KR20190092123A - 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법 - Google Patents

프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임(200)에 접착된 마스크(100)의 분리 방법은, (a) 금속을 포함하는 접착부(EM)를 매개하여 프레임(200) 상부의 적어도 일부분에 마스크(100)가 접착된 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 제공하는 단계, (b) 접착부(EM)에 소정의 온도, 소정의 압력(HP) 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계, 및 (c) 프레임(200)으로부터 마스크(100)를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법 {METHOD FOR SEPARATING MASK ADHERE TO FRAME AND METHOD FOR REPLACING MASK ADHERE TO FRAME}
본 발명은 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 프레임으로부터 마스크를 분리하고 교체하는 과정에서 프레임의 변형을 방지할 수 있는 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법에 관한 것이다.
최근에 박판 제조에 있어서 전주 도금(Electroforming) 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 전주 도금 방법은 전해액에 양극체, 음극체를 침지하고, 전원을 인가하여 음극체의 표면상에 금속박판을 전착시키므로, 극박판을 제조할 수 있으며, 대량 생산을 기대할 수 있는 방법이다.
한편, OLED 제조 공정에서 화소를 형성하는 기술로, 박막의 금속 마스크(Shadow Mask)를 기판에 밀착시켜서 원하는 위치에 유기물을 증착하는 FMM(Fine Metal Mask) 법이 주로 사용된다.
기존의 OLED 제조 공정에서는 마스크를 스틱 형태, 플레이트 형태 등으로 제조한 후, 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용한다. 마스크 하나에는 디스플레이 하나에 대응하는 셀이 여러개 구비될 수 있다. 또한, 대면적 OLED 제조를 위해서 여러 개의 마스크를 OLED 화소 증착 프레임에 고정시킬 수 있는데, 프레임에 고정하는 과정에서 각 마스크가 평평하게 되도록 인장을 하게 된다. 마스크의 전체 부분이 평평하게 되도록 인장력을 조절하는 것은 매우 어려운 작업이다. 특히, 각 셀들을 모두 평평하게 하면서, 크기가 수 내지 수십 ㎛에 불과한 마스크 패턴을 정렬하기 위해서는, 마스크의 각 측에 가하는 인장력을 미세하게 조절하면서, 정렬 상태를 실시간으로 확인하는 고도의 작업이 요구된다.
그럼에도 불구하고, 여러 개의 마스크를 하나의 프레임에 고정시키는 과정에서 마스크 상호간에, 그리고 마스크 셀들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 마스크를 프레임에 용접 고정하는 과정에서 마스크 막의 두께가 너무 얇고 대면적이기 때문에 하중에 의해 마스크가 쳐지거나 뒤틀어지는 문제점이 있었다.
초고화질의 OLED의 경우, 현재 QHD 화질은 500~600 PPI(pixel per inch)로 화소의 크기가 약 30~50㎛에 이르며, 4K UHD, 8K UHD 고화질은 이보다 높은 ~860 PPI, ~1600 PPI 등의 해상도를 가지게 된다. 이렇듯 초고화질의 OLED의 화소 크기를 고려하여 각 셀들간의 정렬 오차를 수 ㎛ 정도로 감축시켜야 하며, 이를 벗어나는 오차는 제품의 실패로 이어지게 되므로 수율이 매우 낮아지게 될 수 있다. 그러므로, 마스크가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고, 정렬을 명확하게 할 수 있는 기술, 마스크를 프레임에 고정하는 기술 등의 개발이 필요한 실정이다.
한편, 마스크가 일부 정렬이 명확하지 않게 고정되거나, 마스크에 결함이 발생한 경우 마스크를 분리해야 하나, 용접된 마스크를 분리 및 교체하는 과정에서 다른 마스크의 정렬을 어긋나게 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 분리 및 교체를 용이하게 할 수 있는 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 프레임이 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법 및 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 프레임에 접착된 마스크를 분리하는 방법으로서, (a) 금속을 포함하는 접착부를 매개하여 프레임 상부의 적어도 일부분에 마스크가 접착된 프레임 일체형 마스크를 제공하는 단계; (b) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계; 및 (c) 프레임으로부터 마스크를 분리하는 단계를 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법에 의해 달성된다.
접착부는 적어도 두 금속의 합금을 포함할 수 있다.
(b) 단계에서, 접착부의 적어도 일부가 고상(solid phase)에서 액상(liquid phase)으로 변할 수 있다.
(b) 단계에서, 접착부의 적어도 일부가 고상(solid phase)에서 액상(liquid phase)으로 변하면서 프레임과 마스크의 접착력이 약해질 수 있다.
접착부는, In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속; 및 In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속을 포함할 수 있다.
접착부는, Bi, Sn, Ag, Cu, Cd, 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속 및 제2 금속과 상이한 제3 금속을 더 포함할 수 있다.
접착부는, Cu, Sb 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속, 제2 금속 및 제3 금속과 상이한 제4 금속을 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 프레임에 접착된 마스크를 교체하는 방법으로서, (a) 금속을 포함하는 접착부를 매개하여 프레임 상부의 적어도 일부분에 마스크가 접착된 프레임 일체형 마스크를 제공하는 단계; (b) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계; (c) 프레임으로부터 마스크를 분리하는 단계; (d) 프레임 상부의 적어도 일부분에 금속을 포함하는 접착부를 형성하고, 교체 마스크의 테두리 중 적어도 일부를 접착부에 대응하는 단계; (e) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계; 및 (f) 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나의 인가를 해제하여, 교체 마스크와 프레임을 접착하는 단계를 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 마스크와 프레임이 일체형 구조를 이루는 프레임 일체형 마스크에서 마스크의 분리 및 교체를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 프레임이 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 정렬을 명확하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 마스크를 프레임에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 마스크를 인장하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 나타내는 정면도 및 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 인장 형태 및 마스크를 프레임의 셀 영역에 대응시키는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임에 접착하는 과정을 나타내는 개략도 및 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 이용한 OLED 화소 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 프레임으로부터 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 OLED 화소 증착용 마스크(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크(10)는 스틱형(Stick-Type) 또는 판형(Plate-Type)으로 제조될 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 마스크(10)는 스틱형 마스크로서, 스틱의 양측을 OLED 화소 증착 프레임에 용접 고정시켜 사용할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 마스크(100)는 판형(Plate-Type) 마스크로서, 넓은 면적의 화소 형성 공정에서 사용될 수 있다.
마스크(10)의 바디(Body)[또는, 마스크 막(11)]에는 복수의 디스플레이 셀(C)이 구비된다. 하나의 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 셀(C)에는 디스플레이의 각 화소에 대응하도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 셀(C)을 확대하면 R, G, B에 대응하는 복수의 화소 패턴(P)이 나타난다. 일 예로, 셀(C)에는 70 X 140의 해상도를 가지도록 화소 패턴(P)이 형성된다. 즉, 수많은 화소 패턴(P)들은 군집을 이루어 셀(C) 하나를 구성하며, 복수의 셀(C)들이 마스크(10)에 형성될 수 있다.
도 2는 종래의 마스크(10)를 프레임(20)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 3은 종래의 마스크(10)를 인장(F1~F2)하는 과정에서 셀들간의 정렬 오차가 발생하는 것을 나타내는 개략도이다. 도 1의 (a)에 도시된 6개의 셀(C: C1~C6)을 구비하는 스틱 마스크(10)를 예로 들어 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 먼저, 스틱 마스크(10)를 평평하게 펴야한다. 스틱 마스크(10)의 장축 방향으로 인장력(F1~F2)을 가하여 당김에 따라 스틱 마스크(10)가 펴지게 된다. 그 상태로 사각틀 형태의 프레임(20) 상에 스틱 마스크(10)를 로딩한다. 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들은 프레임(20)의 틀 내부 빈 영역 부분에 위치하게 된다. 프레임(20)은 하나의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수 있고, 복수의 스틱 마스크(10)의 셀(C1~C6)들이 틀 내부 빈 영역에 위치할 정도의 크기일 수도 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절하면서 정렬을 시킨 후, 스틱 마스크(10) 측면의 일부를 용접(W)함에 따라 스틱 마스크(10)와 프레임(20)을 상호 연결한다. 도 2의 (c)는 상호 연결된 스틱 마스크(10)와 프레임의 측단면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 스틱 마스크(10)의 각 측에 가하는 인장력(F1~F2)을 미세하게 조절함에도 불구하고, 마스크 셀(C1~C3)들의 상호간에 정렬이 잘 되지 않는 문제점이 나타난다. 가령, 셀(C1~C3)들의 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상호 다르게 되거나, 패턴(P)들이 비뚤어지는 것이 그 예이다. 스틱 마스크(10)는 복수(일 예로, 6개)의 셀(C1~C6)을 포함하는 대면적이고, 수십 ㎛ 수준의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 하중에 의해 쉽게 쳐지거나 뒤틀어지게 된다. 또한, 각 셀(C1~C6)들을 모두 평평하게 하도록 인장력(F1~F2)을 조절하면서, 각 셀(C1~C6)들간의 정렬 상태를 현미경을 통해 실시간으로 확인하는 것은 매우 어려운 작업이다.
따라서, 인장력(F1~F2)의 미세한 오차는 스틱 마스크(10) 각 셀(C1~C3)들이 늘어나거나, 펴지는 정도에 오차를 발생시킬 수 있고, 그에 따라 마스크 패턴(P)간에 거리(D1~D1", D2~D2")가 상이해지게 되는 문제점을 발생시킨다. 물론, 완벽하게 오차가 0이 되도록 정렬하는 것은 어려운 것이지만, 크기가 수 내지 수십 ㎛인 마스크 패턴(P)이 초고화질 OLED의 화소 공정에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는, 정렬 오차가 3㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 인접하는 셀 사이의 정렬 오차를 PPA(pixel position accuracy)라 지칭한다.
이에 더하여, 대략 6~20개 정도의 복수의 스틱 마스크(10)들을 프레임(20) 하나에 각각 연결하면서, 복수의 스틱 마스크(10)들간에, 그리고 스틱 마스크(10)의 복수의 셀(C~C6)들간에 정렬 상태를 명확히 하는 것도 매우 어려운 작업이고, 정렬에 따른 공정 시간이 증가할 수밖에 없게 되어 생산성을 감축시키는 중대한 이유가 된다.
이에, 본 발명은 마스크(100)가 쳐지거나 뒤틀리는 등의 변형을 방지하고 프레임(200)에 정렬을 명확히 하며, 제조시간을 현저하게 감축시키고, 수율을 현저하게 상승시킬 수 있는 프레임 일체형 마스크의 제조 방법을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크를 나타내는 정면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(200)을 나타내는 정면도[도 5의 (a)] 및 측단면도[도 5의 (b)]이다. 도 5 (b)는 도 5의 (a)의 A-A' 방향에서의 측단면도를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프레임 일체형 마스크는, 복수의 마스크(100) 및 하나의 프레임(200)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 복수의 마스크(100)들을 각각 하나씩 프레임(200)에 접착한 형태이다. 이하에서는, 설명의 편의상 사각 형태의 마스크(100)를 예로 들어 설명하나, 마스크(100)들은 프레임(200)에 접착되기 전에는 양측에 클램핑되는 돌출부를 구비한 스틱 마스크 형태일 수 있고, 프레임(200)에 접착된 후에 돌출부가 제거될 수 있다.
각각의 마스크(100)에는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성되며, 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있다. 얇은 두께로 형성할 수 있도록, 마스크(100)는 전주도금(electroforming)으로 형성될 수 있다. 마스크(100)는 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃인 인바(invar), 약 1.0 X 10-7/℃ 인 슈퍼 인바(super invar) 재질일 수 있다. 이 재질의 마스크(100)는 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 이 외에, 최근에 온도 변화값이 크지 않은 범위에서 화소 증착 공정을 수행하는 기술들이 개발되는 것을 고려하면, 마스크(100)는 이보다 열팽창계수가 약간 큰 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 재질일 수도 있다.
프레임(200)은 대략 사각 형상, 사각틀 형상의 테두리 프레임부(210)를 포함할 수 있다. 프레임(200)은 인바, 슈퍼인바, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 구성될 수 있으며, 열변형을 고려하여 마스크와 동일한 열팽창계수를 가지는 인바, 슈퍼 인바, 니켈, 니켈-코발트 등의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 프레임(200)은 제1 방향(가로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함할 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 제1 그리드 프레임부(220)를 포함하는 경우, 각각의 제1 그리드 프레임부(220)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
또, 이에 더하여, 프레임(200)은 제2 방향(세로 방향)으로 연장 형성되는 적어도 하나의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함할 수 있다. 제2 그리드 프레임부(230)는 직선 형태로 형성되어 양단이 테두리 프레임부(210)에 연결될 수 있다. 제1 그리드 프레임부(220)와 제2 그리드 프레임부(230)는 서로 수직하므로 상호 교차될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 제2 그리드 프레임부(230)를 포함하는 경우, 각각의 제2 그리드 프레임부(230)는 동등한 간격을 이루는 것이 바람직하다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형, 평행사변형과 같은 사각형 형상일 수 있으며[도 5의 (b) 참조], 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 결합에 의해, 프레임부(200)는 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비할 수 있다. 마스크 셀 영역(CR)이라 함은, 프레임부(200)에서 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)가 점유하는 영역을 제외한, 중공 형태의 빈 영역을 의미할 수 있다. 이 마스크 셀 영역(CR)에 마스크(100)의 셀(C)이 대응됨에 따라, 실질적으로 마스크 패턴(P)을 통해 OLED의 화소가 증착되는 통로로 이용될 수 있게 된다. 전술하였듯이 하나의 마스크 셀(C)은 스마트폰 등의 디스플레이 하나에 대응한다. 하나의 마스크(100)에는 하나의 셀(C)을 구성하는 마스크 패턴(P)들이 형성될 수 있다. 또는, 하나의 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있으나, 마스크(100)의 명확한 정렬을 위해서는 대면적 마스크(100)를 지양할 필요가 있고, 하나의 셀(C)을 구비하는 소면적 마스크(100)가 바람직하다. 또는, 프레임(200)의 하나의 셀 영역(CR)에 복수의 셀(C)을 가지는 하나의 마스크(100)가 대응할 수도 있으나, 명확한 정렬을 위해서는 2-3개 정도의 소수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)를 대응하는 것이 바람직하다.
프레임(200)은 복수의 마스크 셀 영역(CR)을 구비하고, 각각의 마스크(100)는 각각 하나의 마스크 셀(C)이 마스크 셀 영역(CR)에 대응되도록 접착될 수 있다. 각각의 마스크(100)는 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크 패턴부[셀(C)에 대응] 및 마스크 패턴부 주변의 더미부[셀(C)을 제외한 마스크 막(110) 부분에 대응]를 포함할 수 있다. 더미부는 마스크 막(110)만을 포함하거나, 마스크 패턴(P)과 유사한 형태의 소정의 더미 패턴이 형성된 마스크 막(110)을 포함할 수 있다. 마스크 패턴부는 프레임(200)의 마스크 셀 영역(CR)에 대응하고, 더미부의 일부 또는 전부가 프레임(200)에 접착될 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 프레임(200)이 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.
이하에서는, 프레임 일체형 마스크를 제조하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5에서 상술한 프레임(200)을 제공할 수 있다. 프레임(200)은 테두리 프레임부(210)에 제1 그리드 프레임부(220) 및 제2 그리드 프레임부(230)를 연결하여 제조할 수 있다. 본 명세서에서는 5개의 제1 그리드 프레임부(220) 및 4개의 제2 그리드 프레임부(230)를 테두리 프레임부(210)에 연결하여, 6 X 5의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 형성한 것을 예로 들어 설명한다.
다음으로, 복수의 마스크 패턴(P)이 형성된 마스크(100)를 제공할 수 있다. 전주도금 방식으로 인바, 슈퍼 인바 재질의 마스크(100)를 제조할 수 있고, 마스크(100)에는 하나의 셀(C)이 형성될 수 있음은 상술한 바 있다. 마스크 패턴(P)의 폭은 40㎛보다 작게 형성될 수 있고, 마스크(100)의 두께는 약 2~50㎛로 형성될 수 있다. 프레임(200)이 복수의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)을 구비하므로, 각각의 마스크 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 대응하는 마스크 셀(C: C11~C56)을 가지는 마스크(100)도 복수개 구비할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)의 인장 형태[도 6의 (a)] 및 마스크(100)를 프레임(200)의 셀 영역(CR)에 대응시키는 상태[도 6의 (b)]를 나타내는 개략도이다.
다음으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)의 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 대응시키는 과정에서, 마스크(100)의 일축 방향을 따라 두 측을 인장(F1~F2)하여 마스크(100)를 평평하게 편 상태로 마스크 셀(C)을 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수 있다. 한 측에서도 여러 포인트(도 6의 예로, 1~3포인트)로 마스크(100)를 잡고 인장할 수 있다. 한편, 일축 방향이 아니라, 모든 축 방향을 따라 마스크(100)의 모든 측을 인장(F1~F4) 할 수도 있다.
예를 들어, 마스크(100)의 각 측에 가하는 인장력은 4N을 초과하지 않을 수 있다. 마스크(100)의 크기에 따라 가하는 인장력은 동일하거나, 달라질 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 마스크(100)는 1개의 마스크 셀(C)을 포함하는 크기이므로, 복수개의 셀(C1~C6)을 포함하는 종래의 스틱 마스크(10)보다 필요로 하는 인장력이 동일하거나, 적어도 줄어들 가능성이 있다. 9.8N이 1kg의 중력 힘을 의미함을 고려하면, 1N은 400g의 중력 힘보다도 작은 힘이기 때문에, 마스크(100)가 인장된 후에 프레임(200)에 부착되어도 마스크(100)가 프레임(200)에 가하는 장력(tension), 또는, 반대로 프레임(200)이 마스크(100)에 가하는 장력은 매우 적게 된다. 그리하여, 장력에 의한 마스크(100) 및/또는 프레임(200)의 변형이 최소화되어 마스크(100)[또는, 마스크 패턴(P)]의 정렬 오차가 최소화 될 수 있다.
그리고, 종래의 도 1의 마스크(10)는 셀 6개(C1~C6)를 포함하므로 긴 길이를 가지는데 반해, 본 발명의 마스크(100)는 셀 1개(C)를 포함하여 짧은 길이를 가지므로 PPA(pixel position accuracy)가 틀어지는 정도가 작아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀(C1~C6, ...)들을 포함하는 마스크(10)의 길이가 1m이고, 1m 전체에서 10㎛의 PPA 오차가 발생한다고 가정하면, 본 발명의 마스크(100)는 상대적인 길이의 감축[셀(C) 개수 감축에 대응]에 따라 위 오차 범위를 1/n 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마스크(100)의 길이가 100mm라면, 종래 마스크(10)의 1m에서 1/10로 감축된 길이를 가지므로, 100mm 길이의 전체에서 1㎛의 PPA 오차가 발생하게 되며, 정렬 오차가 현저히 감소하게 되는 효과가 있다.
한편, 마스크(100)가 복수의 셀(C)을 구비하고, 각각의 셀(C)이 프레임(200)의 각각의 셀 영역(CR)에 대응하여도 정렬 오차가 최소화되는 범위 내에서라면, 마스크(100)는 프레임(200)의 복수의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 또는, 복수의 셀(C)을 가지는 마스크(100)가 하나의 마스크 셀 영역(CR)에 대응할 수도 있다. 이 경우에도, 정렬에 따른 공정 시간과 생산성을 고려하여, 마스크(100) 가급적 적은 수의 셀(C)을 구비하는 것이 바람직하다.
마스크(100)가 평평한 상태로 마스크 셀 영역(CR)에 대응하도록 인장력(F1~F4)을 조절하면서, 현미경을 통해 실시간으로 정렬 상태를 확인할 수 있다. 본 발명의 경우는, 마스크(100)의 하나의 셀(C)을 대응시키고 정렬 상태를 확인하기만 하면 되므로, 복수의 셀(C: C1~C6)을 동시에 대응시키고 정렬 상태를 모두 확인하여야 하는 종래의 방법[도 2 참조]보다, 제조시간을 현저하게 감축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 6개의 마스크(100)에 포함되는 각각의 셀(C11~C16)을 각각 하나의 셀 영역(CR11~CR16)에 대응시키고 각각 정렬 상태를 확인하는 6번의 과정을 통해, 6개의 셀(C1~C6)을 동시에 대응시키고 6개 셀(C1~C6)의 정렬 상태를 동시에 모두 확인해야 하는 종래의 방법보다 훨씬 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 프레임 일체형 마스크 제조 방법은, 30개의 셀 영역(CR: CR11~CR56)에 30개의 마스크(100)를 각각 대응시키고 정렬하는 30번의 과정에서의 제품 수득률이, 6개의 셀(C1~C6)을 각각 포함하는 5개의 마스크(10)[도 2의 (a) 참조]를 프레임(20)에 대응시키고 정렬하는 5번의 과정에서의 종래의 제품 수득률보다 훨씬 높게 나타날 수 있다. 한번에 6개씩의 셀(C)이 대응하는 영역에 6개의 셀(C1~C6)을 정렬하는 종래의 방법이 훨씬 번거롭고 어려운 작업이므로 제품 수율이 낮게 나타나는 것이다.
한편, 마스크(100)를 프레임(200)에 대응한 후, 프레임(200)에 소정의 접착제를 개재하여 마스크(100)를 임시로 고정할 수도 있다. 이후에, 유테틱 접착부(EM)를 이용한 마스크(100)의 접착 단계를 진행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 과정을 나타내는 개략도[도 7의 (a)] 및 접착된 형태를 나타내는 부분 확대 단면도[도 7의 (b)]이다. 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 B-B' 단면에 해당한다.
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 마스크(100)의 테두리의 일부 또는 전부를 프레임(200)에 접착할 수 있다. 접착은 접착부(EM)를 마스크(100)와 프레임(200) 사이에 개재하여 수행할 수 있고, 바람직하게는 유테틱(eutectic) 재질의 접착부(EM)로 수행될 수 있다. 유테틱 접착부(EM)는 마스크(100)/프레임(200)과 같이 금속 재질을 가지므로 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있고, 금속 재질이므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다. 도 7의 (b)에서는 설명의 편의를 위해 접착부(EM)의 두께 및 폭이 다소 과장되게 도시되었음을 밝혀두며, 실제로 접착부(EM)가 개재된 부분은 거의 돌출되지 않고 마스크(100)와 프레임(200)을 연결하는 부분일 수 있다.
마스크(100)의 접착은 프레임(200)의 모서리쪽에 최대한 가깝게 수행하여야 마스크(100)와 프레임(200) 사이의 들뜬 공간을 최대한 줄이고 밀착성을 높일 수 있게 된다. 접착부(EM)는 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 개재되어 마스크(100)와 프레임(200)을 일체로 연결하는 매개체가 될 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 상면에 두 개의 이웃하는 마스크(100)의 일 테두리가 접착부(EM)를 개재하여 각각 접착된 형태가 나타난다. 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]의 폭, 두께는 약 1~5mm 정도로 형성될 수 있고, 제품 생산성 향상을 위해, 제1 그리드 프레임부(220)[또는, 제2 그리드 프레임부(230)]와 마스크(100)의 테두리가 겹치는 폭을 약 0.1~2.5mm 정도로 최대한 감축시킬 필요가 있다.
제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)의 길이 방향에 수직하는 단면의 형상은 삼각형(200a) 일 수 있으나, 마스크(100)의 하중 및 장력을 보다 잘 지지하기 위해 단면의 형상이 사각형[일 예로, 평행사변형]이 되도록 형성할 수 있으며, 변, 모서리 부분이 일부 라운딩 될 수도 있다.
마스크(100)가 프레임(200)과 접착될 때, 마스크(100)는 프레임(200)[또는, 테두리 프레임부(210), 제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)] 방향, 또는 외측 방향으로 인장력(F1~F2 또는 F1~F4)을 받는 상태로 접착될 수 있다. 그리하여 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 마스크(100)를 프레임(200)에 임시 접착하게 된다. 이 상태에서, 접착부(EM)로 접착을 수행하면, 마스크(100)는 외측으로 인장력(F1~F4)을 받는 상태로 프레임(200) 상부에 접착될 수 있게 된다. 따라서, 마스크(100)가 하중에 의해 쳐지거나 뒤틀림이 없이 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 상태를 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 하나의 마스크(100)를 프레임(200)에 접착하는 공정을 완료하면, 나머지 마스크(100)들을 나머지 마스크 셀(C)에 순차적으로 대응시키고, 프레임(200)에 접착하는 과정을 반복할 수 있다. 이미 프레임(200)에 접착된 마스크(100)가 기준 위치를 제시할 수 있으므로, 나머지 마스크(100)들을 셀(C)에 순차적으로 대응시키고 정렬 상태를 확인하는 과정에서의 시간이 현저하게 감축될 수 있는 이점이 있다. 그리고, 하나의 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100a)와 이에 이웃하는 마스크 셀 영역에 접착된 마스크(100b) 사이의 PPA(pixel position accuracy)가 3㎛를 초과하지 않게 되어, 정렬이 명확한 초고화질 OLED 화소 형성용 마스크를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 제조하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 전주 도금(electroforming)을 수행할 수 있도록, 전도성 기재(41)를 준비한다. 전도성 기재(41)를 포함하는 모판(mother plate; 40)은 전주 도금에서 음극체(cathode)로 사용될 수 있다.
전도성 재질로서, 메탈의 경우에는 표면에 메탈 옥사이드들이 생성되어 있을 수 있고, 메탈 제조 과정에서 불순물이 유입될 수 있으며, 다결정 실리콘 기재의 경우에는 개재물 또는 결정립계(Grain Boundary)가 존재할 수 있으며, 전도성 고분자 기재의 경우에는 불순물이 함유될 가능성이 높고, 강도. 내산성 등이 취약할 수 있다. 메탈 옥사이드, 불순물, 개재물, 결정립계 등과 같이 모판(40)[또는, 기재(41)]의 표면에 전기장이 균일하게 형성되는 것을 방해하는 요소를 "결함"(Defect)으로 지칭한다. 결함(Defect)에 의해, 상술한 재질의 음극체에는 균일한 전기장이 인가되지 못하여 도금막[마스크(100)]의 일부가 불균일하게 형성될 수 있다.
UHD 급 이상의 초고화질 화소를 구현하는데 있어서 도금막 및 도금막 패턴[마스크 패턴(P)]의 불균일은 화소의 형성에 악영향을 미칠 수 있다. FMM, 새도우 마스크의 패턴 폭은 수 내지 수십㎛의 크기, 바람직하게는 30㎛보다 작은 크기로 형성될 수 있으므로, 수㎛ 크기의 결함조차 마스크의 패턴 사이즈에서 큰 비중을 차지할 정도의 크기이다.
또한, 상술한 재질의 음극체에서의 결함을 제거하기 위해서는 메탈 옥사이드, 불순물 등을 제거하기 위한 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 이 과정에서 음극체 재료가 식각되는 등의 또 다른 결함이 유발될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 단결정 실리콘 재질의 기재(41)를 사용할 수 있다. 전도성을 가지도록, 기재(41)는 1019 이상의 고농도 도핑이 수행될 수 있다. 도핑은 기재(41)의 전체에 수행될 수도 있으며, 기재(41)의 표면 부분에만 수행될 수도 있다.
도핑된 단결정 실리콘의 경우는 결함이 없기 때문에, 전주 도금 시에 표면 전부에서 균일한 전기장 형성으로 인한 균일한 도금막[마스크(100)]이 생성될 수 있는 이점이 있다. 균일한 도금막을 통해 제조하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)는 OLED 화소의 화질 수준을 더욱 개선할 수 있다. 그리고, 결함을 제거, 해소하는 추가 공정이 수행될 필요가 없으므로, 공정비용이 감축되고, 생산성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 실리콘 재질의 기재(41)를 사용함에 따라서, 필요에 따라 기재(41)의 표면을 산화(Oxidation), 질화(Nitridation)하는 과정만으로 절연부(45)를 형성할 수 있는 이점이 있다. 절연부(45)는 도금막[마스크(100)]의 전착을 방지하는 역할을 하여 도금막에 패턴[마스크 패턴(P)]을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 8의 (b)를 참조하면, 기재(41)의 적어도 일면 상에 절연부(45)를 형성할 수 있다. 절연부(45)는 패턴을 가지고 형성될 수 있고, 테이퍼 또는 역테이퍼 형상의 패턴을 가지는 것이 바람직하다. 절연부(45)는 전도성 기재(41)를 베이스로 하는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등일 수 있고, 포토레지스트를 사용할 수도 있다. 포토레지스트를 사용하여 테이퍼 형상의 패턴을 형성할 때에는 다중 노광 방법, 영역마다 노광 강도를 다르게 하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이에 따라, 모판(40)이 제조될 수 있다.
다음으로, 도 8의 (c)를 참조하면, 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체(미도시)를 준비한다. 양극체(미도시)는 도금액(미도시)에 침지되어 있고, 모판(40)은 전부 또는 일부가 도금액(미도시)에 침지되어 있을 수 있다. 모판(40)[또는, 음극체(40)]과 대향하는 양극체 사이에 형성된 전기장으로 인해 도금막[마스크(100)]이 모판(40)의 표면에서 전착되어 생성될 수 있다. 다만, 전도성 기재(41)의 노출된 표면에서만 도금막이 생성되며, 절연부(45) 표면에서는 도금막이 생성되지 않으므로, 도금막에 패턴[마스크 패턴(P)[도 4 참조]이 형성될 수 있다.
도금액은 전해액으로서, 마스크(100)를 구성할 도금막의 재료가 될 수 있다. 일 실시예로, 철니켈합금인 인바(Invar) 박판을 도금막(100)으로서 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액 및 Fe 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수 있다. 다른 실시예로, 철니켈코발트합금인 슈퍼 인바(Super Invar) 박판을 도금막(100)으로 제조하는 경우, Ni 이온을 포함하는 용액, Fe 이온을 포함하는 용액 및 Co 이온을 포함하는 용액의 혼합액을 도금액으로 사용할 수도 있다. 인바 박판, 슈퍼 인바 박판은 OLED의 제조에 있어서 FMM(Fine Metal Mask), 새도우 마스크(Shadow Mask)로 사용될 수 있다. 그리고, 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-6/℃, 슈퍼 인바 박판은 열팽창계수가 약 1.0 X 10-7/℃ 정도로 매우 낮기 때문에 열에너지에 의해 마스크의 패턴 형상이 변형될 우려가 적어 고해상도 OLED 제조에서 주로 사용된다. 이 외에도 목적하는 도금막(100)에 대한 도금액을 제한없이 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 인바 박판(100)을 제조하는 것을 주된 예로 상정하여 설명하고, 도금막(100)과 마스크(100)을 병용하여 설명한다.
기재(41) 표면으로부터 도금막(100)이 전착되면서 두꺼워지기 때문에, 절연부(45)의 상단을 넘기 전까지만 도금막(100)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 절연부(45)의 두께보다 도금막(100)의 두께가 더 작을 수 있다. 도금막(100)은 절연부(45)의 패턴 공간에 채워지며 전착되므로, 절연부(45)의 패턴과 역상을 가지는 테이퍼 또는 역테이퍼 형상을 가지며 생성될 수 있다.
다음으로, 도 9의 (a)를 참조하면, 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230), 또는 테두리 프레임부(210)가 될 수도 있음]의 상부에 도 8의 (c)의 구조물을 뒤집어서 배치한다.
마스크(100)가 접촉하는 프레임(200)[제1, 2 그리드 프레임부(220, 230)] 상부에는 유테틱(eutectic) 재질의 접착부(EA)가 형성될 수 있다. 접착부(EA)에 소정의 온도, 압력을 가함으로써 마스크(100)와 프레임(200)이 접착될 수 있기 때문에, 마스크(100)의 테두리(100b) 중 적어도 일부를 접착부(EA)에 대응시킬 수 있다.
접착부(EA)는 금속을 포함하고, 필름, 선, 다발 형태 등의 다양한 모양을 가질 수 있다. 접착부(EA)는 약 10 ~ 30㎛의 얇은 두께를 가지기 때문에, 마스크(20)와 프레임(30) 사이에 개재되어도 단차에는 거의 영향을 주지 않는다.
보다 상세하게, 접착부(EA)는 적어도 두 금속의 합금을 포함할 수 있다. 접착부(EA)가 금속 재질이고, 표면에 다른 유기 접착제 등의 처리를 하지 않으므로, 도 9의 (a) 상태에서 접착부(EA)는 마스크(100)과 프레임(200)을 접착시키는 접착력이 다소 부족할 수 있다. 따라서, 마스크(100)와 프레임(200)이 접착부(EA)를 매개체로 하여 대응이 틀어지지 않도록, 소정의 하중을 가하여 임시로 상호 고정 시킬 수 있다. 또는, 마스크(100)과 프레임(200)의 위치가 임시로 고정되도록 클리핑 수단(미도시)을 사용할 수도 있다.
유테틱 재질의 접착부(EA)는 적어도 두 개의 금속 고상(solid phase)지고, 유테틱(eutectic point) 포인트를 가질 수 있다. 즉, 접착부(EA)는 적어도 두 개의 금속 고상(solid phase)을 포함하고, 특정 온도/압력의 유테틱 포인트(eutectic point)에서는 두 개의 금속 고체상이 모두 액상(liquid phase)이 될 수 있다. 그리고, 유테틱 포인트를 벗어나면 다시 두 개의 금속 고상이 될 수 있다. 이에 따라, 고상 -> 액상 -> 고상의 상변화를 통해 접착제로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.
접착부(EA)는 2가지 금속의 합금 형태를 가질 수 있다. 이 경우, In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속, 및 In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속을 포함할 수 있다.
또한, 접착부(EA)는 3가지 금속의 합금 형태를 가질 수 있다. 이 경우, In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속, In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속, 및 Bi, Sn, Ag, Cu, Cd, 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속 및 제2 금속과 상이한 제3 금속을 포함할 수 있다.
또한, 접착부(EA)는 4가지 금속의 합금 형태를 가질 수 있다. 이 경우, In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속, In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속, Bi, Sn, Ag, Cu, Cd, 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속 및 제2 금속과 상이한 제3 금속, 및 Cu, Sb 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속, 제2 금속 및 제3 금속과 상이한 제4 금속을 포함할 수 있다.
아래 [표 1]은 접착부(EA)를 구성할 수 있는 물질들의 예시이다.
Element 1 and Wt% Element 2 and Wt% Element 3 and Wt% Element 4 and Wt% Solidus ℃ Liquidus ℃
In 44 Sn 42 Cd 14 93 93
In 51.5 Bi 32 Sn 16.5 95 95
In 52 Sn 48 120 122
Bi 57 Sn 42 Ag 1 138 140
Bi 57 Sn 43 139 139
In 97 Ag 3 144 144
In 100 156 156
Sn 88.5 In 8 Ag 3 Cu 0.5 195 201
Sn 91.2 Zn 8.8 199 199
Sn 93.5 Bi 5 Ag 1.5 200 225
Sn 93.3 Ag 3.1 Bi 3.1 Cu 0.5 209 212
Sn 92 Bi 4.7 Ag 3.3 210 215
Sn 96.3 Ag 2.5 Cu 0.7 Sb 0.5 210 216
Sn 95 In 5 215 222
Sn 96.5 Ag 3 Cu 0.5 217 218
Sn 95.5 Ag 3.9 Cu 0.6 217 218
Sn 96 Ag 3.5 Cu 0.5 217 218
Sn 96.5 Ag 3.5 221 221
Sn 95 Ag 5 221 240
Sn 99.3 Cu 0.7 227 227
Sn 97 Cu 3 227 300
Sn 100 232 232
Sn 97 Sb 3 232 240
Sn 65 Ag 25 Sb 10 233 233
Au 80 Sn 20 278 278
Au 79 Sn 21 278 290
Au 78 Sn 22 280 303
Au 88 Ge 12 356 356
다음으로, 도 9의 (b)를 참조하면, 유테틱 접착부(EA)에 소정의 온도/압력(HP)을 인가할 수 있다. 접착부(EA)의 금속들이 고상에서 액상으로 변하기 위한 온도, 압력을 가할 수 있다. 상기 [표 1]에는 유테틱 포인트의 온도가 예시되어 있으므로, 접착부(EA)를 구성하는 금속에 따라서 적절한 온도, 압력을 선택할 수 있다.
한편, 공공(void)이 생기지 않도록 소정의 압력을 가할 수 있고, 유테틱 산화방지를 위해서 산화방지 가스/분위기(inert gas, 진공 등)를 공급하는 별도의 장치(미도시)를 사용할 수 있다. 소정의 온도, 압력의 인가 하에서, 접착부(EA)의 금속들이 고상에서 녹으면서 액상으로 변할 수 있다.
다음으로, 도 9의 (c)를 참조하면, 소정의 온도/압력(HP)을 해제하면, 액상의 유테틱 접착부(EA)가 다시 고상(EM)으로 변하면서 마스크(100)와 프레임(200)를 접착시킬 수 있다. 즉, 마스크(100)와 프레임(200)를 접착하는 고체의 유테틱 접착부(EM)로서 기능할 수 있게 된다.
유테틱 접착부(EM)는 일반적인 유기 접착제와 다르게 휘발성 유기물을 전혀 포함하고 있지 않다. 따라서, 프레임 일체형 마스크를 OLED 화소 증착 장치(200)에 설치하여 화소 증착 공정을 수행할 때, 유기 접착제의 휘발성 유기물질이 공정 가스와 반응하여 OLED의 화소에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 유기 접착제 자체에 포함된 유기물질 등의 아웃 가스가 OLED 화소 증착 장치(200)의 챔버를 오염시키거나 불순물로서 OLED 화소에 증착되는 악영향을 방지할 수 있게 된다.
또한, 유테틱 접착부(EM)는 고체이므로, OLED 유기물 세정액에 의해서 세정되지 않고 내식성을 가질 수 있게 된다. 그리하여, 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 반복하여 OLED 화소 공정에 사용하여도 접착부(EM)가 접착 기능을 유지할 수 있게 된다.
또한, 접착부(EM)가 두가지 이상의 금속을 포함하고 있으므로, 유기 접착제에 비해서 동일한 금속 재질인 마스크(100), 프레임(200)과 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있다. 즉, 인바 등의 금속 재질인 마스크(100), 프레임(200)간에 표면에서의 결합력이 좋으므로, 높은 접착성을 가지고 연결될 수 있고, 금속 재질이므로 변형 가능성이 낮은 이점이 있다.
위 사항을 모두 종합하여 보면, 본 발명의 접착부(EM)는 유기 접착제에 비해 공정 안정성이 뛰어나고, 마스크(100), 프레임(200)의 사이에서 두 구성을 견고하게 접착시키는 효과를 나타낸다. 이에 따라, 프레임 일체형 마스크(100, 200의 정렬 신뢰성을 훨씬 향상시킬 수 있다.
한편, 도 9의 (c) 단계에서 접착부(EM)가 액상에서 고상으로 변하면서 마스크(100)와 프레임(200)을 접착할 때, 마스크(100)는 프레임(200) 방향, 또는 외측 방향으로 인장력을 받는 상태로 접착될 수 있다. 액상보다 고상이 부피가 작은 것도 인장력을 작용하는데 기여할 수 있다. 마스크(100)가 외측 방향으로 인장력이 가해지며 팽팽하게 프레임(200) 측으로 당겨진 상태를 유지할 수 있게 되므로, 온도 변화 등에 의해서도 마스크 패턴(P)의 정렬이 흐트러지지 않게 되는 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 이용한 OLED 화소 증착 장치(1000)를 나타내는 개략도이다.
도 10을 참조하면, OLED 화소 증착 장치(1000)는, 마그넷(310)이 수용되고, 냉각수 라인(350)이 배설된 마그넷 플레이트(300)와, 마그넷 플레이트(300)의 하부로부터 유기물 소스(600)를 공급하는 증착 소스 공급부(500)를 포함한다.
마그넷 플레이트(300)와 소스 증착부(500) 사이에는 유기물 소스(600)가 증착되는 유리 등의 대상 기판(900)이 개재될 수 있다. 대상 기판(900)에는 유기물 소스(600)가 화소별로 증착되게 하는 프레임 일체형 마스크(100, 200)[또는, FMM]이 밀착되거나 매우 근접하도록 배치될 수 있다. 마그넷(310)이 자기장을 발생시키고 자기장에 의해 대상 기판(900)에 밀착될 수 있다.
증착 소스 공급부(500)는 좌우 경로를 왕복하며 유기물 소스(600)를 공급할 수 있고, 증착 소스 공급부(500)에서 공급되는 유기물 소스(600)들은 프레임 일체형 마스크(100, 200)에 형성된 패턴(P)을 통과하여 대상 기판(900)의 일측에 증착될 수 있다. 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴(P)을 통과한 증착된 유기물 소스(600)는 OLED의 화소(700)로서 작용할 수 있다.
새도우 이펙트(Shadow Effect)에 의한 화소(700)의 불균일 증착을 방지하기 위해, 프레임 일체형 마스크(100, 200)의 패턴은 경사지게 형성(S)[또는, 테이퍼 형상(S)으로 형성]될 수 있다. 경사진 면을 따라서 대각선 방향으로 패턴을 통과하는 유기물 소스(600)들도 화소(700)의 형성에 기여할 수 있으므로, 화소(700)는 전체적으로 두께가 균일하게 증착될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(100)를 프레임(200)으로부터 분리하는 과정을 나타내는 개략도이다.
한편, 프레임(200)에 접착된 마스크(100)에 이물질이 개재된다거나, 마스크 패턴(P)에 손상이 발생하는 등과 같은 결함이 발생한 경우 마스크(100)를 교체할 필요가 있다. 또는, 마스크 패턴(P)의 일부 정렬이 명확하지 않게 마스크(100)가 프레임(200)에 접착된 경우에도 마스크(100)만을 교체하여 정렬을 명확하게 할 필요가 있다.
종래[도 2 참조]에는 프레임(20)에 용접(W)된 스틱 마스크(10)에 물리적인 힘을 가하여 스틱 마스크(10)를 프레임(20)으로부터 분리하였다. 예를 들어, 펜치, 니퍼 등을 통해 스틱 마스크(10)를 프레임(20)으로부터 뜯어내는데, 이 과정에서 프레임(20)에 힘이 작용하여 프레임(20)에 미세한 변형을 일으킬 수 있다. ㎛ 수준에서의 미세한 변형도 스틱 마스크(10)들의 마스크 셀(C: C1~C6)들간에 정렬이 어긋나는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 유테틱 접착부(EM)를 매개로 마스크(100)와 프레임(200)을 접착하기 때문에, 물리적인 힘을 가하지 않고도 소정의 온도, 압력(HP)을 인가하는 것만으로 마스크(100)를 프레임(200)으로부터 분리할 수 있다.
도 11의 (a)를 참조하면, 결함이 발생하여 교체하고자 하는 마스크(100)가 접착된 프레임 일체형 마스크(100, 200)를 준비한다. 접착부(EM)는 고상으로 마스크(100)와 프레임(200)에 개재된 상태이다.
다음으로, 도 11의 (b)를 참조하면, 유테틱 접착부(EM)에 소정의 온도/압력(HP)을 인가할 수 있다. 접착부(EM)의 금속들이 고상에서 액상으로 변하기 위한 온도, 압력을 가할 수 있다. 상기 [표 1]에는 유테틱 포인트의 온도가 예시되어 있으므로, 접착부(EA)를 구성하는 금속에 따라서 적절한 온도, 압력을 선택할 수 있다. 약 100℃ ~ 300℃의 열을 가하는 것만으로도 접착부(EM)는 고상(EM)에서 액상(EA)으로 변할 수 있다.
다음으로, 도 11의 (c)를 참조하면, 마스크(100)를 프레임(200)으로부터 분리할 수 있다. 접착부(EM)의 적어도 일부가 고상(EM)에서 액상(EA)으로 변하면서 마스크(100)와 프레임(200)의 접착력이 약해지므로, 강한 외력을 작용할 필요없이 마스크(100)를 들어올리는 정도만으로도 프레임(200)으로부터 분리가 가능하다. 한편, 프레임(200) 상에 남아있는 접착부(EA)는 세정을 수행하여 제거할 수 있다.
마스크(100)를 프레임(200)으로부터 분리한 후에, 교체하고자 하는 교체 마스크(미도시)를 준비할 수 있다. 그리고, 도 9에서 상술한 바와 같이, 유테틱 접착부(EA)를 사용하여 다시 프레임(200)에 교체 마스크를 접착하는 공정을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 소정의 온도, 압력(HP)을 가하는 것만으로도 물리적인 힘을 가할 필요없이 마스크(100)를 분리하고, 교체할 수 있는 이점이 있다. 그리하여, 마스크(100)의 분리/교체 공정 중에 프레임(200)에 외력을 작용하지 않으므로, 프레임(200)이 변형되는 것을 방지하고 마스크 패턴(P)의 정렬이 어긋나지 않도록 할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
40: 모판
41: 전도성 기재
45: 절연부
100: 마스크
110: 마스크 막
200: 프레임
210: 테두리 프레임부
220: 제1 그리드 프레임부
230: 제2 그리드 프레임부
1000: OLED 화소 증착 장치
C: 셀, 마스크 셀
CR: 마스크 셀 영역
EA, EM: 유테틱(eutectic) 접착부
F1~F4: 인장력
HP: 온도/압력 인가
P: 마스크 패턴
W: 용접

Claims (14)

  1. 프레임에 접착된 마스크를 분리하는 방법으로서,
    (a) 금속을 포함하는 접착부를 매개하여 프레임 상부의 적어도 일부분에 마스크가 접착된 프레임 일체형 마스크를 제공하는 단계;
    (b) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계; 및
    (c) 프레임으로부터 마스크를 분리하는 단계
    를 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    접착부는 적어도 두 금속의 합금을 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    (b) 단계에서, 접착부의 적어도 일부가 고상(solid phase)에서 액상(liquid phase)으로 변하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (b) 단계에서, 접착부의 적어도 일부가 고상(solid phase)에서 액상(liquid phase)으로 변하면서 프레임과 마스크의 접착력이 약해지는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    접착부는,
    In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속; 및
    In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속
    을 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    접착부는,
    Bi, Sn, Ag, Cu, Cd, 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속 및 제2 금속과 상이한 제3 금속
    을 더 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    접착부는,
    Cu, Sb 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속, 제2 금속 및 제3 금속과 상이한 제4 금속
    을 더 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 분리 방법.
  8. 프레임에 접착된 마스크를 교체하는 방법으로서,
    (a) 금속을 포함하는 접착부를 매개하여 프레임 상부의 적어도 일부분에 마스크가 접착된 프레임 일체형 마스크를 제공하는 단계;
    (b) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계;
    (c) 프레임으로부터 마스크를 분리하는 단계;
    (d) 프레임 상부의 적어도 일부분에 금속을 포함하는 접착부를 형성하고, 교체 마스크의 테두리 중 적어도 일부를 접착부에 대응하는 단계;
    (e) 접착부에 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나를 가하는 단계; 및
    (f) 소정의 온도, 소정의 압력 중 적어도 어느 하나의 인가를 해제하여, 교체 마스크와 프레임을 접착하는 단계
    를 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    접착부는 적어도 두 금속의 합금을 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    (e) 단계에서, 접착부의 적어도 일부가 고상(solid phase)에서 액상(liquid phase)으로 변하고,
    (f) 단계에서, 접착부의 액상이 다시 고상으로 변하면서 교체 마스크와 프레임을 접착하는, 프레임 일체형 마스크의 교체 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    접착부는,
    In, Bi, Sn, Au 중 어느 하나로 선택되는 제1 금속; 및
    In, Bi, Sn, Ag, Cu, Zn, Bi, Sb, Ge 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속과 상이한 제2 금속
    을 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    접착부는,
    Bi, Sn, Ag, Cu, Cd, 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속 및 제2 금속과 상이한 제3 금속
    을 더 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    접착부는,
    Cu, Sb 중 어느 하나로 선택되고, 제1 금속, 제2 금속 및 제3 금속과 상이한 제4 금속
    을 더 포함하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    (b) 단계 및 (e) 단계는 불활성 가스 분위기에서 수행하는, 프레임에 접착된 마스크의 교체 방법.
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