CN114293170B - 掩模制造方法及掩模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及掩模制造方法以及掩模。根据本发明的掩模制造方法，所述掩模包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架且用于形成OLED像素，该方法包括以下步骤：(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有形成有多个开口图案的掩模片材；(b)将掩模片材对应至包括至少一个掩蔽区的框架中的一个掩蔽区上；(c)将掩模片材附着到框架上，在步骤(a)中，掩模片材包括单元部及单元部外围的副框架部，单元部上形成有多个开口图案，且副框架部比单元部厚。

Description

掩模制造方法及掩模

技术领域

本发明涉及掩模制造方法及掩模。更具体地，涉及一种能够支撑大面积的掩模片材且能够准确地对准大面积的掩模片材的开口图案的掩模制造方法及掩模。

背景技术

作为OLED制造工艺中形成像素的技术，主要使用FMM(Fine Metal Mask，精细金属掩模)方法，该方法将薄膜形式的金属掩模(Shadow Mask，阴影掩模)紧贴到基板上且在所需位置上沉积有机物。

现有的OLED制造工序中，在制造条型掩模之后将条型掩模焊接固定在OLED像素沉积框架上并使用，然而固定的过程中存在不易进行条型掩模对准的问题。

此外，随着OLED呈大面积且高分辨率化，要求条型掩模的厚度逐渐变薄且面积逐渐变大。然而，在框架上焊接固定条型掩模的过程中存在厚度薄且面积大的条型掩模因荷重下垂的问题。为了防止条型掩模下垂，虽然提出了在各部分上进行拉伸并焊接在框架的方法，但是为了使大面积的条型掩模的各部分不发生扭曲或者褶皱而需要细微地进行拉伸，这是十分不容易。

此外，在高画质的OLED中，现有QHD画质为500-600PPI(pixel per inch，每英寸像素)，像素的尺寸达到约30-50μm，而4KUHD、8KUHD高画质具有比其更高的～860PPI、～1600PPI等的分辨率。如此，考虑超高画质的OLED的像素尺寸，需要将各单元之间的对准误差缩减为数μm左右，超出这一误差将导致产品不良，进而收率可能极低。

因此，急需开发一种既能在大面积的像素工艺中使用又能执行高画质的像素工艺的掩模对准技术、掩模片材固定至框架上的技术等。

发明内容

发明所要解决的问题

因此，为了解决如上所述的现有技术的诸多问题，本发明的目的在于，提供一种通过在制造大面积的OLED时仍能够不发生变形且稳定地支撑掩模片材从而轻易地实现对准的掩模制造方法及掩模。

此外，本发明的目的在于，提供一种在大面积OLED制造工序中能够执行高画质的像素工艺的掩模制造方法及掩模。

解决问题的技术方案

本发明的上述目的通过掩模制造方法实现，所述掩模包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架且用于形成OLED像素，该方法包括以下步骤：(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有形成有多个开口图案的掩模片材；(b)将掩模片材对应至包括至少一个掩蔽区的框架中的一个掩蔽区上；(c)将掩模片材附着到框架上；在步骤(a)中，掩模片材包括单元部及单元部外围的副框架部，单元部上形成有多个开口图案，且副框架部比单元部厚。

步骤(a)可包括以下步骤：(a1)将掩模片材粘合到支撑板上；(a2)缩减掩模片材单元部的厚度；(a3)在掩模片材单元部上形成开口图案。

步骤(a)可包括以下步骤：(a1)缩减掩模片材单元部的厚度；(a2)将掩模片材粘合在支撑板上；(a3)在掩模片材单元部上形成开口图案。

在步骤(a)中，在与粘合在支撑板上的掩模片材一面相对的另一面上，副框架部比单元部更突出，在步骤(c)中，突出的副框架部可形成中空区域，所述中空区域与框架的掩蔽区连通。

在步骤(a)与步骤(b)之间，或者在步骤(c)之后，可将支撑板从掩模片材剥离。

在步骤(a)中，掩模片材能够以夹设临时粘合部的方式粘合在支撑板上，可通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少任意一个将支撑板从掩模片材剥离。

在步骤(b)与步骤(c)之间，可向掩模片材的侧面外侧方向施加拉伸力，且向框架侧面外侧方向施加拉伸力。

在步骤(c)中，可采用激光焊接将掩模片材附着到框架上。

掩模片材整体上可为四边形，掩模片材的两对角顶点之间的长度至少可大于10英寸，且形成有开口图案的单元部的厚度可为50μm至70μm。

掩模片材的副框架部的厚度可为100μm至200μm。

另外，本发明的上述目的通过掩模实现，所述掩模用于形成OLED像素，其包括：框架，包括至少一个掩蔽区；掩模片材，其形成有多个开口图案且附着在框架的一掩蔽区上；掩模片材包括单元部及单元部外围的副框架部，单元部形成有多个开口图案，副框架部比单元部厚，掩模片材整体上为四边形，掩模片材的两对角顶点之间的长度至少大于10英寸。

发明效果

根据具有如上所述结构的本发明，即使是在制造大面积的OLED时也能够不发生变形且稳定地支撑掩模片材，从而具有易于对准的效果。

此外，根据本发明，具有在大面积OLED制造工序中能够执行高画质的像素工艺的效果。

附图说明

图1是现有的OLED像素沉积用掩模片材的示意图。

图2至图6是根据本发明一实施例的OLED像素形成用掩模的制造过程的示意图。

图7是根据本发明一实施例的利用OLED像素形成用掩模的OLED像素沉积装置的示意图。

【附图标记的说明】

10：掩模

50：支撑板

100：掩模片材

200：框架

CG：单元部

FG：副框架部

P：开口图案

W：焊接点

具体实施方式

后述本发明的详细说明将参照附图，该附图将能够实施本发明的特定实施例作为示例示出。充分详细地说明这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本发明。本发明的各种实施例虽然彼此不同，但是不必相互排斥。例如，在此记载的特定形状、结构及特性与一实施例有关，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，能够实现为其他实施例。另外，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，各公开的实施例中的个别构成要素的位置或配置可进行变更。因此，后述的详细说明不应被视为具有限制意义，本发明的范围仅由所附的权利要求书及与其等同的所有范围限定。图中相似的附图标记从多方面表示相同或相似的功能，为了方便起见，长度、面积、厚度及其形状可以夸大表示。

下面，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便本领域技术人员能够容易实施本发明。

图1是现有的OLED像素沉积用掩模片材1的示意图。

参照图1，现有的掩模片材1可制成条型(Stick-Type)或者板型(Plate-Type)。图1的(a)中图示的掩模片材1作为条型掩模，将条型体的两侧焊接固定在OLED像素沉积框架上并使用。图1的(b)中图示的掩模片材1作为板型(Plate-Type)掩模，可在大面积的像素形成工艺中使用。

掩模片材1的主体(或者掩模膜2)具有多个显示器单元C。一个单元C将对应一个智能手机等的显示器。单元C形成有开口图案P以对应显示器的各像素。如果放大单元C，则呈现出对应R、G、B的多个开口图案P。作为一示例，单元C形成有开口图案P以具有70X140的分辨率。即，众多的像素图案P形成集群，并形成一个单元C，掩模片材1上可形成有多个单元C。

现有的掩模片材1为了在如智能手机等具有较小面积的显示器的像素沉积工艺中使用，将必然包括多个单元C。如果拉伸掩模片材1的两侧并以小面积的单元C为单位进行对准，则可执行像素工艺。

相反地，在大面积化的OLED显示器的像素沉积工艺中很难使用所述掩模片材1。这不仅会增大掩模片材的尺寸，而且会增大单元的尺寸，因此一个掩模片材中也只能包括少数的单元如1个或者2-3个左右。

厚度薄且面积大的掩模片材由于荷重会导致中央部分下垂。为此，可通过拉伸各部分尝试使掩模片材绷紧，但是在大面积的掩模片材而非小尺寸掩模片材中通过调节各部分的拉伸力并将其附着到框架上是一件十分困难的工艺，而且对大面积且薄的掩模片材的各部分的拉伸装置进行连接也是一件十分困难的工艺。

因此，本发明的特征在于，通过使副框架部FG的厚度大于掩模片材100的单元部CG的厚度，并将副框架部FG作为如副框架、微框架来使用，从而将掩模片材100附着到框架200。通过拉伸如同副框架进行使用的掩模片材100的副框架部FG，从而可控制大面积的掩模片材100使其绷紧，框架200通过向副框架部FG也提供反向的拉伸力，能够进一步控制大面积的掩模片材100使其更加绷紧。

为此，根据本发明一实施例，掩模10的制造方法作为包括至少一个掩模片材100及附着有掩模片材100的框架200、300的OLED像素形成用掩模10的制造方法，包括以下步骤：(a)准备支撑板50，所述支撑板50粘合有形成有多个开口图案P的掩模片材100，(b)剥离支撑板50，(c)将掩模片材100对应至包括至少一个掩蔽区210、220的框架200的一个掩蔽区210上，(d)将掩模片材100附着到框架200上。在步骤(a)中，掩模片材100包括单元部CG及单元部CG外围的副框架部FG。而且本发明的特征在于，单元部CG上形成有多个开口图案P，且副框架部FG的厚度大于单元部CG的厚度。

图2至图6是根据本发明一实施例的OLED像素形成用掩模的制造过程的示意图。各附图的(a)是示意性俯视图，(b)是示意性截面侧视图。

首先，参照图2，可准备支撑板50，所述支撑板50上粘合有形成有多个开口图案P的掩模片材100。

掩模片材100可包括单元部CG及副框架部FG。单元部CG作为将要形成(图1)/已经形成(图2)多个开口图案P的部分，是起到掩蔽有机物源600并使有机物源600通过的掩模固有作用的部分。掩模片材100可以采用热膨胀系数约为1.0X10^-6/℃的因瓦金属(invar)、热膨胀系数约为1.0X10^-7/℃的超因瓦金属(super invar)材料。该材料的掩模片材100由于热膨胀系数极低，基于热能的掩模图案变形的可能性低，因此在制造高分辨率的OLED的过程中可作为掩模使用。此外，考虑到最近正在开发在温度变化值不大的范围内进行像素沉积工艺的技术，掩模片材100还可以采用略大于上述热膨胀系数的镍(Ni)、镍-钴(Ni-Co)等材料。

可利用轧制工艺、电铸等生成的金属片材制造掩模片材100，掩模片材100中可具有少量的单元部CG如1个或者2-3。单元部CG可理解为是构成一个显示器的单位。掩模片材100可为四边形状。四边形边缘的一部分中即使包括略微突出、凹陷的形态、倒角形态等，但只要在整体上呈现四边形状即可。

掩模片材100的副框架部FG可对应除单元部CG以外的部分。只是，单元部CG可形成多个开口图案P，由于开口图案P的大小与OLED像素的大小，即分辨率直接相关联，因此有必要形成较薄的厚度。考虑到这一点，单元部CG的厚度T2可以是50μm至70μm。相反地，由于副框架部FG起到支撑单元部CG及围绕掩模片材100边缘的支撑台的作用，因此厚度优选大于单元部CG的厚度。基于此，副框架部FG的厚度T1可以是100μm至200μm，也可以更厚，但并不限于此。

特别是，本发明的掩模片材100其特征在于，掩模片材100的对角顶点间的长度至少大于10英寸。或者，在形成有开口图案P的掩模片材100的单元部CG为四边形状区域，其特征在于单元部CG的对角顶点间的长度DS至少大于10英寸。本发明的目的在于，掩模10(参照图6和图7)相比于如智能手机显示器的小型OLED像素工艺，更倾向于在笔记本电脑、TV等大面积OLED像素工艺中使用。最近，笔记本电脑、TV等大面积的OLED也需要QHD、4K UHD、8KUHD以上的高画质，因此需要用于制造这种大面积OLED的掩模10。只是，相比于智能手机，AR/VR用显示器并不需要超高画质，因此可使用单元部CG的厚度T2大于超高画质中使用的约5-40μm的掩模片材厚度的掩模片材100。根据一实施例，掩模片材100单元部CG的厚度T2可以是50μm至70μm。

再次参照图2，掩模片材100可粘合在支撑板50[或者背板(backplate)]上。支撑板50是能够在粘合有掩模片材100的状态下缩减单元部CG的厚度，或者在单元部CG上形成开口图案P的支撑手段。支撑板50可具有大于或者等于掩模片材100面积且为平板状，从而使其一面能够整体上支撑平坦状掩模片材100。为了具有大面积平板状，支撑板50可使用玻璃(glass)、石英(quartz)等材料。为了能够具有支撑掩模片材100的刚性，可具有0.5mm以上的厚度，但是只要在能够实现支撑掩模片材100的目的的范围内，则不对其进行限制。

另外，支撑板50的一面或者掩模片材100的一面上形成有临时粘合部(未图示)，从而能够以夹设临时粘合部的方式粘合掩模片材100与支撑板50。临时粘合部可使用基于加热可剥离的粘合剂或者粘合片材、基于UV照射的可剥离粘合剂或者粘合片材。作为一示例，临时粘合部可使用液蜡(liquid wax)。临时粘合部作为液蜡，在预定的高温中粘性降低，在低于所述温度中粘性增加，一部分可凝固如固体，从而可将掩模片材100与支撑板50固定。此外，支撑板50与掩模片材100可通过夹设光刻胶等具有预定粘合力的物质，或者也可利用静电力、磁力等进行粘合。

根据一实施例，可将单元部CG与副框架部FG互不区分且具有整体厚度T2的掩模片材100粘合在支撑板50上。接着，可仅对掩模片材100的单元部CG的厚度进行缩减(T2->T1)。单元部CG的厚度缩减也可以采用通过在副框架部FG上形成光刻胶之后仅对单元部CG进行蚀刻以缩减厚度的蚀刻工艺，也可以使用接触抛光、CMP等厚度缩减工艺。

根据另一实施例，可准备单元部CG的厚度被缩减的(T2->T1)掩模片材100。接着，可将掩模片材100粘合在支撑板50上。

然后，参照图3，可在掩模片材100的单元部CG上形成开口图案P。在掩模片材100粘合并支撑在支撑板50上的状态下，可在与支撑板50粘合的掩模片材100一面的反面上进行蚀刻工艺。通过使用诸如湿蚀刻、干蚀刻等的蚀刻工艺，可在掩模片材100的单元部CG形成多个开口图案P。因此，在与粘合在支撑板50上的掩模片材100一面相对的另一面上，副框架部FG比单元部CG突出。此外，突出的副框架部FG的部分可形成中空区域110。该中空区域110与后述的框架200的掩蔽区210、220连通，并起到使有机物源600进入的通道的作用。

接着，可将支撑板50从掩模片材100剥离。掩模片材100与支撑板50的剥离可通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少之一进行。作为一示例，通过施加高温度的热量使临时粘合部的粘性下降，如果粘合力被弱化，则可剥离掩模片材100与支撑板50。作为另一示例，可通过进行化学处理，或者施加超声波、施加UV来弱化掩模片材100与支撑板50的粘合力，从而将掩模片材100与支撑板50剥离。

另外，上述步骤中也可以不对掩模片材100与支撑板50进行剥离，而是在图5的将副框架部FG对应/附着到框架200上的步骤之后，从掩模片材100剥离支撑板50。这种情况下，可控制由支撑板50和掩模片材100粘合在一起的连接体。可通过移动支撑板50来实现将掩模片材100对应至框架200上。此外，也可以通过在框架200与副框架部FG焊接附着之后，利用所述剥离方法将支撑板50从掩模片材100剥离。

然后，参照图4，可将掩模片材100的一面(下部面)对应至框架200上。掩模片材100的较薄的单元部CG一体连接在较厚的副框架部FG上，因此在移送掩模片材100的过程中单元部CG的开口图案P的对准状态、单元部CG的展开状态等不会受到较大影响。掩模片材100能够以副框架部FG被夹的状态移动，从而将副框架部FG突出的面(图4中的下部面)对应到框架200上。

框架200可在中间形成至少一个作为空白区域的掩蔽区210、220，并且由与掩模片材100相同的材料构成。副框架部FG的中空110与框架200的掩蔽区210、220可作为在OLED像素沉积工艺中有机物源600[参照图7]穿过掩模片材100的单元部CG[开口图案P]之前经过的区域而使用。框架200相比于掩模片材100特别是相比于副框架部FG的部分需要具有更高的刚性，从而不仅在上下方向支撑掩模片材100，而且可承受侧面方向的拉伸力。由此，框架200优选具有大于副框架部FG的厚度T3。

副框架部FG一体连接在掩模片材100的单元部CG的边缘，需要起到确保单元部CG的刚性的同时沿着单元部CG的边缘整体传递拉伸力的作用，因此副框架部FG的厚度优选大于单元部CG的厚度且小于框架200的厚度。例如，副框架部FG的厚度T1可约为100μm至200μm。

然后，参照图5，可将掩模片材100[或者副框架部FG]附着在框架200上。将掩模片材100[或者副框架部FG]附着到框架200之前，可向副框架部FG施加朝侧面外侧方向的拉伸力F1。如果朝副框架部FG的侧面外侧方向施加拉伸力F1，则与副框架部FG一体连接的单元部CG也将受到朝侧面外侧方向施加的拉伸力而会变得更加紧绷，因此即使是大面积的掩模片材100也能够消除因荷重产生的下垂。此外，单元部CG处于边缘整体上与副框架部FG连接的状态。因此，即使对副框架部FG边缘整体不施加朝侧面外侧方向的拉伸力F1，也能够向单元部CG的所有边缘传递均匀的拉伸力。换而言之，即使在副框架部FG边缘的一部分点上施加拉伸力F1，单元部CG也不会仅对施加有拉伸力F1的一部分点作用拉伸力，而是能够在该点周边沿着单元部CG的边缘均匀地分散拉伸力。最终，能够以副框架部FG为介质实现将拉伸力均匀且细微地分散到大面积的单元部CG的边缘。

进一步而言，可朝框架200的侧面内侧方向施加拉伸力F2。由于框架200的刚性大于副框架部FG，因此，如果在对框架200施加预定拉伸力F2的状态下附着框架200与副框架部FG，则附着后施加在框架200的拉伸力F2将反向作用于侧面外侧方向。因此，可进一步朝侧面外侧方向拉伸副框架部FG，该拉伸力将传递至大面积的单元部CG，从而使单元部CG维持更加紧绷的状态。

接着，通过在副框架部FG上照射激光L，并基于激光焊接形成焊接点W，从而可将副框架部FG[或者掩模片材100]附着在框架200上。或者，也可是激光L由框架200的下部聚焦并照射在副框架部FG及框架200的界面以形成焊接点W，从而进行附着。

副框架部FG与框架200附着后施加在框架200的拉伸力F2朝侧面外侧方向施加反向拉伸力，因此进一步朝侧面外侧方向拉伸副框架部FG，进而使大面积的掩模片材100[或者单元部CG]维持更加紧绷的状态。

然后，参照图6，可对框架200的掩蔽区210、220反复进行掩模片材100的附着工艺。当然，如果框架200只具有一个掩蔽区210，则在图5步骤便可结束工艺。由此，可结束包括大面积的掩模片材100的掩模10的制造。

图7是根据本发明一实施例的利用框架一体型掩模10的OLED像素沉积装置1000的示意图。

参照图7，OLED像素沉积装置1000可包括容纳有磁铁410且布置有冷却水管道450的磁铁板400及自磁铁板400的下部提供有机物源600的沉积源供给部500。

在磁铁板400与沉积源供给部500之间可夹设有用于沉积有机物源600的目标基板900，如玻璃等。目标基板900上可紧贴或者十分靠近地布置有掩模10，以使有机物源600按照不同像素沉积。磁铁410产生磁场，掩模10(或者掩模片材100)可基于磁场紧贴在目标基板900上。

沉积源供给部500可往返于左右路径地提供有机物源600，沉积源供给部500提供的有机物源600可穿过形成于掩模10(或者掩模片材100)上的图案P并沉积在目标基板900的一侧。穿过掩模10(或者掩模片材100)的图案P沉积的有机物源600可作为OLED的像素700使用。

为了防止因阴影效果(Shadow Effect)导致像素700沉积不均匀，开口图案P可倾斜地形成S(或者形成锥形S)。沿着倾斜面并沿着对角线方向穿过图案的有机物源600也能够有助于像素700的形成，因此整体上能够厚度均匀地沉积像素700。

如上所述，本发明列举了优选实施例进行图示和说明，但是本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的范围内，本领域技术人员能够进行各种变形和变更。这种变形及变更均落在本发明和所附的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种掩模制造方法，所述掩模用于形成OLED像素，其包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架，该方法包括以下步骤：

(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有形成有多个开口图案的掩模片材；

(b)将掩模片材对应至包括至少一个掩蔽区的框架中的一个掩蔽区上；

(c)将掩模片材附着到框架上，

在步骤(a)中，掩模片材包括单元部及单元部外围的副框架部，单元部上形成有多个开口图案，并且，在与粘合在支撑板上的掩模片材一面相对的另一面上，副框架部比单元部更突出且更厚，

在步骤(b)与步骤(c)之间，向副框架部的侧面外侧方向施加拉伸力，且向框架的侧面内侧方向施加拉伸力，当向副框架部的边缘的一部分点施加拉伸力时，拉伸力沿着该一部分点周边的单元部的边缘分散从而传递到单元部，

掩模片材整体上为四边形，掩模片材的两对角顶点之间的长度至少大于10英寸，且形成有开口图案的单元部的厚度为50μm至70μm，掩模片材的副框架部的厚度为100μm至200μm。

2.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，步骤(a)包括以下步骤：

(a1)将掩模片材粘合到支撑板上；

(a2)缩减掩模片材单元部的厚度；

(a3)在掩模片材单元部上形成开口图案。

3.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，步骤(a)包括以下步骤：

(a1)缩减掩模片材单元部的厚度；

(a2)将掩模片材粘合在支撑板上；

(a3)在掩模片材单元部上形成开口图案。

4.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，

在步骤(c)中，突出的副框架部形成中空区域，所述中空区域与框架的掩蔽区连通。

5.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(a)与步骤(b)之间，或者在步骤(c)之后，将支撑板从掩模片材剥离。

6.如权利要求5所述的掩模制造方法，其中，在步骤(a)中，掩模片材以夹设临时粘合部的方式粘合在支撑板上，

通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少任意一个将支撑板从掩模片材剥离。

7.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(c)中，采用激光焊接将掩模片材附着到框架上。

8.一种掩模，用于形成OLED像素，其包括：

框架，其包括至少一个掩蔽区；

掩模片材，其形成有多个开口图案且附着在框架的一掩蔽区上，

掩模片材包括单元部及单元部外围的副框架部，单元部形成有多个开口图案，副框架部比单元部厚，

将掩模片材附着到框架上时，向副框架部的侧面外侧方向施加拉伸力，且向框架的侧面内侧方向施加拉伸力，当向副框架部的边缘的一部分点施加拉伸力时，拉伸力以沿着该一部分点周边的单元部的边缘分散的状态传递到单元部，

掩模片材整体上为四边形，掩模片材的两对角顶点之间的长度至少大于10英寸，且形成有开口图案的单元部的厚度为50μm至70μm，掩模片材的副框架部的厚度为100μm至200μm。