TW202227651A - 金屬遮罩 - Google Patents

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Abstract

金屬遮罩包括至少一工作區塊與外圍空白區塊。工作區塊包括周圍部與中央部。周圍部具有多個第一開口，而中央部具有多個第二開口，其中周圍部圍繞並連接中央部，而周圍部的厚度大於中央部的厚度。外圍空白區塊圍繞並連接於工作區塊。

Description

金屬遮罩
本發明是有關於一種遮罩，且特別是有關於一種適用於製作圖案化膜層的金屬遮罩。
目前已有一些有機發光二極體顯示面板（Organic Light-Emitting Diode Display Panel，OLED Display Panel）採用蒸鍍製程（evaporation process）來製造，其中上述蒸鍍製程通常使用金屬遮罩來製作多個有機發光二極體元件，而此金屬遮罩可由金屬板經微影與濕蝕刻後而形成。金屬遮罩具有多個開口，而這些開口通常是透過濕蝕刻而形成。
受到濕蝕刻的負載效應（loading effect）影響，金屬板各處的蝕刻率（etching rate）並不相同，以至於這些開口的尺寸並不一致。例如，在同一個金屬遮罩中，位於邊緣處的開口具有明顯較大尺寸，但位於中央處的開口卻具有明顯較小尺寸。這些尺寸不一致的開口不利於製作高解析度的有機發光二極體顯示面板，以至於目前大多數的有機發光二極體顯示面板的解析度很難進一步提升。
本發明至少一實施例提出一種金屬遮罩，其適用於製作圖案化膜層。
本發明至少一實施例所提供的金屬遮罩包括至少一工作區塊與外圍空白區塊。工作區塊包括周圍部與中央部。周圍部具有多個第一開口，而中央部具有多個第二開口，其中周圍部圍繞並連接中央部，而周圍部的厚度大於中央部的厚度。外圍空白區塊圍繞並連接於工作區塊。
在本發明至少一實施例中，上述金屬遮罩具有第一表面與相對第一表面的第二表面，而這些第一開口與這些第二開口皆延伸至第一表面與第二表面。各個第一開口具有第一環形凸稜與第一側壁。第一環形凸稜位於第一表面與第二表面之間。第一側壁連接於第一表面與第一環形凸稜之間，其中這些第一環形凸稜實質上皆位於參考平面。第一側壁與參考平面之間形成第一夾角，其中第一夾角小於90度。各個第二開口具有第二環形凸稜與第二側壁。第二環形凸稜位於第一表面與第二表面之間，而第二側壁連接於第一表面與第二環形凸稜之間，其中這些第二環形凸稜實質上皆位於參考平面。第二側壁與參考平面之間形成一第二夾角，其中第二夾角小於第一夾角。
在本發明至少一實施例中，上述周圍部內的這些第一夾角的變化從外圍空白區塊朝向中央部遞減。
在本發明至少一實施例中，上述金屬遮罩具有第一表面以及相對第一表面的第二表面，而這些第一開口與這些第二開口皆延伸至第一表面與第二表面。第一表面具有多個點狀平面，而這些點狀平面分布於周圍部，不分布於外圍空白區塊。
在本發明至少一實施例中，上述第一表面還具有多個端點，而這些端點僅分布於中央部，不分布於周圍部與外圍空白區塊。
在本發明至少一實施例中，至少一端點位於四個相鄰的這些第二開口之間。
在本發明至少一實施例中，至少一點狀平面位於四個相鄰的這些第一開口之間。
在本發明至少一實施例中，這些第一開口與這些第二開口呈陣列排列。
基於上述，利用這些第一開口與這些第二開口，本發明至少一實施例的金屬遮罩適用於製作圖案化膜層，且特別適用於製作有機發光二極體顯示面板的多個發光層。
以下的內文中，為了清楚呈現本案的技術特徵，圖式中的元件（例如層、膜、基板以及區域等）的尺寸（例如長度、寬度、厚度與深度）會以不等比例的方式放大。因此，下文實施例的說明與解釋不受限於圖式中的元件所呈現的尺寸與形狀，而應涵蓋如實際製程及/或公差所導致的尺寸、形狀以及兩者的偏差。例如，圖式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非線性的特徵，而圖式所示的銳角可以是圓的。所以，本案圖式所呈示的元件主要是用於示意，並非旨在精準地描繪出元件的實際形狀，也非用於限制本案的申請專利範圍。
其次，本案內容中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字不僅涵蓋明確記載的數值與數值範圍，而且也涵蓋發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解的可允許偏差範圍，其中此偏差範圍可由測量時所產生的誤差來決定，而此誤差例如是起因於測量系統或製程條件兩者的限制。此外，「約」可表示在上述數值的一個或多個標準偏差內，例如±30％、±20％、±10％或±5％內。本案文中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字可依光學性質、蝕刻性質、機械性質或其他性質來選擇可以接受的偏差範圍或標準偏差，並非單以一個標準偏差來套用以上光學性質、蝕刻性質、機械性質以及其他性質等所有性質。
圖1A是本發明至少一實施例的金屬遮罩的仰視示意圖。請參閱圖1A，金屬遮罩100包括至少一工作區塊110。在圖1A所示的實施例中，金屬遮罩100可以包括多個工作區塊110，而在其他實施例中，金屬遮罩100所包括的工作區塊110的數量可僅為一個。因此，雖然圖1A的金屬遮罩100包括多個工作區塊110，但圖1A並不限制金屬遮罩100所包括的工作區塊110的數量。
這些工作區塊110可以呈規則排列。以圖1A為例，這些工作區塊110可以排成一列。在其他實施例中，這些工作區塊110也可以呈陣列排列。所以，圖1A並不限制這些工作區塊110的排列方式。此外，金屬遮罩100還包括外圍空白區塊120，其中外圍空白區塊120圍繞並於這些工作區塊110。
圖1B是圖1A中區域1B的放大示意圖。請參閱圖1B，各個工作區塊110包括周圍部111與中央部112，其中周圍部111圍繞並連接中央部112。周圍部111具有多個第一開口H1，而中央部112具有多個第二開口H2，其中這些第一開口H1與這些第二開口H2可呈陣列排列，而第一開口H1與第二開口H2兩者尺寸可實質上相同或相近。例如，第一開口H1與第二開口H2兩者孔徑的最大差距可小於或等於0.3微米。此外，外圍空白區塊120可不具有任何開口，以維持或提升金屬遮罩100的結構強度。
金屬遮罩100適用於製作圖案化膜層，並可應用於半導體製程或顯示面板製造。例如，金屬遮罩100能應用於有機發光二極體顯示面板的製造方法，其中金屬遮罩100適用於製作多個發光層的製程，其可包括蒸鍍或濺鍍等物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）。在進行蒸鍍或濺鍍以形成發光層於被鍍基板（例如玻璃板）上的過程中，金屬遮罩100能遮擋從鍍源而來的鍍料，並使鍍料沉積在第一開口H1與第二開口H2所暴露的被鍍基板表面。如此，這些發光層能分別形成在第一開口H1與第二開口H2暴露的被鍍基板表面上。
發光層可用來作為次畫素（subpixel），因此第一開口H1與第二開口H2每一個的尺寸可相當於一個次畫素的尺寸。另外，各個工作區塊110的尺寸可以相當於一塊顯示面板的尺寸。例如，工作區塊110的尺寸可以相當於一塊智慧手機或平板電腦內的顯示面板尺寸。根據各種顯示面板的不同尺寸，工作區塊110可採用不同尺寸來製造顯示面板（例如有機發光二極體顯示面板）。
由於第一開口H1與第二開口H2兩者尺寸可實質上相同或相近，例如第一開口H1與第二開口H2兩者孔徑的最大差距可小於或等於0.3微米，因此形成在第一開口H1與第二開口H2內的這些發光層具有實質上相同或相近的尺寸。相較於現有金屬遮罩，本發明至少一實施例的金屬遮罩100能製作出尺寸一致或相近的多個發光層，有利於製作高解析度的顯示面板，從而提升顯示面板的解析度。
另外，金屬遮罩100可以具有多個點狀平面101s與多個端點101p，其中這些點狀平面101s與這些端點101p皆位在金屬遮罩100的同一側。以本實施例為例，點狀平面101s與端點101p皆位於金屬遮罩100的下表面。這些點狀平面101s分布於周圍部111，但不分布於外圍空白區塊120，其中這些點狀平面101s也可以不分布於中央部112，如圖1B所示。此外，須說明的是，圖1B並不用來限制點狀平面101s與端點101p的分布。
至少一個點狀平面101s位於四個相鄰的這些第一開口H1之間。以圖1B為例，在鄰近外圍空白區塊120的多個點狀平面101s當中，各個點狀平面101s位於四個相鄰的第一開口H1之間。換句話說，這四個相鄰的第一開口H1圍繞一個點狀平面101s。此外，這四個相鄰並圍繞點狀平面101s的第一開口H1可以排列成2×2矩陣。
圖1C是圖1A中區域1C的放大示意圖。請參閱圖1C，在本實施例中，至少一個端點101p位於四個相鄰的這些第二開口H2之間。以圖1C為例，各個端點101p位於四個相鄰的這些第二開口H2之間。請參閱圖1B與圖1C，從圖1B與圖1C可看出，這些端點101p僅分布於中央部112，但不分布於周圍部111與外圍空白區塊120。
圖2是圖1B中沿線2-2剖面而繪製的剖面示意圖。請參閱圖1B與圖2，金屬遮罩100具有第一表面101與第二表面102，其中第一表面101與第二表面102彼此相對。以圖2為例，第一表面101與第二表面102可分別為金屬遮罩100的下表面與上表面。這些第一開口H1與這些第二開口H2皆延伸至第一表面101與第二表面102。換句話說，第一開口H1與第二開口H2皆是貫穿金屬遮罩100而形成，所以第一表面101與第二表面102皆顯露這些第一開口H1與這些第二開口H2。
從圖2可以看出，金屬遮罩100的厚度並不均勻，其中周圍部111的厚度T1明顯大於中央部112的厚度T2。另外，在本實施例中，同一個工作區塊110中的周圍部111的厚度變化可以是從中央部112朝向外圍空白區塊120增加，如圖2所示，其中圖2所示的厚度T1可以是周圍部111的最小厚度，而非是周圍部111的最大厚度。
特別說明的是，圖1A是金屬遮罩100的仰視示意圖，所以圖1B與圖1C皆為金屬遮罩100的局部仰視示意圖。也就是說，圖1B是從圖2中的第一表面101觀看金屬遮罩100而繪製。從圖1B與圖2可以看出，第一表面101具有這些點狀平面101s與這些端點101p，所以這些點狀平面101s與這些端點101p皆位於圖2中的金屬遮罩100的下表面，即第一表面101。
各個第一開口H1具有第一環形凸稜F1與第一側壁S1，其中第一環形凸稜F1位於第一表面101與第二表面102之間。第一側壁S1連接於第一表面101與第一環形凸稜F1之間，且第一側壁S1的形狀為環形，其中第一環形凸稜F1可沿著第一側壁S1的邊緣而延伸。
從圖2來看，各個第一開口H1的孔徑並不均勻，其中第一開口H1的最小孔徑實質上等於第一環形凸稜F1的內徑。這些第一環形凸稜F1實質上皆位於參考平面RF1，其中參考平面RF1為虛擬平面。換句話說，這些第一環形凸稜F1基本上是共平面的（coplanar）。此外，第一側壁S1與參考平面RF1之間會形成小於90度的第一夾角A1，如圖2所示。
第二開口H2的構造與外型相似於第一開口H1的構造與外型。具體而言，各個第二開口H2具有第二環形凸稜F2與第二側壁S2，其中第二環形凸稜F2位於第一表面101與第二表面102之間。第二側壁S2連接於第一表面101與第二環形凸稜F2之間，而第二側壁S2的形狀也為環形，其中第二環形凸稜F2可以沿著第二側壁S2的邊緣而延伸。
從圖2來看，各個第二開口H2的孔徑也是不均勻，其中第二開口H2的最小孔徑實質上等於第二環形凸稜F2的內徑。此外，這些第二環形凸稜F2實質上皆位於參考平面RF1，所以這些第一環形凸稜F1與這些第二環形凸稜F2實質上皆位於同一面參考平面RF1。換句話說，這些第一環形凸稜F1與這些第二環形凸稜F2基本上都是共平面的。此外，第二側壁S2與參考平面RF1之間會形成第二夾角A2，其小於第一夾角A1。
這些第一開口H1與這些第二開口H2可以透過微影（photolithography）與濕蝕刻而形成，所以金屬遮罩100可為經過微影與濕蝕刻之後的金屬板。因此，在進行濕蝕刻以前，上述金屬板的相對兩表面分別被兩層遮罩圖案所覆蓋，其中這些遮罩圖案可以是經過顯影之後的光阻圖案，並覆蓋外圍空白區塊120與所有工作區塊110，僅暴露後續要形成這些第一開口H1與這些第二開口H2的金屬板表面。換句話說，這些遮罩圖案皆具有多個對應第一開口H1與第二開口H2的通孔，其中這些通孔局部暴露金屬板表面（對應於第一表面101與第二表面102）。
受到濕蝕刻的負載效應影響，靠近外圍空白區塊120區域的蝕刻速率（etching rate）明顯快於遠離外圍空白區塊120區域的蝕刻速率。因此，各個遮罩圖案的這些通孔不會設計成相同大小尺寸，其中靠近外圍空白區塊120的通孔（對應第一開口H1）具有較小尺寸，而遠離外圍空白區塊120的通孔（對應第二開口H2）具有較大尺寸，以促使受負載效應影響的第一開口H1與第二開口H2兩者尺寸可以相同或相近，從而減少第一開口H1與第二開口H2兩者孔徑之間的差距。
此外，由於遮罩圖案的這些通孔尺寸並不相同，加上濕蝕刻的負載效應影響，以至於這些點狀平面101s會分布於周圍部111，但不分布於中央部112，而這些端點101p則是僅分布於中央部112，但不分布於周圍部111。其次，周圍部111內的這些第一夾角A1的變化也會從外圍空白區塊120朝向中央部112遞減，如圖2所示。
綜上所述，本發明至少一實施例的金屬遮罩適用於製作圖案化膜層，例如適用於製作有機發光二極體顯示面板的多個發光層。而且，本發明至少一實施例的金屬遮罩可以製作出尺寸一致或相近的多個發光層，有利於製作高解析度的顯示面板，以提升顯示面板的解析度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1B、1C:區域 100:金屬遮罩 101:第一表面 102:第二表面 101p:端點 101s:點狀平面 110:工作區塊 111:周圍部 112:中央部 120:外圍空白區塊 A1:第一夾角 A2:第二夾角 F1:第一環形凸稜 F2:第二環形凸稜 H1:第一開口 H2:第二開口 RF1:參考平面 S1:第一側壁 S2:第二側壁 T1、T2:厚度
圖1A是本發明至少一實施例的金屬遮罩的仰視示意圖。 圖1B是圖1A中區域1B的放大示意圖。 圖1C是圖1A中區域1C的放大示意圖。 圖2是圖1B中沿線2-2剖面而繪製的剖面示意圖。
100:金屬遮罩
101:第一表面
102:第二表面
101p:端點
101s:點狀平面
111:周圍部
112:中央部
A1:第一夾角
A2:第二夾角
F1:第一環形凸稜
F2:第二環形凸稜
H1:第一開口
H2:第二開口
RF1:參考平面
S1:第一側壁
S2:第二側壁
T1、T2:厚度

Claims (8)

  1. 一種金屬遮罩，包括： 至少一工作區塊，包括： 一周圍部，具有多個第一開口； 一中央部，具有多個第二開口，其中該周圍部圍繞並連接該中央部，而該周圍部的厚度大於該中央部的厚度；以及 一外圍空白區塊，圍繞並連接於該至少一工作區塊。
  2. 如請求項1所述的金屬遮罩，其中該金屬遮罩具有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面，而該些第一開口與該些第二開口皆延伸至該第一表面與該第二表面，各該第一開口具有： 一第一環形凸稜，位於該第一表面與該第二表面之間；以及 一第一側壁，連接於該第一表面與該第一環形凸稜之間，其中該些第一環形凸稜實質上皆位於一參考平面，而該第一側壁與該參考平面之間形成一第一夾角，其中該第一夾角小於90度； 各該第二開口具有： 一第二環形凸稜，位於該第一表面與該第二表面之間；以及 一第二側壁，連接於該第一表面與該第二環形凸稜之間，其中該些第二環形凸稜實質上皆位於該參考平面，而該第二側壁與該參考平面之間形成一第二夾角，其中該第二夾角小於該第一夾角。
  3. 如請求項2所述的金屬遮罩，其中該周圍部內的該些第一夾角的變化從該外圍空白區塊朝向該中央部遞減。
  4. 如請求項1所述的金屬遮罩，其中該金屬遮罩具有一第一表面以及一相對該第一表面的第二表面，而該些第一開口與該些第二開口皆延伸至該第一表面與該第二表面，該第一表面具有多個點狀平面，而該些點狀平面分布於該周圍部，不分布於該外圍空白區塊。
  5. 如請求項4所述的金屬遮罩，其中該第一表面還具有多個端點，而該些端點僅分布於該中央部，不分布於該周圍部與該外圍空白區塊。
  6. 如請求項5所述的金屬遮罩，其中至少一該端點位於四個相鄰的該些第二開口之間。
  7. 如請求項4所述的金屬遮罩，其中至少一該點狀平面位於四個相鄰的該些第一開口之間。
  8. 如請求項1所述的金屬遮罩，其中該些第一開口與該些第二開口呈陣列排列。
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