JPH10298738A

JPH10298738A - シャドウマスク及び蒸着方法

Info

Publication number: JPH10298738A
Application number: JP9103339A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Tanamura; 満棚村; Yoshiharu Sato; 佳晴佐藤
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸着パターンの幅や位置ずれが小さく、基板
上に蒸着膜を精度良く形成できるシャドウマスクを提供
する。シャドウマスクの機械的強度を損なうことなく、
微細な蒸着パターンを形成する。このようなシャドウマ
スク及び蒸着方法により、微細な有機電界発光素子を精
度良く作製する。【解決手段】スリット１Ａの内周壁面のうち少なくと
も蒸着源側は、蒸着源側ほどスリット幅が拡大する方向
にシャドウマスク板面に対して傾斜している蒸着用シャ
ドウマスク１。蒸着膜を形成した後、シャドウマスクを
スリットの配列方向に位置を変えて蒸着処理し、既に形
成された蒸着膜同士の間に蒸着膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシャドウマスク及び
蒸着方法に関するものであり、詳しくは、有機電界発光
素子の有機正孔輸送層、有機発光層、陽極或は陰極を真
空蒸着法により形成する際に好適なシャドウマスク及び
蒸着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子は、自発光、薄型、高
視野角などの特徴を持ち新しい平面型発光源、表示素子
として注目されている。

【０００３】図６〜８は、一般的な有機電界発光素子の
構造例を模式的に示す断面図であり、１１は基板、１２
は陽極、１３は有機発光層、１３ａは正孔輸送層、１３
ｂは電子輸送層、１３ａ’は陽極バッファ層、１４は陰
極を各々表わす。なお、以下で説明する一般的な材料や
構成等については特開平８−２３６２７１号公報に詳し
く説明されている。

【０００４】基板１１は有機電界発光素子の支持体とな
るものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プ
ラスチックフィルムやシートなどが用いられる。

【０００５】基板１１上には陽極１２が設けられるが、
陽極１２は有機発光層１３への正孔注入の役割を果たす
ものである。この陽極１２は、通常、アルミニウム、
金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジ
ウム及び／又はスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化
銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、或は、ポ
リ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニ
リン等の導電性高分子などにより構成される。陽極１２
の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などによ
り行われることが多い。

【０００６】陽極１２の上には有機発光層１３が設けら
れるが、有機発光層１３は、電界を与えられた電極間に
おいて、陽極１２から注入された正孔と陰極から注入さ
れた電子を効率よく輸送して再結合させ、かつ、再結合
により効率よく発光する材料から形成される。通常、こ
の有機発光層１３は発光効率の向上のために、図７に示
すように、正孔輸送層１３ａと電子輸送層１３ｂに分割
して機能分離型にすることが行われる(Appl. Phys. Let
t., ５１巻，９１３頁，１９８７年）。

【０００７】上記の機能分離型素子において、正孔輸送
層１３ａの材料に要求される条件としては、陽極１２か
らの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率
よく輸送することができる材料であることが必要であ
る。

【０００８】上記の正孔輸送材料を塗布法或は真空蒸着
法により前記陽極１２上に積層することにより正孔輸送
層１３ａを形成する。正孔輸送層１３ａの膜厚は、通
常、１０〜３００ｎｍ、好ましくは３０〜１００ｎｍで
ある。このように薄い膜を一様に形成するためには、一
般に真空蒸着法がよく用いられる。

【０００９】陽極１２と正孔輸送層１３ａのコンタクト
を向上させるために、図８に示すように、陽極１２と正
孔輸送層１３ａの間に陽極バッファ層１３ａ’を設ける
ことが考えられる。陽極バッファ層１３ａ’に用いられ
る材料に要求される条件としては、陽極１２とのコンタ
クトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわ
ち、融点及びガラス転移温度が高く、融点としては３０
０℃以上、ガラス転移温度としては１００℃以上が要求
される。

【００１０】陽極バッファ層１３ａ’の場合も、正孔輸
送層１３ａと同様にして薄膜形成可能であるが、無機物
の場合には、さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、
プラズマＣＶＤ法が用いられる。

【００１１】以上のようにして形成される陽極バッファ
層１３ａ’の膜厚は、通常、３〜１００ｎｍ、好ましく
は１０〜５０ｎｍである。

【００１２】正孔輸送層１３ａの上には電子輸送層１３
ｂが設けられる。電子輸送層１３ｂは、電界を与えられ
た電極間において陰極からの電子を効率よく正孔輸送層
１３ａの方向に輸送することができる化合物より形成さ
れる。

【００１３】電子輸送層１３ｂに用いられる電子輸送性
化合物としては、陰極１４からの電子注入効率が高く、
かつ、注入された電子を効率よく輸送することができる
化合物であることが必要である。そのためには、電子親
和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定
性に優れトラップとなる不純物が製造時や使用時に発生
しにくい化合物であることが要求される。

【００１４】電子輸送層１３ｂの膜厚は、通常、１０〜
２００ｎｍ、好ましくは３０〜１００ｎｍである。

【００１５】電子輸送層１３ｂも正孔輸送層１３ａと同
様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法
が用いられる。

【００１６】陰極１４は、有機発光層１３に電子を注入
する役割を果たす。陰極１４として用いられる材料は、
前記陽極２に使用される材料を用いることが可能である
が、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属
が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシ
ウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合
金が用いられる。陰極１４の膜厚は通常、陽極２と同様
である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的
で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定
な金属層を積層することは素子の安定性を増す上で好ま
しい。この目的のために、アルミニウム、銀、ニッケ
ル、クロム、金、白金等の金属が使われる。

【００１７】なお、図６とは逆の構造、すなわち、基板
上に陰極１４、有機発光層１３、陽極１２の順に積層す
ることも可能であり、既述したように少なくとも一方が
透明性の高い２枚の基板の間に有機電界発光素子を設け
ることも可能である。同様に、図７から図８に示したも
のについても、各層を逆の構造に積層することも可能で
ある。

【００１８】従来、一般に、このような有機電界発光素
子は、まず、ガラス基板上にＩＴＯ（インジウムスズ酸
化物）などの透明導電膜をスパッタリング等の方法で形
成した後パターン加工して下部電極を形成し、この基板
を真空蒸着槽に設置して加熱蒸着などの方法で有機発光
層及び上部電極等を形成して製造されている。この場
合、発光画素の分離方法としては、予め蒸着前に画素分
離用の隔壁を基板上に形成しておく方法（特開平５−２
５８８５９号公報、特開平８−３１５９６１号公報）
や、蒸着後にレーザーでアブレーション加工を施す方法
（特開平８−２２２３７１号公報）や、蒸着時にパター
ンサイズの大きい一般的なシャドウマスクを用いる方法
が行われている。

【００１９】以下に、図９〜１１を参照してシャドウマ
スクを用いる真空蒸着法により、同一基板上に複数個の
発光画素を作製する方法について説明する。

【００２０】まず、基板１１上に堆積させた陽極層をパ
ターン加工し、図９に示す如く、互いに平行なライン状
の陽極１２を作製する。陽極層のパターン加工の方法と
しては、一般に用いられるフォトリソグラフィ法を用い
て有機レジストをパターン形成した後、酸性の水溶液等
で露出した陽極をエッチングして除去する方法が挙げら
れる。エッチング方法としては他に、酸素及びアルゴン
ガス等を用いたプラズマエッチング法、フォーカストイ
オンビーム（ＦＩＢ）法等がある。

【００２１】次に、図１０に示す如く、互いに平行な複
数のスリット２０Ａが形成されたシャドウマスク２０を
用いて各有機層１３，１３ａと１３ｂ，又は１３ａ’と
１３ａと１３ｂ及び陰極１４の少なくとも一つの層を真
空蒸着により形成する。例えば、有機層及び陰極１４の
すべてをシャドウマスク２０を用いて蒸着することによ
り形成するか、或いは、有機層を蒸着した後陰極１４を
シャドウマスク２０を用いて蒸着する。この場合、シャ
ドウマスク２０は、スリット２０Ａの延在方向が陽極１
２の延在方向と直交するように配置する。このように例
えば陰極１４をシャドウマスク２０を用いて形成するこ
とにより、図１１に示す如く、陽極１２と陰極１４が直
交し、これにより陽極１２と陰極１４との重なり合い部
分１５に図６〜８に示すような層構成の有機電界発光素
子が形成される（なお、図１１において、陽極１２と陰
極１４との間の有機層は図示を省略してある。）。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の発光画素の
分離方法のうち、蒸着前に画素分離用の隔壁を基板上に
形成する方法では、そのための加工工程数が増加する上
に、パターン形成不良による歩留まりの低下や隔壁自体
が封止された素子の内部に残留することによる素子特性
の劣化等の問題が指摘されていた。また、蒸着後にレー
ザーでアブレーション加工を施す方法でも、加工工程数
の増加、加工コストの高騰の問題がある。また、蒸着時
に一般的なシャドウマスクを用いる方法は、シャドウマ
スクの剛性の問題から３００μｍ以下のラインアンドス
ペースのパターンを形成することが難しかったり、細い
スペースをもったシャドウマスクを用いて蒸着した場
合、マスクのスペース部のエッジが影になり基板上に均
一な蒸着ができなかったり、パターンがずれる等の問題
があった。

【００２３】以下に、図１２〜１４を参照してシャドウ
マスクを用いた従来の蒸着方法における問題点を説明す
る。なお、以下の説明においてシャドウマスクのスリッ
トを通過した蒸着原料は基板まで直進するとし、内側へ
の回り込み量はごく少量であると仮定し無視している。

【００２４】図１２はシャドウマスクを用いて蒸着膜、
例えば陰極を形成する際の真空蒸着槽３１の中の基板ホ
ルダ３２にセットされた基板１１、シャドウマスク２０
及び蒸着セル３０の配置を模式的に示した断面図であ
る。図１２には、蒸着セル３０から加熱されて飛散した
蒸着物質の様子も模式的に示してある。飛散した蒸着物
質３０Ａの内、シャドウマスク２０のスリット２０Ａを
通過したものが基板１１上に堆積して蒸着膜を形成す
る。この際、蒸着物質はシャドウマスク２０のスリット
２０Ａの形状をできる限り忠実に再現して基板１１上に
堆積されることが望まれる。

【００２５】図１３は、基板１１とシャドウマスク２０
及び蒸着セル３０の配置と蒸着物質３０Ａが基板１１上
に堆積される形状ないし位置を説明するための各パラメ
ータを示す図、図１４は図１３の要部拡大図であって、
中心線Ｌは基板１１の中心と蒸着セル３０の中心を結ぶ
方向を示す。ｒはシャドウマスク２０の最も外側のスリ
ット２０Ａの外側のスリット内周壁面２０ａのシャドウ
マスク中心部（中心線Ｌ）からの距離、ｔはシャドウマ
スクの厚み、ｇは蒸着時の基板１１の表面とシャドウマ
スク２０の基板１１側の表面との距離、ｈは基板１１と
蒸着セル３０との距離をそれぞれ示している。

【００２６】また、ｓはシャドウマスク２０の最外側の
スリット２０Ａの幅、ａ₀は該スリット２０Ａの内側の
スリット内周壁面２０ａ近傍を通過した蒸着物質３０Ａ
が基板１１に到達する位置とスリット内周壁面２０ａか
ら基板１１上に下ろした垂線の足との距離、ｂ₀は該ス
リット２０Ａの外側のスリット内周壁面２０ｂ近傍を通
過した蒸着物質３０Ａが基板１１に到達する位置とスリ
ット内周壁面２０ｂから基板１１に下ろした垂線の足と
の距離を示す。つまり、ａ₀は蒸着位置の内側のずれ
量、ｂ₀は外側のずれ量を示している。従って、ｂ₀−
ａ₀（以下「Δｗ」と記す。）がシャドウマスク２０の
スリット２０Ａの幅ｓに対する蒸着パターンの幅の増減
量を示すものとなり、（ａ₀＋ｂ₀）／２（以下「Δ
Ｄ」と記す。）がシャドウマスク２０のスリット２０Ａ
と蒸着パターンの水平方向の平均のずれ量を表すものと
なる。

【００２７】この蒸着パターンの幅の増減量Δｗ及び位
置ずれ量ΔＤは、シャドウマスク２０の厚みｔ、基板１
１とシャドウマスク２０との距離ｇ、基板１１と蒸着セ
ル３０との距離ｈ及び蒸着面の中心からの距離を示すｒ
に依存した量となる。

【００２８】例えば、一般に用いられる蒸着方法の場
合、ｔ，ｇ，ｈ，ｒは下記のような値が用いられる。

【００２９】ｔ＝０．２ｍｍｇ＝０．０１ｍｍｈ＝４００ｍｍｒ＝１００ｍｍこのような蒸着条件において、従来のシャドウマスク２
０を用いた蒸着では、蒸着パターンの幅の増減量Δｗ及
び位置ずれ量ΔＤは、計算により次のように求められ
る。

【００３０】Δｗ＝０．０５ｍｍ ΔＤ＝０．０２７５ｍｍなお、上記Δｗ，ΔＤの値は、シャドウマスク２０の最
外側のスリット２０Ａの幅ｓが、マスク中心部からの距
離ｒに比較して十分小さいものとして近似して計算して
求めた値である。

【００３１】ところで、蒸着パターンの幅の増減量Δｗ
の上記計算結果は、シャドウマスク２０を通して蒸着す
る蒸着膜のストライプ幅を０．０５ｍｍ以下にはできな
いことを示しており、さらには、幅の増減量Δｗが１０
％程度となるストライプ幅０．５ｍｍの蒸着膜を形成す
ることも現実的でないことを示している。

【００３２】一方で、現在一般的な携帯端末やパソコン
等のディスプレイの１画素のストライプ幅は、モノクロ
表示でおよそ０．３ｍｍ、カラー表示では０．１ｍｍ程
度であり、上記従来のΔｗ及びΔＤの値ではこのような
ディスプレイに適した蒸着膜が得られない。

【００３３】また、蒸着に用いるシャドウマスク２０の
スリット２０Ａの幅ｓは一般に、シャドウマスク２０の
厚みｔと同程度とされるが、隣接するスリット２０Ａ同
士の間隔が狭くなると、シャドウマスク２０を機械強度
的に自立保持させることが困難になるという問題もあ
る。例えば、０．３ｍｍピッチ（ストライプ幅０．３ｍ
ｍ）の素子を作製する場合、ピッチの１０％の幅で素子
分離することを考えると、シャドウマスク２０のスリッ
ト幅ｓ＝０．３ｍｍに対して、スリット間隔（図１０の
２０Ｂ）は０．０３ｍｍとなる。この場合、０．１ｍｍ
以上の板厚のシャドウマスクでストライプを保持するこ
とは困難となる。

【００３４】本発明は上記従来の問題点を解決し、蒸着
パターンの幅や位置のずれが小さく、基板上に蒸着膜を
精度良く形成することができるシャドウマスク、及び、
シャドウマスクの機械的強度を損なうことなく、微細な
蒸着パターンを形成することができる蒸着方法を提供す
ることを目的とする。

【００３５】本発明は特に、このようなシャドウマスク
及び蒸着方法により、微細な有機電界発光素子を精度良
く形成することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１のシャドウマス
クは、基板と蒸着源との間に基板に沿って配置される蒸
着処理用シャドウマスクであって、複数の開孔を有した
薄板状のシャドウマスクにおいて、該開孔の内周壁面の
うち少なくとも蒸着源側は、蒸着源側ほどスリット幅が
拡大する方向にシャドウマスク板面に対して傾斜してい
ることを特徴とする。

【００３７】このようなシャドウマスクであれば、シャ
ドウマスクの開孔の内周壁面のエッジ部で蒸着物質の流
れが遮断されることによる蒸着膜の幅の増減量Δｗ及び
位置ずれ量ΔＤは大幅に低減され、シャドウマスクの開
孔の形状に倣った蒸着膜を精度良く形成することができ
る。

【００３８】このシャドウマスクの開孔内周壁面は、シ
ャドウマスクの基板側から蒸着源側まで傾斜しているも
のでも良く、シャドウマスクの基板側の板面と蒸着源側
の板面との中間部よりも蒸着源側のみが傾斜面となって
おり、該中間部よりも基板側はシャドウマスク板面に対
し垂直となっているものでも良く、また、シャドウマス
クの基板側の板面と蒸着源側の板面との中間部よりも蒸
着源側が蒸着源側ほどスリット幅が大きくなる傾斜面と
なっており、該中間部よりも基板側は、基板側ほどスリ
ット幅が大きくなる傾斜面となっているものであっても
良い。

【００３９】また、シャドウマスクの開孔は、該開孔の
中心線を挟んで対称形状となっていることが好ましい。

【００４０】更に、シャドウマスクの蒸着源側のシャド
ウマスク面における開孔幅をｓ₁とし、該開孔の最も小
さい開孔幅をｓ₂とし、該シャドウマスクの厚さをｔと
した場合、（ｓ₁−ｓ₂）とｔとの比（ｓ₁−ｓ₂）／
ｔが０．２〜２０であることが好ましい。

【００４１】請求項７の蒸着方法は、このようなシャド
ウマスクを基板と蒸着源との間に基板に沿って配置して
蒸着を行い、基板上に蒸着膜を形成することを特徴とす
る。

【００４２】請求項８の蒸着方法は、複数の開孔を有し
たシャドウマスクを基板と蒸着源との間に該基板に沿っ
て配置して蒸着処理し、基板上に該開孔に対応した蒸着
膜を形成する蒸着方法において、該蒸着膜を形成した
後、該シャドウマスクを開孔の配列方向に位置を変えて
蒸着処理し、既に形成された蒸着膜同士の間に蒸着膜を
形成することを特徴とする。

【００４３】この方法によれば、隣接する開孔同士の間
隔を大きくとったシャドウマスクを用いて、隣接する蒸
着膜の間隔の狭い蒸着膜を形成することができる。従っ
て、シャドウマスクの機械的強度を確保した上で、微細
な蒸着パターンを形成することができる。

【００４４】上記請求項８の方法において、シャドウマ
スクとしては、本発明に係るシャドウマスクを用いるの
が好ましい。

【００４５】このような本発明の方法は、有機電界発光
素子の有機正孔輸送層、有機発光層、陽極又は陰極を蒸
着処理により形成する方法として特に好適である。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００４７】まず、図１，２を参照して本発明のシャド
ウマスクを用いた場合の蒸着方法を説明する。なお、図
１，２において、１１は基板、３０Ａは蒸着セルから飛
散した蒸着物質を示す。

【００４８】図１は、図１４において従来のシャドウマ
スク２０の代わりに本発明のシャドウマスク１を用いた
場合の蒸着方法を示す模式的断面図（シャドウマスクの
スリットの長手方向に直交する方向に沿う断面図）であ
る。

【００４９】図１に示すシャドウマスク１は、スリット
１Ａの長手方向の両辺部のスリット内周壁面が、断面楕
円弧形状に突出した形状となっており、これにより、シ
ャドウマスク１の基板１１側の板面と蒸着源側の板面と
の中間部よりも蒸着源側が蒸着源側ほどスリット幅が大
きくなる傾斜曲面となっており、該中間部よりも基板側
は、基板側ほどスリット幅が大きくなる傾斜曲面となっ
ている。

【００５０】また、このスリット１Ａの長手方向の両辺
部は、スリットの長手方向に延びる中心線を挟んで対称
形状となっている。

【００５１】このようなシャドウマスク１を作製するに
は、まず、マスク材となる金属板を用意し、板の両面に
レジストパターンを形成する。この際、両面のレジスト
パターンは互いの位置が表裏で正確に一致していること
が必要である。次に、この金属板を該金属材料をエッチ
ング可能な酸性水溶液等の中に浸し、レジストに保護さ
れていない部分から徐々にエッチングしていく。この
際、溶液濃度とエッチング中の溶液の撹拌強度を任意に
選択することにより、この系のエッチングの傾向を反応
律速から拡散律速の間の任意の傾向に設定することが可
能である。シャドウマスク１の場合は、マスクの厚みｔ
と同程度のアンダーエッチングが起こるようにエッチン
グの傾向を設定し、マスクの厚み方向の中央の凸部同士
の間隔が所望のスリット幅ｓ₂となったところでエッチ
ングを終了して作製することができる。なお、ここでい
うアンダーエッチングとは、レジストに保護されている
金属部分が、保護されていない金属部分のエッチングの
進行により、サイドから徐々にエッチング溶液にさらさ
れエッチングされていく現象をいう。

【００５２】このようなシャドウマスク１を用いて蒸着
を行う場合について、前述の図１４における計算方法と
同様にして、蒸着位置の内側のずれ量ａ₁，外側のずれ
量ｂ₁から蒸着パターンの幅の増減量Δｗ＝ｂ₁−ａ₁
と水平方向の平均のずれ量ΔＤ＝（ａ₁＋ｂ₁）／２を
算出すると、 Δｗ＝０ｍｍ ΔＤ＝０．０２７５ｍｍとなる。Δｗ＝０から、シャドウマスク１を用いること
で、シャドウマスク１のスリット１Ａとほぼ同じ幅の蒸
着膜を作製可能となることがわかる。また、ΔＤは従来
のシャドウマスク２０を用いた場合と同等であり、シャ
ドウマスクの作製段階でそのずれ量を補正することによ
り所望のパターンを得ることができることがわかる。

【００５３】図２は、図１４において従来のシャドウマ
スク２０の代わりに本発明のシャドウマスク２を用いた
場合の蒸着方法を示す模式的断面図（シャドウマスクの
スリットの長手方向に直交する方向に沿う断面図）であ
る。

【００５４】図２に示すシャドウマスク２は、スリット
２Ａの長手方向に直交する方向のスリット２Ａの断面形
状が台形状となっており、これにより、スリット２Ａの
長手方向両辺部の内周壁面はシャドウマスク２の基板側
から蒸着源側まで蒸着源側ほどスリット幅が拡大する方
向にシャドウマスク板面に対して傾斜した構造とされて
いる。

【００５５】また、このスリット２Ａの長手方向の両辺
部は、スリットの長手方向に延びる中心線を挟んで対称
形状となっている。

【００５６】このようなシャドウマスク２を作製するに
は、まず、マスク材となる金属板を用意し、板の一方の
面はレジストで全面を覆い、他方の面にレジストパター
ンを形成する。次に、この金属板を酸性水溶液中に浸
し、レジストに保護されていない部分から徐々にエッチ
ングしていく。この際、この系のエッチングの傾向は前
記シャドウマスク１の作製の場合と同様に選択できる。
シャドウマスク２の場合は、マスクの厚みｔと同程度の
アンダーエッチングが起こるようにエッチングの傾向を
設定し、レジストで全面保護した側のスリット幅が所望
の幅ｓ₂となったところでエッチングを終了して作製す
ることができる。

【００５７】このようなシャドウマスク２を用いて蒸着
を行う場合について、前述の図１４における計算方法と
同様にして、蒸着位置の内側のずれ量ａ₂，外側のずれ
量ｂ₂から蒸着パターンの幅の増減量Δｗ＝ｂ₂−ａ₂
と水平方向の平均のずれ量ΔＤ＝（ａ₂＋ｂ₂）／２を
算出すると、 Δｗ＝０ｍｍ ΔＤ＝０．００２５ｍｍとなる。Δｗ＝０から、シャドウマスク２を用いること
で、シャドウマスク１を用いた場合と同様に、シャドウ
マスク２のスリット２Ａとほぼ同じ幅の蒸着膜を作製可
能であることがわかる。また、ΔＤは、従来のシャドウ
マスク２０又は図１のシャドウマスク１を用いた場合の
１０分の１程度まで小さくなっており、シャドウマスク
のパターンを精度良く再現した蒸着膜を形成できること
がわかる。

【００５８】図１，２に示すシャドウマスクは本発明の
シャドウマスクの一実施例であって、本発明のシャドウ
マスクは、スリットの長手方向両辺部のスリット内周壁
面のうち少なくとも蒸着源側が、蒸着源側ほどスリット
幅が拡大する方向にシャドウマスク板面に対して傾斜し
ているようなものであれば良く（この傾斜面は傾斜曲面
であっても傾斜平面又は傾斜平面の組み合せであっても
良い。）、何ら図１，２のものに限定されるものではな
い。

【００５９】例えば、図３（ａ）に示す如く、スリット
３Ａの内周壁面のうち、シャドウマスクの基板側の板面
と蒸着源側の板面との中間部よりも蒸着源側のみが傾斜
面となっており、該中間部よりも基板側はシャドウマス
ク板面に対し垂直となっているシャドウマスク３、図３
（ｂ）に示す如く、スリット４Ａの内周壁面が、シャド
ウマスクの基板側から蒸着源側まで傾斜曲面となってい
るシャドウマスク４、或いは、図３（ｃ）に示す如く、
スリット５Ａの内周壁面に断面三角形状の突出部が設け
られることにより、シャドウマスクの基板側の板面と蒸
着源側の板面との中間部よりも蒸着源側が蒸着源側ほど
スリット幅が大きくなる傾斜面となっており、該中間部
よりも基板側は、基板側ほどスリット幅が大きくなる傾
斜面となっているシャドウマスク５などであっても良
い。

【００６０】このような本発明のシャドウマスクにおい
て、蒸着源側のシャドウマスクにおけるスリット幅、即
ち最大スリット幅をｓ₁とし、スリットの最も小さいス
リット幅（最小スリット幅）をｓ₂とし、シャドウマス
クの厚さをｔとした場合、（ｓ₁−ｓ₂）とｔとの比
（ｓ₁−ｓ₂）／ｔは０．２〜２０であることが好まし
い。この比が０．２未満であると、本発明による改善効
果が十分に得られない。また、この比が２０を超えるよ
うなスリットはその作製が容易ではない。通常の場合、
（ｓ₁−ｓ₂）／ｔは０．４〜４の範囲であることが好
ましい。

【００６１】なお、通常の場合、シャドウマスクの最大
スリット幅ｓ₁は、シャドウマスクの厚さｔとの比ｓ₁
／ｔが１．２〜５の範囲となるように設定される。

【００６２】ところで、前述の如く、従来において、シ
ャドウマスクのスリットの間隔を狭くすると、シャドウ
マスクの機械的強度が不足して、シャドウマスクの自立
性が悪くなる。このため、ストライプ間隔の狭い微細な
蒸着膜を形成することはシャドウマスクの設計上困難で
あった。

【００６３】本発明の方法では、シャドウマスクのスリ
ット間隔は比較的大きく設け、このシャドウマスクを移
動させて蒸着を行うことにより、ストライプ間隔の狭い
微細な蒸着膜を形成することができる。

【００６４】以下に図４，５を参照して、この蒸着方法
について説明する。

【００６５】図４は、シャドウマスク２においてスリッ
ト２Ａを所望とする蒸着パターンのストライプ３本につ
き１本の割合で形成し、ストライプ２本分を間引いて作
製したシャドウマスクを用いて蒸着を行う方法を概念的
に示す模式的断面図である。図４において、シャドウマ
スク２をスリット２Ａの長手方向に直交する方向に、形
成する蒸着パターンのストライプのピッチ分だけ２回移
動させることにより、所望の間隔のストライプの蒸着パ
ターンを形成する。この際のシャドウマスク２の移動と
蒸着物質の飛来の時間的関係を図５に示した。

【００６６】図５において、上の矩形波はシャドウマス
クの移動と静止のタイミングを、下の矩形波は蒸着物質
の飛来を制御する蒸着セルのシャッターの開閉のタイミ
ングを示している。つまり、シャドウマスク２を静止さ
せた状態で蒸着セルのシャッターを開けスリット２Ａに
対応する位置に所望の厚みだけ蒸着膜を形成した後、シ
ャッターを閉じ、その後、シャドウマスク２をシャドウ
マスク２’の位置まで１ピッチ分移動させ、その後シャ
ッターを開けて同様にスリット２Ａ’に対応する位置に
蒸着膜の形成を行い、これをもう一度繰り返し、シャド
ウマスク２”の位置でスリット２Ａ”に対応する位置に
蒸着膜を形成する。このように、合計３回の蒸着と２回
のシャドウマスクの移動を行うことにより所望のストラ
イプ間隔の蒸着パターンが得られる。

【００６７】この蒸着とシャドウマスクの移動の繰り返
し回数はシャドウマスクのスリットの間引き数に依存し
ており、上記で説明した数以外に、２回蒸着以上の多数
回蒸着による蒸着パターンの形成が可能である。

【００６８】この蒸着方法により、図６〜８に示すよう
な有機電界発光素子を製造する場合、例えば、シャドウ
マスクを移動して有機層を形成するに当り、毎回の蒸着
毎に有機層の物質を変更することで隣り合った素子の特
性を容易に変更することができる。この手法を用いるこ
とで、例えば、赤、緑、青の各色の発光をする素子を微
細な領域に容易に作り込むことが可能となる。

【００６９】また、シャドウマスクの開孔を長尺線状の
スリットからドット状に変更して、シャドウマスクの蒸
着時の移動を縦、横両方向にすることで、より複雑なパ
ターンを形成することも可能である。

【００７０】なお、図４，５に示す方法では、図２に示
すスリット形状の本発明のシャドウマスクを用いて蒸着
を行っているが、図１や図３（ａ）〜（ｃ）に示すシャ
ドウマスクを用いても良いことは言うまでもない。ま
た、図１４に示す従来のシャドウマスクを用いて行うこ
ともできるが、蒸着精度の点から、蒸着源側の開孔幅が
大きく設定された本発明のシャドウマスクを用いるのが
好ましい。

【００７１】このような本発明のシャドウマスク及び蒸
着方法は、特に、前述の有機電界発光素子の有機発光層
（正孔輸送層、電子輸送層、有機バッファ層）、陽極又
は陰極を真空蒸着処理により形成する場合に、極めて有
効である。

【００７２】この場合、有機電界発光素子は、単一の素
子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰
極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構造のいずれで
あっても良い。

【００７３】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

【００７４】実施例１図８に示す層構成の有機電界発光素子を、図１に示すシ
ャドウマスク１と同様の形状のシャドウマスクを用いて
作製した。

【００７５】まず、ガラス基板１１として厚さ１．１ｍ
ｍのコーニング社製７０５９ガラスを用い、その上に陽
極としてインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜
を１２０ｎｍ堆積（ジオマテック社製；電子ビーム成膜
品；シート抵抗２０Ω）し、ＩＴＯ膜付きガラス基板を
得た。

【００７６】ガラス基板１１上に堆積されたＩＴＯ透明
導電膜を通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチン
グを用いて線幅が０．３５ｍｍ幅で繰り返しピッチが
０．３７ｍｍのストライプを８本形成し陽極１２とし
た。パターン形成したＩＴＯ基板を、アセトンによる超
音波洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコールに
よる超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、
ＵＶ／オゾン洗浄を１０分間行った後真空蒸着槽内に設
置し、クライオポンプを用いて１．１×１０^-6Ｔｏｒｒ
（約１．５×１０^-4Ｐａ）まで真空引きした。この際、
基板に対して斜めに飛来して進入する蒸着物質３０Ａの
堆積の様子を見るために基板１１は蒸着中心から１００
ｍｍ離れた位置に設置し、基板１１上の陽電極取り出し
用の部分は金属マスクによりカバーされるようにした。
また、蒸着中心上の蒸着セルと基板ホルダーの距離は３
９９ｍｍとした。

【００７７】次に、真空蒸着槽内に配置されたモリブデ
ンボートに入れた以下に示す銅フタロシアニン（Ｈ１）
（結晶形はβ型）を加熱して蒸着を行った。真空度１．
１×１０^-6ｔｏｒｒ（約１．５×１０^-4Ｐａ）、蒸着時
間１分で蒸着を行い、膜厚２０ｎｍの陽極バッファ層１
３ａ’を得た。

【００７８】

【化１】

【００７９】次に、同じく真空蒸着槽内に配置されたセ
ラミックるつぼに入れた、以下に示す４，４’−ビス
［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビスフ
ェニル（Ｈ２）をるつぼの周囲のタンタル線ヒーターで
加熱して陽極バッファ層１３ａ’の上に積層した。この
時のるつぼの温度は、２３０〜２４０℃の範囲で制御し
た。蒸着時の真空度８×１０^-7Ｔｏｒｒ（約１．１×１
０^-4Ｐａ）、蒸着時間１分５０秒で膜厚６０ｎｍの正孔
輸送層１３ａを形成した。

【００８０】

【化２】

【００８１】次に発光機能を有する電子輸送層１３ｂの
材料として、以下の構造式に示すアルミニウムの８−ヒ
ドロキシキノリン錯体Ａｌ（Ｃ₉Ｈ₆ＮＯ）₃（Ｅ１）
を上記正孔輸送層１３ａの上に同様にして蒸着を行っ
た。この時のるつぼの温度は３１０〜３２０℃の範囲で
制御した。蒸着時の真空度は９×１０^-7Ｔｏｒｒ（約
１．２×１０^-4Ｐａ）、蒸着時間は２分４０秒で、蒸着
された電子輸送層１３ｂの膜厚は７５ｎｍであった。

【００８２】

【化３】

【００８３】上記の正孔注入層１３ａ’、正孔輸送層１
３ａ及び電子輸送層１３ｂを真空蒸着する時の基板温度
は室温に保持した。

【００８４】次に、真空蒸着槽内で、図１に示したシャ
ドウマスク１と同様の断面形状を持つシャドウマスクを
用いて、そのスリット１Ａの長手方向が陽極１２の線と
直交するように有機層が蒸着された基板の前に配置し
た。この際、シャドウマスク１のスリット１Ａの長手方
向が蒸着中心から基板の方向に対して直角になるように
配置した。用いたシャドウマスク１の厚さｔは０．２ｍ
ｍ、スリット１Ａ数は８本、スリット１Ａの幅ｓ₁は
０．３ｍｍ，ｓ₂は０．１ｍｍ（（ｓ₁−ｓ₂）／ｔ＝
１）、繰り返しピッチ（スリット間隔）は０．３６ｍｍ
である。

【００８５】その後、陰極１４として、マグネシウムと
銀の合金電極を２元同時蒸着法によって膜厚１００ｎｍ
となるように蒸着した。蒸着はモリブデンボートを用い
て、真空度１×１０^-5Ｔｏｒｒ（約１．３×１０^-3Ｐ
ａ）、蒸着時間３分１０秒で行った。また、マグネシウ
ムと銀の原子比は１０：１．２とした。さらに続いて、
真空蒸着槽内において、アルミニウムをモリブデンボー
トを用いて１００ｎｍの膜厚でマグネシウム・銀合金膜
の上に積層して陰極１４を完成させた。アルミニウム蒸
着時の真空度は２．３×１０^-5Ｔｏｒｒ（約３．１×１
０^-3Ｐａ）、蒸着時間は１分４０秒であった。以上のマ
グネシウム・銀合金とアルミニウムの２層型陰極の蒸着
時の基板温度は室温に保持した。

【００８６】その後、真空蒸着槽から素子を取り出し、
８ドット×８ドットの有機電界発光素子が得られた。

【００８７】これらの素子を、陽極１２にプラス、陰極
１４にマイナスの直流電圧を印加して発光させ、発光パ
ターンを測定したところ、発光領域は１ドット当たり
０．０９４ｍｍ×０．３４ｍｍの長方形となり、用いた
シャドウマスク１のスリット１Ａの幅にほぼ等しい発光
領域が得られた。

【００８８】次に、シャドウマスクに対する発光パター
ンの位置を測定したところ、外側に平均で約０．０２７
ｍｍずれていた。なお、シャドウマスクに対する発光パ
ターンの位置の測定は、各々の蒸着中心からの距離の相
対比較から求めた。

【００８９】実施例２シャドウマスクとして、図２に示すシャドウマスク２と
同様の断面形状を持つシャドウマスクを用い、その他の
条件は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製し
た。用いたシャドウマスク２の厚さｔは０．２ｍｍ，ス
リット２Ａの数は８本、スリット２Ａの幅ｓ₁は０．３
ｍｍ，ｓ₂は０．１ｍｍ（（ｓ₁−ｓ₂）／ｔ＝１）、
繰り返しピッチ（スリット間隔）は０．３６ｍｍであ
る。

【００９０】得られた素子の発光パターンを測定したと
ころ、発光領域は１ドット当たり０．０９６ｍｍ×０．
３４ｍｍの長方形となり、用いたシャドウマスク２のス
リット２Ａの幅にほぼ等しい発光領域が得られた。ま
た、シャドウマスク２に対する発光パターンの位置を測
定したところ、外側に平均で約０．００５ｍｍずれてい
るにすぎなかった。

【００９１】実施例３図４に示す如く、シャドウマスク２を移動させて蒸着を
行ったこと以外は、実施例１と同様にして有機電界発光
素子を作製した。ここで用いたシャドウマスク２はスリ
ット２Ａが３素子分に１つの割合で開けられているもの
であり、その厚さｔは０．２ｍｍ，スリット２Ａの数は
８本、スリット２Ａの幅ｓ₁は０．３ｍｍ，ｓ₂は０．
１ｍｍ（（ｓ₁−ｓ₂）／ｔ＝１）、繰り返しピッチ
（スリット間隔）は０．３６ｍｍである。

【００９２】まず、陽極１２及び有機バッファ層１３ａ
を形成した基板１１上にシャドウマスク２を配置して、
実施例１と同様の方法で正孔輸送層１３ａ〜陰極１４ま
でを蒸着し、その後、蒸着セルのシャッターを閉じてシ
ャドウマスクを０．１２ｍｍだけ移動した。その後、再
びシャッターを開いて実施例１と同様の方法で正孔輸送
層１３ａ〜陰極１４までを蒸着し、さらにその後蒸着セ
ルのシャッターを閉じてシャドウマスクを０．１２ｍｍ
だけ移動した。その後再度シャッターを開いて実施例１
と同様の方法で正孔輸送層１３ａ〜陰極１４までを蒸着
し全ての蒸着を終了した。

【００９３】このようにして得られた素子の発光パター
ンを測定したところ、発光領域は１ドット当たり０．０
９５ｍｍ×０．３４ｍｍの長方形となり、用いたシャド
ウマスク２のスリット２Ａの幅にほぼ等しい発光領域が
得られた。また、シャドウマスク２に対する発光パター
ンの位置を測定したところ、外側に平均で約０．００７
ｍｍずれていた。

【００９４】図１５に、この実施例３で作製された素子
を７ドット×８ドットに亘り同時に発光させた時の写真
を示す。図１５において、長方形の素子の長い方向が陰
極ラインであり、陰極ラインの方向に均一に発光してい
ることが分かる。

【００９５】なお、この方法において、シャドウマスク
２を用いた３度の蒸着において同一の正孔輸送層１３ａ
〜電子輸送層１３ｂの材料を用いても良いし、それぞれ
異なった物質を用いても良い。物質を変えて蒸着した場
合は、発光素子の形状を変えることなく色調等の発光特
性を変えることが可能であった。

【００９６】比較例１次に比較のために、図１４に示したシャドウマスク２０
と同様の断面形状を持つ従来のシャドウマスクを用い、
その他の条件は実施例１と同様にして有機電界発光素子
を作製した。このシャドウマスク２０の厚さｔは０．２
ｍｍ，スリット２０Ａの数は８本，スリット２Ａの幅ｓ
は０．１００ｍｍ，繰り返しピッチ（スリット間隔）は
０．３６ｍｍである。

【００９７】その結果、得られた素子の発光パターンを
測定したところ、発光領域は１ドット当たり０．０５２
ｍｍ×０．３４ｍｍの長方形となり、用いたシャドウマ
スク２０のスリット２０Ａの幅のほぼ半分の発光領域し
か得られなかった。また、シャドウマスク２０に対する
発光パターンの位置を測定したところ、外側に平均で約
０．０２９ｍｍずれていた。

【００９８】上記実施例１〜３及び比較例１の発光パタ
ーンの結果を表１にまとめて示す。

【００９９】

【表１】

【０１００】以上の結果から、本発明によれば、精度の
良い蒸着を行えることがわかる。

【０１０１】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１〜６のシャ
ドウマスク及びこのシャドウマスクを用いる請求項７の
蒸着方法によれば、微細な蒸着パターンを良好な形状精
度及び位置精度で形成することができる。

【０１０２】また、請求項８，９の蒸着方法によれば、
シャドウマスクの機械的強度を維持した上で、微細な蒸
着パターンを形成することができる。

【０１０３】本発明のシャドウマスク及び蒸着方法は、
特に、有機電界発光素子の有機正孔輸送層、有機発光
層、陽極又は陰極を蒸着処理により形成する場合に有効
であり、素子のより一層の微細化及び精度向上が図れ、
更にはドット毎に発光特性の異なる素子の作製も可能と
なる。

【０１０４】本発明のシャドウマスク及び蒸着方法は、
フラットパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュー
タ用、携帯型端末用、壁掛けテレビなど）として、特に
微細な発光素子やフルカラー表示素子としての応用可能
な有機発光素子の実現に有用であり、その技術的価値は
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るシャドウマスクを用
いた場合の蒸着方法を示す模式的断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る他のシャドウマスク
を用いた場合の蒸着方法を示す模式的断面図である。

【図３】本発明のシャドウマスクの別の実施の形態を示
す模式的断面図である。

【図４】本発明の蒸着方法の実施の形態を示す模式的断
面図である。

【図５】図４に示す方法におけるシャドウマスクの移動
・停止と蒸着セルのシャッターの開閉との関係を示すタ
イムスケジュールである。

【図６】有機電界発光素子の層構成の一例を示した模式
的断面図である。

【図７】有機電界発光素子の層構成の別の例を示した模
式的断面図である。

【図８】有機電界発光素子の層構成の異なる例を示した
模式的断面図である。

【図９】基板上にライン状にパターニングされた陽極を
示す模式的斜視図である。

【図１０】有機電界発光素子をパターニングするために
用いる蒸着用シャドウマスクを示す模式的平面図であ
る。

【図１１】有機電界発光素子の陽極と陰極との位置関係
を示す模式的平面図である。

【図１２】有機電界発光素子を作製する際の基板とシャ
ドウマスクと蒸着セルとの位置関係を示す模式的断面図
である。

【図１３】基板とシャドウマスクと蒸着セルとの位置関
係を示す模式的断面図である。

【図１４】図１４の要部拡大図である。

【図１５】実施例３で作製した有機電界発光素子の発光
パターンを示す写真である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５シャドウマスク１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａスリット１１基板１２陽極１３有機発光層１３ａ正孔輸送層１３ａ’ 陽極バッファ層１３ｂ電子輸送層１４陰極２０シャドウマスク２０Ａスリット３０蒸着セル３０Ａ蒸着物質３１真空蒸着槽３２基板ホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と蒸着源との間に基板に沿って配置
される蒸着処理用シャドウマスクであって、複数の開孔
を有した薄板状のシャドウマスクにおいて、該開孔の内周壁面のうち少なくとも蒸着源側は、蒸着源
側ほど開孔幅が拡大する方向にシャドウマスク板面に対
して傾斜していることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項２】請求項１において、前記開孔内周壁面
は、シャドウマスクの基板側から蒸着源側まで傾斜して
いることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項３】請求項１において、前記開孔内周壁面
は、シャドウマスクの基板側の板面と蒸着源側の板面と
の中間部よりも蒸着源側のみが傾斜面となっており、該中間部よりも基板側はシャドウマスク板面に対し垂直
となっていることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項４】請求項１において、前記開孔内周壁面
は、シャドウマスクの基板側の板面と蒸着源側の板面と
の中間部よりも蒸着源側が蒸着源側ほど開孔幅が大きく
なる傾斜面となっており、該中間部よりも基板側は、基板側ほど開孔幅が大きくな
る傾斜面となっていることを特徴とするシャドウマス
ク。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、前記開孔は、該開孔の中心線を挟んで対称形状とな
っていることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、蒸着源側のシャドウマスク板面における開孔幅をｓ
₁とし、該開孔の最も小さい開孔幅をｓ₂とし、該シャドウマスクの厚さをｔとした場合、（ｓ₁−
ｓ₂）とｔとの比（ｓ₁−ｓ₂）／ｔが０．２〜２０で
あることを特徴とするシャドウマスク。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
のシャドウマスクを基板と蒸着源との間に基板に沿って
配置して蒸着を行い、基板上に蒸着膜を形成することを
特徴とする蒸着方法。
【請求項８】複数の開孔を有したシャドウマスクを基
板と蒸着源との間に該基板に沿って配置して蒸着処理
し、基板上に該開孔に対応した蒸着膜を形成する蒸着方
法において、該蒸着膜を形成した後、該シャドウマスクを開孔の配列
方向位置を変えて蒸着処理し、既に形成された蒸着膜同
士の間に蒸着膜を形成することを特徴とする蒸着方法。
【請求項９】請求項８において、前記シャドウマスク
は請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシャドウマ
スクであることを特徴とする蒸着方法。
【請求項１０】請求項７ないし９のいずれか１項にお
いて、有機電界発光素子の有機正孔輸送層、有機発光
層、陽極又は陰極を蒸着処理により形成することを特徴
とする蒸着方法。