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一种掩膜板及其制作方法

摘要

本发明提供一种掩膜板及其制作方法,所述掩膜板应用在有机发光二极管显示装置的真空蒸镀工艺中,包括:掩膜框;固定在掩膜框上的掩膜,掩膜上包括多个掩膜图案块,掩膜图案块包括贯穿所述掩膜的通孔;其中,掩膜上朝向所述掩膜框的表面还包括位于所述掩膜图案块外其他区域的支撑条,支撑条的厚度大于0.03mm。由于在掩膜图案块外的区域设置了支撑条,支撑条的厚度大于所述掩膜图案块所在区域的厚度,能够在一定程度上为掩膜图案块提供支撑力,从而增强掩膜板的机械强度,避免掩膜板在应力的作用下发生弯曲。同时,本发明还提供一种采用多次刻蚀制作上述掩膜板的方法,能够保证有机材料的蒸镀质量。

著录项

  • 公开/公告号CN103695842A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2014-04-02

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 信利半导体有限公司;

    申请/专利号CN201310754624.8

  • 申请日2013-12-31

  • 分类号C23C14/04(20060101);G03F1/64(20120101);

  • 代理机构11227 北京集佳知识产权代理有限公司;

  • 代理人王宝筠

  • 地址 516600 广东省汕尾市东冲路北段工业区信利半导体有限公司

  • 入库时间 2024-02-19 22:23:04

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2015-12-09

    授权

    授权

  • 2014-04-30

    实质审查的生效 IPC(主分类):C23C14/04 申请日:20131231

    实质审查的生效

  • 2014-04-02

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及有机发光二极管显示器的制作领域,更具体的说是涉及一种 掩膜板及其制作方法。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)以其低成本、高亮度、高对比度、响应快、 低功耗、视角广、外观轻薄、可柔性显示等优点,被认为是下一代的平板显 示装置,有望取代现阶段的液晶显示器(LCD)。OLED具有依次堆叠在玻 璃基板上的阳极、有机发光层和阴极。有机发光层的材料一般分为大分子有 机材料和小分子有机材料。对于小分子有机材料,通常利用真空蒸镀的方法, 在阳极上形成各有机功能层,最后再形成器件的阴极。

在OLED中,为了实现全彩化,需要在发光层分别形成R、G、B发光区 域,在采用蒸镀方法制作OLED薄膜的过程中,需要更换不同的掩膜板来形 成不同颜色的区域,在蒸镀中对掩膜板的精度要求很高,如图1和图2所示, 分别为现有掩膜板的爆炸图和俯视图,现有掩膜板的制作方法为:1、制作掩 膜框20,所述掩膜框具有开口;2、用约0.03mm厚的超薄不锈钢基材,通过 半刻蚀的方法对不锈钢基材进行两面刻蚀,刻蚀出掩膜图案12,形成掩膜通 孔;3、将形成掩膜图案12的超薄不锈钢基材的四周11用其它物体黏住然后 张网拉紧,保证掩膜图案12中的每根细线都拉直且受力均匀,形成条形通孔 12b和掩膜线12a;4、将拉紧的不锈钢网通过激光焊接技术焊接到掩膜框20 上,再沿着掩膜框20的周围激光切割掉多余的不锈钢,同时去掉之前的张网, 形成完整的掩膜板(即图2中所示)。

在OLED制备过程中,需要蒸镀时,将所述掩膜板放置在需要蒸镀的板 材上,将有机材料加热蒸发,有机材料经过掩膜板上的孔12b沉积在板材上, 而掩膜线12a有效的将有机材料阻隔开。

但是,现有的掩膜板在应力作用下容易出现弯曲,造成掩膜区域的边界 不清晰,在不需要蒸镀有机材料的地方也会形成有机材料沉积,影响有机材 料蒸镀质量。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种掩膜板及其制作方法,以提高掩膜板的平整 度和机械强度,从而在蒸镀有机材料时,使有机材料的边界较清晰,提高有 机材料的蒸镀质量。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种掩膜板,应用在有机发光二极管显示装置的真空蒸镀工艺中,包括:

掩膜框,所述掩膜框带有开口;

固定在所述掩膜框上的掩膜,所述掩膜上包括多个掩膜图案块,所述掩 膜图案块包括贯穿所述掩膜的通孔;

其中,所述掩膜上朝向所述掩膜框的表面还包括支撑条,所述支撑条位 于所述掩膜图案块外的其他区域,所述支撑条的厚度大于0.03mm。

优选地,所述支撑条的厚度范围为0.03mm-20mm,包括端点值。

优选地,所述支撑条为一条,且该条支撑条通过掩膜的中心。

优选地,所述支撑条的个数为2条以上。

优选地,所述支撑条相互平行设置。

优选地,所述支撑条相互垂直交叉设置在所述掩膜上。

优选地,所述掩膜框与所述掩膜的材料相同,均为不锈钢、或金属、或 金属合金。

一种掩膜板制作方法,用于制作上面任意一项所述的掩膜板,所述制作 方法包括:

提供掩膜框,所述掩膜框带有开口;

提供掩膜基板,所述掩膜基板的厚度大于0.03mm;

减薄所述掩膜基板上需要形成掩膜图案块的区域,剩余未减薄区域形成 支撑条;

在减薄后的区域形成掩膜通孔,完成掩膜制作;

将掩膜与掩膜框直接固定在一起。

优选地,所述减薄所述掩膜基板上需要形成掩膜图案块的区域,剩余未 减薄区域形成支撑条,具体包括:

在所述掩膜基板的一面涂抹保护胶;

对所述涂有保护胶的掩膜基板局部遮挡,并曝光;

对经过曝光的掩膜基板显影,暴露出待减薄的掩膜图案块的区域;

对暴露出的掩膜图案块区域进行刻蚀,减薄所述掩膜图案块区域,同时 形成支撑条。

优选地,所述在减薄后的区域形成掩膜通孔,具体包括:

在所述减薄后的区域的第一表面进行第一次半刻蚀,在需要形成掩膜通 孔的地方形成凹槽;

在所述减薄后的区域与所述第一表面相对的第二表面进行第二次半刻 蚀,将所述减薄后的区域的第二表面上与所述凹槽对应的位置刻蚀至形成掩 膜通孔。

优选地,所述将掩膜与掩膜框固定在一起的固定方法为激光焊接或电弧 焊接。

优选地,所述掩膜框通过铸造工艺加工成型或通过机械切割加工成型。

优选地,所述掩膜基板的厚度范围为0.03mm-20mm,包括端点值。

经由上述的技术方案可知,本发明提供的掩膜板,在掩膜图案块外的区 域设置有支撑条,所述支撑条的厚度大于所述掩膜图案块所在区域的厚度, 所述支撑条能够在一定程度上为所述掩膜图案块提供支撑力,从而避免所述 掩膜图案块在应力的作用下发生弯曲,在蒸镀有机材料时,出现有机材料边 界不清晰的问题。

同时,本发明还提供一种上述掩膜板的制作方法,本发明中采用多次刻 蚀一块厚度大于0.03mm的掩膜基板形成掩膜,由于掩膜基板厚度较大,且位 于掩膜图案块外的区域还设置有厚度大于0.03mm的支撑条,增强了掩膜的机 械强度,从而避免了使用拉网焊接固定所述掩膜和掩膜框,进而改善了由于 拉网的应力不同,造成掩膜通孔发生弯曲,最终导致有机材料蒸镀边界不清 晰的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不 付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中应用于OLED有机材料蒸镀的掩膜板的爆炸图;

图2为图1所示掩膜板的俯视图;

图3为本发明实施例提供的一种掩膜板的分解剖面示意图;

图4为图3中所示掩膜板的剖面结构示意图;

图5为本发明实施例提供的另一种掩膜板的分解剖面示意图;

图6为本发明实施例提供的一种掩膜板制作方法流程图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述,现有技术中在进行OLED制作过程中有机材料蒸 镀时,由于掩膜板容易出现弯曲,使得淀积形成的有机材料边界不清晰,有 机材料蒸镀质量较差。

发明人发现,出现上述现象的原因是,现有的掩膜板厚度较薄,而随着 有机发光器件尺寸越来越大,传统的方法所形成的掩膜板在应力作用下会发 生一定程度的扭曲,导致在有机材料蒸镀时,在不需要沉积有机材料的区域 沉积到有机材料,影响OLED发光区域的制备;并且在蒸镀有机材料的过程中, 随着时间的延长,温度也在不断上升,掩膜的机械强度不足,容易相对其掩 膜框产生位置偏差,出现下垂,影响有机材料蒸镀质量。

基于此,发明人经过研究发现,提供一种掩膜板,应用在有机发光二极 管显示装置的真空蒸镀工艺中,包括:

掩膜框,所述掩膜框带有开口;

固定在所述掩膜框上的掩膜,所述掩膜上包括多个掩膜图案块,所述掩 膜图案块包括贯穿所述掩膜的通孔;

其中,所述掩膜上朝向所述掩膜框的表面还包括支撑条,所述支撑条位 于所述掩膜图案块外的其他区域,所述支撑条的厚度大于0.03mm。

由上述的技术方案可知,本发明提供的掩膜板包括掩膜和掩膜框,所述 掩膜上不仅包括掩膜图案,还包括位于所述掩膜图案外的区域且厚度大于 0.03mm的支撑条,由于所述支撑条的厚度较厚,能够为掩膜图案提供一定的 机械强度,从而避免掩膜由于尺寸较大或温度较高,在应力的作用下出现相 对于掩膜框产生位置偏差,进而导致有机材料蒸镀时,边界不清晰造成的蒸 镀质量较差的问题。

以上是本申请的核心思想,下面结合本发明实施例中的附图,对本发明 实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是 本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发 明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施 例的限制。

其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便 于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意 图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包 含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面通过几个实施例具体描述本发明提供的掩膜板及其制作方法。

本实施例中提供一种掩膜板,如图3所示,为所述掩膜板的爆炸图,图4 所示为该掩膜板的剖面结构示意图,所述掩膜板包括掩膜框40,掩膜框40带 有开口;固定在掩膜框40上的掩膜30,所述掩膜30上包括多个掩膜图案块 302,所述掩膜图案块302包括贯穿所述掩膜的通孔302b和位于掩膜的通孔 302b之间,用于阻隔蒸镀材料通过的掩膜线302a;其中,所述掩膜30上朝 向所述掩膜框40的表面还包括位于所述掩膜图案块302外其他区域的支撑条 301,所述支撑条301的厚度大于0.03mm。

需要说明的是,本实施例中对所述掩膜框40的外围外形、厚度和尺寸等 不做限定,所述掩膜框的外围外形、厚度和尺寸等设计需要根据不同镀膜机 台的要求做相应的改变。本实施例中所述掩膜框40和所述掩膜30的材料可 以相同,也可以不同,本实施例中优选的所述掩膜框与所述掩膜的材料相同, 均为不锈钢、或金属、或金属合金,以方便在后续掩膜框与掩膜的固定连接。

本实施例中所述掩膜30还包括位于所述掩膜图案块302外的区域的支撑 条301,所述支撑条301厚度大于掩膜图案块302的厚度,即大于0.03mm, 从而能够为掩膜板的掩膜提供较强的支撑作用,避免掩膜厚度较薄,在应力 的作用下出现较大的弯曲,造成在制作OLED发光层时,蒸镀区域边界不清 晰的问题。本实施例中支撑条301的厚度优选为与掩膜原材料300的厚度相 同,更为优选的支撑条301的厚度范围为0.03mm-20mm,包括端点值。

需要说明的是,本实施例中所述掩膜图案块302的个数为16个,且按4 行4列排列,支撑条301位于相邻的两个掩膜图案块之间以及位于所有掩膜 图案块的外围,即每两个相邻的掩膜图案块之间均包括一条支撑条,整个掩 膜上包括多条支撑条,所述多条支撑条相互交叉为掩膜提供机械强度。另外, 本实施例中对所述支撑条的数目以及排列方式不做限定,所述支撑条可以为 通过掩膜中心的一条,或所述支撑条的条数为多条。当所述支撑条为多条时, 所述支撑条可以仅仅沿同一个方向设置,即多条支撑条相互平行设置;所述 支撑条也可以相互交叉设置,尤其相互垂直交叉设置,如本实施例中图3中 的支撑条301所示。

本实施例中充分利用掩膜图案块之间的区域形成支撑条,且支撑条的厚 度大于掩膜图案块中掩膜线的厚度,从而加强了掩膜图案块之间区域的强度, 使掩膜的掩膜图案块区域在受应力时也不容易发生变形。另外,由于每个掩 膜图案块内的掩膜线均与支撑条连接,从而保证了每个掩膜线所受张力均匀, 不容易发生变形,所述掩膜线能够更好的保证蒸镀材料从掩膜的通孔蒸镀到 镀膜基板上的过程中,不出现渗透到非镀膜区域的现象,进而保证了OLED 发光区域的蒸镀质量。

在本发明的其他实施例中,所述掩膜图案块的个数还可以为其他值,本 实施例中对此并不做限定,如图5所示,掩膜板包括掩膜框60和掩膜50,掩 膜50上包括4个掩膜图案块500,4个掩膜图案块500按2行2列排列,且 每个图案块内包括4个按2行2列排列的子掩膜图案块502,子掩膜图案块 502包括掩膜通孔502b和阻隔蒸镀材料通过的掩膜线502a。需要说明的是, 本实施例中,在每个掩膜图案块500内相邻的两个子掩膜图案块之间没有支 撑条,而在相邻的两个掩膜图案块500之间设置有纵横交错的支撑条501,即 所述掩膜仅仅包括通过掩膜中心,且相互垂直的两条支撑条为所述掩膜图案 块提供支撑作用力。

该实施例中,仅仅在四个掩膜图案块的周围增加支撑条,而在子掩膜图 案块之间不设置支撑条,从而节省了子掩膜图案块之间的间距,使得增加支 撑条的设计不影响掩膜图案块的排版数量。

优选的,如图5中所示,在掩膜图案块502的外围同样设置有支撑条, 以便增强掩膜的机械强度,防止掩膜在应力的作用下,相对于掩膜框出现下 垂或弯曲。

相对于现有技术中的掩膜板,本实施例中提供的掩膜板,由于在掩膜上 增加了外围的支撑条和掩膜图案块之间的支撑条,从而能够为所述掩膜提供 一定的机械强度,避免掩膜在大尺寸或长期使用过程中出现弯曲变形,进而 保证了OLED制作过程中发光区域薄膜的镀膜效果。

本发明的另一个实施例中提供了一种掩膜板的制作方法,形成所述带有 支撑条的掩膜板。其具体制作方法如图6所示,包括以下步骤:

步骤S101:提供掩膜框,所述掩膜框带有开口;

所述掩膜框的外围外形和厚度可以根据不同的镀膜机台的要求而设定, 本实施例中对此不做限定。所述掩膜框的材质可以是不锈钢、强度高的金属 或金属合金,并通过铸造工艺或机械切割加工形成预设定尺寸的开口后,再 经过抛光等方式将所述开口和边框打磨,形成待用的掩膜框。

步骤S102:提供掩膜基板,所述掩膜基板的厚度大于0.03mm;

所述掩膜基板的尺寸可以根据所述掩膜框的尺寸进行设定,也可以根据 镀膜机台的要求而设定。需要说明的是,所述掩膜基板的厚度大于0.03mm, 从而保证其具有一定的强度。所述掩膜基板的材质可以是不锈钢、强度高的 金属或金属合金中的任意一种,本实施例中对此不做限定,优选的是,所述 掩膜基板的材料与所述掩膜框的材料相同,以便后续工艺中将掩膜和掩膜框 进行固定。

需要说明的是,为了在后续工艺中,容易实现对所述掩膜基板的减薄或 刻蚀,所述掩膜基板的厚度优选为0.03mm-20mm,包括端点值,更为优选的 所述掩膜基板的厚度为1mm-3mm,包括端点值。

步骤S103:减薄所述掩膜基板上需要形成掩膜图案块的区域,剩余未减 薄区域形成支撑条;

根据预先设定的掩膜图案块的形状,在掩膜基板上需要形成掩膜图案块 的区域,通过刻蚀工艺,减薄掩膜基板的厚度,刻蚀出预设宽度和深度的掩 膜图案块区域。其中,所述刻蚀工艺为半刻蚀工艺,具体包括:在所述掩膜 基板的一面涂抹保护胶;对所述涂有保护胶的掩膜基板局部遮挡,并曝光; 对经过曝光的掩膜基板显影,暴露出待减薄的掩膜图案块的区域;对暴露出 的掩膜图案块区域进行刻蚀,减薄所述掩膜图案块区域。本实施例中所述掩 膜图案块的区域仅需减薄,而无需贯穿所述掩膜基板,因此,本实施例中所 述半刻蚀工艺不形成穿透掩膜基板的开口。

本实施例中,所述掩膜图案块的个数可以是16个,也可以是4个,还可 以是其他数值,本实施例中对此不作限定,可以根据实际需要镀膜的形状进 行设计。

需要说明的是,在将需要形成掩膜图案块的区域减薄后,未减薄的区域 均可以作为支撑条使用,也可以在未减薄区域继续减薄到厚度大于掩膜图案 块区域的掩膜线厚度,但小于掩膜基板的厚度作为支撑条使用,本实施例中 所述支撑条的厚度大于所述掩膜图案块区域内的掩膜线厚度即可,其具体厚 度,本实施例中对此不做限定,优选的,所述支撑条的厚度与所述掩膜基板 的厚度相同。

另外,所述支撑条的边缘与所述掩膜图案块边缘的距离优选在0.5mm以 上,所述支撑条的边缘与所述掩膜图案块边缘的距离可以根据支撑条的厚度 的不同而调整,支撑条厚度越大的地方所需要的距离要求越大。

步骤S104:在减薄后的区域形成掩膜通孔,完成掩膜制作;

需要说明的是,在减薄后的掩膜图案块区域形成掩膜通孔的过程,可以 通过一次刻蚀工艺形成掩膜通孔,还可以通过两次半刻蚀形成掩膜通孔,所 述两次半刻蚀为分别在掩膜基板的两个表面进行的不刻蚀通透的刻蚀方法。 为了保证刻蚀出来的通孔的边缘较光滑,使有机材料的蒸镀效果更好,本实 施例中优选的采用两次半刻蚀形成所述掩膜通孔。具体为:在所述掩膜图案 块区域的第一表面涂抹保护胶,采用带有掩膜通孔图案的掩膜版遮挡所述保 护胶,通过曝光,然后显影、刻蚀等工艺,在所述掩膜图案块区域形成凹槽, 即通过一次半刻蚀工艺,在需要形成掩膜通孔的地方形成凹槽;在所述减薄 后的区域与所述第一表面相对的第二表面进行第二次半刻蚀,将所述减薄后 的区域的第二表面上与所述凹槽对应的位置刻蚀至形成贯穿的通孔,即通过 两次半刻蚀在所述掩膜图案块区域形成掩膜通孔。

需要说明的是,所述掩膜通孔的形状可以是条状、块状或“品”字形等 规则的形状或不规则的形状。所述通孔的形状可以根据镀膜的具体要求而设 定,本实施例中对此不做限定。

步骤S105:将掩膜与掩膜框直接固定在一起。

将形成通孔的掩膜与掩膜框直接通过激光焊接或电弧焊接固定在一起, 在所述掩膜基板的厚度较薄时,优选的掩膜与掩膜框采用激光焊接直接固定 在一起,在所述掩膜基板的厚度较厚,如大于3mm时,优选的所述掩膜与掩 膜框采用电弧焊接直接固定在一起。当然,在本发明的其他实施例中还可以 通过其他工艺将掩膜与掩膜框固定在一起,本实施例中对此不做限定。

需要说明的是,其中所述步骤S101和步骤S102可以互换,即提供掩膜 基板和掩膜框的过程可以没有先后顺序,本实施例中对此不做限定。

现有技术中由于掩膜厚度较薄,机械强度较差,容易形成弯曲,在掩膜 和掩膜框固定过程中,必须通过拉网焊接固定所述掩膜和掩膜框,在拉网焊 接过程中,由于拉网对掩膜通孔施加作用力不均匀,造成掩膜通孔变形严重, 影响蒸镀过程中蒸镀效果。而本实施例中通过在一整块掩膜基板上经过多次 刻蚀工艺形成带有支撑条的掩膜,所述支撑条增加了所述掩膜的机械强度, 从而本实施例中能够将掩膜与掩膜板直接固定在一起,无需通过拉网焊接固 定,从而避免了拉网焊接过程中,对掩膜通孔拉力不均造成掩膜通孔变形, 进而提高了蒸镀过程中有机材料的蒸镀效果。

而且,本实施例中在一整块较厚的掩膜基板上进行刻蚀形成掩膜,由于 充分利用了掩膜图案块之间的区域形成厚度大于掩膜线厚度的支撑条,相当 于在掩膜中增加了类似于楼面建筑中的横梁,支撑条对掩膜图案块起到了很 好的支撑作用,增强了掩膜的机械强度,从而有效防止掩膜图案块的弯曲变 形。同时,由于掩膜图案块中的掩膜线与支撑条连接在一起,每根掩膜线上 的受力由支撑条分担一部分,从而保证了掩膜通孔开口的均匀性,同样避免 了掩膜通孔受力不均造成的变形。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述,每个部分重点说明的都是与 其他部分的不同之处,各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下, 在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例, 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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