用于制造OLED的掩模以及OLED制造方法与流程

用于制造oled的掩模以及oled制造方法
技术领域
1.本发明涉及用于制造oled的掩模及oled制造方法。更详细地，涉及一种能够进行用于实现高分辨率像素的有机物沉积的用于制造oled的掩模及oled制造方法。


背景技术：

2.在oled制造工艺中，作为用于形成像素的技术，主要采用精细金属掩膜法(fine metal mask，fmm)，该方法将薄膜的金属掩模(shadow mask)紧贴在基板上并在所需的位置上进行有机物沉积。
3.在现有的oled制造工艺中，一般在制造掩模薄膜之后，将掩模焊接固定于oled像素沉积框架并使用，然而固定过程中存在很难准确地对准大面积掩模的问题。此外，在框架上进行固定的过程中，由于掩模膜的厚度过薄且面积较大，因此存在荷重导致的掩模下垂或者扭曲的问题。
4.在超高画质的oled制造工艺中，即使数μm的细微的对准误差也会导致像素沉积失败，因此急需开发一种能够防止掩模下垂或扭曲等变形且能够准确对准的技术等。
5.另外，最近应用于vr(virtual reality，虚拟现实)/ar(augmented reality，增强现实)设备的微型显示器(micro display)正在受到瞩目。微型显示器为了在vr/ar设备中在使用者的眼前显示图像，相比于现有的显示器，需要具有更小尺寸的画面的同时需要在小型画面中实现高画质。因此，相比于现有的超高画质的oled制造工艺中使用的掩模，掩模图案的尺寸应该更小，而且在像素沉积工艺之前需要对掩模进行更加细微的对准。


技术实现要素：

6.所要解决的技术问题
7.因此，本发明是为了解决如上所述的现有技术的诸多问题而提出的，其目的在于，提供一种能够实现超高画质像素的用于制造oled的掩模及oled制造方法。
8.此外，本发明的目的在于，提供一种即使在制造大面积oled时也能够容易对准掩模的用于制造oled的掩模及oled制造方法。
9.技术方案
10.本发明的上述目的通过用于制造oled的掩模实现，所述掩模包括：掩模外壳，其至少一侧开放且提供用于布置沉积源供给部的空间；以及掩模片，其设置于掩模外壳开放的一侧，且形成有多个掩模图案。
11.为了形成oled像素，可在沉积源供给部生成有机物源，有机物源通过掩模片的掩模图案并在目标基板上形成像素。
12.目标基板为硅晶圆，而且包括多个掩模图案的掩模单元可以形成为对应硅晶圆上的至少一个或者多个管芯区域。
13.掩模图案的分辨率可至少大于1000ppi(pixel per inch)。
14.掩模片的材料可为因瓦合金、超因瓦合金、镍合金中的任意一个。
15.可进一步包括用于加热掩模片的加热单元。
16.掩模片为导电性材料，可通过电连接掩模片或者对掩模片施加感应磁场进行加热。
17.可进一步包括遮板部，其面向掩模片设置，且形成有开口部，从而能够遮挡掩模片的至少一部分。
18.开口部可包括多个单位开口，每个单位开口对应目标基板的一个或者多个管芯区域。
19.此外，本发明的上述目的通过oled制造方法实现，所述方法包括：(a)将掩模布置成对应目标基板的一部分区域的步骤；(b)通过从布置于掩模内的沉积源供给部供给有机物源，从而在目标基板的一部分区域沉积像素的步骤，掩模包括：掩模外壳，其至少一侧开放且提供用于布置沉积源供给部的空间；以及掩模片，设置于掩模外壳的开放的一侧，且形成有多个掩模图案。
20.目标基板为硅晶圆，且一部分区域对应一个或者多个管芯区域。
21.步骤(a)包括将包括多个掩模图案的掩模单元布置成对应目标基板上的至少一个或者多个管芯区域的步骤；步骤(b)可包括：(b1)在对应掩模单元的目标基板上的至少一个或者多个管芯区域沉积像素的步骤；以及(b2)通过移动掩模单元或者目标基板，将掩模单元布置成对应目标基板上的其他至少一个或者多个管芯区域之后，进行像素沉积的步骤。
22.发明效果
23.根据如上所述本发明的结构，具有可实现超高画质像素的效果。
24.此外，本发明具有在制造大面积oled时也能够容易对准掩模的效果。
附图说明
25.图1是现有的oled制造过程的示意图。
26.图2是本发明一实施例的掩模的示意图。
27.图3是本发明另一实施例的掩模的示意图。
28.图4是本发明一实施例的oled制造过程的示意图。
29.图5至图7是本发明另一实施例的oled制造过程的示意图。
30.【附图标记的说明】
31.10：掩模
32.20：掩模片
33.30：掩模外壳
34.40：加热单元
35.50：遮板部
36.51、52、53：开口部、单位开口
37.500：沉积源供给部
38.600：有机物源
39.700：像素
40.900：目标基板
41.1000：oled像素沉积装置
42.c：掩模单元
43.dm：虚设部
44.p：掩模图案
具体实施方式
45.对本发明的后述详细说明，可参照作为本发明可实施的特定实施例图示的附图。为了使本技术领域的技术人员能够实施本发明，下面具体说明这些实施例。应理解的是，本发明的各种实施例虽然相互不同，但并非相互排斥。例如，在此记载的一实施例的特定形状、结构及特征，可以在不超出本发明的精神及范围的情况下由其他实施例来实现。此外，各公开的实施例内的个别组成要素的位置或者布置，在不超出本发明的精神和范围的情况下可进行变更。因此，后述的详细说明并非用于限定，准确地说，只要能够合理地说明，本发明的范围将由与其权利要求项主张的等同的所有范围及附上的权利要求书来限定。附图中类似的附图标记在各方面表示相同或者类似的功能，并且为了便于说明，长度和面积，厚度等以及其形状也可以放大表示。
46.下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施本发明。
47.图1是现有的oled制造过程的示意图。
48.参照图1，oled像素沉积装置1000包括磁板300，其容纳有磁体310，并且配置有冷却水管350；以及沉积源供给部500，其从磁板300的下部供给有机物源600。
49.磁板300与沉积源供给部500之间可以插入有用于沉积有机物源600的玻璃等目标基板900。目标基板900上可以以紧贴或非常靠近的方式配置有使有机物源600按不同像素沉积的掩模100[或者fmm]。磁体310可以产生磁场，并通过磁场紧贴到目标基板900上。
[0050]
沉积源供给部500可以往返左右路径并供给有机物源600，由沉积源供给部500供给的有机物源600可以通过形成于掩模100的图案p沉积到目标基板900的一侧。通过掩模100的图案p后沉积的有机物源600可起到oled的像素700的作用。
[0051]
为了防止由于阴影效应(shadow effect)发生的像素700的不均匀沉积，掩模100的图案可以倾斜地形成s[或者以锥状s形成]。沿着倾斜表面，在对角线方向上通过图案的有机物源600，也可以有助于像素700的形成。
[0052]
然而，如图1所示的现有掩模100具有对应大面积目标基板900的尺寸。由于掩模100为包括多个单元[对应管芯的图案]的大面积，且厚度为数十μm水准十分薄，因此基于荷重容易下垂或者扭曲。此外，为了使各单元全部处于平坦状态，调整拉伸力的同时通过显微镜观察各单元间的对准状态是一件十分困难的工作。
[0053]
此外，由于有机物源600以宽大的目标基板900作为对象进行沉积，因此大范围扩散导致很难精密地沉积并达到实现超高画质像素的程度。换而言之，通过一个沉积源供给部500在目标基板900的多个单元上形成对应的像素，从而存在有机物源600不集中在特定单元而发生扩散的问题。
[0054]
本发明为了实现应用于vr/ar设备的微型显示器(micro display)，可对非大面积的目标基板900的硅晶圆进行像素沉积工艺。由于微型显示器的画面将位于使用者眼前，因此相对于大面积更倾向于具有约1～2英寸大小的小型画面。此外，由于位于靠近使用者眼
前的位置，因此需要实现更高的分辨率。因此，相比于大面积的目标基板900的像素形成工艺，本发明优选适合在200mm、300mm、450mm级的硅晶圆上进行像素形成工艺。
[0055]
例如，现有的qhd画质为500～600ppi(pixel per inch，每英寸像素)，像素的尺寸约达到30～50μm，而4k uhd、8k uhd高画质具有比其更高的～860ppi、～1600ppi等分辨率。对于直接应用于vr/ar设备的微型显示器或者插在vr/ar设备中使用的微型显示器，其目标画质约为1000ppi以上级别，优选约为2000ppi以上级别的超高画质，像素的尺寸达到5～10μm左右。硅晶圆由于利用半导体工艺中开发的技术，因此相比于玻璃基板，可进行细微且精密的工艺，从而有利于作为高分辨率微型显示器的基板来使用。
[0056]
图2是本发明一实施例的掩模的示意图。图2的(a)图示了掩模的概略截面图，图2的(b)图示了掩模片20的概略俯视图。
[0057]
参照图2，本发明的掩模10包括掩模片20和掩模外壳30。
[0058]
掩模片20由在掩模本体21上形成掩模图案p而构成，可起到掩蔽有机物源600并使其通过的掩模固有的作用。掩模片20可包括形成有多个掩模图案p的掩模单元c及掩模单元c周边的虚设部dm。掩模片20可以是热膨胀系数约为1.0x10-6
/℃的因瓦合金(invar)材料，热膨胀系数约为1.0x10-7
/℃的超因瓦合金(super invar)材料。所述材料的掩模片20由于热膨胀系数十分低，因此掩模图案因热能变形的可能性小，从而在高分辨率oled制造中可作为掩模使用。此外，考虑到最近开发的在温度变化较小的范围内进行像素沉积工艺的技术，掩模片20也可以是热膨胀系数略大的镍(ni)、镍-钴(ni-co)等材料。
[0059]
可利用通过轧制工艺、电铸等生成的金属板制造掩模片20，掩模片20中可形成有一个或者多个掩模单元c。掩模单元c可理解为是构成一个显示器或者在硅晶圆的一个或者多个管芯区域上形成像素的单位。虚设部dm对应除单元c以外的掩模本体21部分，而且可以只包括掩模本体21，或者可以包括形成有类似于掩模图案p形态的预定的虚设部图案的掩模本体21。虚设部dm与掩模片20的边缘对应，且虚设部dm的一部分或者全部可与掩模外壳30连接。如上所述，为了实现超高分辨率oled，掩模图案p以1000ppi(pixel per inch)以上，优选以2000～3000ppi以上的分辨率形成。为此，掩模图案p的宽度可约为2～20μm，掩模片20的厚度可约为2～20μm。掩模图案p的间距(pitch)可约为2～20μm。
[0060]
掩模外壳30可以是内部为空且一侧开放的形态。开放的一侧(例如，上部)可设置有掩模片20。掩模片20可通过焊接附着或通过粘合单元、接合单元等设置于掩模外壳30上。掩模外壳30的开口尺寸优选与掩模片20的尺寸对应。优选地，掩模外壳30与掩模片20以相同的材料形成，因此从像素的精确度方面考虑，热行为(热膨胀系数)相同，但是不限于此。掩模外壳30可以具有与目标基板900对应的尺寸，优选具有与用于实现超高分辨率oled的晶圆(wafer)的一个或者多个管芯区域对应的尺寸。掩模片20的尺寸同上。
[0061]
掩模外壳30可提供用于布置沉积源供给部500的空间，所述沉积源供给部500用于生成有机物源600。从另一角度考虑，掩模外壳30可限制有机物源600的扩散空间。布置于掩模外壳30的沉积源供给部500与目标基板900间的沉积距离可约为200mm～500mm。为了引导有机物源600的移动路径尽可能地接近垂直角度，掩模外壳30优选以垂直长度大于水平宽度的比例的形态形成。
[0062]
沉积源供给部500中生成的有机物源600可大致上沿着垂直方向上升，而且大致上沿着以垂直方向为基准的0
°
至50
°
以内的角度上升。如图1所示，当沉积源供给部500远离目
标基板900进行沉积时，有机物源600中相当部分成大角度扩散，即使沉积源供给部500水平移动的同时进行沉积，也不利于形成集中且细密的像素。因此，着重考虑的是，如何使尽可能大比例的有机物源600以垂直方向为基准沿着接近0
°
方向移动。
[0063]
本发明可使沉积源供给部500中生成的有机物源600在掩模外壳30内移动，并通过掩模片20的掩模图案p后沉积在目标基板900上。即，有机物源600的沉积可局限于掩模外壳30开放的一侧或者局限于掩模片20的尺寸，从而可实现细密的沉积，进而具有可实现超高分辨率oled的优点。此外，根据掩模外壳30的形态，可向垂直方向引导有机物源600的移动路径，从而具有可实现更加细密的沉积的优点。此外，掩模片20无需制作成对应于目标基板900的大尺寸，而可以制作成较小尺寸，并可将其支撑在掩模外壳30上，从而使掩模片20因荷重下垂或者对准不好的可能性最小化，具有可提高小尺寸掩模片20的对准准确性的优点。
[0064]
沉积源供给部500布置于掩模外壳30内部，从而可向上部供给有机物源600，从沉积源供给部500供给的有机物源600可通过掩模片20中形成的图案p后沉积在目标基板900的一侧。通过掩模100图案p后沉积的有机物源600可起到oled的像素700的作用。
[0065]
图3是本发明另一实施例的掩模的示意图。
[0066]
另外，如图3的(a)所示，如果反复执行oled像素700的沉积工艺，则有机物源610可逐渐堆积在掩模本体21上。有机物源610在掩模片20上堆积得越厚，越会影响掩模图案p的尺寸。宽为r1的掩模图案p因堆积的有机物源610宽度可缩减至r2。因此，经过数百次的沉积工艺之后，会通过掩模的洗涤工艺去除堆积的有机物源610，但是这将导致生产效率下降，并且还会损伤掩模片20。
[0067]
因此，如图3的(b)所示，根据另一实施例的掩模，其特征在于，进一步包括用于加热掩模片20的加热单元40。加热单元40加热掩模片20部分并使其保持预定温度以使有机物源600挥发，从而可防止有机物源600凝聚或者堆积在掩模片20上。加热单元40可使用能够加热掩模片20的熟知的装置。或者作为一示例，考虑到掩模片20由因瓦合金(invar)、超因瓦合金(super invar)、镍合金等导电性材料构成，可通过与掩模片20直接电连接来进行加热或者通过施加感应磁场来进行加热。
[0068]
图4是本发明一实施例的oled制造过程的示意图。
[0069]
参照图4的(a)，首先将掩模10[或者掩模单元c]与待沉积的目标基板900的特定管芯区域对应。特定管芯区域可与一个管芯区域或者两个、四个等多个管芯区域对应。作为一示例，可将掩模10与一个管芯区域对应并沉积有机物源600，以形成像素700。掩模10在对应一个管芯的限定空间内集中沉积有机物源600，同时掩模片20也具有对应超高画质的分辨率的掩模图案p，从而可形成1000ppi以上的像素700。
[0070]
然后，参照图4的(b)，将掩模10移动至待沉积的下一目标的特定管芯区域s1。在掩模10未移动的固定状态下，也可以移动目标基板900(例如，晶圆)s2。移动不仅是指x、y、z轴上的移动，而且还包括以xy、yz、zx面为基准的角度调节θ。此外，可在目标基板900的相应管芯区域形成像素700。通过反复上述过程，掩模10可向对应于一个管芯或者少数个管芯的限定区域集中沉积有机物源600，并且移动位置后可向该管芯区域重新集中沉积有机物源600。由此，可在目标基板900的所有管芯区域上形成超高画质的像素700。
[0071]
图5至图7是本发明另一实施例的oled制造过程的示意图。
[0072]
掩模10可进一步包括遮板部50。图5至图7虽然图示了遮板部50布置于掩模10与目标基板900之间，但是遮板部50还可以具有与掩模10结合并用于改变开口部51位置的结构。
[0073]
遮板部50可面对掩模片20地设置。即，布置于掩模片20与目标基板900之间，可设置成遮挡掩模片20的至少一部分。遮板部50可设置为相对于掩模10水平移动s1。或者，也可以是遮板部50固定(例如，固定设置于掩模10)，而目标基板900移动s2。
[0074]
遮板部50上可形成有开口部51。开口部51能够以可遮挡掩模片20的至少一部分且以小于掩模片20的尺寸形成。或者，遮板部50通过设置于掩模片20的下部，即，掩模外壳30的内部，从而可遮挡掩模片20的至少一部分。
[0075]
作为一示例，当掩模片20包括两个单元c时，开口部51可形成为只对应一个单元c的尺寸。开口部51只开放一个单元c而遮挡剩余一个单元c，从而掩模10中生成的有机物源600可以只通过对应一个单元c的开口部51并沉积于目标基板900上。
[0076]
因此，本发明具有如下优点：即使不改变掩模片20的尺寸，通过改变遮板部50的开口部51的尺寸或者通过开口部51改变遮板部50遮挡掩模片20的部分，也能够灵活地变更沉积面积。
[0077]
参照图5的(a)，首先将掩模10与待沉积的目标基板900对应，并可利用遮板部50将开口部51对应至特定管芯区域。特定管芯区域可与一个管芯区域或者两个、四个等多个管芯区域对应。作为一示例，可将开口部51与一个管芯区域对应并沉积有机物源600，以形成像素700。
[0078]
然后，参照图5的(b)，可将掩模10移动至待沉积的下一目标的特定管芯区域。随着掩模10的移动，遮板部50的开口部51也移动相同的距离，并在相应的管芯区域形成像素700。通过反复上述过程，可在目标基板900的所有管芯区域形成超高画质的像素700。
[0079]
参照图6的(a)，遮板部50的开口部可包括多个单位开口52、53，而非一个。各单位开口52、53可分别对应目标基板900的一个或者多个管芯区域。由此，即使掩模片20中掩模图案p未区分成多个单元c而是以一个单元c形态形成，单位开口52、53也可设置为能够区分多个单元。结果，即使使用一个掩模片20也能够对多个单元c进行像素沉积。
[0080]
作为一示例，可通过在遮板部50上对应两个单位开口52、53来对于两个管芯区域沉积有机物源600。因此，通过一回沉积工艺便可在两个管芯区域(或者两个显示器)形成像素700。
[0081]
然后，参照图6的(b)，可将掩模10移至待沉积的下一个目标的特定管芯区域。随着掩模10的移动，遮板部50的开口部52、53也移动相同的距离，从而在相应的管芯区域上形成像素700。通过反复上述过程，可具有每次可在两个管芯区域上形成超高画质的像素700的优点。
[0082]
参照图7的(a)，首先将掩模10和待沉积的目标基板900对应，并可利用遮板部50将开口部51对应至特定管芯区域。特定管芯区域可与一个管芯区域或者两个、四个等多个管芯区域对应。作为一示例，可通过将开口部51对应至一个管芯区域并沉积有机物源600来形成像素700。
[0083]
然后，参照图7的(b)，掩模10的位置固定，目标基板900可移动至特定管芯区域和掩模10对应的位置s2。遮板部50可以是开口部51关闭的状态。
[0084]
然后，参照图7的(c)，遮板部50的开口部51处于打开状态，在对应开口部51的特定
管芯区域沉积有机物源600，从而可形成像素700。通过反复上述过程，可在目标基板900的所有管芯区域形成超高画质的像素700。
[0085]
如上所述，本发明具有可实现超高画质像素且即使在制造大面积oled时也能够容易地对准掩模的效果。
[0086]
如上所述，本发明虽然参考附图对优选实施例进行了说明，但是本发明不受所述实施例限制，在不超出本发明精神的情况下本发明所属技术领域的普通技术人员可对其进行各种变形和变更。所述变形例和变更例应视为皆属于本发明及附上的权利要求书的范围。