CN1471341A - 用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，所述掩模框组件能减小因掩模图案尺寸增大所致的蒸发图案中的扭曲，便于蒸发图案的总间距的调节，和防止在不理想的位置发生蒸发。掩模框组件包括具有开口的框和由至少两个单位掩模元件组成的掩模。每个单位掩模元件的两端都固定到框上。单位掩模元件包括单位掩模图案，并在预定的宽度上彼此重叠，形成单个的掩模图案块。每个单位掩模元件在重叠部分中有凹陷的壁，从而使掩模的厚度在单位掩模元件之间的重叠处保持恒定。

Description

用于有机电致发光装置的 薄层真空蒸发的掩模框组件

相关申请交叉参考

本申请要求2002年6月3日提交的韩国专利申请No.2002-31060的优先权，将其完全并入本文中作为参考。

技术领域

本发明涉及一种金属掩模，本发明尤其涉及一种真空蒸发用于有机电致发光装置的薄层的掩模框组件。

背景技术

电致发光装置是有源电致发光显示装置。由于它们具有宽视角、高对比度和高响应速度的优点，所以，已经作为下一代显示装置而引起了注意。

根据发光层的材料，电致发光装置分为无机电致发光装置和有机电致发光装置。有机电致发光装置的亮度和响应速度比无机电致发光装置高，并能显示彩色图像。

这种有机电致发光装置包括：第一电极，其以预定图案形成在透明绝缘基板上；有机发光层，其用真空蒸发形成在具有第一电极的绝缘基板上；和第二电极，即，阴极，其形成在有机发光层的顶表面上，跨过第一电极。

在制造上述结构的有机电致发光装置时，第一电极由氧化铟锡(ITO)制成，根据光刻法，用含氯化铁的腐蚀剂，以湿腐蚀来构图。然而，如果用光刻法腐蚀第二电极，即，阴极，在提升抗蚀剂和腐蚀第二电极时，湿气透过有机发光层和第二电极之间的界面。湿气的透过显著地缩短了有机电致发光装置的寿命，并降低了其性能。

为了克服这个问题，已经提出了蒸发用于有机发光层的有机发光材料和用于第二电极的材料的方法。在用蒸发法制造有机电致发光装置时，例如用光刻法，以条状图案，在透明绝缘基板上，例如用ITO形成第一电极。接着，将有机发光层叠在具有第一电极的透明绝缘基板上。而后，把与第二电极图案相同的掩模粘在有机发光层上，蒸发用于第二电极的材料，以形成第二电极。

在韩国专利出版物No.2000-060589中公开了掩模、用该掩模制造的有机电致发光装置及其制造方法，通过蒸发，用所述掩模形成有机发光层或第二电极，即阴极。将该掩模构成为在薄板的主体上形成多个槽，这些槽隔开预定的距离，成条状图案。

韩国专利出版物No.1998-0071583中公开了在薄金属板中形成网格的包括缝和桥的掩模。

日本专利申请No.2000-12238中公开了包括电极掩模部分和一对端掩模部分的掩模。电极掩模部分包括：标记部分，其宽度相应于第二电极之间的间隙，并彼此平行，成条状图案；和连接部分，其连接每个标记部分的两端。

如上所述，在传统的掩模中，在薄金属板中形成缝形的孔，成条状图案。因此，虽然薄金属板在其边缘被框支撑，以便向框施加张力，但是，由于在掩模中形成的槽而使掩模松弛，所以，掩模无法与基板密切接触。随着基板尺寸的增大，这个问题愈加严峻。另外，在蒸发期间，掩模受热膨胀，这加大了松弛度。

图1显示了批量生产传的统掩模的实例。参考图1，在传统的掩模10中，在单个薄金属板11中形成多个单位掩模图案12，所以，能通过蒸发同时形成多个有机电致发光装置。掩模10固定到框20上并由其支撑，从而处于张紧状态。

由于用于批量生产的掩模10大，所以，即使框20以均匀的张力支撑掩模10，掩模10的松弛也是严峻的。其间，有必要把掩模10焊接到框20上，使得形成在单位掩模图案12中的每个槽12a的宽度保持在预定的容许限度内。这里，如果张力均匀地分布在掩模10中从而防止掩模10松弛，就在掩模图案12中的槽12a的间距中出现变形，所以，不可能保持预定的容许限度。尤其是，当单位掩模图案12中的槽在掩模10的特殊位置变形时，与变形的槽相邻的所有槽都变形，所以，槽相对于基板移动，超过预定的容许限度。这个现象在每个槽的切线方向(每个槽的长度方向的正交方向)上得到了强化。

尤其是，当单位掩模图案12变形时，总的间隔变大，所以，无法精确地在基板上的各个单元电极图案上形成红、蓝、绿色的有机层。其间，由于严格限制对每个单位掩模图案12的间隔和总间距的调节，所以，在增大掩模10尺寸时受到了限制。

如图2所示，当用作用在掩模10每侧的张力将掩模10固定到框20上时，框20右侧和左侧的支撑杆21因掩模10的张力而向内弯曲，框20上侧和下侧的支撑杆22向外弯曲。在另一种情况下，如图3所示，框20的右侧和左侧的支撑杆21向外弯曲，框20上侧和下侧的支撑杆22向内弯曲。

因此，即使用均匀的张力把掩模10焊接到框20上，也难以调节总间距来校正单位掩模图案的变形以及单位电极图案和单位掩模图案之间的差。

日本专利出版物No.2001-247961中公开了一种掩模，其用来克服限定槽的带因掩模热膨胀而蠕变的问题。通过蒸发，用该掩模在基板上形成构图层，该掩模的组成有：掩模部分，其中，多个第一开口由障栅分开；屏蔽部分，其中，开口面积小于第一开口的多个第二开口直接设在每个第一开口上。

日本专利出版物No.2001-273979中公开了磁性掩模的结构。日本专利出版物No.2001-254169中公开了一种蒸发掩模框，其包括相应于蒸发区域的掩模图案，并紧紧地粘在基板上，在基板上执行蒸发，目的是遮住蒸发区域。掩模图案包括精细图案单元，其具有多个难以精确制造的精细间隙。精细图案单元由细肋支撑。

这些传统的掩模由磁性材料制成，所以掩模可以紧紧地粘在基板上。然而，带之间的间距随着掩模的重量和张力而改变，总间距也随着掩模和框的内应力而改变。

此外，在日本专利出版物No.2002-235165和美国专利No.3,241,519中公开了用于防止开口热变形和提高精确度的掩模。EP出版物No.1,209,522 A2中公开了一种框和掩模，在其上形成多个单位图案，用于象图案那样的大显示。在美国专利申请No.2002/0025406 A1中公开了与上述掩模类似的掩模。然而，这些掩模也有上述问题。

另外，EP出版物No.1,229144 A2中公开了一种掩模框组件，其中，多个掩模由一个框支撑，在该框中形成有相应于每个掩模的开口。然而，对缩窄掩模之间的距离是有限制的，所以，对执行蒸发的基板的使用并不经济。此外，将掩模组装在一起很复杂，在形成象图案那样的大显示时无法使用掩模框组件。

为了克服上述问题，本申请人提交了韩国专利申请No.2001-76490，其中公开了掩模框组件。该掩模框组件包括至少两个单位掩模，其中，在长度方向上形成至少一个单位掩模图案。由于在每个单位掩模中形成单位掩模图案，所以，难以把该掩模应用于要求一个大的掩模图案的情况。此外，在单位掩模之间发生有机层蒸发，所以，在不理想的位置执行了蒸发。

发明内容

本发明提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，该掩模框组件能减小蒸发图案中因掩模图案尺寸增大所致的扭曲，并便于调节蒸发图案的总间距。

本发明还提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，该掩模框组件能通过防止形成电极的有机物质或铝通过单位掩模元件之间的间隙在不理想位置蒸发，来实现大的单个掩模图案，使因施加到掩模和框上的外力或者掩模和框的内应力所致的总间距改变最小。

本发明还提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，该掩模框组件能减小因对大的单个掩模图案的外部影响而产生的颤噪现象。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件。该掩模框组件包括具有开口的框和掩模，所述掩模包括至少两个单位掩模元件，它们的两端都固定到框上。单位掩模元件包括单位掩模图案，在预定的宽度上相互重叠，形成单个掩模图案块。单位掩模元件至少在重叠部分有凹陷的壁，所以，在单位掩模元件之间重叠处的掩模厚度保持恒定。

最好用半腐蚀，在每个掩模元件的长度方向上，将每个单位掩模元件的凹陷的壁形成为具有预定的宽度。最好将凹陷的壁形成为倾斜或台阶状。凹陷的壁的宽度最好等于或大于单位掩模元件之间重叠的宽度。凹陷的壁的宽度最好是30-100μm。单位掩模元件之间重叠的宽度最好在10-70μm的范围中。

包括在单位掩模元件中的单位掩模图案最好形成单个掩模图案块，或者，包括在每个单位掩模元件中的单位掩模图案形成独立的掩模图案块。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件。该掩模框组件包括有开口的框和掩模，掩模由至少两个单位掩模元件以及至少一个片状元件组成，单位掩模元件的两端固定到框上。单位掩模元件包括单位掩模图案，且相互分开预定的间隙。片状元件堵住了相邻单位掩模元件之间的间隙。

片状元件最好将两个端部都接合并固定到框上。

片状元件的宽度最好大于相邻单位掩模元件之间的间隙，小于分别包括在相邻单位掩模元件中的相邻单位掩模图案之间的距离。

包括在单位掩模元件中的单位掩模图案最好形成一个掩模图案块，或者，包括在每个单位掩模元件中的单位掩模图案形成独立的掩模图案块。

附图说明

结合附图，通过对其最佳实施例的详细描述，本发明的上述和其它特点和优点将更明显，其中：

图1是用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的传统掩模框组件的分解透视图；

图2和3是传统的掩模框组件的平面图；

图4是根据本发明第一实施例的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件的分解透视图；

图5是单位掩模元件的凹陷的壁的实例的部分透视图；

图6和7是单位掩模元件的凹陷的壁的其它实例的部分透视图；

图8是有部分被切去的图4所示掩模框组件的一部分的透视图；

图9是根据本发明第二实施例的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件的分解透视图；

图10是根据本发明第三实施例的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件的分解透视图；

图11是有部分被切去的图10所示掩模框组件的一部分的透视图，说明了掩模框组件的底部；

图12是图10所示掩模框组件的底视图；

图13是图10所示掩模框组件的侧视截面图；

图14是根据本发明第四实施例的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件的分解透视图；和

图15是通过蒸发，在基板上形成有机层的蒸发设备的示意截面图。

具体实施方式

图4显示了根据本发明第一实施例的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件。参考图4，第一实施例的掩模框组件包括框30和掩模100，掩模100包括单位掩模元件110和110’，其两端都由框30支撑，从而处于张紧状态。单位掩模元件110和110’彼此部分重叠。框30包括平行设置的第一支撑部分31和32以及第二支撑部分33和35，第二支撑部分33和35的末端与第一支撑部分31和32的末端连接，从而形成四边形开口33。第二支撑部分34和35设置成与单位掩模元件110和110’平行，且最好由弹性材料制成。本发明不限于第一实施例，而是可以整体形成第一和第二支撑部分31、32、34和35。

任何类型的框，只要其硬到足以向单位掩模元件110和110’施加令人满意的张力，且在掩模100紧紧粘到基板上时，具有在基板与掩模100之间没有妨碍的结构，都可以用作框30，其中在所述基板上执行蒸发。

掩模100由多个单位掩模元件110和110’组成，其两端都由框30支撑，从而处于张紧状态。单位掩模元件110和110’分别有单位掩模图案150和150’。单位掩模元件110和110’在其边缘部分重叠，构成了一个大于单位掩模元件110和110’的掩模图案块200。

如图4和5所示，每个单位掩模元件110或110’由条形的薄板形成。在单位掩模元件110或110’中，在单位掩模元件110或110’的长度方向上以预定的间隔形成单位掩模图案150或150’。单位掩模元件110和110’不限于条形。如图5所示，每个单位掩模图案150或150’由点或缝120组成。单位掩模图案150和150’限于第一实施例，而是可以根据要通过蒸发来形成的图案进行各种各样的改变。

在各个单位掩模元件110和110’中，在长度方向上形成凹陷的壁130和130’，使得单位掩模元件110和110’之间重叠部分的厚度与单位掩模元件110和110’的厚度相同。如图5所示，凹陷的壁130和130’可以形成为以复杂的曲线轮廓倾斜。然而，如图6所示，凹陷的壁145可以形成为以直的轮廓倾斜。又如图7所示，凹陷的壁130和130’可以形成为以对称简单的弯曲轮廓倾斜。

可以通过半腐蚀来形成凹陷的壁130和130’，以使厚度约为单位掩模元件110和110’的一半，但是，本发明不限于此。另外，相邻单位掩模元件110和110’的凹陷的壁130和130’具有对称形状，使得相邻单位掩模元件110和110’之间重叠的厚度与每个单位掩模元件110或110’的厚度相同，如图5到7所示。

其间，凹陷的壁130和130’的宽度W1最好在30-100μm的范围中，但是，本发明不限于此。可以考虑单位掩模图案150和150’中槽120和120’的形状、槽120之间的间距和槽120’之间的间距，调节凹陷的壁130和130’的宽度W1。宽度W1是50μm更好。相邻单位掩模元件110和110’之间重叠的宽度W2最好在10-70μm的范围中。考虑单位掩模元件110和110’的热膨胀、施加到单位掩模元件110和110’上的张力以及掩模图案块的总间距，可以适当地调节重叠的宽度W2。

单位掩模元件110和110’的两端都用张力固定到框30的相应第一支撑部分31和32上。可以用点焊、缝焊或YAG激光焊接来执行将单位掩模元件110和110’固定到框30上，但是，本发明不限于此。如图8所示，位于掩模100边缘的单位掩模元件110’可以沿其侧缘焊接到第二支撑部分35或34上。

如上所述，掩模100由分别具有单位掩模图案150和150’的单位掩模元件110和110’组成，从而可以在蒸发期间防止因热膨胀所致的变形和图案扭曲。换句话说，由于用作用在图4中Y方向上的张力将单位掩模元件110和110’固定到框30上，所以，对整个掩模100施加了均匀的张力，可以防止变形的集中。

另外，根据本发明的第一实施例，由于单位掩模元件110和110’部分地相互重叠，所以，防止在单位掩模元件110和110’之间的间隙中发生蒸发。结果，单位掩模图案150和150’构成了一个大的掩模图案块200，所以，可以制造大的显示器。

此外，由于分别在单位掩模元件110和110’的重叠部分中形成凹陷的壁130和130’，如图5到7所示，所以，可以防止单位掩模元件110和110’之间的重叠变得比单位掩模元件110和110’厚。因此，防止一个掩模图案块200扭曲。尤其是，当凹陷的壁130和130’的宽度W1是50μm且重叠的宽度W2是30μm时，由于宽度W1和W2在有机电致发光装置的有机图案之间的间距范围内，所以，可以容易地形成一个掩模图案块200。

在大的单个掩模中，可以只用从大的单个掩模边缘施加的张力来调节掩模图案中槽的总间距。然而，本发明的掩模100由多个单位掩模元件100和110’组成，可以容易地调节总间距。尤其是，由于可以把单位掩模元件100和110’独立地安装在框30处，所以可以用单位掩模元件100和110’来调节总间距。

已经描述了单位掩模元件的单位掩模图案构成一个单个掩模图案块，但是，本发明不限于此。如图9所示，每个单位掩模元件100或110’可以包括独立的单位掩模图案150或150’，可以用每个单位掩模图案150或150’来构图单独的有机电致发光装置。

图10是根据本发明第三实施例的有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件的分解透视图。在下文中描述第一和第二实施例与第三实施例之间的差别。

不象在第一和第二实施例中那样，在第三实施例中，单位掩模元件100和110’不相互重叠，而是当它们固定到框30上时，彼此分开。因此，在单位掩模元件100和110’之间存在间隙111，如图11所示。该间隙111由片状元件160堵住。

片状元件160可以由与单位掩模元件100和110’相同的材料制成。片状元件160的宽度最好比间隙111宽，以便令人满意地堵住间隙111。另外，片状元件160的宽度最好小于相邻单位掩模元件100和110’中相邻单位掩模图案150和150’之间的距离，即，间距，使得片状元件160堵住间隙111而不遮挡单位掩模图案150和150’中的缝。

如图11和13所示，片状元件160的两个端部161都接合并固定到框上，与单位掩模元件100和110’平行。换句话说，如图13所示，可以用YAG激光焊接把片状元件160的端部161分别焊接到第一支撑部分31和32上。

如上所述，由于片状元件160只接合到框架上，所以，片状元件160对单位掩模元件100和110’的图案精确度没有影响。另外，由于单位掩模元件100和110’之间的间隙111由片状元件160堵住，所以，可以防止在不必要的部分发生蒸发，从而可以形成大的单个掩模图案块200，如图10所不。

也可能的是，制造每个单位掩模元件110和110’，形成独立的掩模图案块，如图14所示。

为了执行蒸发，将根据本发明的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件装配到图15所示的蒸发设备上。

如图15所示，为了用掩模100，通过蒸发形成用于有机电致发光装置的薄层，即红、绿和蓝色有机层或阴极层，将掩模框组件放置成面对着安装在真空室201内的蒸发坩埚202，将基板300装配到掩模框组件上，在基板300上形成薄层。将磁性单元400安装在基板300上，以便将框30所支撑的掩模100粘到基板300上。

在操作磁性单元400而将掩模100粘到基板300上的状态下，操作蒸发坩埚202，从而蒸发容纳在蒸发坩埚202中的有机物质或阴极材料，并淀积在基板300上。在蒸发期间，掩模100因其重量而松弛，轻微热膨胀。然而，由于掩模100由多个单位掩模元件110和110’组成，所以，可以防止掩模100的一部分严重变形和掩模图案扭曲。换句话说，如图4、9、10和14所示，由于单位掩模元件110和110’为条形并由作用在Y方向上的固定张力固定到框30上，所以张力均匀地分布到整个掩模100上，从而防止应变集中在掩模100的特殊部分上。

如上所述，当单位掩模元件固定到框上时，单位掩模元件的凹陷的壁相互重叠，或者，单位掩模元件之间的间隙由片状元件堵住，从而可以防止在不理想的位置发生蒸发，因而，可以形成大的单个掩模图案块。

另外，由于可以用包括多个单位掩模图案的单位掩模元件调节总间距，所以可以用掩模容易地调节总间距。此外，由于有堵住相邻单位掩模元件之间间隙的元件，所以，可以防止在掩模中单位掩模元件或缝对不准，从而提高的构图精确度。

如上所述，在根据本发明的用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件中，由于固定到框上的掩模分为多个单位掩模元件，所以可以提高掩模图案块中的总间距精确度和构图精确度，可以减小因热变形所致的图案扭曲。

另外，由于单位掩模元件部分地相互重叠，或者，单位掩模元件之间的间隙由片状元件堵住，所以，可以防止在不理想的位置发生蒸发，可以形成单个掩模图案块。因此，可以实现对大的显示器的蒸发。

由于单位掩模元件之间的重叠处有凹陷的壁，所以保持掩模厚度均匀。因此，可以形成大的单个掩模图案块而不使单位掩模图案扭曲。

已经参考最佳实施例具体显示和描述了本发明，应该知道，可以用许多不同的形式体现本发明而不脱离其精神和范围。另外，虽然没有描述，但是，可以将上述实施例的其它等同方案包括在本发明中。因而，本发明的范围是由所附的权利要求书而非由对本发明的详细描述所限定的。

Claims (14)

1.一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，该掩模框组件包含：

框，其有开口；和

掩模，由至少两个其两端都固定到该框上的单位掩模元件组成，单位掩模元件包括单位掩模图案，并在预定的宽度上相互重叠，以便形成单个掩模图案块，每个单位掩模元件在重叠部分中有凹陷的壁，使得掩模的厚度在单位掩模元件之间的重叠处保持恒定。

2.根据权利要求1所述的掩模框组件，其中，用半腐蚀，在每个掩模元件的长度方向上，将每个单位掩模元件的凹陷的壁形成为具有预定的宽度。

3.根据权利要求1所述的掩模框组件，其中，该凹陷的壁形成为倾斜或台阶状。

4.根据权利要求2所述的掩模框组件，其中，该凹陷的壁形成为倾斜或台阶状。

5.根据权利要求1所述的掩模框组件，其中，该凹陷的壁的厚度等于或大于单位掩模元件之间重叠的宽度。

6.根据权利要求5所述的掩模框组件，其中，该凹陷的壁的宽度在30-100μm的范围中。

7.根据权利要求5所述的掩模框组件，其中，该单位掩模元件之间重叠的宽度在10-70μm的范围中。

8.根据权利要求1所述的掩模框组件，其中，包括在该单位掩模元件中的单位掩模图案形成单个掩模图案块。

9.根据权利要求1所述的掩模框组件，其中，包括在每个单位掩模元件中的单位掩模图案形成独立的掩模图案块。

10.一种用于有机电致发光装置的薄层真空蒸发的掩模框组件，该掩模框组件包含：

框，其有开口；和

掩模，其由至少两个单位掩模元件和至少一个片状元件组成，该单位掩模元件的两端都固定到框上，该单位掩模元件包括单位掩模图案，并彼此以预定的间隙分开，该片状元件堵住了相邻单位掩模元件之间的间隙。

11.根据权利要求10所述的掩模框组件，其中，该片状元件的两个端部都接合并固定到框上。

12.根据权利要求10所述的掩模框组件，其中，该片状元件的宽度大于相邻单位掩模元件之间的间隙，且小于分别包括在相邻单位掩模元件中的相邻单位掩模图案之间的距离。

13.根据权利要求10所述的掩模框组件，其中，包括在该单位掩模元件中的单位掩模图案形成单个的掩模图案块。

14.根据权利要求10所述的掩模框组件，其中，包括在每个单位掩模元件中的单位掩模图案形成独立的掩模图案块。

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