KR20180014639A - 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법 - Google Patents

모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모판은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate; 20)으로서, 모판(20)의 일면은, 도금막이 형성되는 도금부(21), 및 모판(20)에 형성되는 음각 패턴(23) 내에 매립되는 절연체(26)로 구성되며, 도금막(15)이 형성되지 않는 절연부(25)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법 {MOTHER PLATE AND PRODUCING METHOD OF THE SAME, AND PRODUCING METHOD OF MASK}
본 발명은 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전주 도금 방식을 이용하여 도금막을 형성함과 동시에 도금막에 패턴을 형성할 수 있는 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
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.
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.
도 1 및 도 2는 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 기존의 마스크 제조 방법은, 마스크로 사용될 금속 박판(1)을 마련하고[도 1의 (a)], 금속 박판(1) 상에 PR(Photoresist; 2) 코팅 후 패터닝을 하거나, 패턴을 가지도록 PR(2) 코팅한 후[도 1의 (b)], 식각을 통해 패턴(P)을 가지는 마스크(3)를 제조하였다.
도 2를 참조하면, 도금을 이용한 기존의 마스크 제조 방법은, 기판(4)[도 2의 (a)]을 준비하고, 기판(4) 상에 소정의 패턴을 가지는 PR(2)을 코팅한다[도 2의 (b)]. 이어서, 기판(4) 상에 도금을 수행하여 금속 박판(3)을 형성한다[도 2의 (c)]. 이어서, PR(2)을 제거하고[도 2의 (d)], 기판(4)으로부터 패턴(P)이 형성된 마스크(3)[또는, 금속 박판(3)]을 분리한다[도 2의 (e)].
위와 같은 종래의 FMM 제조 과정은, 매번 기판에 PR을 코팅하고, 식각하는 공정이 수반되므로, 공정 시간, 비용이 증가하고, 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는, 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 한번 제조하면, 이후 공정에서 반복적으로 재사용 할 수 있어, 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 모판, 모판의 제조 방법 및 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 모판의 일면은, 도금막이 형성되는 도금부; 및 모판에 형성되는 음각 패턴 내에 매립되는 절연체로 구성되며, 도금막이 형성되지 않는 절연부를 포함하는, 모판에 의해 달성된다.
절연부에 의해 도금막의 형성이 방지되어 도금막이 패턴을 가지게 될 수 있다.
절연부는 도금막의 패턴에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
패턴을 가지는 도금막은 FMM(Fine Metal Mask)으로 사용될 수 있다.
모판은 전주 도금에서 음극체(Cathode Body)로 사용될 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 모판의 일면은 전도성의 제1 영역 및 비전도성의 제2 영역으로 구분되고, 제1 영역에서 도금막이 형성됨으로써 마스크가 제조되는, 모판에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서, (a) 전도성 기재를 제공하는 단계; (b) 전도성 기재에 음각 패턴을 형성하는 단계; 및 (c) 패턴 내에 절연체를 매립하여 절연부를 형성하는 단계를 포함하는, 모판의 제조 방법에 의해 달성된다.
(b) 단계는, (b1) 전도성 기재 상에 마스킹 패턴을 가지는 마스크층을 형성하는 단계; 및 (b2) 마스킹 패턴 사이로 전도성 기재를 식각하여 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
(b) 단계는, 전도성 기재에 레이저 가공 또는 기계적 절삭을 수행하여 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
(b) 단계는, (b1) 전도성 기재 상에 마스크층을 형성하는 단계; (b2) 음각 패턴에 대응하는 마스크층의 상부에 레이저를 조사하는 단계; (b3) 마스크층을 현상하여 마스킹 패턴을 형성하는 단계; 및 (b4) 마스킹 패턴 사이로 전도성 기재를 식각하여 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
(c) 단계는, (c1) 전도성 기재 상에 절연체를 코팅하는 단계; 및 (c2) CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법으로 전도성 기재 상에 코팅된 절연체를 제거하여, 음각 패턴 내에 매립된 절연체만 남겨두는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서, 음극체(Cathode Body)에 형성된 음각 패턴 내에 절연체가 매립된 절연부가 형성되고, 음극체의 절연부를 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고, 음극체의 절연부가 형성된 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서, 음극체(Cathode Body)에 형성된 음각 패턴 내에 절연체가 매립된 이 절연부가 형성되고, 도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용하는, 절연부 상의 소정 부분 및 절연부를 제외한 음극체 상의 표면 전부에서 도금막이 생성되어 마스크 바디를 구성하고, 도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용하지 않는, 절연부 상의 소정 부분을 제외한 나머지 부분에서 도금막의 생성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
도금막은 인바(Invar) 재질일 수 있다.
절연부는 마스크 패턴에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
마스크 패턴의 폭은 적어도 30㎛보다 작을 수 있다.
음각 패턴 내에 매립된 절연체의 폭은 마스크 패턴의 폭보다 클 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 전주 도금(Electroforming)으로 제조된 마스크를 사용하는OLED 화소 증착 방법으로서, (a) 상기 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조한 마스크를 대상 기판에 대응시키는 단계; (b) 대상 기판에 마스크를 통하여 유기물 소스를 공급하는 단계; 및 (c) 유기물 소스가 마스크의 패턴을 통과하여 대상 기판에 증착되는 단계를 포함하는, OLED 화소 증착 방법에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 도금 공정만으로 패턴을 가지는 마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판을 한번 제조하면, 이후 공정에서 반복적으로 재사용 할 수 있어, 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 FMM(Fine Metal Mask) 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM을 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판의 외주면을 나타내는 개략도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모판을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도금막이 생성되는 형태를 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모판의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모판의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모판의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 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.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMM(100)을 이용한 OLED 화소 증착 장치(1)를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1)는, 마그넷(3)이 수용되고, 냉각수 라인(4)이 배설된 마그넷 플레이트(2)와, 마그넷 플레이트(2)의 하부로부터 유기물 소스(6)를 공급하는 증착 소스 공급부(5)를 포함한다.
마그넷 플레이트(2)와 소스 증착부(5) 사이에는 유기물 소스(6)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(9)이 개재될 수 있다. 대상 기판(9)는 유기물 소스(6)가 화소별로 증착되게 하는 FMM(100)이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다.
증착 소스 공급부(5)에서 공급되는 유기물 소스(6)들은 FMM 마스크(100)에 형성된 패턴을 투과하여 대상 기판(9)의 일측에 증착될 수 있다. FMM 마스크(100)의 패턴에 대응하는 유기물 소스(6)의 증착물은 OLED의 화소(7)로서 작용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전주 도금 장치를 나타내는 개략도이다. 도 4의 (a)에는 평면 전주 도금 장치, 도 4의 (b)에는 연속 전주 도금 장치를 도시하였지만, 본 발명은 도 4에 도시된 형태에 제한되지는 않으며 공지의 전주 도금 장치에 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면 전주 도금 장치는, 도금조(10), 음극체(Cathode Body; 20), 양극체(Anode Body; 30), 전원공급부(40)를 포함한다 이 외에, 음극체(20)를 이동시키기 위한 수단, 마스크로 사용될 도금막(15)[또는, 금속 박판(15)]을 음극체(20)로부터 분리시키기 위한 수단, 커팅하기 위한 수단 등(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도금조(10) 내에는 도금액(11)이 수용된다. 도금액(11)은 전해액으로서, 마스크로 사용될 도금막(15)의 재료가 될 수 있다. 일 실시 예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 시트를 도금막(15)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액(11)으로 사용할 수 있다. 인바 시트는 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용되며, 전자빔을 형광체에 정확하게 유도할 수 있는 역할을 한다. 그리고, 인바 시트는 열팽창계수가 약 1.0 ppm/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(15)에 대한 도금액(11)을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 시트(15)를 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명한다.
도금액(11)이 외부의 도금액 공급수단(미도시)으로부터 도금조(10)로 공급될 수 있으며, 도금조(10) 내에는 도금액(11)을 순환시키는 순환 펌프(미도시), 도금액(11)의 불순물을 제거하는 필터(미도시) 등이 더 구비될 수 있다.
음극체(20)는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(11) 내에 음극체(20)의 전부가 침지될 수 있다. 도 4의 (a)에는 음극체(20) 및 양극체(30)가 수직으로 배치되는 형태가 도시되어 있으나, 수평으로 배치될 수도 있으며, 이 경우에는 도금액(11) 내에 음극체(20)의 적어도 일부 또는 전부가 침지될 수 있다.
음극체(20)는 도금액(11)과 반응하지 않는 티타늄(Ti), 스테인리스 스틸(SUS) 등과 같은 전도성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(20)의 표면 상에 도금막(15)이 전착되고, 도금막(15)에 음극체(20)의 절연부(25)와 대응하는 패턴이 형성될 수 있다. 본 발명의 음극체(20)는 도금막(15)의 생성 과정에서 패턴까지 형성할 수 있으므로, 음극체(20)를 "모판"(Mother Plate; 20) 또는 "몰드"라고 표현하고 병기하여 사용한다. 모판(20)[또는, 음극체(20)] 표면의 구체적인 구성은 후술한다.
양극체(30)는 음극체(20)와 대향하도록 소정 간격 이격 설치되고, 음극체(20)에 대응하는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액(11) 내에 양극체(30)의 전체가 침지될 수 있다. 양극체(30)는 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등과 같은 불용성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(20)와 양극체(30)는 수cm 정도로 이격 설치될 수 있다.
전원공급부(40)는 음극체(20)와 양극체(30)에 전기 도금에 필요한 전류를 공급할 수 있다. 전원공급부(40)의 (-) 단자는 음극체(20), (+) 단자는 양극체(30)에 연결될 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 전주 도금 장치는, 도금조(10), 음극체(20), 양극체(30), 전원공급부(40)를 포함한다. 이 외에, 마스크로 사용될 도금막(15)[또는, 금속 박판(15)]의 후처리를 위해 세정부, 커팅부, 권취부, 각종 롤러 등(미도시)을 더 포함할 수 있다. 도 4의 (a)에 도시된 평면 전주 도금 장치와는 음극체(20) 및 양극체(30)의 형상에서만 차이가 있으므로, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
음극체(20)는 내부가 비어있는 대략 원기둥 형상, 드럼 형상, 파이프 형상 등을 가지며, 도금액(11) 내에 음극체(20)의 적어도 일부가 침지될 수 있다. 음극체(20)는 회전축(미도시)를 통해 모터 등의 회전수단(미도시)과 연결되어 회전 가능하게 지지될 수 있다. 양극체(30)는 음극체(20)와 대향하도록 소정 간격 이격 설치되고, 반구형 쉘 형상, 아크 형상 등을 가지며, 도금액(11) 내에 양극체(30)의 전체가 침지될 수 있다. 양극체(30)는 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등과 같은 불용성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(20)와 양극체(30)는 수cm 정도로 이격 설치될 수 있다.
전기 도금으로 음극체(20)의 표면 상에 전착된 도금막(15)은 음극체(20)로부터 분리되어 롤러 등을 거쳐 이송될 수 있다. 이후, 세정, 커팅 등의 후속 공정을 거쳐 권취되어 보관될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 모판(20)[또는, 음극체(20)]를 포함하는 전주 도금 장치를 사용하여 제조된 마스크(100, 200)가 도시되어 있다. 도 5의 (a)에 도시된 마스크(100)는 스틱형(Stick-Type) 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 마스크(200)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.
마스크(100, 200)의 바디(Body)에는 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 형성될 수 있다. 디스플레이 패턴(DP)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응하는 패턴이다. 디스플레이 패턴(DP)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 확인할 수 있다. 수많은 화소 패턴(PP)들이 군집을 이루어 디스플레이 패턴(DP) 하나를 구성하며, 복수의 디스플레이 패턴(DP)이 마스크(100, 200)에 형성될 수 있다.
즉, 본 명세서에서 디스플레이 패턴(DP)은 실선으로 표현되어 있으나, 실선으로 표현된 패턴 하나를 나타내는 개념은 아니며, 하나의 디스플레이에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)들이 군집된 개념으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 "디스플레이 패턴(DP)"과 "절연부(25)"는 같은 스케일에서 대응될 수 있고, "화소 패턴(PP)"과 "음각 패턴(23)", 또는 "음각 패턴(23) 내에 매립된 절연체(26)"는 같은 스케일에서 대응될 수 있다.
본 발명의 마스크(100, 200)는 별도의 패터닝 공정을 거칠 필요 없이, 곧바로 복수의 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)을 가지며 제조되는 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 전주 도금 장치에서 모판(20)[또는, 음극체(20)]의 표면에 전착되는 도금막(15)은 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)이 형성되면서 전착될 수 있다. 이하에서, 디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)은 패턴으로 혼용되어 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판(20)의 외주면을 나타내는 개략도이다. 도 6의 (a)는 평판 전주 도금 장치의 평판 형태 모판(20), 도 6의 (b)는 연속 전주 도금 장치의 원기둥 형태 모판(20)을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]의 외주면(표면)은 도금부(21) 및 절연부(25)를 포함한다.
도금부(21)는 도금막(15)[또는, 마스크(15)]이 실질적으로 전착되어 생성되는 모판(20)의 표면 부분(제1 영역)을 지칭하며, 도전 특성을 가질 수 있다. 도금부(21)와 양극체(30) 사이에서는 도금에 필요한 전기장이 형성될 수 있으며, 도금부(21)와 양극체 사이에서 도금막(15)이 전착될 수 있다.
그리고, 절연부(25)는 도금막(15)의 생성을 방지하는 모판(20)의 표면 부분(제2 영역)을 지칭하며, 절연 특성을 가질 수 있다. 다른 말로, 절연부(25)는 도금막(15)이 전착되지 않는 모판(20) 자체의 표면 부분을 지칭할 수 있다. 도 5에서 상술한 디스플레이 패턴(DP)과 유사하게, 하나의 절연부(25)는 디스플레이 하나에 대응할 수 있다.
절연부(25)를 확대하면, R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(PP)을 형성하기 위한 복수의 절연체(26)를 확인할 수 있다. 복수의 절연체(26)들은 모판(20)의 표면에서 음각으로 형성되는 소정 깊이의 홈인 음각 패턴(23)[또는, 절연 패턴(23), 도 12 내지 도 14 참조] 내에 매립될 수 있다. 음각 패턴(23) 내에 코팅 등의 방법으로 매립된 복수의 절연체(26)들이 군집을 이루어 절연부(25)를 구성할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 절연부(25)는 실선으로 표현되어 있으나, 실선으로 표현한 영역 전부가 절연된다는 의미는 아니고, 절연부(25)는 하나의 디스플레이에 대응하는 복수의 절연체(26)들이 군집된 개념으로서, 절연체(26)의 부분이 절연된다는 의미로 이해되어야 한다. 다시 말해, 음각 패턴(23) 내에 채워진 절연체(26)들을 포괄하여 절연부(25)로 지칭하며, 절연체(26)와 절연체(26) 사이의 영역은 도금막이 생성될 수 있는 영역으로서, 도금부(21)로 지칭할 수 있다.
음각 패턴(23) 내에 절연체(26)의 코팅이 용이하도록, 절연체는 테플론(TEFLON)과 같은 폴리머 절연체, SOG(Spin on Glass), 폴리머, 산화물, 질화물 등을 사용할 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 모판(20)의 특정 부분에 절연 영역을 형성할 수만 있다면, 음각 패턴(절연 패턴), 절연체 등의 구성은 자유롭게 구성 가능하다. 일 예로, 음각 패턴 형성, 절연체 코팅의 과정을 거칠 필요없이, 모판(20)의 재질을 변화시켜 절연체가 패턴을 가지는 형태로서 절연부를 형성하는 것도 가능하다.
절연부(25)[또는, 절연체(26)]가 절연 특성을 가지므로, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]와 양극체(30) 사이에서는 전기장이 형성되지 않거나, 도금이 수행되기 어려운 정도의 미약한 전기장만이 형성된다. 따라서, 모판(20)에서 도금막(15)이 생성되지 않는, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]에 대응하는 부분은 도금막(15)의 패턴, 홀(Hole) 등을 구성할 수 있다.
구체적으로, 모판(20)에서 절연체(26)에 대응하는 부분은, 도금막(15)의 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다. 그리고, 절연체(26)의 집합체인 절연부(25)에 대응하는 부분은, 도금막(15)의 화소 패턴(PP)의 집합체인 디스플레이 패턴(DP)을 구성할 수 있다. 다시 말해, 모판(20)에서 절연부(25)를 제외한 나머지 부분인 도금부(21)는 도금막(15) 바디를 구성하고, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]에 대응하는 부분은 도금막(15)의 패턴[디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)]을 형성할 수 있다.
디스플레이 패턴(DP) 및 화소 패턴(PP)이 형성된 도금막(15)은 OLED 화소 공정에서 새도우 마스크, FMM(100, 200)[도 5 참조]으로 사용될 수 있으므로, 화소 패턴(PP)의 폭은 고해상도 화소 증착에 적절하도록 30㎛보다 작게 형성될 수 있고, 음각 패턴(23)의 패턴 폭도 화소 패턴(PP)과 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모판(20)을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 7 내지 도 9에서는 일반적인 전주 도금 방식에 사용하는 판 형상의 음극체(20) 및 양극체(30)를 상정하여 설명한다.
먼저, 도 7의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체(30)를 준비한다. 양극체(30)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(20)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다. 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체(30) 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막(15)이 모판(20)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 모판(20)의 도금부(21) 영역에서만 도금막(15)이 생성되고, 절연부(25)[또는, 영역에서는 도금막(15)이 생성되지 않는다. 도 7의 (b)는 모판(20)의 평면도를 나타낸다. 복수의 음각 패턴 내에 매립된 절연체(26)들의 집합체를 절연부(25)로 도시하고, 절연부(25) 이외의 영역을 도금부(21) 영역으로 나타낸다.
다음으로, 도 8의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 도금액 바깥에서, 도금막(15)은 도금부(21) 영역에만 접착된 상태이고, 절연부(25)에는 도금막(15)이 생성되지 않고, 도금막(15)의 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성[도 8의 (c) 참조]할 수 있다. 도 8의 (b)는 모판(20)의 평면도를 나타내고, 도 8의 (c)는 도금막(15)의 평면도를 나타낸다.
다음으로, 도 9의 (a)와 같이, 도금막(15)과 모판(20)를 분리하면, 도금막(15)이 생성된 부분은 마스크(100, 200)를 구성하고, 도금막(15)이 생성되지 않은 부분은 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다. 도 9의 (b)는 도금막(15)의 평면도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모판(20)을 이용한 마스크 제조 과정을 나타내는 개략도이다. 도 10에서는 롤투롤(Roll to Roll)과 유사한 연속 전주 도금 방식에 사용하는 원기둥 형상의 음극체(20)를 상정하여 설명한다.
먼저, 도 10의 (a)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]과 대향하는 양극체(30) 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막(15)이 모판(20)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 모판(20)의 도금부(21) 영역에서만 도금막(15)이 생성되고, 절연부(25) 영역에서는 도금막(15)이 생성되지 않는다.
다음으로, 도 10의 (b)를 참조하면, 모판(20)[또는, 음극체(20)]이 회전함에 따라 모판(20) 표면에 도금막(15)이 전착되어 도금액(11) 바깥으로 나올 수 있다. 도금액(11) 바깥에서, 도금막(15)은 도금부(21) 영역에만 접착된 상태이고, 절연부(25)에는 도금막(15)이 생성되지 않고, 도금막(15)의 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다. 모판(20)[또는, 음극체(20)]이 더 회전하고, 도금막(15)이 롤러(미도시)에 의해 권취되면서 도금막(15)과 모판(20)이 분리되면, 도금막(15)이 생성된 부분은 마스크(100, 200)를 구성하고, 도금막(15)이 생성되지 않은 부분은 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도금막이 생성되는 형태를 나타내는 개략도이다.
한편, 도 11의 (a)을 참조하면, 도금막(15)이 도금부(21) 상에서 생성되는 것뿐만 아니라, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]의 모서리 상에서 더 생성될 수 있다. 다시 말해, 도금막(15)이 도금부(21)와 절연부(25)[또는, 절연체(26)]의 경계에서 정확히 구획되어 생성되지 않고, 절연부(25)[또는, 절연체(26)] 상에서 일부 오버랩(OL)되어 생성될 수 있다.
음극체(20)와 양극체(30) 사이에 형성되는 전기장(EF)의 영역은 정확히 도금부(21)와 절연부(25)[또는, 절연체(26)]의 형태에 맞추어 구획될 필요가 있다[도 11의 (b) 참조]. 하지만, 실제로 전기장(EF)은 구배(Gradient)를 가지기 때문에, 특정 세기 이상의 전기장(EF)을 형성하는 경우 절연부(25)[또는, 절연체(26)]의 모서리 부근에서 전기장이 세기가 0이 되지는 않고, 도금막(15)이 형성될 정도의 세기를 가진 전기장(EF')이 존재할 수 있다. 그리하여, 일부 전기장(EF')에 의해서 절연부(25)[또는, 절연체(26)] 상에서 폭 방향으로 도금막(15)이 오버랩(OL)되어 형성될 수 있다. 다른 관점으로, 절연부(25)[또는, 절연체(26)]의 폭이 화소 패턴(PP)(또는, 마스크 패턴)의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다. 물론, 절연부(25)[또는, 절연체(26)] 상에서 전기장이 형성되지 않거나, 도금이 수행되기 어려운 미약한 전기장만이 형성된 부분 상에서는 도금막(15)이 전착되지 않아, 도금막(15)의 디스플레이 패턴(DP), 화소 패턴(PP)을 구성할 수 있다.
오버랩되는 부분(OL)이 원래 설계했던 화소 패턴(PP)의 크기에 대해 오차가 될 수 있으므로, 이를 고려하여 음극체(20)와 양극체(30) 사이에 형성되는 전기장(EF)의 세기를 제어할 필요가 있다. 또는, 오버랩되는 부분(OL)이 생기는 것을 전제로 하여, 음각 패턴(23)의 크기를 화소 패턴(PP)보다 약간 더 크게 형성할 수 있다.
이하에서는, 다양한 실시 예에 따른 모판(20)의 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 모판(20)의 제조 방법은 (a) 전도성 기재(20)를 제공하는 단계, (b) 전도성 기재(30)에 음각 패턴(23)을 형성하는 단계, 및 (c) 패턴(23) 내에 절연체(26)를 매립하여 절연부(25)를 형성하는 단계를 포함한다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모판(20)의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 12의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(20)를 준비한다. 전도성 기재(20)는 음극체(20)로 사용되는 재질로서, 금속 기판 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (b)를 참조하면, 전도성 기판(20) 상에 마스킹 패턴(MP)을 가지는 마스크층(ML)을 형성할 수 있다. 마스크층(ML)은 후속 공정에서 식각을 위한 마스크로 사용될 수 있다. 마스크층(ML)은 PR, 내산성 필름, 내산성 테이프 등을 사용할 수 있다. 마스킹 패턴(MP)은 추후 절연부(25)가 형성될 부분, 음각 패턴(23), 도금막(15)의 디스플레이 패턴(PP), 화소 패턴(PP)이 형성될 부분과 실질적으로 동일한 형태의 패턴일 수 있다.
다음으로, 도 12의 (c)를 참조하면, 마스킹 패턴(MP)을 통해 노출된 전도성 기재(20)의 상부를 식각(E) 할 수 있다. 식각(E)은 건식 식각, 습식 식각을 제한없이 적용할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (d) 및 (e)를 참조하면, 식각(E)에 의해 전도성 기재(20)의 상부에 음각 패턴(23)이 형성될 수 있다. 음각 패턴(23)은 도금막(15)의 화소 패턴(PP)과 대응되도록 형성될 수 있다. 그리고, 음각 패턴(23) 내에 테플론(TEFLON)과 같은 폴리머 절연체, SOG(Spin on Glass), 폴리머, 산화물, 질화물 등의 절연체를 코팅하고, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 평탄화 과정을 거쳐, 도금부(21) 및 절연부(25)를 포함하는 모판(20)의 제조를 완료할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모판(20)의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 13의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(20)를 준비한다. 전도성 기재(20)는 음극체(20)로 사용되는 재질로서, 금속 기판 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 13의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(20) 상에 가공(L, M)을 수행하여 음각 패턴(23)을 형성할 수 있다. 음각 패턴(23)은 도금막(15)의 화소 패턴(PP)과 대응되도록 형성될 수 있다. 가공 방법은 레이저 가공(L) 또는 절삭, 샌딩 등의 기계적 가공(M)을 수행할 수 있다. 레이저 가공(L)은 초점의 크기를 조절하여 미세한 음각 패턴(23)을 생성하는데 바람직하다.
다음으로, 도 13의 (c)를 참조하면, 음각 패턴(23) 내에 테플론(TEFLON)과 같은 폴리머 절연체, SOG(Spin on Glass), 폴리머, 산화물, 질화물 등의 절연체를 코팅하고, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 평탄화 과정을 거쳐, 도금부(21) 및 절연부(25)를 포함하는 모판(20)의 제조를 완료할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모판(20)의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 14의 (a)를 참조하면, 전도성 기재(20)를 준비한다. 전도성 기재(20)는 음극체(20)로 사용되는 재질로서, 금속 기판 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 14의 (b)를 참조하면, 전도성 기재(20)의 상부 전면에 마스크층(ML)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 14의 (c)를 참조하면, 레이저 패터닝 조사(LP)를 할 수 있다. 마스크층(ML)이 Positive PR인 경우, 레이저 패터닝 조사(LP)된 부분이 현상 후에 마스킹 패턴(MP)으로 작용할 수 있고, 마스크층(ML)이 Negative PR인 경우, 레이저 패터닝 조사(LP)된 부분 외의 부분이 현상 후에 마스킹 패턴(MP)으로 작용할 수 있다. 레이저 패터닝 조사(LP)에 의해 미세한 마스킹 패턴(MP)을 형성하는데 유리하다.
다음으로, 도 14의 (d)를 참조하면, 마스킹 패턴(MP)을 통해 노출된 전도성 기판(20)의 상부를 식각(E) 할 수 있다. 식각(E)은 건식 식각, 습식 식각을 제한없이 적용할 수 있다.
다음으로, 도 14의 (e) 및 (f)를 참조하면, 식각(E)에 의해 전도성 기재(20)의 상부에 음각 패턴(23)이 형성될 수 있다. 음각 패턴(23)은 도금막(15)의 화소 패턴(PP)과 대응되도록 형성될 수 있다. 그리고, 음각 패턴(23) 내[또는, 전도성 기재(20)의 전면(全面)]에 테플론(TEFLON)과 같은 폴리머 절연체, SOG(Spin on Glass), 폴리머, 산화물, 질화물 등의 절연체를 코팅하고, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 평탄화 과정을 거칠 수 있다. 그리하면, 음각 패턴(23) 내에만 절연체(26)가 채워지게 되어, 도금부(21) 및 절연부(25)를 포함하는 모판(20)의 제조를 완료할 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 전주 도금 공정에서 도금막(15)을 형성하는 공정만으로 패턴(P)을 가지는 마스크(15a, 15b)를 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 도금부(21)와 절연부(25)를 포함하는 모판(20)[또는, 음극체(20)]를 재사용 할 수 있어 공정 시간, 비용을 감축시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 모판(20)의 절연부(25) 패턴을 미세하게 형성할 수 있으므로, OLED의 FMM의 패턴을 미세하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시 예에 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.
10: 도금조
11: 도금액
15: 도금막
20: 음극체, 모판, 전도성 기재
21: 도금부
23: 음각 패턴
25: 절연부
26: 절연체
30: 양극체
40: 전원공급부
100, 200: 마스크, 새도우 마스크, FMM(Fine Metal Mask)
EF: 전기장
DP: 디스플레이 패턴
PP: 화소 패턴
ML: 마스크층
MP: 마스킹 패턴

Claims (18)

  1. 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서, 모판의 일면은,
    도금막이 형성되는 도금부; 및
    모판에 형성되는 음각 패턴 내에 매립되는 절연체로 구성되며, 도금막이 형성되지 않는 절연부
    를 포함하는, 모판.
  2. 제1항에 있어서,
    절연부에 의해 도금막의 형성이 방지되어 도금막이 패턴을 가지게 되는, 모판.
  3. 제2항에 있어서,
    절연부는 도금막의 패턴에 대응하는 형상을 가지는, 모판.
  4. 제2항에 있어서,
    패턴을 가지는 도금막은 FMM(Fine Metal Mask)으로 사용되는, 모판.
  5. 제1항에 있어서,
    모판은 전주 도금에서 음극체(Cathode Body)로 사용되는, 모판.
  6. 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)으로서,
    모판의 일면은 전도성의 제1 영역 및 비전도성의 제2 영역으로 구분되고,
    제1 영역에서 도금막이 형성됨으로써 마스크가 제조되는, 모판.
  7. 전주 도금(Electroforming)으로 마스크 제조시 사용되는 모판(Mother Plate)의 제조 방법으로서,
    (a) 전도성 기재를 제공하는 단계;
    (b) 전도성 기재에 음각 패턴을 형성하는 단계; 및
    (c) 패턴 내에 절연체를 매립하여 절연부를 형성하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    (b) 단계는,
    (b1) 전도성 기재 상에 마스킹 패턴을 가지는 마스크층을 형성하는 단계; 및
    (b2) 마스킹 패턴 사이로 전도성 기재를 식각하여 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    (b) 단계는,
    전도성 기재에 레이저 가공 또는 기계적 절삭을 수행하여 패턴을 형성하는 단계인, 모판의 제조 방법
  10. 제7항에 있어서,
    (b) 단계는,
    (b1) 전도성 기재 상에 마스크층을 형성하는 단계;
    (b2) 음각 패턴에 대응하는 마스크층의 상부에 레이저를 조사하는 단계;
    (b3) 마스크층을 현상하여 마스킹 패턴을 형성하는 단계; 및
    (b4) 마스킹 패턴 사이로 전도성 기재를 식각하여 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    (c) 단계는,
    (c1) 전도성 기재 상에 절연체를 코팅하는 단계; 및
    (c2) CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법으로 전도성 기재 상에 코팅된 절연체를 제거하여, 음각 패턴 내에 매립된 절연체만 남겨두는 단계
    를 포함하는, 모판의 제조 방법.
  12. 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서,
    음극체(Cathode Body)에 형성된 음각 패턴 내에 절연체가 매립된 절연부가 형성되고,
    음극체의 절연부를 제외한 표면에서 도금막이 형성되어 마스크 바디를 구성하고,
    음극체의 절연부가 형성된 표면에서 도금막의 형성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
  13. 전주 도금(Electroforming)으로 마스크를 제조하는 방법으로서,
    음극체(Cathode Body)에 형성된 음각 패턴 내에 절연체가 매립된 이 절연부가 형성되고,
    도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용하는, 절연부 상의 소정 부분 및 절연부를 제외한 음극체 상의 표면 전부에서 도금막이 생성되어 마스크 바디를 구성하고,
    도금막을 형성할 수 있는 전기장이 작용하지 않는, 절연부 상의 소정 부분을 제외한 나머지 부분에서 도금막의 생성이 방지되어 마스크 패턴을 구성하는, 마스크의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    도금막은 인바(Invar) 재질인, 마스크의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    절연부는 마스크 패턴에 대응하는 형상을 가지는, 마스크의 제조 방법.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    마스크 패턴의 폭은 적어도 30㎛보다 작은, 마스크의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    음각 패턴 내에 매립된 절연체의 폭은 마스크 패턴의 폭보다 큰, 마스크의 제조 방법.
  18. 전주 도금(Electroforming)으로 제조된 마스크를 사용하는OLED 화소 증착 방법으로서,
    (a) 제12항 또는 제13항 중 어느 하나의 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조한 마스크를 대상 기판에 대응시키는 단계;
    (b) 대상 기판에 마스크를 통하여 유기물 소스를 공급하는 단계; 및
    (c) 유기물 소스가 마스크의 패턴을 통과하여 대상 기판에 증착되는 단계
    를 포함하는, OLED 화소 증착 방법.
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