KR20020064187A

KR20020064187A - 통합마스크, 이를 사용한 유기 이엘소자의 제조방법 및제조장치

Info

Publication number: KR20020064187A
Application number: KR1020020005350A
Authority: KR
Inventors: 후지모리시게오; 기타무라요시유키; 가나모리히로미츠; 이케다타케시; 오카데츠오
Original assignee: 도레이 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2002-08-07
Also published as: CN1311570C; TW550966B; EP1229144A2; US20020102754A1; KR100853146B1; EP1229144A3; US7396558B2; CN1378408A

Abstract

통합마스크는 증착패턴과 일치하게 형성된 증착구멍 어레이를 구비한 복수의 증착마스크; 및 복수개의 개구가 형성되어 있고 증착마스크가 배열되는 베이스판을 포함한다. 증착마스크는 결합유니트에 의해 베이스판상에 분리가능하게 유지되고, 베이스상의 증착마스크의 위치를 결정하는데 사용되는 정렬마크가 베이스판상에 형성된다. 게다가, 통합마스크를 사용한 유기 EL소자의 제조방법, 제조장치, 및 유기 EL소자가 제공된다.

Description

통합마스크, 이를 사용한 유기 이엘소자의 제조방법 및 제조장치{INTEGRATED MASK AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING ORGANIC EL DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 전기에너지를 빛으로 전환할 수 있는 유기 EL소자에 관한 것으로, 이는 표시장치, 평판 표시장치, 백라이트, 조명, 실내장식, 게시판, 전자카메라, 시계 등과 같은 다양한 분야에 적용된다. 특히, 본 발명은 유기 EL소자의 제조에 사용된 증착 마스크가 복수개 배열된 통합마스크에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 또한 상기 통합마스크를 사용한 유기 EL소자의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

유기 EL소자에 있어서, 캐서드로부터 공급된 전자와 에노드로부터 공급된 홀이 양극과 음극 사이에 배치된 유기층의 내부에서 결합될 때, 빛이 방출된다. 유기 EL소자는 그 단순한 구조와 저압에서 고밀도 다색광을 발광할 수 있는 능력으로 인하여 박막 컴팩 표시장치에 일반적으로 사용된다.

유기 EL소자를 사용하여 완전칼라 표시패널을 제조하기 위해, 레드, 그린, 블루(RGB) 발광층을 포함하는 박막층, 제1전극층(예컨대, ITO), 제2전극층(예컨대, 금속) 등이 소정의 피치를 갖고 소정의 패턴으로 규칙적으로 형성되어야만 한다.

상술한 박막층에 있어서, 발광층과 같은 유기 박막층을 정밀한 패턴으로 형성하기 위해서, 유기박막층의 특성의 관점으로부터 마스크 증착방법이 일반적으로 사용된다. 마스크 증착방법에 있어서, 증착공정은 발광층의 소정의 패턴에 따라 형성된 구멍이 있는 마스크를 사용하여 진공상태에서 수행된다.

유기 EL소자 제조에 있어서의 생산성을 향상시키기 위해서, 복수의 유기 EL소자가 단일 대형기판에 동시에 형성된다. 이는 발광층의 형성에 사용된 마스크 증착이 하나의 기판씩 일괄방식으로 수행되기 때문이고, 출하된 유기 EL소자는 소형장치에 주로 사용된다.

복수의 유기 EL소자가 동시적으로 단일 대형기판에 형성된 경우에 있어서, 복수의 구멍어레이를 구비한 증착 마스크가 준비되어야만 하고, 여기에서 각 배열은 하나의 유기 EL소자와 대응한다. 그러나, 이러한 경우, 그와 같은 증착 마스크의 크기가 커지고, 제조공정 및 증착공정시 증착 마스크가 크게 변형된다. 즉, 구멍어레이의 높은 치수정밀도가 충분하게 유지되지 않는다. 따라서, 각각이 단일 유기 EL소자에 대응하는 구멍배열을 구비하고 있는 복수의 증착 마스크가 배열된 통합마스크가 일본특허 공보 제2000-113978호에 개재되어 있다.

3색(RGB)에 대응하는 3개의 발광층이 형성되어 있기 때문에, 3개의 발광층 사이의 상대위치를 정밀하게 조정하는 것이 중요하다. 기판에 대한 단일 증착 마스크를 위치시키는 방법이 일본특허 공보 제11-158605호에 개재되어 있지만, 기판에 대한 통합 마스크를 위치시키는 방법은 제안되어 있지 않다. 게다가, 통합마스크에 있어서, 복수의 유기 EL소자를 동시적으로 형성하기 위해 제공된 복수의 증착 마스크 모두가 정밀하게 위치되어야만 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 각각이 유기 EL소자에 대응하는 구멍어레이를 구비한 복수의 증착 마스크가 배열되어 있는 통합마스크를 실제 사용하기 위한 구조를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 증착 마스크를 통합마스크내에 정밀하게 증착하여 통합마스크를 조립하기 위한 수단을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 통합마스크와 기판이 정밀하게 위치될 수 있고, 복수의 유기 EL소자가 증착공정에 의해 단일 기판상에 형성될 수 있으며, 유기 EL소자의 제조에 있어서 생산성을 대폭으로 향상시킬 수 있는 유기 EL소자의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 데 있다. 게다가, 본 발명의 또 다른 목적은, 고품질이면서 저렴한 유기 EL소자를 제공하는데 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 통합마스크의 실시예의 전체 구조를 나타내는 사시도;

도 2는, 도 1에 나타낸 통합마스크를 분해한 사시도;

도 3은, 본 발명에 따른 통합마스크의 다른 실시예의 전체구조를 나타내는 사시도;

도 4는, 도 3에 나타낸 통합마스크를 분해한 사시도;

도 5는, 본 발명에 따른 통합마스크 조립장치의 실시예를 나타내는 단면도;

도 6은, 본 발명에 따른 통합마스크 조립장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도;

도 7은, 본 발명에 따른 통합마스크 조립장치의 또다른 실시예를 나타내는 단면도;

도 8의 (A)와 (B)는, 본 발명에 따른 통합마스크를 사용하는 증착장치의 실시예를 나타내는 단면도;

도 9의 (A)~(C)는, 본 발명에 따른 통합마스크를 사용하는 증착장치의 다른실시예를 나타내는 단면도;

도 10은, ITO 투명전극의 패턴의 실시예를 나타내는 사시도; 및

도 11은, 증착 마스크의 예를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따르면, 통합마스크는, 증착패턴에 적합하게 형성된 증착구멍 배열을 갖는 복수의 증착 마스크; 및 증착 마스크가 배열되어 지는 복수의 개구를 구비한 베이스판을 포함한다. 증착 마스크는 결합수단에 의해 분리가능한 방식으로 베이스판에 고정된다. 베이스판상에 형성된 개구 각각의 영역은 증착 마스크 마사에 형성된 증착구멍 배열의 영역보다 크다. 외부힘이 작용할 때, 결합수단이 증착마스크를 해제할 수 있다. 예컨대, 각 결합수단은 스프링과 탄성력을 전달하는 부재로 이루어 질수 있다. 외부힘이 작용하지 않을 때, 증착 마스크는 탄성력에 의해 고정되고, 외부힘이 작용하면, 상기 부재가 탄성력을 증착 마스크로부터 제거한다.

또한, 본 발명에 의하면, 통합마스크용 조립장치는 베이스판을 지지하는 테이블; 베이스판에 증착 마스크를 유지하고 자유롭게 이동시키는 증착 마스크 유지 및 이동장치; 베이스판과 증착 마스크의 정렬마크나 기준위치를 검지하고, 상기 증착 마스크 유지 및 이동장치를 사용하여 베이스판과 증착 마스크 사이의 상대위치를 조정하는 위치결정 시스템; 및 외부힘을 결합수단에 공급하여 베이스판과 증착 마스크의 결합을 해제하는 해제유니트를 포함한다.

게다가, 본 발명에 따르면, 통합마스크에 대한 조립방법은 증착 마스크가 증착되는 베이스판을 테이블상에 지지하는 단계; CCD카메라를 사용한 이미지 처리수단에 의해 베이스판과 증착 마스크의 배열 마크 또는 기준위치를 검지하는 단계; 베이스판에 대해서 증착 마스크를 유지 및 이동함으로써 베이스판과 증착 마스크 사이의 상대위치를 조정하는 단계; 및 상대위치를 조정하는 단계를 수행한 후 결합유니트를 사용하여 증착 마스크를 베이스판상에 고정하는 단계를 포함한다.

게다가, 본 발명에 따르면, 유기 EL소자 제조방법은, 통합마스크의 정렬마크를 사용해서 증착실내에서 증착공정을 받도록, 본 발명의 통합마스크와 기판을 위치결정하는 단계; 및 증착처리 중 통합마스크를 사용하여 박막층을 패터닝함에 따라 유기 EL소자를 형성하는 단계를 포함한다. 통합마스크와 기판을 위치결정하는 단계는 증착실의 외부에서 수행될 수도 있고, 통합마스크와 기판은 위치결정처리 후에 증착실로 이송될 수도 있다. 즉, 위치결정처리는 장치의 배열 또는 구조에 부합하는 적당한 장소에서 수행될 수도 있고, 위치결정처리가 행하여 지는 장소는 본발명에 있어서 특정하게 제한되지 않는다. 게다가, 본 발명의 통합마스크는 R,G,B 발광층을 형성에 바람직하게 적용된다.

게다가, 유기 EL소자 제조장치는, 본 발명의 정렬마크를 사용하여 증착처리를 받도록 하기 위해 본 발명의 통합마스크와 기판을 위치결정하는 위치결정장치; 및 증착공정에서 증착 마스크를 사용하여 박막층을 패터닝하는 증착 장치를 포함한다. 증착장치는 증착실 내부에 배치된 증발원(evaporation source)과 증착 마스크의 패턴에 대응하는 패턴을 구비한 증착층이 증착장치내 기판상에 형성된다. 통합마스크와 기판을 위치결정에 사용되는 위치결정장치는 증착실의 내부 또는 외부에 설치될 수도 있다. 위치결정장치가 증착실의 외부에 설치되는 경우에 있어서, 유기 EL소자 제조장치는 통합마스크와 기판을 위치결정한 후 증착실내로 이송하는 장치를 포함할 수도 있다.

본 발명의 통합마스크에 있어서, 각각에 증착구멍이 배열되어 있는 복수의 증착 마스크는, 통합마스크와 증착 마스크의 기준마크를 사용하여 배열되고, 결합수단에 의해 분리가능한 방식으로 베이스판에 유지된다. 따라서, 복수의 증착 마스크는 소정의 위치에 고정밀도로 설치될 수 있다.

게다가, 본 발명의 통합마스크를 조립하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 베이스판의 위치와 증착 마스크의 위치가 검지되고, 베이스판과 증착 마스크 사이의 상대위치가 검지결과에 따라 조정된다. 따라서, 고정밀도의 통합마스크가 조립된다.

또한, 본 발명의 유기 EL소자를 제조하는 방법 및 장치에 있어서, 통합마스크와 기판을 위치결정하는 단계 및 상술한 고정밀도의 통합마스크를 사용하여 발광층과 같은 박막층을 형성하는 단계가 수행된다. 따라서, 박막층은, 박막층이 형성되는 기판의 크기와 상관없이 높은 치수정밀도의 소정패턴으로 형성될 수 있다. 게다가, 복수의 유기 EL소자는 단일기판상에 고정밀도로 형성될 수 있기 때문에, 고품질의 유기 EL소자가 높은 생성성을 갖고 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 이하에 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 통합마스크의 실시예의 전체구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 통합마스크를 분해한 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 통합회로의 다른 실시예의 전체구조를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 통합마스크를 분해한 사시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 통합마스크(1)는 4개의 증착 마스크(20)를 베이스판(2)에 결합수단으로 유지함으로써 이루어진다.

각 증착 마스크(20)는 구멍어레이가 형성된 마스크판(22)을 프레임(24)에 유지함으로써 조립되고, 복수의 증착구멍(32)이 형성된 구멍어레이(30)는 증착패턴에 따라 정렬된다. 프레임(24)은 개구를 가지며, 그 형상은 점선으로 나타내었고, 따라서 구멍어레이(30)의 바로 아랫 공간이 비어있다. 게다가, 도 2에 나타낸 바와 같이, 베이스판(2)에는 증착 마스크(20)가 자리되는 위치에 개구(10)가 형성되어 있고, 각 개구(10)의 영역은 구멍어래이(30)의 영역보다도 크다. 증착구멍(32)은 증착패턴에 따라 사각형, 원형 등과 같은 형상으로 형성된다. 개구(10)의 영역은 구멍어레이(30)의 영역보다 5%에서 50%까지 큰 것이 바람직하고, 20%에서 100% 큰것이 더욱 바람직하다.

각 증착 마스크(20)는 베이스판(2)상에 위치됨에 따라, 증착구멍(32)은 돌출부재(4)의 상면(8)상에 형성된 정렬마크(6)를 기준으로서 사용함으로써 소정의 위치에 있다. 증착구멍(32)의 위치는 직접적으로 검지될 수도 있고, 증착 마스크(20)는 검지결과에 기초하여 정렬마크(6)에 대응하여 위치될 수도 있다. 또한, 증착 마스크(20)의 마스크판(22)에 정렬마크(26)가 설치될 수도 있고, 정렬마크(6)에 대한 정렬마크(26)의 위치는 조정될 수도 있다. 정렬마크(6)가 형성되어 있는 돌출부재(4)의 상면(8)과 증착 마스크(20)의 마스크판(22)의 상면은 베이스판(2)에 대하여 동일한 높이로 있다. 이러한 경우, 돌출부재(4)의 상면(8)과 마스크판(22)의 상면은 동일한 촛점위치를 갖게되고, 따라서 카메라를 사용한 위치검출이 용이하게 수행된다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 결합유니트(40)는 유지핀(42), 압축 스프링(44), 및 잠금쇠(46)를 포함한다. 유지핀(42)은 증착 마스크(20)와 베이스판(2)에 형성된 구멍(28)을 통하여 삽입된다. 압축스프링(44)은 베이스판(2)의 하면에서 유지핀에 증착되고, 잠금쇠(46)는 유지핀(42)의 단부에 고정되어, 유지핀(42)이 뽑혀지지 않게 된다. 따라서, 증착 마스크증착 마스크프링(44)이 가하는 소정의 힘에 의해 베이스판(2)에 대향하여 눌려지고, 마찰에 의해 증착마스크(20)가 이동되지 않도록 유지된다. 잠금쇠(46)는 상방으로 가압되면, 압축스프링(44)이 압축되고, 유지핀(42)의 헤드와 증착마스크(20) 사이에 간극이 발생한다. 따라서, 베이스판에 대항하여 증착마스크에 가해진 가압력이 제거되어, 증착마스크(20)가 베이스판(2)상을 이동할 수 있다. 유지력이 제거되어 있는 동안, 증착마스크(20)가 베이스판(2)에 대하여 위치결정된다. 따라서, 증착마스크(20)는결합유니트(40)의 탄성력에 의해 베이스판(2)에 대항하여 가압됨으로써 유지된다. 상술한 바와 같이, 결합수단(40)은 증착마스크(20)를 분리 가능한 방식으로 고정할 수 있다.

도 3 및 도 4는 통합마스크의 다른 실시예를 나타내고, 여기에서는 다른 형태의 결합유니트가 사용된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 통합마스크(100)는 4개의 증착마스크(120)를 베이스판상에 결합유니트(140)로 유지함으로써 이루어진다. 각 결합유니트(140)는 누름판(142), 압축스프링(144), 및 지점(146)을 포함한다. 누름판(142)은 베이스판(102)의 상면상에 압축스프링(144)과 지점(146)에 의해 고정되고, 압축스프링에 의해 가압되는 힘에 의해 지점(146)을 통하여 증착마스크(120)의 프레임(124)상에 형성된 탭(128)에 대향하여 눌려진다. 즉, 증착마스크(120)는 소정의 힘에 의해 베이스판(102)에 대향하여 눌려지고, 마찰력에 의해 증착마스크(120)가 이동하지 않도록 유지된다. 누름판(142)이 압축스프링(144)의 연결부분에서 하방으로 가압되면, 압축스프링(144)이 가압되어 누름판(142)과 탭(128) 사이에 간극이 발생한다. 따라서, 베이스판(102)에 대항하여 증착마스크(120)에 가해진 가압력이 제거되어, 증착마스크(120)가 베이스판(102)상에서 이동할 수 있다. 증착마스크(120)는, 유지력이 제거되어 있는 동안 베이스판(102)에 대하여 위치결정되고, 다음으로 누름판(142)에 가압된 항방으로의 가압력이 제거된다. 따라서, 증착마스크(120)는 결합유니트(140)의 스프링력에 의해 베이스판(102)에 대항하여 가압됨으로써 유지된다. 상술한 바와 같이, 이 실시예에 있어서도, 결합수단(140)은 분리 가능한 방식으로 증착마스크(120)에 고정된다.

통합마스크는, 결합수단에 의해 증착마스크가 베이스판에 유지될 때, 가압되는 힘의 주방향은 베이스판에 대하여 ±30°이하의 각도로 되도록 설계되는 것이 바람직하다. 증착마스크를 유지하기 위해 가압돈 힘의 주방향이 ±30°이상이라면, 증착마스크가 베이스판에 대해 소정의 위치로부터 어긋난 위치에 유지될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해, 유지핀, 누름판 및 지점의 강도를 증가시킬 수도 있고, 또는 지점의 활동을 감소시킬 수도 잇다.

상기 통합마스크가 유기 EL소자의 제조에 사용될 때, 증발원으로부터 방사되는 열로 인하여 통합마스크의 주변에서의 온도가 상승한다. 따라서, 통합마스크의 크기가 변화되고, 그 결과 막박층의 패턴의 정밀도가 변화된다. 이런 변화는 작게하는 것이 바람직하다. 따라서, 통합마스크를 구성하는 베이스판, 프레임 등은 10^-5이하의 열팽창계수를 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7 × 10^-6이하의 열팽창계수, 더욱 더 바람직하게는 4 × 10^-6이하의 열팽창계수를 갖는 물질로 형성되는 것이 좋다. 예컨대, 인바르합금(invar ally), 몰리브덴, 티타늄, 코르합금, 유리, 세라믹 등이 사용될 수 있다. 게다가, 동일한 이유로 인하여, 정렬마크가 형성되어 있는 돌출부재도 10^-5이하의 열팽창계수를 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7 × 10^-5이하의 열팽창계수, 더욱 더 바람직하게는 4 × 10^-6이하의 열팽창계수를 갖는 물질로 형성되는 것이 좋다. 돌출부재는 베이스판과 일체적으로 형성될 수도 잇고, 또는 베이스판과 개별적으로 형성되어 베이스판에 부착될 수도 있다. 돌출부재가 베이스판과 개별적으로 형성될 때, 돌출부재와 베이스판은 상이한 물질로 형성될 수도 있다.

마스크판내에 형성된 가늘고 긴 구멍이 스트립 패턴으로 배열된 경우에, 구멍이 뒤틀림 등에 의해 쉽게 변형되는 문제점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 보강선을 가늘고 긴 구멍을 가로지르도록 형성하여, 마스크판의 강도를 증가시켜서 구멍의 변형을 방지할 수 있다. 마스크판의 두께는 구멍사이의 선의 폭보다 3배 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2배이하인 것이 좋다. 보다 상세하게는, 마스크판의 두께는 500㎛이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100㎛이하, 가장 바람직하게는 50㎛이하가 좋다.

마스크판은 전기주조법, 에칭법, 기계연삭법, 샌드 브러스트법, 소결법, 레이저 가공법 등으로 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용된 바와 같은 정밀 마스크 패턴을 갖는 마스크판은 전기주조법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 상기 방법에 의해 제조된 마스크판은, 마스크판상에 인장력이 가해지는 동안 프레임에 고정되고, 평판면을 갖는 증착마스크가 획득된다. 마스크판을 프레임에 고정하는 방법은 제한되지 않지만, 접착제를 사용하는 것이 일반적이다.

마스크판은 스테인레스강, 구리합금, 니켈합금, 철-니켈합금, 알루미늄합금과 같은 금속이나 각종 수지물질로 형성된다. 마스크 패턴이 정밀하고 마스크판의 강도가 충분하지 않은 경우에, 마스크판과 유기 EL소자의 기판 사이의 인장력은 자기력에 의해 증가 되어야만 한다. 그러한 경우, 마스크판은 공지의 자기물질로서 형성하는 것이 바람직하다.

증착마스크가 통합마스크사에 배열될 때, 증착마스크 사이의 간극의 크기는 작은 것이 바람직하다. 간극의 크기와 증착공정시 사용되지 않는 다른 영역이 감소됨에 따라, 소정 개수의 유기 EL소자를 형성하기 위해 사용되는 기판의 크기를 감소할 수 있다. 따라서, 기판의 비용을 감소할 수 있다. 게다가, 증착장치의 크기를 감소할 수 있고, 박막층의 두께를 보다 균일하게 제조할 수 있다. 증착마스크 사이의 간극이 크기는 바람직하게는 10mm이하, 보다 바람직하게는 5mm이하, 더욱 더 바람직하게는 3mm이하가 좋다. 게다가, 증착공정에 있어서 증착물질이 기판을 향하여 임의의 각도로 이송되고, 증착물질이 기판상에 증착되지 않는 영역이 있다. 이 영역도 되도록이면 작게 만드는 것이 바람직하다. 이런 이유로, 프레임의 개구와 마스크판의 구멍은 그 단면이 탭퍼형으로 되도록 형성된다.

도 5는 본 발명의 통합마스크 조립장치의 실시예를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 통합마스크 조립장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 통합마스크 조립장치의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 5는 도 1에 나타낸 통합마스크(1)를 조립하는 통합마스크 조립장치(201)를 나타낸다. 통합마스크(1)는, 베이스(240)에 설치된 X-Y 테이블(220)의 지지판(230)상에 위치된다. X-Y테이블(220)은 가이드(224)와 레일(22)에 의해 지지판(230)을 X방향(도면내 수평방향)으로 이동시키고, 가이드(226)와 레일(228)에 의해 Y방향(페이지에 대해 수직방향)으로 이동시킨다. 따라서, 지지판(230)상에 위치한 통합마스크(1)는 수평면상에서 자유롭게 이동할 수 있다. 지지판(230)은 통합마스크(1)를 베이스판(2)의 수직영역에 지지한다. 또한, 지지판(230)에는 복수의 흡입구멍이 베이스판(2)을 지지하는 부분에 형성되어, 베이스판(2)이 공기 흡입에 의해 지지될 수 있다. 또한, 베이스판(2)은 핀에 의해서도 유지될 수도 있다. 통합마스크(1)의 바로 아래 영역에 개구(204)가 형성되고, 가압판(234)과 공기 실린더(236)를 포함하는 분리유니트(232)는 개구(204)의 아래쪽에 설치된다. 분리유니트(232)의 공기 실린더(236)가 구동되어 가압판(234)이 위쪽으로 이동될 때, 결합수단(40)의 잠금쇠(46)가 위쪽으로 밀어지고, 유지핀(42)이 통합마스크(1)의 증착마스크(20)로부터 해제된다. 따라서, 증착마스크(20)에 가해진 가압력이 제거되고 증착마스크(20)가 베이스판(2)상에서 자유롭게 이동된다.

또한, 유지 유니트(250)는 베이스(240)로부터 뻗어있는 프레임(242)에 의해 , 지지판(230)상에 위치되어 있는 통합마스크(1)의 직상방 위치에 지지된다. 유지유니트(250)는, 공기흡입에 의해 증착마스크를 유지하는 척패드(22), 척패드(252)를 회전시키는 회전테이블(254), 및 지지판(256)을 수직방향으로 이동시키는 승강유니트(260)를 포함한다. 승강유니트(260)는 프레임(242)의 소정의 위치에 연결된다. 승강유니트(260)는 구동기(도시안됨)에 의해 이동되고, 회전테이블(254)과 척패드(252)를 수직방향으로 자유롭게 이동시킨다. 회전테이블(254)은 그 중앙영역에 원형구멍(262)이 형성되어있고, 모터(258)에 의해 수평면으로 회전된다. 프레임(242)에도 상기 원형구멍(262)의 바로 위쪽의 위치에 구멍(264)이 형성되어 있고, 증착마스크(20)의 배열마크(6) 등이, 브래킷(268)을 경유하여 프레임(242)에부착된 카메라(266)에 의해 구멍(262,264)을 통해 관측된다.

통합마스크 조립장치(201)에 의한 통합마스크(1)의 조립작업을 이하에 기술한다.

먼저, 통합마스크(20)는 통합마스크(1)의 기판상의 소정 위치에 설치된다. 그 다음, 결합유니트(40)가 부착되고, 증착마스크(20)의 위치가 대략적으로 조정된다. 다음으로, 상기 준비후에, 통합마스크 조립장치(201)내 X-Y테이블의 지지판(230)상에 통합마스크(1)가 위치되고, 진공펌프(도시안됨)를 사용한 공기흡입에 의해 통합마스크(1)의 베이스판(2)이 유지된다. 베이스판(2)은 공기 흡입기를 대신하여 볼트 등을 사용하여 유지될 수도 있다. 다음, 베이스판(220)상에 형성딘 정렬마크(6)중 하나가 카메라(266)의 바로 아래에 위치되도록 X-Y테이블(220)이 이동된다. 카메라(266)에 의해 두개의 정렬마크(6) 각각을 관찰함으로써, 그 이차원 좌표축이 결정되어, 좌표시스템의 원본을 획득할 수 있다. 다음으로, 증착마스크(20)의 정렬마크(26) 중 하나의 위치를 위치(C)로 가정하면, X-Y테이블은, 카메라(266)의 바로 아래에 위치(C)가 오도록 이동된다. 따라서, 정렬마크(26)는 카메라(266)에 의해 각각이 관측된다. 증착마스크(20)의 정렬마크(26)가 희망하는 위치에서 어긋난 경우에, 즉 정렬마크(26)가 카메라(266)의 중심점에서 관찰되지 않을 경우(카메라 창내에 십자 교차점으로 나타남), 증착마스크(20)의 위치는 이하의 작업에 의해 조정된다. 먼저, 승강유니트(260)가 구동되고, 증착마스크(20)와 접촉할 때까지 척패드(252)가 아래쪽으로 이동되고, 척패드(252)에 의해 증착마스크(20)가 척된다. 다음으로, 분리유니트(232)의 공기 실린더(236)가 위쪽으로 이동하고, 압축스프링(44)의 스프링력에 대항하여 가압판(234)이 결합유니트(40)의 잠금쇠(46)를 위쪽으로 밀어 올린다. 따라서, 증착마스크(20)가 베이스판(2)으로부터 자유롭게 된다. 그 다음, 회전테이블(254)과 X-Y테이블(220)이 이동되고, 정렬마크(26)의 어긋남이 수정되도록 증착마스크(20)와 베이스판(2) 사이의 상대위치가 변화된다. 다음으로, 증착마스크(20)의 위치결정이 변화된 후에, 분리유니트(232)의 공기실린더(236)가 아래쪽으로 이동됨에 따라, 가압판(234)이 잠금쇠(46)로부터 떨어지게 된다. 따라서, 증착마스크(20)가 압축스프링(44)의 스프링력에 의해 베이스판(2)상에 유지된다. 그 다음, 척패드(252)가 증착마스크(20)를 해방하고, 승강유니트(260)가 위쪽으로 이동한다. 척패드(252)가 증착마스크(20)로 부터 완전히 분리될 때, 증착마스크(20)의 정렬마크(26) 중 어느하나가 있다고 가정한 위치인 위치(C)가 카메라(266)의 바로 아래에 오도록, X-Y테이블(220)이 이동된다. 따라서, 정렬마크(26)의 위치는 카메라(266)에 의해 다시 관측되고, 정렬마크(26)의 어긋남이 허용범위내로 감소될 때 까지 증착 마스크(20)의 위치조정을 위한 상기 작업을 반복한다.

증착 마스크(20) 중 어느 하나의 위치결정이 완료된 경우, 다음번 증착 마스크(20)의 정렬마크(26) 중 어느 하나의 위치가 카메라의 바로 아래에 위치하도록 X-Y테이블(220)이 이동된다. 다음으로, 상기 작업, 즉 정렬마크(26)를 관측하는 작업 및 증착 마스크(20)의 위치를 조정하는 작업이 동일한 방식으로 반복된다.

다음으로, 본 발명의 통합마스크 조립장치의 다른 실시예를, 도 6을 참조하여 이하에 설명한다.

도 6을 참조하면, 통합마스크 조립장치(300)에 있어서, 통합마스크(1)는 베이스(360)에 설치된 X-Y테이블(302)의 지지판(304)상에 위치되어 유지된다. X-Y테이블(302)은 가이드(310)와 레일(312)에의해 지지판(304)을 X방향(도면내 수평방향)으로 이동시킬 수 있고, 가이드(306)와 레일(308)에 의해 Y방향(페이지에 대해 수직방향)으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 지지판(304)상에 설치된 통합마스크(1)는 수평면상에서 자유롭게 이동할 수 있다. 게다가, 레일(312)이 승강 유니트(362)를 통해 베이스(360)에 고정됨에 따라, 지지판(304)도 수평방향으로 자유롭게 이동할 수 있다. 지지판(304)은 통합마스크(1)를 베이스판(2)의 외주부에서 지지하고, 지지판(304)의 중앙부분에 개구(314)가 형성되어 있다. 또한, 지지판(304)에는 베이스판(2)을 지지하는 부분에 복수개의 흡입구멍이 형성되어 있기 때문에, 베이스판(2)이 공기흡입에 의해 지지판(304)상에 유지될 수 있다. 개구(314)는 통합마스크(1)의 바로아래에 형성되고, 가압판(382)과 공기 실린더(384)를 포함하는 분리유니트(380)가 베이스(306)상에 개구(314)의 아래쪽 영역에 설치된다. 분리유니트(380)의 공기 실린더(384)가 구동되어 가압판(382)이 상방으로 이동되고, 결합유니트(40)의 잠금쇠(46)가 상방으로 밀어져서 유지핀(42)이 통합마스크(1)의 증착 마스크(20)로부터 해제된다. 따라서, 증착 마스크(20)에 가해진 가압력이 제거되어 증착 마스크(20)가 베이스판(2) 상에서 자유롭게 이동될 수 있다.

게다가, 통합마스크(1)의 증착 마스크(20)를 유지하고 이동하는 유지 유니트(330)는 통합마스크(1)의 직상방 위치에 설치된다. 유지 유니트(330)는, 공기 흡입기에 의해 증착 마스크(20)를 유지하는 척패드(332), 척패드(332)를 수평방향으로 회전시키는 회전테이블(334), 및 척패드(332)를 X, Y방향으로 이동시키는 상부 X-Y 테이블(336)을 포함한다. 회전테이블(334)은 상부 X-Y테이블(336)에 고정되고, 상부 X-Y테이블(336)은 회전테이블(334)에 부착된 가이드(338)와 레일(340)에 의해 X방향으로 이동되고, 레일(340)에 부착된 가이드(342)와 레일(344)에 의해 Y방향으로 이동된다.

회전테이블(334)은 그 중앙영역에 원형구멍(316)이 형성되어 있고, 모터(346)에 의해 수평면에서 회전된다. 프레임(350)에도 구멍(316)의 직상방 위치에 구멍(352)이 형성되어 있고, 증착 마스크(20) 등의 정렬마크(6)는, 조정장치(372A, 372B)를 경유하여 프레임(350)에 부착된 두대의 카메라(370A,370B)에 의해 구멍(316,352)을 통하여 관측된다. 조정장치(372A,372B)는 카메라(370A,370B)의 수직 및 수평위치의 세밀한 조정을 수행할 수 있다.

통합마스크 조립장치(300)에 의한 통합마스크(1)의 조립작업에 대해 이하에 기술한다.

먼저, 증착 마스크(20)는 통합마스크(1)의 베이스판(2)상의 소정 위치에 설치되어 있다. 다음으로, 결합유니트(40)가 부착되고, 증착 마스크(20)의 위치가 대략 조정된다. 그 다음, 상기 준비후에, 통합마스크 조립장치(300)내의 X-Y테이블(302)의 지지판(304)상에 통합마스크(1)가 위치되고, 통합마스크(1)의 베이스판(2)이 공기 흡입기에 의해 유지된다. 다음으로, 베이스판(2)상에 형성된 정렬마크(6)가 두대의 카메라(370A,370B)의 바로 아래쪽에 오도록, X-Y테이블(302)이이동된다. 따라서, 기준위치(D)가 결정된다. 그 다음, 카메라(370A,370B) 위치의 세밀한 조정이 조정장치(372A,372B)를 사용하여 각각 수행되어, 2개의 정렬마크(6)가 두대의 카메라(370A,370B)의 중심점, 즉 카메라창에 나타난 교차점에 오게 된다.

두대의 카메라(370A,370B)의 위치 조정 후에, X-Y테이블(302)이 구동되고, 기준으로서 위치(D)를 사용하여, 증착 마스크(20) 중 어느 하나의 정렬마크(26)가 있다고 가정한 위치가 카메라(370A,370B)의 바로 아래에 오도록, 통합마스크(1)가 이동된다. 따라서, 증착 마스크(20)의 정렬마크(26)는 2대의 카메라(370A,370B)에 의해 관측된다. 정렬마크(26)가 2대의 카메라(370A,370B)의 중심점(카메라창에 나타난 십자 교차점)으로부터 어긋난 경우, 다음의 작업이 수행된다. 먼저, 승강유니트(362)가 구동되고, 유지유니트(330)의 척패드(332)가 증착 마스크(20)와 접촉할 때 까지 X-Y테이블(302)이 상방으로 이동하여, 증착 마스크(20)가 진공펌프를 사용하는 척패드(332)에 의해 유지된다. 그 다음, 분리유니트(380)의 공기 실린더(384)가 상방으로 이동함에 따라, 가압판(382)이 결합유니트(40)의 잠금쇠(46)를, 압축스프링(44)의 스프링력에 대항하여, 상방으로 가압한다. 따라서, 증착 마스크(20)는 베이스판(2)으로부터 자유롭게 된다. 다음으로, 회전테이블(334)과 상부 X-Y테이블(336)이 구동되고, 정렬마크(26)가 두대의 카메라(370A,370B)의 중심점(카메라창에 나타난 십자 교차점)에 오도록, 증착 마스크(20)가 베이스판(2)상에서 수평면으로 이동된다. 정렬마크(26)가 카메라(370A,370B)에 의해 소정의 위치에서 관측될 경우, 분리유니트(380)의 공기 실린더(384)가 하방으로 이동하여 가압판(382)이 잠금쇠(40)로부터 멀어진다. 따라서, 증착 마스크(20)는 베이스판(2)상에서 유지된다. 그 다음, 척패드(332)에 의한 공기 흡입이 취소되고, 승강 유니트(362)가 구동되고, X-Y테이블(302)이 하방으로 이동하여, 척패드(332)가 증착 마스크(20)로부터 떨어지게 된다. 다음으로, 상기 위치조정의 작업이 다음번 증착 마스크(20)에 대해 수행된다.

다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 통합마스크 조립장치의 또 다른 실시예를 이하에 설명한다. 통합 마스크 조립장치(400)에 있어서, 통합 마스크(100)는 베이스(460) 상에 설치된 X-Y테이블(402)의 지지판(404)상에 위치되고 지지된다. X-Y테이블(402)은, 가이드(410)와 레일(412)에 의해 지지판(404)을 X방향(도면내 수평방향)으로 이동시킬 수 있고, 가이드(406)와 레일(408)에 의해 Y방향(페이지에 대해 수직방향)으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 지지판(404) 상에 배치된 통합 마스크(100)는 수평면내에서 자유롭게 이동될 수 있다. 레일(412)은 베이스(460)에 고정된다. 베이스판9102)은 핀(414)에 의해 지지판(404) 상에 유지된다. 가압판(482)과 공기 실린더(484)를 포함하는 분리유니트(480)는 프레임(450)에 고정된다. 분리유니트(480)의 공기 실린더(484)가 구동되고, 가압판(482)이 하방으로 이동되며, 결합유니트(140)의 눌름판(142)이 압축스프링(144)에 연결된 부분에서 하방으로 눌려진다. 따라서, 압축스프링(144)이 압축되고, 누름판(142)과 탭(128) 사이에 간극이 발생함에 따라, 증착 마스크(120)가 해제되어 베이스판(2) 상에서 자유롭게 이동될 수 있다.

또한, 통합 마스크(100)의 증착 마스크(120)를 유지하고 이동하는 유지 유니트(430)가 통합 마스크(100)의 직상방 위치에 설치된다. 유지유니트(430)는 증착 마스크(120)를 파지하는 클램프핀(432), 클램프핀(432)을 수평면내에서 회전시키는 회전테이블(434) 및 클램프핀(432)을 X,Y방향으로 이동시키는 상부 X-Y테이블(436)을 포함한다. 회전테이블(434)은 상부 X-Y테이블(436)에 고정되고, 이 상부 엘블(436)은 레일(444)을 통해 유지 유니트 지지장치(486)에 고정된다. 상부 X-Y테이블(436)은 회정테이블(434)에 부착된 가이드(438)와 레일(440)에 의해 X방향으로 이동되고, 레일(440)에 부착된 가이드(442)와 레일(444)에 의해 Y방향으로 이동된다. 유지유니트(430)는 유지유니트 지지장치(486)와 공기 실린더(488)을 경유하여 프레임(450)에 고정된다.

회전테이블(434)에는 그 중앙영역에 원형 구멍(416)이 형성되고 모터(446)에 의해 수평면내에서 회전된다. 프레임(450)에도 구멍(416)의 직상방 위치에 구멍(452)이 형성되어, 증착 마스크(20) 등의 정렬마크(6)가, 조정장치(472A,472B)를 경휴하여 프레임(450)에 부착된 두대의 카메라(470A,470B)에 의해 구멍(416,452)을 통해 관측된다. 조정장치(472A,472B)는 카메라(470A,470B)의 수직 및 수평위치의 미세한 조정을 수행할 수 있다.

통합 마스크 조립장치(400)에 의한 통합 마스크(100)의 조립작업을 이하에 기술한다.

먼저, 증착마스크(120)가 통합마스크(100)의 베이스판(102) 상의 소정 위치에 설치된다. 다음으로, 결합유니트(140)가 부착되고, 증착마스크(120)의 위치가 대략적으로 조정도니다. 그 다음, 상기 준비를 행한 후에, 통합마스크(100)는 통합마스크 조립장치내의 X-Y테이블(402)의 지지판(404) 상에 고정된다. 지지판(404)의 핀(414)을 베이스판(102)에 형성된 구멍속으로 삽입하고, 적당한 수단을 사용하여 지지판(404)을 대항하여 베이스판(102)을 가압함으로써 통합마스크(100)가 고정될 수도 있다. 다음으로, X-Y테이블(402)은, 베이스판(102)상에 형성된 정렬마크(106)가 두대의 카메라(470A,470B)의 직하방에 오도록 이동된다. 따라서, 기준위치(E)가 결정된다. 그 다음, 조정장치(472A,472B)를 사용하여 카메라(470A,470B) 위치의 미세조정이 각각 수행되어, 두개의 정렬마크(106)가 카메라창에 보여지는 십자 교차점인 두대의 카메라(470A,470B)의 중심위치에 오게된다.

두대의 카메라(470A,470B)의 위치조정을 행한 후에, X-Y테이블(402)이 구동되고, 기준위치(E)를 이용하여, 증착 마스크(120) 중 어느 하나의 정렬마크(126)가 있다고 가정한 위치가 카메라(470A,470B)의 바로 아래에 오도록, 통합마스크(100)가 이동된다. 따라서, 증착 마스크(120)의 정렬마크(126)가 2대의 카메라(470A,470B)에 의해 관측된다. 정렬마크(126)가 2대의 카메라(470A,470B)의 중심점(카메라창에 나타난 십자 교차점)으로부터 어긋난 경우, 다음의 작업이 수행된다. 먼저 유지유니트(430)가 하방으로 이동되고, 클램프핀(432)에 의해 증착마스크(120)가 파지되고 유지된다. 따라서, 분리유니트(480)가 구동되고, 가압판(482)이 하방으로 이동하여 가압판(482)이 결합유니트(142)의 누름판(142)을 압축스프링(144)의 스프링력에 대항하여 하방으로 가압한다. 따라서, 증착마스크(120)가 베이스판(102)로부터 해제된다. 다음으로, 회전테이블(434)과 상부 X-Y테이블(436)이 구동되고, 정렬마크(126)가 두대의 카메라(470A,470B)의 중심점(카메라창내에 십자 교차점)에 오도록 증착마스크(120)가 베이스판(102) 상에서 이동된다. 정렬마크(126)가 카메라(470A,470B)에 의해 소정의 위치에서 관측될 경우, 가압판(482)이 누름판(142)으로부터 해방된다. 따라서, 증착마스크(120)는 베이스판(102) 상에 유지된다. 다음으로, 증착마스크(120)가 클램프핀(432)으로부터 해방되고, 유지유니트(430)가 상방으로 이동하여 클램프핀(432)이 증착마스크(120)로 부터 떨어진다. 그 다음, 상기 위치조정에 대한 작업이 다음의 증착마스크(120)에 수행된다.

증착마스크를 위치결정하는 상기 작업에 있어서, 정렬마크의 허용가능한 어긋남의 정도, 즉 증착마스크의 위치결정이 완료되었다고 생각되는 증착마스크의 변위범위는 100㎛이하로 설정되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛가 좋다. 게다가, 척패드가 증착마스크를 척할때의 흡입력과 지지판상에 베이스판을 유지하기 위해 사용되는 흡입력은 0.1~50kPa가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~20kPa가 좋다. 베이스판에 대해서 증착마스크를 이동하고 위치결정하는 수단은 상기한 척패드나 클램프기구에 제한되지 않는다. 또한, 임의의 부재가 증착마스크에 대항하여 가압될때 발생하는 마찰력이 이용될 수도 있고, 또는 공기흡입을 이용한 클램프기구가 사용될 수도 있다.

도 8의 (A)와 (B)는 통합마스크를 사용하는 증착장치의 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 9의 (A)와 (B)는 통합마스크를 사용하는 증착장치의 또 다른 실시예의 단면도를 나타낸다.

도 8의 (A)와 (B)를 참조하여, 통합마스크(1)를 사용하여 발광층 등을 형성하기 위한 증착시스템(500)을 이하에 설명한다. 증착시스템(500)은 통합마스크(1)를 사용하는 증착장치(502)를 포함한다. 통합마스크(1)는 외벽(508)에 의해 둘러 쌓여진 진공실(532)내에 설치된 마스크홀더(512)에 의해 지지되고, 통합마스크(1)의 베이스판(2)이 고정부재(518)에 의해 고정됨에 따라, 베이스판(2)은 마스크홀더(512)에 대해 이동할 수 없다. 진공실(532)은 진공흡입 유니트(도시안됨)에 연결되고, 진공실(532)내의 진공도는 증착공정에 필요한 값으로 조정된다. 유리기판(A)은 기판홀더(522)에 의해 진공실(532)내에 그 하면에 지지된다. 게다가, 기판홀더(522)는 브래킷(520)과 승강축(526)을 경유하여 모터(528)에 연결된다. 승각축(526)은 가이드와 구동장치를 포함하고, 기판홀더(522)를 수직방향으로 이동할 수 있다. 또한, 모터(528)는 승강축(526)과 그곳에 부착된 부품들을 회전시킬 수 있다. 따라서, 기판(A)은 수직방향으로 자유롭게 이동가능하고, 승강축(526)과 모터(528)에 의해 진공실(532)의 내부에서 수평면내에서 회전될 수 있다.

마스크홀더(512)는 외벽(508)의 상부측에 고정되어 있는 X-Y가이드(516)에 연결된다. X-Y가이드(516)는 구동장치(도시안됨)에 의해 X,Y방향으로 자유롭게 이동가능하기 때문에, 마스크홀더(512)상의 통합마스크(1)가 수평면내에서 자유롭게 이동될 수 있다. 통합마스크(1)의 정렬마크(6)와 기판(A)내 형성된 정렬마크, 증착마스크(20)내 형성된 구멍 등이 외벽(50B)에 형성된 관측경(504)을 통해 카메라(530)에 의해 관측된다. 관측결과에 따라, X,Y방향에 있어서의 X-Y가이드(516)와 모터에 의해서, 통합마스크(1)와 기판(A) 사이의 위치 관계가 회전 조정된다. 기판(A)의 정렬마크가 관측될 때, 승강축(526)이 하방으로 이동하고,기판(A)은 통합마스크(1) 상에 위치된다. 따라서, 기판(A)이 통합마스크(1) 상에 배치되는 동안 관측이 수행된다. 그 다음, 기판(A)과 통합마스크(1) 사이의 상대위치가 조정된 후에, 구동장치(도시안됨)에 의해서 브래킷(520)에 대해 수직방향으로 이동가능한 가압부재(524)가 하방으로 이동된다. 따라서, 가압부재(524)가 기판(A)을 가압하여, 기판(A)과 통합마스크(1) 사이의 부착력이 증가한다. 또한, 가압부재(524)의 적어도 일부분을 자기물질로 형성하여, 자기물질에 의해 형성되는 인장력이 증착마스크(20)에 작용함으로써, 기판(A)과 통합마스크(1) 사이의 부착력이 증가될 수도 있다.

게다가, 증발원(534)이 진송실(532)내 통합마스크(1)에 설치된다. 재료가 증발원(534)내로 삽입되어 소정의 온도로 가열되면, 재료는 증발한다. 따라서, 통합마스크(1)내에 증착마스크(20)에 형성된 증착 구멍(32)을 통해 지나가는 재료의 일부만이 기판에 부착되어, 소정패턴을 갖는 층이 기판(A) 상에 형성된다. 기판(A) 상에서 증착의 개시와 중지를 자유롭게 하기 위해, 가동식 증착 셔터(514)가 증발원(534)의 상부측에 설치된다. 또한, 기판(A)이 진공실(532)의 내외부로 이송될 때, 가동 셔터(536)가 개방되어, 기판(A)은 이송장치(600)에 의해 외벽(508)에 형성된 개구(538)를 통해 운반된다.

이송장치(600)는, 베이스(602)에 대해 수직으로 회전 및 이동가능한 베이스판(604)과, 가이드(606)에 의해 베이스판(604)의 상부에서 왕복가능한 측면판(610)을 포함한다. 기판(A)은 측면판(610)에 설치된 패드(608)상에 위치되어 이동범위내 모든 위치로 운반된다.

도 8의 (A)와 (B)를 참조하여, 증착시스템(500)의 작동을 이하에 설명한다.

먼저, 통합마스크(1)는 진공실(532)내의 마스크홀더(512)상에 위치되어 고정된다. 그 다음, 통합마스크(1)의 정렬마크(6)가 카메라(530)에 의해 관측되고, 그 위치가 결정되고 영상처리유니트(도시안됨)에 의해 기억된다.

따라서, 셔터(536)가 개방되고, 기판(A)이 이송장치(600)에 의해 기판홀더(522) 상에 위치된다. 이송장치(600)의 슬라이드판(610)이 진공실(532)로부터 제거된 후에, 셔터(536)가 폐쇄되고, 진공실(532)내 진동도가 소정의 값으로 조정되도록 진공펌프(도시안됨)가 구동된다. 다음으로, 승강축(526)이 하방으로 이동되고, 기판(A)이 통합마스크(1)상에 위치되며, 기판(A)의 정렬마크가 관측경(504)를 통해 카메라(530)에 의해 관측된다. 그 다음, 승강축(526)은, 기판(A)이 통합마스크(1)로부터 떨어질 때 까지 상방으로 이동되고, 통합마스크(1)의 정렬마크 위치와 기판(A)의 정렬마크 위치가 같게 되도록 엑드(516) 및 모터(528)가 이동된다.

상기 위치결정공정을 수행한 후에, 통합마스크(1)의 정렬마크가 카메라(530)에 의해 관측된다. 그 다음, 승강축(526)이 하방으로 이동하고, 기판(A)의 정렬마크가 카메라(530)에 의해 관측된다. 통합마스크(1)의 정렬마크(6)와 기판(A)의 정렬마크가 계산에 의해 수정될 수 있기 때문에, 그들을 동일한 위치에 위치시킬 필요가 없다. 통합마스크(1)의 정렬마크와 기판(A)이 정렬마크가동일 위치에 있을 경우, 계산 등의 다음 작업이 생략된다. 통합마스크(1)의 정렬마크와 기판(A)의 정렬마크가 동일 위치에 있지 않을 경우, 승강축(526)은, 기판(A)이 통합마스크(1)로부터 떨어질 때 까지 상방으로 이동되고, 상대위치를 조정하는 작업이 상술한 바와 동일하게 수행된다. 그 다음, 통합마스크(1)의 정렬마크와 기판(A)의 정렬마크가 동일위치에서 관측될 때까지, 통합마스크(1)와 기판(A)의 정렬마크의 위치조정을 확인하는 작업이 반복된다. 다음으로, 가압부재(524)가 하방으로 이동되고, 가압부재(524)가 기판(A)을 통합마스크(1)에 대항하여 가압한다. 가압력은 1~100N의 범위가 적당하다.

그 다음으로, 증발원(534)이 가열되어 유기물질을 증발하고, 증착셔터(514)가 개방됨에 따라 유기물질이 마스크 패턴과 일치하여 기판(A)에 부착된다. 소정 두께의 유기층이 형성되었을 때, 증착 셔터(514)가 폐쇄되고 증착작업이 정지된다. 그 다음, 진공실(532)내 압력이 대기압력으로 증가된다. 동시에, 가압부재(524)가 상방으로 이동되어 셔터(536)가 개방되고, 마스크 패턴과 일치하는 패턴을 갖는 기판(A)이 이송유니트(600)에 의해 반출되고, 다음 작업이 수행되는 장소로 이송된다.

진공실(532)내의 진공도를 소정의 값으로 조정하는데에는 비교적 장시간이 소요되기 때문에, 이송유니트(600)가 진공실(532)의 내부에 설치될 수도 있다. 이러한 경우, 진공실(532)의 내부압력을 대기압과 진공 사이에서 신속하게 전환하는 작업이 생략될 수 있고, 효율이 향상된다.

다음으로, 도 9의 (A)와 (B)를 참조하여, 통합마스크(1)를 사용하는 증착장치의 또 다른 실시예를 이하에 설명한다. 도 9의 (A)와 (B)를 참조하면, 증착시스템(800)은 위치결정장치(700), 이송장치(600), 및 증착장치(802)를 포함한다. 위치결정장치는 기판(A)을 통합마스크(1) 상에 위치결정하는데 사용되고, 그들의 정렬마크가 동일위치로 되는 방식으로 기판이 통합마스크(1) 상에 배치되어 있는 기판-마스크 유니트(820)를 이송하는데 사용된다. 또한, 증착장치(802)는 기판-마스크 유니트(820)를 수용하여 유치물질 증차작업을 수행한다.

위치결정장치(700)는, 통합마스크(1)를 지지하는 마스크홀더(702); 마스크 홀더를 수명면(X,Y방향으로)내에서 자유롭게 이동시키는 X-Y테이블(704); 기판(A)을 지지하는 기판홀더(706); 기판 홀더가 브래킷(718)과 승강축(712)을 경유하여 연결된 회전모터(714); 회전모터(714)를 지지하는 프레임(716); 프레임(716)과 X-Y테이블(704)을 지지하는 베이스(708); 및 통합마스크(1)와 기판(A)의 정렬마크를 관측하는 카메라(710)를 포함한다. 승강축(712)은 가이드와 구동장치를 포함하고, 기판홀더(706)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 게다가, 회전모터(714)는 기판홀더(706)을 자유롭게 회전시킬 수 있다.

이송장치(600)는 상술한 증착시스템(500)에 사용된 이송장치와 완전 동일한 구조를 갖는다. 증착장치(802)는 진공실(816)의 내부에서 증착장치(802)를 지지하는 홀더(804); 수직방향으로 이동가능하고 기판(A)을 통합마스크(1)에 대항하여 소정의 힘으로 가압하는 가압부재(812); 유기물질의 증발원(806); 및 증발원(806)에서 증발된 물질이 기판(A)에 도달하는 것을 가로막는 가동 증착셔터(808)를 포함한다. 가압부재(812)는 진공실(816)의 외벽(818)에 고정된 실린더(814)에 연결되고, 실린더(814)에 의해 수직방향으로 이동된다. 진공펌프(도시안됨)가 진공실(186)에 연결되고, 진공실(816)내의 진동도를 조정할 수 있다. 기판-마스크 유니트(820)는가동셔터(810)에 의해 일반적으로 감싸진 개구를 통하여 진공실(816)내로 이송된다.

도 9의 (A)와 (B)를 참조하여, 증착시스템(800)의 작동을 이하에 설명한다.

먼저, 위치결정장치(700)내의 마스크홀더(702) 상에 통합마스크(1)가 위치되고, 통합마스크(1)의 정렬마크가 카메라에 의해 관측된다. 다음으로, 기판(A)이 기판홀더(706)상에 위치되고, 기판홀더(706)가 하방으로 이동하여 기판(A)이 통합마스크(1) 상에 위치된다. 다음으로, 기판(A)의 정렬마크가 카메라(710)에 의해 관측되고, 기판홀더(706)가 상방으로 이동된다. 그 다음, 통합마스크(1)의 정렬마크(6)의 위치와 기판(A)의 정렬마크의 위치가 동일하게 되도록 X-Y테이블(704) 및 회전모터(714)가 제어된다. 다음으로, 통합마스크(1)와 기판(A)의 정렬마크(6)가 재관측되고, 통합마스크(1)의 정렬마크(6)와 기판(A)의 정렬마크가 동일위치에서 관측될 때까지 정렬마크의 관측과 위치결정이 반복된다. 그 다음으로, 기판(A)이 통합마스크(1)상에 배치된 기판-마스크 유니트(820)가 기판홀더(706)으로부터 이송장치(600)의 패드(608)에 운반된다. 다음으로, 증착장치(802)의 셔터(810)가 개방되어 기판-마스크 유니트(820)가 홀더(804) 상에 위치되고, 가압부재(812)가 하방으로 이동하여 기판(A)이 통합마스크(1)에 대항하여 소정의 힘으로 가압된다. 가압력은 10~300N의 범위가 바람직하다. 이송장치(600)의 슬라이드판(610)이 진공실(816)로부터 빠져나간 후, 셔터(810)가 폐쇠되고, 진공실(816)의 진공도가 소정의 값으로 조정되도록 진공펌프(도시안됨)가 구동된다. 그 후, 증발원(806)이 가열되어 유기물질을 증발시키고, 증착셔터(808)가 개방되어 유기물질이 기판(A)에 마스크 패턴에 따라 부착된다.

증착이 완료된 경우, 증착셔터(808)가 폐쇠되고 진공실(816)내의 압력이 상승하여 대기압으로 된다. 그 다음, 셔터(810)가 개방되고 유기층이 형성된 기판-마스크 유니트(820)가 이송장치(600)에 의해 운반되고, 그 다음 작업이 수행되는 장소로 이동된다.

위치결정장치(700)와 이송장치(600)는 진송실(816) 내부에 설치될 수도 있다. 그런 경우에 있어서, 기판(A)과 통합마스크(1)는 진공상태에서 위치결정되고 운반된다. 따라서, 진공실(816) 내부의 압력을 대기압과 진공 사이에서 신속하게 전환하는 작업이 생략되어 생산성이 상당히 향상될 수 있다.

본 발명을 사용하여 n 유기 EL소자(n은 2이상의 정수)가 단일 기판에 형성되는 경우에, n개의 증착마스크가 베이스판상에 유지되어 있는 통합마스크가 사용된다. 그러나, n이 큰 경우, 모든 n개 증착마스크의 위치를 조정하는데에는 많은 시간과 노동력을 필요로 하고, 증착공정에 사용되지 않는 영역, 예컨대 증착마스크를 유지하는 프레임, 증착마스크 사이의 간극 등이 증가된다. 그러한 경우, m이 n=m×k(k는 2에서 n사이의 정수)를 만족할 때, m개의 증착마스크(m은 2에서 n사이의 정수)가 통합마스크내에 설치되는 것이 바람직하다.

예컨대, 16개의 유기 EL소자가 단일기판내에 형성된 경우에(n=16), 4개의 증착마스크(m=4)를 갖는 통합마스크가 사용될 수도 있다. 각 증착마스크는 4개의 유기 EL소자(k=4)와 일치하는 4개의 구멍 어레이를 갖고, n=m×k가 성립된다. 그러한 경우, 16개의 증착마스크가 단일 통합마스크에 설치된 경우와 비교하면(n=16,m=16, k=1), 위치결정의 횟수가 4번으로 줄어든다. 즉, 그 정밀도를 해치지 않고 효율적으로 유기 EL소자를 제조하기 위해서는, 만족할만한 치수정밀도가 획득되는 범위내에서, 증착마스크의 크기를 가능하면 크게 하는 것이 좋다. 상기한 경우에 대해서, n=16, m=2, 및 k=8 또는 n=16, m=8, k=2의 조합도 치수정밀도와 효율 사이의 균형에 따라 사용될 수도 있다. 본 발명에 따르면, n, m, 및 k의 조합은 자유롭게 결정될 수 있다.

상술한 n=m×k의 관계는 복수의 소형 유기 EL소자가 비교적 큰 기판에 형성되어 있는 경우에 특히 효율적이다. 유기 EL소자의 발광영역의 크기는 80mm×60mm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 40mm×30mm 이하가 좋다. 게다가, 단일기판에 형성될 유기 EL소자의 개수는 6개 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 16이상, 32이상, 64이상이면 좋다.

본 발명을 실시예를 통하여 이하에 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 의해 정의되어야 한다.

실시예

(실시예1)

도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하여 실시예1을 이하에 설명한다. 발광층을 형성하기 위해서 니켈합금으로 형성한 판(폭 84mm, 길이 105mm, 및 두께 25㎛)을 마스크판(22)으로서 준비하였다. 또한, 증착구멍으로서 272개의 사각형 구멍(폭 100㎛, 길이 64mm)이 300㎛의 피치로 배열되었다. 사각형 구멍은, 그 길이방향(치수가 64mm인 방향)이 판의 폭방향(치수가 84mm인 방향)을 따르도록 배열되었다. 구멍이뒤틀리는 것을 방지하기 위해서, 20㎛폭의 보강선을 구멍의 폭방향을 따라, 300㎛의 피치로 평행하게 형성하였다. 판에는 십자형 정렬마크(26)가, 판의 좌단으로부터 5mm 떨어진 라인상에, 폭방향으로 대칭인 위치에(정렬마크 사이의 거리는 30mm), 형성되었다. 총 16개의 판이 마스크판으로서 동일하게 제조되었다.

상술한 바와 같이 제조된 각 마스크판을, 스테인레스강으로 형성된 프레임(24: 폭 104mm, 길이 105mm)의 부착부(폭 84mm, 길이 105mm)에 에폭시 수지를 사용하여 고정하였다. 따라서, 총 16개의 증착마스크(20)가 제조되었다. 프레임에 있어서, 부착부의 두께는 10mm이고, 프레임의 외주에 4mm정도의 여분을 남겨두고, 그 중앙영역에 개구(폭 76mm, 길이 97mm)를 형성하였다. 또한, 프레임은, 폭방향에 있어서, 양측으로부터 10mm 범위내의 부분의 두께는 5mm이고, 5mm의 직경을 갖는 두개의 고정구멍이 양측에 형성되었다. 따라서, 총 4개의 고정구멍이 형성되었다.

개구(10: 폭 76mm, 길이 97mm)가 형성되어 있는 알루미늄판(폭 441mm, 길이 457mm, 및 두께 5mm)을 베이스판(2)으로서 준비하였다. 개구(10)는, 109mm의 피치로, 상단부로부터 19mm 떨어진 위치에서 시작하는, 폭방향을 따르는 4개의 라인상에, 그리고 110mm의 피치로, 좌단으로부터 20mm 떨어진 위치에서 시작하는, 길이방향을 따르는 4개의 라인상에 배열되었다. 따라서, 총 16개(4×4, 4개의 가로열 및 4개의 세로열)의 개구가 베이스판에 형성되었다. 그 다음, 증착마스크내의 개구가 베이스판의 개구와 정렬되도록 상기 16개의 증착마스크를 베이스판에 설치하였다. 따라서, 증착마스크의 위치가 대략적으로 조정된 통합마스크가 제조되었다. 통합마스크의 종방향에 있어서 좌측으로부터 10mm이내의 통합마스크의 부분의 두께는 15mm 이었다. 통합마스크의 이 부분에 있어서, 두개의 구멍(직경 1mm, 깊이 5mm)이, 좌단으로부터 5mm 떨어진 라인상에, 폭방향으로 대칭인 위치에, 두 구멍 사이의 거리가 30mm이도록 형성되었다. 정렬마크가 형성되어있는 표면과 증착마스크의 상면의 높이는 베이스판에 대하여 동일하다. 결합수단(40)은 스테인레스강으로 형성하였다. 유지핀(42) 헤드의 직경을 8mm로 하였고, 베이스판에 형성된 구멍을 통해 삽입되는 유지핀(42) 축부의 직경을 4mm로 하였다. 또한, 압축스프링(44)의 스프링계수는 10N/mm이고, 각 증착마스크를 100N의 힘으로 베이스판에 대항하여 가압하였다.

다음으로, 통합마스크(1)를 통합마스크 조립장치(201)의 지지판(230) 상에 위치시키고, 정렬마크의 어긋남 정도가 5㎛이하로 될 때 까지, 베이스판상에 위치한 16개의 증착마스크의 위치를 조정하였다. 통합마스크 조립장치(201)에 있어서, X-Y테이블(220)은 1㎛씩 수평면내에서 이동할 수 있고, 회전테이블(254)은 0.001°씩 회전할 수 있다. 척패드(252)는 증착마스크와 동일한 외형을 가지며, 척패드(252)의 표면을 테플론으로 코팅하였다. 또한, 복수의 구멍이 척패드(252)의 표면에 형성되었고, 척패드(252)는 1~50kPa의 흡입력을 사용할 수 있었다. 지지판(230)의 크기는 500mm×500mm 이었고, 개구(204: 폭 400mm, 길이 415mm)가 지지판에 형성되었다. 게다가, 직경 2mm의 공기흡입용 구멍을 20mm의 피치로 지지판(230)에 형성하였고, 지지판(230)은 베이스판에 대해 1~50kPa의 흡입력을 작용할 수 있었다. 1㎛의 해상도를 갖는 CCD카메라를 카메라(266)로서 사용하였고, 어긋남값과 수정값을 획득하기 위한 계산은 영상처리유니트에 의해 수행하였다. 분리유니트(232)의 공기실린더(236)에는 0.5MPa 압력의 압축공기를 공급하였고, 증착마스크의 위치를 조정하는 작업 동안에 결합유니트를 해제하였다. 완료된 통합마스크에 있어서, 16개의 증착마스크의 어긋남은 5㎛내에 있었다. 따라서, 희망하는 정밀도를 갖는 통합마스크가 획득되었다.

(실시예2)

실시예1에서 획득된 통합마스크를, 녹색의 발광층을 형성하는 통합마스크로서 녹색 발광층을 제조하기 위해 증착장치내의 마스크 홀더에 부착하였다. 그 이후, 마스크판에 형성된 구멍(폭 100㎛, 길이 64㎛)이 100㎛씩 시프트되는 것(ITO 전극의 1피치에 부합하는 길이)을 제외하고는 실시예1과 동일하게 또 다른 통합마스크를 제조하였고, 이 통합마스크는 적색 발광층을 형성하는 통합마스크로 사용하였다. 게다가, 마스크판에 형성된 구멍(폭 100㎛, 길이 64㎛)이 200㎛씩 시프트되는 것(ITO 전극의 2피치에 부합하는 길이)을 제외하고는 실시예1과 동일하게 또 다른 통합마스크를 제조하였고, 이 통합마스크를 청색 발광층을 형성하는 통합마스크로 사용하였다.

다음으로, 두께 130nm의 ITO 투명전극층을 비알카리성 유리층(두께 1.1mm, 폭 436mm, 길이 457mm)의 표면에 스퍼팅에 의해 형성하였다. 도 10에 나타낸 바와 같이, ITO 투명전극층을 16개의 유기 EL소자에 따른 16개의 라인배열을 포함하는 패턴으로 형성하였다. 이 라인배열은, 기판의 폭방향을 따라 109mm의 피치로, 그리고 기판의 길이방향을 따라 110mm의 피치로 배열되었다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 라인어레이(906)는, 유리기판(902)의 폭방향으로 뻗어있는 816개의 라인(길이 90mm, 폭 80㎛)이, 100㎛의 피치로, 유리기판(902)의 길이방향으로 배열된 스트립(strip) 패턴(904)을 포함하였다.

그 다음, 두께 3㎛의 포지티브 포토레지스트층(OFPR-80, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에서 제조)을 스핀코팅에 의해 기판의 전표면에 거쳐 형성하였다. 다음으로, 기판이 건조되고, 포토마스크를 이용한 노출과 포토레지스트의 현상을 수행하였고, 따라서 소정의 패턴이 형성되었다. 그 다음, 180℃에서 경화작업을 수행하였다. 따라서, 16개의 스페이스 유니트가 16개의 유기 EL소자의 16개의 발광성 영역(ITO 전극 및 R, G, B 발광층을 포함하는 영역)에 형성되었다. 각 스페이스 유니트에, 기판의 종방향(ITO전극에 대해 수직방향)으로 65㎛(스페이서가 형성되지 않은 공간), 그리고 기판의 폭방향으로 235㎛의 크기를 갖는 구멍(스페이서가 형성되지 않는 공간)을 형성하였다. 각 스페이서 유니트에, 기판의 길이방향을 따라 100㎛의 피치로, 816개의 라인에 구멍을 배열함에 따라, ITO전극이 노출되고, 200개의 구멍을 포함하는 각 라인이 기판의 폭방향을 따라, 즉 ITO전극의 길이방향을 따라, 300㎛의 피치로 정렬되었다.

다음으로, 두께 15nm의 코퍼 프탈로시아닌층과 두께 60nm의 비스(N-에틸카바졸)층을 증착에 의해 16개의 유기 EL소자의 실제 발광영역상에 형성하였다. 따라서, 정공 전달층이 형성되었다. 증착공정 동안의 진공도는 2×10^-4Pa 이었고, 증발원에 대해 기판을 회전시켰다.

다음으로, 발광층을 형성하기 위해서, 통합마스크(1)를 도 8에 나타낸 증착장치(502)에 설치하였고, 카메라(530)를 사용하여 정렬마크를 관측하였다. 그다음, 정공 전달층이 형성된 유리기판(A)을 이송장치(600)를 사용하여 기판 홀더(522)에 위치시키고, 진공펌프를 구동하여 진공실(532)내 진공도를 1×10^-4Pa로 설정하였다. 다음으로, 기판홀더(422)를 하방으로 이동시켜 기판홀더(522)상의 유리기판(A)을 통합마스크(1)상에 위치시켰다. 이 유리기판(A)에는, 길이방향을 따라 단부로부터 5mm떨어진 라인상에, 그들 사이의 거리가 30mm이도록, 그 폭방향으로 좌우대칭인 위치에 2개의 정렬마크가 형성되어 있다. 정렬마크는 원형의 형상으로, ITO 투명전극으로 형성되었다. 유리기판(A)과 통합마스크(1) 사이의 상대위치를 조절하여, 유리기판(A)의 정렬마크와 통합마스크(1)의 베이스판(2)의 정렬마크가 동일 위치에 있도록 하였다. 위치결정공정 후에, 가압부재(524)를 사용하여, 유리기판(A)을 통합마스크(1)에 대항하여 20N으로 가압하였다. 그 다음으로, 증발원을 가열하였고, 통합마스크(1)의 마스크패턴에 부합하는 패턴으로 녹색 발광층을 형성하기 위한 물질로서, 0.3중량%의 1,3,5,7,8-펜타메틸, 4-디프로로-4-보라-3a, 4a-디아자-s-디아센이 첨가된 8-히드록시퀴놀린-알미늄 복합체(Alq3)를 증착하였다.

다음으로, 녹색 발광층이 형성된 기판(A)이 인출되고, 적색 발광층을 형성하기 위해 통합마스크가 설치된 또 다른 증착장치로 운반된다. 다음으로 기판(A)과 통합마스크 사이의 상대위치를 상술한 녹색 발광층을 형성한 경우와 동일하게 조정하였다. 다음으로, 1중량%의 4-(디시아노메틸렌)-2- 메틸-6(줄로리디닐-9-엔틸)피란(DCJT)이 첨가된 Alq3를 1×10^-4Pa의 진공조건하에서 기판(A)상에 증착하여, 두께 15nm의 적색 발광층을 형성하였다. 다음으로, 청색 발광층을 형성하기 위해 통합마스크가 설치된 다른 증착장치에 기판(A)을 운반하였다. 그 다음, 기판(A)과 통합마스크 사이의 상대위치를 동일하게 조정하였고, 4,4'-비스(2,2'디페비닐) 디페닐(DPVBi)을 1×10^-4Pa의 진공조건하에서 기판(A)상에 증착하여, 두께 20nm의 청색 발광층을 형성하였다.

ITO전극상에 R,G,B 발광층이 스트립패턴으로 형성됨에 따라, ITO전극의 노출부가 완전 피막된다.

다음으로, DPVBi가 45nm로 증착되었고, Alq3는 10nm로 16개의 유기 EL소자의 실제발광영역상에 증착되었다. 따라서, 전자-전달층이 형성되었다. 게다가, 리티움이 층두께에 대해 0.5nm로 증착하였고, 전자-전달층에 첨가하였다. 다음으로, 기판의 폭방향을 따라 109nm의 피치로, 그리고 기판의 길이방향을 따라 110nm의 피치로 배열된 16개의 라인 어레이를 포함하는 패턴으로, 두께 240nm의 알루미늄층을 기판상에 형성함에 따라, 스페이서 내의 상술한 구멍들이 피막되었다. 기판의 길이방향(ITO기판의 수직방향)으로 뻗어있는 200개의 알루미늄라인(길이 100mm, 폭 250㎛)이 배열된 스트립팬턴을 포함하는 각 라인 어레이는, 기판의 폭방향을 따라 300㎛의 피치로 배열되었다. 증착공정 동안에 진공도는 3×10^-4Pa 이하였다. 다음으로, 실리콘 모녹시드가 보호층으로서 전자빔 증착에 의해 200nm로 증착되었다.

16개의 EL소자를 포함하는 상기와 같이 획득된 기판을 절삭하여 16개의 EL소자가 분리된다. 각 EL소자에 있어서, 스트립패턴으로 배열된 816개의 ITO전극, 제1전극층상에 형성된 R,G,B 발광층, 및 스트립패턴으로 ITO전극에 대해 수직으로 배열된 200개의 금속전극층으로 형성된 제1전극층을 포함하는 박막층을 형성하였다. ITO전극과 금속전극의 교차부에 있어서, 스페이스에 의해 둘러싸인 구멍이 형성된 영역만이 빛을 방출하였다. 게다가, 하나의 픽셀은 3색(R,G,B)에 부합하는 3개의 발광성 부-픽셀로 형성되었다. 따라서, 300㎛의 피치, 272×200 픽셀의 패시브 매트릭스 칼라 유기 EL소자가 제조되었다.

이렇게 제조된 16개의 유기 EL소자는 디스플레이용에 적합한 발광특성을 보유하였다. 게다가, 복수개의 분리된 증착마스크를 포함하는 통합마스크를 사용하여 발광층을 증착하였기 때문에, 동일한 치수정밀도와 동일한 특성을 구비한 EL소자가 획득되었다. 모든 16개의 유기 EL소자에 있어서, R,G, 및 B 발광층 사이의 어긋남은 15㎛내에 있었다. 비교의 목적으로, 16개의 유기 EL소자에 부합하는 증착패턴이 형성된 증착마스크를 사용하여 16개의 유기 EL소자가 단일판에 제조되었다. 이 경우에 있어서, R, G, 및 B 발광층 사이의 어긋남은 최대 100㎛이고, 두개의 유기 EL소자만이 디스프레이로서 실제 사용된다.

(실시예3)

도 3에 나타낸 바와 같이, 니켈합금으로 형성된 판(폭 82mm, 길이 103mm, 두께 30㎛)을 발광층을 형성하는 마스크판(122)로서 준비하였다. 또한, 256개의 사각구멍(폭 100㎛, 길이 62mm)을 증착구멍(132)으로서 300㎛의 피치로 배열하였다. 사각 구멍은, 그 길이방향(치수가 62mm인 방향)이 판의 폭방향(치수가 82mm인 방향)을 따르도록 배열된다. 구멍이 변형되는 것을 방지하기 위해, 폭 20㎛의 보강선을 구멍의 폭방향과 평행하게, 300㎛의 피치로 형성하였다. 판에는, 두개의 십자형 정렬마크(126)가 판의 종방향을 따라 중앙선상에, 그들 사이의 거리가 68mm로 되도록 판의 폭방향으로 좌우대칭인 위치에 형성되었다. 상기 마스크판 각각을 코바르합금으로 형성된 프레임(124: 폭 82mm, 길이 103mm)에 에폭시수지를 사용하여 고정하였다. 따라서, 총 16개의 증착마스크(120)가 제조되었다. 프레임에 있어서, 마스크판이 고정되는 부분의 두께는 6mm이었고, 2단 개구(70mm의 폭과 97mm의 길이를 갖는 하부, 63mm의 폭과 90mm의 길이를 갖는 상부)가 그 중앙영역에 형성되었다. 또한, 2.5mm의 두께를 갖는 두개의 탭(128)이 프레임 각각의 측쪽에 대각방향으로 형성되었다.

다음으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 개구(110: 폭 70mm, 길이: 97mm)가 형성된 코바르합금으로 형성된 판(폭 420mm, 길이 456mm, 두께 12mm)을 베이스판(102)으로서 준비하였다. 개구(110)는, 100mm의 피치로, 상단부로부터 19mm 떨어진 위치에서 시작하는, 폭방향을 따르는 4개의 라인상에, 그리고 110mm의 피치로, 좌단으로부터 10mm 떨어진 위치에서 시작하는, 길이방향을 따르는 4개의 라인상에 배열되었다. 따라서, 총 16개(4×4, 4개의 가로열 및 4개의 세로열)의 개구가 베이스판에 형성되었다. 그 다음, 그 다음, 증착마스크내의 개구가 베이스판의 개구와 정렬되도록 상기 16개의 증착마스크를 베이스판에 설치하였다. 다음으로, 각 증착마스크에 대해 두개의 결합유니트(140)를 사용하여 증착마스크를 베이스판에 유지시키고, 각 결합수단은(140)은 누름판(142), 압축스프링(144), 및지점(146)을 포함한다. 따라서, 증착마스크의 위치가 대략적으로 조정된 통합마스크가 제조되었다. 통합마스크에 있어서, 유리판(폭 4mm, 길이 400mm, 두께 6mm)은 베이스판상에 그 중앙영역에, 유리판의 길이방향이 베이스판의 폭방향을 따르도록 유지되었다. 이 유리판에는 크롬으로 형성된 두 형태의 정렬마크: 하나는 십자형 교차선(폭 20㎛, 길이 100㎛)으로 형성되어 증착마스크의 위치결정용으로 사용되었고, 다른 하나는 십자형 교차선(폭 60㎛, 길이 180㎛)으로 형성되어 기판의 위치결정용으로 사용되었다. 제1형태의 정렬마크는 유리판의 폭방향을 따라 좌측으로부터 2mm 떨어진 라인상에, 거리 68mm로, 폭방향으로 대칭인 위치에 형성되었다. 제2형태의 정렬마크는 유리기판의 폭방향을 따라 좌측으로부터 2mm 떨어진 라인상에, 거리 380mm로, 폭방향으로 대칭인 위치에 형성되었다. 정렬마크가 형성된 표면과 증착마스크의 상면은 베이스판에 대해 동일한 높이로 있다. 결합유니트(140)는 스테인레스강으로 형성되었고, 누름판(142)의 두께는 3mm이였다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 통합마스크(100)는 통합마스크 조립장치(400)의 지지판(404)상에 위치되었고, 베이스판에 배치된 16개의 증착마스크의 위치는, 정렬마크의 어긋남이 5㎛이하로 될때까지 조정된다. 통합마스크 조립장치(400)에 있어서, X-Y테이블(402)은 1㎛씩 수명면내에서 이동될 수 있었고, 회전테이블(434)은 0.001°씩 회전될 수 있었다. 지지판(404)의 크기는 500mm×500mm이었고, 베이스판은 핀(414)을 사용하여 유지되었다. 1㎛의 해상도를 갖는 CCD카메라가 카메라(470A,470B)로서 사용되었고, 어긋남을 획득하기 위한 계산 및 수정값은 영상처리유니트에 의해 수행되었다. 이 실시예에 있어서, 증착마스크가클램프핀(432)에 의해 양측으로부터 파지되는 동안에, 증착마스크의 위치가 조정된다. 완료된 통합마스크에 있어서, 16개의 증착마스크의 어긋남은 5㎛이내에 있었다.

(실시예4)

실시예3에서 획득된 통합마스크를, 녹색 발광층을 형성하는 통합마스크로서 녹색발광층을 형성하기 위해 증착장치내의 마스크 홀더에 부착하였다. 그 다음, 마스크판에 형성된 구멍(폭 100㎛, 길이 62㎛)이 100㎛씩 시프트되는 것(ITO 전극의 1피치에 부합하는 길이)을 제외하고는 실시예3과 동일하게 또 다른 통합마스크를 제조하였고, 이 통합마스크를 적색 발광층을 형성하는 통합마스크로 사용하였다. 게다가, 마스크판에 형성된 구멍(폭 100㎛, 길이 62㎛)이 200㎛씩 시프트되는 것(ITO 전극의 2피치에 부합하는 길이)을 제외하고는 실시예3과 동일하게 또 다른 통합마스크를 제조하였고, 이 통합마스크를 청색 발광층을 형성하는 통합마스크로 사용하였다.

다음으로, 두께 130nm의 ITO 투명전극층을 비알카리성 유리층(두께 1.1mm, 폭 400mm, 길이 444mm)의 표면에 스퍼팅에 의해 형성하였다. 도 10에 나타낸 바와 같이, ITO 투명전극층을 16개의 유기 EL소자에 따른 16개의 라인배열을 포함하는 패턴으로 형성하였다. 이 라인배열은, 기판의 폭방향을 따라 100mm의 피치로, 그리고 기판의 길이방향을 따라 111mm의 피치로 배열되었다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 라인어레이(906)는, 유리기판(902)의 폭방향으로 뻗어있는 768개의 라인(길이 90mm, 폭 80㎛)이, 100㎛의 피치로, 유리기판(902)의 길이방향으로 배열된 스트립(strip) 패턴(904)을 포함하였다.

그 다음, 농도가 조절된 포지티브 감광성 폴리이미드 전구체(PW-1000, 도레이 가부시키가이샤 제조)를 스핀코팅에 의해 기판(A)의 전표면에 거쳐 도포하였다. 다음으로, 기판이 건조되고, 포토마스크를 사용한 노출과 폴리이미드 전구체 현상을 수행하였고, 따라서 소정의 패턴이 형성되었다. 그 다음, 320℃에서 경화작업을 수행하였다. 따라서, 16개의 스페이스 유니트가 16개의 유기 EL소자의 16개의 발광성 영역(ITO 전극 및 R, G, B 발광층을 포함하는 영역)에 형성되었다. 각 스페이스 유니트에, 기판의 길이방향(ITO전극에 대해 수직방향)으로 70㎛(스페이서가 형성되지 않은 공간), 그리고 기판의 폭방향으로 235㎛의 크기를 갖는 구멍(스페이서가 형성되지 않는 공간)을 형성하였다. 각 스페이서 유니트에 있어서, 구멍은, 기판의 길이방향을 따라 100㎛의 피치로, 768개의 라인상에 배열됨에 따라, ITO전극이 노출되고, 200개의 구멍을 포함하는 각 라인은 기판의 폭방향을 따라, 즉 ITO전극의 길이방향을 따라, 300㎛의 피치로 정렬되었다.

그 다음으로, 정공 전달층이 실시예2와 동일한 방식으로 형성되었다.

다음으로, 발광층을 형성하기 위해서, 통합마스크(100)를 도 8에 나타낸 증착장치(502)에 설치하였고, 카메라(530)를 사용하여 정렬마크를 관측하였다. 그다음, 정공전달층이 형성된 유리기판(A)을 이송장치(600)를 사용하여 기판 홀더(522)에 위치시키고, 진공펌프를 구동하여 진공실(532)내 진공도를 1×10^-4Pa로 설정하였다. 다음으로, 기판홀더(422)를 하방으로 이동시켜 기판홀더(522)상의 유리기판(A)을 통합마스크(100)상에 위치시켰다. 이 유리기판(A)에는, 그 길이방향을 따라 중앙선상에, 그들 사이의 거리가 380mm이도록, 그 폭방향으로 좌우대칭인 위치에 2개의 정렬마크가 형성되어 있다. 정렬마크는 원형(직경 300㎛)으로, ITO 투명전극으로 형성되었다. 유리기판(A)과 통합마스크(100) 사이의 상대위치를 조절하여, 유리기판(A)의 정렬마크와 통합마스크(100)의 베이스판(2)의 정렬마크가 동일 위치에 있도록 하였다. 위치결정공정 후에, 가압부재(524)를 사용하여, 유리기판(A)을 통합마스크(100)에 대항하여 20N으로 가압하였다. 그 다음으로, R,G,B층이 실시예2와 동일하게 형성되었다. 이 후, 전자전달층, 발광층, 금속층, 및 보호층이 실시예2와 동일하게 형성되었다.

16개의 EL소자를 포함하는 상기와 같이 획득된 기판을 절삭하여 16개의 EL소자가 분리된다. 각 EL소자에 있어서, 스트립패턴으로 배열된 768개의 ITO전극, 제1전극층상에 형성된 R,G,B 발광층, 및 스트립패턴으로 ITO전극에 대해 수직으로 배열된 200개의 금속전극층으로 형성된 제1전극층을 포함하는 박막층을 형성하였다. ITO전극과 금속전극의 교차부에 있어서, 스페이스에 의해 둘러싸인 구멍이 형성된 영역만이 빛을 방출하였다. 게다가, 하나의 픽셀은 3색(R,G,B)에 부합하는 3개의 발광성 부-픽셀로 형성되었다. 따라서, 300㎛의 피치, 256×200 픽셀을 갖는 심플 매트릭스 칼라 유기 EL소자가 제조되었다.

이렇게 제조된, 모든 16개의 유기 EL소자는 디스플레이용에 적합한 발광특성을 보유하였다. 게다가, 복수개의 분리된 증착마스크를 포함하는 통합마스크를 사용하여 발광층을 증착하였기 때문에, 동일한 치수정밀도와 동일한 특성을 구비한EL소자가 획득되었다. 모든 16개의 유기 EL소자에 있어서, R,G,B 발광층 사이의 어긋남은 10㎛내에 있었다.

(실시예5)

도 11에 나타낸 바와 같이, 니켈합금(폭 182mm, 두께 30㎛)으로 형성된 판을 증착마스크(170)의 마스크판(172)으로서 준비하였다. 게다가, 4개의 구멍 어레이/정렬 마크 유니트(180)가 마스크판(172)에 2×2의 매트릭스로 형성되었고, 이들 각각은 구멍어레이(130)와 실시예3에서 설명한 바와 동일한 정렬마크(126)를 포함하한다. 동일하게, 총 4개의 마스크판이 제조되었다.

상기 마스크판 각각을 코바르합금으로 형성된 프레임(124: 폭 182mm, 길이 214mm)에 에폭시수지를 사용하여 고정하였다. 따라서, 총 4개의 증착마스크(120)가 제조되었다. 각 프레임에 있어서, 마스크판이 고정되는 부분의 두께는 6mm이었고, 2단 개구(170mm의 폭과 208mm의 길이를 갖는 하부, 163mm의 폭과 201mm의 길이를 갖는 상부)가 그 중앙영역에 형성되었다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 2.5mm의 두께를 갖는 4개의 탭(178)이 프레임의 각 측에 2개씩 형성되었다.

다음으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 4개의 개구(110: 폭 170mm, 길이: 208mm)가 2×2패턴으로 형성된 코바르합금 판(폭 420mm, 길이 456mm, 두께 12mm)을 베이스판(102)으로서 준비하였다. 그 다음, 증착마스크내의 개구가 베이스판의 개구와 정렬되는 방식으로 상기 4개의 증착마스크를 베이스판에 설치하였다. 다음으로, 각 증착마스크에 대해 두개의 결합유니트(140)를 사용하여 증착마스크를 베이스판에 유지시키고, 각 결합수단은(140)은 누름판(142), 압축스프링(144), 및지점(146)을 포함한다. 따라서, 증착마스크의 위치가 대략적으로 조정된 통합마스크가 제조되었다. 유리판은 실시예3과 동일하게 베이스판에 부착되었다.

다음으로, 실시예3과 동일하게, 통합마스크(100)는 통합마스크 조립장치(400)의 지지판(404)상에 배치 되었고, 베이스판에 배치된 4개의 증착마스크의 위치가, 정렬마크의 어긋남이 5㎛이하로 될때까지 조정된다. 완료된 통합마스크에 있어서, 4개의 증착마스크의 어긋남은 5㎛이내에 있었다.

(실시예6)

300㎛의 피치와 256×200픽셀를 갖는 패시브 매트릭스 칼라 유기 EL소자를 실시예5에서 획득된 통합마스크를 사용하여, 실시예4와 동일하게 제조하였다.

이렇게 제조된 16개의 유기 EL소자는 디스플레이용에 적합한 발광특성을 보유하였다. 게다가, 복수의 분리된 증착마스크를 포함하는 통합마스크를 사용하여 발광층을 증착하였기 때문에, 동일한 치수정밀도와 동일한 특성을 구비한 EL소자가 획득되었다. 모든 16개의 유기 EL소자에 있어서, R,G, 및 B 발광층 사이의 어긋남은 15㎛내에 있었다.

상술한 실시예4에 있어서, 16개의 유기 EL소자를 단일 기판상에 형성하기 위해서(n=16), 16개의 증착마스크(n=16)를 갖고 각각이 단일 구멍어레이(k=1)를 구비한 통합마스크가 사용되었다. 따라서, 증착마스크의 위치결정 공정은 16번 수행되었다. 이와는 대조적으로, 실시예6에 있어서, 16개의 유기 EL소자를 단일 기판상에 형성하기 위해서(n=16), 4개의 증착마스크(n=16)를 갖고 각각이 4개의 구멍어레이(k=4)를 구비한 통합마스크가 사용되었다. 따라서, 증착마스크의 위치결정 공정은 4번만 수행되었다. 따라서, 증착마스크의 치수정밀도를 감소시키지 않으면서 증착마스크의 크기가 증가되었고, 치수정밀도의 감소를 억제하면서 유기 EL소자의 제조 효율이 향상되었다.

상기 실시예들에 있어서, R, G, B 발광층을 형성하기 위해 3개의 통합마스크가 사용되었다. 그러나, ITO전극의 1개의 피치에 대응하는 양만큼 통합마스크와 기판 사이의 상대위치를 쉬프트함으로써, 단일마스크가 모든 R, G, B 발광층을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 금속전극의 형성작업에도 마스크 증착법을 사용하였지만, 금속전극은 상기 증착마스크를 사용하지 않고 형성될 수도 있다. 그러한 경우, 기판상에 격벽(캐서드 분리자)이 미리 형성될 수도 있고, 금속전극은 격벽의 그림자를 사용하여 형성될 수도 있다. 게다가, 증착공정 후에 공지의 기술에 의해 기판이 캡슐화될 수도 있다.

패시브 매트릭스 칼라 유기 EL소자가 상술한 실시예로서 제조되었지만, 정밀한패턴으로 발광층을 형성하는 공정을 생략함으로써 흑백 유기 EL소자도 제조될 수도 있다. 또한, 활성 매트릭스 칼라 유기 EL소자 역시 박막트랜지스터(TFTs)와 같은 스위칭소자를 포함하는 기판을 사용하여 제조될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 각각이 유기 EL소자에 대응하는 구멍어레이를 갖춘 복수의 증착 마스크가 배열되어 있는 통합마스크를 실제 사용하기 위한 구조를 제공할 수 있다. 또한, 증착 마스크가 통합마스크내에 정밀하게 증착되는 방식으로 통합마스크를 조립하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 또한, 통합마스크와 기판이 정밀하게 위치될 수 있고, 복수의 유기 EL소자가 단일 기판상에 증착공정에 의해 형성될 수 있으며, 유기 EL소자의 제조에있어서 생산성을 대폭으로 향상시킬 수 있는 유기 EL소자의 제조방법 및 제조장치를 제공할 수 있으며, 고품질이면서 저렴한 유기 EL소자를 제공할 수 있다.

Claims

증착패턴에 따라 형성된 증착구멍 어레이를 각각이 구비하고 있는 복수개의 증착마스크; 및

복수개의 개구를 구비하고 있고 증착마스크가 배열되는 베이스판을 포함하고,

상기 증착마스크는 분리가능한 방식으로 결합유니트에 의해 상기 베이스판에 유지되고,

베이스판상에 증착마스크를 위치결정하는데 사용되는 정렬마크가 상기 베이스판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통합마스크.
제 1항에 있어서, 상기 결합유니트는 외부힘이 작용될 때 증착마스크를 분리하는 것을 특징으로 하는 통합마스크.
제 1항에 따른 통합마스크 조립장치로서,

베이스판을 지지하는 테이블;

증착마스크를 유지시키고, 증착마스크를 베이스판에 대하여 자유롭게 이동시키는 증착마스크 유지/이동수단;

베이스판과 증착마스크의 정렬마크 또는 기준위치를 검지하고, 증착마스크 유지/이동수단을 사용하여 베이스판과 증착마스크 사이의 상대위치를 조정하는 위치결정 시스템; 및

증착마스크와 베이스판을 분리하는 분리유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합마스크 조립장치.
제 1항에 따른 통합마스크 조립방법으로서,

증착마스크가 놓여져 있는 베이스판을 테이블 상에 지지하는 단계;

베이스판과 증착마스크의 정렬마크 또는 기준위치를 검지하는 단계;

베이스판에 대하여 증착마스크를 유지 및 이동시킴으로써, 베이스판과 증착마스크 사이의 상대위치를 조정하는 단계; 및

상대위치를 조정하는 단계를 행한 후, 결합유니트를 사용하여 증착마스크를 베이스판상에 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합마스크 조립방법.
제 1항에 따른 통합마스크와 증착공정이 수행될 기판을 통합마스크의 정렬마크를 사용하여 증착실 내에서 위치결정하는 단계; 및

통합마스크를 사용하여 증착공정 동안 박막층을 패터닝하는 단계를 포함하고, 따라서 단일 기판상에, n개의 유기 EL소자(n은 2이상의 정수)를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 제조방법.
제 5항에 있어서, m개의 증착마스크(m은 2에서 n사이의 정수)를 베이스판상에 유지함으로써, 상기 통합마스크가 셋업되는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 제조방법.
제 6항에 있어서, m과 k는 n = m × k(k는 2에서 n사이의 정수)를 만족하는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 박막층은 발광층이거나 금속 전극층인 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 제조방법.
제 5항의 유기 EL소자 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 유기 EL소자.
제 1항에 따른 통합마스크와 증착공정이 수행될 기판을 통합마스크의 정렬마크를 사용하여 위치결정하는 위치결정장치; 및

증착공정에서, 증착마스크를 사용해서 박막층을 패터닝하는 증착장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 제조장치.