(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に下記化学式１または２で表される物質からなるフッ素系高分子を含む第１有機層を形成する段階と、
（ｂ）前記第１有機層上に所定パターンを具備したマスクを配し、前記マスクにエキシマ・レーザを照射することによって、前記第１有機層に選択的に光エネルギーを照射し、レーザ・アブレーション法を使用して前記第１有機層を選択的に除去し、前記第１有機層の残っている部分を犠牲層として形成する段階と、
（ｃ）前記基板及び前記犠牲層上の全面に、蒸着法によって第２有機層を形成する段階と、
（ｄ）フッ素系ソルベントを使用し、前記犠牲層を除去し、前記犠牲層上に形成された前記第２有機層をリフトオフすることによって、残っている第２有機層に第２有機層パターンを形成する段階と、を含み、
前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、前記基板上の第１電極と第２電極との間に配された有機発光物質を含む有機発光素子（ＯＬＥＤ）の有機発光物質を形成し、
前記有機発光物質は、白色光を放出できるように、互いに異なる色の有機発光物質を複数層形成する、有機薄膜パターンの形成方法。
【化１】
0005548590.tif 000005
ここで、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである
【化２】
0005548590.tif 000006
ここで、ｍ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つであり、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである。
【請求項２】
前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、有機薄膜トランジスタの活性層であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項３】
前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、有機カラーフィルタ物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項４】
（ａ）基板上に下記化学式３または４で表される物質からなるフッ素系高分子を含む第１有機層を形成する段階と、
（ｂ）前記第１有機層上に所定パターンを具備したマスクを配し、前記マスクにエキシマ・レーザを照射することによって、前記第１有機層に選択的に光エネルギーを照射し、レーザ・アブレーション法を使用して前記第１有機層を選択的に除去し、前記第１有機層の残っている部分を犠牲層として形成する段階と、
（ｃ）前記基板及び前記犠牲層上の全面に、蒸着法によって第２有機層を形成する段階と、
（ｄ）フッ素系ソルベントを使用し、前記犠牲層を除去し、前記犠牲層上に形成された前記第２有機層をリフトオフすることによって、残っている第２有機層に第２有機層パターンを形成する段階と、
（ｅ）前記第２有機層パターンが形成された前記基板上に、前記（ａ）ないし（ｄ）段階の単位工程を連続して遂行し、前記第２有機層パターンが形成されていない領域に、他の第２有機層パターンを形成する段階と、を含み、
前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、前記基板上の第１電極と第２電極との間に配された有機発光物質を含む有機発光素子（ＯＬＥＤ）の有機発光物質を形成し、
前記有機発光物質は、白色光を放出できるように、互いに異なる色の有機発光物質を複数層形成する、有機薄膜パターンの形成方法。
【化３】
0005548590.tif 000007
ここで、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである。
【化４】
0005548590.tif 000008
ここで、ｍ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つであり、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである。
【請求項５】
前記有機発光物質は、低分子物質を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項６】
前記（ｃ）段階で形成された有機発光物質と、前記（ｅ）段階で形成された有機発光物質は、フルカラーを具現することを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項７】
前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、カラーフィルタ物質を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項８】
前記（ｃ）段階で形成されたカラーフィルタ物質は、前記（ｅ）段階で形成されたカラーフィルタ物質と互いに異なる色を有することを特徴とする請求項７に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項９】
前記（ｃ）段階で形成された有機発光物質と、前記（ｅ）段階で形成されたカラーフィルタ物質は、フルカラーを具現することを特徴とする請求項７に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【請求項１０】
前記（ｅ）段階は、所定回数反復して実行されることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜パターンの形成方法に係り、さらに詳細には、製造工程が単純であり、安定しており、低価格化を実現することができる高解像度有機薄膜パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物は、所望の電気光学的特性を有するように物質自体の合成が容易であり、加工性（ｐｒｏｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）にすぐれ、次世代電子素子の高性能化と低価格化とに有利な材料であるとして注目されている。
【０００３】
低分子物質は、有機発光ディスプレイ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｓｐｌａｙ）装置や有機薄膜トランジスタ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような素子を真空蒸着法で製作するためにすでに使われているが、真空工程とシャドーマスク（ｓｈａｄｏｗ  ｍａｓｋ）の解像度限界とのために、大型の高解像度素子の製作が容易ではないという問題がある（たとえば、下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４７５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記のような問題点及びそれ以外の問題点を解決するために、製造工程が単純であり、安定しており、低価格化を実現できる高解像度有機薄膜パターンの形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によれば、（ａ）基板上に下記化学式１または２で表される物質からなるフッ素系高分子を含む第１有機層を形成する段階と、（ｂ）前記第１有機層上に所定パターンを具備したマスクを配し、前記マスクにエキシマ・レーザを照射することによって、前記第１有機層に選択的に光エネルギーを照射し、レーザ・アブレーション法を使用して前記第１有機層を選択的に除去し、前記第１有機層の残っている部分を犠牲層として形成する段階と、（ｃ）前記基板及び前記犠牲層上の全面に、蒸着法によって第２有機層を形成する段階と、（ｄ）フッ素系ソルベントを使用し、前記犠牲層を除去し、前記犠牲層上に形成された前記第２有機層をリフトオフすることによって、残っている第２有機層に第２有機層パターンを形成する段階と、を含み、前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、前記基板上の第１電極と第２電極との間に配された有機発光物質を含む有機発光素子（ＯＬＥＤ）の有機発光物質を形成し、前記有機発光物質は、白色光を放出できるように、互いに異なる色の有機発光物質を複数層形成する、有機薄膜パターンの形成方法を提供する。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で、前記有機半導体物質は、有機薄膜トランジスタの活性層でありうる。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、有機カラーフィルタ物質を含むことができる。
【００１６】
本発明の他の側面によれば、（ａ）基板上に下記化学式３または４で表される物質からなるフッ素系高分子を含むフッ素系高分子を含む第１有機層を形成する段階と、（ｂ）前記第１有機層上に所定パターンを具備したマスクを配し、前記マスクにエキシマ・レーザを照射することによって、前記第１有機層に選択的に光エネルギーを照射し、レーザ・アブレーション法を使用して前記第１有機層を選択的に除去し、前記第１有機層の残っている部分を犠牲層として形成する段階と、（ｃ）前記基板及び前記犠牲層上の全面に、蒸着法によって第２有機層を形成する段階と、（ｄ）フッ素系ソルベントを使用し、前記犠牲層を除去し、前記犠牲層上に形成された前記第２有機層をリフトオフすることによって、残っている第２有機層に第２有機層パターンを形成する段階と、（ｅ）前記第２有機層パターンが形成された前記基板上に、前記（ａ）ないし（ｄ）段階の単位工程を連続して遂行し、前記第２有機層パターンが形成されていない領域に他の第２有機層パターンを形成する段階と、を含み、前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、前記基板上の第１電極と第２電極との間に配された有機発光物質を含む有機発光素子（ＯＬＥＤ）の有機発光物質を形成し、前記有機発光物質は、白色光を放出できるように、互いに異なる色の有機発光物質を複数層形成する、有機薄膜パターンの形成方法を提供できる。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記有機発光物質は、低分子物質を含むことができる。
【００２３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で形成された有機発光物質と、前記（ｅ）段階で形成された有機発光物質は、フルカラーを具現できる。
【００２４】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で、前記第２有機層は、カラーフィルタ物質を含むことができる。
【００２５】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で形成されたカラーフィルタ物質は、前記（ｅ）段階で形成されたカラーフィルタ物質と互いに異なる色を有することができる。
【００２６】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｃ）段階で形成された有機発光物質と、前記（ｅ）段階で形成されたカラーフィルタ物質は、フルカラーを具現できる。
【００２９】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記（ｅ）段階は、所定回数反復的に実行されうる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の有機薄膜パターンの形成方法は、次のような効果を奏する。
【００３１】
第一に、有機薄膜パターン形成時に使われるフッ素系溶媒の化学的性質によって、有機薄膜の特性が低下しない。
【００３２】
第二に、さらなる化学的な現像工程が必要とならず、工程を単純化させることができる。
【００３３】
第三に、レーザ・アブレーションを利用した光学的な方法で、犠牲層をリフトオフさせてパターンを形成する工程の特性上、高解像度の有機薄膜パターン形成が可能である。
【００３４】
第四に、有機発光ディスプレイ装置の有機発光層の形成時、既存のシャドーマスク技術に比べて、高解像度のパターンアレイを大面積に均一に適用でき、高解像度有機発光ディスプレイの工程単純化及び低価格化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による有機薄膜パターンの形成方法を概略的に示した断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに後続する断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに後続する断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに後続する断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による有機薄膜トランジスタの有機半導体層の形成方法を概略的に示した断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに後続する断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに後続する断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに後続する断面図である。
【図３Ａ】図１Ａないし図１Ｄによる単位有機薄膜パターン工程の後続工程を概略的に示した断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに後続する断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに後続する断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに後続する断面図である。
【図４】基板上に互いに異なる色の有機発光層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を含むフルカラーの有機発光素子の例を示した断面図である。
【図５】単位有機薄膜パターン形成工程によって製作された多様な有機物質の微細パターンアレイを、光学顕微鏡で観察した写真である。
【図６】単位有機薄膜パターン形成工程を連続して実施して製作された互いに異なる発光波長を有する有機発光物質のピクセルアレイを、蛍光顕微鏡で観察した写真である。
【図７】本発明の有機薄膜パターンの形成方法で製作された有機発光素子と、既存のシャドーマスク技術を利用して製作した有機発光素子との発光特性を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付された図面に示された本発明の望ましい実施形態を参照しつつ、本発明の思想について詳細に説明する。
【００３７】
図１Ａないし図１Ｄは、本発明の一実施形態による有機薄膜パターンの形成方法を概略的に示した断面図である。
【００３８】
図１Ａを参照すれば、本実施形態による有機薄膜パターンの形成方法は、まず所望の有機薄膜パターンを形成しようとする基板１１０上に、第１有機層１３０を形成する。
【００３９】
基板１１０は、ＳｉＯ２を主成分とするガラス材基板、プラスチック材基板、または金属箔（ｍｅｔａｌ  ｆｏｉｌ）のような多様な材質の基板を使用できる。
【００４０】
第１有機層１３０は、フッ素系高分子膜をディップ・コーティング、スピン・コーティングの方法などを利用して形成できる。かようなフッ素系高分子膜としては、下記化学式１ないし化学式３の物質のうちいずれか一つを使用できる。また、フッ素を１０〜５０％含有する機能性物質も使用可能である。
【００４１】
【化１】
0005548590.tif 000002
【００４２】
ここで、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである。
【００４３】
【化２】
0005548590.tif 000003
【００４４】
ここで、ｍ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つであり、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうちの一つである。
【００４５】
【化３】
0005548590.tif 000004
【００４６】
ここで、ｎ＝５０ないし１，０００の整数のうち一つである。
【００４７】
かようなフッ素系高分子を、沸点の低いフッ素化溶媒（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｓｏｌｖｅｎｔ）に溶かし使用すれば、ディップ・コーティングのような方法を介して、数ｎｍから数μｍ厚の均一の薄膜を形成でき、これは、形成しようとする有機薄膜のパターン厚によって、後述する犠牲層の厚さを調節するのに有用である。
【００４８】
図１Ｂを参照すれば、第１有機層１３０のフッ素系高分子膜に、光エネルギーを選択的に照射し、フッ素系高分子膜１３０を選択的に除去（ａｂｌａｔｉｏｎ）し、残っている第１有機層１３０で犠牲層１３１パターンを形成する。
【００４９】
このとき、光エネルギーを照射する方法として、レーザを利用でき、望ましくは、エキシマ・レーザ（ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ）を利用できる。また、第１有機層１３０上に、所定パターンを具備した第１マスクＭ１を配し、前記第１マスクＭ１上に、レーザを照射することによって、第１有機層１３０の一部１３３を選択的に除去するレーザ・アブレーション（ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ）工程を進める。
【００５０】
さらに詳細に説明すれば、第１有機層１３０上に設けられた光遮断部Ｍ１ａと光透過部Ｍ１ｂとを具備した第１マスクＭ１の光透過部Ｍ１ｂを通過したレーザは、第１有機層１３０の一部１３３に吸収され、レーザを吸収した第１有機層１３０の一部１３３は、熱的拡散がなされつつ除去される。そして、レーザが照射されていない第１有機層１３０の残りの領域１３１は、後述する犠牲層パターン１３１として残る。
【００５１】
一方、前述の図では、第１有機層１３０の一部を選択的に除去するために、所望の所定パターンを具備したマスクを使用したが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、高解像度のパターンを得るためには、前記のようなマスクの使用が必要であるが、マスクなしにレーザを照射しようとするときは、第１有機層１３０に直接照射することができることは言うまでもない。
【００５２】
図１Ｃを参照すれば、犠牲層１３１が形成された基板１１０の全面に、第２有機層１５０を形成する。
【００５３】
第２有機層１５０は、望ましくは、蒸着工程で形成されるが、これに限定されるものではなく、インクジェット・プリンティング、スクリーン・プリンティング、レーザ熱転写（ＬＩＴＩ：ｌａｓｅｒ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ）法など、多様な方法で形成されうる。一方、第２有機層１５０は、犠牲層１３１が形成されていない基板１１０上に形成された層１５３と、犠牲層１３１上に形成された層１５１とから構成される。
【００５４】
かような第２有機層１５０は、多様な材料を使用できる。例えば、有機発光物質、有機カラーフィルタ物質、有機半導体物質などを含むことができ、これについての詳細な説明は後述する。
【００５５】
図１Ｄを参照すれば、ソルベント（図示せず）を使用し、基板１１０上に所望の第２有機層１５０のパターン１５３を形成する。
【００５６】
第１有機層１３０として、フッ素系高分子を使用する場合、ソルベントとして、フッ素系ソルベントを使用することが望ましい。本実施形態では、フッ素系ソルベントとして、３ＭＴＭＮＯＶＥＣのＨＦＥ−７１００を使用した。フッ素が含まれている１７族ハロゲン元素は、ハロゲン元素ではない他の物質との反応性が非常に低いという特徴を有する。かようなフッ素系ソルベントの化学的性質によって、パターンを形成しようとする第２有機層１５０の特性を低下させない。
【００５７】
かようなフッ素系ソルベントで犠牲層１３１を除去し、犠牲層１３１上に形成された第２有機層１５１をリフトオフさせる。その結果、基板１１０上には、所望の第２有機層部分１５３だけがパターンとして残ることになる。
【００５８】
以下、図２Ａないし図２Ｄを参照しつつ、前述の有機薄膜パターンを形成する方法を利用した本発明の他の実施形態を説明する。
【００５９】
図２Ａないし図２Ｄは、本発明の一実施形態による有機薄膜トランジスタの有機半導体層の形成方法を概略的に示した断面図である。
【００６０】
図２Ａを参照すれば、まずゲート電極２２０及びゲート絶縁膜層２２１が形成された基板２１０上に、第１有機層２３０を形成する。
【００６１】
ゲート電極２２０は、一般的なフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ）工程を利用して形成できる。換言すれば、基板２１０上にゲート金属物質を蒸着し、フォトレジスト（ＰＲ：ｐｈｏｔｏｒｅｇｉｓｔ）を塗布した後、所定パターンが形成されたフォトマスク（図示せず）を介して、フォトレジストを露光する。露光されたフォトレジストを現像液に浸して現像し、所望のフォトレジストパターンを形成した後、エッチング工程でゲート電極２２０を形成する。ゲート電極２２０上にゲート絶縁膜２２１を形成し、ゲート絶縁膜２２１上に第１有機層２３０で、前述のフッ素系高分子を所定厚に塗布する。
【００６２】
図２Ｂを参照すれば、第２有機層２３０であるフッ素系高分子膜に、光エネルギーを選択的に照射し、フッ素系高分子膜２３０を選択的に除去し、残っている第１有機層２３０で犠牲層２３１パターンを形成する。このとき、光エネルギーを照射する方法として、前述のようにレーザを利用でき、望ましくは、エキシマ・レーザを利用できる。
【００６３】
一方、前記図面では、マスク（図示せず）を使用せずに、第１有機層２３０上に直接パルス・エキシマ・レーザを照射し、第１有機層２３０の一部２３３を直接除去したが、前述のように、所定パターンを具備したマスクを第１有機層２３０上に配し、マスク上にレーザを照射することによって、第１有機層２３０の一部を選択的に除去できることは言うまでもない。
【００６４】
図２Ｃを参照すれば、犠牲層２３１が形成されたゲート絶縁膜２２１の全面に、第２有機層２５０を形成する。
【００６５】
第２有機層２５０は、有機半導体物質から形成される。かような有機半導体物質としては、高分子で構成される場合には、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−ヘテロ環芳香族共重合体及びその誘導体を含むことができる。低分子で構成される場合には、ペンタセン、テトラセン、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、アルファ（α）−６−チオフェン、アルファ（α）−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有している、あるいは含有していないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ピロメリット酸二無水物またはピロメリット酸ジイミド及びそれらの誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物またはペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びそれらの誘導体を含むことができる。それら以外の多様な有機半導体物質でもって構成されうることは言うまでもない。
【００６６】
第２有機層２５０は、犠牲層２３１が形成されていないゲート絶縁膜２２１上に形成された層２５３と、犠牲層２３１上に形成された層２５１とから構成される。
【００６７】
図２Ｄを参照すれば、フッ素系ソルベント（図示せず）で犠牲層２３１を除去し、犠牲層２３１上に形成された第２有機層２５１を除去する。その結果、ゲート絶縁膜２２１上には、所望の有機半導体層２５３がパターンとして残るようになる。このとき、前述のように、反応性が非常に低いフッ素系ソルベントを利用し、化学的に非常に敏感な有機半導体層２５３を安定してパターニングする。そして、有機半導体層２５３の両側に、ソース電極２６１及びドレイン電極２６２を形成し、有機半導体素子の一種である有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する。
【００６８】
無機半導体素子の製作工程に一般的に使われてきたフォトリソグラフィ技術は、高解像度であり、大面積工程の可能性が良好に確立された技術や装備であるにもかかわらず、有機半導体素子の製作に広く利用されていない。それは、フォトリソグラフィ工程に使われるソルベントと有機物間の化学的適合性（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の問題によるものであり、有機半導体素子の製作工程中に、フォトレジストを塗布したり現像するときに、使われる溶媒によって、有機物が損傷を受けたり、特性が低下するという問題が現れるためである。
【００６９】
しかし、前記の通り、本実施形態による有機半導体素子の有機薄膜パターンの形成方法によれば、有機薄膜パターン形成時に使われるフッ素系溶媒の化学的性質によって、有機薄膜の特性が低下しない。また、さらなる化学的な現像工程が不要であり、工程が非常に単純である。また、レーザ・アブレーションを利用した光学的な方法で、犠牲層を除去してパターンを形成する工程の特性上、高解像度有機薄膜パターンの形成が可能である。
【００７０】
一方、前記図面には、ゲート電極２２０が有機半導体層２５３下に配され、有機半導体層２５３上に、ソース電極２６１及びドレイン電極２６２が形成された典型的なボトム・ゲート（ｂｏｔｔｏｍ  ｇａｔｅ）薄膜トランジスタが示されたが、これは一例示に過ぎず、多様な構造の有機薄膜トランジスタが適用されうることはいうまでもない。
【００７１】
一方、前述の実施形態では、第２有機層として有機半導体物質を使用して薄膜トランジスタの有機半導体層を形成する例を技術したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、アノードとカソードとしての第１電極と第２電極との間に、第２有機層として白色光を放出できる互いに異なる色（カラー）の有機発光物質を複数層積層した、有機発光素子の形成にも使われうる。例えば、アノード（またはカソード）が形成された基板上に、第１有機層にフッ素系高分子膜で犠牲層を形成し、犠牲層の全面に赤色、青色、及び緑色の互いに異なる色の有機発光層を順に積層した後、フッ素系ソルベントで、犠牲層と、犠牲層上に形成された互いに異なる色の複数層の有機発光層とを除去し、その上に、カソード（またはアノード）を積層することによって、白色を放出できる有機発光素子を設けることができる。
【００７２】
以下、図３Ａないし図３Ｄを参照しつつ、前述の有機薄膜パターンを形成する方法を利用した本発明のさらに他の実施形態について説明する。
【００７３】
図３Ａないし図３Ｄは、前述の図１Ａないし図１Ｄによる単位有機薄膜パターン工程の後続工程を概略的に示した断面図である。
【００７４】
まず、図３Ａを参照すれば、図１Ａないし図１Ｄに示された前述の第１単位有機薄膜パターン形成工程によって第２有機層パターン１５３が形成された基板１１０上に、フッ素系高分子膜３３０をさらにコーティングする。
【００７５】
図３Ｂを参照すれば、フッ素系高分子膜３３０に、光エネルギーを選択的に照射し、フッ素系高分子膜３３０を選択的に除去し、残っているフッ素系高分子膜３３０で第２犠牲層パターン３３１を形成する。このとき、第２犠牲層パターン３３１は、前述の第１単位有機薄膜パターン形成工程ですでに形成された第２有機層パターン１５３上に形成する。
【００７６】
第２マスクＭ２を使用し、第２犠牲層パターン３３１を形成するとき、第２有機層パターン１５３が形成された領域は、光遮断部Ｍ２ａが対応し、第２有機層パターン１５３が形成されていない領域には、光透過部Ｍ２ｂが対応するように配する。
【００７７】
第２マスクＭ２上に、レーザを照射することによって、第２有機層パターン１５３が形成されていない領域のフッ素系高分子膜３３３を選択的に除去し、第２有機層パターン１５３が形成された領域のフッ素系高分子膜３３０の一部を、第２犠牲層パターン３３１として残す。
【００７８】
図３Ｃを参照すれば、第２犠牲層３３１が形成された基板１１０全面に、第３有機層３５０を形成する。
【００７９】
第３有機層３５０は、望ましくは、蒸着工程で形成され、第２犠牲層３３１が形成されていない基板１１０上に形成された層３５３と、第２犠牲層３３１上に形成された層３５１とから構成される。
【００８０】
かような第３有機層３５０は、多様な材料を使用できる。例えば、有機発光物質、有機カラーフィルタ物質、有機半導体物質などを含むことができる。これについての詳細な説明は後述する。
【００８１】
図３Ｄを参照すれば、フッ素系ソルベント（図示せず）を使用し、基板１１０上に所望の第３有機層３５０のパターン３５３を形成する。
【００８２】
かようなフッ素系ソルベントで第２犠牲層３３１を除去し、第２犠牲層３３１上に形成された第３有機層パターン３５１を除去する。その結果、基板１１０上には、前述の第１単位有機薄膜パターン形成工程で形成された第２有機層パターン１５３と、本有機薄膜パターン形成工程（以後、「第２単位有機薄膜パターン形成工程」と称する）で形成された第３有機層パターン３５３の部分だけ残るようになる。
【００８３】
このとき、使われたフッ素系ソルベントの化学的性質によって、パターンを形成しようとする、第２有機層パターン１５３及び第３有機層パターン３５３の特性を低下させずに、基板１１０上に互いに異なる第２有機層パターン１５３及び第３有機層パターン３５３を形成できる。
【００８４】
以下、第２有機層パターン１５３及び第３有機層パターン３５３が、有機発光素子の有機層として使われた場合を例示して説明する。
【００８５】
有機発光素子は、アノードとカソードとしての第１電極と第２電極との間に有機層を位置させ、カソードに注入された電子と、アノードに注入された正孔とが有機層で結合し、このときの結合を介して、発光層の発光分子が励起された後、基底状態に戻りつつ放出されるエネルギーを光として発光させる発光素子であり、有機発光ディスプレイ装置を具現する単位素子である。前記図面には図示されていないが、本実施形態による第２有機層パターン１５３及び第３有機層パターン３５３は、それぞれアノード（またはカソード）上に形成されたものである。
【００８６】
有機層として低分子有機物を使用する場合、有機層は、一般的に多層構造に形成され、当該多層構造は、ホール注入層（ＨＩＬ：ｈｏｌｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：ｈｏｌｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＬ：ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）のうち、発光層を含んで１層以上が利用された積層構造で形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などを始めとして多様に適用可能である。高分子有機物の場合、有機発光層を中心に、アノード電極の方向にホール輸送層をさらに含む構造であり、高分子ホール輸送層としては、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（ＰＡＮＩ）を、高分子有機発光層としては、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、Ｓｏｌｕｂｌｅ  ＰＰＶ’ｓ、シアノ−ＰＰＶ、ポリフルオレンなどを使用できる。
【００８７】
有機発光ディスプレイ装置では、高精細パターンを有したシャドーマスク（ｓｈａｄｏｗ  ｍａｓｋ）を利用した真空蒸着工程を介して低分子有機発光層のパターンを形成する方法がすでに定着している。しかし、真空工程とシャドーマスクの解像度限界とのために、大型ディスプレイ装置の製作に多くの問題がある。
【００８８】
また、無機半導体素子の製作工程に一般的に使われてきたフォトリソグラフィ技術は、高解像度であり、大面積工程の可能性が良好に確立された技術や装備であるにもかかわらず、フォトリソグラフィ工程において、フォトレジストを塗布あるいは現像するときに使われる溶媒によって、有機物が損傷を受けたり特性が低下したりする問題のために、有機発光素子の製作に適用することは難しい。
【００８９】
また、前記のような問題を解決するために、あらかじめ形成された有機薄膜を、レーザを利用して基板に転写するレーザ熱転写工程（ＬＩＴＩ）技術が開発されたが、該技術は、有機薄膜上に直接的にレーザを照射するために、有機薄膜の物質特性や素子の動作特性が低下するという問題点を有する。
【００９０】
しかし、前記の通り、本実施形態による有機発光素子の有機薄膜パターンの形成方法によれば、既存のシャドーマスク技術に比べて、高解像度のパターンアレイを大面積に均一に適用でき、単位工程を単純に反復し、連続して互いに異なる有機発光物質のパターンアレイを形成できる。よって、本発明は、高解像度有機発光ディスプレイの工程単純化及び低価格化に有利である。
【００９１】
また、有機薄膜パターンの形成時に使われるフッ素系溶媒の化学的性質によって、有機薄膜の特性が低下せず、さらなる化学的な現像工程が必要とならず、工程が非常に単純である。
【００９２】
また、レーザ・アブレーションを利用した光学的な方法で、犠牲層を除去してパターンを形成する工程の特性上、高解像度有機薄膜パターンの形成が可能である。
【００９３】
一方、前述の実施形態では、２回の有機薄膜パターン形成の単位工程が実施され、第２有機層パターン及び第３有機層パターンのように、２つの互いに異なる有機薄膜パターンが形成される過程について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、３回またはそれ以上の単位工程を反復できる。例えば、３回の有機薄膜パターン形成工程を進め、図４に図示されているように、基板１１０上に互いに異なる色の有機発光層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を含むフルカラー（ｆｕｌｌ  ｃｏｌｏｒ）の有機発光素子を製作できる。
【００９４】
また、前述の実施形態による有機薄膜パターンの形成方法は、有機カラーフィルタのパターン形成にも適用されうる。すなわち、連続的であってかつ反復的な３回の有機薄膜パターン形成工程を進め、互いに異なる色、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の有機カラーフィルタ層を有するフルカラーの有機カラーフィルタを製作できる。
【００９５】
図５は、単位有機薄膜パターン形成工程によって製作された多様な有機物質の微細パターンアレイを、光学顕微鏡で観察した写真である。
【００９６】
前記写真を参照すれば、最小１０μｍ幅の線形パターンが可能であり、原則的に、レーザ・アブレーションのような光学的な方法の特性上、工程の解像度を数μｍまで下げることができる。また、実際にディスプレイ用ピクセルサイズと類似した横１００μｍ、縦３００μｍサイズの四角形パターンアレイも大面積に均一に形成された。この有機薄膜パターンは、いずれもＡｌｑ３を利用して製作されたものであるが、他種の有機物を利用しても同一にパターン形成が可能であり、あらゆる有機物に対して、一般的なパターン工程で使用できる。
【００９７】
図６は、単位有機薄膜パターン形成工程を連続して実施して製作された互いに異なる発光波長を有する有機発光物質のピクセルアレイを、蛍光顕微鏡で観察した写真である。
【００９８】
有機発光物質として、１００μｍ×３００μｍサイズの微細ピクセルパターン・アレイを連続して形成したものであり、左側の写真を見れば、第１単位工程によって、黄緑色の有機薄膜パターンが形成され、右側の写真を見れば、黄緑色の有機薄膜パターン間に、第２単位工程によって、青色の色有機薄膜パターンが良好に形成されたことを確認することができる。
【００９９】
右下の図は、有機薄膜パターンの断面構造を図示したものであり、有機薄膜パターンの幅は、一定の形態で形成されたことを確認することができる。また、有機薄膜パターンを互いに異なる厚みに製作できることが分かる。
【０１００】
図７は、本発明の有機薄膜パターンの形成方法で製作された有機発光素子と、既存のシャドーマスク技術を利用して製作した有機発光素子との発光特性を比較したグラフである。
【０１０１】
前記グラフを参照すれば、２種の方法で製作した有機発光素子の発光特性間には、大差がないことが分かる。これを通じて、本発明で提案した方法が、前述のように、高解像度の微細パターンを形成できつつも、既存製作方法に比べて、素子性能の低下をもたらすものではないということを確認することができる。
【０１０２】
一方、本発明の特許請求の範囲は、必須な工程過程と使用可能な物質との観点から記述されるものであり、本技術分野の当業者であるならば、開示された本発明の概念と特定実施形態は、本発明と類似した目的を遂行するための方法として使われうることが分かるのである。そして、前記図面に示された構成要素は、説明の便宜上、拡大または縮小されて表示されることがあので、図面に示された構成要素のサイズや形状に、本発明が拘束されるものではなく、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１１０，２１０  基板、
１３０，２３０  第１有機層、
１３１  犠牲層、
１３３，２３３  第１有機層の一部、
１５０，２５０  第２有機層、
１５１  犠牲層の上に形成された層、
１５３  第２有機層のパターン、
２２０  ゲート電極、
２２１  ゲート絶縁膜、
２３１  第１犠牲層、
２５１  第１犠牲層の上に形成された第２有機層、
２５３  有機半導体層、
２６１  ソース電極、
２６３  ドレイン電極、
３３０，３３３  フッ素系高分子膜、
３３１  第２犠牲層、
３５０  第３有機膜、
３５１  第２犠牲層の上に形成された層、
３５３  基板の上に形成された層。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005548590.tif 000010
【図１Ｃ】
0005548590.tif 000011
【図１Ｄ】
0005548590.tif 000012
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0005548590.tif 000014
【図２Ｃ】
0005548590.tif 000015
【図２Ｄ】
0005548590.tif 000016
【図３Ａ】
0005548590.tif 000017
【図３Ｂ】
0005548590.tif 000018
【図３Ｃ】
0005548590.tif 000019
【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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