CN104425219A - 制造金属掩模的方法及使用该方法形成的金属掩模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造金属掩模的方法及使用该方法形成的金属掩模。根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法包括：通过在板的顺序变小的、重叠的部分上用激光进行扫描来使用激光在板中形成通孔。

Description

制造金属掩模的方法及使用该方法形成的金属掩模

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月10日提交的第10-2013-0108591号韩国专利申请的优先权和权益，其通过引用并入本文用于所有目的，如在本文中进行了充分地阐述一样。

技术领域

本公开涉及制造金属掩模的方法及使用该方法形成的金属掩模。

背景技术

有机发光二极管(OLED)显示器为近来受到关注的一种图像显示装置。因为OLED显示器不像液晶显示器(LCD)那样需要额外的光源，所以其具有自发光的特性并且其厚度小且重量轻。此外，OLED显示器具有低功耗、高亮度、以及高响应速度。

当制造这种OLED显示器时，金属掩模可用于将红色(R)有机发光层、绿色(G)有机发光层、以及蓝色(B)有机发光层沉积在显示器的基底上。在使用金属掩模形成一种颜色的有机发光层之后，可通过将金属掩模移动一个像素单元来形成其他颜色的有机发光层，其中该金属掩模中已形成有尺寸为一个像素的开口。

通常，当制造金属掩模时，使用蚀刻方法形成用于沉积有机发光材料的开口。随着OLED显示器的尺寸和/或分辨度的增大，当使用蚀刻方法制造金属掩模时，金属掩模的尺寸及形成在金属掩模中的开口的精确度受到限制。

发明内容

本发明的方面提供了一种制造金属掩模的方法以及使用该方法形成的金属掩模，其中该方法可应用至沉积用于大尺寸且高分辨率的显示装置的发光材料的过程。

本发明的其他特征将在下面的描述中进行阐述，其中一部分将通过下面的描述变得明显，或可通过本发明的实践而进行学习。

本发明示例性实施方式提供了一种制造金属掩模的方法，其包括将板平面化；以及通过多次用激光在该板的对应图案区域上进行扫描而在经过平面化的该板中形成通孔，其中形成通孔的步骤包括通过照射激光至板的图案区域贯穿板并且渐次地形成了槽。

本发明的另一示例性实施方式提供了一种使用制造金属掩模的方法制造的金属掩模，其中通孔呈矩形并且设置成矩阵。

根据本发明示例性实施方式，提供了一种制造金属掩模的方法及使用该方法制造的金属掩模，其中该金属掩模可使用超短脉冲激光形成准确的图案。应理解，上述的概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

为提供本发明的进一步理解，本发明包括了结合在说明书内并构成说明书的一部分的附图，其示出了本发明的示例性实施方式并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示意性示出了根据本发明示例性实施方式的金属掩模的制造；

图2是根据本发明示例性实施方式的金属掩模的俯视平面图；

图3是图2中的部分II的放大图；

图4是沿图3中的线IV-IV'的剖视图；

图5的(A)部分-图5的(C)部分是示出了根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法的槽形成操作的剖视图；

图6是示出了根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法的槽形成操作的俯视平面图；

图7是示出了根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法的开口形成操作的俯视平面图；

图8是示出了根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法的开口形成操作的剖视图；以及

图9是使用传统方法制造的金属掩模的剖视图。

具体实施方式

在下文中参照示出本发明示例性实施方式的附图更加全面地描述本发明。然而，可以通过许多不同的形式实施本发明，并且本发明不应被解释为受本文中阐述的示例性实施方式的限制。相反，提供这些示例性实施方式以使本公开详尽，并且本发明将更全面地将其范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见可能对层和区域的尺寸和相对尺寸进行了放大。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

应当理解，当元件或层被称为“位于另一元件或层上”或“连接至另一元件或层”时，其可直接位于另一元件或层上或直接连接至另一元件或层，或者可能存在***的元件或层。相反地，当元件被称为“直接位于另一元件或层上”或“直接连接至另一元件或层”时，则不存在***的元件或层。应当理解，出于本公开的目的，“X、Y、和Z中至少之一”可理解为仅X，仅Y，仅Z，或X、Y、和Z中的两项或更多项的任何组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。

图1示意性示出了根据本发明示例性实施方式的正在制造的金属掩模100。参照图1，金属掩模100可安置在台20上并可使用激光L进行制造。

激光照射设备10可安装在台20中。激光照射设备10可包括生成单元11和转移单元12，其中生成单元11配置成生成激光L，转移单元12配置成相对于金属掩模100转移激光L。

激光L可以是以非常短的波长发射的超短脉冲激光。例如，激光L可以是皮秒激光或飞秒激光。因此，可使用激光L执行非常准确的图案处理，这将在下文进行详细描述。

虽然在图1中没有示出，但是台20可装备有用于固定金属掩模100的固定装置。此外，激光照射设备10可连接至额外的移动单元，该移动单元配置成使激光照射设备10相对于台20移动并且安装在台20上。

如图1所示，可执行各实施方式，以将薄板以平的状态固定至台20，并通过将激光L照射至平的薄板上形成图案，其中该薄板为用于金属掩模100的材料。

图2是根据本发明示例性实施方式的金属掩模100的俯视平面图。图3是图2中的部分II的放大图。图4是沿图3中的线IV-IV'的剖视图。在本说明书中，“深度”和“竖直方向”基于图4被定义为上下方向。

金属掩模100可使用在将发光材料沉积在显示装置的基底上的过程中。根据本发明示例性实施方式，金属掩模100可用于将有机发光材料沉积在OLED显示器的基底上。更具体地，有机发光材料在基底上可沉积在与开口对应的图案中，其中该开口形成在金属掩模100中。

参照图2，多个沉积部分120在金属掩模100的薄板110上可设置成矩阵。根据本发明示例性实施方式，薄板110可由因瓦合金(Invaralloy)制成。因瓦合金为由64％的Fe和36％的Ni形成的合金，并具有非常低的热膨胀系数。根据本发明的示例性实施方式，薄板110的厚度可为10μm至100μm。

如上所述，因为使用超短脉冲激光处理薄板110，所以甚至可在具有约10μm的厚度的薄板中准确地形成通孔。因为当使用超短脉冲激光时形成的处理深度约为1μm至4μm，所以为了处理效率，薄板110的厚度通常为100μm或更少。在本文中，处理深度指的是通过一个或多个激光脉冲除去的材料的量。沉积部分120可配置成将有机发光材料沉积在OLED显示器的基底上。

参照图3和图4，沉积部分120可包括多个通孔150，每个通孔150均具有与OLED显示器的像素单元区域对应的尺寸。每个通孔150应配置成准许有机发光材料通过。通孔150在图3中已示出为呈矩形，但本发明并不限于此。通孔150可呈各种形状，以使得有机发光材料进行有效地沉积。

通孔150可以恒定间隔设置成矩阵。通孔150之间的间隔G(参照图3和图4)可以为5μm至50μm。当通孔150以约5μm的间隔设置时，如上所述，可使用超短脉冲激光在薄板110上形成通孔150。

当减小通孔150之间的间隔G时，可更准确地沉积有机发光材料，并且可增大OLED显示器的分辨率。然而如果通孔150之间的间隔G太小，则金属掩模100的结构可变得易坏，这样可能使得难以操作完成的金属掩模100。为此，通孔150之间的间隔G通常为50μm或更少。

如图4的横截面所示，通孔150可包括第一开口151和第二开口152，其中第一开口151形成在薄板110的上(第一)表面中，第二开口152形成在薄板110的下(第二)表面中。第一开口151可比第二开口152宽。换句话说，通孔150具有渐缩的横截面，其中设置成远离基底的开口可具有比设置成靠近基底的开口的横截面更宽的横截面，其中有机发光材料将沉积在基底上。在这种情况下，在穿过通孔150沉积有机发光材料的过程中，由于有限的入射角，所以可防止不规则地形成沉积层。

更具体地，参照图4，基于薄板110的横截面，第一开口151可具有比第二开口152的横截面更宽的横截面。其上可沉积有有机发光材料的基底可设置在薄板110下。通孔150形成为贯穿薄板110。在形成通孔150的过程中，形成了通孔150的内表面130。

参照图4，每个通孔150可包括倾斜部分131和底部部分132。由于第一开口151的宽度与第二开口152的宽度之间的差别，倾斜部分131的侧壁是倾斜的。根据本发明的示例性实施方式，倾斜部分131的侧壁可具有恒定的斜率。因此，如图4所示，基于薄板110的横截面，倾斜部分131示出为直线。

底部部分132从第二开口152延伸。根据本发明示例性实施方式，底部部分132可具有大体竖直的侧壁，其中该大体竖直的侧壁从倾斜部分131的侧壁延伸。因此，通孔150的内表面130可包括从第一开口151延伸至底部部分132的倾斜部分131的侧壁，以及可延伸至第二开口152的底部部分132的侧壁。底部部分132在竖直方向的长度H可以为2μm或更少。

如果如上文所述那样在竖直方向减小底部部分132的长度H，则由于在沉积有机发光材料的过程中有机发光材料的有限的入射角，可减小沉积层的不规则性。下文参照使用传统方法制造的金属掩模的附图简要描述金属掩模100的特性，以使得将金属掩模100的特性与传统金属掩模的特性进行比较。

图9是使用传统方法制造的金属掩模的剖视图。图9示出了传统金属掩模在厚度方向的横截面。金属掩模包括形成在薄板中的通孔。在相关技术中，使用蚀刻方法在薄板中形成通孔。

参照图9，通孔的上部部分处的开口的横截面不同于通孔的下部部分处开口的横截面。因此，通孔可包括倾斜部分31。此外，倾斜部分31可连接至穿过底部部分32的较小开口。

通常，当形成金属掩模的图案时，使用用于蚀刻需要除去的部分的湿法蚀刻方法，其通过使用可溶解的化学材料选择性地溶解这些部分。因为湿法蚀刻方法是各向同性的，所以图案的内表面可呈凹形。因此，如图9所示，倾斜部分31具有可变斜率而不是连续的斜率，并且底部部分32也是倾斜的而不是竖直的。

由于蚀刻方法的限制，底部部分32在竖直方向的长度“h”为4μm或更多。可确定传统金属掩模的横截面与金属掩模100的横截面之间的形状差别。

使用传统方法(也就是说，蚀刻方法)制造的金属掩模是有问题的，即入射角限制沉积有机发光材料的过程。因此，传统金属掩模是有问题的，即与使用金属掩模100相比，图案处理的精确度低，并且难以一致地形成沉积层。

此外，由于通孔的尺寸限制以及通孔位置精确度的减小，使用传统蚀刻方法制造的金属掩模具有关于制造具有大尺寸和高分辨率的显示装置的限制。相反地，使用激光制造的金属掩模可解决传统金属掩模的问题，并且根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法将在下面进行详细描述。

图5的(A)部分示出了执行激光L的第一扫描以形成槽140的状态，图5的(B)部分示出了执行用于形成槽140的随后的扫描的状态，以及图5的(C)部分示出了正好在薄板110被贯穿之前执行扫描的状态。图6是示出了槽形成操作的俯视平面图。图7是示出了根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法的开口形成操作的俯视平面图。图8是示出了该方法的开口形成操作的剖视图。

制造金属掩模的方法可包括平坦地设置薄板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准备好形成在薄板110中。根据本发明示例性实施方式，第一操作可包括使薄板110成平的形状的平面化操作，和将薄板110安置在装备有激光照射设备10的台20上的安置操作。更具体地，因为由因瓦材料(Invar material)制成的薄板110初始以卷的形式供给，所以执行平面化操作，以使得薄板110呈平的形状。

平面化操作中可包括将薄板110切割成适当尺寸的过程。可使用夹具来使薄板110变平，其中该夹具利用电磁力。

执行安置操作，以将薄板110安置在台20上。薄板110可以水平状态安置在台20上。台20可包括用于固定薄板110的固定装置例如真空吸盘，以使得在处理图案150时薄板110不移动。台20还可包括配置成使台20移动的额外的驱动装置。

台20可装备有激光照射设备10，其中激光照射设备10配置成将激光照射至安置在台20上的薄板110。在这种情况下，激光照射设备10可设置在台20上方。在将薄板110固定至台20之后，执行在薄板110中形成通孔150的第二操作。

在第二操作中，可使用激光在薄板110中形成通孔150。在这种情况下，通过将激光L照射至薄板110的图案区域上而逐渐地形成槽140，可在薄板110的图案区域中形成通孔150。也就是说，第二操作可分成槽形成操作和开口形成操作，并且槽形成操作和开口形成操作为连续的操作。

参照图5，通过以扫描方式照射薄板110的重叠的部分，可通过逐渐地减小一部分薄板110的厚度，从而形成槽140。例如，如果对于具有20μm的厚度的薄板110使用使得处理深度控制为2μm每扫描的激光L，则可通过将激光L照射至薄板110上进行总共十次扫描来形成通孔150。换句话说，用激光L在薄板110上进行十次扫描，以形成完全穿过薄板110的通孔150。

也就是说，每次用激光L在薄板110上进行扫描，薄板110的厚度就减小2μm，直到完成通孔150。换句话说，每次扫描增大了槽140的深度，直到完全贯穿薄板110并形成通孔150。另外，可在随后的扫描中减小其上方用激光L进行扫描的面积，以使得可形成倾斜部分131。换句话说，可用激光在顺序减小的、重叠的面积上方进行扫描，以形成倾斜部分131。

可通过控制激光L的功率来控制处理深度。如果在处理通孔150时所使用的扫描数目增大，则增加了处理所用的时间，但是可提高处理精确度。相反地，如果通过增大激光L的处理深度来减小扫描数目，则减少了处理所用的时间，但是可能相对减小了处理精确度。

根据本发明示例性实施方式，可在随后的扫描中减小用激光L进行扫描的面积。因此，如图5所示，槽140可包括倾斜部分131。如果充分地减小了扫描的处理深度，则倾斜部分131可形成为具有恒定的斜率。

如图7和图8所示，示出了激光L的最后扫描，其中激光L贯穿薄板110。例如，如上所述，可通过将激光L照射至薄板110上进行总共十次扫描来形成贯穿薄板110的通孔150。这里，前九次扫描可用于形成倾斜部分131，而第十次扫描可用于形成底部部分132，从而完成通孔150。

如图7和图8所示，激光L的最后扫描形成底部部分132和小于第一开口151的第二开口152。这里，底部部分132在竖直方向的长度可以为2μm，这与激光L的处理深度相同。根据本发明示例性实施方式，可控制在槽形成操作和开口形成操作中照射激光L的方法。

参照图6，激光L沿Z字形(光栅图案)的路径R1进行扫描。此外，如图8所示，可通过用激光L沿路径R2进行扫描来有效地形成开口，以形成底部部分132和第二开口152。路径R2可对应于第二开口152的周边。

如上所述，可使用激光L准确地在薄板110中形成通孔150。如上所述，可通过使用超短脉冲激光进一步提高通孔150的处理精确度。

例如，如果使用皮秒激光或飞秒激光，则使用冷烧蚀过程的处理是可能的。更具体地，如果使用超短脉冲激光如皮秒激光或飞秒激光，则被处理物品的表面在处理时没有熔化，而直接以颗粒形式蒸发，这是因为超短脉冲激光具有很短的脉冲持续时间和很高的瞬间峰值能量。因此，在热转移至周围面积之前就完成了处理。因此，可执行处理，并且几乎在被处理物品中不生成热。

因此，在根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法中，因为使用超短脉冲激光来形成通孔150，所以可使用冷烧蚀过程精密地、精确地且有效地处理通孔150，并且不损坏薄板110。

如上所述，因为使用了超短脉冲激光，所以根据本发明示例性实施方式的制造金属掩模的方法可用于有效地处理准确的图案。

可使用通过在面积上方多次用激光进行扫描形成具有特定深度的平的层的方法来形成准确的图案，其中该激光具有恒定的处理深度。

金属掩模100包括形成在薄板110中的多个微小通孔150，其中薄板110具有大的尺寸和薄的厚度。因此，由于通孔150的精确度，可将金属掩模100应用至用于大尺寸且高分辨率的显示装置的沉积发光材料的过程。

虽然已经结合目前认为是可实施的示例性实施方式描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于所公开的实施方式，而相反地旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (16)

1.一种制造金属掩模的方法，包括：

将板平面化；以及

在所述板中形成通孔，每个所述通孔通过多次用激光在所述板的对应图案区域上进行扫描而形成。

2.如权利要求1所述的方法，其中，对于每个所述通孔，形成通孔的步骤包括：

通过用所述激光在所述对应图案区域的相继变小的、重叠的部分上进行扫描而形成倾斜部分；以及

通过使用所述激光穿过所述板的剩余部分进行切割而在所述倾斜部分之下形成开口。

3.如权利要求2所述的方法，其中通过用所述激光在所述对应图案区域的相继变小的、重叠的部分上进行扫描的步骤包括使所述激光沿呈Z字形的路径移动。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述板包括因瓦合金。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述倾斜部分包括具有大体恒定的斜率的侧壁。

6.如权利要求2所述的方法，其中形成开口的步骤包括仅沿所述开口的边缘用所述激光进行扫描。

7.如权利要求1所述的方法，还包括将经过平面化的所述板安置在装备有激光生成设备的台上。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述激光为超短脉冲激光。

9.一种金属掩模，配置成形成显示装置的层，所述金属掩模包括：

金属板，包括在所述金属板的相对的第一表面和第二表面之间延伸的通孔，所述通孔均包括：

第一开口，形成在所述第一表面中；

第二开口，形成在所述第二表面中；

倾斜部分，从所述第一开口延伸，并且包括具有大体恒定的斜率的侧壁；以及

底部部分，从所述第二开口延伸至所述倾斜部分，并且包括大体与所述第一表面和所述第二表面垂直的侧壁。

10.如权利要求9所述的金属掩模，其中所述通孔呈矩形并设置成矩阵。

11.如权利要求10所述的金属掩模，其中所述底部部分在与所述第一表面和所述第二表面垂直的方向具有约2μm的长度。

12.如权利要求9所述的金属掩模，其中所述金属板具有10μm至100μm的厚度。

13.如权利要求9所述的金属掩模，其中邻近的所述通孔之间的间隔为5μm至50μm。

14.如权利要求9所述的金属掩模，其中所述金属掩模配置成将有机发光材料沉积在用于OLED显示器的基底上。

15.如权利要求9所述的金属掩模，其中所述金属掩模包括因瓦合金。

16.如权利要求9所述的金属掩模，其中所述金属掩模包括设置成矩阵的沉积部分，所述沉积部分均包括设置成矩阵的所述通孔。