KR102138799B1 - Mask and mask integrated frame - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 및 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크는, 복수의 마스크 패턴이 형성된 OLED 화소 형성용 마스크로서, 마스크(100)는 전주도금(Electroforming) 공정으로 제조된 금속 시트(sheet; 110)를 사용하고, 마스크 패턴(P)은, 상부의 제1 마스크 패턴(P1); 및 하부의 제2 마스크 패턴(P2)을 포함하며, 제1 마스크 패턴(P1)보다 제2 마스크 패턴(P2)의 폭이 좁고, 제1 마스크 패턴(P1) 및 제2 마스크 패턴(P2)의 양측면은 곡률을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a mask and a frame-integrated mask. The mask according to the present invention is a mask for forming an OLED pixel in which a plurality of mask patterns are formed, and the mask 100 uses a metal sheet 110 manufactured by an electroforming process, and the mask pattern P Silver, the upper first mask pattern (P1); And a lower second mask pattern P2, wherein the width of the second mask pattern P2 is narrower than that of the first mask pattern P1, and the first mask pattern P1 and the second mask pattern P2 are narrower. Both sides are characterized by being formed to have a curvature.

Description

마스크 및 프레임 일체형 마스크 {MASK AND MASK INTEGRATED FRAME}Mask and frame-integrated mask {MASK AND MASK INTEGRATED FRAME}

본 발명은 마스크 및 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마스크 패턴의 크기와 위치를 명확하게 제어할 수 있는 마스크 및 프레임 일체형 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a mask and a frame-integrated mask. More specifically, it relates to a mask and a frame-integrated mask capable of clearly controlling the size and position of the mask pattern.

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.Recently, a study on an electroforming method in thin plate manufacturing has been conducted. The electroplating method is a method in which an anode and a cathode body are immersed in an electrolytic solution, and a metal thin plate is electrodeposited on the surface of the cathode body by applying a power source, and thus a mass production is expected.

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.On the other hand, as a technique for forming a pixel in the OLED manufacturing process, the FMM (Fine Metal Mask) method, which deposits an organic substance in a desired position by closely bonding a thin metal mask to a substrate, is mainly used.

기존의 마스크 제조 방법은, 마스크로 사용될 금속 박판을 마련하고, 금속 박판 상에 PR 코팅 후 패터닝을 하거나, 패턴을 가지도록 PR 코팅한 후, 식각을 통해 패턴을 가지는 마스크를 제조하였다. 하지만, 새도우 이펙트(Shadow Effect)를 막기 위해 테이퍼(Taper) 형상으로 경사지도록 마스크 패턴을 형성하는 것은 쉽지 않고, 별도의 공정이 수반되므로, 공정 시간, 비용이 증가하고, 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.In the conventional method of manufacturing a mask, a metal thin plate to be used as a mask is prepared, PR coating is performed on the metal thin plate, or patterned or PR coated to have a pattern, followed by etching to prepare a mask having a pattern. However, in order to prevent the shadow effect, it is not easy to form a mask pattern to be inclined in a taper shape, and since a separate process is involved, process time, cost increases, and productivity decreases. .

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. 따라서, 마스크 패턴의 크기를 정밀하게 조절하는 기술 개발이 필요한 실정이다.In the case of ultra-high-definition OLED, the current QHD image quality is 500 to 600 PPI (pixel per inch), and the pixel size reaches about 30 to 50㎛, and 4K UHD, 8K UHD high image quality is higher than ~860 PPI, ~1600 PPI, etc. It has the resolution of. Therefore, there is a need to develop a technique for precisely adjusting the size of the mask pattern.

한편, 기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 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.On the other hand, in the conventional OLED manufacturing process, the mask is manufactured in a stick form, a plate form, etc., and then the mask is welded and fixed to the OLED pixel deposition frame. In order to manufacture a large area OLED, several masks can be fixed to the OLED pixel deposition frame. In the process of fixing to the frame, each mask is stretched to be flat. In the process of fixing several masks to one frame, there was a problem in that alignment between the masks and between the mask cells did not work well. In addition, in the process of welding and fixing the mask to the frame, the thickness of the mask film was too thin and the area was large, so there was a problem that the mask was struck or warped by a load.

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.As described above, the alignment error between each cell should be reduced to a few μm in consideration of the pixel size of the ultra-high-quality OLED, and an error out of this may lead to product failure, so the yield may be very low. Therefore, there is a need to develop a technique that prevents deformation such as a mask being crushed or distorted, a technique for making alignment clear, and a technique for fixing a mask to a frame.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크 패턴의 크기를 정밀하게 제어할 수 있는 마스크 및 프레임 일체형 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to provide a mask and a frame-integrated mask capable of precisely controlling the size of a mask pattern.

본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크 패턴이 형성된 OLED 화소 형성용 마스크로서, 마스크는 전주도금(Electroforming) 공정으로 제조된 금속 시트(sheet)를 사용하고, 마스크 패턴은, 상부의 제1 마스크 패턴; 및 하부의 제2 마스크 패턴을 포함하며, 제1 마스크 패턴보다 제2 마스크 패턴의 폭이 좁고, 제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 곡률을 가지도록 형성되는, 마스크에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a mask for forming an OLED pixel in which a plurality of mask patterns are formed, wherein the mask uses a metal sheet produced by an electroforming process, and the mask pattern is an upper first mask pattern; And a lower second mask pattern, wherein the width of the second mask pattern is narrower than that of the first mask pattern, and both sides of the first mask pattern and the second mask pattern are formed to have curvature.

제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 형상의 합은 전체적으로 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 나타낼 수 있다.The sum of the shapes of the first mask pattern and the second mask pattern may indicate a tapered shape or an inverse tapered shape as a whole.

제1 마스크 패턴의 상단 모서리에서 제2 마스크 패턴의 하단 모서리까지 이어지는 임의의 직선과 수평선이 이루는 각도가 테이퍼 각도를 이룰 수 있다.An angle formed by an arbitrary straight line and a horizontal line extending from the upper edge of the first mask pattern to the lower edge of the second mask pattern may form a taper angle.

제1 마스크 패턴의 두께는 마스크의 두께보다 얇고, 제1 마스크 패턴의 두께는 제2 마스크 패턴의 두께보다 두꺼울 수 있다.The thickness of the first mask pattern may be thinner than the thickness of the mask, and the thickness of the first mask pattern may be thicker than the thickness of the second mask pattern.

제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 오목한 곡률 형태일 수 있다.Both sides of the first mask pattern and the second mask pattern may have a concave curvature shape.

제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면의 곡률은 동일할 수 있다.The curvatures of both sides of the first mask pattern and the second mask pattern may be the same.

금속 시트는 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질일 수 있다.The metal sheet may be made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 복수의 마스크 패턴이 형성된 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서, 프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 및 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부;를 포함하고, 각각의 마스크는 마스크 셀 시트부의 상부에 연결되며, 마스크는 전주도금(Electroforming) 공정으로 제조된 금속 시트(sheet)를 사용하고, 마스크 패턴은, 상부의 제1 마스크 패턴; 및 하부의 제2 마스크 패턴을 포함하며, 제1 마스크 패턴보다 제2 마스크 패턴의 폭이 좁고, 제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 곡률을 가지도록 형성되는, 프레임 일체형 마스크에 의해 달성된다.And, the above object of the present invention is a frame-integrated mask in which a plurality of masks on which a plurality of mask patterns are formed and a frame supporting the mask are integrally formed, the frame comprising: a border frame portion including a hollow region; And a plurality of mask cell regions, and a mask cell sheet portion connected to an edge frame portion. Each mask is connected to an upper portion of the mask cell sheet portion, and the mask is a metal manufactured by an electroforming process. A sheet is used, and the mask pattern includes: an upper first mask pattern; And a lower second mask pattern, wherein the width of the second mask pattern is narrower than that of the first mask pattern, and both sides of the first mask pattern and the second mask pattern are formed to have curvature. do.

마스크 셀 시트부는, 테두리 시트부; 제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부를 포함할 수 있다.The mask cell sheet portion includes a border sheet portion; At least one first grid sheet portion extending in the first direction and having both ends connected to the edge sheet portion; And at least one second grid sheet portion formed to extend in a second direction perpendicular to the first direction, intersecting the first grid sheet portion, and having both ends connected to the edge sheet portion.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크 패턴의 크기와 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, it is possible to precisely control the size and position of the mask pattern.

도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 7은 종래의 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 마스크의 식각 정도를 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 식각 정도를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 각도 조절을 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 후의 마스크의 열팽창계수(coefficient of expansion, CTE)를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응하여 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 17는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임의 셀 영역에 부착한 후 공정 영역의 온도를 하강시키는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional OLED pixel deposition mask.
2 is a schematic diagram showing a process of attaching a conventional mask to a frame.
3 is a schematic diagram showing that an alignment error occurs between cells in the process of stretching a conventional mask.
4 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view and a side cross-sectional view showing a frame according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a mask according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view showing a conventional mask manufacturing process.
8 to 10 are schematic diagrams showing a manufacturing process of a mask according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic view showing an etch degree of a mask according to a comparative example of the present invention.
12 is a schematic view showing an etch degree of a mask according to an embodiment of the present invention.
13 is a schematic diagram showing taper angle adjustment according to an embodiment of the present invention.
14 is a graph showing a coefficient of expansion (CTE) of a mask after heat treatment according to an embodiment of the present invention.
15 is a schematic diagram showing a state in which a mask according to an embodiment of the present invention is associated with a cell region of a frame.
16 is a schematic diagram illustrating a process of attaching a mask according to an embodiment of the present invention corresponding to a cell region of a frame.
17 is a schematic view showing a process of lowering the temperature of a process region after attaching a mask according to an embodiment of the present invention to a cell region of a frame.
18 is a schematic diagram showing an OLED pixel deposition apparatus using an integrated frame mask according to an embodiment of the present invention.

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.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and properties described herein can be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those skilled in the art to easily implement the present invention.

도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional OLED pixel deposition mask 10.

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.Referring to FIG. 1, the conventional mask 10 may be manufactured in a stick-type or plate-type. The mask 10 shown in (a) of FIG. 1 is a stick-shaped mask and can be used by welding and fixing both sides of the stick to an OLED pixel deposition frame. The mask 100 illustrated in FIG. 1B is a plate-type mask, and may be used in a large area pixel formation process.

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 부착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
한편, 스틱 마스크(10)를 프레임(20)에 연결 고정시킨 후에는, 스틱 마스크(10)에 가해졌던 인장력(F1~F2)이 프레임(20)에 역으로 작용할 수 있다. 즉, 인장력(F1~F2)에 의해 팽팽히 늘어났던 스틱 마스크(10)가 프레임(20)에 연결된 후에 프레임(20)에 장력(tension)을 작용할 수 있다. 보통 이 장력이 크지 않아서 프레임(20)에 큰 영향을 미치지 않을 수 있으나, 프레임(20)의 크기가 소형화되고 강성이 낮아지는 경우에는 이러한 장력이 프레임(20)을 미세하게 변형시킬 수 있다. 그리하면 복수의 셀(C~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. 마스크(100)가 프레임(200)에 연결될 때 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않으므로, 마스크(100)가 프레임(200)에 연결된 후 프레임(200)이 변형될 정도의 장력을 가하지 않을 수 있다. 그리고, 마스크(100)를 프레임(200)에 일체로 연결하는 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도[도 4의 (a)] 및 측단면도[도 4의 (b)]이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 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. 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. 마스크의 두께는 약 2㎛ 내지 50㎛ 정도로 형성될 수 있다.
프레임(200)은 복수의 마스크(100)를 부착시킬 수 있도록 형성된다. 프레임(200)은 최외곽 테두리를 포함해 제1 방향(예를 들어, 가로 방향), 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 형성되는 여러 모서리를 포함할 수 있다. 이러한 여러 모서리들은 프레임(200) 상에 마스크(100)가 부착될 구역을 구획할 수 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 테두리 프레임부(210)의 내부는 중공 형태일 수 있다. 즉, 테두리 프레임부(210)는 중공 영역(R)을 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 바람직하고, 이 재질들은 프레임(200)의 구성요소인 테두리 프레임부(210), 마스크 셀 시트부(220)에 모두 적용될 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 마스크(100)와 마찬가지로 전주도금으로 형성되거나, 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트(sheet)에 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결할 수 있다. 또는, 마스크 셀 시트부(220)는 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 연결한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성할 수 있다. 본 명세서에서는 마스크 셀 시트부(220)에 먼저 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 형성한 후, 테두리 프레임부(210)에 연결한 것을 주로 상정하여 설명한다.
마스크 셀 시트부(220)는 테두리 시트부(221) 및 제1, 2 그리드 시트부(223, 225) 중 적어도 하나를 포함하여 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 시트부(221)가 실질적으로 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 테두리 시트부(221)는 테두리 프레임부(210)와 대응하는 대략 사각 형상, 사각틀 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 그리드 시트부(223)는 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제1 그리드 시트부(223)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 시트부(223)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 이에 더하여, 제2 그리드 시트부(225)가 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제2 그리드 시트부(225)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 시트부(221)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 시트부(223)와 제2 그리드 시트부(225)는 서로 수직 교차될 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 복수의 제2 그리드 시트부(225)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 시트부(225)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 제1 그리드 시트부(223)들 간의 간격과, 제2 그리드 시트부(225)들 간의 간격은 마스크 셀(C)의 크기에 따라서 동일하거나 상이할 수 있다.
제1 그리드 시트부(223) 및 제2 그리드 시트부(225)는 박막 형태의 얇은 두께를 가지지만, 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 직사각형, 사다리꼴과 같은 사각형 형상, 삼각형 형상 등일 수 있고, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다. 단면 형상은 레이저 스크라이빙, 에칭 등의 과정에서 조절 가능하다.
테두리 프레임부(210)의 두께는 마스크 셀 시트부(220)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 테두리 프레임부(210)는 프레임(200)의 전체 강성을 담당하기 때문에 수mm 내지 수cm의 두께로 형성될 수 있다.
마스크 셀 시트부(220)의 경우는, 실질적으로 두꺼운 시트를 제조하는 공정이 어렵고, 너무 두꺼우면 OLED 화소 증착 공정에서 유기물 소스(600)[도 18 참조]가 마스크(100)를 통과하는 경로를 막는 문제를 발생시킬 수 있다. 반대로, 두께가 너무 얇아지면 마스크(100)를 지지할 정도의 강성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라, 마스크 셀 시트부(220)는 테두리 프레임부(210)의 두께보다는 얇지만, 마스크(100)보다는 두꺼운 것이 바람직하다. 마스크 셀 시트부(220)의 두께는, 약 0.1mm 내지 1mm 정도로 형성될 수 있다. 그리고, 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)의 폭은 약 1~5mm 정도로 형성될 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. 다른 관점에서, 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R)에서 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)가 점유하는 영역을 제외한, 빈 영역을 의미할 수 있다.
이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있다. 이 경우, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것을 고려할 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.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 나타내는 개략도이다.
각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 셀(C) 및 마스크 셀(C) 주변의 더미[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 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.
한편, 다른 실시예에 따르면, 프레임은 테두리 프레임부(210)에 마스크 셀 시트부(220)를 부착하여 제조하지 않고, 테두리 프레임부(210)의 중공 영역(R) 부분에 테두리 프레임부(210)와 일체인 그리드 프레임[그리드 시트부(223, 225)에 대응]을 곧바로 형성한 프레임을 사용할 수도 있다. 이러한 형태의 프레임도 적어도 하나의 마스크 셀 영역(CR)을 포함하며, 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)를 대응시켜 프레임 일체형 마스크를 제조할 수 있게 된다.
이하에서는, 마스크(100)를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
도 7은 종래의 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 종래의 마스크의 제조 과정은, 습식 식각(wet etching)만으로 수행된다.
먼저, 도 7의 (a)처럼 평면 도금막(110') 상에 패턴화된 포토레지스트(M)를 형성할 수 있다. 다음으로, 도 7의 (b)처럼 패턴화된 포토레지스트(M)의 사이 공간을 통하여 습식 식각(WE)을 수행한다. 습식 식각(WE) 후에 도금막(110')의 일부 공간이 관통되어 마스크 패턴(P')이 형성될 수 있다. 다음으로, 포토레지스트(M)를 세척하면 마스크 패턴(P')이 형성된 도금막(110'), 즉 마스크(100')의 제조를 완료할 수 있다.
도 7의 (b)처럼, 종래의 마스크(100')는 마스크 패턴(P')들의 크기가 일정하지 않은 문제점이 있다. 습식 식각(WE)은 등방성으로 수행되기 때문에, 식각되는 형태는 대략 원호 형상을 나타내게 마련이다. 또한, 습식 식각(WE) 과정에서 각각의 부분에 식각되는 속도를 똑같이 수행하기는 매우 어렵기 때문에, 도금막(110')이 관통된 후에 관통된 패턴의 폭(R1', R1", R1"')은 각각 상이할 수 밖에 없다. 특히, 언더컷(undercut; UC)이 많이 발생한 패턴에서 마스크 패턴(P')의 하부 폭(R1")뿐만 아니라 상부 폭(R2")까지도 넓게 형성될 수 있고, 언더컷(UC)이 덜 발생한 패턴에서는 하부 폭(R1', R1"') 및 상부 폭(R2', R2"')이 상대적으로 좁게 형성될 수 있다.
결국, 종래의 마스크(100')는 각 마스크 패턴(P')들의 크기가 균일하지 않은 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 되므로, 사소한 크기 차이도 제품의 실패로 이어질 위험이 있다.
따라서, 본 발명은 습식 식각을 2회 수행하여, 습식 식각 과정에서 절연 마스크의 패턴 정밀도를 향상시킨 것을 특징으로 한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 제조 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 먼저, 전도성 기재(50)를 준비하고, 전도성 기재(50) 상에 전주도금으로 도금막(110)을 형성할 수 있다. 전도성 기재(50)는 전주도금에서 음극체(cathode body)로 사용될 수 있다. 기재(50)의 재질은 인바(Invar), 슈퍼 인바(Super Invar), Si, Ti, Cu, Ag, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, Al₂O₃, 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 등일 수 있다.
한편, 메탈 기재의 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. 이하에서는 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 음극체(50)의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막(110)의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막(110) 및 도금막 패턴(P)의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 현재 QHD 화질의 경우는 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질의 경우는 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. VR 기기에 직접 적용되는 마이크로 디스플레이, 또는 VR 기기에 끼워서 사용되는 마이크로 디스플레이는 약 2,000 PPI 이상급의 초고화질을 목표로 하고 있고, 화소의 크기는 약 5~10㎛ 정도에 이르게 된다. 이에 적용되는 FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수~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.
이에 따라, 본 발명의 음극체의 전도성 기재(50)는 단결정 재질의 기재를 사용할 수 있다. 전도성 기재(50)는 단결정 실리콘 재질인 것이 바람직하다. 전도성을 가지도록, 기재(50)는 10¹⁹ 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 기재(50)의 전체에 수행될 수도 있으며, 기재(50)의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
한편, 단결정 재질로는, Ti, Cu, Ag 등의 금속, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge 등의 반도체, 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 등의 탄소계 재질, CH₃NH₃PbCl₃, CH₃NH₃PbBr₃, CH₃NH₃PbI₃, SrTiO₃ 등을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조 등의 초전도체용 단결정 세라믹, 항공기 부품용 단결정 초내열합금 등이 사용될 수 있다. 금속, 탄소계 재질의 경우는 기본적으로 전도성 재질이다. 반도체 재질의 경우에는, 전도성을 가지도록 10¹⁹ 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 기타 재질의 경우에는 도핑을 수행하거나 산소 공공(oxygen vacancy) 등을 형성하여 전도성을 형성할 수 있다.
단결정 재질의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막(110)이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막(110)을 통해 제조하는 FMM(100)은 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
양극체(Anode Body, 미도시)는 음극체(50)와 대향하도록 소정 간격 이격 설치되고, 음극체(50)에 대응하는 일측이 평평한 평판 형상 등을 가지며, 도금액 내에 양극체의 전체가 침지될 수 있다. 양극체는 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등과 같은 불용성 재료로 구성될 수 있다. 음극체(50)와 양극체는 수cm 정도로 이격 설치될 수 있다.
전원공급부(미도시)는 음극체(50)와 양극체에 전기 도금에 필요한 전류를 공급할 수 있다. 전원공급부의 (-) 단자는 음극체(50), (+) 단자는 양극체에 연결될 수 있다.
한편, 전주 도금으로 도금막(110)을 형성한 후, 도금막(110)에 열처리를 수행할 수 있다. 전주 도금막(110)의 열팽창계수를 낮춤과 전주 도금막(110)의 열에 의한 변형을 방지하기 위해, 음극체(50)[전도성 기재(50)] 상에 도금막(110)이 부착된 상태에서 열처리(H)를 수행할 수 있다. 열처리는 300℃ 내지 800℃의 온도로 수행할 수 있다[도 14 참조].
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, 전도성 기재(50)와 도금막(110)이 부착된 상태에서 열처리를 수행하면, 열처리로 인한 미세한 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 후의 마스크의 열팽창계수(coefficient of expansion, CTE)를 나타내는 그래프이다. 80 X 200mm의 샘플에 대해서, 300℃, 350℃, 400℃, 450℃, 500℃, 550℃, 800℃의 7가지의 온도 구간에서 열처리를 수행한 인바 박판의 열팽창계수를 측정하였다. 도 14의 (a)는 상온(25℃)에서 약 240℃까지 온도를 올리면서 각 샘플의 열팽창계수를 측정한 결과를 나타내고, 도 14의 (b)는 약 240℃에서 상온(25℃)까지 온도를 하강하면서 각 샘플의 열팽창계수를 측정한 결과를 나타낸다. 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)를 참조하면, 열처리 온도에 따라 전주 도금으로 생성한 인바박판[또는, 도금막(110)]의 열팽창계수가 변화하며, 특히, 800℃의 열처리에서 가장 열팽창계수가 낮게 나타남을 확인할 수 있다.
따라서, 도금막(110)의 열팽창계수를 더 낮춤에 따라, ㎛ 스케일의 패턴(P)의 변형을 방지하고, 초고화질의 OLED 화소를 증착할 수 있는 마스크(100)를 제조할 수 있는 이점이 있다.
다음으로, 도 8의 (b)를 참조하면, 도금막(110)의 일면(상면) 상에 패턴화된 제1 절연부(M1)를 형성할 수 있다. 제1 절연부(M1)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성할 수 있다. 제1 절연부(M1)를 형성하기 전에 도금막(110)과 전도성 기재(50)를 분리할 수도 있다.
제1 절연부(M1)는 블랙 매트릭스 포토레지스트(black matrix photoresist) 또는 상부에 금속 코팅막이 형성된 포토레지스트 재질일 수 있다. 블랙 매트릭스 포토레지스트는, 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스를 형성하는데 사용하는 블랙 매트릭스 수지(resin black matrix)를 포함하는 재질일 수 있다. 블랙 매트릭스 포토레지스트는 일반 포토레지스트보다 광 차단 효과가 클 수 있다. 또한, 상부에 금속 코팅막이 형성된 포토레지스트도 금속 코팅막에 의해 상부에서 조사되는 광을 차단하는 효과가 클 수 있다.
다음으로, 도 8의 (c)를 참조하면, 도금막(110)의 일면(상면)에서 습식 식각(WE1)으로 소정 깊이만큼 제1 마스크 패턴(P1)을 형성할 수 있다. 습식 식각(WE1)을 수행할 때, 도금막(110)이 관통되지 않도록 해야한다. 그리하여, 제1 마스크 패턴(P1)은 도금막(110)을 관통하지는 않고 대략 원호 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 마스크 패턴(P1)의 깊이 값은 도금막(110)의 두께보다는 적을 수 있다.
습식 식각(WE1)은 등방성 식각 특성을 가지기 때문에, 제1 마스크 패턴(P1)의 폭(R2)은 제1 절연부(M1)의 패턴 사이 간격(R3)과 동일한 폭을 가지지 않고, 제1 절연부(M1)의 패턴 사이 간격(R3)보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 다시 말해, 제1 절연부(M1)의 양측 하부에 언더컷(undercut, UC)이 형성되므로, 제1 마스크 패턴(P1)의 폭(R2)은 제1 절연부(M1)의 패턴 사이 간격(R3)보다는 언더컷(UC)이 형성된 폭만큼 더 클 수 있다.
다음으로, 도 9의 (d)를 참조하면, 도금막(110)의 일면(상면) 상에 제2 절연부(M2)를 형성할 수 있다. 제2 절연부(M2)는 프린팅 법 등을 이용하여 포토레지스트 재질로 형성할 수 있다. 제2 절연부(M2)는 후술할 언더컷(UC)이 형성되는 공간에 남겨야 하기 때문에, 포지티브 타입의 포토레지스트 재질인 것이 바람직하다.
도금막(110)의 일면(상면) 상에 제2 절연부(M2)가 형성되므로, 일부는 제1 절연부(M1) 상에 형성되고, 일부는 제1 마스크 패턴(P1) 내에 채워질 수 있다.
제2 절연부(M2)는 용매에 희석(dilution)된 포토레지스트를 사용할 수 있다. 농도가 높은 포토레지스트 용액을 도금막(110) 및 제1 절연부(M1) 상에 형성하면, 제1 절연부(M1)의 포토레지스트와 반응하여 제1 절연부(M1)의 일부가 용해될 수도 있다. 그리하여, 제1 절연부(M1)에 영향을 주지 않도록, 제2 절연부(M2)는 용매에 희석하여 포토레지스트의 농도를 낮춘 것을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (e)를 참조하면, 베이킹(baking)을 수행하여 제2 절연부(M2)의 일부를 휘발시킬 수 있다. 베이킹에 의해 제2 절연부(M2)의 용매가 휘발되고, 포토레지스트 성분만 남게 된다. 그리하여, 제2 절연부(M2')가 제1 마스크 패턴(P1)의 노출된 부분 및 제1 절연부(M1)의 표면 상에서 코팅된 막과 같이 얇게 남을 수 있다. 남은 제2 절연부(M2')의 두께는 제1 절연부(M1)의 패턴 폭(R3) 또는 제1 마스크 패턴(P1)의 패턴 폭(R2)에 영향을 주지 않을 정도로, 수㎛ 보다 적은 정도인 것이 바람직하다.
다음으로, 도 9의 (f)를 참조하면, 도금막(110)의 일면(상면) 상에서 노광(L)을 수행할 수 있다. 제1 절연부(M1)의 상부에서 노광(L) 시에 제1 절연부(M1)는 노광 마스크로 작용할 수 있다. 제1 절연부(M1)가 블랙 매트릭스 포토레지스트(black matrix photoresist) 또는 상부에 금속 코팅막이 형성된 포토레지스트 재질이기 때문에 광 차단하는 효과가 우수할 수 있다. 그리하여, 제1 절연부(M1)의 수직 하부에 위치한 제2 절연부(M2")[도 9의 (g) 참조]는 노광(L)되지 않을 수 있고, 나머지 절연부(M2')는 노광(L)될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (g)를 참조하면, 노광(L) 후 현상하면, 노광(L)되지 않은 제2 절연부(M2")의 부분은 남고, 나머지 제2 절연부(M2')는 제거될 수 있다. 제2 절연부(M2')는 포지티브 타입의 포토레지스트이므로, 노광(L)된 부분이 제거될 수 있다. 제2 절연부(M2")가 남는 공간은 제1 절연부(M1)의 양측 하부에 언더컷(UC)이 형성[도 8의 (c) 단계 참조]되는 공간에 대응할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (h)를 참조하면, 도금막(110)의 제1 마스크 패턴(P1) 상에 습식 식각(WE2)을 수행할 수 있다. 습식 식각액은 제1 절연부(M1)의 패턴 사이 공간 및 제1 마스크 패턴(P1) 공간으로 침투하여 습식 식각(WE2)을 수행할 수 있다. 제2 마스크 패턴(P2)은 도금막(110)을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 마스크 패턴(P1)의 하단에서부터 도금막(110)의 타면을 관통하여 형성될 수 있다.
이때, 제1 마스크 패턴(P1)에는 제2 절연부(M2")가 남아 있다. 남아 있는 제2 절연부(M2")는 습식 식각의 마스크로 작용할 수 있다. 즉, 제2 절연부(M2")는 식각액을 마스킹하여, 식각액이 제1 마스크 패턴(P1)의 측면 방향으로 식각되는 것을 막고, 제1 마스크 패턴(P1)의 하부면 방향으로 식각되도록 한다.
제2 절연부(M2")는 제1 절연부(M1) 수직 하부의 언더 컷(UC) 공간에 배치되므로, 제2 절연부(M2")의 패턴 폭은 실질적으로 제1 절연부(M1)의 패턴 폭(R3)에 대응하게 된다. 이에 의해, 제2 마스크 패턴(P2)은 제1 절연부(M1)의 패턴 사이 간격(R3)에 대해서 습식 식각(WE2)을 수행한 것이나 마찬가지이게 된다. 따라서, 제2 마스크 패턴(P2)의 폭(R1)은 제1 마스크 패턴(P1)의 폭(R2)보다 좁게 형성될 수 있다.
제2 마스크 패턴(P2)의 폭은 화소의 폭을 규정하기 때문에, 제2 마스크 패턴(P2)의 폭은 35㎛보다는 작은 것이 바람직하다. 또한, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께가 너무 두꺼우면, 제2 마스크 패턴(P2)의 폭(R1)을 제어하기 어렵고 폭(R1)들의 균일성이 낮아지며, 마스크 패턴(P)의 형상이 전체적으로 테이퍼/역테이퍼 형상으로 나타나지 않는 문제가 발생할 수 있으므로, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께는 제1 마스크 패턴(P1)의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 제2 마스크 패턴(P2)의 두께는 가급적 0에 가까운 것이 바람직하며, 화소의 크기를 고려하면, 예를 들어, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께는 약 0.5 내지 3.0 ㎛인 것이 바람직하고, 0.5 내지 2.0 ㎛ 인 것이 더 바람직하다.
이어진 제1 마스크 패턴(P1)과 제2 마스크 패턴(P2)의 형상의 합이 마스크 패턴(P)을 구성할 수 있다.
다음으로, 도 10의 (i)를 참조하면, 제1 절연부(M1) 및 제2 절연부(M2)를 제거하여 마스크(100)의 제조를 완료할 수 있다. 제1, 2 마스크 패턴(P1)은 기울어진 면을 포함하여 형성되고, 제2 마스크 패턴(P2)의 높이는 매우 낮게 형성되므로, 제1 마스크 패턴(P1)과 제2 마스크 패턴(P2)의 형상을 합하면, 전체적으로 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 나타낼 수 있다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 마스크의 식각 정도를 나타내는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 습식 식각은 등방성으로 수행되기 때문에, 식각되는 형태는 대략 원호 형상을 나타내게 마련이다. 또한, 습식 식각 과정에서 각각의 부분에 식각되는 속도가 완벽히 똑같기는 어려우며, 습식 식각을 1회만 수행하여 도금막(110)을 관통함에 따라 마스크 패턴을 형성한 경우에는 그 편차가 더욱 클 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴(111)과 마스크 패턴(112)은 습식 식각 속도의 차이가 있지만, 상부 폭(언더 컷)의 차이는 그렇게 크지 않다. 하지만, 마스크 패턴(111)의 형성에 의해 관통된 도금막(110)의 하부 폭(PD1)과 마스크 패턴(112)의 형성에 의해 관통된 도금막(110)의 하부 폭(PD2)의 차이는 상부 폭의 차이보다 훨씬 커지게 된다. 이는 습식 식각이 등방성으로 수행되기 때문에 나타나는 결과이다. 다시 말해, 화소의 크기를 결정하는 폭은 마스크 패턴(111, 112)의 상부 폭보다는 하부 폭(PD1, PD2)이기 때문에, 1회의 습식 식각보다는 2회의 습식 식각을 수행하는 것이 하부 폭(PD1, PD2)을 제어하기 용이하게 된다. 이하의 도 12에서 본 발명을 적용한 실시예를 들어서 더 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 식각 정도를 나타내는 개략도이다.
도 12의 (a)까지의 과정은 도 8의 (a) 내지 (c)에서 설명한 과정과 동일하다. 다만, 도 12의 (a)에서는 제1 절연부(M1)를 통한 습식 식각(WE1)에서 식각 정도의 차이가 나타난 제1 마스크 패턴(P1-1)과 제1 마스크 패턴(P1-2)을 비교하여 설명한다.
도 12의 (a)를 참조하면, 같은 습식 식각(WE1-1, WE1-2)에 의해서도 부분에 따라 제1 마스크 패턴(P1-1)과 제1 마스크 패턴(P1-2)과 같이 식각의 정도에 차이가 생길 수 있다. 제1 마스크 패턴(P1-1)의 패턴 폭(R2-1)은 제1 마스크 패턴(P1-2)의 패턴 폭(R2-2)보다 작으며, 이러한 패턴 폭(R2-1, R2-2)의 차이는 화소의 해상도에 악영향을 미칠 정도의 차이일 수 있다.
다음으로, 도 12의 (b)를 참조하면, 도 9의 (d) 내지 (g)에서 설명한 과정을 수행한 후, 제1 절연부(M1)의 수직 하부 공간에 각각 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 제1 절연부 하부의 언더 컷 된 공간의 크기 차이에 의해, 각각 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)가 형성된 크기는 상이할 수 있다. 제2 절연부(M2"-1)보다 제2 절연부(M2"-2)가 형성된 크기가 크지만, 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)의 패턴 폭은 동일할 수 있다. 각각의 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)의 패턴 폭은 제1 절연부(M1)의 패턴 폭(R3)에 대응하도록 동일할 수 있다.
다음으로, 도 12의 (c)를 참조하면, 각각의 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)를 습식 식각의 마스크로 사용하여 두번째 습식 식각(WE2)을 수행하여, 도금막(110)을 관통할 수 있다. 이 결과로 형성된 제2 마스크 패턴(P2-1, P2-2)의 폭(R1-1, R1-2)의 편차는, 제1 마스크 패턴(P1-1, P1-2)의 폭(R2-1, R2-2)의 편차보다 현저히 작아질 수 있다. 이는, 제1 마스크 패턴(P1-1, P1-2)의 깊이만큼 도금막(110)을 1차로 습식 식각하고, 남은 도금막(110)의 두께에 대해서 2차로 습식 식각을 진행함과 동시에, 2차로 습식 식각을 수행하는 제2 절연부(M2"-1, M2"-2)의 패턴 폭이 1차로 습식 식각을 수행하는 제1 절연부(M1)의 패턴 폭과 실질적으로 동일하기 때문이다.
위와 같이, 본 발명은 마스크 제조 방법은 습식 식각을 2회 수행함에 따라, 마스크 패턴(P)을 원하는 크기로 형성할 수 있는 효과가 있다. 특히, 일부 제2 절연부(M2")를 남겨둠에 따라, 2번째 습식 식각은 1번째 습식보다 얇은 폭 및 얇은 두께에 대해 행해지기 때문에, 제2 마스크 패턴(P2)의 폭(R1)을 제어하기 용이한 이점이 있다. 게다가, 습식 식각으로 기울어진 면을 형성할 수 있기 때문에, 새도우 이펙트를 방지하는 마스크 패턴(P)을 구현할 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼 각도(a1, a2) 조절을 나타내는 개략도이다.
한편, 본 발명의 마스크 제조 방법은 제1, 2 마스크 패턴(P1, P2)이 구성하는 마스크 패턴(P)이 테이퍼 각도를 형성하기 유리한 이점이 있다. 또한, 테이퍼 각도(a1, a2)를 조절하기 용이한 효과가 있다. 도 13의 (a)를 참조하면, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께(T1)가 얇아지면, 테이퍼 각도(a1)가 커질 수 있다. 다시 말해, 제1 마스크 패턴(P1)의 두께가 두껍고, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께(T1)가 얇아지면, 등방성 습식 식각(R1 반경으로 나타냄)이 수행되는 결과, 테이퍼 각도(a1)가 커질 수 있다. 반대로, 도 13의 (b)를 참조하면, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께(T2)가 두꺼워지면, 테이퍼 각도(a2)가 작아질 수 있다. 다시 말해, 도 13의 (a)의 경우보다 제1 마스크 패턴(P1)의 두께가 얇고, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께(T2)가 두꺼워지면, 등방성 습식 식각(R1 반경으로 나타냄)이 수행되는 결과, 테이퍼 각도(a2)가 커질 수 있다. 이에 따라, 제2 마스크 패턴(P2)의 두께를 조절하여 테이퍼 각도(a1, a2)를 조절할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는, 본 발명의 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 더 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 중공 영역(R)을 포함한 사각 틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 제공할 수 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 제조한다. 마스크 셀 시트부(220)는 전주도금 또는 그 외의 막 형성 공정을 사용하여 평면의 시트를 제조한 후, 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 마스크 셀 영역(CR) 부분을 제거함에 따라 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다. 5개의 제1 그리드 시트부(223) 및 4개의 제2 그리드 시트부(225)가 존재할 수 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 대응시키는 과정에서, 마스크 셀 시트부(220)의 모든 측을 인장(F1~F4)하여 마스크 셀 시트부(220)를 평평하게 편 상태로 테두리 시트부(221)를 테두리 프레임부(210)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트[도 6의 (b)의 예로, 1~3포인트]로 마스크 셀 시트부(220)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 모든 측이 아니라, 일부 측 방향을 따라 마스크 셀 시트부(220)를 인장(F1, F2) 할 수도 있다.
다음으로, 마스크 셀 시트부(220)를 테두리 프레임부(210)에 대응하면, 마스크 셀 시트부(220)의 테두리 시트부(221)를 용접(W)하여 부착할 수 있다. 마스크 셀 시트부(220)가 테두리 프레임부(220)에 견고하게 부착될 수 있도록, 모든 측을 용접(W)하는 것이 바람직하다. 용접(W)은 테두리 프레임부(210)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 용접(W) 부분은 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 생성될 수 있으며, 마스크 셀 시트부(220)와 동일한 재질을 가지고 테두리 프레임부(210)와 마스크 셀 시트부(220)를 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
한편, 평면의 시트를 테두리 프레임부(210)에 부착한 후에, 마스크 셀 영역(CR) 부분을 레이저 스크라이빙, 에칭 등을 통해 제거하여 마스크 셀 시트부(220)를 구성할 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다. 이하에서는, 본 발명의 실시예에 따라, 제조된 프레임(200)에 마스크(100)를 부착하는 일련의 과정에 대해서 설명한다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 본 발명은 마스크(100)를 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하는 과정에서, 마스크(100)에 어떠한 인장력도 가하지 않을 수 있다.
프레임(200)의 마스크 셀 시트부(220)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 마스크(100)에 인장력이 가해진 채로 마스크 셀 시트부(220)에 부착이 되면, 마스크(100)에 잔존하는 인장력이 마스크 셀 시트부(220) 및 마스크 셀 영역(CR)에 작용하게 되어 이들을 변형시킬 수도 있다. 따라서, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로 마스크 셀 시트부(220)에 마스크(100)의 부착을 수행해야 한다. 그리하여, 마스크(100)에 가해진 인장력이 반대로 프레임(200)에 장력(tension)으로 작용하여 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]을 변형시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
다만, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않고 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 부착시켜 프레임 일체형 마스크를 제조하고, 이 프레임 일체형 마스크를 화소 증착 공정에 사용할 때 한가지 문제가 발생할 수 있다. 약 25~45 ℃ 정도에서 수행되는 화소 증착 공정에서 마스크(100)가 소정 길이만큼 열팽창 하는 것이다. 인바 재질의 마스크(100)라고 하더라도, 화소 증착 공정 분위기를 형성하기 위한 10℃ 정도의 온도 상승에 따라 약 1~3 ppm 만큼의 길이가 변할 수 있다. 예를 들어, 마스크(100)의 총 길이가 500 mm 경우, 약 5~15 ㎛만큼의 길이가 늘어날 수 있다. 그러면, 마스크(100)가 자중에 의해 쳐지거나, 프레임(200)에서 고정된 상태에서 늘어나 뒤틀리는 등의 변형을 일으키면서 패턴(P)들의 정렬 오차가 커지는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상온이 아닌 이보다 높은 온도 상에서, 마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로, 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고 부착할 수 있다. 본 명세서에서는 공정 영역의 온도를 제1 온도로 상승(ET)시킨 후에 마스크(100)를 프레임(200)에 대응하고 부착한다고 표현한다.
"공정 영역"이라 함은 마스크(100), 프레임(200) 등의 구성 요소들이 위치하고, 마스크(100)의 부착 공정 등이 수행되는 공간을 의미할 수 있다. 공정 영역은 폐쇄된 챔버 내에 공간일 수도 있고, 개방된 공간일 수도 있다. 또한, "제1 온도"라 함은 프레임 일체형 마스크를 OLED 화소 증착 공정에 사용할 때, 화소 증착 공정 온도보다는 높거나 같은 온도를 의미할 수 있다. 화소 증착 공정 온도가 약 25~45℃인 것을 고려하면, 제1 온도는 약 25℃ 내지 60℃일 수 있다. 공정 영역의 온도 상승은, 챔버에 가열 수단을 설치하거나, 공정 영역 주변에 가열 수단을 설치하는 방법 등으로 수행할 수 있다.
다시, 도 15를 참조하면, 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응한 후에, 프레임(200)이 포함된 공정 영역의 온도를 제1 온도로 상승(ET)시킬 수 있다. 또는, 프레임(200)이 포함된 공정 영역의 온도를 제1 온도로 상승(ET)시킨 후에, 마스크(100)를 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킬 수도 있다. 도면에는 하나의 마스크(100)만을 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응시킨 것이 도시되어 있지만, 마스크 셀 영역(CR)마다 마스크(100)들을 대응시킨 후에 공정 영역의 온도를 제1 온도로 상승(ET)시킬 수도 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. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100)는 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
마스크(100)에 인장력을 가하지 않고, 마스크 셀 영역(CR)에 대응하도록 평평한 정도만 유지하면서, 현미경을 통해 실시간으로 정렬 상태를 확인할 수 있다. 본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 마스크(100)를 프레임(200)에 대응한 후, 프레임(200)에 소정의 접착제를 개재하여 마스크(100)를 임시로 고정할 수도 있다. 이후에, 마스크(100)의 부착 단계를 진행할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응하여 부착하는 과정을 나타내는 평면도[도 16의 (a)] 및 측단면도[도 16의 (b)]를 나타낸다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 마스크(100)의 테두리의 일부 또는 전부를 프레임(200)에 부착할 수 있다. 부착은 용접(W)으로 수행될 수 있고, 바람직하게는 레이저 용접(W)으로 수행될 수 있다. 용접(W)된 부분은 마스크(100)/프레임(200)과 동일한 재질을 가지고 일체로 연결될 수 있다.
레이저를 마스크(100)의 테두리 부분[또는, 더미]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 시트부(223)[또는, 제2 그리드 시트부(225)]의 상면에 두 개의 이웃하는 마스크(100)의 일 테두리가 각각 부착(W)된 형태가 나타난다. 제1 그리드 시트부(223)[또는, 제2 그리드 시트부(225)]의 폭, 두께는 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있고, 제품 생산성 향상을 위해, 제1 그리드 시트부(223)[또는, 제2 그리드 시트부(225)]와 마스크(100)의 테두리가 겹치는 폭을 약 0.1~2.5mm 정도로 최대한 감축시킬 필요가 있다.
용접(W) 방법은 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 하나의 방법일 뿐이며, 이러한 실시예로 국한되지 않고 다양한 부착 방법을 사용할 수 있다.
마스크(100)에 인장력을 가하지 않은 채로 마스크 셀 시트부(220) 상에 용접(W)을 수행하므로, 마스크 셀 시트부(220)[또는, 테두리 시트부(221), 제1, 2 그리드 시트부(223, 225)]에는 장력이 가해지지 않는다.
하나의 마스크(100)를 프레임(200)에 부착하는 공정을 완료하면, 나머지 마스크(100)들을 나머지 마스크 셀(C)에 순차적으로 대응시키고, 프레임(200)에 부착하는 과정을 반복할 수 있다. 이미 프레임(200)에 부착된 마스크(100)가 기준 위치를 제시할 수 있으므로, 나머지 마스크(100)들을 셀 영역(CR)에 순차적으로 대응시키고 정렬 상태를 확인하는 과정에서의 시간이 현저하게 감축될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 하나의 마스크 셀 영역에 부착된 마스크(100)와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 부착된 마스크(100) 사이의 PPA(pixel position accuracy)가 3㎛를 초과하지 않게 되어, 정렬이 명확한 초고화질 OLED 화소 형성용 마스크를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 부착한 후 공정 영역의 온도를 하강(LT)시키는 과정을 나타내는 평면도[도 17의 (a)] 및 측단면도[도 17의 (b)]이다.
다음으로, 도 17을 참조하면, 공정 영역의 온도를 제2 온도로 하강(LT)시킨다. "제2 온도"라 함은 제1 온도보다 낮은 온도를 의미할 수 있다. 제1 온도가 약 25℃ 내지 60℃인 것을 고려하면, 제2 온도는 제1 온도보다 낮은 것을 전제로 약 20℃ 내지 30℃일 수 있고, 바람직하게, 제2 온도는 상온일 수 있다. 공정 영역의 온도 하강은, 챔버에 냉각 수단을 설치하거나, 공정 영역 주변에 냉각 수단을 설치하는 방법, 상온으로 자연 냉각하는 방법 등으로 수행할 수 있다.
공정 영역의 온도가 제2 온도로 하강(LT)되면, 마스크(100)는 소정 길이만큼 열수축 할 수 있다. 마스크(100)는 모든 측면 방향을 따라 등방성으로 열수축 할 수 있다. 다만, 마스크(100)는 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에 용접(W)으로 고정 연결되어 있으므로, 마스크(100)의 열수축은 주변의 마스크 셀 시트부(220)에 자체적으로 장력(TS)을 인가하게 된다. 마스크(100)의 자체적인 장력(TS) 인가에 의해 마스크(100)는 더욱 팽팽하게 프레임(200) 상에 부착될 수 있다.
또한, 각각의 마스크(100)들이 모두 대응되는 마스크 셀 영역(CR) 상에 부착된 후에 공정 영역의 온도가 제2 온도로 하강(LT)되므로, 모든 마스크(100)들이 동시에 열수축을 일으키게 되어 프레임(200)이 변형되거나 패턴(P)들이 정렬 오차가 커지는 문제가 방지될 수 있다. 더 설명하면, 장력(TS)이 마스크 셀 시트부(220)에 인가된다고 해도, 복수의 마스크(100)들이 상호 반대방향으로 장력(TS)을 인가하기 때문에, 그 힘이 상쇄되어 마스크 셀 시트부(220)에는 변형이 일어나지 않게 된다. 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 상쇄될 수 있다. 그리하여, 장력(TS)에 의한 프레임(200)[또는, 마스크 셀 시트부(220)]에는 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있는 이점이 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 18을 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, 마스크 패턴(P)은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다. 도 10에서 상술한 바와 같이, 마스크 패턴(P)의 경사진 면은 습식 식각으로 형성하고, 유기물 소스(600)가 최종적으로 통과하는 제2 마스크 패턴(P2)은 제2 절연부(M2') 사이의 폭(R3) 및 얇은 두께에 대해 습식 식각(WE2)으로 형성하므로, 제2 마스크 패턴(P2)의 크기에 맞게 화소(700)의 폭이 정의될 수 있다.
마스크(100)는 화소 증착 공정 온도보다 높은 제1 온도 상에서 프레임(200)에 부착 고정되므로, 화소 증착을 위한 공정 온도로 상승시킨다고 하더라도, 마스크 패턴(P)의 위치에는 영향이 거의 없게 되며, 마스크(100)와 이에 이웃하는 마스크(100) 사이의 PPA는 3㎛를 초과하지 않도록 유지될 수 있다.The body 10 of the mask 10 (or the mask film 11) is provided with a plurality of display cells C. One cell C corresponds to one display such as a smartphone. The pixel pattern P is formed in the cell C to correspond to each pixel of the display. When the cell C is enlarged, a plurality of pixel patterns P corresponding to R, G, and B appear. For example, the pixel pattern P is formed in the cell C to have a resolution of 70 X 140. That is, a number of pixel patterns P form a cluster to form one cell C, and a plurality of cells C may be formed on the mask 10.
2 is a schematic view showing a process of attaching the conventional mask 10 to the frame 20. 3 is a schematic diagram showing that alignment errors between cells occur in the process of tensioning (F1 to F2) of the conventional mask 10. The stick mask 10 having six cells C: C1 to C6 shown in FIG. 1A will be described as an example.
Referring to (a) of FIG. 2, first, the stick mask 10 must be flattened. The stick mask 10 is stretched as it is pulled by applying tensile forces F1 to F2 in the long axis direction of the stick mask 10. In this state, the stick mask 10 is loaded on the frame 20 in the form of a square frame. The cells C1 to C6 of the stick mask 10 are positioned in an empty area inside the frame of the frame 20. The frame 20 may be sized such that cells C1 to C6 of one stick mask 10 are positioned in an empty area inside the frame, and cells C1 to C6 of a plurality of stick masks 10 are framed. It may be large enough to be positioned in an empty area inside.
Referring to (b) of FIG. 2, after aligning while finely adjusting the tensile forces F1 to F2 applied to each side of the stick mask 10, a part of the side of the stick mask 10 is welded (W) to Accordingly, the stick mask 10 and the frame 20 are interconnected. Fig. 2(c) shows a cross-section of a stick mask 10 and a frame connected to each other.
Referring to Figure 3, despite the fine adjustment of the tensile force (F1 ~ F2) applied to each side of the stick mask 10, there is a problem that the alignment between the mask cells (C1 ~ C3) does not work well. For example, the distances D1 to D1" and D2 to D2" between the patterns P of the cells C1 to C3 are different from each other, or the patterns P are skewed. The stick mask 10 is a large area including a plurality of (eg, six) cells C1 to C6, and has a very thin thickness of several tens of μm, so it is easily struck or distorted by a load. In addition, while adjusting the tensile force (F1 ~ F2) to flatten all the cells (C1 ~ C6), it is a very difficult task to check in real time the alignment between the cells (C1 ~ C6) through a microscope.
Therefore, the fine error of the tensile force (F1 ~ F2) may cause an error in the degree to which each of the cells (C1 ~ C3) of the stick mask 10 is stretched or stretched, and accordingly the distance (D1) between the mask pattern (P) ~D1", D2~D2") causes a problem that is different. Of course, it is difficult to completely align the error to 0, but in order to prevent the mask pattern P having a size of several to several tens of µm from adversely affecting the pixel process of the ultra-high-definition OLED, the alignment error does not exceed 3 µm. It is desirable not to. The alignment error between adjacent cells is referred to as pixel position accuracy (PPA).
In addition, while connecting the plurality of stick masks 10 of approximately 6 to 20 to each of the frame 20, the plurality of stick masks 10, and the plurality of cells C of the stick mask 10 It is also very difficult to clarify the alignment between ~C6), and it is a significant reason to reduce productivity because the process time due to the alignment is forced to increase.
On the other hand, after the stick mask 10 is connected and fixed to the frame 20, the tensile forces F1 to F2 applied to the stick mask 10 may act on the frame 20 in reverse. That is, after the stick mask 10, which has been stretched tightly by the tensile forces F1 to F2, is connected to the frame 20, tension may be applied to the frame 20. Usually this tension is not large, so it may not have a significant effect on the frame 20, but if the size of the frame 20 is small and the rigidity is low, such tension can deform the frame 20 finely. This may cause a problem that the alignment state is wrong between the plurality of cells C to C6.
Accordingly, the present invention proposes a frame 200 and a frame-integrated mask that enable the mask 100 to form an integral structure with the frame 200. The mask 100 integrally formed in the frame 200 is prevented from being deformed, such as being struck or twisted, and can be clearly aligned with the frame 200. When the mask 100 is connected to the frame 200, since no tension is applied to the mask 100, the tension of the frame 200 may not be deformed after the mask 100 is connected to the frame 200. . In addition, the manufacturing time for integrally connecting the mask 100 to the frame 200 is significantly reduced, and the yield can be significantly increased.
Figure 4 is a front view showing a frame-integrated mask according to an embodiment of the present invention [Fig. 4 (a)] and side cross-sectional view [Fig. 4 (b)], Figure 5 according to an embodiment of the present invention It is a front view (FIG. 5(a)) and a side sectional view (FIG. 5(b)) showing the frame.
4 and 5, the frame-integrated mask may include a plurality of masks 100 and one frame 200. In other words, a plurality of masks 100 are attached to the frame 200 one by one. Hereinafter, for convenience of explanation, the mask 100 having a square shape 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 ), the protrusion can be removed.
A plurality of mask patterns P may be formed in each mask 100, and one cell C may be formed in one mask 100. One mask cell C may correspond to one display such as a smartphone. The mask 100 may be formed by electroforming to form a thin thickness. The mask 100 may be made of an invar having a coefficient of thermal expansion of about 1.0 X 10 ^-6 /°C, and a super invar having a temperature of about 1.0 X 10 ^-7 /°C. Since the mask 100 of this material has a very low coefficient of thermal expansion, it is less likely that the pattern shape of the mask is deformed by thermal energy, and thus can be used as a fine metal mask (FMM) or shadow mask in manufacturing a high-resolution OLED. In addition, considering that technologies for performing a pixel deposition process in a range in which the temperature change value is not large recently, the mask 100 has nickel (Ni), nickel-cobalt (Ni-Co) having a slightly higher thermal expansion coefficient than this. ). The thickness of the mask may be formed to about 2㎛ to 50㎛.
The frame 200 is formed to attach a plurality of masks 100. The frame 200 may include various edges formed in a first direction (for example, a horizontal direction) and a second direction (for example, a vertical direction) including the outermost border. These various corners may partition the region to which the mask 100 is attached on the frame 200.
The frame 200 may include a frame frame 210 having a substantially square shape or a square frame shape. The inside of the frame portion 210 may be hollow. That is, the border frame unit 210 may include a hollow region R. The frame 200 may be made of a metal material such as invar, super invar, aluminum, titanium, etc., and is composed of invar, super invar, nickel, nickel-cobalt, etc. having the same thermal expansion coefficient as the mask in consideration of thermal deformation. Preferably, these materials can be applied to both the frame portion 210 of the frame 200, the mask cell sheet portion 220.
In addition to this, 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 be formed by electroplating as in the mask 100 or may be formed using other film forming processes. In addition, the mask cell sheet unit 220 may be connected to the edge frame unit 210 after forming a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like on a flat sheet. Alternatively, the mask cell sheet unit 220 may form a plurality of mask cell regions CR through laser scribing, etching, or the like after connecting a planar sheet to the edge frame unit 210. In the present specification, a description will be mainly given of the formation of a plurality of mask cell regions CR on the mask cell sheet portion 220 and then connection to the frame portion 210.
The mask cell sheet unit 220 may include at least one of the edge sheet unit 221 and the first and second grid sheet units 223 and 225. The edge sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 refer to portions divided in the same sheet, and they are integrally formed with each other.
The edge sheet portion 221 may be substantially connected to the edge frame portion 210. Therefore, the edge sheet portion 221 may have an approximately square shape and a square frame shape corresponding to the edge frame portion 210.
In addition, the first grid sheet portion 223 may be formed to extend in the first direction (horizontal direction). The first grid sheet portion 223 may be formed in a straight shape so that both ends may be connected to the edge sheet portion 221. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of first grid sheet portions 223, it is preferable that each of the first grid sheet portions 223 have equal intervals.
In addition, in addition to this, the second grid sheet portion 225 may be formed to extend in the second direction (vertical direction). The second grid sheet portion 225 may be formed in a straight line so that both ends may be connected to the edge sheet portion 221. The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 may vertically cross each other. When the mask cell sheet portion 220 includes a plurality of second grid sheet portions 225, it is preferable that each second grid sheet portion 225 has an equal interval.
Meanwhile, an interval between the first grid sheet parts 223 and an interval between the second grid sheet parts 225 may be the same or different depending on the size of the mask cell C.
The first grid sheet portion 223 and the second grid sheet portion 225 have a thin thickness in the form of a thin film, but the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction may be a rectangular shape, a square shape such as a trapezoid, a triangular shape, or the like. Sides and corners may be partially rounded. The cross-sectional shape can be adjusted in processes such as laser scribing and etching.
The thickness of the frame portion 210 may be thicker than the thickness of the mask cell sheet portion 220. The border frame portion 210 may be formed to a thickness of several mm to several cm because it is responsible for the overall rigidity of the frame 200.
In the case of the mask cell sheet part 220, the process of manufacturing a substantially thick sheet is difficult, and if it is too thick, the organic material source 600 (see FIG. 18) passes through the mask 100 in the OLED pixel deposition process. This can cause clogging problems. Conversely, if the thickness is too thin, it may be difficult to secure rigidity sufficient to support the mask 100. Accordingly, the mask cell sheet portion 220 is thinner than the thickness of the frame portion 210, but is preferably thicker than the mask 100. The thickness of the mask cell sheet portion 220 may be formed about 0.1 mm to 1 mm. In addition, the widths of the first and second grid sheet portions 223 and 225 may be formed to about 1 to 5 mm.
A plurality of mask cell regions CR: CR11 to CR56 may be provided, except for regions occupied by the border sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the planar sheet. In another aspect, the mask cell region CR is an area occupied by the border sheet portions 221 and the first and second grid sheet portions 223 and 225 in the hollow region R of the border frame portion 210. Except for, it may mean an empty area.
As the cell C of the mask 100 corresponds to the mask cell region CR, it can be used as a passage through which the pixels of the OLED are substantially deposited through the mask pattern P. As described above, one mask cell C corresponds to one display such as a smartphone. Mask patterns P constituting one cell C may be formed in one mask 100. Alternatively, one mask 100 may include a plurality of cells C, and each cell C may correspond to each cell area CR of the frame 200, but the clear alignment of the mask 100 may be performed. For this, it is necessary to avoid the large area mask 100, and the small area mask 100 having one cell C is preferable. Alternatively, one mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one cell area CR of the frame 200. In this case, for clear alignment, it may be considered to correspond to the mask 100 having a small number of cells C of 2-3.
The frame 200 includes a plurality of mask cell areas CR, and each of the masks 100 may be attached such that one mask cell C corresponds to the mask cell area CR.
6 is a schematic diagram showing a mask 100 according to an embodiment of the present invention.
Each mask 100 may include a mask cell C on which a plurality of mask patterns P are formed and a dummy around the mask cell C (corresponding to a portion of the mask film 110 excluding the cell C). have. The dummy may include only the mask film 110 or may include the mask film 110 on which a predetermined dummy pattern having a shape similar to the mask pattern P is formed. The mask cell C corresponds to the mask cell region CR of the frame 200, and a 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 achieve an integral structure.
On the other hand, according to another embodiment, the frame is not manufactured by attaching the mask cell sheet portion 220 to the border frame portion 210, the border frame portion 210 in the hollow region (R) portion of the border frame portion 210 ) And a frame in which a grid frame (corresponding to the grid sheet portions 223 and 225) integrally formed directly may be used. This type of frame also includes at least one mask cell region CR, and the frame-integrated mask can be manufactured by matching the mask 100 to the mask cell region CR.
Hereinafter, a process of manufacturing the mask 100 will be described.
7 is a schematic view showing a conventional mask manufacturing process.
Referring to FIG. 7, a conventional mask manufacturing process is performed only by wet etching.
First, a patterned photoresist M may be formed on the planar plating layer 110 ′ as shown in FIG. 7A. Next, wet etching (WE) is performed through a space between the patterned photoresist (M) as shown in (b) of FIG. 7. After wet etching WE, a part of the space of the plating layer 110 ′ may be penetrated to form a mask pattern P′. Next, when the photoresist M is washed, manufacturing of the plating film 110 ′ having the mask pattern P′ formed, that is, the mask 100 ′ may be completed.
As shown in FIG. 7B, the conventional mask 100' has a problem in that the size of the mask patterns P'is not constant. Since the wet etching (WE) is performed isotropically, the etched shape is provided to have an approximately arc shape. In addition, since it is very difficult to perform the same rate of etching on each part in the wet etching (WE) process, the width (R1', R1", R1" of the pattern penetrated after the plating film 110' is penetrated) ') must be different respectively. In particular, in a pattern where a lot of undercuts (UC) are generated, not only the lower width (R1") of the mask pattern (P') but also the upper width (R2") can be formed widely. The lower widths R1' and R1"' and the upper widths R2' and R2"' may be relatively narrow.
As a result, the conventional mask 100' has a problem in that the size of each mask pattern P'is not uniform. In the case of ultra-high-definition OLED, the current QHD image quality is 500~600 pixel per inch (PPI), and the pixel size reaches about 30~50㎛, and 4K UHD, 8K UHD high image quality is higher than ~860 PPI, ~1600 PPI, etc. Since it has the resolution of, even a small size difference may lead to product failure.
Therefore, the present invention is characterized in that by performing wet etching twice, the pattern precision of the insulating mask is improved during the wet etching process.
8 to 10 are schematic diagrams showing a manufacturing process of a mask according to an embodiment of the present invention.
Referring to (a) of FIG. 8, first, a conductive substrate 50 may be prepared, and the plating film 110 may be formed on the conductive substrate 50 by electroplating. The conductive substrate 50 may be used as a cathode body in electroplating. The material of the substrate 50 is Invar, Super Invar, Si, Ti, Cu, Ag, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge, Al ₂ O ₃ , graphite ( graphite), graphene, and the like.
On the other hand, in the case of a metal substrate, metal oxides may be formed on the surface, impurities may be introduced in a metal manufacturing process, and in the case of a polycrystalline silicon substrate, inclusions or grain boundaries may exist, and a conductive polymer substrate In the case of, it is likely to contain impurities, and strength. Acid resistance may be vulnerable. Hereinafter, elements that prevent the electric field from being uniformly formed on the surface of the cathode 50, such as metal oxide, impurities, inclusions, and grain boundaries, are referred to as “defects”. Due to the defect, a uniform electric field is not applied to the cathode body of the above-described material, so that a part of the plating film 110 may be formed non-uniformly.
In implementing ultra-high-definition pixels having a UHD level or higher, non-uniformity between the plating layer 110 and the plating layer pattern P may adversely affect the formation of pixels. For example, the current QHD image quality is 500 to 600 PPI (pixel per inch), and the pixel size reaches about 30 to 50㎛, and for 4K UHD and 8K UHD high image quality, higher than ~860 PPI and ~1600 PPI It has the same resolution. A micro display applied directly to a VR device, or a micro display used by being inserted into a VR device, aims to achieve an ultra-high quality of about 2,000 PPI or higher, and the pixel size reaches about 5 to 10 μm. Since the pattern width of the FMM and shadow mask applied to it can be formed to a size of several to several tens of µm, preferably less than 30 µm, even a defect of several µm in size takes up a large portion of the pattern size of the mask. to be.
In addition, in order to remove defects in the cathode material of the above-described material, an additional process for removing metal oxide, impurities, etc. may be performed, and in this process, other defects such as etching of the cathode material may be caused. have.
Accordingly, as the conductive substrate 50 of the negative electrode body of the present invention, a single crystal material substrate may be used. The conductive substrate 50 is preferably a single crystal silicon material. To have conductivity, the substrate 50 may be doped with a high concentration of 10 ¹⁹ or more. Doping may be performed on the entirety of the substrate 50 or may be performed only on the surface portion of the substrate 50.
On the other hand, as a single crystal material, metals such as Ti, Cu, Ag, GaN, SiC, GaAs, GaP, AlN, InN, InP, Ge and other semiconductors, graphite (graphite), graphene (graphene) and other carbon-based materials _{, CH 3 NH 3 PbCl 3,} CH 3 NH 3 PbBr 3, CH 3 NH 3 PbI 3, SrTiO 3 , etc. page containing the perovskite (perovskite) superconductor single crystalline ceramic, aircraft single crystal second heat-resistant alloy for components for such structures Etc. can be used. Metal and carbon-based materials are basically conductive materials. In the case of a semiconductor material, doping with a high concentration of 10 ¹⁹ or more may be performed to have conductivity. For other materials, conductivity may be formed by performing doping or by forming oxygen vacancy.
In the case of a single crystal material, since there are no defects, there is an advantage in that a uniform plating film 110 can be generated due to the formation of a uniform electric field on all surfaces during electroforming. The FMM 100 manufactured through the uniform plating film 110 may further improve the quality level of the OLED pixels. In addition, since there is no need to perform an additional process for removing and eliminating defects, there is an advantage in that the process cost is reduced and productivity is improved.
The anode body (not shown) is installed at a predetermined interval to face the cathode body 50, and one side corresponding to the cathode body 50 has a flat plate shape or the like, and the entire anode body is immersed in the plating solution. Can be. The positive electrode body may be made of an insoluble material such as titanium (Ti), iridium (Ir), or ruthenium (Ru). The cathode body 50 and the anode body may be installed at a distance of about several centimeters.
The power supply unit (not shown) may supply current required for electroplating to the cathode body 50 and the anode body. The (-) terminal of the power supply unit may be connected to the cathode body 50 and the (+) terminal to the anode body.
Meanwhile, after forming the plating film 110 by electroplating, heat treatment may be performed on the plating film 110. In order to lower the thermal expansion coefficient of the electroforming plated film 110 and to prevent deformation due to heat of the electroplated film 110, the plated film 110 is attached to the cathode body 50 (conductive substrate 50). In the heat treatment (H) can be performed. The heat treatment may be performed at a temperature of 300°C to 800°C (see FIG. 14).
Generally, the thermal expansion coefficient of the invar thin plate produced by electroforming is higher than that of the inba thin plate produced by rolling. Thus, the thermal expansion coefficient can be lowered by performing heat treatment on the thin film of the Invar, and a slight deformation may occur in the thin film of the Invar during the heat treatment. Therefore, when the heat treatment is performed in a state where the conductive substrate 50 and the plating film 110 are attached, there is an advantage of preventing minute deformation due to heat treatment.
14 is a graph showing a coefficient of expansion (CTE) of a mask after heat treatment according to an embodiment of the present invention. For a sample of 80 X 200 mm, the coefficient of thermal expansion of an Invar thin plate subjected to heat treatment at 7 temperature sections of 300°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C, 550°C and 800°C was measured. 14(a) shows the result of measuring the thermal expansion coefficient of each sample while raising the temperature from room temperature (25°C) to about 240°C, and FIG. 14(b) shows from about 240°C to room temperature (25°C). It shows the result of measuring the coefficient of thermal expansion of each sample while decreasing the temperature. 14 (a) and 14 (b), the thermal expansion coefficient of the inba thin plate (or the plating film 110) produced by electroplating varies according to the heat treatment temperature, in particular, heat treatment at 800°C. It can be seen that the lowest coefficient of thermal expansion appears in.
Therefore, as the coefficient of thermal expansion of the plating film 110 is further lowered, the advantage of being able to manufacture a mask 100 capable of preventing deformation of the pattern P of a µm scale and depositing ultra-high-definition OLED pixels is provided. have.
Next, referring to (b) of FIG. 8, a patterned first insulating portion M1 may be formed on one surface (upper surface) of the plating film 110. The first insulating portion M1 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like. The plating layer 110 and the conductive substrate 50 may be separated before forming the first insulating portion M1.
The first insulating portion M1 may be a black matrix photoresist or a photoresist material having a metal coating film formed thereon. The black matrix photoresist may be a material including a black matrix resin used to form a black matrix of a display panel. The black matrix photoresist may have a greater light blocking effect than a normal photoresist. In addition, the photoresist having a metal coating film formed thereon may have a large effect of blocking light irradiated from the top by the metal coating film.
Next, referring to (c) of FIG. 8, the first mask pattern P1 may be formed by a predetermined depth by wet etching WE1 on one surface (upper surface) of the plating layer 110. When performing the wet etching (WE1), the plating film 110 should not be penetrated. Thus, the first mask pattern P1 may be formed in a substantially arc shape without penetrating the plated film 110. That is, the depth value of the first mask pattern P1 may be less than the thickness of the plating layer 110.
Since the wet etching WE1 has an isotropic etching characteristic, the width R2 of the first mask pattern P1 does not have the same width as the spacing R3 between the patterns of the first insulation portion M1, and the first insulation It may have a wider width than the distance (R3) between the patterns of the negative (M1). In other words, since undercuts UC are formed on both sides of the first insulating portion M1, the width R2 of the first mask pattern P1 is the gap R3 between the patterns of the first insulating portion M1. ) May be greater than the width at which the undercut UC is formed.
Next, referring to (d) of FIG. 9, a second insulating portion M2 may be formed on one surface (upper surface) of the plating film 110. The second insulating portion M2 may be formed of a photoresist material using a printing method or the like. Since the second insulating portion M2 must be left in a space in which an undercut UC to be described later is formed, it is preferable that it is a positive type photoresist material.
Since the second insulating portion M2 is formed on one surface (upper surface) of the plating layer 110, a portion may be formed on the first insulating portion M1 and a portion may be filled in the first mask pattern P1. .
For the second insulating portion M2, a photoresist diluted with a solvent may be used. When a photoresist solution having a high concentration is formed on the plating film 110 and the first insulating portion M1, a part of the first insulating portion M1 is dissolved by reacting with the photoresist of the first insulating portion M1. It might be. Thus, in order not to affect the first insulating portion M1, the second insulating portion M2 may be used by lowering the concentration of the photoresist by diluting it in a solvent.
Next, referring to (e) of FIG. 9, a part of the second insulating portion M2 may be volatilized by baking. The solvent of the second insulating portion M2 is volatilized by baking, and only the photoresist component remains. Thus, the second insulating portion M2' may remain thin, such as an exposed portion of the first mask pattern P1 and a film coated on the surface of the first insulating portion M1. The remaining thickness of the second insulating portion M2' is less than several µm, so as not to affect the pattern width R3 of the first insulating portion M1 or the pattern width R2 of the first mask pattern P1. Preferably.
Next, referring to FIG. 9F, exposure L may be performed on one surface (upper surface) of the plated film 110. Upon exposure L from the top of the first insulating portion M1, the first insulating portion M1 may act as an exposure mask. Since the first insulating portion M1 is a black matrix photoresist or a photoresist material having a metal coating film formed thereon, an effect of blocking light may be excellent. Thus, the second insulating portion M2" (see FIG. 9(g)) positioned vertically below the first insulating portion M1 may not be exposed (L), and the remaining insulating portion M2' may be exposed. (L).
Next, referring to (g) of FIG. 9, when developing after exposure L, a portion of the second insulating portion M2" that is not exposed (L) remains, and the remaining second insulating portion M2' is Since the second insulating portion M2' is a positive type photoresist, the exposed portion L may be removed. The space left by the second insulating portion M2" is the first insulating portion M2'. M1) may correspond to a space in which undercuts UC are formed (see step (c) of FIG. 8) at the lower sides of both sides.
Next, referring to (h) of FIG. 10, wet etching WE2 may be performed on the first mask pattern P1 of the plating layer 110. The wet etchant may penetrate the space between the patterns of the first insulating portion M1 and the first mask pattern P1 to perform wet etching (WE2). The second mask pattern P2 may be formed through the plated film 110. That is, it may be formed through the other surface of the plating film 110 from the bottom of the first mask pattern (P1).
At this time, the second insulating portion M2" remains in the first mask pattern P1. The remaining second insulating portion M2" may act as a mask for wet etching. That is, the second insulating portion M2" masks the etchant, prevents the etchant from being etched in the lateral direction of the first mask pattern P1, and is etched in the direction of the lower surface of the first mask pattern P1.
Since the second insulating part M2" is disposed in the undercut UC space vertically below the first insulating part M1, the pattern width of the second insulating part M2" is substantially the first insulating part M1. It corresponds to the pattern width R3 of. As a result, the second mask pattern P2 is the same as that in which the wet etching WE2 is performed on the gap R3 between the patterns of the first insulating portion M1. Therefore, the width R1 of the second mask pattern P2 may be formed to be narrower than the width R2 of the first mask pattern P1.
Since the width of the second mask pattern P2 defines the width of the pixel, the width of the second mask pattern P2 is preferably smaller than 35 μm. In addition, when the thickness of the second mask pattern P2 is too thick, it is difficult to control the width R1 of the second mask pattern P2, the uniformity of the widths R1 is lowered, and the shape of the mask pattern P is reduced. Since a problem that does not appear in a tapered/reverse tapered shape as a whole may occur, the thickness of the second mask pattern P2 is preferably smaller than the thickness of the first mask pattern P1. The thickness of the second mask pattern P2 is preferably as close to 0 as possible, and considering the size of the pixel, for example, the thickness of the second mask pattern P2 is preferably about 0.5 to 3.0 μm, and 0.5 It is more preferably from 2.0 µm.
The sum of the shapes of the subsequent first mask pattern P1 and the second mask pattern P2 may constitute the mask pattern P.
Next, referring to (i) of FIG. 10, the manufacturing of the mask 100 may be completed by removing the first insulating portion M1 and the second insulating portion M2. Since the first and second mask patterns P1 are formed including an inclined surface, and the height of the second mask pattern P2 is formed very low, the shape of the first mask pattern P1 and the second mask pattern P2 is formed. By adding, it may represent a tapered shape or a reverse tapered shape as a whole.
11 is a schematic view showing an etch degree of a mask according to a comparative example of the present invention.
Referring to FIG. 11, since wet etching is performed isotropically, the etched form is provided to have an approximately arc shape. In addition, it is difficult to completely etch the speed of each part in the wet etching process, and when the mask pattern is formed by passing through the plating layer 110 by performing the wet etching only once, the variation may be greater. For example, the mask pattern 111 and the mask pattern 112 have a difference in wet etching speed, but the difference in the upper width (undercut) is not so great. However, the difference between the lower width PD1 of the plating film 110 penetrated by the formation of the mask pattern 111 and the lower width PD2 of the plating film 110 penetrated by the formation of the mask pattern 112 is It is much larger than the difference in the top width. This is a result of wet etching being performed isotropically. In other words, since the width determining the size of the pixel is lower widths PD1 and PD2 than the upper widths of the mask patterns 111 and 112, performing the two wet etchings rather than the ones wet etching lowers the PD1, PD2) becomes easy to control. Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described in FIG. 12.
12 is a schematic view showing an etch degree of a mask according to an embodiment of the present invention.
The process up to (a) of FIG. 12 is the same as the process described with reference to (a) to (c) of FIG. 8. However, in FIG. 12(a), the first mask pattern P1-1 and the first mask pattern P1-2 in which a difference in etching degree is observed in the wet etching WE1 through the first insulating portion M1 are shown. Compare and explain.
Referring to (a) of FIG. 12, the etching of the first mask pattern P1-1 and the first mask pattern P1-2 may be performed depending on the part by the same wet etching (WE1-1, WE1-2). Differences can occur. The pattern width R2-1 of the first mask pattern P1-1 is smaller than the pattern width R2-2 of the first mask pattern P1-2, and these pattern widths R2-1 and R2-2 ) May be a difference that may adversely affect the resolution of the pixel.
Next, referring to (b) of FIG. 12, after performing the process described in FIGS. 9(d) to (g), each of the second insulating parts M2 in the vertical lower space of the first insulating part M1, respectively It can be confirmed that "-1, M2"-2) was formed. Due to the difference in the size of the undercut space below the first insulating portion, the sizes in which the second insulating portions M2"-1 and M2"-2 are respectively formed may be different. The size of the second insulating portion M2"-2 formed is larger than that of the second insulating portion M2"-1, but the pattern width of the second insulating portions M2"-1 and M2"-2 may be the same. have. The pattern width of each of the second insulating portions M2"-1 and M2"-2 may be the same to correspond to the pattern width R3 of the first insulating portion M1.
Next, referring to (c) of FIG. 12, a second wet etching (WE2) is performed using each of the second insulating parts (M2"-1, M2"-2) as a mask for wet etching, and a plating film is performed. It can penetrate 110. The deviation of the widths R1-1 and R1-2 of the second mask patterns P2-1 and P2-2 formed as a result of this is the width R2- of the first mask patterns P1-1 and P1-2. 1, R2-2). This is the first mask pattern (P1-1, P1-2) to the depth of the plating film 110 by the first wet etching, while performing the second wet etching with respect to the thickness of the remaining plating film 110, This is because the pattern width of the second insulating portions M2"-1 and M2"-2 performing wet etching secondarily is substantially the same as the pattern width of the first insulating portion M1 performing wet etching firstly. .
As described above, according to the present invention, the mask manufacturing method has the effect of forming the mask pattern P in a desired size by performing wet etching twice. In particular, since some second insulating portions M2" are left, the second wet etching is performed on a width and a thinner thickness than the first wet, so the width R1 of the second mask pattern P2 is increased. It has the advantage of being easy to control, and since it is possible to form an inclined surface by wet etching, it is possible to implement a mask pattern P that prevents shadow effects.
13 is a schematic view showing adjustment of the taper angles a1 and a2 according to an embodiment of the present invention.
On the other hand, the mask manufacturing method of the present invention has the advantage that the mask pattern (P) constituting the first and second mask patterns (P1, P2) form a taper angle. In addition, there is an effect that is easy to adjust the taper angle (a1, a2). Referring to FIG. 13A, when the thickness T1 of the second mask pattern P2 becomes thin, the taper angle a1 may increase. In other words, when the thickness of the first mask pattern P1 is thick and the thickness T1 of the second mask pattern P2 is thin, an isotropic wet etching (indicated by the radius of R1) is performed, resulting in a taper angle a1. It can grow. Conversely, referring to FIG. 13B, when the thickness T2 of the second mask pattern P2 is thick, the taper angle a2 may be reduced. In other words, when the thickness of the first mask pattern P1 is thinner and the thickness T2 of the second mask pattern P2 is thicker than that of FIG. 13A, isotropic wet etching (indicated by the radius of R1) is obtained. As a result, the taper angle a2 may be increased. Accordingly, it is possible to adjust the thickness of the second mask pattern P2 to adjust the taper angles a1 and a2.
Hereinafter, the process of manufacturing the frame-integrated mask of the present invention will be further described.
First, the frame 200 described above with reference to FIGS. 4 and 5 may be provided. A rectangular frame-shaped border frame portion 210 including the hollow region R may be provided.
Next, a mask cell sheet portion 220 is manufactured. The mask cell sheet portion 220 may be manufactured by manufacturing a planar sheet using electroforming or other film forming process, and then removing the mask cell region (CR) portion through laser scribing, etching, or the like. have. In this specification, a description will be given of an example in which 6 X 5 mask cell regions CR: CR11 to CR56 are formed. Five first grid sheet portions 223 and four second grid sheet portions 225 may be present.
Next, the mask cell sheet portion 220 may correspond to the edge frame portion 210. In the process of matching, by stretching (F1 to F4) all sides of the mask cell sheet portion 220 to flatten the mask cell sheet portion 220, the border sheet portion 221 is attached to the border frame portion 210. You can respond. One side can hold and hold the mask cell sheet portion 220 with several points (eg, 1 to 3 points in FIG. 6(b), for example). On the other hand, the mask cell sheet portion 220 may be tensioned (F1, F2) along some side directions rather than all sides.
Next, when the mask cell sheet portion 220 corresponds to the edge frame portion 210, the edge sheet portion 221 of the mask cell sheet portion 220 may be welded (W) and attached. It is preferable to weld (W) all sides so that the mask cell sheet portion 220 can be firmly attached to the edge frame portion 220. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the edge frame portion 210 to reduce the excitation space between the edge frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220 as much as possible to increase adhesion. The welding (W) portion may be generated in the form of a line or a spot, and has the same material as the mask cell sheet portion 220 and integrally forms the border frame portion 210 and the mask cell sheet portion 220. It can be a medium that connects to.
On the other hand, after attaching the planar sheet to the edge frame portion 210, the mask cell region CR may be removed by laser scribing, etching, or the like to configure the mask cell sheet portion 220.
15 is a schematic diagram illustrating a state in which the mask 100 according to an embodiment of the present invention corresponds to a cell region CR of the frame 200. Hereinafter, a series of processes for attaching the mask 100 to the manufactured frame 200 according to an embodiment of the present invention will be described.
Next, referring to FIG. 15, the mask 100 may correspond to one mask cell area CR of the frame 200. The present invention may not apply any tensile force to the mask 100 in the process of corresponding to the mask cell region CR of the frame 200.
Since the mask cell sheet portion 220 of the frame 200 has a thin thickness, when the mask cell sheet portion 220 is attached with the tensile force applied to the mask 100, the tensile force remaining in the mask 100 is masked. The cell sheet portion 220 and the mask cell region CR may be deformed. Therefore, the mask 100 should be attached to the mask cell sheet portion 220 without applying a tensile force to the mask 100. Thus, it is possible to prevent the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) from being deformed by the tension applied to the mask 100 acting as a tension on the frame 200.
However, a frame-integrated mask is manufactured by attaching it to the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) without applying a tensile force to the mask 100, and there is one problem when using the frame-integrated mask in a pixel deposition process. Can occur. In the pixel deposition process performed at about 25 to 45° C., the mask 100 thermally expands by a predetermined length. Even in the mask 100 made of an invar material, a length of about 1 to 3 ppm may change according to a temperature rise of about 10° C. to form a pixel deposition process atmosphere. For example, when the total length of the mask 100 is 500 mm, a length of about 5 to 15 μm may be increased. Then, the mask 100 is struck by its own weight, or it is stretched in a fixed state in the frame 200, causing deformation such as warping, resulting in a problem in that the alignment errors of the patterns P become large.
Accordingly, the present invention can correspond to and attach to the mask cell region CR of the frame 200 without applying a tensile force to the mask 100 at a temperature higher than this at room temperature. In this specification, it is expressed that the mask 100 corresponds to and adheres to the frame 200 after raising (ET) the temperature of the process region to the first temperature.
The term "process region" may mean a space in which components such as the mask 100 and the frame 200 are located, and an attachment process of the mask 100 is performed. The process region may be a space in a closed chamber or an open space. Also, the term “first temperature” may mean a temperature that is higher than or equal to a pixel deposition process temperature when a frame-integrated mask is used in the OLED pixel deposition process. Considering that the pixel deposition process temperature is about 25 to 45°C, the first temperature may be about 25°C to 60°C. The temperature rise of the process region can be performed by installing a heating means in the chamber or by providing a heating means around the process region.
Referring again to FIG. 15, after the mask 100 corresponds to the mask cell region CR, the temperature of the process region including the frame 200 may be increased (ET) to the first temperature. Alternatively, after raising the temperature of the process region including the frame 200 to the first temperature (ET), the mask 100 may correspond to the mask cell region CR. Although only one mask 100 is associated with one mask cell region CR in the drawing, the temperature of the process region is increased to the first temperature after the masks 100 are associated with each mask cell region CR. (ET).
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 a cell (C) and thus has a short length. The degree to which the pixel position accuracy (PPA) is distorted may be reduced. For example, assuming that the length of the mask 10 including a plurality of cells C1 to C6, ... is 1 m, and a PPA error of 10 μm occurs in 1 m as a whole, the mask 100 of the present invention Can be 1/n of the above error range according to the relative length reduction (corresponding to the reduction in the number of cells (C)). For example, if the length of the mask 100 of the present invention is 100 mm, since it has a length reduced from 1 m to 1/10 of the conventional mask 10, a PPA error of 1 μm is generated over the entire length of 100 mm. , It has the effect that the alignment error is significantly reduced.
On the other hand, if the mask 100 has a plurality of cells C, and each cell C corresponds to each cell region CR of the frame 200, within the range in which the alignment error is minimized, The mask 100 may correspond to a plurality of mask cell areas CR of the frame 200. Alternatively, the mask 100 having a plurality of cells C may correspond to one mask cell area CR. Even in this case, considering the process time and productivity according to the alignment, it is preferable that the mask 100 has as few cells C as possible.
Without applying a tensile force to the mask 100, while maintaining only a flat level to correspond to the mask cell region CR, it is possible to check the alignment in real time through a microscope. In the case of the present invention, since only one cell C of the mask 100 needs to be matched and the alignment state is checked, it is necessary to simultaneously correspond to a plurality of cells C: C1 to C6 and check all of the alignment state. Compared to the conventional method (see Fig. 2), the manufacturing time can be significantly reduced.
That is, in the frame-integrated mask manufacturing method of the present invention, each cell C11 to C16 included in the six masks 100 corresponds to one cell region CR11 to CR16, respectively, and the alignment state is confirmed. Through the process, the time can be shortened significantly compared to a conventional method in which six cells C1 to C6 are simultaneously mapped and all six cells C1 to C6 are aligned at the same time.
In addition, in the method of manufacturing the frame-integrated mask of the present invention, the product yield in 30 steps of matching and aligning the 30 masks 100 to 30 cell regions (CR: CR11 to CR56) is 6 cells (C1). ~C6), each of the five masks 10 (see FIG. 2(a)), which correspond to and align the frame 20, may appear to be much higher than the conventional product yield in five steps. Since the conventional method of arranging six cells C1 to C6 in a region corresponding to six cells C at a time is a much more cumbersome and difficult operation, the product yield is low.
On the other hand, after the mask 100 corresponds to the frame 200, the mask 100 may be temporarily fixed through a predetermined adhesive on the frame 200. Thereafter, the attaching step of the mask 100 may be performed.
16 is a plan view showing the process of attaching the mask 100 in accordance with the cell region CR of the frame 200 according to an embodiment of the present invention [FIG. 16(a)] and side cross-sectional view [FIG. 16] (b)].
Next, referring to FIG. 16, a part or all of the border of the mask 100 may be attached to the frame 200. Attachment may be performed by welding (W), preferably laser welding (W). The welded (W) portion may be integrally connected with the same material as the mask 100 / frame 200.
When the laser is irradiated on the upper portion of the rim portion (or dummy) of the mask 100, a part of the mask 100 may be melted and welded to the frame 200. Welding (W) should be performed as close as possible to the edge of the frame 200 to reduce the excitation space between the mask 100 and the frame 200 as much as possible to increase adhesion. The welding (W) part may be generated in the form of a line or a spot, and may be a medium having the same material as the mask 100 and integrally connecting the mask 100 and the frame 200. .
On the upper surface of the first grid sheet portion 223 (or the second grid sheet portion 225), a shape in which one edge of two neighboring masks 100 is attached (W) appears. The width and thickness of the first grid sheet portion 223 (or the second grid sheet portion 225) may be formed to about 1 to 5 mm, and to improve product productivity, the first grid sheet portion 223 [ Alternatively, it is necessary to reduce the width of the overlap of the border of the second grid sheet portion 225] and the mask 100 to about 0.1 to 2.5 mm.
The welding (W) method is only one method of attaching the mask 100 to the frame 200, and is not limited to these embodiments, and various attachment methods can be used.
Since welding (W) is performed on the mask cell sheet portion 220 without applying a tensile force to the mask 100, the mask cell sheet portion 220 (or, the edge sheet portion 221, the first and second grid sheets) No tension is applied to parts 223 and 225].
When the process of attaching one mask 100 to the frame 200 is completed, the remaining masks 100 may be sequentially mapped to the remaining mask cells C, and the process of attaching them to the frame 200 may be repeated. . Since the mask 100 already attached to the frame 200 can present a reference position, the time in the process of sequentially matching the remaining masks 100 to the cell area CR and checking the alignment state is significantly reduced. It has the advantage of being. In addition, the pixel position accuracy (PPA) between the mask 100 attached to one mask cell region and the mask 100 attached to the neighboring mask cell region does not exceed 3 μm, so that the alignment is extremely clear. There is an advantage that can provide a mask for forming an OLED pixel.
FIG. 17 is a plan view showing a process of lowering (LT) the temperature of a process region after attaching the mask 100 to the cell region CR of the frame 200 according to an embodiment of the present invention. )] and a side cross-sectional view (Fig. 17(b)).
Next, referring to FIG. 17, the temperature of the process region is lowered (LT) to the second temperature. The term "second temperature" may mean a temperature lower than the first temperature. Considering that the first temperature is about 25°C to 60°C, the second temperature may be about 20°C to 30°C on the premise that it is lower than the first temperature, and preferably, the second temperature may be room temperature. The temperature drop in the process region may be performed by a method of installing a cooling means in the chamber, a method of installing a cooling means around the process region, a method of naturally cooling to room temperature, or the like.
When the temperature of the process region is lowered (LT) to the second temperature, the mask 100 may heat shrink by a predetermined length. The mask 100 may be isotropically heat-shrinked along all lateral directions. However, since the mask 100 is fixedly connected by welding (W) to the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220), the heat shrinkage of the mask 100 is applied to the surrounding mask cell sheet portion 220. The tension (TS) is applied by itself. The mask 100 may be more tightly attached to the frame 200 by applying the own tension (TS) of the mask 100.
In addition, since all of the masks 100 are attached to the corresponding mask cell region CR, the temperature of the process region is lowered to the second temperature (LT), so that all the masks 100 simultaneously cause heat shrink, thereby framing. A problem in which the alignment errors of the 200 or the patterns P are increased may be prevented. In more detail, even if the tension TS is applied to the mask cell sheet portion 220, since the plurality of masks 100 apply the tension TS in opposite directions, the force is canceled and the mask cell sheet portion is canceled. No deformation occurs at 220. For example, 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 is directed to the right side of the mask 100 attached to the CR11 cell area. The acting tension TS and the tension acting in the left direction of the mask 100 attached to the CR12 cell region may be cancelled. Thus, the deformation of the frame 200 (or the mask cell sheet portion 220) by the tension TS is minimized, so that the alignment error of the mask 100 (or the mask pattern P) can be minimized. There is this.
18 is a schematic diagram illustrating an OLED pixel deposition apparatus 1000 using frame-integrated masks 100 and 200 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 18, the OLED pixel deposition apparatus 1000 includes a magnet plate 300 in which a magnet 310 is accommodated, and a coolant line 350 is disposed, and an organic material source 600 from the bottom of the magnet plate 300. It includes a deposition source supply unit 500 for supplying.
Between the magnet plate 300 and the source deposition unit 500, a target substrate 900 such as glass on which the organic source 600 is deposited may be interposed. The target substrate 900 may be disposed such that the frame-integrated masks 100 and 200 (or FMMs) that allow the organic material source 600 to be deposited on a pixel-by-pixel basis or are very close. The magnet 310 generates a magnetic field and may be in close contact with the target substrate 900 by the magnetic field.
The deposition source supply unit 500 may supply the organic material source 600 while reciprocating the left and right paths, and the organic material sources 600 supplied from the deposition source supply unit 500 may include patterns P formed in the frame-integrated masks 100 and 200. ) To be deposited on one side of the target substrate 900. The deposited organic source 600 that has passed the pattern P of the frame-integrated masks 100 and 200 may act as the pixel 700 of the OLED.
In order to prevent uneven deposition of the pixels 700 by the shadow effect, the mask pattern P may be inclined (S) (or formed in a tapered shape (S)). Since the organic material sources 600 passing through the pattern in the diagonal direction along the inclined surface may also contribute to the formation of the pixel 700, the pixel 700 may be uniformly deposited with a thickness as a whole. 10, the inclined surface of the mask pattern P is formed by wet etching, and the second mask pattern P2 through which the organic material source 600 finally passes is the second insulating portion M2'. The width of the pixel 700 may be defined according to the size of the second mask pattern P2 because it is formed by wet etching WE2 with respect to the width R3 and the thin thickness therebetween.
Since the mask 100 is fixedly attached to the frame 200 at a first temperature higher than the pixel deposition process temperature, even if it is raised to the process temperature for pixel deposition, the position of the mask pattern P is hardly affected. The PPA between 100 and its neighboring mask 100 may be maintained so as not to exceed 3 μm.

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.The present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, as described above, but is not limited to the above embodiments and is varied by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Modifications and modifications are possible. Such modifications and variations are to be regarded as falling within the scope of the invention and appended claims.

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50: 전도성 기재
100: 마스크
110: 마스크 막, 도금막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 마스크 셀 시트부
221: 테두리 시트부
223: 제1 그리드 시트부
225: 제2 그리드 시트부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CR: 마스크 셀 영역
ET: 공정 영역의 온도를 제1 온도로 상승
LE: 레이저 식각 또는 건식 식각
LT: 공정 영역의 온도를 제2 온도로 하강
M1: 제1 절연부
M2, M2': 제2 절연부
M2": 노광 후 남은 제2 절연부
R: 테두리 프레임부의 중공 영역
P: 마스크 패턴
P1, P1-1, P1-2: 제1 마스크 패턴
P2, P2-1, P2-2: 제2 마스크 패턴
W: 용접
WE1, WE2: 습식 식각50: conductive substrate
100: mask
110: mask film, plating film
200: frame
210: border frame
220: mask cell sheet portion
221: border sheet portion
223: first grid sheet portion
225: second grid sheet portion
1000: OLED pixel deposition device
C: cell, mask cell
CR: mask cell area
ET: the temperature of the process zone is raised to the first temperature
LE: laser etch or dry etch
LT: the temperature of the process region is lowered to the second temperature
M1: first insulation
M2, M2': second insulation
M2": second insulating portion remaining after exposure
R: Hollow area of the border frame
P: mask pattern
P1, P1-1, P1-2: first mask pattern
P2, P2-1, P2-2: second mask pattern
W: Welding
WE1, WE2: wet etching

Claims (9)

복수의 마스크 패턴이 형성된 OLED 화소 형성용 마스크로서,
마스크는 전주도금(Electroforming) 공정으로 제조된 금속 시트(sheet)를 사용하고,
마스크 패턴은, 상부의 제1 마스크 패턴; 및 하부의 제2 마스크 패턴으로 이루어지며,
제1 마스크 패턴보다 제2 마스크 패턴의 폭이 좁고,
제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 곡률을 가지도록 형성되며,
제1 마스크 패턴의 두께는 마스크의 두께보다 얇고,
제1 마스크 패턴의 두께는 제2 마스크 패턴의 두께보다 두꺼운, 마스크.A mask for forming an OLED pixel in which a plurality of mask patterns are formed,
The mask uses a metal sheet manufactured by electroforming,
The mask pattern includes an upper first mask pattern; And a lower second mask pattern,
The width of the second mask pattern is narrower than the first mask pattern,
Both sides of the first mask pattern and the second mask pattern are formed to have curvature,
The thickness of the first mask pattern is thinner than the thickness of the mask,
The thickness of the first mask pattern is greater than the thickness of the second mask pattern. 제1항에 있어서,
제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 형상의 합은 전체적으로 테이퍼 형상 또는 역테이퍼 형상을 나타내는, 마스크.According to claim 1,
A mask in which the sum of the shapes of the first mask pattern and the second mask pattern generally represents a tapered shape or an inverse tapered shape. 제2항에 있어서,
제1 마스크 패턴의 상단 모서리에서 제2 마스크 패턴의 하단 모서리까지 이어지는 임의의 직선과 수평선이 이루는 각도가 테이퍼 각도를 이루는, 마스크.According to claim 2,
An angle formed by an arbitrary straight line and a horizontal line leading from the upper edge of the first mask pattern to the lower edge of the second mask pattern forms a taper angle. 삭제delete 제1항에 있어서,
제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 오목한 곡률 형태인, 마스크.According to claim 1,
A mask in which both sides of the first mask pattern and the second mask pattern have a concave curvature shape. 제1항에 있어서,
제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면의 곡률은 동일한, 마스크.According to claim 1,
The curvature of both sides of the first mask pattern and the second mask pattern is the same. 제1항에 있어서,
금속 시트는 인바(invar), 슈퍼 인바(super invar), 니켈, 니켈-코발트 중 어느 하나의 재질인, 마스크.According to claim 1,
The metal sheet is a mask made of any one of invar, super invar, nickel, and nickel-cobalt. 복수의 마스크 패턴이 형성된 복수의 마스크와 마스크를 지지하는 프레임이 일체로 형성된 프레임 일체형 마스크로서,
프레임은, 중공 영역을 포함하는 테두리 프레임부; 및 복수의 마스크 셀 영역을 구비하며, 테두리 프레임부에 연결되는 마스크 셀 시트부;를 포함하고,
각각의 마스크는 마스크 셀 시트부의 상부에 연결되며,
마스크는 전주도금(Electroforming) 공정으로 제조된 금속 시트(sheet)를 사용하고,
마스크 패턴은, 상부의 제1 마스크 패턴; 및 하부의 제2 마스크 패턴으로 이루어지며,
제1 마스크 패턴보다 제2 마스크 패턴의 폭이 좁고,
제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴의 양측면은 곡률을 가지도록 형성되며,
제1 마스크 패턴의 두께는 마스크의 두께보다 얇고,
제1 마스크 패턴의 두께는 제2 마스크 패턴의 두께보다 두꺼운, 프레임 일체형 마스크.A frame-integrated mask in which a plurality of masks on which a plurality of mask patterns are formed and a frame supporting the mask are integrally formed,
The frame includes a border frame portion including a hollow region; And a mask cell sheet portion having a plurality of mask cell regions and connected to the edge frame portion.
Each mask is connected to the upper portion of the mask cell sheet,
The mask uses a metal sheet manufactured by electroforming,
The mask pattern includes an upper first mask pattern; And a lower second mask pattern,
The width of the second mask pattern is narrower than the first mask pattern,
Both sides of the first mask pattern and the second mask pattern are formed to have curvature,
The thickness of the first mask pattern is thinner than the thickness of the mask,
The frame-integrated mask has a thickness of the first mask pattern greater than that of the second mask pattern. 제8항에 있어서,
마스크 셀 시트부는,
테두리 시트부;
제1 방향으로 연장 형성되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제1 그리드 시트부; 및
제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장 형성되어 제1 그리드 시트부와 교차되고, 양단이 테두리 시트부에 연결되는 적어도 하나의 제2 그리드 시트부
를 포함하는, 프레임 일체형 마스크.The method of claim 8,
The mask cell sheet portion,
Border sheet portion;
At least one first grid sheet portion extending in the first direction and having both ends connected to the edge sheet portion; And
At least one second grid sheet portion formed to extend in a second direction perpendicular to the first direction to intersect the first grid sheet portion, and both ends connected to the edge sheet portion
A frame-integrated mask comprising a.

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