KR20220041542A - Oled 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OLED 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OLED 제조 방법은, (a) 제한된 내부 공간을 가지며 상부에 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트를 포함하는 마스크를 대상 기판의 일부 영역에 대응하도록 배치하는 단계; (b) 마스크 내부 공간에 배치된 증착 소스 공급부에서 유기물 소스를 공급하여 대상 기판의 일부 영역에 화소를 증착하는 단계; (c) 마스크 또는 대상 기판을 이동하여 마스크를 대상 기판 상의 다른 일부 영역에 대응하도록 배치한 후, 화소를 증착하는 단계;를 포함하고, (b) 단계 및 (c) 단계에서, 유기물 소스 중 복수의 마스크 패턴의 테두리 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도가 복수의 마스크 패턴의 중앙 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도에 대응하도록 증착되는 화소의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

OLED 제조 방법 {MASK FOR PRODUCING OLED AND PRODUCING METHOD OF OLED}
본 발명은 OLED 제조용 마스크 및 OLED 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고해상도 화소를 구현하기 위한 유기물 증착을 수행할 수 있는 OLED 제조 방법에 관한 것이다.
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 마스크 박막을 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용하는데, 고정시키는 과정에서 대면적 마스크의 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점이 있었다.
초고화질의 OLED 제조 공정에서는 수 ㎛의 미세한 정렬의 오차도 화소 증착의 실패로 이어 질 수 있으므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.
한편, 최근에는 VR(virtual reality)/AR(augmented reality) 기기에 적용되는 마이크로 디스플레이(micro display)가 주목받고 있다. 마이크로 디스플레이는 VR/AR 기기에서 사용자의 바로 눈 앞에서 영상을 나타내기 위해, 기존의 디스플레이들보다 더욱 작은 화면 크기를 가지면서도, 작은 화면 내에서 고화질을 구현해야 한다. 따라서, 기존의 초고화질의 OLED 제조 공정에 사용되는 마스크보다 크기가 작은 마스크 패턴과, 화소 증착 공정 전에 마스크의 더욱 미세한 정렬이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초고화질 화소를 구현할 수 있는 OLED 제조용 마스크 및 OLED 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대면적 OLED 제조시에도 마스크의 정렬을 용이하게 할 수 있는 OLED 제조용 마스크 및 OLED 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, (a) 제한된 내부 공간을 가지며 상부에 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트를 포함하는 마스크를 대상 기판의 일부 영역에 대응하도록 배치하는 단계; (b) 마스크 내부 공간에 배치된 증착 소스 공급부에서 유기물 소스를 공급하여 대상 기판의 일부 영역에 화소를 증착하는 단계; (c) 마스크 또는 대상 기판을 이동하여 마스크를 대상 기판 상의 다른 일부 영역에 대응하도록 배치한 후, 화소를 증착하는 단계;를 포함하고, (b) 단계 및 (c) 단계에서, 유기물 소스 중 복수의 마스크 패턴의 테두리 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도가 복수의 마스크 패턴의 중앙 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도에 대응하도록 증착되는 화소의 양을 제어하는, OLED 제조 방법에 의해 달성된다.
마스크는, 적어도 일측이 개방되고 증착 소스 공급부를 배치하는 공간을 제공하는 마스크 하우징; 및 마스크 하우징의 개방된 일측부에 설치되고, 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트를 포함할 수 있다.
대상 기판은 실리콘 웨이퍼이고 일부 영역은 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응할 수 있다.
(a) 단계는, 복수의 마스크 패턴을 포함하는 마스크 셀을 대상 기판 상의 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하도록 배치하는 단계;를 포함하고, (b) 단계는, 마스크 셀에 대응하는 대상 기판 상의 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 화소를 증착하는 단계;를 포함하며, (c) 단계는, 마스크 셀 또는 대상 기판을 이동하여 마스크 셀을 대상 기판 상의 다른 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하도록 배치한 후, 화소를 증착하는 단계;를 포함할 수 있다.
복수의 마스크 패턴 중 테두리 부분의 마스크 패턴의 폭은 중앙 부분의 마스크 패턴의 폭보다 크거나 작을 수 있다.
유기물 소스 중 복수의 마스크 패턴의 테두리 부분을 통과하여 증착된 화소의 부피는, 복수의 마스크 패턴의 중앙 부분을 통과하여 증착된 화소의 부피에 대응할 수 있다.
마스크 하우징의 개방된 일측부는 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.
증착 소스 공급부에서 마스크 하우징의 개방된 일측부 양단에 이르는 각도는, 마스크 하우징이 없는 경우의 증착 소스 공급부에서 마스크의 양단에 이르는 각도보다 작을 수 있다.
증착 소스 공급부에서 생성된 유기물 소스들이 마스크 하우징의 일측부를 통해 마스크 시트의 마스크 패턴 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도는, 마스크 하우징이 없는 경우의 유기물 소스들이 마스크 패턴 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도보다 작을 수 있다.
마스크의 복수개 형성된 마스크 패턴의 해상도는 적어도 1,000 PPI(Pixel Per Inch)보다 클 수 있다.
마스크 시트를 가열하는 히팅 수단을 더 포함할 수 있다.
마스크 시트에 대향하게 설치되고, 개구부가 형성되어 마스크 시트의 적어도 일부를 가릴 수 있는 셔터부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 초고화질 화소를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 대면적 OLED 제조시에도 마스크의 정렬을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 OLED 제조 과정을 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 하여 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 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 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 마스크(100)[또는, FMM]가 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 마스크(100)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 마스크(100)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, 마스크(100)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 있다.
하지만, 도 1과 같은 종래의 마스크(100)는 대면적의 대상 기판(900)에 대응하는 크기를 가진다. 마스크(100)는 복수의 셀[다이에 대응되는 패턴들]을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀들을 모두 평평하게 하도록 인장력을 조절하면서, 각 셀들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
또한, 종래의 OLED 화소 증착 장치(1000)는 유기물 소스(600)들이 넓은 대면적의 대상 기판(900)을 대상으로 증착되므로 넓게 퍼져나가 초고화질 화소를 구현할 정도로 정밀한 증착이 쉽지 않은 문제점이 있다. 다시 말해, 하나 또는 소수 개수의 증착 소스 공급부(500)를 통해 대상 기판(900)의 복수의 셀에 대응하는 화소들을 형성하므로 유기물 소스(600)가 특정 셀에 집중되지 않고 퍼져나가는 문제점이 있다.
도 1을 다시 참조하면, 증착 소스 공급부(500)와 마스크(100) 또는 대상 기판(900)까지의 증착 거리는 약 500mm보다 클 수 있다. 대상 기판(900)이 대면적이 될수록 증착 소스 공급부(500)와 마스크(100)가 이루는 각도(a1), 즉, 증착 소스 공급부(500)로부터 마스크(100)의 양단에 이르는 수직방향 기준 각도(a1)가 커지게 될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)로부터 유기물 소스(600)가 이동하여 마스크 패턴(P)을 통과한다고 할때, 넓게 퍼져나가는 유기물 소스(600)는 마스크 패턴(P) 주변에서 다양한 방향을 가질 수 있다. 도 1의 확대 부분을 참조하면 각각의 유기물 소스(600)의 진입 방향은 랜덤하게 되고, 이 중에서 마스크 패턴(P)의 경사진 면을 따른 노출 공간으로 진입한 유기물 소스(600)들만이 화소(700)의 형성에 참여할 수 있다. 도 1의 확대 부분에서 살펴보면 넓게 퍼져서 유입되는 상대적으로 적은 양의 유기물 소스(600)들이 화소(700) 증착에 기여하고, 화소(700)는 상대적으로 얇게 형성되어 완성도가 낮아질 수 있다.
게다가, 셀의 경계부 부분, 다시 말해 테두리에 있는 마스크 패턴(P)을 통과하여 형성된 화소(700)들은 중앙부에 있는 마스크 패턴(P)을 통과하여 형성된 화소(700)보다 두께가 얇게 형성되어 휘도가 저하될 수 있다. 유기물 소스(600)가 넓게 퍼져서 유입되는 과정에서 테두리에 있는 마스크 패턴(P) 쪽에 유기물 소스(600)가 상대적으로 적게 유입되기 때문이다. 즉, 화소(700)들이 군집된 단위인 셀/다이의 모서리 부분에서 휘도가 저하될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다. 도 2(a)는 마스크의 개략 단면도를 나타내고, 도 2(b)는 마스크 시트(20)의 개략 평면도를 나타내며, 도 2(c), (d)는 마스크 시트(20)의 변형 실시예를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 마스크(10)는 마스크 시트(20), 마스크 하우징(30)을 포함한다.
마스크 시트(20)는 마스크 바디(21)에 마스크 패턴(P)이 형성된 것으로서 유기물 소스(600)를 마스킹하고 통과시키는 마스크 본연의 역할을 할 수 있다. 마스크 시트(20)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 있다. 마스크 시트(20)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 시트(20)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 마스크로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크 시트(20)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다.
압연 공정, 전주 도금 등으로 생성한 금속 시트로 마스크 시트(20)를 제조할 수 있고, 마스크 시트(20)에는 하나 또는 복수의 마스크 셀(C)이 형성될 수 있다. 마스크 셀(C)은 하나의 디스플레이를 구성하거나, 실리콘 웨이퍼의 하나 또는 복수의 다이 영역에 화소를 형성하는 단위로 이해될 수 있다. 더미(DM)는 셀(C)을 제외한 마스크 바디(21) 부분에 대응하고, 마스크 바디(21)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 바디(21)를 포함할 수 있다. 더미(DM)는 마스크 시트(20)의 테두리에 대응하여 더미(DM)의 일부 또는 전부가 마스크 하우징(30)에 연결될 수 있다. 전술하였듯이, 초고해상도 OLED를 구현할 수 있도록 마스크 패턴(P)은 1,000 PPI(pixel per inch) 이상, 바람직하게는 2,000 ~ 3,000 PPI 수준 이상의 해상도로 형성된 것이 바람직하다. 이를 위해, 마스크 패턴(P)의 폭은 약 2~20㎛ 정도로 형성될 수 있고, 마스크 시트(20)의 두께는 약 2~20㎛로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(P)간의 간격(pitch)는 약 2~20㎛ 정도로 형성될 수 있다.
마스크 하우징(30)은 내부가 비어 있고, 일측이 개방된 형태일 수 있다. 개방된 일측(예를 들어, 상부)에는 마스크 시트(20)가 설치될 수 있다. 마스크 시트(20)는 용접 부착되거나, 접착 수단, 결착 수단 등을 통해 마스크 하우징(30)에 설치될 수 있다. 마스크 하우징(30)의 개구의 크기는 마스크 시트(20)에 대응하는 정도인 것이 바람직하다. 마스크 하우징(30)은 마스크 시트(20)와 동일한 재질로 형성되어 열적 거동(열평창 계수)이 동일한 것이 화소의 정밀도 측면에서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 마스크 하우징(30)은 대상 기판(900), 바람직하게는 초고해상도 OLED 구현용 웨이퍼(wafer)의 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하는 크기일 수 있다. 마스크 시트(20)의 크기도 마찬가지이다.
마스크 하우징(30)은 유기물 소스(600)를 생성하는 증착 소스 공급부(500)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 다른 관점으로, 마스크 하우징(30)은 유기물 소스(600)가 퍼져나가는 공간을 제한할 수 있다. 마스크 하우징(30)에 배치되는 증착 소스 공급부(500)와 대상 기판(900)과의 증착 거리는 약 200mm~500mm일 수 있다. 유기물 소스(600)의 이동 경로가 최대한 수직에 가까운 각도를 유도할 수 있도록, 마스크 하우징(30)은 수평 폭보다 수직 길이가 더 큰 비율을 가진 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 증착 소스 공급부(500)가 하나 또는 소수의 셀 단위를 가지는 마스크 시트(20)[또는, 마스크(10)]에 대해서 반복적으로 화소 증착 공정을 수행할 수 있다.
본 발명은 VR/AR 기기에 적용되는 마이크로 디스플레이(microdisplay)의 구현을 위한 대면적의 대상 기판(900)이 아닌, 실리콘 웨이퍼에 대하여 화소 증착 공정을 수행할 수 있다. 마이크로 디스플레이는 화면이 사용자의 눈 앞에 바로 위치하게 되므로, 대면적의 크기보다는 약 1 ~ 2인치 크기 정도로 작은 화면을 가지게 된다. 이에 더하여, 사용자의 눈 앞에 가까이 위치하기 때문에 해상도는 더욱 높게 구현될 필요가 있다. 따라서, 본 발명은 대면적의 대상 기판(900)에 대한 화소 형성 공정에서 사용하기 보다는, 200mm, 300mm, 450mm 급의 실리콘 웨이퍼 상에서 화소 형성 공정을 진행하는 것이 바람직하게 고려된다.
예를 들어, 현재 QHD 화질의 경우는 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질의 경우는 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. VR/AR 기기에 직접 적용되는 마이크로 디스플레이, 또는 VR/AR 기기에 끼워서 사용되는 마이크로 디스플레이는 약 1,000 PPI 이상급, 바람직하게는 약 2,000 PPI 이상급의 초고화질을 목표로 하고 있고, 화소의 크기는 약 5~10㎛ 정도에 이르게 된다. 실리콘 웨이퍼의 경우, 반도체 공정에서 개발된 기술을 활용하여 유리기판에 비해 미세하고 정밀한 공정이 가능하므로 고해상도 마이크로 디스플레이의 기판으로 채용되기 유리하다.
증착 소스 공급부(500)에서 생성된 유기물 소스(600)는 대체로 수직 방향으로 상승하며, 대체로 수직 방향을 기준으로 0° 내지 50° 내의 각도로 상승할 수 있다. 도 1처럼, 증착 소스 공급부(500)가 대상 기판(900)과 먼 거리에서 증착을 수행할 경우 유기물 소스(600) 중 상당 부분이 큰 각도(a1)를 이루며 퍼지게 되고, 증착 소스 공급부(500)가 수평 이동하면서 증착을 수행한다고 하더라도 집중적이고 세밀한 화소 형성에 바람직하지 않다. 따라서, 최대한 많은 비율의 유기물 소스(600)가 수직 방향을 기준으로 0°에 가깝게 이동하도록 하는 것이 중요하게 고려된다.
반면, 도 2 및 도 3의 본 발명의 경우는 증착 소스 공급부(500)가 대상 기판(900)과 상대적으로 가까운 거리에서 증착을 수행하므로 유기물 소스(600)들이 상대적으로 작은 각도(a2) 범위 내에서 증착이 될 수 있다. 게다가, 마스크 하우징(30)의 개방된 일측의 크기 또는 마스크 시트(20)의 크기로 유기물 소스(600)들이 진입하는 통로가 제한되며, 이동하는 유기물 소스(600)들은 대체로 이동의 평균 각도가 더 수직에 가깝게 된다. 다시 말해, 증착 소스 공급부(500)에서 생성된 유기물 소스(600)들이 마스크 시트(20)의 마스크 패턴(P) 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도는, 도 1과 같은 형태의 마스크(100)와 증착 소스 공급부(500)를 사용한 경우의 유기물 소스(600)들이 마스크 패턴(P) 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도보다 작을 수 있다. 도 2의 확대 부분에서는 각각의 유기물 소스(600)들의 진입 방향이 대체로 수직한 방향인 반면, 도 1의 확대 부분은 각각의 유기물 소스(600)의 진입 방향은 랜덤하게 된다. 도 2의 확대 부분에서는 유기물 소스(600)들이 집중적으로 마스크 패턴(P)을 통과하여 화소(700) 증착에 기여할 수 있기 때문에 도 1의 경우보다 명확하고 두꺼우면서도 선명한 화소(700)를 형성할 수 있다.
본 발명은 증착 소스 공급부(500)로부터 생성된 유기물 소스(600)가 마스크 하우징(30) 내에서 이동하고 마스크 시트(20)의 마스크 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)에 증착될 수 있다. 즉, 마스크 하우징(30)의 개방된 일측, 또는 마스크 시트(20)의 크기에 한정시켜 유기물 소스(600)를 증착할 수 있으므로, 세밀한 증착을 실현하고 이에 따라 초고해상도 OLED를 구현할 수 있는 이점이 있다. 게다가, 마스크 하우징(30)의 형태에 따라 유기물 소스(600)가 이동하는 경로를 수직 방향으로 유도할 수 있으므로, 보다 세밀한 증착이 가능한 이점이 있다. 또한, 마스크 시트(20)를 대상 기판(900)에 대응하는 큰 크기로 제작할 필요없이 작게 제작하고 이를 마스크 하우징(30)에 지지시킬 수 있으므로, 마스크 시트(20)가 하중에 의해 쳐지거나 정렬이 어긋날 가능성을 최소화하고, 작은 크기의 마스크 시트(20)에 대한 정렬의 명확성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
증착 소스 공급부(500)는 마스크 하우징(30) 내부에 배치되어 상부로 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 마스크 시트(20)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 마스크(100)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다. 한번의 증착 공정마다 대상 기판(900)의 일부, 즉, 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하는 만큼의 화소(700)를 증착할 수 있게 된다.
한편, 도 1의 경우는 대면적의 대상 기판(900)에 대면적의 마스크(100)를 접촉시킨 상태에서 화소 증착 공정을 수행한다. 이에 반해, 본 발명은 작은 면적의 대상 기판(900)에 작은 면적의 마스크(10)를 근접시킨 상태에서 화소 증착 공정을 수행한다. 본 발명은 한 단계의 화소 증착 공정 수행 후, 마스크(10)를 이동시켜 화소 증착 공정을 반복하여야 하기 때문에, 대상 기판(900)에 마스크(10)[또는, 마스크 시트(20)]가 완벽하게 부착되지 않고, 도 3처럼 대상 기판(900)과 마스크(10) 사이에 약간의 갭(G)이 있을 수 있다. 본 발명의 상술한 많은 이점에도 불구하고 이 갭(G)에서 개방된 부분으로 인해, 마스크 셀(C)에서 중앙 부분의 마스크 패턴(P)을 통과한 화소(700)와 테두리 부분의 마스크 패턴(P)을 통과한 화소(700')의 균일도에서 차이가 나타날 수도 있다. 도 3에서는 마스크 셀(C) 중앙 부분의 화소(700)는 충분한 유기물 소스(600)에 의해 적절한 두께를 가지는 반면, 테두리 부분의 화소(700')는 상대적으로 적은 유기물 소스(600')에 의해 얇은 두께를 가지는 것이 도시된다.
증착 소스 공급부(500)를 마스크 하우징(30) 내에 배치하여 유기물 소스(600)의 이동 경로를 제한하는 것은 화소(700, 700')들간의 불균일의 해소에도 효율적이다. 마스크 하우징(30) 내에서 수직한 방향으로 유기물 소스(600)들이 이동하므로, 갭(G)을 통해 수평 방향에 가깝게 누설되는 유기물 소스(600)의 양을 비약적으로 감축시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 디스플레이의 모서리 부분에서의 휘소 감소를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 2의 (c)를 참조하면, 테두리 부분의 마스크 패턴(P')을 중앙 부분의 마스크 패턴(P)보다 더 큰 면적을 가지도록 할 수 있다. 이 경우 테두리 부분의 화소(700')는 얇은 두께를 가지더라도 상대적으로 더 큰 면적으로 형성될 수 있으므로, 중앙 부분의 화소(700)와 휘도 정도는 동일한 정도로 매칭될 수 있다.
또한, 도 2의 (d)를 참조하면, 테두리 부분의 마스크 패턴(P')을 중앙 부분의 마스크 패턴(P)보다 더 작은 면적을 가지도록 할 수 있다. 이는, 마스크 하우징(30) 내에서 유기물 소스(600)들이 마스크 하우징(30) 내벽을 따라 이동하는 양이 많아서 오히려 테두리 부분의 화소(700')가 두꺼운 두께를 가지고 형성되는 경우를 고려한 것이다. 이 경우 테두리 부분의 화소(700')가 두꺼운 두께를 가지더라도 상대적으로 더 작은 면적으로 형성될 수 있으므로, 중앙 부분의 화소(700)와 휘도 정도는 동일한 정도로 매칭될 수 있다.
이처럼 본 발명은, 화소 증착 공정 단계 후, 영역을 이동하여 다시 화소 증착 공정을 반복하는 과정에서 각 증착 대상마다 화소 형성이 불균일하게 나타나는 것을 방지할 수 있고, 증착된 화소의 부피를 중앙 부분, 테두리 부분 등 각 영역마다 일정하기 제어하여 휘도 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
한편, 도 4(a)와 같이 OLED의 화소(700)의 증착 공정을 반복 수행하면, 유기물 소스(610)가 점차 마스크 바디(21)에 쌓일 수 있다. 유기물 소스(610)가 마스크 시트(20)에 두껍게 쌓일 수록, 마스크 패턴(P)의 크기에 영향을 줄 수 있다. 폭이 R1인 마스크 패턴(P)이 쌓이는 유기물 소스(610)에 의해 폭이 R2로 줄어들게 될 수 있다. 따라서, 수백회의 증착 공정 후에는 마스크를 세정하는 공정을 거쳐 쌓인 유기물 소스(610)를 제거하게 되나, 이는 생산성의 저하를 유발하고 마스크 시트(20)의 손상을 야기할 수도 있다.
따라서, 도 4(b)와 같이, 다른 실시예에 따른 마스크는 마스크 시트(20)를 가열하는 히팅 수단(40)을 더 포함한 것을 특징으로 한다. 히팅 수단(40)은 마스크 시트(20) 부분을 가열하여 소정의 온도를 유지시킴에 따라, 유기물 소스(600)를 휘발시켜 유기물 소스(600)가 마스크 시트(20)에 응축되거나 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 히팅 수단(40)은 마스크 시트(20)를 가열할 수 있는 공지의 수단을 사용할 수 있다. 또는, 일 예로, 마스크 시트(20)가 인바(Invar), 수퍼 인바(super invar) 니켈 합금 등의 전도성 재질로 구성되는 것을 고려하여, 마스크 시트(20)에 직접적인 전기적 연결을 통해 히팅을 수행하거나, 유도 자기장의 인가를 통해 히팅을 수행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 제조 과정을 나타내는 개략도이다
도 5의 (a)를 참조하면, 먼저 마스크(10)[또는, 마스크 셀(C)]를 증착하고자 하는 대상 기판(900)의 특정 다이 영역에 대응시킬 수 있다. 특정 다이 영역은 1개의 다이 영역 또는 2개, 4개 등 복수의 다이 영역에 대응할 수 있다. 일 예로, 1개의 다이 영역에 대해 마스크(10)를 대응하여 유기물 소스(600)를 증착하여 화소(700)를 형성할 수 있다. 마스크(10)는 1개의 다이에 대응하는 한정된 공간 안에서 유기물 소스(600)를 집중적으로 증착하고, 동시에 마스크 시트(20)도 초고화질에 대응하는 해상도의 마스크 패턴(P)을 구비하므로, 1,000 PPI 이상으로 화소(700)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (b)를 참조하면, 증착하고자 하는 다음 대상의 특정 다이 영역으로 마스크(10)를 이동(S1)할 수 있다. 마스크(10)가 이동하지 않고 고정된 상태에서, 대상 기판(900)(일 예로, 웨이퍼)이 이동(S2)할 수도 있다. 이동은 X, Y, Z축 뿐만 아니라, XY, YZ, ZX면 상을 기준으로 각도 조절(θ)까지 포함하는 의미이다. 그리고, 대상 기판(900)의 해당 다이 영역에 대해서 화소(700)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 반복하여, 마스크(10)가 1개의 다이 또는 소수개의 다이에 대응하는 한정된 영역에 유기물 소스(600)를 집중적으로 증착하고, 위치를 이동한 후 해당 다이 영역에 다시 유기물 소스(600)를 집중적으로 증착할 수 있게 된다. 이에 따라, 대상 기판(900)의 모든 다이 영역에 대해서 화소(700)를 초고화질로 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
마스크(10)는 셔터부(50)를 더 포함할 수 있다. 도 6 내지 도 8에서는 셔터부(50)가 마스크(10)와 대상 기판(900) 사이에 배치된 것을 도시하여 설명하지만, 셔터부(50)는 마스크(10)에 결합되어 개구부(51)의 위치를 변경시키는 구성일 수도 있다.
셔터부(50)는 마스크 시트(20)에 대향하게 설치될 수 있다. 즉, 마스크 시트(20)와 대상 기판(900)의 사이에 배치되어 마스크 시트(20)의 적어도 일부를 가릴 수 있게 대향하도록 설치될 수 있다. 셔터부(50)는 마스크(10)에 대해서 수평 방향으로 이동(S1)할 수 있게 설치될 수 있다. 또는 셔터부(50)가 고정되고(예를 들어, 마스크(10)에 고정 설치), 대상기판(900)이 이동(S2)할 수도 있다.
셔터부(50)는 개구부(51)가 형성될 수 있다. 개구부(51)는 마스크 시트(20)의 적어도 일부를 가릴 수 있게 마스크 시트(20)보다는 작은 크기로 형성될 수 있다. 또는, 셔터부(50)는 마스크 시트(20)의 하부, 즉, 마스크 하우징(30)의 내부에 설치됨에 따라, 마스크 시트(20)의 적어도 일부를 가릴 수도 있다.
일 예로, 마스크 시트(20)가 2개의 셀(C)을 포함하는 경우, 하나의 셀(C)에만 대응하는 크기로 개구부(51)가 형성될 수 있다. 개구부(51)는 하나의 셀(C)만 개방되도록 하고, 나머지 하나의 셀(C)은 가리게 되므로, 마스크(10)에서 생성된 유기물 소스(600)는 하나의 셀(C)에 대응하는 개구부(51)를 통해서만 대상 기판(900)에 증착될 수 있다.
이에 따라, 마스크 시트(20)의 크기를 변경하지 않아도, 셔터부(50)의 개구부(51)의 크기 변화, 또는 개구부(51)가 셔터부(50)가 마스크 시트(20)를 가리는 부분들을 변화시켜, 자유롭게 증착 면적을 변경할 수 있는 이점이 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 먼저 마스크(10)를 증착하고자 하는 대상 기판(900)에 대응시키고, 셔터부(50)를 이용하여 개구부(51)를 특정 다이 영역에 대응시킬 수 있다. 특정 다이 영역은 1개의 다이 영역 또는 2개, 4개 등 복수의 다이 영역에 대응할 수 있다. 일 예로, 1개의 다이 영역에 대해 개구부(51)를 대응하여 유기물 소스(600)를 증착하여 화소(700)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 증착하고자 하는 다음 대상의 특정 다이 영역으로 마스크(10)를 이동할 수 있다. 마스크(10)가 이동한만큼 셔터부(50)의 개구부(51)도 이동시켜, 해당 다이 영역에 대해서 화소(700)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 반복하여, 대상 기판(900)의 모든 다이 영역에 대해서 화소(700)를 초고화질로 형성할 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 셔터부(50)의 개구부는 하나가 아닌 복수의 단위 개구(52, 53)를 포함할 수 있다. 각각의 단위 개구(52, 53)는 대상 기판(900)의 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응할 수 있다. 이에 따라, 마스크 시트(20)에 마스크 패턴(P)이 여러 셀(C) 구분 없이 하나의 셀(C) 형태를 이루도록 마스크 패턴(P)이 형성되어 있어도, 단위 개구(52, 53)가 여러 셀을 구분할 수 있도록 위치할 수 있다. 결국 하나의 마스크 시트(20)를 가지고도 여러 셀(C)에 대한 화소 증착이 가능하게 될 수 있다.
일 예로, 2개의 다이 영역에 대해 셔터부(50)에 2개의 단위 개구(52, 53)을 대응하여 유기물 소스(600)를 증착할 수 있다. 1회의 증착 공정으로 2개의 다이 영역(또는, 2개의 디스플레이)에 대한 화소(700)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 증착하고자 하는 다음 대상의 특정 다이 영역으로 마스크(10)를 이동할 수 있다. 마스크(10)가 이동한만큼 셔터부(50)의 개구부(52, 53)도 이동시켜, 해당 다이 영역에 대해서 화소(700)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 반복하여, 1회마다 2개의 다이 영역에 대한 화소(700)를 초고화질로 형성할 수 있는 이점이 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 먼저 마스크(10)를 증착하고자 하는 대상 기판(900)에 대응시키고, 셔터부(50)를 이용하여 개구부(51)를 특정 다이 영역에 대응시킬 수 있다. 특정 다이 영역은 1개의 다이 영역 또는 2개, 4개 등 복수의 다이 영역에 대응할 수 있다. 일 예로, 1개의 다이 영역에 대해 개구부(51)를 대응하여 유기물 소스(600)를 증착하여 화소(700)를 형성할 수 있다
다음으로, 도 8의 (b)를 참조하면, 마스크(10)는 위치가 고정되고, 특정 다이 영역과 마스크(10)가 대응되는 위치로 대상 기판(900)이 이동(S2)할 수 있다. 셔터부(50)는 개구부(51)가 닫힌 상태가 될 수 있다.
다음으로, 도 8의 (c)를 참조하면, 셔터부(50)의 개구부(51)가 열린 상태가 되고, 개구부(51)에 대응한 특정 다이 영역에 유기물 소스(600)를 증착하여 화소(700)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 반복하여, 대상 기판(900)의 모든 다이 영역에 대해서 화소(700)를 초고화질로 형성할 수 있다.
위와 같이, 본 발명에 따르면, 초고화질 화소를 구현할 수 있고, 대면적 OLED 제조시에도 마스크의 정렬을 용이하게 할 수 있는 효과가 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.
10: 마스크
20: 마스크 시트
30: 마스크 하우징
40: 히팅 수단
50: 셔터부
51, 52, 53: 개구부, 단위 개구
500: 증착 소스 공급부
600: 유기물 소스
700: 화소
900: 대상 기판
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 마스크 셀
DM: 더미
P: 마스크 패턴

Claims (12)

  1. (a) 제한된 내부 공간을 가지며 상부에 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트를 포함하는 마스크를 대상 기판의 일부 영역에 대응하도록 배치하는 단계;
    (b) 마스크 내부 공간에 배치된 증착 소스 공급부에서 유기물 소스를 공급하여 대상 기판의 일부 영역에 화소를 증착하는 단계;
    (c) 마스크 또는 대상 기판을 이동하여 마스크를 대상 기판 상의 다른 일부 영역에 대응하도록 배치한 후, 화소를 증착하는 단계;
    를 포함하고,
    (b) 단계 및 (c) 단계에서, 유기물 소스 중 복수의 마스크 패턴의 테두리 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도가 복수의 마스크 패턴의 중앙 부분을 통과하여 증착된 화소의 휘도에 대응하도록 증착되는 화소의 양을 제어하는, OLED 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    마스크는,
    적어도 일측이 개방되고 증착 소스 공급부를 배치하는 공간을 제공하는 마스크 하우징; 및
    마스크 하우징의 개방된 일측부에 설치되고, 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 시트를 포함하는, OLED 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    대상 기판은 실리콘 웨이퍼이고 일부 영역은 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하는, OLED 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (a) 단계는, 복수의 마스크 패턴을 포함하는 마스크 셀을 대상 기판 상의 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하도록 배치하는 단계;를 포함하고,
    (b) 단계는, 마스크 셀에 대응하는 대상 기판 상의 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 화소를 증착하는 단계;를 포함하며,
    (c) 단계는, 마스크 셀 또는 대상 기판을 이동하여 마스크 셀을 대상 기판 상의 다른 적어도 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하도록 배치한 후, 화소를 증착하는 단계;를 포함하는, OLED 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    복수의 마스크 패턴 중 테두리 부분의 마스크 패턴의 폭은 중앙 부분의 마스크 패턴의 폭보다 크거나 작은, OLED 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    유기물 소스 중 복수의 마스크 패턴의 테두리 부분을 통과하여 증착된 화소의 부피는, 복수의 마스크 패턴의 중앙 부분을 통과하여 증착된 화소의 부피에 대응하는, OLED 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    마스크 하우징의 개방된 일측부는 하나 또는 복수의 다이 영역에 대응하는 크기로 형성되는, OLED 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    증착 소스 공급부에서 마스크 하우징의 개방된 일측부 양단에 이르는 각도는, 마스크 하우징이 없는 경우의 증착 소스 공급부에서 마스크의 양단에 이르는 각도보다 작은, OLED 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    증착 소스 공급부에서 생성된 유기물 소스들이 마스크 하우징의 일측부를 통해 마스크 시트의 마스크 패턴 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도는, 마스크 하우징이 없는 경우의 유기물 소스들이 마스크 패턴 내로 진입하는 수직방향 기준의 평균 각도보다 작은, OLED 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    마스크의 복수개 형성된 마스크 패턴의 해상도는 적어도 1,000 PPI(Pixel Per Inch)보다 큰, OLED 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    마스크 시트를 가열하는 히팅 수단을 더 포함하는, OLED 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    마스크 시트에 대향하게 설치되고, 개구부가 형성되어 마스크 시트의 적어도 일부를 가릴 수 있는 셔터부를 더 포함하는, OLED 제조 방법.
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