製造金屬掩模的方法及使用該方法形成的金屬掩模的製作方法
2023-09-20 03:12:10
製造金屬掩模的方法及使用該方法形成的金屬掩模的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種製造金屬掩模的方法及使用該方法形成的金屬掩模。根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法包括：通過在板的順序變小的、重疊的部分上用雷射進行掃描來使用雷射在板中形成通孔。
【專利說明】製造金屬掩模的方法及使用該方法形成的金屬掩模
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2013年9月10日提交的第10-2013-0108591號韓國專利申請的優先權和權益，其通過引用併入本文用於所有目的，如在本文中進行了充分地闡述一樣。
【技術領域】
[0003]本公開涉及製造金屬掩模的方法及使用該方法形成的金屬掩模。
【背景技術】
[0004]有機發光二極體(0LED)顯示器為近來受到關注的一種圖像顯示裝置。因為0LED顯示器不像液晶顯示器(LCD)那樣需要額外的光源，所以其具有自發光的特性並且其厚度小且重量輕。此外，0LED顯示器具有低功耗、高亮度、以及高響應速度。
[0005]當製造這種0LED顯示器時，金屬掩模可用於將紅色(R)有機發光層、綠色(G)有機發光層、以及藍色(B)有機發光層沉積在顯示器的基底上。在使用金屬掩模形成一種顏色的有機發光層之後，可通過將金屬掩模移動一個像素單元來形成其他顏色的有機發光層，其中該金屬掩模中已形成有尺寸為一個像素的開口。
[0006]通常，當製造金屬掩模時，使用蝕刻方法形成用於沉積有機發光材料的開口。隨著0LED顯示器的尺寸和/或分辨度的增大，當使用蝕刻方法製造金屬掩模時，金屬掩模的尺寸及形成在金屬掩模中的開口的精確度受到限制。
【發明內容】
[0007]本發明的方面提供了一種製造金屬掩模的方法以及使用該方法形成的金屬掩模，其中該方法可應用至沉積用於大尺寸且高解析度的顯示裝置的發光材料的過程。
[0008]本發明的其他特徵將在下面的描述中進行闡述，其中一部分將通過下面的描述變得明顯，或可通過本發明的實踐而進行學習。
[0009]本發明示例性實施方式提供了一種製造金屬掩模的方法，其包括將板平面化；以及通過多次用雷射在該板的對應圖案區域上進行掃描而在經過平面化的該板中形成通孔，其中形成通孔的步驟包括通過照射雷射至板的圖案區域貫穿板並且漸次地形成了槽。
[0010]本發明的另一示例性實施方式提供了一種使用製造金屬掩模的方法製造的金屬掩模，其中通孔呈矩形並且設置成矩陣。
[0011]根據本發明示例性實施方式，提供了一種製造金屬掩模的方法及使用該方法製造的金屬掩模，其中該金屬掩模可使用超短脈衝雷射形成準確的圖案。應理解，上述的概括描述和下面的詳細描述都是示例性和解釋性的，並且旨在提供所要求保護的本發明的進一步解釋。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]為提供本發明的進一步理解，本發明包括了結合在說明書內並構成說明書的一部分的附圖，其示出了本發明的示例性實施方式並且與說明書一起用來解釋本發明的原理。
[0013]圖1示意性示出了根據本發明示例性實施方式的金屬掩模的製造；
[0014]圖2是根據本發明示例性實施方式的金屬掩模的俯視平面圖；
[0015]圖3是圖2中的部分II的放大圖；
[0016]圖4是沿圖3中的線IV-1V』的剖視圖；
[0017]圖5的㈧部分-圖5的(C)部分是示出了根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法的槽形成操作的剖視圖；
[0018]圖6是示出了根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法的槽形成操作的俯視平面圖；
[0019]圖7是示出了根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法的開口形成操作的俯視平面圖；
[0020]圖8是示出了根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法的開口形成操作的剖視圖；以及
[0021]圖9是使用傳統方法製造的金屬掩模的剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]在下文中參照示出本發明示例性實施方式的附圖更加全面地描述本發明。然而，可以通過許多不同的形式實施本發明，並且本發明不應被解釋為受本文中闡述的示例性實施方式的限制。相反，提供這些示例性實施方式以使本公開詳盡，並且本發明將更全面地將其範圍傳達給本領域的技術人員。在附圖中，為了清晰起見可能對層和區域的尺寸和相對尺寸進行了放大。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。
[0023]應當理解，當元件或層被稱為「位於另一元件或層上」或「連接至另一元件或層」時，其可直接位於另一元件或層上或直接連接至另一元件或層，或者可能存在插入的元件或層。相反地，當元件被稱為「直接位於另一元件或層上」或「直接連接至另一元件或層」時，則不存在插入的元件或層。應當理解，出於本公開的目的，「Χ、γ、和ζ中至少之一」可理解為僅X，僅Υ，僅Ζ，或X、Υ、和Ζ中的兩項或更多項的任何組合(例如，ΧΥΖ、ΧΥΥ、ΥΖ、11)。
[0024]圖1示意性示出了根據本發明示例性實施方式的正在製造的金屬掩模100。參照圖1，金屬掩模100可安置在臺20上並可使用雷射L進行製造。
[0025]雷射照射設備10可安裝在臺20中。雷射照射設備10可包括生成單元11和轉移單元12，其中生成單元11配置成生成雷射L，轉移單元12配置成相對於金屬掩模100轉移雷射L。
[0026]雷射L可以是以非常短的波長發射的超短脈衝雷射。例如，雷射L可以是皮秒雷射或飛秒雷射。因此，可使用雷射L執行非常準確的圖案處理，這將在下文進行詳細描述。
[0027]雖然在圖1中沒有示出，但是臺20可裝備有用於固定金屬掩模100的固定裝置。此外，雷射照射設備10可連接至額外的移動單元，該移動單元配置成使雷射照射設備10相對於臺20移動並且安裝在臺20上。
[0028]如圖1所示，可執行各實施方式，以將薄板以平的狀態固定至臺20，並通過將雷射L照射至平的薄板上形成圖案，其中該薄板為用於金屬掩模100的材料。
[0029]圖2是根據本發明示例性實施方式的金屬掩模100的俯視平面圖。圖3是圖2中的部分II的放大圖。圖4是沿圖3中的線IV-1V』的剖視圖。在本說明書中，「深度」和「豎直方向」基於圖4被定義為上下方向。
[0030]金屬掩模100可使用在將發光材料沉積在顯示裝置的基底上的過程中。根據本發明示例性實施方式，金屬掩模100可用於將有機發光材料沉積在0LED顯示器的基底上。更具體地，有機發光材料在基底上可沉積在與開口對應的圖案中，其中該開口形成在金屬掩模100中。
[0031]參照圖2，多個沉積部分120在金屬掩模100的薄板110上可設置成矩陣。根據本發明示例性實施方式，薄板110可由因瓦合金(Invar alloy)製成。因瓦合金為由64%的Fe和36%的Ni形成的合金，並具有非常低的熱膨脹係數。根據本發明的示例性實施方式，薄板110的厚度可為10 μ m至100 μ m。
[0032]如上所述，因為使用超短脈衝雷射處理薄板110，所以甚至可在具有約ΙΟμπι的厚度的薄板中準確地形成通孔。因為當使用超短脈衝雷射時形成的處理深度約為Ιμπι至4 μ m，所以為了處理效率，薄板110的厚度通常為100 μ m或更少。在本文中，處理深度指的是通過一個或多個雷射脈衝除去的材料的量。沉積部分120可配置成將有機發光材料沉積在0LED顯示器的基底上。
[0033]參照圖3和圖4，沉積部分120可包括多個通孔150，每個通孔150均具有與0LED顯示器的像素單元區域對應的尺寸。每個通孔150應配置成準許有機發光材料通過。通孔150在圖3中已示出為呈矩形，但本發明並不限於此。通孔150可呈各種形狀，以使得有機發光材料進行有效地沉積。
[0034]通孔150可以恆定間隔設置成矩陣。通孔150之間的間隔G(參照圖3和圖4)可以為5μπι至50μπι。當通孔150以約5μπι的間隔設置時，如上所述，可使用超短脈衝雷射在薄板110上形成通孔150。
[0035]當減小通孔150之間的間隔G時，可更準確地沉積有機發光材料，並且可增大0LED顯示器的解析度。然而如果通孔150之間的間隔G太小，則金屬掩模100的結構可變得易壞，這樣可能使得難以操作完成的金屬掩模100。為此，通孔150之間的間隔G通常為50 μ m或更少。
[0036]如圖4的橫截面所示，通孔150可包括第一開口 151和第二開口 152，其中第一開口 151形成在薄板110的上(第一)表面中，第二開口 152形成在薄板110的下(第二)表面中。第一開口 151可比第二開口 152寬。換句話說，通孔150具有漸縮的橫截面，其中設置成遠離基底的開口可具有比設置成靠近基底的開口的橫截面更寬的橫截面，其中有機發光材料將沉積在基底上。在這種情況下，在穿過通孔150沉積有機發光材料的過程中，由於有限的入射角，所以可防止不規則地形成沉積層。
[0037]更具體地，參照圖4，基於薄板110的橫截面，第一開口 151可具有比第二開口 152的橫截面更寬的橫截面。其上可沉積有有機發光材料的基底可設置在薄板110下。通孔150形成為貫穿薄板110。在形成通孔150的過程中，形成了通孔150的內表面130。
[0038]參照圖4，每個通孔150可包括傾斜部分131和底部部分132。由於第一開口 151的寬度與第二開口 152的寬度之間的差別，傾斜部分131的側壁是傾斜的。根據本發明的示例性實施方式，傾斜部分131的側壁可具有恆定的斜率。因此，如圖4所示，基於薄板110的橫截面，傾斜部分131示出為直線。
[0039]底部部分132從第二開口 152延伸。根據本發明示例性實施方式，底部部分132可具有大體豎直的側壁，其中該大體豎直的側壁從傾斜部分131的側壁延伸。因此，通孔150的內表面130可包括從第一開口 151延伸至底部部分132的傾斜部分131的側壁，以及可延伸至第二開口 152的底部部分132的側壁。底部部分132在豎直方向的長度Η可以為2μπι或更少。
[0040]如果如上文所述那樣在豎直方向減小底部部分132的長度Η，則由於在沉積有機發光材料的過程中有機發光材料的有限的入射角，可減小沉積層的不規則性。下文參照使用傳統方法製造的金屬掩模的附圖簡要描述金屬掩模100的特性，以使得將金屬掩模100的特性與傳統金屬掩模的特性進行比較。
[0041]圖9是使用傳統方法製造的金屬掩模的剖視圖。圖9示出了傳統金屬掩模在厚度方向的橫截面。金屬掩模包括形成在薄板中的通孔。在相關技術中，使用蝕刻方法在薄板中形成通孔。
[0042]參照圖9，通孔的上部部分處的開口的橫截面不同於通孔的下部部分處開口的橫截面。因此，通孔可包括傾斜部分31。此外，傾斜部分31可連接至穿過底部部分32的較小開口。
[0043]通常，當形成金屬掩模的圖案時，使用用於蝕刻需要除去的部分的溼法蝕刻方法，其通過使用可溶解的化學材料選擇性地溶解這些部分。因為溼法蝕刻方法是各向同性的，所以圖案的內表面可呈凹形。因此，如圖9所示，傾斜部分31具有可變斜率而不是連續的斜率，並且底部部分32也是傾斜的而不是豎直的。
[0044]由於蝕刻方法的限制，底部部分32在豎直方向的長度「h」為4μπι或更多。可確定傳統金屬掩模的橫截面與金屬掩模100的橫截面之間的形狀差別。
[0045]使用傳統方法(也就是說，蝕刻方法)製造的金屬掩模是有問題的，即入射角限制沉積有機發光材料的過程。因此，傳統金屬掩模是有問題的，即與使用金屬掩模100相比，圖案處理的精確度低，並且難以一致地形成沉積層。
[0046]此外，由於通孔的尺寸限制以及通孔位置精確度的減小，使用傳統蝕刻方法製造的金屬掩模具有關於製造具有大尺寸和高解析度的顯示裝置的限制。相反地，使用雷射製造的金屬掩模可解決傳統金屬掩模的問題，並且根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法將在下面進行詳細描述。
[0047]圖5的㈧部分示出了執行雷射L的第一掃描以形成槽140的狀態，圖5的(Β)部分示出了執行用於形成槽140的隨後的掃描的狀態，以及圖5的(C)部分示出了正好在薄板110被貫穿之前執行掃描的狀態。圖6是示出了槽形成操作的俯視平面圖。圖7是示出了根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法的開口形成操作的俯視平面圖。圖8是示出了該方法的開口形成操作的剖視圖。
[0048]製造金屬掩模的方法可包括平坦地設置薄板110的第一操作和在薄板110中形成通孔150的第二操作。在第一操作中，通孔150準備好形成在薄板110中。根據本發明示例性實施方式，第一操作可包括使薄板110成平的形狀的平面化操作，和將薄板110安置在裝備有雷射照射設備10的臺20上的安置操作。更具體地，因為由因瓦材料(Invar material)製成的薄板110初始以卷的形式供給，所以執行平面化操作，以使得薄板110呈平的形狀。
[0049]平面化操作中可包括將薄板110切割成適當尺寸的過程。可使用夾具來使薄板110變平，其中該夾具利用電磁力。
[0050]執行安置操作，以將薄板110安置在臺20上。薄板110可以水平狀態安置在臺20上。臺20可包括用於固定薄板110的固定裝置例如真空吸盤，以使得在處理圖案150時薄板110不移動。臺20還可包括配置成使臺20移動的額外的驅動裝置。
[0051]臺20可裝備有雷射照射設備10，其中雷射照射設備10配置成將雷射照射至安置在臺20上的薄板110。在這種情況下，雷射照射設備10可設置在臺20上方。在將薄板110固定至臺20之後，執行在薄板110中形成通孔150的第二操作。
[0052]在第二操作中，可使用雷射在薄板110中形成通孔150。在這種情況下，通過將雷射L照射至薄板110的圖案區域上而逐漸地形成槽140，可在薄板110的圖案區域中形成通孔150。也就是說，第二操作可分成槽形成操作和開口形成操作，並且槽形成操作和開口形成操作為連續的操作。
[0053]參照圖5，通過以掃描方式照射薄板110的重疊的部分，可通過逐漸地減小一部分薄板110的厚度，從而形成槽140。例如，如果對於具有20 μ m的厚度的薄板110使用使得處理深度控制為2 μ m每掃描的雷射L，則可通過將雷射L照射至薄板110上進行總共十次掃描來形成通孔150。換句話說，用雷射L在薄板110上進行十次掃描，以形成完全穿過薄板110的通孔150。
[0054]也就是說，每次用雷射L在薄板110上進行掃描，薄板110的厚度就減小2 μ m，直到完成通孔150。換句話說，每次掃描增大了槽140的深度，直到完全貫穿薄板110並形成通孔150。另外，可在隨後的掃描中減小其上方用雷射L進行掃描的面積，以使得可形成傾斜部分131。換句話說，可用雷射在順序減小的、重疊的面積上方進行掃描，以形成傾斜部分131。
[0055]可通過控制雷射L的功率來控制處理深度。如果在處理通孔150時所使用的掃描數目增大，則增加了處理所用的時間，但是可提高處理精確度。相反地，如果通過增大雷射L的處理深度來減小掃描數目，則減少了處理所用的時間，但是可能相對減小了處理精確度。
[0056]根據本發明示例性實施方式，可在隨後的掃描中減小用雷射L進行掃描的面積。因此，如圖5所示，槽140可包括傾斜部分131。如果充分地減小了掃描的處理深度，則傾斜部分131可形成為具有恆定的斜率。
[0057]如圖7和圖8所示，示出了雷射L的最後掃描，其中雷射L貫穿薄板110。例如，如上所述，可通過將雷射L照射至薄板110上進行總共十次掃描來形成貫穿薄板110的通孔150。這裡，前九次掃描可用於形成傾斜部分131，而第十次掃描可用於形成底部部分132，從而完成通孔150。
[0058]如圖7和圖8所不，雷射L的最後掃描形成底部部分132和小於第一開口 151的第二開口 152。這裡，底部部分132在豎直方向的長度可以為2 μ m，這與雷射L的處理深度相同。根據本發明示例性實施方式，可控制在槽形成操作和開口形成操作中照射雷射L的方法。
[0059]參照圖6，雷射L沿Z字形(光柵圖案)的路徑R1進行掃描。此外，如圖8所示，可通過用雷射L沿路徑R2進行掃描來有效地形成開口，以形成底部部分132和第二開口152。路徑R2可對應於第二開口 152的周邊。
[0060]如上所述，可使用雷射L準確地在薄板110中形成通孔150。如上所述，可通過使用超短脈衝雷射進一步提高通孔150的處理精確度。
[0061]例如，如果使用皮秒雷射或飛秒雷射，則使用冷燒蝕過程的處理是可能的。更具體地，如果使用超短脈衝雷射如皮秒雷射或飛秒雷射，則被處理物品的表面在處理時沒有熔化，而直接以顆粒形式蒸發，這是因為超短脈衝雷射具有很短的脈衝持續時間和很高的瞬間峰值能量。因此，在熱轉移至周圍面積之前就完成了處理。因此，可執行處理，並且幾乎在被處理物品中不生成熱。
[0062]因此，在根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法中，因為使用超短脈衝雷射來形成通孔150，所以可使用冷燒蝕過程精密地、精確地且有效地處理通孔150，並且不損壞薄板110。
[0063]如上所述，因為使用了超短脈衝雷射，所以根據本發明示例性實施方式的製造金屬掩模的方法可用於有效地處理準確的圖案。
[0064]可使用通過在面積上方多次用雷射進行掃描形成具有特定深度的平的層的方法來形成準確的圖案，其中該雷射具有恆定的處理深度。
[0065]金屬掩模100包括形成在薄板110中的多個微小通孔150，其中薄板110具有大的尺寸和薄的厚度。因此，由於通孔150的精確度，可將金屬掩模100應用至用於大尺寸且高解析度的顯示裝置的沉積發光材料的過程。
[0066]雖然已經結合目前認為是可實施的示例性實施方式描述了本發明，但是應該理解本發明並不限於所公開的實施方式，而相反地旨在涵蓋包括在所附權利要求的精神和範圍內的各種修改和等同布置。
【權利要求】
1.一種製造金屬掩模的方法，包括: 將板平面化；以及 在所述板中形成通孔，每個所述通孔通過多次用雷射在所述板的對應圖案區域上進行掃描而形成。
2.如權利要求1所述的方法，其中，對於每個所述通孔，形成通孔的步驟包括: 通過用所述雷射在所述對應圖案區域的相繼變小的、重疊的部分上進行掃描而形成傾斜部分；以及 通過使用所述雷射穿過所述板的剩餘部分進行切割而在所述傾斜部分之下形成開口。
3.如權利要求2所述的方法，其中通過用所述雷射在所述對應圖案區域的相繼變小的、重疊的部分上進行掃描的步驟包括使所述雷射沿呈Z字形的路徑移動。
4.如權利要求2所述的方法，其中所述板包括因瓦合金。
5.如權利要求2所述的方法，其中所述傾斜部分包括具有大體恆定的斜率的側壁。
6.如權利要求2所述的方法，其中形成開口的步驟包括僅沿所述開口的邊緣用所述雷射進行掃描。
7.如權利要求1所述的方法，還包括將經過平面化的所述板安置在裝備有雷射生成設備的臺上。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述雷射為超短脈衝雷射。
9.一種金屬掩模，配置成形成顯示裝置的層，所述金屬掩模包括: 金屬板，包括在所述金屬板的相對的第一表面和第二表面之間延伸的通孔，所述通孔均包括: 第一開口，形成在所述第一表面中； 第二開口，形成在所述第二表面中； 傾斜部分，從所述第一開口延伸，並且包括具有大體恆定的斜率的側壁；以及 底部部分，從所述第二開口延伸至所述傾斜部分，並且包括大體與所述第一表面和所述第二表面垂直的側壁。
10.如權利要求9所述的金屬掩模，其中所述通孔呈矩形並設置成矩陣。
11.如權利要求10所述的金屬掩模，其中所述底部部分在與所述第一表面和所述第二表面垂直的方向具有約2 μ m的長度。
12.如權利要求9所述的金屬掩模，其中所述金屬板具有1ym至10ym的厚度。
13.如權利要求9所述的金屬掩模，其中鄰近的所述通孔之間的間隔為5μ m至50 μ m。
14.如權利要求9所述的金屬掩模，其中所述金屬掩模配置成將有機發光材料沉積在用於OLED顯不器的基底上。
15.如權利要求9所述的金屬掩模,其中所述金屬掩模包括因瓦合金。
16.如權利要求9所述的金屬掩模，其中所述金屬掩模包括設置成矩陣的沉積部分，所述沉積部分均包括設置成矩陣的所述通孔。
【文檔編號】C23C14/04GK104425219SQ201410448981
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】李忠浩, 樸東真, 李道炯, 尹盛湜, 鄭茶姬, 趙俊豪 申請人:三星顯示有限公司