(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に第１の方向に沿って配置された複数の短冊状の透明電極と、当該透明電極の上に第１の方向と直交する第２の方向に沿って配置される有機層と、当該有機層の上に重畳して配置される上部電極と、を備えた、
選択された透明電極と上部電極との交差箇所に位置する有機層が発光する有機ＥＬ素子を用いたＥＬディスプレイパネルであって、
断面形状が円形の線状マスクを用いた蒸着によって透明電極のサイド面を緩やかな斜面として形成し、サイド面上に形成される有機層の膜厚を平坦部分の有機層の膜厚とほぼ同じになるよう構成した、
ことを特徴とするＥＬディスプレイパネル。
【請求項２】
ガラス基板上に第１の方向に沿って複数の短冊状の透明電極を配置し、
当該透明電極の上に第１の方向と直交する第２の方向に沿って有機層を配置し、
当該有機層の上に重畳して上部電極を配置して形成した、
選択された透明電極と上部電極との交差箇所に位置する有機層が発光する有機ＥＬ素子を用いたＥＬディスプレイパネルの製造方法であって、
断面形状が円形の線状マスクと開口部が形成された面状マスクから構成されるマスクを用いて、蒸着によって透明電極のサイド面を緩やかな斜面として形成し、サイド面上に形成される有機層の膜厚を平坦部分の有機層の膜厚とほぼ同じになるよう構成した、
ことを特徴とするＥＬディスプレイパネルの製造方法。
【請求項３】
請求項２に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法において、
線状マスクの上部にはガラス基板が乗せられて、当該ガラス基板が保持され、
線状マスクは、乗せられたガラス基板に密着する程度の張力をもって配置される、
ことを特徴とするＥＬディスプレイパネルの製造方法。
【請求項４】
請求項３に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法において、
ガラス基板の上部にはウエイトが乗せられる、
ことを特徴とするＥＬディスプレイパネルの製造方法。
【請求項５】
請求項３に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法において、
ガラス基板の上部には磁石が乗せられ、
線状マスクは、磁石によって形成された磁界に従って磁性を帯びる、
ことを特徴とするＥＬディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＥＬディスプレイパネルおよびその製造方法に関し、特にマスクを用いてガラス基板上に所定のパタンを形成して有機ＥＬ素子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に所定のパタンが形成されるパタン形成素子の一例として、たとえば有機ＥＬ素子がある。有機ＥＬ素子を用いたＥＬディスプレイパネル２５の斜視図を図４に示す。ＥＬディスプレイパネル２５においては、ガラス基板２上に複数の短冊状の透明電極１７が矢印９３方向に沿って配置されている。そして、透明電極１７の上部には矢印９４方向に沿って、複数の短冊状の有機層１２が配置されている。さらに、各有機層１２上には複数の短冊状の上部電極１３が重畳して配置されている。
【０００３】
このようなＥＬディスプレイパネル２５に対して、所定の透明電極１７と所定の上部電極１３とを選択して電圧を印加すれば、選択された透明電極１７と上部電極１３との交差箇所に位置する有機層１２が発光する。したがって、透明電極１７、上部電極１３の選択を制御することによって、ＥＬディスプレイパネル２５を用いて所望の表示を行うことができる。
【０００４】
パタンを形成するための技術としては、フォトレジストをマスクとして用いてものがある。しかし、この方法を採用した場合、レジストを除去する工程で有機層１２が同時に剥離されてしまうという不都合が生じる。このため、レジストを除去せずに残存させておく必要がある。
【０００５】
ところが、たとえばカラーディスプレイを製造する場合、矢印９４方向に配置される有機層１２として横方向に順次異なる素子（発光色の異なる素子）を形成しなければならない。フォトレジストをマスクとして有機層１２を形成しようとすると、一度作ったフォトレジストを除去できないため、横方向に順次異なる素子を形成することができない。
【０００６】
このため、一般に、ガラス基板２上にはシャドーマスクを用いた蒸着技術によって有機層１２、上部電極１３のパタンが形成される。シャドーマスクとして、所定のパタンを形成するようフィルムに開口部を形成し、このフィルムマスクを通して蒸発原子を与えてガラス基板２上にパタンを形成する。
【０００７】
ガラス基板２上に形成される透明電極１７については、フォトレジストを用いたエッチングで透明電極１７を形成することが可能である。すなわち、透明電極１７の下部が有機層でないため、透明電極１７形成後にフォトレジストを除去することができるため、フォトレジストを用いたエッチング方法を採用しても不都合はない。
【０００８】
図５Ａに示すように、フォトレジスト２１をマスクとしてエッチングを行い所定のパタンの透明電極１７を得る。等方性エッチングを行った場合、エッチングは縦方向、横方向に等方的に進行するため、フォトレジスト２１の下方にもエッチングが進行して入り込みアンダーカットが生じて、サイド面１８が急な傾斜の斜面として形成される。図５Ａに示す透明電極１７を形成した後、フォトレジスト２１を除去して、図５Ｂに示す有機層１２、上部電極１３を蒸着技術によって形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパタン形成素子の製造装置、製造方法には次のような問題があった。シャドーマスクを用いた蒸着技術によって有機層１２、上部電極１３のパタンを形成する場合、フィルムマスク自体に予めエッチングによって所定のパタンを開口させておく必要がある。
【００１０】
しかし、フィルムマスクに対するエッチングは、一般にフィルム厚さの約１０％から１５％の誤差が生じる。すなわち、約１００μｍのフィルム厚さの場合は約１０μｍから１５μｍの誤差が生じ、約２００μｍのフィルム厚さの場合は約２０μｍから３０μｍの誤差が生じる。このため、フィルムマスクを用いて有機層１２、上部電極１３を蒸着した場合、微細なパタンを正確に形成することができないという問題が生じる。
【００１１】
このため、フィルムマスク以外の部材、たとえば細線等をシャドーマスクとして用いて蒸着を行うことも考えられる。しかし、細線等を用いた場合、直線状のパタンしか形成することができず、パタン形成の自由度が著しく阻害されてしまう。
【００１２】
また、図５Ａ、Ｂに示すように、フォトレジスト２１をマスクとして用いたエッチングによって透明電極１７を形成した場合、サイド面１８表面に結晶が露出して微細な凹凸が生じてしまう。そして、この凹凸を除去するために研磨作業を行う必要があり、工程が増えて作業効率が低下する。
【００１３】
さらに、サイド面１８が急な傾斜の斜面として形成されるため、図６Ｂに示すようにサイド面１８の上部に形成される有機層１２の膜厚Ｌ３が平坦部分の有機層１２の膜厚Ｌ１に比べて薄くなってしまい、透明電極１７の上部層の膜厚の不均一が生じるという問題がある。有機ＥＬ素子における電流密度は有機層１２膜厚の３乗にほぼ反比例するため、膜厚が薄いＬ３部分に電流が集中し、この部分のみが強く発光して発光の不均一、製品寿命の短縮を招いてしまう。
【００１４】
そこで本発明は、自由度が高くかつ微細なパタンを基板に形成することができ、かつ斜面の上部層の膜厚をほぼ均一化することができるパタン形成素子の製造装置およびその方法の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法においては、開口部が形成された面状マスクと、線状マスクとの組み合わせによってマスクを構成する。
【００１６】
面状マスクを用いることによって、開口部の形状を選択することで形成するパタン形状の自由度を高めることができ、線状マスクを用いることによって、微細なパタン形状を得ることができる。したがって、面状マスクと線状マスクとを組み合わせでマスクを構成することによって、自由度が高くかつ微細なパタンを基板に形成することができる。
【００１７】
この発明に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法においては、線状マスクの断面形状は円形である。したがって、この線状マスク部分に形成されたパタンの端部は、線状マスクの円形に沿って緩やかな斜面として形成される。このため、パタンの斜面に渡って上部層が形成された場合、上部層の膜厚をほぼ均一化することができ、上部層の膜厚のばらつきによる不都合を回避することができる。
【００１８】
この発明に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法においては、線状マスクの上部にはガラス基板が乗せられて、当該ガラス基板が保持され、線状マスクは、乗せられたガラス基板に密着する程度の張力をもって配置される。このため、基板の自重と線状マスクの張力によって基板と線状マスクとを確実に密着させることができ、正確なパタンを基板に形成することができる。
【００１９】
この発明に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法においては、ガラス基板の上部にはウエイトが乗せられる。このウエイトの重量により、基板と線状マスクとの密着性が高まり、より正確なパタンを基板に形成することができる。
【００２０】
この発明に係るＥＬディスプレイパネルの製造方法においては、ガラス基板の上部には磁石が乗せられ、線状マスクは、磁石によって形成された磁界に従って磁性を帯びる。このため、線状マスクが磁石に向って吸引され、基板と線状マスクとの密着性が高まり、より正確なパタンを基板に形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るパタン形成素子の製造装置およびその方法の一実施形態をＥＬディスプレイのＥＬディスプレイパネル２５の製造を例に説明する。本実施形態ではこのＥＬディスプレイパネル２５がパタン形成素子である。図１は、本実施形態におけるＥＬディスプレイパネル２５を製造するためのガラス基板２、細線３、フィルムマスク４を示す斜視図である。また、図２Ａは図１に示すガラス基板２と細線３との近傍の拡大断面図であり、図２ＢはＥＬディスプレイ２５の一部拡大断面図である。
【００２２】
さらに図３Ａはガラス基板２に細線３を密着させるための一実施形態を示す側面図であり、図３Ｂはガラス基板２に細線３を密着させるための他の実施形態を示す側面図であり、図３Ｃはガラス基板２に細線３を密着させるためのさらに他の実施形態を示す側面図である。図４は有機ＥＬ素子を用いたＥＬディスプレイパネル２５を示す斜視図である。
【００２３】
図４に示すように、ＥＬディスプレイパネル２５においては、ガラス基板２上に複数の短冊状の透明電極１１が矢印９３方向に沿って配置されている。そして、透明電極１１の上部には、矢印９３方向が属する平面上であって当該矢印９３方向と直交する矢印９４方向に沿って、複数の短冊状の有機層１２が配置されている。さらに、各有機層１２上には複数の短冊状の上部電極１３が重畳して配置されている。
【００２４】
各透明電極１１、有機層１２、上部電極１３の幅は約３００μｍ、各短冊状の隙間は約３０μｍ〜５０μｍと微細である。なお、図１および図４は、ガラス基板２上に配置される透明電極１１、有機層１２、上部電極１３を模式的に示すための図であり、実際には微細な透明電極１１、有機層１２、上部電極１３がガラス基板２上に多数配置されている。
【００２５】
ＥＬディスプレイパネル２５に対して、所定の透明電極１１と所定の上部電極１３とを選択して電圧を印加すれば、選択された透明電極１１と上部電極１３との交差箇所に位置する有機層１２が発光する。したがって、透明電極１１、上部電極１３の選択を制御することによって、ＥＬディスプレイパネル２５を用いて所望の表示を行うことができる。
【００２６】
本実施形態においては、基板であるガラス基板２上に、シャドーマスクを用いた蒸着技術によって図４に示す透明電極１１、有機層１２、上部電極１３を形成する。なお、蒸着技術は一般に知られた技術であるので蒸着の詳細な内容は省略する。
【００２７】
このように、シャドーマスクを用い、フォトレジストをマスクとして用いるものではないため、シャドーマスクを数度に渡って活用することによって、矢印９４方向に配置される有機層１２として横方向に順次異なる素子（発光色の異なる素子）を形成することができ、容易にたとえばカラーディスプレイ等を製造することができる。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態では面状マスクとしてのフィルムマスク４と線状マスクとしての細線３との組み合わせによってマスクであるシャドーマスク５を構成する。フィルムマスク４にはエッチングによって開口部としてのマスク開口部４Ｓが形成されている。本実施形態においては、四角形のマスク開口部４Ｓが形成されている。
【００２９】
細線３としてSUS440によるピアノ線やテグスを用いる。そして、この細線３はガラス基板２に接触しており密着している。また、フィルムマスク４は図１に示す状態から矢印９０方向に近づけた状態で細線３に接触させ、または近接させて保持する。
【００３０】
図３Ａはガラス基板２、細線３、フィルムマスク４の具体的な位置関係を示している。図３Ａに示すように、細線３の上部にはガラス基板２が乗せられて、ガラス基板２が保持されている。そして、各細線３の両端は細線保持器６によって固定されている。
【００３１】
また、細線３は所定の張力をもって細線保持器６の間に張られており、ガラス基板２を細線３上に乗せた場合、ガラス基板２の自重と細線３の張力によってガラス基板２に細線３が密着する。細線３の近傍にはフィルムマスク４が配置される。このフィルムマスク４は、端部をシャドーマスク保持器７によって支持されている。
【００３２】
この状態で蒸発源１０から粒子としての蒸発原子２０をガラス基板２に向けて与え（抵抗加熱式真空蒸着）、まずガラス基板２上に透明電極１１を形成する。蒸着を行う場合、ガラス基板２に対する蒸発原子２０を平均化するため、ガラス基板２を回転させならが蒸発原子２０を与える。なお、この場合、ガラス基板２の回転中心と蒸発源１０とをずれた位置関係に配置する。
【００３３】
蒸発原子２０は細線３、フィルムマスク４によって構成されるシャドーマスク５によって一部が遮断され、フィルムマスク４のマスク開口部４Ｓ部分であって、かつ細線３の間の隙間部分に対応する箇所に蒸発原子２０が付着しパタンが形成される。
【００３４】
すなわち、細線３をマスクとしたことによって、隙間Ｓ１を有する短冊状の各透明電極１１を形成することができる。上述のように、細線３の張力およびガラス基板２の自重によって細線３はガラス基板２に密着しているため、細線３とガラス基板２との浮き上がり部分に蒸発原子２０が入り込むことを防止することができ、正確なパタンを得ることができる。なお、断面直径が約３０μｍ〜５０μｍの細線３を用いることによって微細なパタンの透明電極１１を得ることが可能になる。
【００３５】
また、フィルムマスク４をマスクとしたことによって、透明電極１１が形成されない周辺領域Ｓ３、Ｓ４を得ることができる。フィルムマスク４のマスク開口部４Ｓはエッチングによって形成するため、マスク開口部４Ｓの形状を自在に設定することができパタン形状の自由度を高めることができる。なお、エッチングによってマスク開口部４Ｓを形成した場合、比較的誤差が大きくなるが、周辺領域Ｓ３、Ｓ４には高精度な寸法は要求されないため、実際上、不都合は生じない。
【００３６】
本実施形態における細線３としては、図２Ａに示すように断面形状が円形のものが用いられている。このため、透明電極１１のサイド面１４（端部）は細線３の円形に沿って緩やかな斜面として形成される。なお、図２Ａは透明電極１１と細線３との位置関係を示すための模式図であり、透明電極１１、細線３相互の寸法等の関係は現実のものと異なる。
【００３７】
以上のようにして、ガラス基板２上に透明電極１１を形成した後、上記と同様に細線３、フィルムマスク４から構成されるシャドーマスク５を用いて蒸着によって有機層１２、上部電極１３を順次、形成する。図２Ｂは積層された透明電極１１、有機層１２、上部電極１３を示している。
【００３８】
上述のように、透明電極１１のサイド面１４は細線３の円形に沿って緩やかな斜面として形成されるため、サイド面１４上に形成される有機層１２の膜厚Ｌ２が平坦部分の有機層１２の膜厚Ｌ１とほぼ同じになる。このため透明電極１１の上部層（有機層１２）の膜厚の不均一を回避することができる。これによって、均一な発光、製品寿命の短縮の防止を実現することができる。
【００３９】
また、エッチングによって透明電極１１を形成するものではないため、透明電極１１のサイド面１４に結晶が露出することはなく、結晶による凹凸を除去するために研磨作業を行う必要がない。このため、作業効率を向上させることができる。
【００４０】
上記の実施形態においては、図３Ａに示すように、細線３の張力とガラス基板２の自重とによってガラス基板２に細線３を密着させている。しかし、他の実施形態として図３Ｂに示す構成を用いることもできる。図３Ｂの構成は、図３Ａの状態に加えてさらにガラス基板２上に複数のウエイト８を乗せている。
【００４１】
このウエイト８によって重量が増加することにより、ガラス基板２と細線３との密着性が高まり、より正確なパタンをガラス基板２上に形成することができる。なお、図３Ｂの例では複数のウエイト８が乗せられているが、単一のウエイト８を乗せるようにしてもよい。
【００４２】
また、さらに他の実施形態として図３Ｃに示す構成を用いることもできる。図３Ｃの構成は、図３Ａの状態に加えてさらにガラス基板２上に磁石９を乗せている。そして、この実施形態では細線３として、磁石９によって形成された磁界に従って磁性を帯びるピアノ線等が用いられる。
【００４３】
このため、細線３が磁石９に向って吸引され、ガラス基板２と細線３との密着性が高まり、より正確なパタンをガラス基板２上に形成することができる。なお、図３Ｃの例では複数の磁石９が乗せられているが、単一の磁石９を乗せるようにしてもよい。
【００４４】
パタン形成素子の製造装置およびその方法は、上記実施形態において例示したものに限定されない。上記実施形態では線状マスクとしての細線３と面状マスクとしてのフィルムマスク４とをそれぞれ別部材として細線保持器６、シャドーマスク保持器７によって支持しているが、たとえば面状マスクに線状マスクの両端を固定して設け、両者を一体の部材としてマスクを構成することもできる。面状マスクに線状マスクの両端を固定することによって、面状マスクの開口部が線状マスクによって規制されることがなく、パタン形成の自由度がさらに高くなる。
【００４５】
また、上記実施形態においては、フィルムマスク４には四角形のマスク開口部４Ｓが形成されているが、所望のパタンに応じて自在に面状マスクに形成される開口部の形状を選択することができる。さらに、細線３の断面形状は円形以外の形状であってもよい。また、図３Ｂに示すウエイト８と図３Ｃに示す磁石９とを混在させてガラス基板２上に乗せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパタン形成素子の製造装置およびその方法の一実施形態であるＥＬディスプレイを製造するためのガラス基板２、細線３、フィルムマスク４を示す斜視図である。
【図２】Ａは図１に示すガラス基板２と細線３との近傍の拡大断面図であり、ＢはＥＬディスプレイ２５の一部拡大断面図である。
【図３】Ａはガラス基板２に細線３を密着させるための一実施形態を示す側面図であり、Ｂはガラス基板２に細線３を密着させるための他の実施形態を示す側面図であり、Ｃはガラス基板２に細線３を密着させるためのさらに他の実施形態を示す側面図である。
【図４】有機ＥＬ素子を用いたＥＬディスプレイパネル２５を示す斜視図である。
【図５】従来のＥＬディスプレイであって、ガラス基板２上に透明電極１７を形成する工程を示す図である。
【符号の説明】
２・・・・・ガラス基板
３・・・・・細線
４・・・・・フィルムマスク
４Ｓ・・・・・マスク開口部
５・・・・・シャドーマスク
８・・・・・ウエイト
９・・・・・磁石
２０・・・・・蒸発原子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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