JP3996439B2 - 有機el素子製造に用いる真空蒸着用マスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL素子の製造における真空蒸着工程において、基板表面に有機層又はカソード電極を所定のパターンに蒸着させるために用いるマスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL素子は、図7に示すように、ガラス板等の透明基板1上に、アノード電極(ITO)2、ホール輸送層3、有機層(発光層)4、電子輸送層5、カソード電極6をこの順に積層し、表面に封止缶7を配置した構成となっている。有機EL素子の種類には、有機層4が高分子タイプと低分子タイプがあり、素子の駆動方式にはパッシブタイプとアクティブタイプがある。これらの有機EL素子の製造工程において、パッシブタイプ及びアクティブタイプの低分子有機層の形成及びパッシブタイプのカソード電極6の形成には真空蒸着が行われている。そして、低分子有機層及びカソード電極の真空蒸着パターニングには、図8に示すように、蒸着すべき領域に多数の微細なスリットを微小間隔で平行に配列した構成のすだれ部8aからなるマスク部を備えた金属マスク8を使用していた。また、カソード電極の真空蒸着パターニングには、電気絶縁性の隔壁を形成するカソードセパレータ法(特開平8−315981号公報参照)が用いられることもあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来技術にはいずれも問題があった。すなわち、金属マスクを用いる場合、従来は、蒸着すべき基板表面に単に金属マスクを載置し、裏面から磁石を用いて保持させているが、その金属マスクのすだれ部は剛性がきわめて小さく、このため、金属マスクを基板表面に保持させる際にすだれ部のスリットにゆがみを生じ易く、特に、スリット形状をきわめて微細にすると、一層スリット精度が維持できなくなり、高精細パターニングができないという問題があった。また、従来、1枚の金属マスク8に1個のすだれ部8aを形成しているのみであるので、1個ずつの蒸着操作となり、生産性が悪いという問題もあった。なお、金属マスクを用いて真空蒸着を行う場合の生産性を上げるには、図9に示すように、すだれ部8aを複数個所に形成した多面付け金属マスク8Aを用いることが考えられるが、このように複数個所にすだれ部8aを形成すると、図8に示す1個のすだれ部8aを備えたものよりも更に、すだれ部のスリットにゆがみを生じ易く、高精細パターニングができないという問題が生じた。この問題を解決するには、適当な引張装置を用いて金属マスクに縦横両方向の適当なテンションを付加してゆがみの無い状態とし、その金属マスクを剛性の大きいベースプレートにスポット溶接によって固定して用いる方法が考えられる。しかしながら、この方法では次のような問題点が生じた。
(1)金属マスク取り付けの際に金属マスクを、縦横の適当なテンションを付加した状態に保持するための引張装置及びスポット溶接機を必要とするため、設備コストが高くなる。
(2)スポット溶接する際のピッチが広いと、溶接後外部からのテンションを解放した時に金属マスクが緩む恐れがあり、ピッチが狭いと溶接時間がかかり生産性が低下する。
(3)ベースプレートに金属マスクをスポット溶接すると、マスクが損傷した場合ベースプレートごと廃棄しなければならず、ベースプレートの再利用が困難である。もし、再利用しようとすると、溶接ポイントを機械加工で除去し、ベースプレートを再度仕上げ加工する必要が生じ、きわめてコスト高となる。
【0004】
一方、カソードセパレータ法は、フォトリソグラフィーにて露光の強弱を調整して隔壁の斜面の角度を作っているため、安定した製造が困難であった(逆台形断面の隔壁の斜面部分のテーパー角度が小さいと電極の分離ができず、大きいと三角形状になり倒れてしまう)。
【0005】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、金属マスクを用いた真空蒸着パターニングに際し、金属マスクを、そのマスク部のスリット精度を確保した状態で基板表面に簡単な操作で取り付けることを可能とし且つ金属マスクを保持するために用いるベースプレートを再利用しうる真空蒸着用マスク装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願第一の発明は、有機EL素子製造における真空蒸着工程に用いるマスク装置を、金属マスクをベースプレートに保持させた構造とし、その金属マスクには、多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のマスク部を配した領域から四方に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を設け、前記ベースプレートには、四辺にそれぞれ、前記金属マスクの差し込み部を挿入させるスリットを備えたマスク固定手段を設け、更に、向かい合った二辺の少なくとも一方に配置された前記マスク固定手段を、前記金属マスクの取り付け部を巻き上げて金属マスクにテンションを付加しうる巻付軸を備えた構成としたものである。これらの構成により、このマスク装置では、ベースプレートの四辺のマスク固定手段のスリットに金属マスクの差し込み部を挿入することで、金属マスクをベースプレートに容易に取り付けることができ、その後、ベースプレートの少なくとも二辺に配置している巻付軸を回転させて金属マスクの取り付け部を巻き上げてゆくことで金属マスクに縦横両方向のテンションを付与して、マスク部をゆがみの無い状態にでき、これを用いて基板上に真空蒸着を行うことで、目的とする高精細なパターンを基板上に形成することができる。また、ベースプレートには金属マスクをスポット溶接していないので、再使用が可能である。
【0007】
ここで、前記金属マスクに、マスク部を複数個配しておくことで、多面付けが可能となり、生産性良く真空蒸着を行うことができる。
【0008】
本願第二の発明は、有機EL素子製造における真空蒸着工程に用いるマスク装置を、ベースプレートに第一金属マスクと第二金属マスクを保持させた構造とし、その第一金属マスクには、蒸着範囲を規制するための複数のウインドウを縦横に配置した領域と、その領域から横方向の両側に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を設け、第二金属マスクには、縦方向に延びる多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のすだれ部を、第二金属マスクの横方向のほぼ全幅に渡って且つ前記第一金属マスクのウインドウを覆うことのできる一に形成すると共に、そのすだれ部を配置した領域から縦方向の両側に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を設けておき、前記ベースプレートには、四辺にそれぞれ、前記第一金属マスク又は第二金属マスクの差し込み部を挿入させるスリットを備えたマスク固定手段を設け、更に、向かい合った二辺の少なくとも一方に配置された前記マスク固定手段を、第一金属マスク又は第二金属マスクの取り付け部を巻き上げて第一金属マスク又は第二金属マスクにテンションを付加しうる巻付軸を備えた構成としたものである。これらの構成により、このマスク装置では、ベースプレートの四辺のマスク固定手段のスリットに第一金属マスク及び第二金属マスクの差し込み部を挿入することで、第一金属マスクと第二金属マスクを重ねた状態でベースプレートに容易に取り付けることができ、その後、ベースプレートの少なくとも二辺に配置しているシャフトを回転させて第一金属マスク又は第二金属マスクの取り付け部を巻き付けてゆくことで第一金属マスク及び第二金属マスクにテンションを付与して、ゆがみの無い状態にできる。そして、第一金属マスクのウインドウと第二金属マスクのすだれ部の重なる領域が所定のパターンを蒸着させるためのマスク部となり、この装置を用いて基板上に真空蒸着を行うことで、目的とする高精細なパターンを基板上に多面付けで生産性良く形成することができる。また、ベースプレートには第一及び第二金属マスクをスポット溶接していないので、再使用が可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図1は本発明の一実施例に係る真空蒸着用マスク装置の主要部品を分解して示す概略斜視図、図2はそのマスク装置を組み立てた状態で示す概略斜視図、図3はその概略断面図である。全体を参照符号11で示すマスク装置は、ベースプレート12と、金属マスク13を備えている。金属マスク13は、厚さが0.05〜0.15mm程度のステンレス鋼等の金属板で形成されるもので、中央に二点鎖線で示す領域13aに複数のマスク部15を形成している。マスク部15は、多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のものである。金属マスク13は更に、領域13aから四方に延びる取り付け部13bと、各取り付け部13bの先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部13cを有している。
【0010】
ベースプレート12は、その上に金属マスク13を取り付け且つ張力を加えた状態に保持しうる強度を備えたものであり、上面に配置した金属マスク13の全マスク部15を露出させうる開口16を備えている。なお、開口16は図示のように、全マスク部15を露出させうる1個のものに限らず、マスク部15に重ならない位置に適当な仕切りを入れて複数の開口に分割したものでもよい。ベースプレート12の四辺には、それぞれマスク固定手段20が設けられている。このマスク固定手段20は、ベースプレート12に回転自在に保持され、金属マスク13の差し込み部13cを挿入させるスリット21を備えた巻付軸22と、その巻付軸22を任意の回転位置で回転しないように拘束する回転止め手段(この実施例ではセットネジ)23を有している。巻付軸22は、その外周面に金属マスク13の取り付け部13bを巻き付けた時に金属マスク13がベースプレート12の上面に押し付けられるように、ベースプレート12上面より低い位置に取り付けられている。また、巻付軸22の一端には、スパナ等で巻付軸22を回転させることができるよう、平坦面を有する操作部22aを形成している。
【0011】
この構成のマスク装置11の組み立てに当たっては、金属マスク13の四辺の差し込み部13cを対応する巻付軸22のスリット21に差し込み、巻付軸22を半回転以上する。これにより、金属マスク13の差し込み部13cは巻付軸22にしっかりとクランプされる。その後、更に巻付軸22を回転させて金属マスク13の取り付け部13bの巻き上げ量を増すことにより金属マスク13に加えるテンションを調整できる。そこで、隣接した2辺の巻付軸22をセットネジ23で回転しないように固定した後、他の2辺の巻付軸22を適当に回転させて金属マスク13に縦横両方向に適度なテンションを加え、マスク部15をゆがみの無い状態とし、その後セットネジ23で巻付軸22を固定する。以上のようにして、ベースプレート12に金属マスク13を、マスク部15にゆがみの無い状態で固定できる。その後、このマスク装置11の金属マスク13の上に基板を密着配置し、真空蒸着操作を行うことで、目的とする高精細なパターンを多面付けにて基板上に形成することができる。蒸着を繰り返し、金属マスク13が損傷した場合は、セットネジ23をゆるめ、巻付軸22を逆回転することで金属マスクを外し、新たな金属マスクをそのベースプレート12に取り付ける。以下、同様の操作を繰り返す。このように、ベースプレート12は再使用できる。
【0012】
なお、上記実施例では、巻付軸22の固定にセットネジ23を用いたが、セットネジに代えて、各巻付軸にワンウェイクラッチを設けて回転止めを図る構成としてもよい。また、金属マスクに付加するテンションを微妙にコントロールする必要がある場合は、巻付軸としてトーションバーを用いれば良い。更に、上記実施例ではベースプレート12の4辺のマスク固定手段20をそれぞれ、回転自在な巻付軸22を用いた構成としているが、本発明はこれに限らず、向かい合った2辺のうちの一方に設けるマスク固定手段20は、必ずしも金属マスク13の取り付け部13bを巻き上げる機能を備える必要はなく、単に差し込み部13cを差し込み固定するためのスリットを備えた部材であればよい。また、スリットに差し込み部13cを差し込んだだけでは、抜ける恐れがある場合には、セットネジ等を用いて固定する構成としてもよい。
【0013】
図4は本発明の他の実施例に係る真空蒸着用マスク装置の主要部品を分解して示す概略斜視図、図5はそのマスク装置を組み立てた状態で示す概略斜視図である。この実施例のマスク装置11Aは、図1の実施例における金属マスク13に代えて、2枚の金属マスク、すなわち第一金属マスク13Aと第二金属マスク13Bを用いている。第一金属マスク13Aは、厚さが0.1〜0.2mm程度のステンレス鋼等の金属板で形成されるもので、中央の領域13Aaに蒸着範囲を規制するための複数のウインドウ17を縦横に配置し、その領域13Aaの横方向の両側に取り付け部13Abと差し込み部13Acを形成している。第二金属マスク13Bは、厚さが0.03〜0.1mm程度のステンレス鋼等の金属板で形成されるもので、中央の領域13Baに、縦方向に延びる多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のすだれ部18を、第二金属マスク13Bのほぼ全幅に渡って且つ第一金属マスク13Aのウインドウ17を覆うことができる位置に形成し、その領域13Baの縦方向の両側に取り付け部13Bbと差し込み部13Bcを形成している。なお、本明細書で縦方向とは、すだれ部18に形成するスリットの延びる方向を、横方向とはそれに直交する方向を指している。第一金属マスク13A、第二金属マスク13B以外の部分の構成は、図1に示す実施例と同様である。
【0014】
図4、図5に示す実施例では、ベースプレート12にまず第一金属マスク13Aを取り付け、その上に第二金属マスク13Bを取り付ける。そして、巻付軸22を回転させることによって、第一金属マスク13A及び第二金属マスク13Bにそれぞれ適度なテンションを付加し、たわみの無い状態とする。これにより、第一金属マスク13Aのウインドウ17と第二金属マスク13Bのすだれ部18の重なる領域が所定のパターンを蒸着させるためのマスク部となる。ここで、第一金属マスク13Aは比較的厚い金属板で作っており且つ形成しているウインドウ17は大きい形状のものであるので、一方向にテンションを付加するのみで平坦にできる。また、第二金属マスク13Bは微細なスリットを形成したものであるが、すだれ部18をほぼ全幅に渡って形成しており且つスリットの延びる方向にテンションを付加しているため、全幅に渡ってスリットをきれいに引き揃えることができる。かくして、このマスク装置11Aを用いて基板上に真空蒸着を行うことで、目的とする高精細なパターンを基板上に多面付けで生産性良く形成することができる。また、ベースプレートには第一及び第二金属マスクをスポット溶接していないので、再使用が可能である。
【0015】
なお、図4に示す実施例では、第二金属マスク13Bに形成するすだれ部18を縦方向には複数個に分離した形態としているが、これに代えて、図6に示すように、1個の広いすだれ部18Aを用いることも可能である。図4、図6に示す実施例のように、すだれ部18をほぼ全幅に渡って形成した場合には、これを縦方向に引っ張ることできわめて微細なスリットでもきれいに引き揃えることができ、このため、第二金属マスク13Bとして、図1に示す実施例の金属マスク13に比べて、より薄い金属板を用いてスリット間隔を小さくできる。このため、一層高精細なパターニングを行うことができるという利点が得られる。
【0016】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ベースプレートに対して金属マスク(或いは第一金属マスクと第二金属マスク)を取り付ける際、金属マスクをテンションを付加した状態に保持する引張装置やスポット溶接装置を必要とせず、簡易な作業で取り付けることができ、しかも、取り付けた後、その金属マスクにテンションを加えてゆがみやたわみの無い状態とすることができるので、きわめて微細なスリットを微細な間隔に配置した高精細なマスク部でも、スリットを真っ直ぐな状態で且つ所定のピッチに保持した状態とすることができ、これを真空蒸着に用いることにより高精細なパターンを基板上に形成できる。かくして、本発明のマスク装置を用いることにより、有機EL素子の製造工程において、パッシブタイプ及びアクティブタイプの低分子有機層や、パッシブタイプのカソード電極を、高精細パターンで生産性よく形成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る真空蒸着用マスク装置の主要部品を分解して示す概略斜視図
【図2】図1に示すマスク装置を組み立てた状態で示す概略斜視図
【図3】図2に示すマスク装置の概略断面図
【図4】本発明の他の実施例を、主要部品を分解して示す概略斜視図
【図5】図4に示す実施例を、組み立てた状態で示す概略斜視図
【図6】第二金属マスクの他の例を示す概略斜視図
【図7】有機EL素子の一部を拡大して示す概略斜視図
【図8】従来の金属マスクの概略平面図
【図9】多面付け金属マスクの例を示す概略平面図
【符号の説明】
11、11A マスク装置
12 ベースプレート
13 金属マスク
13a マスク部を配置した領域
13b、13Ab、13Bb 取り付け部
13c、13Ac、13Ac 差し込み部
13A 第一金属マスク
13B 第二金属マスク
16 開口
17 ウインドウ
18 すだれ部
20 マスク固定手段
21 スリット
22 巻付軸
23 セットネジ
Claims (3)
- ベースプレートとそれに保持される金属マスクを備えた真空蒸着用マスク装置であって、前記金属マスクが、多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のマスク部を配した領域と、その領域から四方に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を備えており、前記ベースプレートが、四辺にそれぞれ、前記金属マスクの差し込み部を挿入させるスリットを備えたマスク固定手段を備えており、向かい合った二辺の少なくとも一方に配置された前記マスク固定手段が、前記金属マスクの取り付け部を巻き上げて金属マスクにテンションを付加しうる巻付軸を備えていることを特徴とする、有機EL素子製造における真空蒸着用マスク装置。
- 前記金属マスクがマスク部を複数個、配した多面付け用のものであることを特徴とする請求項1記載の真空蒸着用マスク装置。
- ベースプレートとそれに保持される第一金属マスク及び第二金属マスクを備えた真空蒸着用マスク装置であって、前記第一金属マスクが蒸着範囲を規制するための複数のウインドウを縦横に配置した領域と、その領域から横方向の両側に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を備えており、前記第二金属マスクが、縦方向に延びる多数の微小なスリットを微小間隔で配列した構成のすだれ部を第二金属マスクの横方向のほぼ全幅に渡って且つ前記第一金属マスクのウインドウを覆うことができるように配置した領域と、その領域から縦方向の両側に延びる取り付け部と、各取り付け部の先端を直角に折り曲げて形成した差し込み部を備えており、前記ベースプレートが、四辺にそれぞれ、前記第一金属マスク又は第二金属マスクの差し込み部を挿入させるスリットを備えたマスク固定手段を備えており、向かい合った二辺の少なくとも一方に配置された前記マスク固定手段が、前記第一金属マスク又は第二金属マスクの取り付け部を巻き上げてその金属マスクにテンションを付加しうる巻付軸を備えていることを特徴とする、有機EL素子製造における真空蒸着用マスク装置。
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