KR102427524B1 - Oled 증착용 대면적 마스크 시트 및 마스크 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OLED 증착용 대면적 마스크 시트 및 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 5.5 세대(1,300 X 1,500 mm) 이상의 대면적 디스플레이이 적용하기 위해, 복수 개의 마스크 시트 원장을 용접하여 제조 시, 용접되는 마스크 시트 가장자리 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 구비된 응력완화패턴으로 인해, 용접 및 인장 등에 의해 발생할 수 있는 마스크 시트의 움을 최소화하여, 대면적 마스크 시트 제조 시 목적하는 충분한 평탄도를 확보할 수 있다.

Description

OLED 증착용 대면적 마스크 시트 및 마스크 조립체{Large area mask sheet for OLED deposition, and the mask assembly comprising thereof}
본 발명은 OLED 증착용 대면적 마스크 시트 및 마스크 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 평판 표시장치로는 액정 표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device)와 유기발광 표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display Device)가 있다. 이 중 OLED는 빛을 내는 층이 유기 화합물로 이루어진 박막 발광 다이오드이다. 일반적인 OLED 제조 과정은 전극층, 유기 발광층, 절연막 등 박막층을 적층하고 패터닝할 때, 각각 대응하는 패턴이 구비된 마스크 조립체를 이용하여 증착(evaporation) 공정을 수행하여 이루어진다.
증착 공정 중 OLED 기판에 기능적인 역할을 수행하는 유기물 공통층을 형성하는 공정은 오픈 메탈 마스크(Open metal mask, 이하 OMM이라 함)가 사용되며, 레드(R), 그린(G), 블루(B) 등 세 가지 빛을 발광하는 픽셀을 각각 증착하기 위한 RGB 증착 공정에서는 파인 메탈 마스크(Fine metal mask, 이하 FMM이라 함)가 사용된다.
증착 공정에 사용되는 마스크 조립체는 상대적으로 튼튼한 구조의 마스크 프레임 상에 상대적으로 얇은 금속 박막인 마스크 시트 내지 마스크 스틱이 접합된 구조를 가진다. 마스크 프레임은 약 5 내지 80 ㎜ 정도의 두께를 가지는 창틀 또는 문틀 형태의 프레임 구조이며 마스크 조립체의 모양을 안정적으로 유지시키기 위한 기능을 수행한다. 한편, 마스크 시트나 마스크 스틱은 약 0.01 내지 5.00 ㎜ 정도 두께를 가지는 박막 금속 시트 또는 스트립 상에, 증착 시 이용될 소정 패턴을 형성한 것이다.
일반적인 마스크 조립체는 예를 들어 인바합금(Invar-36 Alloy)과 같이 온도 변화에 따른 열팽창계수가 매우 작은 금속을 이용하여 제조된다. 나아가, 패턴의 정밀성이 크게 요구되지 않는 경우 비용 절감을 위해 마스크 프레임을 예컨대 SUS420과 같은 열에 강한 스테인레스스틸을 이용하여 제작하는 경우도 있다. 하나의 예로 OLED 디스플레이 유기물 공통층 증착 공정에 사용되는 오픈 메탈 마스크(OMM) 조립체는 마스크 시트의 양면에 건식 감광성 필름(DFR)을 코팅하고, UV 노광을 수행한 다음, 현상, 습식 에칭(Wet Etching) 등 공정을 통해 마스크 시트 상에 패턴을 형성한 후, 인장한 상태로 마스크 프레임에 레이저 용접 방식으로 접합하여 제조될 수 있다.
오늘날 6세대 내지 8세대에 이르는 대면적 OLED 패널에 대한 수요가 크게 증가하고 있는 상황에서, 현재 공급되고 있는 인바합금 마스크 시트 원장 최대 사이즈는 폭이 약 1,100 ㎜에 불과하여, 마스크 시트 원장을 이용하여 대면적 OLED용 마스크 조립체를 제조하기 불가능하므로, 대면적화를 위해서는 개별 마스크 스틱을 인장하여 마스크 프레임에 접합한 분할 마스크 조립체 형태로 제조하거나, 마스크 시트 원장 복수 개를 용접한 후 프레임에 접합하는 방식을 고려해볼 수 있다.
한편, 상술한 OLED용 대면적 마스크 조립체를 제조하는 방식 중 후자의 방식은 마스크 시트 원장 여러 개를 맞닿도록 배치한 후 레이저를 이용하여 용접하는 방식(맞대기 용접)등을 통해 수행될 수 있는데, 상기 용접으로 인해 편평한 마스크 시트에 움이 발생하게 되면 대면적 마스크 시트가 충분한 평탄도를 확보하기 어렵다. 이에 따라 대면적 마스크 조립체가 기판과 접촉 시, 대면적 마스크 시트 부분과 기판 사이가 이격되게 됨으로써, 들뜸 현상이 발생하고, 이에 의해 공통층 형성을 위해 입사되는 유기물이 원하지 않는 부분에 유입되어 제품 불량을 야기하거나, 제품 정밀도를 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 마스크 시트 원장 복수 개를 용접하여 대면적 마스크 시트로 제조할 때, 용접 및 인장 등에 의해 발생할 수 있는 마스크 시트의 움을 최소화할 수 있도록, 용접되는 마스크 시트 가장자리 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에, 인장력 및 응력 완화를 위해 구비되는 하나 이상의 응력완화패턴을 포함함으로써, 대면적 마스크 시트 제조 시 목적하는 평탄도를 확보하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 대면적 마스크 시트를 구성하는 개별 마스크 시트가, 소정 폭 및 두께로 돌출된 돌출편이 관통홀의 외주면을 이루도록 가공된 셀 개구부를 포함하도록 함으로써, 상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 마스크 프레임에 접합된 후, 돌출편 단부에 대한 레이저 트리밍 후가공이 수행되도록 하여, 종래 기술 대비 현저히 감소된 트리밍 후가공의 가공 대상부 두께로 인해, 레이저 트리밍 후가공 시간을 단축시키면서도 보다 정교한 트리밍 후가공을 가능케 하여, 셀 위치 정밀도(CPA)를 현저히 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는 내부에 하나 이상의 셀 개구부를 포함하는 복수 개의 마스크 시트가 서로 인접한 가장자리 부분에서 용접되어 결합된 대면적 마스크 시트로서, 상기 용접되는 마스크 시트 가장자리 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 인장력 및 응력 완화를 위해 구비되는 하나 이상의 응력완화패턴을 포함하는, OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 제공한다.
상기 응력완화패턴은 관통홀 및 하프홈 중 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 응력완화패턴은 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있다.
상기 응력완화패턴은 복수 개로 구비되되, 용접되는 마스크 시트 가장자리와 평행하게 "ㅡ" 형태로 배치되는 것일 수 있다.
상기 용접은 맞대기 용접, 겹치기 용접 및 덧대기 용접 중 선택되는 1종 이상의 용접 방법으로 수행된 것일 수 있다.
상기 셀 개구부는, 마스크 시트 상면에서 하면 방향으로 제1 에칭되어 제1 폭 및 제1 깊이를 갖는 분지형의 제1 홈부; 마스크 시트 하면에서 상면 방향으로 제2 에칭되어 제2 폭 및 제2 깊이를 갖는 역-분지형의 제2 홈부; 및 상기 제1 홈부와 제2 홈부를 연통하고 상기 제1 폭 또는 상기 제2 폭보다 작은 폭을 갖는 관통홀을 포함하되, 상기 제1 및 제2 에칭으로 인해 소정 폭 및 두께로 돌출된 형태의 돌출편이 상기 관통홀의 외주면을 이루는 것일 수 있다.
상기 돌출편의 단부는 상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 마스크 프레임에 접합된 후, 레이저 트리밍 후가공되는 것일 수 있다.
상기 대면적 마스크 시트의 셀 위치 정밀도(CPA) 값은 기준값의 ± 20 ㎛ 범위 이내일 수 있다.
상기 마스크 시트는 1,300 X 1,500 ㎜ (5.5세대) 이상의 대면적 디스플레이에 적용되기 위한 것일 수 있다.
일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 900 X 2,400 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다.
일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 800 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다.
일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 1,200 X 1,350 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 4장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 및 단변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다.
일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 300 X 2,700 mm 규격의 직사각형 마스크 시트 2장 및 900 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 2장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 상기 대면적 마스크 시트; 및 상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 접합되는 마스크 프레임; 을 포함하는, OLED 증착용 대면적 마스크 조립체를 제공한다.
상기 대면적 마스크 시트 및 마스크 프레임은 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질일 수 있다.
본 발명에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트는, 5.5 세대(1,300 X 1,500 mm) 이상의 대면적 디스플레이에 적용하기 위해, 복수 개의 마스크 시트 원장을 용접하여 제조 시, 용접되는 마스크 시트 가장자리 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 구비된 응력완화패턴으로 인해, 용접 및 인장 등에 의해 발생할 수 있는 마스크 시트의 움을 최소화하여, 대면적 마스크 시트 제조 시 목적하는 충분한 평탄도를 확보할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트는, 소정 폭 및 두께로 돌출된 돌출편이 관통홀의 외주면을 이루도록 가공된 셀 개구부를 포함함으로써, 상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 마스크 프레임에 접합된 후, 수행되는 레이저 트리밍 후가공 시, 종래 기술 대비 현저히 감소된 트리밍 후가공의 가공 대상부 두께로 인해, 레이저 트리밍 후가공 시간을 단축시키면서도 보다 정교한 트리밍 후가공을 가능케 하여, 셀 위치 정밀도(CPA)를 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 구성하는 개별 마스크 시트의 셀 개구부를 나타낸 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 구성하는 개별 마스크 시트의 셀 개구부에 구비된 돌출편을 확대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 구성하는 개별 마스크 시트의 각 구성별 폭 및 깊이(두께)등을 나타낸 단면도이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트를 이용한 증착 과정을 나타낸 단면도로서, 도 1의 a-a'를 절단한 단면도이다.
도 9는 OLED 디스플레이 제조에 사용되는 Glass 기판 사이즈 규격을 예시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트(5) 및 마스크 조립체(10)에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
대면적 마스크 시트
본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 시트(5)는 내부에 하나 이상의 셀 개구부(101)를 포함하는 복수 개의 마스크 시트(100)가 서로 인접한 가장자리 부분에서 용접되어 결합된 대면적 마스크 시트로서, 상기 용접되는 마스크 시트 가장자리(E) 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 인장력 및 응력 완화를 위해 구비되는 하나 이상의 응력완화패턴(P)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 OLED 증착용 대면적 마스크 시트는, 모바일용 OLED 디스플레이 제조 시 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM)를 지지하기 위한 보조 메탈 마스크, 유기물 공통층 형성을 위한 오픈 메탈 마스크(Open Metal Mask, OMM), 봉지(encapsulation) 공정에 사용되는 CVD 마스크에 모두 적용이 가능하며, 특히 대면적의 TV용 OLED 디스플레이 제조 시 유기물 공통층 형성을 위한 오픈 메탈 마스크 등에 적용이 가능하다.
먼저, 도 9는 오늘날 OLED 디스플레이용으로 제작/사용되고 있는 Glass 기판 사이즈로서, 6세대(Gen 6) 내지 8세대(Gen 8), 나아가서는 10세대(Gen 10)에 이르는 대면적 OLED 패널에 대한 수요는 크게 증가하고 있는 반면, 현재 히타치 메탈 등으로부터 공급되고 있는 인바합금 마스크 시트 원장 최대 사이즈는 폭이 약 1,100 ㎜에 불과하여, 마스크 원장으로는 5.5세대(1,300 X 1,500 ㎜) 이상의 OLED 용 마스크 조립체를 제조하기 어렵다.
이에, 마스크 조립체를 상기 대면적 패널에 대응하도록 제작하기 위해서는 개별 마스크 스틱을 인장하여 마스크 프레임에 접합한 분할 마스크 조립체 형태로 제조하거나, 마스크 시트 원장 복수 개를 용접한 후 프레임에 접합하는 방식을 고려해볼 수 있다. 본 발명에 따른 대면적 마스크 시트는 후자와 같이, 복수 개의 마스크 시트가 서로 인접하도록 위치시킨 후, 가장자리 부분에서 마스크 시트를 용접 및 결합시켜, 상기 5.5세대 이상의 Glass 기판에 대응할 수 있도록 한 것이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 대면적 마스크 시트가 개시된다. 상기 대면적 마스크 시트는, 1,300 X 1,500 ㎜ (5.5세대) 이상의 대면적 디스플레이에 적용되기 위한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 대면적 마스크 시트(5)는 복수 개의 개별 마스크 시트(100)가 서로 인접한 가장자리 부분에서 용접되어 결합된 것일 수 있다.
일례로, 본 발명의 일시예에 따른 용접은 맞대기 용접, 겹치기 용접 및 덧대기 용접 중 선택되는 1종 이상의 용접 방법으로 수행되는 것일 수 있다. 한편, 상기 방법으로 수행되는 용접부(W)는 점 또는 선 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 맞대기 용접은 마스크 시트를 인접하게 위치시키고, 가장자리 부분을 맞대어 경계면을 따라 레이저 용접하거나, 마스크 시트 소재보다 낮은 온도에서 용융된 고체 용가재를 경계면을 따라주입하여 응고시키는 브레이징 방식을 사용하여 수행될 수 있다. 레이저 용접은 일반용접에 비해 매우 작은 비드 폭이 가능하고, 열영향이 최소화되어 용접으로 인한 변형을 방지하기 용이하므로 마스크 시트 용접에 적합할 수 있다. 한편, 겹치기 용접은 마스크 시트 가장자리 부분을 일부 겹치도록 한 다음 용접하는 방식이며, 덧대기 용접은 맞대기 용접과 같이 양 쪽 마스크 시트를 맞댄 다음, 덧대기 위한 덧대기 시트를 경계면에 덮고 용접을 수행하는 방식으로서, 이 경우 상기 덧대기 시트가 구비되는 면 반대면을 기판 부착면으로 사용한다.
일례로, 상기 대면적 마스크 시트는 900 X 2,400 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다(도 1 참조).
또 다른 일례로, 상기 대면적 마스크 시트는 800 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다(도 2 참조).
또 다른 일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 1,200 X 1,350 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 4장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 및 단변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다(도 3 참조).
또 다른 일례로, 상기 대면적 마스크 시트는, 300 X 2,700 mm 규격의 직사각형 마스크 시트 2장 및 900 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 2장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것일 수 있다(도 4 참조).
한편, 도 1 내지 도 4의 대면적 마스크 시트 상에 구비된 것은 기판(substrate)일 수 있다.
본 발명에 따라 복수 개의 개별 마스크 시트를 용접하여 대면적화할 때, 또는 후술하는 바와 같이 상기 제조된 대면적 마스크 시트를 인장하여 마스크 프레임에 접합시킬 때, 발생하는 인장력 및 응력 등으로 인하여 마스크 시트에 움이 발생할 수 있고, 이 경우 대면적 마스크 시트가 충분한 평탄도를 확보하기 어렵다. 이에 따라 대면적 마스크 조립체가 기판과 접촉 시, 대면적 마스크 시트 부분과 기판 사이가 이격되게 됨으로써, 들뜸 현상이 발생하고, 이에 의해 공통층 형성을 위해 입사되는 유기물이 원하지 않는 부분에 유입되어 제품 불량을 야기하거나, 제품 정밀도를 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명은 상기 용접되는 마스크 시트 가장자리(E) 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 인장력 및 응력 완화를 위해 구비되는 하나 이상의 응력완화패턴(P)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 응력완화패턴은 관통홀 및 하프홈 중 선택되는 1종 이상일 수 있고, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가지는 것일 수 있다. 일례로, 도 1 내지 4를 참조하면, 상기 응력완화패턴은 복수 개로 구비되되, 용접되는 마스크 시트 가장자리와 평행하게 "ㅡ" 형태로 배치되는 것일 수 있다.
한편, 상기 응력완화패턴은 가장자리뿐 아니라, 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 구비될 수도 있고, 일례로, 후술하는 셀 개구부와 인접하게 구비되는 것일 수도 있다.
한편, 응력완화패턴은 특별히 제한되지 않으나, 에칭 또는 레이저 식각 등을 통해 용접 전 별도의 공정을 통해 사전 형성시키거나, 또는 후술하는 개별 마스크 시트의 셀 개구부 형성을 위한 에칭 또는 레이저 식각과 동시에 형성되도록 할 수 있다.
한편, 상기와 같이 용접으로 결합되어 대면적 마스크 시트(5)를 구성하는 개별 마스크 시트(100)는 내부에 하나 이상의 셀 개구부(101)를 포함하는 것일 수 있다.
일례로, 본 발명의 OLED 증착용 대면적 마스크 시트가 유기물 공통층 형성을 위한 오픈 메탈 마스크인 경우, 유기물은 셀 개구부(101)를 통해 대면적 마스크 시트 하면 방향에서 상면 방향으로 이동하여 기판 표면에 증착됨으로써 박막을 형성하며, 이에 의해 형성되는 박막층의 폭은 최종 디스플레이 제품의 폭에 대응된다. 한편, 본 발명의 도면에서는 실제 축적과는 상관없이 개략적으로 도시되어 있음은 해당 기술분야의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 수 있다. 상기 대면적 마스크 시트(5)는 하나 이상, 예를 들어 목적하는 디스플레이 제품 개수에 대응하는 개수의 셀 개구부(101)를 포함할 수 있고, 셀 개구부는 일례로 수개에서 수십 또는 수백개일 수 있다.
한편, 본 발명에서 셀 개구부는 마스크 시트가 인장되기 전에 사전 형성된 일종의 예비 셀 개구부에 해당하는 것일 수 있고, 대면적 마스크 조립체(10)에서 최종 목적하는 셀 개구부 또는 관통홀 사이즈를 고려하여, 구체적으로 최종 셀 개구부/관통홀 사이즈, 마스크 시트의 크기, 최종 셀 개구부/관통홀 형상, 가해지는 인장력, 셀 개구부/관통홀 변형 상태 등 여러 요인을 고려하여 경험적으로 결정될 수 있다. 한편, 셀 개구부(101)의 형태는 원형 또는 다각형일 수 있으나 특별히 제한되지 아니한다.
도 5 내지 도 7를 참조하면, 본 발명의 대면적 마스크 시트(5)를 구성하는 개별 마스크 시트(100) 내부에 구비된 셀 개구부(101)는 마스크 시트 상면에서 하면 방향으로 제1 에칭되어 제1 폭(D1) 및 제1 깊이(T1)를 갖는 분지형의 제1 홈부(110); 마스크 시트 하면에서 상면 방향으로 제2 에칭되어 제2 폭(D2) 및 제2 깊이(T2)를 갖는 역-분지형 제2 홈부(120); 및 상기 제1 홈부와 상기 제2 홈부를 연통하고 상기 제1 폭(D1) 또는 상기 제2 폭(D2)보다 작은 폭을 갖는 관통홀(130)을 포함하는 것일 수 있다.
이때, 셀 개구부(101)는, 상기 제1 및 제2 에칭으로 인해 소정 폭 및 두께(D0)로 돌출된 형태의 돌출편(140)이 상기 관통홀의 외주면을 이루도록 하는 것일 수 있다. 한편, 본 발명의 명세서 및 청구범위 전반에서 용어 '상면'은 마스크 시트(100), 나아가 대면적 마스크 시트(5)가 기판과 접촉하는 면을 의미하고, '하면'은 유기물 공통층(박막) 내지 RGB 층 형성을 위한 유기물이 입사되는 면을 의미하는 것이다.
제1 홈부(110)는 개별 마스크 시트(100) 상면에서 하면 방향, 즉 마스크 시트(100) 내부를 향해 제1 에칭되어 형성된다. 제1 홈부(110)는 분지 형상으로 형성될 수 있으며, 상세하게는, 제1 폭(D1)과 제1 깊이(T1)를 갖되, 제1 폭(D1)은 제1 깊이(T1)보다 큰 길이로 구비되는 분지 형상일 수 있다.
제1 홈부(110)의 제1 폭(D1)의 양 끝단 가장자리는 박막층의 가장자리와 서로 간섭되지 않도록 수평 방향으로 충분히 이격되는 치수로 결정될 수 있다. 제1 홈부(110)의 제1 깊이(T1)는 박막층 가장자리에 발생될 쉐도우 영역의 크기를 최대한 감소시킬 수 있도록 가능한 얕은 깊이로 형성될 수 있다. 상세하게, 제1 홈부(110)의 제1 깊이(T1)는 10 내지 25 ㎛로 형성되거나, 보다 상세하게는 10 내지 20 ㎛로 형성될 수 있다. 상기 제1 홈부(110)의 제1 폭(D1) 및 제1 깊이(T1)는 에칭액의 농도 또는 에칭 시간을 조절함으로써, 제어할 수 있다.
제2 홈부(120)는 마스크 시트(100) 하면에서 상면 방향, 즉 마스크 시트(100) 내부를 향해 제2 에칭되어 형성된다. 제2 홈부(120)는 제1 홈부(110)와 대향되는 반대면인 마스크 시트(100) 하면에 형성되기 때문에 제1 홈부(110) 형성 후 순차적으로 에칭하거나 제1 홈부(110)와 동시에 에칭하여 형성될 수 있다. 한편, 제2 홈부(120)는 제2 폭(D2)과 제2 깊이(T2)를 갖되, 제2 폭(D2)은 제2 깊이(T2)보다 큰 길이로 구비될 수 있으며, 제2 홈부(120)를 뒤집어서 보면 제1 홈부(110)와 동일한 형태의 분지 형상을 가질 수 있다(역-분지 형상).
제2 홈부(120)의 제2 폭(D2)은 후술할 레이저 트리밍 공정 시 돌출편에 대한 충분한 가공이 수행될 수 있을 정도의 치수로 돌출편이 형성되게끔 하는 폭 범위로 결정될 수 있다. 제2 홈부(120)의 제2 깊이(T2)는 후술할 레이저 트리밍 공정 시 공정 시간을 현저히 단축할 수 있도록, 돌출편이 사전 지정된 소정 두께 범위, 예를 들어, 15 내지 35 ㎛, 상세하게는 20 내지 30 ㎛ 두께 범위가 되도록 하는 것을 고려하여 결정될 수 있다.
일례로, 개별 마스크 시트(100) 두께가 50 내지 200 ㎛ 인 경우, 제2 홈부(120)의 제2 깊이(T2)는 20 내지 145 ㎛ 범위로 형성될 수 있다. 상기, 제2 홈부(120)의 제2 폭(D2) 및 제2 깊이(T2)는 제1 홈부(110)와 마찬가지로, 에칭액의 농도 또는 에칭 시간을 조절함으로써, 제어할 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 관통홀(130)은 상기 제1 홈부(110)와 제2 홈부(120)를 연통하는 구멍으로서, 제1 홈부(110)와 제2 홈부(120)의 중간 부분을 연통하는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 관통홀(130)은 상기 제1 폭(D1) 또는 상기 제2 폭(D2)보다 작은 폭을 가지는 것일 수 있으며, 일례로 관통홀의 단면은 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)을 가지는 것일 수 있다. 관통홀(130)의 단면이 벨 형상을 가지는 경우, 유기물 증착 시 박막 사이즈 결정이 관통홀(130) 외주면을 이루는 돌출편의 측벽에 의해 결정되므로, 기판에 형성되는 박막 가장자리의 쉐도우 영역을 최소화한다. 구체적으로, 관통홀 하부 측벽은 수평면을 기준으로 40 내지 45도의 테이퍼 각도를 가지고, 이 경우 쉐도우 영역이 약 20 ㎛ 이하로 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 관통홀(130)은 제2 홈부(120) 상측 표면에서 시트 내부 방향으로 형성되며, 상기 제2 폭(D2)보다 작은 제3 폭(D3)의 관통홀 하부 (131)를 포함할 수 있다. 이는 제3 에칭 과정을 통해 형성되는 것일 수 있으며, 구체적으로 마스크 시트(100) 하면에서 상면 방향으로 제2 폭(D2)을 갖는 역-분지형의 제2 홈부(120)가 형성된 다음, 제2 홈부(120) 상측 표면에서 시트 내부 방향으로 제3 에칭하여 상기 제2 폭(D2)보다 작은 크기를 갖는 제3 폭(D3)의 관통홀 하부(131)가 만들어지도록 관통홀(130)이 형성될 수 있다. 이때 관통홀(130)의 단면은 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일실시예에서, 관통홀(130)은 관통홀 하부(131)와 더불어 제1 홈부(110)에서 하측 표면에서 시트 내부 방향으로 형성되며, 상기 제3 폭(D3)보다 작은 제4 폭(D4)의 관통홀 상부(132)를 포함할 수 있다. 이는 제4 에칭 과정을 통해 형성되는 것일 수 있으며, 구체적으로 마스크 시트(100) 상면에서 하면 방향으로 제1 폭(D1)을 갖는 분지형의 제1 홈부(110)가 형성된 다음, 제1 홈부(110) 하측 표면에서 시트 내부 방향으로 제4 에칭하여 상기 제3 폭(D3)보다 작은 크기를 갖는 제4 폭(D4)의 관통홀 상부(132)가 만들어지도록 관통홀(130)이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(130)의 단면은 모래시계 형상(hourglass)을 가질 수 있다.
한편, 상기 제4 에칭은 제3 에칭과 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행되는 것일 수 있다. 한편, 상기와 같이 관통홀(130)에 관통홀 하부(131) 및 관통홀 상부(132)가 모두 형성된 경우, 관통홀(130)의 외주면을 이루는 돌출편의 측벽은 관통홀(130)의 관통홀 하부(131)와 관통홀 상부(132)가 만나는 지점에서 가장 긴 길이로 돌출된 엣지 형상을 가질 수 있다.
한편, 상기와 같이 관통홀(130)에 관통홀 하부(131) 및 관통홀 상부(132)가 모두 형성된 경우, 관통홀 하부(131)는 제3 깊이(T3)로 관통홀 상부(132)는 제4 깊이(T4)로 각각 형성될 수 있고, 이때, 관통홀 하부(131)가 갖는 제3 깊이(T3)는 관통홀 상부(132)가 갖는 제4 깊이(T4)보다 상대적으로 더 큰 깊이로 형성될 수 있으며, 위와 같은 경우 유기물 박막층 가장자리에 발생하는 쉐도우 영역을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 관통홀(130)에 관통홀 하부(131)와 관통홀 상부(131)가 모두 형성된 경우 관통홀 하부 측벽은 수평면을 기준으로 40 내지 45도의 테이퍼 각도를 가지며, 상기 관통홀 상부 측벽은 수평면을 기준으로 130 내지 135도의 테이퍼 각도를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 개별 마스크 시트(100)는 50 내지 200 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 이때, 제1 홈부(110)의 제1 깊이는 10 내지 25 ㎛일 수 있으며, 제2 홈부(120)의 깊이는 20 내지 145 ㎛일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 돌출편(140)은 레이저 트리밍 후가공 시 공정 소요 시간을 단축하고, 가공 정밀도를 향상시키기 적합한 소정 폭과 두께를 가지는 것일 수 있다.
일례로, 관통홀의 깊이에 대응하는 돌출편의 두께(D0)는 15 내지 35 ㎛, 상세하게는 20 내지 30 ㎛ 범위를 가질 수 있다. 한편, 돌출편의 두께가 20 내지 30 ㎛ 두께 범위를 가지는 경우 1개의 셀 개구부당 레이저 트리밍 후가공 시 공정 소요 시간이 약 3 내지 5 분으로서, 종래 기술에 따른 마스크 시트(100)에서 가공 대상부가 되는 개구 단부 두께가 약 100 ㎛ 인 경우, 레이저 트리밍 후가공 시 공정 소요 시간이 약 3 ~ 4 시간 소요되는 것 대비 소요 시간이 현저히 단축된다.
또 다른 일례로, 본 발명에 따른 돌출편의 폭은 700 ㎛ 이하, 상세하게는 150 ㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다. 돌출편이 상기 폭 범위를 가지는 경우 트리밍 가능 범위가 넓어져 셀 위치 정밀도(Cell Positioning Accuracy, CPA)가 향상될 수 있다. 한편, 돌출편이 상기 폭 및 두께 범위를 넘어서는 경우 마스크 시트 및 조립체의 세정 공정 간 돌출편이 찢어질 우려가 있다.
본 발명의 일실시예에 따라, 돌출편의 두께가 20 ㎛이고, 폭이 150 ㎛ 인 경우, 레이저 트리밍 후가공 공정 후 셀 위치 정밀도(Cell Positioning Accuracy, CPA) 값은 기준값의 ± 20 ㎛ 범위 내로 제어될 수 있으므로, 오차 범위가 현저히 낮아져 디스플레이 제품의 정밀도 및 가장자리 정밀도가 현저히 향상될 수 있다.
대면적 마스크 조립체
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 대면적 마스크 조립체(10)는 상술한 OLED 증착용 대면적 마스크 시트(5)를 사전 지정한 크기로 늘리는 인장 공정과 이를 마스크 프레임(200)에 접합시키는 공정을 통해 제조된다.
인장 공정은 상술한 대면적 마스크 시트(5)의 가장자리(혹은 살대) 부분을 클램프로 고정한 후, 인장기를 이용하여 수행되는데, 종래 기술에 따르면 인장 시 셀 개구부(101) 및 관통홀(130)의 위치가 사전 지정된 정 위치에서 어긋나는 문제가 있고, 이에 인장 오차를 해결하기 위해 마스크 프레임(200)에 접합된 대면적 마스크 시트(5)의 셀 개구부(101)에 대해 레이저 트리밍 후가공을 수행하여, 대면적 마스크 조립체(10)를 완성한다.
한편, 대면적 마스크 시트(5)는 상술한 인장 공정 및 마스크 프레임(200)에 대한 접합 공정 수행 후 셀 위치 정밀도를 보다 향상시키기 위해, 관통홀(130)이 미리 지정한 위치에 정 위치될 수 있도록 레이저 트리밍 후가공 공정을 거친다.
레이저 트리밍 후가공은 극초단파 레이저를 조사하여 돌출편의 일부를 제거함으로써 미리 지정된 셀 위치에 관통홀(130)이 정 위치될 수 있도록 하는 것일 수 있다. 일례로, 레이저 트리밍 후가공은 극초단파 레이저인 피코초 레이저(pico-second laser) 또는 펨토초 레이저(femto-second laser) 등 가공 장비를 이용하여 수행되는 것일 수 있으며, 복수의 셀 개구부(101)들 중 하나 이상의 셀 개구부(101) 내 돌출편 단부를 깍아내는 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 펨토초 레이저를 대면적 마스크 시트(5)의 트리밍 가공 작업에 사용하면, 가공물의 표면이 녹지 않고 바로 파티클 형태로 기화되며, 열이 주변에 전달되기 전에 가공이 완료되기 때문에, 가공물에 열을 거의 발생시키지 않는 방식으로 가공이 가능하다. 따라서 펨토초 레이저를 이용하는 경우, 트리밍 단계에서 대면적 마스크 시트(5)나 셀 개구부(101)에 별다른 손상을 발생시키지 않으면서 미세하고 정교한 트리밍 가공이 가능하다.
한편, 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저를 이용한 트리밍 후가공은 1개의 셀 개구부당 마스크 시트(100) 개구 단부 두께 100 ㎛ 기준으로 약 3 내지 4 시간의 공정 시간이 소요되는 바, 트리밍이 수행되는 대면적 마스크 시트(5) 부분의 두께가 두꺼울수록 공정 소요 시간이 더욱 증가하여 공정 경제성이 떨어질 수 있고, 두꺼운 두께로 인해 정밀한 가공이 어려워 셀 위치 정밀도를 충분히 향상시키기 어려울 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 구성을 가진, 대면적 마스크 시트(5) 및 마스크 조립체(10)의 경우 트리밍 가공 대상부가 되는 돌출편의 두께(D0)가 15 내지 35 ㎛, 상세하게는 20 내지 30 ㎛ 범위를 가지는 바, 종래 기술 대비 가공 대상부 두께 감소로 인해 레이저 트리밍 후가공 소요 시간이 현저히 단축되고, 나아가 보다 정밀한 트리밍 가공이 가능하다.
따라서, 셀 위치 정밀도가 현저히 향상되므로, 최종 제조되는 디스플레이 제품의 정밀도 및 제품의 가장자리 정밀도 역시 향상되고, 이에 따라 보다 다양한 디자인을 가진 정밀한 디스플레이 생산이 가능하다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 조립체(10)는 상기 OLED 증착용 대면적 마스크 시트(5); 및 상기 대면적 마스크 시트(5)가 인장되어 접합되는 마스크 프레임(200); 을 포함할 수 있다. 본 발명의 대면적 마스크 시트(5)는 금속 재질일 수 있으며, 구체적으로 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질일 수 있다. 또한, 마스크 프레임(200) 역시 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질일 수 있다.
한편, 상기한 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 대면적 마스크 조립체(10)는 소정의 공정 순서로 제조될 수 있다.
먼저, 개별 마스크 시트(100)는 인바합금 등 금속 재질의 마스크 시트를 준비하고, 마스크 시트에 제1 홈부(110)를 형성하는 제1 에칭 단계, 마스크 시트에 제2 홈부(120)를 형성하는 제2 에칭 단계, 제1 홈부와 제2 홈부를 연통하는 관통홀(130)을 형성함으로써 돌출편(140)을 형성하는 단계를 통해 제조될 수 있다. 한편, 관통홀(130) 형성은 상술한 바와 같이 제3 에칭 또는 제3 에칭 및 제4 에칭 단계를 통해 이루어질 수 있다.한편, 상기 에칭은 습식 식각, 건식 식각, 또는 레이저 식각 등 당해 기술분야에 알려진 일반적인 방법을 통해 수행될 수 잇다.
상기한 바와 같이 제조된 마스크 시트(100) 복수 개를 준비하고, 이를 인접하게 위치시킨 다음, 가장자리 부분을 맞대고 경계면에 대해 레이저 등을 이용한 상술한 용접을 수행하여 대면적 마스크 시트(5)를 제조한다. 이 과정에서 발생하는 응력 등은 사전 형성된 응력완화패턴(P)이 흡수하게 되어, 대면적 마스크 시트의 변형 내지 평탄도 변화를 최소화하게 된다.
다음으로, 준비된 대면적 마스크 시트(5)는 준비된 마스크 프레임(200)에 접합하기 위해, 사전 지정된 크기로 인장하는 단계, 이를 마스크 프레임에 접합하는 단계를 통해 대면적 마스크 조립체(10)로 제조되며, 접합 후 대면적 마스크 시트(5)의 셀 개구부(101)에 형성된 돌출편(140)을 일부 깍아냄으로써 미리 지정된 정 위치에 관통홀(130)이 위치되도록 가공하는 레이저 트리밍 후가공이 수행된다. 이는 상술한 바와 같다.
한편, 상기 인장 과정에서 발생하는 인장력 등은 사전 형성된 응력완화패턴(P)이 흡수하게 되어, 마스크 시트의 변형 내지 평탄도 변화를 최소화하게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
E: 용접되는 개별 마스크 시트 가장자리
P: 응력완화패턴 W: 용접부
5: 대면적 마스크 시트 10: 대면적 마스크 조립체
100: 개별 마스크 시트 101: 셀 개구부
110: 제1 홈부 120: 제2 홈부
130: 관통홀 131: 관통홀 하부
132: 관통홀 상부
140: 돌출편
150: 예비 관통홈
200: 마스크 프레임
D0: 돌출편의 두께(관통홀의 깊이)
D1: 제1 폭 D2: 제2 폭
D3: 제3 폭 D4: 제4 폭
T1: 제1 깊이 T2: 제2 깊이
T3: 제3 깊이 T4: 제4 깊이
OM: 유기물(Organic material)

Claims (15)

  1. 내부에 하나 이상의 셀 개구부를 포함하는 복수 개의 마스크 시트가 서로 인접한 가장자리 부분에서 용접되어 결합된 대면적 마스크 시트로서,
    상기 용접되는 마스크 시트 가장자리 또는 가장자리로부터 소정 간격 이격된 시트 내부에 인장력 및 응력 완화를 위해 구비되는 하나 이상의 응력완화패턴을 포함하며,
    상기 셀 개구부는,
    마스크 시트 상면에서 하면 방향으로 제1 에칭되어 제1 폭 및 제1 깊이를 갖는 분지형의 제1 홈부; 마스크 시트 하면에서 상면 방향으로 제2 에칭되어 제2 폭 및 제2 깊이를 갖는 역-분지형의 제2 홈부; 및 상기 제1 홈부와 제2 홈부를 연통하고 상기 제1 폭 또는 상기 제2 폭보다 작은 폭을 갖는 관통홀을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 에칭으로 인해 150 ㎛ 이하의 폭 및 15 내지 35 ㎛ 범위의 두께로 돌출된 형태의 돌출편이 상기 관통홀의 외주면을 이루는, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력완화패턴은 관통홀 및 하프홈 중 선택되는 1종 이상인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력완화패턴은 원형, 타원형 또는 다각형인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력완화패턴은 복수 개로 구비되되, 용접되는 마스크 시트 가장자리와 평행하게 "ㅡ" 형태로 배치되는, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접은 맞대기 용접, 겹치기 용접 및 덧대기 용접 중 선택되는 1종 이상의 용접 방법으로 수행된 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출편의 단부는 상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 마스크 프레임에 접합된 후, 레이저 트리밍 후가공되는, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트의 셀 위치 정밀도(CPA) 값은 기준값의 ± 20 ㎛ 범위 이내인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트는, 1,300 X 1,500 ㎜ (5.5세대) 이상의 대면적 디스플레이에 적용되기 위한 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트는,
    900 X 2,400 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트는,
    800 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 3장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트는,
    1,200 X 1,350 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 4장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 및 단변부 가장자리에서 용접이 수행된 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트는,
    300 X 2,700 mm 규격의 직사각형 마스크 시트 2장 및 900 X 2,700 ㎜ 규격의 직사각형 마스크 시트 2장이 결합되어, 2,400 X 2,700 ㎜ 규격으로 형성된 것이며, 각 마스크 시트의 장변부 가장자리에서 용접이 수행된 것인, OLED 증착용 대면적 마스크 시트.
  14. 제 1 항의 대면적 마스크 시트; 및
    상기 대면적 마스크 시트가 인장되어 접합되는 마스크 프레임; 을 포함하는, OLED 증착용 대면적 마스크 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 대면적 마스크 시트 및 마스크 프레임은 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질인, OLED 증착용 대면적 마스크 조립체.
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