KR200403664Y1 - 새도우마스크 고정 장치 - Google Patents

새도우마스크 고정 장치 Download PDF

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KR200403664Y1
KR200403664Y1 KR20-2005-0027247U KR20050027247U KR200403664Y1 KR 200403664 Y1 KR200403664 Y1 KR 200403664Y1 KR 20050027247 U KR20050027247 U KR 20050027247U KR 200403664 Y1 KR200403664 Y1 KR 200403664Y1
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Abstract

본 고안의 새도우마스크 고정 장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 전자석을 구비하고, 복수개의 동심 원형, 동심 삼각형 또는 동심 다각형 형태의 영역으로 구분되어, 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 전자석의 전자력이 감소한다. 따라서, 상기 중앙 영역의 전자석이 그 외의 영역의 전자석보다 가장 큰 전자력을 발생하므로 유기물 증착용 챔버 내에서 유기발광소자 기판에 합착되는 새도우마스크의 중앙부가 아래로 처지는 현상을 방지할 수 있고, 나아가 대형 새도우마스크의 중앙부의 처짐도 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 새도우마스크를 대형화하더라도 상기 새도우마스크와 유기발광소자 기판간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지하여 유기발광소자 제품의 품위를 향상할 수 있다.

Description

새도우마스크 고정 장치{apparatus for supporting shadow mask}
본 고안은 새도우마스크 고정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자석의 배열을 개선하여 유기발광소자(organic light emitting diode: OLED) 기판과 새도우마스크(shadow mask)의 합착을 향상하도록 한 새도우마스크 고정 장치에 관한 것이다.
최근에 들어, 기존의 음극선관(cathode ray tube: CRT)의 단점인 무거운 무게와 큰 부피를 해결하기 위해 각종 평판 표시장치가 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치 중에는 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 전계방출표시장치(field emission display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 유기발광소자(organic light emitting diode: OLED) 등이 있다. 특히, 유기발광소자는 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 갖는 전계발광층의 양면에 전극을 형성한 형태로, 넓은 시야각, 고개구율, 고색도 등의 특징 때문에 차세대 평판 표시장치로서 주목받고 있다.
상기 유기발광소자의 제조를 위한 투명 절연성 기판 상에 진공증착공정에 의해 유기물 다층막을 증착할 때, 상기 기판의 소자형성영역 상에만 유기물 다층막을 증착하고 상기 기판의 나머지 영역 상에 상기 다층막을 증착하지 않도록 하기 위해, 새도우마스크(shadow mask)를 사용하는 것이 일반적이다. 상기 새도우마스크는 주로 자성체인 금속판으로 구성되며, 상기 금속판에 상기 유기물 다층막을 위한 유기물의 통과를 위한 관통홀이 상기 소자형성영역에 대응하여 형성된다. 상기 새도우마스크는 상기 유기발광소자의 품위와 전체 수율에 상당히 큰 영향을 미치므로 상기 새도우마스크의 중요성이 더욱 높아지고 있다.
종래의 진공증착장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 유기물 진공증착용 챔버(11)의 내부 하측에 유기물 증착원(13)이 배치되고, 상기 챔버(11)의 내부 상측에 기판 지지대(미도시)에 의해 유기발광소자 기판(1)이 수평 지지되고, 상기 유기발광소자 기판(1)의 하면에 새도우마스크 지지대(미도시)에 의해 새도우마스크(3)가 접촉상태로 수평 지지된 상태에서, 상기 유기물 증착원(13)의 유기물을 상기 유기발광소자 기판(1)에 상향 증착하는 구조를 갖고 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 챔버(11)의 내부 압력을 상기 유기물의 증착에 적합한 진공도로 감압하기 위해 상기 챔버(11) 내의 가스를 펌핑 등에 의해 배기하는 가스배기부와, 상기 챔버(11)의 내부 압력을 대기압으로 승압하기 위해 상기 챔버(11) 내에 불활성 가스를 유입하는 가스유입부가 상기 챔버(11)의 외측에 설치된다. 또한, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 정렬을 하기 위한 정렬장치가 상기 챔버(11)의 내부 상측에 설치된다.
또한, 상기 유기발광소자 기판(1)의 전역 상에 상기 유기물을 균일하게 증착하기 위해, 상기 유기물의 증착 동안에 수직 회전축(15)을 이용하여 상기 유기발광소자 기판(1) 및 새도우마스크(3)를 예를 들어 반시계 방향으로 수평 회전시켜준다. 이때, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 합착 정도에 따라 상기 유기발광소자 기판(1)에서의 유기물 증착 정도의 차이가 발생할 수 있으므로, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 합착을 용이하게 하기 위해, 상기 수직 회전축(15)의 하단부에 지지된 채 상기 유기발광소자 기판(1)의 상측에 새도우마스크 고정 장치(17)가 배치된다.
그러나, 상기 새도우마스크 고정 장치(17)는 자석식 새도우마스크 고정 장치이므로 상기 새도우마스크 고정 장치(17)의 중앙부와 가장자리부의 자력(MF1)이 동일할 뿐만 아니라 상기 자력(MF1)이 상기 새도우마스크(3)의 중앙부와 가장자리부에 동시에 인가된다. 따라서, 상기 새도우마스크(3)를 위치별로 상기 유기발광소자 기판(1)에 합착하기가 곤란하므로, 상기 새도우마스크(3)의 대형화가 진행될수록 상기 유기물의 증착 전후 정합이 틀어지는 현상이 심화되고 나아가 유기발광소자 제품의 불량률이 상승한다.
상기 유기물 증착 전후의 정합이 틀어지는 현상을 방지하도록 하기 위해, 자석식 새도우마스크 고정 장치 대신에 다양한 형태의 전자석식 새도우마스크 고정 방법이 제안되어왔다. 상기 전자석식 새도우마스크 고정 방법의 일 예가 한국 특허출원 제2003-87036호에 개시되어 있다. 상기 전자석식 새도우마스크 고정 방법은 새도우마스크 홀더에 위치별로 여러개의 홈부를 형성하고, 각 홈부에 전자석을 배치하고, 상기 전자석에 각각 전기적으로 연결하기 위한 전기적 배선을 상기 새도우마스크 홀더에 형성하여 상기 새도우마스크를 위치별로 기판에 합착하는 방식을 채택하고 있다.
그러나, 상기 새도우마스크 고정 방법은 상기 새도우마스크 홀더의 제조비용이 비싸고, 상기 새도우마스크 홀더의 대형화에 어려움이 따를 수밖에 없는 구조적인 문제점을 안고 있다. 또한, 상기 새도우마스크의 중앙부와 가장자리부에 균일한 전자력을 인가하므로 상기 새도우마스크의 대형화에 따라 상기 새도우마스크의 중앙부가 처지는 현상을 방지하기가 어렵다.
따라서, 본 고안의 목적은 새도우마스크의 위치별로 전자력을 차등 인가함으로써 새도우마스크와 기판간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 새도우마스크를 대형화하더라도 새도우마스크의 중앙부의 처짐을 방지함으로써 새도우마스크와 기판간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 새도우마스크와 기판간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지함으로써 유기발광소자 제품의 품위를 향상하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 새도우마스크 고정 장치는, 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 전자석을 구비하여 기판에 상기 전자석의 전자력에 의해 새도우마스크를 합착하는 새도우마스크 고정 장치에 있어서, 상기 전자석은 상기 새도우마스크의 중앙부의 처짐을 방지하기 위해, 각각 상이한 전자력을 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전자석은, 상기 새도우마스크의 중앙부에 해당하는 중앙 영역에서 상기 새도우마스크의 가장자리부에 해당하는 가장자리 영역으로 갈수록 더 작은 전자력을 발생할 수 있다.
바람직하게는, 상기 상이한 전자력을 발생하기 위해, 상기 전자석은 권선수가 동일하나 인가 전류가 상이한 방식과, 권선수가 상이하나 인가 전류가 동일한 방식 중 어느 하나를 채택할 수 있다. 또한, 상기 인가 전류의 상이함을 위해, 상기 전자석에 서로 상이한 저항값의 저항을 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
바람직하게는, 상기 전자석은 소정의 형태로 구획된 복수개의 영역에서 각 영역별로 각각 상이한 전자력을 발생시킬 수가 있다. 상기 영역은 동심 원형, 동심 삼각형, 동심 다각형, 나선형 중 어느 하나의 형태로 구분될 수 있다.
이하, 본 고안에 의한 새도우마스크 고정 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용을 가진 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 2는 본 고안에 의한 새도우마스크 고정 장치가 적용된 진공증착장치를 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 고안의 진공증착장치(20)는 유기물 진공증착용 챔버(11)의 내부 하측에 유기물 증착원(13)이 배치되고, 상기 챔버(11)의 내부 상측에 기판 지지대(미도시)에 의해 유기발광소자 기판(1)이 수평 지지되고, 상기 유기발광소자 기판(1)의 하면에 새도우마스크(3)가 새도우마스크 지지대(미도시)에 의해 접촉상태로 수평 지지된 상태에서, 상기 유기물 증착원(13)의 유기물을 상기 유기발광소자 기판(1)에 상향 증착하는 구조를 갖고 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 챔버(11)의 내부 압력을 상기 유기물의 증착에 적합한 진공도로 감압하기 위해 상기 챔버(11) 내의 가스를 펌핑 등에 의해 배기하는 가스배기부와, 상기 챔버(11)의 내부 압력을 대기압으로 승압하기 위해 상기 챔버(11) 내에 불활성 가스를 유입하는 가스유입부가 상기 챔버(11)의 외측에 설치된다. 또한, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 정렬을 하기 위한 정렬장치가 상기 챔버(11)의 내부 상측에 설치된다.
또한, 상기 유기발광소자 기판(1)의 전역 상에 상기 유기물을 균일하게 증착하기 위해, 상기 유기물의 증착 동안에 수직 회전축(15)을 이용하여 상기 유기발광소자 기판(1) 및 새도우마스크(3)를 예를 들어, 반시계 방향으로 수평 회전시켜준다. 이때, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 합착 정도에 따라 상기 유기물 증착 정도의 차이가 발생할 수 있으므로, 상기 유기발광소자 기판(1)과 새도우마스크(3)의 합착을 용이하게 하기 위해, 상기 수직 회전축(15)의 하단부에 지지된 채 상기 유기발광소자 기판(1)의 상측에 전자석식 새도우마스크 고정 장치(27)가 배치된다. 상기 새도우마스크 고정 장치(27)에서 중앙 영역의 전자력(MF11)은 가장자리 영역의 전자력(MF14)와 상이하다.
더욱이, 상기 새도우마스크 고정 장치(27)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 전자석(EM)을 구비한다. 상기 전자석(EM)은 각 열(R1, R2,..., Rn)과 각 행(C1, C2,..., Cn)에 복수개 배열되고, 각각의 전자석은 각각 선택적으로 작동 가능하기 위해 외부 전원과 각각의 스위치(미도시)에 전기적으로 연결된다. 상기 전자석(EM)의 개수는 상기 새도우마스크(3)의 사이즈 및 해상도 등을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.
상기 새도우마스크 고정 장치(27)는 상기 전자석들을 외부 전원에 각각 선택적으로 연결할 수 있음에 따라, 각각의 전자석들에 서로 다른 외부 전원을 인가하여 각각 상이한 전자력을 발생하는 것이 가능하다.
또한, 상기 새도우마스크 고정 장치(27)는 복수개의 영역, 예를 들어 동심원 형태의 영역으로 구획되고, 각 영역별로 상이한 전자력을 발생하도록 각 영역의 전자석(EM)에 외부 전원을 인가한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 상기 새도우마스크 고정 장치(27)는 예를 들어 2개의 동심원 형태의 제1, 4 영역으로 구분된다. 상기 제1 영역은 상기 새도우마스크 고정 장치(27)의 중앙부에 해당하는 중앙 영역이고, 상기 제4 영역은 상기 새도우마스크 고정 장치(27)의 가장자리부에 해당하는 가장자리 영역이다. 더욱이, 상기 제1 영역과 제4 영역 사이에 1개 이상의 중간 영역, 예를 들어 2개의 영역, 즉 제2 영역과 제3 영역이 추가로 개재될 수 있다.
가령, 상기 제1, 2, 3, 4 영역이 존재하는 경우, 상기 제1, 2, 3, 4 영역에는 각각 제1, 2, 3, 4 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)이 배치되고, 상기 제1 영역에서 상기 제4 영역으로 갈수록 상기 제1, 2, 3, 4 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)의 나열 순서로 전자력이 작아진다.
즉, 상기 제1 전자석(EM1)의 전자력(MF11)이 가장 크고, 상기 제2 전자석(EM2)의 전자력(MF12)이 상기 전자력(MF11)보다 더 작고, 상기 제3 전자석(EM3)의 전자력(MF13)이 상기 전자력(MF12)보다 더 작고, 상기 제4 전자석(EM4)의 전자력(MF14)이 상기 전자력(MF13)보다 더 작다.
이를 위해, 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)의 나열 순서로 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)의 권선수가 감소하나 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)에 인가하는 전류가 동일한 제1 방식 또는 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)의 권선수가 동일하나 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)의 나열 순서로 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)에 인가하는 전류가 감소하는 제2 방식을 채택할 수 있다. 상기 제2 방식의 경우, 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)에 각각 상이한 저항값의 저항(미도시)을 전기적으로 연결함으로써 전류 분배 법칙에 의해 상기 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)에 상이한 전류를 인가하는 것이 가능하다.
따라서, 상기 제1 영역에서 상기 제4 영역으로 갈수록 상기 제1, 2, 3, 4 전자석(EM1), (EM2), (EM3), (EM4)에서 발생하는 전자력이 작아지므로 상기 제1 영역의 제1 전자석(EM1)이 상기 새도우마스크(3)의 중앙부에 가장 큰 전자력을 인가하고, 제4 영역의 제4 전자석(EM4)이 상기 새도우마스크(3)의 가장자리부에 가장 작은 전자력을 인가한다.
따라서, 상기 새도우마스크 고정 장치(27)는 상기 새도우마스크(3)의 중앙부를 상기 새도우마스크(3)의 가장자리부보다 더 큰 전자력에 의해 상기 유기발광소자 기판(1)에 합착하므로 상기 새도우마스크(3)의 중앙부를 처짐을 방지할 수 있고, 나아가 상기 새도우마스크(3)의 대형화에도 불구하고 상기 새도우마스크(3)의 중앙부를 처짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 고안은 상기 새도우마스크(3)를 대형화하더라도 상기 새도우마스크(3)와 유기발광소자 기판(1)간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지하여 유기발광소자 제품의 품위를 향상할 수 있다.
한편, 본 고안을 상기 전자석(EM)의 전자력이 동심 원형 형태의 영역을 기준으로 설명하였지만, 나사선형, 동심 삼각형 또는 동심 사각형, 동심 오각형 등과 같은 동심 다각형 형태의 영역에 따라 상기 전자력이 상이한 경우에도 동일하게 적용할 수 있고, 또한 상기 전자석(EM)의 N/S 극성이 상기 전자석(EM)에 인가하는 전류의 인가방향에 따라 결정되므로 필요에 따라 상기 전자석(EM) 각각의 N/S 극성을 조절하는 것도 가능함은 자명한 사실이다. 설명의 편의상 설명의 중복을 피하기 위해 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 고안의 새도우마스크 고정 장치(27)는 상기 새도우마스크 고정 장치(27)내에 형성되는 각각의 상기 전자석(EM)들에 선택적으로 각각 상이한 전자력을 발생시키도록 각각 상이한 외부 전원을 인가하는 것이 가능하므로, 상기 새도우마스크(3)의 사이즈와 해상도에 따라 다양한 형태와 크기로 전자력을 생성시키는 것이 가능하다.
그러나, 실제의 제조공정에서는 각각의 전자석(EM)에 각각 상이한 외부 전원을 인가하는 것은 비용적인 측면에서 비효율적일 수 있으므로, 전술한 본 고안의 방법대로 새도우마스크(3)의 각 영역에 필요한 전자력의 조건을 설정한 이후에는, 개별적으로 외부 전원을 인가하지 않고 단일의 외부 전원을 인가하는 방법이 있다.
즉, 초기의 조건 설정 이후에는 단일의 외부 전원을 인가하면서 새도우마스크 고정 장치(27)내에 각각 상이한 값의 저항(미도시)을 전기적으로 연결함으로써 전류 분배 법칙에 의해 각각의 전자석(EM)에 필요한 전자력이 발생되도록 하는 것이 가능하다.
더불어, 상기 저항(미도시)의 연결없이 각각의 전자석(EM)의 권선수를 변경함으로써, 각각 상이한 전자력을 발생시키도록 하는 것도 가능하다. 이에 따라, 본 고안의 새도우마스크 고정 장치(27)는 단일의 외부 전원을 공급 받으면서도 각각의 영역에 필요한 전자력을 발생시키는 것이 가능해지므로 외부 전원의 인가가 간단해지고 비용의 절감이 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 새도우마스크 고정 장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 전자석을 구비하고, 복수개의 동심 원형, 동심 삼각형 또는 동심 다각형 형태의 영역 구분되어, 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 전자석의 전자력이 감소한다. 따라서, 상기 새도우마스크 고정 장치의 중앙부의 전자석이 그 외의 영역의 전자석보다 가장 큰 전자력을 발생하므로 유기물 증착용 챔버 내에서 유기발광소자 기판에 합착되는 새도우마스크의 중앙부가 아래로 처지는 현상을 방지할 수 있고, 나아가 대형 새도우마스크의 중앙부의 처짐도 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 새도우마스크를 대형화하더라도 상기 새도우마스크와 유기발광소자 기판간의 유기물 증착 전후 정합의 틀어짐을 방지하여 유기발광소자 제품의 품위를 향상할 수 있다.
한편, 본 고안은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 고안의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
도 1은 종래 기술에 의한 자석식 새도우마스크 고정 장치가 적용된 진공증착장치를 나타낸 개략 구성도.
도 2는 본 고안에 의한 본 고안에 의한 전자석식 새도우마스크 고정 장치가 적용된 진공증착장치를 나타낸 개략 구성도.
도 3a는 도 2의 새도우마스크 고정 장치에 전자석이 동심 원형의 형태로 배열된 예를 나타낸 평면도.
도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 절단한, 새도우마스크 고정 장치 내에 전자석이 배열된 예를 나타낸 단면도.

Claims (6)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 전자석을 구비하여 기판에 상기 전자석의 전자력에 의해 새도우마스크를 합착하는 새도우마스크 고정 장치에 있어서,
    상기 전자석은 상기 새도우마스크의 중앙부의 처짐을 방지하기 위해, 각각 상이한 전자력을 발생하는 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자석은, 상기 새도우마스크의 중앙부에 해당하는 중앙 영역에서 상기 새도우마스크의 가장자리부에 해당하는 가장자리 영역으로 갈수록 더 작은 전자력을 발생하는 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상이한 전자력을 발생하기 위해, 상기 전자석은 권선수가 동일하나 인가 전류가 상이한 방식과, 권선수가 상이하나 인가 전류가 동일한 방식 중 어느 하나를 채택한 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인가 전류의 상이함을 위해, 상기 전자석에 서로 상이한 저항값의 저항을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 새도우마스크 고정 장치는 소정의 형태로 구획된 복수개의 영역에서 각 영역별로 각각 상이한 전자력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 영역은 동심 원형, 동심 삼각형, 동심 다각형, 나선형 중 어느 하나의 형태로 구분되는 것을 특징으로 하는 새도우마스크 고정 장치.
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