WO2023003285A1 - 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임 - Google Patents

프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임 Download PDF

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WO2023003285A1
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mask
sheet portion
frame
mask cell
grid sheet
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PCT/KR2022/010353
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장택용
이병일
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주식회사 오럼머티리얼
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Definitions

  • a mask is manufactured in a stick shape, plate shape, etc., and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame.
  • a plurality of cells corresponding to one display may be provided in one mask.
  • several masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame for manufacturing large-area OLEDs.
  • each mask is tensioned so that it is flat. It is a very difficult task to adjust the tension so that the entire part of the mask is flat.
  • the current QHD picture quality is 500 to 600 PPI (pixel per inch), with a pixel size of about 30 to 50 ⁇ m, and 4K UHD and 8K UHD high-definition are higher than this, such as ⁇ 860 PPI and ⁇ 1600 PPI.
  • the resolution of the pixel size of ultra-high-definition OLED the alignment error between each cell must be reduced to about several micrometers, and an error that deviate from this can lead to failure of the product, so the yield can be very low. Therefore, there is a need to develop a technology capable of preventing deformation such as drooping or twisting of the mask and clarifying the alignment, a technology of fixing the mask to the frame, and the like.
  • the widths of the first edge sheet portion and the first grid sheet portion may be set to be the same, and the widths of the second frame sheet portion and the second grid sheet portion may be set to be the same.
  • TX and TY may be changed according to changes in MX and MY.
  • the thickness of the first grid sheet portion is TZ1
  • the thickness of the second grid sheet portion is TZ2
  • the number of weld beads in the first direction of the unit mask cell area is WX
  • the number of weld beads in the second direction is WY
  • the first The number of welding beads per unit volume of the grid sheet portion WV1 (WX ⁇ NX) / (TX ⁇ TZ1 ⁇ DX)
  • the number of welding beads per unit volume of the second grid sheet portion WV2 (WX ⁇ NY) / (TY ⁇ TZ2 ⁇ DY)
  • the amount of deformation due to welding of the mask cell sheet portion may be reduced by adjusting the TZ1 value to be large to lower the WV1 value or by adjusting the TZ2 value to be large to lower the WV2 value.
  • welding of the mask cell sheet portion and the mask may be performed at a portion corresponding to 25% to 75% of the width TX and width TY. .
  • the above object of the present invention is a method for reducing the deformation amount of a frame used in a frame-integrated mask in which a plurality of masks and a frame supporting the mask are integrally formed, the frame comprising: an edge frame portion including a hollow region; A mask cell sheet portion having a plurality of mask cell regions along a first direction and a second direction perpendicular to the first direction and connected to an edge frame portion, wherein the mask cell sheet portion extends in the first direction and mutually interacts with each other.
  • the lengths in the directions are DX and DY
  • the lengths of the unit mask cell area in the first and second directions are MX and MY
  • the thickness of the first grid sheet portion is TZ1
  • the thickness of the second grid sheet portion is TZ2, unit
  • the above object of the present invention is a frame used for a frame-integrated mask in which a plurality of masks and a frame supporting the mask are integrally formed, wherein the frame includes: an edge frame portion including a hollow region; A mask cell sheet portion having a plurality of mask cell regions along a first direction and a second direction perpendicular to the first direction and connected to an edge frame portion, wherein the mask cell sheet portion extends in the first direction and mutually interacts with each other.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional process of attaching a mask to a frame.
  • FIG. 2 is a front view and a side cross-sectional view illustrating a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a front view and a side cross-sectional view illustrating a frame used for a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a mask support template in which a mask is adhered to the template according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a process of loading a mask support template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a state in which a mask corresponds to a cell region of a frame by loading a template onto a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a process of separating a mask and a template after attaching a mask to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state in which a mask is attached to a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a welding position of a mask cell sheet part according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a heat affected zone when a weld bead is generated on a mask cell sheet portion according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a method of reducing deformation of a frame according to a welding position according to an embodiment of the present invention.
  • TX width of the second grid sheet portion and the second edge sheet portion
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a process of attaching a conventional mask 10 to a frame 20.
  • the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in the form of a square frame in an extended state by applying a tensile force F in the direction of the long axis of the stick mask 10 .
  • the cells C1 to C6 of the stick mask 10 are positioned in the blank area inside the frame 20 .
  • the tensile force F applied to each side of the stick mask 10 is finely adjusted, there is a problem in that the mask cells C1 to C6 are not well aligned with each other. For example, an example is that the distances between the patterns of the cells C1 to C6 are different from each other or the patterns P are distorted. Since the stick mask 10 has a large area including a plurality of cells C1 to C6 and has a very thin thickness of several tens of ⁇ m, it is easily hit or distorted by a load. In addition, it is very difficult to check the alignment between the cells C1 to C6 in real time through a microscope while adjusting the tensile force F to flatten each cell C1 to C6.
  • the alignment error does not exceed 3 ⁇ m. This alignment error between adjacent cells is referred to as pixel position accuracy (PPA).
  • the size of the stick mask 10 increases, and as the thickness of the stick mask 10 becomes thinner to realize high resolution, it is difficult to tension and weld the stick mask 10 It's getting harder.
  • a state of alignment between the plurality of stick masks 10 and between the plurality of cells C to C6 of the stick mask 10 It is also a very difficult task to clarify, and the process time for alignment inevitably increases, which is a significant reason for reducing productivity.
  • the tensile force F applied to the stick mask 10 may act as a reverse tension to the frame 20 .
  • Such tension may deform the frame 20 minutely, and a problem in which an alignment state is distorted between the plurality of cells C1 to C6 may occur.
  • the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask enabling the mask 100 to form an integral structure with the frame 200 .
  • the mask 100 integrally formed with the frame 200 can be prevented from deformation such as sagging or twisting, and can be clearly aligned with the frame 200 .
  • FIG. 2 is a front view (FIG. 2 (a)) and a side cross-sectional view (FIG. 2 (b)) showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a front view (FIG. 3(a)) and a side cross-sectional view (FIG. 3(b)) showing a frame used for a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
  • the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200 .
  • it is a form in which a plurality of masks 100 are attached to the frame 200 one by one.
  • a square mask 100 will be described as an example, but the masks 100 may be in the form of a stick mask having protrusions clamped on both sides before being attached to the frame 200, and the frame 200 ), then the protrusion can be removed.
  • a plurality of mask patterns P may be formed on each mask 100 , and one cell C may be formed on one mask 100 .
  • One mask cell C may correspond to one display of a smartphone or the like.
  • the mask 100 may be made of a material such as invar, super invar, nickel (Ni), or nickel-cobalt (Ni-Co).
  • the mask 100 may use a metal sheet produced by a rolling process or electroforming.
  • the frame 200 may include a plurality of mask cell regions CR, and may include a mask cell sheet portion 220 connected to the edge frame portion 210 .
  • the mask cell sheet portion 220 may include an edge sheet portion 221 and first and second grid sheet portions 223 and 225 .
  • the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to portions partitioned from the same sheet, and are integrally formed with each other.
  • the edge frame portion 210 may be formed to a thickness of several mm to several cm thicker than the thickness of the mask cell sheet portion 220 .
  • the mask cell sheet portion 220 may have a thickness of about 0.1 mm to 1 mm, which is thinner than the thickness of the edge frame portion 210 but thicker than the mask 100 .
  • a plurality of mask cell regions CR may be provided except for regions occupied by the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 .
  • the frame 200 includes a plurality of mask cell regions CR, and each mask 100 may be attached such that one mask cell C corresponds to the mask cell region CR.
  • the mask cell C corresponds to the mask cell region CR of the frame 200, and part or all of the dummy may be attached to the frame 200 (mask cell sheet portion 220). Accordingly, the mask 100 and the frame 200 can form an integral structure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a mask 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the width of the mask pattern P may be less than 40 ⁇ m, and the thickness of the mask 100 may be about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions (CR: CR11 to CR56), the mask 100 has mask cells (C: C11 to C56) corresponding to each of the mask cell regions (CR: CR11 to CR56). ) may also be provided with a plurality.
  • a plurality of welding parts WP which are areas to be welded, may be arranged at predetermined intervals along the rim of the mask 100 or the dummy DM.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a mask support template in which a mask is adhered to the template according to an embodiment of the present invention.
  • a laser pass-through hole 51 is provided in the template 50 so that the laser L irradiated from the upper portion of the template 50 can reach the welded portion of the mask 100 (region to be welded; WP, see FIG. 4). can be formed.
  • the laser pass-through hole 51 also has the template 50 on both sides (left/right). right side) may be formed in plurality at predetermined intervals.
  • a temporary adhesive portion 55 may be formed on one surface of the template 50 .
  • the temporary adhesive portion 55 temporarily attaches the mask 100 (or the mask metal film 110 ) to one surface of the template 50 until the mask 100 is attached to the frame 200 , and can be supported.
  • the temporary adhesive portion 55 may use an adhesive that can be separated by applying heat or an adhesive that can be separated by UV irradiation.
  • the temporary adhesive part 55 may use liquid wax.
  • the temporary adhesive portion 55 which is liquid wax, has lower viscosity at a temperature higher than 85°C to 100°C, increases viscosity at a temperature lower than 85°C, and may be partially hardened like a solid, so that the mask metal film 110' and the template 50 ) can be fixedly bonded.
  • the mask metal film 110 may be adhered to the template 50 on which the temporary adhesive portion 55 is formed.
  • the mask 100 on which the plurality of mask patterns P are formed may be adhered to the template 50 .
  • the mask metal film 110 or the mask 100 When attaching the mask metal film 110 or the mask 100 onto the template 50, the mask metal film 110 or the mask 100 may be adhered to the template 50 with tensile force applied in a lateral direction of the mask metal film 110 or the mask 100. There is. Thereafter, the mask metal film 110 may be adhered to the template 50 with a tensile force applied thereto, and a process of forming the mask pattern P may be further performed. Accordingly, as shown in (b) of FIG. 5 , the mask metal film 110 or the mask 100 may be adhered and fixed on the template 50 while retaining the tensile force IT. This residual tensile force IT may be maintained until the mask metal film 110 or the mask 100 is separated from the template 50 .
  • one surface of the mask metal film 110 may be planarized.
  • the thickness of the mask metal layer 110 manufactured through the rolling process may be reduced through a planarization process.
  • a planarization process may be performed on the mask metal film 110 manufactured through the electroplating process to control the surface characteristics and thickness.
  • a planarization process of the mask metal layer 110 may be performed prior to adhesion to the template 50 .
  • the mask metal layer 110 may have a thickness of about 5 ⁇ m to about 20 ⁇ m.
  • the mask pattern P may be formed by etching the mask metal layer 110 .
  • a known mask pattern (P) process such as a photolithography process can be used.
  • the etchant enters the interface between the mask metal film 110 and the temporary adhesive portion 55 to form the temporary adhesive portion 55/template 50. , and it is necessary to prevent an etching error of the mask pattern P from occurring. Accordingly, the mask metal film 110 may be adhered to the upper surface of the template 50 in a state in which an insulating portion (not shown) is formed on one surface of the mask metal film 110 .
  • the insulating portion may be formed on the mask metal layer 110 by using a photoresist material that is not etched by an etchant such as a curable negative photoresist or a negative photoresist containing epoxy by using a printing method or the like.
  • the etching resistance is enhanced. If there is no insulating part, the etchant may enter between the interface between the damaged temporary adhesive part 55 and the mask metal film 110 and further etch the lower part of the mask pattern P, thereby increasing the size of the pattern excessively. formation, or cause local irregular defects.
  • the mask 100 Since the frame 200 includes a plurality of mask cell regions (CR: CR11 to CR56), the mask 100 has mask cells (C: C11 to C56) corresponding to each of the mask cell regions (CR: CR11 to CR56). ) may also be provided with a plurality. In addition, a plurality of templates 50 supporting each of the plurality of masks 100 may be provided.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a process of loading the mask support template 50 onto the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the template 50 may be transferred by the vacuum chuck 90 .
  • a surface opposite to the surface of the template 50 to which the mask 100 is attached may be suctioned and transferred by the vacuum chuck 90 .
  • the vacuum chuck 90 may be connected to a moving means (not shown) that moves in the x, y, z, and ⁇ axes.
  • the vacuum chuck 90 may be connected to a flip means (not shown) capable of adsorbing and flipping the template 50 .
  • the mask 100 Adhesion and alignment are unaffected.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a state in which the mask 100 corresponds to the cell region CR of the frame 200 by loading the template 50 on the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the mask 100 may correspond to one mask cell region CR of the frame 200 .
  • the mask 100 may correspond to the mask cell region CR.
  • the mask 100 may correspond to the mask cell region CR.
  • it may be observed whether the mask 100 corresponds to the mask cell region CR through a microscope. Since the template 50 compresses the mask 100, the mask 100 and the frame 200 may closely contact each other.
  • a plurality of templates 50 may be loaded onto the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) so that each mask 100 corresponds to each mask cell region CR. there is.
  • the template 50 corresponding to a specific mask cell region CR11 and the template 50 corresponding to the mask cell regions CR12 and CR21 adjacent to the template 50 are A predetermined interval can be achieved without interfering/overlapping with each other. This predetermined interval may be less than 1/2 of the width of the first and second grid sheet portions 223 and 225 .
  • the lower support 70 may be further disposed under the frame 200 .
  • the lower support 70 may compress the opposite surface of the mask cell region CR, which the mask 100 contacts.
  • the lower support 70 and the template 50 compress the edge of the mask 100 and the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) in opposite directions, Alignment can be maintained without being disturbed.
  • the mask 100 may be irradiated with a laser L to attach the mask 100 to the frame 200 by laser welding.
  • a weld bead WB is generated at the weld portion WP of the laser welded mask, and the weld bead WB has the same material as the mask 100/frame 200 and may be integrally connected.
  • a process of attaching one mask 100 to one mask cell region CR and irradiating a laser L to attach the mask 100 to the frame 200 is repeatedly performed so that all mask cell regions CR It is possible to attach the mask 100 to each. Alternatively, all of the masks 100 may be attached to all of the mask cell regions CR at the same time.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a process of separating the mask 100 and the template 50 after attaching the mask 100 to the frame 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the mask 100 and the template 50 may be debonded. Separation of the mask 100 and the template 50 may be performed by at least one of heat application (ET), chemical treatment (CM), ultrasonic application (US), and UV application (UV) to the temporary adhesive portion 55. there is. Since the mask 100 remains attached to the frame 200, only the template 50 can be lifted. For example, when heat at a temperature higher than 85° C. to 100° C. is applied (ET), the viscosity of the temporary adhesive portion 55 is lowered, and the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is weakened. ) and the template 50 may be separated.
  • E heat application
  • CM chemical treatment
  • US ultrasonic application
  • UV UV
  • the mask 100 and the template 50 may be separated by dissolving or removing the temporary adhesive portion 55 by immersing (CM) the temporary adhesive portion 55 in a chemical such as IPA, acetone, or ethanol. there is.
  • CM a chemical
  • IPA IPA
  • acetone acetone
  • ethanol a chemical
  • US ultrasound is applied
  • UV UV
  • the adhesive force between the mask 100 and the template 50 is weakened, and thus the mask 100 and the template 50 may be separated.
  • the tensile force IT acting on the mask 100 is released and converted to the tension TS that tightens both sides of the mask 100 .
  • it is pulled to a length longer than the original length of the mask 100 and adhered to the template 50, and is welded to the frame 200 as it is in this state, so that it is in a pulled state (the mask cell sheet portion 220 surrounding itself).
  • a state in which tension (TS) acts on] may be maintained.
  • 9 is a schematic diagram showing a state in which the mask 100 is attached to the frame 200 according to an embodiment of the present invention. 9 shows a state in which all the masks 100 are attached to the cell region CR of the frame 200 . Although the templates 50 may be separated after attaching the masks 100 one by one, all templates 50 may be separated after attaching all the masks 100 .
  • the conventional mask 10 of FIG. 1 includes 6 cells (C1 to C6) and thus has a long length, whereas the mask 100 of the present invention includes 1 cell (C) and has a short length.
  • the degree to which pixel position accuracy (PPA) is distorted may be reduced.
  • the present invention since the present invention only needs to match one cell (C) of the mask 100 and check the alignment, a plurality of cells (C: C1 to C6) must be simultaneously matched and the alignment must be checked. Compared to the method [see FIG. 1], the manufacturing time can be significantly reduced.
  • the plurality of masks 100 are contracted in the mask cell region CR, respectively.
  • a tension (TS) can be applied. It is preferable not to apply any force to the mask cell sheet portion 220 as the adjacent masks 100 apply a tension TS that contracts in opposite directions to each other so that the force is offset.
  • the first grid sheet portion 223 between the mask 100 attached to the CR11 cell area and the mask 100 attached to the CR12 cell area extends to the right of the mask 100 attached to the CR11 cell area. It is preferable that the tension TS acting and the tension TS acting in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell region are offset.
  • the present invention is characterized in that the mask cell sheet portion 220 is not deformed by the tension TS of the mask 100 when the mask 100 is attached to the mask cell sheet portion 220. do.
  • the width or thickness of the edge sheet portion 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 of the mask cell sheet portion 220 are adjusted according to the size of the mask cell region CR. In this way, the stiffness of the mask cell sheet portion 220 may be controlled so that deformation does not occur. It is examined in detail below.
  • 10 and 11 are schematic diagrams illustrating a method of setting the size of the mask cell sheet portion 220 of the frame 200 according to various embodiments of the present invention.
  • the edge sheet portion 221 extends in a first direction (X-axis direction) and includes a pair of first edge sheet portions 221a spaced apart from each other and a pair of edge sheet portions 221a and a second direction (Y-axis direction). ) and is embodied as consisting of a pair of second edge sheet portions 221b spaced apart from each other.
  • first and second edge sheet portions 221a and 221b and the first and second grid sheet portions 223 and 225 are not mutually separated and separate components, but refer to each part of the mask cell sheet portion 220. can be understood
  • the mask cell sheet portion 220 has lengths DX and DY in the first direction (X-axis direction) and second direction (Y-axis direction), and the edge frame portion 210 to which the mask cell sheet portion 220 is connected has Lengths in the X-axis direction and the Y-axis direction may be FX or FY.
  • the 6th generation half process frame 200 includes a mask cell sheet portion 220 having a size of about 1,500 ⁇ 925 mm, and the edge frame portion 210 includes at least a mask cell sheet portion ( 220) may have a size of about 1,700 ⁇ 1,125 mm or more with a width of 100 mm or more on four sides.
  • the 6th generation full process frame may include a mask cell sheet portion 220 having a size twice that of the 6th generation half, and the 8th generation process frame may have a size of about 2,200 ⁇ 2,500 mm.
  • the problem of deformation of the mask cell sheet portion 220 due to the tension (TS) of the mask 100 is the width and thickness of the mask cell sheet portion 220, that is, the edge sheet portion 221 or , may occur because the width and thickness of the first and second grid sheet portions 223 and 225 are small. Since the width of the mask cell sheet portion 220 is smaller than 5 mm and the thickness is about 100 to 150 ⁇ m, it cannot withstand the tension TS of the mask 100 and is deformed.
  • the structure of the existing frame-integrated mask is mainly applied to small and medium-sized smartphones of 5 inches or less, and is a structure that increases chamfering efficiency by providing as many mask cell regions (CR) as possible corresponding to each display. Therefore, although the chamfering efficiency is high, the rigidity is low because the width of the mask cell sheet portion 220 is small, and deformation easily occurs after the mask 100 is welded, making it difficult to adjust the precision.
  • the present invention relates to the size of the frame 200, in particular, the width, thickness, etc. of the mask cell sheet portion 220 for the process of a display corresponding to a relatively larger screen than a general smartphone, such as a foldable smartphone, tablet, or laptop. Suggest how to set it up.
  • a method of setting the width of the mask cell sheet portion 220 is as follows.
  • NX ⁇ MX ⁇ DX ⁇ (NX + 1) ⁇ MX is satisfied
  • NY satisfying NY ⁇ MY ⁇ DY ⁇ (NY+1) ⁇ MY can be calculated.
  • NX, NY are natural numbers.
  • MX may be about 140.1 mm and MY may be about 140.1 mm.
  • DX is 1,500mm and DY is 925mm, so NX can be calculated as 9 and NY as 5. That is, in the mask cell sheet portion 220, nine mask cell regions CR may be disposed in the X-axis direction and five in the Y-axis direction.
  • MX may be approximately 197.1 mm and MY may be approximately 147.9 mm. Since DX is 1,500mm and DY is 925mm based on the 6th generation half, 7 for NX and 6 for NY can be calculated. That is, as shown in FIG. 10 , seven mask cell regions CR may be arranged in the X-axis direction and six in the Y-axis direction in the mask cell sheet portion 220 . In addition, the number of NX, NY, and total mask cell regions (CR) according to the size of various displays having an aspect ratio of 4:3 is shown in Table 1 below.
  • the chamfering efficiency may vary depending on the arrangement, so it is preferable to place them in consideration of these. For example, in the case of 12.9 inches, vertical arrangement can further secure the total number of mask cell areas to 21.
  • the first and second grid sheet portions ( 223 and 225) can be set to change the width (TY, TX).
  • DX has a fixed value of at least 1,500 mm and DY at least 900 mm, and at least one of TX and TY can be set to greater than 8 mm, more preferably greater than 10 mm. If at least one of TX and TY satisfies the condition of greater than 8 mm, the other may be set within a range greater than 5 mm.
  • the width of the mask cell sheet portion 220 is increased to increase the tension (TS) of the mask 100. It may be difficult to achieve the object of the present invention to prevent deformation due to.
  • the width of the first and second grid sheets for conventional small and medium-sized smartphones described above in FIG. 9 is about 1 to 5 mm, which has a problem of low rigidity.
  • the width of the mask cell sheet portion 220 may be expanded by using. Therefore, there is an advantage that does not interfere with productivity because there is no adverse effect in terms of chamfering efficiency compared to small and medium-sized screens as the screen becomes larger.
  • the rigidity of the mask cell sheet portion 220 can be guaranteed by setting at least one of TX and TY to be larger than 8 mm, rather than simply expanding the width of the mask cell sheet portion 220 by utilizing the remaining space. There is an effect to be.
  • the screen ratio is 4:3 and the screen size is 12.9 inches.
  • the present invention is relatively heavier than the mask cell sheet portion 220 and can use the same thick frame portion 210 as the existing one, so it can be reused without the need to change the size separately, and is relatively light in weight.
  • the present invention adopts a lightweight mask cell sheet portion 220 and secures sufficient rigidity by controlling the width of the mask cell sheet portion 220, it is possible to secure a large area (6th generation) configured by attaching a conventional stick mask. ⁇ 8th generation) It is possible to significantly lower the width, thickness, and weight compared to the process frame 20 [see FIG. 1]. Accordingly, there is an effect that the payload of the frame transfer robot according to the weight of the frame is significantly reduced. For example, transfer robots used in the existing 6th generation pool process and 8.5 generation pool process have a payload of more than 200kg and 350kg, whereas in the present invention, the process can be performed with a transfer robot with a payload of about 150kg. will be able to reduce
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a welding position of a mask cell sheet part 220 according to various embodiments of the present invention.
  • the laser L may be irradiated between the weld bead WB1 to form the weld bead WB2.
  • Table 5 below shows variations in the case of forming the weld beads WB1 , WB2 , and WB3 by performing welding on each part of the mask cell sheet portion 220 .
  • Unit mask cell regions (CR) were arranged in a size of 140 mm X 140 mm on a 1,500 mm X 925 mm 6th generation half size, 9 in the X-axis direction and 5 in the Y-axis direction.
  • TX was set to 5 mm and TY to 12 mm.
  • the weld beads WB1 and WB2 are welded as close as possible to the edge of the mask cell region CR, that is, as close as possible to the side portions of the first and second grid sheet portions 223 and 225, and the weld bead WB3 ) is welded to the central portions of the first and second grid sheet portions 223 and 225 .
  • STEP 1 of Table 5 is the initial state of wearing the mask cell sheet portion 220
  • STEP 2 is a state in which the welding bead WB1 is formed only on the mask cell sheet portion 220 without attaching the mask 100
  • STEP 3 is the mask ( 100)
  • STEP 4 is a state in which only the weld bead WB3 is formed on the mask cell sheet portion 220 without attachment of the mask 100
  • STEP 5 is a state in which the masks 100 are laser welded to the entire mask cell sheet portion 220 in which 45 mask cell regions CR are formed (a state in which the mask 100 is adhered to the template 50, see FIG.
  • STEP 7 represents the amount of change compared to the initial stage (STEP 1).
  • STEP 6 shows the amount of change in the state in which the tensile force (IT) of the mask 100 acts on the mask cell sheet portion 220 after all 45 masks are attached and the template 50 is separated from the mask 100 .
  • STEP 5 shows the largest change compared to the initial stage.
  • the X-axis change amount is 10.3 ⁇ m, which is half of the Y-axis change amount of 19.2 ⁇ m.
  • the change in the X-axis is small because the stiffness of the X-axis is higher because the width (TY) of the first grid sheet portion 223 is 12 mm, which is larger than the width (TX) of the second grid sheet portion 225, which is 5 mm.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a heat affected zone when a weld bead is generated on a mask cell sheet portion according to various embodiments of the present disclosure.
  • the size of the mask cell sheet portion 220 is 1,500 mm X 925 mm corresponding to the size of the 6th generation half, the thickness of the mask cell sheet portion 220 is 150 ⁇ m, the unit mask cell area CR is 140 mm X 140 mm, the first grid The width (TY) of the seat portion 223 was set to 12.0 mm, and the width (TX) of the second grid sheet portion 225 was set to 5 mm.
  • the number of welding beads WB is 98 in the X axis and 100 in the Y axis.
  • the width TY of the first grid sheet portion 223 is 12.0 mm, which is greater than the width TX of the second grid sheet portion 225 5 mm. Therefore, the distance between the welding beads WBX1 and WB2 between neighboring masks in the first grid sheet portion 223 is relatively wide. In the second grid sheet portion 225 , the distance between neighboring masks is wider than the distance between the welding beads WBY1 and WBY2 .
  • the welding beads WBX1 and WBX2 may be formed at 2 to 3 mm close to the side of the width (TY) of 12 mm of the first grid sheet portion 223, and the width (TX) of the second grid sheet portion 225 is 5 mm.
  • Welding beads WBY1 and WBY2 may be formed at 2 to 3 mm close to the side. Accordingly, since the shrinkage concentrated by the heat affected zone HA1 when the weld beads WBX1 and WBX2 are generated is recovered along the wide width TY of the first grid sheet portion 223, the X-axis length change amount is reduced ( 10.3 ⁇ m -> 5.1 ⁇ m) [see STEP 5 and STEP 6 in Table 5].
  • the number of welding beads WB per unit volume can be reduced by increasing the thicknesses Z1 and Z2 of the first and second grid sheet portions 223 and 225 (Z3).
  • the thickness of the first grid sheet portion 223 is TZ1
  • the thickness of the second grid sheet portion 225 is TZ2
  • the number of weld beads per unit mask cell area CR in the X-axis direction is in the WX- and Y-axis directions.
  • the number of weld beads is WY
  • the number WV1 of welding beads per unit volume of the first grid sheet portion and the number WV2 of welding beads per unit volume of the second grid sheet portion are as follows.
  • WV1 (WX ⁇ NX) / (TX ⁇ TZ1 ⁇ DX)
  • WV2 (WX ⁇ NY) / (TY ⁇ TZ2 ⁇ DY)
  • the number of welding beads (WB) per unit volume of each shaft is calculated as follows.
  • the present invention when attaching the mask 100 to the frame 200 by adjusting the width (TX, TY) or thickness (TZ1, TZ2) of the mask cell sheet portion 220, There is an effect of clearly positioning the mask 100 by reducing the amount of deformation of the mask cell sheet portion 220 caused by the tensile force IT applied in 100 .
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a method of reducing deformation of a frame according to a welding position according to an embodiment of the present invention.
  • the first and second grid sheet portions 223 and 225 are shown only at the intersecting portions of the masks 100, but the mask cell sheet portions 220 (221, 223, and 225) are provided on all four sides of the masks 100. is connected, of course.
  • the mask 100 is welded to the outermost positions of the sides 223a, 223b, 225a, and 225b of the first and second grid sheet portions 223 and 225.
  • the mask 100 may be welded (W) adjacent to each side 223a, 223b, 225a, and 225b of 225 . That is, the overlapping widths SX' and SY' between the sides 223a, 223b, 225a, and 225b of the first and second grid sheet portions 223 and 225 and the mask 100 are very small.
  • each side of the first and second grid sheet portions 223 and 225 must be The need to weld (W) the mask 100 close to is reduced.
  • the mask 100 is moved toward the inner centers 223c and 225c of the first and second grid sheet portions 223 and 225 without approaching the sides 223a, 223b, 225a, and 225b.
  • the mask 100 may be welded (W) close to the inner centers 223c and 225c of the first and second grid sheet portions 223 and 225 as long as the space between adjacent masks 100 is maintained.
  • the mask 100 may be welded (W) while maintaining a distance of 0.5 to 1 mm between adjacent masks 100 .
  • the weld bead WB is formed in a direction (vertical direction) parallel to the first side 101a (or the right side) of the first mask 100a, and the first side closest to the first mask 100a.
  • a weld bead WB may be formed in a direction (vertical direction) parallel to the second side 101b of the second mask 100b opposite to the first side 101a. Since the mask 100 is welded close to the inner centers 223c and 225c of the first and second grid sheet parts 223 and 225 to the extent of maintaining only the distance between the adjacent masks 100a and 100b, the first side ( The shortest distance SW may be formed between the weld beads WB formed on the 101a) and the second side 101b.
  • the widths (TX, TY) of the mask cell sheet portions 220 (221, 223, 225) are wider than before, the closer the welding (W) is to the inner center (223c, 225c), the more heat when generating the weld bead (WB)
  • the amount of shrinkage concentrated by the influence zone may be recovered along the widths TX and TY of the wide mask cell sheet portions 220 (221, 223, and 225). That is, since the stress caused by the heat affected zone can be uniformly distributed over a wider width, the amount of deformation of the mask cell sheet portion 220 can be reduced.

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Abstract

본 발명은 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크를 부착할 때 마스크에서 가해지는 인장력에 의한 마스크 셀 시트부의 변형량을 감축하여, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임에 관한 것이다.

Description

프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임
본 발명은 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크를 부착할 때 마스크에서 가해지는 인장력에 의한 마스크 셀 시트부의 변형량을 감축하여, 각 마스크 간의 얼라인(align)을 명확하게 할 수 있는 프레임의 크기 설정 방법 및 프레임에 관한 것이다.
OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
기존의 OLED 제조 공정에서는 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 불과한 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 문제점, 용접 과정에서 용접 부분에 발생하는 주름, 번짐(burr) 등에 의해 마스크 셀의 정렬이 엇갈리게 되는 문제점 등이 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, 마스크를 부착할 때 마스크에서 가해지는 인장력에 의한 마스크 셀 시트부의 변형량을 감축하여 마스크의 위치 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임의 크기 설정 방법, 변형량 감소 방법 및 프레임을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법으로서, 프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고, 마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며, 마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY일때, (a) NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출하는 단계(NX, NY는 자연수); (b) [DX - (NX × MX)]/(NX+1)을 제2 그리드 시트부의 폭 TX, 및 [DY - (NY × MY)]/(NY+1)을 제1 그리드 시트부의 폭 TY로 설정하는 단계;를 포함하는, 프레임의 크기 설정 방법에 의해 달성된다.
제1 테두리 시트부 및 제1 그리드 시트부의 폭을 동일하게 설정하고, 제2 테두리 시트부 및 제2 그리드 시트부의 폭을 동일하게 설정할 수 있다.
DX 및 DY는 기설정된 고정값을 가질 때, MX 및 MY의 변화에 따라, TX 및 TY가 변화될 수 있다.
DX는 적어도 1,500mm, DY는 적어도 600mm보다 큰 고정값을 가지고, TX, TY 중 적어도 어느 하나는 8mm보다 크게 설정될 수 있다.
DX2 + DY2 = D2을 만족하는 D는 적어도 175mm보다 클 수 있다.
제1 그리드 시트부의 두께를 TZ1, 제2 그리드 시트부의 두께를 TZ2, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향으로의 용접 비드 수를 WX, 제2 방향으로의 용접 비드 수를 WY라고 할때, 제1 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV1 = (WX×NX) / (TX×TZ1×DX)이고, 제2 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV2 = (WX×NY) / (TY×TZ2×DY)일 수 있다.
TZ1 값을 크게 조절하여 WV1 값을 낮추거나, TZ2 값을 크게 조절하여 WV2 값을 낮추어 마스크 셀 시트부의 용접에 따른 변형량을 감소시킬 수 있다.
폭 TX 및 폭 TY의 일측단을 0%, 타측단을 100%로 할 때, 마스크 셀 시트부와 마스크의 용접은 폭 TX 및 폭 TY의 25% 내지 75%에 해당하는 부분에서 수행될 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 변형량 감소 방법으로서, 프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고, 마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며, 마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY이며, 제1 그리드 시트부의 두께를 TZ1, 제2 그리드 시트부의 두께를 TZ2, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향으로의 용접 비드 수를 WX, 제2 방향으로의 용접 비드 수를 WY라고 할때, (a) NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출하는 단계(NX, NY는 자연수); (b) 적어도 5mm보다 크게 제2 그리드 시트부의 폭 TX 및 제1 그리드 시트부의 폭 TY를 설정하는 단계; (c) 제1 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV1 = (WX×NX) / (TX×TZ1×DX), 제2 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV2 = (WX×NY) / (TY×TZ2×DY)라고 설정하고, TZ1 값을 크게 조절하여 WV1 값을 낮추거나, TZ2 값을 크게 조절하여 WV2 값을 낮추어 마스크 셀 시트부의 용접에 따른 변형량을 감소시키는 단계;를 포함하는, 프레임의 변형량 감소 방법에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임으로서, 프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고, 마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며, 마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY일때, NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출한 후(NX, NY는 자연수), TX = [DX - (NX × MX)]/(NX+1), TY = [DY - (NY × MY)]/(NY+1)를 산출하여, 제2 그리드 시트부의 폭을 TX, 제1 그리드 시트부의 폭을 TY로 설정한, 프레임에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크를 부착할 때 마스크에서 가해지는 인장력에 의한 마스크 셀 시트부의 변형량을 감축하여 마스크의 위치 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크가 템플릿에 접착된 마스크 지지 템플릿을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿을 프레임 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿을 프레임 상에 로딩하여 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 후 마스크와 템플릿을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 여러 실시예에 따른 프레임의 마스크 셀 시트부의 크기 설정 방법을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크 셀 시트부의 용접 위치를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크 셀 시트부 상에 용접 비드 생성시 열 영향 존(heat affected zone)을 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 위치에 따라 프레임의 변형을 감축하는 방법을 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
50: 템플릿(template)
100: 마스크
110: 마스크 막, 마스크 금속막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 마스크 셀 시트부
221: 테두리 시트부
223: 제1 그리드 시트부
225: 제2 그리드 시트부
C: 셀, 마스크 셀
CR: 마스크 셀 영역
DM: 더미, 마스크 더미
L: 레이저
P: 마스크 패턴
WB: 용접 비드
TX: 제2 그리드 시트부, 제2 테두리 시트부의 폭
TY: 제1 그리드 시트부, 제1 테두리 시트부의 폭
TZ1: 제1 그리드 시트부, 제1 테두리 시트부의 두께
TZ2: 제2 그리드 시트부, 제2 테두리 시트부의 두께
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 마스크(10)를 프레임(20)에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)이며, 도 1의 스틱형 마스크(10)는 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 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.
도 1의 (a)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F)을 가하여 편 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.
도 1의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F)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 1의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C6)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C6)들의 패턴 간에 거리가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수의 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(F)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다. 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.
OLED 화소 형성을 위한 대상 기판의 크기가 증가하면서, 스틱 마스크(10)의 크기가 증가하며, 고해상도를 구현하기 위해 스틱 마스크(10)의 두께도 얇아지면서 스틱 마스크(10)를 인장하여 용접하기가 점점 어려워지고 있다. 이에 더하여, 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.
한편, 스틱 마스크(10)를 프레임(20)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(10)에 가해졌던 인장력(F)이 프레임(20)에 역으로 장력(tension)을 작용할 수 있다. 이러한 장력이 프레임(20)을 미세하게 변형시킬 수 있고, 복수의 셀(C1~C6)들간에 정렬 상태가 틀어지는 문제가 발생할 수 있다.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 2의 (a)] 및 측단면도[도 2의 (b)]이다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임을 나타내는 정면도[도 3의 (a)] 및 측단면도[도 3의 (b)]이다.
본 명세서에서는 아래에서 프레임 일체형 마스크의 구성을 간단히 설명하나, 프레임 일체형 마스크의 구조, 제조 과정은 한국특허출원 제2018-0016186호의 내용이 전체로서 산입된 것으로 이해될 수 있다.
도 2 및 도 3을 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 부착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 부착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있으며, 프레임(200)에 부착된 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. 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응할 수 있다.
마스크(100)는 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다. 마스크(100)는 압연(rolling) 공정 또는 전주 도금(electroforming)으로 생성한 금속 시트(sheet)를 사용할 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크(100)를 부착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 수 있다.
이에 더하여, 프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하며, 테두리 프레임부(210)에 연결되는 마스크 셀 시트부(220)를 포함할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)로 구성될 수 있다. 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)는 동일한 시트에서 구획된 각 부분을 지칭하며, 이들은 상호간에 일체로 형성된다.
테두리 프레임부(210)의 두께는 마스크 셀 시트부(220)의 두께보다 두꺼운 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 프레임부(210)의 두께보다는 얇지만, 마스크(100)보다는 두꺼운 약 0.1mm 내지 1mm 정도로 두께일 수 있다.
평면의 시트에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외하여, 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)이 제공될 수 있다.
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 부착될 수 있다. 마스크 셀(C)은 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 나타내는 개략도이다.
마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미(DM)를 포함할 수 있다. 압연 공정, 전주 도금 등으로 생성한 금속 시트로 마스크(100)를 제조할 수 있고, 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 더미(DM)는 셀(C)을 제외한 마스크 막(110)[마스크 금속막(110)] 부분에 대응하고, 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 더미(DM)는 마스크(100)의 테두리에 대응하여 더미(DM)의 일부 또는 전부가 프레임(200)[마스크 셀 시트부(220)]에 부착될 수 있다.
마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 5~20㎛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.
용접을 수행할 영역인 용접부(WP)는 마스크(100)의 테두리 또는 더미(DM) 부분에서 소정 간격을 따라 복수개 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크가 템플릿에 접착된 마스크 지지 템플릿을 나타내는 개략도이다.
본 명세서에서는 아래에서 마스크 지지 템플릿의 구성을 간단히 설명하나, 마스크 지지 템플릿의 구조, 제조 과정은 한국특허출원 제10-2018-0122020호의 내용이 전체로서 산입된 것으로 이해될 수 있다.
도 5의 (a), (b)를 참조하면, 템플릿(50)은 마스크(100)가 일면 상에 부착되어 지지된 상태로 이동시킬 수 있는 매개체이다. 템플릿(50)의 일면은 평평한 마스크(100)를 지지하여 이동시킬 수 있도록 평평한 것이 바람직하다.
템플릿(50)의 상부에서 조사하는 레이저(L)가 마스크(100)의 용접부(용접을 수행할 영역; WP, 도 4 참조)에까지 도달할 수 있도록, 템플릿(50)에는 레이저 통과공(51)이 형성될 수 있다. 일 예로, 용접부(WP)는 마스크(100)의 양측(좌측/우측) 더미(DM) 부분에 소정 간격을 따라 복수개 배치되어 있으므로, 레이저 통과공(51)도 템플릿(50)이 양측(좌측/우측)에 소정 간격을 따라 복수개 형성될 수 있다.
템플릿(50)의 일면에는 임시접착부(55)가 형성될 수 있다. 임시접착부(55)는 마스크(100)가 프레임(200)에 부착되기 전까지 마스크(100)[또는, 마스크 금속막(110)]이 임시로 템플릿(50)의 일면에 접착되어 템플릿(50) 상에 지지되도록 할 수 있다.
임시접착부(55)는 열을 가함에 따라 분리가 가능한 접착제, UV 조사에 의해 분리가 가능한 접착제를 사용할 수 있다.
일 예로, 임시접착부(55)는 액체 왁스(liquid wax)를 사용할 수 있다. 액체 왁스인 임시접착부(55)는 85℃~100℃보다 높은 온도에서는 점성이 낮아지고, 85℃보다 낮은 온도에서 점성이 커지고 고체처럼 일부 굳을 수 있어, 마스크 금속막(110')과 템플릿(50)을 고정 접착할 수 있다.
임시접착부(55)가 형성된 템플릿(50) 상에 마스크 금속막(110)을 접착할 수 있다. 또는, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)를 템플릿(50) 상에 접착할 수 있다.
마스크 금속막(110) 또는 마스크(100)를 템플릿(50) 상에 접착할 때, 마스크 금속막(110) 또는 마스크(100)의 측면 방향으로 인장력을 가한 상태로 템플릿(50)에 접착할 수 있다. 이후, 마스크 금속막(110)은 인장력이 가해진 상태로 템플릿(50) 상에 접착되어 마스크 패턴(P) 형성 공정이 더 수행될 수 있다. 이에 따라, 도 5의 (b)와 같이, 마스크 금속막(110) 또는 마스크(100)는 그 자체에 인장력(IT)을 보유한 상태로 템플릿(50) 상에 접착 고정될 수 있다. 이 잔존 인장력(IT)은 마스크 금속막(110) 또는 마스크(100)가 템플릿(50)과 분리되기 전까지 유지될 수 있다.
템플릿(50)에 마스크 금속막(110)[또는, 마스크(100)]을 접착한 후에 마스크 금속막(110)의 일면을 평탄화 할 수도 있다. 압연 공정으로 제조된 마스크 금속막(110)은 평탄화 공정으로 두께를 감축시킬 수 있다. 그리고, 전주 도금 공정으로 제조된 마스크 금속막(110)도 표면 특성, 두께의 제어를 위해 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 템플릿(50)에 접착 전에, 마스크 금속막(110)의 평탄화 공정을 수행할 수도 있다. 마스크 금속막(110)은 두께가 약 5㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
그리고, 마스크 금속막(110)을 식각하여 마스크 패턴(P)을 형성할 수 있다. 포토리소그래피 공정 등 공지의 마스크 패턴(P) 공정을 사용할 수 있다.
한편, 마스크 금속막(110)을 식각하여 마스크 패턴(P)을 형성할 때, 식각액이 마스크 금속막(110)과 임시접착부(55)의 계면까지 진입하여 임시접착부(55)/템플릿(50)을 손상시키고, 마스크 패턴(P)의 식각 오차를 발생시키는 것을 방지할 필요가 있다. 이에 따라, 마스크 금속막(110)의 일면 상에 절연부(미도시)를 형성한 상태로 템플릿(50)의 상부면에 마스크 금속막(110)을 접착할 수 있다. 절연부는 경화성 네거티브 포토레지스트, 에폭시를 포함하는 네거티브 포토레지스트 등의 식각액에 식각되지 않는 포토레지스트 재질로 프린팅 방법 등을 사용하여 마스크 금속막(110) 상에 형성될 수 있다.
상기 절연부의 재질 특성에 의해 복수의 후속적인 식각 공정이 수행되더라도 내식각성이 강화된다. 만약에, 절연부가 없으면, 식각액이 손상된 임시접착부(55)와 마스크 금속막(110)의 계면 사이로 진입할 수 있고, 마스크 패턴(P)의 하부를 더 식각하게 됨에 따라 패턴의 크기를 과다하게 크게 형성하거나, 국부적인 부정형의 결함을 유발할 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. 또한, 복수개의 마스크(100)의 각각을 지지하는 복수의 템플릿(50)을 구비할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 지지 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 템플릿(50)은 진공 척(90)에 의해 이송될 수 있다. 진공 척(90)으로 마스크(100)가 접착된 템플릿(50) 면의 반대 면을 흡착하여 이송할 수 있다. 진공 척(90)은 x, y, z, θ축으로 이동되는 이동 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 진공 척(90)은 템플릿(50)을 흡착하여 플립(flip)할 수 있는 플립 수단(미도시)에 연결될 수 있다. 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 진공 척(90)이 템플릿(50)을 흡착하여 플립한 후, 프레임(200) 상으로 템플릿(50)을 이송하는 과정에서도, 마스크(100)의 접착 상태 및 정렬 상태에는 영향이 없게 된다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 템플릿(50)을 프레임(200) 상에 로딩하여 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하는 것으로 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있다. 템플릿(50)/진공 척(90)의 위치를 제어하면서, 현미경을 통해 마스크(100)가 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는지 살펴볼 수 있다. 템플릿(50)이 마스크(100)를 압착하므로, 마스크(100)와 프레임(200)은 긴밀히 맞닿을 수 있다.
순차적으로 또는 동시에, 복수의 템플릿(50)을 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)] 상에 로딩하여 각각의 마스크(100)를 각각의 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수 있다. 템플릿(50)과 마스크(100)의 크기가 동일하면 특정 마스크 셀 영역(CR11) 상에 대응하는 템플릿(50)과 이에 이웃하는 마스크 셀 영역(CR12, CR21) 상에 대응하는 템플릿(50)은 서로 간섭/중첩되지 않고 소정 간격을 이룰 수 있다. 이 소정 간격은 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭의 1/2보다 작은 정도일 수 있다.
한편, 하부 지지체(70)를 프레임(200) 하부에 더 배치할 수도 있다. 하부 지지체(70)는 마스크(100)가 접촉하는 마스크 셀 영역(CR)의 반대면을 압착할 수 있다. 동시에, 하부 지지체(70)와 템플릿(50)이 상호 반대되는 방향으로 마스크(100)의 테두리 및 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]를 압착하게 되므로, 마스크(100)의 정렬 상태가 흐트러지지 않고 유지될 수 있게 된다.
이어서, 마스크(100)에 레이저(L)를 조사하여 레이저 용접에 의해 마스크(100)를 프레임(200)에 부착할 수 있다. 레이저 용접된 마스크의 용접부(WP) 부분에는 용접 비드(WB)가 생성되고, 용접 비드(WB)는 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다.
하나의 마스크(100)를 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응시키고 레이저(L)를 조사하여 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 과정을 반복적으로 수행하여 모든 마스크 셀 영역(CR)에 각각 마스크(100)를 부착할 수 있다. 또는, 모든 마스크(100)를 모든 마스크 셀 영역(CR)에 동시에 대응시키고 부착할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 후, 마스크(100)와 템플릿(50)을 분리(debonding)할 수 있다. 마스크(100)와 템플릿(50)의 분리는 임시접착부(55)에 열 인가(ET), 화학적 처리(CM), 초음파 인가(US), UV 인가(UV) 중 적어도 어느 하나를 통해 수행할 수 있다. 마스크(100)는 프레임(200)에 부착된 상태를 유지하므로, 템플릿(50)만을 들어올릴 수 있다. 일 예로, 85℃~100℃보다 높은 온도의 열을 인가(ET)하면 임시접착부(55)의 점성이 낮아지게 되고, 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, IPA, 아세톤, 에탄올 등의 화학 물질에 임시접착부(55)를 침지(CM)함으로써 임시접착부(55)를 용해, 제거 등의 방식으로 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다. 다른 예로, 초음파를 인가(US)하거나, UV를 인가(UV)하면 마스크(100)와 템플릿(50)의 접착력이 약해지게 되어, 마스크(100)와 템플릿(50)이 분리될 수 있다.
마스크(100)로부터 템플릿(50)이 분리됨과 동시에, 마스크(100)에 작용하던 인장력(IT)이 해제되면서 마스크(100)의 양측을 팽팽하게 하는 장력(TS)으로 전환될 수 있다. 다시 말해, 마스크(100)의 원래 길이보다 긴 길이로 당겨져 템플릿(50)에 접착된 상태이고, 이 상태 그대로 프레임(200)에 용접 부착되므로 당겨진 상태[자체적으로 주변의 마스크 셀 시트부(220)에 장력(TS)을 작용하는 상태]를 유지하게 될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 부착한 상태를 나타내는 개략도이다. 도 9에서는 모든 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 부착한 상태를 나타낸다. 하나씩 마스크(100)를 부착한 후 템플릿(50)을 분리할 수 있지만, 모든 마스크(100)를 부착한 후 모든 템플릿(50)을 분리할 수 있다.
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. 또한, 본 발명은 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 1 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
각각의 마스크(100)들이 모두 대응되는 마스크 셀 영역(CR) 상에 부착된 후에 템플릿(50)과 마스크(100)들이 분리되면, 복수의 마스크(100)들이 각각 마스크 셀 영역(CR)에 수축되는 장력(TS)을 인가할 수 있다. 상호 인접하는 마스크(100)들이 상호 반대방향으로 수축되는 장력(TS)을 인가하여 그 힘이 상쇄됨에 따라 마스크 셀 시트부(220)에 어떠한 힘도 가하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)와 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100) 사이의 제1 그리드 시트부(223)는 CR11 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 우측 방향으로 작용하는 장력(TS)과 CR12 셀 영역에 부착된 마스크(100)의 좌측 방향으로 작용하는 장력(TS)이 상쇄되는 것이 바람직하다.
하지만, 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(210) 상에 연결될 때, 인장력이 작용하지 않은 상태 또는 약한 인장력이 작용한 상태에서 연결되는 경우에는 마스크 셀 시트부(220)의 하중에 의한 처짐이 발생할 수 있다. 이 상태에서 도 9처럼 복수의 마스크(100)들이 마스크 셀 시트부(220)에 장력(TS)을 인가하면, 복수의 마스크(100)들간에 장력(TS)이 완전히 상쇄되지 않고, 상쇄되지 않은 일부 힘이 마스크 셀 시트부(220)에 작용할 수 있다. 다른 관점으로, 마스크(100)가 테두리 프레임부(210)가 아닌 상대적으로 얇고 약한 마스크 셀 시트부(220)에 부착되므로, 마스크(100)의 장력(TS)에 의해 마스크 셀 시트부(220)의 변형이 상대적으로 취약할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 뒤틀어지는 변형이 발생하면 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차를 커지게 하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 마스크 셀 시트부(220)에 마스크(100)가 부착될 때 마스크(100)의 장력(TS)에 의해 변형이 발생하지 않는 마스크 셀 시트부(220)를 제공하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 마스크 셀 영역(CR)의 크기에 따라 마스크 셀 시트부(220)의 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭을 조절하거나, 두께를 조절하는 방법으로 마스크 셀 시트부(220)의 변형이 발생하지 않도록 강성을 제어할 수 있다. 이하에서 구체적으로 살펴본다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 여러 실시예에 따른 프레임(200)의 마스크 셀 시트부(220)의 크기 설정 방법을 나타내는 개략도이다.
도 10 및 도 11에서는 설명의 편의상 테두리 시트부(221)가 제1 방향(X축 방향)으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부(221a) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부(221b)로 구성되는 것으로 구체화한다. 다만, 제1, 2 테두리 시트부(221a, 221b), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)는 상호 분리된 별도의 구성이 아니라 마스크 셀 시트부(220)의 각 부분을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)는 제1 방향(X축 방향), 제2 방향(Y축 방향)으로의 길이가 DX, DY이고, 마스크 셀 시트부(220)가 연결된 테두리 프레임부(210)는 X축 방향, Y축 방향으로의 길이가 FX, FY일 수 있다. 예를 들어, 6세대 하프(half) 공정용 프레임(200)은 약 1,500 × 925 mm의 크기를 가지는 마스크 셀 시트부(220)를 포함하고, 테두리 프레임부(210)는 적어도 마스크 셀 시트부(220)보다 네 변에서의 폭이 100mm 이상 큰 약 1,700 × 1,125 mm 이상의 크기를 가질 수 있다. 6세대 풀(full) 공정용 프레임은 6세대 하프(half)의 2배, 8세대 공정용 프레임은 약 2,200 × 2,500 mm의 크기를 가지는 마스크 셀 시트부(220)를 포함할 수 있다.
도 9에서 상술한 바와 같은 마스크(100)의 장력(TS)에 의한 마스크 셀 시트부(220)의 변형 문제는 마스크 셀 시트부(220)의 폭 및 두께, 즉, 테두리 시트부(221)나, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭 및 두께가 작기 때문에 발생할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)의 폭이 5mm보다 작게 구성되고, 두께가 약 100~150㎛ 정도이므로 마스크(100)의 장력(TS)을 견디지 못하고 변형되는 것이다. 기존의 프레임 일체형 마스크의 구조는 5인치 이하의 중소형 스마트폰에 주로 적용되는 것으로 각각의 디스플레이에 대응하는 마스크 셀 영역(CR)을 최대한 많이 마련하여 면취효율을 높이는 구조이다. 따라서, 면취효율은 높으나 마스크 셀 시트부(220)의 폭이 작아 강성이 낮고 마스크(100) 용접 부착 후 변형이 잘 발생하여 정밀도 조절이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 폴더블 스마트폰, 태블릿, 노트북과 같이 일반 스마트폰보다 상대적으로 대화면에 해당하는 디스플레이의 공정에 대한 프레임(200), 특히 마스크 셀 시트부(220)의 폭, 두께 등의 크기 설정 방법을 제안한다.
도 10을 다시 참조하면, 테두리 시트부(210) 및 마스크 셀 시트부(220)의 전체 크기는 세대별 라인 크기의 고정된 값인 FX×FY, DX×DY를 가질 수 있다. 여기에서, 각각의 디스플레이에 대응하는 마스크 셀 영역(CR)의 크기를 확정한 후 남은 크기를 테두리 시트부(221a, 221b), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭으로 활용할 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)의 폭을 설정하는 방법은 아래와 같다.
먼저, (1) 하나의 마스크 셀 영역(CR)[단위 마스크 셀 영역(CR)]의 X축, Y축 길이를 MX, MY라고 하면 NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출할 수 있다. NX, NY는 자연수이다.
예를 들어, 마스크 셀 영역(CR), 또는 디스플레이 하나의 화면 비율이 1:1이고, 화면 크기가 7.8인치인 폴더블 디스플레이의 경우, MX는 약 140.1mm, MY는 약 140.1mm일 수 있다. 6세대 하프 기준 DX는 1,500mm, DY는 925mm이므로, NX는 9, NY는 5이 산출될 수 있다. 즉, 마스크 셀 시트부(220)에서 마스크 셀 영역(CR)이 X축 방향으로 9개, Y축 방향으로 5개가 배치되는 형태일 수 있다
다른 예를 들어, 마스크 셀 영역(CR), 또는 디스플레이 하나의 화면 비율이 4:3이고, 화면 크기가 9.7인치인 경우, MX는 약 197.1mm, MY는 약 147.9mm일 수 있다. 6세대 하프 기준 DX는 1,500mm, DY는 925mm이므로, NX는 7, NY는 6이 산출될 수 있다. 즉, 도 10처럼 마스크 셀 시트부(220)에서 마스크 셀 영역(CR)이 X축 방향으로 7개, Y축 방향으로 6개가 배치되는 형태일 수 있다. 이 외에, 화면 비율이 4:3인 여러 디스플레이의 크기에 따른 NX, NY 및 총 마스크 셀 영역(CR)의 수는 아래 표 1과 같다.
디스플레이
크기
(inch) / (mm)		 MX
(mm)		 MY
(mm)		 NX NY 총 마스크 셀 영역 수
9.7 / 246.4 197.1 147.9 7 6 42
10.5 /266.7 213.3 160.0 6 5 30
10.9 / 276.9 221.5 166.1 6 5 30
12.9 / 327.7 262.1 196.6 5 4 20
마스크 셀 영역(CR)의 X축 방향이 장변이 아닌 Y축 방향이 장변인 경우, 즉, 마스크 셀 영역(CR)이 가로 형태의 배치가 아닌 세로 형태 배치인 경우에는 아래 표 2와 같다.
디스플레이
크기
(inch) / (mm)		 MX
(mm)		 MY
(mm)		 NX NY 총 마스크 셀 영역 수
9.7 / 246.4 147.9 197.1 9 4 36
10.5 /266.7 160.0 213.3 9 4 36
10.9 / 276.9 166.1 221.5 8 4 32
12.9 / 327.7 196.6 262.1 7 3 21
표 1, 표 2와 같이, 동일한 마스크 셀 시트부(220)의 크기 및 동일한 디스플레이 크기라도 배치 형태에 따라 면취효율이 다를 수 있으므로 이를 고려하여 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 12.9 인치의 경우 세로 형태 배치가 총 마스크 셀 영역의 수를 21개로 더 확보할 수 있다.
다음으로, (2) [DX - (NX×MX)]/(NX+1)을 제2 그리드 시트부(225)의 폭 TX, 및 [DY - (NY×MY)]/(NY+1)을 제1 그리드 시트부(223)의 폭 TY로 설정할 수 있다. 이때, 제1 그리드 시트부(223)와 제1 테두리 시트부(221a), 제2 그리드 시트부(225)와 제2 테두리 시트부(221b)도 동일한 폭(TX, TY)을 가지도록 설정할 수 있다.
상기 표 1의 데이터로 폭(TX, TY)을 설정하면 아래 표 3과 같다.
디스플레이
크기
(inch) / (mm)		 MX
(mm)		 MY
(mm)		 NX NY TX
(mm)		 TY
(mm)
9.7 / 246.4 197.1 147.9 7 6 5.4 15.0
10.5 /266.7 213.3 160.0 6 5 20.8 31.4
10.9 / 276.9 221.5 166.1 6 5 15.7 24.5
12.9 / 327.7 262.1 196.6 5 4 27.7 31.6
또한, 상기 표 2의 데이터로 폭(TX, TY)을 설정하면 아래 표 4와 같다.
디스플레이
크기
(inch) / (mm)		 MX
(mm)		 MY
(mm)		 NX NY TX
(mm)		 TY
(mm)
9.7 / 246.4 147.9 197.1 9 4 27.3 16.9
10.5 /266.7 160.0 213.3 9 4 14.3 6.0
10.9 / 276.9 166.1 221.5 8 4 7.8 19.0
12.9 / 327.7 196.6 262.1 7 3 34.7 15.5
즉, 마스크 셀 시트부(220)의 크기(DX, DY)는 기설정된 고정값을 가질 때, 마스크 셀 영역(CR)의 크기(MX, MY)의 변화에 따라 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭(TY, TX)을 변화시키도록 설정할 수 있다. 이때, 6세대 하프 기준으로 DX는 적어도 1,500mm, DY는 적어도 900mm보다 큰 고정값을 가지고, TX, TY 중 적어도 어느 하나는 8mm보다 크게, 더 바람직하게는 10mm보다 크게 설정할 수 있다. TX, TY 중 적어도 어느 하나가 8mm보다 큰 조건을 만족하면, 나머지 하나는 5mm보다 큰 범위에서 설정할 수 있다.
예를 들어, (1), (2) 과정으로 산출한 폭(TX, TY) 모두가 10mm를 넘지 않는 경우, 마스크 셀 시트부(220)의 강성을 크게 하여 마스크(100)의 장력(TS)으로 인한 변형을 방지하려는 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다. 도 9에서 상술한 종래 중소형 스마트폰용 제1, 2 그리드 시트부의 폭은 약 1~5mm로서 강성이 약한 문제가 있다.
본 발명은 DX2 + DY2 = D2을 만족하는 D는 적어도 175mm보다 크기 때문에, 즉, 디스플레이의 크기가 7인치대 이상일 수 있기 때문에, 고정된 프레임 사이즈에 대화면 패널의 정수로 배치하고 남는 공간을 활용하여 마스크 셀 시트부(220)의 폭을 확장할 수 있다. 따라서, 대화면으로 갈수록 중소형 화면 대비 면취효율 면에서 악영향이 없으므로 생산성에 지장을 주지 않는 이점이 있다. 또한, 단순히 남는 공간을 활용하여 마스크 셀 시트부(220)의 폭을 확장하는 것이 아닌, 적어도 TX, TY 중 어느 하나는 8mm보다 크게 설정함에 따라 마스크 셀 시트부(220)의 강성을 보장할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 10의 마스크 셀 영역(CR), 또는 디스플레이 하나의 화면 비율이 4:3이고 화면크기가 9.7인치인 것에 대비하여, 도 11에는 화면 비율이 4:3이고 화면크기가 12.9인치인 경우에 마스크 셀 영역(CR')들의 배치 형태 및 (1), (2) 과정으로 산출한 마스크 셀 시트부(220)의 폭(TX', TY')이 나타난다. 도 10과 도 11에서 프레임 사이즈는 동일하게 유지되고(DX=DX', DY=DY', FX=FX', FY=FY'), 마스크 셀 시트부(220)의 폭(TX', TY')만 마스크 셀 영역(CR')의 크기(MX', MY')에 대응하게 조절될 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 상대적으로 마스크 셀 시트부(220)보다 무게가 무겁고 두꺼운 테두리 프레임부(210)는 기존과 동일한 것을 사용할 수 있으므로 별도로 크기를 변경할 필요가 없이 재사용도 가능하며, 상대적으로 무게가 적고 가벼우며 마스크 셀 영역(CR)의 형성만으로 제작할 수 있는 마스크 셀 시트부(220)의 폭만 조절하여 각각 상이한 크기의 디스플레이에 즉각적인 대응이 가능한 이점이 있다. 따라서, 마스크 셀 시트부(220)의 조절만으로 생산 공정을 유연하게 변경할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 가벼운 마스크 셀 시트부(220)를 채용하고, 마스크 셀 시트부(220)의 폭의 제어로서 충분한 강성 확보가 가능하므로, 기존의 스틱 마스크를 부착하여 구성하는 대면적(6세대~8세대) 공정용 프레임(20)[도 1 참조] 대비 폭, 두께, 무게를 현저히 낮출 수 있다. 이에 따라, 프레임의 무게에 따른 프레임 이송 로봇의 가반 하중이 현저히 감축되는 효과가 있다. 예를 들어, 기존의 6세대 풀 공정, 8.5세대 풀 공정에 사용되는 이송 로봇은 가반 하중이 200kg, 350kg이 넘는 반면, 본 발명에서는 가반 하중이 약 150kg 이송 로봇으로 공정을 수행할 수 있으므로, 설비를 감축할 수 있게 된다.
이하에서는, 마스크 셀 시트부(220)의 폭(TX, TY)뿐만 아니라 두께, 부피의 설정 방법에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크 셀 시트부(220)의 용접 위치를 나타내는 개략도이다.
도 7에서 상술한 바과 같이 마스크(100)를 마스크 셀 시트부(220) 상에 레이저(L) 용접하여 용접 비드(WB)가 생성되는 경우를 고려하여 마스크 셀 시트부(220)의 변화량을 살펴본다.
도 12에 도시된 바와 같이 마스크(100)를 레이저 용접할 때, 한번에 모든 용접점(WP)에 대해서 용접을 수행하지 않고, 반절씩 용접을 하여 용접 비드(WB)의 형성에 의한 스트레스가 집중되지 않도록 할 수 있다. 즉, 용접 비드 WB1을 형성한 후 용접 비드 WB1 사이에 레이저(L)를 조사하여 용접 비드 WB2를 형성할 수 있다.
아래 표 5는 마스크 셀 시트부(220)의 각 부분에 용접을 수행하여 용접 비드(WB1, WB2, WB3)를 형성한 경우 변화량을 나타낸다. 1,500mm X 925mm 6세대 하프 크기에 단위 마스크 셀 영역(CR)을 140mm X 140mm의 크기로, X축 방향으로 9개, Y축 방향으로 5개씩 배치하였다. TX는 5mm, TY는 12mm로 설정하였다. 상기 단위 마스크 셀 영역(CR)의 크기는 폴더블 디스플레이용 7.8인치에 대응하며, DX2 + DY2 = D2을 만족하는 D는 적어도 175mm보다 크다.
용접 비드(WB1, WB2)는 마스크 셀 영역(CR)의 테두리에 최대한 가깝게, 즉, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 변 부분에 최대한 가깝게 용접을 수행한 것이고, 용접비드(WB3)는 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 중앙부에 용접을 수행한 것이다. 표 5의 STEP 1은 마스크 셀 시트부(220)의 입고 초기 상태, STEP 2는 마스크(100) 부착 없이 마스크 셀 시트부(220)에만 용접 비드(WB1)를 형성한 상태, STEP 3는 마스크(100) 부착 없이 마스크 셀 시트부(220)에 용접 비드(WB2)까지 형성한 상태, STEP 4는 마스크(100) 부착없이 마스크 셀 시트부(220)에 용접 비드(WB3)만 형성한 상태, STEP 5는 45개의 마스크 셀 영역(CR)이 형성된 마스크 셀 시트부(220) 전체에 마스크(100)들을 레이저 용접한 상태[마스크(100)는 템플릿(50)에 접착된 상태, 도 7 참조]에서의 초기(STEP 1) 대비 변화량을 나타낸다. STEP 6은 마스크 45개를 모두 부착 후 템플릿(50)을 마스크(100)로부터 분리하여 마스크(100)의 인장력(IT)이 마스크 셀 시트부(220)에 작용하는 상태의 변화량을 나타낸다.
초기 대비 변화량 X축(㎛) 초기 대비 변화량 Y축(㎛)
STEP 1(초기) 0 0
STEP 2(WB1) 3.1 4.3
STEP 3(WB2) 3.0 7.8
STEP 4(WB3) 2.5 10.8
STEP 5(마스크 45ea) 10.3 19.2
STEP 6(마스크 45ea & 템플릿 분리) 5.1 18.0
STEP 2~4보다 STEP 5에서 초기 대비 변화량이 가장 크게 나타난다. 특히, 마스크 셀 시트부(220)의 X축이 더 긴 길이에도 불구하고, X축의 변화량은 10.3㎛로서 Y축의 변화량인 19.2㎛의 반절 수준이다. X축의 변화량이 적은 것은 제1 그리드 시트부(223)의 폭(TY)가 12mm로, 제2 그리드 시트부(225)의 폭(TX)인 5mm보다 폭이 크므로 X축의 강성이 더 높은 것에서 기인하는 것으로 판단된다.STEP 5와 대비하여, 마스크(100)를 부착한 후 템플릿(50)을 분리한 STEP 6은 X축의 변화량은 10.3㎛에서 5.1㎛로 줄어드는데 반해, Y축의 변화량은 19.2㎛에서 18.0㎛으로 거의 그대로이다. 즉, X축은 초기 대비 5.1㎛로 변화량이 적은 반면, Y축은 초기 대비 18.0㎛로 변화량이 크므로, Y축의 변화량을 상대적으로 낮출 수 있는 제2 그리드 시트부(225)의 크기 설정 방안을 고려할 필요가 있다.
도 13은 본 발명의 여러 실시예에 따른 마스크 셀 시트부 상에 용접 비드 생성시 열 영향 존(heat affected zone)을 나타내는 개략도이다.
마스크 셀 시트부(220)의 크기는 6세대 하프 크기에 대응하는 1,500mm X 925mm, 마스크 셀 시트부(220)의 두께는 150㎛, 단위 마스크 셀 영역(CR)은 140mm X 140mm, 제1 그리드 시트부(223)의 폭(TY)은 12.0mm, 제2 그리드 시트부(225)의 폭(TX)은 5mm로 설정하였다. 단위 마스크 셀 영역(CR) 당 마스크(100) 용접시 용접 비드(WB)의 수는 X축 98개, Y축 100개이다.
도 13의 (a). (b)를 참조하면 제1 그리드 시트부(223)의 폭(TY)은 12.0mm로, 제2 그리드 시트부(225)의 폭(TX) 5mm보다 크다. 따라서, 상대적으로 넓은 제1 그리드 시트부(223)에서 이웃하는 마스크 간의 용접 비드(WBX1, WB2)의 간격이. 제2 그리드 시트부(225)에서 이웃하는 마스크 간의 용접 비드(WBY1, WBY2)의 간격보다 넓다. 제1 그리드 시트부(223)의 폭(TY) 12mm 중에 변에 가까운 2~3mm에 용접 비드(WBX1, WBX2)들이 형성될 수 있고, 제2 그리드 시트부(225)의 폭(TX) 5mm 중에 변에 가까운 2~3mm에 용접 비드(WBY1, WBY2)들이 형성될 수 있다. 이에 따라 용접 비드(WBX1, WBX2)의 생성시 열 영향 존(HA1)에 의해 집중된 수축량이, 제1 그리드 시트부(223)의 넓은 폭(TY)을 따라 회복되기 때문에 X축 길이 변화량은 감소(10.3㎛ -> 5.1㎛)하게 된다[표 5의 STEP 5 및 STEP 6 참조]. 반면에, 용접 비드(WBY1, WBY2)의 생성시 열 영향 존(HA2)에 의해 집중된 수축량이, 제2 그리드 시트부(225)의 좁은 폭(TX)을 따라 회복되기 어렵고, 열 영향 존(HA2)끼리 겹쳐(HA3) 폭(TX) 전체가 열 영향 존에 해당할 수 있으므로, Y축 길이 변화량은 거의 감소되지 않게(19.2㎛ -> 18.0㎛) 된다[표 5의 STEP 5 및 STEP 6 참조].
템플릿(50)을 마스크(100)로부터 분리한 후에도 열 영향 존(HA)에 의한 길이 변화가 감소되지 않는 것을 피하기 위해 폭(TX, TY)을 늘리는 것이 좋지만, 면취효율도 고려해야 한다. 결국, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 두께(Z1, Z2)를 늘려서(Z3) 단위 부피당 용접 비드(WB)를 수를 줄일 수 있다.
제1 그리드 시트부(223)의 두께를 TZ1, 제2 그리드 시트부(225)의 두께를 TZ2라고 하고, 단위 마스크 셀 영역(CR) 당 X축 방향으로 용접 비드 수를 WX, Y축 방향으로 용접 비드 수를 WY라고 할때,
제1 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV1, 제2 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV2는 아래와 같다.
WV1 = (WX×NX) / (TX×TZ1×DX)
WV2 = (WX×NY) / (TY×TZ2×DY)
일 예로, 각 축의 단위 부피당 용접 비드(WB) 수를 계산하면 아래와 같다.
X축[제1 그리드 시트부(223), 제1 테두리 시트부(221a)] : 98 X 9 / (12 X 0.15 X 1500) = 0.327 pts/mm3
Y축[제2 그리드 시트부(225), 제2 테두리 시트부(221b)] : 100 X 5 / (5 X 0.15 X 925) = 0.721 pts/mm3
용접에 의한 용접 비드(WB)의 하나 하나가 마스크 셀 시트부(220)의 각 축에서 부피의 감소를 초래하고, 단위 부피당 용접 비드의 수는 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)[및 제1, 2 테두리 시트부(221a, 221b)]의 길이 감소와 직결될 수 있다. 도 13의 (c)와 같이, Y축의 두께를 늘려서(TZ2 -> TZ3) 단위 부피를 높이면, 단위 부피당 용접 비드(WB)의 수는 0.721 pts/mm3 보다 낮아질 수 있다. 이 수치가 X축과 유사하게 되면 변화량도 유사하게 감소될 수 있다. 두께 조절로 단위 부피 당 용접 비드의 수를 제어하면 적어도 5mm보다 큰 폭(TX, TY)의 마스크 셀 시트부(220)로도 변형량을 감축시킬 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 마스크 셀 시트부(220)의 폭(TX, TY)을 조절하거나, 두께(TZ1, TZ2)를 조절함에 따라, 마스크(100)를 프레임(200)에 부착할 때 마스크(100)에서 가해지는 인장력(IT)에 의한 마스크 셀 시트부(220)의 변형량을 감축하여 마스크(100)의 위치 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 위치에 따라 프레임의 변형을 감축하는 방법을 나타내는 개략도이다. 설명의 편의상 마스크(100)들의 교차되는 부분에만 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)를 도시하나, 마스크(100)들의 네 변 모두에 마스크 셀 시트부(220: 221, 223, 225)가 연결됨은 당연하다.
도 14의 (a)를 참조하면, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 변(223a, 223b, 225a, 225b)에서 최외곽에 가까운 위치에 마스크(100)를 용접하게 된다. 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 각 변(223a, 223b, 225a, 225b)과 마스크(100)가 겹치는 폭을 약 2~3mm로 하여 최대한 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 각 변(223a, 223b, 225a, 225b)에 근접하게 마스크(100)를 용접(W)할 수 있다. 즉, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 각 변(223a, 223b, 225a, 225b)과 마스크(100)가 겹치는 폭(SX', SY')이 매우 적게 된다. 이 때문에 용접 비드(WB')에서 마스크 셀(C)까지의 거리가 가까워지므로, 용접 비드(WB') 생성시 용접 비드(WB') 주변에 열 영향이 미치는 열 영향 존(heat affected zone)이 마스크 셀(C)까지 침투하게 되고 마스크 셀(C)의 외곽 부분과 내측 부분 사이에 정렬이 틀어지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 도 14의 (a)는 기존의 상대적으로 좁은 마스크 셀 시트부(220)의 폭을 가지므로, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 중앙 영역(223c, 225c)이 약 1mm 수준으로 매우 좁게 나타나며, 각 변의 최외곽에 가까운 위치에서 용접 비드(WB')가 생성되므로 용접에 의한 마스크 셀 시트부(220)의 비틀림 변형을 유발하는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 도 10, 도 11에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 기존보다 넓은 마스크 셀 시트부의 폭(TX, TY)를 가질 수 있으므로, 반드시 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 각 변에 근접하게 마스크(100)를 용접(W)할 필요성이 낮아진다.
도 14의 (b)를 참조하면, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 변(223a, 223b, 225a, 225b)에 근접하지 않고 내측 중앙(223c, 225c)쪽으로 마스크(100)를 용접(W)할 수 있다. 상호 이웃하는 마스크(100)들끼리 간격만 유지할 정도라면 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 내측 중앙(223c, 225c)에 가깝게 마스크(100)를 용접(W)할 수 있다. 일 예로, 상호 이웃하는 마스크(100)들끼리 0.5~1mm 간격을 유지시키고 마스크(100)를 용접(W)할 수 있다.
일 예로, 제1 마스크(100a)의 제1 측(101a)[또는, 우측변]에 평행한 방향(수직 방향)으로 용접 비드(WB)가 형성되고, 제1 마스크(100a)에 최인접하는 제2 마스크(100b)의 제1 측(101a)에 대향하는 제2 측(101b)에 평행한 방향(수직 방향)으로 용접 비드(WB)가 형성될 수 있다. 상호 이웃하는 마스크(100a, 100b)들끼리 간격만 유지시킬 정도로 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 내측 중앙(223c, 225c)에 가깝게 마스크(100)를 용접하므로, 제1 측(101a)과 제2 측(101b)에 형성된 용접 비드(WB)들 사이에 최단 거리(SW)를 형성할 수 있다. 또한, 제1 측(101a)[또는 제2 측(101b)]의 용접 비드(WB)에서 제1 마스크(100a)[또는 제2 마스크(100b)]의 마스크 셀(C)까지의 최단 거리(SX, SY)보다 최단 거리(SW)가 짧게 용접 비드(WB)를 형성할 수 있다.
다른 예로, 제1 마스크(100a)의 하부측에 평행한 방향(수평 방향)으로 용접 비드(WB)가 형성되고, 제1 마스크(100a)에 최인접하는 제3 마스크(100c)의 하부측에 대향하는 상부측에 평행한 방향(수평 방향)으로 용접 비드(WB)가 형성될 수 있다.
다른 관점으로, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭(TX, TY) 형상 방향을 기준으로 좌측단(223a, 225a)을 0%, 우측단(223b, 225b)을 100%라고 할때, 용접 비드(WB)는 폭(TX, TY)의 25% 내지 75% 사이에 형성할 수 있다. 폭(TX, TY)이 10mm인 경우, 좌측단(223a, 225a)에서 2.5mm 떨어진 내측 중앙(223c, 225c)부터 7.5mm 떨어진 내측 중앙(223c, 225c)의 범위에서 용접 비드(WB)를 형성할 수 있다.
기존보다 마스크 셀 시트부(220: 221, 223, 225)의 폭(TX, TY)이 넓으므로, 내측 중앙(223c, 225c)에 가깝게 용접(W)할 수록, 용접 비드(WB) 생성시 열 영향 존에 의해 집중된 수축량이 넓은 마스크 셀 시트부(220: 221, 223, 225)의 폭(TX, TY)을 따라 회복될 수 있다. 즉, 열 영향 존에 의한 스트레스가 보다 넓은 폭에 균일하게 분산될 수 있으므로, 마스크 셀 시트부(220)의 변형량이 줄어들 수 있다. 다른 관점으로, 용접(W)이 내측 중앙(223c, 225c)에서 수행되므로, 용접 비드(WB)의 바깥쪽(223a, 223b, 225a, 225b)에 존재하는 마스크 셀 시트부(220)의 부분들이 내측 중앙(223c, 225c)의 용접 비드(WB)측을 지지함에 따라, 전체적인 마스크 셀 시트부(220)의 비틀림을 방지할 수 있다.
또한, 넓어진 마스크 셀 시트부(220: 221, 223, 225)의 폭(TX, TY)에 대응하게 마스크(100)의 전체 크기도 커질 수 있는데, 마스크(100)의 더미(DM) 부분이 커지고, 마스크 셀(C)의 크기는 마스크 셀 영역(CR)의 크기에 대응하도록 유지될 수 있다. 마스크(100)의 더미(DM) 부분에서 용접 비드(WB) 생성에 대한 스트레스의 분산을 더 넓어진 면적[마스크(100)와 마스크 셀 시트부(220)의 겹치는 폭이 SX, SY에 대응]에서 수행할 수 있으므로, 용접 비드(WB) 생성에 의해 마스크 셀(C) 및 마스크 패턴(P) 부분에 전달되는 스트레스가 보다 감축될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)들의 PPA도 감축될 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (10)

  1. 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 크기 설정 방법으로서,
    프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고,
    마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며,
    마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY일때,
    (a) NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출하는 단계(NX, NY는 자연수);
    (b) [DX - (NX×MX)]/(NX+1)을 제2 그리드 시트부의 폭 TX, 및 [DY - (NY×MY)]/(NY+1)을 제1 그리드 시트부의 폭 TY로 설정하는 단계;
    를 포함하는, 프레임의 크기 설정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 테두리 시트부 및 제1 그리드 시트부의 폭을 동일하게 설정하고, 제2 테두리 시트부 및 제2 그리드 시트부의 폭을 동일하게 설정하는, 프레임의 크기 설정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    DX 및 DY는 기설정된 고정값을 가질 때, MX 및 MY의 변화에 따라, TX 및 TY가 변화되는, 프레임의 크기 설정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    DX는 적어도 1,500mm, DY는 적어도 900mm보다 큰 고정값을 가지고, TX, TY 중 적어도 어느 하나는 8mm보다 크게 설정되는, 프레임의 크기 설정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    DX2 + DY2 = D2을 만족하는 D는 적어도 1750mm보다 큰, 프레임의 크기 설정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 그리드 시트부의 두께를 TZ1, 제2 그리드 시트부의 두께를 TZ2, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향으로의 용접 비드 수를 WX, 제2 방향으로의 용접 비드 수를 WY라고 할때,
    제1 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV1 = (WX×NX) / (TX×TZ1×DX)이고,
    제2 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV2 = (WX×NY) / (TY×TZ2×DY)인, 프레임의 크기 설정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    TZ1 값을 크게 조절하여 WV1 값을 낮추거나, TZ2 값을 크게 조절하여 WV2 값을 낮추어 마스크 셀 시트부의 용접에 따른 변형량을 감소시키는, 프레임의 크기 설정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    폭 TX 및 폭 TY의 일측단을 0%, 타측단을 100%로 할 때,
    마스크 셀 시트부와 마스크의 용접은 폭 TX 및 폭 TY의 25% 내지 75%에 해당하는 부분에서 수행되는, 프레임의 크기 설정 방법.
  9. 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임의 변형량 감소 방법으로서,
    프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고,
    마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며,
    마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY이며, 제1 그리드 시트부의 두께를 TZ1, 제2 그리드 시트부의 두께를 TZ2, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향으로의 용접 비드 수를 WX, 제2 방향으로의 용접 비드 수를 WY라고 할때,
    (a) NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출하는 단계(NX, NY는 자연수);
    (b) 적어도 5mm보다 크게 제2 그리드 시트부의 폭 TX 및 제1 그리드 시트부의 폭 TY를 설정하는 단계;
    (c) 제1 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV1 = (WX×NX) / (TX×TZ1×DX), 제2 그리드 시트부의 단위 부피당 용접 비드 수 WV2 = (WX×NY) / (TY×TZ2×DY)라고 설정하고, TZ1 값을 크게 조절하여 WV1 값을 낮추거나, TZ2 값을 크게 조절하여 WV2 값을 낮추어 마스크 셀 시트부의 용접에 따른 변형량을 감소시키는 단계;
    를 포함하는, 프레임의 변형량 감소 방법.
  10. 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크에 사용되는 프레임으로서,
    프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 복수의 마스크 셀 영역을 구비하고, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부를 포함하고,
    마스크 셀 시트부는, 제1 방향으로 연장 형성되고 상호 이격된 한 쌍의 제1 테두리 시트부; 제2 방향으로 연장 형성되고 양단이 각각의 제1 테두리 세트부의 단부에 연결되는 상호 이격된 한 쌍의 제2 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 제2 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 제1 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부;를 포함하며,
    마스크 셀 시트부의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 DX, DY이고, 단위 마스크 셀 영역의 제1 방향, 제2 방향으로의 길이가 MX, MY일때,
    NX×MX < DX ≤ (NX+1)×MX를 만족하는 NX, 및 NY×MY < DY ≤ (NY+1)×MY를 만족하는 NY를 산출한 후(NX, NY는 자연수),
    TX = [DX - (NX×MX)]/(NX+1), TY = [DY - (NY×MY)]/(NY+1)를 산출하여, 제2 그리드 시트부의 폭을 TX, 제1 그리드 시트부의 폭을 TY로 설정한, 프레임.
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