TWI463022B - 遮罩組件及其製造方法 - Google Patents

Description

遮罩組件及其製造方法

本發明實施例係關於一遮罩組件、包含其用於平面顯示器之沉積設備及相關方法。

平面顯示器可展現出期望之特性，例如重量輕、厚度薄…等。其典型例子可包含，例如液晶顯示器(LCDs)與有機發光二極體顯示器(OLEDs)。其中OLEDs因為相對於LCDs係具有絕佳的亮度、廣視角，以及不需背光，其可實行為超薄顯示器。

一OLED為一顯示裝置，其中自一陰極注入的電子與自一陽極注入的電洞會於一有機薄膜中再結合，以形成激子。接著該等激子的降激造成的能量釋放會發射出特定波長的光。

在該OLED中，例如利用一遮罩組件顯影或沉積，該遮罩組件可具有複數個具一預定圖形的狹縫，其可用以選擇性地於一基板上形成一負電極、一正電極，與一有機薄膜。該基板可由如玻璃、不鏽鋼，或合成樹酯形成。顯影製程中，利用溼式或乾式蝕刻在去光阻的步驟中可能會有水氣進入，沉積可能會因水氣而退化的材料(如有機薄膜)時，應利用該遮罩組件來沉積。

一OLED可包含一有機發光元件，其具有紅(R)、綠(G)以及藍(B)有機發光層，以顯示全彩色。利用該遮罩組件沉積可沉積一具有圖形的薄膜，該圖形係對應於該預定圖形。沉積可發生於一基板 上，其係藉由將該遮罩組件排於該基板與一蒸發源間，接著將沉積標的物經由該遮罩組件沉積於該基板上。因此，要製造該全彩OLED，該遮罩組件可包含一圖形遮罩，其上具有預定圖形，並有一框架遮罩支撐該圖形遮罩。

該遮罩組件可由一蝕刻方法所製造，該蝕刻方法可如藉由蝕刻製程或是由利用電解法之電鑄法形成狹縫。該蝕刻法形成高度精確圖形狹縫的能力會受到限制，其係由於該狹縫的寬度與其間的間隙可受限於一材料的厚度。另一方面，該電鑄法可用以製造該等狹縫，其相較於該蝕刻法具有相當高的準確性。

本發明實施例係為一遮罩組件、包含其用於平面顯示器之沉積設備及相關方法，其具有超越先前技術的優點。

本發明一實施例的特點係提供一遮罩組件，其具有較佳的熱穩定性。

本發明一實施例的另一特點係提供一遮罩組件，其可防止該遮罩組件的開口之位置或形狀在沉積製程中因為製程腔體內部溫度升高而導致變形。

上述或其他特點與優點中至少一者可藉由提供一遮罩組件而實現，該遮罩組件包含：一開口遮罩，其具有複數個第一開口；以及一圖形遮罩，其耦合至該開口遮罩，該圖形遮罩具有複數個第二開口且位於由該等第一開口界定的區域中，其中該開口遮罩形成材料的熱膨脹係數係低於該圖形遮罩的熱膨脹係數。

該圖形遮罩可由電鑄法形成。

該圖形遮罩的該等第二開口可形成一圖形，其係對應於欲形成於 一基板上的薄膜之期望圖形。

該遮罩組件可進一步包含一框架遮罩，其係耦合至該開口遮罩，該框架遮罩具有一第三開口，而該等第一開口係位於由該等第三開口定義的一區域中。

該等開口與圖形遮罩可沿著該開口遮罩於第一耦合點耦合，以及於該開口遮罩之該等第一開口之間的第二耦合點耦合。

該開口遮罩可具有一長度與一寬度，該圖形遮罩可具有對應的長度與寬度，且該開口遮罩的長度與寬度可與該圖形遮罩的對應長度與寬度相等。

至少一個上述與其他的特點及優點也可藉由提供一種製造一遮罩組件的方法來實現，其包：準備一開口遮罩，其具有複數個第一開口，以此每一個第一開口皆具有一區域；準備一圖形遮罩，其具有複數個第二開口，以此每一個第二開口皆具有一區域，其相對於該等第一開口的每一者之區域係較小的，將該開口遮罩與該圖形遮罩排列以使該等第二開口置於由該等第一開口所界定的區域內，並且將該開口遮罩耦合至該圖形遮罩，其中該開口遮罩係由一種材料形成，其熱膨脹係數低於該圖形遮罩的熱膨脹係數。

準備該圖形遮罩可包含執行一電鑄製程。

準備該圖形遮罩可包含形成該等第二開口，以此該等係二開口會形成一圖形，其係對應於欲形成於一基板上一薄膜的期望圖形。

該開口遮罩可具有一長度與一寬度，該圖形遮罩可具有對應的長度與寬度，且該開口遮罩的長度與寬度可與該圖形遮罩的對應長度與寬度相等。

將該開口遮罩耦合至該圖形遮罩可包含：一第一耦合製程，該的一耦合製程包含將該開口遮罩的邊緣耦合至該圖形遮罩的邊緣； 以及一第二耦合製程，該第二耦合製程包含將該開口遮罩與該圖形遮罩結合在一起，其係於該開口遮罩的該等第一開口間的區域結合。

該第二耦合製程可在該第一耦合製程完成後執行。

該方法可進一步包含：準備一框架遮罩，其具有一第三開口，其使該框架遮罩與該開口遮罩對齊，以此該等所有的第一開口係位於由該第三開口界定的區域中；以及將該框架遮罩耦合至該開口遮罩。

將該框架遮罩耦合至該開口遮罩可發生於將該開口遮罩耦合至該圖形遮罩之後。

至少一個上述或其他特性與優點也可藉由提供一用於平面顯示器的沉積設備來實現，其包含：一製程腔體；一蒸發源，其係置於該製程腔體的一側之上；一遮罩組件，其係於該蒸發源與一基板之間，該遮罩組件包含：一開口遮罩，其具有複數個第一開口；以及一圖形遮罩，其耦合至該開口遮罩，該圖形遮罩具有複數個第二開口，其係置於由該等第一開口界定的區域之中；以及一支撐物，其支撐該基板與該遮罩組件，其中該遮罩組件的該開口遮罩係由一材料形成，其熱膨脹係數係低於該圖形遮罩的熱膨脹係數。

該遮罩組件的圖形遮罩可由一電鑄法形成。

該圖形遮罩的該等第二開口可形成一圖形，其對應於欲形成於該基板上的一薄膜之期望圖形。

該遮罩組件可進一步包含一框架遮罩，其係耦合至該開口遮罩，該框架遮罩具有一第三開口，且該等第一開口係置於由該第三開口界定的區域之中。

該開口遮罩可耦合至該圖形遮罩，其係於沿著該開口遮罩的邊緣的該等第一耦合點耦合，以及於該開口遮罩的第一開口間的第二耦合點耦合。

該開口遮罩可具有一長度與一寬度，該圖形遮罩可具有對應的長度與寬度，且該開口遮罩的長度與寬度可與該圖形遮罩的對應長度與寬度相等。

100‧‧‧沉積設備

110‧‧‧製程腔體

120‧‧‧蒸發源

130‧‧‧支撐物

132‧‧‧第一支撐物

134‧‧‧第二支撐物

200‧‧‧遮罩組件

210‧‧‧開口遮罩

215‧‧‧第一開口

220‧‧‧圖形遮罩

225‧‧‧第二開口

230‧‧‧框架遮罩

235‧‧‧第三開口

300‧‧‧密閉接觸物

P1‧‧‧第一耦合點

P2‧‧‧第二耦合點

S‧‧‧基板

圖1圖示根據本發明一實施例以用於平面顯示器之一沉積設備。

圖2A圖示根據本發明一實施例以用於平面顯示器之沉積設備中一遮罩組件的分解圖。

圖2B圖示根據本發明一實施例以用於平面顯示器之沉積設備中一遮罩組件的平面圖。

下文中會配合附圖對本發明示範實施例有更完整的描述；然而，其可以不同形式實施，且於本文中所描述的實施例不應構成其限制。這些實施例僅供以使揭示更為徹底與完整，且可完整傳達本發明範疇予熟習本技術之人士。

在圖示中，該等各層與各區域的尺度可能為了圖示清楚而被誇大。應理解當一層或一元件被稱為在另一層或一基板”之上”，其可為直接於該層或基板之上或是其間可有中間層。此外，也應理解當一層被稱為在兩層”之間”，其可為該兩層間的唯一一層，或是其間可有一或多層的中間層。全文中相同的圖示元件符號係指相同元件。

圖1所示為根據本發明一實施例用於平面顯示器的沉積設備。參 考圖1，該用於平面顯示器的該沉積設備100可包含：一製程腔體110；一蒸發源120，其係置於該製程腔體110的一側之上；一遮罩組件200，其係於該蒸發源120與一基板S之間；一支撐物130，其支撐該基板S。該用於平面顯示器的沉積設備100可進一步包含一緊密接觸物300，其使得該基板S與該遮罩組件200緊密接觸。

用以於該基板S上沉積一具有預定圖形的薄膜之一沉積製程可執行於該製程腔體110之中。該蒸發源120可儲存並噴灑一欲沉積於該基板S上的沉積標的物。該蒸發源120可置於該製程腔體110的一側上。較佳而言，該蒸發源120係於該製程腔體110的較低部分，以此沉積標的物可被均勻地噴灑於該基板S之上，如圖1中所示。舉例來說，由該沉積製程所沉積的薄膜可形成為一顯示裝置的一電極、一電致發光層等等。

該支撐物130可支撐該基板S與該遮罩組件200以防止該基板S與該遮罩組件200在沉積製程中放置錯誤。該支撐物130可包含：一第一支撐物132，其支撐該基板S；以及一第二支撐物134，其支撐該遮罩組件200。如圖1所示，在實施例中，當蒸發源120置於該製程腔體110的較低部分時，該基板S可置於該遮罩組件200之上，且該遮罩組件200可由該支撐物130所支撐。因此，該基板S與該遮罩組件200皆由該支撐物130所支撐。

該遮罩組件200可配置以使自該蒸發源120噴灑出來的該沉積標的物可被沉積於該基板S之上，其係為具有一預定圖形的薄膜。該遮罩組件200可包含一圖形遮罩220，其包含複數個開口，其係對應於該基板S上該薄膜之期望圖形。該遮罩組件200也可包含一開口遮罩210，其係耦合至該圖形遮罩220之上。

圖2A所示為根據本發明一實施例的用於平面顯示器之沉積設備中 的遮罩組件的分解圖。圖2B所示為根據本發明一實施例的用於平面顯示器之沉積設備中的遮罩組件的平面圖。

參考圖2A與2B，用於平面顯示器的沉積設備100的該遮罩組件200可包含：一開口遮罩210，其具有複數個第一開口215；一圖形遮罩220，其係耦合至該開口遮罩210。該圖形遮罩220可具有複數個第二開口225，其係於該等第一開口215之中。換句話說，該圖形遮罩220的該等複數個第二開口225可置於由該等第一開口215所界定的區域之中。更進一步，每一個第二開口225可置於僅由該等第一開口215中一者所界定的區域之中。

該圖形遮罩220包含第二開口225，其可由電鑄法利用電解來形成。此一方法可幫助確保該等第二開口225形成具有高度準確性的圖形。因此，一個高度準確圖形的薄膜可形成於該基板S之上。

該開口遮罩210可耦合至該圖形遮罩220。舉例來說，在該沉積製程中，該開口遮罩210可防止該圖形遮罩220的該等第二開口225的形狀與位置因該製程腔體110的內部溫度升高而變形。該開口遮罩210可由一種材料形成，其熱膨脹係數相對低於該圖形遮罩220的熱膨脹係數。因此，在沉積製程中，該開口遮罩210可抑制該圖形遮罩220的熱膨脹。一實施例中，該開口遮罩210可結合或耦合至該圖形遮罩220，例如藉由黏著、焊接，及/或熔接。較佳而言，該開口遮罩210係熔接至該圖形遮罩220，其係考慮到在沉積製程中該製程腔體110的內部溫度。

該開口遮罩210的該等第一開口215之間的區域可作為支撐，以防止該圖形遮罩220往下彎曲。為了使該開口遮罩210更堅固地耦合至該圖形遮罩220，該開口與圖形遮罩210與220可經由沿著該開口與圖形遮罩210與220邊緣的該等第一耦合點P1耦合，並且經由 該開口遮罩210的第一開口215之間的該等第二耦合點P2耦合。較佳而言，該等第一耦合點P1為第一熔接點，而該等第二耦合點P2為第二熔接點。

較佳而言，該開口遮罩210具有與該圖形遮罩220相同的寬度與長度，即相同尺寸。因此，該等開口與圖形遮罩210與220可輕易對齊且彼此耦合。

該遮罩組件200可進一步包含一框架遮罩230。該框架遮罩230可被耦合至該開口遮罩210。該框架遮罩230可具有一第三開口235。該開口遮罩210的該等第一開口215可置於由該第三開口235所界定的一區域之中。此一配置使得該支撐物130可輕易地耦合至該遮罩組件200。

下面伴隨附圖2A與2B描述根據本發明一實施例的一種用於製造用於平面顯示器之沉積設備100的遮罩組件200之方法。首先，具有複數個第一開口215的該開口遮罩210與具有複數個第二開口225的該圖形遮罩220皆備妥以使該等第二開口225相對於該等第一開口215具有較小的區域。一實施例中，該圖形遮罩220可經由一電鑄法利用電解形成，以此可形成具高度準確性的圖形。舉例來說，該圖形遮罩220可由鎳(Ni)形成，鎳(Ni)之熱膨脹係數為12.8×10-6。舉例來說，該開口遮罩210可由鎳鋼合金(Invar)形成，其熱膨脹係數為2.0×10-6，相對於鎳是較低的。

接著，該開口遮罩210可與該圖形遮罩220對齊並且耦合，以此該圖形遮罩220的該等第二開口225係置於由該開口遮罩210的該等第一開口210所界定的一區域之中。一實施例中，舉例來說，該開口遮罩210與該圖形遮罩220之間的結合或耦合可包含黏著、焊接，或熔接。較佳而言，該開口遮罩210係熔接至該圖形遮罩220 ，其係考慮該沉積製程可能於該製程腔體110中在高溫之下進行。

該開口遮罩210可耦合至該圖形遮罩220，其係藉由一第一耦合製程與一第二耦合製程，該第一耦合製程包含將該開口與圖形遮罩210與220的邊緣耦合，而該第二耦合製程包含於該開口遮罩210的該等第一開口215間的區域將該開口遮罩210與該圖形遮罩220結合或耦合，以此該開口遮罩210可更為堅固地耦合至該圖形遮罩220。一實施例中，第一耦合製程可為一第一熔接製程，其包含將該開口與圖形遮罩210與220的邊緣在該等第一熔接點熔接；以及第二耦合製程可包含一第二熔接製程，其包含將該開口遮罩210的該等第一開口215之間至少特定區域於該等第二熔接點熔接至該圖形遮罩220。較佳而言，該等第一熔接點係利用該第一熔接製程將該開口與圖形遮罩210與220的邊緣熔接所形成，而該等第二熔接點係利用該第二熔接製程將該開口遮罩210的該等第一開口215之間的區域熔接至該圖形遮罩220所形成。因此，當該開口遮罩210被耦合至該圖形遮罩220時，該開口遮罩210的該等第一開口215不可與該圖形遮罩220的該等第二開口225偏離。

一實施例中，該開口遮罩210具有與該圖形遮罩220相同的寬度與長度，即相同尺寸。此一配置可幫助確保該等開口與圖形遮罩210與220的對齊與耦合製程可輕易執行。

接著，可備妥該框架遮罩230，其支撐該開口與圖形遮罩210與220並具有一第三開口235。該框架遮罩230可與該開口遮罩210對齊，以此該開口遮罩210的全部該等第一開口215係置於由該第三開口235界定的一區域之中。接著，該框架遮罩230可耦合至該開口遮罩210。

較佳而言，該開口遮罩210係耦合至該圖形遮罩220，以此，該開口與圖形遮罩210與220係彼此對齊且耦合。接著，該框架遮罩230可耦合至該開口遮罩210。

根據本發明一實施例的用於平面顯示器的該沉積設備可於該基板上沉積該薄膜，其係利用該遮罩組件，其包含具有複數個第二開口225的該圖形遮罩220。因此，該薄膜可形成於該基板上，其具有一圖形對應於該圖形遮罩220的該等第二開口225。

該遮罩組件也可包含該開口遮罩210，其耦合至該圖形遮罩220，該開口遮罩210係由一種材料形成，其熱膨脹係數相對較低於該圖形遮罩220的熱膨脹係數。此一配置可在沉積製程中，即使該圖形遮罩220係由一種熱膨脹係數相當高的材料所形成，仍可防止該圖形遮罩220的該等第二開口225的位置與形狀因為該製程腔體的內部溫度較高而變形。更進一步，本發明一實施例的遮罩組件可幫助確保具有高度準確性圖形且對應於該等第二開口225的一薄膜係穩定地沉積於該基板上。

本發明示範實施例已揭示於本文中，且雖然本文中應用特定的名詞，其僅用以大略解釋與描述，而非用以限制。因此，熟習本技術人士可理解本發明可有各種形式與細節上的變化而不會與下文中的申請專利範圍中的本發明範疇有所偏離。

200‧‧‧遮罩組件

210‧‧‧開口遮罩

215‧‧‧第一開口

220‧‧‧圖形遮罩

225‧‧‧第二開口

230‧‧‧框架遮罩

235‧‧‧第三開口

P1‧‧‧第一耦合點

P2‧‧‧第二耦合點

Claims (12)

1. 一種遮罩組件，其包含：一開口遮罩，其具有複數個第一開口；以及一圖形遮罩，其耦合至該開口遮罩，該圖形遮罩具有複數個第二開口，其係置於由該等第一開口界定的一區域之中；其中該開口與圖形遮罩係沿著該開口遮罩的邊緣於第一焊接點焊接，以及於該開口遮罩的該等第一開口之間之第二焊接點焊接；其中該開口遮罩係由一種材料形成，其熱膨脹係數係低於該圖形遮罩的熱膨脹係數。
2. 根據申請專利範圍第1項之遮罩組件，其中該圖形遮罩係由一種電鑄法形成。
3. 根據申請專利範圍第1項之遮罩組件，其中該圖形遮罩的該等第二開口會形成一圖形，其對應於欲形成於一基板上的一薄膜的一期望圖形。
4. 根據申請專利範圍第1項之遮罩組件，其進一步包含一框架遮罩，其耦合至該開口遮罩，該框架遮罩具有一第三開口，而該等第一開口係置於由該第三開口定義的一區域之中。
5. 根據申請專利範圍第1項之遮罩組件，其中該開口遮罩具有一長度與一寬度，該圖形遮罩具有一對應長度與一對應寬度，且該開口遮罩的長度與寬度與該圖形遮罩的對應長度與寬度相等。
6. 一種製造遮罩組件的方法，其包含： 準備一開口遮罩，其具有複數個第一開口，以此每一個第一開口具有一區域；準備一圖形遮罩，其具有複數個第二開口，以此每一個第二開口具有一區域，其相對於該等每一個第一開口的區域係較小的；排列該開口遮罩與該圖形遮罩，以使該等第二開口係置於由該等第一開口界定的一區域之中；以及將該開口遮罩焊接至該圖形遮罩，其中該開口遮罩所形成之材料的熱膨脹係數係低於該圖形遮罩的熱膨脹係數；其中將該開口遮罩焊接至該圖形遮罩包含：一第一焊接製程，該第一焊接製程包含將該開口遮罩的邊緣焊接至該圖形遮罩的邊緣；以及一第二焊接製程，該第二焊接製程包含於該開口遮罩的該等第一開口之間的區域將該開口遮罩與該圖形遮罩焊接在一起。
7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中準備該圖形遮罩包含執行一種電鑄製程。
8. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中準備該圖形遮罩包含形成該等第二開口，以此該等第二開口會形成一圖形，其對應於欲形成一基板上的一薄膜之一期望圖形。
9. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該開口遮罩具有一長度與一寬度，該圖形遮罩具有一對應長度與一對應寬度，且該開口遮罩的長度與寬度與該圖形遮罩的對應長度與寬度相等。
10. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該第二耦合製程係於該第一耦合製程完成之後執行。
11. 根據申請專利範圍第6項之方法，其進一步包含： 準備一框架遮罩，其具有一第三開口；排列該框架遮罩與該開口遮罩，以使全部的該等第一開口係置於由該第三開口界定的一區域之中；以及將該框架遮罩耦合至該開口遮罩。
12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中將該框架遮罩耦合至該開口遮罩係發生於將該開口遮罩耦合至該圖形遮罩之後。