(57)【要約】    【課題】有機ＥＬ材料をはじめとした薄膜の特性を不純物により劣化させることなく、大型化かつ高精度の微細パターニングを可能とする転写用ドナー基板を提供すること。    【解決手段】凸部を有する支持体と、前記支持体上に形成された光熱変換層とを含み、前記支持体の前記凸部上において、前記光熱変換層との間に反射層が備えられている転写用ドナー基板。【選択図】  図２
2012094500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部を有する支持体と、前記支持体上に形成された光熱変換層とを含み、前記支持体の前記凸部上において、前記光熱変換層との間に反射層が備えられている転写用ドナー基板。
【請求項２】
反射層が金属層であり、該金属がアルミニウムを７０ａｔｏｍｉｃ％以上含む請求項１に記載された転写用ドナー基板。
【請求項３】
前記金属が銅、銀、金、白金、ニッケル、マグネシウム、モリブデン、タンタルおよびタングステンのいずれか１種以上を含む請求項２に記載された転写用ドナー基板。
【請求項４】
「反射層における反射率」／「光熱変換層における反射率」の値が１．５以上である請求項１〜３のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項５】
反射層と光熱変換層の間に断熱層が備えられている請求項１〜４のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項６】
支持体の上に形成される層のいずれかの層間に、支持体および／または支持体上のいずれかの層をエッチングするためのエッチング液に不溶または難溶の金属を合計３０ａｔｏｍｉｃ％以上含み、膜厚が５ｎｍ以下である層が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項７】
凸部を有する支持体と、前記支持体上に形成された光熱変換層とを含み、前記支持体の前記凸部上において、前記光熱変換層との間に反射層が備えられている転写用ドナー基板の製造方法であって、支持体の凸部およびその上の反射層が、支持体上に反射層を形成した後、該支持体と該反射層を同じレジスト膜を用いてパターンエッチングして形成されるものであることを特徴とする転写用ドナー基板の製造方法。
【請求項８】
凸部を有する支持体と、前記支持体上に形成された光熱変換層とを含み、前記支持体の前記凸部上において、前記光熱変換層との間に反射層が備えられ、前記反射層と前記光熱変換層の間に断熱層が備えられている転写用ドナー基板の製造方法であって、支持体の凸部およびその上の反射層ならびに断熱層が、支持体上に反射層および断熱層を形成した後、該支持体、該反射層および該断熱層を同じレジスト膜を用いてパターンエッチングして形成されるものであることを特徴とする転写用ドナー基板の製造方法。
【請求項９】
支持体とレジスト膜の間に、支持体および／または支持体上のいずれかの層をエッチングするためのエッチング液に不溶または難溶の金属を合計３０ａｔｏｍｉｃ％以上含み、膜厚が５ｎｍ以下である層をさらに形成し、エッチングにより支持体の凸部を形成するとともに支持体の凸部間を粗化処理する請求項７または８に記載された転写用ドナー基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載された転写用ドナー基板または請求項７〜９のいずれかに記載された方法で製造された転写用ドナー基板をデバイス基板と対向させる工程と、前記光熱変換層に光を照射することで前記転写用基板の凸部間に形成された転写層を前記デバイス基板に転写する工程を有するデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子をはじめとし、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のパターニングに使用される転写用ドナー基板、および、かかる転写用ドナー基板を使用するデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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発光層内で再結合するものである。コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機ＥＬ素子が高輝度に発光することが示されて以来（非特許文献１参照）、多くの研究機関で検討が行われてきた。
【０００３】
この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光層に種々の有機材料を用いることにより、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としての実用化が進んでいる。例えば、図１に示すアクティブマトリクス型カラーディスプレイにおいては、画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各副画素に対応させるように少なくとも発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを高精度にパターニングする技術が要求される。また、高性能有機ＥＬ素子を実現するためには多層構造が必要であり、典型的な膜厚が０．１μｍ以下である、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを順に積層する必要がある。
【０００４】
薄膜の微細パターニング方法として、マスク蒸着等のドライプロセスとともに、インクジェット法や印刷法などのウェットプロセス（塗布法）が知られている。これは、転写用基板に有機ＥＬ材料をウェットプロセスで形成した後、発光素子を形成する基板に転写を行う技術である。例えば、ドナー基板に光熱変換層を形成せずにＲ、Ｇ、Ｂの有機ＥＬ材料をセパレータを利用して塗り分けておき、ドナー基板上の有機ＥＬ材料をレーザーで直接加熱して転写する方法や、ドナー基板に光熱変換層を形成して、その上にＲ、Ｇ、Ｂの有機ＥＬ材料を塗り分けておき、光熱変換層にレーザーを照射して一括転写する方法が開示されている（例えば、特許文献１〜２参照）。しかしながら、光熱変換層を用いない場合には十分な転写を行うために高強度のレーザーを高い位置合わせ精度で照射する必要がある等の問題があり、区画パターンを有しない場合には、隣り合う有機ＥＬ材料の混合等の影響により材料を高精度に塗り分けることが困難である等の問題があった。これらは、いずれも基板の大型化を困難とする問題である。
【０００５】
選択的転写の例として、ドナー基板上に反射層のパターンを設け、その上に光吸収層を設けることで、反射層の存在しない部分の材料のみを転写させる方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。これは、支持体に区画パターンとして反射層や断熱層を積層して、ドナー基板上に転写材料を全面塗布し、区画パターン内のみを転写してパターン形成するものである。
【０００６】
さらに、光熱変換層を有するドナー基板上に区画パターンを設けて有機ＥＬ材料を高精度に塗りわける方法も開示されている（例えば、特許文献４〜５参照）。ところで、光熱変換層を有するドナー基板上に転写材料以外の異物である区画パターンを形成することは、区画パターン自体が剥離して転写されたり、区画パターンから転写材料に不純物が混入する恐れがあるために、本来は好ましくない。そのため、特許文献４では光熱変換層がパターニングされ、区画パターンの下部には光熱変換層が存在しない構成となっている。一方、特許文献５では区画パターンの下部にも光熱変換層が存在するが、転写材料と区画パターンが同時に加熱されるように比較的幅の広い光を照射することで、照射光の強度を小さくでき、区画パターンが加熱されても剥離や不純物が発生しないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８７１４３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５０１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２３１２７５号公報
【特許文献４】特開２００９−１４６７１５号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２００９／１５４１５６号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ”、（米国）、１９８７年、５１巻、１２号、９１３−９１５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、有機ＥＬ材料をドナー基板に発光色ごとに塗りわける場合において、高精度にパターニングを行い、かつドナー基板からデバイス基板への材料の転写時に不純物を発生させないようにするためには、従来技術ではなお不十分であった。
【００１０】
そこで本発明はかかる問題を解決し、有機ＥＬ材料をはじめとした薄膜の特性を不純物により劣化させることなく、大型化かつ高精度の微細パターニングを可能とする転写用ドナー基板を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、支持体基板上に形成された光熱変換層と、少なくとも一部が支持体基板の凸部として形成された区画パターンとを含み、区画パターンの凸部の上に反射層、光熱変換層の順に積層されており、前記区画パターン内の光熱変換層上に転写層が形成されていることを特徴とする転写用ドナー基板である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の転写用ドナー基板によれば、転写材料の転写プロセスにおけるデバイスへの熱ダメージを抑えることができ、デバイス性能が悪化することがなく、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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のドナー基板を用いた転写により発光層がパターニングされた有機ＥＬ素子の一例を示す断面図。
【図２】本発明のドナー基板を用いた転写による有機ＥＬ素子の発光層パターニング方法の一例を示す断面図。
【図３】図２における光照射方法の一例を示す平面図。
【図４】本発明のドナー基板を用いた転写を説明する断面図。
【図５】本発明のドナー基板の作成工程の一態様を説明する断面図。
【図６】本発明のドナー基板の同時粗化処理を施す作製工程の一態様を説明する断面図。
【図７】本発明のドナー基板の積層構造の設計の別の一態様を説明する平面図。
【図８】本発明のドナー基板における反射層、断熱層における熱伝達を説明する断面図。
【図９】本発明のドナー基板における撥液処理層の設計の一態様を説明する断面図。
【図１０】本発明のドナー基板における撥液処理層の設計の一態様を説明する平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の転写用ドナー基板を用いて製造することのできる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。また本発明の図２、図３および図４は、本発明の薄膜パターニング方法の一例を示す断面図および平面図である。なお、本明細書中で使用する多くの図は、カラーディスプレイにおける多数の画素を構成するＲＧＢ副画素の最小単位を抜き出して説明している。また、理解を助けるために、横方向（基板面内方向）に比較して縦方向（基板垂直方向）の倍率を拡大している。
【００１５】
図１において有機ＥＬ素子（デバイス基板）１０は、支持体１１、その上に形成されたＴＦＴ（取出電極含む）１２と平坦化膜１３、絶縁層１４、第一電極１５、正孔輸送層１６、発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ、電子輸送層１８および第二電極１９からなる。
【００１６】
図２において、ドナー基板３０は、支持体３１、支持体凸部３２、光熱変換層３３、反射層３４、断熱層３５、支持体凸部間に存在する転写材料３７（有機ＥＬのＲＧＢ各発光材料の塗布膜）からなる。一例として、反射層と断熱層を支持体凸部の上に形成した構造を示した。支持体凸部３２は転写材料を塗り分けるための隔壁としての役割を果たすことから、以下の説明では支持体凸部や、支持体凸部とその上部に存在する光熱変換層、反射層、断熱層等の複合部のことを「区画パターン」と称する場合がある。
【００１７】
なお、これらは例示であるため、後述のように各基板の構成はこれらに限定されない。ドナー基板３０の支持体凸部３２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、両基板は対向するように配置される。ドナー基板３０の支持体３１側からレーザーを入射して光熱変換層３３に吸収させ、そこで発生する熱により転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを同時に加熱・蒸発させ、それらをデバイス基板１０の正孔輸送層１６上に堆積させることで、発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを一括して転写、形成するものである。転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂに挟まれる支持体凸部３２の全域と、転写材料３７Ｒ、３７Ｂの外側に位置する支持体凸部３２の一部の領域が転写材料３７と同時に加熱されるようにレーザーを照射することが、図２および図３の態様における特徴である。
【００１８】
図３は、図２におけるレーザー照射の様子をドナー基板３０の支持体３１側から見た模式図である。全面に形成された光熱変換層３３があるために、支持体３１（ガラス板）側から支持体凸部３２や転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂは実際には見えないが、レーザーとの位置関係を説明するために点線にて図示した。レーザービームは矩形であり、転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを跨ぐようにして照射され、かつ、転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの並びに対して垂直方向にスキャンされる。なお、レーザービームは相対的にスキャンされればよく、レーザーを移動させても、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。
【００１９】
図４は転写材料３７をレーザーで転写した際の断面の模式図である。ドナー基板３０の支持体３１側から入射したレーザーは光熱変換層３３を介して転写材料３７を加熱し、ドナー基板側に転写させることができる。一方支持体凸部３２の部分ではレーザーは反射層３４により反射される。さらに断熱層３５により反射層３４からの熱は支持体凸部３２上の光熱変換層３３へ伝わりにくくなっている。このため、支持体凸部３２がデバイス側に接するところまでは加熱されず、デバイス側の絶縁層１４に用いられている有機材料を熱劣化させたり、絶縁層１４に含まれる水分や残留溶媒・ガスを揮発したり分解して生成した不純物が支持体凸部間（区画パターン内）の発光層に混入することがない。
以下では、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】
（１）照射光
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、アルゴンイオンレーザー、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。また、連続発振モード（ＣＷ）レーザーと間欠発振モード（パルス）レーザーのいずれを用いてもよい。連続発振モードレーザーは比較的低温でゆっくり転写材料を加熱するため耐熱性が低い転写材料に対して使用する場合に有効である。また、間欠発振モードレーザーは瞬時に高熱で昇華を行なうため、昇華温度の異なる材料を同時に転写したい場合に有効である。このように転写材料の特性によってレーザーを使い分けることができる。
【００２１】
照射光の波長は、照射雰囲気とドナー基板の支持体における吸収が小さく、かつ、光熱変換層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。
【００２２】
照射光の形状は図３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。スキャン速度は特に限定されないが、０．０１〜２ｍ／ｓの範囲が一般的に好ましく使用される。光の照射強度が比較的小さく、より低速でスキャンすることで転写材料へのダメージを低減する場合には、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。
【００２３】
スキャンを同じ場所に繰り返して転写を行う分割転写の場合は、分割回数を増やすことで全体の低温下を図る場合には、１回のスキャン当たりの投入熱量を減らすために、スキャン速度は比較的高速の０．３ｍ／ｓ以上であることが好ましい。このとき分割数は２回から５０回が好ましい。これは回数が少なすぎると転写時の分子の熱がデバイス側の正孔輸送層を劣化させるためであり、逆に回数が多すぎると生産性が低下するだけでなく、投入される熱量の合計が大きくなりデバイス側・ドナー側の有機分子を劣化させるからである。
【００２４】
照射強度や転写材料の加熱温度の好ましい範囲は、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や光熱変換層の材質や厚さ、反射率、区画パターンの材質や形状、転写材料の材質や厚さなど様々な条件に影響される。本発明では、光熱変換層に吸収されるエネルギー密度が０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ２の範囲となり、転写材料が２２０〜４００℃の範囲に加熱される程度の照射条件を整えることが目安となる。
【００２５】
（２）ドナー基板
図５は本発明に用いられるドナー基板の作製工程の一様態を示す図である。はじめに図５（ａ）に示すように支持体３１の上に反射層３４、断熱層３５、レジスト層３８を全面に積層して形成する。なお、レジスト層３８は断熱層、反射層、支持体をそれぞれエッチングするエッチング液に耐性を持つものである。次に図５（ｂ）に示すようにレジスト層をパターニングする。レジスト層３８がフォトレジストである場合は公知のフォトリソグラフィー技術を用いることができる。また、レジスト層３８が感光性を持たない場合はレジスト層３８のパターニングのために更に別のフォトレジストを利用した、公知のパターンエッチング法（あるいはリフトオフ法）等を用いることができる。もしくは、全面形成した断熱層３５（断熱層を設けない場合は反射層３４）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して、いきなり図５（ｂ）のようにパターニングされたレジスト層３８を形成することもできる。
【００２６】
次に図５（ｃ）に示すようにパターニングされたレジスト層３８の開口部を断熱層３５、反射層３４、支持体３１の順にエッチングする。断熱層、反射層、および支持体のうち隣り合う２層以上が共通のエッチング液でエッチングできる場合は、そのようなエッチング液を用いて当該層を同時にエッチングしてもよい。また、各層をそれぞれ異なるエッチング液を用いてエッチングすることもできる。各層をエッチングするたびにレジスト層３８を剥離し、次の層のエッチングに最適なレジスト層を再形成することも可能であるが、ここでは同じレジスト層３８を用いること、すなわち、一度形成したレジスト層３８を断熱層、反射層および支持体のすべてのエッチングが終了するまで利用し続けることが好ましい。レジスト層を再形成すると、そのたびに位置精度が悪化するおそれがあるが、同じレジスト層を用い続ければ断熱層３５、反射層３４、支持体凸部３２がずれることがなく、高精度な位置あわせが達成できる。
【００２７】
反射層、断熱層をそれぞれ個別のエッチング液により処理する場合、反射層のエッチング液としては一般的な酸またはアルカリを用いることができる。特に反射層にアルミニウム系合金を用いるときには非酸化性のエッチング液、すなわち塩酸、フッ酸や塩化物の溶液を含んだエッチング液が望ましい。断熱層のエッチング液は断熱層をエッチングできる液組成であれば特に規定しないが、断熱層にガラス質の材料を用いる場合は水酸化カリウムや水酸化ナトリウムのような強アルカリやフッ酸などの珪素化合物を溶解するものを用いることができる。支持体のエッチング液はフッ酸系を含んだエッチング液が用いられ、硫酸・硝酸・塩酸や有機酸などの酸やアンモニアなどのアルカリを混合して、エッチングレートやエッチング表面形状を調整できる。エッチングにより区画パターン内の支持体表面に凹凸を形成することもでき、これにより光熱変換層で区画パターン内を被覆して光熱変換層上も凹凸とすることができるため、溶液化された発光層を塗布した際に区画パターン内に均一な濡れ面を達成できる。このときの表面粗さはＲｚが０．０５μｍ以上であることが望ましく、面内に凹凸の周期が多いほど望ましい。
【００２８】
反射層にアルミニウム合金を用いる場合、上記のフッ酸を含んだエッチング液により支持体と反射層を同時にエッチングすることができる。また、断熱層に酸化ケイ素などフッ酸に溶解する材料を用いると、反射層、断熱層、支持体を同じエッチング液でエッチングできるため好ましい。
【００２９】
次に図５（ｄ）に示すようにレジスト層３８を剥離する。次に図５（ｅ）に示すように全面に光熱変換層を形成し、必要に応じ区画パターンに撥液処理を施す。最後に図５（ｆ）に示すように支持体凸部間に転写材料３７を形成する。転写材料３７の形成法には大きく分けてウェット法とドライ法がある。ウェット法は発光材料を溶剤に溶解させてインクジェットやノズル、スピンコート、スプレーなどで塗布するものである。このうちインクジェットやノズルでは区画ごとに発光色に塗りわけが可能であり望ましい。また、ドライ法では区画パターン内を開口としたマスクにより、真空蒸着法などにより発光層を形成することができる。
【００３０】
支持体の上に形成される層のいずれかの層間に、支持体および／または支持体上のいずれかの層をエッチングするためのエッチング液に不溶または難溶な成分を多く含む極薄膜を形成することで、エッチングにより支持体凸部を形成するとともに支持体凸部間を粗化することができる。ここで、エッチング液に難溶とは支持体のエッチング液に対するエッチングレートに対して、１／１０倍以下のエッチングレートを示すことをいう。以下、このような極薄膜を「粗化処理膜」という。粗化処理を行わない平滑な領域に有機材料を含んだ溶剤を塗布すると、区画パターンの基部では毛細管現象により溶剤が集中しやすく、有機材料の膜厚が大きくなる。一方平滑部は濡れ性が少ないため他の部分に溶剤がとどまりにくく膜厚は薄くなる。このため平滑形状では区画パターン内で周辺部が厚くなるように膜厚むらが生じる。区画パターン内の粗化処理によりこの現象が改善され、表面濡れ性が格段に向上するので、有機材料を含んだ溶剤を区画パターン内に塗布した際に均一な膜が形成される。このような均一膜が形成されることにより、転写後の膜も均一になるためリーク電流・発光むらの少ない良好な発光素子を得ることができる。
【００３１】
図６はこの粗化処理膜を用いて支持体凸部の形成と同時に支持体凸部間の粗化処理を行う工程の一例を示した断面図である。粗化処理膜４１が反射層３４と支持体３１の間に設けられた一例であるが、粗化処理膜４１は反射層３４と断熱層３５の間や断熱層３５とレジスト層３８の間に設けられていても良い。
【００３２】
図６（ａ）のように支持体３１と反射層３４の間に粗化処理膜４１を設け、その他は図５の場合と同じように処理を行う。粗化処理膜４１は反射層・断熱層・支持体のいずれかの層をエッチングするためのエッチング液に不溶または難溶の成分を多く含有するため、面内でのエッチング速度が局所的に遅い部分が発生し、図６（ｃ’）のように粗化処理膜４１の下の支持体３１も含め一見不均一にエッチングされる。しかし粗化処理膜４１が極薄膜であるため、粗化処理膜４１は徐々に溶解し、その過程で最終的には図６（ｃ）に示すとおりすべての部分が除去される。このため、エッチング途中の不均一性により結果的に支持体凸部間のエッチング面を荒らすことができる。その後図６（ｄ）〜（ｆ）の工程は前述の方法と同様に行うことができ、転写材料の形成部である支持体凸部間のみ粗化処理された基板を得ることができる。粗化処理膜４１が反射層３４と断熱層３５の間に設けられている場合や、断熱層３５とレジスト層３８の間に設けられている場合も、反射層３４や断熱層３５が支持体と同等のエッチングレートがあれば同様の効果を得ることができる。
【００３３】
一般的に支持体に用いられるガラス、特に無アルカリガラスを粗化処理することはフッ酸のみでは難しく、前述のように支持体凸部を形成した後に塩酸や硝酸・硫酸などの強い酸や添加剤を混ぜた特殊なフッ酸系エッチング液で処理することが一般的である。このとき、支持体凸部上に残った反射層が異常浸食される問題が発生する。このため一般的な粗化処理液での支持体粗化処理が困難である。前記粗化処理膜を用いれば反射層への異常浸食の少ない通常のフッ酸エッチング液を用いて段差形成と同時に粗化処理を行うことができる。
【００３４】
ここで用いられるフッ酸に不溶または難溶な材料の例として銅、銀、金、白金、ニッケル、マグネシウム、モリブデン、タンタルおよびタングステンが挙げられる。
【００３５】
粗化処理膜４１の構成としては、支持体および／または支持体上のいずれかの層をエッチングするためのエッチング液に不溶または難溶の金属を３０ａｔｏｍｉｃ（原子数）％、更に好ましくは４０ａｔｏｍｉｃ％以上含むことが好ましい。上限としては特に制限はないが、多すぎると最終的な溶解除去が難しくなることから、好ましくは８０ａｔｏｍｉｃ％以下、より好ましくは６０ａｔｏｍｉｃ％である。また、それ以外の組成は前記エッチング液に可溶かつ支持体やレジスト層との密着性の良い材料であることが好ましく、例として、アルミニウムやチタン、ジルコンなどが好ましい。より具体的には、図６のように粗化処理膜４１が反射層３４と支持体３１の間に設けられている場合は、（１）反射層３４と支持体３１を同じエッチング液でエッチングする場合はそのエッチング液に不溶または難溶の金属を３０ａｔｏｍｉｃ％以上含むことが好ましく、（２）反射層３４と支持体３１を異なるエッチング液でエッチングする場合は支持体３１のエッチング液に不溶または難溶の金属を３０ａｔｏｍｉｃ％以上含むことが好ましい。そして（２）の場合は粗化処理膜４１は反射層３４のエッチング液に不溶であることが好ましい。なお、粗化処理膜４１を構成する金属の組成を計測する方法としては、蛍光Ｘ線による分析方法が好ましく用いられる。
【００３６】
反射層３４を支持体のエッチング液と異なる液でエッチングする場合は、支持体上に形成された粗化処理膜４１は反射層のエッチング液に溶解しないことが必要である。このため、例えば反射層３４にアルカリ溶解するアルミニウム系合金を用い、粗化処理膜４１にアルカリ不溶なチタン系やジルコン系の合金を用いて、アルカリ系のエッチング液を用いると反射層３４のみエッチングを行なうことができる。この後に粗化処理膜４１と支持体３１を同時にフッ酸系のエッチング液で粗化処理膜を不均一エッチングすることにより、粗化処理と段差形成を同時に行なうことができる。
【００３７】
また、反射層３４の上に粗化処理膜４１が形成されている場合は、反射層３４と支持体３１を同時にエッチングできる液で粗化処理を行うことが必要である。粗化処理膜４１のエッチング不均一性により、反射層３４と支持体３１の両方をエッチングと同時に粗化処理することができる。なお、反射層３４と粗化処理膜４１を同時にエッチングする際にどちらかの層が異常侵食される場合がある。この時はこれらの層の間に支持体のエッチング液でエッチング可能だが反射層のエッチング液には不溶な層、例えばＳｉＯ２などの薄い層を入れることも可能である。
【００３８】
また粗化処理膜の膜厚は５ｎｍ以下であることが好ましく、不溶または難溶成分の濃度が高い場合は膜厚を薄くする方が良い。粗化処理膜は支持体凸部上に残るため、膜厚が薄いほど反射層３４での反射率の低下を小さくすることができる。膜厚の下限は特に制限はないが、０．５ｎｍ未満となると膜そのものがエッチング液に侵されやすくなり粗化処理を行う前に膜がエッチングされてしまうおそれが生じる。このため膜厚は０．５ｎｍ以上が好ましい。別の形態としては反射層３４とレジスト層３８の間に粗化処理膜４１を形成することも同様の粗化処理効果を得ることができる。
【００３９】
ドナー基板の支持体は、光の吸収率が小さく、その上に光熱変換層や区画パターン、転写材料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フィルムを使用することが可能であり、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。
【００４０】
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。本発明の転写プロセスを真空中で実施する場合には、支持体からのガス放出が少ないことが要求されるので、ガラス板は特に好ましい支持体である。
【００４１】
また、ガラスの表面を種種のカップリング剤によりコーティングしてもよく、これにより、光熱変換層との密着を向上させることができる。カップリング剤としてはＳｉ系、Ａｌ系、Ｔｉ系、Ｚｎ系などのカップリング剤がありいずれも用いることができる。光熱変換層の金属や酸化物との密着効果が大きいカップリング剤としてはアミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤などが好ましく用いられる。
【００４２】
反射層の材質は、支持体を通して入射する光線に対する反射率が高いものが好ましい。反射率の高い金属として一般的に白金、金、銀、銅などの貴金属やアルミニウム、亜鉛およびタンタルなどが挙げられる。反射率が特に高い点で白金、金、銀、銅およびアルミニウムが好ましく、エッチングが容易である点からアルミニウムが特に好ましい。
【００４３】
また、対フッ酸性の調整により支持体と反射層の同時エッチングを最適な条件で行えるようにするため、反射層はアルミニウムと耐フッ酸性の金属を含むことが好ましい。耐フッ酸性の金属としては貴金属やニッケル、マグネシウムなどが挙げられ、これらの金属を含むことでアルミニウム合金のフッ酸に対する溶解性（エッチングレート）を調整できる。また、フッ酸に溶解するが速度が遅いものとしてモリブデンやタンタル、タングステンなど高耐熱性の金属がある。これらの金属を含むと、反射層のフッ酸への溶解性を調整できるだけでなく反射層自体の耐熱性も向上できるので好ましい。
【００４４】
上記の金属は添加量が多いと反射層の耐フッ酸性は向上するが光線反射率も低下する。このことから、反射層はアルミニウムを７０ａｔｏｍｉｃ（原子数）％以上含んでいることが好ましく、８５ａｔｏｍｉｃ％以上含んでいることがさらに好ましい。また、好ましい上限は９５ａｔｏｍｉｃ％である。そして、残りの組成が貴金属、ニッケル、マグネシウム、モリブデンおよびタングステンからなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。反射層中のアルミニウムの含有量が８５〜９５ａｔｏｍｉｃ％である場合には、支持体として一般的なガラス類のフッ酸に対するエッチングレートに近い条件で最適な区画バンクの形状を得られるため好ましい。
【００４５】
また、反射層は単層でなくともよく、複数の金属層であっても良い。反射層の厚みは特に規定はないが、十分な量の光を反射する観点、および反射層の内部応力を小さくする観点から、５０ｎｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。反射層の製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、めっき法などの公知技術を、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。２種以上の物質の混合物による反射層を作製する場合、その方法は特に規定されないが、多元のるつぼやハースを備えた共蒸着法や混合物のスパッタターゲットを用いたスパッタ製膜法が挙げられる。また、合金めっき法のようなウェットプロセスを用いることもできる。合金ターゲットを用いたスパッタ法は添加物濃度を一定に制御しやすく好ましい。たとえばアルミニウムを７０ａｔｏｍｉｃ％、銅を３０ａｔｏｍｉｃ％含む合金膜を作製する場合は、上記の原子数比で混合されたスパッタターゲットを用意してスパッタ製膜を行えばよい。また、共蒸着法ではアルミニウムと銅の原子数換算の蒸着レートを常に７：３とすることで目的の混合比率の反射層を得ることができる。反射層を構成する金属の組成を計測する方法としては蛍光Ｘ線による分析方法が好ましく用いられる。これは多種類の元素を定量的に比較することができるためである。
【００４６】
反射層は、その反射率が低い場合は入射光からの吸収熱が発生しある程度加熱されることがある。そこで反射層と光熱変換層の間に断熱層が設けられていることが好ましい。断熱層は反射層で熱が少量発生したとしても、それが区画パターンの上部に伝わらないようにするためのものである。このため熱伝導率が小さく、比熱が大きい材質であることが好ましい。有機材料でも無機材料でもよく、また、有機・無機のハイブリッド材料でもよい。二酸化ケイ素やジルコニア、チタニアなどの酸化物や窒化珪素、窒化ジルコニウム、窒化チタンなどの窒化物は反射層の金属に比べ熱伝導率が１０分の１程度であるので好ましい。断熱層の膜は単結晶であるよりもアモルファスである方がよく、更には非晶質である方がよい。これは結晶性が低いほど熱伝達が小さくなり、伝熱を抑制できるからである。また、適宜不純物を含ませることで欠陥を形成し、上記の結晶性を抑えることもできる。また、炭素や耐熱性の有機物を用いることもできる。
【００４７】
断熱層、反射層、支持体を同時にエッチングする場合はエッチング各層のエッチングレートを近くすることが望ましく、断熱層を支持体と同じまたは近い材質とすることが好ましい。このため、二酸化珪素にアルミ酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、ボロン酸化物、ストロンチウム酸化物等を含むものを用いることも可能である。
【００４８】
断熱層の厚みは反射層で少量発生した熱をデバイス側に伝えない程度であれば特に規定されないが、厚い方が好ましい。しかしながら厚すぎる断熱層は剥離の問題が発生しやすいことや厚膜を作製するプロセスに負荷がかかるため２μｍ以下が好ましい。一方、膜厚が薄すぎる場合は断熱層としての機能を十分果たすことができない。このため、断熱層を設ける場合は２０ｎｍ以上の厚さとすることが望ましい。
【００４９】
本発明の転写用ドナー基板の態様の一例を図７に示し、さらに図８に示す反射層・断熱層における熱の伝達の様子から、本特許における反射層・断熱層の役割をさらに詳細に説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は区画パターンがデバイス基板の絶縁層と接する部分を拡大した断面図である。白抜きの矢印が光線の入射・反射を示し、黒塗り矢印が熱の伝達を示し、斜め格子部分が区画パターンからの熱伝達によるダメージ部を示す。
【００５０】
図８（ｄ）は、区画パターンに反射層を形成しないで光熱変換層のみ形成した従来技術である。この場合は、区画パターンの上部の光熱変換層に直接光が入射するため光熱変換層が加熱される。光熱変換層は発光材料が昇華するのに十分な温度まで加熱され、それに接する絶縁層においても接している界面において相当量の熱ダメージが発生する。絶縁層の上部には正孔輸送層材料が積層されていたり、絶縁層の材料そのものが区画パターン上部に接していたりするため、これらの材料が熱の影響で昇華・分解して不純物が発生し、ＥＬ素子内部に入り性能を低下させる。
【００５１】
これに対し、図７（ａ）は本発明のドナー基板の基本となる形状であり、凸部を有する支持体と、前記支持体上に形成された光熱変換層とを含み、前記支持体の凸部の上に前記光熱変換層との間に反射層が備えられているものである。図７（ａ）の場合は、図８（ａ）に示すように反射層にて多くの入射光線が反射されるため反射層そのものが高い温度に加熱されず、高伝熱率の反射層・光熱変換層を通じてデバイス側に伝わる熱を大幅に抑えることができる。もっとも、反射層の光線反射率が比較的低いときには、反射層がある程度温度上昇し、その熱により絶縁層が少し熱ダメージを受ける場合もある。
【００５２】
図７（ｂ）は反射層と光熱変換層の間に断熱層が備えられているものであり、図８（ｂ）に示すように反射層が光の一部を吸収して熱を発したとしても、断熱層３５の存在のためその熱が光熱変換層３３にほとんど伝わらない。したがって、これと対向させたデバイス基板の絶縁層にも熱がほとんど伝わらない。図８（ｃ）は更に反射層の反射率を高めた場合で、反射層で発生する熱を大幅に低減できる。入射光のうち５割以上が反射層で反射されることが好ましい。
【００５３】
また、図７（ｃ）は反射防止層３５’が全面に形成されている構造である。反射防止層とは入射光の反射率を低下させ、光熱変換層での光吸収率を上げるための層であり、光学薄膜を積層したものが好ましく利用される。これにより多干渉を発生させ入射光の反射率を低下させる。図７（ｃ）の態様では光熱変換層の光熱変換効率が上昇するため、入射させる光量を低減できる。これは反射層に入射する光量も減ることを意味するため、反射層の温度上昇を大きく低減できる。
【００５４】
図７（ｄ）は図７（ｃ）において更に断熱層を形成した場合である。これにより、反射層で熱が若干発生したとしても、区画パターンの最表面までは伝熱しないため、デバイス基板側へ熱ダメージをより減少させることができる。なお、反射防止層３５’は区画パターン上では断熱層としての役割を兼ねていてもよい。
【００５５】
これらの構造のうち図７（ｃ）および図７（ｄ）は図７（ａ）および図７（ｂ）の作成過程中の光熱変換層を作成する直前の工程にて基板全面に反射防止層を形成することで作成することができる。
【００５６】
反射層の反射率が大きく、光熱変換層の反射率が小さいほど光熱変換層で効率よく熱変換され発光材料の転写が促進される一方、区画パターンを通じた熱伝達が減少する。これにより、ＥＬ素子へのダメージを減らし高性能なデバイスが得られる。このため、「反射層における反射率」／「光熱変換層における反射率」の値（以下、「反射率比」という）が大きいことが望ましい。
【００５７】
なお、本明細書における反射率とは、拡散反射を含む全反射光エネルギーの入射光エネルギーに対する割合として示されるものである。具体的には、以下のようにして測定することができる。まず、反射層の反射率については、ドナー基板に設けられた反射層を、該ドナー基板に設けられたのと同じ膜厚で、別の支持体に製膜する。次に、支持体側から４５度の角度でレーザー光を入射させ、反射光エネルギーをレーザーパワーメーター（ＧＥＮＴＥＣ社製ＵＰ−１５Ｋ）で測定する。そして反射光エネルギーを入射光エネルギーで除して反射層の反射率とする。光熱変換層についても同様であるが、光熱変換層における反射率は、反射防止層が用いられている場合には光熱変換層および反射防止層を一体としたときの反射率であるものとする。測定に用いる入射光は、本発明のドナー基板を用いて転写材料の転写を行う際に用いられる光の波長の範囲であればよく、３００ｎｍ〜３μｍの範囲である。
【００５８】
一般的にデバイス基板の絶縁層に用いられる有機物の耐熱性は１５０℃から２００℃であり、一方発光層の昇華温度は１５０℃から３００℃である。デバイス基板の絶縁層に接する区画パターンの温度を抑制し、デバイス基板の絶縁層の分解を防いでデバイス特性を向上させるためには、３００ｎｍ〜３μｍのうち少なくともいずれかの波長の光を用いて測定された「反射層における反射率」と「光熱変換層における反射率」から算出される反射率比が１．５以上であることが好ましく、高温昇華の発光材料用として用いる場合はさらに大きくすることが好ましい。反射率比は大きければ大きいほど好ましいが、反射層、光熱変換層、反射防止層を構成する材料の制約もあり、通常は１０以下であり、好ましい材料の種類によっては５以下である。反射率比の調整方法は特に限定されないが、材料組成を変更することや反射防止層を形成することなどが有効である。
【００５９】
反射防止層の厚みは入射光と反射光の波長で逆転した位相により干渉させて反射光を打ち消すために波長の４分の１に近い値に設定される。これにより反射防止層内で多重反射が発生し、反射光を入射光が干渉により打ち消す効果を持つ。このため反射防止層の膜厚は入射波長の４分の１の長さに対して誤差２５％以内であることが好ましく、１５％以内がさらに好ましい。材質はガラスに対して低屈折率のものがよく、ガラスに対してフッ化マグネシウムやフッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムなどのフッ化物が好ましい。一般的に積層膜で反射防止層を作製するとそれぞれの膜の厚み、屈折率を調整することで広い範囲の波長の反射率を低下することができる。このことから、区画パターン内の反射防止層は単層である必要もなく、２層膜またはそれ以上の積層膜であっても良い。
【００６０】
区画パターン内に発光層を塗布法で形成する場合、溶剤に発光材料を溶解させているので区画内に注入する液量は目的厚みよりもかなり厚くなる。一例を挙げると以下の通りである。一般的に発光層の乾燥膜厚は２０〜６０ｎｍであり、その厚みに対応した量の発光材料を含んだ溶液を塗布する必要がある。発光材料の溶剤への溶解度０．５〜３重量％程度であるので、区画パターンに塗布される発光材料溶液は乾燥膜厚のおよそ３０〜２００倍となる。よって区画パターンの高さは発光層の膜厚に対して３０〜２００倍以上の高さにする必要がある。このときの区画パターンの高さは最低でも０．６〜１２μｍということになるが、溶液塗布時に瞬時に区画パターン内で液の偏りが生じるので実用上は３〜１５μｍの高さであることが好ましい。
【００６１】
このことから、特許文献３に記載のように反射層のみで区画パターンを形成しようとすると、反射層自体の厚さを３μｍ以上とすることが好ましい態様ということになる。一方、反射層を厚く形成するとスパッタ製膜の場合は膜が伸長し、蒸着製膜の場合は収縮することにより基板との応力が発生する。このため厚い膜厚の反射層は内部の応力により基板から剥離しやすく、微細なパターンを形成することが困難である。
【００６２】
光熱変換層が高温に加熱されても、支持体自体の温度上昇（熱膨張）を許容範囲内に収める必要があるので、支持体の熱容量は光熱変換層のそれより十分大きいことが好ましい。従って、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの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、光熱変換層が室温から３００℃上昇し、その熱拡散により支持体が加熱された場合の支持体自体の温度上昇を、光熱変換層の温度上昇分の１／１００である３℃以下に抑制したい場合には、光熱変換層と支持体の体積熱容量が同程度の場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの１００倍以上であることが好ましい。また、支持体自体の温度上昇を、光熱変換層の温度上昇分の１／３００である１℃以下に抑制したい場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの３００倍以上であることが更に好ましい。光熱変換層の体積熱容量が支持体の２倍程度である典型的な場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの２００倍以上であることが好ましく、６００倍以上であることが更に好ましい。
【００６３】
支持体は光熱変換層の形成された面と反対から均一にデバイス基板方向に圧力をかけてドナー基板の区画パターンとデバイス基板の絶縁層が密着するように対向させる必要がある。このとき透明な剛体に支持体を面接触させることが望ましい。これは支持体に接する部分に剛体を接触させることで剛体に対して支持体から熱移動が発生し、ドナー基板全体の温度上昇を抑制することができるからである。この剛体は光線を透過する必要があるためガラスやサファイアのような透明で熱伝導率の高い材料が望ましい。支持体と透明な剛体の接触により支持体の熱吸収効率を向上するために、透明な剛体と支持体の間に高熱伝導率のクッション材を挿入することも可能である。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、高精度パターニングが可能になる。
【００６４】
光熱変換層は、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。例として、カーボンブラック、黒鉛、チタンブラック、有機顔料または金属粒子などを樹脂に分散させた薄膜、もしくは金属薄膜などの無機薄膜を利用することができる。本発明では、光熱変換層が３００℃程度に加熱されることがあるので、光熱変換層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、ニオブ、マンガン、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の薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。
【００６５】
先述のように光熱変換層の支持体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、フッ化マグネシウムやフッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムなどの単体や混合薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。
【００６６】
光熱変換層は転写材料の蒸発に十分な熱を与える必要があるので、光熱変換層の熱容量は転写材料のそれより大きいことが好ましい。従って、光熱変換層の厚さは転写材料の厚さより厚いことが好ましく、転写材料の厚さの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、０．１〜１μｍが更に好ましい。光熱変換層は照射光の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の厚さを設計することが好ましい。転写補助層を形成する場合は、光熱変換層にて発生した熱を効率よく転写材料に伝えることの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。
【００６７】
光熱変換層は転写材料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ない。上記において例示したようにドナー基板全面に形成されていてもよいし、パターニングされていてもよい。光熱変換層は光吸収率が大きいことから、光熱変換層を利用して転写領域内外の適切な位置にドナー基板の位置マークを形成することが好ましい。
【００６８】
光熱変換層や転写補助層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グラフィー法やレーザーアブレーションなどを利用できる。
【００６９】
区画パターンの形状としては、図３にて既に例示した格子状構造に限定されるのではなく、例えば、ドナー基板３０上に３種類の転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂが形成されている場合には、区画パターンの平面形状がｙ方向に伸びるストライプであってもよい。
【００７０】
支持体凸部の高さについては特に限定されず、転写材料はデバイス基板の被転写面に直接接しない方が好ましく、また、ドナー基板の転写材料とデバイス基板の被転写面との間隙は、１〜１００μｍが望ましく、発光層塗布のプロセスににおける液高さや支持体のエッチング可能な高さを考慮すると３〜１５μｍの範囲に保つことが好ましいので、支持体凸部の厚さは転写材料の厚さより厚く、また、１〜１００μｍ、さらに３〜１５μｍの厚さであることが好ましい。また、区画パターン内に転写材料を塗布する際に溶剤が区画パターンからあふれないように塗布する必要があるが、このためには支持体凸部はさらに厚いことが好ましく、４μｍ以上が好ましい。このような厚さの支持体凸部をデバイス基板に対向させることで、ドナー基板の転写材料とデバイス基板の被転写面との間隙を一定値に保つことが容易になり、また、蒸発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。
【００７１】
区画パターンの断面形状は、蒸発した転写材料がデバイス基板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の幅よりも絶縁層１４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、区画パターンの幅が絶縁層１４の幅に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。
【００７２】
区画パターン上の最表面には、転写材料を溶解させた溶液を撥液させることにより区画パターン内に留めるための撥液処理層３６が設けられることが好ましい。撥液処理層は転写材料を溶解させるために用いられている溶媒に対して接触角が大きいことが好ましく、４０°以上が好ましく、６０°以上がより好ましい。撥液処理層は薄いほどそこから溶出するおそれのある不純物の絶対量が少ないのでよいが、薄すぎると撥液処理の効果が損なわれるおそれがある。よって好ましい撥液処理層の厚さは０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、後述する単分子膜の場合は１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。撥液処理層は必ずしも連続膜である必要はなく、区画パターン上で溶液を弾き、塗布の区画分けができる機能があればよい。
【００７３】
図９および図１０は区画パターン上に撥液処理層３６が形成されている様子を示す断面図および平面図である。（ａ）は区画パターンよりも広く撥液処理層を設計した場合であり、塗布後の溶剤が区画パターン内でとどまり区画パターン上には塗られないため転写材料を有効に使うことができる。（ｂ）は区画パターンの上部付近のみに撥液処理層を設計した場合であり、区画パターン上のエッジ部にも転写材料がぬれ広がるため材料を多めに使用するが、区画パターン内のぬれの均一性を上げることができるため転写後の膜厚均一性が向上できる。これらのどちらの場合も状況により選択できる。撥液処理層で溶剤がはじかれるため、区画パターン内に塗布された溶剤が区画パターン上にぬれ広がり隣接する区画に侵入する（混色する）ことを防ぐことができる。このことは、区画パターン同士の間隔を狭くした場合にも当てはまる。したがって、転写材料を各区画パターン内に正確に塗布することができ、特に従来では達成できなかった高精度・極狭のパターンにおいて、多色の塗りわけが可能となる。また区画パターンをデバイス側の絶縁層幅より狭く設計できるので、転写材料を従来よりも均一にデバイス基板に転写することができるという大きな利点も持っている。
【００７４】
撥液処理層を設けるための具体的な手法としては、区画パターン上にさまざまな低表面エネルギーの有機膜、特にフッ素を含んだ有機材料の層を作製成して区画パターン上面に撥液機能をもたせることが望ましい。その処理層作製方法の一例として区画パターン上のバリア層の表面に、（１）シリコーン樹脂、（２）フッ化ビニル樹脂、骨格にフッ素を含んだアクリル樹脂やポリイミド樹脂などのフッ素含有高分子材料、（３）フッ素を含んだカップリング剤などの層を形成することがあげられる。特に分子構造内にフッ素を含有したシランカップリング剤はバリア層上に単分子膜を形成し、高分子材料と異なり樹脂内部に不純物を吸蔵しない。このため転写材料を塗布した際に溶媒に溶け出す不純物が他の有機高分子膜やシリコーン膜に比べ圧倒的に減少するので特に好ましい。また、高分子材料の撥液処理層ではバリア層と強固な密着性を持たないことにより繰り返し使用すると剥離が発生することがある。こうして高分子材料そのものに含まれる不純物が熱や溶剤の浸透により徐々に溶出してしまい、転写材料に混入し有機ＥＬ素子の性能を劣化させてしまう場合がある。これに対しフッ素を含有したシランカップリング剤の場合は、撥液機能を持ちバリア層の材料表面に化学的に結合する単分子膜が強固にバリア層を被覆するため剥離部を通じた溶媒の浸透が発生せず、不純物溶出が非常に抑えられる。
【００７５】
フッ素を含んだカップリング剤は化学構造式で示すと、次の式で表されるような化合物が代表的な構造としてあげられる。特に、直鎖状のパーフルオロアルキル基をもつカップリング剤がバリア層との密着力が高くなり、耐久性が向上するので好ましい。
（１）ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（２）ＣＦ３ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（３）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（４）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（６）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（７）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃｌ２
（８）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２
（９）（ＣＨ３）３ＳｉＯＳＯ２ＣＦ３
（１０）ＣＦ３ＣＯＮ（ＣＨ３）ＳｉＣＨ３
（１１）ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１２）ＣＦ３ＣＨ２ＯＳｉ（ＯＣＨ３）３
（１３）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１４）ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１５）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１６）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１７）ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
撥液処理層の区画パターン上への作製方法は特に限定されないが、感光性レジストをバリア層上の全面に塗布し、区画パターン上のみ開口させて開口部を処理する方法が挙げられる。またフィルムやガラスに撥液材料を塗布し、撥液未処理のバリア層つきドナー基板に対向させて貼り合わせ、フィルムまたはガラス上の撥液材料をドナー基板の区画パターン上に移しとることもできる。また他の方法としては区画パターンを含んだ全面に撥液処理剤を塗布し区画パターン内のみレーザーを用いて局所照射して撥液処理剤を分解除去する方法や、マスクを通してＵＶ光を照射することで撥液成分を分解除去する方法や溶剤を用いてインクジェット法やノズル塗布法を用いて区画パターンの上部のみに塗布するなどさまざまな方法が挙げられる。
【００７６】
（３）転写材料
転写材料は、有機ＥＬ素子をはじめとし、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材料である。転写材料は、有機材料、金属を含む無機材料いずれでもよく、加熱された際に、蒸発、昇華、あるいはアブレーション昇華するか、あるいは、接着性変化や体積変化を利用して、ドナー基板からデバイス基板へと転写されるものであればよい。また、転写材料が薄膜形成材料の前駆体であり、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が形成されてもよい。
【００７７】
転写材料の厚さは、それらの機能や転写回数により異なる。例えば、フッ化リチウムなどのドナー材料（電子注入材料）を転写する場合には、その厚さは１ｎｍで十分であるし、電極材料の場合には、その厚さは１００ｎｍ以上になることもある。本発明の好適なパターニング薄膜である発光層の場合は、転写材料の厚さは１０〜１００ｎｍが、さらに２０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００７８】
転写材料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内に塗布し、前記溶媒を乾燥させた後に転写することが好ましい。塗布法としては、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、本発明では各区画パターン内に定量の転写材料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。
【００７９】
区画パターンがないと、塗液から形成されるＲＧＢ有機ＥＬ材料層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、ドナー基板上の有機ＥＬ材料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、実際に使用可能な有機ＥＬ材料の幅が狭くなり、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、Ｒ、Ｇ、Ｂ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。このような問題を解決する観点から、区画パターンと塗液から形成された転写材料を有するドナー基板を用いて、前記の方法で一括転写する方法を、本発明の特に好ましい態様として例示できる。
【００８０】
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、本発明では、それらの添加物が転写材料に残留物として存在すると、転写時にも転写膜内に取り込まれて、不純物とし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、これらの不純物の添加または意図せぬ混入を最小にすることが好ましく、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。インク中の溶剤以外の成分に占める転写材料の割合を９５重量％以上とすることで、このような調整が可能である。
【００８１】
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。本発明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、有機ＥＬ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）、安息香酸エチル、テトラヒドロナフタレン（ＴＨＮ）、キシレン、クメンなどを好適な溶媒として例示できる。
【００８２】
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に堆積させることもできる。
【００８３】
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、ベンゼン環やアントラセン環を有する材料を例に挙げると、式（１）〜（２）に示すような可溶性基をもつ材料に光を照射して原型材料に変換することができる。また、式（３）〜（６）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させ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。本手法はナフタセン、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にも適用できる。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。
【００８４】
【化１】
2012094500.tif 000003
【００８５】
（４）デバイス基板
デバイス基板の支持体は特に限定されず、ドナー基板で例示した材料を用いることができる。両者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、デバイス基板とドナー基板の支持体の熱膨張率の差は１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、またこれらの基板が同一材料からなることが更に好ましい。ドナー基板の特に好ましい支持体として例示したガラス板は、デバイス基板の特に好ましい支持体としても例示できる。なお、両者の厚さは同じでも異なっていてもよい。
【００８６】
デバイス基板は転写時には支持体のみから構成されていてもよいが、デバイスの構成に必要な構造物をあらかじめ支持体上に形成しておくほうが一般的である。例えば、図１に示した有機ＥＬ素子では、絶縁層１４や正孔輸送層１６までを従来技術によって形成しておき、それをデバイス基板として使用することができる。
【００８７】
上記絶縁層のような構造物は必須ではないが、デバイス基板とドナー基板とを対向させる際に、ドナー基板の区画パターンがデバイス基板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、デバイス基板にあらかじめ形成されているのが好ましい。絶縁層の形成には、ドナー基板の区画パターン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。絶縁層の形状や厚さ、幅、ピッチについても、ドナー基板の区画パターンで例示した形状や数値を例示することができる。
【００８８】
（５）転写プロセス
ドナー基板とデバイス基板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し、転写を実施することができる。例えば、ドナー基板の区画パターンおよび／またはデバイス基板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、ドナー基板および／またはデバイス基板の周辺部に真空シール機能を設けてもよい。デバイス基板の下地層、例えば正孔輸送層が真空プロセスで形成され、発光層を本発明によってパターニングし、電子輸送層も真空プロセスで形成する場合は、ドナー基板とデバイス基板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、ドナー基板とデバイス基板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、転写雰囲気によらず、転写時にドナー基板を放熱あるいは冷却することもできるし、ドナー基板を再利用する場合には、ドナー基板をエンドレスベルトとして利用することも可能である。金属などの良導体で形成した光熱変換層を利用することで、ドナー基板を静電方式により容易に保持することができる。
【００８９】
本発明においては蒸着モードの転写が好ましいために、１回の転写において単層の転写膜をパターニングすることが好ましい。しかしながら、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、ドナー基板上に電子輸送層／発光層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に転写することで、発光層／電子輸送層の転写膜を１回でパターニングすることもできる。
【００９０】
転写雰囲気は大気圧でも減圧下でもよい。例えば、反応性転写の場合には、酸素などの活性ガスの存在下で転写を実施することもできる。本発明では転写材料の転写ダメージの低減が課題の１つであるので、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。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。転写材料へのダメージ低減や転写膜への不純物混入の低減、蒸発温度の低温下の観点では、真空化であることが特に好ましい。
【００９１】
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。本発明においても、塗布法によって転写材料を形成した時点では同等の膜厚ムラが発生しうるが、本発明における好ましい転写方式である蒸着モードでは、転写時に転写材料が分子（原子）レベルにほぐれた状態で蒸発した後に、デバイス基板に堆積するために、転写膜の膜厚ムラは軽減される。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、たとえ転写材料がドナー基板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蒸発させ、堆積させることで、デバイス基板上においては膜厚均一性にすぐれた転写膜を得ることができる。
【００９２】
次に、本発明のパターニング方法を用いてデバイスを製造する方法について説明する。本発明において、デバイスとは有機ＥＬ素子をはじめとし、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどをいう。有機ＴＦＴでは有機半導体層や絶縁層、ソース、ドレイン、ゲートの各種電極などを、有機太陽電池では電極などを、センサーではセンシング層や電極などを本発明によりパターニングすることができる。以下では、有機ＥＬ素子を例に挙げてその製造方法について説明する。
【００９３】
図１は、有機ＥＬ素子１０（ディスプレイ）の典型的な構造の例を示す断面図である。支持体１１上にＴＦＴ１２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。素子部分は、その上に形成された第一電極１５／正孔輸送層１６／発光層１７／電子輸送層１８／第二電極１９である。第一電極の端部には、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。素子構成はこの例に限定されるものではなく、例えば、第一電極と第二電極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が一層だけ形成されていてもよく、正孔輸送層は正孔注入層と正孔輸送層との、電子輸送層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、発光層が電子輸送機能をもつ場合には電子輸送層が省略されてもよい。また、第一電極／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／第二電極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、第二電極の形成後に、公知技術あるいは本発明のパターニング方法を利用して、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。
【００９４】
カラーディスプレイでは少なくとも発光層がパターニングされる必要があり、発光層は本発明において好適にパターニングされる薄膜である。絶縁層や第一電極、ＴＦＴなどは公知のフォトリソグラフィー法によりパターニングされることが多いが、本発明によりパターニングしてもよい。また、正孔輸送層や電子輸送層、第二電極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、本発明によりパターニングしてもよい。また、発光層のうちＲ、Ｇのみを本発明によりパターニングして、その上にＢの発光層とＲ、Ｇの電子輸送層を兼ねる層を全面形成することもできる。
【００９５】
図１に示した有機ＥＬ素子の作製例としては、第一電極１５まではフォトリソグラフィー法を、絶縁層１４は感光性ポリイミド前駆体材料を利用した公知技術によりパターニングし、その後、正孔輸送層１６を真空蒸着法を利用した公知技術によって全面形成する。この正孔輸送層１６を下地層として、その上に、図２に示した本発明により、発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂをパターニングする。その上に、電子輸送層１８、第二電極１９を真空蒸着法などを利用した公知技術によって全面形成すれば、有機ＥＬ素子を完成することができる。
【００９６】
発光層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。従って、発光層を成膜する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。
【００９７】
区画パターン内に転写材料を配置する際に、後述の塗布法を利用する場合には、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蒸発温度の違いを利用して、発光層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。
【００９８】
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、本発明のパターニング方法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。
【００９９】
正孔輸送層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。従って、正孔輸送層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。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。
【０１００】
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）などの低分子材料を例示することができる。また、第一電極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。
【０１０１】
電子輸送層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。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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を例示することができる。電子輸送材料やドナー材料は各ＲＧＢ発光層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つであり、本発明によりパターニングされる別の好ましい例として例示される。
【０１０４】
第一電極および第二電極は、発光層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が、第二電極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が透明である。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。また、転写の際に、例えば転写材料と酸素を反応させるなど、反応性転写を実施することもできる。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。
【０１０５】
本発明における有機ＥＬ素子は、一般的に第二電極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、第一電極と第二電極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。
【０１０６】
本発明のパターニング方法は、有機ＥＬ素子だけでなく、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスにも適用可能である。例えば、有機ＴＦＴの従来技術として特開２００３−３０４０１４号公報、特開２００５−２３２１３６号公報、特開２００４−２６６１５７号公報などに例示されているように、半導体の前駆体材料をデバイス基板上に直接塗布してから変換することで、半導体層を形成する手法が開示されているが、この半導体層を本発明のパターニング方法によって形成することで、有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることが可能である。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【０１０８】
実施例１
ドナー基板を以下のとおり作製した。支持体として無アルカリガラス基板ＯＡ−１０を用い、洗浄／ＵＶオゾン処理後に、反射層としてアルミニウムを０．２μｍの厚さで全面にスパッタ製膜した。次に区画パターン形成用のメタルレジスト材料としての金属層としてクロムを０．００５μｍ、次いで銅を０．２μｍをスパッタ法により積層製膜した。この上にフォトレジスト（東京応化製ＰＭＥＲ-３００ＲＨ）を塗布乾燥し、区画パターンとなるべき部分が残るように露光、現像した。開口部のメタルレジスト層を過酸化水素水０．５ｗｔ％を添加した１ｗｔ％希硫酸によりエッチングし、フォトレジストを剥離して、区画パターンと同形のメタルレジストを形成した。この後５ｗｔ％のフッ酸溶液により、メタルレジスト材料が存在しない部分の反射層および支持体をエッチングし、支持体に５μｍの段差を形成した。その後、過酸化水素を０．５ｗｔ％、硫酸を１ｗｔ％含んだエッチング液に漬けメタルレジストを剥離した。このとき基板凸部上でメタルレジストの下にあった反射層のアルミニウムもエッチングされ、無数のスポット状にエッチング液の染み込みが発生して光が透過してしまう部分が生じ欠点となった。このようにして、欠点は存在するもののメタルレジストの存在した部分が凸部となり、その凸部上に反射層が形成された支持体が得られた。この後表面を洗浄／ＵＶオゾン洗浄した後、全面に光熱変換層としてタンタルを０．４μｍの膜厚でスパッタ製膜した。
【０１０９】
支持体の凸部間に下記ＲＨ−１に対して下記ＲＤ−１を０．５ｗｔ％含み、ＲＨ−１と下記ＲＤ−１の合計が１ｗｔ％であるキシレン溶液をインクジェット方式で塗布し、８０℃での真空乾燥により溶媒を除去して４０ｎｍの厚さの膜を形成した。
【０１１０】
デバイス基板は以下のとおり作製した。ＩＴＯ透明導電膜を１４０ｎｍ堆積させた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、フォトリソグラフィー法によりＩＴＯを所望の形状にエッチングした。次に、ポリイミド樹脂（ＰＷ−１０００：東レ株式会社製）を塗布乾燥した後、ドナー基板の凸部にあわせて露光・現像・２００℃５分の条件にてホットプレートでキュアして絶縁層を作製した。この絶縁層の高さは１．８μｍで、断面は順テーパー形状であり、その幅は３０μｍであった。絶縁層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、正孔輸送層として、ＴＰＤ２３２（オージェック社：ＬＴ−Ｎ２１６）を５０ｎｍ、次いでＮＰＤを１０ｎｍを発光領域全面に蒸着により積層した。
【０１１１】
次に、前記ドナー基板の凸部と前記デバイス基板の絶縁層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。絶縁層と凸部とで区画される転写空間は減圧に保持されていた。この状態で、転写材料の一部と凸部の一部が同時に加熱されるように、ドナー基板のガラス基板側から中心波長１０６０ｎｍのＣＷレーザーを照射し、転写材料をデバイス基板の下地層である正孔輸送層上に転写した。レーザー強度は約３００Ｗ／ｍｍ２、スキャン速度は１．２５ｍ／ｓであり、発光領域全面に転写されるように、レーザーをオーバーラップさせる方式で繰り返しスキャンを実施した。
【０１１２】
発光材料転写後のデバイス基板を、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。この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流して分光光度計ＣＳ-１０００（ミノルタ社製）で輝度測定したところ５．０ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、同条件で電流を流し続けた後の輝度半減時間は１００時間であった。なお、輝度半減時間は実施例２〜４等と比べて大幅に低い値を示している。これは、転写時にメタルレジストの欠点部においてレーザー光が漏れ、区画パターンのデバイスに接している部分が加熱されてデバイス側の樹脂がダメージを受け、発光層に不純物が混入したためであると思われる。
【０１１３】
【化２】
2012094500.tif 000004
【０１１４】
実施例２〜４
反射層の材料を１５ａｔｏｍｉｃ％の銀と８５ａｔｏｍｉｃ％のアルミニウムを含んだアルミ合金とし、表１に示すように膜厚を０．２μｍ（実施例２）、０．４μｍ（実施例３）、１．０μｍ（実施例４）とそれぞれ変更すること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところそれぞれ６．０、６．１、６．３ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間はそれぞれ１５００時間、１５００時間、２０００時間であった。反射層が厚くなると反射層自身の熱容量のため断熱効果をもつと考えられる。このためデバイス基板に熱伝達が少なくなり発光のムラの状態も良好な結果を示した。
【０１１５】
なお、反射層の金属層の元素比率はセイコーインスツルメンツ社製の蛍光Ｘ線分析装置ＳＥＡ−２１２０を用いて測定した。実施例２を例に説明する。はじめに銀１００％で０．２μｍの膜を作製し、その膜の表面を蛍光Ｘ線分析装置にて測定し、検出された銀のピークを１００％とした。次に合金膜の表面を蛍光Ｘ線分析装置にて検出された銀のピークを先ほどの純銀膜のピークと比較してその比率を膜中の銀原子の濃度［ａｔｏｍｉｃ％］とした。実施例３、４の場合は、純銀膜の厚さをそれぞれ０．４μｍ、１．０μｍに変更して、同様の測定を行った。
【０１１６】
なお、以下の実施例では銀の代わりに他の金属に置き換えて同様の評価を行い、その金属の合金膜中の濃度を算出した。
【０１１７】
実施例５〜７
反射層の材料を銀を含んだアルミ合金とし、その銀の濃度を５ａｔｏｍｉｃ％（実施例５）、２５ａｔｏｍｉｃ％（実施例６）、３５ａｔｏｍｉｃ％（実施例７）とそれぞれ変更すること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。フッ酸のエッチング液で処理した際に銀を３５ａｔｏｍｉｃ％含む場合は反射層でエッチングが均一に進まず、メタルレジストの周辺に一部膜残りが発生した。膜残りが生じた部分は支持体のエッチングが進まないため、段差は形成できたがその幅は設計値よりも狭くなった。これらの素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところそれぞれ６．２、６．０、６．０ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間はそれぞれ２０００時間、１５００時間、１０００時間であった。デバイス基板に熱伝達は少なく発光のムラの状態も良好な結果を示した。
【０１１８】
実施例８〜１１
反射層の材料を銅を含んだアルミ合金とし、その銅の濃度を５ａｔｏｍｉｃ％（実施例８）、１５ａｔｏｍｉｃ％（実施例９）、２５ａｔｏｍｉｃ％（実施例１０）、３５ａｔｏｍｉｃ％（実施例１１）とそれぞれ変更すること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。フッ酸のエッチング液で処理した際に銅を３５ａｔｏｍｉｃ％含む場合は反射層でエッチング均一に進まず一部膜残りが発生した。膜残りが生じた部分は支持体のエッチングが進まないため、段差は形成できたがその幅は設計値よりも狭くなった。これらの素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところそれぞれ６．２、６．２、６．０、６．０ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間はそれぞれ２０００時間、２０００時間、１５００時間、１０００時間であった。デバイス基板に熱伝達は少なく発光のムラの状態も良好な結果を示した。
【０１１９】
実施例１２〜１５
反射層の材料をモリブデンを含んだアルミ合金とし、その濃度を５ａｔｏｍｉｃ％（実施例１２）、１５ａｔｏｍｉｃ％（実施例１３）、２５ｔｏｍｉｃ％（実施例１４）、３５ａｔｏｍｉｃ％（実施例１５）とそれぞれ変更すること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。フッ酸のエッチング液で処理した際にモリブデンを３５ａｔｏｍｉｃ％含む場合は反射層でエッチングが均一に進まず、一部膜残りが発生し、実施例７と同様に設計値より狭い幅の段差しか形成できなかった。これらの素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところそれぞれ６．０、５．７、５．５、５．５ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間はそれぞれ１０００時間、５００時間、２００時間、２００時間であった。反射層の反射率が低いためにデバイス基板への熱伝達が若干あるためか、実施例１２にくらべ実施例１３〜１５は輝度が低く、輝度半減時間も短かった。発光のムラの状態はいずれも良好な結果を示した。
【０１２０】
実施例１６〜２１
反射層の材料をアルミ以外の金属が１５ａｔｏｍｉｃ％含まれるアルミ合金とし、その金属種をタンタル（実施例１６）、タングステン（実施例１７）、金（実施例１８）、白金（実施例１９）、ニッケル（実施例２０）、マグネシウム（実施例２１）とすること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。マグネシウムを含んだ実施例２１ではメタルレジスト材料をエッチングにて剥離する際にエッチング液の染み込みが発生し、実施例１と同様の欠点が生じた。これらの素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ実施例１６〜２０の素子については５．８、５．８、６．０、６．０、５．９ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間はそれぞれ３００時間、３００時間、１５００時間、１０００時間、５００時間であった。デバイス基板に熱伝達は少なく発光のムラの状態も良好な結果を示した。一方実施例２１の素子は、実施例１の素子と同様の理由と思われるが、輝度が少し低下して５．５ｃｄ／Ａとなり輝度半減時間も２００時間に低下した。
【０１２１】
実施例２２〜２５
反射層を全面製膜した後に断熱層としてＳｉＯ２を全面形成し、その膜厚を０．０５μｍ（実施例２２）、０．２μｍ（実施例２３）、０．４μｍ（実施例２４）、１．０μｍ（実施例２５）とし、メタルレジスト材料が存在しない部分の反射層および支持体と同時に断熱層もエッチングすること以外は実施例１と同様の方法で基板を作成した。これらの素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ、実施例２２では６．２ｃｄ／Ａ、実施例２３〜２５では６．４ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間は実施例２２では２０００時間、実施例２３〜２５では３０００時間であった。断熱層が厚いほどデバイス側に熱が伝わりにくく、デバイス基板からの不純物の混入を防いでいることによると考えられる。いずれの素子も発光のムラの状態は良好な結果を示した。
【０１２２】
実施例２６
反射層をモリブデンを１５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミ合金とすること以外は実施例２４と同様の方法で基板を作成した。この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ６．２ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間は２０００時間であった。デバイス基板に熱は伝わらず発光のムラの状態も良好な結果を示した。実施例１３に比べ反射率は低いものの断熱層を厚くすることで熱の伝播を抑えられ、良い素子性能を発揮していることがわかる。
【０１２３】
実施例２７
実施例２においてメタルレジスト材料を剥離した後に全面にＭｇＦ２を０．１９４μｍの膜厚で形成して凸部上では断熱層、凸部と凸部の間では反射防止層とする工程を入れ、その後に光熱変換層を形成すること以外は実施例２と同様の方法で基板を作成した。これにより凸部に囲まれた区画パターン内では光線の反射が抑えられ、反射防止層により光熱変換層の反射率が低下し、入射光をよく吸収するために、レーザー転写時にはレーザー強度を２５０W／ｃｍ２に低下することができた。この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ６．４ｃｄ／Ａの初期輝度を示し、輝度半減時間は６０００時間であった。デバイス基板に熱は伝わらず発光のムラの状態も良好な結果を示した。これは同様の反射層の組成を有した実施例２に比べて大幅に良い結果となっており、断熱層の形成により熱伝導が抑えられていると考えられる。また実施例２に断熱層を加えた構成である実施例２３に比べても耐久性が向上しており、転写のレーザー強度を低下できることにより、更に熱伝達を抑制していると考えられる。
【０１２４】
実施例２８
実施例２において粗化処理膜として、４０ａｔｏｍｉｃ％の銀と６０ａｔｏｍｉｃ％のアルミニウムの合金を２ｎｍの膜厚で形成し、その上に反射層を形成すること以外は同様にして素子を作成した。その結果エッチング面を段差形成と同時に粗化処理をすることができた。粗化処理部の粗さはＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１で定義されるＲｚ：０．３μｍであり、塗布後の膜厚むらの均一性は良好であった。このため転写後の膜厚均一性も向上した。
【０１２５】
比較例１
本比較例は、段差のない基板を用い、反射層を区画パターンとして利用したものである。支持体として無アルカリガラス基板ＯＡ−１０を用い、洗浄／ＵＶオゾン処理後に、反射層としてアルミニウムを０．２μｍの厚さで全面にスパッタ製膜した。この上にフォトレジスト（東京応化製ＰＭＥＲ-３００ＲＨ）を塗布乾燥し、区画パターンとなるべき部分が残るように露光現像した。開口部のアルミニウム層を、塩化第二鉄溶液によりエッチングし、フォトレジストを剥離して、区画パターンと同形の反射層を形成した。この後表面を洗浄／ＵＶオゾン洗浄した後、全面に光熱変換層としてタンタルを０．４μｍの膜厚でスパッタ製膜した。
【０１２６】
支持体の反射層間に実施例１で用いたキシレン溶液をインクジェット方式で塗布したところ、インクジェット法にて液を塗布する際にインクの液が隣の区画パターン内に溢れ出し区画パターン内の発光層の膜厚が不均一となってしまった。また、レーザーにより転写を行なうプロセスでもデバイス基板の絶縁層もドナー基板の区画パターンと接する部分で溶融している状態が観察された。これらの影響により素子特性も初期輝度が３．０ｃｄ／ｍ２しか示さず、耐久性も５時間以下となった。
【０１２７】
比較例２
実施例１において反射層を形成せずにメタルレジスト層を支持体に積層し、その後の工程を行い支持体に凹凸を形成し、全面に光熱変換層のタンタルを形成すること以外は実施例１と同様の方法で基板を作製した。この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ２．０ｃｄ／Ａの初期輝度を示した。また、デバイス基板の絶縁層の上部が加熱され、熱変形していた。このことからデバイス基板側に熱が伝わり、絶縁層上の正孔輸送層や絶縁材料の分解物が区画パターン内に飛散して性能が低下したものと考えられる。
【０１２８】
【表１】
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【符号の説明】
【０１２９】
１０  有機ＥＬ素子（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
１８  電子輸送層
１９  第二電極
２０  デバイス基板
３０  ドナー基板
３１  支持体
３２  支持体凸部
３３  光熱変換層
３４  反射層
３５  断熱層
３５’  反射防止層
３６  撥液処理層
３７  転写材料
３８  レジスト層
３９  区画パターン
４０  区画パターン内部
４１  粗化処理膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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