JP4068970B2 - パターニング方法、電子デバイスの製造方法、色フィルタの製造方法、発光デバイスの製造方法、及びディスプレイデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
この方法では、有機的層を堆積させるために真空方法を必要としないので、安価な方法といえる。単一色ディスプレイ用に材料の使用が制限にされているディスプレイには、1種類の重合体材料だけが堆積される。多色ディスプレイは、スピン-コーティング技術を用いる場合さまざまな製造上の厳しい困難を克服されねばならない。これは、各々の必要な色用のスピン-コーティングでの堆積では、当該多色ディスプレイのさまざまな領域がマスクされる必要があるからである。さらに、スピン-コーティングされた重合層は、コートされることを必要としない領域をも含んだ基板全体領域を覆う。プラスマ・エッチングまたはレーザー除去方法が基板上のこのような領域から重合体層を除去するために必要であるが、製作コストが高くつく。
このディスプレイは、静止画像ないし動画像を表示することができる。
それ故、その後堆積した陰極電極が、陽極電極の露出した領域と直接接触することになるため、デバイスは電極の間での漏洩流または短絡のために正しく機能しない。
本発明に係るパターニング方法は、第1の重合体材料を含む第1の層上に第2の重合体材料と第1溶媒とを含む第1液滴を選択的に滴下し、前記第1溶媒で前記第1の重合体材料を溶かし、前記第1の重合体材料と前記第2の重合体材料とを位相分離させ、前記第1の層中に、前記第2の重合体材料からなる第1ドメインを形成する第1工程と、を含み、前記第1の層が第1の面と第2の面とを有し、前記第1ドメインが前記第1の面から前記第2の面まで延在するものである、ことを特徴とするものである。
上記パターニング方法において、前記第1工程の前に、第1の電極である第2の層上に前記第1の層を形成する第2工程と、前記第1工程の後に、前記第1の層上に第3の重合体材料と第2溶媒とを含む第2液滴を選択的に滴下し、前記第2溶媒で前記第1の重合体材料を溶かし、前記第1の重合体材料と前記第3の重合体材料とを位相分離させ、前記第1の層中に、前記第3の重合体材料からなる第2ドメインを形成する第4工程と、を含み、前記第1の電極がお互いに電気的に分離された複数の電極パターンを含み、前記第2の重合体材料が第1の色で発光するものであり、前記第3の重合体材料が前記第1の色とは異なる第2の色で発光するものであり、前記第2の重合体材料と前記第3の重合体材料とが前記複数の電極パターンのうち異なるものと接触するよう形成されている、ことが好ましい。
そのような液滴の1つ16が、図3Bに示される。任意の適当な堆積装置によって、一連の液滴が堆積される。図3Cに示すように、インクジェット式印字ヘッド18は特にこの目的に適している。当該ヘッドは基板上の絶縁体層14に対して縦方向および横方向に走査されるので、発光重合体は、あらかじめ決められかつ正確に制御されたパターン内に堆積される。
したがって、共役重合体の溶媒は、絶縁層用の溶液に用いられるのと同じ溶媒である。しかし、共役重合体の溶媒が絶縁層用の材料を溶解する限り、異なる溶媒を用いることができる。それゆえ、例えば、上記したように絶縁体層の材料がポリスチレンである場合、キシレンが、絶縁体層用のスピンコーティングのための溶液として使用され、一方、トルエンが、発光共役重合体材料の溶媒として使われてもよい。共役重合体および絶縁重合体は、少なくとも共通の溶媒を有することを必要とする。
G=H-TS (1)
エンタルピー項は、2つの構成要素間の相互作用エネルギーから生じる。2つの重合体の混合物は、エンタルピーを有する:
H=VzwΦ1Φ2/VS(2)
ここでVは総体積、zは配位数(最も隣接した分子の数)であって、wはw=(ε11+ε22)/2−ε12でに与えられる相互作用エネルギーである(εijは、構成要素iとjとの間の接触のエネルギー)、Φiは構成要素iの体積、VSは相互作用している部分の体積である。w<0の場合、G<0であるので混合物は安定しており、位相分離は生じない。w>0の場合、混合物はエンタルピーが増加するが、しかし、混合物の安定性は、式(1)で示すエントロピー項Sを含んでいる自由エネルギーGによって決定される。2つの重合体の混合物によるエントロピ-の条件は次式で与えられる。
TS=kT(Φ1V/V1*lnΦ1+Φ2V/V2*lnΦ2)(3)
ここでkがボルツマン定数で、Viはiの重合体体積である。原子または小さい分子と比較して、重合体は非常に大きい体積Viを有する、したがって、組合せエントロピーは混合物の自由エネルギーに対してごくわずかに貢献する。従って、重合体が十分な分子量(Mw>1000)を有しかつ、相互作用エネルギーwが正のとき、2成分要素重合体系は不安定であり、その結果、2成分要素混合体が溶液系から乾燥させられると位相分離が生じる。
さらに、より大きい分子量(Mw>50,000)および相互作用エネルギーを有する重合体系では、本発明にとって望ましい強い位相分離が生じる。
位相分離が生じたとしても、乾燥した残留物は図6で示す組成物を有することが可能である。ここでは、重合体材料のうちの1つは他の重合体内で小球として 乾燥し、これら材料のうちの1つは、乾燥した液滴フィルムの上表面から連続的にのびている材料である。
液滴28の接触角度が比較的大きく(たとえば、40°より大きい)堆積する溶液による受け取り面の濡れ性が比較的弱い場合、収縮型堆積が起こることがわかった。疎水性表面上の水溶液液滴の堆積は、収縮タイプ堆積の1例である。なぜなら、表面に対する液滴の接触角度が大きく表面上で水に対する濡れ性がないからである。このように、例えば、水をベースとしたPEDOT溶液がポリスチレン・フィルムの上へ堆積する場合、この収縮タイプ堆積が観察される。
しかし、接触線が固定され液滴の体積が増加するので、液滴の形状は変わる。このように、図11(c)または図12に示すように、端部領域の体積変化は、中央部領域のそれより小さい。端部および中央領域での体積変化のこの違いによって、内部流れが生じる。したがって、これらの2つの効果故に、中央部から端部への内部流れが、この堆積モードで受け取り表面で乾燥している液滴内で発生する。
それゆえに、たとえば、図2に示された「STOP」メッセージは、赤色発光重合体で形成し、「forward」と「back」のシンボルは緑色発光重合体によって形成されることができる。したがって、スピンコーティング技術によって成し遂げるのが極めて困難である多色の固定したパターン・ディスプレイが直ちに、そして効率的に形成できる。
VTR = 2Volts; VTG = 2.2Volts; VTB = 3Volts
輝度は、以下の3つの主な方法で制御できる:
a) 重合体材料が駆動される発光領域の厚みを変化させる。厚みが増加する場合、電流は減少し、故に領域は暗めになる。
b) 発光領域の面積を変化させる。暗い表示とするには、面積を減ずる。
c) 駆動技術を変化させる。発光ドメインを駆動するに使用される電圧パルスの振幅ないし周期を変化させる。
以下、上記の実施例のうちの1つに従って製作されるディスプレイ装置がモバイル・パソコンに適用される例について説明する。
さらに、次にディスプレイデバイスが携帯電話のディスプレイ部分に適用される実施例について説明する。図21は、携帯電話の構成を例示している等角投影図である。図面において、携帯電話1200は、複数の動作キー1202、受話器1204、送話器1206およびディスプレイ・パネル100を備えている。このディスプレイ・パネル100は、上記の通りに、本発明のディスプレイ装置を使用して構成される。
さらに次にファインダとしてOELディスプレイデバイスを使用しているデジタル・スチルカメラについて説明する。図22は、デジタル・スチルカメラの構成および外部装置への接続を例示している等角投影図である。
Claims (29)
- 第1の重合体材料を含む第1の層上に第2の重合体材料と第1溶媒とを含む第1液滴を選択的に滴下し、前記第1溶媒で前記第1の重合体材料を溶かし、前記第1の重合体材料と前記第2の重合体材料とを位相分離させ、前記第1の層中に、前記第2の重合体材料からなる第1ドメインを形成する第1工程と、を含み、
前記第1の層が第1の面と第2の面とを有し、前記第1ドメインが前記第1の面から前記第2の面まで延在するものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1に記載のパターニング方法において、
前記第1及び第2の重合体材料の一方がコイル状の鎖構造を有し、前記第1及び第2の重合体材料の他方が棒状の鎖構造を有する、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1に記載のパターニング方法において、
前記第1及び第2の重合体材料の一方が絶縁性重合体材料であり、前記第1及び第2の重合体材料の他方が発光性重合体材料である、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1に記載のパターニング方法において、
前記第1の重合体材料が絶縁性重合体材料であり、前記第2の重合体材料が発光性重合体材料である、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のパターニング方法において、さらに、
前記第1工程の前に、第2の層上に前記第1の層を形成する第2工程と、
前記第1工程の後に、前記第1の層上に第3の層を形成する第3工程と、を含み、
前記第2の層が第1の電極であり、前記第3の層が第2の電極である、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項5に記載のパターニング方法において、さらに、
前記第 1 の電極がお互いに電気的に分離された複数の電極パターンを含む、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項5又は6に記載のパターニング方法において、
前記第 1 の電極が櫛歯状の電極パターンからなる、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の電極が導電性重合体材料を含む、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項8に記載のパターニング方法において、
前記第1の電極が前記導電性重合体材料をインクジェット式の印刷技術を使用して堆積されて形成されるものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のパターニング方法において、さらに、
前記第1工程の後に、前記第1の層上に第3の重合体材料と第2溶媒とを含む第2液滴 を選択的に滴下し、前記第2溶媒で前記第1の重合体材料を溶かし、前記第1の重合体材料と前記第3の重合体材料とを位相分離させ、前記第1の層中に、前記第3の重合体材料からなる第2ドメインを形成する第4工程と、を含む、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項10に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料が第1の色で発光するものであり、前記第3の重合体材料が前記第1の色とは異なる第2の色で発光するものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のパターニング方法において、さらに、
前記第1工程の前に、第1の電極である第2の層上に前記第1の層を形成する第2工程と、
前記第1工程の後に、前記第1の層上に第3の重合体材料と第2溶媒とを含む第2液滴を選択的に滴下し、前記第2溶媒で前記第1の重合体材料を溶かし、前記第1の重合体材料と前記第3の重合体材料とを位相分離させ、前記第1の層中に、前記第3の重合体材料からなる第2ドメインを形成する第4工程と、を含み、
前記第 1 の電極がお互いに電気的に分離された複数の電極パターンを含み、前記第2の重合体材料が第1の色で発光するものであり、前記第3の重合体材料が前記第1の色とは異なる第2の色で発光するものであり、前記第2の重合体材料と前記第3の重合体材料とが前記複数の電極パターンのうち異なるものと接触するよう形成されている、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の層が前記第1の重合体材料をスピンコーティングによって堆積することで形成されるものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料層が主鎖または副鎖にフルオレン族を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料層が主鎖に p- フェニル族を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料層が主鎖に p- フェニレンビニレン族を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料層が主鎖にチオフェン族を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第2の重合体材料層が主鎖にベンゾチアゾール族を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の重合体材料層がアルキル鎖およびベンゼン環を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の重合体材料層がポリスチレンまたはポリスチレン共重合体を含むものである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至20のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の層のうち前記第1ドメインの厚さと前記第1ドメインとは異なる部分の厚さが異なる、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項12に記載のパターニング方法において、
前記第1ドメインの面積と前記第2ドメインの面積とが異なる、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項12に記載のパターニング方法において、
前記第1ドメインにおける前記第1の重合体材料の分布密度と前記第2ドメインにおける前記第3の重合体材料の分布密度とが異なる、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至23のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1ドメインの厚さが30〜300nmである、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至24のいずれか一項に記載のパターニング方法において、
前記第1の重合性材料の分子量が1000以上である、
ことを特徴とするパターニング方法。 - 請求項1乃至25のいずれか一項に記載のパターニング方法を用いることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
- 請求項1に記載のパターニング方法を用いることを特徴とする色フィルタの製造方法。
- 請求項1乃至25のいずれか一項に記載のパターニング方法を用いることを特徴とする発光デバイスの製造方法。
- 請求項1乃至25のいずれか一項に記載のパターニング方法を用いることを特徴とするディスプレイデバイスの製造方法。
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