KR20160061568A - 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스크 프레임 조립체, 그 제조방법을 개시한다. 본 발명은, 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 프레임 및 상기 개구부에 대응하는 위치에 증착영역을 포함하는 증착 마스크를 포함하고, 상기 증착 마스크는, 증착 물질이 통과하는 제1 개구가 형성된 제1 마스크 및 상기 제1 마스크의 일면과 연결되며, 상기 제1 개구에 대응하는 제2 개구가 형성된 제2 마스크를 구비한다.

Description

마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법{Mask frame assembly and the manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예들은 박막의 증착에 사용되는 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평탄 디스크플레이 중의 하나인 유기 발광 표시 장치는 능동 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 저전압으로 구동이 가능하며, 경량의 박형이면서 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시 소자로서 주목을 받고 있다.
이러한 발광 소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라 무기 발광 소자와 유기 발광 소자로 구분되는데, 유기 발광 소자는 무기 발광 소자에 비해 휘도, 응답속도 등의 특성이 우수하고, 컬러 디스플레이가 가능하다는 장점을 가지고 있어 최근 그 개발이 활발하게 진행되고 있다.
유기 발광 표시 장치는 유기막 및/또는 전극을 진공 증착법에 의해 형성한다. 그러나 유기 발광 표시 장치가 점차 고해상도화 함에 따라 증착 공정시 사용되는 마스크의 오픈슬릿(open slit)의 폭이 점점 좁아지고 있으며 그 산포 또한 점점 더 감소될 것이 요구되어지고 있다.
또한, 고해상도 유기 발광 표시 장치를 제작하기 위해서는 쉐도우 현상(shadow effect)을 줄이거나 없애는 것이 필요하다. 그에 따라, 기판과 마스크를 밀착시킨 상태에서 증착 공정을 진행하고 있으며, 기판과 마스크의 밀착도를 향상시키기 위한 기술의 개발이 대두되고 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 프레임 및 상기 개구부에 대응하는 위치에 증착영역을 포함하는 증착 마스크;를 포함하고, 상기 증착 마스크는, 증착 물질이 통과하는 제1 개구가 형성된 제1 마스크 및 상기 제1 마스크의 일면과 연결되며, 상기 제1 개구에 대응하는 제2 개구가 형성된 제2 마스크를 구비하는 마스크 프레임 조립체를 제공한다.
또한, 상기 제1 마스크의 두께는 상기 제2 마스크의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 개구의 크기는 증착원으로부터 증착물질이 통과하는 방향으로 작아지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 개구의 크기는 상기 제1 개구의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 개구의 단면은 마주보는 표면이 만곡지게 형성되고, 상기 제2 개구의 단면은 마주보는 면이 평평하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 마스크는 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크는 다른 물질로 형성되고, 상기 제1 개구는 상기 제1 마스크만 선택적으로 식각하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 제1 마스크의 상면에 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정으로 제2 개구를 구비한 제2 마스크를 형성하는 단계와, 상기 제1 마스크의 하면을 식각하여 상기 제2 개구에 대응하는 제1 개구를 형성하는 단계 및 개구부와 지지부를 구비한 프레임에 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크를 결합하는 단계를 포함하는 마스크 프레임 조립체 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 마스크 형성 단계는, 상기 제1 마스크의 상면에 제1 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와 상기 제1 포토 레지스트 패턴의 사이의 공간을 상기 제1 마스크와 다른 물질로 채우는 단계 및 상기 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 포토레지스트 패턴은 포토리소그래피 공정에 의해서 실시될 수 있다.
또한, 상기 제1 포토 레지스트 패턴이 제거된 위치에 상기 제2 개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 마스크를 식각하는 단계는, 상기 제1 마스크의 하면에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 마스크를 식각하는 에천트(Etchant)를 사용하여 상기 제1 개구를 형성하는 단계 및 상기 제2 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 포토레지스트 패턴은 상기 제2 개구과 교번하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 에천트는 상기 제1 마스크만 식각할 수 있다.
또한, 상기 제1 개구를 형성하는 단계는, 분사되는 상기 에천트의 분사 속도를 조절하여 상기 제1 개구의 형상을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제1 개구의 크기는 증착원으로부터 증착물질이 통과하는 방향으로 감소하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 개구의 크기는 상기 제1 개구의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 개구의 단면은 마주보는 표면이 만곡지게 형성되고, 상기 제2 개구의 단면은 마주보는 면이 평평하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 마스크의 두께는 상기 제2 마스크의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법은 기판과 증착 마스크 사이의 간격을 최소화 하여 기판에 유기 발광 소자를 정밀하게 형성할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 단면도이다.
도 3a 내지 3c는 도 1의 증착 마스크의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 마스크를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 마스크 프레임 조립체가 구비된 증착 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 증착 장치를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(10)를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마스크 프레임 조립체(10)는 증착 마스크(100)와, 증착 마스크(100)가 장착되는 프레임(200)을 포함할 수 있다.
증착 마스크(100)는 증착영역(101)과 증착영역(101)의 외측에 형성되는 테두리부(102)를 구비할 수 있다. 증착영역(101)은 증착용 패턴이 구비될 수 있다. 증착영역(101)은 프레임(200)의 개구부(205)에 대응하도록 배치되어 개구부(205)를 통과한 증착물질이 증착용 패턴을 통과하여 기판에 증착할 수 있다.
증착영역(101)은 복수 개의 도트(DOT)형상으로 형성된 마스킹 패턴이 구비된 것으로 도시되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 당업자라면 다양한 변형예가 가능함을 알 것이다. 즉, 증착영역(101)에는 전면 개방된 상태를 유지하는 마스킹 패턴이 구비되거나 슬릿 형상의 마스킹 패턴이 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 증착용 패턴부의 개수나 배치 위치, 형상은 일 예시로서, 본 발명은 이에 제한 되지 않는다.
증착 마스크(100)는 원장형태의 하나의 큰 부재로 형성되어 프레임(200)에 결합될 수 있다. 또한, 증착 마스크(100)의 자중을 분산하기 위해 다수개의 스틱형태의 분할 마스크로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 스틱 형태의 분할 마스크로 형성된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
증착 마스크(100)는 하면이 프레임(200)과 연결되는 제1 마스크(110)와, 제1 마스크(110)의 상면과 연결되는 제2 마스크(120)를 포함할 수 있다.
제1 마스크(110)는 복수개의 제1 개구(111)와 제1 개구(111) 사이에 형성된 제1 리브(112)를 구비할 수 있다. 제1 개구(111)는 제1 마스크(110) 높이 방향으로 개구의 크기가 증가하도록 형성될 수 있다. 상세히, 제1 개구(111)는 증착물질이 유입되는 유입부와 제2 개구(121)와 연결되는 유출부를 구비한다. 상기 유입부에서 상기 유출부로 갈수록 제1 개구(111)의 직경이 감소하여 증착물질을 용이하게 포집할 수 있다.(d1<d2)
제1 개구(111)의 단면은 마주보는 면이 제1 개구(111)를 중심으로 대칭되도록 형성될 수 있다. 또한 제1 개구(111)의 단면은 일부가 만곡지게 형성될 수 있다. 상세히 제1 개구(111)의 제1 면(111a)은 오목하도록 형성되고, 제1 면(111a)에 마주보는 제2 면(111b)은 제1 면(111a)과 대칭되도록 형성될 수 있다. 이로 인해 제1 리브(112)의 단면은 대략 사다리꼴의 형태를 가질 수 있다.
제2 마스크(120)는 제1 개구(111)에 대응하는 위치에 제2 개구(121)를 가지고, 제1 리브(112)에 대응하는 위치에 제2 리브(122)를 가질 수 있다. 제2 개구(121)의 크기는 제1 개구(111)보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 제2 개구(121)는 제1 개구(111)의 유출부와 연결되므로, 상기 유출부의 크기와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
제2 개구(121)의 단면은 마주보는 면이 제2 개구(121)를 중심으로 대칭되도록 형성될 수 있다. 또한 제2 개구(121)의 단면은 선형으로 형성될 수 있다. 상세히, 제2 개구(121)의 마주보는 표면은 평평하게 형성되고 제2 마스크(120)의 길이 방향과 거의 수직하도록 형성될 수 있다. 제2 개구(121)는 평평하게 형성되어 기판에 증착되는 부분을 명확하게 구획하여 증착의 정밀도를 향상시킬수 있다. 제2 개구(121)의 형상에 의해서 제2 리브(122)의 단면은 대략 직사각형의 형태를 가질 수 있다.
제1 마스크(110)의 두께(T1)는 제2 마스크(120)의 두께(T2) 보다 크게 형성할 수 있다. 제1 마스크(110)는 두께를 얇게 형성하여 제2 리브(122)가 형성하는 둔턱을 낮게 하여 증착의 정밀도를 향상시킬수 있다. 제2 마스크(120)는 제1 마스크(110)를 지지하고 자성을 가지거나 유도되는 재료로 형성될 수 있다. 증착 마스크(100)는 정전척, 마그넷 등의 자력에 의해서 기판에 고정되는바, 증착 마스크(100)에 의해 형성되는 자력을 증가시켜 증착 마스크(100)와 기판의 밀착성을 증가 하기 위해서, 제1 마스크(110)는 일정 정도 이상의 두께를 가져야 한다.
제1 마스크(110)는 6㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질수 있다. 제1 마스크(110)의 두께가 6㎛보다 작으면 정전척에 의해 형성되는 자력이 작아 증착 마스크(100)가 기판에 불균일하게 밀착된다.
제2 마스크(120)는 0.1㎛ 내지 1.0㎛의 두께를 가질 수 있다. 제2 마스크(120)의 두께가 1.0㎛ 보다 큰 경우에는 제2 리브(122)가 형성하는 단차가 증착물질의 이동경로를 막아 증착의 정밀도가 감소 될 수 있다.
제1 개구(111)는 에천트(Etchant)를 사용한 식각공정으로 형성될 수 있으며, 제2 개구(121)는 포토리소크래피 공정과 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정으로 형성될 수 있다.
제1 마스크(110)는 스테인레스 스틸, 인바(invar),니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다. 제2 마스크(120)는 제1 마스크(110)와 상이한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 텅스텐(W), 실리콘(Si), 스테인레스 스틸, 인바(invar),니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 제1 마스크(110)의 재료로 선택되지 않은 다른 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 마스크(120)는 이에 한정되지 않으며, 제1 마스크(110)로 형성되는 재료와 열팽창 계수, 인장계수 또는 강성이 동일하거나 거의 유사 물성을 가지는 재료로 형성될 수 있다.
제1 마스크(110)와 제2 마스크(120)는 상이한 재료로 형성되어, 제1 개구(111)를 형성 시에 선택적으로 제1 마스크(110)만 식각할 수 있다. 즉, 제1 마스크(110)만 식각할 수 있는 에천트를 사용하여, 제2 마스크(120)의 식각없이 제1 마스크(110)에만 제1 개구(111)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크(110)가 인바(invar)로 형성된 경우, 에천트로 염화제이철(FeCl3) 사용하여 제1 마스크(110)만 식각할 수 있다.
프레임(200)은 증착 마스크(100)가 지지될 수 있다. 프레임(200)은 증착물질이 통과할 수 있는 개구부(205)와 개구부(205)의 외측에 형성되는 지지부를 구비할수 있다. 프레임(200)은 금속 또는 합성수지 등으로 제조될 수 있으며, 사각 형상으로 하나 이상의 개구부(205)를 갖도록 형성되어 있으나, 일 실시의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 원형 또는 육각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 사각형상의 개구부(205)를 가지고 복수의 지지부를 구비한 프레임(200)을 중심으로 설명하기로 한다.
복수의 지지부은 X 방향을 따라 서로 마주보며, Y 방향을 따라 나란하게 배치된 제 1 지지부(201) 및 제 2 지지부(201)와, Y 방향을 따라 서로 마주보며, X 방향을 따라 나란하게 배치된 제 3 지지부(203) 및 제 4 지지부(204)를 포함한다. 제 1 지지부(201), 제 2 지지부(202), 제 3 지지부(203), 및 제 4 지지부(204)는 서로 연결된 사각틀이다.
프레임(200)은 강성이 큰 금속으로 이루어질 수 있다. 증착 마스크(100)는 용접공정으로 프레임(200)에 고정될 수 있다. 용접 공정시 용접부(103)의 주변에는 높은 열이 발생하므로 프레임(200)은 열변형이 작은 물질로 형성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 증착 마스크(100)의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 증착 마스크(100)의 제조방법과 마스크 프레임 조립체의 제조방법을 검토하면 다음과 같다.
증착 마스크(100)는 제1 마스크(110)의 상부에 제2 개구(121)를 구비한 제2 마스크(120)를 형성하는 단계와 제1 마스크(110)의 하면을 식각하여 제1 개구(111)를 형성하는 단계를 포함 할 수 있다.
제1 마스크(110)는 스테인레스 스틸, 인바(invar),니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 중 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다. 제1 마스크(110)의 상면에는 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 형성된다. 제1 포토 레지스트 패턴(PR1) 제2 개구(121)가 형성되는 위치에 배치될 수 있다. 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)은 포토리소그래피 공정으로 형성될 수 있다. 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 측면은 제1 마스크(110)의 길이방향과 실질적으로 수직하게 Z방향으로 형성될 수 있다.
제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 사이의 공간을 채워 제2 마스크(120)를 형성한다. 제2 마스크(120)로 형성되는 물질은 제1 마스크(110)의 물질과 다르다. 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정을 이용하여 제1 포토 레지스트 패턴(PR1) 사이의 공간을 채워서 제2 마스크(120)의 제2 리브(122)를 형성할 수 있다. 제2 리브(122)의 측면은 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 측면에 대응하도록 형성되는바, 제2 리브(122)의 측면은 제1 마스크(110)의 길이방향과 실질적으로 수직되게 Z방향으로 형성될 수 있다.
제1 포토 레지스트 패턴(PR1)을 제거하면 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 형성되었던 위치는 제2 개구(121)가 된다. 제2 리브(122)의 측면이 제2 개구(121)의 표면을 형성한다. 따라서, 제2 개구(121)의 표면은 평평하게 형성되고, 제1 마스크(110)의 길이방향과 실질적으로 수직되도록 Z방향으로 형성될 수 있다.
제1 마스크(110)의 하면에는 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)이 형성될 수 있다. 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)은 제1 개구(111)를 형성시에 식각이 시작되는 위치를 정할 수 있다. 또한, 제2 포토 레지스트 패턴(PR2) 사이의 거리를 조절하여 제1 개구(111)의 크기를 조절할 수 있다. 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)의 크기를 조절하여 제1 리브(112)의 하부의 길이를 조절할 수 있다.
제2 포토 레지스트 패턴(PR2)은 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)과 이웃하는 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 사이에 형성될 수 있다. 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)은 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)과 교번하여 배치될 수 있다. 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)은 상기 서술한 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
제1 마스크(110)를 식각하여 제1 개구(111)를 형성할 수 있다. 식각공정에 사용되는 에천트(Etchant)는 제1 마스크(110)만 반응하는 용액이나 기체를 사용할 수 있다. 제1 마스크(110)의 재료와 제2 마스크(120)는 재료는 상이하므로, 에천트는 제1 마스크(110)만 식각하여 제1 마스크(110)에 제1 개구(111)를 형성할 수 있다. 이후, 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)을 제거할 할 수 있다,
증착 마스크(100)를 프레임(200)에 장착 할 수 있다. 증착 마스크(100)와 프레임(200)이 접하는 부분에 용접 등의 공정으로 프레임(200)에 증착 마스크(100)를 고정할 수 있다.
고해상도의 표시장치를 제작하기 위해서는 증착 마스크에 의해 증착되는 증착물질의 정밀도를 향상시키거나 기판에 증착된 패턴을 미세화 하는 것이 중요하다. 증착 마스크(100)를 에칭공정으로 형성시에는 식각된 부위와 증착되는 기판 사이의 간격에 의해서 증착의 정밀도가 떨어진다. 에칭공정은 재료를 방사형으로 식각하므로, 기판과 증착 마스크 사이에 틈이 형성된다. 증착물질의 일부는 상기 틈사이로 유입되어 기판에 증착되므로 불균일하게 기판에 증착된다.
증착 마스크의 패턴을 미세화 하기 위해 에칭 공정의 시간이 길게 실시 할 수 있다. 그러나 에칭 공정의 시간이 길어지면 증착 마스크의 리브 두께가 줄어들 수 있다. 증착 마스크의 리브 두께가 충분하지 않으면 증착 마스크와 정전척 사이에 충분한 자력이 형성되지 않고, 증착 마스크가 기판에 들뜨게 된다. 즉, 기판과 증착 마스크 사이의 밀착성이 줄어들어 증착물질의 정밀도가 떨어질 수 있다.
마스크 프레임 조립체(10)는 선택적으로 제1 마스크(110)를 식각하여 기판과 증착 마스크(100)가 충분히 결합되도록 제1 마스크(110)의 두께를 형성할 수 있다.
마스크 프레임 조립체(10)는 제2 마스크(120)의 두께를 무전해 도금 또는 전해 도금을 이용하여 제2 마스크(120)의 두께를 최소화 하여 정밀하게 증착 패턴을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 마스크(300)를 보여주는 단면도이다.
도 4 를 검토하면, 증착 마스크(300)는 제1 마스크(310), 제2 마스크(320)를 포함할 수 있다.
제1 마스크(310)는 제1 개구(311)와 제1 개구(311) 사이에 형성된 제1 리브(312)를 구비할 수 있다. 제1 개구(311)의 단면은 거의 선형으로 형성될 수 있다. 제1 개구(311)는 제1 마스크(310)와 반응하는 에천트를 이용하여 형성할 수 있다.
제1 개구(311)는 분사되는 에천트의 속도를 조절하여 제1 개구(311)의 단면을 선형으로 형성할 수 있다. 주위 온도를 낮추고 에천트의 분사속도를 증가하면, 제1 개구(311)의 식각속도가 상승하여 제1 개구(311)의 단면형상이 거의 선형에 가까워 진다. 또한, 식각의 속도를 증가시키면 상대적으로 제1 리브(312)의 두께가 두꺼운 제1 마스크(310) 생산 시간을 단축 할 수 있다.
제2 마스크(320)는 제2 개구(321)와 제2 개구(321) 사이에 형성된 제2 리브(322)를 구비할 수 있다. 제2 마스크(320)는 본 발명의 일실시예에 따른 증착 마스크(100)의 제2 마스크(120)와 동일한바 자세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 개구(311)는 Z방향으로 직경이 점차 작아지도록 형성할 수 있다. 제1 개구(311)의 유입부의 직경은 d3이고, 제1 개구(311)의 유출부의 직경은 d4로, 유입부에서 유출부로 갈수록 직경이 작아진다. 제2 개구(321)의 직경은 d5로, 제1 개구(311)의 직경보다 작게 형성된다.
제1 개구(311)는 통과하는 증착물질의 양을 증가시키기 위해서 유입부에서 유출부로 갈수록 직경을 작게 형성할 수 있다. 제2 개구(321)는 증착의 정밀도를 향상시키기 위해서 제1 개구(311)의 직경보다 크기를 작게한다. 상세히, 제1 개구(311)와 제2 개구(321) 사이는 직경차이에 의한 단차가 형성되고, 제2 개구(321)는 증착물질이 증착되는 영역을 명확하게 구획 할 수 있다.
도 5는 도 1의 마스크 프레임 조립체(10)가 구비된 증착 장치를 보여주는 단면도이다.
일 실시예에 있어서, 디스플레이 장치는 유기 발광 디스플레이 장치(Organic light emitting display device, OLED)를 예를 들어 설명하나, 소정의 전원이 인가되어서 화상을 구현하는 디스플레이 장치, 예컨대, 액정 디스플레이 장치(Liquid crystal display device, LCD)나, 전계 방출 디스플레이 장치(Field emission display device, FED)나, 전자 종이 디스플레이 장치(Electronic paper display device, EPD) 등 어느 하나의 장치에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 마스크 프레임 조립체(10)는 유기 발광 디스플레이 장치의 유기 발광층과 같은 박막을 증착하기 위한 진공 챔버(500)의 내부에 설치될 수 있다.
진공 챔버(500) 내부의 하부에는 증착원(570)이 위치할 수 있다. 증착원(570) 상에는 마스크 프레임 조립체(10)가 설치될 수 있다. 프레임(200) 상에는 증착 마스크(100)가 설치될 수 있다. 증착 마스크(100)는 제1 개구(111)가 형성된 제1 마스크(110)와 제2 개구(121)가 형성된 제2 마스크(120)를 포함할 수 있다. 증착 마스크(100) 상에는 증착용 기판(540)이 위치할 수 있다. 증착용 기판(540) 상에는 증착 마스크(100)가 증착용 기판(540)에 밀착할 수 있도록 자력을 발생시키는 마그넷(550)이 더 설치될 수 있다.
증착원(570)으로부터 증착 물질을 증착 마스크(100)를 향하여 분사하게 되면, 증착 마스크(100)에 형성된 제1 개구(111)와 제2 개구(121)에 의하여 증착용 기판(540)의 일면에는 소망하는 패턴을 가지도록 증착 물질이 증착된다.
제1 마스크(110)는 마그넷(550)에 의해서 충분한 자력을 형성할 수 있는 두께로 형성되어, 증착용 기판과 마스크 프레임 조립체(10)의 밀착성을 향상시킬수 있다.
제2 마스크(120)는 두께를 최소화 하여 미세 패턴을 형성하고, 제2 개구(121)의 표면을 평평하게 형성하여 증착의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 증착 장치를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치(600)를 보여주는 도면이다.
여기서, 서브 픽셀들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 발광 소자(OLED)를 가진다. 상기 박막 트랜지스터는 반드시 도 6의 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형가능하다.
도 6을 참조하면, 유기 발광 디스플레이 장치(600)에는 기판(611)이 마련되어 있다. 기판(611)은 유연성을 가지는 절연성 소재를 포함한다. 예컨대, 상기 기판(611)은 글래스 기판일 수 있다. 또한, 기판(611)은 폴리이미드(Polyimide, PI)나, 폴리 카보네이트(Polycarbonate, PC)나, 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, PES)이나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)나, 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN)나, 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR)나, 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등의 고분자 소재로 이루어질 수 있다. 기판(611)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다.
기판(611) 상에는 배리어막(612)이 형성될 수 있다. 배리어막(612)은 기판(611)의 상부면을 전체적으로 커버하도록 형성될 수 있다. 배리어막(612)은 무기막이나, 유기막을 포함할 수 있다. 배리어막(612)은 단일막으로 형성되거나, 다층막으로 적층될 수 있다.
이를테면, 상기 배리어막(612)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄 옥사이드(AlO), 알루미늄나이트라이드(AlON) 등의 무기물이나, 아크릴, 폴리이미드, 폴리에스테르 등의 유기물 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
배리어막(612)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하고, 기판(611)을 통한 수분이나 불순물의 확산을 방지하고, 기판(611)의 상부에 평탄한 면을 제공한다.
배리어막(612) 상에는 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 탑 게이트(Top gate) 방식의 박막 트랜지스터를 예시하나, 바텀 게이트(Botton gate) 방식 등 다른 구조의 박막 트랜지스터가 구비될 수 있음은 물론이다.
배리어막(612) 상에는 반도체 활성층(613)이 형성될 수 있다. 반도체 활성층(613)에는 N형이나, P형 불순물 이온을 도핑하는 것에 의하여 소스 영역(614)과, 드레인 영역(615)이 형성될 수 있다. 소스 영역(614)과, 드레인 영역(615) 사이의 영역은 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(616)이다.
반도체 활성층(613)은 폴리 실리콘으로 형성될 경우에는 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 이를 결정화시키는 것에 의하여 폴리 실리콘으로 변화시킬 수 있다. 또한, 반도체 활성층(613)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예컨대, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf)과 같은 4, 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
반도체 활성층(613) 상에는 게이트 절연막(617)이 증착될 수 있다. 게이트 절연막(617)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함한다. 게이트 절연막(617)은 단일층이나, 다중층의 구조일 수 있다.
게이트 절연막(617) 상의 소정 영역에는 게이트 전극(618)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(618)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나, 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W 와 같은 합금을 포함할 수 있다.
게이트 전극(618) 상에는 층간 절연막(619)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(619)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 층간 절연막(619)은 절연성 유기막으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(619) 상에는 소스 전극(620)과, 드레인 전극(621)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 게이트 절연막(617) 및 층간 절연막(619)에는 이들의 일부를 제거하는 것에 의하여 콘택 홀이 형성되고, 콘택 홀을 통하여 소스 영역(614)에 대하여 소스 전극(620)이 전기적으로 연결되고, 드레인 영역(615)에 대하여 드레인 전극(621)이 전기적으로 연결될 수 있다.
소스 전극(620)과, 드레인 전극(621) 상에는 패시베이션막(622)이 형성될 수 있다. 패시베이션막(622)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물과 같은 무기막이나, 또는, 유기막으로 형성될 수 있다.
패시베이션막(622) 상에는 평탄화막(623)이 형성될 수 있다. 평탄화막(623)은 아크릴(acryl), 폴리이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기막을 포함한다.
박막 트랜지스터의 상부에는 유기 발광 소자(OLED)가 형성될 수 있다. 유기 발광 소자(OLED)는 제 1 전극(625)과, 제 2 전극(627)과, 제 1 전극(625)과 제 2 전극(627) 사이에 개재되는 중간층(626)을 포함한다.
제 1 전극(625)은 콘택 홀을 통하여 소스 전극(620)이나 드레인 전극(621)중 어느 한 전극에 전기적으로 연결되어 있다. 제 1 전극(625)은 픽셀 전극에 대응된다.
제 1 전극(625)은 애노우드로 기능하는 것으로서, 다양한 도전성 소재로 형성될 수 있다. 제 1 전극(625)은 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
이를테면, 제 1 전극(625)이 투명 전극으로 사용시, 제 1 전극(625)은 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 포함한다. 제 1 전극(625)이 반사형 전극으로 사용시, 제 1 전극(625)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성하고, 이후, 상기 반사막의 상부에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 형성할 수 있다.
평탄화막(623) 상에는 유기 발광 소자의 제 1 전극(625)의 가장자리를 덮도록 픽셀 정의막(Pixel define layer, PDL, 624)이 형성될 수 있다. 픽셀 정의막(624)은 제 1 전극(625)의 가장자리를 둘러싸는 것에 의하여 각 서브 픽셀의 발광 영역을 정의한다.
픽셀 정의막(624)은 유기물이나, 무기물로 형성하게 된다. 이를테면, 상기 픽셀 정의막(624)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 벤조사이클로부텐, 아크릴 수지, 페놀 수지 등과 같은 유기물이나, SiNx와 같은 무기물로 형성할 수 있다. 픽셀 정의막(624)은 단일막으로 형성되거나, 다중막으로 형성할 수 있다.
제 1 전극(625) 상에는 픽셀 정의막(624)의 일부를 에칭하는 것에 의하여 노출된 영역에 중간층(626)이 형성될 수 있다. 중간층(626)은 증착 공정에 의하여 형성시킬 수 있다.
중간층(626)은 저분자 유기물이나, 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 중간층(626)은 유기 발광층(Emissive layer, EML, 630)을 구비할 수 있다. 선택적인 다른 예로서, 중간층(626)은 유기 발광층을 구비하고, 그 외에, 정공 주입층(Hole injection layer, HIL, 628), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL, 629), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL, 631), 전자 주입층(Electron injection layer, EIL, 632)중 적어도 어느 하나를 더 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 중간층(626)이 유기 발광층을 구비하고, 기타 다양한 기능층을 더 구비할 수 있다.
중간층(626) 상에는 제 2 전극(627)을 형성할 수 있다. 제 2 전극(627)은 커먼 전극에 대응된다. 제 2 전극(627)은 제 1 전극(625)과 마찬가지로 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성할 수 있다.
제 1 전극(625)은 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성시에 각 서브 픽셀의 개구와 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 반면에, 제 2 전극(627)은 투명 전극이나, 반사형 전극을 디스플레이부 상에 전면 증착할 수 있다. 대안으로는, 제 2 전극(627)은 전면 증착 대신에 특정한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 제 1 전극(625)과, 제 2 전극(627)은 위치가 서로 반대로 하여 적층될 수 있음은 물론이다.
한편, 제 1 전극(625)과, 제 2 전극(627)은 중간층(626)에 의하여 서로 절연되어 있다. 제 1 전극(625) 및 제 2 전극(627)에 전압이 인가되면, 중간층(626)에서 가시광이 발광하여 사용자가 인식할 수 있는 화상이 구현된다.
유기 발광 소자의 상부에는 밀봉부(640, Encapsulation)가 형성될 수 있다. 상기 밀봉부(640)는 외부의 수분이나 산소 등으로부터 중간층(626) 및 다른 박막을 보호하기 위하여 형성되는 것이다.
상기 밀봉부(640)는 유기막이나, 무기막이 각각 적어도 한 층 적층된 구조일 수 있다. 예컨대, 밀봉부(640)는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트 등과 같은 적어도 하나의 유기막(641)(642)과, 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트 라이드(SiNx), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 티타늄 옥사이드(TiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrOx), 징크 옥사이드(ZnO) 등과 같은 적어도 하나의 무기막(643)(644)(645)이 적층된 구조일 수 있다.
밀봉부(640)는 유기막(641)(642)이 적어도 1층이고, 무기막(643)(644)(645)이 적어도 2층의 구조를 가질 수 있다. 밀봉부(640)중 외부로 노출된 최상층(645)은 유기 발광 소자에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기막으로 형성시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 마스크 프레임 조립체
100, 300: 증착 마스크
110, 310: 마스크
111, 311: 제1 개구
112, 312: 제1 리브
120, 320: 제2 마스크
121, 321: 제2 개구
122, 322: 제2 리브
200: 프레임

Claims (19)

  1. 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 프레임; 및
    상기 개구부에 대응하는 위치에 증착영역을 포함하는 증착 마스크;를 포함하고,
    상기 증착 마스크는,
    증착 물질이 통과하는 제1 개구가 형성된 제1 마스크; 및
    상기 제1 마스크의 일면과 연결되며, 상기 제1 개구에 대응하는 제2 개구가 형성된 제2 마스크;를 구비하는, 마스크 프레임 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마스크의 두께는 상기 제2 마스크의 두께보다 두껍게 형성되는, 마스크 프레임 조립체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 크기는 증착원으로부터 증착물질이 통과하는 방향으로 감소하는, 마스크 프레임 조립체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 개구의 크기는 상기 제1 개구의 크기보다 작은, 마스크 프레임 조립체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 단면은 마주보는 표면이 만곡지게 형성되고, 상기 제2 개구의 단면은 마주보는 면이 평평하게 형성되는, 마스크 프레임 조립체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 마스크는 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정으로 형성되는, 마스크 프레임 조립체.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크는 다른 물질로 형성되고, 상기 제1 개구는 상기 제1 마스크만 선택적으로 식각하여 형성되는, 마스크 프레임 조립체.
  8. 제1 마스크의 상면에 무전해 도금 공정이나 전해 도금 공정으로 제2 개구를 구비한 제2 마스크를 형성하는 단계;
    상기 제1 마스크의 하면을 식각하여 상기 제2 개구에 대응하는 제1 개구를 형성하는 단계; 및
    개구부와 지지부를 구비한 프레임에 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크를 결합하는 단계;를 포함하는 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 마스크를 형성하는 단계는,
    상기 제1 마스크의 상면에 제1 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 포토 레지스트 패턴의 사이의 공간을 상기 제1 마스크와 다른 물질로 채우는 단계; 및
    상기 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 포토 레지스트 패턴은 포토리소그래피 공정에 의해서 실시되는, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 포토 레지스트 패턴이 제거된 위치에 상기 제2 개구가 형성되는, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 마스크를 식각하는 단계는,
    상기 제1 마스크의 하면에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 마스크를 식각하는 에천트(Etchant)를 사용하여 상기 제1 개구를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 포토레지스트 패턴은 상기 제2 개구과 교번하도록 배치되는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 에천트는 상기 제1 마스크만 식각하는, 마스크 프레임 조립체.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 개구를 형성하는 단계는,
    분사되는 상기 에천트의 분사 속도를 조절하여 상기 제1 개구의 형상을 조절하는, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  16. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 크기는 증착원으로부터 증착물질이 통과하는 방향으로 감소하도록 형성된, 마스크 프레임 조립체 제조방법.
  17. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 개구의 크기는 상기 제1 개구의 크기보다 작게 형성된, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  18. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 단면은 마주보는 표면이 만곡지게 형성되고, 상기 제2 개구의 단면은 마주보는 면이 평평하게 형성되는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  19. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 마스크의 두께는 상기 제2 마스크의 두께보다 두껍게 형성되는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
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