JP2012132096A - マスクフレーム組立体、マスクフレーム組立体の製造方法、および有機発光表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクをフレームに引っ張り溶接するときに発生しうるシワを改善することが可能な、マスクフレーム組立体、マスクフレーム組立体の製造方法、および有機発光表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】フレームと、フレームに第１方向に引っ張られた状態で設けられるマスクと、を備え、マスクは、複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、蒸着領域より厚く形成され、蒸着領域の両側に前記第１方向に沿って延設されるエッジ部と、蒸着領域より厚く形成され、第１方向と垂直の第２方向に隣接した蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブと、を備えるマスクフレーム組立体が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスクフレーム組立体、マスクフレーム組立体の製造方法、および有機発光表示装置の製造方法に関する。

有機発光表示装置は、軽薄化が可能であり、かつ広い視野角を有し、応答速度が速く、および消費電力が少ないなどの長所によって、次世代表示装置として注目されている。

有機発光表示装置は、透明な絶縁基板上に所定パターンで形成された第１電極と、第１電極上に真空蒸着法により形成された有機膜と、有機膜の上面に形成された第２電極とを含む。

第１電極は、フォトリソグラフィ法などのウェットエッチング法によりパターニングされる。しかし、有機膜、特に所定の色相を具現する有機発光層はウェットエッチング法によりパターニングされず、有機膜上に形成される第２電極もウェットエッチング法によりパターニングされない。これは、有機膜が形成された後でウェットエッチング法を使用すれば、その過程で発生する水分が有機膜に浸透または残留して、完成した有機発光表示装置の性能および寿命特性を顕著に劣化させるためである。

このような問題点を解決するための方法のうち一つが蒸着法である。蒸着方法を利用して有機発光表示装置を製造するためには、基板上に形成される薄膜などのパターンと同じパターンを持つ高精細メタルマスク（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ：ＦＭＭ）を整列し、薄膜の元素材を蒸着して所望のパターンの薄膜を形成する。

一方、このような高精細メタルマスクが大面積化すれば、パターン形成のためのエッチング誤差も大きくなり、自重による中央部の下がり現象も激しくなるので、最近ではマスクを複数のストライプ状に作った後、フレームに付けて使用する分割マスクが好まれている。しかし、分割マスクも大面積マスクに比べて相対的に弱いものの下がり現象が生じる恐れがあるので、フレームに付着するときにはマスクを長手方向にぴんと引っ張った状態でフレームに溶接する。

ところが、このようにマスクを引っ張った状態でフレームに溶接すると、引っ張られる長手方向にはぴんとした引っ張り力が加えられるが、幅方向には収縮力が作用して、結果的にマスクにウェーブ形態のシワが生じうる。このようにシワが生じると、マスクが基板に密着できない部位が所々生じるため、精密なパターニングができないという問題がある。

韓国公開特許第２００５−００８３４２１号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、マスクをフレームに引っ張り溶接するときに発生しうるシワを改善することが可能な、新規かつ改良されたマスクフレーム組立体、マスクフレーム組立体の製造方法、および有機発光表示装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、フレームと、上記フレームに第１方向に引っ張られた状態で設けられるマスクと、を備え、上記マスクは、複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、上記蒸着領域より厚く形成され、上記蒸着領域の両側に上記第１方向に沿って延設されるエッジ部と、上記蒸着領域より厚く形成され、上記第１方向と垂直の第２方向に隣接した蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブと、を備えるマスクフレーム組立体が提供される。

また、上記リブの間にダミー蒸着用パターン部を備えていてもよい。

また、上記ダミー蒸着用パターン部のパターンは、上記蒸着用パターン部のパターンと同一パターンであってもよい。

また、上記ダミー蒸着用パターン部に対応する領域を遮蔽する遮蔽マスクをさらに備えていてもよい。

また、上記ダミー蒸着用パターン部の幅は、上記蒸着用パターン部の幅より狭くてもよい。

また、上記エッジ部の厚さは、上記リブの厚さと同一であってもよい。

また、上記エッジ部と上記リブとは互いに連結されていてもよい。

また、上記マスクは、上記第１方向が長手方向であり、上記第２方向が幅方向である複数の分割マスクが上記フレームに設けられる分割マスクであってもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、フレームを用意するステップと、複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、上記蒸着領域より厚く形成され、上記蒸着領域の両側に第１方向に沿って延設されるエッジ部と、上記蒸着領域より厚く形成され、上記第１方向と垂直の第２方向に上記複数の蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブと、を備えるマスクを用意するステップと、上記マスクの両端を上記第１方向に引っ張って上記フレームに設けるステップと、を含むマスクフレーム組立体の製造方法が提供される。

また、上記マスクは、電鋳法により用意されてもよい。

また、上記リブの間にダミー蒸着用パターン部をさらに形成してもよい。

また、上記ダミー蒸着用パターン部のパターンは、上記蒸着用パターン部のパターンと同一パターンで形成してもよい。

また、上記ダミー蒸着用パターン部に対応する領域を遮蔽する遮蔽マスクをさらに用意し、上記遮蔽マスクが上記ダミー蒸着用パターン部を遮蔽するように設けてもよい。

また、上記マスクとフレームとはレーザー溶接で接合されてもよい。

また、上記マスクは、上記第１方向が長手方向であり、上記第２方向が幅方向である複数の分割マスクが上記フレームに設けられる分割マスクであり、上記複数の分割マスクの両端を上記第１方向に引っ張って上記フレームに設けてもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、基板上に互いに対向する第１電極と第２電極、および上記第１電極と第２電極との間に備えられた有機膜を含む有機発光表示装置の製造方法において、上記有機膜または第２電極は、フレームおよび上記フレームに、第１方向に引っ張られた状態で設けられ、複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、上記蒸着領域より厚く形成されて、上記蒸着領域の両側に上記第１方向に沿って延設されるエッジ部と、上記蒸着領域より厚く形成され、上記第１方向と垂直の第２方向に上記複数の蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブを含むマスクと、を備えるマスクフレーム組立体を利用して蒸着する有機発光表示装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、マスクをフレームに引っ張り溶接するときに発生しうるシワを改善することができる。

より具体的には、本発明によれば、マスクを引っ張ってフレームに溶接してもシワによるマスクの変形がほとんど生じない。したがって、これを蒸着作業に利用する場合、高解像度の有機発光表示装置を製造することができる。

本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体の平面図である。 図１に図示されたマスクフレーム組立体のうち一つの分割マスクの前面と背面との形態を示す平面図である。 図２のＩＩＩを拡大した平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。 図３のＶ−Ｖ線の断面図である。 有機発光表示装置用基板に、本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体を利用して蒸着する態様を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る蒸着用マスクフレーム組立体を利用して蒸着形成された有機発光表示装置の概略的な断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体の平面図である。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体は、フレーム２００と、フレーム２００に両端部が固定されたマスク１００とを備えている。

フレーム２００は、マスクフレーム組立体の外郭枠組を形成するものであって、中央に開口部（図示せず）が形成された方形になっている。このフレーム２００の対向する一対の辺に、マスク１００の両端部が溶接部１５０により溶接で固定される。ここで、マスク１００とフレーム２００とは、例えば、レーザー溶接で接合されるが、マスク１００とフレーム２００との接合方法は、レーザー溶接に限られない。

マスク１００は、例えば、マスク１００の引っ張り方向に垂直の第２方向（幅方向）Ｂに沿ってストライプ形状に分離された複数の分割マスク１００Ａ、１００Ｂ、…で構成される。

複数の分割マスク１００Ａ、１００Ｂ、…は、上述したように、自重による下がり現象を低減させるために、フレーム２００の開口部（図示せず）を一度に覆う一つの大きい部材にするのではなく、図１に示すように複数のストライプ形状に分割して形成される。以下では、分割マスク１００Ａ、１００Ｂ、…を中心として本実施形態を説明するが、本発明の実施形態はこれに限定されず、マスク１００の幅が引っ張り方向である長手方向より小さな形状のマスクならば、どこであっても適用できる。

各分割マスク１００Ａ、１００Ｂ、…は、複数の蒸着用パターン部１１１が備えられた蒸着領域１１０と、蒸着領域１１０の両側に位置するエッジ部１２０および隣接した蒸着用パターン部１１１の間に形成されたリブ１３０とで構成される。

蒸着用パターン部１１１は、例えば電鋳法によって形成して微細なパターニングおよび優秀な表面平滑性を得るようにする。もちろん、エッチング法によっても製造でき、エッチング法を用いる場合には、例えば、フォトレジストを利用して蒸着用パターン部１１１などと同じパターンを持つレジスト層を薄板に形成するか、またはパターンを持っているフィルムを薄板に付着した後、薄板をエッチングすることで製造できる。

図１では、蒸着用パターン部１１１に形成されたパターン形状がドット状に図示されているが、本発明の実施形態はこれに限定されず、例えば、スリット状、複数の小さなパターンではない大きい方形状など多様な形状が可能であるということはいうまでもない。

上記のように、複数の蒸着用パターン部１１１を備える蒸着用マスク１００を利用して高精密度のパターニングを行うためには、蒸着用マスク１００と基板３００との密着性を高めてシャドー現象を低減させねばならない。したがって、マスク１００は薄板で形成されることが望ましい。このようなマスク１００の素材としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）や、ニッケル合金、ニッケル−コバルト合金などが使われる。

図２は、図１に図示されたマスクフレーム組立体のうち一つの分割マスクの前面Ｆと背面Ｂとの形態を示す平面図であり、図３は、図２に示すＩＩＩを拡大した平面図であり、図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線の断面図であり、図５は、図３に示すＶ−Ｖ線の断面図である。

図２および図３を参照すると、分割マスク１００Ａの蒸着領域１００の両側には、第１方向Ａに沿って対向配置された第１エッジ１２１および第２エッジ１２２を含むエッジ部１２０が備えられる。

図４を参照すると、エッジ部１２０の厚さＴ１は、蒸着領域１００の厚さＴ０より厚く形成されていることが分かる。

図３および図４を参照すると、分割マスク１００Ａの隣接する蒸着用パターン部１１１の間には、第１方向Ａに垂直の第２方向Ｂに沿って対向配置された第１リブ１３１および第２リブ１３２を含むリブ部１３０が備えられる。

図５を参照すると、リブ部１３０の厚さＴ２は、蒸着領域１００の厚さＴ０より厚く形成されていることが分かる。このとき、エッジ部１２０の厚さＴ１とリブ部１３０の厚さＴ２とは同一に形成することができる。

一般的に分割マスク１００Ａは、フレーム２００に設けられるときに自重による下がりや熱膨張による下がりを防止するために、長手方向である第１方向Ａに引っ張り力を付与した状態に固定される。このとき、分割マスク１００Ａには幅方向（第２方向）Ｂに収縮力が作用して、結果的にマスクにウェーブ形態のシワが生じる恐れがある。特に、最近のマスクは、蒸着膜の厚さに影響を与えるシャドーを低減させるために順次薄型化して、厚さがほぼ数μｍ〜数十μｍほどしかならないため、このような幅方向の収縮力によりシワがさらに容易に生じるという問題点を有している。

しかし、本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体によれば、分割マスク１００Ａの引っ張り方向である第１方向Ａに沿って、蒸着領域１１０の周囲に蒸着領域１００より厚いエッジ部１２０と、蒸着用パターン部１１１の間に引っ張り方向である第１方向Ａに垂直の第２方向Ｂに、蒸着領域１００より厚いリブ部１３０が形成されるため、分割マスク１００Ａの長手方向Ａだけでなく幅方向Ｂの収縮力を緩和させて、分割マスク１００Ａのシワ発生を抑制できる。したがって、分割マスク１００Ａの平坦性が向上するため、分割マスク１００Ａの引っ張り溶接時にパターンの位置精密度を向上させることができる。

なお、図面によれば、エッジ部１２０とリブ部１３０とは互いに連続的に連結されていると図示されているが、本発明の実施形態はこれに限定されず、エッジ部とリブ部とが分離されていてもよい。

一方、隣接する蒸着用パターン部１１１の間には、ダミー蒸着用パターン部１４１が備えられる。さらに詳細には、ダミー蒸着用パターン部１４１は、蒸着用パターン部１１１に配置された第１リブ１３１と第２リブ１３２との間に形成される。このようなダミー蒸着用パターン部１４１は、幅方向Ｂの収縮力を緩和させて幅方向Ｂのシワ発生をさらに改善させることができる。

また、ダミー蒸着用パターン部１４１の幅Ｇ１は蒸着用パターン部１１１の幅Ｇ２より狭く形成されるが、これは、表示領域を十分に確保するために当然に求められることである。

一方、ダミー蒸着用パターン部１４１のパターンは、上述した蒸着用パターン部１１１のパターンと同様に形成できる。これは、マスク製造工程を容易に行うためである。しかしながら、本発明の実施形態は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えばダミー蒸着用パターン部１４１に多様な形状のパターンが適用できるということはいうまでもない。

また、ダミー蒸着用パターン部１４１に対応する部分に対して、基板３００（図６）へのパターンの蒸着を所望しない場合、ダミー蒸着用パターン部１４１を遮蔽マスク４００（図６）によって遮断することができる。

本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体は、各種薄膜蒸着用に使われ、特に、有機発光表示装置の有機膜や第２電極のパターンを形成するのに使われる。このようなマスクフレーム組立体は、蒸着装置（図示せず）に装着されて蒸着を行う。

図６は、有機発光表示装置用基板に本発明の実施形態に係るマスクフレーム組立体を利用して蒸着する態様を概略的に示す断面図である。

図６を参照すると、マスク１００を利用して有機発光表示装置の有機発光膜や第２電極を蒸着するためには、真空チャンバ（図示せず）に設けられた蒸着容器（図示せず）と対応する側に、マスク１００とフレーム２００組立体とを設ける。すなわち、蒸着領域１１０より厚いエッジ部１２０とリブ部１４０とを備えるマスク１００をフレーム２００に引っ張り固定してマスクフレーム組立体を設け、これを有機発光素子形成用基板３００に隣接させ、蒸着チャンバ（図示せず）で有機発光物質や第２電極形成用物質（蒸着物質、図示せず）を蒸着する。このとき、ダミー蒸着用パターン部１４１を遮蔽する遮蔽マスク４００を加える場合、ダミー蒸着用パターン部１４１に対応する基板３００には蒸着物質（図示せず）が蒸着されない。

本発明の実施形態のように蒸着領域１１０より厚いエッジ部１２０とリブ部１４０とを備えるマスク１００は、フレーム２１０に安定的に密着されて固定されるため、シャドー現象が低減して基板３００に形成される有機膜や第２電極のパターンが精密に形成される。

図７は、本発明の実施形態に係る蒸着用マスクフレーム組立体を利用して蒸着形成された有機発光表示装置の概略的な断面図である。

図７には、上述したところによって蒸着形成された有機発光表示装置の一例を図示したが、ここでは、アクティブマトリックス型（ＡＭ ｔｙｐｅ）有機発光表示装置の一副画素の一例を図示した。

図７で副画素は、少なくとも一つのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と自発光素子であるＥＬ素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とを有する。ただし、ＴＦＴは、必ずしも図７に図示された構造のみで可能なものではなく、その数および構造は多様に変形できる。このようなアクティブマトリックス型有機電界発光表示装置をさらに詳細に説明すれば、次の通りである。

図７から分かるように、基板３２０上にバッファ層３３０が形成されており、このバッファ層３３０の上部にＴＦＴが備えられる。

ＴＦＴは、半導体活性層３３１と、この活性層３３１を覆うように形成されたゲート絶縁膜３３２と、ゲート絶縁膜３３２の上部のゲート電極３３３とを有する。

ゲート電極３３３を覆うように層間絶縁膜３３４が形成され、層間絶縁膜３３４の上部にソースおよびドレイン電極３３５が形成される。

ソースおよびドレイン電極３３５は、ゲート絶縁膜３３２および層間絶縁膜３３４に形成されたコンタクトホールにより、活性層３３１のソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接触される。

ソース／ドレイン電極３３５に、有機発光素子（ＯＬＥＤ）のアノード電極になる第１電極層３２１が連結される。第１電極層３２１は平坦化膜３３７の上部に形成されており、この第１電極層３２１を覆うように画素定義膜３３８が形成される。そして、この画素定義膜３３８に所定の開口部を形成した後、ＯＬＥＤの有機層３２６が形成され、これらの上部に共通電極として第２電極層３２７が蒸着される。

ＯＬＥＤの有機層３２６のうち有機発光層が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に備えられてフルカラーを具現できるが、蒸着用パターン部１１１にドットタイプのマスキングパターンが備えられた本発明によるマスクフレーム組立体を利用して、上述したように、基板３００とマスク１００との密着性を高めて精密なパターンを得ることができる。

また、第２電極層３２７の場合にも、蒸着用パターン部１１１が全面開放された状態を維持するマスクを備えたマスクフレーム組立体を利用して、上述したように、基板３００とマスク１００との密着性を高めて精密なパターンを得ることができる。

かかる有機発光表示装置は、外部の酸素および水分の浸透が遮断されるように密封される。以上の説明は、本発明によるＯＬＥＤの一例を図示したものであるだけで、その構造は多様に変形できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、有機発光表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１００ マスク
１００Ａ、１００Ｂ、… 分割マスク
１１０ 蒸着領域
１１１ 蒸着用パターン部
１２０ エッジ部
１２１ 第１エッジ
１２２ 第２エッジ
１３０ リブ
１３１ 第１リブ
１３２ 第２リブ
１４１ ダミー蒸着用パターン部
１５０ 溶接部
２００ フレーム
３００ 基板
４００ 遮蔽マスク
Ａ 第１方向（長手方向）
Ｂ 第２方向（幅方向）

Claims (16)

1. フレームと、
   前記フレームに第１方向に引っ張られた状態で設けられるマスクと、
   を備え、
   前記マスクは、
   複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、
   前記蒸着領域より厚く形成され、前記蒸着領域の両側に前記第１方向に沿って延設されるエッジ部と、
   前記蒸着領域より厚く形成され、前記第１方向と垂直の第２方向に隣接した蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブと、
   を備えることを特徴とする、マスクフレーム組立体。
2. 前記リブの間にダミー蒸着用パターン部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のマスクフレーム組立体。
3. 前記ダミー蒸着用パターン部のパターンは、前記蒸着用パターン部のパターンと同一パターンであることを特徴とする、請求項２に記載のマスクフレーム組立体。
4. 前記ダミー蒸着用パターン部に対応する領域を遮蔽する遮蔽マスクをさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のマスクフレーム組立体。
5. 前記ダミー蒸着用パターン部の幅は、前記蒸着用パターン部の幅より狭いことを特徴とする、請求項２に記載のマスクフレーム組立体。
6. 前記エッジ部の厚さは、前記リブの厚さと同一であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスクフレーム組立体。
7. 前記エッジ部と前記リブとは互いに連結されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマスクフレーム組立体。
8. 前記マスクは、前記第１方向が長手方向であり、前記第２方向が幅方向である複数の分割マスクが前記フレームに設けられる分割マスクであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマスクフレーム組立体。
9. フレームを用意するステップと、
   複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、前記蒸着領域より厚く形成され、前記蒸着領域の両側に第１方向に沿って延設されるエッジ部と、前記蒸着領域より厚く形成され、前記第１方向と垂直の第２方向に前記複数の蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブと、を備えるマスクを用意するステップと、
   前記マスクの両端を前記第１方向に引っ張って前記フレームに設けるステップと、
   を含むことを特徴とする、マスクフレーム組立体の製造方法。
10. 前記マスクは、電鋳法により用意されることを特徴とする、請求項９に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
11. 前記リブの間にダミー蒸着用パターン部をさらに形成することを特徴とする、請求項９、または１０に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
12. 前記ダミー蒸着用パターン部のパターンは、前記蒸着用パターン部のパターンと同一パターンで形成することを特徴とする、請求項１１に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
13. 前記ダミー蒸着用パターン部に対応する領域を遮蔽する遮蔽マスクをさらに用意し、前記遮蔽マスクが前記ダミー蒸着用パターン部を遮蔽するように設けることを特徴とする、請求項１１に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
14. 前記マスクとフレームとはレーザー溶接で接合されることを特徴とする、請求項９に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
15. 前記マスクは、前記第１方向が長手方向であり、前記第２方向が幅方向である複数の分割マスクが前記フレームに設けられる分割マスクであり、前記複数の分割マスクの両端を前記第１方向に引っ張って前記フレームに設けることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか１項に記載のマスクフレーム組立体の製造方法。
16. 基板上に互いに対向する第１電極と第２電極、および前記第１電極と第２電極との間に備えられた有機膜を含む有機発光表示装置の製造方法において、
    前記有機膜または第２電極は、
    フレームおよび前記フレームに、第１方向に引っ張られた状態で設けられ、
    複数の蒸着用パターン部が備えられる蒸着領域と、前記蒸着領域より厚く形成されて、前記蒸着領域の両側に前記第１方向に沿って延設されるエッジ部と、前記蒸着領域より厚く形成され、前記第１方向と垂直の第２方向に前記複数の蒸着用パターン部の間に少なくとも２つ以上形成されるリブを含むマスクと、を備えるマスクフレーム組立体を利用して蒸着することを特徴とする、有機発光表示装置の製造方法。
    
    

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