JPWO2017168773A1 - 蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法、蒸着方法および有機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周縁部との間の密着性を高め、膜ボケや蒸着時のシャドウの発生を抑制し、高精細なパターニングを行うことが可能な蒸着マスク、その製造方法およびその蒸着マスクを用いた蒸着方法の提供。蒸着マスク（１）は、被蒸着基板（２）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（１２）のパターンを有する樹脂フィルム（１１）を含み、その蒸着マスク（１）は、磁性金属膜（１３ａ）を、樹脂フィルム（１１）の被蒸着基板（２）と当接する面の、少なくとも樹脂フィルム（１１）の開口（１２）の周縁部に備え、蒸着時の被蒸着基板（２）と蒸着マスク（１）の開口（１２）の周縁部との間の密着性を高め、膜ボケや蒸着時のシャドウの発生を抑える。
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、蒸着方法および有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、被蒸着基板への密着性を改善することにより、蒸着の際に膜ボケやシャドウの発生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、蒸着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載置され、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。この場合、補強のため、樹脂フィルムに金属支持層が積層された複合型の蒸着マスクも用いられる。この金属支持層は、蒸着の際にシャドウとならないように、樹脂フィルムの開口より一回り大きい開口やスリットが形成されている（例えば特許文献１参照）。
蒸着の際には、例えば、蒸着マスクは蒸着源から飛散させた有機材料などの蒸着材料をその開口を通して被蒸着基板に付着させるため、蒸着マスクの樹脂フィルム側の面が被蒸着基板側に載置される。この際の蒸着マスクの固定は、被蒸着基板の蒸着マスクと反対側に配置される磁石の磁力により蒸着マスクの周囲に設けられた金属フレームや、樹脂フィルムの開口よりも一回り大きな開口を有する金属支持層を被蒸着基板および樹脂フィルム越しに吸着することにより行われている。
一方、特許文献２には、そのような複合型の蒸着マスクの製造を容易にするため、磁性金属粉末をバインダーに分散してベースフィルム上に磁性層として積層し、ベースフィルムごとこの磁性層にもレーザ光により開口を形成することが開示されている。
特許文献１のような複合型の蒸着マスクが用いられる場合、蒸着の際には、例えば図４に示されるように、被蒸着基板２の蒸着マスク１と反対側に配置された磁石３の磁力により、樹脂フィルム１１の開口１２よりも一回り大きな開口１４ａを有する金属支持層１４を引き付けて蒸着マスク１が固定される。一方、樹脂フィルム１１には直接その磁力は作用しない。
つまり、複合型の蒸着マスク１が用いられても、蒸着マスク１の開口１２の周縁部において金属支持層１４が形成されていない場所は、磁性体が存在せず、磁気チャックによって十分に吸着されず、図４に誇張して示されるように、樹脂フィルム１１と被蒸着基板２との間にギャップＧが生じやすい。その結果、蒸着材料５の蒸着の際に膜ボケやパターンの不均一が発生し、有機ＥＬ表示装置にした場合など、表示品位が低下する。
一方、特許文献２のように、樹脂に磁性金属粉を含有させた磁性層を設けるには、使用する磁性金属粉末の粒子が十分な濃度で分散し、かつ脱離しないように含有させるため、磁性層の厚さが厚くなり、磁性層に起因する蒸着パターンの精度低下が生じやすいと考えられる。すなわち、磁性層への開口の形成は、レーザ光の照射により行われるが、金属粉末はレーザ光による加工がされ難く、粉末ごと脱離しやすいと考えられる。そうすると、開口が凸凹になり、精細な開口パターンが形成されにくいと考えられる。また、金属粉末同士は接着しないため、その間にバインダーが介在するように磁性金属粉末が分散される必要があると考えられる。しかし、磁性金属粉末の量が少ないと、磁性体としての機能が十分に発揮されず、磁気チャックとしての機能が充分に発揮されない。そのため、樹脂フィルムとの接着性を維持しつつ十分な濃度の磁性金属粉末を含有させることは難しく、接着性を優先させれば十分な吸引力が得られず、吸引力を優先させれば、磁性層が樹脂フィルムから剥がれやすくなり、さらには高濃度に含有させた磁性金属粉末の脱離により精密な開口パターンを形成できないという問題があると考えられる。
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、蒸着マスクの開口パターンの精度に影響を与えることなく、蒸着の際に、被蒸着基板と樹脂マスクとの密着性を高め、膜ボケやシャドウの発生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、上記蒸着マスクを用いることにより、高精細な蒸着パターンを成膜形成することができる蒸着方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、上記蒸着マスクを用いることによる、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、蒸着の際に膜ボケやシャドウの発生を抑制することができる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被蒸着基板に当接する面の開口の際まで、磁性金属膜を設けることにより、蒸着の際、樹脂フィルムと被蒸着基板との間の密着性を高めることができ、膜ボケやシャドウの発生を抑制できることを見出した。すなわち、例えば蒸着マスクの樹脂フィルムへの開口が形成された後に、磁性金属膜がスパッタリングなどにより形成されることにより、開口の際まで磁性金属膜が形成され、しかも非常に薄く形成され得るので、蒸着の際のシャドウなどの影響を受けない。なお、磁性金属膜の形成は、特に開口の近傍に設けられることが効果的であり、少なくとも樹脂フィルムの開口の周縁部に設けられていればよい。
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のパターンを有する樹脂フィルムを含むマスクであり、磁性金属膜が、前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けら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、前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられた磁性金属膜を有する蒸着マスクの製造方法であり、前記磁性金属膜の形成を、前記樹脂フィルムに前記開口を形成した後に、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法および化学堆積法から選択される少なくとも１つの方法により行うことを特徴とする。
本発明の蒸着材料を蒸着する蒸着方法は、磁石と、被蒸着基板と、蒸着マスクとを重ね合せ、前記蒸着マスク側から蒸着材料を気化させて前記被蒸着基板に所定のパターンで蒸着材料を蒸着する方法であり、本発明に係る蒸着マスクを用いて前記被蒸着基板と前記蒸着マスクとを密着させて行うことを特徴とする。本発明の蒸着材料を蒸着するまた別の蒸着方法は、電磁石と、被蒸着基板と、本発明に係る永久磁石である磁性金属膜を有する蒸着マスクとを重ね合せ、前記蒸着マスク側から蒸着材料を気化させて前記被蒸着基板に所定のパターンで蒸着材料を蒸着する方法であり、前記蒸着材料の蒸着終了後に、前記電磁石および前記被蒸着基板の、前記蒸着マスクからの分離を、前記電磁石に前記蒸着マスクを反発させる磁界を発生させることにより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、蒸着の際、樹脂フィルムの開口周縁部において、被蒸着基板と蒸着マスクの樹脂フィルムとの密着性を高めることができるため、膜ボケや蒸着の際のシャドウの発生を抑制することができ、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に開口を形成した後に、樹脂フィルムの被蒸着基板と当接する面の、少なくとも樹脂フィルムの開口の周縁部に、磁性金属膜をスパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法および化学堆積法から選択される少なくとも１つの方法で形成するため、開口精度に影響をあたえることなく、開口周縁まで磁性金属膜を形成することができ、蒸着の際に、開口周縁でも十分な磁力がはたらき、被蒸着基板との密着性を高め、膜ボケや蒸着の際のシャドウの発生を抑えることができる蒸着マスクを得ることができる。
また、本発明の蒸着材料を蒸着する蒸着方法によれば、蒸着時の開口周縁部における被蒸着基板と蒸着マスクとの高い密着性を得ることができるため、膜ボケや蒸着の際のシャドウの発生を抑制して蒸着することができる。さらにまた別の本発明の蒸着材料を蒸着する蒸着方法によれば、磁性金属膜が磁石になるため、より強力な磁力による被蒸着基板と蒸着マスクとの密着性が得られながら、蒸着後の電磁石および被蒸着基板の、蒸着マスクからの分離を、電磁石に蒸着マスクを反発させる磁界を発生させることにより行うことで、蒸着マスクを変形させることなく、容易に脱離することができ、蒸着マスクのスムーズな連続使用が可能となり、製造ラインの円滑な進行を確保することができる。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、蒸着時の膜ボケやシャドウの発生を抑制できる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ならびに本発明の蒸着マスクを用いた蒸着方法を説明する。図１に、本発明の蒸着マスクの一実施形態と被蒸着基板２と磁石３との配置関係を示す図を、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示す。なお、図１では２つの開口とその周囲の部分についてのみを、図２では１つの開口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１１の被蒸着基板２に当接する面の全面に樹脂フィルム１１の開口１２の際まで磁性金属膜１３ａがスパッタリングなどにより非常に薄く形成されている。これにより、磁石３を用いて蒸着マスク１を被蒸着基板２に吸着させて固定させる際、蒸着マスク１の開口１２の周縁部分にも磁気チャックが作用し、被蒸着基板２と密着できるため、蒸着材料５を蒸着する際に膜ボケやシャドウによる精度低下の問題を低減することができる。なお、樹脂フィルム１１の蒸着源４に相対する側の面に後述する金属支持層１４が設けられている場合には、金属支持層１４が設けられている領域に対応する樹脂フィルム１１の被蒸着基板２に当接する面の一部に磁性金属膜１３ａが設けられていない領域が存在しても、一応磁気チャックは作用する。しかし、開口１２の近傍は前述の図４に示されるように特に変形しやすいため、また、金属支持層１４も設けられていないため、磁性金属膜１３ａは、少なくとも開口１２の周縁部に設けられていることが必須になる。しかし、金属支持層１４が設けられている場合でも、磁石３に近い側に磁性金属膜１３ａが全面に設けられることが、磁石３による吸引力を強くする観点からも好ましい。
また別の実施形態による蒸着マスク１は、図２に示すように、樹脂フィルム１１の被蒸着基板２に当接する面の、少なくとも樹脂フィルム１１の開口１２の周縁部に磁性金属膜１３ａが形成され、さらに樹脂フィルム２の蒸着源４に相対する側の面の少なくとも樹脂フィルム１１の開口１２の周縁部に磁性金属膜１３ｂが形成されている。この場合も、磁性金属膜１３ｂは、開口１２の周縁部で金属支持層１４が設けられていない部分に形成されるのが特に効果的であるが、全面で金属支持層１４の表面にも形成されても何ら問題はなく、むしろ磁気チャックによる吸引力を強くする観点からは全面に形成されることが好ましい。
ここで、図１および図２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１１の蒸着源４に相対する側の面には、金属支持層１４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および図２には示されていないが、樹脂フィルム１１と磁性金属膜１３ａ、１３ｂとの間に密着層を備えることもできる。金属支持層１４は、樹脂フィルム１１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１１と磁性金属膜１３ａ、１３ｂとの密着性を向上させるものである。金属支持層１４を設ける場合には、材質の選択によっては金属支持層１４が磁性層として作用し得るため、そのような場合には特に金属支持層１４の蒸着源４に相対する面には、第２の磁性金属膜１３ｂを備える必要はないが、前述のように、吸引力を強める効果があること、また製造効率の観点からも、金属支持層１４を含めた面に磁性金属膜１３ｂが形成されてもよい。なお、図１および図２に示される例では、いずれも金属支持層１４が形成されているが、金属支持層１４がない樹脂フィルム１１だけの場合は特に本発明の効果は大きく、この場合樹脂フィルム１１の両面の全面に磁性金属膜１３ａ、１３ｂが形成されることが好ましい。
樹脂フィルム１１としては、被蒸着基板２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１１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。
磁性金属膜１３ａは、強磁性体が好ましく、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、インバーを含むこれらの合金、Ｍｎ−Ａｌ合金、ＳｍＣｏ5またはＳｍ2Ｃｏ17、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂなどの金属間化合物から形成される膜であることが好ましい。磁性金属膜１３ａは、永久磁石とすることもできる。永久磁石には、例えばＲ2Ｆｅ14Ｂ（Ｒは希土類元素）の正方晶金属間化合物などの結晶を積層させた近年開発されている薄膜永久磁石をスパッタリングなどにより形成して用いることができる。これにより、被蒸着基板２の裏面側（蒸着マスク１と反対側）から電磁石３を用いた固定が可能となる。本発明の蒸着マスク１は、被蒸着基板２に当接する面の樹脂フィルム１１の開口１２の周縁部に磁性金属膜１３ａが設けられているため、蒸着の際に被蒸着基板２の裏面側から永久磁石または電磁石からなる磁石３により引き付けることにより被蒸着基板２と蒸着マスク１との高い密着性が得られる。特に、蒸着パターンに影響する開口１２の周縁部の密着性が非常に向上する。このため、膜ボケや蒸着の際のシャドウを起こし難いが、一方、磁性金属膜１３ａ、１３ｂが永久磁石の場合には、この強い吸着力から、磁石３により引き付ける際に樹脂フィルム１１に歪みが生じる可能性がある。また、蒸着後に蒸着マスク１を取り外す際に、容易に取り外すことが困難になる場合がある。そのような場合には、被蒸着基板２の裏面に配置する磁石３を電磁石とすることにより、蒸着マスク１と被蒸着基板２との位置合わせ時や蒸着後の蒸着マスク１と被蒸着基板２との分離の際には磁界を調整することができる。なお、磁性金属膜１３ａ、１３ｂに永久磁石を形成する場合、磁化の方向は常に一定の方向に形成されるため、磁石３に永久磁石が用いられる場合でも、吸引する極性の永久磁石を用いることにより、吸着することはできる。
磁性金属膜１３ａの厚さは、おおよそ０．１μｍ以上であって６μｍ以下程度である。磁性金属膜１３ａの厚さが薄すぎると、磁石３により引き付けても磁性層として作用し難く、十分な磁力を保持することができない。磁性金属膜１３ａの厚さが厚すぎると、マスクの開口１２の厚みが増加し、蒸着の際にシャドウが形成されて正確な蒸着パターンを形成できなくなるおそれがある。
また、磁性金属膜１３ａの表面は、粗面とすることが好ましい。これにより磁性金属膜１３ａの輻射率を高め、蒸着の際に吸収する樹脂フィルム１１の熱を少しでも外部へと逃がすことにより蒸着マスク１の温度上昇を抑えることができる。粗面の程度としては、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、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、磁性金属膜１３ａの成膜方法によっても変わり、エアロゾルデポジション法、または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により粗面化処理を行ってもよい。
樹脂フィルム１１の蒸着源４に相対する面に設けられた磁性金属膜１３ｂの材料および厚さについては、上述の被蒸着基板２に当接する面に設けられた磁性金属膜１３ａと同じであるため、その説明を省略する。また、磁性金属膜１３ｂは、上述した材料で形成されることにより、基本的には樹脂フィルム１１の輻射率よりも輻射率の小さな低輻射率膜とすることができる。磁性金属膜１３ｂを樹脂フィルム１１の輻射率よりも輻射率の小さな低輻射率膜とすることにより、蒸着源４からの輻射熱による樹脂マスク１の温度上昇を抑えることができる。また、磁性金属膜１３ｂの表面は、鏡面とすることが好ましい。これにより、蒸着マスク１の蒸着源４と相対する面の輻射率がより小さくなり、より効果的に蒸着源４からの輻射熱による蒸着マスク１の温度上昇を抑えることができる。
また、同じ蒸着マスク１を用いて、例えば有機材料の蒸着を繰り返し行う際には、蒸着マスク１に有機材料が堆積するため、通常、ある程度の周期（１μｍ程度の積層）で蒸着マスク１の洗浄が行われる。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、磁性金属膜１３ａ、１３ｂには耐洗浄性（耐溶剤性）や耐久性も求められる。このような点からも、磁性金属膜１３ａ、１３ｂは上述の金属材料であり、特に問題はない。
金属支持層１４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。磁性体であれば磁気チャックによる被蒸着基板２への固定の際に磁力で固着することができるので好ましい。しかし、磁性金属膜１３ｂが金属支持層１４の上にも設けられる場合には、金属支持層１４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。
密着層は、上述したように、樹脂フィルム１１と磁性金属膜１３ａや磁性金属膜１３ｂとの密着性を向上させ、磁性金属膜１３ａ、１３ｂの剥がれを防止し、耐久性を向上するために設けられることが好ましいが、必須ではない。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、密着層は磁性金属膜１３ｂと樹脂フィルム１１との間に設けることがより好ましい。一方、磁性金属膜１３ａと樹脂フィルム１１との間に設ける場合には、磁性金属膜１３ａ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１１との密着性が向上する。
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、密着性の点からは特に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１２の部分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。開口１２の部分がテーパ状に形成される理由は、蒸着源４から放射される蒸着材料５が蒸着源４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２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１１の開口１２の部分が２段に形成されている。この２段の形成は、樹脂フィルム１１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１４についても、その開口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の製造方法について図２を参照しながら説明する。樹脂フィルム１１の製造方法や金属支持層１４を備えるいわゆるハイブリッド型蒸着マスク１を作製する場合の開口を有する金属支持層１４と樹脂フィルム１１とを積層した積層体の製造方法および開口１２の形成方法は、周知の種々の方法で行えるため、本発明の蒸着マスク１の製造方法は、磁性金属膜１３ａ、１３ｂの形成工程について主に説明する。
まず、例えば図示しない支持フレームに樹脂フィルム１１の四方から張力をかけて（架張して）固定する。この際、固定する樹脂フィルム１１には、金属支持層１４が設けられていてもよい。この樹脂フィルム１１の架張は、樹脂フィルム１１に弛みがあると、開口１２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５ｎｍ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１４がある場合には、架張した状態で金属支持層１４とレーザ溶接などにより固定される。金属支持層１４がない場合には、樹脂フィルム１１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１４が無くても、また磁性金属膜が蒸着マスクの全面に設けられていない場合でも、磁石を用いた被蒸着基板２への固定の際に取り扱いが容易となる。樹脂フィルム１１を架張する方法は、周知の方法を用いることができる。
次に、樹脂フィルム１１に開口１２のパターンを形成する。樹脂フィルム１１への開口は、蒸着マスク１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１１を加工ステージに固定し、開口１２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１１に開口１２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１１の開口１２は２段階とすることができ、さらに開口１２をテーパ形状とすることもできる。
次に、磁性金属膜１３ａ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。磁性金属膜１３ａ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１１に開口を行う前に磁性金属膜１３ａを形成した場合でも、磁性金属膜１３ａの厚さによっては、樹脂フィルム１１と共にパターニングして同時に開口１２を設けることができる。もちろん、磁性金属膜１３ａは、樹脂フィルム１１への開口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、磁性金属膜１３ａは、蒸着マスク１を構成する樹脂フィルム１１を架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１１への開口１２のパターニングの精度を考慮すれば、磁性金属膜１３ａは樹脂フィルム１１の開口後に形成することが好ましい。
磁性金属膜１３ａの形成方法としては、特に限定されるものではないが、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法および化学堆積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エアロゾルデポジション法、また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、その後でエアロゾルデポジション法、またはコールドスプレー法により磁性金属膜１３ａが形成されることが好ましい。また、磁性金属膜１３ａを永久磁石とする場合には、スパッタリング法により金属組織制御技術を用いて特定の結晶構造を得ることにより行うことができる。
さらに、樹脂フィルム１１の蒸着源４と相対する側の面に磁性金属膜１３ｂを設ける場合、磁性金属膜１３ｂの形成のタイミングも、とくに限定されるものではない。例えば、樹脂フィルム１１に開口を行う前に磁性金属膜１３ｂを形成した場合でも、上述した磁性金属膜１３ａと同様、磁性金属膜１３ｂの厚さによっては、樹脂フィルム１１と共にパターニングして同時に開口１２を設けることができる。一方、磁性金属膜１３ｂの形成は樹脂フィルム１１への開口１２の形成の後に行うことが好ましい。これは、開口１２を形成した後であれば、樹脂フィルム１１のテーパ状に形成された開口１２の部分の側面（傾斜面）１２ａおよび図２のように樹脂フィルム１１の開口１２の部分に段差がある場合でもその段差の蒸着源と相対する面１２ｂに磁性金属膜１３ｂを形成することができるためである。
磁性金属膜１３ｂの形成方法としては、特に限定されるものではないが、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法および化学堆積法のいずれかの方法を採用することができる。密着性の観点や表面粗さの観点からスパッタリング法が好ましい。
次に、本発明の蒸着方法について説明する。蒸着マスク１の製造方法は上述のとおりであり、１つの実施態様においては、本発明の蒸着マスクを用いる以外、周知の方法で行うことができるため、特別な説明は省略する。別の実施態様においては、蒸着マスク１と被蒸着基板との固定および脱離以外は、周知の方法で行うことができるため、この別の実施態様について蒸着マスク１を用いた蒸着マスク１と被蒸着基板２との固定および分離を主に、図１を参照しながら説明する。
この別の実施態様においては、本発明の蒸着方法は、磁性金属膜１３ａが永久磁石である本発明の蒸着マスク１を用いて行われる。この場合、蒸着マスク１と被蒸着基板２との固定には、磁石３として電磁石が用いられることが好ましい。まず、被蒸着基板２と、蒸着マスク１とを重ね合わせて互いのアライメントマークが一致するように位置合わせをし、磁石３を重ねて被蒸着基板２を挟んで蒸着マスク１を吸着させる。この位置合わせの際、被蒸着基板２と蒸着マスク１とが不必要に密着しないように、電磁石３の強さが調節されてもよい。
蒸着の際には、相互に吸着するように電磁石３の磁界を発生させてもよいし、磁性金属膜１３ａの磁力により十分に吸着される場合には電磁石３を動作させなくてもよい。被蒸着基板２と蒸着マスク１とが密着した状態で蒸着が行われる。蒸着終了後には電磁石３に蒸着マスク１を反発させる磁界を発生させることにより、被蒸着基板２が蒸着マスク１から分離される。これにより、蒸着マスク１の脱離を容易にし、蒸着マスク１のスムーズな連続使用が可能となり、製造ラインの円滑な進行を確保することができる。
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やそれを用いた蒸着方法以外の製造方法は、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３Ａ〜３Ｂ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）２２が形成された装置基板２１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わせ、有機材料５ａが蒸着されることにより有機層の積層膜２４が形成される。そして、積層膜２４上に第２電極２５（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２１は、図示されていないが、例えばガラス板や樹脂フィルムなどの支持基板に、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２２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３Ａ〜３Ｂに示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ2またはアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁バンク２３が形成されている。このような装置基板２１の絶縁バンク２３上に、前述の蒸着マスク１が位置合わせされて密着して固定される。この固定は、例えば装置基板２１の蒸着マスク１と反対側に設けられる磁石などにより、吸着することにより固定される。上述したように、蒸着マスク１の磁性金属膜１３ａを永久磁石とした場合には、蒸着マスク１を引き付ける磁石３は、電磁石が用いられることが好ましい。その場合、上述したように、蒸着マスク１を位置合わせした後、電磁石に蒸着マスク１を引き付ける磁界を発生させてもよいし、電磁石の電流を０にしてもよい場合がある。
この状態で、図３Ａに示されるように、蒸着装置内で蒸着材料源（るつぼ）４から有機材料５ａが放射され、蒸着マスク１の開口１２の部分のみに有機材料５ａが蒸着され、所望のサブ画素の第１電極２２上に有機層の積層膜２４が形成される。この蒸着工程が、順次蒸着マスクが変えられ、各サブ画素に対して行われる。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３Ａ〜３Ｂでは、有機層の積層膜２４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２４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２２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５ａ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２４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２４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対する開口が形成された蒸着マスク１が使用される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素に対して１つの蒸着マスクを用いて、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２４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）２５が全面に形成される。図３Ｂ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２５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薄膜などが用いられ得る。なお、装置基板２１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２２にＩＴＯ、Ｉｎ3Ｏ4などが用いられ、第２電極２５としては、仕事関数の小さい金属、例えばＭｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌなどが用いられ得る。この第２電極２５の表面には、例えばＳｉ3Ｎ4などからなる保護膜２６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２４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。
本発明の蒸着方法や有機ＥＬ表示装置の製造方法においては、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４に相対する面には有機材料５ａが積層されるため、同じ蒸着マスク１を用いて有機材料５ａ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。なお、蒸着マスク１の洗浄は、通常の方法により、例えば上述の有機溶剤を用いて行うことができる。
１ 蒸着マスク
１１ 樹脂フィルム
１２ 開口
１２ａ 開口１２の側面
１２ｂ 開口１２の段差の蒸着源と相対する面
１３ａ 被蒸着基板に当接する面に設けられた磁性金属膜
１３ｂ 樹脂フィルムの蒸着源に相対する面に設けられた磁性金属膜
１４ 金属支持層
１４ａ 開口
２ 被蒸着基板
３ 磁石
４ 蒸着源
５ 蒸着材料
５ａ 有機材料
２１ 装置基板
２２ 第１電極
２３ バンク
２４ 有機層の積層膜
２５ 第２電極
２６ 保護膜
１１ 樹脂フィルム
１２ 開口
１２ａ 開口１２の側面
１２ｂ 開口１２の段差の蒸着源と相対する面
１３ａ 被蒸着基板に当接する面に設けられた磁性金属膜
１３ｂ 樹脂フィルムの蒸着源に相対する面に設けられた磁性金属膜
１４ 金属支持層
１４ａ 開口
２ 被蒸着基板
３ 磁石
４ 蒸着源
５ 蒸着材料
５ａ 有機材料
２１ 装置基板
２２ 第１電極
２３ バンク
２４ 有機層の積層膜
２５ 第２電極
２６ 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のパターンを有する樹脂フィルムを含むマスクであり、磁性金属膜が、前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられ、前記磁性金属膜の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、前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられた磁性金属膜を有する蒸着マスクの製造方法であり、前記磁性金属膜の形成を、前記樹脂フィルムに前記開口を形成した後に、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法および化学堆積法から選択される少なくとも１つの方法により行い、前記磁性金属膜の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以下とすることを特徴とする。
Claims (12)
- 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、
前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられた磁性金属膜を有する蒸着マスク。 - 前記樹脂フィルムの蒸着源と相対する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられた磁性金属膜を有する請求項１記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面に設けられた前記磁性金属膜が、０．１μｍ以上であって６μｍ以下の膜厚を有する請求項１記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面に設けられた前記磁性金属膜が、前記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。
- 前記樹脂フィルムの蒸着源と相対する面に設けられた前記磁性金属膜が、前記樹脂フィルムの輻射率よりも輻射率が小さい低輻射率膜である請求項２記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面に設けられた前記磁性金属膜が永久磁石である請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面に設けられた前記磁性金属膜が、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、インバー、Ｍｎ−Ａｌ、ＳｍＣｏ5またはＳｍ2Ｃｏ17から選択される少なくとも１つの金属、合金または金属間化合物から形成された膜である請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
- 前記樹脂フィルムの蒸着源に相対する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。
- 開口のパターンを有する樹脂フィルムを含み、被蒸着基板に蒸着材料を蒸着するのに用いるマスクであって、前記樹脂フィルムの前記被蒸着基板と当接する面の、少なくとも前記樹脂フィルムの前記開口の周縁部に設けられた磁性金属膜を有する蒸着マスクの製造方法であって、
前記樹脂フィルムに前記開口を形成した後に、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、クラスターイオンビーム法、エアロゾルデポジッシン法、コールドスプレー法および化学堆積法から選択される少なくとも１つの方法で前記磁性金属膜を形成する蒸着マスクの製造方法。 - 磁石と、被蒸着基板と、蒸着マスクとを重ね合せ、前記蒸着マスク側から蒸着材料を気化させて前記被蒸着基板に所定のパターンで蒸着材料を蒸着する蒸着方法であって、前記蒸着マスクに請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸着マスクを用いて前記被蒸着基板と前記蒸着マスクとを密着させて蒸着材料を蒸着する蒸着方法。
- 電磁石と、被蒸着基板と、請求項６記載の蒸着マスクとを重ね合せ、前記蒸着マスク側から蒸着材料を気化させて前記被蒸着基板に所定のパターンで蒸着材料を蒸着する蒸着方法であって、前記蒸着材料の蒸着終了後に、前記電磁石および前記被蒸着基板の前記蒸着マスクからの分離を、前記電磁石に前記蒸着マスクを反発させる磁界を発生させることにより行う蒸着方法。
- 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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