KR102201535B1 - 유기발광소자 증착용 대면적 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 8세대 이상 대면적 사이즈에 대응할 수 있는 FMM 마스크를 제공하고자 하는 것이다.
8세대 이상 대면적 마스크를 구성하기 위해 기판 원장 안에 포함되는 생산 패널 별로 크기(예를 들어 55인치 또는 65인치 패널)와 위치에 맞게 마스크 시트를 준비한다. 생산 패널 별 마스크의 경계면을 따라 이웃한 패널 마스크를 용접하여 마스크를 확장하고, 대면적 마스크를 형성한다.
8세대 이상 대면적 마스크를 구성하기 위해 기판 원장 안에 포함되는 생산 패널 별로 크기(예를 들어 55인치 또는 65인치 패널)와 위치에 맞게 마스크 시트를 준비한다. 생산 패널 별 마스크의 경계면을 따라 이웃한 패널 마스크를 용접하여 마스크를 확장하고, 대면적 마스크를 형성한다.
Description
본 발명은 유기발광소자 증착용 대면적 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 8세대이상의 대면적 OLED 증착을 통한 TV 제조공정은 오픈 마스크(open mask)로 제작된 WOLED 위에 컬러 필터를 덧붙여 화소를 형성하고 있다. 8세대 이상의 대면적 OLED 증착공정에 적용할수있는 RGB FMM 마스크는 전세계적으로도 제작할 수있는 기술이 개발되지 못하여 RGB 미세 화소가 형성된 OLED 패널제품을 제작할 수 없는 중요한 이유이기도 하다.
즉, 원소재로 쓰이는 인바(invar) 시트의 제작 사이즈에 한계가 있다. 주요공급업체인 히타치메탈에서 생산하는 인바 시트 최대 폭은 1150 mm로 2500 mm에 달하는 8세대 기판 사이즈에 맞는 마스크 제작에 어려움이 있다. 또한, 통상 인바 시트를 미세 패터닝 하기 위해 쓰이는 화학적 에칭(wet etching) 방법도 8세대 이상 대면적 사이즈는 대응할 수 있는 장비가 없으며, 장비를 구성한다 해도 장비가격이 지나치게 고가화 되는 문제가 있다.
그러나 WOLED에 컬러필터를 결합한 방식보다 고부가가치인 RGB 미세 화소 형성을 적용한 OLED 패널을 제조하기 위해서는 8세대 이상 대면적 사이즈에 대응할 수 있는 마스크 확보가 필요하다.
등록특허 10-0989321호는 대면적 마스크 프레임에 대해 기재하나 마스크 시이트의 문제가 배제되어 있다.
본 발명의 목적은 8세대 이상 대면적 사이즈에 대응할 수 있는 FMM 마스크를 제공하고자 하는 것이다.
8세대 이상 대면적 마스크를 구성하기 위해 기판 원장 안에 포함되는 생산 패널 별로 크기(예를 들어 55인치 또는 65인치 패널)와 위치에 맞게 마스크 시트를 준비한다. 생산 패널 별 마스크의 경계면을 따라 이웃한 패널 마스크를 용접하여 마스크를 확장하고, 대면적 마스크를 형성한다. 8세대를 예로 들면 생산 패널은 면취 방법에 따라 55인치 여섯 장이 될 수 있다. 다른 인치 크기를 복합하는 멀티 모델 경우 생산 패널은 65인치 3장과 55인치 2장이 될 수 있다. 생산 패널의 가장자리에는 화소를 형성하지 않고 패널의 구동을 위한 영역인 비화소영역이 있다. 이 영역에서 이웃한 패널에 해당되는 마스크의 경계면을 접합하여 마스크의 화소 영역에 영향을 주지 않으면서 대면적 마스크 원장을 구성하는 것이다.
본 발명에 따르면, 8세대 이상 대면적 사이즈에 대응할 수 있는 대면적 마스크를 기존에 제작 가능한 사이즈의 마스크들을 접합하여 제작함으로써 대면적에 대해 미세 패터닝이 불가능한 현실을 넘어 설 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2는 8세대 기판의 두 가지 면취 방식을 보여준다.
도 3은 대면적 마스크를 만들기 위하여 기존의 마스크들을 접합하는 용접 방식을 보여준다.
도 4는 55인치 패널용 마스크 6개를 접합하여 8세대 마스크를 제작하는 것을 보여준다.
도 5는 65인치 패널용 마스크 3개와 55인치 패널용 마스크 2개를 접합하여 8세대 마스크를 제작하는 것을 보여준다.
도 6은 각각이 55인치 패널 2개를 커버하는 마스크 3장을 용접하여 8세대 대면적 마스크를 구성하는 것을 보여준다.
도 2는 8세대 기판의 두 가지 면취 방식을 보여준다.
도 3은 대면적 마스크를 만들기 위하여 기존의 마스크들을 접합하는 용접 방식을 보여준다.
도 4는 55인치 패널용 마스크 6개를 접합하여 8세대 마스크를 제작하는 것을 보여준다.
도 5는 65인치 패널용 마스크 3개와 55인치 패널용 마스크 2개를 접합하여 8세대 마스크를 제작하는 것을 보여준다.
도 6은 각각이 55인치 패널 2개를 커버하는 마스크 3장을 용접하여 8세대 대면적 마스크를 구성하는 것을 보여준다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 대한 것으로 기본 개념을 보여준다.
즉, 본 발명은 현재 제작이 가능한 사이즈의 패널용 마스크 시트(디스플레이 패널 제작용 마스크 시트를 줄여 칭함)들을 접속하여 8세대용 대면적 마스크 시트를 제작한다.
65인치 패널용 마스크 시트 3개와 55인치 패널용 마스크 시트 2개를 준비하고, 65인치 패널용 마스크 시트의 폭이 더 긴 쪽 변이 접합 경계선이 되도록 세개의 마스크 시트를 병렬로 접합하고, 65인치 패널용 마스크 시트의 폭이 더 짧은 쪽 변 3개가 직렬로 연결되어 이루는 변에 55인치 패널용 마스크 시트의 긴 변이 접하게 하여 두 개의 55인치 패널용 마스크 시트를 접합한다. 이와 같이 하면, 전체적으로 하나의 사각 마스크 시트가 구성된다.
도 2에는 기존의 55인치 패널 6개로 구성한 대면적 마스크 시트에 따른 패널 면취 라인과 도 1과 같은 멀티 모델로 된 대면적 마스크 시트에 따른 패널 면취 라인이 나와 있다.
8세대를 구성하는 패널 별 마스크 시트를 접합하는 방법은 경계선을 따라 직접 레이저 용접하거나, 또는 마스크 시트 소재보다 낮은 온도에서 용융된 고체 용가재를 접합부에 주입하여 응고시키는 브레이징 방식을 사용할 수도 있다. 레이저 용접은 일반용접에 비해 매우 작은 비드 폭이 가능하고, 열영향이 최소화되어 용접으로 인한 변형을 방지할 수 있어 마스크 시트 접합에 적합하다.
각 용접 방식에 대한 개략도를 도 3에 나타내었다. 레이저 용접인 경우 마스크 시트 소재인 제1 invar 시트(1)와 제2 invar 시트(2)를 접합부가 맞닿은 상태로 배치해놓고 맞대기 용접하거나, 제1 invar 시트와 제2 invar 시트 접합부위 일부 영역이 겹친 상태에서 하는 겹치기 용접 방식이 있다. 용접의 강도면에서는 겹치기 용접이 유리하고 평탄도 확보면에서는 맞대기 용접이 유리하다.
겹치기 용접의 변형된 형태로 두께는 원소재와 유사하고 폭이 10 mm 이하로 좁고, 길이는 용접라인 길이와 똑같은 부가적인 덧대기 시트를 접합부에 덧대고 접합해야 하는 각 마스크 시트와 덧대기 시트를 겹치기 용접하여 패널 마스크 시트를 이어 붙일 수도 있다. 이 경우 덧대기 시트 용접면의 반대면을 기판 부착면으로 사용한다. Invar 시트의 두께는 10 ~ 100 um의 것을 통상 사용한다.
55인치 패널 마스크 시트 6장을 결합하여 8세대 마스크 시트를 구성하는 경우 도 4를 참고하여 마스크 제작 방법을 설명한다. 55인치 패널 마스크는 8세대 마스크 안에서 위치에 따라 1번부터 6번 패널 마스크까지 여섯가지가 있다. 각 패널 마스크는 가운데 영역에 RGB 화소에 해당하는 구멍들이 다수가 뚫려있는 화소 영역이 있고, 그 바깥으로 패널 구동부 회로가 차지하는 영역과 같은 비화소 영역이 있다. 각 패널 마스크에서 화소 영역은 동일하지만, 비화소 영역은 패널 위치에 따라 다른 폭과 크기로 설계될 수 있다. 비화소 영역의 폭은 대체로 10mm 이상으로 할 수 있다. 비화소 영역의 일부에는 마스크-기판 얼라인먼트를 위한 얼라인먼트 홀을 형성할 수도 있으나, 대부분의 비화소 영역은 사용되지 않는 마스크 영역으로 비화소 영역의 가장자리 경계면에서 이웃한 패널 마스크 시트를 접합하면, 마스크의 화소 영역에 영향을 주지 않으면서 대면적 마스크 시트를 제작할 수 있다. 즉, 경계면1은 경계면2와 접합하고, 경계면3은 경계면4와 접합하고, 경계면5는 경계면6과 접합하고, 경계면7은 경계면8과 접합한다. 그리고, 경계면9, 11, 13으로 이어지는 세로 경계면을 경계면10, 12, 14로 이어지는 세로 경계면과 접합하면 8세대 마스크 시트가 된다. 접합방식은 레이저 용접으로 맞대기 방식, 겹치기 방식, 덧대기 방식 중 어떤 것을 써도 무방하다.
또한, 상술한 바와 같이 8세대 기판에 65인치 3장과 55인치 2장이 배치되는 멀티모델 방식의 경우에도 55인치 6장 면취 경우와 마찬가지로 8세대 RGB 마스크를 구성할 수 있다. 이를 도 5에 나타내었다. 예를 들어, 65인치 1번 패널 마스크 시트와 2번 패널 마스크 시트의 경계면1, 경계면2 그리고, 65인치 2번 패널 마스크 시트와 3번 패널 마스크 시트의 경계면3, 경계면4를 레이저 용접 등의 방법으로 접합한다. 다음으로 55인치 1번과 2번 패널 마스크 시트는 단변쪽 경계면5와 경계면6을 접합하고, 끝으로 경계면7, 8, 9로 이어지는 가로 경계면과 경계면10, 11로 이어지는 가로 경계면을 접합하면 멀티모델에 대한 8세대 RGB 마스크 시트를 구성할 수 있다.
또 다른 일 실시예로 55인치 6장 면취의 경우를 도 6을 참고하여 설명한다. 이 경우 결합하여 8세대 마스크 시트를 형성하는 개별 마스크 시트가 55인치 패널 2개를 커버하도록 되어 있다. 따라서, 2곳의 가로 경계 라인을 따라 3장의 개별 마스크 시트(31~33)를 접합하면 8세대 마스크 시트를 형성한다.
마스크의 화소 영역은 레이저 미세 가공 장치를 이용하여 정밀한 치수의 증착 개구부들을 마스크 시트 상에 뚫어 형성한다. 레이저는 가공 대상에 대한 열변형이 거의 없는 극초단파 레이저를 적용하고, 이러한 극초단파 레이저에는 pico초 펄스 레이저 및 femto초 펄스 레이저가 있다. 마스크 개구부는 섀도우를 방지하기 위하여 기판 쪽으로 가면서 개구부가 좁아지는 tapered hole 형태로 형성하는 것이 바람직한데, 레이저 가공 장치를 이용하면 원하는 tapered hole 형태를 수십 ~ 수백 마이크론 크기로 가공할 수 있다. 화소 영역 패터닝은 앞서 언급한 패널 마스크 시트 용접 이전에 패널 별로 실시하여 화소 영역을 미리 형성해 놓는 방법이 있고, 패널 마스크 시트 용접을 먼저 완료하여 8세대 마스크 시트를 확보한 후에 실시하는 방법도 있다. 레이저 미세 가공 장치는 화학적 에칭 장치 보다 낮은 비용으로 구성할 수 있는 장점이 있다. 하지만 경우에 따라서 화소 영역 패터닝은 여전히 기존의 화학적 에칭 방법으로 형성할 수 있고, 화학적 에칭의 자세한 방법은 이미 알려져 있는 기술에 의한다. 적용할 수 있는 또 다른 화소 형성 방법으로 전해질 용액에서 코팅이 되는 전주도금(Electroforming)을 응용한 방식 있다. 이 방식에서는 포토레지스트로 노광공정을 통해 화소 패턴을 형성한 기판 위에 도금하여 화소를 구현한다.
실시예에서 8세대 마스크에 대해 설명했으나, 그 이상 또는 이하의 크기(예를 들어 10.5세대 또는 6세대) 대면적 마스크에 대해서도 동일한 제작 방법을 적용하여 대면적 마스크를 확보하는 것이 가능하다.
본 발명의 방식으로 제작된 마스크 시트는 기존의 인장 마스크와 같은 방법을 적용하여 마스크 시트를 프레임에 고정하여 증착 공정에 사용하는 것이 가능하다. 즉, 액자 형태와 유사한 마스크 프레임을 준비하고, 마스크 시트의 가장자리를 다수의 클램프로 잡은 후 마스크 시트의 형태가 찌그러지지 않도록 각 클램프의 힘을 조정하여 주고, 마스크 시트가 팽팽하게 펴진 상태에서 준비한 마스크 프레임에 용접하여 고정하는 것이다. 마스크 프레임은 마스크 시트와 동일한 invar 소재로 제작하는 것이 바람직하나 STS420과 같은 강자성 스테인레스스틸 소재를 사용해도 된다. 레이저 용접이 매우 견고하므로 수십 내지 수백 kg에 해당되는 인장력을 가해도 용접부가 끊어지지 않고 유지된다. 실제로 200x32.5 mm2 사이즈로 제작한 맞대기 용접 시편(32.5 mm 용접)을 인장 테스트한 결과 50kg의 하중에도 용접부가 끊어지지 않음이 확인되었다.
마스크 프레임에 고정된 마스크 시트는 공정에 투입하여 글라스 기판과 얼라인먼트 한 후, 글라스 기판에 밀착하여 붙이고, 증착 챔버에 투입하여 사용한다. 기판에 잘 밀착되도록 기판 반대편에서 자력을 작용할 수 있고, 증착에 의해 오염된 마스크 시트는 기존 방식과 동일하게 세정하여 사용 가능하다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 제1 인바시트
2: 제2 인바시트
3: 레이저 빔
4: 광학계
5: 용융부
6: 덧대기 시트
2: 제2 인바시트
3: 레이저 빔
4: 광학계
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6: 덧대기 시트
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- 대면적 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 제조방법으로서,
다수의 패널 마스크 시트들의 변과 변을 용접으로 이어 전체로서 대면적 사각형 마스크 시트를 확보한 후, 화소 영역 패터닝을 실시하여 대면적 마스크 시트를 제조하며,
상기 마스크 시트에 포함되는 마스크 개구부의 형성은 레이저 가공 장치를 이용하고 섀도우 효과를 방지하기 위하여 기판 쪽으로 가면서 개구부가 좁아지는 테이퍼 홀(tapered hole) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 제조방법. - 대면적 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 제조방법으로서,
다수의 패널 마스크 시트들의 변과 변을 용접으로 이어 전체로서 8세대 마스크 시트를 확보한 후, 화소 영역 패터닝을 실시하여 8세대 마스크 시트를 제조하며,
상기 마스크 시트에 포함되는 마스크 개구부의 형성은 레이저 가공 장치를 이용하고 섀도우 효과를 방지하기 위하여 기판 쪽으로 가면서 개구부가 좁아지는 테이퍼 홀(tapered hole) 형태로 형성되고,
55인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 6장을 서로 연결하여 이루어지거나,
65인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 3장과 55인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 2장을 서로 연결하되, 65인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트의 더 긴 쪽 변이 접합 경계선이 되도록 세개의 마스크 시트가 병렬로 접합되고, 65인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트의 폭이 더 짧은 쪽 변 3개가 직렬로 연결되어 이루어진 변에 55인치 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트의 긴 변이 접하게 하여 두 개의 55인치 패널용 마스크 시트가 접합되어 이루어진 8세대 마스크 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 대면적 디스플레이 패널 제작용 마스크 시트 제조방법.
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- 2019-02-22 KR KR1020190021405A patent/KR102201535B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181208A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Toppan Printing Co Ltd | 大型メタルマスク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20200102859A (ko) | 2020-09-01 |
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