JP2004043898A - 蒸着用マスク、および有機エレクトロルミネセンス表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被蒸着面から浮き上がることのない断面形状を有し、蒸着膜の回り込みがなく、有機ＥＬ表示装置の電極を精度良く、且つ、安定して形成できる蒸着用マスク、および有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置の陽極および陰極を互いに直交するように形成する蒸着用マスクであって、マスク周辺部を区画する枠体７と、枠体７の相対向する辺間に一方向に沿って掛け亘たされる複数条の樹脂繊維部６とを備えており、樹脂繊維部６の被蒸着面に接触する面が、平面部分を構成している。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着法により有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」という。）の電極のパターン形成を行う蒸着用マスク、及びこれを用いて製造する有機ＥＬ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸着法によりパターン形成をおこなう場合には、複数の開孔を有する金属薄板製の蒸着用マスクが一般的に用いられている。蒸着膜を成膜する際、蒸着源から飛散する粒子には方向性があるため、マスクの開孔部が小さくマスクの厚みが厚いと、飛散した粒子はマスクに遮蔽されるので蒸着され難い部分ができてしまい、蒸着膜にむらが生じてしまうことがある。
【０００３】
また、金属製のマスクにおいては比重が大きいため、重力の影響でマスクが垂れ下がり、マスクの浮きにより膜厚むらができ、蒸着膜の幅も場所ごとに変わってしまう。最悪の場合には、蒸着膜がマスクの浮き上がった部分に完全に回り込んで連続的に形成されてしまい、精度の良いパターン形成を行うことができなかった。そのため、マスクの断面形状に工夫を施したものが一般的に使用されている。
【０００４】
従来、蒸着用マスクの重力による歪みを減少するために、断面形状が丸い樹脂繊維マスクが用いられている。また、特開２０００−１８２７６７号公報に開示されているように、断面が円状の繊維を用い、径の違う繊維を束ねて、断面形状の工夫により膜厚むらを防止する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、表示装置の一つとして有機ＥＬ表示装置が提案され、実用化が進んでいる。この有機ＥＬ表示装置を構成する有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）は、基板上に少なくとも陽極、有機物層、及び陰極を順次積層した構成を有しており、該積層体の陰極から電子を、陽極から正孔をそれぞれ注入し、印加した電場によって電子と正孔とが薄膜中を移動して、発光層としての有機物層内で再結合し、それにより生成した励起子の一部は熱失括し、一部は失括する際に発光する。すなわち、有機ＥＬ素子は、励起子が失括する際の光の放射現象を利用したものである。
【０００６】
ところで、有機ＥＬ素子において、特に表示装置に用いる場合には、蒸着膜の膜厚の違いにより輝度差が生じ、ドット内での輝度差が生じることが分かった。これは、膜厚むらがあることにより、電子または正孔の注入効率が場所によって変化してしまうため、発光させた際の輝度ムラや非発光の原因となる。したがって、特に膜厚分布に影響を与える蒸着用マスクの改良が必要である。
【０００７】
また、蒸着用マスクの浮き上がりに起因した蒸着膜の回り込みにより、電極線幅が場所ごとに変わるとドットの大きさがばらつき、ドットごとの輝度がばらついてしまう。このことは、表示ディスプレイとして用いられる有機ＥＬ素子には致命的なことである。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、被蒸着面から浮き上がることがなく、蒸着膜の回り込みがなく、有機ＥＬ表示装置の電極を精度良く、且つ、安定して形成することができる蒸着用マスク、およびこれを用いて製造する有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明の蒸着用マスクは、基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極を配するとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極を配する有機ＥＬ表示装置の陽極および陰極を形成するために用いる蒸着用マスクにおいて、
マスク周辺部を区画する枠体と、該枠体の相対向する辺間に一方向に沿って並列に掛け亘たされた複数条の樹脂繊維部とを備えており、
該樹脂繊維部の被蒸着面に接触する面が、平面部分を構成していることを特徴としている。
【００１０】
上記蒸着用マスクにおいて、上記樹脂繊維部の断面形状は、上記被蒸着面に接触する平面部分の幅がこれに相対向する面部分の幅よりも大きく形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、上記樹脂繊維部の断面形状は、前記被蒸着面に接触する平面部分の幅が、前記被蒸着面と直交する厚み幅の最大値よりも大きく形成されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記樹脂繊維部の断面形状が、三角形、正方形、長方形、台形、多角形、あるいは半円形であることが好ましい。
【００１３】
そして、上記枠体と前記樹脂繊維部とが同種の樹脂材料により形成されていることが好ましい。
【００１４】
加えて、上記樹脂繊維部に張力をもたせるべく、前記枠体が補強枠により補強されていることが好ましい。
【００１５】
一方、本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極が配されるとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極が配されてなる有機ＥＬ表示装置において、
上記のいずれかの蒸着用マスクを使用して、基板上に互いに直交するように陽極および陰極をパターン形成したことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００１７】
本発明の蒸着用マスクは、基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極を配するとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極を配する有機ＥＬ表示装置の製造に用いられ、該有機ＥＬ表示装置の陽極および陰極を互いに直交するように形成するためのマスクである。
【００１８】
本実施形態の蒸着用マスクは、マスクの周辺部を区画する枠体と、該枠体の相対向する辺間に一方向に沿って並列に掛け亘たされる複数条の樹脂繊維部とを備えている。すなわち、樹脂繊維部は枠体の相対向する辺間にストライプ状に平行に掛け亘たして張られており、この樹脂繊維部の被蒸着面としての基板に接触する面が平面部分を構成している。そして、樹脂繊維部の断面形状は、被蒸着面としての基板に接触する平面部分の幅が、これに相対向する面部分の幅よりも大きく形成されていることが好ましい。また、この樹脂繊維部の断面形状は、被蒸着面に接触する平面部分の幅が、被蒸着面と直交する厚み幅の最大値よりも大きく形成されていることが好ましい。かかる条件を満たす蒸着用マスクとしては、例えば、図４（ａ）に示すような樹脂繊維部の断面形状が台形のマスクが挙げられる。その他には、図４（ｂ）に示すような半円形、正方形、長方形、三角形のマスクや、あるいは多角形などの形状を有するマスクを用いることができる。
【００１９】
このような樹脂繊維部の被蒸着面に接触する面が平面部分を構成するマスクを用いることにより、マスクが被蒸着面に密着し易いので、蒸着膜の回り込みを防ぐことができ、特にエッジ部の膜厚むらを防ぐことが可能である。すなわち、蒸着用マスクの断面形状を工夫することにより、被蒸着面に達する前にマスクの出っ張りに阻害されて蒸着されなかった蒸着粒子を被蒸着面としての基板に蒸着させることが可能となる。
【００２０】
さらに、樹脂製のマスクは、金属で構成されているマスクよりも重量を軽くすることが可能であり、重力による弛みがより少なく、マスクを張った状態に保つことができる。このことにより、蒸着用マスクの浮き上がりによる蒸着膜の回り込みを減少させることも可能となる。その結果、所定寸法に合致した正確なパターン形成が可能となる。
【００２１】
本発明の蒸着用マスクの作成方法としては、光硬化樹脂を用いたフォトリソグラフィ技術や射出成形法などの様々な方法が挙げられる。以下、光硬化樹脂を用いたフォトリソグラフィ技術を例に挙げて説明するが、本発明は蒸着用マスクの形状が重要であって、作成方法や材料にはよらない。
【００２２】
光硬化樹脂、ここでは例としてポジフォトレジストで作成する蒸着用マスクについて、図１を用いて説明する。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に光硬化樹脂２をスピンコートなどの成膜技術を用いて成膜し、この光硬化樹脂２上に照射光を透過するような基板にパターン化した遮光マスク３を載せて感光させる。
【００２４】
すると、図１（ｂ）に示すように、光照射したところは硬化して光硬化部４となり、光の当たっていないところは非硬化部５となる。
【００２５】
その後、図１（ｃ）に示すように、遮光マスク３を剥し、非硬化部５をエッチング液で溶かすと、基板１上には硬化樹脂としての光硬化部４が残る。
【００２６】
そして、図１（ｄ）に示すように、基板１と光硬化部４との接着部を剥すか、もしくは基板１をエッチング液で溶かすことにより、蒸着用マスク（光硬化部）４の作成を終了する。
【００２７】
このとき樹脂繊維部（以下、「マスクライン」という。）のみを作成するのではなく、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、マスクライン６のピッチや形状を保持する枠７も同時に作成すると良い。なぜならば、マスクライン６を固定する枠７を別に作成するとしたならば、マスクライン６のピッチを一本ずつ合わせて正確に枠７の相対向する辺間に掛け亘さなければならないからである。枠７をマスクライン６の作成と同時作成しておけば、基板１から剥がした時点で、既に枠７とマスクライン６が一体化しており、所定のピッチに固定できているからである。このことは、他の作成方法にも言えることである。また、テーパー形成も光の集光具合を変えることにより容易に形成可能である。射出成型などにおいては、型の設計をしっかりと行うことにより、テーパーをつけた精度の良いマスクを作成可能である。枠７をマスクライン６と同時作成する観点から、これら枠体７とマスクライン（樹脂繊維部）６とを同種の樹脂材料により形成することが好ましい。
【００２８】
このようにして作成した樹脂繊維マスクをある程度の強度で引っ張りながら、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、金属乃至何らかの剛性のある補強枠８に貼り付けることによってマスクライン６に張力を与えることができ、重力による撓みがなく、精度の良い蒸着用マスクが作成可能となる。
【００２９】
次に、蒸着用マスクの構成材料となる樹脂繊維について説明する。
【００３０】
蒸着用マスクの作成に用いる材料としては、ナイロン系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレン系、ウレタン系、エポキシ系、フェノール系、メラミン系、ユリア系、シリコン系、ポリイミド系、アクリル系、ビニル系、アリル系ＡＢＳ樹脂、またはこれらのハロゲン化物など、様々な合成繊維や天然繊維が利用可能であり、単繊維または複繊維とすることができる。
【００３１】
しかし、蒸着する際の温度上昇による熱膨張や分解、軟化などの制限がある。温度上昇を抑えることができれば、どのような高分子でも可能である。温度上昇を抑える方法として、例えば、マスクを冷やしながら蒸着を行うなどの方法があり、他には、蒸着源の輻射熱を遮断するため、輻射熱を通さない板にスリットを付けたものを蒸着源とマスクとの間に介在させ、そのスリットから蒸着粒子が出てくるようにした方法も考えられる。すなわち、基本的にはどのような高分子でも利用可能であることが分かる。
【００３２】
また、マスクの作成時には、マスクの弛みを最小限に抑える必要があるので、図３（ａ）に示した補強板８に貼り付ける際、ある程度マスクに張力を与える方が有利である。ただし、しっかりした強度のマスクが作成されていれば、例えば膜厚が十分厚いマスクであれば、補強枠８を貼り付ける必要はない。
【００３３】
マスクを冷やしたり、輻射熱を気にしたりすることを必要としない方がプロセスやコスト的に有利である。また、蒸着用マスクは一度だけの使い捨てよりは、むしろ洗浄してマスクについた膜を取り除いて、再使用できる方がコスト的には有利であるので、ここでは特に、引っ張り強度１４０ｋｇ／ｃｍ^２や熱耐久性（熱変形も含む）７０℃以上、耐薬品性などを考慮した、エポキシ系、シリコン系、アリル系、ポリエステル系、フェノール系、ポリカーボーネート系、ポリアセタール系、ナイロン（ポリアミド）系、フッ素系、ポリプロピレン系、ポリイミド系、ユリア系、メラミン系を選んでいる（プラスチックデータハンドブック　株式会社工業調査会　ｐ６−ｐ１１のデータ参照）。
【００３４】
これ以外の高分子によりマスクを作成することは可能であるし、蒸着することもできるが、その中でも性能が良いと思われるものを選択したものである。
【００３５】
次に、本発明の蒸着用マスクを用いて、モノカラーでパッシブ駆動の有機ＥＬパネルの製造について説明するが、これ以外にも本発明の蒸着用マスクを利用することは可能である。
【００３６】
図５は、本実施形態における有機ＥＬパネルの断面構造を示しており、透明基板からなる基板９上には、陽極１０、発光材料を含有する有機物層１１、及び陰極１２が順次積層されている。すなわち、図６に示すように、ガラス基板９上に複数の陽極（第１電極）１０をストライプ状にパターニングし、発光層となる有機物層１１を全面蒸着し、最後に本発明の蒸着用マスクを用いて、陽極１０に直交するように陰極１２（第２電極）を順次蒸着し、陽極１０、有機層１１、及び陰極１２の積層構造を構成している。このとき、陽極１０及び陰極１２の各々が互いに対向して直交する交差部を１画素として、各層がマトリクス状に形成、配列されている。また、解り易いように、有機ＥＬ表示装置を作成する際における陽極１０及び有機物層１１を積層した基板９と蒸着用マスク１３と陰極蒸着源との位置関係を図７に示している。
【００３７】
さらに、陽極１０、発光材料を含有する有機物層１１、及び陰極１２について説明する。
【００３８】
陽極としては、発光層となる有機物層１１からの光を取り出すために透明であることが必要であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく、具体的には金、ＩＴＯ、ＣｕＩ、酸化錫、酸化インジウム、亜鉛酸化物、クロム、アルミニウム、銀などが使用される。この陽極は蒸着法やスパッタリング法により成膜することができる。
【００３９】
また、有機物層１１は、例えば、正孔輸送層と有機発光層との２層構造からなるが、本構成に限定されるものではなく、発光層１層のみの構成や正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等をさらに形成して多層構造としても良い。
【００４０】
正孔輸送層を形成する材料としては特に限定されず、従来から正孔輸送材料として使用されている化合物、もしくは新規化合物などが使用可能である。例えば、α−ＮＰＤ｛Ｎ，Ｎ’−ジ（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン｝、ＭＴＤＡＴＡ｛４−４’−４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン｝、ＴＰＤ｛Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−フェニル）−１，１’−ビフェニル−ビフェニル−４，４’−ジアミン｝などが挙げられる。
【００４１】
有機発光層には、アントラセンやピレン、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体及びその誘導体、キノリノール、キノリン誘導体、ビススチルアントラセン誘導体、クマリン誘導体、ペリノン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタルイミド誘導体、アルダジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スチリルアミン誘導体、アルダジン誘導体、ナフタルイミド誘導体、ジスチルベンゼン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体などがある。また、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体などを使用することができる。
【００４２】
さらに、発光効率を向上させたり、発光寿命を延ばす目的で、有機発光層中に微量の不純物を意図的に混入させてもよい。具体的には、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン６６０、ジシアノメチレンスチルピラン誘導体、ペリノン、ペリレン、クマリン誘導体、ジメチルアミノピラジンカルボニトリル誘導体、Ｎｉｌｅ　Ｒｅｄ、ローダミン誘導体などから選択される。
【００４３】
上記有機物層１１の形成は、主に真空蒸着法によって行われるが、電子ビーム蒸着、スパッタリング法、分子積層法、溶媒からのコーティングも可能である。
【００４４】
陰極１２としては、効率よく電子を発光層に伝達させるため、仕事関数の低い金属が好ましく、具体的にはアルミニウム、錫、インジウム、鉛、マグネシウム、銀、銅、モリブデン、ニッケル、タングステン、希土類単体、アルカリ金属、またはこれら金属の合金が使用される。また、陰極１２は蒸着法やスパッタリング法により成膜される。このとき、膜厚がドット内で均一で、且つ、ドットの面積を一定に保つためには、本発明による蒸着用マスクが有効である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸着用マスクが被蒸着面から浮き上がることのない形状を有しており、蒸着膜の回り込みがないので電極間のショートがなく、ピッチ精度の良い電極パターンの形成が可能となる。したがって、有機ＥＬ表示装置の電極を精度良く、且つ、安定して形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着用マスクの作成方法を示しており、（ａ）から（ｄ）は作成手順の説明図である。
【図２】本発明の蒸着用マスクの完成品を示す図である。（ａ）は完成品の平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の蒸着マスクを補強するための補強枠を示す図である。（ａ）は補強枠の平面図である。（ｂ）は補強枠に樹脂マスクを貼り付けた状態の断面図である。
【図４】本発明の蒸着用マスクの断面形状を示す説明図である。（ａ）は断面台形の場合の蒸着用マスクである。（ｂ）はその他の断面の例を示す図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ表示装置における層構成の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ表示装置における陽極のパターン形状を示す模式図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ表示装置を作成する際の基板と蒸着用マスクと陰極蒸着源との位置関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１　基板
２　光硬化樹脂
３　遮光マスク
４　光硬化部
５　非硬化部
６　マスクライン
７　枠
８　補強枠
９　基板（透明基板）
１０　陽極
１１　有機物層
１２　陰極
１３　蒸着用マスク

Claims (7)

1. 基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極を配するとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極を配する有機エレクトロルミネセンス表示装置の陽極および陰極を形成するために用いる蒸着用マスクにおいて、
   マスク周辺部を区画する枠体と、該枠体の相対向する辺間に一方向に沿って並列に掛け亘たされた複数条の樹脂繊維部とを備えており、
   該樹脂繊維部の被蒸着面に接触する面が、平面部分を構成していることを特徴とする蒸着用マスク。
2. 前記樹脂繊維部の断面形状は、前記被蒸着面に接触する平面部分の幅がこれに相対向する面部分の幅よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用マスク。
3. 前記樹脂繊維部の断面形状は、前記被蒸着面に接触する平面部分の幅が、前記被蒸着面と直交する厚み幅の最大値よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着用マスク。
4. 前記樹脂繊維部の断面形状が、三角形、正方形、長方形、台形、多角形、あるいは半円形であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蒸着用マスク。
5. 前記枠体と前記樹脂繊維部とが同種の樹脂材料により形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蒸着用マスク。
6. 前記樹脂繊維部に張力をもたせるべく、前記枠体が補強枠により補強されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の蒸着用マスク。
7. 基板上に、少なくとも陽極、発光材料を含有する有機物層、及び陰極を積層してなり、一方向に沿って複数列の陽極が配されるとともに、該陽極と直交する方向に沿って複数行の陰極が配されてなる有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
   請求項１から６のいずれかの蒸着用マスクを使用して、基板上に互いに直交するように陽極および陰極をパターン形成したことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。

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