KR101442941B1 - 증착 마스크, 증착장치 및 증착방법 - Google Patents

증착 마스크, 증착장치 및 증착방법 Download PDF

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Abstract

복수의 스트라이프상 개구(K)를 통해 증착입자를 증착시킴으로써, 기판(10)에 박막(3)을 패터닝하는 증착 마스크이다. 증착 마스크는, 프레임(65)과, 그 틀 내에 겹쳐 형성되는 복수의 마스크층(70)과, 이들 마스크층(70) 사이에 형성되는 지지층(71)을 구비한다. 마스크층(70)은, 복수의 마스크 와이어(72)를 스트라이프상으로 당김으로써 형성되고, 지지층(71)은 마스크 와이어(72)와 교차하여 복수의 지지와이어(74)를 당김으로써 형성된다. 복수의 마스크층(70) 각각이 갖는 복수의 틈새(73)가 겹쳐짐으로써, 복수의 마스크층(70) 모두를 직선상으로 관통하는 복수의 관통틈새(73a)가 복수 형성되며, 이들 관통틈새(73a)에 의해 개구(K)가 구성된다.

Description

증착 마스크, 증착장치 및 증착방법{VAPOR DEPOSITION MASK, VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND VAPOR DEPOSITION METHOD}
본 발명은, 예를 들어, 대형 유기 EL 디스플레이(Electro Luminescence display) 등에 적합한 증착(蒸着) 마스크 등에 관한 것이다.
최근, 플랫 패널 디스플레이의 대형화, 고화질화, 저소비 전력화가 요구되고 있으며, 저전압에서 구동되고, 고화질인 유기 EL 디스플레이는 높은 주목을 받고 있다. 유기 EL 디스플레이의 구조는, 예를 들어, 풀 컬러의 액티브 매트릭스 방식의 유기 EL 디스플레이의 경우, TFT(박막 트랜지스터)가 설치된 기판 상에 박막상(狀)의 유기 EL 소자가 설치된다. 유기 EL 소자에는, 한 쌍의 전극 사이에 적(R), 녹(G), 청(B)의 발광(發光)층을 포함한 유기 EL층이 적층되어 있고, 이들 전극 사이에 전압을 인가함으로써 각 발광층이 발광하므로, 그 빛을 이용하여 화상표시가 행해진다.
이와 같은 유기 EL 디스플레이의 제조에서는, 진공 증착법이나 잉크젯법, 레이저 전사(轉寫)법 등의 수법을 이용하여 발광층이나 전극 등 박막의 패터닝이 행해진다. 예를 들어, 저분자형 유기 EL 디스플레이(OLED)에서는, 주로 진공 증착법이 발광층의 패터닝에 이용되고 있다.
진공 증착법에서는, 통상, 소정의 개구(開口)가 패턴 형성된 마스크를 기판에 밀착시켜 고정하고, 마스크측을 증착원(源)을 향한 상태에서 진공챔버에 세팅한다. 그리고, 기판의 원하는 위치에, 마스크의 개구를 통해 증착원에서 성막(成膜) 소재를 증착시킴으로써, 발광층 등 박막의 패터닝이 행해진다. 각 색의 발광층은, 각각 개별로 나누어 칠하도록 증착된다(도분(塗分)증착). 특히 양산공정에서는, 기판과 동등 크기의 마스크(밀착형 전면 섀도 마스크(shadow mask))를 사용하고, 이 마스크를 밀착시킨 기판을 증착원에 대해 소정 위치에 고정한 상태에서 증착하는 것이 일반적이다.
증착원에 대해 기판 등을 상대적으로 이동시키면서 증착하는 진공 증착법도 알려져 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에서는, 형성하는 전극의 면적보다 작은 소공(小孔)이나 가늘고 긴 슬릿 공이 소정 간격으로 복수 형성된 마스크가 사용된다. 이 마스크를 소공 등의 배열방향에 대해 교차하는 방향으로 이동시키면서 증착하고, 소정 패턴의 전극을 형성한다.
본 발명에 관하여, 섬유를 이용하여 형성한 증착 마스크가 개시되어 있다(특허문헌 2). 구체적으로는, 직사각형 틀형상의 프레임 개구부에, 수지계 단섬유를 스트라이프상(狀)으로 형성한다. 수지계 단섬유 각각은, 1개의 대경(大徑)의 단섬유와 2개의 소경(小徑)의 단섬유로 구성된다. 2개의 소경의 단섬유는, 대경의 단섬유 직경보다 작은 피치로 프레임에 접착되어 있다. 대경의 단섬유는, 이들 2개의 소경의 단섬유 사이에 배치된 상태에서 프레임에 접착되어 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1 : 일본 특허공개 평성 10-102237호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허공개 2000-182767호 공보
종래 양산공정 하에서 발광층 등을 진공 증착법에 의해 패터닝할 경우, 기판이 커지면 이에 수반하여 마스크도 대형화하므로, 마스크의 자중(自重)에 의한 휨이나 늘어남에 의해, 기판과 마스크와의 사이에 틈새가 생기기 쉽다. 때문에, 고정밀도의 패터닝을 행하는 것이 어렵고, 증착위치의 어긋남이나 혼색이 발생하여 고정세화(高精細化)의 실현이 어렵게 된다.
또, 기판이 커지면, 마스크나 이를 유지하는 프레임 등이 거대하게 되어 그 중량도 증가하므로, 취급이 어려워지고, 생산성이나 안전성에 지장을 초래할 우려가 있다. 관련장치도 마찬가지로 거대화, 복잡화하므로, 장치설계가 곤란해지며, 설치원가도 고액이 된다.
때문에, 종래의 진공 증착법으로는 대형기판으로의 대응이 어렵고, 예를 들어, 60인치 크기를 초과하는 대형기판에 대해서는 양산레벨에서 패터닝할 수 있는 방법이 실현되지 않는 것이 실정이다.
이에 대해, 본 발명자는, 이와 같은 대형기판에도 대응할 수 있는 증착방법(신(新)증착법이라고도 함)을 먼저 제안하고 있다(일본 특허출원 2009-213570).
구체적으로는, 기판보다 면적이 작은 섀도 마스크와 증착원이 일체화된 마스크 유닛을 사용한다. 섀도 마스크와 기판과의 틈새를 일정하게 유지한 상태에서, 마스크 유닛을 기판에 대해 상대적으로 주사(走査)시키면서 증착을 행한다. 이렇게 함으로써, 전술한 바와 같은 기판의 대형화에 수반하는 문제를 회피하고, 증착에 의한 대형기판의 패터닝을 양산공정에서 실현 가능하게 한다.
그러나, 이 신증착법의 경우, 패턴 형성되는 박막의 바람직하지 않은 증착이 커지기 쉬운 경향이 확인되었다.
도 1에, 신증착법의 증착과정을 나타낸 모식도를 나타낸다. 도면 중, (101)은 기판, (102)는 증착 마스크, (102a)는 개구, (103)은 증착원, (103a)은 증착입자를 사출(射出)하는 사출구, (110)은 기판에 형성된 발광층 등의 박막이다. 증착 마스크(102)와 증착원(103)은, 유닛화되어 상대적인 위치관계가 고정된다. 화살표선은 이 증착 마스크(102) 등의 기판(101)에 대한 상대적인 주사(走査)방향을 나타낸다.
신증착법에서는, 증착 마스크(102)와 기판(101)과의 사이에 일정 틈새를 유지하면서 증착이 행해진다. 때문에, 도 2에 나타내듯이, 증착 마스크의 개구를 경사지게 통과하는 증착입자의 일부가 증착영역(r1)(증착 마스크의 개구와 대향하는 영역)의 외측 부분에 부착하고, 주사방향에 대해 수직인 방향에 바람직하지 않은 증착이 발생한다. 발광층 등은 화소의 발광영역으로써 기능하므로, 바람직하지 않은 증착이 인접하는 화소의 발광영역에 미치면, 혼색이나 특성의 열화를 초래한다. 따라서, 바람직하지 않은 증착은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 그리고, 여기서 말하는 "바람직하지 않은 증착"은, 동 도면에 나타내듯이, 증착영역(r1)의 외측 부분에 형성되는 박막(110)을 의미한다.
바람직하지 않은 증착은, 증착 마스크(102)와 기판(101) 사이의 틈새를 작게 함으로써 저감시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타내듯이, 증착입자의 비상(飛翔)에는 지향성(指向性)이 있으므로, 주사방향에서 보아, 기판(101)이나 증착 마스크(102)에 직교하는 축선(증착 축선(L1)이라고도 함)에 대해 증착입자가 기판(101)에 입사(入射)하는 각도(입사각도)를 (γ)로 하고, 증착 마스크(102)와 기판(101) 사이 틈새의 수직간 거리를 (P)로 하면, 바람직하지 않은 증착의 폭(바람직하지 않은 폭(B))은 P×tanγ가 된다. 따라서, 증착 마스크(102)와 기판(101) 사이의 틈새가 커지면 바람직하지 않은 증착은 커지고, 작아지면 바람직하지 않은 틈새는 작아지므로, 증착 마스크(102)와 기판(101)은, 가능한 한 근접시키는 것이 바람직하다.
그러나, 예를 들어 수십㎛ 등, 증착 마스크(102)와 기판(101)을 극한(極限)까지 근접시켜, 양자를 접촉시키지 않고 주사하기 위해서는, 증착 마스크(102)나 기판(101)의 정밀한 제어가 필요해진다. 그러나, 이와 같은 제어를 안정되게 행하는 것은 어렵고, 특히 대형기판(101)의 경우는 실용화가 어렵다.
이 이외에 바람직하지 않은 증착을 저감시키는 방법으로써는, 입사각도(γ)를 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 입사각도(γ)는, 사출구(射出口)(103a)로부터 사출되는 증착입자의 사출각도, 또는 증착입자가 개구(102a)를 통과하는 통과각도(모두 증착 축선(L1)에 대한 각도) 중 어느 하나에 의해 제한되나, 통상, 개구(102a)의 폭은 미소(微小)하므로 사출각도보다 통과각도 쪽이 작고, 입사각도(γ)는 통과각도에 의해 제한되는 것이 일반적이다.
도 4에 나타내듯이, 이 통과각도의 최대값은, 증착 마스크(102) 개구(102a)의 단면(斷面) 애스펙트비(aspect ratio)의 영향을 받는다. 단면 애스펙트비는, 개구(102a)의 폭이나 깊이, 단면형상 등에 의해 정해지는 값이다. 여기서는, 주사방향에서 보아, 마스크 표면에 직교하고 연장되는 개구(102a) 단면의 폭 치수(h)에 대한 깊이 치수(f)의 비율(f／h)로 단면 애스펙트비를 나타낸다. 이 경우, 동 도면에 나타내듯이, 실선으로 나타내는 저단면 애스펙트비(f1／h)의 증착 마스크(102)보다, 2점 쇄선으로 나타내는 고단면 애스펙트비(f2／h)의 증착 마스크(102) 쪽이, 통과각도의 최대값은 작아진다.
따라서, 바람직하지 않은 증착을 저감시키기 위해서는, 증착 마스크 개구의 단면 애스펙트비를 높이는 것이 효과적이다. 그리고, 그 방법으로써는, 예를 들어, 개구의 단면형상을 정밀도 높게 형성하는 것이나 증착 마스크의 두께를 크게 하는 것을 생각할 수 있다.
예를 들어, 전기 주조(鑄造)법이나 레이저 컷에 의한 굴삭법 등을 이용하면, 개구의 단면형상을 정밀도 높게 형성할 수 있다. 그러나, 두께가 300㎛의 증착 마스크에 100㎛ 폭으로 개구를 형성하는 경우 등, 폭에 대해 깊이가 큰 개구의 단면형상을 ㎛ 레벨에서 정밀도 높게 가공하는 것은 어렵다.
또, 증착 마스크의 두께를 크게 하면, 그만큼 증착 마스크의 중량이 무거워지므로, 자중(自重)에 의한 휨의 변형이 발생하기 쉬워진다. 휨의 변형이 발생하면, 증착 마스크와 기판 사이의 틈새가 불안정해진다. 증착 마스크가 대형화하면, 취급이나 증착장치 내에서의 제어도 곤란해진다.
이 때문에, 바람직하지 않은 증착에 유효한 고단면 애스펙트비의 개구는, 종래의 증착 마스크 구조에서는 실용화가 실현될 수 없었다.
그래서, 본 발명의 목적은, 실용적인 방법으로 바람직하지 않은 증착을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 고품위로 고정세(精細)한 대형 유기 EL 디스플레이의 제조가 가능해지는 증착 마스크 등을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 증착 마스크의 형상이나 그 배치 등을 개량했다.
예를 들어, 본 발명의 증착 마스크는, 복수의 스트라이프상 개구를 통해 증착입자를 증착시킴으로써, 기판에 박막을 소정 패턴으로 형성하는 증착 마스크이다. 증착 마스크는, 틀형상의 마스크 지지체와, 상기 마스크 지지체의 틀 내에 겹쳐 형성되는 복수의 마스크층과, 상기 마스크층의 사이에 형성되는 지지층을 구비한다. 상기 복수의 마스크층 각각은, 상기 마스크 지지체에 복수의 마스크 와이어를 장력을 가하여 당긴 상태에서 고정함으로써 같은 방향의 스트라이프상으로 형성된다. 상기 지지층은, 상기 마스크 와이어와 교차되도록 상기 마스크 지지체에 복수의 지지와이어를 장력을 가하여 당긴 상태에서 고정함으로써 형성된다. 상기 복수의 마스크층 각각이 갖는 복수의 틈새가 겹쳐짐으로써, 상기 복수의 마스크층 모두를 직선상으로 관통하는 복수의 관통틈새가 복수 형성되며, 상기 복수의 관통틈새에 의해 상기 복수의 개구가 구성된다.
이 증착 마스크에서는, 각각이 마스크 와이어로 구성된 복수의 마스크층이 적층된다. 이들 마스크층 사이에는, 마스크 와이어와 교차하는 복수의 지지와이어로 구성된 지지층이 형성된다. 각 마스크층의 스트라이프상의 틈새를 겹쳐 맞추고 직선상으로 관통하는 복수의 관통틈새가 형성된다. 그리고, 이들 복수의 관통틈새로 복수의 개구를 구성한다.
이 증착 마스크에 의하면, 마스크층 등을 적층함으로써 개구를 구성하므로, 종래의 증착 마스크와 같이, 금속판에 구멍을 뚫어 개구를 형성할 필요가 없다. 마스크층의 적층 수를 늘리면 두께 치수를 크게 할 수 있으므로, 고단면 애스펙트비를 용이하게 실현할 수 있다. 따라서, 바람직하지 않는 증착을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 고품위이고 고정세한 대형 유기 EL 디스플레이의 제조가 가능해진다.
게다가, 틈새의 크기나, 마스크 와이어, 지지와이어의 크기를 조정하는 것만으로, 단면 애스펙트비나 피치가 다른 증착 마스크를 얻을 수 있으므로, 정세한 박막을 자유롭게 패터닝할 수 있다. 또, 금속판을 뚫음으로써 개구를 형성하는 종래의 증착 마스크에 비해, 이 증착 마스크에서는 지지층 부분에 공간이 형성되므로 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 종래의 증착 마스크를 대형화하는 경우에는, 이에 따라 대형 금속판을 준비할 필요가 있는 데 반해, 이 증착 마스크의 경우, 마스크 와이어나 지지와이어의 길이를 바꾸어 마스크 지지체에 장착하는 것만으로 되고, 비교적 용이하게 대형화할 수 있다. 마스크 와이어는, 교차하는 복수의 지지와이어로 지지하므로, 대형화하여도 위치 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.
구체적으로는, 상기 복수의 틈새는, 각각 1개의 상기 마스크 와이어에 의해 구획할 수 있다.
이 경우, 증착 마스크의 구조가 단순해지므로, 그 가공이 용이해져, 품질의 안정성이 우수하다.
또, 상기 복수의 틈새는, 각각 복수개의 상기 마스크 와이어에 의해 구획할 수 있다(제 2 개량 마스크라고도 함).
이 경우, 개구폭이나 그 피치를 변경하는 경우라도, 마스크 와이어의 개수를 이에 맞추어 변경하면 되고, 치수가 다른 마스크 와이어를 개별로 준비할 필요가 없어진다. 따라서, 재료점수를 억제할 수 있으므로, 제조원가를 삭감할 수 있다.
또한, 상기 복수의 마스크 와이어 각각에 대해, 상기 복수의 지지와이어 각각을 엇갈리게 끼워 넣을 수 있다.
이와 같이, 장력(張力)이 작용하는 복수의 마스크 와이어 각각에 대해, 장력이 작용하는 복수의 지지와이어 각각을 엇갈리게 끼워 넣으면, 지지와이어에 의한 마스크 와이어의 지지가 강화되므로, 마스크 와이어의 위치 어긋남을 한층 더 방지할 수 있다.
특히, 이들 증착 마스크는, 신증착법에 이용되는 증착장치와의 조합에 의해 우수한 효과가 발휘된다.
예를 들어, 이와 같은 증착장치로써는, 이들 증착 마스크와, 상기 증착입자를 방사하는 증착원(源)과, 상기 증착 마스크 및 상기 증착원을 포함하고, 이들의 상대적인 위치관계를 고정하는 마스크 유닛과, 상기 기판을 지지하는 기판 지지장치와, 상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 일정 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한 쪽을, 소정의 주사방향을 따라 상대적으로 이동시키는 이동장치를 구비하고, 상기 개구가 연장되는 방향과 상기 주사방향이 평행이 되도록 상기 증착 마스크가 배치되는 증착장치를 생각할 수 있다.
이와 같은 구성의 증착장치에 의하면, 기판 크기의 대소에 상관없이, 바람직하지 않은 증착을 효과적으로 저감시키면서 기판에 박막을 증착시킬 수 있다. 따라서, 고품위이고 고정세한 대형 유기 EL 디스플레이를 안정되게 제조할 수 있고, 양산화를 실현할 수 있다.
이 증착장치의 경우, 상기 증착원측에 위치하는 최외층(最外層) 상기 마스크층의 상기 틈새로 입사하는 상기 증착입자 중, 이 틈새와 겹쳐지고 상기 기판측에 위치하는 최외층 상기 마스크층의 상기 틈새로부터 출사(出射)하는 상기 증착입자 이외의 상기 증착입자는, 상기 마스크층 및 상기 지지층 중 어느 하나에 포착되도록, 상기 복수의 마스크 와이어 및 상기 복수의 지지와이어가 설정되도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 증착 마스크 틈새(개구)의 입구에 입사하는 증착입자는, 반드시 그 틈새(개구)의 출구로부터 출사하므로, 틈새(관통틈새)만을 개구로써 기능시킬 수 있다. 따라서, 예기치 않은 증착을 방지할 수 있고, 고품질 패터닝을 행할 수 있다.
구체적으로는, 상기 복수의 마스크층이, 상기 증착원측에서 제 1 마스크층과 제 2 마스크층을 가지며, 상기 주사방향에서 보아, 상기 증착 마스크와 직교하는 기준선에 대해, 상기 제 1 마스크층의 상기 틈새를 상기 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도와, 상기 제 1 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분 및 이와 겹쳐지는 상기 제 2 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분과의 사이의 공간(층간공간이라고도 함)을 상기 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도와 비교했을 때, 상기 최대의 통과각도보다 상기 최소의 통과각도 쪽이 크게 설정되도록 하면 된다.
이렇게 하면, 층간공간으로 들어가는 증착입자는 마스크 와이어나 지지와이어에 부딪치므로, 기판측으로의 출사가 저지된다. 따라서, 틈새(관통틈새) 입구에 입사된 증착입자만이 그 출구로부터 출사하게 되며, 실질적으로 틈새(관통틈새)를 개구로써 기능시킬 수 있다.
또한, 상기 제 2 마스크충에 이어서 상기 기판측에 적층되는 복수의 마스크층을 가지며, 상기 주사방향에서 보아, 상기 증착 마스크와 직교하는 기준선에 대해, 상기 제 1 마스크층에서 N층째의 상기 마스크층에 걸치는 상기 관통틈새의 부분을 상기 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도와, N층째의 상기 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분 및 이와 겹쳐지는 N＋1층째의 상기 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분과의 사이의 공간을 상기 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도와 비교했을 때, 상기 최대의 통과각도보다 상기 최소의 통과각도 쪽이 크게 설정되도록 하는 것이 바람직하다.
이는, 증착 마스크가 3층 이상의 복수 마스크층을 가지는 경우를 나타낸다. 이 경우도 2층의 경우와 마찬가지로, 각 층간공간에 들어가는 증착입자는 마스크 와이어나 지지와이어에 맞부딪치므로, 기판측으로의 출사가 저지된다. 이와 같이, 마스크층의 수가 늘어나도, 실질적으로 틈새(관통틈새)를 개구로써 기능시킬 수 있다.
또, 증착 마스크에 전술한 제 2 개량 마스크를 이용하는 경우에는, 이 증착 마스크와, 상기 증착입자를 방사하는 증착원과, 상기 증착 마스크 및 상기 증착원을 포함하고, 이들의 상대적인 위치관계를 고정하는 마스크 유닛과, 상기 기판을 지지하는 기판 지지장치와, 상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 일정의 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을, 소정의 주사방향을 따라 상대적으로 이동시키는 이동장치를 구비하고, 상기 개구가 연장되는 방향과 상기 주사방향이 평행이 되도록 상기 증착 마스크가 배치되고, 상기 복수의 마스크층 중, 적어도 상기 증착원측에 위치하는 최외층의 상기 마스크층의 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분에, 상기 증착입자의 통로를 차단한 조정 틈새가 형성되는 증착장치로 할 수 있다.
제 2 개량 마스크의 경우, 인접하는 2개 틈새 사이의 폭이, 마스크 와이어의 폭 치수의 정수배(整數培)이면, 복수의 마스크 와이어를 밀착시킨 상태에서 배치할 수 있으므로, 불필요한 틈새가 생기는 일은 없다. 그러나, 그렇지 않은 경우에는, 치수 차에 의해 불필요한 틈새가 생기고, 거기서 증착입자가 예기치 않게 증착될 우려가 있다.
그래서, 이와 같은 경우에는, 증착입자의 통로를 차단한 조정 틈새를 형성함으로써, 여분의 틈새에 기인하는 증착을 방지하고 관통틈새만을 개구로써 기능시킬 수 있다.
구체적으로는, 조정틈새로 입사하는 상기 증착입자는, 상기 마스크층 및 상기 지지층 중 어느 하나에 포착되도록, 상기 복수의 마스크 와이어를 배치하면 된다.
이렇게 하면, 마스크 와이어의 배치를 조정하는 것만으로 증착입자의 통로를 차단할 수 있고, 별도 부재를 배치하거나 가공을 행할 필요가 없어, 원가면에서 유리하다. 또, 조정틈새를 형성함으로써, 중공화(中空化)가 촉진되고, 게다가 증착 마스크의 경량화를 도모할 수 있다.
상기 조정 틈새는, 밀봉(sealing)부재로 막을 수 있다.
조정 틈새를 밀봉부재로 막으면, 증착입자의 통로를 확실성을 갖고 차단할 수 있고, 안정성을 확보할 수 있다.
이와 같은 증착 마스크나 증착장치는, 신증착법에 기초하는 제조에 있어서 우수한 효과를 발휘한다.
이와 같은 증착방법으로써는, 예를 들어, 이들 증착장치를 이용하여 상기 기판에 상기 박막을 스트라이프상으로 형성하는 증착방법에 있어서, 상기 기판을 상기 기판 지지장치에 지지시키고, 상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 상기 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛과 상기 기판을 대향시키는 위치맞춤 공정과, 상기 이동장치에 의해, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을 소정의 주사방향을 따라 상대적으로 이동시키면서 순차 증착시키고, 상기 박막을 형성하는 증착공정을 포함하는 증착공정을 생각할 수 있다.
이 증착방법이라면, 소정의 조작을 행하는 것만으로, 기판 크기의 대소에 관계없이, 바람직하지 않은 증착이 저감된 증착을 행할 수 있으므로, 대형 유기 EL 디스플레이의 양산공정에 적합하다.
특히, 상기 기판으로써, 빛이 방출되는 발광영역을 갖는 복수의 화소가 격자상(格子狀)으로 배열되는 유기 EL 디스플레이용 기판이 이용되며, 상기 복수의 개구는, 상기 복수의 화소에 포함되는 복수의 피성막(被成膜) 화소와 각각 대향하고 배치되며, 상기 기판과 직교하는 방향에서 보아, 상기 개구의 폭방향 내측에, 상기 피성막 화소의 상기 발광영역이 틈새를 두고 수납되도록 위치결정하는 증착방법에 있어서 우수한 효과를 발휘한다.
피성막 화소의 발광영역을 개구의 내측에 틈새를 두고 수납함으로써, 증착 마스크와 기판과의 사이에서 발생하는 치수나 위치결정의 어긋남을 요인으로 하는 박막의 성형불량을 억제할 수 있고, 양산공정에 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 증착 마스크 등에 의하면, 바람직하지 않은 증착을 효과적으로 저감할 수 있고, 고품위이며 고정세한 대형 유기 EL 디스플레이의 양산화를 실현할 수 있다.
도 1은, 신증착법의 증착과정 일례를 나타낸 모식도이다.
도 2는, 도 1에서 2점 쇄선(鎖線)으로 나타내는 부분을 확대한 개략도이다.
도 3은, 증착 마스크와 기판 사이의 틈새와 바람직하지 않은 증착과의 관계를 나타내는 도이다.
도 4는, 개구의 단면 액스펙트비와 통과각도와의 관계를 나타내는 도이다.
도 5는, 제 1 실시형태의 유기 EL 디스플레이를 나타내는 모식 단면도이다.
도 6은, 기판의 요부(要部)를 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은, 도 6의 Ⅰ-Ⅰ선에서의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 8은, 유기 EL 디스플레이의 기본적인 제조공정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는, 증착장치의 요부를 나타내는 개략 평면도이다.
도 10은, 도 9의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 11은, 증착장치의 변형예의 요부를 나타내는 개략도이다.
도 12는, 발광층의 증착공정을 나타낸 흐름도이다.
도 13은, 제 1 실시형태의 증착 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 14는, 도 13의 Ⅲ-Ⅲ선에서의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 15는, 제 1 실시형태의 증착 마스크 요부를 나타내는 개략 사시도이다.
도 16은, 도 14의 요부의 개략 확대도이다.
도 17은, 제 1 실시형태의 증착 마스크(변형예)를 나타내는 개략 단면도이다.
도 18은, 제 1 실시형태의 증착 마스크(변형예)의 요부를 확대하여 나타내는 개략 단면도이다.
도 19는, 제 1 실시형태의 증착 마스크(변형예)를 나타내는 개략 단면도이다.
도 20의 (a), (b)는, 제 1 실시형태의 증착 마스크(변형예)를 나타내는 개략 단면도이다.
도 21은, 제 1 실시형태의 증착 마스크와 화소와의 위치관계를 나타낸 개략 평면도이다.
도 22는, 제 2 실시형태의 증착 마스크를 나타낸 개략도이다.
도 23은, 제 2 실시형태 증착 마스크의 개략 단면도이다.
도 24는, 제 2 실시형태 증착 마스크(변형예)의 개략 단면도이다.
도 25는, 도 24의 요부의 개략 확대도이다.
도 26은, 제 2 실시형태의 증착 마스크(변형예)를 나타내는 개략 단면도이다.
도 27은, 제 3 실시형태의 증착 마스크를 나타내는 개략도이다.
도 28은, 제 3 실시형태 증착 마스크의 요부를 나타내는 개략 사시도이다.
도 29는, 도 27의 요부를 나타내는 개략 단면도이다.
도 30은, 도 29의 요부의 개략 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 단, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 또는 그 용도를 제한하는 것은 아니다.
[제 1 실시형태]
(유기 EL 디스플레이)
본 실시형태에서는, 유기 EL 디스플레이의 제조에 본 발명을 적용한 경우를 예로 설명한다. 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각색(합쳐서 RGB라고도 함)으로 이루어진 복수의 화소(서브화소 2R, 2G, 2B)의 발광을 제어함으로써, 풀 컬러의 화상표시를 실현하는 액티브 매트릭스형 디스플레이이다.
도 5에 나타내듯이 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이(1)는, 기판(10)이나 박막형 유기 EL 소자(20), 밀봉판(30) 등으로 구성된다. 기판(10) 및 밀봉판(30)은, 모두 외관이 직사각형 판형상을 이루며, 유기 EL 소자(20)는, 이들 사이에 끼워진 상태에서 주위를 접착제 등의 밀봉부재(40)에 의해 막히고 밀봉된다. 기판(10) 표면의 중앙부가, 화상표시를 행하는 표시영역(11)이 되고, 거기에 유기 EL 소자(20)가 배치된다.
도 6이나 도 7에 나타내듯이, 기판(10)의 표시영역(11)에는, TFT(12)(Thin Film Transistor), 배선(13), 층간막(14) 등이 배치된다.
기판(10)에는, 유리판 등이 이용된다. 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이(1)는, 발광을 기판(10)측으로부터 추출하는 보텀 에미션(bottom emission)형이므로 투명한 기판(10)이 바람직하나, 탑 에미션(top emission)형인 경우에는, 반드시 투명이 아니라도 된다. 배선(13)은, 기판(10) 상에 패터닝되고, 평행으로 연장되는 복수의 게이트선이나, 이들 게이트선과 교차하여 평형으로 연장되는 복수의 신호선 등으로 구성된다. 이들 게이트선 등의 배선(13)에 의해 격자상(格子狀)으로 둘러싸인 복수의 영역 각각에는, RGB 각 색의 서브화소(2R, 2G, 2B)가 배치되고, 이들 서브화소(2R, 2G, 2B)의 각각에 발광을 제어하는 TFT(12)가 설치된다.
RGB 각 색의 서브화소(2R, 2G, 2B)는, 행방향에는 색별로 일렬로 배치되고, 그리고 열방향에는 RGB의 순서로 반복 배치된다. 열방향에 연속된 RGB 3개의 서브화소(2R, 2G, 2B)는, 1개의 화소를 구성한다. 상세한 것은 후술하나, 각 서브화소(2R, 2G, 2B)의 발광층(25R, 25G, 25B)은, 색별로 형성된 스트라이프상 박막(3)에 의해 형성된다.
층간막(14)은, 평탄화막으로써도 기능하는 아크릴 수지 등의 절연성 박막이다. 층간막(14)은, TFT(12) 등을 피복하도록 표시영역(11) 전역(全域)에 걸친 범위에 적층된다. 유기 EL 디스플레이(1)가 보텀 에미션형인 경우에는, 층간막(14)은 투명한 것이 바람직하다.
유기 EL 소자(20)는, 제 1 전극(21)(양극), 유기 EL 소자(22), 제 2 전극(23)(음극) 등으로 구성된다. 제 1 전극(21)은, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어지며, 층간막(14) 상에 적층되고, 서브화소(2R, 2G, 2B)에 대응하여 격자상으로 패터닝함으로써 복수 형성된다. 이들 제 1 전극(21)은 콘택트 홀(14a)을 개재하고 각 TFT(12)와 접속된다. 이들 제 1 전극(21) 상에는, 절연성 에지커버(15)가 적층되어 형성된다. 에지커버(15)에는 서브화소(2R, 2G, 2B)마다 직사각형으로 개구하는 발광영역(16R, 16G, 16B)이 형성되고, 제 1 전극(21)의 대부분은 그 발광영역(16R, 16G, 16B)에서 노출되고, 제 1 전극(21)의 단부는 에지커버(15)에 의해 피복된다. 그리고, 각 화소의 발광은 이들 발광영역(16R, 16G, 16B)을 통해 추출된다.
유기 EL층(22)은, 제 1 전극(21)과 제 2 전극(23)과의 사이에 형성된다. 본 실시형태의 유기 EL층(22)에서는, 정공(正孔)수송층(24), 발광층(25R, 25G, 25B), 전자수송층(26), 및 전자주입층(27)이 제 1 전극(21)측에서부터 차례로 적층되어 형성된다. 본 실시형태의 정공수송층(24)은 정공주입층으로써의 기능도 갖는다. 그리고, 본 실시형태에서 나타내는 유기 EL층(22)의 구성은 일례이며, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 각 층을 선택하여 조합할 수 있다. 예를 들어, 정공수송층(24)과는 별도로 정공주입층을 형성해도 되고, 블록킹층을 추가로 형성해도 된다. 유기 EL층에는, 적어도 발광층(25R, 25G, 25B)이 포함되면 된다. 정공수송층(24)이나 발광층(25R, 25G, 25B) 등의 재료로는, 공지의 재료를 사용할 수 있다.
정공수송층(24), 전자수송층(26), 전자주입층(27)은, 표시영역(11) 전역에 걸친 범위에 적층된다. 발광층(25R, 25G, 25B)은, 전술과 같이, 각 색의 서브화소(2)에 대응하여 스트라이프상으로 패터닝된다. 제 2 전극(23)은, 유기 EL층(22)을 피복하도록, 표시영역(11) 전역에 걸친 범위에 적층된다.
(유기 EL 디스플레이(1)의 기본적인 제조방법)
도 8을 참조하면서, 전술한 유기 EL 디스플레이(1)의 기본적인 제조방법에 대해 설명한다. 동 도면은, 유기 EL 디스플레이(1) 제조방법의 각 공정 중, 유기 EL 소자(20)의 정공수송층(24) 등의 형성공정을 나타낸다.
먼저, TFT(12)나 제 1 전극(21) 등이 형성된 기판(10)(TFT기판(10)이라고도 함)을 준비한다. 예를 들어, TFT기판(10)의 베이스로는, 두께가 약 1㎜, 세로가로 치수가 500×400㎜의 직사각형 형상을 한 유리판을 사용할 수 있다. 그 경우, 층간막(14)은 약 2㎛의 막 두께로 형성하고, 제 1 전극(21)은 약 100㎚의 막 두께로 형성되며, 에지커버(15)는 약 1㎛의 두께로 형성할 수 있다. 그리고, TFT기판(10)은 공지의 방법으로 형성할 수 있으므로, 그 설명은 생략한다.
준비한 TFT기판(10)에 대해, TFT(12) 등을 피복하도록 정공수송층(24)을 형성한다(단계(S1)). 구체적으로는, 정공수송층(24)의 재료를 표시영역(11)의 전역에 걸친 범위에 증착한다. 예를 들어, 표시영역(11)과 동일 크기의 개구를 갖는 전역용(全域用) 마스크를 TFT기판(10)에 맞붙여 밀착시킨다. 전역용 마스크가 밀착된 TFT기판(10)을 회전시키면서, 정공수송층(24)의 재료를 증착시킨다. 정공수송층(24)은, 예를 들어, 재료에 α-NPD를 사용하여 약 30㎚의 막 두께로 형성할 수 있다. 그리고, 이 증착처리에는 종래의 증착장치를 사용할 수 있다.
다음에, 정공수송층(24) 상에 적층하고 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성한다(단계(S2)). 발광층(25R, 25G, 25B)은, 나누어 칠하도록 하여 RGB의 각 색별로 증착한다(도분(塗分)증착). 발광층(25R, 25G, 25B)의 증착에서는, 호스트(host) 재료와 도판트(dopant) 재료를 사용하여 공증착(co-depositon)하는 것이 일반적이다. 호스트 재료나 도판트 재료 등, 발광층(25R, 25G, 25B)의 재료는 공지의 재료 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 발광층(25R, 25G, 25B)의 막 두께로는, 예를 들어 10∼100㎚의 범위로 형성할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 이 공정에 신증착법이나 이 증착장치가 이용되므로, 상세한 것은 후술한다.
계속해서, 발광층(25R, 25G, 25B) 상에 적층하여 전자수송층(26)을 형성한다(단계(S3)). 구체적으로는, 정공수송층(24)과 같은 방법에 의해, 전자수송층(26)의 재료를 표시영역(11) 전역에 걸친 범위에 증착한다. 또한, 전자수송층(26) 상에 적층하고 전자주입층(27)을 형성한다(단계(S4)). 전자주입층(27)의 경우도, 정공수송층(24)과 같은 방법에 의해 전자주입층(27)의 재료를 표시영역(11) 전역에 걸친 범위에 증착한다.
전자수송층(26) 및 전자주입층(27)의 재료는, 공지의 재료 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 양자는 같은 재료를 이용하여 일체로 형성하여도 된다. 전자수송층(26)이나 전자주입층(27)의 각 막 두께는, 예를 들어 10∼100㎚ 범위로 형성할 수 있다. 예를 들어, 재료에 Alq를 이용하여 30㎚의 막 두께로 전자수송층(26)을 형성하고, 재료에 LiF를 이용하여 1㎚의 막 두께로 전자주입층(27)을 형성할 수 있다.
그리고, 전자주입층(27) 상에 적층하여 제 2 전극(23)을 형성한다(단계(S5)). 제 2 전극(23)의 경우도, 정공수송층(24)과 같은 방법에 의해 제 2 전극(23)의 재료를 표시영역(11) 전역에 걸친 범위에 증착한다. 제 2 전극(23)의 재료도 공지의 재료 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 제 2 전극(23)은, 예를 들어 재료에 Al(알루미늄)을 이용하여 50㎚의 막 두께로 형성할 수 있다.
이렇게 하여 유기 EL 소자(20)가 형성된 TFT기판(10)은, 마지막에 밀봉판(30)과 맞붙이고 유기 EL 소자(20)를 밀봉함으로써, 유기 EL 디스플레이(1)의 주요부가 완성된다.
(도분(塗分)증착)
다음에, 도분증착에 의해 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성하는 공정(단계(S2))에 대해 설명한다. 본 공정에서는, 전술한 신증착법이나 이 증착장치가 이용되므로, 먼저 그 기본적인 구성에 대해 설명한다.
(증착장치)
도 9 및 도 10에, 본 실시형태의 증착장치(50)를 나타낸다. 이들 도에 나타내듯이, 증착장치(50)는, 진공챔버(51), 기판지지 장치(52), 증착원(53), 섀도 마스크(60)(증착 마스크), 마스크 유닛(55), 이동장치(56) 등을 구비한다. 그리고, 본 실시형태의 증착장치(50)는, 증착입자를 상방을 향해 방사하는 타입이다.
진공챔버(51)는, 개폐 가능한 상자형 밀폐용기이다. 도면 외의 감압장치에 의해, 진공챔버(51)의 내부는, 감압되어 소정의 저압력 상태로 유지할 수 있다.
기판지지 장치(52)는, 처리대상으로 하는 기판(10)(대상기판(10)이라고도 함)을, 그 행방향(각 색의 서브화소(2R, 2G, 2B)가 일렬로 나열되는 방향)이 도 9에 화살표선으로 나타내는 방향(주사방향)을 향한 상태에서 수평으로 지지하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 기판지지 장치(52)에 정전(靜電) 척(chuck)을 설치하면, 이 정전 척에 의해 흡착함으로써 대상기판(10)을 자중(自重)에 의한 휨이 없는 상태에서 지지할 수 있다.
기판지지 장치(52)는, 수평이동 가능하며, 이동장치(56)에 의해, 주사방향으로의 수평이동이 자동 제어된다. 그리고, 편의상, 주사방향은 X축 방향이라고도 하고, 수평면 상에서 주사방향에 직교하는 방향은 Y축 방향이라고도 한다. 각 도면에서, 적절히 이들 축 방향을 나타낸다. 또, 대상기판(10) 등과 직교하는 증착 축선(軸線)이 연장되는 방향(수직방향)을 Z축 방향이라고도 한다.
기판지지 장치(52)에 의해 지지한 대상기판(10)의 하방에는, 일정의 틈새(H)를 둔 상태에서 섀도 마스크(60)가 수평으로 배치된다. 그리고, 틈새(H)의 수직거리(최단거리)는, 50㎛∼1㎜의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하지 않은 증착을 방지하는 관점에서는 작은 쪽이 좋으나, 50㎛를 하회하면 대상기판(10)과 섀도 마스크(60)가 접촉될 우려가 있다. 한편, 1㎜를 상회하면 증착이 불안정해지고, 혼색이나 패터닝 정밀도의 악화를 초래한다.
섀도 마스크(60)는, 장방형 판상(板狀)을 이루며, 그 장변(長邊)방향에 일렬로 나열되고, 단변(短邊)을 따라 연장되도록 스트라이프상으로 형성된 복수의 개구(K, K, …)를 갖는다(개구는 그 일부만 도시). 복수의 개구(K, K, …)는, 예를 들어, RGB 각 색의 서브화소(2R, 2G, 2B)의 열에 대응시켜 형성된다. 섀도 마스크(60)는, 이 장변의 치수가, 대향하는 대상기판(10)의 표시영역(11) Y축 방향의 치수보다 크게 설정되고, 그 단변의 치수가, 대향하는 대상기판(10)의 표시영역(11) X축 방향의 치수보다 작게 설정된다. 복수의 개구(K, K, …)는, Y축 방향에 있어서, 표시영역(11)에 대응하는 범위에 형성된다(유효영역).
이 유효영역의 양 외측에는, 대상기판(10)에 형성된 제 1 마커(marker)(17)와의 위치맞춤을 행하는 제 2 마커(63)가 배치된다. 이들 제 1 마커(17) 및 제 2 마커(63)는, 증착장치(50)에 설치된 센서(57)에 의해 검출되고, 대상기판(10) 및 섀도 마스크(60)는, 이 검출값에 기초하여 수평방향으로 정확하게 위치결정된다(이들을 위치결정 기구라고도 함). 섀도 마스크(60)는, 이 단변측을 주사방향과 평행으로 하여 마스크 유닛(55)에 착탈 가능하게 장착된다. 그리고, 섀도 마스크(60)의 상세한 것에 대해서 별도 후술한다.
마스크 유닛(55)에는, 홀더(55a)나 텐션(tension) 유지장치(58), 증착원(53) 등이 배치된다. 마스크 유닛(55)에 장착된 섀도 마스크(60)는, 텐션 유지장치(58)에 의해 수평으로 지지되고, 홀더(55a)에 의해 증착원(53)과의 상대적인 위치관계가 고정된다.
증착원(53)은, Y축 방향을 따라 연장하도록 배치된다. 증착원(53)은, 섀도 마스크(60)를 사이에 두고 대상기판(10)과 대향하도록, 섀도 마스크(60) 하측에 배치된다. 그 상면에는, 증착입자를 대상기판(10)을 향해 방사하는 복수의 사출구(53a, 53a, …)가 Y축 방향에 일렬로 나열되어 형성된다(사출구는 그 일부만 도시). 본 실시형태에서는, 이들 사출구(53a, 53a, …)는, 섀도 마스크(60)의 개구(K)와 각각 대향하는 위치에 배치되며, 각 사출구(53a)는, 평면에서 보아 각 개구(K)의 중앙(X축 및 Y축의 양 방향 중앙)에 위치한다. 증착장치(50)에는, 증착원(53)과 섀도 마스크(60)와의 사이를 개폐하는 셔터(도시 않음)가 설치되며, 이 셔터의 개폐를 제어함으로써, 적절한 타이밍에서 증착할 수 있도록 자동 제어된다.
그리고, 증착장치(50)는, 전술한 증착장치(50) 이외에도 여러 가지 구성을 생각할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)측이 이동하는 것이 아니라, 마스크 유닛(55)측이 이동하도록 구성할 수 있다. 사출구(53a)의 수나 배치도 적절히 조정할 수 있다. 또한, 1개 또는 복수의 사출구(53a)가 Y축 방향으로 연신(延伸)되는 슬릿형상의 사출구로 할 수도 있다. 또 사출구(53a)는, X축 방향으로 복수 배치되어도 된다.
도 11에 나타내듯이, 마스크 유닛(55)과 기판지지 장치(52)를 상하 반대로 배치하고, 증착입자를 하방을 향해 방사하도록 구성할 수도 있다. 각 부재 등의 구성이나 기능은 본 실시형태의 증착장치(50)와 마찬가지이므로, 같은 부호를 사용하고 그 설명을 생략한다. 이 경우, 마스크 유닛(55)측을 용이하게 이동시키는 것이 가능해진다. 또, 대상기판(10)의 지지가 용이해지는 점에서도 유리하다.
(증착방법)
도 12에, 증착방법의 주된 공정을 나타낸다. 예를 들어, 적색(R) 발광층(25R)용의 섀도 마스크(60)를 마스크 유닛(55)에 장착하고, 텐션 유지장치(58)에 의해 섀도 마스크(60)를 수평으로 지지한다(단계(S11)). 이 때, 섀도 마스크(60)와 증착원(53)은 소정의 위치관계에 고정된다. 증착원(53)에는, 적색(R) 발광층(25R)용의 재료가 세팅된다. 다음에, 대상기판(10)의 행방향이 주사방향과 평행이 되도록, 대상기판(10)을 기판지지 장치(52)에 장착하여 지지시킨다(단계(S12)). 그리고, 대상기판(10)과 섀도 마스크(60)를 대향시켜 수직방향(Z축 방향)의 위치맞춤을 행하고, 대상기판(10)과 섀도 마스크(60)와의 사이에 소정의 틈새(H)를 설정한다(위치맞춤 공정, 단계(S13)).
이렇게 하여 대상기판(10) 등을 증착장치(50)에 세팅한 후에 증착장치(50)를 이동시키고, 대상기판(10)의 표시영역(11) 전역에 걸쳐 대상기판(10)을 주사하면서 증착한다(증착공정, 단계(S14)). 이 증착공정에서는, 대상기판(10)은 일정의 주사속도로 주사방향을 이동한다. 위치결정 기구에 의해, 대상기판(10)은 섀도 마스크(60)에 대해 수평방향으로 정확하게 위치결정된다. 그 사이, 증착원(53)으로부터 증착입자가 방사되고, 섀도 마스크(60)의 개구(K)를 지나 증착입자가 대상기판(10)에 차례로 증착되고, 박막(3)이 형성된다. 박막(3)의 막 두께는, 예를 들어, 주사속도나 주사회수를 조정함으로써 제어할 수 있다. 증착공정 후에는, 대상기판(10)의 적색(R) 서브화소(2R, 2R, …)의 영역에 스트라이프상의 박막(3)(적색의 발광층(25R)이 형성된다.
적색(R) 발광층(25R)의 형성 후에는, 이와 동일한 증착방법에 의해, 섀도 마스크(60)나 증착원(53)의 재료를 교환하면서, 녹색(G)이나 청색(B)의 발광층(25G, 25B)을 형성하면 된다. 그리고, RGB 각 색의 서브화소(2R, 2G, 2B)의 나열은 모두 같은 피치이므로, 예를 들어, 섀도 마스크(60)를 Y축 방향으로 소정 피치 이동시키도록 하면, 섀도 마스크(60)는 공용할 수 있다.
(증착 마스크)
신증착법에서는, 전술과 같이, 대상기판(10)과 섀도 마스크(60) 사이 틈새(H)의 존재에 의해, 스트라이프상으로 패턴 형성되는 박막(3) 개개의 막의 부분, 구체적으로는 띠형상(선(線)형상)으로 연장되는 막(요소막이라고도 함)의 측단부(側端部)에서 바람직하지 않은 증착이 크게 되기 쉬운 경향이 확인되었다. 즉, 섀도 마스크(60)의 개구(K)를 경사지게 통과하는 증착입자의 일부가 증착영역(r1) 외측에 부착되어, 바람직하지 않은 증착이 크게 발생하는 경우가 있었다(도 2 참조).
그래서, 이와 같은 바람직하지 않은 증착을 저감시키기 위해, 새로운 섀도 마스크(60)(제 1 개량 마스크(60A)라고도 함)를 창작했다.
도 13∼도 15에, 이 개량 마스크(60A)를 나타낸다. 개량 마스크(60A)는, 장방형 틀형상의 프레임(65)(마스크 지지체)을 구비하고, 이 틀 내에 복수의 마스크층(70, 70, …)이나 지지층(71)이 형성된다. 본 실시형태에서는, 복수의 마스크층(70, 70, …)은 상하로 겹쳐진 2층의 마스크층(70, 70)으로 이루어지며(이를 제 1 마스크층(70a) 및 제 2 마스크층(70b)이라고도 함), 그 사이로 1개의 지지층(71)이 넣어진다.
각 마스크층(70)은, 복수의 마스크 와이어(72)를 프레임(65)에 당김으로써 형성된다. 이들 복수의 마스크 와이어(72)는, 프레임(65)의 단변과 평행으로 소정의 피치로 스트라이프상으로 배치된다. 따라서, 각 마스크층(70)에는, 복수의 마스크와이어(72)에 의해 구획 형성되는 서로 평행인 복수의 슬릿형 틈새(73)가 개구된다. 본 실시형태에서는, 이들 복수의 틈새(73)는, 각각 동일 폭으로 설정되고, 각각 동일 폭의 1개의 마스크 와이어(72)에 의해 구획된다. 제 1 마스크층(70a)의 마스크 와이어(72)와 제 2 마스크층(70b)의 마스크 와이어(72)는 상하로 겹쳐지고, Z축 방향에서 보아 각 마스크층(70a, 70b)의 마스크 와이어(72, 72) 외곽선(外郭線)이 일치하도록 배치된다.
각 마스크층(70)의 복수의 틈새(73)도 각각 외곽선이 상하로 일치하며, Z축 방향에서 보아, 양 마스크층(70)을 직선상으로 관통하는 복수의 틈새(73)가 형성된다(관통틈새(73a)). 이들 관통틈새(73a)에 의해, 증착입자의 통과를 허용하는 복수의 개구(K)가 구성된다. 즉, 관통틈새(73a)(개구(K))로 입사하는 증착입자 중, 그 통과각도(γ)보다 통과각도가 작은 증착입자만이 개구를 출사할 수 있다.
지지층(71)은, 복수의 지지와이어(74)를 프레임(65)에 당김으로써 형성된다. 이들 복수의 지지와이어(74)는, 마스크 와이어(72)와 교차한다. 예를 들어, 프레임(65)의 장변과 거의 평행으로 배치된다. 지지층(17)은, 상하의 마스크층(70)을 지지하고 소정 위치에 유지하기 위해 형성된다. 따라서, 개구(K)를 형성하는 마스크층(70)과는 달리, 고정밀도 배치는 반드시 필요하지 않고, 당김 방향이 경사지거나 균일하지 않아도 된다. 또, 지지와이어(74)를 당기는 피치도 비교적 커도 되고, 반드시 일정 피치가 아니라도 된다.
각 마스크 와이어(72)나 각 지지와이어(74)의 소재로는, 스테인리스나 니켈, 합금 등의 금속소재나 합성수지 소재 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에서 나타내는 마스크 와이어(72)나 지지와이어(74)에는 단면(斷面)이 직사각형의 금속제 선재(線材)가 이용된다. 이들 와이어는, 장력(張力)이 작용하도록 당긴 상태에서, 이 양 단부(端部)가 프레임(65)에 융착(融着)이나 접착하는 등을 하여 고정된다. 그리고, 마스크 와이어(72)와 지지와이어(74)의 접점도 고정한 것이 좋으므로, 이들 접점을 융착이나 접착 등에 의해 고정하여도 된다.
제 1 개량 마스크(60A)에서는, 관통틈새(73a)를 개구(K)로써 적절히 기능시키기 위해, 증착원(53)측 마스크층(70)의 틈새(73)로 입사하는 증착입자 중, 기판(10)측 마스크층(70)의 틈새(73)로부터 출사하는 증착입자 이외의 증착입자는, 마스크층(70)이나 지지층(71) 중 어느 하나에 포착되도로록 마스크 와이어(72)나 지지와이어(74)가 배치된다.
이 점, 도 16을 참조하여 상세히 설명한다. 동 도면은, 제 1 개량 마스크(60A)의 일부를 X축 방향에서 본 도이며, 하측이 증착원(53)측에 위치하는 제 1 마스크층(70a), 상측이 대상기판(10)측에 위치하는 제 2 마스크층(70b)이 된다.
동 도면에 나타내듯이, 증착 축선(L1)에 대해, 제 1 마스크층(70a)의 틈새(73)를 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도를 α라 한다. 마찬가지로, 제 1 마스크층(70a)에서 서로 인접하는 2개의 틈새(73, 73) 사이의 부분과, 이와 상하로 겹쳐지는 제 2 마스크층(70b)에서 서로 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 부분과의 사이의 공간을 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도를 β라 한다. 이렇게 하여, 이들 통과각도 α 및 β를 비교했을 때, 통과각도 α보다 통과각도 β쪽이 크게 되도록 제 1 개량 마스크(60A)는 치수 설정된다.
이와 같이 치수 설정하면, 제 1 마스크층(70a)의 틈새(73)로 입사하는 증착입자 중, 제 1 마스크층(70a)과 제 2 마스크층(70b) 사이의 공간으로 들어가는 증착입자는, 지지층(71)(지지와이어(74))이나 제 2 마스크층(70b)(마스크 와이어(72))에 충돌하여 포착되므로, 제 1 개량 마스크(60A)를 통과하는 일은 없다. 따라서, 이 경우, 제 2 마스크층(70b)의 틈새(73)에서 출사할 수 있는 증착입자는, 제 1 마스크층(70a)의 틈새(73)와, 이와 직선상으로 이어지는 제 2 마스크층(70b)의 틈새(73)(관통틈새(73a))에 의해 규정되고, 관통틈새(73a)를 통과하는 최대의 통과각도 γ보다 작은 통과각도의 증착입자에 한정되게 된다.
즉, 이 제 1 개량 마스크(60A)에 의하면, 제 1 마스크층(70a)이나 제 2 마스크층(70b), 지지층(71)의 두께를 합산한 두께와 같은 두께의 금속판에, 틈새(73)와 같은 폭의 구멍을 뚫어 개구(K)를 형성하는 것과 실질적으로 같은 효과를 얻을 수 있고, 용이하게 고단면(高斷面) 애스펙트비를 실현할 수 있다.
게다가, 틈새(73)의 크기나, 마스크 와이어(72), 지지와이어(74)의 크기를 조정하는 것만으로, 단면 애스펙트비나 피치가 다른 증착 마스크를 얻을 수 있으므로, 정세(精細)한 박막을 자유롭게 패터닝할 수 있다. 또, 금속판을 뚫음으로써 개구(K)를 형성하는 종래의 증착 마스크에 비해, 제 1 개량 마스크(60A)에서는 겹쳐지는 마스크층(70) 사이(지지층(71)의 부분)가 중공(中空)이 되므로 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 종래의 증착 마스크를 대형화하는 경우에는, 이에 따라 대형의 금속판을 준비할 필요가 있는 데에 반해, 제 1 개량 마스크(60A)의 경우, 마스크 와이어(72)나 지지와이어(74)의 길이를 바꾸어 프레임(65)에 장착하는 것만으로 되고, 비교적 용이하게 대형화할 수 있다. 마스크 와이어(72)는, 교차하는 복수의 지지와이어(74)로 지지하므로, 대형화하여도 위치 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.
그리고, 제 1 개량 마스크(60A)는 전술한 형태에 한정되지 않으며, 여러 가지 형태로 할 수 있다. 예를 들어, 도 17에 나타내듯이, 마스크층(70)은 3층 이상이라도 된다. 이 경우, 인접하는 마스크층(70) 사이의 각각에 지지층(71)이 형성된다. 그리고, 증착원(53)측에 위치하는 최외층 마스크층(70)의 틈새(73)로 입사하는 증착입자 중, 기판(10)측에 위치하는 최외층 마스크층(70)의 틈새(73)로부터 출사하는 증착입자 이외의 증착입자는, 마스크층(70)이나 지지층(71) 중 어느 하나에 포착되도록, 복수의 마스크 와이어(72)나 복수의 지지와이어(74)가 배치된다.
도 18에 나타내듯이, 예를 들어, 증착 축선(L1)에 대해, 1층째의 제 1 마스크층(70a)으로부터 N층째(동 도면에서는 2층째)의 마스크층(70)(동 도면에서는 제 2 마스크층(70b))에 걸친 관통틈새(73a)의 부분을 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도 αn(동 도면에서는 α2)이라 한다. 그리고, N층째의 마스크층(70)에서 서로 인접하는 2개의 틈새(73, 73) 사이의 부분과, 이와 겹쳐지는 N＋1층째(동 도면에서는 3층째)의 마스크층(70)(동 도면에서는 제 3 마스크층(70c))에서 서로 인접하는 2개의 틈새(73, 73) 사이의 부분과의 사이의 공간을 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도를 βn(동 도면에서는 β2)이라 한다. 이렇게 하여, 통과각도 αn 및 βn을 비교했을 때, 통과각도 αn보다 통과각도 βn쪽이 크게 되도록 개량 마스크는 치수 설정된다(N, n은 1 이상의 정수(整數)).
이렇게 함으로써, 복수의 마스크층(70)의 틈새(73)가 겹쳐 형성되는 관통틈새(73a)의 통과각도 γ보다 작은 통과각도의 증착입자만이, 개량 마스크를 통과하게 된다. 따라서, 직선상으로 연속되는 복수의 틈새(73)에 의해 구성되는 관통틈새(73a)가 실질적으로 증착 마스크의 개구(K)로써 기능하므로, 한층 더 단면 애스펙트비를 높일 수 있고, 바람직하지 않은 증착을 저감시킬 수 있다.
또, 도 19에 나타내듯이, 지지층(71)은, 마스크층(70)의 사이만이 아니라, 마스크층(70)의 외측에 배치하여도 된다. 마스크층(70) 외측에 지지층(71)을 형성함으로써, 한층 더 이 마스크층(70)의 지지가 견고해지고, 위치 어긋남 등을 억제할 수 있다.
도 20에 나타내듯이, 마스크 와이어(72)나 지지와이어(74)의 단면형상도 여러 가지 형태로 할 수 있다. 예를 들어, 동 도면의 (a)에 나타내듯이, 단면(외곽선)이 원형상이라도 되고, 동 도면의 (b)에 나타내듯이, 6각형 등의 다각형상이라도 된다. 다른 단면형상을 조합할 수도 있다.
원형상의 단면이라면, 범용품을 사용할 수 있고, 재료원가를 억제할 수 있는 이점이 있다. 한편, 다각형의 단면이라면, 마스크 와이어(72)와 지지와이어(74)와의 접촉면적이 커지므로, 위치 어긋남을 방지하는 데 있어서 효과적이다. 특히, 직사각형 단면이 Z축 방향과 평행으로 관통틈새(73a)(개구(K))를 형성할 수 있어 바람직하다.
(증착 마스크와 화소와의 위치관계)
제 1 개량 마스크(60A)의 개구(K)(관통틈새(73a))와 대상기판(10)의 서브화소(2R, 2G, 2B)는, 소정의 위치관계를 설정하는 것이 바람직하다.
도 21은, 예를 들어, 제 1 개량 마스크(60A)에 대해, 대상기판(10)이 위치결정 기구에 의해 수평방향으로 정확히 위치결정된 상태(증착공정의 상태)를 나타낸다. 동 도면은 Z축 방향을 증착원(53)측에서 보고 있다. 그리고, 기판(10)의 발광영역(16R, 16G, 16B)을 제외한 부분은 보기 쉽게 하기 위해 패칭을 행한다. 이 때, 각 개구(K)는, 박막(3)(요소막)이 형성되는 서브화소(2R, 2G, 2B)(피성막 화소(2a))와 각각 대향하고 배치된다. 예를 들어, Y축 방향에서는, 인접하는 2개의 적색(R) 서브화소(2R, 2R)의 열 사이에는, 녹색(G) 및 청색(B)의 서브화소(2G, 2B)의 열이 있으므로, 적색(R)의발광층(25R)을 형성하는 경우에는, 개구(K)는 적색(R) 서브화소(2R)의 열과 대향하는 부분에만 형성된다.
그리고, 동 동면에 나타내듯이, 개구(K)의 내측에 피성막 화소(2a)의 발광영역(16R, 16G, 16B)이 틈새(g)를 두고 수납되도록, 제 1 개량 마스크(60A)를 위치결정한다.
상세하게는, 개구(K) 내측의 X축 방향으로 연장되는 녹색과, 발광영역 외측의 X축 방향으로 연장되는 녹색과의 사이에 소정량의 틈새(g)(설계마진)가 형성된다. 설계마진을 설정함으로써, 제 1 개량 마스크(60A)와 대상기판(10) 사이에 발생하는 치수나 위치결정의 어긋남을 요인으로 하는 박막(3)(요소막)의 성형불량을 억제할 수 있고, 양산공정에 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다.
(제 1 실시예)
전술한 제 1 개량 마스크(60A)나 증착장치(50), 신증착 방법을 이용하여, 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성한다. 제 1 개량 마스크(60A)에는, 200㎜(X축 방향)×600㎜(Y축 방향) 치수의 것을 사용한다.
마스크 와이어(72) 및 지지와어어(74)에는, 한 변이 340㎛의 정방형 단면을 갖는 인바(invar)재(Fe에 Ni을 36％ 함유한 합금) 와이어를 사용한다. 따라서, 제 1 개량 마스크(60A)의 총 두께는 1020㎛가 된다. 대상기판(10)과 제 1 개량 마스크(60A) 사이의 틈새(H)는 300㎛로 한다.
개구(K)는, 폭(Y폭방향)을 110㎛로 하고, 길이(X축 방향)를 150㎜로 한다. 개구(K)의 Y축 방향 피치는 450㎛로 한다. 개구(K)의 수는 751개로 한다. 개구(K)가 형성된 영역의 외주(外周)에는, 100㎛의 판 두께를 갖는 인바재 차폐판(遮蔽板)을 배치하고, 개구(K)가 형성된 영역을 소정의 크기로 제한한다. 지지와이어(74)의 피치는 1㎝로 한다. 그리고, 본 실시예에서는, 통과각도 α는 17.9°, 통과각도 β는 45°가 되어, 소정의 조건은 충족된다(도 16 참조).
피성막(被成膜) 화소(2a)의 각 발광영역(16R, 16G, 16B)은, 300㎛(X축 방향)×90㎛(Y축 방향) 치수로 하고, 이 X축 방향의 피치는 450㎛, Y축 방향의 피치는 150㎛로 한다.
이 때의 증착입자의 최대 입사각 γ은, 6.2°이고, 단면 애스펙트비는 약 9.3이었다.
각 색의 발광층(25R, 25G, 25B)의 재료로는, 호스트 재료 및 도판트 재료를 사용하고, 이들의 증착속도는, 적색(R)이 5.0㎚／s 및 0.53㎚／s, 녹색(G)이 5.0㎚／s 및 0.67㎚／s, 청색(B)이 5.0㎚／s 및 0.67㎚／s로 한다. 증착공정에서는, 왕복 주사(走査)를 1회 행한다.
그 결과, 막 두께의 균일성이 우수한 RGB 각 색의 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성할 수 있었다. 이 때의 바람직하지 않은 증착 폭은 약 33㎛이었다.
그리고, 제 1 개량 마스크(60A)의 프레임(65)을 제외한 부분의 중량은, 약 205ｇ이었다. 가령 금속판을 이용하는 종래의 방법으로 같은 소재, 같은 치수크기의 증착 마스크를 제작했다고 하면 약 890ｇ이 되므로, 대폭의 경량화를 도모할 수 있었다.
[제 2 실시형태]
제 1 실시형태의 섀도 마스크(60)에서는, 각 마스크층(70)의 틈새(73)가 1개의 마스크 와이어(72)에 의해 구획되었으나, 본 실시형태에서는, 복수개(본 실시형태에서는 3개)의 마스크 와이어(72)(각각 요소 마스크 와이어(72a)라고도 함)에 의해 구획되는 점에서 특히 다르다. 그리고, 증착장치(50)나 증착방법 등은 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 서로 다른 점에 대해 상세하게 설명하고, 동일한 구성이나 부재에 대해서는, 같은 부호를 이용하고 그 설명은 생략한다.
도 22 및 도 23에 본 실시형태의 섀도 마스크(60)(제 2 개량 마스크(60B))를 나타낸다. 이들 도에 나타내듯이, 제 2 개량 마스크(60B)에서는, 복수의 틈새(73)(관통틈새(73a))가 각각 3개의 요소 마스크 와이어(72a)에 의해 구획된다.
따라서, 이 제 2 개량 마스크(60B)에 의하면, 개구폭이나 그 피치를 변경하는 경우라도, 요소 마스크 와이어(72a)의 개수를 이에 맞추어 변경하면 되고, 치수가 다른 마스크 와이어(72)를 개별로 준비할 필요가 없어진다. 따라서, 재료점수를 억제할 수 있으므로, 제조원가를 삭감할 수 있다.
도 22 등에 나타내듯이, 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 폭이, 요소 마스크 와이어(72a) 폭의 정수배(整數倍)이면, 복수의 요소 마스크 와이어(72a)는, 각각 서로 밀착시킨 상태에서 배치할 수 있다. 그러나, 그렇지 않은 경우에는, 요소 마스크 와이어(72a) 사이에 틈새(73)가 생기고, 틈새에서 증착입자가 예기치 않게 증착될 우려가 있다.
도 24에 나타내듯이, 이와 같은 경우에는, 예를 들어, 요소 마스크 와이어(72a) 사이에 적절한 틈새(73)(조정틈새(75))를 형성함으로써, 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 폭이, 요소 마스크 와이어(72a) 폭의 정수배가 아니라도 관통틈새(73a)만을 개구(K)로써 기능시킬 수 있다.
구체적으로는, 조정틈새(75)에 입사하는 증착입자 모두가, 마스크층(70) 및 지지층(71) 중 어느 하나에 포착되도록 복수의 요소 마스크 와이어(72a)를 배치하면 된다. 이를 위해서는, X축 방향에서 보아, 각 마스크층(70)의 조정틈새(75)의 위치를 어긋나게 배치하고, 증착입자의 통로를 차단하면 된다.
도 25에 나타내듯이, 상세하게는, 증착입자의 지향성(指向性)에 기초하여, 증착원(53)측의 마스크층(70)에 형성된 조정틈새(75)를 통과할 수 있는 가상직선(s)을 상정(想定)한 경우에, 이 가상직선(s)의 모두가 어느 하나의 마스크층(70)의 요소 마스크 와이어(72a)에 부딪치고, 기판(10)측의 최외층 마스크층(70)에 형성된 틈새(73)나 조정틈새(75)를 통과하지 못하도록 요소 마스크 와이어(72a)를 배치하면 된다.
이 경우에도, 소정의 관통틈새(73a)만을 개구(K)로써 기능시킬 수 있고, 이 단면 애스펙트비를 높일 수 있다. 게다가, 마스크층(70)에 조정틈새(75)를 형성할 수 있으므로, 중공화(中空化)가 촉진되고, 또한 증착 마스크의 경량화를 도모할 수 있다.
여기서, 마스크층(70)을 3층 이상으로 하는 것이나 요소 마스크 와이어(72a)에 여러 가지 단면형상을 채용할 수 있는 것은 상기 실시형태와 마찬가지이다.
도 26에 나타내듯이, 본 실시형태의 경우, 조정틈새(75)를 봉입부재(77)로 봉입할 수 있다. 예를 들어, 조정틈새(75)의 폭보다 대경(大徑)의 와이어(봉입 와이어(77)라고도 함)를 프레임(65)에 당겨 장착하고, 이 봉입 와이어(77)에 의해 조정틈새(75)를 막는 것을 생각할 수 있다. 양면(兩面)에 임하는 조정틈새(75) 전부를 막는 것이 바람직하나, 편면(片面)에 임하는 조정틈새(75) 전부를 막도록 해도 된다. 적어도, 증착입자가 통과할 우려가 있는 조정틈새(75)가 막혀있으면 된다.
이 경우, 봉입 와이어(77)는 원형단면의 와이어를 이용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 조절틈새(73)로 용이하게 들어가게 할 수 있어, 위치결정이 용이해진다. 이 이외에는, 예를 들어, 수지 등을 조정틈새(75)에 봉입하는 것 등을 생각할 수 있다.
(제 2 실시예)
본 실시예에서는, 도 22 등에 나타낸 바와 같이, 각 마스크층(70)의 틈새(73)를 3개의 요소 마스크 와이어(72a)로 구획하고, 마스크층(70)을 4층 겹치고 제 2 개량 마스크(60B)를 구성한다. 마스크 와이어(72)에는, 한 변이 100㎛의 정방형 단면을 갖는 인바재 와이어를 사용한다. 지지와이어(74)에는, 한 변이 200㎛의 정방형 단면을 갖는 인바재 와이어를 사용한다. 그 외, 개구(K)의 폭이나 피치 등은 제 1 실시예와 같은 조건으로 한다.
이 경우, 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 폭은 340㎛이므로, 40㎛의 조정틈새(75)가 필요해진다. 그래서, 각 마스크층(70)에 형성되는 조정틈새(75)는, 각각 도 24에 나타내듯이 위치가 어긋나도록 배치하고, 거기로 입사한 증착입자가 통과하지 못하도록 한다. 이렇게 하여, 증착장치의 설정이나 증착처리의 조건은 제 1 실시예와 동일하게 하여 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성한다.
그 결과, 막 두께의 균일성이 우수한 RGB 각 색의 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성할 수 있었다. 바람직하지 않은 폭도, 제 1 실시예와 마찬가지로 약 33㎛이었다.
[제 3 실시형태]
제 1 실시형태의 섀도 마우크(60)에서는, 상하에 인접하는 마스크층(70) 사이에 끼우도록 각 지지와이어(74)를 배치했으나, 본 실시형태에서는, 복수의 마스크 와이어(2) 각각에 대해 복수의 지지와이어(74) 각각을 엇갈리게 끼워 넣도록 배치하는 점에서 특히 다르다. 그리고, 증착장치(50)나 증착방법 등은 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 다른 점에 대해서는 상세히 설명하고, 마찬가지 구성이나 부재에 대해서는, 같은 부호를 사용하고 그 설명은 생략한다.
도 27∼도 29에 본 실시형태의 섀도 마스크(60)(제 3 개량 마스크(60C))를 나타낸다. 이들 도면에 나타내듯이, 제 3 개량 마스크(60C)에서는, 각 지지와이어(74)가 같은 마스크층(70)의 마스크 와이어(72) 상측과 하측을 교대로 통과하도록 배치된다. 이 제 3 개량 마스크(60C)에서는, 2개의 마스크층(70)과 2개의 지지층(71)에 의해 구성된다(편의상, 각 도면에 있어서, 상측의 마스크층(70) 및 지지층(71)을 각각 제 1 마스크층(70w) 및 제 1 지지층(71w)으로 하고, 하측의 마스크층(70) 및 지지층(71)을 각각 제 2 마스크층(70x) 및 제 2 지지층(71x)이라고도 함). 단, 제 3 개량 마스크(60C)의 경우도 마스크층(70)이나 지지층(71)은 2개에 한정되지 않으며, 3개 이상이라도 된다.
구체적으로는, 각 지지층(71)의 각 지지와이어(74)는, Y축 방향에, 같은 순서로 각 마스크층(70)의 각 마스크 와이어(72)의 상하를 교대로 통과하도록 배치된다. 예를 들어, 제 1 마스크층(70w)의 Y축 방향의 일단(一端)에서부터 n번째의 마스크 와이어(72w(n))의 상측에, 제 1 지지층(71w)의 각 지지와이어(74)가 위치한다라고 하면, 제 1 마스크층(70w)의 이 마스크 와이어(72w(n))에 인접하는 n－1번째의 마스크 와이어(72w(n－1))나 n＋1번째의 마스크 와이어(72w(n＋1))에 대해서는, 그 하측에 제 1 지지층(71w)의 각 지지와이어(74)가 위치하게 된다.
제 2 마스크층(70x) 및 제 2 지지층(71x)도 마찬가지이며, 제 2 마스크층(70x)의 n번째 마스크와이어(72x(n))의 상측에, 제 2 지지층(71x)의 각 지지와이어(74)가 위치한다라고 하면, 제 2 마스크층(70x)의 이 마스크 와이어(72x(n))에 인접하는 n－1번째의 마스크 와이어(72x(n－1))나 n＋1번째의 마스크 와이어(72x(n＋1))에 대해서는, 그 하측에 제 2 지지층(71x)의 각 지지와이어(74)가 위치한다. 그리고, 제 1 마스크층(70w)의 n번째의 마스크 와이어(72w(n))의 하측에는 제 2 지지층(71x)의 각 지지와이어(74)가 위치하고, 제 2 마스크층(70x)의 n－1번째의 마스크 와이어(72x(n－1))나 n＋1번째의 마스크 와이어(72x(n＋1))의 상측에는 제 1 지지층(71w)의 각 지지와이어(74)가 위치한다.
이와 같이, 장력이 작용하는 복수의 마스크 와이어(72) 각각에 대해 복수의 지지와이어(74) 각각을 엇갈리게 끼워 넣도록 배치함으로써, 지지와이어(74)에 의한 마스크 와이어(72)의 지지가 강화되고, 한층 더 마스크와이어(72)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
그러나 이 경우, 각 와이어에 작용하는 장력에 의해, 각 마스크 와이어(72)는 Y축 방향을 따라 상하로 교대로 어긋나는 위치 어긋남이 발생한다. 예를 들어, n번째의 제 1 마스크층(70w)의 마스크 와이어(72w(n)) 및 제 2 마스크층(70x)의 마스크 와이어(72x(n))는, 모두 이 상측에 지지와이어(74)가 위치하여 하측에 힘이 작용하므로, 상대적으로 하측으로 위치가 어긋난다. 이에 반해, 제 1 마스크층(70w)의 마스크 와이어(72w(n－1))나 마스크 와이어(72w(n＋1)), 제 2 마스크층(70x)의 마스크 와이어(72x(n－1))나 마스크 와이어(72x(n＋1))는, 모두 이 하측에 지지와이어(74)가 위치하고 상측으로 힘이 작용하므로, 상대적으로 상측으로 위치가 어긋난다.
마스크 와이어(72)에 이와 같은 위치 어긋남이 발생하면, 박막(3)(요소막) 양측의 바람직하지 않은 폭에 차이가 생긴다.
도 29에 나타내듯이, 개구(K)(관통틈새(73a))의 단부(端部) 위치가 상대적으로 상하방향(Z축 방향)으로 어긋남으로써, 한쪽의 통과각도 γ1과 다른 쪽 통과각도 γ2의 크기에 차가 생긴다. 그 결과, 박막(3)(요소막) 양측의 바람직하지 않은 폭에 차이가 생긴다. 어긋남의 양이 커질수록 바람직하지 않은 폭의 차도 크게 된다.
따라서, 인접하는 마스크 와이어(72)의 어긋남의 양을 조정함으로써, 박막(3)(요소막)의 양측에 형성되는 바람직하지 않은 증착의 크기를 가변(可變)시키는 것이 가능해진다. 어긋남 양의 조정은, 각 와이어(72, 74)의 특성이나 배치, 장력 등에 기초하여 행할 수 있다.
제 3 개량 마스크(60C)의 경우도, 관통틈새(73a)를 개구(K)로써 적절하게 기능시키기 위해, 증착원(53)측의 마스크층(70) 틈새(73)로 입사하는 증착입자 중, 기판(10)측 마스크층(70)의 틈새(73)로부터 출사하는 증착입자 이외의 증착입자는, 마스크층(70)이나 지지층(71) 중 어느 하나에 포착되도록, 마스크 와이어(72)나 지지와이어(74)를 배치한다.
도 30에 나타내듯이, 제 3 개량 마스크(60C)의 경우에도, 개구(K)(관통틈새(73a)) 양측에서 통과각도 α 등의 크기가 다른 점을 제외하면, 전술한 제 1 개량 마스크(60A) 등과 조건은 같다.
즉, 동 도면의 하측을 증착원(53)측으로 하고, 증착 축선(L1)에 대해, 제 2 마스크층(70x) 틈새(73)의 한쪽 측(상방으로 어긋난 측)으로부터 입사하고 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도를 α1로 한다. 그리고, 다른 측의, 제 2 마스크층(70x)에 서로 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 부분과, 이와 겹쳐지는 제 1 마스크층(70w)에 서로 인접하는 2개의 틈새(73) 사이의 부분과의, 사이의 공간을 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도를 β1로 한다. 이렇게 하여, 이들 통과각도 α1 및 β1을 비교했을 때, 통과각도 α1보다 통과각도 β1쪽이 크게 되도록 설정된다.
제 2 마스크층(70x) 틈새(73)의 다른 측(하방으로 어긋난 측)에 대해서도, 마찬가지로 하여 통과각도 α2와 통과각도 β2를 비교했을 때에, 통과각도 α2보다 통과각도 β2쪽이 크게 되도록 설정된다. 그리고, 마스크층(70)이 3층 이상이 된 경우도, 제 1 개량 마스크(60A) 등과 마찬가지이다(도 18 참조).
제 3 개량 마스크(60C)의 경우에도, 각 와이어의 단면형상은 임의로 선택할 수 있다. 또, 지지와이어(74)는 반드시 1개의 마스크 와이어(72)마다 엇갈리게 끼워 넣을 필요는 없고, 예를 들어 2개의 마스크 와이어(72, 72)별 등, 복수의 마스크 와이어(72)마다 엇갈리게 끼워 넣는 것도 가능하다.
(제 3 실시예)
본 실시예에서는, 도 27 등에 나타내듯이, 마스크 와이어(72)에 지지와이어(74)를 엇갈리게 끼워 넣은, 2개의 지지층(71)과 2개의 마스크층(70)으로 이루어진 제 3 개량 마스크를 구성한다. 마스크 와이어(72)에는, 폭(Y축 방향)이 340㎛, 두께(Z축 방향)가 500㎛인 직사각형 단면(斷面)을 갖는 인바재 와이어를 사용한다. 지지와이어(74)에는, 한 변이 100㎛의 정방형 단면을 갖는 인바재 와이어를 사용한다.
장력 등을 조정하고, 마스크 와이어(72)의 각각은 Y축 방향으로 수평인 기준선에 대해 상하로 50㎛ 교대로 위치 어긋나도록 설정한다. 이렇게 하여, 개구(K)의 폭이나 피치 등 그 외에, 증착장치의 설정이나 증착처리의 조건 등은 제 1 실시예와 마찬가지로 하여 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성한다.
그 결과, 막 두께의 균일성이 우수한 RGB 각 색의 발광층(25R, 25G, 25B)을 형성할 수 있었다. 바람직하지 않은 폭은, 한쪽이 약 29㎛, 다른 쪽이 약 35㎛이었다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 증착 마스크 등에 의하면, 실용적인 방법으로 바람직하지 않은 증착을 효과적으로 저감시킬 수 있으므로, 고품위이며 고정세한 대형 유기 EL 디스플레이의 제조가 가능해진다.
그리고, 본 발명에 관한 증착 마스크 등은, 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 이 이외의 여러 가지 구성을 포함한다.
예를 들어, 제 1 개량 마스크(60A) 등은 특정 색의 발광층(25R, 25G, 25B)의 형성에만 사용하여도 된다. 예를 들어, 녹색(G)의 발광층(25G)이 바람직하지 않은 증착이 크더라도 그 품질로의 영향을 무시할 수 있는 경우에는, 녹색(G)의 발광층(25G)에 대해서는 개량 전의 섀도 마스크(60)를 사용할 수 있다.
1 : 유기 EL 디스플레이 3 : 박막
10 : 기판 50 : 증착장치
53 : 증착원 60 : 섀도 마스크(증착 마스크)
60A : 제 1 개량 마스크 60B : 제 2 개량 마스크
60C : 제 3 개량 마스크 65 : 프레임(마스크 지지체)
70 : 마스크층 71 : 지지층
72 : 마스크 와이어 73 : 틈새
73a : 관통틈새 74 : 지지와이어
K : 개구

Claims (13)

  1. 복수의 스트라이프상(狀) 개구(開口)를 통해 증착입자를 증착시킴으로써, 기판에 박막을 소정의 패턴으로 형성하는 증착 마스크에 있어서,
    틀형상의 마스크 지지체와,
    상기 마스크 지지체의 틀 내에 겹쳐 형성되는 복수의 마스크층과,
    상기 마스크층 사이에 형성되는 지지층을 구비하고,
    상기 복수의 마스크층 각각은, 상기 마스크 지지체에 복수의 마스크 와이어를 장력을 가하여 당긴 상태에서 고정함으로써 같은 방향의 스트라이프상으로 형성되며,
    상기 지지층은, 상기 마스크 와이어와 교차되도록 상기 마스크 지지체에 복수의 지지와이어를 장력을 가하여 당긴 상태에서 고정함으로써 형성되고,
    상기 복수의 마스크층 각각이 갖는 복수의 틈새가 겹쳐짐으로써, 상기 복수의 마스크층 모두를 직선상으로 관통하는 복수의 관통틈새가 복수 형성되며,
    상기 복수의 관통틈새에 의해 상기 복수의 개구가 구성되는 증착 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 틈새가 각각 1개의 상기 마스크 와이어에 의해 구획되는 증착 마스크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 틈새가 각각 복수개의 상기 마스크 와이어에 의해 구획되는 증착 마스크.
  4. 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 마스크 와이어 각각에 대해 상기 복수의 지지와이어 각각이 엇갈리게 끼워 넣어지는 증착 마스크.
  5. 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재한 증착 마스크와,
    상기 증착입자를 방사하는 증착원과,
    상기 증착 마스크 및 상기 증착원을 포함하고, 이들의 상대적인 위치관계를 고정하는 마스크 유닛과,
    상기 기판을 지지하는 기판 지지장치와,
    상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 일정 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을, 소정의 주사(走査)방향을 따라 상대적으로 이동시키는 이동장치를 구비하고,
    상기 개구가 연장되는 방향과 상기 주사방향이 평행이 되도록 상기 증착 마스크가 배치되는 증착장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 증착원측에 위치하는 최외층(最外層)의 상기 마스크층의 상기 틈새로 입사(入射)하는 상기 증착입자 중, 이 틈새와 겹쳐지고 상기 기판측에 위치하는 최외층의 상기 마스크층의 상기 틈새로부터 출사(出射)하는 상기 증착입자 이외의 상기 증착입자는, 상기 마스크층 및 상기 지지층 중 어느 하나에 포착되도록, 상기 복수의 마스크 와이어 및 상기 복수의 지지와이어가 설정되는 증착장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 마스크층이, 상기 증착원측으로부터 제 1 마스크층과, 제 2 마스크층을 가지며,
    상기 주사방향에서 보아,
    상기 증착 마스크와 직교하는 기준선에 대해, 상기 제 1 마스크층의 상기 틈새를 상기 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도와, 상기 제 1 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분, 및 이와 겹쳐지는 상기 제 2 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분, 사이의 공간을 상기 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도를 비교했을 때, 상기 최대 통과각도보다 상기 최소 통과각도 쪽이 크게 설정되는 증착장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    추가로, 상기 제 2 마스크층에 이어서 상기 기판측에 적층되는 복수의 마스크층을 가지며,
    상기 주사방향에서 보아,
    상기 증착 마스크와 직교하는 기준선에 대해, 상기 제 1 마스크층에서 N층째의 상기 마스크층에 걸치는 상기 관통틈새 부분을 상기 증착입자가 통과하는 최대의 통과각도와, N층째의 상기 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분, 및 이와 겹쳐지는 N＋1층째의 상기 마스크층에서 서로 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분, 사이의 공간을 상기 증착입자가 통과하는 최소의 통과각도와 비교했을 때, 상기 최대의 통과각도보다 상기 최소의 통과각도 쪽이 크게 설정되는 증착장치.
  9. 청구항 3에 기재한 증착 마스크와,
    상기 증착입자를 방사하는 증착원과,
    상기 증착마스크 및 상기 증착원을 포함하고, 이들의 상대적인 위치관계를 고정하는 마스크유닛과,
    상기 기판을 지지하는 기판 지지장치와,
    상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 일정의 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을, 소정의 주사방향을 따라 상대적으로 이동시키는 이동장치를 구비하고,
    상기 개구가 연장되는 방향과 상기 주사방향이 평행이 되도록 상기 증착 마스크가 배치되며,
    상기 복수의 마스크층 중, 적어도 상기 증착원측에 위치하는 최외층의 상기 마스크층의 인접하는 2개의 상기 틈새 사이의 부분에, 상기 증착입자의 통로를 차단한 조정틈새가 형성되는 증착장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조정틈새로 입사하는 상기 증착입자는, 상기 마스크층 및 상기 지지층 중 어느 하나에 포착되도록, 상기 복수의 마스크 와이어가 배치되는 증착장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 조정틈새가 봉입(sealing)부재에 의해 막혀있는 증착장치.
  12. 청구항 9∼11 중 어느 하나에 기재한 증착장치를 이용하여 상기 기판에 상기 박막을 스트라이프상으로 형성하는 증착방법에 있어서,
    상기 기판을 상기 기판 지지장치에 지지시키고, 상기 기판과 상기 증착 마스크와의 사이에 상기 틈새를 형성한 상태에서, 상기 마스크 유닛과 상기 기판을 대향시키는 위치맞춤 공정과,
    상기 이동장치에 의해, 상기 마스크 유닛 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을 소정의 주사방향을 따라 상대적으로 이동시키면서 순차로 증착시켜, 상기 박막을 형성하는 증착공정을 포함하는 증착방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판으로써, 빛이 방출되는 발광영역을 갖는 복수의 화소가 격자상(格子狀)으로 배열되는 유기 EL 디스플레이용 기판이 이용되고,
    상기 복수의 개구는, 상기 복수의 화소에 포함되는 복수의 피성막(被成膜) 화소와 각각 대향하고 배치되며,
    상기 기판과 직교하는 방향에서 보아, 상기 개구의 폭방향 내측에, 상기 피성막 화소의 상기 발광영역이 틈새를 두고 수납하도록 위치결정되는 증착방법.
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