CN103757588A - 一种掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，直接将刻蚀精度难以控制的Invar材质的掩模板改为可以利用激光刻蚀控制开口精度的柔性薄膜代替，以提高精密掩模板(FMM：Fine Metal Mask)的制备精度，提高屏体的开口率。本发明提供两种制作方案，第一种实施方案中，精密掩模板完全采用高强度、具有磁性的柔性材料，通过磁性吸引力将掩模板与基板全部贴合起来，不需将掩模板固定在不锈钢框架上。第二中实施方案中，将Invar材质的掩模板开口增大，然后在开口区域填充柔性材料，再使用激光刻蚀的方法，在柔性材料上刻蚀形成小孔，提高FMM的精度。

Description

一种掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光器件制造的技术领域，具体是一种掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用。

背景技术

作为新一代的显示器件，有机发光显示器即OLED（OrganicLight-Emitting Diode）器件有着传统显示器不可比拟的优势，如自发光、不需要背光源、可实现超薄显示和柔性显示、驱动电压低、省电、反应速度快等等，被广泛应用。

RGB并置法是OLED器件实现全彩显示的一种基本方法。该方法将R/G/B单色器件作为子像素，并组合成一个像素实现全彩色显示。该方法充分利用了OLED器件的高效率特点，制作的屏体效率高、功耗低。在蒸镀R/G/B子像素时，一般采用FMM（Fine Metal Mask）方法即金属掩膜法。

FMM方法中，采用带有开孔的Invar材质的掩膜板（因瓦合金，即含有35.4%镍的铁合金，常温下热膨胀系数在-20℃～20℃之间，其热膨胀系数平均值约1.6×10^-6/℃）绑定在不锈钢的框架上，掩膜板的厚度一般在40-50微米之间。在蒸镀R/G/B子像素时，通过磁铁将掩膜板与基板紧密贴合。但是在Invar材质的掩膜板上制备开孔的方法只能是湿法刻蚀，而开孔都很小，湿法刻蚀的定位精准度较差，容易导致最后得到的开孔的位置和大小具有较大偏差。而且在将掩膜板绑定在不锈钢框架上的过程也存在一定的误差，并且Invar材质的掩膜板比较重，其固定在不锈钢框架上随着应用时间越来越长，牢固性也越来越差，因此掩膜板上的开孔相对于基板的位置也可能会发生偏移。以上两点导致FMM方法无法实现高分辨率屏体的蒸镀，FMM方法制备得到的屏体的最高分辨率为320PPI（Pixels Per Inch-每英寸所拥有的像素数目）左右。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的Invar材质的掩膜板由于湿法刻蚀工艺的精度差以及与不锈钢框架固定的稳定性差会对蒸镀的精度产生影响，进而提供一种掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种掩膜板，包括：具有磁性的柔性薄膜和若干成型于所述柔性薄膜上的贯穿所述柔性薄膜的开口。

上述的掩膜板，还包括：至少三个对位标，每一所述对位标设置于所述柔性薄膜的一个边角处。

上述的掩膜板，还包括支撑所述柔性薄膜的支撑架，所述支撑架上成型有贯穿所述支撑架的第二开口，所述第二开口的大小大于所述柔性薄膜上的开口的大小。

上述的掩膜板，还包括设置于所述支撑架和所述柔性薄膜之间的石墨烯层，所述石墨烯层上成型有贯穿所述石墨烯层的第三开口，所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口在垂直所述柔性薄膜的方向上重合。

上述的掩膜板，所述柔性薄膜采用混合有磁性材料的柔性材料制备，其中：

所述柔性材料采用聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜树脂塑料中的任一种；

所述磁性材料采用磁粉，铁、钴、镍及其合金，Invar、氧化铁、四氧化三铁中的任一种或者几种的组合。

上述的掩膜板，所述柔性材料中还混合芳纶纤维、石墨烯、碳纤维材料中的任一种。

本发明还提供一种掩膜板的制备方法，包括如下步骤：

S1：利用添加有磁性材料的柔性材料制备柔性薄膜；

S2：利用激光刻蚀的工艺在所述柔性薄膜上制备开口，得到掩膜板。

上述的掩膜板的制备方法，所述步骤S2中还包括如下步骤：在所述柔性薄膜的至少三个边角上设置对位标。

上述的掩膜板的制备方法，所述步骤S1之前还包括如下步骤：获取支撑架；

所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述支撑架上制备得到所述柔性薄膜；

所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架上制备第二开口，所述第二开口的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口的大小。

上述的掩膜板的制备方法，所述步骤S1之前还包括如下步骤，获取支撑架，在所述支撑架上制备石墨烯层；

所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述石墨烯层上制备得到所述柔性薄膜；

所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架上制备第二开口，所述第二开口的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口的大小；在所述石墨烯层上制备第三开口，所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口在垂直所述柔性薄膜的方向上重合。

本发明还提供一种上述的掩膜板在蒸镀工艺中的应用，包括如下步骤：

S101：将所述掩膜板放置于平台上，对所述平台抽真空使得所述掩膜板与平台紧密贴合，并且所述掩膜板在平台上完全平铺；

S102：将基板设置于所述掩膜板上，调整所述基板上方的磁场，对平台充气，使得所述基板与所述掩膜板紧密贴合；

S103：蒸镀子像素。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，其中掩膜板包括具有磁性的柔性薄膜和在柔性薄膜上成型的开口。由于采用柔性材料，因此开口能够通过激光刻蚀的工艺在柔性薄膜上制备得到。针对相同大小的开口，激光刻蚀的工艺与湿法刻蚀的工艺相比，能够进一步保证开口的位置和大小的精度。本发明中的上述掩膜板具有很好的柔性，且本身具有磁性，可以直接将掩膜板贴合在基板上，无需再将其固定在不锈钢框架上，也就不会出现固定不牢的情况。因此，本发明中得到的掩膜板上的开口的对位精度高，有效提升了FMM的精度，进而提升屏体的分辨率，可达到400PPI以上。

（2）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，还包括至少三个对位标，每一所述对位标设置于所述柔性薄膜的一个边角处。由于本发明得到的掩膜板具有较好的柔性，因此在将其与基板进行贴合时为了避免柔性特性导致定位不准确，通过在至少三个边角上设置的对位标，来保证对位精度。

（3）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，还包括支撑柔性薄膜的支撑架，支撑架可以采用Invar材质的支撑架，Invar材质的支撑架上成型有贯穿Invar材质的支撑架的第二开口，第二开口的大小大于柔性薄膜上的开口的大小。此处的Invar材质的支撑架就是为柔性薄膜提供一种支撑的作用。因此，在其上制备的第二开口的精度没有什么要求，其大小也可以很大，例如40μm×40μm以上。这样的话，Invar材质的支撑架在设置第二开口时已经裁掉了很多Invar材料，最终得到的掩膜板的重量相对于现有技术中的Invar材质的掩膜板来说很轻，将其固定到不锈钢框架上以后也具有更好的稳定性。且本发明最终的掩膜板的开口精度由Invar材质的支撑架上的柔性薄膜的开口精度决定，在一定程度上提升了FMM的精度，进而提升屏体的分辨率。

（4）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，通过Invar材质的支撑架作为支撑时，还可以在二者之间制备一层石墨烯层，可以进一步加强柔性薄膜的刚性和强度。

（5）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，柔性材料采用PI、PEN、PET或PES塑料中的任一种，上述的塑料材料成本低、化学性质稳定。并且，可以在塑料材料中混合纶纤维、石墨烯及其衍生物、碳纤维中的任一种之后增加柔性材料的刚性和强度。

（6）本发明所述的掩膜板及该掩膜板的制备方法和应用，在柔性材料中混合磁粉、铁、钴、镍及其合金、Invar、氧化铁、四氧化三铁中的任一种或者几种的组合，上述材料容易被磁铁吸引，在蒸镀过程中可以有效避免柔性的掩膜板下沉造成阴影效应（Shadow Effect）。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明一个实施例所述掩膜板的结构示意图；

图2是本发明一个实施例所述掩膜板的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中掩膜板在蒸镀工艺中应用时的示意图；

图4是本发明一个实施例中掩膜板制备方法的流程图。

其中的附图标记为：101-磁铁，102-基板，103-开口，104-对位标，105-柔性薄膜，106-第二开口，108-石墨烯层，109-支撑架。

具体实施方式

实施例1

本实施例一种掩膜板，如图1和图3所示，包括具有磁性的柔性薄膜105和若干成型于所述柔性薄膜105上的贯穿所述柔性薄膜的开口103。

本实施例中的掩膜板，在柔性薄膜105上制备开口103的工艺可以选择激光刻蚀，因此能够保证开口103的精度要求。需要说明的是，本实施例中开口103的大小和形状根据实际蒸镀时的需求来确定。其可以是圆形开口、方形开口、矩形开口甚至是多边形或者其他特殊形状的开口。其可以是10μm×10μm的正方形形状，也可以10μm×20μm的矩形形状。图1中所给出的是正方形形状的开口，但是本实施例中所采用的激光刻蚀能够满足不同形状和精度的要求。

从图1中还可以看出，本实施例中的掩膜板还包括三个对位标104，每一所述对位标104设置于所述柔性薄膜的一个边角处。由于本实施例中掩膜板具有较好的柔性，因此在将其与基板进行贴合时为了避免柔性特性导致对位不准确，可以通过在柔性薄膜的至少三个边角上设置对位标104，以保证对位精度。图1所示三个对位标104均设置于三个边角的位置处，但是在实际的工艺步骤中，可以根据需要将三个对位标设置在其他位置处，只需要确保三个对位标不在同一条直线上即可。

本实施例中，所述柔性薄膜采用混合有磁性材料的柔性材料制备，磁性材料所占的比例在5-25%之间，优选为5-15%。由于添加磁性材料的目的是在蒸镀时使掩膜板可以被基板上方的磁铁吸引，因此磁性材料添加的量可以根据实际情况进行调整，如果磁性材料添加的较少那么在蒸镀时磁铁的磁场可以相对较强，如果磁性材料添加的较少那么蒸镀时磁铁的磁场可以相对较强。因此磁性材料添加的量较为灵活。

本实施例中，所述柔性材料采用聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜树脂塑料中的任一种。所述磁性材料采用磁粉，铁、钴、镍及其合金，Invar、氧化铁、四氧化三铁中的任一种或者几种的组合。混合的上述材料容易被磁铁吸引，使得柔性材料具有一定的磁性，在蒸镀过程中可以有效避免柔性的掩膜板下沉造成阴影效应。

所述柔性材料中混合芳纶纤维、石墨烯及其衍生物、碳纤维中的任一种，柔性材料与混合的上述材料之间的质量比例在0-40%，优选为10-20%。混合上述物质之后可以增加柔性材料的刚性和强度。

采用本实施例中的上述掩膜板在蒸镀工艺中时，具体包括如下步骤：

S101：将所述掩膜板放置于平台上，对所述平台抽真空使得所述掩膜板与平台紧密贴合，并且所述掩膜板在平台上完全平铺。

S102：将基板设置于所述掩膜板上，调整所述基板上方的磁场，对平台充气，使得所述基板与所述掩膜板紧密贴合。

S103：蒸镀子像素。

本实施例中，采用柔性材料替代Invar材质来作为掩膜板的材料。如图3所示，由于柔性薄膜105的柔性特性，通过混合在柔性材料中的磁性材料与基板102上方的磁铁101相互吸引，使得基板102与掩膜板105紧密贴合在一起，因此可以省去将掩膜板绑定在不锈钢框架上的步骤。

实施例2

本实施例中所述的掩膜板，在实施例1的基础上，如图2所示，还包括支撑所述柔性薄膜105的支撑架109，所述支撑架109上成型有贯穿所述支撑架的第二开口106，所述第二开口106的大小大于所述柔性薄膜上的开口103的大小。

本实施例中的上述方案，所述支撑架109就是为柔性薄膜105提供支撑的作用，其材质可以选择任意能够应用于掩膜板上的刚性较强的材质，例如Invar材质、SUS420钢材质等。因此，在其上制备的第二开口106的大小可以很大，例如可以选择40μm×40μm，100mm×100mm，5cm×5cm等。从图中可以看出，第二开口106的大小是开口103的数倍。在实际工艺过程中，也可以根据需要蒸镀屏体的面积确定。因此在加工获得第二开口106时对精度的要求较低，此处可以采用湿法刻蚀的方式得到，也可以采用激光刻蚀的方式得到。由于在制备第二开口106时，Invar材质的支撑架109上已经裁掉了相当一部分的Invar材料，可以有效减轻掩膜板的重量。

本实施例中的上述方案，还包括设置于所述支撑架109和所述柔性薄膜105之间的石墨烯层108，所述石墨烯层108上成型有贯穿所述石墨烯层的第三开口，所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口103在垂直所述柔性薄膜105的方向上重合。所述石墨烯层108的厚度可以选择为0-50μm，优选5-20μm。该方案中，该石墨烯层108的作用是为了进一步加强柔性薄膜105的刚性和强度。在石墨烯层108上制备第三开口的工艺也采用激光刻蚀的方式。

本实施例中的上述掩膜板，柔性薄膜的开口精度决定了最终得到的掩膜板的开口精度。由于激光刻蚀的工艺得到的开口的大小和对位精度非常高，采用上述掩膜板蒸镀得到的屏体的分辨率可以打到400PPI以上。

实施例3

本实施例提供一种掩膜板的制备方法，如图4所示，包括如下步骤：

S1:利用添加有磁性材料的柔性材料制备柔性薄膜105，其中磁性材料所占的比例在5-25%之间，优选为5-15%。

S2：利用激光刻蚀的工艺在所述柔性薄膜105上制备开口103，得到掩膜板。

本实施例中的上述方案，激光刻蚀的工艺与湿法刻蚀的工艺相比，具有更高的精度。并且，该方法得到的掩膜板具有很好的柔性，且掩膜板具有磁性，可以直接将掩膜板贴合在基板102上，避免了现有技术中由于掩膜板固定不牢导致的对位偏差。

作为一种可以实现的方式，所述步骤S1中，采用熔融纺丝方法拉伸添加有磁性材料的柔性材料制备所述柔性薄膜，工艺简单，容易实现。

另外，本实施例中的所述步骤S2中还包括如下步骤：在所述柔性薄膜105的至少三个边角位置处设置对位标104，如图1所示，以避免柔性特性导致对位不准确，保证对位精度。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上做如下改进，所述步骤S1之前还包括如下步骤，获取支撑架109。所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述支撑架109上制备得到所述柔性薄膜。所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架109上制备第二开口106，所述第二开口106的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口103的大小，其结构如图2所示。

本实施例中，掩膜板可以选择与基板相同大小的一整张柔性薄膜制备，也可以选择基板的1/2，1/4，1/8等，通过与所述支撑架109相结合的方式，拼凑成一整张的与基板相同大小的掩膜板，此时的支撑架109主要是增强柔性薄膜制备得到的掩膜板的刚性和贴合强度，因此其材质可以选择任何能够用于制备掩膜板的刚性较强的材质，例如Invar材质、SUS420钢材质等。当采用激光刻蚀的方式在柔性薄膜上开孔之后，为了保证掩膜板的平整度，在激光刻蚀完成之后，还可以进行抛光处理。

本实施例中的上述方案，Invar材质的支撑架109就是为柔性薄膜105提供支撑的作用。在其上制备的第二开口106的大小可以很大，例如可以选择40μm×40μm，100mm×100mm，5cm×5cm等，也可以根据需要蒸镀屏体的面积确定。因此在加工获得第二开口106时对精度的要求较低，此处完全可以采用湿法刻蚀的方式得到，由于在制备第二开口时，Invar材质的支撑架109上已经裁掉了相当一部分的Invar材料，因此最终得到的掩膜板的重量很轻。

另外，作为另一种可以实施的方式，所述步骤S1之前还包括如下步骤，获取支撑架109，在所述支撑架109上制备石墨烯层108。

所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述石墨烯层108上制备得到所述柔性薄膜，所述石墨烯层108的厚度可以选择为0-50μm，优选5-20μm。

所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架109上制备第二开口106，在所述石墨烯层108上制备第三开口；所述第二开口106的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口103的大小；所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口103在垂直所述柔性薄膜105的方向上重合。该方案中，该石墨烯层108的作用是为了进一步加强柔性的掩膜板的刚性和强度。所述石墨烯层108可以通过卷对卷方式或者化学气相沉积（CVD）方式制备。在石墨烯层108上制备开口的工艺也采用激光刻蚀的方式。

本实施例还提供一种上述方法制备得到的掩膜板及其在蒸镀工艺中的应用。其应用过程，包括如下步骤：

S111：利用上述的掩膜板的制备方法制备得到掩膜板。

S112：将所述掩膜板与框架绑定。

S113：将基板设置于所述掩膜板上，调整基板上方的磁场使基板与所述掩膜板紧密贴合。

S114：蒸镀R/G/B子像素。

虽然本实施例中的掩膜板最终也需要固定在不锈钢框架上，但是由于本实施例中的掩膜板重量较轻，因此不会出现固定不牢的情。而且本实施例中在Invar材质的支撑架上所开设的第二开孔比较大，而且对精度的要求较低，通过湿法刻蚀或者激光刻蚀的工艺均可以实现。

另外，上述实施例中，所述步骤S1中，所述柔性材料采用聚酰亚胺（PI）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚醚砜树脂（PES）塑料中的任一种。

所述步骤S1中，所述柔性材料中混合芳纶纤维、石墨烯及其衍生物、碳纤维中的任一种，上述的塑料材料成本低、化学性质稳定。混合上述物质之后可以增加柔性材料的刚性和强度。柔性材料与混合的上述材料之间的质量比例在0-40%，优选为10-20%。在柔性材料中混合磁粉、铁、钴、镍、及其合金、Invar、氧化铁、四氧化三铁中的任一种或者几种的组合，混合的上述材料容易被磁铁吸引，使得柔性材料具有一定的磁性，在蒸镀过程中可以有效避免柔性的掩膜板下沉造成阴影效应。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种掩膜板，其特征在于，包括：

具有磁性的柔性薄膜和若干成型于所述柔性薄膜上的贯穿所述柔性薄膜的开口。

2.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，还包括：

至少三个对位标，每一所述对位标设置于所述柔性薄膜的一个边角处。

3.根据权利要求1所述的掩膜板，其特征在于：

还包括支撑所述柔性薄膜的支撑架，所述支撑架上成型有贯穿所述支撑架的第二开口，所述第二开口的大小大于所述柔性薄膜上的开口的大小。

4.根据权利要求3所述的掩膜板，其特征在于：

还包括设置于所述支撑架和所述柔性薄膜之间的石墨烯层，所述石墨烯层上成型有贯穿所述石墨烯层的第三开口，所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口在垂直所述柔性薄膜的方向上重合。

5.根据权利要求1-4任一所述的掩膜板，其特征在于：

所述柔性薄膜采用混合有磁性材料的柔性材料制备，其中：

所述柔性材料采用聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚醚砜树脂塑料中的任一种；

所述磁性材料采用磁粉，铁、钴、镍及其合金，Invar、氧化铁、四氧化三铁中的任一种或者几种的组合。

6.根据权利要求5所述的掩膜板，其特征在于：

所述柔性材料中还混合芳纶纤维、石墨烯、碳纤维材料中的任一种。

7.一种掩膜板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：利用添加有磁性材料的柔性材料制备柔性薄膜；

S2：利用激光刻蚀的工艺在所述柔性薄膜上制备开口，得到掩膜板。

8.根据权利要求7所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括如下步骤：

在所述柔性薄膜的至少三个边角上设置对位标。

9.根据权利要求7所述的掩膜板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1之前还包括如下步骤，获取支撑架；

所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述支撑架上制备得到所述柔性薄膜；

所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架上制备第二开口，所述第二开口的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口的大小。

10.根据权利要求8所述的掩膜板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1之前还包括如下步骤，获取支撑架，在所述支撑架上制备石墨烯层；

所述步骤S1中采用印刷、旋涂或打印的方式在所述石墨烯层上制备得到所述柔性薄膜；

所述步骤S2之前包括如下步骤，在所述支撑架上制备第二开口，所述第二开口的大小大于在所述柔性薄膜上制备的开口的大小；在所述石墨烯层上制备第三开口，所述第三开口与所述柔性薄膜上的开口在垂直所述柔性薄膜的方向上重合。

11.一种权利要求1或2所述的掩膜板在蒸镀工艺中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

S101：将所述掩膜板放置于平台上，对所述平台抽真空使得所述掩膜板与平台紧密贴合，并且所述掩膜板在平台上完全平铺；

S102：将基板设置于所述掩膜板上，调整所述基板上方的磁场，对平台充气，使得所述基板与所述掩膜板紧密贴合；S103：蒸镀子像素。

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