KR20120120703A - 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 개시한다. 본 발명은 증착용 기판에 증착하고자 하는 소재를 증착하기 위한 것으로서, 개구부가 형성되며, 상기 개구부를 둘러싸는 복수의 프레임이 서로 연결된 마스크 프레임;과, 마스크 프레임 상에 결합되는 마스크;를 포함하되, 마스크의 적어도 한 영역에는 변형 방지부가 형성된것으로서, 마스크의 증착용 패턴부의 주변부에 변형 방지부가 형성됨으로써, 마스크의 수직 방향으로 변형을 줄일 수 있다. 이에 따라, 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 최소화한다.

Description

박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리{Mask frame assembly for thin film deposition}
본 발명은 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스크가 변형되는 것을 방지하기 위한 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리에 관한 것이다.
통상적으로, 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치(Organic light emitting display device, OLED)는 디지털 카메라나, 비디오 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기나, 스마트 폰 등의 모바일 기기용 디스플레이 장치나, 초박형 텔레비전이나, 초슬림 노트북이나, 태블릿 퍼스널 컴퓨터나, 플렉서블 디스플레이 장치등의 전자 전기 제품에 적용할 수 있어서 각광받고 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 애노우드와 캐소우드에 주입되는 정공과 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 애노우드와 캐소우드 사이에 유기 발광층을 삽입한 적층형 구조이다.
그러나, 상기한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에 각각의 전극과 유기 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 이용하고 있다.
유기 발광 디스플레이 장치의 전극들과, 유기 발광층을 포함한 중간층은 여러 가지 방법, 예컨대, 포토리소그래피법이나, 증착법에 의하여 형성시킬 수 있다.
포토리소그래피법은 기판 상의 일부 영역에 포토 레지스트를 도포하는 것에 의하여 습식으로 에칭하는 방법이다. 그러나, 포토리소그래피법은 포토 레지스트를 박리하는 과정에서 수분이 유기 발광층 등에 유입될 수 있다. 이에 따라, 완성된 유기 발광 디스플레이 장치의 성능과 수명 특성을 현저하게 열화시킬 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 방법중 하나가 증착법이다. 증착법은 기판 상에 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM)를 정렬하고, 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성하게 된다.
증착용 마스크로는 마스크 프레임에 결합된 한 장의 마스크 안에 기판의 전면(全面)에 대응하는 박막 패턴이 전부 형성된 대형 마스크가 사용된다. 그러나, 파인 메탈 마스크가 대면적화되면 패턴 형성을 위한 에칭 오차도 커진다. 이에 따라, 화질 불량이 발생하게 된다.
최근에는 마스크를 여러 개의 스틱(Stick) 형상으로 분할하여 제조한 다음에, 이를 마스크 프레임에 부착하여서 사용하는 분할 마스크가 사용되고 있다. 분할 마스크를 마스크 프레임에 부착할 때에는 마스크를 길이 방향으로 팽팽하게 인장시킨 상태에서 마스크 프레임에 용접하게 된다.
그러나, 분할 마스크를 사용할 경우에도 증착용 패턴부의 주변부에서 증착 불량에 의한 화질 불량이 발생하게 된다. 이러한 주요 원인으로는 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 들 수 있다.
즉, 분할 마스크를 인장시, 복수의 증착용 패턴부가 아랫 방향으로 처지면서, 증착용 패턴부의 주변부, 특히, 인접한 증착용 패턴부 사이의 영역인 리브가 상대적으로 솟아 오르기 때문에, 기판에 대한 마스크의 밀착이 원활하게 이루어지지 않는다.
본 발명은 마스크의 상하 변형을 줄여서 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 최소화시키도록 구조가 개선된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리는,
개구부가 형성되며, 상기 개구부를 둘러싸는 마스크 프레임;과,
상기 마스크 프레임 상에 결합되는 마스크;를 포함하되,
상기 마스크의 적어도 한 영역에는 변형 방지부가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크에는 길이 방향을 따라 증착용 패턴부가 이격되게 형성되고, 인접한 증착용 패턴부 사이에는 이들을 서로 연결시키는 리브가 형성되고, 상기 변형 방지부는 상기 리브에 형성되는 제 1 더미 패턴부이다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 제 2 더미 패턴부가 더 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 증착용 패턴부, 제 1 더미 패턴부, 및 제 2 더미 패턴부는 도트형의 슬릿 패턴이나, 스트립형의 슬릿 패턴이다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 하프 에칭부가 더 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 하프 에칭부는 기판과 대향되는 마스크의 제 1 면과 반대되는 제 2 면으로부터 상기 마스크의 두께를 다른 부분보다 얇게 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 면은 패터닝하고자 하는 증착용 기판에 대하여 접촉하는 면이다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크에는 길이 방향을 따라 증착용 패턴부가 이격되게 형성되고, 인접한 증착용 패턴부 사이에는 이들을 서로 연결시키는 리브가 형성되고, 상기 변형 방지부는 상기 리브에 형성되는 제 1 하프 에칭부이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 하프 에칭부는 상기 리브의 양 쪽으로부터 상기 마스크의 가장자리까지 연장된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 제 2 하프 에칭부가 더 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 하프 에칭부와, 제 2 하프 에칭부는 기판과 대향되는 마스크의 제 1 면과 반대되는 제 2 면으로부터 상기 마스크의 두께를 다른 부분보다 얇게 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 양 단은 인장력이 인가된 상태로 대향되게 배치된 프레임에 용접된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 상기 마스크 프레임의 개구부를 가로질러 일 방향으로 배치된 적어도 하나의 분할 마스크를 포함한다.
이상과 같이, 본 발명의 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 마스크의 증착용 패턴부의 주변부에 변형 방지부가 형성됨으로써, 마스크의 수직 방향으로 변형을 줄일 수 있다. 이에 따라, 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 최소화한다.
둘째, 기판에 대한 마스크의 밀착성을 향상시킬 수 있으므로, 증착 품질이 향상된다. 이에 따라, 화질 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 분할 마스크를 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 분할 마스크의 일 변형 예를 부분적으로 도시한 평면도,
도 4는 도 2의 분할 마스크의 다른 변형 예를 부분적으로 도시한 평면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분할 마스크를 일부 절제하여 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 분할 마스크를 일부 절제하여 도시한 사시도,
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분할 마스크를 부분적으로 도시한 평면도,
도 11은 본 발명의 마스크 프레임 어셈블리를 이용하여 증착하는 상태를 도시한 구성도,
도 12는 본 발명의 마스크 프레임 어셈블리를 이용하여 증착 형성된 유기 발광 디스플레이 장치의 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 어셈블리(100)를 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 분할 마스크(120)를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)는 마스크 프레임(110), 복수의 분할 마스크(120)를 가지는 마스크(130)를 포함한다.
상기 마스크 프레임(110)은 개구부(115)가 형성되며, 상기 개구부(115)를 둘러싸도록 복수의 프레임(111 내지 114)이 서로 연결되어서 형성된다.
상기 프레임(111 내지 114)은 X 방향을 따라 서로 대향되며, Y 방향을 따라 나란하게 배치된 제 1 프레임(111) 및 제 2 프레임(112)과, Y 방향을 따라 서로 대향되며, X 방향을 따라 나란하게 배치된 제 3 프레임(113) 및 제 4 프레임(114)을 포함한다. 상기 제 1 프레임(111), 제 2 프레임(112), 제 3 프레임(113), 및 제 4 프레임(114)은 서로 연결되어서 사각틀을 형성한다.
한편, 상기 마스크 프레임(110)은 마스크(120)가 용접시 변형이 작은 소재, 이를테면, 강성이 큰 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 마스크 프레임(110) 상에는 마스크(130)가 결합되어 있다. 상기 마스크(130)를 이용하여 정밀도 높은 패터닝을 하기 위해서는 마스크(130)와, 상기 마스크(130)의 상부에 위치하는 기판(140)과의 밀착성을 높여 섀도우 현상을 줄여야 한다. 따라서, 상기 마스크(130)는 박판으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 마스크(130)의 소재로는 스테인레스 스틸, 인바(Invar), 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 마스크(130)는 자중에 의하여 처지는 현상을 방지하기 위하여 Y 방향으로 분리된 복수의 분할 마스크(120)를 이용할 수 있다. 본 실시예에서는 스트라이프 형상의 분할 마스크(120)를 중심으로 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 마스크(130)의 폭이 인장 방향인 길이 방향보다 작은 형상의 마스크라면 어느 하나의 형상이나, 구조에 한정되는 것은 아니다.
상기 분할 마스크(120)는 인장 방향인 X 방향에 대하여 수직 방향인 Y 방향을 따라 복수로 분리되어 있다. 즉, 상기 분할 마스크(120)는 제 1 프레임(111) 및 제 2 프레임(112)에 대하여 나란한 방향으로 배치되어서, 양 단부가 상기 마스크 프레임(110)에 고정되며, 제 3 프레임(113) 및 제 4 프레임(114)에 대하여 연속적으로 배열되어서 상기 개구부(115)를 커버하게 된다.
여기서, 상기 분할 마스크(120)의 적어도 한 영역에는 증착용 기판(140)에 대한 분할 마스크(120)의 접촉 변형을 방지하는 변형 방지부가 형성되어 있다.
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도면을 참조하면, 상기 분할 마스크(120)는 스트라이프 형상의 금속 플레이트이다. 상기 분할 마스크(120)에는 길이 방향을 따라 이격되게 복수의 증착용 패턴부(121)가 패턴화된 증착 영역(125)이 형성되어 있다. 상기 증착용 패턴부(121)에는 다수의 스트립 형상의 슬릿(Slit)이 패턴화되어 있다. 상기 증착용 패턴부(121)에 형성된 패턴 형상은 스트립 형상의 슬릿 패턴 이외에도 도트 형상의 슬릿 패턴등 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기 증착용 패턴부(121)는 전주(Electro formig)법으로 형성하는 것에 의하여 미세한 패터닝과, 표면 평활성을 얻을 수 있다. 대안으로는, 상기 증착용 패턴부(121)는 에칭법이나, 레이저 가공 등에 의하여 제조될 수 있다. 에칭법에 의하여 제조될 경우, 상기 증착용 패턴부(121)는 포토 레지스트를 이용하여 상기 증착용 패턴부(121)와 동일한 패턴을 가지는 레지스트층을 박판에 형성하거나, 패턴을 가진 필름을 박판에 부착한 후 박판을 에칭하는 것에 의하여 형성할 수 있다.
인접한 증착용 패턴부(121) 사이에는 리브(122)가 형성되어서, 복수의 증착 영역(125)을 서로 연결시키고 있다. 상기 리브(122)는 상기 분할 마스크(120)가 인장되는 방향인 Y 방향을 따라서 상기 증착 영역(125) 사이에 형성된 영역이다. 상기 분할 마스크(120)의 양 가장자리에는 테두리부(123)가 형성되어 있다. 상기 분할 마스크(120)의 양 단부에는 용접부(124)가 형성되어 있다.
상기 분할 마스크(120)는 상기 개구부(115)를 가로질러 X 방향으로 배치된다. 상기 분할 마스크(120)는 X 방향으로 소정의 인장력이 인가된 상태에서 제 1 프레임(111) 및 제 2 프레임(112)에 대하여 용접부(124)가 용접된다. 이에 따라, 상기 마스크(130)는 상기 마스크 프레임(110)에 대하여 고정된다.
이때, 상기 리브(122)에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(122)에 형성되는 더미 패턴부(210)에 해당된다. 상기 더미 패턴부(210)의 길이 방향(즉, Y 방향)으로의 간격(G1)은 상기 증착용 패턴부(121)의 길이 방향으로의 간격(G2)보다 더 좁게 형성된다. 상기 더미 패턴부(210)의 간격(G1)이 더 좁은 것은 상대적으로 상기 증착용 패턴부(121)가 형성된 증착 영역(125)을 증대시켜서 디스플레이 영역을 소망하는만큼 확보하기 위함이다.
상기 더미 패턴부(210)의 형상은 상기 증착용 패턴부(121)의 형상과 동일하게 형성하는 것에 마스크(130)의 제조 공정상 유리하다. 이에 따라, 상기 더미 패턴부(210)는 스트립형의 슬릿 패턴이거나, 도토형의 슬릿 패턴일 수 있다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 더미 패턴부(210)에 다양한 형상의 패턴이 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 더미 패턴부(210)에 대응되는 증착용 기판(140)에 패턴이 증착되는 것을 원하지 않을 경우, 증착시 상기 더미 패턴부(210)를 가림 마스크 등에 의하여 차단할 수 있다.
본 출원인의 실험에 의하면, 종래의 리브에 더미 패턴부가 형성되지 않은 마스크 프레임 어셈블리를 이용할 경우에는 분할 마스크에 소정의 인장력이 인가된 상태로 마스크 프레임에 고정시 증착용 패턴부가 형성된 증착 영역이 아랫 방향으로 처지는 현상으로 인하여 증착 영역에 대하여 리브가 10 마이크로미터 정도로 증착용 기판을 향하여 솟아 올라가는 변형이 발생하게 된다.
이에 반하여, 본 실시예와 같이, 상기 분할 마스크(120)를 가지는 마스크(130)를 채용할 경우, 상기 증착용 패턴부(121)가 형성된 증착 영역(125)과, 상기 리브(122)에 형성된 더미 패턴부(210)가 형성된 영역이 동일하게 변형이 발생하므로, 상기 증착 영역(125)에 대하여 더미 패턴부(210)가 형성된 리브(122)가 증착용 기판(140)을 향하여 솟아 올라가지 않고, 상기 증착용 패턴부(121)와 동일한 높이를 유지하게 된다.
따라서, 상기 분할 마스크(120)의 평탄성을 향상시킬 수 있으므로, 증착용 기판(140)에 대하여 마스크(130)의 접촉 불량을 해소할 수 있다. 따라서, 패턴의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 증착 품질을 높일 수 있다.
도 3는 도 2의 분할 마스크(120)의 일 변형 예를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 분할 마스크(310)에는 길이 방향을 따라 복수의 증착용 패턴부(311)가 패턴화된 증착 영역(315)이 형성되어 있다. 상기 증착용 패턴부(311)에는 다수의 스트립 형상의 슬릿이 패턴화되어 있다.
인접한 증착용 패턴부(311) 사이에는 리브(312)가 형성되어서, 복수의 증착 영역(315)을 서로 연결시키고 있다. 상기 리브(312)는 분할 마스크(310)가 인장되는 방향을 따라서 상기 증착 영역(315) 사이에 형성된 영역이다. 상기 분할 마스크(310)의 양 가장자리에는 테두리부(313)가 형성되어 있다.
이때, 상기 증착용 패턴부(311)가 형성된 증착 영역(315)의 주변부에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(312)에 형성되는 제 1 더미 패턴부(314)와, 상기 테두리부(313)에 형성되는 제 2 더미 패턴부(316)를 포함한다.
상기 제 1 더미 패턴부(314)는 도 2의 더미 패턴부(122)와 마찬가지로 리브(312)에 형성시 상기 증착용 패턴부(311)보다 짧은 길이를 가지며, 상기 제 1 더미 패턴부(314)의 형상은 상기 증착용 패턴부(311)의 형상과 실질적으로 동일하다.
상기 제 2 더미 패턴부(316)는 상기 증착용 패턴부(311)의 양 가장자리인 테두리부(313)에 형성되는 스트립형의 슬릿 패턴이거나, 도트 형상의 슬릿 패턴일 수 있다.
또한, 상기 제 2 더미 패턴부(316)는 상기 분할 마스크(310)의 양 가장자리를 따라서 연장되어서 형성되거나, 상기 증착 영역(315)의 양 가장자리에만 형성되고, 상기 리브(312)로부터 폭 방향으로 연장되는 상기 분할 마스크(310)의 양 가장자리 부분(317)에는 형성되지 않을 수 있다. 이는 상기 리브(312)로부터 상기 분할 마스크(310)의 양 가장자리로 연장되는 영역(317)에는 지지대와 같은 다른 부재가 설치될 경우 용접을 하기 위해서이다.
도 4는 도 2의 분할 마스크의 다른 변형 예를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 분할 마스크(410)에는 길이 방향을 따라 복수의 증착용 패턴부(411)가 패턴화된 증착 영역(415)이 형성되어 있다. 인접한 증착용 패턴부(411) 사이에는 리브(412)가 형성되어서, 인접한 증착 영역(415)을 서로 연결시키고 있다. 상기 분할 마스크(410)의 양 가장자리에는 테두리부(413)가 형성되어 있다.
이때, 상기 증착용 패턴부(411)가 형성된 증착 영역(315)의 주변부에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(412)에 형성된 더미 패턴부(414)와, 상기 테두리부(413)에 형성된 하프 에칭부(416)를 포함한다.
상기 더미 패턴부(414)는 전술한 바와 같이 증착용 패턴부(411)보다 짧은 길이를 가지며, 상기 더미 패턴부(414)의 형상은 상기 증착용 패턴부(411)의 형상과 실질적으로 동일한다.
상기 하프 에칭부(416)는 상기 증착용 패턴부(411)의 양 가장자리인 테두리부(413)에 형성되는 것으로서, 상기 하프 에칭부(416)가 형성된 부분의 두께를 분할 마스크(410)의 다른 부분의 두께보다 얇게 형성하는 것에 의하여 형성된다. 상기 하프 에칭부(416)가 에칭되는 면은 패터닝하고자 하는 증착용 기판(도 1의 140)과 접촉하는 면과 반대되는 면이다. 상기 하프 에칭부(416)에 대한 내용은 후술하는 실시예에서 상세하게 설명하기로 한다.
이상과 같은 구조를 가지는 분할 마스크(410)를 채용할 경우, 상기 증착용 패턴부(411)가 형성된 증착 영역(415)에 대하여 상기 리브(412)에 형성된 더미 패턴부(414)가 증착용 기판(140)을 향하여 솟아오르는 것을 줄여서 평탄성을 유지함과 동시에, 상기 테두리부(413)에 형성된 하프 에칭부(416)로 인하여 추가적인 변형을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분할 마스크(510)를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절개 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 분할 마스크(510)에는 길이 방향을 따라 이격되게 복수의 증착용 패턴부(511)가 패턴화된 증착 영역(515)이 형성되어 있다. 상기 증착용 패턴부(511)에는 다수의 스트립 형상의 슬릿이 패턴화되어 있다.
인접한 증착 영역(515) 사이에는 리브(512)가 형성되어서, 복수의 증착 영역(515)을 서로 연결시키고 있다. 상기 리브(512)는 상기 분할 마스크(510)가 인장되는 방향으로 상기 증착 영역(515) 사이에 형성된 영역이다. 상기 분할 마스크(510)의 양 가장자리에는 테두리부(513)가 형성되어 있다. 상기 분할 마스크(510)의 단부에는 용접부(518)가 형성되어 있다.
이때, 상기 증착 영역(515) 주변부에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(512)에 형성되는 하프 에칭부(514)에 해당된다. 상기 하프 에칭부(514)는 증착용 기판(140)이 안착되는 제 1 면(501)과 반대되는 제 2 면(502)으로부터 상기 리브(512)가 형성된 영역을 하프 에칭하는 것에 의하여 형성된다. 상기 하프 에칭부(514)의 두께(t1)는 상기 분할 마스크(510)의 다른 부분의 두께(t2)보다 1/2 정도의 두께를 가진다.
본 출원인의 실험에 의하면, 종래의 리브에 더미 패턴부가 형성되지 않은 마스크 프레임 어셈블리를 이용할 경우에는 분할 마스크에 소정의 인장력이 인가된 상태로 마스크 프레임에 고정시 증착용 패턴부가 형성된 증착 영역이 아랫 방향으로 처지는 현상으로 인하여 증착 영역에 대하여 리브가 10 마이크로미터 정도로 증착용 기판을 향하여 솟아 올라가는 변형이 발생하게 된다.
이에 반하여, 본 실시예와 같이, 분할 마스크(510)를 적용할 경우, 상기 증착용 패턴부(511)가 형성된 증착 영역(515)에 비하여 상기 리브(512)에 형성된 하프 에칭부(514)가 형성된 영역이 오히려 아랫 방향으로 3 마이크로미터 더 처지게 된다
따라서, 상기 증착 영역(515)에서는 기판(140)의 밀착이 됨에 따라서, 상기 기판(140)에 대한 증착 영역(515)의 면접촉이 가능하므로, 증착 품질을 향상시킬 수 있다. 반면에, 증착이 요구되지 않는 리브(512)에서는 기판(140)과는 간격이 발생하지만, 실질적인 증착이 이루어지지 않는 부분이므로, 증착 품질에는 영향을 거의 미치지 않게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분할 마스크(710)를 도시한 것이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절개 도시한 것이고, 도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 절개 도시한 것이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 분할 마스크(710)에는 길이 방향을 따라 복수의 증착용 패턴부(711)가 패턴화된 증착 영역(715)이 형성되어 있다. 상기 증착용 패턴부(711)에는 다수의 스트립 형상의 슬릿이 패턴화되어 있다.
인접한 증착 영역(715) 사이에는 리브(712)가 형성되어서, 복수의 증착 영역(715)을 서로 연결시키고 있다. 상기 분할 마스크(710)의 양 가장자리에는 테두리부(713)가 형성되어 있다.
이때, 상기 증착 영역(715)의 주변부에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(712)에 형성되는 제 1 하프 에칭부(714)와, 상기 테두리부(713)에 형성되는 제 2 하프 에칭부(716)를 포함한다.
상기 제 1 하프 에칭부(714)는 도 5의 하프 에칭부(514)와 마찬가지로 증착용 기판(140)이 안착되는 제 1 면(701)과 반대되는 제 2 면(702)으로부터 상기 리브(712)가 형성된 영역을 하프 에칭하는 것에 의하여 형성된다. 상기 제 1 하프 에칭부(714)의 두께(t1)는 상기 분할 마스크(710)의 하프 에칭이 되지 않는 부분의 두께(t2)보다 1/2 정도의 두께를 가진다.
상기 제 2 하프 에칭부(716)는 상기 증착 영역(715)의 양 가장자리에 해당되는 부분에 형성된다. 상기 제 2 하프 에칭부(716)도 제 1 하프 에칭부(714)와 마찬가지로 상기 제 2 면(702)으로부터 상기 테두리부(713)를 하프 에칭하는 것에 의하여 형성된다. 상기 제 2 하프 에칭부(716)의 두께(t3)는 상기 분할 마스크(710)의 하프 에칭이 되지 않는 부분의 두께(t1)보다 1/2 정도의 두께를 가진다.
한편, 상기 제 1 하프 에칭부(714)가 형성된 리브(712)로부터 상기 분할 마스크(710)의 양 가장자리로 연장되는 영역(717)에는 하프 에칭이 되지 않는다. 이는 지지대와 같은 다른 부재와 설치될 경우 용접 등과 같은 공정을 위해서이다.
본 출원인의 실험에 의하면, 종래의 리브에 더미 패턴부가 형성되지 않은 마스크 프레임 어셈블리를 이용할 경우에는 마스크에 소정의 인장력이 인가된 상태로 마스크 프레임에 고정시 증착용 패턴부가 형성된 증착 영역이 아랫 방향으로 처지는 현상으로 인하여 증착 영역에 대하여 리브가 10 마이크로미터 정도로 증착용 기판을 향하여 솟아 올라가는 변형이 발생하게 된다.
이에 반하여, 본 실시예와 같이, 분할 마스크(710)를 적용할 경우, 상기 증착용 패턴부(711)가 형성된 증착 영역(715)에 비하여 상기 리브(712)에 형성된 제 1 하프 에칭부(714)가 형성된 영역과, 테두리부(713)에 형성된 제 2 하프 에치부(716)가 형성된 영역은 오히려 아랫 방향으로 1.5 마이크로미터 더 처지게 된다.
따라서, 상기 증차 영역(715)에 대하여 증착용 기판(140)의 밀착력이 향상됨에 따라서, 증착 품질을 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 7의 분할 마스크(710)의 변형 예를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 분할 마스크(1000)에는 길이 방향을 따라 복수의 증착용 패턴부(1011)가 패턴화된 증착 영역(1015)이 형성되어 있다. 인접한 증착용 패턴부(1011) 사이에는 리브(1012)가 형성되며, 분할 마스크(1000)의 양 가장자리에는 테두리부(1013)가 형성되어 있다.
이때, 상기 증착용 패턴부(1011)가 형성된 증착 영역(1015)의 주변부에는 변형 방지부가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부는 상기 리브(1012)에 형성된 제 1 하프 에칭부(1014)와, 상기 증착 영역(1015)의 양 가장자리에 형성된 제 2 하프 에칭부(1016)와, 상기 리브(1012)로부터 상기 분할 마스크(1000)의 양 가장자리까지 연장되는 부분에 형성된 제 3 하프 에칭부(1017)를 포함한다.
도 7의 분할 마스크(710)와는 달리, 본 실시예에서는 상기 리브(1012)로부터 분할 마스크(1000)의 양 가장자리로 연장되는 부분에도 하프 에칭이 된다. 이에 따라, 상기 증착용 패턴부(1011)가 형성된 증착 영역(1015)의 둘레에는 하프 에칭된 부분이 감싸고 있는 구조가 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 어셈블리(100)를 이용하여 증착하는 모습을 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 상기 마스크 어셈블리(100)를 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치의 유기 발광층이나, 전극을 증착하기 위해서는 진공 챔버(1100)가 마련된다.
상기 진공 챔버(1100)의 하부에는 증착원(1110)이 위치하며, 상기 증착원(1110)의 상부에는 마스크 프레임 어셈블리(100)가 설치된다. 상기 마스크(130)의 상부에는 증착용 기판(140)이 위치하고 있다. 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)의 가장자리에는 이들을 고정하기 위한 별도의 지지부재(1120)가 더 포함될 수 있다.
상기 기판(140)의 소망하는 위치에 증착 물질이 증착되는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)를 지지부재(1120)에 고정하고, 상기 마스크(130)의 상부에 증착용 기판(140)을 위치시킨다.
이어서, 상기 진공 챔버(1100)의 하부에 위치하는 증착원(1110)으로부터 증착 물질을 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)를 향하여 분사하게 되면, 상기 마스크(130)에 형성된 증착용 패턴부(도 2의 121)에 의하여 상기 증착용 기판(140)의 일면에는 소망하는 패턴을 가지도록 증착 물질이 증착된다.
이때, 상기 마스크(130)에 구비된 각 분할 마스크(120)에는 증착용 패턴부(121)가 형성된 증착 영역(125) 사이의 영역인 리브(122)에 변형 방지부인 더미 에칭부(210)가 형성되어 있으므로, 상기 증착용 기판(140)에 대한 상기 증착 영역(125)의 밀착이 완전하게 이루어져, 증착 품질을 향상시키게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 어셈블리(100)를 이용하여 증착 형성된 유기 발광 디스플레이 장치(1200)의 부화소(Sub pixel)의 일 예를 도시한 것이다.
여기서, 부화소들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 발광 소자(OLED)를 가진다. 상기 박막 트랜지스터는 반드시 도 12의 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형가능하다.
도면을 참조하면, 기판(1201) 상에는 버퍼층(1202)이 형성되어 있다. 상기 기판(1201)은 글래스나, 플라스틱으로 이루어진다. 상기 버퍼층(1202) 상에는 소정 패턴의 반도체 활성층(1203)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(1203) 상부에는 게이트 절연막(1204)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(1204) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(1205)이 형성되어 있다.
상기 게이트 전극(1205)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(1205) 상부에는 층간 절연막(1206)이 형성되어 있고, 콘택 홀을 통하여 소스 전극(1207) 및 드레인 전극(1208)이 각각 반도체 활성층(1203)의 소스 영역(1209) 및 드레인 영역(1210)에 접하도록 형성되어 있다.
상기 소스 전극(1207) 및 드레인 전극(1208) 상부에는 SiO2, SiNx 등으로 이루어진 패시베이션막(1211)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(1211) 상부에는 아크릴(acryl), 폴리 이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기 물질로 된 평탄화막(1212)이 형성되어 있다.
상기 평탄화막(1212) 상부에는 유기 발광 소자의 애노우드가 되는 화소 전극(1213)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 된 화소 정의막(Pixel Define Layer, PDL, 1214)이 형성되어 있다. 상기 화소 정의막(1214)에는 소정의 개구를 형성한 후에 화소 정의막(1214)의 상부 및 개구가 형성되어서 외부로 노출된 화소 전극(1213)의 상부에 유기막(1214)이 형성되어 있다. 상기 유기막(1214)은 발광층을 포함한 것이 된다. 본 발명은 반드시 이와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 발광 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
유기 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로서, 박막 트랜지스터의 소스 전극(1207)에 연결되어, 이로부터 플러스 전원을 공급받는 제 1 전극인 화소 전극(1213)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 제 2 전극인 대향 전극(1215), 및 이들 화소 전극(1213)과 대향 전극(1215) 사이에 배치되어 발광하는 유기막(1214)을 포함한다.
상기 화소 전극(1213)과 대향 전극(1215)은 유기막(1214)에 의하여 서로 절연되어 있으며, 유기막(1214)에 서로 다른 극성의 전압을 가하여 유기막(1214)에서 발광이 이뤄지도록 한다.
상기 화소 전극(1213)은 애노우드의 기능을 하고, 대향 전극(1215)은 캐소우드의 기능을 한다. 물론, 이들 화소 전극(1213)과 대향 전극(1215)의 극성은 반대가 되어도 무방하다.
상기 화소 전극(1213)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다.
투명 전극으로 사용될 경우, ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 경우, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
상기 대향 전극(1215)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다.
투명 전극으로 사용될 경우, 상기 대향 전극(1215)이 캐소우드로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기막(1214)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 경우, 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
한편, 상기 화소 전극(1213)은 상기 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성시에 각 부화소의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 대향 전극(1215)은 상기 투명 전극 또는 반사형 전극을 디스플레이 영역 전체에 전면 증착하여 형성할 수 있다. 그러나, 상기 대향 전극(1215)은 반드시 전면 증착될 필요는 없으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 화소 전극(1213)과 대향 전극(1215)은 서로 위치가 반대로 적층될 수 있음은 물론이다.
상기 유기막(1214)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있다.
저분자 유기막을 사용할 경우, 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 이용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기막을 사용할 경우, 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)을 포함한다. 홀 수송층으로는 PEDOT를 사용하고, 발광층으로는 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이와 같은 유기막은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.
100...마스크 프레임 어셈블리 110...마스크 프레임
111...제 1 프레임 112...제 2 프레임
113...제 3 프레임 114...제 4 프레임
120...분할 마스크 121...증착용 패턴부
122...리브 123...테두리부
124...용접부 125...증착 영역
130...마스크 140...증착용 기판
210...더미 패턴부

Claims (16)

  1. 개구부가 형성되며, 상기 개구부를 둘러싸는 마스크 프레임;과,
    상기 마스크 프레임 상에 결합되는 마스크;를 포함하되,
    상기 마스크의 적어도 한 영역에는 변형 방지부가 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크에는 길이 방향을 따라 증착용 패턴부가 이격되게 형성되고, 인접한 증착용 패턴부 사이에는 이들을 서로 연결시키는 리브가 형성되고,
    상기 변형 방지부는 상기 리브에 형성되는 제 1 더미 패턴부인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 제 2 더미 패턴부가 더 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 증착용 패턴부, 제 1 더미 패턴부, 및 제 2 더미 패턴부는 도트형의 슬릿 패턴이나, 스트립형의 슬릿 패턴인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 하프 에칭부가 더 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하프 에칭부는 기판과 대향되는 마스크의 제 1 면과 반대되는 제 2 면으로부터 상기 마스크의 두께를 다른 부분보다 얇게 형성한 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 면은 패터닝하고자 하는 증착용 기판에 대하여 접촉하는 면인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크에는 길이 방향을 따라 증착용 패턴부가 이격되게 형성되고, 인접한 증착용 패턴부 사이에는 이들을 서로 연결시키는 리브가 형성되고,
    상기 변형 방지부는 상기 리브에 형성되는 제 1 하프 에칭부인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 하프 에칭부는 상기 리브의 양 쪽으로부터 상기 마스크의 가장자리까지 연장된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스크에는 길이 방향을 따라서 상기 증착용 패턴부의 양 가장자리에 제 2 하프 에칭부가 더 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 하프 에칭부와, 제 2 하프 에칭부는 기판과 대향되는 마스크의 제 1 면과 반대되는 제 2 면으로부터 상기 마스크의 두께를 다른 부분보다 얇게 형성한 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 면은 패터닝하고자 하는 증착용 기판에 대하여 접촉하는 면인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 양 단은 인장력이 인가된 상태로 대향되게 배치된 프레임에 용접된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 프레임은 일방향으로 서로 대향되게 배치된 복수의 제 1 프레임과, 타방향으로 서로 대향되게 배치된 복수의 제 2 프레임을 포함하며,
    상기 복수의 제 1 프레임과 복수의 제 2 프레임은 서로 연결되어서, 개구부를 둘러싸게 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 제 1 프레임과 나란한 방향으로 배치되어서 고정되며, 복수의 제 2 프레임에 연속적으로 배열된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 마스크 프레임의 개구부를 가로질러 일 방향으로 배치된 적어도 하나의 분할 마스크를 포함하는 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
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