 상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임과; 상기 마스크 프레임에 취부되고 상기 얼라인홀과 일치되며, 원뿔형의 바닥면을 가진 얼라인홈이 형성되는 얼라인 마커를 구비한다.

상기 얼라인 마커는 상기 마스크 프레임과 체결하기 위한 홀이 형성된 고정부와, 상기 고정부로부터 상기 마스크 프레임에 밀착되도록 신장되고, 상기 얼라인 홀과 대응되는 상기 얼라인홈이 형성되는 신장부를 구비한다.

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

삭제

이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 유기 EL 소자를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에서 선 "II-II'"을 따라 절취한 유기 EL 표시소자를 나타내는 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 종래 유기 EL 표시소자는 서로 절연되게 교차하는 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(12) 사이에 형성되는 절연막(6), 격벽(8) 및 유기발광층(10)을 구비한다.

제 1 전극인 애노드 전극(4)은 기판(2) 상에 소정간격으로 이격되어 다수개 형성된다. 이러한 애노드 전극(4)에는 전자를 방출시키기 위한 제 1 구동신호가 공급된다.

절연막(6)은 애노드 전극(4)이 형성된 기판(2) 상에 EL 셀 영역마다 개구부가 노출되도록 격자형태로 형성된다.

격벽(8)은 애노드 전극(4)과 교차되게 형성되고 제 2 전극인 캐소드전극(12)과 소정간격을 사이에 두고 나란하게 형성되어 인접한 EL셀을 구분하게 된다. 즉, 격벽(8)은 인접한 EL 셀의 유기 발광층(10) 및 캐소드 전극(12)을 분리하게 된다. 또한, 격벽(8)은 상단부가 하단부보다 넓은 폭을 갖는 오버행(Overhang) 구조로 형성된다.

유기발광층(또는 유기층)(10)은 절연막(6) 상에 유기화합물로 구성된다. 즉, 유기층(10)은 절연막(6) 상에 정공 주입층(10e), 정공 수송층(10d), 발광층(10c), 전자 수송층(10b) 및 전자 주입층(10a)이 적층되어 형성된다.

캐소드 전극(12)은 유기층(10) 상에 소정간격으로 이격되어 애노드 전극(4)과 교차되게 다수개 형성된다. 또한, 캐소드 전극(12)에는 정공을 방출시키기 위한 제 2 구동신호가 공급된다.

캐소드 전극(12)이 형성된 기판(2)은 패키징판(14)에 의해 보호된다. 즉, 패키징판(14)은 유기층(10)이 대기 중의 수분 및 산소에 쉽게 열화 되는 것을 방지하기 위하여 접착제(도시하지 않음)를 사용하여 기판(2)위에 형성된 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(12) 및 유기층(10)을 덮게 된다. 이후, 기판(2)과 패키징판(14)을 가압한 후 봉지를 한 다음 자외선을 조사하여 경화를 시키게 된다. 봉지 후, 기판(2)과 패키징판(14)의 접합에 의해 형성된 공간에는 불활성 가스가 주입된다. 이때, 봉지되는 주위환경은 글러브 박스나 진공챔버로 구성되어진다. 이러한 유기 EL 소자는 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(12)에 각각 제 1 및 제 2 구동신호가 인가되면 정공이 방출되고, 애노드 전극(4) 및 캐소드전극(12)에서 방출된 전자와 정공은 유기층(10) 내에서 재결합을 하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드전극(4)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.

도 5는 마스크 공정을 위한 마스크 프레임 및 기판을 간략하게 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 마스크 장치는 전극(4, 12), 유기층(10) 등을 형성하기 위한 마스크(16), 마스크 프레임(17) 및 기판(2)을 구비한다.

마스크(16)는 공통 마스크 또는 섀도우 마스크로 전극(4, 12), 유기층(10) 등을 기판 상에 형상하기 위해 사용된다. 이 마스크(16)는 용접등의 방법으로 마스크 프레임(17)에 고정된다. 또한, 이 마스크(16)에는 마스크 공정시 기판(2)과 마스크(16)의 위치가 일치하는지 확인하기 위한 얼라인 홀(19)이 하나 이상 형성된다.

기판(2)은 기판 지지대(15)등에 안착되어, 마스크 공정시 마스크(16)와 지지대(2) 사이에 위치한다.

이 기판(2)의 가장자리 또는 기판 지지대(15)의 상에는 마스크(16)의 얼라인 홀(19)과 일치시켜 기판(2)과 마스크(16)의 위치가 일치하는지 확인하기 위한 얼라인 마크(20)가 형성된다.

마스크 공정을 실행하게 되면, 마스크(16)와 기판(2)을 정렬하게 된다. 이 정렬시에 얼라인 홀(19)와 얼라인 마크(20)를 맞추게 된다. 얼라인 홀(19)과 얼라인 마크(20)의 정렬 상태는 이에 수직으로 위치하는 CCD 카메라에 의해 이 얼라인 일치상태를 확인하게 된다.

그러나, 마스크(16)에 형성되는 얼라인 홀(19)은 그 재질의 특성상 투명하게 형성되어 얼라인 홀(19)이 CCD 카메라에 의해 잘 확인되지 않는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 얼라인 홀(19)을 확인하기 위한 홈이 형성된 얼라인 마커가 사용된다.

도 6은 얼라인 마커를 나타낸 도면이고, 도 7은 얼라인 마커가 마스크 프레임에 설치된 모습을 나타낸 도면이다. 또한, 도 8은 도 6의 "I-I'"을 따라 절취한 단면을 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 얼라인 마커(31)는 몸체(31), 체결 홀(32) 및 얼라인 홈(33)을 구비한다.

몸체(31)는 체결 홀(32) 및 얼라인 홈(33)을 구비하며, "V"자 형태로 형성되어 마스크 프레임(17)에 조립시 마스크 프레임(17)과 밀착된다. 이 몸체(31)는 체결 홀(32)이 형성된 고정부(31b)와 얼라인 홈(33)이 형성된 신장부(31a)로 구분된다.

체결 홀(32)은 몸체(31)의 고정부(31b)에 형성되며, 마스크 프레임(17)에 조립시 볼트 등의 조립 부품이 조립될 수 있게 몸체(31)를 관통되도록 형성된다.

얼라인 홈(33)은 마스크(16)와 기판(2)의 얼라인시에 마스크(16)의 얼라인 홀(19)을 확인 하기 쉽도록 하기 위해 몸체(31)의 신장부(31a)에 형성된다. 이 얼라인 홈(33)은 신장부(31a)의 상부 단면에서 직하 방향으로 소정의 깊이를 가지도록 형성된다. 얼라인 홈(33)의 하부(34)는 원뿔형으로 형성된다.

얼라인 홈(33)의 바닥면을 원뿔 모양으로 형성하는 이유는, 얼라인 홈(33)의 바닥면이 평평할 경우 CCD 카메라에 의한 오인식이 빈번해지기 때문이다. 상세히 설명하면, 얼라인 홈(33)은 드릴 등의 청공장비에 의해 형성되며, 이때 얼라인 홈(33)의 바닥면은 청공장비에 의해 원형의 스크래치가 나타나게 된다. 이를 CCD 카메라로 확인할 경우, 다수의 스크래치에 의해 얼라인 홈(33)과 얼라인 홀(19)이 인식되지 않는다.

하지만, 원뿔형으로 형성된 얼라인 홈(33)은 CCD 카메라에 의해 얼라인 일치를 확인 할 경우, 이 원뿔의 뾰족한 부분에 CCD 카메라의 초점이 맞추어진다. CCD 카메라의 초점이 이 뾰족한 부분에 맞춰지면, 그 초점 거리 이내의 부분에 생기는 원형 테두리는 CCD 카메라에 의해 인식되지 않는다. 따라서, 얼라인 홈(33)의 형성시에 생기는 원형 무늬들에 의한 오인식이 현저하게 감소한다.

도 9는 얼라인 일치시 얼라인 홀과 얼라인 마커를 위에서 내려다 본 형태를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 얼라인 마커는 도 7에 나타낸 바와 같이 마스크(16)의 얼라인 홀(19)의 직하 부분에 위치하도록 마스크 프레임(17)에 조립된다. 도 10의 점(A) 부분은 원뿔의 뾰족한 부분으로 CCD 카메라의 초점이 맞춰지는 부분이다. 밖의 실선은 마스크에 형성되는 얼라인 홀(19)이며, 점(A)과 얼라인 홀(19) 사이의 점선은 얼라인 홈(33)의 형성시에 생기는 원형무늬를 나타낸 것이다. 실제로 이 원형무늬는 CCD 카메라에 의해 인식되지 않으므로, 얼라인 일치시 CCD 카메라는 얼라인 홀(19)과 얼라인 홈(33)의 무늬만을 인식하며 얼라인의 일치 여부를 확인하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크와 기판의 정렬을 용이하도록 한 얼라인 장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 얼라인 장치는 얼라인 홀을 확인이 용이하도록 마스크 프레임에 체결되는 얼라인 마커를 제공한다. 이 얼라인 마커에 의해 CCD 카메라가 얼라인 홀을 오인식하는 비율을 저감시키며, 결과적으로 마스크와 모 기 판의 얼라인 일치가 용이해진다.

아울러, 얼라인 홀의 오인식에 따른 재검사, 재정렬의 빈도를 저감시킴으로 마스킹 공정에 드는 시간과 비용을 감소시키는 것이 가능하다.

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

얼라인 마크를 가지는 모 기판에 마스크를 정렬하기 위한 마스크 장치에 있어서,

상기 모 기판 상에 형성될 화소 어레이와 대응하는 패턴이 형성되고 상기 얼라인 마크와 정렬되는 얼라인홀이 형성된 마스크와;

상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임과;

상기 마스크 프레임에 취부되고 상기 얼라인홀과 일치되며, 원뿔형의 바닥면을 가진 얼라인홈이 형성되는 얼라인 마커를 구비하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 얼라인 마커는

상기 마스크 프레임과 체결하기 위한 홀이 형성된 고정부와,

상기 고정부로부터 상기 마스크 프레임에 밀착되도록 신장되고, 상기 얼라인 홀과 대응되는 상기 얼라인홈이 형성되는 신장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 얼라인 장치.
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