KR102591278B1 - Oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 OLED 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체는 기판 지지 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 상측 전면과, 대응 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 하측 전면에 대한 식각이 수행됨으로써, 마스크 시트의 립(Rib) 말림 등 변형을 제어하고, 이를 통해 셀 개구부 단부의 처짐 내지 솟음을 방지한다. 이에 따라 기판에 대한 유기물 증착 간 발생할 수 있는 쉐도우 현상, 기판 스크래치 등을 효과적으로 방지함으로써 제품 불량율을 감소시킬 수 있다. 또한, 기판 지지 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 상측 전면과 대응 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 하측 전면에 대한 식각이 수행되되, 그 식각 두께와 면적을 조절함으로써, 마스크 시트의 무게에 의한 처짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 셀 개구부를 사전 지정한 위치에 정 위치시키기 용이하고, 나아가 셀 개구부의 돌출편 구성이 구비됨으로써 레이저 후가공이 용이하므로, 우수한 셀 위치 정밀도(Cell Position Accuracy, CPA) 값 확보가 가능하다.
Description
본 발명은 립 말림 제어를 통해 셀 개구부 단부의 처짐이나 솟음을 방지할 수 있는 OLED 증착용 마스크 시트 및 이를 포함하는 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.
일반적으로 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.
한편 오늘날 다양한 디자인에 대한 요구 및 디스플레이의 대형화 추세에 맞춰 보다 높은 정밀도를 가진 OLED 마스크 조립체가 요구되고 있다. 한편 마스크 시트를 인장하여 프레임에 접합하는 공정에서는 인장력과 프레임 접합 후 발생하는 응력(복원력)에 의해 마스크 시트 립(Rib)의 변형이 발생할 수 있다. 구체적으로 살대 부분인 립이 솟게 되면 셀 개구부 단부의 처짐이 야기되고, 이 경우 기판에 대한 유기물 입사각 변경으로 인한 쉐도우 현상이 발생한다. 이는 최종 제품에 대한 품질 저하로 이어진다. 반면 마스크 시트의 립이 처지게 되면 셀 개구부 단부의 솟음이 야기되고, 이 경우 기판 접촉 시 스크래치를 발생시키며, 제품 불량이 발생하게 된다.
또한 마스크 시트가 대면적화 될수록 무게에 의한 처짐이 쉽게 발생하는데, 이와 같이 마스크 시트가 처지게 되면, 기판 접촉 시 셀 개구부가 사전 지정한 정 위치에 위치하기 어렵고, 이로 인해 셀 위치 정밀도 확보가 어려운 문제가 있을 수 있다.
본 발명은 마스크 시트 상측 및 하측 전면에 대한 식각을 수행하여, OLED 증착용 마스크 시트를 프레임에 접합하기 위한 인장 및 접합 공정에서 발생하는 인장력, 응력에 의한 립의 변형을 제어하고, 립 변형에 의해 유발되는 셀 개구부 단부의 처짐 또는 솟음, 이로 인해 기판에 대한 유기물 증착 간 발생할 수 있는 쉐도우 현상, 기판 스크래치 등을 효과적으로 방지할 수 있는, OLED 증착용 마스크 시트 및 이를 포함한 마스크 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
나아가 본 발명은, 디스플레이의 대형화 경향에 따라 대면적화 되고 있는 마스크 시트가 무게로 인한 처짐이 발생하기 쉽고, 마스크 시트의 처짐 발생 시 셀 위치 정밀도가 떨어진다는 점에 주목하여, 마스크 시트 상측 및 하측 전면에 대한 식각을 수행함으로써, 마스크 시트의 무게를 현저히 감소시켜 시트의 처짐을 효과적으로 방지하고, 우수한 셀 위치 정밀도를 확보한 OLED 증착용 마스크 시트 및 이를 포함한 마스크 조립체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
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 하나 이상의 셀 개구부를 포함하는 OLED 증착용 마스크 시트로서, 상기 마스크 시트는, 셀 개구부; 상기 셀 개구부 및 이와 인접한 기판 지지 영역을 제외한 시트 상측 전면이 소정의 제1 두께(t1)로 식각된 상부 식각 영역; 및 상기 셀 개구부 및 상기 기판 지지 영역에 대응되는 대응 영역을 제외한 시트 하측 전면이 소정의 제2 두께(t2)로 식각된 하부 식각 영역; 을 포함하는, OLED 증착용 마스크 시트를 제공한다.
일례로 상기 셀 개구부는 분지형 리세스; 및 단부의 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)의 관통홀; 을 포함하는 것일 수 있다.
일례로 상기 셀 개구부는 관통홀의 외주면을 이루며, 소정의 폭 및 두께로 돌출된 형태의 돌출편을 포함하는 것일 수 있다.
일례로 상기 상부 식각 영역 및 하부 식각 영역은 습식 또는 건식 에칭을 통해 형성된 것일 수 있다.
일례로 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 조절함으로써, 립(Rib) 말림 정도를 제어하고, 이를 통해 셀 개구부 단부의 처짐 내지 솟음을 방지할 수 있다.
일례로 상기 마스크 시트의 두께가 100 ㎛인 경우 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)는 각각 10 내지 30 ㎛ 범위 내이며, 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다.
t1 ≥ t2 (식 1)
일례로 상기 상부 식각 영역의 두께는 25 ㎛이며, 하부 식각 영역의 두께는 15 ㎛일 수 있다.
일례로 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 조절함으로써, 마스크 시트의 처짐량을 제어할 수 있다.
일례로 상기 상부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 기판 지지 영역을 제외한 마스크 시트 상측 전면의 85 % 이상의 면적을 가지는 것일 수 있다.
일례로 상기 하부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 대응 영역을 제외한 마스크 시트 하측 전면의 85 % 이상의 면적을 가지는 것일 수 있다.
또한 본 명세서에서는 상기 OLED 증착용 마스크 시트; 및 상기 마스크 시트가 인장되어 접합되는 마스크 프레임; 을 포함하는, OLED 증착용 마스크 조립체를 제공한다.
일례로 상기 마스크 시트 및 마스크 프레임 중 적어도 하나는, 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질일 수 있다.
본 발명에 따른 OLED 증착용 마스크 시트는 기판 지지 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 상측 전면과, 대응 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 하측 전면에 대한 식각이 수행됨으로써, 마스크 시트의 립(Rib) 말림 등 변형을 제어하고, 이를 통해 셀 개구부 단부의 처짐 내지 솟음을 방지한다. 이에 따라 기판에 대한 유기물 증착 간 발생할 수 있는 쉐도우 현상, 기판 스크래치 등을 효과적으로 방지함으로써 제품 불량율을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판 지지 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 상측 전면과 대응 영역 등 일부를 제외한 마스크 시트 하측 전면에 대한 식각이 수행되되, 그 식각 두께와 면적을 조절함으로써, 마스크 시트의 무게에 의한 처짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 통해, 셀 개구부를 사전 지정한 위치에 정 위치시키기 용이하다. 나아가 셀 개구부의 돌출편 구성이 구비됨으로써 레이저 후가공이 용이하므로, 우수한 셀 위치 정밀도(Cell Position Accuracy, CPA) 값 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트의 도 1의 a-a`를 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트의 도 1의 b-b`를 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 셀 개구부 단부의 돌출편 구성을 확대한 확대도이다.
도 5는 OLED 증착용 마스크 시트 인장 전 셀 개구부 단부가 평탄한 형태(a), 인장 및 프레임 접합 후 셀 개구부 단부가 처지거나(b) 솟은(c) 형태를 나타낸 것이다.
도 6은 셀 개구부 단부의 처짐으로 인해 기판에 대한 유기물 증착 간 쉐도우 현상이 발생하는 것(a) 및 본 발명에 따라 셀 개구부 단부가 평탄도를 유지하는 경우 기판에 대한 유기물 증착 간 쉐도우 현상이 방지되는 것(b)을 각각 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 마스크 시트에 대해 상부 식각과 하부 식각이 동시에 수행되는 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 마스크 시트에 대해 상부 식각과 하부 식각이 순차 수행되는 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따라 양면 및 일면에 대한 식각이 수행된 경우 마스크 시트의 처짐량(X방향)을 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따라 양면 및 일면에 대한 식각이 수행된 경우 마스크 시트의 처짐량(Y방향)을 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트의 도 1의 a-a`를 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트의 도 1의 b-b`를 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 셀 개구부 단부의 돌출편 구성을 확대한 확대도이다.
도 5는 OLED 증착용 마스크 시트 인장 전 셀 개구부 단부가 평탄한 형태(a), 인장 및 프레임 접합 후 셀 개구부 단부가 처지거나(b) 솟은(c) 형태를 나타낸 것이다.
도 6은 셀 개구부 단부의 처짐으로 인해 기판에 대한 유기물 증착 간 쉐도우 현상이 발생하는 것(a) 및 본 발명에 따라 셀 개구부 단부가 평탄도를 유지하는 경우 기판에 대한 유기물 증착 간 쉐도우 현상이 방지되는 것(b)을 각각 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 마스크 시트에 대해 상부 식각과 하부 식각이 동시에 수행되는 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 마스크 시트에 대해 상부 식각과 하부 식각이 순차 수행되는 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따라 양면 및 일면에 대한 식각이 수행된 경우 마스크 시트의 처짐량(X방향)을 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따라 양면 및 일면에 대한 식각이 수행된 경우 마스크 시트의 처짐량(Y방향)을 측정한 결과를 도시한 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 마스크 시트(100) 및 마스크 조립체(10)에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
마스크 시트(100)
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트(100)는 하나 이상의 셀 개구부를 포함하는 OLED 증착용 마스크 시트로서, 상기 마스크 시트는, 셀 개구부; 상기 셀 개구부 및 이와 인접한 기판 지지 영역(120)을 제외한 시트 상측 전면이 소정의 제1 두께(t1)로 식각된 상부 식각 영역(101); 및 상기 셀 개구부 및 상기 기판 지지 영역에 대응되는 대응 영역(130)을 제외한 시트 하측 전면이 소정의 제2 두께(t2)로 식각된 하부 식각 영역(102); 을 포함할 수 있다.
본 발명의 OLED 증착용 마스크 시트는 OLED 디스플레이 제조 시 유기물 공통층을 형성하기 위한 오픈 메탈 마스크(Open Metal Mask, OMM), RGB 증착 공정에 사용되는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask, FMM) 또는 이를 지지하기 위해 사용되는 보조 메탈 마스크 또는 봉지(encapsulation) 공정에 사용되는 CVD 마스크일 수 있다.
일례로, 본 발명의 OLED 증착용 마스크 시트가 유기물 공통층 형성을 위한 오픈 메탈 마스크인 경우, 유기물은 셀 개구부를 통해 마스크 시트 하면 방향에서 상면 방향으로 이동하여 기판 표면에 증착됨으로써 유기물 박막층을 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.
본 발명에서 상기 마스크 시트는 하나 이상, 예를 들어 목적하는 디스플레이 제품 개수에 대응하는 개수의 셀 개구부를 포함할 수 있고, 셀 개구부는 일례로 수개에서 수십 또는 수백개일 수 있다. 한편 본 발명의 명세서 및 청구범위 전반에서 사용되는 용어 "셀 개구부"는 관통홀과 관통홀에 인접한 분지형 리세스를 포함하여 지칭하는 것으로 이해되어야 하며, 구체적으로 본 발명의 셀 개구부는 분지형 리세스(105); 및 단부의 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)의 관통홀(110); 을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서 셀 개구부는 마스크 시트가 인장되기 전에 사전 형성된 일종의 예비 셀 개구부에 해당하는 것일 수 있다. 셀 개구부는 마스크 조립체 상태에 있어 최종적으로 목적하는 셀 개구부 사이즈를 고려하되, 최종 셀 개구부 사이즈, 마스크 시트 크기, 셀 개구부 형상, 가해지는 인장력, 셀 개구부 변형 상태 등 다양한 요인들을 고려하여 경험적으로 결정될 수 있다. 한편 셀 개구부의 형태는 원형 또는 다각형일 수 있으나 특별히 제한되지 아니한다.
분지형 리세스(105)는 셀 개구부의 관통홀 상측 단부에서부터 기판을 지지하기 위해 구비된 기판 지지 영역에 이르기까지 마스크 시트(100)의 상측 전면에서 하측 방향으로 소정 영역 에칭된 부분을 의미한다. 일례로, 마스크 시트의 두께가 50 내지 200 ㎛인 경우 분지형 리세스의 깊이는 10 내지 25 ㎛ 범위 내일 수 있다. 상기 분지형 리세스 구조는 마스크 시트를 기판과 이격시킴으로써 상호 간의 간섭을 방지하여 유기물 박막층 가장자리에서의 불량 발생과 쉐도우 현상을 최소화하는 역할을 수행할 수 있다.
한편 관통홀(110)은 분지형 리세스 중심에 위치할 수 있으며, 마스크 시트 상측 면과 하측 면을 연통함으로써, 유기물이 이동하는 통로가 될 수 있다. 일례로, 상기 관통홀의 단면은 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)을 가지는 것일 수 있다. 관통홀의 단면이 벨 형상을 가지는 경우, 유기물 증착 시 박막 사이즈의 결정이 관통홀의 외주면을 이루는 관통홀의 측벽에 의해 결정되게 되는데, 이때 관통홀의 하부 측벽은 수평면을 기준으로 40 내지 50도의 테이퍼 각도(α)를 가질 수 있다. 또한 테이퍼 각도가 상기 범위를 가지는 경우 쉐도우(S) 영역이 20 ㎛ 이하로 감소될 수 있다. 또한 박막층 가장자리의 쉐도우(S) 영역 최소화를 위해서는 마스크 시트가, 후술하는 바와 같이 셀 개구부 단부가 처지지 않은 상태로 평탄도를 유지할 필요가 있다.
한편 본 발명의 일실시예에 따른 셀 개구부는 관통홀의 외주면을 이루며, 소정의 폭 및 두께로 돌출된 형태의 돌출편(111)을 포함할 수 있다. 돌출편은 후술하는 레이저 트리밍 후가공 시 공정 소요 시간을 단축하고 가공 정밀도를 향상시키기 적합한 소정 폭과 두께 범위를 가질 수 있다. 상기 돌출편은 150 ㎛ 이하의 폭 및 15 내지 35 ㎛ 범위 두께, 상세하게는 20 내지 30 ㎛ 두께를 가질 수 있는데, 돌출편의 두께가 20 내지 30 ㎛ 두께 범위를 가지는 경우 1개의 셀 개구부당 레이저 트리밍 후가공 시 공정 소요 시간이 약 3 내지 5 분으로 단축될 수 있다. 특히 종래 기술에 따라 셀 개구부의 단부가 돌출편 형태로 형성되지 않거나, 해당 단부 두께가 100 ㎛ 이상으로 형성된 경우라면 1개의 셀 개구부당 레이저 트리밍 후가공 시간이 3 ~ 4 시간이 소요되므로, 실질적으로 공정의 경제성이 현저히 떨어져 실질적으로 적용이 어려운 반면, 본 발명에 따라 돌출편 구성을 구비하는 경우, 공정 시간이 현저히 단축된다. 또한 돌출편이 상기 폭 범위를 가지는 경우, 레이저 트리밍 가능 범위가 넓어져 후가공을 통한 셀 위치 정밀도(Cell Positioning Accuracy, CPA) 확보가 용이하다. 한편, 돌출편이 상기 폭 및 두께 범위를 넘어서는 경우 마스크 시트 및 조립체 세정 공정 간 돌출편이 찢어질 우려가 있다.
상기와 같이 돌출편을 150 ㎛ 이하의 폭 및 15 내지 35 ㎛ 범위 두께로 한 경우, 레이저 트리밍 후가공 공정 후 셀 위치 정밀도(Cell Position Accuracy, CPA) 값을 기준값의 ± 20 ㎛ 범위 내로 제어할 수 있으므로, 오차 범위가 현저히 낮아져 디스플레이 제품의 정밀도 및 가장자리 정밀도가 현저히 향상될 수 있다.
한편 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 시트는 셀 개구부 및 이와 인접한 기판 지지 영역(120)을 제외한 시트 상측 전면이 소정의 제1 두께(t1)로 식각된 상부 식각 영역(101)과 상기 셀 개구부 및 상기 기판 지지 영역에 대응되는 대응 영역(130)을 제외한 시트 하측 전면이 소정의 제2 두께(t2)로 식각된 하부 식각 영역(102)을 포함할 수 있다.
상기 상부 식각 영역 및 하부 식각 영역은 습식 또는 건식 에칭을 통해 형성된 것일 수 있으며, 일례로 습식 에칭을 통해 식각이 이루어진 것일 수 있다.
구체적으로 마스크 시트는 인장 공정을 통해 사전 지정된 크기로 인장된 다음(인장 공정) 가장자리 부분이 마스크 프레임에 접합되어(접합 공정) 마스크 조립체로 제조된다. 한편 인장 시 가해지는 인장력과 마스크 프레임 접합 후 발생하는 응력(복원력)으로 인해 마스크 시트의 살대 부분인 립(Rib) 부분은 상측 방향 내지 하측 방향으로 말릴 수 있다. 이러한 립의 변형, 즉 립의 말림이 하측 방향으로 발생한 경우 셀 개구부 단부의 처짐을 야기하게 되어 기판에 대한 유기물의 입사각이 변경되고, 이로 인한 쉐도우 현상이 발생할 수 있다. 한편, 립의 말림이 상측 방향으로 발생한 경우 셀 개구부 단부의 솟음을 야기하게 되어 기판 접촉 시 기판에 대한 스크래치를 발생시킬 수 있다(도 5 및 6 참조).
따라서, 본 발명에서는 셀 개구부 및 이와 인접한 기판 지지 영역을 제외한 시트 상측 전면 및 상기 셀 개구부 및 상기 기판 지지 영역에 대응되는 대응 영역을 제외한 시트 하측 전면에 대하여 식각을 수행하여 상술한 인장력과 응력(복원력)에 의한 립의 말림 등 립 변형을 방지할 수 있다. 특히 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 각각 조절함으로써, 립(Rib) 말림 정도를 보다 효과적으로 제어하고, 이를 통해 셀 개구부 단부의 처짐 내지 솟음을 방지할 수 있다. 한편 본 발명의 명세서 및 청구범위 전반에서 용어 '상측 전면'은 마스크 시트가 기판과 접촉하는 면을 의미하고, '하측 전면'은 유기물 공통층(박막) 내지 RGB 층 형성을 위한 유기물이 입사되는 면을 의미한다.
구체적으로 마스크 시트로 제조되는 인바 합금 시트 원장은 소재 자체의 특성 상 상측 방향으로 일부 솟아 있거나, 하측 방향으로 일부 처져있는 상태일 수도 있다. 따라서 마스크 시트의 립 말림을 효과적으로 제어하기 위해서는 원장 각각의 형태적 특성에 맞춰 상부 식각 두께와 하부 식각 두께를 적절히 제어할 필요가 있다. 일례로 공급받은 마스크 시트 원장이 전체적으로 위로 솟은 형태를 가지는 경우, 상부 식각 영역 두께를 하부 식각 영역 두께 대비 상대적으로 크게 하고, 반대로 공급받은 마스크 시트 원장이 전체적으로 아래로 처진 형태를 가지는 경우, 하부 식각 영역 두께를 상부 식각 영역 두께 대비 상대적으로 크게 함으로써, 립 말림을 방지하고 평탄도를 유지하도록 제어할 수 있다.
나아가, 본 발명의 마스크 시트에 구비된 하나 이상의 셀 개구부는 분지형 리세스 및 상협하광 구조의 관통홀을 포함하는 바, 이러한 구조 및 형태적 특성을 고려할 때 마스크 시트의 인장 및 접합 공정 간 시트 상측부터 하측에 이르는 각 구역에 동일한 인장력, 응력(복원력)이 가해지지 않을 가능성이 높다. 따라서 이러한 셀 개구부의 구조 및 형태 역시 고려하여 상측 식각 영역의 두께와 하측 식각 영역의 두께를 각각 조절할 필요가 있고, 이를 통해 립의 변형(위로 말림 내지 아래로 말림)을 최소화하여 평탄도를 유지하면 셀 개구부 단부의 처짐 내지 솟음 역시 방지될 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 마스크 시트의 두께가 100 ㎛인 경우 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)는 각각 10 내지 30 ㎛ 범위 내이며, 하기 식 1을 만족할 수 있다.
t1 ≥ t2 (식 1)
구체적으로 마스크 시트가 전체적인 평탄성을 유지한 경우라 하더라도 분지형 리세스 및 상협하광 구조의 관통홀을 포함한 셀 개구부 구조 및 형태적 특성을 고려하면, 상부 식각 영역의 두께를 하부 식각 영역의 두께 대비 상대적으로 크게 할 수 있으며, 예를 들어, 상부 식각 영역의 두께를 25 ㎛가 되도록, 하부 식각 영역의 두께가 15 ㎛가 되도록 할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 시트는 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 조절함으로써, 마스크 시트의 처짐량을 제어하는 것일 수 있다.
오늘날 6세대 내지 8세대에 이르는 대면적 OLED 패널에 대한 수요가 증가하고 있고, 이에 대응하기 위해 OLED 증착용 마스크 시트의 크기 역시 증가하고 있는데, 마스크 시트의 크기가 대면적화 될수록 그 무게로 인한 시트의 처짐이 쉽게 발생한다. 시트의 처짐이 발생하는 경우 사전 지정한 정 위치에 셀 개구부를 정확하게 위치시키기 어려운 문제가 있고, 이로 인해 셀 위치 정밀도 확보 역시 어려운 문제가 있을 수 있다. 이에, 본 발명과 같이 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 조절하는 경우, 평탄도 확보와 함께 마스크 시트의 무게를 감소시키는 효과도 얻을 수 있게 되어, 마스크 시트의 처짐을 효과적으로 방지하고, 사전 지정한 정 위치에 셀 개구부를 정확하게 위치시킬 수 있게 된다. 이는 셀 위치 정밀도 확보에도 유리하다.
더 나아가 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 마스크 시트에 있어서 상부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 지지 영역을 제외한 마스크 시트 상측 전면의 85 % 이상, 상세하게는 90 % 이상의 면적을 가지도록 할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 마스크 시트에 있어서 하부 식각 영역의 면적이 셀 개구부 및 대응 영역을 제외한 마스크 시트 하측 전면의 85 % 이상의 면적, 상세하게는 90% 이상의 면적을 가지도록 할 수 있다.
이와 같이 상부 식각 및 하부 식각 시 두께 범위 및 면적 범위를 적절히 조절하면, 평탄도를 확보할 수 있을 뿐 아니라 마스크 시트의 무게를 충분히 감소시켜 마스크 시트의 처짐량 제어가 효과적으로 이루어지고, 셀 위치 정밀도 확보에도 유리하다.
마스크 조립체(10)
마스크 조립체는 상술한 OLED 증착용 마스크 시트(100)를 사전 지정한 크기로 늘리는 인장 공정과 이를 마스크 프레임(200)에 접합시키는 공정을 통해 제조된다. 구체적으로 본 발명에 따른 OLED 증착용 마스크 조립체는 상기 OLED 증착용 마스크 시트; 및 상기 마스크 시트가 인장되어 접합되는 마스크 프레임; 을 포함한다.
한편, 마스크 프레임은 약 5 내지 80 ㎜ 정도의 두께를 가지는 창틀 또는 문틀 형태의 프레임 구조이며 마스크 조립체의 모양을 안정적으로 유지시킨다.
한편 본 발명의 마스크 시트 및/또는 마스크 프레임은 금속 재질일 수 있으며, 구체적으로 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질일 수 있다.
마스크 시트 및 마스크 조립체 제조방법
도 7 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 증착용 마스크 및 마스크 조립체는 아래와 같은 공정 순서로 제조될 수 있다.
먼저, 인바합금 재질의 마스크 시트를 준비하고, 기판 지지 영역이 될 부분을 제외한 시트 상측 전면과 대응 영역이 될 부분을 제외한 시트 하측 전면에 대한 식각을 수행할 수 있다.
이 때, 원장 소재의 형태적 특성을 고려하여 상부 식각 두께와 하부 식각 두께를 조절할 수 있는데, 일례로 시트 원장이 전체적으로 위로 솟은 형태를 가진다면, 상부 식각 영역 두께를 하부 식각 영역 두께 대비 상대적으로 크게 할 수 있고, 반대로 공급받은 마스크 시트 원장이 전체적으로 아래로 처진 형태를 가진다면, 하부 식각 영역 두께를 상부 식각 영역 두께 대비 상대적으로 크게 하여 마스크 시트가 평탄도를 가질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 이 때 상부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 기판 지지 영역을 제외한 마스크 시트 상측 전면의 85 % 이상, 상세하게는 90 % 이상이 되도록 할 수 있다. 마찬가지로 하부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 대응 영역을 제외한 마스크 시트 하측 전면의 85 % 이상, 상세하게는 90 % 이상이 되도록 할 수 있다.
구체적으로 상측 식각 및 하측 식각 공정은 동시(도 7 참조) 또는 순차(도 8 참조) 수행될 수 있으며, 해당 공정 간 상부 식각 영역과 하부 식각 영역의 두께를 각각 조절하는 경우 후술하는 인장 및 접합 공정 간 립의 말림 정도를 제어할 수 있게 되고, 나아가 셀 개구부 단부의 처짐 또는 솟음을 방지할 수 있다. 또한, 상기 상측 전면 및 하측 전면 식각은 마스크 시트의 전체적인 무게를 감소시켜, 마스크 시트의 처짐으로 인한 셀 위치 오차를 최소화하게 된다. 더 나아가 위 공정을 통해 형성된 셀 개구부 단부의 돌출편 구조는 후술하는 레이저 트리밍 후가공의 대상이 되는 구성으로서, 보다 향상된 셀 위치 정밀도 값을 확보하는데 도움을 줄 수 있다.
한편, 상기 식각은 습식 식각, 건식 식각, 또는 레이저 식각 등 당해 기술분야에 알려진 일반적인 방법을 통해 수행될 수 있으며, 일례로 습식 에칭을 통해 수행될 수 있다. 식각 두께는 에칭 영역의 농도나 에칭 시간 조절을 통해 제어될 수 있다.
다음으로, 상부 식각 및 하부 식각이 완료된 마스크 시트에 대하여 셀 개구부를 형성시킬 수 있다. 구체적으로, 셀 개구부 형성 공정은 마스크 시트에 분지형 리세스를 형성하기 위한 제1 식각 단계, 관통홀 형성을 위한 제2 식각 단계를 포함할 수 있다. 다만, 분지형 리세스가 앞서 설명한 상부 식각 공정을 통해 이미 형성된 경우라면, 제1 식각 단계는 생략될 수 있다. 한편, 제2 식각 단계는 마스크 시트의 상측 및 하측에 대하여 습식 또는 건식 에칭 등을 통해 수행될 수 있으며, 상측 및 하측에 동시에 에칭이 수행되거나 순차적으로 에칭이 수행될 수 있다. 이러한 제2 식각 단계를 통해 상협하광 형태의 관통홀이 형성될 수 있으며, 관통홀 외주면은 돌출편 형태의 구성을 가질 수 있다.
이상의 과정을 통해 준비된 마스크 시트(100)는 인장 및 접합을 통해 마스크 프레임(200)에 접합되어 마스크 조립체(10)로 제조된다.
구체적으로 인장 공정은 상술한 마스크 시트의 가장자리(혹은 살대) 부분을 클램프로 고정한 후 인장기를 이용하여 수행되며, 인장된 마스크 시트는 마스크 프레임에 접합된다. 상기 접합은 레이저 용접 등 방식으로 수행될 수 있다.
한편 인장 및 접합 공정 간 셀 개구부의 위치가 사전 지정된 정 위치에서 어긋나게 되는 경우가 존재할 수 있는 바, 이에 의한 오차를 해결하기 위해 마스크 프레임에 접합된 마스크 시트의 셀 개구부에 대해 레이저 트리밍 후가공을 수행할 수도 있다.
레이저 트리밍 후가공은 극초단파 레이저를 조사하여 돌출편의 일부를 제거함으로써 미리 지정된 셀 위치에 관통홀이 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 개구부들 중 하나 이상의 셀 개구부의 단부인 돌출편을 깍아내는 방식으로 수행될 수 있다.
펨토초 레이저를 대면적 마스크 시트의 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. 이에 펨토초 레이저를 이용하는 경우 트리밍 단계에서 마스크 시트나 셀 개구부에 별다른 손상을 발생시키지 않으면서 미세하고 정교한 트리밍 가공이 가능하다.
구체적으로 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저를 이용한 트리밍 후가공은 1개의 셀 개구부당 마스크 시트의 셀 개구부 단부 두께 100 ㎛ 기준으로 약 3 내지 4 시간의 공정 시간이 소요되는데, 트리밍이 수행되는 대면적 마스크 시트 부분의 두께가 두꺼울수록 공정 소요 시간이 더욱 증가하여 공정 경제성이 떨어질 수 있고, 두꺼운 두께로 인해 정밀한 가공이 어려워 셀 위치 정밀도를 충분히 향상시키기 어렵다.
반면, 본 발명과 같이 15 내지 35㎛, 상세하게는 20 내지 30 ㎛ 범위 두께를 가진 돌출편 구성을 포함한 셀 개구부의 경우 가공 대상부 두께 감소로 인해 레이저 트리밍 후가공 소요 시간이 현저히 단축되는 한편 보다 정밀한 트리밍 가공이 가능하다.
실시예
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
인바합금(Invar-36 Alloy) 재질의 100 ㎛ 두께의 마스크 시트 원장을 준비하고, 습식 에칭 방식으로 마스크 상측 전면 및 하측 전면에 대하여 식각을 수행하되, 기판 지지 영역과 대응 영역을 식각 대상에서 제외하였다. 다음으로, 관통홀 형성을 위한 추가 습식 에칭을 시트의 상측 및 하측 방향으로 동시에 수행하여, 관통홀을 형성하였다.
이 때 마스크 시트의 상부 식각 영역의 두께는 25 ㎛, 하부 식각 영역의 두께는 15 ㎛가 되도록 하였으며, 상부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 기판 지지 영역을 제외한 마스크 시트 상측 전면의 85 %의 면적을 가지도록 하였고, 하부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 대응 영역을 제외한 마스크 시트 하측 전면의 85 %의 면적을 가지도록 하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방식으로 식각 및 관통홀 형성을 진행하되, 상측 전면에 대해서만 식각하고 하측 전면에 대해서는 식각하지 않은 것만 달리하였다.
[실험 1: 마스크 시트 처짐 측정]
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 준비된 마스크 시트를 인장 공정을 통해 인장시키고, 마스크 시트의 립 말림을 다양한 지점에 대하여 측정하였다.
구체적으로, 도 9는 실시예 1 및 비교예 1의 마스크 시트에 대하여 도 1에 도시된 X축의 임의의 4라인인 X1, X2, X3 및 X4의 립(Rib) 부분에 대한 마스크 시트의 처짐량을 측정한 결과값을 나타낸 것이다. 각 측정 부분의 경우 위치당 1 내지 25의 포인트(지점)으로 나누어 처짐량을 측정하였다. 한편, 도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 마스크 시트에 대하여 도 1에 도시된 Y축의 임의의 6라인인 Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 및 Y6의 립(Rib) 부분에 대한 마스크 시트의 처짐량을 측정한 결과값을 나타낸 것이다. 한편, 도 9 및 10에서 연두색 실선은 실시예 1의 측정값을 연결한 것이며, 파란색 실선은 비교예 1의 측정값을 연결한 것에 해당한다.
아래 표 1은 실시예 1에 따른 X 축 및 Y축의 처짐량 측정 결과 값이다.
한편, 아래 표 2는 비교예 1에 따른 X 축 및 Y축의 처짐량 측정 결과 값이다.
| X축 측정 | Y축 측정 | ||||
| MIN (㎛) | MAX (㎛) | MIN (㎛) | MAX (㎛) | ||
| 상면만 식각 (비교예 1) |
상면 측정 | -244.2 | 4.3 | -316.6 | 0 |
| 양면 식각 (실시예 1) |
상면 측정 | -20.3 | 31.7 | -11.7 | 18.3 |
도 9, 10 및 상기 표 1 내지 3의 결과를 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따라 상측 전면 및 하측 전면에 대한 식각을 수행한 경우, 비교예 1과 같이 상측 전면에 대해서만 식각을 수행한 경우 대비, 립 말림이 줄어들고, 마스크 시트의 처짐 정도가 개선되는 점을 확인할 수 있었다.
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.
10: 마스크 조립체 100: 마스크 시트
101: 상부 식각 영역 102: 하부 식각 영역
105: 분지형 리세스 110: 관통홀
111: 돌출편
120: 기판 지지 영역 130: 대응 영역
200: 마스크 프레임 300: 기판
α: 테이퍼 각도
D1: 관통홀 상부 폭 D2: 관통홀 하부 폭
z1: 처짐 z2: 솟음
OM: 유기물층 S: 쉐도우 영역
t1: 상부 식각 영역의 두께 t2: 하부 식각 영역의 두께
101: 상부 식각 영역 102: 하부 식각 영역
105: 분지형 리세스 110: 관통홀
111: 돌출편
120: 기판 지지 영역 130: 대응 영역
200: 마스크 프레임 300: 기판
α: 테이퍼 각도
D1: 관통홀 상부 폭 D2: 관통홀 하부 폭
z1: 처짐 z2: 솟음
OM: 유기물층 S: 쉐도우 영역
t1: 상부 식각 영역의 두께 t2: 하부 식각 영역의 두께
Claims (12)
- 하나 이상의 셀 개구부를 포함하는 OLED 증착용 마스크 시트로서,
상기 마스크 시트는,
셀 개구부; 상기 셀 개구부 및 이와 인접한 기판 지지 영역을 제외한 시트 상측 전면이 소정의 제1 두께(t1)로 식각된 상부 식각 영역; 및 상기 셀 개구부 및 상기 기판 지지 영역에 대응되는 대응 영역을 제외한 시트 하측 전면이 소정의 제2 두께(t2)로 식각된 하부 식각 영역; 을 포함하며,
상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)를 각각 조절함으로써, 립(Rib) 말림 정도 및 마스크 시트 처짐량 중 선택되는 하나 이상의 인자를 제어하는, OLED 증착용 마스크 시트. - 제 1 항에 있어서,
상기 셀 개구부는 분지형 리세스; 및
단부의 상부 폭이 하부 폭보다 좁은 벨 형상(bell shape)의 관통홀; 을 포함하는, OLED 증착용 마스크 시트. - 제 2 항에 있어서,
상기 셀 개구부는 관통홀의 외주면을 이루며, 소정의 폭 및 두께로 돌출된 형태의 돌출편을 포함하는, OLED 증착용 마스크 시트. - 제 1 항에 있어서,
상기 상부 식각 영역 및 하부 식각 영역은 습식 또는 건식 에칭을 통해 형성된 것인, OLED 증착용 마스크 시트. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 마스크 시트의 두께가 100 ㎛인 경우 상기 상부 식각 영역의 두께(t1) 및 하부 식각 영역의 두께(t2)는 각각 10 내지 30 ㎛ 범위 내이며, 하기 식 1을 만족하는, OLED 증착용 마스크 시트.
t1 ≥ t2 (식 1)
- 제 6 항에 있어서,
상기 상부 식각 영역의 두께는 25 ㎛이며, 하부 식각 영역의 두께는 15 ㎛인, OLED 증착용 마스크 시트. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 기판 지지 영역을 제외한 마스크 시트 상측 전면의 85 % 이상의 면적을 가지는, OLED 증착용 마스크 시트. - 제 1 항에 있어서,
상기 하부 식각 영역의 면적은 셀 개구부 및 대응 영역을 제외한 마스크 시트 하측 전면의 85 % 이상의 면적을 가지는, OLED 증착용 마스크 시트. - 제 1 항의 OLED 증착용 마스크 시트; 및
상기 마스크 시트가 인장되어 접합되는 마스크 프레임; 을 포함하는, OLED 증착용 마스크 조립체. - 제 11 항에 있어서,
상기 마스크 시트 및 마스크 프레임 중 적어도 하나는, 인바합금(Invar-36 Alloy) 또는 스테인레스스틸(SUS420) 재질인, OLED 증착용 마스크 조립체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220187920A KR102591278B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220187920A KR102591278B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102591278B1 true KR102591278B1 (ko) | 2023-10-19 |
Family
ID=88507574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220187920A KR102591278B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | Oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102591278B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102439867B1 (ko) * | 2021-12-01 | 2022-09-02 | 주식회사 핌스 | 셀 위치 정밀도가 향상된 oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 |
-
2022
- 2022-12-28 KR KR1020220187920A patent/KR102591278B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102439867B1 (ko) * | 2021-12-01 | 2022-09-02 | 주식회사 핌스 | 셀 위치 정밀도가 향상된 oled 증착용 마스크 시트 및 마스크 조립체 |
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