专利名称：用于真空沉积有机电致发光器件薄膜的张力掩模组件的制作方法
相关申请的互相引用本专利申请要求具有于2001年12月5日向韩国工业产权局提出申请的韩国专利申请No.2001-76490的优先权权益，所述申请的内容在此申请中引用参考。
EL器件根据其发射层材料可分为无机EL器件和有机EL器件。与无机EL器件相比，有机EL器件能够实现彩色显示以及具有较好的亮度和响应特性。
有机EL器件包括在透明绝缘基片上形成预定图案的一系列第一电极、在透明绝缘基片上通过真空沉积形成的有机发射层、以及在有机发射层上形成的与第一电极层交叉的作为阴极的一系列第二电极。
在制造具有上述结构的有机EL器件时，第一电极是由薄氧化铟(ITO)制成。在将ITO层制成图案并形成第一电极时，对含有腐蚀剂的FeCl2中的ITO层用进行湿法蚀刻。但是，当采用光刻蚀法来蚀刻第二电极时，液体会渗入有机发射层和第二电极之间的界面，同时所用的抗蚀剂剥离并对第二电极进行了蚀刻，由此降低了有机EL器件的性能和寿命特性。
为了解决这些问题，提出了一些对用作有机发射层的有机发光材料和第二电极进行沉积的方法。
在采用这些方法制造有机EL器件时，ITO第一电极通过光刻蚀法在透明的绝缘基片上形成条纹图案。在已经形成第一电极的透明绝缘基片上沉积有机发射层，然后将具有与第二电极所要求图案相符合的掩模图案放到有机发射层上，将第二电极材料沉积在透明基片上。
韩国公开专利申请No.2000-60589中公开了用于沉积有机发射层或阴极(第二电极)的掩模、采用此掩模制造出的有机EL器件、以及制造有机EL器件的方法。这种掩模包括一系列在掩模的薄主板上按规定的间距间隔开的细长狭缝。
韩国公开专利申请No.1998-71583中公开了一种带有包括狭缝部分和桥接部分的网格图案的金属薄板掩模。
日本公开专利申请No.2000-12238介绍一种掩模，其带有电极掩模部分和一对电极片掩模部分。电极掩模部分包括彼此平行布置的许多细条的掩模部分，细条宽度基本上相等于阴极(第二电极)的间距，和在细条的两端把各细条连接起来的连接部分。
如上所述的传统掩模在金属薄板上加工出长条形狭缝。因此，即使金属薄板的边缘在张力作用下支撑于模框，但是细长的狭缝由于掩模的重量从基片下垂。此问题随着基片尺寸的增大而变得更严重。此外，在阴极沉积期间掩模的热膨胀会助长这些狭缝由于本身的重量而下垂。
图1所示是一种用于大量生产有机EL器件的掩模的一个实例。图1的掩模包括在金属薄板11上的多个有机EL器件基片的单元掩模图案部分12，掩模在张力作用下支撑于模框20。
这种传统的掩模10具有比较大的尺寸，以用于大量生产，因此由于自身重量而产生的下垂问题就愈加严重，即使向每一侧施加均匀的张力并将掩模固定在矩形模框20上亦不能解决问题。在把大尺寸金属薄板焊接到模框20时，单元掩模图案部分12的每一条狭缝12a的宽度应保持在预先规定的公差范围内。当在掩膜10的每一侧施加张力以防止狭条下垂问题的产生时，将使第一单元掩模图案部分12的狭缝间距变形超出预定公差范围。尤其是，当掩模10的个别单元掩模图案部分的狭缝变形时，这种变形的力会传递给相邻单元掩模图案部分的狭缝，于是使相邻的狭缝变形。其结果是使掩模10在沉积有机层或阴极时产生阴影效应，这就造成有机层或阴极的图案超出预定公差范围。这种阴影效应在掩模10的狭缝12a的横向尤为严重。
各单元掩模图案部分12的这种变形，由于基片上单元电极图案相对各单元掩模图案部分12的原始图案产生位移，从而增加了总体间距的误差，破坏了向基片上分开的单元电极图案上精确地沉积红、兰、及绿色的有机层。此外，在大尺寸金属薄板上形成的单元掩模图案部分其间距和总体间距的调整，只有在限定的区域内才有可能，这就限制了掩模10的尺寸。
当对单个掩模10的每一侧施加张力固定到模框20时，由于张力作用，模框20的侧板21向内弯曲，而模框20的上、下板22则向外弯曲，如图2所示。或者如图3所示，在张力作用下，模框20的侧支板21向外弯曲，而上、下支板22则向内弯曲。
虽然把掩模10焊接到模框上产生均匀的张力，但是掩模的变形和在基片上形成的单元电极图案相对掩模图案的位移给总间距的调整造成困难。
日本公开专利申请No.2001-247961介绍了一种掩模，能够消除细条由于掩模热膨胀而产生的蠕变，细条由狭缝隔开。这种掩模用于通过沉积法在基片上形成规定图案层，包括带有许多形成间隔开的第一孔的隔板的掩模部分，和带有许多尺寸小于第一孔的第二孔的网格部分。包括磁性材料的网格部分设置在掩模部分上，可使第二孔在相应的第一孔上方与第一孔对准。
日本公开专利申请No.2001-27379介绍了一种磁性掩模结构。日本公开专利申请No.2001-254169介绍一种沉积掩模，其与目标基片有吸引力并具有由肋部支撑的精细图案部分。
虽然上面介绍的传统掩模受到模框支撑，采用磁性材料制成，对目标基片具有磁性吸引力，但一些固有的问题仍然会发生，如由于掩模的重量和拉伸应变而造成细条间距的变化，由于对玻璃基片吸引力的提高而在搬运和移动掩模时损坏有机层，以及由于掩模和模框的内应力而产生的总间距误差。
本发明的另一目的是提出一种掩模框组件，用于真空沉积有机EL器件薄膜，由许多单元掩模所组成，这样可以加大掩模的尺寸而不会产生负面作用。
本发明的再一个目的是提出一种掩模框组件，用于真空沉积有机EL器件薄膜，其中各单元掩模横向中的细条间距可以进行微调，由此解决了涉及掩模总间距变化的相关问题。
本发明的另外一些目的和优点，一部分将会在以下的介绍中进行说明，一部分可从介绍中清楚的看出，或者可以在实施本发明时领会。
本发明上述的和其它的一些目的是通过一种用于真空沉积有机EL器件薄膜的掩模框组件而达到的，它包括具有开口的模框和至少两个单元掩模，每个单元掩模在单位掩模的方向上至少有一个单元掩模图案部分以及两个可在张力下固定到模框上的侧边。
在本发明的一个实施例中，至少有两个细条形状的单元掩模且固定到模框上，并使彼此无实体接触。此外，模框包括两个彼此平行布置的支撑件；以及两根连接于支撑构件边缘的弹性件。
根据以下结合附图对一些最佳实施例的介绍，本发明的这些和其它的一些目的和优点将显得更清楚和更为容易理解。其中图1是用于真空沉积有机电致发光(EL)器件薄膜的传统掩模框组件的分解透视图；图2和图3是传统掩模框组件的平面图；图4是根据本发明的用于真空沉积有机EL器件薄膜的掩模框组件的分解透视图；图5是根据本发明一个实施例的掩模框组件的单元掩模的透视图；图6是原始板件的平面图，显示根据本发明一个实施例的掩模框组件的一些单元掩模的制造；图7是另一块原始板件的平面图，显示根据本发明的掩模框组件的一些单元掩模的制造；图8是局部分解透视图，显示使用图7的原始板件形成的单元掩模和模框的组装；以及图9是用于在基片上沉积有机层的设备的剖面图。
根据本发明用于真空沉积有机电致发光(EL)器件薄膜的掩模框组件的一个实施例如图4所示。参看图4，掩模框组件包括模框30和掩模100，掩模的两个边缘在张力下由模框30支撑。
模框30包括彼此平行的支撑件31和32，以及连接于支撑件31和32边缘的弹性件34和35，从而形成一个矩形开口33。模框30应有足够的刚度，能对后面介绍的单元掩模110施加张力。模框30可以采用任何结构，只要不会在目标基片与掩模100之间形成干涉。
掩模100包括若干个单元掩模110。每个单元掩模的两个边缘在张力作用下支撑于模框30。如图4和图5所示，每个单元掩模110由一条薄板形成，包括若干沿薄板的方向有预定间距的单元掩模图案部分111。单元掩模110的形状不限于条片状。
每个单元掩模图案部分111包括细条111a和长狭缝111b，细条在薄板上形成并在单元掩模110的方向上互相平行，长狭缝则由细条形成。这里，考虑到在由模框30支撑的单元掩模100上施加张力所造成的泊松收缩率，狭缝111b的长度应该短于预定的长度。狭缝110b的宽度应大于预定的宽度。单元掩模图案部分111应该具有预定的开口图案。
上述单元掩模110通过对原始金属板进行全部或一半蚀刻而形成，在蚀刻加工时的相邻单元掩模之间至少留有一个连接部分120，如图6所示，或在单个单元掩模的两端留有一对连接部分120，如图7所示。蚀刻加工后，属于容许公差范围内的单元掩模可以被选用。单元掩模图案部分的图案宽度处于预定的误差范围内的单元掩模110可以被选用并固定到模框30内。由于固定到模框30上的各单元掩模110的单元掩模图案部分111具有处于预定误差范围内的图案宽度，因此，与传统的带有图案的单体金属板掩模相比较，图案宽度更为均匀。
当把单元掩模110固定到模框30的支撑构件31和32上时，将每个单元掩模110朝Y和X方向拉紧使之搭接于支撑件31和32上并焊接在支撑件31和32上。此时，在Y方向上施加在单元掩模110上的张力最大，这样可以把单元掩模图案部分111的细条的变形降至最小程度。当把单元掩模110焊接到模框30上时，可以将与弹性件34(35)相邻的那个单元掩模焊接到弹性构件34(35)纵向边缘，如图8所示，使弹性件34(35)与相邻的单元掩模之间没有间隙。
焊接可以采用但不限于点焊或钇铝石榴石(YAC)激光器焊接来完成。根据掩模100的总间距调节，各单元掩模110之间的间隙最好保持在0.1-1毫米的范围内。
采用具有以上所介绍结构的本发明的掩模框组件来进行真空沉积有机EL器件薄膜将参考图4及图9的薄膜沉积设备进行更详细的介绍。
参看图9，为了使用掩模100来沉积有机EL器件的薄膜，如红、绿、兰色有机层或阴极层，首先将掩模框组件装入真空室201并面向坩埚202，然后将在其上面将形成薄膜的基片300安装在掩模框组件的上方。对基片300上方设置的磁性装置400进行操作可将由模框30支撑的掩模100朝基片300移动。
在这种状态下，对坩埚202加热使坩埚内盛有的有机层或阴极前体蒸发出来，由此有机层或阴极层就沉积到基片300上。在此过程期间，掩模由于它本身的重量而下垂，以及单元掩模图案部分111的细条111a由于放置的位置靠近基片300而发生热变形。但是，掩模100包括许多单元掩模110，所以掩模100的严重局部变形和图案的变形可以得到防止。换句话说，每个单元掩模110在细条111a方向，即Y方向，上被拉伸，然后固定到模框30上，这样，在每一个单元掩模110上所施加的张力是一致的，因此掩模100不会有局部变形。
具有以上所介绍结构的根据本发明的掩模框组件可以消除传统的具有许多单元掩模图案部分的单体金属板掩模上形成细小图案所涉及到的问题。此外，根据本发明，由于在单元掩模的横向，即X方向，产生的张力相对较小，从而防止了单元掩模图案部分的变形。
在具有许多单元掩模图案部分的大尺寸单体掩模中，所有单元掩模图案部分的总间距只能通过调节施加于拉紧整个大尺寸掩模的力才能进行调整。而在依照本发明的掩模100中，由于掩模100是由许多单元掩模110所组成，所以容易调整掩模的总间距。掩模的总间距反映出在基片上形成的所有单元电极型体对掩模图案的累积位移。此外，各个单元掩模可以单独安装到模框上，这样就可以通过每一个单元掩模来调整总间距。
在用于真空沉积有机EL器件薄膜的根据本发明的掩模框组件中，由于模框具有上面所介绍的结构，可以将安装到模框中的掩模分成许多个单元掩模，对每一个单元掩模施加张力。因此，掩模的总间距可以调整到±2微米的误差范围内，图案的宽度可以调整到±5微米的公差范围内。掩模框组件的这种结构使得可以形成大尺寸掩模。
虽然已显示并介绍了本发明的一些实施例，对于所属领域的专业人员应当知道，只要不脱离专利权利要求及其等效要求所规定的本发明的原理和实质精神的范围，可以对这些实施例进行更改。
权利要求
1.一种用于真空沉积有机电致发光器件薄膜的掩模框组件，包括具有开口的模框；和至少两个单元掩模，所述单元掩模有至少一个在所述单元掩模方向上的单元掩模图案部分以及两个在张力下固定到所述模框的边缘。
2.根据权利要求1所述的掩模框组件，其特征在于，所述至少两个单元掩模形成细条、固定到所述模框上，并使所述单元掩模彼此无实体接触。
3.根据权利要求1所述的掩模框组件，其特征在于，所述模框包括彼此平行布置的支撑件，和连接到所述支撑件边缘的弹性件。
4.根据权利要求1所述的掩模框组件，其特征在于，所述至少一个单元掩模图案部分包括细条形成的狭缝，所述细条在单元掩模图案部分的方向上彼此平行延伸。
5.根据权利要求1所述的掩模框组件，其特征在于，所述至少一个单元掩模图案部分包括具有预定图案的开口。
6.根据权利要求4所述的掩模框组件，其特征在于，考虑到所施加的张力，所述至少两个掩模图案部分的所述细条具有不一致的宽度。
7.一种用于真空沉积有机电致发光器件薄膜的掩模框组件，包括具有开口的模框；以及至少两个单元掩模，每个所述单元掩模具有在张力下固定到所述模框上的两个相对的边缘。
8.根据权利要求7所述的掩模框组件，其特征在于，每个所述单元掩模在单元掩模方向上至少有一个图案部分。
9.根据权利要求7所述的掩模框组件，其特征在于，通过点焊将各所述单元掩模焊接到所述模框上。
10.根据权利要求7所述的掩模框组件，其特征在于，通过钇铝柘榴石(YAG)激光焊接把各个所述单元掩模焊接到所述模框上。
11.根据权利要求7所述的掩模框组件，其特征在于，各所述单元掩模具有至少一个掩模图案，所述图案包括所述单元掩模长度方向上的若干细条，而所述细条长度则由施加在每个所述单元掩模上的张力所造成的泊松收缩率来确定。
12.根据权利要求7所述的掩模框组件，其特征在于，每个所述单元掩模之间的间隙保持在0.01-1毫米范围内。
全文摘要
一种用于真空沉积有机电致发光器件薄膜的掩模框组件。这种掩模框组件包括具有开口的模框和至少两个单元掩模,每个单元掩模有至少一个单元掩模方向上的单元掩模图案部分和两个在张力下固定到模框上的边缘。
文档编号C23C14/24GK1423511SQ0214751
公开日2003年6月11日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年12月5日
发明者姜敞皓 申请人:三星日本电气移动显示株式会社