CN108796435B - 掩模版及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及掩模版及其制作方法，该掩模版包括具有多个镂空孔的开孔区、用于夹持掩模版的夹持区以及位于所述开孔区与所述夹持区之间的应力缓冲区，应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，并且凸部和凹部一一对应地设置于掩模版的相对的两个表面，所述应力缓冲区的凸部和凹部可以利用冲压工艺形成。在对该掩模版的张网过程中，在应力缓冲区形成的凸部和凹部有助于减小该区域的应力，并且使掩模版上的应力分布更均匀，可以提高掩模版的抵抗变形能力，在相同张网拉力下掩模版的下垂量有所减小，因此有助于提高像素位置精度。

Description

掩模版及其制作方法
技术领域
本发明涉及设备技术领域，尤其涉及掩模版及其制作方法。
背景技术
真空镀膜(vacuum evaporation)设备是一种常用的成膜设备，具体是将待沉积材料和待沉积基板置于真空室中，采用一定方法加热待沉积材料，使之蒸发或升华，并在待沉积基板上成膜的工艺。由于采用真空镀膜方式所沉积的膜层在致密度、纯度以及与基板的附着力等方面效果较好，因而在例如有机电致发光器件(OLED)的制备过程中得到了广泛的应用。
为了使待沉积材料沉积于基板上的某些特定区域，例如OLED器件的像素区，通常在真空镀膜设备的真空室安装蒸镀用的掩模版(例如金属精密掩模版，FMM)，这种掩模版上形成有像素孔和遮挡区域，受热蒸发的待沉积材料通过掩模版上的像素孔沉积在基板上对应的像素区。
在将掩模版安装于真空镀膜设备之前，为了避免重力作用导致的变形，通常利用张网装置对掩模版的端部施加一定的拉力，将掩模版焊接在掩模版框架(mask frame)上。但是，发明人发现，较小的拉力会造成掩模版的下垂量较大，而较大的拉力又容易导致在掩模版上出现褶皱，并且，在被拉伸时，掩模版上的应力分布不均，容易导致掩模版发生变形，进而使得像素孔的大小和位置出现偏移，不利于成膜过程的精度控制。
发明内容
本发明的目的是解决张网过程中掩模版上应力分布不均导致掩模版变形量较大的问题。
本发明的另一目的是减小张网过程中掩模版的下垂量。
为解决上述问题，本发明提供了一种掩模版，所述掩模版包括：
开孔区，所述开孔区具有多个镂空孔；
夹持区，所述夹持区位于所述掩模版的端部；以及
应力缓冲区，所述应力缓冲区位于所述开孔区与所述夹持区之间，所述应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，所述凸部和所述凹部一一对应地设置于所述掩模版的沿厚度方向相对的两个表面。
可选的，所述掩膜板包括至少两个夹持区，所述开孔区与每个所述夹持区之间设置有至少一个应力缓冲区。
可选的，每个所述应力缓冲区包括多个间隔设置的凸部，多个凸部均匀分布。
可选的，所述凹部的深度等于所述掩模版的厚度的四分之一至二分之一。
可选的，在平行于所述掩模版的表面方向上，所述凸部和/或所述凹部的横截面形状为圆形、扇形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或者它们的组合。
可选的，所述掩模版是金属精密掩模版。
本发明还提供一种掩模版的制作方法，包括以下步骤：
提供一掩模版基底，所述掩模版基底上定义有开孔区和夹持区；
形成应力缓冲区，所述应力缓冲区位于所述开孔区与所述夹持区之间，所述应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，所述凸部和所述凹部一一对应地设置于所述掩模版基底的沿厚度方向相对的两个表面；以及
在所述开孔区形成多个镂空孔，以形成掩模版。
可选的，利用冲压工艺形成所述应力缓冲区。
可选的，所述冲压工艺包括对所述掩模版基底进行去应力退火。
可选的，在所述开孔区形成多个镂空孔之后，还包括：通过所述夹持区对所述掩模版施加拉力以进行张网。
本发明提供的掩模版，包括位于开孔区和夹持区之间的应力缓冲区，所述应力缓冲区包括一一对应地设置于该掩模版相对表面的凸部和凹部，在张网过程中，应力缓冲区可以减小该区域的应力，使掩模版上的应力分布更均匀，提高掩模版的抵抗变形能力，相同张网拉力下的下垂量可以变小，从而有助于提高像素位置精度。
本发明提供的掩模版的制作方法，在掩模版基底上形成上述应力缓冲区，可以减小应力缓冲区的应力，使应力分布更均匀。进一步的，利用冲压成型工艺形成上述应力缓冲区，可以进一步提高掩模版的刚度和强度，提高掩模版的抵抗变形能力，有助于对像素位置精度的控制。
附图说明
图1是一种半刻蚀掩模版的示意图。
图2本发明一实施例的掩模版的示意图。
图3是图2中的应力缓冲区的剖面示意图。
图4是本发明另一实施例的掩模版的示意图。
图5是本发明实施例的掩模版的制作方法的流程图。
附图标记说明：
100-半刻蚀掩模版；
120、220、320-夹持区；
110、210、310-开孔区；
211-镂空孔；
130-半刻蚀区；
230、330-应力缓冲区；
231、331-凸部；
232、332-凹部；
200、300-掩模版。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在将掩模版设置于真空蒸镀设备之前，需要对掩模版施加拉力，在张网过程中，张紧机通过掩模版的夹持区将掩模版绷到掩模版框架(mask frame)上并焊接在一起，制成蒸镀用的掩模版。为了提高掩模版的像素位置精度(PPA)，避免设置于开孔区的像素孔发生移位(shift)，在张网过程中减小在掩模版上产生的应力集中至关重要。
利用半刻蚀的方法可以用来缓解掩模版上的应力集中现象。图1是一种半刻蚀掩模版100的示意图。如图1所示，在夹持区120和开孔区110之间设置了半刻蚀区130。在半刻蚀区130，半刻蚀掩模版100被部分刻蚀以减小该区域的应力。与形成半刻蚀区130之前的掩模版相比，可以改善掩模版上的应力分布，减小掩模版的变形量。但研究发现，这种方法对改善掩模版上的应力集中和下垂量的作用较为有限。
图2是本发明实施例的掩模版200的示意图。图3是图2中的应力缓冲区230的剖面示意图(沿AB方向)。
参照图2和图3，掩模版200包括：
开孔区210，开孔区210具有多个镂空孔211；
夹持区220，夹持区220位于掩模版200的端部；以及
应力缓冲区230，应力缓冲区230位于开孔区210与夹持区220之间，应力缓冲区230包括至少一个凸部231和至少一个凹部232，凸部231和凹部232一一对应地设置于掩模版200的沿厚度方向相对的两个表面。
具体的，开孔区210是掩模版在执行掩模功能时的有效区域，本实施例中的多个镂空孔211例如是像素孔，其可以对应于像素玻璃基板上的每一个像素，在用于真空镀膜设备进行镀膜时，待沉积材料受热蒸发或升华，通过像素孔沉积在与掩模版紧贴设置的像素玻璃基板上，从而在像素玻璃基板上的显示区形成相应的膜层。开孔区210还可以包括将多个镂空孔211隔开的遮挡条(未特别标号)，以限定沉积的范围。需要说明的是，图2中只是示意性的表示出1个镂空孔211，但应理解，实际运用时镂空孔的数量可以是多个，多个镂空孔可以根据设计需要排布，例如是阵列排布。
夹持区220位于掩模版200的端部，即在张网过程中对掩模版200施加拉力的区域。本实施例的掩模版200包括两个夹持区220，以便对称地夹持掩模版200进行张网。在一些实施例中，掩模版200可以包括两个以上的夹持区220，夹持区220的数量优选为偶数，以便在张网时对掩模版200施加更均匀的拉力，但不限于此，夹持区220也可以覆盖掩模版200的全部端部。图2中具有两个夹持区220，两个夹持区220分布于掩模版200沿长度方向上的两端。两个夹持区220的面积和形状优选相等，这样有利于施加更均匀的拉力。
应力缓冲区230位于开孔区210与夹持区220之间，本实施例的掩模版200包括两个夹持区220，因而相应的，可以在两个夹持区220分别与开孔区210之间，各设置一个或多个应力缓冲区，优选的，应力缓冲区230以两个夹持区220之间的中垂线轴对称分布。
为了有效进行应力缓冲，即减小相应区域的应力和掩模版上的应力不均，在本发明实施例中，应力缓冲区230包括至少一个凸部231和至少一个凹部232，凸部231和凹部232一一对应。此处“一一对应”可以理解为在掩模版200的厚度方向(即掩模版表面的法线方向)上，任一个凸部231和与之一一对应的凹部232位于同一直线上。
由于凸部231和凹部232分别位于掩模版200沿厚度方向上的两侧，并且一一对应，在掩模版200受到沿其表面方向的张网拉力拉伸时，张网拉力在应力缓冲区230产生的内应力由于凸部231和凹部232处表面的改变，得到缓解，从而改善掩模版200上的应力分布状况，在相同张网拉力的情况下，有利于降低掩模版200的变形量，从而提高掩模版200的像素位置精度。
在本发明的一些实施例，掩模版200是金属掩模板，例如是金属精密掩模版(FMM)，其可包括由铬、金、铜、银、铝、镍、铁、钴、钛等金属或者包括上述金属元素的合金，在一个实施例中，掩模版的材质是镍铁(Ni/Fe)合金，其厚度约20至40微米(μm)。
本发明的一些实施例中，凸部231的高度和与其对应的凹部232的深度相等，但在另一些实施例中，二者也可以不相同。优选的，可以设置凹部232的深度为掩模版200厚度的四分之一至二分之一。
在同一个掩模版200上设置的两个或多个应力缓冲区230，其中相同的凸部可以均位于同一表面(例如第一表面)，而相同的凹部均位于另一表面(例如与第一表面相对的第二表面)。在另外一些实施例中，也可以使部分相同的凸部(或凹部)位于同一表面，而部分相同的凸部(或凹部)位于另一表面。
应力缓冲区230可以包括多个间隔设置的凸部231，多个间隔设置的凸部231沿朝向夹持区220的方向均匀分布，并且，多个相邻的凸部231之间的间隔可以相同或者根据工艺需要逐渐增加(或减小)，以减小应力缓冲区230的应力，提高掩模版200上的应力分布均匀程度。
图4是本发明另一实施例的掩模版300的示意图。如图4所示，掩模版300的应力缓冲区330包括多个形状为矩形的凸部331，并且，多个凸部331的长度从夹持区320一侧沿开孔区310一侧逐渐增加，其技术效果是使张网拉力在应力缓冲区330产生的应力分布更加均匀，以及避免造成开孔区310的变形。本发明实施例不限于此，在平行于掩模版的表面方向上，凸部和/或凹部的横截面可以为圆形、扇形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、字母、汉字或者它们的组合，凸部和凹部的排列形式可以有多种形式。
本发明实施例还包括一种制作上述掩模版的方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1：提供掩模版基底，所述掩模版基底上定义有开孔区和夹持区；
S2：形成应力缓冲区，所述应力缓冲区位于所述开孔区与所述夹持区之间，所述应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，所述凸部和所述凹部一一对应地设置于所述掩模版基底的沿厚度方向相对的两个表面；以及
S3：在所述开孔区形成多个镂空孔，以形成掩模版。
以图2和图3所示的掩模版200为例，掩模版基底可以是在形成开孔区的开口(例如像素孔)之前的掩模版主体，例如为一20至40微米金属薄膜。在掩模版基底上定义有开孔区210(尚未形成镂空孔211)和夹持区220，夹持区220可以大于后续焊接于掩模版框架的的面积；在开孔区210和夹持区220的外围形成应力缓冲区230，使该应力缓冲区230包括至少一个凸部231和至少一个凹部232，凸部231和凹部232一一对应地设置于所述掩模版基底相对的两个表面；在形成应力缓冲区之后，接着在开孔区210形成镂空孔，从而形成掩模版200。掩模版200需要进行张网并焊接于掩模版框架。由于凸部231和凹部232分别位于掩模版200基底的两侧，并且一一对应，在掩模版200受到沿其表面方向的张网拉力拉伸时，凸部230和凹部232可以减小在应力缓冲区230所产生的内应力，缓解掩模版上的应力集中，改善掩模版上的应力分布状况，在相同张网拉力的情况下，有利于降低掩模版200上开孔区210的变形量，从而提高掩模版200的像素位置精度。
本发明的一些实施例中，凸部和凹部可以利用冲压工艺形成。具体的，可以利用冲压工艺在掩模版基底上的夹持区和开孔区之间做起伏成型，以形成包括凸部和凹部的应力缓冲区。在冲压过程中，冲压深度可以是掩模版基底厚度的四分之一至二分之一。
在完成冲压工艺之后，可以对所述掩模版基底进行去应力退火，以去除冲压工艺过程中所形成的内应力。
利用上述冲压工艺形成凸部和凹部，可以提高掩模版的刚性、强度和稳定性，在相同张网拉力条件下，可以减小掩模版的变形量和下垂量，有助于对像素位置精度的控制。
仍以掩模版200为例，在掩模版基底上形成应力缓冲区230之后，可以在开孔区210形成精密的镂空孔211，即在开孔区210形成掩模图形，然后进行张网。即上述掩模版的制作方法还可以包括通过夹持区220对掩模版200施加拉力以进行张网，其目的是将掩模版200固定于掩模版框架，焊接于框架的掩模版可以用于真空镀膜。
申请人对图1所示的半刻蚀掩模版100和图2所示的掩模版200的张网过程中的应力进行了计算机模拟，具体利用的是ANSYS计算机辅助工程(CAE)软件，两种掩模版除了半刻蚀区以及应力缓冲区的区别之外，其他条件均相同。在张网拉力均等于9N的条件下，半刻蚀掩模版100在半刻蚀区130的最大应力为59.958Mpa(兆帕)，而掩模版200的应力缓冲区230的最大应力为32.766Mpa，可见，掩模版200相对于半刻蚀掩模版100，最大应力减小45.35％，表面应力集中状况得到明显的改善。此外，对掩模版上全部范围的应力分布进行计算机模拟的结果也表明，掩模版200相对于半刻蚀掩模版100，整体范围(尤其是开孔区)的应力减小，并且应力的分布更加均匀。
申请人另外对图1所示的半刻蚀掩模版100和图2所示的掩模版200的张网过程中的变形量进行了计算机模拟，具体利用的是ANSYS计算机辅助工程(CAE)软件，两种掩模版除了半刻蚀区以及应力缓冲区的区别之外，其他条件均相同。结果如下表一。
表一
Figure BDA0001675345550000081
由表一可知，本发明实施例的掩模版200在两种拉力条件下(张网拉力分别为9N和2N)，Z方向的下垂量Delta Z相较于半刻蚀掩模版100减小，并且在Y方向(即垂直于张网拉力的方向)的位移量相较于半刻蚀掩模版100也减小，从而掩模版200相较于半刻蚀掩模版100，变形程度得到了改善。
上述结果表明，利用本发明实施例的掩模版，可以减小掩模版上的应力，使整个掩模版上的应力分布更加均匀，从而可以达到降低掩模版变形量、减小掩模版褶皱产生几率以及提高像素位置精度的目的。
需要说明的是，本说明书中的实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与在前实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的地方互相参见即可。对于实施例公开的掩模版的制作方法而言，由于与实施例公开的掩模版相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见对掩模版的说明即可。
可以理解的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而非限制，对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种掩模版，其特征在于，包括：
开孔区，所述开孔区具有多个镂空孔；
夹持区，所述夹持区位于所述掩模版的端部；以及
应力缓冲区，所述应力缓冲区位于所述开孔区与所述夹持区之间，所述应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，所述凸部和所述凹部一一对应地设置于所述掩模版的沿厚度方向相对的两个表面，其中，所述凸部相对于同一侧的所述夹持区的掩模版表面外凸，所述凹部相对于同一侧的所述夹持区的掩模版表面内凹，并且，所述凸部凸出的高度为所述夹持区的掩模版厚度的四分之一至二分之一。
2.如权利要求1所述的掩模版，其特征在于，所述掩模版 包括至少两个夹持区，所述开孔区与每个所述夹持区之间设置有至少一个应力缓冲区。
3.如权利要求2所述的掩模版，其特征在于，每个所述应力缓冲区包括多个间隔设置的凸部，多个凸部均匀分布。
4.如权利要求1至3任一项所述的掩模版，其特征在于，所述凹部的深度等于所述掩模版的厚度的四分之一至二分之一。
5.如权利要求1至3任一项所述的掩模版，其特征在于，在平行于所述掩模版的表面方向上，所述凸部和/或所述凹部的横截面形状为圆形、扇形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或者它们的组合。
6.如权利要求1至3任一项所述的掩模版，其特征在于，所述掩模版是金属精密掩模版。
7.一种掩模版的制作方法，其特征在于，包括：
提供一掩模版基底，所述掩模版基底上定义有开孔区和夹持区；
形成应力缓冲区，所述应力缓冲区位于所述开孔区与所述夹持区之间，所述应力缓冲区包括至少一个凸部和至少一个凹部，所述凸部和所述凹部一一对应地设置于所述掩模版基底的沿厚度方向相对的两个表面，其中，所述凸部相对于同一侧的所述夹持区的掩模版表面外凸，所述凹部相对于同一侧的所述夹持区的掩模版表面向所述凸部内凹，并且，所述凸部外凸的高度为所述夹持区的掩模版厚度的四分之一至二分之一；以及
在所述开孔区形成多个镂空孔，以形成掩模版。
8.如权利要求7所述的掩模版的制作方法，其特征在于，利用冲压工艺形成所述应力缓冲区。
9.如权利要求8所述的掩模版的制作方法，其特征在于，所述冲压工艺包括对所述掩模版基底进行去应力退火。
10.如权利要求7至9任一项所述的掩模版的制作方法，其特征在于，在所述开孔区形成多个镂空孔之后，还包括：通过所述夹持区对所述掩模版施加拉力以进行张网。
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