JP2010086840A - Patterning method, and device manufacturing method using the same - Google Patents

Patterning method, and device manufacturing method using the same Download PDF

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茂雄 藤森
Nobuhiko Shirasawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patterning method capable of enlarging a device and highly precisely forming a fine pattern without deteriorating characteristics of a thin film including an organic EL material, and to provide a device manufacturing method using the patterning method. <P>SOLUTION: A photothermal conversion layer and a partition pattern are formed on a substrate, a donor substrate in which a transfer material exists is disposed face to face with a device substrate in the partition pattern, light having a width wider than the sum of each width of m (m is 2 or larger integers) transfer materials and the width of the partition pattern existing between these transfer materials is emitted to the photothermal conversion layer a plurality of times separately. Accordingly, the m transfer materials are collectively transferred to the device substrate, and at least one transfer material among the m transfer material is transferred in the thickness direction n times (n is 2 or larger integers) separately. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機EL素子をはじめとし、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のパターニング方法、および、かかるパターニング方法を使用するデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for patterning a thin film constituting a device such as an organic EL element, an organic TFT, a photoelectric conversion element, and various sensors, and a method for manufacturing a device using the patterning method.

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)、薄型ディスプレイ、面型照明装置をターゲットの一つとして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. Showed that organic EL elements emit light with high brightness (see Non-Patent Document 1), many research institutions have studied thin display and surface illumination devices as targets. .

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いう他の薄型ディスプレイにない特色を有し、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。   This light-emitting element has a characteristic that is thin and has high brightness emission under a low driving voltage, which is not found in other thin displays. By using various organic materials for the light-emitting layer, red (R), green (G) Since various emission colors such as the three primary colors of blue (B) can be obtained, practical use as a color display is progressing.

現在の有機ELディスプレイの典型的な構造の一つであるアクティブマトリクス型カラーディスプレイの構造を図1に示す。有機ELディスプレイとして、優れた特性を有するには、少なくとも発光層17R、17G、17Bが均一な発光を有し、発光強度が長時間変化しないことが要求される。   FIG. 1 shows the structure of an active matrix color display, which is one of the typical structures of current organic EL displays. In order to have excellent characteristics as an organic EL display, it is required that at least the light emitting layers 17R, 17G, and 17B have uniform light emission and the light emission intensity does not change for a long time.

そのためには、発光層の膜厚が均一であること、発光層を形成する有機材料の純度が極めて高純度であること、高純度で均一な膜厚の微細パターンを精度良く基板上に形成することが要求される。さらに、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。   For this purpose, the thickness of the light emitting layer is uniform, the purity of the organic material forming the light emitting layer is extremely high, and a fine pattern with a high purity and a uniform thickness is accurately formed on the substrate. Is required. Furthermore, 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、マスク蒸着法でパターニングに使用される蒸着マスクは、微細パターンを精度良く基板上に形成するためには、使用する金属板に精密なパターン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, the vapor deposition mask used for patterning by the mask vapor deposition method needs to open a precise pattern on the metal plate to be used in order to form a fine pattern on the substrate with high accuracy. It is difficult to achieve compatibility, and the larger the size, the more the adhesion between the substrate and the vapor deposition mask tends to be impaired. Therefore, application to a large organic EL display is difficult.

ドライプロセスで大型化を実現するために、あらかじめドナーフィルム上の有機EL材料をパターニングしておき、デバイス基板とドナーフィルム上の有機EL材料を密着させた状態で、ドナーフィルム全体を加熱することで有機EL材料を転写させる方法が開示されている(特許文献1参照)。さらに、区画パターン(隔壁)内にパターニングされた有機EL材料をデバイス基板に接しない配置で対向させ、ホットプレートによりドナー基板全体を加熱することで有機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が開示されている(特許文献2参照)。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、しかも大型化するほど変位量が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があった。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。   In order to realize an increase in size by a dry process, the organic EL material on the donor film is patterned in advance, and the entire donor film is heated while the device substrate and the organic EL material on the donor film are in close contact with each other. A method of transferring an organic EL material is disclosed (see Patent Document 1). Further, the organic EL material patterned in the partition pattern (partition wall) is opposed to the device substrate so as not to contact the device substrate, and the donor substrate is heated by a hot plate to evaporate the organic EL material and deposit it on the device substrate. A transfer method is disclosed (see Patent Document 2). 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, and the amount of displacement increases as the size increases. There was a problem that high-precision patterning was difficult. 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、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、光熱変換層のみを加熱、昇温して、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が開発されている(特許文献3〜4参照)。しかしながら、発生した熱は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、その境界も明確ではない。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高温に加熱されるため、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。   As a method of preventing displacement due to thermal expansion of the donor substrate, a photothermal conversion layer is formed on the donor substrate, an organic EL material is formed on the entire surface by thermal evaporation, and the photothermal conversion layer is partially irradiated with a high-intensity laser. To selectively transfer a portion of the organic EL material formed on the entire surface or separately coated with R, G, and B without using a partition pattern to the device substrate by heating and heating only the photothermal conversion layer A method has been developed (see Patent Documents 3 to 4). However, since the generated heat is also diffused in the lateral direction, 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 to a high temperature 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。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る。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。
“Applied Physics Letters”、(米国)、 1987年、51巻、12号、913−915頁 特開2002−260854号公報 特開2000−195665号公報 特許第3789991号公報 特開2005−149823号公報 特開2004−87143号公報
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. 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.
“Applied Physics Letters” (USA), 1987, 51, 12, 913-915. JP 2002-260854 A JP 2000-195665 A Japanese Patent No. 3789991 JP 2005-149823 A JP 2004-87143 A

上記のとおり、従来の転写法技術においては、所望のパターンサイズの有機EL材料を正確に転写するには、横方向への熱の伝導を極力防止する必要から、光転写において、高エネルギー光を短時間、画素ごとに照射することが不可欠であり、大型基板で、高い生産性を維持しながら、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。   As described above, in the conventional transfer technique, in order to accurately transfer the organic EL material having a desired pattern size, it is necessary to prevent heat conduction in the lateral direction as much as possible. It is indispensable to irradiate each pixel for a short time, and it has been difficult to stably realize fine patterning without damaging the organic EL material while maintaining high productivity with a large substrate.

本発明はかかる問題を解決し、有機EL材料をはじめとした薄膜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高い生産性を維持しながら、可能とするパターニング方法、および、かかるパターニング方法を使用するデバイスの製造方法を提供することが目的である。   The present invention solves such problems, and enables a patterning method that enables large-scale and high-precision fine patterning while maintaining high productivity without deteriorating the characteristics of thin films including organic EL materials, and It is an object to provide a method of manufacturing a device that uses such a patterning method.

本発明は、脱ガスなどの悪影響を及ぼす可能性のある区画パターンを有するドナー基板を用いて光による転写法を利用しても、従来の問題点を解決できるよう鋭意研究することによりなされたものである。   The present invention has been made by earnestly researching so as to solve the conventional problems even if a light transfer method is used using a donor substrate having a partition pattern that may have adverse effects such as degassing. It is.

すなわち、本発明は、基板上に光熱変換層と区画パターンが形成され、前記区画パターン内に転写材料が存在するドナー基板をデバイス基板と対向配置し、m個(mは2以上の整数)の転写材料の各々の幅とそれらの転写材料の間に存在する区画パターンの幅との合計よりも広い幅の光を光熱変換層に複数回に分けて照射することで、前記m個の転写材料をデバイス基板に一括して転写し、かつ、前記m個の転写材料のうち少なくとも1つの転写材料を膜厚方向にn回(nは2以上の整数)に分割して転写することを特徴とするパターニング方法である。   That is, according to the present invention, a photothermal conversion layer and a partition pattern are formed on a substrate, and a donor substrate having a transfer material in the partition pattern is arranged to face the device substrate, and m (m is an integer of 2 or more). By irradiating the light-to-heat conversion layer in multiple times with light having a width wider than the total of the widths of the transfer materials and the widths of the partition patterns existing between the transfer materials, the m transfer materials And transferring at least one transfer material out of the m transfer materials divided in n times (n is an integer of 2 or more) in the film thickness direction. Patterning method.

本発明は、有機EL材料をはじめとした薄膜にダメージを与えず、大型化かつ高精度の微細パターニングを高い生産性を保持しながら可能とするという、著しい効果をもたらすものである。   The present invention brings about a remarkable effect of enabling large-scale and high-precision fine patterning while maintaining high productivity without damaging a thin film including an organic EL material.

図2および図3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多くの図は、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。   2 and 3 are a cross-sectional view and a plan view showing an example of the thin film patterning method of the present invention. It should be noted that many figures used in this specification are described by extracting the minimum unit of RGB sub-pixels constituting a large number of pixels in a color display. 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2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。転写材料37R、37G、37Bは横に複数並んで副画素を形成している。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。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。   In FIG. 2, 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. A plurality of transfer materials 37R, 37G, and 37B are arranged side by side to form subpixels. 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. 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.

ドナー基板30の支持体31側から光(図ではレーザーを例示)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。この際に、転写材料37R、37G、37Bのうち少なくとも1つの転写材料が、一度に全ての膜厚が転写されずに残り、2回目以降の照射によって残りの転写が完了する、すなわち、膜厚方向にn回(nは2以上の整数)に分割して転写することが本発明の特徴である。   Light (a laser is illustrated in the figure) is incident from the support 31 side of the donor substrate 30 and is absorbed by the photothermal conversion layer 33, and the transfer materials 37R, 37G, and 37B are simultaneously heated and evaporated by the heat generated there. By depositing on the hole transport layer 16 of the device substrate 10, the light emitting layers 17R, 17G, and 17B are collectively transferred. 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. . At this time, at least one transfer material of the transfer materials 37R, 37G, and 37B remains without transferring all the film thickness at once, and the remaining transfer is completed by the second and subsequent irradiations. It is a feature of the present invention that the transfer is divided n times in the direction (n is an integer of 2 or more).

本発明においては、一度に全ての膜厚を転写させないので、例えば、レーザーの照射時間が同じとすると、より小さな蒸発速度で転写材料を転写できる。これは、用いる光の強度が小さく、転写温度がより低温であることを意味するので、転写材料への負荷が小さく、熱劣化を抑制することができる。光の強度が小さいため、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。   In the present invention, since not all film thicknesses are transferred at one time, for example, when the laser irradiation time is the same, the transfer material can be transferred at a lower evaporation rate. This means that the intensity of light used is small and the transfer temperature is lower, so that the load on the transfer material is small and thermal degradation can be suppressed. Because the light intensity is small, even if the transfer material and the partition pattern are heated so that they are heated at the same time, the device performance may be adversely affected by separation of the partition pattern or degassing of the partition pattern. It can be minimized.

本発明では、ドナー基板にデバイス基板に対応する区画パターンを正確に描き、正確に描かれた区画パターン内に転写材料を準備し、該ドナー基板を位置合わせした状態で、デバイス基板と相対向して配置する。これによりドナー基板とデバイス基板の対応する各副画素の位置合わせが正確に可能となる。これにより横への熱の広がりによる混色や不純物汚染を考慮する必要がなくなり、これまで転写に使用されていた短時間照射ではなく長時間照射して、転写材料をデバイス基板に転写することが可能となる。さらに小さな蒸発速度で転写材料を転写できるので、光の強度をさらに小さくして、転写材料への負荷をより軽減して、熱劣化を相乗効果的に抑制することができる。   In the present invention, a partition pattern corresponding to the device substrate is accurately drawn on the donor substrate, a transfer material is prepared in the accurately drawn partition pattern, and the donor substrate is aligned with the device substrate. Arrange. This makes it possible to accurately align the corresponding subpixels of the donor substrate and the device substrate. This eliminates the need to consider color mixing and impurity contamination due to the spread of heat to the side, and it is possible to transfer the transfer material to the device substrate by irradiating for a long time instead of the short-time irradiation previously used for transfer. It becomes. Since the transfer material can be transferred at a lower evaporation rate, the light intensity can be further reduced, the load on the transfer material can be further reduced, and thermal degradation can be suppressed synergistically.

また、転写部分のみに光を照射する従来方式では、図4に示すように、区画パターンと転写材料の境界における温度低下が問題であった。本発明では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。   Further, in the conventional method in which only the transfer portion is irradiated with light, as shown in FIG. In the present invention, the transfer material existing at the boundary can be sufficiently heated and transferred. 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.

1画素に対応する転写材料のみを部分的に転写する従来方式において、膜厚方向にn回に分割して転写しても、材料劣化を抑制する効果は得られるが、基板1枚あたりの処理時間が概略n倍になるために、生産性が大きく低下するという問題があった。しかし、本発明では、m個(mは2以上の整数)の転写材料を一括して転写することから、生産性を維持することができる。特に、m≧nの条件を満たす幅の広い光を用いると、従来方式と同等以上の高い生産性を確保できるため好ましい。   In the conventional method in which only the transfer material corresponding to one pixel is partially transferred, the effect of suppressing the material deterioration can be obtained even if the transfer is divided n times in the film thickness direction, but the processing per substrate is obtained. Since the time is approximately n times, there is a problem that productivity is greatly reduced. However, according to the present invention, m (m is an integer of 2 or more) transfer materials are collectively transferred, so that productivity can be maintained. In particular, it is preferable to use wide light that satisfies the condition of m ≧ n because high productivity equal to or higher than that of the conventional method can be secured.

転写材料37R、37G、37Bは、それぞれ異なる蒸発速度の温度特性をもつことが珍しくない。したがって、例えば図5に示すように、幅の広い均一光を照射した場合に、転写材料37Bは1回目の照射で全膜厚が転写されるが、37Rと37Gはそれぞれ半分の膜厚が転写され、2回目の照射によって37Rと37Gの残りの転写を完了させることが可能である。1回目の照射後にはドナー基板30上に転写材料37Bが存在しなくても、1回目と同じ配置で2回目の照射をすることができる。同様の考え方で、例えば、37Rを10回、37Gを7回、37Bを5回などに分割して転写することができる。また、初めから転写材料37Bが形成されておらず、37Rと37Gのみが形成されたドナー基板を用いることもできる。   It is not uncommon for the transfer materials 37R, 37G, and 37B to have different evaporation rate temperature characteristics. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, when the wide uniform light is irradiated, the transfer material 37B is transferred with the entire film thickness by the first irradiation, but 37R and 37G are transferred with half the film thickness. The remaining transfer of 37R and 37G can be completed by the second irradiation. Even if the transfer material 37B does not exist on the donor substrate 30 after the first irradiation, the second irradiation can be performed in the same arrangement as the first irradiation. In the same way, for example, 37R can be transferred 10 times, 37G 7 times, 37B 5 times, and the like. It is also possible to use a donor substrate on which only the transfer material 37B is not formed and only 37R and 37G are formed.

転写材料37R、37G、37Bが有機EL素子の発光材料である場合には、後述のように、転写材料がホスト材料とドーパント材料との混合物であり、それらが異なる蒸発速度の温度特性をもつことが珍しくない。例えば、ホスト材料と比較してドーパント材料の蒸発温度が低い場合に、低温かつ長時間の加熱ではドーパント材料が先に全て蒸発してしまうという現象が起こりやすいが、ある程度以上の高温加熱では、ホスト材料とドーパント材料が実質的に同じ比率のまま蒸発するフラッシュ蒸発と呼ばれる現象を利用できるようになる。本発明では、光照射時間と光照射強度だけでなく転写回数を制御することができるので、材料劣化を抑制しつつ、フラッシュ蒸発に準ずる適度な高速蒸発条件を探し出すことが比較的容易になるので、転写前後でホスト材料とドーパント材料比率の変わらない転写を実現することが可能である。   When the transfer materials 37R, 37G, and 37B are light emitting materials for an organic EL element, the transfer material is a mixture of a host material and a dopant material as described later, and they have temperature characteristics with different evaporation rates. Is not uncommon. For example, when the evaporation temperature of the dopant material is lower than that of the host material, a phenomenon in which all of the dopant material evaporates first when heated at a low temperature for a long time. A phenomenon called flash evaporation, in which the material and the dopant material evaporate at substantially the same ratio, can be used. In the present invention, since it is possible to control not only the light irradiation time and the light irradiation intensity but also the number of times of transfer, it is relatively easy to find an appropriate high-speed evaporation condition equivalent to flash evaporation while suppressing material deterioration. It is possible to realize transfer in which the ratio of the host material and the dopant material does not change before and after the transfer.

また、本発明によれば、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。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。   Further, according to the present invention, since light is sufficiently absorbed by the light-to-heat conversion layer, each RGB light emitting layer having a different light absorption spectrum can be heated to the same temperature using the same light source, There is no concern that the device substrate is heated by the transmitted light. 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. 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.

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材料より厚い部分の温度はさらに上昇が抑えられ、区画パターンを通じての温度上昇によるデバイス基板の劣化は問題ないレベルに抑えることが出来る。   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 material is further suppressed, and the temperature through the partition pattern is suppressed. Deterioration of the device substrate due to the rise can be suppressed to a problem-free level.

弱い光を長時間照射することにより、光熱変換層はほぼ均一な温度に加熱され、RGB各発光層内の温度ムラは最小限に抑えられ、これにより転写される画素膜厚を均一に形成することが可能となる。さらにRGB各発光層は、異なる光吸収スペクトルを持ち、転写スピードが異なるが、発光層間の膜厚差を問題のないレベルに抑えることが出来る。   By irradiating weak light for a long time, the light-to-heat conversion layer is heated to a substantially uniform temperature, and the temperature unevenness in each of the RGB light emitting layers is minimized, thereby forming the transferred pixel thickness uniformly. It becomes possible. Further, each RGB light emitting layer has a different light absorption spectrum and a different transfer speed, but the film thickness difference between the light emitting layers can be suppressed to a level with no problem.

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。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。   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. 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.

以下では、本発明をさらに詳細に説明する。   In the following, the present invention will be described in more detail.

(1)照射光
本発明では、材料や光照射条件を選べば、転写材料37が膜形状を保持した状態でデバイス基板20の支持体21に到達するアブレーションモードを使用することもできるが、材料へのダメージを低減する観点からは、転写材料37が1〜100単位の分子(原子)にほぐれた状態で蒸発し、転写される蒸着モードを使用する方が好ましい。
(1) Irradiation light In the present invention, if a material and light irradiation conditions are selected, an ablation mode in which the transfer material 37 reaches the support 21 of the device substrate 20 in a state where the film shape is maintained can be used. From the viewpoint of reducing damage to the film, it is preferable to use a vapor deposition mode in which the transfer material 37 evaporates in a state of being loosened by 1 to 100 units of molecules (atoms) and transferred.

本発明では転写材料へのダメージが低減されるので、同時に区画パターンへのダメージも低減されることになり、区画パターンを有機材料で形成しても劣化が起こりにくくなる。そのため、ドナー基板を複数回に渡って再利用できる、パターニングに掛かるコストを低減できる。また、光を照射する絶対位置や、1回目と2回目の光照射の相対位置を厳密に制御する必要がなくなることから、光を照射する装置の機構も簡素化できる。   In the present invention, since the damage to the transfer material is reduced, the damage to the partition pattern is also reduced at the same time, and even if the partition pattern is formed of an organic material, the deterioration hardly occurs. Therefore, the cost required for patterning can be reduced because the donor substrate can be reused a plurality of times. In addition, since it is not necessary to strictly control the absolute position of light irradiation and the relative position of the first and second light irradiation, the mechanism of the light irradiation apparatus can be simplified.

照射光の光源としては、照射強度の制御が容易で、照射光の形状制御に優れるレーザーを好ましい光源として例示できるが、赤外線ランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フラッシュランプなどの光源を利用することもできる。レーザーでは、半導体レーザー、ファイバーレーザー、YAGレーザー、アルゴンレーザー、窒素レーザー、エキシマレーザーなど公知のレーザーが利用できる。本発明における目的の1つは、転写材料へのダメージを低減することであるから、短時間に高強度の光が照射される間欠発振モード(パルス)レーザーより、連続発信モード(CW)レーザーの方が好ましい。   As a light source of the irradiation light, a laser that can easily control the irradiation intensity and excellent in the shape control of the irradiation light can be exemplified as a preferable light source, but a light source such as an infrared lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, a flash lamp is used. You can also As the laser, a known laser such as a semiconductor laser, a fiber laser, a YAG laser, an argon laser, a nitrogen laser, or an excimer laser can be used. Since one of the objects in the present invention is to reduce damage to the transfer material, the continuous wave mode (CW) laser is more suitable than the intermittent oscillation mode (pulse) laser irradiated with high intensity light in a short time. Is preferred.

照射光の波長は、照射雰囲気とドナー基板の支持体における吸収が小さく、かつ、光熱変換層において効率よく吸収されれば特に限定されない。従って、可視光領域だけでなく紫外光から赤外光まで利用できる。ドナー基板の好適な支持体の材料を考慮すると、好ましい波長領域として、300nm〜5μmを、更に好ましい波長領域として、380nm〜2μmを例示することができる。   The wavelength of the irradiation light is not particularly limited as long as the absorption in the irradiation atmosphere and the support of the donor substrate is small and it is efficiently absorbed in the photothermal conversion layer. Therefore, not only visible light region but also ultraviolet light to infrared light can be used. Considering a suitable support material for the donor substrate, 300 nm to 5 μm can be exemplified as a preferable wavelength region, and 380 nm to 2 μm can be illustrated as a more preferable wavelength region.

照射光の形状は上記で例示した矩形に限定されるものではない。線状、楕円形、正方形、多角形など転写条件に応じて最適な形状を選択できる。複数の光源から重ね合わせにより照射光を形成してもよいし、逆に、単一の光源から複数の照射光に分割することもできる。有機EL素子などにおいては、通常、画素は矩形に並んでいることから、照射光の形状も矩形であることが、ムラのない転写を行える観点から好ましい。   The shape of irradiation light is not limited to the rectangle illustrated above. The optimum shape can be selected according to the transfer conditions such as linear, elliptical, square, polygonal. Irradiation light may be formed by superposition from a plurality of light sources, or conversely, a single light source may be divided into a plurality of irradiation lights. In an organic EL element or the like, since pixels are usually arranged in a rectangle, it is preferable that the irradiation light has a rectangular shape from the viewpoint of performing transfer without unevenness.

転写領域に存在する全ての転写材料を転写させるためには、全領域をそれぞれ膜厚方向に複数回に分割して照射する必要がある。このときの照射方法は、転写材料へのダメージを低減するため、スキャン照射であることが好ましい。スキャン方法としては、m個の転写材料に照射できる程度の幅の光を、ある領域についてn回繰り返しスキャン照射してから次の領域に移る、という操作を繰り返してもよいし、または、そのような光をまず1度転写領域全体についてスキャン照射していき、すべて完了してから2回目のスキャン照射を行う、という操作をn回繰り返してもよい。このとき、転写領域の全面にわたって繰り返し数がn回である必要はなく、スキャン回数の異なる領域が混在していても良い。また、図3に示すようにy方向にスキャンしていく場合において、y方向のスキャンが完了し、x方向に隣り合う領域に移るときには、照射される領域が既に照射された領域とオーバーラップしてもよい。逆に、区画パターンは転写材料と接している近傍さえしっかり照射できればよいため、区画パターン上の例えば中央付近で照射されない領域が生じても構わない。そのため、光照射の位置合わせを大幅に軽減できる。   In order to transfer all the transfer materials existing in the transfer region, it is necessary to irradiate the entire region by dividing it in a plurality of times in the film thickness direction. The irradiation method at this time is preferably scanning irradiation in order to reduce damage to the transfer material. As a scanning method, it may be possible to repeat an operation in which light having a width that can irradiate m transfer materials is repeatedly scanned and irradiated n times for a certain area and then moved to the next area, or An operation may be repeated n times, in which the light is first scanned and irradiated once over the entire transfer region, and the second scanning irradiation is performed after all of the scanning is completed. At this time, the number of repetitions need not be n over the entire transfer region, and regions with different numbers of scans may be mixed. Further, when scanning in the y direction as shown in FIG. 3, when the scan in the y direction is completed and the region moves to an adjacent region in the x direction, the irradiated region overlaps with the already irradiated region. May be. On the contrary, the partition pattern only needs to be able to irradiate firmly even in the vicinity where it is in contact with the transfer material. Therefore, for example, a region that is not irradiated near the center on the partition pattern may be generated. Therefore, alignment of light irradiation can be greatly reduced.

また、図6(a)に示すように、ドナー基板30の転写領域38の全幅を覆うような光を照射することで、複数回のスキャンで全転写材料を一括転写することもできる。この配置では、ドナー基板30に対する光照射の位置合わせを大幅に軽減できる。図6(b)に示すように、基板上に転写領域38が複数存在する場合には、複数回のスキャンでそれらを一括転写することも可能である。   Further, as shown in FIG. 6A, by irradiating light that covers the entire width of the transfer region 38 of the donor substrate 30, all transfer materials can be collectively transferred by a plurality of scans. With this arrangement, alignment of light irradiation with respect to the donor substrate 30 can be greatly reduced. As shown in FIG. 6B, when there are a plurality of transfer regions 38 on the substrate, it is also possible to transfer them all at once by a plurality of scans.

スキャン速度は特に限定されないが、0.01〜2m/sの範囲が一般的に使用される。本発明では、光照射のエネルギー密度が比較的小さい条件で、より低速でスキャンすることで、転写材料へのダメージを低減することを目的の1つとしているので、この観点からは、スキャン速度は0.6m/s以下、さらに0.3m/s以下であることが好ましい。   The scanning speed is not particularly limited, but a range of 0.01 to 2 m / s is generally used. In the present invention, one of the purposes is to reduce damage to the transfer material by scanning at a lower speed under the condition that the energy density of light irradiation is relatively small. From this viewpoint, the scan speed is It is preferably 0.6 m / s or less, more preferably 0.3 m / s or less.

照射光の強度や転写材料の加熱温度の好ましい範囲を一概に例示するのは難しい。これらは、照射光の均一性、照射時間(スキャン速度)、ドナー基板の支持体や光熱変換層の材質や厚さ、反射率、区画パターンの材質や形状、転写材料の材質や厚さなど様々な条件に左右されるからである。光熱変換層に吸収されるエネルギー密度の典型値としては0.01〜10J/cmの範囲が、転写材料の加熱温度は220〜400℃の範囲が目安となる。 It is difficult to exemplify the preferable range of the intensity of irradiation light and the heating temperature of the transfer material. These are various such as uniformity of irradiation light, irradiation time (scanning speed), material and thickness of donor substrate support and photothermal conversion layer, reflectance, material and shape of partition pattern, material and thickness of transfer material, etc. This is because it depends on various conditions. A typical value of the energy density absorbed in the photothermal conversion layer is a range of 0.01 to 10 J / cm 2 , and a heating temperature of the transfer material is a range of 220 to 400 ° C.

図7は、光を一定時間照射した際の、転写材料(あるいは光熱変換層)の温度変化を示す概念図である。様々な条件によるので一概には言えないが、図7(a)のように、照射強度(パワー密度)が一定の条件では温度が徐々に上昇し、目標(蒸発温度)に達した後も上昇する傾向にある。この条件でも転写材料の厚さや耐熱性、照射時間によっては問題なく転写を実施できる。一方、転写材料へのダメージをより低減する好ましい照射方法として、図7(b)に示すように、温度が目標付近で一定となり、かつ、その期間が長くなるように、強度に分布をもたせた照射光を用いて、ある点における照射強度を時間的に変化させる例が挙げられる。転写材料へのダメージを低減できることは、同時に区画パターンへのダメージも低減できることを意味するので、例えば、区画パターンを感光性有機材料を利用して形成した場合でも、区画パターンが劣化せず、ドナー基板の再利用回数を増大できる。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing the temperature change of the transfer material (or photothermal conversion layer) when light is irradiated for a certain period of time. Since it depends on various conditions, it cannot be generally stated, but as shown in Fig. 7 (a), the temperature gradually increases when the irradiation intensity (power density) is constant and rises even after reaching the target (evaporation temperature). Tend to. Even under these conditions, transfer can be performed without any problem depending on the thickness, heat resistance, and irradiation time of the transfer material. On the other hand, as a preferable irradiation method for further reducing the damage to the transfer material, as shown in FIG. 7B, the intensity is distributed so that the temperature becomes constant near the target and the period becomes longer. There is an example in which the irradiation intensity at a certain point is changed with time using irradiation light. Since the ability to reduce the damage to the transfer material means that the damage to the partition pattern can be reduced at the same time, for example, even when the partition pattern is formed using a photosensitive organic material, the partition pattern does not deteriorate and the donor pattern is not deteriorated. The number of times the substrate is reused can be increased.

図8は、照射光の成形方法を示す斜視図である。図8(a)に示すように、光学マスク41によって円形の光束から矩形の照射光を切り出すことができる。光学マスク41の他にナイフエッジや光学干渉パターンなどを利用してもよい。図8(b)、(c)に示すように、レンズ42やミラー43により、光源44からの光を集光あるいは拡張することで照射光を成形することができる。また、上記の光学マスク41、レンズ42、ミラー43などを適宜組み合わせることで、任意の形状の照射光に成形することができるし、例えば、矩形照射光の長軸方向は均一な照射強度を有し、短軸方向にはガウシアン分布を有するように設計することも可能である。   FIG. 8 is a perspective view showing a method of forming irradiation light. As shown in FIG. 8A, rectangular irradiation light can be cut out from a circular light beam by the optical mask 41. In addition to the optical mask 41, a knife edge or an optical interference pattern may be used. As shown in FIGS. 8B and 8C, the irradiation light can be formed by condensing or expanding the light from the light source 44 by the lens 42 and the mirror 43. In addition, by appropriately combining the optical mask 41, the lens 42, the mirror 43, etc., the irradiation light can be formed into an arbitrary shape. For example, the long axis direction of the rectangular irradiation light has a uniform irradiation intensity. However, it can also be designed to have a Gaussian distribution in the minor axis direction.

図8(d)は、図7(b)に示した照射強度の時間依存性を実現する一例を示す。ドナー基板30の面に対して照射光をレンズ42を介して斜めに集光する。破線で示した仮想焦点面45の手前側がドナー基板30の光熱変換層(図示せず)に略一致するように配置すると、手前側はレンズ42の焦点距離と一致するオンフォーカス条件になるため照射密度が最大となり、奥側は焦点距離から外れるオフフォーカス条件になるため、光がぼけることで照射密度が低減する。このような配置で照射光を奥から手前に向けてスキャンすると、図7(b)に概念的に示した照射強度の時間依存性を得ることができる。   FIG. 8D shows an example for realizing the time dependency of the irradiation intensity shown in FIG. The irradiation light is condensed obliquely through the lens 42 with respect to the surface of the donor substrate 30. If the near side of the virtual focal plane 45 indicated by the broken line is arranged so as to substantially coincide with the photothermal conversion layer (not shown) of the donor substrate 30, the near side becomes an on-focus condition that coincides with the focal length of the lens 42. Since the density is maximized and the back side is in an off-focus condition that deviates from the focal length, the irradiation density is reduced by blurring of light. When the irradiation light is scanned from the back to the front in such an arrangement, the time dependency of the irradiation intensity conceptually shown in FIG. 7B can be obtained.

なお、光の照射方法はスキャンだけに限定されるものではない。例えば、図9(a)に示すように、ドナー基板30の転写領域38の全領域を覆う光を照射することもできる。この場合には、照射光をスキャンさせることなく全転写材料を一括して転写することができる。さらに、図9(b)に示すように、ドナー基板30の転写領域38を部分的に覆う光を照射し、次に未照射の部分を照射するステップ照射を使用してもよい。この場合も、照射光の前後の位置をオーバーラップさせてもよいので、光照射の位置合わせを大幅に軽減できる。   Note that the light irradiation method is not limited to scanning. For example, as shown in FIG. 9A, light covering the entire transfer region 38 of the donor substrate 30 can be irradiated. In this case, all the transfer materials can be transferred at once without scanning the irradiation light. Furthermore, as shown in FIG. 9B, step irradiation may be used in which light that partially covers the transfer region 38 of the donor substrate 30 is irradiated and then an unirradiated portion is irradiated. Also in this case, since the positions before and after the irradiation light may be overlapped, the alignment of the light irradiation can be greatly reduced.

(2)ドナー基板
本発明に用いられるドナー基板は光熱変換層の上に区画パターンを有する。従来、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ものとされていた。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、異物である区画パターンを積極的に加熱するように光を照射することは、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。
(2) Donor substrate The donor substrate used in the present invention has a partition pattern on the photothermal conversion layer. Conventionally, 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 was considered undesirable. Furthermore, it is a foreign substance 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. Irradiating light so as to positively heat the partition pattern has been unprecedented as it is likely to deteriorate the performance of the device.

しかし、本発明は、光熱変換層が設置されたドナー基板上において、あえて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することにより、初めて高精細なパターニングを可能としたものである。このようにできる理由は、前記の通り、用いる光の強度を小さくすることができるためである。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 for the first time by irradiating light on the donor substrate provided with the photothermal conversion layer so as to heat the partition pattern simultaneously with the transfer material. The reason why this can be done is that, as described above, the intensity of light used 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. .

ドナー基板の支持体は、光の吸収率が小さく、その上に光熱変換層や区画パターン、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。条件によっては樹脂フィルムを使用することが可能であり、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、アクリル樹脂、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、エポキシ樹脂、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例示できる。   The support for the donor substrate 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. Depending on the conditions, a resin film can be used, and the resin materials include polyester, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, acrylic resin, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, poly Examples include benzoxazole, epoxy resin, polypropylene, polyolefin, aramid resin, and silicone resin.

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条件に応じて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。   In terms of chemical / thermal stability, dimensional stability, mechanical strength, and transparency, a preferred support is a glass plate. Soda lime glass, alkali-free glass, lead-containing glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, low expansion glass, quartz glass and the like can be selected according to the conditions. 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。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300℃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更に好ましい。従って700μmのガラスを使用した場合は光熱変換層の厚みは2μm程度以下にする必要がある。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を最小に抑えることが可能となり、高精度パターニングが可能になる。   Even if the photothermal conversion layer 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. The allowable range depends on the size of the transfer region, the required accuracy of patterning, and the like. However, for example, the photothermal conversion layer rises by 300 ° C. from room temperature, and the temperature rise of the support increases to 1/100 of 300 ° C. When it is desired to suppress the temperature to 3 ° C. or less, 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 ° C. which is 1/300 of 300 ° C. In the case where it is desired to suppress the following, the thickness of the support is more preferably 300 times or more the thickness of the photothermal conversion layer. Therefore, when 700 μm glass is used, the thickness of the photothermal conversion layer needs to be about 2 μm or less. In this way, even if the size is increased, the amount of dimensional displacement due to thermal expansion can be minimized, and high-accuracy patterning is possible.

光熱変換層は、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。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も利用することができる。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た無機薄膜からなることが好ましく、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。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。   The photothermal conversion layer 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. A thin film in which carbon black, graphite, titanium black, organic pigments, metal particles, or the like are dispersed in a resin can also be used. In the present invention, since the photothermal conversion layer may be heated to about 300 ° C., the photothermal conversion layer is preferably composed of an inorganic thin film having excellent heat resistance. It is particularly preferred that As metal materials, tungsten, tantalum, molybdenum, titanium, chromium, gold, silver, copper, platinum, iron, zinc, aluminum, cobalt, nickel, magnesium, vanadium, zirconium, silicon, carbon, etc. Those laminated thin films can be used.

光熱変換層の支持体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 side of the photothermal conversion layer. Further, an antireflection layer may be formed on the surface of the support 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.

光熱変換層の転写材料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。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10(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10(b)に示すように、光熱変換層37と一体化してもよい。   If necessary, a transfer auxiliary layer can be formed on the transfer material side of the photothermal conversion layer. 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. Another example of the function of the transfer auxiliary layer is the uniform heating of the transfer material. For example, as shown in FIG. 10A, 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 from a material such as an excellent metal, and the transfer material 37 can be arranged to be carried in the gap. The transfer auxiliary layer having this function may be integrated with the photothermal conversion layer 37 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。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。   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. 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. The transfer auxiliary layer is preferably designed to be thin within a range satisfying the required function so as not to prevent the heat generated in the light-to-heat conversion layer from being efficiently transferred to the transfer material.

光熱変換層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ないが、デバイス基板や区画材料に光照射されるのは、好ましくないので、光照射範囲より大きめに形成する必要がある。通常はドナー基板全面に形成される。   If the photothermal conversion layer is formed in the part where the transfer material exists, the planar shape is not particularly limited, but it is not preferable to irradiate the device substrate or partition material with light, so it is formed larger than the light irradiation range. There is a need to. Usually, it is formed on the entire surface of the donor substrate.

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.

区画パターンは、転写材料の境界を規定し、光熱変換層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例として挙げることができる。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く、さらに、パターニング特性と耐熱性の面でも優れた材料としては、ポリイミドとポリベンゾオキサゾールを好ましい材料として例示できる。   The partition pattern is not particularly limited as long as it is a material / configuration that defines the boundary of the transfer material and is stable to the heat generated in the photothermal conversion layer. Examples of inorganic substances include oxides and nitrides such as silicon oxide and silicon nitride, glass and ceramics, and examples of organic substances include resins such as polyvinyl, polyimide, polybenzoxazole, polystyrene, acrylic, novolac, and silicone. . 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 small like an organic substance, and further, the patterning characteristics and As materials excellent in heat resistance, polyimide and polybenzoxazole can be exemplified as preferable materials.

区画パターン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することもできる。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 of forming the partition pattern is not particularly limited. When an inorganic material is used, known techniques such as vacuum deposition, EB deposition, sputtering, ion plating, CVD, and laser ablation are used. When an organic material is used, spin coating, 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. You can also 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3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。   The shape of the partition pattern is not limited to the lattice (matrix) structure exemplified above, but, for example, as illustrated in FIG. 3, three types of transfer materials 37R, 37G, and 37B are formed on the donor substrate 30. When the pattern is formed, the planar shape of the partition pattern 34 may be a stripe extending in the y direction.

区画パターンの厚さについては特に限定されない。例えば、図11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堆積する程度なので、転写材料37R、37G、37B間の混合を起こさずに転写することができる。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、さらに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、1〜100μm、さらに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 thickness of the partition pattern is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 11, 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 slightly spreads. Therefore, transfer can be performed without causing mixing between the transfer materials 37R, 37G, and 37B. 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 maintained in the range of 1 to 100 μm, and more preferably 2 to 20 μm. Therefore, the partition pattern is larger than the thickness of the transfer material. The thickness is preferably 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.

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。図2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。   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. As illustrated in FIG. 2, when a pattern such as the insulating layer 14 is present on the device substrate 10, the width of the insulating layer 14 (especially the upper width) is larger than the width of the partition pattern 34 (especially 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。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。   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. Liquid repellent treatment (surface energy control) can be applied. 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 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.

(3)転写材料
転写材料は、有機EL素子をはじめとし、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る。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、ドナー基板からデバイス基板へと転写されればよい。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。
(3) Transfer material The transfer material is a material for forming a thin film constituting a device such as an organic EL element, an organic TFT, a photoelectric conversion element, and various sensors. When heated, both organic materials and inorganic materials including metals can be transferred from the donor substrate to the device substrate by evaporation, sublimation, or ablation sublimation, or by using adhesive changes or volume changes. That's fine. 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.

転写材料の厚さは、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発光層の場合は、1回転写分の転写材料の厚さは10〜100nmが、さらに20〜50nmであることが好ましい。   It is difficult to indicate the thickness of the transfer material in general according to the function 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 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, and more preferably 20 to 50 nm.

転写材料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が、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た後に転写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、インクジェットを特に好ましい方法として例示できる。   The method for forming the transfer material is not particularly limited, and a dry process such as vacuum evaporation or sputtering can be used. However, as a method that can easily cope with an increase in size, at least a solution composed of the transfer material and a solvent is placed in the partition pattern. It is preferable to transfer after applying 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 viewpoint, inkjet can be exemplified as a particularly preferable method.

区画パターンがないと、塗液から形成される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、少なからず混合層が形成される。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した場合には、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。また、境界領域を除いて転写しなければならない都合上、一括転写ができないので、R、G、Bを順次に光照射して、それぞれ独立に転写する必要があり、横方向への熱伝導を極力抑制する必要から、高強度光の短時間照射が不可欠で、転写材料の熱劣化が起こりやすい。このような問題を解決する観点から、区画パターンと塗液から形成された転写材料を有するドナー基板を用いて、低エネルギー光を長時間照射して一括転写する本発明の方法は、転写材料の熱劣化を最小限に抑制し、一括転写により、生産性を低下させない観点から、優れた転写方式といえる。照射時の位置合わせ精度も、図5(b)で説明したように、厳しい精度は要求されず、大型基板の転写方式として適している。   Without the partition pattern, the RGB organic EL material layers formed from the coating liquid are in contact with each other, and the boundary is not uniform, and a mixed layer is formed in no small amount. In order to prevent this, it is difficult to make the film thickness of the boundary region the same as the center when the gap is formed so as not to contact each other. 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). In addition, because transfer must be performed except for the boundary area, batch transfer cannot be performed. Therefore, it is necessary to irradiate light sequentially to R, G, and B, and to transfer them independently, and to conduct heat conduction in the lateral direction. Since it is necessary to suppress as much as possible, it is indispensable to irradiate high-intensity light for a short time, and the transfer material is likely to be thermally deteriorated. From the viewpoint of solving such a problem, the method of the present invention in which a donor substrate having a transfer material formed from a partition pattern and a coating liquid is used for batch transfer by irradiating with low energy light for a long time is used for the transfer material. This is an excellent transfer method from the viewpoint of suppressing thermal degradation to a minimum and not reducing productivity by batch transfer. As described with reference to FIG. 5B, the alignment accuracy at the time of irradiation does not require strict accuracy and is suitable as a transfer method for a large substrate.

転写材料と溶媒とからなる溶液を塗布法に適用する場合には、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。従って、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 applying a solution consisting of a transfer material and a solvent to the coating method, generally adding a surfactant, dispersant, etc., adjusts the viscosity, surface tension, dispersibility, etc. of the solution to make an ink. Often to do. 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. Accordingly, 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)、安息香酸エチルなどを好適な溶媒として例示できる。   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 and the like can be exemplified 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、式(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、式(2)および式(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。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。   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 Formula (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 Formula (2) and Formula (3), an intramolecular cross-linked structure such as an ethylene group or a diketo group is introduced as a soluble group, and then the original material is formed by a process of desorbing ethylene or carbon monoxide therefrom. It can also be restored. 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.

Figure 2010086840
Figure 2010086840

(4)デバイス基板
デバイス基板の支持体は特に限定されず、ドナー基板で例示した材料を用いることができる。両者を対向させて転写材料を転写させる際に、温度変化による熱膨張の違いによりパターニング精度が悪化するのを防ぐためには、デバイス基板とドナー基板の支持体の熱膨張率の差は10ppm/℃以下であることが好ましく、またこれらの基板が同一材料からなることが更に好ましい。ドナー基板の特に好ましい支持体として例示したガラス板は、デバイス基板の特に好ましい支持体としても例示できる。なお、両者の厚さの違いは特に限定されない。
(4) Device substrate The support of the device substrate is not particularly limited, and the materials exemplified for the donor substrate can be used. In order to prevent the patterning accuracy from deteriorating due to the difference in thermal expansion due to temperature change when the transfer material is transferred with both facing each other, the difference in thermal expansion coefficient between the support of the device substrate and the donor substrate is 10 ppm / ° C. The following is preferable, and it is more preferable that these substrates are made of the same material. The glass plate exemplified as a particularly preferred support for the donor substrate can also be exemplified as a particularly preferred support for the device substrate. The difference in thickness between the two is not particularly limited.

デバイス基板は転写時には支持体のみから構成されていてもよいが、デバイスの構成に必要な構造物をあらかじめ支持体上に形成しておくほうが一般的である。例えば、図1に示した有機EL素子では、絶縁層14や正孔輸送層16までを従来技術によって形成しておき、それをデバイス基板として使用することができる。   The device substrate may be composed of only a support during transfer, but it is general that a structure necessary for the device configuration is formed on the support in advance. For example, in the organic EL element shown in FIG. 1, the insulating layer 14 and the hole transport layer 16 can be formed by a conventional technique and used as a device substrate.

上記絶縁層のような構造物は必須ではないが、デバイス基板とドナー基板とを対向させる際に、ドナー基板の区画パターンがデバイス基板に形成済みの下地層に接触し、傷つけることを防止する観点から、デバイス基板にあらかじめ形成されているのが好ましい。絶縁層の形成には、ドナー基板の区画パターンとして例示した材料や成膜方法、パターニング方法を利用することができる。絶縁層の形状や厚さ、幅、ピッチについても、ドナー基板の区画パターンで例示した形状や数値を例示することができる。   A structure such as the insulating layer is not essential, but when the device substrate and the donor substrate are opposed to each other, the partition pattern of the donor substrate is prevented from coming into contact with the underlying layer formed on the device substrate and being damaged. Therefore, it is preferably formed in advance on the device substrate. For the formation of the insulating layer, the materials exemplified as the partition pattern of the donor substrate, the film formation method, and the patterning method can be used. With respect to the shape, thickness, width, and pitch of the insulating layer, the shape and numerical values exemplified in the partition pattern of the donor substrate can be exemplified.

(5)転写プロセス
ドナー基板とデバイス基板とを真空中で対向させ、転写空間をそのまま真空に保持した状態で大気中に取り出し、転写を実施することができる。例えば、ドナー基板の区画パターンおよび/またはデバイス基板の絶縁層を利用して、これらに囲まれた領域を真空に保持することができる。この場合には、ドナー基板および/またはデバイス基板の周辺部に真空シール機能を設けてもよい。デバイス基板の下地層、例えば正孔輸送層が真空プロセスで形成され、発光層を本発明によってパターニングし、電子輸送層も真空プロセスで形成する場合は、ドナー基板とデバイス基板とを真空中で対向させ、真空中で転写を実行することが好ましい。この場合に、ドナー基板とデバイス基板とを真空中で高精度に位置合わせし、対向状態を維持する方法には、例えば、液晶ディスプレイの製造プロセスにおいて使用されている、液晶材料の真空滴下・貼り合わせ工程などの公知技術を利用することができる。また、転写雰囲気によらず、転写時にドナー基板を放熱あるいは冷却することもできるし、ドナー基板を再利用する場合には、ドナー基板をエンドレスベルトとして利用することも可能である。金属などの良導体で形成した光熱変換層を利用することで、ドナー基板を静電方式により容易に保持することができる。
(5) Transfer process The donor substrate and the device substrate are opposed to each other in a vacuum, and the transfer space can be taken out into the atmosphere while keeping the transfer space in a vacuum, and transfer can be performed. For example, the region surrounded by the partition pattern of the donor substrate and / or the insulating layer of the device substrate can be held in a vacuum. In this case, a vacuum sealing function may be provided at the periphery of the donor substrate and / or the device substrate. When a base layer of a device substrate, for example, a hole transport layer is formed by a vacuum process, a light emitting layer is patterned by the present invention, and an electron transport layer is also formed by a vacuum process, the donor substrate and the device substrate are opposed to each other in a vacuum. The transfer is preferably performed in a vacuum. In this case, for example, a method of aligning the donor substrate and the device substrate with high accuracy in a vacuum and maintaining the facing state is, for example, vacuum dropping / pasting of a liquid crystal material used in a liquid crystal display manufacturing process. A known technique such as a matching step can be used. Also, regardless of the transfer atmosphere, the donor substrate can be radiated or cooled during transfer, and when the donor substrate is reused, the donor substrate can be used as an endless belt. By using a photothermal conversion layer formed of a good conductor such as metal, the donor substrate can be easily held by an electrostatic method.

本発明においては蒸着モードの転写が好ましいために、1回の転写において単層の転写膜をパターニングすることが好ましい。しかしながら、剥離モードやアブレーションモードを利用することで、例えば、ドナー基板上に電子輸送層/発光層の積層構造を形成しておき、その積層状態を維持した状態でデバイス基板に転写することで、発光層/電子輸送層の転写膜を1回でパターニングすることもできる。   In the present invention, since vapor deposition mode transfer is preferable, it is preferable to pattern a single transfer film in one transfer. However, by using the peeling mode and the ablation mode, for example, by forming a stacked structure of an electron transport layer / a light emitting layer on a donor substrate, and transferring it to the device substrate while maintaining the stacked state, The light-emitting layer / electron transport layer transfer film can be patterned once.

転写雰囲気は大気圧でも減圧下でもよい。例えば、反応性転写の場合には、酸素などの活性ガスの存在下で転写を実施することもできる。本発明では転写材料の転写ダメージの低減が課題の1つであるので、窒素ガスなどの不活性ガス中、あるいは真空下であることが好ましい。圧力を適度に制御することで、転写時に膜厚ムラの均一化を促進することが可能である。転写材料へのダメージ低減や転写膜への不純物混入の低減、蒸発温度の低温化の観点では、真空下であることが特に好ましい。   The transfer atmosphere may be atmospheric pressure or reduced pressure. For example, in the case of reactive transfer, transfer can be performed in the presence of an active gas such as oxygen. In the present invention, since reduction of transfer damage of the transfer material is one of the problems, it is preferable to be in an inert gas such as nitrogen gas or under vacuum. By appropriately controlling the pressure, it is possible to promote uniformity of film thickness unevenness during transfer. From the viewpoint of reducing damage to the transfer material, reducing impurities mixed into the transfer film, and lowering the evaporation temperature, it is particularly preferable to be under vacuum.

塗布法により形成した薄膜を有機EL素子の機能層として直接利用する従来法の問題の1つは膜厚ムラであった。本発明においても塗布法によって転写材料を形成した場合にも同等の膜厚ムラが発生しうるが、本発明における好ましい転写方式である蒸着モードでは、転写時に転写材料が分子(原子)レベルにほぐれた状態で蒸発した後に、デバイス基板に堆積するために、転写膜の膜厚ムラが軽減される方向にある。従って、例えば、塗布時には転写材料が顔料のように分子集合体からなる粒子であり、たとえ転写材料がドナー基板上において連続膜ではなくても、それを転写時に分子レベルにほぐして蒸発させ、堆積させることで、デバイス基板上においては膜厚均一性にすぐれた転写膜を得ることができる。   One of the problems of the conventional method in which the thin film formed by the coating method is directly used as the functional layer of the organic EL element is the film thickness unevenness. In the present invention, even when a transfer material is formed by a coating method, the same film thickness unevenness may occur. However, in the vapor deposition mode, which is the preferred transfer method in the present invention, the transfer material is loosened to the molecular (atomic) level during transfer. Therefore, the film thickness unevenness of the transfer film is reduced in order to deposit on the device substrate after being evaporated in the above state. Therefore, for example, at the time of application, the transfer material is particles made of molecular aggregates such as pigment, and even if the transfer material is not a continuous film on the donor substrate, it is evaporated and loosened to the molecular level during transfer. By doing so, a transfer film excellent in film thickness uniformity can be obtained on the device substrate.

特に本発明で採用する、低エネルギー、長時間の光照射では、転写材料の膜厚ムラによる蒸発速度の違いに起因する、デバイス基板での堆積膜厚ムラを軽減できる。   In particular, the low energy, long-time light irradiation employed in the present invention can reduce the deposited film thickness unevenness on the device substrate due to the difference in evaporation rate due to the film thickness unevenness of the transfer material.

次に、本発明のパターニング方法を用いてデバイスを製造する方法について説明する。本発明において、デバイスとは有機EL素子をはじめとし、有機TFTや光電変換素子、各種センサーなどをいう。有機TFTでは有機半導体層や絶縁層、ソース、ドレイン、ゲートの各種電極などを、有機太陽電池では電極などを、センサーではセンシング層や電極などを本発明によりパターニングすることができる。以下では、有機EL素子を例に挙げてその製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a device using the patterning method of the present invention will be described. In the present invention, the device includes an organic EL element, an organic TFT, a photoelectric conversion element, various sensors, and the like. In the organic TFT, various electrodes such as an organic semiconductor layer, an insulating layer, a source, a drain, and a gate can be patterned, in an organic solar cell, an electrode and the like, and in a sensor, a sensing layer and an electrode can be patterned according to the present invention. Below, the organic EL element is mentioned as an example and the manufacturing method is demonstrated.

図1は、有機EL素子10(ディスプレイ)の典型的な構造の例を示す断面図である。支持体11上にTFT12や平坦化層13などで構成されるアクティブマトリクス回路が構成されている。素子部分は、その上に形成された第一電極15/正孔輸送層16/発光層17/電子輸送層18/第二電極19である。第一電極の端部には、電極端における短絡発生を防止し、発光領域を規定する絶縁層14が形成される。素子構成はこの例に限定されるものではなく、例えば、第一電極と第二電極との間に正孔輸送機能と電子輸送機能とを合わせもつ発光層が一層だけ形成されていてもよく、正孔輸送層は正孔注入層と正孔輸送層との、電子輸送層は電子輸送層と電子注入層との複数層の積層構造であってもよく、発光層が電子輸送機能をもつ場合には電子輸送層が省略されてもよい。また、第一電極/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/第二電極の順に積層されていてもよい。また、これらの層はいずれも単層であっても複数層であってもよい。なお、図示されていないが、第二電極の形成後に、公知技術あるいは本発明のパターニング方法を利用して、保護層の形成やカラーフィルターの形成、封止などが行われてもよい。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a typical structure of the organic EL element 10 (display). An active matrix circuit including the TFT 12 and the planarization layer 13 is formed on the support 11. The element portion is the first electrode 15 / hole transport layer 16 / light emitting layer 17 / electron transport layer 18 / second electrode 19 formed thereon. An insulating layer 14 that prevents a short circuit from occurring at the electrode end and defines a light emitting region is formed at the end of the first electrode. The device configuration is not limited to this example, for example, only one light emitting layer having a hole transport function and an electron transport function may be formed between the first electrode and the second electrode, The hole transport layer may be a hole injection layer and a hole transport layer, and the electron transport layer may be a multilayer structure of an electron transport layer and an electron injection layer, and the light emitting layer has an electron transport function. The electron transport layer may be omitted. Moreover, you may laminate | stack in order of 1st electrode / electron transport layer / light emitting layer / hole transport layer / second electrode. In addition, these layers may be a single layer or a plurality of layers. Although not shown, after the second electrode is formed, a protective layer, a color filter, sealing, or the like may be performed using a known technique or the patterning method of the present invention.

カラーディスプレイでは少なくとも発光層がパターニングされる必要があり、発光層は本発明において好適にパターニングされる薄膜である。絶縁層や第一電極、TFTなどは公知のフォトリソ法によりパターニングされることが多いが、本発明によりパターニングしてもよい。また、正孔輸送層や電子輸送層、第二電極などの少なくとも一層をパターニングする必要がある場合には、本発明によりパターニングしてもよい。また、発光層のうちR、Gのみを本発明によりパターニングして、その上にBの発光層とR、Gの電子輸送層を兼ねる層を全面形成することもできる。   In a color display, at least the light emitting layer needs to be patterned, and the light emitting layer is a thin film that is preferably patterned in the present invention. The insulating layer, the first electrode, the TFT and the like are often patterned by a known photolithography method, but may be patterned by the present invention. Moreover, when it is necessary to pattern at least one layer, such as a positive hole transport layer, an electron carrying layer, and a 2nd electrode, you may pattern by this invention. It is also possible to pattern only the R and G of the light emitting layer according to the present invention, and form the entire surface of the B light emitting layer and the R and G electron transporting layer thereon.

図1に示した有機EL素子の作製例としては、第一電極15まではフォトリソ法を、絶縁層14は感光性ポリイミド前駆体材料を利用した公知技術によりパターニングし、その後、正孔輸送層16を真空蒸着法を利用した公知技術によって全面形成する。この正孔輸送層16を下地層として、その上に、図2に示した本発明により、発光層17R、17G、17Bをパターニングする。その上に、電子輸送層18、第二電極19を真空蒸着法などを利用した公知技術によって全面形成すれば、有機EL素子を完成することができる。   As an example of manufacturing the organic EL element shown in FIG. 1, the photolithographic method is used up to the first electrode 15, the insulating layer 14 is patterned by a known technique using a photosensitive polyimide precursor material, and then the hole transport layer 16. Is formed on the entire surface by a known technique using a vacuum deposition method. Using this hole transport layer 16 as a base layer, the light emitting layers 17R, 17G, and 17B are patterned thereon according to the present invention shown in FIG. On top of this, if the electron transport layer 18 and the second electrode 19 are formed on the entire surface by a known technique using a vacuum deposition method or the like, the organic EL element can be completed.

発光層は単層でも複数層でもよく、各層の発光材料は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。発光効率、色純度、耐久性の観点から、発光層はホスト材料とドーパント材料との混合物の単層構造であることが好ましい。従って、発光層を成膜する転写材料はホスト材料とドーパント材料との混合物であることが好ましい。   The light emitting layer may be a single layer or a plurality of layers, and the light emitting material of each layer may be a single material or a mixture of a plurality of materials. From the viewpoint of luminous efficiency, color purity, and durability, the light emitting layer preferably has a single layer structure of a mixture of a host material and a dopant material. Therefore, the transfer material for forming the light emitting layer is preferably a mixture of a host material and a dopant material.

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、ホスト材料とドーパント材料との混合溶液を塗布、乾燥させて転写材料を形成することができる。ホスト材料とドーパント材料との溶液を別に塗布してもよい。転写材料を形成した段階でホスト材料とドーパント材料とが均一に混合されていなくても、転写時に両者が均一に混合されればよい。また、転写時にホスト材料とドーパント材料との蒸発温度の違いを利用して、発光層中のドーパント材料の濃度を膜厚方向に変化させることもできる。   When the transfer material described below is used when the transfer material is arranged in the partition pattern, the transfer material can be formed by applying and drying a mixed solution of the host material and the dopant material. You may apply | coat the solution of host material and dopant material separately. Even if the host material and the dopant material are not uniformly mixed at the stage of forming the transfer material, they may be mixed uniformly at the time of transfer. Further, the concentration of the dopant material in the light emitting layer can be changed in the film thickness direction by utilizing the difference in evaporation temperature between the host material and the dopant material during transfer.

発光材料としては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム(Alq)などのキノリノール錯体やベンゾチアゾリルフェノール亜鉛錯体などの各種金属錯体、ビススチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン誘導体、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、クリセン誘導体、ピロメテン誘導体、リン光材料と呼ばれるイリジウム錯体系材料などの低分子材料や、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体などの高分子材料を例示することができる。特に、発光性能に優れ、本発明のパターニング方法に好適な材料としては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ピロメテン誘導体、各種リン光材料を例示できる。 Examples of light-emitting materials include anthracene derivatives, naphthacene derivatives, pyrene derivatives, quinolinol complexes such as tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 ), various metal complexes such as benzothiazolylphenol zinc complexes, bisstyrylanthracene derivatives, tetraphenyl Butadiene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, benzoxazole derivatives, carbazole derivatives, distyrylbenzene derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, rubrene, quinacridone derivatives, Phenoxazone derivatives, perinone derivatives, perylene derivatives, coumarin derivatives, chrysene derivatives, pyromethene derivatives, iridium complex materials called phosphorescent materials Low molecular weight material or the like, polyphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, can be exemplified a polymer material such as a polythiophene derivative. In particular, examples of materials excellent in light emission performance and suitable for the patterning method of the present invention include anthracene derivatives, naphthacene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, pyromethene derivatives, and various phosphorescent materials.

正孔輸送層は単層でも複数層でもよく、各層は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。正孔注入層と呼ばれる層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送性(低駆動電圧)や耐久性の観点から、正孔輸送層には正孔輸送性を助長するアクセプタ材料が混合されていてもよい。従って、正孔輸送層を成膜する転写材料は単一材料からなっても複数材料の混合物からなってもよい。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。   The hole transport layer may be a single layer or a plurality of layers, and each layer may be a single material or a mixture of a plurality of materials. A layer called a hole injection layer is also included in the hole transport layer. From the viewpoint of hole transportability (low driving voltage) and durability, an acceptor material that promotes hole transportability may be mixed in the hole transport layer. Therefore, the transfer material for forming the hole transport layer may be made of a single material or a mixture of a plurality of materials. When the transfer material is arranged in the partition pattern, it can be formed by various methods as with the light emitting layer.

電子輸送層は単層でも複数層でもよく、各層は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。正孔阻止層や電子注入層と呼ばれる層も電子輸送層に含まれる。電子輸送性(低駆動電圧)や耐久性の観点から、電子輸送層には電子輸送性を助長するドナー材料が混合されていてもよい。電子注入層と呼ばれる層は、このドナー材料として論じられることも多い。電子輸送層を成膜する転写材料は単一材料からなっても複数材料の混合物からなってもよい。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。   The electron transport layer may be a single layer or a plurality of layers, and each layer may be a single material or a mixture of a plurality of materials. A layer called a hole blocking layer or an electron injection layer is also included in the electron transport layer. From the viewpoint of electron transport properties (low drive voltage) and durability, the electron transport layer may be mixed with a donor material that promotes electron transport properties. A layer called the electron injection layer is often discussed as this donor material. The transfer material for forming the electron transport layer may be made of a single material or a mixture of a plurality of materials. When the transfer material is arranged in the partition pattern, it can be formed by various methods as with the light emitting layer.

正孔輸送材料や電子輸送材料としては、特願2008−156282に開示した種々の材料を例示することができる。   Examples of the hole transport material and the electron transport material include various materials disclosed in Japanese Patent Application No. 2008-156282.

ドナー材料としては、リチウムやセシウム、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらのキノリノール錯体などの各種金属錯体、フッ化リチウムや酸化セシウムなどのそれらの酸化物やフッ化物を例示することができる。電子輸送材料やドナー材料は各RGB発光層との組み合わせによる性能変化が起こりやすい材料の1つであり、本発明によりパターニングされる別の好ましい例として例示される。   Examples of the donor material include alkali metals and alkaline earth metals such as lithium, cesium, magnesium, and calcium, various metal complexes such as quinolinol complexes, and oxides and fluorides such as lithium fluoride and cesium oxide. be able to. An electron transport material or a donor material is one of materials that easily change in performance due to the combination with each of the RGB light emitting layers, and is exemplified as another preferable example that is patterned by the present invention.

第一電極および第二電極は、発光層からの発光を取り出すために少なくとも一方が透明であることが好ましい。第一電極から光を取り出すボトムエミッションの場合には第一電極が、第二電極から光を取り出すトップエミッションの場合には第二電極が透明である。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。また、転写の際に、例えば転写材料と酸素を反応させるなど、反応性転写を実施することもできる。透明電極材料およびもう一方の電極には、例えば、特開平11−214154号公報記載の如く、従来公知の材料を用いることができる。   It is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode is transparent in order to extract light emitted from the light emitting layer. In the case of bottom emission in which light is extracted from the first electrode, the first electrode is transparent, and in the case of top emission in which light is extracted from the second electrode, the second electrode is transparent. When the transfer material is arranged in the partition pattern, it can be formed by various methods as with the light emitting layer. Also, at the time of transfer, reactive transfer can be performed, for example, by reacting a transfer material with oxygen. As the transparent electrode material and the other electrode, conventionally known materials can be used as described in JP-A-11-214154, for example.

本発明における有機EL素子は、一般的に第二電極が共通電極として形成されるアクティブマトリクス型に限定されるものではなく、例えば、第一電極と第二電極とが互いに交差するストライプ状電極からなる単純マトリクス型や、予め定められた情報を表示するように表示部がパターニングされるセグメント型であってもよい。これらの用途としては、テレビ、パソコン、モニター、時計、温度計、オーディオ機器、自動車用表示パネルなどを例示することができる。   The organic EL element in the present invention is not generally limited to the active matrix type in which the second electrode is formed as a common electrode. For example, the organic EL element is formed of a stripe electrode in which the first electrode and the second electrode intersect each other. It may be a simple matrix type or a segment type in which the display unit is patterned so as to display predetermined information. Examples of these applications include televisions, personal computers, monitors, watches, thermometers, audio equipment, automobile display panels, and the like.

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
ドナー基板を以下のとおり作製した。支持体として38×46mmで厚さ0.7mmの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0.4μmの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、前記光熱変換層を上記と同様の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(東京応化製、NMD3)により露光部を溶解・除去した。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、スピンコート法で、ピレン誘導体を1wt含むクロロホルム溶液からなる緑色溶液(G)をナフチルアントラセン誘導体を1wt%含むテトラヒドロナフタレン溶液を全面塗布し、ホットプレートにて150℃で10分間乾燥させた。これにより、全区画に厚さ25nmのGからなる転写材料を形成した。
Example 1
A donor substrate was prepared as follows. A non-alkali glass substrate of 38 × 46 mm and a thickness of 0.7 mm was used as a support, and after cleaning / UV ozone treatment, a 0.4 μm-thick tantalum film was formed on the entire surface by a sputtering method as a photothermal conversion layer. Next, the photothermal conversion layer was subjected to UV ozone treatment similar to the above, and then a positive polyimide photosensitive coating agent (DL-1000, manufactured by Toray Industries, Inc.) was spin-coated thereon, pre-baked and UV-exposed. Later, the exposed portion was dissolved and removed by a developer (NMD3, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.). 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 green solution (G) composed of a chloroform solution containing 1 wt% of a pyrene derivative is applied over the entire surface with a tetrahydronaphthalene solution containing 1 wt% of a naphthylanthracene derivative, and dried on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes. I let you. As a result, a transfer material composed of G having a thickness of 25 nm was formed in all sections.

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、厚さ0.7mmの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。この絶縁層の高さは1.1μm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250μm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 device substrate was produced as follows. A non-alkali glass substrate (manufactured by Geomatek Co., Ltd., sputtering film-formed product) having a thickness of 140 nm on which an ITO transparent conductive film was deposited 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. The height of this insulating layer was 1.1 μm, and the cross section was a forward tapered shape. Openings exposing the ITO having a width of 70 μm and a length of 250 μm were arranged in the pattern of the insulating layer at a pitch of 100 and 300 μm, respectively. 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.

次に、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、転写材料の約2区画分とその間に存在する区画パターン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、転写材料のピレン誘導体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328W/mm、スキャン速度は1.25m/s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ながら、10回の繰り返しスキャン照射で厚さ25nmの転写材料を10回に分割して転写した。 Next, 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) with a wavelength of about 800 nm is irradiated from the glass substrate side of the donor substrate so that about two sections of the transfer material and the section pattern existing between them are heated at the same time. The pyrene derivative of the material was transferred onto the hole transport layer which is the underlying layer of the device substrate. The laser intensity is 328 W / mm 2 , the scan speed is 1.25 m / s, and a transfer material having a thickness of 25 nm is formed by repeated scanning irradiation 10 times while overlapping the lasers so as to be transferred to the entire light emitting region. Transfer was divided into 10 times.

発光層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 the light emitting layer transfer was placed in the vacuum deposition apparatus again, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 3 × 10 −4 Pa or less. E-1 shown below as an electron transport layer was deposited on the entire surface of the light emitting region by resistance heating. Next, 0.5 nm of lithium fluoride was deposited as a donor material (electron injection layer), and 100 nm of aluminum was deposited as a second electrode to produce an organic EL element having a 5 mm square light emitting region.

本素子に電圧をかけたところ、瞬間的に発光が認められ、初期の発光効率は0.6cd/A、10mA/cmの一定の電流密度で5時間発光させた後の輝度保持率は92%であった。 When voltage was applied to this element, light emission was observed instantaneously, and the initial luminous efficiency was 92 cd / A, 10 mA / cm 2 , and the luminance retention rate after emitting light for 5 hours at a constant current density was 92. %Met.

Figure 2010086840
Figure 2010086840

比較例1
585W/mmのレーザー強度で、厚さ25nmの転写材料を1回のスキャン照射で転写したこと以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。本素子に電圧をかけたところ、瞬間的に弱い発光が認められたが、数秒間の内に発光は認められなくなった。初期の発光効率は0.08cd/A程度と見積もられた。
Comparative Example 1
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that a transfer material having a thickness of 25 nm was transferred by a single scan irradiation with a laser intensity of 585 W / mm 2 . When voltage was applied to the device, weak light emission was observed instantaneously, but no light emission was observed within a few seconds. The initial luminous efficiency was estimated to be about 0.08 cd / A.

本発明により発光層がパターニングされた有機EL素子の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the organic EL element by which the light emitting layer was patterned by this invention. 本発明による有機EL素子の発光層パターニング方法の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the light emitting layer patterning method of the organic EL element by this invention. 図2における光照射方法の一例を示す平面図。The top view which shows an example of the light irradiation method in FIG. 従来の光照射配置における問題点を説明する断面図。Sectional drawing explaining the problem in the conventional light irradiation arrangement | positioning. 本発明によるパターニング方法の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the patterning method by this invention. 本発明における光照射方法の別の一例を示す斜視図。The perspective view which shows another example of the light irradiation method in this invention. 本発明における光の強度分布と転写材料温度の時間変化を説明する概念図。The conceptual diagram explaining the time change of the light intensity distribution and transfer material temperature in this invention. 本発明における照射光の成形方法の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the shaping | molding method of the irradiation light in this invention. 本発明における光照射方法の別の一例を示す斜視図。The perspective view which shows another example of the light irradiation method in this invention. 本発明における転写補助層の一例を説明する断面図。Sectional drawing explaining an example of the transfer auxiliary layer in this invention. 本発明によるパターニング方法の別の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows another example of the patterning method by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 平坦化層
14 絶縁層
15 第一電極
16 正孔輸送層
17 発光層(17R、17G、17B)
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(27R、27G、27B)
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(37R、37G、37B)
38 転写領域
39 転写補助層
41 光学マスク
42 レンズ
43 ミラー
44 光源
45 仮想焦点面
10 Organic EL elements (device substrates)
11 Support 12 TFT (including extraction electrode)
13 Flattening layer 14 Insulating layer 15 First electrode 16 Hole transport layer 17 Light emitting layer (17R, 17G, 17B)
18 Electron Transport Layer 19 Second Electrode 20 Device Substrate 21 Support 27 Transfer Film (27R, 27G, 27B)
30 Donor substrate 31 Support 33 Photothermal conversion layer 34 Partition pattern 37 Transfer material (37R, 37G, 37B)
38 Transfer area 39 Transfer auxiliary layer 41 Optical mask 42 Lens 43 Mirror 44 Light source 45 Virtual focal plane

Claims (7)

基板上に光熱変換層と区画パターンが形成され、前記区画パターン内に転写材料が存在するドナー基板をデバイス基板と対向配置し、m個(mは2以上の整数)の転写材料の各々の幅とそれらの転写材料の間に存在する区画パターンの幅との合計よりも広い幅の光を光熱変換層に複数回に分けて照射することで、前記m個の転写材料をデバイス基板に一括して転写し、かつ、前記m個の転写材料のうち少なくとも1つの転写材料を膜厚方向にn回(nは2以上の整数)に分割して転写することを特徴とするパターニング方法。 A light-to-heat conversion layer and a partition pattern are formed on the substrate, and a donor substrate in which the transfer material exists in the partition pattern is arranged opposite to the device substrate, and the width of each of m transfer materials (m is an integer of 2 or more). And the light-to-heat conversion layer is irradiated in multiple times to the light-to-heat conversion layer, and the m transfer materials are collectively applied to the device substrate. And transferring at least one transfer material out of the m transfer materials divided in n times (n is an integer of 2 or more) in the film thickness direction. 光の照射がスキャン照射であることを特徴とする請求項1記載のパターニング方法。 The patterning method according to claim 1, wherein the light irradiation is scanning irradiation. m≧nであることを特徴とする請求項1または2記載のパターニング方法。 3. The patterning method according to claim 1, wherein m ≧ n. 2種類以上の異なる転写材料が存在するドナー基板を用いることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のパターニング方法。 The patterning method according to claim 1, wherein a donor substrate having two or more different transfer materials is used. 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た後に前記転写材料を転写することを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のパターニング方法。 The patterning method according to claim 1, wherein at least a solution composed of a transfer material and a solvent is applied in a partition pattern, and the transfer material is transferred after the solvent is dried. 少なくとも1つの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前記可溶性基を変換または脱離させた後に前記転写材料を転写することを特徴とする請求項5記載のパターニング方法。 6. The patterning method according to claim 5, wherein at least one transfer material has a soluble group with respect to a solvent at the time of application, and the transfer material is transferred after conversion or elimination of the soluble group by heat or light after application. . 請求項1〜6のいずれか記載の方法により、デバイスを構成する層の少なくとも1層をパターニングすることを特徴とするデバイスの製造方法。 A device manufacturing method, wherein at least one of the layers constituting the device is patterned by the method according to claim 1.
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