JP2010080439A - Donor substrate for transfer, and method for manufacturing device using the same - Google Patents

Donor substrate for transfer, and method for manufacturing device using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patterning method that enables the large-sized and accurate fine patterning without degrading the characteristics of thin films including an organic EL material and the like, and to provide a method for manufacturing a device using such a patterning method. <P>SOLUTION: A photothermal conversion layer is formed on a substrate, and a partition pattern is formed on the photothermal conversion layer. The donor substrate where a transfer material exists within the partition pattern is arranged in opposition to a device substrate, and the light is irradiated to the photothermal conversion layer so that at least a part of the transfer material and at least a part of the partition pattern may be heated at the same time, thereby transferring the transfer material to the device substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機EL素子をはじめとするデバイスのパターニングに用いる転写用ドナー基板、および、それを用いたデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a donor substrate for transfer used for patterning a device including an organic EL element, and a device manufacturing method using the same.

有機EL素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが両極に挟まれた有機発光層内で再結合するものである。コダック社のC.W.Tangらによって有機EL素子が高輝度に発光することが示されて以来(非特許文献1参照)、多くの研究機関で検討が行われてきた。   In the organic EL element, electrons injected from a cathode and holes injected from an anode are recombined in an organic light emitting layer sandwiched between both electrodes. Kodak's C.I. W. Since Tang et al. Have shown that organic EL devices emit light with high brightness (see Non-Patent Document 1), many research institutions have studied.

この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光層に種々の有機材料を用いることにより、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色をはじめとした多様な発光色を得ることが可能であることから、カラーディスプレイとしての実用化が進んでいる。例えば、図9に有機EL素子の構成を例示する。有機EL素子(デバイス基板)10は、支持体11、その上に形成されたTFT(取出電極込み)12と平坦化膜13、絶縁層14、第一電極15、正孔輸送層16、発光層17R、17G、17B、電子輸送層18、第二電極19からなる。このアクティブマトリクス型カラーディスプレイにおいては、少なくとも発光層17R、17G、17Bを高精度にパターニングする技術が要求される。また、高性能有機EL素子を実現するためには多層構造が必要であり、典型的な膜厚が0.1μm以下である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを順に積層する必要がある。   This light-emitting element is thin and has high luminance light emission under a low driving voltage, and various organic materials are used for the light-emitting layer, so that the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are used. Therefore, practical use as a color display is progressing. For example, FIG. 9 illustrates a configuration of the organic EL element. An organic EL element (device substrate) 10 includes a support 11, a TFT (including extraction electrode) 12 formed thereon, a planarization film 13, an insulating layer 14, a first electrode 15, a hole transport layer 16, and a light emitting layer. 17R, 17G, 17B, an electron transport layer 18, and a second electrode 19. In this active matrix color display, a technique for patterning at least the light emitting layers 17R, 17G, and 17B with high accuracy is required. Moreover, in order to realize a high-performance organic EL device, a multilayer structure is required, and a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron having a typical film thickness of 0.1 μm or less It is necessary to sequentially stack an injection layer and the like.

従来、薄膜の微細パターニングにはフォトリソ法、インクジェット法や印刷法などのウェットプロセスが用いられてきた。しかしながら、ウェットプロセスでは、先に形成した下地層の上にフォトレジストやインクなどを塗布した際に、極薄である下地層の形態変化や望ましくない混合などを完全に防止することが困難であり、使用できる材料が限定される。また、溶液から乾燥させることで形成した薄膜の画素内での膜厚均一性、および、基板内の画素間均一性を達成することが難しく、膜厚ムラに伴う電流集中や素子劣化が起きるために、ディスプレイとしての性能が低下するという問題があった。   Conventionally, wet processes such as a photolithography method, an inkjet method, and a printing method have been used for fine patterning of a thin film. However, in the wet process, it is difficult to completely prevent changes in the shape or undesirable mixing of the extremely thin underlayer when applying photoresist or ink on the previously formed underlayer. The materials that can be used are limited. In addition, it is difficult to achieve film thickness uniformity within a pixel of a thin film formed by drying from a solution and between pixels within a substrate, and current concentration and element deterioration due to film thickness unevenness occur. In addition, there is a problem that the performance as a display is lowered.

ウェットプロセスを用いないドライプロセスによるパターニング方法としてマスク蒸着法が検討されている。実際に実用化されている小型有機ELディスプレイの発光層は専ら本方式でパターニングされている。しかしながら、蒸着マスクは金属板に精密な穴を開ける必要があるために、大型化と精度の両立が困難であり、また、大型化するほど基板と蒸着マスクとの密着性が損なわれる傾向にあるために、大型有機ELディスプレイへの適用が難しかった。   As a patterning method by a dry process that does not use a wet process, a mask vapor deposition method has been studied. The light emitting layer of a small organic EL display which is actually put into practical use is exclusively patterned by this method. However, since the deposition mask needs to make a precise hole in the metal plate, it is difficult to achieve both large size and accuracy, and as the size increases, the adhesion between the substrate and the deposition mask tends to be impaired. Therefore, application to a large organic EL display has been difficult.

ドライプロセスで大型化基板にパターニングを行う方法として、フィルム上に予め有機EL材料をパターニングしておき、デバイス基板にこのパターニングされた有機EL材料を転写する方法が提案されている(特許文献1)。これは、有機EL材料を形成したフィルム(これを「ドナー基板」と呼ぶ。)をデバイス基板に密着させ、ドナー基板を加熱することで有機EL材料をデバイス基板に転写させる方法である。   As a method of patterning a large substrate by a dry process, a method of patterning an organic EL material in advance on a film and transferring the patterned organic EL material to a device substrate has been proposed (Patent Document 1). . This is a method in which a film formed with an organic EL material (referred to as a “donor substrate”) is closely attached to a device substrate, and the donor substrate is heated to transfer the organic EL material to the device substrate.

さらに、ドナー基板上に隔壁で区画パターンを形成し、その区画パターン内に配置された有機EL材料をデバイス基板との間に隙間をあけて対向配置させ、ホットプレートでドナー基板全体を加熱し、有機EL材料を蒸発させデバイス基板に堆積させる蒸着転写法も提案されている(特許文献2参照)。   Furthermore, a partition pattern is formed on the donor substrate with partition walls, and the organic EL material disposed in the partition pattern is placed opposite to the device substrate with a gap, and the entire donor substrate is heated with a hot plate, An evaporation transfer method in which an organic EL material is evaporated and deposited on a device substrate has also been proposed (see Patent Document 2).

しかしながら、上記手法ではドナー基板全体が加熱されて熱膨張するために、ドナー基板上にパターニングされた有機EL材料のデバイス基板に対する相対位置が変位した。しかも変位量は、大型化するほど大きくなるために高精度パターニングが難しいという問題に発展した。さらに、近距離で対向させたデバイス基板が輻射により加熱されたり、区画パターンがある場合には、区画パターンからの脱ガスの影響などを受けたりするために、デバイス性能が悪化するという問題があった。   However, in the above method, since the entire donor substrate is heated and thermally expanded, the relative position of the organic EL material patterned on the donor substrate with respect to the device substrate is displaced. Moreover, since the displacement amount increases as the size increases, the problem that high-precision patterning is difficult is developed. Furthermore, there is a problem that the device performance deteriorates because the device substrate opposed at a short distance is heated by radiation or has a partition pattern, which is affected by degassing from the partition pattern. It was.

ドナー基板の熱膨張による変位を防ぐ方法として、ドナー基板上に光熱変換層を形成し、その上に有機EL材料を熱蒸着により全面成膜したドナー基板の提案がある。このドナー基板は、光熱変換層に高強度レーザーを部分照射することにより発生した熱を利用して、全面に形成された、または区画パターンを用いずにR、G、Bを塗り分けた有機EL材料の一部分をデバイス基板にパターン転写する選択転写方式に利用されている(特許文献3〜4参照)。   As a method for preventing displacement due to thermal expansion of the donor substrate, there is a proposal of a donor substrate in which a photothermal conversion layer is formed on the donor substrate and an organic EL material is formed on the entire surface by thermal evaporation. This donor substrate is formed on the entire surface using heat generated by partially irradiating the photothermal conversion layer with a high-intensity laser, or R, G, and B are separately applied without using a partition pattern. It is used in a selective transfer method in which a part of a material is pattern transferred onto a device substrate (see Patent Documents 3 to 4).

しかしながら、この転写方式では、発生した熱はドナー基板の横方向にも拡散するので、レーザー照射範囲より広い領域の有機EL材料が転写され、その境界も明確でなくなる。これを防ぐためには、極めて短時間に高強度のレーザーを照射することが考えられる。しかしこの場合、有機EL材料が極めて短時間のうちに加熱されるため、最高到達温度を正確に制御することが難しい。そのため、有機EL材料が分解温度以上に達する確率が高くなり、結果としてデバイス性能が低下する問題があった。   However, in this transfer method, the generated heat is diffused also in the lateral direction of the donor substrate, so that the organic EL material in a region wider than the laser irradiation range is transferred, and the boundary is not clear. In order to prevent this, it is conceivable to irradiate a high-intensity laser in an extremely short time. However, in this case, since the organic EL material is heated in an extremely short time, it is difficult to accurately control the maximum temperature. Therefore, there is a problem that the probability that the organic EL material reaches the decomposition temperature or higher is increased, and as a result, the device performance is deteriorated.

ドナー基板の熱膨張による変位を防ぐ別の方法として、ドナー基板に光熱変換層を形成せずに、ドナー基板上の有機EL材料をレーザーで直接加熱する直接加熱転写法が開示されている(特許文献5参照)。特許文献5では、さらにR、G、Bを区画パターンで塗り分けておくことによりパターニングの際の混色の可能性を小さくしている。   As another method for preventing displacement due to thermal expansion of the donor substrate, a direct heating transfer method is disclosed in which the organic EL material on the donor substrate is directly heated with a laser without forming a photothermal conversion layer on the donor substrate (patent). Reference 5). In Patent Document 5, the possibility of color mixing at the time of patterning is further reduced by separately coating R, G, and B with partition patterns.

しかしながら、有機EL材料の典型的な膜厚は25nmと非常に薄いために、レーザーが十分に吸収されずにデバイス基板まで到達し、デバイス基板上の下地層を加熱してしまう問題があった。十分な転写を行うには高強度のレーザーが必要となるが、区画パターンにレーザーが照射されると区画パターンが劣化するので、劣化防止のためには有機EL材料のみにレーザーが照射されるように高精度位置合わせが必要であり、大型化が困難である問題があった。   However, since the typical film thickness of the organic EL material is very thin at 25 nm, there is a problem that the laser reaches the device substrate without being sufficiently absorbed and heats the underlying layer on the device substrate. A high-intensity laser is required to perform sufficient transfer. However, since the partition pattern deteriorates when the partition pattern is irradiated with the laser, only the organic EL material is irradiated with the laser to prevent the deterioration. However, there is a problem that high-precision positioning is required and it is difficult to increase the size.

特開2002−260854号公報JP 2002-260854 A 特開2000−195665号公報JP 2000-195665 A 特許第3789991号公報Japanese Patent No. 3789991 特開2005−149823号公報JP 2005-149823 A 特開2004−87143号公報JP 2004-87143 A

“Applied Physics Letters”、(米国)、 1987年、51巻、12号、913−915頁“Applied Physics Letters” (USA), 1987, 51, 12, 913-915.

上記のとおり、従来技術においては、大型化と高精度を両立させながら、有機EL材料に損傷を与えることなく安定に微細パターニングを実現することは困難であった。特に、区画パターンをドナー基板に配置してレーザー転写法を利用することは、区画パターンの劣化、脱ガスや転写材料の温度ムラ誘発といった課題をかかえていた。   As described above, in the prior art, it has been difficult to stably achieve fine patterning without damaging the organic EL material while achieving both large size and high accuracy. In particular, using the laser transfer method with the partition pattern disposed on the donor substrate has problems such as deterioration of the partition pattern, degassing, and induction of temperature unevenness of the transfer material.

本発明はかかる問題を解決し、有機EL素子をはじめとするデバイスの特性を劣化させることなく、大型化かつ高精度の微細パターニングを可能とする転写用ドナー基板を提供することが目的である。   An object of the present invention is to solve this problem and to provide a donor substrate for transfer that can be increased in size and finely patterned without degrading the characteristics of devices such as organic EL elements.

すなわち、本発明は、基板と前記基板上に形成された光熱変換層と、少なくとも一部が前記光熱変換層の上面に形成された区画パターンと、前記区画パターン内に形成された転写層を含む転写用ドナー基板である。   That is, the present invention includes a substrate, a photothermal conversion layer formed on the substrate, a partition pattern at least partially formed on the upper surface of the photothermal conversion layer, and a transfer layer formed in the partition pattern. This is a donor substrate for transfer.

本発明によれば、有機EL材料をはじめとした薄膜にダメージを与えず、高精度の位置あわせを行わなくても大型かつ高精度の微細パターニングを可能とするという、効果をもたらすものである。   According to the present invention, there is an effect that large-scale and high-precision fine patterning is possible without damaging a thin film including an organic EL material and without performing high-precision alignment.

本発明によるドナー基板の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the donor substrate by this invention. 転写補助層が形成された本発明のドナー基板を示す図である。It is a figure which shows the donor substrate of this invention in which the transfer auxiliary layer was formed. 本発明のドナー基板で区画パターンが転写層の幅より広い場合のドナー基板を示す平面図である。It is a top view which shows a donor substrate in case the division pattern is wider than the width | variety of a transfer layer with the donor substrate of this invention. 本発明のドナー基板において転写層が相対的に区画パターンと同じになった時の様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when the transcription | transfer layer becomes relatively the same as a division pattern in the donor substrate of this invention. 本発明のドナー基板の斜視図The perspective view of the donor substrate of this invention 本発明のドナー基板を用いた転写に利用できる材料の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the material which can be utilized for the transfer using the donor substrate of this invention. 本発明のドナー基板を用いて転写する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it transfers using the donor substrate of this invention. 本発明のドナー基板を用いて転写する際にレーザーをスキャニングする様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that a laser was scanned when transferring using the donor substrate of this invention. 有機EL素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an organic EL element.

図1に本発明のドナー基板の構成を示す。図1を参照して、ドナー基板30は、支持体31、光熱変換層33、区画パターン34、区画パターン内に存在する転写材料37(有機ELのRGB各発光材料の塗布膜)からなる。   FIG. 1 shows the configuration of the donor substrate of the present invention. Referring to FIG. 1, donor substrate 30 includes support 31, photothermal conversion layer 33, partition pattern 34, and transfer material 37 (coating film for each RGB light emitting material of organic EL) present in the partition pattern.

支持体31は、光の吸収率が小さく、その上に光熱変換層と区画パターン、転写材料を安定に形成できる材料であれば特に限定されない。樹脂フィルムを使用することも可能である。具体的な樹脂材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリエポキシ、ポリプロピレン、ポリオレフィン、アラミド樹脂、シリコーン樹脂などを利用することができる。   The support 31 is not particularly limited as long as it has a low light absorption rate and can stably form a photothermal conversion layer, a partition pattern, and a transfer material thereon. It is also possible to use a resin film. Specific resin materials include polyester, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyacryl, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polybenzoxazole, polyepoxy, polypropylene, polyolefin, and aramid. Resin, silicone resin, etc. can be used.

化学的・熱的安定性、寸法安定性、機械的強度、透明性の面で、好ましい支持体としては、ガラス板を挙げることができる。ソーダライムガラス、無アルカリガラス、含鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、低膨張ガラス、石英ガラスなどから適宜選択することができる。本発明の転写プロセスを真空中で実施する場合には、支持体からのガス放出が少ないことが要求されるので、ガラス板は特に好ましい支持体である。   As a preferable support in terms of chemical / thermal stability, dimensional stability, mechanical strength, and transparency, a glass plate can be exemplified. It can be appropriately selected from soda lime glass, alkali-free glass, lead-containing glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, low expansion glass, quartz glass and the like. When the transfer process of the present invention is carried out in vacuum, a glass plate is a particularly preferred support because it is required that gas release from the support is small.

光熱変換層33が高温に加熱されても、支持体自体の温度上昇(熱膨張)を許容範囲内に収める必要があるので、支持体の熱容量は光熱変換層のそれより十分大きいことが好ましい。従って、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの10倍以上であることが好ましい。熱膨張の許容範囲は転写領域の大きさやパターニングの要求精度などに依存するために一概には示せないが、例えば、光熱変換層が室温から300℃上昇し、支持体の温度上昇をその1/100である3℃以下に抑制したい場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの100倍以上であることが好ましく、支持体の温度上昇を300℃の1/300である1℃以下に抑制したい場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの300倍以上であることが好ましい。このようにすることで、大型化しても熱膨張による寸法変位量が少なく、高精度のパターニングが可能になる。   Even if the photothermal conversion layer 33 is heated to a high temperature, it is necessary to keep the temperature rise (thermal expansion) of the support itself within an allowable range. Therefore, the heat capacity of the support is preferably sufficiently larger than that of the photothermal conversion layer. Therefore, the thickness of the support is preferably 10 times or more the thickness of the photothermal conversion layer. Although the allowable range of thermal expansion depends on the size of the transfer region and the required accuracy of patterning, for example, the allowable range of thermal expansion is not shown, but for example, the photothermal conversion layer rises from room temperature by 300 ° C. When it is desired to suppress the temperature to 3 ° C. or less, which is 100, the thickness of the support is preferably 100 times or more the thickness of the photothermal conversion layer, and the temperature rise of the support is 1/300 of 300 ° C. 1 When it is desired to suppress the temperature to below ° C., the thickness of the support is preferably 300 times or more the thickness of the photothermal conversion layer. By doing in this way, even if it enlarges, the amount of dimensional displacement by thermal expansion is small, and highly accurate patterning is attained.

光熱変換層33は、支持体31上に形成された層であり、効率よく光を吸収して熱を発生し、発生した熱に対して安定である材料・構成であれば特に限定されない。しかし、急激な温度上昇を防止して、区画パターンへの熱拡散による局所的な温度低下を防ぐためには、熱容量が大きいことが望ましい。   The photothermal conversion layer 33 is a layer formed on the support 31 and is not particularly limited as long as it is a material / configuration that efficiently absorbs light to generate heat and is stable against the generated heat. However, it is desirable that the heat capacity be large in order to prevent a rapid temperature rise and prevent a local temperature drop due to thermal diffusion to the partition pattern.

なぜなら熱容量が小さいと、熱しやすく冷めやすいので、転写材料をゆっくり転写させることができなくなるからである。なお、熱容量は体積と体積比熱の積であり、体積比熱そのものが大きい材料が望ましい。具体的に光熱変換層33の体積比熱は2J/cmK以上であるのが好ましい。また、光熱変換層33の熱伝導率は、大きい方が均一な加熱が可能であり、局所的な温度低下が軽減されるのでより望ましい。具体的に光熱変換層33の熱伝導率は50W/mK以上であるのが好ましい。ここで、光熱変換層33が異なる材料の複数の層あるいは合金からなる場合は、前記熱伝導率および体積比熱は、光熱変換層全体としての値をいうものとする。この全体としての値は、異なる材料の複数の積層薄膜からなる場合は、材料単独の熱伝導率や体積比熱の値をそれぞれの膜厚で重み付け平均した計算値を用いる。また、合金のように計算が困難な場合は、レーザーフラッシュ法やスキャニングレーザーAC加熱法、示差法、3ω法などの公知手法により測定できる。 This is because if the heat capacity is small, the transfer material cannot be transferred slowly because it is easy to heat and cool. The heat capacity is a product of volume and volume specific heat, and a material having a large volume specific heat is desirable. Specifically, the volume specific heat of the photothermal conversion layer 33 is preferably 2 J / cm 3 K or more. Further, a larger heat conductivity of the photothermal conversion layer 33 is more desirable because uniform heating is possible and local temperature decrease is reduced. Specifically, the thermal conductivity of the photothermal conversion layer 33 is preferably 50 W / mK or more. Here, in the case where the photothermal conversion layer 33 is made of a plurality of layers or alloys of different materials, the thermal conductivity and the volume specific heat are values of the entire photothermal conversion layer. As the overall value, in the case of a plurality of laminated thin films made of different materials, a calculated value obtained by weighting and averaging the values of the thermal conductivity and volume specific heat of the material alone with the respective film thicknesses is used. When calculation is difficult like an alloy, it can be measured by a known method such as a laser flash method, a scanning laser AC heating method, a differential method, or a 3ω method.

このような材料としては、カーボンブラックや黒鉛、チタンブラック、有機顔料、金属粒子などを樹脂に分散させた薄膜を利用することができる。また、本発明では、光熱変換層が300℃程度に加熱されることがあるので、光熱変換層は耐熱性に優れ、熱伝導率と体積比熱の高い無機薄膜からなることが好ましい。従って、光吸収や成膜性の面で、金属薄膜からなることが特に好ましい。具体的には、金属材料としては、タングステン、タンタル、モリブデン、チタン、クロム、金、銀、銅、白金、鉄、亜鉛、アルミニウム、コバルト、ニッケル、マグネシウム、バナジウム、ジルコニウム、シリコン、カーボンなどの単体や合金の薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。   As such a material, a thin film in which carbon black, graphite, titanium black, an organic pigment, metal particles, or the like is dispersed in a resin can be used. Moreover, in this invention, since a photothermal conversion layer may be heated at about 300 degreeC, it is preferable that a photothermal conversion layer consists of an inorganic thin film which is excellent in heat resistance, and has high heat conductivity and volume specific heat. Therefore, it is particularly preferable to use a metal thin film in terms of light absorption and film formability. Specifically, as a metal material, tungsten, tantalum, molybdenum, titanium, chromium, gold, silver, copper, platinum, iron, zinc, aluminum, cobalt, nickel, magnesium, vanadium, zirconium, silicon, carbon, etc. Or a thin film of an alloy or a laminated thin film thereof can be used.

上記の中でも、光熱変換層33は化学反応に対して安定的な金属を用いることが望ましい。これは少なくとも最表面が安定的な金属であれば最表面の輻射率を低く抑えることができるため熱によるデバイス基板側のダメージを低減できるためである。また反応性のある金属を用いると区画パターンのプロセス中の残留物が残りやすく発光層に不純物として転写され大きく輝度を低下させる原因にもなるからである。自然酸化により安定的な薄い不動態層を形成する金属として五族の金属、すなわちバナジウム、ニオブ、タンタルがあげられる。また表面が酸化されない貴金属として金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムなどがあげられる。これらの五族の金属および貴金属類を光熱変換層33に用いることが望ましい。また光熱変換層を2層以上の複数層として支持体側にレーザーを吸収しやすい素材をスパッタリング法により形成し、さらに最表面に安定的な金属をスパッタリング法により形成することにより、内部を保護しながらレーザーの光熱変換効率を向上させることもできる。表面以外の層の材質は特に限定されないが、成膜容易性やコスト(必要に応じてパターニング性)などを考慮すると、クロムやモリブデンなどを好ましい材質として例示できる。   Among the above, it is desirable that the photothermal conversion layer 33 be made of a metal that is stable against chemical reaction. This is because, if at least the outermost surface is a stable metal, the emissivity of the outermost surface can be kept low, so that damage on the device substrate side due to heat can be reduced. In addition, if a reactive metal is used, residues in the process of the partition pattern are likely to remain and are transferred as impurities to the light emitting layer, which may cause a significant decrease in luminance. Examples of metals that form a stable thin passive layer by natural oxidation include metals of group 5, namely vanadium, niobium, and tantalum. Examples of noble metals whose surfaces are not oxidized include gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, and osmium. It is desirable to use these group 5 metals and noble metals for the photothermal conversion layer 33. In addition, a material that easily absorbs laser is formed on the support side by using a plurality of layers of light-to-heat conversion layers by sputtering, and a stable metal is formed on the outermost surface by sputtering to protect the inside. It is also possible to improve the photothermal conversion efficiency of the laser. The material of the layers other than the surface is not particularly limited, but chromium, molybdenum, and the like can be exemplified as preferable materials in consideration of film formation ease and cost (patterning properties as required).

五族の金属の内、タンタルとニオブは熱伝導率が50W/mK以上あり、局所的な温度低下が軽減されるのでさらに望ましい。さらにタンタルは表面の不動態層がきわめて安定であり、フッ酸以外の酸・アルカリに侵されることがない。このためレーザーを照射して光熱変換層が高温になったとき表面の酸化も進行しにくく表面の安定化に良い。表面の反応性が小さくなると、基板表面のまた耐酸・アルカリ性に優れていることから、有機洗浄工程やアルカリ洗浄工程や酸洗浄工程の複数の工程を経るドナー基板の洗浄工程による繰り返し利用回数が向上し、リサイクル性に優れているためタンタルを用いることが特に望ましい。   Of the Group 5 metals, tantalum and niobium have a thermal conductivity of 50 W / mK or more, which is more desirable because local temperature reduction is reduced. Furthermore, tantalum has a very stable passive layer on the surface and is not affected by acids and alkalis other than hydrofluoric acid. For this reason, when the photothermal conversion layer is heated to a high temperature by irradiating a laser, the oxidation of the surface is difficult to proceed, which is good for stabilizing the surface. When the surface reactivity is reduced, the substrate surface is also excellent in acid resistance and alkali resistance, so the number of times of repeated use by the cleaning process of the donor substrate through the organic cleaning process, the alkali cleaning process, and the acid cleaning process is improved. However, it is particularly desirable to use tantalum because of its excellent recyclability.

また、後述のように光熱変換層に転写材料と溶媒とからなる溶液を塗布した際、溶液のはじきが発生することがある。この現象の対策として光熱変換層の表面に凹凸を付ける方法により回避できることがある。特に表面がきわめて安定なタンタルの表面に凹凸をつける方法としてはフッ酸、フッ化アンモニウム等の薬液によるウェットエッチング法、CFプラズマなどによるドライエッチング法等があげられる。 In addition, when a solution composed of a transfer material and a solvent is applied to the light-to-heat conversion layer as described later, the solution may repel. As a countermeasure against this phenomenon, there is a case where it can be avoided by a method of providing irregularities on the surface of the photothermal conversion layer. In particular, as a method for forming irregularities on the surface of tantalum having an extremely stable surface, there are a wet etching method using a chemical solution such as hydrofluoric acid and ammonium fluoride, a dry etching method using CF 4 plasma, and the like.

光熱変換層33の支持体31側には必要に応じて反射防止層を形成することができる。さらに、支持体31の光入射側の表面にも反射防止層を形成してもよい。これらの反射防止層は屈折率差を利用した光学干渉薄膜が好適に使用され、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの単体や混合薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。   If necessary, an antireflection layer can be formed on the support 31 side of the photothermal conversion layer 33. Further, an antireflection layer may be formed on the surface of the support 31 on the light incident side. These anti-reflection layers are preferably optical interference thin films that use the difference in refractive index, and simple or mixed thin films such as silicon, silicon oxide, silicon nitride, zinc oxide, magnesium oxide, and titanium oxide, and laminated thin films thereof are used. it can.

光熱変換層33の転写材料37側には必要に応じて転写補助層を形成することができる。転写補助層の機能の一例は、加熱された光熱変換層の触媒効果により転写材料が劣化することを防止する機能であり、タングステンやタンタル、モリブデン、シリコンや酸化物・窒化物など不活性な無機薄膜を使用することができる。転写補助層の機能の別の一例は、転写材料を塗布法により成膜する際の表面改質機能であり、例示した不活性な無機薄膜の粗表面薄膜や金属酸化物の多孔質膜などを使用することができる。   If necessary, a transfer auxiliary layer can be formed on the photothermal conversion layer 33 on the transfer material 37 side. An example of the function of the transfer auxiliary layer is a function of preventing the transfer material from being deteriorated by the catalytic effect of the heated photothermal conversion layer, and is an inert inorganic material such as tungsten, tantalum, molybdenum, silicon, oxide, or nitride. A thin film can be used. Another example of the function of the transfer auxiliary layer is a surface modification function when a transfer material is formed by a coating method, such as the rough surface thin film of the illustrated inert inorganic thin film or the porous film of the metal oxide. Can be used.

転写補助層の機能の別の一例は、転写材料の加熱均一化であり、例えば、図2(a)に示すように、比較的厚い転写材料37を均一に加熱するために、熱伝導性に優れた金属などの材料により、スパイク状の(もしくは多孔質状の)構造をもつ転写補助層39を形成し、その間隙に転写材料37を担持するように配置することができる。この機能を有する転写補助層は、図2(b)に示すように、光熱変換層33と一体化してもよい。   Another example of the function of the transfer auxiliary layer is the uniform heating of the transfer material. For example, as shown in FIG. 2A, in order to uniformly heat the relatively thick transfer material 37, the heat transfer conductivity is increased. The transfer auxiliary layer 39 having a spike-like (or porous) structure can be formed by using an excellent material such as a metal, and the transfer material 37 can be arranged so as to be supported in the gap. The transfer auxiliary layer having this function may be integrated with the photothermal conversion layer 33 as shown in FIG.

光熱変換層は転写材料の蒸発に十分な熱を与える必要があるので、光熱変換層の熱容量は転写材料のそれより大きいことが好ましい。従って、光熱変換層の厚さは転写材料より厚いことが好ましく、転写材料の厚さの5倍以上であることが更に好ましい。数値としては0.02〜2μmが好ましく、さらに0.1〜1μmが更に好ましい。急激な温度上昇や区画パターン付近での温度降下を避けるためには、0.2μm以上であることが特に好ましい。   Since the light-to-heat conversion layer needs to provide sufficient heat for evaporation of the transfer material, it is preferable that the heat capacity of the light-to-heat conversion layer is greater than that of the transfer material. Therefore, the thickness of the photothermal conversion layer is preferably thicker than the transfer material, and more preferably 5 times or more the thickness of the transfer material. The numerical value is preferably 0.02 to 2 μm, more preferably 0.1 to 1 μm. In order to avoid a sudden temperature rise or a temperature drop near the partition pattern, it is particularly preferably 0.2 μm or more.

また、光熱変換層は光の90%以上、更に95%以上を吸収することが好ましいので、これらの条件を満たすように光熱変換層の厚さを設計することが好ましい。転写補助層を設ける場合は光熱変換層にて発生した熱を効率よく転写材料に伝える妨げにならないように、要求される機能を満たす範囲内で薄くなるように設計することが好ましい。   Further, since the photothermal conversion layer preferably absorbs 90% or more of light, and more preferably 95% or more, it is preferable to design the thickness of the photothermal conversion layer so as to satisfy these conditions. When the transfer auxiliary layer is provided, it is preferable to design the transfer auxiliary layer so that the heat generated in the light-to-heat conversion layer is thin enough to satisfy the required function so as not to prevent the heat from being efficiently transferred to the transfer material.

光熱変換層33は転写材料が存在する部分に形成されていれば、その平面形状は特に限定されず、上記において例示したようにドナー基板全面に形成されていても、例えば、区画パターンの下部で不連続となるようにパターニングされていてもよい。区画パターンが光熱変換層との密着性に乏しい場合には、このようにして支持体との密着性を利用することで密着性を改善することができる。なお、図2の符号35は、このような区画パターンを例示するものである。   If the photothermal conversion layer 33 is formed in a portion where the transfer material exists, the planar shape is not particularly limited. For example, even if it is formed on the entire surface of the donor substrate as illustrated above, It may be patterned so as to be discontinuous. When the partition pattern has poor adhesion to the photothermal conversion layer, the adhesion can be improved by utilizing the adhesion to the support in this manner. In addition, the code | symbol 35 of FIG. 2 illustrates such a division pattern.

光熱変換層がパターニングされる場合には、区画パターンと同種の形状となる必要はなく、区画パターンが格子状で、光熱変換層はストライプ状であってもよい。光熱変換層33は光吸収率が大きいことから、ドナー基板の位置マークを光熱変換層を利用して形成することが好ましい。ドナー基板の位置を光学的に検出して、転写時のドナー基板とデバイス基板との位置合わせをより容易に行うことができる。   When the light-to-heat conversion layer is patterned, it is not necessary to have the same type of shape as the partition pattern, and the partition pattern may have a lattice shape and the light-to-heat conversion layer may have a stripe shape. Since the photothermal conversion layer 33 has a high light absorption rate, it is preferable to form the position mark of the donor substrate using the photothermal conversion layer. The position of the donor substrate can be detected optically, and alignment of the donor substrate and the device substrate during transfer can be performed more easily.

光熱変換層や転写補助層の形成方法としては、スピンコートやスリットコート、真空蒸着、EB蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなど、材料に応じて公知技術を利用できる。パターニングする場合には公知のフォトリソ法やレーザーアブレーションなどを利用できる。   As a method for forming the photothermal conversion layer and the transfer auxiliary layer, a known technique such as spin coating, slit coating, vacuum deposition, EB deposition, sputtering, ion plating, or the like can be used. When patterning, a known photolithography method, laser ablation, or the like can be used.

図1を再び参照して、区画パターン34は、転写材料の境界を規定し、光熱変換層33で発生した熱に対して安定である材料・構成であれば特に限定されない。無機物では酸化ケイ素や窒化ケイ素をはじめとする酸化物・窒化物、ガラス、セラミックスなどを、有機物ではポリビニル、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレン、アクリル、ノボラック、シリコーンなどの樹脂を利用することができる。プラズマテレビにおける隔壁をガラスペースト法により製造する公知技術を使用することもできる。区画パターンの熱導電性は特に限定されないが、区画パターンを介して対向するデバイス基板に熱が拡散するのを防ぐ観点から、有機物のように熱伝導率が小さい方が好ましい。さらに、パターニング特性と耐熱性を考慮すると、ポリイミドとポリベンゾオキサゾールを利用するのが好適である。   Referring to FIG. 1 again, the partition pattern 34 is not particularly limited as long as it is a material / configuration that defines the boundary of the transfer material and is stable against the heat generated in the photothermal conversion layer 33. For inorganic substances, oxides / nitrides such as silicon oxide and silicon nitride, glass, ceramics and the like can be used, and for organic substances, resins such as polyvinyl, polyimide, polybenzoxazole, polystyrene, acrylic, novolac, and silicone can be used. The well-known technique which manufactures the partition in a plasma television by the glass paste method can also be used. The thermal conductivity of the partition pattern is not particularly limited, but from the viewpoint of preventing heat from diffusing to the device substrate facing through the partition pattern, it is preferable that the thermal conductivity is as small as an organic substance. Further, in consideration of patterning characteristics and heat resistance, it is preferable to use polyimide and polybenzoxazole.

区画パターンがないと、RGB有機EL材料層は互いに接することになり、その境界は一様ではなく、少なからず混合部分が形成される。これを防ぐために、互いに接しないように隙間を空けて形成すると、境界領域の膜厚を中央と同一にすることが困難である。いずれの場合も、この境界領域はデバイスの性能低下を招くために転写することができないので、ドナー基板上の有機EL材料パターンよりも幅の狭い領域を選択的に転写する必要がある。従って、実際に使用可能な有機EL材料の幅が狭くなり、有機ELディスプレイを作製した際には、開口率の小さな(非発光領域の面積が大きな)画素となってしまう。   Without the partition pattern, the RGB organic EL material layers are in contact with each other, and the boundary is not uniform, and a mixed portion is formed at least. In order to prevent this, if a gap is formed so as not to contact each other, it is difficult to make the film thickness of the boundary region the same as the center. In any case, since this boundary region cannot be transferred because it causes a reduction in device performance, it is necessary to selectively transfer a region narrower than the organic EL material pattern on the donor substrate. Accordingly, the width of the organic EL material that can actually be used is narrowed, and when an organic EL display is manufactured, the pixel has a small aperture ratio (the area of the non-light-emitting region is large).

境界領域を除いて転写しなければならないとすると、複数の転写材料を1つの単位として一括転写ができないので、R、G、Bを順次にレーザー照射して、それぞれ独立に転写する必要がある。つまり高強度レーザー照射の高精度位置合わせが必要となる。すると転写作業の工数が増えることに繋がる。   If transfer must be performed excluding the boundary region, batch transfer cannot be performed with a plurality of transfer materials as one unit. Therefore, R, G, and B must be sequentially irradiated with lasers to transfer them independently. In other words, high-accuracy alignment with high-intensity laser irradiation is required. This leads to an increase in the number of man-hours for the transfer work.

一方、ドナー基板上に転写材料以外の異物である区画パターンを形成することは、区画パターン自体が剥離して転写されたり、区画パターンから転写材料に不純物が混入する恐れがあるために、本来は好ましくない。まして、ドナー基板上に光熱変換層を設置して光を吸収させ、発生した熱により転写材料を転写させる蒸着転写法のように、転写材料が比較的高温に加熱される方式においては、デバイスの性能を悪化させる可能性が高いものとして、前例がなかった。   On the other hand, forming a partition pattern which is a foreign substance other than the transfer material on the donor substrate is originally because the partition pattern itself may be peeled off and transferred, or impurities may be mixed into the transfer material from the partition pattern. It is not preferable. In addition, in a method in which a transfer material is heated to a relatively high temperature, such as a vapor deposition transfer method in which a photothermal conversion layer is installed on a donor substrate to absorb light and the transfer material is transferred by generated heat, There was no precedent for the high possibility of deteriorating performance.

しかし、本発明は、あえて光熱変換層が設置されたドナー基板を用いることにより、高精細な位置あわせを必要とせずに高精細なパターニングを可能としたものである。すなわち、このようなドナー基板を用いれば、転写材料と同時に区画パターンを加熱するように光を照射した場合に、区画パターンと転写材料の境界における温度低下が抑制されるので、境界に存在する転写材料をも十分に加熱して転写することができる。従って、転写薄膜の膜厚分布は従来より均一化されるので、デバイス性能への悪影響を防止できる。また、本発明においては用いる光の強度を小さくすることができることがわかった。そのため、転写材料と区画パターンが同時に加熱されるように光を当てた場合であっても、区画パターンの剥離や区画パターンからの脱ガスなどに起因するデバイス性能への悪影響を最小限に抑制できる。   However, the present invention enables high-definition patterning without requiring high-definition alignment by using a donor substrate provided with a photothermal conversion layer. That is, when such a donor substrate is used, a temperature drop at the boundary between the partition pattern and the transfer material is suppressed when light is irradiated so as to heat the partition pattern simultaneously with the transfer material. The material can also be transferred with sufficient heating. Therefore, since the film thickness distribution of the transfer thin film is made more uniform than before, adverse effects on device performance can be prevented. It was also found that the intensity of light used in the present invention can be reduced. For this reason, even when light is applied so that the transfer material and the partition pattern are heated at the same time, adverse effects on device performance due to separation of the partition pattern and degassing of the partition pattern can be minimized. .

区画パターン34の成膜方法は特に限定されず、無機物を用いる場合には真空蒸着、EB蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD、レーザーアブレーションなどの公知技術を、有機物を用いる場合には、スピンコート、スリットコート、ディップコートなどの公知技術を利用できる。区画パターンのパターニング方法は特に限定されず、公知のフォトリソ法が利用できる。フォトレジストを使用したエッチング(あるいはリフトオフ)法によって区画パターンをパターニングしてもよいし、例示した上記樹脂材料に感光性を付加させた材料を用いて、区画パターンを直接露光、現像することでパターニングしてもよい。さらに、全面形成した区画パターン層に型を押しつけるスタンプ法やインプリント法、樹脂材料を直接パターニング形成するインクジェット法やノズルジェット法、各種印刷法などを利用することもできる。   The method for forming the partition pattern 34 is not particularly limited, and known techniques such as vacuum deposition, EB deposition, sputtering, ion plating, CVD, and laser ablation are used when an inorganic substance is used, and spin coating is used when an organic substance is used. Well-known techniques such as slit coating and dip coating can be used. The patterning method of the partition pattern is not particularly limited, and a known photolithography method can be used. The partition pattern may be patterned by an etching (or lift-off) method using a photoresist, or patterning is performed by directly exposing and developing the partition pattern using a material obtained by adding photosensitivity to the exemplified resin material. May be. Furthermore, a stamp method or an imprint method in which a mold is pressed against the partition pattern layer formed on the entire surface, an ink jet method or a nozzle jet method in which a resin material is directly formed by patterning, and various printing methods can be used.

区画パターン34の形状としては、既に例示した格子状(マトリクス状)構造に限定されるのではなく、例えば、図1で例示したように、ドナー基板30上に3種類の転写材料37R、37G、37Bが形成されている場合には、区画パターン34の平面形状がy方向に伸びるストライプであってもよい。また、図3に示すように、転写材料37よりも幅の広い区画パターン34を形成することもできる。R、G、Bの3色に対して1色ずつ転写するためである。   The shape of the partition pattern 34 is not limited to the lattice (matrix) structure already illustrated, but for example, as illustrated in FIG. 1, three types of transfer materials 37R, 37G, When 37B is formed, the planar shape of the partition pattern 34 may be a stripe extending in the y direction. In addition, as shown in FIG. 3, a partition pattern 34 wider than the transfer material 37 can be formed. This is because one color is transferred for each of the three colors R, G, and B.

この場合は、3種類の転写材料37R、37G、37Bがそれぞれ形成された3枚のドナー基板30を用意して、1枚のデバイス基板にそれぞれを対向させて本発明により転写する工程を3回繰り返すことで、転写材料37R、37G、37Bを1枚のデバイス基板上にパターニングすることができる。転写材料37R、37G、37Bのピッチあるいは間隙を小さくする必要がある高精細パターニングにおいて有効な形状の一例である。   In this case, three donor substrates 30 on which three kinds of transfer materials 37R, 37G, and 37B are formed are prepared, and the transfer process according to the present invention is performed three times by facing each device substrate. By repeating, the transfer materials 37R, 37G, and 37B can be patterned on one device substrate. This is an example of an effective shape in high-definition patterning that requires a small pitch or gap between the transfer materials 37R, 37G, and 37B.

区画パターンの厚さについては特に限定されない。図4は、ドナー基板30にデバイス基板20を対向させて、ドナー基板から転写材料37を飛ばす場合のそれぞれの配置を示した。図4に示すように、区画パターン34が転写材料37と同じ厚さ、あるいは薄いとしても、ドナー基板30とデバイス基板20との間隙を保持すれば、転写時に蒸発した転写材料がやや広がって支持体21上に堆積する程度なので、転写膜27R、27G、27B間の混合を起こさずに転写することができる。   The thickness of the partition pattern is not particularly limited. FIG. 4 shows each arrangement when the device substrate 20 is opposed to the donor substrate 30 and the transfer material 37 is blown from the donor substrate. As shown in FIG. 4, even if the partition pattern 34 is the same thickness as the transfer material 37 or thin, if the gap between the donor substrate 30 and the device substrate 20 is maintained, the transfer material evaporated at the time of transfer is slightly spread and supported. Since it is only deposited on the body 21, transfer can be performed without causing mixing between the transfer films 27R, 27G, and 27B.

転写材料はデバイス基板に直接接しない方が好ましく、また、ドナー基板とデバイス基板との間隙は、1〜100μm、より好ましくは2〜20μmの範囲に保つことが好ましいので、区画パターンは転写材料の厚さより厚く、また、1〜100μm、より好ましくは2〜20μmの厚さであることが好ましい。このような厚さの区画パターンをデバイス基板に対向ざせることで、ドナー基板とデバイス基板との間隙を一定値に保つことが容易になり、また、蒸発した転写材料が他の区画へ侵入する可能性を低減できる。   The transfer material is preferably not in direct contact with the device substrate, and the gap between the donor substrate and the device substrate is preferably kept in the range of 1 to 100 μm, more preferably 2 to 20 μm. It is preferable that the thickness is greater than the thickness and is 1 to 100 μm, more preferably 2 to 20 μm. By making the partition pattern having such a thickness face the device substrate, the gap between the donor substrate and the device substrate can be easily maintained at a constant value, and the evaporated transfer material enters the other partition. The possibility can be reduced.

図9で例示したように、デバイス基板10の上に絶縁層14のようなパターンが存在する場合には区画パターン34の幅(特に上部の幅)よりも絶縁層14の幅(特に上部の幅)の方が広いことが好ましい。また、位置合わせの際には、区画パターン34の上部の幅の中に絶縁層14の上部の幅が収まるように配置することが好ましい。この場合には、区画パターン34が薄くても、絶縁層14を厚くすることで、ドナー基板30とデバイス基板10とを所望の間隙に保持することができる。区画パターンの典型的な幅は5〜50μm、ピッチは25〜300μmであるが、用途に応じて最適な値に設計すればよく、特に限定はされない。   As illustrated in FIG. 9, when a pattern such as the insulating layer 14 is present on the device substrate 10, the width of the insulating layer 14 (particularly the upper width) is larger than the width of the partition pattern 34 (particularly the upper width). ) Is preferably wider. Further, at the time of alignment, it is preferable to arrange so that the width of the upper portion of the insulating layer 14 is within the width of the upper portion of the partition pattern 34. In this case, even if the partition pattern 34 is thin, the donor substrate 30 and the device substrate 10 can be held in a desired gap by increasing the thickness of the insulating layer 14. The typical width of the partition pattern is 5 to 50 μm and the pitch is 25 to 300 μm. However, the partition pattern may be designed to an optimum value depending on the application, and is not particularly limited.

区画パターンの断面形状は、蒸発した転写材料がデバイス基板に均一に堆積することを容易にするために、順テーパー形状であることが好ましい。ここで「順テーパー形状」とは光熱変換層側での断面幅67が上面側の幅66より長い形状をいう。図5はドナー基板の一部を斜視図で示す。基板31上に光熱変換層33が形成されており、その光熱変換層33が形成されている。区画パターン34は断面が台形状をしており、断面幅67が上面側幅66より長い。なお、符号60は区画パターンの高さである。   The sectional shape of the partition pattern is preferably a forward tapered shape in order to facilitate the evaporation transfer material to be uniformly deposited on the device substrate. Here, the “forward taper shape” refers to a shape in which the cross-sectional width 67 on the photothermal conversion layer side is longer than the width 66 on the upper surface side. FIG. 5 shows a part of the donor substrate in a perspective view. A photothermal conversion layer 33 is formed on the substrate 31, and the photothermal conversion layer 33 is formed. The partition pattern 34 has a trapezoidal cross section, and the cross section width 67 is longer than the upper surface side width 66. Reference numeral 60 denotes the height of the partition pattern.

区画パターン内に転写材料を配置する際に、後述の塗布法を利用する場合には、溶液が他の区画へ混入したり、区画パターンの上面に乗りあげたりすることを防ぐために、区画パターン上面61に撥液処理(表面エネルギー制御)を施すことができる。撥液処理としては、区画パターンを形成する樹脂材料へフッ素系材料などの撥液性材料を混合したり、さらに撥液性材料の高濃度領域を表面あるいは上面へ選択形成することができる。撥液処理をされた部分は撥液層64と呼ぶ。図5では撥液層を斜線で表し、パターン上面の一部に示したが、パターン上面全体にわたって撥液層を形成してよい。   When using the coating method described later when placing the transfer material in the partition pattern, the upper surface of the partition pattern is used to prevent the solution from being mixed into other partitions or riding on the upper surface of the partition pattern. 61 can be subjected to a liquid repellent treatment (surface energy control). As the liquid repellent treatment, a liquid repellent material such as a fluorine-based material can be mixed with a resin material for forming a partition pattern, or a high concentration region of the liquid repellent material can be selectively formed on the surface or the upper surface. The portion subjected to the liquid repellent treatment is called a liquid repellent layer 64. In FIG. 5, the liquid repellent layer is indicated by oblique lines and is shown on a part of the upper surface of the pattern.

区画パターンを表面エネルギーの異なる材料の多層構造とすることもでき、また、区画パターン形成後に光照射やフッ素系材料含有ガスによるプラズマ処理を施すことで、表面エネルギー状態を制御するなど、公知技術を利用することができる。   The partition pattern can be a multilayer structure of materials having different surface energies, and a known technique such as controlling the surface energy state by performing light irradiation or plasma treatment with a fluorine-containing material-containing gas after the partition pattern is formed. Can be used.

転写層37は、各色を示す有機EL素子の材料からなる層である。また、転写材料が薄膜形成の前駆体であり、転写前あるいは転写中に熱や光によって薄膜形成材料に変換されて転写膜が形成されてもよい。なお、転写材料は、有機TFTや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスを構成する薄膜を形成する材料であってもよい。すなわち、本発明のドナー基板は、有機EL素子だけでなく、有機材料、金属を含む無機材料いずれでも、加熱された際に、蒸発、昇華、あるいはアブレーション昇華するか、あるいは、接着性変化や体積変化を利用して、ドナー基板から転写先基板へと転写されればよい。   The transfer layer 37 is a layer made of an organic EL element material exhibiting each color. The transfer material may be a precursor for thin film formation, and the transfer film may be formed by being converted into a thin film formation material by heat or light before or during transfer. The transfer material may be a material for forming a thin film constituting a device such as an organic TFT, a photoelectric conversion element, or various sensors. That is, the donor substrate of the present invention is not only an organic EL element, but also an organic material or an inorganic material containing a metal, when heated, evaporates, sublimates, or ablate sublimates, or changes in adhesiveness or volume. It is only necessary to transfer from the donor substrate to the transfer destination substrate using the change.

転写層37の厚さは、それらの機能や転写回数により一概に示すことは難しい。例えば、フッ化リチウムなどのドナー材料(電子注入材料)の1回転写分の転写材料は、典型的な厚さは1nm以下である。また、電極材料の転写材料の膜厚は100nm以上になる場合もある。本発明の好適なパターニング薄膜である有機EL発光層の場合は、1回転写分の転写材料の厚さは10〜100nmが好ましく、より好ましくは20〜50nmである。   It is difficult to indicate the thickness of the transfer layer 37 in general according to the functions and the number of transfers. For example, a typical transfer material for a single transfer of a donor material (electron injection material) such as lithium fluoride has a thickness of 1 nm or less. In addition, the film thickness of the transfer material of the electrode material may be 100 nm or more. In the case of the organic EL light emitting layer which is a suitable patterning thin film of the present invention, the thickness of the transfer material for one transfer is preferably 10 to 100 nm, more preferably 20 to 50 nm.

転写層は、ドナー基板全体に渡って、単一材料で構成させる必要はなく、区画パターン毎に異なる色の転写層を配置してもよい。転写先のデバイスで必要とされる色の配置に従うべきだからである。   The transfer layer does not need to be formed of a single material over the entire donor substrate, and a transfer layer having a different color may be arranged for each partition pattern. This is because the color arrangement required by the transfer destination device should be followed.

転写層の形成方法は特に限定されず、真空蒸着やスパッタリングなどのドライプロセスを利用することもできる。しかし、大型化に対応が容易な方法として、少なくとも転写材料と溶媒からなる溶液を区画パターン内に塗布し、前記溶媒を乾燥させて転写層を形成することが好ましい。塗布法としては、インクジェット、ノズル塗布、電界重合や電着、オフセットやフレキソ、平版、凸版、グラビア、スクリーンなどの各種印刷などを例示できる。特に、本発明では各区画パターン内に定量の転写材料を正確に形成することが重要であり、この観点から、望ましくはインクジェットによる塗布がよい。   The method for forming the transfer layer is not particularly limited, and a dry process such as vacuum deposition or sputtering can also be used. However, as a method that can easily cope with an increase in size, it is preferable to form a transfer layer by applying a solution of at least a transfer material and a solvent in the partition pattern and drying the solvent. Examples of the coating method include inkjet, nozzle coating, electropolymerization and electrodeposition, offset and flexographic printing, lithographic printing, relief printing, gravure, screen printing, and other various printing methods. In particular, in the present invention, it is important to accurately form a fixed amount of transfer material in each partition pattern. From this point of view, it is desirable to apply by inkjet.

転写材料と溶媒とからなる溶液を塗布法で用いる場合には、一般的には界面活性剤や分散剤などを添加することで溶液の粘度や表面張力、分散性などを調整してインク化することが多い。しかしながら、本発明では、それらの添加物が転写材料に残留物として存在すると、転写時にも転写膜内に取り込まれて、デバイス性能に悪影響を及ぼすことが懸念される。すなわち、転写膜に含まれる分散剤などの不純物は少ないほうがよい。そのため乾燥後の転写材料の純度が95%以上、さらに98%以上となるように溶液を調製することが好ましい。   When using a solution consisting of a transfer material and a solvent in a coating method, generally adding a surfactant, a dispersant, etc., adjusts the viscosity, surface tension, dispersibility, etc. of the solution to make an ink. There are many cases. However, in the present invention, if these additives exist as a residue in the transfer material, there is a concern that they will be taken into the transfer film even during transfer and adversely affect device performance. That is, it is preferable that impurities such as a dispersant contained in the transfer film are small. Therefore, it is preferable to prepare the solution so that the purity of the transfer material after drying is 95% or more, and further 98% or more.

溶媒としては、水、アルコール、炭化水素、芳香族化合物、複素環化合物、エステル、エーテル、ケトンなど公知の材料を使用することができる。本発明において好適に使用されるインクジェット法では、100℃以上、さらに150℃以上の比較的高沸点の溶媒が使用されること、さらに、有機EL材料の溶解性に優れていることから、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルイミダゾリジノン(DMI)、γ−ブチルラクトン(γBL)、安息香酸エチル、テトラヒドロナフタレン(THN)、シクロヘキサノンなどを好適な溶媒として利用することができる。   As the solvent, known materials such as water, alcohol, hydrocarbon, aromatic compound, heterocyclic compound, ester, ether, ketone and the like can be used. In the ink jet method suitably used in the present invention, a solvent having a relatively high boiling point of 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher is used, and the solubility of the organic EL material is excellent. Methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazolidinone (DMI), γ-butyllactone (γBL), ethyl benzoate, tetrahydronaphthalene (THN), cyclohexanone, and the like can be used as suitable solvents.

転写材料が溶解性と転写耐性、転写後のデバイス性能を全て満たす場合には、転写材料の原型を溶媒に溶解させることが好ましい。転写材料が溶解性に乏しい場合には、転写材料に、アルキル基などの溶媒に対する可溶性基を導入することで、可溶性を改良することができる。デバイス性能面で優れる転写材料の原型に可溶性基を導入した場合には、性能が低下することがある。その場合には、例えば転写時の熱において、この可溶性基を脱離させて原型材料をデバイス基板に堆積させることもできる。   When the transfer material satisfies all the solubility, transfer resistance, and device performance after transfer, it is preferable to dissolve the original transfer material in a solvent. When the transfer material is poor in solubility, the solubility can be improved by introducing a soluble group with respect to a solvent such as an alkyl group into the transfer material. When a soluble group is introduced into a prototype of a transfer material that excels in device performance, the performance may deteriorate. In that case, for example, the soluble material can be eliminated by heat at the time of transfer to deposit the original material on the device substrate.

可溶性基を導入した転写材料を転写する際に、ガスの発生や転写膜への脱離物の混入を防止するためには、転写材料が塗布時に溶媒に対する可溶性基をもち、塗布後に熱または光によって可溶性基を変換または脱離させた後に、転写材料を転写することが好ましい。例えば、ベンゼン環を有する材料を例に挙げると、図6(1)に示すように、可溶性基としてアセチル基をもつ材料に光を照射してメチル基に変換することができる。また、図6(2)および(3)に示すように、可溶性基としてエチレン基やジケト基などの分子内架橋構造を導入し、そこからエチレンや一酸化炭素を脱離するプロセスによって原型材料に復帰させることもできる。   When transferring a transfer material into which a soluble group has been introduced, the transfer material has a soluble group in the solvent at the time of application to prevent the generation of gas and the incorporation of desorbed material into the transfer film. It is preferable to transfer the transfer material after converting or eliminating the soluble group by. For example, taking a material having a benzene ring as an example, as shown in FIG. 6 (1), a material having an acetyl group as a soluble group can be irradiated with light to be converted into a methyl group. In addition, as shown in FIGS. 6 (2) and (3), an intramolecular cross-linking structure such as an ethylene group or a diketo group is introduced as a soluble group, and the original material is formed by a process of desorbing ethylene or carbon monoxide therefrom. It can also be restored.

可溶性基の変換または脱離は乾燥前の溶液状態でも、乾燥後の固体状態でもよいが、プロセス安定性を考慮すると、乾燥後の固体状態で実施することが好ましい。転写材料の原型分子は非極性的であることが多いために、固体状態にて可溶性基を脱離する際に脱離物を転写材料内に残留させないためには、脱離物の分子量は小さく極性的(非極性的な原型分子に対して反発的)であることが好ましい。また、転写材料内に吸着されている酸素や水を脱離物と一緒に除去するためには、脱離物がこれらの分子と反応しやすいことが好ましい。これらの観点からは一酸化炭素を脱離するプロセスで可溶化基を変換または脱離することが特に好ましい。   The conversion or elimination of the soluble group may be in a solution state before drying or in a solid state after drying. However, in consideration of process stability, it is preferably performed in a solid state after drying. Since the original molecule of the transfer material is often nonpolar, the molecular weight of the desorbed material is small so that the desorbed material does not remain in the transfer material when the soluble group is removed in the solid state. It is preferably polar (repulsive to the nonpolar prototype molecule). In order to remove oxygen and water adsorbed in the transfer material together with the desorbed material, it is preferable that the desorbed material easily reacts with these molecules. From these viewpoints, it is particularly preferable to convert or eliminate the solubilizing group in the process of eliminating carbon monoxide.

ベンゼン環を有する材料としては、ベンゼン自体の他に、縮合多環化合物が挙げられる。縮合多環化合物としては、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ピレン、ペリレンなどの縮合多環炭化水素化合物の他、縮合多環複素化合物が挙げられる。もちろん、これらは置換されていても無置換であっても良い。これらの化合物の有する1または2以上のベンゼン環に対し、前記変換や脱離を行うことができる。   Examples of the material having a benzene ring include condensed polycyclic compounds in addition to benzene itself. Examples of the condensed polycyclic compound include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, anthracene, naphthacene, pyrene, and perylene, as well as condensed polycyclic hetero compounds. Of course, these may be substituted or unsubstituted. The above conversion or elimination can be performed on one or more benzene rings of these compounds.

次に本発明のドナー基板の使い方を説明する。図7および図8は、本発明の薄膜パターニング方法の一例を示す断面図および平面図である。なお、本明細書中で使用する図は、カラーディスプレイにおける多数の画素を構成するRGB副画素の最小単位を抜き出して説明している。また、理解を助けるために、横方向(基板面内方向)に比較して縦方向(基板垂直方向)の倍率を拡大している。   Next, how to use the donor substrate of the present invention will be described. 7 and 8 are a cross-sectional view and a plan view showing an example of the thin film patterning method of the present invention. In the drawings used in this specification, the minimum unit of RGB sub-pixels constituting a large number of pixels in a color display is extracted and described. In order to help understanding, the magnification in the vertical direction (substrate vertical direction) is increased as compared with the horizontal direction (substrate in-plane direction).

図7において、ドナー基板30は、支持体31、光熱変換層33、区画パターン34、区画パターン内に存在する転写材料37(有機ELのRGB各発光材料の塗布膜)からなる。有機EL素子(デバイス基板)10は、支持体11、その上に形成されたTFT(取出電極込み)12と平坦化膜13、絶縁層14、第一電極15、正孔輸送層16からなる。なお、これらは例示であるため、後述のように各基板の構成はこれらに限定されない。   In FIG. 7, the donor substrate 30 includes a support 31, a photothermal conversion layer 33, a partition pattern 34, and a transfer material 37 (coating film of RGB light emitting materials of organic EL) present in the partition pattern. The organic EL element (device substrate) 10 includes a support 11, a TFT (including extraction electrode) 12 formed thereon, a planarization film 13, an insulating layer 14, a first electrode 15, and a hole transport layer 16. In addition, since these are illustrations, the structure of each board | substrate is not limited to these as mentioned later.

ドナー基板30の区画パターン34と、デバイス基板10の絶縁層14との位置を合わせた状態で、両基板は対向するように配置される。ドナー基板30の支持体31側からレーザーを入射して光熱変換層33に吸収させ、そこで発生する熱により転写材料37R、37G、37Bを同時に加熱・蒸発させ、それらをデバイス基板10の正孔輸送層16上に堆積させることで、発光層17R、17G、17Bを一括して転写、形成するものである。転写材料37R、37G、37Bに挟まれる区画パターン34の全域と、転写材料37R、37Bの外側に位置する区画パターン34の一部の領域が転写材料37と同時に加熱されるようにレーザーを照射することが可能である。   In a state where the partition pattern 34 of the donor substrate 30 and the insulating layer 14 of the device substrate 10 are aligned, the two substrates are arranged to face each other. A laser is incident from the support 31 side of the donor substrate 30 and absorbed by the light-to-heat conversion layer 33, and the transfer materials 37R, 37G, and 37B are simultaneously heated and evaporated by the heat generated there, and they are transported by holes of the device substrate 10. By depositing on the layer 16, the light emitting layers 17R, 17G, and 17B are collectively transferred and formed. Laser irradiation is performed so that the entire region of the partition pattern 34 sandwiched between the transfer materials 37R, 37G, and 37B and a partial region of the partition pattern 34 positioned outside the transfer materials 37R and 37B are heated simultaneously with the transfer material 37. It is possible.

さらに、本発明の好ましい形態の1つとして、区画パターンの厚さを転写材料より厚くする場合には、区画パターンのうち転写層より厚い部分の温度はそれほど上昇しない。区画パターンは下から加熱されるので、上の方は距離があるので暖まりにくいからである。そのため、区画パターンを通じてデバイス基板が高温に加熱されることもなく、区画パターンからの脱ガスの影響などもほとんどなく、デバイス性能が悪化しない。   Furthermore, as one of the preferred embodiments of the present invention, when the thickness of the partition pattern is made thicker than the transfer material, the temperature of the portion of the partition pattern that is thicker than the transfer layer does not increase so much. This is because the partition pattern is heated from the bottom, so that the top has a distance and is not easily warmed. Therefore, the device substrate is not heated to a high temperature through the partition pattern, there is almost no influence of degassing from the partition pattern, and the device performance is not deteriorated.

また、本発明によれば、区画パターンに隔てられて存在する異なる転写材料に対して、区画パターンを跨ぐようにして同時に光を照射して加熱できるので、異なる転写材料を一括して転写できる。例えば、有機ELディスプレイにおけるRGB各発光層を本発明によりパターニングする場合は、RGB各発光層を一組としてまとめて転写することができるので、RGB各発光層に順次光を照射する必要があった従来法と比べてパターニング時間の短縮が可能になる。   In addition, according to the present invention, different transfer materials that are separated by the partition pattern can be simultaneously irradiated with light so as to straddle the partition pattern, so that different transfer materials can be collectively transferred. For example, when RGB light-emitting layers in an organic EL display are patterned according to the present invention, the RGB light-emitting layers can be transferred together as a set, so that it is necessary to sequentially irradiate the RGB light-emitting layers with light. Compared with the conventional method, the patterning time can be shortened.

光は光熱変換層で十分に吸収されるために、異なる光吸収スペクトルをもつRGB各発光層でも同一の光源を用いて同程度の温度に加熱することができ、透過光によりデバイス基板が加熱される心配もない。区画パターンが存在することで、隣接する異なる転写材料同士が混合したり、その境界位置の揺らぎがある部分の転写を排除できるので、一括転写してもデバイス性能を損なうことがない。   Since light is sufficiently absorbed by the light-to-heat conversion layer, RGB light-emitting layers having different light absorption spectra can be heated to the same temperature using the same light source, and the device substrate is heated by the transmitted light. There is no worry. Since the partition pattern exists, adjacent different transfer materials can be mixed and transfer of a portion where the boundary position fluctuates can be eliminated, so that device performance is not impaired even if batch transfer is performed.

また、区画パターンはフォトリソグラフィ法などにより高精度にパターニングすることができるために、異なる転写材料の転写パターンの隙間を最小にすることができる。これは、より開口率を高めて耐久性に優れた有機ELディスプレイを作製できるという効果につながる。   In addition, since the partition pattern can be patterned with high accuracy by a photolithography method or the like, a gap between transfer patterns of different transfer materials can be minimized. This leads to an effect that an organic EL display having a higher aperture ratio and excellent durability can be produced.

図8は、図7におけるレーザー照射の様子をドナー基板30の支持体31側から見た模式図である。全面に形成された光熱変換層33があるために、支持体31(ガラス板)側から区画パターン34や転写材料37R、37G、37Bは実際には見えないが、レーザーとの位置関係を説明するために点線にて図示した。レーザービームは矩形をしており、転写材料37R、37G、37Bを跨ぐようにして照射され、かつ、転写材料37R、37G、37Bの並びに対して垂直方向にスキャンされる。なお、レーザービームは相対的にスキャンされればよく、レーザーを移動させても、ドナー基板30とデバイス基板20とのセットを移動させても、その両方でもよい。   FIG. 8 is a schematic view of the state of laser irradiation in FIG. 7 as viewed from the support 31 side of the donor substrate 30. Since the photothermal conversion layer 33 is formed on the entire surface, the partition pattern 34 and the transfer materials 37R, 37G, and 37B are not actually visible from the support 31 (glass plate) side, but the positional relationship with the laser will be described. Therefore, it is shown by a dotted line. The laser beam has a rectangular shape, is irradiated so as to straddle the transfer materials 37R, 37G, and 37B, and is scanned in a direction perpendicular to the arrangement of the transfer materials 37R, 37G, and 37B. The laser beam only needs to be scanned relatively, and the laser may be moved, the set of the donor substrate 30 and the device substrate 20 may be moved, or both.

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these Examples.

実施例1乃至3
ドナー基板を以下のとおり作製した。支持体として無アルカリガラス基板を用い、洗浄/UVオゾン処理後に、光熱変換層として厚さ0.2μm、0.4μm、0.6μmのタタンタル膜をスパッタリング法により全面形成した。次に、前記光熱変換層をUVオゾン処理した後に、上にポジ型ポリイミド系感光性コーティング剤(東レ株式会社製、DL−1000)をスピンコート塗布し、プリベーキング、UV露光した後に、現像液(東レ株式会社製、ELM−D)により露光部を溶解・除去した。
Examples 1 to 3
A donor substrate was prepared as follows. An alkali-free glass substrate was used as a support, and after cleaning / UV ozone treatment, a tatantalum film having a thickness of 0.2 μm, 0.4 μm, or 0.6 μm was formed as a photothermal conversion layer by sputtering. Next, after the photothermal conversion layer has been subjected to UV ozone treatment, a positive polyimide photosensitive coating agent (DL-1000, manufactured by Toray Industries, Inc.) is spin-coated thereon, prebaked and UV exposed, and then a developer. The exposed part was dissolved and removed by (ELM-D manufactured by Toray Industries, Inc.).

このようにパターニングしたポリイミド前駆体膜をホットプレートで350℃、10分間ベーキングして、ポリイミド系の区画パターンを形成した。この区画パターンの高さは2μmで、断面は順テーパー形状であった。区画パターン内部には幅80μm、長さ280μmの光熱変換層を露出する開口部が、それぞれ100、300μmのピッチで配置されていた。この基板上に、Alqを3wt%含むクロロホルム溶液をスピンコート塗布することで区画パターン内(開口部)にAlqからなる平均厚さ25nmの転写材料を形成した。 The polyimide precursor film thus patterned was baked on a hot plate at 350 ° C. for 10 minutes to form a polyimide-based partition pattern. The partition pattern had a height of 2 μm and a cross section of a forward tapered shape. Openings exposing the photothermal conversion layer having a width of 80 μm and a length of 280 μm were arranged in the partition pattern at a pitch of 100 and 300 μm, respectively. On this substrate, a transfer material having an average thickness of 25 nm made of Alq 3 was formed in the partition pattern (opening) by spin-coating a chloroform solution containing 3 wt% of Alq 3 .

なお、光熱変換層の厚みが0.2μmの場合を実施例1、0.4μmの場合を実施例2、0.6μmの場合を実施例3とした。   The case where the thickness of the photothermal conversion layer is 0.2 μm is Example 1, the case of 0.4 μm is Example 2, and the case of 0.6 μm is Example 3.

実施例4、5
光熱変換層としてモリブデンまたはクロムを0.2μm形成したものを実施例4および5とした。光熱変換層の材質を変更した以外は、実施例1乃至3と同じように作製した。
Examples 4 and 5
Examples 4 and 5 were obtained by forming 0.2 μm of molybdenum or chromium as the photothermal conversion layer. It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that the material of the photothermal conversion layer was changed.

実施例6
光熱変換層としてチタンを0.2μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 6
The photothermal conversion layer was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that titanium was formed with a thickness of 0.2 μm.

実施例7
光熱変換層が0.1μmの厚みのチタンで作製した。その他の部分は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 7
The photothermal conversion layer was made of titanium having a thickness of 0.1 μm. Other parts were produced in the same manner as in Examples 1 to 3.

実施例8
光熱変換層としてバナジウムを0.2μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 8
A photothermal conversion layer was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that vanadium was formed at 0.2 μm.

実施例9
光熱変換層としてニオブを0.2μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 9
The photothermal conversion layer was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that niobium was formed with a thickness of 0.2 μm.

実施例10
無アルカリガラス基板上に光熱変換層としてクロム0.1μmを形成し、その層上にタンタルを0.1μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。この光熱変換層の熱伝導率と体積比熱の計算値はそれぞれ60.9W/mK、3.00J/cmKであった。
Example 10
It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that chromium 0.1 μm was formed as a photothermal conversion layer on an alkali-free glass substrate and tantalum was formed 0.1 μm on the layer. The calculated values of thermal conductivity and volume specific heat of this photothermal conversion layer were 60.9 W / mK and 3.00 J / cm 3 K, respectively.

実施例11
無アルカリガラス基板上に光熱変換層としてクロム0.18μmを形成し、その層上にタンタルを0.02μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。この光熱変換層の熱伝導率と体積比熱の計算値はそれぞれ65.9W/mK、3.42J/cmKであった。
Example 11
It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that 0.18 μm of chromium was formed as a light-to-heat conversion layer on an alkali-free glass substrate, and tantalum was formed at 0.02 μm on that layer. The calculated values of thermal conductivity and volume specific heat of this photothermal conversion layer were 65.9 W / mK and 3.42 J / cm 3 K, respectively.

実施例12
光熱変換層として白金を0.2μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 12
It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that platinum was formed at 0.2 μm as the photothermal conversion layer.

実施例13
光熱変換層として金を0.2μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。
Example 13
The photothermal conversion layer was produced in the same manner as in Examples 1 to 3 except that gold was formed at 0.2 μm.

実施例14
無アルカリガラス基板上に光熱変換層としてクロム0.1μmを形成し、その層上に金を0.1μmで形成した以外は実施例1乃至3と同じように作製した。この光熱変換層の熱伝導率と体積比熱の計算値はそれぞれ183W/mK、3.03J/cmKであった。
Example 14
It was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that 0.1 μm of chromium was formed as a light-to-heat conversion layer on an alkali-free glass substrate and gold was formed at 0.1 μm on the layer. The calculated values of thermal conductivity and volume specific heat of this photothermal conversion layer were 183 W / mK and 3.03 J / cm 3 K, respectively.

比較例1
転写層を形成する部分にのみ光熱変換層をクロムで0.2μm形成した。区画パターンの下には光熱変換層が重ならない。その他の部分は実施例1乃至3と同じように作製した。
Comparative Example 1
The light-to-heat conversion layer was formed with 0.2 μm of chromium only in the portion where the transfer layer was to be formed. The light-to-heat conversion layer does not overlap under the partition pattern. Other parts were produced in the same manner as in Examples 1 to 3.

デバイス基板は以下のとおり作製した。ITO透明導電膜を140nm堆積させた無アルカリガラス基板(ジオマテック株式会社製、スパッタリング成膜品)を38×46mmに切断し、フォトリソ法によりITOを所望の形状にエッチングした。次に、ドナー基板と同様にパターニングされたポリイミド前駆体膜を、300℃、10分間ベーキングして、ポリイミド系の絶縁層を形成した。   The device substrate was produced as follows. A non-alkali glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., sputtering film-formed product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to 140 nm was cut into 38 × 46 mm, and ITO was etched into a desired shape by a photolithography method. Next, the polyimide precursor film patterned similarly to the donor substrate was baked at 300 ° C. for 10 minutes to form a polyimide-based insulating layer.

この絶縁層の高さは1.8μmで、断面は順テーパー形状であった。絶縁層のパターン内部には幅70μm、長さ270μmのITOを露出する開口部が、それぞれ100、300μmのピッチで配置されていた。この基板をUVオゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が3×10−4Pa以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、銅フタロシアニン(CuPc)を20nm、NPDを40nm、発光領域全面に蒸着により積層した。 The height of this insulating layer was 1.8 μm and the cross section was a forward tapered shape. Openings exposing ITO with a width of 70 μm and a length of 270 μm were arranged at a pitch of 100 and 300 μm inside the pattern of the insulating layer. This substrate was subjected to UV ozone treatment, installed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 3 × 10 −4 Pa or less. By a resistance heating method, 20 nm of copper phthalocyanine (CuPc) and 40 nm of NPD were stacked as a hole transport layer by vapor deposition over the entire light emitting region.

このデバイス基板に対して実施例および比較例のドナー基板を用いて、転写層を転写した。具体的には、前記ドナー基板の区画パターンと前記デバイス基板の絶縁層との位置を合わせて対向させ、3×10−4Pa以下の真空中で保持した後に、大気中に取り出した。絶縁層と区画パターンとで区画される転写空間は真空に保持されていた。この状態で、転写材料の一部と区画パターンの一部が同時に加熱されるように、ドナー基板のガラス基板側から波長800nm前後のレーザー(光源:半導体レーザーダイオード)を照射し、転写材料のAlqをデバイス基板の下地層である正孔輸送層上に転写した。レーザー強度は光熱変換層の膜厚に応じて10〜80W/mmに調整し、スキャン速度は0.1であり、発光領域全面に転写されるように、レーザーをオーバーラップさせる方式で繰り返しスキャンを実施した。 The transfer layer was transferred to the device substrate using the donor substrate of Examples and Comparative Examples. Specifically, the positions of the partition pattern of the donor substrate and the insulating layer of the device substrate were aligned and held in a vacuum of 3 × 10 −4 Pa or less, and then taken out into the atmosphere. The transfer space partitioned by the insulating layer and the partition pattern was kept in a vacuum. In this state, a laser (light source: semiconductor laser diode) having a wavelength of about 800 nm is irradiated from the glass substrate side of the donor substrate so that a part of the transfer material and a part of the partition pattern are heated at the same time. 3 was transferred onto the hole transport layer which is the underlying layer of the device substrate. The laser intensity is adjusted to 10-80 W / mm 2 according to the film thickness of the light-to-heat conversion layer, the scan speed is 0.1, and the laser is overlapped so that it is transferred to the entire light emitting area. Carried out.

Alq転写後のデバイス基板を、再び真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が3×10−4Pa以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、電子輸送層として下記に示すE−1を25nm、発光領域全面に蒸着した。次に、ドナー材料(電子注入層)としてフッ化リチウムを0.5nm、さらに、第二電極としてアルミニウムを100nm蒸着して、5mm角の発光領域をもつ有機EL素子を作製した。 The device substrate after Alq 3 transfer, and reinstalled in a vacuum evaporation apparatus was evacuated to a vacuum degree in the apparatus is equal to or less than 3 × 10 -4 Pa. E-1 shown below as an electron transport layer was deposited on the entire surface of the light emitting region by resistance heating. Next, lithium fluoride was deposited at 0.5 nm as a donor material (electron injection layer), and aluminum was deposited at 100 nm as a second electrode, thereby producing an organic EL device having a 5 mm square light emitting region.

その後、ドナー基板の区画パターン内を顕微鏡にて目視観察した。結果は、区画パターン内に転写層の転写残りがない場合を「良好」と判断し、区画パターンと光熱変換層の境界付近に転写材料がわずかに残った場合を「良」と判断し、境界部分に転写材料が明確に残った場合を「不良」と判断した。   Thereafter, the inside of the partition pattern of the donor substrate was visually observed with a microscope. As a result, when there is no transfer residue of the transfer layer in the partition pattern, it is judged as “good”, and when a little transfer material remains near the boundary between the partition pattern and the photothermal conversion layer, it is judged as “good”. A case where the transfer material clearly remained in the portion was judged as “bad”.

結果を表2に示す。また、実施例で用いたクロム、モリブデン、タンタル、チタン、ニオブ、バナジウム、白金および金の熱伝導率、体積比熱、密度、比熱は表1に示す。8つの金属の中で熱伝導率が最も低いのはチタンで17.1W/mKである。このチタンを用いて厚み0.2μmの光熱変換層を構成した実施例6は、光熱変換層と区画パターンの境界にわずかに転写材料の残留が認められ、「良」と判断した。それ以外の実施例1乃至5は全て転写残りはなく、「良好」と判断できた。   The results are shown in Table 2. Table 1 shows the thermal conductivity, volume specific heat, density, and specific heat of chromium, molybdenum, tantalum, titanium, niobium, vanadium, platinum, and gold used in the examples. Among the eight metals, titanium has the lowest thermal conductivity of 17.1 W / mK. In Example 6 in which a light-to-heat conversion layer having a thickness of 0.2 μm was formed using this titanium, a slight residual transfer material was observed at the boundary between the light-to-heat conversion layer and the partition pattern. In all other Examples 1 to 5, there was no untransferred residue, and it was judged as “good”.

また、チタンをさらに薄くした(0.1μm)実施例7では、区画パターンの境界で転写材料の転写残りが僅かに認められ、「良」乃至「不良」と判断した。なお、転写材を転写した相手であるEL素子側では、この時発光層の薄い領域があり、わずかに正孔輸送層からの青色発光が混在し、「わずかに異常」と判断した。これは、光熱変換層が薄いと区画パターンに熱を奪われて局所的に冷めやすくなり、温度ムラが大きくなるからと考えられる。   Further, in Example 7 in which titanium was further thinned (0.1 μm), a slight transfer residue of the transfer material was recognized at the boundary of the partition pattern, and it was judged as “good” to “bad”. In addition, on the EL element side to which the transfer material was transferred, there was a thin region of the light emitting layer at this time, and the blue light emission from the hole transport layer was slightly mixed, and it was judged as “slightly abnormal”. This is presumably because if the light-to-heat conversion layer is thin, the partition pattern is deprived of heat and easily cooled locally, resulting in a large temperature unevenness.

一方、区画パターンの下側が直接支持板に接触して構成された比較例1は、光熱変換層と区画パターンの境界で転写材料の転写残りが認められ、「不良」と判断した。光熱変換層は照射されたレーザーが熱に変換されるが、光熱変換層の熱容量が小さいために、区画パターンに熱拡散が起きた際に、光熱変換層の温度低下が大きく、転写が十分に行われなかったためと考えられる。   On the other hand, in Comparative Example 1 configured such that the lower side of the partition pattern was in direct contact with the support plate, transfer residue of the transfer material was recognized at the boundary between the light-to-heat conversion layer and the partition pattern, and was judged to be “bad”. In the light-to-heat conversion layer, the irradiated laser is converted into heat, but due to the small heat capacity of the light-to-heat conversion layer, when thermal diffusion occurs in the partition pattern, the temperature drop of the light-to-heat conversion layer is large and the transfer is sufficiently It is thought that it was not done.

また、比較例1は、作製した有機ELでも発光層の薄い異常領域が認められ、正孔輸送層からの青色発光が混在した。現象は実施例7と似ていたが、実施例7より発光色の混在が明らかであったため、EL素子側を「異常」と判断した。   In Comparative Example 1, a thin abnormal region of the light emitting layer was observed even in the produced organic EL, and blue light emission from the hole transport layer was mixed. Although the phenomenon was similar to that in Example 7, since the mixed emission color was clear from Example 7, the EL element side was determined to be “abnormal”.

EL素子側に異常が認められなかった有機EL素子は、さらに10mA/cmの電流条件で発光させ、分光放射輝度計により正面輝度を測定し、発光効率(cd/A)を算出した。発光層(Alqを25nm)を含むすべての層を蒸着によって同様に作製した有機EL素子を基準とし、発光効率の低下割合が10%未満であれば「正常」、また、10%以上40%未満の低下であれば「少し低下」、40%以上の低下であれば「大きく低下」とした結果を表2に示した。転写材料と接する光熱変換層表面の材質が五族の金属や貴金属である場合に、性能低下が抑制される傾向が認められた。 The organic EL element in which no abnormality was observed on the EL element side was further caused to emit light under a current condition of 10 mA / cm 2 , the front luminance was measured with a spectral radiance meter, and the luminous efficiency (cd / A) was calculated. Based on an organic EL device in which all layers including a light emitting layer (Alq 3 of 25 nm) were similarly prepared by vapor deposition, “normal” when the rate of decrease in luminous efficiency is less than 10%, and 10% or more and 40% Table 2 shows the results of “a little decrease” if the decrease was less than “lower” and “large decrease” if the decrease was 40% or more. When the material on the surface of the light-to-heat conversion layer in contact with the transfer material is a Group 5 metal or a noble metal, a tendency for performance degradation to be suppressed was observed.

Figure 2010080439
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Figure 2010080439
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10 有機EL素子(デバイス基板)
11 支持体
12 TFT(取り出し電極含む)
13 平坦化膜
14 絶縁層
15 第一電極
16 正孔輸送層
17 発光層
18 電子輸送層
19 第二電極
20 デバイス基板
21 支持体
27 転写膜
30 ドナー基板
31 支持体
33 光熱変換層
34 区画パターン
37 転写材料
39 転写補助層
60 区画パターン高さ
61 区画パターン上面
64 撥液層
66 区画パターン上面幅
67 断面幅
10 Organic EL elements (device substrates)
11 Support 12 TFT (including extraction electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Flattening film 14 Insulating layer 15 1st electrode 16 Hole transport layer 17 Light emitting layer 18 Electron transport layer 19 Second electrode 20 Device substrate 21 Support body 27 Transfer film 30 Donor substrate 31 Support body 33 Photothermal conversion layer 34 Partition pattern 37 Transfer material 39 Transfer auxiliary layer 60 Partition pattern height 61 Partition pattern upper surface 64 Liquid repellent layer 66 Partition pattern upper surface width 67 Section width

Claims (9)

基板と、前記基板上に形成された光熱変換層と、少なくとも一部が前記光熱変換層の上面に形成された区画パターンと、前記区画パターン内に形成された転写層を含む転写用ドナー基板。 A donor substrate for transfer comprising a substrate, a photothermal conversion layer formed on the substrate, a partition pattern formed at least partially on the top surface of the photothermal conversion layer, and a transfer layer formed in the partition pattern. 前記転写層は、少なくとも1の区画パターン内と他の区画パターン内で異なる転写材料で構成される請求項1に記載された転写用ドナー基板。 The transfer donor substrate according to claim 1, wherein the transfer layer is made of a transfer material different in at least one partition pattern and in another partition pattern. 前記光熱変換層が厚さ0.2μm以上の金属膜を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 The transfer donor substrate according to claim 1, wherein the photothermal conversion layer includes a metal film having a thickness of 0.2 μm or more. 前記光熱変換層の熱伝導率が50W/mK以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 The transfer donor substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the photothermal conversion layer has a thermal conductivity of 50 W / mK or more. 前記光熱変換層の体積比熱が2J/cmK以上であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 Transfer donor substrate according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the volume specific heat of the light-to-heat conversion layer is 2J / cm 3 K or more. 前記光熱変換層が単一の金属層であり、前記金属がバナジウム、ニオブ、タンタル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウムからなる群より選ばれる金属である請求項1乃至5のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 The photothermal conversion layer is a single metal layer, and the metal is a metal selected from the group consisting of vanadium, niobium, tantalum, gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium and osmium. 5. A donor substrate for transfer according to any one of claims 5. 前記光熱変換層が複数層からなり、前記複数層のうち前記転写層と接触する層がバナジウム、ニオブ、タンタル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウムからなる群より選ばれる金属である請求項1乃至5のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 The photothermal conversion layer is composed of a plurality of layers, and the layer in contact with the transfer layer among the plurality of layers is selected from the group consisting of vanadium, niobium, tantalum, gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium and osmium. The donor substrate for transfer according to any one of claims 1 to 5, which is a metal. 前記転写層は有機EL素子構成材料で構成された請求項1乃至7のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板。 The transfer donor substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the transfer layer is made of an organic EL element constituent material. 請求項1乃至8のいずれか1の請求項に記載された転写用ドナー基板をデバイス基板と対向させる工程と、前記光熱変換層に光を照射する工程を有するデバイスの製造方法。 A method for manufacturing a device, comprising: a step of causing the transfer donor substrate according to any one of claims 1 to 8 to face a device substrate; and a step of irradiating the photothermal conversion layer with light.
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