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불암 지
5 years ago
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 10 pp , OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 이부윤 1* 1 계명대학교기계자동차공학과 Shape Optimal Design to Minimize the Weight of a Mask-Frame for OLED Vapor Deposition Boo-Youn Lee 1* 1 Dept. of Mechanical & Automotive Engineering, Keimyung University 요약본연구는 FMM 방식을사용하는 OLED 디스플레이의증착공정에서사용되는마스크프레임의무게를최소화하기위한형상최적설계를다루었다. 위상최적화해석을수행하였으며그결과를토대로프레임의가로및세로변에슬롯을삽입함으로써강성을증가시키면서무게를저감시킬수있는설계개념을도출하였다. 프레임의형상설계변수를정의하고형상최적설계문제를정립하여수치적최적화를수행하였다. 프레임의설계기준인최대변위의제약조건을만족하면서무게가최소인프레임의최적형상을성공적으로구하였으며, 최적설계된프레임의무게는 kg으로최초설계안 256 kg 대비 kg(54.1%) 가감소된결과를얻었다. Abstract Present work deals with a shape optimal design to minimize the weight of the mask-frame used in the process of OLED vapor deposition by the fine metal mask. A design concept for an optimal shape of the frame to increase the stiffness and to reduce the weight is derived using the topology optimization, shape design variables of the frame by adopting slots being defined. An optimal shape is determined by solving the shape optimization problem to minimize the weight of the frame under constraints of the maximum displacement. Weight of the optimal design is kg, which is reduced by kg(54.1%) of that of the first design, 256 kg. Key Words : Mak-Frame, OLED(Organic Light Emitting Diodes), Shape optimal design, Topology optimization, Weight minimization 1. 서론 유기발광다이오드 (OLED: Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이장치에서화소를형성시키는방법은증착 (deposition) 방식을이용하는 FMM(Fine Metal Mask) 방식과백색 OLED와컬러필터 (White OLED+ Color filter) 방식, 용액인쇄방식인잉크젯방식과레이저인쇄법으로나눌수있다 [1]. 그중에서 FMM 방식에서는진공챔버내에서유기물을기화시켜마스크의미세한구멍사이로통과시켜기판의원하는영역에증착시킴으로써화소를형성하게된다. 이러한증착공정에서유기물이정확한화소위치에증착이이루어져야하며, 마 스크의미세한구멍들에의해서유기물의증착위치가결정된다. 만일마스크와용접체결되어마스크를지지하는역할을하는프레임의변형이크게되면원하는위치에유기물이증착되지못하여화소불량을야기할수있다. 이와같은점을고려하여본연구에서는 FFM 방식의 OLED 디스플레이장치의제작공정에사용되는유기물증착용마스크프레임에대하여변형과경량화를고려한형상최적설계방법을제시하고자한다. 그동안발표된마스크프레임의구조설계관련연구를보면, Kim 등 [1] 은대면적 OLED 증착용쉐도우마스크의처짐저감설계방안으로격자무늬와이어구조를갖는마스크프레임조립체에대해연구하였다. Moon 등 * Corresponding Author : Boo-Youn Lee(Keimyung Univ.) Tel: bylee@kmu.ac.kr Received July 22, 2013 Revised August 23, 2013 Accepted October 10,

한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 [2] 은프레임을 H빔형태로만들고마스크조립체가약간의각도를가지고조립되게하여마스크처짐을최소화하였다. Kim 등 [3] 은인장마스크의열변형에의한도밍 (doming) 특성을해석적인방법으로규명하고전자빔의오착량을감소시킬수있는설계안을제시하였다.

5) 유리기판을사용하는 FMM 방식의 OLED 증착기의마스크프레임에서발생하는변형을해석및평가하며, 수치적최적화 (numerical optimization) 기법을사용하여변위제약조건을만족하면서무게가최소인마스크프레임의최적형상을설계하고자한다.

마지막으로경량화를위한프레임의형상최적설계를수행하였는데, ANSYS의최적화모듈 (optimization module) 을사용하여변위에대한설계기준을만족하면서무게가최소인프레임의최적형상을결정하였다. 증착이이루어지는부분인프레임의내곽치수는 1260 1460 mm이다. 최초설계안에서는프레임의외곽치수를 1560 1760 mm로, 두께를 40 mm로정하였다.

2 한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 [2] 은프레임을 H빔형태로만들고마스크조립체가약간의각도를가지고조립되게하여마스크처짐을최소화하였다. Kim 등 [3] 은인장마스크의열변형에의한도밍 (doming) 특성을해석적인방법으로규명하고전자빔의오착량을감소시킬수있는설계안을제시하였다. Hwang 등 [4] 은증착기용쉐도우마스크에대하여증착공정시발생하는열에의한홀의치수변화를방지하기위한제조법에대하여연구하였다. Joo 등 [5,6] 은 OLED 증착용원형소스의구조및열적성능해석을통해증착균일도를높이기위한연구를하였다. 본연구에서는 5.5세대 (G5.5) 유리기판을사용하는 FMM 방식의 OLED 증착기의마스크프레임에서발생하는변형을해석및평가하며, 수치적최적화 (numerical optimization) 기법을사용하여변위제약조건을만족하면서무게가최소인마스크프레임의최적형상을설계하고자한다. 먼저프레임의최초설계안에대하여 ANSYS[7] 를사용한유한요소해석을수행하여변형량을평가하고, 위상최적화 (topology optimization) 해석결과를토대로하여프레임의최적설계를도출하기위한형상개념을도출하고설계변수를선정하였다. 마지막으로경량화를위한프레임의형상최적설계를수행하였는데, ANSYS의최적화모듈 (optimization module) 을사용하여변위에대한설계기준을만족하면서무게가최소인프레임의최적형상을결정하였다. 증착이이루어지는부분인프레임의내곽치수는 mm이다. 최초설계안에서는프레임의외곽치수를 mm로, 두께를 40 mm로정하였다. 프레임의재질은 INVAR36로서, 탄성계수가 148 GPa, 프와송비가 0.29, 밀도가 8.05 g/cm 2, 항복강도가 294 MPa이다. 프레임최초설계안의무게는 256 kg이다. Fig. 2는프레임최초설계안의유한요소모델을나타내며, ANSYS의 20절점요소인 SOLID186으로자동요소생성을하였다. [Fig. 2] A finite element model for the first design 2. 프레임최초설계안의해석 2.1 최초설계안및유한요소모델마스크프레임이상하및좌우대칭임을고려하여 1/4 대칭모델을사용하고자한다. Fig. 1은 5.5세대기판용마스크프레임의최초설계안의 1/4 대칭모델의형상을나타낸다. 마스크는프레임의전면에용접된다. 최초설계안은액자틀과유사한모양이며, 유기물이원활히증착할수있도록하기위하여프레임의후면내곽측은 45 경사면을이루고있다. [Fig. 1] Shape of the first design of the frame [Fig. 3] Directions of the masks welded to the same frame Long axis direction(type 1) S hort axis direction(type 2) 한편, 한번설계된프레임을사용하여필요에따라마스크를장축방향으로정렬하거나또는단축방향으로정렬할수있으면프레임을공용으로활용할수있으므로효율적이다. 본연구에서는마스크의폭이 96 mm인경우에대하여장축방향또는단축방향으로정렬하여사용할수있는공용프레임을설계하고자하며, Fig. 3 와 에나타낸바와같이마스크를장축방향으로정렬하면 (Type 1) 총 13개, 단축방향으로정렬하면 (Type 2) 총 15 개의마스크가용접된다. 마스크를프레임에조립할때는클램프 (clamp) 를사용하여마스크의양끝을잡고길이방향으로인장한후에프레임에용접하게된다. 그러므로 4686

OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 마스크와조립된프레임에는인장된마스크가탄성복원하려고하므로 Fig. 4와같이마스크길이방향의마스크하중이용접선을따라분포하게된다. 이하중은 Type 1 에서는 1.15 kn(117 kg f), Type 2에서는 1.32 kn(135 kg f) 이다.

4] Load of mask forces applied to the frame 프레임이 Fig. 4와같이마스크하중을받으면, 하중을받는변이안쪽으로휘어지는굽힘변형과프레임평면에수직한 z축방향의변형이발생된다. 이러한변형량이과도하면마스크가정위치에서벗어나게되어유기물증착의위치정밀도가저하되고쉐도우효과 (shadow effect) 가발생하게된다.

3 OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 마스크와조립된프레임에는인장된마스크가탄성복원하려고하므로 Fig. 4와같이마스크길이방향의마스크하중이용접선을따라분포하게된다. 이하중은 Type 1 에서는 1.15 kn(117 kg f), Type 2에서는 1.32 kn(135 kg f) 이다. Type 1에서는장축이 y축이고 Type 2에서는단축이 y축이되도록해석모델의좌표계를설정함으로써, 마스크하중은항상 -y축방향으로가해지도록하였다. 경계조건으로서, 1/4 대칭면에는대칭경계조건을지정하고하부대칭면의전면절점들의 z축방향변위를구속하였다. 40, 80 를만족한다. [Fig. 4] Load of mask forces applied to the frame 프레임이 Fig. 4와같이마스크하중을받으면, 하중을받는변이안쪽으로휘어지는굽힘변형과프레임평면에수직한 z축방향의변형이발생된다. 이러한변형량이과도하면마스크가정위치에서벗어나게되어유기물증착의위치정밀도가저하되고쉐도우효과 (shadow effect) 가발생하게된다. 따라서마스크프레임의변위를일정한값이하수준으로유지해야하며, 본연구에서는설계기준을프레임에서하중이가해지는 y축방향의최대변위 ( ) 를 40 으로, 평면에수직한 z축방향의최대변위 ( ) 를 80 으로설정하고프레임을설계하고자한다. 2.2 최초설계안의해석결과생성된최초설계안의프레임유한요소모델을 ANSYS 를이용하여정적해석을수행하였다. Type 1의해석결과 von Mises 응력분포를 Fig. 5 에나타내었다. 최대 von Mises 응력은프레임의내곽모서리부분에서 4.03 MPa로 INVAR36의항복강도 294 MPa에비하여충분히작다. Type 1의해석결과 y축및 z축방향변위분포를 Fig. 5 에나타내었다. 는상부대칭면의하단에서 29.4 이며, 는외곽모서리에서 28.4 이다. [Fig. 5] Analysis result of the first design (Type 1) von Mises stress Displacement 최초설계안의 Type 2의해석결과 von Mises 응력분포를 Fig. 6 에나타내었다. 최대 von Mises 응력은프레임의내곽모서리부분에서 5.00 MPa로 INVAR36의항복강도 294 MPa에비하여충분히작다. Type 2의해석결과 y축및 z축방향변위분포를 Fig. 6 에나타내었다. 는상부대칭면에서 44.2 로서, 설계기준 40 를위배하는것으로나타났다. 는 프레임외곽모서리에서 22.4 로서, 설계기준 80 를만족한다. 따라서최대변위의설계기준을만족하면서프레임의무게를최소화하기위한형상최적설계가필요한것으로판단된다. 따라서, Type 1 의최초설계안의최대변위는설계기준 4687

한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 본연구에서는위상최적화문제의해석을위하여 ANSYS의위상최적화기능을사용하였다. 위상최적화를위한해석모델로는앞장에서사용한 Type 1과 Type 2의두모델중에서 가더크게나타 난 Type 2의프레임을사용하였다.

이로미루어볼때프레임의무게를최소화하기위해서는, 변에길이방향의슬롯 (slot) 을삽입하면무게는줄이면서도강성을크게저하시키지않을것으로판단된다. [Fig. 6] Analysis result of the first design (Type 2) von Mises stress Displacement 3.

위상최적화는해석대상에대하여주어진제약조건을만족하는범위내에서최적화대상의무게를최소화시키는재료분포를구하기위하는최적화기법으로서, 컴플라이언스 (compliance) 를최소화하는내부가상밀도 (internal pseudo-density) 분포를찾는최적화문제로정의할수있다 [8]. 본연구에서는제거될부피를초기값대비 80% 감소시키는경우의위상최적화문제를해석하였다. [Fig.

4 한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 본연구에서는위상최적화문제의해석을위하여 ANSYS의위상최적화기능을사용하였다. 위상최적화를위한해석모델로는앞장에서사용한 Type 1과 Type 2의두모델중에서 가더크게나타 난 Type 2의프레임을사용하였다. 하중이가해지는부분과대칭경계조건이적용되는대칭면에서는 ANSYS 해석모델에서요소를 ET(element type)=2로설정하여위상최적화의설계변수에서제외되도록하였고, 재료물성치와하중조건은최초설계안의해석시와동일하게적용하였다. Fig. 7은위상최적화문제의해석결과계산된가상밀도분포를나타내는데, 가상밀도가작은위치가단변과장변을따라서길이방향으로분포하는것을볼수있다. 이로미루어볼때프레임의무게를최소화하기위해서는, 변에길이방향의슬롯 (slot) 을삽입하면무게는줄이면서도강성을크게저하시키지않을것으로판단된다. [Fig. 6] Analysis result of the first design (Type 2) von Mises stress Displacement 3. 위상최적화 앞장에서기술된바와같이무게가 256 kg인최초설계안의해석결과, 마스크를단축방향으로정렬하는경우인 Type 2에서 가 44.2 로나타났다. 본연구에 서는 와 의설계기준을만족시키면서, 프레임 의무게를최소화하고자한다. 형상최적설계를위한설계변수를선정하기위하여위상최적화방법을활용할수있다. 위상최적화는해석대상에대하여주어진제약조건을만족하는범위내에서최적화대상의무게를최소화시키는재료분포를구하기위하는최적화기법으로서, 컴플라이언스 (compliance) 를최소화하는내부가상밀도 (internal pseudo-density) 분포를찾는최적화문제로정의할수있다 [8]. 본연구에서는제거될부피를초기값대비 80% 감소시키는경우의위상최적화문제를해석하였다. [Fig. 7] Result of the pseudo-density distribution from topology optimization 4. 프레임의형상최적설계 4.1 최적설계문제의정의 본장에서는프레임을경량화하기위하여, 최소화할목적함수를프레임무게로설정하고수치적최적화를수행하여최적의설계변수를결정하였다. 설계변수는앞장의위상최적화해석결과에착안하여 Fig. 8에나타낸바와같이프레임변의외관크기를나타내는형상설계변수 3개 (FX, FY, T) 와프레임변에삽입되는슬롯의형상설계변수 5개 (SX1, SY1, SX2, SY2, SD) 를선정하였다. 설계변수 T는프레임의두께이고, FX 와 FY는각각프레임전면의가로방향변과세로방향변의폭이다. SX1과 SY1은각각프레임후면의내곽부터 4688

5 OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 가로방향슬롯과세로방향슬롯까지의거리이다. SX2와 SY2는각각프레임후면의외곽부터가로방향슬롯과세로방향슬롯까지의거리이다. SD는프레임후면에삽입되는슬롯의깊이이다. 프레임의후면내곽측은 45 경사면을이루도록하였다. 외관크기를나타내는형상변수중에서두께 T는상 하한을각각 60 mm와 30 mm로설정하고, FX와 FY는초기설계값대비여유가있도록상 하한을설정하였다. 슬롯의형상변수들은최적화의반복과정 (iteration) 도중에프레임의형상이원활하게자동모델링이될수있도록상 하한을적절하게설정하였다. [Table 1] Initial values, and lower and upper limits of the design variables (Unit: mm) Design variables Initial values Lower limits Upper limits FX FY T SX SY SX SY SD [Fig. 8] Shape design variables of the frame 위에서설명한형상설계변수의최적값을결정하기위하여 ANSYS 최적화모듈의근사부문제법 (subproblem approximation method) 을사용하여수치적최적화를수행하였다. 설계변수및목적함수의수렴공차 (convergence tolerance) 는 10-3 으로정의하였으며, 수렴조건을위한총반복횟수는최대 100회까지로설정하였다. 최초설계안해석시와동일하게, 마스크가장축방향으로정렬되는 Type 1과단축방향으로정렬되는 Type 2의 2가지문제각각에대하여형상최적화를수행하였다. 형상최적설계문제는다음식과같이프레임의무게 를최소화하는 8개의형상설계변수 (T, FX, FY, SX1, SY1, SX2, SY2, SD) 를찾는문제로정의할수있다. 4.2 최적설계문제의해석결과 Type 1 문제마스크가장축방향으로정렬되는 Type 1의프레임에대한형상최적설계문제를해석한결과 58번의반복과정을거쳐서최적해에수렴하였으며, Fig. 9는제약조건변수 (DMAX_UY, DMAX_UZ) 와목적함수변수 (MASS) 의수렴이력을나타낸다. Table 2는초기형상및최적형상에서의설계변수값을, Fig. 10은프레임의초기형상과최적형상을비교하여나타낸것이다. 설계변수의최적값은초기값에비해 FX, FY는각각 65.8 mm, 32.1 mm 증가하여프레임변의폭은커진반면에두께 T는 7.0 mm 감소하였다. 슬롯의설계변수는전반적으로초기값에비해증가하였다. subject to (1) 수치적최적화를수행하기위해요구되는각설계변수의초기값과상 하한은 Table 1에나타내었다. 이설계변수의초기값을사용할경우의형상에대한프레임무게는 81.3 kg으로, 제 2장에서기술한최초설계안의무게 256 kg에비하여상당히가볍게설정하였다. 프레임변의 [Fig. 9] Iteration history of the state variables and objective function(type 1 problem) 4689

한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 [Table 2] Values of the design variables at the initial and optimal designs(type 1 problem) (Unit: mm) Design variables Initial design Optimal design FX 150 215.

6 한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 [Table 2] Values of the design variables at the initial and optimal designs(type 1 problem) (Unit: mm) Design variables Initial design Optimal design FX FY T SX SY SX SY SD 을거쳐서최적해에도달하였으며, Fig. 11은제약조건과목적함수관련변수들의수렴이력을나타낸다. [Fig. 11] Iteration history of the state variables and objective function(type 2 problem) [Fig. 10] Initial and optimal shapes(type 1 problem) Table 3 에초기형상및최적형상에서의,, 를수록하였다. 최대변위인 와 는초기형 상에서는각각 64.8 와 로서둘다설계기준인 40 와 80 를초과하였으나, 최적형상에서는각각 39.3 와 76.4 로서설계기준을만족하는것을알수있다. 목적함수인무게 는최적형상에서 89.2 kg으로초기형상의 81.3 kg보다 8.9% 증가하였으나, 제 2장에서기술한최초설계안의무게 256 kg에비해서는 65.2% 대폭감소된결과이다. [Table 3] Values of the state variables and objective function at the initial and optimal designs (Type 1 problem) Initial design Optimal design kg 89.2 kg Type 2 문제마스크가단축방향으로정렬되는 Type 2의프레임에대한형상최적설계문제를해석한결과 58번의반복과정 Table 4는초기형상및최적형상에서의설계변수값을, Fig. 12는프레임의초기형상과최적형상을비교하여나타낸것이다. 설계변수의최적값은초기값에비해 FX, FY는각각 5.4 mm, 61.1 mm 증가하여프레임변의폭은커진반면에두께 T는 2.3 mm 감소하였다. 슬롯의설계변수는전반적으로초기값에비해증가하였다. Table 5에초기형상및최적형상에서의,, 를수록하였다. 최대변위인 와 는초기형 상에서는각각 99.7 와 94.1 로서둘다설계기준인 40 와 80 를초과하였으나, 최적형상에서는각각 39.1 와 77.6 로서설계기준을만족하는것을알수있다. 목적함수인무게 는최적형상에서 kg으로초기형상의 81.3 kg보다 44.6% 증가하였으나, 제 2장에서기술한최초설계안의무게 256 kg에비하여 54.1% 대폭감소하였다. [Table 4] Values of the design variables at the initial and optimal designs(type 2 problem) (Unit: mm) Design variables Initial design Optimal design F_lx F_ly T SX SY SX SY SD

OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 으로나타났다. 그러므로 Type 1의최적설계결과는마스크를단축방향으로정렬하고자하는경우에는사용할수없는것으로판단된다. [Fig.

1 94.1 77.6 81.3 kg 117.6 kg 4.2.3 추가적해석및고찰제2장에서기술된바와같이본연구에서는마스크를장축방향또는단축방향의어느방향으로도정렬이가능한공용프레임을설계하고자한다.

따라서본절에서는앞에서최적설계된 Type 1과 Type 2의프레임에대하여최대변위의설계기준만족여부를확인하기위하여다음과같은 2가지의경우를추가적으로해석하였다.

7 OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 으로나타났다. 그러므로 Type 1의최적설계결과는마스크를단축방향으로정렬하고자하는경우에는사용할수없는것으로판단된다. [Fig. 12] Initial and optimal shapes(type 2 problem) [Table 5] Values of the state variables and objective function at the initial and optimal designs (Type 2 problem) Initial design Optimal design kg kg 추가적해석및고찰제2장에서기술된바와같이본연구에서는마스크를장축방향또는단축방향의어느방향으로도정렬이가능한공용프레임을설계하고자한다. 그러므로마스크가장축방향으로정렬되는경우인 Type 1의형상최적설계결과는단축방향정렬시에도최대변위의설계기준을만족해야하고, 마스크가단축방향으로정렬되는경우인 Type 2의형상최적설계결과는장축방향정렬시에도최대변위의설계기준을만족해야한다. 따라서본절에서는앞에서최적설계된 Type 1과 Type 2의프레임에대하여최대변위의설계기준만족여부를확인하기위하여다음과같은 2가지의경우를추가적으로해석하였다. 1) Case 1 : 마스크가장축방향으로정렬된 Type 1의프레임최적형상에단축방향정렬시의마스크하중을적용 2) Case 2 : 마스크가단축방향으로정렬된 Type 2의프레임최적형상에장축방향정렬시의마스크하중을적용 Case 1의해석결과 von Mises 응력분포를 Fig. 13 에나타내었다. 최대 von Mises 응력은내곽모서리부분에서 8.6 MPa로 INVAR36의항복강도 294 MPa에비하여충분히작다. Case 1의해석결과 y축및 z축방향변위분포를 Fig. 13 에나타내었다. 는상부대칭면에서 50.2 이며 는외곽모서리에서 86.3 로서, 각각의설계기준인 40 와 80 를초과하는것 [Fig. 13] Analysis result of the optimal design (Case 1) von Mises stress Displacement Case 2의해석결과 von Mises 응력분포를 Fig. 14 에나타내었다. 최대 von Mises 응력은내곽모서리부분에서 9.6 MPa로 INVAR36의항복강도 294 MPa에비하여충분히작다. Case 2의해석결과 y축및 z축방향변위분포를 Fig. 14 에나타내었다. 는상부대칭면 에서 39.5 이며 는외곽상부에서 62.5 로서, 둘다최대변위의설계기준 40, 80 를만족한다. 그러므로 Type 2의최적설계결과는마스크를장축또는단축방향으로정렬하는공용프레임으로적합하다고판단된다. 4691

이최적설계안은마스크를단축방향으로정렬하고자하는경우에는사용할수없는것으로나타났다. (5) 마스크를단축방향으로정렬하는경우에는최적설계된프레임의무게가 117.6 kg으로최초설계안의무게 256 kg에비하여 54.1% 감소하였다. 이최적설계안은마스크를장축또는단축방향어느방향으로든정렬하여공용프레임으로사용할수있는것으로나타났다. References [Fig.

8 한국산학기술학회논문지제 14 권제 10 호, 2013 (2) 위상최적화해석을수행하여프레임의경량화최적설계를도출하기위한형상개념을도출하였으며, 장변과단변에슬롯을삽입하는것이유리하다는것을밝혔다. (3) 프레임변의외관크기및슬롯의형상을정의하는 8개의설계변수를정의하고설계기준인최대변위의제약조건하에서무게최소화를위한형상최적설계문제를정의하였으며, 수치적최적화를수행하여형상최적설계문제의해를구하였다. (4) 마스크를장축방향으로정렬하는경우에는최적설계된프레임의무게가 89.2 kg으로최초설계안의무게 256 kg에비하여 65.2% 감소하였다. 이최적설계안은마스크를단축방향으로정렬하고자하는경우에는사용할수없는것으로나타났다. (5) 마스크를단축방향으로정렬하는경우에는최적설계된프레임의무게가 kg으로최초설계안의무게 256 kg에비하여 54.1% 감소하였다. 이최적설계안은마스크를장축또는단축방향어느방향으로든정렬하여공용프레임으로사용할수있는것으로나타났다. References [Fig. 14] Analysis result of the optimal design (Case 2) von Mises stress Displacement 5. 결론 본연구에서는 5.5세대유리기판을사용하는 FMM 방식의 OLED 증착기의마스크프레임에서발생하는변형을해석및평가하였다. 그리고변위제약조건의설계기준을만족하면서무게가최소인마스크프레임의최적형상을설계하기위한방법을제시하고최적설계안을도출하였다. 연구결과를요약하면다음과같다. (1) 프레임의최초설계안에대하여유한요소해석을수행하여변형량을해석하고, 마스크를단축방향또는장축방향어느방향으로든정렬하여공용프레임으로활용할수있는지를평가하였다. 최초설계안은최대변위의설계기준을위배하는것으로나타났다. [1] K. W. Kim, T. J. Um, Y. C. Joo, S. W. Lee and K. S. Kwon, A Design of the Shadow Mask for Large Size OLED, J. of Institute of Control, Robotics and System, Vol. 14, No. 4, pp , DOI: [2] B. M. Moon, N. H. Jung, C. S. Cho and K. W. Kim, Design of New Mask-Frame Structure for OLED, Proc. of the 2007 Spring Conference of KSDET, pp , [3] J. Kim., S. K. Park, and B. S. Kang, "Thermal Deformation Analysis of Shadow Mask in a Flat TV and Prediction of Electron Landing Shift by FEM," Trans. of KSME(A), Vol. 26, No. 11, pp , DOI: [4] C. S. Hwang, J. S. Kim, D. S. Park, T. H. Lee, H. H. Kwon and S. R. Lim, "The Shadow Mask Manufacturing for the OLED using INVAR Alloy," Proc. of the Korean Institute of Surface Engineering Conference, pp. 3-7, [5] Y. C. Joo, C. H. Han, T. J. Um, S. W. Lee and K. W. Kim, Thermal Performance Analysis of Circular 4692

OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 Source for OLED Vapor Deposition, J. of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 6, No, 4, pp. 39-42, 2007. [6] Y. C. Joo, T. J. Um, S. W.

9 OLED 증착용마스크프레임의무게최소화를위한형상최적설계 Source for OLED Vapor Deposition, J. of the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 6, No, 4, pp , [6] Y. C. Joo, T. J. Um, S. W. Lee and K. W. Kim, Performance Improvement of Circular Source for Large Size OLED Vapor Deposition, J. of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 7, No. 5, pp , [7] ANSYS User's Manual, Revision 11.0, ANSYS Inc., [8] B. Y. Lee and H. W. Lee, "Structural Analysis and Topology Optimization of an Automotive Pedal Arm Considering Qualification Test Specifications," J. of Korean Soc. Marine Eng., Vol. 30, No. 5, pp , 이부윤 (Boo-Youn Lee) [ 정회원 ] 1984 년 2 월 : KAIST 기계공학과 ( 공학석사 ) 1991 년 8 월 : KAIST 기계공학과 ( 공학박사 ) 1984 년 3 월 ~ 1998 년 2 월 : 두산중공업기술연구원팀장 1998 년 3 월 ~ 현재 : 계명대학교기계자동차공학과교수 < 관심분야 > 최적설계, 구조설계, 전산응력해석등 4693

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DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words