JP2004103570A - シャドーマスクアセンブリの製造方法、シャドーマスクアセンブリ、及び蒸着方法 - Google Patents
シャドーマスクアセンブリの製造方法、シャドーマスクアセンブリ、及び蒸着方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】大規模シャドーマスクの製造方法を提供すること。
【解決手段】（ａ）複数のシャドーマスク部分を製造し；
（ｂ）その複数のシャドーマスク部分を検査して、どのシャドーマスク部分が許容できるか判定し；
（ｃ）予め定められた数の上記許容できるマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置してマスク部分アレーを形成することにより、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；そして
（ｄ）マスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合してシャドーマスクアセンブリを形成する；
ステップを含んでなるシャドーマスクアセンブリの製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】（ａ）複数のシャドーマスク部分を製造し；
（ｂ）その複数のシャドーマスク部分を検査して、どのシャドーマスク部分が許容できるか判定し；
（ｃ）予め定められた数の上記許容できるマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置してマスク部分アレーを形成することにより、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；そして
（ｄ）マスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合してシャドーマスクアセンブリを形成する；
ステップを含んでなるシャドーマスクアセンブリの製造方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にシャドーマスクの製造に関し、より詳しく述べると、複数のシャドーマスク部分を組み立てて、より大きいシャドーマスクを製作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密なパターン化を行うためにシャドーマスクを使用することは周知の技術である。解像度が一層高いディスプレイに対する要求が依然として増大しているため、シャドーマスクの寸法の正確さが一層高いことが要望されている。この寸法の正確さに悪影響を与える最大要因の一つは、熱膨張による温度変化である。マスク製造中及び蒸着工程中に温度が変化すると、特に大きさの大きいシャドーマスクの場合、シャドーマスクの寸法誤差を生じる。
【０００３】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のディスプレイを製造するとき、シャドーマスクを使用して、基板へのエレクトロルミネッセントコーティングをパターン化する。一般に、これらのシャドーマスクは、いくつもの異なる製造方法のうちの一つを利用して製造されている。最も一般的な二つのマスク製造方法は電鋳法とエッチング法である。ＯＬＥＤディスプレイの製造コストを減らすため、ディスプレイは、多数のディスプレイを単一基板上につくり、次にスクライビングして切断する工程で分離されるバッチ式方法で製造される。一般的に言って、基板が大きければ大きい程、ディスプレイの単価は低くなる。より大きい基板上のコーティングをパターン化するために、より大きいマスクが使われる。あいにく、現在のマスク製造方法では、所望のレベルの精密さと品質を有する、より大きいシャドーマスクを製造することができない。
【０００４】
また、解像度のより高いディスプレイが要求されて、ＯＬＥＤディスプレイの画素の大きさを小さくできる一層小さいコーティング開口部（ｃｏａｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有するマスクを製造する要求が生まれている。電鋳法又はエッチング法による製造工程を利用して、非常に小さいコーティング開口部を有するより大きいマスクをつくることは、得られるマスクに品質欠陥がある可能性が増大するので困難になる。本発明は、解像度の高いディスプレイを製造するため、より大きいシャドーマスクの寸法の不正確さと品質の問題点を克服している。
【０００５】
現在、ＯＬＥＤディスプレイの製造は、材料の薄いコーティングを１枚のガラスなどの基板に適用する一連の蒸着工程によって行われている。そのコーティングにパターンをつくるため、シャドーマスクが、コートされる表面の上に置かれる。最良のパターンの「画像」を得るため、そのシャドーマスクはできるだけ薄く保ち、そして蒸着工程中、コートされる表面に密接した状態で保持させる。シャドーマスクと基板を接触しやすくするために利用される一つの方法は、シャドーマスクを、電鋳法又は化学的エッチング法によって薄い強磁性材料で製造し、次いで永久磁石を、基板のシャドーマスクとは反対側に近接させて配置する方法である。基板表面に対して垂直の方向におけるシャドーマスクの移動が妨害されず、かつ、そのシャドーマスクに永久変形（例えばしわ）がなければ、シャドーマスクと基板の間に、望ましい接触が達成される。
【０００６】
一般に、シャドーマスクは、剛性マスクフレームに取り付けられる。この剛性マスクフレームの主な機能は、（１）シャドーマスクを、損傷を起こすことなしに手動及び又は自動化装置で操作するのに必要な構造の団結性を提供すること、（２）シャドーマスクを操作して、基板上にあるパターンに整合させる手段を提供すること、及び（３）シャドーマスクを水平方向に保持する場合（マスクの周囲を剛性フレームに接合することによって）、シャドーマスクを、そのたるみが制限されるように支持する手段を提供することである。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６４７５２８７号明細書
【特許文献２】
米国特許第６５８９３８２号明細書
【特許文献３】
米国特許出願公開第２００３／１０８８０５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、複数のシャドーマスク部分を精密に相互接続して、単一のシャドーマスクアレイをつくることによって大きいシャドーマスクを製作する方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、個々のマスク部分の誤差を、マスクアセンブリ全域に分散させて、フルサイズの１ピースのマスクで達成できる正確さより良好な正確さを、マスク部分アレー全域に達成する大きなシャドーマスクの製作方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、単一の大きいシートとして製作されたシャドーマスクと比べて、寸法がより精密でかつ欠陥が少ないシャドーマスクを製作する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、本発明の先に述べた及びその外の多くの特徴、目的及び利点は、本明細書に記述されている詳細な説明、請求項及び図面を見れば容易に分かるであろう。これらの特徴、目的及び利点は、以下のステップを含んでなるシャドーマスクアレーの製造方法を提供することによって達成される。すなわち、複数のシャドーマスク部分を製造し；その複数のシャドーマスク部分を検査して、どのシャドーマスク部分が予め定められた基準を満たしているとして許容できるかを判定し；予め定められた数の上記許容可能なマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置しマスク部分アレーを製作して、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；次いでマスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合するステップを含むシャドーマスクアレーの製造方法である。その支持構造体によって、シャドーマスクアレー内の個々のシャドーマスク部分の相対的配置を維持しながら、これら個々のシャドーマスク部分が膨張及び／又は収縮することができるようになる。その支持構造体によって、さらに、シャドーマスクアレーの平面に垂直の方向におけるシャドーマスクアレーのコンプライアンスが可能になり、その結果、シャドーマスクアレーとコートされる基板との間に実質的に平坦な界面が可能になる。
【００１２】
より小さいマスク部分を使用すると、そのマスク部分を大きいマスクに組み立てる前に、品質の劣るマスク部分を選別することができる。このプラクティスによって、組み立てられる所定数のマスク材料に対する良好なシャドーマスクの収率が総合的に高くなる。欠陥が検出されたとき、マスク部分だけが廃棄され、シャドーマスク全体が廃棄されるわけではない。このプラクティスは、欠陥があるマスク部分だけ廃棄して取り替えるので、総合的に一層コストが低下する。さらに、欠陥なしでより小さいマスクを製造できる可能性は、欠陥なしでより大きいマスクを製造できる可能性より大きい。
【００１３】
１組のすなわち複数のより小さいシャドーマスク部分を、互いに隣り合わせにして配列し互いに接合してマスクアレーが形成される。また、アレーを形成するマスク部分は、周囲の支持構造体に接合することが好ましい。その接合は、接着剤によるか、又ははんだ付け、ろう付け又は溶接によって行うことができる。
【００１４】
約２５０ｍｍ２ より大きいシャドーマスクの寸法誤差の全量を、本発明によって減らすことができる。これは、より小さくてより正確なマスク部分を精密に配置して大きいマスクアレーを製作することによって達成される。このように、マスク製造時の変動しやすさが原因であるマスクアレーの幅と長さ全体にわたる寸法の誤差の累積が最小限になる。さらに、組み立て工程中で各マスク部分の配置を調節できるので、個々のマスク部分にある寸法誤差を補償することができる。
【００１５】
剛性の周囲支持構造体すなわち周囲支持フレームに加えて、１組の緊張したバンドが、フレーム開口部全域に取り付けられる。その緊張バンドは、フレーム開口部において個々のマスク部分を直接取り付けることができる支持構造体を提供する。その緊張バンドは、マスクが基板に対して整合されながら水平方向に保持されるとき、マスクが過大にたるむのを防止するために必要な下側のマスク支持体を提供する。この緊張バンドは、剛性の支持構造体と異なり軽量であり、かつ、シャドーマスクの前記蒸着源に対する遮断が最小限になる。本発明の好ましい実施態様で、一つの剛性の周囲支持構造体すなわち周囲支持フレームとともに使用する予め定められた数の緊張バンドは、本明細書ではバンドマトリックスと呼ぶ単一のシートとして製作される。
【００１６】
この緊張バンドの配置の特性が与えられると、マスク部分は、マスクの温度上昇が原因のシャドーマスク上の点の最大の移動を減らす特定の取付け点位置で、緊張バンドに取り付けることができる。実際、各マスク部分は、熱膨張がシャドーマスク全体の中心のまわりの膨張の代わりに、各マスク部分の中心のまわりに起こるように拘束される。したがって、シャドーマスクが四つのマスク部分からなるアレーで構成されている場合、そのシャドーマスク上の点のマスクフレームに対する移動量を、ほぼ半減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず図１を見ると、本発明の方法で製造した代表的なシャドーマスクアセンブリ２が画かれている。シャドーマスクアセンブリ２は、コートされる基板４（一部切欠き）と組み合わせて示されている。代表的シャドーマスクアレー５（一部切欠き）は四つの個々のシャドーマスク部分６で構成され、その各シャドーマスク部分は、それを貫通するコーティング開口部８のパターンを有している。シャドーマスク部分６はフレームアセンブリ１０内に取り付けられている（シャドーマスク部分６が取り外されたフレームアセンブリ１０が図４に示されている）。フレームアセンブリ１０は、剛性フレーム１１、１組の緊張バンド１２及び１組のクランプ１４で構成されている。これらのクランプ１４は、緊張バンド１２に係合して、これらバンド１２を、フレーム１１内にぴんと張って保持する。また、個々のバンド１２は、そのバンドが交差する位置で互いに相互に接続され、バンドマトリックスを形成する。シャドーマスク部分６は、各マスク部分６の周囲にそって、いくつかの点１６（図２参照）で、緊張バンド１２に取り付けられている。マスクコーティング開口部８によって、所望のパターンのコーティングを、基板４上に、蒸着工程中、蒸着することができる。緊張バンド１２は、より厚くて剛性の支持フレーム１０とは異なり、蒸着工程の広い分散角の遮断を最小限にしながら、マスクアレー５に対して必要な支持を行う。
【００１８】
各緊張バンド１２は、その各末端で、フレーム１１上のクランプ１４支持体に接続された単一要素であってもよい。しかし、製作しやすくするため、緊張バンド１２は、例えばＩｎｖａｒ３６などの材料製の単一シートをつくって、一体のバンドマトリックスをつくることができる。一体のバンドマトリックスを用いる場合、マトリックスのバンド１２は、各交差点で互いに本質的に結合されている。そのバンドマトリックスは、一体に形成された要素になり、マスク支持シートと呼ぶことができる。
【００１９】
図２の例示的なシャドーマスクアセンブリ２に示す各マスク部分６は、マスク支持シートの緊張バンド１２に、四つの位置１６で取り付けられている。図２に示すマスク部分取付け点１６の配置によって、マスク支持シート（緊張バンド１２のマトリックス）は、マスク部分６が温度変化を受けたとき、各マスク部分６がそれぞれの中心のまわりで膨張及び収縮することができる手段を提供する。各緊張バンド１２はその幅を横切る方向に本来弱いので、マスクは膨張及び収縮を行うことができる。この配置によって、平坦に保持されているシャドーマスク部分６（したがって、シャドーマスクアレー５）が熱膨張が原因で曲がる傾向が劇的に減少し、このような熱膨張によって起こりうる誤差の大きさも小さくなる。実際に、緊張バンド１２も、各シャドーマスク部分６の膨張接合部として作動する。
【００２０】
いくつかの数のバンド１２を、バンドマトリックス内の残りの数のバンド１２に対して直角に配置することが好ましい。上記のように、緊張バンド１２は、直交するバンドの対の各交差点で互いに結合される。この配置で、各緊張バンド１２は、その長さ（緊張方向）にそって比較的高い剛性を示し、その緊張方向に直角の方向において比較的高い可撓性を示す。当業技術者は、各マスク部分６の熱による膨張と収縮を許しながら、マスク部分６の間の整合を正確に維持するマスク部分結合点１６を選択する際に、これらの特性を利用できる。
【００２１】
上記のように、支持構造体の各バンド１２は、その長さにそって緊張方向において比較的高い剛性を示し、かつ緊張方向に直角の方向において比較的高い可撓性を示す。この特性によって、マスクアレー５が取り付けられた全バンドマトリックスに、基板４とシャドーマスクアレー５の平面に垂直の方向においてコンプライアンスがもたらされる。これによって、シャドーマスクアレー５は、基板４の表面に容易に接触して合致することができる。コーティング開口部８を通じて、高品質の蒸着パターンを達成するためには、コートすべき表面１３である基板４の表面１３（図７参照）に、シャドーマスクアレー５を密接させることが大切である。一般に、これは、基板４のコートされる側１３と反対の側に近接させた磁気プレートを作動させることによって達成される。マスクアレー２の接触を確保するため、マスク部分６は、基板のコートすべき表面１３の方に自由に移動できなければならない。緊張バンド１２を使用してマスク部分６を支持すると、表面１３がたとえ完全に平坦でなくても、又は表面１３がシャドーマスクアレー５とフレームアセンブリ１０に対して正確に共面保持されていなくても、シャドーマスクアレー５は、磁気プレートによって、表面１３の方に容易に引き付けられる。
【００２２】
緊張バンド１２は、安定しているので、マスク部分６を結合することができる優れた構造体を提供できる。緊張バンド１２が温度変化を受けたがこれによって「ゆるむ」ことがなければ、バンド１２にそったすべての点は、それらバンドがクランプ１４によって結合されているフレーム１１に対して事実上固定されたままである。バンドの張力の大きさは変化することがあるが、バンド１２上のどの点の位置も、バンド自体の熱膨張によって、バンドの長さにそって変化することはない。このことは、シャドーマスクアレー５を形成するシャドーマスク部分６の整合を維持するのに重要な特徴である。
【００２３】
緊張バンド１２は、各マスク部分６の端縁にそって延びて、１組のバンド１２がフレーム１１の長さに平行に配向されそして１組のバンド１２がフレーム１１の幅に平行に配向されているパターンで配置されていることに留意すべきである。直交しているバンド１２は、各交差点で互いに結合されている。この種の配列によって、バンド１２がその長さにそってコンプライアントでないことを仮定して、バンド１２の交差点の近くに位置するバンドマトリックスの点が、フレームアセンブリ１０に対し、バンドマトリックスの平面内のすべての方向において不動に拘束されると解すべきである。また、バンド１２のあらゆる交差点から最も離れているバンドマトリックス上の点は、適当な緊張バンド１２の長さに平行な方向にそってのみフレーム１１に対して不動に拘束されていると解すべきである。このような最も離れている点は、緊張バンド１２がその長さの方向に直角の方向に撓むことができるので、フレーム１１に対して、緊張バンド１２の幅に平行な方向に不動に拘束されているわけではない。
【００２４】
図３は、マスク部分６とバンドマトリックスが温度上昇にさらされたときのマスク部分６（コンピュータモデルで示す）の動き（例示を目的として大きく誇張してある）を示す。バンドマトリックスの結合位置１６と配置は、膨張を起こすのに充分な温度変化にさらされたときの各マスク部分６の動きの方向を示す。各マスク部分６の変位は誇張されており、そして各マスク部分６は、温度変化にさらされると、それぞれの中心のまわりで膨張し回転する傾向があることに留意すべきである。その結果、熱膨張による誤差の大きさは、個々のマスク部分６各々の大きさに依存しているが、シャドーマスクアレー５の全体の大きさには依存していない。そのため、各マスク部分６の大きさが増大しない限り、フレームアセンブリ１０の大きさは、シャドーマスクアレー５上の点の熱膨張による最大の動きを増大することなく拡大することができる。この拡大を行うには、勿論、より大きい面積を有するシャドーマスクアレー５を製作するため追加のマスク部分６が必要である。個々のマスク部分６の中心のまわりではなくて、フレームの中心のまわりにマスクを拡大するフレームの設計は、上記のように作動できないので、熱膨張の影響が加わることなしに拡大できない。
【００２５】
図５は、平頭ねじ（図示せず）で結合するためのざぐり穴２０を有するフレーム１１の上面上の緊張バンド１２の一末端の上に配置された例示的なクランプ１４の拡大詳細図を示す。上記ねじを締めている間、クランプ１４が回転しないようにクランプ１４の長穴２４にピン２２がはめられていることに留意すべきである。ピン２２はフレーム１１のくり穴（図示せず）に挿入されている。
【００２６】
シャドーマスクアセンブリ２の本発明の製造方法のプラクティスは、複数のシャドーマスク部分６を製作し、その複数のシャドーマスク部分６を検査して、どのシャドーマスク部分６が予め定められた許容差内にあって許容できるかを判定し、予め決められた数の許容できるマスク部分６を互いに予め決められた位置に配置してシャドーマスクアレー５を製作し、その結果、個々のマスク部分６の誤差を、シャドーマスク部分アレー５全域に分散させ、次いでマスク部分アレー５の個々のマスク部分６を、フレーム１１又は支持構造体に結合するステップで構成されている。
【００２７】
個々のマスク部分６の製作は、一般に、例えばＩｎｖａｒ３６又はＡｌｌｏｙ４２などの金属シート素材を化学エッチングすることによって行われる。蒸着工程で使用されるシャドーマスクの厚さは、一般に３５〜２５０μｍである。シャドーマスク部分６の別の製造方法は電気メッキ法による方法である。蒸着シャドーマスクの電気メッキ法による製作で使用される通常の代表的材料はニッケル−コバルトである。
【００２８】
個々のマスク部分６の検査は、一般に、マシンビジョンベースの検査システムによって行われる。個々のマスク部分６は、マスクコーティング開口部８の寸法の正確さのみならず「詰まった」マスクコーティング開口部８などの欠陥について検査される。シャドーマスク部分６は、これらの基準に基づいて受け入れるか又は除外される。また、シャドーマスク部分６は、しわ、へこみ又は湾曲のレベルなどの他の物理的欠陥のために除外されることもある。
図６ａ〜６ｃによれば、個々のマスク部分６が、すべてのマスク部分６に共通の１又は２以上の予め定められたマスクの基準開口部２６を、正確に又は精密に分かっている基準プレート２８に精密に整合することによってアレー５をつくるように配置されている。好ましい方法では、マスク部分６は、ガラス板２８の上方に向いた表面の上に整合マーク３０の正確なクロムパターンを有するガラス板で構成されている基準プレート２８の頂面の上に配置される。マスク部分６上の予め定められたマスク基準開口部２６と基準プレート２８上の整合マーク３０のパターンとの整合は、マシンビジョンベースの測定システムの助けによって達成される。好ましい方法では、整合マーク３０は、予め定められたマスク基準開口部２６より大きさが小さいので、基準プレート２８の上に支持されたマスク部分の上から見て行う整合検査が容易になる。
【００２９】
一般に、整合マーク３０のパターンを使用すると、使用されるカメラの非常に小さいカメラ視界で整合プロセスを監視することができ、その結果、そのカメラシステムの測定解像度が実質的に増大する。好ましい一実施態様では、二つの予め定められたマスク基準開口部２６があり、すなわち、マスク部分６の四隅のうちの一つの近くに配置された第一の予め定められたマスク基準開口部２６と、その第一の予め定められたマスク基準開口部２６の斜め方向反対側のマスク部分６の隅の近くに配置された第二の予め定められたマスク基準開口部２６である。図６Ａは、マスク基準開口部２６が両者ともにマスク部分６の同じ端縁上に配置されて、整合プロセスを監視するため使用される単一又は複数のカメラの下にマスク部分６を配置するロボット工具に対して容易にアクセスする配置を示す。いずれの場合も、予め定められたマスク基準開口部２６は、整合工程中、基準プレート２８上の二つの対応する精密に配置された整合マーク３０に「最もよく合致する」。
【００３０】
好ましい実施態様の整合されたマスク部分６は強磁性である。各マスク部分６は、基準プレート２８上に整合された後、図８に示すように、基準プレート２８の底面すなわちマスク部分６が配置されている面と反対側の面に近接して作動する磁気板２９によって定位置で平坦に保持される。別の実施態様で、すでに整合されたマスク部分６を定位置に保持する手段は、基準プレート２８の上に向いている面２５に組みこまれた静電クランプ２７を備えている。その静電クランプは、絶縁コーティングで被覆されている基準プレート２８の頂面上のクロムなどの導電性コーティングをパターン化することによって製造することができる。静電クランピングの技法はシリコンウェーハを扱う工業界では周知の技法である。この技法を使用すると、マスク部分の材料を、非強磁性にすることができる。さらに別の実施態様で、基準プレート２８の上を向いている面のバキュームグルーブ（ｖａｃｕｕｍ ｇｒｏｏｖｅ ）を利用して、整合されたマスク部分６各々を定位置にクランプすることができる。
【００３１】
マスク部分６は、基準プレート２８上のパターン化されたマーク３０に一旦整合されて定位置にクランプされると、マスク部分６間の整合を阻害しないように互いに結合することができる。これは、隣接するマスク部分６を横切って粘着テープ片を貼りつけることを含む各種の方法又はアレー５のマスク部分６間の継目を覆って結合するため使用される接着剤や介在材料を使用することによって達成することができる。これらマスク部分６は好ましくは、溶接、ろう付け又ははんだ付けによって上記介在材料に結合される。その結合法がはんだ付けの場合、所望の結合位置に結合される整合マスク部分の表面に、第一にはんだペーストを塗布することが好ましい。次に、金属バンドマトリックスを、上記塗布されたはんだペーストの上にはりつけ、続いて加熱工程ではんだペーストを再度流動させることができる。この加熱工程はレーザで行うことが好ましいが、他の加熱方法、例えば熱はんだ付けアイロンによって行うこともできる。好ましい結合方法ははんだ又ははんだペーストを使用する。はんだを使う方法は、接着剤又は溶接タイプの結合法とは異なり、ホットバー、レーザ又は誘導熱源などの熱源ではんだを再流動させることによって分離を行うことができる。これによって、その後欠陥があることが見出されたり、又はアレー５がシャドーマスクアセンブリ２に組み立てられた後、他の状況下で許容できない、シャドーマスクアレー５内の個々のマスク部分６を取り替えることができる。
【００３２】
好ましい実施態様で、バンドマトリックスは、張り渡されて各末端が剛性支持フレーム１１に結合されている予め定められた数の個々のバンド１２で構成されている。この好ましい実施態様では、個々のバンド１２が、マスク部分アレー５内の各マスク部分６の四つの端縁すべてにそって通過するように、パターンで配置されている。個々のバンド１２は、Ｉｎｖａｒ３６などの金属シートを化学エッチングすることによって製作することが好ましい。別の実施態様では、個々のバンド１２が、ＮｉＣｏなどの材料に電気めっきすることによって製作される。しかしながら、より大きいシャドーマスクアセンブリ２の一部を形成する必要があるすべてのバンド１２は、バンドをフレームに取り付ける工程を容易に行えるようにするため、好ましくは、単一の支持シートで製作される一体のバンドマトリックスの形態の一つの連続ピースとして製作される。使用されるものが個々のバンド１２であろうと一体のバンドマトリックスであろうと、各バンド１２の末端は、好ましくは、ねじ及びクランプ１４を備えた機械的クランピング手段によって、剛性支持フレーム１１の頂面に結合される。
【００３３】
クランピングを行う前に、個々のバンド１２又は一体バンドマトリックスのバンド１２は、引っ張ることによって緊張される。均一な緊張を達成する好ましい方法は、剛性支持フレーム１１の材料の熱で膨張する特性を利用する。この方法では、これらバンド１２の末端は、剛性支持フレーム１１を周囲温度より低い温度に維持しながら、その剛性支持フレーム１１にクランプされる。剛性支持フレーム１１を、アルミニウムなどの熱膨張率（ＣＴＥ）の比較的高い材料で製作しなければならず、そしてバンド１２をＩｎｖａｒ３６などのＣＴＥの比較的低い材料で製作しなければならない場合、バンド１２を剛性フレーム１１にクランプする直前に、フレーム１１とバンド１２の温度は、一般に周囲温度より１０℃〜１５℃低くする。フレーム１１の温度が上昇して周囲温度まで戻ると、剛性フレームが膨張するので、バンド１２が充分に引っ張られて緊張する。
【００３４】
別の実施態様で、剛性支持フレーム１１を、Ｉｎｖａｒ３６などのＣＴＥが低い材料で製作することができる。この実施態様では、バンド１２の緊張は、バンド１２をクランピングを行う前に引っ張るために必要な力を提供する一体ばねを含むバンド−フレームアセンブリ固定器具を使って達成される。バンド１２を緊張させる別の方法は、アルミニウムなどのＣＴＥの高い材料製のバンド緊張用固定器具を必要とする。バンド１２の末端を上記バンド緊張用固定器具に一時的に結合した後、バンド緊張用固定器具の温度を、バンド１２を所望どおりに引っ張るのに必要なだけ周囲温度を超えて上昇させる。この緊張状態にあるうちに、バンド１２は、クランプ１４によって、室温に維持されている剛性支持フレーム１１にクランプされる。最終ステップで、バンド１２は、バンド緊張用固定器具からはずされる。
【００３５】
すべての好ましい実施態様で、各マスク部分６は、その周囲の３個又は４個の点１６で結合される。これらの点１６の位置を選択して、個々のマスク部分６に曲がり又はしわを起こすことなしに熱膨張させる緊張バンド１２に、その長さに直角の方向に、コンプライアンス度（ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を提供する。これら取付け点１６はどれもバンドの交差点には配置されない。好ましい実施態様では、各マスク部分６は、長方形のマスク部分６の三つの異なる端縁にそって一つの点で結合される。この配置によって、マスク部分６の位置は、マスク部分６を、その熱膨張によって大きさを変化させながら、マスク部分の表面（Ｘ，Ｙ及び回転）に接する平面にそった方向に正確に維持できる。さらに、上記取付け点１６の位置を選択して、マスク部分６が前記熱膨張中に、変位及び／又は回転する方式を制御して、これら運動による衝撃を最小限にする。例えば図３に示す別の実施態様（結合点１６は、各マスク部分６の隅に近接して配置されている）では、マスク部分６の中心位置の変位は全くないが、各マスク部分６は、その中心のまわりを回転することができる。回転のない配置が好ましいが、その配置は、いくつかの工程で問題を起こすかもしれない結合されていない隅ももっている。したがって、結合点１６の位置の設計は、マスクアセンブリ２を使用する場合その全体にわたって最良の作動を行うように、最適化しなければならない。マスク部分６がバンドマトリックスと同一平面内に保持されかつ平坦であれば、バンド１２によって提供されるコンプライアンスによって、マスク部分６の曲がり又はしわを生じることなしに、マスクの膨張又は収縮を起こさせることができる。
【００３６】
本発明のシャドーマスクアセンブリ２は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のディスプレイを製造する際に特別の用途がある。本発明のシャドーマスクアセンブリ２を使用することによって、面積の大きい基板を、蒸着チャンバー内で、ＯＬＥＤ材料によってパターン化することができる。さらに、本発明のシャドーマスクアセンブリ２は、シャドーマスクの温度の変化が原因の寸法の変動とマスクの曲がりを最小限にして、ＯＬＥＤ材料をパターン化する際に必要な精密さが可能になる。
【００３７】
上記のことから、本発明が従来の技術を超える多くの利点を生むことが分かるであろう。全体にわたる画素の位置の誤差は、マスク部分６の製造誤差を補償するようにマスク部分６を配置できることによって減少する。全体にわたる画素位置の誤差も、基板４及び／又はシャドーマスクアレー５の熱膨張の影響を補償するようにマスク部分６を配置できることによって減少する。品質の劣ったマスク部分６は、シャドーマスクアセンブリ２を組み立てる前に選別して、マスク製造の歩留りを高めることができる。損傷したマスク部分６を有するシャドーマスクアセンブリ２は、単に、損傷したマスク部分６を取り外して、検査基準を満たす新しいマスク部分６と取り替えることによって修復することができる。
【００３８】
上記のことから、本発明は、本発明の装置について明らかでかつ固有の他の利点とともに、先に述べたすべての結果と目的を達成するように充分構成されていることが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】コートすべき基板（一部切欠いてある）と組合わせて示す本発明の代表的シャドーマスクアセンブリの平面図である。
【図２】本発明の代表的シャドーマスクアセンブリの底面図である。
【図３】シャドーマスクアセンブリのマスク部分とバンドマトリックスの温度が上昇したときのマスク部分（コンピュータモデルで画いてある）の動き（例示するため大きく誇張してある）を示す本発明の代表的なシャドーマスクアセンブリの平面図である。
【図４】フレーム、クランプ及びバンドマトリックスを含むフレームアセンブリの平面図である。
【図５】緊張バンドの末端をフレームに保持するクランプを有するフレームの端縁の詳細な拡大平面図である。
【図６】（Ａ）は、上に一つのマスク部分がありそして個々のマスク部分を配置してアレーをつくるために使用する基準プレートの平面図である。
（ｂ）は、代表的な基準開口部を示す図６の円Ａ内の領域の拡大図である。
（ｃ）は、代表的な整合マークを示す図６の円Ｂ内の領域の拡大図である。
【図７】コートすべき基板上のシャドーマスク部分だけを示す側面図である。
【図８】組み立てるためにシャドーマスクをアレー内に保持するため、基準プレートのマスク部分が位置している面と反対側の底面と近接して作動する磁気プレートの側面図である。
【符号の説明】
２…シャドーマスクアセンブリ
４…基板
５…シャドーマスクアレー
６…シャドーマスク部分
８…コーティング開口部
１０…フレームアセンブリ
１１…剛性フレーム
１２…個々のバンド
１３…表面
１４…クランプ
１６…結合点
２０…ざぐり穴
２２…ピン
２４…長穴
２５…上に向いた表面
２６…基準開口部
２７…静電クランプ
２８…基準プレート
３０…整合マーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にシャドーマスクの製造に関し、より詳しく述べると、複数のシャドーマスク部分を組み立てて、より大きいシャドーマスクを製作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密なパターン化を行うためにシャドーマスクを使用することは周知の技術である。解像度が一層高いディスプレイに対する要求が依然として増大しているため、シャドーマスクの寸法の正確さが一層高いことが要望されている。この寸法の正確さに悪影響を与える最大要因の一つは、熱膨張による温度変化である。マスク製造中及び蒸着工程中に温度が変化すると、特に大きさの大きいシャドーマスクの場合、シャドーマスクの寸法誤差を生じる。
【０００３】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のディスプレイを製造するとき、シャドーマスクを使用して、基板へのエレクトロルミネッセントコーティングをパターン化する。一般に、これらのシャドーマスクは、いくつもの異なる製造方法のうちの一つを利用して製造されている。最も一般的な二つのマスク製造方法は電鋳法とエッチング法である。ＯＬＥＤディスプレイの製造コストを減らすため、ディスプレイは、多数のディスプレイを単一基板上につくり、次にスクライビングして切断する工程で分離されるバッチ式方法で製造される。一般的に言って、基板が大きければ大きい程、ディスプレイの単価は低くなる。より大きい基板上のコーティングをパターン化するために、より大きいマスクが使われる。あいにく、現在のマスク製造方法では、所望のレベルの精密さと品質を有する、より大きいシャドーマスクを製造することができない。
【０００４】
また、解像度のより高いディスプレイが要求されて、ＯＬＥＤディスプレイの画素の大きさを小さくできる一層小さいコーティング開口部（ｃｏａｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有するマスクを製造する要求が生まれている。電鋳法又はエッチング法による製造工程を利用して、非常に小さいコーティング開口部を有するより大きいマスクをつくることは、得られるマスクに品質欠陥がある可能性が増大するので困難になる。本発明は、解像度の高いディスプレイを製造するため、より大きいシャドーマスクの寸法の不正確さと品質の問題点を克服している。
【０００５】
現在、ＯＬＥＤディスプレイの製造は、材料の薄いコーティングを１枚のガラスなどの基板に適用する一連の蒸着工程によって行われている。そのコーティングにパターンをつくるため、シャドーマスクが、コートされる表面の上に置かれる。最良のパターンの「画像」を得るため、そのシャドーマスクはできるだけ薄く保ち、そして蒸着工程中、コートされる表面に密接した状態で保持させる。シャドーマスクと基板を接触しやすくするために利用される一つの方法は、シャドーマスクを、電鋳法又は化学的エッチング法によって薄い強磁性材料で製造し、次いで永久磁石を、基板のシャドーマスクとは反対側に近接させて配置する方法である。基板表面に対して垂直の方向におけるシャドーマスクの移動が妨害されず、かつ、そのシャドーマスクに永久変形（例えばしわ）がなければ、シャドーマスクと基板の間に、望ましい接触が達成される。
【０００６】
一般に、シャドーマスクは、剛性マスクフレームに取り付けられる。この剛性マスクフレームの主な機能は、（１）シャドーマスクを、損傷を起こすことなしに手動及び又は自動化装置で操作するのに必要な構造の団結性を提供すること、（２）シャドーマスクを操作して、基板上にあるパターンに整合させる手段を提供すること、及び（３）シャドーマスクを水平方向に保持する場合（マスクの周囲を剛性フレームに接合することによって）、シャドーマスクを、そのたるみが制限されるように支持する手段を提供することである。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６４７５２８７号明細書
【特許文献２】
米国特許第６５８９３８２号明細書
【特許文献３】
米国特許出願公開第２００３／１０８８０５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、複数のシャドーマスク部分を精密に相互接続して、単一のシャドーマスクアレイをつくることによって大きいシャドーマスクを製作する方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、個々のマスク部分の誤差を、マスクアセンブリ全域に分散させて、フルサイズの１ピースのマスクで達成できる正確さより良好な正確さを、マスク部分アレー全域に達成する大きなシャドーマスクの製作方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、単一の大きいシートとして製作されたシャドーマスクと比べて、寸法がより精密でかつ欠陥が少ないシャドーマスクを製作する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、本発明の先に述べた及びその外の多くの特徴、目的及び利点は、本明細書に記述されている詳細な説明、請求項及び図面を見れば容易に分かるであろう。これらの特徴、目的及び利点は、以下のステップを含んでなるシャドーマスクアレーの製造方法を提供することによって達成される。すなわち、複数のシャドーマスク部分を製造し；その複数のシャドーマスク部分を検査して、どのシャドーマスク部分が予め定められた基準を満たしているとして許容できるかを判定し；予め定められた数の上記許容可能なマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置しマスク部分アレーを製作して、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；次いでマスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合するステップを含むシャドーマスクアレーの製造方法である。その支持構造体によって、シャドーマスクアレー内の個々のシャドーマスク部分の相対的配置を維持しながら、これら個々のシャドーマスク部分が膨張及び／又は収縮することができるようになる。その支持構造体によって、さらに、シャドーマスクアレーの平面に垂直の方向におけるシャドーマスクアレーのコンプライアンスが可能になり、その結果、シャドーマスクアレーとコートされる基板との間に実質的に平坦な界面が可能になる。
【００１２】
より小さいマスク部分を使用すると、そのマスク部分を大きいマスクに組み立てる前に、品質の劣るマスク部分を選別することができる。このプラクティスによって、組み立てられる所定数のマスク材料に対する良好なシャドーマスクの収率が総合的に高くなる。欠陥が検出されたとき、マスク部分だけが廃棄され、シャドーマスク全体が廃棄されるわけではない。このプラクティスは、欠陥があるマスク部分だけ廃棄して取り替えるので、総合的に一層コストが低下する。さらに、欠陥なしでより小さいマスクを製造できる可能性は、欠陥なしでより大きいマスクを製造できる可能性より大きい。
【００１３】
１組のすなわち複数のより小さいシャドーマスク部分を、互いに隣り合わせにして配列し互いに接合してマスクアレーが形成される。また、アレーを形成するマスク部分は、周囲の支持構造体に接合することが好ましい。その接合は、接着剤によるか、又ははんだ付け、ろう付け又は溶接によって行うことができる。
【００１４】
約２５０ｍｍ２ より大きいシャドーマスクの寸法誤差の全量を、本発明によって減らすことができる。これは、より小さくてより正確なマスク部分を精密に配置して大きいマスクアレーを製作することによって達成される。このように、マスク製造時の変動しやすさが原因であるマスクアレーの幅と長さ全体にわたる寸法の誤差の累積が最小限になる。さらに、組み立て工程中で各マスク部分の配置を調節できるので、個々のマスク部分にある寸法誤差を補償することができる。
【００１５】
剛性の周囲支持構造体すなわち周囲支持フレームに加えて、１組の緊張したバンドが、フレーム開口部全域に取り付けられる。その緊張バンドは、フレーム開口部において個々のマスク部分を直接取り付けることができる支持構造体を提供する。その緊張バンドは、マスクが基板に対して整合されながら水平方向に保持されるとき、マスクが過大にたるむのを防止するために必要な下側のマスク支持体を提供する。この緊張バンドは、剛性の支持構造体と異なり軽量であり、かつ、シャドーマスクの前記蒸着源に対する遮断が最小限になる。本発明の好ましい実施態様で、一つの剛性の周囲支持構造体すなわち周囲支持フレームとともに使用する予め定められた数の緊張バンドは、本明細書ではバンドマトリックスと呼ぶ単一のシートとして製作される。
【００１６】
この緊張バンドの配置の特性が与えられると、マスク部分は、マスクの温度上昇が原因のシャドーマスク上の点の最大の移動を減らす特定の取付け点位置で、緊張バンドに取り付けることができる。実際、各マスク部分は、熱膨張がシャドーマスク全体の中心のまわりの膨張の代わりに、各マスク部分の中心のまわりに起こるように拘束される。したがって、シャドーマスクが四つのマスク部分からなるアレーで構成されている場合、そのシャドーマスク上の点のマスクフレームに対する移動量を、ほぼ半減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず図１を見ると、本発明の方法で製造した代表的なシャドーマスクアセンブリ２が画かれている。シャドーマスクアセンブリ２は、コートされる基板４（一部切欠き）と組み合わせて示されている。代表的シャドーマスクアレー５（一部切欠き）は四つの個々のシャドーマスク部分６で構成され、その各シャドーマスク部分は、それを貫通するコーティング開口部８のパターンを有している。シャドーマスク部分６はフレームアセンブリ１０内に取り付けられている（シャドーマスク部分６が取り外されたフレームアセンブリ１０が図４に示されている）。フレームアセンブリ１０は、剛性フレーム１１、１組の緊張バンド１２及び１組のクランプ１４で構成されている。これらのクランプ１４は、緊張バンド１２に係合して、これらバンド１２を、フレーム１１内にぴんと張って保持する。また、個々のバンド１２は、そのバンドが交差する位置で互いに相互に接続され、バンドマトリックスを形成する。シャドーマスク部分６は、各マスク部分６の周囲にそって、いくつかの点１６（図２参照）で、緊張バンド１２に取り付けられている。マスクコーティング開口部８によって、所望のパターンのコーティングを、基板４上に、蒸着工程中、蒸着することができる。緊張バンド１２は、より厚くて剛性の支持フレーム１０とは異なり、蒸着工程の広い分散角の遮断を最小限にしながら、マスクアレー５に対して必要な支持を行う。
【００１８】
各緊張バンド１２は、その各末端で、フレーム１１上のクランプ１４支持体に接続された単一要素であってもよい。しかし、製作しやすくするため、緊張バンド１２は、例えばＩｎｖａｒ３６などの材料製の単一シートをつくって、一体のバンドマトリックスをつくることができる。一体のバンドマトリックスを用いる場合、マトリックスのバンド１２は、各交差点で互いに本質的に結合されている。そのバンドマトリックスは、一体に形成された要素になり、マスク支持シートと呼ぶことができる。
【００１９】
図２の例示的なシャドーマスクアセンブリ２に示す各マスク部分６は、マスク支持シートの緊張バンド１２に、四つの位置１６で取り付けられている。図２に示すマスク部分取付け点１６の配置によって、マスク支持シート（緊張バンド１２のマトリックス）は、マスク部分６が温度変化を受けたとき、各マスク部分６がそれぞれの中心のまわりで膨張及び収縮することができる手段を提供する。各緊張バンド１２はその幅を横切る方向に本来弱いので、マスクは膨張及び収縮を行うことができる。この配置によって、平坦に保持されているシャドーマスク部分６（したがって、シャドーマスクアレー５）が熱膨張が原因で曲がる傾向が劇的に減少し、このような熱膨張によって起こりうる誤差の大きさも小さくなる。実際に、緊張バンド１２も、各シャドーマスク部分６の膨張接合部として作動する。
【００２０】
いくつかの数のバンド１２を、バンドマトリックス内の残りの数のバンド１２に対して直角に配置することが好ましい。上記のように、緊張バンド１２は、直交するバンドの対の各交差点で互いに結合される。この配置で、各緊張バンド１２は、その長さ（緊張方向）にそって比較的高い剛性を示し、その緊張方向に直角の方向において比較的高い可撓性を示す。当業技術者は、各マスク部分６の熱による膨張と収縮を許しながら、マスク部分６の間の整合を正確に維持するマスク部分結合点１６を選択する際に、これらの特性を利用できる。
【００２１】
上記のように、支持構造体の各バンド１２は、その長さにそって緊張方向において比較的高い剛性を示し、かつ緊張方向に直角の方向において比較的高い可撓性を示す。この特性によって、マスクアレー５が取り付けられた全バンドマトリックスに、基板４とシャドーマスクアレー５の平面に垂直の方向においてコンプライアンスがもたらされる。これによって、シャドーマスクアレー５は、基板４の表面に容易に接触して合致することができる。コーティング開口部８を通じて、高品質の蒸着パターンを達成するためには、コートすべき表面１３である基板４の表面１３（図７参照）に、シャドーマスクアレー５を密接させることが大切である。一般に、これは、基板４のコートされる側１３と反対の側に近接させた磁気プレートを作動させることによって達成される。マスクアレー２の接触を確保するため、マスク部分６は、基板のコートすべき表面１３の方に自由に移動できなければならない。緊張バンド１２を使用してマスク部分６を支持すると、表面１３がたとえ完全に平坦でなくても、又は表面１３がシャドーマスクアレー５とフレームアセンブリ１０に対して正確に共面保持されていなくても、シャドーマスクアレー５は、磁気プレートによって、表面１３の方に容易に引き付けられる。
【００２２】
緊張バンド１２は、安定しているので、マスク部分６を結合することができる優れた構造体を提供できる。緊張バンド１２が温度変化を受けたがこれによって「ゆるむ」ことがなければ、バンド１２にそったすべての点は、それらバンドがクランプ１４によって結合されているフレーム１１に対して事実上固定されたままである。バンドの張力の大きさは変化することがあるが、バンド１２上のどの点の位置も、バンド自体の熱膨張によって、バンドの長さにそって変化することはない。このことは、シャドーマスクアレー５を形成するシャドーマスク部分６の整合を維持するのに重要な特徴である。
【００２３】
緊張バンド１２は、各マスク部分６の端縁にそって延びて、１組のバンド１２がフレーム１１の長さに平行に配向されそして１組のバンド１２がフレーム１１の幅に平行に配向されているパターンで配置されていることに留意すべきである。直交しているバンド１２は、各交差点で互いに結合されている。この種の配列によって、バンド１２がその長さにそってコンプライアントでないことを仮定して、バンド１２の交差点の近くに位置するバンドマトリックスの点が、フレームアセンブリ１０に対し、バンドマトリックスの平面内のすべての方向において不動に拘束されると解すべきである。また、バンド１２のあらゆる交差点から最も離れているバンドマトリックス上の点は、適当な緊張バンド１２の長さに平行な方向にそってのみフレーム１１に対して不動に拘束されていると解すべきである。このような最も離れている点は、緊張バンド１２がその長さの方向に直角の方向に撓むことができるので、フレーム１１に対して、緊張バンド１２の幅に平行な方向に不動に拘束されているわけではない。
【００２４】
図３は、マスク部分６とバンドマトリックスが温度上昇にさらされたときのマスク部分６（コンピュータモデルで示す）の動き（例示を目的として大きく誇張してある）を示す。バンドマトリックスの結合位置１６と配置は、膨張を起こすのに充分な温度変化にさらされたときの各マスク部分６の動きの方向を示す。各マスク部分６の変位は誇張されており、そして各マスク部分６は、温度変化にさらされると、それぞれの中心のまわりで膨張し回転する傾向があることに留意すべきである。その結果、熱膨張による誤差の大きさは、個々のマスク部分６各々の大きさに依存しているが、シャドーマスクアレー５の全体の大きさには依存していない。そのため、各マスク部分６の大きさが増大しない限り、フレームアセンブリ１０の大きさは、シャドーマスクアレー５上の点の熱膨張による最大の動きを増大することなく拡大することができる。この拡大を行うには、勿論、より大きい面積を有するシャドーマスクアレー５を製作するため追加のマスク部分６が必要である。個々のマスク部分６の中心のまわりではなくて、フレームの中心のまわりにマスクを拡大するフレームの設計は、上記のように作動できないので、熱膨張の影響が加わることなしに拡大できない。
【００２５】
図５は、平頭ねじ（図示せず）で結合するためのざぐり穴２０を有するフレーム１１の上面上の緊張バンド１２の一末端の上に配置された例示的なクランプ１４の拡大詳細図を示す。上記ねじを締めている間、クランプ１４が回転しないようにクランプ１４の長穴２４にピン２２がはめられていることに留意すべきである。ピン２２はフレーム１１のくり穴（図示せず）に挿入されている。
【００２６】
シャドーマスクアセンブリ２の本発明の製造方法のプラクティスは、複数のシャドーマスク部分６を製作し、その複数のシャドーマスク部分６を検査して、どのシャドーマスク部分６が予め定められた許容差内にあって許容できるかを判定し、予め決められた数の許容できるマスク部分６を互いに予め決められた位置に配置してシャドーマスクアレー５を製作し、その結果、個々のマスク部分６の誤差を、シャドーマスク部分アレー５全域に分散させ、次いでマスク部分アレー５の個々のマスク部分６を、フレーム１１又は支持構造体に結合するステップで構成されている。
【００２７】
個々のマスク部分６の製作は、一般に、例えばＩｎｖａｒ３６又はＡｌｌｏｙ４２などの金属シート素材を化学エッチングすることによって行われる。蒸着工程で使用されるシャドーマスクの厚さは、一般に３５〜２５０μｍである。シャドーマスク部分６の別の製造方法は電気メッキ法による方法である。蒸着シャドーマスクの電気メッキ法による製作で使用される通常の代表的材料はニッケル−コバルトである。
【００２８】
個々のマスク部分６の検査は、一般に、マシンビジョンベースの検査システムによって行われる。個々のマスク部分６は、マスクコーティング開口部８の寸法の正確さのみならず「詰まった」マスクコーティング開口部８などの欠陥について検査される。シャドーマスク部分６は、これらの基準に基づいて受け入れるか又は除外される。また、シャドーマスク部分６は、しわ、へこみ又は湾曲のレベルなどの他の物理的欠陥のために除外されることもある。
図６ａ〜６ｃによれば、個々のマスク部分６が、すべてのマスク部分６に共通の１又は２以上の予め定められたマスクの基準開口部２６を、正確に又は精密に分かっている基準プレート２８に精密に整合することによってアレー５をつくるように配置されている。好ましい方法では、マスク部分６は、ガラス板２８の上方に向いた表面の上に整合マーク３０の正確なクロムパターンを有するガラス板で構成されている基準プレート２８の頂面の上に配置される。マスク部分６上の予め定められたマスク基準開口部２６と基準プレート２８上の整合マーク３０のパターンとの整合は、マシンビジョンベースの測定システムの助けによって達成される。好ましい方法では、整合マーク３０は、予め定められたマスク基準開口部２６より大きさが小さいので、基準プレート２８の上に支持されたマスク部分の上から見て行う整合検査が容易になる。
【００２９】
一般に、整合マーク３０のパターンを使用すると、使用されるカメラの非常に小さいカメラ視界で整合プロセスを監視することができ、その結果、そのカメラシステムの測定解像度が実質的に増大する。好ましい一実施態様では、二つの予め定められたマスク基準開口部２６があり、すなわち、マスク部分６の四隅のうちの一つの近くに配置された第一の予め定められたマスク基準開口部２６と、その第一の予め定められたマスク基準開口部２６の斜め方向反対側のマスク部分６の隅の近くに配置された第二の予め定められたマスク基準開口部２６である。図６Ａは、マスク基準開口部２６が両者ともにマスク部分６の同じ端縁上に配置されて、整合プロセスを監視するため使用される単一又は複数のカメラの下にマスク部分６を配置するロボット工具に対して容易にアクセスする配置を示す。いずれの場合も、予め定められたマスク基準開口部２６は、整合工程中、基準プレート２８上の二つの対応する精密に配置された整合マーク３０に「最もよく合致する」。
【００３０】
好ましい実施態様の整合されたマスク部分６は強磁性である。各マスク部分６は、基準プレート２８上に整合された後、図８に示すように、基準プレート２８の底面すなわちマスク部分６が配置されている面と反対側の面に近接して作動する磁気板２９によって定位置で平坦に保持される。別の実施態様で、すでに整合されたマスク部分６を定位置に保持する手段は、基準プレート２８の上に向いている面２５に組みこまれた静電クランプ２７を備えている。その静電クランプは、絶縁コーティングで被覆されている基準プレート２８の頂面上のクロムなどの導電性コーティングをパターン化することによって製造することができる。静電クランピングの技法はシリコンウェーハを扱う工業界では周知の技法である。この技法を使用すると、マスク部分の材料を、非強磁性にすることができる。さらに別の実施態様で、基準プレート２８の上を向いている面のバキュームグルーブ（ｖａｃｕｕｍ ｇｒｏｏｖｅ ）を利用して、整合されたマスク部分６各々を定位置にクランプすることができる。
【００３１】
マスク部分６は、基準プレート２８上のパターン化されたマーク３０に一旦整合されて定位置にクランプされると、マスク部分６間の整合を阻害しないように互いに結合することができる。これは、隣接するマスク部分６を横切って粘着テープ片を貼りつけることを含む各種の方法又はアレー５のマスク部分６間の継目を覆って結合するため使用される接着剤や介在材料を使用することによって達成することができる。これらマスク部分６は好ましくは、溶接、ろう付け又ははんだ付けによって上記介在材料に結合される。その結合法がはんだ付けの場合、所望の結合位置に結合される整合マスク部分の表面に、第一にはんだペーストを塗布することが好ましい。次に、金属バンドマトリックスを、上記塗布されたはんだペーストの上にはりつけ、続いて加熱工程ではんだペーストを再度流動させることができる。この加熱工程はレーザで行うことが好ましいが、他の加熱方法、例えば熱はんだ付けアイロンによって行うこともできる。好ましい結合方法ははんだ又ははんだペーストを使用する。はんだを使う方法は、接着剤又は溶接タイプの結合法とは異なり、ホットバー、レーザ又は誘導熱源などの熱源ではんだを再流動させることによって分離を行うことができる。これによって、その後欠陥があることが見出されたり、又はアレー５がシャドーマスクアセンブリ２に組み立てられた後、他の状況下で許容できない、シャドーマスクアレー５内の個々のマスク部分６を取り替えることができる。
【００３２】
好ましい実施態様で、バンドマトリックスは、張り渡されて各末端が剛性支持フレーム１１に結合されている予め定められた数の個々のバンド１２で構成されている。この好ましい実施態様では、個々のバンド１２が、マスク部分アレー５内の各マスク部分６の四つの端縁すべてにそって通過するように、パターンで配置されている。個々のバンド１２は、Ｉｎｖａｒ３６などの金属シートを化学エッチングすることによって製作することが好ましい。別の実施態様では、個々のバンド１２が、ＮｉＣｏなどの材料に電気めっきすることによって製作される。しかしながら、より大きいシャドーマスクアセンブリ２の一部を形成する必要があるすべてのバンド１２は、バンドをフレームに取り付ける工程を容易に行えるようにするため、好ましくは、単一の支持シートで製作される一体のバンドマトリックスの形態の一つの連続ピースとして製作される。使用されるものが個々のバンド１２であろうと一体のバンドマトリックスであろうと、各バンド１２の末端は、好ましくは、ねじ及びクランプ１４を備えた機械的クランピング手段によって、剛性支持フレーム１１の頂面に結合される。
【００３３】
クランピングを行う前に、個々のバンド１２又は一体バンドマトリックスのバンド１２は、引っ張ることによって緊張される。均一な緊張を達成する好ましい方法は、剛性支持フレーム１１の材料の熱で膨張する特性を利用する。この方法では、これらバンド１２の末端は、剛性支持フレーム１１を周囲温度より低い温度に維持しながら、その剛性支持フレーム１１にクランプされる。剛性支持フレーム１１を、アルミニウムなどの熱膨張率（ＣＴＥ）の比較的高い材料で製作しなければならず、そしてバンド１２をＩｎｖａｒ３６などのＣＴＥの比較的低い材料で製作しなければならない場合、バンド１２を剛性フレーム１１にクランプする直前に、フレーム１１とバンド１２の温度は、一般に周囲温度より１０℃〜１５℃低くする。フレーム１１の温度が上昇して周囲温度まで戻ると、剛性フレームが膨張するので、バンド１２が充分に引っ張られて緊張する。
【００３４】
別の実施態様で、剛性支持フレーム１１を、Ｉｎｖａｒ３６などのＣＴＥが低い材料で製作することができる。この実施態様では、バンド１２の緊張は、バンド１２をクランピングを行う前に引っ張るために必要な力を提供する一体ばねを含むバンド−フレームアセンブリ固定器具を使って達成される。バンド１２を緊張させる別の方法は、アルミニウムなどのＣＴＥの高い材料製のバンド緊張用固定器具を必要とする。バンド１２の末端を上記バンド緊張用固定器具に一時的に結合した後、バンド緊張用固定器具の温度を、バンド１２を所望どおりに引っ張るのに必要なだけ周囲温度を超えて上昇させる。この緊張状態にあるうちに、バンド１２は、クランプ１４によって、室温に維持されている剛性支持フレーム１１にクランプされる。最終ステップで、バンド１２は、バンド緊張用固定器具からはずされる。
【００３５】
すべての好ましい実施態様で、各マスク部分６は、その周囲の３個又は４個の点１６で結合される。これらの点１６の位置を選択して、個々のマスク部分６に曲がり又はしわを起こすことなしに熱膨張させる緊張バンド１２に、その長さに直角の方向に、コンプライアンス度（ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を提供する。これら取付け点１６はどれもバンドの交差点には配置されない。好ましい実施態様では、各マスク部分６は、長方形のマスク部分６の三つの異なる端縁にそって一つの点で結合される。この配置によって、マスク部分６の位置は、マスク部分６を、その熱膨張によって大きさを変化させながら、マスク部分の表面（Ｘ，Ｙ及び回転）に接する平面にそった方向に正確に維持できる。さらに、上記取付け点１６の位置を選択して、マスク部分６が前記熱膨張中に、変位及び／又は回転する方式を制御して、これら運動による衝撃を最小限にする。例えば図３に示す別の実施態様（結合点１６は、各マスク部分６の隅に近接して配置されている）では、マスク部分６の中心位置の変位は全くないが、各マスク部分６は、その中心のまわりを回転することができる。回転のない配置が好ましいが、その配置は、いくつかの工程で問題を起こすかもしれない結合されていない隅ももっている。したがって、結合点１６の位置の設計は、マスクアセンブリ２を使用する場合その全体にわたって最良の作動を行うように、最適化しなければならない。マスク部分６がバンドマトリックスと同一平面内に保持されかつ平坦であれば、バンド１２によって提供されるコンプライアンスによって、マスク部分６の曲がり又はしわを生じることなしに、マスクの膨張又は収縮を起こさせることができる。
【００３６】
本発明のシャドーマスクアセンブリ２は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のディスプレイを製造する際に特別の用途がある。本発明のシャドーマスクアセンブリ２を使用することによって、面積の大きい基板を、蒸着チャンバー内で、ＯＬＥＤ材料によってパターン化することができる。さらに、本発明のシャドーマスクアセンブリ２は、シャドーマスクの温度の変化が原因の寸法の変動とマスクの曲がりを最小限にして、ＯＬＥＤ材料をパターン化する際に必要な精密さが可能になる。
【００３７】
上記のことから、本発明が従来の技術を超える多くの利点を生むことが分かるであろう。全体にわたる画素の位置の誤差は、マスク部分６の製造誤差を補償するようにマスク部分６を配置できることによって減少する。全体にわたる画素位置の誤差も、基板４及び／又はシャドーマスクアレー５の熱膨張の影響を補償するようにマスク部分６を配置できることによって減少する。品質の劣ったマスク部分６は、シャドーマスクアセンブリ２を組み立てる前に選別して、マスク製造の歩留りを高めることができる。損傷したマスク部分６を有するシャドーマスクアセンブリ２は、単に、損傷したマスク部分６を取り外して、検査基準を満たす新しいマスク部分６と取り替えることによって修復することができる。
【００３８】
上記のことから、本発明は、本発明の装置について明らかでかつ固有の他の利点とともに、先に述べたすべての結果と目的を達成するように充分構成されていることが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】コートすべき基板（一部切欠いてある）と組合わせて示す本発明の代表的シャドーマスクアセンブリの平面図である。
【図２】本発明の代表的シャドーマスクアセンブリの底面図である。
【図３】シャドーマスクアセンブリのマスク部分とバンドマトリックスの温度が上昇したときのマスク部分（コンピュータモデルで画いてある）の動き（例示するため大きく誇張してある）を示す本発明の代表的なシャドーマスクアセンブリの平面図である。
【図４】フレーム、クランプ及びバンドマトリックスを含むフレームアセンブリの平面図である。
【図５】緊張バンドの末端をフレームに保持するクランプを有するフレームの端縁の詳細な拡大平面図である。
【図６】（Ａ）は、上に一つのマスク部分がありそして個々のマスク部分を配置してアレーをつくるために使用する基準プレートの平面図である。
（ｂ）は、代表的な基準開口部を示す図６の円Ａ内の領域の拡大図である。
（ｃ）は、代表的な整合マークを示す図６の円Ｂ内の領域の拡大図である。
【図７】コートすべき基板上のシャドーマスク部分だけを示す側面図である。
【図８】組み立てるためにシャドーマスクをアレー内に保持するため、基準プレートのマスク部分が位置している面と反対側の底面と近接して作動する磁気プレートの側面図である。
【符号の説明】
２…シャドーマスクアセンブリ
４…基板
５…シャドーマスクアレー
６…シャドーマスク部分
８…コーティング開口部
１０…フレームアセンブリ
１１…剛性フレーム
１２…個々のバンド
１３…表面
１４…クランプ
１６…結合点
２０…ざぐり穴
２２…ピン
２４…長穴
２５…上に向いた表面
２６…基準開口部
２７…静電クランプ
２８…基準プレート
３０…整合マーク
Claims (3)
- （ａ）複数のシャドーマスク部分を製造し；
（ｂ）該複数のシャドーマスク部分を検査して、どのシャドーマスク部分が許容できるか判定し；
（ｃ）予め定められた数の該許容できるマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置してマスク部分アレーを形成することにより、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；そして
（ｄ）該マスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合してシャドーマスクアセンブリを形成する；
ステップを含んでなるシャドーマスクアセンブリの製造方法。 - （ａ）シャドーマスクアレーを形成するように配置された複数のマスク部分；
（ｂ）該複数のマスク部分の各々を囲むバンドマトリックスであって、該マスク部分の各々が各マスク部分の周囲の予め定められた位置で結合されているバンドマトリックス；
（ｃ）シャドーマスクアレーを囲む周囲フレームであって、該バンドマトリックスに接続されて該バンドマトリックスを緊張状態で保持する周囲フレーム；
を備えているシャドーマスクアセンブリ。 - （ａ）複数のシャドーマスク部分を製造し；
（ｂ）該複数のシャドーマスク部分を検査してどのシャドーマスク部分が許容可能であるか判定し；
（ｃ）予め定められた数の該許容可能なマスク部分を、互いに予め定められた位置に配置してマスク部分アレーを形成することにより、個々のマスク部分の誤差をマスク部分アレー全域に分散させ；
（ｄ）該マスク部分アレーの個々のマスク部分を支持構造体に結合してシャドーマスクアセンブリを形成し；
（ｅ）該シャドーマスクアセンブリを、蒸着チャンバー内で基板上に配置し；そして
（ｆ）該シャドーマスクアセンブリを通じて、パターン化された材料を、蒸着法によって該基板上に蒸着させる；
ステップを含んでなる基板上にパターン化材料を蒸着する方法。
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