JP3303667B2 - 真空成膜用マスク - Google Patents
真空成膜用マスクInfo
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空成膜用マス
クの開口部に係り、特に真空成膜用マスクの補強構造に
関する。
クの開口部に係り、特に真空成膜用マスクの補強構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】真空蒸着法，スパッタ法，ＣＶＤ法等の
真空成膜法は、薄膜を形成する手段として今日広く用い
られている。薄膜を基板上に形成する際には、用途によ
り種々のパターンを形成する必要があり、その目的のた
めに、いくつかの方法がとられている。
真空成膜法は、薄膜を形成する手段として今日広く用い
られている。薄膜を基板上に形成する際には、用途によ
り種々のパターンを形成する必要があり、その目的のた
めに、いくつかの方法がとられている。
【０００３】最も簡便で広く用いられている方法は、金
属薄板等に開口部を形成した真空成膜用マスクを用いる
ものであり、真空成膜の際にはこれを基板に密着し、開
口部に相当した部分にのみ基板上に膜が付着するもので
ある。また特に高精細のパターンを得る方法としては、
フォトリソグラフィによるものがある。これは光反応性
のあるポリマーを基板上に塗布した後、光照射によりポ
リマーにパターンを潜像として形成させ、溶剤によりポ
リマーを選択的に除去してパターンを基板上に得るもの
である。真空成膜により薄膜を形成した後は、必要によ
り残留したポリマーを除去する。
属薄板等に開口部を形成した真空成膜用マスクを用いる
ものであり、真空成膜の際にはこれを基板に密着し、開
口部に相当した部分にのみ基板上に膜が付着するもので
ある。また特に高精細のパターンを得る方法としては、
フォトリソグラフィによるものがある。これは光反応性
のあるポリマーを基板上に塗布した後、光照射によりポ
リマーにパターンを潜像として形成させ、溶剤によりポ
リマーを選択的に除去してパターンを基板上に得るもの
である。真空成膜により薄膜を形成した後は、必要によ
り残留したポリマーを除去する。
【０００４】有機発光素子は、発光に必要な駆動電圧が
低く、各種発光材料の適用により発光色の選択が可能で
あることから、近年その研究が活発化している（例えば
米国特許３，５３０，３２５号）。その中でも発光効率
を向上させる目的で、陽極／正孔注入層／発光層／陰極
からなる積層型の有機発光素子を用いて、１０Ｖ以下の
駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ2 以上の輝度が得られたと
いう報告（特開昭５７‐５１７８１号公報）がなされて
以来、研究に拍車がかけられた。
低く、各種発光材料の適用により発光色の選択が可能で
あることから、近年その研究が活発化している（例えば
米国特許３，５３０，３２５号）。その中でも発光効率
を向上させる目的で、陽極／正孔注入層／発光層／陰極
からなる積層型の有機発光素子を用いて、１０Ｖ以下の
駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ2 以上の輝度が得られたと
いう報告（特開昭５７‐５１７８１号公報）がなされて
以来、研究に拍車がかけられた。
【０００５】図６は一般的な有機発光素子を示す断面図
である。支持体である透明な基板１の上に、透明導電膜
からなる陽極２、有機化合物からなる正孔注入層３と発
光層４と電子注入層５、および金属からなる陰極６が形
成される。陰極６は発光層４からの光を反射して基板１
からの光の出射効率を高める機能も合わせ持つものであ
る。
である。支持体である透明な基板１の上に、透明導電膜
からなる陽極２、有機化合物からなる正孔注入層３と発
光層４と電子注入層５、および金属からなる陰極６が形
成される。陰極６は発光層４からの光を反射して基板１
からの光の出射効率を高める機能も合わせ持つものであ
る。
【０００６】図７は一般的な他の有機発光素子を示す断
面図である。発光層４に電子注入層５の機能を兼ね備え
させた構造も多く用いられている。
面図である。発光層４に電子注入層５の機能を兼ね備え
させた構造も多く用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この有機発光素子を用
いて表示素子を形成する場合、陽極２としての透明導電
膜と金属である陰極６をパターニングすることにより画
素を形成するが、特にギャップ幅0.1mm 程度以下の画素
を形成する場合は、以下の理由により金属の陰極６のパ
ターニングにおいてはフォトリソグラフィによることが
できない。即ちフォトリソグラフィにおいては、ポリマ
ーを選択的に除去する際に溶剤を用いるため基板上に既
に有機薄膜が形成され、その上にさらに陰極６のパター
ンを形成しようとする場合には、溶剤により有機薄膜が
損傷を受ける。
いて表示素子を形成する場合、陽極２としての透明導電
膜と金属である陰極６をパターニングすることにより画
素を形成するが、特にギャップ幅0.1mm 程度以下の画素
を形成する場合は、以下の理由により金属の陰極６のパ
ターニングにおいてはフォトリソグラフィによることが
できない。即ちフォトリソグラフィにおいては、ポリマ
ーを選択的に除去する際に溶剤を用いるため基板上に既
に有機薄膜が形成され、その上にさらに陰極６のパター
ンを形成しようとする場合には、溶剤により有機薄膜が
損傷を受ける。
【０００８】一方マスクを使用する場合、開口部のアス
ペクト比の観点から構成する薄板の厚さは、画素寸法程
度に制限され、例えばギャップ幅0.1mm 程度以下の画素
では、マスクの厚さも0.1mm 程度に制限され、取扱によ
る破損を生じやすく、寿命も短いという欠点があった。
図５は従来の電極パターンを示す平面図である。ここで
６は陰極、１３は電極パターンのピッチ、１４は電極ギ
ャップ幅、１５は電極パターン長さである。この電極パ
ターンを構成するためのマスクは、例えばピッチ 0.33m
m で幅0.05mm（電極ギャップ幅に相当）以下、厚さ0.1m
m で長さ50〜100mm の開口部を数百本並べることになり
マスク全体がたわむと開口部同志の干渉により開口部間
の隔壁部が容易に破損する。また成膜後のマスク取り外
しの際には、膜の付着力に負けて隔壁部が破損する場合
もある。また特に大面積のマスクにおいては、マスク開
口部加工による歪み等の影響からマスクの平坦性を保持
しにくく、基板との密着性にも問題が生じた。このため
パターンの精細度はおよそ0.10mm、パターン長さは実用
上20mm程度が限界であった。
ペクト比の観点から構成する薄板の厚さは、画素寸法程
度に制限され、例えばギャップ幅0.1mm 程度以下の画素
では、マスクの厚さも0.1mm 程度に制限され、取扱によ
る破損を生じやすく、寿命も短いという欠点があった。
図５は従来の電極パターンを示す平面図である。ここで
６は陰極、１３は電極パターンのピッチ、１４は電極ギ
ャップ幅、１５は電極パターン長さである。この電極パ
ターンを構成するためのマスクは、例えばピッチ 0.33m
m で幅0.05mm（電極ギャップ幅に相当）以下、厚さ0.1m
m で長さ50〜100mm の開口部を数百本並べることになり
マスク全体がたわむと開口部同志の干渉により開口部間
の隔壁部が容易に破損する。また成膜後のマスク取り外
しの際には、膜の付着力に負けて隔壁部が破損する場合
もある。また特に大面積のマスクにおいては、マスク開
口部加工による歪み等の影響からマスクの平坦性を保持
しにくく、基板との密着性にも問題が生じた。このため
パターンの精細度はおよそ0.10mm、パターン長さは実用
上20mm程度が限界であった。
【０００９】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、マスク開口部に補強構造を設けることにより開口
部間の隔壁部の破損を防止し、高精細で且つ大面積のパ
ターニングが可能な真空成膜用マスクを提供することに
ある。
的は、マスク開口部に補強構造を設けることにより開口
部間の隔壁部の破損を防止し、高精細で且つ大面積のパ
ターニングが可能な真空成膜用マスクを提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、開口部パターンが形成され、真空成膜時に基板
に密着して開口部のパターンに従い薄膜を形成する真空
成膜用マスクにおいて、基板に接触するマスク平面に対
向するマスク面において開口部間の隔壁部を介して複数
の開口部に一体に架設される桁構造を備えるとともに、
複数の開口部を囲む周辺に補強枠を備える真空成膜用マ
スクであって、該補強枠が、接着剤により接着されて成
るものとすることにより達成される。
よれば、開口部パターンが形成され、真空成膜時に基板
に密着して開口部のパターンに従い薄膜を形成する真空
成膜用マスクにおいて、基板に接触するマスク平面に対
向するマスク面において開口部間の隔壁部を介して複数
の開口部に一体に架設される桁構造を備えるとともに、
複数の開口部を囲む周辺に補強枠を備える真空成膜用マ
スクであって、該補強枠が、接着剤により接着されて成
るものとすることにより達成される。
【００１１】上述の発明において複数の開口部を囲む周
辺に補強枠を備えることが有効である。基板に接触する
マスク平面に対向するマスク面に桁構造が設けられた桁
構造はマスクの密着を阻害しない。開口部間の隔壁部を
介して複数の開口部に一体に架設される桁構造を備える
と隔壁部が桁構造により支持されて隔壁部が機械的に補
強されマスク撓み時の隔壁部破損を防止する。
辺に補強枠を備えることが有効である。基板に接触する
マスク平面に対向するマスク面に桁構造が設けられた桁
構造はマスクの密着を阻害しない。開口部間の隔壁部を
介して複数の開口部に一体に架設される桁構造を備える
と隔壁部が桁構造により支持されて隔壁部が機械的に補
強されマスク撓み時の隔壁部破損を防止する。
【００１２】桁構造の直下の薄膜の成長は他の部分より
少ないが蒸着物質の回り込みや蒸着源から基板への到達
角度の分布等により、薄膜の成長差による凹凸の影響は
少なくできる。金属電極の場合は電気抵抗の観点から一
定厚さ以上の膜厚が確保されていれば、膜厚のばらつき
は実用特性に影響を与えない。また補強枠があるとマス
クの撓みが防止される。
少ないが蒸着物質の回り込みや蒸着源から基板への到達
角度の分布等により、薄膜の成長差による凹凸の影響は
少なくできる。金属電極の場合は電気抵抗の観点から一
定厚さ以上の膜厚が確保されていれば、膜厚のばらつき
は実用特性に影響を与えない。また補強枠があるとマス
クの撓みが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】開口部が規則正しく並び、開口部
のアレイを形成する場合は、円や直線等の対称性の良い
桁構造が開口部に配置される。開口部が規則正しい配列
をしない場合の桁構造は非対称となる。桁構造は一体構
造であり、この一体構造が隔壁部に架設されたときに隔
壁部を補強する。
のアレイを形成する場合は、円や直線等の対称性の良い
桁構造が開口部に配置される。開口部が規則正しい配列
をしない場合の桁構造は非対称となる。桁構造は一体構
造であり、この一体構造が隔壁部に架設されたときに隔
壁部を補強する。
【００１４】
実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る真空成膜用マスクを示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。金属マス
クの有効成膜面は横幅100mm,縦幅 75mm 、開口部１２の
パターンはピッチ１３が 0.33mm 、幅0.05mm、長さ１５
が50mmである。パターン部９は厚さ0.05mmのNiシートで
あり、これに厚さ 1mm, 幅 5mmのNi板で補強枠１０を構
成して全体の補強構造とした。さらにパターン部９を補
強するために、0.1mm φのNi細線１１をピッチ10mmで開
口部１２のパターンの上に架設配置して桁構造とした。
パターン部９と補強枠１０およびNi細線は低収縮率の接
着剤により接着した。
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。金属マス
クの有効成膜面は横幅100mm,縦幅 75mm 、開口部１２の
パターンはピッチ１３が 0.33mm 、幅0.05mm、長さ１５
が50mmである。パターン部９は厚さ0.05mmのNiシートで
あり、これに厚さ 1mm, 幅 5mmのNi板で補強枠１０を構
成して全体の補強構造とした。さらにパターン部９を補
強するために、0.1mm φのNi細線１１をピッチ10mmで開
口部１２のパターンの上に架設配置して桁構造とした。
パターン部９と補強枠１０およびNi細線は低収縮率の接
着剤により接着した。
【００１５】素子の試作は、横幅150mm 、縦幅100mm 、
厚さ0.5mm の平面ガラス基板上に、横幅100mm 、縦幅 7
5mm の面積に画面を構成するために、先ずＩＴＯをスパ
ッタ法により膜厚100nm 形成して陽極とした。この際の
パターニングはフォトリソグラフィを用いた。ＩＴＯの
電気伝導率を改善するための熱処理を行なった後、画面
面積全体に有機層の正孔注入層３、発光層４を真空蒸着
により形成した。各層の膜厚は、それぞれ50, 70nmとし
た。正孔注入層３、発光層４は、それぞれ以下に示すジ
アミン化合物とアルミキレート化合物を用いた。
厚さ0.5mm の平面ガラス基板上に、横幅100mm 、縦幅 7
5mm の面積に画面を構成するために、先ずＩＴＯをスパ
ッタ法により膜厚100nm 形成して陽極とした。この際の
パターニングはフォトリソグラフィを用いた。ＩＴＯの
電気伝導率を改善するための熱処理を行なった後、画面
面積全体に有機層の正孔注入層３、発光層４を真空蒸着
により形成した。各層の膜厚は、それぞれ50, 70nmとし
た。正孔注入層３、発光層４は、それぞれ以下に示すジ
アミン化合物とアルミキレート化合物を用いた。
【００１６】
【化１】
【００１７】
【化２】
【００１８】次に前記のマスクを、有機化合物を成膜し
た基板と密着させた後、陰極６の金属（ＭｇＩｎ合金
（Ｉｎ含有率５体積％））を共蒸着により形成した。膜
厚は200nm としたが、Ni細線１１直下では約 70nm であ
った。図２はこの発明の実施例に係る真空成膜用マスク
と基板の位置関係を示す配置図である。
た基板と密着させた後、陰極６の金属（ＭｇＩｎ合金
（Ｉｎ含有率５体積％））を共蒸着により形成した。膜
厚は200nm としたが、Ni細線１１直下では約 70nm であ
った。図２はこの発明の実施例に係る真空成膜用マスク
と基板の位置関係を示す配置図である。
【００１９】図３はこの発明の実施例に係る有機薄膜素
子につき陰極の膜厚分布を示す線図である。得られた膜
厚分布は本使用目的では全く問題ない。続いてマスクを
取り外したあと、封止層７としてフッ素樹脂をガラスウ
ールに含浸させて塗布形成した。マスクは損傷を受けて
おらず、再使用可能であった。 実施例２ 真空成膜用マスクの有効成膜面は横幅200mm 、縦幅150m
m 、開口部パターンはピッチ 0.22mm 、幅0.03mm、長さ
100mm である。パターン部９は厚さ0.05mmのNiシートで
あり、これに厚さ 1mm、幅 5mmのNi板で補強枠を構成し
た。さらに開口部１２を補強するために、0.1mm φのNi
細線をピッチ10mmで開口部パターンの上に架設配置し
た。パターン部９と補強枠１０およびNi細線１１は低収
縮率の接着剤により接着した。
子につき陰極の膜厚分布を示す線図である。得られた膜
厚分布は本使用目的では全く問題ない。続いてマスクを
取り外したあと、封止層７としてフッ素樹脂をガラスウ
ールに含浸させて塗布形成した。マスクは損傷を受けて
おらず、再使用可能であった。 実施例２ 真空成膜用マスクの有効成膜面は横幅200mm 、縦幅150m
m 、開口部パターンはピッチ 0.22mm 、幅0.03mm、長さ
100mm である。パターン部９は厚さ0.05mmのNiシートで
あり、これに厚さ 1mm、幅 5mmのNi板で補強枠を構成し
た。さらに開口部１２を補強するために、0.1mm φのNi
細線をピッチ10mmで開口部パターンの上に架設配置し
た。パターン部９と補強枠１０およびNi細線１１は低収
縮率の接着剤により接着した。
【００２０】素子の試作は、横幅300mm 、縦幅150mm 、
厚さ0.5mm の平面ガラス基板上に、横幅200mm 、縦幅15
0mm の面積に画面を構成するために、実施例１と同様の
方法により、ＩＴＯ（陽極：膜厚100nm ）と有機層（正
孔注入層３：膜厚50nm、発光層４：膜厚70nm）を形成し
た。次に前記のマスクを有機層を成膜した基板と密着さ
せた後、陰極６の金属（ＭｇＩｎ合金（Ｉｎ含有率５体
積％））を共蒸着により形成し、そののち導電層と保護
層を兼ねてAl合金をスパッタ法により形成した。各層の
膜厚は、それぞれ200nm 、100nm としたが、Ni細線１１
直下ではそれぞれ 70nm, 50nm であった。
厚さ0.5mm の平面ガラス基板上に、横幅200mm 、縦幅15
0mm の面積に画面を構成するために、実施例１と同様の
方法により、ＩＴＯ（陽極：膜厚100nm ）と有機層（正
孔注入層３：膜厚50nm、発光層４：膜厚70nm）を形成し
た。次に前記のマスクを有機層を成膜した基板と密着さ
せた後、陰極６の金属（ＭｇＩｎ合金（Ｉｎ含有率５体
積％））を共蒸着により形成し、そののち導電層と保護
層を兼ねてAl合金をスパッタ法により形成した。各層の
膜厚は、それぞれ200nm 、100nm としたが、Ni細線１１
直下ではそれぞれ 70nm, 50nm であった。
【００２１】図４はこの発明の異なる実施例に係る有機
薄膜素子につき陰極の膜厚分布１７と導電層兼保護層１
８の膜厚分布を示す線図である。得られた膜厚分布は本
使用目的では全く問題ない。続いてマスクを取り外した
あと、封止層７としてフッ素樹脂をガラスウールに含浸
させて塗布形成した。 マスクは損傷を受けておらず再
使用可能であった。
薄膜素子につき陰極の膜厚分布１７と導電層兼保護層１
８の膜厚分布を示す線図である。得られた膜厚分布は本
使用目的では全く問題ない。続いてマスクを取り外した
あと、封止層７としてフッ素樹脂をガラスウールに含浸
させて塗布形成した。 マスクは損傷を受けておらず再
使用可能であった。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば真空成膜用マスクが基
板に接触するマスク平面に対向するマスク面において開
口部間の隔壁部を介して複数の開口部に一体に架設され
る桁構造を備えるので、隔壁部が桁構造により機械的に
保護され隔壁部の破損がなくなって高精細で且つ大面積
のパターニングが可能な真空成膜用マスクが得られる。
板に接触するマスク平面に対向するマスク面において開
口部間の隔壁部を介して複数の開口部に一体に架設され
る桁構造を備えるので、隔壁部が桁構造により機械的に
保護され隔壁部の破損がなくなって高精細で且つ大面積
のパターニングが可能な真空成膜用マスクが得られる。
【図１】この発明の実施例に係る真空成膜用マスクを示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図２】この発明の実施例に係る真空成膜用マスクと基
板の位置関係を示す配置図
板の位置関係を示す配置図
【図３】この発明の実施例に係る有機薄膜素子につき陰
極の膜厚分布を示す線図
極の膜厚分布を示す線図
【図４】この発明の異なる実施例に係る有機薄膜素子に
つき陰極の膜厚分布と導電層兼保護層の膜厚分布を示す
線図
つき陰極の膜厚分布と導電層兼保護層の膜厚分布を示す
線図
【図５】従来の電極パターンを示す平面図
【図６】一般的な有機発光素子を示す断面図
【図７】一般的な他の有機発光素子を示す断面図
１ 基板 ２ 陽極 ３ 正孔注入層 ４ 発光層 ５ 電子注入層 ６ 陰極 ７ 封止層 ８ 電源 ９ パターン部 10 補強枠 11 桁構造 12 開口部 13 電極パターンピッチ 14 電極ギャップパターン幅 15 電極パターン長さ 16 桁構造の直下の位置 17 MgIn合金の膜厚分布 18 Al合金の膜厚分布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−35498（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−50478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100673（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10691（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/10 C23C 14/04 H05B 33/12 H05B 33/14
Claims (1)
- 【請求項１】開口部パターンが形成され、真空成膜時に
基板に密着して開口部のパターンに従い薄膜を形成する
真空成膜用マスクにおいて、基板に接触するマスク平面
に対向するマスク面において開口部間の隔壁部を介して
複数の開口部に一体に架設される桁構造を備えるととも
に、複数の開口部を囲む周辺に補強枠を備える真空成膜
用マスクであって、 該補強枠が、接着剤により接着されて成るものであるこ
とを特徴とする真空成膜用マスク。
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