JP2016003383A - マスク及び有機発光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】CVD法によって薄膜を形成する際に、マスク開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適したCVD用マスク及び表示パネルの製造方法を提供する。【解決手段】 マスク3は、セラミックスからなり枠形状の支持フレーム10と、支持フレーム10に取り付けられた複数の金属板20a〜20jと、金属板20a〜20jの上を覆うセラミック製のカバー30とで構成されている。複数の金属板20a〜20jは、隣接する突出片部23a〜23j同士が互いに所定の間隙26を開けた状態で、XーY平面上に環状に配列されている。環状に配置された複数の突出片部23a〜23jによって、開口部51の外縁が形成されている。すなわち、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jの内側が開口部51となっている。【選択図】図5
Description
本発明は、CVD法で基板上に薄膜を形成するのに用いるマスク及びそのマスクを用いて有機発光デバイスを製造する方法に関する。
従来から、基板上の中央領域に表示部が形成された表示パネルにおいて、表示部を覆うように封止層を形成し、表示部が水分やガス等によって劣化するのを防止することが行なわれている。
例えば、有機ELパネルにおいて、基板上に2次元状に配設された複数のEL素子を構成する材料は、一般に活性が高く不安定であり、空気中の水分や酸素と容易に反応する。このような水分や酸素との反応は有機EL素子の特性を著しく悪化させる原因となるので、有機EL素子を外気から封止するために、2次元状に配設された複数のEL素子の全体を被覆するように、SiN(窒化シリコン)などからなる封止層を化学蒸着(CVD)法で形成している。
例えば、有機ELパネルにおいて、基板上に2次元状に配設された複数のEL素子を構成する材料は、一般に活性が高く不安定であり、空気中の水分や酸素と容易に反応する。このような水分や酸素との反応は有機EL素子の特性を著しく悪化させる原因となるので、有機EL素子を外気から封止するために、2次元状に配設された複数のEL素子の全体を被覆するように、SiN(窒化シリコン)などからなる封止層を化学蒸着(CVD)法で形成している。
ここで、基板上にCVD法やALD法で成膜する際に、基板上の限られた領域だけに成膜する場合は、開口を有するマスクを基板上に装着した状態で成膜を行う。
例えば、表示パネルにおける基板上の表示領域を囲む周辺領域には、表示領域から引き出された引出配線や外部との接続をなす端子部が存在している。封止層は表示領域全体を覆う必要があるが、その封止層によって端子部が覆われてしまうと、端子部とその端子部に接続される配線端子との導通性が悪くなってしまう。そこで、成膜領域を規定する開口部が形成されているにマスクを基板上に装着して、表示領域は封止層を形成し、端子部の上には封止材料が付着しないようにしている。
例えば、表示パネルにおける基板上の表示領域を囲む周辺領域には、表示領域から引き出された引出配線や外部との接続をなす端子部が存在している。封止層は表示領域全体を覆う必要があるが、その封止層によって端子部が覆われてしまうと、端子部とその端子部に接続される配線端子との導通性が悪くなってしまう。そこで、成膜領域を規定する開口部が形成されているにマスクを基板上に装着して、表示領域は封止層を形成し、端子部の上には封止材料が付着しないようにしている。
CVD用のマスクの素材としては、特許文献1に開示されているように、成膜時に温度が上昇しても寸法を正確に維持することができ、プラズマにも耐えることができ、クリーニング時に使用するフッ素系ガスに対する耐食性を有する材料が好ましい。そこで、通常CVD用のマスクの材料には、アルミナやジルコニアなどのセラミックスが用いられている。
このセラミック製のマスクは、セラミックスの素材を切削加工することで作製することができる。また、セラミック製のマスクは、熱膨張率が低いので、温度上昇時にも寸法精度を維持することができる。
上記のようなマスクを用いてCVD法で封止層などの膜を形成すると、マスクの開口部に形成された膜は、開口部の中央部では安定した膜厚が得られるが、エッジ付近では開口部のエッジにかけて膜厚がなだらかに変化する。すなわち、マスクの開口部のエッジから膜厚が安定膜厚に達する地点までにある程度の距離(膜厚立ち上がり距離)が必要となる。
この膜厚立ち上がり距離が長くなると膜の外縁が不明確となり、封止層の場合、封止性を確保するために封止層の面積を大きく設定するといったことも必要となるので、立ち上がり距離を小さくすることが望まれる。
本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、CVD法によって薄膜を形成する際に、マスクの開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適したCVD用マスク及び表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、CVD法によって薄膜を形成する際に、マスクの開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適したCVD用マスク及び表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様にかかるマスクは、CVD法で成膜する対象基板上に装着され、成膜領域を規定する開口部を有するCVD用のマスクであって、セラミックスからなり、内周縁のサイズが前記開口部の外縁よりも大きい支持フレームと、当該支持フレームに取り付けられた複数の金属板とからなり、複数の金属板の各々は、支持フレームの内周縁から開口部の中央部に向けて突出する突出片部を有し、複数の突出片部は、隣接するもの同士が常温において互いに間隙をあけた状態で、一平面に沿って環状に配置され、当該環状配置された複数の突出片部によって開口部の外縁が形成されている。
上記態様のマスクによれば、成膜時にマスクがCVD成膜温度まで加熱されるが、支持フレームはセラミックスで形成されているためその熱膨張率は小さい。従って、支持フレームは加熱時においても寸法精度が維持される。一方、複数の金属板は加熱時に膨張するが、金属板同士の間に間隙が確保されているので、熱応力による変形も生じにくい。
従って、支持フレームに取り付けられている複数の金属板における複数の突出片部によって形成される開口部の外縁は、CVD成膜温度に加熱した時にも、寸法精度が維持される。
従って、支持フレームに取り付けられている複数の金属板における複数の突出片部によって形成される開口部の外縁は、CVD成膜温度に加熱した時にも、寸法精度が維持される。
また、複数の金属板は、突出片部の板厚を薄く設定しても、強度を確保することができる。突出片部の板厚を薄く設定したマスクを用いて成膜することによって、膜厚立ち上がり距離の短い膜を形成することができる。
よって、このマスクは、CVD法によって薄膜を形成する際に、マスクの開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適している。
よって、このマスクは、CVD法によって薄膜を形成する際に、マスクの開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適している。
<発明に到った経緯>
CVD法で形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするには、マスクのエッジ部分の肉厚を薄くすることが有効である。
しかしセラミック製のマスクの場合、切削加工によってマスクエッジ部分の肉厚を薄くしようとすると、強度上の問題が生じるので、実際にはマスクエッジ部分の肉厚を2mm程度までしか薄くできない。
CVD法で形成される層の膜厚立ち上がり距離を短くするには、マスクのエッジ部分の肉厚を薄くすることが有効である。
しかしセラミック製のマスクの場合、切削加工によってマスクエッジ部分の肉厚を薄くしようとすると、強度上の問題が生じるので、実際にはマスクエッジ部分の肉厚を2mm程度までしか薄くできない。
そこで、マスクのエッジ付近の肉厚を薄くしてもその強度を維持できるようなマスクの構造とすることを検討し、本発明を案出するに到った。
<発明の態様>
本発明の一態様にかかるマスクは、CVD法で成膜する対象基板上に装着され、成膜領域を規定する開口部を有するCVD用のマスクであって、セラミックスからなり、内周縁のサイズが前記開口部の外縁よりも大きい支持フレームと、当該支持フレームに取り付けられた複数の金属板とからなり、複数の金属板の各々は、支持フレームの内周縁から開口部の中央部に向けて突出する突出片部を有し、複数の突出片部は、隣接するもの同士が常温において互いに間隙をあけた状態で、一平面に沿って環状に配置され、当該環状配置された複数の突出片部によって開口部の外縁が形成されている。
<発明の態様>
本発明の一態様にかかるマスクは、CVD法で成膜する対象基板上に装着され、成膜領域を規定する開口部を有するCVD用のマスクであって、セラミックスからなり、内周縁のサイズが前記開口部の外縁よりも大きい支持フレームと、当該支持フレームに取り付けられた複数の金属板とからなり、複数の金属板の各々は、支持フレームの内周縁から開口部の中央部に向けて突出する突出片部を有し、複数の突出片部は、隣接するもの同士が常温において互いに間隙をあけた状態で、一平面に沿って環状に配置され、当該環状配置された複数の突出片部によって開口部の外縁が形成されている。
上記態様のマスクによれば、CVD法による成膜に用いられるときに、マスクがCVD成膜温度まで加熱されるが、支持フレームはセラミックスで形成されているので加熱時にもあまり膨張せず、支持フレームの寸法精度が維持される。一方、複数の金属板は加熱時に膨張するが、金属板同士の間に間隙が確保されているので、熱応力による変形も生じにくい。
従って、支持フレームに取り付けられている複数の金属板における複数の突出片部によって形成される開口部の外縁は、CVD成膜温度に加熱した時にも、寸法精度が維持される。
また、複数の金属板は、突出片部の板厚を薄く設定しても、強度を確保することができる。突出片部の板厚を薄く設定したマスクを用いて成膜することによって、膜厚立ち上がり距離の短い膜を形成することができる。
また、複数の金属板は、突出片部の板厚を薄く設定しても、強度を確保することができる。突出片部の板厚を薄く設定したマスクを用いて成膜することによって、膜厚立ち上がり距離の短い膜を形成することができる。
よって、このマスクは、CVD法によって薄膜を形成する際に、マスクの開口部の寸法精度を維持でき、且つ形成される膜の膜厚立ち上がり距離を短くするのに適している。
上記態様のCVD用のマスクにおいて、以下のようにしてもよい。
複数の金属板は、熱膨張したときに支持フレームの内周縁に沿う方向に伸長可能な状態で、支持フレームに固定する。それによって、CVD成膜温度に加熱した時に各金属板の熱膨張に伴って加わる応力を低減できるので、開口部外縁の寸法精度をよりよく維持できる。
上記態様のCVD用のマスクにおいて、以下のようにしてもよい。
複数の金属板は、熱膨張したときに支持フレームの内周縁に沿う方向に伸長可能な状態で、支持フレームに固定する。それによって、CVD成膜温度に加熱した時に各金属板の熱膨張に伴って加わる応力を低減できるので、開口部外縁の寸法精度をよりよく維持できる。
複数の突出片部の肉厚を2mm以下に設定する。これによって、より確実に立ち上がり距離の短い膜を形成することができる。
複数の金属板は、温度がCVD成膜温度まで上昇した時に、隣り合う金属板の突出片部同士の間隙がなくなるように、支持フレームに取り付ける。これによって、CVD成膜温度まで加熱されたときには、間隙幅が0近くになるので、CVD成膜時に間隙を通り抜けて、基板上に成膜材料が付着することが抑えられる。
複数の金属板は、温度がCVD成膜温度まで上昇した時に、隣り合う金属板の突出片部同士の間隙がなくなるように、支持フレームに取り付ける。これによって、CVD成膜温度まで加熱されたときには、間隙幅が0近くになるので、CVD成膜時に間隙を通り抜けて、基板上に成膜材料が付着することが抑えられる。
基板の周辺領域の一部領域に端子部が存在する場合、隣り合う金属板の突出片部同士の間隙は、基板上の周辺領域の中で、端子部が存在しない領域に対応する位置に設定する。そうすれば、CVD成膜時に間隙を通り抜けて基板上に成膜材料が付着したとしても、端子部には成膜材料が付着することがない。
本発明の一態様にかかる有機発光デバイスの製造方法は、基板上に発光素子を形成し、当該発光素子を覆う封止層を形成することによって有機発光デバイスを製造する方法であって、封止層を形成する際に、上記態様のCVD用マスクを用いて、CVD法により封止層を形成する。
本発明の一態様にかかる有機発光デバイスの製造方法は、基板上に発光素子を形成し、当該発光素子を覆う封止層を形成することによって有機発光デバイスを製造する方法であって、封止層を形成する際に、上記態様のCVD用マスクを用いて、CVD法により封止層を形成する。
<実施の形態>
実施の形態にかかる有機EL表示パネルの製造方法について説明する。
<EL表示パネルの全体的な製造方法>
図1に、有機EL表示パネルの主要部に相当するEL基板1を示す。
このEL基板1は、TFT基板101と、その表面に、TFT、パッシベーション膜111、平坦化膜102、下部電極103、バンク104、有機発光層105、電子輸送層106、上部電極107、薄膜封止層108が順次積層されて構成されている。
実施の形態にかかる有機EL表示パネルの製造方法について説明する。
<EL表示パネルの全体的な製造方法>
図1に、有機EL表示パネルの主要部に相当するEL基板1を示す。
このEL基板1は、TFT基板101と、その表面に、TFT、パッシベーション膜111、平坦化膜102、下部電極103、バンク104、有機発光層105、電子輸送層106、上部電極107、薄膜封止層108が順次積層されて構成されている。
図2は、EL基板1を作製する際に薄膜封止層108を形成する工程を示す斜視図である。当図において、EL基板2は薄膜封止層108が形成される前の基板であって、中央部に表示領域41が形成されており、表示領域41を囲繞する周辺領域42に、引出し配線となる複数本の配線層112が配設されている。このEL基板2に薄膜封止層108を形成することによってEL基板1が作製される。
表示領域41においては、下部電極103、バンク104、有機発光層105、電子輸送層106、上部電極107によって複数のトップエミッション型の有機EL素子が形成され、3色の発光素子の組みで1画素(ピクセル)が形成されている。
このEL基板1の上に、図示は省略するが、カラーフィルタが形成されたCF基板を、封止樹脂層を介して対向配置して貼り合せることによって、有機EL表示パネルが製造される。
このEL基板1の上に、図示は省略するが、カラーフィルタが形成されたCF基板を、封止樹脂層を介して対向配置して貼り合せることによって、有機EL表示パネルが製造される。
薄膜封止層108は、表示領域41に配設されているすべての有機EL素子を覆うように、表示領域41よりもサイズが大きいが、配線層112の端部に形成された端子部112bの上は覆っていない。この薄膜封止層108の形成工程については、後で詳しく説明する。
以下、EL基板1の各部の構成について具体例を示す。
以下、EL基板1の各部の構成について具体例を示す。
TFT基板101は、ガラス基板、樹脂基板、アルミナ等の絶縁性材料からなるベース基板101aの上面に、複数のTFTを所定パターンで形成してなるTFT層101bを有する構造である。
TFT層101bからは配線層112が引き出され、これらの上をパッシベーション膜111が覆っている。パッシベーション膜111は、SiO(酸化シリコン)またはSiNからなる薄膜である。
TFT層101bからは配線層112が引き出され、これらの上をパッシベーション膜111が覆っている。パッシベーション膜111は、SiO(酸化シリコン)またはSiNからなる薄膜である。
平坦化膜102は、ポリイミド系樹脂あるいはアクリル系樹脂等の絶縁材料からなり、パッシベーション膜111の上面の段差を平坦化している。
下部電極103は、コンタクトホール103aを介してTFT層101bと接続されている。例えば、Ag(銀)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等の光反射性導電材料からなり、各画素に対応した領域に形成されている。
下部電極103は、コンタクトホール103aを介してTFT層101bと接続されている。例えば、Ag(銀)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等の光反射性導電材料からなり、各画素に対応した領域に形成されている。
バンク104は、例えば、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)からなり、TFT基板101の中央領域内において、下部電極103同士の間に形成されている。
有機発光層105は、バンク104で規定された各画素に対応する領域に形成されており、パネル駆動時に注入されるホールと電子との再結合によってR、GまたはBに発光する有機発光材料で構成されている。
有機発光層105は、バンク104で規定された各画素に対応する領域に形成されており、パネル駆動時に注入されるホールと電子との再結合によってR、GまたはBに発光する有機発光材料で構成されている。
電子輸送層106は、例えば、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウムからなり、上部電極107から注入される電子を有機発光層105へ輸送する機能を有する。
上部電極107は、ITO、IZO等の光透過性導電材料で形成された透明電極であって、バンク104および有機発光層105の上面を覆うように、表示部全体に亘って形成されている。
上部電極107は、ITO、IZO等の光透過性導電材料で形成された透明電極であって、バンク104および有機発光層105の上面を覆うように、表示部全体に亘って形成されている。
薄膜封止層108は、有機発光層105が水分やガス等に触れるのを防止する層であって、SiN、SiO、SiON(酸窒化シリコン)、SiC(炭化ケイ素)、SiOC(炭素含有酸化シリコン)等の光透過性材料からなり、上部電極107上に表示部全体に亘って形成されている。
TFT基板101の外周領域における薄膜封止層108が形成されている領域の外側には、複数本の引出配線112が互いに間隔をおいて形成されている(図2参照)。各引出配線112の端部は、外部接続用に上面露出して端子部43が形成されている。
TFT基板101の外周領域における薄膜封止層108が形成されている領域の外側には、複数本の引出配線112が互いに間隔をおいて形成されている(図2参照)。各引出配線112の端部は、外部接続用に上面露出して端子部43が形成されている。
引出配線層112は、例えば、Cr、Mo、Al、Ti、Cuなどの金属、あるいは金属を含む合金(例えば、MoW、MoCr、NiCrなど)等の導電材料からなる。
<薄膜封止層108の形成方法>
EL基板2上にCVD法で窒化シリコンからなる薄膜封止層108を形成する工程について説明する。
<薄膜封止層108の形成方法>
EL基板2上にCVD法で窒化シリコンからなる薄膜封止層108を形成する工程について説明する。
図3はプラズマCVD成膜装置200の概略構成図である。
プラズマCVD成膜装置200は、反応チャンバ201及びその内部に設けられた薄膜形成の対象となるEL基板2を載置する基板ホルダ202、基板ホルダ202と対向して設けられたシャワーヘッド203、反応チャンバ201から排気するための排気口204などを備える。
プラズマCVD成膜装置200は、反応チャンバ201及びその内部に設けられた薄膜形成の対象となるEL基板2を載置する基板ホルダ202、基板ホルダ202と対向して設けられたシャワーヘッド203、反応チャンバ201から排気するための排気口204などを備える。
基板ホルダ202は、EL基板2を加熱するヒータを備えている。
基板ホルダ202は、プラズマ放電用の一方の電極を兼ね、接地されている。
シャワーヘッド203は、ガス導入口205から導入される反応ガスを細孔から噴出する。また、シャワーヘッド203及びガス導入口205は、反応チャンバ201から絶縁され、高周波電源206と接続され、プラズマ放電用の他方の電極を兼ねている。
基板ホルダ202は、プラズマ放電用の一方の電極を兼ね、接地されている。
シャワーヘッド203は、ガス導入口205から導入される反応ガスを細孔から噴出する。また、シャワーヘッド203及びガス導入口205は、反応チャンバ201から絶縁され、高周波電源206と接続され、プラズマ放電用の他方の電極を兼ねている。
プラズマCVD成膜装置200及びマスク3を用いて、次のように基板ホルダ202上に薄膜封止層108を形成する。
図4では、薄膜封止層108を形成する工程において、プラズマCVD成膜装置200の基板ホルダ202上に、EL基板2及びマスク3が載置されている状態を断面で示している。
図4では、薄膜封止層108を形成する工程において、プラズマCVD成膜装置200の基板ホルダ202上に、EL基板2及びマスク3が載置されている状態を断面で示している。
成膜時には、当図に示すように基板ホルダ202上にEL基板2及びマスク3を設置する。そして、反応チャンバ201内から真空排気し、EL基板2を所定のCVD成膜温度(80℃)に加熱し、窒化シリコン膜を形成するための反応ガスとして、シリコン系ソースガスとしてシラン、窒化ガスとして窒素またはアンモニアを流す。その状態で、高周波電源206によってシャワーヘッド203に高周波電力を印加して、EL基板2の表面近傍にプラズマ反応場を形成する。
プラズマ反応場における化学反応によってEL基板2上に窒化シリコンが堆積して薄膜が形成される。
このように所定枚数のEL基板2に対して成膜を行い、成膜後のEL基板1を反応チャンバ201外へ搬出する。
その後排気口204から排気し、クリーニングガスをガス導入口205から反応チャンバ201に導入する。その状態で高周波電力を印加してフッ素系ラジカル種を生成させ、クリーニングを実施する。フッ素系ラジカル種は反応チャンバ201の内壁面やシャワーヘッド203等に付着した膜と化学反応してガス化させ、クリーニングガスと共に排気口204から外部へ排出される。
このように所定枚数のEL基板2に対して成膜を行い、成膜後のEL基板1を反応チャンバ201外へ搬出する。
その後排気口204から排気し、クリーニングガスをガス導入口205から反応チャンバ201に導入する。その状態で高周波電力を印加してフッ素系ラジカル種を生成させ、クリーニングを実施する。フッ素系ラジカル種は反応チャンバ201の内壁面やシャワーヘッド203等に付着した膜と化学反応してガス化させ、クリーニングガスと共に排気口204から外部へ排出される。
<マスク3>
図2に示すようにマスク3は、EL基板2よりも大サイズの長方形状であって、その中央部に、EL基板2上に薄膜封止層108を成膜するときの成膜領域を規定する開口部51が形成されている。
図5はマスク3の構成を示す分解斜視図である。
図2に示すようにマスク3は、EL基板2よりも大サイズの長方形状であって、その中央部に、EL基板2上に薄膜封止層108を成膜するときの成膜領域を規定する開口部51が形成されている。
図5はマスク3の構成を示す分解斜視図である。
マスク3は、セラミックスからなり枠形状の支持フレーム10と、支持フレーム10に取り付けられた複数の金属板20a〜20jと、金属板20a〜20jの上を覆うセラミック製のカバー30とで構成されている。
図6は、支持フレーム10の斜視図であって、(a)は上面側から見た図、(b)は下面側から見た図である。
図6は、支持フレーム10の斜視図であって、(a)は上面側から見た図、(b)は下面側から見た図である。
支持フレーム10は、長方形状の枠体であって、その内周縁11が、開口部51の外縁よりも大きいサイズである。また支持フレーム10の外周縁12は、EL基板2の外周縁よりも大きいサイズである。
支持フレーム10の上面側には、図6(a)に示すように支持台座部13及び傾斜台座部14が内周縁11に沿って形成されている。支持台座部13は、支持フレーム10の上面15に対して掘り下げられて窪みとなっている。傾斜台座部14においては、窪みがさらに内周縁11にかけて深くなっている。
支持フレーム10の上面側には、図6(a)に示すように支持台座部13及び傾斜台座部14が内周縁11に沿って形成されている。支持台座部13は、支持フレーム10の上面15に対して掘り下げられて窪みとなっている。傾斜台座部14においては、窪みがさらに内周縁11にかけて深くなっている。
この支持台座部13及び傾斜台座部14は、図5に示すように、金属板20a〜20bを環状に配置して取り付ける領域である。
一方、支持フレーム10の下面側には、図6(b)に示すように、内周縁11の周りを取り巻く凹領域17が形成され、マスク3をEL基板2に装着すると、この凹領域17にEL基板2が嵌り込み、凹領域17の底面17aがEL基板2の外周部と接触して押圧するようになっている。
一方、支持フレーム10の下面側には、図6(b)に示すように、内周縁11の周りを取り巻く凹領域17が形成され、マスク3をEL基板2に装着すると、この凹領域17にEL基板2が嵌り込み、凹領域17の底面17aがEL基板2の外周部と接触して押圧するようになっている。
支持フレーム10及びカバー30を形成するセラミック材としては、アルミナ、ジルコニアをはじめとして、チタン酸アルミニウム、フォルステライト、ステアタイト、コージライ、ムライト、普通磁器、窒化アルミ、ガラスセラミックスなどが挙げられる。
金属板20a〜20bのそれぞれは、支持フレーム10の支持台座部13に取付けられる支持部21と、傾斜台座部14の上面に沿って伸長する傾斜部22と、内周縁11から開口部51の中央に向けて水平方向に突出する突出片部23とを有している。各金属板20a〜20bは、長方形状の金属板材が、支持フレーム10の支持台座部13及び傾斜台座部14の角度に合わせて折り曲げ加工された部材である。
金属板20a〜20bのそれぞれは、支持フレーム10の支持台座部13に取付けられる支持部21と、傾斜台座部14の上面に沿って伸長する傾斜部22と、内周縁11から開口部51の中央に向けて水平方向に突出する突出片部23とを有している。各金属板20a〜20bは、長方形状の金属板材が、支持フレーム10の支持台座部13及び傾斜台座部14の角度に合わせて折り曲げ加工された部材である。
金属板20a〜20bの材料としては、アルミ板、アルマイト処理したアルミ板、ステンレス板をはじめとする各種金属板を用いることができる。
複数の金属板20a〜20jは、隣接する突出片部23a〜23j同士が互いに所定の間隙26を開けた状態で、XーY平面上に環状に配列されている。
そして、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jによって、開口部51の外縁が形成されている。すなわち、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jの内側が開口部51となっている。
複数の金属板20a〜20jは、隣接する突出片部23a〜23j同士が互いに所定の間隙26を開けた状態で、XーY平面上に環状に配列されている。
そして、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jによって、開口部51の外縁が形成されている。すなわち、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jの内側が開口部51となっている。
各金属板20a〜20jの支持部21は、支持フレーム10の支持台座部13に固定されている。ただし、以下のように、各金属板20a〜20jがCVD成膜温度(80℃)まで上昇して熱膨張したときに板が撓むことがないように固定している。
各金属板20a〜20jの支持部21を支持台座部13に固定するために、各金属板20a〜20jの支持部21には、ねじ25を挿通させるねじ穴24a,24bが開設され、支持台座部13にはねじ孔16が穿設されている。各ねじ孔16にはヘリサートが埋設されていて、各金属板20a〜20jのねじ孔16を挿通した25を、ねじ孔16に締結することによって各金属板20a〜20jの支持部21を支持台座部13に固定できるようになっている。
各金属板20a〜20jの支持部21を支持台座部13に固定するために、各金属板20a〜20jの支持部21には、ねじ25を挿通させるねじ穴24a,24bが開設され、支持台座部13にはねじ孔16が穿設されている。各ねじ孔16にはヘリサートが埋設されていて、各金属板20a〜20jのねじ孔16を挿通した25を、ねじ孔16に締結することによって各金属板20a〜20jの支持部21を支持台座部13に固定できるようになっている。
ここで、各金属板20a〜20jにおける支持部21の中央部に設けられたねじ穴24aは、ねじ25の軸を丁度挿通できる円形であって、各金属板20a〜20jの中央部はねじ25によって支持台座部13に締結され、しっかりと固定される。一方、各金属板20a〜20bの両端部に設けられたねじ穴24bは内周縁11に沿って伸長する長円形の長孔(図7参照)であって、この両端部はねじ25でねじ止めするが、締め付けはしない。
これによって、各金属板20a〜20jは、支持フレーム10に3点でねじ止めされるので位置がずれることがない。また、各金属板20a〜20jの両端部は、支持台座部13の表面上を内周縁11に沿った方向にスライド可能な状態でねじ止めされているので、金属板20a〜20jが熱応力によって撓むこともない。
なお、各金属板20a〜20jを、支持台座部13にねじで固定する形態については、必ずしも3点でねじ止めしなくてもよく、例えば、各支持部21の中央部だけをねじで締結して、両端部のねじ止めは省略してもよい。また、各支持部21をねじで締結する位置は、必ずしも支持部21の中央部でなくてもよく、支持部21のいずれかの箇所をねじで締結すればよい。
なお、各金属板20a〜20jを、支持台座部13にねじで固定する形態については、必ずしも3点でねじ止めしなくてもよく、例えば、各支持部21の中央部だけをねじで締結して、両端部のねじ止めは省略してもよい。また、各支持部21をねじで締結する位置は、必ずしも支持部21の中央部でなくてもよく、支持部21のいずれかの箇所をねじで締結すればよい。
また、金属板20a〜20jを支持台座部13に固定する方法は、ねじ止めに限らず、リべットなどの締結部材を用いて固定してもよい。
カバー30は、支持フレーム10の支持台座部13及び傾斜台座部14と同程度のサイズを有する枠体状の部材である。このカバー30は、金属板20a〜20jの支持部21及び傾斜部22の上を覆うように支持フレーム10に取付けられる。
カバー30は、支持フレーム10の支持台座部13及び傾斜台座部14と同程度のサイズを有する枠体状の部材である。このカバー30は、金属板20a〜20jの支持部21及び傾斜部22の上を覆うように支持フレーム10に取付けられる。
カバー30の下面側には、図4に示すように各ねじ25の頭部が嵌り込む孔が穿設され、各ねじ25の頭部もカバー30で覆われるようになっている。
図7(a),(b)は、マスク3における各金属板20a〜20jの位置を示す部分平面図であって、(a)は常温での状態、(b)CVD成膜温度での状態を示している。
後述する薄膜封止層108の膜厚立ち上がり距離を小さくする効果を得る上で、各金属板20a〜20jにおける突出片部23a〜23jが内周縁11から突出する突出量H(図4、図7(a)参照)は、5mm以上であることが好ましく、さらに10mm以上であることが好ましい。また、突出片部23a〜23の板厚tは、2mm未満とし、1mm以下とすることが好ましい。
図7(a),(b)は、マスク3における各金属板20a〜20jの位置を示す部分平面図であって、(a)は常温での状態、(b)CVD成膜温度での状態を示している。
後述する薄膜封止層108の膜厚立ち上がり距離を小さくする効果を得る上で、各金属板20a〜20jにおける突出片部23a〜23jが内周縁11から突出する突出量H(図4、図7(a)参照)は、5mm以上であることが好ましく、さらに10mm以上であることが好ましい。また、突出片部23a〜23の板厚tは、2mm未満とし、1mm以下とすることが好ましい。
一方、突出片部23a〜23jの強度を確保する上で、突出片部23a〜23jの板厚tは0.5mm以上とすることが好ましい。
また通常は、セラミックスよりも金属板の方が線熱膨張率が大きいため、隣接する2つの金属板の突出片部23同士の間隙26は、温度が上昇すると間隙幅が狭まる。
ここで、各間隙26の間隙幅は、CVD成膜温度(80℃)まで上昇したときに微小になるように(間隙幅が0近くになるように)設定することが好ましい。例えば、図7(a)に示す隣接する2つの金属板20bと金属板20cとの間隙26の常温(15℃)における間隙幅は、この金属板20bと金属板20cの各支持部21の中央部に設けられたねじ穴24a同士の間隔W1、及び金属板20b,20cの線熱膨張率と支持フレーム10の線熱膨張率との差、CVD成膜温度(80℃)と常温(15℃)との温度差の積に基づいて設定すれば、CVD成膜温度(80℃)に加熱されたときの間隙幅が0近くになる。
また通常は、セラミックスよりも金属板の方が線熱膨張率が大きいため、隣接する2つの金属板の突出片部23同士の間隙26は、温度が上昇すると間隙幅が狭まる。
ここで、各間隙26の間隙幅は、CVD成膜温度(80℃)まで上昇したときに微小になるように(間隙幅が0近くになるように)設定することが好ましい。例えば、図7(a)に示す隣接する2つの金属板20bと金属板20cとの間隙26の常温(15℃)における間隙幅は、この金属板20bと金属板20cの各支持部21の中央部に設けられたねじ穴24a同士の間隔W1、及び金属板20b,20cの線熱膨張率と支持フレーム10の線熱膨張率との差、CVD成膜温度(80℃)と常温(15℃)との温度差の積に基づいて設定すれば、CVD成膜温度(80℃)に加熱されたときの間隙幅が0近くになる。
具体的な数値として、間隔W1が400mm、支持フレーム10の材質がAl2O3でその線膨張係数が7.70×10-6、金属板20a〜20jの材質がアルミニウムA5052でその線膨張係数を2.38×10-5とすると、15℃における金属板20bと金属板20cの間隙26の間隙幅を、400×(80−15)×(2.38×10-5−7.70×10-6)=0.4mm程度に設定すれば、80℃に加熱されたときの間隙幅が0近くになる。
また、図7(a)に示す角部分で隣接する2つの金属板20cと金属板20dとの間隙26の間隙幅についても同様に、この金属板20bと金属板20cの各支持部21の中央部に設けられたねじ穴24a同士の間隔W2に基づいて設定すればよい。
図2に示すように、マスク3における間隙26の位置は、EL基板2の周辺領域42の中で、引出配線層112の端子部43が存在しない領域に合わせて設定することが好ましい。
図2に示すように、マスク3における間隙26の位置は、EL基板2の周辺領域42の中で、引出配線層112の端子部43が存在しない領域に合わせて設定することが好ましい。
(マスク3を用いてCVD法で成膜することによる効果)
上記のマスク3は、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jの内縁が開口部51の外縁となっている。
この突出片部23a〜23jは、金属板なので突出片部23a〜23jの板厚は薄くしても、その強度を保つことができる。すなわち、全体がセラミックス製のマスクにおいては、マスクエッジ部分の肉厚を2mm未満に加工すると強度が不足しやすいが、本実施形態にかかるマスク3は、マスクエッジ部分が金属板で形成されているので、その肉厚を1mm以下に薄くしても、十分に強度を保つことができる。
上記のマスク3は、環状に配置された複数の突出片部23a〜23jの内縁が開口部51の外縁となっている。
この突出片部23a〜23jは、金属板なので突出片部23a〜23jの板厚は薄くしても、その強度を保つことができる。すなわち、全体がセラミックス製のマスクにおいては、マスクエッジ部分の肉厚を2mm未満に加工すると強度が不足しやすいが、本実施形態にかかるマスク3は、マスクエッジ部分が金属板で形成されているので、その肉厚を1mm以下に薄くしても、十分に強度を保つことができる。
ここで、CVD法で薄膜封止層108を形成するときに、従来のマスクのようにマスクエッジ部分の肉厚が大きいと、開口部におけるマスクエッジ付近に材料が供給されにくいが、本実施形態にかかるマスク3は突出片部23a〜23jの板厚が薄いので、マスクエッジの近傍に材料が入り込みやすくなるので、形成される薄膜封止層108の膜厚立ち上がり距離を短くできる。
ここで、膜厚立ち上がり距離について説明する。
薄膜封止層108の膜厚は、突出片部23a〜23jの先端(マスクエッジ)の近傍では小さく、開口部51の中央部に向かうにつれてだんだん大きくなり、安定膜厚Tに達する。薄膜封止層108の膜厚立ち上がり距離は、マスクエッジから、膜厚が安定膜厚Tの0.9倍に達する箇所までの距離である(図8(b)参照)。
薄膜封止層108の膜厚は、突出片部23a〜23jの先端(マスクエッジ)の近傍では小さく、開口部51の中央部に向かうにつれてだんだん大きくなり、安定膜厚Tに達する。薄膜封止層108の膜厚立ち上がり距離は、マスクエッジから、膜厚が安定膜厚Tの0.9倍に達する箇所までの距離である(図8(b)参照)。
そして、後述する実験からわかるように、突出片部23a〜23jの肉厚tが小さいほど、薄膜封止層108の膜厚立ち上がりがシャープとなる。すなわち、突出片部23a〜23jの肉厚が小さいほど、膜厚立ち上がり距離(マスクエッジから膜厚が安定膜厚Tの90%に達する距離)が短くなる。
このように、薄膜封止層108を形成するときにマスク3を用いることによって、薄膜封止層108の膜厚の立ち上がり距離を短くできる。言い換えると、マスク3の開口部51に相当する領域の外縁まで安定膜厚に近い膜厚で形成されることになる。
このように、薄膜封止層108を形成するときにマスク3を用いることによって、薄膜封止層108の膜厚の立ち上がり距離を短くできる。言い換えると、マスク3の開口部51に相当する領域の外縁まで安定膜厚に近い膜厚で形成されることになる。
その分、薄膜封止層108の外縁を小さく設定しても、封止性能が確保できるので、周辺領域42の面積を小さく設定することもできる。
また、後述する実験から、各突出片部23a〜23jの板厚tは、このような膜厚立ち上がり距離を短くする効果を得る上で1mm以下することが好ましく、0.5mm以下とすることがより好ましいこともわかる。
また、後述する実験から、各突出片部23a〜23jの板厚tは、このような膜厚立ち上がり距離を短くする効果を得る上で1mm以下することが好ましく、0.5mm以下とすることがより好ましいこともわかる。
また、各突出片部23a〜23jの肉厚tが小さくても、突出量Hが小さ過ぎると、膜厚立ち上がり距離を小さくする効果が得られないので、各突出片部23a〜23jの突出量Hは5mm以上とすることが好ましく、10mm以上とすることがより好ましい。
また、上記のようにEL基板2にCVD法で薄膜封止層108を形成する際に、マスク3はCVD成膜温度(80℃)程度まで加熱されるが、支持フレームはセラミックスで形成されているので加熱時にもあまり膨張せず、支持フレームの寸法が維持される。
また、上記のようにEL基板2にCVD法で薄膜封止層108を形成する際に、マスク3はCVD成膜温度(80℃)程度まで加熱されるが、支持フレームはセラミックスで形成されているので加熱時にもあまり膨張せず、支持フレームの寸法が維持される。
一方、複数の金属板は加熱時に膨張するが、膨張可能な状態で支持フレームに取り付けられており、また金属板同士の間に間隙26が確保されているので、熱応力による金属板の変形は生じにくい。
また、マスク3は、CVD成膜温度(80℃)に加熱されたときには、間隙26の間隙幅が0近くに狭くなるので、CVD成膜時に間隙26を通り抜けてEL基板2の上に成膜材料が付着するのが抑えられる。
また、マスク3は、CVD成膜温度(80℃)に加熱されたときには、間隙26の間隙幅が0近くに狭くなるので、CVD成膜時に間隙26を通り抜けてEL基板2の上に成膜材料が付着するのが抑えられる。
なお、間隙26の位置を、上記のようにEL基板2の周辺領域42の中で、端子部43が存在しない領域に合わせて設定しておけば、仮にCVD成膜時に間隙26を通り抜けてEL基板2上に成膜材料が付着したとしても、端子部43には成膜材料が付着しない。
(実験)マスクエッジ部分の肉厚t及び突出量と、膜厚立ち上がり距離との関係
図8(a),(b)に示すように、試験用の基板上に、厚さが一律で5mmの長方形状の枠体を重ねて載置し、枠体の内周縁から内側に突出させるように、突出片A1,A2,B1,B2,C,D,Eを設置した。
(実験)マスクエッジ部分の肉厚t及び突出量と、膜厚立ち上がり距離との関係
図8(a),(b)に示すように、試験用の基板上に、厚さが一律で5mmの長方形状の枠体を重ねて載置し、枠体の内周縁から内側に突出させるように、突出片A1,A2,B1,B2,C,D,Eを設置した。
各突出片の材質、厚み、突出量は、以下のとおりである。
A1,A2 アルマイト 肉厚0.5mm 突出量10mm。
B1,B2 アルマイト 肉厚0.5mm 突出量5mm。
C セラミックス 肉厚1.0mm 突出量10mm。
D セラミックス 肉厚1.5mm 突出量10mm。
A1,A2 アルマイト 肉厚0.5mm 突出量10mm。
B1,B2 アルマイト 肉厚0.5mm 突出量5mm。
C セラミックス 肉厚1.0mm 突出量10mm。
D セラミックス 肉厚1.5mm 突出量10mm。
E セラミックス 肉厚2.0mm 突出量10mm。
そして、基板上にCVD法で窒化シリコンの薄膜を形成した。形成した薄膜の安定膜厚Tは約680nmである。
形成した薄膜について、各突出片のエッジ近傍の膜厚分布を測定して、各突出片のエッジからの距離と膜厚との関係(膜厚の立ち上がり距離)を調べた。
そして、基板上にCVD法で窒化シリコンの薄膜を形成した。形成した薄膜の安定膜厚Tは約680nmである。
形成した薄膜について、各突出片のエッジ近傍の膜厚分布を測定して、各突出片のエッジからの距離と膜厚との関係(膜厚の立ち上がり距離)を調べた。
図8(c),(d)は、その結果を示すグラフである。
図8(c),(d)に示す結果では、突出片E,D,C,B2,B1,A2,A1の順で、膜厚立ち上がり距離(マスクエッジから安定膜厚の0.9倍に達するまでの距離)が小さくなっている。
なお、突出片A1と突出片A2は、肉厚及び突出量が同じであるが、膜厚立ち上がり距離が多少異なる。これは枠体に対する取り付位置が異なるためと考えられる。同様のことが突出片B1と突出片B2についてもいえる。
図8(c),(d)に示す結果では、突出片E,D,C,B2,B1,A2,A1の順で、膜厚立ち上がり距離(マスクエッジから安定膜厚の0.9倍に達するまでの距離)が小さくなっている。
なお、突出片A1と突出片A2は、肉厚及び突出量が同じであるが、膜厚立ち上がり距離が多少異なる。これは枠体に対する取り付位置が異なるためと考えられる。同様のことが突出片B1と突出片B2についてもいえる。
以上の結果から、マスクエッジ部分の肉厚が2.0mm以下の範囲において、枠体の内周縁から突出する突出片の肉厚が小さいほど、膜厚立ち上がり距離が短くなり、また突出片の突出量が大きい方が、膜厚立ち上がり距離が短くなることを示している。
なお、突出片が存在しない箇所においても、枠体の内周縁(厚さ5mm)からの距離と、膜厚との関係を調べて、膜厚立ち上がり距離を測定したところ、突出片Eの測定結果とほぼ同じ結果が得られた。
なお、突出片が存在しない箇所においても、枠体の内周縁(厚さ5mm)からの距離と、膜厚との関係を調べて、膜厚立ち上がり距離を測定したところ、突出片Eの測定結果とほぼ同じ結果が得られた。
マスクエッジ部分の肉厚が2.0mm以上の範囲では、マスクエッジ部分の肉厚の変化に伴う膜厚立ち上がり距離の変化は少ないことを示す。
[変形例]
1.上記実施の形態のマスク3においては、各金属板20a〜20jは、長方形状の金属板材を折り曲げ加工して形成したが部材であったが、各金属板20a〜20jにおける支持部21及び傾斜部22の形状は特に限定されず、例えば、支持部21及び傾斜部22の内周縁11に沿った長さを短くしてもよい。
[変形例]
1.上記実施の形態のマスク3においては、各金属板20a〜20jは、長方形状の金属板材を折り曲げ加工して形成したが部材であったが、各金属板20a〜20jにおける支持部21及び傾斜部22の形状は特に限定されず、例えば、支持部21及び傾斜部22の内周縁11に沿った長さを短くしてもよい。
2.上記実施の形態のマスク3では、金属板20a〜20jの支持部21が、支持フレーム10の上側に取り付けられていたが、支持フレーム10の下側に取り付けても同様に実施することができ、同様の効果を奏する。
3.上記実施の形態のマスク3では、金属板20a〜20jとして、アルミニウム,ステンレスなどの金属を用いたが、その他に、インバーのような線膨張率の低い金属板を用いることもできる。インバーの膨張率は2.00×10-6であって、セラミックスの線膨張率とあまり変わらないので、金属板20a〜20jをインバーで形成すれば、温度上昇しても間隙26の間隙幅はほとんど変わらない。従って、常温における間隙26の間隙幅もわずかでよい。
3.上記実施の形態のマスク3では、金属板20a〜20jとして、アルミニウム,ステンレスなどの金属を用いたが、その他に、インバーのような線膨張率の低い金属板を用いることもできる。インバーの膨張率は2.00×10-6であって、セラミックスの線膨張率とあまり変わらないので、金属板20a〜20jをインバーで形成すれば、温度上昇しても間隙26の間隙幅はほとんど変わらない。従って、常温における間隙26の間隙幅もわずかでよい。
本発明のマスクは、有機EL表示パネルの封止層をはじめとして、基板上にCVD法で薄膜を形成するのに利用できる。
1 EL基板
2 EL基板
3 マスク
10 支持フレーム
11 内周縁
12 外周縁
13 支持台座部
14 傾斜台座部
16 孔
17 凹領域
20a〜20j 金属板
21 支持部
22 傾斜部
23a〜23j 突出片部
24a,24b 穴
26 間隙
30 カバー
41 表示領域
42 周辺領域
51 開口部
101 TFT基板
102 平坦化膜
103 下部電極
104 バンク
105 有機発光層
106 電子輸送層
107 上部電極
108 薄膜封止層
111 パッシベーション膜
112 配線層
200 プラズマCVD成膜装置
2 EL基板
3 マスク
10 支持フレーム
11 内周縁
12 外周縁
13 支持台座部
14 傾斜台座部
16 孔
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20a〜20j 金属板
21 支持部
22 傾斜部
23a〜23j 突出片部
24a,24b 穴
26 間隙
30 カバー
41 表示領域
42 周辺領域
51 開口部
101 TFT基板
102 平坦化膜
103 下部電極
104 バンク
105 有機発光層
106 電子輸送層
107 上部電極
108 薄膜封止層
111 パッシベーション膜
112 配線層
200 プラズマCVD成膜装置
Claims (6)
- CVD法で成膜する対象基板上に装着され、成膜領域を規定する開口部を有するCVD用のマスクであって、
セラミックスからなり、内周縁のサイズが前記開口部の外縁よりも大きい支持フレームと、当該支持フレームに取り付けられた複数の金属板とからなり、
前記複数の金属板の各々は、前記支持フレームの内周縁から前記開口部の中央部に向けて突出する突出片部を有し、
前記複数の突出片部は、隣接するもの同士が常温において互いに間隙をあけた状態で、一平面に沿って環状に配置され、
当該環状配置された複数の突出片部によって前記開口部の外縁が形成されている、
マスク。 - 前記複数の金属板は、
熱膨張したときに前記支持フレームの内周縁に沿う方向に伸長可能な状態で、前記支持フレームに固定されている、
請求項1に記載のマスク。 - 前記複数の突出片部は、肉厚が2mm以下である、
請求項1又は2に記載のマスク。 - 前記複数の金属板は、
温度がCVD成膜温度まで上昇した時に、隣り合う金属板の突出片部同士の間隙がなくなるように、前記支持フレームに取り付けられている、
請求項1〜3のいずれかに記載のマスク。 - 前記基板上の周辺領域の一部領域には、端子部が存在し、
前記隣り合う金属板の突出片部同士の間隙は、
前記基板の周辺領域の中で、前記端子部が存在しない領域に対応する位置に設定されている、
請求項1〜4のいずれかに記載のマスク。 - 基板上における発光素子を形成する領域に封止層を形成することによって有機発光デバイスを製造する方法であって、
前記封止層を形成する際に、請求項1〜5のいずれかに記載のマスクを用いてCVD法により封止層を形成する、
有機発光デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014126206A JP2016003383A (ja) | 2014-06-19 | 2014-06-19 | マスク及び有機発光デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016003383A true JP2016003383A (ja) | 2016-01-12 |
Family
ID=55222903
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2016003383A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107723658A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-02-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜版框架和蒸镀系统 |
US12048185B2 (en) | 2018-08-31 | 2024-07-23 | Japan Display Inc. | Display device including resin filled dam spaces |
-
2014
- 2014-06-19 JP JP2014126206A patent/JP2016003383A/ja active Pending
Cited By (3)
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CN107723658A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-02-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜版框架和蒸镀系统 |
CN107723658B (zh) * | 2017-11-23 | 2024-05-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜版框架和蒸镀系统 |
US12048185B2 (en) | 2018-08-31 | 2024-07-23 | Japan Display Inc. | Display device including resin filled dam spaces |
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