JP2010034007A - 転写シートおよび転写シートの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】繰り返しの使用においても保存状態などに左右されずに安定した膜質の転写層を、対象となる装置基板上に転写形成可能な転写シートを提供する。
【解決手段】支持基板３上に光熱変換層７を介して不動態層１１を設けたことを特徴としている。転写対象となる転写層１３は、有機材料からなるもので、不動態層１１の形成面上に設けられている。不動態層１１は、光熱変換層７上に設けた金属材料層９の表面を酸化してなる。
【選択図】図１
【解決手段】支持基板３上に光熱変換層７を介して不動態層１１を設けたことを特徴としている。転写対象となる転写層１３は、有機材料からなるもので、不動態層１１の形成面上に設けられている。不動態層１１は、光熱変換層７上に設けた金属材料層９の表面を酸化してなる。
【選択図】図１
Description
本発明は転写シートおよび転写シートの形成方法に関し、特には有機材料からなる転写層を装置基板側に転写する際に用いる転写シートに関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：以下ＥＬと記す。）を利用した有機ＥＬ素子は、下部電極と上部電極との間に有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
近年、上記有機ＥＬ素子を用いたフルカラーの表示装置の製造において有機層をパターン形成する技術として、マスク蒸着法やインクジェット法と比較して、大型基板を用いることができると共に作製時間を大幅に短縮することが可能な転写法が注目されている。転写法においては、転写対象となる有機層が設けられた転写シートが用いられる。例えば熱転写法に用いられる転写シートであれば、基材上に光熱変換層を介して有機層が設けられた構成となっている。
このような転写シートにおいては、有機層が設けられる下地面となる光熱変換層の表面が清浄であって、有機層を分解させる水分や酸素などの吸着のない状態であることが望まれている。
そこで、光熱変換層上に、窒化シリコン膜を形成し、この上部に有機層を設けることにより、有機層の下地面に水分や酸素が吸着することを防止するようにしている。
また、光熱変換層となる第１の金属層上に、アルミニウム（Ａｌ）やバリウム（Ｂａ）のような水分や酸素と反応する金属を含む第２の金属層をコーティングし、この上部に有機層をコーティングする構成が提案されている。この場合、水分や酸素と反応する金属からなる第２の金属層は、有機層をコーティングする少し前に蒸着法によって第１の金属層（光熱変換層）上に堆積させるとしている（下記特許文献１参照）。
しかしながら上述したような何れの転写シートであっても、有機層を設ける前の保存状態によって有機層の下地面の性状が変化し、この下地面上に設けた有機層を装置基板側に転写した場合に、有機層の膜質を維持することができない。
例えば、特許文献１の構成は、有機層をコーティングする少し前に第１の金属層（光熱変換層）上に第２の金属層を堆積させる構成、すなわち第１の金属層上に第２の金属層を堆積させ、その少し後に有機層をコーティングする構成である。このため、有機層を転写した後の転写シートを繰り返し使い回してリサイクルする場合、第２の金属層が形成されたままの転写シートを大気中に保管すると、第２の金属層の表面状態が変化する。また、第２の金属層までが形成された状態の転写シートは、グローブボックス中または真空蒸着機中で保存した場合であっても、保存時間によってその表面状態が変化する。このような第２の金属層の表面状態の変化は、この転写シートを用いた転写によって有機層を形成した有機ＥＬ素子の特性変化の要因となる。
そこで本発明は、繰り返しの使用においても、保存状態などに左右されずに安定した膜質の転写層を、対象となる装置基板上に転写形成可能な転写シートおよびその形成方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明の転写シートは、支持基板上に光熱変換層を介して不動態層を設けたことを特徴としている。また、転写対象となる転写層は、有機材料からなるもので、不動態層の形成面上に設けられている。
このような転写シートの形成は、支持基板上に、光熱変換層を形成し、この上部に不動態層を形成する工程を以て行なう。不動態層の形成は、例えば光熱変換層上に金属材料層を形成してその表面を酸化して不動態化することによって行なう。さらに不動態層上への転写層の形成は、不動態層が形成された面をプラズマ洗浄処理し、プラズマ洗浄処理した面上に有機材料からなる転写層を形成する。この転写層の形成は、例えば蒸着法により成膜することで行う。
以上のような構成によれば、常に材質的に安定な不動態層を下地としてこの上部に転写層が設けられるため、下地に影響されることなく転写層の材質が維持される。
以上より本発明によれば、不動態層までを形成した状態の転写シートを繰り返し使用する場合であっても、その保存条件などに左右されずに材質的に安定な不動態層上に転写層を設けることが可能である。この結果、転写層が有機材料からなる場合であっても、下地に影響されることなく材質が維持された転写層を、装置基板上に転写することができ、この転写層からなる有機層を用いて構成される有機電界発光素子の素子特性の向上を図ることが可能になる。
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
≪転写シート≫
図１は、実施形態の転写シートの断面模式図である。この図に示すように、転写シート１は、支持基板３上に、反射防止層５、光熱変換層７、金属材料層９、不動態層１１、および転写層１３がこの順に積層されてなる。以下、各層の詳細を、支持基板３側から順に説明する。
図１は、実施形態の転写シートの断面模式図である。この図に示すように、転写シート１は、支持基板３上に、反射防止層５、光熱変換層７、金属材料層９、不動態層１１、および転写層１３がこの順に積層されてなる。以下、各層の詳細を、支持基板３側から順に説明する。
支持基板３は、十分に平滑で光透過性を有し、かつ加熱処理の温度に対する耐久性を有する材質であれば良く、ガラス基板、石英基板、または透光性セラミック基板等からなる。また、加熱温度に対する寸法制御性に問題がない範囲であれば、樹脂基板を用いても良い。ここでは例えば、厚さ０．１〜３．０ｍｍのガラス基板を支持基板３として用いることとする。
反射防止層５は、支持基板３側から照射されるレーザ光Ｌνを、効率的に光熱変換層７内に封じ込めるための層であり、例えば膜厚４０ｎｍの非晶質シリコンからなる。このような反射防止層５は、例えばＣＶＤ法によって支持基板３上に成膜する。
光熱変換層７は、この転写シートを用いた熱転写の工程において熱源として用いるエネルギー線（例えばレーザ光）の波長範囲に対して低い反射率を持つ材料が好ましく用いられる。例えば、固体レーザ光原からの波長８００ｎｍ程度のレーザ光を用いる場合には、クロム（Ｃｒ）やモリブデン（Ｍｏ）等が低反射率、高融点を持つ材料として好ましい。ここでは例えば、膜厚４０ｎｍのモリブデンからなる光熱変換層７が用いられる。このような光熱変換層７は、例えばスパッタ法によって反射防止層５上に成膜する。
金属材料層９は、不動態を形成する金属を用いて構成される。また不動態を形成する金属のなかから、さらに水分と酸素の一方または両方と反応する金属を用いて構成されることが好ましい。このような金属として、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、およびニッケル（Ｎｉ）が例示され、このうちの少なくとも１つを含むこととする。一例として、例えばアルミニウム（Ａｌ）とネオジウム（Ｎｄ）との合金（ＡｌＮｄ）や、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）からなるステンレス合金、さらにはアルミニウム（Ａｌ）単体であっても良い。ＡｌＮｄを用いた場合であれば、金属材料層９の耐熱性が向上し、また平坦性も良好である。ここでは一例として、５０ｎｍのアルミニウムからなる金属材料層９が用いられる。このような金属材料層９は、例えばスパッタ法によって光熱変換層７上に成膜する。
不動態層１１は、金属材料の表面に形成される酸化皮膜であり、ここでは金属材料層９の表面を酸化させた酸化皮膜であることとする。例えばアルミニウムからなる金属材料層９であれば、その表面に酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる不動態層１１が形成される。この不動態層１１は、非常に安定した層であって金属材料層９を構成する金属材料に依存して０．１〜２５ｎｍ程度の膜厚で形成される。このような不動態層１１は、例えば金属材料層９表面の酸化処理によって形成する。
尚、光熱変換層７が、不動態を形成する金属を用いて構成されたものであれば、不動態層１１は光熱変換層７の表面に直接設けられていても良く、この場合、金属材料層９を設ける必要はない。ただし、金属材料層９を設けた構成であって、この金属材料層９が不動態を形成する金属のうち、さらに水分と酸素の一方または両方と反応する金属を用いて構成されている場合であれば、この金属材料層９の表面に形成される不動態層１１にも水分と酸素の一方または両方と反応する金属が含有されることになる。これにより、不動態層１１表面の水素及び金属が除去される効果を有する。
転写層１３は、この転写シートを用いて行なわれる転写において、転写対象となる層であり、例えば有機材料で構成される。例えばこの転写シートを用いて有機電界発光素子の発光層を形成する場合、この転写層１３は、発光層を構成する有機材料で構成される。このような発光層形成用の転写層１３は、例えば、２−ｔ−ブチル−９，１０ビス（２−ナフチル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）と、テトラ−ｔ−ブチル−ペリレン（ＴＢＰ）とを、真空条件下において別々の蒸着ボートから同時に蒸発させて不動態層１１上に共蒸着させる。
≪転写シートを用いた転写方法≫
図２には、以上のような構成の転写シート１を用いた有機電界発光素子の形成を示す断面工程図である。以下、図２に基づいて有機電界発光素子の形成手順を説明する。
図２には、以上のような構成の転写シート１を用いた有機電界発光素子の形成を示す断面工程図である。以下、図２に基づいて有機電界発光素子の形成手順を説明する。
先ず、図２（１）に示すように、装置基板２１を用意する。この装置基板２１は、ガラス、シリコン、プラスチック基板、さらにはＴＦＴ（thin film transistor）が形成されたＴＦＴ基板などからなる。
この装置基板２１上には、下部電極２３がパターン形成されている。下部電極２３は、陽極（または陰極）として形成され、例えば透明導電膜からなり、ここで作製する表示装置の駆動方式によって適する形状にパターンニングされていることとする。
このような下部電極２３の周縁は絶縁膜２５で覆われており、絶縁膜２５に形成された窓から下部電極２３を露出させた部分が、各有機電界発光素子が設けられる画素領域となる。この絶縁膜２５は、例えばポリイミドやフォトレジスト等の有機絶縁材料や、酸化シリコンのような無機絶縁材料を用いて構成さることとする。
また、下部電極２３および絶縁膜２５を覆う共通層として、例えば正孔輸送層２７が設けられている。この正孔輸送層２７は、例えば４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−Ｆｅニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）からなり、１５０ｎｍの膜厚で形成されている。
以上のように正孔輸送層２７までが形成された装置基板２１上に、転写シート１を対向配置する。この場合、間隔を約１μｍに保って正孔輸送層２７と転写層１３とを対向させて配置し、減圧条件下（例えば１０-3Ｐａ程度）に保持する。
この状態で、転写シート１の支持基板３側から、波長８００ｎｍのレーザ光Ｌνを照射する。この際、正孔輸送層２７上の発光層の形成部分に対応する部分に、選択的にレーザ光Ｌνを照射する。これにより、転写シート１の光熱変換層７においてレーザ光Ｌνが熱に変換され、変換された熱によって転写層１３が蒸発して装置基板２１における正孔輸送層２７上に転写される。装置基板２１側に転写された転写層１３は、発光層１３ａとして形成される。
以上の後には、図２（２）に示すように、発光層１３ａが形成された装置基板２１上の全面を覆う状態で、電子輸送層３１を成膜する。この電子輸送層３１は、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を３０ｎｍの膜厚で真空蒸着することによって成膜する。
次に、電子輸送層３１上に電子注入層３３を成膜する。この電子注入層３３は、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．５ｎｍの膜厚で真空蒸着することによって成膜する。
その後、電子注入層３３上に、上部電極３５を形成する。この上部電極３５は、下部電極２３が陽極である場合には陰極として用いられ、下部電極２３が陰極である場合には陽極として用いられ、ここでは陰極として形成される。ここでは、例えばアルミニウムを１００ｎｍの膜厚で真空蒸着することによって上部電極３５を形成する。
以上のようにして、下部電極２４と上部電極３５との間に発光層１３ａを備えた有機層を挟持してなる有機電界発光素子３７が得られる。
≪転写シートの形成方法≫
図３は、以上のような転写に用いる転写シートの形成手順を、転写シートのリサイクル使用も考慮した形成手順として示したフローチャートである。以下、図３のフローチャートに基づいて図１を参照しつつ、転写シートのリサイクルも含めた形成手順を説明する。
図３は、以上のような転写に用いる転写シートの形成手順を、転写シートのリサイクル使用も考慮した形成手順として示したフローチャートである。以下、図３のフローチャートに基づいて図１を参照しつつ、転写シートのリサイクルも含めた形成手順を説明する。
先ずステップＳ１では、支持基板３上に、反射防止層５、光熱変換層７、金属材料層９、および不動態層１１をこの順に形成するまでを行う。各層の形成方法は、各層の構成において説明した通りであり、特に本発明に特徴的な構成である不動態層１１の形成は、不動態を形成する金属材料層９表面の酸化処理によって形成する。また、光熱変換層７が不動態を形成する金属を用いて構成されている場合、金属材料層９を形成せずに光熱変換層の表面酸化処理によって不動態層１１を形成しても良い。
次に、ステップＳ２では、不動態層１１上に、有機材料からなる転写層１３を形成する。このようなステップＳ１に続くステップＳ２においての転写層１３の形成は、不動態層１１の形成に連続して行なうことが好ましい。以上までで転写シート１が形成される。
その後、ステップＳ３では、転写シート１を用いて、装置基板上への転写層１３の転写を行なう。この転写工程は、例えば先に図２（１）を用いて説明したように行われる。
次に、ステップＳ４では、転写シート１上に転写されずに残された転写層１３を除去する工程を行う。ここでは、例えば希フッ酸を用いて転写層１３を洗浄除去する。）
その後、ステップＳ５では、必要に応じて転写層１３が除去された転写シート１を保管する。この際、大気中で転写シート１を保管して良い。尚、この保管の工程は、必要に応じて行なわれる工程であって、ステップＳ４の直後にこの転写シート１を用いて転写を行なう場合には、特に保管の工程を行う必要はなく、そのままステップＳ６に進んで良い。
ステップＳ６では、次の転写層を形成するための前処理として、転写シート１の不動態層１１表面のプラズマ洗浄処理を行う。ここでは例えばアルゴンプラズマによる洗浄処理を行う。
その後、ステップＳ２に戻り、プラズマ洗浄された不動態層１１上に有機材料からなる転写層１３を形成し、転写シート１を形成する。その以降は、ステップＳ４以降を繰り返し行なう。この際、ステップＳ６のプラズマ処理洗浄と、これに続くステップＳ２の転写層１３の形成とは、支持基板３を大気放出せずに連続して行なうことが好ましい。
以上説明した実施形態によれば、常に材質的に安定な不動態層１１を下地としてこの上部に転写層１３が設けられるため、下地に影響されることなく転写層１３の材質を維持することが可能になる。つまり、不動態層１１であれば、大気中に保管しても表面酸化が進むことはなく、不動態層１１の酸化膜厚や膜質が一定に維持されるのである。
これにより、不動態層１１までが形成された状態の転写シート１を繰り返し使用する場合であっても、その保存条件などに左右されずに材質的に安定な不動態層１１上に転写層１３を設けることが可能である。この結果、転写層１３が有機材料からなる場合であっても、下地に影響されることなく材質が維持された転写層１３を、装置基板上に転写することが可能になる。またこれにより、転写層１３からなる有機層を用いて構成される有機電界発光素子の素子特性の向上を図ることが可能になる。
しかも、上述したように保存条件などに左右されない、ロバストな製造プロセスが実現可能であるため、不動態層１１までが形成された状態の転写シート１を大気中に保管することができるため、装置的な負荷が無く製造コストの削減が図られる。
次に、上述した実施形態を適用して作製した有機電界発光素子の特性を評価した結果を説明する。先ず、図１を用いて説明した実施形態の転写シート１を用いて、図２を用いて説明した手順で有機電界発光素子を作製した（実施例）。また、この転写シート１の構成において不動態層１１を設けていない構成の転写シートを用いて図２を用いて説明した手順で有機電界発光素子を作製した（比較例）。ただし、比較例においては、真空雰囲気中において、金属材料層９の形成に連続して有機材料からなる転写層１３の形成を行った。
以上の実施例と比較例の有機電界発光素子について、その素子特性として発光効率と輝度半減寿命とを測定した結果を下記表１に示す。表１には、比較例の測定値を１とした相対的発光効率および相対的輝度半減寿命として値を示す。
上記表１に示すように、相対的発光効率および相対的輝度半減寿命ともに、本発明を適用して不動態層１１を設けた転写シート１を用いて作製した有機電界発光素子の値が向上していることが分かる。これにより、本発明の適用により、転写層の材質を良好に保った転写が可能であることが確認された。
１…転写シート、３…支持基板、７…光熱変換層、９…金属材料層、１１…不動態層、１３…転写層
Claims (8)
- 支持基板と、
前記支持基板上に設けられた光熱変換層と、
前記光熱変換層上に設けられた不動態層とを備えた
転写シート。 - 前記不動態層が形成された面上に、有機材料からなる転写層が設けられた
請求項１に記載の転写シート。 - 前記不動態層は、前記光熱変換層上に設けた金属材料層の表面を酸化してなる
請求項１または２に記載の転写シート。 - 前記不動態層は、前記光熱変換層上に設けた金属材料層の表面を酸化してなり、
前記金属材料層は、不動態を形成すると共に水分と酸素の一方または両方と反応する金属を用いて構成された
請求項１〜３の何れか１項に記載の転写シート。 - 前記不動態層は、前記光熱変換層上に設けたアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少なくとも１つを含む金属材料層の表面を酸化してなる
請求項１〜４の何れか１項に記載の転写シート。 - 支持基板上に光熱変換層を形成する工程と、
前記光熱変換層の上部に不動態層を形成する工程とを行う
転写シートの形成方法。 - 前記不動態層が形成された面をプラズマ洗浄処理する工程と、
前記プラズマ洗浄処理した面上に有機材料からなる転写層を形成する工程とを行なう
請求項６に記載の転写シートの形成方法。 - 前記不動態層を形成する工程では、前記光熱変換層上に金属材料層を形成してその表面を酸化して不動態化する
請求項６または７に記載の転写シートの形成方法。
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