JP2017150017A - 蒸着マスクの製造方法及び有機ｅｌディスプレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着マスクに含まれるフィルムの変形を抑制することが可能な、蒸着マスクの製造方法及び有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供する。
【解決手段】補強バー２１と、補強バーよりも面積が広いフィルム３０と、を備える蒸着マスク準完成体１１を用意し、フィルムの補強バーと平面的に重ならない領域に開口パターン３ａを形成し、フィルムの補強バーとは反対の表面の補強バーと平面的に重なる領域に少なくとも１つの凸部３７を形成する蒸着マスク１の製造方法。好ましくは、開口パターンの形成と凸部の形成はレーザー光の照射によって行われ、凸部の形成時のレーザー光の出力は開口パターンの形成時のレーザー光の出力よりも低い蒸着マスクの製造方法
【選択図】図４

Description

本発明は、蒸着マスクの製造方法及び有機ＥＬディスプレイの製造方法に関する。

特許文献１には、スリットが設けられた金属マスクと、金属マスクの表面に位置し、蒸着作製するパターンに対応した開口部が縦横に複数列配置された樹脂マスクと、が積層されてなる蒸着マスクが開示されている。

特開２０１３−２１６９７８号公報

ところで、有機ＥＬディスプレイの製造工程において、上記のような蒸着マスクを用いてアレイ基板の画素部に有機膜を蒸着する場合、蒸着された有機膜が蒸着マスクに接触して損傷してしまうおそれがあることから、このような接触を防ぐためのスペーサーをアレイ基板側に設けることがある。

しかしながら、アレイ基板と蒸着マスクの合わせずれが発生した場合等に、アレイ基板側に設けられたスペーサーが、金属マスクと開口部の間の樹脂マスクのみの部分に接触すると、樹脂マスクが損傷して使用できなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蒸着マスクに含まれるフィルムの変形を抑制することが可能な、蒸着マスクの製造方法及び有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の蒸着マスクの製造方法では、補強バーと、前記補強バーよりも面積が広いフィルムと、を備える蒸着マスク準完成体を用意し、前記フィルムの前記補強バーと平面的に重ならない領域に開口パターンを形成し、前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重なる領域に少なくとも１つの凸部を形成する。

また、本発明の一態様では、前記凸部の形成は、レーザー光の照射により行われてもよい。

また、本発明の一態様では、前記開口パターンの形成と前記凸部の形成は、レーザー光の照射により行われ、前記凸部の形成時のレーザー光の出力は、前記開口パターンの形成時のレーザー光の出力よりも低くてもよい。

また、本発明の一態様では、前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重ならない領域であって、前記開口パターンのうちの前記補強バーを挟まずに隣り合う一対の開口の間の領域にも少なくとも１つの凸部を形成してもよい。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法では、補強バーと、前記補強バーよりも面積が広いフィルムと、を備える蒸着マスク準完成体を用意し、前記フィルムの前記補強バーと平面的に重ならない領域に開口パターンを形成し、前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重なる領域に少なくとも１つの凸部を形成し、前記開口パターンを通じて有機材料を蒸着する。

本発明によると、フィルムに形成された凸部によって、フィルムの変形を抑制することが可能である。

本発明の実施形態に係る蒸着マスクの製造方法により製造される蒸着マスクの第１の構成例を示す底面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断したときの断面図である。 本発明の実施形態に係る蒸着マスクの製造方法の工程例を示す図である。 上記工程例に含まれる要部の第１例を示す図である。 上記工程例に含まれる要部の第２例を示す図である。 蒸着マスクの第２の構成例を示す底面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断したときの断面図である。 蒸着マスクの第３の構成例を示す底面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線で切断したときの断面図である。 参考例に係る蒸着マスクを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法の工程例を示す図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る蒸着マスクの製造方法により製造される蒸着マスク１の第１の構成例を示す底面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断したときの断面図である。

蒸着マスク１は、厚さ方向に隣り合う補強枠２とマスク３を備えている。以下の説明では、蒸着マスク１の厚さ方向のうち、補強枠２に対してマスク３が位置する方向を上方向と呼び、マスク３に対して補強枠２が位置する方向を下方向と呼ぶ。成膜時には、ターゲットとなるアレイ基板１００は、蒸着マスク１に対して上方向、すなわちマスク３に対して補強枠２とは反対方向に配置される。

補強枠２は、マスク３を支持するために設けられる。補強枠２は、例えば金属材料からなり、金属マスクとも呼ばれる。具体的には、補強枠２は、例えばニッケル、ニッケル合金、インバー又はインバー合金等の磁性金属材料からなる。補強枠２の厚さは、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度である。補強枠２が磁性金属材料からなる場合、成膜時に蒸着マスク１を磁力によって固定することが可能である。補強枠２は、金属材料に限られず、例えば硬質樹脂材料からなってもよい。

補強枠２は、互いに離れて並んだ複数の補強バー２１を備えており、隣り合う補強バー２１の間には上下方向に貫通した隙間２ａが形成されている。隙間２ａは、補強バー２１の延伸方向に長い矩形状であり、マスク３に形成された複数の開口３ａを内包する大きさを有している。以下、補強バー２１の延伸方向を単に「延伸方向」と呼び、補強バー２１の幅方向を単に「幅方向」と呼ぶ。

マスク３は、複数の開口３ａがマトリクス状に配列した開口パターンを備えている。マスク３は、例えば樹脂材料からなり、樹脂マスクとも呼ばれる。具体的には、マスク３は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料からなる。特には、線膨張係数が低く、耐熱性に優れるという観点からポリイミドが好ましい。マスク３の厚さは、例えば５μｍ〜３０μｍ程度である。

開口３ａは、例えば延伸方向に並んだ列が幅方向に互いに離れて並ぶように配列しており、補強バー２１は、当該列の間に１つおきに配置されている。見方を変えると、開口３ａは、例えば各々の補強バー２１を挟むように、補強バー２１に対して幅方向の両側に位置して、延伸方向に沿って並んでいる。開口３ａは、例えば延伸方向に大きい矩形状である。

マスク３は、例えば幅方向にバー形成領域３１、バー周辺領域３３及びバー非形成領域３５を含んでいる。バー形成領域３１は、補強バー２１と平面的に重なる領域である。すなわち、マスク３のうち平面視において補強バー２１と重なる領域が、バー形成領域３１である。バー周辺領域３３は、補強バー２１と開口３ａの列との間の領域である。例えば、平面的に見たときに補強バー２１の縁の各点から当該点に最も近い開口３ａの縁まで結んだ直線の集合が、バー周辺領域３３である。バー非形成領域３５は、補強バー２１を挟まずに幅方向に隣り合う開口３ａの列の間の領域である。

マスク３の上面、すなわちマスク３に対して補強枠２とは反対の表面のうち、補強バー２１と平面的に重なるバー形成領域３１には、上方向に突出する複数の凸部３７が形成されている。凸部３７は、成膜時にターゲットとなるアレイ基板１００と接触することで、蒸着された有機膜がマスク３の開口３ａの縁等に接触して損傷することを抑制するためのものである。

図１０に示される参考例のようにアレイ基板９０にスペーサー９９を設けた場合、アレイ基板９０と蒸着マスク９１の合わせずれが発生したときに、スペーサー９９が、補強バー９２とマスク９３の開口９３ａとの間のバー周辺領域９３３に接触して、マスク９３が損傷するおそれがある。

これに対し、図１及び図２に示される本実施形態では、マスク３の上面の補強バー２１と平面的に重なるバー形成領域３１に凸部３７が形成されるので、アレイ基板１００と蒸着マスク１の合わせずれが発生したとしても、マスク３のバー周辺領域３３の損傷を抑制することが可能である。

凸部３７は、例えば補強バー２１の幅より小さい直径の円板状に形成されており、延伸方向に一定の間隔で並んでいる。凸部３７の高さは、例えば２μｍ〜４μｍ程度である。凸部３７は、例えば開口３ａの幅又はバー周辺領域３３の幅より小さくてもよい。また、凸部３７は、円板状に限られず、例えば矩形状であってもよい。凸部３７は、例えば補強バー２１を挟んで幅方向に隣り合う開口３ａの間にそれぞれ形成される。例えば、凸部３７の延伸方向の位置は、開口３ａの延伸方向の中央部と揃えられる。

図３は、本発明の実施形態に係る蒸着マスクの製造方法の工程例を示す図である。

まず、工程（ａ）では、補強板２０とフィルム３０を備える積層体１０を用意する。具体的には、例えばニッケル、ニッケル合金、インバー又はインバー合金等の磁性金属材料からなる、厚みが例えば１０μｍ〜５０μｍ程度の補強板２０の表面に、樹脂溶液を塗布し、２００℃〜３００℃程度の温度で乾燥させることで、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂材料からなる、厚みが５μｍ〜３０μｍ程度のフィルム３０を形成する。

次に、工程（ｂ）では、積層体１０における補強板２０を選択的に除去することで、補強バー２１を備える補強枠２を形成する。すなわち、補強バー２１とフィルム３０を備える準完成体１１を用意する。補強板２０を選択的に除去して補強バー２１と隙間２ａを形成することにより、フィルム３０の面積は補強バー２１よりも広くなる。なお、補強板２０を選択的に除去して補強バー２１と隙間２ａを形成する際に、位置合わせのためのアライメントマークを同時に形成してもよい。

具体的には、（ｂ）では、積層体１０の補強板２０をフォトエッチング技術によりパターニングすることで、補強バー２１と隙間２ａを形成する。これに限られず、例えばフィルム３０の表面に無電解めっき技術とフォトエッチング技術によりシード層を形成した上で、補強バー２１をめっき技術により形成してもよい。

次に、工程（ｃ）では、準完成体１１をフレーム８に固定する。フレーム８は、例えば磁性金属材料からなる。具体的には、準完成体１１の端部をフレーム８上に配置し、準完成体１１をフレーム８の中空領域に架け渡した状態で、準完成体１１の端部をフレーム８にスポット溶接により固定する。

次に、工程（ｄ）では、準完成体１１のフィルム３０にレーザー光を照射することで、開口３ａと凸部３７をそれぞれ形成する。すなわち、フィルム３０に開口３ａと凸部３７をそれぞれ形成してマスク３を得ることで、補強枠２とマスク３を備える蒸着マスク１を得る。

ここでは、例えば波長が４００ｎｍ以下のレーザー光を使用して、フィルム３０をアブレーションする。レーザー光を照射するヘッドは、例えば準完成体１１に対して面内方向に移動可能に構成されており、アライメントマークを基準に指定された位置まで移動し、フィルム３０にレーザー光を照射する。また、レーザー光を照射するヘッドには、開口３ａ又は凸部３７を形成するためのビーム成形用マスクが取り付けられる。

工程（ｄ）は、凸部３７を形成する工程と、開口３ａを形成する工程とを含んでおり、以下に説明するようにどちらの工程を先に行ってもよい。

図４に示される工程（ｄ）の第１例では、凸部３７を形成する工程（ｄ−１Ａ）が先に行われ、開口３ａを形成する工程（ｄ−２Ａ）が後に行われる。

まず、工程（ｄ−１Ａ）では、フィルム３０の上面、すなわちフィルム３０に対して補強バー２１とは反対の表面のうち、補強バー２１と平面的に重なる領域（図１及び図２におけるバー形成領域３１）に凸部３７を形成する。レーザー光は、準完成体１１の上方向の位置からフィルム３０の上面に向かって照射される。レーザー光の出力は、フィルム３０の厚さ方向の一部を除去可能な程度、具体的には凸部３７の高さが例えば２μｍ〜４μｍ程度となるように調整される。このため、凸部３７の形成時のレーザー光の出力は、開口３ａの形成時のレーザー光の出力よりも低い。

次に、工程（ｄ−２Ａ）では、フィルム３０の補強バー２１と平面的に重ならない領域に開口３ａのパターンを形成する。レーザー光は、上記工程と同様に、準完成体１１の上方向の位置からフィルム３０の上面に向かって照射される。レーザー光の出力は、フィルム３０を厚さ方向に貫通することが可能な程度に調整される。このため、開口３ａの形成時のレーザー光の出力は、凸部３７の形成時のレーザー光の出力よりも高い。また、開口３ａの形成時のレーザー光は、凸部３７の形成時のレーザー光よりも絞られている。これにより、蒸着マスク１が完成する。

なお、準完成体１１の複数の領域にレーザー光を照射する場合、全ての領域に対して工程（ｄ−１Ａ）を行った後に全ての領域に対して工程（ｄ−２Ａ）を行ってよい。これによると、レーザー光の出力の調整やビーム成形用マスクの取り替えの手間を低減できる。これに限られず、１つの領域に対して工程（ｄ−１Ａ）を行った後に工程（ｄ−２Ａ）を行う操作を、全ての領域に対して順番に行ってもよい。

図５に示される工程（ｄ）の第２例では、開口３ａを形成する工程（ｄ−１Ｂ）が先に行われ、凸部３７を形成する工程（ｄ−２Ｂ）が後に行われる。この第２例では、２つの工程の順番が上記第１例と反対になるだけで、開口３ａや凸部３７の形成の方法や条件などは上記第１例と同様である。

図６は、蒸着マスクの第２の構成例を示す底面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断したときの断面図である。第２の構成例では、マスク３の上面、すなわちマスク３に対して補強枠２とは反対の表面のうち、補強バー２１を挟まずに幅方向に隣り合う開口３ａの列の間の領域であるバー非形成領域３５にも、凸部３７と同様の上方向に突出する複数の凸部３９が形成されている。凸部３９は、上記工程（ｄ）において凸部３７と同時に形成される。

凸部３９は、例えば凸部３７と同様の形状及び高さを有しており、バー非形成領域３５において延伸方向に一定の間隔で並んでいる。凸部３９は、例えば補強バー２１を挟まずに幅方向に隣り合う開口３ａの間にそれぞれ形成される。例えば、凸部３９の延伸方向の位置は、凸部３７の延伸方向の位置と揃えられる。なお、凸部３９を凸部３７より低くして、マスク３が上方向に撓んだときにアレイ基板１００と接触する予備のスペーサーとしてもよい。

図８は、蒸着マスクの第３の構成例を示す底面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線で切断したときの断面図である。第３の構成例では、凸部３７の一部のみが補強バー２１と平面的に重なるように、凸部３７が形成されている。すなわち、凸部３７の一部のみがバー形成領域３１に含まれ、残部はバー周辺領域３３に含まれている。具体的には、幅方向に互いに離れた一対の凸部３７が、補強バー２１の両縁からそれぞれはみ出すように配置されている。

凸部３７の少なくとも一部が補強バー２１と平面的に重なることで、第１の構成例と同様に、マスク３のバー周辺領域３３の損傷を抑制することが可能である。すなわち、マスク３が補強バー２１から上方向の力を受ける位置と、マスク３が凸部３７から下方向の力を受ける位置とが幅方向に離れていないので、バー周辺領域３３が折れ曲がることを抑制することが可能である。

図１１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法の工程例を示す図である。同図では、１画素分の断面構造を示している。上記工程（ｄ）により蒸着マスク１が完成した後、蒸着マスク１に形成された開口３ａのパターンを通じてアレイ基板１００に有機材料を蒸着する工程が行われる。

アレイ基板１００において、基板４１の上方には半導体膜５１が配置されており、基板４１及び半導体膜５１は層間絶縁膜４２によって覆われている。層間絶縁膜４２の上方にはゲート電極５２が配置されており、層間絶縁膜４２及びゲート電極５２は層間絶縁膜４３によって覆われている。層間絶縁膜４３の上方にはソース電極５３及びドレイン電極５４が配置されており、層間絶縁膜４２，４３にはソース電極５３及びドレイン電極５４を半導体膜５１に接続するためのスルーホールが形成されている。これら半導体膜５１、ゲート電極５２、ソース電極５３及びドレイン電極５４によって画素回路のＴＦＴが構成されている。ゲート電極５２は不図示の走査線に接続されており、ソース電極５３は不図示の信号線が接続されている。基板４１は、例えばガラス、又はポリイミド等の可撓性がある樹脂からなる。半導体膜５１は、例えばＬＴＰＳ半導体、アモルファス半導体、酸化物半導体などからなる。層間絶縁膜４２，４３は、例えば酸化シリコンや窒化シリコン等の無機材料からなる無機絶縁膜である。ゲート電極５２、ソース電極５３及びドレイン電極５４は、例えばアルミニウム、銀、銅、ニッケル、チタンなどの金属からなる。

層間絶縁膜４３、ソース電極５３及びドレイン電極５４は有機平坦化膜４４によって覆われており、有機平坦化膜４４の上方には画素電極５５が配置されている。有機平坦化膜４４には、画素電極５５をドレイン電極５４に接続するためのスルーホールが形成されている。有機平坦化膜４４は、例えばアクリル樹脂などの有機材料を含む有機絶縁膜であり、他の層間絶縁膜と比較して厚く形成されており、平坦な上面を有している。画素電極５５は、例えばアノードであり、各画素に対応するようにマトリクス状に配列している。画素電極５５は、例えばアルミニウム、銀、銅、ニッケル、チタンなどの金属からなり、反射面を有している。有機平坦化膜４４及び画素電極５５は画素分離膜４５によって覆われており、画素分離膜４５には画素電極５５の縁を除く一部を露出させる開口が形成されている。具体的には、画素分離膜４５は、画素電極５５の周縁部のみを全周に渡って覆っており、画素電極５５の周縁部よりも内側の中央部を露出させている。画素分離膜５５の開口を形成する内縁部は、緩やかなテーパー形状を有している。画素分離膜５５は、例えばアクリル樹脂などの有機材料を含む有機絶縁膜であり、バンク又はリブとも呼ばれる。

上記蒸着マスク１を利用して有機材料を蒸着する工程は、画素分離膜４５に形成された開口内に露出した画素電極５５の上方に有機膜５６を形成する際に行われる。蒸着マスク１のマスク３に形成された開口３ａは画素電極５５に対応しており、開口３ａを通過した有機材料は、画素分離膜４５に形成された開口内及びその周囲に付着し、これにより有機膜５６が形成される。

有機膜５６は、発光層を含んでいる。有機膜５６は、例えば画素電極５５の側から順番に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含んでいる。有機膜５６の積層構造はこれに限られず、少なくとも発光層を含んでいれば、特には限定されない。また、有機膜５６に含まれる発光層の発光色は白色であるが、これに限られず、他の色であってもよい。その後、有機膜５６は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料からなるカソードとしての対向電極によって覆われ、さらに、対向電極は、例えば酸化シリコンや窒化シリコン等の無機材料からなる封止膜によって覆われ、これによりアレイ基板１００が完成する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。

例えば、上記構成例では、フィルム３０の一部の厚さを減ずることによって凸部３７を形成したが、これに限られず、別材料からなる凸部をフィルム３０の上面に付加してもよい。また、フィルム３０に開口３ａを形成する際は、レーザー光を準完成体１１の下方向の位置からフィルム３０の下面に向かって照射してもよい。また、フィルム３０に開口３ａ又は凸部３７を形成する際は、レーザー光の照射に限られず、例えばフォトエッチング技術により形成してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ 蒸着マスク、１０ 積層体、１１ 準完成体、２０ 補強板、３０ フィルム、２ 補強枠、２ａ 隙間、２１ 補強バー、３ マスク、３ａ 開口、３１ バー形成領域、３３ バー周辺領域、３５ バー非形成領域、３７ 凸部、３９ 凸部、４１ 基板、４２ 層間絶縁膜、４３ 層間絶縁膜、４４ 有機平坦化膜、４５ 画素分離膜、５１ 半導体膜、５２ ゲート電極、５３ ソース電極、５４ ドレイン電極、５５ 画素電極、５６ 有機膜、８ フレーム、９０ アレイ基板、９１ 蒸着マスク、９２ 補強バー、９３ マスク、９３ａ 開口、９３３ バー周辺領域、９９ スペーサー、１００ アレイ基板。

Claims (5)

1. 補強バーと、前記補強バーよりも面積が広いフィルムと、を備える蒸着マスク準完成体を用意し、
   前記フィルムの前記補強バーと平面的に重ならない領域に開口パターンを形成し、
   前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重なる領域に少なくとも１つの凸部を形成する、
   蒸着マスクの製造方法。
2. 前記凸部の形成は、レーザー光の照射により行われる、
   請求項１に記載の蒸着マスクの製造方法。
3. 前記開口パターンの形成と前記凸部の形成は、レーザー光の照射により行われ、
   前記凸部の形成時のレーザー光の出力は、前記開口パターンの形成時のレーザー光の出力よりも低い、
   請求項１に記載の蒸着マスクの製造方法。
4. 前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重ならない領域であって、前記開口パターンのうちの前記補強バーを挟まずに隣り合う一対の開口の間の領域にも少なくとも１つの凸部を形成する、
   請求項１に記載の蒸着マスクの製造方法。
5. 補強バーと、前記補強バーよりも面積が広いフィルムと、を備える蒸着マスク準完成体を用意し、
   前記フィルムの前記補強バーと平面的に重ならない領域に開口パターンを形成し、
   前記フィルムの前記補強バーとは反対の表面の前記補強バーと平面的に重なる領域に少なくとも１つの凸部を形成し、
   前記開口パターンを通じて有機材料を蒸着する、
   有機ＥＬディスプレイの製造方法。
   
   

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