TWI433942B - 光罩總成 - Google Patents

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TWI433942B TW099144628A TW99144628A TWI433942B TW I433942 B TWI433942 B TW I433942B TW 099144628 A TW099144628 A TW 099144628A TW 99144628 A TW99144628 A TW 99144628A TW I433942 B TWI433942 B TW I433942B
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Description

光罩總成
本發明係關於光罩總成，特別是一種能夠於有機發光顯示裝置之有機層形成製程中提高有機材料之沈積效率以及成品有機發光顯示裝置之均勻度特性之光罩總成。
近來，資訊技術的日益突起引起視覺顯示電資訊訊號之顯示技術之進步。因此，包含薄型設計、重量輕且功率消耗低等卓越性能之各種平面顯示器被發展以及迅速代替傳統的陰極射線管(CRT)。
平面顯示器之代表例子包含液晶顯示器、電漿顯示器、場發射顯示器(Field Emission Display；FED)、電致發光顯示器(Electro Luminescent Display；ELD)、電潤濕顯示器(Electro-Wetting Display；EWD)以及有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)顯示器。
上述顯示器中，有機發光二極體顯示器使用有機發光二極體顯示影像。藉由電子與電洞之復合所產生的激子能量，有機發光二極體顯示器被設計以產生特定波長的光線。這種有機發光二極體顯示器之優點包含卓越的顯示性能例如對比度高與響應速度快，以及容易實現軟性顯示(flexible display)，就此而言有機發光二極體顯示器認為是理想的下世代顯示器。
一般的有機發光二極體顯示器中，定義主動區以及剩餘區，其中主動區中複數個子畫素被排列為矩陣，剩餘區被稱為非主動區。每一子畫素包含薄膜電晶體與有機發光二極體。有機發光二極體包含第一電極、有機層以及第二電極。有機層包含電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層以及電子注入層。透過應用若干伏特之電壓至第一電極與第二電極，具有上述配置之有機發光二極體顯示器顯示影像。因此，穿透有機層的電流引起發光。就是說，有機發光二極體顯示器藉由發光原理使用激子落回基態所產生的殘餘能量顯示影像。第一電極與第二電極所注入的電洞與電子之復合產生激子。
這時，有機層之形成製程中，光罩總成用以形成對應子畫素之發光區域。這種情況下，光罩總成包含由金屬或塑膠薄膜形成的沈積光罩以及與此沈積光罩耦合之框，以及光罩總成包含與主動區對應之開口區域以及位於開口區域外部的截取區域(intercepting region)。光罩總成中，沈積光罩係為平面處於展開狀態，以及透過例如熔接(welding)與框耦合。框用以保持沈積光罩之平面狀態。
為了透過同時製造複數個有機發光顯示器以實現提高產量，或者為了增加有機發光顯示器之尺寸，基板的尺寸也逐漸增加。這必須增加與基板對應之光罩總成之尺寸。
如上所述，當單個沈積光罩組成一個大光罩總成時，此沈積光罩應該尺寸較大。因此，即使沈積光罩處於拉伸狀態與框耦合，在重量作用下沈積光罩可能下陷。這種下陷的沈積光罩不會與基板緊密接觸，從而難以依照設計圖案完成有機物質的沈積。此外，如果過量的拉力被施加至沈積光罩以避免下陷現象，拉力則可能導致沈積光罩之圖案變形，從而難以依照設計圖案完成有機物質的沈積。
為了解決上述問題，業界嘗試使用複數個沈積光罩(以下稱為〞分離沈積光罩(split deposition masks)〞)組成與大基板對應之大光罩總成。
「第1圖」所示係為習知技術之光罩總成之平面圖。
請參考「第1圖」，習知技術之光罩總成10包含複數個分區沈積光罩11以及與複數個分區沈積光罩11耦合之矩形框12。這種情形下，每一分區沈積光罩11與框12耦合，處於分區沈積光罩11透過施加至其上下端部之預定拉力被展平之狀態。因為複數個分區沈積光罩11的尺寸比較小，所以可避免重量作用下沈積光罩11之下陷現象。
然而，複數個分區沈積光罩11的情況下，沈積光罩11的周邊未全部與框12固定，只有其上下端部與框12固定，導致複數個分區沈積光罩11與框12耦合的問題。就是說，即使分區沈積光罩11與框12耦合，分區沈積光罩11處於透過施加之足夠拉力被展平之狀態，分區沈積光罩11之中部變得松脫，或者由於基板的運動以及生產製程導致的衝擊或運動造成鄰接的分區沈積光罩11間的間隙變大。因為分區沈積光罩11之松脫或者鄰接分區沈積光罩11間的間隙導致沈積與設計不同，當沈積有機材料時，有機材料之沈積效率以及有機發光二極體顯示器之均勻度特性變差。
因此，本發明提供一種光罩總成。
本發明之目的在於提供一種光罩總成，其中複數個沈積光罩之間的接合牢固，用以避免複數個沈積光罩之松脫以及避免鄰接沈積光罩之間形成間隙。
本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其它優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
為了獲得本發明的這些目的和其他特徵，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明的一種光罩總成包含：複數個沈積光罩，各自被定義用於通過有機材料之開口區域以及位於開口區域周邊之遮蔽區域；框，與連續排列的複數個沈積光罩耦合；以及結合部，用以接合複數個沈積光罩之鄰接的沈積光罩。
可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
現在將結合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。其中在這些圖式部份中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
首先，將描述一種應用光罩總成之有機材料沈積製程。
「第2圖」所示係為本發明較佳實施例之有機材料之代表性沈積設備之剖面圖。
請參考「第2圖」，有機材料之沈積設備包含：腔室10，其中保持真空狀態；沈積來源20，用以排放有機材料；光罩總成100，被排列於沈積來源20上方；基板30，被排列於光罩總成100上方；以及磁鐵單元(magnet unit)40，被排列以正對光罩總成100，基板30被放置於磁鐵單元40與光罩總成100之間。
當有機材料被沈積於基板30上時，腔室10的內部保持高真空與高溫。這種情況下，雖然圖中未表示，為了保持高真空，腔室10中可安排類似渦輪分子泵(Turbo Molecular Pump；TMP)之真空泵。雖然圖中未表示，有機材料之沈積設備可包含：厚度監視感測器，用以測量有機材料之沈積厚度；厚度控制器，用以依照測量的有機材料的厚度控制沈積來源20之作業；以及擋門(shutter)，用以遮擋有機材料從沈積來源中發射。
沈積來源20係為坩堝，排列於腔室10之下側，用於加熱有機材料以使得有機材料蒸發與排放。
光罩總成100包含：沈積光罩110，實現沈積材料之選擇性通過；以及多邊框120，與沈積光罩110耦合。以下將更加詳細地描述本發明較佳實施例之光罩總成100。
基板30包含：主動區域，其中複數個晶胞排列為矩陣以及於其上沈積有機材料；以及空閒區域(dummy region)，係為主動區域之周邊。這種情況下，光罩總成100之沈積光罩包含與基板30之主動區域匹配之開口區域。雖然圖中未表示，有機材料之沈積設備更可包含對準儀(aligner)，位於腔室10內部以用於對準基板30與光罩總成100。
以下將結合「第3圖」、「第4圖」、「第5圖」、「第6A圖」、「第6B圖」、「第6C圖」以及「第7圖」描述本發明第一較佳實施例之光罩總成100。
「第3圖」所示係為本發明第一較佳實施例之光罩總成之平面圖，「第4圖」所示係為「第3圖」所示之區域A之放大示意圖，以及「第5圖」所示係為「第4圖」所示之線B-B之剖面圖。「第6A圖」、「第6B圖」以及「第6C圖」所示分別係為本發明第一較佳實施例之結合部之圖形。「第7圖」所示係為本發明第一較佳實施例之沈積光罩開口區域被劃分之光罩總成之實例之平面圖。
請參考「第3圖」，光罩總成100包含：複數個沈積光罩110，各自被定義用於通過有機材料之開口區域以及位於開口區域周邊之遮蔽區域；框120，與複數個連續排列的沈積光罩110耦合；以及選擇球形焊線(ball wire)130之結合部(bonding portion)，用以接合鄰接的沈積光罩。球形焊線130係為第一實施例之結合部，透過令球形塊狀金屬接觸鄰接的沈積光罩110其中之一，提起且延伸該塊狀金屬至鄰接的沈積光罩110其中另一，以及令延伸的金屬接觸另一鄰接的沈積光罩110，從而接合鄰接沈積光罩110之正對側面。
連續排列的複數個沈積光罩110與框120耦合，處於當被施加預定的拉力時沈積光罩110被拉伸以展平之狀態。這種情形下，當複數個沈積光罩110的上下端透過熔接等方式被固定至框120時，複數個沈積光罩110與框120耦合。
框120係為多邊形(「第3圖」所示為矩形框)，被結合至複數個沈積光罩110以固定複數個沈積光罩110，從而保持展平狀態。
請參考「第4圖」，複數個沈積光罩110各自被定義開口區域111與遮蔽區域112，開口區域111被形成以匹配基板之主動區中排列的複數個晶胞31其中之一。就是說，開口區域111能夠形成有機層之發光區域，與複數個晶胞31其中之一匹配。開口區域111可具有寬度X，寬度X可大於晶胞31的寬度。雖然圖中未表示，考慮到有機材料之壽命或者色光產生強度，與藍色晶胞31匹配之開口區域111可被設計為大於與紅色或綠色晶胞31匹配之開口區域111。
請參考「第5圖」，第一實施例之球形焊線130形成的結合部接合第一沈積光罩110a與鄰接第一沈積光罩110a之第二沈積光罩110b，其中第一沈積光罩110a係為複數個沈積光罩110其中之一。就是說，球形焊線130係透過以下方法被應用，其中球形塊狀金屬與第一沈積光罩110a一側面接觸以後，塊狀金屬以焊線形狀被延伸至第二沈積光罩110b以跨越鄰接的沈積光罩110a與110b之邊界，直到延伸的金屬與第一沈積光罩110a之該側面正對之第二沈積光罩110b一側面接觸為止，然後焊線之應用結束。如「第3圖」所示，鄰接的沈積光罩110間的邊界處形成一個或多於一個球形焊線130，用以接合鄰接的沈積光罩110。
球形焊線130由金屬形成，此金屬具有優秀的延性以容易延伸，以及避免產生雜質氣體。就是說，球形焊線130由金Au、銀Ag、白金Pt以及鋁或者兩種或者多種以上金屬之合金中選擇的一種金屬形成。與球形焊線130接觸之沈積光罩110之表面之部位鍍有球形焊線130之金屬，用以使得沈積光罩110與球形焊線130之間的結合強力。例如，球形焊線130可由金形成，與鍍有金之沈積光罩110接觸。
「第6A圖」所示係為鍍金表面與鍍金球形焊線之照片。這種情況下，球形塊狀部(位於「第6A圖」左側上)表示「第6B圖」所示之球形金塊以線形延伸。球形焊線130之端部(位於「第6A圖」右側上)表示金線於鍍金表面上向下按壓以結束結合，如「第6C圖」所示。
其間，如「第4圖」所示，沈積光罩110於遮蔽區域112處被劃分，這樣沈積光罩110可被形成以僅僅包含完整形式之開口區域111。然而，如「第7圖」所示，沈積光罩110可於開口區域111處被劃分，這樣沈積光罩110可被形成以包含不完整形式之開口區域。如果沈積光罩110之形式為沈積光罩110於開口區域111處被劃分，則兩個沈積光罩110a與110b並排排列以形成一欄完整形式之開口區域111。兩個沈積光罩110a與110b之遮蔽區域之邊界係使用至少一個球形焊線130結合。
接下來，以下將結合「第8圖」、「第9圖」以及「第10圖」詳細描述本發明第二較佳實施例之光罩總成100。
「第8圖」所示係為本發明第二較佳實施例之光罩總成之平面圖，「第9圖」所示係為「第8圖」所示之區域C之剖面圖，以及「第10圖」所示係為本發明第二較佳實施例之沈積光罩開口區域被劃分之光罩總成之實例之平面圖。
請參考「第8圖」，光罩總成100包含：複數個沈積光罩110，各自定義有用以通過有機材料之開口區域以及位於開口區域周邊之遮蔽區域；框120，與連續排列的複數個沈積光罩110耦合；以及選擇楔形焊線(wedge wire)131之結合部，用於接合鄰接的沈積光罩110。楔形焊線131係為第二實施例之結合部，透過令金屬接觸鄰接的沈積光罩110其中之一，以直線形狀延伸該金屬至鄰接的沈積光罩110其中另一，保持接觸該鄰接沈積光罩110，直到延伸金屬達到另一鄰接沈積光罩110為止，以及令延伸金屬接觸另一鄰接沈積光罩110，從而接合鄰接的沈積光罩110之正對側面。
因為除選擇楔形焊線131之結合部以外，本發明第二較佳實施例之光罩總成與本發明第一較佳實施例之光罩總成相同，所以省略相同部位的描述。
請參考「第9圖」，第二實施例之楔形焊線131所形成的結合部接合第一沈積光罩110a與鄰接第一沈積光罩110a之第二沈積光罩110b，其中第一沈積光罩110a係為複數個沈積光罩110其中之一。就是說，楔形焊線131透過以下方法被應用，其中金屬與第一沈積光罩110a一側面接觸，保持接觸的金屬以線形被延伸到第二沈積光罩110b以跨過鄰接的沈積光罩110a與110b之邊界，以及延伸的金屬接觸與第一沈積光罩110a該側面正對之第二沈積光罩110b一側面。如「第8圖」所示，鄰接的沈積光罩110間的邊界處形成一個或多於一個楔形焊線131，用以接合鄰接的沈積光罩110。
楔形焊線131由金屬形成，該金屬具有優秀的延性以容易延伸，以及避免產生雜質氣體。就是說，楔形焊線131由從金、銀、白金以及鋁或者兩種或者多種以上金屬之合金中選擇的一種形成。與楔形焊線131接觸之沈積光罩110之表面之部位被鍍有楔形焊線131的金屬，用以使得沈積光罩110與楔形焊線131之間的結合強力。例如，楔形焊線131可由金形成，與鍍金之沈積光罩110接觸
其間，比較球形焊線130與楔形焊線131，球形焊線130以結合點(bonding point)的形狀接觸鄰接的兩個沈積光罩110，球形焊線130之焊線部係透過以未接觸沈積光罩110之狀態延伸塊狀金屬而形成。而楔形焊線131係透過保持接觸鄰接的兩個沈積光罩110之狀態延伸金屬，從而接觸鄰接的兩個沈積光罩110。
與第一實施例類似，第二實施例之沈積光罩110還可形成如下，沈積光罩110於遮蔽區域112處被劃分或者於開口區域111處被劃分。就是說，如「第9圖」所示，沈積光罩110可於遮蔽區域112處被劃分，這樣沈積光罩110可被形成以僅僅包含完整形式之開口區域111。或者，如「第10圖」所示，沈積光罩110可於開口區域111處被劃分，這樣沈積光罩110可被形成以包含不完整形式的開口區域111。如果沈積光罩110之形式為沈積光罩110於開口區域111處被劃分，由此兩個沈積光罩110a與110b並排排列以形成一欄完整形式之開口區域111。兩個沈積光罩110a與110b之遮蔽區域之邊界係使用至少一個楔形焊線131被接合。
接下來，結合「第11圖」與「第12圖」詳細描述本發明第三較佳實施例之光罩總成100。
「第11圖」所示係為本發明第三較佳實施例之光罩總成之平面圖，以及「第12圖」所示係為「第11圖」所示之區域D之剖面圖。
請參考「第11圖」，光罩總成100包含：複數個沈積光罩110，各自定義用以通過有機材料之開口區域以及位於開口區域周邊之遮蔽區域；框120，與連續排列的複數個沈積光罩110耦合；以及選擇凸塊焊線132之結合部，用以接合鄰接的沈積光罩110。凸塊焊線(bump wire)132係為第三實施例之結合部，透過令金屬接觸鄰接的沈積光罩1110之邊界的兩個正對側面，以接合鄰接的沈積光罩110之正對側面。凸塊焊線132可被形成以接觸兩個鄰接沈積光罩110之邊界之至少一個部位，還可形成各自接觸邊界之一個部位之複數個凸塊焊線132。
其間，因為除選擇凸塊焊線132代替球形焊線130或楔形焊線131之結合部以外，本發明第三較佳實施例之光罩總成與本發明第一或第二較佳實施例之光罩總成相同，所以省略相同部分之描述。
請參考「第12圖」，第三實施例之凸塊焊線132形成的結合部接合第一沈積光罩110a與鄰接第一沈積光罩110a之第二沈積光罩110b，其中第一沈積光罩110a係為複數個沈積光罩110其中之一。這種情形下，凸塊焊線132形成於第一沈積光罩110a與第二沈積光罩110b間的邊界處，以接觸第一沈積光罩110a與第二沈積光罩110b兩個其中至少一個部位，以接合鄰接的沈積光罩110a與110b。
這種情形下，凸塊焊線132由具有優秀延性之金屬形成，這樣凸塊焊線132可容易被延長以及避免發射雜質氣體。就是說，凸塊焊線132由從金、銀、白金以及鋁或者兩種或者多於兩種以上金屬之合金中選擇的一種形成。接觸凸塊焊線132之沈積光罩110之表面之一部位被鍍有凸塊焊線132之金屬，以使得沈積光罩110與凸塊焊線132之間的結合強力。例如凸塊焊線132可由金形成以接觸鍍金之沈積光罩110。
因此，本發明第一至第三較佳實施例任意其一之光罩總成100包含複數個沈積光罩110以及用以接合鄰接的沈積光罩110之結合部，結合部係為從球形焊線130、楔形焊線131以及凸塊焊線132中選擇的至少其一。因為沈積光罩110可被劃分為小尺寸的沈積光罩，所以可避免重力之下陷，以及因為鄰接的沈積光罩110一同被接合，所以可避免沈積光罩110之松脫以及鄰接的沈積光罩110之間形成間隙。最終，避免沈積光罩110之位置變化，以允許於有機層形成製程中依照設計沈積有機材料，可提高有機材料之沈積效率，以及可提高有機發光二極體顯示器之均勻度特徵。
如上所述，透過令本發明之光罩總成包含複數個沈積光罩，以具有相對小的尺寸且相對輕的沈積光罩，本發明之光罩總成可避免沈積光罩下陷。因為光罩總成包含用以接合鄰接的沈積光罩之結合部，鄰接的沈積光罩間的接合可變強。最終，因為可避免沈積光罩之松脫或者鄰接的沈積光罩之間形成間隙，所以允許依照設計沈積有機材料，由此可提高有機材料之沈積效率以及製造的有機發光二極體顯示器之均勻度特徵。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10．．．光罩總成
11．．．沈積光罩
12．．．框
20．．．沈積來源
30．．．基板
31．．．晶胞
40．．．磁鐵單元
100．．．光罩總成
110．．．沈積光罩
110a．．．沈積光罩
110b．．．沈積光罩
111．．．開口區域
112．．．遮蔽區域
120．．．框
130．．．球形焊線
131．．．楔形焊線
132．．．凸塊焊線
X．．．寬度
第1圖所示係為習知技術之光罩總成之平面圖；
第2圖所示係為本發明較佳實施例之有機材料之代表性沈積設備之剖面圖；
第3圖所示係為本發明第一較佳實施例之光罩總成之平面圖；
第4圖所示係為第3圖所示之區域A之放大示意圖；
第5圖所示係為第4圖所示之線B-B之剖面圖；
第6A圖至第6C圖所示分別係為本發明第一較佳實施例之結合部之照片；
第7圖所示係為本發明第一較佳實施例之被劃分沈積光罩開口區域之光罩總成實例之平面圖；
第8圖所示係為本發明第二較佳實施例之光罩總成之平面圖；
第9圖所示係為第8圖所示之區域C之剖面圖；
第10圖所示係為本發明第二較佳實施例之被劃分沈積光罩開口區域之光罩總成實例之平面圖；
第11圖所示係為本發明第三較佳實施例之光罩總成之平面圖；以及
第12圖所示係為第11圖所示之區域D之剖面圖。
100．．．光罩總成
110．．．沈積光罩
120．．．框
130．．．球形焊線

Claims (11)

  1. 一種光罩總成，包含：複數個沈積光罩；一框，與在一個方向中連續排列的該等沈積光罩耦合；以及至少一個結合部，形成於該等沈積光罩中之一第一沈積光罩與該等沈積光罩中鄰接該第一沈積光罩之另一第二沈積光罩之間的邊界上，用以接合該第一沈積光罩與該第二沈積光罩，其中該至少一個結合部之一側與該第一沈積光罩接觸，且該至少一個結合部之另一側與該第二沈積光罩接觸。
  2. 如請求項第1項所述之光罩總成，其中該至少一個結合部係為球形焊線之形式。
  3. 如請求項第1項所述之光罩總成，其中該至少一個結合部係為楔形焊線之形式。
  4. 如請求項第1項所述之光罩總成，其中該至少一個結合部係為凸塊焊線之形式。
  5. 如請求項第1項所述之光罩總成，其中該至少一個結合部係由金、銀、白金以及鋁或者及其合金中選擇的一種金屬形成。
  6. 如請求項第1項所述之光罩總成，其中接觸該至少一個結合部之該沈積光罩之一表面之一部位被鍍有該至少一個結合部之 相同金屬。
  7. 如請求項第1項所述之光罩總成，該等沈積光罩各自包含一開口區域與一遮蔽區域，該開口區域匹配一基板之主動區域中排列的複數個晶胞其中之一。
  8. 如請求項第7項所述之光罩總成，其中該開口區域之寬度大於該匹配晶胞之寬度。
  9. 如請求項第7項或第8項所述之光罩總成，其中該等晶胞包含有一藍色晶胞、一綠色晶胞及一紅色晶胞，其中與該藍色晶胞匹配之開口區域之尺寸大於與該綠色晶胞或該紅色晶胞匹配之開口區域之尺寸。
  10. 如請求項第9項所述之光罩總成，其中該等沈積光罩於該遮蔽區域處被劃分。
  11. 如請求項第9項所述之光罩總成，其中該等沈積光罩於該開口區域處被劃分，該鄰接的沈積光罩之該遮蔽區域之邊界係使用該至少一個結合部被接合。
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