[논문]대면적 OLED 증착용 새도우 마스크 설계

김국원; 엄태준; 주영철; 이상욱; 권계시

doi:10.5302/j.icros.2008.14.4.348

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Deformation of the shadow mask is one of the problems encountered during the deposition of organic materials for manufacturing large size organic light emitting diode (OLED). The larger the glass substrate, the larger the shadow mask becomes. As the size of the shadow mask increases, its deformation...

Deformation of the shadow mask is one of the problems encountered during the deposition of organic materials for manufacturing large size organic light emitting diode (OLED). The larger the glass substrate, the larger the shadow mask becomes. As the size of the shadow mask increases, its deformation becomes more severe, thereby making it difficult to deposit organic materials in a precise pattern on a substrate. In this paper, a new method for reducing drooping of the shadow mask for large size OLED vapor depositions is proposed. The proposed shadow mask with cross stripe wires has higher stiffness than the pure shadow mask, which results in reducing drooping of the shadow mask. A commercial FEM program, ANSYS, is used for the evaluation of the proposed shadow mask. The analysis showed that the shadow mask with cross stripe wires have an effect on reducing drooping about 18.6% or more.

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문제 정의

결합체를 고안하였다. 격자무늬 와이어 구조란 마스크 프레임에 격자 구조의 보강재를 설치하는 것으로 마스크의 자중에 의한 처짐을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 즉.
본 연구에서는 다수의 마스크 패턴 부가 존재하는 대면적 OLED 증착용 새도우 마스크의 처짐 해석을 수행하였다. 마스크의 유공부와 무공 부에 대한 물성치를 다르게 적용함으로써 효과적으로 처짐 해석을 수행할 수 있었다.
본 연구에서는 대면적 OLED 증착용 새도우 마스크의 처짐 저감 설계 방안으로서, 격자무늬 와이어 구조를 갖는 마스크-프레임 결합체를 고안하였다. 격자무늬 와이어 구조란 마스크 프레임에 격자 구조의 보강재를 설치하는 것으로 마스크의 자중에 의한 처짐을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

제안 방법

(1) 대면적 OLED 증착용 새도우 마스크에 존재하는 유공 부인 셀 부분과 구멍이 없는 비유 효 면을 모두 고려하는 마스크 처짐해석을 수행하였다. 유공 부인 셀 부분에는 유효물성치를 적용하여 효과적으로 처짐 해석을 수행할 수 있었으며, 마스크 내 셀 부분과 비 유효 면에서의 강성의 차이는 마스크변형을 불균일하게 한다.
(2) 대면적 OLED 증착용 새도우 마스크의 처짐 저감 설계안을 제시하였고 유한요소해석을 통하여 타당성을 살펴보았다. 와이어 격자무늬를 갖는 프레임에 새도우 마스크를 결합시킨 구조이며 유한요소해석을 통하여 약 18.
해석에 사용된 마스크의 크기는 기판의 2세대 크기와 같은 470X370이다. 경계조건 과하중조건의 대칭성 때문에 1/4만 모델링 하였고, 그림에서와같이 X 방향 대칭, Y 방향 대칭 조건을 적용하였다.
마스크의 유공부와 무공 부에 대한 물성치를 다르게 적용함으로써 효과적으로 처짐 해석을 수행할 수 있었다. 또한 다수의 마스크 패턴 부가 존재하는 경우 마스크 처짐을 저감할 수 있는 방안을 제시하였고 유한요소해석을 통하여 새로운 설계의 타당성을 검증하였다.
본 해석에서는 2배 의인 장력을 부과하였다. 마스크와 와이어는 surfece-to-surfice 접촉 해석을 수행하여 와이어의 영향을 구체적으로 살펴보았다. 그림 8은 와이어만을 모델링하여 마스크에 비해 2배의 인장력을 부과한 경우 와이어의 변형상태를 나타낸 그림이다.

대상 데이터

구멍이 있는 셀 부분은 유효물성치를, 구멍이 없는 비유 효 면에는 인바 물성치를 사용하였다. 인 바는 니켈 36% 함유 한철 합금으로써 열팽창계수가 가장 낮은 재료중의 하나이다.
그림에서 구멍이 존재하는 각 셀에는 유효물성치를 적용하였고, 마스크 끝단 모서리 부분에는 균일분포흐} 중의 인장력을 부과하였다. 해석에 사용된 마스크의 크기는 기판의 2세대 크기와 같은 470X370이다. 경계조건 과하중조건의 대칭성 때문에 1/4만 모델링 하였고, 그림에서와같이 X 방향 대칭, Y 방향 대칭 조건을 적용하였다.

데이터처리

해석에 사용된 프로그램은 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS 이다. 그림 4는 균일 인장력 60N/mni에서의 마스크 자중에 의한 변형해석 결과를 나타낸다.

성능/효과

마스크의 유공부와 무공 부에 대한 물성치를 다르게 적용함으로써 효과적으로 처짐 해석을 수행할 수 있었다. 또한 다수의 마스크 패턴 부가 존재하는 경우 마스크 처짐을 저감할 수 있는 방안을 제시하였고 유한요소해석을 통하여 새로운 설계의 타당성을 검증하였다.
와이어 격자무늬를 갖는 프레임에 새도우 마스크를 결합시킨 구조이며 유한요소해석을 통하여 약 18.6 % 이상의 처 짐 저감 효과가 있음을 확인하였다.
처짐해석을 수행하였다. 유공 부인 셀 부분에는 유효물성치를 적용하여 효과적으로 처짐 해석을 수행할 수 있었으며, 마스크 내 셀 부분과 비 유효 면에서의 강성의 차이는 마스크변형을 불균일하게 한다. 향후 마스크 처짐 저감 뿐만 아니라 규닝 e 한 스트레칭을 위한 방안이 필요함을 확인하였다.

참고문헌 (7)

Ohring, M., The material science of thin film, Academic press, USA, 1992
이동은, 김숙한, 이응기, "고정밀 얼라인을 위한 하이브리드 조작 장치의 개발," 반도체및디스플레이장비학회지, vol. 6, no. 1, pp. 1-6, 2007
이상욱, 엄태준, 김국원, 주영철, "4세대 OLED용 유리기판 고정을 위한 접착물질의 최적배치에 관한 연구," 반도체및디스플레이장비학회지, vol. 6, no. S, pp. 11-15, 2007
성운철, 임성실, "대면적 섀도우 마스크 설치구조," 대한민국 공개특허 10-2004-0067053, 2004
김이곤, 김태형, "표시장치용 증착 마스크 및 그의 제조방법," 대한민국 등록특허 10-0534580, 2005
K.W. Kim, N. W. Kim, and D. J. Kang, "Analysis of shadow mask thermal deformation and prediction of beam landing shifts for color CRT," IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 44, no. 2, pp. 442-450, 1988

상세보기
김국원, 엄태준, 이상욱, 주영철, "OLED용 새도우 마스크의 변형해석에 관한 연구," 반도체및디스플레이장비학회지, vol. 6, no. S, pp. 17-21, 2007

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