KR102002494B1 - 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 개시한다. 본 발명은 개구부가 형성되며, 개구부를 둘러싸는 마스크 프레임; 및 증착용 기판과 대향되는 제 1 면과, 제 1 면과 대향되는 제 2 면을 가지며, 마스크 프레임 상에 결합된 마스크;를 포함하되, 마스크의 적어도 일 영역에는 마스크의 두께를 다르게 한 변형 방지부가 형성된 것으로서, 마스크를 인장시켜 마스크 프레임에 용접하더라도 주름에 의한 마스크의 변형을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 최소화시키므로, 증착 품질이 향상된다.

Description

박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리{Mask frame assembly for thin film deposition}
본 발명은 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스크의 변형을 방지한 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 장치 등의 전자 전기 제품에 적용할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 기판 상에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 그 사이에 개재되는 유기 발광층을 가진다. 상기 전극들과 유기 발광층은 여러 가지 방법, 예컨대, 포토리소그래피법이나, 증착법 등에 의하여 형성시킨다.
포토리소그래피법은 기판 상의 일부 영역에 포토 레지스트를 코팅하는 것에 의하여 습식으로 에칭하는 방법이다. 그러나, 포토리소그래피법은 포토 레지스트를 박리하는 과정에서 수분이 유기 발광층에 유입될 수 있다. 이에 따라, 유기 발광 디스플레이 장치는 시간이 경과됨에 따라 성능과 수명 특성이 현저하게 열화될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나가 증착법이다.
증착법은 기판 상에 형성되는 박막층과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(Fine Metak Mask, FMM)를 정렬하고, 박막층의 원소재를 기판 상에 증착하는 것에 의하여 소망하는 패턴층을 형성한다.
그런데, 마스크가 마스크 프레임에 장착시, 마스크에 가해지는 인장력으로 인하여 마스크에는 웨이브 형상의 주름(wrinkle)이 발생할 수 있다. 이렇게 주름이 발생하게 되면, 마스크는 원활하게 기판에 밀착되지 않게 된다. 그 결과로, 정밀한 패터닝을 할 수 없게 된다.
본 발명은 마스크를 프레임에 장착시 발생되는 주름 발생을 개선할 수 있는 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리는,
개구부가 형성되며, 상기 개구부를 둘러싸는 마스크 프레임; 및
상기 증착용 기판과 대향되는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 대향되는 제 2 면을 가지며, 상기 마스크 프레임 상에 결합된 마스크;를 포함하되,
상기 마스크의 적어도 일 영역에는 마스크의 두께를 다르게 한 변형 방지부가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크는,
상기 마스크의 제 1 방향을 따라 이격되게 형성된 증착용 패턴부가 구비된 증착 영역;과, 상기 증착 영역 사이에 배치되며, 상기 증착 영역을 서로 연결시키는 리브;와, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 증착 영역의 가장자리에 형성된 테두리부;를 포함하되, 상기 변형 방지부는 상기 테두리부에 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 마스크가 인장되어 상기 프레임에 대하여 상기 마스크의 양 단부가 용접 고정되는 방향이다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 제 1 방향이 길이 방향이고, 제 2 방향이 폭 방향인 복수의 분할 마스크를 포함하며, 상기 복수의 분할 마스크는 상기 프레임 상에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 변형 방지부는 상기 마스크의 제 1 방향을 따라서 상기 테두리부에 연장되어 형성되며, 복수의 제 1 부분과, 상기 제 1 부분보다 두께가 얇은 복수의 제 2 부분이 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 변형 방지부는 복수의 변형 방지 영역으로 각각 구획되고, 상기 각 변형 방지 영역에는 상기 제 1 부분과, 제 2 부분이 서로 혼용되어 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 테두리부는 상기 마스크의 제 2 방향을 따라 복수의 라인으로 분할되고, 상기 각 변형 방지 영역은 각 라인마다 마스크의 제 1 방향을 따라서 복수개 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 부분은 상기 마스크의 두께 방향으로 에칭되지 않은 부분이고, 상기 제 2 부분은 상기 마스크의 두께 방향으로 하프 에칭한 부분이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 2 부분은 상기 증착용 기판과 대향되는 상기 마스크의 제 1 면과 반대면인 제 2 면으로부터 하프 에칭에 의하여 상기 마스크의 두께를 마스크의 다른 부분의 두께보다 얇게 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 리브는 증착 영역과 증착 영역 사이에 배치되며, 하프 에칭된 제 1 영역과, 하프 에칭되지 않은 제 2 영역을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 2 영역에는 적어도 하나의 더미 패턴부가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 제 1 방향을 따라 최외곽에 배치되는 증착 영역의 바깥쪽에는 하프 에칭 영역, 스틱 영역, 및 더미 증착용 패턴부가 구비된 더미 증착 영역이 더 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크 프레임은 제 1 방향을 따라 서로 대향되게 배치된 복수의 제 1 프레임과, 제 2 방향을 따라 서로 대향되게 배치된 복수의 제 2 프레임을 포함하며, 상기 복수의 제 1 프레임과, 복수의 제 2 프레임은 서로 연결되어서 개구부를 둘러싸게 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 상기 마스크 프레임의 개구부를 가로질러 제 1 방향으로 배치된 적어도 하나의 분할 마스크를 포함한다.
이상과 같이, 본 발명의 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리는 마스크를 인장시켜 마스크 프레임에 용접하더라도 주름에 의한 마스크의 변형을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 기판에 대한 마스크의 밀착 불량을 최소화시키므로, 증착 품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리를 일부 분리하여 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 분할 마스크를 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 분할 마스크의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 6은 도 3의 C 부분을 확대하여 일부 절제하여 도시한 사시도,
도 7은 도 2의 분할 마스크의 B 부분을 확대하여 도시한 평면도,
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 절개 도시한 단면도,
도 10은 마스크의 인장시 변형량을 비교한 그래프,
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 일부 분리하여 도시한 사시도이다.
도면을 참조하면, 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)는 마스크 프레임(110) 및 복수의 분할 마스크(120)를 가지는 마스크(150)를 포함한다.
상기 마스크 프레임(110)에는 개구부(115)가 형성되며, 상기 개구부(115)를 둘러싸도록 복수의 프레임(111 내지 114)이 서로 연결되어 있다.
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(150)의 용접시 변형이 작은 소재, 이를테면, 강성이 큰 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 마스크 프레임(110) 상에는 마스크(150)가 결합되어 있다.
정밀도 높은 패터닝을 하기 위해서는 상기 마스크(150)와, 상기 마스크(150)의 상부에 위치하는 증착용 기판(160)과의 밀착성을 높여서 섀도우 현상을 줄여야 한다. 이에 따라, 상기 마스크(150)는 박판으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 마스크(150)의 소재로는 스테인레스 스틸, 인바(Invar), 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 등이 사용될 수 있다.
디스플레이 장치가 대형화되면, 상기 마스크(150)의 크기도 커지게 된다. 이에 따라, 상기 마스크(130)가 자중에 의하여 처지는 현상을 방지하기 위하여, 상기 마스크(130)는 Y 방향으로 서로 분리된 복수의 분할 마스크(120)를 포함한다.
본 실시예에서는 스트라이프 형상의 분할 마스크(120)를 예로 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 마스크(150)의 폭이 마스크(150)의 인장 방향인 길이보다 작은 크기의 마스크라면, 어느 하나의 크기나, 형상이나, 구조에 한정되는 것은 아니다.
상기 분할 마스크(120)는 인장되는 방향인 X 방향에 대하여 교차하는 방향인 Y 방향을 따라 복수개로 분리되어 있다. 상기 분할 마스크(120)는 제 1 프레임(111) 및 제 2 프레임(112)에 대하여 나란한 방향으로 연장되며, 양 단부가 마스크 프레임(110)에 고정되며, 제 3 프레임(113) 및 제 4 프레임(114)에 대하여 나란한 방향으로 연속적으로 배열되어서, 상기 개구부(115)를 커버하게 된다.
여기서, 상기 분할 마스크(120)의 적어도 일 영역에는 상기 분할 마스크(120)의 인장시 웨이브 형상의 주름(wrinkle)을 방지하기 위하여 변형 방지부가 형성되어 있다.
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 분할 마스크(120)를 도시한 평면도이다.
도면을 참조하면, 상기 분할 마스크(120)는 스트라이프 형상의 금속 플레이트이다.
상기 분할 마스크(120)에는 길이 방향(X 방향)을 따라 이격되게 증착 영역(121)이 형성되어 있다. 상기 증착 영역(121)에는 복수의 증착용 패턴부(131)가 형성되어 있다.
인접하게 배치된 증착 영역(121) 사이에는 리브(122)가 형성되어 있다. 상기 리브(122)는 인접한 증착 영역(121)을 서로 연결시키고 있다. 상기 리브(122)의 폭(W1)은 상기 증착 영역(121)의 폭(W2)보다 좁게 형성되는 것이 디스플레이부가 형성되는 영역을 충분히 확보하기 위하여 바람직하다. 상기 리브(122)에는 상기 분할 마스크(120)의 변형을 방지하기 위한 패턴층이 형성되어 있다.
상기 분할 마스크(120)의 길이 방향(X 방향)과 교차하는 상기 분할 마스크(120)의 폭 방향(Y 방향)을 따라서, 상기 증착 영역(121)의 양 가장자리에는 테두리부(129)가 형성되어 있다. 상기 테두리부(129)에는 상기 분할 마스크(120)의 주름 현상을 줄이기 위한 변형 방지부(130)가 형성되어 있다. 상기 변형 방지부(130)는 상기 분할 마스크(120)의 두께를 다르게 하여 형성되어 있다.
상기 증착 영역(121) 및 리브(122)는 상기 분할 마스크(120)의 길이 방향을 따라 교대로 배치되어 있다. 하나의 증착 영역(121)은 마더 기판(mother substrate) 역할을 하는 증착용 기판(도 1의 160) 상에 형성되는 하나의 디스플레이부와 대응되며, 상기 증착 영역(121)의 개수는 상기 증착용 기판(160) 상에 형성되는 디스플레이부의 개수에 따라 다양하게 설계 변경가능하다.
상기 분할 마스크(120)에는 길이 방향을 따라 최외곽에 배치되는 증착 영역(121)의 바깥쪽으로부터 상기 분할 마스크(120)의 단부(128)까지 상기 분할 마스크(120)의 변형을 방지하기 위한 다양한 형상의 패턴층이 형성되어 있다.
본 실시예에서는 최외곽에 배치되는 증착 영역(121)의 바깥쪽으로부터 상기 분할 마스크(120)의 단부(128)까지 제 1 하프 영역(123), 제 1 스틱 영역(124), 제 2 하프 영역(125), 더미 증착 영역(126), 제 2 스틱 영역(127)이 형성되어 있다.
한편, 상기 분할 마스크(120)의 양 단부(128)에는 용접부가 형성되는데, 본 실시예에서는 상기 제 1 스틱 영역(124)에서 용접이 이루어진다. 상기 분할 마스크(120)는 X 방향으로 소정의 인장력이 인가된 상태에서 제 1 프레임(도 1의 111) 및 제 2 프레임(도 1의 112)에 대하여 제 1 스틱 영역(124)이 용접된다. 이에 따라, 상기 분할 마스크(120)는 상기 마스크 프레임(110)에 대하여 고정된다.
도 3은 도 2의 분할 마스크(120)의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 6은 도 3의 C 부분을 확대하여 일부 절제하여 도시한 사시도이다.
여기서, 도 4는 상기 증착용 마스크(도 1의 160)와 대향되는 상기 분할 마스크(120)의 전면인 제 1 면(120a)을 나타낸 평면도이고, 도 6은 상기 분할 마스크(120)의 배면인 제 2 면(120b)을 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 증착 영역(121)에는 복수의 증착용 패턴부(131)가 형성되어 있다. 상기 증착용 패턴부(131)에는 다수의 도트(dot) 형상의 슬릿(slit)이 패턴화되어 있다. 상기 증착용 패턴부(131)에 형성된 패턴 형상은 도트 형상의 슬릿 패턴뿐만 아니라, 스트립 형상의 슬릿 패턴 등 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기 증착용 패턴부(131)는 전주(Elecro forming) 법으로 형성하는 것에 의하여 미세한 패터닝과, 표면 평활성을 얻을 수 있다. 대안으로는, 상기 증착용 패턴부(131)는 에칭법이나, 레이저 가공 등에 의하여 제조될 수 있다. 에칭법에 의하여 제조될 경우, 상기 증착용 패턴부(131)는 포토 레지스트를 이용하여 상기 증착용 패턴부(131)와 동일한 패턴을 가지는 레지스트층을 박판에 형성하거나, 패턴을 가진 필름을 박판에 부착한 후, 박판을 에칭하는 것에 의하여 형성할 수 있다.
인접한 증착 영역(121) 사이에는 리브(122)가 형성되어서, 복수의 증착 영역(121)를 서로 연결시키고 있다. 상기 리브(122)는 상기 분할 마스크(120)가 인장되는 방향(X 방향)을 따라서 상기 증착 영역(121) 사이에 형성된 영역이다.
상기 리브(122)에는 분할 마스크(120)의 변형을 방지하기 위한 패턴층이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 리브(122)는 양쪽의 증착 영역(121)에 인접하게 형성되는 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134)과, 복수의 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134) 사이에 형성되는 제 3 영역(135)을 포함한다.
상기 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134)은 하프 에칭된 영역이다. 상기 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134)의 두께(t2)는 상기 분할 마스크(120)의 다른 부분인 에칭이 되지 않은 부분의 두께(t1)의 1/2 정도이다. 이때, 하프 에칭은 상기 증착용 마스크(160)와 대향되는 분할 마스크(120)의 제 1 면(120a)의 반대면인 분할 마스크(120)의 제 2 면(120b)으로부터 소정 깊이 이루어는 것이 상기 증착용 마스크(160)에 대하여 마스크(150)의 밀착성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
상기 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134) 사이에 형성되는 제 3 영역(135)은 하프 에칭이 이루어지지 않은 더미 증착 영역이다. 상기 제 3 영역(135)의 두께는 상기 분할 마스크(120)의 다른 부분인 에칭이 되지 않은 두께(t1)와 동일하다.
이때, 상기 제 3 영역(135)에는 더미 증착용 패턴부(136)가 더 형성될 수 있다. 상기 더미 증착용 패턴부(136)는 상기 증착용 패턴부(131)와 동일한 패턴으로 형성되는 것이 제조 공정상 바람직하다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 더미 증착용 패턴부(136)에 다양한 형상의 패턴이 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 더미 패턴부(136)와 대응되는 증착용 기판(160)에 패턴이 증착되는 것을 원하지 않을 경우, 증착시 상기 더미 패턴부(1360)를 가림 마스크 등에 의하여 차단할 수 있다.
본 실시예서와 같이, 상기 리브(122)에 하프 에칭된 제 1 영역(133) 및 제 2 영역(134)과, 더미 증착용 패턴부(136)가 형성된 제 3 영역(135)이 형성되어 있을 경우, 상기 분할 마스크(120)의 인장시, 상기 증착 영역(121)과 리브(122)에서의 변형량을 동시에 발생시키므로, 분할 마스크(120)의 평탄성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 분할 마스크(120)을 인장시, 상기 분할 마스크(120)의 폭 방향(Y 방향)의 수축량을 완화시켜서 웨이브 형상의 주름 발생을 더욱 줄이기 위하여 상기 증착 영역(121)의 양 가장자리인 테두리부(129)에는 변형 방지부(130)가 형성되어 있다.
상기 변형 방지부(130)는 상기 분할 마스크(120)가 인장되는 방향인 길이 방향(X 방향)을 따라 상기 테두리부(129)를 따라 연장되어 형성되어 있다. 상기 변형 방지부(130)는 상기 테두리부(129)의 전 영역에 걸쳐서 복수의 변형 방지 영역(140)으로 구획되어 있다.
이를 위하여, 상기 테두리부(129)는 분할 마스크(120)의 폭 방향(Y 방향)을 따라 복수의 라인(137 내지 139)으로 분할되어 있다. 본 실시예에서는 상기 증착 영역(121) 및 리브(122)가 형성된 영역과 인접한 곳으로부터 멀어지는 방향으로 제 1 라인(137), 제 2 라인(138), 및 제 3 라인(139)이 형성되나, 라인의 개수는 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 내지 제 3 라인(137 내지 139)은 각각 분할 마스크(120)의 길이 방향을 따라서 복수의 변형 방지 영역(140)으로 구획되어 있다. 상기 변형 방지 영역(140)에는 제 1 부분(141)과, 상기 제 1 부분(141)과 두께가 다른 제 2 부분(142)이 형성되어 있다. 복수의 제 1 부분(141)과, 복수의 제 2 부분(142)은 복수의 변형 방지 영역(140)의 전 영역에 걸쳐서 서로 혼용되어 배치되어 있다. 각각의 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(142)은 상기 변형 방지 영역(140)과 대응되는 크기를 가진다.
상기 제 1 부분(141)은 상기 분할 마스크(120)의 두께 방향으로 에칭되지 않은 두께(t3)를 가진다. 반면에, 상기 제 2 부분(142)은 상기 분할 마스크(120)의 두께 방향으로 하프 에칭한 두께(t4)를 가진다.
이때, 하프 에칭은 증착용 기판(160)과 대향되는 상기 분할 마스크(120)의 제 1 면(120a)과 반대면인 상기 분할 마스크(120)의 제 2 면(120b)으로부터 소정 깊이 이루어진다. 이처럼, 상기 제 2 부분(142)의 두께(t4)는 상기 제 1 부분(141)의 두께(t3)보다 1/2 정도 얇게 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(142)이 형성된 변형 방지 영역(140)의 간격(d1)은 상기 증착 영역(121)의 폭(도 2의 W1)이나, 리브(122)의 폭(도 2의 W2)보다 작게 형성되어 있다.
상기와 같이 테두리부(129)를 따라서 변형 방지부(130)가 형성되어 있으므로, 상기 분할 마스크(120)가 인장시, 상기 분할 마스크(120)의 양 가장자리에서 변형량을 흡수하게 된다. 따라서, 상기 분할 마스크(120)의 폭 방향으로의 주름의 변형을 더욱 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 상기 변형 방지부(130)는 제 1 부분(141) 및 제 2 부분(142)의 두께를 다르게 한 형상이지만, 이외에도 상기 변형 방지부(130)는 슬릿 형상을 포함할 수 있는 등 다양한 변형예를 가진다.
도 7은 도 2의 분할 마스크(120)의 B 부분을 확대하여 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 분할 마스크(120)에는 길이 방향(X 방향)을 따라 최외곽에 배치되는 증착 영역(121)의 바깥쪽에 제 1 하프 영역(123)이 형성되어 있다. 상기 제 1 하프 영역(123)은 상기 증착용 기판(160)과 대향되는 분할 마스크(120)의 제 1 면(120a)과 반대면인 분할 마스크(120)의 제 2 면(120b)으로부터 소정 깊이 에칭된 영역이다.
상기 제 1 하프 영역(123)의 바깥쪽에는 제 1 스틱 영역(124)이 형성되어 있다. 상기 제 1 스틱 영역(124)은 상기 분할 마스크(120)의 두께 방향으로 에칭되지 않는 부분이다. 본 실시예에서는 상기 제 1 스틱 영역(124)에서 용접이 이루어지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 스틱 영역(124)의 바깥쪽에는 제 2 하프 영역(125)이 형성되어 있다. 상기 제 2 하프 영역(125)은 상기 제 1 하프 영역(123)과 동일하게 상기 분할 마스크(120)의 제 2 면(120b)으로부터 소정 깊이 에칭된 영역이다.
상기 제 2 하프 영역(125)의 바깥쪽에는 더미 증착 영역(126)이 형성되어 있다. 상기 더미 증착 영역(126)에는 더미 증착용 패턴부(141)가 더 형성될 수 있다. 상기 더미 증착용 패턴부(141)는 도트 형상의 슬릿 패턴뿐만 아니라, 스트립 형상의 슬릿 패턴등 어느 하나에 한정되는 것은 아니다. 상기 더미 증착용 패턴부(141)는 상기 증착용 패턴부(131)와 동일한 패턴으로 형성되는 것이 제조 공정상 바람직하다.
상기 더미 증착 영역(126)이 상기 분할 마스크(120)의 길이 방향의 양 단부(128) 측에 형성되는 것은 상기 분할 마스크(120)의 인장시 상기 더미 증착 영역(126)에서 상대적으로 변형을 많이 발생시키는 것에 의하여 복수의 증착 영역(121)에서의 변형을 줄여서 전체적인 변형을 균일하게 가져가기 위함이다.
상기 더미 증착 영역(126)의 바깥쪽에는 제 2 스틱 영역(127)이 형성되어 있다. 상기 제 2 스틱 영역(127)은 상기 분할 마스크(120)의 두께 방향으로 에칭되지 않는 부분이다. 상기 제 1 스틱 영역(124) 대신, 상기 제 2 스틱 영역(127)에서 용접이 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 분할 마스크(120)가 인장되는 방향인 길이 방향(X 방향)을 따라 상기 테두리부(129)에는 변형 방지부(130)가 형성되어 있다.
상기 변형 방지부(130)는 복수의 변형 방지 영역(140)으로 구획되어 있다.
상기 변형 방지 영역(140)에는 제 1 부분(141)과, 상기 제 1 부분(141)과 두께가 다른 제 2 부분(142)이 형성되어 있다. 상기 복수의 제 1 부분(141)과, 복수의 제 2 부분(142)은 복수의 변형 방지 영역(140)의 전체 구간에 걸쳐서 서로 혼용되어 배치되어 있다.
상기와 같이, 상기 분할 마스크(120)의 길이 방향(X 방향)의 단부(128) 측에 제 1 하프 영역(123), 제 1 스틱 영역(124), 제 2 하프 영역(125), 더미 증착용 패턴부(141)를 가지는 더미 증착 영역(126), 제 2 스틱 영역(127)이 연속적으로 형성되고, 상기 분할 마스크(120)의 폭 방향(Y 방향)으로 테두리부(129)에는 서로 두께를 달리하는 제 1 부분(141)과 제 2 부분(142)을 가지는 변형 방지부(130)가 형성되어 있으므로, 상기 분할 마스크(120)를 인장시 변형을 분산시키게 되어서, 전체적인 분할 마스크(120)의 변형을 줄일 수 있다.
도 10은 본 출원인의 실험에 따른 마스크의 웨이브 형상의 주름의 변형량을 비교한 그래프이다.
여기서, 비교예는 종래의 마스크의 길이 방향을 따라 증착 영역과, 증착 영역 사이의 리브에 더미 증착 영역이 형성된 경우이고, 실시예는 본 발명의 마스크의 길이 방향을 따라 증착 영역과, 증착 영역 사이의 리브에 더미 증착 영역이 형성되고, 폭 방향으로 테두리부에 변형 방지부가 형성된 경우이다.
그래프를 참조하면, 마스크를 0.01 ％ 인장시, 비교예는 웨이브 형상의 주름의 발생량은 폭 방향으로 최고 125.83 마이크로미터 정도이다. 이에 비하여, 마스크를 0.01 ％ 인장시, 본 발명에 따른 실시예는 웨이브 형상의 주름의 발생량은 폭 방향으로 최고 21.29 마이크로미터 정도이다.
이처럼, 본 발명에 따른 실시예의 마스크는 비교예의 마스크에 비하여 발생되는 웨이브 형상의 주름의 변형량은 17％ 정도 감소함을 알 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 어셈블리(100)를 이용하여 증착하는 모습을 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 상기 마스크 프레임 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(150)의 상부에는 증착용 기판(160)이 위치하고 있다. 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)의 가장자리에는 이들을 고정하기 위한 별도의 지지부재(1120)가 더 포함될 수 있다.
상기 기판(160)의 소망하는 위치에 증착 물질이 증착되는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 마스크 프레임 어셈블리(100)를 지지부재(1120)에 고정하고, 상기 마스크(150)의 상부에 증착용 기판(160)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(150)에 형성된 증착용 패턴부(도 2의 121)에 의하여 상기 증착용 기판(160)의 일면에는 소망하는 패턴을 가지도록 증착 물질이 증착된다.
이때, 상기 마스크(150)에 구비된 각 분할 마스크(120)에는 증착용 패턴부(131)가 형성된 증착 영역(121) 사이의 영역인 리브(122)에 더미 증착용 패턴부(136)를 포함하는 제 3 영역(135)이 형성되고, 증착 영역(120)의 양 가장자리의 테두리부(129)에 서로 두께를 달리하는 제 1 부분(141)과, 제 2 부분(142)을 가지는 변형 방지부(130)가 형성되어 있으므로, 상기 분할 마스크(120)를 인장시에 폭 방향의 웨이프 형상의 주름의 발생을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 증착 품질을 향상시키게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 어셈블리(100)를 이용하여 증착 형성된 유기 발광 디스플레이 장치(120)의 서브 픽셀의 일 예를 도시한 것이다.
여기서, 서브 픽셀들은 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)은 다결정 실리콘으로 형성될 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예컨대, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf)과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반도체 활성층(1203)은 G-I-Z-O[In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c≥0의 조건을 만족시키는 실수)을 포함할 수 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 영역(109)과 드레인 영역(1210) 사이의 영역은 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(1217)이다.
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 픽셀 전극(1213)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 된 픽셀 정의막(Pixel Define Layer, PDL, 1216)이 형성되어 있다. 상기 픽셀 정의막(1216)에는 소정의 개구를 형성한 후에 픽셀 정의막(1216)의 상부 및 개구가 형성되어서 외부로 노출된 픽셀 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 픽셀 전극(1213)과, 전체 픽셀을 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 픽셀 전극(1213)은 애노우드의 기능을 하고, 대향 전극(1215)은 캐소우드의 기능을 한다. 물론, 이들 픽셀 전극(1213)과 대향 전극(1215)의 극성은 반대가 되어도 무방하다.
상기 픽셀 전극(1213)은 투명 전극이나, 반사형 전극으로 구비될 수 있다.
투명 전극으로 사용될 경우, ITO, IZO, ZnO, 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, In2O3를 형성할 수 있다.
상기 대향 전극(1215)도 투명 전극이나 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, In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층을 형성할 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
한편, 상기 픽셀 전극(1213)은 상기 투명 전극이나 반사형 전극으로 형성시에 각 서브 픽셀의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 대향 전극(1215)은 상기 투명 전극이나 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 픽셀 전극(1213)과 대향 전극(1215)은 서로 위치가 반대로 적층될 수 있음은 물론이다.
상기 유기막(1214)은 저분자이나 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, 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
115...개구부 120...분할 마스크
120b...제 2 면 121...증착 영역
122...리브 123...제 1 하프 영역
124...제 1 스틱 영역 125...제 2 하프 영역
126...더미 증착 영역 127...제 2 스틱 영역
128...단부 129...테두리부
130...변형 방지부 133...제 1 영역
134...제 2 영역 135...제 3 영역
136...더미 증착용 패턴부 137...제 1 라인
138...제 2 라인 139...제 3 라인
140...변형 방지 영역 141...제 1 부분
142...제 2 부분 150...마스크
160...증착용 기판

Claims (23)

  1. 개구부가 형성되며, 상기 개구부를 둘러싸는 마스크 프레임; 및
    증착용 기판과 대향되는 제 1 면과, 상기 제 1 면의 반대면인 제 2 면을 가지며, 상기 마스크 프레임 상에 결합된 마스크;를 포함하되,
    상기 마스크의 적어도 일 영역에는 마스크의 두께를 다르게 한 변형 방지부가 형성되고,
    상기 변형 방지부는 서로 다른 두께를 가진 제1부분 및 제2부분을 포함하며, 상기 제1부분과 상기 제2부분은 상기 마스크의 제1방향을 따라 교대로 배치되면서, 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라서도 교대로 배치된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는,
    상기 마스크의 상기 제 1 방향을 따라 이격되게 형성된 증착용 패턴부가 구비된 증착 영역;
    상기 증착 영역 사이에 배치되며, 상기 증착 영역을 서로 연결시키는 리브; 및
    상기 제 1 방향과 교차하는 상기 제 2 방향을 따라 증착 영역의 가장자리에 형성된 테두리부;를 포함하되,
    상기 변형 방지부는 상기 테두리부에 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 상기 마스크가 인장되어 상기 프레임에 대하여 상기 마스크의 양 단부가 용접 고정되는 방향인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 제 1 방향이 길이 방향이고, 상기 제 2 방향이 폭 방향인 복수의 분할 마스크를 포함하며,
    상기 복수의 분할 마스크는 상기 프레임 상에 설치된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크의 폭은 상기 마스크의 인장 방향인 길이보다 작은 크기인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형 방지부는 상기 마스크의 상기 제 1 방향을 따라서 상기 테두리부에 연장되어 형성되며, 복수의 제 1 부분과, 상기 제 1 부분보다 두께가 얇은 복수의 제 2 부분이 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변형 방지부는 복수의 변형 방지 영역으로 각각 구획된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 테두리부는 상기 마스크의 상기 제 2 방향을 따라 복수의 라인으로 분할되고, 상기 각 변형 방지 영역은 각 라인마다 마스크의 상기 제 1 방향을 따라서 복수개 배치된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 변형 방지 영역의 간격은 상기 증착 영역의 폭 및 리브의 폭보다 작게 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 변형 방지 영역에 대하여 각각의 제 1 부분이나 각각의 제 2 부분은 대응되는 크기인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 상기 마스크의 두께 방향으로 에칭되지 않은 부분이고,
    상기 제 2 부분은 상기 마스크의 두께 방향으로 하프 에칭한 부분인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 상기 증착용 기판과 대향되는 상기 마스크의 제 1 면과 반대면인 제 2 면으로부터 하프 에칭에 의하여 상기 마스크의 두께를 마스크의 다른 부분의 두께보다 얇게 형성한 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 리브는 증착 영역과 증착 영역 사이에 배치되며,
    하프 에칭된 제 1 영역과, 하프 에칭되지 않은 제 2 영역을 포함하는 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에는 적어도 하나의 더미 패턴부가 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 더미 패턴부는 도트형의 슬릿 패턴이나, 스트립형의 슬릿 패턴인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 리브의 폭은 상기 증착 영역의 폭보다 좁은 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크의 상기 제 1 방향을 따라 최외곽에 배치되는 증착 영역의 바깥쪽에는 하프 에칭 영역, 스틱 영역, 및 더미 증착용 패턴부가 구비된 더미 증착 영역이 더 형성된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 최외곽의 증착 영역의 바깥쪽부터 상기 마스크의 단부까지 제 1 하프 영역과, 제 1 스틱 영역과, 제 2 하프 영역과, 더미 증착 영역, 제 2 스틱 영역 순으로 배열된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 스틱 영역은 상기 마스크의 두께 방향으로 에칭되지 않은 영역이고, 상기 프레임에 대하여 용접이 이루어지는 영역인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 증착용 패턴부는 도트형의 슬릿 패턴이나, 스트립형의 슬릿 패턴인 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 프레임은 상기 제 1 방향을 따라 서로 대향되게 배치된 복수의 제 1 프레임과, 상기 제 2 방향을 따라 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.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 제 1 프레임과 나란한 방향으로 배치되어서 양 단부가 고정되며, 복수의 제 2 프레임에 연속적으로 배열된 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 마스크 프레임의 개구부를 가로질러 상기 제 1 방향으로 배치된 적어도 하나의 분할 마스크를 포함하는 박막 증착용 마스크 프레임 어셈블리.
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