[发明专利]转印用施主衬底、器件的制造方法及有机EL元件

说明书

技术领域

本发明涉及构成以有机EL元件为代表的有机TFT、光电转换元件、各种传感器等器件的薄膜图案形成中使用的转印用施主衬底，以及使用这种转印用施主衬底的器件的制造方法。

背景技术

有机EL元件，是从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在被两极夹持的有机发光层内再结合的元件。自从柯达公司的C.WTang等等公布有机EL元件能高亮度地发光以来，许多研究机构一直都在开展对此的探讨研究。

这种发光元件，通过薄型且在低驱动电压下的高亮度发光，以及在发光层中使用各种有机材料，可获得以红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色为代表的多种发光色，因此，其作为彩色显示器的实用化在不断进步。例如，在图1所示的有源矩阵型彩色显示器中，技术上要求至少对发光层17R、17G、17B高精度地形成图案，以与构成像素的R、G、B各个子像素对应。此外，为了实现高性能有机EL元件，需要多层结构，典型的膜厚在0.1μm以下，并按空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层等顺序层叠而成。

一直以来，对薄膜的细微图案形成都使用光刻法、喷墨法、或印刷法等湿法工艺(涂布法)。然而，湿法工艺中，在对先形成的底层上涂布光致抗蚀剂和油墨等时，难以完全防止极薄的底层的形态变化和不良的混合等，所能使用的材料受到了限制。而且，难以实现通过从溶液中干燥而形成的薄膜的像素内的膜厚均匀性及衬底内的像素间均匀性，引起由膜厚不均引起的电流集中或元件劣化，因此，存在作为显示器的性能下降的问题。

作为不使用湿法工艺而利用干法工艺的形成图案的方法，正在研究掩模蒸镀法。实际已投入使用的小型有机EL显示器的发光层，其图案就是专门采用此方法形成的。然而，由于蒸镀掩膜需要对金属板开精密的孔，所以难以同时实现大型化和精密度，而且，由于具有越大型化衬底和蒸镀掩膜之间的密合性就越容易受损的倾向，所以难以适用于大型有机EL显示器。

为了利用干法工艺实现大型化，公开了一种转印方法：预先对施主膜上的有机EL材料形成图案，通过在使器件衬底和施主膜上的有机EL材料在密合的状态下对整个施主膜进行加热，使有机EL材料转印到器件衬底上(参照专利文献1)。还公开了一种蒸镀转印法，是使在分区图案(隔壁)内形成了图案的有机EL材料不与器件衬底接触地相对配置，通过利用加热板对整个施主衬底进行加热来使有机EL材料蒸发并沉积到器件衬底上(参照专利文献2)。然而，由于上述方法中施主衬底整体被加热而热膨胀，所以在施主衬底上形成了图案的有机EL材料与器件衬底的相对位置发生位移，且越大型化位移量变得越大，因此，存在难以形成高精度图案的问题。而且，近距离对置的器件衬底通过辐射被加热，如果有分区图案存在，会受到来自分区图案的脱气的影响等，因此，会出现器件性能恶化的问题。

作为防止由施主衬底的热膨胀引起位移的方法，公开有如下的选择转印方式(参照专利文献3～4)：在施主衬底上形成光热转换层，通过对有机EL材料进行热蒸镀在光热转换层的上面整面成膜，利用对光热转换层部分照射高强度激光而产生的热，将形成在整个面上的、或不用分区图案来对R、G、B分开涂布而形成的一部分有机EL材料对器件衬底进行图案转印。然而，因为产生的热也会横向扩散，所以，比激光照射范围大的区域的有机EL材料被转印，且其边界也不明确，为了防止这些现象，可考虑以极短的时间照射高强度的激光。但是，该情况下，有机EL材料在极短的时间内被加热，因而难以准确地控制其最高到达温度。因此，有机EL材料达到分解温度以上的几率变高，结果，存在器件性能下降的问题。而且，由于需要选择性地对每个RGB子像素进行照射激光，因此，存在衬底大型化后像素总数越增加、一个衬底的处理时间变得越长的问题。

作为另一种防止由施主衬底的热膨胀引起位移的方法，公开了下述方法：不在施主衬底上形成光热转换层，而用激光直接加热施主衬底上的有机EL材料的直接加热转印法(参照专利文献5)。专利文献5中，通过进一步在分区图案分开涂布R、G、B，可减小形成图案时混色的可能性。然而，由于有机EL材料典型的膜厚为25nm，非常薄，因此，激光还未被充分吸收就到达器件衬底，存在对器件衬底上的底层加热的问题。此外，为了将有机EL材料加热到升华温度以上而进行充分的转印，需要高强度的激光，但如果激光被照射在分区图案上，则分区图案劣化，因此，为了防止劣化，需要高精度地对位，以便只对有机EL材料照射激光，难以大型化。