KR101362165B1 - 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치의 제조방법 - Google Patents

마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판과 마스크의 접촉을 방지하고 생산효율을 향상시키기 위한 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 마스크 장치는 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하는 마스크 장치에 있어서, 복수의 개구홀과 차단영역이 형성된 마스크 프레임과; 상기 마스크 프레임의 상기 차단영역에 형성된 복수의 스페이서를 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 마스크 프레임의 차단영역에 복수의 스페이서를 형성함으로써, 기판과 마스크 접촉시 마스크의 표면에 이물질이 기판에 흡착되는 것을 방지하여 기판의 손상을 줄일 수 있다. 또한, 기판과 마스크의 접촉을 방지하기 위해 기판에 형성했던 컨택 스페이서를 제거함으로써, 컨택 스페이서 제작시 시행했던 포토 공정(PR 코팅->노광->현상) 및 식각 공정을 줄여 생산효율을 향상 시킬 수 있다.
마스크, 스페이서, 슬롯, 그릴

Description

마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치의 제조방법{MASK APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치에 관한 것으로, 특히 기판과 마스크의 접촉을 방지하고 생산효율을 향상시키기 위한 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 발광 표시장치(Light Emitting Display Device) 등이 있다.
이중, 발광 표시장치(Light Emitting Display Device)는 종이와 같이 박막화 가 가능하고, 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 액정 표시장치와 비교하여 저소비전력, 박형, 자발광 등의 장점을 갖고 있다.
이러한, 종래의 발광 표시장치를 구성하는 복수의 발광 표시소자는 기판 위에 투명한 제 1 전극과, 유기물 1층 이상으로 구성된 유기 발광층(정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층)과, 전자 주입 역할 및 발광된 빛을 반사시키는 제 2 전극으로 구성된다.
이와 같이 발광 표시장치를 이루는 복수의 화소영역에 형성된 복수의 발광 표시소자는 하나의 기판에 복수개 형성되고 빛을 방출하는 유기 발광층을 형성하기 위해서는 마스크가 필요하게 된다. 이때, 마스크(Mask)는 유기 발광층을 균일하게 증착하기 위해 기판과 마스크를 최대한 가깝게 배치하게 된다.
이때, 서로 가깝게 배치된 마스크와 기판은 물리적인 힘에 의해 마스크의 금속성분과 기판 사이에서 물리적인 접촉이 발생하여 증착 공정시 마스크에 형성되었던 이물질이 기판에 흡착되어 기판이 손상되는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 발광 표시소자는 기판에 컨택 스페이서(contact spacer)를 형성하여 마스크와 기판이 접촉되지 않도록 하였다. 그러나, 기판에 컨택 스페이서를 형성하기 위해서는 마스크를 이용한 포토 공정(PR 코팅->노광->현상) 및 식각 공정이 추가되기 때문에 생산 효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판과 마스크의 접촉을 방지하고 생산효율을 향상시키기 위한 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 마스크 장치는 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하는 마스크 장치에 있어서, 복수의 개구홀과 차단영역이 형성된 마스크 프레임과; 상기 마스크 프레임의 상기 차단영역에 형성된 복수의 스페이서를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 스페이서는 상기 마스크 프레임의 적어도 하나의 일면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 개구홀은 상기 복수의 화소 영역과 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 차단 영역은 적어도 하나 이상의 상기 화소 영역을 차단하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 개구홀은 상기 마스크 프레임의 제 1 면에 제 1 면적을 갖는 제 1 개구부와; 제 2 면에 제 2 면적을 갖는 제 2 개구부를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 스페이서가 설치된 상기 마스크 프레임의 제 1 개구부는 상기 제 2 개구부 보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 개구홀은 상기 제 2 개구부로 경사진 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크 프레임은 SUS 계열, INVAR, 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 마스크 프레임의 복수의 개구홀은 슬롯 또는 그릴 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치의 제조방법은 슬롯 또는 그릴 형태로 형성된 마스크 프레임의 차단영역에 복수의 스페이서를 형성함으로써, 기판의 화소영역과 마스크 접촉시 마스크의 표면에 형성된 이물질이 기판에 흡착되는 것을 방지하여 기판의 손상을 줄일 수 있다.
또한, 기판과 마스크의 접촉을 방지하기 위해 기판에 형성했던 컨택 스페이서를 제거함으로써, 컨택 스페이서 제작시 시행했던 포토 공정(PR 코팅->노광->현상) 및 식각 공정을 줄여 생산효율을 향상 시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 마스크 장치를 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 마스크 장치(100)는 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하는 마스크 장치에 있어서, 슬롯(Slot) 형태의 복수의 개구홀(108)과 차단영역(102)이 형성된 마스크 프레임(104)과, 마스크 프레임(104)의 일면 차단영역(102)에 형성된 복수의 스페이서(106)를 포함하여 구성된다.
마스크 프레임(104)은 외형을 유지하도록 형성된다. 여기서, 마스크 프레임(104)은 복수의 개구홀(108)과 차단영역(102)을 포함하여 구성된다. 이때, 마스크 프레임(104)은 SUS 계열, INVAR, 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 형성된다.
복수의 개구홀(108)은 슬롯 형태로 기판의 각 화소 영역과 대응되도록 형성된다. 이러한, 복수의 개구홀(108)은 기판에 형성된 각 화소영역에 증착 물질이 통과하여 증착될 수 있도록 형성한다. 여기서, 복수의 개구홀(108)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 면적을 갖는 제 1 개구부(110), 제 2 개구부(112)를 포함하여 구성된다. 이때, 복수의 개구홀(108)은 제 1 개구부(110)와 제 2 개구부(112) 사이에 제 2 개구부(112)로 경사진 경사면을 갖는다.
제 1 개구부(110)는 마스크 프레임(104)의 제 1 면에 제 1 면적을 갖도록 형성된다. 여기서, 제 1 개구부(110)는 증발용기의 증착 물질이 통과될 수 있도록 형성한다. 이때, 제 1 개구부(110)는 제 2 개구부(112)보다 더 넓게 형성된다.
제 2 개구부(112)는 스페이서(106)가 형성된 마스크 프레임(104)의 제 2 면에 제 2 면적을 갖도록 형성된다. 이러한, 제 2 개구부(112)는 기판에 형성된 화소영역에 제 1 개구부(110)를 통과한 증착 물질이 집중되어 증착될 수 있도록 형성한다. 여기서, 제 2 개구부(112)가 제 1 개구부(110)보다 좁게 형성하는 이유는 증착 물질 증착시 마스크에 의해 화소영역에 그림자가 발생하여 증착 물질이 증착되지 않는 것을 방지하기 위해서이다.
차단영역(102)은 기판의 비 화소 영역과 적어도 하나 이상의 화소 영역을 차단하도록 형성된다. 여기서, 차단영역(102)은 증착하고자 하는 화소 영역에 증착 물질이 증착될 수 있도록 나머지 영역에 증착되는 증착 물질을 차단한다.
스페이서(106)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 프레임(104)의 일면에 형성된다. 여기서, 스페이서(106)는 마스크 프레임(104)의 일면 차단영역(102)에서 기판의 화소영역과 마스크 프레임(104) 사이에 물리적인 접촉을 방지한다. 이때, 스페이서(106)는 사각형, 원형, 타원형, 삼각형 등으로 형성 될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치(120)는 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하는 마스크 장치에 있어서, 그릴(Grill) 형태의 복수의 개구홀(124)과 차단영역(126)이 형성된 마스크 프레임(124)과, 마스크 프레임(124)의 일면 차단영역에 복수의 스페이서(122)를 포함하여 구성된다.
마스크 프레임(124)은 외형을 유지하도록 형성된다. 여기서, 마스크 프레임(124)은 복수의 개구홀(128)과 차단영역(126)을 포함하여 구성된다. 이때, 마스크 프레임(124)은 SUS 계열, INVAR, 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 형성된다.
복수의 개구홀(128)은 그릴의 형태로 기판에 형성된 복수의 화소 영역과 대응되도록 형성된다. 이러한, 복수의 개구홀(128)은 기판에 형성된 각 화소영역에 증착 물질이 통과하여 증착될 수 있도록 형성한다. 여기서, 복수의 개구홀(128)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 면적을 갖는 제 1 개구부(130), 제 2 개구부(132)를 포함하여 구성된다. 이때, 복수의 개구홀(128)은 제 1 개구부(130)와 제 2 개구부(132) 사이에 제 2 개구부(132)로 경사진 경사면을 갖는다.
제 1 개구부(130)는 마스크 프레임(124)의 제 1 면에 제 1 면적을 갖도록 형성된다. 여기서, 제 1 개구부(130)는 증발용기의 증착 물질이 통과할 수 있도록 형성한다. 이때, 제 1 개구부(130)는 제 2 개구부(132)보다 더 넓게 형성된다.
제 2 개구부(132)는 스페이서(122)가 형성된 마스크 프레임(124)의 제 2 면에 제 2 면적을 갖도록 형성된다. 이러한, 제 2 개구부(132)는 기판에 형성된 화소영역에 제 1 개구부(130)를 통과한 증착 물질이 집중되어 증착될 수 있도록 형성한다. 여기서, 제 2 개구부(132)가 제 1 개구부(130)보다 좁게 형성하는 이유는 증착 물질 증착시 마스크에 의해 화소영역에 그림자가 발생하여 증착 물질이 증착되지 않는 것을 방지하기 위해서이다.
차단영역(126)은 기판의 비 화소 영역과 적어도 하나 이상의 화소 영역을 차단하도록 형성된다. 여기서, 차단영역(126)은 증착하고자 하는 화소 영역에 증박원이 증착될 수 있도록 나머지 영역에 증착되는 증착 물질을 차단한다.
스페이서(122)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 프레임(124)의 일면에 형성된다. 여기서, 스페이서(122)는 마스크 프레임(124)의 일면 차단영역(126)에서 기판의 화소영역과 마스크 프레임(124) 사이에 물리적인 접촉을 방지한다. 이때, 스페이서(122)는 사각형, 원형, 타원형, 삼각형 등으로 형성 될 수 있다.
이와 같이 형성된 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치는 슬롯 또는 그릴 형태로 형성된 마스크 프레임의 차단영역에 복수의 스페이서를 형성함으로써, 기판의 화소영역과 마스크 접촉시 마스크의 표면에 형성된 이물질이 기판에 흡착되는 것을 방지하여 기판의 손상을 줄일 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치를 이용한 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도시되지 않은 진공 챔버의 내부에 증착 용기(212)와, 증착 용기(212)와 대향하는 마스크 장치(100)와, 마스크 장치(100)와 대향하는 기판(210)이 설치된다.
이때, 제 1 실시 예에 따른 마스크 장치(100)는 슬롯(Slot) 형태의 복수의 개구홀(108)과 차단영역(102)이 형성된 마스크 프레임(104)과, 마스크 프레임(104)의 일면 차단영역(102)에 형성된 복수의 스페이서(106)를 포함하여 구성된다.
또한, 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치(120)는 그릴(Grill) 형태의 복수의 개구홀(128)과 차단영역(126)이 형성된 마스크 프레임(124)과, 마스크 프레임(124)의 일면 차단영역(126)에 형성된 복수의 스페이서(122)를 포함하여 구성된다.
이 상태에서 증착 용기(212)에 수용된 증착 물질(214)은 가열되어 승화상태인 증기로 변해 증발된다. 이 승화상태의 증착 물질(214)은 마스크 프레임(104)의 복수의 개구홀(108, 128)을 통과하여 기판(210)의 표면에 증착된다. 이에 따라, 기판(210) 상에는 유기물질로 이루어진 박막이 형성된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 마스크 장치에 의해 형성된 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
도 7에 도시된 유기 전계 발광소자는 유기박막층(312)과, 유기박막층(312)을 사이에 두고 형성되는 애노드 전극(304) 및 캐소드 전극(314)을 포함한다.
애노드 전극(304)은 기판(210) 상에 캐소드 전극(314)에 비하여 일함수(work function)가 큰 물질로 형성된다. 여기서, 애노드 전극(304)은 유기박막층(312)으로부터 생성된 가시광을 외부로 투과시킬 수 있는 재질로 형성된다. 이때, 애노드 전극(304)은 인듐 틴 옥사이드(Indium-Tin Oxide : ITO)등으로 형성될 수 있다. 그리고, 애노드 전극(304)에는 정공을 주입하기 위한 구동 신호가 공급된다.
유기박막층(312)은 애노드 전극(304) 상에 순차적으로 적층된 정공 관련층(306), 발광층(308) 및 전자 관련층(310)을 포함하여 구성된다.
정공 관련층(306)은 정공 주입층과 정공 수송층을 포함하며, 전자 관련층(310)은 전자 수송층과 전자주입층을 포함한다. 이러한 유기박막층(312)에 포함된 발광층(308)은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치를 이용하여 형성된다. 이 발광층(308)은 애노드 전극(304) 및 캐소드 전극(314)의 전기적 구동에 의해 발광한다. 발광된 유기박막층(312)으로부터 생성된 가시광은 애노드 전극(304)을 경유하여 기판(210) 쪽으로 방출된다.
캐소드 전극(314)은 유기박막층(312) 상에 적층된다. 여기서, 캐소드 전극(314)에는 전자를 주입하기 위한 구동신호가 공급된다. 이때, 캐소드 전극(314)은 반사율이 높은 금속 재질로 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 또는 그들 의 합금 등으로 형성된다.
이와 같은 유기 전계 발광 소자는 애노드 전극(304)과 캐소드 전극(314) 각각에 구동 신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 애노드 전극(304) 및 캐소드 전극(314)에서 방출된 전자와 정공은 유기박막층(312) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드 전극(304) 및 기판(210)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치 및 이를 이용한 평판 표시장치의 제조방법은 마스크 프레임의 차단영역에 복수의 스페이서를 형성함으로써, 기판과 마스크 접촉시 마스크의 표면에 이물질이 기판에 흡착되는 것을 방지하여 기판의 손상을 줄일 수 있다.
또한, 기판과 마스크의 접촉을 방지하기 위해 기판에 형성했던 컨택 스페이서를 제거함으로써, 컨택 스페이서 제작시 시행했던 포토 공정(PR 코팅->노광->현상) 및 식각 공정을 줄여 생산효율을 향상 시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 마스크 장치는 유기 전계 발광 소자에 적용되는 것을 예로 들어 설명하였지만 이외에도 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 방출 소자 등과 같은 유기물질로 형성되는 박막을 포함하는 평판 표시 장치에도 적용가능하다.
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.
도 1a 내지 도 2b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 마스크 장치를 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 4b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치를 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 마스크 장치를 이용한 제조 공정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 본 발명의 실시 예에 따른 마스크 장치에 의해 형성된 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 120 : 마스크 장치 102, 126 : 차단영역
104, 124 : 마스크 프레임 106, 122 : 복수의 스페이서
108, 128 : 복수의 개구홀 110, 130 : 제 1 개구부
112, 132 : 제 2 개구부 210 : 기판
212 : 증착 용기 214 : 증착 물질
304 : 애노드 전극 312 : 유기 박막층
314 : 캐소드 전극

Claims (10)

  1. 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하는 마스크 장치에 있어서,
    일정 간격을 갖도록 서로 이격된 그릴 형태의 복수의 개구홀 및 상기 개구홀을 제외한 영역이 차단영역으로 정의된 마스크 프레임과;
    상기 마스크 프레임의 상기 차단영역에 형성된 복수의 스페이서를 포함하며,
    상기 스페이서는 상기 인접한 개구홀 사이의 간격에 대응되는 길이를 가지며, 상기 개구홀에 대응되도록 상기 개구홀과 수직 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 상기 마스크 프레임의 적어도 하나의 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 개구홀은 상기 복수의 화소 영역과 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 영역은 적어도 하나 이상의 상기 화소 영역을 차단하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 개구홀은,
    상기 마스크 프레임의 제 1 면에 제 1 면적을 갖는 제 1 개구부와;
    제 2 면에 제 2 면적을 갖는 제 2 개구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서가 설치된 상기 마스크 프레임의 제 1 개구부는 상기 제 2 개구부 보다 큰 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 개구홀은 상기 제 2 개구부로 경사진 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 프레임은 SUS 계열, INVAR, 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  9. 삭제
  10. 복수의 화소 영역이 형성된 기판 상에 박막을 형성하기 위해 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의한 마스크 장치를 준비하는 단계와;
    상기 마스크 장치와 기판이 마주보도록 정렬하는 단계와;
    상기 마스크 장치를 통과한 증착 물질이 상기 기판 상에 박막으로 형성되는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치의 제조방법.
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