JP2015143375A - Metal mask and production method thereof, and production method of display device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、有機エレクトロルミネセンス(EL;Electro Luminescence)現象を利用して発光する表示装置を作成する際に用いるメタルマスクおよびその製造方法並びにこれを用いた表示装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a metal mask used when producing a display device that emits light using an organic electroluminescence (EL) phenomenon, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a display device using the metal mask.
有機EL表示装置は有機発光ダイオードに流れる電流によって輝度を制御する表示デバイスである。この発光ダイオード構造は、例えば低温ポリシリコン等によって形成された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)を駆動素子とした回路基板の画素電極上に形成されている。このような構成の発光ダイオードは、例えば蒸着法によって形成されるが、そのパターニングにはメタルマスクが用いられている。有機EL表示装置には、一般的に発光素子として白色発光可能な発光デバイス構造を形成し、この発光デバイスから発せられる白色光をカラーフィルタによって三原色(例えば、赤色,緑色,青色)に分光する方式と、赤色,緑色および青色に独立して発光する発光素子(赤色発光素子,緑色発光素子および青色発光素子)を発光デバイスとして用いる方式がある。この三原色を独立して発光する発光素子は、それぞれ各発光ダイオードを形成する材料を塗り分け蒸着することによって形成されている。これら発光素子の製造には、画素領域全体が開口していたり、各サブピクセルに対応したスリットあるいはスロット状に開孔を有するメタルマスクが用いられている。 An organic EL display device is a display device that controls luminance by a current flowing through an organic light emitting diode. The light emitting diode structure is formed on a pixel electrode of a circuit board using a thin film transistor (TFT) formed of, for example, low-temperature polysilicon as a driving element. The light emitting diode having such a configuration is formed by, for example, vapor deposition, and a metal mask is used for patterning. In general, an organic EL display device has a light emitting device structure capable of emitting white light as a light emitting element, and white light emitted from the light emitting device is split into three primary colors (for example, red, green, and blue) by a color filter. In addition, there is a method in which light-emitting elements that emit light independently of red, green, and blue (red light-emitting elements, green light-emitting elements, and blue light-emitting elements) are used as light-emitting devices. The light emitting element that independently emits light of the three primary colors is formed by coating and vapor-depositing materials for forming the respective light emitting diodes. In the manufacture of these light emitting elements, a metal mask having an opening in the entire pixel region or a slit or slot corresponding to each subpixel is used.
メタルマスクの製造方法としては、例えば圧延された金属板をエッチングして開孔部を形成する方法や、電気鋳造で開孔パターンを形成する方法がある。 As a method for manufacturing a metal mask, for example, there are a method of forming a hole portion by etching a rolled metal plate and a method of forming a hole pattern by electroforming.
金属板をエッチングして開孔部を形成するメタルマスクの製造方法では、低線膨張率を有する金属を加工することができるものの、ウェットエッチングによって開孔を形成するため開孔間の金属板の幅(リブ幅)の縮小には限界があった。このため、高精細なディスプレイの製造工程に適用することは困難であった。この問題を解決する方法として、例えば特許文献1では、例えば各色の発光層を塗り分け蒸着する際に、サブピクセル毎に形成されるメタルマスクの開孔を1つ飛ばしに形成し、2回蒸着工程を繰り返す製造方法が開示されている。この方法では高精細な画素の塗り分け蒸着はできるものの、材料の使用量がほぼ2倍となり、製造コストが上昇するという問題があった。
In the method of manufacturing a metal mask in which a hole is formed by etching a metal plate, a metal having a low coefficient of linear expansion can be processed, but in order to form a hole by wet etching, a metal plate between the holes is formed. There was a limit to the reduction of the width (rib width). For this reason, it was difficult to apply to the manufacturing process of a high-definition display. As a method for solving this problem, for example, in
一方、電気鋳造で開孔を形成する方法では、リブ幅の小さなメタルマスクを形成することができるものの、その開孔は上記エッチングによって形成されたテーパ形状を有する開孔とは異なりメタルマスクの平面方向に対して垂直な端面を有していた。このため、蒸着時には開孔の垂直な端面が影となって蒸着物が不均一に蒸着される領域(シャドー領域)が生じるという問題があった。これに対して、例えば特許文献2では、電極となる基板上にポジレジストを用いて順テーパ形状の電気鋳造レジストを形成して、開孔の端面がテーパ形状を有するメタルマスクを形成する方法が開示されている。
On the other hand, in the method of forming an opening by electroforming, a metal mask with a small rib width can be formed, but the opening is different from the opening having a tapered shape formed by the etching described above. It had an end face perpendicular to the direction. For this reason, at the time of vapor deposition, there is a problem that a region (shadow region) in which the vertical end face of the opening is shaded and the deposited material is deposited unevenly is generated. On the other hand, for example, in
しかしながら、上記方法にて形成されたメタルマスクを用いてディスプレイを製造した場合には歩留まりが低下するという問題があった。 However, when a display is manufactured using the metal mask formed by the above method, there is a problem that the yield is lowered.
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高精細且つ高い歩留まりを有する表示装置を製造することが可能なメタルマスクおよびメタルマスクの製造方法、ならびに表示装置の製造方法を提供することにある。 The present technology has been made in view of such problems, and an object of the present technology is to provide a metal mask, a metal mask manufacturing method, and a display device manufacturing method capable of manufacturing a display device having high definition and high yield. It is to provide.
本技術のメタルマスクの製造方法は、導電性を有する基板上に、基板側に向けて逆テーパ状の開孔を有する化学増幅型のネガレジスト膜を形成する工程と、電気鋳造により基板上の、ネガレジスト膜の開孔に金属膜を析出する工程とを含むものである。 The metal mask manufacturing method of the present technology includes a step of forming a chemically amplified negative resist film having a reverse tapered opening toward the substrate on a conductive substrate, and electroforming on the substrate. And a step of depositing a metal film in the openings of the negative resist film.
本技術のメタルマスクは、上記メタルマスクの製造方法を用いて作製されたものであり、蒸着源と被蒸着基板との間に配置され、被蒸着基板側に平滑面を有すると共に、被蒸着基板に向かって狭くなる開孔を有する金属膜からなる。 The metal mask of the present technology is manufactured using the above-described metal mask manufacturing method, and is disposed between the vapor deposition source and the vapor deposition substrate, has a smooth surface on the vapor deposition substrate side, and the vapor deposition substrate. It consists of a metal film having an opening that narrows toward.
本技術のメタルマスクおよびその製造方法では、化学増幅型のネガレジストを用いて基板側に向けて逆テーパ状の開孔を有するレジスト膜(ネガレジスト膜)を形成し、電気鋳造により基板上の、レジスト膜の開孔に金属膜を析出するようにした。これにより、シャドー領域が狭く、被蒸着基板に相対する面が平滑なメタルマスクが形成される。 In the metal mask and the manufacturing method thereof according to the present technology, a resist film having a reverse taper-shaped opening (negative resist film) is formed toward the substrate using a chemically amplified negative resist, and the resist film (negative resist film) is formed on the substrate by electroforming. Then, a metal film was deposited in the opening of the resist film. As a result, a metal mask having a narrow shadow region and a smooth surface facing the deposition substrate is formed.
本技術の表示装置の製造方法は、基板に下部電極を画素ごとに形成する工程と、下部電極の上に正孔注入および正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔供給層を形成する工程と、正孔供給層の上に発光層を蒸着法により形成する工程と、発光層および正孔供給層の前面に、電子注入および電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子供給層を形成する工程と、電子供給層の全面に上部電極を形成する工程とを含み、少なくとも発光層は、上記製造方法によって作製されたメタルマスクを用いて形成される。 A method of manufacturing a display device according to the present technology includes a step of forming a lower electrode on a substrate for each pixel, and a step of forming a hole supply layer having at least one of hole injection and hole transport properties on the lower electrode. And a step of forming a light emitting layer on the hole supply layer by vapor deposition, and a step of forming an electron supply layer having at least one of electron injection and electron transport on the front surface of the light emitting layer and the hole supply layer. And a step of forming an upper electrode on the entire surface of the electron supply layer, and at least the light emitting layer is formed using a metal mask manufactured by the above manufacturing method.
本技術の表示装置の製造方法では、少なくとも発光層を、蒸着法を用いて形成する際に、上記メタルマスクを用いることにより、微細且つ先に形成した部材(例えば、正孔供給層)を損傷することなく形成することが可能となる。 In the method for manufacturing a display device according to the present technology, when the light emitting layer is formed by vapor deposition, the metal mask is used to damage a fine member (for example, a hole supply layer) formed earlier. It becomes possible to form without doing.
本技術のメタルマスクおよびその製造方法ならびに表示装置の製造方法では、基板側に向けて逆テーパ状の開孔を有する化学増幅型のネガレジスト膜が形成された基板上の、ネガレジスト膜の開孔に電気鋳造によって金属膜を析出させるようにした。これにより、蒸着物が不均一に蒸着される虞のある、所謂シャドー領域が狭く、被蒸着基板に相対する面が平滑なメタルマスク作製することが可能となる。よって、このメタルマスクを用いて発光層等の各画素毎に塗り分けが必要な膜を、微細且つ先に形成した部材を損傷することなく形成することができる。即ち、高精細且つ高い歩留まりを有する表示装置を製造することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。 In the metal mask, the manufacturing method thereof, and the manufacturing method of the display device according to the present technology, the negative resist film is opened on the substrate on which the chemically amplified negative resist film having a reverse tapered opening toward the substrate side is formed. A metal film was deposited in the holes by electroforming. As a result, it is possible to manufacture a metal mask in which a so-called shadow region in which a deposit is likely to be deposited unevenly is narrow and the surface facing the deposition substrate is smooth. Therefore, a film that needs to be separately applied to each pixel such as a light emitting layer can be formed finely and without damaging the previously formed member by using this metal mask. That is, a display device having high definition and a high yield can be manufactured. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any effects described in the present disclosure.
以下、本開示の実施の形態および適用例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
1−1.メタルマスクの製造方法
1−2.メタルマスクの形状
1−3.表示装置およびその製造方法
2.適用例(電子機器の例)
Hereinafter, embodiments and application examples of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. Embodiment 1-1. Metal mask manufacturing method 1-2. Shape of metal mask 1-3. 1. Display device and manufacturing method thereof Application examples (examples of electronic devices)
<1.実施の形態>
図1A〜図1Cは、本開示の一実施の形態にかかるメタルマスク(メタルマスク100)の製造方法の一例を表したものである。このメタルマスク100は、蒸着時に用いられるマスクであり、例えば、1種類の金属材料からなると共に、例えば、図9に示したような有機EL表示装置(表示装置1)において所定のパターンを有する構成要素(例えば、画素電極12や各発光層14B)を形成する際に用いられるものである。本実施の形態におけるメタルマスク100は、蒸着源201と被蒸着基板202との間に配置した際に、被蒸着基板202側に平滑面を有すると共に、被蒸着基板202に向かって徐々に狭くなる開孔100Aを有するものである。
<1. Embodiment>
1A to 1C show an example of a method for manufacturing a metal mask (metal mask 100) according to an embodiment of the present disclosure. The
(1−1.メタルマスクの製造方法)
メタルマスク100は、例えば、以下の方法を用いて作製される。
(1-1. Metal Mask Manufacturing Method)
The
まず、図1Aに示したように、例えばガラス等の不導体物質からなる基板101の一面に、例えばスッパタリング法を用いて導電膜102を形成する。この導電膜102上に、基板101側に向けて逆テーパ状の開孔103Aを有するレジスト膜103を形成する。レジスト膜103には、ネガ型のフォトレジストを用いることが好ましい。ネガ型のフォトレジストとしては、一般的なドライフィルムで用いられる1フォトン1反応のネガレジストや、化学増幅型のネガレジストが挙げられる。特に、液状の化学増幅型のネガレジストを用いることで急峻な逆テーパ形状の開孔103Aを有するレジスト膜103を形成することができる。具体的には、例えば液状の化学増幅型ネガレジストを、例えば20μm程度の厚みとなるように塗布したのち、これをパターニングすることによって形成される。
First, as shown in FIG. 1A, a
続いて、図1Bに示したように、電気鋳造により導電膜102上の、レジスト膜103の開孔103A内に金属膜100Pを析出させる。具体的には、レジスト膜103が形成された基板101をメッキ液中に浸漬し、このメッキ液中で導電膜102に電極を接続して所定の膜厚まで金属膜100Pを析出させる。このとき、析出される金属膜100Pとレジスト膜102との膜厚差は5μm以上であることが好ましい。これにより、所定のパターン(開孔100A)を有する金属膜100Pが得られる。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, a metal film 100P is deposited in the
最後に、図1Cに示したように、例えば、剥離液によって金属膜100Pを導電膜101上から剥離させる。これにより、図2に示したように、表面(面S1)から裏面(面S2)に向かって狭くなる複数の開孔100Aを有するメタルマスク100が得られる。
Finally, as shown in FIG. 1C, for example, the metal film 100P is peeled off from the
なお、導電膜102上には離型剤(図示せず)を塗布しておくことで、容易に金属膜100Pを剥離することができる。
Note that the metal film 100P can be easily peeled off by applying a release agent (not shown) onto the
(1−2.メタルマスクの形状)
メタルマスク100は、上記のように蒸着時に用いられるマスクであり、側面に傾斜角を有する複数の開孔100Aが形成されたものである。本実施の形態では、メタルマスク100は上記方法を用いて形成されたものであり、実際の蒸着工程で用いる際には、面S1が蒸着源201に、面S2が被蒸着基板202にそれぞれ相対するように配置される。このメタルマスク100は、蒸着源201と相対する面S1から被蒸着基板202に相対する面S2に向かって狭くなる開孔100Aを有する。このメタルマスク100は、電気鋳造によって金属膜の析出が開始される導電膜102側の平滑面(面S2)が被蒸着基板202側に配置される。
(1-2. Shape of metal mask)
The
このメタルマスク100を用いて蒸着する際には、開孔100Aを形成する傾斜面S3の角度、即ち面S2と傾斜面S3とが成す角(テーパ角θ1)が重要となる。以下に、テーパ角θ1について、メタルマスクの平面構成を表した図2と、面S1側に蒸着源201を、面S2側に被蒸着基板202を配置した際のI−I破線におけるメタルマスク100の断面構成を表した図3とを用いて説明する。
When vapor deposition is performed using the
メタルマスク100を用いて蒸着を行う際に想定される蒸着源201,メタルマスク100および被蒸着面S0(ここでは、被蒸着面S0はメタルマスク100の面S2と同一平面)との関係は図3のようになる。即ち、メタルマスク100の、蒸着源201側の端部をA,被蒸着面S0側の端部をB,蒸着源の最外有効端部をCとした場合、最外有効端部Cおよびメタルマスク100の端部Aを結んだ線L1と被蒸着面S0との交点Xと、メタルマスク100の端部Bとの間の領域は、被蒸着面S0に、最外有効端部Cから蒸発した蒸着材料が不均一に蒸着される領域、即ちシャドー領域Aとなる。これに対して、シャドー領域Aの外側(即ち、開孔100A2の中寄り;均一領域B)には均一な蒸着膜が形成される。このシャドー領域Aはテーパ角θ1が小さくなる、即ち傾斜面S3がなだらかになることによって狭くなる。このため、メタルマスク100の傾斜角(テーパ角θ1)は、下記の式1を満たすことが好ましい。即ち、蒸着源201と被蒸着面S0との距離をH1,メタルマスク100の被蒸着面S0側の端部Bと最外有効端部Cとの距離Lとした場合、テーパ角θ1は式(1)を満たすことにより、蒸着時にメタルマスク100によるシャドー領域Aが低減される。なお、θ2は最外有効端部Cとメタルマスク100の端部Bとを結んだ直線L2の、蒸着源201の面とのなす角である。
Relationship between
但し、シャドー領域Aはメタルマスク100の厚みにも影響される。図4は、メタルマスク100の板厚によるシャドー領域Aの角度依存性を表したものである。図4から、メタルマスク100の厚み(T)は薄いほどシャドー領域Aが縮小され、これにより蒸着膜の膜厚のばらつきが抑えられる。なお、メタルマスク100は、その製法上膜厚に10%程度のばらつきが生じる。この10%程度の膜厚のばらつきを加味した場合には、テーパ角θ1は下記の式(3)を満たすことが好ましい。即ち、最外有効端部Cとメタルマスク100の被蒸着面S0側の端部Bとの成す角θ2が下記式(2)で表わされる場合には、メタルマスク100のテーパ角θ1は下記式(3)を満たすことが好ましい。
However, the shadow region A is also affected by the thickness of the
更に、実際にメタルマスク100を用いて被蒸着基板202に蒸着膜を成膜する場合には、シャドー領域Aはメタルマスク100と被蒸着基板202との距離(ギャップH3)にも影響される。図5は被蒸着基板202とメタルマスクとのギャップH3によるシャドー領域Aの角度依存性を表したものである。図5から、被蒸着基板202とメタルマスクとのギャップH3はできるだけ小さいほうがよいことがわかる。
Furthermore, when a vapor deposition film is actually formed on the
蒸着時に用いられる一般的なメタルマスクは、前述したように、例えば圧延された金属板をエッチングして開孔部を形成して作製される。図6A,6Bは、このエッチングを用いたメタルマスク1100の製造方法の一例を表したものである。先ず、図6Aに示したように、メタルマスク1100の母材となる金属板1100A上に所定のパターニングを有するポジ型のレジスト層を形成する。レジスト層はドライフィルムを張付けて形成してもよいし、液状のフォトレジストを塗布したのちプリベーキングによって表面を適当に硬化させて形成してもよい。続いて、レジスト層上に所定のパターンが形成された露光用のフォトマスクを配設し露光,現像することによって所定のパターンを有するレジスト膜1030が形成される。また、金属板1100Aの表面が露出される。
As described above, a general metal mask used at the time of vapor deposition is manufactured by, for example, etching a rolled metal plate to form an opening. 6A and 6B show an example of a method for manufacturing the
次に、図6Bに示したように、金属板1100Aに開孔1100Bを形成する。具体的には、レジスト膜1030の開孔1030A側から、例えば薬液をスプレーして金属板1100Aをエッチングする。このとき、レジスト膜1030が残存して形成される場合には、レジスト膜1030は金属板1100Aがエッチングされるときのマスクとなる。こののち、レジスト膜1030を除去することでメタルマスク1100が完成する。
Next, as shown in FIG. 6B, an
上記エッチングによってメタルマスク1100を形成する場合には、メタルマスク1100の材料としてFe−Ni合金等の低線膨張率を有する金属を用いることができる。しかしながら、このエッチングを用いた方法では、画素間のピッチが、例えば200μm以下のような微細加工を必要とする表示装置を製造する際に使用するメタルマスクを作製することは難しかった。これは、一般的に流通している圧延母材の金属板の板厚は薄くても50μm程度であるため、開孔を形成する際に用いられるエッチングには薬液を用いるウェットエッチング方式が採用されるためである。ウェットエッチングは等方的なエッチングであるため、作製されたメタルマスク1100は、図7に示したようにテーパ領域1100Cの幅W2を広く、リブ1100Bの幅W1を狭くするには限界があった。
In the case where the
この問題を解決する方法としては、例えば金属板を両面エッチングと片面ハーフエッチングを組み合わせて開孔を形成する方法等が考えられる。この方法では、リブ幅を縮小することはできるものの、開孔の形状、即ちリブ側面の形状に由来して蒸着材が不均一に成膜されるシャドー領域が大きくなる。このため、高精細な表示装置への適用は困難であった。 As a method for solving this problem, for example, a method of forming an opening by combining double-sided etching and single-sided half-etching of a metal plate can be considered. In this method, although the rib width can be reduced, the shadow region where the vapor deposition material is unevenly formed due to the shape of the opening, that is, the shape of the side surface of the rib, becomes large. For this reason, application to a high-definition display device has been difficult.
これに対して、前述したように、例えばサブピクセル毎に形成されるメタルマスクの開孔を1つ飛ばしに形成し、蒸着時にマスクをずらして2回蒸着工程を繰り返す方法が開示されている。この方法では、高精細な塗り分けを行うことはできるものの、同じ蒸着工程を2回繰り返すため材料の使用量が増加して製造コストが上昇するという問題があった。 On the other hand, as described above, for example, a method is disclosed in which one metal mask opening formed for each sub-pixel is skipped and the deposition process is repeated twice by shifting the mask during deposition. In this method, although it is possible to perform high-definition coating, there is a problem that the amount of material used increases and the manufacturing cost increases because the same vapor deposition process is repeated twice.
一方、メタルマスクは電気鋳造を用いて作製することも可能である。電気鋳造によって形成されたメタルマスクは、上記エッチングを用いて作製した場合に問題となったメタルマスクの膜厚を小さくすることができる。このためリブ幅の狭いメタルマスクを形成することができる。但し、開孔はエッチングによって形成されたテーパ形状を有する開孔とは異なりメタルマスクの平面方向に対して垂直な端面を有していた(図8参照)。このため、図8に示したように、蒸着時には開孔の垂直な端面S4が影となって蒸着物が不均一に蒸着されるシャドー領域が広がり、均一な膜厚を有する蒸着膜の形成が難しいという問題があった。 On the other hand, the metal mask can also be produced using electroforming. A metal mask formed by electroforming can reduce the film thickness of the metal mask, which is a problem when manufactured using the above etching. For this reason, a metal mask with a narrow rib width can be formed. However, the opening had an end surface perpendicular to the planar direction of the metal mask, unlike the opening having a tapered shape formed by etching (see FIG. 8). For this reason, as shown in FIG. 8, the vertical end face S4 of the opening is shaded during the deposition, and a shadow region where the deposited material is deposited unevenly spreads to form a deposited film having a uniform thickness. There was a problem that it was difficult.
電気鋳造を用いてテーパ角を有する開孔を備えたメタルマスクを作製する方法としては、例えば金属膜を析出させる電極となる基板上にポジ型のレジストを用いてテーパ形状の電気鋳造レジスト膜を形成する方法がある。これにより、リブ幅が狭く且つテーパ角を有する開孔を備えたメタルマスクを作製することができる。しかしながら、上記方法によって形成されたメタルマスクを用いて表示装置の発光層等の構成要素を成膜した場合には、歩留まりが低下するという問題があった。これは、電気鋳造によって析出される金属膜の成長面が被蒸着基板に相対する面となるためである。電気鋳造によって成膜された金属膜の成長面は金属元素の析出のばらつきや異物等によって凹凸を有する。この凹凸によって被蒸着基板に傷や異物付着等の損傷を与え、例えば画素電極12と対向電極15との短絡等の原因となる。即ち、点欠陥等が増加して製造歩留まりが低下する。
As a method of producing a metal mask having an opening having a taper angle by using electroforming, for example, a positive type resist is used on a substrate serving as an electrode for depositing a metal film to form a taper-shaped electroformed resist film. There is a method of forming. Thereby, the metal mask provided with the opening which has a narrow rib width and a taper angle can be manufactured. However, when a component such as a light emitting layer of a display device is formed using the metal mask formed by the above method, there is a problem in that the yield decreases. This is because the growth surface of the metal film deposited by electroforming is a surface facing the deposition target substrate. The growth surface of the metal film formed by electroforming has irregularities due to variations in precipitation of metal elements, foreign matters, and the like. This unevenness causes damage such as scratches and adhesion of foreign matter to the deposition substrate, and causes a short circuit between the
これに対して、本実施の形態におけるメタルマスクおよびその製造方法では、電気鋳造において電極面となる基板101側に向けて逆テーパ状の開孔103Aを形成することが可能な化学増幅型のネガレジストを用いてレジスト膜103を形成するようにした。これにより、基板101側に向かって幅が狭くなる開孔100Aを有する金属膜100Pを成膜することができ、この金属膜100Pを導電膜102から剥離させることによって、蒸着時に、被蒸着基板202側に平滑面を有するメタルマスク100が作製される。
On the other hand, in the metal mask and the manufacturing method thereof in the present embodiment, a chemically amplified negative capable of forming an inversely tapered
(1−3.表示装置の製造方法)
図9は、本開示のメタルマスクを用いて製造された表示装置(表示装置1)の断面構成の一例を表したものである。この表示装置1は、高精細な表示性能を有する、例えば業務用や医療用のディスプレイとして用いられるものである。表示装置1は、表示領域にそれぞれがマトリクス状に配置された複数の画素2(例えば、赤色画素2R,緑色画素2G,青色画素2B)を有する。各画素2R,2G,2Bには、それぞれ対応する単色光(赤色光LR,緑色光LG,青色光LB)を発する発光素子10(赤色発光素子10R,緑色発光素子10G,青色発光素子10B)が設けられている。表示装置1は、例えばこれら発光素子10の発光光を上面(駆動基板11とは反対側の面)側から取り出す上面発光型(所謂、トップエミッション型)の表示装置である。
(1-3. Manufacturing method of display device)
FIG. 9 illustrates an example of a cross-sectional configuration of a display device (display device 1) manufactured using the metal mask of the present disclosure. The
表示装置1では、図1に示したように、各画素2R,2G,2Bは駆動基板11上に設けられた隔壁13によって区画されている。駆動基板11と対向配置された対向基板20の対向面には、各画素2R,2G,2Bに対応する位置(発光素子10R,10G,10B上)にカラーフィルタ(CF)22R,22G,22Bがそれぞれ設けられている。各CF22R,22G,22Bの間には隣接画素からの混色を抑制するブラックマトリクス(BM)21がそれぞれ設けられている
In the
発光素子10R,10G,10Bは、それぞれ、画素駆動回路の駆動トランジスタTr1等が設けられた駆動基板11の側から、陽極としての画素電極12、発光層14Bを含む有機層14、および陰極としての対向電極15がこの順に積層されている。各発光素子10R,10G,10Bの間には隔壁13が設けられている。
The
このような発光素子10R,10G,10Bは、保護膜16および平坦化膜17により被覆され、更にこの平坦化膜17上には接着層(図示せず)を介して、対向基板20が全面にわたって貼り合わされている。なお、対向基板20は駆動基板11の対向面側にBM21およびCF22を有し、CF22上にはオーバーコート(OC)23が設けられている。
Such light-emitting
画素電極12は、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有することが発光効率を高める上で望ましい。特に、画素電極12が陽極として使われる場合には、画素電極12は正孔注入性の高い材料により構成されていることが望ましい。このような画素電極12としては、例えば、積層方向(X軸方向)の厚み(以下、単に厚みと言う)が100nm以上1000nm以下であり、クロム(Cr),金(Au),白金(Pt),ニッケル(Ni),銅(Cu),タングステン(W)あるいは銀(Ag)等の金属元素の単体またはこれら金属元素のいずれかを含む合金が挙げられる。画素電極12の表面には、インジウムとスズの酸化物(ITO)等の透明導電膜が設けられていてもよい。なお、アルミニウム(Al)合金のように、反射率が高くても、表面の酸化皮膜の存在や、仕事関数が大きくないことによる正孔注入障壁が問題となる材料においても、適切な正孔注入層を設けることによって画素電極12として使用することが可能である。
The
隔壁13は、上記のように各画素2R,2G,2Bを区画すると共に、各発光素子10R,10G,10Bを電気的に分離するものである。隔壁13には各画素2R,2G,2Bにおける発光領域となる開孔部13Aが設けられている。この開孔部13Aには、詳細は後述するが、それぞれ対応する発光素子10R,10G,10Bを構成する発光層14B(赤色発光層14BR,緑色発光層14BG,青色発光層14BB)を含む有機層14が設けられている。隔壁13の材料としては、例えばポリイミド、ノボラック樹脂あるいはアクリル樹脂等の有機材料が挙げられるがこれに限らず、例えば有機材料と無機材料とを組み合わせて用いてもよい。無機材料としては、例えばSiO2,SiO,SiC,SiNが挙げられる。隔壁13は、例えば上記有機材料による単層膜として形成してもよいが、有機材料と無機材料とを組み合わせ場合には、有機膜と無機膜との積層構造としてもよい。なお、有機層14および対向電極15は、隔壁13の上にも設けられているが、発光が生じるのは発光領域だけである。
The partition wall 13 partitions the pixels 2R, 2G, and 2B as described above and electrically separates the
有機層14は、例えば、画素電極12の側から順に、正孔供給層14A,発光層14Bおよび電子供給層14Cを積層した構成を有する。これらのうち発光層14B以外の層は必要に応じて設ければよい。有機層14は、発光素子10R,10G,10Bの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔供給層14Aは、例えば、正孔注入性を有する層(正孔注入層)および正孔輸送性を有する層(正孔輸送層)が画素電極12側から正孔注入層,正孔輸送層の順に積層された構成を有する。正孔注入層は、発光層14Bへの正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層は、発光層14Bへの正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層14Bは、電界を印加することにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子供給層14Cは、例えば電子注入性を有する層(電子注入層)および電子輸送性を有する層(電子輸送層)が、発光層14B側から電子輸送層,電子注入層の順に積層された構成を有する。電子輸送層は、発光層14Bへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子注入層は、電子注入効率を高めるためのものである。
For example, the
対向電極15は、例えば、厚みが10nm程度であり、Al,マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca)またはNaの合金により構成されている。中でも、MgとAgとの合金(Mg−Ag合金)は、薄膜での導電性と吸収の小ささとを兼ね備えているので好ましい。Mg−Ag合金におけるMgとAgとの比率は特に限定されないが、膜厚比でMg:Ag=20:1〜1:1の範囲であることが望ましい。また、対向電極15の材料は、Alとリチウム(Li)との合金(Al−Li合金)でもよい。
For example, the
対向電極15は、また、半透過性反射層としての機能を兼ねていてもよい。対向電極15が半透過性反射層としての機能を備えている場合には、発光素子10は共振器構造を有し、この共振器構造により発光層14Bで発生した光を画素電極12と対向電極15との間で共振させるようになっている。
The
保護膜16は、対向電極15上に形成されるものであり、例えば酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiNxOy)、酸化チタン(TiOx)または酸化アルミニウム(AlxOy)等の無機材料からにより構成されている。
The protective film 16 is formed on the
平坦化膜17は、保護膜16上にほぼ一様に形成されるものである。平坦化膜17は、上記接着層を兼ねていてもよく、例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂等からなる。 The planarizing film 17 is formed almost uniformly on the protective film 16. The planarization film 17 may also serve as the adhesive layer, and is made of, for example, an epoxy resin or an acrylic resin.
対向基板20は、発光素子10R,10G,10Bを封止するものであり、発光素子10R,10G,10Bで発生した光に対して透過性を有するガラス等の材料によって構成されている。対向基板20の駆動基板11側の面(対向面)上には、例えば、BM21およびCF22が設けられている。BM21およびCF22は、赤色発光素子10R,緑色発光素子10Gおよび青色発光素子10Bで発生した各光LR,LG,LBを取り出すと共に、各発光素子10R,10G,10Bならびにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
The
上記表示装置1は例えば図10に示した流れ図に従って製造される。
The
まず、上述した材料よりなる駆動基板11に画素電極12および駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路を形成したのち、全面に感光性樹脂を塗布することにより平坦化絶縁膜(図示せず)を形成する。次いで、例えばスパッタ法により、上述した材料よりなる画素電極12を形成し、ウェットエッチングにより画素電極12を選択的に除去して発光素子10R,10G,10Bごとに分離する(ステップS101)。
First, after a pixel driving circuit including the
続いて、駆動基板11の全面にわたり隔壁13となる、例えば感光性樹脂を塗布し、例えばフォトリソグラフィ法により発光領域に対応する開孔部13Aを設け、焼成することにより、隔壁13を形成する(ステップS102)。次に、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる有機層14の正孔供給層14A,発光層14Bおよび電子供給層14Cを形成する(ステップS103〜S105)。このとき、各発光層14BR,15BG,15BBは本開示のメタルマスク100を用いて形成される。次に、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる対向電極15を成膜する(ステップS106)。これにより、図10に示したような発光素子10R,10G,10Bが形成される。
Subsequently, for example, a photosensitive resin that becomes the partition wall 13 is applied over the entire surface of the drive substrate 11, and an opening portion 13 </ b> A corresponding to the light emitting region is provided by, for example, photolithography, and then fired to form the partition wall 13 ( Step S102). Next, the hole supply layer 14A, the light emitting layer 14B, and the electron supply layer 14C of the
続いて、例えばCVD法またはスパッタ法により、発光素子10R,10G,10Bの上に上述した材料よりなる保護膜16を形成する(ステップS107)。次に、保護膜16の上に、平坦化膜17を形成し、この平坦化膜17(あるいは接着層)を間にしてOC23によって被覆されたCF22およびBM21を備えた対向基板20を貼り合わせる。以上により、図9に示した表示装置1が完成する。
Subsequently, the protective film 16 made of the above-described material is formed on the
この表示装置1では、各画素2R,2G,2Bに対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。即ち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光LR,LG,LBは、例えば、画素電極12と対向電極15との間で多重反射し、または、画素電極12における反射光と発光層14Bで発生した光とが干渉により強め合い、対向電極15,カラーフィルタ23および対向基板20を透過して取り出される。
In the
以上のように、本実施の形態では、電気鋳造において電極面となる基板101上に設けられた導電膜102側に向けて逆テーパ状の開孔103Aを形成することが可能な化学増幅型のネガレジストを用いてレジスト膜103を形成するようにした。これにより、レジスト膜103の開孔103Aに導電膜102側に向かって幅が狭くなる開孔を有する金属膜100Pが形成される。よって、被蒸着基板202に相対する面が平滑、且つ、被蒸着基板202に向かって狭くなる開孔を有するメタルマスクが作製される。これにより、蒸着時にメタルマスク100と被蒸着基板202との距離を近接させることが可能となり、シャドー領域が狭く、微細且つ先に形成した部材(例えば正孔供給層14Aや、発光素子
10R,10G,10Bをそれぞれ電気的に分離する隔壁13)を損傷することなく形成することが可能となる。即ち、高精細且つ高い歩留まりを有する表示装置を製造することが可能となる。
As described above, in this embodiment mode, a chemical amplification type that can form the reverse tapered
なお、隔壁13に打痕等の損傷がある対向電極15上の保護膜16にクラック等が生じ、後発性のダークスポットが発生して信頼性が低下する。本実施の形態では、上記のように隔壁13への損傷が防止されるため、後発性のダークスポットの発生を低減することができる。よって、上記効果に加えて、信頼性の高い表示装置を提供することが可能となる。
It should be noted that cracks or the like occur in the protective film 16 on the
<2.適用例>
上記実施の形態において説明したメタルマスク100を用いて製造された表示装置1の適用例について説明する。表示装置1は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータおよび携帯電話等の携帯端末あるいはビデオカメラ等のあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。このように、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
<2. Application example>
An application example of the
なお、本技術は以下に示したような、業務用あるいは医療用ディスプレイやスマートフォン、携帯電話等のハイピッチな表示パネルを有する電子機器でより高い効果を示すものである。 In addition, this technique shows a higher effect in the electronic device which has a high pitch display panel, such as a business or medical display, a smart phone, and a mobile phone, as shown below.
(適用例1)
図11Aは、適用例1に係るスマートフォンの外観を表側から、図11Bは裏側から表したものである。このスマートフォンは、例えば、表示部110(表示装置1(あるいは表示装置3〜6))および非表示部(筐体)120と、操作部130とを備えている。操作部130は、図11Aに示したように非表示部120の前面に設けられていてもよいし、図11Bに示したように上面に設けられていてもよい。
(Application example 1)
11A shows the appearance of the smartphone according to Application Example 1 from the front side, and FIG. 11B shows the back side. The smartphone includes a display unit 110 (display device 1 (or
(適用例2)
図12は、適用例2に係るノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体210,文字等の入力操作のためのキーボード220および上記表示装置としての表示部230を有している。
(Application example 2)
FIG. 12 illustrates the appearance of a notebook personal computer according to Application Example 2. The notebook personal computer includes, for example, a main body 210, a
(適用例3)
図13Aは、適用例3に係る適用例6に係る携帯電話機の閉じた状態における正面図、左側面図、右側面図、上面図および下面図を表したものである。図13Bは、携帯電話機の開いた状態における正面図および側面図を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体310と下側筐体320とを連結部(ヒンジ部)330で連結したものであり、ディスプレイ340,サブディスプレイ350,ピクチャーライト360およびカメラ370を有している。ディスプレイ340またはサブディスプレイ350が、上記表示装置1に相当する。
(Application example 3)
13A illustrates a front view, a left side view, a right side view, a top view, and a bottom view of the cellular phone according to Application Example 6 according to Application Example 3 in a closed state. FIG. 13B shows a front view and a side view of the mobile phone in an opened state. This mobile phone is, for example, one in which an
以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件等は限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。 While the present technology has been described with reference to the embodiment, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the material and thickness of each layer described in the above embodiment, the film formation method, the film formation conditions, and the like are not limited, and other materials and thicknesses may be used. It is good also as conditions.
更に、上記実施の形態において説明した各層は必ずしも全て設ける必要はなく、適宜省略してもよい。また、上記実施の形態等において説明した層以外の層を追加しても構わない。更にまた、上記実施の形態では、色画素として赤色画素2R,緑色画素2Gおよび青色画素2Bの3色画素を備えた表示装置を例に説明したが、これら3色画素に白色画素あるいは黄色画素を組み合わせてもよい。 Further, all the layers described in the above embodiment are not necessarily provided, and may be omitted as appropriate. In addition, layers other than those described in the above embodiments and the like may be added. Furthermore, in the above-described embodiment, the display device including the three color pixels of the red pixel 2R, the green pixel 2G, and the blue pixel 2B as the color pixel has been described as an example. However, a white pixel or a yellow pixel is added to these three color pixels. You may combine.
また、上記実施の形態では、発光素子10R,10G,10Bの発光光を各画素2R,2G,2Bに対応する単色光を発する構成としたが、白色光を発するような構成としてもよい。更に、上記実施の形態では、発光素子10として有機EL素子を用いて説明したが、この他、無機EL素子,半導体レーザ,LED(Light Emitting Diode)等を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which emits the monochromatic light corresponding to each pixel 2R, 2G, 2B in the light-emitting light of 10R, 10G, 10B, it is good also as a structure which emits white light. Furthermore, in the above-described embodiment, the organic EL element is used as the
更にまた、上記実施の形態では、メタルマスクを形成する基板101として不導体物質からなる基板を用いたが、例えば導電性を有する基板(導電性基板)を用いてもかまわない。これにより、導電膜102を削除することができる。
Furthermore, in the above embodiment, a substrate made of a non-conductive material is used as the
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Moreover, there may exist another effect.
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)導電性を有する基板上に、前記基板側に向けて逆テーパ状の開孔を有する化学増幅型のネガレジスト膜を形成する工程と、電気鋳造により前記基板上の、前記ネガレジスト膜の前記開孔に金属膜を析出する工程とを含むメタルマスクの製造方法。
(2)前記ネガレジスト膜は液体レジストである、前記(1)に記載のメタルマスクの製造方法。
(3)前記ネガレジスト膜と前記金属膜との膜厚差は5μm以上である、前記(1)または(2)に記載のメタルマスクの製造方法。
(4)前記基板は、不導体基板と前記不導体基板上に設けられた導電膜とからなる、前記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載のメタルマスクの製造方法。
(5)前記基板は導電性基板である、前記(1)乃至(4)のいずれか1つに記載のメタルマスクの製造方法。
(6)蒸着源と被蒸着基板との間に配置され、前記被蒸着基板側に平滑面を有すると共に、前記被蒸着基板に向かって狭くなる開孔を有する金属膜からなるメタルマスク。
(7)前記金属膜は1種類の金属材料からなる、前記(6)に記載のメタルマスク。
(8)前記金属膜の前記被蒸着基板側の開孔の傾斜角θ(テーパ角θ)は下記式(1)を満たす、前記(6)または(7)に記載のメタルマスク。
(H:蒸着源と被蒸着面との距離,L:メタルマスク被蒸着面側の端部と最外有効端部との距離)
(9)基板に下部電極を画素ごとに形成する工程と、前記下部電極の上に正孔注入および正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔供給層を形成する工程と、前記正孔供給層の上に発光層を蒸着法により形成する工程と、前記発光層および前記正孔供給層の前面に、電子注入および電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子供給層を形成する工程と、前記電子供給層の全面に上部電極を形成する工程とを含み、少なくとも前記発光層は、蒸着源と前記基板との間に配置され、前記基板側に平滑面を有すると共に、前記基板に向かって狭くなる開孔を有するメタルマスクを用いて形成される表示装置の製造方法。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) forming a chemically amplified negative resist film having a reverse tapered opening toward the substrate on a conductive substrate; and the negative resist film on the substrate by electroforming And a step of depositing a metal film in the opening.
(2) The method for manufacturing a metal mask according to (1), wherein the negative resist film is a liquid resist.
(3) The method for producing a metal mask according to (1) or (2), wherein a film thickness difference between the negative resist film and the metal film is 5 μm or more.
(4) The method for manufacturing a metal mask according to any one of (1) to (3), wherein the substrate includes a non-conductive substrate and a conductive film provided on the non-conductive substrate.
(5) The method for manufacturing a metal mask according to any one of (1) to (4), wherein the substrate is a conductive substrate.
(6) A metal mask made of a metal film that is disposed between a vapor deposition source and a vapor deposition substrate and has a smooth surface on the vapor deposition substrate side and an opening that narrows toward the vapor deposition substrate.
(7) The metal mask according to (6), wherein the metal film is made of one type of metal material.
(8) The metal mask according to (6) or (7), wherein an inclination angle θ (taper angle θ) of the opening on the deposition substrate side of the metal film satisfies the following formula (1).
(H: distance between the deposition source and the deposition surface, L: distance between the end on the metal mask deposition surface side and the outermost effective end)
(9) forming a lower electrode for each pixel on the substrate, forming a hole supply layer having at least one of hole injection and hole transport on the lower electrode, and supplying the holes A step of forming a light emitting layer on the layer by a vapor deposition method, a step of forming an electron supply layer having at least one of electron injection and electron transport on the front surface of the light emitting layer and the hole supply layer, Forming an upper electrode on the entire surface of the electron supply layer, wherein at least the light emitting layer is disposed between the vapor deposition source and the substrate, has a smooth surface on the substrate side, and narrows toward the substrate. A manufacturing method of a display device formed using a metal mask having an opening.
1…表示装置、2…画素、10R,10G,10B…発光素子、11…駆動基板、12…画素電極、13…隔壁、14…有機層、14A…正孔供給層、14B…発光層、14B…電子供給層、15…対向電極、16…保護膜、17…平坦化膜、20…対向基板、21…ブラックマトリクス(BM)、22…カラーフィルタ(CF)、23…オーバーコート(OC)、100…メタルマスク、201…蒸着源、202…被蒸着基板。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
電気鋳造により前記基板上の、前記ネガレジスト膜の前記開孔に金属膜を析出する工程と
を含むメタルマスクの製造方法。 Forming a chemically amplified negative resist film having a reverse-tapered opening toward the substrate side on a conductive substrate;
Depositing a metal film on the openings of the negative resist film on the substrate by electroforming.
メタルマスク。 A metal mask comprising a metal film disposed between a vapor deposition source and a vapor deposition substrate, having a smooth surface on the vapor deposition substrate side, and an opening narrowing toward the vapor deposition substrate.
(H:蒸着源と被蒸着面との距離,L:メタルマスク被蒸着面側の端部と最外有効端部との距離) The metal mask according to claim 6, wherein an inclination angle θ (taper angle θ) of the opening on the vapor deposition substrate side of the metal film satisfies the following formula (1).
(H: distance between the deposition source and the deposition surface, L: distance between the end on the metal mask deposition surface side and the outermost effective end)
前記下部電極の上に正孔注入および正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔供給層を形成する工程と、
前記正孔供給層の上に発光層を蒸着法により形成する工程と、
前記発光層および前記正孔供給層の前面に、電子注入および電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子供給層を形成する工程と、
前記電子供給層の全面に上部電極を形成する工程とを含み、
少なくとも前記発光層は、蒸着源と前記基板との間に配置され、前記基板側に平滑面を有すると共に、前記基板に向かって狭くなる開孔を有するメタルマスクを用いて形成される
表示装置の製造方法。
Forming a lower electrode for each pixel on the substrate;
Forming a hole supply layer having at least one of the characteristics of hole injection and hole transport on the lower electrode;
Forming a light emitting layer on the hole supply layer by vapor deposition;
Forming an electron supply layer having at least one of electron injection and electron transport on the front surface of the light emitting layer and the hole supply layer;
Forming an upper electrode on the entire surface of the electron supply layer,
At least the light emitting layer is disposed between a vapor deposition source and the substrate, and is formed using a metal mask having a smooth surface on the substrate side and an opening narrowing toward the substrate. Production method.
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