KR102142436B1

KR102142436B1 - Producing method of mask integrated frame and frame

Info

Publication number: KR102142436B1
Application number: KR1020190015226A
Authority: KR
Inventors: 이유진
Original assignee: 주식회사 오럼머티리얼
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-10
Also published as: KR20200020574A

Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 방법은, 적어도 하나의 마스크(100)와 마스크(100)를 지지하는 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 적어도 하나의 마스크 셀 영역(CR)을 구비한 프레임(200)을 제공하는 단계, (b) 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 단계, 및 (c) 마스크(100)의 용접부에 레이저(L)를 조사하여 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 단계를 포함하고, 마스크 셀 영역(CR)이 존재하는 프레임(200) 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공(229)이 형성되며, (b) 단계에서, 복수의 흡착공(229)을 통해 프레임(200)에 접촉한 마스크(100)에 흡착력(VS)을 인가하여 마스크(100)를 프레임(200)에 밀착시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a frame-integrated mask and a frame. The method of manufacturing a frame-integrated mask according to the present invention is a method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask 100 and a frame 200 supporting the mask 100 are integrally formed, comprising: (a) at least one mask Providing a frame 200 having a cell area CR, (b) matching the mask 100 to the mask cell area CR of the frame 200, and (c) the mask 100 Including the step of attaching the mask 100 to the frame 200 by irradiating a laser (L) on the welding portion, and adsorbing a plurality of portions separated by a predetermined distance from the edge of the frame 200 where the mask cell area CR is present. A hole 229 is formed, and in step (b), an adsorption force VS is applied to the mask 100 in contact with the frame 200 through a plurality of adsorption holes 229 to attach the mask 100 to the frame 200. ) Characterized in that it is in close contact.

Description

Manufacturing method and frame of integrated frame mask{PRODUCING METHOD OF MASK INTEGRATED FRAME AND FRAME}

본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크의 변형없이 안정적으로 지지 및 이동이 가능하고, 마스크를 프레임에 부착하는 과정 중 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a frame-integrated mask and a frame. More specifically, it is possible to stably support and move without deformation of the mask, and it is possible to improve the adhesion between the mask and the frame during the process of attaching the mask to the frame, and to clearly align the alignment between each mask. It relates to a method of manufacturing a frame-integrated mask and a frame.

최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.Recently, a study on an electroforming method in thin plate manufacturing has been conducted. The electroplating method is a method of immersing an anode body and a cathode body in an electrolyte solution, and applying power to electrodeposit a metal thin plate on the surface of the cathode body, so that an ultra-thin plate can be manufactured and mass production can be expected.

한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.On the other hand, as a technique for forming a pixel in the OLED manufacturing process, the FMM (Fine Metal Mask) method, which deposits an organic substance in a desired position by closely bonding a thin metal mask to a substrate, is mainly used.

기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 불과한 마스크 패턴을 정렬하기 위해서는, 마스크의 각 측에 가하는 인장력을 미세하게 조절하면서, 정렬 상태를 실시간으로 확인하는 고도의 작업이 요구된다.In the conventional OLED manufacturing process, the mask is manufactured in a stick form, a plate form, etc., and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame. In one mask, a plurality of cells corresponding to one display may be provided. In addition, for manufacturing a large area OLED, multiple masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame. In the process of fixing to the frame, each mask is tensioned to be flat. Adjusting the tensile force so that the entire part of the mask is flat is a very difficult task. In particular, in order to align the mask patterns having a size of only a few to several tens of µm while all cells are flattened, a high-level operation to check the alignment state in real time while finely adjusting the tensile force applied to each side of the mask is required. do.

그럼에도 불구하고, 여러 개의 마스크를 하나의 프레임에 고정시키는 과정에서 마스크 상호간에, 그리고 마스크 셀들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 마스크를 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점, 용접 과정에서 용접 부분에 발생하는 주름, 번짐(burr) 등에 의해 마스크 셀의 정렬이 엇갈리게 되는 문제점 등이 있었다.Nevertheless, in the process of fixing several masks to one frame, there was a problem in that alignment between the masks and between the mask cells was not good. In addition, because the thickness of the mask film is too thin and large area in the process of welding and fixing the mask to the frame, the mask is struck or distorted by the load, and wrinkles or blurring of the mask cell due to wrinkles, etc., generated in the welding part during the welding process. There were problems such as misalignment.

초고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다. 그러므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.In the case of ultra-high-definition OLED, the current QHD image quality is 500~600 pixel per inch (PPI), and the pixel size reaches about 30~50㎛, and 4K UHD, 8K UHD high image quality is higher than ~860 PPI, ~1600 PPI It has the resolution of. As described above, the alignment error between each cell should be reduced to a few μm in consideration of the pixel size of the ultra-high-quality OLED, and an error out of this may lead to product failure, so the yield may be very low. Therefore, there is a need to develop a technique that prevents deformation such as a mask being crushed or distorted, a technique for making alignment clear, and a technique for fixing a mask to a frame.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크에 변형이 생기는 것을 방지하고 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 지지체 및 이를 사용한 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention was devised to solve various problems of the prior art as described above, and when attaching the mask to the frame, it is possible to prevent deformation of the mask and to improve the adhesion between the mask and the frame, and The frame and the manufacturing method of the used frame-integrated mask are aimed at it.

또한, 본 발명은 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a frame-integrated mask in which the mask and the frame can form an integrated structure.

또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 및 프레임을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method and frame for manufacturing a frame-integrated mask capable of preventing deformation such as a mask being struck or twisted and clarifying alignment.

또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a frame-integrated mask in which the production time is significantly reduced and the yield is significantly increased.

본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계; (b) 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및 (c) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 부착하는 단계를 포함하고, 마스크 셀 영역이 존재하는 프레임 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공이 형성되며, (b) 단계에서, 복수의 흡착공을 통해 프레임에 접촉한 마스크에 흡착력을 인가하여 마스크를 프레임에 밀착시키는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting the mask are integrally formed, comprising the steps of: (a) providing a frame having at least one mask cell region; (b) matching the mask to the mask cell area of the frame; And (c) attaching the mask to the frame by irradiating a laser to the welding portion of the mask, wherein a plurality of adsorption holes are formed in a portion spaced apart by a predetermined distance from an edge of the frame where the mask cell region exists, and in step (b) , By applying an adsorption force to the mask in contact with the frame through a plurality of adsorption holes to bring the mask into close contact with the frame.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 전도성 기재의 적어도 일면에 도금막을 형성하는 단계; (b) 전도성 기재로부터 도금막을 분리하는 단계; (c) 일면에 임시접착부가 형성된 템플릿 상에 도금막을 접착하는 단계; (d) 도금막에 마스크 패턴을 형성하여 마스크를 제조하는 단계; (e) 적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계; (f) 프레임 상에 템플릿을 로딩하여 마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및(g) 마스크의 용접부에 레이저를 조사하여 마스크를 프레임에 부착하는 단계를 포함하고, 마스크 셀 영역이 존재하는 프레임 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공이 형성되며, (f) 단계에서, 복수의 흡착공을 통해 프레임에 접촉한 마스크에 흡착력을 인가하여 마스크를 프레임에 밀착시키는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.And, the above object of the present invention is a method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting a mask are integrally formed, comprising: (a) forming a plating film on at least one surface of a conductive substrate; (b) separating the plating film from the conductive substrate; (c) bonding the plating film on the template on which the temporary adhesive portion is formed; (d) forming a mask pattern on the plated film to produce a mask; (e) providing a frame having at least one mask cell region; (f) loading a template on the frame to correspond the mask to the mask cell area of the frame; And (g) irradiating a laser to the welding portion of the mask to attach the mask to the frame, and a plurality of adsorption holes are formed at a predetermined distance apart from the edge of the frame where the mask cell region is present, in step (f). , It is achieved by a method of manufacturing a frame-integrated mask, wherein the mask is brought into close contact with the frame by applying an adsorption force to the mask contacting the frame through a plurality of adsorption holes.

적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계는, (1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계; (2) 평면의 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하는 단계; 및 (3) 마스크 셀 시트부에 복수의 마스크 셀 영역을 형성하여 프레임을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Providing a frame having at least one mask cell region includes: (1) providing a border frame portion including a hollow region; (2) connecting the flat mask cell sheet portion to the border frame portion; And (3) manufacturing a frame by forming a plurality of mask cell regions on the mask cell sheet portion.

적어도 하나의 마스크 셀 영역을 구비한 프레임을 제공하는 단계는, (1) 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부를 제공하는 단계; 및 (2) 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는 마스크 셀 시트부를 테두리 프레임부에 연결하여 프레임을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Providing a frame having at least one mask cell region includes: (1) providing a border frame portion including a hollow region; And (2) manufacturing a frame by connecting a mask cell sheet portion having a plurality of mask cell regions to an edge frame portion.

마스크를 프레임의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계에서, 흡압을 발생하는 흡착부를 포함하는 하부 지지체가 프레임 하부에 배치될 수 있다.In the step corresponding to the mask cell region of the frame, a lower support including an adsorption unit generating suction pressure may be disposed under the frame.

하부 지지체는 마스크가 로딩되는 마스크 셀 영역의 반대면을 압착할 수 있다.The lower support may squeeze the opposite side of the mask cell region into which the mask is loaded.

흡착공은 마스크의 용접부와 중첩되지 않는 부분에 형성될 수 있다.The adsorption hole may be formed in a portion that does not overlap the weld portion of the mask.

전도성 기재는 웨이퍼(wafer)일 수 있다.The conductive substrate may be a wafer.

(a) 단계와 (b) 단계 사이에, 도금막을 열처리하는 공정을 더 수행할 수 있다.Between steps (a) and (b), a process of heat-treating the plated film may be further performed.

임시접착부는 액체 왁스(liquid wax)일 수 있다.The temporary adhesive may be liquid wax.

액체 왁스는 85℃보다 낮은 온도에서 도금막과 템플릿을 고정 접착할 수 있다.The liquid wax can fix the plating film and the template at a temperature lower than 85°C.

(c) 단계에서, 액체 왁스를 85℃이상으로 가열하고 도금막을 템플릿에 접촉시킨 후, 도금막 및 템플릿을 롤러 사이에 통과시켜 접착을 수행할 수 있다.In step (c), the liquid wax is heated to 85° C. or higher and the plated film is brought into contact with the template, and then the plated film and the template are passed between rollers to perform adhesion.

(d) 단계는, (d1) 도금막 상에 패턴화된 절연부를 형성하는 단계; (d2) 절연부 사이로 노출된 도금막의 부분을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 (d3) 절연부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The step (d) includes: (d1) forming a patterned insulating portion on the plated film; (d2) forming a mask pattern by etching a portion of the plated layer exposed between the insulating portions; And (d3) removing the insulating portion.

템플릿은 투명한 재질일 수 있다.The template can be a transparent material.

템플릿은 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al₂O₃), 붕규산유리(borosilicate glass) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.The template may include any one of glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al ₂ O ₃ ), and borosilicate glass.

템플릿 상부에서 조사된 레이저는 레이저 통과공을 통과하여 마스크의 용접부에 조사될 수 있다.The laser irradiated from the upper portion of the template may be irradiated through the laser through hole and irradiated to the weld portion of the mask.

레이저가 조사된 용접부의 부분에 용접 비드(bead)가 형성되고, 용접 비드는 마스크와 프레임이 일체로 연결되도록 매개할 수 있다.A welding bead is formed on a portion of the welded portion where the laser is irradiated, and the welding bead can be mediated so that the mask and the frame are integrally connected.

(g) 단계 이후, 임시접착부에 열 인가, 화학적 처리, 초음파 인가 중 적어도 어느 하나를 수행하여, 마스크와 템플릿을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.After step (g), it may further include a step of separating the mask and the template by performing at least one of application of heat, chemical treatment, and ultrasonic wave to the temporary adhesive.

마스크 셀 시트부는, 테두리 시트부; 및 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부를 포함할 수 있다.The mask cell sheet portion includes a border sheet portion; And at least one first grid sheet portion extending in the first direction and having both ends connected to the edge sheet portion.

마스크 셀 시트부는, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부를 더 포함할 수 있다.The mask cell sheet portion may further include at least one second grid sheet portion formed to extend in a second direction perpendicular to the first direction to intersect the first grid sheet portion, and both ends of which are connected to the edge sheet portion.

마스크 및 프레임은 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질일 수 있다.The mask and the frame may be made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임으로서, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고, 마스크 셀 시트부에는 복수의 흡착공이 형성되는, 프레임에 의해 달성된다.And, the above object of the present invention is a frame used for a frame-integrated mask in which a plurality of masks and a frame supporting the mask are integrally formed, the frame including a hollow region; It is achieved by a frame having a plurality of mask cell regions, including a mask cell sheet portion connected to an edge frame portion, wherein a plurality of adsorption holes are formed in the mask cell sheet portion.

마스크 셀 시트부는, 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비할 수 있다.The mask cell sheet portion may include a plurality of mask cell regions along at least one of a first direction and a second direction perpendicular to the first direction.

마스크 셀 영역이 존재하는 프레임 모서리의 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공이 형성될 수 있다.A plurality of adsorption holes may be formed at a predetermined distance apart from the edge of the frame where the mask cell region is present.

프레임의 하부에 흡압을 발생하는 흡착부를 포함하는 하부 지지체가 더 배치될 수 있다.A lower support including an adsorption unit that generates suction pressure may be further disposed at a lower portion of the frame.

하부 지지체에 적어도 하나의 진공 유로가 형성되고, 진공 유로는 외부의 흡압 발생 수단에서 생성한 흡압을 흡착부에 전달할 수 있다.At least one vacuum flow path is formed on the lower support, and the vacuum flow path can transfer the pressure generated by the external pressure generating means to the adsorption unit.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크를 프레임에 부착할 때, 마스크에 변형이 생기는 것을 방지하고 마스크와 프레임의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, when attaching the mask to the frame, there is an effect that can prevent the deformation of the mask and improve the adhesion between the mask and the frame.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that the mask and the frame can achieve an integral structure.

또한, 본 발명에 따르면, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that can prevent deformation such as the mask is struck or twisted, and the alignment can be clarified.

또한, 본 발명에 따르면, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that can significantly reduce the manufacturing time, and significantly increase the yield.

도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금막 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿 상에 도금막을 접착하고 마스크를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착공을 통해 마스크에 흡착력을 인가하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 흡착공이 형성된 프레임을 나타내는 부분 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional OLED pixel deposition mask.
2 is a schematic diagram showing a process of attaching a conventional mask to a frame.
3 is a schematic diagram showing that an alignment error occurs between cells in the process of stretching a conventional mask.
4 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic view showing a process of manufacturing a plated film according to an embodiment of the present invention.
9 to 10 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing a mask supporting template by bonding a plated film on a template according to an embodiment of the present invention and forming a mask.
11 is a schematic diagram showing a process of loading a mask support template on a frame according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram showing a state in which a template is loaded on a frame according to an embodiment of the present invention to associate a mask with a cell region of the frame.
13 is a schematic view showing a state in which an adsorption force is applied to a mask through an adsorption hole according to an embodiment of the present invention.
14 is a partial schematic diagram showing a frame in which a plurality of adsorption holes are formed according to an embodiment of the present invention.
15 is a schematic view showing a process of separating a mask and a template after attaching a mask according to an embodiment of the present invention to a frame.
16 is a schematic diagram showing a state in which a mask according to an embodiment of the present invention is attached to a frame.
17 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus using an integrated frame mask according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and properties described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those skilled in the art to easily implement the present invention.

도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional OLED pixel deposition mask 10.

도 1을 참조하면, 종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 마스크(10)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 마스크(100)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the conventional mask 10 may be manufactured in a stick-type or plate-type. The mask 10 shown in (a) of FIG. 1 is a stick-shaped mask and can be used by welding and fixing both sides of the stick to an OLED pixel deposition frame. The mask 100 illustrated in FIG. 1B is a plate-type mask, and may be used in a large area pixel formation process.

마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 셀(C)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이 나타난다. 일 예로, 셀(C)에는 70 X 140의 해상도를 가지도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 즉, 수많은 화소 패턴(P)들은 군집을 이루어 셀(C) 하나를 구성하며, 복수의 셀(C)들이 마스크(10)에 형성될 수 있다.
도 2는 종래의 마스크(10)를 프레임(20)에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
한편, 스틱 마스크(10)를 프레임(20)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(10)에 가해졌던 인장력(F1~F2)이 프레임(20)에 역으로 작용할 수 있다. 즉, 인장력(F1~F2)에 의해 팽팽히 늘어났던 스틱 마스크(10)가 프레임(20)에 연결된 후에 프레임(20)에 장력(tension)을 작용할 수 있다. 보통 이 장력이 크지 않아서 프레임(20)에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 프레임(20)의 크기가 소형화되고 강성이 낮아지는 경우에는 이러한 장력이 프레임(20)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 그리하면 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태가 틀어지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 프레임(200)과 일체형 구조를 이룰 수 있게 하는 프레임(200) 및 프레임 일체형 마스크를 제안한다. 프레임(200)에 일체로 형성되는 마스크(100)는 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 방지되고, 프레임(200)에 명확히 정렬될 수 있다. 마스크(100)가 프레임(200)에 연결될 때 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않으므로, 마스크(100)가 프레임(200)에 연결된 후 프레임(200)이 변형될 정도의 장력을 가하지 않을 수 있다. 그리고, 마스크(100)를 프레임(200)에 일체로 연결하는 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 4의 (a)] 및 측단면도[도 4의 (b)]이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 부착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 부착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있으며, 프레임(200)에 부착된 후에 돌출부가 제거될 수 있다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응할 수 있다. 얇은 두께로 형성할 수 있도록, 마스크(100)는 전주도금(electroforming)으로 형성될 수 있다. 마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10^-6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10^-7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다. 마스크의 두께는 약 2㎛ 내지 50㎛ 정도로 형성될 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크(100)를 부착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 최외곽 테두리를 포함해 제1 방향(예를 들어, 가로 방향), 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 형성되는 여러 모서리를 포함할 수 있다. 이러한 여러 모서리들은 프레임(200) 상에 마스크(100)가 부착될 구역을 구획할 수 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 수 있다. 즉, 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 이 재질들은 프레임(200)의 구성요소인 테두리 프레임부(210), 마스크 셀 시트부(220)에 모두 적용될 수 있다.
이에 더하여, 프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하며, 테두리 프레임부(210)에 연결되는 마스크 셀 시트부(220)를 포함할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)는 마스크(100)와 마찬가지로 전주도금으로 형성되거나, 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트(sheet)에 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결할 수 있다. 또는, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 연결한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 마스크 셀 시트부(220)에 먼저 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결한 것을 주로 상정하여 설명한다.
마스크 셀 시트부(220)는 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)는 동일한 시트에서 구획된 각 부분을 지칭하며, 이들은 상호간에 일체로 형성된다.
테두리 시트부(221)가 실질적으로 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 테두리 시트부(221)는 테두리 프레임부(210)와 대응하는 대략 사각 형상, 사각틀 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 그리드 시트부(223)는 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제1 그리드 시트부(223)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 시트부(223)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 이에 더하여, 제2 그리드 시트부(225)가 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제2 그리드 시트부(225)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)와 제2 그리드 시트부(225)는 서로 수직 교차될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제2 그리드 시트부(225)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 시트부(225)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 제1 그리드 시트부(223)들 간의 간격과, 제2 그리드 시트부(225)들 간의 간격은 마스크 셀(C)의 크기에 따라서 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 그리드 시트부(223) 및 제2 그리드 시트부(225)는 박막 형태의 얇은 두께를 가지지만, 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 직사각형, 사다리꼴과 같은 사각형 형상, 삼각형 형상 등일 수 있고, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다. 단면 형상은 레이저 스크라이빙, 에칭 등의 과정에서 조절 가능하다.
테두리 프레임부(210)의 두께는 마스크 셀 시트부(220)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 테두리 프레임부(210)는 프레임(200)의 전체 강성을 담당하기 때문에 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)의 경우는, 실질적으로 두꺼운 시트를 제조하는 공정이 어렵고, 너무 두꺼우면 OLED 화소 증착 공정에서 유기물 소스(600)[도 17 참조]가 마스크(100)를 통과하는 경로를 막는 문제를 발생시킬 수 있다. 반대로, 두께가 너무 얇아지면 마스크(100)를 지지할 정도의 강성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라, 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 프레임부(210)의 두께보다는 얇지만, 마스크(100)보다는 두꺼운 것이 바람직하다. 마스크 셀 시트부(220)의 두께는, 약 0.1mm 내지 1mm 정도로 형성될 수 있다. 그리고, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭은 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있다.
평면의 시트에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외하여, 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)이 제공될 수 있다. 다른 관점에서, 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R)에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외한, 빈 영역을 의미할 수 있다.
이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있다. 이 경우, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것을 고려할 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)이 마스크 셀 영역(CR)에 대응되도록 부착될 수 있다. 각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 마스크 셀(C)은 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 프레임은 테두리 프레임부(210)에 마스크 셀 시트부(220)를 부착하여 제조하지 않고, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R) 부분에 테두리 프레임부(210)와 일체인 그리드 프레임[그리드 시트부(223, 225)에 대응]을 곧바로 형성한 프레임을 사용할 수도 있다. 이러한 형태의 프레임도 적어도 하나의 마스크 셀 영역(CR)을 포함하며, 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)를 대응시켜 프레임 일체형 마스크를 제조할 수 있게 된다.
이하에서는, 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)를 제공한다. 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 포함한 사각 틀 형상일 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 마스크 셀 시트부(220)를 제조한다. 마스크 셀 시트부(220)는 전주도금 또는 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 평면의 시트를 제조한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분을 제거함에 따라 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)가 존재할 수 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220)의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220)를 평평하게 편 상태로 테두리 시트부(221)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 6의 (b)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220)를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220)의 테두리 시트부(221)를 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220)와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220)를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 6의 실시예는 마스크 셀 영역(CR)을 구비한 마스크 셀 시트부(220)를 먼저 제조하고 테두리 프레임부(210)에 부착하였으나, 도 7의 실시예는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 부착한 후에, 마스크 셀 영역(CR) 부분을 형성한다.
먼저, 도 6의 (a)처럼, 중공 영역(R)을 포함한 테두리 프레임부(210)를 제공한다.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 테두리 프레임부(210)에 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]를 대응할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')는 아직 마스크 셀 영역(CR)이 형성되지 않은 평면 상태이다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220')의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220')를 평평하게 편 상태로 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 7의 (a)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220')를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220')를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220')를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220')의 테두리 부분을 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220')가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220') 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220')와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220')를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 평면의 시트[평면의 마스크 셀 시트부(220')]에 마스크 셀 영역(CR)을 형성한다. 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분의 시트를 제거함에 따라 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 마스크 셀 영역(CR)을 형성하게 되면, 테두리 프레임부(210)와 용접(W)된 부분이 테두리 시트부(221)가 되고, 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)를 구비하는 마스크 셀 시트부(220)가 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금막(110) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(21)를 준비한다. 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 모판의 기재(21)는 전도성 재질일 수 있다. 모판은 전주 도금에서 음극체(cathode) 전극으로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(또는, 음극체)의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(110)의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막 및 도금막 패턴[마스크 패턴(P)]의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 현재 QHD 화질의 경우는 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질의 경우는 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. VR 기기에 직접 적용되는 마이크로 디스플레이, 또는 VR 기기에 끼워서 사용되는 마이크로 디스플레이는 약 2,000 PPI 이상급의 초고화질을 목표로 하고 있고, 화소의 크기는 약 5~10㎛ 정도에 이르게 된다. 이에 적용되는 FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수~수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다. 또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 재질의 모판(또는, 음극체)를 사용할 수 있다. 특히, 단결정 실리콘 재질인 것이 바람직하다. 전도성을 가지도록, 단결정 실리콘 재질의 모판에는 10¹⁹/cm³이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 모판의 전체에 수행될 수도 있으며, 모판의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
한편, 단결정 재질로는, Ti, Cu, Ag 등의 금속, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge 등의 반도체, 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 등의 탄소계 재질, CH₃NH₃PbCl₃, CH₃NH₃PbBr₃, CH₃NH₃PbI₃, SrTiO₃ 등을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조 등의 초전도체용 단결정 세라믹, 항공기 부품용 단결정 초내열합금 등이 사용될 수 있다. 금속, 탄소계 재질의 경우는 기본적으로 전도성 재질이다. 반도체 재질의 경우에는, 전도성을 가지도록 1019 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 기타 재질의 경우에는 도핑을 수행하거나 산소 공공(oxygen vacancy) 등을 형성하여 전도성을 형성할 수 있다. 도핑은 모판의 전체에 수행될 수도 있으며, 모판의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
단결정 재질의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막(110) 이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막을 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
이하에서는, 전도성 기재(21)로 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하는 것을 상정하여 설명한다.
도 8의 (a)를 다시 참조하면, 다음으로, 전도성 기재(21)를 모판[음극체(Cathode Body)]로 사용하고, 양극체(미도시)를 이격되게 배치하여 전도성 기재(21) 상에 전주 도금으로 도금막(110)을 형성할 수 있다. 도금막(110)은 양극체와 대향하고 전기장이 작용할 수 있는 전도성 기재(21)의 노출된 상부면 및 측면 상에서 형성될 수 있다. 전도성 기재(21)의 측면에 더하여 전도성 기재(21)의 하부면의 일부에까지도 도금막(110)이 생성될 수도 있다.
다음으로, 도금막(110)의 테두리 부분을 레이저로 커팅(D)하거나, 도금막(110) 상부에 포토레지스트층을 형성하고 노출된 도금막(110)의 부분만을 식각하여 제거(D)할 수 있다. 이에 따라, 도 8의 (b)와 같이, 전도성 기재(21)로부터 도금막(110)을 분리할 수 있다.
한편, 도금막(110)을 전도성 기재(21)로부터 분리하기 전에, 열처리(H)를 수행할 수 있다. 본 발명은 마스크(100)의 열팽창계수를 낮춤과 동시에 마스크(100) 및 마스크 패턴(P)의 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 전도성 기재(21)[또는, 모판, 음극체]로부터 도금막(110)을 분리 전에 열처리(H)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다.
일반적으로 압연으로 생성한 인바 박판에 비해, 전주 도금으로 생성한 인바 박판이 열팽창계수가 높다. 그리하여 인바 박판에 열처리를 수행함으로써 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 박리, 변형 등이 생길 수 있다. 이는, 인바 박판만을 열처리 하거나, 전도성 기재(21)의 상부면에만 임시로 부착된 인바 박판을 열처리 하기 때문에 발생하는 현상이다. 하지만, 본 발명은 전도성 기재(21)의 상부면뿐만 아니라 측면 및 하부면 일부에까지 도금막(110)을 형성하기 때문에, 열처리(H)를 하여도 박리, 변형 등이 발생하지 않는다. 다시 말해, 전도성 기재(21)와 도금막(110)이 긴밀히 부착된 상태에서 열처리를 수행하므로, 열처리로 인한 박리, 변형 등을 방지하고 안정적으로 열처리를 할 수 있는 이점이 있다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿(50) 상에 도금막(110)을 접착하고 마스크(100)를 형성하여 마스크 지지 템플릿을 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 템플릿(template; 50)을 제공할 수 있다. 템플릿(50)은 마스크(100)가 일면 상에 부착되어 지지된 상태로 이동시킬 수 있는 매개체이다. 템플릿(50)은 도금막(110)를 평평하게 부착할 수 있도록, 평판 형상인 것이 바람직하다. 도금막(110)이 전체적으로 평평하게 부착될 수 있도록 템플릿(50)의 크기는 도금막(110)보다 큰 평판 형상일 수 있다.
템플릿(50)은 마스크(100)를 프레임(200)에 정렬시키고 부착하는 과정에서 비전(vision) 등을 관측하기 용이하도록 투명한 재질인 것이 바람직하다. 또한, 투명한 재질인 경우 레이저가 관통할 수도 있다. 투명한 재질로서 글래스(glass), 실리카(silica), 내열유리, 석영(quartz), 알루미나(Al₂O₃), 붕규산유리(borosilicate glass) 등의 재질을 사용할 수 있다. 일 예로, 템플릿(50)은 붕규산유리 중 우수한 내열성, 화학적 내구성, 기계적 강도, 투명성 등을 가지는 BOROFLOAT^® 33 재질을 사용할 수 있다. 또한, BOROFLOAT^® 33은 열팽창계수가 약 3.3으로 인바 도금막(110)과 열팽창계수 차이가 적어 도금막(110)의 제어에 용이한 이점이 있다.
한편, 템플릿(50)은 도금막(110)[또는, 마스크(100)]와의 계면 사이에서 에어갭(air gap)이 발생하지 않도록, 도금막(110)과 접촉하는 일면이 경면일 수 있다. 이를 고려하여, 템플릿(50)의 일면의 표면 조도(Ra)가 100nm 이하일 수 있다. 표면 조도(Ra)가 100nm 이하인 템플릿(50)을 구현하기 위해, 템플릿(50)은 웨이퍼(wafer)를 사용할 수 있다. 웨이퍼(wafer)는 표면 조도(Ra)가 약 10nm 정도이고, 시중의 제품이 많고 표면처리 공정들이 많이 알려져 있으므로, 템플릿(50)으로 사용할 수 있다. 템플릿(50)의 표면 조도(Ra)가 nm 스케일이기 때문에 에어갭이 없거나, 거의 없는 수준으로, 레이저 용접에 의한 용접 비드(WB)의 생성이 용이하여 마스크 패턴(P)의 정렬 오차에 영향을 주지 않을 수 있다.
템플릿(50)은 템플릿(50)의 상부에서 조사하는 레이저(L)가 마스크(100)의 용접부(용접을 수행할 영역)에까지 도달할 수 있도록, 템플릿(50)에는 레이저 통과공(51)이 형성될 수 있다. 레이저 통과공(51)은 용접부의 위치 및 개수에 대응하도록 템플릿(50)에 형성될 수 있다. 용접부는 마스크(100)의 테두리 또는 더미(DM)[도 10의 (d) 참조] 부분에서 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 이에 대응하도록 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다. 일 예로, 용접부는 마스크(100)의 양측(좌측/우측) 더미(DM) 부분에 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 템플릿(50)이 양측(좌측/우측)에 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다.
레이저 통과공(51)은 반드시 용접부의 위치 및 개수에 대응될 필요는 없다. 예를 들어, 레이저 통과공(51) 중 일부에 대해서만 레이저(L)를 조사하여 용접을 수행할 수도 있다. 또한, 용접부에 대응되지 않는 레이저 통과공(51) 중 일부는 마스크(100)와 템플릿(50)을 정렬할 때 얼라인 마크를 대신하여 사용할 수도 있다. 만약, 템플릿(50)의 재질이 레이저(L) 광에 투명하다면 레이저 통과공(51)을 형성하지 않을 수도 있다.
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되기 전까지 마스크(100)[또는, 도금막(110)]이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다.
임시접착부(55)는 액체 왁스(liquid wax)를 사용할 수 있다. 액체 왁스는 반도체 웨이퍼의 폴리싱 단계 등에서 이용되는 왁스와 동일한 것을 사용할 수 있고, 그 유형이 특별히 한정되지는 않는다. 액체 왁스는 주로 유지력에 관한 접착력, 내충격성 등을 제어하기 위한 수지 성분으로 아크릴, 비닐아세테이트, 나일론 및 다양한 폴리머와 같은 물질 및 용매를 포함할 수 있다. 일 예로, 임시접착부(55)는 수지 성분으로 아크릴로나이트릴 뷰타디엔 고무(ABR, Acrylonitrile butadiene rubber), 용매 성분으로 n-프로필알코올을 포함하는 SKYLIQUID ABR-4016을 사용할 수 있다. 액체 왁스는 스핀 코팅을 사용하여 임시접착부(55) 상에 형성할 수 있다.
액체 왁스인 임시접착부(55)는 85℃~100℃보다 높은 온도에서는 점성이 낮아지고, 85℃보다 낮은 온도에서 점성이 커지고 고체처럼 일부 굳을 수 있어, 도금막(110)과 템플릿(50)을 고정 접착할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (b)를 참조하면, 템플릿(50) 상에 도금막(110)을 접착할 수 있다. 액체 왁스를 85℃이상으로 가열하고 도금막(110)을 템플릿(50)에 접촉시킨 후, 도금막(110) 및 템플릿(50)을 롤러 사이에 통과시켜 접착을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 템플릿(50)에 약 120℃, 60초 동안 베이킹(baking)을 수행하여 임시접착부(55)의 솔벤트를 기화시키고, 곧바로, 도금막 라미네이션(lamination) 공정을 진행할 수 있다. 라미네이션은 임시접착부(55)가 일면에 형성된 템플릿(50) 상에 도금막(110)을 로딩하고, 약 100℃의 상부 롤(roll)과 약 0℃의 하부 롤 사이에 통과시켜 수행할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (c)를 참조하면, 도금막(110) 상에 패턴화된 절연부(25)를 형성할 수 있다. 절연부(25)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성될 수 있다.
이어서, 도금막(110)의 식각을 수행할 수 있다. 건식 식각, 습식 식각 등의 방법을 제한없이 사용할 수 있고, 식각 결과 절연부(25) 사이의 빈 공간(26)으로 노출된 도금막(110)의 부분이 식각될 수 있다. 도금막(110)의 식각된 부분은 마스크 패턴(P)을 구성하고, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)가 제조될 수 있다.
다음으로, 도 10의 (d)를 참조하면, 절연부(25)를 제거하여 마스크(100)를 지지하는 템플릿(50)의 제조를 완료할 수 있다. 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 있다. 더미(DM)는 셀(C)을 제외한 마스크 막(110)[도금막(110)] 부분에 대응하고, 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 더미(DM)는 마스크(100)의 테두리에 대응하여 더미(DM)의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다.
마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 2~50㎛로 형성될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다. 또한, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 템플릿(50)은 진공 척(90)에 의해 이송될 수 있다. 진공 척(90)으로 마스크(100)가 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다. 진공 척(90)은 x, y, z, θ축으로 이동되는 이동 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 진공 척(90)은 템플릿(50)을 흡착하여 플립(flip)할 수 있는 플립 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 진공 척(90)이 템플릿(50)을 흡착하여 플립한 후, 프레임(200) 상으로 템플릿(50)을 이송하는 과정에서도, 마스크(100)의 접착 상태 및 정렬 상태에는 영향이 없게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착공(229)을 통해 마스크에 흡착력(VS)을 인가하는 상태를 나타내는 개략도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 흡착공(229)이 형성된 프레임(200)을 나타내는 부분 개략도이다. 도 12에는 하나의 마스크(100)를 셀 영역(CR)에 대응/부착하는 것이 예시되나, 복수의 마스크(100)를 동시에 각각 모든 셀 영역(CR)에 대응시켜서 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 과정을 수행할 수도 있다. 또한, 도 13에서는 제1 그리드 시트부(223)에 흡착공(229)이 형성되고 흡착력(VS)을 인가하는 형태가 예시되나, 테두리 시트부(221)에 흡착공(229)이 형성되고, 테두리 시트부(221)와 테두리 프레임부(210) 사이에 소정의 단차를 구성하여 테두리 시트부(221)의 흡착공(229)에 흡착력(VS)을 인가할 수도 있음은 물론이다.
다음으로, 도 12를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하는 것으로 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있다. 템플릿(50)/진공 척(90)의 위치를 제어하면서, 현미경을 통해 마스크(100)가 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는지 살펴볼 수 있다. 템플릿(50)이 마스크(100)를 압착하므로, 마스크(100)와 프레임(200)은 긴밀히 맞닿을 수 있다.
또한, 본 발명은 마스크(100)와 프레임(200)의 계면 사이에 에어갭이 존재하지 않고, 상호 긴밀히 맞닿게 하기 위해 템플릿(50)에 의한 하중 외에 흡착력(VS)을 이용하는 것을 특징으로 한다. 흡착력(VS) 또는 흡압을 인가하는 경로로서 프레임(200)에는 복수의 흡착공(229)이 형성될 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 복수의 흡착공(229)은 마스크 셀 영역(CR)이 존재하는 프레임(200)의 모서리 부근에 형성될 수 있다. 구체적으로, 마스크 셀 시트부(220)의 모서리와 소정 거리 이격된 부분에 복수의 흡착공(229)이 형성될 수 있고, 더 구체적으로, 테두리 시트부(221)의 내측 모서리와 소정 거리 이격된 부분, 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 모서리와 소정 거리 이격된 부분에 형성될 수 있다.
복수의 흡착공(229)의 형태, 크기 등은 진공 흡압을 작용할 수 있는 목적의 범위에서는 제한이 없다. 다만, 복수의 흡착공(229)의 위치는 마스크(100)의 용접부(용접 대상 영역)와 중첩되는 않는 것이 바람직하다. 용접부와 흡착공(229)이 중첩되면, 마스크(100)와 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]가 긴밀히 접촉되지 않아 레이저 용접에 의한 용접 비드(WB)가 제대로 생성되지 못할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 흡착공(229)은 용접부에 인접한 부분에 형성되어 마스크(100)의 용접부 부분을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 더욱 밀착시킬 수 있다.
도 13과 같이, 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하면 마스크(100)의 하부면 일부가 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상부와 맞닿게 된다. 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 형성된 흡착공(229)의 상부는 마스크(100)의 하부면에 대응하고, 흡착공(229)의 하부에 대응되는 흡착력(흡압) 인가 수단이 흡착공(229)을 통해 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 마스크(100)에 인가하여 흡착공(229)에 대응하는 마스크(100) 부분을 끌어당길 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)는 프레임(200)에 더욱 밀착되고, 레이저 용접을 수행할 때 용접 비드(WB)가 더욱 안정적으로 생성될 수 있다.
흡착력(흡압) 인가 수단으로는, 흡착공(229)에 진공 흡입이 가능한 공지의 장치를 사용할 수 있다. 다만, 이하의 실시예에서는 흡착부(75)를 포함하는 하부 지지체(70)를 상정하여 설명한다.
도 12 및 도 13을 다시 참조하면, 하부 지지체(70)를 프레임(200) 하부에 더 배치할 수 있다. 하부 지지체(70)는 마스크(100)와 프레임(200)의 부착 공정이 수행되는 재치대인 스테이지부(미도시) 상면에 배치될 수 있고, 프레임(200)의 하부를 지지할 수 있다. 하부 지지체(70)는 프레임(200)의 하부에 배치될 수 있고, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 공정동안은 프레임(200)에 고정연결되도록 프레임(200)의 하부에 배치될 수도 있다. 하부 지지체(70)는 프레임(200)을 지지할 수 있도록 판 형상을 가질 수 있고, 대략 프레임(200)의 면적보다 동일하거나 작게 형성될 수 있다. 또는, 하부 지지체(70)는 프레임 테두리부(210)의 중공 영역(R) 내에 들어갈 정도의 크기를 가지는 평판 형상일 수 있다. 하부 지지체(70)는 열팽창계수를 고려하여 프레임(200)과 동일한 재질을 사용하는 것이 바람직하나, 강성이 높은 재질을 사용할 수도 있다. 또한, 하부 지지체(70)의 상부면에는 마스크 셀 시트부(220)의 형상에 대응하는 소정의 지지홈(미도시)이 형성될 수도 있다. 이 경우 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 지지홈에 끼워지게 되어, 마스크 셀 시트부(220)가 더욱 잘 고정될 수 있다.
하부 지지체(70)의 상부에는 흡착부(75)가 형성될 수 있다. 흡착부(75)는 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 형성된 흡착공(229)의 위치에 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 흡착부(75)는 하부 지지체(70) 상에서 흡착공(229)에 집중적으로 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 인가할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 흡착부(75)는 공지의 진공 흡입이 가능한 장치를 사용할 수 있고, 외부의 흡압 발생 수단과 연결될 수 있다. 일 예로, 하부 지지체(70)의 내부에 진공 유로(76)가 형성되어 타단이 펌프 등의 외부 흡압 발생 수단(미도시)과 연결되고, 일단이 흡착부(75)와 연결될 수 있다. 진공 유로(76)와 연결되는 흡착부(75)의 상부면은 복수의 홀, 슬릿 등이 형성되어, 흡압이 인가되는 통로로 활용될 수 있다. 외부의 흡압 발생 수단은 하부 지지체(70)의 여러 진공 유로(76)에 연결되어, 각각의 진공 유로(76)에 대한 흡압을 개별적으로 제어할 수 있고, 모든 진공 유로(76)에 대한 흡압을 동시에 제어할 수도 있다.
하부 지지체(70)는 마스크(100)가 접촉하는 마스크 셀 영역(CR)의 반대면을 압착할 수 있다. 즉, 하부 지지체(70)는 마스크 셀 시트부(220)를 상부 방향으로 지지하여 마스크(100)의 부착과정에서 마스크 셀 시트부(220)가 하부 방향으로 처지는 것을 방지할 수 있다. 이와 동시에, 하부 지지체(70)와 템플릿(50)이 상호 반대되는 방향으로 마스크(100)의 테두리 및 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]를 압착하게 되므로, 마스크(100)의 정렬 상태가 흐트러지지 않고 유지될 수 있게 된다.
이에 더하여, 하부 지지체(70)의 흡착부(75)에서 흡착력(VS)[또는, 흡압(VS)]을 제공하고, 이 흡착력(VS)이 흡착공(229)을 통해 마스크(100)에 인가됨에 따라, 마스크(100)가 흡착부(75) 측(하부측)으로 당겨질 수 있다. 그러면서, 마스크(100)와 프레임(200)[또는, 마스트 셀 시트부(220)]의 계면이 긴밀히 맞닿게 될 수 있다.
흡착부(75)가 마스크(100)를 강하게 당기기 때문에, 마스크(100)와 프레임(200)의 계면 사이에는 미세한 에어갭 존재하지 않게 된다. 결국, 마스크(100)와 프레임(200)[도 13의 확대 도면에서, 제1 그리드 시트부(223)]이 밀착되므로, 용접부 어디에나 레이저(L)를 조사하더라도 마스크(100)와 프레임(200) 사이에서 용접 비드(WB)가 잘 생성될 수 있다. 용접 비드(WB)는 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하여, 결과적으로 용접이 안정적으로 잘 수행될 수 있는 이점이 있다.
한편, 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다.
흡착부(75)의 흡착력(VS) 인가에 이어서, 마스크(100)에 레이저(L)를 조사하여 레이저 용접에 의해 마스크(100)를 프레임(200)에 부착할 수 있다. 레이저 용접된 마스크의 용접부 부분에는 용접 비드(WB)가 생성되고, 용접 비드(WB)는 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 15를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후, 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리(debonding)할 수 있다. 마스크(100)와 템플릿(50)의 분리는 임시접착부(55)에 열 인가(ET), 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US) 중 적어도 어느 하나를 통해 수행할 수 있다. 마스크(100)는 프레임(200)에 부착된 상태를 유지하므로, 템플릿(50)만을 들어올릴 수 있다. 일 예로, 85℃~100℃보다 높은 온도의 열을 인가(ET)하면 임시접착부(55)의 점성이 낮아지게 되고, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, IPA, 아세톤, 에탄올 등의 화학 물질에 임시접착부(55)를 침지(CM)함으로서 임시접착부(55)를 용해, 제거 등의 방식으로 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, 초음파를 인가(US)하면 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 16을 참조하면, 하나의 마스크(100)는 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR) 상에 부착될 수 있다
프레임(200)의 마스크 셀 시트부(220)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 마스크(100)에 인장력이 가해진 채로 마스크 셀 시트부(220)에 부착이 되면, 마스크(100)에 잔존하는 인장력이 마스크 셀 시트부(220) 및 마스크 셀 영역(CR)에 작용하게 되어 이들을 변형시킬 수도 있다. 따라서, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로 마스크 셀 시트부(220)에 마스크(100)의 부착을 수행해야 한다. 본 발명은 템플릿(50) 상에 마스크(100)를 부착하고, 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정이 완료되므로, 이 과정에서 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다. 그리하여, 마스크(100)에 가해진 인장력이 반대로 프레임(200)에 장력(tension)으로 작용하여 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]을 변형시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
종래의 도 1의 마스크(10)는 셀 6개(C1~C6)를 포함하므로 긴 길이를 가지는데 반해, 본 발명의 마스크(100)는 셀 1개(C)를 포함하여 짧은 길이를 가지므로 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100)는 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 도 9의 (b) 단계에서 상술한 바와 같이, 리미네이션 공정으로 템플릿(50)에 도금막(110)을 접착할 때, 약 100℃의 온도가 도금막(110)에 가해질 수 있다. 이에 의해 도금막(110)에 일부 인장 장력이 걸린 상태로 템플릿(50)에 접착될 수 있다. 그 후, 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되고, 템플릿(50)이 마스크(100)와 분리되면, 마스크(100)는 소정양 수축할 수 있다.
각각의 마스크(100)들이 모두 대응되는 마스크 셀 영역(CR) 상에 부착된 후에 템플릿(50)과 마스크(100)들이 분리되면, 복수의 마스크(100)들이 상호 반대방향으로 수축되는 장력을 인가하기 때문에, 그 힘이 상쇄되어 마스크 셀 시트부(220)에는 변형이 일어나지 않게 된다. 예를 들어, CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)와 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100) 사이의 제1 그리드 시트부(223)는 CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 우측 방향으로 작용하는 장력과 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 좌측 방향으로 작용하는 장력이 상쇄될 수 있다. 그리하여, 장력에 의한 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에는 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있는 이점이 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 17을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)[또는, FMM]이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
마스크(100)는 화소 증착 공정 온도보다 높은 제1 온도 상에서 프레임(200)에 부착 고정되므로, 화소 증착을 위한 공정 온도로 상승시킨다고 하더라도, 마스크 패턴(P)의 위치에는 영향이 거의 없게 되며, 마스크(100)와 이에 이웃하는 마스크(100) 사이의 PPA는 3㎛를 초과하지 않도록 유지될 수 있다.A plurality of display cells C are provided on the body of the mask 10 (or the mask layer 11). One cell C corresponds to one display such as a smartphone. A pixel pattern P is formed in the cell C to correspond to each pixel of the display. When the cell C is enlarged, a plurality of pixel patterns P corresponding to R, G, and B appear. For example, a pixel pattern P is formed in the cell C to have a resolution of 70 X 140. That is, a number of pixel patterns P are clustered to form one cell C, and a plurality of cells C may be formed on the mask 10.
2 is a schematic diagram showing a process of attaching the conventional mask 10 to the frame 20. 3 is a schematic diagram illustrating that an alignment error occurs between cells in a process of stretching the conventional mask 10 (F1 to F2). A stick mask 10 including six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1A will be described as an example.
Referring to FIG. 2A, first, the stick mask 10 must be flattened. The stick mask 10 is unfolded as it is pulled by applying a tensile force F1 to F2 in the long axis direction of the stick mask 10. In that state, the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in the form of a square frame. The cells C1 to C6 of the stick mask 10 are located in an empty area inside the frame of the frame 20. The frame 20 may have a size such that the cells C1 to C6 of one stick mask 10 are located in an empty area inside the frame, and the cells C1 to C6 of the plurality of stick masks 10 are It may be large enough to be located in an internal empty area.
Referring to Figure 2 (b), after aligning while finely adjusting the tensile force (F1 ~ F2) applied to each side of the stick mask 10, a part of the side of the stick mask 10 is welded (W). Accordingly, the stick mask 10 and the frame 20 are interconnected. 2C shows a cross-sectional side view of a stick mask 10 and a frame connected to each other.
Referring to FIG. 3, although the tensile forces F1 to F2 applied to each side of the stick mask 10 are finely adjusted, there is a problem in that the mask cells C1 to C3 are not well aligned with each other. For example, the distances D1 to D1" and D2 to D2" between the patterns P of the cells C1 to C3 are different from each other, or the patterns P are skewed. Since the stick mask 10 has a large area including a plurality of (for example, 6) cells C1 to C6 and has a very thin thickness of several tens of µm, it is easily struck or distorted by a load. In addition, it is a very difficult task to check the alignment between each cell (C1 to C6) in real time through a microscope while adjusting the tensile force (F1 to F2) to flatten all of the cells (C1 to C6).
Therefore, a minute error in the tensile force (F1 to F2) may cause an error in the extent to which each cell (C1 to C3) of the stick mask 10 is stretched or unfolded, and accordingly, the distance D1 between the mask patterns (P) ~D1", D2 ~ D2") causes a problem that becomes different. Of course, it is difficult to completely align the error so that it is 0, but in order to prevent the mask pattern (P) having a size of several to tens of µm from adversely affecting the pixel process of an ultra-high-definition OLED, the alignment error should not exceed 3 µm. It is desirable not to. This alignment error between adjacent cells is referred to as PPA (pixel position accuracy).
In addition, a plurality of stick masks 10 of about 6 to 20 are connected to one frame 20, respectively, between a plurality of stick masks 10, and a plurality of cells C of the stick mask 10 It is also a very difficult task to clarify the alignment state between ~C6), and the process time according to alignment is inevitably increased, which is a significant reason for reducing productivity.
On the other hand, after the stick mask 10 is connected and fixed to the frame 20, the tensile forces F1 to F2 applied to the stick mask 10 may act in reverse to the frame 20. That is, after the stick mask 10, which was stretched by the tensile force F1 to F2, is connected to the frame 20, a tension may be applied to the frame 20. Usually, this tension is not large and may not have a large effect on the frame 20, but when the size of the frame 20 is reduced in size and the rigidity is lowered, this tension may finely deform the frame 20. As a result, there may be a problem of misalignment between the plurality of cells C to C6.
Accordingly, the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask that enables the mask 100 to form an integral structure with the frame 200. The mask 100 integrally formed with the frame 200 is prevented from being struck or twisted, and may be clearly aligned with the frame 200. Since no tensile force is applied to the mask 100 when the mask 100 is connected to the frame 200, the frame 200 may not be subjected to a tensile force such that the frame 200 is deformed after the mask 100 is connected to the frame 200. . In addition, the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 can be significantly reduced, and the yield can be remarkably increased.
Figure 4 is a front view [Fig. 4 (a)] and a side cross-sectional view [Fig. 4 (b)] showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is according to an embodiment of the present invention It is a front view [FIG. 5(a)] and a side cross-sectional view [FIG. 5(b)] showing the frame.
4 and 5, the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200. In other words, a plurality of masks 100 are attached to the frame 200, one by one. Hereinafter, for convenience of explanation, a rectangular mask 100 is used as an example, but the mask 100 may be in the form of a stick mask having protrusions clamped on both sides before being attached to the frame 200, and the frame 200 ), the protrusion can be removed after being attached.
A plurality of mask patterns P may be formed in each mask 100, and one cell C may be formed in one mask 100. One mask cell C may correspond to one display such as a smartphone. In order to form a thin thickness, the mask 100 may be formed by electroforming. The mask 100 may be made of an invar having a coefficient of thermal expansion of about 1.0 X 10 ^-6 /°C, and a super invar having a temperature of about 1.0 X 10 ^-7 /°C. Since the mask 100 of this material has a very low coefficient of thermal expansion, it is less likely that the pattern shape of the mask is deformed by thermal energy, and thus may be used as a fine metal mask (FMM) or shadow mask in manufacturing a high-resolution OLED. In addition, considering that technologies for performing a pixel deposition process in a range in which the temperature change value is not large recently, the mask 100 has nickel (Ni), nickel-cobalt (Ni-Co) having a slightly higher thermal expansion coefficient than this. ). The thickness of the mask may be formed to about 2㎛ to 50㎛.
The frame 200 is formed to attach a plurality of masks 100. The frame 200 may include several corners formed in a first direction (eg, a horizontal direction) and a second direction (eg, a vertical direction) including an outermost edge. These various corners may partition a region on the frame 200 to which the mask 100 is to be attached.
The frame 200 may include a frame portion 210 having a substantially square shape or a square frame shape. The inside of the frame frame 210 may have a hollow shape. That is, the frame frame unit 210 may include a hollow region R. The frame 200 may be made of metal materials such as Invar, Super Invar, aluminum, titanium, etc., and in consideration of thermal deformation, it is composed of materials such as Invar, Super Invar, nickel, nickel-cobalt, etc., having the same coefficient of thermal expansion as the mask Preferably, these materials may be applied to both the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 which are components of the frame 200.
In addition, the frame 200 may include a plurality of mask cell regions CR, and may include a mask cell sheet part 220 connected to the frame frame part 210. Like the mask 100, the mask cell sheet part 220 may be formed by electroplating, or may be formed using another film forming process. In addition, the mask cell sheet part 220 may form a plurality of mask cell regions CR on a planar sheet through laser scribing, etching, or the like, and then connect to the frame frame part 210. Alternatively, the mask cell sheet part 220 may form a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like after connecting the planar sheet to the frame frame part 210. In the present specification, it is assumed that a plurality of mask cell regions CR are first formed in the mask cell sheet part 220 and then connected to the frame frame part 210.
The mask cell sheet part 220 may include at least one of an edge sheet part 221 and first and second grid sheet parts 223 and 225. The frame sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to respective portions partitioned in the same sheet, and they are integrally formed with each other.
The frame sheet part 221 may be substantially connected to the frame frame part 210. Accordingly, the frame sheet part 221 may have a substantially square shape and a square frame shape corresponding to the frame frame part 210.
In addition, the first grid sheet portion 223 may be formed to extend in a first direction (horizontal direction). The first grid sheet part 223 may be formed in a linear shape so that both ends may be connected to the edge sheet part 221. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of first grid sheet portions 223, it is preferable that each of the first grid sheet portions 223 form equal intervals.
In addition, in addition to this, the second grid sheet portion 225 may be formed to extend in a second direction (vertical direction). The second grid sheet portion 225 may be formed in a linear shape so that both ends thereof may be connected to the edge sheet portion 221. The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 may vertically cross each other. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of second grid sheet portions 225, each of the second grid sheet portions 225 is preferably formed at equal intervals.
Meanwhile, the spacing between the first grid sheet parts 223 and the spacing between the second grid sheet parts 225 may be the same or different according to the size of the mask cell C.
The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 have a thin thickness in the form of a thin film, but the shape of a cross-section perpendicular to the length direction may be a rectangle, a square shape such as a trapezoid, a triangle shape, etc., Some of the sides and corners may be rounded. The cross-sectional shape can be adjusted in the process of laser scribing and etching.
The thickness of the frame frame part 210 may be thicker than the thickness of the mask cell sheet part 220. Since the frame frame part 210 is responsible for the overall rigidity of the frame 200, it may be formed to a thickness of several mm to several cm.
In the case of the mask cell sheet part 220, it is difficult to manufacture a substantially thick sheet, and if it is too thick, the organic material source 600 (see FIG. 17) passes through the mask 100 in the OLED pixel deposition process. It can cause clogging problems. Conversely, if the thickness is too thin, it may be difficult to secure enough rigidity to support the mask 100. Accordingly, the mask cell sheet portion 220 is thinner than the thickness of the frame frame portion 210, but is preferably thicker than the mask 100. The thickness of the mask cell sheet part 220 may be about 0.1 mm to 1 mm. In addition, the first and second grid sheet portions 223 and 225 may have a width of about 1 to 5 mm.
A plurality of mask cell areas CR (CR11 to CR56) may be provided except for the area occupied by the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the planar sheet. In another aspect, the mask cell area CR is an area occupied by the frame sheet part 221 and the first and second grid sheet parts 223 and 225 in the hollow area R of the frame frame part 210. Except for, it may mean an empty area.
As the cell C of the mask 100 corresponds to the mask cell region CR, it can be used as a passage through which the pixel of the OLED is deposited substantially through the mask pattern P. As described above, one mask cell C corresponds to one display such as a smartphone. Mask patterns P constituting one cell C may be formed on one mask 100. Alternatively, one mask 100 may include a plurality of cells C, and each cell C may correspond to each cell area CR of the frame 200, but clear alignment of the mask 100 is achieved. In order to do so, it is necessary to avoid the large-area mask 100, and a small-area mask 100 having one cell C is preferable. Alternatively, one mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one cell area CR of the frame 200. In this case, for clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a small number of cells C of about 2-3.
The frame 200 includes a plurality of mask cell areas CR, and each mask 100 may be attached such that one mask cell C corresponds to the mask cell area CR. Each mask 100 may include a mask cell C having a plurality of mask patterns P formed thereon, and a dummy around the mask cell C (corresponding to a portion of the mask layer 110 excluding the cell C). have. The dummy may include only the mask layer 110 or may include the mask layer 110 in which a predetermined dummy pattern similar to the mask pattern P is formed. The mask cell C corresponds to the mask cell area CR of the frame 200, and a part or all of the dummy may be attached to the frame 200 (mask cell sheet part 220). Accordingly, the mask 100 and the frame 200 can form an integral structure.
Meanwhile, according to another embodiment, the frame is not manufactured by attaching the mask cell sheet part 220 to the frame frame part 210, but the frame frame part 210 is formed in the hollow region R part of the frame frame part 210. ) And a frame in which a grid frame (corresponding to the grid seat portions 223 and 225) is formed immediately may be used. This type of frame also includes at least one mask cell area CR, and a frame-integrated mask can be manufactured by matching the mask 100 to the mask cell area CR.
Hereinafter, a process of manufacturing a frame-integrated mask will be described.
First, the frame 200 described above in FIGS. 4 and 5 may be provided. 6 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6A, a frame frame part 210 is provided. The frame frame part 210 may have a rectangular frame shape including a hollow region R.
Next, referring to FIG. 6B, a mask cell sheet part 220 is manufactured. The mask cell sheet part 220 can be manufactured by manufacturing a flat sheet using electroplating or other film forming processes, and then removing the mask cell area CR through laser scribing or etching. have. In this specification, an example in which a 6 X 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56) is formed will be described. Five first grid sheet portions 223 and four second grid sheet portions 225 may be present.
Next, the mask cell sheet part 220 may correspond to the frame frame part 210. In the process of matching, all sides of the mask cell sheet part 220 are stretched (F1 to F4) to flatten the mask cell sheet part 220, and the frame sheet part 221 is attached to the frame frame part 210. Can respond. In one side, it is possible to hold the mask cell sheet part 220 and tension it at several points (for example, 1 to 3 points in FIG. 6(b)). On the other hand, the mask cell sheet portion 220 may be stretched (F1, F2) along some side directions instead of all sides.
Next, when the mask cell sheet part 220 corresponds to the frame frame part 210, the frame sheet part 221 of the mask cell sheet part 220 may be attached by welding (W). It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet part 220 can be firmly attached to the frame part 220. The welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the frame frame part 210 to reduce the excitement space between the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 and increase adhesion. The welding (W) part may be created in a line or spot shape, and the frame frame part 210 and the mask cell sheet part 220 are integrally made of the same material as the mask cell sheet part 220. It can be a medium to connect with.
7 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a frame according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 6, the mask cell sheet part 220 having the mask cell area CR is first manufactured and attached to the frame frame part 210, but the embodiment of FIG. 210), a mask cell region CR is formed.
First, as shown in (a) of FIG. 6, a frame frame portion 210 including a hollow region R is provided.
Next, referring to FIG. 7A, a flat sheet (a flat mask cell sheet 220 ′) may correspond to the frame frame 210. The mask cell sheet part 220 ′ is in a planar state in which the mask cell region CR has not yet been formed. In the matching process, all sides of the mask cell sheet part 220 ′ are stretched (F1 to F4) to correspond to the frame frame part 210 with the mask cell sheet part 220 ′ flattened. On one side, it is possible to hold the mask cell sheet portion 220 ′ at several points (for example, 1 to 3 points in FIG. 7 (a)) and stretch it. On the other hand, the mask cell sheet portion 220 ′ may be stretched (F1, F2) along some side directions instead of all sides.
Next, when the mask cell sheet part 220 ′ corresponds to the frame frame part 210, the rim part of the mask cell sheet part 220 ′ may be attached by welding (W). It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet part 220 ′ can be firmly attached to the frame part 220. The welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the frame frame part 210 to reduce the excitement space between the frame part 210 and the mask cell sheet part 220 ′ and increase adhesion. The welding (W) portion may be created in a line or spot shape, and has the same material as the mask cell sheet portion 220 ′, and the frame frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 ′ It can be a medium that connects all together.
Next, referring to FIG. 7B, a mask cell area CR is formed on a planar sheet (a planar mask cell sheet portion 220'). The mask cell area CR may be formed by removing the sheet of the mask cell area CR through laser scribing, etching, or the like. In this specification, an example in which a 6 X 5 mask cell region (CR: CR11 to CR56) is formed will be described. When the mask cell area CR is formed, the edge frame portion 210 and the welded (W) portion become the edge sheet portion 221, and the five first grid sheet portions 223 and the four second grids A mask cell sheet portion 220 having a sheet portion 225 may be configured.
8 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the plating film 110 according to an embodiment of the present invention.
Referring to Figure 8 (a), to prepare a conductive substrate (21). In order to perform electroforming, the base material 21 of the base plate may be a conductive material. The mother plate can be used as a cathode electrode in electroplating.
As a conductive material, in the case of metal, metal oxides may be generated on the surface, impurities may be introduced during the metal manufacturing process, in the case of a polycrystalline silicon substrate, inclusions or grain boundaries may exist, and conductive polymers In the case of the base material, the possibility of containing impurities is high and the strength. Acid resistance may be weak. An element that prevents uniform formation of an electric field on the surface of the mother plate (or cathode) such as metal oxide, impurities, inclusions, grain boundaries, etc. is referred to as “defect”. Due to defects, a uniform electric field may not be applied to the cathode body made of the above-described material, so that a part of the plating film 110 may be formed unevenly.
In implementing ultra-high definition pixels of the UHD level or higher, non-uniformity of the plating film and the plating film pattern (mask pattern P) may adversely affect the formation of the pixel. For example, in the case of current QHD quality, the size of the pixel reaches about 30-50㎛ at 500~600 PPI (pixel per inch), and in the case of 4K UHD and 8K UHD high quality, ~860 PPI and ~1600 PPI are higher. It has the same resolution. Micro-displays directly applied to VR devices, or micro-displays inserted into VR devices, aim for ultra-high quality of about 2,000 PPI or higher, and the size of pixels reaches about 5 to 10 μm. The pattern width of the FMM and shadow mask applied to this can be formed in a size of several to several tens of µm, preferably smaller than 30 µm, so that even a defect of several µm can occupy a large proportion of the pattern size of the mask. to be. In addition, in order to remove the defects in the cathode material of the above-described material, an additional process for removing metal oxide and impurities may be performed, and in this process, another defect such as etching of the cathode material may be caused. have.
Therefore, the present invention can use a single crystal base plate (or cathode body). In particular, it is preferably made of single crystal silicon. To have conductivity, a high concentration doping of 10 ¹⁹ /cm ³ or more may be performed on the single crystal silicon base plate. Doping may be performed on the whole of the base plate, or may be performed only on the surface portion of the base plate.
Meanwhile, as the single crystal material, metals such as Ti, Cu, Ag, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, semiconductors, carbon-based materials such as graphite, graphene, etc. _{_{_{, CH 3 NH 3 PbCl 3,}}} CH 3 NH 3 PbBr 3, CH 3 NH 3 PbI 3, SrTiO 3 , etc. page containing the perovskite (perovskite) superconductor single crystalline ceramic, aircraft single crystal second heat-resistant alloy for components for such structures Etc. can be used. Metal and carbon-based materials are basically conductive materials. In the case of a semiconductor material, doping with a high concentration of 1019 or more may be performed to have conductivity. For other materials, conductivity may be formed by performing doping or by forming oxygen vacancy. Doping may be performed on the whole of the base plate, or may be performed only on the surface portion of the base plate.
Since there are no defects in the case of a single crystal material, there is an advantage in that a uniform plating film 110 can be generated due to the formation of a uniform electric field over the entire surface during electroplating. The frame-integrated masks 100 and 200 manufactured through a uniform plating film can further improve the quality level of OLED pixels. In addition, since there is no need to perform an additional process of removing and eliminating defects, there is an advantage in that process cost is reduced and productivity is improved.
Hereinafter, it is assumed that a single crystal silicon wafer is used as the conductive substrate 21.
Referring again to (a) of FIG. 8, next, the conductive substrate 21 is used as a mother plate [cathode body], and the anode body (not shown) is spaced apart on the conductive substrate 21. The plating film 110 may be formed by electroplating. The plating film 110 may be formed on the exposed top and side surfaces of the conductive substrate 21 facing the anode body and on which the electric field can act. In addition to the side surfaces of the conductive substrate 21, the plating film 110 may be formed on a part of the lower surface of the conductive substrate 21.
Next, the edge portion of the plating layer 110 is cut (D) with a laser, or a photoresist layer is formed on the plating layer 110 and only the exposed portion of the plating layer 110 is etched to be removed (D). I can. Accordingly, as shown in (b) of FIG. 8, the plating film 110 may be separated from the conductive substrate 21.
On the other hand, before separating the plated film 110 from the conductive substrate 21, a heat treatment (H) may be performed. The present invention reduces the coefficient of thermal expansion of the mask 100 and at the same time prevents the deformation of the mask 100 and the mask pattern P due to heat, from the conductive substrate 21 (or the mother plate, the cathode body) to the plated film ( 110) is characterized in that the heat treatment (H) is performed before separation. The heat treatment may be performed at a temperature of 300°C to 800°C.
In general, compared to the Invar sheet produced by rolling, the Invar sheet produced by electroplating has a higher coefficient of thermal expansion. Thus, by performing a heat treatment on the Invar thin plate, the coefficient of thermal expansion can be lowered. In this heat treatment process, the Invar thin plate may be peeled or deformed. This is a phenomenon that occurs because only the Invar thin plate is heat treated or the Invar thin plate temporarily attached only to the upper surface of the conductive substrate 21 is heat treated. However, in the present invention, since the plated film 110 is formed not only on the upper surface of the conductive substrate 21 but also on the side and lower surfaces of the conductive substrate 21, peeling or deformation does not occur even when heat treatment (H) is performed. In other words, since the heat treatment is performed in a state in which the conductive substrate 21 and the plating film 110 are closely attached, there is an advantage of preventing delamination and deformation due to heat treatment and stably performing heat treatment.
9 to 10 are schematic diagrams illustrating a process of manufacturing a mask supporting template by bonding the plating film 110 on the template 50 and forming the mask 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
Referring to (a) of FIG. 9, a template 50 may be provided. The template 50 is a medium that can be moved while the mask 100 is attached and supported on one surface. The template 50 is preferably in a flat plate shape so that the plated film 110 can be attached flat. The size of the template 50 may be a plate shape larger than that of the plating layer 110 so that the plating layer 110 can be attached flatly.
The template 50 is preferably made of a transparent material to facilitate observation of vision and the like in the process of aligning and attaching the mask 100 to the frame 200. In addition, in the case of a transparent material, the laser may penetrate. As a transparent material, materials such as glass, silica, heat-resistant glass, quartz, alumina (Al ₂ O ₃ ), and borosilicate glass may be used. As an example, the template 50 may be a BOROFLOAT ^® 33 material having excellent heat resistance, chemical durability, mechanical strength, transparency, etc. among borosilicate glass. In addition, BOROFLOAT ^® 33 has a coefficient of thermal expansion of about 3.3, which has a small difference in coefficient of thermal expansion from the Invar plated film 110, so it is easy to control the plated film 110.
Meanwhile, in the template 50, one surface in contact with the plating film 110 may be a mirror surface so that an air gap does not occur between the interface with the plating film 110 (or the mask 100). In consideration of this, the surface roughness Ra of one surface of the template 50 may be 100 nm or less. In order to implement the template 50 having a surface roughness Ra of 100 nm or less, the template 50 may use a wafer. The wafer (wafer) has a surface roughness (Ra) of about 10 nm, there are many commercially available products, and many surface treatment processes are known, so it can be used as the template 50. Since the surface roughness (Ra) of the template 50 is in nm scale, there is no or almost no air gap, and it is easy to generate the welding bead (WB) by laser welding, which affects the alignment error of the mask pattern (P). I can not give it.
The template 50 includes a laser through hole 51 in the template 50 so that the laser L irradiated from the top of the template 50 can reach the welding portion (area to be welded) of the mask 100. Can be formed. The laser through-hole 51 may be formed in the template 50 to correspond to the position and number of welding portions. Since a plurality of welding portions are arranged along a predetermined interval in the edge or dummy DM (refer to FIG. 10(d)) of the mask 100, a plurality of laser through holes 51 may be formed along a predetermined interval to correspond thereto. I can. As an example, since a plurality of welding parts are disposed along a predetermined distance on both sides (left/right) dummy (DM) portions of the mask 100, the laser through hole 51 is also provided on both sides (left/right). A plurality may be formed along a predetermined interval.
The laser through-hole 51 need not necessarily correspond to the position and number of welding parts. For example, it is also possible to perform welding by irradiating the laser (L) to only a part of the laser through hole (51). In addition, some of the laser through-holes 51 that do not correspond to the welding part may be used instead of the alignment mark when aligning the mask 100 and the template 50. If the material of the template 50 is transparent to the laser (L) light, the laser through hole 51 may not be formed.
A temporary adhesive portion 55 may be formed on one surface of the template 50. Temporary bonding portion 55 is temporarily adhered to one surface of the template 50 until the mask 100 (or plating film 110) is attached to the frame 200 Can be supported.
The temporary bonding portion 55 may be formed of liquid wax. The liquid wax may be the same as the wax used in the polishing step of a semiconductor wafer, and the like, and the type is not particularly limited. The liquid wax is mainly a resin component for controlling adhesion, impact resistance, etc. related to holding power, and may include substances and solvents such as acrylic, vinyl acetate, nylon, and various polymers. As an example, the temporary adhesive part 55 may use SKYLIQUID ABR-4016 including acrylonitrile butadiene rubber (ABR) as a resin component and n-propyl alcohol as a solvent component. The liquid wax may be formed on the temporary bonding portion 55 using spin coating.
The temporary adhesive part 55, which is a liquid wax, has a lower viscosity at a temperature higher than 85°C to 100°C, and becomes more viscous at a temperature lower than 85°C, and may be partially hardened like a solid, thus forming the plating film 110 and the template 50. Can be fixed and bonded.
Next, referring to (b) of FIG. 9, the plated film 110 may be adhered on the template 50. After heating the liquid wax to 85° C. or higher and contacting the plated film 110 with the template 50, the plated film 110 and the template 50 may be passed between rollers to perform adhesion.
According to an embodiment, baking is performed on the template 50 at about 120° C. for 60 seconds to vaporize the solvent of the temporary bonding portion 55, and immediately, a plating film lamination process may be performed. Lamination may be performed by loading the plating film 110 on the template 50 on which the temporary adhesive part 55 is formed, and passing it between an upper roll of about 100°C and a lower roll of about 0°C. .
Next, referring to FIG. 10C, a patterned insulating portion 25 may be formed on the plating layer 110. The insulating part 25 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like.
Subsequently, the plating layer 110 may be etched. A method such as dry etching or wet etching may be used without limitation, and as a result of the etching, a portion of the plated layer 110 exposed to the empty space 26 between the insulating portions 25 may be etched. The etched portion of the plating layer 110 constitutes the mask pattern P, and the mask 100 having a plurality of mask patterns P formed thereon may be manufactured.
Next, referring to (d) of FIG. 10, manufacturing of the template 50 supporting the mask 100 may be completed by removing the insulating portion 25. The mask 100 may include a mask cell C in which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy DM surrounding the mask cell C. The dummy DM corresponds to a portion of the mask layer 110 (plating layer 110) excluding the cell C, and includes only the mask layer 110, or a predetermined dummy pattern having a shape similar to the mask pattern P The formed mask layer 110 may be included. In the dummy DM, part or all of the dummy DM may be attached to the frame 200 (mask cell sheet part 220) corresponding to the edge of the mask 100.
The width of the mask pattern P may be less than 40 μm, and the thickness of the mask 100 may be about 2 to 50 μm. Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR: CR11 to CR56, the mask 100 having mask cells C: C11 to C56 corresponding to respective mask cell regions CR: CR11 to CR56 ) May also be provided. In addition, a plurality of templates 50 for supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
11 is a schematic diagram showing a process of loading a mask support template on a frame according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 11, the template 50 may be transferred by the vacuum chuck 90. The vacuum chuck 90 may adsorb and transport the surface opposite to the surface of the template 50 to which the mask 100 is adhered. The vacuum chuck 90 may be connected to a moving means (not shown) that moves in the x, y, z, and θ axes. Further, the vacuum chuck 90 may be connected to a flip means (not shown) capable of adsorbing and flipping the template 50. As shown in (b) of FIG. 11, after the vacuum chuck 90 adsorbs and flips the template 50, even in the process of transferring the template 50 onto the frame 200, the mask 100 There is no effect on the adhesion and alignment.
12 is a schematic diagram showing a state in which a template is loaded on a frame according to an embodiment of the present invention to associate a mask with a cell region of the frame. 13 is a schematic diagram showing a state in which the adsorption force VS is applied to the mask through the adsorption hole 229 according to an embodiment of the present invention. 14 is a partial schematic view showing a frame 200 in which a plurality of adsorption holes 229 are formed according to an embodiment of the present invention. In FIG. 12, one mask 100 is exemplified to correspond to/attach to the cell area CR. However, a plurality of masks 100 are simultaneously corresponded to all cell areas CR so that the mask 100 is frame 200 ) Can also be performed. In addition, in FIG. 13, an adsorption hole 229 is formed in the first grid sheet part 223 and a form in which the adsorption force VS is applied is illustrated, but the adsorption hole 229 is formed in the frame sheet part 221, It goes without saying that it is possible to apply a suction force VS to the suction hole 229 of the frame sheet part 221 by forming a predetermined step between the frame sheet part 221 and the frame frame part 210.
Next, referring to FIG. 12, the mask 100 may correspond to one mask cell area CR of the frame 200. By loading the template 50 onto the frame 200 (or the mask cell sheet part 220), the mask 100 may correspond to the mask cell area CR. While controlling the position of the template 50/vacuum chuck 90, it is possible to examine whether the mask 100 corresponds to the mask cell area CR through a microscope. Since the template 50 compresses the mask 100, the mask 100 and the frame 200 can be in close contact with each other.
In addition, the present invention is characterized in that an air gap does not exist between the interface between the mask 100 and the frame 200, and the adsorption force VS is used in addition to the load by the template 50 to make close contact with each other. A plurality of adsorption holes 229 may be formed in the frame 200 as a path for applying adsorption force VS or adsorption pressure.
12 to 14, a plurality of adsorption holes 229 may be formed near the edge of the frame 200 in which the mask cell area CR exists. Specifically, a plurality of adsorption holes 229 may be formed at a portion spaced apart from the edge of the mask cell sheet part 220 by a predetermined distance, and more specifically, the inner edge of the edge sheet part 221 and a predetermined distance apart. It may be formed on a portion and a portion spaced apart from the corners of the first and second grid sheet portions 223 and 225 by a predetermined distance.
The shape, size, etc. of the plurality of adsorption holes 229 are not limited in the range of the purpose in which the vacuum suction pressure can be applied. However, it is preferable that the positions of the plurality of adsorption holes 229 do not overlap with the welding portion (a region to be welded) of the mask 100. When the welding part and the adsorption hole 229 overlap, the mask 100 and the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) are not in close contact, so that the welding bead (WB) by laser welding cannot be properly generated. I can. Preferably, the plurality of adsorption holes 229 are formed in a portion adjacent to the welding portion so that the welding portion portion of the mask 100 may be further brought into close contact with the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220).
13, when the template 50 is loaded on the frame 200 (or the mask cell sheet part 220), a portion of the lower surface of the mask 100 is formed in the frame 200 (or the mask cell sheet part ( 220)] It comes into contact with the upper part. The upper part of the adsorption hole 229 formed in the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) corresponds to the lower surface of the mask 100, and the adsorption force (suction pressure) corresponding to the lower part of the adsorption hole 229 The application means may apply the adsorption force VS (or adsorption pressure VS) to the mask 100 through the adsorption hole 229 to pull the portion of the mask 100 corresponding to the adsorption hole 229. Accordingly, the mask 100 is more closely attached to the frame 200, and when laser welding is performed, a welding bead WB may be generated more stably.
As a means for applying the adsorption force (suction pressure), a known device capable of vacuum suction into the adsorption hole 229 can be used. However, in the following embodiment, the lower support 70 including the adsorption unit 75 is assumed and described.
Referring again to FIGS. 12 and 13, the lower support 70 may be further disposed under the frame 200. The lower support 70 may be disposed on an upper surface of a stage portion (not shown) that is a mounting table on which a process of attaching the mask 100 and the frame 200 is performed, and may support the lower portion of the frame 200. The lower support 70 may be disposed under the frame 200, and during the process of attaching the mask 100 to the frame 200, the lower support 70 may be disposed under the frame 200 to be fixedly connected to the frame 200. May be. The lower support 70 may have a plate shape to support the frame 200 and may be formed to be substantially the same as or smaller than the area of the frame 200. Alternatively, the lower support 70 may have a flat plate shape having a size such that it fits into the hollow region R of the frame edge part 210. The lower support 70 is preferably made of the same material as the frame 200 in consideration of the coefficient of thermal expansion, but a material having high rigidity may be used. Further, a predetermined support groove (not shown) corresponding to the shape of the mask cell sheet part 220 may be formed on the upper surface of the lower support body 70. In this case, the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 are fitted into the support grooves, so that the mask cell sheet portion 220 may be better fixed.
An adsorption unit 75 may be formed on the lower support 70. The adsorption unit 75 is preferably disposed to correspond to the position of the adsorption hole 229 formed in the frame 200 (or the mask cell sheet unit 220). In other words, the adsorption unit 75 may be disposed at a position capable of intensively applying the adsorption force VS (or adsorption pressure VS) to the adsorption hole 229 on the lower support 70. The adsorption unit 75 may use a known vacuum suction device, and may be connected to an external suction pressure generating means. For example, a vacuum flow path 76 is formed in the lower support 70 so that the other end may be connected to an external suction pressure generating means (not shown) such as a pump, and one end may be connected to the suction unit 75. A plurality of holes, slits, etc. are formed on the upper surface of the adsorption unit 75 connected to the vacuum flow path 76, and thus may be utilized as a passage through which suction pressure is applied. The external suction pressure generating means is connected to the various vacuum flow paths 76 of the lower support 70, so that the suction pressure for each vacuum flow path 76 can be individually controlled, and suction pressure for all the vacuum flow paths 76 is controlled. You can also control it at the same time.
The lower support 70 may press the opposite surface of the mask cell area CR to which the mask 100 contacts. That is, the lower support 70 may support the mask cell sheet part 220 in an upward direction to prevent the mask cell sheet part 220 from sagging downward during the attachment process of the mask 100. At the same time, the lower support 70 and the template 50 are pressed against the edge and frame 200 (or mask cell sheet part 220) of the mask 100 in opposite directions, so that the mask 100 Can be maintained without being disturbed.
In addition, the adsorption force VS (or adsorption pressure VS) is provided by the adsorption unit 75 of the lower support 70, and this adsorption force VS is applied to the mask 100 through the adsorption hole 229 Accordingly, the mask 100 can be pulled toward the adsorption unit 75 side (lower side). Then, the interface between the mask 100 and the frame 200 (or the mast cell sheet part 220) may be brought into close contact with each other.
Since the adsorption unit 75 strongly pulls the mask 100, a fine air gap does not exist between the interface between the mask 100 and the frame 200. As a result, since the mask 100 and the frame 200 (in the enlarged drawing of FIG. 13, the first grid sheet portion 223) are in close contact, the mask 100 and the frame 200 are irradiated with the laser L anywhere on the welding portion. A weld bead (WB) can be well produced in between. The welding bead WB integrally connects the mask 100 and the frame 200, and as a result, there is an advantage that welding can be performed stably and well.
On the other hand, by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 on the frame 200, the mask 100 is applied to the mask cell area CR of the frame 200. Since the process is complete, no tensile force may be applied to the mask 100 during this process.
Following the application of the adsorption force VS of the adsorption unit 75, the mask 100 may be irradiated with a laser L to attach the mask 100 to the frame 200 by laser welding. A welding bead WB is generated in the welding portion of the laser-welded mask, and the welding bead WB may be integrally connected with the mask 100 / frame 200 and having the same material.
15 is a schematic diagram illustrating a process of separating the mask 100 from the template 50 after attaching the mask 100 to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 15, after attaching the mask 100 to the frame 200, the mask 100 and the template 50 may be separated (debonded). Separation of the mask 100 and the template 50 may be performed through at least one of heat application (ET), chemical treatment (CM), and ultrasonic application (US) to the temporary bonding part 55. Since the mask 100 remains attached to the frame 200, only the template 50 can be lifted. For example, when heat of a temperature higher than 85° C. to 100° C. is applied (ET), the viscosity of the temporary bonding portion 55 decreases, and the adhesion between the mask 100 and the template 50 is weakened, and thus the mask 100 ) And the template 50 may be separated. As another example, the mask 100 and the template 50 may be separated by dissolving or removing the temporary bonding portion 55 by immersing (CM) the temporary bonding portion 55 in a chemical substance such as IPA, acetone, and ethanol. have. As another example, when ultrasonic waves are applied (US), adhesion between the mask 100 and the template 50 is weakened, so that the mask 100 and the template 50 may be separated.
16 is a schematic diagram showing a state in which the mask 100 is attached to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, one mask 100 may be attached on one cell area CR of the frame 200.
Since the mask cell sheet part 220 of the frame 200 has a thin thickness, when a tensile force is applied to the mask 100 and attached to the mask cell sheet part 220, the tensile force remaining in the mask 100 is masked. It acts on the cell sheet part 220 and the mask cell area CR, and thus, they may be deformed. Therefore, it is necessary to attach the mask 100 to the mask cell sheet part 220 without applying a tensile force to the mask 100. In the present invention, by attaching the mask 100 on the template 50 and loading the template 50 onto the frame 200, the mask 100 corresponds to the mask cell area CR of the frame 200 Since the process is completed, no tensile force may be applied to the mask 100 during this process. Thus, it is possible to prevent the frame 200 (or the mask cell sheet part 220) from being deformed by acting as a tension on the frame 200 as opposed to the tensile force applied to the mask 100.
The conventional mask 10 of FIG. 1 has a long length because it includes 6 cells (C1 to C6), whereas the mask 100 of the present invention has a short length including one cell (C). The degree to which the pixel position accuracy (PPA) is misaligned can be reduced. For example, assuming that the length of the mask 10 including a plurality of cells (C1 to C6, ...) is 1 m and a PPA error of 10 μm occurs in the entire 1 m, the mask 100 of the present invention The above error range can be 1/n according to the reduction in the relative length (corresponding to the reduction in the number of cells C). For example, if the length of the mask 100 of the present invention is 100 mm, since it has a length reduced from 1 m to 1/10 of the conventional mask 10, a PPA error of 1 μm occurs in the entire 100 mm length. , There is an effect that the alignment error is significantly reduced.
On the other hand, if the mask 100 includes a plurality of cells C, and each cell C corresponds to each cell area CR of the frame 200 within a range in which the alignment error is minimized, The mask 100 may correspond to a plurality of mask cell regions CR of the frame 200. Alternatively, the mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one mask cell area CR. Even in this case, in consideration of the process time and productivity according to the alignment, it is preferable that the mask 100 includes as few cells (C) as possible.
In the case of the present invention, it is only necessary to match one cell (C) of the mask 100 and check the alignment state, so that a plurality of cells (C: C1 to C6) must be matched at the same time and check all alignment states. Compared to the conventional method [see Fig. 2], the manufacturing time can be significantly reduced.
That is, in the method of manufacturing a frame-integrated mask of the present invention, each of the cells C11 to C16 included in the six masks 100 correspond to each of the cell regions CR11 to CR16 and check the alignment state. Through one process, the time can be much shorter than that of a conventional method in which the six cells C1 to C6 are simultaneously matched and the alignment state of the six cells C1 to C6 is checked at the same time.
In addition, in the method of manufacturing a frame-integrated mask of the present invention, the product yield in the process of 30 times of matching and aligning 30 masks 100 to 30 cell regions (CR: CR11 to CR56), respectively, is 6 cells (C1 It may appear much higher than the conventional product yield in the process of five masks 10 (see Fig. 2 (a)) each including ~C6) corresponding to the frame 20 and aligned five times. The conventional method of arranging six cells (C1 to C6) in a region corresponding to six cells (C) at a time is a much cumbersome and difficult operation, so the product yield is low.
On the other hand, as described above in step (b) of FIG. 9, when the plating film 110 is adhered to the template 50 by the re-imation process, a temperature of about 100° C. may be applied to the plating film 110. Accordingly, the plated film 110 may be adhered to the template 50 while some tensile tension is applied thereto. Thereafter, when the mask 100 is attached to the frame 200 and the template 50 is separated from the mask 100, the mask 100 may contract a predetermined amount.
When the template 50 and the mask 100 are separated after each of the masks 100 are attached to the corresponding mask cell area CR, a tension that contracts the plurality of masks 100 in opposite directions is applied. Therefore, the force is canceled, so that deformation does not occur in the mask cell sheet portion 220. For example, the first grid sheet portion 223 between the mask 100 attached to the CR11 cell area and the mask 100 attached to the CR12 cell area is in the right direction of the mask 100 attached to the CR11 cell area. The applied tension and the tension applied in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell area may be canceled out. Thus, deformation of the frame 200 (or mask cell sheet part 220) due to tension is minimized, so that an alignment error of the mask 100 (or mask pattern P) can be minimized.
17 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus 1000 using the frame-integrated masks 100 and 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 17, the OLED pixel deposition apparatus 1000 includes a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated and a cooling water line 350 is disposed, and an organic material source 600 from a lower portion of the magnet plate 300. ) And a deposition source supply unit 500 to supply.
A target substrate 900 such as glass on which the organic material source 600 is deposited may be interposed between the magnet plate 300 and the source deposition unit 500. The frame-integrated masks 100 and 200 (or FMM) for allowing the organic material source 600 to be deposited for each pixel may be disposed on the target substrate 900 to be in close contact or very close to each other. The magnet 310 generates a magnetic field and may be in close contact with the target substrate 900 by the magnetic field.
The deposition source supply unit 500 may reciprocate the left and right paths to supply the organic material source 600, and the organic material sources 600 supplied from the deposition source supply unit 500 are pattern P formed on the frame-integrated masks 100 and 200. ) May be deposited on one side of the target substrate 900. The deposited organic material source 600 passing through the pattern P of the frame-integrated masks 100 and 200 may function as the pixel 700 of the OLED.
In order to prevent non-uniform deposition of the pixel 700 due to the shadow effect, the pattern of the frame-integrated masks 100 and 200 may be formed to be inclined (S) (or formed in a tapered shape (S)). . Since the organic material sources 600 passing through the pattern in a diagonal direction along the inclined surface may also contribute to the formation of the pixel 700, the pixel 700 may have a uniform thickness as a whole.
Since the mask 100 is attached and fixed to the frame 200 at a first temperature higher than the pixel deposition process temperature, even if it is raised to the process temperature for pixel deposition, the position of the mask pattern P is hardly affected. The PPA between 100 and the mask 100 adjacent thereto may be maintained not to exceed 3 μm.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been illustrated and described with reference to a preferred embodiment as described above, it is not limited to the above embodiment, and within the scope not departing from the spirit of the present invention, various It can be transformed and changed. Such modifications and variations are to be regarded as falling within the scope of the invention and appended claims.

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50: 템플릿(template)
51: 레이저 통과공
55: 임시접착부
70: 하부 지지체
75: 흡착부
100: 마스크
110: 마스크 막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 마스크 셀 시트부
221: 테두리 시트부
223: 제1 그리드 시트부
225: 제2 그리드 시트부
229: 흡착공
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CM: 화학적 처리
CR: 마스크 셀 영역
DM: 더미, 마스크 더미
ET: 열 인가
L: 레이저
R: 테두리 프레임부의 중공 영역
P: 마스크 패턴
VS: 흡착력, 흡압 인가
US: 초음파 인가
W: 용접
WB: 용접 비드50: template
51: laser through hole
55: temporary adhesive
70: lower support
75: adsorption unit
100: mask
110: mask film
200: frame
210: border frame
220: mask cell sheet portion
221: border sheet portion
223: first grid seat portion
225: second grid sheet portion
229: adsorption hole
1000: OLED pixel deposition device
C: cell, mask cell
CM: chemical treatment
CR: mask cell area
DM: Dummy, mask dummy
ET: heat application
L: laser
R: Hollow area of the border frame
P: mask pattern
VS: Adsorption force, suction pressure applied
US: ultrasonic approval
W: Welding
WB: welding bead

Claims

A method of manufacturing a frame-integrated mask in which at least one mask and a frame supporting the mask are integrally formed,
(a) preparing a frame having at least one mask cell region;
(b) matching the mask to the mask cell area of the frame; And
(c) attaching the mask to the frame by irradiating a laser to the welding portion of the mask
Including,
A plurality of adsorption holes are formed at a predetermined distance apart from the edge of the frame where the mask cell region is present,
In step (b), an adsorption force is applied to the mask in contact with the frame through a plurality of adsorption holes, so that the mask is in close contact with the frame, and a lower support including an adsorption unit for generating adsorption pressure is disposed under the frame, and the lower support is a mask. A method of manufacturing a frame-integrated mask by compressing the opposite surface of the frame surface in contact with.

The method of claim 1,
Preparing a frame having at least one mask cell area,
(1) preparing a frame part including a hollow area;
(2) connecting the flat mask cell sheet portion to the border frame portion; And
(3) forming a frame by forming a plurality of mask cell regions on the mask cell sheet portion
A method of manufacturing a frame-integrated mask comprising a.

The method of claim 1,
Preparing a frame having at least one mask cell area,
(1) preparing a frame part including a hollow area; And
(2) manufacturing a frame by connecting a mask cell sheet portion having a plurality of mask cell regions to an edge frame portion
A method of manufacturing a frame-integrated mask comprising a.

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The method of claim 1,
A method for manufacturing a frame-integrated mask, wherein the suction hole is formed in a portion that does not overlap the weld portion of the mask.

The method of claim 1,
A method of manufacturing a frame-integrated mask, wherein a weld bead is formed in a portion of the welded portion irradiated with a laser, and the weld bead mediates the mask and the frame to be integrally connected.

A frame used for a frame-integrated mask in which a plurality of masks and a frame supporting the mask are integrally formed,
A border frame portion including a hollow region;
A mask cell sheet portion having a plurality of mask cell areas and connected to the frame frame portion
Including,
A plurality of adsorption holes are formed in the mask cell sheet portion,
A frame, wherein a lower support body including an adsorption portion generating suction pressure is further disposed at a lower portion of the frame, and the lower support presses a surface opposite to the frame surface to which the mask contacts.

The method of claim 8,
The mask cell sheet portion includes a plurality of mask cell regions along at least one of a first direction and a second direction perpendicular to the first direction.

The method of claim 8,
The mask cell sheet portion,
Border sheet portion; And
A frame extending at a first direction and including at least one first grid sheet portion having both ends connected to the edge sheet portion.

The method of claim 10,
The mask cell sheet portion is formed to extend in a second direction perpendicular to the first direction, intersects the first grid sheet portion, and further includes at least one second grid sheet portion having both ends connected to the edge sheet portion.

The method of claim 8,
A frame, wherein a plurality of adsorption holes are formed in portions spaced apart by a predetermined distance from a frame edge where the mask cell region exists.

The method of claim 8,
The suction hole is formed in a portion that does not overlap with the weld portion of the mask.

delete

The method of claim 8,
A frame in which at least one vacuum flow path is formed on the lower support, and the vacuum flow path transmits the pressure generated by the external pressure generating means to the adsorption unit.

The method of claim 8,
The mask and frame are made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt.