JP5084112B2

JP5084112B2 - 蒸着膜の形成方法

Info

Publication number: JP5084112B2
Application number: JP2005109473A
Authority: JP
Inventors: 和正小林; 浩二村山; 勝弘金子; 浩樹藤本
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP2006294280A

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下本明細書において、有機ＥＬという。）等のディスプレイの基体に対して、蒸着マスクを介して蒸着膜を蒸着する際の、蒸着膜の形成方法に関するものである。

有機ＥＬディスプレイ基体等の画素パターン上に蒸着膜を形成するため、ディスプレイ基体と蒸着マスクを位置合わせして蒸着膜を形成する方法が一般に用いられている。

ディスプレイ基体が液晶であれば、蒸着膜は例えば透明導電膜や被染色樹脂等であり、ディスプレイ基体が有機ＥＬディスプレイ基体とすると、蒸着膜は例えば発光層、ホール又は電子輸送層等の有機層である。以下、簡単のためディスプレイ基体を単に基体ともよび、基体を有機ＥＬディスプレイの基体として説明する。また、以下明細書において、基体と蒸着マスクの位置合わせは単に位置合わせ又はアラインメントという。

蒸着膜はディスプレイ基体の下面に形成することが多く、フルカラーの有機ＥＬディスプレイの蒸着の手順は、おおよそ図６（ａ）〜（ｇ）に示す工程となる。即ち、（１）基体全面蒸着用のマスクを介して、例えばホール注入層を陽極の形成された基体一面に蒸着する（図６（ａ））。（２）同様に基体全面蒸着用のマスクを介して、例えばホール輸送層を基体一面に蒸着する（図６（ｂ））。（３）各色サブピクセルごとに開口のある精巧なマスクの開口と赤色サブピクセルを位置合わせし、赤色光発光層を赤色サブピクセルに蒸着する（図６（ｃ））。（４）上記精巧なマスクを微動させ、マスクの開口と緑色サブピクセルを位置合わせし、緑色光発光層を緑色サブピクセルに蒸着する（図６（ｄ））。（５）更に上記精巧なマスクを微動させ、マスクの開口と青色サブピクセルを位置合わせし、青色光発光層を青色サブピクセルに蒸着する（図６（ｅ））。（６）基体全面蒸着用のマスクを介して、例えば電子輸送層を基体一面に蒸着する（図６（ｆ））。（７）同じく基体全面蒸着用のマスクを介して、陰極層を基体一面に蒸着する（図６（ｇ））。

特に、上記工程（３）〜（５）の各色サブピクセルと蒸着マスクのアラインメントでは、例えば図１０のように、蒸着マスク３００は基体上に形成されるべき各サブピクセルに正確に対応する精巧な開口５０を有する必要がある。即ち蒸着マスク３００は、外部領域５４と内部領域５２を有し、内部領域５２内において基体上の各サブピクセルに正確に対応する多数の開口５０を配置している。蒸着マスク３００はニッケル・コバルト合金等の磁性体材料により形成される。

このようなサブピクセルの蒸着を行なう蒸着装置１００は、図７に示すように、図示しない昇降装置の下端部に上端部で接続する支持ロッド２４と、支持ロッド２４の下端部に上面が接続するマグネット１０と、マグネット１０の斜め下方に設置されたマスクホルダ１６と、マスクホルダ１６が支持する磁性体の蒸着マスク３００と、マグネット１０の上方に設置されたアラインメント用のＣＣＤカメラ１８を含んで構成される。

基体１２上の各色サブピクセルと蒸着マスク３００の開口５０とのアラインメント及び蒸着はディスプレイの画質向上のために精密に行なう必要があり、以下図８（ａ）〜（ｃ）を参照して更に詳説する。

特開２００２−１０５６２２号公報

（１）複数の画素パターンを有するディスプレイ基体１２と、ディスプレイ基体１２の画素パターンに対応する開口５０を有する蒸着マスク３００を準備する。

（２）蒸着マスク３００の外部領域５４を図８（ａ）のようにマスクホルダ１６で支持する。このとき蒸着マスク３００はマグネット１０及び基体１２と離隔されている。

（３）図８（ｂ）のように、ＣＣＤカメラ１８を用いた公知の方法でマスクホルダ１６上の蒸着マスク３００と基体１２を正確に位置合わせ(アラインメント)する。このときマグネット１０と基体１２は離隔されている。

（４）支持ロッド２４によりマグネット１０を降下させて基体１２に接触させる。この結果基体１２を挟んでマグネット１０が磁性体の蒸着マスク３００をひきつけて基体１２と蒸着マスク３００を固定する（マグネットチャック）。

（５）一体となった蒸着マスク３００、基体１２及びマグネット１０に下方から蒸着を行なう。

（６）マグネットチャックを解除し、他色用の蒸着マスク３００を準備し、上記（２）〜（５）の工程を繰り返す。

（７）３色目のサブピクセルの色について工程（６）を実行する。

以上のように、蒸着マスク３００と基体１２は工程（３）で精密にアラインメントを行なってから蒸着を行なうが、基体１２のサブピクセル内で蒸着物を均一に蒸着させるために、蒸着マスク３００の厚さを数十μｍ程度以下の極薄に形成する必要が生ずる。

また、最近フルカラー有機ＥＬディスプレイは大型化が望まれており、従って大型の基体と同等の大きさの蒸着マスク３００を形成する必要がある。

更に、生産性の向上のために、一枚の蒸着済みのマザーボードから複数のディスプレイ基体１２を切り出すのが一般的である。従って、蒸着マスクも上記マザーボードと略同等の大きさとする必要があり、例えば図９のように多数の開口５０からなるセル２１０を複数配列した蒸着マスク２００を準備する必要がある。尚、図９のセル２１０は、マザーボートから複数個取り出される各ディスプレイ基体１２のパターンに相当するものであり、図１０の蒸着マスク３００の開口５０のパターンに相当する。以下、図９の蒸着マスク２００において、セル２１０が複数配列される領域を内部領域５２と、セル２１０が存在しない外縁部分を外部領域５４という。

図９のような大型で極薄の蒸着マスク２００を、上記工程（２）のように蒸着マスク２００の外部領域５４のみをマスクホルダ１６で支持すると、自重により蒸着マスク２００に撓みが生じてしまう。上記のように蒸着マスク２００は、アラインメント時にはマグネット１０及び基体１２とは離隔されており、外部領域５４がマスクホルダ１６上に載置されているのみだからである。

このため、アラインメント完了時と蒸着開始時とで基体１２と蒸着マスク２００の固定状況が異なるために、せっかく高い精度でアラインメントした基体１２も実際に成膜するときは、ずれてしまっていることが多かった。またマスクの撓みによってパターンボケが生じやすいという問題があった。

また、上記のような撓みを回避しようと蒸着マスク２００に張力をかけると、開口５０が変形するなど別の問題も生じ、かつ蒸着マスク２００の撓みも完全には解消することはできない。

このような問題を解決するべく、上記特許文献１は、磁性材料によって形成された蒸着マスクと、前記蒸着マスクを載置状態に支持するとともに、前記蒸着マスクの一辺部を固定してなるマスクホルダーとを備えることを特徴とする蒸着用治具、を開示している。

しかし、蒸着マスクの一辺部を固定しているのみでは蒸着マスクの撓みを十分に解消するには至らない。

そこで本発明は、大型で極薄の蒸着マスク２００のアラインメント時における撓みを防ぎ、基体１２のサブピクセルと蒸着マスク２００の開口５０が、アラインメント時における精密な位置合わせ状態を保持して蒸着を行なう蒸着膜の形成方法及び蒸着装置を提供することを目的とする。

また、本発明の別の目的は、上記精密なアラインメントを実現する本発明の蒸着装置が、各色用の蒸着マスク２００間に生じるクロスコンタミの影響増大を最小限に抑制することにある。

本発明の蒸着膜の形成方法は、基体と、外部領域及び内部領域を有し、該内部領域に多数の開口を配置した蒸着マスクと、該蒸着マスクを載置する、互いに交差するように配置された複数の金属細線により構成された載置面を有する支持体と、を準備する工程と、前記蒸着マスクを前記支持体に載置させ、該支持体で該蒸着マスクを前記内部領域における前記開口の非形成領域で支持する工程と、前記支持体に載置した前記蒸着マスクを垂直方向に移動させて前記基体に近接もしくは密着させる工程と、前記近接もしくは密着させる工程の後に、前記蒸着マスクをマグネットで上方に引き付けて前記支持体より離間させる工程と、前記蒸着マスクの開口を介して前記基体上に蒸発物を蒸着させて膜形成を行なう工程と、を備える。なお、蒸着マスクを基体に近接もしくは密着させる工程と、蒸着マスクを支持体より離間させる工程の順序は問わない。

本発明の蒸着膜の形成方法は、前記蒸着マスクは多数の前記開口からなる複数のセルを、前記支持体は前記セルよりも面積が大きい穴部をそれぞれ有しており、前記蒸着マスクは平面視で前記セルが前記穴部内に位置するように前記支持体に載置してもよい。

本発明の蒸着膜の形成方法は、前記セルと前記穴部とがＮ対１（Ｎは１以上の整数）に対応してもよい。

本発明の蒸着膜の形成方法は、大型で極薄の蒸着マスクのアラインメント時における撓みを抑制することができる。従って、本発明は、基体のサブピクセルと蒸着マスクの開口が、アラインメント時における精密な位置合わせ状態を保持して蒸着を行なうことができる。即ち、本発明はマスク蒸着時のアラインメントずれを極力抑制でき、パターンボケの少ないディスプレイを得ることができる。

また、本発明に係る蒸着方法を用いれば、蒸着マスクの撓みを防止するために蒸着マスクに強いテンシヨンをかける必要がないため、蒸着マスク中の開口や蒸着マスク外部領域の変形を抑制でき、マスク蒸着時のアラインメントずれを低減し、パターンボケのばらつきを低減したディスプレイを提供することができる。

図１に示す本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置１ａは、例えば図９に示す複数のセル２１０を有する磁性体の蒸着マスク２００と、蒸着マスク２００を載置して蒸着マスク２００の内部領域５２における開口５０の非形成領域で蒸着マスク２００を支持する支持体５と、基体１２に蒸着を行う前に蒸着マスク２００を支持体５より離間させるマグネット１０とを備える。また、本実施形態の蒸着装置１ａは、マグネット１０は図示しない昇降装置の下端部に上面が接続され、マグネット１０の上方に設置されたアラインメント用のＣＣＤカメラ１８を含んで構成される。尚、以下図中で共通の構成要素の符号はすべて同一のものを用いる。

本実施形態においてマグネット１０は、例えば電磁石であり、基体１２を挟んで蒸着マスク２００に磁場を与えて蒸着マスク２００を吸着することが出来るため、基体１２と蒸着マスク２００とを密着させることができる。図示しない昇降装置は支持ロッドなどを介してマグネット１０を昇降させ得る。

一方、蒸着マスク２００のセル２１０は図１０における蒸着マスク３００の開口５０のパターンに相当し、上記のように蒸着マスク２００においてセル２１０が複数配列する領域を内部領域５２と、セル２１０が存在しない外縁部分を外部領域５４という。蒸着マスク２００はニッケル・コバルト合金又は４２アロイを例とする鉄・ニッケル合金等の磁性体材料により形成され、本実施形態において内部領域５２内にセル２１０がマトリックス状に配列されている。なお、蒸着マスク２００の大きさは特に限定されず、例えば数百ｍｍ^２であるが、５５０ｍｍ×３２５ｍｍ以上の面積を有するマスクに対して特に有効である。また蒸着マスク２００の開口５０の密度は３０〜２５０ｐｐｉ(pixel per inch)である。

基体１２と蒸着マスク２００には、通常精密な位置合わせのためのアラインメントマーク２０が記入されている。ＣＣＤカメラ１８は、基体１２と蒸着マスク２００の所定のアラインメントマーク２０がそれぞれ所定の相対位置関係にあるかを確認する。

支持体５は、蒸着マスク２００と基体１２のアラインメントマーク２０を精密に位置あわせするため、それぞれの平面内で高い精度で独立に移動、回転することができる。また、支持体５は、昇降機構２２を備え、載置した蒸着マスク２００等を自在に昇降することができる。支持体５の材料は特に限定されず、大きさは蒸着マスク２００、マグネット１０等と略同等又はやや大きめである。

本実施形態において支持体５は、図４に示すように、蒸着マスク２００（図９を比較参照。）のセル２１０間の領域で、即ち蒸着マスク２００の内部領域５２における開口５０の非形成領域で蒸着マスク２００を支持する。支持体５は枠体６と金属細線７から構成され、枠体６は蒸着マスク２００の外部領域５４を、金属細線７は蒸着マスク２００のセル２１０間の領域をそれぞれ載置して蒸着マスク２００を支持する。本実施形態において支持体５の載置面は、枠体６及び互いに直角に交差して配置された複数の金属細線７により構成されている。

このような支持体５は、蒸着マスク２００のセル２１０よりも面積が大きい穴部８を有しており、蒸着マスク２００は平面視でセル２１０が穴部８内に位置するように支持体５に載置される。本実施形態においては穴部８が蒸着マスク２００をセル２１０毎に画するように金属細線７が伸張されているが、セル２１０と穴部８は任意の整数Ｎ（Ｎは１以上の整数）に対してＮ対１に対応させてもよい。更に、金属細線７は必ずしもセル２１０間の領域に伸張する必要もなく、蒸着マスク２００の開口５０の非形成領域であれば何れの位置にも伸張することができ、蒸着マスク２００の一方向のみに伸張してもよく、本数も１本以上であれば特に限定されない。

上記のような本発明の蒸着装置１ａは、蒸着マスク２００が大型で極薄であっても、枠体６に蒸着マスク２００の外部領域５４を、金属細線７上に蒸着マスク２００の内部領域５２における開口５０の非形成領域をそれぞれ載置して支持するので、アラインメント時における蒸着マスク２００の撓みを抑制することができる。従って、本発明の蒸着装置１ａは、基体１２のサブピクセルと蒸着マスク２００の開口５０とが、アラインメント時における精密な位置合わせ状態を保持して蒸着を行なうことができる。即ち、本発明の蒸着装置１ａを用いれば、マスク蒸着時のアラインメントずれを極力抑制でき、パターンボケの少ないディスプレイを得ることができる。

また、本実施形態の蒸着装置１ａは載置面が金属細線７により形成されているので、各色用の蒸着マスク２００間に生じるクロスコンタミの影響増大を最小限に抑制することができる。一般に、各蒸着マスク２００を再利用する際、各蒸着マスク２００に付着した蒸着物が支持体５上に落下・付着しアラインメント精度を低下させる。しかし、本実施形態の蒸着装置は載置面を金属細線７により形成したので、上記蒸着物は付着し難く、当該付着物の影響を極力排除することが出来る。

尚、上記実施形態の蒸着マスク２００を図１０に示す蒸着マスク３００と置き換えてもよい。この場合、金属細線７は例えば図５のように蒸着マスク３００の開口５０間に短手方向に配置される。または、金属細線７は蒸着マスク２００の開口５０間に長手方向に配置されてもよく、あるいは長手方向と短手方向に互いに交差するように配置されてもよい。

次に、本発明に係る蒸着膜の形成方法について、図３を参照して蒸着マスク２００を用いて説明する。尚、本発明の蒸着膜の形成方法は、上記のように図１０に示す蒸着マスク３００を用いても同様であり、この場合下記セル２１０を開口５０に置き換えればよい

（１）複数の画素パターンを有するディスプレイ基体１２と、ディスプレイ基体１２の画素パターンに対応する開口５０を内部領域５２のセル２１０内に有する蒸着マスク２００と、及び蒸着マスク２００を載置する支持体５とを準備する。

（２）蒸着マスク２００を図３（ａ）の支持体５に載置して、蒸着マスク２００をセル２１０又はセル２１０内の開口５０の非形成領域で支持する。このとき蒸着マスク２００と基体１２は離隔されている。

（３）次に、ＣＣＤカメラ１８を用いた公知の方法で支持体５上の蒸着マスク２００と基体１２を正確に位置合わせ(アラインメント)するが、この時点においても蒸着マスク２００と基体１２は離隔されている。

（４）支持体５と共に蒸着マスク２００を上昇させて、図３（ｂ）のように、蒸着マスク２００を基体１２に近接もしくは接触させる。

（５）更に、支持体５及び蒸着マスク２００を上昇させると、図３（ｃ）のように、基体１２を挟んでマグネット１０が磁性体の蒸着マスク２００をひきつけて基体１２と蒸着マスク２００を固定する（マグネットチャック）。

（６）支持体５を降下させて、一体となった蒸着マスク２００、基体１２及びマグネット１０を支持体５から離間し、蒸着チャンバに搬送する。

（７）蒸着マスク２００の開口５０を介して基体１２上に蒸発物を蒸着させて膜形成を行なう。

（８）マグネットチャックを解除し、他色用の蒸着マスク２００を準備し、上記（２）〜（７）の工程を繰り返す。

（９）３色目のサブピクセルの色について工程（８）を実行する。

工程（４）および／または工程（５）においては、マグネット１０を降下させて基体１２に近接もしくは接触させ、マグネットチャックを行なってもよい。この場合、支持体５に載置した蒸着マスク２００に基体１２を挟んでマグネット１０を近づけ、蒸着マスク２００を支持体５より離間させて、蒸着マスク２００を基体１２に近接もしくは密着させてもよい。

以上のような本発明の蒸着方法を用いれば、蒸着マスク２００を内部領域５２における開口５０の非形成領域で支持するので、大型で極薄であっても蒸着マスク２００のアラインメント時における撓みを抑制することができる。従って、基体１２のサブピクセルと蒸着マスク２００の開口５０が、従来のようにアラインメント時とマグネットチャック時とでずれることなく蒸着を行なうことができる。なお、支持体５は蒸着マスク２００の開口５０の非形成領域で蒸着マスク２００を支持するため、サブピクセルへの蒸着の妨害になるなどの悪影響を及ぼすことはない。

また、本蒸着法を用いれば蒸着マスク２００の撓みを防止するために蒸着マスク２００に強いテンションをかける必要がないため、従来のように蒸着マスク２００中の開口５０や蒸着マスク２００の変形を抑制できる。従ってマスク蒸着時のアラインメントずれを低減し、パターンボケのばらつきを低減したディスプレイを提供することができる。

即ち、有機発光ディスプレイは、上記蒸着装置１ａを用いて、上記工程（１）〜（９）により有機発光素子の発光層を形成することを特徴とする。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の蒸着膜の形成方法は上記実施形態に限定されるものではない。上記工程（６）では支持体５を降下させて、一体となった蒸着マスク２００、基体１２及びマグネット１０を支持体５から離間し蒸着チャンバに搬送したが、全工程を同一のチャンバで行なってもよい。蒸着マスク２００等を支持体５から離間させずに蒸着を行なえばよいので、蒸着装置１ａのような昇降機構は必須の構成ではなく、図２に示す蒸着装置１ｂのように装置を簡略化することができる。他の蒸着装置１ｂの構成は蒸着装置１ａと同様であるので説明を省略する。

また、ディスプレイは有機ＥＬ、液晶ディスプレイに限らず、製造工程に蒸着マスク支持方法を用いた蒸着を行なうすべてのディスプレイが含まれる。更に、本明細書で蒸着は真空蒸着を含む広い範囲の蒸着を意味し、上記蒸着装置を用いたすべての蒸着が本発明の範囲に含まれる。更に本発明の蒸着膜の形成方法に用いる蒸着マスクは特に限定されず、金属製以外の蒸着マスクも含み得る。

また、支持体５は、蒸着マスクの開口５０の非形成領域で蒸着マスクを支持し得るものであれば、その形状、材質は特に限定されない。上記実施形態において支持体５は枠体６と金属細線７から構成されたが、金属細線７は帯状であってもよく、それらの組合わせであってもよい。更に、金属細線７は必ずしも金属製でなくてもよく、蒸着マスクの開口５０の非形成領域において、当該蒸着マスクを支持し得るすべての形状及び材質の支持体が本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置に含まれ得る。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明で用いる蒸着方法は、基体と蒸着マスクを精密に位置合わせして蒸着膜を形成する必要のあるすべての工程に利用可能であり、精細で高画質のすべてのディスプレイの製造方法に利用可能である。

本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置の一実施形態を表す斜視図及び断面図である。本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置の他の実施形態を表す斜視図及び断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）本発明の蒸着膜の形成方法の一部を説明する正面図である。本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置の支持体の他の実施形態を表す平面図である。本発明の蒸着膜の形成方法に使用する蒸着装置の支持体の一実施形態を表す平面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）、（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）有機ＥＬ表示パネルの製造方法のを説明する模式図である。従来の蒸着装置の正面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）従来の蒸着膜の形成方法の一部を説明する正面図である。ディスプレイ基体のマザーボードの平面図である。ディスプレイ基体の平面図である。

符号の説明

１、１ａ、1ｂ、１００：（マスクアラインメント機構付き）蒸着装置
５：支持体
６：枠体
７：金属細線
８：穴部
１０：マグネット
１２：（ディスプレイ）基体
１４：蒸着層
１６：マスクホルダ
１８：ＣＣＤカメラ
２０：アラインメントマーク
２２：昇降機構
２４：支持ロッド
５０：開口
５２：内部領域
５４：外部領域
２００、３００：蒸着マスク
２１０：セル

Claims

基体と、外部領域及び内部領域を有し、該内部領域に多数の開口を配置した蒸着マスクと、該蒸着マスクを載置する、互いに交差するように配置された複数の金属細線により構成された載置面を有する支持体と、を準備する工程と、
前記蒸着マスクを前記支持体に載置させ、該支持体で該蒸着マスクを前記内部領域における前記開口の非形成領域で支持する工程と、
前記支持体に載置した前記蒸着マスクを垂直方向に移動させて前記基体に近接もしくは密着させる工程と、
前記近接もしくは密着させる工程の後に、前記蒸着マスクをマグネットで上方に引き付けて前記支持体より離間させる工程と、
前記蒸着マスクの開口を介して前記基体上に蒸発物を蒸着させて膜形成を行なう工程と、
を備えた蒸着膜の形成方法。
前記蒸着マスクは多数の前記開口からなる複数のセルを、前記支持体は前記セルよりも面積が大きい穴部をそれぞれ有しており、前記蒸着マスクは平面視で前記セルが前記穴部内に位置するように前記支持体に載置することを特徴とする請求項１に記載の蒸着膜の形成方法。
前記セルと前記穴部とがＮ対１（Ｎは１以上の整数）に対応していることを特徴とする請求項２に記載の蒸着膜の形成方法。