JP4396251B2 - 有機ｅｌ用蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクに関するものであり、特に、紗貼り枠に貼り付けた紗の上にメタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを本枠上に転写した蒸着マスクを真空装置内で頻繁に使用しても、或いは長期間の保存をしても、パターンの位置精度が悪化することのない有機ＥＬ用蒸着マスクに関する。

有機ＥＬ素子は、自発光型であるため視野角依存性がなく視認性に優れていること、応答速度が速いため動画表示に適していること、構造が簡単で軽く薄くできること、などが他のディスプレイと比べ大きな特徴といわれている。

低分子系有機ＥＬ素子の場合、低分子系有機ＥＬ素子を構成する陽極と陰極は無機薄膜であるが、有機ＥＬ層はすべて有機薄膜で形成されている。

この有機ＥＬ層は、正孔輸送層と電子輸送層とで発光層を挟んだ３層構造が一般的である。各有機薄膜は、多くの場合、蒸着法によって緻密なアモルファス状態で形成されている。

また、陰極の材料は、水や酸素に対し弱い金属材料であるために、フォトリソグラフィ法などの方法で陰極をパターニングすることは難しく、一般には蒸着法によってパターン状に膜の形成をおこなっている。

有機ＥＬ層などを蒸着法によってパターン状に形成する際には、多くの場合、金属製のメタルマスクが用いられる。そのメタルマスクのパターン精度としては高いものが要求されており、例えば、パターンの位置精度は、約５０ｃｍ角の大きさのメタルマスクの場合、±１０μｍ程度である。

図１は、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクの一例を示す平面図である。また、図２は、図１における蒸着マスクのＡ−Ａ’線での断面図である。

図１、及び図２に示すように、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスク（１０）は、例えば、ステンレスなど金属製の本枠（１１）の上面に、インバールなど金属製のメタルマスク（１２）がテンションをかけて貼り付けされたものである。

メタルマスク（１２）には、蒸着によって基板にパターン状の膜を形成する部分が開口部となった、例えば、画面の対角２〜３インチ程度のパターン部（１３）が多数個面付けされている。この開口部は、予め、フォトエッチング法によって形成されたものである。

金属製の本枠（１１）の大きさは、例えば、横（ａ）５０ｃｍ、縦（ｂ）５０ｃｍ程度で、本枠（１１）のＢ−Ｂ’線での断面は、高さ（ｃ）１５〜２０ｍｍ、巾（ｄ）３０〜４０ｍｍ程度のものである。また、メタルマスク（１２）の厚さは、５０〜２００μｍ程度のものである。

上記蒸着マスク（１０）の製造方法の一例として、金属製の枠（紗貼り枠）に貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを上記金属製の本枠（１１）上へ転写することによって蒸着マスク（１０）を製造するといった製造方法がある。

図３は、金属製の枠（紗貼り枠）の一例を示す平面図である。また、図４は、図３における枠（紗貼り枠）のＡ−Ａ’線での断面図である。

図３、及び図４に示すように、蒸着マスク（１０）の製造に用いられる紗貼り枠（２１）は、例えば、アルミニウムなどの金属製の枠である。この紗貼り枠（２１）の上面に紗（２２）が貼り付けるられる。

紗貼り枠（２１）の大きさは、例えば、前記横（ａ）５０ｃｍ、縦（ｂ）５０ｃｍ程度の大きさの蒸着マスク（１０）を製造する際の紗貼り枠（２１）としては、横（ｅ）８０ｃｍ、縦（ｆ）８０ｃｍ程度で、紗貼り枠（２１）のＢ−Ｂ’線での断面は、高さ（ｇ）３０ｍｍ、巾（ｈ）４０ｍｍ程度のものである。

図５（ａ）〜（ｄ）は、紗貼り枠（２１）の上面に紗を貼り付け、次に、この紗の上面にメタルマスク原反を貼り付ける工程の説明図である。

まづ、図５（ａ）に示すように、紗貼り枠（２１）の上面の全面に紗（２２）を配し、矢印で示すように、紗（２２）にテンションをかけ、紗貼り枠（２１）の上面の（ｉ）で示す部分に接着剤を用いて紗（２２）を接着し貼り付ける。

図５（ａ）においては、紗貼り枠（２１）の横方向に矢印が示されているが、紗貼り枠（２１）の縦方向にもテンションをかけて接着し貼り付ける。紗の材料としては、ポリエステル、ステンレス、絹などが用いられる。

次に、図５（ｂ）に示すように、紗（２２）の余分な部分を切断して取り除く。矢印は、紗（２２）におけるテンションを表している。

次に、図５（ｃ）に示すように、紗貼り枠（２１）の略中央の紗（２２）上にメタルマスク原反（１６）を貼り付ける。メタルマスク原反（１６）は、メタルマスク（１２）とその周囲の余白部（１４）で構成されており、紗（２２）と接着するメタルマスク原反（１６）の位置は、（ｊ）で示すメタルマスク原反（１６）の余白部（１４）の部分である。この接着には接着剤が用いられる。

また、この余白部（１４）の巾は、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のものである。

次に、図５（ｄ）に示すように、メタルマスク原反の中央のメタルマスクに接する紗（２２）の部分を切断して取り除く。

この切断は、紗貼り枠（２１）の内側から、図５（ｄ）におけるメタルマスク原反（１６）の下方の（ｋ）で示す紗（２２）の中央部分を略メタルマスク（１２）の大きさに切断して取り除く。

これにより、矢印で示すように、メタルマスク原反（１６）にもテンションがかかることになり、メタルマスク原反（１６）は引っ張られた状態で、紗（２２）を介し紗貼り枠（２１）に貼り付けたものとなる。

次に、この状態のメタルマスク原反（１６）を前記本枠（１１）上へ転写するのであるが、このままの状態のメタルマスク原反（１６）を転写して得られる蒸着マスク（１０）は、メタルマスクのパターン精度として要求される、約５０ｃｍ角大のメタルマスクにての、パターンの位置精度±１０μｍを有していない。

すなわち、メタルマスク（１２）上のパターン部（１３）には、紗貼り枠（２１）の２次元的、或いは３次元的は歪み、紗（２２）へのテンションのかけ方の不均一性、紗（２２）にテンションがかかった際の不均一な応力の分布、図５（ｄ）に示す紗（２２）の中央部を取り除いた際に、メタルマスク原反（１６）にかかるテンションの不均一性、接着剤の剛性などに起因して位置の変動が起こっているからである。

図６は、この位置の変動を矯正してメタルマスク原反（１６）を転写する転写装置の一例の平面図である。また、図７は、図６に示す転写装置の側断面図である。図６、及び図７に示すように、転写装置のステージ（７１）は、透明な材料を用いた平盤状のものである。ステージ（７１）の下方には、照明装置（図示せず）が設けられており、メタルマスク原反（１６）を下方から照明（Ｌ）するようになっている。

ステージ（７１）には、ガイドレール（７２）が垂直に設けられており、ガイドレール（７２）を介して平盤状の保持ベース（７３）が上下に移動できるようになっている。平盤状の保持ベース（７３）は枠状であり、その枠の内側上面の切欠き部に紗貼り枠（２１）の周囲が保持されるようになっている。

平盤状の保持ベース（７３）の枠の上面には、メタルマスク（１２）を精密に位置合わせする微調整機構（７６）が設けられている。この微調整機構（７６）の押し機構（７４）と引き機構（７５）を操作することによって、保持ベース（７３）上に保持された紗貼り枠（２１）に水平方向の荷重を加え、後述するガラス描画板の位置合わせマーク（８７）にメタルマスクの位置合わせマーク（１７）を合致させる。

また、保持ベース（７３）の上方には、メタルマスク（１２）に形成された位置合わせマーク（１７）、及びガラス描画板の位置合わせマーク（８７）の位置をモニターするＣＣＤカメラ（Ｃ）が設けられている。

メタルマスク原反（１６）は、メタルマスク（１２）とその周囲の余白部（１４）で構成されており、メタルマスク（１２）にはパターン部（１３）が多数個面付けされているが、図６においては省略してある。また、メタルマスク（１２）には、予め、位置合わせマーク（１７）が設けられている。

また、ガラス描画板（８０）は、精密な位置合わせの基準となるものであり、透明なガラス製の基板に基準となる位置合わせマーク（８７）が設けられている。

ガラス描画板（８０）の位置合わせマーク（８７）に、メタルマスク（１２）の位置合わせマーク（１７）を合致させる操作は、ＣＣＤカメラによってモニター画面に表示されたガラス描画板（８０）の位置合わせマーク（８７）と、メタルマスク（１２）の位置合わせマーク（１７）を監視しながら、微調整機構（７６）を操作し、位置合わせマーク（８７）に位置合わせマーク（１７）を合致させる。

次の転写工程は、図８に示すように、ガラス描画板（８０）をステージ（７１）から取り外し、入れ代わって、蒸着マスクの本枠（１１）をステージ（７１）上に載置する。そして、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）の上面に接触させ、白太矢印で示すように、本枠（１１）の上方、メタルマスク（１２）の周縁部の上面より加圧し、本枠（１１）の上面にメタルマスク（１２）の周縁部を接着剤で貼り付ける。

次に、図９に示すように、メタルマスク原反（１６）の周囲の（ｍ）で示す紗（２２）の部分を切断し、また、メタルマスク原反（１６）の余白部（１４）を切断して取り除き
、メタルマスク（１２）を蒸着マスク（１０）の本枠（１１）に転写して、図１０に示す蒸着マスク（１０）を得る。

上述のような製造方法によれば、紗貼り枠（２１）の２次元的、或いは３次元的は歪みなどに起因するメタルマスク（１２）上のパターン部（１３）の位置の変動を矯正し、パターンの位置精度±１０μｍを有する約５０ｃｍ角大の蒸着マスクを製造することができる。

しかし、このようにして製造された蒸着マスク（１０）は、本枠（１１）への貼り付けの際に、接着硬化に時間を要する。また、接着強度が不足することがある。また、真空装置内で蒸着マスクとして頻繁に使用されると、或いは長期間にわたって保存されると、パターン部に位置の変動が起こりパターンの位置精度が±１０μｍ以上となってしまうことがある。

この位置の変動は、蒸着マスクの本枠（１１）の上面にメタルマスク（１２）を貼り付ける際に用いた接着剤の、真空内での或いは経時による劣化によるものと推量される。
特開２００１−２４７９６１号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。すなわち、紗貼り枠にテンションをかけて貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクのパターン部の位置の変動を矯正して本枠上へ転写するといった転写法によって製造された、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクであっても、接着硬化に時間を要せず、接着強度が不足することなく、また、真空装置内で頻繁に使用されても、或いは長期間にわたって保存されても、パターン部に位置の変動が発生することのない有機ＥＬ用蒸着マスクを提供することを課題とするものである。

本発明は、金属製の本枠と、本枠の上面に貼り付けられたメタルマスクとからなる有機ＥＬ用蒸着マスクの製造方法において、前記本枠は、溶接用金属ブロックと、上面の外側隅に前記溶接用金属ブロックを取り付けて下から支える構造の欠落部を有する金属枠とか
らなり、前記金属枠の上面と前記溶接用金属ブロックの上面とが面一となるよう、前記溶接用金属ブロックを前記金属枠の欠落部に取り付ける工程と、位置合わせマークを有するメタルマスクと、メタルマスクの周囲に設けられた余白部とを有するメタルマスク原反を、上面の全面に紗を配した紗貼り枠の前記紗に、前記余白部にて貼り付ける工程と、前記紗貼り枠の紗のうち、前記メタルマスク原反のメタルマスクに接する紗の部分を切断し取り除く工程と、平盤状のステージと前記メタルマスク原反を貼り付けた紗貼り枠を保持するための保持ベースとを有する転写装置の前記保持ベースに、前記メタルマスク原反を貼り付けた紗貼り枠を固定し、前記ステージ上に、位置合わせの基準となる位置合わせマークを設けたガラス描画板を載置する工程と、前記紗貼り枠に水平方向の荷重を加えることで前記メタルマスクの位置合わせマークを、前記ステージ上に設置したガラス描画板の位置合わせマークに合致させる工程と、前記ガラス描画板を前記ステージから取り外した後に、前記本枠を前記ステージ上に載置する工程と、前記本枠に取り付けた溶接用金属ブロックの上面に、前記メタルマスクの周縁部を複数箇所の重ね抵抗溶接（スポット溶接）にて接合して前記メタルマスクを本枠へ貼り付ける工程と、前記メタルマスク原反の前記余白部を切断する工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ用蒸着マスクの製造方法である。

本発明の有機ＥＬ用蒸着マスクは、そのメタルマスクは、一旦メタルマスク原反の余白部にて紗貼り枠に紗を介して貼り付けられたメタルマスク原反から余白部が除去され本枠へ転写されたメタルマスクであるが、本枠の上面には、取替え可能な溶接用金属ブロックが設けられ、溶接用金属ブロックとメタルマスクの周縁部を複数箇所の重ね抵抗溶接（スポット溶接）にて接合してメタルマスクを本枠へ貼り付けたので、メタルマスクのパターン部の位置の変動を矯正して本枠上へ転写するといった転写法によって製造されても、接着硬化に時間を要せず、接着強度が不足することなく、また、真空装置内で頻繁に使用されても、或いは長期間にわたって保存されても、パターン部に位置の変動が発生することのない有機ＥＬ用蒸着マスクとなる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明による有機ＥＬ用蒸着マスクの一実施例を示す平面図、及び側面図である。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属製の本枠（３１）は、ステンレスなどの金属枠（３２）と溶接用金属ブロック（３３）とで構成されている。

この本枠（３１）の上面にインバールなどの金属製のメタルマスク（１２）の周縁部がテンションをかけて貼り付けられ有機ＥＬ用蒸着マスクとなる。

図１２は、図１１（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を拡大して示す説明図である。図１２に示すように、金属製の本枠（３１）を構成する金属枠（３２）は、その上面外側隅に欠落部を有し、その欠落部には溶接用金属ブロック（３３）が外側面よりネジ（３４）で取り付けられている。

金属枠（３２）の上面と溶接用金属ブロック（３３）の上面とは、面一の状態になっている。尚、図１２は、ネジ（３４）が設けられた部分の断面を表している。

金属製の本枠（３１）は、図１１（ａ）における、左右上下共に同様に、金属枠（３２）と溶接用金属ブロック（３３）とで構成され、メタルマスク（１２）は、その周縁部の四方が重ね抵抗溶接（スポット溶接）によって溶接用金属ブロック（３３）の上面に接合される。

前記図８は、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）へ貼り付ける状態の説明図であり、ガラス描画板（８０）をステージ（７１）から取り外し、入れ代わって、蒸着マスクの本枠（１１）をステージ（７１）上に載置した段階を示している。白太矢印で示すように、本枠（１１）の上方、メタルマスク（１２）の周縁部の上面より加圧し、本枠（１１）の上面にメタルマスク（１２）の周縁部を接着剤で貼り付けるといった製造方法である。

これに対し、本発明による有機ＥＬ用蒸着マスク（３０）の製造方法は、図１３に示すように、金属製の本枠（３１）を構成する溶接用金属ブロック（３３）の上面とメタルマスク（１２）の周縁部を重ね抵抗溶接（スポット溶接）（３５）にて接合してメタルマスク（１２）を本枠（３１）に貼り付けるといった方法である。

メタルマスク（１２）の周縁部には、その複数箇所に重ね抵抗溶接（スポット溶接）が行われる。

従って、本枠（３１）へのメタルマスク（１２）の貼り付けは、瞬時に高い接着強度で行われ、また、本発明による有機ＥＬ用蒸着マスクは、貼り付けに接着剤を使用しないので、真空装置内で頻繁に使用されても、或いは長期間にわたって保存されても、パターン部に位置の変動が発生することはない。

また、本発明における溶接用金属ブロック（３３）は、取換え可能な溶接用金属ブロックである。重ね抵抗溶接（スポット溶接）を行うことにより、メタルマスク（１２）はテンションがかけられた状態で、パターン部に位置の変動もなく溶接用金属ブロック（３３）の上面に貼り付けられているが、例えば、蒸着作業の終了後の品種切り換えの際には、容易に溶接用金属ブロック（３３）を取り外すことができるので、新たな溶接用金属ブロックを取り付けることによて本枠（３１）を再利用することができる。

図１４は、本発明による有機ＥＬ用蒸着マスク（５０）の本枠（５１）の他の例を示す
平面図である。図１４に示すように、この本枠（５１）は、金属枠（５２）と溶接用金属体（５３）とで構成される。

図１５（ａ）は、図１４におけるＡ−Ａ’線近傍の本枠（５１）の上面を拡大した説明図である。また、（ｂ）は、その断面図である。図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、溶接用金属体（５３）は、金属枠（５２）に焼きばめされたものである。金属枠（５２）の上面と溶接用金属体（５３）の上面とは、面一の状態になっている。

図１６は、この本枠（５１）の上面に、メタルマスク（１２）が貼り付けられた状態の断面図である。図１６に示すように、溶接用金属体（５３）の上面を接合部としメタルマスク（１２）の周縁部は重ね抵抗溶接（スポット溶接）（５５）されている。

前記図１３に示す有機ＥＬ用蒸着マスク（３０）と同様に、本枠（５１）へのメタルマスク（１２）の貼り付けは、瞬時に高い接着強度で行われ、また、本発明による有機ＥＬ用蒸着マスクは、貼り付けに接着剤を使用しないので、真空装置内で頻繁に使用されても、或いは長期間にわたって保存されても、パターン部に位置の変動が発生することはない。また、本枠（５１）を再利用することができる。

有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクの一例を示す平面図である。 図１における蒸着マスクのＡ−Ａ’線での断面図である。 金属製の枠（紗貼り枠）の一例を示す平面図である。 図３における枠（紗貼り枠）のＡ−Ａ’線での断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、紗貼り枠の上面に紗を貼り付け、次に、紗の上面にメタルマスク原反を貼り付ける工程の説明図である。 位置の変動を矯正してメタルマスク原反を転写する転写装置の一例の平面図である。 図６に示す転写装置の側断面図である。 図６に示す転写装置の、メタルマスク原反を蒸着マスクの本枠へ貼り付ける状態の側断面図である。 メタルマスクを蒸着マスクの本枠に転写する説明図である。 得られた蒸着マスクの説明図である。 （ａ）は、本発明の有機ＥＬ用蒸着マスクの一実施例を示す平面図である。

（ｂ）は、本発明の有機ＥＬ用蒸着マスクの一実施例を示す側面図である。
図１１（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を拡大して示す説明図である。 本発明による有機ＥＬ用蒸着マスクの製造方法の説明図である。 本発明による有機ＥＬ用蒸着マスクの本枠の他の例を示す平面図である。 （ａ）は、図１４のＡ−Ａ’線近傍の本枠の上面を拡大した説明図である。

（ｂ）は、その断面図である。
本枠の上面に、メタルマスクが貼り付けられた状態の断面図である。

符号の説明

１０・・・蒸着マスク
１１・・・蒸着マスクの本枠
１２・・・メタルマスク
１３・・・メタルマスクのパターン部
１４・・・メタルマスクの余白部
１６・・・メタルマスク原反
１７・・・メタルマスクの位置合わせマーク
２１・・・紗貼り枠
２２・・・紗
３０、５０・・・本発明による有機ＥＬ用蒸着マスク
３１、５１・・・本発明の金属製の本枠
３２、５２・・・金属枠
３３・・・溶接用金属ブロック
３４・・・ネジ
３５、５５・・・重ね抵抗溶接（スポット溶接）
５３・・・溶接用金属体
７１・・・転写装置のステージ
７２・・・ガイドレール
７３・・・保持ベース
７４・・・押し機構
７５・・・引き機構
７６・・・位置合わせする微調整機構
８０・・・ガラス描画板
８７・・・ガラス描画板の位置合わせマーク
Ｃ・・・ＣＣＤカメラ
Ｌ・・・照明
ａ・・・本枠の横
ｂ・・・本枠の縦
ｃ・・・本枠の高さ
ｄ・・・本枠の巾
ｅ・・・紗貼り枠の横
ｆ・・・紗貼り枠の縦
ｇ・・・紗貼り枠の高さ
ｈ・・・紗貼り枠の巾

Claims (1)

1. 金属製の本枠と、本枠の上面に貼り付けられたメタルマスクとからなる有機ＥＬ用蒸着マスクの製造方法において、前記本枠は、溶接用金属ブロックと、上面の外側隅に前記溶接用金属ブロックを取り付けて下から支える構造の欠落部を有する金属枠とからなり、前記金属枠の上面と前記溶接用金属ブロックの上面とが面一となるよう、前記溶接用金属ブロックを前記金属枠の欠落部に取り付ける工程と、
   位置合わせマークを有するメタルマスクと、メタルマスクの周囲に設けられた余白部とを有するメタルマスク原反を、上面の全面に紗を配した紗貼り枠の前記紗に、前記余白部にて貼り付ける工程と、
   前記紗貼り枠の紗のうち、前記メタルマスク原反のメタルマスクに接する紗の部分を切断し取り除く工程と、
   平盤状のステージと前記メタルマスク原反を貼り付けた紗貼り枠を保持するための保持ベースとを有する転写装置の前記保持ベースに、前記メタルマスク原反を貼り付けた紗貼り枠を固定し、前記ステージ上に、位置合わせの基準となる位置合わせマークを設けたガラス描画板を載置する工程と、
   前記紗貼り枠に水平方向の荷重を加えることで前記メタルマスクの位置合わせマークを、前記ステージ上に設置したガラス描画板の位置合わせマークに合致させる工程と、
   前記ガラス描画板を前記ステージから取り外した後に、前記本枠を前記ステージ上に載置する工程と、
   前記本枠に取り付けた溶接用金属ブロックの上面に、前記メタルマスクの周縁部を複数箇所の重ね抵抗溶接（スポット溶接）にて接合して前記メタルマスクを本枠へ貼り付ける工程と、
   前記メタルマスク原反の前記余白部を切断する工程と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ用蒸着マスクの製造方法。

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