CN114959566B - 掩膜板及其制作方法、掩膜组件、显示基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种掩膜板,掩膜开口区在张网拉伸前呈第一初始形状,掩膜开口区在蒸镀过程中呈第一目标形状;第一初始形状与第一目标形状不同;其中,第一初始形状相对第一目标形状具有补偿图案,补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。如此,对掩膜板在不同方向张网拉伸和蒸镀过程结中热和力耦合导致掩膜板产生的不均匀形变进行预补偿,降低掩膜板上的掩膜开口的位置与显示基板上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,能够确保蒸镀精度,有效改善混色不良,提高产品的良率。还提供一种掩膜板制作方法、掩膜组件,以及一种显示基板的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,特别是涉及一种掩膜板及其制作方法、掩膜组件、显示基板的制作方法。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode, OLED)显示技术,具有自发光、对比度高、清晰度高、视角宽、功耗低、响应速度快、以及制造成本低等优势,被视为下一代最具有潜力的新型平板显示技术。OLED显示面板的有机发光材料等功能层通常利用高精度金属掩膜板(Fine Metal Mask,FMM)通过蒸镀等方式制备,因此,FMM的精细程度决定了上述有机发光材料等功能层的制作精度。
发明内容
基于此,有必要提供一种掩膜板,能够确保蒸镀精度,有效改善混色不良,提高产品的良率。
根据本申请的一个方面,提供一种掩膜板,包括:
沿第一方向彼此相对的第一夹持区和第二夹持区;以及
位于所述第一夹持区和所述第二夹持区之间的至少一个掩膜开口区;
所述掩膜开口区在张网拉伸前呈第一初始形状,所述掩膜开口区在蒸镀过程中呈第一目标形状;所述第一初始形状与所述第一目标形状不同;
其中,所述第一初始形状相对所述第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。
如此,对掩膜板在不同方向张网拉伸和蒸镀过程结中热和力耦合导致掩膜板产生的不均匀形变进行预补偿,降低掩膜板上的掩膜开口的位置与显示基板上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,能够确保蒸镀精度,有效改善混色不良,提高产品的良率。
在一实施例中,所述掩膜开口区具有沿第一方向相对设置的两条第一边、沿第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边,所述第一方向平行于张网拉伸方向,所述第二方向与第一方向相垂直;
所述补偿图案包括沿所述第一边延伸设置的第一补偿图案和沿所述第二边延伸设置的第二补偿图案。
在一实施例中,所述掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线、沿第二方向经过其中心的第二中心线;所述掩膜开口区具有沿所述第一方向经过该掩膜开口区中心的第三中心线、沿所述第二方向经过该掩膜开口区中心的第四中心线;
所述第一补偿图案构造为朝向所述第二中心线凸起设置,所述第二补偿图案构造为背离所述第一中心线凸起设置。
在一实施例中,所述第一补偿图案、第二补偿图案均设置为呈弓形。
在一实施例中,所述第二补偿图案相对所述第三中心线对称设置。
在一实施例中,所述掩膜开口区包括多个间隔排布的掩膜开口;
多个所述掩膜开口沿所述第一方向排布成行,沿所述第二方向排布呈列;
同一所述掩膜开口区中的所有所述掩膜开口沿所述第一方向的尺寸相等,同一行中任意相邻的两个所述掩膜开口之间沿所述第一方向具有相等的间距;
其中,沿所述第二方向位于所述第三中心线同一侧的多行所述掩膜开口中,越靠近所述第三中心线的同一行的所述掩膜开口之间,沿所述第一方向的间距越大。
在一实施例中,所述掩膜开口区包括多个间隔排布的掩膜开口;
多个所述掩膜开口沿所述第一方向排布成行,沿所述第二方向排布呈列;
同一所述掩膜开口区中的所有所述掩膜开口沿所述第二方向的尺寸相等,同一列中任意相邻的两个所述掩膜开口之间沿所述第二方向具有相等的间距;
其中,沿所述第一方向位于所述第四中心线同一侧的多列掩膜开口中,越靠近所述第四中心线的同一列的所述掩膜开口之间,沿所述第二方向的间距越大。
在一实施例中,所述掩膜板设置有至少两个且沿所述第一方向依次排布的所述掩膜开口区,至少两个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布。
在一实施例中,所述掩膜板设置有第一类型掩膜开口区和第二类型掩膜开口区,所述第一类型掩膜开口区的面积大于所述第二类型掩膜开口区的面积。
在一实施例中,所述第二类型掩膜开口区设置有至少两个,且至少两个所述第二类型掩膜开口区相邻排布形成掩膜补偿区;
所述掩膜补偿区在张网拉伸前的形状相对所述掩膜补偿区在蒸镀过程中的形状,具有沿所述掩膜补偿区第一方向上的边缘延伸设置的第三补偿图案,以及沿所述掩膜补偿区第二方向上的边缘延伸设置第四补偿图案;
所述第一方向平行于张网拉伸方向,所述第二方向与第一方向相垂直。
根据本申请的另一个方面,提供一种掩膜组件,包括掩膜框架和设置在所述掩膜框架上且如上述任一实施例中所述的掩膜板。
根据本申请的一个方面,提供一种掩膜板的制作方法,所述制作方法包括:
提供测试掩膜板;所述测试掩膜板包括至少一个掩膜开口区,所述掩膜开口区在张网拉伸前呈第一目标形状;
获取所述测试掩膜板的所述掩膜开口区在所述测试掩膜板张网拉伸和蒸镀过程中的变形状态信息;所述变形状态信息包括所述掩膜开口区中多个位置点在所述第一方向和第二方向上的张力变形趋势、张力位移偏差量、蒸镀热变形趋势和蒸镀热变形量;其中,所述第一方向平行于张网拉伸方向,所述第二方向与第一方向相垂直;
根据所述变形状态信息,获得所述掩膜开口区的反向补偿信息,并且基于所述反向补偿信息获得所述掩膜开口区的目标初始状态信息;
根据所述目标初始状态信息制作掩膜板,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区呈第一初始形状;其中,所述第一初始形状相对所述第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。
在一实施例中,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区具有沿第一方向相对设置的两条第一边、沿第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边;
所述补偿图案包括沿所述第一边延伸设置的第一补偿图案、沿所述第二边延伸设置的第二补偿图案。
在一实施例中,所述反向补偿信息包括所述掩膜开口区在多个位置点的变形补偿值或者所述掩膜开口区在所述第一方向和所述第二方向上的变形补偿曲线。
在一实施例中,所述测试掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线、沿第二方向经过其中心的第二中心线;
所述测试掩膜板设置有多个且沿所述第一方向依次排布的所述掩膜开口区,多个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;位于所述第二中心线同一侧的多个所述掩膜开口区包括具有不同面积且朝远离所述测试掩膜板中心相邻排布的第一类型掩膜开口区和第二类型掩膜开口区;
其中,所述测试掩膜板的所述掩膜开口区具有沿所述第一方向相对设置的两条第一边、沿所述第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边;所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的任意位置点沿所述第一方向的张力位移偏差量通过以下方式获得:
Δf= YA’- YA;YA’=YA*δ;δ=1/YA*(YB’-YB*ε2)+ε2;YB’=YB*ε1;
其中,在以所述测试掩膜板中心为坐标原点建立的二维坐标系中,YA为所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的任意位置点张网拉伸前在所述第一方向上的坐标,YA’为所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的该任意位置点张网拉伸后在所述第一方向上的坐标,YB为所述第二类型掩膜开口区靠近所述掩膜板中心的所述第一边上的一位置点张网拉伸前在第一方向上的坐标,YB’为所述第二类型掩膜开口区靠近所述测试掩膜板中心的所述第一边上的该位置点张网拉伸后在第一方向上的坐标,ε1为与所述第二类型掩膜开口区相邻的所述第一类型掩膜开口区的拉伸率,ε2为该所述第二类型掩膜开口区的拉伸率;
所述掩膜开口区的拉伸率ε=1-F/(E*S);其中,F为所述测试掩膜板的张网拉力,E为所述测试掩膜板的材料的弹性模量,S为所述掩膜开口区的面积。
在一实施例中,所述测试掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线、沿第二方向经过其中心的第二中心线;所述测试掩膜板的所述掩膜开口区具有沿所述第一方向经过该掩膜开口区中心的第三中心线、沿所述第二方向经过该掩膜开口区中心的第四中心线;
所述测试掩膜板设置有多个且沿所述第一方向依次排布的所述掩膜开口区,多个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;位于所述第二中心线同一侧的至少部分所述掩膜开口区沿所述第一方向朝远离所述测试掩膜板中心重复排布;
在重复排布的K个所述掩膜开口区中,最靠近所述测试掩膜板中心为第1个所述掩膜开口区,其中,第N+1个所述掩膜开口区中的任意位置点X在张网拉伸前和张网拉伸后沿所述第一方向的张力位移偏差量通过以下方式获得:
ΔIN+1=ΔI1*β,β=LN+1/L1,N为正整数,N+1≤K;
其中,ΔI1为所述第1个所述掩膜开口区的位置点Y在张网拉伸前和张网拉伸后沿所述第一方向的变形量,所述位置点Y与所述第N+1个掩膜开口区中该任意位置点X对应;LN+1为所述第N+1个掩膜开口区的所述第四中心线距所述测试掩膜板中心的最短距离,L1为所述第1个所述掩膜开口区的所述第四中心线距所述测试掩膜板中心的最短距离。
在一实施例中,所述测试掩膜板的所述掩膜开口区中任意位置点沿所述第一方向的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEx=(B-A)*Hy/2;
其中,A为所述测试掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,Hy为所述掩膜开口区沿所述第二方向的尺寸;
所述掩膜开口区中任意位置点沿所述第二方向的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEy=(B-A)*Hx/2;
其中,A为所述测试掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,Hx为所述掩膜开口区沿所述第一方向的尺寸。
在一实施例中,所述目标初始状态信息包括所述掩膜开口区的目标初始形状和目标初始尺寸。
根据本申请的另一个方面,提供一种显示基板的制作方法,包括:采用如上述任一实施例中所述的掩膜板制作得到掩膜组件,并使用所述掩膜组件形成所述显示基板的至少一个功能层。
在一实施例中,采用所述掩膜板制作得到掩膜组件包括:
根据所述掩膜板沿第一方向的张网拉力、所述掩膜板的材料参数,获得所述掩膜板沿第一方向的作用应力;
根据所述掩膜板沿所述第一方向的作用应力,获得所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,并根据所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,获得所述掩膜板沿第二方向的张力变形量;所述第二方向与第一方向相垂直;
以所述掩膜板在所述第一方向的张力变形量、所述掩膜板在所述第二方向的张力变形量为补偿量分别对所述掩膜板在所述第一方向和所述第二方向上进行补偿制作得到所述掩膜板;
将制作得到的所述掩膜板沿所述第二方向固定在掩膜框架上,以得到所述掩膜组件。
在一实施例中,所述将制作得到的所述掩膜板沿所述第二方向固定在掩膜框架上,以得到所述掩膜组件包括:
获取所述掩膜板在蒸镀过程中在所述第二方向上的位置偏差数据;
根据所述位置偏差数据,对所述掩膜板进行位置偏移补偿,得到补偿后的所述掩膜板的位置数据;
根据补偿后的所述掩膜板的位置数据将所述掩膜板沿所述第二方向固定在所述掩膜框架上。
在一实施例中,所述掩膜板沿所述第二方向的位置偏差数据通过以下方式获得:
ΔP=(B-A)*T/2;
其中,A为所述掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,所述掩膜板具有经过其中心并沿所述第一方向延伸的第一中心线,T为所述掩膜板的所述第一中心线沿所述第二方向距所述掩膜组件中心的距离。
附图说明
图1为一实施例中的掩膜板在蒸镀前后的变形趋势示意图;
图2为一实施例中的掩膜框架的结构示意图;
图3为图1所示的掩膜板在受力变形前和受力变形后的变形趋势示意图;
图4为测试掩膜板在张网拉伸前的掩膜开口区的布置示意图;
图5为本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第一方向进行补偿后的掩膜开口区的布置示意图;
图6为本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第二方向进行补偿后的掩膜开口区的布置示意图;
图7为本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第一方向和第二方向进行补偿后的掩膜开口区的布置示意图;
图8为图7所示的掩膜板的掩膜开口区的结构示意图;
图9为本申请一实施例中掩膜开口区内的掩膜开口的排布示意图;
图10为本申请另一实施例中掩膜开口区内的掩膜开口的排布示意图;
图11为本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口的排布示意图;
图12为本申请另一实施例中的掩膜板的掩膜开口的排布示意图;
图13为本申请一实施例中的掩膜板的制作方法的流程示意图;
图14为本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区远离掩膜板的中心的一侧在第一方向的变形仿真测试图;
图15为本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区靠近掩膜板的中心的一侧在第一方向的变形仿真测试图;
图16为本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区在第二方向的变形仿真测试图;
图17为本申请一实施例中掩膜组件的掩膜板补偿前后在不同状态下与显示基板的位置关系示意图;
图18为图17所示的掩膜组件的补偿后的掩膜板在蒸镀过程中与显示基板的位置关系示意图;
图19为本申请一实施中的显示基板的制作方法中的步骤S210的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
应当理解,尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如,在不脱离本申请的范围的情况下,第一元件可以被称为第二元件,并且类似地,第二元件可以被称为第一元件。“ 包括”或者“ 包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
对于有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管,以下简称OLED)显示技术,OLED显示面板为电流驱动,需要有像素驱动电路连接子像素的OLED器件,为OLED器件提供驱动电流而发光。OLED器件至少包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的有机发光材料。以顶发光的OLED显示面板为例,例如,有机发光材料等蒸镀材料由于稳定性差,无法使用传统的刻蚀工艺进行图案化,取而代之的是使用配有掩膜板的蒸镀工艺。
如图1所示,蒸镀工艺是将蒸镀材料置于真空环境中,通过加热使得蒸镀材料蒸发或者升华,蒸发蒸镀材料的腔体和待蒸镀的显示基板之间设置有掩模组件,掩模组件的掩膜板1上设置有对应于需要蒸镀区域的掩膜开口,不需要蒸镀的区域则没有掩膜开口。蒸发或者升华的蒸镀材料的分子通过掩膜开口附着到待蒸镀的显示基板上,从而直接形成图案化的膜层。以OLED发光单元为例,其具体可以包括层叠设置的电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层、空穴注入层等,其中,电子注入层、电子传输层、空穴传输层和空穴注入层可以为Open Mask形成的整层结构,以电子注入层为例,即多个子像素的电子注入层彼此相连、共同构成一个连续的整层结构,而有机发光层则是与每个子像素对应的、图案化的层结构,即是采用精细金属掩膜板(FMM,Fine Metal Mask)蒸镀形成的膜层。
进一步地,OLED显示面板还包括像素定义层,像素定义层界定出了多个像素开口,子像素的有机发光层设于像素开口中,以避免相邻的子像素之间发生串色或干扰。理想状态下,掩膜组件的掩膜开口与像素开口的位置相对应,从而可以使蒸镀材料精确地蒸镀在显示基板对应的位置。但是,精细金属掩膜板的精度为微米级,与显示基板的对位精度要求非常高,通常,当精细金属掩膜板的掩膜开口的位置与像素开口的位置之间的偏移量超过5微米时,蒸镀的有机发光材料在显示时容易发生混色异常,而且用的精细金属掩膜板越多,越容易出现产品不良,从而降低了产品的良率。
目前,蒸镀使用的精细金属掩膜板的尺寸较大,无法一体加工成型,一般是采用呈条状掩膜板 (FMM sheet,又称掩膜条)工艺制备,每一掩膜板上设置有掩膜开口区,掩膜开口区设置有用于蒸镀的掩膜开口。如图2所示,掩膜框架整体上呈矩形,在掩膜组件的制备过程中,可以通过例如机械手沿掩膜板的纵长方向夹持拉伸掩膜板,通过对拉力大小的调节,使掩膜开口区的掩膜开口处于目标位置,此时,掩膜板1两端采用例如激光焊接的方式将掩膜板1与掩膜框架2焊接,从而将掩膜板1固定在掩膜框架2上。但是,掩膜板1设置在掩膜框架2上时因张网拉伸、焊接等过程产生的褶皱容易造成掩膜板1不能保持拉伸前的形状和尺寸,如图3所示,图示左侧的掩膜板1为张网拉伸前的掩膜板1的结构示意图,图示右侧的掩膜板1为张网拉伸后的掩膜板1的结构示意图。容易发现,经过张网拉伸后的掩膜板1的掩膜开口区10的形状和尺寸也发生相应地改变,导致出现掩膜开口与显示基板的像素开口对位偏差或阴影增大等问题,且无法通过张网及后续工艺进行修正,从而直接影响到蒸镀后的子像素的位置精度,从而引起彩斑、色偏等显示异常问题。
相关技术中,为了使掩膜开口区10的掩膜开口的形状和尺寸达到目标状态,对掩膜板1拉伸前进行尺寸补偿,例如,作为一种实施方式,缩短掩膜板沿拉伸方向的长度,加宽掩膜板的宽度,从而使掩膜开口区中的多个掩膜开口的尺寸进行相应的调节。但是,本申请的发明人研究发现,由于掩膜板包括多个区域,例如,掩膜开口区、夹持区、焊接区等,这些区域具有不同的结构,而具有不同的物理性质(杨氏模量、剪切模量和泊松比)。当通过掩膜板的夹持区对掩膜板1施加拉力时,拉力沿各个区域传递到掩膜开口区10时,掩膜开口区在不同位置受到的应力不同,从而导致掩膜开口区10在不同位置的变形量不同。相应地,掩膜开口的位置也会发生偏移,且不同位置的掩膜开口的偏移量也不尽相同。此时,仅仅进行掩膜板的整体进行尺寸补偿不能达到掩膜板1的制作精度需求。
本申请的发明人还进一步研究发现,在蒸镀工艺中,负责蒸镀有机或金属材料的坩埚具有极高的温度(如:200℃~1500℃),蒸镀气体蒸镀到金属掩膜板上之后,会将掩膜板从原本的室温(如:26℃)加热至一定温度(如:40℃),在这个过程中,会使得掩膜板1和显示基板有一定的热膨胀形变,从而加剧了掩膜板1的变形。例如,如图1所示,掩膜板1在热膨胀形变的影响下会发生下垂等变形。
基于此,本申请提供一种掩膜板,通过对掩膜开口区进行形状和尺寸的补偿,能够准确抵消形变,从而使掩膜板在张网拉伸和蒸镀过程中,掩膜开口区的掩膜开口的形状和尺寸更接近于目标状态,有效改善混色不良,提高了产品的良率。
图4示出了测试掩膜板在张网拉伸前的掩膜开口区的布置示意图;图5示出了本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第一方向进行补偿后的布置示意图;图6示出了本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第二方向进行补偿后的掩膜开口区的布置示意图;图7示出了本申请一实施例中对掩膜板的掩膜开口区沿第一方向和第二方向进行补偿后的掩膜开口区的布置示意图;图8示出了图7所示的掩膜板的掩膜开口区的结构示意图。
本申请一实施例中的掩膜板1,设置于显示基板40(见图17和图18)上方,显示基板40设有显示开口区,显示开口区域设有多个像素开口,掩膜板1用于将蒸镀材料蒸镀到显示开口区的所述像素开口。
该掩膜板1包括在第一方向X上彼此相对的第一夹持区20、第二夹持区30(见图3),以及位于第一夹持区20和第二夹持区30之间的至少一个掩膜开口区10,每一掩膜开口区10设有多个掩膜开口。该掩膜开口区10在张网拉伸前呈第一初始形状(见图7,即经过补偿后的图案形状),蒸镀过程中该掩膜开口区10呈第一目标形状(见图4),所述第一初始形状与所述第一目标形状不同。
其中,该第一初始形状相对该第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。
需要说明的是,掩膜开口区10呈第一目标形状,所谓“目标形状”是指,掩膜板1的掩膜开口区10目标状态处于预设位置,其中的掩膜开口可以与显示基板40的像素开口一一精准对位。进一步而言,若需要蒸镀的子像素的形状排布为矩阵排列,则掩膜开口区10目标状态处于预设位置,各掩模开口在目标状态呈与需要蒸镀的子像素大小、位置一致的矩阵排列。
可选地,该第一目标形状可以为多边形、圆形、或椭圆形。可以理解,第一目标形状还可以为其他形状,在此不作限定,但为了保证掩膜开口的位置与像素开口的精准定位,作为一种实施方式,第一目标形状可以呈规则形状,具体可以为关于沿第一方向X延伸的中心线的轴对称图形,以及关于沿第二方向Y延伸的中心线的轴对称图形。例如,如图4所示的实施例中,第一目标形状为矩形。
特别指出,在掩膜板1的设计过程中,本申请的发明人采用实际操作或仿真模拟的方式对掩膜板1进行张网拉伸,并且通过实际测量或仿真模拟的方式获取掩膜开口区10的变形状态信息。以仿真模拟方式为例,通过对测试掩膜板的张网拉伸过程模拟仿真发现,如图3所示,测试掩膜板的掩膜开口区在拉伸方向(第一方向X)发生了形变,在非拉伸方向(第二方向Y)同样也发生了形变,掩膜开口区内的掩膜开口在第一方向X也发生了位置偏移,在第二方向Y也发生了位置偏移。基于此,发明人尝试对该测试掩膜板的掩膜开口区在第一方向X和第二方向Y上进行形状和尺寸补偿,能够在张网拉伸后使各掩膜开口区内的掩膜开口不发生偏移或发生微小偏移。
与此同时,发明人采用实际操作或仿真模拟的方式对测试掩膜板的蒸镀过程进行模拟,以仿真模拟蒸镀过程为例,计算软件对蒸镀腔室、掩膜板、显示基板、蒸镀材料、蒸镀条件等进行建模,仿真真实的蒸镀过程,获取测试掩膜板的热变形云图。根据测试掩膜板的热变形云图研究发现,测试掩膜板在第一方向X和第二方向Y上产生变形。期望补偿更为精准,发明人尝试在第一方向X和第二方向Y上分别对掩膜开口区进行张力变形补偿和热变形补偿耦合叠加,即对掩膜开口区在第一方向X上和第二方向Y上均进行张力变形补偿和热变形补偿,即第一初始形状相对第一目标形状具有补偿图案,该补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。
具体地,如图5-6所示,根据在第一方向X各掩膜开口区10在张网拉伸前和蒸镀过程中沿第一方向X的张力变形趋势、张力位移偏差量、蒸镀热变形趋势和蒸镀热变形量,可以确定掩膜开口区10在第一方向X的第一补偿图案12。根据在第二方向Y各掩膜开口区10在张网拉伸前和蒸镀过程中沿第二方向Y的张力变形趋势、张力位移偏差量、蒸镀热变形趋势和蒸镀热变形量,可以确定掩膜开口区10在第二方向Y的的第二补偿图案14。如图7-8所示,掩膜开口区10具有沿第一方向X相对设置的两条第一边130、沿第二方向相对设置并连接两条第一边130的两条第二边140。第一补偿图案12沿第一边130延伸设置、第二补偿图案14沿第二边140延伸设置。
如此,对掩膜板1在张网拉伸前后和蒸镀时热和力耦合导致掩膜板1产生的不均匀形变进行预补偿,降低掩膜板1上的掩膜开口的位置与显示基板40上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,提高产品良率。
需要指出,第一方向X和第二方向Y可以相交。较佳地,第一方向X和第二方向Y彼此垂直,第一方向X为掩膜板1的纵长方向,也是掩膜板1的张网拉伸方向,第二方向Y为掩膜板1的宽度方向,具体到如图5-8所示的实施例中,第一方向X即为图中示出的横向方向,第二方向Y即为图中示出的纵向方向。
本申请一些实施例中,如图4和图5所示,每一掩膜板1具有沿第一方向X延伸且经过其中心的第一中心线11,以及沿第二方向Y延伸且经过其中心的第二中心线13,其中,如图8所示,每一掩膜开口区10具有沿第一方向X延伸且经过掩膜开口区10中心的第三中心线15,以及沿第二方向Y延伸且经过掩膜开口区10中心的第四中心线17。可以理解的是,在一些实施方式中,掩膜板1的第一中心线11与每一掩膜开口区10的第三中心线15可以共线,但在其他一些实施方式中,掩膜板1的第一中心线11与每一掩膜开口的第三中心线15亦可不共线,在此不作限定。
第一补偿图案12构造为朝向第二中心线13凸起设置,第二补偿图案14构造为背离第一中心线11凸起设置。发明人采用实际操作或仿真模拟的方式对掩膜板1进行拉伸模拟和蒸镀过程模拟,对掩膜板1在张网拉伸前后和蒸镀时热和力导致掩膜板1产生的形变进行耦合发现,掩膜开口区10沿第一方向X的两侧整体是朝远离第二中心线13凸起变形,沿第二方向Y的两侧整体是朝靠近第一中心线11凸起变形。而采用上述的补偿方式,即形成与掩膜开口区10在第一方向X和第二方向Y上形变趋势相反的第一补偿图案和第二补偿图案14。
例如,一些实施例中,掩膜板1设置有至少两个且沿第一方向X依次排布的掩膜开口区10,至少两个掩膜开口区10相对第二中心线13对称分布。如图7所示,每一所述掩膜开口区10靠近第二中心线13的第一补偿图案12构造为朝向第二中心线13向外凸起设置,每一所述掩膜开口区10远离第二中心线13的第一补偿图案12构造为朝向第二中心线13向内凸起设置,第二补偿图案14构造为背离第一中心线11向外凸起设置。如此,保证每一掩膜开口区10内掩膜开口的位置与显示基板40上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,提高产品良率。
需要说明的是,在图5-图8中,为了便于识别出掩膜开口区10,以及比较识别出掩膜开口区10的第一边130和第二边140的补偿变形,将补偿前的掩膜开口区10在图示中以虚线框示出。例如,如图5所示,掩膜开口区10(虚线框)在补偿前呈矩形,即第一边130和第二边140在补偿前在图示中以虚线示出,且彼此垂直相连从而形成矩形状的掩膜开口区10。在沿第一方向X补偿后,第一边130在图示中以实线示出,且朝第二中心线13凸起设置。此时,图示中以实线示出的第一边与在图示中以虚线示出的第一边界定出前述的第一补偿图案12。
还需要说明的是,本申请中,补偿图案沿着第一边130、第二边140延伸设置,意味着补偿图案本身包含有第一边/第二边。例如,如图7和8所示,第一补偿图案12不仅包含补偿前的第一边130(虚线)和补偿后的第一边130(实线)之间界定出的区域,还包括补偿前的第一边130(虚线)和补偿后的第一边130(实线)自身。
进一步地,第一补偿图案12、第二补偿图案14均设置为呈弓形。本申请的发明人通过实际操作或仿真模拟的方式对掩膜板1进行拉伸模拟和蒸镀模拟,进一步发现各掩膜开口区10以各自第三中心线15为分界线两侧的不同位置沿第一方向X的变形量不同,以各自第四中心线17为分界线两侧的不同位置沿第二方向Y的变形量不同。采用上述的弓形补偿图案,可以对掩膜板1的不同位置在张网拉伸前后和蒸镀时热和力耦合导致掩膜板1产生的不均匀形变进行精准地预补偿,保证每一掩膜开口区10内掩膜开口的位置与显示基板40上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,提高产品良率。
较佳地,第一补偿图案12被构造为关于掩膜开口区10的第三中心线15对称的轴对称图形,例如,如图8所示,掩膜开口区10的第一边130在初始状态下(补偿后)呈圆弧形,第三中心线15将补偿后的第一边130(实线)均分。如此,可以使掩膜开口区10的变形补偿更均匀,从而弱化使掩膜板1在张网拉伸前后导致掩膜板1产生的不均匀形,提高了掩膜板1的补偿效果。
同一掩膜开口区10的两个第二补偿图案14关于该掩膜开口区10的第三中心线15对称设置,例如,具体到如图8所示,掩膜开口区10的两条第二边140在初始状态下呈弧形,且关于该掩膜开口区10的第三中心线15对称设置。如此,可以使掩膜开口区10的变形补偿更均匀,从而弱化使掩膜板1在张网拉伸前后导致掩膜板1产生的不均匀形,提高了掩膜板1的补偿效果。
图9示出了本申请一实施例中掩膜开口区内的掩膜开口的排布示意图;图10示出了本申请另一实施例中掩膜开口区内的掩膜开口的排布示意图。
本申请的发明人进一步研究发现,在该些实施例中,仍然无法完全避免掩膜开口的偏位,例如,各个位置的掩膜开口的位置偏移量是不同的,例如,靠近掩膜开口区10的第一边130和第二边140的掩膜开口的位置偏移量与靠近掩膜开口区10的中心线的掩膜开口的位置偏移量不同。发明人基于每一掩膜开口进行位置偏移补偿,但是如果对每一掩膜开口均根据拟合变形曲线进行精确的位置偏移补偿,则计算量较大。不期望受限于理论限制,一些实施例中,发明人首先对掩膜开口进行分区,将相邻且形变属于相同类型的掩膜开口划分到同一分区,对处于同一分区内的掩膜开口采用相同的位置偏差制作方法进行位置偏移补偿,从而减小补偿的工作量,提高补偿效率。但随着显示技术的发展,人们对高分辨率和高PPI显示的追求,分区补偿的方式仍然具有较大的工作量和难度,且针对不同尺寸的掩膜开口,分区补偿方式的复杂性也不断增大。
为解决上述问题,发明人根据掩膜开口区的变形趋势和变形量对掩膜开口的排布进行改进,如图9所示,一些实施例中,掩膜开口区10包括多个间隔排布的掩膜开口16,多个掩膜开口16沿第一方向X排布成行,沿第二方向Y排布呈列,同一掩膜开口区10中的所有掩膜开口16沿第一方向X的尺寸c相等,同一行中任意相邻的两个掩膜开口16之间沿第一方向X具有相等的间距。其中,沿第二方向Y位于第三中心线15同一侧的多行所述掩膜开口16的掩膜开口16中,越靠近第三中心线15的同一行的掩膜开口16之间,沿第一方向X的间距越大。具体地,如图9所示,位于下方的一行掩膜开口16更靠近掩膜开口区10的第三中心线15,则位于上方的一行掩膜开口16中的掩膜开口16的间距f1,小于位于下方的一行掩膜开口16中的掩膜开口16的间距f2。研究发现,在掩膜板1沿第一方向X拉伸和蒸镀过程中,越靠近掩膜开口区10的第三中心线15的掩膜开口16受到的张力和热应力越大,对应地掩膜开口16的变形程度也越大,使掩膜开口16的位置精度降低。因此,位于第三中心线15同一侧的多行所述掩膜开口16中的掩膜开口的间距越靠近第三中心线15越大,从而可以改变对应掩膜开口16行的区域物理性质,抵消掩膜开口区沿第二方向Y不同位置的掩膜开口16的变形程度的不同,从而保证掩膜开口16的位置精度。
可以理解的是,同一掩膜开口区10中的所有掩膜开口16沿第一方向X的宽度相等,同一行中任意相邻的两个掩膜开口16之间具有相等的间距,可以使掩膜开口区10在第二方向Y上的物理性质呈现区域性规律性变化,有利于通过补偿图案精确控制掩膜开口16的位置精度,提高了补偿效果。
一些实施例中,如图10所示,掩膜开口区10包括多个间隔排布的掩膜开口16,多个掩膜开口16沿第一方向X排布成行,沿第二方向Y排布呈列。同一掩膜开口区10中的所有掩膜开口16沿第二方向Y的尺寸e相等,同一列中任意相邻的两个掩膜开口16之间具有相等的间距。其中,沿第一方向X位于第四中心线17同一侧的多列掩膜开口16中,越靠近所述第四中心线17的同一列的掩膜开口16之间,沿第二方向Y的间距越大。例如,如图10所示,位于右侧的一列掩膜开口16更靠近掩膜开口区10的第四中心线17,则位于左侧的一列掩膜开口16中的掩膜开口16的间距d1,小于位于右侧的一列掩膜开口16中的掩膜开口16的d2。研究发现,在掩膜板1沿第一方向X拉伸过程中,受到沿第一方向X的拉力作用,掩膜开口区10在第二方向Y上会发生内缩,越靠近掩膜开口区10的第四中心线17的掩膜开口16的内缩程度越大,使掩膜开口16的位置精度降低。与此同时,受到热力影响,掩膜开口区10沿第一方向X的不同位置在第二方向Y上的热变形程度也不同。因此,将张力变形和热变形综合考虑,位于第四中心线17同一侧的多列所述掩膜开口16中的掩膜开口16的间距越靠近第四中心线17越大,从而改变对应掩膜开口列的区域物理性质,抵消掩膜开口区沿第一方向X的不同位置掩膜开口16的变形程度的不同的从而保证掩膜开口16的位置精度。
需要强调的是,为保证显示均一性,像素排布结构中的子像素排布应当尽可能均匀,例如,成行成列排布,对应地,掩膜开口16也沿第一方向X排布成行,沿第二方向Y排布呈列的排布。但此处的排布成行或排布成列,并不意味着同一行或同一列的掩膜开口16的中心连线为平行于第一方向X或第二方向Y的直线,而是掩膜开口16大致沿第一方向X成行排列,沿第二方向Y排布成列。例如,同一行或同一列的掩膜开口16的中心连线为可以为折线。
图11示出了本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口的排布示意图;图12示出了本申请另一实施例中的掩膜板的掩膜开口的排布示意图。
如前文所述,随着显示技术的发展,人们对高质量显示屏的需求日趋上涨,显示屏的生产效率和生产成本至关重要,基于此,为提高生产效率,同一掩膜板1可用于不同类型的显示面板的制造,从而极大地提高显示屏的生产效率,并降低生产成本。例如,一些实施例中,掩膜板1设置有第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120,第一类型掩膜开口区110的面积大于第二类型掩膜开口区120的面积。
例如,作为一种实施方式,如图11所示,位于第二中心线13同一侧的多个掩膜开口区10包括沿第一方向X具有不同面积且朝远离掩膜板1中心相邻排布的第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120。可以理解,由于第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120的面积不同,则造成第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120的应力等物理性质不同,从而使第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120沿第一方向X的拉伸率不同。而将第一类型掩膜开口区110的第一补偿图案12的补偿量,与第二类型掩膜开口区120的第一补偿图案12的补偿量设置为不同,则可以抵消掩膜开口区10在第一方向X上拉伸率的不同造成的变形量不同,使不同类型掩膜开口区10在第一方向X具有较佳的补偿效果。相应地,第一类型掩膜开口区110的第二补偿图案14的补偿量,与第二类型掩膜开口区120的第二补偿图案14的补偿量亦可设置为不同,从而使不同类型掩膜开口区10在第二方向Y具有较佳的补偿效果。
又例如,如图12所示,作为另一种实施方式,第二类型掩膜开口区120设置有至少两个,且至少两个第一类型掩膜开口区110相邻排布形成掩膜补偿区(图未标),如图12所示的实施例中,第二类型掩膜开口区120包括8个,8个第二类型掩膜开口区120呈矩阵排布形成所述掩膜补偿区。该掩膜补偿区在张网拉伸前的形状相对掩膜补偿区在蒸镀过程中的形状,具有沿掩膜补偿区第一方向X上的边缘延伸设置的第三补偿图案150,以及沿掩膜补偿区第二方向Y上的边缘延伸设置第四补偿图案160。如此,对掩膜补偿区进行整体补偿,同样在满足多种类型掩膜开口区布置的同时,在第一方向X和第二方向Y进行有效的补偿,从而保证每一掩膜开口区内掩膜开口的位置与显示基板40上的相应像素开口的位置之间的偏差,改善实际蒸镀膜层边界与设计值的差异,提高产品良率。值得说明的是,第三补偿图案150和第四补偿图案160是分别在第一方向X和第二方向Y上分别对掩膜补偿区进行张力变形补偿和热变形补偿耦合叠加,即第三补偿图案150和第四补偿图案160均具有张力变形图案与热变形图案。
图13示出了本申请一实施例中的掩膜板的制作方法的流程示意图;图14示出了本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区远离掩膜板的中心的一侧在第一方向X的变形仿真测试图;图15示出了本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区靠近掩膜板的中心的一侧在第一方向X的变形仿真测试图;图16示出了本申请一实施例中的掩膜板的掩膜开口区在第二方向Y的变形仿真测试图。
如图13所示,本申请还提供一种掩膜板的制作方法,该制作方法包括:
S110:提供测试掩膜板;所述测试掩膜板包括至少一个掩膜开口区10,所述掩膜开口区10在张网拉伸前呈第一目标形状;
其中,测试掩膜板还可以包括在第一方向X上彼此相对的第一夹持区20、第二夹持区30,至少一个掩膜开口区10位于第一夹持区20和第二夹持区30之间。在对测试掩膜板进行张网拉伸的过程中,可以通过机械手夹持第一夹持区20和第二夹持区30并施加张力来实现对测试掩膜板的拉伸。在一些实施例中,该测试掩膜板还可以包括其他一些区域,例如虚设掩膜开口区、焊接区、切割区等,在此不作限定。
需要说明的是,测试掩膜板是指,张网拉伸前该测试掩膜板的掩膜开口区的掩膜开口即处于预设位置,可以与显示基板40的像素开口精准对位,此时,该测试掩膜板的掩膜开口区的形状与前述的第一目标形状完全一致。
掩膜开口区10呈第一目标形状,所谓“目标形状”是指,掩膜板1的掩膜开口区10目标状态处于预设位置,其中的掩膜开口可以与显示基板40的像素开口一一精准对位。进一步而言,若需要蒸镀的子像素的形状排布为矩阵排列,则掩膜开口区10目标状态处于预设位置,各掩模开口在目标状态呈与需要蒸镀的子像素大小、位置一致的矩阵排列。
S120:获取所述测试掩膜板的所述掩膜开口区在所述测试掩膜板张网拉伸和蒸镀过程中的变形状态信息;
可以通过机械手夹持第一夹持区20和第二夹持区30并沿测试掩膜板的长度方向施加拉力,从而对测试掩膜板进行拉伸。此时,测试掩膜板由于受力而产生变形,并且掩膜开口区10也随之产生变形。
仿真模拟的方式可以利用计算机软件进行,例如,仿真模拟过程包括提供一个虚设的测试掩膜板(如图4所示), 然后对该虚设的测试掩膜板进行模拟拉伸操作,进而获得该测试掩膜板的变形状态信息等。该方式简单、快速,可在短时间内获得所需的数据。实际测量过程包括提供一个真实的测试掩膜板,然后对该测试掩膜板进行拉伸操作,进而通过实际测量的方式获得该测试掩膜板的变形状态信息。
其中,变形状态信息包括掩膜开口区中多个位置点在第一方向和第二方向上的张力变形趋势、张力位移偏差量、蒸镀热变形趋势和蒸镀热变形量。具体地,可以通过仿真模拟或实际操作的方式获取掩膜开口区10一些指定位置点在第一方向X和第二方向Y上的变形趋势(张力变形趋势和热变形趋势)、位置偏差(张力位移偏差量和蒸镀热变形量)。
S130:根据所述变形状态信息,获得所述掩膜开口区的反向补偿信息,并且基于所述反向补偿信息获得所述掩膜开口区的目标初始状态信息;
反向补偿信息可以包括掩膜开口区10在多个位置点的变形补偿值或者掩膜开口区在第一方向和第二方向上的变形补偿曲线。例如,当测试掩膜板的掩膜开口区10在某一位置点的变形量为M,则该掩膜开口区在该位置点的变形补偿量为-M, 以此类比,可以获得掩膜开口区在各个位置点的变形补偿值。其中,掩膜开口区的变形补偿曲线也可以由上述变形补偿值拟合曲线而得到。
一些实施例中,所述制作方法还包括:
S131:根据所述掩膜开口区在所述第一方向和第二方向上的变形状态信息获得所述掩膜开口区在所述第一方向和第二方向上的变形曲线;
S132:根据所述掩膜开口区在所述第一方向和第二方向上的变形曲线获得所述掩膜开口区在所述第一方向和第二方向上的变形补偿曲线。
具体地,掩膜开口区的变形补偿曲线可以通过变形曲线通过对称处理而得到,例如,通过将掩膜开口区10在第一方向X上的第一拟合变形曲线,和掩膜开口区10在第二方向Y上的第二拟合变形曲线通过对称的方式形成相应方向的变形补偿曲线。图14和图15分别示出了掩膜开口区10在第一方向X上的两侧的拟合变形曲线,横坐标表征掩膜开口区10指定位置点在第二方向Y上的原始坐标,纵坐标表征指定点在掩膜开口区10变形后的位置偏差量。图16示出了的掩膜开口区10在第二方向Y上的拟合变形曲线,横坐标表征掩膜开口区10指定位置点在第一方向X上的原始坐标,纵坐标表征指定点在掩膜开口区10变形后的位置偏差量。
应当理解的是,选取多个指定位置点形成的掩膜开口区10的变形曲线并非平滑的曲线,如果按照这种曲线进行位置偏移补偿,则非常耗时,因此,本申请的一些实施例中,可以对该些变形曲线进行拟合,例如进行线性拟合,或者进行多项式和其他非线性拟合,得到拟合后的拟合变形曲线,根据拟合变形曲线,对所述掩膜开口进行位置偏移补偿,降低补偿的工作量,提高补偿效率。
一些实施例中,目标初始状态信息可以包括掩膜开口区10的目标初始形状和目标初始尺寸。例如,可以将变形补偿曲线与测试掩膜板的掩膜开口区10的初始状态(形状和尺寸)相叠加,从而可以获得掩膜开口区10的目标初始状态信息。
S140:根据所述目标初始状态信息制作掩膜板,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区呈第一初始形状;
其中,所述第一初始形状相对所述第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案。具体地,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区具有沿第一方向X相对设置的两条第一边130、沿第二方向Y相对设置并连接两条所述第一边130的两条第二边140,所述补偿图案包括沿所述第一边130延伸设置的第一补偿图案12、沿所述第二边140延伸设置的第二补偿图案14。
为便于进一步地理解本申请的发明构思,下面将以不同的具体实施例进行说明本申请中的掩膜板的制作方法,其中,下述的不同实施例的区别主要在于,掩膜开口区10在第一方向X的尺寸和掩膜开口区10在掩膜板1中的排布形式不同,则对应的掩膜开口区10中的位置点的变形计算方式也会发生相应的变化,但其仍然遵循本申请的发明构思。
一些实施例中,测试掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线11、沿第二方向经过其中心的第二中心线13。测试掩膜板设置有多个且沿第一方向X依次排布的掩膜开口区10,多个掩膜开口区10相对所述第二中心线13对称分布,位于第二中心线13同一侧的多个掩膜开口区10包括具有不同面积且朝远离测试掩膜板中心相邻排布的第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120。其中,测试掩膜板的所述掩膜开口区10具有沿第一方向X相对设置的两条第一边130、沿所述第二方向Y相对设置并连接两条所述第一边130的两条第二边140。
可以理解,掩膜开口区10的拉伸率ε=1-F/(E*S);其中,F为测试掩膜板的张网拉力,E为测试掩膜板的材料的弹性模量,S为掩膜开口区10的面积。需要说明的是,上述的各个参数的计量单位均采用国际单位制,例如,张网拉力F在国际单位制(SI)中的计量单位为牛顿,简称牛,符号为N。又例如,弹性模量E在国际单位制中的计量单位可以为MPa或N/m2,则面积S的计量单位为与弹性模量E相匹配的计量单位,例如,弹性模量E在国际单位制中的计量单位为N/m2,则面积S的计量单位为m2。
但是,本申请的发明人进一步研究发现,第一类型掩膜开口区110和第二类型掩膜开口区120距离测试掩膜板中心的距离不同,导致其在沿第一方向X拉伸过程中相对测试掩膜板中心的实际拉伸率δ并不是一个固定值,而是随着在以测试掩膜板中心为坐标原点的坐标系中沿第一方向X的坐标不同而变化。因此,为更精确获得不同类型、且距测试掩膜板中心的距离不同的掩膜开口区10的补偿信息,本申请的发明人经过研究发现,第二类型掩膜开口区120中任意位置点沿第一方向X补偿前的坐标为YA和补偿后的坐标YA’满足以下关系YA’/YA=δ。
第二类型掩膜开口区120中非所述第一边130上的任意位置点A在张网拉伸前和张网后沿第一方向X的位移偏差量通过以下方式获得:
Δf= YA’- YA= YA*δ- YA;δ=1/YA*(YB’- YB*ε2)+ε2;YB’=YB*ε1
其中,在以测试掩膜板中心为坐标原点建立的二维坐标系中,YA为第二类型掩膜开口区120中非第一边130上的任意位置点A张网拉伸前在第一方向X上的坐标,YA’为该第二类型掩膜开口区120中非第一边130上的该任意位置点A张网拉伸后在第一方向X上的坐标,YB为该第二类型掩膜开口区120靠近所述测试掩膜板中心的所述第一边130上任意位置点B张网拉伸前在第一方向X上的坐标,YB’为所述第二类型掩膜开口区120靠近所述测试掩膜板中心的所述第一边130上任意位置点B张网拉伸后在第一方向X上的坐标,ε1为与该第二类型掩膜开口区120相邻的第一类型掩膜开口区110的拉伸率,ε2为该第二类型掩膜开口区120的拉伸率。
如此,可以精确计算出与第一类型掩膜开口区110相邻的第二类型掩膜开口区120中任意位置点沿第一方向X的位移偏差量,从而精确获取第二类型掩膜开口区120的第一拟合变形曲线,进而精确获取第二类型掩膜开口区120沿第一方向X的第一补偿图案12的补偿量。
一些实施例中,测试掩膜板的所述掩膜开口区10具有沿所述第一方向X经过该掩膜开口区10中心的第三中心线15、沿第二方向Y经过该掩膜开口区10中心的第四中心线17。测试掩膜板设置有多个且沿所述第一方向X依次排布的掩膜开口区10,多个所述掩膜开口区10相对所述第二中心线13对称分布,位于第二中心线13同一侧的多个掩膜开口区10中的至少部分沿第一方向X朝远离测试掩膜板中心重复排布。例如,一些实施方式中,如图7所示,位于第二中心线13同一侧的多个掩膜开口区10均为第二类型掩膜开口区120,且重复排布。另一些实施方式中,如图11所示,亦可先排布有至少一个第一类型掩膜开口区110,后排布有至少一个第二类型掩膜开口区120,在此不作限定。
在重复排布的K个掩膜开口区10中,第N+1个掩膜开口区10中的任意位置点在张网拉伸前和张网后沿所述第一方向X的位移偏差量通过以下方式获得:
ΔIN+1=ΔI1*β,β=LN+1/L1,N为正整数,且N+1≤K;
其中,ΔI1为重复排布的K个掩膜开口区10最靠近测试掩膜板中心的第1个掩膜开口区10中,与第N+1个掩膜开口区10中该任意位置点对应的位置点在张网拉伸前和张网拉伸后沿第一方向X的变形量,LN+1为第N+1个掩膜开口区10的所述第四中心线17距测试掩膜板中心的距离,L1为重复排布的K个掩膜开口区10最靠近测试掩膜板中心中的第1个掩膜开口区10的所述第四中心线17距测试掩膜板中心的距离。
例如,如图11所示,一些实施例中,位于第二中心线13同一侧的多个掩膜开口区10沿第一方向X朝远离测试掩膜板中心先排布有至少一个第一类型掩膜开口区110,后排布有至少一个第二类型掩膜开口区120。在掩膜板的设计过程中,可以先计算出最靠近测试掩膜板中心的第1个第一类型掩膜开口区110中的指定位置点在张网拉伸前和张网拉伸后的变形量,后可以根据重复排布的第一类型掩膜开口区110各自的第四中心线17距掩膜板1中心的距离不同,同比例计算出重复排布的不同的第一类型掩膜开口区110中对应该指定位置点的位置点在张网前和张网拉伸后的变形量。同理,可以先计算出最靠近测试掩膜板中心的第1个第二类型掩膜开口区120中的指定位置点在张网拉伸前和张网拉伸后的变形量,然后同比例计算出重复排布的不同的第二类型掩膜开口区120中对应该指定位置点的位置点在张网前和张网拉伸后的变形量。
如此,针对重复排布的多个掩膜开口区10根据其距离测试掩膜中心的距离,实行呈比例补偿,从而简化了补偿计算方式,但仍然能够实现准确的补偿数据。
应当理解的是,如图12所示,多个第二类型掩膜开口区120相邻排布形成掩膜补偿区,在掩膜板的设计过程中,可以先计算出最靠近测试掩膜板中心的第1个第一类型掩膜开口区110中的指定位置点在张网拉伸前和张网拉伸后的变形量,后可以根据重复排布的第一类型掩膜开口区110各自的第四中心线17距掩膜板1中心的距离不同,同比例计算出重复排布的不同的第一类型掩膜开口区110中对应该指定位置点的位置点在张网前和张网拉伸后的变形量。同理,可以先计算出最靠近测试掩膜板中心的第1个掩膜补偿区中的指定位置点在张网拉伸前和张网拉伸后的变形量,然后同比例计算出重复排布的不同的掩膜补偿区中对应该指定位置点的位置点在张网前和张网拉伸后的变形量。
一些实施例中,测试掩膜板的掩膜开口区10中任意位置点沿第一方向X的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEx=(B-A)*Hy/2;
其中,A为测试掩膜板1的热膨胀系数,B为显示基板40的热膨胀系数,Hy为所述掩膜开口区10沿第二方向Y的尺寸。
相应地,所述掩膜开口区10中任意位置点沿第二方向Y的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEy=(B-A)*Hx/2;
其中,A为测试掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板40的热膨胀系数,Hx为所述掩膜开口区10沿第一方向X的尺寸。
图17示出了本申请一实施例中对掩膜板进行补偿后掩膜组件与显示基板的位置关系示意图;图18示出了图17所示的补偿后的掩膜板在蒸镀过程中时掩膜组件与显示基板的位置关系示意图。
基于同样的发明构思,本申请还提供一种掩膜组件(图未标),该掩膜组件包括掩膜框架2(见图2)和一个或多个如上述任一实施例所述的掩膜板1。
多个掩膜板1沿垂直于第一方向X(张网拉伸方向)的第二方向Y的依次固定在掩膜框架2上。
本公开至少一实施例还提供一种显示基板的制作方法,该制作方法包括:
S210:采用由上述制作方法得到的掩膜组件形成显示基板的至少一个功能层。
该功能层例如包括显示基板的发光器件中的发光层等任一具有一定图案的功能层。该制作方法制作的显示基板具有更高的精度,不会出现暗点、串色等不良。
如图19所示,一些实施例中,采用所述掩膜板制作得到掩膜组件包括:
S212:根据所述掩膜板沿第一方向的张网拉力、所述掩膜板的材料参数,获得所述掩膜板沿第一方向的作用应力;
S214:根据所述掩膜板沿所述第一方向的作用应力,获得所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,并根据所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,获得所述掩膜板沿第二方向的张力变形量;所述第二方向与第一方向相垂直;
具体地,可以根据胡克定律来计算所述掩膜板第一方向的变形量,例如:
根据公式△L1=F作用应力*L原始/E*A掩膜板 计算所述掩膜板在第一方向X上的变形量,其中,△L1为掩膜板在第一方向X上的变形量,F作用应力为所述掩膜板沿其长度方向的作用应力,L为掩膜板的原始长度,E为掩膜板的弹性模量(其与掩膜板材料有关的常数),A掩膜板为掩膜板的面积。
可以根据泊松比公式来计算所述掩膜板第二方向上的变形量,例如:
根据公式△L2= △ L1* U 计算所述掩膜板第二方向Y上的变形量,其中,△L1 为所述掩膜板第一方向X上的变形量,△L2为所述掩膜板在第二方向Y上的变形量,U 为所述掩膜板材质的泊松比。
S216:以所述掩膜板在所述第一方向的张力变形量、所述掩膜板在所述第二方向的张力变形量为补偿量分别对所述掩膜板在所述第一方向和所述第二方向上进行形变补偿制作得到所述掩膜板;
应当理解的是,掩膜板在张网拉伸的过程中不能保持拉伸前的形状和尺寸,掩膜板沿拉伸方向的长度会变长,宽度会变窄,因此,掩膜板在拉伸前后的形状和尺寸均会发生改变。因此,需要对掩膜板1整体进行补偿。
具体地,可以所述掩膜板第一方向X上的变形量作为掩膜板第一方向上的补偿量,以及以掩膜板第二方向Y上的变形量作为掩膜板在第二方向Y上补偿量,即进行反向补偿,抵消掩膜板张紧过程中产生的形变,使得张紧后掩膜板与测试掩膜板尺寸相近,提高了掩膜板制造的尺寸精度。例如,如图17所示,第一实线框1a表示补偿前的掩膜板,第一虚线框1a’表示补偿后的掩膜板,从图中可以看出,补偿后的掩膜板缩短了其长度方向(第一方向X)的尺寸。可以理解,在拉伸过程中掩膜板在其宽度方向(第二方向Y)上内缩,因此,在第二方向Y上掩膜板也可以进行增宽补偿。
S218:将制作得到的所述掩膜板沿所述第二方向固定在掩膜框架上,以得到所述掩膜组件。
具体地,可以将掩膜板焊接在掩膜框架上。
可以理解,掩膜板蒸镀时受热发生膨胀,因其材料热膨胀系数较显示基板小,其膨胀变形变较显示基板小,如图17所示,第二实线框40a表示蒸镀前的显示基板,第二虚线框40a’表示蒸镀过程中的显示基板,从图中可以看出,蒸镀过程中显示基板会受热会发生膨胀向外扩,从而造成掩膜开口发生错位等缺陷。
因此,本申请的发明人将掩膜板在第二方向Y上进行了位移补偿。一些实施例中,步骤S218包括:
S2182:获取所述掩膜板在蒸镀过程中在所述第二方向上的位置偏差数据;
可以通过仿真模拟的方式利用计算机软件进行模拟蒸镀过程,从而获得掩膜板在第二方向Y上的位置偏差数据。
S2184:根据所述位置偏差数据,对所述掩膜板进行位置偏移补偿,得到补偿后的所述掩膜板的位置数据;
一些实施例中,多个掩膜板1沿第二方向Y排布中,不同的掩膜板1距掩膜组件中心的距离不同,则不同的掩膜板可以根据距离掩膜组件中心的距离以不同的位移偏移补偿设置。
例如,具体到如图17所示的实施例中,掩膜组件包括沿第二方向Y依次布置于掩膜框架2的M个掩膜板1,M为奇数,且M≥3。如图17和图18所示,其中一个掩膜板1的所述第一中心线11与掩膜组件的对称轴彼此重合,沿第二方向Y,所述掩膜组件的对称轴的两侧对称布置有M-1个掩膜板1。在对称布置的M-1个掩膜板1中,在距掩膜组件的中心越远的掩膜板1中,偏移补偿程度越大,从而能够保证掩膜板的精准补偿。
作为一种实施方式,各所述掩膜板1沿第二方向Y的位移偏移量通过以下方式获得:
ΔP=(B-A)*T/2;
其中,A为掩膜板1的热膨胀系数,B为显示基板40的热膨胀系数,T为掩膜板1的第一中心线11沿第二方向Y距掩膜组件的对称轴的距离。
如此,可以精确计算出每一掩膜板1在第一方向X和第二方向Y上的热补偿量。
S2186:根据补偿后的所述掩膜板的位置数据将所述掩膜板沿所述第二方向固定在所述掩膜框架上。
具体可以通过补偿后的掩膜板的位置数据将掩膜板焊接于掩膜框架上。
值得指出的是,一些实施例中,掩膜板在第一方向X上还可以进行热补偿,并将热补偿和张力补偿耦合获得最终的补偿趋势和补偿量,其中,各掩膜板1沿第一方向X的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔJ=(B-A)*Q/2;
其中,A为掩膜板1的热膨胀系数,B为显示基板40的热膨胀系数,Q为所述至少一个所述掩膜开口区10沿所述第一方向X的尺寸。
在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下,除非使用了明确的限定用语,例如“仅”、“由……组成”等,否则还可以添加另一部件。除非相反地提及,否则单数形式的术语可以包括复数形式,并不能理解为其数量为一个。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (18)
1.一种掩膜板,其特征在于,包括:
沿第一方向彼此相对的第一夹持区和第二夹持区;以及
位于所述第一夹持区和所述第二夹持区之间的掩膜开口区;所述掩膜板设置有至少两个且沿第一方向依次排布的所述掩膜开口区,所述掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线、沿第二方向经过其中心的第二中心线,至少两个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;所述第一方向平行于张网拉伸方向,所述第二方向与第一方向相垂直;
所述掩膜开口区在张网拉伸前呈第一初始形状,所述掩膜开口区在蒸镀过程中呈第一目标形状;所述第一初始形状与所述第一目标形状不同;
其中,所述第一初始形状相对所述第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案;
所述掩膜开口区具有沿第一方向相对设置的两条第一边、沿第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边;
所述补偿图案包括沿所述第一边延伸设置的第一补偿图案和沿所述第二边延伸设置的第二补偿图案;
所述第一补偿图案构造为朝向所述第二中心线凸起设置,所述第二补偿图案构造为背离所述第一中心线凸起设置。
2.根据权利要求1所述的掩膜板,其特征在于,所述第一补偿图案、第二补偿图案均设置为呈弓形。
3.根据权利要求1所述的掩膜板,其特征在于,所述掩膜开口区具有沿所述第一方向经过该掩膜开口区中心的第三中心线,所述第二补偿图案相对所述第三中心线对称设置。
4.根据权利要求1所述的掩膜板,其特征在于,所述掩膜开口区包括多个间隔排布的掩膜开口;
多个所述掩膜开口沿所述第一方向排布成行,沿所述第二方向排布呈列;
同一所述掩膜开口区中的所有所述掩膜开口沿所述第一方向的尺寸相等,同一行中任意相邻的两个所述掩膜开口之间沿所述第一方向具有相等的间距;
其中,所述掩膜开口区具有沿所述第一方向经过该掩膜开口区中心的第三中心线,沿所述第二方向位于所述第三中心线同一侧的多行所述掩膜开口中,越靠近所述第三中心线的同一行的所述掩膜开口之间,沿所述第一方向的间距越大。
5.根据权利要求1所述的掩膜板,其特征在于,所述掩膜开口区包括多个间隔排布的掩膜开口;
多个所述掩膜开口沿所述第一方向排布成行,沿所述第二方向排布呈列;
同一所述掩膜开口区中的所有所述掩膜开口沿所述第二方向的尺寸相等,同一列中任意相邻的两个所述掩膜开口之间沿所述第二方向具有相等的间距;
其中,所述掩膜开口区具有沿所述第二方向经过该掩膜开口区中心的第四中心线,沿所述第一方向位于所述第四中心线同一侧的多列掩膜开口中,越靠近所述第四中心线的同一列的所述掩膜开口之间,沿所述第二方向的间距越大。
6.根据权利要求1-5任一项所述的掩膜板,其特征在于,所述掩膜板设置有第一类型掩膜开口区和第二类型掩膜开口区,所述第一类型掩膜开口区的面积大于所述第二类型掩膜开口区的面积。
7.根据权利要求6所述的掩膜板,其特征在于,所述第二类型掩膜开口区设置有至少两个,且至少两个所述第二类型掩膜开口区相邻排布形成掩膜补偿区;
所述掩膜补偿区在张网拉伸前的形状相对所述掩膜补偿区在蒸镀过程中的形状,具有沿所述掩膜补偿区第一方向上的边缘延伸设置的第三补偿图案,以及沿所述掩膜补偿区第二方向上的边缘延伸设置第四补偿图案。
8.一种掩膜组件,其特征在于,包括掩膜框架和设置在所述掩膜框架上且如权利要求1~7任一项所述的掩膜板。
9.一种掩膜板的制作方法,其特征在于,所述制作方法包括:
提供测试掩膜板;所述测试掩膜板包括至少两个沿第一方向依次排布的掩膜开口区,所述掩膜开口区在张网拉伸前呈第一目标形状;所述测试掩膜板具有沿第一方向经过其中心的第一中心线、沿第二方向经过其中心的第二中心线;至少两个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;所述第一方向平行于张网拉伸方向,所述第二方向与第一方向相垂直;
获取所述测试掩膜板的所述掩膜开口区在所述测试掩膜板张网拉伸和蒸镀过程中的变形状态信息;所述变形状态信息包括所述掩膜开口区中多个位置点在所述第一方向和第二方向上的张力变形趋势、张力位移偏差量、蒸镀热变形趋势和蒸镀热变形量;
根据所述变形状态信息,获得所述掩膜开口区的反向补偿信息,并且基于所述反向补偿信息获得所述掩膜开口区的目标初始状态信息;
根据所述目标初始状态信息制作掩膜板,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区呈第一初始形状;其中,所述第一初始形状相对所述第一目标形状具有补偿图案,所述补偿图案具有张力变形图案与热变形图案;其中,制作形成的所述掩膜板的掩膜开口区具有沿第一方向相对设置的两条第一边、沿第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边;
所述补偿图案包括沿所述第一边延伸设置的第一补偿图案、沿所述第二边延伸设置的第二补偿图案,所述第一补偿图案构造为朝向所述第二中心线凸起设置,所述第二补偿图案构造为背离所述第一中心线凸起设置。
10.根据权利要求9所述的掩膜板的制作方法,其特征在于,所述反向补偿信息包括所述掩膜开口区在多个位置点的变形补偿值或者所述掩膜开口区在所述第一方向和所述第二方向上的变形补偿曲线。
11.根据权利要求9所述的掩膜板的制作方法,其特征在于,
所述测试掩膜板设置有多个且沿所述第一方向依次排布的所述掩膜开口区,多个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;位于所述第二中心线同一侧的多个所述掩膜开口区包括具有不同面积且朝远离所述测试掩膜板中心相邻排布的第一类型掩膜开口区和第二类型掩膜开口区;
其中,所述测试掩膜板的所述掩膜开口区具有沿所述第一方向相对设置的两条第一边、沿所述第二方向相对设置并连接两条所述第一边的两条第二边;所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的任意位置点沿所述第一方向的张力位移偏差量通过以下方式获得:
Δf=YA’-YA;YA’=YA*δ;δ=1/YA*(YB’-YB*ε2)+ε2;YB’=YB*ε1;
其中,在以所述测试掩膜板中心为坐标原点建立的二维坐标系中,YA为所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的任意位置点张网拉伸前在所述第一方向上的坐标,YA’为所述第二类型掩膜开口区中非所述第一边上的该任意位置点张网拉伸后在所述第一方向上的坐标,YB为所述第二类型掩膜开口区靠近所述掩膜板中心的所述第一边上的一位置点张网拉伸前在第一方向上的坐标,YB’为所述第二类型掩膜开口区靠近所述测试掩膜板中心的所述第一边上的该位置点张网拉伸后在第一方向上的坐标,ε1为与所述第二类型掩膜开口区相邻的所述第一类型掩膜开口区的拉伸率,ε2为该所述第二类型掩膜开口区的拉伸率;
所述掩膜开口区的拉伸率ε=1-F/(E*S);其中,F为所述测试掩膜板的张网拉力,E为所述测试掩膜板的材料的弹性模量,S为所述掩膜开口区的面积。
12.根据权利要求9所述的掩膜板的制作方法,其特征在于,所述测试掩膜板的所述掩膜开口区具有沿所述第一方向经过该掩膜开口区中心的第三中心线、沿所述第二方向经过该掩膜开口区中心的第四中心线;
所述测试掩膜板设置有多个且沿所述第一方向依次排布的所述掩膜开口区,多个所述掩膜开口区相对所述第二中心线对称分布;位于所述第二中心线同一侧的至少部分所述掩膜开口区沿所述第一方向朝远离所述测试掩膜板中心重复排布;
在重复排布的K个所述掩膜开口区中,最靠近所述测试掩膜板中心为第1个所述掩膜开口区,其中,第N+1个所述掩膜开口区中的任意位置点X在张网拉伸前和张网拉伸后沿所述第一方向的张力位移偏差量通过以下方式获得:
ΔIN+1=ΔI1*β,β=LN+1/L1,N为正整数,N+1≤K;
其中,ΔI1为所述第1个所述掩膜开口区的位置点Y在张网拉伸前和张网拉伸后沿所述第一方向的变形量,所述位置点Y与所述第N+1个掩膜开口区中该任意位置点X对应;LN+1为所述第N+1个掩膜开口区的所述第四中心线距所述测试掩膜板中心的最短距离,L1为所述第1个所述掩膜开口区的所述第四中心线距所述测试掩膜板中心的最短距离。
13.根据权利要求9~12任一项所述的掩膜板的制作方法,其特征在于,所述测试掩膜板的所述掩膜开口区中任意位置点沿所述第一方向的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEx=(B-A)*Hy/2;
其中,A为所述测试掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,Hy为所述掩膜开口区沿所述第二方向的尺寸;
所述掩膜开口区中任意位置点沿所述第二方向的蒸镀热变形量通过以下方式获得:
ΔEy=(B-A)*Hx/2;
其中,A为所述测试掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,Hx为所述掩膜开口区沿所述第一方向的尺寸。
14.根据权利要求9所述的掩膜板的制作方法,其特征在于,所述目标初始状态信息包括所述掩膜开口区的目标初始形状和目标初始尺寸。
15.一种显示基板的制作方法,其特征在于,包括:采用如权利要求1-7任一项所述的掩膜板制作得到掩膜组件,并使用所述掩膜组件形成所述显示基板的至少一个功能层。
16.根据权利要求15所述的显示基板的制作方法,其特征在于,采用所述掩膜板制作得到掩膜组件包括:
根据所述掩膜板沿第一方向的张网拉力、所述掩膜板的材料参数,获得所述掩膜板沿第一方向的作用应力;
根据所述掩膜板沿所述第一方向的作用应力,获得所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,并根据所述掩膜板沿所述第一方向的张力变形量,获得所述掩膜板沿第二方向的张力变形量;所述第二方向与第一方向相垂直;
以所述掩膜板在所述第一方向的张力变形量、所述掩膜板在所述第二方向的张力变形量为补偿量分别对所述掩膜板在所述第一方向和所述第二方向上进行补偿制作得到所述掩膜板;
将制作得到的所述掩膜板沿所述第二方向固定在掩膜框架上,以得到所述掩膜组件。
17.根据权利要求16所述的显示基板的制作方法,其特征在于,所述将制作得到的所述掩膜板沿所述第二方向固定在掩膜框架上,以得到所述掩膜组件包括:
获取所述掩膜板在蒸镀过程中在所述第二方向上的位置偏差数据;
根据所述位置偏差数据,对所述掩膜板进行位置偏移补偿,得到补偿后的所述掩膜板的位置数据;
根据补偿后的所述掩膜板的位置数据将所述掩膜板沿所述第二方向固定在所述掩膜框架上。
18.根据权利要求17所述的显示基板的制作方法,其特征在于,所述掩膜板沿所述第二方向的位置偏差数据通过以下方式获得:
ΔP=(B-A)*T/2;
其中,A为所述掩膜板的热膨胀系数,B为显示基板的热膨胀系数,所述掩膜板具有经过其中心并沿所述第一方向延伸的第一中心线,T为所述掩膜板的所述第一中心线沿所述第二方向距所述掩膜组件中心的距离。
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