WO2019054717A2 - 프레임 일체형 마스크 - Google Patents

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WO2019054717A2
WO2019054717A2 PCT/KR2018/010588 KR2018010588W WO2019054717A2 WO 2019054717 A2 WO2019054717 A2 WO 2019054717A2 KR 2018010588 W KR2018010588 W KR 2018010588W WO 2019054717 A2 WO2019054717 A2 WO 2019054717A2
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WO
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mask
frame
grid
cells
frame portion
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/010588
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English (en)
French (fr)
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WO2019054717A3 (ko
Inventor
장택용
이유진
Original Assignee
주식회사 티지오테크
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Publication of WO2019054717A3 publication Critical patent/WO2019054717A3/ko

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/10—Moulds; Masks; Masterforms

Definitions

  • the present invention relates to a frame-integrated mask. More specifically, the present invention relates to a frame-integrated mask capable of making a mask integral with a frame, and making alignment between the masks clear.
  • an anode body and a cathode body are immersed in an electrolytic solution, and a power source is applied to electrodeposit a metal thin plate on the surface of the cathode body, so that an ultra thin plate can be manufactured and mass production can be expected.
  • FMM Feine Metal Mask
  • a mask is formed in a stick shape or a plate shape, and then a mask is welded and fixed to an OLED pixel deposition frame.
  • One mask may include several cells corresponding to one display.
  • several masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame for the manufacture of a large area OLED.
  • each mask is stretched so as to be flat. Adjusting the tensile force so that the entire portion of the mask is flat is a very difficult task.
  • QHD image quality is 500 ⁇ 600 PPI (pixel per inch)
  • pixel size is about 30 ⁇ 50 ⁇ m
  • 4K UHD and 8K UHD high image quality are higher ⁇ 860 PPI, ⁇ 1600 PPI Resolution.
  • the alignment error between each cell must be reduced to about several micrometers, and the deviation from the OLED can lead to a product failure, resulting in a very low yield. Therefore, it is necessary to develop techniques for preventing deformation such as masking and twisting, clarifying alignment, fixing the mask to the frame, and the like.
  • a frame-integrated type mask in which a plurality of masks and a frame for supporting the mask are integrally formed, the frame including: a frame frame portion; And at least one first grid frame portion extending in a first direction and having opposite ends connected to the rim frame portion, wherein each of the masks is integrally connected to the top of the frame.
  • the frame may further include at least one second grid frame portion extending in a second direction perpendicular to the first direction and intersecting the first grid frame portion and having both ends connected to the frame frame portion.
  • the frame may have a plurality of mask cell regions along at least one of a first direction and a second direction perpendicular to the first direction.
  • the mask cell region may be a hollow region except for the border frame portion, the first grid frame portion, and the second grid frame portion.
  • Each mask cell region may be connected to a respective mask.
  • Each of the masks may include one mask cell.
  • Each of the masks may include a plurality of mask cells.
  • the frame has n x m (n, m is an integer) mask cell area along the first direction and the second direction, and each mask is connected to each mask cell area of the frame,
  • the total number of mask cells may be greater than n X m.
  • the total number of mask cells of the plurality of masks may be n x m k times (k is an integer).
  • the frame has a plurality of mask cell areas along a direction perpendicular to the first direction, each mask including a plurality of mask cells, and each mask may be connected on each mask cell area of the frame.
  • the mask includes a mask pattern portion formed with a plurality of mask patterns and a dummy portion around the mask pattern portion, and at least a part of the dummy portion can be adhered to the frame.
  • the spacing between the rim frame portion and the first grid frame portion or between the first grid frame portion and the neighboring first grid frame portion may be the same.
  • the frame frame portion may have a rectangular shape.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first grid frame portion may be a triangle, a square, or at least one of a side and an edge rounded triangular or rectangular.
  • the thickness of the rim frame portion may be thicker than the thickness of the first grid frame portion.
  • the mask and the frame may be made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt.
  • the pixel position accuracy (PPA) between a mask adhered to one mask cell region and a mask adhered to an adjacent mask cell region may not exceed 3 mu m.
  • a frame capable of bonding a plurality of masks comprising: a frame frame portion; And at least one first grid frame portion extending in a first direction and having opposite ends connected to the rim frame portion.
  • the mask and the frame can have an integrated structure.
  • the production time can be remarkably reduced and the yield can be remarkably increased.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional OLED pixel deposition mask.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a process of bonding a conventional mask to a frame.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an alignment error between cells in a process of stretching a conventional mask.
  • FIG. 4 is a front view and a side sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view and a side sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a tensile mode of a mask and a state in which a mask is made to correspond to a cell region of a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view illustrating a process of adhering a mask according to an embodiment of the present invention to a cell region of a frame.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing a mode in which a mask according to various embodiments of the present invention is bonded to a frame.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an OLED pixel deposition apparatus using a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view and a side sectional view showing a frame-integrated mask according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view and a side sectional view showing a frame according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a front view and a side sectional view showing a frame-integrated mask according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front view and a side sectional view showing a frame according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional OLED pixel deposition mask 10
  • the conventional mask 10 may be made of a stick-type or a plate-type.
  • the mask 10 shown in Fig. 1 (a) is a stick-shaped mask, and both sides of the stick can be welded and fixed to the OLED pixel deposition frame.
  • the mask 100 shown in FIG. 1 (b) is a plate-type mask and can be used in a pixel forming process with a large area.
  • a plurality of display cells C are provided in the body (or mask film 11) of the mask 10.
  • One cell C corresponds to one display such as a smart phone.
  • a pixel pattern P is formed so as to correspond to each pixel of the display.
  • a plurality of pixel patterns P corresponding to R, G, and B are displayed.
  • a pixel pattern P is formed in the cell C so as to have a resolution of 70 X 140. That is, a large number of pixel patterns P constitute one cell C in a cluster, and a plurality of cells C can be formed in the mask 10.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a process of bonding a conventional mask 10 to a frame 20.
  • Fig. FIG. 3 is a schematic view showing that an alignment error occurs between cells in a process of stretching (F1 to F2) a conventional mask 10.
  • a stick mask 10 having six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1 (a) will be described as an example.
  • the stick mask 10 should be flattened. Tensile forces F1 to F2 are applied in the longitudinal direction of the stick mask 10 and the stick mask 10 is stretched according to the pulling. In this state, the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in a rectangular frame shape.
  • the cells C 1 to C 6 of the stick mask 10 are located in the hollow space portion of the frame 20.
  • the frame 20 may be of a size such that the cells C1 to C6 of one stick mask 10 are located in the hollow space of the frame and the cells C1 to C6 of the plurality of stick masks 10 Or may be of a size large enough to be located in the inner hollow area.
  • the alignment of the mask cells C1 to C3 does not work well.
  • the distances D1 to D1 ", D2 to D2 " between the patterns P of the cells C1 to C3 are different from each other, or the patterns P are skewed.
  • the stick mask 10 is large in size including a plurality of (for example, six) cells C1 to C6, and has a very thin thickness on the order of several tens of micrometers, so that it is easily struck or warped by a load.
  • the minute errors of the tensile forces F1 to F2 can cause an error in the extent to which the cells C1 to C3 of the stick mask 10 are elongated or extended, To D1 ", D2 to D2 ") are different from each other.
  • the alignment error between adjacent cells is referred to as pixel position accuracy (PPA).
  • a plurality of stick masks 10 of about 6 to 20 are connected to one frame 20, respectively, and a plurality of stick masks 10 and a plurality of cells C It is also a very difficult task to clarify the alignment state between the substrates C6 to C6 and the process time due to the alignment is inevitably increased, which is a significant reason for reducing the productivity.
  • the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask that allow the mask 100 to have an integral structure with the frame 200.
  • the mask 100 formed integrally with the frame 200 is prevented from being deformed such as striking or twisting and can be clearly aligned with the frame 200.
  • the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 can be remarkably reduced, and the yield can be remarkably increased.
  • FIG. 4 is a front view (FIG. 4A) and a side sectional view (FIG. 4B) showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention, (A) and a side sectional view (Fig. 5 (b)) showing a frame.
  • the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200.
  • a plurality of masks 100 are attached to the frame 200 one by one.
  • the mask 100 may be in the form of a stick mask having protrusions that are clamped on both sides before being bonded to the frame 200, The protrusions can be removed.
  • a plurality of mask patterns P are formed in each of the masks 100, and one cell C may be formed in one of the masks 100.
  • the mask 100 may be formed by electroforming so that it can be formed in a thin thickness.
  • the mask 100 may be a super invar material having a thermal expansion coefficient of about 1.0 X 10 < -6 > / DEG C and an invar, about 1.0 X 10 < -7 > / DEG C. Since the mask 100 of this material has a very low thermal expansion coefficient, there is little possibility that the pattern shape of the mask is deformed by heat energy, and thus it can be used as FMM (Fine Metal Mask) and shadow mask in manufacturing high resolution OLED.
  • the mask 100 may be formed of nickel (Ni), nickel-cobalt ) Or the like.
  • the frame 200 is formed so as to adhere a plurality of masks 100 thereto.
  • the frame 200 may include a plurality of edges formed in a first direction (e.g., a horizontal direction) and a second direction (e.g., a vertical direction) including an outermost border. These various edges may define a region on the frame 200 where the mask 100 is to be adhered.
  • the frame 200 may include a frame portion 210 having a substantially rectangular shape and a rectangular frame shape.
  • the inside of the frame part 210 may be hollow.
  • the frame 200 may be made of a metal such as invar, super invar, aluminum, titanium, or the like, and may be made of a material such as Invar, Super Invar, Nickel, or Nickel-Cobalt having the same thermal expansion coefficient as that of the mask And these materials may be applied to both the frame part 210 and the first and second grid frame parts 220 and 230, which are components of the frame 200.
  • the frame 200 may include at least one first grid frame portion 220 extending in a first direction (transverse direction).
  • the first grid frame part 220 may be formed in a straight line shape so that both ends of the first grid frame part 220 may be connected to the frame part 210.
  • each of the first grid frame portions 220 is equally spaced.
  • the frame 200 may include at least one second grid frame portion 230 extending in a second direction (longitudinal direction).
  • the second grid frame part 230 may be formed in a straight line shape and both ends may be connected to the frame part 210.
  • the first grid frame part 220 and the second grid frame part 230 may be mutually intersecting because they are perpendicular to each other.
  • the frame 200 includes a plurality of second grid frame portions 230, it is preferable that the respective second grid frame portions 230 are equally spaced.
  • the spacing between the first grid frame units 220 and the spacing between the second grid frame units 230 may be the same or different depending on the size of the mask cell C.
  • first grid frame unit 220 and the second grid frame unit 230 are perpendicular to each other, there may exist crossing points that intersect with each other.
  • the first and second grid frame portions 220 and 230 may have predetermined grooves formed therein, and the grooves may be connected to each other to form an intersection point.
  • the first and second grid frame portions 220 and 230 may be welded to each other to form an intersection point.
  • the frame frame portion 210, the first and second grid frame portions 220 and 230 may be formed by processing the inside of the panel material.
  • the frame 200 of the type shown in Fig. 5 can be manufactured by using a known technique without limitation.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first and second grid frame portions 220 and 230 may be a rectangular shape such as a triangle or a parallelogram (see FIGS. 5 (b) and 8) Lt; / RTI > may be rounded.
  • the thickness T1 of the frame part 210 may be greater than the thickness T2 of the first grid frame part 220.
  • the thickness T2 of the second grid frame portion 230 is also the same.
  • the frame part 210 may be formed to have a thickness ranging from several millimeters to several centimeters because it is responsible for the overall rigidity of the frame 200. In the case of the first and second grid frame portions 220 and 230, if the thickness T2 becomes too thick, the organic material source 600 (see FIG. 9) It can cause problems. On the other hand, if the thickness T2 is too small, it may be difficult to secure the rigidity enough to support the mask 100. [ Accordingly, the first and second grid frame units 220 and 230 may have a width and a thickness of about 1 to 5 mm.
  • the frame part 200 may include a plurality of mask cell areas CR11 to CR56 by combining the frame frame part 210 and the first and second grid frame parts 220 and 230.
  • the mask cell region CR means a vacant hollow region excluding a region occupied by the frame frame portion 210 and the first and second grid frame portions 220 and 230 in the frame portion 200 .
  • the cell C of the mask 100 is associated with the mask cell region CR so that it can be used as a passage through which the pixels of the OLED are substantially deposited through the mask pattern P.
  • one mask cell C corresponds to one display such as a smart phone.
  • mask patterns P constituting one cell C may be formed.
  • one mask 100 has a plurality of cells C and each cell C may correspond to a respective cell region CR of the frame 200, a clear alignment of the mask 100 It is necessary to avoid the large-area mask 100, and a small-area mask 100 having one cell C is preferable.
  • one mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one cell region CR of the frame 200 (refer to FIGS. 10 and 12), but for a clear alignment, 2-3 It is preferable to correspond to the mask 100 having a small number of cells C as many as the number of cells.
  • the frame 200 has a plurality of mask cell regions CR and each of the masks 100 can be bonded so that one mask cell C corresponds to the mask cell region CR.
  • Each of the masks 100 corresponds to a mask pattern portion (corresponding to the cell C) in which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy portion in the vicinity of the mask pattern portion (excluding the cell C) May be included.
  • the dummy portion may include only the mask film 110 or may include a mask film 110 having a predetermined dummy pattern formed in a shape similar to the mask pattern P.
  • the mask pattern portion corresponds to the mask cell region CR of the frame 200, and a part or all of the dummy portion can be adhered to the frame 200.
  • the mask 100 and the frame 200 can have an integrated structure.
  • the frame 200 described above with reference to FIGS. 4 and 5 can be provided.
  • the frame 200 may be manufactured by connecting the first grid frame unit 220 and the second grid frame unit 230 to the frame frame unit 210.
  • five first grid frame portions 220 and four second grid frame portions 230 are connected to the frame portion 210 so that 6 X 5 mask cell regions (CR11 through CR56)
  • the formation is explained as an example.
  • a mask 100 having a plurality of mask patterns P formed thereon can be provided. It has been described that a mask 100 of Invar or Super Invar can be manufactured by the electroplating method and one cell C can be formed in the mask 100.
  • the width of the mask pattern P may be less than 40 ⁇ ⁇ , and the thickness of the mask 100 may be about 2 to 50 ⁇ ⁇ . Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR11 to CR56, the mask 100 having the mask cells C: C11 to C56 corresponding to the respective mask cell regions CR11 to CR56 May also be provided.
  • FIG. 6 illustrates a state in which the mask 100 is stretched (FIG. 6A) and the mask 100 is made to correspond to the cell region CR of the frame 200 according to an embodiment of the present invention (b).
  • the mask 100 may correspond to one mask cell region CR of the frame 200.
  • FIG. 6 (a) the mask 100 is flattened to the mask cell C (C) by stretching (F1 to F2) two sides along the uniaxial direction of the mask 100 in the corresponding process, May correspond to the mask cell region CR. It is possible to grasp the mask 100 at one point and hold it at several points (e.g., 1 to 3 points in Fig. 6). On the other hand, all the sides of the mask 100 may be stretched (F1 to F4) along all the axial directions, not the uniaxial direction.
  • the tensile force applied to each side of the mask 100 may not exceed 4N.
  • the tensile force applied depending on the size of the mask 100 may be the same or different.
  • the tensile force required for the conventional stick mask 10 including the plurality of cells C1 to C6 is equal At least, it is likely to be reduced.
  • the mask 100 is attached to the frame 200 even after the mask 100 is attached to the frame 200 after the mask 100 is stretched because the force of 1 N is smaller than the force of gravity of 400 g,
  • the tension applied to the mask 100 by the frame 200 is very small.
  • the deformation of the mask 100 and / or the frame 200 by the tension can be minimized, and the misalignment of the mask 100 (or the mask pattern P) can be minimized.
  • the conventional mask 10 of FIG. 1 has a long length since it includes six cells (C1 to C6), whereas the mask 100 of the present invention includes a single cell (C) So that the degree to which the pixel position accuracy (PPA) is distorted can be reduced.
  • the length of the mask 10 including a plurality of cells (C1 to C6, ...) is 1 m and a PPA error of 10 m is generated in all 1 m, Can be 1 / n of the upper error range according to the reduction of the relative length (corresponding to the reduction in the number of cells (C)).
  • the length of the mask 100 of the present invention is 100 mm
  • the length of the conventional mask 10 is reduced from 1 m to 1/10, so that a PPA error of 1 ⁇ is generated in the entire length of 100 mm , The alignment error is remarkably reduced.
  • the mask 100 may correspond to a plurality of mask cell regions CR of the frame 200.
  • the mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one mask cell region CR.
  • it is preferable that the mask 100 has as few cells C as possible in consideration of process time and productivity.
  • the alignment state can be confirmed in real time through the microscope while adjusting the tensile forces F1 to F4 so that the mask 100 corresponds to the mask cell region CR in a flat state.
  • the tensile forces F1 to F4 so that the mask 100 corresponds to the mask cell region CR in a flat state.
  • the manufacturing time can be remarkably reduced as compared with the conventional method (see Fig. 2).
  • the method for manufacturing a frame-integrated mask of the present invention is characterized in that each of the cells C11 to C16 included in six masks 100 is associated with one cell region CR11 to CR16, It is possible to shorten the time much more than the conventional method in which six cells (C1 to C6) are simultaneously associated and all the alignment states of the six cells (C1 to C6) need to be simultaneously checked.
  • the method of manufacturing a mask with a frame according to the present invention is characterized in that the product yield in thirty steps of aligning and aligning 30 masks (100) to 30 cell areas (CR11 to CR56) (See FIG. 2 (a)) including the first to sixth masks 10 to 16 (see FIG.
  • the conventional method of aligning six cells (C1 to C6) in the area corresponding to six cells C at a time is a much more cumbersome and difficult task, resulting in a lower product yield.
  • the mask 100 may be temporarily fixed to the frame 200 through a predetermined adhesive. Thereafter, the step of adhering the mask 100 can proceed.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a process of adhering the mask 100 according to an embodiment of the present invention to the cell region CR of the frame 200 in accordance with the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 7, and is a partially enlarged cross-sectional view showing a mode in which a mask 100 according to various embodiments of the present invention is adhered to a frame 200.
  • a part or all of the rim of the mask 100 may be adhered to the frame 200.
  • Fig. Adhesion may be performed with the welding (W), preferably with laser welding (W).
  • the welded portion may be integrally connected with the same material as the mask 100 / frame 200.
  • a portion of the mask 100 may be melted and welded (W) to the frame 200 by irradiating the laser onto the rim portion (or the dummy portion) of the mask 100.
  • the welding W must be performed as close as possible to the edge of the frame 200 to minimize the hysterical space between the mask 100 and the frame 200 and increase the adhesion.
  • the welded portion W may be formed in the form of a line or a spot and may be a medium for integrally connecting the mask 100 and the frame 200 with the same material as the mask 100 .
  • a shape in which two edges of two neighboring masks 100 are bonded (W) is shown on the upper surface of the first grid frame part 220 (or the second grid frame part 230).
  • the width and thickness of the first grid frame part 220 (or the second grid frame part 230) may be about 1 to 5 mm.
  • the edges of the masks 100a and 100b should be reduced to about 0.1 to 2.5 mm as much as possible.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first and second grid frame portions 220 and 230 may be a triangle 220 (see FIGS. 8A, 8C, and 8D) (For example, a parallelogram shape, see Fig. 8 (b)), and the side edges may be rounded to some extent to better support the load and tensile force.
  • the welding (W) method is only one way of attaching the mask 100 to the frame 200, and is not limited to such an embodiment.
  • the mask 100 can be adhered to the frame 200 by using the adhesive portion EM of a elliptic material.
  • the eutectic bonding portion EM is an adhesive containing at least two metals and can have various shapes such as a film, a line, a bundle shape, and the like, and can have a thin thickness of about 10 to 30 ⁇ .
  • the eutectic bonding portion EM may include at least one metal selected from the group consisting of Sn, Bi, Ag, Zn, Cu, Sb, .
  • the eutectic bond (EM) comprises at least two metal solid phases, and at a certain temperature / pressure eutectic point, both metal phases can be in a liquid phase . And if you leave the elliptic point, you can again become two metal halves. Accordingly, it can act as an adhesive through phase change from solid phase to liquid phase to solid phase.
  • the eutectic bond (EM) does not contain volatile organic compounds at all. Therefore, the volatile organic material of the adhesive reacts with the process gas to adversely affect the pixels of the OLED, or the outgas such as the organic material contained in the adhesive itself may not adversely affect the pixel processing chamber or be deposited on the OLED pixel as impurities. . Further, since the eutectic bonding portion (EM) is a solid, it is not cleaned by the OLED organic cleaning liquid and can have corrosion resistance. In addition, since the organic adhesive includes two or more metals, it can be connected to the mask 100 and the frame 200, which are made of the same metal, with high adhesiveness.
  • the mask 100 may be adhered to the frame 200 by further forming an adhesive plating portion 150 of the same material as the mask 100.
  • an insulating portion such as PR can be formed in the lower surface direction of the mask 100.
  • the adhesive plated portion 150 can be electrodeposited on the rear surface of the exposed mask 100 and on the frame 200 without covering the insulating portion.
  • the adhesive plating section 150 may be an agent for integrally connecting the mask 100 and the frame 200 while being electrodeposited on the exposed surface of the mask 100 and the frame 200. [ At this time, since the adhesive plating unit 150 is integrally connected to the rim of the mask 100 and is electrodeposited, the mask 100 can be supported with a state of applying a tensile force inward or outward of the frame 200. Thus, the mask 100 stretched tightly toward the frame 200 can be integrally formed with the frame 200 without having to separately perform a process of stretching and aligning the mask.
  • the thickness and width of the welded portion and the adhesive portion (EM) portion of the eutectic material are slightly exaggerated. Actually, this portion is hardly protruded, And may be a portion that connects the frame 200 in an embedded state.
  • first grid frame part 220 or the second grid frame part 230
  • the width and thickness of the first grid frame part 220 may be about 1 to 5 mm.
  • the edge of the mask 100 should be reduced to about 0.1 to 2.5 mm as much as possible.
  • the remaining masks 100 are sequentially made to correspond to the remaining mask cells C, and the process of adhering to the frame 200 is repeated can do. Since the mask 100 already attached to the frame 200 can present the reference position, the time in the process of sequentially matching the remaining masks 100 to the cell region CR and confirming the alignment state is significantly reduced There is an advantage that can be. Then, the pixel position accuracy (PPA) between the mask 100a bonded to one mask cell region and the mask 100b bonded to the adjacent mask cell region does not exceed 3 mu m, There is an advantage that a mask for forming an OLED pixel can be provided.
  • PPA pixel position accuracy
  • FIG. 9 is a schematic view showing an OLED pixel deposition apparatus 1000 using a frame-integrated mask 100, 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the OLED pixel evaporation apparatus 1000 includes a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated and a cooling water line 350 is disposed, and an organic material source 600 (Not shown).
  • a target substrate 900 such as a glass on which the organic material source 600 is deposited may be interposed between the magnet plate 300 and the source evaporator 500.
  • Integrated masks 100, 200 [or FMM] for depositing the organic source 600 on a pixel-by-pixel basis may be closely attached to the target substrate 900 or may be disposed in close proximity to each other.
  • the magnet 310 generates a magnetic field and can be brought into close contact with the target substrate 900 by a magnetic field.
  • the deposition source supply part 500 can supply the organic material source 600 through the left and right paths and the organic material sources 600 supplied from the deposition source supply part 500 can supply the pattern P And may be deposited on one side of the target substrate 900.
  • the deposited organic material source 600 that has passed through the pattern P of the frame-integrated mask 100, 200 can act as the pixel 700 of the OLED.
  • the patterns of the frame-integrated masks 100 and 200 may be formed to be inclined S (or formed into a tapered shape S) in order to prevent uneven deposition of the pixel 700 by a shadow effect .
  • Organic materials 600 passing through the pattern in a diagonal direction along the sloped surface can also contribute to the formation of the pixel 700, so that the pixel 700 can be uniformly deposited in thickness as a whole.
  • FIG. 10 is a front view and a side sectional view showing a frame-integrated mask 100 ', 200' according to another embodiment of the present invention.
  • 11 is a front view and a side sectional view showing a frame 200 'according to another embodiment of the present invention. Only differences from the embodiments of Figs. 4 and 5 will be described below.
  • a mask 100 'in a frame-integrated mask 100', 200 ' may include a plurality of mask cells C11, C12, and C13.
  • One mask 100 'having a plurality of mask cells C may correspond to one cell region CR of the frame 200'.
  • two first grid frame parts 220 'and four second grid frame parts 230' are connected to the frame part 210 to form a 3 ⁇ 5 mask cell area CR To CR53) are formed.
  • a plurality of mask cells C may correspond to one mask cell region CR. It is preferable to correspond to each mask cell region CR with a mask 100 'having a small number of cells C of about 2-3 in order to perform an accurate alignment.
  • the frame 200 ' may have n x m (n, m is an integer) mask cell regions CR along the first direction (transverse direction) and the second direction (longitudinal direction) .
  • the total number of the mask cells C of the plurality of masks 100 ' may be greater than n X m. That is, at least one mask cell C may correspond to one mask cell region CR.
  • Each mask 100 ' may be connected on each mask cell region CR of the frame 200'.
  • the present invention is not limited to this, and may correspond to a different number of mask cells C for each mask cell region CR.
  • the mask cell areas CR11, CR13, CR21, CR23, ..., CR51 and CR53 in the first column and the third column correspond to the two mask cells C and the mask cell areas CR12, CR22,. ..., and CR52 may be formed so as to correspond to the three mask cells (C).
  • the mask 100 ' since the mask 100 'includes the plurality of mask cells C, the mask 100' is divided into the frame 200 'and the mask 100' So that it is possible to reduce the time required for the process to be adhered to the substrate.
  • the mask cell C and the mask cell region CR do not correspond one-to-one with each other as shown in FIGS. 4 and 5, when a mask 100 'including two or three small number of cells C is used, It is possible to expect high efficiency of the alignment state with respect to time, and an advantage that the product yield can be improved.
  • both sides of the unit mask 100' Can be adhered to the frame portion 210 'and the first grid frame portion 220', and the degree of misalignment of the pixel position accuracy (PPA) can be reduced.
  • PPA pixel position accuracy
  • the length of the mask 100 'of the present invention is 333 mm
  • the length of the conventional mask 10 is reduced from 1 m to 1/3
  • a PPA error of 3.3 m is generated in a total length of 333 mm
  • the alignment error is remarkably reduced.
  • FIG. 12 is a front view and a side sectional view showing a frame-integrated mask 100 " and 200 " according to another embodiment of the present invention.
  • 13 is a front view and a side sectional view showing a frame 200 " according to another embodiment of the present invention. Only differences from the embodiments of Figs. 4 and 5 will be described below.
  • the mask 100 "in the frame-integrated mask 100", 200 " may include a plurality of mask cells C11 (C11a-C11f).
  • One mask 100 " having C11: C11a-C11f may correspond to one cell region CR of frame 200 ".
  • four second grid frame units 230 '' are connected to the frame unit 210 '' to form 1 ⁇ 5 mask cell regions (CR 11 to CR 51) . That is, the grid frame portions may be formed so as not to be arranged vertically to each other but to extend in only one direction and to be connected at both ends to the frame frame portion 210 ".
  • the grid frame portions may be formed so as not to be arranged vertically to each other but to extend in only one direction and to be connected at both ends to the frame frame portion 210 ".
  • a plurality of mask cells C may correspond to one mask cell region CR. It is preferable that the masks 100 " having as few cells C as possible correspond to the respective mask cell regions CR for clear alignment.
  • the frame 200 may have a mask cell region CR (n, m) of 1 X m or n X 1 (n, m is an integer) along the first direction ).
  • the sum of the number of the mask cells C of the plurality of masks 100 " may be greater than n or m. That is, at least one mask cell C corresponds to one mask cell region CR
  • Each mask 100 " may be connected on each mask cell region CR of the frame 200 ".
  • the total sum of the numbers of C: C11a, C11b, C11c, C11d, C11e, C11f, C21a, C21b, ... C51e, C51f is 6
  • X 5 The total number of the mask cells of the plurality of masks is n or the number of the mask cells C in the plurality of masks is 6. Therefore, k may be k times (k is an integer).
  • the present invention is not limited to this, and may correspond to a different number of mask cells C for each mask cell region CR.
  • the mask cell areas CR11, CR31 and CR51 of the first row, third row and fifth row correspond to the six mask cells C
  • the mask cell areas CR41 and CR51 of the second row and fourth row correspond to three
  • the mask 100 " may include a different number of the mask cells C so as to correspond to the mask cells C.
  • the frame-integrated mask 100 ", 200 " in Figs. 12 and 13 includes the mask 100 '', since one mask 100 '' includes a plurality of mask cells C, The mask cell C and the mask cell region CR do not correspond to each other in a one-to-one correspondence, but the number of the cells C ), It is possible to expect a high efficiency of the alignment state with respect to the production time, and it is possible to improve the product yield.
  • the grid frame portions 230 " are disposed above and below the mask cell region CR of at least one row, the grid frame portions 230 " The upper and lower sides of the mask 100 " can be bonded to the grid frame portion 230 " in addition to bonding both sides of the mask 100 " to the frame frame portion 210 & There is an effect that the alignment of the liquid crystal panel 100 "

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Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100)와 마스크(100)를 지지하는 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서, 프레임(200)은, 테두리 프레임부(210), 및 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함하고, 각각의 마스크(100)는 프레임(200)의 상부에 일체로 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

프레임 일체형 마스크
본 발명은 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크를 프레임과 일체를 이루도록 할 수 있고, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크에 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 불과하는 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.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 및 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서, 프레임은, 테두리 프레임부; 및 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부를 포함하고, 각각의 마스크는 프레임의 상부에 일체로 연결된, 프레임 일체형 마스크에 의해 달성된다.
프레임은, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 프레임부와 교차되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부를 더 포함할 수 있다.
프레임은, 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비할 수 있다.
마스크 셀 영역은 테두리 프레임부, 제1 그리드 프레임부 및 제2 그리드 프레임부가 점유하는 영역을 제외한, 중공 형태의 영역일 수 있다.
각각의 마스크 셀 영역에 각각의 마스크가 연결될 수 있다.
각각의 마스크는 하나의 마스크 셀을 포함할 수 있다.
각각의 마스크는 복수의 마스크 셀을 포함할 수 있다.
프레임은 제1 방향 및 제2 방향을 따라 n X m 개(n, m은 정수)의 마스크 셀 영역을 구비하며, 프레임의 각각의 마스크 셀 영역 상에 각각의 마스크가 연결되고, 복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n X m 개보다 클 수 있다.
복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n X m 개의 k배(k는 정수)일 수 있다.
프레임은 제1 방향에 수직한 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 각각의 마스크는 복수의 마스크 셀을 포함하고, 프레임의 각각의 마스크 셀 영역 상에 각각의 마스크가 연결될 수 있다.
마스크는, 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 패턴부, 및 마스크 패턴부 주변의 더미부를 포함하고, 더미부의 적어도 일부가 프레임에 접착될 수 있다.
테두리 프레임부와 제1 그리드 프레임부, 또는 제1 그리드 프레임부와 이에 이웃하는 제1 그리드 프레임부 사이의 간격은 상호 동일할 수 있다.
테두리 프레임부는 사각 형상일 수 있다.
제1 그리드 프레임부의 길이 방향에 수직하는 단면 형상은 삼각형, 사각형, 또는 변, 모서리 중 적어도 하나가 라운딩진 삼각형, 사각형 형상일 수 있다.
테두리 프레임부의 두께는 제1 그리드 프레임부의 두께보다 두꺼울 수 있다.
마스크 및 프레임은 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질일 수 있다.
하나의 마스크 셀 영역에 접착된 마스크와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 접착된 마스크 사이의 PPA(pixel position accuracy)는 3㎛를 초과하지 않을 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크를 접착시킬 수 있는 프레임으로서, 테두리 프레임부; 및 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부를 포함하는, 프레임에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이룰 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 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 정면도 및 측단면도이다.
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 프레임의 셀 영역에 대응하여 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크가 프레임에 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
<부호의 설명>
100, 100', 100": 마스크
110: 마스크 막
150: 접착 도금부
200, 200', 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
EM: 유테틱 재질의 접착부
F1~F4: 인장력
P: 마스크 패턴
W: 용접
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 프레임(200)과 일체형 구조를 이룰 수 있게 하는 프레임(200) 및 프레임 일체형 마스크를 제안한다. 프레임(200)에 일체로 형성되는 마스크(100)는 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형이 방지되고, 프레임(200)에 명확히 정렬될 수 있다. 그리고, 마스크(100)를 프레임(200)에 일체로 연결하는 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 4의 (a)] 및 측단면도[도 4의 (b)]이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다.
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 복수의 마스크(100)를 접착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 최외곽 테두리를 포함해 제1 방향(예를 들어, 가로 방향), 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 형성되는 여러 모서리를 포함할 수 있다. 이러한 여러 모서리들은 프레임(200) 상에 마스크(100)가 접착될 구역을 구획할 수 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 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 바람직하고, 이 재질들은 프레임(200)의 구성요소인 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)에 모두 적용될 수 있다.
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.
한편, 제1 그리드 프레임부(220)들 간의 간격과, 제2 그리드 프레임부(230)들 간의 간격은 마스크 셀(C)의 크기에 따라서 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 그리드 프레임부(220)와 제2 그리드 프레임부(230)는 서로 수직하므로 상호 교차되는 교차점이 존재할 수 있다. 일 예로, 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)는 소정의 홈이 형성되고, 이 홈이 상호 삽입되어 연결됨에 따라 교차점을 형성할 수 있다. 또는, 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)가 상호 용접되어 교차점을 형성할 수 있다. 또는, 패널 소재의 내부를 가공하여 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)를 형성할 수도 있다. 이 외에도, 공지된 기술을 제한없이 사용하여 도 5에 도시된 형태의 프레임(200)을 제조할 수 있다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형, 평행사변형과 같은 사각형 형상일 수 있으며[도 5의 (b) 및 도 8 참조], 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
테두리 프레임부(210)의 두께(T1)는 제1 그리드 프레임부(220)의 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 제2 그리드 프레임부(230)의 두께(T2)도 마찬가지이다. 테두리 프레임부(210)는 프레임(200)의 전체 강성을 담당하기 때문에 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다. 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 경우는, 두께(T2)가 너무 두꺼워지면 OLED 화소 증착 공정에서 유기물 소스(600)[도 9 참조]가 마스크(100)를 통과하는 경로를 막는 문제를 발생시킬 수 있다. 반대로, 두께(T2)가 너무 얇아지면 마스크(100)를 지지할 정도의 강성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 폭, 두께는 약 1~5mm 정도로 형성될 수 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 대응[도 10 및 도 12 참조]할 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, 마스크(100)의 접착 단계를 진행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응하여 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 8은 도 7의 B-B' 단면도로서, 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크(100)가 프레임(200)에 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
다음으로, 도 7, 도 8의 (a) 및 (b)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.
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.
제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 상면에 두 개의 이웃하는 마스크(100)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(220)[도 8의 (a), (c), (d) 참조] 일 수 있으나, 마스크(100)의 하중 및 장력을 보다 잘 지지하기 위해 단면의 형상이 사각형[일 예로, 평행사변형, 도 8의 (b) 참조]이 되도록 형성할 수 있으며, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
용접(W) 방법은 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 하나의 방법일 뿐이며, 이러한 실시예로 국한되지 않는다.
다른 예를 설명하면, 도 8의 (c)와 같이, 유테틱 재질의 접착부(EM)를 사용하여 마스크(100)를 프레임(200)에 접착할 수 있다. 유테틱 재질의 접착부(EM)는 적어도 두가지 금속을 포함하는 접착제로서, 필름, 선, 다발 형태 등의 다양한 모양을 가질 수 있고, 약 10 ~ 30㎛의 얇은 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 유테틱 재질의 접착부(EM)는 In, Sn, Bi, Au 등의 그룹과 Sn, Bi, Ag, Zn, Cu, Sb, Ge 등의 그룹에서 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 유테틱 재질의 접착부(EM)는 적어도 두 개의 금속 고상(solid phase)을 포함하고, 특정 온도/압력의 유테틱 포인트(eutectic point)에서는 두 개의 금속 고상이 모두 액상(liquid phase)이 될 수 있다. 그리고 유테틱 포인트를 벗어나면 다시 두 개의 금속 고상이 될 수 있다. 이에 따라, 고상 -> 액상 -> 고상의 상변화를 통해 접착제로서의 역할을 수행할 수 있는 것이다.
유테틱 접착부(EM)는 일반적인 유기 접착제와 다르게 휘발성 유기물을 전혀 포함하고 있지 않다. 따라서, 접착제의 휘발성 유기물질이 공정 가스와 반응하여 OLED의 화소에 악영향을 주거나, 접착제 자체에 포함된 유기물질 등의 아웃 가스가 화소 공정 챔버를 오염시키거나 불순물로서 OLED 화소에 증착되는 악영향을 방지할 수 있게 된다. 또한, 유테틱 접착부(EM)는 고체이므로, OLED 유기물 세정액에 의해서 세정되지 않고 내식성을 가질 수 있게 된다. 또한, 두가지 이상의 금속을 포함하고 있으므로, 유기 접착제에 비해서 동일한 금속 재질인 마스크(100), 프레임(200)과 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있고, 금속 재질이므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다.
또 다른 예를 설명하면, 도 8의 (d)와 같이, 마스크(100)와 동일한 재질의 접착 도금부(150)를 더 형성하여 마스크(100)를 프레임(200)에 접착할 수 있다. 마스크(100)를 프레임(200)에 대응시킨 후, 마스크(100)의 하부면 방향에 PR 등의 절연부를 형성할 수 있다. 그리고, 절연부가 커버하지 않고 노출된 마스크(100)의 후면 및 프레임(200) 상에서 접착 도금부(150)를 전착할 수 있다.
접착 도금부(150)가 마스크(100)의 노출된 표면 및 프레임(200) 상에서 전착되면서, 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다. 이때, 접착 도금부(150)는 마스크(100)의 테두리 부분에 일체로 연결되며 전착되므로, 프레임(200) 내측 방향 또는 외측 방향으로 인장력을 가하는 상태를 가지며 마스크(100)를 지지할 수 있다. 그리하여, 별도로 마스크를 인장하고 정렬하는 과정을 수행할 필요없이, 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 마스크(100)를 프레임(200)과 일체로 형성할 수 있게 된다.
도 8에서는 설명의 편의를 위해 용접(W)된 부분, 유테틱 재질의 접착부(EM) 부분의 두께 및 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀두며, 실제로 이 부분은 거의 돌출되지 않고 마스크(100)에 포함된 상태로 프레임(200)을 연결하는 부분일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 상면에 두 개의 이웃하는 마스크(100)의 일 테두리가 각각 접착된 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(100)의 테두리가 겹치는 폭을 약 0.1~2.5mm 정도로 최대한 감축시킬 필요가 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 영역(CR)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 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 9를 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.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100', 200')를 나타내는 정면도 및 측단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(200')을 나타내는 정면도 및 측단면도이다. 이하에서는, 도 4 및 도 5의 실시예와는 차이점에 대해서만 설명한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 프레임 일체형 마스크(100', 200')에서 마스크(100')는 복수의 마스크 셀(C: C11, C12, C13)을 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 마스크 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100')가 프레임(200')의 하나의 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 도 10에서는 각각의 마스크(100')들이 2개의 마스크 셀(C11: C11a, C11b)(C12: C12a, C12b)(C13: C13a, C13b)을 포함하는 것을 예로 들어 설명한다. 그리고, 도 11에서는 2개의 제1 그리드 프레임부(220') 및 4개의 제2 그리드 프레임부(230')를 테두리 프레임부(210)에 연결하여, 3 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR53)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다.
하나의 마스크 셀 영역(CR)에는 복수의 마스크 셀(C)이 대응될 수 있다. 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100')를 각각의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 것이 바람직하다.
다른 관점에서, 프레임(200')은 제1 방향(가로 방향) 및 제2 방향(세로 방향)을 따라 n X m개(n, m은 정수)의 마스크 셀 영역(CR)을 구비할 수 있다. 그리고, 복수의 마스크(100')들의 마스크 셀(C)의 개수의 총합은 n X m보다 클 수 있다. 즉, 하나의 마스크 셀 영역(CR)에는 적어도 하나 이상의 마스크 셀(C)이 대응될 수 있다. 프레임(200')의 각각의 마스크 셀 영역(CR) 상에는 각각의 마스크(100')가 연결될 수 있다.
도 10 및 도 11를 예로 들면, 프레임(200')은 3 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR53)을 구비하므로, n=3, m=5로 볼 수 있다. 그리고, 마스크 셀(C: C11a, C11b, C12a, C12b, C13a, C13b, ... , C53a, C53b)들의 개수의 총합은 6 X 5 = 30(개)이다. 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 2개의 마스크 셀(C)이 대응되므로, 마스크 셀 영역의 개수인 15개보다 마스크 셀(C)의 개수가 30개로서 2배 많다. 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 3개의 마스크 셀(C)이 대응된다면, 마스크 셀 영역의 개수인 15개보다 마스크 셀(C)의 개수가 45개로서 3배 많을 것이다. 이렇게, 복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n X m 개의 k배(k는 정수)일 수 있다.
다만, 이에 제한되지는 않으며, 마스크 셀 영역(CR)마다 상이한 개수의 마스크 셀(C)과 대응될 수도 있다. 가령, 1열, 3열의 마스크 셀 영역(CR11, CR13, CR21, CR23, ... , CR51, CR53)은 2개의 마스크 셀(C)과 대응되고, 2열의 마스크 셀 영역(CR12, CR22, ... , CR52)는 3개의 마스크 셀(C)과 대응되도록 프레임(200)이 형성될 수도 있다.
위와 같이, 도 10 및 도 11의 프레임 일체형 마스크(100', 200')는 하나의 마스크(100')가 복수의 마스크 셀(C)을 포함하므로, 마스크(100')를 프레임(200')에 접착하는 공정 시간을 감축할 수 있는 이점이 있다. 도 4 및 도 5처럼 마스크 셀(C)과 마스크 셀 영역(CR)을 일대일 대응하는 것은 아니지만, 2~3개 정도의 소수의 셀(C)을 포함하는 마스크(100')를 사용할 경우, 제조시간 대비 정렬 상태의 높은 효율성을 기대할 수 있고, 제품 수득률을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
게다가, 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부(220')가 마스크 셀 영역(CR)을 구획하여 하나의 행에 두개 이상의 마스크 셀 영역(CR)이 포함되므로, 단위 마스크(100')들의 양측을 테두리 프레임부(210'), 제1 그리드 프레임부(220') 상에 접착시킬 수 있어 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 종래의 도 1 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100')는 상대적인 길이의 감축에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100')의 길이가 333mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/3로 감축된 길이를 가지므로, 333mm 길이의 전체에서 3.3㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100", 200")를 나타내는 정면도 및 측단면도이다. 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임(200")을 나타내는 정면도 및 측단면도이다. 이하에서는, 도 4 및 도 5의 실시예와는 차이점에 대해서만 설명한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 프레임 일체형 마스크(100", 200")에서 마스크(100")는 복수의 마스크 셀(C11: C11a~C11f)을 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 마스크 셀(C11: C11a~C11f)을 가지는 하나의 마스크(100")가 프레임(200")의 하나의 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 도 12에서는 각각의 마스크(100")들이 6개의 마스크 셀(C11: C11a~C11f)을 포함하는 것을 예로 들어 설명한다. 그리고, 도 13에서는 4개의 제2 그리드 프레임부(230")를 테두리 프레임부(210")에 연결하여, 1 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR51)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 즉, 그리드 프레임부가 상호 수직하게 배치되지 않고, 일 방향으로만 연장 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210")에 연결되는 형태일 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220")만 사용하거나 제2 그리드 프레임부(230")만 사용한 형태이다.
하나의 마스크 셀 영역(CR)에는 복수의 마스크 셀(C)이 대응될 수 있다. 명확한 정렬을 위해서는 가급적 적은 수의 셀(C)을 가지는 마스크(100")를 각각의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 것이 바람직하다.
다른 관점에서, 프레임(200)은 제1 방향(가로 방향) 또는 제2 방향(세로 방향)을 따라 1 X m개, 또는, n X 1개(n, m은 정수)의 마스크 셀 영역(CR)을 구비할 수 있다. 그리고, 복수의 마스크(100")들의 마스크 셀(C)의 개수의 총합은 n 또는 m보다 클 수 있다. 즉, 하나의 마스크 셀 영역(CR)에는 적어도 하나 이상의 마스크 셀(C)이 대응될 수 있다. 프레임(200")의 각각의 마스크 셀 영역(CR) 상에는 각각의 마스크(100")가 연결될 수 있다.
도 12 및 도 13을 예로 들면, 프레임(200")은 1 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR51)을 구비하므로, n=1, m=5로 볼 수 있다. 그리고, 마스크 셀(C: C11a, C11b, C11c, C11d, C11e, C11f, C21a, C21b, ... , C51e, C51f)들의 개수의 총합은 6 X 5 = 30(개)이다. 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 6개의 마스크 셀(C)이 대응되므로, 마스크 셀 영역의 개수인 5개보다 마스크 셀(C)의 개수가 30개로서 6배 많다. 이렇게, 복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n 또는 m의 k배(k는 정수)일 수 있다.
다만, 이에 제한되지는 않으며, 마스크 셀 영역(CR)마다 상이한 개수의 마스크 셀(C)과 대응될 수도 있다. 가령, 1행, 3행, 5행의 마스크 셀 영역(CR11, CR31, CR51)은 6개의 마스크 셀(C)과 대응되고, 2행, 4행의 마스크 셀 영역(CR41, CR51)는 3개의 마스크 셀(C)과 대응되도록 마스크(100")가 다른 개수의 마스크 셀(C)을 포함할 수도 있다.
위와 같이, 도 12 및 도 13의 프레임 일체형 마스크(100", 200")는 하나의 마스크(100")가 복수의 마스크 셀(C)을 포함하므로, 마스크(100")를 프레임(200")에 접착하는 공정 시간을 감축할 수 있는 이점이 있다. 도 4 및 도 5처럼 마스크 셀(C)과 마스크 셀 영역(CR)을 일대일 대응하는 것은 아니지만, 2~3개 정도의 소수의 셀(C)을 포함하는 마스크(100')를 사용할 경우, 제조시간 대비 정렬 상태의 높은 효율성을 기대할 수 있고, 제품 수득률을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
게다가, 적어도 하나의 행의 마스크 셀 영역(CR)의 위, 아래에 그리드 프레임부(230")가 배치되므로, 단위 마스크(100")들을 그리드 프레임부(230")들이 지지하여 쳐지지 않게 하는 이점이 있다. 마스크(100")의 양측을 테두리 프레임부(210")에 접착하는 것 외에, 마스크(100")의 위, 아래측을 그리드 프레임부(230")에도 접착할 수 있으므로, 마스크(100")의 정렬이 어긋나지 않게 되는 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.

Claims (20)

  1. 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서,
    프레임은,
    테두리 프레임부; 및
    제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부
    를 포함하고,
    각각의 마스크는 프레임의 상부에 일체로 연결된, 프레임 일체형 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임은, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 프레임부와 교차되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    프레임은, 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는, 프레임 일체형 마스크.
  4. 제3항에 있어서,
    마스크 셀 영역은 테두리 프레임부, 제1 그리드 프레임부 및 제2 그리드 프레임부가 점유하는 영역을 제외한, 중공 형태의 영역인, 프레임 일체형 마스크.
  5. 제3항에 있어서,
    각각의 마스크 셀 영역에 각각의 마스크가 연결되는, 프레임 일체형 마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 마스크는 하나의 마스크 셀을 포함하는, 프레임 일체형 마스크.
  7. 제5항에 있어서,
    각각의 마스크는 복수의 마스크 셀을 포함하는, 프레임 일체형 마스크.
  8. 제3항에 있어서,
    프레임은 제1 방향 및 제2 방향을 따라 n X m 개(n, m은 정수)의 마스크 셀 영역을 구비하며,
    프레임의 각각의 마스크 셀 영역 상에 각각의 마스크가 연결되고, 복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n X m 개보다 큰, 프레임 일체형 마스크.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 마스크의 마스크 셀의 개수의 총합은 n X m 개의 k배(k는 정수), 프레임 일체형 마스크.
  10. 제1항에 있어서,
    프레임은 제1 방향에 수직한 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며,
    각각의 마스크는 복수의 마스크 셀을 포함하고, 프레임의 각각의 마스크 셀 영역 상에 각각의 마스크가 연결된, 프레임 일체형 마스크.
  11. 제1항에 있어서,
    마스크는,
    복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 패턴부, 및 마스크 패턴부 주변의 더미부를 포함하고,
    더미부의 적어도 일부가 프레임에 접착되는, 프레임 일체형 마스크.
  12. 제1항에 있어서,
    테두리 프레임부와 제1 그리드 프레임부, 또는 제1 그리드 프레임부와 이에 이웃하는 제1 그리드 프레임부 사이의 간격은 상호 동일한, 프레임 일체형 마스크.
  13. 제1항에 있어서,
    테두리 프레임부는 사각 형상인, 프레임 일체형 마스크.
  14. 제1항에 있어서,
    제1 그리드 프레임부의 길이 방향에 수직하는 단면 형상은 삼각형, 사각형, 또는 변, 모서리 중 적어도 하나가 라운딩진 삼각형, 사각형 형상인, 프레임 일체형 마스크.
  15. 제1항에 있어서,
    테두리 프레임부의 두께는 제1 그리드 프레임부의 두께보다 두꺼운, 프레임 일체형 마스크.
  16. 제1항에 있어서,
    마스크 및 프레임은 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질인, 프레임 일체형 마스크.
  17. 제1항에 있어서,
    하나의 마스크 셀 영역에 접착된 마스크와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 접착된 마스크 사이의 PPA(pixel position accuracy)는 3㎛를 초과하지 않는, 프레임 일체형 마스크.
  18. 복수의 마스크를 접착시킬 수 있는 프레임으로서,
    테두리 프레임부; 및
    제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부
    를 포함하는, 프레임.
  19. 제18항에 있어서,
    제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 프레임부와 교차되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부
    를 더 포함하는, 프레임.
  20. 제19항에 있어서,
    제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는, 프레임.
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