KR20200092534A - 표시장치 제조를 위한 마스크유닛 - Google Patents

표시장치 제조를 위한 마스크유닛 Download PDF

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KR20200092534A
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조준호
문민호
박영호
최영석
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

마스크유닛이 제공된다. 상기 마스크유닛은, 표시장치의 증착 공정에 이용되는 마스크유닛으로서, 지지부 및 지지부의 상면으로부터 돌출된 접합부를 포함하는 마스크프레임 및 상기 접합부에 용접된 마스크시트를 포함하되, 상기 접합부의 상면은 곡면이다.

Description

표시장치 제조를 위한 마스크유닛{Mask unit for fabricating of display device}
본 발명은 마스크유닛에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 표시장치의 제조과정에서 유기층을 증착하기 위해 사용되는 마스크유닛에 관한 것이다.
표시장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)등과 같은 여러 종류의 표시장치가 사용되고 있다.
그 중, 유기발광 표시장치는 유기층은 설계에 따라, 패턴 발광층(patterned emission layer) 구조를 가질 수 있다. 패턴 발광층 구조의 유기발광 표시장치는 서로 다른 색을 발광하는 발광층이 각각의 화소 별로 분리된 구조를 갖는다.
예를 들어, 적색의 광을 발광하기 위한 적색 유기 발광층, 녹색의 광을 발광하기 위한 녹색 유기 발광층, 및 청색의 광을 발광하기 위한 청색 유기 발광층이 각각, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 및 청색 서브 화소에 분리되어 구성될 수 있다. 각각의 유기 발광층들은 서브 화소 별로 개구된 마스크유닛, 예를 들어, FMM(fine metal mask)을 이용하여 각각의 발광 영역에 패턴 증착될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고해상도의 패턴을 가지며, 동시에 프레임에 고정하는 과정에서 스틱 인장에 대한 충분한 접촉 면적을 확보하고, 나아가 용접에 의해 관통되거나 찢어지지 않는 마스크유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제 해결을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크유닛은, 표시장치의 증착 공정에 이용되는 마스크유닛으로서, 지지부 및 지지부의 상면으로부터 돌출된 접합부를 포함하는 마스크프레임 및 상기 접합부에 용접된 마스크시트를 포함하되, 상기 접합부의 상면은 곡면이다.
일 실시예에서, 상기 마스크시트는 상기 지지부에 비접촉할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스크시트의 두께는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접합부의 상면은 상기 지지부의 상면으로부터 최대 높이가 상기 마스크시트의 두께와 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스크시트는 복수개의 개구부들을 포함하고, 인접한 상기 각 개구부들의 간격은 5㎛ 내지 15㎛일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 개구부들의 개수는 1,000,000개 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접합부의 상면은 상기 지지부의 상면으로부터 최대 높이가 0.01mm 내지 0.03mm일 수 있다.
상기 지지부는 단면상 하변, 및 상기 하변으로부터 높이가 서로다른 제1 상변과 제2 상변을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하변으로부터 상기 제1 상변까지의 높이로 정의된 제1 두께는 15mm 내지 20mm이고, 상기 하변으로부터 상기 제2 상변까지의 높이로 정의된 제2 두께는 12mm 내지 16mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지부는 상기 제1 상변과 상기 제2 상변 사이에 위치하는 사이변을 더 포함하되, 상기 사이변은 상기 하변과 경사질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지부와 상기 접합부는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접합부는 알루미늄, 구리, 니켈 및 마그네슘 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하변으로부터 상기 제1 상변까지의 높이는 상기 하변으로부터 상기 제2 상변까지의 높이보다 높고, 상기 접합부는 상기 제1 상변과 중첩될 수 있다.
상기 과제 해결을 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크유닛은, 일 방향으로 이격 형성된 복수의 볼록부들 및 인접한 상기 각 볼록부들 사이에 형성된 복수의 오목부들을 포함하는 마스크프레임 및 상기 각 볼록부에 중접되도록 배치된 복수의 마스크시트들을 포함하되, 상기 각 볼록부들은 지지부 및 지지부의 상면으로부터 돌출된 접합부를 포함하고, 상기 각 마스크시트들은 상기 접합부에 접하되, 상기 지지부에 비접촉할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 볼록부들과 상기 복수의 오목부들은 상기 일 방향으로 교번할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 마스크시트들은 상기 일 방향으로 이격 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 마스크시트들 사이에 상기 각 오목부들이 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접합부의 상면은 곡면이고, 상기 접합부의 상면에 상기 각 마스크시트들이 용접될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스크프레임은 개구영역을 정의하고, 상기 마스크시트는 상기 개구영역에 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스크시트는 인바합금을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 마스크유닛은 고해상도의 패턴을 가지는 마스크시트를 포함하며, 동시에 마스크프레임에 고정하는 과정에서 마스크시트가 인장에 대한 충분한 접촉 면적을 확보하고, 나아가 용접에 의해 관통되거나 찢어지지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 마스크유닛의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 마스크유닛을 제조하기 이전의 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 마스크유닛을 제조하기 이전의 마스크시트를 별도로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 FF1부분을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 5 및 도 6은 마스크유닛의 제조 순서를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 2의 I-I’선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 마스크시트의 인장 및 용접공정을 나타내는 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서, 마스크프레임의 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서, 마스크프레임의 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 자른 단면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13의 Ⅲ- Ⅲ’선을 따라 자른 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15의 Ⅳ- Ⅳ’선을 따라 자른 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
본 실시예에 따른 마스크유닛은 표시장치에 적용되는 유기물층이나 무기물층을 증착하는 증착 공정에 사용될 수 있다. 상기 표시장치는 유기발광 표시장치, 액정 표시장치 또는 마이크로LED 표시장치 등을 포함할 수 있다. 마스크유닛은 예시적인 표시장치인 유기발광 표시장치의 유기 발광층이나 정공주입/수송층, 전자주입/수송층 등의 유기물 박막을 증착하는 데에 사용될 수 있고, 기타 유기막, 무기막, 금속 패턴 등을 증착하는 데에 사용될 수도 있다. 상기 표시장치는 유기발광 표시장치, 액정 표시장치 또는 마이크로LED 표시장치 등을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 일 실시예에 따른 마스크유닛의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 마스크유닛을 제조하기 이전의 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 마스크유닛을 제조하기 이전의 마스크시트를 별도로 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 FF1부분을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 마스크유닛(1)은 크게 사각형 형태의 마스크프레임(10)과, 일정한 두께를 갖는 평판 형태로 마스크프레임(10)에 안착되는 복수개의 마스크시트(20)들로 구성된다.
마스크프레임(10)은 증착물질이 통과하는 영역을 정의할 수 있다. 이때, 마스크프레임(10)의 상면에는 마스크시트(20)들이 배열되어 고정될 수 있다. 특히 마스크시트(20a)는 인장력(F)이 가해진 상태에서 마스크프레임(10)에 고정될 수 있다.
마스크프레임(10) 은 중앙에 대략 직사각형 형태의 제1 개구영역(350)을 가지는 사각틀 형상으로, 제1 내지 제4 가장자리(310, 320, 330, 340)를 포함한다. 제1 가장자리(310)와 제3 가장자리(330)는 제1 개구영역(350)을 가로질러 서로 마주보고, 각각 제2 가장자리(320)와 및 제4 가장자리(340)와 수직되게 연결될 수 있다. 이 때, 제2 가장자리(320)와 제4 가장자리(340)는 제1 개구영역(350)을 가로질러 서로 마주볼 수 있다. 제1 가장자리(310)와 제3 가장자리(330)는 사각틀 형상에서 제1 방향(dr1)으로 연장하는 장변에 해당하고, 제2 가장자리(320)와 제4 가장자리(340)는 제2 방향(dr2)으로 연장하는 단변에 해당할 수 있다. 여기서, 제1 방향(dr1)과 제2 방향(dr2)은 상호 교차하는 방향으로 이해될 수 있다. 또한 제3 방향(dr3)은 마스크유닛(1)의 두께방향으로, 제1 방향(dr1) 및 제2 방향(dr2)과 모두 교차하는 방향으로 이해될 수 있다.
마스크유닛(1)을 제조하기 이전의 마스크시트(20a)는 스틱(stick) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 마스크유닛(1)은 복수개의 마스크시트(20)들을 포함할 수 있다. 복수개의 마스크시트(20a)들은 서로 제1 방향(dr1)으로 인접하도록 배열될 수 있다. 마스크시트(20a)는 대상 기판에 형성될 박막의 패턴과 동일한 패턴의 개구부(제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204))를 가지는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask; FMM)일 수 있다.
마스크시트(20a)는 바디부(241, 242, 250), 증착부(211, 212), 더미부(231, 232) 및 접착부(221, 222)를 포함한다.
바디부(241, 242, 250)는 장변과 단변을 갖는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 바디부(241, 242, 250)는 양단 중 적어도 하나의 일부가 인입되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 바디부(241, 242, 250)의 단변 부분 중 일부가 인입되도록 형성될 수 있다. 이러한 경우 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 적어도 하나는 직선으로 형성된 직선부와 직선부로부터 연장되도록 형성되는 인입부를 포함할 수 있다. 인입부는 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 하나로부터 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 다른 하나 방향 또는 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 다른 하나로부터 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 하나 방향으로 직선부로부터 인입될 수 있다. 인입부는 라운드지게 형성될 수 있다. 예를 들면, 인입부는 타원의 일부 형상 또는 원의 일부 형상일 수 있다.
증착부(211, 212)는 바디부(241, 242, 250)에 배치될 수 있다. 증착부(211, 212)는 복수개의 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들을 포함할 수 있으며, 복수개의 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들은 제1 영역(2100)을 이루도록 배열될 수 있다. 증착부(211, 212)는 복수개의 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)가 모여 형성하는 상기 제1 영역(2100)으로 정의될 수 있다. 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)는 증착물질이 통과하도록 바디부(241, 242, 250)를 관통하도록 형성될 수 있다.
제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)의 형태는 다양할 수 있다. 예를 들면, 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)는 원형 또는 사각형, 마름모 등의 다각 형태일 수 있다. 이하에서는 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)가 팔각형인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 상기와 같은 경우 증착부(211, 212)는 바디부(241, 242, 250)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 특히 증착부(211, 212)는 바디부(241, 242, 250)에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 일 실시예로, 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)가 형상은 팔각형인 경우, 마주보는 변 사이의 간격은 약 20㎛ 내지 21㎛ 일 수 있다. 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들의 제1 방향(dr1)으로 인접간격과 제1 방향(dr2)으로 인접 간격은 동일할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 인접하는 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)간의 간격(제1 방향(dr1)으로 인접한 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)간 간격(L1) 및 제2 방향(dr2)으로 인접한 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)간 간격(L1)은 약 5㎛ 내지 15㎛ 이고, 이는 표시장치의 화소간 간격에 대응될 수 있다.
더미부(231, 232)는 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이때, 더미부(231, 232)는 복수개의 제2 개구부를 포함할 수 있으며, 복수개의 제2 개구부는 제2 영역(미표기)을 이루도록 배열될 수 있다. 더미부(231, 232)는 복수개의 제2 개구부가 모여 형성하는 상기 제2 영역으로 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 영역은 직사각 형태를 이룰 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 더미부(231, 232)의 경계 중 일부는 바디부(241, 242, 250)의 양단 중 적어도 하나의 외곽과 대응되도록 형성될 수도 있다. 이 때, 더미부(231, 232)의 경계 중 일부는 직선부(14)와 인입부(15)에 대응되도록 형성될 수 있다. 더미부(231, 232)의 경계 중 인입부(15)에 대응되는 부분은 라운드지게 형성될 수 있다.
상기와 같은 더미부(231, 232)는 증착부(211, 212)와 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 더미부(231, 232)는 한쌍이 구비되어 증착부(211, 212)를 중심으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
마스크시트(20a)는 더미부(231, 232)와 증착부(211, 212) 사이에 개구부가 존재하지 않는 영역을 포함한다. 접착부(221, 222)는 더미부(231, 232)와 증착부(211, 212) 사이에 위치하며, 상술한 마스크프레임(10)과 접착되는 부분으로 정의될 수 있다. 또한, 하나의 마스크시트(20a)에서 접착부(221, 222)는 한쌍이 구비되어 증착부(211, 212)를 중심으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 하나의 마스크시트(20a)에서, 대향하는 두 접착부(221, 222)는 각각 마스크프레임(10)의 제1 가장자리(310) 및 제3 가장자리(330)와 접착될 수 있다.
마스크시트(20a)는 마스크 물질을 포함할 수 있다. 적용 가능한 상기 마스크 물질의 예로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 등을 들 수 있다.
몇몇 실시예에서, 마스크시트(20a)는 인바(Invar) 합금을 포함하여 이루어질 수 있다. 인바 합금은 철과 니켈을 포함하는 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 인바 합금의 니켈의 함량은 약 36%이고, 철의 함량은 약 64%일 수 있지만 니켈 및 철의 함량은 상기 예시된 수치에 제한되지 않고 필요에 따라 일부 변동될 수도 있다. 상기 인바 합금은 니켈, 철 이외에도 탄소, 황 등의 일부 불순물이 포함될 수도 있다.
마스크시트(20a)는 구체적으로 모재(미도시)를 가공하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 모재는 전주 도금법, 무전해 도금법, 필름 모재를 레이저 가공하는 방법, 필름 모재에 도금 방식과 레이저 가공방식을 모두 이용하는 하이브리드법, 압연 방식, 에칭 방식등의 제조과정을 거쳐 마스크시트(20a)가 될 수 있다.
일 실시예로, 마스크유닛(1)은 1000ppi 이상의 고해상도 표시장치를 제조하는데 사용될 수 있다. 이는 하나의 마스크시트(20a)에서 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들의 개수는 1,000,000개 이상일 수 있음을 의미한다. 즉, 복수의 마스크시트(20a)들은 고해상도 표시장치에 대응될 수 있다. 표시장치의 각 화소는 마스크시트(20a)들의 각 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들에 대응될 수 있다.
마스크시트(20a)는 두께가 다소 얇을 수 있다. 예를 들어, 마스크시트(20a)의 두께는, 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 표시장치의 해상도가 증가할수록 인접하는 화소간 간격이 감소하게 된다. 마스크시트(20a)가 얇은 두께를 가짐으로써, 증착 입사각이 제한적인 환경에서도 제1 개구부(2201, 2202, 2203, 2204)들의 간격을 줄일 수 있다.
증착 입사각에 따라 마스크시트(20a)의 두께는 달라질 수 있다. 예를 들어, 증착입사각이 증가할수록 마스크시트(20a)는 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 일 실시예로, 증착입사각이 45˚인 경우, 마스크시트(20a)는 약 5㎛의 두께를 가질 수 있고, 증착입사각이 60˚인 경우, 마스크시트(20a)는 약 8.6㎛의 두께를 가질 수 있다.
한편, 마스크프레임(10)의 제1 가장자리(310)와 제3 가장자리(330)는 복수의 오목부(311, 331)들와 복수의 볼록부(312, 332)를 포함할 수 있다. 즉, 지지부(333)는 복수의 오목부(311, 331)들와 복수의 볼록부(312, 332)를 포함할 수 있다. 각각의 오목부(311, 331)들은 인접한 볼록부(312, 332) 사이에 위치할 수 있다. 마스크시트(20a)는 마스크프레임(10)과 결합할 때, 오목부(311, 331)와 중첩될 수 있다. 본 명세서에서 “중첩된다”라고 표현하면, 다른 정의가 없는 한 두 구성이 마스크유닛(1)의 두께 방향(즉, 제3 방향(dr3))으로 중첩(overlap)되는 것을 의미한다. 복수의 오목부(311, 331)들과 복수의 볼록부(312, 332)들은 제1 방향(dr1)으로 이격되고, 서로 교번할 수 있다.
마스크유닛(1)에서 복수의 마스크시트(20a)는 마스크프레임(10)의 볼록부(312, 332)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 복수의 마스크시트(20a)들 사이에 마스크프레임(10)의 오목부(311, 331)가 위치할 수 있다. 오목부(311, 331)는 복수의 마스크시트(20a)들을 마스크프레임(10)에 정렬할 때, 기준점이 될 수 있다.
볼록부(312, 332)는 후술하는 지지부(333) 및 접합부(334)를 포함한다.
이하, 마스크유닛(1)의 제조 방법에 대해서 간략히 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 마스크유닛의 제조 순서를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 마스크프레임(10)에 마스크시트(20a)를 배치할 수 있다. 이때, 마스크시트(20a)의 양단에 인장력(F)이 가해질 수 있다. 상기와 같은 경우 마스크프레임(10)은 접착부(221, 222)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
마스크프레임(10) 상에 마스크시트(20a)의 배치가 완료된 후 마스크시트(20a)를 마스크프레임(10)에 고정시킬 수 있다. 이때, 마스크시트(20a)는 마스크프레임(10)에 용접을 통하여 고정될 수 있다. 특히, 마스크시트(20a)의 용접에는 레이저 용접기(400)를 사용할 수 있다. 이러한 경우 더미부(231, 232)와 증착부(211, 212) 사이에 배치된 접착부(221, 222)를 마스크프레임(10)에 용접하여 접착 및 고정할 수 있다.
마스크시트(20a)를 마스크프레임(10)에 용접하는 동안 마스크시트(20a)에는 인장력(F)이 지속적으로 가해질 수 있다.
도 6을 참고하면, 마스크시트(20a)를 마스크프레임(10)에 용접한 후, 더미부(231, 232)는 제거될 수 있다. 이때, 더미부(231, 232)를 제거하는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들면, 더미부(231, 232)는 레이저를 통하여 제거될 수 있다. 다른 실시예로써 더미부(231, 232)는 커터날을 통하여 제거되는 것도 가능하다.
더미부(231, 232)가 제거되면, 마스크시트(20a)는 마스크프레임(10)에 고정된 마스크유닛(1)이 제조될 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 결부하여, 마스크프레임(10)의 구조에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 7은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 8은 마스크시트의 인장 및 용접공정을 나타내는 단면도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 마스크프레임(10)의 단면은 마스크시트(20a)와 결합하는 제1 가장자리(310) 및 제3 가장자리(330) 중 어느 하나의 단면을 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 마스크프레임(10)은 지지부(333) 및 접합부(334)를 포함할 수 있다.
마스크프레임(10)은 마스크시트(20a)와 접하는 영역으로 정의된 접합부(334) 및 접합부(334)의 베이스가 되는 지지부(333)를 포함한다. 즉, 접합부(334)는 마스크시트(20a)와 접촉하는 접촉면을 포함할 수 있고, 접합부(334)의 상면이 상기 접촉면일 수 있다.
접합부(334)는 볼록한 형상일 수 있다. 예를 들어, 접합부(334)는 지지부(333)의 상면(예를들어, 제2 상변(3334)을 포함하는 면)으로부터 제3 방향(dr3)으로 돌출된 형상일 수 있다. 즉, 마스크프레임(10)은 지지부(333)의 상면에 돌출면을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 접합부(334)의 상면(3341)은 곡면을 이룰 수 있다. 즉, 접합부(334)의 상면(3341)은 볼록면일 수 있다. 상기 볼록면은 단면상 일정 곡률을 가지는 원호(circular arc) 또는 타원호(ellipse arc)형상일 수 있다. 일 실시예로, 접합부(334)의 곡률은 약 0.5mm내지 약 5mm일 수 있다. 실질적으로, 지지부(333)와 접합부(334)의 경계는 구분되지 않을 수 있다. 설명의 편의를 위해, 접합부(334)의 볼록면이 시작되는 높이를 포함하는 가상의 선을 지지부(333)와 접합부(334)의 경계로 표현한다.
지지부(333)의 단면은 다양한 형상을 갖을 수 있다. 단면상, 지지부(333)는 하변(3331)과 하변(3331)으로부터 서로 다른 높이를 가진 두 상변(3332, 3334)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하변(3331)으로부터 높이가 상대적으로 높은 제1 상변(3332) 및 하변(3331)으로부터 높이가 제1 상변(3332)에 비해 상대적으로 낮은 제2 상변(3334)을 포함할 수 있다. 즉, 지지부(333)에서, 제1 상변(3332)과 하변(3331)이 이루는 제1 두께는 제2 상변(3334)과 하변(3331)이 이루는 제2 두께보다 두꺼울 수 있다. 일 실시예로, 제1 두께는 약 15mm 내지 약 20mm일 수 있다. 제2 두께는 약 12 mm 내지 약 16mm일 수 있다. 제1 두께와 제2 두께의 차이는 약 2mm 내지 약 3mm일 수 있다.
제1 상변(3332) 및 제2 상변(3334)은 모두 하변(3331)과 대체로 평행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 상변(3332)은 제2 상변(3334)에 비해 보다 제1 개구영역(350)에 가깝게 위치할 수 있다. 즉, 제2 상변(3334)은 제1 상변(3332)의 외측에 배치될 수 있다.
지지부(333)는 단면상 제1 상변(3332)과 제2 상변(3334) 사이에 사이변(3333)을 더 포함할 수 있다. 사이변은 제1 상변(3332), 제2 상변(3334) 및 하변(3331)과 경사진 각도를 이룰 수 있다. 본 명세서에서, 각도라 함은 하변(3331)이 연장하는 방향(예를 들어, 제1 방향(dr1))으로 연장하는 가상의 직선과 이루는 예각을 의미한다.
지지부(333)는 단면상 제1 상변(3332)과 하변(3331) 사이를 연결하는 제1 측변(3335) 및 제2 상변(3334)과 하변(3331) 사이를 연결하는 제2 측변(3336)을 더 포함할 수 있다. 제1 측변(3335)은 제2 측변(3336)보다 제1 개구영역(350)에 가깝도록 위치한 측변으로 정의될 수 있다. 제1 측변(3335) 및/또는 제2 측변(3336)은 하변(3331)과 경사진 방향을 이룰 수 있다. 일 실시예로, 제1 측변(3335)과 하변이 이루는 각도는 둔각일 수 있으며, 예시적으로 90°초과 130°미만일 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 측변(3336)과 하변은 실질적으로 수직을 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
지지부(333)의 단면 형태는 도면에 도시된 형상에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 지지부(333)는 단면상, 제2 상변(3334)은 생략되고, 제1 상변(3332)으로만 이루어질 수도 있고(즉, 사이변(3333)이 생략된 형태), 제1 측변(3335)과 제2 측변(3336)은 모두 하변(3331)과 직각을 이룰 수도 있다.
접합부(334)는 지지부(333)의 일면 상에 형성될 수 있다. 접합부(334)는 습식 식각 공정, 레이저 가공 공정을 통해 형성될 수 있다. 마스크프레임(10)의 단면을 기준으로, 접합부(334)는 제1 상변(3332)을 포함하는 제1 상면 상에 형성되고, 제2 상변(3334)을 포함하는 제2 상면 상에는 형성되지 않을 수 있다.
한편 접합부(334)는, 지지부(333)의 상면으로부터 최대 약 0.01mm 내지 약 0.03mm 높이까지 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제1 상변(3332)로부터 접합부(334)의 상면(3341)까지의 높이가 약 0.01mm 내지 약 0.03mm일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접합부(334)는 지지부(333)의 상면으로부터 접합부(334)의 최대 높이는 마스크시트(20a)의 두께와 실질적으로 동일하도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서 접합부(334)와 지지부(333)는 동일한 물질을 포함하고, 동시에 형성될 수 있다. 마스크프레임(10)은 접합부(334)와 지지부(333)에서 모두 강성이 큰 금속 재료, 예를 들어 스테인리스 강 등의 금속을 포함하여 이루어질 수 있다.
마스크시트(20a)가 마스크프레임(10)에 결합되는 과정에서, 마스크시트(20a)에 인장력(F)이 가해지는데 실질적으로, 마스크시트(20a)의 양 끝단에서, 마스크프레임(10)의 방향(예를 들어, 도면상 제3 방향(dr3)의 반대방향)으로 외력(예를 들어, 인장력(F))이 가해질 수 있다. 이러한 외력이 가해지는 동안, 마스크시트(20a)와 마스크프레임(10)의 접합부(334)와의 접촉면이 증가할 수 있고, 이에 따라 용접 성공률이 높아질 수 있다. 즉, 마스크시트(20a)의 얇은 두께에도 불가하고, 접촉면을 증가시켜 용접 성공률을 높일 수 있다.
다음으로, 다른 실시예에 따른 마스크유닛(1)에 대해 설명하기로 한다. 이하, 도 1 내지 도 8과 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 설명을 생략하고, 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용하였다.
도 9는 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서, 마스크프레임의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임은 도 7의 마스크프레임(10) 대비, 접합부(334_1)의 상면의 형상이 상이한 점에서 그 차이가 있다.
접합부(334_1)의 상면은 비스듬한 경사를 지닌 곡면일 수 있다. 마스크시트(20a)의 인장력이 가해지는 경우, 도 7과 마찬가지로 접합부(334_1)의 상면과 마스크시트(20a)의 접촉면이 증가될 수 있고, 용접 성공률을 높일 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서, 마스크프레임의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임은 도 7의 마스크프레임(10) 대비, 사이변(3333)이 생략된 점에서 그 차이가 있다.
접합부(334_2)의 상면은 지지부(333_1)의 제2 상변(3334)과 접할 수 있다. 접합부(334_2)의 상면은 곡면을 이루고 있어, 도 7과 마찬가지로 접합부(334_2)의 상면과 마스크시트(20a)의 접촉면이 증가될 수 있고, 용접 성공률을 높일 수 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임(10_1)은 도 2 및 도 7의 마스크프레임(10) 대비, 하나의 마스크시트(20a)와 접촉하는 접촉면이 복수개인 점에서 그 차이가 있다.
마스크프레임(10_1)은 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 접합면들을 포함할 수 있다. 즉, 접합부(334_1)는 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 돌출부를 포함할 수 있다.
접합부(334_1)는 제1 방향(dr1)으로 인접하여 배치되는 제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)는 모두 제1 상면 상에 형성될 수 있다. 제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)는 모두 하나의 마스크시트(20a)와 접할 수 있다. 제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)는 각각 하나의 마스크시트(20a)와 결합하도록 용접이 이루어지는 영역을 포함할 수 있다.
제1 돌출부(334_1a) 및 제2 돌출부(334_1b)는 일 실시예로, 원기둥이 곡면의 상면을 갖도록 잘린 형상을 지닐 수 있다. 다만, 제1 돌출부(334_1a) 및 제2 돌출부(334_1b)의 형상은 도면에 도시된 것에 한정되지 않고, 상면이 곡면을 갖기만 한다면, 반구형과 같은 다양한 형상을 지닐 수도 있다.
제1 돌출부(334_1a) 및 제2 돌출부(334_1b)의 상면은 각각 단면상 원호의 형상을 지닐 수 있다. 일 실시예로 제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)는 사이에 노출된 지지부(333)의 제1 상면을 사이에 두고 이격되어 배치되거나, 서로 제1 방향(dr1)으로 접하도록 배치될 수 있다.
제1 돌출부(334_1a)와 제2 돌출부(334_1b)는 각각 마스크유닛의 형성 과정에서, 마스크시트(20a)에 가해지는 인장력에 의해 마스크시트(20a)와의 접촉면이 증가될 수 있다. 즉, 하나의 마스크유닛이 제1 돌출부(334_1a) 및 제2 돌출부(334_1b)와 결합할 때, 용접성공률은 증가할 수 있다.
돌출부의 개수 및 배치구조는 도면에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 접합부(334)는 제1 방향(dr1)으로 인접하여 배치되는 3개 이상의 복수의 돌출부들을 포함할 수도 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다. 도 14는 도 13의 Ⅲ- Ⅲ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임(10_2)은 도 2 및 도 7의 마스크프레임(10) 대비, 하나의 마스크시트(20a)와 접촉하는 접촉면이 복수개인 점에서 그 차이가 있다.
마스크프레임(10_2)은 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 접합면들을 포함할 수 있다. 즉, 접합부(334_2)는 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 돌출부(334_2a, 334_2b)를 포함할 수 있다.
접합부(334_2)는 제1 방향(dr1)으로 인접하여 배치되는 제1 돌출부(334_2a)와 제2 돌출부(334_2b)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(334_2a)와 제2 돌출부(334_2b)는 모두 지지부(333)의 제1 상면 상에 형성될 수 있다. 제1 돌출부(334_2a)와 제2 돌출부(334_2b)는 모두 하나의 마스크시트(20a)와 접할 수 있다. 제1 돌출부(334_2a)와 제2 돌출부(334_2b)는 각각 하나의 마스크시트(20a)와 결합하도록 용접이 이루어지는 영역을 포함할 수 있다.
제1 돌출부(334_2a) 및 제2 돌출부(334_2b)는 서로 제2 방향(dr1)으로 접하도록 연속적으로 배치될 수 있다.
제1 돌출부(334_2a)와 제2 돌출부(334_2b)는 각각 마스크유닛의 형성 과정에서, 마스크시트(20a)에 가해지는 인장력에 의해 마스크시트(20a)와의 접촉면이 증가될 수 있다. 즉, 하나의 마스크유닛이 제1 돌출부(334_2a) 및 제2 돌출부(334_2b)와 결합할 때, 용접성공률은 증가할 수 있다.
돌출부의 개수 및 배치구조는 도면에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 접합부(334_2)는 제1 방향(dr1)으로 인접하여 배치되는 3개 이상의 복수의 돌출부들을 포함할 수도 있다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임을 별도로 도시한 사시도이다. 도 16은 도 15의 Ⅳ- Ⅳ'선을 따라 자른 단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임(10_3)은 도 2 및 도 7의 마스크프레임(10) 대비, 하나의 마스크시트(20a)와 접촉하는 접촉면이 복수개인 점에서 그 차이가 있다.
마스크프레임(10_3)은 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 접합면들을 포함할 수 있다. 즉, 접합부(334_3a, 334_3b)는 하나의 지지부(333)에 중첩하는 개수뿐만 아니라, 각 접합부(334_3a, 334_3b)는 하나의 마스크시트(20a)와 접하는 복수개의 돌출부(예를 들어, 334_3ba, 334_3bb)를 포함할 수 있다.
접합부(334_1)는 제1 방향(dr1)으로 인접하여 배치되는 제1 접합부(334_3a)와 제2 접합부(334_3b)를 포함할 수 있다. 제1 접합부(334_3a)와 제2 접합부(334_3b)는 모두 지지부(333)의 제1 상면 상에 형성될 수 있다. 제1 접합부(334_3a)와 제2 접합부(334_3b)는 모두 하나의 마스크시트(20a)와 접할 수 있다. 제1 접합부(334_3a)와 제2 접합부(334_3b)는 각각 하나의 마스크시트(20a)와 결합하도록 용접이 이루어지는 영역을 포함할 수 있다.
제1 접합부(334_3a)와 제2 접합부(334_3b)는 각각 제1 돌출부(예를 들어, 334_3ba)와 제2 돌출부(예를 들어, 334_3bb)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(334_3ba) 및 제2 돌출부(334_3bb)의 상면은 각각 단면상 원호의 형상을 지닐 수 있다. 제1 돌출부(334_3ba) 및 제2 돌출부(334_3bb)는 지지부(333)의 제1 상면을 사이에 두고 제2 방향(dr2)으로 이격되어 배치되거나, 서로 제2 방향(dr2)으로 접하도록 배치될 수 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 마스크유닛에서 마스크프레임의 단면도이다.
도 17을 참조하면 본 실시예에 따른 마스크유닛의 마스크프레임은 도 7의 마스크프레임(10) 대비 지지부(333)와 접합부(334_4)가 서로 다른 물질을 포함하는 점에서 그 차이가 있다.
상술한 것과 같이, 지지부(333)는 강성이 큰 금속 재료, 예를 들어 스테인리스 강 등의 금속을 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 지지부(333)와 접합부(334_4)는 다른 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 접합부(334_4)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리합금, 니켈, 니켈 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
접합부(334_4)는 지지부(333)의 일면 상에 형성될 수 있다. 마스크프레임(10)의 단면을 기준으로, 접합부(334_4)는 제1 상변(3332) 상에 형성되고, 제2 상변(3334) 상에는 형성되지 않을 수 있다. 즉, 접합부(334_4)는 지지부(333)의 제1 상변(3332)과 접촉하고, 제2 상변(3334)과 비접촉할 수 있다.
접합부(334_4)와 지지부(333)는 서로 물리적으로 결합되거나, 또는 화학적으로 결합될 수 있다.
여기서, 물리적 결함이라 함은, 접합부(334_4)와 지지부(333)가 별도의 체결부재(예시적으로 볼트 및 너트 등)를 매개로 서로 결합한 경우 또는 높은 압력을 가하여 접합부(334_4)와 지지부(333)를 서로 결합한 경우를 의미한다.
여기서, 화학적 결함이라 함은 접합부(334_4)를 이루는 물질을 지지부(333) 상에 직접 성막하거나 증착하여 형성한 경우, 또는 별도의 접착제를 이용하여 접합부(334_4)와 지지부(333)를 결합한 경우, 또는 열을 가하여 접합부(334_4)의 일부분을 용융시킴으로써 접합부(334_4)와 지지부(333)를 결합한 경우를 의미한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 마스크유닛
10: 마스크프레임
20, 20a: 마스크시트
333: 지지부
334: 접합부

Claims (20)

  1. 표시장치의 증착 공정에 이용되는 마스크유닛으로서,
    지지부 및 지지부의 상면으로부터 돌출된 접합부를 포함하는 마스크프레임; 및
    상기 접합부에 용접된 마스크시트를 포함하되,
    상기 접합부의 상면은 곡면인 마스크유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크시트는 상기 지지부에 비접촉하는 마스크유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크시트의 두께는 1㎛ 내지 100㎛인 마스크유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 접합부의 상면은 상기 지지부의 상면으로부터 최대 높이가 상기 마스크시트의 두께와 동일한 마스크유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크시트는 복수개의 개구부들을 포함하고,
    인접한 상기 각 개구부들의 간격은 5㎛ 내지 15㎛인 마스크유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 개구부들의 개수는 1,000,000개 이상인 마스크유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 접합부의 상면은 상기 지지부의 상면으로부터 최대 높이가 0.01mm 내지 0.03mm인 마스크유닛.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 지지부는 단면상 하변, 및 상기 하변으로부터 높이가 서로다른 제1 상변과 제2 상변을 포함하는 마스크유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하변으로부터 상기 제1 상변까지의 높이로 정의된 제1 두께는 15mm 내지 20mm이고,
    상기 하변으로부터 상기 제2 상변까지의 높이로 정의된 제2 두께는 12mm 내지 16mm인 마스크유닛.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 제1 상변과 상기 제2 상변 사이에 위치하는 사이변을 더 포함하되,
    상기 사이변은 상기 하변과 경사진 마스크유닛.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 접합부는 서로 다른 물질을 포함하는 마스크유닛.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 접합부는 알루미늄, 구리, 니켈, 마그네슘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마스크유닛.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 하변으로부터 상기 제1 상변까지의 높이는 상기 하변으로부터 상기 제2 상변까지의 높이보다 높고,
    상기 접합부는 상기 제1 상변과 중첩되는 마스크유닛.
  14. 일 방향으로 이격 형성된 복수의 볼록부들 및 인접한 상기 각 볼록부들 사이에 형성된 복수의 오목부들을 포함하는 마스크프레임; 및
    상기 각 볼록부에 중접되도록 배치된 복수의 마스크시트들을 포함하되,
    상기 각 볼록부들은 지지부 및 지지부의 상면으로부터 돌출된 접합부를 포함하고,
    상기 각 마스크시트들은 상기 접합부에 접하되, 상기 지지부에 비접촉하는 마스크유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부들과 상기 복수의 오목부들은 상기 일 방향으로 교번하는 마스크유닛.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 마스크시트들은 상기 일 방향으로 이격 배치된 마스크유닛.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 마스크시트들 사이에 상기 각 오목부들이 위치하는 마스크유닛.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 접합부의 상면은 곡면이고,
    상기 접합부의 상면에 상기 각 마스크시트들이 용접되는 마스크유닛.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 마스크프레임은 개구영역을 정의하고,
    상기 마스크시트는 상기 개구영역에 중첩하는 마스크유닛.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 마스크시트는 인바합금을 포함하는 마스크유닛.
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