TWI829779B - 框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於框架一體型遮罩與框架一體型遮罩的製造方法。本發明涉及的框架一體型遮罩，其由多個遮罩與用於支撑遮罩的框架形成爲一體，其中框架包括：邊緣框架部，其包括中空區域；遮罩單元片材部，其具有多個遮罩單元區域，且連接於邊緣框架部，各個遮罩由經軋延（rolling）工藝製造的金屬片材（sheet）構成，各個遮罩連接於遮罩單元片材部的上部。

Description

框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法
本發明是關於框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法。更加詳細而言，本發明涉及可以使遮罩與框架形成一體，且使各個遮罩之間的對準(align)精準的框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法。
作為OLED(有機發光二極體)製造工藝中形成像素的技術，主要使用FMM(Fine Metal Mask，精細金屬遮罩)方法，該方法將薄膜形式的金屬遮罩(Shadow Mask，陰影遮罩)緊貼於基板且在所需位置上沉積有機物。
在現有的OLED製造工藝中，將遮罩製造成條狀、板狀等後，將遮罩焊接固定到OLED像素沉積框架並使用。一個遮罩上可以具備與一個顯示器對應的多個單元。另外，為了製造大面積OLED，可將多個遮罩固定於OLED像素沉積框架，在固定於框架的過程中，拉伸各個遮罩，以使其變得平坦。調節拉伸力以使遮罩的整體部分變得平坦是非常困難的作業。特別是，為了使各個單元全 部變得平坦，同時對準尺寸僅為數μm至數十μm的遮罩圖案，需要微調施加到遮罩各側的拉伸力並且實時確認對準狀態的高度作業要求。
儘管如此，在將多個遮罩固定於一個框架過程中，仍然存在遮罩之間以及遮罩單元之間對準不好的問題。另外，在將遮罩焊接固定於框架的過程中，遮罩膜的厚度過薄且面積大，因此存在遮罩因荷重而下垂或者扭曲的問題。
在超高清的OLED中，現有的QHD(Quarter High Definition，四分之一高清)畫質為500-600PPI(pixel per inch，每英吋像素)，像素的尺寸達到約30-50μm，而4K UHD(Ultra High Definition，超高清)、8K UHD高清具有比之更高的~860PPI，~1600PPI等的解析度。如此，考慮到超高清的OLED的像素尺寸，需要將各單元之間的對準誤差縮減為數μm程度，超出這一誤差將導致産品的不良，所以收率可能極低。因此，需要開發能夠防止遮罩的下垂或者扭曲等變形並且使對準精確的技術，以及將遮罩固定於框架的技術等。
因此，本發明是為瞭解決上述現有技術中的問題而提出的，其目的在於，提供能夠形成遮罩與框架的一體式結構之框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法。
另外，本發明的目的在於，提供能夠防止遮罩下垂或者扭曲等變形且使對準精確之框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法。
另外，本發明的目的在於，提供顯著縮短製造時間且顯著提升收率之框架一體型遮罩及框架一體型遮罩的製造方法。
本發明的上述目的藉由一種框架一體型遮罩達成，其由多個遮罩與用於支撑遮罩的框架形成為一體，其中框架包括：邊緣框架部，其包括中空區域；遮罩單元片材部，其具有多個遮罩單元區域，且連接至邊緣框架部，各個遮罩由經軋延(rolling)工藝製造的金屬片材(sheet)構成，各個遮罩連接至遮罩單元片材部的上部。
遮罩單元片材部沿第一方向、與第一方向垂直的第二方向中至少一個方向可具備多個遮罩單元區域。
遮罩單元片材部可包括：邊緣片材部；至少一個第一栅格片材部，其沿第一方向延伸形成且兩端連接至邊緣片材部；以及至少一個第二栅格片材部，其沿著與第一方向垂直之第二方向延伸形成並與第一栅格片材部交叉，且兩端連接至邊緣片材部。
各個遮罩可以與各個遮罩單元區域對應。
遮罩包括形成有多個遮罩圖案之遮罩單元與遮罩單元周邊之虛設部，虛設部的至少一部分可附著於遮罩單元片材部上。
邊緣框架部的厚度可以比遮罩單元片材部的厚度厚，遮罩單元片材部的厚度比遮罩厚。
遮罩在經軋延工藝製造的金屬片材上可以厚度更薄的形式形成。
遮罩與框架的材料可為恆範鋼(invar)、超恆範鋼(super invar)、鎳、鎳-鈷中任意一種。
另外，本發明的上述目的藉由一種框架一體型遮罩的製造方法達成，該框架一體型遮罩由多個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其中該方法包括以下步驟：(a)準備包括中空區域的邊緣框架部；(b)將具有多個遮罩單元區域的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部上；(c)使由經軋延(rolling)工藝製造的金屬片材(sheet)構成之遮罩與遮罩單元片材部的一個遮罩單元區域對應；以及(d)將遮罩的邊緣之至少一部分附著至遮罩單元片材部。
另外，本發明的上述目的藉由一種框架一體型遮罩的製造方法達成，該框架一體型遮罩由多個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其中該方法包括以下步驟：(a)準備包括中空區域的邊緣框架部；(b)將平面狀的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部上；(c)在遮罩單元片材部形成多個遮罩單元區域；(d)使由經軋延(rolling)工藝製造的金屬片材(sheet)構成之遮罩與遮罩單元片材部的一遮罩單元區域對應；以及(e)將遮罩的邊緣之至少一部分附著至遮罩單元片材部。
遮罩單元片材部可包括：邊緣片材部；至少一個第一栅格片材部，其沿第一方向延伸形成且兩端連接至邊緣片材部；以及至少一個第二栅格片材部，其沿著與第一方向垂直之第二方向延伸形成並與第一栅格片材部交叉，且兩端連接至邊緣片材部。
在步驟(b)中，在邊緣框架部上焊接遮罩單元片材部的角部並進行連接。
在使遮罩與遮罩單元片材部的一個遮罩單元區域對應之步驟之前或之後，進一步執行將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度之步驟，在將遮罩的邊緣之至少一部分附著至遮罩單元片材部之步驟之後，進一步執行將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度之步驟。
第一溫度等於或高於OLED像素沉積工藝的溫度，第二溫度至少低於第一溫度，第一溫度為25℃至60℃之任意一個溫度，第二溫度低於第一溫度且為20℃至30℃之任意一個溫度，OLED像素沉積工藝溫度為25℃至45℃中任意一個溫度。
使遮罩與遮罩單元區域對應時，對遮罩可以不進行拉伸。
若將工藝區域的溫度降低至第二溫度，則框架上附著的遮罩可以被收縮而受到張力(tension)。
根據如上構成的本發明，遮罩和框架能夠形 成一體式結構。
另外，根據本發明，能夠防止遮罩下垂或者扭曲等的變形，並且使對準精確。
另外，根據本發明，能夠顯著縮短製造時間，並且顯著提升收率。
100:遮罩
110:遮罩膜
150:黏合鍍覆部
200:框架
210:邊緣框架部
220:遮罩單元片材部
221:邊緣片材部
223:第一柵格片材部
225:第二柵格片材部
1000:OLED像素沉積裝置
C:單元、遮罩單元
CR:遮罩單元區域
EM:共晶材料的黏合部
ET:將工藝區域的溫度提升至第一溫度
F1~F4:拉伸力
LT:將工藝區域的溫度降低至第二溫度
R:邊緣框架部的中空區域
P:遮罩圖案
W:焊接
圖1是示出現有的OLED像素沉積用遮罩的概略圖。
圖2是示出現有的將遮罩附著到框架的過程的概略圖。
圖3是示出在現有的拉伸遮罩的過程中，發生單元之間的對準誤差的概略圖。
圖4是示出本發明的一實施例涉及的框架一體型遮罩的主視圖以及側截面圖。
圖5是示出本發明的一實施例涉及的框架的主視圖以及側截面圖。
圖6是示出本發明的一實施例涉及的框架製造過程的概略圖。
圖7是示出本發明的另一實施例涉及的框架的製造過程的概略圖。
圖8是示出本發明的一實施例涉及的遮罩的拉伸形狀以及使遮罩與框架的單元區域對應的狀態的概略圖。
圖9是示出本發明的一實施例涉及的使遮罩 與框架的單元區域對應並附著的過程的概略圖。
圖10是示出本發明的各種實施例涉及的將遮罩附著至框架上的形態之部分放大截面圖。
圖11至圖13是示出本發明的另一實施例涉及的遮罩附著至框架上的過程的概略圖。
圖14是本發明的一實施例涉及的利用框架一體型遮罩之OLED像素沉積裝置的概略圖。
後述的對於本發明的詳細說明將參照附圖，該附圖將能夠實施本發明的特定實施例作為示例示出。充分詳細地說明這些實施例，以使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本發明。應當理解，本發明的各種實施例雖然彼此不同，但是並非相互排斥。例如，在此記載的特定形狀、結構及特性與一實施例有關，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，能夠實現為其他實施例。另外，應當理解，各個公開的實施例中的個別構成要素的位置或配置，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，能夠進行變更。因此，後述的詳細說明不應被視為具有限制意義，只要適當地說明，則本發明的範圍僅由所附的申請專利範圍及與其等同的所有範圍限定。圖式中相似的符號從多方面表示相同或相似的功能，為了方便起見，長度、面積、厚度及其形狀可以誇大表示。
以下，將參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，以便本領域技術人員能夠容易地實施本發明。
圖1是示出現有的OLED像素沉積用遮罩10的概略圖。
參照圖1，現有的遮罩10可以以條式(Stick-Type)或者板式(Plate-Type)製造。圖1的(a)中示出的遮罩10作為條式遮罩，可以將條的兩側焊接固定於OLED像素沉積框架並使用。圖1的(b)中示出的遮罩100作為板式遮罩，可以使用於大面積的像素形成工藝。
在遮罩10的主體(Body，或者遮罩膜11)中，具備多個顯示單元C。一個單元C與智慧手機等的一個顯示器對應。單元C中形成有像素圖案P，以便與顯示器的各個像素對應。放大單元C時，顯示與R、G、B對應的多個像素圖案P。作為一例，在單元C中形成有像素圖案P，以便具有70×140解析度。即，大量的像素圖案P形成集合，以構成一個單元C，並且多個單元C可以形成於遮罩10。
圖2是示出現有的將遮罩10附著於框架20的過程的概略圖。圖3是示出在現有的拉伸F1~F2遮罩10的過程中發生單元之間的對準誤差的概略圖。以圖1的(a)示出的具備6個單元C(C1~C6)的條式遮罩10為例進行說明。
參照圖2的(a)，首先，應將條式遮罩10平坦地展開。沿著條式遮罩10的長軸方向施加拉伸力F1~F2，隨著拉伸，展開條式遮罩10。在該狀態下，將條式遮罩10裝載在方框形狀的框架20上。條式遮罩10的單元C1~C6將位於框架20的框內部空白區域部分。框架20的尺 寸可以足以使一個條式遮罩10的單元C1~C6位於框內部空白區域，也可以足以使多個條式遮罩10的單元C1~C6位於框內部空白區域。
參照圖2的(b)，微調施加到條式遮罩10的各側的拉伸力F1~F2，同時對準後，隨著焊接W條式遮罩10側面的一部分，將條式遮罩10和框架20彼此連接。圖2的(c)示出彼此連接的條式遮罩10和框架的側截面。
參照圖3，儘管微調施加到條式遮罩10的各側的拉伸力F1~F2，但是顯示出遮罩單元C1~C3彼此之間對準不好的問題。例如，單元C1~C3的圖案P之間的距離D1~D1"、D2~D2"彼此不同，或者圖案P歪斜。由於條式遮罩10具有包括多個(作為一例，為6個)單元C1~C6的大面積，並且具有數十μm的非常薄的厚度，所以容易因荷重而下垂或者扭曲。另外，調節拉伸力F1~F2，以使各個單元C1~C6全部變得平坦，同時通過顯微鏡實時確認各個單元C1~C6之間的對準狀態是非常困難的作業。
因此，拉伸力F1~F2的微小誤差可能引起條式遮罩10各單元C1~C3的拉伸或者展開程度的誤差，由此，導致遮罩圖案P之間的距離D1~D1"、D2~D2"不同。雖然完美地對準以使誤差為0是非常困難的，但是為了避免尺寸為數μm至數十μm的遮罩圖案P對超高清OLED的像素工藝造成負面影響，優選對準誤差不大於3μm。將如此相鄰的單元之間的對準誤差稱為像素定位精度(pixel position accuracy，PPA)。
另外，將大概6-20個條式遮罩10分別連接在一個框架20，同時使多個條式遮罩10之間，以及條式遮罩10的多個單元C-C6之間的對準狀態精確是非常困難的作業，並且只能增加基於對準的工藝時間，這成為降低生産性的重要理由。
鑒於此，本發明提出能夠使遮罩100與框架200形成一體式結構的框架200及框架一體型遮罩。與框架200形成一體的遮罩100能夠防止下垂或者扭曲等變形，並且精確地對準於框架200。並且，能夠顯著地縮短將遮罩100一體地連接到框架200的製造時間，並且顯著提升收率。
圖4是示出本發明的一實施例涉及的框架一體型遮罩的主視圖(圖4的(a))以及側截面圖(圖4的(b))，圖5是示出本發明的一實施例涉及的框架的主視圖(圖5的(a))以及側截面圖(圖5的b)。
參照圖4及圖5，框架一體型遮罩可以包括多個遮罩100以及一個框架200。換句話說，將多個遮罩100分別附著於框架200的形態。以下，為了便於說明，以四角形狀的遮罩100為例進行說明，但是遮罩100在附著於框架200之前，可以是兩側具備用於夾持的突出部的條式遮罩形狀，附著於框架200後，可以去除突出部。
各個遮罩100形成有多個遮罩圖案P，一個遮罩100可以形成有一個單元C。一個遮罩單元C可以與智慧手機等的一個顯示器對應。
遮罩100可使用經軋延(rolling)工藝生成的金屬片材(sheet)。遮罩100可以是熱膨脹係數約為1.0×10-6/℃的恆範鋼(invar)或約為1.0×10-7/℃的超恆範鋼(super invar)材料。由於這種材料的遮罩100的熱膨脹係數非常低，遮罩的圖案形狀因熱能變形的可能性小，在製造高解析度的OLED中，可以用作FMM(Fine Metal Mask)、陰影遮罩(Shadow Mask)。此外，考慮到最近開發在溫度變化值不大的範圍內實施像素沉積工藝的技術，遮罩100也可以是熱膨脹係數比之略大的鎳(Ni)、鎳-鈷(Ni-Co)等材料。
經軋延工藝製造的金屬片材在製造工藝上可具有數十至數百μm的厚度。為了使後述的遮罩圖案P能夠細微地形成，需要將具有上述厚度的相對較厚的金屬片材製成更薄的厚度。可進一步對金屬片材執行藉由CMP等方法使厚度變為薄於約50μm以下之工藝。遮罩的厚度大約以2μm至50μm為佳，大約以5μm至20μm更佳。然而，並非局限於此。
對於使用經軋延工藝製造的金屬片材的情況而言，在厚度方面，雖存在大於藉由電鑄形成的鍍膜的厚度的問題，但由於熱膨脹係數CTE低，故無需進行額外的熱處理工藝，具有耐腐蝕性強的優點。
框架200可以以附著多個遮罩100的形式形成。包括最週邊邊緣在內，框架200可以包括沿著第一方向(例如，橫向)、第二方向(例如，竪向)形成的多個角 部。這種多個角部可以在框架200上劃分用於附著遮罩100的區域。
框架200可以包括大概呈四角形狀、方框形狀的邊緣框架部210。邊緣框架部210的內部可以是中空形狀。即，邊緣框架部210可以包括中空區域R。框架200可以由恆範鋼、超恆範鋼、鋁、鈦等金屬材料形成，考慮到熱變形，優選由與遮罩具有相同熱膨脹係數的恆範鋼、超恆範鋼、鎳、鎳-鈷等材料形成，這些材料均可應用於所有作為框架200的構成要素的邊緣框架部210、遮罩單元片材部220。
進一步而言，框架200具有多個遮罩單元區域CR，且可包括與邊緣框架部210連接的遮罩單元片材部220。遮罩單元片材部220與遮罩100一樣，經軋延形成，或亦可以藉由如電鑄方式等的其他成膜工藝形成。另外，遮罩單元片材部220可以通過鐳射劃綫、蝕刻等在平面狀片材(sheet)上形成多個遮罩單元區域CR後，連接到邊緣框架部210。或者，遮罩單元片材部220可以將平面狀的片材連接到邊緣框架部210後，通過鐳射劃線、蝕刻等形成多個遮罩單元區域CR。本說明書中主要對首先在遮罩單元片材部220形成多個遮罩單元區域CR後，連接到邊緣框架部210的情況進行說明。
遮罩單元片材部220可以包括邊緣片材部221以及第一柵格片材部223、第二柵格片材部225中的至少一個。邊緣片材部221及第一柵格片材部223、第二柵格 片材部225是指在同一片材上劃分的各個部分，它們彼此之間形成為一體。
邊緣片材部221可以實質上連接到邊緣框架部210。因此，邊緣片材部221可以具有與邊緣框架部210對應的大致四角形狀、方框形狀。
另外，第一柵格片材部223可以沿著第一方向(橫向)延伸形成。第一柵格片材部223以直綫形態形成，其兩端可以連接到邊緣片材部221。當遮罩單元片材部220包括多個第一柵格片材部223時，各個第一柵格片材部223優選具有相同的間距。
另外，進一步地，第二柵格片材部225可以沿著第二方向(竪向)延伸形成，第二栅格片材部225以直綫形態形成，其兩端可以連接到邊緣片材部221。第一柵格片材部223和第二柵格片材部225可以彼此垂直交叉。當遮罩單元片材部220包括多個第二柵格片材部225時，各個第二柵格片材部225優選具有相同的間距。
另一方面，第一栅格片材部223之間的間距和第二柵格片材部225之間的間距，可以根據遮罩單元C的尺寸而相同或不同。
第一柵格片材部223及第二柵格片材部225雖然具有薄膜形態的薄的厚度，但是垂直於長度方向的截面的形狀可以是諸如矩形、平行四邊形的四角形形狀(參加圖5的(b)及圖10)、三角形形狀等，邊、角的一部分可以形成圓形。截面形狀可以在鐳射劃綫、蝕刻等過程中 進行調節。
邊緣框架部210的厚度可以大於遮罩單元片材部220的厚度。由於邊緣框架部210負責框架200的整體剛性，可以以數mm至數十cm的厚度形成。
就遮罩單元片材部220而言，實際上製造厚片材的工藝難，若過厚，則有可能在OLED像素沉積工藝中有機物源600(參照圖14)堵塞通過遮罩100的路徑。相反，若過薄，則有可能難以確保足以支撐遮罩100的剛性。由此，遮罩單元片材部220優選比邊緣框架部210的厚度薄，但是比遮罩100更厚。遮罩單元片材部220的厚度可以約為0.1mm至1mm。並且，第一柵格片材部223、第二柵格片材部225的寬度可以約為1~5mm。
在平面狀片材中，除了邊緣片材部221、第一柵格片材部223、第二柵格片材部225佔據的區域以外，可以提供多個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)。從另一個角度來說，遮罩單元區域CR可以是指在邊緣框架部210的中空區域R中，除了邊緣片材部221、第一柵格片材部223、第二柵格片材部225佔據的區域以外的空白區域。
隨著遮罩100的單元C與該遮罩單元區域CR對應，實際上可以用作通過遮罩圖案P沉積OLED的像素的通道。如前所述，一個遮罩單元C與智慧手機等的一個顯示器對應。一個遮罩100中可以形成有用於構成一個單元C的遮罩圖案P。或者，一個遮罩100具備多個單元C且各個單元C可以與框架200的各個單元區域CR對應，但是為了精 確地對準遮罩100，應避免大面積遮罩100，優選為具備一個單元C的小面積遮罩100。或者，也可以是具有多個單元C的一個遮罩100與遮罩200的一個單元區域CR對應。此時，為了精確地對準，可以考慮具有2-3個單元C的遮罩100與遮罩200的一個單元區域CR對應。
遮罩200具備多個遮罩單元區域CR，可以將各個遮罩100以各個遮罩單元C與各個遮罩單元區域CR分別對應的方式附著。各個遮罩100可以包括形成有多個遮罩圖案P的遮罩單元C及遮罩單元C周邊的虛擬部(相當於除了單元C以外的遮罩膜110部分)。虛擬部可以只包括遮罩膜110，或者可以包括形成有與遮罩圖案P類似形態的規定的虛擬圖案的遮罩膜110。遮罩單元C與框架200的遮罩單元區域CR對應，虛擬部的一部分或者全部可以附著於框架200(遮罩單元片材部220)。由此，遮罩100和框架200可以形成一體式結構。
以下，對框架一體型遮罩的製造過程進行說明。
首先，可以提供圖4及圖5中所述的框架200。圖6是示出本發明的一實施例涉及的框架200的製造過程的概略圖。
參照圖6的(a)，提供邊緣框架部210。邊緣框架部210可以是包括中空區域R的方框形狀。
其次，參照圖6的(b)，製造遮罩單元片材部220。遮罩單元片材部220可藉由使用軋延或者其他的成 膜工藝製造平面狀的片材後，通過鐳射劃綫、蝕刻等去除遮罩單元區域CR部分而製成。本說明書中，以形成6×5的遮罩單元區域CR(CR11~CR56)為例進行說明。可以存在5個第一柵格片材部223及4個第二柵格片材部225。
然後，可以將遮罩單元片材部220與邊緣框架部210對應。在對應的過程中，可以在拉伸F1~F4遮罩單元片材部220的所有側部以使遮罩單元片材部220平坦伸展的狀態下，使邊緣片材部221與邊緣框架部210對應。在一側部也能以多個點(作為圖6的(b)的例，1~3點)夾持遮罩單元片材部220並進行拉伸。另一方面，也可以不是所有側部，而是沿著一部分側部方向，拉伸F1、F2遮罩單元片材部220。
然後，使遮罩單元片材部220與邊緣框架部210對應時，可以將遮罩單元片材部220的邊緣片材部221以焊接W方式進行附著。優選地，焊接W所有側部，以便遮罩單元片材部220牢固地附著於邊緣框架部210。應當最大限度地接近框架部210的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少邊緣框架部210和遮罩單元片材部220之間的翹起空間，並提升黏著性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，具有與遮罩單元片材部220相同的材料，並可以成為將邊緣框架部210和遮罩單元片材部220連接成一體的媒介。
圖7是示出本發明的另一實施例涉及的框架的製造過程的概略圖。圖6的實施例首先製造具備遮罩單 元區域CR的遮罩單元片材部220後，附著於邊緣框架部210，而圖7的實施例將平面狀的片材附著於邊緣框架部210後，形成遮罩單元區域CR部分。
首先，與圖6的(a)同樣地提供包括中空區域R的邊緣框架部210。
然後，參照圖7的(a)，可以使平面狀的片材(平面狀的遮罩單元片材部220’)與邊緣框架部210對應。遮罩單元片材部220’是還未形成遮罩單元區域CR的平面狀態。在對應的過程中，可以在拉伸F1~F4遮罩單元片材部220’的所有側部以使遮罩單元片材部220’平坦伸展狀態下，使其與邊緣框架部210對應。在一側部也能以多個點(作為圖7的(a)的例，1~3點)夾持單元片材部220’並進行拉伸。另一方面，也可以不是所有側部，而是沿著一部分側部方向，拉伸F1、F2遮罩單元片材部220’。
然後，使遮罩單元片材部220’與邊緣框架部210對應時，可以將遮罩單元片材部220’的邊緣部分以焊接W方式進行附著。優選地，焊接W所有側部，以便遮罩單元片材部220’牢固地附著於邊緣框架部220。應當最大限度地接近邊緣框架部210的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少邊緣框架部210和遮罩單元片材部220’之間的翹起空間，並提升黏著性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，與遮罩單元片材部220’具有相同材料，並可以成為將邊緣框架部210和遮罩單元片材部220’連接成一體的媒介。
然後，參照圖7的(b)，在平面狀的片材(平面狀的遮罩單元片材部220’)上形成遮罩單元區域CR。通過鐳射劃線、蝕刻等，去除遮罩單元區域CR部分的片材，藉以可以形成遮罩單元區域CR。本說明書中，以形成6×5的遮罩單元區域CR(CR11~CR56)為例進行說明。當形成遮罩單元區域CR時，可以構成遮罩單元片材部220，其中，與邊緣框架部210焊接W的部分成為邊緣片材部221，並且具備5個第一柵格片材部223及4個第二柵格片材部225。
另外，在圖6及圖7中，雖然描述了邊緣框架部210與遮罩單元片材部220藉由焊接W附著的實施例，但並非一定局限於此，也可以藉由圖10中所述之使用共晶黏合部EM、電鑄部150及其他有機/無機黏合劑等的方法進行附著。
圖8是示出本發明的一實施例涉及的遮罩100的拉伸形狀[圖8的(a)]及使遮罩100與框架200的單元區域CR對應的狀態[圖8的(b)]的概略圖。
然後，可提供形成有多個遮罩圖案P的遮罩100。如上所述，可藉由軋延方式製造恆範鋼、超恆範鋼材料的遮罩100，遮罩100上可形成一個單元C。
在以較薄厚度製成的金屬片材上可應用基於光刻的蝕刻工藝來形成遮罩圖案P。遮罩圖案P的幅寬小於40μm，遮罩100的厚度約為2~50μm，大約5~20μm為佳。由於框架200具有多個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)， 因此也可以是多個遮罩100，各個遮罩100具有與各個遮罩單元區域CR(CR11~CR56)對應的遮罩單元C(C11~C56)。
參照圖8的(a)，可以使遮罩100與框架200的一個遮罩單元區域CR對應。如圖8的(a)所示，在對應的過程中，可以沿遮罩100的一軸向拉伸F1~F4兩側部，以使遮罩100平坦伸展的狀態下，使遮罩單元C與遮罩單元區域CR對應。也可以在一側部多個點(作為圖8的例，1~3點)夾持遮罩100並進行拉伸。另一方面，也可以不沿著一軸向，而是沿著所有軸向拉伸F1、F4遮罩100的所有側部。
例如，在遮罩100的每側施加的拉伸力可以不超過4N。根據遮罩100的尺寸，所施加的拉伸力可以相同或不同。換而言之，本發明的遮罩100為包含1個遮罩單元C的尺寸，因此所需的拉伸力相比於包含多個單元C1~C6的現有的條式遮罩10可能相等或者至少存在減少的可能性。考慮到9.8N表示1kg的重力，則1N是小於400g的重力，因此即使將遮罩100拉伸之後再附著至框架200上，遮罩100作用於框架200的張力(tension)，或者框架200反向地作用於遮罩100的張力也非常小。因此，張力引起的遮罩100及/或框架200的變形被最小化，故可以使遮罩100[或者遮罩圖案P]的對準誤差最小化。
此外，現有圖1的遮罩10包括6個單元C1~C6，因此具有較長的長度，而本發明的遮罩100包括一個單元C，因此長度較短，故PPA(pixel position accuracy)扭曲的程度會變小。假設包括多個單元C1~C6、...遮罩10的長度為1m，且在1m的總長度中發生10μm的PPA誤差，則本發明的遮罩100可以隨著相對長度減小(相當於單元C數量減少)而將上述誤差範圍變成1/n。例如，若本發明的遮罩100長度為100mm，則長度從現有的遮罩10的1m減小至1/10，因此在100mm的總長度中發生1μm的PPA誤差，顯著降低了對準誤差。
另一方面，遮罩100具備多個單元C，並且即使使各個單元C與框架200的各個單元區域CR對應也處於對準誤差最小化的範圍內，則遮罩100也可以與框架200的多個遮罩單元區域CR對應。或者，具有多個單元C的遮罩100也可以與一個遮罩單元區域CR對應。在這種情况下，考慮到基於對準的工藝時間和生産性，遮罩100優選具備盡可能少量的單元C。
可藉由調節拉伸力力F1~F4以使遮罩100以平坦的狀態與遮罩單元區域CR對應的同時，通過顯微鏡實時確認對準狀態。在本發明中，由於只需匹配遮罩100的一個單元C並確認對準狀態即可，因此與同時匹配多個單元C(C1~C6)並需要確認全部對準狀態的現有方法相比，可以顯著縮短製造時間。
即，本發明的框架一體型遮罩的製造方法藉由將6個包含於遮罩100的各個單元C11~C16分別與一個單元區域CR11~CR16對應並確認各個對準狀態之6次過程，與同時匹配6個單元C1~C6並需要同時確認6個單元 C1~C6的對準狀態之現有方法相比，能夠明顯縮短時間。
另外，在本發明的框架一體型遮罩的製造方法中，使30個遮罩100分別與30個單元區域CR(CR11~CR56)對應並對準的30次的過程中的產品收率，可以明顯高於使分別包括6個單元C1~C6的5個遮罩10(參照圖2的(a))與框架20對應並對準的5次過程中的現有產品的收率。在使6個單元C一次對應的區域上對6個單元C1~C6進行對準之現有方法是明顯繁瑣、困難的作業，且産品收率低。
另一方面，使遮罩100與框架200對應後，也可以在框架200上通過規定的黏合劑臨時固定遮罩100。然後，可以進行遮罩100的附著步驟。
圖9是示出本發明的一實施例涉及的使遮罩100與框架200的單元區域CR對應並附著的過程的概略圖。圖10是圖9的B-B'截面圖，示出本發明的各種實施例涉及的將遮罩100附著到框架200[第一柵格片材部223]上的形態之部分放大截面圖。
然後，參照圖9、圖10的(a)及(b)，可以將遮罩100的邊緣的一部分或者全部附著於框架200。附著可以以焊接W方式進行，優選地，可以以鐳射焊接W方式進行。焊接W的部分可以具有與遮罩100/框架200相同的材料並且連接成一體。
將鐳射照射到遮罩100的邊緣部分(或者虛擬部)的上部時，遮罩100的一部分可以熔融並且與框架 200焊接W。應當最大限度地接近框架200的角部側進行焊接W，才能最大限度地減少遮罩100和框架200之間的翹起空間，並提升黏著性。焊接W部分可以以線(line)或者點(spot)形狀生成，具有與遮罩100相同的材料並可以成為將遮罩100和框架200連接成一體的媒介。
示出兩個相鄰的遮罩100的一邊緣分別附著W於第一柵格片材部223(或者第二柵格片材部225)的上面。第一柵格片材部223(或者第二柵格片材部225)的寬度、厚度可以是約1~5mm，為了提升産品生産性，有必要將第一栅格片材部223(或者第二柵格片材部225)和遮罩100的邊緣重疊的寬度最大限度地減少至約0.1~2.5mm。
垂直於第一柵格片材部223、第二柵格片材部225的長度方向的截面形狀可以是高度低的四角形、平行四邊形等。
焊接W方法僅為將遮罩100附著於框架200上的方法之一，並非局限於這些實施例。
下面說明其他例子，如圖10的(c)所示，可使用共晶材料的黏合部EM將遮罩100黏合到框架200上。共晶材料的黏合部EM為包含至少兩種金屬的黏合劑，可具有薄膜、綫、束形態等的各種樣態，且可具有約10~30μm的較薄的厚度。例如，共晶材料的黏合部EM可包含選自In、Sn、Bi、Au等群組和Sn、Bi、Ag、Zn、Cu、Sb、Ge等群組中的至少一種金屬。共晶材料的黏合部EM包含至少兩個金屬固相(solid phase)，在特定溫度/壓力的共晶 點(eutectic point)中兩個金屬固相均可以成為液相(liquid phase)。而且，若脫離共晶點，會再次變為兩個金屬固相。由此，可藉由固相->液相->固相的相變過程，起到黏合劑的作用。
共晶黏合部EM與一般的有機黏合劑不同，完全沒有包含揮發性有機物質。因此，能夠防止黏合劑的揮發性有機物質與工藝氣體反應對OLED的像素帶來負面影響，或者能夠防止黏合劑自身包含的有機物質等的排氣污染像素工藝腔室或者能夠防止因雜質沉積到OLED像素上而帶來負面影響。而且，由於共晶黏合部EM是固體，因而不會被OLED有機物清洗液清洗掉，且具有耐腐蝕性。而且，與有機黏合劑相比，由於包含有兩種以上金屬，因此能夠以較高的黏合性與相同金屬材質的遮罩100、框架200連接，且因金屬材料變形可能性低。
再舉個例子進行說明，如圖10的(d)所示，可進一步形成與遮罩100具有相同材料的黏合鍍覆部150，以使遮罩100黏合到框架200上。在將遮罩100對應至框架200之後，可以在遮罩100的下方形成PR等絕緣部。而且，在未由絕緣部覆蓋且露出的遮罩100背面及框架200上可電沉積黏合鍍覆部150。
當黏合鍍覆部150被電沉積於遮罩100的露出表面與框架200上時，該黏合鍍覆部150可成為使遮罩100與框架200連接成一體的媒介。此時，黏合鍍覆部150與遮罩100的邊緣部分連接成一體並被電沉積，因此呈現 向框架200內側方向或者外側方向施加拉伸力的狀態並能夠支撑遮罩100。因此，無需額外的拉伸遮罩並將其對準的過程，便可將向框架200側拉緊之遮罩100與框架200形成一體。
圖10中，為了便於說明，焊接W部分、共晶材料的黏合部EM部分的厚度及幅寬或多或少被誇大，需在此明示，實際上該部分為以幾乎不突出且包含在遮罩100裏的狀態與框架200連接之部分。
然後，當一個遮罩100附著於框架200的工藝結束時，可以重複剩餘遮罩100依序與剩餘遮罩單元C對應並附著於框架200之過程。由於已經附著到框架200的遮罩100可以提供基準位置，因此能夠顯著縮短使剩餘遮罩100依序與單元區域CR對應並確認對準狀態之過程的時間。並且，附著於一個遮罩單元區域的遮罩100和附著於相鄰的遮罩單元區域的遮罩100之間的PPA(pixel position accuracy)不超過3μm，藉以能夠提供對準精確之用於超高清OLED像素形成的遮罩。
圖11至圖13是示出本發明的另一實施例涉及的遮罩附著到框架上的過程的概略圖。
參照圖11的(a)，可提供形成有多個遮罩圖案P的遮罩100。該過程與圖8的(a)相同。
然後，參照圖11的(b)，可以使遮罩100與框架200的一個遮罩單元區域CR對應。本發明的特徵在於，在使遮罩100與框架200的遮罩單元區域CR對應的過 程中，對於遮罩100不施加任何拉伸力。
由於框架200的遮罩單元片材部220具有薄的厚度，在對遮罩100施加拉伸力的狀態下，附著於遮罩單元片材部220時，遮罩100中殘存的拉伸力作用於遮罩單元片材部220及遮罩單元區域CR，也有可能使它們變形。因此，應該在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，將遮罩100附著於遮罩單元片材部220。由此，可以防止因施加到遮罩100的拉伸力作為張力(tension)反向作用於框架200而導致框架200(或者遮罩單元片材部220)變形。
只是，在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，將其附著於框架200(或者遮罩單元片材部220)，以製造框架一體型遮罩，並將這個框架一體型遮罩應用於像素沉積工藝時，有可能產生一種問題。即，在約25~45℃下進行的像素沉積工藝中，遮罩100以規定長度熱膨脹。即使是恆範鋼材料的遮罩100，隨著提升用於形成像素沉積工藝環境的溫度10℃，也會發生約1~3ppm的長度變化。例如，當遮罩100的總長度為500mm時，長度會增加約5~15μm。這樣一來，遮罩100因自重而下垂或者在固定於框架200的狀態下被拉伸而引起扭曲等變形，同時圖案P的對準誤差變大。
因此，本發明的特徵在於，在不是常溫，而是比常溫更高的溫度下，在對遮罩100不施加拉伸力的狀態下，使其與框架200的遮罩單元區域CR對應並進行附著。本說明書中表達為將工藝區域的溫度提升至第一溫度 ET後，使遮罩與框架對應並進行附著。
“工藝區域”是指佈置有遮罩100、框架200等構成要素並且實施遮罩100的附著工藝等的空間。工藝區域可以是密閉的腔室內的空間，也可以是開放的空間。另外，”第一溫度”可以是指將框架一體型遮罩使用於OLED像素沉積工藝時，高於或者等於像素沉積工藝的溫度。考慮到像素沉積工藝溫度約為25~45℃，第一溫度可以是約25℃至60℃。工藝區域的溫度上升可以通過在腔室內設置加熱裝置，或者工藝區域周圍設置加熱裝置的方法等實現。
再次參照圖11的(b)，使遮罩100與遮罩單元區域CR對應後，可以將包括框架200的工藝區域的溫度提升至第一溫度ET。或者，也可以將包括框架200的工藝區域的溫度提升至第一溫度後，使遮罩100與遮罩單元區域CR對應。附圖中示出僅使一個遮罩100與一個遮罩單元區域CR對應，也可以使多個遮罩100與每個遮罩單元區域CR對應後，將工藝區域的溫度提升至第一溫度ET。
然後，參照圖12，可以將遮罩100的邊緣的一部分或者全部附著到框架200上。該過程與圖9及圖10相同。
其次，參照圖13，將工藝區域的溫度降低至第二溫度LT。”第二溫度”是指比第一溫度更低的溫度。考慮到第一溫度為約25℃至60℃，以低於第一溫度為前提，第二溫度可以為約20℃至30℃，優選地，第二溫度可以為 常溫。工藝區域的溫度降低可以通過在腔室中設置冷却裝置、在工藝區域周邊設置冷却裝置方法、常溫自然冷却的方法等進行。
當將工藝區域的溫度降低至第二溫度LT時，遮罩100可以以規定長度進行熱收縮。遮罩100可以沿著所有側面方向等向性地熱收縮。但是，由於遮罩100以焊接W方式固定連接到框架200(或者遮罩單元片材部220)，因此遮罩100的熱收縮自發地對周圍的遮罩單元片材部220施加張力TS。由於遮罩100自發地施加張力，遮罩100可以更加緊密地附著於框架200上。
另外，各遮罩100全部附著於對應的遮罩單元區域CR後，工藝區域的溫度降低至第二溫度LT，因此同時引起所有遮罩100的熱收縮，藉以可以防止框架200發生變形或者圖案P的對準誤差變大的問題。更具體而言，即使張力TS施加於遮罩單元片材部220，由於多個遮罩100沿著相反方向施加張力TS，因此該力量被抵消，藉以使遮罩單元片材部220不發生變形。例如，在附著於CR11單元區域的遮罩100與附著於CR12單元區域的遮罩100之間的第一柵格片材部223上，向附著於CR11單元區域的遮罩100的右側方向作用的張力TS與向附著於CR12單元區域的遮罩100的左側方向作用的張力TS可相互抵消。由此，最大限度地降低基於張力TS的框架200(或者遮罩單元片材部220)的變形，藉以能夠最大限度地降低遮罩100(或者遮罩圖案P)的對準誤差。
圖14是示出本發明的一實施例涉及的利用 框架一體型遮罩100、200的OLED像素沉積裝置1000的概略圖。
參照圖14，OLED像素沉積裝置1000包括：磁板300，其中容納有磁體310，並且排布有冷却水管350；沉積源供給部500，其從磁板300的下部供給有機物原料600。
磁板300與沉積源沉積部500之間可以插入有用於沉積有機物源600的玻璃等目標基板900。目標基板900上可以以緊貼或非常接近的方式配置有使有機物源600按不同像素沉積的框架一體型遮罩100、200(或者FMM)。磁體310可以産生磁場，並通過磁場，緊貼到目標基板900。
沉積源供給部500可以往返左右路徑並供給有機物源600，由沉積源供給部500供給的有機物源600可以通過形成於框架一體型遮罩100、200的圖案P沉積於目標基板900的一側。通過框架一體型遮罩100、200的圖案P後沉積的有機物源600，可以用作OLED的圖元700。
為了防止由於陰影效應(Shadow Effect)發生的圖元700的不均勻沉積，框架一體型遮罩100、200的圖案可以傾斜地形成S(或者以錐形S形成)。沿著傾斜表面，在對角綫方向上通過圖案的有機物源600，也可以有助於圖元700的形成，因此，能夠整體上厚度均勻地沉積圖元700。
如上所述，本發明列舉了優選實施例進行圖示和說明，但是本發明不限於上述實施例，在不脫離本發明的精神的範圍內，該技術領域中具有通常知識者能夠進 行各種變形和變更。這種變形及變更均落在本發明和所附的申請專利範圍的範圍內。
100:遮罩
110:遮罩膜
200:框架
2100:邊緣框架部
220:遮罩單元片材部
221:邊緣片材部
223:第一柵格片材部
225:第二柵格片材部
C:遮罩單元
P:遮罩圖案

Claims (12)

  1. 一種框架一體型遮罩，其由多個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其中框架包括：邊緣框架部，其包括中空區域；以及遮罩單元片材部，其具有多個遮罩單元區域，且連接至邊緣框架部，遮罩單元片材部包括：邊緣片材部；至少一個第一栅格片材部，其沿第一方向延伸形成且兩端連接至邊緣片材部；以及至少一個第二栅格片材部，其沿著與第一方向垂直之第二方向延伸形成並與第一栅格片材部交叉，且兩端連接至邊緣片材部，各個遮罩由經軋延(rolling)工藝製造的金屬片材(sheet)構成，各個遮罩連接至遮罩單元片材部的上部，邊緣框架部的厚度比遮罩單元片材部的厚度厚，遮罩單元片材部的厚度比遮罩厚，第一柵格片材部及第二柵格片材部之垂直於長度方向的截面形狀是三角形或梯形形狀，或者是截面形狀的邊、角中至少一個為圓形的三角形或梯形形狀。
  2. 如請求項1所述的框架一體型遮罩，其中遮罩單元片材部沿第一方向、與第一方向垂直的第二方向中至少一個方向具備多個遮罩單元區域。
  3. 如請求項1所述的框架一體型遮罩，其中各個遮罩與各個遮罩單元區域對應。
  4. 如請求項3所述的框架一體型遮罩，其中遮罩包括：形成有多個遮罩圖案之遮罩單元與遮罩單元周邊之虛設部，虛設部的至少一部分附著於遮罩單元片材部上。
  5. 如請求項1所述的框架一體型遮罩，其中遮罩在經軋延工藝製造的金屬片材上以厚度更薄的形式形成。
  6. 如請求項1所述的框架一體型遮罩，其中遮罩與框架的材料為恆範鋼(invar)、超恆範鋼(super invar)、鎳、鎳-鈷中任意一種。
  7. 一種框架一體型遮罩的製造方法，該框架一體型遮罩由多個遮罩與用於支撐遮罩的框架形成為一體，其中該方法包括以下步驟：(a)準備具有多個遮罩單元區域的遮罩單元片材部連接至邊緣框架部上之框架； (b)使由經軋延(rolling)工藝製造的金屬片材(sheet)構成之遮罩與遮罩單元片材部的一遮罩單元區域對應；以及(c)將遮罩的邊緣之至少一部分附著至遮罩單元片材部，遮罩單元片材部包括：邊緣片材部；至少一個第一栅格片材部，其沿第一方向延伸形成且兩端連接至邊緣片材部；以及至少一個第二栅格片材部，其沿著與第一方向垂直之第二方向延伸形成並與第一栅格片材部交叉，且兩端連接至邊緣片材部，邊緣框架部的厚度比遮罩單元片材部的厚度厚，遮罩單元片材部的厚度比遮罩厚，第一柵格片材部及第二柵格片材部之垂直於長度方向的截面形狀是三角形或梯形形狀，或者是截面形狀的邊、角中至少一個為圓形的三角形或梯形形狀。
  8. 如請求項7所述的框架一體型遮罩的製造方法，其中在步驟(a)中，邊緣框架部上焊接並連接有遮罩單元片材部的角部。
  9. 如請求項7所述的框架一體型遮罩的製造方法，其中在使遮罩與遮罩單元片材部的一遮罩單 元區域對應之步驟之前或之後，進一步執行將包括框架的工藝區域的溫度提升至第一溫度之步驟，在將遮罩的邊緣之至少一部分附著至遮罩單元片材部之步驟之後，進一步執行將包括框架的工藝區域的溫度降低至第二溫度之步驟。
  10. 如請求項9所述的框架一體型遮罩的製造方法，其中第一溫度等於或高於OLED像素沉積工藝的溫度，第二溫度至少低於第一溫度，第一溫度為25℃至60℃之任意一個溫度，第二溫度低於第一溫度且為20℃至30℃之任意一個溫度，OLED像素沉積工藝溫度為25℃至45℃中任意一個溫度。
  11. 如請求項9所述的框架一體型遮罩的製造方法，其中使遮罩與遮罩單元區域對應時，對遮罩不進行拉伸。
  12. 如請求項9所述的框架一體型遮罩的製造方法，其中若將工藝區域的溫度降低至第二溫度，則框架上附著的遮罩被收縮而受到張力(tension)。
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