CN1625312A - 淀积掩模及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了淀积掩模及其制造方法，其通孔的定位精度提高且可精确地进行淀积。由金属薄膜制成的掩模体得以固定且紧紧地装配在具有开口的框架体上。掩模体具有：包括用于使淀积材料穿过的多个通孔的至少一个图形区，包括设置在图形区周边的多个细孔的应力松弛区，和设置在应力松弛区周边的支撑区。掩模体紧紧地装配在框架体上的支撑区处。

Description

淀积掩模及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在电子元件、半导体、光学元件的反射膜、有机发光器件等的制造工艺中用于淀积工艺的淀积掩模。
背景技术
通常，具有淀积掩模的真空淀积法广泛用于使用低分子量材料制造有机发光器件。如图1所示，例如，淀积掩模具有这种结构，其中以一定张力将由金属薄膜制成的掩模体120装配在框架体110上。掩模体120具有图形区130，该图形区由用于使淀积材料穿过的多个通孔131构成。
但是，采用传统淀积掩模，很难在将掩模体120装配到掩模体120上时将通孔131足够精确地定位在适当位置。
发明内容
考虑到上述方面，本发明的目的是提供一种能提高通孔的定位精度且可精确地进行淀积的淀积掩模，及其制造方法。
根据本发明的淀积掩模包括：具有开口的框架体；和由金属薄膜制成的掩模体，其中掩模体具有：包括用于使淀积材料穿过的多个通孔的图形区；包括设置在图形区周边的多个细孔的应力松弛区，和在应力松弛区的周边设置的支撑区，且该掩模体紧紧地装配在框架体上的支撑区。
根据本发明的淀积掩模的制造方法包括步骤：在金属薄膜上，通过布置多个通孔而提供至少一个图形区和通过提供包括多个细孔的围绕该图形区的应力松弛区，形成掩模体；将掩模体紧紧地装配在具有开口的框架体上，该开口在位于应力松弛区外侧的支撑区。
从以下说明中，本发明的其它的和进一步的目的、特征和优点将更加显而易见。
附图说明
图1是示出传统淀积掩模的结构的斜透视图；
图2是示出通过使用根据发明第一实施例的淀积掩模制造的显示器单元结构的横截面图；
图3是示出图2所示的显示器单元的结构的平面图；
图4是示出根据本发明第一实施例的淀积掩模的结构的斜透视图；
图5是图4所示通孔的放大的平面图；
图6是示出图4所示掩模体的应力分析结果的示例的平面图；
图7是示出基于图6所示应力分析结果的应力松弛区的示例的平面图；
图8是示出图7所示的应力松弛区的变形的平面图；
图9是示出图7所示的应力松弛区的另一变形的平面图；
图10是示出根据本发明第二实施例的淀积掩模的结构的横截面图；
图11是示出图10所示的淀积掩模的变形的斜透视图；
图12是图10所示的淀积掩模的另一变形的横截面图；和
图13是示出图4所示的应力松弛区的变形的斜透视图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。
[第一实施例]
在描述根据本发明第一实施例的淀积掩模之前，以下将首先描述通过该掩模制造的显示器单元的具体示例。
例如，该显示器单元用作超薄型有机发光显示器。如图3所示，将驱动板210和密封板220相对放置，通过粘接层230将它们的整个面接合在一起，该粘接层例如由热固性树脂制成。例如，在驱动板210中，在由诸如玻璃的绝缘材料制成的驱动基板211上，总体上以矩阵的形式顺序地提供用于发红光的有机发光器件210R、用于发绿光的有机发光器件210G和用于发蓝光的有机发光器件210B。例如，如图4所示，排列有机发光器件210R、210G和210B，使得对于每一种发光颜色，矩形有机发光器件在纵向上形成一列。
在有机发光器件201R、210G和210B中，例如，作为阳极的第一电极212、绝缘膜231、包括发光层的有机层214和作为阴极的第二电极215以该顺序自驱动基板211侧层叠。在第二电极215上，根据需要形成由氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等制成的保护膜216。通过使用本实施例的淀积掩模，形成包括发光层的上述有机层214。
分别根据有机发光器件210R、210G和210B来改变有机层214的结构。有机发光器件210R、210G和210B的有机层214具有如下结构，其中电子空穴传输层、发光层和电子传输层以该顺序自第一电极212侧层叠。电子空穴传输层的作用是提高将电子空穴注入到发光层中的效率。发光层通过由应用电场而产生的电子和电子空穴的复合来产生光。电子传输层的作用是提高将电子注入到发光层中的效率。用于有机发光器件210R的电子空穴传输层的示例性元件材料(component material)包括二[(N-萘基)-N-苯基]联苯胺(α-NPD)。用于有机发光器件210R的发光层的示例性元件材料包括：2，5-二-[4-[N-(4-甲氧基苯基)-N-苯基氨基]]1，2二苯乙烯-1，4-二腈{2，5-bis-[4-[N-(4-methoxyphenyl)-N-phenylamino]]stilbenzene-1，4-dica-bonitrile}(BSB)。用于有机发光器件210R的电子传输层的示例性元件材料包括8-喹啉醇铝络合物(Alq3)。用于有机发光器件210B的电子空穴传输层的示例性元件材料包括α-NPD。用于有机发光器件210B的发光层的示例性元件材料包括4，4′-二(2，2′-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)。用于有机发光器件210B的电子传输层的示例性元件材料包括Alq3。用于有机发光器件210G的电子空穴传输层的示例性元件材料包括α-NPD。用于有机发光器件210G的发光层的示例性元件材料包括其中将1体积％的香豆素6(C6)与Alq3相混合的物质。用于有机发光器件210G的电子传输层的示例性元件材料包括Alq3。
第一电极212还可作用为反射层，且由金属例如铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)，铬(Cr)和钨(W)或其合金制成。绝缘膜213可确保第一电极212与第二电极215之间的绝缘，且精确地形成有机发光器件210R、210G和210B中发光区的所需形状。绝缘膜213由例如聚酰亚胺制成。
第二电极215由半透明电极制成。从第二电极215侧提取发光层中产生的光。第二电极215由金属例如银(Ag)、铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)和钠(Na)或其合金制成。
密封板220位于驱动板210的第二电极215侧上，且具有用于以粘合剂层230密封有机发光器件210R、210G和210B的密封基板221。密封基板221由例如玻璃的材料制成，其对于有机发光器件210R、210G和210B产生的光透明。例如，密封基板221提供有滤色片222(222R、222G和222B)，由此提取有机发光器件210R、210G和210B产生的光，吸收有机发光器件210R、210G和210B与其间的配线反射的外部光，并且提高了对比度。
在本实施例中，通过使用淀积掩模的真空淀积法，对于每种颜色形成上述有机发光器件210R、210G和210B的有机层214。如图2所示，根据本实施例的淀积掩模是如下的淀积掩模，其中由金属薄膜制成的掩模体20紧紧地装配在具有开口11的框架体10上。
优选框架体10由具有等于驱动基板211的线性热膨胀系数的材料制成，该驱动基板上形成有机层214。其原因在于：随着淀积的温度改变，框架体10和驱动基板211可同步地膨胀或收缩，且由于膨胀或收缩引起的框架体10与驱动基板211的尺寸变化可相等。此外，希望的是框架体10具有高的刚性和足够的厚度，且除线性热膨胀系数以外，通过最佳调节热容量、表面发光注入比率、由于与周围的支撑介质(未示出)的热传导而流入/流出的热传递量、由阻挡自淀积源(未示出)的辐射热量的绝缘板(未示出)限定的流入卡路里(calorie)来设计框架体10。
掩模体20由金属薄膜制成，例如，镍(Ni)和铜(Cu)或其合金的金属，或者轧制的不锈钢。在掩模体20中，将由多个通孔31构成的六个图形区30总体排列为矩形的形状，例如，在相应于框架体10的开口11的位置为两行乘三列。在相同的淀积工艺中可形成六个显示器单元的有机层214。在每个图形区30中，排列有使淀积材料穿过以形成有机层214的通孔31。例如，这些通孔31为细长孔的形状，且排列为例如六行乘三列的状态，由此图形区30为矩形形状。此外，如图5的放大图所示，为了根据如图3所示的有机发光器件210R、210G和210B的排列形成用于每种颜色的有机层214，关于这些通孔31，细长孔的纵向距离L1比垂直于纵向的距离L2要窄。为了提取电极端子并且切割和分离各个显示器单元，在图形区30之间提供分离区40。
例如，通过在图形区30的周边50中的电阻焊接法，将掩模体20固定且紧紧地装配在框架体10上的连续点状支撑区51。优选地设置施予掩模体20的张力的大小和方向，由此在掩模体20中由于淀积中的辐射热产生的热应力而产生的变形量，通过掩模体20中由于张力产生的变形量而抵消。如果如此设置，就会吸收淀积中掩模部件120的热膨胀，且可提高通孔31的位置精确度。此外，依据掩模体20的位置，更优选的精细地调整施予掩模体20的张力。如果如此调整，通过其中排列多个通孔31的图形区30、分离区40和周边50，可使掩模体20的变形量均匀。
此外，掩模体20具有应力松弛区60，该应力松弛区由图形区30和支撑区51之间的多个细孔61构成。由此，当使用该淀积掩模时，通过细孔61可有效地分散属于掩模体20的应力，并可提高通孔31的位置精确度。应力松弛区60中的细孔61和图形区30的通孔31不必具有相同的形状或者以相同的距离排列。细孔61和通孔31的形状与排列距离可彼此不同。但是，如图2所示，优选细孔61和通孔31具有相同的形状且排列为相同的距离，因为可简化掩模体20的制造工艺。
本实施例中，可基于紧紧地装配在框架体10上的掩模体20的应力分析结果来设置应力松弛区60的位置和形状。根据图形区30的数量和排列、通孔31的尺寸和排列等来改变掩模体20的应力分布。通过根据图形区30的实际设计来设置应力松弛区60，可得到更好的效果。
此外，可以基于掩模体20的应力分析结果来制造细孔61的最佳尺寸和最佳形状。例如，尽管未示出，该细孔61可以是自中心部分向掩模体20的周边50的各个方向分散的细长孔(狭缝)。
图6示出，在给出其中形成有图形区30的掩模体20的张力为T，且将掩模体固定在框架体10上的情况下，掩模体20的示例性应力分析结果。图6示出了其中把12个图形区30总体上排列为四行乘以三列的矩形形状、在每个图形区30中细长孔状的通孔31排列为七行乘以八列的矩形形状、和如图5所示设置通孔31之间的距离L1和L2的情况。如上所述，设置施予掩模体20的张力T的量和方向，由此掩模体20中由于淀积中辐射热产生的热应力而产生的变形量由掩模体20中由于张力而产生的变形量而抵消。此外，根据掩模体20的位置细致地调节张力T。例如，在排列多个通孔31的图形区30中将张力T设置为低的量，且在分离区40和周边50将张力T设置为高的量。此时，例如，当使用采用有限元法的算法来分析掩模体20的应力、且计算每个图形区30中的变形D时，每个图形区30变形为以下状态：每个图形区30自掩模体的中心向掩模体20的周边50的方向应变，且每个图形区30侧的中心形变D很大。不能仅通过调整如上所述的张力T来均匀化掩模体20的应变量而完全地抑制该形变D。
图7示出了基于图6所示的应力分析结果的应力松弛区60的示例性设置。根据图6所示的形变D的分布，应力松弛区60为近似三角形的中凸形状，其从图形区30侧朝着支撑区51侧突出，朝向周边50上的图形区30侧。通过根据基于上述图6所示的应力分析结果的形变D的分布来设置应力松弛区60，能有效地抑制掩模体20的形变D。
图7示出当应力松弛区60朝向平行于通孔31纵向的面和垂直于图形区30侧中通孔31纵向的面时的情况。但是，可以仅提供朝向平行于通孔31纵向侧的应力松弛区60。其原因在于，通孔31纵向上的距离L1很窄，且由此，平行于通孔31的纵向的面的形变D变得特别大。其另一原因在于：垂直于通孔31的纵向的距离L2较宽，且由此，垂直于通孔31纵向的方向上的面的形变D较小，且可通过调节张力T来抑制垂直于通孔31的纵向的面的形变D。
具体地，在位于四个角的图形区30中，例如如图8所示，更优选应力松弛区60为朝着图形区30侧的一端倾斜的近似三角形的形状，或者例如如图9所示，更优选应力松弛区60具有围绕图形区30的角的膨胀区60A。其原因在于，在周边50的四个角上没有孔，由此掩模体20的应力变得特别强，且图形区30的形变变得特别大。图形区30的所有的角不必都具有膨胀区60A。仅仅图形区30的靠近周边50的四个角的角具有膨胀区60A就足够了。图形区30的整个角不必由膨胀区60A围绕。如图9所示，图形区30的角的至少一部分由膨胀区60A围绕就足够了。
例如，可如下制造淀积掩模。首先，通过例如采用有限元法的算法来分析紧紧地装配在框架体10上的掩模体20的应力。这里，优选分析由于张力T引起的掩模体20的应变量和由于淀积中的热应变引起的掩模体20的应变量。不具体限制分析顺序。可以首先分析由于热应变引起的应变量，然后分析由于张力T引起的应变量。还可以先分析由于张力T引起的应变量，然后分析由于热应变引起的应变量。此外，通过将掩模体20固定在框架体10上，框架体10会发生形变。由此，可通过采用有限元法的算法来相似地分析框架体10的形变量、形变方向和形变分布。
当分析了掩模体20的应力之后，基于该应力分析结果来设置应力松弛区60。这里，当通过采用有限元法的算法来相似地分析框架体10的形变量、形变方向和形变分布时，可通过考虑其分析结果来设置应力松弛区60。
当设置了应力松弛区60后，通过使用例如电镀方法，用由前述材料制成的金属薄膜来形成具有图形区30和应力松弛区60的掩模体20。
当形成掩模体20后，准备由前述材料制成的框架体10。然后，通过例如电阻焊接法来固定掩模体20，并将掩模体紧紧地装配在框架体10上连续圆点状支撑区51。由此，完成了图4所示的淀积掩模。
在该淀积掩模中，从来自未示出的淀积源的淀积材料穿过图形区30的通孔31，并且有机层214形成在驱动基板211上。这里，在图形区30和支撑区51之间提供由多个细孔61构成的应力松弛区60。由此，通过细孔61，可有效地分散掩模体20中由于施加给掩模体20的张力产生的应变、由于淀积中的辐射热引起的热应变等，且通孔31的位置精确度变高。因此，在第一电极212上以极高的位置精确度形成有机层214，可抑制有机发光器件210R、210G和210B的亮度变化和色移(color shift)等。
如上所述，在本实施例中，掩模体20设置有在图形区30和支撑区51之间的由多个细孔61构成的应力松弛区60。由此，通过细孔61，可有效地分散掩模体20中由于施加给掩模体20的张力而产生的应变、由于淀积时的辐射热引起的热应变等，并可提高通孔31的位置精确度。因此，可形成具有极高的位置精确度的有机层214，可抑制有机发光器件210R、210G和210B的亮度变化和色移等，且可实现具有较好显示质量的显示器单元。
[第二实施例]
图10示出了根据本发明的第二实施例的淀积掩模的横截面结构图。除了具有用于覆盖掩模体20的应力松弛区60的屏蔽构件70以外，该淀积掩模具有与第一实施例的淀积掩模相同的结构。由此，相同的元件具有与第一实施例中相同的附图标记，且省略其说明。
例如，屏蔽构件70是由与框架体10相同的材料制成，并与框架体10整体地形成。在开口11中，将屏蔽构件70形成为薄板。屏蔽构件70覆盖应力松弛区60和分离区40。
该淀积掩模中，来自未示出的淀积源的淀积材料穿过图形区30的通孔31，并且有机层214形成于在驱动基板211上形成的第一电极212上。这里，以屏蔽构件70覆盖应力松弛区60。由此，淀积材料未穿过应力松弛区60的细孔61，且不会在驱动基板211上的不希望的位置(例如用于提取电极端子的区)形成有机层214。
如上所述，本实施例中，掩模体20具有用来覆盖应力松弛区60的屏蔽构件70。由此，可以防止在驱动基板211上的不希望的位置处(例如用于提取电极端子的区域)形成不必要的有机层214，而且可以抑制有机发光器件210R、210G和210B的性能降低。此外，屏蔽构件70反射来自淀积源的热辐射，或将来自淀积源的热辐射传导至框架体10。由此，可抑制由掩模体20接收的热，且因此可抑制掩模体20的温度上升。因此，可进一步提高通孔31的位置精确度。
在本实施例中，如图11所示，可在掩模体20的近似整个区域上的整个图形区30上提供一个应力松弛区60。如果如此提供，可均匀化掩模体20的通孔31和细孔61的分布。由此，可均匀化掩模体20的应力分布，并可进一步提高通孔31的位置精确度。
此外，本实施例中，给出了其中将屏蔽构件70与框架体10整体形成的情况的描述。但是，如图12所示，在框架体10和掩模体20之间，还可以布置与框架体10分离形成的用做辅助掩模的屏蔽构件80。当如上所述，屏蔽构件80与框架体10分离时，不管用于淀积的图形区30的形状如何，框架体10可以是普通的形状。
例如，将屏蔽构件80形成为薄板，该薄板由与框架体10或掩模体20相同的材料制成。具体地，当屏蔽构件80由金属薄膜制成时，由于从淀积源对角地注入的淀积材料隐藏在屏蔽构件80的后面，所以可以减小难以粘接淀积材料的区域的面积。结果，均匀化图形区30的周边的有机层214的厚度成为可能。
固定屏蔽构件80和掩模体20，并通过例如电阻焊接法以自框架体10侧层叠屏蔽构件80和掩模体20的顺序，将其紧紧地装配在框架体10上。这里，虽然未示出，但优选在内或外彼此变化的各自位置处，形成用于固定掩模体20的连续点状支撑区和用于固定保护部分80的连续点状支撑区。其原因在于，如果如此形成，可在制造工艺中，在框架体10上可分离地固定掩模体20和屏蔽构件80。
屏蔽构件80的位置不总是限定在掩模体20和框架体10之间的间隙。例如，尽管未示出，当希望淀积时在掩模体20和驱动板210之间提供间隙时，以自框架体10侧层叠掩模体20和屏蔽构件80这种顺序将掩模体20和屏蔽构件80固定在框架体10上。此外，尽管未示出，当框架体10和屏蔽构件80如上所述地分离地构成时，可以在掩模体20的近似整个区域上提供图形区30和应力松弛区60。
如上所述，在本发明的实施例中，在图形区和支撑区之间提供有由多个细孔构成的应力松弛区。结果，通过细孔，可有效地分散掩模体20中产生的应力，并可提高通孔的位置精确度。因此，极大地提高了淀积精确性。具体地说，当基于具有图形区的掩模体的应力分析结果来设置应力松弛区的位置和形状时，可得到更好的效果。
尽管参照实施例描述了本发明，但本发明不限于前述的实施例，且可进行各种变形。例如，在前述实施例中，已对通孔31为细长孔示例情况进行了说明。但是，本发明可以应用到通孔31为例如三角形、梯形、椭圆形和具有圆角的矩形的形状的情况。这时，可相应于通孔31的形状来设置应力松弛区60。
此外，例如，在前述实施例中，如图4所示，其中描述了每个图形区30单独地提供有应力松弛区60的情况。但是，例如如图13所示，可以在多个图形区30的整体上提供一个连续的应力松弛区60。
此外，例如，在前述实施例中，描述了掩模体20具有多个图形区30的情况。但是，至少一个图形区30存在就足够了。
此外，例如，在第一实施例中，描述了分离区40未被提供有应力松弛区60的情况。但是，根据需要，部分或所有的分离区40可以提供有应力松弛区60。
此外，例如，在前述实施例中，描述了通过电阻焊接法将掩模体20固定在框架体10上的连续点状支撑区51的情况。但是，掩模体20可以通过其它焊接法固定，例如激光焊接。此外，可通过具有对温度变化高稳定性的粘合剂将掩模体20固定在框架体10上，例如热阻陶瓷粘合剂与热阻环氧树脂粘合剂。此外，可通过紧固件例如螺钉将掩模体20固定在框架体10上。
此外，每一层的材料、厚度、淀积方法和淀积条件不限于前述实施例中所描述的那些，且可采用其它的材料、厚度、淀积方法和淀积条件。
此外，尽管在前述实施例中，已具体描述了有机发光器件210R、210G与210B的结构，但是不是所有的层例如绝缘膜213都应该提供，而可进一步提供其它层。
此外，前述实施例中，对将本发明的淀积掩模应用到形成包括有机发光器件210R、210G与210B的显示单元的有机层214的情况进行了描述。但是，可将本发明应用到电子元件、半导体、光学元件的反射膜和集成电路等等的制造工艺中。
根据上述教导，显然本发明可具有许多修改和变形。由此应当理解，除具体的描述之外，在所附的权利要求的范围内可实现本发明。

Claims (15)

1.一种淀积掩模，包括：
具有开口的框架体；和
由金属薄膜制成的掩模体，
其中，该掩模体具有：包括用于使淀积材料穿过的多个通孔的图形区；包括设置在该图形区周边的多个细孔的应力松弛区；和设置在该应力松弛区周边的支撑区，以及
该掩模体紧紧地装配在框架体上的支撑区处。
2.根据权利要求1的淀积掩模，其中应力松弛区的位置和形状是基于在紧紧地装配在框架体上的掩模体中产生的应力分析结果确定的。
3.根据权利要求1的淀积掩模，其中应力松弛区的面积自图形区侧朝向支撑区侧变得较窄。
4.根据权利要求3的淀积掩模，其中应力松弛区为近似三角形的形状。
5.根据权利要求1的淀积掩模，其中图形区为矩形形状，且应力松弛区围绕图形区的角。
6.根据权利要求1的淀积掩模，
其中通孔为细长孔，且其纵向的通孔之间的距离比垂直于纵向的方向上的通孔之间的距离窄，
且其中应力松弛区面向平行于沿着图形区侧的纵向的侧。
7.根据权利要求1的淀积掩模，其中细孔的尺寸和形状是基于在紧紧地装配在框架体上的掩模体中产生的应力分析结果确定的。
8.根据权利要求1的淀积掩模，其中包括有两个或多个图形区，并且多个图形区总体上排列为矩形的形状。
9.根据权利要求8的淀积掩模，其中对多个图形区的整体提供一个应力松弛区。
10.根据权利要求8的淀积掩模，其中对每一个图形区提供一个应力松弛区。
11.根据权利要求8的淀积掩模，其中在多个图形区之间还提供应力松弛区。
12.根据权利要求1的淀积掩模，其中在相应于掩模体的应力松弛区的位置提供用于覆盖应力松弛区的屏蔽构件。
13.根据权利要求1的淀积掩模，其中该图形区用于形成使用有机发光器件的显示单元的有机层，其中第一电极、包括发光层的有机层和第二电极顺序地层叠在基板上。
14.一种制造淀积掩模的方法，包括如下步骤：
在金属薄膜上，通过布置多个通孔而提供至少一个图形区和通过提供包括多个细孔的围绕该图形区的应力松弛区，形成掩模体；
将掩模体紧紧地装配在具有开口的框架体上，该开口在位于应力松弛区外侧的支撑区。
15.根据权利要求14的制造淀积掩模的方法，其中基于紧紧地装配在框架体上的掩模体中所产生的应力分析结果来设定应力松弛区的位置和形状。
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