JP2006216289A - マスク及び有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被蒸着基板に精度良く所望の形状を蒸着可能なマスク及び有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 被処理基板上に蒸着成膜するパターンに対応して、蒸着材料を通過させるための開口部を設けた薄板状のマスク１０であって、一定の方向に沿って開口された複数の開口部１２ａと、被処理基板と対向する一方の面の反対側となる他方の面に一定の方向に沿って設けられた桟部１５とを有することを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、マスク及び有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関する。

近年、コンピュータや携帯用の情報機器といった電子機器の発達に伴い、カラー表示装置として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置の使用が増加している。この種の有機ＥＬ装置の製造工程においては、例えば発光用の有機ＥＬ材料や電極をパターニングする際、水分や酸素による有機材料の劣化が問題となるため、マスクを用いた真空蒸着法が用いられている。

真空蒸着法に用いられる蒸着用マスクとして、金属薄板に所定パターンの開口部が形成され、この開口部の一方の面側に貫通孔を設けたマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このマスクの開口部は、両面から２段エッチングすることにより形成されており、その断面形状はテーパ形状となっている。また、一般的な蒸着法では、被処理基板の下面側にマスクを配置するため、マスクが自重により撓んでしまう。そこで、より精度良く安定的に蒸着パターンを形成するために、テンション（張力）を掛けた金属薄板を枠体に貼り付けている。
また、蒸着用マスクとして、厚みの薄い金属薄板材を使用したものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この蒸着用マスクは、金属薄板材を支持フレームの片側に張力を持たせて接合した後、金属薄板材に多数の開口部を形成して製造される。
特開２００３−２７２８３９号公報 特開２００４−２２５０７７号公報

しかしながら、上記特許文献１あるいは特許文献２の蒸着用マスクを被処理基板に固定して蒸着する場合、良好な蒸着パターンの精度を得るためには、蒸着時の被処理基板と蒸着マスクとの密着性を良好に保つ必要があるが、被処理基板及び蒸着マスクが大型化するに伴って自重による変形が大きくなり、特に、１００ｍｍを越えるような長い開口部を有する場合、密着性を保つのが困難となる。

また、マスクが垂れ下がるのを防止するために、特許文献１に記載のように、金属薄板に高いテンションを掛けると、開口部の形状が変形し、所望のパターンが被処理基板に精度良く形成されないという問題が生じる。したがって、開口部の形状の変形を防止するためには、開口部間のピッチを大きくする必要が生じてしまうため、このようなマスクを狭ピッチを必要とする箇所に用いるのは困難であり、また、多面取りを行う場合、多くの個数を取ることができないという不都合が生じる。

一方、高いテンションに耐えられるように、マスクを厚くした場合、蒸着粒子に対してマスクが影になってしまい（シャドーイングの発生）、所望のパターンが被処理基板に精度良く形成されないという問題が生じる。このため、開口部が形成された領域の厚さは、蒸着パターンの精度を向上させるために薄くする（蒸着粒子に対してマスクが影をつくらないようにする）必要があるが、このようにマスクを薄くすると剛性が低くなってしまい、自重による変形は顕著となる。また、大型パネルに対応した広い開口部を有する単位マスクでは、開口部が形成された領域で自重による変形がより大きくなり、被処理基板上の蒸着パターン精度が低下する。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、被処理基板に精度良く所望の形状を蒸着可能なマスク及び有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のマスクは、被処理基板上に蒸着成膜するパターンに対応して、蒸着材料を通過させるための開口部を設けた薄板状のマスクであって、一定の方向に沿って開口された複数の開口部と、前記被処理基板と対向する一方の面の反対側となる他方の面に前記一定の方向に沿って設けられた桟部とを有することを特徴とする。

本発明に係るマスクでは、開口部間に桟部が形成されているので、特に、開口部が延在する方向の剛性を高くすることができるため、自重による開口部の変形が小さくなる。したがって、本発明のマスクを基板に貼り付け、蒸着用マスクとして用いた場合、基板上に所望の蒸着パターンを精度良く形成することが可能となる。

また、本発明のマスクは、前記開口部が、前記他方の面から前記一方の面に向かって、開口面積が狭くなるテーパ状に形成されていることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、開口部が基板側に向かってテーパ状に形成されているため、蒸着粒子が開口部に進入しやすくなり、マスクによるシャドーイングの発生を抑えることができるので、基板上に所望の蒸着パターンをさらに精度良く形成することが可能となる。

本発明のマスクは、被処理基板上に蒸着成膜するパターンに対応して、蒸着材料を通過させるための開口部を設けた薄板状のマスクであって、一方の面が前記被処理基板に対向する側の面とされ、一定の方向に沿って開口された複数の開口部が形成されたマスク部材と、該マスク部材の他方の面の前記開口部間に設けられた桟部とを備えることを特徴とする。

本発明に係るマスクでは、開口部間に桟部を設けることにより、基板上に所望の蒸着パターンを精度良く形成することができる。すなわち、マスク部材と桟部とが別体であるため、桟部の加工に高い精度を必要としないので、低コスト化を図ることが可能になる。

また、本発明のマスクは、桟部が、前記一定の方向に沿って張力が付与されていることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、開口部間に張力が付与された桟部が設けられているため、マスク部材に形成された開口部の変形を小さくするとともに、基板とマスクとの密着性をさらに良くすることができる。

また、本発明のマスクは、前記マスク部材及び前記桟部を支持する枠体を備えることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、枠体を備えることにより、基板とマスクとの密着性を良くすることができる。また、例えば、マスク部材及び桟部に張力を付与させる場合、マスク部材と桟部とに異なる張力を持たせ易くなる。

また、本発明のマスクにおいて、前記マスク部材は、張力が付与されて前記枠体に支持され、前記桟部の張力が、前記マスク部材の張力よりも大きいことが好ましい。
本発明に係るマスクでは、桟部の張力が、マスク部材の張力よりも大きくすることで、さらに基板とマスクとの密着性を良くすることができ、マスク部材に形成された開口部の変形をさらに小さくすることが可能となる。

また、本発明のマスクにおいて、前記マスク部材は、前記枠体から取り外し可能とされていることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、マスク部材が、枠体から取り外し可能であるため、枠体あるいはマスク部材に不具合が生じたとしても新たにマスクを作り直すことなく、不具合が生じた枠体あるいはマスク部材だけ交換することで、マスクを容易に修復することができる。したがって、マスク部材はそのまま使うことができるため、マスクの製造にかかるコストの低減を図ることが可能となる。

また、本発明のマスクは、前記開口部が、前記他方の面から前記一方の面に向かって、開口面積が狭くなるテーパ状に形成されていることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、開口部が基板側に向かってテーパ状に形成されているため、蒸着粒子が開口部に進入しやすくなり、マスクによるシャドーイングの発生を抑えることができるので、基板上に所望の蒸着パターンをさらに精度良く形成することが可能となる。

また、本発明のマスクは、前記桟部が、ピアノ線からなることが好ましい。
本発明に係るマスクでは、桟部としてピアノ線を用いることにより、より簡易に張力を持たせることができるため、マスク部材に装着し易い。また、外径の小さいピアノ線を使用することで、マスク全体の厚みを薄くすることができる。さらに、ピアノ線は加工しやすいため、マスクの製造にかかるコストを低減させることが可能となる。

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が整列配置された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極を含む有機機能層を有し、上記のマスクを用いて、前記有機機能層を形成する工程を含むことを特徴とする。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法では、上記のマスクを使用することにより、精度良く一対の電極を含む有機機能層を形成することができるため、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

（ラインヘッド）
まず、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置を有するラインヘッド１の構成について、図１を参照して説明する。
ラインヘッド１は、図１に示すように、電子写真方式を利用したプリンタに使用され、複数の有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３を配列してなる発光素子列（発光部ライン）３Ａを１列または複数列、例えば、図２に示すように、３列備えている。また、ラインヘッド１は、これらの発光素子列３Ａ中の有機ＥＬ素子３を必要に応じて点灯し、感光ドラム上に照射することにより、感光ドラム上に電荷による像（潜像）を形成する。さらに、ラインヘッド１は例えば２００ｍｍから３００ｍｍの細長い矩形の形状をしており、通常は、図３に示すように、１枚の基板２Ａ上に複数配列した状態で各素子基板２を形成し、最後に、図４に示すように、個片化する形で作成する。また、ラインヘッド１はボトムエミッション方式であり、素子基板２を下側に向け、封止基板２Ｂを上側に向けて配置されている。

（有機ＥＬ素子）
次に、ラインヘッド１における有機ＥＬ素子３について説明する。
本実施形態では、発光層７で発光した光を画素電極４側から出射する、いわゆるボトムエミッション型を用いて説明する。ボトムエミッション型である場合には、素子基板２側から発光光を取り出す構成であるので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。
この素子基板２上には、図１に示すような画素電極４に接続する駆動用ＴＦＴ５ａ（駆動素子）などを含む回路部５が、図２に示すように、発光素子列３Ａに沿って形成されており、その上に有機ＥＬ素子３が設けられている。さらに、素子基板２の回路部５には、図５に示すように、外部接続端子５ｂが接続されており、各有機ＥＬ素子３を外部より制御可能となっている。有機ＥＬ素子３は、一対の電極に挟持された有機機能層を有しており、陽極として機能する画素電極４と、この画素電極４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層６と、有機ＥＬ物質からなる発光層７と、電子を注入／輸送する電子注入層８と、陰極９とが順に形成されたことによって構成されている。

（マスクの構造）
マスク１０は、図６に示すように、開口部１２ａを有するマスク部材１２を枠体１３に取り付けた構成となっている。マスク部材１２は、アライメントされて枠体１３に支持されている。本実施形態では、マスク部材１２及び枠体１３を金属材料（例えばステンレス、インバー、４２アロイ、ニッケル合金等）からなるものとする。なお、金属材料の他、ガラス、セラミックス、シリコン等により構成されていても良い。また、ＳＵＳ４３０などの磁性の材質を用い、蒸着時に磁石により素子基板２側に吸着するようにしても良い。

マスク部材１２には、図７に示すように、長方形の貫通孔からなる開口部１２ａが、複数並行にかつ一定の間隔で設けられている。マスク部材１２の開口部１２ａは、図１に示すラインヘッド１の有機ＥＬ素子３のパターンに対応する形状となっている。この開口部１２ａのピッチＰは、約１０ｍｍとなっている。

上記枠体１３は、図８及び図９に示すように、マスク部材１２と略同等の大きさの開口部１４ａが形成された支持基板１４と、マスク部材１２の開口部１２ａ間に配されるとともに、開口部１２ａ間の長手方向に支持された桟部１５と、桟部１５を長手方向に張力を付与させて支持基板１４に固定する固定部材１６とを備えている。桟部１５の厚さは、約５００μｍとなっている。
枠体１３の開口部１４ａに、マスク部材１２が取り付けられており、枠体１３から取り外し可能となっている。また、マスク部材１２と枠体１３との接合方法は、図６に示すように、マスク部材１２の４隅と枠体１３の支持基板１４とをボルト１０ａなどにより接合される。この他に、接着剤などを用いて、マスク部材１２と枠体１３とを接合しても良い。ここで、マスク部材１２の張力は、桟部１５の張力より小さくなるように接合されている。

また、枠体１３には、図８に示すように、マスク位置決めマーク１７が形成されている。このマスク位置決めマーク１７は、当該マスク１０の位置合わせを行うためのものである。このマスク位置決めマーク１７は、枠体の４隅の少なくとも対角２箇所に、例えば、金属膜で形成されている。マスク位置決めマーク１７の形成方法としては、フォトリソグラフィ法または結晶異方性エッチングなどで行われる。なお、マスク部材１２にマスク位置決めマーク１７を形成しても良い。

（成膜工程）
次に、本実施形態のマスク１０を用いて、成膜する方法について説明する。
各ラインヘッドの陰極９、電子注入層８、発光層７のパターンは各ラインヘッドの長手方向に沿って細長い矩形の範囲に分布しているため、これらの蒸着を行うためのマスク１０の開口は細長い矩形となっている。基板２Ａには、図３に示すように、複数の素子基板２が配列されているためマスク１０は細長い矩形の開口が所定の間隔で並んだ形状となっている。
まず、素子基板２の所定位置にマスク部材１２の開口部１２ａが位置するように、マスク１０を貼り合せる。そして、図１０に示すように、マスク部材１２の一方の面１２ｂを素子基板２に接合したのち、蒸着機回転ベース１８に固定する（図１０では、簡略のため素子基板２のみを示す。）。次いで、桟部１５が設けられたマスク部材１２の他方の面１２ｃ側に成膜材料発生装置２０（例えば、蒸着源）から低分子の成膜材料（蒸着材料）が供給されることにより、図５に示すように、発光素子列３Ａ及び回路部５を覆うように、陰極９や、電子注入層８を含む発光層７の形成が行われる。

本実施形態に係るラインヘッド１の製造方法によれば、マスク１０を用いることにより、マスク部材１２の開口部１２ａ間に張力を持った桟部１５が設けられているため、自重によるマスク部１２の素子基板２からの浮きを極力抑えることができる。したがって、本実施形態のマスク１０を用いて成膜を行うことにより、マスク１０の開口部１２ａの素子基板２からの浮きを抑えることができるため、所望の形状の膜を素子基板２上に形成することができ、信頼性の高いラインヘッド１を得ることが可能になる。

ここで、上記のように、マスク１０を用いて低分子の成膜材料により蒸着を行った場合、真空チャンバ内において、マスク１０と基板との接触が複数回繰り返される。また、マスク部材１２及び枠体１３に付着した有機膜をＯ_２プラズマなどで除去する作業にて物理的に除去装置とマスク１０とが接触することがある。このようなことから、マスク部材１２あるいは枠体１３が破損、損傷することがある。

このように、マスク部材１２あるいは枠体１３に破損、損傷が生じたとしても、マスク部材１２は枠体１３から取り外し可能となっているため、マスク１０を新たにすべて作り直すことなく、破損、損傷したマスク部材１２あるいは枠体１３だけを新たなものに交換することによりマスク１０の補修を容易に行うことができるので、マスクにかかるコストの低減を図ることが可能となる。
なお、本実施形態において、固定部材１６を設けたが、張力を持たせた状態で直接枠体１３に固定しても良い。
また、マスク部材１２に磁性の材質を用い、素子基板２の蒸着による成膜を行う面と反対側の面に磁石を配置することによって、マスク部材１２を素子基板２に吸着させるようにしても良い。マスク部材１２が大きく素子基板２から浮いてしまった場合、磁石によりマスク部材１２を吸着することが困難となってしまうが、桟部１５があることによってマスク部材１２が素子基板２の表面から大きく浮くことは無い。このため、この磁石による吸着を安定して行うことができる。また、マスク部材１２は桟部１５に固定されていないため、柔軟性があり効果的に磁石による吸着を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係るラインヘッド１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るラインヘッド１の製造方法において、第１実施形態と使用するマスク２０が異なる。

マスク２０は、枠体１３を用いず、図１１に示すように、開口部２１ａを有するとともに、一方の面が素子基板２に対向する側の面とされ、他方の面の開口部２１ａ間に一定の方向に沿って延びる桟部２２が形成されている。すなわち、開口部２１ａを有するマスク部２１と、桟部２２とが一体型となっている。
開口部２１ａは、上述したマスク１０と同様に、長方形の貫通孔からなり、複数並行にかつ一定の間隔（ピッチＰは約２ｍｍ）で設けられている。桟部２２は、開口部２１ａ間に、開口部２１ａの長手方向に沿って形成されている。また、桟部２２の厚さは、約５００μｍとなっている。

本実施形態に係るマスク２０によれば、マスク２０自体の剛性を高くすることができるため、自重による変形を極力抑えることが可能となる。したがって、本実施形態のマスク２０を用いて、ラインヘッド１の有機ＥＬ素子３を形成することにより、精度良く成膜することが可能になる。また、マスク部２１と、桟部２２とが一体型となっているため、それぞれの部材を準備する必要がないため、簡易な構成でマスクを製造することができる。

（第３実施形態）
本実施形態に係るラインヘッド１の製造方法において、第１実施形態と使用するマスク３０が異なる。
マスク３０は、枠体１３を用いず、図１２に示すように、開口部３１ａが形成されたマスク部材３１と、マスク部材３１に張力を持って接合された桟部３２とを備える。開口部３１ａは、上述したマスク１０と同様に、長方形の貫通孔からなり、複数並行にかつ一定の間隔（ピッチＰは約１０ｍｍ）で設けられている。桟部３２は、開口部３１ａ間に、開口部３１ａの長手方向に設けられている。また、桟部３２の厚さは、約５００μｍとなっている。

本実施形態に係るマスク３０によれば、マスク部材３１に張力を持った３２が設けられているため、開口部３１ａの変形をより小さくすることができる。また、本実施形態のマスク３０を用いて、ラインヘッド１の有機ＥＬ素子３を形成することにより、素子基板２とマスク３０との密着性を良くすることができるため、精度良く成膜することが可能になる。
なお、本実施形態においては、マスク部材３１にも張力を持たせて素子基板２に接合させても良い。

（第４実施形態）
本実施形態に係るラインヘッド１の製造方法において、第１実施形態と使用するマスク４０が異なる。
マスク４０は、枠体１３を用いず、図１３に示すように、開口部４１ａが形成されたマスク部材４１と、マスク部材４１に張力を持って接合されたピアノ線からなる桟部４２とを備える。開口部４１ａは、上述したマスク４０と同様に、長方形の貫通孔からなり、複数並行にかつ一定の間隔（ピッチＰは約４ｍｍ）で設けられている。桟部４２は、開口部４１ａ間に、開口部４１ａの長手方向に設けられている。また、ピアノ線の外径は、約３００μｍとなっている。

本発明に係るマスクでは、ピアノ線からなる桟部４２を用いることにより、より簡易に張力を持たせることができるため、マスク部材４１に装着し易い。また、マスク４０全体の厚みを薄くすることができる。さらに、ピアノ線は加工し易いため、マスク４０の製造にかかるコストを低減させることが可能となる。
なお、本実施形態において、第１実施形態と同様にして枠体１３を設け、桟部１５に代えてピアノ線を用いても、同様の効果が得られる。また、開口部４１ａの寸法に対してピアノ線の外径が小さい場合、図１４に示すように、開口部４１ａ間にピアノ線４２を複数本（図示例では２本）配置しても良い。この構成の場合、マスク４０のフラット性を高めることが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、開口部１２ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａが、図１５に示すように、素子基板２側に向かって、開口面積が狭くなるテーパ状に形成されていてもよい。この構成の場合、マスク１０，２０，３０，４０によるシャドーイングの発生を抑えることができるので、素子基板２上に所望の蒸着パターンをさらに精度良く形成することが可能となる。
また、上記各実施形態のマスク１０，２０，３０，４０を用いることにより、開口部１２ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａの長手方向の長さが約２００ｍｍ（Ａ４サイズ）、約３００ｍｍ（Ａ３サイズ）であっても、開口部１２ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａの変形を抑えることができるので、基板上に所望の蒸着パターンを精度良く形成することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るラインヘッドを示す要部側断面図である。 図１の有機ＥＬ素子の配列を示す上面図である。 図１の素子基板が複数形成された基板を示す平面図である。 図３の基板の断片化後の素子基板を示す平面図である。 図３の基板を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るマスクを示す斜視図である。 図６のマスク部材を示す斜視図である。 図６の枠体を示す斜視図である。 図６のマスクのＡ−Ａ線矢視図である。 本発明の第１実施形態に係るマスクを用いて成膜材料を成膜する工程を示す模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係るマスクを示す要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係るマスクを示す要部断面図である。 本発明の第４実施形態に係るマスクを示す要部断面図である。 本発明の第４実施形態に係るマスクの変形例を示す要部断面図である。 各実施形態に係るマスクの開口部の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１…ラインヘッド、３…有機ＥＬ素子、７…発光層、９…陰極、１０，２０，３０，４０…マスク、１２ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…開口部、１３…枠体、１５…桟部

Claims (10)

1. 被処理基板上に蒸着成膜するパターンに対応して、蒸着材料を通過させるための開口部を設けた薄板状のマスクであって、
   一定の方向に沿って開口された複数の開口部と、
   前記被処理基板と対向する一方の面の反対側となる他方の面に前記一定の方向に沿って設けられた桟部とを有することを特徴とするマスク。
2. 前記開口部が、前記他方の面から前記一方の面に向かって、開口面積が狭くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 被処理基板上に蒸着成膜するパターンに対応して、蒸着材料を通過させるための開口部を設けた薄板状のマスクであって、
   一方の面が前記被処理基板に対向する側の面とされ、一定の方向に沿って開口された複数の開口部が形成されたマスク部材と、
   該マスク部材の他方の面の前記開口部間に設けられた桟部とを備えることを特徴とするマスク。
4. 前記桟部が、前記一定の方向に沿って張力が付与されていることを特徴とする請求項３に記載のマスク。
5. 前記マスク部材及び前記桟部を支持する枠体を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマスク。
6. 前記マスク部材は、張力が付与されて前記枠体に支持され、
   前記桟部の張力が、前記マスク部材の張力よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のマスク。
7. 前記マスク部材は、前記枠体から取り外し可能とされていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のマスク。
8. 前記開口部が、前記他方の面から前記一方の面に向かって、開口面積が狭くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載のマスク。
9. 前記桟部が、ピアノ線からなることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載のマスク。
10. 複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が整列配置された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極を含む有機機能層を有し、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のマスクを用いて、前記有機機能層を形成する工程を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。

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