JP2003217850A - 有機ｅｌデバイスの薄膜蒸着用マスクフレーム組立体 - Google Patents

有機ｅｌデバイスの薄膜蒸着用マスクフレーム組立体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用のマスクフレー
ム組立体を提供する。 【解決手段】開口部が形成されたフレームと、前記フレ
ームによって引張り力が加えられるように両端部が固定
され、長手方向に少なくとも１つの単位マスキング部が
形成された少なくとも２枚の単位マスクとを備えてなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタルマスク等の
マスクに係り、より詳細には、有機ＥＬデバイスを構成
する薄膜を蒸着するための薄膜蒸着用のマスクフレーム
組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機ＥＬデバイスは、能動発光型表示デ
バイスであって、視野角が広くてコントラストが優れて
いるばかりではなく、応答速度が速いことから、次世代
の表示デバイスとして注目されている。
【０００３】この種のデバイスは、発光層を形成する物
質に応じて無機電子発光デバイスと有機ＥＬデバイスと
に大別できるが、有機ＥＬデバイスは、無機電子発光デ
バイスに比べて輝度及び応答速度などの特性に優れてお
り、カラーディスプレーが可能であるといった長所を有
している。
【０００４】このような有機ＥＬデバイスは、透明な絶
縁基板上に所定のパターンをもって形成された第１電極
と、該第１電極が形成された絶縁基板上に真空蒸着法に
より形成された有機発光層、及び該有機発光層の上面に
該第１電極と直交する方向に形成されたカソード電極層
としての第２電極を含む。
【０００５】このように構成された有機ＥＬデバイスの
製作において、第１電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉ
ｎ Ｏｘｉｄｅ）よりなるが、このＩＴＯは、フォトリ
ソグラフィ法を用いて、塩化第２鉄を含むエッチング液
によりウェットエッチングされてパターニングされる。
しかし、カソード電極である第２電極についてもフォト
リソグラフィ法を用いてエッチングすると、レジストを
剥離する過程及び第２電極をエッチングする過程で水分
が有機発光層と第２電極との境界面に入り込んで有機Ｅ
Ｌデバイスの性能及び寿命特性が著しく劣化してしま
う。
【０００６】このような問題点を解決するために、有機
発光層を構成する有機電子発光材料及び第２電極を構成
する材料を蒸着する製造方法が提案されている。
【０００７】このように、蒸着方法を用いて有機ＥＬデ
バイスを製作するためには、先ず、透明な絶縁基板にＩ
ＴＯよりなる第１電極をフォトリソグラフィ法などによ
り成膜してストライプ状に形成する。次に、第１電極が
形成された透明な絶縁基板に有機発光層を積層した後、
第２電極の形成パターンに同じパターンを有するマスク
を有機発光層上に密着させて該第２電極の形成材料を蒸
着する。
【０００８】このような有機発光層またはカソード電極
としての第２電極を蒸着するためのマスクと、このマス
クを用いた有機ＥＬデバイス及びその製造方法が大韓民
国公開特許第２０００−００６０５８９号公報に開示さ
れている。
【０００９】ここに開示された蒸着用のマスクは、薄板
の本体に互いに所定距離離れたストライプ状のスロット
群が形成された構造を有する。
【００１０】大韓民国公開特許第１９９８−００７１５
８３号公報に開示されたマスクは、金属薄板にスリット
部及びブリッジ部がメッシュ状に形成されている。
【００１１】特開第２０００−１２２３８号公報に開示
されているマスクは、電極マスク部と、一対の端子マス
ク部とを有している。電極マスク部は、カソード電極す
なわち第２電極間の間隔に相当する幅を有し、互いに平
行に設けられるストライプ状のマスキング部と、複数の
マスキング部の両端を各々連結する連結部とを備える。
【００１２】これらの従来のマスクは、金属薄板にスト
ライプ状の長孔が形成されてなるため、金属薄板の縁部
がフレームにより引張り力が加えられるように支持され
るとしても、マスクの自重により垂れ下がり、基板に密
着しなくなるといった問題点がある。このような問題点
は、基板が大きくなるほど激しくなる。さらに、カソー
ドの蒸着工程時にマスクに加えられる熱によってマスク
が膨脹し、スロットを形成するストリップの自重による
垂れ下がりが一層激しくなるといった問題点がある。
【００１３】量産のためのマスクの一例を図１に示し
た。
【００１４】図１に示されたように、１枚の金属薄板１
１に有機ＥＬデバイスを構成する単位基板を複数蒸着可
能に単位マスキングパターン部１２が備えられており、
このマスクはフレーム２０によって引張り力が加わるよ
うに固定される。
【００１５】このように、従来のマスク１０は、量産の
ために相当に大きく製作されうるため、引張り力が一様
に加えられるようにフレーム２０に固定されるとして
も、前述のような自重による問題は一層激しくなる。特
に、大面積の金属薄板のマスクは、各単位マスキングパ
ターン部１２に形成されたスロット１２ａが設定された
公差範囲内の幅を有するように、フレーム２０に溶接さ
れなければならない。この際に、マスクの垂れ下がりを
防止するために各方向に引張り力を加えると、各マスキ
ングパターン部１２のスロット１２ａのピッチに歪みが
発生するので、スロット１２ａの幅を設定された公差範
囲に維持することができない。特に、マスク１０の特定
部位の単位マスキングパターン部１２のスロットが変形
すると、これと隣り合う全てのスロットにも力が加わっ
て変形が生じるため、有機膜またはカソードの蒸着時
に、マスク１０のシャドウエフェクトのために設定され
たパターンの公差範囲から外れてしまう。このような現
象は、マスクに形成されたスロット１２ａの幅方向或い
は短手方向（スロットの長手方向と直交する方向）で問
題となる。
【００１６】特に、各単位マスキングパターン部１２が
歪むと、基板に形成されている単位電極パターンと各単
位マスキングパターン部１２との間の絶対位置ずれの累
積値（以下、トータルピッチ）が大きくなり、基板の単
位電極パターンに正確な赤色、青色及び緑色の有機膜が
形成できないといった問題点がある。一方、大型の金属
薄板に形成された単位マスキングパターン部１２のピッ
チ及びトータルピッチの調整は極めて限られた部分での
み可能であるため、マスク１０を大型化するのには限界
がある。
【００１７】そして、単一の原板マスク１０の各サイド
に引張り力を加えてフレーム２０に固定する場合、図２
に示されたように、マスク１０からの引張り力によりフ
レームの両側の支持バー２１が内側に湾曲し、フレーム
の上下部を構成する上部、下部支持バー２２が各々上方
向、下方向に凸状に湾曲するか、図３に示されたよう
に、両側の支持バー２１が各々外側に凸状に湾曲し、フ
レームの上下部を構成する上部、下部支持バー２２が内
側に湾曲する。
【００１８】マスク１０に引張り力を一様に加えてフレ
ーム２０に溶接するとしても、単位マスクの変形及び基
板に形成された単位電極パターン間の位置ずれは、前述
のトータルピッチの調整を一層困難にする。
【００１９】マスクの熱膨張に起因するスロットを形成
するストリップのクリープ変形を解決するためのマスク
が、特開第２００１−２４７９６１号公報に開示されて
いる。
【００２０】同公報に開示されたマスクは、基板上に蒸
着によるパターニング膜を形成する時に使われる蒸着用
のマスクとして、多数の第１開口部を区切った隔壁を有
するマスク部と、各々の開口面積が第１開口部のそれよ
り狭い多数の第２開口部とを有し、多数の第２開口部が
マスク部の各第１開口部上に配置された磁性材料を含む
スクリーン部を備える。
【００２１】さらに、特開第２００１−２７３９７９号
公報には、磁性体マスクの構造が開示されており、特開
第２００１−２５４１６９号公報には、被蒸着物に密着
されて蒸着部分をマスキングするためのマスクが開示さ
れている。
【００２２】これらのマスクは、フレームに支持された
マスクが磁性体で構成され、被蒸着物に密着されうる
が、マスクの自重及びマスクの引張りによるストリップ
間のピッチの変化、マスクの移動及びハンドリング時の
ガラスとの高い密着力による有機膜の損傷、及びマスク
及びフレームの内部応力によるトータルピッチの変化な
どの問題点がある。
【００２３】
【特許文献１】大韓民国公開特許第２０００−００６０
５８９号公報
【特許文献２】特開第２０００−１２２３８号公報
【特許文献３】特開第２００１−２４７９６１号公報
【特許文献４】特開第２００１−２７３９７９号公報
【特許文献５】特開第２００１−２５４１６９号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】前記のような問題を解
決するために、本発明は、マスクの大型化による蒸着パ
ターンの幅変化を低減することができ、単位マスク間の
トータルピッチの調整が容易であるほか、マスク及びフ
レームの外力または内部応力によるトータルピッチの変
化を最小化することのできる有機ＥＬデバイスの薄膜蒸
着用のマスクフレーム組立体を提供するところにその目
的がある。
【００２５】本発明の他の目的は、多数の単位マスクが
設置可能であり、しかも大面積化が可能な、有機ＥＬデ
バイスの薄膜蒸着用のマスクフレーム組立体を提供する
ところにある。
【００２６】本発明のさらに他の目的は、単位マスクの
横方向ピッチを細かく調整することにより、マスクのト
ータルピッチの変化を根本的に解決することのできる有
機ＥＬ素子の薄膜蒸着用のマスクフレーム組立体を提供
するところにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用のマスクフ
レーム組立体は、開口部が形成されたフレームと、少な
くとも２枚の単位マスクとを備えて構成される。ここ
で、少なくとも２枚の単位マスクは、前記フレームによ
って引張り力が加えられるように両端部が前記フレーム
に固定され、かつ、長手方向に少なくとも１つの単位マ
スキングパターン部が形成されている。
【００２８】本発明において、前記単位マスクは、スト
リップ状に形成され、互いに物理的に接触しないように
フレームに固定されることが望ましい。そして、前記フ
レームは、例えば、互いに平行に設けられた支持部材
と、支持部材の両端部を連結する剛性部材とを備えて構
成されうるが、これに限定されることはない。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００３０】本発明に係る有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着
用のマスクフレーム組立体の一つの実施の形態を図４に
示した。
【００３１】図面を参照すれば、本発明の望ましい実施
の形態のマスクフレーム組立体は、フレーム３０と、フ
レーム３０によって引張り力が加えられるように両端部
が支持されるマスク１００とを含む。
【００３２】フレーム３０は、互いに平行に配置された
支持部３１，３２と、両支持部３１，３２の端部と連結
されて矩形状の開口部３３を形成する剛性部材３４，３
５とを備える。フレーム３０は、後述する単位マスク１
１０に対して十分な引張り力を与えることができる剛性
を有するように構成される。また、フレーム３０は、被
蒸着物とマスク１００とを密着させる際に干渉を起こさ
ない構造であれば、いかなる構造であってもよい。
【００３３】マスク１００は、フレーム３０によって引
張り力が加えられるようにその両端部が支持される複数
の単位マスク１１０で構成される。これらの単位マスク
１１０は、図４及び図５に示されたように、ストリップ
状の薄板で構成され、その長手方向（Ｙ方向）に沿って
所定間隔をおいて複数の単位マスキングパターン部１１
１が配列される。ただし、単位マスク１１０は、ストリ
ップ状に限定されず、他の形状を有してもよい。
【００３４】各単位マスキングパターン部１１１におい
て、単位マスク１１０の薄板に互いに平行に設けられた
ストリップ１１１ａによりロングスロット１１１ｂが形
成される。ここで、ロングスロット１１１ｂは、フレー
ム３０によって引張り力が加えられるように支持される
ことにより生じるポアソン収縮を考慮して、最終的に要
求される長さ（フレームに固定された状態における長
さ）より実質的に短く形成し、ロングスロット１１１ｂ
の幅は、最終的に要求される幅（フレームに固定された
状態における幅）より実質的に広く形成することが望ま
しい。単位マスキングパターン部１１１は、上記の例に
限定されず、種々のパターンの開口スロットを有するよ
うに構成されてもよい。
【００３５】前述のような単位マスク１１０の製作で
は、図６に示されたように、原板において単位マスク１
１０間を連結している連結部１２０をハーフエッチング
する。そして、各単位マスク１００に形成された各々の
単位マスキングパターン部１１１のパターン幅が設定さ
れた誤差範囲内である単位マスク１１０のみを選択的に
切り出してフレーム３０に取り付けることが望ましい。
このような方法によると、フレームに固定される各単位
マスク１１０の単位マスキングパターン部１１１は、設
定された誤差範囲内のパターン幅を有するので、従来の
単一金属薄板のマスクに比べて均一なパターン幅を有す
る。
【００３６】一方、フレーム３０の各支持部３１，３２
に単位マスク１１０を引張り力が加えられるように固定
する際は、単位マスク１１０の両端部にＹ、Ｘ方向に引
張り力を加えた状態で該両端部を支持部３１，３２に密
着させた後に溶接する。ここで、単位マスク１１０は、
主としてＹ方向に引張り力が加えられるので、ストリッ
プよりなる単位マスキングパターン部１１１の歪みを最
小化させることができる。
【００３７】前記溶接は、レーザーを用いた点溶接、ヤ
グレーザー溶接であることが望ましいが、本発明はこれ
に限定されず、種々の溶接法を適用しうる。ここで、単
位マスク１１０間の間隔は、マスク１００のトータルピ
ッチの調整のために０．０１〜１ｍｍに維持することが
望ましい。
【００３８】以下、図４、及び図７の蒸着装置に基づ
き、前述のように構成された有機ＥＬデバイスの薄膜蒸
着用のマスクフレーム組立体の使用方法を詳細に説明す
る。
【００３９】マスク１００を用いて有機ＥＬデバイスの
薄膜、すなわち赤色、緑色、青色の有機膜またはカソー
ド層などを蒸着するためには、真空チャンバ２０１の内
部に設けられた有機膜蒸着容器２０２に対面する側にマ
スクフレーム組立体（３０、１００）を配置し、この上
部に薄膜を形成すべき基板３００を取り付ける。そし
て、その上部のマグネットユニット４００を駆動して、
フレーム３０により支持されたマスク１００を基板３０
０に密着させる。
【００４０】この状態で、有機膜蒸着容器２０２を作動
させることにより、これに付着している有機物またはカ
ソード形成物質が蒸発して基板３００に蒸着される。こ
の過程で、マスク１００は自重による垂下現象を起こ
し、さらには、基板３００に密着した単位マスキングパ
ターン部１１１のストリップ１１１ｂが熱変形するが、
マスク１００は複数の単位マスク１１０で構成されてい
るので、過度の部分的変形及びパターンの歪みを防止す
ることが可能になる。すなわち、単位マスク１１０は、
ストリップ状にＹ方向に引張り力が加えられた状態でフ
レーム３０に固定されているので、単位マスク１００の
各部位に引張り力がほぼ一様に加えられ、特定の部位に
変形量が集中することを防止することができる。
【００４１】そして、前述のようにフレームに固定され
るマスクは、従来のように単一の原板に複数の単位マス
キングパターン部を形成することにより発生する微細パ
ターンの形成による問題と、フレームへの固定時におい
て横方向であるＸ方向に相対的に強い引張り力が加えら
れないことによって発生するパターン部の歪みの問題と
を根本的に防止することができる。
【００４２】特に、多数の単位マスキングパターン部を
有する単一の大型マスクの場合、内部の単位マスキング
パターン部のトータルピッチは大型マスクの縁部から加
えられる引張り力により調整しなければならないが、本
発明のマスク１００は複数の単位マスク１１０よりなっ
ているので、基板上に形成されている単位電極パターン
間の設定された絶対位置ずれの累積値であるトータルピ
ッチの調整が容易である。特に、フレームに独立的に単
位マスクが設置可能であるので、トータルピッチが単位
マスク別に調整可能である。
【００４３】この明細書では、本発明を限定された実施
の形態を中心として説明したが、本発明の範囲内であれ
ば、様々な実施の形態が可能である。さらに、説明され
てはいないが、均等な手段も本発明にそのまま適用可能
である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特
許請求の範囲によって定まるべきである。
【００４４】
【発明の効果】以上のような構成を有する本発明による
有機ＥＬデバイスの薄膜形成用のマスクフレーム組立体
は、フレームに設けられるマスクを単位マスクに分割
し、各々に引張り力が加えられるので、マスクのトータ
ルピッチを例えば±２μｍ範囲内で調整可能であり、蒸
着のための各パターンの幅公差は例えば±５μｍの範囲
内で調整可能であるばかりではなく、マスクの大型化が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用のマスク
フレーム組立体の分解斜視図である。
【図２】従来のマスクフレーム組立体の平面図である。
【図３】従来のマスクフレーム組立体の平面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態の有機ＥＬデバイスの
薄膜蒸着用のマスクフレーム組立体の分解斜視図であ
る。
【図５】単位マスクの抜粋斜視図である。
【図６】本発明の１つの実施形態の単位マスクを製造す
るための原板の平面図である。
【図７】基板に有機膜を蒸着するための蒸着装置を概略
的に示す断面図である。
【符号の説明】
３０ フレーム ３１，３２ 支持部 ３３ 開口部 ３４，３５ 鋼性部材 １００ マスク １１０ 単位マスク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口部が形成されたフレームと、 少なくとも２枚の単位マスクとを備え、 前記少なくとも２枚の単位マスクは、前記フレームによ
    って引張り力が加えられるように前記フレームに両端部
    が固定され、かつ、長手方向に少なくとも１つの単位マ
    スキングパターン部が形成されていることを特徴とする
    有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用のマスクフレーム組立
    体。
  2. 【請求項２】 前記単位マスクは、ストリップ状に形成
    され、互いに物理的に接触しないように前記フレームに
    固定されていることを特徴とする請求項１に記載の有機
    ＥＬデバイスの薄膜蒸着用のマスクフレーム組立体。
  3. 【請求項３】 前記フレームは、互いに平行に設けられ
    た支持部材と、支持部材の両端部を連結する剛性部材と
    を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の有機Ｅ
    Ｌデバイスの薄膜蒸着用マスクフレーム組立体。
  4. 【請求項４】 前記単位マスキングパターン部は、長手
    方向に沿って互いに平行に形成されたストリップにより
    区切られたロングスロットを備えてなることを特徴とす
    る請求項１に記載の有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用マス
    クフレーム組立体。
  5. 【請求項５】 前記単位マスキングパターン部は、所定
    パターンを有するように形成された開口を備えてなるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイスの薄
    膜蒸着用マスクフレーム組立体。
  6. 【請求項６】 前記単位マスクのストリップの幅が、引
    張り力を考慮して不均一に形成されていることを特徴と
    する請求項４に記載の有機ＥＬデバイスの薄膜蒸着用マ
    スクフレーム組立体。
JP2002352912A 2001-12-05 2002-12-04 有機ｅｌデバイスの薄膜蒸着用マスクフレーム組立体 Expired - Lifetime JP3829148B2 (ja)

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