KR20140052707A - 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치 - Google Patents

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KR20140052707A
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Abstract

본 기재는 분할된 패턴 마스크들을 지지대에 용접할 때, 패턴 마스크에서 패턴의 틀어짐을 방지하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치를 제공하는 것이다. 본 기재의 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는, 개구를 형성하는 프레임 마스크, 상기 프레임 마스크에 설치되는 지지대, 및 상기 지지대에 용접되어 증착 물질을 통과시키는 패턴을 구비하는 패턴 마스크를 포함하는 증착 마스크 조립체를 제조하며, 상기 패턴 마스크 측에 배치되는 용접 헤드, 및 상기 패턴 마스크를 사이에 두고 상기 용접 헤드의 반대측에서 상기 지지대를 지지하는 지지부재를 포함한다.

Description

평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치 {Deposition Mask Assembly Manufacturing Apparatus for Flat Display Device}
본 기재는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치에 관한 것이다.
평판표시장치(Flat Display device)는 경량 및 박형 등의 특성을 가지며, 예를 들면, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)와 유기발광표시장치(Organic Light Emitting diode Display device)가 있다. 유기발광표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있다.
유기발광표시장치는 유기박막에 음극(Cathode)으로부터 주입되는 전자(Electron)과 양극(Anode)으로부터 주입되는 정공(Hole)이 재결합하여 여기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 표시 장치이다.
유기발광표시장치는 유리, 스테인레스 스틸 또는 합성 수지로 형성된 기판 상에 음극, 양극 및 유기박막 등을 선택적으로 형성하기 위하여, 포토리소그라피 방법 또는 다수의 슬릿(slit)을 포함하는 패턴이 형성된 증착 마스크 조립체를 이용한 증착법을 사용한다.
포토리소그라피 방법은 일부 영역에 포토레지스터를 도포한 후, 습식 식각 또는 건식 식각하는 방법으로 포토레지스터를 박리하는 과정 및 식각과정에서 수분이 유입될 수 있다. 따라서 유기박막과 같이 수분에 의해 열화 될 수 있는 물질에는 증착 마스크 조립체를 이용한 증착법이 사용된다.
유기발광표시장치는 풀-컬러(full-color)를 디스플레이 하기 위하여 R, G, B 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드를 형성하고 있다. 다수의 개구부가 형성된 마스크 패턴을 기판 상에 정렬시키고, 마스크 패턴의 개구부를 통하여 증착 물질을 제공하여, 기판에 R, G, B 유기 발광층의 패턴을 형성한다.
예를 들면, 증착 마스크 조립체는 프레임 마스크의 개구에 지지대를 가로 질러 설치하고, 지지대 상에서 분할된 패턴 마스스크의 유동을 방지하기 위하여, 지지대에 분할된 패턴 마스크들을 용접하여 구성된다.
지지대가 프레임 마스크의 개구에 양단으로 고정되어 있으므로 용접시, 패턴 마스크에서 패턴의 틀어짐이 발생될 수 있다. 즉 패턴 마스크의 용접 품질이 저하될 수 있다.
본 기재는, 분할된 패턴 마스크들을 지지대에 용접할 때, 패턴 마스크에서 패턴의 틀어짐을 방지하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치를 제공하는 것이다.
본 기재의 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는, 개구를 형성하는 프레임 마스크, 상기 프레임 마스크에 설치되는 지지대, 및 상기 지지대에 용접되어 증착 물질을 통과시키는 패턴을 구비하는 패턴 마스크를 포함하는 증착 마스크 조립체를 제조하며, 상기 패턴 마스크 측에 배치되는 용접 헤드, 및 상기 패턴 마스크를 사이에 두고 상기 용접 헤드의 반대측에서 상기 지지대를 지지하는 지지부재를 포함한다.
상기 지지대는, 복수로 나란하게 배치되어 상기 개구를 횡단하여 상기 프레임 마스크에 고정되고, 상기 지지부재는, 복수의 지지대에 각각 대응하여 설치될 수 있다.
상기 지지부재는, 상기 지지대를 향하여 승강하는 로드와 상기 로드를 작동시키는 실린더 및 모터 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 로드는, 상기 지지대와 접촉하는 상단에 볼록 곡면을 가지는 서포트 핀을 구비할 수 있다.
본 기재의 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조 장치는, 상기 지부재의 반대측에 설치되어 상기 지지부재의 지지를 레이저 오토 포커스로 감지하는 비전 유닛을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 헤드로 패턴 마스크들을 지지대에 용접할 때, 지지대를 지지부재로 지지함으로써 패턴 마스크와 지지대 사이의 갭을 최소화 하는 효과가 있다. 따라서 패턴 마스크와 지지대를 용접한 후, 패턴 마스크에서 패턴의 틀어짐이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 제조장치로 제조된 증착 마스크 조립체를 이용하여 기판에 증착 공정을 수행하는 작동 상태 단면도이다.
도 4는 도 1에 적용되는 지지부재의 상단의 사시도이다.
도 5는 도 4에 적용되는 지지부재로 지지대를 지지하는 상태의 단면도이다.
도 6은 지지부재를 적용할 때, 용접 전후, 패턴 마스크의 위치가 틀어진 상태를 나타내는 그래프이다.
도 7은 지지부재를 적용하지 않았을 때, 용접 전후, 패턴 마스크의 위치가 틀어진 상태를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 증착 마스크 조립체 제조장치는 증착 마스크 조립체(300)를 제조하는 용접 헤드(10)와 지지부재(20)를 포함한다.
도 3은 도 1의 제조장치로 제조된 증착 마스크 조립체를 이용하여 기판에 증착 공정을 수행하는 작동 상태 단면도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 평판표시장치용 증착 장치는 기판(S)에 증착 물질을 증착하기 위하여, 챔버(100), 증착원(200) 및 증착 마스크 조립체(300)를 포함한다.
챔버(100)는 기판(S)에 대하여 증착 공정을 수행하는 공간을 형성한다. 증착원(200)은 챔버(100) 내부의 일측(예를 들면, 하측)에 설치되어 증착 물질을 증발시킬 수 있도록 구성된다.
증착 마스크 조립체(300)는 증착원(200)의 일측(예를 들면, 상측)에 배치된다. 증착 마스크 조립체(300)는 상면에 기판(S)을 지지하고, 하측의 증발원(200)에서 분사 또는 증발되는 증착 물질을 통과시켜 기판(S)에 증착 물질의 패턴(pattern)을 형성할 수 있도록 구성된다.
또한, 평판표시장치용 증착 장치는 챔버(100)의 내부에서 증착 마스크 조립체(300)를 고정하기 위한 별도의 고정 부재(110)를 더 포함할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 증착 마스크 조립체(300)는 프레임 마스크(31), 지지대(32) 및 패턴 마스크(33)를 포함한다.
프레임 마스크(31)는 증착 장치에서 증착원(200)의 상측에 배치되도록 고정 부재(110)에 고정되며, 증발되는 증착 물질을 통과시킬 수 있도록 개구(311)를 형성하고 있다. 예를 들면, 프레임 마스크(31)는 개구(311)의 외곽에 장변과 단변을 가지는 사각형 프레임 구조로 형성될 수 있다.
지지대(32)는 프레임 마스크(31) 상에서 개구(311)를 횡단하여 프레임 마스크(31)에 고정된다. 지지대(32)는 프레임 마스크(31)에 용접될 수 있다. 또한 지지대(32)는 복수로 구비되어 프레임 마스크(31)의 장변과 나란하게 배치될 수 있다.
지지대(32)의 상면과 프레임 마스크(31)의 상면은 동일한 높이의 평면을 형성한다. 따라서 패턴 마스크(33)는 개구(311) 상에서는 지지대(32)에 지지되고 개구(311)의 외곽에서는 프레임 마스크(31)에 지지될 수 있다.
패턴 마스크(33)는 지지대(32)와 프레임 마스크(31)의 상면에 배치되고, 지지대(32)에 용접(예를 들면, 크로스 용접)으로 고정된다. 증착 마스크 조립체 제조장치에서, 용접 헤드(10)는 패턴 마스크(33)의 상방에 배치되어, 패턴 마스크(33)를 지지대(32)에 용접하도록 구성된다.
패턴 마스크(33)는 패턴(P)을 구비하여 증착 장치의 증착원(200)에서 증발되는 증착 물질을 기판(S) 측으로 통과시킬 수 있다.
패턴 마스크(33)는 프레임 마스크(31)의 상면에 놓이면서 지지대(32)의 상면에 용접으로 고정됨으로써 증착 공정시, 패턴(P)의 변형이 방지될 수 있다.
패턴 마스크(33)는 복수로 분할 형성되어, 프레임 마스크(31) 1개에 복수로 대응하여 배치된다. 따라서 복수의 패턴 마스크(33)는 지지대(32) 상에서 간격(G)으로 이격 설치된다. 복수의 패턴 마스크(33)가 지지대(32)에 용접됨으로써 패턴 마스크(33) 상호간의 유동이 방지될 수 있다.
증착 마스크 조립체 제조장치에서, 지지부재(20)는 패턴 마스크(33)를 사이에 두고 용접 헤드(10)의 반대측에서 지지대(32)를 지지하도록 구성된다. 예를 들면, 지지대(32)의 상면에 패턴 마스크(33)가 배치될 때, 지지부재(20)는 지지대(32)의 하측에 배치된다.
즉 용접 헤드(10)로 지지대(32)에 패턴 마스크(33)를 용접할 때, 지지부재(20)는 지지대(32)의 하측에서 지지대(32)를 지지함으로써 지지대(32)와 패턴 마스크(33) 사이의 갭을 최소로 줄일 수 있다.
따라서 지지대(32)가 복수로 구비되는 경우, 지지부재(20)는 복수로 구비되어 복수의 지지대(32) 각각에 대응하여 설치되어, 서로 대응하는 각 지지대(32)와 패턴 마스크(33) 사이의 갭들을 줄일 수 있다.
지지부재(20)는 지지대(32)를 향하여 승강하는 로드(21)와 로드(21)를 작동시키는 실린더(22) 또는 모터(미도시)로 형성될 수 있다. 예를 들면, 용접시, 실린더(22)의 상승에 따라 로드(21)가 상승하면서 지지대(32)를 패턴 마스크(33) 측으로 밀어 올린다.
따라서 하중을 받는 패턴 마스크(33)와 상승하는 지지대(32) 사이의 갭이 최소화 될 수 있다. 또한 분할된 패턴 마스크들(33)이 서로 평행하게 배치된 상태를 그대로 유지할 수 있다.
패턴 마스크(33)와 지지대(32)의 용접점은 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)이 형성되지 않는 부분, 즉 패턴(P) 사이 부분과 이에 대응하는 지지대(32) 사이에 형성된다. 그리고 지지부재(20)가 지지대(32)를 지지하는 지지점은 용접점들 중에 한 용접점에 대응하여 형성될 수 있다.
이와 같이, 지지대(32)는 패턴 마스크(33)의 패턴들(P) 사이에서 용접되므로 지지대(32)와 패턴 마스크(33)의 용접에 의한 패턴 마스크(33)의 패턴(P)이 차폐되는 것을 방지할 수 있다.
증착 마스크 조립체(300)는 틈새 가림 마스크(35)를 더 포함할 수 있다. 틈새 가림 마스크(35)는 패턴 마스크(33)의 반대측에서 패턴 마스크들(33)의 이격된 간격(G)에 대응하여 지지대(32)의 하면에 설치된다.
따라서 증발원(200)에서 증발되는 증발 물질은 패턴 마스크들(33) 사이에서 틈새 가림 마스크(35)에 차단되어, 간격(G)에 대응하는 기판(S)에 불필요하게 증착되지 않는다.
도 4는 도 1에 적용되는 지지부재의 상단의 사시도이고, 도 5는 도 4에 적용되는 지지부재로 지지대를 지지하는 상태의 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 지지부재(20)의 로드(21)는 지지대(32)와 접촉하는 상단에 볼록 곡면을 가지는 서포트 핀(23)을 구비한다.
서포트 핀(23)은 볼록 곡면으로 지지대(32)의 하면을 지지하여, 서포트 핀(23)의 미끄럼 작용에 의하여, 지지부재(20)와 패턴 마스크(33) 용접시, 로드(21)의 상단과 지지대(32)와의 마찰을 최소화할 수 있다.
따라서 용접 헤드(10)를 사용하여 지지대(32)에 패턴 마스크(33)를 용접할 때, 서포트 핀(23)의 볼록 곡면은 지지대(32)와의 마찰에 의하여 지지대(32)에 용접되는 패턴 마스크(33)의 패턴(P)이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 로드(21)의 상단에 볼을 구비하여 지지대(32)를 지지하는 경우, 볼의 구름 작용에 의하여 로드(21)의 상단과 지지대(32) 사이에 형성되는 마찰을 더욱 줄일 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는 지지부재(20)의 반대측에 설치되는 비전 유닛(40)을 더 포함할 수 있다.
비전 유닛(40)은 패턴 마스크(33)의 상방에 배치되어 지지대(32)에 용접된 패턴 마스크(33)의 상부 이미지를 촬영하며, 레이저 오토 포커스로 지지부재(20)가 지지대(32)의 지지 정도를 감지할 수 있게 한다.
비전 유닛(40)은 지지대(32)에 패턴 마스크(33)을 용접할 때, 패턴 마스크(33)의 패턴(P)이 틀어지는 허용 가능한 초소 조건(예를 들면, 1마이크로미터)을 확보할 수 있게 한다.
실험예를 들면, 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는 지지부재(20)를 상승시켜 지지대(32)에 지지부재(20)를 접촉시킨 후, 160마이크로미터 더 상승시키고, 패턴 마스크(33)를 지지대(32)에 용접한다.
이때, 비전 유닛(40)은 패턴 마스크(33) 상에서 지지부재(20)의 지지점 상방의 이미지를 촬영한다. 촬영한 너겟(nugget) 이미지 사이즈는 200마이크로미터이고, 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)의 최대 변형이 1마이크로미터로 나타났다.
다른 실험예를 들면, 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는 지지부재(20)를 상승시켜 지지대(32)에 지지부재(20)를 접촉시킨 후, 260마이크로미터 더 상승시키고, 패턴 마스크(33)를 지지대(32)에 용접한다.
이때, 비전 유닛(40)은 패턴 마스크(33) 상에서 지지부재(20)의 지지점 상방의 이미지를 촬영한다. 촬영한 너겟(nugget) 이미지 사이즈는 200마이크로미터이고, 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)의 최대 변형이 0.7마이크로미터로 나타났다.
또 다른 실험예를 들면, 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치는 지지부재(20)를 상승시켜 지지대(32)에 지지부재(20)를 접촉시킨 후, 500마이크로미터 더 상승시키고, 패턴 마스크(33)를 지지대(32)에 용접한다.
이때, 비전 유닛(40)은 패턴 마스크(33) 상에서 지지부재(20)의 지지점 상방의 이미지를 촬영한다. 촬영한 너겟(nugget) 이미지 사이즈는 230마이크로미터이고, 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)의 최대 변형이 0.7마이크로미터로 나타났다.
이와 같이 용접 헤드(10), 지지부재(20)와 비전 유닛(40)을 사용함으로써, 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)의 틀어짐 정도가 허용 가능한 초소 조건(예를 들면, 1마이크로미터) 이내 임을 확인할 수 있다.
또한 비전 유닛(40)이 촬영한 패턴 마스크(33)에서 패턴(P)의 변형 정도를 감지하고, 이 변형 데이터를 근거로 제어부(미도시)가 지지부재(20)의 승강 정도를 제어함으로써, 용접 헤드(10)로 지지대(32)에 패턴 마스크(33) 용접시 패턴(P) 변형을 최소화 할 수도 있다.
도 6은 지지부재를 적용할 때, 용접 전후, 패턴 마스크의 위치가 틀어진 상태를 나타내는 그래프이고, 도 7은 지지부재를 적용하지 않았을 때, 용접 전후, 패턴 마스크의 위치가 틀어진 상태를 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하여, 비전 유닛(40)이 촬영한 패턴(P)의 변형 정도를 보면, 지지부재(20)를 적용하여 패턴 마스크들(33)을 용접한 경우, 패턴(P)의 틀어짐이 1마이크로미터(허용 가능한 초소 조건) 이내로 나타났다. 즉 패턴 마스크(33)의 패턴(P) 틀어짐 불량이 개선되었다.
도 7을 참조하여, 비전 유닛(40)이 촬영한 패턴(P)의 변형 정도를 보면, 지지부재를 적용하지 아니하고 패턴 마스크들을 용접한 경우, 패턴(P) 틀어짐이 3~6마이크로미터(허용 가능한 초소 조건 초과) 수준으로 나타났다. 즉 패턴 마스크 패턴 틀어짐 불량(a, b, c, d)이 다수 발생하였다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 용접 헤드 20: 지지부재
21: 로드 22: 실린더
23: 서포트 핀 31: 프레임 마스크
32: 지지대 33: 패턴 마스크
35: 틈새 가림 마스크 40: 비전 유닛
100: 챔버 110: 고정 부재
200: 증착원 300: 마스크 조립체
311: 개구 G: 간격
P: 패턴 S: 기판

Claims (5)

  1. 개구를 형성하는 프레임 마스크, 상기 프레임 마스크에 설치되는 지지대, 및 상기 지지대에 용접되어 증착 물질을 통과시키는 패턴을 구비하는 패턴 마스크를 포함하는 증착 마스크 조립체를 제조하며,
    상기 패턴 마스크 측에 배치되는 용접 헤드; 및
    상기 패턴 마스크를 사이에 두고 상기 용접 헤드의 반대측에서 상기 지지대를 지지하는 지지부재
    를 포함하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는,
    복수로 나란하게 배치되어 상기 개구를 횡단하여 상기 프레임 마스크에 고정되고,
    상기 지지부재는,
    복수의 지지대에 각각 대응하여 설치되는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 지지대를 향하여 승강하는 로드와
    상기 로드를 작동시키는 실린더 및 모터 중 하나
    를 포함하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로드는,
    상기 지지대와 접촉하는 상단에 볼록 곡면을 가지는 서포트 핀을 구비하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지부재의 반대측에 설치되어 상기 지지부재의 지지를 레이저 오토 포커스로 감지하는 비전 유닛을 더 포함하는 평판표시장치용 증착 마스크 조립체 제조장치.
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