CN110348134B - 一种精细金属掩膜板的设计方法及装置 - Google Patents

一种精细金属掩膜板的设计方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精细金属掩膜板的设计方法及装置，该设计方法通过建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，根据仿真条件和材料属性参数对三维仿真模型进行仿真运算，从而能够根据该仿真结果对设计参数进行调整，可以帮助设计人员设计制作精细金属掩膜板FMM，并且由于仿真结果的准确度高，设计人员还能及时发现存在设计缺陷的FMM，提高制作出的FMM的良品率，以解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，达到提高FMM生产制作的良品率、降低成本的技术效果。

Description

一种精细金属掩膜板的设计方法及装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种精细金属掩膜板的设计方法及装置。
背景技术
有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)又被称为有机电激光显示、有机发光半导体，其具有自发光的特性。由于OLED显示面板的像素密度高，在制作OLED显示面板时，需要采用厚度超薄(如20-30um)的精细金属掩膜板(fine metal mask，FMM)，也被称为精细金属掩膜版，来蒸镀OLED显示面板内的三基色(red green blue，RGB)有机发光体。
通常采用热膨胀系数较小的因瓦合金(INVAR，也被称为殷钢)通过化学刻蚀的方法来制备FMM，在刻蚀之后，FMM还需要进行张网拉伸处理才能用来蒸镀。但由于刻蚀后的FMM变得又薄又脆，且表面形貌高低不一，在实际的张网拉伸过程中就极易出现褶皱和下垂，而在蒸镀过程中FMM需要紧贴在待蒸镀的有机发光体基板的表面，并需要保持很高的位置精度，此时张网拉伸造成的褶皱和下垂就会导致蒸镀材料发生位移，造成混色。
FMM出现褶皱和下垂除了与张网拉伸相关，还与FMM的设计相关，因为FMM的制作成本高、周期长、且工艺复杂，在设计FMM时就需要设计人员对FMM张网拉伸时可能会出现的褶皱和下垂情况作出预判，从而才能减少褶皱和下垂的出现，但目前设计人员在设计FMM时是依靠经验来预判FMM张网拉伸时可能会出现的褶皱和下垂，由于依靠经验来预判的不可靠性，从而制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低。
发明内容
本发明实施例通过提供一种精细金属掩膜板的设计方法及装置，用于解决现有技术中设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题。
第一方面，本发明一实施例提供了一种精细金属掩膜板的设计方法，包括：
根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者；
确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
本实施方式中，通过建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，根据仿真条件和材料属性参数对三维仿真模型进行仿真运算，相对于设计人员依据经验进行张网拉伸结果的预测而言，仿真运算更加准确，从而得到的仿真结果准确度较高，该仿真结果能够较准确的反映张网拉伸后金属掩膜板的变形情况，根据该仿真结果调整设计参数，可以帮助设计人员设计制作FMM，并且由于仿真结果的精度高、准确度高，设计人员还能及时发现存在设计缺陷的FMM，提高制作出的FMM的良品率，以解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，达到提高FMM生成制作的良品率、以及由于提高了良品率间接降低了成本的技术效果。
可选的，所述精细金属掩膜板包括像素区和非像素区，所述设计参数包括所述像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸，所述根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，包括：
根据所述第一尺寸，建立像素单元结构的三维仿真模型，至少一个所述像素单元结构构成所述像素区，所述像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构；
根据所述像素单元结构的三维仿真模型和壳单元建模方式，建立所述像素区的三维仿真模型；
根据所述第二尺寸和所述壳单元建模方式，建立所述非像素区的三维仿真模型；
合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型。
本实施方式中，分别建立像素区的三维仿真模型和非像素区的三维仿真模型，将像素区和非像素区的三维仿真模型合并得到精细金属掩膜板的三维仿真模型，由于三维仿真模型是采用壳单元建模方式建立的，采用该建模方式可以有效的减少对三维仿真模型进行仿真时的运算时间，达到提高仿真速度的技术效果。
可选的，所述获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，包括：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
本实施方式中，通过复制像素单元结构的三维仿真模型可以简单而快速的得到具有正交各项异性的像素单元组结构，采用有限元分析法对该像素单元组结构进行分析可以准确得到材料属性参数，从而达到进一步提高精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果的准确度的效果。
可选的，所述仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，所述确定所述仿真结果是否与预设结果匹配可以采用以下方式：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
可选的，根据所述仿真结果调整所述设计参数，可以采用本实施方式中的调整方式，包括：
根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。
对精细金属掩膜板的仿真结果产生影响的因素可能有很多种，在本申请实施例中，以精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度为例进行说明。
可选的，所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度为初始厚度与预设系数的乘积，所述设计参数包括所述初始厚度，所述预设系数为常数。
本实施方式中，仿真时用到的精细金属掩膜板三维仿真模型的厚度是可以调整的，由于仿真算法的原因，该三维仿真模型的厚度小于精细金属掩膜板的实际厚度时的仿真结果更接近实际结果，从而可以根据预设系数调整该三维仿真模型的厚度，来提高仿真结果的准确度。
第二方面，本发明一实施例提供了一种精细金属掩膜板的设计装置，包括：
获取模块，用于根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
运算模块，用于根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者；
确定模块，用于确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
调整模块，用于在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
可选的，所述精细金属掩膜板包括像素区和非像素区，所述设计参数包括所述像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸，所述获取模块具体用于：
根据所述第一尺寸，建立像素单元结构的三维仿真模型，至少一个所述像素单元结构构成所述像素区，所述像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构；
根据所述像素单元结构的三维仿真模型和壳单元建模方式，建立所述像素区的三维仿真模型；
根据所述第二尺寸和所述壳单元建模方式，建立所述非像素区的三维仿真模型；
合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型。
可选的，所述获取模块还用于：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
可选的，所述仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，所述确定模块用于：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
可选的，所述调整模块用于：
根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。
可选的，所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度为初始厚度与预设系数的乘积，所述设计参数包括所述初始厚度，所述预设系数为常数。
第三方面，本发明一实施例提供了一种精细金属掩膜板的设计装置，包括：
至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，执行如上述第一方面中所述的方法。
第四方面，本发明一实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括：
所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述计算机装置的至少一个处理器执行时，实现如上述第一方面中所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例中，通过建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，根据仿真条件和材料属性参数对三维仿真模型进行仿真运算，相对于设计人员依据经验进行张网拉伸结果的预测而言，仿真运算更加准确，从而得到的仿真结果准确度较高，该仿真结果能够较准确的反映张网拉伸后金属掩膜板的变形情况，根据该仿真结果调整设计参数，可以帮助设计人员设计制作FMM，并且由于仿真结果的准确度高，设计人员还能及时发现存在设计缺陷的FMM，提高制作出的FMM的良品率，以解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，达到提高FMM生产制作的良品率、降低成本的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种精细金属掩膜板的设计方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种精细金属掩膜板的结构示意图；
图3a和图3b为本发明实施例提供的精细金属掩膜板中像素区的结构示意图；
图4a为本发明实施例提供的精细金属掩膜板表面结构的示意图；
图4b为本发明实施例提供的精细金属掩膜板内部结构的示意图；
图5a为本发明实施例提供的像素单元的一结构示意图；
图5b为本发明实施例提供的像素单元的又一结构示意图；
图6为本发明实施例中仿真结果为位移云图时的示意图；
图7为本发明实施提供的一种精细金属掩膜板的设计装置的示意图；
图8为本发明实施提供的一种精细金属掩膜板的设计装置的物理结构的示意图。
具体实施方式
在制备OLED显示面板时，需要通过精细金属掩膜板将三基色通过蒸镀工艺蒸镀到OLED显示面板内，而在蒸镀的过程中会产生高温，此时精细金属掩膜板会受热膨胀，从而导致精细金属掩膜板在重力的作用下发生下垂，即精细金属掩膜板产生形变，从而造成三基色不能被蒸镀到所需的位置。
为了解决蒸镀造成的精细金属掩膜板形变的问题，在蒸镀之前，会先采用张网拉伸工艺对精细金属掩膜板进行处理，该张网拉伸工艺通过张网机器夹持精细金属掩膜板的四个夹持区域，先拉伸该精细金属掩膜板，然后再对金属框架施加对抗力使金属框架变形，最后利用激光将拉伸过的多个精细金属掩膜板焊接在金属框架上，利用金属框架因形变产生的恢复力通过焊接处拉紧精细金属掩膜板，以达到防止精细金属掩膜板在蒸镀时下垂的目的。
但由于张网拉伸会造成精细金属掩膜板的褶皱和下垂的问题，为了解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，本发明实施例中的技术方案的总体思路如下：
提供了一种精细金属掩膜板的设计方法，包括：
根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者；
确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
本实施例中，通过建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，根据仿真条件和材料属性参数对三维仿真模型进行仿真运算，相对于设计人员依据经验进行张网拉伸结果的预测而言，仿真运算更加准确，从而得到的仿真结果准确度较高，该仿真结果能够较准确的反映张网拉伸后金属掩膜板的变形情况，根据该仿真结果调整设计参数，可以帮助设计人员设计制作FMM，并且由于仿真结果的精度高、准确度高，设计人员还能及时发现存在设计缺陷的FMM，提高制作出的FMM的良品率，以解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，达到提高FMM生成制作的良品率、以及由于提高了良品率间接降低了成本的技术效果。
需要说明的是，本发明实施中的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a和b,a和c,b和c,或a和b和c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
以及，除非有相反的说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。
附图中各个精细金属掩膜板的尺寸和形状不反映精细金属掩膜板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
还需要说明的是，本发明实施例中的设计方法应用于手机、电脑、平板电脑、服务器、云服务器等具备数据处理能力的精细金属掩膜板的设计装置中，该设计装置提供三维建模功能和仿真运算功能，其中，在建立三维仿真模型时可以采用用户自行设计的程序、现有的Pro/ENGINEER、UG、CATIA等三维设计软件，或现有的有限元分析软件如ANSYS，Patran/Nastran，Abaqus，Hypermesh等，而在对三维仿真模型进行仿真运算时可以使用前述的有限元分析软件、Matlab、用户自行设计的程序等，在此不作限定。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，本发明实施例一提供了一种精细金属掩膜板的设计方法，包括以下步骤：
S101，根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
S102，根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者；
S103，确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
S104，在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
本发明实施例中的精细金属掩膜板均包括像素区和非像素区，图2示例性的给出了一种精细金属掩膜板20的结构，该精细金属掩膜板20包括像素区21和非像素区22。其中，如图3a，像素区21包括多个像素孔211。图3b示例性的给出了像素孔211的延A-B的截面图，像素孔211的形状可参考图3a中的形状，该像素孔211是对精细金属掩膜板20进行刻蚀形成，具体的刻蚀工艺可采用现有技术中的刻蚀工艺，如干式刻蚀、湿式刻蚀等，在此不作限定。非像素区22可以包括像素孔或不包括像素孔，在对精细金属掩膜板20进行张网拉伸时，是非像素区22与金属框架接触。
首先，执行步骤S101。
具体的，设计参数可以是用三维坐标的形式表示的数据，或者，该设计参数为如能够表示精细金属掩膜板的像素区的正面结构的平面图(如图4a)和表示该精细金属掩膜板内部结构的截面图(如图4b中)的二维图形数据。将设计参数输入到精细金属掩膜板的设置装置中时，该设计装置可以自动建立精细金属掩膜板的三维仿真模型。用户还可以手动建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，例如，用户使用有限元分析软件提供的建模功能，手动绘制出该三维仿真模型。
设计装置接收到的设计参数可以包括像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸，第一尺寸为构成像素区的一个像素单元结构的尺寸，像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构，如，第一尺寸是像素区内的像素开口(也叫做像素孔)的尺寸和像素开口之间的距离，从而根据第一尺寸就可以建立像素单元结构的三维仿真模型，而像素区由至少一个像素单元结构构成。像素单元结构可参见图5a和图5b，图5a给出了一种可能的像素单元结构的正面的形状，图5b给出了该像素单元结构的侧面的形状，其中，图5a中像素单元结构具有四个不完整的开口，每两个像素单元结构拼在一起可以组成一个完整的像素开口，该像素单元结构的是由打孔和刻蚀形成，像素单元结构正面的四个只有一半的六边形是打孔得到的，而图5b中像素单元结构侧面可见的圆弧形是由刻蚀得到的。
需要说明的是，像素单元结构的形貌特征与刻蚀工艺有关，也就是说，选择不同的刻蚀工艺会得到不同的像素开口，对于同一种刻蚀工艺，制作出的精细金属掩膜板中的像素开口的形貌特征基本无差别。
得到像素单元结构的三维仿真模型之后，就可以根据该像素单元结构的三维仿真模型，通过壳单元建模方式，建立像素区的三维仿真模型，具体的，这里还需要确定像素区包括的像素单元结构的数量及排布方式，如像素区包括1294个像素单元结构，排布方式为7行，采用奇数行包括100个像素单元结构、偶数行包括99个像素单元结构的方式，每行之间的行距为50um、每行内相邻的像素单元结构间距90um。上述像素单元结构的数量及排布方式可以包括与设计参数中，可以采用设计装置的默认值。
由于非像素区可能包括像素孔，在非像素区不包括像素孔时，非像素区就是实心的平板，第二尺寸就是该平板的尺寸，此时根据第二尺寸和壳单元建模方式就能够建立非像素区的三维仿真模型。若非像素区包括像素孔，则第二尺寸还包括非像素区内的像素单元结构的尺寸，非像素区内的像素单元结构可以和像素区的像素单元结构相同或不同，此时要建立非像素区的三维仿真模型还需要确定非像素区包括的像素单元结构的数量及排布方式，具体的确定方式及建立非像素区三维仿真模型的方式与上述建立像素区的三维仿真模型时的方法相似，在此不再赘述。
这里需要说明的是，本发明实施例中的精细金属掩膜板可以是一种超薄的掩膜板，其厚度远小于其它方向的尺寸，如，精细金属掩膜板的长度与厚度之比大于20000。对于这种超薄的掩膜板，可以按照平面应力状态进行分析，平面应力只需要考虑平行于这个平面的应力，不需要考虑垂直于该平面的应力，也就是认为垂直于该平面的应力小到可以忽略不计。因此，为了，加快仿真时的计算速度，本发明实施例中的精细金属掩膜板可以采用壳单元建模方式模拟实际结构，壳单元建模方式的特点是：若该结构在一个方向上的尺寸远小于其它方向的尺寸，则可以忽略沿这一个方向的应力。
在获取了像素区和非像素区的三维仿真模型之后，合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，即可获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型。需要注意的是，得到的精细金属掩膜板的三维仿真模型的大小与实际制作时精细金属掩膜板的大小一致，这里的三维仿真模型和实际精细金属掩膜板的长度、宽度和厚度均相同(即长度、宽度和厚度均为等比例建模得到的)，但在细节部分有所不同，即像素区域的像素开口在该三维仿真模型中是使用不开口的实心区域代替，由于采用了壳单元建模方式，该三维仿真模型属于壳单元模型。
进一步，在获取到的精细金属掩膜板的三维仿真模型具有初始厚度，该初始厚度包括于所述设计参数，由于仿真程序运算时间和计算机配置限制，FMM仿真模型采用实心模型代替具有像素开口的原模型，因此利用初始厚度仿真出的结果可能不是最优值，可以利用预设系数对精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度进行优化，具体的优化方式是将所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度优化为初始厚度与预设系数的乘积，所述预设系数为常数，其中，经大量的实验验证，预设系数为86％-87％时的优化效果最好，例如，初始厚度为30um，预设系数为86.5％，则优化后的精细金属掩膜板的厚度为26um。
在执行步骤S101时，还可以获取精细金属掩膜板的材料属性参数，具体可以采用以下方式：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
以设计装置采用有限元仿真软件ANSYS获取材料属性参数为例，采用ANSYS中的对称复制功能，对像素单元结构的三维仿真模型进行复制，复制出的像素单元结构的模型与原始像素单元结构模型以模型的面积最大的平面呈面对称，得到像素单元组结构，再使用ANSYS中的仿真功能对该像素单元组结构进行分析，得到材料属性参数。
这里需要说明的是，本发明实施例中的各向异性是物质的全部或部分物理性质随方向的改变而变化，在不同的方向上呈现出差异的性质。
具体来讲，由于像素单元结构具有各向异性，采用有限元法分析具有各向异性的模型非常复杂，需要将模型划分成大量的具有各向同性的小块之后再分析，这就会造成计算量过大，分析速度慢。本发明实施例采用先将像素单元结构进行复制，得到具有正交各向异性的像素单元组结构，再采用有限元法对该像素单元组结构进行分析，获取材料属性参数。需要说明的是，一般的各向异性材料由36个弹性常数，只有21个独立的弹性常数，而正交各向异性材料其独立的弹性常数仅有9个。以下公式给出了正交各向异性材料的矩阵形式表示的应力与应变的关系：
材料为三维的，从而可以利用笛卡尔坐标系中的x轴、y轴和z轴表示应力和应变的方向，其中，i＝1、2、3，j＝1、2、3，i或j取值为1表示x轴正方形，i或j取值为2表示y轴正方形，i或j取值为3时表示z轴正方向，σi为沿坐标轴正方向的正应力、τij为ij平面的切应力，其方向为沿j轴正方向、εi为沿坐标轴正方向的正应变、γij为ij平面的切应变，其方向为沿j轴正方向、Cij为刚度系数。
本发明实施例中，材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种。弹性模量E(elastic modulus，EM)又被称为杨氏模量(Young’s modulus)，是材料在弹性形变阶段，其应力与应变成正比例关系，其中的比例系数就是性模量，单位为达因每平方厘米。剪切模量G(modulus of rigidity)又称为切变模量或刚性模量，是材料在弹性变形阶段，切应力与切应变的比值，用于表示材料剪切变形的难易程度。泊松比v是材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫做横向变形系数，是用于反映材料横向变形的弹性常数。
可以采用正交各向异性的材料属性参数表示前述应力与应变的关系的公式(2)，如下：
也就是说刚度系数可以用本实施例中的材料属性参数表示，从而根据上述公式就能得到材料属性参数。
除了采用本实施例中的方法来获取材料属性参数，还可采用现有技术中的方法获取材料属性参数，在此不做描述。
在执行完步骤S101之后，执行步骤S102，即，根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者。
具体的，该仿真条件是用于表示张网拉伸时精细金属掩膜板的受力情况，例如，仿真条件为精细金属掩膜板在实际张网工艺中受到的真实的约束情况，包括张网拉伸时精细金属掩膜板自身的重力、精细金属掩膜板受到的水平的拉力、精细金属掩膜板的位移等。在执行步骤S102时，需要获取仿真条件，获取方式包括用户输入仿真条件、仿真软件推荐的仿真条件等，不论采用何种获取方式，仿真条件原则上需要跟后续使用的张网拉伸工艺相同，以保证仿真结果的准确性。
需要说明的是，对三维仿真模型进行仿真运算时，可以采用有限元分析法，也可以采用物质点法、光滑粒子流体力学法、等几何分析法等分析方法，在此不作限定。例如，采用有限元分析法，根据获取到的材料属性参数，对精细金属掩膜板的三维仿真模型施加仿真条件进行求解，获取仿真结果。执行步骤S102得到的仿真结果包括精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者，其中，该形变情况包括下垂和褶皱。
执行步骤S102之后，则执行步骤S103，即，确定所述仿真结果是否与预设结果匹配。预设结果可以表示在进行张网拉伸之后精细金属掩膜板不发生褶皱或者下垂量较小(如下垂量Bending≤100um)的理想状态，确定仿真结果是否与预设结果匹配就是确定仿真结果的形变情况与预设结果的形变情况相比，是否在允许的误差范围内。例如，允许的误差范围是3％，仿真结果的形变情况与预设结果的形变情况相比的误差仅为2％，则确定仿真结果与预设结果匹配，若仿真结果的形变情况与预设结果的形变情况相比的误差为5％，则确定仿真结果与预设结果不匹配。
仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，确定仿真结果是否与预设结果匹配，可以采用以下方式：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
表1
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表1中给出了随着仿真结果的不同，确定仿真结果是否与预设结果匹配的所有可能的状况，简单的说就是，在仿真结果包括应变云图、位移云图和应力云图中的二者或全部时，只要任意一种情况(这里指的是形变情况、应力分布情况或应变分布情况)不匹配，仿真结果就不匹配，只有当仿真结果包括的情况均匹配时，仿真结果才匹配。例如，仿真结果包括应力云图和位移云图，则在应力分布情况和预设的应力分布情况匹配且形变情况和预设的形变情况匹配时，仿真结果才与预设结果匹配。
预设路径是用户预先设定的路径或设计装置默认的路径，该路径是用户设定的一条线段。图6中给出的仿真结果是位移云图，其中，位移云图中不同的灰度表示了不同的高度，如灰度条所示，在未施加约束时，精细金属掩膜板平行与于xy平面，求解后，在重力拉力作用下，精细金属掩膜板发生位移，其高度可以用z轴方向的取值来表示，从而在精细金属掩膜板不发生褶皱和下垂时其上表面中每一点的高度值均0(即施加约束前状态)，在精细金属掩膜板发生形变时，其表面会表现出褶皱和下垂趋势，而不同的高度就会表现出不同的形变情况。例如，预设路径为精细金属掩膜板的中轴线(X方向和Y方向)，从而该精细金属掩膜板的形变情况就是出现褶皱(Y方向中轴线)和下垂(X方向中轴线)，且Y方向中轴线位置的褶皱情况最严重，褶皱情况的严重程度沿X方向向两侧递减。
以图6中的位移云图为例，取在像素区的X方向中轴线上这一路径的形变情况，预设结果为路径上的所有点在Z轴方向上的位移差值(Zmax.-Zmin.)最大为100um，即Bending≤100um，若精细金属掩膜板所取路径上的点在Z轴方向上的位移差值最大为120um，即Bending误差为20％，远大于允许的形变误差范围，从而仿真结果与预设结果不匹配。
若确定仿真结果与预设结果匹配，则可以按照该精细金属掩膜板的三维仿真模型进行生产制作，但这里需要注意的是，进行生产制作时需要按照三维仿真模型的初始厚度制作，而不能按照优化后的厚度制作。
在执行完步骤S103之后，执行步骤S104，即，在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数，以达到优化设计的目的。
具体来讲，由于精细金属掩膜板中像素区域在设计时就与后续要进行的蒸镀密切相关，因此一般不对像素区对应的设计参数进行调整，执行步骤S104时要调整的是与非像素区对应的设计参数，具体为根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。需要说明的是，非像素区的开口本质上和像素区的像素孔的结构相同或相似，为了便于区分，这里称之为开口。
例如，形变情况表示精细金属掩膜板出现下垂，则可以将出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口位置移开，或者，减少出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口数量，或者，将出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口位置并减少出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口数量。
又如，形变情况表示精细金属掩膜板出现褶皱，则可以增加出现褶皱的位置水平沿线上的非像素区的开口数量。
又如，形变情况表示精细金属掩膜板出现下垂和褶皱，则可以将出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口位置移至出现褶皱位置的水平沿线上，或者，减少出现下垂的位置水平沿线上的非像素区的开口数量，并增加出现褶皱的位置水平沿线上的非像素区的开口数量。
参见图7，基于同一发明构思，本发明实施例二提供了一种精细金属掩膜板的设计装置70，包括：
获取模块71，用于根据精细金属掩膜板的设计参数，建立所述精细金属掩膜板的三维仿真模型，以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
运算模块72，用于根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力情况和应变情况中的至少一者；
确定模块73，用于确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
调整模块74，用于在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
可选的，所述精细金属掩膜板包括像素区和非像素区，所述设计参数包括所述像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸，所述获取模块具体用于：
根据所述第一尺寸，建立像素单元结构的三维仿真模型，至少一个所述像素单元结构构成所述像素区，所述像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构；
根据所述像素单元结构的三维仿真模型和壳单元建模方式，建立所述像素区的三维仿真模型；
根据所述第二尺寸和所述壳单元建模方式，建立所述非像素区的三维仿真模型；
合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型。
可选的，所述获取模块还用于：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
可选的，所述仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，所述确定模块用于：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
可选的，所述调整模块用于：
根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。
可选的，所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度为初始厚度与预设系数的乘积，所述设计参数包括所述初始厚度，所述预设系数为常数。
参见图8，基于同一发明构思，本发明实施例三提供了一种精细金属掩膜板的设计装置80，包括：
至少一个处理器81，以及与所述至少一个处理器81连接的存储器82；
所述存储器82存储有可被所述至少一个处理器81执行的指令，所述至少一个处理器81通过执行所述存储器82存储的指令，执行如上述方法实施例中所述的方法的步骤。
可选的，处理器81具体可以包括中央处理器(central processing unit，CPU)、特定应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路，可以是使用现场可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)开发的硬件电路，可以是基带处理器。
可选的，处理器81可以包括至少一个处理核心。
可选的，该装置还包括存储器82，存储器82可以包括只读存储器(read onlymemory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)和磁盘存储器。存储器82用于存储处理器81运行时所需的数据。
基于同一发明构思，本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，包括：
所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述计算机装置的至少一个处理器执行时，实现如上述方法实施例中所述的方法。
上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明实施例中，通过建立精细金属掩膜板的三维仿真模型，根据仿真条件和材料属性参数对三维仿真模型进行仿真运算，相对于设计人员依据经验进行张网拉伸结果的预测而言，仿真运算更加准确，从而得到的仿真结果准确度较高，该仿真结果能够较准确的反映张网拉伸后金属掩膜板的变形情况，根据该仿真结果调整设计参数，可以帮助设计人员设计制作FMM，并且由于仿真结果的准确度高，设计人员还能及时发现存在设计缺陷的FMM，提高制作出的FMM的良品率，以解决设计人员依靠经验设计制作出的FMM和预想结果之间误差大、良品率低的技术问题，达到提高FMM生产制作的良品率、降低成本的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种精细金属掩膜板的设计方法，其特征在于，包括：
根据精细金属掩膜板的设计参数的第一尺寸，建立像素单元结构的三维仿真模型，至少一个所述像素单元结构构成所述精细金属掩膜板的像素区，所述像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构；其中，所述精细金属掩膜板包括像素区和非像素区，所述设计参数包括所述像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸；
根据所述像素单元结构的三维仿真模型和壳单元建模方式，建立所述像素区的三维仿真模型；
根据所述第二尺寸和所述壳单元建模方式，建立所述非像素区的三维仿真模型；
合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型；
以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的所受到的约束情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力分布情况和应变分布情况中的至少一者；
确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，包括：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，所述确定所述仿真结果是否与预设结果匹配，包括：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真结果调整所述设计参数，包括：
根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度为初始厚度与预设系数的乘积，所述设计参数包括所述初始厚度，所述预设系数为常数。
6.一种精细金属掩膜板的设计装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据精细金属掩膜板的设计参数的第一尺寸，建立像素单元结构的三维仿真模型，至少一个所述像素单元结构构成所述精细金属掩膜板的像素区，所述像素单元结构为所述像素区中具有各向异性的最小结构；其中，所述精细金属掩膜板包括像素区和非像素区，所述设计参数包括所述像素区的第一尺寸和非像素区的第二尺寸；
根据所述像素单元结构的三维仿真模型和壳单元建模方式，建立所述像素区的三维仿真模型；
根据所述第二尺寸和所述壳单元建模方式，建立所述非像素区的三维仿真模型；
合并所述像素区的三维仿真模型和所述非像素区的三维仿真模型，获取所述精细金属掩膜板的三维仿真模型；
以及，获取所述精细金属掩膜板的材料属性参数，所述材料属性参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比中的至少一种；
运算模块，用于根据所述材料属性参数与仿真条件，对所述三维仿真模型进行仿真运算，以获得对所述精细金属掩膜板进行张网拉伸后的仿真结果，所述仿真条件用于表示张网拉伸时所述精细金属掩膜板的受力情况，所述仿真结果包括所述精细金属掩膜板在进行张网拉伸之后的形变情况、受到的应力分布情况和应变分布情况中的至少一者；
确定模块，用于确定所述仿真结果是否与预设结果匹配；
调整模块，用于在为否时，根据所述仿真结果调整所述设计参数。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
复制所述像素单元结构的三维仿真模型，获取具有正交各向异性的像素单元组结构；
采用有限元分析法，对所述像素单元组结构进行分析，获取所述材料属性参数。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述仿真结果包括位移云图、应力云图和应变云图中的至少一者，所述确定模块用于：
获取所述位移云图中的预设路径的形变情况；确定所述形变情况是否与所述预设结果中的预设形变情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应力云图中的所述预设路径的应力分布情况；确定所述应力分布情况是否与所述预设结果中的预设应力分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配；和/或，
获取所述应变云图中的所述预设路径的应变分布情况；确定所述应变分布情况是否与所述预设结果中的预设应变分布情况匹配，其中，在为是时确定所述仿真结果与所述预设结果匹配，在为否时确定所述仿真结果与所述预设结果不匹配。
9.如权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述调整模块用于：
根据所述形变情况、所述应力分布情况和所述应变分布情况中的至少一者，调整所述设计参数中对应于所述精细金属掩膜板非像素区的开口的位置和/或开口的分布密度。
10.如权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述精细金属掩膜板的三维仿真模型的厚度为初始厚度与预设系数的乘积，所述设计参数包括所述初始厚度，所述预设系数为常数。
11.一种精细金属掩膜板的设计装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：
所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述计算机装置的至少一个处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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