TWI635923B - 雷射處理設備 - Google Patents

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Abstract

一種雷射處理設備包括：產生雷射束之雷射產生器、將藉由雷射產生器所產生之雷射束分成複數個子雷射束之繞射光學元件、及調整相鄰複數個子雷射束之間之間距之束間距調整器。因此，藉由安裝將藉由雷射產生器所產生之雷射束分成複數個子雷射束之繞射光學元件、及調整複數個子雷射束之間之間距之束間距調整器，雷射處理設備可在陰影遮罩中形成各種解析度的處理圖樣且同時改善陰影遮罩的處理速度。

Description

雷射處理設備
所述技術係一般關於一種能夠調整相鄰複數個子雷射束之間之間隔的雷射處理設備。
在製造用於沉積有機發光二極體(OLED)顯示器的有機材料的陰影遮罩的方法中，濕蝕刻法經常被使用。然而，在使用濕蝕刻法製造陰影遮罩的方法中，由於濕蝕刻的不均勻性故難以製造精緻圖樣的陰影遮罩，且在圖樣的側表面形狀以特定形式形成時，陰影遮罩無法具有廣的沉積角度。此外，當製造大尺寸陰影遮罩時，由於軋製技術(rolling technology)的限制，鐵板厚度增加，且濕蝕刻時間拉長而因此圖樣具有不均勻形式。
為了克服濕蝕刻的此類問題，使用雷射處理設備製造陰影遮罩的方法被提出。然而，在使用雷射處理設備製造陰影遮罩的方法中，當使用單一雷射束處理時，需要更多的時間用於製造陰影遮罩。當雷射束使用繞射光學元件(DOE)分開且處理成複數個雷射束時，陰影遮罩的生產時間可被縮短，但因雷射束之間的間距被固定了，故難以製造各種解析度的陰影遮罩。
上述在先前技術部分所公開的資訊僅用於加強對所述技術的背景的理解，且因此其可包含不構成先前技術的資訊。
所描述的技術致力於提供具有快速生產各種解析度的陰影遮罩之優點的雷射處理設備。
根據本發明的一態樣，提供一種雷射處理設備，其包括產生雷射束的雷射產生器、將藉由雷射產生器所產生之雷射束分成複數個子雷射束之繞射光學元件(DOE)、以及調整相鄰複數個子雷射束之間之間距之束間距調整器。
束間距調整器可包括僅在垂直於子雷射束之傳播方向之第一方向上改變相鄰複數個子雷射束之間之間距之光學變像系統、以及在均垂直於子雷射束之傳播方向之第一方向及交叉第一方向之第二方向上改變相鄰複數個子雷射束之間之間距之變焦光學系統。光學變像系統可包括一對稜鏡。光學變像系統也可包括藉由旋轉各對稜鏡調整各對稜鏡之傾斜角度之旋轉單元、及控制旋轉單元之操作之控制器。
雷射處理設備也可包括根據相鄰複數個子雷射束之間之相對位置修正像差之像差修正光學系統。像差修正光學系統可包括排列在光學變像系統及變焦光學系統之間且在子雷射束之傳播路徑中之第一像差修正光學系統、及排列在變焦光學系統之背面且在子雷射束之傳播路徑中之第二像差修正光學系統。
束間距調整器可包括在垂直於子雷射束之傳播方向之第一方向上改變相鄰複數個子雷射束之間之間距之第一光學變像系統、及在交叉第一方向且垂直於子雷射束之傳播方向之第二方向上改變通過第一光學變像系統之相鄰複數個子雷射束之間之間距之第二光學變像系統。第一光學變像系統可包含一對第一稜鏡，第二光學變像系統可包含一對第二稜鏡，第一稜鏡及第二稜鏡可相互正交。雷射處理設備亦可包含根據相鄰複數個子雷射束之間之相對位置而修正像差之像差修正光學系統。
像差修正光學系統可包括排列在第二光學變像系統之背面且在子雷射束之傳播路徑中之一第一像差修正光學系統、以及排列在第一像差修正光學系統之背面且在子雷射束之傳播路徑中之第二像差修正光學系統。繞射光學元件可適用於基於垂直於子雷射束的傳播方向的第一方向及第二方向在相鄰複數個子雷射束之間產生不同尺寸的間距。束間距調整器可包括在垂直於子雷射束的傳播方向的第一方向及第二方向上改變相鄰複數個子雷射束之間的間距的變焦光學系統。雷射處理設備也可包括根據複數個子雷射束之間的相對位置修正像差的像差修正光學系統。像差修正光學系統可包括排列在變焦光學系統的正面且在子雷射束的傳播路徑中的第一像差修正光學系統、及排列在變焦光學系統的背面且在子雷射束的傳播路徑中的第二像差修正光學系統。
雷射處理設備也可包括高階束阻擋遮罩以移除複數個子雷射束中的高階子雷射束。雷射處理設備也可包括排列在繞射光學元件的正面以將均勻強度的雷射束射入繞射光學元件的擴束器。各複數個子雷射束可依平行彼此的方向傳播。
1‧‧‧雷射束
2‧‧‧子雷射束
3‧‧‧處理目標
100‧‧‧雷射產生器
200‧‧‧分束光學系統
210‧‧‧繞射光學元件
220、221‧‧‧束間距調整器
220a‧‧‧光學變像系統
21‧‧‧旋轉單元
22、22a、22b‧‧‧稜鏡
α1、α2‧‧‧傾斜角
23‧‧‧控制器
d1、d2、d3‧‧‧間距
C‧‧‧中心軸
L1、L2、L3‧‧‧構成透鏡
220b、222‧‧‧變焦光學系統
221a‧‧‧第一光學變像系統
221b‧‧‧第二光學變像系統
230‧‧‧擴束器
240‧‧‧高階束阻擋遮罩
250‧‧‧像差修正光學系統
251‧‧‧第一像差修正光學系統
252‧‧‧第二像差修正光學系統
260‧‧‧掃描器
270‧‧‧物鏡
300‧‧‧平台
d1x、d2x、d1y、d2y、d3x‧‧‧束間距
本發明的更完整的理解，及其許多附加優點將藉由在考量搭配附圖而參照下列詳細描述下顯而易見同時變得更好理解，其中相同的參考符號表示相同的或類似的構件，其中：第1圖為描繪根據第一例示性實施例的雷射處理設備的示意圖；第2圖為描繪根據第一例示性實施例的雷射處理設備的配置的方塊圖；第3圖為描繪第2圖的光學變像系統的透視圖； 第4圖為第2圖的光學變像系統的說明圖；第5圖為第2圖的變焦光學系統的說明圖；第6圖為第2圖的像差修正光學系統的說明圖；第7圖為描繪第2圖的束間距調整器的特定使用範例的示意圖；第8圖為描繪根據第二例示性實施例的雷射處理設備的配置的方塊圖；第9圖為描繪第8圖的束間距調整器的特定使用範例的示意圖；第10圖為描繪根據第三例示性實施例的雷射處理設備的配置的方塊圖；及第11圖為描繪第10圖的繞射光學元件及束間距調整器的特定使用範例的示意圖。
本發明將參考附圖在下文中更完整的描述，其中本發明的例示性實施例被示出。本領域具有通常知識者將理解，所述的實施例可以各種不同方式修改，而全不脫離本發明的精神或範疇。附圖及敘述視為本質上說明性而非限制性。通篇說明書中類似的參考符號代表類似的元件。
下文中，根據第一例示性實施例的雷射處理設備將參考第1圖至第6圖被詳細描述。第1圖為描繪根據第一例示性實施例的雷射處理設備的示意圖，第2圖為描繪根據第一例示性實施例的雷射處理設備的配置的方塊圖，第3圖為描繪第2圖的光學變像系統的透視圖，第4圖為第2圖的光學變像系統的說明圖，第5圖為第2圖的變焦光學系統的說明圖，且第6圖為第2圖的像差修正 光學系統的說明圖。
如第1圖及第2圖所示，雷射處理設備包括產生雷射束1的雷射產生器100、將雷射束1分成沿z軸平行彼此傳播的複數個子雷射束2且調整相鄰子雷射束2之間的間距的分束光學系統200、平台300及處理子雷射束2且能夠調整處理目標3的位置的處理目標3。分束光學系統200包括將雷射束1分成複數個子雷射束2之繞射光學元件(DOE)210、以及調整相鄰子雷射束2之間之間距之束間距調整器220。
處理目標3可為用於沉積有機發光二極體顯示器的有機材料的陰影遮罩。雷射產生器100可為皮秒(即10-12)雷射產生器或飛秒(即10-15)至微秒(即10-6)雷射產生器。皮秒雷射產生器使用數皮秒的脈衝使得處理目標3至雷射處理部分的周圍的熱轉換及熱畸變得以最小化，且加工成高精度的形狀，即，具有誤差在2微米(μm)內的形狀。
分束光學系統200包括將藉由雷射產生器100產生的雷射束1分成複數個子雷射束2的繞射光學元件(DOE)210、及調整相鄰複數個子雷射束2之間的間距的束間距調整器220。此外，分束光學系統200包括位在繞射光學元件210正面的擴束器230、移除複數個子雷射束2中的高階子雷射束的高階束阻擋遮罩240、根據複數個子雷射束2之間的相對位置修正像差的像差修正光學系統250、改變子雷射束2之傳播路徑之掃描器260、以及位在處理目標3的正面且將複數個子雷射束的焦點置於處理目標3的表面上的物鏡270。
擴束器230將雷射束1擴展以將均勻強度的雷射束1射入繞射光學元件210的輸入單元。繞射光學元件210包括繞射光柵且使用繞射現象將雷射束1分成複數個子雷射束2。因此，藉由以複數個子雷射束2處理為處理目標3的陰影遮罩，處理速度可得以提升。
高階束阻擋遮罩240移除由繞射光學元件210產生的為非必要的 高階子雷射束2且可位在子雷射束2的傳播路徑中的任何位置。也就是說，高階束阻擋遮罩240可位在繞射光學元件背面的任何位置。
束間距調整器220包括僅依部分方向改變複數個子雷射束2之間的間距的光學變像系統220a(即僅依垂直於傳播方向的一方向)、以及同時依所有方向改變複數個子雷射束2之間的間距的變焦光學系統220b(即依垂直於光傳播方向的所有方向)。
如第3圖中所示，光學變像系統220a包括一對稜鏡22、支撐稜鏡22且藉由旋轉稜鏡22調整傾斜角度的旋轉單元21、及控制旋轉單元21的操作的控制器23。
一對稜鏡22具有有均勻剖面的四邊形支柱形式且以交替形式設置，且由折射定律兩次折射所發射的子雷射束2之間的間距異於施加於一對稜鏡的子雷射束2之間的間距。旋轉單元21可使用壓電旋轉定位器，但不限於壓電旋轉定位器，且可以使用各種旋轉驅動裝置代替。
如第4圖所示，藉由調整稜鏡22a的傾斜角α1及另一稜鏡22b的傾斜角α2，在一軸方向上施加於光學變像系統220a的複數個子雷射束2之間的間距可改變。在第4圖中，施加於光學變像系統220a的相鄰複數個子雷射束2之間的間距為d1，且從光學變像系統220a發射的相鄰複數個子雷射束2之間的間距為d2且代表擴展狀態。以此方式，光學變像系統220a改變一軸方向上，即，x軸方向或y軸方向上複數個子雷射束2之間的間距。
如第5圖所示，變焦光學系統220b包括複數個構成透鏡L1、L2、及L3。藉由改變構成透鏡L1、L2、及L3的位置，同時維持複數個子雷射束2的傳播方向，子雷射束2之間的間距可被調整。第5圖描繪其中傳入子雷射束之各間距d2為相同間距，且其中傳出子雷射束之間的間距d3隨變焦光學系統220b的構成透鏡L1、L2、及L3位置上的調整而逐漸減少之狀態。當各構成透鏡L1、 L2、及L3的位置改變，子雷射束2到達構成透鏡L1、L2、及L3的位置(離中心軸C的距離)係改變，且因此通過變焦光學系統220b的子雷射束2之間的間距d3在垂直於傳播方向的所有方向上改變。
以此方式，藉由使用僅依垂直於傳播方向的部分方向(或一方向)改變複數個子雷射束2之間的間距的光學變像系統220a、以及同時依垂直於傳播方向的所有方向(即x軸方向及y軸方向)改變複數個子雷射束2之間的間距的變焦光學系統220b，複數個子雷射束2之間的間距可被不同地改變。
因此，各種解析度的處理圖樣可快速地形成在為處理目標3的陰影遮罩上，且隨著陰影遮罩安裝且延伸在外框上，當陰影遮罩的開口依部分方向變形時，子雷射束2的間距使用包括光學變像系統220a及變焦光學系統220b的束間距調整器220而調整以對應於陰影遮罩的變形的開口圖樣。
如第2圖及第6圖所示，像差修正光學系統250包括於子雷射束2的傳播方向上位在光學變像系統220a及變焦光學系統220b之間的第一像差修正光學系統251、以及於子雷射束2的傳播方向上位在變焦光學系統220b之背面之第二像差修正光學系統252。藉由根據複數個子雷射束2之間的相對位置減少像差，像差修正光學系統250使子雷射束2能夠更好的聚焦在處理目標3的表面上。
藉由快速地改變子雷射束2的傳播路徑，掃描器260在簡單地於處理目標3中畫出陰影遮罩的開口下作動。
現轉向第7圖，第7圖為描繪第2圖的束間距調整器的特定使用範例的示意圖。如第7圖所示，通過繞射光學元件210的複數個子雷射束2的束間距d1x及d1y在x軸方向及y軸方向上為相同的。當複數個子雷射束2通過光學變像系統220a時，束間距d2x僅在x軸方向上提升，且束間距d1y在y軸方向上維持。當複數個子雷射束2通過變焦光學系統220b時，束間距d3x及d2y 在x軸方向及y軸方向上都提升。以此方式，個別使用光學變像系統220a及變焦光學系統220b使複數個子雷射束2之間的間距於一方向接著於所有方向上作調整。
在第一例示性實施例中，複數個子雷射束之間的間距使用光學變像系統及變焦光學系統作調整，但在第二例示性實施例中，複數個子雷射束之間的間距可使用可依不同方向調整束間距的兩個光學變像系統而作調整。
下文中，將參考第8圖及第9圖詳細描述根據第二例示性實施例的雷射處理設備。現轉向第8圖，第8圖為描繪根據第二例示性實施例的雷射處理設備的配置的方塊圖。除了束間距調整器的結構以外，第二例示性實施例基本上與第1圖至第7圖中所示的第一例示性實施例相同，且因此類似構件的重複敘述將省略。
如第8圖中所示，根據第二例示性實施例的雷射處理設備的分束光學系統200包括將藉由雷射產生器100產生的雷射束1分成複數個子雷射束2的繞射光學元件210、及調整相鄰複數個子雷射束2之間的間距的束間距調整器221。
束間距調整器221包括在垂直於傳播方向的一方向上改變複數個子雷射束2之間的間距的第一光學變像系統221a、以及在交叉該方向且垂直於傳播方向的另一方向上改變通過第一光學變像系統221a的複數個子雷射束2之間的間距的第二光學變像系統221b。
第一光學變像系統221a包括一對第一稜鏡、第二光學變像系統221b也包括一對第二稜鏡，且第一稜鏡及第二稜鏡彼此正交。因此，當光在z軸方向上傳播時，第一光學變像系統221a改變在x軸方向上的複數個子雷射束2之間的間距，且第二光學變像系統221b改變在y軸方向上複數個子雷射束2之間的間距，且因此複數個子雷射束2之間的間距可不同地改變。
像差修正光學系統250包括在子雷射束2之傳播路徑上位在第二光學變像系統221b的背面的第一像差修正光學系統251及在子雷射束2傳播路徑上位在第一像差修正光學系統251的背面的第二像差修正光學系統252。藉由根據複數個子雷射束2之間的相對位置減少像差，像差修正光學系統250使整個子雷射束2能夠聚焦以形成在處理目標3的表面。
現轉向第9圖，第9圖為描繪第8圖的束間距調整器的特定使用範例的示意圖。如第9圖中所示，通過繞射光學元件210的複數個子雷射束2的束間距d1x及d1y在x軸方向及y軸方向上為相同的。當複數個子雷射束2通過第一光學變像系統221a時，束間距d2x僅在x軸方向上提升，且束間距d1y在y軸方向上維持不變。當複數個子雷射束2通過第二光學變像系統221b時，束間距d2y僅在y軸方向上提升，且束間距d2x在x軸方向上維持不變。以此方式，複數個子雷射束2之間的間距可依第一方向接著依第二方向作調整，且使用可在垂直於光傳播的不同方向上改變束間距的第一光學變像系統221a及第二光學變像系統221b交叉方向。
在第一例示性實施例中，複數個子雷射束之間之間距使用光學變像系統及變焦光學系統而改變，但使用繞射光學元件形成其中在一方向上的子雷射束之間的間距不同的子雷射束且接著在垂直於光傳播的所有方向上使用變焦光學系統調整複數個子雷射束之間的間距的第三例示性實施例可被實行。
下文中，將參考第10圖及第11圖詳細描述根據第三例示性實施例的雷射處理設備。現轉向第10圖，第10圖為描繪根據第三例示性實施例的雷射處理設備的配置之方塊圖。除了繞射光學元件及束間距調整器的結構以外，第三例示性實施例基本上與第1圖至第7圖中所示的第一例示性實施例相同，且因此重複敘述將被省略。
如第10圖所示，根據第三例示性實施例的雷射處理設備的分束 光學系統200包括將藉由雷射產生器100產生的雷射束1分成複數個子雷射束2的繞射光學元件210、以及調整複數個子雷射束2的間距的束間距調整器(即變焦光學系統222)。在第10圖及第11圖的第三實施例中，繞射光學元件210在x軸方向接著在y軸方向產生相鄰複數個子雷射束2之間的不同間距。
尤其是，隨陰影遮罩安裝且延伸在外框中，當陰影遮罩的開口依特定方向變形時，藉由不同地形成繞射光學元件210的繞射圖樣的間距，子雷射束2之間的間距可被調整以對應於陰影遮罩的變形開口圖樣。
束間距調整器包括同時依垂直於傳播方向的所有方向改變複數個子雷射束2之間的間距的變焦光學系統222。像差修正光學系統250包括位在變焦光學系統222正面且在子雷射束2的傳播路徑上的第一像差修正光學系統251、以及位在變焦光學系統222背面且在子雷射束2的傳播路徑上的第二像差修正光學系統252。藉由根據複數個子雷射束2之間的相對位置減少像差，像差修正光學系統250使子雷射束2在處理目標3的表面上的聚焦得以改善。
現轉向第11圖，第11圖為描繪第10圖的繞射光學元件及束間距調整器的特定使用範例的示意圖。如第11圖中所示，通過繞射光學元件210的複數個子雷射束2的束間距d2x及d1y在x軸方向及y軸方向上為不同的。此因繞射光學元件210不同地形成複數個子雷射束2之間的間距。
當複數個子雷射束2通過變焦光學系統222時，束間距d3x及d2y在x軸方向及y軸方向上都增加。以此方式，複數個子雷射束2之間的間距可使用繞射光學元件210及變焦光學系統222在垂直於光傳播方向的一或每個方向上作調整。
雖然此揭露已搭配目前被視為可實行的例示性實施例被描述，其應理解的是本發明並不限於所揭露的實施例，而是相反的，係意在概括包含在後附的申請專利範圍內的精神及範疇內的各種修改或等效配置。

Claims (9)

  1. 一種雷射處理設備，其包括：一雷射產生器，產生一雷射束；一繞射光學元件(DOE)，將藉由該雷射產生器所產生之該雷射束分成複數個子雷射束；及一束間距調整器，調整相鄰該複數個子雷射束之間之一間距，其中該束間距調整器包括：一光學變像系統，僅在垂直於該複數個子雷射束之一傳播方向之一第一方向上改變相鄰該複數個子雷射束之間之該間距；及一變焦光學系統，在均垂直於該複數個子雷射束之該傳播方向之該第一方向及交叉該第一方向之一第二方向上改變由該光學變像系統輸出之相鄰該複數個子雷射束之間之該間距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射處理設備，其中該光學變像系統包括一對稜鏡。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射處理設備，其中該光學變像系統進一步包括：一旋轉單元，藉由旋轉該對稜鏡之每一個調整該對稜鏡之每一個之一傾斜角度；及一控制器，控制該旋轉單元之一操作。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射處理設備，其進一步包括根據相鄰該複數個子雷射束之間之一相對位置修正一像差之一像 差修正光學系統。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雷射處理設備，其中該像差修正光學系統包括：一第一像差修正光學系統，排列在該光學變像系統及該變焦光學系統之間且在該複數個子雷射束之一傳播路徑中；及一第二像差修正光學系統，排列在該變焦光學系統之背面且在該複數個子雷射束之該傳播路徑中。
  6. 一種雷射處理設備，其包括：一雷射產生器，產生一雷射束；一繞射光學元件(DOE)，將藉由該雷射產生器所產生之該雷射束分成複數個子雷射束；及一束間距調整器，調整相鄰該複數個子雷射束之間之一間距；其中該束間距調整器包括：一第一光學變像系統，在垂直於該複數個子雷射束之一傳播方向之一第一方向上改變相鄰該複數個子雷射束之間之該間距；及一第二光學變像系統，在交叉該第一方向且垂直於該複數個子雷射束之該傳播方向之一第二方向上改變通過該第一光學變像系統之相鄰該複數個子雷射束之間之該間距。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之雷射處理設備，其中該第一光學變像系統包括一對第一稜鏡，該第二光學變像系統包括一對第二稜鏡，且該對第一稜鏡及該對第二稜鏡為彼此正交。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之雷射處理設備，其進一步包括根據相鄰該複數個子雷射束之間之一相對位置來修正一像差之一像差修正光學系統。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之雷射處理設備，其中該像差修正光學系統包括：一第一像差修正光學系統，排列在該第二光學變像系統之背面且在該複數個子雷射束之一傳播路徑中；及一第二像差修正光學系統，排列在該第一像差修正光學系統之背面且在該複數個子雷射束之該傳播路徑中。
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