JP7449339B2 - 位置決め用の治具 - Google Patents
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Description
の軽量化および駆動時間の長時間化を目的として、液晶ディスプレイに替えて、より軽量
で消費電力が小さな有機ELディスプレイの採用が始まっている。有機ELディスプレイ
は、蒸着マスク法により、基板(蒸着対象)上に有機EL素子の発光層(蒸着層)を形成
することで製造される。
2に開示されている。特許文献1、2に記載された蒸着マスクは、多数独立の蒸着通孔か
らなる蒸着パターンを備えるマスク本体と、マスク本体に一体的に形成された補強用の枠
体(補強枠)とで構成される。特許文献1に記載の蒸着マスクは、母型上に電鋳法により
マスク本体となる一次電着層を形成する工程と、一次電着層の外周縁に枠体を配設する工
程と、一次電着層と枠体とを接着剤により接着する工程と、枠体表面および一次電着層の
外周縁上に金属層を形成する工程と、母型から一次電着層を剥離する工程とを経て形成さ
れる。特許文献2に記載の蒸着マスクでも、電鋳法により金属層を形成して、当該金属層
によりマスク本体と枠体とを接合している。特許文献3に記載の蒸着マスクでは、レーザ
ーによるスポット溶接によりマスク本体と枠体とを接合している。
を枠体に接合するまでの間の取扱いには難がある。また、外力や環境変化によりマスク本
体の形状は変化し易い。
2の上面に接合される補強用の枠体3とで構成される。マスク本体2は、その面積の過半
を占める内側のパターン形成領域5と、同領域5を囲む外側の外周領域6とを備える。パ
ターン形成領域5には、複数(本実施例では9個)の蒸着パターン7が間隔を空けてマト
リクス状に配置されている。各蒸着パターン7は多数独立の蒸着通孔8からなり、1個の
蒸着パターン7と1枚の基板(蒸着対象)が1対1で対応している。外周領域6には、枠
体3との接合の際の位置決めに供される複数の位置決め孔(位置決め部)9が形成されて
いる。本実施例では、外周領域6の四隅と各辺部の中央に、合わせて8個の位置決め孔9
を形成した。
される。本実施例ではマスク本体2の厚みを8μmに設定した。なおマスク本体2は、そ
の他のニッケル合金や、ニッケル、銅、その他の電着金属を素材として形成することもで
きる。さらにマスク本体2は、二層以上の積層構造であってもよく、具体的には例えば、
光沢めっき層からなる上層と、無光沢めっき層からなる下層とを有するマスク本体2を形
成し、各層の厚み比率を例えば上層:下層=5:7に設定することができる。
ク開口12を区画する格子枠13とを備える。枠体3の1個のマスク開口12と、マスク
本体2の1個の蒸着パターン7とが1対1で対応しており、両者2・3の接合状態におい
て、各蒸着パターン7がマスク開口12に臨み、蒸着パターン7を除くマスク本体2の上
面は枠体3で覆われる。外周枠11には、マスク本体2の外周領域6と同様に、複数の位
置決め孔(位置決め部)14が形成されている。本実施例では、外周枠11の四隅と各辺
部の中央に、合わせて8個の位置決め孔14を形成した。なお、枠体3の位置決め孔(位
置決め部)14は、外周枠11のほか格子枠13に形成することができる。同様に、マス
ク本体2の位置決め孔(位置決め部)9も、外周領域6のほか、蒸着パターン7を除くパ
ターン形成領域5に形成することができる。
で、マスク本体2よりも十分に肉厚に形成されている。枠体3の厚み寸法は、例えば2~
5mmの範囲内で設定することができる。なお枠体3は、上記のインバー材以外に、ニッ
ケル-鉄-コバルト合金であるスーパーインバー材などで形成してもよい。
溶接により接合されており、これによりマスク本体2と枠体3が一体化されている。詳し
くは、外周領域6および外周枠11の四隅と、各辺部の四等分点位置の合わせて16個所
に、溶接部16が形成されている。各溶接部16は、位置決め孔9・14よりも外周領域
6および外周枠11の内周側、つまり蒸着パターン7のなるべく近くに位置している。マ
スク本体2と枠体3の接合状態において、平面視における両者2・3の外周縁は一致する
。
て、各辺部の三等分点位置、つまり、格子枠13を構成する縦枠と横枠の延長線上位置に
溶接部16を形成することができる。この場合の溶接部16は合わせて12個となる。溶
接部16の個数は、マスク本体2と枠体3のそれぞれに設けられる位置決め孔(位置決め
部)9・14の個数と同じかそれよりも多いことが望ましい。また本実施例では、枠体3
の外周枠11のみに溶接部16を形成したが、外周枠11に加えて格子枠13にも溶接部
16を形成することがより好ましい。ただし、格子枠13よりも外周枠11の方が、溶接
部16の形成個所を選択するうえでの優先順位は高い。格子枠13に溶接部16を形成す
る場合は、その縦枠と横枠よりも、両枠の交差部に溶接部16を形成する方が効果的であ
る。
7を用いてマスク本体2を作製する工程と、マスク本体2と枠体3を接合する工程とを経
て製造される。図4(e)に示すようにマスクベース17は、透光性を有する非導電性材
料からなる母型18の表面に、マスク本体2と同じ投影面を有する導電性のパターンシー
ト19を形成してなるものである。このマスクベース17を得るには、まず図4(a)に
示すように、後にパターンシート19となる導電性薄膜20を、スパッタリングなどの方
法で母型18の表面に形成する。次いで、図4(b)に示すように、導電性薄膜20の表
面にネガタイプのフォトレジスト層21を形成し、さらに同層21の上に、ガラスマスク
からなるパターンフィルム22を密着させる。このパターンフィルム22は、マスク本体
2の蒸着通孔8に対応する多数個の非透光部22aと、同本体2の位置決め孔9に対応す
る8個の非透光部22bと、その他の部分を占める透光部22cとを備える。
介してフォトレジスト層21を露光する。露光後、フォトレジスト層21からパターンフ
ィルム22を取り外し、フォトレジスト層21の未露光部分を溶解除去(現像)すること
により、図4(c)に示すように、導電性薄膜20の表面にパターンレジスト25を形成
する。このパターンレジスト25は、パターンフィルム22の透光部22cに対応するレ
ジスト体で構成される。次いで、図4(d)に示すように、パターンレジスト25で覆わ
れていない導電性薄膜20の露出部分をエッチング除去することにより、パターンレジス
ト25と母型18の間にパターンシート19を形成する。最後にパターンレジスト25を
溶解除去することにより、図4(e)に示すマスクベース17を得ることができる。
ィルムなど)を挙げることができ、パターンシート19(導電性薄膜20)の形成素材と
しては、クロム、ニッケル、タングステン、タンタルなどの金属を挙げることができる。
パターンシート19の膜厚は、マスク本体2よりも十分に薄い150~300nm程度が
好ましく、これよりも薄いと導電不良を生じやすく、厚いとコスト高になるばかりか、精
度上問題が生じる。導電性薄膜20を母型18の表面に形成する手段はスパッタリングに
限られず、無電解めっき、蒸着やイオンプレーティングなど、他のめっき手段であっても
よい。
に示すように、パターンシート19の表面と、同シート19で覆われていない母型18の
表面とに、ネガタイプのフォトレジスト層27を形成する。このフォトレジスト層27は
作製予定のマスク本体2よりも厚く形成される。ガラスや合成樹脂からなる母型18の表
面には、金属製母型の表面に見られる鬆などが無いため、フォトレジスト層27は母型1
8に対して良好に密着する。
ターンシート19を介してフォトレジスト層27を露光する。露光後、フォトレジスト層
27の未露光部分(パターンシート19の上側の部分)を溶解除去(現像)することによ
り、図5(b)に示すように、母型18の表面にパターンレジスト28を形成する。この
パターンレジスト28は、マスク本体2の蒸着通孔8に対応する多数個のレジスト体28
aと、同本体2の位置決め孔9に対応する8個のレジスト体28bとで構成される。本実
施例のように母型18の裏面側から紫外線光を照射すると、フォトレジスト層27の特に
母型18側を確りと硬化させて、レジスト体28aの形状精度すなわち蒸着通孔8の開口
精度を向上できるとともに、母型18に対するパターンレジスト28の密着性を高めるこ
とができる。
)を施して、パターンレジスト28の高さの範囲内で、電着層すなわちマスク本体2を形
成する。マスク本体2の形成後、必要に応じてマスク本体2の表面に研磨処理を施し、パ
ターンレジスト28を溶解除去すると、蒸着通孔8および位置決め孔9が現れる。最後に
、図5(d)に示すようにマスク本体2をパターンシート19から分離すると、同本体2
を作製する工程が完了となる。なお、マスク本体2を分離した後のマスクベース17にお
いて、パターンシート19は母型18から剥離することなく強固に密着しており、同ベー
ス17は繰り返し使用することができる。こうして作製されたマスク本体2の両面を比較
すると、パターンシート19(マスクベース17)に密着していたベース面の方が、その
反対側の成長面よりも平面性に優れる。そのため、平面性に優れるマスク本体2のベース
面を、蒸着マスク法における基板(蒸着対象)に対する密着面とし、平面性に劣るマスク
本体2の成長面に枠体3を接合することが好ましい。
について説明する。図6において治具30は、水平な矩形板状の支持ベース31を備えて
おり、マスク本体2と枠体3を支持する支持ベース31の上面には、尖頭状の先端部を有
する複数の位置決めピン(位置決め体)32が突設されている。本実施例では、支持ベー
ス31の上面の四隅と各辺部の中央に、合わせて8個の位置決めピン32を設けた。これ
ら位置決めピン32に対応して、マスク本体2と枠体3のそれぞれに、位置決めピン32
と同数の位置決め孔9・14が設けられており、各位置決め孔9・14に各位置決めピン
32を挿入することにより、支持ベース31の平面に合わせて、マスク本体2と枠体3と
支持ベース31の三者を水平方向に位置決めすることができる。
されるが、マスク本体2の位置決め孔9の隣接ピッチは、位置決めピン32の隣接ピッチ
よりも僅かに小さく設定される。そのため、図7に示すように、平面視におけるマスク本
体2の各位置決め孔9の中心を結んでできる仮想長方形R2は、位置決めピン32の中心
を結んでできる仮想長方形R1よりも僅かに小さくなる。つまり、2つの仮想長方形R1
・R2の長辺どうしを比較すると、マスク本体2側の仮想長方形R2の方が僅かに短く、
また短辺どうしを比較しても、仮想長方形R2の方が僅かに短い。
形成されている。本実施例では、支持ベース31の四隅と各辺部の四等分点位置に、合わ
せて16個の透過孔33を形成した。各透過孔33は、位置決めピン32の中心を結んで
できる仮想長方形R1の内側、つまり、位置決めピン32よりも支持ベース31の中央寄
りに位置している。平面視における透過孔33の中心を結んでできる仮想長方形R3は、
位置決めピン32の中心を結んでできる仮想長方形R1より小さく、さらに、マスク本体
2の各位置決め孔9の中心を結んでできる仮想長方形R2よりも小さい。つまり、3つの
仮想長方形R1・R2・R3はR1>R2>R3の関係を満たす。支持ベース31の上面
にマスク本体2が載置されたとき、各透過孔33はマスク本体2の外周領域6に臨む。
置決めピン32を挿入して、支持ベース31の上面にマスク本体2を載置する。上述のよ
うに、位置決め孔9の隣接ピッチは位置決めピン32のそれよりも小さく設定されるが、
その寸法差は僅かであるため、図8(a)に示すようにマスク本体2を支持ベース31の
上方に配置したとき、各位置決めピン32の先端は平面視において各位置決め孔9の内側
に位置する。従って、支持ベース31の上面に向けてマスク本体2を下降させるだけで、
各位置決めピン32の先端を各位置決め孔9に侵入させることができる。そこから更にマ
スク本体2を下降させると、マスク本体2の全体が各位置決めピン32の先端部のテーパ
ー面に沿って僅かに引き伸ばされる。つまりマスク本体2は、伸長方向のテンションを付
与された状態で支持ベース31の上面に載置される。
挿入して、マスク本体2の上面に枠体3を載置する。位置決め孔14と位置決めピン32
の隣接ピッチは同じであるため、位置決めピン32が位置決め孔14に侵入した後も、枠
体3はマスク本体2のように引き伸ばされることなくスムーズに下降する。つまり枠体3
は、テンションを付与されていない状態でマスク本体2の上面に載置される。なお、図面
から明らかなように、尖頭状の上部を除く位置決めピン32の上下寸法(支持ベース31
の上面から突出する部分の上下寸法)は、マスク本体2と枠体3を合わせた厚み寸法より
も大きく設定される。
スク本体2の外周領域6と枠体3の外周枠11の複数個所をスポット溶接する。これによ
り、マスク本体2と枠体3が接合されて、蒸着マスク1が完成する。マスク本体2に伸長
方向のテンションを付与した状態でマスク本体2と枠体3を接合すると、外力や環境変化
によるマスク本体2の変形を防止できるので、マスク本体2の歪を無くした好適な状態で
両者2・3を接合することができる。また、マスク本体2に対して一定の適度なテンショ
ンが付与されていることで、蒸着マスク1の平面性(平坦度)が確保できる。
面にマスク本体2を載置し、同本体2の上面に枠体3を載置したが、本実施例では支持ベ
ース31の上面に枠体3を載置し、枠体3の上面にマスク本体2を載置し、さらにマスク
本体2の上面に押さえ枠36を密着させて、マスク本体2の周縁部を枠体3の上面に押し
付ける。また実施例1では、レーザー光の透過を許す複数の透過孔33を支持ベース31
に形成したが、本実施例では押さえ枠36に複数の透過孔33を形成し、押さえ枠36の
上面側からレーザー光を照射する。押さえ枠36の各辺部には、等間隔で合わせて28個
の透過孔33が形成されている。
ース31の外周縁は枠体3と押さえ枠36の外周縁よりも一回り大きく形成されており、
また、支持ベース31の内周縁は枠体3と押さえ枠36の内周縁よりも一回り小さく形成
されている。つまり、支持ベース31の各辺部は枠体3と押さえ枠36の各辺部よりも幅
広に形成されており、これにより支持ベース31で枠体3と押さえ枠36を安定的に支持
することができる。
8個のスライド孔39が上下方向に貫通形成されている。平面視において各スライド孔3
9は、支持ベース31の中心に向かう方向を長手方向とする長孔状に形成されており、同
方向における位置決めピン32の相対移動を許容する。押さえ枠36の四隅と各辺部の中
央にも、同方向に伸びる長孔状のスライド孔40が同じ目的で形成されている。枠体3の
各位置決め孔14も、これらのスライド孔39・40と同一方向に伸びる長孔状に形成さ
れている。なお、各位置決め孔14の幅方向(短手方向)の寸法は、位置決めピン32の
外径と略同一に設定されるため、支持ベース31の上面に枠体3を載置したとき、枠体3
が水平方向にズレ動くことはない。
37により個別にスライド移動される。図12(a)において位置調整機構37は、位置
決めピン32の下端に連結されたスライドブロック43と、スライドブロック43に螺合
された調整ねじ44と、調整ねじ44を回転操作する操作部45とを備える。調整ねじ4
4の軸方向はスライド孔39の長手方向に一致しており、操作部45を介して調整ねじ4
4を回転操作することにより、スライドブロック43を位置決めピン32と一体に、支持
ベース31に対してスライド孔39の長手方向に相対移動させることができる。なお位置
調整機構37は、複数または全ての位置決めピン32を同時に移動させるものであっても
よい。位置調整機構37は実施例1の治具30にも適用することができる。
マスク本体2の位置決め部9の隣接ピッチに一致させる。具体的には、図12(a)に実
線で示すように、各位置決めピン32を支持ベース31の中心寄りに移動させて、平面視
において各位置決めピン32の先端を位置決め孔9の中心に一致させる。これにより、枠
体3の上面に向けてマスク本体2を下降させるだけで、各位置決めピン32の先端を各位
置決め孔9に侵入させることができ、さらに、マスク本体2を枠体3の上面に至るまで抵
抗無くスムーズに下降させることができる。つまりマスク本体2は、テンションを付与さ
れていない状態で枠体3の上面に載置される。
31の中心から離れる方向に移動させると、マスク本体2に伸長方向のテンションを付与
することができる。なお、マスク本体2に対するテンションの付与(各位置決めピン32
の移動)は、図12(b)に示すようにマスク本体2の上面に押さえ枠36を密着させた
後で行ってもよく、同枠36を密着させる前に行ってもよい。他は実施例1と同じである
ので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同じと
する。なお、実施例1のように、枠体3に格子枠13が設けられていても良く、その場合
、該格子枠13に位置決め孔(位置決め部)14や溶接部16を設けることができる。
理)を施して、パターンレジスト28の高さの範囲内で、電着層すなわちマスク本体2を
形成する。マスク本体2の形成後、パターンレジスト28を溶解除去すると、蒸着通孔8
および位置決め孔9が現れる。最後に、図14(d)に示すようにマスク本体2をパター
ンシート19から分離する。なお本実施例でも、マスク本体2を分離した後のマスクベー
ス17において、パターンシート19は母型18から剥離することなく凹部43内に強固
に密着しているため、同ベース17は繰り返し使用することができる。
ース17)からマスク本体2を分離する前の図5(c)に示す状態で行うことができる。
具体的には、マスク本体2の上面に枠体3を配設し、母型18の裏面側からレーザー光を
照射して、マスク本体2と枠体3を溶接する。この方法によれば、枠体3を接合してマス
クベース17から剥離した後のマスク本体2に対し、内方へ収縮しようとする応力を作用
させることができるので、治具30を用いたテンションの付与を省略することができる。
なお、この方法を採る場合は、溶接(レーザー光の照射)前に、レーザー光の透過を許す
透過孔を予めパターンシート19に設けておく必要がある。また、マスク本体2と枠体3
の接合面に、互いに係合する凹凸構造を設けることにより、マスク本体2に対して伸長方
向のテンションを付与するとともに、両者2・3を水平方向に位置決めすることができる
。
2 マスク本体
3 枠体
5 パターン形成領域
6 外周領域
7 蒸着パターン
8 蒸着通孔
9 位置決め部(位置決め孔)
11 外周枠
14 位置決め部(位置決め孔)
16 溶接部
17 マスクベース
18 母型
19 パターンシート
27 フォトレジスト層
28 パターンレジスト
30 治具
31 支持ベース
32 位置決め体(位置決めピン)
33 透過孔
36 押さえ枠
37 位置調整機構
Claims (4)
- 多数独立の蒸着通孔(8)からなる蒸着パターン(7)を備えるマスク本体(2)と、当該マスク本体(2)に接合される補強用の枠体(3)とを備える蒸着マスクの作成に際し、これらマスク本体(2)と枠体(3)の位置決めに用いられる治具であって、
前記マスク本体(2)と前記枠体(3)とを支持する支持ベース(31)と、当該支持ベース(31)の上面に突設された複数の位置決め体(32)とを備え、
前記マスク本体(2)は、蒸着パターン(7)が配置される内側のパターン形成領域(5)と、パターン形成領域(5)を囲む外側の外周領域(6)とを備え、当該外周領域(6)には、前記位置決め体(32)に係合する位置決め部(9)が設けられており、
前記位置決め体(32)の隣接ピッチが、前記マスク本体(2)の前記位置決め部(9)の隣接ピッチよりも大きく設定されていることを特徴とする位置決め用の治具。 - 前記支持ベース(31)との間で、前記マスク本体(2)と前記枠体(3)とを挟持する押さえ枠(36)を備える請求項1に記載の位置決め用の治具。
- 前記支持ベース(31)に対して前記位置決め体(32)を相対移動させる位置調整機構(37)を備える請求項1または2に記載の位置決め用の治具。
- 前記支持ベース(31)または前記押さえ枠(36)に、前記マスク本体(2)と前記枠体(3)とを溶接により接合するためのレーザー光の透過を許す透過孔(33)が形成されている、請求項2に記載の位置決め用の治具。
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