JP5413180B2 - パターニング方法及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、転写用のドナー基板及びかかるドナー基板を用いたデバイスの製造方法に関する。

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材料の発光層内で再結合して発光するものである。このように発光する有機ＥＬ素子は、非特許文献１のような研究成果が示されて以来、薄型でかつ低駆動電圧下で高輝度が可能であること、また、発光層に種々の有機材料を用いることによって赤（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への応用の実用化が進み、それにつれて様々な技術が要求されてきた。その１つは、最終製品として有機ＥＬ素子を形成するデバイス基板に、典型的な膜厚が０．１μｍ以下の薄膜であって三原色ごとに高精度に微細パターニングした発光層を形成する技術である。

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、印刷法などのウェットプロセスが多く用いられてきたが、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下地層の形態変化や望まれない混合などを完全に防止することが困難であったり、ウェット状態から乾燥した薄膜の膜厚均一性を達成することが困難であったりした。これに対し、何種かのドライプロセスが実用化或いは提案されている。そのうち、マスク蒸着法は、金属板に精密な穴を開けた蒸着マスクを密着し、それをマスクとして各発光材料をデバイス基板に蒸着するものであるが、カラーディスプレイの大型化と穴の精度の両立が困難であり、また、大型化につれてデバイス基板と蒸着マスクとの密着性が損なわれる傾向にある。

カラーディスプレイの大型化に対応したドライプロセスとしては、転写用のドナーシート（ドナーフィルム或いはドナー基板）に一旦、ＲＧＢの各発光材料を塗布し微細パターニングした転写材料層を形成し、その転写材料をデバイス基板に蒸着転写するものが開発されている。例えば、特許文献１には、ドナーシート全体を加熱することで転写材料をデバイス基板に転写するものが記載されている。また、特許文献２には、ドナーシートにパターニングした隔壁（区画パターン）で区画された転写材料層を形成し、ドナーシート全体を加熱することで転写材料をデバイス基板に転写するものが記載されている。しかし、特許文献１、２に記載の方式では、ドナーシート全体が加熱により熱膨張してそれに形成された転写材料層のデバイス基板に対する相対位置が変位するため、特に大型化するほど変位量が増し、その結果、デバイス基板上に高精度な微細パターンを得ることが困難であった。更には、デバイス基板がドナーシートからの輻射により加熱されデバイス性能が悪化するという問題もあった。また、特許文献２のように隔壁（区画パターン）がある場合には、その加熱による脱ガスの影響によりデバイス性能が悪化するという問題もあった。

特許文献３、４にはドナーシートに転写材料層に積層した光熱変換層を設け、光熱変換層の背後からレーザーを照射して局所的に熱を生じさせることで薄膜の材料を画素ごとにデバイス基板に転写するものが記載されている。特許文献３ではＲＧＢごとのドナーシートを用意し、特許文献４では、１枚のドナーシートにＲＧＢをストライプ状に塗り分けている。また、特許文献５には、ドナーシートにパターニングしたセパレータ（区画パターン）で区画された転写材料層を形成し、レーザーを走査して局所的に熱を生じさせることで薄膜の材料をデバイス基板に転写するものが記載されている。特許文献３乃至５に記載のレーザーを部分照射する方式は、ドナーシート全体が加熱されないので、特許文献１、２で述べたようなドナーシートの変位は基本的に生じないし、デバイス基板がドナーシートからの輻射により加熱されデバイス性能が悪化することも抑制される。また、特許文献５のセパレータ（区画パターン）はレーザーが照射されないので、脱ガスの影響によりデバイス性能が悪化することも基本的に生じない。

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

"Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ"、（米国）、１９８７年、５１巻、１２号、９１３−９１５頁

このように、レーザーを部分照射して転写材料を転写する方式は、大型化と高精度な微細化を両立させるには有効な技術である。しかし、特許文献３、４に記載のものは、生じた熱の横方向の拡散を考慮してレーザーの強度や照射時間を精密に決定するのが容易ではなく、また、この技術を実用化した場合には、転写材料が分解温度以上に達して劣化する確率も多くなる。特許文献５に記載のものは、転写材料層の膜厚が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て下地層を劣化したり、また、セパレータ（区画パターン）にレーザーが照射されたときは、セパレータが劣化したり、脱ガスによりデバイス基板のデバイス性能が悪化する。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザーに代表される光を照射することによってドナー基板からデバイス基板に転写材料を転写するパターニング方法であって、大型かつ高精度な微細パターニングが可能であり、かつ、ドナー基板の劣化及びデバイス基板のデバイス性能の悪化が防止されるパターニング方法を提供することにある。また、かかるパターニング方法を用いて有機ＥＬ素子に代表されるデバイスを製造する方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のパターニング方法は、支持体と、支持体上に形成された光熱変換層と、該光熱変換層に積層して形成された区画パターンと、該区画パターンにより区画された２種類以上の転写材料からなる転写材料層と、を備えるドナー基板をデバイス基板と対向配置し、前記２種類以上の転写材料をドナー基板からデバイス基板に転写するパターニング方法であって、前記２種類以上の転写材料のうち特定の転写材料の位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射して２種類以上の転写材料を一括して転写することを特徴とする。

また本発明のパターニング方法は、支持体と、支持体上に形成された光熱変換層と、該光熱変換層に積層して形成された区画パターンと、該区画パターンにより区画された２種類以上の転写材料からなる転写材料層と、を備えるドナー基板をデバイス基板と対向配置し、前記２種類以上の転写材料をドナー基板からデバイス基板に転写するパターニング方法であって、区画パターンにより区画された領域の一部に転写材料が形成されていない領域が存在し、その転写材料が形成されていない位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射して２種類以上の転写材料を一括して転写することを別の特徴とする。

本発明のパターニング方法によれば、デバイス性能が悪化することなく、大型で高精度に微細パターニングされたデバイスの製造が可能である。

有機ＥＬ素子が形成されたデバイス基板の典型的な構造の例を示す拡大断面図。 ドナー基板を用いてデバイス基板に転写膜を形成する方法の例を示す拡大断面図。 図２における拡大平面図。 転写補助層の一例を説明する断面図。 本発明の実施形態による一括転写のパターニング方法の一例を示す断面図。 本発明の実施形態とは異なる一括転写のパターニング方法の一例を示す断面図。 有機ＥＬ素子が形成されたデバイス基板の別の典型的な構造の例を示す拡大断面図。 本発明の実施形態による一括転写のパターニング方法の一例を示す断面図。 本発明の実施形態による一括転写のパターニング方法の一例を示す断面図。 本発明の実施形態における光照射方法の別の一例を示す斜視図。 本発明の実施形態における光照射方法の別の一例を示す斜視図。 本発明の実施形態における光照射方法の別の一例を示す平面図。 本発明の実施形態における光照射方法の別の一例を示す平面図。 本発明の実施形態における光照射方法の別の一例を示す斜視図。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態における照射光の成形方法の一例を示す斜視図。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。なお、本明細書中で使用する拡大断面図や拡大平面図は、カラーディスプレイの最小単位である画素を構成するＲＧＢ副画素を示している。また、理解を助けるために拡大断面図の横方向（基板面方向）に比較して縦方向（基板面に対して垂直方向）の倍率を拡大している。以下、デバイスの代表的な例として有機ＥＬ素子が形成される典型的な構造のデバイス基板１０を説明し、次いで、本発明のパターニング方法に用いられるドナー基板３０を説明し、次いで、そのパターニング方法を実現する転写プロセスを中心にして、デバイスの製造方法を説明する。

（１）デバイス基板１０
図１は、有機ＥＬ素子が形成されたデバイス基板１０の典型的な構造の例を示す拡大断面図である。デバイス基板１０は、ガラス板等の支持体１１上にＴＦＴ１２（取出電極込み）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。それらの上には、有機ＥＬ素子を構成する第一電極１５／正孔輸送層１６／発光層１７／電子輸送層１８／第二電極１９が形成されている。この図１の例では、発光層１７は、ＲＧＢの３種類の発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂからなり、それらは横方向に区画されてなる。第一電極１５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。有機ＥＬ素子の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１５と第二電極１９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１７が一層だけ形成されていてもよく、正孔輸送層１６は正孔注入層と正孔輸送層との、電子輸送層１８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１７が電子輸送機能をもつ場合には電子輸送層１８が省略されてもよい。また、第一電極１５／電子輸送層１８／発光層１７／正孔輸送層１６／第二電極１９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１９の形成後に、公知技術あるいは後述の本実施形態の転写プロセスを用いて、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。

発光層１７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１７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。

発光層１７の発光材料としては、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（Ａｌｑ３）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、本実施形態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。

正孔輸送層１６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１６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１６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。

正孔輸送層１６の正孔輸送材料としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビフェニル−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（Ｎ−フェニルカルバゾリル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミンなどに代表される芳香族アミン類、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物などの低分子材料や、これら低分子化合物を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの高分子材料を例示できる。アクセプタ材料としては、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ）やそのシアノ基誘導体（ＨＡＴ−ＣＮ６）などの電子受容性低分子材料を例示することができる。また、第一電極１５表面に薄く形成される酸化モリブデンや酸化ケイ素などの金属酸化物も正孔輸送材料やアクセプタ材料として例示できる。

電子輸送層１８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１８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１８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１８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。

電子輸送層１８の電子輸送材料としては、Ａｌｑ３や８−キノリノラートリチウム（Ｌｉｑ）などのキノリノール錯体、ナフタレン、アントラセンなどの縮合多環芳香族誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物などの低分子材料や、これら低分子化合物を側鎖に有する高分子材料を例示できる。

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、テトラチアフバレン（ＴＴＦ）などの電子供与性低分子材料を例示することができる。電子輸送材料やドナー材料は発光層１７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つである。

第一電極１５および第二電極１９は、発光層１７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１５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１５が、第二電極１９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１９が透明である。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。

このような有機ＥＬ素子は、一般的に第二電極１９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１５と第二電極１９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。

（２）ドナー基板３０
次に、デバイス基板１０にデバイスを転写により形成するドナー基板３０を説明する。図２及び図３は、ドナー基板３０を用いてデバイス基板１０に転写膜２７を形成する方法の例を示す拡大断面図と拡大平面図である。ドナー基板３０は、支持体３１と、支持体３１上に形成された光熱変換層３３と、光熱変換層３３に積層して形成された区画パターン３４と、区画パターン３４により区画され、転写材料からなる転写材料層３７と、を備えてなる。本発明において転写材料層は２種類以上の転写材料からなるが、これらの図２及び図３の例では、ドナー基板３０の転写材料層３７は横方向に区画されたＲＧＢの３種類の発光材料の転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂからなり、デバイス基板１０のＲＧＢの３種類の発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂが転写膜２７となっている。３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂはそれぞれ１種類の材料で構成されていてもよいし、２種類以上の材料の混合物（例えばホスト材料とドーパント材料）からなってもよい。なお、図３は、図２における光照射の様子をドナー基板３０の支持体３１側から見た図である。全面に形成された光熱変換層３３があるために、支持体３１側から区画パターン３４や転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂは実際には見えないが、光照射との位置関係を説明するために点線にて図示した。照射される光は矩形をしており、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを跨ぐようにして照射され、かつ、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの並びに対して垂直方向にスキャンされる。照射される光は相対的にスキャンされればよく、光自体を移動させても、ドナー基板３０とデバイス基板２０とのセットを移動させても、その両方でもよい。以下、支持体３１、光熱変換層３３、転写材料層３７、区画パターン３４の順に説明する。

ドナー基板３０の支持体３１は、光の吸収率が小さいものであって、その上に光熱変換層３３、区画パターン３４、転写材料層３７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材料のフィルムを使用することが可能である。樹脂材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリエポキシ、ポリプロピレン、ポリオレフィン、アラミド樹脂、シリコーン樹脂などを例示できる。

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３１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。後述するように転写プロセスを真空中で実施する場合には、支持体３１からのガス放出が少ないことが要求されるので、この点からもガラス板は特に好ましい。

デバイス基板１０とドナー基板３０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１０とドナー基板３０の支持体１１、３１相互の熱膨張率の差は１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、またこれらの支持体１１、３１が同一材料からなることが更に好ましい。なお、両者の厚さの違いは特に限定されない。

光熱変換層３３が高温に加熱されても、支持体３１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３１の熱容量は光熱変換層３３のそれより十分大きいことが好ましい。従って、支持体３１の厚さは光熱変換層３３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３３が室温から３００℃上昇し、支持体３１の温度上昇を１／１００の３℃以下に抑制したい場合には、支持体３１の厚さは光熱変換層３３の厚さの１００倍以上であることが好ましく、支持体３１の温度上昇を１／３００の１℃以下に抑制したい場合には、支持体３１の厚さは光熱変換層３３の厚さの３００倍以上であることが更に好ましい。このようにすることで、大型化しても熱膨張による寸法変位量が少なく、高精度な微細パターニングに寄与する。

次に、ドナー基板３０の光熱変換層３３を説明する。光熱変換層３３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利用することができる。後述のように光熱変換層３３が３００℃程度に加熱されることがあるので、光熱変換層３３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、金属材料の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、あるいはそれらを積層したものを使用できる。

光熱変換層３３の支持体３１側には必要に応じて反射防止層を形成することができる。さらに、支持体３１の光入射側の表面にも反射防止層を形成してもよい。これらの反射防止層は屈折率差を利用した光学干渉薄膜が好適に使用され、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの単体や混合薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。

光熱変換層３３の転写材料層３７側には必要に応じて転写補助層３９を形成することができる。転写補助層３９の機能の一例は、加熱された光熱変換層３３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３９の機能の別の一例は、転写材料層３７を後述の塗布法により成膜した場合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３９の機能の別の一例は、転写材料層３７の加熱均一化であり、例えば、図４（ａ）に示すように、比較的厚い転写材料層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層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３９は、図４（ｂ）に示すように、光熱変換層３３と一体化してもよい。

光熱変換層３３は転写材料層３７の転写材料の昇華に十分な熱を与える必要があるので、光熱変換層３３の熱容量は転写材料層３７のそれより大きいことが好ましい。従って、光熱変換層３３の厚さは転写材料層３７より厚いことが好ましく、転写材料層３７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３３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３３の厚さを設計することが好ましい。転写補助層３９は光熱変換層３３にて発生した熱を効率よく転写材料層３７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。

光熱変換層３３は転写材料層３７が存在する部分に形成されていれば、その平面形状は特に限定されず、上記において例示したようにドナー基板３０全面に形成されていても、例えば、区画パターン３４の下部で不連続となるようにパターニングされていてもよい。区画パターン３４が光熱変換層３３との密着性に乏しい場合には、このようにして支持体３１との密着性を利用することで密着性を改善することができる。光熱変換層３３がパターニングされる場合には、区画パターン３４と同種の形状となる必要はなく、区画パターン３４が格子状で、光熱変換層３３はストライプ状であってもよい。光熱変換層３３は光吸収率が大きいことから、光熱変換層３３を利用して転写領域内外の適切な位置にドナー基板３０の位置マークを形成することが好ましい。

光熱変換層３３や転写補助層３９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。

次に、ドナー基板３０の転写材料層３７を説明する。転写材料層３７の転写材料は、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、昇華（アブレーション昇華を含む）して、ドナー基板からデバイス基板１０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２７が形成されてもよい。なお、この転写材料は、有機ＥＬ素子は勿論、それをはじめとし、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ことができる。

転写は後述のように蒸着モードが好ましく、１回の光照射によって転写膜２７の全膜厚を転写しても、複数回の光照射によって転写膜２７の膜厚を複数回に分割して転写してもよい。また、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、デバイス基板１０に転写膜２７として電子輸送層１８／発光層１７を形成する場合、ドナー基板３０上に電子輸送層１８／発光層１７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１０に転写することで、発光層１７／電子輸送層１８の転写膜２７を１回でパターニングすることもできる。

転写材料層３７の厚さは、それらの機能や転写回数により一概に示すことは難しい。例えば、フッ化リチウムなどのドナー材料（電子注入材料）の１回転写分の転写材料層３７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層３７の膜厚は１００ｎｍ以上になる場合もある。発光層１７の形成の場合は、１回転写分の転写材料層３７の厚さは１０〜１００ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。

転写材料層３７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３４内に塗布し溶媒を乾燥させた後に転写する塗布法を用いることが好ましい。塗布法の具体的な方法としては、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、各区画パターン３４内に定量の転写材料の転写材料層３７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。

区画パターン３４がないと、塗液から形成される転写材料層３７同士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３０上の転写材料層３７の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、実際に使用可能な転写材料層３７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、転写材料層３７の転写材料の種類が異なれば、それらを（例えば、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを）順次にレーザー照射して、それぞれ独立に転写する必要があり、高強度レーザー照射の高精度位置合わせが必要となる。このような問題は、区画パターン３４と塗液から形成された転写材料層３７を有するドナー基板３０を用いて後述のように一括転写することにより解決可能である。

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、ドナー基板３０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２７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。

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。ドナー基板３０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、転写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）、シクロヘキサノン、安息香酸エチル、テトラヒドロナフタレン（ＴＨＮ）などを好適な溶媒として例示できる。

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１０に堆積させることもできる。

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２７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。

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。

デバイス基板１０の転写膜２７として発光層１７を形成し、ホスト材料とドーパント材料との混合物の単層構造とする場合は、発光層１７を成膜するための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。塗布法を用いる場合には、区画パターン３４内に転写材料層３７を配置する際に、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層３７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。転写材料層３７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昇華温度の違いを利用して、デバイス基板１０の発光層１７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。

次に、ドナー基板３０の区画パターン３４を説明する。区画パターン３４は、転写材料層３７を境界を規定し、光熱変換層３３で発生した熱に対して安定である材料・構成であれば特に限定されない。無機物では酸化ケイ素や窒化ケイ素をはじめとする酸化物・窒化物、ガラス、セラミックスなどを、有機物ではポリビニル、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレン、アクリル、ノボラック、シリコーンなどの樹脂を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３４の熱導電性は特に限定されないが、区画パターン３４を介して対向するデバイス基板１０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。

区画パターン３４の成膜方法は特に限定されず、無機物を用いる場合には真空蒸着、ＥＢ蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ、レーザーアブレーションなどの公知技術を、有機物を用いる場合には、スピンコート、スリットコート、ディップコートなどの公知技術を利用できる。

区画パターン３４のパターニング方法は特に限定されず、公知のフォトリソグラフィ法が利用できる。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３４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３４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、区画パターン３４の材料を全面形成してそれ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。このように、区画パターン３４はフォトリソグラフィ法などにより高精度に微細パターニングすることができるために、区画された転写材料層３７の互いの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。

区画パターン３４の形状としては、既に例示した格子状（マトリクス状）構造に限定されるのではなく、例えば、転写材料層３７が３種類の転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂからなる場合には、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。

区画パターン３４の断面形状は、昇華した転写材料がデバイス基板１０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３４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。

区画パターン３４内に転写材料層３７を配置する際に、塗布法を用いる場合には、溶液が他の区画へ混入したり、区画パターン３４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３４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３４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３４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３４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やＵＶオゾン処理を施すことで、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。

区画パターン３４の厚さは、転写材料層３７の平均膜厚よりも厚くするのが好ましい。そうすると、多少のバラツキが有っても転写材料層３７はデバイス基板１０に直接接することがない。区画パターン３４をデバイス基板１０に対向させることで、光熱変換層３３や転写材料層３７とデバイス基板１０との間隙を一定値に保つことが容易になり、また、昇華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。また、区画パターン３４が厚いと、熱容量が大きくなり、熱伝導も小さくなる。そのため、区画パターン３４のうち転写材料層３７よりも突出した部分の温度はさほど上昇しないため、デバイス基板１０に形成済みの下地層は、光熱変換層３３から区画パターン３４を通じて高温に熱されることが防止される。熱容量が大きい分だけ温度上昇は小さくなるので、区画パターン３４からの脱ガスの影響を受けることもほとんどない。その結果、デバイス基板１０のデバイス性能が悪化することがない。例えば、正孔輸送層１６を全面蒸着により成膜する場合には、図２に示すように、絶縁層１４の上部にも正孔輸送層１６が形成され、区画パターン３４は正孔輸送層１６と接することになる。区画パターン３４の温度上昇が小さいので、正孔輸送層１６を加熱、昇華させてしまって正孔輸送材料が混入してしまうことが防止される。正孔輸送層１６をインクジェット方式により成膜する場合には、絶縁層１４の上部には正孔輸送層１６は形成されず、区画パターン３４は絶縁層１４と接することになる。この場合でも、絶縁層１４を介してデバイス基板１０が加熱されることが防止される。

光熱変換層３３／転写材料層３７は瞬間的に５００℃に達すことがある。一方で、デバイス基板１０の温度上昇は１００℃以下に抑えるのが好ましい。一概に数値を規定することは難しいが、区画パターン３４の下部のうち転写材料と同じ膜厚部分が瞬間的に転写材料と同じ５００℃に加熱され、その後の温度緩和で区画パターン３４の上部が１００℃に達するのが上限であると考えると、区画パターン３４の厚さは転写材料の厚さに比べて、５００℃／１００℃＝５倍以上であることが好ましい。

デバイス基板１０の温度上昇を抑えるためには、区画パターン３４の熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、区画パターン３４の体積比熱（＝密度×比熱）は１．０Ｊ／ｃｍ^３Ｋ以上であることが好ましい。

（３）デバイスの製造方法
次に、ドナー基板３０を用いた転写プロセスを中心にして、有機ＥＬ素子を代表とするデバイスの製造方法を説明する。

カラーディスプレイでは少なくとも発光層１７がパターニングされる必要があり、発光層１７は本実施形態の転写プロセスを用いて好適にパターニングされる薄膜である。また、発光層１７のうち発光層１７Ｒ、１７Ｇのみを本実施形態の転写プロセスを用いてパターニングして、その上に発光層１７ＢとＲ、Ｇの電子輸送層１８を兼ねる層を全面形成することもできる。正孔輸送層１６、電子輸送層１８、第二電極１９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、本実施形態の転写プロセスを用いてパターニングしてもよい。特に、電子輸送材料やドナー材料は発光層１７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つであるので、電子輸送層１８は本実施形態の転写プロセスを用いてパターニングされるのが好ましい。また、絶縁層１４や第一電極１５、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、本実施形態の転写プロセスを用いてパターニングしてもよい。

本実施形態の転写プロセスの適用時、デバイス基板１０に形成済みの下地層はパターニングする薄膜によって異なってくる。例えば、発光層１７をパターニングする場合は、第一電極１５や正孔輸送層１６が形成済みの下地層となる。絶縁層１４のような構造物は、必須ではないが、第一電極１５のエッジ部分を保護し、また、デバイス基板１０とドナー基板３０とを対向させる際に、ドナー基板３０の区画パターン３４がデバイス基板１０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１０にあらかじめ形成されているのが好ましい。絶縁層１４の形成には、ドナー基板３０の区画パターン３４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１４の形状や厚さ、幅、ピッチについても、ドナー基板３０の区画パターン３４で例示した形状や数値を例示することができる。

図２に示すように、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１０、３０は対向するように配置される。このとき、ドナー基板３０とデバイス基板１０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すことができる。例えば、ドナー基板の区画パターン３４および／またはデバイス基板１０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３０および／またはデバイス基板１０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１０の下地層、例えば正孔輸送層１６が真空プロセスで形成し、発光層１７を転写によりパターニングし、電子輸送層１８も真空プロセスで形成する場合は、ドナー基板３０とデバイス基板１０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３０とデバイス基板１０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、金属などの良導体で形成した光熱変換層３３を利用することで、ドナー基板３０を静電方式により容易に保持することもできる。

転写雰囲気は大気圧でも減圧下でもよい。また、第一電極１５および第二電極１９などの転写の際に、転写材料と酸素等の活性ガスを反応させるなどの反応性転写を実施することもできる。ただし、転写材料の劣化の抑制のためには、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。不活性ガス中ならば、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。真空下であるならば、転写膜２７への不純物混入の低減、昇華温度の低温化を特に促進することが可能である。また、転写雰囲気によらず、転写時にドナー基板３０を放熱あるいは冷却することもできる。

転写は、ドナー基板３０の支持体３１側からレーザーに代表される光を照射して光熱変換層３３に吸収させ、そこで発生する熱により転写材料層３７を加熱・昇華させ、デバイス基板１０に転写膜２７を堆積させる。図２では、転写材料層３７の転写材料が加熱されて昇華し、デバイス基板１０の支持体１１に転写膜２７として堆積している課程を模式的に示している。この時点で光照射を止めて、別の光照射により転写材料層３７の残りを転写してもよいし、このまま光照射を継続して、転写材料層３７の全てを転写することもできる。

材料へのダメージを低減する観点からは、転写材料層３７の転写材料が１〜１００単位の分子（原子）にほぐれた状態で昇華（蒸発）し、転写される蒸着モードを使用する方が好ましい。蒸着モードでは、塗布法によって形成した場合の転写材料層３７に膜厚ムラが発生しても、転写時に転写材料が分子（原子）レベルにほぐれた状態で昇華した後にデバイス基板１０に堆積するために、転写膜２７の膜厚ムラが軽減される方向にある。なお、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。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、たとえ転写材料層３７がドナー基板３０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昇華させ、堆積させることで、デバイス基板１０上においては膜厚均一性にすぐれた転写膜２７を得ることができる。

ドナー基板全体を覆う光を照射できればすべての転写材料を一括転写できるが、装置上それができない場合は所定の大きさの光によるスキャン照射あるいはステップ照射を行うことができる。本発明は、そのような照射を行う場合において、２種類以上の転写材料のうち特定の転写材料の位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射する点に特徴を有する。

スキャン照射の場合、所定の大きさの光を照射して１つのスキャンが終わると、次に未照射部分に光を照射してスキャンする。こうしたスキャンにより全転写領域を最終的に照射する。図５は、（ａ）特定の転写材料層３７（この例では３７Ｇ）を光照射の境界位置として１つのスキャンを終了し、（ｂ）その境界位置で光をオーバーラップさせるように次の未照射部分に光を照射してスキャンする本発明の好適な例を示す断面図である。

比較的弱い強度の光を低速でスキャンして光照射した場合、低速であればあるほど、横方向への熱拡散によって境界位置に幅の広いなだらかな温度勾配が生じる。例えば、図６に示したように、（ａ）１つのスキャンと、（ｂ）次のスキャンとの光の境界位置を転写材料層３７Ｂと３７Ｒに挟まれた区画パターン３４にすると、区画パターン３４の幅が狭いために、区画パターン３４上でオーバーラップさせるかどうかにかかわらず、光の強度や区画パターン３４の幅の条件によっては、隣の転写材料層３７Ｂもしくは３７Ｒの一部が昇華することがある。このとき、例えば、転写材料層３７Ｂもしくは３７Ｒがホスト材料とドーパント材料のように転写材料を２種類以上の材料の混合物であると、ホスト材料とドーパント材料は昇華温度が異なるので、昇華温度の低い材料が多く昇華して実際の転写によるパターニングの前にデバイス基板１０に付着し、次の転写によるパターニングでは残りの材料の混合比が高くなって、転写膜１７Ｂもしくは１７Ｒのうち光の境界位置に近い部分にムラが形成される。このような転写膜１７は、発光効率や色度が低下するなどデバイス特性に影響する。

これに対し、図５に示した例では、特定の転写材料の転写材料層３７を転写材料層３７Ｇとし、転写材料層３７Ｇの位置で光をオーバーラップさせている。そうすると、比較的弱い強度の光を低速でスキャンすることにより光照射した場合、転写材料層３７（例えば、３７Ｇ）の幅は区画パターン３４の幅よりも大きいので、横方向への熱拡散によって隣の転写材料層３７（例えば、３７Ｒもしくは３７Ｂ）の一部が昇華されることが防止される。また、オーバーラップすることにより、なだらかな温度勾配の部分を完全に昇華させるようにしている。オーバーラップの度合いは温度勾配の幅に依存し、例えば、温度勾配の幅と同じ程度にする。

本発明では、２種類以上の転写材料層３７のうち特定の転写材料層の位置で光をオーバーラップさせることが重要である。上記のように、光の境界位置では不可避的に温度勾配が生じて、その影響は転写材料層３７の種類によって少しずつ異なる。ランダムな位置で光をオーバーラップさせると、異なるムラの状態をもつ転写膜１７が２種類以上生じることになるので、それらを同時に抑制することが難しくなる。一方、温度勾配の影響が特定の転写膜に限定されれば、ムラが発生しにくい転写材料層を選択し、さらにそのムラを最小限にする光照射条件を選択することができるので、影響を最小限に抑制することが可能になる。

特定の転写材料層の選択方法は特に限定されない。最終的に得られるデバイスにおいてムラが最小化されるように、転写材料層３７の中で転写温度が最低（または最高）のものや、熱分解温度が最高（または最低）のもの、あるいは膜厚が最も薄い（または最も厚い）ものなど、目的に応じて選択すればよい。

２種類以上の異なる転写材料がそれぞれ、ホスト材料とドーパント材料のような２種類以上の材料の混合物からなる場合は、該２種類以上の材料の昇華温度の差が最も小さい組み合わせの転写材料の転写材料層３７（例えば、３７Ｇ）の位置で光をオーバーラップさせることが好ましい。有機ＥＬ素子では特にホスト材料とドーパント材料との組成比が発光性能に大きく影響することが知られているので、これにより、オーバーラップ位置における温度勾配の影響で転写膜１７の組成比が変化する割合を最も小さくして、転写膜１７に生じるムラを抑制できるからである。

また、２種類以上の異なる転写材料の中に１種類の材料からなる転写材料が含まれている場合は、該１種類の材料からなる転写材料の転写材料層３７の位置で光をオーバーラップさせることが好ましい。この場合、この転写材料層では組成比の変化を考慮しなくてもよいので、オーバーラップ位置における温度勾配の影響が極めて小さくなるからである。

一方、有機ＥＬ素子には、図７に示すようにＲ発光層１７ＲとＧ発光層１７Ｇのみがパターニングされ、パターニングされたＢ発光層が存在しない構成も考えられる。電子輸送層１８がＢ発光層を兼ねることや、Ｂ発光層より発光エネルギーの低いＲ発光層１７ＲやＧ発光層１７Ｇと電子輸送層１８との間にＢ発光層を全面形成しておくことが可能だからである。そのような有機ＥＬ素子を製造する際には、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。

具体的には、区画パターンにより区画された領域の一部に転写材料が形成されていない領域が存在するドナー基板を用い、その転写材料が形成されていない位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射して２種類以上の転写材料を一括して転写することが、本発明の別の特徴である。例えば、図８に示すように、３７Ｒと３７Ｇのみが形成され、本来３７Ｂが形成されるべき場所がスペースとなっているドナー基板を用いる場合には、３７Ｂに対応する位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射することが好ましい。また、図９に示すように、３７Ｒと３７Ｇのみが形成され、本来３７Ｂが形成されるべき場所が区画パターンで満たされているドナー基板を用いる場合には、その満たされた区画パターン上で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射することが好ましい。

ディスプレイ用途でよく見られるように、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの組がその並びのｘ方向にｋ回、その垂直のｙ方向にｌ回繰り返し形成されている場合は、例えば、３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの幅と、その間に存在する区画パターンの３つ分の幅と、オーバーラップ分の幅をすべて足し合わせた幅の光を照射すれば、常に特定の転写材料層３７（例えば、３７Ｇ）の位置で光をオーバーラップさせることができる。この場合、ｙ方向へのスキャン終了後にｘ方向へレーザー照射位置または基板を移動させるときの移動量が毎回同じになるため、操作上好ましい。

また、ｍ組（ｍは２以上ｋ未満の整数）の転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂに光を同時照射しながら、ｙ方向に光をスキャンすることで、転写時間を１／ｍ程度に短縮することができる。ｍ＞ｋ／２の場合には、図１０に示すように、ドナー基板３０の転写領域３８の全幅の半分以上を覆うような光をオーバーラップ照射することで、２回のスキャンで全転写材料層３７を転写することができる。あるいは、図１１に示すように、光の幅方向では互いにオーバーラップするが、スキャン方向には段違いの位置関係にある２つの照射光を同時にスキャンすることで、上記２回のスキャンと同様に前転写材料層３７を転写することもできる。

スキャン速度や光強度は一定である必要はなく、例えば、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの各昇華温度に最適な条件になるように、スキャン速度や光強度をスキャン中に変調することもできる。

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。本実施形態では、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、転写材料層３７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。

照射光の光源としては、容易に高強度が得られ、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。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）レーザーの方が転写材料層３７へのダメージを低減できるので、好ましい。

照射光の波長は、照射雰囲気とドナー基板の支持体３１における吸収が小さく、かつ、光熱変換層３３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３１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。

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。図１２に示すように、スキャン方向の幅が階段状の光をスキャンすることで転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂへの各照射時間（加熱時間）を調整し、転写材料層３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの各昇華温度に最適化した一括転写を実施することができる。照射光の強度ムラに対応して光のスキャン方向の幅を変調して、照射エネルギー（強度×照射時間）を一定にすることもできる。また、図１３に示すように、矩形の光を斜めに照射する配置でｙ方向にスキャンしてもよい。照射光の形状（幅）が固定されている場合に、光学系の大きな変更を必要とせずに、多様なピッチを有する転写に対応することができる。

以上は光をスキャン照射する場合について説明してきたが、図１４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オーバーラップ照射するステップ照射を使用してもよい。この場合も、照射光の位置を特定の転写材料の位置でオーバーラップさせるので、光照射の位置合わせを軽減できる。

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３１や光熱変換層３３の材質や厚さ、反射率、区画パターン３４の材質や形状、転写材料層３７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３３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^２の範囲が、転写材料層３７の加熱温度は２２０〜４００℃の範囲が目安となる。

図１５は、光を一定時間照射した際の、転写材料層３７（あるいは光熱変換層３３）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１５（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（昇華温度）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層３７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、転写材料層３７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１５（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。転写材料層３７へのダメージを低減できることは、同時に区画パターン３４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３４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３４が劣化せず、ドナー基板の再利用回数を増大できる。

図１６は、照射光の成形方法を示す斜視図である。図１６（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１６（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。

図１６（ｄ）は、図１５（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３３（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１５（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。

このように、ドナー基板３０上の転写材料層３７と同時に区画パターン３４に光を照射することにより、大型であっても高精度な微細パターニングが可能になる。ドナー基板３０上に転写材料以外の異物である区画パターン３４を形成することは、区画パターン３４自体が剥離して転写されたり、区画パターン３４から転写材料に不純物が混入する恐れがあるために、本来は好ましくなく、まして、ドナー基板３０上に光熱変換層３３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３４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。しかし、本実施形態では、光熱変換層３３が設置されたドナー基板上において、あえて転写材料層３７と同時に区画パターン３４を加熱するように光を照射することにより、高精度な微細パターニングを可能としたものである。すなわち、このような照射方法によれば、区画パターン３４と転写材料層３７の境界における温度低下が抑制されるので、境界に存在する転写材料をも十分に加熱して転写することができる。従って、転写薄膜の膜厚分布は従来より均一化されるので、デバイス性能への悪影響を防止できる。

更には、用いる光の強度を小さくすることができるので、転写材料層３７と区画パターン３４が同時に加熱されるように光を当てた場合であっても、転写材料層３７や区画パターン３４の劣化、区画パターン３４の剥離や区画パターン３４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。光の強度を小さくして２種類以上の異なる転写材料を一括転写するときは、特定の転写材料の転写材料層（例えば３７Ｂ）の位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層３３に照射することで、転写膜２７における発光効率の色度の低下のようなデバイス性能の悪化を防止することができる。

以上、本発明の実施形態に係るパターニング方法及びそれを用いたデバイスの製造方法について説明した。次に、本発明の実施形態に関係する実施例を説明する。本発明は、上述の実施形態及び次の実施例に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。

実施例１
ドナー基板３０を以下のとおり作製した。支持体３１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３３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、光熱変換層３３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３４を形成した。この区画パターン３４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３４内部には幅８０μｍ、長さ２８０μｍの光熱変換層３３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。この基板上の各区画に、インクジェット法で、Ａｌｑ_３（蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ時の昇華温度２８０℃）を１ｗｔ％およびジアザインダセン誘導体（蒸着速度０．００５ｎｍ／ｓ時の昇華温度２７５℃）を０．０５ｗｔ％含むＮＭＰ溶液からなる赤色溶液（Ｒ）、Ａｌｑ_３を１ｗｔ％およびジアザインダセン誘導体（蒸着速度０．００５ｎｍ／ｓ時の昇華温度２５０℃）を０．０５ｗｔ％含むＮＭＰ溶液からなる緑色溶液（Ｇ）、ナフチルアントラセン誘導体（蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ時の昇華温度２１２℃）を１ｗｔ％およびピレン誘導体（蒸着速度０．００５ｎｍ／ｓ時の昇華温度２７０℃）を０．０５ｗｔ％含むテトラヒドロナフタレン溶液からなる青色溶液（Ｂ）をＲＧＢの繰り返しで塗布し、１８０℃で２０分間乾燥させた。これにより、転写材料層３７を形成し、ＲＧＢ３区画を一つの単位として、横方向に２０単位×縦方向に２０単位からなるＲＧＢパターンを形成した。これらのパターンを顕微鏡で観察した結果、ＲＧＢの混色、区画パターン３４への乗り上げ等は認められず、各区画に塗布されていた。区画内のＲ、Ｇ、Ｂの平均厚さはそれぞれ４０、３０、２５ｎｍであった。

デバイス基板１０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３０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１４を形成した。この絶縁層１４の高さは１．８μｍで、断面は順テーパー形状であった。絶縁層１４のパターン内部には幅７０μｍ、長さ２７０μｍのＩＴＯを露出する開口部が、それぞれ１００、３００μｍのピッチで配置されていた。この基板１０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１６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。

次に、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１４と区画パターン３４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、ドナー基板３０のガラス基板側から中心波長９４０ｎｍ、幅３５０μｍ×５０μｍのレーザー（光源：半導体レーザー）を、ＲＧＢの転写材料のうちのＲ転写材料の位置でオーバーラップさせる配置で照射し、ＲＧＢの転写材料を、デバイス基板１０の下地層である正孔輸送層１６上に転写した。レーザー強度は６０Ｗ／ｍｍ^２、スキャン速度は５０ｍｍ／ｓであり、発光領域全面が転写されるように繰り返し照射を実施した。

ＲＧＢの転写後のデバイス基板１０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１８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。本素子に５Ｖの電圧をかけて点灯した結果、均一な発光が認められ、従来の蒸着法で形成した素子と遜色ない発光効率を有することが確認できた。

比較例１
ＲＧＢの転写材料のうちのＢ転写材料の位置でオーバーラップさせる配置でレーザーを照射したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。転写時の温度勾配が大きいオーバーラップ領域において、ホスト材料であるナフチルアントラセン誘導体とドーパント材料であるピレン誘導体の混合比に大きなムラが生じたために、実施例１と比較してＢ発光画素の発光均一性や発光効率、色度が低下した。

実施例２
ＲＧＢの転写材料のうちのＧ転写材料をＡｌｑ_３のみを１ｗｔ％含むＮＭＰ溶液からなる緑色溶液（Ｇ）から形成し、Ｇ転写材料の位置でオーバーラップさせる配置でレーザーを照射したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。本素子に５Ｖの電圧をかけて点灯した結果、均一な発光が認められ、従来の蒸着法で形成した素子と遜色ない発光効率を有することが確認できた。

比較例２
Ｂ転写材料の位置でオーバーラップさせる配置でレーザーを照射したこと以外は、実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。転写時の温度勾配が大きいオーバーラップ領域において、ホスト材料であるナフチルアントラセン誘導体とドーパント材料であるピレン誘導体の混合比に大きなムラが生じたために、実施例２と比較してＢ発光画素の発光均一性や発光効率、色度が低下した。
実施例３
実施例１と同様にして、図９に示すように、転写材料３７Ｒと３７Ｇのみが形成され、本来３７Ｂが形成されるべき場所が区画パターンで満たされたドナー基板３０を作製した。区画パターン３４の高さは７μｍ、その基本幅は２０μｍ、本来３７Ｂが形成されるべき場所の幅が１２０μｍであり、その内部には幅８０μｍ、長さ２８０μｍの光熱変換層３３を露出する開口部が、幅方向に基本ピッチ１００μｍ（ただし本来３７Ｒが形成されるべき部分は１００μｍ飛ばす）で５１２個、長さ方向にピッチ３００μｍで２００個配置した。各区画には、ピレン系赤色ホスト材料ＲＨ−１とピロメテン系赤色ドーパント材料ＲＤ−１とをＴＨＮにそれぞれ１ｗｔ％、０．０５ｗｔ％溶解させたＲ溶液と、ピレン系緑色ホスト材料ＧＨ−１とクマリン系緑色ドーパント材料（Ｃ５４５Ｔ）とをＴＨＮにそれぞれ１ｗｔ％、０．０５ｗｔ％溶解させたＧ溶液を、インクジェット法により塗布し、真空中で１２０℃で乾燥させることで、区画パターンの幅方向に、赤色ホスト材料と赤色ドーパント材料との混合膜からなる平均膜厚４０ｎｍのＲ転写材料３７Ｒと、緑色ホスト材料と緑色ドーパント材料との混合膜からなる平均膜厚３０ｎｍのＧ転写材料３７Ｇとを繰り返し形成した。

実施例１と同様にしてデバイス基板を作製した。ＩＴＯはピッチ１００μｍで７１６本のストライプ形状にパターニングされており、ＩＴＯを露出する絶縁層１４の開口部は幅７０μｍ、長さ２５０μｍで、幅方向にピッチ１００μｍで７１６個、長さ方向にピッチ３００μｍで２００個配置されていた。ＩＴＯストライプ電極の長手方向を絶縁層１４の長さ方向に一致させた。実施例１と同様に、この基板の発光領域全面に正孔輸送層１６として、アミン系化合物を５０ｎｍ、ＮＰＤを１０ｎｍを蒸着した。

次に、実施例１と同様にして、転写材料３７Ｒと３７Ｇを、デバイス基板１０の正孔輸送層１６上にレーザー転写した。この際に、図９に示すように、本来３７Ｂが形成されるべき場所に満たされた区画パターン３４上でレーザーをオーバーラップさせた。レーザー強度は１４８Ｗ／ｍｍ^２、スキャン速度は０．６ｍ／ｓであり、発光領域全面が転写されるように２４回照射を実施した。

その後、実施例１と同様にして、青色発光層を兼ねる電子輸送層１８を発光領域全面に蒸着し、さらにドナー材料（電子注入層）と第二電極を蒸着することで、有機ＥＬ素子を作製した。このとき、第二電極のアルミニウムはマスク蒸着により、ピッチ３００μｍで２００本のストライプ形状にパターニングし、ストライプ電極の長手方向を絶縁層１４の幅方向に一致させた。従って、作製した有機ＥＬ素子は、ＩＴＯストライプからなる第一電極と、アルミニウムストライプからなる第二電極とが互いに直交する単純マトリクス型ディスプレイの構造をもち、両電極の交点に、Ｒ、Ｇ、Ｂの副画素から構成される画素が２５６×２００配置されている。各副画素からは、それぞれ均一なＲ、Ｇ、Ｂ発光が確認された。

比較例３
Ｇ転写材料の位置でオーバーラップさせる配置でレーザーを照射したこと以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。転写時の温度勾配が大きいオーバーラップ領域において、ホスト材料であるピレン誘導体とドーパント材料であるクマリン誘導体との混合比にムラが生じたために、実施例３と比較してＧ発光画素の発光均一性や発光効率、色度が低下した。

１０ 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（転写膜）
１８ 電子輸送層
１９ 第二電極
３０ ドナー基板
３１ 支持体
３３ 光熱変換層
３４ 区画パターン
３７ 転写材料層
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

Claims (4)

1. 支持体と、支持体上に形成された光熱変換層と、該光熱変換層に積層して形成された区画パターンと、該区画パターンにより区画された２種類以上の転写材料からなる転写材料層と、を備えるドナー基板をデバイス基板と対向配置し、前記２種類以上の転写材料をドナー基板からデバイス基板に転写するパターニング方法であって、前記２種類以上の転写材料のうち特定の転写材料の位置で１つのスキャン照射と次のスキャン照射または１つのステップ照射と次のステップ照射による光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射して２種類以上の転写材料を一括して転写することを特徴とするパターニング方法。
2. 前記２種類以上の転写材料は、それぞれ２種類以上の材料の混合物からなり、該２種類以上の材料の昇華温度の差が最も小さい転写材料の位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射することを特徴とする請求項１記載のパターニング方法。
3. 前記２種類以上の転写材料が２種類以上の材料の混合物からなるものと１種類の材料からなるものを含んでおり、該１種類の材料からなる転写材料の位置で光をオーバーラップさせるように光熱変換層に支持体側から光を照射することを特徴とする請求項１記載のパターニング方法。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載のパターニング方法により、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。

Images