JP4096568B2

JP4096568B2 - 統合マスクの組立装置および組立方法並びに有機ｅｌ素子の製造方法。

Info

Publication number: JP4096568B2
Application number: JP2002022983A
Authority: JP
Inventors: 義之北村; 浩充金森; 茂雄藤森
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2002305081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機などの分野に利用可能な、電気エネルギーを光に変換できる有機ＥＬ素子を、製造するために用いる蒸着用マスクの組立装置および組立方法、並びにそれを用いた有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、陰極から注入する電子と、陽極から注入する正孔とを、両極にはさまれた有機蛍光体内で再結合させて発光させる原理のものであり、構造が簡素で、低電圧での高輝度多色発光を行うことができるため、薄型の小型ディスプレイに多く活用されはじめている。
【０００３】
この有機ＥＬ素子を用いてフルカラーの表示パネルを作成するには、基板上に構成要素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光層の他、第１、第２電極層を所定パターンとピッチで規則正しく配列することが必要とされる。
【０００４】
以上の薄膜層のうち、発光層となる有機薄膜層を高精度の微細パターンに形成するためには、有機薄膜の特性から、発光層の配置パターンに対応した開口配列を有するマスクを用いて、真空下で蒸着するマスク蒸着法が通常利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した有機ＥＬ素子製造の生産性を向上させるには、発光層の形成に用いられるマスク蒸着が基板ごとのバッチ処理となることと、現在の有機ＥＬ素子は小型用途が多いことから、１枚の大きな基板に多数の有機ＥＬ素子を形成する、いわゆる多面取りが有効となる。多面取りのためには、１個の有機ＥＬ素子の大きさに対応した開口配列部分を多数有している蒸着用マスクを作成することが必要となる。しかしながらこのような蒸着マスクは大型化し、製作ならびに使用時に大きく変形して開口配列部の寸法精度を高精度に維持できないため、特開２０００−１１３９７８号公報では、１個の有機ＥＬ素子に応じた開口配列を有する１つの蒸着用マスクを多数配列する寄せ合わせ型蒸着マスク（統合マスク）を導入することにより、寸法精度を高精度に維持する手段が示されている。発光層はＲＧＢの３色あって、各発光層間での蒸着マスクの位置決めが重要となるので、寄せ合わせ型の蒸着マスク、すなわち統合マスクでは、多面取りに対応して数多くある個々の蒸着マスクの位置を、所定位置に精度よく位置決めすることが必須となる。しかしこのような統合マスクを高い精度で組み立てる手段については、何も示されていない。
【０００６】
この発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、統合マスクにおいて、多数の蒸着マスクを高い精度で所定位置に位置決めして、統合マスクに組み立てる手段を提供するとともに、そのようにして作成した統合マスクを使用して、一枚の基板に多数の有機ＥＬ素子を形成して生産性を飛躍的に向上できる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
上記の目的はこの発明によって達成される。すなわち本発明は、蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクがベース板上に複数個配置され、かつ該蒸着マスクをベース板に圧縮バネの力で押しつけて摩擦力による保持とを行う係合手段を備えた統合マスクの組立装置であって、前記ベース板を保持するテーブルと、蒸着マスクを保持しかつ自在にベース板に対して相対移動可能とする蒸着マスク保持移動機構と、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、蒸着マスク保持移動機構を用いて蒸着マスクとベース板との相対位置決めを行う位置決めシステムと、前記係合手段による押しつけを解除し蒸着マスクをベース板上で自在に移動可能とする解除ユニットを備えることを特徴とする統合マスクの組立装置であり、本装置を用いた統合マスクの組立方法である。さらに該組立方法から得られた統合マスクを用いた有機ＥＬ素子の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の統合マスクの組立装置は、蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクをベース板上に複数個配置、固定して構成される統合マスクの組立装置であって、前記ベース板を保持するテーブルと、蒸着マスクを保持しかつ自在にベース板に対して相対移動可能とする蒸着マスク保持移動機構と、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、蒸着マスク保持移動機構を用いて蒸着マスクとベース板との相対位置決めを行う位置決めシステムと、蒸着マスクとベース板の固定・開放を行う係合ユニットを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の統合マスクの組立方法は、蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクをベース板上に複数個配置、固定して構成される統合マスクの組立方法であって、前記ベース板上に蒸着マスクを載置した状態で、ベース板をテーブル上に保持し、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、ベース板と蒸着マスクの相対位置決めを、蒸着マスクを保持して相対移動させることで行い、さらに位置決め完了後に、蒸着マスクとベース板の固定を係合ユニットで行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、本発明の統合マスクの組立方法で組み立てた統合マスクを用いて薄膜層を蒸着して有機ＥＬ素子を製造することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の統合マスクの組立装置および組立方法によれば、ベース板と蒸着マスクの位置を検知して、両者の相対位置決めを行うのであるから、高い精度に統合マスクに組み立てることが可能となる。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、上記の組立装置および組立方法により精度よく製作された統合マスクを用いて発光層等の薄膜層の蒸着を行うのであるから、一枚の基板に多数の有機ＥＬ素子を形成する、いわゆる多面取りが高いパターン精度で行うことができ、高品質の有機ＥＬ素子を高い生産性で得ることができる。
【００１３】
以下、この発明の好ましい一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明に係る統合マスクの組立装置の一実施例を示す正面断面図、図２は統合マスクの概略斜視図、図３は図２の統合マスクを各要素ごとに分解した斜視図、図４はこの発明に係る統合マスクの組立装置の別の実施例を示す正面断面図である。
【００１４】
図１を参照すると、図２に示す統合マスク１００を組み立てる統合マスクの組立装置１がある。ここで統合マスク１００は、４つの蒸着マスク１２０をベース板１０２に、係合手段１４０で固定して構成されている。
【００１５】
まず蒸着マスク１２０は、蒸着パターンに応じて蒸着用開口１３２を配置した開口部１３０を有するマスクプレート１２２を、フレーム１２４に固定して構成される。蒸着マスク１２０が配置されるベース板１０２の場所には、図３に示すように開口部１３０よりも面積が大きく、開口部１３０がその中に含まれる開口１１０が必ず設けられている。なお、蒸着用開口１３２の形状は長方形や円形の穴を多数ならべる等、蒸着パターンにしたがって形成する。
【００１６】
さらに蒸着マスク１２０の各配置位置は、ベース板１０２の突起部１０４の上面１０８に設けられた基準マークであるアライメントマーク１０６を基準として、蒸着マスク１２０の所定の蒸着用開口１３２が定めた位置になるようにしている。ここでは蒸着用開口１３２の位置を直接検知して、ベース板１０２上のアライメントマーク１０６との相対位置合わせを行ってもよいが、各蒸着マスク１２０のマスク板１２２にアライメントマーク１２６を設け、これをベース板１０２のアライメントマーク１０６を基準にして位置合わせを行わせるのが好ましい。なお、アライメントマーク１０６が設けられている突起部１０４の上面１０８と蒸着用マスク１２０のマスクプレート１２２のベース１０２からの高さは等しくし、同焦点距離となってカメラによる位置検知が行いやすいようすることが好ましい。
【００１７】
係合手段１４０は、図３を参照すると、押さえ棒１４２、圧縮バネ１４４、留め金１４６より構成されており、押さえ棒１４２を蒸着用マスク１２０の取付穴１２８とベース板１０２の取付け穴１１８を通し、ベース板１０２の裏面で圧縮バネ１４４を取り付けてから、留め金１４６を装着して、押さえ棒１４２が抜けないようにする。これにより、圧縮バネ１４４の力で蒸着用マスク１２０をベース板１０２に一定力で押さえつけて、摩擦力で動かないように保持することになる。また、下側から留め金１４６を押すと圧縮バネ１４４が縮み、押さえ棒１４２の上部の頭部と蒸着用マスク１２０の間にすきまが生じるので、蒸着用マスク１２０のベース板１０２へのおしつけが開放されて、蒸着用マスク１２０はベース板１０２上を自在に移動できるようになる。
【００１８】
次に再び図１を参照して、統合マスク組立装置１の構成について説明する。統合マスク１００は、架台４０上に設置されているＸ−Ｙテーブル２０の支持盤３０に載置されている。Ｘ−Ｙテーブル２０は支持盤３０を、ガイド２４とレール２２によりＸ方向（紙面の左右方向）に、ガイド２６とレール２８によりＹ方向（紙面に垂直な方向）に移動可能とするので、支持盤３０上の統合マスク１００を水平面内で自在に移動させることができる。また、支持盤３０は統合マスク１００のベース板１０２の周囲のみ保持し、中央部分は開口４となっている。支持盤３０のベース板１０２を保持する部分には複数個の吸着穴が設けられて、ベース板１０２を吸着保持できる。また、開口４は統合マスク１００の直下となり、ここに突き出し板３４とエアーシリンダー３６よりなる解除ユニット３２が収納されるように、配置されている。解除ユニット３２のエアーシリンダー３６を駆動して突き出し板３４を上昇させ、係合手段１４０の留め金１４６を突き上げれば、押さえ棒１４２が統合マスク１００の蒸着マスク１２０から離れ、押しつけが解除されるので、蒸着マスク１２０をベース板１０２上で自在に移動させることが可能となる。このように、係合手段１４０と解除ユニット３２は、蒸着マスク１２０とベース板１０２の固定・開放を、外力を付加することにより自在に行える係合ユニットの機能を有している。
【００１９】
さらに支持盤３０に載置されている統合マスク１００の直上には、保持ユニット５０が、架台４０から伸びるフレーム４２に吊り下げられる形で配置されている。保持ユニット５０は、蒸着マスク１２０を吸着により保持する吸着パッド５２、吸着バッド５２を回転させる回転テーブル５４、回転テーブル５４を支持する支持板５６、支持板５６を上下方向に昇降させる昇降ユニット６０より構成されており、昇降ユニット６０がフレーム４２と連結して、位置固定されている。昇降ユニット６０は図示しない駆動源によって駆動され、その下側にある回転テーブル５４と吸着パッド５２を自在に昇降させられる。また回転テーブル５４はモータ５８によって水平面内で回転するとともに、その中央部に円形の開口６２を有する。この開口６２とその直上にあるフレーム４２の開口６４を利用して、フレーム４２の上部にブラケット６８を介して取り付けられたカメラ６６で、蒸着マスク等のアライメントマーク位置を検知する。
【００２０】
以上の統合マスクの組立装置１を使用した統合マスク１００の組立は次のように行う。
【００２１】
まず統合マスク１００のベース板１０２の所定位置に各蒸着マスク１２０を配置し、係合手段１４０を組み込んで、粗い位置合わせを行う。この下準備を終えたものを統合マスクの組立装置１のＸ−Ｙテーブル２０の支持盤３０にのせ、図示していない真空ポンプを作動させ、統合マスク１００のベース板１０２を吸着保持する。保持方法としては、この他、ボルトによる締結等いかなる手段を用いてもよい。次に、ベース板１０２上に設けられているアライメントマーク１０６の位置がカメラ６６の真下にくるように、Ｘ−Ｙテーブル２０を移動させる。２つのアライメントマーク１０６をカメラ６６で検知することによって、アライメントマーク１０６の２次元座標値を知ることができる。そしてこれを原点位置とし、これを基に一つの蒸着マスク１２０のアライメントマーク１２６があるべき位置を位置Ｃとすると、その位置Ｃが、カメラ６６の真下にくるようにＸ−Ｙテーブルを移動させる。目標位置であるカメラ６６の中心位置（画面の十字線の交点）に対して、蒸着マスクのアライメントマーク１２６がはずれている場合は、次のようにして位置合わせを行う。まず昇降ユニット６０を駆動して吸着パッド５２を下降させ、直下にある蒸着マスク２０と接触させて、蒸着マスク２０を吸着する。続いて、解除ユニット３２のエアーシリンダー３６を上昇させ、突き出し板３４で統合マスク１００の係合手段１４０の留め金１４６を圧縮バネ１４４の反力に抗して突き上げる。これによって蒸着マスク１２０のベース板１０２への固定は解除される。この状態で、アライメントマーク１２６がカメラ６６の中央位置よりもずれている分だけ位置補正するように、回転テーブル５４、Ｘ−Ｙテーブル２０を駆動して、蒸着マスク１２０とベース板１０２との相対距離を変える。そして蒸着マスクの移動が終われば、解除ユニット３２のエアーシリンダー３６を下降させて、突き出し板３４を留め金１４６から離し、蒸着マスク１２０をベース板１０２に圧縮バネ１４４のバネ力により固定する。づづいて、吸着パッド５２の吸着を解除して、昇降ユニット６０を上昇させ、吸着パッドを蒸着マスク１２０から完全に離接させたら、Ｘ−Ｙテーブル２０を移動させて、再び蒸着マスク１２０のアライメントマーク１２６があるべき位置Ｃがカメラ６６の真下にくるようにして、カメラ６６でアライメントマーク１２６の位置を確認する。そして、アライメントマーク１２６の位置ずれが許容値内になるまで、上記の蒸着マスクの位置決め作業を繰り返す。
【００２２】
以上の方法によって１つの蒸着マスク１２０の位置決めが完了したら、次の蒸着マスクのアライメントマークがあるべき位置がカメラ６６の直下になるようにＸ−Ｙテーブル２０を移動させ、同じようにアライメントマーク位置の確認、位置決め作業を繰り返す。
【００２３】
次に図４を参照して、本発明になる別の実施例である統合マスクの組立装置２００について説明する。
【００２４】
この統合マスクの組立装置２００では、統合マスク１００は架台２６０上に設置されているＸ−Ｙテーブル２０２の支持盤２０４上に載置・保持される。Ｘ−Ｙテーブル２０２は支持盤２０４を、ガイド２０６とレール２０８によりＹ方向（紙面に垂直な方向）に、ガイド２１０とレール２１２によりＸ方向（紙面の左右方向）に、移動可能とするので、支持盤２０４上の統合マスク１００を水平面内で自在に移動させることができる。またレール２１２は、昇降ユニット２６２を介して架台２６０に固定されているので、支持盤２０４は上下方向に昇降も自在に行える。さらに支持盤２０４は統合マスク１００のベース板１０２の周囲のみ保持し、中央部分は開口２１４となっている。支持盤２０４のベース板１０２を保持する部分には複数個の吸着穴が設けられて、ベース板１０２を支持盤２０４に吸着保持できる。また、開口２１４は統合マスク１００の直下となり、ここに突き出し板２８２とエアーシリンダー２８４よりなる解除ユニット２８０が収納されるように、架台２６０上に配置されている。解除ユニット２８０のエアーシリンダー２８４を駆動して突き出し板２８２を上昇させ、係合手段１４０の留め金１４６を突き上げれば、押さえ棒１４２が統合マスク１００の蒸着マスク１２０から離れ、押しつけが解除されるので、蒸着マスク１２０をベース板１０２上で自在に移動させることが可能となる。統合マスクの組立装置２００では、係合手段１４０と解除ユニット２８０をあわせて、蒸着マスク１２０とベース板１０２の固定・開放を、外力を付加することにより自在に行える係合ユニットの機能を有している。
【００２５】
さて、統合マスク１００の直上には、統合マスク１００の蒸着マスク１２０を保持、移動させる保持ユニット２３０が配置されている。保持ユニット２３０は、蒸着マスク１２０を吸着保持する吸着パッド２３２と、吸着パッド２３２に水平面内での回転と、Ｘ、Ｙ方向への自在な移動を与える回転テーブル２３４と上部Ｘ−Ｙテーブル２３６から構成されている。ここで回転テーブル２３４は上部Ｘ−Ｙテーブル２３６に、上部Ｘ−Ｙテーブル２３６はレール２４４を介してフレーム２５０に、それぞれ固定されている。上部Ｘ−Ｙテーブル２３６は、回転テーブル２３４に取り付けられているガイド２３８とレール２４０によってＸ方向に、レール２４０に接続するガイド２４２とレール２４４によってＹ方向に案内される。
【００２６】
さらに、回転テーブル２３４はモータ２４６で駆動されて水平面内で回転するとともに、その中央部に円形の開口２１６を有する。この開口２１６とその直上にあるフレーム２５０の開口２５２を利用して、フレーム２５０の上部に微調整装置２７２Ａ、Ｂを介して取り付けられた２つのカメラ２７０Ａ、Ｂカメラで、蒸着マスク等のアライメントマーク位置を検知する。微調整装置２７２Ａ、Ｂは、カメラ２７０Ａ、Ｂの水平、上下方向の位置微調整を自在に行うことができる。
【００２７】
以上説明した統合マスクの組立装置２００を使用した統合マスク１００の組立は次のようにする。
【００２８】
まず統合マスク１００のベース板１０２の所定位置に各蒸着マスク１２０を配置し、係合手段１４０を組み込んで、粗い位置合わせを行う。この下準備を終えたものを組立装置２００のＸ−Ｙテーブル２０２の支持盤２０４にのせて吸着固定する。次に、ベース板１０２上に設けられている２つのアライメントマーク１０６の位置が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの真下にくるように、Ｘ−Ｙテーブル２０２を移動させ、この位置を基準位置Ｄとする。そしてこの基準位置Ｄでは、２つのアライメントマーク１０６がそれぞれ２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（画面の十字線の交点）に合致するように、微調整装置２７２Ａ、Ｂを使って、カメラ２７０Ａ、Ｂを各々水平面内で移動させる。
【００２９】
２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの位置調整が終了したら、基準位置Ｄを基点として、統合マスク１００の１つの蒸着マスク１２０のアライメントマーク１２６があるべき位置にＸ−Ｙテーブル２０２を駆動して、統合マスク１００を移動させる。移動した場所で２つのカメラ２７０Ａ、Ｂによって、蒸着マスク１２０のアライメントマーク１２６を検知する。検知したアライメントマーク１２６が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（画面の十字線の交点）になければ、昇降ユニット２６２を駆動してＸ−Ｙテーブル２０２を上昇させ、蒸着マスク１２０を保持ユニット２３０の吸着パッド２３２に接触させる。つづいて吸着パッド２３２に真空ポンプより吸引を行って蒸着マスク１２０を吸着保持した後に、解除ユニット２８０のエアーシリンダー２８４を上昇させて、押さえ板２８２で統合マスク１００の係合手段１４０の留め金１４６をバネ１４４の反力に抗して突き上げる。これによって蒸着マスク１２０のベース板１０２への固定は解除される。この状態で、アライメントマーク１２６が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（十字線の交点）に来るように、回転テーブル２３４と上部Ｘ−Ｙテーブル２３６を駆動して、回転と水平移動により蒸着マスク１２０をベース板１０２上で移動させる。カメラ２７０Ａ、Ｂにより、アライメントマーク１２６が所定位置に位置決めできているのを確認できたら、解除ユニット２８０のエアーシリンダー２８４を下降させて、押さえ板２８２を留め金１４６から離して、蒸着マスク１２０をベース板１０２に固定する。そして、吸着パッド２３２の吸着を停止してから、昇降ユニット２６２を下側に駆動してＸ−Ｙテーブル２０２を下降させ、吸着パッド２３２と蒸着マスク１２０を離間させる。続いて次の位置決めすべき蒸着マスク１２０について、同じ位置決め作業をくり返す。
【００３０】
上記の位置決め作業で、位置決め作業完了と判断するアライメントマークのあるべき位置との許容ずれ量は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜２０μｍにする。また、吸着パッドによる蒸着マスク１２０の吸着力、支持盤とベース板１０２の吸着力は、好ましくは０．１〜５０ｋＰａ、より好ましくは、５〜２０ｋＰａとする。なお、蒸着マスク１２０をベース板１０２上で相対移動させて位置決めする手段としては、吸着パッドを使用せずに、単に蒸着マスク１２０を部材で押し付けて摩擦力により、蒸着マスクをベース板１０２上で相対移動させてもよいし、エアーを噴出して吸引する把持装置により蒸着マスクをベース板１０２上で相対移動させてもよい。
【００３１】
次に図５を参照して、本発明のさらに別の態様である統合マスクの組立装置３００について説明する。ここで図５は統合マスクの組立装置３００の正面断面図、図６は、組立装置３００により組立が行われる組立マスク４００の概略斜視図である。
【００３２】
図５の統合マスクの組立装置３００は、図６に示す統合マスク４００を精度よく組み立てることができるものである。ここで、統合マスク４００は、４つの蒸着マスク４２０を、ベース板４０２の中央に設けた突起部４０４の上面４０８にある十字形状のアライメントマーク４０６を基準として、突起部４０４の両隣の位置に、係合手段４４０で耳部４２８を固定して配置されている。蒸着マスク４２０自体は、蒸着用の開口４３２を配した開口部４３０と十字形状のアライメントマーク４２６を有するマスクプレート４２２を、フレーム４２４に固定して構成されている。蒸着マスク４２０上の２つのアライメントマーク４２６の間隔は、ベース板４０２上の２つのアライメントマーク４０６の間隔と一致させている。さらに蒸着マスク４２０の真下のベース板４０２上には、蒸着物が開口部４３０に達するように図示しない開口が設けられている。また、係合手段４４０は、押さえ板４４２、押さえ板４４２を軸４４８の回りに回転自在に保持する保持台４４６、押さえ板４４６の一端を押し上げる圧縮バネ４４４より構成されている。そして圧縮バネ４４４により押さえ板４４２の一端を押し上げる力により、押さえ板４４２の反対側の端部の真下にある蒸着マスク４２０の耳部４２８を一定力で押さえることになり、この時に発生する摩擦力により蒸着マスク４２０がベース板４０２に固定される。またベース板４０２の蒸着マスク４２０を載せる反対面（裏面）には、図示しない穴が設けられている。この穴は、統合マスクの組立装置３００の支持盤３０４上にあるピン３１４と係合して、支持盤３０４上でベース板４０２が移動しないように固定するためのものであり、少なくとも２個以上設ける。
【００３３】
さて図５を見ると、統合マスクの組立装置３００は、図４に示す統合マスクの組立装置２００の解除ユニット２８０、保持ユニット２３０、支持盤２０４を、別の解除ユニット３８０、保持ユニット３３０、支持盤３０４に置き換えたのと、昇降ユニット２６２を除去し、上部Ｘ−Ｙテーブル２３６を共通プレート３９２を介してエアーシリンダー３９０で昇降可能にしただけであるので、置き換えた部分の構成だけを説明する。
【００３４】
まず、解除ユニット３８０は、突き出し板３８２と、突き出し板３８２を上下に移動させるエアーシリンダー３８４よりなり、エアーシリンダー３８４の上部がフレーム２５０に固定されている。エアーシリンダー３８４を駆動して突き出し板３８２を下降させると、先端部３８６が統合マスク４００の係合手段４４０の押さえ板４４２の圧縮バネ４４４上方部分を押さえるので、押さえ板４４２の片端が蒸着マスク４２０の耳部４２８より離れ、蒸着マスク４２０がベース板４０２上を自在に移動できるようになる。エアーシリンダー３８４を上昇させると、先端部３８６が押さえ板４４２から離れ、圧縮バネ４４４の作用により、押さえ板４４２の片端は再び耳部４２８を押さえつけるので、蒸着マスク４２０はベース板４０２に固定されることになる。以上の解除ユニット３８０と、統合マスク４００の係合手段４４０をあわせて、蒸着マスク４２０とベース板４０２の固定・開放を、外力付加により自在に行える係合ユニットの機能を有する。
【００３５】
次に保持ユニット３３０は、図４の統合マスクの組立装置２００の保持ユニット２３０の内で、吸着パッド２３２だけを、統合マスク４００上の蒸着マスク４２０を４側面から挟み込んで保持する把持ピン３３２に置き換えただけである。把持ピンは３３２は、回転テーブル２３４による回転と、上部Ｘ−Ｙテーブル２３６によるＸ、Ｙ方向への移動を、自在に行うことができる。また、把持ピン３３２はエアーシリンダー３９０２８８により、上部Ｘ−Ｙテーブル２３６と共に上下にも自在に移動可能である。
【００３６】
さらに支持盤３０４の上面には、図４の統合マスクの組立装置２００の支持盤２０４とは異なり、ピン３１４（破線で図示）が設けられている。このピンは上記したように、統合マスク４００のベース板４０２の裏面にある穴と係合する位置にあり、ベース板を支持盤３０４上で固定する。
【００３７】
次に、統合マスクの組立装置３００を使用した統合マスク４００の組立は次のようにして行う。
【００３８】
まず統合マスク４００のベース板４０２の所定位置に、４つの各蒸着マスク４２０を配置し、各々の蒸着マスク４２０の耳部４２８を係合手段４４０の押さえ板４４２で、圧縮バネ４４４による一定力にて押さえ込んで固定し、粗い位置合わせを行う。この下準備を終えたものを組立装置３００のＸ−Ｙテーブル２０２の支持盤３０４にのせて、ピン３１４をベース板４０２の裏面にある図示しない穴と係合させて、統合マスクを支持盤３０４上で固定する。
【００３９】
次に、ベース板４０２の突起部４０４上に設けられている２つのアライメントマーク４０６の位置が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの真下にくるように、Ｘ−Ｙテーブル２０２を移動させ、この位置を基準位置Ｅとする。そしてこの基準位置Ｅでは、２つのアライメントマーク４０６がそれぞれ２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（画面の十字線の交点）に合致するように、微調整装置２７２Ａ、Ｂを使って、カメラ２７０Ａ、Ｂを各々水平面内で移動させる。
【００４０】
２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの位置調整が終了したら、基準位置Ｅを基点として、統合マスク４００の１つの蒸着マスク４２０のアライメントマーク４２６があるべき位置にＸ−Ｙテーブル２０２を駆動して、統合マスク４００を移動させる。移動した場所で２つのカメラ２７０Ａ、Ｂによって、蒸着マスク４２０のアライメントマーク４２６を検知する。検知したアライメントマーク４２６の十字形の交点が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（画面の十字線の交点）になければ、エアーシリンダー３９０を駆動して把持ピン３３２を下降させ、把持ピン３３２で蒸着マスク４２０の４側面を挟み込んで保持する。つづいて、解除ユニット３８０のエアーシリンダー３８４を駆動して、突き出し板３８２を下降させ、蒸着マスク４２０をベース板４０２上で固定している係合手段４４０の押さえ板４４２の片端を、突き出し板３８２の先端部３８６で押し込んで、押さえ板４４２の端部を蒸着マスク４２０の耳部４２８から引き離し、蒸着マスク４２０をベース板４０２上で移動自在にする。この把持ピン３３２で蒸着マスク４２０を保持した状態で、蒸着マスク４２０上のアライメントマーク４２６が２つのカメラ２７０Ａ、Ｂの中央位置（十字線の交点）に来るように、回転テーブル２３４と上部Ｘ−Ｙテーブル２３６を駆動して、回転と水平移動により蒸着マスク４２０をベース板４０２上で移動させる。カメラ２７０Ａ、Ｂにより、アライメントマーク４２６が所定位置に位置決めできていることを確認できたら、解除ユニット３８０のエアーシリンダー３８４を上昇させて、突き出し板３８２の先端部３８６を押さえ板４４２の片端から離して、圧縮バネ４４４の作用により、再び蒸着マスク４２０をベース板４０２に固定する。そして、シリンダー３９０を駆動して、把持ピン３３２を上昇させて、把持ピン３３２による蒸着マスク４２０の保持を解除する。続いて次の位置決めすべき蒸着マスク４２０について、同じ位置決め作業をくり返す。
【００４１】
上記の位置決め作業で、位置決め作業完了と判断するアライメントマークのあるべき位置との許容ずれ量は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜２０μｍにする。
【００４２】
さらに上記の実施態様では、把持ピン３３２が蒸着マスク４２０を把持するときに、把持ピン３３２と蒸着マスク４２０の４側面との間には、小さな隙間が発生する。この隙間は好ましくは０．１から５ｍｍ、より好ましくは０．５から１ｍｍにする。また、チャック機構を付加して、把持ピン３３２で蒸着マスクの４側面を、隙間なく一定力で把持するようにしてもよい。
【００４３】
【実施例】
実施例１
発光層用の蒸着マスク用のプレートとして、外形が８４ｍｍ幅×１０５ｍｍ長で厚さが２５μｍのＮｉ合金を用意した。幅１００μｍで長さが６４ｍｍの長方形開口を、開口の長手方向（６４ｍｍの方向）がプレートの幅方向（８４ｍｍの方向）と一致するようにして、ピッチ３００μｍでプレートの長手方向に２７２個設けた。なお長方形開口はプレートの長手、幅方向ともプレートの中央になるようにし、さらに長手方向の上側端部より５ｍｍの直線上に、幅方向に対称となるようにピッチ３０ｍｍで十字形状のアライメントマークを２個設けて、蒸着マスクプレートを作成した。同様にして同じ蒸着マスクプレートを１６個作成した。
【００４４】
この蒸着マスクプレートを、全体の大きさが１０４ｍｍ幅×１０５ｍｍ長でステンレス製の図２のフレーム１２４の長手方向中央部にある外形が８４ｍｍ幅×１０５ｍｍ長の取り付け部に接着によりとりつけ、蒸着マスクを作成した。同様に同じ蒸着マスクを１６個作成した。なお蒸着マスクのフレーム１２４のマスクプレート取り付け部は、厚さ１０ｍｍで、外形から４ｍｍを接着代として残して、その内側は７６ｍｍ幅×９７ｍｍ長の開口とした。またフレーム２４の幅方向の両端１０ｍｍは厚さ５ｍｍで、固定用のφ５ｍｍの穴を片側２ヶ所づつ、合計４ヶ所設けた。
【００４５】
次に４４１ｍｍ幅×４５５ｍｍ長で厚さ５ｍｍのアルミ板に、７６ｍｍ幅×９５ｍｍ長の開口を、幅方向に左端部より１９ｍｍの位置のところから１０９ｍｍピッチで４列、長手方向に上端部より２０ｍｍの位置から１１０ｍｍピッチで４列の合計１６個設けたものを、図２のベース板１０２とした。そして、それに上記の蒸着マスク１６個を、各々の蒸着マスクの開口がベース板２の開口の中央になるように配置した。さらに蒸着マスク１個に対して４本の係合手段１４０を使用して各蒸着マスクをベース板に固定し、粗い位置合わせを行った統合マスクを作成した。なおベース板の長手方向上部端部１０ｍｍは厚さ１５ｍｍとなっており、その上面にアライメントマークとして直径１ｍｍで深さ５ｍｍの穴を幅方向の中央部に３０ｍｍのピッチで、上部端部より５ｍｍの位置に中心がくるように２個設けた。アライメントマークのある面は、ベース板に取り付けた蒸着マスク１２０の上面と同じ高さになった。また係合ユニットはステンレス製で、押さえ棒１４２の頭部は直径８ｍｍ、ベース板の穴に貫通させる部分は直径４ｍｍであり、圧縮バネ４４にはバネ定数１０Ｎ／ｍｍのものを使用して、一個の蒸着マスクを１００Ｎの力でベース板に押し付けるようにした。
【００４６】
次に、上記の粗い位置あわせを行った統合マスクを図１の統合マスク組立装置１の支持盤３０に取り付け、ベース板上の１６個の蒸着マスクの位置を、アライメントマークのずれが５μｍ以下になるように調整した。なお統合マスク組立装置で、Ｘ−Ｙテーブル２０は１μｍ単位で平面内で移動可能とし、回転テーブルは０．００１度の単位で回転できるようにした。さらに吸着パッドには直径３０ｍｍの樹脂製多孔質のものを使用して、１〜５０ｋＰａの吸引力をもたせるようにした。また支持盤３０は外形が５００ｍｍ×５００ｍｍで中央に４００ｍｍ幅×４１５ｍｍ長の開口があり、さらに表面に直径２ｍｍの穴を吸引孔として、２０ｍｍピッチで設け、ベース板１０２を１〜５０ｋＰａの吸引力で吸引できるようにした。またカメラ６６には１μｍの分解能をもつＣＣＤカメラを用い、画像処理装置によって位置ずれ量や、補正量の計算を行った。また解除ユニット３２のエアーシリンダー３６には０．５ＭＰａの圧空を供給し、蒸着マスクの位置調整中には係合手段１４０を解除した。作成した統合マスクは、蒸着マスクの所定位置からの位置ずれ量が、１６個とも５μｍ以下となり、初期の目標のものを作成できた。
【００４７】
実施例２
実施例１で作成した統合マスク１００を緑色発光層用として、緑色発光層用蒸着装置のマスクホルダーに装着した。そして緑色発光層用統合マスクの蒸着マスクプレート上の１００μｍ幅×６４ｍｍ長の開口の全ての位置を、プレート長手方向に１００μｍ（１ピッチ分）だけをずらす他は、実施例１と全く同じにして赤色発光層用統合マスクを作成するとともに、緑色発光層用統合マスクの蒸着マスクプレート上の１００μｍ幅×６４ｍｍ長の開口の全ての位置を、プレート長手方向に２００μｍ（２ピッチ分）だけをずらす他は、実施例１と全く同じにして青色発光層用統合マスクを作成した。
【００４８】
次に、厚さ１．１ｍｍで外形が４５７ｍｍ幅×４５５ｍｍ長の無アルカリガラス表面にＩＴＯ透明電極膜を１３０ｎｍだけスパッタリングにて全面形成した。ここで基板幅方向に並行して長さが９０ｍｍ、幅が７０μｍのストライプ形状を１６個の有機ＥＬ素子に対応して形成できるよう、フォトリソ法によって、第１電極を形成した。
【００４９】
続いて本基板上全面にポジ型フォトレジスト（東京応化（株）製、ＯＦＰＲ−８００）をスピナーにより厚さ３μｍになるように塗布した。乾燥後この塗布膜にフォトマスクを介して露光、現像してフォトレジストのパターニングを行った後、１８０℃でキュアを行って、１６個の有機ＥＬ素子の有効発光エリア（第１電極と後のＲ、Ｇ、Ｂ発光層が占める領域）を全面を覆うように、それぞれに対応して１６単位のスペーサを形成した。
【００５０】
次に１６個ある有機ＥＬ素子の有効発光エリア全面に、銅フタロシアニンを１５ｎｍ、ビス（Ｎ−エチルカルバゾール）を６０ｎｍを蒸着して、正孔輸送層を形成した。蒸着時の真空度は２×１０^-4Ｐａ以下とし、蒸着中は基板を蒸着源に対して回転させた。
【００５１】
次に発光層を蒸着するために、蒸着装置に緑色発光層用統合マスクを装着し、つづいて基板ホルダーから正孔輸送層まで蒸着したガラス基板を緑色発光層用統合マスク上に載置した。ついで真空ポンプを駆動して、蒸着槽内の真空度を１×１０^-4Ｐａにした。所定の真空度がえられてから、基板および統合マスクに形成されたアライメントマークで位置合わせを行った。位置合わせ完了後、ガラス基板を緑色発光層用統合マスクに２０Ｎの力で押し付けた。つづいて蒸着源を加熱し、緑色発光層として、０．３ｗｔ％の１，３，５，７，８，−ペンタメチル−４，４−ジフロロ−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン（ＰＭ５４６）をドーピングした８−ヒドロキシキノリン−アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を、統合マスクのパターンにしたがって２０ｎｍ蒸着した。
【００５２】
次に蒸着された基板を取り出し、赤色発光層用統合マスクが装着されている別の蒸着装置に移載し、緑色発光層の場合と同じく基板と統合マスクの位置合わせを行った後、１×１０^−４Ｐａの真空下で赤色発光層として１ｗｔ％の４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６（ジュロリジルスチリル）ピラン（ＤＣＪＴ）をドーピングしたＡｌｑ３を１５ｎｍ蒸着した。つづいて、基板を青色発光層用統合マスクが装着されているさらにまた別の蒸着装置に移載し、同様に基板と統合マスクの位置合わせを行った後、１×１０^−４Ｐａの真空下で青色発光層として４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ジフェニル（ＤＰＶＢｉ）を２０ｎｍ蒸着した。
【００５３】
この発光層はストライプ状の第１電極に各々対応しており、第１電極の露出部分を完全に被覆した。
【００５４】
次にＤＰＶＢｉを４５ｎｍ、Ａｌｑ３を１０ｎｍ、１６個ある有機ＥＬ素子の有効発光エリア全面に蒸着した。つづいて、基板長手方向（第１電極に直交する方向）に長さ１００ｍｍ、基板幅方向に２５０μｍで厚さ２４０ｎｍであるアルミニウムのストライプを、基板幅方向にピッチ３００μｍで２００本配置したストライプ列を１単位とし、これを先に作成した基板上のスペーサの開口部を覆うように幅方向ピッチ１０９ｍｍ、基板長手方向ピッチ１１０ｍｍで１６単位配置できるようアルミニウムの蒸着を行い、第２電極を形成した。なお蒸着時の真空度は３×１０^-4Ｐａ以下とした。そして最後に一酸化珪素を２００ｎｍの厚さに電子ビーム蒸着法によって全面蒸着し、保護層を形成した。
【００５５】
以上のようにして１６個の発光素子が形成された基板を切断して、１６個の発光素子に分割した。各々の発光素子には、８１６本のＩＴＯストライプ状第１電極上にパターニングされたＲＧＢそれぞれの発光層を含む薄膜層と、さらに第１電極と直交するするように２００本のストライプ状第２電極が形成された。第１、第２電極の交差部分のうちスペーサーの開口部のみが発光し、ＲＧＢ各１つずつの発光単位が１画素を形成するので、３００μｍピッチで２７２×２００画素を有する単純マトリックス型カラー有機ＥＬ素子が製作できた。製作した有機ＥＬ素子の発光性能はディスプレイとして使用できるものであった。また蒸着マスクを分割して発光層を蒸着したので、１６個全て同一寸法精度と性能をもつ発光素子を製作することができた。
【００５６】
なお、本発明の組立装置および組立方法は、発光層用の統合マスクにも第２電極用のそれにも適用可能である。製作される有機ＥＬ素子は単純マトリックス型でもアクティブマトリックス型でもよく、また、モノクロタイプでもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明になる統合マスクの組立装置および組立方法によれば、統合マスクを構成するベース板と蒸着マスクの位置を検知して、両者の相対位置決めを行うのであるから、高い精度に統合マスクに組み立てることが可能となる。
【００５８】
高精度の統合マスクの組立は、蒸着マスクの個数が多くなっても可能であるので、一枚の基板に多数の有機ＥＬ素子を製作する、いわゆる多面取り用の蒸着マスクにも適用することができる。これによって、多面取りの場合でも、発光層や第１電極層の位置決めが高精度である高品質の有機ＥＬ素子を、高い収率で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る統合マスクの組立装置の一実施例を示す正面断面図。
【図２】統合マスクの概略斜視図。
【図３】図２の統合マスクを各要素ごとに分解した斜視図。
【図４】本発明に係る統合マスクの組立装置の別の実施例を示す正面断面図。
【図５】本発明に係る統合マスクの組立装置のさらに別の実施例を示す正面断面図。
【図６】統合マスクの別の実施例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
１統合マスクの組立装置
２０Ｘ−Ｙテーブル
３０支持盤
３２解除ユニット
４０架台
４２フレーム
５０保持ユニット
５２吸着パッド
５４回転テーブル
６０昇降ユニット
６２開口
６６カメラ
１００統合マスク
１０２ベース板
１０６アライメントマーク
１１０開口
１２０蒸着マスク
１２２マスクプレート
１３０開口部
１４０係合手段
１４２押さえ棒
１４４圧縮バネ
１４６留め金
２００統合マスクの組立装置
２０２Ｘ−Ｙテーブル
２０４支持盤
２３０保持ユニット
２３２吸着パッド
２３４回転テーブル
２３６上部Ｘ−Ｙテーブル
２５０フレーム
２６０架台
２６２昇降ユニット
２７０Ａ、Ｂカメラ
２７２微調整装置
２８０解除ユニット
３００統合マスクの組立装置
３０４支持盤
３１４ピン
３３０保持ユニット
３３２把持ピン
３８０解除ユニット
３８２突き出し板
３８４エアーシリンダー
３８６先端部
３９０エアーシリンダー
３９２共通プレート
４００統合マスク
４０２ベース板
４０４突起部
４０６アライメントマーク
４２０蒸着マスク
４２２マスクプレート
４２６アライメントマーク
４２８耳部
４３０開口部
４３２開口
４４０係合手段
４４２押さえ板
４４４圧縮バネ
４４６保持台
４４８軸

Claims

蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクがベース板上に複数個配置され、かつ該蒸着マスクをベース板に圧縮バネの力で押しつけて摩擦力による保持を行う係合手段を備えた統合マスクの組立装置であって、前記ベース板を保持するテーブルと、蒸着マスクを保持しかつ自在にベース板に対して相対移動可能とする蒸着マスク保持移動機構と、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、蒸着マスク保持移動機構を用いて蒸着マスクとベース板との相対位置決めを行う位置決めシステムと、前記係合手段による押しつけを解除し蒸着マスクをベース板上で自在に移動可能とする解除ユニットを備えることを特徴とする統合マスクの組立装置。
蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクがベース板上に複数個配置され、かつ該蒸着マスクをベース板に圧縮バネの力で押しつけて摩擦力による保持を行う係合手段を備えた統合マスクの組立方法であって、前記ベース板上に蒸着マスクを配置し係合手段を組み込んだ状態で、ベース板をテーブル上に保持し、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、ベース板と蒸着マスクの相対位置決めを、係合手段による押しつけを解除して蒸着マスクをベース板上を自在に移動可能としてから蒸着マスクを保持して相対移動させることで行い、さらに位置決め完了後に、蒸着マスクとベース板の固定を係合手段による押しつけで行うことを特徴とする統合マスクの組立方法。
請求項２記載の統合マスクの組立方法で組み立てた統合マスクを用いて薄膜層を蒸着して有機ＥＬ素子を製造することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。