KR102229155B1

KR102229155B1 - 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법 및 이를 이용한 증착용 마스크 프레임의 제조 방법

Info

Publication number: KR102229155B1
Application number: KR1020190050375A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 허도현
Original assignee: 이상욱
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-03-17
Also published as: KR20200126574A

Abstract

본 발명은 사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재의 제조 방법으로서, 금속판을 준비하는 금속판 준비 단계; 상기 금속판에, 제작하고자 하는 마스크프레임 자재의 형상을 고려하여, 절단되어 자재로 형성될 절단부를 결정하는 절단부 결정 단계; 및 상기 금속판을 절단하여 상기 절단부를 분리하는 절단부 분리 단계를 포함하고, 상기 절단부 결정 단계에서 상기 절단부는, ‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부가 상기 금속판에 연속하여 형성되는 제1 절단부; 및 상기 금속판에서 상기 제1 절단부를 제외한 나머지 영역에 일자형 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부가 형성되는 제2 절단부를 포함한다.

Description

증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법 및 이를 이용한 증착용 마스크 프레임의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF MASK FRAME MATERIAL FOR VAPOR DEPOSITION AND MANUFACTURUNG METHOD OF MASK FRAME FOR VAPOR DEPOSITION USING THE SAME}

본 발명은 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법 및 이를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 발광다이오드(OLED)의 패턴의 슬롯이 형성된 증착마스크를 이용하여 유기발광층이나 전극을 투명재질의 절연기판 상에 증착시키는 과정에서 증착마스크의 외곽을 지지하도록 마련되는 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법 및 이를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diodes)는 전압을 가하면 스스로 발광하는 유기발광물질의 특성을 이용해서 원하는 문자와 영상 등이 표시되도록 하는 소자를 말한다.

도 1은 유기 발광다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유기 발광다이오드의 제조를 위한 증착과정에서 사용되는 증착마스크와 종래 마스크프레임의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 증착마스크를 이용하여 절연기판에 유기발광층을 증착시키는 과정을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기 발광다이오드(이하, ‘OLED’라 함)는 유리나 투명필름으로 마련되는 투명재질의 절연기판(1)과, 이러한 절연기판(1) 상에 차례로 적층되는 것으로 양극인 투명전극(2)과, 유기발광층(3)과, 음극인 금속전극(4)을 포함하여 구성된다.

이러한 OLED에 있어서 투명전극(2)은 통상 절연기판(1)에 코팅된 ITO(INDIUM TIN OXIDE)막을 공지의 포토리소그래피(PHOTOLITHOGRAPHY)공정으로 패턴화하여 형성되고, 그 위에 마련되는 유기발광층(3)과 금속전극(4)은 열증착을 통해 적층되는데, 이러한 유기발광층(3)과 금속전극(4)의 증착과정에서는 증착마스크(5)가 사용된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 투명전극(2)이 적층된 절연기판(1)의 투명전극(2) 상에 유기발광층(3)을 형성하기 위해서는 먼저 유기발광층(3)의 패턴대로 형성된 슬롯(5a)을 구비하는 증착마스크(5)를 그 외곽이 폐루프 형상을 갖는 마스크프레임(6)의 상면에 용접작업 등을 통해 고정되도록 한다.

증착마스크(5)가 용접된 마스크프레임(6)은 진공챔버 내부로 위치된 상태에서 하면에 형성된 장착홈(6a)을 통해 그 둘레부가 고정지그(7)에 고정되고, 흡착마스크(5)의 상부에는 절연기판(1) 상의 투명전극(2)이 하부를 향하도록 하여 밀착되게 위치된다.

이 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크프레임(6)의 하부에 설치되는 증발용기(8)를 통해 유기물을 증발시키게 되면, 증발된 유기물이 증착마스크(5)의 각 슬롯(5a)을 통하여 투명전극(2) 상에 증착되며 유기발광층(3)을 형성하게 된다.

유기발광층(3)이 증착된 절연기판(1)은 증착마스크(5)에서 분리된 상태로 또 다른 진공챔버 내부로 이송된 후 이와 동일한 과정을 거치면서 금속전극(4)이 절연기판(1)의 유기발광층(3) 상에 증착된다.

한편, 이러한 증착과정 중 진공챔버 내부 온도는 증발용기(8)로부터 발생하는 열에 의해 큰 폭으로 상승하게 되는데, 이에 따라 증착과정이 반복적으로 진행되면서 마스크프레임(6)을 장기간 사용하게 될 경우에는 열팽창에 의해 마스크프레임(6)이 변형될 우려가 있다.

마스크프레임(6)이 열 변형된 상태에서는 증착마스크(5)의 수평을 정확히 유지할 수 없게 되어 마스크프레임(6)과 절연기판(1) 상의 투명전극(2) 사이에 간격이 발생하게 되는 등 증착마스크(5)가 절연기판(1)에 밀착된 상태를 유지할 수 없게 된다.

구체적으로, 증착과정에서 증발용기(8)는 약 350℃ 이상의 고온으로 가열되고 절연기판(1) 상의 피증착면 온도는 일시적으로 약 100℃ 정도로서, 이러한 열에 의해 마스크프레임(6)은 열팽창 될 수 있다.

이러한 마스크프레임(6)의 열팽창은 마스크프레임(6)에 고정된 증착마스크(5)의 슬롯(5a) 형상의 변형을 초래하여 증착 재료가 절연기판(1) 상에 균일한 증착이 어려워지게 된다. 증착 재료의 불균일한 정착은 OLED의 휘도 불균일이나 색 얼룩의 요인이 되므로 바람직하지 않다.

결국, 유기발광층(3)이나 금속전극(4)을 절연기판(1) 상에 정확히 증착시킬 수 없게 되어 마스크프레임(6)을 새것으로 교체하여야 하기 때문에 마스크프레임(6)의 수명이 단축된다.

따라서, 증착마스크(5)를 고정하는 마스크프레임(6)은 열에 의한 변형이 잘 발생하지 않는 재질 혹은 구조인 것이 요구된다.

종래에는 이러한 마스크프레임(6)을 철(Fe)과 니켈(Ni)이 64:36의 비율로 첨가된 인바(Invar)와 같은 합금이나 티타늄(Ti) 등 스테인레스에 비해 열팽창계수가 작은 재질을 통해 제작하여 마스크프레임(6)의 사용수명이 연장되도록 하고 있다.

도 4는 종래의 증착용 마스크프레임이 형성되는 과정을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 마스크프레임을 제조하기 위한 금속판을 절단하는 과정을 도시한 도면이며, 도 6은 종래 다른 실시예의 증착용 마스크프레임이 형성되는 과정을 도시한 도면이다.

종래 마스크프레임(6)은, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 인바(INVAR)나 티타늄(Ti)재질로 마련된 평판(A)을 마스크프레임(1)의 외형 치수에 맞춰 절단한 다음, 이러한 평판(A) 내측을 가상선으로 도시한 절개선(Aa)을 따라 절개하여 절개선(Aa) 내측 사각판상의 스크랩(Ab)을 제거함으로써 사각형의 폐루프형상을 갖는 1차가공프레임(B)을 형성하고, 이러한 1차가공프레임(B)에 장착홈(6a) 등을 가공하여 최종적인 마스크프레임(6)으로 형성된다.

그러나 이러한 종래 마스크프레임(6)은 일반 스테인레스에 비해 월등히 비싼 인바(Invar)나 티타늄(Ti)과 같은 재질을 통해 마련되면서도 그 형성과정에서 스크랩(Ab)의 양만큼의 재료손실이 발생하게 되기 때문에, 그 생산단가가 과도하게 증가되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 다른 실시예의 마스크프레임(40)은 사각형의 폐루프 형상을 갖도록 마련되되, 이러한 마스크프레임(40)은 마스크프레임(40)의 각 변을 형성하게 될 두 쌍의 일자형바(bar)(10)를 구비하여 각 일자형바(bar)(10)를 인접한 것끼리 상호 용접 결합시킴으로써 1차가공프레임(20)의 상태가 된다.

이때, 일자형바(bar)(10)는 인바(Invar) 또는 티타늄(Ti) 재질로 마련되어 스테인레스에 비해 월등히 작은 열팽창계수를 갖게 됨으로써 이를 통해 형성되는 마스크프레임(40)이 긴 사용수명을 갖도록 한다.

일자형바(bar)(10)를 상호 결합시키는 용접가공은 모재인 일자형바(bar)(10)와 동일한 인바(Invar)재질의 금속전극 간에 아크를 튀겨서 금속전극 자체가 용해되며 용접되도록 하는 아크용접이 사용되는데, 용접부위(11)에 기공이 발생되지 않도록 금속전극이 용해되는 시점에서 각 일자형바(bar)(10)를 그 사이의 용접부위(11)가 상호 밀착되도록 가압하는 것이 바람직하다.

1차가공프레임(20)의 상태에서, 1차가공프레임(20)의 하면에 마스크프레임(40)을 진공챔버 내부의 고정지그(7)에 안착 지지되도록 하는 장착홈(41)을 1차적으로 그 절삭면이 다소 거칠게 형성되도록 밀링가공을 통해 형성하여 2차가공프레임(30)을 형성한다. 이때, 각 일자형바(bar)(10) 사이의 용접부위(11)의 돌출된 부위를 함께 절삭하여 후술하게 될 연마작업에서 용접부위(11)의 연마가 용이하게 되도록 할 수 있다.

장착홈(41)이 형성되고 용접부위(11)의 돌출부위가 절삭된 2차가공프레임(30)은 평면연마가공을 통해 각 일자형바(bar)(10) 사이의 용접부위(11)와 이에 인접한 각 일자형바(bar)(10) 표면이 동일평면을 이루도록 하여 전체 2차 가공프레임(30)의 평면도 오차가 없도록 하고, 장착홈(41)의 절삭면도 정확한 치수를 갖는 반들반들한 면이 되도록하여 최종적으로 완성된 마스크프레임(40)이 되며, 이에 따라 완성된 마스크프레임(40)은 그 상부에 지지되는 증착마스크(5)가 정확한 수평을 유지할 수 있도록 됨은 물론 장착홈(41)을 통해 상기 고정지그(7)에 정확히 지지될 수 있게 된다.

이와 같이 마련되는 종래의 마스크프레임(40)은 인바(Invar)와 티타늄(Ti) 같은 고가의 재료의 손실이 큰 폭으로 줄어들게 되어 마스크프레임(40)의 생산 단가를 낮출 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 각 상호 용접되는 일자형바(bar)(10)를 그 사이의 용접부위(11)가 상호 밀착되도록 가압하게 되더라도 소정의 기공이 형성될 우려가 여전히 남아 있으며, 용접부위(11)에 기공이 형성된 경우에는 용접부위(11)를 연마하는 과정에서 이러한 기공이 외부로 노출될 우려가 있다.

따라서, 이와 같이 연마된 용접부위(11)에 기공이 발생하게 될 경우에는 기공이 형성된 부위를 재용접하여 메우고, 이렇게 재용접된 기공 측을 재연마하여 용접부위(11)가 기공이 전혀 없는 평면을 이루도록 한다.

종래의 마스크프레임(40)은, 그 제조과정에서 고가의 인바(Invar)나 티타늄(Ti)과 같은 소재의 손실을 방지하기 위하여 일자형 바(10)를 이용하는 것과 용접부위(11)에서 기공의 발생으로 인한 문제점을 해결하는 것은 기재되어 있으나, 일자형 바(10)를 4개 결합함에 따라서 개당 4군데의 용접을 필요로 하기 때문에 용접시간이 증가하며, 용접부위(11)에서의 결함의 발생 가능성이 증가한다. 즉, 일자형 바를 4곳에서 용접하기 때문에 많은 용접부위(11)로 인한 제조 시간이 증가하고, 용접부위(11)에서의 기공 발생 시 추가 용접 및 연마작업을 필요로 한다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0146105호에는 4개의 일자형 바를 이용하여 마스크프레임을 제작하는 방법 대신에, 원주형 잉곳에 관통홀을 형성하고, 이를 링 밀 단조를 통해 원통을 제조하고, 그 원통을 자유단조 및 형단조를 통해 사각튜브를 제조한 뒤, 사각튜브를 절단하여 마스크프레임을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

이러한 방법은 고가인 소재의 손실량이 감소하여 가격 경쟁력은 향상시킬 수 있으나, 제조공정이 다소 복잡하고 강도가 약할 수 있다. 게다가, 증착용 마스크프레임은 그 특성상 편평도가 매우 중요하나, 이러한 방법은 단조에 의해 사각튜브를 제조함으로 인해 정밀한 편평도를 유지하기 곤란하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1384278호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0146105호

본 발명은 사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재를 제조함에 있어서, 스크랩의 양을 최소화하여 고가인 소재의 손실량을 줄임과 아울러, 용접부의 개수를 줄임으로써 작업시간이 단축되어 생산성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 마스크프레임 자재의 제조 방법 및 이를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재의 제조 방법으로서, 금속판을 준비하는 금속판 준비 단계; 상기 금속판에, 제작하고자 하는 마스크프레임 자재의 형상을 고려하여, 절단되어 자재로 형성될 절단부를 결정하는 절단부 결정 단계; 및 상기 금속판을 절단하여 상기 절단부를 분리하는 절단부 분리 단계를 포함하고, 상기 절단부 결정 단계에서 상기 절단부는, ‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부가 상기 금속판에 연속하여 형성되는 제1 절단부; 및 상기 금속판에서 상기 제1 절단부를 제외한 나머지 영역에 일자형 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부가 형성되는 제2 절단부를 포함하는 마스크프레임 자재의 제조 방법을 제공한다.

상기 제1 절단부는 하나의 제1 프레임부에 형성된 개방부가 인접하는 제1 프레임부에 형성된 개방부와 반대방향을 갖도록 형성되되, 상기 개방부 내에 적어도 하나의 인접한 제1 프레임부의 일부가 위치될 수 있다.

또한, 상기 하나의 제1 프레임부와 인접하는 제1 프레임부는 상기 개방부 내에서 접할 수 있다.

또한, 상기 절단부는 상기 금속판에 상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부를 제외한 나머지 영역에서 일자형 바 형상을 갖되 상기 제2 프레임부보다 상대적으로 길이가 긴 복수의 제3 프레임부가 형성되는 제3 절단부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 마스크프레임 자재의 제조 방법을 이용하여 마스크프레임 자재를 제조한 후, 상기 마스크프레임 자재를 이용하여 증착용 마스크프레임을 제조하는 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 제공한다.

상기 복수의 제2 프레임부의 양측 단부는 상기 복수의 제2 프레임부의 길이방향에 수직으로 절단되고, 상기 복수의 제2 프레임부 중 일부는 상기 복수의 제1 프레임부의 개방부 내측에서 상기 제2 프레임부에 밀착될 수 있다.

또한, 상기 복수의 제3 프레임부는 적어도 한 쌍 이상 마련되어 일정 간격을 갖고 평행되게 이격 배치되고, 상기 복수의 제2 프레임부 중 다른 일부는 상기 복수의 제3 프레임부의 길이방향에 수직되되 상기 제2 프레임부의 양측 단부는 한 쌍의 상기 제3 프레임부 사이에서 상기 한 쌍의 제3 프레임부와 밀착될 수 있다.

또한, 상기 복수의 제1 프레임부는 일자형 몸체와 상기 몸체의 양단부에서 상기 몸체의 길이방향에 수직되게 연장되는 한 쌍의 연장편을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 프레임부 또는 상기 복수의 제3 프레임부의 길이를 상기 몸체의 길이에 맞게 절단하고 상기 한 쌍의 연장편의 개방부측 단부에 밀착시켜 용접할 수 있다.

또한, 상기 마스크프레임 자재가 서로 맞닿는 부위에 형성되는 삽입홀에 결합핀을 삽입하여 상기 마스크프레임 자재를 용접할 수 있다.

본 발명은 사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재를 제조함에 있어서, 절단부는 ‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부가 금속판에 연속하여 형성되는 제1 절단부와 금속판에서 제1 절단부를 제외한 나머지 영역에 일자형 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부가 형성되는 제2 절단부로 마련됨으로써, 스크랩의 양을 최소화하여 고가인 소재의 손실량을 줄일 수 있다.

또한, 이러한 마스크프레임 자재를 이용하여 마크스프레임을 제조 시, 용접부의 개수 및 용접 횟수를 줄일 수 있어 작업시간이 단축되고 생산성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 유기 발광다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광다이오드의 제조를 위한 증착과정에서 사용되는 증착마스크와 종래 마스크프레임의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 증착마스크를 이용하여 절연기판에 유기발광층을 증착시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 증착용 마스크프레임을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 마스크프레임을 제조하기 위한 금속판을 절단하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임 자재를 제조하기 위한 금속판의 절단부를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 절단부가 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 프레임부와 제2 프레임부를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 프레임부와 제3 프레임부를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부를 확대하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임 자재를 제조하기 위한 금속판의 절단부를 도시한 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 절단부가 분리된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예는, 사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재의 제조 방법으로서, 금속판(P)을 준비하는 금속판 준비 단계(S100)와, 금속판(P)에 제작하고자 하는 마스크프레임 자재의 형상을 고려하여 절단부를 결정하는 절단부 결정 단계(S200)와, 금속판(P)을 절단하여 절단부를 분리하는 절단부 분리 단계(S300)를 포함한다.

금속판 준비 단계(S100)는 인바(Invar) 합금 재질의 금속판(P)을 단조 또는 압연하여 일정크기를 갖는 금속판(P)을 준비하는 단계이다. 본 실시예에서 상기 금속판(P)의 재질은 열팽창이 작은 니켈 합금강(예로써, 인바36) 또는 스테인레스 합금강(예로써, SUS420)을 포함할 수 있다.

절단부 결정 단계(S200)는 금속판 준비 단계(S100)를 통해 준비된 금속판(P)에 마스크프레임 자재의 형상을 고려하여 절단부를 결정하는 단계이다.

절단부는 ‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)가 금속판(P)에 연속하여 형성되는 제1 절단부(110)와, 금속판(P)에서 제1 절단부(110)를 제외한 나머지 영역에서 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부(121)가 형성되는 제2 절단부(120)를 포함할 수 있다. 즉, 절단부는 금속판을 절단하여 제조되는 자재부분을 의미한다.

제1 절단부(110)는 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)가 금속판(P)의 가로방향으로 연속하여 형성될 수 있다. 도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)는 금속판(P)의 가로방향으로 5개가 마련될 수 있다.

복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)는 일자형 몸체(111a)와, 몸체(111a)의 양단부에서 몸체(111a)의 길이방향에 수직되게 연장되는 한 쌍의 연장편(111b)을 포함하여 ‘ㄷ’자 형상을 가질 수 있다. 이 때, 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)는 일측에 개방부(미부호)가 형성된다. 한 쌍의 연장편(111b)의 개방부측 단부는 연장편(111b)의 길이방향에 수직되게 마련될 수 있다.

제1 절단부(110)는 하나의 제1 프레임부(111)에 형성된 개방부가 인접하는 제1 프레임부(112)에 형성된 개방부와 반대방향을 갖도록 형성되되, 개방부 내에 적어도 하나의 인접한 제1 프레임부(112)의 일부가 위치된다. 이때, 하나의 제1 프레임부(111)와 인접하는 제1 프레임부(112)는 개방부 내에서 접하도록 형성될 수 있다.

제2 절단부(120)는 금속판(P)에서 제1 절단부(110)를 제외한 나머지 영역에서 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부(121)가 형성된다. 제2 프레임부(121)의 양측 단부는 제2 프레임부(121)의 길이방향에 수직되게 마련될 수 있다. 복수의 제2 프레임부(121)는 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개수와 동일하거나 그 이상의 개수를 가질 수 있다.

본 실시예에 따른 마스크프레임 자재의 제조 방법은, ‘ㄷ’자 형상의 하나의 제1 프레임부(111)와 인접하는 ‘ㄷ’자 형상의 제1 프레임부(112)를 서로 엇갈리게 형성하고 개방부 내측에서 접하도록 형성함으로써 버려지는 스크랩(S)의 양을 줄이는 효과를 가질 수 있다.

더 나아가서, 금속판(P)의 제1 절단부(110)를 제외한 나머지 영역에는 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부에 삽입되며 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부(121)가 형성됨으로써 금속판(P)의 대부분을 사용하는 유리한 효과를 가질 수 있다.

한편, 제작하고자 하는 마스크프레임의 형태에 따라서는 금속판(P)의 버려지는 부분, 즉 스크랩(S)의 양이 많을 수 있다. 일 예로써, 제작하고자 하는 마스크프레임이 직사각형일 경우에는 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)보다 복수의 제2 프레임부(121)의 개수가 많이 형성될 수 있다.

이때, 절단부는 금속판(P)의 제1 절단부(110) 및 제2 절단부(120)를 뺀 나머지 영역에 일자형 바 형상을 갖되 제2 프레임부(121)보다 상대적으로 길이가 긴 복수의 제3 프레임부(131)가 형성되는 제3 절단부(130)를 더 포함할 수 있다. 복수의 제3 프레임부(131)의 양단부는 제3 프레임부(131)의 길이방향에 수직되게 마련될 수 있다.

복수의 제3 프레임부(131)는 직사각형 마스크프레임의 긴 변을 구성하는 마스크프레임 자재로 활용될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 마스크프레임 자재의 제조 방법에서는 사각형의 금속판(P)에서 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)와 복수의 제2 프레임부(121)를 뺀 나머지 영역을 활용함으로써 버려지는 스크랩(S)의 양을 최소화할 수 있다.

이때, 복수의 제2 프레임부(121)는 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)와 복수의 제3 프레임부(131)를 합한 개수와 동일하거나 그 이상의 개수를 가질 수 있다.

절단부 분리 단계(S300)는 금속판(P)을 절단하여 절단부를 분리하는 단계이다. 금속판(P)을 절단하는 방법은 공지된 절단 방법을 이용할 수 있다.

복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)와 복수의 제2 프레임부(121), 그리고 복수의 제3 프레임부(131) 각각은 마스크프레임의 조립 시 발생하는 작업 오차를 고려하여 여유분을 두고 절단되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 여유분은 제작하는 마스크프레임의 크기 또는 마스크프레임 자재의 제조 시 사용되는 절단 방법에 따라 달리 적용될 수 있다.

일 예로써, 제작하고자 하는 마스크프레임의 크기가 ‘외주 780mm(w) × 980mm(l) × 25mm(t), 틀 폭 70mm'인 경우에는 각 마스크프레임 자재의 ‘제품에서 길이’, 즉, 얻고자 하는 마스크프레임 자재의 치수보다 0 초과 20mm 이하, 바람직하게는 0 초과 10mm 이하, 더 바람직하게는 0.05mm 이상 5mm 이하의 범위 내에서 여유를 두고 절단될 수 있다.

얻고자 하는 마스크프레임 자재의 길이에서 너무 많은 여유분을 두고 절단을 하게 되면 그러한 자재의 길이를 맞추는데 시간이 많이 소요될 수 있다.

반대로, 얻고자 하는 마스크프레임 자재의 길이에서 너무 짧은 여유분을 두는 경우, 마스크프레임 자재의 제조과정에서 오차가 조금이라도 발생하게 되면 이러한 마스크프레임 자재를 이용한 마스크프레임의 제조 시 마스크프레임 자재 사이에 틈이 발생하여 용접이 불가능할 수 있다.

특히, ‘ㄷ’자 형상을 갖는 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부 내측에 제2 프레임부(121)를 삽입하여 마스크프레임을 제조하고자 할 때, 제2 프레임부(121)를 얻고자 하는 마스크프레임 자재의 길이에서 너무 짧은 여유를 두고 절단하게 되면 절단하는 과정에서 발생되는 오차로 인하여 제2 프레임부(121)는 얻고자 하는 마스크프레임 자재의 길이보다 짧아질 수 있다.

이러한 제2 프레임부(121)를 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부 내측에 삽입 시 짧아진 제2 프레임부(121)로 인하여 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부 내측과 제2 프레임부(121)의 양측 단부 사이에 틈이 발생할 수 있고, 틈의 크기가 큰 경우에는 용접이 불가능할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)와 복수의 제2 프레임부(121), 그리고 복수의 제3 프레임부(131) 각각은 0.1mm 이상 3mm 이하의 여유를 두고 절단하는 것이 바람직할 수 있다.

이하, 이러한 마스크프레임 자재를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 프레임부와 제2 프레임부를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 프레임부와 제3 프레임부를 이용한 증착용 마스크프레임의 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부를 확대하여 나타낸 도면이다.

복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)는 복수의 제2 프레임부(121) 중 일부와 결합하고, 복수의 제3 프레임부(131)는 복수의 제2 프레임부(121) 중 나머지 일부와 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.

제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)와 제2 프레임부(121) 또는 제2 프레임부(121)와 제3 프레임부(131) 간의 결합방식은 각 프레임부 사이에 끼워맞춤, 나사와 볼트에 의한 결합, 용접, 납땜 등의 방법이 있으나, 본 발명에서는 용접방식을 사용하여 결합될 수 있다. 용접방식은 아크 용접, 전자빔 용접, 특히, 진공 전자빔 용접이 바람직할 수 있다.

마스크프레임 자재 각각의 단부는 그 자재의 길이방향에 수직으로 절단되는 것이 바람직하다. 마스크프레임 자재 각각의 단부를 사선으로 절단하게 되면, 그 단부의 가공작업 시 어긋남이 발생할 수 있어 정밀한 작업이 요구되므로, 마스크프레임 자재의 조립 및 용접과정이 복잡해질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프레임은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 프레임부(121)의 양측 단부는 제2 프레임부(121)의 길이방향에 수직으로 절단되고, 제2 프레임부(121)의 양단부는 제1 프레임부(111)의 개방부 내측에서 제1 프레임부(111)와 접합될 수 있다.

제1 프레임부(111)와 제2 프레임부(121)의 결합 시, 한 쌍의 연장편(111b)과 제2 프레임부(121)의 양측 단부는 서로 밀착된 상태에서 용접부(W)를 용접 등의 방식으로 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 제2 프레임부(121)를 한 쌍의 연장편(111b)의 개방부측 단부 사이에 삽입하여 용접함으로써 밀착을 용이하게 할 수 있다.

한편, 제2 프레임부(121) 또는 제3 프레임부(131)길이를 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 몸체(111a) 길이에 맞게 절단하여 한 쌍의 연장편(111b)의 개방부측 단부에 접하도록 형성하는 것도 가능하다.

이러한 방법은 제2 프레임부(121)를 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부 내측에 삽입하여 용접하는 것보다 길이를 맞추는 작업이 용이하고 제2 프레임부(121) 또는 제3 프레임부(131)의 말단을 매끄럽게 가공하지 않아도 될 수 있으나, 제2 프레임부(121) 또는 제3 프레임부(131)를 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)에 용접 시, 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)의 개방부측 단부에 제2 프레임부(121) 또는 제3 프레임부(131)의 밀착이 용이하지 않을 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 제3 프레임부(131)가 한 쌍으로 마련되어 일정 간격을 갖고 평행되게 이격 배치되고, 제2 프레임부(121) 또한 한 쌍으로 마련되어 제3 프레임부(131)의 길이방향에 수직되되 한 쌍의 제3 프레임부(131) 사이에서 제3 프레임부(131)와 접하도록 마련될 수 있다.

제2 프레임부(121)와 제3 프레임부(131)의 결합 시에도 한 쌍의 제2 프레임부(121)의 양측 단부와 한 쌍의 제3 프레임부(131)는 서로 밀착된 상태에서 용접부(W)를 용접 등을 통해 결합하는 것이 바람직할 수 있다.

특히, 제1 프레임부(111)와 제2 프레임부(121)의 결합하여 제작되는 마스크프레임은 용접부(W)가 2곳만 존재하기 때문에, 작업시간이 단축될 수 있다.

즉, 제1 프레임부(111)의 개방부 내측에 제2 프레임부(121)를 단순히 삽입하여 제2 프레임부(121)의 양측 단부와 한 쌍의 연장편(111b)이 서로 밀착된 상태에서 2곳의 용접부(W)만을 용접함으로써, 바로 사각형 틀 형상의 마스크프레임을 제조할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

한편, 용접량을 추가적으로 줄이기 위한 방법으로서, 각 마스크프레임 자재를 결합핀(140)으로 결합하는 방식이 제안된다.

먼저, 각 마스크프레임 자재가 맞닿아 용접부(W)를 형성하는 단부의 모서리 둘레를 일정 깊이만큼 절단 또는 절삭하고, 그 단부 내부와 상기 단부가 접하는 마스크프레임 자재의 측면 내부에 결합핀(140)을 삽입하기 위한 삽입홀(미부호)을 형성할 수 있다.

예로써, 도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제3 프레임부(131)와 한 쌍의 제2 프레임부(121)를 용접하는 경우, 제2 프레임부(121)의 양측 단부 모서리 각각을 절삭하고, 제2 프레임부(121)의 단부 내부와 제2 프레임부(121)의 양측 단부와 접하는 제3 프레임부(131)의 측면 내부에 삽입홀을 각각 형성하여, 상기 삽입홀에 결합핀(140)을 삽입한 후, 제2 프레임부(121)의 단부가 절삭되어 형성된 홈에 1회 이상 용접하여 마스크프레임을 형성할 수 있다.

한편, 제1 프레임부(111)의 개방부측 단부 사이에 제2 프레임부(121)를 결합하는 경우, 제2 프레임부(121)의 양측 단부 모서리 각각을 일정 깊이만큼 절단 또는 절삭하고, 제1 프레임부(111)의 외측면에서부터 결합핀(140)이 관통 삽입될 수 있다.

또한, 제1 프레임부(111)의 개방부측 단부에 제2 프레임부(121)가 접하도록 형성되는 경우에는, 제1 프레임부(111)의 단부 모서리 각각을 절삭하고, 제1 프레임부(111)의 단부 내부와 제1 프레임부(111)의 단부와 맞닿게 되는 제2 프레임부(121)의 측면 내부에 삽입홀을 형성하여 제1 프레임부(111)와 제2 프레임부(121)를 결합할 수 있다.

이때, 결합핀(140)은 삽입홀보다 약간 크게 가공하여, 드라이 아이스나 액화질소에 냉각 후 수축시켜 설치될 수 있다. 즉, 결합핀(140)은 마스크프레임 자재보다 열팽창계수가 큰 재질로 마련되는 것이 바람직할 수 있다. 예로써, 마스크프레임 자재의 재질이 인바강인 경우 결합핀(140)은 인바보다 열팽창계수가 더 큰 스테인리스 강으로 마련될 수 있다.

또한, 각 마스크프레임 자재의 단부 또는 측면의 절삭 깊이는 각 마스크프레임 자재 두께의 10% 정도가 바람직할 수 있다.

용접작업 이전에 각 마스크프레임 자재를 결합핀(140)으로 결합하고, 각 마스크프레임 자재가 맞닿게 되는 가장자리 부위만을 용접함으로써, 여러 차례 용접해야 하는 종래의 용접방식에 비해 용접 횟수를 줄일 수 있어 작업시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 결합핀(140)에 의해 마스크프레임 자재가 결합됨으로써, 용접작업 시 각 마스크프레임 자재를 밀착함에 있어서 편의성이 향상될 수 있다.

이와 같은 방법에 의해, 복수의 제1 프레임부(111, 112, 113, 114, 115)는 복수의 제2 프레임부(121) 중 일부와 결합하고, 복수의 제3 프레임부(131)는 복수의 제2 프레임부(121) 중 나머지 일부와 결합되어 사각틀 형상의 마스크프레임의 제조가 가능할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 마스크프레임 자재 각각이 증착마스크 또는 고정지그에 접촉하는 면은 각 자재 길이 1000 mm 당 평탄도 λ(mm)가 λ(mm) 0.2 이하, 바람직하게는 0.1이하이다. 평탄도λ는 주위 온도의 차이가 100~150℃에서 길이 1000 mm 당 높낮이 차의 최대값이며 JIS3193:2005에 의해서 정의된다.

또한, 이러한 마스크프레임 자재를 이용하여 마스크프레임을 제조 시, 용접부의 개수 및 용접 횟수를 줄일 수 있어 작업시간이 단축되고 생산성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S100: 금속판 준비 단계
S200: 절단부 결정 단계
S300: 절단부 분리 단계
P: 금속판
110: 제1 절단부
111, 112, 113, 114, 115: 제1 프레임부
120: 제2 절단부
121: 제2 프레임부
130: 제3 절단부
131: 제3 프레임부
140: 결합핀
S: 스크랩
W: 용접부

Claims

사각틀 형상의 증착용 마스크프레임을 제작하기 위한 마스크프레임 자재의 제조 방법으로서,
금속판을 준비하는 금속판 준비 단계;
상기 금속판에, 제작하고자 하는 마스크프레임 자재의 형상을 고려하여, 절단되어 자재로 형성될 절단부를 결정하는 절단부 결정 단계; 및
상기 금속판을 절단하여 상기 절단부를 분리하는 절단부 분리 단계를 포함하고,
상기 절단부 결정 단계에서 상기 절단부는,
‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부가 상기 금속판에 연속하여 형성되는 제1 절단부;
상기 금속판에서 상기 제1 절단부를 제외한 나머지 영역에 일자형 바(Bar) 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부가 형성되는 제2 절단부; 및
상기 금속판에 상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부를 제외한 나머지 영역에서 일자형 바 형상을 갖되 상기 제2 프레임부보다 상대적으로 길이가 긴 복수의 제3 프레임부가 형성되는 제3 절단부를 포함하고,
상기 제1 절단부는,
하나의 제1 프레임부에 형성된 개방부가 인접하는 제1 프레임부에 형성된 개방부와 반대방향을 갖도록 형성되되, 상기 개방부 내에 적어도 하나의 인접한 제1 프레임부의 일부가 위치되고,
상기 하나의 제1 프레임부와 인접하는 제1 프레임부는 상기 개방부 내에서 접하며,
상기 복수의 제1 프레임부는 일자형 몸체와 상기 몸체의 양단부에서 상기 몸체의 길이방향에 수직되게 연장되는 한 쌍의 연장편을 포함하고,
상기 한 쌍의 연장편의 사이에는 상기 복수의 제2 프레임부 및 상기 복수의 제3 프레임부 중 어느 하나가 위치되는 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 마스크프레임의 크기가 외주 780mm(w) × 980mm(l) × 25mm(t), 틀 폭 70mm인 경우,
상기 복수의 제1 프레임부와, 상기 복수의 제2 프레임부, 및 상기 복수의 제3 프레임부 각각은 얻고자 하는 치수보다 0 초과 20mm 이하의 범위 내에서 여유를 두고 절단되는 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 제1 프레임부와, 상기 복수의 제2 프레임부, 및 상기 복수의 제3 프레임부 각각은 0.1mm 이상 3mm 이하의 여유를 두고 절단되는 증착용 마스크프레임 자재의 제조 방법.
삭제
금속판을 절단하여 ‘ㄷ’자 형상을 갖는 복수의 제1 프레임부와 바 형상을 갖는 복수의 제2 프레임부를 포함하는 마스크프레임 자재를 준비하는 단계;
상기 제1 프레임부의 개방부 내측에 상기 제2 프레임부의 양단부를 밀착시키는 단계; 및
상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부의 맞닿는 부위를 용접하는 단계를 포함하고,
상기 마스크프레임 자재를 준비하는 단계에는,
상기 제2 프레임부의 양측 단부 모서리 둘레를 일정 깊이만큼 절삭하는 단계; 및
상기 제2 프레임부의 양단부에 결합핀을 설치하기 위한 삽입홀을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 맞닿는 부위를 용접하는 단계 이전에는,
상기 제1 프레임부의 외측면에 상기 결합핀을 관통 삽입시켜 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 결합하는 단계를 더 포함하고,
상기 결합핀은 상기 제1 프레임부 및 상기 제2 프레임부보다 열팽창계수가 큰 재질로 이루어지는 증착용 마스크프레임의 제조 방법.
제 5항에 있어서,
상기 마스크프레임 자재는 상기 제2 프레임부보다 상대적으로 길이가 긴 복수의 제3 프레임부를 더 포함하고,
상기 복수의 제2 프레임부 중 일부는 상기 제1 프레임부와 결합하고, 상기 복수의 제2 프레임부 중 나머지는 상기 제3 프레임부와 결합하는 증착용 마스크프레임의 제조 방법.
제 6항에 있어서,
상기 복수의 제3 프레임부는 적어도 한 쌍 이상 마련되어 일정 간격을 갖고 평행되게 이격 배치되고, 상기 복수의 제2 프레임부 중 다른 일부는 상기 복수의 제3 프레임부의 길이방향에 수직되되 상기 제2 프레임부의 양측 단부는 한 쌍의 상기 제3 프레임부 사이에서 상기 한 쌍의 제3 프레임부와 밀착되는 증착용 마스크프레임의 제조 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 결합하는 단계에서,
상기 결합핀은, 상기 삽입홀의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어, 냉각 수축을 통한 상기 삽입홀에 설치되는 증착용 마스크프레임의 제조 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제2 프레임부의 양단부 절삭 깊이는 상기 제2 프레임부 두께의 10% 정도인 증착용 마스크프레임의 제조 방법.
삭제