JP2004043877A

JP2004043877A - 蒸着用マスク、および有機エレクトロルミネセンス表示装置

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Publication number: JP2004043877A
Application number: JP2002202128A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kawada; 川田　勇; Tomomi Shimokawa; 下川　知美; Shigemi Suzuki; 鈴木　成己; Kazuo Suzuki; 鈴木　一雄; Munetoshi Yoshikawa; 吉川　宗利; Junichi Takahashi; 高橋　純一; Tomoshi Takaoka; 高岡　智志
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】基板上の媒体層に悪影響を与えず、蒸着膜を精度良く積層することができる蒸着用マスク、およびこれを用いて作成する有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】被蒸着面に配され、複数条のマスクパターン７を一方向に沿って並列に有し、蒸着域と非蒸着域とを交互に区画する蒸着用マスク５であって、マスクパターン７の断面幅が蒸着源６に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」という。）の電極のパターン形成を行う蒸着用マスク、およびこれを用いて作成する有機ＥＬ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置の一つとして有機ＥＬ表示装置が提案され、実用化が進んでいる。この有機ＥＬ表示装置は自発光で液晶表示装置（ＬＣＤ）と比べて、薄型・軽量であり、視認性が良く、高視野角、低電圧直流駆動が可能で消費電力も少ないという特徴がある。
【０００３】
有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）は、基板上に少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を順次積層した構成を有しており、該積層体の陰極から電子を、陽極から正孔をそれぞれ注入し、印加した電場によって電子と正孔とが薄膜中を移動して、発光層としての有機物層内で再結合し、それにより生成した励起子の一部は熱失括し、一部は失括する際に発光する。すなわち、有機ＥＬ素子は、励起子が失括する際の光の放射現像を利用したものである。
【０００４】
有機物層と陰極を蒸着法により形成する場合には、複数の開孔部を有する金属薄板製の蒸着用マスクが一般的に用いられている。蒸着膜を成膜する際、蒸着源から飛散する粒子には方向性があるため、マスクの開孔部が小さくマスクの厚みが厚いと、飛散した粒子はマスクに遮蔽されるので蒸着され難い部分ができ、蒸着膜にむらが生じてしまうことがある。その結果、膜厚分布の不均一が生じ、電子または正孔の注入効率が場所によって変化してしまうため、発光させた際の輝度むらや非発光の原因となる。
【０００５】
また、蒸着用マスクの膜厚が薄過ぎると、マスクの強度がなくなって撓みや歪みができ、精度良くパターニングすることができない。そのため、蒸着用マスクの断面形状に工夫を施したものが一般的に使用されている。具体的には、マスクパターンの断面幅が基板側へ向けて順次拡大するテーパー形状を有するものや、それに準ずる形状のものが用いられている。
【０００６】
さらに、蒸着用マスクの開孔部がマスク部分に比較して大きい場合には、マスクパターンの剛性が不足して撓んで基板に強く接触し、媒体層を傷付けたりする。そのため、基板の裏側に磁石を配して、重量で撓んだマスクを磁力で引き付けて撓みを補正することが行われている。ところが、磁石を用いると鉛直方向の撓みを減少させることはできるが、水平方向のマスクパターン精度が金属マスクパターン同士の引力により悪化することがある。
【０００７】
そこで、マスクパターンの蒸着源に対向する面側に微細架橋を形成して、所定の位置寸法を保持できるように剛性を向上させた蒸着用マスクが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マスクパターンの断面幅が基板側へ向けて順次拡大するテーパー形状を有する蒸着用マスクを使用して蒸着する場合、特に蒸着膜を厚く形成すると、該蒸着物によって基板とマスクが接着してしまい、蒸着後にマスクを剥離することが困難であった。その対策として、基板に接触しないようにしたマスクや、基板と接触する面のみ幅の狭いマスクも提案されているが、蒸着の回り込みやシャドーの影響などで蒸着膜の付着のし方にむらができてしまい、またマスクと下地の距離を一定に保つことが困難であり、精密なマスクパターンを形成することができなかった。
【０００９】
また、蒸着用マスクの剛性を向上させるべく、蒸着源に対向する面側に微細架橋を形成したマスクにおいても、より微細なパターニングを得るためにマスクパターン幅と共に架橋の幅を減少させていくと、マスクパターンと架橋の接着面積が減少し、両者の剥離が発生する。これを防止すべく、微細架橋を単純に太くすると、微細架橋の裏側に蒸着されない部分が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、基板上の媒体層に悪影響を与えず、蒸着膜を精度良く積層することができる蒸着用マスク、およびこれを用いて作成する有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明の蒸着用マスクは、被蒸着面に配され、複数条のマスクパターンを一方向に沿って並列に有し、蒸着域と非蒸着域とを交互に区画する蒸着用マスクにおいて、
上記マスクパターンの断面幅が蒸着源に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜していることを特徴としている。
【００１２】
上記蒸着用マスクにおいて、上記被蒸着面に対向する面と上記蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターンの側面が直状面に形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、上記被蒸着面に対向する面と上記蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターンの側面が、湾曲凹面に形成されていることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記マスクパターンの蒸着源に対向する面に複数条の架橋を形成し、該架橋とマスクパターンとの交差する角度が０°より大きく９０°より小さく設定されていることが好ましい。
【００１５】
そして、金属により形成されていることが好ましい。
【００１６】
加えて、電鋳法により形成されていることが好ましい。
【００１７】
一方、本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極が積層され、一方向に沿って複数列の陽極が配されるとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極が配されてなる有機ＥＬ表示装置において、
上記のいずれかに記載の蒸着用マスクを用いて作成されることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００１９】
図１は、有機ＥＬ表示装置の製造に用いられる本発明の蒸着用マスクの形状を示す模式図である。本実施形態の蒸着用マスク５は、例えば、強磁性の金属材料により構成され、周知の電鋳法等により作成される。電鋳法で作成するメリットは、微細構造を作成し易く、さらに三次元的な構造を作成するのに優れている点である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の蒸着用マスク５はストライプ状のマスクであり、基板等の被蒸着面に配され、複数条のマスクパターン７を一方向に沿って並列に有し、蒸着域と非蒸着域とを交互に区画するものであり、（Ａ）に示す蒸着用マスク５のマスクパターン断面幅は、蒸着源６に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜している。また、（Ｂ）に示す蒸着用マスク５のマスクパターン断面幅は、蒸着源６に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜しており、さらに被蒸着面に対向する面と蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターン側面が直状面として形成されている。さらに、（Ｃ）に示す蒸着用マスク５のマスクパターン断面幅は、蒸着源６に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜しており、さらに被蒸着面に対向する面と蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターン側面が湾曲凹面として形成されている。これらの蒸着用マスク５の断面形状は、いずれも基板側の被蒸着面に対向する面の幅が最も狭く、且つ、蒸着の回り込みが容易なように、マスクパターンの側面は被蒸着面側へ向けて広く開いている形状を有している。
【００２１】
また、微細なマスクパターンを有する蒸着用マスクを用いてパターニングする際、主に電鋳法を用いてマスクパターンの蒸着源に対向する面に微細架橋を形成し、マスクの剛性を向上させることは、既に提案されている。
【００２２】
図５は、蒸着用マスクのマスクパターンの蒸着源に対向する面に微細架橋を形成した状態を示す平面図であり、当該微細架橋の構成に改良を加えたものである。微細架橋８は、被蒸着面よりマスクパターン７の厚さ分だけ離れているので、蒸着時にパターンが切れることはない。有機ＥＬ表示装置の作成に用いる蒸着用マスクのマスクパターン７の幅は通常１０μ以下であり、微細架橋８の幅は３〜１０μ程度が好適に選択されるが、微細架橋８は蒸着時のシャドーによるパターン切れを回避するために、できるだけ細かいことが好ましい。しかし、あまり細いとマスクパターン７と微細架橋８との接合面積が小さくなり、蒸着時に基板等の被蒸着面の裏側に磁石を配して金属製マスクを磁力で引き付けるときに、その磁力及び重力により両者が剥離を起こしてしまう。
【００２３】
したがって、図６に示すように、微細架橋８の幅及びマスクパターン７の幅を維持したままで、微細架橋８とマスクパターン７とが交差する角度を例えば４５°に設定すると、微細架橋８とマスクパターン７との交差する面積は両者が直交するときの√２倍に増大し、より両者の剥離に対する強度が向上することになる。本実施形態では、微細架橋８とマスクパターン７とが交差する角度を４５°に設定したが、これに限るものではなく、０°より大きく９０°よりも小さい角度で設定すれば、両者が直交するときの交差面積よりも増大させることができるものである。
【００２４】
図２は、有機ＥＬ素子の層構成を示す模式図である。図２に示すように、有機ＥＬ素子は、基板１上に、少なくとも陽極２、発光材料を含有する有機物層３、及び陰極４を積層してなり、本発明の蒸着用マスクを用いてマトリクス状の有機ＥＬ表示装置を作成する場合には、一方向に沿って複数列の陽極２が配されるとともに、該陽極２と直交する方向に沿って複数行の陰極４が配される。
【００２５】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造工程を説明する。図３に示すように、例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍのガラス基板１上に、電極幅が０．４ｍｍで電極間スペースが０．１ｍｍの酸化錫インジウム（ＩＴＯ）からなるストライプ状の陽極２をスパッタリング法により３００ｎｍの膜厚で成膜し、これを透明導電性支持基板として用いる。そして、この透明導電性支持基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、さらにＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥させた後、ＵＶ／オゾン洗浄を施す。
【００２６】
次に、透明導電性支持基板上に、正孔輸送材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ−トリル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（以下、「ＴＰＤ」という。）を１５ｎｍの膜厚で形成する。
【００２７】
次いで、ＴＰＤ膜の上に有機発光層、兼電子輸送層として、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）を６０ｎｍ蒸着する。上記正孔輸送層と有機発光層とを合わせたものが有機物層３となる。有機物層３の蒸着時における真空度は４．０×１０^−４Ｐａであり、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
【００２８】
さらに、マスクパターン幅が０．２５ｍｍで、パターン間スペースが０．２５ｍｍ、厚さが０．２ｍｍのストライプ状の蒸着用マスク５を用いて、上記有機物層３上に、ＩＴＯ電極（陽極）２と直交するように陰極４を形成する。すなわち、図４に示すように、ガラス基板の所定の位置に蒸着用マスク５をスライドさせて合わせ、アルミニウム−リチウム合金（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を使用して、真空蒸着法により有機物層３の上に厚さ１０ｎｍの金属層膜を形成し、さらに真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍのアルミニウム膜を形成し、アルミニウム−リチウム合金膜を電子注入電極とし、アルミニウム金属膜を陰極４とする有機ＥＬ表示装置を作成する。本工程における蒸着時の真空度は４．０×１０^−４Ｐａであり、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００２９】
このような製造工程を経て、基板１上に、少なくとも陽極２、発光材料を含有する有機物層３、及び陰極４を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極２を配するとともに、該陽極２と直交する方向に沿って複数行の陰極４を配してなるマトリクス状の有機ＥＬ表示装置を作成した。
【００３０】
その後、不活性雰囲気中で乾燥剤を含んだ封止キャップとガラス基板１を接着剤によって固定する。
【００３１】
本発明の蒸着用マスク５を用いて、上述の製造工程により作成した有機ＥＬ表示装置に１５Ｖの電圧を印加して発光させたところ、マスクと被蒸着面（下地）が接着し易い陰極のエッジ部に膜切れの発生はなく、エッジ部のダークスポットや非発光部は観測されなかった。
【００３２】
また比較として、上記と同様な製造工程により、マスクパターン幅が０．２５ｍｍで、パターン間スペースが０．２５ｍｍ、厚さが０．２ｍｍのストライプ状の蒸着用マスクであって、そのマスクパターンの断面幅が被蒸着面側へ向けて順次拡大するテーパー形状を有するマスクを用いて作成した有機ＥＬ表示装置に１５Ｖの電圧を印加して発光させたところ、マスクと被蒸着面（下地）が接着し易い陰極のエッジ部に膜切れが観察された。これにより、本発明の蒸着用マスクの有効性が確認された。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸着用マスクのマスクパターンの断面幅が蒸着源に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜しているので、被蒸着面とマスクを密着、もしくは密着に近い状態で蒸着しても、被蒸着面とマスクとの接触面積が小さいため、下地の媒体層に与える悪影響を軽減することができ、且つ、蒸着物によって基板とマスクが接着し難く、蒸着後にマスクを簡単に剥離することができる。
【００３４】
また、蒸着用マスクのマスクパターン幅を細く形成するよりも細かいパターンで、マスク強度を保ったまま精度良くパターニングすることができる。
【００３５】
さらに、このような断面形状のマスクパターンを用いることにより、基板と接触する面の近傍のみ幅を狭くしたマスクや、マスクパターンの側面が凸形状を有するものに比して、蒸着の回り込みが安定して蒸着むらが生じ難く、且つ、基板に対向する面の近傍には蒸着膜が形成されないので、蒸着膜により基板とマスクとが接着し難く、蒸着後にマスクを容易に剥離することができ、陰極のエッジの膜切れによる非発光部の発生を防止することができる。
【００３６】
そして、被蒸着面に対向する面と蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターンの側面を直状面に形成したり、湾曲凹面に形成したりすることにより、蒸着の回り込みはさらに安定する。
【００３７】
加えて、マスク剛性を向上させるべく、マスクパターンの蒸着源に対向する面に複数条の微細架橋を形成し、所定位置寸法を保持できるようにした蒸着用マスクにおいて、該架橋とマスクパターンとの交差する角度を０°より大きく９０°より小さく設定することにより、微細架橋とマスクパターンとの交差部分の接触面積を増大させることができ、微細架橋とマスクパターンとの剥離を防止することができる。したがって、より微細な架橋を形成することが可能となり、蒸着膜を精度良く積層することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着用マスクの形状を示す模式図である。
【図２】有機ＥＬ素子の層構成を示す模式図である。
【図３】有機ＥＬ表示装置における陽極のパターン形状を示す模式図である。
【図４】有機ＥＬ表示装置を製造する際の基板と蒸着用マスクと蒸着源との位置関係を示す説明図である。
【図５】本発明の蒸着用マスクのマスクパターンにおける蒸着源に対向する面に微細架橋を形成した状態を示しており、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面構造の模式図である。
【図６】本発明の蒸着用マスクにおいて、マスクパターンと微細架橋との交差部を拡大して示しており、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその断面構造の模式図である。
【符号の説明】
１　基板
２　陽極
３　有機物層
４　陰極
５　蒸着用マスク
６　蒸着源
７　マスクパターン
８　微細架橋
ａ　マスクの幅
ｂ　架橋の幅

Claims

被蒸着面に配され、複数条のマスクパターンを一方向に沿って並列に有し、蒸着域と非蒸着域とを交互に区画する蒸着用マスクにおいて、
上記マスクパターンの断面幅が蒸着源に対向する面から被蒸着面に対向する面へ向かって減少するようにマスクパターンの側面が傾斜していることを特徴とする蒸着用マスク。
前記被蒸着面に対向する面と前記蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターンの側面が直状面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用マスク。
前記被蒸着面に対向する面と前記蒸着源に対向する面とを結ぶマスクパターンの側面が、湾曲凹面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用マスク。
前記マスクパターンの蒸着源に対向する面に複数条の架橋を形成し、該架橋とマスクパターンとの交差する角度が０°より大きく９０°より小さく設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蒸着用マスク。
金属により形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蒸着用マスク。
電鋳法により形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の蒸着用マスク。
基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極が積層され、一方向に沿って複数列の陽極が配されるとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極が配されてなる有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
請求項１から６のいずれかに記載の蒸着用マスクを用いて作成されることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。