掩膜板的制备方法、掩膜板和蒸镀系统与流程

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种掩膜板的制备方法、掩膜板和蒸镀系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，平板显示装置得到了很大的发展，LCD(Liquid Crystal Display，简称液晶显示器)和OLED(Organic Light-Emitting Diode，简称有机发光二极管)显示目前应用最广泛。

在OLED的制备过程中，一般是采用精细金属掩膜板(Fine Metal Mask，简称FMM)，通过蒸镀方式将形成OLED的材料按照预定程序蒸镀到基板(例如低温多晶硅LTPS背板，Low Temperature Poly Silicon)上方，利用FMM的图形，使得红、绿、蓝有机物蒸镀到规定位置上，完成OLED的制备。在高分辨率显示产品中，由于OLED像素结构的尺寸很小，因此对FMM的参数要求很高。

平坦度(Flatness)是FMM的重要参数之一，目前制造商在进行掩膜板制作时，通常是直接将掩膜图案(Open Mask)焊接到具有开口区域的框架(Frame)(框架结构如图1所示)的上表面而形成成品掩膜板(Mask)，对于框架按照焊接区上表面的整体平坦状态(即整体的最高和最低的高度差，或者整体的波浪形态)以±30μm的标准(Spec)进行管控，若平坦度在±30μm范围内则认为上表面基本平坦。虽然厂商出货的框架表面几乎平坦，但为保证掩膜图形的精度，在进行现地焊接工艺过程中，需要把对掩膜图案拉伸工艺与对框架施加对抗力工艺结合(Counter Force，简称CF)，对抗力会对框架的焊接区表面平坦度产生较大的影响，例如施加对抗力挤压使框架的四个角产生翘起的状态，导致施加对抗力后框架的焊接区表面平坦度发生变化，若框架的上表面不平坦，则最终导致焊接掩膜图案之后的成品掩膜板上凸而平坦度状况变差，影响蒸镀过程中背板与掩膜板的贴合，进而影响显示面板产品良率。

可见，设计一种能有效缓解框架和掩膜掩膜图案焊接区的平坦度的掩膜板制备方法成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种掩膜板的制备方法、掩膜板和蒸镀系统，其至少部分解决掩膜板制备方法中，框架和掩膜掩膜图案焊接区的平坦度的问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该掩膜板的制备方法，所述掩膜板包括中间区域具有开口的框架以及设于所述框架上方的掩膜图案，其中，包括步骤：

在所述框架的成型过程中，对所述框架施加第一对抗力；

将所述掩膜图案焊接于所述框架至少部分覆盖其内部开口的区域中，焊接过程中对所述框架施加第二对抗力；

其中：所述第一对抗力与所述第二对抗力方向相同且大小相等。

优选的是，所述掩膜图案为条状结构，该所述掩膜板的制备方法中，所述第一对抗力和所述第二对抗力分别包括施加于相对侧的一对相向力。

优选的是，所述第一对抗力与所述第二对抗力分别施加于所述框架的一相对侧，且施力方向与所述条状结构的设置方向相同。

优选的是，在焊接过程中，将多个独立的所述条状结构平行的、间隔焊接于所述框架的焊接区，并使得所述条状结构覆盖所述框架的内部开口区域。

优选的是，所述掩膜图案为具有与所述框架的开口区域相当的片状结构，该所述掩膜板的制备方法中，所述第一对抗力和所述第二对抗力分别包括施加于两相对侧的两对相向力。

优选的是，所述第一对抗力与所述第二对抗力分别施加于所述框架的四个侧面。

优选的是，在焊接过程中，将所述掩膜图案焊接于所述框架的焊接区，并使得所述片状结构覆盖所述框架的内部开口区域。

优选的是，所述第一对抗力与所述第二对抗力中每一相向力的范围为5-110kgf。

一种掩膜板，所述掩膜板包括框架以及掩膜图案，其中，所述框架以及所述掩膜图案的相接面为平面表面，所述框架与所述掩膜图案的平坦度范围为±10～30μm之内。

一种蒸镀系统，包括上述的掩膜板。

本发明的有益效果是：该掩膜板的制备方法，通过在框架成型工艺中对框架施加对抗力，在焊接工艺中在框架上方焊接掩膜图案并施加对抗力后，框架上表面平坦度更好，能有效提高焊接成功率，提高掩膜板的平坦状态。

附图说明

图1A和图1B分别为掩膜板的框架俯视图和截面示意图；

图2A和图2B分别为本发明实施例1中掩膜板的制备方法中的框架成型示意图和焊接示意图；

图3为掩膜板平坦度测量方向示意图；

图4为本发明实施例1中掩膜板的平坦度测试结果示意图；

图5为现有技术中掩膜板的平坦度测试结果示意图；

图6为本发明实施例1中掩膜板的制备方法中对抗力与平坦度的对应关系图；

图7A和图7B分别为本发明实施例2中掩膜板的制备方法中的框架成型示意图和焊接示意图；

图8为本发明实施例2中掩膜板的平坦度测试结果示意图；

附图标示中：

1－框架；10－焊接区；

2－掩膜图案。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明掩膜板的制备方法、掩膜板和蒸镀系统作进一步详细描述。

本发明的技术构思在于：仅在现地焊接工艺中施加对抗力的情况下，框架的上表面有四角翘起状态，四角翘起状态导致的不平坦会影响后续掩膜图案焊接和掩膜板使用。经发明人研究发现，根据力对物体作用、以及力对相同物质在相同条件下作用相同的原理，若在生产框架时的模型成型步骤中，例如打磨框架上表面的过程中就在有对抗力的情况下进行，则在现地焊接工艺中使用时，再施加同样的对抗力，由于对抗力条件一样，因此能保证框架的上表面最终状态也是平坦的，框架制作过程中打磨的平坦状态即保持为现地焊接工艺使用中的平坦状态。

实施例1：

本实施例提供一种掩膜板的制备方法，其能有效缓解制备掩膜板的过程中框架和掩膜图案在焊接区的平坦度，提高掩膜板品质。

一种掩膜板的制备方法，掩膜板包括掩膜板包括中间区域具有开口的框架以及设于框架上方的掩膜图案，该制备方法包括步骤：

在框架的成型过程中，对框架施加第一对抗力；

将掩膜图案焊接于框架至少部分覆盖其内部开口的区域中，焊接过程中对框架施加第二对抗力；

其中：第一对抗力与第二对抗力方向相同且大小相等。

其中，框架1的结构如图1A和图1B所示，框架1的截面为阶梯状，焊接区10是框架1四周上凸的实体部分，常用的框架1的整体实体宽度(最内侧方框与最外侧方框之间的距离)大约为100mm，焊接区10的宽度(最内侧方框与中间方框之间的距离)大约为7mm。焊接区10是用于焊接掩膜图案的，通常为框架1的内边缘区域，说明书附图中除在图1A和图1B之外的其他示意图中未特别标识出来。焊接指的是：将掩膜图案设置在框架1之上，使掩膜图案的下表面与框架1的焊接区10上表面接触，使二者在激光的作用下熔接固定在一起，从而形成成品掩膜板。其中的掩膜图案相对框架内部开口的区域，有可能是全覆盖，也有可能是部分覆盖，这里不做限定。

本实施例中的掩膜板的制备方法，对框架1在成型过程(例如示例的打磨过程)中进行预变形补偿，相对现有技术，通过改变框架1在打磨过程中的工艺条件，使得框架1的平坦度大大提高。举个生活中通俗的例子来类比本发明的预补偿原理：金属部件设定在80℃的情况下工作，若在金属部件制作过程中，把制作环境温度设定为80℃进行预加工，这样在以后80℃的工作过程中，金属部件基本不会因为受热膨胀而产生额外的变形或受到温度影响。

如图2A和图2B所示，待焊接的掩膜图案2为条状结构，该掩膜板的制备方法中，第一对抗力和第二对抗力分别包括施加于相对侧的一对相向力CF和CF’。通常情况下，掩膜图案2具有不同的形状和结构，可以根据掩膜图案2的形状和结构，施加对应的对抗力，从而使得打磨过程中的对抗力和焊接过程中的对抗力相同，使得掩膜板的平坦度大大提高。

图2A和图2B中，第一对抗力与第二对抗力分别施加于框架1的一相对侧，且施力方向与掩膜图案2的条状结构的设置方向相同，即施力点为条状结构的掩膜图案2的两端。优选的是，在焊接过程中，将多个独立的条状结构平行的、间隔焊接于框架1的焊接区，并使得条状结构覆盖框架1的内部开口区域。

通常情况下，对抗力施加之后，在释放对抗力的时候框架1向外扩张，向外扩张的趋势与掩膜图案2对框架1向内的拉伸效果平衡，因此对抗力的施加方向是向内的，从而使得对抗力的施加方向与条形掩膜图案2的拉伸方向相反，例如图2A和图2B示例的上下两侧。根据掩膜图案2的形状和结构，限定掩膜图案2在框架1中的位置，并因地制宜设计恰当的施加对应的对抗力的方向，保证掩膜图案2的准确性，并且对于框架1的平坦度的改善能取到较好的作用。

这里应该理解的是，掩膜图案2在拉伸的时候，是通过夹子夹取进行拉伸的，此时掩膜图案2还未焊接，所以掩膜图案2的拉伸方向是向外侧的；当掩膜图案2焊接在框架1之后，框架1的固定作用要维持掩膜图案2的拉伸效果，所以掩膜图案2对框架1的作用是向内的拉伸效果。

框架1一般由厂商制作，在使用过程中根据图形条件焊接适当的掩膜图案2形成掩膜板。现有技术中将掩膜图案2焊接至框架1的工艺中要施加对抗力的原因在于：因为掩膜图案2在焊接至框架1上时需进行拉伸，以通过拉伸调整的过程保证掩膜图案的有效区开孔达到确定位置(图案位置准确才能保证后续蒸镀的准确性)，这样在有拉伸力的掩膜图案2与框架1上表面通过焊接固定结合之后，由于掩膜图案2的拉伸作用(向内的拉扯效果)，使框架1变形，掩膜图案2处于松弛的状态，破坏之前掩膜板调整好的状态，影响后续的蒸镀效果。为了避免这个影响，本实施例掩膜板的制备方法中，框架1的打磨过程由现有技术的无对抗力变为如图2A所示的施加对抗力，对抗力大小为焊接工艺中使用的对抗力大小的整合。

对于单纯的框架1，图2A示出了掩膜板的制备方法中在打磨过程中对框架1施加对抗力CF和CF’的示意图：在打磨框架1表面平坦度的时候，对框架1由现有技术的无对抗力作用改进为有第一对抗力作用，该对第一对抗力大小为现地工厂焊接过程需要的第二对抗力；

待焊接的掩膜图案2与框架1的焊接部分可以看作是掩膜板边框，在将掩膜图案2的边框焊接在框架1的焊接区10上方的过程中，如图2B施加第二对抗力，这样在现地焊接工艺中焊接掩膜图案2并施加第二对抗力的时候，框架1上表面变为平坦，提高焊接成功率，提高成品掩膜板的平坦状态，进而提高掩膜板品质，减少不良率。

这里，对于拉伸与对抗力的方向进一步说明如下：

1)掩膜图案2在拉伸时：拉伸方向是向外的；

2)掩膜图案2焊接在框架1之后：掩膜图案2对框架1的拉扯效果，是向内的；

3)框架1施加对抗力时：对抗力的方向是向内的；

4)框架1上释放对抗力时：框架1的变化趋势是向外的。

第一对抗力与第二对抗力中每一相向力的范围为5-110kgf，即成对施加的两个对抗力中的每一施力大小可以为这个范围中的任一大小的力。一般情况下，相对侧的一对对抗力大小相等，在该对抗力的大小范围，能较好保证掩膜图案2的准确性。

相应的，采用该掩膜板的制备方法形成的掩膜板，框架1以及掩膜图案2的相接面为平面表面，框架1与掩膜图案2的平坦度范围为±10～30μm之内，即获得较佳的掩膜板的平坦度。

对于现有技术的现地焊接工艺，对掩膜图案2进行上下拉伸的方式(上下方向的对抗力)，因此框架1在焊接过程中对抗力的情况下，上表面产生不平坦，使四角呈现翘起的状态，导致在焊接过程中框架1与掩膜图案2接触后，二者之间有间隙(Gap)，导致接触不紧密，进而影响将掩膜图案2焊接在框架1上的焊接工艺过程。由于掩膜图案2是上下方向拉伸的，因此本实施例中掩膜板的制备方法推之相应地在框架1上表面的打磨过程中对框架1的上下方向施加对抗力。在打磨过程中框架1施加第一对抗力，对第一对抗力施加之后(上下方向)，框架1受力向中间变形，第一对抗力撤出之后，框架1有一个向外的扩张趋势，与之前的掩膜图案2的自身拉力效果对框架1的向内拉伸效果，两个力的效果方向相反可以相中和，达到框架1不会变形的效果(相对于掩膜图案2焊接之前和掩膜图案2焊接之后比较)，这样焊接在框架1上的掩膜图案2也不会松弛，有效区内的开口区域的位置精度也可以保证，不影响后续的蒸镀效果。

施加对抗力可以采用一种机械装置，通过马达旋转带动机械部件前进，挤压框架1的外框的金属部件，达到对外框挤压的效果，挤压的过程可以通过施力计反馈力的数值，进而控制对抗力的大小。

在所有掩膜图案2都焊接完成之后，对掩膜板进行平坦度监控。根据图3对掩膜板的平坦度测试方向示意图，沿测量路径读取每一掩膜图案2焊接在框架1的焊接区10两相对侧的、两个焊接表面位置的平坦度数据并形成平坦度曲线，将位于同一侧的焊接区域平坦度数据连成一条线，并分别以U Pos(Up Pos)和D Pos(Down Pos)标识在两侧分别测得的平坦度。对采用本实施例中掩膜板制备方法制备得到的掩膜板进行平坦度测试，得到的平坦度数据如图4所示，同时采用图5所示的现有技术中掩膜板制备工艺得到的掩膜板的平坦度数据作为对比(图4和图5中纵坐标的单位为μm)：

对于某一尺寸的掩膜板的制备为例，图5中，在第一步成型框架1的工艺中按照±30μm的标准进行管控，在现地焊接生产得到的掩膜板成品中，焊接区10表面位置的平坦度为150μm左右，这是由于在现地工艺对框架1施加对抗力，导致框架1的四角翘起的状态，导致平坦度变差；而在图4中，在第一步成型框架1的工艺中施加与焊接步骤中相同的对抗力，在现地焊接完掩膜板产品之后的平坦状态(有效区位置)变为±30μm范围内，可见采用本实施例的掩膜板的制备方法确实能使得掩膜板的平坦度数据变小，使得掩膜板的平坦度得到了很大的改善。

采用本实施例的掩膜板的制备方法得到的掩膜板，其中的框架1成型工艺中对框架1施加的对抗力与焊接区10表面的平坦度的大小关系如图6所示，因此可以选择合适的对抗力大小，进而达到生产出较佳平坦度的掩膜板。

本实施例中掩膜板的制备方法，当框架1变形恒定，则焊接在框架1上的掩膜图案2的开口区域的精度也不变，因此可以把力的平衡效果都转移到框架1的受力平衡上，由此使得受力平衡，故而变形量保持不变，保证掩膜板精度不变。

可见，本实施例中掩膜板的制备方法，通过在框架成型工艺中对框架施加对抗力，以及在焊接工艺中进行焊接掩膜图案施加对抗力的方式，使得框架上表面变为平坦，能有效提高焊接成功率，提高掩膜板的平坦状态，保证掩膜板图形的准确性，减少不良率。

实施例2：

本实施例提供一种掩膜板的制备方法，其能有效缓解制备掩膜板的过程中框架和掩膜图案在焊接区的平坦度，提高掩膜板品质。

本实施例的掩膜板的制备方法与实施例1的区别在于，在框架1的焊接区10上方焊接的掩膜图案2不同，在框架1的成型工艺(同样以打磨过程作为示例)中对框架1施加对抗力的数量、大小和方向不同。

对于单纯的框架1，图7A示出了掩膜板的制备方法中在打磨过程中对框架1施加对抗力的示意图：在打磨框架1表面平坦度的时候，对框架1由现有技术的无对抗力作用改进为有第一对抗力作用，这样在现地焊接工艺中进行焊接掩膜图案2并施加第二对抗力的时候，框架1上表面变为平坦，提高焊接成功率，提高成品掩膜板的平坦状态，进而提高掩膜板品质，减少不良率。

本实施例的掩膜板，其中的掩膜图案2为具有与框架1开口区域相当的片状结构，该掩膜板的制备方法中，第一对抗力和第二对抗力分别包括施加于两相对侧的两对相向力CF和CF”、CF’和CF”’。根据掩膜图案2的结构，施加对应的如图7A和图7B所示的对抗力，从而使得框架1的平坦度大大提高。

如图7A和图7B所示，第一对抗力与第二对抗力分别施加于框架1的四个侧面。根据掩膜图案2的形状和结构，因地制宜设计恰当的施加对应的对抗力的方向，对于框架1的平坦度的改善能取到较好的作用。

优选的是，在焊接过程中，将掩膜图案2焊接于框架1的焊接区10，并使得片状结构覆盖框架1的内部开口区域。根据掩膜图案2的结构，限定其在框架1中的位置，保证掩膜图案2的准确性。

对于现有技术中的掩膜板的制备方法，采用焊接工艺对掩膜图案2进行上下左右拉伸(即包括上下方向的拉伸和左右方向的拉伸)时，由于掩膜图案2是上下和左右综合拉伸的，因此本实施例掩膜板的制备方法相应的需要在框架1的打磨过程中对框架1的上下左右方向上均施加对抗力，测试得到掩膜板在各侧方向上的平坦度曲线如图8所示，分别包括上下左右四个方向(左left、上up、右right、下down)。

在该掩膜板的制备方法中，在进行框架1上表面打磨以修整平坦度的工艺过程中，对框架1由无对抗力作用变为有对抗力作用，在对框架1上表面打磨完成后，从入库到现地的时候，框架1的上表面是上凸的形态；再加上现地焊接工艺在框架1上方焊接掩膜图案2中使用的对抗力，由于对抗力对框架1的效果是四角翘起的状态，即为下凹状态，与之前框架1的上凸状态进行加和，进而达到掩膜板整体平整的状态。

容易理解的是，在框架1成型过程中的第一对抗力应理解为广义对抗力，即第一对抗力也可以为综合多个掩膜图案2焊接在框架1上施加的对抗力的合力(比如对于需两种或两种以上掩膜图案2结合而得到的异形图形的掩膜板，例如在制备应用于圆形外边廓手表中的掩膜板，其为具有圆形边框的掩膜图案、且在其上方设置多个方形掩膜图案的组合图形)，本发明在示例过程中仅以第一对抗力来统称，但对其力的合成并不做限定。

实施例1和实施例2的掩膜板的制备方法，通过在框架成型工艺中对框架施加对抗力，在焊接工艺中在框架上方焊接掩膜图案并施加对抗力后，框架上表面平坦度更好，能有效提高焊接成功率，提高掩膜板的平坦状态，保证掩膜板图形的准确性，减少不良率。

实施例3：

本实施例提供一种蒸镀系统，其包括实施例1或实施例2制备形成的掩膜板，该蒸镀系统能获得较高的掩膜制备图案精度。

在该蒸镀系统中，蒸镀源来自底部，掩膜图案固定在框架并应用到蒸镀系统中，掩膜板对下方的蒸镀材料分子进行遮挡或允许通过，从而使得位于其上方的基板制备形成预定图形。

由于其采用的掩膜板具有较高的平坦度，因此该蒸镀系统制备形成的基板图形精度高，显示成品良率高。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。