KR20160127221A - 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 프레임과, 일면이 프레임과 접하고 타면이 기판과 마주보도록에 설치되는 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체에 있어서, 마스크는, 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀이 형성되는 유효 영역과, 유효 영역의 외측에 형성되어 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부와, 리브부의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성을 갖는 보강 부재를 포함하는 마스크 프레임 조립체를 개시한다.

Description

마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법{Mask frame assembly for thin layer deposition, manufacturing method of the same and manufacturing method of display device there used}
본 발명의 실시예들은 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평탄 디스플레이 중의 하나인 유기 발광 표시 장치는 능동 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 저전압으로 구동이 가능하며, 경량의 박형이면서 응답 속도가 바르다는 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 고해상화 됨에 때라 증착 공정 시 사용되는 마스크의 오픈 슬릿(open slit)의 폭이 점점 좁아지고 있으며, 그 산포 또한 점점 더 감소될 것이 요구되고 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 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 마스크 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 프레임과, 일면이 프레임과 접하고 타면이 기판과 마주보도록 설치되는 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체에 있어서, 마스크는, 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀이 형성되는 유효 영역과, 유효 영역의 외측에 형성되어 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부와, 리브부의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성을 갖는 보강 부재를 포함하는 마스크 프레임 조립체를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 리브부에는 리브부를 관통하는 복수개의 보강홀이 형성되며, 보강 부재는 복수개의 보강홀에 주입되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 복수개의 패턴홀의 단면은 복수개의 보강홀의 단면과 실질적으로 대응되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홀의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홀의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홀의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 마스크의 상기 일면 측으로 돌출되어 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 리브부에는 소정의 깊이를 갖는 복수개의 보강홈이 형성되며, 보강 부재는 복수개의 보강홈 중 적어도 하나 이상에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강홈은 마스크의 일면 및 타면 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강홈은 마스크의 일면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 마스크의 일면 측으로 돌출되어 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 프레임과, 일면이 프레임과 접하고 타면이 기판과 마주보도록 설치되는 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체의 제조 방법에 있어서, 마스크의 전면에 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀과, 복수개의 패턴홀의 외측에 마스크를 관통하는 복수개의 보강홀 및 소정의 깊이를 갖는 복수개의 보강홈 중 적어도 하나를 형성하는 단계와, 복수개의 보강홀 및 복수개의 보강홈 중 적어도 하나에 비자성을 갖는 보강 부재를 주입하는 단계와, 개구부가 형성된 프레임에 마스크를 설치하는 단계를 포함하고, 복수개의 패턴홀은 증착 물질이 통과하는 유효 영역을 정의하고, 복수개의 보강홀 또는 상기 복수개의 보강홈은 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부를 정의하는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈 또는 보강홀의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈 또는 보강홀의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강 부재는 보강홈 또는 보강홀의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 보강홈은 마스크의 일면에 형성되고, 보강 부재는 마스크와 프레임이 접하는 마스크의 일면 측으로 돌출되어 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 기판 상에 서로 대향된 제1 전극과 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 유기막을 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 유기막 또는 제2 전극은, 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀이 형성되는 유효 영역과, 유효 영역의 외측에 형성되어 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부와, 리브부의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성을 갖는 보강 부재를 포함하는 마스크와, 중앙에 상기 증착 물질을 통과시키는 개구부가 형성되고, 마스크의 양단을 지지하는 프레임을 포함하는 마스크 프레임 조립체를 이용하여 증착되는 표시 장치의 제조 방법을 개시한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착 공정 시 마스크 프레임 조립체와 기판의 밀착성을 향상시켜 증착 물질을 기판 상에 정밀하게 증착할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 마스크를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 E 부분을 확대하여 나타내는 확대도이다.
도 4는 도 2의 I-I을 따라 취한 마스크의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 다른 실시예들을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4의 나타난 마스크의 리브부에 패턴홈이 형성된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8 내지 도 11은 도 7의 다른 실시예들을 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 1에 나타난 마스크 프레임 조립체를 이용하여 제조되는 표시 장치를 나타내는 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 마스크를 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 2의 S 부분을 확대하여 나타내는 확대도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 마스크 프레임 조립체(10)는 프레임(100)과 마스크(200)를 포함할 수 있다. 프레임(100)과 마스크(200)는 다양한 방법으로 서로 결합될 수 있으며, 바람직하게는 마스크의 양단과 프레임을 용접함으로써 결합될 수 있다.
프레임(100)은 x축 방향으로 서로 이격되도록 배치되며, 상호 평행하게 배치되는 제1 지지부(101) 및 제2 지지부(102)와, y축 방향으로 서로 이격되도록 배치되며, 상호 평행하게 배치되는 제3 지지부(103)와 제4 지지부(104)로 구성될 수 있다.
제1 지지부(101) 및 제2 지지부(102)는 제3 지지부(103) 및 제4 지지부(104)와 서로 연결되어 마스크 프레임 조립체(10)의 외곽 틀을 형성할 수 있다. 도 1 에 나타난 프레임(100)은 중앙에 사각 형상으로 하나의 개구부(105)를 갖는 형태이나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 예컨데 원형, 타원형 및 다각형의 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 프레임(100)은 금속 또는 합성수지 등으로 제조될 수 있다.
한편, 제3 지지부(103)와 제4 지지부(104)는 각 마스크(200)에 대하여 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 프레임(100)에는 복수개의 마스크(200)가 제3 지지부(103) 및 제4 지지부(104)의 길이 방향으로 인장된 상태로 결합되므로, 프레임(100)은 충분한 강성을 지닌 소재로 제작되는 것이 바람직하며, 소정의 탄성력을 갖는 소재로 제작될 수도 있다.
마스크(200)는 복수개로 분할된 스틱형 마스크로서, 증착 물질을 통과시키는 유효 영역(210)과, 유효 영역(210)의 외측에 형성되어 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부(220)와, 리브부(220)의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성(De-magnetic)을 갖는 보강 부재(230)를 포함할 수 있다.
상세히, 마스크(200)의 유효 영역(210)에는 복수개의 패턴홀(211)이 형성될 수 있다. 증착 공정 시, 이러한 복수개의 패턴홀(211)을 통과한 증착 물질은 기판(미도시)에 증착되어, 기판에 증착 영역이 정의될 수 있다.
이러한 마스크(200)는 자성을 띤 박판(Thin film)으로서, 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 미세 패턴의 형성이 용이하고, 표면 거칠기가 우수한 니켈-코발트 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 마스크(200)는 에칭법에 의하여 제조될 수 있는데, 포토레지스트(Photoresist)를 이용하여 각 패턴홀(211)과 동일한 패턴을 갖는 포토레지스트층을 박판에 형성하거나, 패턴홀(211)의 패턴을 갖는 필름을 박판에 부착한 이후에 박판을 에칭함으로써 제조할 수 있다. 또한, 마스크(200)는 전기 주조법(Eletro-forming) 또는 무전해 도금법(Electroless plating)으로 제조될 수도 있다.
유효 영역(210)은 복수개의 도트(dot) 형태를 갖는 패턴홀(211)이 마스킹 패턴을 형성하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 1 내지 도 3에 나타난 패턴홀(211)의 개수나 배치 위치, 형상은 일 예시로써, 예를 들어 유효 영역(210)에는 전면 개방된 상태를 유지하는 마스킹 패턴이 구비되거나 스트라이프(stripe) 형상의 마스크 패턴이 형성될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 마스크(200)는 5개의 유효 영역(210)을 구비하고, 유효 영역(210)에는 25개의 패턴홀(211)이 형성된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
한편, 이러한 마스크(200)는 도면에 나타나지는 않았으나 큰 부재 하나로 형성될 수도 있다. 하지만, 그럴 경우 자중에 의한 처짐 현상이 심해질 수 있으므로, 도면에 나타난 바와 같이 복수개의 스틱형 마스크로 분할하여 제조한다. 그리고, 도 1에서는 설명의 편의 상 하나의 마스크(200)를 분해하여 도시하였으나, 실제 제조 완료 후에는 복수개의 마스크(200)는 개구부(105)를 모두 덮도록 배치될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 나타난 바와 같이 복수개의 스틱 형태로 형성되는 마스크(200)를 중심으로 설명하기로 한다.
리브부(220)는 마스크(200)에서 유효 영역(210)의 외측에 배치되는 영역으로, 증착 물질을 통과시키는 유효 영역(210)과는 달리 증착원에서 분사된 증착 물질이 기판에 닿지 않도록 증착 물질의 통과를 방지하는 역할을 할 수 있다. 이러한 리브부(220)에는 유효 영역(210)의 패턴홀(211)과 유사한 단면을 갖는 보강홀(221)이 형성될 수 있다. 보강홀(221)은 패턴홀(211)과 같이 마스크(200)를 관통하도록 형성될 수 있으며, 보강홀(221)에는 보강 부재(230)가 주입될 수 있다.
도 3을 참조하면, 보강홀(221)의 음영 표시는 보강홀(221)에 보강 부재(230)가 형성된 모습을 나타내며, 이와 다르게 음영 표시가 없는 유효 영역(210)의 패턴홀(211)은 마스크(200)를 관통하도록 형성된 모습을 나타낸다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 리브부(220)의 보강홀(221)에 형성되는 보강 부재(230, 230a, 230b)의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 도 3의 I-I을 따라 취한 마스크의 단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
보강 부재(230, 230a, 230b)는 비자성(Non-magnetic)을 갖는 재료로 형성될 수 있으며, 도 4에 나타난 바와 같이 보강홀(221)의 깊이(T1)에 대응하는 두께(T2)를 갖도록 형성될 수 있고, 또한 도 5에 나타난 바와 같이 보강홀(221)의 깊이(T1)보다 두꺼운 두께(T2)로 형성될 수도 있으며, 도 6에 나타난 바와 같이 보강홀(221)의 깊이(T1)보다 얇은 두께(T2)로 형성될 수도 있다.
이렇게 도 4 내지 도 6에 나타난 바와 같은 보강 부재(230, 230a, 230b)의 다양한 형태, 즉 다양한 두께(T2)를 갖는 보강 부재(230, 230a, 230b)는, 마스크(200, 200a, 200b)의 강성과 증착 공정 준비 단계에서 정전척(미도시)을 이용하여 마스크(200, 200a, 200b)를 기판에 밀착시킬 때 마스크(200)에 가해지는 자기력과 같은 요인에 따라 마스크(200, 200a, 200b) 제조 시에 다양하게 변경될 수 있다.
이렇게 보강홀(221)에 주입되어 보강홀(221)을 폐쇄하는 보강 부재(230, 230a, 230b)로 인해, 리브부(220)를 향해 방사된 증착 물질은 리브부(220)를 통과하지 못하여 기판으로의 이동을 차단당하게 된다. 즉, 증착원에서 마스크(200)를 향해 분사된 증착 물질은, 유효 영역(210)의 패턴홀(211)을 통해서만 기판에 증착될 수 있으며, 리브부(220)를 향해 분사된 증착 물질은 모두 리브부(220)를 통해 차단될 수 있다.
전술한 패턴홀(211)과 보강홀(221)은 전기 도금법 또는 무전해 도금법으로 제조될 수 있다. 상세히, 베이스 기판(미도시) 상에 포토레지스트(Photoresist, PR)을 도포하고, 포토 마스크(Photo mask)를 이용하여 노광 및 현상 공정을 수행한다. 포토레지스트층에는 패턴이 형성되고, 포토레지스트 패턴 사이에는 현상 공정으로 인해 홈이 형성된다. 이러한 상태에서 전주도금법이나 무전해도금법으로 홈을 채운 다음, 포토레지스트 패턴을 제거하면 마스크(200) 전면에 걸쳐서 패턴홀(211) 및 보강홀(221)이 동시에 형성될 수 있다.
이렇게 패턴홀(211) 및 보강홀(221)이 형성된 마스크(200)를 준비한 이후, 보강홀(221)에는 보강 부재(230, 230a, 230b)가 주입될 수 있다. 보강 부재(230, 230a, 230b)는 리브부(220)에 형성된 보강홀(221)에 주입되어 마스크(200)의 강성(rigidity)을 향상시킬 수 있다. 이 부분에 대해 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
만약 리브부(220)에 보강홀(221)이 없는 경우에는, 리브부(220)의 전면은 마스크(200)의 재료가 되는 자성체로 이루어지게 된다. 즉, 전술한 바와 같이 마스크(200)는 니켈 또는 니켈-코발트 합금으로 제조되는데, 이러한 재료는 상대적으로 큰 자중을 가짐으로 인해, 복수개의 스틱형 마스크(200)가 프레임(100)에 설치될 경우 마스크(200)의 자중에 의해 마스크(200)의 처짐이 발생할 수 있다.
이러한 경우에는, 증착 공정의 정밀도 향상을 위해 증착 공정 시 밀착이 유지되어야 하는 기판(미도시)과 마스크(200) 사이에 간극이 형성되며, 이로 인해 의도하지 않은 영역에 증착 물질이 증착되는 쉐도우 현상(shadow effect)이 발생할 수 있다.
또한, 리브부(220)의 전면이 마스크(200)의 재료가 되는 자성체로 구성될 경우에는, 유효 영역(210)과 리브부(220)의 경계 영역에서 유효 영역(210)과 리브부(220) 간의 급격한 자성 물질의 부피 차이가 존재한다. 이러한 유효 영역(210)과 리브부(220) 간의 급격한 부피 차이로 인해, 증착 공정 시 정전척(미도시)을 이용하여 마스크(200)를 기판에 밀착시키는 과정에서, 유효 영역(210)과 리브부(220)의 경계 영역에서는 마스크(200)를 기판에서부터 멀어지는 방향으로 밀어내는 척력이 발생한다. 이렇게 정전척이 마스크(200)를 기판 쪽으로 당기지 못하고 밀어내게 되면, 전술한 바와 같이 마스크(200)와 기판 사이에는 간극이 형성되어 쉐도우 현상이 발생하게 된다.
하지만, 리브부(220)에 보강홀(221)이 형성되고, 보강홀(221)에 비자성 성질을 갖는 보강 부재(230, 230a, 230b)를 주입 및 형성하게 되면, 증착 공정 시 기판 방향으로 이동하는 증착 물질을 차단하는 리브부(220)의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 보강홀(221)로 인해 약화될 수 있는 마스크(200)의 강성을 유지할 수 있으며, 또한 유효 영역(210)과 리브부(220)의 경계선에서 발생할 수 있는 척력을 방지하여 마스크(200)와 기판을 밀착시킬 수 있게 된다.
상세히, 보강 부재(230)가 비자성 물질로 구성되어 보강홀(221)에 주입 및 형성되면, 기판과 마스크(200) 사이에 작용하는 자기력이 균일하게 형성될 수 있다. 즉, 유효 영역(210)에 형성되는 패턴홀(211)과 리브부(220)에 형성되는 보강홀(221)의 형태 및 크기는 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으며, 이러한 경우 자성을 띠는 물질이 반복적인 패턴으로 균일하게 마스크(200)의 전면에 형성됨으로써, 마스크(200)의 전면에 균일한 자기력이 작용하게 된다.
다음으로, 도 7 내지 도 11을 참조하여 도 4 내지 도 6에 나타난 리브부(220)의 다른 실시예를 설명하기로 한다.
도 7은 도 4의 나타난 마스크의 리브부에 패턴홈이 형성된 모습을 나타내는 단면도이고, 도 8 내지 도 11은 도 7의 다른 실시예들을 나타내는 단면도이다.
먼저 도 7을 참조하면, 마스크(200c)의 리브부(220)에는 보강홈(222)이 형성될 수 있다. 보강홈(222)은 도 4 내지 도 6에 나타난 보강홀(221)과 같이 마스크(200)를 관통하는 형태가 아닌, 마스크(200)의 리브부(220)에 소정의 깊이를 갖는 홈의 형태로 형성될 수 있다.
이러한 보강홈(222)에, 다양한 형태의 보강 부재(230c, 230d, 230e, 230f, 230g)가 주입 및 형성될 수 있다. 보강 부재(230c, 230d, 230e, 230f, 230g)는 복수개의 보강홈(222) 중 적어도 하나 이상의 보강홈(222)에 형성될 수 있으며, 프레임(100)과 접하는 마스크(200)의 일면 및 기판과 마주보는 타면 중 적어도 한 면에 형성될 수 있다. 즉, 도 7 내지 도 9는 마스크(200c, 200d, 200e)의 일면에 보강홈(222)이 형성된 모습을 나타내며, 도 10 및 도 11은 마스크(200f, 200g)의 타면에 보강홈(222)이 형성된 모습을 나타낸다. 한편, 도 11은 하나의 마스크(200g)에 보강홀(221)과 보강홈(222)이 동시에 형성될 수 있음을 나타내며, 이러한 보강홀(221) 및 보강홈(222) 각각에 보강 부재(230g)가 형성될 수도 있다.
이러한 보강홈(222)에 형성되는 보강 부재(230c, 230d, 230e, 230f, 230g)는 도 7에 나타나는 바와 같이 보강홈(222)의 깊이(T3)에 대응하는 두께(T4)를 갖도록 형성될 수 있으며, 또한 도 8에 나타나는 바와 같이 보강홈(222)의 깊이(T3)보다 얇은 두께(T4)를 갖도록 형성될 수도 있으며, 도 9에 나타나는 바와 같이 보강홈(222)의 깊이(T3)보다 두꺼운 두께(T4)를 갖도록 형성될 수도 있다.
상세히, 도 9에 도시된 보강 부재(230e)와 같이 보강홈(222)의 깊이(T3)보다 두꺼운 두께(T4)를 갖도록 보강 부재(230e)가 형성될 경우에는, 보강홈(222)은 프레임(100)과 마스크(200)가 접하는 마스크(200)의 일면, 즉 도 9에 나타난 마스크(200)의 하면에 형성되는 것이 바람직하다.
만약, 보강홈(222)이 마스크(200)의 타면, 즉 마스크(200)가 기판과 마주보는 면에 형성되고, 이러한 보강홈(222)의 두께보다 두껍게 보강 부재(미도시)가 형성되는 경우에는, 유효 영역(210)의 패턴홀(211)이 기판에 밀착되지 못하고, 마스크(200)의 표면에서 기판 방향으로 돌출되는 보강 부재(미도시)의 두께만큼 들뜨게되어 쉐도우 현상을 방지할 수 없게 된다.
따라서, 도 10에 나타난 바와 같이, 보강홈(222)이 마스크(200)의 타면에 형성되는 경우에는, 보강 부재(230f)는 보강홈(222)의 깊이(T3)에 대응하는 두께(T4)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 11은 전술한 바와 같이, 도 4 및 도 7에 각각 도시된 보강홀(221)과 보강홈(222)이 동시에 형성된 리브부(220)를 구비하는 마스크(200g)를 나타낸다. 이는 보강 부재(230)가 리브부(220)의 적어도 일부에 다양한 형태로 형성될 수 있음을 보여주는 일 예시로써, 본 발명의 실시예들에 따른 보강 부재(230)는 도 4 내지 도 11에 도시된 바와 같은 형태 이외에도 다양한 형태로 리브부(220)에 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(10)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
프레임(100)과, 일면이 프레임(100)과 접하고 타면이 기판(미도시)과 마주보도록 설치되는 마스크(200)를 포함하는 마스크 프레임 조립체(10)의 제조 방법에 있어서, 마스크 프레임 조립체(10)의 제조 방법은, 마스크(200)의 전면에 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀(211)과, 복수개의 패턴홀(211)의 외측에 마스크(200)를 관통하는 복수개의 보강홀(221) 및 소정의 깊이를 갖는 복수개의 보강홈(222) 중 적어도 하나를 형성하는 단계와, 복수개의 보강홀(221) 및 복수개의 보강홈(222) 중 적어도 하나에 비자성을 갖는 보강 부재(230)를 주입하는 단계와, 개구부(105)가 형성된 프레임(100)에 마스크(200)를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 복수개의 패턴홀(211)은 증착 물질이 통과하는 유효 영역을 정의하고, 복수개의 보강홀(221) 또는 복수개의 보강홈(222)은 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부(220)를 정의하는 것을 특징으로 한다.
보강 부재(230)는 페이스트(paste) 타입의 재료로 형성되어 보강홀(221) 또는 보강홈(222)에 주입될 수 있다. 보강 부재(230)가 보강홀(221) 또는 보강홈(222)에 주입된 후, 경화되어 마스크(200)의 강성을 증가시킬 수 있다. 여기서, 보강 부재(230)는 비자성 물질인 합성수지, 에폭시, 레진 등으로 형성될 수 있다.
이러한 보강 부재(230)는 비자성체로 형성될 수 있다. 마스크(200)는 정전척(미도시)과 같은 자기력을 이용하는 장치로 기판(미도시)에 고정될 수 있다. 기판과 마스크(200) 사이의 들뜸이나 휨을 방지하기 위하여, 기판과 마스크(200) 사이에 작용하는 자기력은 균일하게 형성되어야 한다.
보강 부재(230)가 비자성체로 형성되면, 기판과 마스크(200) 사이에 작용하는 자기력이 균일하게 형성될 수 있다. 마스크(200)에 형성되는 패턴홀(211)과 보강홀(221)은 실질적으로 동일한 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 전주 도금법 또는 무전해 도금법으로 형성되는 패턴홀(211)과 보강홀(221)은 마스크(200)의 전면에 걸쳐 균일하게 배치된다. 마스크(200)에서 자기력의 영향을 받는 부분이 반복적인 패턴을 형성하므로, 자기력은 균일하게 마스크(200)에 작용될 수 있다.
마스크(200)는 용접을 통해 프레임(100)에 고정될 수 있다. 이때, 마스크(200)는 길이 방향으로 인장된 후, 양단이 프레임(100)에 용접됨으로써 마스크(200)의 자중으로 인한 처짐을 최소화할 수 있다.
일반적인 전주공정(Electro-forming)으로 마스크(200)를 제작하는 경우에는 모재를 용융시킨 후, 용융된 모재를 유동시킨다. 전기 도금법 또는 무전해 도금법으로 모재를 용융시킨 후, 증착 물질이 통과하는 패턴을 제외한 부분에 용융된 모재를 채워 마스크(200)를 제작한다.
마스크(200)에서 패턴이 형성되는 부분과 패턴이 형성되지 않은 부분은 서로 다른 두께를 갖도록 형성된다. 이는, 패턴홀(211)과 같이 마스크(200)를 관통하는 구성요소의 존재로 인해, 마스크(200)의 강성이 약화되기 때문으로, 이는 패턴홀(211)이 형성되지 않는 마스크(200)의 외측 영역의 두께를 두껍게 형성함으로써 고정의 강성 강화 효과를 달성할 수 있다.
하지만, 패턴이 형성되는 부분과 그렇지 않은 부분의 부피 차이로 인해, 자력을 이용하여 마스크(200)와 기판을 고정할 경우, 마스크(200)의 전면에 작용하는 자기력의 세기가 마스크(200)의 각 영역에 따라 다르게 작용하여 기판과 마스크(200) 사이에 국부적인 들뜸 현상을 초래할 수 있다. 이렇게 마스크(200)가 기판에 밀착되지 못하고 들뜨는 경우에는, 전술한 바와 같이 증착 공정 시 쉐도우 현상이 발생할 위험성이 높아진다.
본 발명의 실시예들에 따른 마스크 프레임 조립체(10)는 마스크(200)의 전면에 패턴홀(211) 및 보강홀(221), 또는 보강홈(222)을 형성함으로써, 마스크(200)에 가해지는 자기력을 균일하게 분산시켜 기판과 마스크(200)의 들뜸 현상을 개선할 수 있다.
또한, 이러한 보강홀(221) 또는 보강홈(222)의 존재로 인해 약화될 수 있는 마스크(200)의 강성을, 보강 부재(230)를 보강홀(221) 또는 보강홈(222)에 형성함으로써 보완할 수 있다.
도 12는 도 1에 나타난 마스크 프레임 조립체를 이용하여 제조되는 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(300)는 기판(310) 및 표시부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(300)는 상기 표시부의 상부에 형성되는 박막 봉지층(E) 또는 봉지 기판(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 봉지 기판은 일반적인 디스플레이 장치에 사용되는 것과 동일 또는 유사하므로 여기서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 표시 장치(300)가 박막 봉지층(E)을 포함하는 경우를 중심으로 상세하게 설명하기로 한다.
기판(310)에 상기 표시부가 형성될 수 잇다. 이때, 상기 표시부는 박막 트렌지스터(TFT)를 구비하고, 이들을 덮도록 패시베이션막(370)이 형성되며, 이 패시베이션막(370) 상에 유기 발광 소자(380)가 형성될 수 있다.
이때, 기판(310)은 유리 재질을 사용할 수 있는데, 반드시 이에 한정되지 않으며, 플라스틱재를 사용할 수도 있으며, SUS, Ti와 같은 금속재를 사용할 수도 있다. 또한, 기판(310)은 폴리이미드(PI, Polyimide)를 사용할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 기판(310)이 유리 재질로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
기판(310)의 상면에는 유기화합물 및/또는 무기화합물로 이루어진 버퍼층(320)이 더 형성되는데, SiOx(x≥1), SiNx(x≥1)로 형성될 수 있다.
이 버퍼층(320) 상에 소정의 패턴으로 배열되는 활성층(330)이 형성된 후, 활성층(330)이 게이트 절연층(340)에 의해 매립된다. 활성층(330)은 소스 영역(331)과 드레인 영역(333)을 갖고, 그 사이에 채널 영역(322)을 더 포함한다.
이러한 활성층(330)은 다양한 물질을 함유하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 활성층(330)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 다른 예로서 활성층(330)은 산화물 반도체를 함유할 수 있다. 또 다른 예로서, 활성층(330)은 유기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 활성층(330)이 비정질 실리콘으로 형성되는 경우를 중심으로 상세 설명하기로 한다.
이러한 활성층(330)은 버퍼층(320) 상에 비정질 실리콘막을 형성한 후, 이를 결졍화하여 다결정질 실리콘막으로 형성하고, 이 다결정질 실리콘막을 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 활성층(330)은 구동 TFT(미도시), 스위칭 TFT(미도시) 등 TFT 종류에 따라, 그 소스 영역(331) 및 드레인 영역(333)이 불순물에 의해 도핑된다.
게이트 절연층(340)의 상면에는 활성층(330)과 대응되는 게이트 전극(350)과 이를 매립하는 층간 절연층(360)이 형성된다.
그리고, 층간 절연층(360)과 게이트 절연층(340)에 콘택홀(H1)을 형성한 후, 층간 절연층(360) 상에 소스 전극(371) 및 드레인 전극(372)을 각각 소스 영역(331) 및 드레인 영역(333)에 콘택되도록 형성한다.
이렇게 형성된 상기 박막 트랜지스터의 상부로는 패시베이션막(370)이 형성되고, 이 패시베이션막(370) 상부에 유기 발광 소자(OLED)의 화소 전극(381)이 형성된다. 이 화소 전극(381)은 패시베이션막(370)에 형성된 비아 홀(H2)에 의해 TFT의 드레인 전극(372)에 콘택된다. 상기 패시베이션막(370)은 무기물 및/또는 유기물, 단층 또는 2개층 이상으로 형성될 수 있는데, 하부 막의 굴곡에 관계없이 상면이 평탄하게 되도록 평탄화막으로 형성될 수도 있는 반면, 하부에 위치한 막의 굴곡을 따라 굴곡이 가도록 형성될 수 있다. 그리고, 이 패시베이션막(370)은, 공진 효과를 달성할 수 있도록 투명 절연체로 형성되는 것이 바람직하다.
패시베이션막(370) 상에 화소 전극(381)을 형성한 후에는 이 화소 전극(381) 및 패시베이션막(370)을 덮도록 화소 정의막(390)이 유기물 및/또는 무기물에 의해 형성되고, 화소 전극(381)이 노출되도록 개구된다.
그리고, 적어도 상기 화소 전극(381) 상에 중간층(382) 및 대향 전극(383)이 형성된다.
화소 전극(381)은 애노드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(383)은 캐소오드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극(381)과 대향 전극(383)의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
화소 전극(381)과 대향 전극(383)은 상기 중간층(382)에 의해 서로 절연되어 있으며, 중간층(382)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 유기 발광층에서 발광이 이뤄지도록 한다.
중간층(382)은 유기 발광층을 구비할 수 있다. 선택적인 다른 예로서, 중간층(382)은 유기 발광층(Organic emission layer)을 구비하고, 그 외에 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(Hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer) 및 전자 주입층(electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.
한편, 하나의 단위 화소(P)는 복수의 부화소(R, G, B)로 이루어지는데, 복수의 부화소(R, G, B)는 다양한 색의 빛을 방출할 수 잇다. 예를 들면 복수의 부화소(R, B, B)는 각각 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 부화소(R, B, B)를 구비할 수 있고, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 빛을 방출하는 부화소(미도시)를 구비할 수 있다.
한편, 상기와 같은 박막 봉지층(E)은 복수의 무기층들을 포함하거나, 무기층 및 유기층을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(E)의 상기 유기층은 고분자로 형성되며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나로 형성되는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 유기층은 폴리아크릴레이트로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 디아크릴레이트계 모노머와 트리아크릴레이트계 모노머를 포함하는 모노머 조성물이 고분자화된 것을 포함할 수 있다. 상기 모노머 조성물에 모노아크릴레이트계 모노머가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 모노머 조성물에 TPO와 같은 공지의 광개시제가 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 봉지층(E)의 상기 무기층은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 적층막일 수 잇다. 구체적으로, 상기 무기층은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
박막 봉지층(E) 중 외부로 노출된 최상층은 유기 발광 소자에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기층으로 형성될 수 있다.
박막 봉지층(E)은 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 박막 봉지층( E)은 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조 및 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 포함할 수도 있다.
박막 봉지층(E)은 유기 발광 소자(OLED)의 상부로부터 순차적으로 제1 무기층, 제1 유기층, 제2 무기층, 제2 유기층, 제3 무기층을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 상기 유기 발광 소자(OLED)의 상부로부터 순차적으로 제1 무기층, 제1 유기층, 제2 무기층, 제2 유기층, 제3 무기층, 제3 유기층, 제4 무기층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자(OLED)와 제1 무기층 사이에 LiF를 포함하는 할로겐화 금속층이 추가로 포함될 수 있다. 상기 할로겐화 금속층은 제1 무기층을 스퍼터링 방식으로 형성할 때 상기 유기 발광 소자(OLED)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제1 유기층의 면적은 제2 무기층의 면적보다 좁게 형성될 수 있으며, 제2 무기층 또한 제3 무기층의 면적보다 좁은 면적을 갖도록 형성될 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 200: 마스크
100: 프레임 210: 유효 영역
101: 제1 지지부 211: 패턴홀
102: 제2 지지부 220: 리브부
103: 제3 지지부 221: 보강홀
104: 제4 지지부 222: 보강홈
105: 개구부 230: 보강 부재

Claims (20)

  1. 프레임과, 일면이 상기 프레임과 접하고 타면이 기판과 마주보도록에 설치되는 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체에 있어서,
    상기 마스크는,
    증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀이 형성되는 유효 영역과,
    상기 유효 영역의 외측에 형성되어 상기 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부; 및
    상기 리브부의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성을 갖는 보강 부재;를 포함하는, 마스크 프레임 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 리브부에는 상기 리브부를 관통하는 복수개의 보강홀이 형성되며,
    상기 보강 부재는 상기 복수개의 보강홀에 주입되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수개의 패턴홀의 단면은 상기 복수개의 보강홀의 단면과 실질적으로 대응되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홀의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홀의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홀의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 마스크의 상기 일면 측으로 돌출되어 상기 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 리브부에는 소정의 깊이를 갖는 복수개의 보강홈이 형성되며,
    상기 보강 부재는 상기 복수개의 보강홈 중 적어도 하나 이상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 보강홈은 상기 마스크의 상기 일면 및 상기 타면 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보강홈은 상기 마스크의 상기 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 마스크의 상기 일면 측으로 돌출되어 상기 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체.
  15. 프레임과, 일면이 상기 프레임과 접하고 타면이 기판과 마주보도록에 설치되는 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체의 제조 방법에 있어서,
    마스크의 전면에 증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀과, 상기 복수개의 패턴홀의 외측에 상기 마스크를 관통하는 복수개의 보강홀 및 소정의 깊이를 갖는 복수개의 보강홈 중 적어도 하나를 형성하는 단계;
    상기 복수개의 보강홀 및 상기 복수개의 보강홈 중 적어도 하나에 비자성을 갖는 보강 부재를 주입하는 단계;
    개구부가 형성된 상기 프레임에 상기 마스크를 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수개의 패턴홀은 상기 증착 물질이 통과하는 유효 영역을 정의하고, 상기 복수개의 보강홀 또는 상기 복수개의 보강홈은 상기 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부를 정의하는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈 또는 상기 보강홀의 깊이에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈 또는 상기 보강홀의 깊이보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 보강홈 또는 상기 보강홀의 깊이보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 보강홈은 상기 마스크의 상기 일면에 형성되고,
    상기 보강 부재는 상기 마스크와 상기 프레임이 접하는 상기 마스크의 일면 측으로 돌출되어 상기 리브부의 적어도 일부분을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 마스크 프레임 조립체 제조 방법.
  20. 기판 상에 서로 대향된 제1 전극과 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기막을 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 유기막 또는 상기 제2 전극은,
    증착 물질을 통과시키는 복수개의 패턴홀이 형성되는 유효 영역과, 상기 유효 영역의 외측에 형성되어 상기 증착 물질의 통과를 차단하는 리브부와, 상기 리브부의 적어도 일부분에 형성되며, 비자성을 갖는 보강 부재를 포함하는 마스크와,
    중앙에 상기 증착 물질을 통과시키는 개구부가 형성되고, 상기 마스크의 양단을 지지하는 프레임;을 포함하는 마스크 프레임 조립체를 이용하여 증착되는, 표시 장치의 제조 방법.
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