WO2011111134A1 - 蒸着マスク、蒸着装置及び蒸着方法 - Google Patents

蒸着マスク、蒸着装置及び蒸着方法 Download PDF

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WO2011111134A1
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vapor deposition
substrate
layer
gap
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園田通
林信広
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Sharp Corp
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Definitions

  • the present invention relates to a vapor deposition mask suitable for, for example, a large organic EL display (Electro Luminescence display).
  • a thin-film organic EL element is provided on a substrate on which a TFT (thin film transistor) is provided.
  • TFT thin film transistor
  • an organic EL layer including a red (R), green (G), and blue (B) light emitting layer is laminated between a pair of electrodes, and a voltage is applied between these electrodes. Since each light emitting layer emits light, image display is performed using the light.
  • patterning of a thin film such as a light emitting layer or an electrode is performed using a technique such as a vacuum deposition method, an ink jet method, or a laser transfer method.
  • a vacuum deposition method is mainly used for patterning a light emitting layer.
  • a mask having a predetermined opening pattern is usually fixed in close contact with the substrate and set in a vacuum chamber with the mask side facing the vapor deposition source. Then, a film forming material is deposited from a deposition source through a mask opening at a desired position on the substrate, thereby patterning a thin film such as a light emitting layer.
  • the light emitting layers of the respective colors are vapor-deposited so as to be individually coated (coating vapor deposition).
  • it is common to use a mask having the same size as that of the substrate contact type full-face shadow mask), and deposit the substrate with the mask in contact with the deposition source in a fixed position.
  • Patent Document 1 A vacuum deposition method is also known in which deposition is performed while moving a substrate or the like relative to a deposition source (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a mask is used in which a plurality of small holes or elongated slit holes smaller than the area of the electrode to be formed are formed at a predetermined interval. The mask is deposited while moving in a direction intersecting the arrangement direction of small holes or the like to form electrodes having a predetermined pattern.
  • a vapor deposition mask formed using fibers is disclosed (Patent Document 2).
  • resin-based single fibers are provided in stripes at the openings of a rectangular frame.
  • Each resin-based single fiber is composed of one large-diameter single fiber and two small-diameter single fibers.
  • the two small diameter single fibers are bonded to the frame at a pitch smaller than the diameter of the large diameter single fibers.
  • the large-diameter single fiber is bonded to the frame in a state where it is placed between these two small-diameter single fibers.
  • the mask becomes larger with the increase in the size of the substrate. A gap is likely to occur. For this reason, it is difficult to perform high-accuracy patterning, and it is difficult to realize high definition due to the occurrence of misalignment of deposition positions and color mixing.
  • the mask and the frame for holding it become enormous and its weight increases, which makes handling difficult and may impair productivity and safety.
  • the related devices are also enlarged and complicated, so that the device design becomes difficult and the installation cost becomes high.
  • the present inventor has previously proposed a vapor deposition method (also referred to as a new vapor deposition method) that can cope with such a large substrate (Japanese Patent Application No. 2009-213570).
  • a mask unit in which a shadow mask having a smaller area than the substrate and an evaporation source are integrated is used.
  • vapor deposition is performed while scanning the mask unit relative to the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the vapor deposition process in the new vapor deposition method.
  • 101 is a substrate
  • 102 is a vapor deposition mask
  • 102a is an opening
  • 103 is a vapor deposition source
  • 103a is an injection port for injecting vapor deposition particles
  • 110 is a thin film such as a light emitting layer formed on the substrate.
  • the vapor deposition mask 102 and the vapor deposition source 103 are unitized and the relative positional relationship is fixed.
  • the arrow line indicates the relative scanning direction of the deposition mask 102 and the like with respect to the substrate 101.
  • vapor deposition is performed while maintaining a certain gap between the vapor deposition mask 102 and the substrate 101. Therefore, as shown in FIG. 2, a part of the vapor deposition particles that obliquely pass through the opening of the vapor deposition mask adheres to a portion outside the vapor deposition region r ⁇ b> 1 (region facing the vapor deposition mask opening).
  • Deposition blur occurs in the vertical direction. Since the light emitting layer or the like functions as a light emitting region of the pixel, color mixture and deterioration of characteristics are caused when the vapor deposition blur reaches the light emitting region of the adjacent pixel. Therefore, the vapor deposition blur is preferably as small as possible.
  • “deposition blur” refers to the thin film 110 formed on the outer portion of the deposition region r1, as shown in FIG.
  • the deposition blur can be reduced by reducing the gap between the deposition mask 102 and the substrate 101.
  • the vapor deposition particles are in relation to an axis (also referred to as a vapor deposition axis L1) perpendicular to the substrate 101 or the vapor deposition mask 102 when viewed from the scanning direction.
  • the angle (incident angle) incident on the substrate 101 is ⁇ and the vertical distance of the gap between the vapor deposition mask 102 and the substrate 101 is P
  • the width of the vapor deposition blur (blur width B) is P ⁇ tan ⁇ .
  • the vapor deposition mask 102 and the substrate 101 be as close as possible.
  • the incident angle ⁇ is limited by either the injection angle of the vapor deposition particles emitted from the injection port 103a or the passing angle (the angle with respect to the vapor deposition axis L1) at which the vapor deposition particles pass through the opening 102a. Since the width of 102a is very small, the passing angle is smaller than the exit angle, and the incident angle ⁇ is generally limited by the passing angle.
  • the maximum value of the passing angle is affected by the cross-sectional aspect ratio of the opening 102a of the vapor deposition mask 102.
  • the cross-sectional aspect ratio is a value determined by the width and depth of the opening 102a, the cross-sectional shape, and the like.
  • the sectional aspect ratio is represented by the ratio (f / h) of the depth dimension f to the width dimension h in the section of the opening 102a extending perpendicular to the mask surface when viewed from the scanning direction.
  • the vapor deposition mask 102 having a high cross-sectional aspect ratio (f2 / h) indicated by a two-dot chain line is more than the vapor deposition mask 102 having a low cross-sectional aspect ratio (f1 / h) indicated by a solid line.
  • the maximum value of the passing angle becomes small.
  • the method for example, it is possible to form the cross-sectional shape of the opening with high accuracy, or to increase the thickness of the vapor deposition mask.
  • the cross-sectional shape of the opening can be formed with high accuracy.
  • the vapor deposition mask becomes heavier accordingly, so that bending deformation due to its own weight is likely to occur.
  • the gap between the vapor deposition mask and the substrate becomes unstable. If the vapor deposition mask is enlarged, handling and control in the vapor deposition apparatus become difficult.
  • an object of the present invention is to provide a vapor deposition mask or the like that can effectively reduce vapor deposition blur by a practical method, and can produce a high-quality, high-definition large-sized organic EL display. is there.
  • the present invention devised the shape of the vapor deposition mask and its arrangement.
  • the vapor deposition mask of the present invention is a vapor deposition mask that forms a thin film in a predetermined pattern on a substrate by depositing vapor deposition particles through a plurality of stripe-shaped openings.
  • the vapor deposition mask includes a frame-shaped mask support, a plurality of mask layers provided in a frame of the mask support, and a support layer provided between the mask layers.
  • Each of the plurality of mask layers is formed by stretching a plurality of mask wires on the mask support in the same direction in a stripe shape.
  • the support layer is formed by stretching a plurality of support wires on the mask support so as to cross the mask wires.
  • a plurality of through gaps penetrating all of the plurality of mask layers in a straight line are formed, and the plurality of through gaps form the plurality of the plurality of through gaps.
  • An opening is constructed.
  • a plurality of mask layers each composed of a mask wire are laminated. Between these mask layers, a support layer composed of a plurality of support wires intersecting with the mask wires is provided. A plurality of through gaps are formed to overlap the stripe-like gaps of each mask layer and penetrate linearly. The plurality of through gaps constitute a plurality of openings.
  • this vapor deposition mask since the opening is formed by laminating a mask layer or the like, it is not necessary to form a hole by drilling a hole in a metal plate unlike a conventional vapor deposition mask. Since the thickness dimension can be increased by increasing the number of mask layers, a high cross-sectional aspect ratio can be easily realized. Therefore, it is possible to effectively reduce the evaporation blur, and it is possible to manufacture a high-quality, high-definition large-sized organic EL display.
  • this vapor deposition mask can reduce the weight because a space is formed in the portion of the support layer.
  • the length of the mask wire or support wire is changed to support the mask. It only needs to be assembled to the body and can be enlarged relatively easily. Since the mask wire is supported by a plurality of intersecting support wires, the displacement can be effectively suppressed even if the mask wire is enlarged.
  • each of the plurality of gaps can be partitioned by one mask wire.
  • the plurality of gaps can be partitioned by a plurality of the mask wires, respectively (also referred to as a second improved mask).
  • the number of mask wires may be changed accordingly, and it is not necessary to separately prepare mask wires having different dimensions. Therefore, since the number of materials can be suppressed, the manufacturing cost can be reduced.
  • each of the plurality of support wires can be alternately incorporated into each of the plurality of mask wires.
  • these vapor deposition masks exhibit excellent effects when combined with a vapor deposition apparatus used in a new vapor deposition method.
  • the vapor deposition mask As such a vapor deposition apparatus, the vapor deposition mask, a vapor deposition source that radiates the vapor deposition particles, the vapor deposition mask and the vapor deposition source, and a mask unit that fixes their relative positional relationship, In a state in which a certain gap is provided between the substrate support device for supporting the substrate and the substrate and the vapor deposition mask, at least one of the mask unit and the substrate is relatively moved along a predetermined scanning direction. It is conceivable to use a vapor deposition apparatus in which the vapor deposition mask is arranged so that the direction in which the opening extends and the scanning direction are parallel to each other.
  • the vapor deposition apparatus having such a configuration, it is possible to deposit a thin film on the substrate while effectively reducing vapor deposition blur regardless of the size of the substrate. Therefore, a high-quality and high-definition large-sized organic EL display can be stably manufactured, and mass production can be realized.
  • the outermost layer on the mask layer located on the substrate side overlaps with the gap.
  • the plurality of mask wires and the plurality of support wires are set so that the vapor deposition particles other than the vapor deposition particles emitted from the gap are captured by either the mask layer or the support layer. Is preferred.
  • the plurality of mask layers include a first mask layer and a second mask layer from the vapor deposition source side, and with respect to a reference line orthogonal to the vapor deposition mask as viewed from the scanning direction,
  • the maximum passage angle through which the vapor deposition particles pass through the gap in the first mask layer, the portion between the two gaps adjacent to each other in the first mask layer, and the second mask layer overlapping with each other.
  • the space between the two adjacent gaps also referred to as interlayer space
  • the minimum passing angle is larger than the maximum passing angle. Should be set larger.
  • the vapor deposition particles entering the interlayer space abut against the mask wire or the support wire, so that emission to the substrate side is prevented. Therefore, only the vapor deposition particles that have entered the entrance of the gap (through gap) are emitted from the exit, and the gap (through gap) can function substantially as an opening.
  • the minimum passage angle is smaller than the maximum passage angle. It is preferable that the passage angle is set larger.
  • the vapor deposition mask has a plurality of mask layers of three or more layers. Also in this case, as in the case of the two layers, the vapor deposition particles entering each interlayer space abut against the mask wire or the support wire, so that emission to the substrate side is prevented. Thus, even if the number of mask layers increases, the gap (through gap) can function substantially as an opening.
  • emits the said vapor deposition particle, the said vapor deposition mask, and the said vapor deposition source These relative positional relationship is shown.
  • a predetermined scan is performed on at least one of the mask unit and the substrate in a state where a fixed gap is provided between the substrate and the deposition mask, and a mask unit to be fixed, a substrate support device for supporting the substrate, and the deposition mask.
  • a moving device that relatively moves along a direction, wherein the vapor deposition mask is arranged so that the direction in which the opening extends and the scanning direction are parallel, and at least the vapor deposition of the plurality of mask layers.
  • Vapor deposition apparatus in which an adjustment gap that blocks the passage of the vapor deposition particles is formed in a portion between two adjacent gaps in the outermost mask layer located on the source side It can be.
  • the width between two adjacent gaps is an integral multiple of the width dimension of the mask wire, a plurality of mask wires can be placed in close contact with each other. Will not occur. However, if this is not the case, an extra gap is created due to the dimensional difference, and vapor deposition particles may be deposited unexpectedly therefrom.
  • the plurality of mask wires may be arranged so that the vapor deposition particles incident on the adjustment gap are captured by either the mask layer or the support layer.
  • the passage of the vapor deposition particles can be blocked only by adjusting the arrangement of the mask wire, and there is no need to provide a separate member or processing, which is advantageous in terms of cost.
  • the adjustment gap by forming the adjustment gap, hollowing is promoted, and the vapor deposition mask can be reduced in weight.
  • the adjustment gap can be closed with a sealing member.
  • the adjustment gap is closed with a sealing member, the passage of the vapor deposition particles can be reliably blocked and the stability can be ensured.
  • Such a vapor deposition mask and vapor deposition apparatus exhibit excellent effects in manufacturing based on the new vapor deposition method.
  • a vapor deposition method for example, a vapor deposition method in which the thin film is formed in a stripe shape on the substrate using these vapor deposition apparatuses, the substrate is supported by the substrate support apparatus, and the substrate and the vapor deposition mask are formed. In a state where the gap is provided between the mask unit and the substrate, an alignment step is performed so that at least one of the mask unit and the substrate is moved along a predetermined scanning direction by the moving device.
  • a vapor deposition method including a vapor deposition step of sequentially vapor-depositing while moving relatively and forming the thin film is conceivable.
  • This vapor deposition method is suitable for mass production processes of large-sized organic EL displays because vapor deposition with reduced vapor deposition blur can be performed regardless of the size of the substrate by performing a predetermined operation. .
  • a substrate for an organic EL display in which a plurality of pixels each having a light emitting region from which light is emitted is arranged in a grid is used as the substrate, and the plurality of openings are a plurality of pixels included in the plurality of pixels. Positioned so that the light emitting region of the film formation pixel is located with a gap inside the width direction of the opening as viewed from the direction orthogonal to the substrate. Excellent effect in the evaporation method.
  • the light-emitting area of the film formation pixel By placing the light-emitting area of the film formation pixel inside the opening with a gap, it is possible to suppress thin film molding defects caused by dimensions and positioning misalignment between the vapor deposition mask and the substrate. Productivity in the process can be improved.
  • the vapor deposition mask and the like of the present invention it is possible to effectively reduce vapor deposition blur, and mass production of a high-quality, high-definition large-sized organic EL display can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a vapor deposition process in the new vapor deposition method.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of a portion indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the gap between the vapor deposition mask and the substrate and vapor deposition blur.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the cross-sectional aspect ratio of the opening and the passing angle.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL display in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the main part of the substrate.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a cross section taken along line II in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the basic manufacturing process of the organic EL display.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the main part of the vapor deposition apparatus.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a cross section taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a main part of a modified example of the vapor deposition apparatus.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the light emitting layer deposition process.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a vapor deposition mask in the first embodiment.
  • 14 is a schematic view showing a cross section taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view showing a main part of the vapor deposition mask in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic enlarged view of the main part in FIG. FIG.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a vapor deposition mask (modified example) in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of the vapor deposition mask (modified example) in the first embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a vapor deposition mask (modification) in the first embodiment.
  • 20A and 20B are schematic cross-sectional views showing a vapor deposition mask (modification) in the first embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic plan view showing the positional relationship between the vapor deposition mask and the pixels in the first embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic view showing a vapor deposition mask in the second embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of a vapor deposition mask in the second embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of a vapor deposition mask (modified example) in the second embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic enlarged view of the main part in FIG.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a vapor deposition mask (modification) in the second embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic view showing a vapor deposition mask in the third embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing the main part of the vapor deposition mask in the third embodiment.
  • 29 is a schematic cross-sectional view showing a main part in FIG.
  • FIG. 30 is a schematic enlarged view of the main part in FIG.
  • the organic EL display according to the present embodiment controls light emission of a plurality of pixels (sub-pixels 2R, 2G, and 2B) composed of red (R), green (G), and blue (B) colors (also collectively referred to as RGB). By doing so, it is an active matrix display that realizes full-color image display.
  • the organic EL display 1 of the present embodiment includes a substrate 10, a thin-film organic EL element 20, a sealing plate 30, and the like. Both the substrate 10 and the sealing plate 30 have a rectangular plate shape, and the organic EL element 20 is covered with a sealing member 40 such as an adhesive while being sandwiched between them. And sealed.
  • the central portion of the surface of the substrate 10 is a display area 11 for displaying an image, and the organic EL element 20 is disposed there.
  • the display region 11 of the substrate 10 is provided with TFTs 12 (Thin-Film-Transistors), wirings 13, an interlayer film 14, and the like.
  • TFTs 12 Thin-Film-Transistors
  • wirings 13 an interlayer film 14, and the like.
  • the organic EL display 1 is preferably a transparent substrate 10 because it is a bottom emission type in which emitted light is extracted from the substrate 10 side. However, in the case of a top emission type, it is not necessarily transparent.
  • the wiring 13 is patterned on the substrate 10 and includes a plurality of gate lines extending in parallel and a plurality of signal lines extending in parallel to intersect with the gate lines. In each of the plurality of regions surrounded by the wirings 13 such as the gate lines, RGB sub-pixels 2R, 2G, and 2B are arranged, and each of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B emits light.
  • a TFT 12 to be controlled is provided.
  • the organic EL element 20 includes a first electrode 21 (anode), an organic EL layer 22, a second electrode 23 (cathode), and the like.
  • the first electrode 21 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide) or the like, and is formed by laminating on the interlayer film 14 and patterning in a lattice shape corresponding to the sub-pixels 2R, 2G, and 2B. Yes. These first electrodes 21 are connected to the respective TFTs 12 through contact holes 14a. An insulating edge cover 15 is laminated on the first electrodes 21.
  • the edge cover 15 is formed with light emitting regions 16R, 16G, and 16B each having a rectangular opening for each of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B, and most of the first electrode 21 is exposed from the light emitting regions 16R, 16G, and 16B.
  • the end of the first electrode 21 is covered with the edge cover 15. The light emission of each pixel is extracted through these light emitting regions 16R, 16G, and 16B.
  • the organic EL layer 22 is provided between the first electrode 21 and the second electrode 23.
  • the hole transport layer 24, the light emitting layers 25R, 25G, and 25B, the electron transport layer 26, and the electron injection layer 27 are sequentially stacked from the first electrode 21 side.
  • the hole transport layer 24 of this embodiment also has a function as a hole injection layer.
  • the configuration of the organic EL layer 22 shown in the present embodiment is an example, and the present invention is not limited to this, and each layer can be selected and combined as necessary.
  • a hole injection layer may be provided separately from the hole transport layer 24, or a blocking layer may be further provided.
  • the organic EL layer 22 only needs to include at least the light emitting layers 25R, 25G, and 25B.
  • Known materials can be used for the material such as the hole transport layer 24 and the light emitting layers 25R, 25G, and 25B.
  • a hole transport layer 24 is formed on the prepared TFT substrate 10 so as to cover the TFT 12 and the like (step S1). Specifically, the material of the hole transport layer 24 is deposited over the entire display region 11. For example, an entire area mask having an opening having the same size as that of the display area 11 is bonded to the TFT substrate 10 and adhered thereto. The material of the hole transport layer 24 is vapor-deposited while rotating the TFT substrate 10 to which the entire area mask is adhered.
  • the hole transport layer 24 can be formed to a thickness of about 30 nm by using, for example, ⁇ -NPD as a material. A conventional vapor deposition apparatus can be used for this vapor deposition treatment.
  • the light emitting layers 25R, 25G, and 25B are formed on the hole transport layer 24 (step S2).
  • the light emitting layers 25R, 25G, and 25B are vapor-deposited for each color of RGB so as to be separately coated (separate vapor deposition).
  • vapor deposition of the light emitting layers 25R, 25G, and 25B it is common to perform co-evaporation using a host material and a dopant material.
  • the materials of the light emitting layers 25R, 25G, and 25B such as a host material and a dopant material can be selected from known materials.
  • the film thickness of the light emitting layers 25R, 25G, and 25B can be formed in the range of 10 to 100 nm, for example. In this embodiment, since a new vapor deposition method or a vapor deposition apparatus is used for this step, details will be described later.
  • the electron transport layer 26 is formed by being stacked on the light emitting layers 25R, 25G, and 25B (step S3). Specifically, the material for the electron transport layer 26 is vapor-deposited over the entire display region 11 by the same method as that for the hole transport layer 24. Further, the electron injection layer 27 is formed on the electron transport layer 26 (step S4). Also in the case of the electron injection layer 27, the material of the electron injection layer 27 is deposited over the entire display region 11 by the same method as the hole transport layer 24.
  • the materials for the electron transport layer 26 and the electron injection layer 27 can be selected from known materials. Both may be formed integrally using the same material. Each film thickness of the electron transport layer 26 and the electron injection layer 27 can be formed in the range of 10 to 100 nm, for example.
  • the electron transport layer 26 can be formed with a thickness of 30 nm using Alq as a material
  • the electron injection layer 27 can be formed with a thickness of 1 nm using LiF as a material.
  • the TFT substrate 10 on which the organic EL element 20 is formed is finally bonded to the sealing plate 30 to seal the organic EL element 20, whereby the main part of the organic EL display 1 is completed.
  • step S2 the process (step S2) for forming the light emitting layers 25R, 25G, and 25B by separate vapor deposition will be described.
  • the process step S2 for forming the light emitting layers 25R, 25G, and 25B by separate vapor deposition will be described.
  • the basic configuration will be described first.
  • the vacuum chamber 51 is a box-shaped closed container that can be opened and closed.
  • the inside of the vacuum chamber 51 can be decompressed and kept at a predetermined low pressure state by a decompression device not shown.
  • the substrate support device 52 has a substrate 10 (also referred to as a target substrate 10) to be processed in a row direction (a direction in which the subpixels 2R, 2G, and 2B of each color are arranged in a line) as indicated by an arrow line in FIG. It has a function of supporting horizontally in a state of being oriented in the scanning direction.
  • the substrate support device 52 is provided with an electrostatic chuck, the target substrate 10 can be supported without being bent by its own weight by being attracted by the electrostatic chuck.
  • the substrate support device 52 can move horizontally, and the moving device 56 automatically controls horizontal movement in the scanning direction.
  • the scanning direction is also referred to as the X-axis direction
  • the direction orthogonal to the scanning direction on the horizontal plane is also referred to as the Y-axis direction.
  • these axial directions are shown as appropriate.
  • a direction (vertical direction) in which the vapor deposition axis perpendicular to the target substrate 10 and the like extends is also referred to as a Z-axis direction.
  • a shadow mask 60 is horizontally disposed below the target substrate 10 supported by the substrate support device 52 with a certain gap H therebetween.
  • the vertical distance (shortest distance) of the gap H is preferably set in the range of 50 ⁇ m to 1 mm. From the viewpoint of preventing vapor deposition blur, it is better to be small, but if it is less than 50 ⁇ m, the target substrate 10 and the shadow mask 60 may come into contact with each other. On the other hand, if it exceeds 1 mm, vapor deposition becomes unstable, resulting in color mixing and deterioration of patterning accuracy.
  • the shadow mask 60 has a rectangular plate shape, and has a plurality of openings K, K,... Formed in stripes so as to be aligned in the long side direction and extend along the short side ( Only a part of the opening is shown).
  • the plurality of openings K, K,... are formed, for example, so as to correspond to the columns of RGB sub-pixels 2R, 2G, 2B.
  • the shadow mask 60 has a long side dimension set to be larger than a dimension in the Y-axis direction in the display area 11 of the target substrate 10 facing the shadow mask 60, and a short side dimension in the display area 11 of the target substrate 10 facing the shadow mask 60. It is set smaller than the dimension in the X-axis direction.
  • a plurality of openings K, K,... Are provided in a range corresponding to the display area 11 in the Y-axis direction (effective area).
  • the second marker 63 that performs alignment with the first marker 17 provided on the target substrate 10 is provided on both outer sides of the effective area.
  • the first marker 17 and the second marker 63 are detected by a sensor 57 provided in the vapor deposition apparatus 50, and the target substrate 10 and the shadow mask 60 are accurately positioned in the horizontal direction based on the detected values (these elements). Is also called a positioning mechanism).
  • the shadow mask 60 is detachably attached to the mask unit 55 with its short side parallel to the scanning direction. Details of the shadow mask 60 will be described later.
  • the mask unit 55 is provided with a holder 55a, a tension holding device 58, a vapor deposition source 53, and the like.
  • the shadow mask 60 mounted on the mask unit 55 is horizontally supported by a tension holding device 58, and the relative positional relationship with the vapor deposition source 53 is fixed by a holder 55a.
  • the vapor deposition source 53 is provided so as to extend along the Y-axis direction.
  • the vapor deposition source 53 is disposed below the shadow mask 60 so as to face the target substrate 10 with the shadow mask 60 interposed therebetween.
  • a plurality of injection ports 53a, 53a,... For emitting vapor deposition particles toward the target substrate 10 are arranged in a line in the Y-axis direction (only a part of the injection ports are shown).
  • these exit ports 53a, 53a,... are arranged at positions facing the openings K of the shadow mask 60, and each exit port 53a is located at the center (X axis and It is located at the center in both directions of the Y axis.
  • the vapor deposition apparatus 50 is provided with a shutter (not shown) that opens and closes between the vapor deposition source 53 and the shadow mask 60. By controlling the opening and closing of the shutter, the vapor deposition apparatus 50 automatically performs vapor deposition at an appropriate timing. It is controlled.
  • the vapor deposition apparatus 50 may have various configurations other than the vapor deposition apparatus 50 described above. For example, it can be configured such that the mask unit 55 side moves instead of the substrate 10 side moving.
  • the number and arrangement of the injection ports 53a can be adjusted as appropriate.
  • it may be a slit-shaped injection port in which one or a plurality of injection ports 53a are extended in the Y-axis direction.
  • a plurality of injection ports 53a may be arranged in the X-axis direction.
  • the mask unit 55 and the substrate support device 52 may be arranged upside down so as to emit the vapor deposition particles downward. Since the configuration and function of each member and the like are the same as those of the vapor deposition apparatus 50 of the present embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted. In this case, the mask unit 55 side can be easily moved. It is also advantageous in that the target substrate 10 can be easily supported.
  • FIG. 12 shows the main steps of the vapor deposition method.
  • the shadow mask 60 for the red (R) light emitting layer 25R is attached to the mask unit 55, and the shadow mask 60 is horizontally supported by the tension holding device 58 (step S11).
  • the shadow mask 60 and the vapor deposition source 53 are fixed in a predetermined positional relationship.
  • a material for the red (R) light emitting layer 25R is set.
  • the target substrate 10 is attached to and supported by the substrate support device 52 so that the row direction of the target substrate 10 is parallel to the scanning direction (step S12).
  • the target substrate 10 and the shadow mask 60 are made to face each other to perform vertical alignment (Z-axis direction), and a predetermined gap H is set between the target substrate 10 and the shadow mask 60 (alignment step, Step S13).
  • the vapor deposition apparatus 50 is operated, and vapor deposition is performed while scanning the target substrate 10 over the entire display area 11 of the target substrate 10 (deposition step, step S14).
  • the target substrate 10 moves in the scanning direction at a constant scanning speed.
  • the target substrate 10 is accurately positioned in the horizontal direction with respect to the shadow mask 60 by the positioning mechanism.
  • vapor deposition particles are emitted from the vapor deposition source 53, and vapor deposition particles are sequentially deposited on the target substrate 10 through the opening K of the shadow mask 60, thereby forming the thin film 3.
  • the film thickness of the thin film 3 can be controlled, for example, by adjusting the scanning speed and the number of scans.
  • the stripe-shaped thin film 3 (red light emitting layer 25R) is formed in the red (R) sub-pixels 2R, 2R,.
  • the green (G) or blue (B) light emitting layers 25G and 25B are exchanged by changing the material of the shadow mask 60 and the vapor deposition source 53 by the same vapor deposition method. What is necessary is just to form. Since the arrangement of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B for each color of RGB is the same pitch, for example, if the shadow mask 60 is shifted (moved) by a predetermined pitch in the Y-axis direction, Can be shared.
  • a new shadow mask 60 (also referred to as a first improved mask 60A) was created in order to reduce such deposition blur.
  • the improved mask 60A includes a rectangular frame 65 (mask support), and a plurality of mask layers 70, 70,... And a support layer 71 are provided in the frame.
  • the plurality of mask layers 70, 70,... are composed of two mask layers 70, 70 that are stacked one above the other (this is also referred to as a first mask layer 70 a and a second mask layer 70 b), and 1 between them.
  • Two support layers 71 are sandwiched.
  • Each mask layer 70 is formed by stretching a plurality of mask wires 72 on the frame 65.
  • the plurality of mask wires 72 are arranged in stripes at a predetermined pitch in parallel with the short sides of the frame 65. Therefore, each mask layer 70 has a plurality of parallel slit-shaped gaps 73 defined by a plurality of mask wires 72.
  • the plurality of gaps 73 are set to have the same width dimension and are partitioned by one mask wire 72 having the same width dimension.
  • the mask wire 72 of the first mask layer 70a and the mask wire 72 of the second mask layer 70b overlap each other vertically, and the outlines of the mask wires 72, 72 of the mask layers 70a, 70b coincide with each other when viewed from the Z-axis direction. Are arranged as follows.
  • the plurality of gaps 73 of each mask layer 70 also have their contour lines aligned vertically, and a plurality of gaps 73 that penetrates both mask layers 70 linearly as viewed from the Z-axis direction are formed (through gaps). 73a). A plurality of openings K that allow the vapor deposition particles to pass therethrough are formed by these through gaps 73a. That is, only the vapor deposition particles having a smaller passing angle than the passage angle ⁇ out of the vapor deposition particles incident on the through gap 73a (opening K) can exit there.
  • the support layer 71 is formed by stretching a plurality of support wires 74 on the frame 65.
  • the plurality of support wires 74 intersect with the mask wire 72, for example, are arranged substantially parallel to the long side of the frame 65.
  • the support layer 71 is provided to support the upper and lower mask layers 70 and hold them in place. Therefore, unlike the mask layer 70 that forms the opening K, a highly accurate arrangement is not always necessary, and the extending direction may be oblique or varied.
  • the pitch of the support wires 74 may be relatively large, and is not necessarily a constant pitch.
  • each mask wire 72 and each support wire 74 a metal material such as stainless steel, nickel, an alloy, or a synthetic resin material can be used.
  • a metal wire having a rectangular cross section is used for the mask wire 72 and the support wire 74 shown in the present embodiment.
  • Each of these wires is fixed to the frame 65 by fusion, bonding, or the like in a state where the wires are pulled so that a tension acts.
  • these contact points may be fused or bonded.
  • the gap 73 of the mask layer 70 on the substrate 10 side in order to appropriately function the through gap 73a as the opening K, among the vapor deposition particles incident on the gap 73 of the mask layer 70 on the vapor deposition source 53 side, the gap 73 of the mask layer 70 on the substrate 10 side.
  • the mask wire 72 and the support wire 74 are arranged so that the vapor deposition particles other than the vapor deposition particles emitted from the light are captured by either the mask layer 70 or the support layer 71.
  • FIG. 1 is a view of a part of the first improved mask 60A as viewed from the X-axis direction, with the lower side being a first mask layer 70a located on the vapor deposition source 53 side and the upper side being a second mask located on the target substrate 10 side. Layer 70b is formed.
  • the maximum passing angle through which the vapor deposition particles pass through the gap 73 of the first mask layer 70a with respect to the vapor deposition axis L1 is ⁇ .
  • be the minimum passing angle through which vapor deposition particles pass through the space.
  • the vapor deposition particles entering the space between the first mask layer 70a and the second mask layer 70b are the support layer. 71 (support wire 74) or second mask layer 70b (mask wire 72) collides and is captured, so that it does not pass through first improved mask 60A. Accordingly, in this case, the vapor deposition particles that can be emitted from the gap 73 of the second mask layer 70b are the gap 73 of the first mask layer 70a and the gap 73 of the second mask layer 70b linearly connected thereto (through gap 73a). ) And is limited to vapor deposition particles having a passing angle smaller than the maximum passing angle ⁇ passing through the through gap 73a.
  • a hole having the same width as the gap 73 is formed in the metal plate having the same thickness as the total thickness of the first mask layer 70a, the second mask layer 70b, and the support layer 71.
  • substantially the same effect as the formation of the opening K can be obtained, and a high cross-sectional aspect ratio can be easily realized.
  • the first improved mask 60A can be reduced in weight because the space between the overlapping mask layers 70 (portion of the support layer 71) is hollow. .
  • the conventional deposition mask when the conventional deposition mask is enlarged, it is necessary to prepare a large metal plate accordingly, whereas in the case of the first improved mask 60A, the lengths of the mask wire 72 and the support wire 74 are reduced. It only needs to be changed and assembled to the frame 65, and the size can be relatively easily increased. Since the mask wire 72 is supported by a plurality of intersecting support wires 74, the displacement can be effectively suppressed even when the mask wire 72 is enlarged.
  • the first improved mask 60A is not limited to the above-described form, and can take various forms.
  • the mask layer 70 may be three or more layers.
  • the support layer 71 is provided between each of the adjacent mask layers 70.
  • vapor deposition particles incident on the gap 73 of the outermost mask layer 70 located on the vapor deposition source 53 side vapor deposition particles other than the vapor deposition particles emitted from the gap 73 of the outermost mask layer 70 located on the substrate 10 side.
  • a plurality of mask wires 72 and a plurality of support wires 74 are arranged so as to be captured by either the mask layer 70 or the support layer 71.
  • the mask layer 70 (the second mask layer 70b in the figure) from the first mask layer 70a of the first layer to the Nth layer (the second layer in the figure) with respect to the vapor deposition axis L1.
  • ⁇ n ( ⁇ 2 in the figure) be the maximum passing angle through which the vapor deposition particles pass through the portion of the through gap 73a.
  • the Nth mask layer 70 a portion between two adjacent gaps 73, 73 and an N + 1th layer (third layer in the figure) mask layer 70 (third mask in the figure) overlapping therewith.
  • the minimum passing angle through which the vapor deposition particles pass through the space between the two adjacent gaps 73, 73 is ⁇ n ( ⁇ 2 in the figure).
  • the improved mask is dimensioned so that the passage angle ⁇ n is larger than the passage angle ⁇ n (N and n are integers of 1 or more).
  • the support layer 71 may be disposed not only between the mask layers 70 but also outside the mask layer 70.
  • the support layer 71 By providing the support layer 71 on the outer side of the mask layer 70, the support of the mask layer 70 is further strengthened, and displacement and the like can be suppressed.
  • the cross-sectional shape of the mask wire 72 and the support wire 74 can also take various forms.
  • the cross section (outline) may be circular, or as shown in (b) of FIG. .
  • Different cross-sectional shapes can be combined.
  • a circular cross section has the advantage that a general-purpose product can be used and material costs can be reduced.
  • a polygonal cross section is effective in preventing misalignment because the contact area between the mask wire 72 and the support wire 74 is increased.
  • the rectangular cross section is preferable because the through gap 73a (opening K) can be formed parallel to the Z-axis direction.
  • the opening K (through gap 73a) of the first improved mask 60A and the sub-pixels 2R, 2G, 2B of the target substrate 10 are preferably set in a predetermined positional relationship.
  • FIG. 21 shows, for example, a state in which the target substrate 10 is accurately positioned in the horizontal direction by the positioning mechanism (the state of the vapor deposition process) with respect to the first improved mask 60A.
  • the Z-axis direction is viewed from the vapor deposition source 53 side.
  • portions of the substrate 10 other than the light emitting regions 16R, 16G, and 16B are hatched for easy viewing.
  • each opening K is arranged to face the sub-pixels 2R, 2G, and 2B (film formation pixel 2a) on which the thin film 3 (element film) is formed.
  • the opening K is provided only in a portion facing the row of red (R) sub-pixels 2R.
  • the first improved mask 60A is positioned so that the light emitting regions 16R, 16G, and 16B of the film formation pixel 2a are located inside the opening K with a gap g therebetween.
  • a predetermined amount of gap 73g (design margin) is provided between the edge extending in the X-axis direction inside the opening K and the edge extending in the X-axis direction outside the light emitting region.
  • the light emitting layers 25R, 25G, and 25B were formed using the first improved mask 60A, the vapor deposition apparatus 50, and the new vapor deposition method described above.
  • the first improved mask 60A a mask having a size of 200 mm (X-axis direction) ⁇ 600 mm (Y-axis direction) was used.
  • the mask wire 72 and the support wire 74 a wire made of an Invar material (an alloy containing 36% Ni in Fe) having a square cross section with a side of 340 ⁇ m was used. Accordingly, the total thickness of the first improved mask 60A is 1020 ⁇ m. The gap H between the target substrate 10 and the first improved mask 60A was 300 ⁇ m.
  • the opening K had a width (Y-axis direction) of 110 ⁇ m and a length (X-axis direction) of 150 mm.
  • the pitch in the Y-axis direction of the openings K was 450 ⁇ m.
  • the number of openings K was 751.
  • a shielding plate made of Invar material having a plate thickness of 100 ⁇ m was arranged on the outer periphery of the region where the opening K was provided, and the region where the opening K was provided was limited to a predetermined size.
  • the pitch of the support wires 74 was 1 cm.
  • the passage angle ⁇ is 17.9 ° and the passage angle ⁇ is 45 °, and the predetermined condition is satisfied (see FIG. 16).
  • Each light emitting region 16R, 16G, 16B of the film formation pixel 2a has a size of 300 ⁇ m (X-axis direction) ⁇ 90 ⁇ m (Y-axis direction), and the pitch in the X-axis direction is 450 ⁇ m, and the pitch in the Y-axis direction is 150 ⁇ m. did.
  • the maximum incident angle ⁇ of the vapor deposition particles at this time was 6.2 °, and the cross-sectional aspect ratio was about 9.3.
  • the materials of the light emitting layers 25R, 25G, and 25B of the respective colors use a host material and a dopant material, and their deposition rates are 5.0 nm / s and 0.53 nm / s for red (R) and green (G). Of 5.0 nm / s and 0.67 nm / s, and blue (B) of 5.0 nm / s and 0.67 nm / s. In the vapor deposition process, one reciprocal scan was performed once.
  • RGB light emitting layers 25R, 25G, and 25B having excellent film thickness uniformity could be formed.
  • the blur width at this time was about 33 ⁇ m.
  • the weight of the portion of the first improved mask 60A excluding the frame 65 was about 205 g. If a vapor deposition mask of the same material and dimensions was produced by a conventional method using a metal plate, the weight would be approximately 890 g, so that a significant reduction in weight could be achieved.
  • the gap 73 in each mask layer 70 is partitioned by one mask wire 72.
  • a plurality of (three in this embodiment) mask wires are used.
  • 72 (partially also referred to as element mask wire 72a).
  • the vapor deposition apparatus 50, the vapor deposition method, etc. are the same as that of 1st Embodiment, a different point is demonstrated in detail and the description is abbreviate
  • FIG. 22 and 23 show a shadow mask 60 (second improved mask 60B) of the present embodiment.
  • a plurality of gaps 73 are each partitioned by three element mask wires 72a.
  • the second improved mask 60B even when the opening width and the pitch thereof are changed, the number of the element mask wires 72a may be changed in accordance with the change, and the mask wires 72 having different dimensions can be individually set. No need to prepare. Therefore, since the number of materials can be suppressed, the manufacturing cost can be reduced.
  • the width between two adjacent gaps 73 is an integral multiple of the width dimension of the element mask wire 72a, the plurality of element mask wires 72a are arranged in close contact with each other. can do. However, if this is not the case, a gap 73 is formed between the element mask wires 72a, and vapor deposition particles may be unexpectedly deposited therefrom.
  • the width between two adjacent gaps 73 is Even if it is not an integral multiple of the width dimension of the element mask wire 72a, only the through gap 73a can function as the opening K.
  • the plurality of element mask wires 72a may be arranged so that all of the vapor deposition particles incident on the adjustment gap 75 are captured by either the mask layer 70 or the support layer 71.
  • the position of the adjustment gap 75 of each mask layer 70 is shifted and viewed from the X-axis direction to block the vapor deposition particle passage.
  • the predetermined through gap 73a can function as the opening K, and the cross-sectional aspect ratio can be increased.
  • the adjustment gap 75 in the mask layer 70 hollowing is promoted, and further the weight of the vapor deposition mask can be reduced.
  • the mask layer 70 has three or more layers and that various cross-sectional shapes can be adopted for the element mask wire 72a.
  • the adjustment gap 75 can be sealed with a sealing member 77.
  • a wire having a diameter larger than the width of the adjustment gap 75 also referred to as a sealing wire 77
  • the sealing wire 77 is stretched on the frame 65 and the adjustment gap 75 is closed with the sealing wire 77. It is preferable to close all the adjustment gaps 75 facing both surfaces, but all the adjustment gaps 75 facing one side may be closed. It is sufficient that at least the adjustment gap 75 where the vapor deposition particles may pass is closed.
  • the sealing wire 77 is preferably a wire having a circular cross section. If it does so, it can bite into the adjustment gap 73 easily and positioning becomes easy. In addition to this, for example, enclosing a resin or the like in the adjustment gap 75 is conceivable.
  • each mask layer 70 is partitioned by three element mask wires 72a, and four mask layers 70 are stacked to constitute the second improved mask 60B.
  • the mask wire 72 a wire made of Invar material having a square cross section with a side of 100 ⁇ m was used.
  • the support wire 74 a wire made of Invar having a square cross section with a side of 200 ⁇ m was used.
  • the width, pitch, and the like of the opening K were the same as those in the first example.
  • the width between two adjacent gaps 73 is 340 ⁇ m, an adjustment gap 75 of 40 ⁇ m is required. Therefore, the adjustment gaps 75 formed in the respective mask layers 70 are arranged so that their positions are shifted as shown in FIG. 24 so that the vapor deposition particles incident thereon do not pass through.
  • the light emitting layers 25R, 25G, and 25B were formed with the same vapor deposition apparatus settings and vapor deposition treatment conditions as in the first example.
  • RGB light emitting layers 25R, 25G, and 25B having excellent film thickness uniformity could be formed.
  • the blur width was about 33 ⁇ m as in the first example.
  • the support wires 74 are arranged so as to be sandwiched between the mask layers 70 adjacent to each other in the vertical direction.
  • each of the plurality of mask wires 72 is provided. This is particularly different in that each of the plurality of support wires 74 is arranged so as to be incorporated alternately.
  • the vapor deposition apparatus 50, the vapor deposition method, etc. are the same as that of 1st Embodiment, a different point is demonstrated in detail and the description is abbreviate
  • FIG. 27 to 29 show the shadow mask 60 (third improved mask 60C) of the present embodiment.
  • the support wires 74 are arranged so as to alternately pass through the upper side and the lower side of the mask wire 72 of the same mask layer 70.
  • This third improved mask 60C is composed of two mask layers 70 and two support layers 71 (for the sake of convenience, the upper mask layer 70 and the support layer 71 are respectively shown in FIG. 1 support layer 71w, and the lower mask layer 70 and the support layer 71 are also referred to as a second mask layer 70x and a second support layer 71x, respectively).
  • the mask layer 70 and the support layer 71 are not limited to two, and may be three or more.
  • the support wires 74 of the support layers 71 are arranged so as to alternately pass above and below the mask wires 72 of the mask layers 70 in the same order in the Y-axis direction. For example, if each support wire 74 of the first support layer 71w is positioned above the nth mask wire 72w (n) from one end in the Y-axis direction in the first mask layer 70w, the first mask layer For the (n ⁇ 1) th mask wire 72w (n ⁇ 1) and the (n + 1) th mask wire 72w (n + 1) adjacent to the mask wire 72w (n) at 70w, the first support layer 71w is formed on the lower side. Each support wire 74 will be located.
  • the support wires 74 of the second support layer 71x are positioned above the nth mask wire 72x (n) in the second mask layer 70x.
  • the support wires 74 of the second support layer 71x are located at the positions.
  • the support wires 74 of the second support layer 71x are positioned below the nth mask wire 72w (n) in the first mask layer 70w, and the ( n-1) th mask wire 72x in the second mask layer 70x.
  • Each support wire 74 of the first support layer 71w is positioned above (n ⁇ 1) and the (n + 1) th mask wire 72x (n + 1) .
  • each mask wire 72 is displaced in the vertical direction along the Y-axis direction.
  • n-th mask wire 72w of the first mask layer 70 w (n) and the second mask layer 70x of the mask wire 72x (n) are all forces acting on the lower side to position the support wire 74 on its upper side Therefore, the position is relatively shifted downward.
  • the mask wire 72w (n-1) and the mask wire 72w (n + 1) of the first mask layer 70w and the mask wire 72x (n-1) and the mask wire 72x (n + 1) of the second mask layer 70x are
  • the support wire 74 is positioned on the lower side and a force acts on the upper side, the position is relatively shifted on the upper side.
  • the position of the end of the opening K (through gap 73a) is relatively displaced in the vertical direction (Z-axis direction), so that the size of one passage angle ⁇ 1 and the other passage angle ⁇ 2 is obtained. There is a difference. As a result, a difference occurs in the blur width on both sides of the thin film 3 (element film). As the amount of deviation increases, the difference in blur width also increases.
  • the mask layer 70 on the substrate 10 side in order to appropriately function the through gap 73a as the opening K, out of the vapor deposition particles incident on the gap 73 of the mask layer 70 on the vapor deposition source 53 side, the mask layer 70 on the substrate 10 side.
  • the mask wire 72 and the support wire 74 are arranged so that vapor deposition particles other than the vapor deposition particles emitted from the gap 73 are captured by either the mask layer 70 or the support layer 71.
  • the conditions are the same as those of the first improved mask 60A and the like described above except that the sizes of the passing angle ⁇ and the like are different on both sides of the opening K (through gap 73a). Are the same.
  • the lower side of the figure is the vapor deposition source 53 side, and the maximum of vapor deposition particles passing through the vapor deposition axis L1 from one side (side shifted upward) of the gap 73 of the second mask layer 70x.
  • the passing angle be ⁇ 1.
  • ⁇ 1 be the minimum passing angle through which vapor deposition particles pass through the space.
  • the passage angle ⁇ 2 is more than the passage angle ⁇ 2. It is set to be large. Note that the case where the mask layer 70 has three or more layers is the same as the first improved mask 60A and the like (see FIG. 18).
  • each wire can be arbitrarily selected.
  • the support wires 74 do not necessarily have to be alternately installed for each mask wire 72, and can be alternately installed for each of a plurality of mask wires 72, for example, for each of the two mask wires 72, 72.
  • a third improved mask composed of two support layers 71 and two mask layers 70 in which support wires 74 are alternately incorporated in the mask wires 72 is configured.
  • the mask wire 72 a wire made of an Invar material having a rectangular cross section with a width (Y-axis direction) of 340 ⁇ m and a thickness (Z-axis direction) of 500 ⁇ m was used.
  • the support wire 74 a wire made of Invar having a square cross section with a side of 100 ⁇ m was used.
  • each mask wire 72 was set to be displaced by 50 ⁇ m alternately above and below the reference line horizontal in the Y-axis direction.
  • the light emitting layers 25R, 25G, and 25B were formed in the same manner as in the first example except for the width and pitch of the openings K, the settings of the vapor deposition apparatus, the conditions for the vapor deposition process, and the like.
  • RGB light emitting layers 25R, 25G, and 25B having excellent film thickness uniformity could be formed.
  • the blur width was about 29 ⁇ m on one side and about 35 ⁇ m on the other side.
  • the vapor deposition mask and the like of the present invention it is possible to effectively reduce vapor deposition blur by a practical method, and thus it is possible to manufacture a high-quality and high-definition large-sized organic EL display. become.
  • the vapor deposition mask etc. concerning this invention are not limited to the said embodiment, The other various structures are also included.
  • the first improved mask 60A or the like may be used only for forming the light emitting layers 25R, 25G, and 25B of a specific color.
  • the unmodified shadow mask 60 is used for the green (G) light emitting layer 25G. it can.

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Abstract

 複数のストライプ状の開口Kを通じて蒸着粒子を蒸着させることにより、基板10に薄膜3をパターンニングする蒸着マスクである。蒸着マスクは、フレーム65と、その枠内に重ねて設けられる複数のマスク層70と、これらマスク層70の間に設けられる支持層71とを備える。マスク層70は、複数のマスクワイヤ72をストライプ状に張ることによって形成され、支持層71は、マスクワイヤ72と交差して複数の支持ワイヤ74を張ることによって形成されている。複数のマスク層70のそれぞれが有する複数の隙間73が重なることにより、複数のマスク層70の全てを直線状に貫通する複数の貫通隙間73aが複数形成されており、これら貫通隙間73aによって開口Kが構成されている。

Description

蒸着マスク、蒸着装置及び蒸着方法
 本発明は、例えば、大型の有機ELディスプレイ(Electro Luminescence display)などに好適な蒸着マスク等に関する。
 近年、フラットパネルディスプレイの大型化、高画質化、低消費電力化が求められており、低電圧で駆動でき、高画質な有機ELディスプレイは高い注目を浴びている。有機ELディスプレイの構造は、例えば、フルカラーのアクティブマトリクス方式の有機ELディスプレイの場合、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられた基板上に薄膜状の有機EL素子が設けられている。有機EL素子には、一対の電極の間に赤(R)、緑(G)、青(B)の発光層を含む有機EL層が積層されていて、これら電極間に電圧を印加することにより各発光層が発光するため、その光を利用して画像表示が行われている。
 このような有機ELディスプレイの製造では、真空蒸着法やインクジェット法、レーザ転写法などの手法を用いて発光層や電極等の薄膜のパターンニングが行われている。例えば、低分子型の有機ELディスプレイ(OLED)では、主に真空蒸着法が発光層のパターンニングに用いられている。
 真空蒸着法では、通常、所定の開口がパターン形成されたマスクを基板に密着固定し、マスク側を蒸着源に向けた状態で真空チャンバーにセットする。そして、基板の所望の位置に、マスクの開口を通して蒸着源から成膜素材を蒸着させることで、発光層等の薄膜のパターンニングが行われる。各色の発光層は、それぞれ個別に塗り分けるように蒸着される(塗り分け蒸着)。特に量産プロセスでは、基板と同等サイズのマスク(密着型全面シャドウマスク)を使用し、そのマスクを密着した基板を蒸着源に対して所定位置に固定した状態で蒸着するのが一般的である。
 蒸着源に対して基板等を相対的に移動させながら蒸着する真空蒸着法も知られている(特許文献1)。特許文献1では、形成する電極の面積よりも小さい小孔や細長いスリット孔が所定間隔で複数形成されたマスクが使用されている。そのマスクを小孔等の配列方向に対して交差する方向に移動させながら蒸着し、所定パターンの電極を形成している。
 本発明に関し、繊維を用いて形成した蒸着マスクが開示されている(特許文献2)。具体的には、矩形枠状のフレームの開口部に、樹脂系単繊維をストライプ状に設けている。樹脂系単繊維のそれぞれは、1本の大径の単繊維と2本の小径の単繊維で構成されている。2本の小径の単繊維は、大径の単繊維の直径よりも小さいピッチでフレームに接着されている。大径の単繊維は、これら2本の小径の単繊維の間に載置した状態でフレームに接着されている。
特開平10-102237号公報 特開2000-182767号公報
 従来の量産プロセスの下で発光層等を真空蒸着法によりパターンニングする場合、基板が大きくなればそれに伴ってマスクも大型化するため、マスクの自重撓みや延びにより、基板とマスクとの間に隙間が生じ易い。そのため、高精度なパターンニングを行うのが難しく、蒸着位置のズレや混色が発生して高精細化の実現が困難となっている。
 また、基板が大きくなれば、マスクやこれを保持するフレーム等が巨大になってその重量も増加するため、取り扱いが困難になり、生産性や安全性に支障をきたすおそれがある。関連装置も同様に巨大化、複雑化するため、装置設計が困難になり、設置コストも高額になる。
 そのため、従来の真空蒸着法では大型基板への対応が難しく、例えば、60インチサイズを超えるような大型基板に対しては量産レベルでパターンニングできる方法が実現できていないのが実情である。
 それに対し、本発明者は、そのような大型基板にも対応できる蒸着方法(新蒸着法ともいう)を先に提案している(特願2009-213570)。
 具体的には、基板よりも面積の小さいシャドウマスクと蒸着源とが一体化したマスクユニットを使用する。シャドウマスクと基板との隙間を一定に保った状態で、マスクユニットを基板に対して相対的に走査させながら蒸着を行う。そうすることで、上述したような基板の大型化に伴う問題を回避し、蒸着による大型基板のパターンニングを量産プロセスで実現可能にしている。
 ところが、この新蒸着法の場合、パターン形成される薄膜の蒸着ボケが大きくなり易い傾向が認められた。
 図1に、新蒸着法における蒸着過程を表した模式図を示す。図中、101は基板、102は蒸着マスク、102aは開口、103は蒸着源、103aは蒸着粒子を射出する射出口、110は基板に形成された発光層等の薄膜である。蒸着マスク102と蒸着源103とは、ユニット化されて相対的な位置関係が固定されている。矢印線はその蒸着マスク102等の基板101に対する相対的な走査方向を示している。
 新蒸着法では、蒸着マスク102と基板101との間に一定の隙間を保持しながら蒸着が行われる。そのため、図2に示すように、蒸着マスクの開口を斜めに通過する蒸着粒子の一部が蒸着領域r1(蒸着マスクの開口と対向する領域)の外側の部分に付着し、走査方向に対して垂直な方向に蒸着ボケが発生する。発光層等は画素の発光領域として機能するため、蒸着ボケが隣接する画素の発光領域に及ぶと、混色や特性の劣化を招く。従って、蒸着ボケは極力小さいのが好ましい。なお、ここでいう「蒸着ボケ」とは、同図に示すように、蒸着領域r1の外側の部分に形成される薄膜110のことを意味する。
 蒸着ボケは、蒸着マスク102と基板101との間の隙間を小さくすることで低減できる。例えば、図3に示すように、蒸着粒子の飛翔には指向性があるため、走査方向から見て、基板101や蒸着マスク102に直交する軸線(蒸着軸線L1ともいう)に対して蒸着粒子が基板101に入射する角度(入射角度)をγとし、蒸着マスク102と基板101との間の隙間の垂直間距離をPとすると、蒸着ボケの幅(ボケ幅B)はP×tanγとなる。したがって、蒸着マスク102と基板101との間の隙間が大きくなれば蒸着ボケは大きくなり、小さくなれば蒸着ボケは小さくなるため、蒸着マスク102と基板101とは、できるだけ近接させるのが好ましい。
 ところが、例えば数10μm等、蒸着マスク102と基板101とを極限まで近接させて、両者を接触させずに走査するには、蒸着マスク102や基板101の高精密な制御が必要になる。しかしながら、そのような制御を安定して行うのは難しく、特に大型の基板101の場合は実用化が難しい。
 それ以外で蒸着ボケを低減する方法としては、入射角度γを小さくすることが考えられる。入射角度γは、射出口103aから射出される蒸着粒子の射出角度、あるいは蒸着粒子が開口102aを通過する通過角度(いずれも蒸着軸線L1に対する角度)のいずれかによって制限されるが、通常、開口102aの幅は微小であるため射出角度よりも通過角度の方が小さく、入射角度γは通過角度によって制限されるのが一般的である。
 図4に示すように、その通過角度の最大値は、蒸着マスク102の開口102aの断面アスペクト比の影響を受ける。断面アスペクト比は、開口102aの幅や深さ、断面形状等によって定まる値である。ここでは、走査方向から見て、マスク表面に直交して延びる開口102aの断面における幅寸法hに対する深さ寸法fの比率(f/h)で断面アスペクト比を表している。その場合、同図に示すように、実線で示す低断面アスペクト比(f1/h)の蒸着マスク102よりも、2点鎖線で示す高断面アスペクト比(f2/h)の蒸着マスク102の方が、通過角度の最大値は小さくなる。
 従って、蒸着ボケを低減するには、蒸着マスクの開口の断面アスペクト比を高めることが効果的である。そして、その方法としては、例えば、開口の断面形状を精度高く形成することや蒸着マスクの厚みを大きくすることなどが考えられる。
 例えば、電鋳法やレーザーカットによる掘削法などを用いれば、開口の断面形状を精度高く形成することができる。しかし、厚みが300μmの蒸着マスクに100μmの幅で開口を形成する場合など、幅に対して深さの大きい開口の断面形状をμmレベルで精度高く加工することは難しい。
 また、蒸着マスクの厚みを大きくすると、それだけ蒸着マスクの重量が重くなるため、自重による撓み変形が生じ易くなる。撓み変形が生じると、蒸着マスクと基板との間の隙間が不安定になる。蒸着マスクが大型化すれば、取り扱いや蒸着装置内での制御も困難になる。
 そのため、蒸着ボケに有効な高断面アスペクト比の開口は、従来の蒸着マスクの構造では実用化が実現できなかった。
 そこで、本発明の目的は、実用的な方法で蒸着ボケを効果的に低減することができ、高品位で高精細な大型の有機ELディスプレイの製造が可能になる蒸着マスク等を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明では蒸着マスクの形状やその配置等を工夫した。
 例えば、本発明の蒸着マスクは、複数のストライプ状の開口を通じて蒸着粒子を蒸着させることにより、基板に薄膜を所定のパターンで形成する蒸着マスクである。蒸着マスクは、枠状のマスク支持体と、前記マスク支持体の枠内に重ねて設けられる複数のマスク層と、前記マスク層の間に設けられる支持層と、を備える。前記複数のマスク層のそれぞれは、前記マスク支持体に複数のマスクワイヤを同方向にストライプ状に張ることによって形成されている。前記支持層は、前記マスクワイヤと交差して前記マスク支持体に複数の支持ワイヤを張ることによって形成されている。前記複数のマスク層のそれぞれが有する複数の隙間が重なることにより、前記複数のマスク層の全てを直線状に貫通する複数の貫通隙間が複数形成されており、前記複数の貫通隙間によって前記複数の開口が構成されている。
 この蒸着マスクでは、それぞれがマスクワイヤで構成された複数のマスク層が積層されている。これらマスク層の間には、マスクワイヤと交差する複数の支持ワイヤで構成された支持層が設けられている。各マスク層のストライプ状の隙間を重ね合わせて直線状に貫通する複数の貫通隙間が形成されている。そして、これら複数の貫通隙間で複数の開口を構成している。
 この蒸着マスクによれば、マスク層等を積層することによって開口を構成しているので、従来の蒸着マスクのように、金属板に孔を穿って開口を形成する必要がない。マスク層の積層数を増やせば厚み寸法を大きくすることができるので、高断面アスペクト比を容易に実現できる。従って、蒸着ボケを効果的に低減することができ、高品位で高精細な大型の有機ELディスプレイの製造が可能になる。
 しかも、隙間の大きさや、マスクワイヤ、支持ワイヤのサイズを調整するだけで、断面アスペクト比やピッチが異なる蒸着マスクを得ることができるので、精細な薄膜を自在にパターンニングすることができる。また、金属板を穿つことによって開口を形成する従来の蒸着マスクに比べ、この蒸着マスクでは支持層の部分に空間が形成されるので軽量化が図れる。
 更に、従来の蒸着マスクを大型化する場合には、それに応じて大型の金属板を準備する必要があるのに対し、この蒸着マスクの場合、マスクワイヤや支持ワイヤの長さを変えてマスク支持体に組み付けるだけでよく、比較的容易に大型化できる。マスクワイヤは、交差する複数の支持ワイヤで支持してあるので、大型化しても位置ずれを効果的に抑制できる。
 具体的には、前記複数の隙間は、それぞれ1本の前記マスクワイヤによって区画することができる。
 この場合、蒸着マスクの構造が単純になるので、その加工が容易になり、品質の安定性に優れる。
 また、前記複数の隙間は、それぞれ複数本の前記マスクワイヤによって区画することもできる(第2改良マスクともいう)。
 この場合、開口幅やそのピッチを変更する場合であっても、マスクワイヤの本数をそれに合わせて変更すればよく、寸法の異なるマスクワイヤを個別に準備する必要がなくなる。従って、材料点数を抑制できるので、製造コストが削減できる。
 更に、前記複数のマスクワイヤのそれぞれに対し、前記複数の支持ワイヤのそれぞれを互い違いに組み込むこともできる。
 このように、張力が作用する複数のマスクワイヤのそれぞれに対し、張力が作用する複数の支持ワイヤのそれぞれを互い違いに組み込めば、支持ワイヤによるマスクワイヤの支持が強化されるので、マスクワイヤの位置ずれをよりいっそう防止できる。
 特に、これら蒸着マスクは、新蒸着法に用いる蒸着装置との組み合わせによって優れた効果が発揮される。
 例えば、そのような蒸着装置としては、これら蒸着マスクと、前記蒸着粒子を放射する蒸着源と、前記蒸着マスク及び前記蒸着源を含み、これらの相対的な位置関係を固定するマスクユニットと、前記基板を支持する基板支持装置と、前記基板と前記蒸着マスクとの間に一定の空隙を設けた状態で、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を、所定の走査方向に沿って相対的に移動させる移動装置と、を備え、前記開口が延びる方向と前記走査方向とが平行になるように前記蒸着マスクが配置される蒸着装置が考えられる。
 このような構成の蒸着装置によれば、基板のサイズの大小にかかわらず、蒸着ボケを効果的に低減しながら基板に薄膜を蒸着させることができる。従って、高品位で高精細な大型の有機ELディスプレイを安定して製造することができ、量産化が実現できる。
 この蒸着装置の場合、前記蒸着源側に位置する最外層の前記マスク層における前記隙間に入射する前記蒸着粒子のうち、その隙間と重なって前記基板側に位置する最外層の前記マスク層における前記隙間から出射する前記蒸着粒子以外の前記蒸着粒子は、前記マスク層及び前記支持層のいずれかに捕捉されるように、前記複数のマスクワイヤ及び前記複数の支持ワイヤが設定されているようにするのが好ましい。
 そうすれば、蒸着マスクの隙間(開口)の入口に入射する蒸着粒子は、必ずその隙間(開口)の出口から出射するので、隙間(貫通隙間)のみを開口として機能させることができる。従って、予期せぬ蒸着を防ぐことができ、高品質なパターンニングを行うことができる。
 具体的には、前記複数のマスク層が、前記蒸着源側から第1マスク層と、第2マスク層とを有し、前記走査方向から見て、前記蒸着マスクと直交する基準線に対し、前記第1マスク層における前記隙間を前記蒸着粒子が通過する最大の通過角度と、前記第1マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分、及びこれと重なる前記第2マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分の間の空間(層間空間ともいう)を前記蒸着粒子が通過する最少の通過角度とを比べたとき、前記最大の通過角度よりも前記最少の通過角度の方が大きく設定されているようにすればよい。
 そうすれば、層間空間に入り込む蒸着粒子はマスクワイヤか支持ワイヤに突き当たるので、基板側への出射が阻止される。従って、隙間(貫通隙間)の入口に入射した蒸着粒子のみがその出口から出射することとなり、実質的に隙間(貫通隙間)を開口として機能させることができる。
 更には、前記第2マスク層に続いて前記基板側に積層される複数のマスク層を有し、前記走査方向から見て、前記蒸着マスクと直交する基準線に対し、前記第1マスク層からN層目の前記マスク層にわたる前記貫通隙間の部分を前記蒸着粒子が通過する最大の通過角度と、N層目の前記マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分、及びこれと重なるN+1層目の前記マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分の間の空間を前記蒸着粒子が通過する最少の通過角度とを比べたとき、前記最大の通過角度よりも前記最少の通過角度の方が大きく設定されているようにするのが好ましい。
 これは、蒸着マスクが3層以上の複数のマスク層を有している場合を示している。この場合も2層の場合と同様に、各層間空間に入り込む蒸着粒子はマスクワイヤか支持ワイヤに突き当たるので、基板側への出射が阻止される。このように、マスク層の数が増えても、実質的に隙間(貫通隙間)を開口として機能させることができる。
 また、蒸着マスクに上述した第2改良マスクを用いる場合には、その蒸着マスクと、前記蒸着粒子を放射する蒸着源と、前記蒸着マスク及び前記蒸着源を含み、これらの相対的な位置関係を固定するマスクユニットと、前記基板を支持する基板支持装置と、前記基板と前記蒸着マスクとの間に一定の空隙を設けた状態で、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を、所定の走査方向に沿って相対的に移動させる移動装置と、を備え、前記開口が延びる方向と前記走査方向とが平行になるように前記蒸着マスクが配置され、前記複数のマスク層のうち、少なくとも前記蒸着源側に位置する最外層の前記マスク層における隣接する2つの前記隙間の間の部分に、前記蒸着粒子の通路を遮断した調整隙間が形成されている蒸着装置とすることができる。
 第2改良マスクの場合、隣接する2つの隙間の間の幅が、マスクワイヤの幅寸法の整数倍であれば、複数のマスクワイヤを密着させた状態で配置することができるので、余計な隙間を生じることがない。しかし、そうでない場合には、寸法差によって余計な隙間が生じ、そこから蒸着粒子が予期せず蒸着するおそれがある。
 そこで、そのような場合には、蒸着粒子の通路を遮断した調整隙間を形成することで、余計な隙間に起因する蒸着を防いで貫通隙間のみを開口として機能させることができる。
 具体的には、調整隙間に入射する前記蒸着粒子は、前記マスク層及び前記支持層のいずれかに捕捉されるように、前記複数のマスクワイヤを配置すればよい。
 そうすれば、マスクワイヤの配置を調整するだけで蒸着粒子の通路を遮断することができ、別途部材を設けたり加工を施す必要がなく、コスト面で有利である。また、調整隙間を形成することで、中空化が促進され、さらに蒸着マスクの軽量化を図ることができる。
 前記調整隙間は、封止部材で塞ぐこともできる。
 調整隙間を封止部材で塞げば、蒸着粒子の通路を確実性をもって遮断することができ、安定性を確保できる。
 このような蒸着マスクや蒸着装置は、新蒸着法に基づく製造において優れた効果を発揮する。
 そのような蒸着方法としては、例えば、これら蒸着装置を用いて前記基板に前記薄膜をストライプ状に形成する蒸着方法であって、前記基板を前記基板支持装置に支持させ、前記基板と前記蒸着マスクとの間に前記空隙を設けた状態で、前記マスクユニットと前記基板とを対向させる位置合わせ工程と、前記移動装置により、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を所定の走査方向に沿って相対的に移動させながら順次蒸着させ、前記薄膜を形成する蒸着工程と、を含む蒸着方法が考えられる。
 この蒸着方法であれば、所定の操作を行うだけで、基板のサイズの大小にかかわらず、蒸着ボケが低減された蒸着を行うことができるので、大型の有機ELディスプレイの量産プロセスに好適である。
 特に、前記基板として、光が放出される発光領域を有する複数の画素が格子状に配列されている有機ELディスプレイ用の基板が用いられ、前記複数の開口は、前記複数の画素に含まれる複数の被成膜画素とそれぞれ対向して配置され、前記基板と直交する方向から見て、前記開口の幅方向の内側に、前記被成膜画素の前記発光領域が隙間を隔てて収まるように位置決めする蒸着方法において優れた効果を発揮する。
 被成膜画素の発光領域を開口の内側に隙間を隔てて収めることで、蒸着マスクと基板との間で生じる寸法や位置決めのズレを要因とする薄膜の成形不良を抑制することができ、量産プロセスにおける生産性を向上することができる。
 以上説明したように、本発明の蒸着マスク等によれば、蒸着ボケを効果的に低減することができ、高品位で高精細な大型の有機ELディスプレイの量産化が実現できる。
図1は、新蒸着法における蒸着過程の一例を表した模式図である。 図2は、図1において2点鎖線で示す部分を拡大した概略図である。 図3は、蒸着マスクと基板との間の隙間と蒸着ボケとの関係を示す図である。 図4は、開口の断面アスペクト比と通過角度との関係を示す図である。 図5は、第1の実施形態における有機ELディスプレイを表す模式断面図である。 図6は、基板の要部を示す概略平面図である。 図7は、図6におけるI-I線での断面を示す概略図である。 図8は、有機ELディスプレイの基本的な製造工程を表したフローチャートである。 図9は、蒸着装置の要部を示す概略平面図である。 図10は、図9におけるII-II線での断面を示す概略図である。 図11は、蒸着装置の変形例の要部を示す概略図である。 図12は、発光層の蒸着工程を表したフローチャートである。 図13は、第1の実施形態における蒸着マスクを示す概略図である。 図14は、図13におけるIII-III線での断面を示す概略図である。 図15は、第1の実施形態における蒸着マスクの要部を示す概略斜視図である。 図16は、図14における要部の概略拡大図である。 図17は、第1の実施形態における蒸着マスク(変形例)を示す概略断面図である。 図18は、第1の実施形態における蒸着マスク(変形例)の拡大した要部を示す概略断面図である。 図19は、第1の実施形態における蒸着マスク(変形例)を示す概略断面図である。 図20の(a),(b)は、第1の実施形態における蒸着マスク(変形例)を示す概略断面図である。 図21は、第1の実施形態における蒸着マスクと画素との位置関係を表した概略平面図である。 図22は、第2の実施形態における蒸着マスクを示す概略図である。 図23は、第2の実施形態における蒸着マスクの概略断面図である。 図24は、第2の実施形態における蒸着マスク(変形例)の概略断面図である。 図25は、図24における要部の概略拡大図である。 図26は、第2の実施形態における蒸着マスク(変形例)を示す概略断面図である。 図27は、第3の実施形態における蒸着マスクを示す概略図である。 図28は、第3の実施形態における蒸着マスクの要部を示す概略斜視図である。 図29は、図27における要部を示す概略断面図である。 図30は、図29における要部の概略拡大図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
 [第1の実施形態]
 (有機ELディスプレイ)
 本実施形態では、有機ELディスプレイの製造に本発明を適用した場合を例に説明する。本実施形態の有機ELディスプレイは、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色(まとめてRGBともいう)からなる複数の画素(サブ画素2R,2G,2B)の発光を制御することにより、フルカラーの画像表示を実現するアクティブマトリクス型のディスプレイである。
 図5に示すように、本実施形態の有機ELディスプレイ1は、基板10や薄膜状の有機EL素子20、封止板30などで構成されている。基板10及び封止板30は、いずれも外観が矩形板形状を呈しており、有機EL素子20は、これらの間に挟まれた状態で周りを接着剤等の封止部材40で塞がれて密封されている。基板10の表面の中央部が、画像表示を行う表示領域11となっていて、そこに有機EL素子20が配置されている。
 図6や図7に示すように、基板10の表示領域11には、TFT12(Thin Film Transistor)、配線13、層間膜14等が設けられている。
 基板10には、ガラス板などが用いられる。本実施形態の有機ELディスプレイ1は、発光を基板10側から取り出すボトムエミッション型であるため透明な基板10が好ましいが、トップエミッション型である場合には、必ずしも透明でなくてもよい。配線13は、基板10上にパターンニングされていて、平行に延びる複数のゲート線や、これらゲート線と交差して平行に延びる複数の信号線などで構成されている。これらゲート線等の配線13によって格子状に囲まれた複数の領域の各々には、RGBの各色のサブ画素2R,2G,2Bが配置され、これらサブ画素2R,2G,2Bのそれぞれに発光を制御するTFT12が設けられている。
 RGBの各色のサブ画素2R,2G,2Bは、行方向には色ごとに一列に配置され、そして列方向にはRGBの順で繰り返し配置されている。列方向に連続したRGBの3つのサブ画素2R,2G,2Bは、1つの画素を構成している。詳細は後述するが、各サブ画素2R,2G,2Bの発光層25R,25G,25Bは、色別に形成されたストライプ状の薄膜3によって形成されている。
 層間膜14は、平坦化膜としても機能するアクリル樹脂等の絶縁性の薄膜である。層間膜14は、TFT12等を覆うように表示領域11の全域にわたる範囲に積層されている。有機ELディスプレイ1がボトムエミッション型である場合には、層間膜14は透明なものが好ましい。
 有機EL素子20は、第1電極21(陽極)、有機EL層22、第2電極23(陰極)などで構成されている。第1電極21は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)などからなり、層間膜14の上に積層し、サブ画素2R,2G,2Bに対応して格子状にパターンニングすることにより複数形成されている。これら第1電極21はコンタクトホール14aを介して各TFT12と接続されている。これら第1電極21の上には、絶縁性のエッジカバー15が積層して形成されている。エッジカバー15にはサブ画素2R,2G,2Bごとに矩形に開口する発光領域16R,16G,16Bが形成されていて、第1電極21の大部分はその発光領域16R,16G,16Bから露出し、第1電極21の端部はエッジカバー15で被覆されている。なお、各画素の発光はこれら発光領域16R,16G,16Bを通じて取り出される。
 有機EL層22は、第1電極21と第2電極23との間に設けられている。本実施形態の有機EL層22では、正孔輸送層24、発光層25R,25G,25B、電子輸送層26、及び電子注入層27が第1電極21側から順に積層して形成されている。本実施形態の正孔輸送層24は正孔注入層としての機能も有している。なお、本実施形態で示す有機EL層22の構成は一例であり、これに限らず必要に応じて各層を選択して組み合わせることができる。例えば、正孔輸送層24と別に正孔注入層を設けてもよいし、ブロッキング層を更に設けてもよい。有機EL層22には、少なくとも発光層25R,25G,25Bが含まれていればよい。正孔輸送層24や発光層25R,25G,25B等の材料には、公知の材料が使用できる。
 正孔輸送層24、電子輸送層26、電子注入層27は、表示領域11の全域にわたる範囲に積層されている。発光層25R,25G,25Bは、上述したように、各色のサブ画素2に対応してストライプ状にパターンニングされている。第2電極23は、有機EL層22を覆うように、表示領域11の全域にわたる範囲に積層されている。
 (有機ELディスプレイ1の基本的な製造方法)
 図8を参照しながら、上述した有機ELディスプレイ1の基本的な製造方法について説明する。同図は、有機ELディスプレイ1の製造方法の各工程のうち、有機EL素子20における正孔輸送層24等の形成工程を示している。
 まず、TFT12や第1電極21等が形成された基板10(TFT基板10ともいう)を準備する。例えば、TFT基板10のベースとしては、厚さが約1mm、縦横寸法が500×400mmの矩形形状をしたガラス板が使用できる。その場合、層間膜14は約2μmの膜厚に形成し、第1電極21は約100nmの膜厚に形成し、エッジカバー15は約1μmの厚みに形成することができる。なお、TFT基板10は公知の方法で形成できるため、その説明は省略する。
 準備したTFT基板10に対し、TFT12等を覆うように正孔輸送層24を形成する(ステップS1)。具体的には、正孔輸送層24の材料を表示領域11の全域にわたる範囲に蒸着する。例えば、表示領域11と同じ大きさの開口を有する全域用マスクをTFT基板10に貼り合わせて密着させる。全域用マスクが密着したTFT基板10を回転させながら、正孔輸送層24の材料を蒸着させる。正孔輸送層24は、例えば、材料にα-NPDを使用して、約30nmの膜厚に形成することができる。なお、この蒸着処理には従来の蒸着装置が使用できる。
 次に、正孔輸送層24の上に積層して発光層25R,25G,25Bを形成する(ステップS2)。発光層25R,25G,25Bは、塗り分けるようにしてRGBの各色別に蒸着する(塗り分け蒸着)。発光層25R,25G,25Bの蒸着では、ホスト材料とドーパント材料とを使用して共蒸着するのが一般的である。ホスト材料やドーパント材料等、発光層25R,25G,25Bの材料は公知の材料の中から選択して使用できる。発光層25R,25G,25Bの膜厚としては、例えば10~100nmの範囲で形成できる。なお、本実施形態では、この工程に新蒸着法やその蒸着装置が用いられるため、詳細については後述する。
 続いて、発光層25R,25G,25Bの上に積層して電子輸送層26を形成する(ステップS3)。具体的には、正孔輸送層24と同じ方法により、電子輸送層26の材料を表示領域11の全域にわたる範囲に蒸着する。更に、電子輸送層26の上に積層して電子注入層27を形成する(ステップS4)。電子注入層27の場合も、正孔輸送層24と同じ方法により電子注入層27の材料を表示領域11の全域にわたる範囲に蒸着する。
 電子輸送層26及び電子注入層27の材料は、公知の材料の中から選択して使用できる。両者は同じ材料を用いて一体に形成してもよい。電子輸送層26や電子注入層27の各膜厚は、例えば10~100nmの範囲で形成できる。例えば、材料にAlqを用いて30nmの膜厚で電子輸送層26を形成し、材料にLiFを用いて1nmの膜厚で電子注入層27を形成することができる。
 そして、電子注入層27の上に積層して第2電極23を形成する(ステップS5)。第2電極23の場合も、正孔輸送層24と同じ方法により第2電極23の材料を表示領域11の全域にわたる範囲に蒸着する。第2電極23の材料も公知の材料の中から選択して使用できる。第2電極23は、例えば、材料にAl(アルミニウム)を用いて50nmの膜厚で形成することができる。
 こうして有機EL素子20が形成されたTFT基板10は、最後に封止板30と貼り合わせて有機EL素子20を密封することで、有機ELディスプレイ1の主要部が完成する。
 (塗り分け蒸着)
 次に、塗り分け蒸着により発光層25R,25G,25Bを形成する工程(ステップS2)について説明する。本工程では、上述した新蒸着法やその蒸着装置が用いられているため、最初にその基本的な構成について説明する。
 (蒸着装置)
 図9及び図10に、本実施形態の蒸着装置50を示す。これら図に示すように、蒸着装置50は、真空チャンバー51、基板支持装置52、蒸着源53、シャドウマスク60(蒸着マスク)、マスクユニット55、移動装置56等を備えている。なお、本実施形態の蒸着装置50は、蒸着粒子を上方に向かって放射するタイプである。
 真空チャンバー51は、開閉可能な箱形の密閉容器である。図外の減圧装置により、真空チャンバー51の内部は、減圧して所定の低圧力状態に保持することができる。
 基板支持装置52は、処理対象とする基板10(対象基板10ともいう)を、その行方向(各色のサブ画素2R,2G,2Bが一列に並ぶ方向)が図9に矢印線で示す方向(走査方向)に向いた状態で水平に支持する機能を有している。例えば、基板支持装置52に静電チャックを設ければ、その静電チャックで吸着することによって対象基板10を自重による撓みが無い状態で支持することができる。
 基板支持装置52は、水平移動可能であり、移動装置56により、走査方向への水平移動が自動制御されている。なお、便宜上、走査方向はX軸方向ともいい、水平面上で走査方向に直交する方向はY軸方向ともいう。各図において、適宜これら軸方向を示す。また、対象基板10等と直交する蒸着軸線が延びる方向(垂直方向)をZ軸方向ともいう。
 基板支持装置52で支持した対象基板10の下方には、一定の空隙Hを隔てた状態でシャドウマスク60が水平に配置されている。なお、空隙Hの垂直距離(最短距離)は、50μm~1mmの範囲で設定するのが好ましい。蒸着ボケを防ぐ観点からは小さい方がよいが、50μmを下回ると対象基板10とシャドウマスク60とが接触するおそれがある。一方、1mmを上回ると蒸着が不安定になり、混色やパターンニング精度の悪化を招く。
 シャドウマスク60は、長方形板状を呈しており、その長辺方向に一列に並び、短辺に沿って延びるようにストライプ状に形成された複数の開口K,K,…を有している(開口はその一部のみ図示)。複数の開口K,K,…は、例えば、RGBの各色のサブ画素2R,2G,2Bの列に対応させて形成されている。シャドウマスク60は、その長辺の寸法が、対向する対象基板10の表示領域11におけるY軸方向の寸法よりも大きく設定され、その短辺の寸法が、対向する対象基板10の表示領域11におけるX軸方向の寸法よりも小さく設定されている。複数の開口K,K,…は、Y軸方向において、表示領域11に対応する範囲に設けられている(有効領域)。
 この有効領域の両外側には、対象基板10に設けられた第1マーカー17との位置合わせを行う第2マーカー63が設けられている。これら第1マーカー17及び第2マーカー63は、蒸着装置50に設けられたセンサ57によって検出され、対象基板10及びシャドウマスク60は、その検出値に基づいて水平方向に正確に位置決めされる(これらを位置決め機構ともいう)。シャドウマスク60は、その短辺側を走査方向と平行にしてマスクユニット55に着脱可能に装着される。なお、シャドウマスク60の詳細については、別途後述する。
 マスクユニット55には、ホルダー55aやテンション保持装置58、蒸着源53などが設けられている。マスクユニット55に装着されたシャドウマスク60は、テンション保持装置58によって水平に支持され、ホルダー55aによって蒸着源53との相対的な位置関係が固定される。
 蒸着源53は、Y軸方向に沿って延びるように設けられている。蒸着源53は、シャドウマスク60を挟んで対象基板10と対向するように、シャドウマスク60の下側に配置されている。その上面には、蒸着粒子を対象基板10に向けて放射する複数の射出口53a,53a,…がY軸方向に一列に並んで設けられている(射出口はその一部のみ図示)。本実施形態では、これら射出口53a,53a,…は、シャドウマスク60の開口Kとそれぞれ対向する位置に配置されていて、各射出口53aは、平面視で各開口Kの中央(X軸及びY軸の両方向の中央)に位置している。蒸着装置50には、蒸着源53とシャドウマスク60との間を開閉するシャッター(図示せず)が設けられていて、そのシャッターの開閉を制御することにより、適切なタイミングで蒸着できるように自動制御されている。
 なお、蒸着装置50は、上述した蒸着装置50以外にも様々な構成が考えられる。例えば、基板10側が移動するのではなく、マスクユニット55側が移動するように構成することができる。射出口53aの数や配置も適宜調整できる。さらには、1つまたは複数の射出口53aがY軸方向に延伸されているようなスリット形状の射出口とすることもできる。また射出口53aは、X軸方向に複数配置されていてもよい。
 図11に示すように、マスクユニット55と基板支持装置52とを上下逆に配置して、蒸着粒子を下方に向かって放射するように構成することもできる。各部材等の構成や機能は本実施形態の蒸着装置50と同様であるため、同じ符号を付してその説明は省略する。この場合、マスクユニット55側を容易に移動させることが可能になる。また、対象基板10の支持が容易になる点でも有利である。
 (蒸着方法)
 図12に、蒸着方法の主な工程を示す。例えば、赤色(R)の発光層25R用のシャドウマスク60をマスクユニット55に装着し、テンション保持装置58でシャドウマスク60を水平に支持する(ステップS11)。このとき、シャドウマスク60と蒸着源53とは所定の位置関係に固定される。蒸着源53には、赤色(R)の発光層25R用の材料がセットされている。次に、対象基板10の行方向が走査方向と平行になるように、対象基板10を基板支持装置52に取り付けて支持させる(ステップS12)。そして、対象基板10とシャドウマスク60とを対向させて垂直方向(Z軸方向)の位置合わせを行い、対象基板10とシャドウマスク60との間に所定の空隙Hを設定する(位置合わせ工程、ステップS13)。
 こうして対象基板10等を蒸着装置50にセットした後に蒸着装置50を稼働させ、対象基板10の表示領域11の全域にわたって対象基板10を走査しながら蒸着する(蒸着工程、ステップS14)。この蒸着工程では、対象基板10は一定の走査速度で走査方向を移動する。位置決め機構により、対象基板10はシャドウマスク60に対して水平方向に正確に位置決めされている。その間、蒸着源53から蒸着粒子が放射され、シャドウマスク60の開口Kを通って蒸着粒子が対象基板10に順次蒸着し、薄膜3が形成される。薄膜3の膜厚は、例えば、走査速度や走査回数を調整することによって制御できる。蒸着工程の後には、対象基板10における赤色(R)のサブ画素2R,2R,…の領域にストライプ状の薄膜3(赤色の発光層25R)が形成される。
 赤色(R)の発光層25Rの形成後には、これと同じ蒸着方法により、シャドウマスク60や蒸着源53の材料を交換しながら、緑色(G)や青色(B)の発光層25G,25Bを形成すればよい。なお、RGBの各色のサブ画素2R,2G,2Bの並びはいずれも同じピッチであるため、例えば、シャドウマスク60をY軸方向に所定ピッチずらす(移動させる)ようにすれば、シャドウマスク60は共用できる。
 (蒸着マスク)
 新蒸着法では、上述したように、対象基板10とシャドウマスク60との間の空隙Hの存在により、ストライプ状にパターン形成される薄膜3における個々の膜の部分、具体的には帯状(線状)に延びる膜(要素膜ともいう)の側端部で蒸着ボケが大きくなり易い傾向が認められた。すなわち、シャドウマスク60の開口Kを斜めに通過する蒸着粒子の一部が蒸着領域r1の外側に付着し、大きな蒸着ボケが発生する場合があった(図2参照)。
 そこで、このような蒸着ボケを低減すべく、新たなシャドウマスク60(第1改良マスク60Aともいう)を創作した。
 図13~図15に、その改良マスク60Aを示す。改良マスク60Aは、長方形枠状のフレーム65(マスク支持体)を備え、その枠内に複数のマスク層70,70,…や支持層71が設けられている。本実施形態では、複数のマスク層70,70,…は上下に重ねた2層のマスク層70,70からなり(これを第1マスク層70a及び第2マスク層70bともいう)、その間に1つの支持層71が挟み込まれている。
 各マスク層70は、複数のマスクワイヤ72をフレーム65に張ることによって形成されている。これら複数のマスクワイヤ72は、フレーム65の短辺と平行に所定のピッチでストライプ状に配置されている。従って、各マスク層70には、複数のマスクワイヤ72によって区画形成される互いに平行な複数のスリット状の隙間73が開口している。本実施形態では、これら複数の隙間73は、それぞれ同じ幅寸法に設定されていて、それぞれ同じ幅寸法の1本のマスクワイヤ72によって区画されている。第1マスク層70aのマスクワイヤ72と第2マスク層70bのマスクワイヤ72とは上下に重なって、Z軸方向から見て各マスク層70a,70bのマスクワイヤ72,72の外郭線が一致するように配置されている。
 各マスク層70の複数の隙間73もそれぞれ外郭線が上下に一致しており、Z軸方向から見て、両マスク層70を直線状に貫通する複数の隙間73が形成されている(貫通隙間73a)。これら貫通隙間73aにより、蒸着粒子の通過を許す複数の開口Kが構成されている。すなわち、貫通隙間73a(開口K)に入射する蒸着粒子のうち、その通過角度γよりも通過角度の小さい蒸着粒子のみがそこを出射することができる。
 支持層71は、複数の支持ワイヤ74をフレーム65に張ることによって形成されている。これら複数の支持ワイヤ74は、マスクワイヤ72と交差、例えば、フレーム65の長辺と略平行に配置されている。支持層71は、上下のマスク層70を支持して所定位置に保持するために設けられている。従って、開口Kを形成するマスク層70とは異なり、高精度な配置は必ずしも必要でなく、張る方向が斜めであったりばらついていてもよい。また、支持ワイヤ74を張るピッチも比較的大きくてよく、必ずしも一定のピッチでなくてもよい。
 各マスクワイヤ72や各支持ワイヤ74の素材には、ステンレスやニッケル、合金等の金属素材や合成樹脂素材などを用いることができる。例えば、本実施形態で示すマスクワイヤ72や支持ワイヤ74には断面矩形の金属製線材が用いられている。これら各ワイヤは、張力が作用するように引っ張った状態で、その両端部がフレーム65に融着や接着等して固定されている。なお、マスクワイヤ72と支持ワイヤ74との接点も固定した方がよいため、これらの接点を融着や接着等してあってもよい。
 第1改良マスク60Aでは、貫通隙間73aを開口Kとして適切に機能させるために、蒸着源53側のマスク層70の隙間73に入射する蒸着粒子のうち、基板10側のマスク層70の隙間73から出射する蒸着粒子以外の蒸着粒子は、マスク層70か支持層71のいずれかに捕捉されるように、マスクワイヤ72や支持ワイヤ74が配置されている。
 この点、図16を参照して詳しく説明する。同図は、第1改良マスク60Aの一部をX軸方向から見た図であり、下側が蒸着源53側に位置する第1マスク層70a、上側が対象基板10側に位置する第2マスク層70bとなっている。
 同図に示すように、蒸着軸線L1に対し、第1マスク層70aの隙間73を蒸着粒子が通過する最大の通過角度をαとする。同様に、第1マスク層70aにおいて互いに隣接する2つの隙間73,73の間の部分と、これと上下に重なる第2マスク層70bにおいて互いに隣接する2つの隙間73の間の部分との間の空間を蒸着粒子が通過する最少の通過角度をβとする。そうして、これら通過角度α及びβを比べたとき、通過角度αよりも通過角度βの方が大きくなるように第1改良マスク60Aは寸法設定されている。
 このように寸法設定してあると、第1マスク層70aの隙間73に入射する蒸着粒子のうち、第1マスク層70aと第2マスク層70bとの間の空間に入り込む蒸着粒子は、支持層71(支持ワイヤ74)か第2マスク層70b(マスクワイヤ72)に衝突して捕捉されるので、第1改良マスク60Aを通過することがない。従って、この場合、第2マスク層70bの隙間73から出射することができる蒸着粒子は、第1マスク層70aの隙間73とこれと直線状に連なる第2マスク層70bの隙間73(貫通隙間73a)によって規定され、貫通隙間73aを通過する最大の通過角度γよりも小さい通過角度の蒸着粒子に限られることになる。
 すなわち、この第1改良マスク60Aによれば、第1マスク層70aや第2マスク層70b、支持層71の厚みを合算した厚みと同厚の金属板に、隙間73と同幅の孔を穿って開口Kを形成することと実質的に同じ効果を得ることができ、容易に高断面アスペクト比が実現できる。
 しかも、隙間73の大きさや、マスクワイヤ72、支持ワイヤ74のサイズを調整するだけで、断面アスペクト比やピッチが異なる蒸着マスクを得ることができるので、精細な薄膜を自在にパターンニングすることができる。また、金属板を穿つことによって開口Kを形成する従来の蒸着マスクに比べ、第1改良マスク60Aでは重なるマスク層70の間(支持層71の部分)が中空になっているので軽量化が図れる。
 更に、従来の蒸着マスクを大型化する場合には、それに応じて大型の金属板を準備する必要があるのに対し、第1改良マスク60Aの場合、マスクワイヤ72や支持ワイヤ74の長さを変えてフレーム65に組み付けるだけでよく、比較的容易に大型化できる。マスクワイヤ72は、交差する複数の支持ワイヤ74で支持してあるので、大型化しても位置ずれを効果的に抑制できる。
 なお、第1改良マスク60Aは上述した形態に限らず、様々な形態を採ることができる。例えば、図17に示すように、マスク層70は3層以上であってもよい。この場合、隣接するマスク層70の間のそれぞれに支持層71が設けられる。そして、蒸着源53側に位置する最外層のマスク層70の隙間73に入射する蒸着粒子のうち、基板10側に位置する最外層のマスク層70の隙間73から出射する蒸着粒子以外の蒸着粒子は、マスク層70か支持層71のいずれかに捕捉されるように、複数のマスクワイヤ72や複数の支持ワイヤ74が配置される。
 図18に示すように、例えば、蒸着軸線L1に対し、1層目の第1マスク層70aからN層目(同図では2層目)のマスク層70(同図では第2マスク層70b)にわたる貫通隙間73aの部分を蒸着粒子が通過する最大の通過角度をαn(同図ではα2)とする。そして、N層目のマスク層70において互いに隣接する2つの隙間73,73の間の部分と、これと重なるN+1層目(同図では3層目)のマスク層70(同図では第3マスク層70c)において互いに隣接する2つの隙間73,73の間の部分との間の空間を蒸着粒子が通過する最少の通過角度をβn(同図ではβ2)とする。そうして、通過角度αn及びβnを比べたとき、通過角度αnよりも通過角度βnの方が大きくなるように改良マスクは寸法設定されている(N,nは1以上の整数)。
 そうすることで、複数のマスク層70の隙間73が重なって形成される貫通隙間73aの通過角度γより小さい通過角度の蒸着粒子のみが、改良マスクを通過することとなる。従って、直線状に連続する複数の隙間73によって構成される貫通隙間73aが実質的に蒸着マスクの開口Kとして機能するので、よりいっそう断面アスペクト比を高めることができ、蒸着ボケを低減できる。
 また、図19に示すように、支持層71は、マスク層70の間だけでなく、マスク層70の外側に配置してあってもよい。マスク層70の外側に支持層71を設けることで、よりいっそうそのマスク層70の支持が強固になり、位置ずれ等を抑制することができる。
 図20に示すように、マスクワイヤ72や支持ワイヤ74の断面形状も様々な形態を採ることができる。例えば、同図の(a)に示すように、断面(外郭線)が円形状であってもよいし、同図の(b)に示すように、6角形等の多角形状であってもよい。異なる断面形状を組み合わせることもできる。
 円形状の断面であれば、汎用品が使用でき、材料コストを抑制できる利点がある。一方、多角形の断面であれば、マスクワイヤ72と支持ワイヤ74との接触面積が大きくなるため、位置ずれを防止するうえで効果的である。特に、矩形断面がZ軸方向と平行に貫通隙間73a(開口K)を形成できるので好ましい。
 (蒸着マスクと画素との位置関係)
 第1改良マスク60Aの開口K(貫通隙間73a)と対象基板10のサブ画素2R,2G,2Bとは、所定の位置関係に設定するのが好ましい。
 図21は、例えば、第1改良マスク60Aに対し、対象基板10が位置決め機構によって水平方向に正確に位置決めされた状態(蒸着工程の状態)を示している。同図はZ軸方向を蒸着源53側から見ている。なお、基板10の発光領域16R,16G,16Bを除く部分は見易くするためにハッチングを施してある。このとき、各開口Kは、薄膜3(要素膜)が形成されるサブ画素2R,2G,2B(被成膜画素2a)とそれぞれ対向して配置している。例えば、Y軸方向では、隣り合う2つの赤色(R)のサブ画素2R,2Rの列の間には、緑色(G)及び青色(B)のサブ画素2G,2Bの列があるため、赤色(R)の発光層25Rを形成する場合には、開口Kは赤色(R)のサブ画素2Rの列と対向する部分にのみ設けられている。
 そして、同図に示すように、開口Kの内側に被成膜画素2aの発光領域16R,16G,16Bが隙間gを隔てて収まるように、第1改良マスク60Aを位置決めする。
 詳しくは、開口Kの内側におけるX軸方向に延びる縁と、発光領域の外側におけるX軸方向に延びる縁との間に所定量の隙間73g(設計マージン)が設けられている。設計マージンを設けることで、第1改良マスク60Aと対象基板10との間で生じる寸法や位置決めのズレを要因とする薄膜3(要素膜)の成形不良を抑制することができ、量産プロセスにおける生産性を向上することができる。
 (第1実施例)
 上述した第1改良マスク60Aや蒸着装置50、新蒸着方法を用い、発光層25R,25G,25Bを形成した。第1改良マスク60Aには、200mm(X軸方向)×600mm(Y軸方向)の寸法のものを使用した。
 マスクワイヤ72及び支持ワイヤ74には、一辺が340μmの正方形断面を有するインバー材(FeにNiを36%含有した合金)製のワイヤを使用した。従って、第1改良マスク60Aの総厚は1020μmとなる。対象基板10と第1改良マスク60Aとの間の空隙Hは300μmとした。
 開口Kは、幅(Y軸方向)を110μmとし、長さ(X軸方向)を150mmとした。開口KのY軸方向のピッチは450μmとした。開口Kの数は751個とした。開口Kが設けられた領域の外周には、100μmの板厚を有するインバー材製の遮蔽板を配置し、開口Kが設けられた領域を所定の大きさに制限した。支持ワイヤ74のピッチは1cmとした。なお、本実施例では、通過角度αは17.9°、通過角度βは45°となり、所定の条件は満たされている(図16参照)。
 被成膜画素2aの各発光領域16R,16G,16Bは、300μm(X軸方向)×90μm(Y軸方向)の寸法とし、そのX軸方向のピッチは450μm、Y軸方向のピッチは150μmとした。
 この時の蒸着粒子の最大入射角γは、6.2°であり、断面アスペクト比は約9.3であった。
 各色の発光層25R,25G,25Bの材料には、ホスト材料及びドーパント材料を使用し、これらの蒸着速度は、赤色(R)が5.0nm/s及び0.53nm/s、緑色(G)が5.0nm/s及び0.67nm/s、青色(B)が5.0nm/s及び0.67nm/sとした。蒸着工程では、1往復の走査を1回行った。
 その結果、膜厚の均一性に優れたRGBの各色の発光層25R,25G,25Bを形成することができた。この時のボケ幅は、約33μmであった。
 なお、第1改良マスク60Aのフレーム65を除いた部分の重量は、約205gであった。仮に金属板を用いる従来の方法で同じ素材、寸法サイズの蒸着マスクを作製したとすると約890gとなるので、大幅な軽量化を図ることができた。
 [第2の実施形態]
 第1の実施形態のシャドウマスク60では、各マスク層70における隙間73が1本のマスクワイヤ72によって区画されていたが、本実施形態では、複数本(本実施形態では3本)のマスクワイヤ72(それぞれ要素マスクワイヤ72aともいう)によって区画されている点で特に異なっている。なお、蒸着装置50や蒸着方法等は第1の実施形態と同様であるため、異なる点について詳細に説明し、同様の構成や部材については、同じ符号を用いてその説明は省略する。
 図22及び図23に本実施形態のシャドウマスク60(第2改良マスク60B)を示す。これら図に示すように、第2改良マスク60Bでは、複数の隙間73(貫通隙間73a)がそれぞれ3本の要素マスクワイヤ72aによって区画されている。
 従って、この第2改良マスク60Bによれば、開口幅やそのピッチを変更する場合であっても、要素マスクワイヤ72aの本数をそれに合わせて変更すればよく、寸法の異なるマスクワイヤ72を個別に準備する必要がなくなる。従って、材料点数を抑制できるので、製造コストが削減できる。
 図22等に示すように、隣接する2つの隙間73の間の幅が、要素マスクワイヤ72aの幅寸法の整数倍であれば、複数の要素マスクワイヤ72aは、それぞれ互いに密着させた状態で配置することができる。しかし、そうでない場合には、要素マスクワイヤ72aの間に隙間73が生じ、そこから蒸着粒子が予期せず蒸着するおそれがある。
 図24に示すように、そのような場合には、例えば、要素マスクワイヤ72aの間に適切な隙間73(調整隙間75)を形成することで、隣接する2つの隙間73の間の幅が、要素マスクワイヤ72aの幅寸法の整数倍でなくても貫通隙間73aのみを開口Kとして機能させることができる。
 具体的には、調整隙間75に入射する蒸着粒子の全てが、マスク層70及び支持層71のいずれかに捕捉されるように複数の要素マスクワイヤ72aを配置すればよい。そのためには、X軸方向から見て、各マスク層70の調整隙間75の位置をずらして配置し、蒸着粒子の通路を遮断すればよい。
 図25に示すように、詳しくは、蒸着粒子の指向性に基づいて、蒸着源53側のマスク層70に形成された調整隙間75を通過することができる仮想直線sを想定した場合に、その仮想直線sの全てがいずれかのマスク層70の要素マスクワイヤ72aに突き当たり、基板10側の最外層のマスク層70に形成された隙間73や調整隙間75を通り抜けることがないように要素マスクワイヤ72aを配置すればよい。
 この場合でも、所定の貫通隙間73aのみを開口Kとして機能させることができ、その断面アスペクト比を高めることができる。しかも、マスク層70に調整隙間75を形成することで、中空化が促進され、さらに蒸着マスクの軽量化を図ることができる。
 なお、マスク層70を3層以上にすることや要素マスクワイヤ72aに様々な断面形状を採用できることは先の実施形態と同様である。
 図26に示すように、本実施形態の場合、調整隙間75を封止部材77で封止することもできる。例えば、調整隙間75の幅よりも大径のワイヤ(封止ワイヤ77ともいう)をフレーム65に張設し、この封止ワイヤ77で調整隙間75を塞ぐことなどが考えられる。両面に臨む調整隙間75全てを塞ぐのが好ましいが、片面に臨む調整隙間75の全てを塞ぐようにしてもよい。少なくとも、蒸着粒子が通過するおそれのある調整隙間75が塞がれていればよい。
 この場合、封止ワイヤ77は円形断面のワイヤを用いるのが好ましい。そうすれば、調節隙間73に容易に食い込ますことができ、位置決めが容易になる。これ以外には、例えば、樹脂等を調整隙間75に封入することなどが考えられる。
 (第2実施例)
 本実施例では、図22等に示したように、各マスク層70の隙間73を3本の要素マスクワイヤ72aで区画し、マスク層70を4層重ねて第2改良マスク60Bを構成した。マスクワイヤ72には、一辺が100μmの正方形断面を有するインバー材製のワイヤを使用した。支持ワイヤ74には、一辺が200μmの正方形断面を有するインバー材製のワイヤを使用した。その他、開口Kの幅やピッチ等は第1実施例と同じ条件とした。
 この場合、隣接する2つの隙間73の間の幅は340μmであるため、40μmの調整隙間75が必要になる。そこで、各マスク層70に形成される調整隙間75は、それぞれ図24に示したように位置がずれるように配置して、そこに入射した蒸着粒子が通り抜けないようにした。そうして、蒸着装置の設定や蒸着処理の条件は第1実施例と同じにして発光層25R,25G,25Bを形成した。
 その結果、膜厚の均一性に優れたRGBの各色の発光層25R,25G,25Bを形成することができた。ボケ幅も、第1実施例と同様に約33μmであった。
 [第3の実施形態]
 第1の実施形態のシャドウマスク60では、上下に隣接するマスク層70の間に挟み込むように各支持ワイヤ74を配置していたが、本実施形態では、複数のマスクワイヤ72のそれぞれに対して複数の支持ワイヤ74のそれぞれを互い違いに組み込むように配置している点で特に異なっている。なお、蒸着装置50や蒸着方法等は第1の実施形態と同様であるため、異なる点について詳細に説明し、同様の構成や部材については、同じ符号を用いてその説明は省略する。
 図27~図29に本実施形態のシャドウマスク60(第3改良マスク60C)を示す。これら図に示すように、第3改良マスク60Cでは、各支持ワイヤ74が同じマスク層70のマスクワイヤ72の上側と下側とを交互に通り抜けるように配置されている。この第3改良マスク60Cでは、2つのマスク層70と2つの支持層71とで構成されている(便宜上、各図において、上側のマスク層70及び支持層71をそれぞれ第1マスク層70w及び第1支持層71wとし、下側のマスク層70及び支持層71をそれぞれ第2マスク層70x及び第2支持層71xともいう)。但し、第3改良マスク60Cの場合もマスク層70や支持層71は2つに限らず、3つ以上であってもよい。
 具体的には、各支持層71の各支持ワイヤ74は、Y軸方向に、同じ順序で各マスク層70の各マスクワイヤ72の上下を交互に通り抜けるように配置されている。例えば、第1マスク層70wにおける、Y軸方向の一端からn番目のマスクワイヤ72w(n)の上側に、第1支持層71wの各支持ワイヤ74が位置しているとすると、第1マスク層70wにおけるそのマスクワイヤ72w(n)に隣接するn-1番目のマスクワイヤ72w(nー1)やn+1番目のマスクワイヤ72w(n+1)に対しては、その下側に第1支持層71wの各支持ワイヤ74が位置することになる。
 第2マスク層70x及び第2支持層71xも同様であり、第2マスク層70xにおけるn番目のマスクワイヤ72x(n)の上側に、第2支持層71xの各支持ワイヤ74が位置しているとすると、第2マスク層70xにおけるそのマスクワイヤ72x(n)に隣接するn-1番目のマスクワイヤ72x(nー1)やn+1番目のマスクワイヤ72x(n+1)に対しては、その下側に第2支持層71xの各支持ワイヤ74が位置する。ちなみに、第1マスク層70wにおけるn番目のマスクワイヤ72w(n)の下側には第2支持層71xの各支持ワイヤ74が位置し、第2マスク層70xにおけるn-1番目のマスクワイヤ72x(nー1)やn+1番目のマスクワイヤ72x(n+1)の上側には第1支持層71wの各支持ワイヤ74が位置している。
 このように、張力が作用する複数のマスクワイヤ72のそれぞれに対して複数の支持ワイヤ74のそれぞれを互い違いに組み込むように配置することで、支持ワイヤ74によるマスクワイヤ72の支持が強化され、よりいっそうマスクワイヤ72の位置ずれを防止できる。
 ところがこの場合、各ワイヤに作用する張力により、各マスクワイヤ72はY軸方向に沿って上下に交互にずれる位置ずれが発生する。例えば、n番目の第1マスク層70wのマスクワイヤ72w(n)及び第2マスク層70xのマスクワイヤ72x(n)は、いずれもその上側に支持ワイヤ74が位置して下側に力が作用するため、相対的に下側に位置がずれる。それに対して、第1マスク層70wのマスクワイヤ72w(nー1)やマスクワイヤ72w(n+1)、第2マスク層70xのマスクワイヤ72x(nー1)やマスクワイヤ72x(n+1)は、いずれもその下側に支持ワイヤ74が位置して上側に力が作用するため、相対的に上側に位置がずれる。
 マスクワイヤ72にこのような位置ずれが発生すると、薄膜3(要素膜)の両側のボケ幅に差が生じる。
 図29に示すように、開口K(貫通隙間73a)の端部の位置が相対的に上下方向(Z軸方向)にずれることで、一方の通過角度γ1と他方の通過角度γ2の大きさに差が生じる。その結果、薄膜3(要素膜)の両側のボケ幅に差が生じる。ずれ量が大きくなるほど、ボケ幅の差も大きくなる。
 従って、隣接するマスクワイヤ72のずれ量を調整することにより、薄膜3(要素膜)の両側に形成される蒸着ボケの大きさを可変させることが可能になる。ずれ量の調整は、各ワイヤ72,74の物性や配置、張力等に基づいて行うことができる。
 第3改良マスク60Cの場合も、貫通隙間73aを開口Kとして適切に機能させるために、蒸着源53側のマスク層70の隙間73に入射する蒸着粒子のうち、基板10側のマスク層70の隙間73から出射する蒸着粒子以外の蒸着粒子は、マスク層70か支持層71のいずれかに捕捉されるように、マスクワイヤ72や支持ワイヤ74を配置する。
 図30に示すように、第3改良マスク60Cの場合でも、開口K(貫通隙間73a)の両側で通過角度α等の大きさが異なる点を除けば、上述した第1改良マスク60A等と条件は同じである。
 すなわち、同図の下側を蒸着源53側とし、蒸着軸線L1に対し、第2マスク層70xの隙間73の一方の側(上方にずれた側)から入射して蒸着粒子が通過する最大の通過角度をα1とする。そして、他方の側における、第2マスク層70xの互いに隣接する2つの隙間73の間の部分と、これと重なる第1マスク層70wの互いに隣接する2つの隙間73の間の部分との間の空間を蒸着粒子が通過する最少の通過角度をβ1とする。そうして、これら通過角度α1及びβ1を比べたとき、通過角度α1よりも通過角度β1の方が大きくなるように設定されている。
 第2マスク層70xの隙間73の他方の側(下方にずれた側)についても、同様にして通過角度α2と通過角度β2とを比べたときに、通過角度α2よりも通過角度β2の方が大きくなるように設定されている。なお、マスク層70が3層以上になった場合も、第1改良マスク60A等と同様である(図18参照)。
 第3改良マスク60Cの場合でも、各ワイヤの断面形状は任意に選択することができる。また、支持ワイヤ74は必ずしも1本のマスクワイヤ72ごとに互い違いに組み込む必要はなく、例えば2本のマスクワイヤ72,72ごとなど、複数のマスクワイヤ72ごとに互い違いに組み込むことも可能である。
 (第3実施例)
 本実施例では、図27等に示したように、マスクワイヤ72に支持ワイヤ74を互い違いに組み込んだ、2つの支持層71と2つのマスク層70とからなる第3改良マスクを構成した。マスクワイヤ72には、幅(Y軸方向)が340μm、厚み(Z軸方向)が500μmの矩形断面を有するインバー材製のワイヤを使用した。支持ワイヤ74には、一辺が100μmの正方形断面を有するインバー材製のワイヤを使用した。
 張力等を調整し、マスクワイヤ72のそれぞれはY軸方向に水平な基準線に対して上下に50μm交互に位置ずれするように設定した。そうして、開口Kの幅やピッチ等の他、蒸着装置の設定や蒸着処理の条件などは第1実施例と同じにして発光層25R,25G,25Bを形成した。
 その結果、膜厚の均一性に優れたRGBの各色の発光層25R,25G,25Bを形成することができた。ボケ幅は、一方が約29μm、他方が約35μmであった。
 以上、説明したように、本発明の蒸着マスク等によれば、実用的な方法で蒸着ボケを効果的に低減することができるので、高品位で高精細な大型の有機ELディスプレイの製造が可能になる。
 なお、本発明にかかる蒸着マスク等は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
 例えば、第1改良マスク60A等は特定の色の発光層25R,25G,25Bの形成にのみ使用してもよい。例えば、緑色(G)の発光層25Gが、蒸着ボケが大きくてもその品質への影響を無視できるような場合には、緑色(G)の発光層25Gについては改良前のシャドウマスク60が使用できる。
1 有機ELディスプレイ
3 薄膜
10 基板
50 蒸着装置
53 蒸着源
60 シャドウマスク(蒸着マスク)
 60A 第1改良マスク
 60B 第2改良マスク
 60C 第3改良マスク
65 フレーム(マスク支持体)
70 マスク層
71 支持層
72 マスクワイヤ
73 隙間
 73a 貫通隙間
74 支持ワイヤ
K 開口

Claims (13)

  1.  複数のストライプ状の開口を通じて蒸着粒子を蒸着させることにより、基板に薄膜を所定のパターンで形成する蒸着マスクであって、
     枠状のマスク支持体と、
     前記マスク支持体の枠内に重ねて設けられる複数のマスク層と、
     前記マスク層の間に設けられる支持層と、
    を備え、
     前記複数のマスク層のそれぞれは、前記マスク支持体に複数のマスクワイヤを同方向にストライプ状に張ることによって形成され、
     前記支持層は、前記マスクワイヤと交差して前記マスク支持体に複数の支持ワイヤを張ることによって形成され、
     前記複数のマスク層のそれぞれが有する複数の隙間が重なることにより、前記複数のマスク層の全てを直線状に貫通する複数の貫通隙間が複数形成されており、
     前記複数の貫通隙間によって前記複数の開口が構成されている蒸着マスク。
  2.  請求項1に記載の蒸着マスクにおいて、
     前記複数の隙間がそれぞれ1本の前記マスクワイヤによって区画されている蒸着マスク。
  3.  請求項1に記載の蒸着マスクにおいて、
     前記複数の隙間がそれぞれ複数本の前記マスクワイヤによって区画されている蒸着マスク。
  4.  請求項1~請求項3のいずれか1つに記載の蒸着マスクにおいて、
     前記複数のマスクワイヤのそれぞれに対して前記複数の支持ワイヤのそれぞれが互い違いに組み込まれている蒸着マスク。
  5.  請求項1~請求項4のいずれか1つに記載の蒸着マスクと、
     前記蒸着粒子を放射する蒸着源と、
     前記蒸着マスク及び前記蒸着源を含み、これらの相対的な位置関係を固定するマスクユニットと、
     前記基板を支持する基板支持装置と、
     前記基板と前記蒸着マスクとの間に一定の空隙を設けた状態で、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を、所定の走査方向に沿って相対的に移動させる移動装置と、
    を備え、
     前記開口が延びる方向と前記走査方向とが平行になるように前記蒸着マスクが配置される蒸着装置。
  6.  請求項5に記載の蒸着装置において、
     前記蒸着源側に位置する最外層の前記マスク層における前記隙間に入射する前記蒸着粒子のうち、その隙間と重なって前記基板側に位置する最外層の前記マスク層における前記隙間から出射する前記蒸着粒子以外の前記蒸着粒子は、前記マスク層及び前記支持層のいずれかに捕捉されるように、前記複数のマスクワイヤ及び前記複数の支持ワイヤが設定されている蒸着装置。
  7.  請求項6に記載の蒸着装置において、
     前記複数のマスク層が、前記蒸着源側から第1マスク層と、第2マスク層とを有し、
     前記走査方向から見て、
     前記蒸着マスクと直交する基準線に対し、前記第1マスク層における前記隙間を前記蒸着粒子が通過する最大の通過角度と、前記第1マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分、及びこれと重なる前記第2マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分の間の空間を前記蒸着粒子が通過する最少の通過角度とを比べたとき、
    前記最大の通過角度よりも前記最少の通過角度の方が大きく設定されている蒸着装置。
  8.  請求項7に記載の蒸着装置において、
     更に、前記第2マスク層に続いて前記基板側に積層される複数のマスク層を有し、
     前記走査方向から見て、
     前記蒸着マスクと直交する基準線に対し、前記第1マスク層からN層目の前記マスク層にわたる前記貫通隙間の部分を前記蒸着粒子が通過する最大の通過角度と、N層目の前記マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分、及びこれと重なるN+1層目の前記マスク層において互いに隣接する2つの前記隙間の間の部分の間の空間を前記蒸着粒子が通過する最少の通過角度とを比べたとき、
    前記最大の通過角度よりも前記最少の通過角度の方が大きく設定されている蒸着装置。
  9.  請求項3に記載の蒸着マスクと、
     前記蒸着粒子を放射する蒸着源と、
     前記蒸着マスク及び前記蒸着源を含み、これらの相対的な位置関係を固定するマスクユニットと、
     前記基板を支持する基板支持装置と、
     前記基板と前記蒸着マスクとの間に一定の空隙を設けた状態で、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を、所定の走査方向に沿って相対的に移動させる移動装置と、
    を備え、
     前記開口が延びる方向と前記走査方向とが平行になるように前記蒸着マスクが配置され、
     前記複数のマスク層のうち、少なくとも前記蒸着源側に位置する最外層の前記マスク層における隣接する2つの前記隙間の間の部分に、前記蒸着粒子の通路を遮断した調整隙間が形成されている蒸着装置。
  10.  請求項9に記載の蒸着装置において、
     前記調整隙間に入射する前記蒸着粒子は、前記マスク層及び前記支持層のいずれかに捕捉されるように、前記複数のマスクワイヤが配置されている蒸着装置。
  11.  請求項9に記載の蒸着装置において、
     前記調整隙間が封止部材で塞がれている蒸着装置。
  12.  請求項5~請求項11のいずれか1つに記載の蒸着装置を用いて前記基板に前記薄膜をストライプ状に形成する蒸着方法であって、
     前記基板を前記基板支持装置に支持させ、前記基板と前記蒸着マスクとの間に前記空隙を設けた状態で、前記マスクユニットと前記基板とを対向させる位置合わせ工程と、
     前記移動装置により、前記マスクユニット及び前記基板のうち少なくとも一方を所定の走査方向に沿って相対的に移動させながら順次蒸着させ、前記薄膜を形成する蒸着工程と、
    を含む蒸着方法。
  13.  請求項12に記載の蒸着方法において、
     前記基板として、光が放出される発光領域を有する複数の画素が格子状に配列されている有機ELディスプレイ用の基板が用いられ、
     前記複数の開口は、前記複数の画素に含まれる複数の被成膜画素とそれぞれ対向して配置され、
     前記基板と直交する方向から見て、前記開口の幅方向の内側に、前記被成膜画素の前記発光領域が隙間を隔てて収まるように位置決めされる蒸着方法。
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