CN113549870A - 金属掩膜 - Google Patents

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Abstract

一种金属掩膜，其是低热膨胀系数的薄形掩膜本体中形成多个镀膜图案成形构造，掩膜本体的预定区域形成狭缝图案构造，狭缝图案构造的多个开口狭缝分别具有蚀刻成形的第一凹穴部与连通第一凹穴部的激光切割成形的狭缝图案成形部，第一凹穴部的斜向侧壁的斜角角度范围为35°～85°，第一凹穴部深度小于或等于掩膜本体厚度的4/5倍，具有垂直周壁的狭缝图案成形部深度大于或等于掩膜本体的厚度的1/5倍，通过先蚀刻、后激光切射的两阶段加工，搭配第一凹穴部与狭缝图案成形部的深度尺寸控制，使其易于控制与制作高分辨率的开口狭缝形状，缩短激光光束在切割狭缝图案成形部的加工时间，有效克服激光切割的高温而变形，提高金属掩膜的产品良率。

Description

金属掩膜
技术领域
本发明涉及一种金属掩膜，尤指一种应用于有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode，OLED)镀膜制程中形成镀膜层的共通用性金属掩膜(common/open mask，CMM)，且具有极精细狭缝图案构造的金属掩膜。
背景技术
智能手机及各种显示幕的屏下摄影头技术已经逐步被商品化，并实现智能手机及各种显示幕呈全屏化的目标。目前应用于有机发光二极体(以下简称OLED)显示幕制造领域的屏下摄影头技术中，压缩编码孔径(coded aperture camera)技术或是局部半穿透显示屏为已知的重要技术。但是OLED显示幕在实现全屏化时，必须兼顾OLED显示幕在前置摄影镜头功能启动时，OLED显示幕外观的一致性，同时前置摄影镜头也需获得足够的光通量，才能达到最低分辨率的编码图像，因此，具有极精细狭缝图案的掩膜为此屏下摄影编码图像技术或光学成像的解决方案。
为能在OLED屏下摄影技术领域中实现该编码图像技术达到全屏显示的目的，目前主要是利用OLED镀膜制程中蒸镀膜层通过图形化阴极极精细金属掩膜(Fine Metal Mask，FMM)的设计来达成，或是在共通性金属掩膜(CMM)中增加一特定的狭缝图案构造，通过极精细的狭缝图案构造，搭配透明及或非透明镀膜的制程来达到入射光可穿透该区域而在成像系统上成像、重新解码。
目前已知蒸镀膜层利用图形化阴极精细金属掩膜(FMM)的技术中，因会缩短图形化阴极的使用寿命，且增加制程工序，而有制造成本上升、产能下降的缺点。至于现有的共通性金属掩膜(CMM)在形成该精细的狭缝图案构造时，一般皆是利用黄光微影蚀刻手段在薄形的金属板材中来制作。如图7所示，其是在薄形金属板材30中，利用两面黄光微影蚀刻形成相连通的第一凹穴311与第二凹穴312构成的开口狭缝31，并以第一凹穴311与第二凹穴312连接部位作为镀膜成形部。由于黄光微影蚀刻技手段在现有技术中虽能达成相当精密度，但是，就狭缝图案构造的极为精细的尺度与形状要求标准而言，黄光微影蚀刻手段在薄形金属板材中制作狭缝图案构造不易达成具备高分辨率的特定尖角的开口狭缝形状，且品质控制困难，有产品良率偏低的问题。
再者，激光切割手段也是一种能在薄形金属板材中切割形成具有精细尺寸与形状的狭缝图案构造的现有技术，但是激光切割手段利用高能量激光光束在薄形金属板材切割狭缝图案构造时，易因高能量激光光束中投射在薄形金属板材的切割时间偏长而因高温产生变形，故于制作狭缝图案构造时，仍有不易达成具备高分辨率的特定尖角的开口狭缝形状，且有产品良率偏低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种金属掩膜，解决现有OLED显示幕镀膜制程中使用的掩膜难以控制其对应极精细狭缝图案的狭缝开口的成形部形状与尺寸等精度的问题。
本发明所提出的技术解决方案是：提供一种金属掩膜，其包括：
一低热膨胀系数的掩膜本体，其厚度为15μm～150μm，该掩膜本体的厚度方向的相对两侧面分别为一第一侧面与一第二侧面，且界定有平行于该第一侧面与该第二侧面的一基准平面；
多个镀膜图案成形构造，其形成于该掩膜本体中，且每一所述镀膜图案成形构造包括一图案成形孔，所述图案成形孔是自该掩膜本体的第一侧面贯穿至第二侧面；以及
一狭缝图案构造，其成形于该掩膜本体的预定区域，所述狭缝图案构造包括多个开口狭缝，所述开口狭缝自该掩膜本体的第一侧面贯穿至第二侧面，且所述开口狭缝包括蚀刻成形的一第一凹穴部与激光切割成形的一狭缝图案成形部，所述第一凹穴部是自该掩膜本体的第一侧面朝第二侧面方向尺寸递减的斜状凹穴，该第一凹穴部周边的斜向侧壁的参考斜面相对于该基准平面的斜角的角度区间范围为35°～85°，该第一凹穴部的深度尺寸范围是大于0且小于或等于该掩膜本体的厚度的4/5倍，该狭缝图案成形部自该第一凹穴部的小径端朝该第二侧面方向延伸，且该狭缝图案成形部的侧壁垂直于该基准平面，该狭缝图案成形部的深度尺寸范围是小于该掩膜本体的厚度且大于或等于该掩膜本体的厚度的1/5倍。
如上所述的金属掩膜中，所述开口狭缝还包括一蚀刻成形的一第二凹穴部，该第二凹穴部是自该掩膜本体的第二侧面朝第一侧面方向尺寸递减的斜状凹穴，该狭缝图案成形部的两端分别连接于该第一凹穴部的小径端与该第二凹穴部的小径端。
本发明可达成的有益功效是，借由前述金属掩膜应用在具备屏下摄影的OLED显示幕的镀膜制程使用的共通性金属掩膜(CMM)时，利用薄形的掩膜本体预定区域的狭缝图案构造的每一开口狭缝包括蚀刻成形的一第一凹穴部与激光切割成形的一狭缝图案成形部，并设定该第一凹穴部的深度尺寸范围大于0且小于或等于该掩膜本体的厚度的4/5倍，连通第一凹穴部的小径端的狭缝图案成形部的深度尺寸范围小于该掩膜本体的厚度且大于或等于该掩膜本体的厚度的1/5倍等，由此，使该狭缝图案构造的每一开口狭缝能以蚀刻手段先完成开口狭缝的第一阶段成形，然后以激光切割法以获得准确的狭缝图案成形部的形状与尺寸，并通过先蚀刻而后激光切射的两阶段加工方式，搭配第一凹穴部与狭缝图案成形部两者的深度尺寸控制，能达成具备高分辨率的特定尖角的开口狭缝形状，缩短高能量激光光束在薄形掩膜本体的切割狭缝图案成形部的加工时间，有效地克服激光切割的高温而产生变形的情形，使该金属掩膜能易于控制与制作极精细的狭缝图案，改善金属掩膜的产品良率。
再者，本发明金属掩膜的构造中，因无需增加额外的镀层，可提升金属掩膜的寿命，更进而可克服0.1mm板材厚度无法满足精细狭缝尺寸精度要求及低分辨率的缺点。
所述金属掩膜还能进一步利用所述开口狭缝包括一蚀刻成形的一第二凹穴部，该第二凹穴部是自该掩膜本体的第二侧面朝第一侧面方向尺寸递减的斜状凹穴，该狭缝图案成形部的两端分别连接于该第一凹穴部的小径端与该第二凹穴部的小径端，通过第二凹穴部位于掩膜本体的第二侧面，使金属掩膜在镀膜制程中，能够有效地避免镀膜阴影效应，进而能控制微精细尺寸的狭缝图案的镀膜形状与尺寸的品质。
附图说明
图1是本发明金属掩膜的一较佳实施例的局部平面示意图。
图2是本发明金属掩膜的另一较佳实施例的局部平面示意图。
图3本发明金属掩膜中的开口狭缝的一较佳实施例的剖面示意图。
图4本发明金属掩膜中的开口狭缝的另一较佳实施例的剖面示意图。
图5是制作图3所示开口狭缝较佳实施例的流程图。
图6是制作图4所示开口狭缝较佳实施例的流程图。
图7是现有薄形金属板材利用两面黄光微影蚀刻形成开口狭缝的平面示意图。
附图标记说明：
10：掩膜本体
100：基准平面
101：第一侧面
102：第二侧面
10A：金属板材
20A：狭缝图案构造
20B：狭缝图案构造
21A：开口狭缝
21B：开口狭缝
21C：开口狭缝
21D：开口狭缝
22C：第一凹穴部
22D：第一凹穴部
220C：参考斜面
220D：参考斜面
221C：斜向侧壁
221D：斜向侧壁
23C：狭缝图案成形部
230C：狭缝图案成形部的周壁
23D：狭缝图案成形部
24D：第二凹穴部
H：掩膜本体的厚度
Y：第一凹穴部的深度尺寸
N：狭缝图案成形部的深度尺寸
θ：第一凹穴部周边的斜向侧壁的参考斜面相对于基准平面的斜角
30：金属板材
31：开口狭缝
311：第一凹穴
312：第二凹穴。
具体实施方式
以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
本发明所提出的金属掩膜是作为OLED镀膜制程中使用的共通性金属掩膜(CMM)，如图1至图4所示，本发明所提出的金属掩膜的多种较佳实施例，该金属掩膜是具有低膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)的金属材料制成的薄片形平板物件，所述低膨胀系数的金属材料是指常温下平均膨胀系数低于2.5×10-6/℃的金属材料，如：铁镍合金(Fe-36Ni，Invar)等材料。该金属掩膜包括一掩膜本体10、多个镀膜图案成形构造以及一狭缝图案构造20A、20B。
如图3、图4所示，该掩膜本体10的厚度H尺寸范围为15μm～150μm，该掩膜本体10相对两侧分别为一第一侧面101与一第二侧面102，且该掩膜本体10界定有一基准平面100，该基准平面100实质上平行于第一侧面101与第二侧面102。
多个所述镀膜图案成形构造分布成形于该掩膜本体中(图未示)，所述镀膜图案成形构造的形状是依据金属掩膜于镀膜制程中预定形成的图案镀膜的形状而设定，基本上，每一镀膜图案成形构造包括一图案成形孔，所述图案成形孔是自该掩膜本体的第一侧面贯通至第二侧面。前述镀膜图案成形构造是属现有技术，于此不再赘述。
如图1及图2所示，所述狭缝图案构造20A、20B是成形于该掩膜本体10的预定区域，所述预定区域是指该掩膜本体10的预定的局部区域或是特定的区域，所述狭缝图案构造20A、20B的形状是依据金属掩膜于镀膜制程中预定形成的开口狭缝镀膜的形状而设定，且所述开口狭缝镀膜的形状是对应于压缩编码孔径(coded aperture camera)技术所设定的编码图像。于图1及图2所示较佳实施例中，所述狭缝图案构造20A、20B包括多个开口狭缝21A、21B，所述开口狭缝21A、21B的形状分别为弧形、十字形等狭缝图案形状。需陈明的是，所述开口狭缝的形状不以前述的形状为限。
如图3所示的较佳实施例，所述开口狭缝21C是自该掩膜本体10的第一侧面101贯通至第二侧面102，所述开口狭缝21C包括一第一凹穴部22C与一狭缝图案成形部23C，第一凹穴部22C是蚀刻成形于该掩膜本体10中，且第一凹穴部22C形成自该掩膜本体10的第一侧面101朝第二侧面102方向由外向内尺寸递减的斜状凹穴，其中，第一凹穴部22C位于掩膜本体10的第一侧面101的一端为一大径端，第一凹穴部22C相对于该大径端的另一端为一小径端。该狭缝图案成形部23C是激光切割成形于该掩膜本体10中，且该狭缝图案成形部23C自该第一凹穴部22C的小径端延伸至掩膜本体10的第二侧面102，该狭缝图案成形部23C的周壁230C实质上垂直于该基准平面100。
如图4所示的另一较佳实施例，所述开口狭缝21D是自该掩膜本体10的第一侧面101贯通至第二侧面102，所述开口狭缝21D包括一第一凹穴部22D、一第二凹穴部24D与一狭缝图案成形部23D，第一凹穴部22D与第二凹穴部24D是蚀刻成形于该掩膜本体10中，该狭缝图案成形部23D是激光切割成形于该掩膜本体10中且位于第一凹穴部22D与第二凹穴部24D之间而相连通。其中，该第一凹穴部22D形成自该掩膜本体10的第一侧面101朝第二侧面102方向由外向内尺寸递减的斜状凹穴，第一凹穴部22D位于掩膜本体10的第一侧面101的一端为一大径端，第一凹穴部22D相对于该大径端的另一端为一小径端；该第二凹穴部24D形成自该掩膜本体10的第二侧面102朝第一侧面方向由外向内尺寸递减的斜状凹穴，第二凹穴部24D位于掩膜本体10的第二侧面102的一端为一大径端，第二凹穴部24D相对于该大径端的另一端为一小径端。该狭缝图案成形部23D连接于第一凹穴部22D的小径端与第二凹穴部24D的小径端，该狭缝图案成形部23D的周壁实质上垂直于该基准平面100。
如图3及图4所示，前述中，该第一凹穴部22C、22D周边的斜向侧壁221C、221D界定其连接于大径端与小径端为一参考斜面220C、220D，该第一凹穴部22C、22D周边的斜向侧壁221C、221D的参考斜面220C、220D相对于该基准平面100的斜角θ的角度区间范围为35°～85°，该第一凹穴部22C、22D(于厚度方向)的深度尺寸Y范围是大于0，且小于或等于该掩膜本体10的厚度H的4/5倍，亦即Y＝0～(4/5)H。该狭缝图案成形部23C、23D(于厚度方向)的深度尺寸N范围是小于该掩膜本体10的厚度H且大于或等于该掩膜本体10的厚度H的1/5倍，亦即Y＝(1/5)H～H。
为了实现本发明金属掩膜，于制造图3所示较佳实施例的金属掩膜时，其是取用一可为铁镍合金(Fe-36Ni，Invar)或其他低热膨胀系数的金属材料的薄形金属基材10A，该金属基材10A相对的两侧分别为一第一表面与一第二表面，该金属基材的厚度约为15μm～150μm。接续施以黄光微影蚀刻步骤，使金属基材10A的第一表面形成第一凹穴部22C后，移除黄光微影步骤使用的光阻，再以激光切手段于金属基材10A中形成连通该第一凹穴部22C的狭缝图案成形部23C。
于制造图4所示较佳实施例的金属掩膜时，其同样取用一可为铁镍合金(Fe-36Ni，Invar)或其他低热膨胀系数的金属材料的薄形金属基材10A，该金属基材10A相对的两侧分别为一第一表面与一第二表面，该金属基材的厚度约为15μm～150μm。接续施以黄光微影蚀刻步骤，使金属基材的第一表面形成第一凹穴部22D、于金属基材10A的第二表面形成第二凹穴部24D后，移除黄光微影步骤使用的光阻，再以激光切割手段于金属基材10A中形成连通该第一凹穴部22D与第二凹穴部24D的狭缝图案成形部23D。
由前述说明可知，本发明金属掩膜应用于具备屏下摄影的OLED显示幕的镀膜制程使用的共通性金属掩膜(CMM)时，利用薄形的掩膜本体预定区域的狭缝图案构造的每一开口狭缝包括蚀刻成形的第一凹穴部与激光切割成形的狭缝图案成形部，或进一步包括蚀刻成形的第二凹穴部，并设定该第一凹穴部的深度尺寸范围大于0且小于或等于该掩膜本体的厚度的4/5倍，连通第一凹穴部的小径端的狭缝图案成形部的深度尺寸范围小于该掩膜本体的厚度且大于或等于该掩膜本体的厚度的1/5倍等，由此，使该狭缝图案构造的每一开口狭缝能以蚀刻手段先完成形成开口狭缝的第一阶段的第一凹穴(或及第二凹穴)，然后以激光切割法以获得准确的狭缝图案成形部的形状与尺寸，并通过先蚀刻而后激光切射的两阶段加工方式，搭配第一凹穴部与狭缝图案成形部两者的深度尺寸控制，能达成具备高分辨率的特定尖角的开口狭缝形状，缩短高能量激光光束在薄形掩膜本体的切割狭缝图案成形部的加工时间，有效地克服激光切割的高温而产生变形的情形，使本发明的金属掩膜能易于控制与制作极精细的狭缝图案。
本发明金属掩膜在其狭缝图案构造的高精度的形状与尺寸控制下，使其能在OLED显示幕镀膜制程中蒸镀膜层的共通性金属掩膜(CMM)中增加特定的狭缝图案构造，通过极精细的狭缝图案构造，搭配透明及或非透明镀膜的制程来达到入射光可穿透该区域而在成像系统上成像、重新解码。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种金属掩膜，其特征在于，其包括：
一低热膨胀系数的掩膜本体，其厚度为15μm～150μm，该掩膜本体的厚度方向的相对两侧面分别为一第一侧面与一第二侧面，且界定有平行于该第一侧面与该第二侧面的一基准平面；
多个镀膜图案成形构造，其形成于该掩膜本体中，且每一所述镀膜图案成形构造包括一图案成形孔，所述图案成形孔是自该掩膜本体的第一侧面贯穿至第二侧面；以及
一狭缝图案构造，其成形于该掩膜本体的预定区域，所述狭缝图案构造包括多个开口狭缝，所述开口狭缝自该掩膜本体的第一侧面贯穿至第二侧面，且所述开口狭缝包括蚀刻成形的一第一凹穴部与激光切割成形的一狭缝图案成形部，所述第一凹穴部是自该掩膜本体的第一侧面朝第二侧面方向尺寸递减的斜状凹穴，该第一凹穴部周边的斜向侧壁的参考斜面相对于该基准平面的斜角的角度区间范围为35°～85°，该第一凹穴部的深度尺寸范围是大于0且小于或等于该掩膜本体的厚度的4/5倍，该狭缝图案成形部自该第一凹穴部的小径端朝该第二侧面方向延伸，且该狭缝图案成形部的侧壁垂直于该基准平面，该狭缝图案成形部的深度尺寸范围是小于该掩膜本体的厚度且大于或等于该掩膜本体的厚度的1/5倍。
2.根据权利要求1所述的金属掩膜，其特征在于，所述开口狭缝还包括一蚀刻成形的一第二凹穴部，该第二凹穴部是自该掩膜本体的第二侧面朝第一侧面方向尺寸递减的斜状凹穴，该狭缝图案成形部的两端分别连接于该第一凹穴部的小径端与该第二凹穴部的小径端。
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