JP2005353510A - 真空蒸着マスクとその固定方法、該マスクを用いた有機ｅｌディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 張力をかけた状態で固定枠に固定してもパターニング部のパターンの形状の歪みや位置ずれのない真空蒸着マスクを提供する。
【解決手段】 マスク１のパターニング部２の外側に、マスク１の対角方向に沿って開口部３を設け、縦方向、横方向に加えて対角方向にも張力をかけて固定枠４にマスク１を固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機材料をパターニングするための有機ＥＬ用真空蒸着マスク、該マスクの固定方法、及び該マスクを用いた有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法に関する。

従来の液晶ディスプレイに替わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）の有効性が唱えられている。有機ＥＬディスプレイは、自発光式であるため液晶ディスプレイのようなバックライトが不要である。そのために、液晶ディスプレイと比較して消費電力が抑えられ、視野角が広く、応答性も速いと言う利点があり、次世代のディスプレイとして研究開発が盛んに行われている。

フルカラー有機ＥＬディスプレイを造るためにはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素をそれぞれ異なる色の発光層で塗り分ける必要がある。従来から、ドライプロセス（低分子系材料プロセス）であればマスク成膜、ウェットプロセス（高分子系材料プロセス）であればインクジェットにて、ＲＧＢ各色のパターニングが行われてきた。他にもフルカラー有機ＥＬディスプレイの製造方法としては、白色有機ＥＬ素子にカラーフィルターを用いる方法も提案されている。

ＲＧＢそれぞれの発光層を塗り分けた有機ＥＬディスプレイはカラーフィルター等を用いないために発光効率が非常に優れると言う利点がある。一般的に有機材料は水分に弱いとされており、従来ドライプロセスを用いた有機ＥＬ素子の研究が盛んである。そして、ドライプロセスによるＲＧＢ各発光層のパターニングには真空蒸着マスクが必要不可欠となる。

近年は、非常に高精細な有機ＥＬディスプレイパネルが求められており、高精細なパターニングを行うためには真空蒸着マスクのパターニング部のパターンの位置及び形状の精度（以下、パターニング部の精度）を高くする必要がある。それは、真空蒸着マスクに形成されたパターン形状が、そのまま有機膜の形状となるからである。また、有機材料を蒸着する際に蒸着源から生じる輻射熱により真空蒸着マスクが熱変形し、真空蒸着マスクのパターンが歪んでパターニング部の精度が損なわれる可能性がある。

これらの問題点を解決する方法として、真空蒸着マスクに張力をかけた状態で支持フレームに固定する方法が提案されており、非常に有効な手段である。特許文献１によれば、張力をかけた状態で枠体に貼り付けることにより、精度良く、安定的にパターニングができるとされている。また、特許文献２によれば、長手方向に張力をかけることで開口精度を向上させることができるとされている。

特開２００３−２７２８３９号公報 特開２００３−０６８４５３号公報

しかしながら、真空蒸着マスクに張力をかけるとパターニング部の機械的強度がパターニング部以外に比べて弱いために、パターニング部が非常に伸びやすくなってしまう。また、パターン自体も複雑な形状や複雑な配列となっているために均等に張力をかけるだけでは求められている精度を保てないという問題をかかえている。上記理由により、特許文献１は不十分であると言える。また長手方向のみ張力をかけることは、ストライプ配列であれば多少の効果があると考えられるが、デルタ配列においては開口部の精度を保つことは非常に困難である。ストライプ配列においても、張力を極わずかしかかけることができないと言う問題を抱えている。上記理由により、特許文献２は不十分である。

そこで、本発明はパターンの形状や配列が複雑になった際に真空蒸着マスクに張力をかけてもパターンの位置及び形状の精度の保持を可能とし、高精細で欠陥の少ない有機ＥＬディスプレイパネルを製造する事のできる真空蒸着マスク、真空蒸着マスク固定方法及び有機ＥＬディスプレイパネル製造方法を提供することを目的とする。

本発明の真空蒸着マスクは、有機材料を塗り分けるためのパターニング部を有する有機ＥＬディスプレイパネル用の真空蒸着マスクであって、上記パターニング部以外に、開口部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の真空蒸着マスクの固定方法は、上記本発明の真空蒸着マスクを張力をかけた状態で固定枠に固定することを特徴とする。

さらに、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法は、上記本発明の固定方法により固定枠に固定された真空蒸着マスクを用いて有機材料を塗り分けることを特徴とする。

本発明の有機ＥＬ用真空蒸着マスクは、パターニング部以外に開口部を設けたことにより、張力をかけた際のパターニング部のパターンの位置ずれ及び形状の歪みを防止することができ、固定枠に固定する際に上記パターニング部の精度を飛躍的に高めることが可能になる。従って、当該マスクを固定枠に固定する際にも、張力をかけた状態で、パターニング部の精度を損ねることなく固定することができる。よって、当該マスクを用いて有機材料の真空蒸着を行うことにより、蒸着源からの輻射熱の影響によるパターニング部の熱変形を生じることなく、精度良くパターニングを行い、高精細な有機ＥＬディスプレイパネルを提供することができる。

本発明の有機ＥＬ用真空蒸着マスクは、パターニング部以外に開口部を設けることによって、張力をかけた状態でのパターンの位置ずれや形状の歪みを防止したことに特徴を有する。よって、当該マスクを固定枠に固定する際には、適度に張力をかけてパターニング部の精度良く固定することができる。

本発明のマスクにおいて、上記開口部は好ましくはマスクの対角方向に略沿ってパターニング部の外側に配置される。当該マスクは少なくとも縦方向、横方向に張力をかけた状態で固定枠に固定され、さらに、対角方向にも張力をかけた状態で固定することで、パターニング部の精度を飛躍的に高める事が可能となり、より良好なパターニングが実現できる。また、本発明のマスクに張力をかけて固定することで、蒸着プロセスの輻射熱による熱膨張の影響を受けにくくなるため、パターニング部の精度を損ねることなく、欠陥のない良好なフルカラー有機ＥＬディスプレイパネルを製造することが可能となるものである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の有機ＥＬ用真空蒸着マスクの一実施形態を固定枠に固定する工程を示す平面模式図である。図中、１は本発明のマスク、２はマスク内のパターニング部、３は開口部、４は固定枠、５は張力懸架部材であり、固定部６と張力保持機構７とを備えている。

図１の工程においては、マスク１に対して縦方向と横方向、さら対角方向を加え、全１２軸に張力をかけることができる構造となっている。当該工程では、先ず、縦方向と横方向にある程度の張力をかけることでマスク１が撓まない程度に仮引張をする。仮引張の張力は各軸１ｋｇ以下であることが好ましい。仮引張後に対角方向を含めた全１２軸に少しずつ張力をかけていく。この際、気をつけなければならないのが必ず対称となる軸同士に張力をかけることである。対称ではない軸同士に張力をかけると歪みの原因となり、パターニング精度が低下することになる。また、張力をかける際には１ｋｇ以下の力で徐々に張力をかけることが好ましく、さらに所望の張力となるのは全軸が同時であることが好ましい。パターニング部における対角方向張力の影響を増大させるために、図１に示すようにパターニング部以外にも開口部３を設けることで縦方向張力と横方向張力の影響を分離することができる。

図２は、図１のマスク１の角部の部分拡大図である。図２中、８はマスク１の対角方向である。本例では、開口部２がマスク１の対角方向８に沿って形成されている。図２に示すように、パターニング部２の最外部からマスク１の外周部までの距離をＬ１、開口部２の長さをＬ２、開口部２の幅をＷとし、Ｌ２／Ｌ１とＷ／Ｌ１と、パターニング部２の設計値に対する隅部の位置精度との関係を図７に示す。図７に示すように、Ｌ２／Ｌ１が１０％以上でＷ／Ｌ１が３０％以下の場合にパターニング部２の位置精度は±１５μｍ以下となるため好ましく、最適値は、Ｌ２／Ｌ１が３０％以上でＷ／Ｌ１が１０％以下であり、当該範囲においてパターニング部２の位置精度は±５μｍ以下の高精度が得られる。

本発明において、開口部３の形状としては、図１に示した長尺の矩形以外に、図３に示すように円形の開孔１１を複数個並べても同等の効果が得られ、さらに、複数の開孔１１を設ける場合に、該開孔１１の形状としては、長方形、正方形、或いは多角形などでも同等の結果が得られる。この際、開口部３の機械的強度が開口がない場合の３分の２以下の場合にパターニング部２の位置精度は±１５μｍ以下となるため好ましく、最適値は２分の１以下であり、パターニング部２の位置精度は±５μｍ以下の高精度が得られる。尚、複数個の開孔１１を並べて形成する場合、図４，図５に示すように、開孔１１の最外部に沿った線に囲まれた領域を開口部３として扱い、該領域の長さを開口部３の長さＬ２、幅を開口部３の幅Ｗとする。

また、開口部３の角度に関しては、マスク１のパターニング部２の数や位置により異なるため、マスク１の形状と張力をかける位置と方向を基に、上記結果をふまえた上でシミュレーションによる解析を行った。解析の結果、マスク１の対角方向８を基準とすると、好ましくは有効角度（対角方向８と開口部３の長さ方向のなす角度）は±２２．５°以内であり、そのときのパターニング部の位置精度は±１０μｍであり、最適値の有効角度は±５°以内であり、そのときのパターニング部２の位置精度は±２μｍとなる。

以上より、開口部３を適切な形状と寸法、位置に形成することによりマスク１に張力をかけた際にも極めて精度の良いパターニング部２を維持することが可能となる。

本発明のマスクは、図１に示すように張力懸架部材５を用いて張力をかけた状態で固定枠４に固定した後、必要に応じて、マスク１の固定枠４からはみ出した領域を切断除去して有機材料のパターニングに用いる。

具体的に説明すると、先ず、マスク１に縦方向と横方向の張力をかけて仮引張を行う。この時、マスク１と固定枠４の粗位置決めをするために、固定枠４に不図示のピンを立てておくことが好ましい。この時、必ず対称となる軸同士に張力をかけるように気を付けなければならない。次いで、仮引張の張力を差し引いた張力を徐々にマスク１へかけていく。この時も、必ず対称となる軸同士に張力をかけるように気を付ける必要がある。所望の張力に達したら、マスク１と固定枠４の固定を行う。固定手段は接着等が用いられ、特に限定されない。マスク１の固定枠４への固定が終わったら、固定枠４の大きさにマスク１を切断する。この時、切断しやすいように、固定枠４に不図示の切断用段差をつけておくと良い。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。

（実施例１）
図１に示したものと同様のマスクを形成し、図１の工程により固定枠に固定した。

本例で作製したマスク１の材質はＮｉ−Ｃｏ、外形寸法は１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、板厚は２０μｍ、Ｌ１は６０ｍｍである。尚、開口部３は、長さＬ２が３０ｍｍ、幅Ｗが１ｍｍで、対角方向に対して０°の角度に設けた。本例では、マスク１の各辺２箇所、及び対角方向に４箇所の計１２箇所に張力懸架部材５を取り付け、それぞれの張力が調整できるような構造となっている。

先ず、マスク１に０．５ｋｇの張力を縦方向と横方向にかけて仮引張し、不図示のロードセルによりリアルタイムに測定を行った。本例ではマスク１の形状と張力をかける位置を基にしてシミュレーションを行った結果より、最終的に縦方向に３ｋｇ、横方向に５ｋｇ、対角方向に４．５ｋｇの張力とし、仮引張の張力を差し引いた張力を徐々にマスク１へかけた。所望の張力に達した後、マスク１と固定枠４の固定を接着により行い、次いで固定枠４の大きさにマスク１を切断した。

マスク１のパターニング部２のパターンの寸法及び位置についてはＳＯＫＫＩＡ社ＳＭＩＣ−８００にて測定を行った。測定に用いる照明はマスク１の裏側からの透過照明を用いた。測定箇所は５個間隔で行い、設計値に対するずれ量を評価した。その結果、全ての測定点において設計値に対して±３μｍ以内のずれ量におさまっており、極めて精度の高いマスク固定方法を実現できた。

（実施例２）
本例で作製したマスク１の材質はＮｉ、外形寸法は３００ｍｍ×３００ｍｍ、板厚は４０μｍ、Ｌ１は１２０ｍｍである。開口部３としては、対角方向に対して３．５°の角度で長さＬ２＝５０ｍｍ、幅Ｗ＝５ｍｍの領域に表１に示す形状の開孔１１を複数個、図４、図５に示すように配置して設けてある。本例では、図３に示すように、マスク１の各辺４箇所、及び対角方向に４箇所の計２０箇所に張力懸架部材５を取り付け、それぞれの張力が調整できるような構造とした。

先ず、マスク１に１．０ｋｇの張力を縦方向と横方向にかけて仮引張し、不図示のロードセルによりリアルタイムに測定を行った。本例ではマスク１の形状と張力をかける位置を基にしてシミュレーションを行った結果より、最終的に縦方向に５ｋｇ、横方向に５ｋｇ、対角方向に４．０ｋｇの張力とし、仮引張の張力を差し引いた張力を徐々にマスク１へかけた。所望の張力に達した後、マスク１と固定枠４の固定を接着により行い、次いで固定枠４の大きさにマスク１を切断した。表１に本例のマスク１の開孔１１の形状、寸法、幅ピッチＰ１、長さピッチＰ２の値を示す。

マスク１のパターニング部２のパターンの寸法及び位置について実施例１と同様に測定した。その結果、全てのサンプル及び全ての測定点において設計値に対して±５μｍ以内のずれ量におさまっており、極めて精度の高いマスク固定方法を実現できた。

（実施例３）
図５に示したように、開口部３の外側に固定枠４が位置するようにしてマスク１を固定枠４に固定する以外は実施例２と同様にしてマスク固定を行った。

本例では作製したマスク１の材質はＮｉ、外形寸法は３００ｍｍ×３００ｍｍ、板厚は４０μｍ、Ｌ１は１２０ｍｍである。開口部３は長さＬ２＝５０ｍｍ、幅Ｗ＝２ｍｍで、表１に示した開孔１１を複数個有し、対角方向を基準としたときに３．５°の角度で配置した。本例では、実施例２と同様に、各辺４箇所、及び対角方向に４箇所の計２０箇所に張力懸架部材５を取り付け、それぞれの張力が調整できるような構造とした。

先ず、マスク１に１．０ｋｇの張力を縦方向と横方向にかけて仮引張し、不図示のロードセルによりリアルタイムに測定を行った。本例では、マスク１の形状と張力をかける位置を基にしてシミュレーションを行った結果より、最終的に縦方向に５ｋｇ、横方向に５ｋｇ、対角方向に４．０ｋｇの張力とし、仮引張の張力を差し引いた張力を徐々に真空蒸着マスクへかけた。所望の張力に達した後、マスク１と固定枠４の固定を溶接により行い、次いで固定枠４の大きさにマスク１を切断した。

マスク１のパターニング部２のパターンの寸法及び位置について実施例１と同様に測定した。その結果、全てのサンプル及び全ての測定点において設計値に対して±５μｍ以内のずれ量におさまっており、極めて精度の高いマスク固定方法を実現できた。

（実施例４）
実施例１〜３で固定枠に固定したマスクを用いて有機材料のパターニングを行い、フルカラー有機ＥＬディスプレイパネルの製作を行った。尚、比較例は開口部３を設けない以外は実施例１と同様にして固定枠に固定したマスクを用いた例である。結果を表２に示す。評価基準は以下の通りである。
◎：蒸着エリア全面にわたり良好なパターニングができた。
△：蒸着エリア隅に一部斑ができた。

以上より、有機ＥＬディスプレイパネルの製造に関しては、マスク３のパターニング部２の精度を高めることにより、従来のマスクを用いた場合に比べて品質の良い有機ＥＬディスプレイパネルを製造することが可能となる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されない。例えば、開口部を円形や四角形以外の多角形を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。また、各方向の張力に関してはパターニング部の位置や形状により最適化を図る必要があり、今回の場合は今までの経験値とシミュレーションにより最適値を算出した。

本発明のマスクの固定枠への固定工程を示す平面模式図である。 図１のマスクの部分拡大図である。 実施例２におけるマスクの固定枠への固定工程を示す平面模式図である。 本発明にかかる開口部の一例の平面模式図である。 本発明にかかる開口部の他の例の平面模式図である。 実施例３におけるマスクの固定枠への固定工程を示す平面模式図である。 本発明にかかる開口部の長さ、幅と位置精度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ マスク
２ パターニング部
３ 開口部
４ 固定枠
５ 張力懸架部材
６ 固定部
７ 張力保持機構
８ 対角方向
１１ 開孔

Claims (5)

1. 有機材料を塗り分けるためのパターニング部を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル用の真空蒸着マスクであって、上記パターニング部以外に、開口部が設けられていることを特徴とする真空蒸着マスク。
2. 上記開口部が、マスクの角部で且つパターニング部の外側であって、マスクの対角方向に略沿って配置され、マスクの角部からパターニング部までの距離をＬ１、開口部の対角方向に略沿った長さをＬ２、開口部の幅をＷとした時、Ｌ２／Ｌ１が１０％以上、Ｗ／Ｌ１が３０％以下である請求項１に記載の真空蒸着マスク。
3. 上記開口部が、マスクの角部で且つパターニング部の外側であって、マスクの対角方向に対して±２２．５°以内の角度で配置されている請求項１または２に記載の真空蒸着マスク。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の真空蒸着マスクを張力をかけた状態で固定枠に固定することを特徴とする真空蒸着マスクの固定方法。
5. 有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法であって、請求項４に記載の固定方法により固定枠に固定された真空蒸着マスクを用いて有機材料を塗り分けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。

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