TWI427839B - 薄膜圖案的沉積裝置與方法 - Google Patents

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薄膜圖案的沉積裝置與方法
本發明係關於薄膜沉積裝置，更特別關於如何減少遮罩耗損的方法。
有機電激發光顯示器具備自發光、高應答速度、視角廣、省電、高對比，以及不需背光版、配向膜、偏光膜、彩色濾光片等優勢，所以被認定是下個世代顯示器的發展趨勢。然而以塑膠基板製作有機電激發光顯示器仍面臨許多問題待解決，特別是有機電激發光元件中的有機材料及金屬對氧氣及水氣相當敏感。水/氧氣的過量滲透會氧化元件金屬，減少有機電激發光顯示器元件結構中的電子注入，進而嚴重影響其性能及壽命。所以製作完成後，需封裝保護處理有機電激發光顯示器，使其水氣穿透率(WVTR)小於10-6 g/m2 ‧day，而其氧氣穿透率(OTR)小於10-5 cc/bar‧m2 ‧day。上述封裝製程的溫度不可超過100℃，以避免有機材料產生結晶或凝聚的效應。常用的封裝方法係以玻璃或金屬作封蓋，並以紫外光固化之環氧樹脂型材料(epoxy)作框膠。
雖然丙烯酸系(Acrylic)材料具有較好的阻水氧能力，但是其熱塑性質會傷害有機發光層材料。目前的封裝製程多使用環氧樹脂型材料(epoxy)。在金屬或玻璃封蓋內塗佈乾燥劑(desiccant)可降低面板內部殘留的水氣與氧氣，並且吸收因為封裝不完全而滲入面板之水氣與氧氣。目前常用的乾燥劑材料有氧化鋇(BaO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)等。若面板之封裝採用金屬封蓋時，就無法製作上發光型OLED面板。另一方面，使用金屬或玻璃作為封裝不利於可撓式面板之應用。由於乾燥劑多為不透光材料，因此不適合塗佈在玻璃上製作上發光型OLED的面板。另一種封裝方法是採用水氣以及氧氣穿透率低之薄膜取代玻璃或金屬作為面板之封蓋，此方法不僅可以適用於上發型OLED面板，而且更適合用在未來可撓式OLED面板之製作。使用薄膜作為OLED面板之封裝的好處為：降低面板厚度及重量、減少面板邊框封裝的面積、以及減少封裝材料與乾燥劑的成本等。
傳統液晶顯示器主要是由玻璃基板與液晶材料所構成，具有固定形狀與易加工性等特點。玻璃基板在輕量化、薄型化、及可撓曲使用等新一代產品應用上有其限制，傳統玻璃液晶顯示器無法滿足其需求。為了解決傳統液晶顯示器的問題，使用塑膠取代玻璃作為顯示器基板已成為技術發展的趨勢。塑膠基材不但更輕更薄，且可避免傳統玻璃液晶顯示器易碎及不耐衝擊的缺失。由於塑膠基材所具備的可撓曲性與裁切加工性，更提供了新世代平面顯示器外型與捲曲性的設計空間。
塑膠基材和現今顯示器所使用的玻璃基材相比，最大的缺點在於塑膠基板本身的耐熱性、尺寸安定性、及對外界環境的水氣與氧性的阻絕性，均不如現在的玻璃基板。這將影響透明導電膜之沈積溫度與後段之薄膜電晶體顯示驅動元件的製程溫度。至於基板本身對於外界環境水氣與氧氣的阻隔效果，更直接影響顯示器產品的使用壽命及顯示器品質的穩定性。
因此，為有效改善軟性塑膠基板對氧氣及水氣的阻隔效果，避免劣化可撓式顯示器內部的金屬或可撓式OLED內部的有機層，需在塑膠基板表面製作阻氣層。聚對二甲苯(Parylene)有機膜可形成無針孔膜層，有極好的阻水氧特性，無色、高透明度、與極高的絕緣強度，可抵抗生銹、腐蝕、或風化等。但在薄膜圖案化過程中，聚對二甲苯薄膜不僅沉積於圖案化位置，同時在也會沉積在遮罩表面，甚至在基板上產生擴散，無法有效的將薄膜控制於圖案化位置。
另一方面，沉積於遮罩表面上的聚對二甲苯薄膜難以去除。當遮罩表面沉積一定厚度的聚對二甲苯薄膜後，則需另外清除聚對二甲苯薄膜，甚至報廢遮罩。如此一來，遮罩成本將大幅提升。綜上所述，目前極需在不大幅更動現有設備的前提下，降低遮罩的耗損率以減少成本。
本發明一實施例提供一種薄膜圖案的沉積裝置，包括冷卻背板；中介層板，固定於冷卻背板下方，其中中介層板具有低導熱係數圖案，以及與低導熱係數圖案對比之高導熱係數圖案；遮罩，位於中介層板下方，且具有開口對應高導熱係數圖案；以及沉積薄膜元件，位於遮罩下方。
本發明又一實施例提供一種薄膜圖案的沉積方法，包括提供上述之薄膜圖案的沉積裝置；固定基板於中介層板與遮罩之間，基板直接接觸中介層板與遮罩，且遮罩開口露出部份基板；以沉積薄膜元件沉積薄膜於露出的基板與遮罩上；以及移開遮罩，使露出的該基板具有薄膜圖案。
如第1圖所示，係一實施例中薄膜圖案的沉積裝置100，其具有冷卻背板11、固定於冷卻背板11下方的中介層板13、遮罩15、與沉積薄膜元件17。冷卻背板11之組成可為高導熱材料如金、銀、鋁等。冷卻背板11可連接至冷卻源如冰水機、冷凍系統以維持低溫。
中介層板13具有對比的高導熱係數圖案13A與低導熱係數圖案13B，如第2圖所示。值得注意的是，高導熱係數圖案13A與低導熱係數圖案13B的位置取決於後述基板沉積薄膜的位置，並不限於第2圖所示之位置。在一實施例中，高導熱係數圖案13A之導熱係數為低導熱係數圖案13B之100倍至1000倍。舉例來說，高導熱係數圖案13A之組成可為鋁合金、銅合金、或金等高導熱係數材料。以鋁合金為例，其導熱係數介於210 W/M-K至255 W/M-K之間。低導熱係數圖案13B之組成可為工程塑膠，例如：聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride)、酚醛樹酯(Phenolic又稱電木)、聚縮醛(Polyacetal又稱塑鋼)、鐵氟龍(polytetrafluoroethylene)、MC尼龍(MC NYLON)、ABS樹酯(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、玻璃纖維(Fiber Reinforced Plastic)、壓克力(PMMA)等低導熱係數材料。以工程塑膠為例，其導熱係數約為0.233W/M-K。在一實施例中，中介層板13之厚度約介於6-8mm之間。
當基板19置於中介層板13與遮罩15之間後，可利用磁力、機械方式如栓鈕等方式、或上述之組合使中介層板13與遮罩15同時緊密貼合基板19之上下表面。當採用磁力將基板19夾設於中介層板13與遮罩15之間時，中介層板13可進一步具有磁性材料13C位於低導熱係數圖案13B中，以吸引對應的遮罩15。
遮罩15具有開口16露出基板19的部份表面，使沉積薄膜元件17可沉積薄膜於遮罩15上及基板19露出的部份表面上。遮罩15的開口16對應中介層板13的高導熱係數圖案13A，而遮罩15對應中介層板13的低導熱係數圖案13B。這是因為適用於本發明實施例之薄膜組成如聚對二甲苯等有機材料在低溫下的沉積速度遠高於在高溫下的沉積速度。由於沉積製程為放熱反應，當薄膜沉積於基板19露出的表面與遮罩15上時將會累積大量熱能。開口16露出的基板19其累積的熱能，可透過高導熱係數圖案13A傳導至冷卻背板11，因此開口16露出的基板部份可維持低溫以利沉積薄膜。另一方面，遮罩15上累積的熱能將無法藉由低導熱係數圖案13B傳導至冷卻背板11，因此遮罩15的溫度將會越來越高，不利沉積薄膜。如此一來，沉積於遮罩15上的薄膜厚度，將遠小於沉積於開口16露出的基板19上的薄膜厚度。在本發明一實施例中，沉積於開口16露出的基板19上的薄膜(厚度介於500~1000Å)，與沉積於遮罩15上的薄膜(厚度介於1~2Å)之厚度比介於100：1至 1000：1之間。為達成上述效果，冷卻背板11之溫度介於6℃至-20℃之間。
與習知技藝相較，本發明實施例中的中介層板13可大幅節省移除遮罩15上沉積的薄膜，甚至置換遮罩15的成本。只要低溫沉積薄膜的速率比高溫沉積薄膜的速率快，就可採用上述中介層板13減少薄膜沉積於遮罩15上的厚度。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧沉積裝置
11‧‧‧冷卻背板
13‧‧‧中介層板
13A‧‧‧高導熱係數圖案
13B‧‧‧低導熱係數圖案
13C‧‧‧磁性材料
15‧‧‧遮罩
16‧‧‧開口
17‧‧‧沉積薄膜元件
19‧‧‧基板
第1圖係本發明一實施例中，沉積裝置的示意圖；以及第2圖係本發明一實施例中，中介層板的示意圖。
100．．．沉積裝置
11．．．冷卻背板
13．．．中介層板
13A．．．高導熱係數圖案
13B．．．低導熱係數圖案
15．．．遮罩
16．．．開口
17．．．沉積薄膜元件
19．．．基板

Claims (9)

  1. 一種薄膜圖案的沉積裝置，包括：一冷卻背板；一中介層板，固定於該冷卻背板下方，其中該中介層板具有一低導熱係數圖案，以及與該低導熱係數圖案對比之一高導熱係數圖案；一遮罩，位於該中介層板下方，該遮罩具有一開口對應該高導熱係數圖案；以及一沉積薄膜元件，位於該遮罩下方，其中該高導熱係數圖案之導熱係數為該低導熱係數圖案之導熱係數的100倍至10000倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜圖案的沉積裝置，其中該遮罩之組成包括金屬或合金。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜圖案的沉積裝置，其中該高導熱係數圖案之組成包括鋁合金、銅合金、或金。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜圖案的沉積裝置，其中該低導熱係數圖案之組成包括工程塑膠、電木、或塑鋼。
  5. 一種薄膜圖案的沉積方法，包括：提供申請專利範圍第1項所述之薄膜圖案的沉積裝置；固定一基板於該中介層板與該遮罩之間，該基板直接接觸該中介層板與該遮罩，且該遮罩開口露出部份該基板；以該沉積薄膜元件沉積一薄膜於露出的該基板與該遮罩上；以及 移開該遮罩，使露出的該基板具有一薄膜圖案。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜圖案的沉積方法，其中沉積該薄膜於露出的該基板與該遮罩上的步驟中，形成於露出的該基板上之薄膜與形成於該遮罩上之薄膜的厚度比介於100：1至1000：1之間。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜圖案的沉積方法，其中沉積該薄膜於露出的該基板與該遮罩上的步驟中，該冷卻背板之溫度維持於6℃至-20℃之間。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜圖案的沉積方法，其中該薄膜包括聚對二甲苯。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜圖案的沉積方法，其中固定該基板於該中介層板與該遮罩之間的步驟包括機械固定法、磁力固定法、或上述之組合。
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