KR20190092032A - 마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 방법 - Google Patents

마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크 평균 수명의 증가 방법은, 복수의 마스크(100)와 복수의 마스크(100)를 지지하는 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크(100)의 평균 수명을 증가시키는 방법으로서, 마스크(100)는 하나의 셀(C)을 포함하고, 프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하며, 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)당 하나의 마스크(100)를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고, 프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크(100) 중 적어도 하나의 마스크(100)에서 결함(DF)이 발생하면, 해당 마스크(100)를 프레임(200)으로부터 교체하여 마스크(100)의 평균 수명을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 방법 {METHOD FOR INCREASING AVERAGE LIFETIME OF MASK, METHOD FOR REDUCING MASK REPLACEMENT TIME, AND METHOD FOR REDUCING MASK REPLACEMENT COST}
본 발명은 마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 프레임과 마스크가 일체를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 개별적으로 결함이 있는 마스크를 교체함에 따른 마스크 평균 수명의 증가 방법, 마스크 교체 시간의 감축 방법 및 마스크 교체 비용의 감축 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.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 불과한 마스크 패턴을 정렬하기 위해서는, 마스크의 각 측에 가하는 인장력을 미세하게 조절하면서, 정렬 상태를 실시간으로 확인하는 고도의 작업이 요구된다.
그럼에도 불구하고, 여러 개의 마스크를 하나의 프레임에 고정시키는 과정에서 마스크 상호간에, 그리고 마스크 셀들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 마스크를 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점이 있었다.
초고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다. 그러므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.
한편, 종래의 마스크는 하나의 마스크에 복수의 셀이 포함되어 있으므로, 특정 셀에 결함이 발생하면 마스크 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다. 마스크는 그 자체로 고가이고, 마스크를 정렬하는데 오랜 시간이 소모되므로, 일부에 결함이 발생한 것만으로 마스크 전체를 교체하는 것은 공정 비용 및 공정 시간을 증가시켜 생산성의 저하를 일으키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 평균 수명을 증가시키는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 시간 및 마스크의 교체 비용을 감축시키는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 생산 수율을 획기적으로 향상시키는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 평균 수명을 증가시키는 방법으로서, 마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고, 프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 평균 수명을 증가시키는, 마스크 평균 수명의 증가 방법에 의해 달성된다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크의 개당 평균 수명이 증가할 수 있다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크에서 적어도 하나의 마스크 셀에 결함이 발생하면 해당 마스크를 프레임으로부터 교체할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 시간을 감축시키는 방법으로서, 마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고, 프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 교체 시간을 감축시키는, 마스크 교체 시간의 감축 방법에 의해 달성된다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크 한개당 교체 시간이 1/N보다 적어질 수 있다.
N개의 마스크 셀 모두를 마스크 셀 영역에 정렬한 후 프레임에 접착하는 경우보다, 하나의 마스크 셀을 마스크 셀 영역에 정렬한 후 프레임에 접착한 경우가 마스크 한개당 교체 시간이 감축될 수 있다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 프레임으로부터 마스크 한개당 분리 시간이 적어지거나 동일할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 비용을 감축시키는 방법으로서, 마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고, 프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 교체 비용을 감축시키는, 마스크 교체 비용의 감축 방법에 의해 달성된다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크의 교체 비용이 감소할 수 있다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크가 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크보다 비용이 N배 클 수 있다.
N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크 중에서 적어도 하나의 마스크 셀에 결함이 발생하면 해당 마스크를 프레임으로부터 교체할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 평균 수명을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 시간 및 마스크의 교체 비용을 감축시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 생산 수율을 획기적으로 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 인장 형태 및 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착하는 과정을 나타내는 개략도 및 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9는 종래의 마스크에 결함이 발생한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10은 종래의 마스크에 결함이 발생한 경우 마스크를 교체하는 형태를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크에 결함이 발생한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크에 결함이 발생한 경우 마스크를 교체하는 형태를 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 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 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 마스크(10)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 마스크(100)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.
마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 셀(C)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이 나타난다. 일 예로, 셀(C)에는 70 X 140의 해상도를 가지도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 즉, 수많은 화소 패턴(P)들은 군집을 이루어 셀(C) 하나를 구성하며, 복수의 셀(C)들이 마스크(10)에 형성될 수 있다.
도 2는 종래의 마스크(10)를 프레임(20)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 프레임(200)에 정렬을 명확히 하며, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다. 도 5 (b)는 도 5의 (a)의 A-A' 방향에서의 측단면도를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 접착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 접착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있고, 프레임(200)에 접착된 후에 돌출부가 제거될 수 있다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 얇은 두께로 형성할 수 있도록, 마스크(100)는 전주도금(electroforming)으로 형성될 수 있다. 마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10-7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 프레임(200)은 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함할 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 프레임부(220)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또, 이에 더하여, 프레임(200)은 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함할 수 있다. 제2 그리드 프레임부(230)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)와 제2 그리드 프레임부(230)는 서로 수직하므로 상호 교차될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 프레임부(230)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형, 평행사변형과 같은 사각형 형상일 수 있으며[도 5의 (b) 및 도 7의 (b) 참조], 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 결합에 의해, 프레임부(200)는 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비할 수 있다. 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 프레임부(200)에서 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)가 점유하는 영역을 제외한, 중공 형태의 빈 영역을 의미할 수 있다. 이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있으나, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것이 바람직하다.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)이 마스크 셀 영역(CR)에 대응되도록 접착될 수 있다. 각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 패턴부[셀(C)에 대응] 및 마스크 패턴부 주변의 더미부[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미부는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 마스크 패턴부는 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미부의 일부 또는 전부가 프레임(200)에 접착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
이하에서는, 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 프레임(200)은 테두리 프레임부(210)에 제1 그리드 프레임부(220) 및 제2 그리드 프레임부(230)를 연결하여 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 5개의 제1 그리드 프레임부(220) 및 4개의 제2 그리드 프레임부(230)를 테두리 프레임부(210)에 연결하여, 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다.
다음으로, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)를 제공할 수 있다. 전주도금 방식으로 인바, 슈퍼 인바 재질의 마스크(100)를 제조할 수 있고, 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있음은 상술한 바 있다. 마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 2~50㎛로 형성될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)의 인장 형태[도 6의 (a)] 및 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응시키는 상태[도 6의 (b)]를 나타내는 개략도이다.
다음으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 대응시키는 과정에서, 마스크(100)의 일축 방향을 따라 두 측을 인장(F1~F2)하여 마스크(100)를 평평하게 편 상태로 마스크 셀(C)을 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트(도 6의 예로, 1~3포인트)로 마스크(100)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 일축 방향이 아니라, 모든 축 방향을 따라 마스크(100)의 모든 측을 인장(F1~F4) 할 수도 있다.
예를 들어, 마스크(100)의 각 측에 가하는 인장력은 4N을 초과하지 않을 수 있다. 마스크(100)의 크기에 따라 가하는 인장력은 동일하거나, 달라질 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 마스크(100)는 1개의 마스크 셀(C)을 포함하는 크기이므로, 복수개의 셀(C1~C6)을 포함하는 종래의 스틱 마스크(10)보다 필요로 하는 인장력이 동일하거나, 적어도 줄어들 가능성이 있다. 9.8N이 1kg의 중력 힘을 의미함을 고려하면, 1N은 400g의 중력 힘보다도 작은 힘이기 때문에, 마스크(100)가 인장된 후에 프레임(200)에 부착되어도 마스크(100)가 프레임(200)에 가하는 장력(tension), 또는, 반대로 프레임(200)이 마스크(100)에 가하는 장력은 매우 적게 된다. 그리하여, 장력에 의한 마스크(100) 및/또는 프레임(200)의 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있다.
그리고, 종래의 도 1의 마스크(10)는 셀 6개(C1~C6)를 포함하므로 긴 길이를 가지는데 반해, 본 발명의 마스크(100)는 셀 1개(C)를 포함하여 짧은 길이를 가지므로 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100) 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
마스크(100)가 평평한 상태로 마스크 셀 영역(CR)에 대응하도록 인장력(F1~F4)을 조절하면서, 현미경을 통해 실시간으로 정렬 상태를 확인할 수 있다. 본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 마스크(100)를 프레임(200)에 대응한 후, 프레임(200)에 소정의 접착제를 개재하여 마스크(100)를 임시로 고정할 수도 있다. 이후에, 용접(W) 단계를 진행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도[도 7의 (a)] 및 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도[도 7의 (b)]이다. 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 B-B' 단면에 해당한다.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 마스크(100)의 테두리의 일부 또는 전부를 프레임(200)에 접착할 수 있다. 접착은 용접(W)으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 레이저 용접(W)으로 수행될 수 있다. 용접(W)된 부분은 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다. 도 7의 b)에서는 설명의 편의를 위해 용접(W)된 부분의 두께 및 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀두며, 실제로 용접(W)된 부분은 거의 돌출되지 않고 마스크(100)에 포함된 상태로 프레임(200)을 연결하는 부분일 수 있다.
레이저를 마스크(100)의 테두리 부분[또는, 더미부]의 상부에 조사하면, 마스크(100)의 일부가 용융되어 프레임(200)과 용접(W)될 수 있다. 용접(W)은 프레임(200)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 마스크(100)와 프레임(200) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크(100)와 동일한 재질을 가지고 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 상면에 두 개의 이웃하는 마스크(100a, 100b)의 일 테두리가 각각 접착(W)된 형태가 나타난다. 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 폭, 두께는 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있고, 제품 생산성 향상을 위해, 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]와 마스크(100a, 100b)의 테두리가 겹치는 폭을 약 0.1~2.5mm 정도로 최대한 감축시킬 필요가 있다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형(200a) 일 수 있으나, 마스크(100)의 하중 및 장력을 보다 잘 지지하기 위해 단면의 형상이 사각형[일 예로, 평행사변형(200b)]이 되도록 형성할 수 있으며, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
마스크(100)가 프레임(200)과 접착될 때, 마스크(100)는 프레임(200)[또는, 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)] 방향, 또는 외측 방향으로 인장력(F1~F2 또는 F1~F4)을 받는 상태로 접착될 수 있다. 그리하여 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 마스크(100)를 프레임(200)에 임시 접착하게 된다. 이 상태에서, 레이저 용접(W)을 수행하면, 마스크(100)는 외측으로 인장력(F1~F4)을 받는 상태로 프레임(200) 상부에 용접(W) 될 수 있게 된다. 따라서, 마스크(100)가 하중에 의해 쳐지거나 뒤틀림이 없이 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 상태를 유지할 수 있게 된다.
한편, 접착제를 사용한 경우, 마스크(100)와 프레임(200) 용접(W) 공정 후에, 접착제를 세정하는 공정을 더 수행할 수도 있다.
다음으로, 하나의 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 공정을 완료하면, 나머지 마스크(100)들을 나머지 마스크 셀(C)에 순차적으로 대응시키고, 프레임(200)에 접착하는 과정을 반복할 수 있다. 이미 프레임(200)에 접착된 마스크(100)가 기준 위치를 제시할 수 있으므로, 나머지 마스크(100)들을 셀(C)에 순차적으로 대응시키고 정렬 상태를 확인하는 과정에서의 시간이 현저하게 감축될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 하나의 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100a)와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100b) 사이의 PPA(pixel position accuracy)가 3㎛를 초과하지 않게 되어, 정렬이 명확한 초고화질 OLED 화소 형성용 마스크를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)[또는, FMM]이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
본 발명의 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 복수의 셀(C1~C6)을 포함하는 종래의 스틱 마스크(10)보다 크기가 작고, 마스크(100)가 하나의 셀(C)을 포함하기 때문에 종래의 스틱 마스크(10)와 비교하여 여러가지 이점을 갖는다. 첫번째로, 마스크(100)의 평균 수명이 증가되고, 두번째로, 프레임(200)에 마스크(100)를 접착하거나 결함(DF)이 발생하여 마스크(100)를 분리함에 있어서 교체 시간을 감축시킬 수 있으며, 세번째로, 결함(DF)이 발생한 마스크(100)의 교체 비용을 감축시킬 수 있다. 이하에서 구체적으로 살펴본다.
도 9는 종래의 마스크(10)에 결함(DF: DF1, DF2)이 발생한 상태를 나타내는 개략도, 도 10은 종래의 마스크(10)에 결함(DF)이 발생한 경우 마스크(10)를 교체하는 형태를 나타내는 개략도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)에 결함(DF: DF1, DF2)이 발생한 상태를 나타내는 개략도, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)에 결함(DF)이 발생한 경우 마스크(100)를 교체하는 형태를 나타내는 개략도이다.
이하에서는, 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명할 때, 종래의 스틱 마스크(10)가 6개의 셀(C1~C6)을 포함한 형태를 상정하고, 본 발명의 마스크(100)는 프레임(200) 상의 첫번째 행에 6개의 마스크(100)가 각각 하나의 셀(C11~C16)을 포함한 형태를 상정하여 비교 설명한다.
먼저, 본 발명의 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 마스크(100)의 평균 수명이 증가될 수 있다.
가령, 마스크(100)를 OLED 화소 증착에 사용할 때, 한번의 증착 공정을 수행할 때마다 마스크(100)에는 약 400Å 두께의 유기물이 증착된다. 이러한 유기물이 누적적으로 약 100㎛만큼 쌓이게 되면 마스크(100)를 폐기한다. 즉, 약 2,500번의 화소 증착을 마친 후에 마스크(100)를 폐기하고 교체하여 사용하게 된다. 물론, 이는 2,500번의 화소 증착을 마친 후에 마스크(100)에 1개 또는 2개의 결함(DF)이 발생한 것을 가정한 것이다. 그 이상의 결함(DF)이 발생하는 속도라면 2,500번의 화소 증착 전에 마스크(100)를 교체해야 하므로 평균 교체 시간은 더 짧아질 수 있다. 이렇게, 마스크(100)에 결함(DF)이 발생하여 교체해야 하는 시간을 마스크(100)의 수명으로 정의한다. 또한, 마스크(100)의 평균 수명은 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 포함된 복수의 마스크(100)들의 수명을 평균낸 수치로 정의한다. 여기에서, 결함(DF)은 마스크 패턴(P)의 손상, 마스크 패턴(P) 사이에 세정되지 않는 이물질 부착, 기타 화소 공정에 악영향을 주는 손상이나 이물질 개재 등을 포함하는 개념이다. 한편, 마스크 패턴(P) 폭의 20%에 해당할 정도로 유기물이 쌓이게 되면 세정을 수행하고, 세정 후에 결함(DF)이 발생하였는지 여부를 AOI(auto optical inspection)로 체크하게 된다.
결함(DF)이 1개 발생(DF1)한 경우를 비교하면, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 결함(DF1)이 어떠한 셀(C1~C6)에 발생하더라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 첫번째 행을 모두 교체해야 하는 것이다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 첫번째 행의 6개의 마스크(100) 중에서 결함(DF1) 발생한 특정 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 첫번째 행의 해당 마스크(100) 하나만을 교체하면 된다.
결함(DF)이 2개 발생(DF1, DF2)한 경우를 비교하면, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 한 셀(C1)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 수 있고, 두 셀(C1, C2)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생할 수도 있다. 하지만, 어떠한 경우라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 한다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 마스크(100)의 한 셀(C11)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 경우에는 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 두 셀(C11, C12)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생한 경우에는, 두 셀(C11, C12)에 해당하는 두 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다.
이를 고려하면, 종래의 스틱 마스크(10)는 6개의 셀(C1~C6)들이 하나의 스틱 마스크(10)에 포함되어 있으므로, 특정 셀에 결함(DF)이 발생할 시 전체 스틱 마스크(10)를 교체해야 한다. 하지만, 본 발명은 결함(DF)이 발생한 특정 셀의 마스크(100)만을 교체하고 같은 행에 존재하는 나머지 마스크(100)들은 교체할 필요가 없으므로, 마스크(100)의 개당 평균 수명이 증가될 수 있다. 즉, N(N=6)개의 마스크 셀(C1~C6)을 포함하는 마스크(10)를 프레임(20)에 접착한 경우[도 9]보다, 하나의 마스크 셀(C)을 포함하는 마스크(100)를 프레임(200)에 접착한 경우가 마스크(100)의 개당 평균 수명이 증가하게 된다.
다음으로, 본 발명의 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 마스크(100)의 교체 시간이 감축될 수 있다.
가령, 본 발명의 마스크(100)를 1개의 셀 영역(CR)에 대응하여 접착하는 시간을 5분이라 할 때, 첫번째 행의 6개의 셀 영역(CR11~CR16)에 마스크(100)를 각각 접착하는 총 시간은 30분이 된다. 반면에, 종래의 6개의 셀(C1~C6)을 포함하는 스틱 마스크(10)는 6개의 셀(C1~C6)이 동시에 정렬이 맞도록 제어를 하며 프레임(20)에 접착해야 하기 때문에 단순히 30분(6셀 X 5분)이 소모되는 것이 아니라 30분 이상이 소모될 수 밖에 없다. 일 예로, 60분 정도가 소모된다.
그리고, 본 발명은 프레임(200)으로부터 마스크(100)를 분리해내는 시간이 5분이라 할 때, 종래의 스틱 마스크(10)는 프레임(20)으로부터 분리해내는 시간이 이와 동일하거나, 적어도 스틱 마스크(10)의 크기가 큰 것을 고려하여 더 걸릴 수 있다.
접착 시간과 분리 시간을 합한 마스크 1개당 교체 시간은, 본 발명의 경우 5분+5분=10분이고, 종래의 경우는 60분+5분=65분에 해당한다.
종래 기술 본 발명
접착 시간(분/개) 60 5
분리 시간(분/개) 5 (또는, 5 이상) 5
교체 시간(분/개) 65 10
여기에 더하여, 결함(DF)이 생긴 마스크(100) 또는 스틱 마스크(10)만을 교체하는 것을 상정하여 교체 시간을 산출하면 이하와 같다.
결함(DF)이 1개 발생(DF1)한 경우, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 결함(DF1)이 어떠한 셀(C1~C6)에 발생하더라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 하므로, 첫번째 행에 대한 스틱 마스크(10)의 교체시간은 65분이 소모된다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 첫번째 행의 6개의 마스크(100) 중에서 결함(DF1) 발생한 특정 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 따라서, 첫번째 행에 대한 마스크(100)의 교체시간은 마스크 1개의 교체 시간인 10분이 소모된다.
결함(DF)이 2개 발생(DF1, DF2)한 경우를 비교하면, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 한 셀(C1)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 수 있고, 두 셀(C1, C2)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생할 수도 있다. 하지만, 어떠한 경우라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 하므로, 첫번째 행에 대한 스틱 마스크(10)의 교체시간은 65분이 소모된다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 마스크(100)의 한 셀(C11)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 경우에는 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 한 셀(C11)에 결함(DF1, DF2)이 몰려서 발생할 경우의 수는 6이고, 이는 결함(DF)이 2개 생기는 전체 경우의 수(36)의 1/6 확률이다.
셀(C11, C12)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생한 경우에는, 두 셀(C11, C12)에 해당하는 두 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 두 셀(C11, C12)[또는, (C11, C13), (C11, C14), (C11, C15), ... , (C15, C16)]에 결함(DF1, Df2)이 나뉘어서 발생할 경우의 수는 30(6P5)이고, 이는 결함(DF)이 2개 생기는 전체 경우의 수(36)의 5/6 확률이다.
따라서, 본 발명의 첫번째 행에 대한 마스크(100)의 평균교체 개수는 (1개 X 1/6) + (2 개 X 5/6) = 1.83 (개)이고, 이에 대한 교체시간은 18.3분이 소모된다.
결함(DF)의 개수가 3개, 4개인 경우에도, 스틱 마스크(10)의 교체시간은 65분으로 고정되고, 경우의 수를 고려하여 본 발명의 마스크(100)의 교체시간을 계산하면, 25.3분(결함 3개), 31.1분(결함 4개)이 소모된다.
종래 기술의
교체 시간		 본 발명의
교체 시간		 감축되는 시간
결함 1개 65분 10분 55분
결함 2개 65분 18.3분 46.7분
결함 3개 65분 25.3분 39.7분
결함 4개 65분 31.1분 33.9분
결함의 개수가 점점 많아질수록, 본 발명의 마스크(100)의 교체시간은 늘어나는 것으로 계산되지만 어떠한 경우도 종래의 스틱 마스크(10)의 교체시간보다는 더 걸리지 않는다. 특히, 상술한 결함 1개, 또는 2개에 대한 교체시간과 비교하면, 65분 대비 10분(결함 1개), 18.3분(결함 2개)이므로, 본 발명은 획기적으로 교체시간을 감축시킬 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 마스크(100)의 교체 비용이 감축될 수 있다.
가령, 본 발명의 마스크(100) 1개의 교체비용(원가)는 50만원이라 할 때, 종래 기술의 스틱 마스크(10) 1개의 교체비용은 300만원이다.
결함(DF)이 1개 발생(DF1)한 경우, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 결함(DF1)이 어떠한 셀(C1~C6)에 발생하더라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 하므로, 첫번째 행에 대한 스틱 마스크(10)의 교체비용은 300만원이 소모된다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 첫번째 행의 6개의 마스크(100) 중에서 결함(DF1) 발생한 특정 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 따라서, 첫번째 행에 대한 마스크(100)의 교체시간은 마스크 1개의 교체비용인 50만원이 소모된다.
결함(DF)이 2개 발생(DF1, DF2)한 경우를 비교하면, 종래의 스틱 마스크(10)[도 9]는 한 셀(C1)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 수 있고, 두 셀(C1, C2)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생할 수도 있다. 하지만, 어떠한 경우라도 스틱 마스크(10) 전체를 교체해야 하므로, 첫번째 행에 대한 스틱 마스크(10)의 교체비용은 300만원이 소모된다.
반면에, 본 발명의 마스크(100)[도 11]는 마스크(100)의 한 셀(C11)에 결함(DF1, DF2) 몰려서 발생할 경우에는 셀(C11)의 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C12, C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 한 셀(C11)에 결함(DF1, DF2)이 몰려서 발생할 경우의 수는 6이고, 이는 결함(DF)이 2개 생기는 전체 경우의 수(36)의 1/6 확률이다.
셀(C11, C12)에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생한 경우에는, 두 셀(C11, C12)에 해당하는 두 마스크(100)만 교체하면 되고, 나머지 셀(C13, C14, C15, C16)의 마스크(100)들은 교체할 필요가 없게 된다. 두 셀(C11, C12)[또는, (C11, C13), (C11, C14), (C11, C15), ... , (C15, C16)]에 결함(DF1, DF2)이 나뉘어서 발생할 경우의 수는 30(6P5)이고, 이는 결함(DF)이 2개 생기는 전체 경우의 수(36)의 5/6 확률이다.
따라서, 본 발명의 첫번째 행에 대한 마스크(100)의 평균교체 개수는 (1개 X 1/6) + (2 개 X 5/6) = 1.83 (개)이고, 이에 대한 교체비용은 1.83 * 50 = 91.7만원이 소모된다.
결함(DF)의 개수가 3개, 4개인 경우에도, 스틱 마스크(10)의 교체개수는 1개로 고정되고, 경우의 수를 고려하여 본 발명의 마스크(100)의 교체개수를 계산하면, 2.53개(결함 3개), 3.11개(결함 4개)가 소모된다.
종래 기술의
교체 비용(개수)		 본 발명의
교체 비용(개수)		 감축되는 비용
결함 1개 \3,000,000 (1개) \500,000 (1개) \2,500,000
결함 2개 \3,000,000 (1개) \916,667 (1.83개) \2,083,333
결함 3개 \3,000,000 (1개) \1,263,889 (2.53개) \1,736,111
결함 4개 \3,000,000 (1개) \1,553,241 (3.11개) \1,446,759
결함의 개수가 점점 많아질수록, 본 발명의 마스크(100)의 교체비용은 늘어나는 것으로 계산되지만 어떠한 경우도 종래의 스틱 마스크(10)의 교체비용보다는 더 소모되지 않는다. 특히, 상술한 결함 1개, 또는 2개에 대한 교체비용과 비교하면, 300만원 대비 50만원(결함 1개), 91.7만원(결함 2개)이므로, 본 발명은 획기적으로 교체비용을 감축시킬 수 있게 된다.
위와 같이, 본 발명은 마스크의 평균 수명을 증가시키고, 마스크의 교체 시간 및 마스크의 교체 비용을 획기적으로 감축시킬 수 있으므로, 생산 수율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 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.
100: 마스크
110: 마스크 막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 제1 그리드 프레임부
230: 제2 그리드 프레임부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CR: 마스크 셀 영역
F1~F4: 인장력
P: 마스크 패턴
W: 용접

Claims (11)

  1. 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 평균 수명을 증가시키는 방법으로서,
    마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며,
    프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고,
    프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 평균 수명을 증가시키는, 마스크 평균 수명의 증가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크의 개당 평균 수명이 증가하는, 마스크 평균 수명의 증가 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크에서 적어도 하나의 마스크 셀에 결함이 발생하면 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하는, 마스크 평균 수명의 증가 방법.
  4. 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 시간을 감축시키는 방법으로서,
    마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며,
    프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고,
    프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 교체 시간을 감축시키는, 마스크 교체 시간의 감축 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크 한개당 교체 시간이 1/N보다 적어지는, 마스크 교체 시간의 감축 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    N개의 마스크 셀 모두를 마스크 셀 영역에 정렬한 후 프레임에 접착하는 경우보다, 하나의 마스크 셀을 마스크 셀 영역에 정렬한 후 프레임에 접착한 경우가 마스크 한개당 교체 시간이 감축되는, 마스크 교체 시간의 감축 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 프레임으로부터 마스크 한개당 분리 시간이 적어지거나 동일한, 마스크 교체 시간의 감축 방법.
  8. 복수의 마스크와 복수의 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 교체 비용을 감축시키는 방법으로서,
    마스크는 하나의 셀을 포함하고, 프레임은 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며,
    프레임의 하나의 마스크 셀 영역당 하나의 마스크를 접착하여 프레임 일체형 마스크를 제조하고,
    프레임 일체형 마스크를 디스플레이 화소 증착 공정에 사용하는 중에 복수의 마스크 중 적어도 하나의 마스크에서 결함이 발생하면, 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하여 마스크의 교체 비용을 감축시키는, 마스크 교체 비용의 감축 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우보다, 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크를 프레임에 접착한 경우가 마스크의 교체 비용이 감소하는, 마스크 교체 비용의 감축 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크가 하나의 마스크 셀을 포함하는 마스크보다 비용이 N배 큰, 마스크 교체 비용의 감축 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    N개의 마스크 셀을 포함하는 마스크 중에서 적어도 하나의 마스크 셀에 결함이 발생하면 해당 마스크를 프레임으로부터 교체하는, 마스크 교체 비용의 감축 방법.
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