CN108277454B - 精细掩模板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种精细掩模板及其制备方法，涉及显示技术领域。该精细掩模板包括母板和薄膜层，其中母板包括多个呈阵列排布的掩模单元，各掩模单元包括位于掩模单元中的第一开口区及第一开口区的边缘区域；薄膜层设于母板上，包括多个与掩模单元一一正对的蒸镀有效区且各蒸镀有效区均包括多个呈阵列排布的第二开口区。本精细掩模板一方面克服了常规的母板由于刻蚀精度的限制而无法提高分辨率的问题，提高了分辨率；再一方面，薄膜层与母板的开口可以采用更多样的形状及加工精度，扩大了掩模板的应用范围；另一方面薄膜层与母板可以以多样的形式进行加工及组装，制作简单，降低了成本。

Description

精细掩模板及其制备方法
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种精细掩模板及其制备方法。
背景技术
随着光学技术和半导体技术的发展，OLED(Organic Light Emitting Display，有机发光二极管显示器)以其独有的优势如响应速度快、全固化、自发光等备受市场的关注。OLED显示器的应用也非常多元化、柔性、透明及微显示等等都有OLED的身影。
目前，OLED全彩化有两种方式，一是直接利用精细金属掩膜(FMM，Fine MetalMask)分别蒸镀RBG像素，另外是利用白光OLED加彩色滤光片(CF，Color Filter)的方式。其中采用FMM的方式蒸镀RGB像素，优点是无需CF，避免了亮度的损失，同时单独的RBG有较高的发光效率，因此能够获得较高的色域和较高的显示亮度；但缺点是FMM的精度有限，现有技术FMM最高能够做到400PPI(Pixels per inch，每英寸像素)的产品，无法再提升PPI。而白光OLED加CF的方式，由于没有FMM的限制，可以持续的提升PPI，但是由于CF的存在，降低了透过率，使得OLED的亮度和色域都有所损失。目前，对高PPI应用的需求越来越广泛，而400PPI的显示已然满足不了人眼的需求。如何使得FMM能够达到更高PPI(高于400PPI)也是OLED工作者研究的目标。
因此本发明提出一种精细掩模板及精细掩模板的制备方法，提高掩模板的分辨率。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种精细掩模板及精细掩模板的制备方法，从而提高掩模板的分辨率。
根据本公开的一个方面，提供一种精细掩模板，包括：
母板，所述母板包括多个呈阵列排布的掩模单元，所述掩模单元包括位于掩模单元中的第一开口区及所述第一开口区的边缘区域；
薄膜层，设于所述母板上，所述薄膜层包括多个与所述掩模单元一一正对的蒸镀有效区，各蒸镀有效区均包括多个呈阵列排布的第二开口区。
在本公开的一种示例性实施例中，所述蒸镀有效区的第二开口区的特征尺寸与所述薄膜层的厚度相等。
在本公开的一种示例性实施例中，所述母板的材质包括因瓦合金。
在本公开的一种示例性实施例中，所述薄膜层的材质包括无机材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述无机材料包括氮化硅、氧化硅以及氧化铝中的一种或多种。
根据本公开的一个方面，提供一种精细掩膜板的制备方法，包括：
提供一母板，在所述母板上形成多个呈阵列排布的第一开口区，并以所述第一开口区及所述第一开口区的边缘区域构成掩模单元；
在所述母板上形成薄膜层，在所述薄膜层上形成多个与所述母板的所述掩模单元一一正对的蒸镀有效区；
在各所述蒸镀有效区均形成多个呈阵列排布的第二开口区。
在本公开的一种示例性实施例中，在所述母板上形成多个呈阵列排布的第一开口区包括：对所述母板进行第一次刻蚀后形成多个呈阵列排布的半刻蚀区域和环绕所述半刻蚀区域的所述边缘区域，所述边缘区域的厚度大于所述半刻蚀区域的厚度；对所述半刻蚀区域进行第二次刻蚀后形成所述第一开口区。
在本公开的一种示例性实施例中，先对所述薄膜层进行刻蚀，以形成所述第二开口区；再对所述半刻蚀区域进行刻蚀，以形成所述第一开口区。
在本公开的一种示例性实施例中，先对所述半刻蚀区域进行刻蚀，以形成所述第一开口区；再对所述薄膜层进行刻蚀，以形成所述第二开口区。
在本公开的一种示例性实施例中，所述在所述母板上形成薄膜层包括：将所述薄膜层沉积到一衬底上；对所述薄膜层进行压印工艺处理以形成多个所述第二开口区；将经过所述压印工艺处理的薄膜层转印至所述母板上。
在本公开的一种示例性实施例中，所述压印工艺包括纳米压印工艺。
在本公开的一种示例性实施例中，所述母板的厚度为0.1mm～1mm，所述半刻蚀区域的厚度不大于0.1mm。
在本公开的一种示例性实施例中，所述蒸镀有效区的第二开口区的特征尺寸与所述薄膜层的厚度相等。
由上述技术方案可知，本公开提供的一种精细掩模板，其优点和积极效果在于：
本公开提供的一种精细掩模板，包括母板和薄膜层，其中母板包括多个呈阵列排布的掩模单元，各掩模单元包括位于掩模单元中的第一开口区及第一开口区的边缘区域；薄膜层设于母板的一面，包括多个与掩模单元一一正对的蒸镀有效区且各蒸镀有效区均包括多个呈阵列排布的第二开口区。
本公开提供的精细掩模板，将薄膜层与母板结合，在母板开口区的基础上对薄膜层进行更精细的开口设计。一方面克服了常规的母板由于刻蚀精度的限制而无法提高分辨率的问题，提高了分辨率；再一方面，薄膜层与母板的开口可以采用更多样的形状及加工精度，扩大了掩模板的应用范围；另一方面薄膜层与母板可以以更多样的形式进行加工及组装，制作简单，降低了成本。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出本公开示例性实施例中精细掩膜板的结构示意图；
图2示意性示出图1中精细掩膜板的A区域放大结构示意图；
图3a～图3d示意性示出本公开示例性实施例一中沿图2中的剖面线BC的精细掩膜板的制备方法流程示意图；
图4a～图4d示意性示出本公开示例性实施例二中沿图2中的剖面线BC的精细掩膜板的制备方法流程示意图；
图5a～图5f示意性示出本公开示例性实施例三中沿图2中的剖面线BC的精细掩膜板的制备方法流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本示例实施方式提出了一种精细掩模板100，所述掩模板可以用于OLED的蒸镀工艺，图1示意性示出本公开示例性实施例中精细掩膜板的结构示意图，图2示意性示出图1中精细掩膜板的A区域放大结构示意图。如图1、图2所示，可以包括母板10和薄膜层20，其中母板10可以包括多个呈阵列排布的掩模单元11，各掩模单元11可以包括位于掩模单元中的第一开口区12及第一开口区12的边缘区域；薄膜层20可以设于母板10的其中一面上，可以包括多个与掩模单元11一一正对的蒸镀有效区21且各蒸镀有效区21可以包括多个呈阵列排布的第二开口区22。
由上述技术方案可知，本公开提供的一种精细掩模板100，其优点和积极效果在于：
本公开提供的精细掩模板，将薄膜层与母板结合，在母板开口的基础上对薄膜层进行更精细的开口设计。一方面克服了常规的母板由于刻蚀精度的限制而无法提高分辨率的问题，提高了分辨率；再一方面，薄膜层与母板的开口可以采用更多样的形状及加工精度，扩大了掩模板的应用范围；另一方面薄膜层与母板可以以更多样的形式进行加工及组装，制作简单，降低了成本。
下面，将对本示例实施方式中的精细掩模板进行进一步的说明。
在本示例实施中，如图1、图2所示，母板10可以包括多个掩模单元11，多个该掩模单元11可以呈阵列排布；各掩模单元11可以包括掩模单元11中的第一开口区12及环绕该第一开口区12的边缘区域。各第一开口区12可以为矩形，在其他的实施例中，多个掩模单元11也可以以其他排列方式进行排列，且第一开口区12的形状也可以为圆形或其他形状，本公开在此不做特殊限定。
进一步的，母板10的材质可以包括因瓦合金(Invar)，因瓦合金即含有35.4％镍的铁合金，常温下具有很低的热膨胀系数(-20℃～20℃之间，其平均值约1.6×10-6/℃)，号称金属之王，是精密仪器设备不可或缺的结构材料。因此采用因瓦合金在制作、加工和使用过程中可以减少形变，保证较好的稳定性。当然，母板10也可以使用其他可刻蚀、低热膨胀系数的材料。此外，该母板的厚度可以设为0.1mm～1mm，例如可以为0.3mm、0.5mm或0.8mm等。
在本示例实施例中，薄膜层20可以设于母板10的一面上，在薄膜层20上，可以设有多个蒸镀有效区21，且各蒸镀有效区21可以与母板10上的各掩模单元11一一正对，即薄膜层20上的蒸镀有效区21的正投影位于母板10的掩模单元11内。
进一步的，各蒸镀有效区21可以包括多个呈阵列排布的第二开口区22。为了保证蒸镀的精确性，可以使同一蒸镀有效区21内的各第二开口区22的正投影位于掩模单元11中的第一开口区12之内。
需要补充的是，设计薄膜层，是由于薄膜层具有更薄的厚度，可以达到微米级别，从而使精细掩模板的精度可以达到400PPI以上。
考虑到刻蚀速度，薄膜层20的第二开口区22的特征尺寸(Critical Dimension，CD，涉及刻蚀的线宽及开口区的直径)与薄膜层20的厚度的比例关系可以为1:1，即第二开口区22的可刻蚀的最小口径(如果第二开口区为矩形，则为矩形的短边长度)可以与薄膜层20的厚度相等，从而可以实现水平方向与竖直方向同时刻蚀完成，以节省加工时间。
此外，薄膜层20的材质可以为无机材料，例如氮化硅(SiNx)氧化硅(SiOx)以及氧化铝(Al2O3)中的一种或多种，还可以为其他无机材料，本公开在此不做特殊限定。
本示例实施方式还提供了一种对应于上述精细掩模板的制备方法，包括：
提供一母板，在所述母板上形成多个呈阵列排布的第一开口区，并以所述第一开口区及所述第一开口区的边缘区域构成掩模单元；
在所述母板上形成薄膜层，在所述薄膜层上形成多个与所述母板的所述掩模单元一一正对的蒸镀有效区；
在各所述蒸镀有效区均形成多个呈阵列排布的第二开口区。
下面，将结合三个实施例和图3a-图5f对本示例实施方式中的精细掩模板的制备方法进行进一步的说明，各图均示出按照图2中的剖面线BC剖出的其中一个掩模单元的制作流程的剖面示意图。
实施例一
首先如图3a所示，提供一母板10，母板10的材质可以包括因瓦合金，母板10包括第一面101和第二面102，母板10的第二面102经第一次刻蚀后形成半刻蚀区域103和环绕半刻蚀区域103的104边缘区域，边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。
母板10的厚度可为0.1mm～1mm，而经过上述步骤对母板10的第二面102的第一次刻蚀后，所形成的半刻蚀区域103的厚度不大于0.1mm，从而使边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。例如母板10的厚度可为0.3mm，0.5mm或0.8mm等。半刻蚀区域103的厚度可为0.05mm、0.08mm或0.1mm等。此外，边缘区域104的宽度可为3～7mm，例如5mm。
之后如图3b所示，在母板10的第一面101上形成薄膜层20，其中薄膜层20与母板10的半刻蚀区域103对应的区域为蒸镀有效区21，所谓对应，即在母板10上的正投影重叠。薄膜层20的材质可以为无机材料，例如氮化硅(SiNx)氧化硅(SiOx)以及氧化铝(Al2O3)中的一种或多种，还可以为其他无机材料。
之后如图3c所示，对薄膜层20的蒸镀有效区21进行刻蚀，形成多个第二开口区22。
最后如图3d所示，对半刻蚀区域103进行第二次刻蚀后形成第一开口区12，第一开口区12及环绕第一开口区12的边缘区域104共同构成掩模单元11，从而形成本公开的精细掩模板。
实施例一是先对薄膜层20进行刻蚀，形成第二开口区22，再对母板10第二面102的半刻蚀区域103进行第二次刻蚀，形成第一开口区12，可精确地形成蒸镀有效区21及与其正对的掩模单元11。
实施例二
首先如图4a所示，提供一母板10，母板10的材质可以包括因瓦合金，母板10包括第一面101和第二面102，母板10的第二面102经第一次刻蚀后形成半刻蚀区域103和环绕半刻蚀区域103的104边缘区域，边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。
母板10的厚度可为0.1mm～1mm，而经过上述步骤对母板10的第二面102的第一次刻蚀后，所形成的半刻蚀区域103的厚度不大于0.1mm，从而使边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。例如母板10的厚度可为0.3mm，0.5mm或0.8mm等。半刻蚀区域103的厚度可为0.05mm、0.08mm或0.1mm等。此外，边缘区域104的宽度可为3～7mm，例如5mm。
之后如图4b所示，在母板10的第一面101上形成薄膜层20，其中薄膜层20与母板10的半刻蚀区域103对应的区域为蒸镀有效区21，所谓对应，即在母板10上的正投影重叠。薄膜层20的材质可以为无机材料，例如氮化硅(SiNx)氧化硅(SiOx)以及氧化铝(Al2O3)中的一种或多种，还可以为其他无机材料。
之后如图4c所示，对半刻蚀区域103进行第二次刻蚀后形成第一开口区12，第一开口区12及环绕第一开口区12的边缘区域104共同构成掩模单元11。
最后如图4d所示，对薄膜层20的蒸镀有效区21进行刻蚀，形成多个第二开口区22，从而最终形成本公开的精细掩模板。
与实施例一相比，实施例二是先对母板10第二面102的半刻蚀区域103进行第二次刻蚀，形成第一开口区12，再对薄膜层20进行刻蚀，形成第二开口区22，此时相较于图3c中已经刻蚀形成多个第二开口区22的薄膜层20，图4b中的薄膜层20为完整成片的，则在半刻蚀区域103剥离开薄膜层20形成图4c中的结构时，薄膜层20具有较强的抗牵扯、抗变形的能力，从而产生较小的形变，避免影响掩模板的刻蚀精度。
实施例三
首先如图5a所示，提供一母板10，母板10的材质可以包括因瓦合金，母板10包括第一面101和第二面102，母板10的第二面102经第一次刻蚀后形成半刻蚀区域103和环绕半刻蚀区域103的104边缘区域，边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。
母板10的厚度可为0.1mm～1mm，而经过上述步骤对母板10的第二面102的第一次刻蚀后，所形成的半刻蚀区域103的厚度不大于0.1mm，从而使边缘区域104的厚度大于半刻蚀区域103的厚度。例如母板10的厚度可为0.3mm，0.5mm或0.8mm等。半刻蚀区域103的厚度可为0.05mm、0.08mm或0.1mm等。此外，边缘区域104的宽度可为3～7mm，例如5mm。
之后如图5b所示，对半刻蚀区域103进行第二次刻蚀后形成第一开口区12，第一开口区12及环绕第一开口区12的边缘区域104共同构成掩模单元11。
如图5c所示，将薄膜材料20沉积到一衬底30上，形成薄膜层20，薄膜层20的材质可以为无机材料，例如氮化硅(SiNx)氧化硅(SiOx)以及氧化铝(Al2O3)中的一种或多种，还可以为其他无机材料，该步骤可以在前述步骤之前、之后或同步进行；
接下来如图5d所示，预先配合母板10的第一开口区12的尺寸及位置，对薄膜层20的蒸镀有效区21及第二开口区22的尺寸及位置进行设计，所述蒸镀有效区21和第一开口区12在同一平面的正投影重叠，然后根据设计对衬底30上的薄膜层20进行压印工艺处理以形成多个第二开口区22，其中压印工艺可以包括纳米压印工艺或其他工艺例如刻蚀、激光或刻蚀激光混合方式，本发明在此不做特殊限定；
在图5a-图5d的工艺均完成后，参照图5e所示，将在图5d中形成的薄膜层20转印至图5b中形成的母板10上；
最后如图5f所示，移除衬底30，形成本公开的精细掩模板100。
相较于实施例一和实施例二，实施例三采用母板转印的方法，相当于对母板及薄膜层分别刻蚀，再将二者结合。此种方式避免了母板与薄膜层在组合后其中母板在剥离开薄膜层(未刻蚀或已经刻蚀形成第二开口区的薄膜层)时，对薄膜层产生牵扯、变形，从而影响影响掩模板的刻蚀精度的问题。此外，实施例三在制作母板与薄膜层时，具有较为灵活的顺序，母板与薄膜层可以各自刻蚀、而不限制制作顺序。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种用于制作OLED显示基板的精细掩模板，其特征在于，包括：
母板，所述母板包括多个呈阵列排布的掩模单元，所述掩模单元包括位于掩模单元中的第一开口区及所述第一开口区的边缘区域；
薄膜层，设于所述母板上，所述薄膜层的材质包括氮化硅、氧化硅以及氧化铝中的一种或多种，所述薄膜层包括多个与所述掩模单元一一正对的蒸镀有效区，各蒸镀有效区均包括多个呈阵列排布的第二开口区。
2.根据权利要求1所述的精细掩膜板，其特征在于，所述蒸镀有效区的第二开口区的特征尺寸与所述薄膜层的厚度相等。
3.根据权利要求1所述的精细掩膜板，其特征在于，所述母板的材质包括因瓦合金。
4.一种用于制作OLED显示基板的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，包括：
提供一母板，在所述母板上形成多个呈阵列排布的第一开口区，并以所述第一开口区及所述第一开口区的边缘区域构成掩模单元；
在所述母板上形成薄膜层，所述薄膜层的材质包括氮化硅、氧化硅以及氧化铝中的一种或多种，在所述薄膜层上形成多个与所述母板的所述掩模单元一一正对的蒸镀有效区；
在各所述蒸镀有效区均形成多个呈阵列排布的第二开口区。
5.根据权利要求4所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，所述在所述母板上形成多个呈阵列排布的第一开口区包括：
对所述母板进行第一次刻蚀后形成多个呈阵列排布的半刻蚀区域和环绕所述半刻蚀区域的所述边缘区域，所述边缘区域的厚度大于所述半刻蚀区域的厚度；
对所述半刻蚀区域进行第二次刻蚀后形成所述第一开口区。
6.根据权利要求5所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，形成第一开口区和第二开口区的步骤包括：
先对所述薄膜层进行刻蚀，以形成所述第二开口区；
再对所述半刻蚀区域进行刻蚀，以形成所述第一开口区。
7.根据权利要求5所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，形成第一开口区和第二开口区的步骤包括：
先对所述半刻蚀区域进行刻蚀，以形成所述第一开口区；
再对所述薄膜层进行刻蚀，以形成所述第二开口区。
8.根据权利要求5所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，所述在所述母板上形成薄膜层包括：
提供一衬底；
将所述薄膜层沉积到所述衬底上；
对所述薄膜层进行压印工艺处理以形成多个所述第二开口区；
将经过所述压印工艺处理的薄膜层转印至所述母板上。
9.根据权利要求8所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，所述压印工艺包括纳米压印工艺。
10.根据权利要求5～9任一项所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，所述母板的厚度为0.1mm～1mm，所述半刻蚀区域的厚度不大于0.1mm。
11.根据权利要求4～9任一项所述的精细掩膜板的制备方法，其特征在于，所述蒸镀有效区的第二开口区的特征尺寸与所述薄膜层的厚度相等。
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