JP6418440B2 - メタルマスク及びメタルマスクの製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明は、メタルマスク及びメタルマスクの製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法に関し、特に、基板に有機ＥＬ材料を成膜する際に使用されるメタルマスク及び当該メタルマスクの製造方法並びに当該メタルマスクを用いた有機ＥＬ材料の成膜方法に関する。
有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子は電流駆動型の自発光素子であるため、バックライトが不要となる上に、低消費電力、高視野角、高コントラスト比が得られるなどのメリットがあり、フラットパネルディスプレイの開発において期待されている。
この有機ＥＬ表示装置は、白色の有機ＥＬ素子を基準に、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の３色をカラーフィルターにより作り出すカラーフィルター方式と、ＲＧＢ３色の有機ＥＬ材料を個別に塗り分ける塗り分け方式とがある。カラーフィルター方式は、カラーフィルターが光を吸収するために光利用率が落ち、消費電力が上がる欠点があるのに対して、塗り分け方式では、高い色純度により広色域化が簡単で、カラーフィルターが無いために光利用率が高くなることから、広く利用されている。
上記塗り分け方式では、各色の有機ＥＬ材料を個別に塗り分けるために、薄板状のメタルマスク（ＦＭＭ：Fine Metal Maskと呼ばれる。）が用いられ、メタルマスクに形成された開口部を通して有機ＥＬ材料が成膜（蒸着）される。このメタルマスクは構造上変形しやすく、特に、有機ＥＬ表示装置の高精細化及び大画面化に伴って薄くかつ大きくなることによって更に変形しやすくなってきており、高精度に有機ＥＬ材料を塗り分けることができないという問題が生じている。
この問題に対して、下記特許文献１には、開口部を有するフレームにその長手方向の両端部が固定された少なくとも二つの単位マスクを備える有機電界発光表示装置の薄膜蒸着用のマスクフレーム組立体において、前記各単位マスクは、複数個の蒸着用開口部を備え、前記各単位マスク間には、前記蒸着用開口部と同一な幅の第１ギャップが備えられた構成が開示されている。
また、下記特許文献２には、蒸着処理に用いるためのメタルマスクと該メタルマスクを支持する支持枠からなるメタルマスク構造体であって、前記メタルマスクの材質が磁性金属からなり、前記支持枠の材質の少なくとも一部が磁石からなり、前記メタルマスクと前記支持枠が着脱可能な構造が開示されている。
上記特許文献１では、メタルマスクを複数のストリップ状の薄板からなる単位マスクに分割し、所定の引張力を加えた状態でフレームに接合することによって、メタルマスクの変形を抑制している。しかしながら、この方法では、単位マスクを一枚ずつ正確にフレームに接合するために時間とコストがかかってしまう。特にメタルマスクが大型化すればするほど均一な引張力を加えた状態で接合するのが難しくなり、製作時間とコストが膨らむ。また、この方法では、接着剤による接合、レーザー溶接、抵抗加熱溶接などを用いて単位マスクをフレームに接合するため、単位マスクに位置ズレや反りなどが生じた場合に、位置ズレや反りなどを簡単に修復することができないという問題も生じる。
また、上記特許文献２では、メタルマスクを磁性金属で形成し、磁石を含む支持枠に磁力により吸引固定しているが、めっき法でメタルマスクを作成できる材料は限られており、支持枠との間に十分な磁力を発生させることは難しい。また、メタルマスクは蒸着時の温度上昇によって変形しやすく、サイズが大きい基板に蒸着材料を蒸着するためのメタルマスクは変形が大きくなるため、この変形をメタルマスクと支持枠との間の磁力によって抑えるのは困難である。特に、高精度に有機ＥＬ材料を塗り分けるメタルマスクではわずかな変形が表示品質を低下させる要因となるため、有機ＥＬ材料の塗り分け用のＦＭＭの固定構造として不適である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、有機ＥＬ材料を個別に塗り分ける塗り分け方式において、有機ＥＬ材料の成膜に利用するメタルマスクの変形を効果的に抑制すると共に、メタルマスクの取り付けを容易に行うことができるメタルマスク及び当該メタルマスクの製造方法並びに当該メタルマスクを用いた成膜方法を提供することにある。
本発明の一側面は、基板上に材料を成膜する際に使用されるメタルマスクであって、開口部がアレイ状に配列された領域を有するメタルマスク本体と、前記領域の外側に配置され、前記メタルマスク本体の一端から他端に延在する補強部材と、を含み、前記補強部材は、前記メタルマスク本体よりも熱膨張率が低く、かつ、磁性を有する金属からなり、前記基板を挟んで当該補強部材に対向する位置に配置される磁石により固定されることを特徴とする。
本発明においては、前記メタルマスク本体は、前記基板に対向する面と反対側の面の前記領域の外側に、複数の凸部及び／又は凹部からなるガイド部を有し、前記補強部材は、前記ガイド部で規定される位置に配置され、前記補強部材が前記磁石に引き寄せられることにより、前記メタルマスク本体が前記基板に固定される構成とすることができる。
また、本発明においては、前記メタルマスク本体は、前記基板に対向する面の前記領域の外側に、凹部を有し、前記補強部材は、前記凹部に組み込まれて固定され、前記補強部材が前記磁石に引き寄せられることにより、前記メタルマスク本体が前記基板に固定される構成とすることができる。
本発明の一側面は、基板上に材料を成膜する際に使用されるメタルマスクの製造方法であって、母材上に、開口部をアレイ状に形成するためのレジストパターンを形成すると共に、前記開口部がアレイ状に配列される領域の外側において一方向に延在する金属パターンを形成する第１工程と、前記母材及び前記金属パターン上に、金属薄板をメッキ成長させる第２工程と、前記母材から、前記金属薄板及び前記金属パターンを剥離し、前記金属薄板に前記金属パターンが組み込まれたメタルマスクを形成する第３工程と、を有し、前記金属パターンを、前記金属薄板よりも熱膨張率が低く、かつ、磁性を有する材料を用いて形成し、前記基板を挟んで当該金属パターンに対向する位置に磁石を配置することにより、前記メタルマスクを前記基板に固定可能にすることを特徴とする。
本発明の一側面は、基板上に材料を成膜する成膜方法であって、上記メタルマスクを前記基板上に配置する第１工程と、前記基板を挟んで前記補強部材に対向する位置に前記磁石を配置して、前記メタルマスクを前記基板に固定する第２工程と、前記メタルマスクの前記開口部を通して前記基板上に前記材料を成膜する第３工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
本発明のメタルマスク及びメタルマスクの製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法によれば、有機ＥＬ材料を個別に塗り分ける塗り分け方式において、有機ＥＬ材料の成膜に利用するメタルマスクの変形を効果的に抑制すると共に、メタルマスクの取り付けを容易に行うことができる。
その理由は、メタルマスクを、開口部が形成されたメタルマスク本体と補強部材とで構成し、メタルマスク本体に形成したガイドを利用してメタルマスク本体に補強部材を密着させたり、メタルマスク本体に形成した凹部に補強部材を組み込んだりしてメタルマスクの変形を抑制すると共に、基板を挟んで補強部材に対向する位置に磁石を配置してメタルマスクを基板に固定できるようにするからである。
背景技術で示したように、塗り分け方式では、有機ＥＬ材料を個別に塗り分けるためにメタルマスクが用いられるが、近年の有機ＥＬ表示装置の高精細化及び大型化に伴ってメタルマスクが薄くかつ大きくなって変形が顕著になり、高精度に有機ＥＬ材料を塗り分けることができなくなってきている。具体的には、有機ＥＬ材料を蒸着法などにより成膜する基板上には、画素がマトリクス状に配列される有機ＥＬパネルが複数配置されており、その基板上に一括して有機ＥＬ材料を成膜するためのメタルマスクの寸法は７３０ｍｍ×９２０ｍｍ程度となる。一方、メタルマスクは基板上に開口通りに有機ＥＬ材料を成膜するために厚さを薄くする必要があり、４００ｐｐｉ以上の高精細パネルではわずか２０μｍ程度しかない。その結果、メタルマスクは容易に変形してしまう。
この問題に対して、特許文献１の図４及び図５（本願の図４４及び図４５）に示すように、メタルマスクをストリップ状の複数の単位マスク１７１に分割し、所定の引張力を加えてフレーム１７０に接合することにより、メタルマスクの変形を抑制することは可能である。しかしながら、この方法では、複数の単位マスク１７１を一枚ずつ正確にフレーム１７０に接合するために時間とコストがかかってしまい、また、レーザー溶接などで単位マスク１７１をフレーム１７０に強固に接合するため、単位マスク１７１の位置ズレや反りなどを簡単に修復することができない。
そこで、本発明の一実施の形態では、メタルマスクの変形を抑制し、かつ、位置ズレや反りなどを簡単に修復できるようにするために、メタルマスクをメタルマスク本体と所定の特性（強度、熱膨張率及び磁性）を有する補強部材とで構成し、メタルマスク本体の有機ＥＬパネル形成領域の間に対応する部分に補強部材を配置する。例えば、メタルマスク本体に予めガイドとなる複数の凹凸を形成し、そのガイドを利用してメタルマスク本体に補強部材を密着させたり、メタルマスク本体に凹部を形成し、その凹部に補強部材を組み込んだりする。そして、メタルマスク本体と補強部材を基板の表面（成膜面）に配置し、基板の裏面にマグネットを配置し、補強部材をマグネットの磁力で引き寄せてメタルマスクを基板に固定する。この補強部材を配置するのは、隣接する有機ＥＬパネル作成領域の中間部である。ここには開口パターンを配置していないため、補強部材によって開口パターンが影響を受けることはない。このような構造を採用することによってメタルマスクの変形を抑制し、メタルマスクの取り付けに要する時間とコストを削減し、更に、メタルマスクの位置ズレや反りなどを簡単に修復できるようにする。
なお、上述したように、めっき法でメタルマスクを作成できる材料は限られており、また、メタルマスクは蒸着時の温度上昇によって変形しやすく、サイズが大きい基板に用いるメタルマスクは変形が大きくなるため、この変形を磁性金属で形成したメタルマスク自体で抑えるのは困難である。そこで、本実施形態では、熱膨張係数が小さく磁性が強い材料からなる補強部材を配置しており、このような補強部材で補強することによって、メタルマスクを挟んで確実に磁石で固定することができ、メタルマスクの変形も抑えることができるようにしている。つまり、本発明では、めっき法のメタル材料の物性の短所を補うために、低熱膨張係数で強磁性の材料を敢えて補強材として選んだ上で、その性能を発揮させるために磁石で挟み込む構造を採用しているのであり、このような発想は特許文献２には開示されていない。
以下、メタルマスクの構造及び製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法（有機ＥＬ表示装置の製造方法）について説明するが、まず、本発明の理解を容易にするために、電気光学素子の構成及び動作について、図面を参照して詳細に説明する。なお、電気光学素子とは、電気的作用により光の光学的状態を変化させる電子素子一般をいい、有機ＥＬ素子などの自発光素子の他に、液晶素子のように光の偏向状態を変化させることで階調表示する電子素子を含む。また、電気光学装置とは、電気光学素子を利用して表示を行う表示装置である。本発明では有機ＥＬ素子を前提にして説明する。
図１は、本発明の電気光学装置の一例としての有機ＥＬ表示装置を示している。この有機ＥＬ表示装置は、大別して、発光素子が形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１００と、発光素子を封止する封止ガラス基板２００と、ＴＦＴ基板１００と封止ガラス基板２００とを接合する接合手段（ガラスフリットシール部）３００などで構成される。また、ＴＦＴ基板１００の表示領域外側のカソード電極形成領域１１４ａの周囲に、ＴＦＴ基板１００の走査線を駆動する走査ドライバ１３１、各画素の発光期間を制御するエミッション制御ドライバ１３２、静電気放電による破損を防ぐデータ線ＥＳＤ（Electro-Static-Discharge）保護回路１３３、高転送レートのストリームを本来の低転送レートの複数のストリームに戻すデマルチプレクサ（1:n DeMUX１３４）、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を用いて実装される、データ線を駆動するデータドライバＩＣ１３５などが配置され、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１３６を介して外部の機器と接続される。なお、図１は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の一例であり、その形状や構成は適宜変更可能である。
ここで、有機ＥＬ表示装置は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の各色のサブ画素を利用して画素を構成し、これによって多様なカラー映像を表示する。これらのＲＧＢのサブ画素は多様な形態で配列することができるが、各色のサブ画素を平等に並べて配置するストライプ型（いわゆる縦ストライプ方式）が知られている（図２参照）。この三色のサブ画素間の明るさを調整することで総ての色を表示することができる。通常は、隣接するＲ、Ｇ、Ｂの３つのサブ画素をまとめて１つの矩形状の画素として扱い、この画素を正方配置することでドットマトリクスディスプレイを実現している。ドットマトリクス型の表示装置では、表示すべき画像データはｎ×ｍのマトリクス配置となっており、画素にこの画像データを１対１に対応させることによって、正しい画像を表示することができる。
また、人間の色覚がＲとＢに鈍感でＧに敏感であることを利用して、サブ画素をＧとＢ、あるいはＧとＲの２色ずつで構成し、ＲＧＢ配列と比較して欠落する色のサブ画素が必要な色表現を、隣接するその色のサブ画素を持った画素と組み合わせて擬似的に再現する画素配列構造（いわゆるペンタイル方式）も知られている（図３参照）。このペンタイル方式では、サブ画素数を減らすことにより、メタルマスクの開口サイズを大きくすることができるが、ペンタイル方式は、本来なめらかに表示される曲線が階段状になるジャギーが発生したり、連続的に色の階調や輝度が変化する画像において色の変化がライン状に見えたりするなどの不具合が発生する。
また、従来の縦ストライプ方式よりもサブ画素の寸法を大きくすることができ、かつ、ペンタイル方式のような表示品質の低下が起こりにくい画素配列構造として、ＲとＧを同じ列に並べて配置し、ＲとＧの次の列かつＲとＧの行にＢを配置した画素配列構造（いわゆるＳストライプ方式）が提案されている（図４参照）。このＳストライプ方式では、縦ストライプ方式よりもサブ画素の幅を広くすることができるため、メタルマスクの開口サイズを大きくすることができ、また、１画素内にＲＧＢのサブ画素が配置されるため、ペンタイル方式よりも表示品質を向上させることができる。
また、ペンタイル方式及びＳストライプ方式共に、視感度が最も高いＧのサブ画素が画素の端に配置されてしまうため、画素内での視感度の偏りが大きくなり、その結果、画像の縁が色付いて見えるカラーエッジが発生する。特に、Ｓストライプ方式では、Ｇのサブ画素を通過しない画素の対角線に対してＧのサブ画素が画素の中心から最も遠い位置に配置されるため、視感度の偏りが顕著になり、カラーエッジの発生による表示品質の低下が大きな問題になる。そこで、本願発明者は、Ｓストライプ方式の画素配列構造において、Ｇのサブ画素の内、画素の重心から遠い位置を凹ませたり（図５、６参照）、Ｂのサブ画素の内、画素の重心から遠い位置を凹ませたり（図７参照）、それらを組み合わせたり（図８参照）した画素配列構造（改良型Ｓストライプ方式と呼ぶ。）を提案している。この改良型Ｓストライプ方式では、画素内の視感度の分布の偏りを緩和することによってカラーエッジの発生を抑制することができる。
このように、有機ＥＬ素子の画素配列構造として、縦ストライプ方式、ペンタイル方式、Ｓストライプ方式、改良型Ｓストライプ方式などがあり、本発明のメタルマスク並びに当該メタルマスクを用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法は、いずれの方式に対しても適用することができるが、以下では、本願発明者が提案する改良型Ｓストライプ方式の画素配列構造に対して本発明を適用する場合について説明する。
図９は、ＴＦＴ基板１００上に形成される発光素子の一画素（ここでは図８の改良型Ｓストライプ方式の３つのサブ画素）に着目した平面図であり、この画素がデータ線の延在方向及び走査線（ゲート電極）の延在方向に繰り返し形成される。また、図１０は、１つのサブ画素に着目した断面図である。なお、図１０では、本実施形態のサブ画素の構造を分かりやすくするために、図９の平面図の中のＴＦＴ部１０８ｂ（Ｍ２駆動ＴＦＴ）と保持容量部１０９の領域を抜き出し、簡略化して記載している。
ＴＦＴ基板１００は、ガラス基板１０１上に下地絶縁膜１０２を介して形成された低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：Low-temperature poly silicon）等からなるポリシリコン層１０３と、ゲート絶縁膜１０４を介して形成された第１金属層１０５（ゲート電極１０５ａ及び保持容量電極１０５ｂ）と、層間絶縁膜１０６に形成された開口を介してポリシリコン層１０３に接続される第２金属層１０７（データ線１０７ａ、電力供給線１０７ｂ、ソース／ドレイン電極、第１コンタクト部１０７ｃ）と、平坦化膜１１０を介して形成される発光素子１１６（アノード電極１１１、有機ＥＬ層１１３、カソード電極１１４及びキャップ層１１５）とで構成される。この発光素子１１６の内の有機ＥＬ層１１３が後述するメタルマスクを用いて蒸着によって成膜される。
上記発光素子１１６と封止ガラス基板２００との間に乾燥空気が封入され、ガラスフリットシール部３００により封止され、有機ＥＬ表示装置が形成される。この発光素子１１６はトップエミッション構造であり、発光素子１１６と封止ガラス基板２００とは所定の間隔に設定されると共に、封止ガラス基板２００の光出射面側にλ／４位相差板２０１と偏光板２０２とが形成され、外部から入射した光の反射が抑制されるようになっている。
図９において、一画素は、対向するデータ線１０７ａと電力供給線１０７ｂとで挟まれた３つの領域で構成され、各々の領域に、スイッチＴＦＴ１０８ａ、駆動ＴＦＴ１０８ｂ及び保持容量部１０９が配置される。ここで、縦ストライプ方式の画素配列構造の場合、アノード電極１１１が上記の３つの領域に分かれて形成され、各々の領域のスイッチＴＦＴ１０８ａ、駆動ＴＦＴ１０８ｂ及び保持容量部１０９を用いて、その領域に形成された発光素子１１６を駆動することになるが、改良型Ｓストライプ方式では、Ｒのサブ画素及びＧのサブ画素のアノード電極１１１を２つの領域を跨ぐように形成する。
具体的には、視感度最低色であるＢのサブ画素に関しては、アノード電極１１１（図９の太い実線）は主にＢのデータ線１０７ａ及びＢの電力供給線１０７ｂに沿って縦長に形成されるため、発光素子１１６は図の右側のＢ発光領域１１９（図９の太い破線）で発光する。一方、Ｒのサブ画素に関しては、アノード電極１１１がＲのデータ線１０７ａからＧの電力供給線１０７ｂに渡る領域の上半分で矩形状に形成されるため、発光素子１１６は図の左上のＲ発光領域１１７で発光する。また、視感度最高色であるＧのサブ画素に関しては、アノード電極１１１がＲのデータ線１０７ａからＧの電力供給線１０７ｂに渡る領域の下半分で矩形状に形成されるため、発光素子１１６は図の左下のＧ発光領域１１８で発光する。
すなわち、各色のサブ画素は、その色のデータ線１０７ａ及び電力供給線１０７ｂで囲まれる領域に形成されるスイッチＴＦＴ１０８ａ、駆動ＴＦＴ１０８ｂ及び保持容量部１０９を用いて駆動されるが、ＲとＧのサブ画素のアノード電極１１１は、Ｒのデータ線１０７ａ及び電力供給線１０７ｂで囲まれる領域と、Ｇのデータ線１０７ａ及び電力供給線１０７ｂで囲まれる領域とを跨ぐように上下に分けて形成するため、アノード電極１１１と駆動ＴＦＴ１０８ｂのソース／ドレイン電極とを繋ぐ第２コンタクト部１１１ａは図のような配置となる。また、スイッチＴＦＴ１０８ａはデータ線１０７ａからのクロストークを抑えるため、図のようなデュアルゲート構造とし、電圧を電流に変換する駆動ＴＦＴ１０８ｂは製造プロセスのばらつきを最小限に抑えるため図のような引き回し形状とすることで十分なチャネル長を確保している。またこの駆動ＴＦＴのゲート電極を延長して保持容量部１０９の電極としても使うことで、限られた面積で十分な保持容量を確保することができる。このような画素構造とすることにより、ＲＧＢ各色の発光領域を大きくできるため、必要輝度を得るための各色の単位面積あたりの電流密度を下げることができ、発光素子の長寿命化が可能となる。
なお、図１０では、発光素子１１６の各放射光が、封止ガラス基板２００を介して外部に放射されるトップエミッション構造を示したが、ガラス基板１０１を介して外部に放射されるボトムエミッション構造とすることもできる。
次に、各サブ画素の駆動方法について図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１はサブ画素の主要回路構成図であり、図１２は波形図、図１３は駆動ＴＦＴの出力特性図である。各サブ画素は、Ｍ１スイッチＴＦＴと、Ｍ２駆動ＴＦＴと、Ｃ１保持容量と、発光素子（ＯＬＥＤ）とを備えて構成されており、２トランジスタ方式により駆動制御される。Ｍ１スイッチＴＦＴはｐチャネル型ＦＥＴ（Field Effect Transistor）であり、そのゲート端子には走査線（Scan）が接続され、ドレイン端子にはデータ線（Vdata）が接続されている。Ｍ２駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＦＥＴであり、そのゲート端子はＭ１スイッチＴＦＴのソース端子に接続されている。また、Ｍ２駆動ＴＦＴのソース端子は電力供給線（ＶＤＤ）に接続されており、ドレイン端子は発光素子（ＯＬＥＤ）に接続されている。さらに、Ｍ２駆動ＴＦＴのゲート／ソース間にはＣ１保持容量が形成されている。
上記の構成において、走査線（Scan）に選択パルスを出力し、Ｍ１スイッチＴＦＴを開状態にすると、データ線（Vdata）を介して供給されたデータ信号は電圧値としてＣ１保持容量に書き込まれる。Ｃ１保持容量に書き込まれた保持電圧は１フレーム期間を通じて保持され、当該保持電圧によって、Ｍ２駆動ＴＦＴのコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光諧調に対応した順バイアス電流を発光素子（ＯＬＥＤ）に供給する。このように、発光素子（ＯＬＥＤ）を定電流で駆動することにより、発光素子（ＯＬＥＤ）の劣化によって抵抗が変化しても発光輝度を一定に保つことができるため、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の駆動方法として好適である。
次に、本発明の特徴部分であるメタルマスクについて説明する。上述した発光素子１１６の内の有機ＥＬ層１１３は、メタルマスクを用いて蒸着等によって成膜される。図１４は、メタルマスクを用いた有機ＥＬ材料の成膜（蒸着）方法を模式的に示す断面図である。なお、図では各構成物を見やすくするために、サイズ（特に厚み）を誇張して描いている。図１４に示すように、真空槽内の下方にはるつぼ１６１が配置され、るつぼ１６１内に蒸着材１６２として有機ＥＬ材料が充填され、抵抗加熱等によってるつぼ１６１が加熱されると有機ＥＬ材料が蒸発し蒸気流となって上方に移動する。真空槽内の上方には、基板（ＴＦＴ基板１００）を真空槽内に載置するためのステージ１６０が設けられており、ＴＦＴ基板１００の表面側にメタルマスク１４０が位置合わせして配置される。そして、有機ＥＬ材料はメタルマスク１４０に形成された開口部を通過してＴＦＴ基板１００の表面上に堆積し、各色のサブ画素の有機ＥＬ材料がパターン形成される。
ここで、上述したように、ＴＦＴ基板１００には１つの有機ＥＬ表示装置となる有機ＥＬパネルが複数配置されており、有機ＥＬ表示装置の高精細化及び大型化に伴って、メタルマスクは薄くかつ大きくなるために容易に変形してしまい、その結果、有機ＥＬ材料の成膜位置がずれたり、パターンが崩れたり、膜厚が不均一になったりして、有機ＥＬ表示装置の表示品質の低下を招く。
そこで、本発明では、メタルマスクの変形を抑制するために、一例として、メタルマスク１４０をメタルマスク本体１４１と補強部材１４４とで構成し、メタルマスク本体１４１の下面（ＴＦＴ基板１００と反対側の面）に複数の凹凸（ここでは凸部）からなるガイド部１４２を形成し、この複数のガイド部１４２で規定される位置（ここでは対向するガイド部１４２で挟まれる位置）に、一方向に延在する細長い形状の補強部材１４４を配置する。この補強部材１４４は、少なくともメタルマスク本体１４１よりも小さい熱膨張係数（例えば、ＴＦＴ基板１００と同程度の熱膨張係数）を有し、少なくともメタルマスク本体１４１よりも高い強度（材料そのものの強度若しくは厚みによる強度）を有し、かつ、磁石に引き寄せられる磁性を有する材料（例えば、コバルト、ニッケル、鉄など）で形成される。そして、ＴＦＴ基板１００の成膜面にメタルマスク本体１４１及び補強部材１４４を位置合わせして配置し、ＴＦＴ基板１００の裏面（成膜面と反対側の面）の補強部材１４４に対向する位置に磁石（固定部材１５０）を配置することによって、メタルマスク１４０を平坦な状態でＴＦＴ基板１００に固定する。なお、固定部材１５０は必ずしも補強部材１４４に対向する位置の全体に配置する必要はなく、少なくとも、補強部材１４４に両端部分に対向する位置に配置すればよい。また、図１４の構成は一例であり、メタルマスク本体１４１の変形やメタルマスク本体１４１と補強部材１４４とＴＦＴ基板１００の位置ずれを防止するための種々の変更が可能である。例えば、図１４では、メタルマスク本体１４１の厚さを一様にしているが、ステージ１６０に接触する部分を厚くして強度を高め、メタルマスク本体１４１の変形を抑制するようにしてもよい。また、図１４では、メタルマスク本体１４１がステージ１６０に接触する構成を示しているが、メタルマスク本体１４１よりも強度が高い補強部材１４４がステージ１６０に接触するようにして、メタルマスク本体１４１の変形を抑制するようにしてもよい。
図１５は、メタルマスク本体１４１と補強部材１４４の位置関係の一例を模式的に示す斜視図であり、図１４の下方から見た状態を示している。図１５に示すように、メタルマスク本体１４１は、有機ＥＬパネルのサブ画素に対応する開口部１４３がアレイ状に配列された領域（有機ＥＬパネル形成領域）を少なくとも１つ（図では４つ）有しており、メタルマスク本体１４１上の有機ＥＬパネル形成領域の外側の部分（図では中央と左右の３つの部分）に、ＴＦＴ基板１００と反対側に突出した凸部からなるガイド部１４２が所定の方向に２列で並んで形成されており、この２列のガイド部１４２の間に補強部材１４４が位置決めされて配置される。そして、ＴＦＴ基板１００を挟んで補強部材１４４に対向する位置に固定部材１５０が配置され、補強部材１４４が固定部材１５０に引き寄せられることにより、メタルマスク本体１４１がＴＦＴ基板１００に固定される（図示せず）。
なお、図１４及び図１５では、メタルマスク本体１４１上に補強部材１４４を３本配置したが、補強部材１４４の本数は有機ＥＬパネル形成領域の数や配置に応じて適宜変更可能であり、例えば、メタルマスク本体１４１の中央のみに補強部材１４４を配置してもよい。また、補強部材１４４は有機ＥＬパネル形成領域以外の部分の任意の位置に配置可能であるが、補強部材１４４の近傍は蒸着材１６２の膜厚が薄くなる恐れがあるために、隣り合う有機ＥＬパネル形成領域の略中央に配置することが好ましい。また、図１５では、補強部材１４４がメタルマスク本体１４１の対向する辺にわたって延在する（すなわち、補強部材１４４の長手方向の長さがメタルマスク本体１４１の縦又は横の長さと等しい）構成としたが、補強部材１４４の長さは図１５の構成に限定されず、例えば、補強部材１４４の長手方向の長さがメタルマスク本体１４１の縦又は横の長さよりも長く又は短くなるようにしてもよい。また、ガイド部１４２のサイズや個数、間隔、配列方向などは図１５の構成に限定されず、補強部材１４４が位置決め可能であればよい。
また、図１５では、補強部材１４４を１方向に延びる直線状の板としたが、例えば、図１６に示すように、互いに直交する方向に延びる格子状としたり、図１７に示すように、複数の部材を組み合わせた形状としたり、屈曲した形状や曲線状の形状などとしたりしてもよい。また、図１８に示すように、補強部材１４４の幅を徐々に変化させたり、図１９に示すように、部分的に幅を変化させたりしてもよい。こられの場合は、補強部材１４４の形状に合わせてガイド部１４２を配置すればよい。補強部材１４４をこのような形状とすることにより、補強部材１４４自体の強度を高めることができると共に、メタルマスク本体１４１と補強部材１４４の位置ズレを確実に防止することができ、更に、２以上の方向でメタルマスク本体１４１を保持することによってメタルマスク本体１４１の変形を抑制する効果を高めることができる。
また、図１４及び図１５では、メタルマスク本体１４１と補強部材１４４とが分離した構造を例示したが、後述する実施例で示すように、メタルマスク１４０の製造時にメタルマスク本体１４１に補強部材を一体形成することも可能である。
このように、メタルマスク本体１４１に補強部材１４４を密着させる（若しくはメタルマスク本体１４１に補強部材を一体形成する）ことにより、メタルマスク本体１４１の変形を抑制することができ、サブ画素となる部分に有機ＥＬ材料を正確に成膜することができる。また、補強部材１４４を固定部材１５０で固定することにより、メタルマスク１４０をＴＦＴ基板１００に容易に固定することができ、メタルマスク本体１４１の位置ズレや反りが生じた場合であっても、位置ズレや反りを容易に修復することができる。
次に、本発明の第１の実施例に係るメタルマスク及びメタルマスクの製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法（有機ＥＬ表示装置の製造方法）について、図２０乃至図３１を参照して説明する。
前記した実施形態では、有機ＥＬ材料を成膜する際に使用するメタルマスクの基本構成について説明したが、本実施例では、このメタルマスクを用いて有機ＥＬ表示装置を製造する具体的な方法について説明する。なお、図２０、２２、２４、２６は図８の画素配列構造の一画素の平面図であり、図２１、２３、２５、２７は一つのサブ画素に着目したＴＦＴ部、保持容量部及び発光素子の断面図である。
まず、図２０及び図２１に示すように、ガラス等の透光性の基板（ガラス基板１０１）上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によって、例えばシリコン窒化膜等を堆積して下地絶縁膜１０２を形成する。次に、公知の低温ポリシリコンＴＦＴ製造技術を用いて、ＴＦＴ部及び保持容量部を形成する。具体的には、ＣＶＤ法等によってアモルファスシリコンを堆積し、ＥＬＡ（Excimer Laser Annealing）により結晶化してポリシリコン層１０３を形成する。その際、電圧電流変換増幅器として用いるＭ２駆動ＴＦＴのチャネル長を十分長く確保して出力電流のばらつきを抑え、Ｍ１スイッチＴＦＴのソースとデータ線１０７ａとの接続、Ｍ１スイッチＴＦＴのドレインとＣ１保持容量との接続、Ｃ１保持容量と電力供給線１０７ｂとの接続、Ｍ２駆動ＴＦＴのソースと電力供給線１０７ｂとの接続、Ｍ２駆動ＴＦＴのドレインと各サブ画素のアノード電極１１１との接続を可能にするために、図のようにポリシリコン層１０３を引き回している。
次に、図２２及び図２３に示すように、ポリシリコン層１０３上にＣＶＤ法等によって、例えばシリコン酸化膜等を堆積してゲート絶縁膜１０４を形成し、更に、スパッタ法等により第１金属層１０５としてＭｏ（モリブデン）やＮｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）との合金等を堆積してゲート電極１０５ａ及び保持容量電極１０５ｂを形成する。なお、例えばＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、ＭｏＷ、ＭｏＮｂ、Ａｌ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などからなる群より選択される一つの物質で単一層を形成したり、配線抵抗を減少させるために低抵抗物質であるＭｏ、Ｃｕ、ＡｌまたはＡｇの２層構造またはそれ以上の多重膜構造からなる群より選択される一つの積層構造で形成しても良い。その際、各サブ画素における保持容量を大きくすると共に、各サブ画素のＭ１スイッチＴＦＴのドレインと保持容量電極１０５ｂとの接続を容易にするために、図のような形状で第１金属層１０５を形成している。次に、ゲート電極形成前に高濃度不純物層（ｐ＋層１０３ｃ）をドーピングしておいたポリシリコン層１０３に、ゲート電極１０５をマスクとして追加不純物ドーピングを施して低濃度不純物層（ｐ−層１０３ｂ）を形成することにより、ＴＦＴ部にＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を形成する。
次に、図２４及び図２５に示すように、ＣＶＤ法等によって、例えばシリコン酸化膜等を堆積して層間絶縁膜１０６を形成する。この層間絶縁膜１０６及びゲート絶縁膜１０４に異方性エッチングを行い、ポリシリコン層１０３に接続するためのコンタクトホール（図の太い破線の部分）を開口する。次に、スパッタ法等によって、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ等のアルミ合金の第２金属層１０７を堆積し、パターニングを行ってソース／ドレイン電極、データ線１０７ａ、電力供給線１０７ｂ、第１コンタクト部１０７ｃを形成する。これにより、データ線１０７ａとＭ１スイッチＴＦＴのソース、Ｍ１スイッチＴＦＴのドレインと保持容量電極１０５ｂ及びＭ２駆動ＴＦＴのゲート、Ｍ２駆動ＴＦＴのソースと電力供給線１０７ｂとが接続される。
次に、図２６及び図２７に示すように、感光性の有機材料を塗布し平坦化膜１１０を形成する。そして、露光条件を最適化してテーパー角を調整し、Ｍ２駆動ＴＦＴのドレインに接続するためのコンタクトホール（×印を付した太い実線の部分）を開口する。その際、コンタクトホールを形成した部分は平坦でなくなり、その上に発光素子１１６を形成すると光の放射が不均一になることから、本実施例では、コンタクトホールが極力、サブ画素の凹んだ位置（例えば、図２６の右上参照）に配置されるようにしている。この上にＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒおよびこれらの化合物金属で反射膜を堆積し、その上に続けてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３等の透明膜を堆積し、同時にパターニングして各サブ画素のアノード電極１１１を形成する。アノード電極１１１は第２コンタクト部１１１ａでＭ２駆動ＴＦＴのドレインと接続される。なお、アノード電極１１１は、トップエミッション構造の場合は反射膜としても機能させるため反射膜が必要だが、ボトムエミッション構造の場合には反射膜を省き、ＩＴＯ等の透明膜のみで形成する。次に、スピンコート法等によって、例えば感光性の有機樹脂膜を塗布して素子分離膜１１２を形成し、パターニングを行って、各サブ画素のアノード電極１１１を底部に露出させた素子分離層を形成する。この素子分離層により、各サブ画素の発光領域が分離される。
次に、素子分離膜１１２を形成したガラス基板１０１に対して有機ＥＬ材料を成膜する。図２８乃至図３１は、この有機ＥＬ材料の成膜に際して使用するメタルマスクの製造方法及びこのメタルマスクを用いた有機ＥＬ材料の成膜方法を模式的に示す断面図であり、有機ＥＬパネルの端部近傍の領域を示している。
まず、メタルマスクの製造方法について説明する。このメタルマスクは、型抜きやエッチングにより、薄板状のメタルマスク部材のサブ画素に対応する部分に開口部を形成することによっても製造可能であるが、高精細な有機ＥＬパネルでは通常、メッキ法によって製造される。具体的には、図２８に示すように、メタルマスク本体をメッキ成長させるための母材（電鋳用母材１４５）を用意する。この電鋳用母材１４５の材料は特に限定されないが、少なくとも電解メッキのための電流を流すことができる導電性を有し（無電解メッキの場合は不要）、かつ、凹凸を切削やエッチングなどの方法で形成可能な材料（例えば、ガラス材やアルマイト等）を用いることができる。
そして、ガイド部１４２を形成する部分（すなわち、有機ＥＬパネルの画素領域の外側の部分）に突起１４２ａを形成し、必要に応じて、メタルマスク部材１４１ａの剥離を容易にするための黒鉛や導電性接着剤などを塗布したり被膜をメッキ成長させたりして下地を形成し、電鋳用母材１４５の全面にフォトレジストを塗布し、各画素内のサブ画素に対応する部分にフォトレジスト１４６が残るように露光、現像を行う。その際、メッキでは電鋳用母材１４５から成長したメタルマスク部材１４１ａがフォトレジスト１４６を覆うように成長するため、フォトレジスト１４６を覆う量を考慮してフォトレジストパターンのサイズを決定すると共に、フォトレジスト１４６の厚みやメッキ成長の条件を設定する。
次に、フォトレジスト１４６を形成した電鋳用母材１４５を電解液に浸け、電解メッキの場合は所定の電流を流して、図２９に示すように、電鋳用母材１４５上に所定の厚さのメタルマスク部材１４１ａを成長させる。メタルマスク部材１４１ａは、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル・コバルト合金、インバールなどのニッケル・鉄合金などとすることができる。なお、メタルマスク部材１４１ａのメッキ成長に際し、特開２００５−２０６８８１号公報に示すように、フォトレジストの厚みまで第１の金属を形成し、その上に第２の金属を形成する手法などを用いることも可能である。
メッキ成長後、メタルマスク部材１４１ａを成長させた電鋳用母材１４５を所定の剥離液（例えば、アセトンや塩化メチル等）に浸して、電鋳用母材１４５からフォトレジスト１４６と共にメタルマスク部材１４１ａを分離して、図３０に示すような、サブ画素に対応する開口部１４３とガイド部１４２とが形成されたメタルマスク本体１４１が完成する。
その後、図３１に示すように、メタルマスク本体１４１のガイド部１４２で規定される部分に補強部材１４４を位置合わせして配置し、ＴＦＴ基板１００の表面（上記バンク層が形成された成膜面）に補強部材１４４を配置したメタルマスク本体１４１を位置合わせして配置し、ＴＦＴ基板１００の裏面の補強部材１４４に対向する位置に固定部材１５０を配置することによって、メタルマスク１４０をＴＦＴ基板１００に固定する。そして、ＴＦＴ基板１００の表面を下にして蒸着装置の真空槽内にセットし、るつぼを加熱して有機ＥＬ材料を蒸発させ、メタルマスク本体１４１の開口部１４３を介して、ＴＦＴ基板１００の各サブ画素に対応する位置に有機ＥＬ材料を蒸着させる。
なお、上記では、メタルマスク本体１４１のＴＦＴ基板１００と反対側の面が突出するようにガイド部１４２を形成したが、ＴＦＴ基板１００と反対側の面が窪むようにガイド用の凹部を形成し、補強部材１４４に設けた凸部と係合するようにしてもよい。また、上記では、補強部材１４４や固定部材１５０の断面を矩形形状としたが、断面形状は図の構成に限定されず、例えば、台形形状や半円形状などとすることもできる。また、メタルマスク本体１４１がＴＦＴ基板１００の全面に接触しないように、有機ＥＬパネル形成領域の外側の所定の部分に、ＴＦＴ基板１００側に突出する凸部を設け、この凸部のみでメタルマスク本体１４１がＴＦＴ基板１００に接触するようにしてもよい。
図２６及び図２７に戻って、ＲＧＢの色毎に、有機ＥＬ材料を成膜して、アノード電極１１１上に、有機ＥＬ層１１３を形成する。有機ＥＬ層１１３は、下層側から、例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などによって構成される。また、有機ＥＬ層１１３は、電子輸送層／発光層／正孔輸送層、電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層、電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層あるいは発光層単独のいずれの構造でもよく、電子ブロッキング層等を追加しても構わない。発光層の材質はサブ画素の色毎に異なり、必要に応じて正孔注入層や正孔輸送層等の膜厚もサブ画素毎に個別に制御する。
この有機ＥＬ層１１２の上に仕事関数が小さな金属、すなわちＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの化合物を蒸着してカソード電極１１４を形成する。カソード電極の膜厚は光取り出し効率を向上させ良好な視野角依存性を確保するため最適化される。カソード電極の抵抗が高く発光輝度の均一性が損なわれる場合には、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３などの透明電極形成用の物質で補助電極層を追加する。さらに光取り出し効率向上のため、ガラスより屈折率の高い絶縁膜を堆積させキャップ層１１５を形成する。キャップ層は有機ＥＬ素子の保護層としての役割も果たす。
以上により、ＲＧＢの各サブ画素に対応する発光素子１１６が形成され、アノード電極１１１と有機ＥＬ層１１３とが接触した部分（素子分離膜１１２の開口部分）が各々、Ｒ発光領域１１７、Ｇ発光領域１１８、Ｂ発光領域１１９となる。
なお、発光素子１１６をボトムエミッション構造とする場合は、平坦化膜１１０の上層にカソード電極１１４（ＩＴＯなどの透明電極）を形成し、有機ＥＬ層１１３の上に、アノード電極１１１（反射電極）を形成すればよい。ボトムエミッション構造では光を上面に取り出す必要が無いため、Ａｌ等の金属膜を厚く形成することができ、カソード電極の抵抗値を大幅に減少させることができるため大型化に適しているが、ＴＦＴ素子や配線部分は光が透過できないため、発光領域が極端に小さくなり高精細化には適していない。
次に、ＴＦＴ基板１００の外周にガラスフリットを塗設し、その上に封止ガラス基板２００を載置し、ガラスフリット部をレーザー等で加熱して溶融させＴＦＴ基板１００と封止ガラス基板２００を密封する。その後、封止ガラス基板２００の光出射側にλ／４位相差板２０１、偏光板２０２を形成し、有機ＥＬ表示装置が完成する。
このように、メタルマスク本体１４１に補強部材１４４を密着させることにより、メタルマスク本体１４１の変形を抑制することができ、サブ画素となる部分に有機ＥＬ材料を正確に成膜することができる。また、補強部材１４４に対向する位置に固定部材１５０を配置することにより、メタルマスク１４０をＴＦＴ基板１００に容易に固定することができ、メタルマスク１４０の位置ズレや反りが生じた場合であっても、位置ズレや反りを容易に修復することができる。
なお、図２０乃至図２７は、本実施例の有機ＥＬ表示装置の製造方法の一例であり、図２８乃至図３１に示すメタルマスク１４０を用いて有機ＥＬ材料を成膜可能であれば、その製造方法は特に限定されない。
次に、本発明の第２の実施例に係るメタルマスク及びメタルマスクの製造方法並びにメタルマスクを用いた成膜方法について、図３２乃至図３５を参照して説明する。前記した第１の実施例では、メタルマスク本体１４１にガイド部１４２を形成し、そのガイド部１４２で規定される位置に補強部材１４４を位置合わせして配置したが、本実施例では、メタルマスク本体１４１に補強部材を一体形成する場合について説明する。なお、メタルマスク１４０の構造以外の部分は第１の実施例の図２０乃至図２７と同様であるため、以下では、有機ＥＬ材料の成膜に際して使用するメタルマスクの製造方法及びこのメタルマスクを用いた有機ＥＬ材料の成膜方法について、図３２乃至図３５を参照して説明する。
まず、メタルマスクの製造方法（メッキ法による製造方法）について説明する。図３２に示すように、メタルマスク本体をメッキ成長させるための母材（電鋳用母材１４５）を用意する。この電鋳用母材１４５の材料は特に限定されないが、第１の実施例と同様の材料（例えば、ガラス材やアルマイト等）を用いることができる。
ここで、第１の実施例ではガイド部１４２を形成する部分に突起１４２ａを形成したが、本実施例では、有機ＥＬパネルの画素領域の外側に対応する部分に、例えば、コバルト、ニッケル、鉄などからなる補強部材１４４ａを形成する。この補強部材１４４ａの形成方法は特に限定されず、メッキ法で電鋳用母材１４５上に成長させてもよいし、補強部材１４４ａとなる部材を電鋳用母材１４５上に接着剤などで固定してもよい。そして、電鋳用母材１４５の全面にフォトレジストを塗布し、各画素内のサブ画素に対応する部分にフォトレジスト１４６が残るように露光、現像を行う。
次に、必要に応じて、メタルマスク部材１４１ａの剥離を容易にするための下地を形成し、フォトレジスト１４６を形成した電鋳用母材１４５を電解液に浸け、電解メッキの場合は所定の電流を流して、図３３に示すように、電鋳用母材１４５及び補強部材１４４ａの上に所定の厚さのメタルマスク部材１４１ａを成長させる。メタルマスク部材１４１ａは、第１の実施例と同様に、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル・コバルト合金、インバールなどのニッケル・鉄合金などを用いることができる。また、特開２００５−２０６８８１号公報に示す手法などを用いることも可能である。
メッキ成長後、メタルマスク部材１４１ａを成長させた電鋳用母材１４５を所定の剥離液（例えば、アセトンや塩化メチル等）に浸して、電鋳用母材１４５からフォトレジスト１４６と共にメタルマスク部材１４１ａ及び補強部材１４４ａを分離して、図３５に示すような、サブ画素に対応する開口部１４３が形成され、補強部材１４４ａが組み込まれたメタルマスク１４０が完成する。
その後、図３６に示すように、ＴＦＴ基板１００の表面（上記バンク層が形成された成膜面）に補強部材１４４ａが組み込まれたメタルマスク本体１４１を位置合わせして配置し、ＴＦＴ基板１００の裏面の補強部材１４４ａに対向する位置に固定部材１５０を配置することによって、メタルマスク１４０をＴＦＴ基板１００に固定する。そして、ＴＦＴ基板１００の表面を下にして蒸着装置の真空槽内にセットし、るつぼを加熱して有機ＥＬ材料を蒸発させ、メタルマスク本体１４１の開口部１４３を介して、ＴＦＴ基板１００の各サブ画素に対応する位置に有機ＥＬ材料を蒸着させる。
なお、上記では、補強部材１４４の断面を台形形状とし、固定部材１５０の断面を矩形形状としたが、これらの断面形状は図の構成に限定されない。
このように、メタルマスク本体１４１に補強部材１４４ａを組み込むことにより、メタルマスク本体１４１の変形を抑制することができ、サブ画素となる部分に有機ＥＬ材料を正確に成膜することができる。また、補強部材１４４ａに対向する位置に固定部材１５０を配置することにより、メタルマスク１４０をＴＦＴ基板１００に容易に固定することができ、メタルマスク１４０の位置ズレや反りが生じた場合であっても、位置ズレや反りを容易に修復することができる。
次に、本発明の第３の実施例に係る電気光学装置及び電気機器について、図３６乃至図３９を参照して説明する。本実施例では、前記したメタルマスクを用いて製造した有機ＥＬ表示装置の応用例として、有機ＥＬ表示装置を表示手段として備えた各種電気機器について説明する。
図３６乃至図３９は、本発明の電気光学装置（有機ＥＬ表示装置）を適用可能な電気機器の例を示している。図３６は、パーソナルコンピュータへの適用例、図３７は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）や電子手帳、電子ブック、タブレット端末などの携帯端末機器への適用例、図３８は、スマートフォンへの適用例、図３９は携帯電話機への適用例である。これらの電気機器の表示部に、本発明の有機ＥＬ表示装置を利用することができる。なお、電気機器としては、表示装置を備えるものであれば特に限定はなく、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、ファックス装置、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ（Demand Side Platform）装置などに適用することができる。
次に、本発明の第４の実施例に係る電気光学装置及び電気機器について、図４０乃至図４３を参照して説明する。前記した第３の実施例では、本発明の電気光学装置としての有機ＥＬ表示装置を平面状の表示部を備える電気機器に適用する場合について説明したが、前記したメタルマスクを用いて製造した有機ＥＬ表示装置を変形可能な構造にすることにより、曲面状の表示部を必要とする電気機器に適用することができる。
図４０は、変形可能な有機ＥＬ表示装置の構造を示す断面図である。前記した実施形態と異なる点は、（１）ＴＦＴ部１０８ａ、１０８ｂ及び保持容量部１０９がフレキシブルな基板上に形成されること、（２）発光素子１１６上に封止ガラス基板２００を配置しないことである。
まず、（１）に関して、ガラス基板１０１上に、剥離液で除去可能な有機樹脂等の剥離膜１２０を形成し、その上にポリイミドなどの可撓性を有するフレキシブル基板１２１を形成する。次に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機薄膜１２２と有機樹脂等の有機膜１２３とを交互に積層する。そして、最上層の膜（ここでは無機薄膜１２４）の上に、第１の実施例で示した製造方法に従って、下地絶縁膜１０２、ポリシリコン層１０３、ゲート絶縁膜１０４、第１金属層１０５、層間絶縁膜１０６、第２金属層１０７、平坦化膜１１０を順次形成し、ＴＦＴ部１０８ａ、１０８ｂ及び保持容量部１０９を形成する。
また、（２）に関しては、平坦化膜１１０上にアノード電極１１１、素子分離膜１１２を形成し、素子分離膜１１２を除去したバンク層に有機ＥＬ層１１３、カソード電極１１４、キャップ層１１５を順次形成して発光素子１１６を形成する。その際、有機ＥＬ層１１３は、実施の形態及び第１及び第２の実施例で示したメタルマスク及び成膜方法を用いて成膜する。その後、キャップ層１１５の上に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機薄膜１２４と有機樹脂等の有機膜１２５とを交互に積層し、最上層の膜（ここでは有機膜１２５）の上にλ／４位相差板１２６と偏光板１２７を形成する。
その後、ガラス基板１０１上の剥離膜１２０を剥離液などで除去し、ガラス基板１０１を取り外す。この構造では、ガラス基板１０１や封止ガラス基板２００がなく、有機ＥＬ表示装置全体が変形可能であるため、曲面状の表示部を必要とする様々な用途の電気機器、特に、ウェアラブルな電気機器に利用可能になる。
例えば、図４１に示すような手首に装着するリストバンド型電気機器（例えば、スマートフォンと連動する端末、ＧＰＳ（Global Positioning System）機能を備えた端末、脈拍や体温などの人体情報を測定する端末など）の表示部に本発明の有機ＥＬ表示装置を利用することができる。スマートフォンと連動する端末の場合は、端末に予め設けられた通信手段（例えば、Bluetooth（登録商標）やＮＦＣ（Near Field Communication）等の規格に従って動作する近距離無線通信部）を用いて受信した画像データや映像データを有機ＥＬ表示装置に表示させることができる。また、ＧＰＳ機能を備えた端末の場合は、ＧＰＳ信号に基づいて特定した位置情報や移動距離情報、移動速度情報などを有機ＥＬ表示装置に表示させることができる。また、人体情報を測定する端末の場合は、測定した情報を有機ＥＬ表示装置に表示させることができる。
また、図４２に示すような電子ペーパーに本発明の有機ＥＬ表示装置を利用することができる。例えば、電子ペーパーの端部に設けられた記憶部に記憶した画像データや映像データを有機ＥＬ表示装置に表示させたり、電子ペーパーの端部に設けられたインターフェイス手段（例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの有線通信部やイーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ（Fiber-Distributed Data Interface）、トークンリング等の規格に従って動作する無線通信部）を用いて受信した画像データや映像データを有機ＥＬ表示装置に表示させたりすることができる。
また、図４３に示すような顔に装着するグラス型電子機器の表示部に本発明の有機ＥＬ表示装置を利用することができる。例えば、眼鏡やサングラス、ゴーグルのツル（テンプル）などに設けられた記憶部に記憶した画像データや映像データを有機ＥＬ表示装置に表示させたり、ツル（テンプル）などに設けられたインターフェイス手段（例えば、ＵＳＢなどの有線通信部やBluetooth（登録商標）やＮＦＣ等の規格に従って動作する近距離無線通信部、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／３Ｇなどの移動体通信網を利用して通信を行う移動体通信部）を用いて受信した画像データや映像データを有機ＥＬ表示装置に表示させたりすることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、電気光学装置の種類や構造、各構成物の材料、製造方法などは適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態及び実施例では、メタルマスク１４０を用いて有機ＥＬ材料を成膜したが、有機ＥＬ素子を構成する他の部材の成膜、有機ＥＬ素子以外の電気光学素子を構成する部材の成膜に際しても、本発明のメタルマスク１４０を同様に利用することもできる。
また、上記実施形態及び実施例では、メタルマスク１４０を用いた成膜方法として、蒸着を例示したが、蒸着以外の成膜方法についても、本発明のメタルマスク１４０を同様に利用することもできる。
また、本発明の電気光学装置は実施形態及び実施例で示した有機ＥＬ表示装置に限定されない。また、画素を構成する基板も実施形態及び実施例で示したＴＦＴ基板に限られない。また、画素を構成する基板は、アクティブ型の基板のみならず、パッシブ型の基板にも適用可能である。また、画素の制御する回路としてＭ１スイッチＴＦＴとＭ２駆動ＴＦＴとＣ１保持容量とで構成される回路（いわゆる２Ｔ１Ｃ回路）を例示したが、３つ以上のトランジスタを備える回路（例えば３Ｔ１Ｃ回路）などとしてもよい。
本発明は、複数のサブ画素からなる画素が２次元に配列された画素アレイを備える有機ＥＬ表示装置などの電気光学装置、及びその電気光学装置を製造する際に利用されるメタルマスク、並びにその電気光学装置を表示装置として利用する電気機器に利用可能である。
１００ ＴＦＴ基板
１０１ ガラス基板
１０２ 下地絶縁膜
１０３ ポリシリコン層
１０３ａ ｉ層
１０３ｂ ｐ−層
１０３ｃ ｐ＋層
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ 第１金属層
１０５ａ ゲート電極
１０５ｂ 保持容量電極
１０６ 層間絶縁膜
１０７ 第２金属層
１０７ａ データ線
１０７ｂ 電力供給線
１０７ｃ 第１コンタクト部
１０８ ＴＦＴ部
１０８ａ Ｍ１スイッチＴＦＴ
１０８ｂ Ｍ２駆動ＴＦＴ
１０９ 保持容量部
１１０ 平坦化膜
１１１ アノード電極
１１１ａ 第２コンタクト部
１１２ 素子分離膜
１１３ 有機ＥＬ層
１１４ カソード電極
１１５ キャップ層
１１６ 発光素子
１１７ Ｒ発光領域
１１８ Ｇ発光領域
１１９ Ｂ発光領域
１２０ 剥離膜
１２１ フレキシブル基板
１２２ 無機薄膜
１２３ 有機膜
１２４ 無機薄膜
１２５ 有機膜
１２６ λ／４位相差板
１２７ 偏光板
１３１ 走査ドライバ
１３２ エミッション制御ドライバ
１３３ データ線ＥＳＤ保護回路
１３４ １：ｎ ＤｅＭＵＸ
１３５ ドライバＩＣ
１３６ ＦＰＣ
１４０ メタルマスク
１４１ メタルマスク本体
１４１ａ メタルマスク部材
１４２ ガイド部
１４２ａ 突起
１４３ 開口部
１４４、１４４ａ 補強部材
１４５ 電鋳用母材
１４６ フォトレジスト
１５０ 固定部材
１６０ ステージ
１６１ るつぼ
１６２ 蒸着材
１７０ フレーム
１７１ 単位マスク
２００ 封止ガラス基板
２０１ λ／４位相差板
２０２ 偏光板
２１０ 多層膜封止基板
３００ ガラスフリットシール部
１０１ ガラス基板
１０２ 下地絶縁膜
１０３ ポリシリコン層
１０３ａ ｉ層
１０３ｂ ｐ−層
１０３ｃ ｐ＋層
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ 第１金属層
１０５ａ ゲート電極
１０５ｂ 保持容量電極
１０６ 層間絶縁膜
１０７ 第２金属層
１０７ａ データ線
１０７ｂ 電力供給線
１０７ｃ 第１コンタクト部
１０８ ＴＦＴ部
１０８ａ Ｍ１スイッチＴＦＴ
１０８ｂ Ｍ２駆動ＴＦＴ
１０９ 保持容量部
１１０ 平坦化膜
１１１ アノード電極
１１１ａ 第２コンタクト部
１１２ 素子分離膜
１１３ 有機ＥＬ層
１１４ カソード電極
１１５ キャップ層
１１６ 発光素子
１１７ Ｒ発光領域
１１８ Ｇ発光領域
１１９ Ｂ発光領域
１２０ 剥離膜
１２１ フレキシブル基板
１２２ 無機薄膜
１２３ 有機膜
１２４ 無機薄膜
１２５ 有機膜
１２６ λ／４位相差板
１２７ 偏光板
１３１ 走査ドライバ
１３２ エミッション制御ドライバ
１３３ データ線ＥＳＤ保護回路
１３４ １：ｎ ＤｅＭＵＸ
１３５ ドライバＩＣ
１３６ ＦＰＣ
１４０ メタルマスク
１４１ メタルマスク本体
１４１ａ メタルマスク部材
１４２ ガイド部
１４２ａ 突起
１４３ 開口部
１４４、１４４ａ 補強部材
１４５ 電鋳用母材
１４６ フォトレジスト
１５０ 固定部材
１６０ ステージ
１６１ るつぼ
１６２ 蒸着材
１７０ フレーム
１７１ 単位マスク
２００ 封止ガラス基板
２０１ λ／４位相差板
２０２ 偏光板
２１０ 多層膜封止基板
３００ ガラスフリットシール部
Claims (10)
- 基板上に材料を成膜する際に使用されるメタルマスクであって、
開口部がアレイ状に配列された領域を有するメタルマスク本体と、
前記領域の外側に配置され、前記メタルマスク本体の一端から他端に延在する補強部材と、を含み、
前記補強部材は、前記メタルマスク本体よりも熱膨張率が低く、かつ、磁性を有する金属からなり、前記基板を挟んで当該補強部材に対向する位置に配置される磁石により固定される、ことを特徴とするメタルマスク。 - 前記メタルマスク本体は、前記基板に対向する面と反対側の面の前記領域の外側に、複数の凸部及び／又は凹部からなるガイド部を有し、
前記補強部材は、前記ガイド部で規定される位置に配置され、
前記補強部材が前記磁石に引き寄せられることにより、前記メタルマスク本体が前記基板に固定される、ことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク。 - 前記ガイド部は、前記補強部材の幅と略等しい間隔の２列の凸部からなり、
前記補強部材は、前記２列の凸部の間に位置決めされて配置される、ことを特徴とする請求項２に記載のメタルマスク。 - 前記メタルマスク本体は、前記基板に対向する面の前記領域の外側に、凹部を有し、
前記補強部材は、前記凹部に組み込まれて固定され、
前記補強部材が前記磁石に引き寄せられることにより、前記メタルマスク本体が前記基板に固定される、ことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク。 - 前記メタルマスク本体は、前記領域を複数有し、
前記補強部材は、隣り合う前記領域の間に配置される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のメタルマスク。 - 前記メタルマスク本体は矩形状であり、
前記補強部材は、前記メタルマスク本体の対向する辺にわたって延在する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のメタルマスク。 - 前記磁石は、前記補強部材の両端部に対向する位置に配置され、
前記補強部材は、前記両端部が引っ張られた状態で固定される、ことを特徴とする請求項６に記載のメタルマスク。 - 前記メタルマスクは、前記基板に有機ＥＬ材料を成膜するために使用される、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のメタルマスク。
- 基板上に材料を成膜する際に使用されるメタルマスクの製造方法であって、
母材上に、開口部をアレイ状に形成するためのレジストパターンを形成すると共に、前記開口部がアレイ状に配列される領域の外側において一方向に延在する金属パターンを形成する第１工程と、
前記母材及び前記金属パターン上に、金属薄板をメッキ成長させる第２工程と、
前記母材から、前記金属薄板及び前記金属パターンを剥離し、前記金属薄板に前記金属パターンが組み込まれたメタルマスクを形成する第３工程と、を有し、
前記金属パターンを、前記金属薄板よりも熱膨張率が低く、かつ、磁性を有する材料を用いて形成し、前記基板を挟んで当該金属パターンに対向する位置に磁石を配置することにより、前記メタルマスクを前記基板に固定可能にする、ことを特徴とするメタルマスクの製造方法。 - 基板上に材料を成膜する成膜方法であって、
請求項１乃至８のいずれか一に記載の前記メタルマスクを前記基板上に配置する第１工程と、
前記基板を挟んで前記補強部材に対向する位置に前記磁石を配置して、前記メタルマスクを前記基板に固定する第２工程と、
前記メタルマスクの前記開口部を通して前記基板上に前記材料を成膜する第３工程と、を少なくとも有する、ことを特徴とする成膜方法。
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