JP3996439B2

JP3996439B2 - 有機ｅｌ素子製造に用いる真空蒸着用マスク装置

Info

Publication number: JP3996439B2
Application number: JP2002142178A
Authority: JP
Inventors: 輝直土屋
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2003332056A

Description

【０００１】
【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

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。