KR20190140771A - 마스크프레임 및 마스크조립체 - Google Patents

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KR20190140771A
KR20190140771A KR1020180067711A KR20180067711A KR20190140771A KR 20190140771 A KR20190140771 A KR 20190140771A KR 1020180067711 A KR1020180067711 A KR 1020180067711A KR 20180067711 A KR20180067711 A KR 20180067711A KR 20190140771 A KR20190140771 A KR 20190140771A
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조생현
김민종
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

마스크프레임 및 마스크조립체가 개시된다. 본 발명의 마스크프레임은, 마스크시트가 고정되도록 이루어지는 마스크프레임으로서, 좌측에 구비되는 좌측프레임과, 우측에 구비되는 우측프레임과, 좌측프레임의 상단부분과 우측프레임의 상단부분을 서로 연결하는 상측프레임과, 좌측프레임의 하단부분과 우측프레임의 하단부분을 서로 연결하는 하측프레임을 포함하고, 상측프레임은, 좌우방향을 따라 중앙에 보강공간이 구비되고, 금속재질로 이루어지는 상측기준프레임; 및 보강공간에 삽입되어 상측기준프레임에 결합되고, CFRP 재질로 이루어지는 상측보강프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래와 비교하여 마스크프레임의 무게를 줄이면서 강성을 향상시킬 수 있고, 변형을 방지할 수 있는 마스크프레임 및 마스크조립체를 제공할 수 있게 된다.

Description

마스크프레임 및 마스크조립체{Mask Frame and Mask Assembly}
본 발명은 마스크프레임 및 마스크조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정의 패턴 또는 모양을 가지는 양극, 음극, 유기막 또는 픽셀 등이 기판상에 형성되도록 하는 마스크시트를 고정하는 마스크프레임 및 이를 포함하는 마스크조립체에 관한 것이다.
기판처리장치는, 반도체 제조용 웨이퍼, LCD 제조용 기판, OLED 제조용 기판 등을 제조하기 위하여 증착공정, 식각공정 등을 수행하는 장치로서 기판처리의 종류, 조건 등에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.
기판처리장치 중 증착기는, 기판의 표면에 CVD, PVD, 증발증착 등을 이용하여 박막을 형성하는 장치를 말하고, 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 제조용 기판의 경우 증착물질을 증착함에 있어서, 유기물, 무기물, 금속 등을 증발시켜 기판 표면에 박막을 형성하는 공정이 이루어지고 있다.
증착물질을 증발시켜 박막을 형성하는 증착기는 증착용 기판이 로딩되는 증착챔버와, 증착챔버 내부에 설치되어 기판에 대하여 증착물질을 증발하도록 증착물질을 가열하여 증발시키는 소스를 포함하여, 이에 따라 증착물질이 증발되어 기판표면에 박막을 형성하는 기판처리가 이루어진다.
한편, 이러한 기판처리에서는, 증착 영역만 노출되도록 이루어지는 마스크를 기판 상측에 위치시킨 상태에서 이루어지며, 이에 따라 소정의 패턴 또는 모양을 가지는 양극, 음극, 유기막, 픽셀 등이 기판상에 형성될 수 있게 된다.
마스크는 통상, 사각틀 형태의 마스크 프레임에 결합되어 사용되는데, 마스크는 이동 및 사용과정에서 마스크의 처짐이 발생될 수 있고, 특히, 기판 및 마스크가 대형화됨에 따라 마스크의 중량이 증가하여 이송에 어려움이 발생할 수 있으며, 마스크의 처짐방지에 대한 필요성이 더욱 증가하고 있다.
(0001) 대한민국등록특허 제10-1833234호(등록일: 2018.02.22) (0002) 대한민국공개특허 제10-2014-0104250호(공개일: 2014.08.28)
본 발명의 목적은, 마스크프레임 및 마스크시트의 변형과 마스크시트의 처짐을 방지할 수 있고, 구조적으로 안정적인 마스크프레임 및 마스크조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 마스크시트가 고정되도록 이루어지는 마스크프레임으로서, 좌측에 구비되는 좌측프레임과, 우측에 구비되는 우측프레임과, 상기 좌측프레임의 상단부분과 상기 우측프레임의 상단부분을 서로 연결하는 상측프레임과, 상기 좌측프레임의 하단부분과 상기 우측프레임의 하단부분을 서로 연결하는 하측프레임을 포함하고, 상기 상측프레임은, 좌우방향을 따라 중앙에 보강공간이 구비되고, 금속재질로 이루어지는 상측기준프레임; 및 상기 보강공간에 삽입되어 상기 상측기준프레임에 결합되고, CFRP 재질로 이루어지는 상측보강프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크프레임에 의해 달성된다.
또한 본 발명에 따른 마스크프레임에서, 상기 상측프레임은, 상기 상측보강프레임에 적층되어 결합되고, 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어지되, 상기 상측기준프레임과 동종의 소재 또는 재질로 이루어져 상기 상측기준프레임에 결합되는 상측적층프레임을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크프레임에서, 상기 상측기준프레임의 폭을 W1, 상기 상측기준프레임의 두께를 T1이라고 할 때, 상기 상측보강프레임의 폭 W2는 0.2W1~0.5W1의 범위이고, 상기 상측보강프레임의 두께 T2는 0.3T1~T1의 범위로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크프레임에서, 상기 상측보강프레임은, 그 길이방향을 따라 단면이 일정하되, 원형파이프 또는 다각형파이프 형태로 이루어져 내부에 제1 중공부가 구비될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크프레임에서, 상기 상측보강프레임은 좌우 양쪽 단부가 상기 상측기준프레임과 연결되고, 상단과 하단 중 어느 하나 이상이 상기 상측기준프레임과 연결될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크프레임에서, 상기 하측프레임은 상기 상측프레임과 상하대칭으로 이루어질 수 있다.
또한 상기 목적은, 좌우방향을 따라 배열되는 다수 개의 마스크시트; 및 상기 마스크시트가 고정되도록 이루어지는 마스크프레임으로서, 좌측에 구비되는 좌측프레임과, 우측에 구비되는 우측프레임과, 상기 좌측프레임의 상단부분과 상기 우측프레임의 상단부분을 서로 연결하고 상기 마스크시트의 상측이 결합되는 상측프레임과, 상기 좌측프레임의 하단부분과 상기 우측프레임의 하단부분을 서로 연결하고 상기 마스크시트의 하측이 결합되는 하측프레임을 포함하는 마스크프레임을 포함하고, 상기 상측프레임은, 좌우방향을 따라 중앙에 보강공간이 구비되고, 금속재질로 이루어지는 상측기준프레임; 및 상기 보강공간에 삽입되어 상기 상측기준프레임에 결합되고, CFRP 재질로 이루어지는 상측보강프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크조립체에 의해 달성된다.
또한 본 발명에 따른 마스크조립체에서, 상기 상측프레임은, 상기 상측보강프레임에 적층되어 결합되고, 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어지되, 상기 상측기준프레임과 동종의 소재 또는 재질로 이루어져 상기 상측기준프레임에 결합되는 상측적층프레임을 더 포함하고, 상기 마스크시트는 용접에 의해 상기 상측적층프레임에 결합되도록 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크조립체에서, 상기 상측보강프레임은, 그 길이방향을 따라 단면이 일정하되, 원형파이프 또는 다각형파이프 형태로 이루어져 내부에 제1 중공부가 구비될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마스크조립체에서, 상기 상측보강프레임은 좌우 양쪽 단부가 상기 상측기준프레임과 연결되고, 상단과 하단 중 어느 하나 이상이 상기 상측기준프레임과 연결되고, 상기 하측프레임은 상기 상측프레임과 상하대칭으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래와 비교하여 마스크프레임의 무게를 줄이면서 강성을 향상시킬 수 있고, 변형을 방지할 수 있는 마스크프레임 및 마스크조립체를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 마스크조립체 및 마스크프레임을 정면에서 바라본 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크조립체 및 마스크프레임을 정면에서 바라본 도면,
도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 상측프레임의 단면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 여러 실시에에 따른 하측프레임의 단면을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 마스크조립체의 일부를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 마스크프레임의 여러 단면 형상을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 상측보강프레임 및 하측보강프레임의 단면 형상을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 마스크프레임의 일부 구성 및 이에 작용하는 하중을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 2개의 실시예에 따른 마스크조립체(1) 및 마스크프레임(10)을 정면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크조립체(1) 및 마스크프레임(10)을 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 상측프레임(300)의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 하측프레임(400)의 여러 단면을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 마스크조립체(1)의 일부를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 마스크프레임(10)의 여러 단면 형상을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 상측보강프레임(320) 및 하측보강프레임(420)의 단면 형상을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 마스크프레임(10)의 일부 구성 및 이에 작용하는 하중을 설명하는 도면이다.
도 5에서 상측보강프레임(320)의 구조가 확대된 후 절단된 모습으로 도시되어 있다.
본 발명에 따른 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)의 기술적 특징에 대한 설명의 편의를 위하여, 마스크프레임(10), 마스크시트(20, 20a, 20b) 및 마스크조립체(1)가 개략적이고 일부가 과장되게 표현되어 있다. 본 발명에 따른 마스크프레임(10), 마스크조립체(1)는, 본 발명에서 설명되는 기술적 특징을 갖는 것으로서, 형상, 모양, 규격 등이 다양하게 이루어질 수 있음은 물론이다.
반도체 및 디스플레이패널 등의 제조공정에서 피처리물인 웨이퍼 또는 기판의 고정 및 이동이 이루어지고, 대면적의 기판, 특히, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이패널을 이루는 대면적 기판의 고정 및 이송이 이루어질 수 있다.
기판이송장치는, 피처리물인 기판에 대하여, 에칭, CVD, 스퍼터링, 이온 주입, 에싱 및/또는 증발증착 등의 가공과정인 기판처리공정 또는 그러한 공정의 준비과정에서 기판을 고정 및 이송하도록 이루어지고, 기판이송장치의 일측에 본 발명의 마스크조립체(1)가 위치할 수 있다. 그리고 이러한 공정을 위한 기판처리장치는 마스크조립체(1)를 고정 및 이송시키는 마스크이송장치, 상술한 기판 이송장치, 프로세스 챔버 등을 포함하여 이루어진다.
기판이송장치는 기판과 함께 프로세스 챔버 내외부로, 또는 프로세스 챔버 내부에서 이동할 수 있고, 이때 기판은 수평상태 또한 수직상태로 놓여 이동할 수 있다.
마스크 이송장치는 마스크조립체(1)와 함께 프로세스 챔버 내외부로, 또는 프로세스 챔버 내부에서 이동할 수 있고, 이때 마스크조립체(1)는 수평상태 또한 수직상태로 놓여 이동할 수 있고, 수평상태와 수직상태가 서로 전환될 수 있다. 프로세스 챔버 내부에서 기판이 수평상태일 때 마스크조립체(1) 또한 수평상태이고, 기판이 수직상태일 때 마스크조립체(1) 또한 수직상태임은 물론이다.
이하에서는, 도 1 및 2에 도시된 마스크조립체(1)를 기준으로 상하방향(Y와 평행), 좌우방향(X와 평행)을 정하여 설명하도록 한다. 즉, 마스크조립체(1)가 수직방향으로 세워진 상태를 기준으로 방향을 정하여 설명하도록 한다. 다만, 이는 마스크조립체(1) 및 마스크프레임(10)의 설명을 위한 것이며, 본 발명에 따른 마스크조립체(1) 및 마스크프레임(10)이 반드시 수직방향으로 세워진 상태로 사용되어야 하는 것이 아님은 물론이다.
마스크조립체(1)에는 소정의 패턴 또는 모양을 이루는 관통구멍(21)이 구비되고, 마스크조립체(1)는 프로세스 챔버 내에서 일측 방향으로 이송될 수 있고, 기판 앞에 위치할 수 있다. 프로세스 챔버 내에서 증발된 증착물질이 마스크조립체(1)(마스크시트(20, 20a, 20b))의 관통구멍(21)을 통과한 후 기판에 안착됨으로써 기판 상에 소정의 패턴 또는 모양을 가지는 양극, 음극, 유기막 또는 픽셀 등이 형성되게 된다.
본 발명에 따른 마스크조립체(1)는 마스크프레임(10) 및 마스크시트(20, 20a, 20b)를 포함하여 이루어진다.
마스크시트(20, 20a, 20b)는 상기 관통구멍(21)이 형성되는 구성이며, 얇은 금속판 형태로 이루어질 수 있고, 또는 금속성의 박막으로 이루어질 수 있다. 마스크시트(20, 20a, 20b)의 두께는 수㎜에서 수십㎜로 이루어질 수 있고, 또는 수십㎛에서 수백㎛로 이루어질 수 있고, 구체적으로 200㎛로 이루어질 수 있으며, 또는 18㎛의 두께로 이루어질 수 있다. 마스크시트(20, 20a, 20b)의 관통구멍(21)은, 요구되는 조건에 따라 그 크기 및 모양 등이 다양하게 이루어질 수 있다.
마스크시트(20)는 통상의 FMM(Fine Metal Mask)로 이루어질 수 있고, 마스크시트(20a)는 일측 방향으로 긴 스트립형태로 이루어질 수 있다.(도 1 (a) 및 (b) 참조) 이때 다수 개의 마스크시트(20a)는 병렬로 배열되고 양측 단부(상하측 단부)가 마스크프레임(10)에 고정결합될 수 있다.
마스크시트(20)는 통상의 CMM(Common Metal Mask)로 이루어질 수 있다. 마스크시트(20b)는 통상의 오픈마스크(Open Mask) 형태로 이루어질 수 있고, 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.(도 2 참조) 이때 마스크시트(20b)의 4개의 테두리 부분은 좌측프레임(100), 우측프레임(200), 상측프레임(300) 및 하측프레임(400) 각각에 고정결합될 수 있다.
본 발명에 따른 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)는, 마스크시트(20)가 상하방향으로 긴 스트립형태로 이루어지는 경우, 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 마스크시트(20)의 상단 및 하단이 마스크프레임(10)에 결합되는 경우 더욱 적합하다.
마스크프레임(10)은 마스크시트(20, 20a, 20b)보다 강도 또는 강성이 큰 소재로 이루어질 수 있다. 마스크프레임(10)은 금속재질로 이루어질 수 있고, 특히 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel) 등으로 이루어질 수 있고, 또는 이를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에서 설명되는 '인바(invar)'는 구체적으로 Invar36으로 이루어질 수 있고, '스테인리스강'은 SUS430으로 이루어질 수 있다.
마스크프레임(10)은 좌측프레임(100), 우측프레임(200), 상측프레임(300) 및 하측프레임(400)을 포함하여 이루어지고, 전체적으로 사각형의 틀 형태로 이루어진다.
좌측프레임(100)은 마스크프레임(10)의 좌측을 이루며 상하방향(Y)으로 길게 이루어지고, 전체적으로 직선형태로 이루어질 수 있다. 좌측프레임(100)은 상하방향(Y)을 따라 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있고, 원형기둥, 다각형기둥 등의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 좌측프레임(100)은 원형파이프, 다각형파이프 등의 형태로 이루어질 수 있고, 그 단면이 ㄱ자(L자), ㄷ자(U자), H자 등의 모양으로 이루어질 수 있다. 이러한 좌측프레임(100)의 단면 형상은, 프레임의 중량을 감소시키면서 강도를 향상시키는데 유리하게 작용할 수 있다.(도 6 참조)
우측프레임(200)은 마스크프레임(10)의 우측을 이루며 상하방향(Y)으로 길게 이루어지고, 전체적으로 직선형태로 이루어질 수 있다. 우측프레임(200)은 상하방향(Y)을 따라 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있고, 원형기둥, 다각형기둥 등의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 우측프레임(200)은 원형파이프, 다각형파이프 등의 형태로 이루어질 수 있고, 그 단면이 ㄱ자(L자), ㄷ자(U자), H자 등의 모양으로 이루어질 수 있다. 이러한 우측프레임(200)의 단면 형상은, 프레임의 중량을 감소시키면서 강도를 향상시키는데 유리하게 작용할 수 있다.(도 6 참조)
좌측프레임(100)과 우측프레임(200)은 서로 평행하게 이루어질 수 있고, 모양, 크기 및 재질 등이 서로 동일하게 이루어질 수 있으며, 서로 대칭된 형태로 이루어질 수 있다.
상측프레임(300)은 좌측프레임(100)과 우측프레임(200)의 각각의 상단을 서로 연결하고, 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)에 고정된다.
상측프레임(300)은 상측기준프레임(310)과 상측보강프레임(320)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상측프레임(300)은 상측적층프레임(330)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상측기준프레임(310)은 좌측프레임(100)과 우측프레임(200)을 서로 연결하고 전체적으로 좌우방향(X)을 따라 직선 형태를 이룬다. 상측기준프레임(310)은 좌우방향(X)을 따라 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있다.
상측기준프레임(310)은 좌우방향을 따라 중앙에 보강공간(311)이 구비되고, 이러한 보강공간(311)에 상측보강프레임(320)이 삽입되어 결합된다.
보강공간(311)은 움푹 패인 홈의 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 보강공간(311)을 제외하고 상측기준프레임(310)은 전체적으로 서로 연결된 형태를 이루고, 구체적으로 상측기준프레임(310)은 제1 외측부(310a), 제1 내측부(310b) 및 제1 외측부(310a)와 제1 내측부(310b)를 서로 연결하는 제1 연결부(310c)를 포함하여 이루어질 수 있다.(도 3(b) 및 (c) 참조)
이와 달리 보강공간(311)은 전후방향(Z와 평행)으로 관통된 홈 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 상측기준프레임(310)은 보강공간(311)을 기준으로 위쪽 부분과 아래쪽 부분이 서로 분리된 형태로 이루어질 수 있다. 구체적으로 상측기준프레임(310)은 제1 외측부(310a)와 제1 내측부(310b)를 포함하고, 상기 제1 연결부(310c)는 배제된 형태로 이루어질 수 있다.(도 3(a) 참조)
이러한 상측기준프레임(310)의 단면 형상은, 프레임의 중량을 감소시키면서 강도를 향상시키는데 유리하게 작용할 수 있다.
상측기준프레임(310)은 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)과 동종 재질로 이루어질 수 있으며, 인바(Fe-Ni 합금), 스테인리스강으로 이루어지거나 또는 이를 포함하여 이루어질 수 있고, 상측프레임(300)이 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)과 안정적이고 견고한 결합이 이루어지도록 한다.
상측보강프레임(320)은 상측기준프레임(310)의 보강공간(311)에 삽입되어 상측기준프레임(310)과 함께 상측프레임(300)을 이룬다. 상측보강프레임(320)은 그 좌우측 각 단부가 상측기준프레임(310)에 연결되면서 결합될 수 있고, 또는 그 좌우측 단부가 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)에 각각 연결되면서 결합될 수 있다.
상측보강프레임(320)은 CFRP(carbon fiber reinforced plastics, 탄소 섬유 강화 플라스틱) 소재로 이루어진다. 상측보강프레임(320)이 CFRP 소재로 이루어짐으로써 경량인 동시에 구조적 강도가 우수하여 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)의 무게를 현저하게 감소시킬 수 있고, 또한 CFRP 재질이 스테인리스강 또는 인바와 열팽창계수에 큰 차이가 없어 고열 환경에서도 열팽창에 따른 파손을 방지할 수 있게 된다. 상측보강프레임(320)이 CFRP 재질로 이루어지는 경우 탄소섬유(323a, 323b) 및 함침수지(325)를 포함하여 이루어지는데 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)가 고온 환경 하에 노출되므로 함침수지(325)는 고온에 강한 폴리이미드(polyimide)인 것이 바람직하다.
상측보강프레임(320)이 CFRP 재질로 이루어지는 경우 이를 이루는 탄소섬유(323a)는 그 길이방향이 상측보강프레임(320)의 길이방향(좌우방향)과 평행하게 놓이도록 이루어질 수 있다. 또한, 상측보강프레임(320)이 CFRP 재질로 이루어지는 경우 이를 이루는 탄소섬유(323a, 323b)는 그 일부(323a)의 길이방향이 상측보강프레임(320)의 길이방향(좌우방향, X)과 평행하게 놓이도록 이루어지고, 다른 일부(323b)의 길이방향이 상측보강프레임(320)의 길이방향(좌우방향, X)과 직교하는 방향으로 놓이도록 이루어질 수 있다. 즉, 탄소섬유(323a, 323b)가 적층되면서 교차하고, 탄소섬유의 일부(323a)는 좌우방향과 평행하고 다른 일부(323b)는 상하방향 또는 전후방향과 평행하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라 열변형을 최소화하고 우수한 강도를 갖는 상측보강프레임(320)을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)에서, 상측기준프레임(310)의 폭을 W1, 상측기준프레임(310)의 두께를 T1이라고 할 때, 상측보강프레임(320)의 폭 W2는 0.2W1~0.5W1의 범위 중 임의의 크기를 갖고, 상측보강프레임(320)의 두께 T2는 0.3T1~T1의 범위 중 임의의 크기를 갖도록 이루어질 수 있다.
상측보강프레임(320)은 그 길이방향(X)을 따라 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있고, 또한 플레이트, 원형기둥, 다각형기둥 등의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 상측보강프레임(320)은 원형파이프, 다각형파이프 등의 형태로 이루어질 수 있고, 그 단면이 ㄱ자(L자), ㄷ자(U자), H자 등의 모양으로 이루어질 수 있다. 이러한 상측보강프레임(320)의 단면 형상은, 프레임의 중량을 감소시키면서 강도를 향상시키는데 유리하게 작용할 수 있다.
다만 본 발명에 따른 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)에서 상측보강프레임(320)은, 그 길이방향(X)을 따라 단면이 일정하되, 원형파이프 또는 다각형파이프(특히 사각형파이프) 형태로 이루어지는 것이 더욱 바람직하고, 이에 따라 뒤틀림(distortion)을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 이때 상측보강프레임(320)은 길이방향을 따라 내부에 제1 중공부(321)가 구비될 수 있다.
상측보강프레임(320)은, 보강공간(311) 내부에 삽입되어 상측기준프레임(310)에 결합됨에 있어서 좌우 양쪽 단부 뿐 아니라 상단 및 하단이 상측기준프레임(310)에 결합될 수 있다.
이와 달리 상측보강프레임(320)은 좌우 양쪽 단부가 상측기준프레임(310)과 연결되면서 결합되고, 상단과 하단은 상측기준프레임(310)과 이격되도록 이루어질 수 있다. 즉, 상측보강프레임(320)은 전체 길이에 걸쳐 좌우 단부를 제외하고 상측기준프레임(310)과 이격될 수 있다.
상측적층프레임(330)은, 상측보강프레임(320)의 외측면에 적층되어 결합되고, 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어질 수 있다. 또한 이때 상측적층프레임(330)은 상측기준프레임(310)과 동종의 소재 또는 재질로 이루어져 상측기준프레임(310)에 결합될 수 있다.
상측적층프레임(330)은 좌우방향(X)을 따라 단면이 일정한 판 형태로 이루어져 상측보강프레임(320)에 결합될 수 있다.
상측적층프레임(330)은 접착제를 사용한 접착(bonding)에 의해 상측보강프레임(320)에 결합될 수 있고, 상측적층프레임(330)과 상측보강프레임(320)의 결합을 위하여 에폭시, 폴리이미드 등의 접착제가 사용될 수 있고, 또는 구조용 접착제(structural adhesive)가 사용될 수 있다.
또한 상측적층프레임(330)과 상측보강프레임(320)의 결합을 위하여 마찰교반용접(Friction Stir Welding)이 이용될 수 있고, 또는 레이저 용접 등이 이용될 수 있다.
상측보강프레임(320)에 결합되는 상측적층프레임(330)은 상측기준프레임(310)과 같이 금속으로 이루어지고, 또한 상측기준프레임(310)(또한 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200))과 동종의 소재 또는 재질로 이루어짐으로써 용이한 용접이 가능하고 상측기준프레임(310)에 안정된 결합이 유지될 수 있으며, 상측보강프레임(320)을 포함하는 마스크조립체(1)의 안정적인 구조가 유지되도록 한다.
본 발명에 따른 마스크프레임(10) 및 마스크조립체(1)에서, 상측적층프레임(330)은 상측보강프레임(320) 외측면 전체를 둘러싸는 형태로 상측보강프레임(320)에 결합될 수 있다. 그리고 이때, 상측적층프레임(330)에 의하여 상측보강프레임(320)은 외부에 노출되지 않을 수 있다.(도 7 참조)
따라서, 상측프레임(300)은 내부에 위치하는 상측보강프레임(320)과, 상측보강프레임(320)을 둘러싸며 상측보강프레임(320)과 결합되는 상측적층프레임(330)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상측보강프레임(320)은 좌측프레임(100), 우측프레임(200) 및 상측기준프레임(310)과 이종의 소재 또는 재질로 이루어지고, 상측적층프레임(330)은 좌측프레임(100), 우측프레임(200) 및 상측기준프레임(310)과 동종의 소재 또는 재질로 이루어질 수 있다.
예컨대, 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)이 Fe-Ni 합금(인바), 스테인리스강으로 이루어지거나 또는 이를 포함하여 이루어질 때, 상측적층프레임(330)은 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)과 동일한 소재로 이루어지고, 상측보강프레임(320)은 CFRP 재질로 이루어질 수 있다.
따라서, 상측프레임(300)의 전체 무게를 줄이면서 강성을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 상측보강프레임(320)은 상측적층프레임(330)을 통하여 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)과 용접 등에 의해 결합됨으로써 마스크프레임(10)의 용이하고 안정적인 결합이 유지될 수 있다. 또한, 상측적층프레임(330)에 의하여 상측보강프레임(320)은 외부에 노출되지 않으므로, 마스크프레임(10)의 세정 과정에서 CFRP로 이루어지는 상측보강프레임(320)이 세정액과 화학적으로 반응하거나 부식되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
하측프레임(400)은 좌측프레임(100)과 우측프레임(200)의 각각의 하단을 서로 연결하고, 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)에 고정된다.
하측프레임(400)은, 좌측프레임(100) 및 우측프레임(200)과 같이 단일(단일의 소재 또는 구조)의 프레임으로 이루어질 수 있고(도 1(a) 참조), 또는 상측프레임(300)과 동일한 형태 및 구조를 갖도록 이루어질 수 있다.(도 1(b) 참조)
하측프레임(400)이 하나의 프레임으로 이루어지는 경우, 하측프레임(400)은 좌측프레임(100)과 우측프레임(200)을 서로 연결하고 좌우방향을 따라 직선 형태를 이룬다. 하측프레임(400)은 좌우방향을 따라 그 단면이 일정하게 이루어질 수 있고, 원형기둥, 다각형기둥 등의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 하측프레임(400)은 원형파이프, 다각형파이프 등의 형태로 이루어질 수 있고, 그 단면이 ㄱ자(L자), ㄷ자(U자), H자 등의 모양으로 이루어질 수 있다. 이러한 하측프레임(400)의 단면 형상은, 프레임의 중량을 감소시키면서 강도를 향상시키는데 유리하게 작용할 수 있다.
하측프레임(400)은 좌측프레임(100), 우측프레임(200) 및 상측프레임(300)과 동일한 소재 및 재질로 이루어질 수 있다.
하측프레임(400)은 하측기준프레임(410)과 하측보강프레임(420)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 하측프레임(400)은 하측적층프레임(430)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 하측프레임(400)은 상술한 상측프레임(300)과 동일한 구조, 형태, 재질 및 크기로 이루어질 수 있다.
즉, 하측기준프레임(410)은 상술한 상측기준프레임(310)과 동일하게 이루어질 수 있고, 하측보강프레임(420)은 상술한 상측보강프레임(320)과 동일하게 이루어질 수 있으며, 하측적층프레임(430)은 상술한 상측적층프레임(330)과 동일하게 이루어질 수 있다.
하측기준프레임(410)은 좌우방향을 따라 중앙에 보강공간(411)이 구비되고, 이러한 보강공간(411)에 하측보강프레임(420)이 삽입되어 결합된다. 하측보강프레임(420)은 길이방향을 따라 내부에 제2 중공부(421)가 구비될 수 있다.
하측기준프레임(410)은 제2 외측부(410a) 및 제2 내측부(410b)를 포함하여 이루어질 수 있고, 또한 제2 외측부(410a)와 제2 내측부(410b)를 서로 연결하는 제2 연결부(410c)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.(도 4 참조)
본 발명에 따른 마스크프레임(10)은 상하 및 좌우 대칭된 형태로 이루어질 수 있고, 이에 따라 상측프레임(300)과 하측프레임(400)은 서로 대칭된 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 마스크조립체(1)에서 마스크시트(20, 20a, 20b)가 마스크프레임(10)에 결합될 때, 마스크시트(20, 20a, 20b)는 충분히 팽팽하게 당겨진 상태에서 결합되어야 함은 물론이다. 마스크시트(20, 20a, 20b)는 마스크프레임(10)에 결합됨에 있어서 용접에 의하여 결합될 수 있고, 볼트, 리벳 등과 같은 별도의 고정수단에 의하여 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 마스크조립체(1)에서 마스크시트(20, 20a, 20b)가 상측프레임(300)에 고정될 때, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 상단 부분은 상측프레임(300) 중 상측기준프레임(310)에 결합될 수 있다.
또는 이와 달리, 본 발명에 따른 마스크조립체(1)에서 마스크시트(20, 20a, 20b)가 상측프레임(300)에 고정될 때, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 상단 부분은 상측프레임(300) 중 상측보강프레임(320) 쪽에 결합되고 상측기준프레임(310)에는 결합되지 않을 수 있다. 나아가, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 상단 부분은 상측보강프레임(320) 쪽에 결합되고, 상측기준프레임(310)에서 이격될 수 있다.
또한, 상측프레임(300)이 상측적층프레임(330)을 포함하여 이루어지는 경우 마스크시트(20, 20a, 20b)의 상단 부분은 상측적층프레임(330)을 통하여 상측보강프레임(320) 쪽에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크조립체(1)에서 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단 부분은 하측프레임(400)에 고정된다.
또한, 본 발명에 따른 마스크조립체(1)에서 마스크시트(20, 20a, 20b)가 하측프레임(400)에 고정되고, 하측프레임(400)이 하측기준프레임(410) 및 하측보강프레임(420)을 포함하여 이루어질 때, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단 부분은 하측프레임(400) 중 하측기준프레임(410)에 결합될 수 있다.
또는 이와 달리, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단 부분은 하측프레임(400) 중 하측보강프레임(420)에 결합되고 하측기준프레임(410)에는 결합되지 않을 수 있다. 나아가, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단 부분은 하측보강프레임(420) 쪽에 결합되고, 하측기준프레임(410)에서 이격될 수 있다.
또한, 하측프레임(400)이 하측적층프레임(430)을 포함하여 이루어지는 경우 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단 부분은 하측적층프레임(430)을 통하여 하측적층프레임(430) 쪽에 결합될 수 있다.
예컨대, 마스크시트(20a)가 상하방향으로 긴 스트립형태로 이루어지고, 이러한 마스크시트(20a)가 좌우방향으로 반복하여 배열될 때, 마스크시트(20a)의 상단은 상측보강프레임(320) 쪽에 고정결합된다.
마스크시트(20a)가 결합되는 지점에서 마스크시트(20a)에 의해 상측보강프레임(320)에는 하측 방향으로 하중(F1)이 작용할 수 있으며, 상측보강프레임(320)의 길이 전체에 걸쳐 하측 방향으로 하중(F1)이 작용할 수 있는데, 상측보강프레임(320)이 CFRP 재질로 이루어짐으로써 종래의 마스크프레임에 비하여 변형을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 상측보강프레임(320)이 보강공간(311)에 삽입됨으로써 상측보강프레임(320)의 상측에 상측기준프레임(310)의 제1 외측부(310a)가 위치하고 상측보강프레임(320)의 하측에 상측기준프레임(310)의 제1 내측부(310b)가 위치하게 되는데, 이와 같이 상측보강프레임(320)이 상측기준프레임(310)의 중앙에 개재된 구조를 이룸으로써 작용하는 하중(F1)에 저항하는 상대적으로 큰 굽힘강성을 확보할 수 있으며, 마스크프레임(10)의 변형 및 마스크시트(20, 20a, 20b)의 처짐을 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크프레임(10)이 상하대칭된 형태로 이루어지는 경우, 마스크시트(20, 20a, 20b)의 하단은 하측보강프레임(420) 쪽에 고정결합되고, 하측보강프레임(420)의 길이 전체에 걸쳐 상하 방향으로 하중이 작용할 수 있는데, 하측보강프레임(420)이 CFRP 재질로 이루어짐으로써 종래의 마스크프레임(10)에 비하여 변형을 감소시킬 수 있게 되며, 하측프레임(400)에서도 상측프레임(300)과 동일하게 변형이 방지될 수 있으며, 마스크프레임(10)의 안정적인 형상유지가 이루어질 수 있다.
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 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 마스크조립체 10 : 마스크프레임
20, 20a, 20b : 마스크시트 21 : 관통구멍
100 : 좌측프레임 200 : 우측프레임
300 : 상측프레임 310 : 상측기준프레임
320 : 상측보강프레임 330 : 상측적층프레임
400 : 하측프레임 410 : 하측기준프레임
420 : 하측보강프레임 430 : 하측적층프레임

Claims (10)

  1. 마스크시트가 고정되도록 이루어지는 마스크프레임으로서, 좌측에 구비되는 좌측프레임과, 우측에 구비되는 우측프레임과, 상기 좌측프레임의 상단부분과 상기 우측프레임의 상단부분을 서로 연결하는 상측프레임과, 상기 좌측프레임의 하단부분과 상기 우측프레임의 하단부분을 서로 연결하는 하측프레임을 포함하고,
    상기 상측프레임은,
    좌우방향을 따라 중앙에 보강공간이 구비되고, 금속재질로 이루어지는 상측기준프레임; 및
    상기 보강공간에 삽입되어 상기 상측기준프레임에 결합되고, CFRP 재질로 이루어지는 상측보강프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상측프레임은,
    상기 상측보강프레임에 적층되어 결합되고, 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어지되, 상기 상측기준프레임과 동종의 재질로 이루어져 상기 상측기준프레임에 결합되는 상측적층프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상측기준프레임의 폭을 W1, 상기 상측기준프레임의 두께를 T1이라고 할 때, 상기 상측보강프레임의 폭 W2는 0.2W1~0.5W1의 범위이고, 상기 상측보강프레임의 두께 T2는 0.3T1~T1의 범위인 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상측보강프레임은, 그 길이방향을 따라 단면이 일정하되, 원형파이프 또는 다각형파이프 형태로 이루어져 내부에 제1 중공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상측보강프레임은 좌우 양쪽 단부가 상기 상측기준프레임과 연결되고, 상단과 하단 중 어느 하나 이상이 상기 상측기준프레임과 연결되는 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측프레임은 상기 상측프레임과 상하대칭인 것을 특징으로 하는 마스크프레임.
  7. 좌우방향을 따라 배열되는 다수 개의 마스크시트; 및
    상기 마스크시트가 고정되도록 이루어지는 마스크프레임으로서, 좌측에 구비되는 좌측프레임과, 우측에 구비되는 우측프레임과, 상기 좌측프레임의 상단부분과 상기 우측프레임의 상단부분을 서로 연결하고 상기 마스크시트의 상측이 결합되는 상측프레임과, 상기 좌측프레임의 하단부분과 상기 우측프레임의 하단부분을 서로 연결하고 상기 마스크시트의 하측이 결합되는 하측프레임을 포함하는 마스크프레임을 포함하고,
    상기 상측프레임은,
    좌우방향을 따라 중앙에 보강공간이 구비되고, 금속재질로 이루어지는 상측기준프레임; 및
    상기 보강공간에 삽입되어 상기 상측기준프레임에 결합되고, CFRP 재질로 이루어지는 상측보강프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상측프레임은,
    상기 상측보강프레임에 적층되어 결합되고, 인바(invar, Fe-Ni 합금) 또는 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어지되, 상기 상측기준프레임과 동종의 재질로 이루어져 상기 상측기준프레임에 결합되는 상측적층프레임을 더 포함하고,
    상기 마스크시트는 용접에 의해 상기 상측적층프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상측보강프레임은, 그 길이방향을 따라 단면이 일정하되, 원형파이프 또는 다각형파이프 형태로 이루어져 내부에 제1 중공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 상측보강프레임은 좌우 양쪽 단부가 상기 상측기준프레임과 연결되고, 상단과 하단 중 어느 하나 이상이 상기 상측기준프레임과 연결되고,
    상기 하측프레임은 상기 상측프레임과 상하대칭인 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
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