KR102330330B1 - 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 마스크에 패턴홀이 형성된 패턴부 및, 증착온도에서 연신되는 형상기억합금부가 구비된 마스크 프레임 조립체를 개시한다.

Description

마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법{Mask frame assembly and the manufacturing method thereof}
본 발명은 박막의 증착에 사용되는 마스크 프레임 조립체 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 화상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치로서, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조이다. 그러나, 상기한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에 상기 두 전극 사이의 중간층으로서 상기 발광층과 함께 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층 등을 선택적으로 추가하여 이용하고 있다.
한편, 유기 발광 표시 장치의 전극들과 중간층은 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데, 이중 하나의 방법이 증착법이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조할 때에는, 형성하고자 하는 박막 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크 프레임 조립체를 기판 위에 정렬하고, 그 마스크 프레임 조립체를 통해 기판에 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성하게 된다.
본 발명의 실시예들은 마스크 프레임 조립체 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 프레임과, 상기 프레임에 상온에서 일방향으로 인장되어 결합되는 마스크를 포함하고, 상기 마스크는 패턴홀이 형성된 패턴부 및, 증착온도에서 연신되는 형상기억합금부를 포함하는 마스크 프레임 조립체를 제공한다.
상기 형상기억합금부는 상기 증착온도에서 상기 일방향과 수직방향으로 연신될 수 있다.
상기 패턴부와 상기 형상기억합금부는 상기 마스크에 복수개가 형성될 수 있다.
상기 복수의 형상기억합금부는 상기 복수의 패턴부 사이마다 형성될 수 있다.
상기 상온은 20~25℃, 상기 증착온도는 40~80℃일 수 있다.
상기 형상기억합금부는 니켈-티타늄 합금 재질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 패턴홀이 있는 패턴부와, 증착온도에서 일방향으로 연신되는 형상기억합금부를 마스크에 형성하는 단계 및, 상기 마스크를 상온에서 상기 일방향과 수직방향으로 인장시켜서 프레임에 결합시키는 단계를 포함하는 마스크 프레임 조립체의 제조방법을 제공한다.
상기 패턴부와 상기 형상기억합금부를 상기 마스크에 복수개 교대로 형성할 수 있다.
상기 상온은 20~25℃, 상기 증착온도는 40~80℃일 수 있다.
상기 형상기억합금부를 니켈-티타늄 합금 재질로 형성할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체와 그 제조방법에 의하면 증착 작업 시 형상기억합금의 변형에 의해 마스크의 웨이브가 보정되어 평평한 상태를 만들 수 있다. 따라서, 증착 시 이 마스크 프레임 조립체를 사용하면 안정적인 제품 생산을 보장할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 사용한 증착 과정을 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체의 분리사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마스크 프레임 조립체 중 한 마스크를 프레임에 결합시키는 과정을 묘사한 평면도이다.
도 4는 도 3의 마스크가 증착온도에서 형상기억합금부의 변형에 의해 펴지는 과정을 묘사한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체를 이용하여 제조할 수 있는 유기 발광 표시 장치의 구조를 보인 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체의 변형 가능한 예를 도시한 평면도이다.
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.
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.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 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.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(MF)가 채용된 박막 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착 대상재인 기판(300) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크 프레임 조립체(MF)와, 챔버(500) 내에서 상기 기판(300)을 향해 증착가스를 분출하는 증착원(400) 등을 구비하고 있다.
따라서, 챔버(500) 내에서 증착원(400)이 증착가스를 분출하면 해당 증착가스가 마스크 프레임 조립체(MF)를 통과하여 기판(300)에 증착되면서 소정 패턴의 박막을 형성하게 된다.
도 2는 상기 마스크 프레임 조립체(MF)의 구조를 도시한 분리사시도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(MF)는 프레임(200)과, 프레임(200)에 양단부가 고정된 다수개의 마스크(100)를 구비하고 있다.
프레임(200)은 마스크 프레임 조립체(MF)의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 개구부(201)가 형성된 사각형 모양을 하고 있다. 이 프레임(200)의 서로 마주보는 한 쌍의 변에 마스크(100)의 양단부가 용접으로 고정된다.
상기 마스크(100)는 길쭉한 스틱 형상의 부재들로서, 상기 개구부(301) 안에 위치되는 다수의 패턴부(110)가 형성되어 있으며 그 양단부는 상기한 바와 같이 프레임(300)에 용접된다. 이 마스크(100)를 큰 부재 하나로 만들 수도 있지만, 그럴 경우 자중에 의한 처짐 현상이 심해질 수 있으므로, 도면과 같이 다수개의 스틱 형상으로 분할해서 만든다.
그리고, 각 마스크(100)의 상기 패턴부(110) 사이마다 형상기억합금부(120)가 마련되어 있는데, 이것은 증착 시 마스크(100)의 주름 즉, 웨이브(wave)를 줄여주는 역할을 한다. 그 자세한 기능에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
먼저, 상기 패턴부(110)는 다수의 패턴홀(111)들이 형성된 영역으로, 증착 공정 시 증착 증기가 상기 패턴홀(111)을 통과하면서 이 마스크(100)와 밀착되어 있는 기판(300;도 1 참조)에 박막층을 형성하게 된다.
상기 마스크(100)의 소재로는 예컨대 니켈(Ni), 니켈-코발트 합금 등이 사용될 수 있으며, 패턴홀(111)의 모양은 도면에 도시된 바와 같은 도트 형상 뿐 아니라 슬릿 형상과 같은 다른 형상으로 변형될 수도 있음은 물론이다.
상기 형상기억합금부(120)는 예컨대 니켈-티타늄과 같은 재질의 형상기억합금이 접합된 부위로, 상온에서는 특별한 작용을 일으키지 않지만 증착온도인 40~80℃가 되면 폭방향(XY좌표의 Y방향)으로 늘어나도록 변형된다.
이와 같이 형상기억합금부(120)가 폭방향(XY좌표의 Y방향)으로 늘어나게 되면 마스크(100)에 내재되어 있던 웨이브가 줄어들면서 평평한 상태가 만들어질 수 있다. 이렇게 되면, 마스크(100)와 기판(300)이 더 정밀하게 밀착될 수 있기 때문에, 결과적으로 더 정밀한 패턴의 박막이 증착될 수 있다.
상기한 웨이브가 마스크(100)에 내재되는 이유와, 그것이 상기 형상기억합금부(120)에 의해 제거되는 과정을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 마스크(100)를 프레임(200)에 용접할 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 마스크(100)를 그 길이 방향(A)으로 팽팽하게 당겨서 인장시킨 후 용접하게 된다. 이렇게 마스크(100)를 잡아당길 때 파지하기 위해 양단부에 마련된 부위가 상기 클램핑부(130)가 되며, 이 클램핑부(130)는 용접이 완료된 후에는 제거된다. 참조부호 P는 스팟용접부를 나타낸다.
그런데, 이와 같이 마스크(100)를 길이 방향(A)으로 잡아당길 때 폭방향(B)으로는 자연스럽게 수축이 일어나게 된다. 만일, 이 수축량이 마스크(100) 전면에 걸쳐서 균일하게 일어난다면 웨이브가 거의 생기지 않겠지만, 실제로는 부위별로 수축량이 조금씩 달라지기 때문에 웨이브가 생기는 것이다. 따라서, 이와 같이 웨이브가 내재된 상태의 마스크(100)를 그대로 증착 공정에 사용하게 되면, 기판(300)과의 밀착성이 떨어지게 되어 원하는 정확한 위치에 박막을 형성하기가 어려워진다.
그러나, 본 실시예에서는 마스크(100)에 구비된 상기 형상기억합금부(120)가 증착 시 상기 웨이브를 줄여줘서 이러한 문제를 해결할 수 있게 해준다.
즉, 상기 형상기억합금부(120)는 마스크(100)와 프레임(200)의 접합이 진행되는 상온 즉, 20~25℃에서는 별다른 작용을 일으키기 않지만, 증착이 진행되는 40~80℃의 고온 상태가 되면 도 4에 도시된 바와 같이 수축과 반대방향(C)으로 늘어나게 된다. 이것은 마치 주름이 있는 시트를 면방향으로 팽팽하게 당겨서 주름을 없애주는 것과 마찬가지 효과를 제공하게 되며, 이에 따라 마스크(100)에 내재된 웨이브는 급격히 줄어들게 된다. 따라서, 마스크(100)와 기판(300) 간의 밀착성이 크게 개선되어 더욱 정밀한 패턴의 박막을 형성할 수 있게 되는 것이다.
정리하면, 마스크(100)와 프레임(200)의 용접 시 웨이브가 생길 수 있지만, 증착 공정에 투입되면 상기 형성기억합금부(120)가 늘어나면서 웨이브가 거의 사라지게 되고, 따라서 기판(300)과 마스크(100)의 밀착성이 크게 개선된 상태로 증착을 진행할 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 구조의 마스크 프레임 조립체(MF)를 제조할 때에는, 상기 프레임(200)과 복수의 스틱형 마스크(100)를 각각 준비한다.
프레임(200)은 중앙에 개구(201)가 형성된 사각 형상의 틀이며, 마스크(100)는 상기와 같이 패턴부(110)와 형상기억합금부(120) 및 클램핑영역(130)이 구비된 스틱 형태로 준비된다. 상기 형상기억합금부(120)는 마스크(100)에 용접 등으로 접합될 수 있다.
그리고, 준비된 마스크(100)의 양단부에 있는 클램핑영역(130)을 인장기(미도시)로 파지하여 마스크(100) 길이 방향(A)으로 잡아당겨서 팽팽하게 만든 다음 프레임(200)에 용접하여 고정시킨다. 고정 후에는 클램핑영역(130)을 커팅하여 제거한다. 같은 방식으로 여러 개의 마스크(100)를 차례로 프레임(200)에 용접해 나가면서 개구부(201)를 다 메운다. 이때, 마스크(100)에는 폭수축에 의해 웨이브가 생길 수 있지만, 상기 형상기억합금부(120)가 증착 온도에서 변형되며 그 웨이브를 줄여주기 때문에, 기판(300)과의 밀착성이 매우 좋아지게 되며, 따라서 이를 이용하면 안정적인 증착 작업이 가능해진다.
본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(MF)는 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있는데, 예컨대 유기 발광 표시 장치의 유기막이나 대향전극의 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 마스크 프레임 조립체(MF)를 이용하여 제조할 수 있는 유기 발광 표시 장치의 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 기판(320)상에 버퍼층(330)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(330) 상부로 TFT가 구비된다.
TFT는 반도체 활성층(331)과, 이 활성층(331)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(332)과, 게이트 절연막(332) 상부의 게이트 전극(333)을 갖는다.
게이트 전극(333)을 덮도록 층간 절연막(334)이 형성되며, 층간 절연막(334)의 상부에 소스 및 드레인 전극(335)이 형성된다.
소스전극(335a) 및 드레인 전극(335b)은 게이트 절연막(332) 및 층간 절연막(334)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(331)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉된다.
그리고, 상기 드레인 전극(335b)에 유기 발광 소자(OLED)의 화소전극(321)이 연결된다. 화소전극(321)은 평탄화막(337) 상부에 형성되어 있으며, 이 화소전극(321)을 덮도록 화소정의막(Pixel defining layer: 338)이 형성된다. 그리고, 이 화소정의막(338)에 소정의 개구부를 형성한 후, 유기 발광 소자(OLED)의 유기층(326)이 형성되고, 이들 상부에 대향전극(327)이 증착된다.
상기 유기 발광 소자(OLED)의 유기층(326) 중 유기 발광층이 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)으로 구비되어 풀칼라(full color)를 구현할 수 있는데, 증착영역(110)의 증착용 패턴홀(111)이 이 유기층(326)에 대응하도록 상기한 마스크 프레임 조립체(MF)를 준비해서 사용하면, 전술한 바와 같이 기판(320)과 마스크(100) 간의 밀착성이 높아져서 정밀한 패턴을 얻을 수 있다.
또한, 대향전극(327)의 경우에도 마찬가지로 그 패턴에 대응하도록 상기한 마스크 프레임 조립체를 준비해서 사용하면, 기판(320)과 마스크(100)의 밀착성이 높아져서 정밀한 패턴을 얻을 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 패턴부(110)와 형상기억합금부(120)가 교대로 형성된 경우를 예시하였는데, 변형 가능한 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 하나만 형성되어 있어도 웨이브를 줄이는 효과는 기대할 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.
100: 마스크 110: 패턴부
111: 패턴홀 120: 형상기억합금부
130: 클램핑영역 200: 프레임

Claims (11)

  1. 프레임; 및
    상기 프레임에 상온에서 제1 방향으로 인장되어 용접된 마스크;를 포함하되,
    상기 마스크는 패턴홀이 형성된 복수의 패턴부 및, 증착온도에서 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연신되는 적어도 하나의 형상기억합금부를 포함하며,
    상기 형상기억합금부는 인접하는 패턴부 사이에서 상기 마스크 표면에 부착되며,
    상기 제1 방향은 상기 마스크의 길이 방향이며,
    상기 제2 방향은 상기 마스크의 폭 방향인 마스크 프레임 조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상기억합금부는 상기 마스크에 복수개가 형성된 마스크 프레임 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 형상기억합금부는 상기 복수의 패턴부 사이마다 형성된 마스크 프레임 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상온은 20~25℃이며, 상기 증착온도는 40~80℃인 마스크 프레임 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상기억합금부는 니켈-티타늄 합금 재질을 포함하는 마스크 프레임 조립체.
  7. 패턴홀이 있는 복수의 패턴부 및, 증착온도에서 제2 방향으로 연신되는 적어도 하나의 형상기억합금부를 마스크에 형성하는 단계; 및
    상기 마스크를 상온에서 상기 제2 방향과 수직인 제1 방향으로 인장시켜서 프레임에 용접시키는 단계;를 포함하되,
    상기 형상기억합금부는 인접하는 패턴부 사이에서 상기 마스크 표면에 부착되며,
    상기 제1 방향은 상기 마스크의 길이 방향이며,
    상기 제2 방향은 상기 마스크의 폭 방향인 마스크 프레임 조립체의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패턴부와 상기 형상기억합금부를 상기 마스크에 복수개 교대로 형성하는 마스크 프레임 조립체의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 상온은 20~25℃이며, 상기 증착온도는 40~80℃인 마스크 프레임 조립체의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 형상기억합금부를 니켈-티타늄 합금 재질로 형성하는 마스크 프레임 조립체의 제조방법.

  11. 삭제
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