CN103866230B - 一种oled显示面板生产用荫罩板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，该方法包括制备基板或框架工件、加工对位标识、镶嵌填充物、涂覆感光层、曝光、显影、等离子体活化处理、非电沉积面防护、电沉积精细掩膜、去除感光层、去除填充物等步骤，填充物的去除刻蚀非常方便，刻蚀过程中不需要加保护层，2-3个小时就可以完成填充物刻蚀工作，极大缩短了刻蚀周期，降低了产品的生产成本。采用本发明的方法制作的荫罩板，精细掩膜和基板或框架是结合紧密的一体化结构，一方面，省去了将精细掩膜焊接到边框上的过程，简化了制作过程，另一方面，在清洗及OLED蒸镀等相应的操作过程中，基板或框架上的内部分隔框会起到一定的支撑保护作用，减少了精细掩膜的下垂，大大延长了荫罩板的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，属于半导体制造技术领域。
背景技术
高像素密度的OLED(有机发光二极管，又称为有机电激光显示，具有自发光的特性)显示面板的生产需要采用厚度很薄、热膨胀系数小的精细金属掩膜(FineMetalMask，FMM)作为荫罩板(或称掩膜板)来蒸镀OLED面板像元内的有机发光体(三基色)。
目前OLED用荫罩板通常使用因瓦合金(INVAR，又称殷钢)通过化学刻蚀的方法来制备。首先在因瓦合金表面涂覆光刻胶或感光干膜，通过曝光的方式将掩膜板的精细图案转移到感光膜上，再通过显影和化学刻蚀的方式最后制成荫罩板。
首先，通常荫罩板的厚度只有30-200μm，既薄又脆，将荫罩板贴在蒸镀有机发光体像元的基板(玻璃片或柔性的基材)表面，并保持很高的位置精度是非常困难的，通常需要将荫罩板采用激光焊接在金属框架上才能使用。在焊接过程中，由于对荫罩板施加的张力不均匀或热效应等因素，很容易产生移位或损坏荫罩板。
其次，由于OLED的制备过程，每隔一段时间就必须通过清洁来阻止荫罩板中的图案因残留有机物质引起的缺陷，非常容易导致荫罩板中某些图像单元损坏，因此荫罩板大约每两个月就必须进行更换，这些因素使得OLED显示面板生产过程中，荫罩板的成本相当昂贵。
再次，部分荫罩板的精细掩膜面积较大，虽然焊接时已经将精细掩膜很好的拉伸，但精细掩膜仍会受重力影响而产生下垂，造成蒸镀时掩膜和被蒸镀表面有一定程度的分离，从而使蒸镀的精度下降。
申请号为“2013104007575”，名称为“一种OLED显示面板生产用新型精细金属掩膜版及制作方法”的专利文件公开了一种精细金属掩膜的制作方法，该方法是对于整块基板电沉积精细金属掩膜后通过刻蚀去除精细图案下方基板。但化学刻蚀因瓦合金荫罩板相当困难。一是刻蚀的厚度太大，刻蚀过程中很难控制刻蚀的精度，并且刻蚀时间很长，通常要刻蚀几天；二是刻蚀的时候，必须在被刻蚀表面涂覆上保护层，但在刻蚀的过程中，刻蚀还没有达到所需要深度，保护层就已经脱落；三是因为要刻蚀掉的部分和基板(或框架)可能是同一种材料，或基板(或框架)与刻蚀液会发生化学反应，因此刻蚀过程中保护不周可能就会连基板(或框架)的一部分也被刻蚀掉，刻蚀废品率比较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种制作周期短、生产成本低的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其制作步骤如下：
1、制备基板或框架：机加工出带单通孔或多通孔的基板或框架工件。
2、加工对位标识：将工件上需要对位标识的位置进行机加工处理或激光打孔，形成对位标识。
3、镶嵌填充物：在工件的通孔中紧密镶嵌填充物，并对工件表面做抛光处理。
4、涂覆感光层：在工件表面涂覆感光材料形成感光层。
5、曝光：采用光刻设备曝光，将精细掩膜所需要的图案转移到感光层上。
6、显影：采用显影溶液显影处理，将感光层中可溶解的部分洗掉，留下需要的掩膜图案。
7、等离子体活化处理：将显影后的工件放入等离子体设备腔内，等离子处理15-30min。
8、非电沉积面防护：在工件的非电沉积面粘贴保护材料形成保护层。
9、电沉积精细掩膜：在工件上感光层被溶解掉的部分电沉积金属形成精细掩膜。
10、去除感光层：采用去胶液去除感光层。
11、去除填充物：去除非电沉积面的保护层，将工件浸入仅与填充物材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除填充物，清洗后用压缩空气吹干，制得荫罩板成品。
所述基板或框架上通孔的尺寸比实际所需掩膜图案各边长大0.5—3mm，且通孔中心与掩膜图案中心重合。
所述对位标识为通孔或凹坑。
所述填充物有两种，第一种是填充物为与工件本身材料不同的导电材料，第二种是填充物由绝缘材料和覆盖在绝缘材料表面的导电材料构成，所述导电材料与工件本身材料不同。所述绝缘材料为玻璃、塑料、硬质橡胶、陶瓷中的一种；所述导电材料为铬、镁、铝、锌、铜、银、铂、金中的一种。
第二种填充物的去除方法为：将工件浸入仅与导电材料反应的刻蚀液中，通过刻蚀去除裸露的导电材料，再浸入仅与绝缘材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除绝缘材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明的荫罩板制作工艺刻蚀非常方便，由于填充物的材料与精细掩膜及基板或框架的材料是不同的，可以选择只对填充物材料起反应的刻蚀液去刻蚀填充物材料，很容易就把填充物材料和精细掩膜及基板或框架分离开，刻蚀过程中不需要加保护层，2-3个小时就可以完成填充物刻蚀工作，极大缩短了刻蚀周期，降低了产品的生产成本。
2、本发明的方法制备的荫罩板其精细掩膜和基板或框架是结合紧密的一体化结构，能增加精细掩膜的强度，省去了将精细掩膜焊接到边框上的过程，简化了制作过程。
3、采用本发明的方法制作的荫罩板，精细掩膜和基板或框架是一体化结构，在清洗及相应的操作过程中，基板或框架上的内部分隔框会起到一定的支撑保护作用，大大延长了荫罩板的使用寿命。
4、采用本发明的方法制作的荫罩板，精细掩膜和基板或框架是一体化结构，在蒸镀过程中，基板或框架上的内部分隔框可以有效降低精细金属掩膜因重力而产生的下垂。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是多孔或单孔荫罩板成品正面结构示意图；
图2是多孔荫罩板成品背面结构示意图；
图3是单孔荫罩板成品背面结构示意图；
图4是多孔荫罩板基板或框架结构示意图；
图5是单孔荫罩板基板或框架结构示意图；
图6是镶嵌填充物的工件剖视图；
图7是增加感光层后的工件剖视图；
图8是采用平行曝光机曝光示意图；
图9是采用激光直写曝光机曝光示意图；
图10是显影后工件剖视图；
图11是非电沉积面粘贴保护层后工件剖视图；
图12是电沉积形成精细掩膜后工件剖视图；
图13是去除感光层后工件剖视图；
图14是去除非电沉积面粘贴保护层后工件剖视图；
图15是去除填充物后工件剖视图。
具体实施方式
一种OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，荫罩板1的结构如图1、图2、图3所示，本实施例中，仅以一个精细图形区域的制作为例进行说明。
1、制备基板或框架
用不锈钢或殷钢(Invar，因瓦合金)加工出如图4、图5所示的带单通孔或多通孔2的基板或框架工件。根据精细掩膜板的大小及复杂程度，可以是一个或多个通孔。所述通孔的尺寸比实际所需掩膜图案各边长大0.5—3mm，且通孔中心与掩膜图案中心重合。通孔的尺寸比实际所需掩膜图案各边长大0.5—3mm的理由为：一是本发明采用镶嵌填充物的方式，为了保证掩膜图案与工件上的通孔能够一一对应而留的空间缓冲区；二是一旦填充物与通孔如果有空隙，电沉积过程中也能保证精细图案部分的质量，如果掩膜图案和通孔的大小相同，就很难保证电沉积的质量。
2、加工对位标识
将工件上需要对位标识的位置进行机加工处理或激光打孔，形成对位标识3，对位标识可以是通孔或凹坑，用于后续生产过程中确定荫罩板精细图案的位置精确对位。
3、镶嵌填充物
在工件的通孔中紧密镶嵌填充物4，使填充物的上下表面与工件的上下表面平齐，并对填充了填充物的工件上表面做抛光处理，镶嵌填充物后的工件如图6所示。填充物的作用是作为电沉积生长的一个载体。
本发明的填充物有两种，第一种填充物为与工件本身材料不同的导电材料，所述导电材料为铬、镁、铝、锌、铜、银、铂、金中的一种，填充完成后做抛光处理即可。
第二种填充物由绝缘材料和覆盖在绝缘材料表面的导电材料构成，所述导电材料与工件本身材料不同，所述绝缘材料为玻璃、塑料、硬质橡胶、陶瓷等表面易于抛光处理的非金属材料中的一种，所述导电材料为铬、镁、铝、锌、铜、银、铂、金中的一种，填充完成后做抛光处理。
在绝缘材料表面电沉积导电材料的原因是，填充物是未来电沉积生长精细金属掩膜的一个载体，绝缘材料是不导电的，但是为了让其表面导电，只能通过表面电镀、蒸镀或溅射沉积一层导电材料金属层，这样整个表面都是导电的，可以后续顺利进行精细金属掩膜的电沉积生长。
4、涂覆感光层
在工件表面涂覆感光干膜或光刻胶等感光材料形成感光层5，为转移掩膜图案做准备，涂覆感光层后的工件如图7所示。
5、曝光
采用光刻设备曝光，将精细掩膜所需要的图案转移到感光层上。如图8所示，可以采用平行曝光机曝光，将掩膜板6上的掩膜图案转移到感光层上，或者如图9所示，可以采用激光直写曝光机曝光，将掩膜图案转移到感光层上。
6、显影
采用显影溶液显影处理，将感光层中可溶解的部分洗掉，留下需要的掩膜图案，清洗掉的部分即为后续电沉积精细掩膜的空间，显影后的工件如图10所示。
7、等离子体活化处理
将工件放入等离子体设备腔内，抽真空，然后注入工作气体，在电场作用下激发等离子处理15-30min，增加感光层的垂直度以及增大导电材料表面附着力。
8、非电沉积面防护
在工件的非电沉积面粘贴保护材料形成保护层7，保护材料可以是石蜡、光刻胶、塑料贴膜、金属或非金属保护罩、防电镀胶带或其他胶带等，非电沉积面防护后工件如图11所示。
9、电沉积精细掩膜
在工件上感光层被溶解掉的部分电沉积金属形成精细掩膜8，电沉积的金属层为镍、钼、铬、铂、锡、镍铁合金等线膨胀系数低的金属，电沉积精细掩膜后的工件如图12所示。
10、去除感光层
采用去胶液去除感光干膜或光刻胶感光层，去除感光层后的工件如图13所示。
11、去除填充物
去除非电沉积面的保护层，去除保护层后的工件如图14所示，将工件浸入仅与填充物材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除填充物，去除填充物后的工件如图15所示。
去除第一种填充物，对于导电的两性金属，如铝、镁、锌，刻蚀液可以采用碱的稀溶液，对于金属铬，刻蚀液可以是硫酸铈铵的冰醋酸溶液；对于金，刻蚀液可以是碘和碘化钾溶液，总之刻蚀液是仅与镶嵌的金属反应而不与基板或框架、精细掩膜反应的溶液。
去除第二种填充物，将工件浸入仅与导电材料反应的刻蚀液中，通过刻蚀去除裸露的导电材料，再浸入仅与绝缘材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除绝缘材料。对于填充物为高分子材料如有机玻璃等可以采用强有机溶剂如丙酮等进行溶解，对于填充物为玻璃材料可以采用玻璃刻蚀液如BOE、HF酸等去除。
去除填充物后，通过丙酮溶液及纯水清洗工件，然后用压缩空气吹干，就制得可以直接使用的荫罩板半成品或成品，如果以基板作为电沉积的载体，需要将其焊接到框架基座上，形成与框架外形相同的荫罩板成品；如果直接以框架作为电沉积的载体，则形成的直接就是成品。
本发明的荫罩板制作工艺刻蚀非常方便，由于填充物的材料与掩膜部材料是不同的，可以选择只对填充物材料起反应的刻蚀液去刻蚀填充物材料，很容易就把填充物材料和掩膜部分分离开，刻蚀过程中不需要加保护层，2-3个小时就可以完成填充物刻蚀工作，极大缩短了刻蚀周期，降低了产品的生产成本。
本发明的方法制备的荫罩板其精细掩膜和基板或框架是结合紧密的一体化结构，能增加精细掩膜的强度，省去了将精细掩膜焊接到边框上的过程，简化了制作过程。
采用本发明的方法制作的荫罩板，精细掩膜和基板是一体化结构，在清洗及相应的操作过程中，基板会起到一定的支撑保护作用，大大延长了荫罩板的使用寿命。
采用本发明的方法制作的荫罩板，精细掩膜和基板或框架是一体化结构，在蒸镀过程中，基板或框架上的内部分隔框9可以有效降低精细金属掩膜因重力而产生的下垂。
Claims (8)
1.一种OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于其制作步骤如下：（1）、制备基板或框架：机加工出带单通孔或多通孔的基板或框架工件；（2）、加工对位标识：将工件上需要对位标识的位置进行机加工处理或激光打孔，形成对位标识；（3）、镶嵌填充物：在工件的通孔中紧密镶嵌填充物，并对工件表面做抛光处理；（4）、涂覆感光层：在工件表面涂覆感光材料形成感光层；（5）、曝光：采用光刻设备曝光，将精细掩膜所需要的图案转移到感光层上；（6）、显影：采用显影溶液显影处理，将感光层中可溶解的部分洗掉，留下需要的掩膜图案；（7）、等离子体活化处理：将显影后的工件放入等离子体设备腔内，等离子处理15-30min；（8）、非电沉积面防护：在工件的非电沉积面粘贴保护材料形成保护层；（9）、电沉积精细掩膜：在工件上感光层被溶解掉的部分电沉积金属形成精细掩膜；（10）、去除感光层：采用去胶液去除感光层：（11）、去除填充物：去除非电沉积面的保护层，将工件浸入仅与填充物材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除填充物，清洗后用压缩空气吹干，制得荫罩板成品。
2.根据权利要求1所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述通孔的尺寸比实际所需掩膜图案各边长大0.5—3mm，且通孔中心与掩膜图案中心重合。
3.根据权利要求1所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述对位标识为通孔或凹坑。
4.根据权利要求1所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述填充物为与工件本身材料不同的导电材料。
5.根据权利要求1所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述填充物由绝缘材料和覆盖在绝缘材料表面的导电材料构成，所述导电材料与工件本身材料不同。
6.根据权利要求5所述OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述绝缘材料为玻璃、塑料、硬质橡胶、陶瓷中的一种。
7.根据权利要求4或5所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于所述导电材料为铬、镁、铝、锌、铜、银、铂、金中的一种。
8.根据权利要求5所述的OLED显示面板生产用荫罩板的制作方法，其特征在于去除填充物的方法为：将工件浸入仅与导电材料反应的刻蚀液中，通过刻蚀去除裸露的导电材料，再浸入仅与绝缘材料反应的刻蚀液或有机溶剂中，通过刻蚀去除绝缘材料。
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