(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸着マスクのフレームでの熱伝導を抑制し、かつ、重量を軽くし、さらに特に大きな応力がかかるフレームの部分に対しては、その大きな応力に対しても耐性を有する蒸着マスクを提供する。【解決手段】開口パターンが形成されたマスク本体１０と、マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されるフレーム１５とを有し、フレームの少なくとも一部は、空隙を内包するコア部１５１の少なくとも一部の対向する面に面板１５２を貼り付けたサンドイッチ構造の単位構造体１５０を、接続用面板１５３を介して積層することによって棒状の横フレーム１５ｂに形成されている。【選択図】図１Ａ
2019112722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数個の単位構造体を備えており、
前記複数個の単位構造体の各々は、貫通する空隙を有するコア部及び前記空隙の両端部を閉塞する面板を有するサンドイッチ構造を有しており、
前記複数個の単位構造体は、前記面板を介して、前記空隙が貫通する方向に積層されている、柱状体。
【請求項２】
前記複数個の単位構造体の積層方向に垂直な向きから前記複数個の単位構造体をその全周に亘って被覆する面板が形成されている、請求項１に記載の柱状体。
【請求項３】
前記複数個の単位構造体の各々は複数個の貫通孔を有し、
前記複数個の単位構造体が積層された方向と垂直な断面において前記複数個の前記貫通孔がハニカム形状であり、
前記複数個の単位構造体の隣接する２個において、前記断面における前記貫通孔の平面形状が半セル分平行移動している、請求項１又は２に記載の柱状体。
【請求項４】
前記コア部は複数枚の板状体からなり、重ねられた前記複数枚の板状体の隣接する２枚の板状体が所定の間隔を離間して所定の幅だけ接合されており、隣接する２枚の前記板状体の接合された部位の間で、かつ、隣接する前記２枚の板状体の間に、前記板状体の対向する面と垂直な面で六角形の形状の空隙が形成されており、前記複数枚の板状体によって前記六角形の空隙がハニカム状に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の柱状体。
【請求項５】
前記コア部が炭素繊維強化プラスチックから構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の柱状体。
【請求項６】
開口パターンが形成されたマスク本体と、
前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、
前記フレームの少なくとも一部は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の柱状体から構成されている、蒸着マスク。
【請求項７】
被蒸着基板と、請求項６に記載の蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び
前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、
を含む、蒸着方法。
【請求項８】
前記蒸着マスクのフレームが額縁状の矩形形状であり、前記蒸着マスクが、前記柱状体が用いられたフレームが水平面と交わるように立てられる、請求項７に記載の蒸着方法。
【請求項９】
支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、
前記支持基板上に請求項７又は８に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、
前記積層膜上に第二電極を形成する
ことを含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する蒸着マスク、蒸着方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置が製造される場合、基板上にＴＦＴ等の駆動素子が形成され、その電極の上に有機層が画素ごとに対応して積層される。この有機層は水分に弱くエッチングをすることができない。そのため、例えば図８に示されるように、有機層８０の積層は、被蒸着基板８１とマスク本体８２１及びフレーム８２２からなる蒸着マスク８２とを重ねて配置し、その蒸着マスク８２の開口８２１ｃを通して蒸着源８５の有機材料８５ａを蒸着することによってなされる。そして、必要な画素の絶縁膜８１ｂによって囲まれた電極８１ａの上のみに必要な有機層８０が積層される。この被蒸着基板８１と蒸着マスク８２とは、できるだけ近接していないと画素の正確な領域のみに有機層８０が形成されない。正確な画素の領域のみに有機材料が堆積していないと表示画像が不鮮明になりやすい。そのため、蒸着マスク８２に磁性体の金属支持層８２１ｂを使用し、被蒸着基板８１の反対面に樹脂８４などによって固定して配置された永久磁石８３又は電磁石と蒸着マスク８２との間に被蒸着基板８１を介在させることで、被蒸着基板８１と蒸着マスク８２とを接近させる磁気チャックの方法が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
蒸着マスクとしては、従来メタルマスクが用いられていたが、樹脂フィルム８２１ａと、その樹脂フィルム８２１ａの開口８２１ｃの周縁を除いた部分を金属支持層８２１ｂで支持するハイブリッド型のマスク本体８２１の使用が検討され始めた。この蒸着マスク８２は、マスク本体８２１の周縁部でフレーム８２２に固定されることで、マスク本体８２１を安定化させると共に、取扱いが便利になるように形成されている。なお、図８において、８２１ｄは、樹脂フィルム８２１ａの開口８２１ｃを塞がないように、開口８２１ｃよりも大きく形成された金属支持層８２１ｂの開口である。この金属支持層８２１ｂの周縁部は、熱膨張率の小さいインバーなどからなる金属によって形成されたフレーム（枠体）８２２に溶接などによって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０５８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、蒸着マスク８２は、マスク本体８２１の周縁部がフレーム８２２に接合されている。しかしながら、図８からも明らかなように、蒸着の際には、フレーム８２２が蒸着源８５に最も接近している。そのため、フレーム８２２の温度が最も上昇しやすく、加熱されたフレーム８２２の熱が蒸着マスク８２のマスク本体８２１及び被蒸着基板８１に伝達し、被蒸着基板８１の温度も上昇しやすい。フレーム８２２は無垢で重量もあるので熱容量も大きくなるため、一旦上昇した温度を保持しやすい。その結果、被蒸着基板８１は周縁部の方が中心部よりも温度が上昇しやすい。すなわち、被蒸着基板８１の熱膨張の差が生じ、均一な有機層８０の形成ができないという問題がある。
【０００６】
特に、この温度分布の問題は、被蒸着基板及び蒸着マスクの大形化に伴い顕著になる。しかし、蒸着マスクは、量産化によるコストダウンの関係からも、さらに大形化が要求されている。すなわち、現時点の有機ＥＬ製造工程における最大の被蒸着基板サイズ（いわゆるマザーガラスのサイズ）はＧ６Ｈ（第６世代（約１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）の半分の大きさ、すなわち１５００ｍｍ×９００ｍｍ程度）であるが、先行している液晶パネルの製造工程で使用されるマザーガラスのサイズは、Ｇ１０（約２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ）超となっており、有機ＥＬ表示装置でも、さらなる大形化を実現させたいという要求は強い。しかしながら、有機ＥＬ表示装置の製造工程では、被蒸着基板サイズをＧ６Ｈよりも大形化することは困難であると考えられている。この原因の一つに、蒸着マスクの重量の問題がある。
【０００７】
重量に関しては、前述したＧ６Ｈの大きさでもフレームの重量が８０ｋｇ程度になり、この重量ではロボットアームによる蒸着マスクの搬送の限界に近く、これより重くすることはできない。しかし、蒸着時の熱膨張による蒸着マスクと被蒸着基板との位置ずれを防止する観点からは、蒸着マスクのフレームの材料は線膨張係数の小さい材料であること、また、マスク本体にテンションをかけて接合することを考慮すると、現在よりもフレームを細くしたり、薄くしたりできない、などの制約がある。そのため、淡々と軽い材料に変更するということもできない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、蒸着マスクのフレームでの熱伝導を抑制し、かつ、重量を軽くすることによって、蒸着マスクの大形化を図り、高精細な蒸着を安価に行うことができると共に、額縁状の蒸着マスクの各辺において、特に大きな応力がかかるフレームに対しては、その大きな応力に対しても耐性を有しながら前述の重量や熱伝導の要求を満たす蒸着マスク及びその蒸着マスクを用いた蒸着方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記蒸着方法を用いて、表示品位の優れた大形の有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の実施形態の蒸着マスクは、開口パターンが形成されたマスク本体と、前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、前記フレームの少なくとも一部は、空隙を内包するコア部の少なくとも一部の対向する面に面板を貼り付けたサンドイッチ構造の単位構造体を、接続用面板を介して積層することによって柱状体に形成されている。
【００１１】
本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、被蒸着基板と、前記蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。
【００１２】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に前記蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第二電極を形成することを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コア部の少なくとも一部の対向する面に面板を貼り付けたサンドイッチ構造の単位構造体を、接続用面板を介して積層することによって柱状体に形成されているので、柱状フレームの軸方向に大きな応力が働く場合でも、十分な剛性が得られる。すなわち、例えばハニカム構造の単位構造体は、六角形の貫通孔の軸方向と平行な方向に対しては、大きな応力に対しても十分な剛性を有することは知られているが、この単位構造体が、その貫通孔の軸の方向が揃うように積層されることによって、非常に大きな応力に対しても剛性を発揮する。すなわち、一体物で、軸方向に貫通孔を有するハニカム構造体を製造するのは非常に困難であるが、たとえできたとしても長くなると座屈強度が低下するので、大きな応力には、十分には堪え得ない。しかし、単位構造体の積層体にすることによって形成された柱状体であれば、長くなっても、大きな応力に対しても、十分に耐え得る。
【００１４】
さらに、空隙を有するサンドイッチ構造体にすることによって、重量が大幅に軽減される。また、空隙が形成されていることによって、熱伝導が大幅に抑制され、蒸着の際の蒸着源からの輻射による熱の伝導を大幅に抑制し得る。さらに、軽量化されることにより熱容量も小さくなるので、被蒸着基板を交換しながら連続して蒸着を行う場合でも、熱の蓄積を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の蒸着マスクの概略上面図を示す図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの矢印Ｃから見た図である。
【図１Ｄ】図１Ａの矢印Ｄから見た図である。
【図２Ａ】サンドイッチ構造の単位構造体から柱状のフレームを作る一例を示す図である。
【図２Ｂ】サンドイッチ構造の単位構造体の積層体を作る一例を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの積層体の他の例を示す図である。
【図３Ａ】ハニカム構造体を製造する一例の製造工程を示す図である。
【図３Ｂ】ハニカム構造体を製造する一例の製造工程を示す図である。
【図３Ｃ】ハニカム構造体を製造する一例の製造工程を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｃのコア部を示す斜視図である。
【図３Ｅ】図３Ｃのコア部をＣＦＲＰ材料で形成したときの斜視図である。
【図３Ｆ】ＣＦＲＰ材料を射出成形で製造する場合の異方性を説明する図である。
【図４Ａ】サンドイッチ構造体の他の構造例である。
【図４Ｂ】図４Ａのコアと面板との接続部の拡大図である。
【図５】ハニカム構造であれば、横方向の力に対しても強い理由を説明する図である。
【図６】蒸着装置の概略側面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による蒸着工程を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法で有機層が積層された状態を示す図である。
【図８】従来の有機層を蒸着する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照しながら本発明の第一及び第二の実施形態の蒸着マスク及び蒸着方法が説明される。図１Ａ〜１Ｄに蒸着マスク１の平面図、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図、図１ＡのＣ視図の一部、及び図１ＡのＤ視図の一部がそれぞれ示されるように、本実施形態の蒸着マスク１は、開口パターン１１ａが形成されたマスク本体１０と、マスク本体１０の周縁部の少なくとも一部が接合されてマスク本体１０を一定の状態に保持するフレーム１５と、を有している。図１Ａにおいて、マスク本体１０の一部が破断されてフレーム１５を露出させると共に、露出したフレーム１５の面板１５２を除去することによって、コア部１５１の状態（貫通孔（空隙１５１ａ）の向き）が分るように示されている。
【００１７】
図１Ｃ及び図１Ｄに示されるように、フレーム１５が空隙１５１ａを内包するコア部１５１の少なくとも一部の対向する面に面板１５２が貼り付けられたサンドイッチ構造体１５０に形成された基本構造である、サンドイッチ構造の単位構造体１５５を、接続用面板１５３を介して積層することで形成された柱状体によって、フレーム１５の少なくとも一部が形成されている。なお、単位構造体とは、空隙１５１ａの数には関係なく、積層される１層のサンドイッチ構造体１５０を意味する。
【００１８】
マスク本体１０は、樹脂フィルム１１に、樹脂フィルム１１の開口パターン１１ａを閉塞しないように形成された開口１２ａを有する金属支持層１２が貼り付けられたハイブリッドタイプでもよいし、例えば３０μｍ程度の厚さのインバーなどの金属箔（薄板）だけでテーパ状の開口パターンが形成されたメタルマスクでもよいし、金属支持層１２が貼り付けられないで、ポリイミドなどによって形成された樹脂フィルム１１だけからなる樹脂フィルムマスクでもよい。ハイブリッドマスクの場合、金属支持層１２が樹脂フィルム１１と共にフレーム１５に接合される。
【００１９】
前述したように、従来の蒸着マスクでは、フレーム１５の周辺の蒸着マスク１及び被蒸着基板２（図６参照）の温度が上昇しやすいこと、及び大形化に伴い蒸着マスク１の重量が非常に重くなり、大形化に限界があることという問題を有している。すなわち、後述されるように、蒸着の際には、蒸着源５（図６参照）から蒸着マスク１に向かって、蒸着材料を飛散させる。そのため、蒸着源５は非常に温度が高く、その蒸着源５に最も近いフレーム１５の部分も輻射熱によって温度が上昇する。蒸着マスク１において、当然金属支持層１２又はメタルマスクからなるマスク本体１０の部分の温度も上昇し、その熱は被蒸着基板２に伝達する。しかし、前述したように、フレーム１５の部分の温度上昇が中心部の金属支持層１２の温度上昇よりも大きく、さらに、重量があるため熱容量も大きい。また、線膨張係数の小さいインバーは金属の中では熱伝導率が１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較的小さいが、それでもガラスやアクリルなどに比べると１桁〜２桁大きい。そのため、金属支持層１２などのマスク本体１０の中心部から被蒸着基板２に伝達する熱よりも、フレーム１５による被蒸着基板２への熱伝導の方が大きいと考えられる。しかも、従来のフレーム１５は無垢の棒材で形成されているため、一旦温度が上昇すると、熱容量が大きいことから、長い間高温が維持される。従って、被蒸着基板２への蒸着が終了して、被蒸着基板２を取り替え、別の被蒸着基板２の蒸着をする場合、その最初からフレーム１５の温度は高く、その近傍の被蒸着基板２は、装着された時点から温度が上昇しやすい。そのため、被蒸着基板２は、その周縁部での熱膨張が大きく、中心部との間で位置ずれが生じやすいという問題が生じる。
【００２０】
また、蒸着マスクが大形化すると、図１Ａに示される構造のフレーム１５の重量も問題になる。すなわち、このフレーム１５には、前述したように樹脂フィルム１１と金属支持層１２などからなるマスク本体１０が接合されるが、このマスク本体１０は、開口の形状の安定さの観点からテンションをかけてフレーム１５に貼り付けられる。このテンションは、図１Ａに示される短冊状の樹脂フィルム１１の１枚当たり、例えば１０Ｎ程度あり、フレーム１５の幅及び厚さは、それぞれ数十ｍｍ程度は必要である。マスク本体１０が金属膜からなる場合でも、反りや撓みなどを防止する観点から、樹脂フィルム１１よりも大きいテンションがかけられる。樹脂フィルム１１と金属支持層１２などからなるマスク本体１０の場合、例えば５０ｍｍ×４０ｍｍ角の棒材によって前述したＧ６Ｈの大きさの蒸着マスク１を形成すると、Ｇ６Ｈのサイズは基板の大きさであり、フレーム１５はその外周に配置されることになるので、フレーム１５の各辺の長さは、Ｇ６Ｈのサイズよりもそれぞれ５０ｍｍ長くなる。フレーム１５は矩形の額縁状になるので、例えば図１Ａに示されるように、２本の長辺の縦フレーム１５ａのみの長さを長くして短辺の横フレーム１５ｂは基板サイズの寸法にすることもできるが、その場合は長辺の縦フレーム１５ａをフレーム幅の２倍（約１００ｍｍ）長くする必要があるので、結局各辺を５０ｍｍ延ばすのと同じになる。
【００２１】
そのため、フレーム１５の全体積は、２×（１５５０ｍｍ＋９５０ｍｍ）×２０００ｍｍ2＝１００００ｃｍ3となる。このフレーム１５の材料は前述したように、被蒸着基板２（図６参照）の線膨張係数と近いことが好ましく、被蒸着基板２としてガラス、又はガラスに線膨張係数の近いポリイミドなどが用いられることから、蒸着マスク１の金属支持層１２やフレーム１５としてインバーが一般的に用いられる。インバーの比重は、約８であるので、その重量は、約８０ｋｇになる。Ｇ６Ｈよりもさらに大形化することが目的であるため、フレーム１５の各辺が長くなるのみならず、そのフレーム１５の幅及び厚さも大きくする必要があり、この重量よりもさらに重くなる。その結果、ロボットアームによる搬送が不可能になる。
【００２２】
本発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、空隙を有するサンドイッチ構造にすることによって、従来と同じ材料を用いて、線膨張係数を同じにしながら、機械的強度を維持することができ、重量を大幅に減らし得ることを見出した。特に空隙部をハニカム構造にすることによって、機械的強度を殆ど損ねることなく、マスク本体１０にテンションをかけてフレーム１５に接合する場合でも、何ら問題が生じないことを見出した。また、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることによっても、線膨張係数を従来のインバーとほぼ同じ程度にでき、剛性などの機械的強度も強く、比重をインバーの１／４〜１／５程度に小さくすることができることを本発明者は見出した。この材料を用いて前述のサンドイッチ構造体にすることによって重量をさらに１／４以下にすることができ、結局、重量を無垢のインバーの１／２０程度にし得る上、機械的強度も十分に得られた。
【００２３】
ここに炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とは、炭素繊維などの強化繊維とプラスチック（樹脂）とを複合化した素材であり、炭素繊維が持つ強く、軽く、細いという素材の特徴を発揮できるようにしたものである。炭素繊維には、狭義の通常の炭素繊維の他、高強度炭素繊維、高剛性炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを強化繊維とする各種繊維材料を含む広義の炭素繊維を含む。この強化繊維の種類（炭素、ＳｉＣなど）を変えることによって、引張強さ、引張弾性率、曲げ強さ、曲げ弾性率の他、線膨張係数や熱伝導率の値を調整することができ、炭化ケイ素を強化繊維としたＳｉＣＦＲＰはその中でも線膨張係数がポリイミドと近いため、マスクフレームとして好適である。
【００２４】
この空隙１５１ａ（図１Ｃ参照）を内蔵するサンドイッチ構造体であれば、後述されるように、空隙（貫通孔）１５１ａの軸方向にかかる応力に対しては非常に強いのみならず、軸と垂直方向の応力に対しても強い。しかし、軸と垂直方向の応力に対しては、軸方向の応力よりは耐性が劣る。一方、図１Ａに示されるように、短冊状のマスク本体１０がテンションをかけて縦フレーム１５ａに溶接などによって貼り付けられるため、縦フレーム１５ａはフレーム１５の枠内の方向に強力に引っ張られる。そのため、縦フレーム１５ａは、フレーム１５の内側から外側に向かう方向に貫通孔１５１ａが形成されていることが好ましい。
【００２５】
一方、横フレーム１５ｂも２本の縦フレーム１５ａによって挟み付けられるので、２本の縦フレーム１５ａと垂直方向の応力に対して強いことが望まれる。しかし、横フレーム１５ｂでも９００ｍｍ程度以上の長さがあり、この長さの貫通孔１５１ａを有するサンドイッチ構造体を作ること自体困難であり、たとえ作ったとしても、座屈強度が低下し、２本の縦フレーム１５ａによる圧縮力に耐えきれない。そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、例えば高さが１０〜１００ｍｍ程度、好ましくは３０〜８０ｍｍ程度のサンドイッチ構造の単位構造体１５５を形成し、その単位構造体１５５を、接続用面板１５３を介して積層することによって、非常に堅固な柱状体を形成し得た。接続用面板１５３は、サンドイッチ構造体１５０の面板１５２と同じでもよいが、それよりも薄い２〜１０ｍｍ厚程度の金属板又は前述したＣＦＲＰからなる板材などを用い得る。
【００２６】
なお、単位構造体１５５とは、例えばサンドイッチ構造体１５０がハニカム構造で形成される場合に、１個の孔のハニカム構造の部分を意味するのではなく、積層されるサンドイッチ構造体の単位をいう。従って、例えば図２Ｂに示さるように、面状に形成されたサンドイッチ構造体が面状のまま積層される場合には、その一層が単位構造体になり、この積層されたサンドイッチ構造体が切断されて柱状に形成される場合には、その棒の断面積に相当する部分の１層のサンドイッチ構造体が単位構造体になる。
【００２７】
すなわち、図１Ａに示される横フレーム１５ｂは、このような単位構造体１５５を積層することによって柱状に形成されたサンドイッチ構造体１５０によって形成されている。このような積層体を形成する方法としては、例えば図２Ａに示されるように、中空の角筒で一面を切欠した箱型であり、断面形状がコ字形の第１面板１５２ａ内に、サンドイッチ構造の単位構造体１５５を重ねて挿入し、その後でコ字形の開口面を第２面板１５２ｂで蓋をする構造にしてもよい。
【００２８】
この場合、単位構造体１５５同士は、接合されていてもよいし、接合されないで重ね合せ、積層構造の両端面が面板１５２で隙間なく接合されていてもよい。接合すると、接着剤又はロウ材などの接合材料の厚さによって、全体の寸法にバラツキが生じやすいが、重ね合せるだけであれば、そのような問題はなく、正確な寸法で積層体が得られる。なお、接合する場合には、接続用面板１５３は、各単位構造体１５５に形成されないで、隣接する単位構造体１５５間に１枚の接続用面板１５３を形成することもできる。
【００２９】
また、図２Ｂに示されるように、１層のハニカム構造体（サンドイッチ構造体１５０の一方の面板１５２がないもの）を複数層重ねて接着剤などによって貼り合わせ、必要な幅で切断することによって柱状にすることもできる。この場合も、両面に面板１５２があるサンドイッチ構造体１５０を単位構造体１５５として積層することもできる。この場合、所望の柱状の断面積の大きさで切断した後に、重ね合せ、その周囲の端面みで溶接などによって接合することもできる。
【００３０】
図２Ｂに示される例は、ハニカム構造の貫通孔１５１ａの位置が一致するように積層されているが、例えば図２Ｃに平面図で示されるように、１層目と２層目で貫通孔１５１ａの位置が半セル分平行移動して、１層目の貫通孔の中心の位置に２層目（１層目の上層又は下層）のハニカム構造の結合点（薄肉部１５１ｂの集合点）が来るように重ね合せることもできる。このような積層構造体にすれば、より一層この面と垂直方向にかかる応力に対して強くなるし、横方向からの応力に対しても強くなる。
【００３１】
このような１層のハニカム構造のサンドイッチ構造体１５０の製造方法の一例が説明される。ハニカム構造を有するサンドイッチ構造体１５０のコア部１５１は、例えば図３Ａ〜３Ｄに示されるように、板状体１７から形成され得る。すなわち、図３Ａに示されるように、厚さｄが０.５ｍｍ程度で、幅ｈ（図２Ｂに示される１層の高さ、又は図１Ａの縦フレーム１５ａのハニカム構造体のコア部１５１の高さｈ（図１Ｂ参照）になる）が２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のインバー板（板状体１７）の１枚に幅ｗが２.５ｍｍ〜５ｍｍ程度の接着剤層１８を、３ｗの間隔をあけて形成し、２枚目の板状体１７には、１枚目の接着剤層１８の終りの位置からｗの幅で接着剤層１８を３ｗの間隔をあけて形成する。次いで３枚目の板状体１７に２枚目の接着剤層１８の終りの位置から幅ｗの接着剤層１８を３ｗの間隔をあけて同様に形成する。４枚目も同様に３枚目の板状体１７からｗの幅をずらして、同様に３ｗの間隔の接着剤層１８を形成する。５枚目の板状体１７は１枚目の板状体１７と同じ位置になるように接着剤層１８を形成し、６枚目以降の板状体１７にも同様に接着剤層１８を形成する。必要な枚数の板状体１７を形成した後に、重ね合せて接着する（図３Ｂ参照）。接着剤としては、例えばポリイミド系の接着剤を使用し得る。又は銀ロウなどによるロウ付けでもよい。
【００３２】
その後、一番下と一番上の板状体１７を把持して引き延ばすことによって、図３Ｃに示されるように、接着剤層１８で接着された部分の周囲は、それぞれ接着された部分と約１２０°の角度をなすように変形し、接着された部分は２ｄの厚さの肉厚で、それ以外の部分は厚さｄの薄肉部１５１ｂとなり、空隙１５１ａを有するコア部１５１が形成される。この例では、セルサイズｃが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に形成される。この状態の斜視図が図３Ｄに示されている。図３Ｃのコア部１５１の幅ｔと後述される面板１５２の厚さの２倍を加えた長さ（フレーム１５の幅）ｓ（図１Ｃ参照）及び前述の高さｈの四角形を断面とする柱状体が形成される。この幅ｓ及び高さｈは、それぞれ数十ｍｍ程度に形成され、長さは蒸着マスク１の大きさに応じて設定される。しかし、これは一例であって、貫通孔をフレーム１５のどちらの向きにするかによって、これらの寸法は任意に設定され得る。
【００３３】
前述の例で用いられた板状体１７の厚さｄもこれに限定されるものではなく、必要な荷重に耐え得るような厚さに選定される。例えば大きな荷重に耐え得るようにするには、板厚ｄを大きくすればよい。この場合、板材があまり厚くなると、上面と下面の板状体を引っ張って引き延ばす場合に変形しにくくなるので、曲げられる部分に曲がりやすくするような溝を形成しておくこともできる。
【００３４】
ハニカム構造を有するサンドイッチ構造体１５０では、面内／面外せん断荷重、面外圧縮荷重に対して強く、面外剛性が高い（座屈強度が高い）という特徴を有している。最大強度の方向に応力がかかるようにすることで、ハニカム構造のメリット（軽量、かつ、剛性が高い）を活かすことになる。なお、図３Ａに示される厚さｄと図３Ｃに示されるセルサイズｃを用いて、２ｄ／ｃの値が大きいほど剛性が高くなるので、剛性を大きくしたい場合には、板厚ｄを大きくし、セルサイズｃを小さくすることによって容易に所望の剛性を得ることができる。
【００３５】
このようにして形成されたコア部１５１は、このままでも剛性の高い材料として利用できるが、この１層で使用する場合には、図１Ｃに示されるように、この周囲を面板１５２で囲ってサンドイッチ構造体１５０にすることによって、さらに剛性を上げることができる。面板１５２は、例えば３ｍｍ厚程度のインバー板が用いられる。図１Ｃでは、空隙（貫通孔）１５１ａを閉塞する面板１５２が内部の構造を分かりやすくするため図示されていない。この面板１５２は四角柱の一面ごとに貼り付けられてもよいが、前述した図２Ａに示されるように、１枚又は２枚の板材で４辺を囲むように折り曲げることで貼り付けられる方があらゆる方向の剛性に対して強くなる。蒸着マスク１のフレーム１５として使用する場合には、剛性の点のみならず、有機材料などが空隙１５１ａ内に侵入するのを抑制する観点からも好ましい。この点は、前述した単位構造体１５５を積層して柱状体にする場合も同じである。すなわち、蒸着の際には、有機材料が真空チャンバー内を浮遊しており、空隙１５１ａ内にも入り込みやすいからである。また、蒸着マスク１は、ある程度の数の蒸着が行われると、蒸着マスク１に付着した有機材料を除去する必要があり、定期的に蒸着マスク１の洗浄が行われる。この洗浄の際に洗浄液が空隙１５１ａにも入り、洗浄後にも空隙１５１ａ内に残留する可能性がある。この蒸着マスク１は真空チャンバー内に設置して蒸着が行われるので、真空にした際に空隙内に洗浄液が残留していると、不純物汚染源（ガス発生源）となり、正常な蒸着を行えない。
【００３６】
従って、この空隙１５１ａは面板１５２によって密閉されることが好ましい。空隙（貫通孔）１５１ａの開口面のみならず、側面（貫通孔１５２と平行な側面）にも凹凸があるので、同様の理由で面板１５２が貼り付けられることが好ましい。この面板１５２の貼り付けは、前述したハニカム構造のコア部１５１を形成する際の接着剤やロウ付けなどによって形成され得る。図３Ｃに示される上下面では、コア部１５１の面の部分と面板１５２が接着し得る部分では、堅固に接続し得るが、図３Ｃの左右の面及び空隙１５１ａの開口面では、コア部１５１と面板１５２との接触面積が小さくなるので、十分な接着剤やロウ材が必要になる。しかし、前述したように、面板１５２が各側面で別々に貼り付けられないで、１枚の金属板を折り曲げて貼り付けられることによって、応力に対しても強く、コア部１５１との接着強度も強くなる。その結果、前述したように、四角柱の６つの面の全てが面板１５２で囲まれることが好ましい。
【００３７】
この例では、板状体１７からコア部１５１を形成する例であったが、コア部１５１の形成は、この例には限定されない。例えば無垢の金属材料に貫通孔を形成することによっても製造され得るし、金型成形によっても形成し得る。特に、前述したＣＦＲＰの場合は、変形しにくいので、射出成形によって形成される。このような方法によれば、板状体１７を貼り合わせる必要がないので、薄肉部１５１ｂが２枚接着されることで、厚さ２ｄになる部分が無くなり、一定の肉厚になる。この例が図３Ｅに示されている。図２Ｃは簡略化のため、この薄肉部１５１ｂが一定の厚さの例で図示されている。
【００３８】
ＣＦＲＰの場合、主として射出成形によって形成されるが、ＣＦＲＰは、異方性を有し、炭素繊維の方向、量、位置などによって、機械的強度が異なり、特定の方向の機械的強度を高くすることができる。すなわち、一般的には、図３Ｆに示されるように、射出成形品では、金型内を溶融樹脂が流れ、樹脂１７１内でフィラー１７２の向きが一定の方向に揃い、その方向に高い機械的強度が得られる。従って、特に応力がかかる方向をこの方向にすることができる。この場合、この貫通孔１５１ａの方向に、前述した炭素繊維のフィラーが配向するように射出成形されることによって、より一層座屈応力が強くなる。なお、ＣＦＲＰで積層体を製造する場合、接続用面板１５３もＣＦＲＰで形成し得るし、また、サンドイッチ構造にする面板１５２もＣＦＲＰを使用でき、そのコア部１５１の外表面に無電解メッキ、電解メッキ、又は真空蒸着、スパッタリングなどによって、金属被膜を設けることによって、溶接なども可能になる。
【００３９】
前述した例では、正六角形の狭義のハニカム構造の例が説明されたが、空隙１５１ａの形状は、必ずしも正六角形には限定されず、横からの応力に対して多少弱くはなるが、形の崩れた六角形や、六角形以外の多角形、極端な場合円形でもよい。円形の場合は、４つの円で囲まれる領域に半径の小さい円形の孔を内接させることによって、同様に空隙１５１ａが多く、薄肉の薄肉部１５１ｂが形成され得る。本明細書では、これらの構造も含めた広義のハニカム構造をハニカム構造という。さらに、本実施形態では、このようなハニカム構造に限らず、図４Ａ〜４Ｂに示されるコルゲート構造などでも、その向きを応力のかかる方向に貫通孔（空隙）１６１ａの軸方向を向けることによって、同様に軽量で機械的強度の大きいフレーム１５が形成される。
【００４０】
図４Ａに示される構造は、板状体を波形に折り曲げて波板１６１ｂを形成することで、空隙１６１ａと共にコア部１６１とし、その山と谷部分の外側に面板１６２を貼り付けることによって、サンドイッチ構造体１６が形成されている。この構造では、図４Ａの左右横方向（図４Ａのｘ軸方向）からの力に対しては、やや弱いが、軸方向（図４Ａのｙ軸方向）の応力に対しては強く、ｚ軸方向の応力に対してもある程度強い。この場合、図４Ｂに示されるように、波板１６１ｂと面板１６２とは堅固に接着されることによって、大きな機械的強度が得られる。そのため、波板１６１ｂの波形の山及び谷の部分１６１ｂ１をある程度平坦にして、接着剤１６３又はロウ材などによって接合することが好ましい。図４Ａに示される例では、面板１６２が上下の面にしか設けられていないが、側面の周囲も面板１６２で被覆されることが好ましい。
【００４１】
（蒸着マスクの構造）
本実施形態の蒸着マスク１は、マスク本体１０を保持するフレーム１５の構造に特徴がある。具体的には、図１Ｃに図１Ａの矢視Ｃの面板１５２を除去した図が、図１Ｄに図１Ａの矢視Ｄで面板１５２を除去した図がそれぞれ示されるように、フレーム１５は貫通孔（空隙）１５１ａが形成され、その貫通孔１５１ａは六角形状に形成されている。このような六角形状のハニカム構造に形成されていることによって、貫通孔１５１ａの軸方向の応力のみならず、貫通孔１５１ａの開口面と垂直方向の応力に対しても非常に強い。その理由は、例えば図５にハニカム構造の概略図が示されるように、貫通孔１５１ａに対して横方向の応力Ｐがかかった場合、六角形の各辺に応力が均等に分担される。そのため、横方向の応力Ｐに対しても、非常に強く、単位質量当たりの応力は、無垢の材料に対して４〜６倍の強度が得られる。逆にいえば、同じ応力を維持するのに、重量を１／４〜１／６程度に軽量化することができる。
【００４２】
しかし、本実施形態では、強い応力のかかる方向をハニカム構造の横方向ではなく、応力に一番耐え得る軸方向になるようにしながら、長い棒状になっても座屈しないように、サンドイッチ構造の単位構造体１５５が積層されていることに特徴がある。図１Ａに示されるように、縦フレーム１５ａは、マスク本体１０がテンションをかけて貼り付けられるため、そのテンションに対抗し得るように、フレーム１５の枠内から外に向かう方向に貫通孔１５１ａが形成されたサンドイッチ構造体１５０が用いられている。
【００４３】
一方、横フレーム１５ｂはマスク本体１０が貼り付けられるわけではないため、直接的な応力はかからない。そのため、縦型の蒸着装置にした場合（縦フレーム１５ａを鉛直方向と平行にした場合）にその自重に耐え得るように、縦フレーム１５ａと同様に、フレーム１５の枠内から外に向かう方向に貫通孔を有する構造が想定される。しかし、縦フレーム１５ａはマスク本体１０によって引っ張られるので、結局は２本の縦フレーム１５ａは相互に引っ張られる。その結果、横フレーム１５ｂはその圧縮力に耐える必要がある。そのため、この横フレーム１５ｂに前述した単位構造体の積層体からなる柱状のフレームが用いられている。このような剛性の大きい単位構造体１５５の積層体が用いられることによって、単位構造体１５５を積層した柱状体の軸方向にかかる応力は、接続用面板１５３によって、一旦リセットされ、蓄積することがなくなる。その結果、座屈強度も大幅に改善され得る。
【００４４】
また、このような構造では、縦型蒸着装置にする場合、縦フレーム１５ａが上下になる（横長になる）ように立て掛けることにすれば、フレーム１５の構造は、縦フレーム１５ａも、横フレーム１５ｂも共に重力方向の力に対する応力に強い構造になるので、縦型の蒸着装置に対しても堅固になる。この場合、縦フレーム１５ａ（長い方のフレーム）が上下になるように立て掛けるので、縦フレーム１５ａを縦にする場合よりは蒸着装置の占有面積は若干大きくなるが、例えばＧ６Ｈで９００ｍｍと１５００ｍｍの差だけでそれほど大きな違いはなく、むしろ縦長よりも横長で安定して作業をしやすいというメリットがある。横型の蒸着装置（蒸着マスクや被蒸着基板を水平面と平行に載置する装置）に比べれば、占有面積は大幅に減縮され、特に有機ＥＬ表示装置の製造では、真空チャンバーを何台も並べて被蒸着基板２を移動させながら蒸着が行われるので、占有面積の縮小の効果は非常に大きい。
【００４５】
このような空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０にすることによって、材料は従来のフレーム１５と同じであっても、重量が１／４〜１／６程度に低減し得ると共に、薄肉部１５１ｂの部分の体積が小さくなるので、熱容量も小さくなる。しかも、同じ材料を用いれば、線膨張係数や熱伝導率などの物理的定数は変らない。むしろ、熱伝導は空隙（貫通孔１５１ａ）があることによって大幅に低減し得る。
【００４６】
このようにして形成された柱状のサンドイッチ構造体１５０を蒸着マスク１の長辺の縦フレーム１５ａとして、貫通孔１５１ａがフレーム１５の枠内から外に向く構造にしたものが用いられ、短辺の横フレーム１５ｂとして、前述したサンドイッチ構造の単位構造体１５５を積層することによって柱状にしたものが用いられる。そして、それぞれ２本ずつ、フレーム１５の各辺の長さに合せて準備し、端部で接合することでフレーム１５の枠体を製造する。この柱状のサンドイッチ構造体１５０の接合は、従来ボルトなどで接合されていたが、本実施形態では空隙が多く捩れなどが生じないように十分な固定が求められる。従って、額縁状の四角形の角部に添え木などを当ててサンドイッチ構造体１５０を貫通してボルトとナットで締め付けて組み立てるのが好ましい。角部の接合が充分に行われて捩れなども生じ難い。
【００４７】
マスク本体１０をフレーム１５に貼り付けるのは、種々の方法があり、たとえば、マスク本体１０が矩形状のフレーム１５の短辺の横フレーム１５ｂに沿って引っ張られ、長辺の縦フレーム１５ａに溶接などによって接合される。図１Ａに示される例では、短冊状のマスク本体１０が５枚しか示されていないが、実際には例えば１２枚程度、順次貼り付けられる例もあり、その場合、１枚当たり１０Ｎ程度の応力がかかるため、全体で１２０Ｎ程度の応力がかかる。そのため、前述したように、縦フレーム１５ａ及び横フレーム１５ｂが形成されている。マスク本体１０は、前述したように、メタル単体のマスクや樹脂フィルム単体のマスクや、両方を用いたハイブリッドマスクがあるが、樹脂フィルムのみからなるマスク本体１０は、直接接着剤などにより接着されてもよい。この場合、蒸着時にガスを発生しない接着剤が用いられる。例えば、接着剤としては熱硬化性のエポキシ樹脂又はポリイミド系の樹脂のような完全硬化型の接着剤が好ましい。
【００４８】
この短冊状のマスク本体１０をフレーム１５に溶接する際、マスク本体１０の端部を長くしておいて、フレーム１５の側面（フレーム１５の枠内と反対の側面である外周壁）に接合されていることが、テンションによる応力に対してより一層堅固になる。この場合、フレーム１５の側面から溶接されることになる。特に樹脂フィルムだけからなるマスク本体１０で接着剤よって貼り付ける場合に効果が大きい。
【００４９】
前述したように、空隙１５１ａが面板１５２で閉塞されることが好ましいが、空隙１５１ａを閉塞する際に、減圧下で面板１５２を貼り付けることによって、空隙１５１ａの内部を負圧（減圧）にしておくことがより好ましい。前述したように、蒸着マスク１は真空蒸着装置内で使用されるため、空隙１５１ａ内が１気圧で封着されていると、真空チャンバー内で空隙１５１ａ内に閉じ込められたエアの漏れが生じる可能性があり、そうなると、真空チャンバー内の真空度を低下させることになるからである。また、負圧になっていた方が、熱伝導も低下し、また、より一層蒸着源５（図６参照）で熱せられたフレーム１５の熱伝導を抑制し得る。
【００５０】
熱伝導の抑制の観点からは、空隙１５１ａ内にアルゴンなどの希ガスを封入することによって、さらに熱伝導を抑制し得る。希ガスは熱伝導率が小さいからである。このような空隙１５１ａ内を減圧にしたり、希ガスを封入したりするには、減圧雰囲気下、及び／又は希ガス雰囲気下でコア部１５１と面板１５２とを接合すればよい。
【００５１】
このような空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０は、空隙１５１ａの軸と平行方向の荷重には特に強い。一方、前述したように、蒸着マスク１は樹脂フィルム１１の開口１１ａをしっかりと安定化させるため、樹脂フィルム１１及び金属支持層１２からなるマスク本体１０（図１Ｂ参照）を引っ張ってテンションをかけた状態でフレーム１５に接合される。
【００５２】
蒸着マスク１のマスク本体１０は、図１Ｂにハイブリッドマスクの例の断面図が示されるように、樹脂フィルム１１と金属支持層１２とを備えており、金属支持層１２に磁性材料が用いられる。金属支持層１２としては、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ又はこれらの合金が用いられ得る。その中でも、被蒸着基板２との線膨張率の差が小さいこと、熱による膨張が殆どないことから、インバー（ＦｅとＮｉの合金）が特に好ましい。金属支持層１２の厚さは、５μｍ〜３０μｍ程度に形成される。
【００５３】
なお、図１Ｂでは、樹脂フィルム１１の開口１１ａと金属支持層１２の開口１２ａが被蒸着基板２（図６参照）に向かって先細りするようなテーパ形状になっている。その理由は、蒸着材料５１（図６参照）が蒸着される場合に、飛散する蒸着材料５１のシャドウにならないようにするためである。なお、マスク本体１０は、ハイブリッドマスクに限定されず、メタルマスクや樹脂フィルムだけのマスクでもよい。
【００５４】
マスク本体１０がメタルマスクの場合、例えば厚さが３０μｍ程度のインバーシートを用いて、開口パターンが形成される。開口パターンは、エッチング加工の条件を調整して、樹脂マスクの場合と同様に、被蒸着基板側が先細りとなるテーパ形状に形成される。このようなマスク本体が、例えば図１Ａに示されるように、短冊状にして複数枚貼り付けられてもよく、１枚にして貼り付けられてもよい。このメタルマスクもテンションをかけて溶接などによってフレームに貼り付けられる。メタルマスクは樹脂フィルムよりも硬く、また、反ったり撓んだりしやすいので、樹脂マスクよりもテンションをかける必要があるが、本実施形態のフレームは非常に堅固であるため、樹脂フィルムのマスクよりもメタルマスクに対して本実施形態のフレームが用いられる場合に、その効果が大きい。
【００５５】
このようなマスク本体１０が、前述した枠状のフレーム１５に貼り付けられることによって、蒸着マスク１が得られる。上記蒸着マスク１は、樹脂フィルム１１に金属支持層１２が貼り付けられた構造であったが、金属支持層１２がなくても構わない。金属支持層１２がない場合には、より一層樹脂フィルム１１の安定性が要求されるので、しっかりとした頑強なフレーム１５に固定される必要がある。その結果、フレーム１５は重くなりがちであるが、上記空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０にすることによって、その重量の増大化を防止することができる。金属支持層１２が設けられない場合には、蒸着マスク１のフレーム１５に磁性体を用いることで磁石によって吸着できる。
【００５６】
蒸着マスク１のフレーム１５をこのような空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０にすることによって、重量が非常に軽くなる。すなわち、前述した図３Ｄに示される構造のハニカム構造にすることによって、Ｇ４.５の蒸着マスク１の重量が従来の無垢の場合に比べて１／４〜１／６程度に減じられながら、マスク本体１０の貼り付けによる応力には何ら支障はなかった。その結果、これより３〜４倍程度の重さ、すなわち、Ｇ８（約２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）程度の蒸着マスク１になっても、ロボットアームによって、十分に搬送が可能になる。なお、ロボットアームによる搬送が可能になっても、横型の蒸着装置では、スペースが必要となり、特に有機ＥＬ表示装置の製造では、６〜１０台程度の真空チャンバーを並べて、被蒸着基板２を順次入れ替えて蒸着が行われるため、非常に大きなスペースが必要となる。そのため、縦型の蒸着装置（蒸着マスク１や被蒸着基板２を立てて、横から蒸着材料を飛散させる）を用いて、工場の敷地面積を小さくする工夫が必要になる。
【００５７】
また、本実施形態による蒸着マスクでは、フレーム１５に空隙１５１ａが非常に多い。そのため、熱伝導は大幅に抑制される。すなわち、フレーム１５のマスク本体１０が貼り付けられた面と反対面が蒸着源５に面して非常に温度が上昇しやすい。しかし、空隙１５１ａがたくさん形成されていることによって、熱伝導が大幅に抑制され得る。空気又は減圧された空気、希ガスなどは熱伝導をさらに低下させるので、マスク本体１０や被蒸着基板２の温度上昇を抑制し得る。その結果、蒸着マスク１や被蒸着基板２の温度分布が生じ難くなる。これによって、より精細な有機層のパターンが形成され得る。
【００５８】
本実施形態の蒸着マスク１によれば、フレーム１５の重量が大幅に軽くなったことによって、熱容量が小さくなる。そのため、温度が上昇しやすいが、逆に下がりやすくなる。すなわち、被蒸着基板２を取り替えて連続的に沢山の被蒸着基板２に有機材料を蒸着する場合でも、蒸着マスク１に熱が蓄積されて次の被蒸着基板２が配置されて直ちに加熱されるということは起こらない。その結果、安定した蒸着を繰り返すことができる。
【００５９】
（蒸着装置の概略構成）
本発明の一実施形態の蒸着マスク１を用いる蒸着装置は、図６に示されるように、真空チャンバーの内部に蒸着マスク１と被蒸着基板２とが近接して配置されるように、マスクホルダー１９と基板ホルダー２９とが上下に移動し得るように設けられている。この基板ホルダー２９は、複数のフック状のアームで被蒸着基板２の周縁部を保持し、上下に昇降できるように、図示しない駆動装置に接続されている。被蒸着基板２などの交換の場合には、ロボットアームにより真空チャンバー内に搬入された被蒸着基板２をフック状のアームで受け取り、被蒸着基板２が蒸着マスク１に近接するまで基板ホルダー２９が下降する。そして位置合せを行えるように図示しない撮像装置も設けられている。タッチプレート４は支持フレーム４１により支持され、タッチプレート４を被蒸着基板２と接するまで降下させる駆動装置に支持フレーム４１を介して接続されている。タッチプレート４が降下されることにより、被蒸着基板２が平坦にされる。
【００６０】
蒸着装置は、第１実施形態の蒸着マスク１と被蒸着基板２との位置合せの際に、蒸着マスク１と被蒸着基板２のそれぞれに形成されたアライメントマークを撮像しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させる微動装置も備えている。位置合せは、電磁石３により蒸着マスク１を不必要に吸着させないように、電磁石３への通電を止めた状態で行われる。その後にタッチプレート４や、図示しない同様のホルダーによって保持された電磁石３が降ろされて電流が流されることで、蒸着マスク１が被蒸着基板２に向かって吸引される。
【００６１】
本実施形態では、蒸着マスク１のフレーム１５に、空隙を有するサンドイッチ構造体１５０のコア部１５１を面板１５２で挟み込んだ構造が用いられているので、図示しないロボットアームによって出し入れする場合でも軽量で容易に行い得る。
【００６２】
電磁石３は、コア３１にコイル３２が巻回された単位電磁石が複数個、樹脂などからなる被覆物３３などによって固定されている。図６に示される例では、複数の単位電磁石が、各単位電磁石のコイル３２の端子３２ａ〜３２ｅが形成されて直列に接続されている。しかし、電磁石３の構成はこの例には限られず、種々の構成にされ得る。コア３１の形状は四角形でも円形でもよい。例えば蒸着マスク１の大きさが、Ｇ６（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）程度の大きさの場合、図１に示される単位電磁石の断面が５０ｍｍ角程度の大きさのコア３１を有する単位電磁石が、図６に示されるように、蒸着マスク１の大きさに合せて複数個並べて配置され得る（図６では、横方向が縮尺され、単位電磁石の数が少なく描かれている）。図６に示される例ではコイル３２が直列に接続されている。しかし、それぞれの単位電磁石のコイル３２が並列に接続されてもよい。また、数個単位が直列に接続されてもよい。単位電磁石の一部に独立して電流が印加されてもよい。
【００６３】
蒸着マスク１は、前述した図１Ｂに示されるように、樹脂フィルム１１と金属支持層１２と、その周囲に形成されるフレーム（枠体）１５を備えており、蒸着マスク１は、図６に示されるように、フレーム１５が、マスクホルダー１９上に載置される。金属支持層１２及び／又はフレーム１５に磁性材料が用いられることによって、電磁石３のコア３１との間で吸引力が働き、被蒸着基板２を挟んで吸着される。
【００６４】
なお、蒸着源５は、点状、線状、面状など、種々の蒸着源が用いられ得る。例えばるつぼが線状に並べて形成されたライン型の蒸着源５（図６の紙面と垂直方向に延びている）が、例えば紙面の左端から右端まで走査されることにより、被蒸着基板２の全面に蒸着が行われる。従って、蒸着材料５１は種々の方向から飛散することになり、斜めから来た蒸着材料５１でも遮断されることなく被蒸着基板２に届くようにするため、前述した開口１１ａ、１２ａがテーパ形状に形成されている。
【００６５】
（蒸着方法）
次に、本発明の第二の実施形態による蒸着方法が説明される。本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、前述の図６に示されるように、被蒸着基板２と、例えば図１Ｂに示される蒸着マスク１とが重ね合さるように配置する工程、及び蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料の飛散によって被蒸着基板２に蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。すなわち蒸着マスク１のフレーム１５にハニカム構造のように、空隙１５１ａと薄肉部１５１ｂを有するコア部１５１を面板１５２で被覆したサンドイッチ構造体１５０によって蒸着マスク１のフレーム１５が形成されていることに特徴がある。
【００６６】
具体的には、前述したように、蒸着マスク１の上に被蒸着基板２が重ねられる。この被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合せが次のように行われる。被蒸着基板２と蒸着マスク１のそれぞれに形成された位置合せ用のアライメントマークを撮像装置で観察しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させる。これによって、蒸着マスク１の開口１１ａと被蒸着基板２の蒸着場所（例えば後述される有機ＥＬ表示装置の場合、支持基板２１の第一電極２２のパターン）とを一致させることができる。位置合せされた後に、電磁石３を動作させる。その結果、電磁石３と蒸着マスク１との間で強い吸引力が働き、被蒸着基板２と蒸着マスク１とがしっかりと接近する。
【００６７】
その後、図６に示されるように、蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料５１の飛散（気化又は昇華）によって被蒸着基板２に蒸着材料５１が堆積される。具体的には、前述のように、るつぼなどか線状に並べて形成されたラインソースが用いられるが、これには限定されない。
【００６８】
この蒸着方法によれば、蒸着マスク１が軽量であるので、蒸着マスク１の真空チャンバー内への装着が非常に容易になる。また、重量が軽くなるため、ロボットアームによる搬送が容易になり、蒸着マスク１のさらなる大形化を行い得る。すなわち、大量生産が可能で、コストダウンを達成し得る。さらに、フレーム１５の空隙１５１ａによって、熱伝導が抑制され、さらに熱容量も小さくなっているので、蒸着マスク１に熱が蓄積されて被蒸着基板２と蒸着マスク１との熱膨張差が抑制され得る。その結果、大形の被蒸着基板への蒸着が可能となり、また、精細な蒸着ができる。
【００６９】
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
次に、上記実施形態の蒸着方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法が説明される。蒸着方法以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、主として、本発明の蒸着方法により有機層を積層する方法が、図７Ａ〜７Ｂを参照しながら説明される。
【００７０】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板２１の上に図示しないＴＦＴ、平坦化膜及び第一電極（例えば陽極）２２を形成し、その第一電極２２を下向けて蒸着マスク１を位置合せして重ね合せ、蒸着材料５１を蒸着するに当たり、前述の蒸着方法を用いて有機層の積層膜２５を形成することを含んでいる。これにより、積層膜２５上に第二電極２６（例えば陰極）が形成される。
【００７１】
例えばガラス板などの支持基板２１は、完全には図示されていないが、各画素のＲＧＢサブ画素ごとにＴＦＴなどの駆動素子が形成され、その駆動素子に接続された第一電極２２が、平坦化膜上に、ＡｇあるいはＡＰＣなどの金属膜と、ＩＴＯ膜との組み合せにより形成されている。サブ画素間には、図７Ａ〜７Ｂに示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ2又はアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁バンク２３が形成されている。このような支持基板２１の絶縁バンク２３上に、前述の蒸着マスク１が位置合せして固定される。この固定は、前述の図６に示されるように、例えば支持基板２１（被蒸着基板２）の蒸着面と反対面の上にタッチプレート４を介して設けられる電磁石３を用いて、吸着することにより行われる。前述のように、蒸着マスク１の金属支持層１２（図１Ｂ参照）に磁性体が用いられているので、電磁石３により磁界が与えられると、蒸着マスク１の金属支持層１２が磁化してコア３１との間で吸引力が生成する。電磁石３がコア３１を有しない場合でも、コイル３２に流れる電流により発生する磁界によって吸着される。
【００７２】
この状態で、図７Ａに示されるように、真空チャンバー内で蒸着源（るつぼ）５から蒸着材料５１が飛散され、支持基板２１において蒸着マスク１の開口１１ａに露出する部分のみに蒸着材料５１が蒸着され、所望のサブ画素の第一電極２２上に有機層の積層膜２５が形成される。この蒸着工程は、順次支持基板２１が異なる真空チャンバーに移され、各サブ画素に対して行われてもよい。複数のサブ画素に同時に同じ材料が蒸着される蒸着マスク１が用いられてもよい。蒸着マスク１が交換される場合には、図７Ａには図示されていない電磁石３（図６参照）により蒸着マスク１の金属支持層１２（図１Ｂ参照）への磁界を除去するように図示しない電源回路がオフにされる。
【００７３】
図７Ａ〜７Ｂでは、有機層の積層膜２５が単純に１層で示されているが、有機層の積層膜２５は、異なる材料からなる複数層の積層膜２５で形成されてもよい。例えば陽極２２に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ3に赤色又は緑色の有機物蛍光材料がドーピングされて形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ3などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機層の積層膜２５が形成されている。なお、この有機層と金属電極との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。本実施形態では、これらも含めて有機層の積層膜２５に含めている。
【００７４】
有機層の積層膜２５のうち、発光層は、ＲＧＢの各色に応じた材料の有機層が堆積される。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、ＲＧＢの２色又は３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。２色以上のサブ画素で共通する材料が積層される場合には、共通するサブ画素に開口１１ａが形成された蒸着マスク１が形成される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素で１つの蒸着マスク１を用いて、各有機層を連続して蒸着することができる。また、ＲＧＢで共通の有機層が堆積される場合には、その共通層の下側まで、各サブ画素の有機層の蒸着がなされ、共通の有機層のところで、ＲＧＢに開口１１ａが形成された蒸着マスク１を用いて一度に全画素の有機層の蒸着がなされる。なお、大量生産する場合には、蒸着装置の真空チャンバーが何台も並べられ、それぞれに異なる蒸着マスク１が装着されていて、支持基板２１（被蒸着基板２）が各蒸着装置を移動して連続的に蒸着が行われてもよい。
【００７５】
ＬｉＦ層などの電子注入層などを含むそれぞれの有機層の積層膜２５の形成が終了するごとに、前述のように、電磁石３をオフにし蒸着マスク１から電磁石３が分離される。その後、第二電極（例えば陰極）２６が全面に形成される。図７Ｂに示される例は、トップエミッション型で、図中支持基板２１と反対面から光を出す方式になっているので、第二電極２６は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜により形成される。その他にＡｌなどが用いられ得る。なお、支持基板２１を介して光が放射されるボトムエミッション型の場合には、第一電極２２にＩＴＯ、Ｉｎ3Ｏ4などが用いられ、第二電極２６としては、仕事関数の小さい金属、例えばＭｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌなどが用いられ得る。この第二電極２６の表面には、例えばＳｉ3Ｎ4などからなる保護膜２７が形成される。なお、この全体は、図示しないガラス、耐湿性の樹脂フィルムなどからなるシール層により封止され、有機層の積層膜２５が水分を吸収しないように構成される。また、有機層はできるだけ共通化し、その表面の上にカラーフィルタを設ける構造にすることもできる。
【００７６】
（まとめ）
（１）本発明の第一の実施形態に係る蒸着マスクは、開口パターンが形成されたマスク本体と、前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、前記フレームの少なくとも一部は、空隙を内包するコア部の少なくとも一部の対向する面に面板を貼り付けたサンドイッチ構造の単位構造体を、接続用面板を介して積層することによって柱状体に形成されている。
【００７７】
本発明の第一実施形態の蒸着マスクによれば、空隙を有するサンドイッチ構造体で蒸着マスクのフレームを構成しながら、フレームの軸方向に大きな応力が働く場合でも、サンドイッチ構造の単位構造体を積層することで柱状体を形成しているので、非常に大きな応力でも座屈することなく耐え得る。その結果、張力をかけてマスク本体が貼り付けられた２本の長辺による圧縮力を十分に支え得る短辺が得られるので、軽くて堅固なフレームになる。
【００７８】
（２）前記単位構造体の空隙が、一定方向を向く複数個の貫通孔に形成されており、前記貫通孔が同じ方向に並ぶように前記単位構造体が積層されていることが、貫通孔と平行な応力に対して大きな剛性があるので好ましい。
【００７９】
（３）前記単位構造体のコア部が金属又は炭素繊維強化プラスチックによって形成されていてもよい。金属であれば、従来の蒸着マスクのフレームと同じ材料を使用できるし、ＣＦＲＰであれば、インバーよりはるかに重量が小さくなるので好ましい。
【００８０】
（４）前記炭素繊維強化プラスチックが、炭化ケイ素を強化繊維とした炭化ケイ素繊維強化プラスチックであることが、被蒸着基板の線膨張係数と近いので好ましい。
【００８１】
（５）前記フレームが額縁状の矩形形状であり、前記マスク本体が接合される前記フレームの辺において、前記空隙は前記フレームで囲まれる内部から前記フレームの外部に向くように形成されており、前記マスク本体が接合されない辺において、前記単位構造体が積層された柱状体によって形成されていることが、矩形状フレームのいずれの辺のフレームもマスク本体のテンションによる応力に最も耐え得る構造になるので好ましい。
【００８２】
（６）前記空隙を内包する前記フレームの外周壁全体に磁性金属板で形成された面板が貼り付けられていることが、マスク本体の磁性の有無にかかわらず、磁界による吸着が可能になるので好ましい。
【００８３】
（７）前記面板で囲まれた前記空隙が減圧にされていることが、熱伝導を抑えられるし、真空チャンバー内で使用しても、真空チャンバー内へのガスの排出を抑制し得るので好ましい。
【００８４】
（８）前記マスク本体が金属薄板からなるメタルマスク又は樹脂フィルムの単体であることが、構成が簡単になるので好ましい。
【００８５】
（９）前記マスク本体が、前記開口パターンを有する樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムに貼着され、前記開口パターンを閉塞しないように開口を有する金属支持層とを含むハイブリッドマスクであってもよい。安定したマスクになる。
【００８６】
（１０）本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、被蒸着基板と、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。
【００８７】
本発明の第二の実施形態の蒸着方法によれば、マスク本体がテンションをかけて対向する一対のフレームに貼り付けられていても、マスク本体が貼り付けられたフレームの間に挟まれるフレームの軸方向の強度が十分に大きいので、マスク本体が安定して保持される。その結果、精細なパターンで蒸着される。
【００８８】
（１１）前記蒸着マスクのフレームが額縁状の矩形形状であり、前記蒸着マスクが、前記単位構造体が積層されることによって柱状に形成されたフレームが水平面と交わるように立てられることによって、蒸着装置の占有面積（敷地面積）を大幅に減らしながら、マスクの自重をフレームで十分に耐えることが可能になる。
【００８９】
（１２）さらに、本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に上記（１０）又は（１１）に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第二電極を形成することを含んでいる。
【００９０】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、有機ＥＬ表示装置が製造される際に、蒸着マスクが軽いため、蒸着マスクの装着が容易であり、しかも、蒸着マスクや被蒸着基板の不均一な熱膨張が抑制されるので、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置ずれが抑制され、高精細なパターンの表示パネルが得られる。
【符号の説明】
【００９１】
１      蒸着マスク
２      被蒸着基板
５      蒸着源
１０    マスク本体
１１    樹脂フィルム
１１ａ  開口
１２    金属支持層
１２ａ  開口
１５    フレーム
１５ａ  縦フレーム
１５ｂ  横フレーム
１５０  サンドイッチ構造体
１５１  コア部
１５１ａ  空隙（貫通孔）
１５１ｂ  薄肉部
１５２  面板
１５３  接続用面板
１５５  単位構造体
２１    支持基板
２２    第一電極
２３    絶縁バンク
２５    積層膜
２６    第二電極
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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