JPWO2017145402A1 - 蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法および有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
蒸着時の被蒸着基板と蒸着マスクの開口部の配列との位置ずれを抑え、高精細なパターニングを行うことが可能な蒸着マスク、およびその製造方法を提供する。蒸着マスク（１）は、被蒸着基板上に蒸着により薄膜パターンを成膜形成するための開口部（４）のパターンを有する樹脂フィルム（２）を含み、その蒸着マスク（１）は、樹脂フィルム（２）よりも輻射率が小さい低輻射率膜（５）を、樹脂フィルム（２）の蒸着源に相対する面の少なくとも一部に備え、蒸着源からの輻射熱による樹脂フィルム（２）の温度上昇を抑える。
Description
本発明は、有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する際などに用いられる蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法、および有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、蒸着時の蒸着マスクの温度上昇を抑制することができる蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法、およびその蒸着マスクを用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
有機ＥＬ表示装置が製造される場合、例えば支持基板上にＴＦＴ等のスイッチ素子が形成された装置基板上に有機層が画素ごとに対応して積層される。そのため、装置基板上に蒸着マスクが配置され、その蒸着マスクを介して有機材料が蒸着されることにより、必要な画素のみに必要な有機層が積層されることとなる。その蒸着マスクとして、従来メタルマスクが用いられていたが、近年より精細なマスク開口部のパターンを形成するため、メタルマスクに代わって樹脂フィルムがマスク材料として用いられる傾向にある。
一方、蒸着マスクは蒸着源から昇華した有機材料をその開口部を通して被蒸着基板に付着させるが、この蒸着に使用される蒸着源のるつぼは蒸着材料である有機材料を昇華させるため、高温に加熱される。このため、蒸着源からの輻射熱により蒸着マスクの温度が上昇することになり、蒸着マスク材料の熱膨張が生じ、蒸着マスクの変形が生じる。このような蒸着マスクの変形は、蒸着マスクの開口パターンの位置ずれとなり、位置精度や開口サイズに悪影響を及ぼし、有機ＥＬ表示装置にした場合、表示品位が低下する。
このような熱による変形に起因する位置ずれを防止するため、例えば、従来のメタルマスクでは、マスク材料にインバーなどの熱膨張率が小さく熱によりほとんど膨張しない材料を使用することが開示されている（特許文献１）。また、蒸着マスクと蒸着源との間に熱バリア材を設け、蒸着源からの輻射熱を吸収し、外部へと熱を放出することで、蒸着マスクの温度上昇を抑制することが開示されている（特許文献２）。
さらに、樹脂フィルムをマスク材料として用いる場合、一般的にいずれの樹脂であってもインバーに比べ熱膨張率が比較的大きく、材料選択によりこの問題を解決することは困難である。そのうえ、リニアソースのように蒸着源が成膜中に移動する場合、マスク内温度分布が蒸着源の移動に伴い変化し、開口位置も追随して変位するため、蒸着される膜のサイズが、蒸着マスクの開口サイズより増大する。
前述のように、熱によりほとんど膨張しないインバーを用いた金属マスクでは、熱膨張による影響は最小限に抑えることができるが、より微細な蒸着パターンの形成には限界があり、用いることができないという問題がある。
また、特許文献２のように別部材として熱バリア材を用いると、使用に際し、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合わせのみならず、熱バリア材との位置合わせも必要となり、製造工程が繁雑なものとなるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸着の際に、温度上昇を抑制することができる、樹脂フィルムを含む蒸着マスク、およびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記製造方法により形成された蒸着マスクを用いることにより、表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、蒸着の際の温度上昇が抑えられた蒸着マスクを得るため鋭意検討を重ねた。その結果、蒸着マスクの樹脂フィルムの蒸着源と相対する面に、その樹脂フィルムよりも輻射率が小さい層を設けることにより、蒸着源からの輻射熱を遮り、つまりは蒸着源から蒸着マスクへの入熱を減らし、蒸着マスクの温度上昇を簡単に抑制できることを見出した。さらに、蒸着マスクの樹脂フィルムの被蒸着基板に当接する面に、その樹脂フィルムよりも輻射率が大きい層を設けることにより、蒸着マスクの熱をガラス基板などの被蒸着基板に放熱し、蒸着マスクの温度上昇の抑制に寄与することも見出した。
本発明の蒸着マスクは、被蒸着基板上に蒸着により薄膜パターンを成膜形成するための開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含む蒸着マスクであり、前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜が、前記樹脂フィルムの蒸着源に相対する面の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする。
本発明の蒸着マスクの製造方法は、開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含み、蒸着材料を蒸着するためのマスクであって、蒸着源と相対する側の面の少なくとも一部に前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜を有する蒸着マスクの製造方法であり、前記低輻射率膜の形成を、前記樹脂フィルムを伸張して支持フレームに固定した後に行うことを特徴とする。
本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、装置基板上に有機層を積層して有機ＥＬ表示装置を製造する方法であり、支持基板上にＴＦＴおよび第１電極を少なくとも形成した前記装置基板上に、本発明に係る蒸着マスクを位置合せして重ね合せ、前記第１電極上に有機材料を蒸着することで有機層の積層膜を形成し、そして前記積層膜上に第２電極を形成することを特徴とする。
本発明の蒸着マスクによれば、樹脂フィルムの開口部のパターンを形成する際に、蒸着源からの輻射熱を低輻射率膜により反射できるため、蒸着マスク自体の温度上昇が抑制される。これにより、有機材料の蒸着に際し、開口位置の変位や開口サイズの変化が生じるのを防ぐことができ、結果として高精度の蒸着膜が形成される。
また、本発明の蒸着マスクの製造方法によれば、蒸着マスクを構成する樹脂フィルムを伸張して支持フレームに固定した後に、低輻射率膜を樹脂フィルムの蒸着源と相対する側の面の少なくとも一部に形成するため、低輻射率膜のひび割れや剥離等の恐れがなく、結果として、有機材料の蒸着の際の温度上昇によるサイズ変化が効果的に抑制された蒸着マスクを得ることができる。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、蒸着時の熱膨張が抑制され、開口位置の変位や開口サイズの変化が生じ難い蒸着マスクを用いて有機層が積層されるため、高精密な画素パターンであっても各画素の有機層が非常に精密に形成され、結果として非常に表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
つぎに、図面を参照しながら本発明の蒸着マスクおよびその製造方法を説明する。図１に、本発明の蒸着マスクの一実施形態の部分断面の説明図を、図２に本発明の蒸着マスクの別の一実施形態の部分断面の説明図を、そして図３に本発明の蒸着マスクの使用時の位置関係を説明する図を示す。なお、図１および図２は１つの開口部とその周囲の部分についてのみを、また図３では２つの開口部とその周囲の部分についてのみを示すが、実際には、通常、例えば有機ＥＬ表示装置の少なくとも１個分の画素数（ＲＧＢのサブ画素数を含む）に合わせた多数の開口部を有するものが、場合によっては複数個まとめて形成される。
本実施形態による蒸着マスク１は、図１に示すように、樹脂フィルム２の蒸着源７に相対する側の面の少なくとも一部に低輻射率膜５が形成されている。
また別の実施形態による蒸着マスク１は、図２および図３に示すように、樹脂フィルム２の蒸着源７に相対する側の面の少なくとも一部に低輻射率膜５が形成され、さらに樹脂フィルム２の被蒸着基板８と当接する面に高輻射率膜６が形成されている。
ここで、図１〜図３において示すように、本発明の一実施形態においては、樹脂フィルム２の蒸着源７に相対する側の面には、金属支持層３を設けることができ、さらに他の一実施形態においては図１〜図３には示されていないが、樹脂フィルム２と低輻射率膜５および／または高輻射率膜６との間に密着層を備えることもできる。金属支持層３は、樹脂フィルム２の反りなどを防止したり、強度を補ったりするために設けられるものである。また、密着層は樹脂フィルム２と低輻射率膜５および／または高輻射率膜６との密着性を向上させるものである。金属支持層３を設ける場合には、金属支持層３にもその蒸着源７に相対する面には、低輻射率膜５を備えることができるが、金属支持層３自体が樹脂フィルム２よりも輻射率が小さい場合には、低輻射率膜５は樹脂フィルム２のみに形成されていても問題はない。金属支持層３の輻射率が、低輻射率膜５の輻射率より小さい場合には、金属支持層３には低輻射率膜５が設けられない方が好ましい。
樹脂フィルム２としては、被蒸着基板８との線膨張係数の差が小さいことが好ましいが、特に限定されない。例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー樹脂、エチレン−ビニルアルコールコポリマー樹脂、エチレン−メタクリル酸コポリマー樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、セロファン、アイオノマー樹脂などを使用することができる。ポリイミド樹脂は、前駆体溶液を塗布し、加熱処理を行って樹脂フィルムを形成させる場合、その加熱処理の際の昇温のプロファイルなどの条件により、線膨張係数を調整することができるので好ましいが、これに限定されるものではない。樹脂フィルム２の厚さは数μｍ〜数十μｍ程度、例えば５μｍ以上であって１０μｍ以下程度である。
金属支持層３としては、例えば鉄、ステンレス、インバー、ニッケルなどの５μｍ以上であって３０μｍ以下程度の厚さの金属材料が用いられる。磁性体であれば被蒸着基板８に固定する際に磁力で固着することができるので好ましい。しかし、支持フレームに磁性体が用いられればこの金属支持層３の材料は特に磁性体である必要はない。また、熱による膨張がほとんどないことから、インバーを用いることがより好ましい。
低輻射率膜５は、樹脂フィルム２よりも小さい輻射率を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば有機ＥＬ表示装置の製造における有機材料９の蒸着においては、通常蒸着機内の蒸着マスク１の温度は約２２℃以上であって６０℃以下の範囲となる。この温度範囲での赤外線のピーク波長は、ウィーンの変位則から８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下であり、８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下の波長域での樹脂フィルム２の輻射率は、おおよそ０．８以上であって０．９５以下程度であるため、低輻射率膜５は、２２℃以上であって６０℃以下で、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下での輻射率が、０．３以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。このような観点から、低輻射率膜５は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕまたはＴｉから形成されたほぼ鏡面を有する膜であることが好ましい。輻射率は表面状態に影響されるため、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕまたはＴｉなどから形成されていても、表面粗さが大きい場合には、樹脂フィルム２の輻射率よりも小さな輻射率の膜とならない可能性がある。したがって、低輻射率膜２の表面をほぼ鏡面とすることにより、より効果的に本発明の効果を発揮することができる。膜の表面粗さは、低輻射率膜５の成膜方法によっても変り、スパッタリング法などにより形成されることにより、鏡面に近い表面が得られる。
また、有機材料９を被蒸着基板８に蒸着させる際には、低輻射率膜５にも有機材料９が必然的に付着して堆積することになる。しかし、有機材料９の被着した厚さが１μｍ程度までであれば、低輻射率膜５の輻射率には、殆ど影響しない。１回の蒸着により堆積する有機材料の厚さは数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、また、同じ蒸着マスク１を用いて有機材料の蒸着を繰り返し行う際には、通常、ある程度の周期で蒸着マスク１の洗浄が行われる。そのため、蒸着マスク１に被着する蒸着材料９による蒸着マスクの輻射率の変化は問題にならない。このような蒸着マスク１の洗浄には、一般的にはシクロヘキサノン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、モノエタノールアミン、ジメチルスルホキシドなどの有機溶剤が使用される。したがって、低輻射率膜５には耐洗浄性（耐溶剤性）や耐久性も求められる。このような点や材料コスト、製膜のしやすさの観点からは、低輻射率膜５は上述の材料のなかでも、Ａｌ、ＮｉまたはＴｉから形成されていることが好ましい。
低輻射率膜５の厚さは、反射効果を十分に発揮させるという点から０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。蒸着マスク１の全体の厚みを抑えるという点からは３μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましい。
高輻射率膜６は、低輻射率膜５を設けた樹脂フィルム２の被蒸着基板８に当接する面の輻射率よりも大きい輻射率を有するものであれば特に限定されるものではない。上述のように、樹脂フィルム２自体の輻射率は、一般的におおよそ０．８以上であって０．９５以下であるが、樹脂フィルム２の蒸着源７に相対する側の面に上述の低輻射率膜５が形成されることにより、被蒸着基板８に当接する面の輻射率は小さくなる。その値は、低輻射率膜５の材料や、上述の金属支持層３の有無によっても変化するが、例えば５μｍのポリイミド膜にアルミニウムなどの金属を蒸着した場合、ポリイミド面の輻射率は、温度２２℃以上であって６０℃以下、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下で、おおよそ０．４２程度となる。このため、高輻射率膜６の温度２２℃以上であって６０℃以下、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下での輻射率は、０．５以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。このような観点から、高輻射率膜６は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＴｉＮ、ＣｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｏＯ2、ＭｏＯ3、ＳｉＣまたはグラファイトから形成され、表面粗さが二乗平均平方根高さで０．１μｍ以上であって３．０μｍ以下である膜であることが好ましい。輻射率は表面状態に大きく影響されるため、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＴｉＮ、ＣｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｏＯ2、ＭｏＯ3、ＳｉＣまたはグラファイトなどから形成されていても、表面粗さが小さい場合には、樹脂フィルム２の輻射率よりも大きな輻射率の膜とならない可能性があるため、その表面を、表面粗さが二乗平均平方根高さで０．１μｍ以上の膜とすることが好ましく、０．３μｍ以上の膜とすることがより好ましい。また、膜厚の点からは高輻射率膜６の表面は、表面粗さが二乗平均平方根高さで３．０μｍ以下の膜とすることが好ましく、１．０μｍ以下の膜とすることがより好ましい。膜の表面粗さは、高輻射率膜６の成膜方法によっても変り、コールドスプレー法などにより形成されることにより、粗い表面が得られやすい。また、成膜後にアルゴンによるスパッタエッチングやイオンミリングにより粗面化処理を行ってもよい。
高輻射率膜６の厚さは、輻射の効果を十分に発揮させるという点から０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。蒸着マスク１全体の厚みを抑えるという点からは３．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以下であることがより好ましい。
本発明において低輻射率膜５や高輻射率膜６に用いられる可能性のある材料等について、温度２２℃以上であって６０℃以下で、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下でのおおよその輻射率の値を表１にまとめて示す。
密着層は、上述したように、樹脂フィルム２と低輻射率膜５や高輻射率膜６との密着性を向上させ、低輻射率膜５や高輻射率膜６の剥がれを防止し、耐久性を向上するために設けられる。密着層を設けることにより、その上に設ける膜の表面が平滑になりやすいことから、密着層は低輻射率膜５と樹脂フィルム２との間に設けることがより好ましい。一方、高輻射率膜６と樹脂フィルム２との間に設ける場合には、高輻射率膜６の形成前に密着層の表面をアルゴンなどのスパッタエッチングやイオンミリングなどにより叩き、凹凸を設けることが好ましい。密着層は、特にスパッタリングなどの方法により形成されることにより、樹脂フィルム２との密着性が向上する。特に高輻射率膜６側が樹脂フィルム２と密着していることにより、樹脂フィルム２の熱を高輻射率膜６に伝達しやすく、放熱の観点から好ましい。
密着層の材料としては、例えばＴｉ、ＣｒまたはＭｏなどが挙げられ、密着性の点からＴｉが好ましい。
なお、図１およびこれ以降の図においても、開口部４がテーパ状に形成されていることを誇張して示しているため、開口部４の大きさ（被蒸着基板８側となる側の径）が小さくなっているが、本来は開口部４の径と開口部４間の距離とは本来同じくらいの寸法になっている。開口部４がテーパ状に形成される理由は、蒸着源７から放射される蒸着材料９が蒸着源７のるつぼの形状により定まる一定の角度の断面形状が扇状の蒸着ビームになるため、そのビームの側縁の蒸着粒子が遮られることなく、被蒸着基板８の所望の場所に到達するようにするためである。図に示す例はいずれも、その遮断を、より確実になくするため、樹脂フィルム２の開口部４が２段に形成されている。この２段の形成は、樹脂フィルム２の開口のためのレーザ用マスクとして、開口の大きさが異なる２種類のレーザ用マスクを使用し、取り替えてレーザ照射を行うことにより得られる。また、テーパ形状は、レーザ用マスクの開口部の中心部と周縁部とでレーザ光の透過率を異ならせることにより得られる。金属支持層３についても、その開口部を必要に応じて同様の理由によりテーパ状とすることもできる。
次に、本発明の蒸着マスク１の製造方法を図１および図４を参照しながら説明する。図４のフローチャートで示すＳ１工程より前の工程となる樹脂フィルム２の製造方法や金属支持層３を備えるいわゆるハイブリット蒸着マスク１を作製する場合の開口を有する金属支持層３と樹脂フィルム２とを含む積層体の製造方法は、周知の種々の方法で行えるため、図４では樹脂フィルム２を支持フレーム（図示せず）に伸張して固定する工程から主に説明する。本発明の蒸着マスク１の製造方法は、蒸着マスク１を構成する樹脂フィルム２を伸張して支持フレームに固定した後に、低輻射率膜５の形成を行うものであれば、特に限定されるものではない。低輻射率膜５の形成を、樹脂フィルム２を伸張して支持フレームに固定した後に行うのは、伸張の際に低輻射率膜５にクラックが入るのを防止するためである。
まず、図４のＳ１工程において、支持フレームに樹脂フィルム２を伸張して固定する。この際、固定する樹脂フィルム２には、金属支持層３が設けられていてもよい。この樹脂フィルム２の伸張は、樹脂フィルム２に弛みがあると、開口部４が形成されたときに開口部４の大きさが正確でなくなり、蒸着工程における精度に影響するため行われる。支持フレーム（枠体）は、例えば張力（テンション）が掛けられる場合には、その張力に耐え得る剛性が要求され、厚さが５ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下の金属板が用いられる。この支持フレームは、金属支持層３がある場合には、伸張した状態で金属支持層３とレーザ溶接などにより固定される。金属支持層３がない場合には、樹脂フィルム２に直接接着剤などにより接着されてもよい。この場合、蒸着時にガスを発生しない接着剤が用いられる。例えば、接着剤としてはエポキシ樹脂のような完全硬化型の接着剤が好ましい。この支持フレームが磁性を有する金属板であれば、金属支持層３が無くてもマグネットを用いて被蒸着基板８に固定しやすい。樹脂フィルム２を伸張する方法は、周知の方法を用いることができる。
次に、図４のＳ２工程において、樹脂フィルム２に開口部４のパターンを形成する。樹脂フィルムへの開口は、蒸着マスクの製造分野における通常の方法により行うことができる。例えば、支持フレームに固定された樹脂フィルム２を加工ステージに固定し、開口部４のパターン用に作製されたレーザ用マスクを用い、レーザ照射により樹脂フィルム２に開口部４を形成することができる。この際、上述したように、樹脂フィルム２の開口部４は２段階とすることができ、さらに開口部４をテーパ形状とすることもできる。
次に、図４のＳ３工程において、低輻射率膜５を形成することにより本発明の蒸着マスク１を得ることができる。低輻射率膜５の形成は樹脂フィルム２への開口部４の形成の後に行うことが好ましい。これは、開口部４を形成した後であれば、樹脂フィルム２のテーパ状に形成された開口部４の側面（傾斜面）４ａおよび図１のように樹脂フィルム２の開口部４に段差がある場合でもその段差の蒸着源と相対する面４ｂに低輻射率膜５を形成することができるためである。しかし、低輻射率膜５は非常に薄い膜であるため、レーザ光で樹脂フィルム２への孔開けが可能であるので、工程Ｓ２とＳ３は逆になっても構わない。
また、図２に示すように高輻射率膜６を形成する場合には、その形成のタイミングは特に限定されるものではない。例えば、樹脂フィルム２に開口を行う前に高輻射率膜６を形成した場合でも、高輻射率膜６の厚さによっては樹脂フィルム２と共にパターニングして同時に開口部４を設けることができる。この場合、高輻射率膜６とする箔またはフィルム上に液状樹脂材料を塗布して樹脂フィルム２を形成することも可能である。さらに高輻射率膜６は、樹脂フィルム２への開口後、低輻射率膜５の形成前に形成してもよく、樹脂フィルム２への開口後、低輻射率膜５の形成後に形成することもできる。支持フレームへの固定化によるひび割れ等の影響を考慮すれば、高輻射率膜６も低輻射率膜５と同様に、蒸着マスク１を構成する樹脂フィルム２を伸張して支持フレームに固定した後に形成することが好ましい。樹脂フィルム２への開口部４のパターニングの精度を考慮すれば、高輻射率膜６は樹脂フィルム２の開口後に形成することが好ましい。また、低輻射率膜５への影響を考慮すれば、高輻射率膜６は低輻射率膜５を形成する前に形成することが好ましい。
低輻射率膜５の形成方法としては、平滑な表面状態、例えばほぼ鏡面が得られる方法であれば特に限定されるものではないが、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、光沢めっき法および塗布法のいずれかの方法を採用することができる。密着性の観点からはスパッタリング法やイオンプレーティング法がより好ましい。また、低輻射率膜５の形成は、前述のように、樹脂フィルム２を伸張して支持フレームに固定した後に行うことが好ましい。伸張の際に低輻射率膜５にクラックが入るのを防止するためである。さらに、低輻射率膜５形成する際、前述のように樹脂フィルム２と低輻射率膜５との間に密着層を設けることが好ましい。密着層は、樹脂フィルム２と低輻射率膜５との密着性を向上させ、低輻射率膜５の剥がれを防止し、耐久性を向上する。密着層の形成方法は特に限定されず、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などを使用することができる。
高輻射率膜６の形成方法としては、特に限定されるものではないが、スパッタンリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、コールドスプレー法、めっき法および塗布法のいずれかの方法を採用することができる。密着性の観点からはスパッタリング法が好ましいが、表面粗さの点からはコールドスプレー法が好ましい。この両者を満たすには、前述のように図示しない密着層がスパッタリング法により形成され、その後でコールドスプレー法により高輻射率膜６が形成されることが好ましい。表面粗さについては、高輻射率膜６を形成する前に、樹脂フィルム２または密着層をアルゴンのスパッタエッチングやイオンミリングなどで叩き、表面の粗化処理を行うことにより所望の表面粗さを達成することもできる。また、スパッタリング法などにより成膜した後にアルゴンによるスパッタエッチングやイオンミリングなどにより粗面化処理を行ってもよい。スパッタエッチングなどによる表面処理は、樹脂フィルム２と高輻射率膜６との密着性も向上させることができ、この点からも有益である。
また、前述した本発明の蒸着マスクについてした説明は、特に矛盾のない限り、本発明の蒸着マスクの製造方法についても同様に適用されるものとし、また本発明の蒸着マスクの製造方法についてした説明も、前述の本発明の蒸着マスクにも同様に適用されるものとする。
次に、本発明の蒸着マスク１を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法を説明する。蒸着マスク１以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、蒸着マスク１を用いた有機層の積層方法を主として、図５Ａ〜５Ｂを参照しながら説明する。
本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、図示しない支持基板上に図示しないＴＦＴ、平坦化膜および第１電極（例えば陽極）１２が形成された装置基板１１上に前述の方法により製造された蒸着マスク１を位置合せして重ね合せ、有機材料９が蒸着されることにより有機層の積層膜１４が形成される。そして、積層膜１４上に第２電極１５（陰極）が形成される。具体例によりさらに詳述される。
装置基板１１は、図示されていないが、例えばガラス板などの支持基板に、各画素のＲＧＢサブ画素ごとにＴＦＴなどのスイッチ素子が形成され、そのスイッチ素子に接続された第１電極１２が、平坦化膜上に、ＡｌあるいはＡＰＣなどの金属膜と、ＩＴＯ膜との組み合わせにより形成されている。サブ画素間には、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ2またはプラスチックなどからなる絶縁バンク１３が形成されている。このような装置基板１１の絶縁バンク１３上に、前述の蒸着マスク１が位置合せして固定される。この固定は、例えば装置基板の反対側に設けられるマグネットなどにより、吸着することにより固定される。
この状態で、図５Ａに示されるように、蒸着装置内で蒸着材料源（るつぼ）７から有機材料９が放射され、蒸着マスク１の開口部分のみに有機材料９が蒸着され、所望のサブ画素の第１電極１２上に有機層の積層膜１４が形成される。前述のように、蒸着マスク１の開口部４は、絶縁バンク１３の表面の間隔より小さく形成されているので、絶縁バンク１３の側壁には有機材料９は堆積されにくくなっている。その結果、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、ほぼ、第１電極１２上のみに有機層の積層膜１４が堆積される。この蒸着工程が、順次蒸着マスクが変えられ、各サブ画素に行われる。複数のサブ画素に同時に同じ材料が蒸着される蒸着マスクが用いられる場合もある。
図５Ａ〜５Ｂでは、有機層の積層膜１４が簡単に１層で示されているが、実際には、有機層の積層膜１４は、異なる材料からなる複数層の積層膜で形成される。例えば陽極１２に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ3に赤色または緑色の有機物蛍光材料をドーピングして形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ3などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機層の積層膜１４が形成されている。なお、この有機層と金属電極との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。
有機層の積層膜１４のうち、発光層は、ＲＧＢの各色に応じた材料の有機層が堆積される。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、ＲＧＢの２色または３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。２色以上のサブ画素で共通する材料が積層される場合には、共通するサブ画素に開口が形成された蒸着マスクが形成される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素で１つの蒸着マスク１を用いて、各有機層を連続して蒸着することができるし、ＲＧＢで共通の有機層が堆積される場合には、その共通層の下側まで、各サブ画素の有機層の蒸着がなされ、共通の有機層のところで、ＲＧＢに開口が形成された蒸着マスクを用いて一度に全画素の有機層の蒸着がなされる。
そして、全ての有機層の積層膜１４およびＬｉＦ層などの電子注入層の形成が終了したら、蒸着マスク１は除去され、第２電極（例えば陰極）１５が全面に形成される。図５Ｂに示される例は、トップエミッション型で、上側から光を出す方式になっているので、第２電極１５は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ−Ａｇ共晶膜により形成される。その他にＡｌなどが用いられ得る。なお、装置基板１１側から光が放射されるボトムエミッション型の場合には、第１電極１２にＩＴＯ、Ｉｎ3Ｏ4などが用いられ、第２電極としては、仕事関数の小さい金属、例えばＡｌの他、Ｍｇ、Ｋ、Ｌｉなどが用いられ得る。この第２電極１５の表面には、例えばＳｉ3Ｎ4などからなる保護膜１６が形成される。なお、この全体は、図示しないガラス、樹脂フィルムなどからなるシール層により封止され、有機層の積層膜１４が水分を吸収しないように構成される。また、有機層はできるだけ共通化し、その表面側にカラーフィルタを設ける構造にすることもできる。
蒸着マスク１は繰り返し使用することができる。蒸着マスク１の蒸着源７に相対する面には有機材料９が積層されるが、堆積する有機材料９の厚さは３μｍ以下であれば低輻射率膜５の輻射率にはほとんど影響しない。また、同じ蒸着マスク１を用いて有機材料９の蒸着を繰り返し行う場合には累積した膜がマスクから脱落し、パーティクルとなることを防ぐため累積積層膜厚がおおよそ１．０μｍ以上であって３．０μｍ以下となるタイミングで洗浄を行うことが好ましい。
蒸着マスク１の洗浄は、上述したように通常の方法により、例えば有機溶剤を用いて行うことができる。
１ 蒸着マスク
２ 樹脂フィルム
３ 金属支持層
４ 開口部
４ａ 開口部４の側面
４ｂ 開口部４の段差の蒸着源と相対する面
５ 低輻射率膜
６ 高輻射率膜
７ 蒸着源
８ 被蒸着基板
９ 有機材料
１１ 装置基板
１２ 第１電極
１３ バンク
１４ 有機層の積層膜
１５ 第２電極
１６ 保護膜
２ 樹脂フィルム
３ 金属支持層
４ 開口部
４ａ 開口部４の側面
４ｂ 開口部４の段差の蒸着源と相対する面
５ 低輻射率膜
６ 高輻射率膜
７ 蒸着源
８ 被蒸着基板
９ 有機材料
１１ 装置基板
１２ 第１電極
１３ バンク
１４ 有機層の積層膜
１５ 第２電極
１６ 保護膜
本発明の蒸着マスクは、被蒸着基板上に蒸着により薄膜パターンを成膜形成するための開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含む蒸着マスクであり、前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜が、前記樹脂フィルムの蒸着源に相対する面の少なくとも一部に形成され、前記被蒸着基板と当接する前記樹脂フィルムの面に、該樹脂フィルムの面の輻射率よりも輻射率が大きい高輻射率膜が形成されていることを特徴とする。
本発明の蒸着マスクの製造方法は、開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含み、蒸着材料を蒸着するためのマスクであって、蒸着源と相対する側の面の少なくとも一部に前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜を有する蒸着マスクの製造方法であり、前記低輻射率膜の形成を、前記樹脂フィルムを伸張して支持フレームに固定した後に行い、前記樹脂フィルムを前記支持フレームに固定した後で、前記低輻射率膜の形成前または前記低輻射率膜の形成後に、前記樹脂フィルムの前記蒸着源と相対する側と反対側の面に前記低輻射率膜が設けられたときの該面の輻射率よりも輻射率が大きい高輻射率膜を形成することを特徴とする。
Claims (15)
- 被蒸着基板上に蒸着により薄膜パターンを成膜形成するための開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含む蒸着マスクであって、
前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜が、前記樹脂フィルムの蒸着源に相対する面の少なくとも一部に形成された蒸着マスク。 - さらに、前記被蒸着基板と当接する前記樹脂フィルムの面に、該樹脂フィルムの面の輻射率よりも輻射率が大きい高輻射率膜が形成された請求項１記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムと前記低輻射率膜および／または前記高輻射率膜との間に、前記樹脂フィルムと前記低輻射率膜および／または前記高輻射率膜との密着性を向上させる密着層を備えた請求項１または２記載の蒸着マスク。
- 前記低輻射率膜の２２℃以上であって６０℃以下で、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下での輻射率が、０．３以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
- 前記低輻射率膜が、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕまたはＴｉから形成されたほぼ鏡面を有する膜である請求項４記載の蒸着マスク。
- 前記高輻射率膜の２２℃以上であって６０℃以下で、波長域８７００ｎｍ以上であって９８００ｎｍ以下での輻射率が、０．５以上である材料からなる請求項２〜５のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
- 前記高輻射率膜が、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＴｉＮ、ＣｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｏＯ2、ＭｏＯ3、ＳｉＣまたはグラファイトからなり、表面粗さが二乗平均平方根高さで０．１μｍ以上であって３．０μｍ以下である請求項６記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの前記低輻射率膜が設けられる側の前記樹脂フィルムの面の一部に金属支持層を備えた請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
- 開口部のパターンを有する樹脂フィルムを含み、蒸着材料を蒸着するためのマスクであって、蒸着源と相対する側の面の少なくとも一部に前記樹脂フィルムよりも輻射率が小さい低輻射率膜を有する蒸着マスクの製造方法であって、
前記低輻射率膜の形成を、前記樹脂フィルムを伸張して支持フレームに固定した後に行う蒸着マスクの製造方法。 - 前記樹脂フィルムを前記支持フレームに固定する前に、前記樹脂フィルムの前記低輻射率膜が形成される側の面に金属支持層が密着されている請求項９記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記樹脂フィルムを前記支持フレームに固定した後で、前記低輻射率膜の形成前または前記低輻射率膜の形成後に、前記樹脂フィルムの前記蒸着源と相対する側と反対側の面に前記低輻射率膜が設けられたときの該面の輻射率よりも輻射率が大きい高輻射率膜を形成する請求項９または１０記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記低輻射率膜および／または前記高輻射率膜の形成前に、前記樹脂フィルムと前記低輻射率膜および／または前記高輻射率膜との密着性を向上させる密着層をスパッタリング法およびイオンプレーティング法から選択される少なくとも１つの方法により形成する請求項１１記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記低輻射率膜の形成を、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、光沢めっき法、および塗布法から選択される少なくとも１つの方法により行う請求項９〜１２のいずれか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記高輻射率膜の形成を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、コールドスプレー法、めっき法、および塗布法から選択される少なくとも１つの方法により行う請求項１１または１２記載の蒸着マスクの製造方法。
- 装置基板上に有機層を積層して有機ＥＬ表示装置を製造する方法であって、
支持基板上にＴＦＴおよび第１電極を少なくとも形成した前記装置基板上に請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸着マスクを位置合せして重ね合せ、前記第１電極上に有機材料を蒸着することで有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第２電極を形成することを含む有機ＥＬ表示装置の製造方法。
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