WO2019054718A2 - 프레임 일체형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

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WO2019054718A2
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integrated
bonding
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이유진
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주식회사 티지오테크
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    • 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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a frame-integrated mask. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a frame-integrated mask in which a frame and a mask are integrally formed, and alignment between the masks can be clarified.
  • 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.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a frame-integrated mask in which the production time is significantly reduced and the yield is remarkably increased.
  • the above object of the present invention can be also achieved by a method of manufacturing a frame-integrated mask in which a mask and a frame for supporting a mask are integrally formed, the method comprising the steps of: (a) Providing a frame having a plurality of mask cell regions; (b) providing a base plate on which a mask having a plurality of mask patterns formed is formed on an upper surface thereof; (c) corresponding the pattern and the mask to one mask cell region of the frame; And (d) adhering at least a part of the rim of the mask to the frame.
  • the frame includes a frame frame part; And at least one first grid frame portion extending in the first direction and having both ends connected to the frame frame portion.
  • 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 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 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.
  • (b) to (d) may be repeated to adhere the plurality of base plates and the mask sequentially to the rear frame corresponding to the mask cell region.
  • the mask may correspond to at least one mask cell region of the frame.
  • 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.
  • the base plate includes a patterned insulating portion on the conductive substrate and the conductive substrate, and a mask may be formed from the exposed conductive substrate surface between the patterned insulating portions.
  • the base plate may further include a second insulating portion formed on the remaining region except the edge region of the mask.
  • (d) includes the steps of: (d1) forming an adhesive portion on at least a portion of the upper portion of the frame, and adhering at least a portion of the edge portion of the exposed mask to the adhesive portion; (d2) forming an adhesive plating portion by electroplating on the inner surface of the mask and frame exposed between the adhesive portion and the second insulating portion; (d3) separating the conductive substrate from the mask; (d4) irradiating a laser to the boundary of the peeling film of the mask corresponding to the bonding portion, and cleaning the bonding portion; And (d5) removing the peeling film of the mask.
  • the adhesive plated portion may be connected to the edge of one side of the mask and integrated with the mask.
  • the adhesive plated portion may be formed on the inner side surface of the frame in a state of applying a tensile force to the outside of the mask.
  • step (d2) between the step (d2) and the step (d3), the step of removing the insulating part and the step of removing the second insulating part.
  • (d) comprises the steps of: (d1) forming a bonding portion on at least a part of the upper portion of the frame, and bonding at least a part of the rim of the mask to the bonding portion; (d2) separating the conductive substrate from the mask; (d3) laser welding at least a partial mask of the inner region to the upper portion of the frame in a region where the bonding portion is formed; (d4) irradiating a laser to the boundary of the peeling film of the mask corresponding to the bonding portion, and cleaning the bonding portion; And (d5) removing the peeling film of the mask.
  • laser welding may be performed as the portion of the plated film irradiated with the laser is partially melted and the welded portion is interposed between the plated film and the frame.
  • an eutectic bonding portion is formed on a portion of the frame in contact with the mask, and the mask may be bonded to the frame via the bonding portion.
  • the conductive substrate may be a doped monocrystalline silicon material.
  • the insulating portion may be any one of a photoresist, a silicon oxide, and a silicon nitride material.
  • 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 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 illustrating a process of adhering a mask according to an embodiment of the present invention to a cell region of a frame.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing a form in which a mask according to various embodiments of the present invention is adhered to a frame.
  • FIG 8 and 9 are schematic views showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are schematic views showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an OLED pixel deposition apparatus using a frame-integrated mask according to an 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.
  • the stick mask 10 having the five cells (C: C1 to C5) shown in FIG. 1 (a) will be described as an example.
  • the mask 10 should be flattened. Tensile force F1 to F2 is applied in the longitudinal direction of the mask 10, and the mask 10 is stretched according to the pulling. In this state, the mask 10 is loaded on the frame 20 in a rectangular frame shape.
  • the cells C 1 to C 5 of the 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 C5 of one mask 10 are located in the hollow space inside the frame and the cells C1 to C5 of the plurality of masks 10 Area. ≪ / RTI >
  • the mask 10 is aligned while finely adjusting the tensile force F1 to F2 applied to each side of the mask 10, and then a portion of the side of the mask 10 is welded (W) (10) and the frame (20).
  • Fig. 2 (c) shows a cross-sectional side view of the frame 10 and the interconnected mask 10.
  • the tensile forces F1 to F2 applied to the respective sides of the mask 10 are finely adjusted, there arises a problem that alignment between the mask cells C1 to C3 is not performed 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 mask 10 is large in size including a plurality (for example, five) of cells C1 to C5, 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.
  • a minute error of the tensile forces F1 to F4 can cause an error in the extent to which each cell C1 to C3 of the mask 10 stretches or spreads, D1 ", D2 to D2 ") are different from each other.
  • PPA pixel position accuracy
  • the present invention provides a frame-integrated mask capable of preventing deformation such as warping or twisting of the mask 100, clarifying alignment in the frame 200, significantly reducing the manufacturing time, and significantly increasing the yield.
  • FIG. 4 is a front view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a front view (FIG. 5A) and a side sectional view (FIG. 5B) showing a frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • 5 (b) is a side sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 5 (a).
  • 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.
  • 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 coefficient of thermal expansion, there is little possibility that the pattern shape of the mask is deformed by thermal energy, and thus it can be used as a FMM (Fine Metal Mask) or a shadow mask in the manufacture of a high resolution OLED.
  • the mask 100 may be formed of nickel (Ni), nickel-cobalt ) Or the like.
  • the frame 200 may include a frame portion 210 having a substantially rectangular shape and a rectangular frame shape.
  • 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 .
  • 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. Since the 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.
  • 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.
  • first and second grid frame portions 220 and 230 may be welded together and connected.
  • 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 shown in Fig. 5 can be manufactured by using a known technique without limitation.
  • 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 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 9) Lt; / RTI > may be rounded.
  • the frame unit 200 may include a plurality of mask cells C regions by combining the frame unit 210 and the first and second grid frame units 220 and 230.
  • the mask cell C area means a blank hollow area except for the area occupied by the frame frame part 210 and the first and second grid frame parts 220 and 230 in the frame part 200 .
  • the cell C of the mask 100 is associated with the mask cell C region, it can be used as a passageway 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 may have a plurality of cells C, it is necessary to avoid the large-area mask 100 for the clear alignment of the mask 100, The small-area mask 100 is preferable.
  • the frame 200 has a plurality of mask cell C regions, and each of the masks 100 can be adhered to correspond to one mask cell C, respectively.
  • 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 (C) region of the frame 200, and a part or the whole of the dummy portion can be adhered to the frame 200.
  • the mask 100 and the frame 200 can have an integrated structure.
  • the mask 100 may be first formed on the base plate 40 and transferred to the frame 200 in the attached state in order to adhere the mask 100 so as to correspond to the frame 200.
  • the frame 200 described above with reference to FIGS. 4 and 5 can be provided.
  • the frame 200 can be manufactured by connecting the first grid frame part 220 to the frame part 210.
  • the second grid frame unit 230 may further be connected to intersect the first grid frame unit 220 to further form a mask cell (C) area.
  • C mask cell
  • four first and second grid frame portions 220 and 230 are connected to the frame portion 210 to form a 5 ⁇ 5 mask cell region.
  • a mask 100 having a plurality of mask patterns P formed thereon can be provided.
  • the mask 100 can be formed on a mother plate 40 (see FIGS. 8 and 10) used as a cathode body in the electroplating process. 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 on the base plate 40 may be less than 40 mu m and the thickness of the mask 100 may be about 2 to 50 mu m.
  • the mask pattern P may correspond to the shape of the insulating portion 45.
  • the size of the mask 100 formed on each base plate 40 may correspond to the size of one mask cell C of the frame 200. Since the frame 200 has a plurality of mask cell C regions, a plurality of masks 40 and masks 100 corresponding to the respective mask cells C may be provided.
  • the mask 100 includes a plurality of cells C and the alignment error is minimized even if the cells C correspond to the regions of the frame 200, And may correspond to a plurality of mask cell (C) regions of the mask cell (200). Also in this case, it is preferable that the mask 100 has as few cells C as possible in consideration of the process time and productivity in the alignment.
  • FIG. 6 is a schematic view illustrating a process of adhering a mask 100 according to an embodiment of the present invention to a cell C region of a frame 200.
  • FIG. 6 only the mask 100 formed on the base plate 40 is shown without the illustration of the base plate 40 for convenience of explanation. 6, the mask cell C11 and the mask cell C12 are different in the method of adhering the mask 100 to each other. However, the mask 100 may be attached to all the mask cells C11 to C13, ..., C21 to C23, ). Examples of various bonding methods (the adhesive plated portion 150, the eutectic bonding portion EM, the welding W, etc.) will be described later with reference to FIGS. 8 to 12.
  • FIG. 8 to 12 Examples of various bonding methods (the adhesive plated portion 150, the eutectic bonding portion EM, the welding W, etc.) will be described later with reference to FIGS. 8 to 12.
  • the base plate 40 and the mask 100 may correspond to one mask cell (C) region of the frame 200.
  • the size of the mask 100 formed on one base plate 40 corresponds to the size of one mask cell C of the frame 200.
  • the mask 100 is formed in a state in which the mask 100 is formed by attaching the mask 100 to one mask cell C region of the frame 200, It can be replaced with the one corresponding to the cell C region. That is, the process of stretching one side of the mask 100 is omitted, and the correspondence and alignment to the mask cell C region of the mask 100 can be completed only by the correspondence of the base plate 40.
  • a large tensile force F1 to F2 in the major axis direction is required in order to flatten the whole to correspond to the frame 20.
  • the stick type mask 10 including five cells (C1 to C5) requires a tensile force of about 4 to 10 N. After attaching the mask 10 to the frame 20 ), and (c)), tensile force is applied to the frame 20, so that the possibility of deformation of the frame 20 due to the tension increases, and the alignment error increases.
  • the mask 100 including one cell C of the present invention may be formed of the same material as that of the mask 10 of FIG.
  • the alignment of the mask 100 can be completed. Therefore, the alignment error of the mask 100 (or the mask pattern P) is minimized, and the alignment time can be minimized.
  • the conventional mask 10 of FIG. 2 has a long length since it includes five cells (C1 to C5), whereas the mask 100 of the present invention includes one cell (C) So that the degree to which the pixel position accuracy (PPA) is distorted can be reduced.
  • the length of a mask 10 including a plurality of cells (C1 to C5, ...) 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 according to 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 ⁇ m is generated over the entire length of 100 mm, There is an effect that remarkably decreases.
  • five cells 40 and a mask 100 are associated with one cell C, C1 to C5) and simultaneously confirm all the alignment states of the five cells (C1 to C5) at the same time.
  • the method of manufacturing a frame-integrated mask of the present invention is characterized in that the product yield in the 25th step of aligning and aligning 25 masks (100) to 25 cell areas (C) May be much higher than the conventional product yield rate in the fifth step of aligning and aligning the five masks 10 (see FIG. 2A) each containing 25 cells (C).
  • the conventional method of aligning five cells (C1 to C5) in five cell regions (C) at a time is a much more cumbersome and difficult task, resulting in a lower product yield.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which the mask 100 according to various embodiments of the present invention is adhered to the frame 200, and FIG.
  • a part or all of the rim of the mask 100 may be adhered to the frame 200.
  • the bonding may be performed with a weld W, and preferably with a laser weld W.
  • the welded portion may be integrally connected with the same material as the mask 100 / frame 200. 7 (a) and 7 (b), the thickness and width of the welded portion are slightly exaggerated for the sake of convenience of explanation. In practice, the welded portion is hardly protruded, And the frame 200 may be connected to each other.
  • 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 220a (see FIGS. 7A, 7C, and 7D) (For example, parallelogram 220b, see FIG. 7 (b)) in order to more favorably support the load and tensile force of the columnar section have.
  • the bonding can be performed by interposing the bonding portion EM between the mask 100 and the frame 200, and preferably bonding the bonding portion EM with the eutectic material .
  • the eutectic bonding portion EM has a metal material, such as the mask 100 / frame 200, so that it can be connected with high adhesiveness and has a low possibility of deformation because it is made of a metal material.
  • 7C shows that the thickness and width of the bonding portion EM are exaggerated for convenience of explanation. The portion where the bonding portion EM actually exists is hardly protruded, and the mask 100 and the frame It can be a connecting part.
  • the bonding may be performed by forming an adhesive plating unit 150, which is a separate plating film, between the mask 100 and the frame 200.
  • the adhesive plated part 150 has the same materials as the mask 100 and the frame 200 and can be integrally connected with high adhesiveness and has an advantage of low possibility of deformation because of the same heat strain rate.
  • FIG 8 and 9 are schematic views showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to the first embodiment of the present invention.
  • the adhesive plated portion 150 may be formed between the mask 100 and the frame 200 to perform adhesion.
  • a conductive base material 41 is prepared so that electroforming can be performed.
  • the mother plate 40 including the conductive substrate 41 may be used as a cathode in electroplating.
  • metal oxide may be generated on the surface, impurities may be introduced in the course of metal production, and in the case of a polycrystalline silicon substrate, an inclusion or a grain boundary may exist. In the case of the substrate, there is a high possibility that impurities are contained, and strength. Acid resistance may be weak.
  • An element that interferes with the uniform formation of an electric field on the surface of the base plate 40 (or the base material 41) such as metal oxide, impurities, inclusions, grain boundaries and the like is referred to as " Defect ". Due to the defect, a uniform electric field is not applied to the negative electrode of the above-described material, so that a part of the plating film (mask 100) can be formed non-uniformly.
  • Unevenness of the plated film and the plated film pattern [mask pattern (P)] in the realization of UHD class or higher ultra high image quality may adversely affect pixel formation. Since the pattern width of the FMM and the shadow mask can be formed to a size of several to several tens of micrometers, preferably less than 30 micrometers, even a defect of a few micrometers in size occupies a large proportion in the pattern size of the mask.
  • an additional process for removing metal oxide, impurities and the like may be performed.
  • another defect such as etching of the cathode body material may be caused have.
  • the present invention can use a base material 41 made of a single crystal silicon material.
  • the substrate 41 may be doped with a high concentration of 10 19 cm -1 or more so as to have conductivity. The doping may be performed on the entire surface of the substrate 41 or may be performed only on the surface portion of the substrate 41.
  • the insulating part 45 can be formed only by a process of oxidizing and nitriding the surface of the base material 41 if necessary.
  • the insulating portion 45 serves to prevent the electrodeposition of the plated film (the mask 100) to form a pattern (mask pattern P) on the plated film.
  • an insulating portion 45 may be formed on at least one surface of the substrate 41.
  • the insulating portion 45 may be formed with a pattern, and preferably has a tapered pattern.
  • the insulating portion 45 may be made of silicon oxide, silicon nitride, or the like based on the conductive base 41, or may be a photoresist.
  • a tapered pattern is formed by using a photoresist, a multiple exposure method, a method of varying exposure intensity for each region, or the like can be used.
  • the base plate 40 can be manufactured.
  • an anode body (not shown) facing the base plate 40 (or the anode body 40) is prepared.
  • An anode body (not shown) is immersed in a plating liquid (not shown), and all or a part of the base plate 40 may be immersed in a plating liquid (not shown).
  • the plating film (mask 100) may be formed by electrodeposition on the surface of the base plate 40 due to the electric field formed between the base plate 40 (or the anode body 40) and the anode body facing the anode plate.
  • a plating film is formed only on the exposed surface of the conductive substrate 41, and a plating film is not formed on the surface of the insulating portion 45, so that a pattern (see FIG. 4) can be formed on the plating film .
  • the plating liquid may be a material of a plating film constituting the mask 100 as an electrolytic solution.
  • a thin plate of Invar which is an iron nickel alloy
  • a mixed solution of a solution containing Ni ions and a solution containing Fe ions may be used as a plating solution.
  • a super Invar thin plate which is an iron nickel cobalt alloy
  • a mixed solution of a solution containing Ni ions, a solution containing Fe ions, and a solution containing Co ions May be used as a plating solution.
  • Inverted thin plates and super thinned thin plates can be used as FMM (Fine Metal Mask) and Shadow Mask in the manufacture of OLED.
  • the thin plate-environment is a thermal expansion coefficient of about 1.0 X 10 -6 / °C
  • Super Invar sheet was about 1.0 X the thermal expansion coefficient of 10 -7 / °C So that the pattern shape of the mask is not likely to be deformed due to heat energy, and thus it is mainly used in high-resolution OLED manufacturing.
  • a plating solution for a desired plating film 100 may be used without limitation. In the present specification, it is assumed that the manufacturing process of the thin insulating film 100 is the main example, and a combination of the plating film 100 and the mask 100 .
  • the thickness of the plating film 100 may be smaller than the thickness of the insulating portion 45. Since the plated film 100 is filled in the pattern space of the insulating part 45 and is electrodeposited, the plating film 100 can be produced having a taper shape having a reverse phase to the pattern of the insulating part 45.
  • the base plate 40 (or the anode body 40) is lifted out of the plating liquid (not shown). Then, the second insulating portion 47 can be formed.
  • the insulating portion 47 is preferably made of the same material as the insulating portion 45.
  • the second insulating portion 47 may be formed on the remaining region except for the rim region 48 of the plating film 100. That is, the second insulating portion 47 covers the insulating portion 45 and the plating film 100a entirely, and can cover a part of the plating film rim 100b.
  • the rim region 48 of the plated film 100 may be exposed.
  • the upper part of the frame 200 (which may be the first and second grid frame parts 220 and 230, or the frame part 210) d) are placed upside down. Conversely, the frame 200 may be disposed on the structure of FIG. 8 (d).
  • the configuration of the frame 200 (the frame frame part 210, the first and second grid frame parts 220 and 230) of the mask cell C region is the same as that of the mask 200 Shape.
  • the frame 200 may have a shape corresponding to the rim area 48 other than the exposed area 49 of the mask 100.
  • a bonding portion TA may be formed on the frame 200 (the first and second grid frame portions 220 and 230, or the frame portion 210) to which the mask 100 contacts.
  • the adhesive for the adhesive portion TA an epoxy resin adhesive or the like can be used.
  • the edge of the mask 100 can be adhesively fixed to the upper portion of the frame 200 by the adhesive portion TA. Since the rim portion of the mask 100 adhered to the adhering portion TA is removed later, it is referred to as a peeling film 100c (see FIG. 9 (e)). It is to be noted that the widths of the bonding portion TA and the peeling film 100c are exaggerated for convenience of explanation. It is sufficient that the bonding portion TA is coated to such an extent that the mask 100 is temporarily adhered and fixed to the frame 200 before the adhesive plating portion 150 is formed.
  • electroplating may be performed to electrodeposit the adhesive plated portion 150.
  • the adhesive plated portion 150 can be electrodeposited on the surface 49 of the mask 100 exposed between the second insulating portion 47 and the adhering portion TA and on the inner surface of the frame 200. [ It is preferable to form the adhesive plating portion 150 only until the top of the second insulating portion 47 is turned over since the adhesive plated portion 150 is thickened by electrodeposition from the exposed surface 49 of the mask 100 . That is, the thickness of the adhesive coated portion 150 may be smaller than the thickness of the second insulating portion 47.
  • the adhesive plating unit 150 may be an intermediary member for integrally connecting the mask 100 and the frame 200 while the exposed surface 49 of the mask 100 and the inner surface of the frame 200 are electrodeposited.
  • the adhesive plated portion 150 is integrally connected to the frame 100b of the mask 100 and is electrodeposited so that the adhesive plated portion 150 has a state of applying tensile force in the direction of the frame 200 (inward direction of the frame 200)
  • the mask 100 can be supported.
  • 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 mask 100 and the adhesive plating section 150 can be subjected to heat treatment.
  • the heat treatment may be performed at a temperature of 300 ° C to 800 ° C.
  • the invar sheet produced by electroplating is higher in thermal expansion coefficient than the invar sheet produced by rolling.
  • the thermal expansion coefficient can be lowered by performing the heat treatment on the thinned plate, which may cause slight deformation of the thinned plate.
  • the insulating portion 45 and the second insulating portion 47 can be removed.
  • a known technique that removes only the insulating portion 45 and the second insulating portion 47 such as photoresist, silicon oxide, and silicon nitride and does not affect the rest of the structure can be used without limitation.
  • the insulating portion is formed of silicon oxide or silicon nitride, the step of removing them may be omitted and the following process of FIG. 9D may be performed immediately. Silicon oxide and silicon nitride formed integrally with the conductive substrate 41 can be separated / removed together through the substrate separation process shown in FIG. 9 (d).
  • the conductive substrate 41 can be separated from the mask 100.
  • FIG. The conductive substrate 41 can be separated in the upper direction of the mask 100 and the frame 200.
  • the conductive substrate 41 is separated, a form in which the mask 100 and the frame 200 supporting the mask 100 are integrally formed appears.
  • the adhesive portion TA remains.
  • the adhesive of the adhesive portion TA has an effect of temporarily fixing the mask 100.
  • the adhesive may twist the mask 100 according to the temperature change in the pixel forming process May cause problems.
  • contaminants generated by the reaction of the adhesive with the process gas may adversely affect the pixels of the OLED, and outgas such as organic solvents contained in the adhesive itself may contaminate the pixel processing chamber or may be deposited on the OLED pixels as impurities Adverse effects can be caused.
  • a problem that the mask 100 is detached from the frame 200 may occur. It is therefore necessary to clean the adhering portion TA but it is difficult to clean the adhering portion TA from the outside because the adhering portion TA and the mask 100 are adhered to each other. 100) may also occur.
  • a separation line can be formed between the mask 100 and the peeling film 100c by irradiating the laser L to the region boundary of the mask 100 corresponding to the adhering portion TA have. That is, the laser (L) is irradiated to the boundary of the peeling film 100c in the mask 100, and the peeling film 100c can be separated from the mask 100 by laser trimming. However, the peeling film 100c is not immediately peeled off but remains adhered to the adhering portion TA.
  • the bonding portion TA can be cleaned (C).
  • a known cleaning material can be used without limitation according to the adhesive, and the cleaning liquid can penetrate from the side surface of the plated film 20 to clean (C) the adhered portion TA. Thus, the adhering portion TA can be completely removed.
  • peeling film 100c separated from the mask 100 is peel off (PO).
  • the peeling film 100c can be immediately peeled off because the peeling film 100c is separated from the mask 100 and not in a state in which the adhering part TA is removed and adhered to the frame 200.
  • a frame-integrated mask in which the mask 100 and the frame 200 are integrally formed is completed.
  • the frame-integrated mask of the present invention does not have the adhering portion TA and removes only a part of the rim 100b of the mask 100 (the peeling film 100c) to remove the adhering portion TA, 100a, 100b and the adhesive plating unit 150 are not influenced at all.
  • FIGS. 10 and 11 are schematic views showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to a second embodiment of the present invention.
  • the mask 100 may be welded (W) to perform adhesion with the frame 200.
  • FIG. 11A the base plate 40 (or the anode body 40) is lifted out of the plating liquid (not shown).
  • the structure of FIG. 10 (c) is arranged on the top of the frame 200 (which may be the first and second grid frame portions 220 and 230, or the frame frame portion 210). Conversely, the frame 200 may be arranged on the structure of FIG. 10 (c).
  • the configuration of the frame 200 (the frame frame part 210, the first and second grid frame parts 220 and 230) of the mask cell C region is the same as that of the mask 200 Shape.
  • a bonding portion TA may be formed on the frame 200 on which the mask 100 contacts.
  • the adhesive for the adhesive portion TA an epoxy resin adhesive or the like can be used. At least a part of the rim of the mask 100 can be adhesively fixed to the upper portion of the frame 200 by the adhesive portion TA.
  • the insulating portion 45 can be removed.
  • a known technique that removes only the insulating portion 45 such as a photoresist, silicon oxide, or silicon nitride and does not affect the rest of the structure can be used without limitation.
  • the step of removing them may be omitted and the following step (c) of FIG. 11 may be performed immediately. Silicon oxide and silicon nitride formed integrally with the conductive substrate 41 can be removed / removed together through the substrate separation process of FIG. 11 (c).
  • the conductive substrate 41 can be separated from the mask 100.
  • the conductive substrate 41 can be separated in the upper direction of the mask 100 and the frame 200.
  • the shape of the mask 100 adhered to the frame 200 through the adhesion portion TA appears.
  • the bonding portion TA necessarily remains for bonding the mask 100 and the frame 200.
  • the adhesive of the adhesive portion TA has an effect of temporarily fixing the mask 100.
  • the adhesive since the thermal expansion coefficient of the adhesive and the inv mask 100 are different from each other, the adhesive may twist the mask 100 according to the temperature change in the pixel forming process May cause problems.
  • contaminants generated by the reaction of the adhesive with the process gas may adversely affect the pixels of the OLED, and outgas such as organic solvents contained in the adhesive itself may contaminate the pixel processing chamber or may be deposited on the OLED pixels as impurities Adverse effects can be caused.
  • the present invention can completely remove only the adhered portion TA without affecting the plated film 100 by performing the same process as shown in FIGS. 11 (d) to 11 (f).
  • the mask 100 and the frame 200 can be integrally adhered to each other by interposing the welding portion 100c between the mask 100 and the frame 200 instead of the bonding portion TA.
  • laser welding W can be performed between the mask 100b and the frame 200 by using the mask 100b at the rim portion.
  • the laser is irradiated on the upper portion of the mask 100b at the rim portion, a part of the mask 100b is melted and the welded portion 100c can be generated.
  • the laser needs to be irradiated on the inner region of the region where the bonding portion TA is formed.
  • the welding portion 100c must be formed on the inner side of the bonding portion TA since the bonding portion TA must be removed by penetrating the cleaning liquid from the outside of the frame 200 (or the outer surface of the mask 100) in the subsequent process.
  • the welding portion 100c should be formed close to the edge of the frame 200, so that the space between the mask 100 and the frame 200 can be minimized and the adhesion can be enhanced.
  • the welding portion 100c may be formed in the form of a line or a spot and may be a medium for integrally connecting the mask 100b and the frame 200 with the same material as the mask 100b.
  • the mask 100 When the mask 100 is adhered to the adhering portion TA in the step (a) of FIG. 11, the mask 100 may be adhered in a state of being subjected to tensile force in the direction of the frame 200 or in the outward direction. Thus, the mask 100 stretched tightly toward the frame 200 is temporarily bonded to the frame 200. 11 (d), the mask 100 can be welded to the upper portion of the frame 200 in a state in which the mask 100 is subjected to a tensile force to the outside. Therefore, even if the adhesive portion TA is removed in the subsequent process, a tensile force is externally applied and the pulled-up state of the frame 200 can be maintained.
  • a laser beam L is irradiated to the boundary of the region of the mask 100 corresponding to the adhering portion TA to form a separation line between the mask 100b and the peeling film 100d . That is, the laser (L) is irradiated to the boundary of the peeling film 100d in the mask 100b, and the peeling film 100d can be separated from the mask 100 by laser trimming. However, the peeling film 100d is not directly peeled off but remains adhered to the bonding portion TA.
  • the bonding portion TA can be cleaned (C).
  • a known cleaning material can be used without limitation according to the adhesive, and the cleaning liquid can penetrate from the side surface of the mask 100 to clean (C) the adhered portion TA. Thus, the adhering portion TA can be completely removed.
  • peeling film 100d separated from the mask 100 is peel off (PO).
  • the peeling film 100d can be immediately peeled off because the peeling film 100d is separated from the mask 100 instead of being adhered to the frame 200 by removing the adhering portion TA.
  • a frame-integrated mask in which the mask 100 and the frame 200 are integrally formed is completed.
  • the frame-integrated mask of the present invention does not have the adhering portion TA and removes only a part of the rim 100b of the mask 100 (the peeling film 100d) in order to remove the adhering portion TA, 100).
  • FIG. 12 is a schematic view showing a process of manufacturing a frame-integrated mask according to a third embodiment of the present invention.
  • adhesion may be performed by interposing an eutectic bonding portion EM between the mask 100 and the frame 200.
  • the mask 100 may be formed on the base plate 40 and the base plate 40 as shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c).
  • the upper part of the frame 200 (which may be the first and second grid frame parts 220 and 230 or the frame part 210) Place the structure of c) upside down.
  • the eutectic bonding portion EA may be formed on the upper portion of the frame 200 where the mask 100 contacts.
  • the adhesive portion EA of the ertic material is an adhesive containing at least one metal selected from the group consisting of In, Sn, Bi and Au and Sn, Bi, Ag, Zn, Cu, Sb and Ge. , A bundle shape, and the like, and may have a thin thickness of about 10 to 30 ⁇ .
  • the eutectic bond (EA) comprises at least two metal solid phases, and at a particular temperature / pressure eutectic point, both metal solid phases can be in a liquid phase . And if it leaves the eutectic point, it can be again two metal solid phase. As a result, it can act as an adhesive through a phase change from a solid phase to a liquid phase to a solid phase.
  • a predetermined temperature / pressure may be applied to the eutectic bonding portion EA.
  • a predetermined pressure may be applied to prevent voids from occurring and a separate device (not shown) may be provided to flow an antioxidant gas (vacuum) to prevent eutectic oxidation.
  • an antioxidant gas vacuum
  • the solid eutectic bonding part (EA) can be converted into a liquid while melting.
  • the eutectic bonding portion EA is again turned into a solid state EM, and the mask 100 and the frame 200 are separated from each other, .
  • the eutectic bonding part (EM) contains no volatile organic compounds at all. Accordingly, the volatile organic material of the adhesive TA may react with the process gas to adversely affect the pixels of the OLED, or outgas such as the organic material included in the adhesive TA may contaminate the pixel processing chamber, It is possible to prevent an adverse effect of deposition on the substrate. 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 it includes two or more metals, it can be connected to the mask 100 and the frame 200, which are the same metal as the organic adhesive TA, with high adhesiveness. .
  • FIG. 13 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.

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Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 일체형 마스크의 제조 방법은, 마스크(100)와 마스크(100)를 지지하는 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀(C) 영역을 구비하는 프레임(200)을 제공하는 단계, (b) 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)가 상부면에 형성된 모판(40)을 제공하는 단계, (c) 모판(40) 및 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀(C) 영역에 대응하는 단계, 및 (d) 마스크(100)의 테두리의 적어도 일부를 프레임(200)에 접착(W)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레임 일체형 마스크의 제조 방법
본 발명은 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 프레임과 마스크가 일체를 이루며, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.
한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 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 이루는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킨 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서, (a) 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는 프레임을 제공하는 단계; (b) 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크가 상부면에 형성된 모판을 제공하는 단계; (c) 모판 및 마스크를 프레임의 하나의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및 (d) 마스크의 테두리의 적어도 일부를 프레임에 접착하는 단계를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법에 의해 달성된다.
프레임은, 테두리 프레임부; 및 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부를 포함할 수 있다.
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.
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.
마스크는, 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 패턴부, 및 마스크 패턴부 주변의 더미부를 포함하고, 더미부의 적어도 일부가 프레임에 접착될 수 있다.
(b) 단계 내지 (d) 단계를 반복수행하여, 복수의 모판 및 마스크를 순차적으로 마스크 셀 영역에 대응한 후 프레임에 접착할 수 있다.
(c) 단계에서, 마스크를 프레임의 적어도 하나의 마스크 셀 영역에 대응할 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.
(b) 단계에서, 모판은 전도성 기재 및 전도성 기재 상의 패턴화된 절연부를 포함하고, 패턴화된 절연부 사이의 노출된 전도성 기재 표면으로부터 마스크가 형성될 수 있다.
(b) 단계에서, 모판은 마스크의 테두리 영역을 제외한 나머지 영역 상에 형성된 제2 절연부를 더 포함할 수 있다.
(d) 단계는, (d1) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 노출된 마스크의 테두리 영역 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계; (d2) 접착부와 제2 절연부 사이에 노출된 마스크 및 프레임의 내측면 상에 전주 도금으로 접착 도금부를 형성하는 단계; (d3) 전도성 기판을 마스크로부터 분리하는 단계; (d4) 접착부에 대응하는 마스크의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및 (d5) 마스크의 박리막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
접착 도금부는 마스크의 일면 테두리에 연결되어 마스크와 일체화 될 수 있다.
접착 도금부는 마스크의 외측으로 인장력을 가하는 상태로, 프레임 내측면 상에 형성될 수 있다.
(d2) 단계와 (d3) 단계 사이에, 절연부 및 제2 절연부를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
(d) 단계는, (d1) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 마스크의 테두리 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계; (d2) 전도성 기판을 마스크와 분리하는 단계; (d3) 접착부가 형성된 영역보다 내측 영역의 적어도 일부 마스크를 프레임 상부에 레이저 용접하는 단계; (d4) 접착부에 대응하는 마스크의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및 (d5) 마스크의 박리막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
(d3) 단계에서, 레이저를 조사한 도금막의 부분이 일부 용융되어 도금막과 프레임 간에 용접부가 개재됨에 따라 레이저 용접이 수행될 수 있다.
(d) 단계에서, 마스크와 접하는 프레임의 부분에 유테틱(eutectic) 재질의 접착부가 형성되고, 마스크가 접착부를 매개하여 프레임에 접착될 수 있다.
전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질일 수 있다.
절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 재질 중 어느 하나일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 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 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응하여 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크가 프레임에 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
40: 모판
41: 전도성 기재
45: 절연부
47: 제2 절연부
100: 마스크
110: 마스크 막
150: 접착 도금부
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 제1 그리드 프레임부
230: 제2 그리드 프레임부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
EA, EM: 유테틱 접착부
P: 마스크 패턴
TA: 접착부
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 5개의 셀(C: C1~C5)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 마스크(10)를 로딩한다. 마스크(10)의 셀(C1~C5)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 마스크(10)의 셀(C1~C5)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 마스크(10)의 셀(C1~C5)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 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. 마스크(10)는 복수(일 예로, 5개)의 셀(C1~C5)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F4)의 미세한 오차는 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 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 마스크(10)들간에, 그리고 마스크(10)의 복수의 셀(C~C5)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 프레임(200)에 정렬을 명확히 하며, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다. 도 5 (b)는 도 5의 (a)의 A-A' 방향에서의 측단면도를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 접착한 형태이다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 얇은 두께로 형성할 수 있도록, 마스크(100)는 전주도금(electroforming)으로 형성될 수 있다. 마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10-7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 프레임(200)은 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함할 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 프레임부(220)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또, 이에 더하여, 프레임(200)은 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함할 수 있다. 제2 그리드 프레임부(230)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)와 제2 그리드 프레임부(230)는 서로 수직하므로 상호 교차되는 교차점이 존재할 수 있다.
일 예로, 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)는 소정의 홈이 형성되고, 이 홈이 상호 삽입되어 연결됨에 따라 교차점을 형성될 수 있다. 또는, 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)가 상호 용접되어 연결될 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 프레임(200)을 제조할 수 있다.
프레임(200)이 복수의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 프레임부(230)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형, 평행사변형과 같은 사각형 형상일 수 있으며[도 5의 (b) 및 도 9 참조], 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 결합에 의해, 프레임부(200)는 복수의 마스크 셀(C) 영역을 구비할 수 있다. 마스크 셀(C) 영역이라 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(C) 영역에 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 구비할 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.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀(C) 영역을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)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(C) 영역에 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. 마스크(100)가 프레임(200)에 대응되도록 접착하기 위해서, 먼저, 마스크(100)는 모판(40) 상에서 형성되어 부착된 상태에서 프레임(200)에 옮겨질 수 있다.
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)를 연결하여 제조할 수 있다. 마스크 셀(C) 영역을 더 형성하기 위해 제1 그리드 프레임부(220)에 교차되도록 제2 그리드 프레임부(230)를 더 연결할 수 있다. 본 명세서에서는 각각 4개의 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)를 테두리 프레임부(210)에 연결하여, 5 X 5의 마스크 셀(C) 영역을 형성한 것을 예로 들어 설명한다.
다음으로, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)를 제공할 수 있다. 전주도금 공정에서 음극체(Cathode Body)로 사용되는 모판(40;mother plate)[도 8, 도 10 참조] 상에 마스크(100)를 형성할 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. 모판(40) 상에서 마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 2~50㎛로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(P)은 절연부(45)의 형태에 대응할 수 있다.
각각의 모판(40) 상에 형성된 마스크(100)의 크기는 프레임(200)의 마스크 셀(C) 하나의 크기에 대응할 수 있다. 프레임(200)이 복수의 마스크 셀(C) 영역을 구비하므로, 각각의 마스크 셀(C)에 대응하는 모판(40) 및 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 프레임(200)의 복수의 셀(C)에 영역에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀(C) 영역에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100)는 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)의 셀(C) 영역에 대응하여 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 모판(40)의 도시는 생략하고 모판(40) 상에 형성된 마스크(100)만을 도시한다. 또한, 도 6에서는 설명의 편의를 위하여, 마스크 셀(C11)과 마스크 셀(C12)는 마스크(100)의 접착 방법이 상이한 형태들을 나열하였으나, 동일한 접착 방법으로 마스크(100)를 모든 마스크 셀(C11~C13, ..., C21~C23, ...)에 부착하는 것이 바람직하다. 여러가지 접착 방법[접착 도금부(150), 유테틱 접착부(EM), 용접(W) 등]에 대한 실시예는 도 8 내지 도 12를 통해 후술한다.
도 6을 참조하면, 모판(40) 및 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀(C) 영역에 대응할 수 있다. 하나의 모판(40) 상에 형성된 마스크(100)의 크기는 프레임(200)의 마스크 셀(C) 하나의 크기에 대응한다. 모판(40) 상에 마스크(100)가 형성되어 부착된 상태이므로, 하나의 모판(40)을 프레임(200)의 하나의 마스크 셀(C) 영역에 대응시키는 과정만으로, 마스크(100)를 마스크 셀(C) 영역에 대응하는 것까지 대체될 수 있다. 즉, 마스크(100)의 일측을 인장하는 과정을 생략하고, 모판(40)의 대응만으로 마스크(100)의 마스크 셀(C) 영역에 대응 및 정렬을 완료할 수 있다.
도 2를 예를 들어 설명하면, 종래의 대면적 마스크(10), 즉, 마스크 셀(C)을 5개(C1~C5) 또는 그 이상의 개수로 포함하는 마스크(10)의 경우에는, 대면적 전체를 평평하게 펴서 프레임(20)에 대응시키기 위해, 상당히 큰 장축 방향으로의 인장력(F1~F2)을 필요로 한다. 셀 5개(C1~C5)를 포함하는 스틱형 마스크(10)는 약 4~10N 정도의 인장력이 필요로 하게 되고, 마스크(10)를 프레임(20)에 부착한 후[도 2의 (b), (c) 참조]에도 프레임(20)에 그만큼의 장력이 작용하게 되므로, 장력에 의한 프레임(20)의 변형 가능성이 높아지고, 정렬 오차가 늘어나는 문제점이 있다.
반면에, 본 발명의 셀 1개(C)를 포함하는 마스크(100)는 도 2의 마스크(10)와 동일한 재질이라고 하더라도, 마스크(100)에 인장력을 가하면서 정렬하는 과정없이 모판(40)의 위치만을 정렬하면 마스크(100)의 정렬도 완료될 수 있다. 그러므로, 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 되고, 정렬 시간도 최소화 될 수 있는 효과가 있다.
그리고, 종래의 도 2의 마스크(10)는 셀 5개(C1~C5)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~C5, ...)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. 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.
본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C5)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, 5개의 모판(40) 및 마스크(100)를 각각 하나의 셀(C)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 5번의 과정을 통해, 5개의 셀(C1~C5)을 동시에 대응시키고 5개 셀(C1~C5)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 25개의 셀(C) 영역에 25개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 25번의 과정에서의 제품 수득률이, 5개의 셀(C1~C5)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 25개의 셀(C) 영역에 각각 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 5개씩의 셀(C) 영역에 5개의 셀(C1~C5)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크(100)가 프레임(200)에 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도로서, 도 6의 B-B' 단면을 여러 실시 형태를 나타낸다.
마스크(100)의 테두리의 일부 또는 전부를 프레임(200)에 접착할 수 있다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 접착은 용접(W)으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 레이저 용접(W)으로 수행될 수 있다. 용접(W)된 부분은 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다. 도 7의 (a), (b)에서는 설명의 편의를 위해 용접(W)된 부분의 두께 및 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀두며, 실제로 용접(W)된 부분은 거의 돌출되지 않고 마스크(100)에 포함된 상태로 프레임(200)을 연결하는 부분일 수 있다.
레이저를 마스크(100)의 테두리 부분[또는, 더미부]의 상부에 조사하면, 마스크(100)의 일부가 용융되어 프레임(200)과 용접(W)될 수 있다. 용접(W)은 프레임(200)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 마스크(100)와 프레임(200) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크(100)와 동일한 재질을 가지고 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
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(220a)[도 7의 (a), (c), (d) 참조] 일 수 있으나, 마스크(100)의 하중 및 장력을 보다 잘 지지하기 위해 단면의 형상이 사각형[일 예로, 평행사변형(220b), 도 7의 (b) 참조]이 되도록 형성할 수 있으며, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
도 7의 (c)를 참조하면, 접착은 접착부(EM)를 마스크(100)와 프레임(200) 사이에 개재하여 수행할 수 있고, 바람직하게는 유테틱(eutectic) 재질의 접착부(EM)로 수행될 수 있다. 유테틱 접착부(EM)는 마스크(100)/프레임(200)과 같이 금속 재질을 가지므로 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있고, 금속 재질이므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다. 도 7의 (c)에서는 설명의 편의를 위해 접착부(EM)의 두께 및 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀두며, 실제로 접착부(EM)가 개재된 부분은 거의 돌출되지 않고 마스크(100)와 프레임을 연결하는 부분일 수 있다.
도 7의 (d)를 참조하면, 접착은 별도의 도금막인 접착 도금부(150)를 마스크(100)와 프레임(200) 사이에 형성하여 수행할 수 있다. 접착 도금부(150)는 마스크(100), 프레임(200)과 동일한 재질을 가지므로 높은 접착성을 가지고 일체로 연결될 수 있고, 열 변형률이 동일하므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다.
이하에서는, 마스크(100)와 프레임(200)의 여러가지 접착 방법[접착 도금부(150), 유테틱 접착부(EM), 용접(W) 등]에 대한 실시예를 설명한다. 도 8 내지 도 12를 참조하여 제1, 2, 3 실시예의 접착 방법을 설명하나, 반드시 이에 제한되지는 않으며, 마스크(100)와 프레임(200)을 접착하는 목적의 범위 내에서 다양한 방법이 사용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다. 일 실시예로, 접착 도금부(150)를 마스크(100)와 프레임(200) 사이에 형성하여 접착을 수행할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 전도성 기재(41)를 준비한다. 전도성 기재(41)를 포함하는 모판(mother plate; 40)은 전주 도금에서 음극체(cathode)로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(40)[또는, 기재(41)]의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막[마스크(100)]의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막 및 도금막 패턴[마스크 패턴(P)]의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다.
또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 실리콘 재질의 기재(41)를 사용할 수 있다. 전도성을 가지도록, 기재(41)는 1019 cm-1 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 기재(41)의 전체에 수행될 수도 있으며, 기재(41)의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
도핑된 단결정 실리콘의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막[마스크(100)]이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막을 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 실리콘 재질의 기재(41)를 사용함에 따라서, 필요에 따라 기재(41)의 표면을 산화(Oxidation), 질화(Nitridation)하는 과정만으로 절연부(45)를 형성할 수 있는 이점이 있다. 절연부(45)는 도금막[마스크(100)]의 전착을 방지하는 역할을 하여 도금막에 패턴[마스크 패턴(P)]을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 8의 (b)를 참조하면, 기재(41)의 적어도 일면 상에 절연부(45)를 형성할 수 있다. 절연부(45)는 패턴을 가지고 형성될 수 있고, 테이퍼 형상의 패턴을 가지는 것이 바람직하다. 절연부(45)는 전도성 기재(41)를 베이스로 하는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등일 수 있고, 포토레지스트를 사용할 수도 있다. 포토레지스트를 사용하여 테이퍼 형상의 패턴을 형성할 때에는 다중 노광 방법, 영역마다 노광 강도를 다르게 하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이에 따라, 모판(40)이 제조될 수 있다.
다음으로, 도 8의 (c)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체(미도시)를 준비한다. 양극체(미도시)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(40)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다. 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막[마스크(100)]이 모판(40)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 전도성 기재(41)의 노출된 표면에서만 도금막이 생성되며, 절연부(45) 표면에서는 도금막이 생성되지 않으므로, 도금막에 패턴[마스크 패턴(P)[도 4 참조]이 형성될 수 있다.
도금액은 전해액으로서, 마스크(100)를 구성할 도금막의 재료가 될 수 있다. 일 실시예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 박판을 도금막(100)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수 있다. 다른 실시예로, 철니켈코발트합금인 슈퍼 인바(Super Invar) 박판을 도금막(100)으로 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액, Fe 이온을 포함하는 용액 및 Co 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수도 있다. 인바 박판, 슈퍼 인바 박판은 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 그리고, 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃, 슈퍼 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-7/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(100)에 대한 도금액을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 박판(100)을 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명하고, 도금막(100)과 마스크(100)을 병용하여 설명한다.
기재(41) 표면으로부터 도금막(100)이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 절연부(45)의 상단을 넘기 전까지만 도금막(100)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 절연부(45)의 두께보다 도금막(100)의 두께가 더 작을 수 있다. 도금막(100)은 절연부(45)의 패턴 공간에 채워지며 전착되므로, 절연부(45)의 패턴과 역상을 가지는 테이퍼 형상을 가지며 생성될 수 있다.
다음으로, 도 4의 (d)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 그리고, 제2 절연부(47)를 형성할 수 있다. 절연부(47)는 절연부(45)와 동일한 재질인 것이 바람직하다. 제2 절연부(47)는 도금막(100)의 테두리 영역(48)을 제외한 나머지 영역 상에 형성할 수 있다. 즉, 제2 절연부(47)는 절연부(45)와 도금막(100a)을 전부 커버하고, 도금막 테두리(100b)의 일부를 커버할 수 있다. 도금막(100)의 테두리 영역(48)은 노출될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (a)를 참조하면, 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230), 또는 테두리 프레임부(210)가 될 수도 있음]의 상부에 도 8의 (d)의 구조물을 뒤집어서 배치한다. 반대로, 도 8의 (d) 구조물에 프레임(200)을 뒤집어서 배치할 수도 있다.
하나의 마스크 셀(C) 영역을 구성하는 프레임(200)의 구성[테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)]들은 도금막[마스크(100)]을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 프레임(200)은 마스크(100)의 노출 영역(49)을 제외한 나머지 테두리 영역(48)에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
마스크(100)가이 접촉하는 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230), 또는 테두리 프레임부(210)가 될 수도 있음] 상부에는 접착부(TA)가 형성될 수 있다. 접착부(TA)의 접착제는 에폭시 수지계 접착제 등을 사용할 수 있다. 접착부(TA)에 의해, 마스크(100)의 테두리가 프레임(200) 상부에 접착 고정될 수 있다. 접착부(TA)와 접착되는 마스크(100)의 테두리 부분은 추후에 제거되므로, 박리막(100c)[도 9의 (e) 참고]이라고 지칭한다. 또한, 설명의 편의를 위해 접착부(TA)와 박리막(100c)의 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀둔다. 접착부(TA)는 접착 도금부(150)를 형성하기 전에 마스크(100)를 프레임(200)에 임시로 접착 고정할 정도의 범위에 코팅하면 충분하다.
다음으로, 도 9의 (b)를 참조하면, 전주 도금을 수행하여, 접착 도금부(150)를 전착할 수 있다. 접착 도금부(150)는 제2 절연부(47)와 접착부(TA) 사이에 노출된 마스크(100))의 표면(49) 및 프레임(200)의 내측면 상에서 전착될 수 있다. 마스크(100)의 노출된 표면(49)으로부터 접착 도금부(150)가 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 제2 절연부(47)의 상단을 넘기 전까지만 접착 도금부(150)를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 절연부(47)의 두께보다 접착 도금부(150)의 두께가 더 작을 수 있다. 접착 도금부(150)가 마스크(100)의 노출된 표면(49) 및 프레임(200)의 내측면 상에서 전착되면서, 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다. 이때, 접착 도금부(150)는 마스크(100)의 테두리(100b)에 일체로 연결되며 전착되므로, 프레임(200) 방향[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.
한편, 마스크(100) 및 접착 도금부(150)를 형성한 후에, 마스크(100) 및 접착 도금부(150)에 열처리를 수행할 수 있다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다. 일반적으로 압연으로 생성한 인바 박판에 비해, 전주 도금으로 생성한 인바 박판이 열팽창계수가 높다. 그리하여 인바 박판에 열처리를 수행함으로써 열팽창계수를 낮출 수 있는데, 이 열처리 과정에서 인바 박판에 약간의 변형이 생길 수 있다. 따라서, 모판(40)[또는, 기재(41)]과 마스크(100)가 접착된 상태에서 열처리를 수행하면, 모판(40)의 절연부(45, 47)가 차지하는 공간 부분에 형성된 마스크 패턴(P)의 형태가 일정하게 유지되고, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 마스크(100)로부터 모판(40)[또는, 기재(41)]을 분리한 후, 마스크 패턴(P)을 가지는 마스크(100)에 열처리를 수행하여도 인바 박판의 열팽창계수를 낮추는 효과가 있다.
다음으로, 도 9의 (c)를 참조하면, 절연부(45) 및 제2 절연부(47)를 제거할 수 있다. 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연부(45) 및 제2 절연부(47)만을 제거하고, 나머지 구성에는 영향을 주지 않는 공지의 기술을 제한없이 사용할 수 있다. 한편, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물로 절연부가 구성된 경우에는 이들을 제거하는 단계를 생략하고, 아래의 도 9의 (d) 공정을 곧바로 수행할 수도 있다. 전도성 기판(41)에 일체화되어 형성된 실리콘 산화물, 실리콘 질화물은 도 9의 (d)의 기판 분리 공정을 통해 같이 분리/제거 될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (d)를 참조하면, 마스크(100)로부터 전도성 기판(41)을 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)은 마스크(100) 및 프레임(200)의 상부 방향으로 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)이 분리되면, 마스크(100)와 마스크(100)를 지지하는 프레임(200)이 일체로 형성된 형태가 나타난다.
한편, 도 9의 (d) 단계까지 수행한 프레임 일체형 마스크에는 접착부(TA)가 잔존하게 된다. 접착부(TA)의 접착제는 마스크(100)를 임시로 고정하는 효과는 있으나, 접착제와 인바 마스크(100)의 열팽창 계수가 상이하여, 화소 형성 공정에서 온도변화에 따라 접착제가 마스크(100)를 뒤틀리게 하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 접착제가 공정 가스와 반응하여 생성된 오염물질이 OLED의 화소에 악영향을 줄 수 있고, 접착제 자체에 포함된 유기 솔벤트 등의 아웃 가스가 화소 공정 챔버를 오염시키거나 불순물로서 OLED 화소에 증착되는 악영향을 유발할 수 있다. 또한, 접착제가 점차 제거됨에 따라 마스크(100)가 프레임(200)에서 이탈하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 접착부(TA)를 세정할 필요가 있으나, 접착부(TA)와 마스크(100)가 접착되어 있어 외부에서 접착부(TA)를 세정하기 어렵고, 무리하게 접착부(TA)를 세정하는 중에 마스크(100)에 변형이 발생할 가능성도 존재한다.
따라서, 본 발명은 도 9의 (e) 및 (f)와 같은 공정을 수행하여, 도금막(100)에 영향을 주지 않고, 접착부(TA)만을 완전히 제거할 수 있다.
도 9의 (e)를 참조하면, 접착부(TA)에 대응하는 마스크(100)의 영역 경계에 레이저(L)를 조사하여 마스크(100)와 박리막(100c) 사이에 분리 선을 형성할 수 있다. 즉, 마스크(100)에서 박리막(100c)의 경계에 레이저(L)를 조사하여 레이저 트리밍(laser trimming) 함에 따라 마스크(100)로부터 박리막(100c)을 분리할 수 있다. 하지만, 박리막(100c)이 곧바로 떼어져 나가는 것은 아니며 접착부(TA)와 접착된 상태를 유지한다.
다음으로, 도 9의 (f)를 참조하면, 접착부(TA)를 세정(C)할 수 있다. 접착제에 따라 공지의 세정 물질을 제한없이 사용할 수 있고, 도금막(20)의 측면으로부터 세정액이 침투하여 접착부(TA)를 세정(C)할 수 있다. 이에 따라 접착부(TA)를 완전히 제거할 수 있다.
이어서, 마스크(100)에서 분리된 박리막(100c)을 박리(peel off; PO)한다. 박리막(100c)은 접착부(TA)가 제거되어 프레임(200)과 접착된 상태가 아니고, 마스크(100)와 분리되어 있으므로, 곧바로 떼어질 수 있다.
다음으로, 도 9의 (g)를 참조하면, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크가 완성된다. 본 발명의 프레임 일체형 마스크는 접착부(TA)가 없고, 접착부(TA)의 제거를 위해서 마스크(100)의 테두리(100b) 일부[박리막(100c)]만을 제거하므로, 화소 공정에 기여하는 마스크(100a, 100b) 및 접착 도금부(150)에는 전혀 영향이 없게 된다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다. 일 실시예로, 마스크(100)를 용접(W)하여 프레임(200)과 접착을 수행할 수 있다.
도 10의 (a) 내지 (c) 단계는 도 8의 (a) 내지 (c) 단계와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다.
다음으로, 도 11의 (a)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]을 도금액(미도시) 바깥으로 들어올린다. 그리고, 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230), 또는 테두리 프레임부(210)가 될 수도 있음]의 상부에 도 10의 (c)의 구조물을 뒤집어서 배치한다. 반대로, 도 10의 (c) 구조물에 프레임(200)을 뒤집어서 배치할 수도 있다.
하나의 마스크 셀(C) 영역을 구성하는 프레임(200)의 구성[테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)]들은 도금막[마스크(100)]을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
마스크(100)가 접촉하는 프레임(200) 상부에는 접착부(TA)가 형성될 수 있다. 접착부(TA)의 접착제는 에폭시 수지계 접착제 등을 사용할 수 있다. 접착부(TA)에 의해, 마스크(100)의 테두리 중 적어도 일부가 프레임(200) 상부에 접착 고정될 수 있다.
다음으로, 도 11의 (b)를 참조하면, 절연부(45)를 제거할 수 있다. 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연부(45)만을 제거하고, 나머지 구성에는 영향을 주지 않는 공지의 기술을 제한없이 사용할 수 있다. 한편, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물로 절연부가 구성된 경우에는 이들을 제거하는 단계를 생략하고, 아래의 도 11의 (c) 공정을 곧바로 수행할 수도 있다. 전도성 기판(41)에 일체화되어 형성된 실리콘 산화물, 실리콘 질화물은 도 11의 (c)의 기판 분리 공정을 통해 같이 분리/제거 될 수 있다.
다음으로, 도 11의 (c)를 참조하면, 마스크(100)으로부터 전도성 기판(41)을 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)은 마스크(100) 및 프레임(200)의 상부 방향으로 분리할 수 있다. 전도성 기판(41)이 분리되면, 접착부(TA)를 개재하여 프레임(200)에 접착된 마스크(100)의 형태가 나타난다.
한편, 도 11의 (c) 단계까지 수행한 구조체의 경우에는, 마스크(100)와 프레임(200)을 접착시키기 위해 접착부(TA)가 필수적으로 잔존하게 된다. 접착부(TA)의 접착제는 마스크(100)를 임시로 고정하는 효과는 있으나, 접착제와 인바 마스크(100)의 열팽창 계수가 상이하여, 화소 형성 공정에서 온도변화에 따라 접착제가 마스크(100)를 뒤틀리게 하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 접착제가 공정 가스와 반응하여 생성된 오염물질이 OLED의 화소에 악영향을 줄 수 있고, 접착제 자체에 포함된 유기 솔벤트 등의 아웃 가스가 화소 공정 챔버를 오염시키거나 불순물로서 OLED 화소에 증착되는 악영향을 유발할 수 있다. 또한, 접착제가 점차 제거됨에 따라 마스크(100)가 프레임(200)에서 이탈하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 접착부(TA)를 세정할 필요가 있으나, 접착부(TA)와 마스크(100)가 접착되어 있어 외부에서 접착부(TA)를 세정하기 어렵고, 무리하게 접착부(TA)를 세정하는 중에 마스크(100)에 변형이 발생할 가능성도 존재한다. 게다가, 접착부(TA)를 세정하여 모두 제거하였을 경우, 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 접착시키기 위한 다른 방안이 강구된다.
따라서, 본 발명은 도 11의 (d) 내지 (f)와 같은 공정을 수행하여, 도금막(100)에 영향을 주지 않고, 접착부(TA)만을 완전히 제거할 수 있다. 그리고, 접착부(TA)를 대체하여 용접부(100c)를 마스크(100)과 프레임(200) 사이에 개재시켜, 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 접착시킬 수 있다.
도 11의 (d)를 참조하면, 테두리 부분의 마스크(100b)를 이용하여 마스크(100b)와 프레임(200) 간에 레이저 용접(W)을 수행할 수 있다. 레이저를 테두리 부분의 마스크(100b) 상부에 조사하면, 마스크(100b)의 일부가 용융되어 용접부(100c)가 생성될 수 있다. 구체적으로 레이저는 접착부(TA)가 형성된 영역보다 내측 영역에 조사될 필요가 있다. 이후 공정에서 프레임(200) 외측[또는, 마스크(100)의 외측면]으로부터 세정액을 침투하여 접착부(TA)를 제거해야 하므로, 용접부(100c)는 접착부(TA)보다 내측에 생성해야 한다. 또한, 프레임(200)의 모서리쪽에 가깝게 용접부(100c)를 형성해야 마스크(100)와 프레임(200) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접부(100c)는 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크(100b)와 동일한 재질을 가지고 마스크(100b)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 11의 (a) 단계에서 접착부(TA)에 마스크(100)이 접착될 때, 마스크(100)는 프레임(200) 방향, 또는 외측 방향으로 인장력을 받는 상태로 접착될 수 있다. 그리하여 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 마스크(100)를 프레임(200)에 임시 접착하게 된다. 이 상태에서, 도 11의 (d)와 같은 레이저 용접(W)을 수행하면, 마스크(100)는 외측으로 인장력을 받는 상태로 프레임(200) 상부에 용접될 수 있게 된다. 따라서, 이후 공정에서 접착부(TA)를 제거하더라도 외측 방향으로 인장력이 가해지며 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 상태를 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 11의 (e)를 참조하면, 접착부(TA)에 대응하는 마스크(100)의 영역 경계에 레이저(L)를 조사하여 마스크(100b)와 박리막(100d) 사이에 분리 선을 형성할 수 있다. 즉, 마스크(100b)에서 박리막(100d)의 경계에 레이저(L)를 조사하여 레이저 트리밍(laser trimming) 함에 따라 마스크(100)으로부터 박리막(100d)을 분리할 수 있다. 하지만, 박리막(100d)이 곧바로 떼어져 나가는 것은 아니며 접착부(TA)와 접착된 상태를 유지한다.
다음으로, 도 11의 (f)를 참조하면, 접착부(TA)를 세정(C)할 수 있다. 접착제에 따라 공지의 세정 물질을 제한없이 사용할 수 있고, 마스크(100)의 측면으로부터 세정액이 침투하여 접착부(TA)를 세정(C)할 수 있다. 이에 따라 접착부(TA)를 완전히 제거할 수 있다.
이어서, 마스크(100)에서 분리된 박리막(100d)을 박리(peel off; PO)한다. 박리막(100d)은 접착부(TA)가 제거되어 프레임(200)과 접착된 상태가 아니고, 마스크(100)과 분리되어 있으므로, 곧바로 떼어질 수 있다.
다음으로, 도 11의 (g)를 참조하면, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크가 완성된다. 본 발명의 프레임 일체형 마스크는 접착부(TA)가 없고, 접착부(TA)의 제거를 위해서 마스크(100)의 테두리(100b) 일부[박리막(100d)]만을 제거하므로, 화소 공정에 기여하는 마스크(100)에는 전혀 영향이 없게 된다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다. 일 실시예로, 유테틱(eutectic) 재질의 접착부(EM)를 마스크(100)와 프레임(200) 사이에 개재하여 접착을 수행할 수 있다.
도 10의 (a) 내지 (c) 단계와 같이 모판(40) 및 모판(40) 상에 마스크(100)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (a)를 참조하면, 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230), 또는 테두리 프레임부(210)가 될 수도 있음]의 상부에 도 10의 (c)의 구조물을 뒤집어서 배치한다.
마스크(100)가 접촉하는 프레임(200) 상부에는 유테틱 재질의 접착부(EA)가 형성될 수 있다. 유테틱 재질의 접착부(EA)는 In, Sn, Bi, Au 등의 그룹과 Sn, Bi, Ag, Zn, Cu, Sb, Ge 등의 그룹에서 적어도 하나의 금속을 포함하는 접착제로서, 필름, 선, 다발 형태 등의 다양한 모양을 가질 수 있고, 약 10 ~ 30㎛의 얇은 두께를 가질 수 있다. 유테틱 재질의 접착부(EA)는 적어도 두 개의 금속 고체상(solid phase)을 포함하고, 특정 온도/압력의 유테틱 포인트(eutectic point)에서는 두 개의 금속 고체상이 모두 액체상(liquid phase)이 될 수 있다. 그리고 유테틱 포인트를 벗어나면 다시 두 개의 금속 고체상이 될 수 있다. 이에 따라, 고체상 -> 액체상 -> 고체상의 상변화를 통해 접착제로서의 역할을 수행할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 12의 (b)를 참조하면, 유테틱 접착부(EA)에 소정의 온도/압력(HP)을 가할 수 있다. 공공(void)이 생기지 않도록 소정의 압력을 가할 수 있고, 유테틱 산화방지를 위해서 산화방지 가스(inert gas, 진공)를 흐르게 하는 별도의 장치(미도시)를 마련할 수 있다. 소정의 온도/압력(HP) 하에서 고체인 유테틱 접착부(EA)는 녹으면서 액체로 변할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (c)를 참조하면, 소정의 온도/압력(HP)을 해제한 후, 유테틱 접착부(EA)가 다시 고체(EM)로 변하면서 마스크(100)와 프레임(200)를 접착시킬 수 있다. 즉, 마스크(100)와 프레임(200)를 접착하는 고체의 유테틱 접착부(EM)로서 기능할 수 있게 된다.
유테틱 접착부(EM)는 일반적인 유기 접착제(TA)와 다르게 휘발성 유기물을 전혀 포함하고 있지 않다. 따라서, 접착제(TA)의 휘발성 유기물질이 공정 가스와 반응하여 OLED의 화소에 악영향을 주거나, 접착제(TA) 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 접착제(TA)에 비해서 동일한 금속 재질인 마스크(100), 프레임(200)과 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있고, 금속 재질이므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다.
한편, 도 8 내지 도 12에서 살펴본 바와 같이, 하나의 모판(40) 및 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 공정을 완료하면, 나머지 모판(40) 및 마스크(100)들을 나머지 마스크 셀(C)에 순차적으로 대응시키고, 프레임(200)에 접착하는 과정을 반복할 수 있다. 이미 프레임(200)에 접착된 마스크(100)가 기준 위치를 제시할 수 있으므로, 나머지 마스크(100)들을 셀(C)에 순차적으로 대응시키고 정렬 상태를 확인하는 과정에서의 시간이 현저하게 감축될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 하나의 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100a)와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100b) 사이의 PPA(pixel position accuracy)가 3㎛를 초과하지 않게 되어, 정렬이 명확한 초고화질 OLED 화소 형성용 마스크를 제공할 수 있는 이점이 있다. 또 한편, 일률적으로 모판(40) 및 마스크(100)들을 마스크 셀(C)들에 대응시키고, 프레임(200)에 한번에 접착할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 13을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)[또는, FMM]이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
본 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. 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 제1 방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하는 프레임을 제공하는 단계;
    (b) 복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크가 상부면에 형성된 모판을 제공하는 단계;
    (c) 모판 및 마스크를 프레임의 하나의 마스크 셀 영역에 대응하는 단계; 및
    (d) 마스크의 테두리의 적어도 일부를 프레임에 접착하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임은,
    테두리 프레임부; 및
    제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    프레임은,
    제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 프레임부와 교차되고, 양단이 테두리 프레임부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부
    를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    테두리 프레임부는 사각 형상인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    제1 그리드 프레임부의 길이 방향에 수직하는 단면 형상은 삼각형, 사각형, 또는 변, 모서리 중 적어도 하나가 라운딩진 삼각형, 사각형 형상인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    마스크는,
    복수의 마스크 패턴이 형성된 마스크 패턴부, 및 마스크 패턴부 주변의 더미부를 포함하고,
    더미부의 적어도 일부가 프레임에 접착되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복수행하여, 복수의 모판 및 마스크를 순차적으로 마스크 셀 영역에 대응한 후 프레임에 접착하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    (c) 단계에서,
    마스크를 프레임의 적어도 하나의 마스크 셀 영역에 대응하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  9. 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 마스크의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    (b) 단계에서,
    모판은 전도성 기재 및 전도성 기재 상의 패턴화된 절연부를 포함하고, 패턴화된 절연부 사이의 노출된 전도성 기재 표면으로부터 마스크가 형성된, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    (b) 단계에서,
    모판은 마스크의 테두리 영역을 제외한 나머지 영역 상에 형성된 제2 절연부를 더 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (d) 단계는,
    (d1) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 노출된 마스크의 테두리 영역 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계;
    (d2) 접착부와 제2 절연부 사이에 노출된 마스크 및 프레임의 내측면 상에 전주 도금으로 접착 도금부를 형성하는 단계;
    (d3) 전도성 기판을 마스크로부터 분리하는 단계;
    (d4) 접착부에 대응하는 마스크의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및
    (d5) 마스크의 박리막을 제거하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    접착 도금부는 마스크의 일면 테두리에 연결되어 마스크와 일체화되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    접착 도금부는 마스크의 외측으로 인장력을 가하는 상태로, 프레임 내측면 상에 형성되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    (d2) 단계와 (d3) 단계 사이에, 절연부 및 제2 절연부를 제거하는 단계를 더 수행하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    (d) 단계는,
    (d1) 프레임 상부의 적어도 일부에 접착부를 형성하고, 마스크의 테두리 중 적어도 일부를 접착부에 접착하는 단계;
    (d2) 전도성 기판을 마스크와 분리하는 단계;
    (d3) 접착부가 형성된 영역보다 내측 영역의 적어도 일부 마스크를 프레임 상부에 레이저 용접하는 단계;
    (d4) 접착부에 대응하는 마스크의 박리막 경계에 레이저를 조사하고, 접착부를 세정하는 단계; 및
    (d5) 마스크의 박리막을 제거하는 단계
    를 포함하는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    (d3) 단계에서,
    레이저를 조사한 도금막의 부분이 일부 용융되어 도금막과 프레임 간에 용접부가 개재됨에 따라 레이저 용접이 수행되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    (d) 단계에서,
    마스크와 접하는 프레임의 부분에 유테틱(eutectic) 재질의 접착부가 형성되고, 마스크가 접착부를 매개하여 프레임에 접착되는, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  19. 제10항에 있어서,
    전도성 기재는 도핑된 단결정 실리콘 재질인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
  20. 제10항에 있어서,
    절연부는 포토레지스트, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 재질 중 어느 하나인, 프레임 일체형 마스크의 제조 방법.
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