KR20120125035A - 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

복수개의 스틱형 분할 마스크가 채용되는 마스크 프레임 조립체가 개시된다. 개시된 마스크 프레임 조립체는 프레임에 서로 교차하면서 설치되고 그 교차 지점은 서로 용접으로 고정된 지지바 및 분할 마스크를 구비하며, 그 용접점 주위에는 분할 마스크의 일부를 자른 부분절제부가 형성된다. 이러한 구조에 의하면 지지바로 분할 마스크의 처짐을 방지할 수 있고, 기판과 분할 마스크의 밀착성도 향상시킬 수 있는 마스크 프레임 조립체가 구현된다.

Description

박막 증착용 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법 {Mask frame assembly for thin film deposition and the manufacturing method thereof}

본 발명은 박막 증착용 마스크 프레임 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분할 마스크를 사용하는 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 장치들 중 유기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고, 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.

유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있는 것으로서, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조이다. 그러나, 상기한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 이용하고 있다.

한편, 유기 발광 표시 장치의 전극들과, 발광층을 포함한 중간층은 여러 가지 방법에 의하여 형성시킬 수 있는데, 이중 하나의 방법이 증착법이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하기 위해서는 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.

그런데, 이러한 파인 메탈 마스크를 대형 디스플레이 장치에 대응하기 위해 대면적화 하게 되면 자중에 의한 중앙부의 처짐 현상이 심해지게 되므로, 마스크를 여러 개의 스틱 형상으로 만든 후 프레임에 나란하게 붙여서 사용하는 분할 마스크가 선호되는 추세에 있다.

그러나, 이 분할 마스크 역시 박판이기 때문에, 대면적 마스크보다는 덜하겠지만 어느 정도 처짐 현상이 생길 수 있고, 이렇게 되면 증착 작업 시 마스크가 기판에 제대로 밀착되지 못해서 증착 불량이 생길 가능성이 높다. 따라서, 이를 해소하기 위해 최근에는, 프레임에 분할 마스크의 배열 방향과 수직방향으로 지지바를 설치해서, 분할 마스크의 양단부는 상기 프레임에 용접하고, 그 양단부 사이의 중앙부 중 상기 지지바와 교차하는 부위는 그 지지바에 대해 용접시킴으로써 처짐을 방지하는 구조가 사용되고 있다. 즉, 분할 마스크의 양단만 프레임에 고정시키면 가운데 부위가 처질 수 있으므로, 중간 부위를 지지바에 용접 고정시켜서 처짐을 방지하는 것이다.

그런데, 이렇게 지지바를 설치하여 분할 마스크를 고정시키면 처짐 현상은 방지할 수 있는데, 정작 증착 작업을 위해 분할 마스크를 기판에 밀착시키려고 하면, 오히려 이 지지바에 용접된 용접점의 주변 부위가 기판에 잘 밀착되지 못하는 문제가 생긴다. 즉, 증착 작업 시에는 상기 분할 마스크가 구비된 마스크 프레임 조립체를 기판 위에 놓고(또는 기판을 마스크 프레임 조립체 위에 놓고) 상기 기판 측에서 자력으로 분할 마스크를 당겨서 기판에 완전히 밀착되도록 하는데, 상기와 같이 지지바에 용접된 부위는 유동이 안 되도록 고정된 상태이기 때문에 그 용접점 주변은 기판 측으로 잘 밀착되지 못하게 된다. 그러니까, 지지바를 설치하지 않으면 분할 마스크의 자중에 의한 처짐 현상이 너무 심해져서 증착 시 분할 마스크가 기판에 잘 밀착되지 않을 수 있고, 지지바를 설치해서 분할 마스크의 중앙부위를 용접으로 고정시키면 처짐은 방지되는 대신에 그 용접점 주변이 기판에 잘 밀착되지 못하는 문제가 생기는 것이다.

따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 적절한 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 지지바를 사용하여 분할 마스크이 처짐을 방지하면서도 분할 마스크와 기판 간의 밀착이 잘 이루어질 수 있도록 개선된 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 조립체는, 개구부가 형성된 프레임; 상기 개구부를 가로질러서 상기 프레임에 설치된 지지바; 상기 지지바와 교차하도록 상기 개구부를 가로질러 상기 프레임에 설치되며, 양단부는 상기 프레임에 고정되고 상기 지지바와의 교차 지점은 그 지지바에 고정된 복수의 분할 마스크;를 포함하며, 상기 각 분할 마스크의 상기 지지바에 고정된 지점 주위에는 그 분할 마스크의 일부를 자른 부분절제부가 형성된다.

상기 분할 마스크에는 증착용 패턴이 복수개 형성될 수 있고, 상기 분할 마스크와 상기 지지바는 상기 복수의 증착용 패턴들 사이 지점에서 교차될 수 있다.

상기 지지바 복수개가 상기 프레임에 평행하게 설치될 수 있다.

상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정될 수 있고, 그 용접점을 기준으로 상기 부분절제부 한 쌍이 대칭되게 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽을 향해 평행하게 잘린 형상일 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 수렴하는 형상으로 잘릴 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 발산하는 형상으로 잘릴 수 있다.

상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정될 수 있고, 상기 부분절제부는 그 용접점을 둘러싸는 U자 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법은, 개구부를 가로지르는 지지바가 설치된 프레임을 준비하는 단계; 상기 지지바와 교차되면서 상기 프레임에 설치되는 것으로, 그 지지바와 교차될 부위에 몸체 일부를 자른 부분절제부가 형성된 분할 마스크를 준비하는 단계; 상기 분할 마스크의 양단부는 상기 프레임에 고정시키고 상기 지지바와의 교차 지점은 그 지지바에 고정시키는 단계;를 포함한다.

상기 분할 마스크에는 증착용 패턴이 복수개 형성될 수 있고, 상기 분할 마스크와 상기 지지바를 상기 복수의 증착용 패턴들 사이 지점에서 교차되도록 설치할 수 있다.

상기 지지바 복수개를 상기 프레임에 평행하게 설치할 수 있다.

상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정시킬 수 있고, 그 용접점을 기준으로 상기 부분절제부 한 쌍을 대칭되게 형성할 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽을 향해 평행하게 잘린 형상일 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 수렴하는 형상으로 잘릴 수 있다.

상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 발산하는 형상으로 잘릴 수 있다.

상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정시킬 수 있고, 상기 부분절제부는 그 용접점을 둘러싸는 U자 모양으로 형성할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법에 의하면, 증착 작업 시 분할 마스크와 기판 사이를 견고하게 밀착시킬 수 있어서 증착 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체의 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체를 이용한 증착 과정을 묘사한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체 중 분할 마스크 하나의 구조를 발췌하여 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 분할 마스크의 변형 가능한 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 실시예에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 조립체(100)를 도시한 것이고, 도 2는 그 마스크 프레임 조립체(100)를 증착챔버(500)에 설치하여 증착작업을 수행하는 상황을 묘사한 것이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 마스크 프레임 조립체(100)는, 개구부(121)가 형성된 프레임(120)과, 그 프레임(120)에 양단부가 고정된 복수의 분할 마스크(110)들을 구비하고 있다. 도 1에서는 설명의 편의 상 개구부(121)를 보이기 위해 몇 개의 분할 마스크(110) 만을 도시하였으나, 실제 제조 완료 후에는 개구부(121)가 분할 마스크(110)들로 모두 채워지게 된다.

이중에서 상기 프레임(120)은 마스크 프레임 조립체(100)의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 개구부(121)가 형성된 사각형 모양을 하고 있다. 이 프레임(120)의 서로 마주보는 한 쌍의 변에 상기 분할 마스크(110)들의 양단부가 스폿 용접으로 고정된다. 참조부호 115가 양단부의 용접점을 나타낸다.

그리고, 이 프레임(120)에는 상기 개구부(121)를 가로지르는 복수개의 지지바(130)가 설치되어 있어서 상기 분할 마스크(110)들과 수직으로 교차하도록 설치되어 있다. 이 지지바(130)들이 분할 마스크(110)를 처지지 않도록 지지해주며, 분할 마스크(110)와 지지바(130)의 교차 지점은 스폿 용접으로 고정된다.

상기 분할 마스크(110)는 길쭉한 스틱 형상의 부재들로서, 상기 개구부(121) 안에 위치되는 증착용 패턴(111)이 복수개 형성되어 있으며 그 양단부는 상기 지지바(130)와의 교차 지점처럼 스폿 용접으로 프레임(120)에 고정된다. 분할 마스크(110)는 예컨대 니켈, 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 등으로 형성할 수 있다. 그리고, 상기 지지바(130)와의 교차 지점은 상기 복수의 증착용 패턴(111)들 사이가 된다. 즉, 지지바(130)와 분할 마스크(110)는 상기 증착용 패턴(111)의 영역을 피해서 교차하게 되고, 그 교차 지점에 용접점(113)을 형성하면서 서로 결합된다. 따라서, 지지바(130)와의 교차 구조 때문에 증착용 패턴(111)이 간섭되는 일은 생기지 않는다.

이와 같은 구조의 마스크 프레임 조립체(100)를 도 2와 같이 증착챔버(500) 안에 설치하고 증착 작업을 진행하면, 증착원(400)에서 발생된 증착 소스가 분할 마스크(110)에 형성된 증착용 패턴(111)을 통해 기판(200)에 증착되면서 원하는 패턴이 얻어질 수 있다.

참조부호 300은 마스크 프레임 조립체(100)의 분할 마스크(110)가 기판(200)에 밀착되도록 자력을 작용시키는 마그넷을 나타낸다.

한편, 상기 각 분할 마스크(110)의 상기 교차 지점에 형성된 용접점(113) 주위에는 그 분할 마스크(110)의 몸체 일부를 자른 부분절제부(112a)가 형성되어 있다.

즉, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 분할 마스크(110)의 지지바(130)와 결합된 용접점(113)을 기준으로 대칭되게 한 쌍의 부분절제부(112a)가 형성되어 있다. 그러니까, 용접점(113) 주변의 분할 마스크(110) 몸체 일부를 외곽에서 안쪽을 향해 조금 찢어놓은 것이다.

이것은 상기 마그넷(300)이 분할 마스크(110)를 기판(200)에 밀착되도록 자력으로 당길 때 그 밀착성을 향상시키는 효과를 발휘한다. 즉, 전술한 바와 같이 상기 지지바(130)와 분할 마스크(110)가 고정되면, 분할 마스크(110)가 처지는 현상을 해소될 수 있다. 그런데, 상기 마그넷(300)이 분할 마스크(110)를 기판(200) 쪽으로 당길 때, 상기 용접점(113) 주위는 지지바(130)에 스폿 용접으로 고정되어 있기 때문에 잘 당겨지지 않게 되고, 따라서 용접점(113)과 가까운 증착용 패턴(111)의 단부는 기판(200)에 밀착이 되지 않을 수 있다. 만일, 이 상태로 증착을 진행하면, 증착용 패턴(111)의 단부 측에는 증착 품질이 나빠지게 되며, 이를 그대로 제품화 할 경우 해당 부위에서 불꽃 모양의 이상 발광이 생기는 일명 불꽃 불량이 생기기 쉽다.

그러나, 본 실시예와 같이 부분절제부(112a)를 형성하게 되면, 분할 마스크(110)의 용접점(113) 주변을 움직이지 못하게 붙잡고 있는 구속력이 약해지므로, 즉, 증착용 패턴(111)과 가까운 부위가 부분절제부(112a)에 의해 용접점(113)과 어느 정도 분리된 상태가 되므로, 상기 마그넷(300)의 자력에 의해 기판(200) 측으로 잘 당겨지게 된다. 이렇게 되면, 증착용 패턴(111) 부위는 상기 용접점(113)과 가까운 단부 측까지로 기판(200)에 대해 견고하게 밀착될 수 있기 때문에, 매우 안정적인 증착 품질을 확보할 수 있게 된다.

이와 같은 마스크 프레임 조립체(100)의 제조는 다음과 같이 진행될 수 있다.

먼저, 상기 지지바(130)가 설치된 프레임(120) 및, 상기 증착용 패턴(111)과 부분절제부(112a)가 각각 형성된 분할 마스크(110)들을 준비한다. 상기 부분절제부(112a)는 상기 지지바(130)와 용접될 위치를 감안하여 미리 그 용접점(113)의 예상 위치 양측에 대칭되도록 형성한다.

그리고는 상기 분할 마스크(110)들을 차례로 프레임(120)에 고정시킨다. 이때 분할 마스크(110)의 양단부는 프레임(120)에 스폿 용접으로 고정시키고, 상기 지지바(130)와의 교차 지점은 역시 스폿 용접으로 그 지지바(130)에 고정시킨다. 물론, 이때 교차 지점에 형성되는 용접점(113)은 미리 형성해놓은 한 쌍의 부분절제부(112a) 사이가 된다.

이렇게 하면, 전술한 바와 같이 지지바(130)로 분할 마스크(110)의 처짐을 방지하면서, 기판(200)과 분할 마스크(110)의 밀착성도 향상된 마스크 프레임 조립체(100)를 제조할 수 있게 된다.

또한, 필요 시 지지바(130)와 분할 마스크(110)의 결합력을 향상시킬 수 있는 여지도 확보된다. 만일, 부분절제부(112a)가 없다면, 지지바(130)와 분할 마스크(110) 간의 보다 안정적인 결합을 위해 용접점(113)의 수를 늘이고 싶어도, 밀착성이 더 나빠질 위험 때문에 적용이 어려웠지만, 본 실시예와 같이 부분절제부(112a)를 형성하여 분할 마스크(110)와 기판(200) 간의 밀착성을 크게 개선해 놓으면, 지지바(130)와 분할 마스크(110) 간의 결합력도 증가시킬 수 있는 여지가 충분해진다. 따라서, 보다 안정적이고 견고한 구조를 구현할 수 있게 된다.

그리고, 상기 박막 증착용 마스크 프레임 조립체(100)는 유기 발광막의 패터닝 공정을 포함한 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 부분절제부(112a) 한 쌍이 서로 평행하게 형성된 경우를 예시하였는데, 이와 다른 형상으로의 변형도 충분히 가능하다.

예컨대, 도 4a이 도시된 바와 같이 한 쌍의 부분절제부(112b)를 분할 마스크(110)의 몸체 외곽에서 안쪽으로 가면서 수렴하는 모양으로 형성할 수도 있고, 또는 반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이 발산하는 모양의 부분절제부(112c)를 형성할 수도 있다.

그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이 용접점(113)을 감싸는 U자 모양의 부분절제부(112d)를 형성할 수도 있다.

즉, 어떤 형상이든, 지지바(130)와의 용접점(113)에 의한 구속력을 약화시켜서 증착용 패턴(111) 부위가 기판(200)에 잘 밀착되도록 할 수 있는 구조라면, 이외에도 부분절제부(112a)(112b)(112c)에 대한 더 다양한 변형도 가능할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100...마스크 프레임 조립체 110.. 분할 마스크
111.. 증착용 패턴 112a,b,c,d...부분절제부
113...용접점 120...프레임
121...개구부 130...지지바
200...기판 300...마그넷
400...증착원 500...증착 챔버

Claims (16)

1. 개구부가 형성된 프레임;
   상기 개구부를 가로질러서 상기 프레임에 설치된 지지바;
   상기 지지바와 교차하도록 상기 개구부를 가로질러 상기 프레임에 설치되며, 양단부는 상기 프레임에 고정되고 상기 지지바와의 교차 지점은 그 지지바에 고정된 복수의 분할 마스크;를 포함하며,
   상기 각 분할 마스크의 상기 지지바에 고정된 지점 주위에는 그 분할 마스크의 일부를 자른 부분절제부가 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분할 마스크에는 증착용 패턴이 복수개 형성되고,
   상기 분할 마스크와 상기 지지바는 상기 복수의 증착용 패턴들 사이 지점에서 교차되는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지바 복수개가 상기 프레임에 평행하게 설치된 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정되고, 그 용접점을 기준으로 상기 부분절제부 한 쌍이 대칭되게 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽을 향해 평행하게 잘린 형상인 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 수렴하는 형상으로 잘린 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 발산하는 형상으로 잘린 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정되고, 상기 부분절제부는 그 용접점을 둘러싸는 U자 모양으로 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 조립체.
   
9. 개구부를 가로지르는 지지바가 설치된 프레임을 준비하는 단계;
   상기 지지바와 교차되면서 상기 프레임에 설치되는 것으로, 그 지지바와 교차될 부위에 몸체 일부를 자른 부분절제부가 형성된 분할 마스크를 준비하는 단계;
   상기 분할 마스크의 양단부는 상기 프레임에 고정시키고 상기 지지바와의 교차 지점은 그 지지바에 고정시키는 단계;를 포함하는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분할 마스크에는 증착용 패턴이 복수개 형성되고,
    상기 분할 마스크와 상기 지지바를 상기 복수의 증착용 패턴들 사이 지점에서 교차되도록 설치하는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지바 복수개를 상기 프레임에 평행하게 설치하는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정시키고, 그 용접점을 기준으로 상기 부분절제부 한 쌍을 대칭되게 형성하는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽을 향해 평행하게 잘린 형상인 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 수렴하는 형상으로 잘린 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 부분절제부는 상기 분할 마스크의 외곽에서 안쪽으로 가면서 발산하는 형상으로 잘린 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.
    
16. 제 9 항에 있어서,
    상기 분할 마스크와 상기 지지바의 교차 지점은 스폿 용접에 의해 용접점을 형성하며 서로 고정시키고, 상기 부분절제부는 그 용접점을 둘러싸는 U자 모양으로 형성하는 박막 증착용 마스크 프레임 조립체 제조방법.

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