JP2010065281A - 蒸着マスク張力付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製薄板材である蒸着マスクに安定した張力を付与してマスクフレームに固定することのできる蒸着マスク張力付与装置を提供する。
【解決手段】金属製薄板材からなる蒸着マスク１をマスクフレーム２の上に載置し、蒸着マスク１の周縁部をクランパー５によって把持してバネ１０による張力を付与する。この状態で、蒸着マスク１をマスクフレーム２に接着等の方法で固定し、有機ＥＬ素子等の成膜に使用する。クランパー５は、固定片６と可動片７からなり、少なくとも一方の把持部には、蒸着マスク１に対する摩擦力を向上させるための粗面層８が、タングステンカーバイドなどの高硬度な材質の溶射によって形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置を製造する際に用いる薄板状の蒸着マスクに所定の張力を付与し、額縁状のマスクフレームに固定するための蒸着マスク張力付与装置に関するものである。

従来より有機ＥＬ表示装置の発光基板の製造時において、真空蒸着装置中での複数色の塗り分け工程には多数の発光画素に対応した微細穴が配置された薄板形状の金属製の蒸着マスクが用いられている。

蒸着材料が蒸着源から発光基板方向へと飛翔する際に、蒸着マスクの板厚が厚いと、蒸着材料の飛翔方向によっては板厚によって遮られ、発光基板全体に均一に蒸着され難くなる。このため、蒸着マスクは充分薄いほうが好ましい。

蒸着マスクの厚みは、概ね１５〜１００μｍ程度と薄いのが一般的であり、従って、蒸着マスクはそれ自身の剛性は弱く、剛性の高い額縁形状のマスクフレームに固定して使用する。

発光基板と蒸着マスクを全体に渡って密着させるには、重力によるたわみやマスク材料の内部応力による変形等々に打ち勝って平面を保つ必要があり、このため、蒸着マスクに適度な張力を付与してマスクフレームに固定する。

また、特許文献１に開示されたように、蒸着マスクの周縁端部を把持して張力を付与するときに使用するクランパーと蒸着マスク間のすべりを防ぎ、確実に所望の張力を得られるように、蒸着マスクの把持部分を粗面にすることが知られている。

特開２００５−５０７１号公報

特許文献１には、ハーフエッチングなどによって、蒸着マスク周縁部のクランパーに把持される部分に粗面などの滑り止め効果の有るものを作ることが開示されている。

エッチングにより穴を明けて蒸着マスクとして使用する材料としては、熱変化に対する寸法特性が安定している低腺膨張材料であるインバー鋼を用いるのが一般的である。この材料のビッカース硬度は概ね１５０であり、蒸着マスクを把持するクランパーを一般に広く使われているステンレス鋼であるＳＵＳ３０４で作製した場合、そのビッカース硬度は約１７０である。従って、この両者が接する面の硬度はクランパー側の方が硬いことになる。

蒸着マスクに粗面などを形成し凸凹を作っても、実際の使用にあたってはクランパーのほうが若干硬いため、一般的に平滑面であるクランパー表面に食い込まず、凸凹は押しつぶされてしまうため、粗面にした効果はあまり得られないこととなる。

また、クランパーは繰り返し使用されるので、その磨耗を嫌ってクランパーの把持面を焼き入れすることも考えられる。

焼き入れ効果が期待できるマルテンサイト系であるＳＵＳ４２０系材料は、焼入れすると、その表面硬度はビッカース硬度４７５程度となり、上記の現象がさらに顕著になり、蒸着マスク面に設けた粗面の効果は薄くなる傾向があった。

一方、一般的な蒸着マスクの製法としては、薄板金属材をエッチングにより穴を明けて作る方法と並んで、いわゆる電鋳と呼ばれる方法も多用されており、必ずしもエッチング法だけが広く用いられているわけではない。

この電鋳とはメッキを応用した製法であり、その電鋳法で蒸着マスクを作製した場合には、ハーフエッチングなどの方法で粗面を作る工程を、マスク作製ごとに１工程追加しなければならず、コストアップにつながってしまう。

本発明は、金属製薄板材である蒸着マスクに安定した張力を付与してマスクフレームに固定することのできる蒸着マスク張力付与装置を提供することを目的とするものである。

本発明の蒸着マスク張力付与装置は、蒸着マスクに張力を付与してマスクフレームに固定するための蒸着マスク張力付与装置において、マスクフレームを支持する支持部材と、前記マスクフレームの上に載置された蒸着マスクの周縁部を把持して張力を付与する複数のクランパーと、を備え、各クランパーは、前記蒸着マスクを把持する面に粗面を形成するための粗面層をコーティングされており、前記粗面層は、前記蒸着マスクの硬度より高い硬度の材料によって形成されていることを特徴とする。

クランパー側に粗面層をコーティングすることで、蒸着マスクに張力を付与する際のクランパーの摩擦力を増大させることができ、確実に所定の張力を付与することが可能となる。これによって、たわみなどのない状態で、蒸着マスクを額縁形状のマスクフレームに固定することができる。

また、一旦、クランパー側に粗面を作ってしまえば、蒸着マスクに張力を付与する多くの回数に使用できる。従って、蒸着マスクに粗面を形成する場合のように、蒸着マスク作製の度に粗面を形成する工程を追加する必要もない。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、蒸着マスク１に張力を付与してマスクフレーム２に固定する工程において、薄板状の蒸着マスク１は、その周縁部をマスクフレーム２の上に載置して支持される。蒸着マスク１の周縁部を把持し、所定の張力を付与するための張力付与装置（蒸着マスク張力付与装置）３は、支持部材である支持台４と、支持台４に支持された複数のクランパー５と、を備える。

図２に示すように、各クランパー５は、固定片６及び可動片７を有し、可動片７は、蒸着マスク１を把持する面に、粗面を形成するための粗面層８がコーティングされている。

粗面層８は、蒸着マスク１より硬度の高い材質（材料）で形成される。これによって、粗面層８の凸凹は確実に蒸着マスク１の周縁部に食い込むことができ、蒸着マスク１とクランパー５のすべりをなくし確実に所定の張力を付与することが可能となる。

粗面層８の材質としては、ＷＣ（タングステンカーバイド）などの、蒸着マスク１よりも高硬度な材料を溶射にてクランパー５の可動片７の把持面に吹き付けて形成されるものである。

蒸着マスク及び粗面層の材料、硬度は以下の通りである。数字はビッカース硬さである。

蒸着マスク（エッチング法、低腺膨張合金）・・・・・・・約１５０
蒸着マスク（電鋳法、ニッケル系合金）・・・・・・・・・５００〜８００
粗面層ＷＣ（タングステンカーバイド）・・・・・・・１０００〜１３００
このように、粗面層８の硬さは明らかに蒸着マスク１よりも高いので、クランパー５が相応の力で把持した際には確実に凸凹が蒸着マスク１の表面に食い込むことができ、蒸着マスク１とクランパー５の摩擦力を大幅に増大することが可能となる。

溶射は、相当高温な、例えば３０００℃以上の高温で溶射材料を溶かして、それを被加工面に吹き付けるのが一般的である。そのため、溶射を薄い板材である蒸着マスクに施こそうとした場合は、その際の熱によって蒸着マスク本体が容易に変形したり、溶解して一部欠損してしまう可能性がある。

これに対して、比較的大きな体積の金属塊から成るクランパーでは、溶射を施した表面にごく近い部分は溶解することもあるが、それを除いては問題となるような程度の変形や溶解などが生じる可能性は小さい。従って、クランパー側に溶射を施すのが好ましい。

図１は、実施例１による蒸着マスク張力付与装置の全体を示す平面図、図２（ａ）は、図１の装置においてクランパー周辺を示す模式断面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す部分拡大断面図である。

蒸着マスク１は、概ね１５〜１００μｍ程度の薄板金属板から成り、多数の微細穴が所定の位置に明けられており、有機ＥＬ表示パネル製造工程において真空中で使用可能である。

蒸着マスク１は、低腺膨張合金をエッチングにより形成したもの、もしくは電鋳法によりニッケル合金で作ったものである。

そのビッカース硬度は、低腺膨張合金の場合には約１５０であり、ニッケル合金で電鋳法により作った場合には５００〜８００程度である。

蒸着マスク１は、所定の張力を付与された後に固定される額縁形状のマスクフレーム２の上に載置されており、その四方の周縁部を複数のクランパー５によって把持する。

マスクフレーム２は、鉄鋼などの強固な材質から成り、その中央部には有機発光材料の蒸着に支障のない大きさの角穴が明けられている。また、蒸着マスク１に張力が付与され、マスクフレーム２に固定された後も、付与された張力に耐えて蒸着マスク１を支持することが可能な強度を有するものである。

クランパー５は、張力付与装置３の本体の一部である支持台４に設けられたガイド部材９に直動的な移動可能に支持されている。

クランパー５は、固定片６に対して可動片７が回動自在であり、固定片６の端部はバネ１０に連結され、バネ１０により、蒸着マスク１に張力を付与するための所定の力を得ることが可能である。バネ１０の一方の端部に設けられた固定具１２は、支持台４に設けたばね掛け部１１により固定する。ばね掛け部１１には、バネ１０の線材太さより大きく、固定具１２よりは小さな幅の溝が形成されており、バネ１０の取り外しが可能となっている。

クランパー５の固定片６と可動片７は、蝶ボルト１３を回すことによって蒸着マスク１を挟み、所望の把持力を得たり、その把持力を解除することができる。

可動片７の蒸着マスク１と接触する面には、粗面を形成するためのＷＣ（タングステンカーバイド）の粗面層８が溶射によりコーティングされている。そのビッカース硬度は、１０００〜１３００程度である。

図３は、その粗面を測定し、長さ２ｍｍの範囲の面粗さの測定結果を示すグラフである。このグラフから、概ね１０〜２０μｍ前後の高さの山が多数存在しているのが判る。

図４は、参考のために、砥粒を高速で被加工面に衝突させ面加工を行う通称ブラスト加工と呼ばれる加工面の面粗さを示すグラフである。具体的に説明すると、ＷＣ（タングステンカーバイド）溶射層と粗面の様子を比較するために、１００μｍ程度の大きさの砥粒をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）表面に施した面の粗さを測定したものである。

凸凹が形成されているものの、その山の高さは約２〜４μｍ程度であり、溶射の場合の方がかなり大きな粗さを得ることが可能なことが判る。

本実施例の装置において、蒸着マスク１に張力を付与しようとするときには、まず、バネ１０の端部に設けた固定具１２をばね掛け部１１から外して解除しておき、クランパー５を移動自由な状態にしておく。

次に、支持台４の所定の位置にマスクフレーム２を載置し、その上に蒸着マスク１を載置する。このとき、クランパー５の可動片７は上方へ回動させ解除しておき、蒸着マスク１の周縁部が全部の固定片６の所定位置にも届く位置まで、クランパー５をガイド部材９に沿って移動させておく。

次に、可動片７を下方へ回動させて蒸着マスク１の周縁部に当接させ、蝶ボルト１３を回して締め付けると、所望の把持力で蒸着マスク１を把持することができる。

さらに、バネ１０の端部の固定具１２をばね掛け部１１に引っ掛けて、所定の力をバネ１０に発生させ、所定の張力を蒸着マスク１に付与する。

前述のように硬度の高い材料を粗面層８に用いているため、粗面層８の凸凹が蒸着マスク１の表面に確実に食い込むことができる。このため、クランパー５と蒸着マスク１とのすべりの発生は無く、蒸着マスク１に十分な平面度を達成できる。

この後に、不図示の電気溶接、あるいはレーザー溶接などの接合手段、もしくは接着剤等により、マスクフレーム２と結合させ、さらに、マスクフレーム２の外側にはみ出た蒸着マスク１の周縁部分を不図示の切断手段で切断して作業は終了する。

なお、本発明の効果を損なわない範囲において、例えば、バネ１０や蝶ボルト１３などはモーターや圧縮空気を利用した他の動力を発生する手段などに置き換えてもよい。

また、粗面層８の材質は硬度が蒸着マスク１に対して充分に高硬度な材質であり、かつ粗面の凸凹が必要な大きさで形成されるものであれば、いかなる材料を用いてもよい。

実施例１においては、クランパー５に施した粗面層８は、可動片７のみであるが、本実施例では、可動片と固定片の双方に粗面層をコーティングする。

蒸着マスクの表裏両面へ粗面の凸凹を食い込ませることができるので、大判サイズの蒸着マスクなどで、さらに強力な張力を付与したい場合などに有効である。

実施例１による張力付与装置を示す平面図である。 図１の装置の一部分を示すもので、（ａ）は、クランパー周辺を示す模式断面図、（ｂ）は、（ａ）の一部分を拡大し、クランパーの粗面層を示す部分拡大断面図である。 ＷＣ（タングステンカーバイド）層の面粗さを測定した結果を示すグラフである。 ブラスト加工面の面粗さを測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 蒸着マスク
２ マスクフレーム
３ 張力付与装置
４ 支持台
５ クランパー
６ 固定片
７ 可動片
８ 粗面層
９ ガイド部材
１０ バネ

Claims (3)

1. 蒸着マスクに張力を付与してマスクフレームに固定するための蒸着マスク張力付与装置において、
   マスクフレームを支持する支持部材と、
   前記マスクフレームの上に載置された蒸着マスクの周縁部を把持して張力を付与する複数のクランパーと、を備え、
   各クランパーは、前記蒸着マスクを把持する面に粗面を形成するための粗面層をコーティングされており、
   前記粗面層は、前記蒸着マスクの硬度より高い硬度の材料によって形成されていることを特徴とする蒸着マスク張力付与装置。
2. 前記粗面層は、溶射によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク張力付与装置。
3. 前記粗面層は、タングステンカーバイドの溶射によって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の蒸着マスク張力付与装置。

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