(57)【要約】      （修正有）【課題】コストが高い、エネルギー消費が高い、開口部の精度が低い、高温下で材料の変形が生じやすいなどの課題を解決することができる鉄ニッケル合金製シャドーマスク、及びその製造方法の提供。【解決手段】基板を用意する工程、電鋳により鉄ニッケル合金層を形成する工程、感光膜を剥離する工程、鉄ニッケル合金層を分離する工程及び焼なましを行う工程を含む。得られる鉄ニッケル合金製シャドーマスクは、鉄含有量が高く熱膨張率が低いため、形状が安定で変形しにくいなどの特徴を有し、再利用率を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法であって、
感光膜が付着した基板を用意する工程と、
前記基板に電鋳を行い、電鋳液の中で前記基板に鉄ニッケル合金層を形成する工程と、
感光膜を剥離する工程と、
前記鉄ニッケル合金層を前記基板から分離する工程と、
前記鉄ニッケル合金層に焼なましを施して、前記鉄ニッケル合金シャドーマスクを得る工程と、を含み
前記電鋳液は１Ｌ当たり硫酸ニッケル４０〜８０ｇ、硫酸第一鉄２０〜４０ｇ、抗酸化剤１〜２ｇ、陽極活性化剤１０〜２０ｇ及び錯化剤０．２〜０．４ｇを含むことを特徴とする鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項２】
前記基板に電鋳を行う工程は、前記電鋳液を撹拌する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項３】
前記鉄ニッケル合金層の鉄含有量が４０〜７０％であることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項４】
前記電鋳液のｐＨ値が２〜３．５であることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項５】
前記電鋳液の温度が４０〜６０℃であることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項６】
前記感光膜を剥離する工程において、剥離液に２０〜４０分間浸漬してから、水洗することを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項７】
前記鉄ニッケル合金層に前記焼なましを施す工程は、アルゴン水素混合ガス又は真空下で行われることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項８】
前記鉄ニッケル合金層に前記焼なましを施す工程では、２００〜１０００℃の温度下で２〜１０時間焼なましを行うことを特徴とする請求項7に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項９】
前記鉄ニッケル合金層に直接電鋳した後の熱膨張率は、４〜１０ｐｐｍ／℃であり、焼なましを施した後の熱膨張率は、１〜３ｐｐｍ／℃に低減することを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記基板に電鋳を行う工程で、整流器を用いて鉄陽極及びニッケル陽極の電流をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記電鋳液は、１Ｌ当たりｐＨ緩衝剤３０〜４５ｇをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記鉄ニッケル合金層の厚みが４〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項１３】
前記鉄ニッケル合金層の厚みのばらつきは３〜６μｍであることを特徴とする請求項１に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の製造方法により作製されることを特徴とする鉄ニッケル合金製シャドーマスク。
【請求項１５】
前記鉄ニッケル合金層の厚みが４〜１００μｍであることを特徴とする請求項14に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスク。
【請求項１６】
前記鉄ニッケル合金層の厚みのばらつきは３〜６μｍであることを特徴とする請求項14に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスク。
【請求項１７】
前記鉄ニッケル合金層の鉄含有量が４０〜７０％であることを特徴とする請求項14に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスク。
【請求項１８】
熱膨張率が１〜３ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項14に記載の鉄ニッケル合金製シャドーマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード表示技術に関し、詳しくは、金属シャドーマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＬＥＤ技術は、次世代のフラットパネルディスプレイ技術の有力な候補であり、各ディスプレイメーカは、次々と高解像度で高画質のＯＬＥＤディスプレイを開発している。この技術のトレンドに従い、市場からの様々なニーズに応えるためには、高精度で、孔径寸法の小さいマスクプレートを開発する必要がある。
【０００３】
現状では、一般に、Ｎｉ又はＮｉ−Ｃｏ合金を用いて、電鋳法により高精度のシャドーマスクを製造している。しかし、Ｎｉ又はＮｉ−Ｃｏ合金の熱膨張率は約１３ｐｐｍ／℃と高いため、エレクトロルミネセンス材料を堆積させる過程で温度が高くなり、その形状が安定せず変形が生じやすいため、再利用率が低い。従来使用している鉄ニッケル合金のなかでもインバール（Ｆｅ−３６％Ｎｉ）の熱膨張率は、約１〜２ｐｐｍ／℃と低い。しかし、この材料を用いて金属シャドーマスクを製造する場合、主にインバール金属薄片をエッチングする方法を採用し、エッチング対象部位が厚いため、精度低下を招くという問題がある。また、エネルギーの過剰消費、コスト高などの欠点も技術の向上を制限している。そこで、低コストで、エネルギー消費が低く、精度が高いシャドーマスクの製造方法を開発するのが早急に解決すべき課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、製造コストが高い、エネルギー消費が高い、開口部の精度が低い、高温下で変形が生じやすい等の従来技術の課題を解決することができる、鉄ニッケル合金製シャドーマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、上記課題を解決すべく、鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法を提供する。基板（設計したパターンを有する基板であってもよいが、これに限定されない）を用意する工程、上記基板に電鋳して、上記基板に鉄ニッケル合金層を形成する工程、剥離（すなわち感光膜の除去）工程、上記鉄ニッケル合金層を上記基板から分離する工程、上記鉄ニッケル合金層に焼なましを施して、鉄ニッケル合金製シャドーマスクを得る工程を含む。
【０００６】
本発明では、上記製造方法により作製される鉄ニッケル合金製シャドーマスクも提供する。
【発明の効果】
【０００７】
従来技術と比べて、本発明では、以下の技術的効果を得ることができる。
本発明は、鉄ニッケル合金製シャドーマスク及びその製造方法を提供する。電鋳法を用いて、高度なパターンが施された基板において鉄ニッケル合金金属製シャドーマスクを製造するものである。各パラメータを調整することにより、鉄を４０〜７０％含み、熱膨張率が４〜１０ｐｐｍ／℃である鉄ニッケル合金製シャドーマスクを得ることができる。さらに熱処理を行うと、熱膨張率を１〜３ｐｐｍ／℃に低減することができる。そのため、本発明では、エネルギー消費が低く、製造しやすい高精度の金属シャドーマスクを得ることができる。そして、その形状は安定しており変形しにくいため、再利用率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面は、本発明の理解を深めるためのもので、本発明を構成する一部である。以下に示す例示的な実施例及びその説明は、本発明の理解のためのものであり、本発明の技術範囲を限定するものではない。
【図１】本発明の一実施形態による鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による鉄ニッケル合金製シャドーマスクのニッケル含有量と熱膨張率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明の実施形態について説明する。この説明により、本発明の技術的手段を利用して関連課題を解決し、所望の技術的効果を得る過程を十分に理解し、実施することが可能となる。
【００１０】
本明細書及び請求項において、特定の用語で特定の要素を指す場合、当業者にとって自明となるように、ハードウェアメーカとは異なる用語（名詞）で同一の要素を呼ぶこともある。
なお、本明細書及び請求項における「含む」、又はこれに類する他の用語は、非除外的に包含することを意図する。一連の要素を含む過程、方法、製品又はシステムは、それらの要素を含むだけでなく、明記していないその他の要素も含み、さらに、このような過程、方法、製品又はシステムに固有の要素も含む。よって、特記がない限り、「一つの……を含む」という文言で限定された要素は、上記要素を含む過程、方法、製品又はシステムに同一の要素がさらに含まれる場合を除外しない。
【００１１】
本発明の一実施形態では、鉄ニッケル合金製シャドーマスクの製造方法を提供する。この製造方法は、以下に示す工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０９を含む。
【００１２】
工程Ｓ１０１：基板を用意する。基板は、露光と現像により、設計したパターンが施された感光膜の貼着した基板であるが、これだけに限定されない。基板は、前処理プロセスを経た清浄な基板でもよいが、当該工程では、基板に脱脂、水洗、酸洗及び再水洗などの前処理を行って、基板表面の不純物を除去してもよい。
【００１３】
工程Ｓ１０３：基板を電鋳して、基板に鉄ニッケル合金層を形成する。具体的には、基板を電鋳液に入れ、適切な温度下で電気堆積を行う。例えば、基板をｐＨ値が２〜３．５の電鋳液に入れ、４０〜６０℃の温度下で電鋳を行う。例えば、基板への電鋳工程は、ｐＨ値が３の電鋳液の中で、５０℃の温度で行ってもよい。電鋳陽極は、インバール（Ｉｎｖａｒ）複合材料陽極、又は１：２〜２：１の比率で配置されるニッケル陽極及び鉄陽極であってもよい。また、整流器は、例えば２つの整流器を用いて、鉄陽極及びニッケル陽極の電流をそれぞれコントロールしてもよい。ここで、電流値が２〜４Ａ／ｄｍ２の直流、又はスイッチレシオを１：３〜３：１とするパズル電流で給電してもよい。陰極と陽極の距離は１０〜５０ｃｍとする。３０〜６０分間電鋳すると、厚みが２〜１００μｍの鉄ニッケル合金層を得ることができる。ＯＬＥＤシャドーマスク（又はマスクプレート）の場合、薄ければ薄いほどシャドーが小さくなる。しかし、通常のＩｎｖａｒ電鋳の場合、厚みが２０％以上変動して不均一となる。本実施例では、電鋳過程で電鋳液を撹拌することにより、電鋳液をより均一に分布させた。さらに、クランプを用いて電流が均一に分布するようにコントロールした。これにより、電鋳層の厚みの変動を１０％以内に抑えることができ、鉄ニッケル合金層の厚みを２〜４μｍにしても基板から取り外すことができる。合金層の厚みが大きく変動する通常の電鋳では、めっき層が非常に薄い（２μｍ未満）部位が発生して分離できない現象がよく認められる。
表１及び表２には、本発明の実施例におけるＩｎｖａｒ電気めっきシャドーマスク（鉄ニッケル合金層）の厚み及び成分データを示す。
【００１４】
表１、第１のシャドーマスク試料の厚み及び成分
【００１５】
2019157264.tif 000003
【００１６】
表２、第２のシャドーマスク試料の厚み及び成分
【００１７】
2019157264.tif 000004
【００１８】
表１と表２に示すように、本実施例における鉄ニッケル合金層の厚み及び成分のばらつきは、±４〜７％に抑えられており、均一性に優れた鉄ニッケル合金層を得ることができた。
【００１９】
また、本実施例では、電鋳液は、１Ｌ当たり硫酸ニッケル４０〜８０ｇ、硫酸第一鉄２０〜４０ｇ、ｐＨ緩衝剤３０〜４５ｇ、抗酸化剤１〜５ｇ、陽極活性化剤１０〜２０ｇ及び錯化剤０．２〜１ｇを含む。抗酸化剤としては、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、アスコルビン酸、リンゴ酸、クマリン−３−カルボン酸のうちの１種又は複数種を用いてもよい。陽極活性化剤としては、塩化ニッケル、塩化第一鉄、塩酸のうちの１種又は複数種を用いてもよい。錯化剤としては、アンモニア水、クエン酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウムのうちの１種又は複数種を用いてもよい。鉄含有量が異なればめっき合金製品の磁性と熱膨張率も異なり、鉄含有量が高ければ高いほど、磁性が強くなる。
【００２０】
図２に示すように、４０〜６４％の鉄含有量範囲において、熱膨張率（ＣＥＴ、α）が鉄含有量の増加に伴って降下し、鉄含有量が６４％付近になると最小となり、そして鉄含有量の増加に伴って熱膨張率が上昇する（ニッケル含有量が減少する）。ＯＬＥＤ蒸着用マスクプレートは、使用するときに磁性と低い熱膨張率が求めらる。このため、ＯＬＥＤ金属マスクプレートとして理想的な材料は、磁性を有し、且つＣＴＥがほぼ０のニッケル鉄合金である。なお、鉄含有量は、電鋳液中の第一鉄イオンの濃度、鉄陽極の数量及び電気めっきパラメータによって調整することができる。本実施例では、上記の電鋳プロセスにより鉄含有量が４０〜７０％の鉄ニッケル合金層を得ることができる。
【００２１】
工程Ｓ１０５：感光膜を剥離する。例えば、電鋳を行った基板を剥離液に２０〜４０分間浸漬すると、剥離液により感光膜が溶解して、感光膜が剥離さする。
【００２２】
工程Ｓ１０７：鉄ニッケル合金層を基板から分離する。
【００２３】
工程Ｓ１０９：鉄ニッケル合金層に焼なましを施して、鉄ニッケル合金製シャドーマスクを得る。当該工程は、アルゴン水素混合ガス又は真空環境で行ってもよい。焼なまし温度は、約２００〜１０００℃、時間は、２〜１０時間に設定する。表３は、ＣＴＥ値を示す。
【００２４】
表３、ＣＴＥ値
【００２５】
2019157264.tif 000005
【００２６】
表３に示すように、焼なまし工程により、鉄ニッケル合金電鋳製品（すなわち鉄ニッケル合金層）の熱膨張率を効果的に低減することができる。
【００２７】
上記の電鋳法で製造する場合、直接、鉄含有量が４０〜７０％で、熱膨張率が４〜１０ｐｐｍ／℃の鉄ニッケル合金製シャドーマスクを得ることができる。工程Ｓ１０９の焼なましを行うと、熱膨張率をさらに１〜３ｐｐｍ／℃に低減できる。本発明のシャドーマスクは、さらに、構造が安定で変形しにくく、薄くて厚みが均一であるなどの特徴を有する。
【００２８】
上記のとおり、本発明の好ましい実施例をいくつか示して説明した。ただし、本発明は、その他の実施例を除外して、本明細書に開示されている形態に限定されるものではい。その他のさまざまな組み合わせ、修正又は環境に用いることもでき、本明細書に記載されている本発明の技術思想を逸脱しない限り、上記の知見又は関連分野の技術もしくは知識によって変更を加えることができる。よって、当業者による変更や変形などは、本発明の技術的思想と範囲から逸脱しないものであれば、いずれも添付の特許請求の範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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