KR101011153B1 - 유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체 - Google Patents

유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체

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KR101011153B1
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파이오니아 가부시키가이샤
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Abstract

매스 트랜스퍼(mass transfer)의 발생을 보다 바람직하게 방지할 수 있는 유기막 피열전사체의 제조방법을 제공한다.
기판(10) 표면의 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리의 주위에 있어서 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 높게 한 단차 구조인 볼록형 구조물(1)을 설치한 후, 발광층(166)이 그 표면에 형성된 유기막 형성체인 도너 시트(200)를 이용하고, 레이저(210)에 의한 광 에너지를 열 에너지로 변환하여 발광층(166)을 도너 시트(200) 표면으로부터 기판(10) 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조한다.
볼록형 구조물, 발광층, 유기막 형성체, 유기막 피열전사체

Description

유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체{PRODUCTION METHOD OF ORGANIC FILM HEATED TRANSFER BODY, ORGANIC FILM HEATED TRANSFER BODY}
본 발명은 유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체, 특히 유기막이 그 표면에 형성된 상기 유기막 형성체에 열 에너지를 가하고, 이 형성된 유기막을 유기막 형성체 표면으로부터 피열전사 대상체의 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조하는 유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 기판 위에 전극 및 전극 사이에 적어도 발광층을 구비한 유기 고체층을 구비하고, 양쪽의 전극으로부터 유기 고체층 중의 발광층에 전자와 정공을 주입하고, 유기발광층에서 발광을 일으키게 하는 소자이며, 고휘도 발광이 가능하다. 또, 유기 화합물의 발광을 이용하고 있기 때문에 발광색의 선택 범위가 넓은 등의 특징을 지녀, 광원이나 유기 EL 표시장치 등으로서 기대되고 있다. 특히 유기 EL 표시장치는, 일반적으로, 광시야, 고콘트라스트, 고속 응답성 및 시인성이 우수하고, 박형·경량으로, 저소비 전력의 평판형 디스플레이 등으로서 기대되고 있다.
이러한 유기 EL 소자를 구비하는 유기 EL 디스플레이에서 이용될 수 있는 유 기재료를 패터닝하는 수법으로서, 새도우 마스크라고 하는 금속제의 미세한 개구부를 가진 마스크를 기판 앞면에 올려놓고, 진공 쳄버 내에서 유기물을 가열 증착해서 소망의 패턴으로 형성한다고 하는 방법(새도우 마스크법)이나, 유기 용제에 가용성인 유기재료는 잉크젯 프린팅법을 이용해서 패터닝하는 방법 등이 알려져 있다.
최근, 하기 비특허문헌 1이나 비특허문헌 2와 같이 유기재료를 일단 도너 시트(donor sheet)라 불리는 부재에, 소망 영역의 거의 전면에 걸쳐서 형성해 두고, 도너 시트(유기막 형성체)의 유기막을 형성하고자 하는 기판(피열전사 대상체)을 대면시켜서 얹어 놓고, 도너 시트의 유기막이 성막되어 있지 않은 면 쪽으로부터 레이저를 소정의 폭으로 조사하고, 그 조사 부분에 대해서 광을 열로 변환시켜 유기막을 도너 시트로부터 기판에 열전사시키는 LITI(Laser Induced Thermal Imaging)라 불리는 기술이 보고되어 있다. 이 기술은 새도우 마스크법, 잉크젯 프린팅법과 대비해서 전사성능이 양호하고 유기 EL 표시장치의 고정세 화소화 등에 바람직한 것으로 보고되어 있다.
비특허문헌 1: SID O2 Digest 21.3 p 784-787
비특허문헌 2: FPD International seminar 2004 유기 EL(6) 대형화의 생산 기술 텍스트 E-6
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 본 발명자들이 LITI법에 의해 유기막을 도너 시트로부터 기판에 전 사시켜서, 유기막이 전사된 유기막 피열전사 기판을 검증한 결과, 전사성능으로서 바람직하지 않은 경우가 있는 것을 발견해내기에 이르렀다.
즉, 상기 LITI 기술로 유기막을 열전사시키고자 하면, 기판에 대해서 레이저를 조사한 도너 시트의 부분에 대응하는 부분 이외에도 유기막이 전사되어 버려, 소망으로 하는 부분 이외에 있어서, 전사되어서는 안되는 부분에 전사되어 버린다고 하는 전사 성능이 바람직하지 않은 경우(본 명세서에 있어서 "매스 트랜스퍼"(mass transfer)라고도 칭함)가 있는 것을 발견하였다.
또, 더욱 본 발명자들이 검토한 결과, 이 매스 트랜스퍼의 불량은 유기 EL 표시장치에 사용하는 유기막뿐만 아니라, 유기막 일반에 적용할 수 있고, 또한, 피열전사 대상체가 기판뿐만 아니라, 일반적인 피열전사 대상체여도 생길 경우가 있는 것을 발견해낼 수 있었다. 또한, LITI법뿐만 아니라 도너 시트와 같은 유기막 형성체를 이용해서 피열전사 대상체에 열전사하는 방법 일반에 있어서 생길 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 매스 트랜스퍼의 발생을 보다 적합하게 방지할 수 있는 유기막 피열전사체의 제조 방법 및 유기막 피열전사체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
청구항 제1항에 기재된 발명은, 유기막이 그 표면에 형성된 유기막 형성체에 열 에너지를 가하고, 이 형성된 유기막을 상기 유기막 형성체 표면으로부터 피열전사 대상체의 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조하는 유기막 피열전사체의 제조 방법에 있어서, 상기 피열전사 대상체의 표면에 대해서, 열전사 전의 상기 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 높게 한 단차 구조를 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리 이상의 바깥쪽에 있어서 적어도 일부분에 설치한 구조로 하고, 상기 유기막을 피열전사 대상체의 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
청구항 제7항에 기재된 발명은, 유기막이 그 표면에 형성된 유기막 형성체에 열 에너지를 가하고, 그 형성된 유기막을 상기 유기막 형성체 표면으로부터 피열전사 대상체의 표면에 열전사시킨 유기막 피열전사체에 있어서, 상기 피열전사 대상체의 표면에 대해서, 열전사 전의 상기 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 높은 단차 구조를 상기 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리 이상의 바깥쪽에 있어서 적어도 일부분에 설치한 구조로 되어서 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 실시형태에 있어서의 유기막 피전사체의 제조 방법의 모식적인 설명도;
도 2는 본 실시형태에 있어서의 단차 구조의 단면 형상을 나타낸 도면;
도 3은 본 실시형태에 있어서의 유기 EL 소자의 모식적인 단면도;
도 4는 실시예 1의 유기 EL 표시장치의 모식적인 단면도.
부호의 설명
1: 단차 구조(볼록형 구조물) 10: 기판
14: 제1전극 16: 유기 고체층
18: 제2전극 20: 보호막
100: 유기 EL 소자
「 단차 구조의 검토」
본 발명자들은, 매스 트랜스퍼가 생기는 원인에 대해서 검토를 행하였다. 그 결과, 피열전사 대상체의 표면에 먼지가 부착되었을 경우에는, 그 먼지의 주위에 대해서 소망으로 하는 부분 이외에 있어서, 열전사되어서는 안되는 부분에 열전사되어 버린다고 하는 매스 트랜스퍼가 방지되어 있는 현상을 우발적으로 발견해내었다.
먼지가 부착되었을 경우에 대해서, 매스 트랜스퍼가 왜 방지된 것인가라고 하는 원인을 구명하는 가운데, 먼지에 의해 소망으로 하는 피열전사 대상체 표면의 전사 대상부에 대해서 먼지의 높이 만큼 단차가 생겨 이 단차에 의해 매스 트랜스퍼를 방지할 수 있었던 것이 아닐까라고 하는 가설을 얻기에 이르렀다.
이 가설을 검증함에 있어서, 여러 가지 단차를 형성한 태양을 검증하였다. 예를 들어, 피열전사 대상체의 표면에 있어서, 유기막이 전사되어서는 안되는 부분과 유기막을 전사하는 부분과의 경계 부근에 볼록형 구조를 설치하고, 이 볼록형 구조의 표면은 유기막을 전사하는 부분보다도 높게 해서 단차 구조를 마련하고, 그 상태의 전사성능을 검증한 결과, 매스 트랜스퍼를 바람직하게 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 피열전사 대상체의 표면에 있어서, 유기막이 전사되어서는 안되는 부분에 대하여 유기막을 전사하는 부분을 오목하게 한 구조를 마련하고, 유기막이 전사되어서는 안되는 부분과 유기막을 전사하는 부분과의 사이에 유기막을 전사하는 부분보다도 높은 단차를 마련함으로써 전사성능을 검증한 결과, 매스 트랜스퍼를 바람직하게 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이 다양한 검증에 의해서, 열전사 대상 개소의 주위에 있어서 적어도 일부분에 전사 대상 표면보다도 높게 한 단차 구조를 마련한 후, 상기 유기막을 열전사시키면 매스 트랜스퍼를 바람직하게 방지해서 바람직한 전사 성능을 얻을 수 있는 유기막 피열전사체를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.
「 유기막 피열전사체의 제조 방법」
정공 수송층(164) 위에 발광층(166)이 열전사되는 태양을 도 1에 예시하고, 본 실시형태에 관한 유기막 피열전사체의 제조 방법을 설명한다. 또, 본 실시형태에서는 일례로서 LITI법을 이용한 열전사 방법으로 이용해서 설명하고 있다. 또한, 유기 EL 소자(100)는 RGB 각 색을 발광하는 유기 EL 소자를 나누어 도포함으로써 제조하는 방식(분리 도포법)에 의한 것을 예시해서 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 기판(10) 위(특히 수지기판에 있어서는, 정확하게는 배리어(barrier) 막(12) 위이지만 설명의 편의상 기판(10)의 표면으로 한다. 이하 마찬가지임)에, R, G, B 각각에 대응한 제1전극으로 되는 양극(14)의 열을 각각 소정의 간격을 두고 형성한다. 다음에, 형성한 제1전극(14)인 양극(14) 위에 정공 주입층(162)(도 1에는 도시 생략), 정공 수송층(164)을 각각 형성해서 정공 수송층(164)(도 1에는 도시 생략)이 그 열전사 대상면으로 되는 피열전사 대상체가 형성된다.
다음에, 발광층(166)을 열전사하는 열전사 대상 표면(거의 후술하는 기판(10) 표면에 있어서의 레이저 광선의 조사 대응부)의 바깥 가장자리 이상의 바깥쪽에 대해서 연속 구조의 볼록형 구조물(1)을 설치한다. 이 볼록형 구조물(1)을 설치함으로써 제1전극(14) 표면의 볼록형 구조물(1)의 표면을 높게 하도록 단차 구조를 형성한다.
열전사 대상 표면의 바깥 가장자리 이상 바깥쪽에 단차 구조를 설치한다는 것은, 바깥 가장자리 또는 그 이상 바깥쪽에 단차 구조를 설치한다고 하는 개념이다. 또한, 열전사 전의 열전사 대상 표면의 바깥 가장자리에 대해서 단차 구조가 높으면 충분하다(예를 들어, 본 실시형태에서는 볼록형 구조물(1)(단차 구조)의 높이가 정공 수송층(164)(열전사 대상 표면)보다도 높으면 된다)는 것이며, 열전사 대상 표면 이외의 부분이 단차 구조보다도 높아지는 것을 제외하는 것은 아니다. 또한, 열전사 전의 열전사 대상 표면에 대하여 단차 구조가 높으면 되고, 열전사 후에 전사된 유기막의 바깥 가장자리가 단차 구조보다도 높아져도 된다.
유기막이란, 유기막 형성체로부터 피열전사 대상체 표면에 조금이라도 열전사가능한 유기막이면 되고 열전사되어서 형성되는 막의 재료 등으로부터 적절하게 선택해서 이용할 수 있다. 유기물을 함유하고 있으면 되는 막으로서, 무기 산화물이나 금속 등 그 밖의 성분을 함유하는 것을 제외하는 것은 아니다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는 열전사하는 대상 표면의 바깥쪽과 일정 거리를 유지하도록 형성하면 바람직하다. 즉, 본 실시형태에서는 볼록형 구조 물(1)이 발광층(166)의 열전사 대상으로 되는 기판(10)의 표면의 제1전극(14) 바깥 가장자리가 직선 형상으로 형성되는 공정으로 되고 있어, 이 바깥 가장자리의 직선과 평행하게 그것보다도 바깥쪽의 기판(10) 표면에 볼록형 구조물(1)을 형성하는 것이 바람직하다. 또, 평행하면 바람직하지만 이것으로 한정되는 일은 없고, 직선 혹은 곡선 형상으로 형성해도 된다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는, 연속한 열(列)형 구조체이면 바람직하지만, 이것으로 한정되지 않고, 기판(10) 표면에 대하여 기판(10) 표면만의 표면(볼록형 구조물(1)이 형성되지 않음)과 기판(10) 표면 상에 볼록형 구조물(1)이 형성된다고 하는 볼록형 구조물(1)이 불연속적으로 형성된다고 하는 표면구조로 해도 된다. 또한, 점 형상의 단차 구조가 복수개 설치되는 것에 한정되지 않고, 단수개여도 된다. 적어도 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리 이상의 바깥쪽에 있어서 적어도 일부분에 단차 구조를 설치하면 된다.
도 2는 볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본원 발명에 있어서는, 단차 구조의 단면 형상은 특히 한정되는 일은 없고, 해당 단차 구조의 작용 효과를 발휘하는 것이 가능한 형상이면 어떠한 형상이어도 되지만, 예를 들면, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 모서리가 있는 직사각형의 형상으로 해도 되고, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 모서리가 둥그스름함을 띤 직사각형의 형상이어도 된다. 또한, 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 순방향 테이퍼(taper) 형상이어도 되고, 도 2(d)에 나타낸 바와 같이, 역방향 테이퍼 형상이어도 된다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는, 적절하게 선택되는 방법에 의해 형성가능하며, 특히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들어 기판(10)을 습식 에칭에 의해 에칭함으로써 형성해도 된다. 그 외, 스퍼터링법이나 CVD법 등을 들 수 있지만, 진공 증착, 이온 도금, 졸겔법, 스핀 코트법, 스프레이법, CVD 등의 일반적인 박막작성방법으로도 가능하다. 유기막이면 스핀 코트법, 인쇄 방식에 의한 방법, 증착법 등으로 형성해도 된다. 볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는, 무기물로 형성해도, 유기물로 형성해도 되고, 특히 한정되는 일 없이 재질은 적절하게 선택할 수 있다.
또한, 볼록형 구조물(1)과 기판(10)은 반드시 접합되어 있지 않아도 되고, 예를 들어 볼록형 구조물(1)을 기판 위에 놓는 것뿐이라고 하는 물리적으로 분리가능해도 된다. 또한, 단차 구조를 형성하는 방법은, 발광층(166)이 열전사되는 기판(10)의 열전사 대상 표면을 에칭하는 것 등에 의해서 주위보다도 저하시켜 단차를 형성하는 구조로 해도 된다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는 기판(10) 위에 적어도 대응하는 유기막의 열전사 때에 대해서 형성되어 있으면 되고, 그 전후에는 볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는 형성되어 있지 않더라도, 또한, 제거되어버려도 된다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조는, 본 실시형태와 같이 열전사되는 열전사 대상 표면의 양쪽 혹은 사방 또는 그 이상을 둘러싸도록 형성해도 되지만, 하나의 바깥 가장자리에 대응하는 볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조를 형성하는 것뿐이어도 된다.
볼록형 구조물(1) 등의 단차 구조와 열전사 대상 표면의 바깥 가장자리는 접 촉하고 있어도 되지만, 거리를 떨어지게 해 두면 바람직하다.
다음에, R, G, B 각각에 대응한 발광층(166)(유기막)을 LITI법에 의해 기판(10)의 정공 수송층(164) 표면에 전사한다. 구체적으로는 발광층(166)(유기막)이 그 표면에 형성된 유기막 표면 형성체로서의 도너 시트(200)로부터, 발광층(166)(유기막)을 기판(10)에 대하여 도너 시트의 배면쪽에서부터 레이저(210)를 조사해서 기판(10)의 열전사 대상 표면에 열전사한다.
도너 시트(200)는 그 표면에 형성된 발광층(166)(유기막)부와 광 에너지를 열 에너지로 변환하는 광열변환능을 가지는 광열변환부(202)를 포함하고 있다.
광열변환부(202)의 재질은 특히 한정되는 것은 아니고 발광층(166)(유기막)이 열전사되도록 적절하게 선택해서 이용하면 되고 특히 한정되는 것이 아니다.
열전사에 이용하는 레이저의 종류, 조사 시간, 단위 시간당의 조사량, 출력 등은 적절하게 선택해서 이용하면 되고 특히 한정되는 것이 아니다.
레이저(210)를 배면쪽으로부터 기판(10) 표면의 열전사 대상면에 거의 대응시키도록 도너 시트(200)의 광열변환부(202)에 조사하고, 주사한다. 이 조사, 주사에 의해 도너 시트(200)의 표면에 형성된 발광층(166)(유기막)이 기판(10) 표면의 열전사 대상면에 열전사되고, 기판(10) 표면 또는 정공 수송층(164) 표면상에 발광층(166)(유기막)이 열전사된 유기막 피열전사체가 제조된다. 마찬가지로 해서 다른 유기 고체층(16)을 형성하는 층도 형성하고, 양극(14) 쪽으로부터 정공 주입층(162)/정공 수송층(164)/발광층(166)/전자 수송층(167)/전자 주입층(168)으로 이루어진 유기 고체층(16)을 형성할 수 있다.
또, R, G, B의 분리 도포법에 대해서는, 본 방법에서 예를 들어 R용의 도너 시트를 이용해서 유기막을 도포한 후, G 또는 B의 도너 시트를 이용해서 대응하는 기판 표면에 있어서의 열전사 대응 표면에 LITI법에 의해서 열전사하는 방법을 들 수 있다.
본 실시형태에서는 기판에 대해서 레이저를 조사한 도너 시트 부분에 대응하는 부분 이외에도 유기막이 열전사되어 버려, 원하는 부분 이외에 있어서 열전사되어서는 안되는 부분에 열전사되어 버린다고 하는 전사성능이 바람직하지 못하다고 하는 매스 트랜스퍼를 바람직하게 방지하여 바람직한 전사성능에 의해 유기막 피열전사체를 제조할 수 있다. 이것에 의해서, 예를 들어 풀 컬러 디스플레이이면 R, G, B의 분리 도포가 바람직하게 수행되게 되어, 풀 컬러 디스플레이를 고정세 화소화할 수 있다.
본 실시형태의 유기막 피열전사체의 제조 방법은, 유기 EL 표시장치에 사용하면 특히 매스 트랜스퍼에 의해서 영향을 받기 쉬우므로 적합하다. 이 방법을 이용함으로써 원하는 부분 이외에 있어서 열전사되어서는 안되는 부분에 열전사되어 버린다고 하는 전사성능이 바람직하지 못하다고 하는 매스 트랜스퍼를 적절하게 방지하여 바람직한 전사성능에 의해서 유기 EL 표시장치를 제조할 수 있어, 고정세 화소화 등에 적합하다.
본 실시형태에서는, 유기 EL 소자의 유기 고체층의 형성법에 대해서 예시했지만 본 유기막 피열전사체의 제조 방법은, 유기막을 열전사하는 방법 일반에 이용할 수 있다. 예를 들어 상기 실시 형태에 있어서의 배리어 막, 보호 막을 구성하 는 층 등에 적용해도 된다. 게다가, 컬러 필터나 유기발광 디바이스 재료의 전사, 정세한 패터닝이 요망되는 분야에 있어서 적용해도 된다. 유기 EL 표시장치만으로 한정되지 않고, 디스플레이 일반, 예를 들면, 액정 모니터, 전기영동형 디스플레이, 전자 페이퍼, 토너 디스플레이 등에도 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는, LITI 공법을 이용했지만 이 방법으로 한정되지 않고, 광을 열 에너지로 변환함으로써 유기막을 열전사하는 방법 일반에 적용할 수 있다. 또한, 유기막을 피열전사 대상체 표면에 전사시키는 방법 일반에 적용할 수 있고, 열 에너지를 생기게 하는 수법은 도너 시트에서 광을 열 에너지로 변환하는 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 열선을 조사해도 되고, 써멀 헤드(thermal head)를 채용한 프린터 등의 열용융전사방식의 인쇄 방법을 이용해도 된다. 이 경우, 도너 시트에 광열 변환 재료를 필요로 하지 않을 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 제1전극을 양극으로서 이용했지만, 제1전극을 음극으로서 이용해도 문제없는 것은 물론이다.
「유기 EL 소자」
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 대해서는, 본 발명을 실시하기 위한 일 형태에 불과하며, 본 발명은 본 실시형태에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 3에는 도 1에 표시된 유기막 피전사체 제조 방법으로 제조한 유기 EL 소자(100)의 단면도가 표시되어 있다.
기판(10)은, 그 구성하는 재료는 유리 기판, 수지 기판 등 적절하게 선택해 서 이용하면 된다. 예를 들어, 수지로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리아크릴레이트, 폴리에터설폰, 폴리설폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트폴리에스터, 폴리프로필렌, 셀로판, 폴리카보네이트, 아세트산 셀룰로스, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스타이렌, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체 비누화물, 불소 수지, 염화 고무, 아이오노머, 에틸렌·아크릴산 공중합체, 에틸렌·아크릴산 에스터 공중합체 등으로서 다양한 기판을 이용할 수 있다. 또한, 수지를 주성분으로 하는 기판이 아니고, 유리 기판이나, 유리와 플라스틱의 접합 기판이어도 되고, 또 기판 표면에 알칼리 배리어 막이나, 가스 배리어 막이 코팅되어 있어도 된다. 또한, 이들 투명 기판에 반대쪽으로부터 광을 사출하는 탑 에미션(top emission)형일 경우 등에는, 기판(10)은 반드시 투명하지 않아도 된다.
배리어 막(12)은 유리 기판을 사용할 경우 등은 반드시 형성하지 않아도 되지만, 형성하면 기판 쪽으로부터의 수분이나 산소 등에 의한 침식으로부터 보호할 수 있으므로 바람직하다. 배리어 막(12)을 형성할 경우에는, 재료는 적절하게 선택해서 이용할 수 있다.
배리어 막(12)은 다층 구조여도 되고 단층 구조여도 되고, 무기막이어도 되고, 유기막이어도 무방하지만, 무기막이 포함되어 있으면 수분이나 산소 등에 의한 침식으로부터의 배리어성이 향상되므로 바람직하다.
무기막으로서는, 예를 들어, 질화막, 산화막 또는 탄소막 또는 실리콘막 등이 채용가능하고, 보다 구체적으로는, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막 또는 다이아몬드 형상 카본(DLC)막, 아몰퍼스 카본막 등을 들 수 있다. 즉, SiN, AlN, GaN 등의 질화물, SiO, Al2O3, Ta2O5, ZnO, GeO 등의 산화물, SiON 등의 산화 질화물, SiCN 등의 탄화 질화물, 금속 불소화합물, 금속막 등을 들 수 있다.
유기막으로서는, 예를 들어, 퓨란막, 피롤막, 티오펜막 혹은 폴리파라자일렌막 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리파라자일렌, 불소계 공분자(퍼플루오로올레핀, 퍼플루오로에터, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트라이플루오로에틸렌, 다이클로로다이플루오로에틸렌 등), 금속 알콕사이드(CH3OM, C2H5OM 등), 폴리이미드 전구체, 페릴렌계 화합물 등의 중합막 등을 들 수 있다.
배리어 막(12)은 2종류 이상의 물질로 이루어진 적층 구조, 무기 보호막, 실레인 커플링층, 수지 밀봉막으로 이루어진 적층 구조, 무기재료로 이루어진 배리어층, 유기재료로 이루어진 커버층으로 이루어진 적층 구조, Si-CXHY 등의 금속 또는 반도체와 유기물과의 화합물, 무기물로 이루어진 적층 구조, 무기막과 유기막을 교대에 적층한 구조, Si층 위에 SiO2 또는 Si3N4를 적층한 구조 등의 적층 구조로 한 것 등을 들 수 있다. 유기 EL 소자(100)는 배리어 막(12) 쪽으로부터 양극(14)/유기 고체층(16)/음극(18)으로부터 적층되어 구성되어 있다.
양극(14)은 정공을 주입하기 쉬운 에너지 준위를 가지는 층을 이용하면 되고, ITO(indium tin oxide: 산화 인듐 주석막) 등의 투명전극을 이용할 수 있지만, 유기 EL 표시장치가 탑 에미션형인 경우에는 투명전극이 아니더라도 일반적인 전극 을 이용하면 된다.
ITO 등의 투명 전도성 재료를 예를 들어 150 ㎚의 두께로 스퍼터링 등에 의해 형성한다. ITO에 한하지 않고, 대신에 산화 아연(ZnO)막, IZO(산화 인듐 아연 합금), 금, 요드화 구리 등을 채용할 수도 있다.
유기 고체층(16)은, 양극(14) 쪽으로부터 정공 주입층(162)/정공 수송층(164)/발광층(166)/전자 수송층(167)/전자 주입층(168)으로 구성되어 있다.
정공 주입층(162)은 양극(14)과 정공 수송층(164) 사이에 설치되어, 양극(14)으로부터의 정공의 주입을 촉진시키는 층이다. 정공 주입층(162)에 의해 유기 EL 소자(100)의 구동 전압은 저전압화할 수 있다. 또한, 정공주입을 안정화하여 소자를 장수명화하는 등의 역할을 담당하거나, 양극(14)의 표면에 형성된 돌기 등의 요철면을 피복해서 소자결함을 감소시키는 등의 역할을 담당할 경우도 있다.
정공 주입층(162)의 재질에 대해서는, 그 이온화 에너지가 양극(14)의 일 함수와 정공 수송층(164)의 이온화 에너지 사이가 되도록 적절하게 선택하면 된다. 예를 들어, 트라이페닐아민 사량체(TPTE), 구리프탈로사이아닌 등을 이용할 수 있다.
정공 수송층(164)은, 정공 주입층(162)과 발광층(166) 사이에 설치되어, 정공의 수송을 촉진시키는 층이며, 정공을 발광층(166)까지 적절하게 수송하는 작용을 가진다.
정공 수송층(164)의 재질에 대해서는, 그 이온화 에너지가 정공 주입층(162)과 발광층(166) 사이가 되도록 적절하게 선택하면 된다. 예를 들어, TPD(트라이페 닐아민 유도체), NPB(N,N-다이(나프탈렌-1-일)-N,N-다이페닐-벤지덴)를 채용할 수 있다.
발광층(166)은 수송된 정공과 마찬가지로 수송된 후술하는 전자를 재결합시켜, 형광발광 또는 인광발광시키는 층이다. 발광층(166)은 상기 발광 태양에 대응할 수 있는 성질을 충족시키는 것으로 되도록 그 재료를 적절하게 선택하면 된다. 예를 들면, 알루미퀴놀리놀 착체(Alq3)나, 비스(벤조퀴놀리놀라토)베릴륨 착체(BeBq), 트라이(벤조일메틸)페난트롤린유로퓸 착체(Eu(DBM)3(Phen)), 다이톨루일비닐바이페닐(DTVBi), 폴리(p-페닐렌비닐렌)이나, 폴리알킬티오펜과 같은 π공액 고분자 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 녹색으로 발광시키고 싶으면 알루미퀴놀리놀 착체(Alq3)를 이용할 수 있다.
전자 수송층(167)은 전자 주입층(168)과 발광층(166) 사이에 설치되어, 발광층(166)까지 전자를 수송하는 작용을 가진다. 전자 수송층(167)은, 예를 들어, 알루미퀴놀리놀 착체(Alq3) 등을 이용할 수 있다.
전자 주입층(168)은 전자 수송층(167)과 음극(18) 사이에 설치되어, 음극(18)으로부터의 전자의 주입을 촉진하는 기능을 가진다.
전자 수송층(168)의 재질에 대해서는, 음극(18)의 일함수와 발광층(166)의 전자친화력 사이로 되도록 적절하게 선택하면 된다. 예를 들어, 전자 수송층(168)은 LiF(불화 리튬), Li2O(산화 리튬) 등의 박막(예를 들어 0.5㎚) 등을 채용할 수 있다.
이들 유기 고체층(16)을 구성하는 각 층은 통상 유기물로 이루어지고, 또한, 저분자의 유기물로 이루어진 경우, 고분자의 유기물로 이루어질 경우가 있다. 본 실시형태에서는 적어도 1층은 LITI법에 의해서 제조하고 있지만, 그 이외의 다른 층은 다른 유기막 피전사체 제조 방법이나 다른 방법을 이용해서 제조해도 되지만, 전체 층을 LITI법 또는 그 이외의 유기막 피전사체 제조 방법에 의해서 제조해도 된다. 다른 방법으로서는, 예를 들어, 저분자의 유기물로 이루어진 유기 고체층은 일반적으로 증착법 등의 건식 프로세스(진공 프로세스)에 의해서 고분자의 유기물로 이루어진 유기 고체층은 일반적으로 스핀 코트법, 블레이드 코트법, 디핑법, 스프레이법, 그리고 인쇄법 등의 습식 프로세스에 의해서 각각 형성하는 등 할 수 있다.
유기 고체층(16)을 구성하는 각 층에 이용하는 유기재료로서, 예를 들면 고분자 재료로서, PEDOT, 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리알킬페닐렌, 폴리아세틸렌 유도체 등을 들 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 유기 고체층(16)은, 정공 주입층(162), 정공 수송층(164), 발광층(166), 전자 수송층(167), 전자 주입층(168)으로 구성되는 것을 들었지만 이 구성으로 한정되지 않고, 적어도 발광층(166)을 포함해서 구성되어 있으면 된다.
예를 들어, 채용하는 유기재료 등의 특성에 따라, 발광층의 단층 구조 등의 기타 정공 수송층/발광층, 발광층/전자 수송층 등의 2층 구조, 정공 수송층/발광층/전자 수송층의 3층 구조나, 또한 전하(정공, 전자) 주입층 등을 구비하는 다층 구조 등으로 구성할 수 있다.
더욱이, 유기 고체층(16)에는 발광층(166)과 전자 수송층(168) 사이에 정공 차단층을 설치해도 된다. 정공은 발광층(166)을 빠져 나가, 음극(18)에 도달할 가능성이 있다. 예를 들어, 전자 수송층(168)에 Alq3 등을 이용하고 있을 경우, 전자 수송층에 정공이 흘러들어오는 것에 의해 이 Alq3가 발광하거나, 정공을 발광층에 가두는 것이 불가능하여 발광 효율이 저하할 가능성이 있다. 그래서, 정공 차단층을 설치하여, 발광층(166)으로부터 전자 수송층(168)에 정공이 흘러나와 버리는 것을 방지해도 된다.
음극(18)은, 유기 고체층(16)에의 전자주입을 양호하게 하기 위해서, 일 함수 또는 전자친화력이 작은 재료를 선정하면 된다. 예를 들어, Mg:Ag 합금, Al:Li 합금 등의 합금형(혼합 금속) 등을 적절하게 이용할 수 있다. 음극(18)은 Al이나 Mg, Ag 등의 금속 재료를 예를 들어 150㎚의 두께로 진공증착 등에 의해 형성할 수 있다.
보호막(20)은 다층구조여도 되고 단층 구조여도 되며, 무기막이어도 되고, 유기막이어도 되지만, 무기막이 포함되어 있으면 수분이나 산소 등에 의한 침식으로부터의 배리어성이 향상하므로 바람직하나, 보호막(20)은 필수로 되는 구성 요건은 아니다.
무기막으로서는 예를 들어 질화막, 산화막 또는 탄소막 또는 실리콘막 등이 채용가능하며, 보다 구체적으로는, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막 또는 다이아몬드 형상 카본(DLC)막, 아몰퍼스 카본막 등을 들 수 있다. 즉, SiN, AlN, GaN 등의 질화물, SiO, Al2O3, Ta2O5, ZnO, GeO 등의 산화물, SiON 등의 산화 질화물, SiCN 등의 탄화 질화물, 금속 불소화합물, 금속막 등을 들 수 있다.
유기막으로서는, 예를 들어, 퓨란막, 피롤막, 티오펜막 혹은 폴리파라자일렌막 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리파라자일렌, 불소계 공분자(퍼플루오로올레핀, 퍼플루오로에터, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트라이플루오로에틸렌, 다이클로로다이플루오로에틸렌 등), 금속 알콕사이드(CH3OM, C2H5OM 등), 폴리이미드 전구체, 페릴렌계 화합물 등의 중합막 등을 들 수 있다.
보호막(20)은 2종류 이상의 물질로 이루어진 적층 구조, 무기보호막, 실레인 커플링층, 수지 밀봉막으로 이루어진 적층 구조, 무기재료로 이루어진 배리어층, 유기재료로 이루어진 커버층으로 이루어진 적층 구조, Si-CXHY 등의 금속 또는 반도체와 유기물과의 화합물, 무기물로 이루어진 적층 구조, 무기막과 유기막을 교대에 적층한 구조, Si층 위에 SiO2 또는 Si3N4를 적층한 구조 등의 적층 구조로 한 것 등을 들 수 있다.
배리어 막(12), 보호막(20)은, 그 구성되는 유기막이 무기막에 형성된 핀홀이나 표면 요철을 메워, 표면을 평탄화시킨다. 또한, 무기막의 막 응력을 완화시키거나 하는 역할을 담당할 경우도 있다.
보호막(20)의 제조 방법은, 스퍼터링법이나 CVD법 등을 들 수 있지만, 특히 한정되는 일은 없고, 적의 적절한 것을 이용하면 된다. 예를 들어, 진공 증착, 이온 도금, 졸겔법, 스프레이법, 스핀 코트법, CVD 등의 일반적인 박막작성방법으로도 가능하다.
유기 EL 소자(100)의 각 층의 제조 방법은, 진공증착법으로 형성할 수 있는 것은 물론이지만, CVD법, 스퍼터링법 등이 가능하다. 또한, 도포 방식으로는, 예를 들어, 인쇄 방식으로서는, 그라비어 코트, 그라비어 리버스 코트, 콤마 코트, 다이 코트, 립 코트, 캐스트 코트, 롤 코트, 에어나이프 코트, 메이어 바코트, 압출 코트, 오프셋, 자외선 경화 오프셋, 플렉소, 공판, 실크, 커튼플로 코트, 와이어 바 코트, 리버스 코트, 그라비어 코트, 키스 코트, 블레이드 코트, 스무스 코트, 스프레이 코트, 교차 유동 코트, 브러쉬 도포 등의 각종 인쇄 방식을 적용할 수 있다. 하부층을 건조 피막으로 하고 나서, 그 위에 코팅을 행하는 것 외에, 하부층과 그 상부층을 습식 상태에서 2층 중첩해서 건조시킬 수도 있다.
<유기 EL 소자의 발광 태양>
상술한 유기 EL 소자(100)의 발광 태양에 대해서 설명한다.
유기 EL 소자(100)에 있어서, 양극(14)으로부터 정공이 유기 고체층(16) 중의 정공 주입층(162)에 수송된다. 수송된 정공은 정공 수송층(164)에 주입된다. 정공 수송층(164)에 주입된 정공은 발광층(166)에 수송된다.
또한, 유기 EL 소자(100)에 있어서, 음극(18)으로부터 전자가 유기 고체층(16) 중의 전자주입층(168)으로 수송된다. 수송된 전자는 전자 수송층(167)에 주입된다. 수송된 전자는 발광층(166)에 수송된다.
수송된 정공 및 전자는 발광층(166) 중에서 재결합한다. 재결합 시, 발생하는 에너지에 의해, EL에 의한 발광이 발생한다. 이 발광은 순차 정공 수송층(164), 정공 주입층(162), 양극(14), 배리어 막(12), 기판(10)을 통해서 외부로 도출되어, 그 발광을 시인할 수 있다.
음극(18)에 Al이 이용되고 있을 경우 등은, 음극층(18)과 전자 수송층(168)과의 계면이 반사면으로 되어, 이 계면에서 반사되어서, 양극(14) 쪽으로 진행되고, 기판(10)을 통해서 외부에 사출된다. 따라서, 이상과 같은 구성의 유기 EL 소자를 디스플레이 등에 채용했을 경우, 기판(10) 쪽이 표시의 관찰면으로 된다.
유기 EL 표시장치로, 풀 컬러 디스플레이를 실현하고자 할 경우, 예를 들어, RGB 각 색을 발광하는 유기 EL 소자를 나누어 도포함으로써 제조하는 방식(분리 도포법), 백색 발광의 단색 발광 유기 EL 소자와 컬러 필터를 조합시킨 방식(컬러 필터법), 청색 발광 혹은 백색 발광 등의 단색 발광 유기 EL 소자와 색변환층을 조합시킨 방식(색변환법), 단색의 유기 EL 소자에 있어서 유기 발광층에 전자파를 조사하는 등 해서 복수 발광을 실현하는 방식(광탈색(photobreaching) 방식) 등을 들 수 있지만 본 실시형태에서는 특히 한정되는 일없이 적절하게 선택해서 적용할 수 있다.
실시예
이하에, 실시예와 비교예를 이용해서 더욱 상세하게 설명한다. 또, 본원의 발명은 이하의 실시예, 예를 들어 단차 구조의 폭, 피치, 두께 등으로 한정되는 일 은 없다.
( 실시예 1)
도 4에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(40) 위에 폭 50㎛, 피치 200㎛, 두께 115㎚의 ITO로 이루어진 양극(41)을 10라인 작성하였다(도 4는 1라인만을 나타내고 있다). 그 다음에, 양극(41), (41) 사이에, 감광성 폴리이미드 재료를 사용해서, 폭 10㎛, 피치 200㎛, 두께 1.5㎛의 단차 구조(42)를 11라인 작성하였다(도 4는 2라인을 나타내고 있다). 그 후, 진공증착 장치에 이것을 세트하고, 통상의 진공증착법에 의해, CuPc로 이루어진 정공 주입층(43)을 두께 25㎚로 성막하고, 더욱 α-NPD로 이루어진 정공 수송층(44)을 두께 45㎚로 성막하였다. 여기서, 해당 실시예 1에 있어서는, 단차 구조(42)의 표면에도 정공 주입층(43)과 정공 수송층(44)이 성막되지만, 최종적인 단차 구조의 높이가 전사되는 부분의 높이보다도 높게 형성되어 있으면 되고, 따라서 특히 문제로 되는 일은 없다.
그 다음에, 질소분위기 중의 LITI 전사 장치 내에 있어서, Alq3가 진공증착법에 의해서 시트 전체에 두께 60㎚로 균일하게 성막된 도너 시트를 상기 정공 수송층(44)과 Alq3가 밀착하도록 얹어놓았다. 그리고, 양극(41)이 중심이 되도록, 폭120㎛, 레이저 파워 1.2 J/㎠로 Alq3막(45)을 열전사시켰다. 또, Alq3가 전사된 기판을 진공 증착 장치 내에 재차 세팅하고, LiF를 0.2㎚ 성막하고(도시 생략), Al로 이루어진 음극(46)을 두께 100㎚로 성막하였다.
그리고, 최후에, 통상의 방법으로 밀봉캔(47)을 이용해서 전체를 밀봉하여, 실시예 1의 유기 EL 표시장치를 완성시켰다.
( 비교예 1)
상기 실시예 1 중에서, 단차 구조(42)를 형성하지 않은 것을 제외하고, 다른 공정은 모두 실시예 1과 마찬가지로 해서 비교예 1의 유기 EL 표시장치를 완성시켰다.
(결과)
상기 실시예 1의 유기 EL 표시장치와 비교예 1의 유기 EL 표시장치를 비교한 결과, 실시예 1의 유기 EL 표시 장치에 있어서는, 소망의 영역에만 Alq3가 균일하게 형성되어 있어, 양호한 발광 상태였던 것에 대해서, 비교예 1의 유기 EL 표시 장치에 있어서는, 소망의 영역 이외에도 매스 트랜스퍼 현상이 일어나고 있어, 소자의 균일한 발광을 얻을 수 없는 데다가, 다른 색의 분리 도포도 불가능하였다.

Claims (7)

  1. 유기막이 그 표면에 형성된 유기막 형성체에 열 에너지를 가하고, 이 형성된 유기막을 상기 유기막 형성체 표면으로부터 피열전사 대상체의 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조하는 유기막 피열전사체의 제조 방법에 있어서,
    상기 피열전사 대상체의 표면에 대해서, 열전사 전의 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 높게 한 단차 구조를 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 바깥쪽에 있어서 적어도 일부분에 설치한 구조로 하고,
    상기 유기막을 피열전사 대상체의 표면에 열전사시켜서 유기막 피열전사체를 제조하는 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 에너지는 광 에너지를 공급하고, 이 공급한 광 에너지를 열 에너지로 변환해서 상기 열전사하는 것인 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 에너지의 공급은 레이저 광선의 조사에 의한 것인 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단차 구조는 상기 피열전사 대상체의 표면에 볼록부를 설치해서 이루어진 것인 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피열전사 대상체는 유리 기판 또는 수지 기판인 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기막은 유기 EL 표시장치의 제조에 사용하는 유기막인 유기막 피열전사체의 제조 방법.
  7. 유기막이 그 표면에 형성된 유기막 형성체에 열 에너지를 가하고, 그 형성된 유기막을 상기 유기막 형성체 표면으로부터 피열전사 대상체의 표면에 열전사시킨 유기막 피열전사체에 있어서,
    상기 피열전사 대상체의 표면에 대해서, 열전사 전의 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 높은 단차 구조를 상기 열전사 대상 개소의 바깥 가장자리보다도 바깥쪽에 있어서 적어도 일부분에 설치한 구조로 되어서 이루어진 유기막 피열전사체.
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