TWI612160B - 金屬遮罩材料及金屬遮罩 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種提高蝕刻加工精度，且能夠精度良好地檢測出自身之缺陷之金屬遮罩材料及金屬遮罩。
本發明係一種金屬遮罩材料，其係由Fe-Ni系合金之壓延箔所構成，該Fe-Ni系合金含有合計為30~45質量%之Ni與Co、0~6質量%之Co，且剩餘部分由Fe及不可避免雜質所構成，該金屬遮罩材料其厚度t為0.02~0.08mm，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-B0601而測定之算術平均粗糙度Ra為0.01~0.20μm，並且，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-Z8741而測定之60度光澤度G60為200~600。
Description
本發明係關於一種有機EL顯示器之製造等中使用之金屬遮罩材料及金屬遮罩。
與平板顯示器中當前為主流之液晶顯示器相比，有機EL顯示器具有因構造簡單而可使製品更薄，動作快之影像其顯示流暢，進而視角較開闊等特徵。該有機EL顯示器於移動終端等小型機器上已批量生產化，作為下一代顯示器之最佳選擇，於大型顯示器上之實用化不斷進展。
作為製作有機EL顯示器之EL(發光)層之方法，大致區分有蒸鍍法與印刷法。蒸鍍法係使於真空中經加熱、蒸發之EL物質作為薄層附著於基板之表面之方法。又，印刷法係於基板之表面藉由印刷製作EL層之方法。蒸鍍法中進而有發出RGB(紅綠藍)之3色光之類型與使EL層發白色光之類型。
於蒸鍍法中，具有為了於基板之特定位置以特定圖案製作EL層，而於蒸鍍源與基板之間設置金屬遮罩之有機材料鍍膜(colour patterning)步驟。金屬遮罩由具有與EL層之圖案相對應之開口部之金屬製板或箔所構成。自蒸鍍源蒸發並於真空中脫離之EL物質到達金屬遮罩，通過金屬遮罩之開口
部之EL物質附著於基板而成為具有特定圖案之EL層。
此外，有機材料鍍膜步驟中，存在因來自蒸鍍源之輻射熱、進而於金屬遮罩表面附著有溫度較高之有機材料，而使金屬遮罩之溫度上升至100℃左右之情況，為了保持基板上之成形位置之精度，必須對金屬遮罩使用具有與基板相同程度以下之熱膨脹之材料。尤其是，發出RGB之3色光之類型中的EL層之圖案必須針對RGB之3色之每一色而形成，故而重要的是抑制因金屬遮罩之膨脹引起之成形位置之偏移。
關於金屬遮罩之厚度，於發出RGB之3色光之類型中主要使用0.02~0.08mm之箔，於使EL層發白色光之類型中主要使用0.08~0.25mm之板。
作為發出RGB之3色光之類型中的有機材料鍍膜步驟中之另一問題，存在形成於基板上之有機材料產生位置偏移，而發生影像之色不均等異常的情況。該步驟中，有機材料自1點之蒸鍍源通過金屬遮罩之開孔部而附著於基板上。由此，於金屬遮罩較厚之情形時，在遠離蒸鍍源之位置若有機材料之入射角變淺則開孔部壁成為陰影，有機材料之圖案形狀形成為與開孔部不同之形狀，從而難以保持形狀精度。該情形被稱為陰影效應，藉由使金屬遮罩變薄而得以改善。
另一方面，若為了避免上述問題而使金屬遮罩變薄，則存在於操作時發生折斷，或因對金屬遮罩堆積有機材料而重量增加從而使金屬遮罩產生變形之情況。為了避免此種異常，而必須保持金屬遮罩之強度，使厚度變薄存在限度。
因此，作為兼顧金屬遮罩之強度與開孔部之形狀精度之方法，揭示有如下技術：局部地設置補強金屬線，防止厚度較薄之金屬遮罩
之彎曲(專利文獻1)；或一面使開孔形成層變薄一面接合與其不同體之支持層而製作1片金屬遮罩(專利文獻2、3)。又，揭示有控制表面粗糙度，提高蝕刻加工精度之技術(專利文獻4)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-50478號公報
[專利文獻2]日本專利第4126648號公報
[專利文獻3]日本特開2004-039628號公報
[專利文獻4]日本特開2010-214447號公報
然而，於專利文獻1中所揭示之技術之情形時，由於成為補強金屬線之背面之部分未附著有機材料，故而會產生與陰影效應類似之現象，形成於基板上之有機材料之形狀精度變差。又，於專利文獻2、3中所揭示之技術之情形時，為了製造1片金屬遮罩而需要2片金屬箔，進而必須精度良好地接合該等金屬箔，故而金屬遮罩之成形步驟變得複雜，而導致製造成本上升。
因此，作為上述問題之解決對策，已知有如下方法：雖使用具有能夠保持強度之程度之厚度的材料，但藉由半蝕刻使開孔部周邊變薄後形成開孔部。由此，雖使用1片金屬箔，但亦可抑制陰影效應，進而確
保材料之強度，抑制因有機材料附著而產生應變。又，藉由以蝕刻法製作開孔部，可比以鍍敷法直接製作具有特定開孔部之遮罩(薄、板)之情形來得減少製造成本。
另一方面，於自金屬遮罩材料藉由蝕刻等方法製造金屬遮罩之步驟中，以目視或CCD攝影機等監視金屬遮罩材料之表面有無缺陷，將有缺陷之金屬遮罩材料自步驟中去除。
又，於金屬遮罩之開口部以外之部位，雖堆積有未到達基板上而被遮蔽之蒸鍍物質，但經清洗仍作為金屬遮罩被重複使用。關於如此重複使用之金屬遮罩之表面缺陷之有無，亦以目視或CCD攝影機等進行監視，將有缺陷之金屬遮罩自步驟中去除。
作為金屬遮罩之缺陷，可列舉附著於表面之異物、局部變色及光澤不良，對於該等缺陷中無法以目視確認之微小者，根據藉由CCD攝影機等將表面放大攝影而得之圖像進行檢查。缺陷中，色調與金屬遮罩材料不同之異物及局部變色可容易地檢測出來。又，相較於色調不同之異物或局部變色，色調與金屬遮罩材料相同之異物例如金屬片變得難以檢測。進而，局部光澤不良由於輪廓不清晰，且色調與金屬遮罩材料相同，故而更不易於CCD攝影機圖像上進行識別。
因此，若金屬遮罩材料之表面之凹凸及花紋明顯，則上述局部光澤不良等輕微且微弱之缺陷於目視檢查中難以被檢測出，進而即便為CCD攝影機圖像亦有檢測不出之虞，關於該點，專利文獻4中所記載之技術雖藉由使表面粗糙度適當地變粗，而提高蝕刻加工精度，但於根據表面之凹凸以CCD攝影機圖像精度良好地檢測出上述局部光澤不良之方面不夠充分。
故而，本發明之課題在於提供一種提高蝕刻加工精度，且能夠精度良好地檢測出自身之缺陷之金屬遮罩材料及金屬遮罩。
本發明人等經過銳意研究，結果發現藉由將60度光澤度G60控制於特定範圍，而可具備提高蝕刻加工精度，且能夠精度良好地檢測出自身之缺陷的適當之表面凹凸。
即，本發明之金屬遮罩材料係由Fe-Ni系合金之壓延箔所構成，該Fe-Ni系合金含有合計為30~45質量%之Ni與Co、0~6質量%之Co，且剩餘部分由Fe及不可避免雜質所構成，該金屬遮罩材料其厚度t為0.02~0.08mm，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-B0601而測定之算術平均粗糙度Ra為0.01~0.20μm，並且，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-Z8741而測定之60度光澤度G60為200~600。
又，本發明之金屬遮罩係使用上述金屬遮罩材料而成。
根據本發明，可提供一種提高蝕刻加工精度，且能夠精度良好地檢測出自身之缺陷之金屬遮罩材料及金屬遮罩。
G‧‧‧晶粒
RD‧‧‧壓延方向
圖1係表示由精軋後之晶粒斷開形成之花紋之光學顯微鏡像之圖。
以下，針對本發明之實施形態之金屬遮罩材料進行說明。再者，只要無特別說明，則「%」表示「質量%」。
(合金成分)
有機EL之基板使用玻璃，必須調整合金成分以使設置於基板上之金屬遮罩之熱膨脹係數成為玻璃之熱膨脹係數10×10-6/℃以下。熱膨脹係數可藉由向Fe中添加特定濃度之Ni及/或Co來調整，製成Ni與Co合計為30~45%、且Co為0~6%之Fe-Ni系合金。若Ni與Co之合計濃度及Co之濃度為該範圍以外，則金屬遮罩之熱膨脹係數變得較玻璃之熱膨脹係數大，故而不適。較佳為Ni與Co合計為34~38%，且Co為0~6%。
(厚度)
本發明之金屬遮罩材料之厚度為0.02~0.08mm，較佳為0.02~0.04mm。若金屬遮罩材料之厚度未達0.02mm，則存在如下情形：操作性較差，且因有機材料之堆積而使金屬遮罩易發生應變或變形，從而導致形成於基板上之有機材料之位置精度較差。若金屬遮罩材料之厚度超過0.08mm，則存在顯著發生陰影效應之情況。
(算術平均粗糙度Ra)
於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-B0601測定本發明之金屬遮罩材料之表面而得之算術平均粗糙度Ra為0.01~0.20μm，較佳為0.01~0.08μm。若將Ra設為未達0.01μm而過度地降低表面粗糙度，則表面較平滑，故而於自金屬遮罩材料藉由蝕刻製造金屬遮罩之生產線之材料引導輥(通箔輥、通板輥)上易發生滑動並易產生傷痕。又，若將Ra設為超過0.20μm而過度地提高表面粗糙度，則難以於CCD攝影機圖像上識別輪
廓不清晰且色調與金屬遮罩材料相同之局部光澤不良。
又，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-B0601測定本發明之金屬遮罩材料之表面而得之最大高度Ry較佳為0.1~2.0μm。
(60度光澤度G60)
本發明之金屬遮罩材料之表面之於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-Z8741而測定之60度光澤度G60為200~600，較佳為400~600。若金屬遮罩材料之G60未達200，則表面之凹凸及花紋明顯，難以由CCD攝影機圖像檢測出輪廓不清晰且色調與金屬遮罩材料相同之局部光澤不良。若金屬遮罩材料之G60超過600，則表面變得過於平滑，故而因表面控制因子(例如壓延輥之形狀或表面粗糙度、壓延油之黏度、壓延輥表面與金屬遮罩材料表面之間形成之油膜之厚度、及壓延前之金屬遮罩材料之表面粗糙度)之偏差之影響而使G60大幅度地變化，難以確保表面之均勻性，從而易發生外觀上之品質不良(例如條紋或不均)。
(金屬遮罩材料之製造方法)
本發明之金屬遮罩材料例如可以如下方式製造，但並非意指限定於以下所示之方法。
首先於熔解爐中熔解原料，獲得上述Fe-Ni系合金組成之熔液。此時，若熔液之氧濃度較高，則存在氧化物等晶化物之生成量增加而導致蝕刻不良之情況，故而藉由一般之脫氧方法例如加入碳藉由真空感應熔解等提高熔液之清潔度後鑄造成錠。其後，於熱軋、研磨去除氧化層之後，重複冷軋與退火而精加工成特定厚度。冷軋與退火例如可依序進行中間再結晶退火、中間冷軋、最終再結晶退火、精冷軋、弛力退火之步驟。
(中間再結晶退火)
較佳為進行晶粒度編號GSNO.(JIS G 0551「鋼-晶粒度之顯微鏡試驗方法」所規定之編號)達到9.0~11.0之再結晶退火。藉由增大晶粒度編號GSNO.，而可獲得於最終再結晶退火中(200)定向之金屬組織。於最終再結晶退火中(200)定向之金屬組織於精冷軋中難以產生晶粒之斷開花紋，可將60度光澤度G60確實地設為200以上。若晶粒度編號GSNO.較小，即若晶粒較大，則存在無法獲得於最終再結晶退火中(200)充分定向之金屬組織之情況，故而將晶粒度編號GSNO.之下限設為9.0。另一方面，若晶粒度編號GSNO.過大，即若晶粒過小，則於再結晶組織中分散產生未再結晶部而導致於最終再結晶退火中產生不均勻之再結晶組織，故而將晶粒度編號GSNO.之上限設為11.0。
此處，若增高中間再結晶退火之溫度或延長時間，則GSNO.變小，若降低溫度或縮短時間，則GSNO.變大。
(中間冷軋)
較佳為進行將由下述式定義之加工度設為85%以上之冷軋。
加工度={(壓延前之板厚-壓延後之板厚)/(壓延前之板厚)}×100(%)
藉由提高加工度，而可獲得於最終再結晶退火中(200)定向之金屬組織，如上所述般60度光澤度G60變高。若加工度較小，則存在無法獲得於最終再結晶退火中(200)充分定向之金屬組織之情況，故而將加工度之下限設為85%。另一方面，即便加工度過高，最終再結晶退火中之(200)之定向度亦不會再增加，且硬度變高而生產性降低，故而加工度之上限設為
90%。
(最終再結晶退火)
於最終再結晶退火中，亦若進行晶粒度編號GSNO.達到9.0~11.0之再結晶退火，則可藉由與中間再結晶退火之情況相同之理由而將60度光澤度G60確實地設為200以上。
(精冷軋)
金屬遮罩材料之表面性狀(算術平均粗糙度Ra及60度光澤度G60)根據於精冷軋中生成之表面凹凸而變化。精冷軋中，由於壓延輥紋被轉印至材料，故而產生表面凹凸。又，亦由於在精冷軋中之壓延輥與材料之間流入壓延油並生成油坑，而產生表面凹凸。換言之，壓延輥與材料之間存在油膜，於油膜局部較厚之部分壓延輥與材料之接觸變得不充分，壓延輥紋未被轉印而呈現坑狀之凹凸，此成為油坑。作為壓延油局部變厚之原因，可列舉壓延輥表面之凹凸及材料之加工性之偏差。尤其是，若表面變平滑則偏差之影響之敏感性變高，而易發生油膜之厚度之不均。
進而，於精冷軋中晶粒斷開而產生花紋，而大幅度影響60度光澤度G60。
圖1表示因精冷軋後之晶粒斷開形成之花紋之光學顯微鏡像。因晶粒斷開形成之花紋沿著壓延方向RD斷續分佈成一行，各個花紋如圖1之箭頭指示般為在與壓延方向RD交叉之方向上延伸之條紋狀。再者，圖1中，清晰之花紋沿著壓延方向RD產生2個(2行)。
此處，圖1之符號G表示於冷軋中在壓延方向RD上被延長之橢圓狀之1個晶粒。可知斷開花紋產生於該晶粒G之內部。
再者，於圖1中，由於將光學顯微鏡像之焦點對準晶粒斷開花紋，故而焦點位置與晶粒斷開花紋大為不同之油坑或壓延輥紋之轉印等表面凹凸並未映現於圖1中。
箔之冷軋就生產性之觀點而言以高加工度進行，故而晶粒被較長地延長而易斷開。該已斷開之晶粒如圖1般成為花紋而於表面表現，從而導致60度光澤度G60降低。
此處，發生晶粒斷開之容易度受晶粒之定向影響，根據晶粒之定向而斷開之容易度有所不同。其原因在於結晶之變形能力根據結晶方位而有所不同。並且，本發明之金屬遮罩材料之合金系中之主要之繞射峰為(200)面、(220)面、(311)面及(111)面，但(200)面之晶粒最難斷開。故而，藉由如上所述般於中間再結晶退火及最終再結晶退火中使(200)面定向，而於精冷軋中難以發生晶粒之斷開，可將60度光澤度G60設為200以上。
較佳為將精冷軋之加工度設為70%以上。加工度越高，則藉由壓縮加工之效果而於精冷軋中產生之晶粒之斷開花紋越小，60度光澤度G60越高。另一方面，即便加工度過高，將因壓縮加工引起之晶粒之斷開花紋微弱化之效果亦飽和，且硬度變高而生產性降低，故而加工度之上限設為90%。
此處，藉由儘量使用小徑之壓延輥進行冷軋，而壓延油之進入變少，壓延材料之表面變平滑。即，使用小徑之壓延輥可抑制油坑產生，進而減小晶粒之斷開花紋。又，與壓延輥直徑相同，藉由降低壓延速度，而壓延油之進入變少，壓延材料之表面變平滑。即，降低壓延速度可抑制油坑之產生，進而減小晶粒斷開花紋。
再者，冷軋之壓延輥之直徑與壓延速度視所要製造之金屬遮罩材料之厚度或寬度而變化，只要於可控制Ra與G60之範圍內適當設定壓延輥之直徑與壓延速度即可，但較佳為將壓延速度設為60m/分鐘以下。
再者，油坑與晶粒斷開花紋因分別不同之因子而產生，故而較佳為一面確認油坑及晶粒斷開花紋之產生狀況，一面設定可控制兩者之製造條件。
(弛力退火)
進而，較佳為於最後以200~400℃進行弛力退火。弛力退火之時間例如可設為1~24小時。
[實施例]
以下，示出本發明之實施例，但該等係為了更好地理解本發明而提供者，並非意圖限定本發明。
(1)金屬遮罩材料之製造
將於Fe中加入36質量%之Ni而得之原料以真空感應熔解方式熔製，鑄造厚度50mm之錠。將其熱軋至8mm，研磨去除表面之氧化膜後，重複冷軋與退火而製成冷軋材，其後以表1所示之條件依序進行中間再結晶退火、中間冷軋、最終再結晶退火、精冷軋之步驟，精加工成表1之實施例1~8、比較例1~4之製品厚度之金屬遮罩材料。進而，以300℃進行12小時之弛力退火。又，製造於Fe中加入31質量%之Ni及5質量%之Co而得之組成者作為實施例9。實施例9之製造步驟與其他實施例相同。
再者，將中間再結晶退火中之晶粒度編號GSNO.設為10.0。又，以製品表面之算術平均粗糙度Ra成為0.07~0.08(0.065~0.084)之方式於各實
施例中調整壓延輥之表面粗糙度。
針對弛力退火後之各實施例及比較例之金屬遮罩材料，進行以下評價。
(1)算術平均粗糙度Ra
如上所述進行測定。測定係使用接觸式表面粗糙度計(小阪研究所製造，SE-3400)，求出以n≧3測定出之平均值。
(2)60度光澤度G60
如上所述進行測定。測定係使用日本電色工業股份有限公司製造之手持式光澤度計PG-1，求出以n≧3測定之平均值。
(3)表面缺陷之誤測定之有無
針對各實施例及比較例之每個金屬遮罩材料，有意製成5個等級之表面缺陷，以CCD攝影機測定表面缺陷。
具體而言，於各金屬遮罩材料之表面貼附50mm×50mm之耐酸膠帶，於其中央設置10mm×10mm之開口部而使表面局部露出。於該露出部塗佈下述5種濃度之蝕刻液而形成表面凹凸，作為表面缺陷。該露出部相比於周圍能夠以目視確認模糊狀態，故而被視為成為基準之表面缺陷。
蝕刻液係47波美之氯化鐵(III)水溶液本身、將其以水分別稀釋至2倍、4倍、8倍、16倍之合計5種，以鑷子支持滲入有蝕刻液之脫脂棉，以脫脂棉對露出部擦拭15秒進行蝕刻。蝕刻後，以滲入有水之布擦掉蝕刻液並剝離耐酸膠帶，結束作業。再者，於未稀釋氯化鐵(III)水溶液之情況下用於蝕刻之情形時，露出部之金屬光澤完全喪失而呈現白色，隨著稀釋率變高露出部之模糊減弱。又，於稀釋率為32倍之情形時，由於露出部之模糊無法以目視確認，故而視為未形成有表面缺陷，使用稀釋率到達16倍
者。因此，由上述5種蝕刻液進行之蝕刻中，形成有能夠以目視確認之表面缺陷，只要未受金屬遮罩材料之表面凹凸之影響，則為本來應被CCD認定是表面缺陷而檢測出者。
其次，關於上述5種表面缺陷，藉由CCD攝影機攝影256灰階(±128)之像素資料。此處，將已遮斷反射光之狀態作為最暗之反射，並將其設定為明亮度-128，於金屬遮罩材之表面將來自穩定部(露出部之周圍部位)之反射設定為±0。並且，將落在明亮度±20之範圍中之反射定義為穩定部中之正常反射，將脫離明亮度±20之範圍之反射定義為表面缺陷中之異常反射，確認於露出部該異常能否檢測出反射。
關於各實施例及比較例之金屬遮罩材料，將可全部檢測出上述5種表面缺陷之情況判定為「無表面缺陷之誤測定」，將無法檢測出5種中之1種以上之表面缺陷之情況判定為「有表面缺陷之誤測定」。
自表1可明確，於Ra為0.01~0.20μm，G60為200~600之各實施例之情形時，未產生表面缺陷之誤測定。
另一方面，於精冷軋之加工度未達70%之比較例1、及精冷軋之壓延速度超過60m/分鐘之比較例2之情形時，G60未達200，產生有表面缺陷之誤測定。
以最終再結晶退火之結晶粒徑(GSNo.)未達9.0之條件進行最終再結晶退火之比較例3、及將中間冷軋之加工度設為未達85%之比較例4之情形時，亦為G60未達200而產生有表面缺陷之誤測定。
G‧‧‧晶粒
RD‧‧‧壓延方向
Claims (2)
- 一種金屬遮罩材料，其係由Fe-Ni系合金之壓延箔所構成，該Fe-Ni系合金含有合計為30~45質量%之Ni與Co、0~6質量%之Co，且剩餘部分由Fe及不可避免雜質所構成，金屬遮罩材料其厚度t為0.02~0.08mm，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-B0601而測定之算術平均粗糙度Ra為0.01~0.20μm，並且，於壓延平行方向及壓延直角方向上依據JIS-Z8741而測定之60度光澤度G60為200~600。
- 一種金屬遮罩，其使用申請專利範圍第1項之金屬遮罩材料。
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