JP2010262891A - エネルギービームを用いた転写法におけるドナー基板及び表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトリソグラフィー等の手段を使うことなく、簡便にドナー基板や被転写基板に対してアライメントマークを形成することにより、ドナー作成コストを低減する。
【解決手段】エネルギービーム０６を用いてドナー基板０２から転写を行う発光素子の製造方法において、ドナー基板０２もしくは被転写基板に、エネルギービーム０６を照射することでアライメントマーク０１を形成し、このアライメントマーク０１を検知することでドナー基板０２と被転写基板の位置合わせを行い、転写を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ドナー基板に成膜された転写層をエネルギービーム照射によって被転写基板に転写するためのドナー基板、及び表示素子の製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）を利用した有機ＥＬ素子は、低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。

有機ＥＬ素子の製造方法において、フルカラー化するためにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各発光性有機材料を微細なパターンとして電極上へ選択的に形成する必要がある。このような発光素子の製造において、エネルギービームを用いて転写層を基板へ転写する方式が提案されている。

しかしながら、この手法では、転写を行った後のドナー基板に転写層が残存しており、材料使用効率が悪いという問題があった。そこで、有機ＥＬ素子のパターン形成法として、ドナー基板の転写層を有効に利用するために、アライメントマークを設け、ドナー基板から複数回転写する方法が提案されている。この方法では、ドナー基板に対して、被転写基板との位置合わせを行うマークが、異なる位置合わせ関係に対応して複数設けられている（特許文献１参照）。

特開２００３−２５７６３８号公報

しかしながら、上述した従来の方法では、アライメントマークをドナー基板に形成する場合に、フォトリソグラフィー等の手段を用いる必要があり、工程数の増加とコストの増大要因となっていた。

本発明は上述した事情に鑑み提案されたもので、フォトリソグラフィー等の手段を使うことなく、簡便にドナー基板や被転写基板に対してアライメントマークを形成することにより、ドナー作成コストを低減することを目的とする。

本発明は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明は、転写層が成膜されているドナー基板と被転写基板を対向させ、ドナー基板にエネルギーを与えることによって転写層を被転写基板に転写する表示素子の製造方法に関するものである。そして、ドナー基板もしくは被転写基板の少なくとも一方に、エネルギービームを付与してアライメントマークを形成することを特徴とするものである。

本発明のエネルギービームを用いた転写法におけるドナー基板及び表示素子の製造方法によれば、フォトリソグラフィー等の手段を使うことなく、簡便にドナー基板や被転写基板に対してアライメントマークを形成することが可能となる。これにより、ドナー作成コストの低減が可能となる。

本発明の実施形態に係るドナー基板の模式的平面図である。 本発明の実施形態に係るドナー基板の製造方法を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を示す模式的断面図である。

以下、図面を参照して、本発明エネルギービームを用いた転写法におけるドナー基板及び表示素子の製造方法の実施の形態を説明する。

なお、以下の説明では、画素パターンがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種の領域で構成される場合を例とするが、画素パターンはこれに限らず、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）等であってもよい。

本発明エネルギービームを用いた転写法におけるドナー基板及び表示素子の製造方法は、転写層が成膜されているドナー基板と被転写基板とを対向させ、ドナー基板にエネルギーを与えることによって転写層を被転写基板に転写するものである。この際使用するドナー基板には、エネルギービームを付与することでアライメントマークが形成される。

また、ドナー基板もしくは被転写基板の少なくとも一方に、エネルギービームを付与してアライメントマークを形成する。ここで、アライメントマークは、複数箇所形成されることが好ましい。また、エネルギービームは、レーザーであることが好ましい。また、アライメントマークは、クロス形状とすることが好ましい。さらに、エネルギービームは、パルスであることが好ましい。

図１は、本発明の実施形態に係るドナー基板の模式的平面図である。

図１に示すように、ドナー基板０２上には、アライメントマーク０１が形成されている。このように、本実施形態では、ドナー基板０２にエネルギービームを付与してアライメントマークを形成することに特徴がある。

次に、本発明の実施形態に係る表示素子の製造方法を説明する。

＜ドナー基板の形成工程＞
図２は、本発明の実施形態に係るドナー基板の製造方法を示す模式的断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ドナー基板の支持体０３を準備する。支持体０３の材質としては、ガラスやフィルムなど、エネルギービームに対して透過性を持つものが望ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、エネルギー吸収層０４を形成する。エネルギー吸収層０４は、エネルギービームを吸収する材料で転写方式に応じて適宜選択される。また、必要に応じて、転写層の密着強度や剥離性、さらに熱伝導や反射率をコントロールする機能層などを加えて複数層に分けて積層してもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、エネルギー吸収層０４を設けた支持体０３上に発光層を含む転写層０５を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、エネルギービーム０６を照射することでドナー基板０２にアライメントマーク０１を形成する。この際に、エネルギービームにより転写層をアブレーション等で除去してもよいし、転写層を除去せずに変質させてもよい。また、ダミー基板に対して転写を行ってもよい。さらに、エネルギー吸収層０４や、付加された機能層や、支持体０３に対してアライメントマーク０１を形成してもよい。また、アライメントマーク０１の形成は、支持体０３上へのエネルギー吸収層、機能層や、転写層の形成前であっても形成後であってもよい。アライメントマーク０１の形状は、レーザーを単焦点で絞って円形としてもよいし、マスク等を用いて任意の形状を形成してもよい。

＜下部電極及び補助電極形成工程＞
以下、下部電極の形成以降の工程について説明するが、アクティブマトリックス型の表示素子では、基板１１上の各画素にはすでに薄膜トランジスタが形成されているものとする。

図３は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を示す模式的断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、基板１１上に下部電極１２をパターニングする。下部電極１２は、アノード電極またはカソード電極として用いられるもので、トップエミッション型である場合には可視光に対して高反射率の材料で形成され、ボトムエミッション型である場合には可視光に対して透明に形成される。

トップエミッション型で下部電極１２をアノード電極として用いる場合には、以下の材料を用いることができる。例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕなどのような可視光に対して反射率の高い導電性材料及びその合金やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯなど、有機ＥＬ素子の電極として公知の材料である。また、トップエミッション型で下部電極１２をカソード電極として用いる場合は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇ合金のような仕事関数が小さい導電性材料で可視光に対して反射率の高い材料を用いることができる。また、ボトムエミッション型で下部電極１２をアノード電極として用いる場合は、ＩＴＯやＩＺＯのように、可視光に対して高透過率の導電性材料を用いることができる。

さらに、ボトムエミッション型で下部電極１２をカソード電極として用いる場合には、仕事関数が小さく可視光に対して透過率の高い導電性材料を用いることができる。ここで、補助電極等を形成しておいてもよい。補助電極としては、ＡｌやＣｒ、及びその合金のような低抵抗の導電性材料を単層または積層して用いることができる。

＜絶縁膜形成工程＞
次に、下部電極１２の縁を覆うように絶縁膜１３を形成する。例えば、絶縁膜１３を形成した後に、フォトリソグラフィーにて下部電極１２を露出させ、画素領域とする。絶縁膜１３は、塗布法を用いて形成してもよい。絶縁膜１３は、例えば、ポリイミドやフォトレジスト等の有機絶縁材料や酸化シリコン等の無機絶縁材料を用いることができる。

＜有機層Ａ形成工程＞
その後、図３（ｂ）に示すように、有機層Ａ１４を必要に応じて各画素の下部電極１２上に順次形成する。有機層Ａ１４は、下部電極１２の露出面を完全に覆うような状態で形成される。有機層Ａ１４は、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能を持つ層を必要に応じて有していてもよい。有機層１４の各層には、公知の材料を用いることができる。もちろん、本実施形態は、共通層をマスク無しで全面に成膜し、発光層をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）等を塗り分けた素子においても適用することができる。または、複数の発光ピークを持つ白色素子を成膜した表示素子においても、発光層を有する有機層のユニットを複数積層したタンデム型の有機ＥＬ素子においても適応することができる。図３では、簡略化のため、単色の有機膜をベタ成膜した場合を示す。

＜発光層の転写工程＞
次に、図３（ｃ）に示すように、ドナー基板０２の裏面から、エネルギービーム０６を照射して転写を行う。この際、ドナー基板０２に形成されたアライメントマークを検知し、ドナー基板０２とエネルギービーム０６と転写される基板１１とを互いに位置合わせして転写のための照射を行い、転写層０５を転写する。なお、図３（ｃ）において、符号０３は支持体を示す。

転写のためのエネルギービーム０６を用いてアライメントマークを形成し検知することで、ドナー基板０２とエネルギービーム０６と基板１１とのアライメントをより正確に行うことができる。

また、被転写基板である基板１１にもアライメントマークが形成されている。基板１１のアライメントマークは、電極やバンク形成時等にフォトリソグラフィーで形成してもよいし、エネルギービーム０６を用いてドナー基板と同様にアライメントマークを形成しておいてもよい。

＜有機層Ｂ形成工程＞
その後、図３（ｄ）に示すように、有機層Ｂ１５を必要に応じて各画素の転写層０５上に順次形成する。有機層Ｂ１５は、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能を持つ層を必要に応じて有していてもよい。有機層Ｂ１５の各層には、公知の材料を用いることができる。

＜上部電極形成工程＞
さらに、有機層Ｂ１５上に、上部電極１６を成膜する。上部電極１６には、ＩＴＯやＩＺＯなどの有機ＥＬ素子の電極材料として公知の材料が用いられる。この上部電極１６はアノード電極またはカソード電極として用いられるため、トップエミッション型である場合には可視光に対して透明、または半透明に形成され、ボトムエミッション型である場合には可視光に対して高反射性材料で構成される。

ここでは、表示素子はトップエミッション型であり、下部電極１２をアノード電極として用いるため、上部電極１６はカソード電極として用いられることになる。この場合、上部電極１６は、有機層Ｂ１５に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の小さく、可視光に対して透明であることが好ましい。材料としては、Ｍｇ−Ａｇ合金など、好適なものが用いられる。

また、表示素子がボトムエミッション型であり、上部電極１６をカソード電極として用いる場合には、仕事関数が小さく可視光に対して反射率の高い導電性材料で構成する。さらに、表示素子がボトムエミッション型で上部電極１６をアノード電極として用いる場合には、可視光に対して反射率の高い導電性材料で構成する。

膜厚としては、薄すぎると電子もしくは正孔の注入性が悪くなるので、５ｎｍ以上であることが望ましい。また、厚すぎると発光光の吸収が増加してしまうので、２００ｎｍ以下であることが望ましい。さらに、１００ｎｍより薄いことがより一層望ましい。

＜保護膜形成工程＞
最後に、上部電極１６上に、保護膜（図示せず）を形成する。この際、下地に対して影響を及ぼさない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい方法で保護膜を形成する。保護膜までを大気に暴露することなく形成することで、大気中の水分や酸素による劣化を防止する。

この保護膜は、有機層Ａ１４、有機層Ｂ１５及び転写層０５への水分と酸素の接触防止を目的とし、防湿材料で十分な膜厚で形成されていればよい。トップエミッション型では、この保護膜も可視光に対して透過率の高い材料を用いる。例えば、アモルファス状のシリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、などを好適に用いることができる。この際には、成膜温度を常温近くにし、膜ストレスが小さな条件となるようにして成膜することが望ましい。

図１及び図２を参照して、具体的な実施例について説明する。なお、以下では下部電極１２の形成工程以降について説明するが、アクティブマトリックス型の表示素子で、基板１１上の各画素にはすでに薄膜トランジスタが形成されているものとする。また、簡略化のために、単色での素子の説明とする。

まず、基板１１上に下部電極１２をパターニングする。下部電極１２は、膜厚１００ｎｍのＡｌと膜厚５０ｎｍのＩＴＯの積層膜をスパッタリング法により形成した。下部電極１２は、基板１１上の積層体全面に形成した後、フォトリソグラフィーにて画素回路に対応した有機ＥＬ素子のパターンに形成した。

次に、下部電極１２を覆うようにポリイミドで絶縁膜１３を形成し、この絶縁膜１３をフォトリソグラフィーで除去し、下部電極１２を露出させ、画素領域とした。

次に、下部電極１２上に有機層Ａ１４を蒸着法で形成した。有機層Ａ１４には、公知の有機材料からなるホール輸送層を、抵抗加熱蒸着法を用いて形成した。

次に、ドナー基板の支持体をガラスとし、図２に示すように、エネルギー吸収体としてタングステンを２００ｎｍ、スパッタ法を用いて形成した。さらに、抵抗加熱蒸着法を用いて発光層を形成した。

ここで、ドナー基板０２上の転写層０５である発光層に対して、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを照射し、転写層０５を一部除去することでアライメントマーク０１を得た。このアライメントマーク０１を検知することで、基板１１とドナー基板０２とレーザーを位置合わせし、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを照射することで、発光層からなる転写層０５をドナー基板０２から基板１１へ転写した。

さらに、転写された転写層０５上に有機層Ｂ１５として、電子輸送層、電子注入層を、抵抗加熱蒸着法を用いて積層形成した。

次に、上部電極１６として、膜厚４０ｎｍのＭｇ−Ａｇ合金を抵抗加熱蒸着法で成膜した。

最後に、窒化珪素からなる無機保護膜を、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂ガス、Ｈ₂ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した。保護膜の膜厚は１μｍとし、有機ＥＬ素子が形成された基板面全体を覆うように形成した。以上の工程により、有機ＥＬ素子を得た。

このような有機ＥＬ素子の製造方法によれば、フォトリソグラフィー等の手段を使うことなく、簡便にドナー基板や被転写基板に対してアライメントマークを形成することができ、製造コストが削減された。

また、アライメントマークを複数箇所形成することで、アライメントを精度よく行うことが可能となった。また、エネルギービームをレーザーとすることにより、各種レンズ等の光学設計が容易となった。また、アライメントマークをクロス形状とすることにより、アライメントをより精度よく行うことができた。さらに、エネルギービームをパルスとすることにより、アブレーション等の現象を用いることができ、容易にアライメントマークを形成することができた。

０１：アライメントマーク、０２：ドナー基板、０３：支持体、０４：エネルギー吸収層、０５：転写層、０６：エネルギービーム、１１：基板、１２：下部電極、１３：絶縁膜、１４：有機層Ａ、１５：有機層Ｂ、１６：上部電極

Claims (6)

1. 転写層が成膜されているドナー基板と被転写基板とを対向させ、前記ドナー基板にエネルギーを与えることによって前記転写層を前記被転写基板に転写する表示素子の製造方法で使用するドナー基板であって、
   エネルギービームを付与することでアライメントマークが形成されることを特徴とするドナー基板。
2. 転写層が成膜されたドナー基板と被転写基板とを対向させ、前記ドナー基板にエネルギーを与えることによって前記転写層を前記被転写基板に転写する表示素子の製造方法において、
   前記ドナー基板もしくは前記被転写基板の少なくとも一方に、前記エネルギービームを付与してアライメントマークを形成することを特徴とする表示素子の製造方法。
3. 前記アライメントマークは、複数箇所形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示素子の製造方法。
4. 前記エネルギービームは、レーザーであることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示素子の製造方法。
5. 前記アライメントマークは、クロス形状であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の表示素子の製造方法。
6. 前記エネルギービームは、パルスであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の表示素子の製造方法。

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