KR102640221B1 - 분할 마스크의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 설계한 분할 마스크의 개구 형상과 제조된 분할 마스크의 개구 형상 간의 차이를 최소화할 수 있는 분할 마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 마스크 부재의 양쪽 끝단을 제 1 방향으로 인장하여 고정부에 고정하는 단계; 마스크 부재 상에 복수 개의 제 1 개구를 갖는 제 1 패턴부를 형성하는 단계; 및 마스크 부재의 양쪽 끝단을 절단하여, 마스크 부재를 고정부로부터 분리하는 단계;를 포함하고, 제 1 패턴부는 중앙부로 갈수록 제 1 방향으로 더 긴 길이를 갖게 형성된다.
Description
본 발명은 분할 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
그 중 유기 발광 표시 장치는 콘트라스트 비(Contrast Ratio)와 응답 속도(response time) 등의 표시 특성이 우수하며, 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)의 구현이 용이하여 이상적인 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 기판 상에 유기 재료로 이루어진 여러 층의 박막을 음극과 양극이 싸고 있는 구조로 이루어져 있으며, 음극과 양극에 전압을 인가하면 전류가 흐르게 되면서 유기 박막 내에서 발광 현상이 발생하게 된다. 즉, 전류 주입에 의해 유기 분자가 여기 상태(excited state)로 들뜨게 되었다가 다시 원래의 기저 상태(ground state)로 돌아오면서 여분의 에너지를 빛으로 방출하게 된다. 이와 같이, 여러 층의 유기 박막을 포함하고 있는 유기 발광 표시 장치를 형성하기 위해서는, 기판 전체에 걸쳐 균일한 두께로 유기 박막을 증착하는 것이 중요하다.
유기 박막은 증착 마스크를 이용한 증착 공정으로 형성될 수 있다. 일반적으로 증착 마스크는 강성이 유지되도록 개구부를 구비한 프레임에 고정되어 증착용 마스크 어셈블리를 구성한다. 이때, 증착이 이루어지는 기판이 대형화됨에 따라 증착 마스크의 처짐 현상이 발생할 수 있다.
이에 따라, 최근에는 여러 개의 스틱(stick) 형상의 분할 마스크를 프레임에 부착하여 마스크 프레임 조립체를 이용한다. 분할 마스크는 증착을 위한 복수 개의 개구를 포함한다. 분할 마스크에 복수 개의 개구를 형성할 때 분할 마스크의 양쪽 단부에 인장력이 작용한다. 이에 따라, 개구를 형성한 후 분할 마스크에 작용하는 인장력이 제거되면, 분할 마스크의 개구 형상이 변형될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 설계한 분할 마스크의 개구 형상과 제조된 분할 마스크의 개구 형상 간의 차이를 최소화할 수 있는 분할 마스크의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분할 마스크의 제조 방법은, 마스크 부재의 양쪽 끝단을 제 1 방향으로 인장하여 고정부에 고정하는 단계; 마스크 부재 상에 복수 개의 제 1 개구를 갖는 제 1 패턴부를 형성하는 단계; 및 마스크 부재의 양쪽 끝단을 절단하여, 마스크 부재를 고정부로부터 분리하는 단계;를 포함하고, 제 1 패턴부는 중앙부로 갈수록 제 1 방향으로 더 긴 길이를 갖게 형성된다.
제 1 패턴부의 단부는 곡선 형태를 갖는다.
제 1 패턴부의 단부는 계단 형태를 갖는다.
고정부로부터 분리된 마스크 부재는 복수 개의 제 2 개구를 갖는 제 2 패턴부를 포함한다.
제 1 패턴부는 제 2 패턴부보다 중앙부에서 더 긴 길이를 갖는다.
제 2 패턴부는 중앙부에서 가장자리부와 동일한 길이를 갖는다.
제 2 패턴부의 단부는 직선 형태를 갖는다.
마스크 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar) 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나로 이루어진다.
제 1 패턴부는 마스크 부재의 양쪽 끝단과 멀어질수록 더 좁은 폭을 갖게 형성된다.
마스크 부재의 양쪽 끝단은 곡선 형태로 절단된다.
본 발명에 따른 분할 마스크의 제조 방법은 설계한 분할 마스크의 개구 형상과 제조된 분할 마스크의 개구 형상 간의 차이를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하는 표시 장치의 증착 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하는 표시 장치의 증착 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리(101)는 프레임(110) 및 복수 개의 분할 마스크(120)를 포함한다. 이하에서, 설명의 편의상 프레임의 단변 방향을 제 1 방향(D1), 프레임(110)의 장변 방향을 제 2 방향(D2), 프레임(110) 두께 방향을 제 3 방향(D3)이라 한다.
프레임(110)은 중앙에 개구 영역(105)을 갖는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(110)은 증착 대상물인 기판에 대응하여 사각 형태를 가질 수 있고, 기판의 증착 공정을 수행할 수 있도록 중앙에 사각형의 개구 영역(105)을 가질 수 있다.
복수 개의 분할 마스크(120)가 개구 영역(105)를 가로질러 프레임(110) 상에 배치된다. 이때, 복수 개의 분할 마스크(120)는 제 1 방향(D1)으로 인장력을 받으면서 프레임(110) 상에 고정될 수 있다. 이에 따라, 프레임(110)은 제 1 방향(D1)으로 인장력의 반작용인 압축력을 받을 수 있다. 또한, 프레임(110)은 복수 개의 분할 마스크(120)가 용접(Welding)되어 고정될 때, 열에 의한 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 프레임(110)은 프레임(110)에 작용하는 압축력 또는 열에 의한 변형을 최소화하기 위하여, 강성이 큰 금속으로 이루어진다.
복수 개의 분할 마스크(120)는 제 2 방향(D2)을 따라 연속적으로 배치되며, 서로 중첩하지 않고 이격되어 배치될 수 있다. 복수 개의 분할 마스크(120)의 양쪽 끝단은 제 1 방향(D1)을 따라 서로 마주보는 프레임(110)의 측부들과 각각 중첩하며, 양쪽 끝단은 프레임(110)의 측부들에 용접되어 고정될 수 있다.
상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 방향(D1)으로 개구 영역(105)을 가로지르도록 복수 개의 분할 마스크(120)를 배치시키고, 각각의 분할 마스크(120)의 양쪽 끝단을 프레임(110)의 측부에 용접한다. 이때, 용접은 점 용접(Spot Welding)일 수 있다. 점 용접은 복수 개의 용접 포인트를 설정하여 각각 용접함으로써, 용접 시 분할 마스크(120)의 변형을 최소화할 수 있다. 용접 포인트는, 예를 들어, 적어도 하나의 열(Column) 또는 지그재그(Zigzag) 형태로 이루어질 수 있다.
복수 개의 분할 마스크(120)는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar) 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
복수 개의 분할 마스크(120)는 패턴부(PA)를 포함한다. 즉, 복수 개의 분할 마스크(120)는 개구 영역(105)과 중첩하는 부분에 각각 패턴부(PA)를 갖는다. 패턴부(PA)는 후술할 복수 개의 개구를 포함할 수 있다. 복수 개의 개구는 각 분할 마스크(120)의 두께 방향인 제 3 방향(D3)으로 완전히 관통될 수 있고, 일부만 에칭하여 관통되지 않을 수도 있다. 복수 개의 개구는 표시 장치에 증착할 유기 박막의 패턴에 따라 스트라이프 형상, 도트 형상 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리(101)는 개구 영역(105)에 대응하는 크기를 갖는 단일 마스크를 포함하지 않고 복수 개의 분할 마스크(120)를 포함함으로써, 증착 공정 중에 발생하는 열에 의해 마스크가 변형되는 것을 방지하고, 마스크의 처짐 현상을 감소시킬 수 있다.
이하, 도 2a 내지 도 4b를 참조하며, 본 발명의 실시예들에 따른 분할 마스크의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 도 2a 내지 도 4b에서의 마스크 부재는 절단된 것이 아니라, 지면 부족으로 인해 일부가 누락되어 도시된 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 2a는 마스크 부재(121)가 제 1 방향(D1)으로 인장되어 고정된 것을 나타낸 도면이다. 도 2a를 참조하면, 분할 마스크(120)를 제조하기 위한 마스크 부재(121)는 길이 방향인 제 1 방향(D1)을 따라 인장되어 고정부(미도시)에 고정된다. 즉, 마스크 부재(121)에 화살표(150) 방향으로 인장력이 작용하고, 인장된 마스크 부재(121)의 양쪽 끝단이 고정부(미도시)에 고정될 수 있다. 이때, 마스크 부재(121)의 중앙부는 마스크 부재(121)의 가장자리부보다 더 큰 인장력이 작용할 수 있다.
마스크 부재(121)는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar) 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
고정부(미도시)는 마스크 부재(121)의 양쪽 끝단을 지지하는 플레이트 형태를 가질 수 있다. 또한, 고정부(미도시)는 마스크 부재(121)의 양쪽 끝단의 일부가 감겨져 있는 롤(Roll) 형태를 가질 수 있다. 롤 형태의 고정부(미도시)는 회전하여 마스크 부재(121)의 위치를 조절할 수 있다.
도 2b는 마스크 부재(121) 상에 복수 개의 제 1 개구(131)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)가 형성되는 것을 나타낸 도면이다. 도 2b를 참조하면, 마스크 부재(121)는 복수 개의 제 1 개구(131)를 갖는 제 1 패턴부(PA1) 및 제 1 패턴부(PA1)를 둘러싸는 제 1 주변부(SA1)를 포함한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 제 1 개구(131)는 스트라이프 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수 개의 제 1 개구(131)는 포토에칭(Photoetching)법으로 형성될 수 있다. 상세하게는, 마스크 부재(121)의 전면에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하고, 자외선과 같은 광이 마스크를 통해 선택적으로 조사되어, 포토레지스트를 노광시킨다. 노광된 포토레지스트가 현상되면, 서로 다른 두께를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성된다. 다음으로, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 마스크 부재(121)의 일부가 제거된다. 이때, 마스크 부재(121)는 식각액을 이용한 습식 식각(Wet-etch) 방식으로 제거될 수 있다. 마스크 부재(121)의 일부를 식각하여, 복수 개의 제 1 개구(131)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)가 형성된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 제 1 개구(131)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)는 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 패턴부(PA1)는 중앙부로 갈수록 제 1 방향(D1)으로 더 긴 길이를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 중앙부에서 제 1 패턴부(PA1)의 길이를 제 1 길이(L1)라고 정의하고, 가장자리부에서 제 1 패턴부(PA1)의 길이를 제 2 길이(L2)라고 정의할 때, 제 1 길이(L1)는 제 2 길이(L2)보다 길다.
또한, 제 1 패턴부(PA1)의 단부는 곡선 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향(D1)을 따라 서로 마주보는 제 1 패턴부(PA1)의 양쪽 단부를 제 1 단부(S1) 및 제 2 단부(S2)라고 정의할 때, 제 1 단부(S1) 및 제 2 단부(S2)는 서로 대칭하는 곡선 형태를 가질 수 있다.
다만, 복수 개의 제 1 개구(131)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 마스크 부재(121)의 위치에 따라 작용하는 인장력의 크기를 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.
이어서, 마스크 부재(121)는 제 1 주변부(SA1)에 위치하는 절단선(171)을 따라 절단된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절단선(171)은 직선 형태를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 절단선(171)은 곡선 형태, Y자 형태 등 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 2c는 고정부(미도시)로부터 분리된 마스크 부재(121)를 나타낸 도면이다. 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 마스크 부재(121)는 제 1 주변부(SA1)에 위치하는 절단선(171)을 따라 절단되어, 고정부(미도시)로부터 분리되고, 이에 따라, 마스크 부재(121)에 작용하던 인장력이 제거된다.
인장력이 제거된 마스크 부재(121)는 복수 개의 제 2 개구(141)를 갖는 제 2 패턴부(PA2) 및 제 2 패턴부(PA2)를 둘러싸는 제 2 주변부(SA2)를 포함한다.
마스크 부재(121)에 작용하는 인장력이 제거됨에 따라, 복수 개의 개구 형상이 변형될 수 있고, 이에 따라, 패턴부의 길이가 전체적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 중앙부에서 제 2 패턴부(PA2)의 길이를 제 3 길이(L3)라고 정의할 때, 제 3 길이(L3)는 인장력이 제거되기 전 제 1 패턴부(PA1)의 제 1 길이(L1) 및 제 2 길이(L2)보다 짧다.
또한, 상기한 바와 같이, 마스크 부재(121)에 작용하고 있던 인장력은 가장자리부보다 중앙부에서 더 크게 작용하여, 인장력이 제거되는 경우 패턴부의 길이는 가장자리부보다 중앙부에서 더 크게 감소할 수 있다. 이때, 제 1 패턴부(PA1)의 제 1 길이(L1)가 제 2 길이(L2)보다 길게 형성되므로, 인장력이 제거된 마스크 부재(121)의 제 2 패턴부(PA2)는 중앙부와 가장자리부에서 동일한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 중앙부로부터의 거리에 관계 없이 제 2 패턴부(PA2)는 제 3 길이(L3)를 가질 수 있다. 즉, 제 2 패턴부(PA2)의 단부는 직선 형태를 가질 수 있다.
이어서, 필요한 추가 공정을 더 진행할 수 있으며, 상기한 바와 같은 제조 방법을 포함하여 복수 개의 분할 마스크(120)가 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분할 마스크(120)의 제조 방법은 제조 공정 중에 복수 개의 개구 형상이 위치에 따라 다르게 변형되는 것을 고려하여, 마스크 부재(121) 상에 중앙부로 갈수록 더 긴 길이를 갖는 제 1 패턴부(PA1)를 형성함으로써, 설계한 분할 마스크의 개구 형상과 제조된 분할 마스크의 개구 형상 간의 차이를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
상세하게는, 도 3은 마스크 부재(121)에 화살표(150) 방향으로 인장력이 작용하고, 인장된 마스크 부재(121) 상에 복수 개의 제 1 개구(132)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)가 형성되는 것을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 마스크 부재(121)는 복수 개의 제 1 개구(132)를 갖는 제 1 패턴부(PA1) 및 제 1 패턴부(PA1)를 둘러싸는 제 1 주변부(SA1)를 포함한다.
제 1 패턴부(PA1)는 중앙부로 갈수록 제 1 방향(D1)으로 더 긴 길이를 갖도록 형성된다. 이때, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제 1 패턴부(PA1)의 단부는 계단 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향(D1)을 따라 서로 마주보는 제 1 패턴부(PA1)의 양쪽 단부를 제 3 단부(S3) 및 제 4 단부(S4)라고 정의할 때, 제 3 단부(S3) 및 제 4 단부(S4)는 서로 대칭하는 계단 형태를 가질 수 있다.
이어서, 마스크 부재(121)는 제 1 주변부(SA1)에 위치하는 절단선(172)을 따라 절단된다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 절단선(172)은 곡선 형태를 갖는다. 이에 따라, 인장력이 제거된 마스크 부재(121)의 양쪽 끝단은 제 1 방향(D1)으로 동일한 길이를 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크의 제조 방법을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 4a는 마스크 부재(121)에 화살표(150) 방향으로 인장력이 작용하고, 인장된 마스크 부재(121) 상에 복수 개의 제 1 개구(133)를 갖는 제 1 패턴부(PA1)가 형성되는 것을 나타낸 도면이다. 이때, 마스크 부재(121)의 중앙부는 마스크 부재(121)의 가장자리부보다 더 큰 인장력이 작용할 수 있고, 또한, 양쪽 끝단에서 멀어질수록 더 크게 작용할 수 있다. 도 4a를 참조하면, 마스크 부재(121)는 복수 개의 제 1 개구(133)를 갖는 제 1 패턴부(PA1) 및 제 1 패턴부(PA1)를 둘러싸는 제 1 주변부(SA1)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수 개의 제 1 개구(133)는 도트 형태를 가질 수 있으며, 또한, 복수 개의 제 1 개구(133)는 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
제 1 패턴부(PA1)는 중앙부로 갈수록 제 1 방향(D1)으로 더 긴 길이를 갖도록 형성된다. 또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제 1 패턴부(PA1)는 양쪽 끝단과 멀어질수록 더 좁은 폭을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 양쪽 끝단에서 제 1 패턴부(PA1)의 폭을 제 1 폭(W1)이라고 정의하고, 양쪽 끝단으로부터 멀리 떨어진 영역에서 제 1 패턴부(PA1)의 폭을 제 2 폭(W2)이라고 정의할 때, 제 1 폭(W1)은 제 2 폭(W2)보다 크다.
또한, 제 1 패턴부(PA1)의 모든 단부는 곡선 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향(D1)을 따라 서로 마주보는 제 1 패턴부(PA1)의 양쪽 단부를 제 5 단부(S5) 및 제 6 단부(S6)라고 정의하고, 제 2 방향(D2)을 따라 서로 마주보는 제 1 패턴부(PA1)의 양쪽 단부를 제 7 단부(S7) 및 제 8 단부(S8)라고 정의할 때, 제 5 내지 제 8 단부(S5 내지 S8)는 곡선 형태를 가질 수 있다.
도 4b는 고정부(미도시)로부터 분리된 마스크 부재(121)를 나타낸 도면이다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 마스크 부재(121)는 제 1 주변부(SA1)에 위치하는 절단선(171)을 따라 절단되어, 고정부(미도시)로부터 분리되고, 이에 따라, 마스크 부재(121)에 작용하던 인장력이 제거된다.
인장력이 제거된 마스크 부재(121)는 복수 개의 제 2 개구(143)를 갖는 제 2 패턴부(PA2) 및 제 2 패턴부(PA2)를 둘러싸는 제 2 주변부(SA2)를 포함한다.
마스크 부재(121)에 작용하는 인장력이 제거됨에 따라, 복수 개의 개구 형상이 변형될 수 있고, 이에 따라, 패턴부의 길이가 전체적으로 감소할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마스크 부재(121)는 인장력이 제거됨에 따라, 패턴부의 폭이 전체적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 양쪽 끝단에서 제 2 패턴부(PA2)의 폭을 제 3 폭(W3)이라고 정의할 때, 제 3 폭(W3)은 인장력이 제거되기 전 제 1 패턴부(PA1)의 제 1 폭(W1) 및 제 2 폭(W2)보다 크다.
또한, 상기한 바와 같이, 마스크 부재(121)에 작용하고 있던 인장력은 양쪽 끝단에서 멀어질수록 더 크게 작용하여, 인장력이 제거되는 경우 패턴부의 폭은 양쪽 끝단에서 멀어질수록 더 크게 증가할 수 있다. 이때, 제 1 패턴부(PA1)의 제 1 폭(W1)이 제 2 폭(W2)보다 크게 형성되므로, 인장력이 제거된 마스크 부재(121)의 제 2 패턴부(PA2)는 양쪽 끝단으로부터의 거리에 관계 없이 동일한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 양쪽 끝단으로부터의 거리에 관계 없이 제 2 패턴부(PA2)는 제 3 폭(W3)을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 분할 마스크(120)의 제조 방법은 마스크 부재(121) 상에 중앙부로 갈수록 더 긴 길이를 갖고, 마스크 부재(121)의 양쪽 끝단과 멀어질수록 더 좁은 폭을 갖는 제 1 패턴부(PA1)를 형성함으로써, 설계한 분할 마스크의 개구 형상과 제조된 분할 마스크의 개구 형상 간의 차이를 최소화할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하는 표시 장치의 증착 공정에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하는 표시 장치의 증착 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 공정 장비는 증착용 마스크 어셈블리(101), 마그넷 유닛(200), 고정 부재(300), 증착원(400) 및 챔버(500)를 포함한다.
증착용 마스크 어셈블리(101)는 프레임(110) 및 분할 마스크(120)를 포함하고, 증착원(400)과 마주보도록 챔버 내의 상부에 위치한다.
마그넷 유닛(200)은 증착 대상물인 기판(S)을 사이에 두고 증착용 마스크 어셈블리(101)와 대향하여 위치한다. 마그넷 유닛(200)으로부터의 자기력을 통해, 증착용 마스크 어셈블리(101)의 분할 마스크(120)가 기판(S)과 밀착될 수 있다.
고정 부재(300)는 증착용 마스크 어셈블리(101)의 가장자리를 지지한다. 고정 부재(300)는 증착원(400)으로부터 기판(S)으로 공급되는 유기 물질의 이동 경로 외측에 배치된다.
증착원(400)은 증착용 마스크 어셈블리(101)의 하부에 위치하고, 분할 마스크(120)의 패턴부(PA)를 통해 유기 물질을 기판(S)으로 공급한다. 즉, 챔버(500) 내의 상부에 위치하는 기판(S)의 증착면을 향해 유기 물질을 공급한다.
증착원(400)은 내부에 유기 물질을 포함하는 가열 용기(crucible) 형태로서, 열로 유기 물질을 증발시켜 기판(S)에 증착시킬 수 있다. 증착 공정 장비는 유기 물질을 가열시키기 위한 히터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 히터(미도시)는 증착원(400)의 양측에 구비되어, 증착원(400)을 가열하여 증착원(400) 내에 담겨있는 유기 물질을 가열하여 승화시키는 역할을 한다.
챔버(500)는 증착 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 챔버(500)는 증착 공정 시 챔버(500) 내부를 진공 상태로 유지하도록 TMP(Turbo Molecular Pump)와 같은 진공 펌프(미도시)와 연결된다. 챔버(500)는 내부의 벽면을 둘러싸도록 배치된 방착판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 방착판은 증착원(400)으로부터 분출되는 유기 물질 중 기판(S)에 증착되지 않는 유기 물질이 챔버(500) 내부 벽면에 흡착되는 것을 방지한다.
기판(S)은 증착용 마스크 어셈블리(101) 상에 위치한다. 기판(S)은 증착용 마스크 어셈블리(101)의 개구 영역(105)에 중첩되도록 배치될 수 있다. 또한, 기판(S)은 증착용 마스크 어셈블리(101)의 상단으로부터 일정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
도시하지 않았으나, 증착 공정 장비는 증발하는 유기 물질의 속도를 측정하기 위한 두께 센서(thickness monitoring sensor), 측정된 두께에 따라 증착원(400)을 제어하는 두께 컨트롤러(thickness controller), 상기 증착원(400)으로부터의 증발된 유기 물질을 차단할 수 있는 셔터(shutter) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 증착 공정 장비는 기판(S)과 증착용 마스크 어셈블리(101)를 정렬시키기 위하여, 정렬기(aligner) 및 챔버(500)의 외부에는 배치되는 CCD 카메라를 더 포함할 수 있다.
기판(S)의 증착면에 증착 물질이 증착되는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 증착용 마스크 어셈블리(101)를 고정 부재(300)에 고정하고, 분할 마스크(120)의 상부에 기판(S)을 배치한다.
이어서, 챔버(500) 내의 하부에 위치하는 증착원(400)이 증착용 마스크 어셈블리(101)를 향하여 유기 물질을 분사한다. 상세하게는, 증착원(400)과 연결된 히터에 전원을 인가하면, 유기 물질이 담겨 있는 증착원(400)이 가열되고, 이에 따라 유기 물질이 가열 및 승화되어 증착용 마스크 어셈블리(101)를 향하여 분사된다. 이때, 챔버(500) 내부는 높은 진공도 및 높은 온도로 유지된다.
유기 물질이 분사되면, 분할 마스크(120)에 형성된 패턴부(PA)에 의하여 기판(S)의 증착면에 유기 물질이 증착된다. 이와 같은 과정을 반복하여, 기판(S) 상에 다층의 유기 박막을 형성할 수 있다.
표시 장치의 사이즈가 대면적화됨으로써 진공 증착 장비 자체의 사이즈도 커지게 되고, 증착용 마스크 어셈블리(101)의 사이즈 또한 대형화되고 있다. 이에 따라, 마스크의 휨이나 처짐 현상이 크게 발생한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리(101)는 복수 개의 분할 마스크(120)를 포함함으로써, 휨이나 처짐 현상을 최소화하여, 기판(S) 상의 유기 박막의 증착 정밀도 및 균일도가 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 수명 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크 어셈블리를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(600)는 베이스 기판(611), 배리어막(612), 반도체 활성층(613), 게이트 절연막(617), 층간 절연막(619), 소스 전극(620), 드레인 전극(621), 패시베이션막(622), 평탄화막(623), 화소 정의막(624), 유기 발광 소자(OLED) 및 밀봉부(640)를 포함한다.
베이스 기판(611)은 유연성을 가지는 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(611)은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에테르설폰(Polyethersulphone, PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR), 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 또는, 베이스 기판(611)은 글래스 기판일 수 있다. 베이스 기판(611)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다.
배리어막(612)은 베이스 기판(611) 상에 배치된다. 배리어막(612)은 베이스 기판(611)의 상부면을 전체적으로 커버하도록 배치될 수 있다. 배리어막(612)은 무기막 또는 유기막으로 이루어질 수 있다. 배리어막(612)은 단일막으로 이루어지거나, 다층막으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 배리어막(612)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄 옥사이드(AlO), 알루미늄나이트라이드(AlON) 등의 무기물이나, 아크릴, 폴리이미드, 폴리에스테르 등의 유기물 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
배리어막(612)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하고, 베이스 기판(611)을 통한 수분이나 불순물의 확산을 방지하고, 베이스 기판(611)의 상부에 평탄한 면을 제공한다. 배리어막(612) 상에는 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)가 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)는 탑 게이트(Top gate) 방식의 박막 트랜지스터(TFT)를 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 바텀 게이트(Botton gate) 방식 등 다른 구조의 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있다.
배리어막(612) 상에 반도체 활성층(613)이 배치된다. 반도체 활성층(613)은 소스 영역(614), 드레인 영역(615) 및 채널 영역(616)을 포함한다. 반도체 활성층(613)에 N형 또는 P형 불순물 이온을 도핑하여, 소스 영역(614) 및 드레인 영역(615)이 만들어진다. 소스 영역(614)과 드레인 영역(615) 사이의 영역은 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(616)이다.
반도체 활성층(613)은 폴리 실리콘 또는 아몰퍼스 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한, 반도체 활성층(613)은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 예컨대, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf)과 같은 4, 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
반도체 활성층(613) 상에 게이트 절연막(617)이 배치된다. 게이트 절연막(617)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(617)은 단일층이나 다중층의 구조일 수 있다.
게이트 절연막(617) 상에 게이트 전극(618)이 배치된다. 게이트 전극(618)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W과 같은 합금을 포함할 수 있다.
게이트 전극(618) 상에 층간 절연막(619)이 배치된다. 층간 절연막(619)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 층간 절연막(619)은 절연성 유기막으로 이루어질 수도 있다.
층간 절연막(619) 상에 소스 전극(620)과 드레인 전극(621)이 배치된다. 구체적으로, 게이트 절연막(617) 및 층간 절연막(619)에는 이들의 일부를 제거하여 콘택홀이 형성되고, 콘택홀을 통하여 소스 영역(614)과 소스 전극(620)이 전기적으로 연결되고, 드레인 영역(615)과 드레인 전극(621)이 전기적으로 연결될 수 있다.
소스 전극(620)과 드레인 전극(621) 상에 패시베이션막(622)이 배치된다. 패시베이션막(622)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물과 같은 무기막이나, 유기막으로 이루어질 수 있다.
패시베이션막(622) 상에 평탄화막(623)이 배치된다. 평탄화막(623)은 아크릴(acryl), 폴리이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기막을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)의 상에 유기 발광 소자(OLED)가 형성될 수 있다. 유기 발광 소자(OLED)는 제 1 전극(625), 제 2 전극(627) 및 제 1 전극(625)과 제 2 전극(627) 사이에 개재되는 중간층(626)을 포함한다.
제 1 전극(625)은 콘택홀을 통하여 소스 전극(620)이나 드레인 전극(621)중 어느 한 전극에 전기적으로 연결되어 있다. 제 1 전극(625)은 화소 전극에 대응된다.
제 1 전극(625)은 애노드로 기능하는 것으로서, 다양한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(625)은 투명 전극일 수 있고, 반사형 전극일 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전극(625)이 투명 전극인 경우, 제 1 전극(625)은 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 포함할 수 있다. 제 1 전극(625)이 반사형 전극인 경우, 제 1 전극(625)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성하고, 반사막의 상부에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 형성할 수 있다.
평탄화막(623) 상에 제 1 전극(625)의 가장자리를 덮도록 화소 정의막(Pixel define layer, PDL, 624)이 배치된다. 화소 정의막(624)은 제 1 전극(625)의 가장자리를 둘러싸는 것에 의하여 각 서브 화소의 발광 영역을 정의한다.
화소 정의막(624)은 유기물이나, 무기물로 이루어진다. 예를 들면, 화소 정의막(624)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 벤조사이클로부텐, 아크릴 수지, 페놀 수지 등과 같은 유기물이나, SiNx와 같은 무기물로 이루어질 수 있다. 화소 정의막(624)은 단일막으로 이루어지거나, 다중막으로 이루어질 수 있다.
제 1 전극(625) 상에 중간층(626)이 배치된다. 중간층(626)은 화소 정의막(624)의 일부를 에칭하는 것에 의하여 노출된 영역에 배치될 수 있다. 중간층(626)은 증착 공정에 의하여 만들어질 수 있다.
중간층(626)은 저분자 유기물이나, 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 중간층(626)은 유기 발광층(Emissive layer, EML)을 포함할 수 있다. 또한, 중간층(626)은 유기 발광층을 구비하고, 그 외에, 정공 주입층(Hole injection layer, HIL), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL), 전자 주입층(Electron injection layer, EIL) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 중간층(626)이 유기 발광층을 포함하고, 기타 다양한 기능층을 더 포함할 수 있다.
중간층(626) 상에 제 2 전극(627)이 배치된다. 제 2 전극(627)은 공통 전극에 대응된다. 제 2 전극(627)은 투명 전극일 수 있다.
제 1 전극(625)은 각 화소 정의막(624)의 개구와 대응되는 형태로 배치될 수 있다. 반면에, 제 2 전극(627)은 기판(611)의 전면에 증착할 수 있다. 또는, 제 2 전극(627)은 전면 증착 대신에 특정한 패턴을 가질 수 있다. 제 1 전극(625)과 제 2 전극(627)은 위치가 서로 반대로 하여 적층될 수도 있다.
한편, 제 1 전극(625)과 제 2 전극(627)은 중간층(626)에 의하여 서로 절연되어 있다. 제 1 전극(625) 및 제 2 전극(627)에 전압이 인가되면, 중간층(626)에서 가시광이 발광하여 사용자가 인식할 수 있는 화상이 구현된다.
유기 발광 소자(OLED)의 상부에는 밀봉부(640, Encapsulation)가 배치된다. 밀봉부(640)는 외부의 수분이나 산소 등으로부터 중간층(626) 및 다른 박막들을 보호한다.
밀봉부(640)는 유기막이나, 무기막이 각각 적어도 한 층 적층된 구조일 수 있다. 예를 들어, 밀봉부(640)는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트 등과 같은 적어도 하나의 유기막(641, 642)과, 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트 라이드(SiNx), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 티타늄 옥사이드(TiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrOx), 징크 옥사이드(ZnO) 등과 같은 적어도 하나의 무기막(643, 644, 645)이 적층된 구조일 수 있다.
밀봉부(640)는 유기막(641, 642)이 적어도 1층이고, 무기막(643, 644, 645)이 적어도 2층의 구조를 가질 수 있다. 밀봉부(640)중 외부로 노출된 최상층(645)은 유기 발광 소자에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기막으로 이루어질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 프레임 120: 분할 마스크
121: 마스크 부재 131, 132, 133: 제 1 개구
141, 143: 제 2 개구 200: 마그넷 유닛
300: 고정 부재 400: 증착원
500: 챔버 600: 유기 발광 표시 장치
PA1: 제 1 패턴부 PA2: 제 2 패턴부
SA1: 제 1 주변부 SA2: 제 2 주변부
121: 마스크 부재 131, 132, 133: 제 1 개구
141, 143: 제 2 개구 200: 마그넷 유닛
300: 고정 부재 400: 증착원
500: 챔버 600: 유기 발광 표시 장치
PA1: 제 1 패턴부 PA2: 제 2 패턴부
SA1: 제 1 주변부 SA2: 제 2 주변부
Claims (11)
- 마스크 부재의 양쪽 끝단을 제 1 방향으로 인장하여 고정부에 고정하는 단계;
상기 마스크 부재 상에 복수 개의 제 1 개구를 갖는 제 1 패턴부를 형성하는 단계; 및
상기 마스크 부재의 양쪽 끝단을 절단하여, 상기 마스크 부재를 고정부로부터 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 제 1 패턴부의 복수 개의 제 1 개구 각각의 상기 제 1 방향으로의 길이는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향 전체에 걸쳐서 가장자리부에서 중앙부로 갈수록 더 길게 형성되는, 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패턴부의 단부는 곡선 형태를 갖는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패턴부의 단부는 계단 형태를 갖는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정부로부터 분리된 마스크 부재는 복수 개의 제 2 개구를 갖는 제 2 패턴부를 포함하는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 패턴부는 상기 제 2 패턴부보다 중앙부에서 더 긴 길이를 갖는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 패턴부는 중앙부에서 가장자리부와 동일한 길이를 갖는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 패턴부의 단부는 직선 형태를 갖는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 마스크 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar) 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나로 이루어진 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패턴부는 마스크 부재의 양쪽 끝단과 멀어질수록 더 좁은 폭을 갖게 형성되는 분할 마스크의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 마스크 부재의 양쪽 끝단은 곡선 형태로 절단되는 분할 마스크의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패턴부의 복수 개의 제 1 개구의 일측 단부들은 곡률이 0보다 큰 곡선 상에 배치되는 분할 마스크의 제조 방법.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |