TW201939791A - 框架一體型遮罩的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種框架一體型遮罩的製造方法。本發明涉及框架一體型遮罩的製造方法，該框架一體型遮罩由至少一個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其包括以下步驟：(a)提供具有至少一個遮罩單元區域的框架；(b)使遮罩與框架的遮罩單元區域對應；(c)將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度；(d)將遮罩的邊緣的至少一部分黏合到框架；以及(e)將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度。

Description

框架一體型遮罩的製造方法
發明領域
本發明涉及一種框架一體型遮罩的製造方法。更加詳細而言，涉及能夠將遮罩與框架形成一體，並且能夠使各個遮罩之間的對準(align)精確的框架一體型遮罩的製造方法。
發明背景
最近，正在進行薄板製造中的有關電鑄(Electroforming)方法的研究。電鑄方法是在電解液中浸漬陽極和陰極，並施加電源，使金屬薄板在陰極的表面上電沉積，因而是能夠製造電極薄板並且有望大量生產的方法。
另一方面，作為OLED(有機發光二極體)製造工藝中形成像素的技術，主要使用FMM(Fine Metal Mask，精細金屬遮罩)方法，該方法將薄膜形式的金屬遮罩(Shadow Mask，陰影遮罩)緊貼於基板並且在所需位置上沉積有機物。
在現有的OLED製造工藝中，將遮罩製造成條狀、板狀等後，將遮罩焊接固定到OLED像素沉積框架並使用。一個遮罩上可以具備與一個顯示器對應的多個單元。另外，為了製造大面積OLED，可將多個遮罩固定於OLED像素沉積框架，在固定於框架的過程中，拉伸各個遮罩，以使其變得平坦。調節拉伸力以使遮罩的整體部分變得平坦是非常困難的作業。特別是，為了使各個單元全部變得平坦，同時對準尺寸僅為數μm至數十μm的遮罩圖案，需要微調施加到遮罩各側的拉伸力並且即時確認對準狀態的高度作業要求。
儘管如此，在將多個遮罩固定於一個框架過程中，仍然存在遮罩之間以及遮罩單元之間對準不好的問題。另外，在將遮罩焊接固定於框架的過程中，遮罩膜的厚度過薄且面積大，因此存在遮罩因荷重而下垂或者扭曲的問題。
在超高清的OLED中，現有的QHD(Quarter High Definition，四分之一高清)畫質為500-600PPI(pixel per inch，每英吋像素)，像素的尺寸達到約30-50μm，而4K UHD(Ultra High Definition，超高清)、8K UHD高清具有比之更高的~860PPI，~1600PPI等的解析度。如此，考慮到超高清的OLED的像素尺寸，需要將各單元之間的對準誤差縮減為數μm程度，超出這一誤差將導致產品的不良，所以收率可能極低。因此，需要開發能夠防止遮罩的下垂或者扭曲等變形並且使對準精確的技術，以及將遮罩固定於框架的技術等。
發明概要
因此，本發明是為了解決上述現有技術中的問題而提出的，其目的在於，提供一種框架一體型遮罩的製造方法，能夠形成遮罩與框架的一體式結構。
另外，本發明的目的在於，提供一種框架一體型遮罩的製造方法，能夠防止遮罩下垂或者扭曲等變形並且使對準精確。
另外，本發明的目的在於，提供一種框架一體型遮罩的製造方法，顯著縮短製造時間，並且顯著提升收率。
技術方案
本發明的上述目的通過一種框架一體型遮罩的製造方法達成，該方法將至少一個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成一體，其包括以下步驟：(a)提供具有至少一個遮罩單元區域的框架；(b)使遮罩與框架的遮罩單元區域對應；(c)將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度；(d)將遮罩的邊緣的至少一部分黏合到框架；以及(e)將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度。
並且，本發明的所述目的通過一種框架一體型遮罩的製造方法達成，該方法將至少一個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成一體，其包括以下步驟：(a)提供具有至少一個遮罩單元區域的框架；(b)將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度；(c)使遮罩與框架的遮罩單元區域對應；(d)將遮罩的邊緣的至少一部分黏合到框架；以及(e)將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度。
步驟(a)可以包括以下步驟：(a1)提供包括中空區域的邊緣框架部；以及(a2)將具備多個遮罩單元區域的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部，以製造框架。
步驟(a)，可以包括以下步驟：(a1)提供包括中空區域的邊緣框架部分；(a2)將平面狀的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部；以及(a3)在遮罩單元片材部形成多個遮罩單元區域，以製造框架。
第一溫度可以是高於或者等於OLED像素沉積工藝溫度的溫度，第二溫度可以是至少低於第一溫度的溫度。
第一溫度可以為25℃至60℃中的任意一個溫度，第二溫度可以為低於第一溫度且20℃至30℃中的任意一個溫度，OLED像素沉積工藝溫度可以為25℃至45℃中的任意一個溫度。
在使遮罩與遮罩單元區域對應時，可以不對遮罩進行拉伸。
當將工藝區域的溫度降低至第二溫度時，黏合於框架的遮罩可以因收縮而受到張力(tension)。
遮罩單元片材部可以沿著第一方向、垂直於第一方向的第二方向中至少一個方向具備多個遮罩單元區域。
遮罩單元片材部可以包括：邊緣片材部；以及至少一個第一柵格片材部，沿著第一方向延伸形成，並且兩端連接至邊緣片材部。
遮罩單元片材部可以進一步包括至少一個第二柵格片材部，至少一個第二柵格片材部沿著垂直於第一方向的第二方向延伸形成，與第一柵格片材部交叉，並且兩端連接至邊緣片材部。
可以使各個遮罩與各個遮罩單元區域分別對應。
在步驟(b)中，可以將遮罩單元片材部的角部焊接連接至邊緣框架部。
遮罩包括一個遮罩單元，並且一個遮罩單元位於一個遮罩單元區域內。
遮罩包括多個遮罩單元，並且多個遮罩單元位於一個遮罩單元區域內。
遮罩包括：遮罩單元，形成有多個遮罩圖案，以及遮罩單元周圍的虛擬部(dummy)，虛擬部的至少一部分黏合於遮罩單元片材部。
可以將遮罩的角部焊接到框架。
邊緣框架部的厚度可以厚於遮罩單元片材部的厚度，遮罩單元片材部的厚度可以厚於遮罩的厚度。
遮罩單元片材部的厚度可以為0.1mm至1mm，遮罩的厚度可以為2μm至50μm。
遮罩以及框架可以是因瓦合金(invar)、超級因瓦合金(super invar)、鎳、鎳-鈷中的任意一種材料。
黏合於一個遮罩單元區域的遮罩和黏合於相鄰的遮罩單元區域的遮罩之間的像素定位精度(pixel position accuracy，PPA)可以不大於3μm。
發明效果
根據如上構成的本發明，遮罩和框架能夠形成一體式結構。
另外，根據本發明，能夠防止遮罩下垂或者扭曲等的變形，並且使對準精確。
另外，根據本發明，能夠顯著縮短製造時間，並且顯著提升收率。
較佳實施例之詳細說明
後述的對於本發明的詳細說明將參照附圖，該附圖將能夠實施本發明的特定實施例作為示例示出。充分詳細地說明這些實施例，以使本領域技術人員能夠實施本發明。應當理解，本發明的多種實施例雖然彼此不同，但是不必相互排斥。例如，在此記載的特定形狀、結構及特性與一實施例有關，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，能夠實現為其他實施例。另外，應當理解，各個公開的實施例中的個別構成要素的位置或配置，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，能夠進行變更。因此，後述的詳細說明不應被視為具有限制意義，只要適當地說明，則本發明的範圍僅由所附的權利要求書及其等同的所有範圍限定。圖中相似的附圖標記從多方面表示相同或相似的功能，為了方便起見，長度、面積、厚度及其形狀可以誇大表示。
以下，將參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，以便本領域技術人員能夠容易地實施本發明。
圖1是示出現有的OLED像素沉積用遮罩10的概略圖。
參照圖1，現有的遮罩10可以以條式(Stick-Type)或者板式(Plate-Type)製造。圖1的(a)中示出的遮罩10作為條式遮罩，可以將條的兩側焊接固定於OLED像素沉積框架並使用。圖1的(b)中示出的遮罩100作為板式遮罩，可以使用於大面積的像素形成工藝。
在遮罩10的主體(Bod，或者遮罩膜11)中，具備多個顯示單元C。一個單元C與智慧手機等的一個顯示器(display)對應。單元C中形成有像素圖案P，以便與顯示器的各個像素對應。放大單元C時，顯示與R、G、B對應的多個像素圖案P。作為一例，在單元C中形成有像素圖案P，以便具有70×140解析度。即，大量的像素圖案P形成集合，以構成一個單元C，並且多個單元C可以形成於遮罩10。
圖2是示出現有的將遮罩10黏合於框架20的過程的概略圖。圖3是示出在現有的拉伸F1~F2遮罩10的過程中發生單元之間的對準誤差的概略圖。以圖1的(a)示出的具備6個單元C(C1~C6)的條式遮罩10為例進行說明。
參照圖2的(a)，首先，應將條式遮罩10平坦地展開。沿著條式遮罩10的長軸方向施加拉伸力F1~F2，隨著拉伸，展開條式遮罩10。在該狀態下，將條式遮罩10裝載在方框形狀的框架20上。條式遮罩10的單元C1~C6將位於框架20的框內部空白區域部分。框架20的尺寸可以足以使一個條式遮罩10的單元C1~C6位於框內部空白區域，也可以足以使多個條式遮罩10的單元C1~C6位於框內部空白區域。
參照圖2的(b)，微調施加到條式遮罩10的各側的拉伸力F1~F2，同時對準後，隨著焊接W條式遮罩10側面的一部分，將條式遮罩10和框架20彼此連接。圖2的(c)示出彼此連接的條式遮罩10和框架的側截面。
參照圖3，儘管微調施加到條式遮罩10的各側的拉伸力F1~F2，但是顯示出遮罩單元C1~C3彼此之間對準不好的問題。例如，單元C1~C3的圖案P之間的距離D1~D1''、D2~D2''彼此不同，或者圖案P歪斜。由於條式遮罩10具有包括多個(作為一例，為6個)單元C1~C6的大面積，並且具有數十μm的非常薄的厚度，所以容易因荷重而下垂或者扭曲。另外，調節拉伸力F1~F2，以使各個單元C1~C6全部變得平坦，同時通過顯微鏡即時確認各個單元C1~C6之間的對準狀態是非常困難的作業。
因此，拉伸力F1~F2的微小誤差可能引起條式遮罩10各單元C1~C3的拉伸或者展開程度的誤差，由此，導致遮罩圖案P之間的距離D1~D1''、D2~D2''不同。雖然完美地對準以使誤差為0是非常困難的，但是為了避免尺寸為數μm至數十μm的遮罩圖案P對超高清OLED的像素工藝造成壞影響，優選對準誤差不大於3μm。將如此相鄰的單元之間的對準誤差稱為像素定位精度(pixel position accuracy，PPA)。
另外，將大概6-20個條式遮罩10分別連接在一個框架20，同時使多個條式遮罩10之間，以及條式遮罩10的多個單元C-C6之間的對準狀態精確是非常困難的作業，並且只能增加基於對準的工藝時間，這成為降低生產性的重要理由。
另一方面，將條式遮罩10連接固定到框架20後，施加到條式遮罩10的拉伸力F1~F2能夠反向地作用於框架20。即，由於拉伸力F1~F2而繃緊拉伸的條式遮罩10連接在框架20後，能夠將張力(tension)作用於框架20。通常，該張力不大，不會對框架20產生大的影響，但是在框架20的尺寸實現小型化且強度變低的情況下，這種張力可能使框架20細微變形。如此，可能發生破壞多個單元C~C6間的對準狀態的問題。
鑒於此，本發明提出能夠使遮罩100與框架200形成一體式結構的框架200以及框架一體型遮罩。與框架200形成一體的遮罩100能夠防止下垂或者扭曲等變形，並且精確地對準於框架200。當遮罩100連接到框架200時，不對遮罩100施加任何拉伸力，因此遮罩100連接到框架200後，可以不對遮罩200施加引起變形的張力。並且，能夠顯著地縮短將遮罩100一體地連接到框架200的製造時間，並且顯著提升收率。
圖4是示出本發明的一實施例涉及的框架一體型遮罩的主視圖(圖4的(a))以及側剖視圖(圖4的(b))，圖5是示出本發明的一實施例涉及的框架的主視圖(圖5的(a))以及側剖視圖(圖5的b)。
參照圖4以及圖5，框架一體型遮罩可以包括多個遮罩100以及一個框架200。換句話說，將多個遮罩100分別黏合於框架200的形態。以下，為了便於說明，以四角形狀的遮罩100為例進行說明，但是遮罩100在黏合於框架200之前，可以是兩側具備用於夾持的突出部的條式遮罩形狀，黏合於框架200後，可以去除突出部。
各個遮罩100形成有多個遮罩圖案P，一個遮罩100可以形成有一個單元C。一個遮罩單元C可以與智慧手機等的一個顯示器對應。遮罩100可以以電鑄(electroforming)方式形成，以便能夠以薄的厚度形成。遮罩100可以是熱膨脹係數約為1.0×10-6 /℃的因瓦合金(invar)或約為1.0×10-7 /℃的超級因瓦合金(super invar)材料。由於這種材料的遮罩100的熱膨脹係數非常低，因熱能而遮罩的圖案形狀變形的可能性小，在製造高解析度的OLED中，可以用作FMM、陰影遮罩(Shadow Mask)。此外，考慮到最近開發在溫度變化值不大的範圍內實施像素沉積工藝的技術，遮罩100也可以是熱膨脹係數比之略大的鎳(Ni)、鎳-鈷(Ni-Co)等材料。遮罩的厚度可以為2μm至50μm。
框架200可以以黏合多個遮罩100的形式形成。包括最週邊邊緣在內，框架200可以包括沿著第一方向(例如，橫向)、第二方向(例如，豎向)形成的多個角部。這種多個角部可以在框架200上劃分待黏合遮罩100的區域。
框架200可以包括大概呈四角形狀、方框形狀的邊緣框架部210。邊緣框架部210的內部可以是中空形狀。即，邊緣框架部210可以包括中空區域R。框架200可以由因瓦合金、超級因瓦合金、鋁、鈦等金屬材料形成，考慮到熱變形，優選由與遮罩具有相同熱膨脹係數的因瓦合金、超級因瓦合金、鎳、鎳-鈷等材料形成，這些材料均可應用於所有作為框架200的構成要素的邊緣框架部210、遮罩單元片材部220。
另外，框架200具備多個遮罩單元區域CR，並且可以包括連接到邊緣框架部210的遮罩單元片材部220。遮罩單元片材部220可以與遮罩100相同地通過電鑄形成，或者通過使用其他的成膜工藝形成。另外，遮罩單元片材部220可以通過鐳射劃線、蝕刻等在平面狀片材(sheet)上形成多個遮罩單元區域CR後，連接到邊緣框架部210。或者，遮罩單元片材部220可以將平面狀的片材連接到邊緣框架部210後，通過鐳射劃線、蝕刻等形成多個遮罩單元區域CR。本說明書中主要對首先在遮罩單元片材部220形成多個遮罩單元區域CR後，連接到邊緣框架部210的情況進行說明。
遮罩單元片材部220可以包括邊緣片材部221以及第一柵格片材部223、第二柵格片材部225中的至少一種。邊緣片材部221以及第一柵格片材部223、第二柵格片材部225是指在同一片材上劃分的各個部分，它們彼此之間形成為一體。
邊緣片材部221可以實質上連接到邊緣框架部210。因此，邊緣片材部221可以具有與邊緣框架部210對應的大致四角形狀、方框形狀。
另外，第一柵格片材部223可以沿著第一方向(橫向)延伸形成。第一柵格片材部223以直線形態形成，其兩端可以連接到邊緣片材部221。當遮罩單元片材部220包括多個第一柵格片材部223時，各個第一柵格片材部223優選具有相同的間距。
另外，進一步地，第二柵格片材部225可以沿著第二方向(豎向)延伸形成，第二柵格片材部225以直線形態形成，其兩端可以連接到邊緣片材部221。第一柵格片材部223和第二柵格片材部225可以彼此垂直交叉。當遮罩單元片材部220包括多個第二柵格片材部225時，各個第二柵格片材部225優選具有相同的間距。
另一方面，第一柵格片材部223之間的間距和第二柵格片材部225之間的間距，可以根據遮罩單元C的尺寸而相同或不同。
第一柵格片材部223以及第二柵格片材部225雖然具有薄膜形態的薄的厚度，但是垂直於長度方向的截面的形狀可以是諸如矩形、平行四邊形的四邊形形狀、三角形形狀等，邊、角的一部分可以形成圓形。截面形狀可以在鐳射劃線、蝕刻等過程中進行調節。
邊緣框架部210的厚度可以大於遮罩單元片材部220的厚度。由於邊緣框架部210負責框架200的整體剛性，可以以數mm至數十cm的厚度形成。
就遮罩單元片材部220而言，實際上製造厚片材的工藝困難，過厚，則有可能在OLED像素沉積工藝中有機物源600(參照圖11)堵塞通過遮罩100的路徑。相反，過薄，則有可能難以確保足以支撐遮罩100的剛性。由此，遮罩單元片材部220優選比邊緣框架部210的厚度薄，但是比遮罩100更厚。遮罩單元片材部220的厚度可以約為0.1mm至1mm。並且，第一柵格片材部223、第二柵格片材部225的寬度可以約為1~5mm。
在平面狀片材中，除了邊緣片材部221、第一柵格片材部223、第二柵格片材部225佔據的區域以外，可以提供多個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)。從另一個角度來說，遮罩單元區域CR可以是指在邊緣框架部210的中空區域R中，除了邊緣片材部221、第一柵格片材部223、第二柵格片材部225佔據的區域以外的空白區域。
隨著遮罩100的單元C與該遮罩單元區域CR對應，實際上可以用作通過遮罩圖案P沉積OLED的像素的通道。如前所述，一個遮罩單元C與智慧手機等的一個顯示器對應。一個遮罩100中可以形成有用於構成一個單元C的遮罩圖案P。或者，一個遮罩100具備多個單元C且各個單元C可以與框架200的各個單元區域CR對應，但是為了精確地對準遮罩100，需要避免大面積遮罩100，優選具備一個單元C的小面積遮罩100。或者，也可以是具有多個單元C的一個遮罩100與遮罩200的一個單元區域CR對應。此時，為了精確地對準，可以考慮具有2-3個單元C的遮罩100與遮罩200的一個單元區域CR對應。
遮罩200具備多個遮罩單元區域CR，可以將各個遮罩100以各個遮罩單元C與各個遮罩單元區域CR分別對應的方式黏合。各個遮罩100可以包括形成有多個遮罩圖案P的遮罩單元C以及遮罩單元C周邊的虛擬部(相當於除了單元C以外的遮罩膜110部分)。虛擬部可以只包括遮罩膜110，或者可以包括形成有與遮罩圖案P類似形態的規定的虛擬圖案的遮罩膜110。遮罩單元C與框架200的遮罩單元區域CR對應，虛擬部的一部分或者全部可以黏合於框架200(遮罩單元片材部220)。由此，遮罩100和框架200可以形成一體式結構。
另一方面，根據另一實施例，框架不是以將遮罩單元片材部220黏合於邊緣框架部210的方式製造，而是可以使用在邊緣框架部210的中空區域R部分直接形成與邊緣框架部210成為一體的柵格框架(相當於柵格片材部223、225)的框架。這種形態的框架也包括至少一個遮罩單元區域CR，可以使遮罩100與遮罩單元區域CR對應，以製造框架一體型遮罩。
以下，對框架一體型遮罩的製造過程進行說明。
首先，可以提供圖4以及圖5中所述的框架200。圖6是示出本發明的一實施例涉及的框架200的製造過程的概略圖。
參照圖6的(a)，提供邊緣框架部210。邊緣框架部210可以是包括中空區域R的方框形狀。
其次，參照圖6的(b)，製造遮罩單元片材部220。遮罩單元片材部220使用電鑄或者其他的成膜工藝，製造平面狀的片材後，通過鐳射劃線、蝕刻等，去除遮罩單元區域CR部分，從而可以製造。本說明書中，以形成6×5的遮罩單元區域CR(CR11~CR56)為例進行說明。可以存在5個第一柵格片材部223以及4個第二柵格片材部225。
然後，可以將遮罩單元片材部220與邊緣框架部210對應。在對應的過程中，可以在拉伸F1~F4遮罩單元片材部220的所有側部以使遮罩單元片材部220平坦伸展的狀態下，使邊緣片材部221與邊緣框架部210對應。在一側部也能以多個點(作為圖6的(b)的例，1~3點)夾持遮罩單元片材部220並進行拉伸。另一方面，也可以不是所有側部，而是沿著一部分側部方向，拉伸F1、F2遮罩單元片材部220。
然後，使遮罩單元片材部220與邊緣框架部210對應時，可以將遮罩單元片材部220的邊緣片材部221以焊接W方式黏合。優選地，焊接W所有側部，以便遮罩單元片材部220牢固地黏合於邊緣框架部210。應當最大限度地接近框架部210的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少邊緣框架部210和遮罩單元片材部220之間的翹起空間，並提升黏合性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，具有與遮罩單元片材部220相同的材料，並可以成為將邊緣框架部210和遮罩單元片材部220連接成一體的媒介。
圖7是示出本發明的另一實施例涉及的框架的製造過程的概略圖。圖6的實施例首先製造具備遮罩單元區域CR的遮罩單元片材部220後，黏合於邊緣框架部210，而圖7的實施例將平面狀的片材黏合於邊緣框架部210後，形成遮罩單元區域CR部分。
首先，與圖6的(a)相同地提供包括中空區域R的邊緣框架部210。
然後，參照圖7的(a)，可以使平面狀的片材(平面狀的遮罩單元片材部220’)與邊緣框架部210對應。遮罩單元片材部220’是還未形成遮罩單元區域CR的平面狀態。在對應的過程中，可以在拉伸F1~F4遮罩單元片材部220’的所有側部以使遮罩單元片材部220’平坦伸展狀態下，使其與邊緣框架部210對應。在一側部也能以多個點(作為圖7的(a)的例，1~3點)夾持單元片材部220’並進行拉伸。另一方面，也可以不是所有側部，而是沿著一部分側部方向，拉伸F1、F2遮罩單元片材部220’。
然後，使遮罩單元片材部220’與邊緣框架部210對應時，可以將遮罩單元片材部220’的邊緣部分以焊接W方式進行黏合。優選地，焊接W所有側部，以便遮罩單元片材部220’牢固地黏合於邊緣框架部220。應當最大限度地接近邊緣框架部210的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少邊緣框架部210和遮罩單元片材部220’之間的翹起空間，並提升黏合性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，與遮罩單元片材部220’具有相同材料，並可以成為將邊緣框架部210和遮罩單元片材部220’連接成一體的媒介。
然後，參照圖7的(b)，在平面狀的片材(平面狀的遮罩單元片材部220’)上形成遮罩單元區域CR。通過鐳射劃線、蝕刻等，去除遮罩單元區域CR部分的片材，從而可以形成遮罩單元區域CR。本說明書中，以形成6×5的遮罩單元區域CR(CR11~CR56)為例進行說明。當形成遮罩單元區域CR時，可以構成遮罩單元片材部220，其中，與邊緣框架部210焊接W的部分成為邊緣片材部221，並且具備5個第一柵格片材部223以及4個第二柵格片材部225。
圖8是示出本發明的一實施例涉及的遮罩100的形狀(圖8的(a))以及使遮罩100與框架200的單元區域CR對應的狀態(圖8的(b))的概略圖。以下，根據本發明的實施例，對於將遮罩100黏合於所製造的框架200的一連串過程進行說明。
首先，參照圖8的(a)，可以提供形成有多個遮罩圖案P的遮罩100。如上所述，可以以電鑄方式製造因瓦合金、超級因瓦合金材料的遮罩100，並且遮罩100可以形成有一個單元C。
電鑄中，用作陰極(cathode)的範本(mother plate)使用導電性材料。作為導電性材料，金屬可以在表面上生成金屬氧化物，可以在製造金屬過程中流入有雜質，多晶矽基材可以存在夾雜物或者晶界(Grain Boundary)，導電性高分子基材含有雜質的可能性高，並且強度、耐酸性等可能脆弱。將諸如金屬氧化物、雜質、夾雜物、晶界等的妨礙在範本(或者陰極)表面均勻形成電場的要素稱為”缺陷”(Defect)。由於缺陷(Defect)，無法對所述材料的陰極施加均勻的電場，有可能導致不均勻地形成一部分鍍膜(遮罩100)。
在實現UHD級別以上的超高畫質像素中，鍍膜以及鍍膜圖案(遮罩圖案P)的不均勻，有可能對形成像素產生不好的影響。FMM、陰影遮罩的圖案寬度可以形成為數μm至數十μm尺寸，優選小於30μm的尺寸，因此數μm尺寸的缺陷也是在遮罩的圖案尺寸中佔據很大比重程度的尺寸。
另外，為了去除所述材料的陰極的缺陷，可以進行用於去除金屬氧化物、雜質等的附加的工藝，該過程中有可能又引發陰極材料被蝕刻等的其他缺陷。
因此，本發明可以使用單晶矽材料的範本(或者陰極)。可以對單晶矽材料的範本進行1019 /cm3 以上的高濃度摻雜，以便具有導電性。摻雜可以對整個範本進行，也可以僅對範本的表面部分進行。
被摻雜的單晶矽由於沒有缺陷，電鑄時在表面全部形成均勻的電場，因此生成均勻的鍍膜(遮罩100)。通過均勻的鍍膜製造的框架一體型遮罩100、200可以進一步改善OLED像素的畫質水準。並且，由於無需進行去除、消除缺陷的附加工藝，能夠降低工藝費用，並提升生產性。
另外，隨著使用矽材料的範本，根據需要，僅憑對範本的表面進行氧化(Oxidation)、氮化(Nitridation)的過程，就能夠形成絕緣部。絕緣部也可以使用光刻膠形成。在形成有絕緣部的部分中，防止鍍膜(遮罩100)的電沉積，並且在鍍膜上形成圖案(遮罩圖案P)。
遮罩圖案P的寬度可以小於40μm，遮罩100的厚度可以是2~50μm。由於框架200具備多個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)，因此也可以形成多個具有與各個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)分別對應的遮罩單元C(C11~56)的遮罩100。
然後，參照圖8的(b)，可以使遮罩100與框架200的一個遮罩單元區域CR對應。本發明的特徵在於，在使遮罩100與框架200的遮罩單元區域CR對應的過程中，對於遮罩100不施加任何拉伸力。
由於框架200的遮罩單元片材部220具有薄的厚度，在對遮罩100施加拉伸力的狀態下，黏合於遮罩單元片材部220時，遮罩100中殘存的拉伸力作用於遮罩單元片材部220以及遮罩單元區域CR，也有可能使它們變形。因此，應該在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，將遮罩100黏合於遮罩單元片材部220。由此，可以防止因施加到遮罩100的拉伸力作為張力(tension)反向作用於框架200而導致框架200(或者遮罩單元片材部220)變形。
只是，在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，將其黏合於框架200(或者遮罩單元片材部220)，以製造框架一體型遮罩，並將這個框架一體型遮罩應用於像素沉積工藝時，有可能發生一種問題。在約25~45℃下進行的像素沉積工藝中，遮罩100以規定長度熱膨脹。即使是因瓦合金材料的遮罩100，隨著提升用於形成像素沉積工藝環境的溫度10℃，也會發生約1~3ppm的長度變化。例如，當遮罩100的總長度為500mm時，可以增加約5~15μm的長度。如此，遮罩100因自重而下垂或者在固定於框架200的狀態下拉伸而引起扭曲等變形，同時圖案P的對準誤差變大。
因此，本發明的特徵在於，在不是常溫，而是比常溫更高的溫度下，在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，使其與框架200的遮罩單元區域CR對應並黏合。本說明書中表達為將工藝區域的溫度提升至第一溫度ET後，使遮罩與框架對應並黏合。
“工藝區域”是指佈置有遮罩100、框架200等構成要素並且實施遮罩100的黏合工藝等的空間。工藝區域可以是密閉的腔室內的空間，也可以是開放的空間。另外，”第一溫度”可以是指將框架一體型遮罩使用於OLED像素沉積工藝時，高於或者等於像素沉積工藝的溫度。考慮到像素沉積工藝溫度約為25~45℃，第一溫度可以是約25℃至60℃。工藝區域的溫度上升可以通過在腔室內設置加熱裝置，或者工藝區域周圍設置加熱裝置的方法等進行。
再次參照圖8的(b)，使遮罩100與遮罩單元區域CR對應後，可以將包括框架200的工藝區域的溫度提升至第一溫度ET。或者，也可以將包括框架200的工藝區域的溫度提升至第一溫度後，使遮罩100與遮罩單元區域CR對應。附圖中示出僅使一個遮罩100與一個遮罩單元區域CR對應，也可以使多個遮罩100與每個遮罩單元區域CR對應後，將工藝區域的溫度提升至第一溫度ET。
現有的圖1的遮罩10包括6個單元C1~C6，因此具有較長的長度，而本發明的遮罩100包括一個單元C，因此具有較短的長度，因此PPA扭曲的程度能夠變小。假設包括多個單元C1~C6、...的遮罩10的長度為1m，並且在1m的總長度中發生10μm的PPA誤差，則本發明的遮罩100可以隨著相對長度減小(相當於單元C數量減少)而將上述誤差範圍變成1/n。例如，本發明的遮罩100長度為100mm，則具有從現有的遮罩10的1m減小為1/10的長度，因此在100mm的總長度中發生1μm的PPA誤差，顯著降低對準誤差。
另一方面，遮罩100具備多個單元C，並且即使使各個單元C與框架200的各個單元區域CR對應也處於對準誤差最小化的範圍內，則遮罩100也可以與框架200的多個遮罩單元區域CR對應。或者，具有多個單元C的遮罩100也可以與一個遮罩單元區域CR對應。在這種情況下，也考慮到基於對準的工藝時間和生產性，遮罩100優選具備盡可能少量的單元C。
沒有對遮罩100施加拉伸力，僅保持平坦的程度，以便與遮罩單元區域CR對應，同時能夠通過顯微鏡即時確認對準狀態。在本發明中，由於只需匹配遮罩100的一個單元C並確認對準狀態即可，因此與同時匹配多個單元C(C1~C6)並需要確認全部對準狀態的現有方法相比，可以顯著縮短製造時間。
即，本發明的框架一體型遮罩的製造方法與現有方法相比，能夠明顯縮短時間，該現有方法通過使包含於6個遮罩100的各個單元C11~C16分別與一個單元區域CR11~CR16對應並確認各個對準狀態的6次過程，同時匹配6個單元C1~C6，並且全部確認需要確認6個單元C1~C6的對準狀態。
另外，在本發明的框架一體型遮罩的製造方法中，使30個遮罩100分別與30個單元區域CR(CR11~CR56)對應並對準的30次的過程中的產品收率，可以明顯高於使分別包括6個單元C1~C6的5個遮罩10(參照圖2的(a))與框架20對應並對準的5次過程中的現有產品的產量。由於在每次對應於6個單元C的區域中對準6個單元C1~C6的現有方法是明顯繁瑣且困難的作業，產品收率低。
另一方面，使遮罩100與框架200對應後，也可以在框架200上通過規定的黏合劑臨時固定遮罩100。然後，可以進行遮罩100的黏合步驟。
圖9是示出本發明的一實施例涉及的使遮罩100與框架200的單元區域CR對應並黏合的過程的俯視圖(圖9的(a))以及側剖視圖(圖9的(b))。
首先，參照圖9，可以將遮罩100的邊緣的一部分或者全部黏合於框架200。黏合可以以焊接W方式實現，優選地，可以以鐳射焊接W方式實現。焊接W的部分可以具有與遮罩100/框架200相同的材料並且連接成一體。
將鐳射照射到遮罩100的邊緣部分(或者虛擬部)的上部時，遮罩100的一部分可以熔融並且與框架200焊接W。應當最大限度地接近框架200的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少遮罩100和框架200之間的翹起空間，並提升黏合性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，具有與遮罩100相同的材料並可以成為將遮罩100和框架200連接成一體的媒介。
示出兩個相鄰的遮罩100的一邊緣分別黏合W於第一柵格片材部223(或者第二柵格片材部225)的上表面的形狀。第一柵格片材部223(或者第二柵格片材部225)的寬度、厚度可以是約1~5mm，為了提升產品生產性，有必要將第一柵格片材部223(或者第二柵格片材部225)和遮罩100的邊緣重疊的寬度最大限度地減少至約0.1~2.5mm。
焊接W方法只是將遮罩100黏合於框架200的一種方法，不限於這些實施例，可以使用各種黏合方法。
在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，將其焊接W在遮罩單元片材部220上，因此沒有對遮罩單元片材部220(或者邊緣片材部221)、第一柵格片材部223、第二柵格片材部225施加張力。
將一個遮罩100黏合於框架200的工藝完成時，可以重複使剩餘遮罩100按順序與剩餘遮罩單元C對應並且黏合於框架200的過程。由於已經黏合於框架200的遮罩100可以提供基準位置，能夠顯著縮短使剩餘遮罩100按順序與單元區域CR對應並且確認對準狀態的過程中的時間。並且，黏合於一個遮罩單元區域的遮罩100和黏合於相鄰的遮罩單元區域的遮罩100之間的PPA不超過3μm，能夠提供對準精確的超高清OLED像素形成用遮罩。
圖10是示出將本發明的一實施例涉及的遮罩100黏合於框架200的單元區域CR後，降低工藝區域的溫度LT的過程的俯視圖(圖10的(a))以及側剖視圖(圖10的(b))。
首先，參照圖10，將工藝區域的溫度降低至第二溫度LT。”第二溫度”是指比第一溫度更低的溫度。考慮到第一溫度為約25℃至60℃，以低於第一溫度為前提，第二溫度可以為約20℃至30℃，優選地，第二溫度可以為常溫。工藝區域的溫度降低可以通過在腔室中設置冷卻裝置、在工藝區域周邊設置冷卻裝置方法、常溫自然冷卻的方法等進行。
當將工藝區域的溫度降低至第二溫度LT時，遮罩100可以以規定長度進行熱收縮。遮罩100可以沿著所有側面方向各向同性地熱收縮。但是，由於遮罩100以焊接W方式固定連接到框架200(或者遮罩單元片材部220)，因此遮罩100的熱收縮自發地對周圍的遮罩單元片材部220施加張力TS。由於遮罩100自發地施加張力，遮罩100可以更加緊密地黏合於框架200上。
另外，各個遮罩100全部黏合於對應的遮罩單元區域CR後，工藝區域的溫度降低至第二溫度LT，因此同時引起所有遮罩100的熱收縮，從而可以防止框架200發生變形或者圖案P的對準誤差變大的問題。更具體而言，即使張力TS施加於遮罩單元片材部220，多個遮罩100沿著相反方向施加張力TS，因此抵消該力量，在遮罩單元片材部220不發生變形。例如，在附著於CR11單元區域的遮罩100與附著於CR12單元區域的遮罩100之間的第一柵格片材部223中，向附著於CR11單元區域的遮罩100的右側方向作用的張力TS與向附著於CR12單元區域的遮罩100的左側方向作用的張力TS相互抵消。由此，最大限度地降低基於張力TS的框架200(或者遮罩單元片材部220)的變形，從而能夠最大限度地降低遮罩100(或者遮罩圖案P)的對準誤差。
圖11是示出本發明的一實施例涉及的利用框架一體型遮罩100、200的OLED像素沉積裝置1000的概略圖。
參照圖11，OLED像素沉積裝置1000包括：磁板300，容納有磁體310，並且排布有冷卻水管350；沉積源供給部500，從磁板300的下部供給有機物原料600。
磁板300與沉積源沉積部500之間可以插入有用於沉積有機物源600的玻璃等目標基板900。目標基板900上可以以緊貼或非常接近的方式配置有使有機物源600按不同像素沉積的框架一體型遮罩100、200(或者FMM)。磁體310可以產生磁場，並通過磁場，緊貼到目標基板900。
沉積源供給部500可以往返左右路徑並供給有機物源600，由沉積源供給部500供給的有機物源600可以通過形成於框架一體型遮罩100、200的圖案P黏合於目標基板900的一側。通過框架一體型遮罩100、200的圖案P後沉積的有機物源600，可以用作OLED的像素700。
為了防止由於陰影效應(Shadow Effect)發生的像素700的不均勻沉積，框架一體型遮罩100、200的圖案可以傾斜地形成S(或者以錐形S形成)。沿著傾斜表面，在對角線方向上通過圖案的有機物源600，也可以有助於像素700的形成，因此，能夠整體上厚度均勻地沉積像素700。
在高於像素沉積工藝溫度的第一溫度下，遮罩100黏合固定於框架200，因此即使提升至用於沉積像素工藝的溫度，也對遮罩圖案P的位置幾乎不構成影響，遮罩100和相鄰的遮罩100之間的PPA能夠保持為不超過3μm。
如上所述，本發明列舉了優選實施例進行圖示和說明，但是不限於上述實施例，在不脫離本發明的精神的範圍內，本領域技術人員能夠進行各種變形和變更。這種變形及變更均落在本發明和所附的申請專利範圍的範圍內。
10‧‧‧遮罩
11‧‧‧遮罩膜
20‧‧‧框架
100‧‧‧遮罩
110‧‧‧遮罩膜
200‧‧‧框架；遮罩
210‧‧‧邊緣框架部
220、220’‧‧‧遮罩單元片材部
221‧‧‧邊緣片材部
223‧‧‧第一柵格片材部
225‧‧‧第二柵格片材部
300‧‧‧磁板
310‧‧‧有磁體
350‧‧‧冷卻水管
500‧‧‧沉積源沉積部
600‧‧‧有機物源
700‧‧‧OLED的像素
900‧‧‧目標基板
1000‧‧‧OLED像素沉積裝置
CR (C11~56)‧‧‧單元、遮罩單元
C1~C6‧‧‧單元
CR(CR11~CR56)‧‧‧遮罩單元區域
D1~D1''、D2~D2''‧‧‧距離
ET‧‧‧將工藝區域的溫度提升至第一溫度
F1~F4‧‧‧拉伸力
LT‧‧‧將工藝區域的溫度降低至第二溫度
P‧‧‧遮罩圖案
R‧‧‧邊緣框架部的中空區域
S‧‧‧錐形；傾斜地形成
TS‧‧‧張力
W‧‧‧焊接
圖1是示出現有的OLED像素沉積用遮罩的概略圖。
圖2是示出現有的將遮罩黏合到框架的過程的概略圖。
圖3是示出在現有的拉伸遮罩的過程中，發生單元之間的對準誤差的概略圖。
圖4是示出本發明的一實施例涉及的框架一體型遮罩的主視圖以及側剖視圖。
圖5是示出本發明的一實施例涉及的框架的主視圖以及側剖視圖。
圖6是示出本發明的一實施例涉及的框架製造過程的概略圖。
圖7是示出本發明的另一實施例涉及的框架的製造過程的概略圖。
圖8是示出本發明的一實施例涉及的遮罩的形狀以及使遮罩與框架的單元區域對應的狀態的概略圖。
圖9是示出本發明的一實施例涉及的使遮罩與框架的單元區域對應並黏合的過程的概略圖。
圖10是示出本發明的一實施例涉及的將遮罩黏合於框架的單元區域後，降低工藝區域溫度的過程的概略圖。
圖11是示出本發明的一實施例涉及的利用框架一體型遮罩的OLED像素沉積裝置的概略圖。

Claims (15)

  1. 一種框架一體型遮罩的製造方法，所述框架一體型遮罩由至少一個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其特徵在於，包括以下步驟： (a)提供具有至少一個遮罩單元區域的框架； (b)使遮罩與框架的遮罩單元區域對應； (c)將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度； (d)將遮罩的邊緣的至少一部分黏合到框架；以及 (e)將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度。
  2. 一種框架一體型遮罩的製造方法，所述框架一體型遮罩由至少一個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其特徵在於，包括以下步驟： (a)提供具有至少一個遮罩單元區域的框架； (b)將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度； (c)使遮罩與框架的遮罩單元區域對應； (d)將遮罩的邊緣的至少一部分黏合到框架；以及 (e)將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度。
  3. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 步驟(a)包括以下步驟： (a1)提供包括中空區域的邊緣框架部；以及 (a2)將具備多個遮罩單元區域的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部，以製造框架。
  4. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 步驟(a)包括： (a1)提供包括中空區域的邊緣框架部； (a2)將平面狀的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部；以及 (a3)在遮罩單元片材部形成多個遮罩單元區域，以製造框架。
  5. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 第一溫度是高於或者等於OLED像素沉積工藝溫度的溫度， 第二溫度是至少低於第一溫度的溫度。
  6. 如請求項5所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 第一溫度為25℃至60℃中的任意一個溫度， 第二溫度為低於第一溫度且20℃至30℃中的任意一個溫度， OLED像素沉積工藝溫度為25℃至45℃中的任意一個溫度。
  7. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 在使遮罩與遮罩單元區域對應時，不對遮罩進行拉伸。
  8. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 當將工藝區域的溫度降低至第二溫度時，黏合於框架的遮罩因收縮而受到張力。
  9. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 遮罩單元片材部沿著第一方向、垂直於第一方向的第二方向中的至少一個方向具備多個遮罩單元區域。
  10. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 使各個遮罩與各個遮罩單元區域分別對應。
  11. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 遮罩包括多個遮罩單元，一個遮罩單元位於一個遮罩單元區域內。
  12. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 遮罩包括多個遮罩單元，多個遮罩單元位於一個遮罩單元區域內。
  13. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 邊緣框架部的厚度厚於遮罩單元片材部的厚度， 遮罩單元片材部的厚度厚於遮罩， 遮罩單元片材部的厚度為0.1mm至1mm， 遮罩的厚度為2μm至50μm。
  14. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 遮罩以及框架是因瓦合金、超級因瓦合金、鎳、鎳-鈷中的任意一種材料。
  15. 如請求項1或2所述的框架一體型遮罩的製造方法，其特徵在於， 黏合於一個遮罩單元區域的遮罩和黏合於相鄰的遮罩單元區域的遮罩之間的像素定位精度不大於3μm。
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