KR102187007B1

KR102187007B1 - 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102187007B1
Application number: KR1020200023380A
Authority: KR
Inventors: 유홍우
Original assignee: 주식회사 핌스
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-12-04
Also published as: CN113308666A; CN113308666B

Abstract

본 발명은 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 사각 틀 형태의 프레임 및 박막 마스크를 준비하는 단계; 상기 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 교정력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하는 프레스 단계; 및 상기 마스크를 인장하여 상기 교정력이 제공된 프레임에 접합하는 마스크 인장접합 단계를 포함한다. 이에 따르면, 사각형 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 박막 증착용 마스크 조립체에 있어서, 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 각각 교정력을 제공함으로써, 마스크 응력과 프레임 응력이 서로 상쇄되도록 할 수 있다. 그 결과 마스크 인장력을 가능한 한 최대로 높이는 것이 가능하여 마스크 처짐 감소 효과를 향상시킬 수 있고, 마스크 조립체의 평탄도가 마스크 인장력의 증가와 상관없이 개선될 수 있게 되며, 그 결과 마스크 처짐량 감소와 평탄도 상승 양자를 모두 만족시킬 수 있어 박막 공정 중 새도우 현상을 크게 감소시킬 수 있는 정밀 마스크 조립체를 제공하는 현저한 효과가 제공된다.

Description

평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법{MASK ASSEMBLY FOR THIN FILM DEPOSITION WITH IMPROVED FLATNESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 예컨대 OLED 디스플레이를 제조하기 위한 박막 증착용 마스크 조립체에서, 사각 틀 형태의 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합함에 따라 발생하는 마스크 조립체의 평탄도 변화량을 교정할 수 있는 새로운 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

근래 널리 제조되고 있는 OLED(Organic Light Emitting Diode, 유기발광다이오드)는, 텔레비전(TV), 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 스마트폰, 스마트워치, 차량계기판 등 다양한 용도의 디스플레이에 적용되고 있다. 마스크 조립체는 OLED 제조 공정에서 기판 상에 소정 패턴을 형성하기 위해 사용되는 부품이다. 마스크 조립체는 프레임에 하나 또는 여러 층의 마스크를 예컨대 레이저 용접 방식으로 접합하여 제조된다. 이 경우 프레임은 약 10 ~ 40 mm 정도의 두께를 가지는 창틀 또는 문틀 모양의 사각 틀 형태를 가지며, 예컨대 스테인레스(예컨대, SUS420) 또는 인바합금(예컨대 Invar36) 등과 같은 고강도 금속 재질로 제조된다. 한편 마스크는 약 0.02 ~ 0.50 mm 정도의 두께를 가지는 박막의 스트립, 격자 또는 시트 등 다양한 형태로 제조되며, 용도에 따라 크기가 정해지는 개구들이 소정 패턴을 이루어 형성되어 있고, 프레임과 마찬가지로 스테인레스 또는 인바합금과 같은 금속 재질로 제조된다.

도 1을 참조하면, 통상 박막 공정이 이루어지는 증착기 내에서, 증착물질은 아래로부터 위를 향해 상승하다가, 마스크 조립체 특히 마스크(10)에 형성된 개구 패턴을 통과하여 유리 재질의 기판(12)의 표면에 부착된다. 마스크(10)는 기판(12)의 바로 아래에 배치되어 기판(12)과 밀착된다. 마스크(10)는 매우 얇은 금속재질이므로 도 1의 (a)에 예시된 바와 같이 중력에 의해 특히 그 중심부가 아래로 처지게 된다. 마스크(10)를 기판(12)에 밀착시키는 것은 기술적으로 매우 중요한 문제이다. 따라서 일반적으로 도 1의 (b)에 예시된 바와 같이 증착기 상부에 있는 자석(14)을 이용하여 금속재질인 마스크(10)를 끌어당겨 유리 재질 기판(12)의 표면에 밀착시킨다. 그런데, 이 과정에서 아래로 처져 있었던 마스크(10)가 수직방향 즉 Z방향을 따라 상승하므로, 마스크(10)에 형성되어 있는 개구들의 위치가 XY평면 상에서 미세하게 유동하게 된다. 이러한 마스크 유동 현상에 의해 미세 패턴 형성 공정시에 새도우 현상이 발생한다. 통상적으로 마스크 유동 현상은 마스크 처짐량이 크면 클수록 증가하기 때문에, 마스크 처짐량을 감소시켜야 한다는 기술적 요구가 존재한다.

종래에 마스크 처짐현상을 최소화하기 위하여 다양한 수단들이 이용되고 있다. 예컨대, 도 2에 예시된 바와 같이, 마스크(23)(도 2의 (b) 참조)를 인장시켜 팽팽한 상태로 프레임(21)(도 2의 (a) 참조)에 접합(도 2의 (c) 참조)하는 방식이 널리 이용되고 있다. 이 경우 마스크에 인가되는 인장력은, 마스크에 소성변형을 일으키는 정도로 강하면 안되고, 마스크를 팽팽한 상태로 유지시키는 정도에서 조절되어야 한다. 이렇게 조절된 힘으로 인장된 마스크는, 프레임에 접합되었을 때, 인장되기전 형태로 되돌아가려는 응력이 작용함으로써, 팽팽한 상태를 유지할 수 있고 그 결과 마스크 처짐 현상이 감소될 수 있다. 그런데, 이렇게 팽팽하게 인장된 마스크의 응력은 불가피하게 프레임에 힘을 가하게 되고, 그 결과 프레임 평탄도에 변화를 일으킨다는 문제가 발생하였다.

다시 말해서 마스크를 팽팽하게 당겨서 접함함으로써 마스크 처짐량을 감소시킬 수 있었으나, 그 부작용으로 마스크가 팽팽하게 당겨지는 것을 지지하는 프레임에 소량의 치수변화가 발생하게 되어, 그 결과 마스크 프레임의 평탄도가 저하된다는 문제가 발생하는 것이다.

인장된 마스크(23)에 작용하는 응력은 인장방향과 반대로 작용한다. 즉 도 3의 (a)에서 화살표로 나타내는 것과 같이, 마스크 조립체에서 마스크(23)에 작용하는 응력은 프레임(21)의 4개의 변이 안쪽으로 끌려당겨지는 방향으로 작용한다.

그 결과, 도 3의 (b)에 예시된 바와 같이, 마스크 조립체(30)의 4개의 변(31a, 31b, 31c, 31d)의 양단이 약간 들려지게 됨으로써 4개의 코너(33a, 33b, 33c, 33d)가 솟아오르고 중앙부분이 처지는 형태로 뒤틀진다. 이와 같이 마스크 조립체의 평탄도가 저하되는 경우, 증착공정에서 마스크와 기판 사이의 밀착도가 저하되므로 새도우 현상이 더욱 크게 발생하게 되는 문제가 있다.

일반적으로 마스크 처짐량을 줄이기 위한 마스크 인장력의 크기는 마스크 조립체의 평탄도와 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있다. 즉, 마스크에 인장력을 크게 가하면 가할수록 마스크 처짐량이 더 감소되지만, 그 결과 마스크 프레임의 평탄도는 더 저하되는 것이다. 따라서 박막공정에서 마스크와 기판 사이의 밀착도를 증가시켜 생산 효율을 높이기 위해서는, 마스크 처짐량 감소을 위해 마스크 인장력을 유지하면서 동시에 마스크 프레임 평탄도를 개선시킬 수 있는 기술에 대한 절실한 요구가 존재한다.

대한민국 등록특허 제10-1063901호 (2011.09.08.) 대한민국 등록특허 제10-1508160호 (2015.04.07.)

본 발명자는, 대체로 사각 틀 형태인 프레임에 박막 마스크를 인장하고 접합한 구조의 마스크 조립체에서, 마스크에 가해지는 인장력을 유지하면서 동시에 마스크 프레임 평탄도를 개선시킬 수 있는 기술을 찾는 과정에서, 마스크 조립체의 뒤틀린 형태는 항상 4개의 코너가 들려져 있는 특이한 모양으로 나타난다는 현상에 주목하였다. 마스크 조립체가 이런 독특한 뒤틀림 형태를 가지는 이유는, 마스크가 프레임의 한쪽면에만 즉 상부면에만 접합되므로 프레임의 하부면보다 상부면측으로 치우쳐서 마스크 응력이 가해지게 되고, 이에 따라 코너가 상부측으로 쏠리는 것에 원인이 있다.

그러므로 본 발명자는 만약 '인장된 마스크'에 의해 프레임에 가해질 응력과 상쇄될 수 있도록 하는 교정력을 프레임에 제공한다면, '교정된 프레임'과 '인장된 마스크'의 결합에 의해 마스크 조립체의 뒤틀림이 교정될 수 있을 것이라는 점; 프레임의 뒤틀림이 항상 네 코너가 상부로 들려지는 특이한 모양으로 나타나므로, 만약 프레임의 네 코너가 하부로 굽혀지도록 하는 방식으로 교정력을 제공한다면, '인장된 마스크'에 의한 뒤틀림과 상쇄되는 반대방향의 교정력이 제공될 수 있을 것이라는 점; 이에 따라 프레임의 뒤틀림을 고려하여 마스크 인장력을 제한할 필요가 없어 마스크 처림량을 감소시키는 것이 가능할 뿐만 아니라 마스크 조립체의 평탄도가 저하되는 것을 방지할 수 있으므로, 결과적으로 마스크 처짐량 감소와 평탄도 개선 양자를 모두 만족시킬 수 있다는 점을 깨달았다.

상술한 깨달음에 기초하여 제공되는 본 발명은, 사각형 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 박막 증착용 마스크 조립체에 있어서 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 각각 하방 굽힘력을 제공하여, 인장된 마스크의 상방 응력을 상쇄시키도록 한 새로운 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 제공되는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 및 그 제조 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체는, 사각 틀 형태의 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 마스크 조립체로서, 상기 프레임은 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 하방 굽힘력이 제공되어 소정 간격만큼 소성 변형된다.

실시예에서, 상기 프레임에 제공된 하방 굽힘력은, 상기 마스크 인장에 기인하는 상기 프레임의 4개의 코너에 작용하는 상방 굽힘력과 적어도 부분적으로 상쇄되는 것이 바람직하다.

실시예에서, 상기 마스크 또는 프레임은 스테인레스 또는 인바합금 재질인 것이 바람직하다.

실시예에서, 상기 프레임의 두께는 10 ~ 40mm, 상기 마스크의 두께는 20 ~ 500 ㎛, 상기 프레임의 소성 변형된 간격은 10 ~ 200㎛ 범위인 것이 바람직하다.

실시예에서, 상기 마스크 조립체는 OLED(유기발광다이오드) 프로세싱에 사용되는 FMM(Fine Metal Mask), 오픈 마스크(OMM) 또는 CVD(화학기상증착) 마스크를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따라 제공되는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법은 사각형 프레임 및 박막 마스크를 준비하는 단계; 상기 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 하방 굽힘력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하는 프레스 단계; 및 상기 마스크를 인장하여 상기 하방 굽힘력이 제공된 프레임에 접합하는 마스크 인장접합 단계를 포함한다.

여기서, 상기 마스크 인장접합 단계에서 상기 마스크에 가해지는 인장력은, 상기 프레임에 제공된 하방 굽힘력이, 상기 마스크의 인장에 기인한 상기 프레임의 코너들에 가해지게 될 것으로 예상되는 상방 굽힘력과, 적어도 부분적으로 서로 상쇄되도록 하는 크기인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양상에 따라 제공되는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법은, 사각형 프레임 및 박막 마스크를 준비하는 단계; 상기 마스크를 인장한 후 상기 프레임에 접합하는 마스크 인장접합단계; 상기 마스크 인장접합단계에 의해 제조된 마스크 조립체의 평탄도를 측정하는 평탄도측정단계; 및 측정된 평탄도를 고려하여, 상기 마스크 조립체의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 하방 굽힘력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하는 프레스단계를 포함한다.

여기서, 상기 프레임에 제공되는 하방 굽힘력은, 상기 마스크의 인장에 기인한 상기 프레임의 코너들에 가해진 상방 굽힘력과, 적어도 부분적으로 서로 상쇄되도록 하는 크기인 것이 바람직하다.

상기 프레스 단계는 상기 4개의 코너를 중립위치로부터 하방으로 소정 초기값 d만큼 이격되도록 힘을 가하고, 그 이후 힘이 사라지면 상기 프레임의 탄성에 의해 상기 초기값 d로부터 원래 위치쪽으로 복원되어 감소된 최종값 d'을 가지도록 하는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

실시예에서, 상기 프레스 단계는 상기 4개의 변의 중심부를 고정한 상태에서 상기 4개의 코너를 위에서 아래로 눌러 상기 하방 굽힘력을 제공하는 방식으로 수행될 수 있다.

실시예에서, 상기 프레스 단계는 상기 4개의 코너를 고정한 상태에서 상기 4개의 변 중심부를 아래에서 위로 눌러 상기 하방 굽힘력을 제공하는 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따라 제공되는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치는, 4개의 변과 4개의 코너를 가지는 사각 틀 형태의 작업대상에, 상기 4개의 변의 위치를 중립위치로 하여 상기 4개의 코너에 하방 굽힘력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하기 위한 프레스 장치로서, 상기 작업대상의 4개의 변을 그 하부에서 지지하는 4개의 지지구를 구비하는 받침지그; 및 상기 받침지그의 상부측에 배치된 프레스 헤드로부터 연장된 4개의 포인트 프레스 로드를 포함하고, 여기서 상기 4개의 포인트 프레스 로드는 상기 받침지그 상에 배치된 작업대상의 4개의 코너에 대응하는 위치에서 작동한다.

실시예에서, 상기 지지구의 길이는 각각 상기 작업대상의 변의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.

실시예에서, 상기 지지구 상부면은 적어도 그 양단이 곡면인 것이 바람직하다.

실시예에서 상기 지지구 상부면은 곡률반경 2000R ~ 5000R 인 볼록 곡면일 수 있다.

실시예에서, 상기 포인트 프레스 로드에 의한 누름 동작만을 제어하거나, 또는 상기 지지구에 의한 올림 동작만을 제어 가능하게 구성될 수 있다.

실시예에서, 상기 포인트 프레스 로드에 의한 누름 동작과 및 지지구에 의한 올림 동작을 동시에 제어 가능하게 구성될 수 있다.

실시예에서 각각 다른 크기의 힘이 각 코너 또는 변에 인가되도록 상기 4개의 포인트 프레스 로드와 상기 4개의 지지구는 개별적으로 제어 가능하게 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 사각형 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 박막 증착용 마스크 조립체에 있어서, 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 각각 하방 굽힘력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 함으로써, 마스크 응력과 프레임 응력이 서로 상쇄되도록 할 수 있다. 그 결과 마스크 인장력을 가능한 한 최대로 높일 수 있어 마스크 처짐 감소 효과를 향상시킬 수 있고, 마스크 조립체의 평탄도가 마스크 인장력의 증가와 상관없이 개선될 수 있게 되며, 그 결과 마스크 처짐량 감소와 평탄도 상승 양자를 모두 만족시킬 수 있어 박막 공정 중 새도우 현상을 크게 감소시킬 수 있는 정밀 마스크 조립체를 제공하는 현저한 효과가 제공된다.

도 1은 일반적인 박막 공정에서 마스크 조립체의 사용 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 2는 종래 마스크를 인장하여 프레임에 접합하는 방식의 마스크 조립체를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 종래 마스크 조립체에서 마스크 인장에 기인하여 발생하는 뒤틀림의 형태를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체의 프레임에서 4개의 코너에 작용하는 하방 굽힘력을 설명하기 위한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체에서 4개의 코너에 작용하는 하방 굽힘력을 설명하기 위한 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방식의 예들을 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조를 위해 사용될 수 있는 프레스 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조를 위해 사용될 수 있는 프레스 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법의 과정을 예시하는 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법의 과정을 예시하는 흐름도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명한다. 참고로 이하의 기재사항 및 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 발명의 기술범위를 한정하는 것이 아니다. 다시 말해, 아래에서 설명되는 실시예들은 현장에서 구현할 때 다양한 변형이 가능하며, 이들 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명에 속한다고 해야 할 것인 바, 본 발명의 기술사상은 이하의 설명을 통해 해상 기술 분야의 지식을 가진 자에게 쉽게 이해될 것이다.

아래 표 1은 동일한 크기의 마스크 조립체에서 각 부분의 치수와 마스크 인장력의 변화에 따라 달라지는 프레임 평탄도 변화량(즉, 중립위치에 대해 코너가 이격되는 간격의 크기)의 값을 보여준다.

예	예1	예2	예3
프레임 크기(mm x mm)	1770 x 1100
프레임 두께(mm)	30	30	32
마스크 두께(㎛)	100	150	200
마스크 처짐(㎛)	~190	~230	~280
마스크 인장력(kgf)	~50	~80	~100
프레임평탄도변화량(㎛)	~36	~140	~92

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 마스크의 두께가 증가할 수록 동일한 길이만큼 인장할 때 인장력이 커지며, 인장력이 크면 클수록 동일한 두께의 프레임에서 프레임 평탄도 변화량이 커진다. 하지만 프레임의 두께가 더 두꺼우면 프레임 평탄도 변화량이 작아진다.

근래 모바일 디스플레이의 해상도가 점점 증가하면 TFT 픽셀 사이즈와 FMM의 패턴 사이즈는 530 ppi급까지 작아지고 있다. 작아진 TFT와 FMM 미세패턴을 증착기 내에서 얼라인하기 위해서는 마스크의 위치 정밀도 향상이 크게 요구되고 있는데, 근래에는 마스크 처짐량과 프레임의 평탄도까지도 중요하게 고려되고 있다. 최근에는 위치 정밀도는 50㎛ 이하, 마스크 처짐량은 150㎛ 이하, 프레임 평탄도는 80㎛ 이하까지 요구되고 있는 실정이다.

종래 마스크의 형상과 수, 보조 마스크 및 인장력 분포 등을 변화시키면서 마스크 인장 기술을 더욱 정밀하게 구성하는 방식으로 점증하는 마스크 위치 정밀도 향상 요구에 대응할 수 있었으나, 근래에는 마스크 인장과 프레임 평탄도가 트레이드-오프라는 점 때문에 한계에 부딪치고 있었다. 본 발명은 이러한 "마스크 인장과 프레임 평탄도가 트레이드-오프(trade-off)"라는 기존 패러다임을 깨는 새로운 관점에서 프레임 평탄도 개선 기술을 제안하는 것이다.

즉 본 발명에 따라, 인장된 마스크가 가할 뒤틀릴 힘의 크기와 위치를 고려하여, 프레임의 코너를 미리 반대로 뒤틀어 놓음으로써, 인장된 마스크와 뒤틀린 프레임이 결합한 마스크 조립체의 평탄도를 개선하는 기술이 제공된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체의 프레임에서 4개의 코너에 작용하는 하방 굽힘력을 설명하기 위한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체를 제조하기 위하여, 실선으로 도시된 프레임(40)을 점선으로 도시된 형태로 변형시키기 위해 하방 굽힘력(F)를 가하는 과정을 설명하기 위한 부분적인 개략도가 도시된다.

도시된 예는 박막 증착용 마스크 조립체를 제조하기 위하여, 평탄한 사각 틀 형태의 프레임(40)이 준비된다. 준비된 프레임(40)은 예컨대 인바합금을 가공하여 평탄도를 정밀하게 맞춘 상태로 준비되며, 도면에서 실선으로 예시되어 있다. 즉 실선으로 도시된 프레임(40)의 변 중심부(41a)와 코너(43a)는 예컨대 0.05㎛의 오차범위 내에서 평탄하게 제조된다. 이것은 뒤틀림이 없는 평탄한 중립위치(N)에 해당한다.

본 발명에 따라, 준비된 프레임(40)에 마스크를 인장하여 접합하기 전에, 마스크 인장에 따라 뒤틀림으로써 평탄도가 변형되는 것을 상쇄시키기 위하여 중립위치(N)에서 하방으로 굽혀지도록 하방 굽힘력(F)을 가한다. 즉 평탄한 프레임(40)에서 변 중심부(41a)에 대하여 코너(43a)를 즉 점선으로 표시한 형태의 굽혀진 프레임(40')의 형태가 되도록 하방 굽힘력(F)을 가한다.

이러한 하방 굽힘력(F)을 가한 결과, 평탄한 프레임(40)의 코너(43a)는 중립위치(N)에 대해 수직방향에서 소정 간격만큼 소성 변형되어 굽혀진 프레임(40')으로 변형될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 소성 변형된 프레임(40')의 코너(43a')는, 평탄한 프레임(40)의 코너(43a)에 대하여 수직방향에서 예컨대 10 ~ 200㎛ 범위의 간격만큼 이격될 수 있다. 본 발명에 따라 소성 변형된 프레임(40')의 코너(43a')는, 이후 마스크 조립체가 제조된 경우 인장된 마스크에 기인하여 평탄한 프레임(40)의 코너(43a)에 가해질 것으로 예상되는 상방 굽힘력과 상쇄될 수 있다.

다시 말해서 본 발명에 따른 마스크 조립체는 (1) 코너 부분이 소성 변형된 프레임 및 (2) 인장된 마스크가 상호 결합한 구성을 가지게 된다. 이에 따라 제조된 마스크 조립체는, 인장된 마스크에 의해 뒤틀려지는 평탄도 변화량을 소성 변형된 프레임이 상쇄하여 보완하므로 평탄도가 개선된다는 고유한 효과를 제공한다.

이러한 본 발명의 효과는, 인장된 마스크를 프레임에 접합한 형태의 OLED 박막 공정용 마스크 조립체의 평탄도를 개선하기 위한 기술을 찾는 과정에서 관찰된 사실, 즉 마스크를 인장하여 접합했을 때, 마스크 조립체의 뒤틀린 형태는 항상 그 4개의 코너가 상방으로 들려져 있는 형태를 가진다는 사실에 기초한 것이다. 이는 프레임의 두께(예컨대 30~32mm)가 마스크의 두께(예컨대 100~200㎛ = 0.1 ~ 0.2mm)보다 약 150 ~ 300배 정도로 훨씬 두껍다는 점과 마스크가 프레임의 상하면에 모두 접합되는 것이 아니라 프레임의 상부면에만 접합된다는 사실, 따라서 인장된 마스크가 가하는 힘이 프레임의 상부측에만 적용된다는 사실과 관련있다.

마스크 조립체의 독특한 뒤틀린 형태를 교정하기 위해서, 본 발명은 마스크가 프레임에 접합되기 전에, 프레임의 네 귀퉁이 즉 코너를 반대방향으로 눌러 미리 뒤틀어 놓음으로서, 이후 인장된 마스크가 접합된 다음에 이렇게 미리 뒤틀어진 형태가 중립위치로 복원될 수 있다는 사실에 기초한 것이다.

구체적으로 설명하면 도 4에 도시된 예에서, 프레임(40)의 코너(43a)는 하방 굽힘력(F)에 의해 중립위치(N) 즉 변 중심부(41a)로부터 D만큼 아래로 굽혀져 있는 모양(점선)으로 변형되어 있다. 이 예에서 D는 마스크가 인장되어 프레임(40)에 접합된 마스크 조립체 상태에서 변형될 것으로 예상되는 프레임 코너의 평탄도 변화량에 대응할 수 있다. 여기서, D 값은 비록 추정치이지만, 마스크 조립체의 프레임 평탄도 변화량은 경험적으로 통계적으로 알려지는 것이 가능하다.

본 발명에 따라, 코너(43a)에 가해지는 도시된 바와 같이 하방 굽힘력(F)은 D보다 큰 값을 가지는 d만큼 코너(43a)가 변형되는 정도로 적용된다. 일반적으로 프레임(40)은 반도체 공정에서 널리 사용하는 예컨대 스테인레스(SUS) 또는 인바합금36으로 제작된 것일 수 있다. 예컨대 인바합금은 높은 인장강도 및 탄성계수를 가지며 열변형에 강할 뿐만 아니라 기계적인 변형에도 버티는 힘이 강한 고반발 탄성 소재이다. 이러한 프레임(40)의 특성은 두께나 구조적인 형태에 따라 차이를 보인다.

따라서 하방 굽힘력 F의 크기는 경험적으로 결정되는 것이 바람직하다. F의 크기는, 코너(43a)를 중립위치로부터 하방으로 소정 초기값 d만큼 이격되도록 힘을 가하고 그 이후 힘 F이 사라지면 프레임의 탄성에 의해 초기값 d이 부분적으로 감소되어 즉 원래 위치쪽으로 복원되어 초기값 d보다 감소된 최종값 d'을 가지도록 하는 방식으로 결정될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 코너(43a)가 고정된 변 중심부(41a)의 위치, 즉 중립위치(N)에서 추정된 D보다 더 크게 d만큼 변형되었다가, 부분적으로 복귀하여, 최종값 d'만큼 변형되도록 하는 힘 F를 가한다. 이때 최종값 d'은 추정값 D와 동일하거나 유사한 값을 가지도록 조절된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체에서 4개의 코너에 작용하는 하방 굽힘력을 설명하기 위한 개략도이다.

도 5를 참조하면, 박막 증착용 마스크 조립체(50)의 변 중심부(51a)와 코너(53a)가 예시된다. 실선으로 도시된 중립위치(N)는 뒤틀림이 없는 평탄한 상태를 보여준다. 점선은 프레임에 마스크를 인장하여 접합한 후 코너(53a)가 중립위치(N)에서 상방으로 들려 뒤틀린 모양을 예시한다.

본 발명은 이렇게 뒤틀려 있는 마스크 조립체(50)의 코너(53a)를 눌러 굽힘력을 제공함으로써, 소성 변형되도록 한다는 특징이 있다. 이렇게 소성 변형된 코너(53a)는, 인장된 마스크에 기인하여 코너(53a)에 가해지는 상방 굽힘력과 상쇄될 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 마스크 조립체는 하방 굽힘력이 제공된 프레임과 인장된 마스크가 결합한 구성을 가지게 되며, 그 형태는 중립위치(N)에 근접하게 유지될 수 있어 평탄도가 개선된다는 효과를 제공한다.

이러한 본 발명의 특징은 인장된 마스크를 프레임에 접합했을 때, 마스크 조립체(50)의 뒤틀림은 마스크가 작용하는 힘에 대한 반작용으로 프레임이 뒤틀리는 것이라는 사실과 관련된다. 그러므로 마스크 조립체(50)의 뒤틀리는 형태는 위에서 도 4를 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 그 4개의 코너(53a)가 변 중심부(51a)에 대하여 상대적으로 위로 들려 올라가는 독특한 형태를 가진다.

도시된 예에서, 마스크 조립체(50)의 뒤틀린 형태를 교정하기 위해서, 마스크 조립체(50)의 네 귀퉁이 즉 코너(53a)를 뒤틀린 것과 반대방향으로 즉 하방으로 굽혀지도록 하며, 그 결과 마스크에 의해 변형된 형태가 다시 중립위치로 복원될 수 있다.

구체적으로 도 5에 도시된 예에서, 마스크 조립체(50)의 코너(53a)는 중립위치(N)로부터 D만큼 상방으로 들려져 있는 것이 도시된다. 이 예에서 D는 마스크가 인장되어 프레임(50)에 접합된 이후 변형된 평탄도 변화량을 나타낼 수 있다. 코너(53a)에 가해지는 하방 굽힘력(F)은 코너(53a)가 중립위치까지 복원되는데 필요한 D보다 더 큰 값을 가지는 d만큼 변형되도록 적용된다.

이것은 마스크 조립체(50)를 이루는 프레임과 마스크는 인바합금과 같은 고강도 특수강을 이용하여 제작되며, 이러한 특수 소재는 소성변형을 일으키는데 상당히 큰 힘이 필요할 뿐만 아니라, 소성 변형되어야 할 값(D, d, d')이 모두 ㎛의 작은 값이고, 또한 구체적으로 마스크 조립체의 크기나 모양에 따라 응력-변형율 특성이 상이하다.

그러므로 본 발명에 따른 하방 굽힘력 F의 크기는 경험적으로 결정되는 것이 바람직하다. 즉 실선으로 도시된 코너(53a)를 점선으로 도시된 중립위치(N)로부터 하방으로 소정 초기값 d만큼 이격되도록 힘을 가하고 그 이후 힘 F이 사라지면 탄성에 의해 초기값 d가 원래 위치쪽으로 복원되어 감소된 최종값 d'을 가지도록 하는 방식으로 결정될 수 있다. 이때, 하방 굽힘력 F의 크기는 최종값 d'은 D와 유사한 값을 가지도록 하는 방식으로 경험적으로 조절될 수 있다.

본 발명에 따라 마스크 조립체는 OLED(유기발광다이오드) 프로세싱에 사용되는 FMM(Fine Metal Mask 또는 섀도마스크), 오픈 마스크(OMM) 또는 CVD(화학기상증착) 마스크를 포함할 수 있다.

구체적인 실시예에서, 본 발명에 따른 마스크 조립체에서, 프레임의 두께는 10 ~ 40mm, 마스크의 두께는 20 ~ 500㎛일 수 있고, 상기 프레임의 소성 변형된 소정 간격은 10 ~ 200㎛ 범위인 것이 바람직하다. 본 발명에 따라, 마스크 조립체의 평탄도가 개선되므로, 실무적으로 마스크 조립체의 평탄도는 중립위치로부터 약 80㎛ 이하의 변화량을 보이는 정도로 정밀하게 제작될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방식의 예들을 설명하기 위한 개략도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제공되는 프레임 또는 마스크 조립체의 네 귀퉁이를 눌러 평탄도를 개선하는 방식은 모두 4가지가 가능하다. 즉, 일 실시예에 따라, 도 6의 (a)에 보여지는 바와 같이, 프레임 4코너 누름 방식이 제공된다. 이는 사각형 프레임(61)에서 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너에 각각 하방 굽힘력 F이 제공되는 방식이다.

다른 실시예에 따라, 도 6의 (b)에 보여지는 바와 같이, 프레임 4변 올림 방식이 제공된다. 이는 사각형 프레임(61)에서 4개의 코너에 대해 4개의 변 중심부에 각각 -F가 제공되는 방식이다. 여기서 -F는 F와는 동일한 크기이나 방향이 반대인 힘을 나타낸다.

또 다른 실시예에 따라, 도 6의 (c)에 보여지는 바와 같이, 마스크 조립체 4코너 누름 방식이 제공된다. 이는 프레임(61)에 마스크(63)가 결합된 형태의 마스크 조립체(60)에서 그 4개의 변 중심부(실제로는 프레임(61)의 4개의 변과 동일하다)에 대해 4개의 코너(실제로는 프레임(61)의 4개의 코너와 동일하다)에 각각 F가 제공되는 방식이다. 여기서 마스크 조립체(60)의 변과 코너는 실제로는 프레임(61)의 변과 코너와 동일한 것이다.

마지막으로 다른 실시예에 따라, 도 6의 (d)에 보여지는 바와 같이, 마스크 조립체 4변 올림 방식이 제공된다. 이는 프레임(61)에 마스크(63)가 결합된 형태의 마스크 조립체(60)에서 4개의 코너에 대해 4개의 변 중심부에 각각 -F가 제공되는 방식이다. 여기서 -F는 F와는 동일한 크기이나 방향이 반대인 힘을 나타낸다. 여기서 마스크 조립체(60)의 변과 코너는 실제로는 프레임(61)의 변과 코너와 동일한 것이다.

도 6에 도시된 4가지 방식 중 프레임 4코너 누름 방식(a) 및 프레임 4변 올림 방식(b)과, 마스크 조립체 4코너 누름 방식(c) 및 마스크 조립체 4변 올림 방식(d)의 차이는, 프레임이 마스크 인장에 의해 뒤틀려있는 상태인지 아니면 아직 뒤틀려있지 않은 상태인지가 다를 뿐이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조를 위해 사용될 수 있는 프레스 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 개략도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따라 제공되는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치(70)는, 4개의 변과 4개의 코너를 가지는 사각 틀 형태의 작업대상(W)의 코너를 굽이기 프레스 장치이다. 프레스 장치(70)는 받침지그(71) 및 프레스 헤드(75)를 포함하여 구성된다. 여기서 작업대상(W)은 상술한 바와 같은 사각틀 형태의 프레임 또는 마스크 조립체를 포함한다.

받침지그(71)는 작업대상(W)을 수직방향에서 아래에서 지지하거나 올리는 방향으로 누르기 위한 구조물이며, 그 상부에 4개의 돌출 지지구(71a)를 구비한다. 4개의 지지구(71a)는 작업대상(W)의 4개의 변을 각각 지지하거나 또는 위로 눌러 올리는 방식으로 동작할 수 있다. 특히 지지구(71a)는 각각 대응 작업대상의 변의 길이보다 짧은 수평길이를 가진다. 작업대상 각 변의 양 단부(즉, 코너)가 아래 방향으로 휘어져야 하므로 그러한 공간을 제공하기 위해 지지구(71a)의 길이가 변의 길이보다 더 짧은 것이 바람직하다.

또한 프레스 작업시, 작업대상 각 변의 중심부가 고정되고 양 단부가 아래 방향으로 휘어지는 방식으로 동작하므로, 이러한 동작이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 지지구(71a)의 상부면은 곡면을 이루는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 지지구(71a)의 상부면은 도 7의 (a)에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 작업대상 변의 중심부에서 최정점을 가지는 볼록 곡면일 수 있다. 이 경우, 지지구(71a)의 볼록 곡면은 곡률반경 2000R ~ 5000R (여기서 R은 곡률반경을 나타낼 때 관습적으로 사용하는 기호이며 십진법의 mm를 나타낸다)인 것이 바람직하지만, 지지구의 형상이 반드시 도시된 형태로 제한될 필요는 없다. 다른 방식으로 지지구(71a)의 상부면은 전체적으로 곡면이 아니라, 양 단부측만 곡면인 형태도 가능하다.

프레스헤드(75)는 작업대상(W)을 수직방향에서 위에서 누르거나 지지하는 기능을 하기 위한 구조물이며, 그 하부에서 연장된 4개의 포인트 프레스 로드(75a)를 구비한다. 4개의 포인트 프레스 로드(75a)는 작업대상(W)의 4개의 코너를 각각 지지하거나 누르는 방식으로 동작한다. 특히 포인트 프레스 로드(75a)는 예컨대 그 하단부가 작업대상의 코너에 접촉할 수 있는 작은 원판형 또는 포인트 접촉형 원형볼로 이루어진 막대 형태일 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조를 위해 사용될 수 있는 프레스 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 개략도이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 프레스 장치(80)는 프레스 헤드(85)측 포인트 프레스 로드(85a)에 의한 누름 동작만을 제어하여 작업대상(W)의 코너들에 원하는 하방 굽힘력을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 예에서 받침지그(81)와 지지구(81a)는 정지상태로서 작업대상(W)을 지지하는 기능만을 담당할 수 있다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 프레스 장치(80)는 받침지그(81)측 지지구(81a)에 의한 올림 동작만을 제어하여 작업대상(W)의 코너들에 원하는 하방 굽힘력을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 예에서 프레스헤드(85)와 포인트 프레스 로드(85a)는 정지상태로서 작업대상(W)을 지지하는 기능만을 담당할 수 있다.

다른 방식으로 비록 도시되어 있지는 않지만 본 발명에 따라 프레스 장치(80)는 포인트 프레스 로드(85a)에 의한 누름 동작과 및 지지구(81a)에 의한 올림 동작을 동시에 제어함으로써 작업대상(W)에 원하는 하방 굽힘력을 제공하도록 구성될 수 있다.

또 다른 방식으로 비록 도시되어 있지는 않지만 본 발명에 따라 프레스 장치(80)는, 예컨대 작업대상(W)의 각 코너에 가해질 하방 굽힘력(F)이 서로 동일하지 않은 경우와 같이, 4개의 포인트 프레스 로드(85a)와 4개의 지지구(81a)를 개별적으로 제어함으로써, 각각 다른 크기의 하방 굽힘력(F 또는 -F)이 각 코너 및/또는 변에 인가되도록 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법의 과정을 예시하는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법(900)은, 프레임을 먼저 굽힌 다음 마스크를 접합하는 방식으로서, 준비 단계(901), 적재 단계(903), 프레스 단계(905) 및 마스크 접합단계(907)를 포함한다.

준비 단계(901)에서는 기존 마스크 조립체 제조 공정과 동일한 방식으로 마스크와 프레임을 준비한다. 마스크는 예컨대 FMM 또는 오픈마스크 등과 같이 소정 패턴이 형성된 박막 금속 패턴 시트와 처짐 방지를 위한 스틱 형태의 추가 보조 마스크를 포함할 수 있다. 프레임은 사각 틀 형태로서 상부면에 마스크를 용접하기 위한 형상이 가공된 형태로 준비될 수 있다.

적재 단계(903)에서는, 준비된 프레임과 마스크 중에서 먼저, 프레임을 위에서 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 프레스 장치에 적재한다.

프레스 단계(905)는 수직방향에서 프레임의 4변을 고정한 상태에서 4개의 코너를 눌러 굽히거나, 또는 4코너를 고정한 상태에서 4개의 변을 올리는 방향으로 눌러 굽힘으로써, 프레임에 하방 굽힘력을 제공하는 단계이다. 그 결과, 프레임의 각 코너는 도 3의 (b)에 도시된 것(각 코너가 상방으로 굽혀져 있다)과는 반대방향으로 즉 하방으로 굽혀진 형상을 가지게 된다.

여기서, 프레임에 제공되는 하방 굽힘력은, 이후 프레임에 접합될 예정인 마스크의 인장에 기인한 상기 프레임의 코너들에 가해진 상방 굽힘력과, 서로 상쇄되도록 하는 크기인 것이 바람직하다.

이 경우, 프레임에 제공되는 하방 굽힘력은, 프레임의 응력-변형율 특성의 소성영역 중에서 비례한계(proportional limit)와 항복점(yield point) 사이의 구간에서 인가되도록 하는 바람직하다. 더 바람직하게, 프레임에 제공되는 하방 굽힘력은, 프레임의 응력-변형율 특성의 소성영역 중에서 비례한계(proportional limit)와 탄성한계(elastic limit) 사이의 구간에서 수행될 수 있다. 다시 말해서, 하방 굽힘력은 프레임의 소성 변형이 막 시작되는 지점에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이 지점에서는 하방 굽힘력을 제거한 때에 아직 탄성이 존재하기 때문에, 일정 부분 원래 위치 방향으로 복원될 수 있다.

예컨대 프레스 단계(905)는, 위에서 이미 도 5에 도시된 바를 참조하여 설명한 바와 같이, 프레임(50)의 4개의 코너(53a)를 중립위치(N)로부터 하방으로 소정 초기값(d)만큼 이격되도록 힘을 가하고, 그 이후 힘(F)이 사라지면 프레임의 탄성에 의해 초기값(d)의 40 ~ 60% 만큼 원래 위치쪽으로 복원되어 감소된 최종값(d')을 가지도록 하는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

마지막으로 마스크 접합단계(907)에서, 프레스 단계(905)에서 코너가 변형되어 있는 프레임에 인장된 마스크를 용접하여 접합할 수 있다. 이에 따라, 인장된 마스크에 의해 작용하는 비틀림 힘이 코너에 작용함으로써, 프레스 단계에서 변형된 코너가 중립위치를 향하여 복원될 수 있다.

이 때 만약 프레임에 제공된 하방 굽힘력이, 마스크의 인장에 기인한 상기 프레임의 코너들에 가해지게 될 것으로 예상되는 상방 굽힘력과, 서로 완전히 상쇄되도록 하는 크기로 적용한다면, 가장 바람직할 것이다. 그러나 실제로는 기계들의 오차 등 여러가지 요인으로 두 힘이 완전히 똑같을 수는 없다. 그럼에도 불구하고, 프레임에 제공된 하방 굽힘력에 의해 마스크 인장에 기인하는 비틀림이 약 30 ~ 80% 정도로 해소될 수 있음을 확인할 수 있었다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법의 과정을 예시하는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따라 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법(1000)은, 마스크를 프레임에 접합하여 마스크 조립체를 제조한 다음 이 마스크 조립체를 굽히는 방식으로서, 준비 단계(1001), 마스크접합단계(1003), 평탄도 측정 단계(1005), 적재 단계(1007) 및 프레스 단계(1009)를 포함한다.

준비 단계(1001)에서는 기존 마스크 조립체 제조 공정과 동일한 방식으로 마스크와 프레임을 준비한다. 마스크는 예컨대 FMM 또는 오픈마스크 등과 같이 소정 패턴이 형성된 박막 금속 패턴 시트와 처짐 방지를 위한 스틱 형태의 추가 보조 마스크를 포함할 수 있다. 프레임은 사각 틀 형태로서 상부면에 마스크를 용접하기 위한 형상이 가공된 형태로 준비될 수 있다.

마스크 접합단계(1003)에서, 준비된 프레임에 준비된 마스크를 인장하여 용접함으로써 접합한다. 이에 따라, 인장된 마스크에 의해 작용하는 비틀림 힘이 프레임에 작용함으로써, 결과적으로 코너 위치가 변형되어 있는 비틀린 마스크 조립체가 제조된다.

평탄도 측정 단계(1005)에서는 비틀린 마스크 조립체의 코너가 얼마나 중립위치에서 들려 올라가 있는지를 측정함으로써 평탄도를 측정한다. 예컨대 도 5에 도시된 예에서 D값을 측정할 수 있다. D값은 마스크 조립체의 4개의 코너마다 다른 값을 가질 수 있음은 자명하다.

적재 단계(1007)에서는, 비틀린 상태의 마스크 조립체를 위에서 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 프레스 장치에 적재한다.

마지막으로 프레스 단계(1009)는 수직방향에서 마스크 조립체의 4변을 고정한 상태에서 4개의 코너를 눌러 굽히거나, 또는 4코너를 고정한 상태에서 4개의 변을 올리는 방향으로 눌러 굽힘으로써, 마스크 조립체(즉 마스크 조립체의 프레임)에 하방 굽힘력을 제공하는 단계이다. 그 결과, 마스크 조립체의 각 코너는 도 3의 (b)에 도시된 것(각 코너가 상방으로 굽혀져 있다)과는 반대방향으로 즉 하방으로 굽혀진 형상을 가지게 된다.

여기서, 프레임에 제공되는 하방 굽힘력은, 도 9를 참조하여 설명한 방식으로 응력-변형율 특성의 소성영역 중에서 조절될 수 있으며, 나아가 경험적으로 조절될 수 있다. 특히 이 예에서는 평탄도 측정 단계(1005)에서 측정된 값 D를 직접적으로 이용할 수 있다는 장점이 제공된다. 즉 마스크 인장에 기인하여 프레임의 코너들에 가해진 상방 굽힘력을 이미 알고 있으므로, 서로 상쇄되도록 하는 크기의 하방 굽힘력을 계산하는 것은 상대적으로 용이하다.

상술한 프레스 단계(1009)를 통해 결과적으로 각 코너에 하방 굽힘력을 인가함으로써 평탄도가 교정된 마스크 조립체가 제조될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있고, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

Claims

사각 틀 형태의 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 박막 증착용 마스크 조립체로서,
상기 프레임은, 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너가 하방으로 변형되도록 프레스 장치에 의해 교정력이 인가되는 것에 기인하여 상기 4개의 변 중심부에 대해 하방으로 소정 간격만큼 소성 변형된 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체.
제1항에 있어서,
상기 프레임에 인가되는 교정력은, 상기 마스크 인장에 따라 상기 프레임의 4개의 코너가 들려지도록 하는 상방 굽힘력과 적어도 부분적으로 상쇄되는 크기인 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체.
제1항에 있어서,
상기 프레임 및 마스크는 스테인레스 또는 인바합금 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 두께는 10 ~ 40mm, 상기 마스크의 두께는 20 ~ 500 ㎛, 상기 프레임의 소성 변형 간격은 10 ~ 200㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체.
제1항에 있어서,
상기 마스크 조립체는 OLED(유기발광다이오드) 프로세싱에 사용되는 FMM(Fine Metal Mask), 오픈 마스크(OMM) 또는 CVD(화학기상증착) 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 박막 증착용 마스크 조립체.
사각 틀 형태의 프레임에 박막 마스크를 인장하여 접합한 박막 증착용 마스크 조립체 제조 방법으로서,
사각 틀 형태의 프레임 및 박막 마스크를 준비하는 단계;
상기 프레임의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너가 하방으로 변형되도록 프레스 장치에 의해 교정력이 인가되는 것에 기인하여 상기 4개의 코너가 상기 4개의 변 중심부에 대해 하방으로 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하는 프레스 단계; 및
상기 마스크를 인장하여 상기 교정력이 제공된 프레임에 접합하는 마스크 인장접합 단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 마스크 인장접합 단계에서 상기 마스크에 가해지는 인장력은,
상기 프레임에 제공된 교정력이, 상기 마스크의 인장에 기인한 상기 마스크의 응력에 의해 상기 프레임의 코너들에 가해지게 될 것으로 예상되는 상방 굽힘력과, 적어도 부분적으로 서로 상쇄되도록 하는 크기인 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
마스크 조립체 제조 방법으로서,
사각 틀 형태의 프레임 및 박막 마스크를 준비하는 단계;
상기 마스크를 인장한 후 상기 프레임에 접합하는 마스크 인장접합단계;
상기 마스크 인장접합단계에 의해 제조된 마스크 조립체의 평탄도를 측정하는 평탄도측정단계; 및
측정된 평탄도를 고려하여, 상기 마스크 조립체의 4개의 변 중심부에 대해 4개의 코너가 하방으로 변형되도록 하는 프레스 장치에 의한 교정력을 인가함으로써 상기 4개의 변 중심부에 대해 상기 4개의 코너가 하방으로 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하는 프레스단계를
포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 프레스단계는,
상기 프레임에 제공되는 교정력이, 상기 마스크의 인장에 기인한 상기 마스크의 응력에 의해 상기 프레임의 코너들에 가해진 상방 굽힘력과, 적어도 부분적으로 서로 상쇄되도록 하는 크기인 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
제6항 또는 제8항에 있어서,
상기 프레스 단계는 상기 4개의 코너를 중립위치로부터 하방으로 소정 초기값 d만큼 이격되도록 힘을 가하고, 그 이후 힘이 사라지면 상기 프레임의 탄성에 의해 상기 초기값 d가 원래 위치쪽으로 복원되어 더 작은 최종값 d'으로 감소되도록 하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
제6항 또는 제8항에 있어서,
상기 프레스 단계는 상기 4개의 변의 중심부를 고정한 상태에서 상기 4개의 코너를 위에서 아래로 눌러 상기 교정력을 제공하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
제6항 또는 제8항에 있어서,
상기 프레스 단계는 상기 4개의 코너를 고정한 상태에서 상기 4개의 변 중심부를 아래에서 위로 눌러 상기 교정력을 제공하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 평탄도가 개선된 마스크 조립체 제조 방법.
4개의 변과 4개의 코너를 가지는 사각 틀 형태의 작업대상에, 상기 4개의 변의 위치를 중립위치로 하여 상기 4개의 코너가 하방으로 변형되도록 하는 교정력을 제공하여 소정 간격만큼 소성 변형되도록 하기 위한 프레스 장치로서,
상기 작업대상의 4개의 변을 그 하부에서 지지하는 4개의 지지구를 구비하는 받침지그; 및
상기 받침지그의 상부측에 배치된 프레스 헤드로부터 연장된 4개의 포인트 프레스 로드를
포함하고, 여기서 상기 4개의 포인트 프레스 로드는 상기 받침지그 상에 배치된 작업대상의 4개의 코너에 대응하는 위치에서 작동하는 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
상기 지지구의 길이는 각각 상기 작업대상의 변의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
상기 지지구 상부면은 적어도 그 양단이 곡면인 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
상기 지지구 상부면은 곡률반경 2000R ~ 5000R 인 볼록 곡면인 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
상기 포인트 프레스 로드에 의한 누름 동작만을 제어하거나, 또는 상기 지지구에 의한 올림 동작만을 제어 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
상기 포인트 프레스 로드에 의한 누름 동작과 및 지지구에 의한 올림 동작을 동시에 제어 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.
제13항에 있어서,
각각 다른 크기의 힘이 각 코너 또는 변에 인가되도록 상기 4개의 포인트 프레스 로드와 상기 4개의 지지구는 개별적으로 제어 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 프레스 장치.