KR101728471B1 - 마스크프레임의 재생방법 - Google Patents
마스크프레임의 재생방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 중앙에 관통창이 형성되고, 상기 관통창을 둘러싸는 테두리부를 가지며, 상기 테두리부에는 상기 관통창을 가로지르도록 설치되는 마스크 지지부재가 수용되는 홈을 구비한 마스크프레임을 준비하는 단계; 및 상기 수용되는 홈이 형성된 상기 테두리부의 일면 상에 코팅층을 형성하여 상기 홈을 매립하는 단계;를 포함하는, 마스크프레임의 재생방법을 제공한다.
Description
본 발명은 마스크프레임의 재생방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 OLED 제조 장치에서 화소를 형성하는 마스크를 지지할 수 있는 마스크프레임의 재생방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이 장치에서 화소를 형성시키는 방법은 증착 방식을 이용하는 FMM(Fine Metal Mask) 방식과 백색 OLED와 컬러필터(White OLED + Color filter) 방식, 용액 인쇄방식인 잉크젯 방식과 레이저 인쇄법으로 나눌 수 있다. 그 중에서도 FMM 방식을 가장 많이 사용하고 있다. FMM 방식에서는 진공 챔버(chamber) 내에서 유기물을 기화시켜 마스크의 미세한 패턴 사이로 통과시켜 기판의 원하는 영역에 증착시킴으로써 화소를 형성하게 된다. 이러한 증착 공정에서 유기물이 정확한 화소 위치에 증착이 이루어져야 하며, 마스크의 미세한 패턴에 의해서 유기물의 증착 위치가 결정된다.
한편, 마스크 패턴의 모양이 달라지면 거치대의 위치가 달라지게 되어 마스크 패턴에 따라 마스크프레임을 제작해야 하는 문제점이 있다. 마스크프레임은 일반적으로 열팽창계수가 작은 재료인 고가의 인바(INVAR)나 티타늄(Ti)과 같은 재질을 이용해 형성되며, 마스크프레임의 제작에 따른 그 생산단가가가 과도하게 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 마스크 패턴의 변화가 발생하더라도 마스크프레임을 새로 제작하지 않고, 사용중이던 마스크프레임을 재사용할 수 있는 마스크프레임의 재생방법에 대한 것이다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 마스크프레임의 재생방법이 제공된다. 상기 마스크프레임의 재생방법은 중앙에 관통창이 형성되고, 상기 관통창을 둘러싸는 테두리부를 가지며, 상기 테두리부에는 상기 관통창을 가로지르도록 설치되는 마스크 지지부재가 수용되는 홈을 구비한 마스크프레임을 준비하는 단계; 및 상기 수용되는 홈이 형성된 상기 테두리부의 일면 상에 코팅층을 형성하여 상기 홈을 매립하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 홈을 매립하는 단계 이후에 상기 코팅층을 연마하여 상기 테두리부의 일면을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 물질은 상기 마스크프레임과 동종의 재료일 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 마스크프레임 및 상기 코팅층은 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금을 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금은 인바(INVAR)합금을 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 코팅층은 키네틱 스프레이법(kinetic spray), 용사법, 물리기상증착법, 화학기상증착법 및 도금법 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 용사법은 마스크프레임과 동종의 합금 분말을 이용하는 열용사법 또는 플라즈마용사법을 포함할 수 있다.
상기 마스크프레임의 재생방법에 있어서, 상기 평탄화하는 단계는, 상기 테두리부의 일면 상에 형성된 상기 코팅층의 적어도 일부를 제거하여 상기 홈 내부에 있는 코팅층의 최상면이 상기 테두리부의 일면과 동일 평면상에 있도록 수행되는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고가의 재료를 사용하는 마스크프레임을 새로 제작하지 않고, 마스크 패턴의 모양 또는 위치가 변화함에 따라 사용중이던 마스크프레임을 재가공함으로써 비용을 절감하고, 그에 따른 공정의 단순화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 마스크프레임의 재생방법을 구현할 수 있다. 특히, 증착과정에서 발생하는 열에 의해 변형된 마스크프레임을 새것으로 교체해야 하는 마스크프레임의 수명이 단축되는 문제점도 같이 해결할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임의 재생방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임의 재생방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
일반적으로, OLED 진공 챔버(chamber) 내에서 유기물을 기화시켜 마스크의 미세한 패턴 사이로 통과시켜 기판의 원하는 영역에 증착시킴으로써 화소(pixel)를 형성하게 된다. 이러한 증착 과정에서 유기물이 정확한 화소 위치에 증착이 이루어져야 하며, 마스크의 미세한 패턴에 의해서 유기물의 증착 위치가 결정될 수 있다.
마스크는 작업 중에는 마스크프레임 상에 거치되게 된다. 도 1의 (a), (b) 및 (c)는 각각 마스크프레임 상에 마스크(30)가 거치된 상태의 사시도, 정면도 및 단면도가 나타나 있다.
도 1(a) 내지 1(c)를 참조하면, 마스크프레임(1)은 중앙에 관통창(20)이 형성되고, 관통창(20)을 둘러싸는 테두리부(10)를 구비한 사각링의 형상을 가진다. 마스크(30)의 처짐 방지를 위해서, 테두리부(10)에는 관통창(20)을 가로지르도록 설치되는 마스크 지지부재(25)가 수용될 수 있는 홈(15)을 구비할 수 있다. 마스크(30)의 패턴(32)이 배치된 영역을 제외한 곳에 지지부재(25)가 배치되어 마스크(30)를 지지할 수 있으며, 지지부재(25)가 배치된 영역에 나란하게 홈(15)이 형성될 수 있다. 마스크(30)는 마스크 지지부재(25)가 설치된 후 그 위에 거치된다.
한편, 진공증착 과정 중 진공 챔버 내부의 온도는 증발용기로부터 발생하는 열에 의해 큰 폭으로 상승하게 되는데, 이에 따라 진공증착 과정이 반복적으로 진행되면서 마스크프레임을 장기간 사용하게 될 경우 열팽창에 의해 마스크프레임이 변형될 우려가 있으며, 마스크프레임이 열적으로 변형된 상태에서는 증착 마스크의 수평을 정확히 유지할 수 없게 되어 마스크프레임과 기판 상의 투명전극 사이에 간격이 발생하게 되는 등 증착 마스크가 기판에 밀착된 상태를 유지할 수 없게 된다.
이러한 상태에서는 유기발광층을 기판 상에 정확하게 증착할 수 없게 되므로 마스크프레임은 일반 스테인레스에 비해 현저하게 작은 열팽창계수를 가지며, 고가인 인바(INVAR)나 티타늄(Ti)과 같은 재질을 이용하게 된다.
이때 마스크의 설계 변경에 따른 마스크의 패턴 형태가 달라지게 되면, 이러한 변경된 마스크를 지지하기 위한 마스크 지지부재의 배치위치도 달라지게 된다. 따라서 설계 변경된 마스크에 따라 테두리부의 다른 위치에 마스크 지지부재를 수용하는 홈이 형성된 새로운 마스크프레임이 필요하게 된다. 이와 같이 마스크의 패턴 형상 및 위치가 변경될 때마다 사용 중인 고가의 마스크프레임을 폐기처리 해야 하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명은, 마스크프레임과 동종의 재료를 사용하여 간단한 코팅방법을 통해 마스크프레임을 재사용할 수 있는 마스크프레임의 재생방법을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임의 재생방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다.
이하에서, 도 1의 (a) 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 마스크프레임의 재생방법에 대해서 설명한다. 여기서 마스크프레임은 대표적으로 OLED 제조용에 이용되는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 상부에 마스크가 거치되는 것이면 어떠한 것이라도 무방하다.
도 1의 (a) 및 도 2의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따른 마스크프레임(1)의 재생방법은, 도 1(a)에 도시된 것 같은 마스크프레임(1)을 준비한다. 여기서 설명하는 마스크프레임(1)은 상술한 바와 같이 마스크의 설계변형으로 인해 마스크 지지부재(25)의 배치 위치가 변경될 필요가 있는 것이다.
여기서, 마스크프레임(1)의 재질은 예를 들어, Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금을 포함할 수 있다. Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금은 인바(INVAR)합금을 포함하며, 인바합금 이외에도 열팽창계수가 매우 작아 유기물의 증착공정 중 발생하는 열에 의해 마스크프레임(1)의 변형이 덜 발생할 수 있는 재질이면 어떤 것도 대체할 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 지지부재(25)에 의해 수용되는 홈(15)이 형성된 테두리부(10)의 일면 상에 코팅층(12)을 형성하여 홈(15)을 매립할 수 있다. 이때 코팅층이 홈(15)의 내부를 완전하게 매립하는 중요하며, 예를 들어 홈(15)의 깊이보다 더 큰 두께로 코팅층(12)을 형성할 수 있다.
여기에서, 코팅층(12)을 형성하는 물질은 마스크프레임(1)과 동종의 재료일 수 있다. 예를 들면, 코팅층(12)의 재질은 마크스프레임(1)이 인바합금을 포함하는 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금일 경우, 동일한 조성을 가지는 합금이거나 재생 후 작업 중에 열팽창계수의 차이에 의해 문제가 발생되지 않은 범위에서의 조성의 차이가 있는 합금일 수 있다. 물론 이 외에도 열팽창계수가 매우 작아 유기물의 증착공정 중 발생하는 열에 의해 마스크프레임(1)의 변형이 덜 발생할 수 있는 재질이면 어떤 것도 대체할 수 있다.
한편, 코팅층(12)의 형성방법은 용사법, 물리기상증착법, 화학기상증착법, 키네틱 스프레이법(kinetic spray) 및 도금법 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시예에서는 용사법에 대해서 설명한다.
용사법은 다른 표면증착법에 비해 거의 모든 재질의 기판 표면에 용사가 가능하고, 용사재료의 종류가 광범위하게 적용 가능하다. 특히, 기판의 치수에 제한이 없고, 조업이 신속히 이루어지며, 피막의 형성속도가 큰 장점이 있는 코팅기술 중의 하나이다. 용사법은 마스크 프레임과 동종의 합금 분말을 이용하는 열용사법 또는 플라즈마용사법을 포함할 수 있다.
열용사법은 분말을 고온의 열원으로 용융 혹은 반용융시킨 후 이것을 압축된 공기나 가스스트림(gas stream)으로 고속으로 분사하여 기판의 표면에 코팅하는 방법이다.
한편, 플라즈마용사법은 노즐 중심부의 온도가 약 16,500℃ 이상인 플라즈마 화염을 분출시킬 수 있기 때문에 세라믹과 같은 고융점 재료에 대하여 용사가 가능하다. 또, 노즐로부터 거리에 따라 플라즈마 화염의 온도가 급격히 감소하여 코팅시 기판의 과열을 방지할 수 있으며, 열에너지를 집중시킬 수 있어 아크의 안정성이 양호한 장점이 있다. 이와 함께, 열에너지의 함량과 화염의 속도가 높아 빠른 코팅이 가능한 장점이 있다. 여기서, 상기 열용사법과 플라즈마용사법에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 테두리부(10)에 구비된 홈(15) 전부를 매립할 수도 있으나, 마스크프레임(1)의 열변형, 불필요한 영역의 홈(15) 또는 유지보수(maintenance)시에 발생하는 마스크프레임(1)의 손상부위를 국부적으로 매립함으로써 고가의 마스크프레임(1)을 재사용할 수도 있다.
도 1의 (a) 및 도 2의 (c)를 참조하면, 홈(15)을 매립한 이후에 코팅층(12)의 적어도 일부를 연마하여 테두리부(10)의 일면을 평탄화할 수 있다. 상기 평탄화는, 테두리부(10)의 일면 상에 형성된 코팅층(12)의 적어도 일부를 제거하여 홈(15) 내부에 있는 코팅층(12)의 최상면이 테두리부(10)의 일면과 동일 평면상에 있도록 수행될 수 있다.
만약, 코팅층(12)의 최상면이 테두리부(10)의 일면과 동일 평면상 보다 높은 위치에 있거나 낮은 위치로 되었을 경우, 기존의 증착 공정에서 기판의 증착거리가 달라지게 되어 유기물층의 두께가 표준보다 두껍거나 얇게 형성될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 평탄화 공정은 정밀하게 코팅층(12)의 최상면이 테두리부(10)의 일면과 동일 평면상에 위치할 수 있도록 제어되는 것이 바람직하다.
평탄화는 연삭기 등을 이용하여 기계적으로 연마하거나, 전해연마 등을 이용하여 수행할 수 있다. 여기서, 평탄화공정에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
도 1의 (a) 및 도 2의 (d)를 참조하면, 평탄화 공정 이후에 다른 패턴 형상을 갖는 마스크(30)를 지지할 수 있는 지지부재(25)의 위치에 따라 마스크프레임(1)의 일면 상에 지지부재(25)가 수용될 수 있는 복수개의 홈(15a)을 가공할 수 있다. 상기 복수개의 홈(15a)의 위치는 코팅층(12)에 의해 매립된 복수개의 홈(15)의 위치와 다른 곳에 형성되나 일부 같은 위치에 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예와 같이 고가의 인바합금과 동종의 재료인 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금 분말을 용사법을 사용하여 기 사용중인 마스크프레임의 일면 상에 코팅한 후 연마하여 초기 상태의 마스크프레임을 구현하게 되면, 종래의 고가의 인바 합금으로 이루어진 마스크프레임을 폐기처리하지 않아도 되는 장점이 있으며, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 마스크프레임
10 : 테두리부
12 : 코팅층
15 : 홈
20 : 관통창
25 : 지지부재
30 : 마스크
32 : 패턴
10 : 테두리부
12 : 코팅층
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20 : 관통창
25 : 지지부재
30 : 마스크
32 : 패턴
Claims (8)
- 중앙에 관통창이 형성되고, 상기 관통창을 둘러싸는 테두리부를 가지며, 상기 테두리부에는 상기 관통창을 가로지르도록 설치되는 마스크 지지부재가 수용되는 홈을 구비한 마스크프레임을 준비하는 단계; 및
상기 수용되는 홈이 형성된 상기 테두리부의 일면 상에 코팅층을 형성하여 상기 홈을 매립하는 단계;
를 포함하고,
상기 코팅층을 형성하는 물질은 상기 마스크프레임과 동종의 재료를 포함하는,
마스크프레임의 재생방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 홈을 매립하는 단계 이후에 상기 코팅층을 연마하여 상기 테두리부의 일면을 평탄화하는 단계를 포함하는, 마스크프레임의 재생방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 마스크프레임 및 상기 코팅층은 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금을 포함하는, 마스크프레임의 재생방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 Fe-Ni 또는 Fe-Ni-Co 합금은 인바(INVAR)합금을 포함하는, 마스크프레임의 재생방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층은 키네틱 스프레이법(kinetic spray), 용사법, 물리기상증착법, 화학기상증착법 및 도금법 중 어느 하나를 포함하는, 마스크프레임의 재생방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 용사법은 마스크프레임과 동종의 합금 분말을 이용하는 열용사법 또는 플라즈마용사법을 포함하는, 마스크프레임의 재생방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 평탄화하는 단계는, 상기 테두리부의 일면 상에 형성된 상기 코팅층의 적어도 일부를 제거하여 상기 홈 내부에 있는 코팅층의 최상면이 상기 테두리부의 일면과 동일 평면상에 있도록 수행되는 단계를 포함하는, 마스크프레임의 재생방법.
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