JP2006172930A - 真空蒸着方法及びｅｌディスプレイ用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＬパネルを構成する透明基板とマスク板とをアライメントするときに、透明基板の撓みによって透明基板とマスク板とを接触することを防止し、高精度にアライメントを行う。
【解決手段】 透明基板１とマスク板２とのアライメントは、夫々の角隅部に形成されたアライメントマーク１Ｍ及び２Ｍをカメラ５により観察して行われるが、カメラ５の被写界深度内で行うために、両アライメントマークはできる限り近接させた状態でアライメントを行う。このとき、透明基板１の中央部分に撓みが生じて透明基板１とマスク板２とを接触させないために、予め透明基板１を反自重方向に向けて僅かに凸形状に湾曲させた状態で、透明基板１とマスク板２とを近接させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明基板の表面に真空蒸着によって所定のパターンの蒸着膜を形成するための真空蒸着方法及びＥＬディスプレイ用パネルに関するものである。

近年、液晶ディスプレイに代わるディスプレイとして、透明基板に有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子のドットパターンを形成したディスプレイ用パネル（以下、ＥＬパネルという）が開発され、実用化も始まっている。ＥＬパネルは、正孔と電子とが結合したときに生じるエネルギーにより発光するため、バックライトを必要とせず、液晶ディスプレイと比較して極めて薄いものにすることができるディスプレイである。その他にも、コントラストが高く、応答性が高いため、次世代のディスプレイとして実用化が進められている。

ＥＬパネルは、ガラス基板等の透明基板上に正孔を注入するために陽極（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が形成され、さらに電子を注入するための陰極が形成される。これら陽極と陰極との間には、正孔と電子とが結合してエネルギーを放出することにより発光する発光層が設けられ、さらに発光層と陽極との間には、正孔注入率が低下することを防止するために正孔注入層が設けられ、また発光層と陰極との間には、電子注入率が低下することを防止するための電子注入層や発光層に入った正孔が電子注入層に侵入することを防止するための電子輸送層が設けられる。従って、ＥＬパネルは、陽極と陰極との間に上記各層が挟み込まれる構成を採ることにより構成される。そして、ＥＬパネルの各画素を駆動するために、例えば、陽極をＴＦＴ（Thin Film Transistor）回路により２次元に形成し、画素ごとに応じて電圧を印加するか否かにより、その画素が発光させるか否かを制御することができる。

ところで、ＥＬパネルは、透明基板上の発光層をＲ、Ｇ、Ｂの三原色のＥＬ発光層のドットパターンで形成する必要があるが、ＥＬパネルの高精度化、大型化に伴いドットパターンを透明基板に密に形成する必要があるため、パターンの微細化、透明基板への固着強度等の観点から、パターン形成は真空蒸着方式で行われる。真空蒸着は、内部を真空状態にしたチャンバの下部位置に蒸着源を配置し、またこの蒸着源の上部位置には蒸着される透明基板を着脱可能に保持するホルダ部材を設けたものであり、蒸着源としては、加熱手段を備えた坩堝に発光色素材料を入れ、この坩堝を加熱することにより、発光色素材料を蒸発させて、ホルダ部材に保持された基板の下面に発光色素材料を蒸着させるようにしたものである。

ここで、真空チャンバ内において、ＥＬパネルを構成する透明基板に上記発光色素材料のドットパターンを形成するために、透明基板の外周部を保持した状態で、微細なピッチ間隔でパターンが形成されている金属製のマスク板を透明基板に密着した状態で三原色のうち１色の発光色素材料を蒸着した後に、画素ピッチ分ずらした後に、残りの２色の発光色素材料の蒸着が行われる。このとき、透明基板上に発光色素材料が蒸着される被処理面を下部に向けて配置し、この被処理面に対して極めて高い精度でアライメントされた後にマスク板を密着して発光色素材料の蒸着が行われることになる。

従って、真空チャンバ内で透明基板の外周部を固定的に保持した状態で、マスク板とのアライメントが行われるが、透明基板は主にガラス板からなるため、どのようにして透明基板の外周部を固定的に保持するかが問題となる。透明基板を固定的に保持する手段としては、一般的には真空吸着によるものが考えられるが、上記のように、透明基板に対する発光色素材料の蒸着は真空状態が維持されている真空チャンバ内において行われるため、真空吸着によって透明基板を固定的に保持することはできない。そこで、透明基板の外周部をクランプにより保持する方法が考えられるが、微細なドットパターンの蒸着が行われるため、透明基板は極めて安定した状態で保持しなくてはならない。そのため、透明基板の外周部をクランプ部材で強固に保持する必要があるが、あまり強く透明基板を保持すると、透明基板を損傷するおそれがある。特にガラス材料からなる透明基板は、摩擦力が極めて低いため、非常に強固に保持しなければ、安定した状態で保持することはできない。

そこで、透明基板を固定保持するための部材としてシートマグネットを用い、このシートマグネットの磁力で透明基板にマスク板を引き付けるようにして保持する構成としたものが、例えば特許文献１の開示されている。
特開２００２−１０５６２２号公報

上述した特許文献１の発明では、マスクホルダにマスク板を固定して、このマスク板と対向状態となるように透明基板を近接配置してアライメントを行い、両者を重ね合わせた後に、シートマグネットを透明基板に載置することにより、磁力により透明基板を介してマスク板をマグネットに保持させる構成を採っている。このとき、マスクホルダに固定されたマスク板の上部に配置された透明基板とマスク板とをアライメントする必要があるが、両者は近接配置した状態で、アライメントがされて重ね合わせが行われる。この、アライメント時には、透明基板の被処理面とマスク板とを非接触に保つために、透明基板はその外周部分がクランプ部材等により保持される。また、マスク板はマスクホルダに接着材等により接着して固定する等により、ある程度の張力を持たせた状態で平面形状を維持させて、アライメントを行うことができる。透明基板とマスク板とをアライメントするときには、両者に夫々形成されているアライメントマークをＣＣＤカメラ等のカメラで観察して微細なアライメントを実現するが、かかるアライメントマークは、透明基板及びマスク板の角隅部に形成される。

ところで、近年のＥＬパネルは省スペース化の要請から、そのＥＬパネルは薄型のものが使用されるようになってきている。これに伴い、ＥＬパネルを構成する透明基板も当然に薄型化の要請を充足する必要があり、従って透明基板の厚みは極めて薄いものが使用されることになる。上述したとおり、透明基板はその外周部分が保持されてマスク板とのアライメントが行われるため、大型且つ薄型の透明基板の中央部分は自重により撓むこととなる。

かかる撓みが生じている透明基板とマスク板とをアライメントすると、透明基板とマスク板との間にある程度の間隔を設けなければ、撓み部分（透明基板の中央部分）において、透明基板とマスク板とが一部接触することになる。ここで、アライメントのために位置調整を行うときには、透明基板又はマスク板のうち何れか一方（主に、透明基板）が水平方向に移動することになるため、接触部分における透明基板及びマスク板に損傷が発生するおそれがある。特に、上記ＥＬパネルには、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の層の複数の発光色素材料を順次透明基板に蒸着した後に、画素ピッチ分だけずらして次の色の蒸着を行うため、三原色のうち何れか１つ又は２つの発光色素材料が透明基板の被処理面に蒸着された状態で、上記接触の問題が生じると、既に蒸着済みの発光色素材料に色ボケの問題が発生し、ＥＬパネルとしては使用することができないものとなる。

勿論、透明基板とマスク板との間隔をできる限り離した状態でアライメントを行えば、上述した接触の問題が生じる可能性は低い。すなわち、透明基板の最大の撓み量以上に透明基板とマスク板とを離間させてアライメントを行えば、中央部分における接触の問題は生じることはない。しかし、透明基板の撓みを考慮して、透明基板とマスク板との間隔を離すと、精度の高いアライメントを行うことはできないという問題がある。

すなわち、高精度なアライメントを行うためには、分解能を高くするために、焦点深度が浅いカメラを使用してアライメントマークを認識することになる。このように、高い分解能でアライメントを行うためにはできる限り焦点深度の浅いものを使用する必要があり、従って透明基板とマスク板とを非常に近接した位置に配置してアライメントを行わなくてはならない。

特に、ＥＬパネルは高密度化、高画素化の傾向にあり、アライメントの精度は極めて高いものが要求されているため、分解能が高いカメラを使用してアライメントを行いたい要請がある。従って、透明基板及びマスク板の両者はできる限り近接した状態でアライメントする必要がある。一方、上述したように、透明基板を薄型化、大型化すると、アライメント時における透明基板の一部（中央部分）とマスク板とが接触する問題は回避しなくてはならない。

そこで、本発明は、薄型且つ大型の透明基板と、この透明基板の被処理面にドットパターンを形成するためのマスク板とを近接した状態でアライメントすることができ、同時に透明基板の撓みによりマスク板と接触することを防止することができる真空蒸着方法及びＥＬディスプレイ用パネルを提供することを目的とする。

本発明の真空蒸着方法は、真空蒸着により透明基板の表面に所定のパターンとなるように蒸着膜を形成する真空蒸着方法であって、前記透明基板の前記蒸着膜が蒸着される被処理面を下側に向けて配置し、この被処理面と対向する側に前記所定パターンを有する磁性金属材の薄板からなるマスク板を配置して、前記透明基板の夫々の角隅部に複数箇所形成されているアライメントマークを基準として、前記マスク板と前記透明基板とをアライメントするために、前記透明基板を、その中央部分が最も前記マスク板から離間されるように、反自重方向に向けて僅かに凸形状に湾曲させた状態で、前記マスク板と前記透明基板とを近接させて、前記マスク板に形成されている前記アライメントマークと、このアライメントマークに対応する前記透明基板の前記アライメントマークとを同一のカメラ視野内で観察してアライメントすることを特徴とする。

本発明の真空蒸着方法は、焦点深度が浅いカメラを用いて、高精度なアライメントを行うことができ、同時に透明基板とマスク板とが接触することによる色ボケ等の問題を回避することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、発光色素材料が蒸着される透明基板１と、この透明基板１に所定のドットパターンを形成するためのマスク板２とがアライメントされるときの状態を示す説明図である。ここで、図示はしていないが、真空ポンプ等で真空引きされ、真空状態が維持されている真空チャンバ内で透明基板１の被処理面に対して発光色素材料が蒸着される。

透明基板１は、大型且つ薄型の透明の基板であり、その一面（被処理面）に発光色素材料が蒸着されてＥＬパネルを形成する。この透明基板１は、その外周部分において、支持基台７に支持され回動自在なクランプ部材６と支持基台７とにより固定保持され、中空状態においてもその姿勢を維持する。そして、この透明基板１の角隅部には、図３に示されるように、マスク板２とアライメントをするためのアライメントマーク１Ｍが形成されている。

マスク板２には、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、多数のドットパターンの打ち抜き部２Ｂが形成されており、真空蒸着時には、この打ち抜き部２Ｂのパターンが透明基板１に転写される。この場合、ドットパターンの転写精度を高めるためには、マスク板２は極めて薄い金属板から構成されることから、このマスク板２の外周部には保形性を持たせるために金属性の補強枠２Ａが取り付けられている。かかる補強枠２Ａが取り付けられているマスク板２は、その補強枠２Ａの一部（又は全部）に適宜の方法で固定される。このとき、マスク板２は張力を持って固着することにより、平面状態を維持することができる。また、マスク板２の角隅部には夫々、後述するアライメントマーク２Ｍが形成されているものとする。

カメラ５は、ＣＣＤカメラ等のカメラであり、マスク板２の角隅部に形成されているアライメントマーク２Ｍと透明基板１の角隅部に形成されている１Ｍとを基準としてアライメントを行うときに、両アライメントマークを撮影（主に、拡大撮影）する。従って、図１には２台のカメラ５が図示されているが、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍは通常４箇所に形成されるものであるため、４台のカメラ５が具備されているものとする。このカメラ５が撮影する両アライメントマークを基準として、透明基板１又はマスク板２の何れか一方を水平方向に微調整することにより、透明基板１とマスク板２とが正確な位置に重ね合わせられることになる。

ここで、カメラ５が、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍを撮影してアライメントが行われるが、このとき両アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍは、図３に間隔ＳＬで示したように、近接した間隔をもってアライメントされることが好ましい。すなわち、両アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍは高精度にアライメントがされる必要があるため、両アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍを極めて鮮明に撮影する必要がある。そのため、図３のＳＬで示されるように、焦点深度ができる限り浅いカメラ５を用いてアライメントを行うことが好ましい。従って、透明基板１及びマスク板２はできるだけ近接した距離に配置する必要がある。

そこで、透明基板１とマスク板２とはできる限り近接した間隔に配置して、アライメントを行う必要があるが、大型且つ薄型の透明基板１の外周部分をクランプしたときには、その中央部分に撓みが生じるため、アライメントを行うときに撓み部分において透明基板１とマスク板２とが接触する。ここで、クランプ時に透明基板１に張力を作用させることが考えられるが、クランプ強度を高くして張力を作用させると、クランプ部材６にすべりが発生すると共に、ガラス材料からなる透明基板１に損傷が生じるおそれがある。従って、透明基板１のクランプ時には、必然的に中央部分に撓みが生じることになる。

そこで、透明基板１とマスク板２との接触を回避するために、透明基板１を僅かに反自重方向に湾曲させるように保持する。そのため、透明基板１を固定保持するための回動自在なクランプ部材６に透明基板１を支持させるときに、僅かに上方（反自重方向）に向けて傾斜するように癖付けをする。これによって、透明基板１に対して中央に向かって盛り上がるような力が作用して透明基板１は反自重方向に向けて傾斜するための力が作用するため、透明基板１は反自重方向に凸形状に湾曲する。そして、クランプ部材６、６により、反自重方向に向かう力の成分が抑制されるため、透明基板１は、図１に示されるように、僅かに反自重方向に向けて湾曲した姿勢を維持する。

この状態で、透明基板１の被処理面がマスク板２と対向するようにマスク板２を配置して、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍがカメラ５の被写界深度ＳＬとなる位置にまで、透明基板１とマスク板２とを近接させる。このとき、透明基板１は僅かに反自重方向に向けて湾曲した姿勢を維持した状態で近接されるため、中央部分において撓みによる透明基板１とマスク板２とが接触することはない。そして、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍをカメラ５で観察して、微細なアライメントを行った後に、透明基板１の被処理面とマスク板２とを当接させて、さらに透明基板１の被処理面とは反対面の上部に配置されているマグネット３（マスク板２を磁力により吸着保持する磁石部材）を下降して、透明基板１に当接させる。マグネット３は磁石部材であり、マスク板２は磁性金属材であるため、両者の間には透明基板１を介して磁力が作用し、マスク板２は透明基板１の被処理面に対して完全に密着する。これにより、透明基板１の外周部を強力に固定保持することなく、マスク板２の上部からの磁力により、強固にマスク板２を固定保持することができ、部分的な隙間等が生じることもない。

かかる状態において、真空チャンバ内の下部に配置されている発光色素材料の材料となる発光色素材料の複数層の何れか１つ（例えば、本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の蒸着の場合について説明し、そのうち何れか一色）が収容されている坩堝を加熱することにより、発光色素材料が蒸発し、マスク板２のドットパターン状に透明基板１の被処理面に発光色素材料が蒸着される。このとき、マスク板２は透明基板１の被処理面に対して完全に密着しているため、発光色素材料の転写精度は良好なものになり、高精度な膜付けを行うことができる。

次に、発光色素材料の残りの２色を透明基板１の被処理面に対して蒸着させるために、マスク板２を画素ピッチ分だけずらした状態で、再度別の色の発光色素材料の蒸着を行う必要がある。そこで、まず、マグネット３を退避させ、透明基板１とマスク板２との密着状態を解除する。そして、画素ピッチ分だけずらした状態でアライメントを行い、再度透明基板１とマスク板２とを当接させて、上部からマグネット３を下降させる。マグネット３とマスク板２との間には透明基板１を介して磁力が作用するため、マスク板２は透明基板１の被処理面に密着した状態になる。この状態で、発光色素材料を蒸着させることにより、三原色のうち２色の発光色素材料を蒸着することができる。さらに、残りの１色についても同様の処理を行うことにより、三原色全ての発光色素材料を蒸着することができる。

ところで、上述したように、透明基板１とマスク板２とは、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍを基準としてアライメントされた後に当接されるが、当接時に若干のずれが発生する可能性もある。従って、当接後に、再度アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍをカメラ５により観察して、両アライメントマークにずれが生じているか否かを検査する。ここで、ずれが生じていた場合は、アライメントミスであるとして、一旦、密着状態にある透明基板１とマスク板２とを離間させて、再度アライメントを行う必要がある。また、三原色のうち１色の発光色素材料の蒸着が終了した後には、他の色の発光色素材料の蒸着を行うために、再度アライメントを行う必要がある。このとき、マスク板２は、ドットパターンの転写精度を高めるために、その厚みが極めて薄い金属板からなることから、マスク板２は弾性力を有することになる。

図４において、アライメント位置が仮想線で示した位置であったとして、マスク板２から透明基板１を上方に向けて離間させるときに、同図の実線位置まで持ち上げても、マスク板２の一部が密着した状態で透明基板１と共に上昇することがある。すなわち、マスク板２は、その厚みが極めて薄いため透明基板１と当接されたときに、密着力が作用することになる。そして、同時にマスク板２は弾性力を有することにより、前記密着力の作用により、マスク板２の一部（主に、中央部分）が透明基板１に圧着された状態で、透明基板１と共に上昇し、大きく撓むことがある。そして、マスク板２の厚みが薄くなる程、大きな弾性力が作用するため、透明基板１をマスク板２から大きく離さなければ、両者を完全に離間させることができず、一部において接触状態が維持される。

そこで、マスク板２の弾性力に基づく撓みによる圧着量を超えて両者が完全に離間する位置にまで透明基板１を上昇させる。その後、再度下降を行う際には、アライメントマーク１Ｍ及び２Ｍがカメラ５の焦点深度内に収まる位置にまで、透明基板１とマスク板２とを近接させて、アライメントを行う。これにより、再度、水平方向に微調整を行うアライメントが行われたとしても、透明基板１とマスク板２とは完全に離間している状態でアライメントすることができるため、上記接触の問題は生じることなくアライメントされるため、透明基板１に既に付着している発光色素材料をこすることによる色ボケの問題は起こることはない。

以上説明したように、透明基板１とマスク板２とをアライメントするときに、透明基板１を予め反自重方向に向けて僅かに凸形状に湾曲させることにより、角隅部に形成されているアライメントマーク１Ｍ及び２Ｍを近接した位置でアライメントしたとしても、透明基板１の中央部分が撓むことはなく、その結果、透明基板１とマスク板２とは接触することがない。従って、焦点深度を極めて浅くとったとしても、透明基板１及びマスク板２を非常に近接させることができ、両アライメントマークを極めて鮮明に撮影して、高精度にアライメントを行うことができると同時に、上記接触の問題が回避でき、色ボケが発生することはない。

また、再度のアライメントを行うときに、透明基板１とマスク板２とを大きく離間させることにより、透明基板１とマスク板２との密着力及びマスク板２の曲げ量に基づく弾性力の作用によって生じる接触の問題を回避でき、色ボケが発生することはない。

透明基板とマスク板とをアライメントして当接するときの説明図である。 マスク板の断面図及び平面図である。 図１のアライメントマーク近辺の拡大図である。 マスク板が大きく撓んだときの説明図である。

符号の説明

１ 透明基板 ２ マスク板
３ マグネット ５ カメラ
６ クランプ部材 ７ 支持基台

Claims (6)

1. 真空蒸着により透明基板の表面に所定のパターンとなるように蒸着膜を形成する真空蒸着方法であって、
   前記透明基板の前記蒸着膜が蒸着される被処理面を下側に向けて配置し、この被処理面と対向する側に前記所定パターンを有する磁性金属材の薄板からなるマスク板を配置して、前記透明基板の夫々の角隅部に複数箇所形成されているアライメントマークを基準として、前記マスク板と前記透明基板とをアライメントするために、
   前記透明基板を、その中央部分が最も前記マスク板から離間されるように、反自重方向に向けて僅かに凸形状に湾曲させた状態で、前記マスク板と前記透明基板とを近接させて、前記マスク板に形成されている前記アライメントマークと、このアライメントマークに対応する前記透明基板の前記アライメントマークとを同一のカメラ視野内で観察してアライメントすることを特徴とする真空蒸着方法。
2. 前記透明基板を、その外周部分をクランプ部材で保持させることにより、反自重方向に向けて僅かに凸形状に湾曲されることを特徴とする請求項１記載の真空蒸着方法。
3. 前記透明基板と前記マスク板とがアライメントされて密着された後に、前記透明基板の前記被処理面とは反対面より電磁石又は永久磁石からなる磁石部材を前記透明基板に当接させて、前記磁石部材と前記マスク板との間に作用する磁力により前記マスク板を保持し、
   前記マスク板を介して前記透明基板の前記被処理面に蒸着物質を付着させることを特徴とする請求項１記載の真空蒸着方法。
4. 前記透明基板と前記マスク板とのアライメント時に相互に密着させた後に、アライメントミスにより、再度アライメントするときには、前記透明基板と前記マスク板とが完全に剥離するのに必要なストロークだけ上下方向に離間させた後に、再度アライメントを行う距離まで近接させることを特徴とする請求項３記載の真空蒸着方法。
5. 前記被処理面に付着する前記蒸着物質は、ｎ個の発光層であり、
   前記マスク板と前記透明基板とをアライメントした後に、前記マスク板と前記透明基板とを密着させ、前記磁石部材により前記マスク板が前記透明基板に吸着保持した状態で、前記発光層のうち何れか１つの発光層が蒸着した後に、前記マスク板を前記透明基板から離間して画素ピッチずらす工程を、ｎ回繰り返して行うことにより、
   前記被処理面に前記三原色からなる発光層を１画素として形成することを特徴とする請求項４記載の真空蒸着方法。
6. 請求項１乃至５に記載の真空蒸着方法によって、順次ｎ個の各色に発光するＥＬ素子のドットパターンを形成したＥＬディスプレイ用パネル。
   

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