KR101456099B1 - 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 얇은 두께를 갖는 메탈기재의 평면부와 측면부에 바인더 없는 세라믹층이 덮여 형성된 메탈마스크(metal mask)에 관한 것으로서, 종래의 테플론 코팅 메탈마스크에 비해 내플라즈마성, 내부식성, 내파티클성, 내아킹성이 향상되어 OLED 제조공정의 효율을 높일 수 있는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크에 관한 것이다.
본 발명은 「10~2,000㎛ 범위의 두께를 갖는 메탈기재; 및 상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고, 상기 평면부 세라믹층의 두께는 5~110㎛이고, 상기 측면부 세라믹층의 두께는 5~30㎛인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 제공한다.
본 발명은 「10~2,000㎛ 범위의 두께를 갖는 메탈기재; 및 상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고, 상기 평면부 세라믹층의 두께는 5~110㎛이고, 상기 측면부 세라믹층의 두께는 5~30㎛인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 제공한다.
Description
본 발명은 얇은 두께를 갖는 메탈기재의 평면부와 측면부에 바인더 없는 세라믹층이 덮여 형성된 메탈마스크(metal mask)에 관한 것으로서, 종래의 테플론 코팅 메탈마스크에 비해 내플라즈마성, 내부식성, 내파티클성, 내아킹성이 향상되어 OLED 제조공정의 효율을 높일 수 있는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크에 관한 것이다.
본 발명은 OLED를 제조하는 공정을 위해 사용되는 메탈마스크(metal mask)에 관한 것이다. 메탈마스크에서는 아킹현상이 발생하지 않아야 하고, 메탈마스크 표면의 식각이 최소화되도록 하여 임의의 절연저항이 일정하게 유지되고 임의의 일정 시간동안 공정이 유지될 수 있도록 하는 역할을 수행하여야 하는데, 현재 OLED 제조공정에서는 메탈기재에 테플론(teflon)이 코팅되어 있는 메탈마스크(metal mask)가 사용되고 있다. 통상적인 테플론 코팅 메탈마스크는 약 40㎛ 두께 메탈기재의 평면과 측면에 테플론이 덮여 있는데, OLED 제조공정 중 테플론 코팅층이 식각되면서 파티클(particle)이 발생한다. 특히 메탈마스크 측면에서 테플론 코팅층이 쉽게 식각되고, 그 식각된 영역에서 아킹이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 아킹 현상이 발생하기 전에 테플론 코팅 메탈마스크를 전체적으로 교체하여야 하며, 그 교체 주기는 약 1~2주 정도이다. 즉, 상기 테플론 코팅 메탈마스크를 교체하기 위하여 OLED 공정장비를 1~2주에 한번씩 가동을 중지하여야 하므로 번거로울 뿐만 아니라, 생산성에도 지대한 영향을 미치게 된다.
한편, 메탈기재의 평면과 측면을 바인더(binder)와 세라믹의 혼합물로 덮은 메탈마스크의 경우, OLED 제조공정 중에 발생하는 플라즈마(plasma) 및 고온으로 인하여 메탈마스크의 내부식성을 확보할 수 없는 문제점이 있기 때문에 OLED 제조공정에서 상기 메탈마스크 적용은 불가하다.
따라서, 얇은 두께의 측면부에서도 최소의 식각율을 갖고, 절연성이 유지되어 OLED 제조공정에 효율적으로 적용할 수 있는 메탈마스크가 필요하다.
본 발명은 메탈기재의 측면 및 평면에 바인더(binder) 없는 세라믹층이 형성된 메탈마스크를 제공함으로써, 상기 메탈마스크 표면의 식각율이 최소화되고 특히 측면의 절연성이 확보되어 아킹이 발생하지 않도록 함으로써, 종래의 테플론 코팅 메탈마스크를 대체하여, 종래 테플론 코팅 메탈마스크의 1~2주 교체주기를 수개월 교체주기로 연장하여 OLED 제조공정의 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 「10~2,000㎛ 범위의 두께를 갖는 메탈기재; 및 상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고, 상기 평면부 세라믹층의 두께는 5~110㎛이고, 상기 측면부 세라믹층의 두께는 5~30㎛인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 제공한다.
또한, 본 발명은 「상기 평면부 세라믹층은 1,000V 인가시 저항이 30~2,000㏁이고, 상기 측면부 세라믹층은 1,000V 인가시 저항이 5~2,000㏁인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 함께 제공한다.
또한, 본 발명은 「상기 세라믹층은 상기 메탈기재의 인장변형율 0.2% 미만 조건에서 균열이 발생하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 함께 제공한다.
종래에 OLED 제조공정에서 사용하고 있는 테플론 코팅 메탈마스크를 본 발명이 제공하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크로 대체하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 극히 얇은 두께의 메탈기재 측면부에 5~30㎛두께의 세라믹층을 형성함으로써 메탈마스크 측면에서 아킹이 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.
둘째, 종래의 테플론 코팅 메탈마스크 보다 내식각성 및 내플라즈마성이 우수한 효과가 있다.
셋째, OLED 제조공정 중 발생하는 부산물(파티클)이 메탈마스크 표면에 부착되는 양이 현저히 감소하므로 OLED 패널의 오염 가능성을 낮추는 효과가 있다.
넷째, 종래의 테플론 코팅 메탈마스크에 비해 교체주기가 길게 연장되므로(교체주기가 대략 1~2주 주기에서 수개월 주기로 연장) OLED 생산성 향상 효과가 있다.
[도 1]은 메탈기재를 도시한 것이다.
[도 2]는 에칭 또는 슬리팅된 메탈기재의 측면부 형상 예를 도시한 것이다.
[도 3]은 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 것이다.
[도 4]는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
[도 5]는 측면부가 오목하게 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
[도 6]은 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면 모서리 세라믹층 형성 조건을 나타낸 상세 단면도이다.
[도 7]은 평면부 세라믹층에 구멍이 있는 것을 도시한 것이다.
[도 8]은 평면부 세라믹층에 세라믹이 없는 위치인식영역이 형성된 것을 도시한 것이다.
[도 9]는 메탈기재에 세라믹층 형성 전후를 촬영한 사진이다.
[도 2]는 에칭 또는 슬리팅된 메탈기재의 측면부 형상 예를 도시한 것이다.
[도 3]은 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 것이다.
[도 4]는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
[도 5]는 측면부가 오목하게 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 단면도이다.
[도 6]은 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면 모서리 세라믹층 형성 조건을 나타낸 상세 단면도이다.
[도 7]은 평면부 세라믹층에 구멍이 있는 것을 도시한 것이다.
[도 8]은 평면부 세라믹층에 세라믹이 없는 위치인식영역이 형성된 것을 도시한 것이다.
[도 9]는 메탈기재에 세라믹층 형성 전후를 촬영한 사진이다.
본 발명은 「10~2,000㎛ 범위의 두께를 갖는 메탈기재; 및 상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고, 상기 평면부 세라믹층의 두께는 5~110㎛이고, 상기 측면부 세라믹층의 두께는 5~30㎛인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크」를 제공한다.
이하에서는 첨부한 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
[도 1]은 메탈기재를 도시한 것이다. 상기 메탈기재는 상하 양면의 평면부와 4측의 측면부로 이루어져 있고, 측면부의 두께는 10~2,000㎛ 범위로 이루어진 것이다. 메탈기재로는 니켈(Ni) 합금을 적용할 수 있는데, 통상적인 메탈마스크의 메탈기재로는 열팽창계수가 작은 인바(Invar, 철 63.5%에 36.5%를 첨가한 합금)가 쓰인다. 또한, 일정한 형태와 길이의 메탈마스크를 제작하기 위해서 에칭(etching), 슬리팅(sliting), 레이저 절단 등의 방법을 사용한다.
[도 2]는 에칭 또는 슬리팅된 메탈기재의 측면부 형상 예를 도시한 것이다. 에칭 또는 슬리팅에 의해 [도 2]의 (a)와 같이 오목한 형태의 측면부, [도 2]의 (b)와 같이 경사진 형태의 측면부, [도 2]의 (c)와 같이 볼록한 형태의 측면부, [도 2]의 (d)와 같이 수직면 형태의 측면부 등을 형성시킬 수 있다. 상기 메탈기재의 측면 모서리의 뾰족한 정도는 후술할 세라믹층의 절연성에 영향이 있다. 즉, 높은 전압일수록 상기 모서리에 인가되는 경우 절연성이 저하된다. 상기 메탈기재 평면부의 요철정도는 그 제작방법에 따라 다르게 나타날 수 있고, 그 요철도의 차이는 세라믹층 형성에 영향을 끼칠 수 있다.
[도 3]은 메탈기재의 평면부 및 측면부에 세라믹층이 형성된 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 도시한 것이다. [도 3]의 A-A단면을 잘라 확대하면 [도 4]와 같으며, 측면부가 오목하게 형성된 메탈기재에 세라믹층이 형성된 상태를 더욱 크게 확대하면 [도 5]와 같이 나타난다. [도 5]에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크는 측면부에 형성된 세라믹층의 두께(Ds)가 5~30㎛로 분포되고, 평면부에 형성된 세라믹층의 두께(Dp)는 5~110㎛로 분포된다.
[도 6]은 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크의 측면 모서리 세라믹층 형성 조건을 나타낸 상세 단면도로서, 메탈기재의 측면부는 45°각도로 기울어진 경사면으로 형성된 것이다. 메탈기재의 모서리부터 세라믹층까지의 거리(즉, 두께 d)는 5㎛ 이상이 되어야 하며, 상기 두께 d는 아킹을 방지하기 위한 최소한의 두께 역할을 한다.
본 발명이 제공하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크는 평면부 세라믹층의 경우 1,000V 인가시 저항이 30~2,000㏁이고, 측면부 세라믹층의 경우 1,000V 인가시 저항이 5~2,000㏁이다.
또한, 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 임의의 프레임에 고정시키기 위하여 0.2% 미만의 변형률로 인장하여 고정시킬 필요가 있는데, 이때 상기 세라믹층에 균열이 발생하지 않는다.
상기 평면부 세라믹층에는 [도 7]에 도시된 바와 같이 하나 또는 둘 이상의 구멍을 형성시킬 수 있으며, [도 8]에 도시된 바와 같이 세라믹이 없는 위치인식영역을 형성시킬 수 있다.
이와 같은 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크는 평면부 및 측면부의 요철과 측면부 모서리에서 아킹현상이 발생하지 않고, 소요절연저항값이 확보되면서, 세라믹층이 탈리되지 않도록 코팅되는 것이 중요하다.
상기 메탈기재에 세라믹층을 코팅하기 위한 방법으로 용사(thermal spray) 방법을 적용할 경우 코팅시 메탈기재가 휘어져 망가지기 때문에 이 방법의 적용은 불가능하다. 물리증착(PVD) 방법 및 화학기상(CVD) 증착방법은 3차원 코팅에 적용하기 어렵고, 대형 사이즈의 메탈기재에 적용하기도 어렵다.
따라서, 3차원 코팅이 가능하고, 코팅과정에서 메탈기재가 휘어지거나 망가지지 않고, 얇은 두께의 측면부나 요철표면에서도 세라믹층이 탈리되지 않도록 하는 방법이 필요한데, 이는 다음의 (a)공정 내지 (d)공정으로 실시되는 고상파우더 연속코팅방법에 의해 구현될 수 있다.
(a) 공기를 흡입, 저장하는 공정;
(b) 흡입된 공기를 필터링 및 건조처리하여 일정량으로 이송하는 공정;
(c) 세라믹파우더를 상기 (b)공정을 거친 공기에 정량공급하여 밀도, 속도, 유량을 일정하게 통제한 상태로 연속적으로 수송하는 공정; 및
(d) 상기 (c)공정을 거친 세라믹파우더를 슬릿노즐을 통해 진공상태의 코팅챔버 내부의 기재에 분사하는 공정;
위와 같은 고상파우더 연속코팅방법에 의해 세라믹파우더의 입자크기, 입자형태 및 비중에 관계없이 적용할 수 있으며, 메탈기재에 고상의 세라믹파우더를 연속적으로 코팅할 수 있다.
위와 같은 고상파우더 연속코팅방법은 「에어공급부; 상기 에어공급부로부터 제공받은 공기를 필터링 및 건조처리하여 배출하는 에어처리부; 상기 에어처리부를 통해 배출된 공기에 고상파우더를 일정량으로 공급하는 고상파우더공급부; 내부에 기재가 구비된 코팅챔버; 상기 에어처리부와 코팅챔버를 연결하는 관으로서, 상기 에어처리부에서 배출된 공기에 고상파우더가 혼입된 혼합공기를 상기 코팅챔버로 이송하는 수송관; 상기 수송관의 말단에 구비되어 상기 혼합공기를 상기 코팅챔버 내부의 기재에 분사하는 슬릿노즐; 및 진공연결관에 의해 상기 코팅챔버와 연결되어 상기 코팅챔버를 진공상태로 유지시키는 진공펌프; 를 포함하여 구성되는 고상파우더 연속 코팅장치」에 의해 구현할 수 있다.
또한, 위와 같은 고상파우더 연속코팅방법은 「대기압 상태의 공기가 흡입되는 공기흡입부; 상기 공기흡입부를 통해 흡입된 공기에 세라믹파우더를 정량 공급하는 세라믹파우더공급부; 흡입된 공기와 세라믹파우더가 혼합되어 수송되는 수송관; 상기 수송관의 말단에 구비되어 상기 세라믹파우더를 분사하는 분사노즐; 배기펌프가 구비되어 있고, 내부에는 기재가 배치되어 있으며, 상기 분사노즐을 수용하는 진공챔버; 및 상기 배기펌프의 배기량과 배기속도를 조절하는 압력조절장치; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹파우더 코팅장치」에 의해서도 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크를 제조하기 위한 방법과 장치에 대한 자세한 내용은 특허 제0916944호 "고상파우더 연속증착장치 및 고상파우더 연속증착방법" 및 특허 제1065271호 "고상파우더 코팅장치"에 자세히 설명되어 있다.
전술한 특허 제0916944호 및 특허 제1065271호에서 도출되는 코팅방법에 의해 세라믹 분말을 바인더 없이, 대면적의 기재에 연속적으로 코팅할 수 있으며 이를 UD(Universal Deposition) 방법으로 칭하고자 한다.
[도 9]는 메탈기재에 위와 같은 UD 방법을 적용하여 세라믹층 형성 전후를 촬영하여 비교한 것이다.
본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
100 : 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크
110 : 메탈기재 111 : 평면부
112 : 측면부
120 : 세라믹층 121 : 평면부 세라믹층
122 : 측면부 세라믹층
130 : 구멍 140 : 세라믹이 없는 위치인식영역
110 : 메탈기재 111 : 평면부
112 : 측면부
120 : 세라믹층 121 : 평면부 세라믹층
122 : 측면부 세라믹층
130 : 구멍 140 : 세라믹이 없는 위치인식영역
Claims (3)
10~2,000㎛ 범위의 두께를 갖는 메탈기재; 및
상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고,
상기 평면부 세라믹층은 두께가 5~110㎛이고, 1,000V 인가시 저항이 30~2,000㏁이며,
상기 측면부 세라믹층은 두께가 5~30㎛이고, 1,000V 인가시 저항이 5~2,000㏁인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크.
상기 메탈기재의 평면부 및 측면부에 바인더 없이 덮여 코팅된 세라믹층; 을 포함하여 구성되고,
상기 평면부 세라믹층은 두께가 5~110㎛이고, 1,000V 인가시 저항이 30~2,000㏁이며,
상기 측면부 세라믹층은 두께가 5~30㎛이고, 1,000V 인가시 저항이 5~2,000㏁인 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크.
삭제
제1항에서,
상기 세라믹층은 인장변형율 0.2% 미만 조건에서 균열이 발생하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크.
상기 세라믹층은 인장변형율 0.2% 미만 조건에서 균열이 발생하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 무 바인더 세라믹 코팅 메탈마스크.
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| KR20200061116A (ko) | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 주식회사 나래나노텍 | 개선된 세라믹 마스크 제조 방법 및 그 세라믹 마스크 |
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