CN102067726B - 图案形成方法及使用其的装置的制造方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图案形成方法，所述图案形成方法将在基板上形成有光热转换层、在所述光热转换层上形成有分区图案且在所述分区图案内存在转印材料的施主基板与装置基板对置，用光照射光热转换层使上述转印材料的至少一部分与上述分区图案的至少一部分同时被加热，由此将上述转印材料转印到装置基板上。通过上述图案形成方法，可以大型化且高精度地形成微细图案、且不使以有机EL材料为代表的薄膜的特性劣化。

Description

图案形成方法及使用其的装置的制造方法以及装置
技术领域
本发明涉及构成包括有机EL元件、有机TFT、光电转换元件、及各种传感器等装置的薄膜的图案形成方法，及使用上述图案形成方法的装置的制造方法。
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次结合的元件。Kodak公司的C.W.Tang等指出有机EL元件高亮度地发光之后(参见非专利文献1)，很多研究机构进行了该研究。
上述发光元件，由于厚度薄、能在低驱动电压下高亮度发光，而且通过在发光层中使用各种有机材料，可以得到以红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色为代表的各种发色光，所以其作为彩色显示器的实用化得到发展。例如图1所示的有源矩阵(Active matrix)型彩色显示器中，要求一种图案形成技术，该技术能够至少将发光层17R、17G、17B以高精度形成图案且使其与构成像素的R、G、B各子像素相对应。另外，为了实现高性能的有机EL元件，必需为多层结构，且必需依次层叠空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层等，各层典型的膜厚为0.1μm以下。
目前，薄膜的微细图案形成中已经使用了照相平版印刷法(Photolithographic process)、喷墨法(Ink-jet process)及印刷法等湿法(涂布法)。但是，在湿法中，在预先形成的基底层上涂布光致抗蚀膜或油墨等时，难以完全防止极薄的基底层的形态变化及不期望的混合等，能够使用的材料受到限制。另外，通过干燥溶液而形成的薄膜的像素内的膜厚均匀性、及基板内像素间均匀性难以实现，伴随膜厚不匀引起电流集中及元件恶化，因此存在作为显示器的性能降低的问题。
作为不使用湿法的利用干法的图案形成方法，已经研究了掩模蒸镀法。实际被实用化的小型有机EL显示器的发光层基本按该方式形成图案。但是，蒸镀掩模需要在金属板上形成精密的孔，因此难以同时实现大型化和精度，另外，由于存在越大型化，基板与蒸镀掩模的密合性越被破坏的倾向，所以难以适用于大型有机EL显示器。
为了用干法实现大型化，公开了下述方法：预先将施主膜(Donorfilm)上的有机EL材料形成图案，在使装置基板(device substrate)与施主膜上的有机EL材料密合的状态下对施主膜整体进行加热，由此将有机EL材料转印到装置基板上(参见专利文献1)。进而，公开了一种蒸镀转印法，即，使在分区图案(Partitioning pattern)(隔壁)内形成了图案的有机EL材料与装置基板对置且与装置基板不接触，利用热板对施主基板(donor substrate)整体进行加热，由此使有机EL材料蒸发，使其堆积在装置基板上(参见专利文献2)。但是，上述方法中，存在如下问题，即，由于施主基板整体被加热发生热膨胀，所以在施主基板上形成有图案的有机EL材料相对于装置基板的相对位置发生变位，而且越大型化，变位量越大，因此难以高精度地形成图案。进而还存在下述问题，即，以近距离对置的装置基板通过辐射被加热，或者有分区图案时受到从分区图案排出的气体的影响等，因此装置性能恶化。
作为防止由施主基板的热膨胀导致的变位的方法，开发了一种选择转印方法，即，在施主基板上形成光热转换层，在其上通过热蒸镀将有机EL材料进行整面成膜，利用通过对光热转换层部分地照射高强度的激光而产生的热，将整面形成的有机EL材料的一部分、或者不使用分区图案且分别涂布有R、G、B的有机EL材料的一部分，图案转印到装置基板上(参见专利文献3～4)。但是，由于产生的热还会向横向扩散，所以被转印的有机EL材料的区域比激光照射范围更宽，其边界也不明确。为了防止上述情况，一般认为可以在极短时间内照射高强度的激光。但是，上述情况下，由于有机EL材料在极短时间内被加热，所以难以准确地控制最高达到的温度。因此，有机EL材料达到分解温度以上的几率变高，结果存在装置功能降低的问题。进而，由于必须对每个RGB子像素选择性地照射激光，所以还存在下述问题，即，基板越大像素的总数越增加，1片基板的处理时间变得越长。
作为防止由施主基板的热膨胀导致的变位的其他方法，公开了一种直接加热转印法，即，在施主基板上不形成光热转换层，用激光直接加热施主基板上的有机EL材料(参见专利文献5)。专利文献5中，进而使用分区图案分别涂布R、G、B，由此减小图案形成时混色的可能性。但是，由于有机EL材料的典型的膜厚非常薄，为25nm，所以存在下述问题：激光不能被充分地吸收而到达装置基板，加热装置基板上的基底层。进而，为了将有机EL材料加热到升华温度以上进行充分的转印，需要高强度的激光，但激光照射到分区图案时分区图案劣化，因此为了防止劣化，必需以高精度确定位置使激光仅照射到有机EL材料，故难以进行大型化。
进而，还公开了下述方法：在施主基板上形成光热转换层，在其上分别涂布R、G、B的有机EL材料，用激光照射光热转换层，进行一次全部转印，由此可以防止由施主基板的热膨胀导致的变位(参见专利文献6)。但是，由于在施主基板上没有形成分区图案，所以存在如下问题，即以溶液状态涂布R、G、B时，与相邻的材料混合，或者干燥时的溶剂蒸汽使相邻的材料再次溶解，难以以高精度分别涂布有机EL材料。
专利文献1：日本特开2002-260854号公报
专利文献2：日本特开2000-195665号公报
专利文献3：专利第3789991号公报
专利文献4：日本特开2005-149823号公报
专利文献5：日本特开2004-87143号公报
专利文献6：日本特开2008-235011号公报
非专利文献1：“Applied Physics Letters”、(美国)、1987年、51卷、12期、913-915页
发明内容
如上所述，在现有技术中，在一并实现大型化和精度的同时，不对有机EL材料造成损坏、稳定地形成微细图案，是难以实现的。特别是在施主基板上配置分区图案利用激光转印法，由于导致分区图案的劣化、脱气或转印材料的温度不匀，所以相适性差。
本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种不使以有机EL材料为代表的薄膜的特性劣化、能够大型化且以高精度形成微细图案的图案形成方法，及使用上述图案形成方法的装置的制造方法，以及装置。
本发明人进行了深入研究，发现即使使用可能产生脱气等不良影响的具有分区图案的施主基板并利用通过激光进行的转印法，也能够解决现有问题，从而完成了本发明。
即，本发明的图案形成方法的特征在于，所述图案形成方法将在基板上形成有光热转换层和分区图案、且在上述分区图案内存在转印材料的施主基板与装置基板对置，用光照射光热转换层使上述转印材料的至少一部分和上述分区图案的至少一部分同时被加热，由此将上述转印材料转印到装置基板上。
本发明可以获得显著的效果，即，对以有机EL材料为代表的薄膜不造成损坏、且可以大型化且高精度地形成微细图案。
附图说明
[图1]表示根据本发明使发光层形成图案的有机EL元件的一个例子的截面图。
[图2]表示本发明的有机EL元件的发光层图案形成方法的一个例子的截面图。
[图3]表示图2中的光照射方法的一个例子的平面图。
[图4]对现有的光照射装置中的问题进行说明的截面图。
[图5]对现有的施主基板中的问题进行说明的平面图。
[图6]表示本发明的图案形成方法的一个例子的截面图。
[图7]表示本发明的图案形成方法的另一例的截面图。
[图8]表示本发明的一次全部转印的图案形成方法的一个例子的截面图。
[图9]表示本发明中的光照射方法的另一例的立体图。
[图10]表示本发明中的光照射方法的另一例的立体图。
[图11]表示本发明中的光照射方法的另一例的立体图。
[图12]表示本发明中的光照射方法的另一例的立体图。
[图13]表示本发明中的重叠光照射方法的一个例子的截面图。
[图14]表示本发明的一次全部转印的图案形成方法的另一例的截面图。
[图15]表示本发明中的光照射方法的另一例的平面图。
[图16]表示本发明中的光照射方法的另一例的平面图。
[图17]表示本发明中的光照射方法的另一例的平面图。
[图18]表示本发明中的光照射方法的另一例的立体图。
[图19]对本发明中的光强度分布和转印材料温度的时间变化进行说明的概念图。
[图20]表示本发明中的照射光的成形方法的一个例子的立体图。
[图21]对本发明中的转印辅助层的一个例子进行说明的截面图。
[图22]表示本发明中的分区图案的另一例的截面图。
[图23]表示本发明的图案形成方法的另一例的截面图。
[图24]表示根据本发明进行图案形成得到的有机EL元件发光层的一个例子的截面图。
[图25]表示根据现有涂布法进行图案形成得到的有机EL元件发光层的一个例子的截面图。
[图26]表示根据现有掩模蒸镀法进行图案形成得到的有机EL元件发光层的一个例子的截面图。
具体实施方式
图2及图3为表示本发明的薄膜图案形成方法的一个例子的截面图及平面图。需要说明的是，本说明书中所使用的大多数的附图，是抽取构成彩色显示器的大量像素的RGB子像素即最小单元来进行说明的。另外，为了有助于理解，与横向(基板面内方向)相比，扩大纵向(基板垂直方向)的倍率。
在图2中，施主基板30由支承体31、光热转换层33、分区图案34、存在于分区图案内的转印材料37(有机EL的RGB各发光材料的涂布膜)构成。有机EL元件(装置基板)10由支承体11、形成于其上的TFT(包括接触电极)12、平整膜13、绝缘层14、第一电极15、和空穴输送层16构成。需要说明的是，它们是示例，所以如下所述各基板的结构不限定于此。在使施主基板30的分区图案34和装置基板10的绝缘层14对位的状态下，使两基板对置。从施主基板30的支承体31一侧入射激光，被光热转换层33吸收，利用此处产生的热，使转印材料37R、37G、37B同时加热·蒸发，使它们堆积到装置基板10的空穴输送层16上，由此发光层17R、17G、17B经一次全部转印而形成。图2及图3的方案的特征在于，照射激光，使夹持于转印材料37R、37G、37B的分区图案34的整个区域、和位于转印材料37R、37B的外侧的分区图案34的一部分区域，与转印材料37同时被加热。
如上所述，在施主基板上形成除转印材料之外的作为异物的分区图案时，分区图案本身有可能会剥离且被转印，或者杂质从分区图案混入到转印材料中，因此本来是不理想的。况且，如在施主基板上设置光热转换层来吸收光、利用生成的热使转印材料转印的方法、即蒸镀转印法所示，在转印材料被加热到较高温度的方案中，进行光照射使其积极地加热作为异物的分区图案的方法，使装置性能恶化的可能性高，这没有先例。
但是，本发明中，在设置有光热转换层的施主基板上特意地进行光照射使分区图案与转印材料同时加热，由此首次能够高精细地进行图案形成。即，根据上述照射方法，由于图4所示的分区图案与转印材料的边界处的温度降低被抑制，所以也可以对存在于边界的转印材料充分地加热、进行转印。因此，转印薄膜的膜厚分布比现有膜厚分布更均匀，从而可以防止对装置性能造成的不良影响。另外，已知能够减小本发明中使用的光的强度。因此，即使照射光使转印材料和分区图案被同时加热时，也可以将因分区图案的剥离或从分区图案排出的气体等导致的对装置性能的不良影响抑制到最低限。
进而，作为本发明的优选方案之一，分区图案的厚度比转印材料的厚度厚的情况下，分区图案中，比转印材料厚的部分的温度几乎不上升。因此，不会通过分区图案将装置基板加热到高温，也基本不会产生从分区图案排出的气体的影响等，装置性能没有恶化。
另外，根据本发明的优选方案，对隔着分区图案存在的不同的转印材料，跨过分区图案同时用光照射并进行加热，所以可以一次全部转印不同的转印材料。例如，根据本发明，将图1所示的有机EL显示器中的RGB各发光层进行图案形成的情况下，由于可以将RGB各发光层作为一组一同进行转印，所以与必须对RGB各发光层依次进行光照射的现有方法相比，可以缩短图案形成时间。由于光可以被光热转换层充分地吸收，所以具有不同的光吸收光谱的RGB各发光层也可以使用同一光源，加热到相同程度的温度，完全不用担心装置基板在透射光作用下被加热。
不存在分区图案的情况下，存在下述问题：如图5所示，相邻的不同的转印材料之间(在该例中为37R与37G)形成混合部分，或者无法充分地控制转印材料(例如37G)的边界位置。通过存在分区图案，可以防止上述不完全部分的形成，所以即使进行一次全部转印也不会破坏装置性能。另外，由于分区图案可以通过照相平版印刷法等以更高精度进行图案形成，所以能够使不同的转印材料的转印图案的间隙为最小。这与可以进一步提高开口率、制作耐久性优异的有机EL显示器的效果紧密相关。
图3为从施主基板30的支承体31一侧观察图2中的激光照射的形态的模式图。由于存在形成于整个面上的光热转换层33，所以从支承体31(玻璃板)一侧实际上观察不到分区图案34及转印材料37R、37G、37B，但为了说明与激光的位置关系，用虚线表示。激光束为矩形，进行照射使其跨过转印材料37R、37G、37B，且在与转印材料37R、37G、37B并列的垂直方向上进行扫描。需要说明的是，只要将激光束相对地进行扫描即可，可以移动激光，也可以移动施主基板30和装置基板20形成的装置(Set)，两者均可。
以下，更详细地说明本发明。
(1)照射光
图6为表示本发明中的对施主基板进行光照射的方法的一个例子的截面图。图6(a)中，施主基板30由支承体31、光热转换层33、分区图案34、存在于分区图案内的1种转印材料37构成，转印基板20仅由支承体21构成。如图6(b)所示，本发明的特征在于，从施主基板30的支承体31一侧入射以激光为代表的光，对光热转换层33进行光照射，使转印材料37的至少一部分和分区图案34的至少一部分同时被加热。通过采用上述配置，可以抑制分区图案34与转印材料37的边界处的温度降低，因此可以对存在于边界的转印材料充分地加热、并进行转印，得到均匀的转印膜27。
图6(b)模式化地表示下述过程，即，对转印材料37加热并使其蒸发，在转印基板20的支承体21上堆积形成转印膜27。在该时刻，可以停止光照射(通过移动光照射部分，结束该部分的光照射)，或者也可以在此状态下继续光照射，对转印材料37的右侧部分全部进行转印，之后对左侧部分进行转印。本发明中，如果选择材料及光照射条件，则也可以采用消融模式(Ablation mode)，即，在保持转印材料37为膜形状的状态下，使转印材料37到达转印基板20的支承体21上。但是，从降低对材料的损坏的观点考虑，优选使用蒸镀模式，即，在转印材料37松散为1～100个分子(原子)的状态下将转印材料37蒸发并转印。
图6(c)为表示本发明优选方案之一，即，用比转印材料37的宽度更宽的光对光热转换层33进行光照射，使转印材料37的整个宽度和分区图案34宽度的一部分同时被加热。根据上述配置，可以利用1次转印有效地得到目标转印膜27的图案。或者，利用第1次光照射，对转印材料37膜厚的一半进行转印，利用第2次光照射，对剩余的另一半进行转印，由此也可以进一步降低对转印材料37的负荷。
本发明特别优选的转印方法如下：对于1片施主基板30，通过分多次对光热转换层33进行光照射，在膜厚方向分多次对转印材料37进行转印。由此，不仅转印材料37的最高到达温度被降低，而且分区图案34及在装置基板20上成膜的基底层等的最高到达温度也被降低，因此可以防止施主基板的损伤及装置的性能降低。分次转印时，其次数没有限定，但次数过少时无法充分地发挥上述低温下的效果，次数过多时累积的加热时间变长，导致不良情况，所以优选5次以上50次以下的范围。
在将仅与1个像素对应的转印材料部分地进行转印的现有方法中，即使在膜厚方向上分成n次进行转印，也可以获得抑制材料劣化的效果，但是存在下述问题，即，每1片基板的处理时间大致变为n倍，因此生产率大幅度地降低。但是，本发明中，由于还可以经一次全部转印m个(m为2以上的整数)转印材料，所以可以维持生产率。特别是，使用满足条件m≥n的宽度较宽的光时，可以确保与现有方法同等以上的高生产率，故优选。显示器的制造中，即使对于大型基板，每1片也需要进行2分钟左右的处理。假定激光的标准扫描速度为0.6m/s、基板的一边为3m的情况下，认为经24次(往复12次)的扫描需要2分钟时，次数n特别优选在15次以上30次以下的范围内。
转印材料37R、37G、37B通常具有各不相同的蒸发速度的温度特性。因此，例如如图2所示，用宽度较宽的均匀的光照射时，有时转印材料37B通过第1次照射其全部膜厚被转印，但37R和37G分别只有一半的膜厚被转印。上述情况下，通过第2次照射，可以完成37R和37G剩余部分的转印。此时，第1次照射后，施主基板30上不存在转印材料37B，但可以以与第1次相同的配置进行第2次照射。处于相同的观点，例如37R可以分10次、37G分7次、37B分5次等进行转印。另外，也可以使用开始不形成转印材料37B、仅形成有37R和37G的施主基板。
转印材料37R、37G、37B为有机EL元件的发光材料的情况下，如下所述，转印材料为主体材料和掺杂材料的混合物，它们通常具有不同的蒸发速度的温度特性。例如与主体材料相比掺杂材料的蒸发温度低时，低温且长时间的加热容易引起掺杂材料先行完全蒸发的现象。另一方面，在一定程度以上的高温加热中，可以利用下述被称作闪蒸(flash evaporation)的现象，即，使得主体材料与掺杂材料以实质相同的比率直接蒸发。本发明中，不仅可以控制光照射时间和光照射强度，还可以控制转印次数，所以在抑制材料劣化的同时，较容易探索出基于闪蒸的适合的高速蒸发条件。因此，在转印前后，可以实现主体材料与掺杂材料的比率不变的转印。
另外，也可以使用1片施主基板30向2片装置基板20进行转印，例如经1次光照射将转印材料37的膜厚的约一半量转印到某个装置基板上，将剩余的约一半量转印到其他装置基板上等。如果调节向各装置基板转印的转印材料的膜厚，则也可以从1片施主基板转印到3片以上的装置基板上。
在图6(c)所示的光照射配置中，即使如图6(d)所示光照射位置仅改变了δ，转印材料37的整个宽度和分区图案34的一部分宽度同时被加热的情况仍然不会变化，因此同样地可以得到均匀的转印膜27。图4(b)所示的现有方法中，光照射位置偏离时，转印膜27的均匀性被极度破坏。考虑到大型化中于基板的整个区域内以高精度对位光照射的难易程度时，采用本发明的方法能显著地减轻光照射装置的负荷。
图7为表示与分区图案34相对应的存在2种以上不同的转印材料37(该例子中为37R、37G、37B这3种)时对施主基板进行光照射的方法的一个例子的截面图。此处不同的转印材料，是指材料不同的情况、多种材料的混合比例不同的情况、或者即使材料相同但膜厚或纯度不同的情况。根据上述配置，目前每种转印材料需要3片的施主基板30可以为1片，进而针对转印基板20的操作也可以经1次即可完成。为3种不同的转印材料时，可以对每一种(该例子中仅为37G)进行光照射并转印。此时，例如为了降低对转印材料37G的损坏，通过以低速扫描强度较弱的光进行光照射时，由于向横向的热扩散，所以有时相邻的转印材料37R或37B的一部分发生蒸发。但是，这些转印材料是预定在之后进行转印的，结果与图6(b)及(c)所示的多步转印的概念相同，因此没有问题。并且，由于存在分区图案34，所以也不用担心例如如图5所示相邻的转印材料37R和37G的混合物形成为转印膜27G。
如在显示器用途中经常所见到的那样，转印材料37R、37G、37B的组在其并列的x方向上重复形成k次、在其垂直的y方向上重复形成h次的情况下，例如一边对m个(m为2以上k以下的正数)转印材料37G同时进行光照射，一边用光在y方向上扫描，由此可以缩短转印时间到1/m左右。在上述情况下，如果对光热转换层进行光照射使转印材料37G和分区图案34的一部分被加热，则也不易受到图6(d)所示的变位δ表示的光照射偏差的影响，也可以获得与图6(d)所示的同样的效果。
图8为表示本发明的优选方案之一的图，即，用与2种以上不同转印材料37(该例子中为37R、37G、37B3种)的各宽度和分区图案34(该例子中，为37R与37G之间、37G与37B之间夹持的分区图案两部分)的宽度的总合相比较宽的光照射光热转换层33，由此将2种以上不同的转印材料37(该例子为37R、37G、37B 3种)一次全部转印。此处，与图2及图3所示同样地，表示一次全部转印37R、37G、37B这1组的例子，但如在显示器用途中经常所见到的那样，转印材料37R、37G、37B的组在其并列的x方向上重复形成k次，在其垂直的y方向上重复形成h次的情况下，例如一边对m组(m为2以上k以下的数)转印材料37R、37G、37B同时进行光照射，一边用光在y方向上扫描，由此可以缩短转印时间到1/m左右。
m＝k的情况下，如图9(a)所示，通过用覆盖施主基板30的转印区域38整个宽度的光进行照射，也可以利用1次扫描一次转印全部转印材料。在上述配置中，可以大幅度地减轻光照射对施主基板30的对位。如图9(b)所示，在基板上存在多个转印区域38的情况下，也可以将他们进行一次全部转印。即使如称为三角排列(delta arrangement)所示的那样、RGB的各子像素没有成一条直线排列时，也可以以直线扫描照射光，因此可以容易地实施转印。
m＜k的情况下，例如如图10(a)所示，使用能够覆盖施主基板30的转印区域38的一半左右宽度的光，进行照射，如图10(b)所示，可以利用下一个扫描对剩余的一半进行光照射，利用2次扫描能够转印全部转印材料(m≒k/2的情况)。进而，如图11所示，同时扫描在扫描方向上位于不同行的2种光，由此也可以与上述2次扫描同样地转印上述转印材料层37。即使从限制光源的最大输出功率及光的均匀性等方面考虑难以得到覆盖转印区域38的整个宽度的1种光的情况下，通过如上所述的方法，也可以类似与1次扫描(m＝k)同样地一次转印全部转印材料。当然，如图12所示，即使进一步缩小光的宽度，增加光的数量，也可以得到同样的效果。
如图13所示，也可以使多种光重叠。只要光最终照射全部转印区域即可，照射光的宽度、照射顺序、重叠的程度等，可以从多种转印条件中选择最佳值。其中，2种以上的转印材料层37中，优选在特定的转印材料层的位置使光重叠。如图13模式化地所示，在光的边界位置不可避免地会产生温度梯度，该影响因转印材料层37种类的不同稍有差异。在随机的位置，使光重叠时，由于形成2种以上具有不同不匀的状态的转印膜17，所以难以同时抑制上述转印膜。另一方面，如果温度梯度的影响限定于特定的转印膜，则可以选择难以产生不匀的转印材料层，进而选择使该不匀为最低限度的光照射条件，因此可以将影响抑制到最低限度。
特定的转印材料层的选择方法，没有特别限定。为了在最终所得的装置中使不匀最小，可以根据目的选择转印材料层37中转印温度最低(或最高)的层、热分解温度最高(或最低)的层、或者膜厚最薄(或最厚)的层等。
2种以上不同的转印材料分别由主体材料和掺杂材料之类2种以上材料的混合物形成时，优选在该2种以上材料的升华温度之差最小的组合的转印材料的转印材料层37(例如37G)的位置处使光重叠。已知在有机EL元件中，特别是主体材料与掺杂材料的组成比对发光性能产生很大影响，但根据上述方法，可以使因重叠位置处的温度梯度的影响导致转印膜17的组成比变化的比例为最小，抑制转印膜17中产生的不匀，保持良好的发光特性。
另外，2种以上不同的转印材料中包括由1种材料形成的转印材料的情况下，优选在由该1种材料形成的转印材料的转印材料层37的位置处使光重叠。上述情况下，由于在该转印材料层中可以不考虑组成比的变化，所以重叠位置处的温度梯度的影响变得极小。
上述一次全部转印的例子中，转印材料37R、37G、37B具有不同的蒸发温度(蒸汽压的温度依赖性)时，也可以根据具有最高蒸发温度的转印材料，通过1次光照射进行一次全部转印。相反地，例如转印材料37R具有最低蒸发温度时，也可以通过1次光照射转印全部转印材料37R，转印一部分37G、37B，通过再次光照射转印37G、37B的剩余部分，进而，也可以分3次以上进行转印。由于能够将转印时间短缩到1/m左右，所以通过经过相同时间分成m次转印，可以进一步减轻对转印材料37的损坏。考虑到转印工序花费的时间和对转印材料的损坏，可以从多种转印条件中选择最佳的条件。
图14表示本发明的一次全部转印的另一个例子。用与图7所示相同的光以跨过转印材料37R、37G的方式进行照射，所述光的宽度与转印材料37G的宽度与分区图案34的宽度的总合相当，由此可以将转印材料37R及37G的各一部分一次全部转印。使下一个照射光的位置仅位移照射光的宽度的大小，同时多次重复该转印方法，由此最终完成全部转印材料37R、37G、37B的转印。上述方法中，无需严密地控制照射光和施主基板的位置关系。进而，无需严密地将下一个照射光的位置仅错开前一个照射光的宽度的大小，也可以使其重叠。光只要最终照射全部转印区域即可，对照射光的宽度、照射的顺序及重叠的程度等，没有特别限定。即使上述三角排列，也可以呈直线状用照射光扫描。
如上所述，上述一次全部转印的显著效果在于，无需如现有方法那样严密地控制光照射的位置。例如从置于大气中的光源向置于真空中的施主基板30照射光的情况下，在现有方法中存在下述问题，即，由于不能忽视由隔着大气与真空的透明窗而产生的微小的光路变化，所以必须将光源及光的扫描设备完全置于真空中，在大的装置方面负担增加。另一方面，本发明的方法中，由于可以忽视上述光路变化，所以不仅可以使光照射装置简单化，也可以使转印工序装置整体的结构简单化。
另外，上述一次全部转印还有其他效果。在宽度较宽的光的照射范围内，由于在激光转印中导致问题的横向的热扩散不会发生，所以可以以较低的速度用激光扫描等，用光照射较长时间。因此，可以更容易地控制转印材料的最高到达温度，转印时不会对转印材料造成损坏，可以高精度地形成图案，从而可以将装置性能的降低抑制到最低限。另外，降低对转印材料的损坏，同时也可以降低对分区图案的损坏，所以即使由有机材料形成分区图案也不易引起劣化。因此，经多次可以再次利用施主基板，可以降低图案形成所需的成本。
如上所述，给出用矩形的光在y方向扫描的例子，如图15所示，也可以在转印材料37R、37G、37B并列的x方向上扫描。另外，扫描速度及光强度不需要恒定，在x方向上的扫描中，例如也可以在扫描过程中调节扫描速度及光强度，使得转印材料37R、37G、37B的各蒸发温度达到最佳的条件。扫描方向优选沿着x方向或y方向的分区图案34的方向，没有特别限定，也可以在倾斜方向上进行扫描。
扫描速度没有特别限定，通常优选使用0.01～2m/s的范围。光的照射强度较小，且通过以更低的速度扫描来降低对转印材料的损坏的情况下，扫描速度优选为0.6m/s以下，更优选为0.3m/s以下。如上述多步转印所述，在通过增加分步次数，实现整体为低温的情况下，为了减少每1次扫描的投入热量，扫描速度优选在较高速度即0.3m/s以上。
作为照射光的光源，可以举出容易地得到高强度、照射光的形状控制性优异的激光作为优选的光源，但还可以使用红外线灯、钨灯、卤素灯、氙灯、闪光灯等光源。激光中，可以使用半导体激光、纤维激光、YAG激光、氩离子激光、氮激光、准分子激光等公知的激光。由于本发明的目的之一在于降低对转印材料的损坏，所以与在短时间内照射高强度光的间歇波模式(Intermittent wave mode)(脉冲)激光相比，较优选连续波模式(Continuous wave mode(CW))激光。
照射光的波长，只要在照射气氛和施主基板的支承体中的吸收小，且在光热转换层中被有效地吸收即可，没有特别限定。因此，不仅可以利用可见光区域，还可以利用从紫外光至红外光。考虑施主基板的优选的支承体的材料时，作为优选的波长区域，可以举出300nm～5μm，作为更优选的波长区域，可以举出380nm～2μm。
照射光的形状不限定于上述列举的矩形。可以根据转印条件，选择最佳的形状，如线状、椭圆形、正方形、多边形等。可以通过将多种光源重叠来形成照射光，或者相反地也可以将单一的光源分成多种照射光。如图16所示，通过用扫描方向的宽度为阶梯状的光进行扫描，可以实施一次全部转印，所述一次全部转印中调节对转印材料37R、37G、37B的各照射时间(加热时间)，使得转印材料37R、37G、37B的各蒸发温度最佳化。通过与照射光的强度不匀相对应地调节光的扫描方向的宽度，也可以使照射能量密度(照射强度×照射时间)为恒定。另外，如图17所示，也可以采用用矩形的光倾斜地照射的配置，在y方向上进行扫描。照射光的形状(宽度)固定的情况下，适用于具有多种间距的转印且无需较大地改变光学体系。
另外，如图18(a)所示，也可以用覆盖施主基板30的转印区域38的整个区域的光进行照射。上述情况下，可以不扫描照射光，对全部转印材料进行一次全部转印。进而，如图18(b)所示，也可以使用分步照射(Stepwise irradiation)，即，用部分覆盖施主基板30的转印区域38的光进行照射，然后，照射未照射的部分。上述情况下，由于可以使前后照射光的位置重叠，所以也可以大幅度地减轻光照射的对位。
照射强度及转印材料的加热温度的优选范围，受到照射光的均匀性、照射时间(扫描速度)、施主基板的支承体、及光热转换层的材质及厚度、反射率、分区图案的材质及形状、转印材料的材质及厚度等各种条件的影响。本发明的目标在于调节照射条件，使被光热转换层所吸收的能量密度在0.01～10J/cm2的范围内，使转印材料被加热到220～400℃的范围内的程度。
图19为表示用光扫描照射时转印材料(或光热转换层)的温度变化的概念图。因各种条件而无法一概而论，但如图19(a)所示，具有在照射强度为恒定的条件下温度缓慢升高、达到目标(蒸发温度)后仍然升高的倾向。即使在上述条件下，也可以根据转印材料的厚度、耐热性、及照射时间，毫无问题地实施转印。另一方面，作为进一步降低对转印材料的损坏的优选的照射方法，可以举出下述例子，即，如图19(b)所示，使用具有强度分布的照射光使温度在目标附近为恒定、且其时间延长，并随时间改变某点处的照射强度。由于可以降低对转印材料的损坏是指同时也可以降低对分区图案的损坏，所以例如即使由感光性有机材料形成分区图案时，也可以不使分区图案劣化，增加施主基板的再利用次数。如图18所示，用覆盖一定范围的照射光进行照射但不进行扫描时，通过将图19中的“扫描方向”作为“照射时间”，可以得到同样的效果。
图20为表示照射光的成形方法的立体图。如图20(a)所示，可以利用光学掩模41从圆形光束中切出矩形的照射光。除光学掩模41之外，还可以利用刀口(knife edge)及光学干涉图案等。如图20(b)、(c)所示，利用透镜42及镜子43，将来自光源44的光汇集或扩大，由此成形照射光。另外，通过适当组合上述光学掩模41、透镜42、镜子43等，可以成形为任意形状的照射光，或者例如也可以如下设计，即，矩形照射光的长轴方向具有均匀的照射强度，短轴方向上具有高斯分布。
图20(d)表示实现图19(b)所示的照射强度的时间依赖性的一个例子。相对于施主基板30的面，通过透镜42倾斜地汇集照射光。如果配置照射光使虚线所示的假想聚焦面45的前侧与施主基板30的光热转换层(未作图示)大致一致，则由于前侧处于与透镜42的焦距一致的对焦条件下，所以照射密度为最大，由于里侧处于偏离焦点距离的散焦条件下，所以光模糊，照射密度降低。利用上述配置用照射光从里侧到前侧扫描时，可以得到如图19(b)概念化地表示的照射强度的时间依赖性。
(2)施主基板
施主基板的支承体，只要为光吸收率小、能在其上稳定地形成光热转换层、分区图案及转印材料的材料即可，没有特别限定。根据条件不同可以使用树脂膜，作为树脂材料，可以举出聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并噁唑、聚环氧化物、聚丙烯、聚烯烃、芳酰胺树脂、有机硅树脂等。
从化学·热稳定性、尺寸稳定性、机械强度、透明性方面考虑，作为支承体，可以优选举出玻璃板。可以根据条件，从钠钙玻璃、无碱玻璃、含铅玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、低膨胀玻璃、石英玻璃等中选择。在真空中实施本发明的转印工序时，由于要求从支承体排出的气体少，所以特别优选的支承体为玻璃板。
即使将光热转换层加热到高温，也需要将支承体本身的温度升高(热膨胀)限制在允许的范围内，因此优选支承体的热容量充分大于光热转换层的热容量。因此，支承体的厚度优选为光热转换层的厚度的10倍以上。由于允许范围依赖于转印区域的大小及图案形成的要求精度等，所以不能一概地表示，例如，将光热转换层从室温升高到300℃，因其热扩散使支承体被加热，欲将此时的支承体本身的温度升高抑制为光热转换层的温度升高部分的1/100即3℃以下时，在光热转换层和支承体的体积热容量为同等程度的情况下，优选支承体的厚度为光热转换层的厚度的100倍以上。另外，欲将支承体本身的温度升高抑制为光热转换层的温度升高部分的1/300即1℃以下时，更优选支承体的厚度为光热转换层厚度的300倍以上。在光热转换层的体积热容量为支持体的2倍左右的典型情况下，支承体的厚度优选为光热转换层厚度的200倍以上，更优选为600倍以上。通过上述方法，即使进行大型化，也可以减小由热膨胀导致的尺寸变位量，进行高精度图案形成。
光热转换层，只要为有效地吸收光、产生热、且对产生的热稳定的材料·结构即可，没有特别限定。作为例子，可以使用树脂中分散有炭黑、黑铅、钛黑、有机颜料或金属粒子等的薄膜，或金属薄膜等无机薄膜。本发明中，由于有时光热转换层被加热到300℃左右，所以光热转换层优选由耐热性优异的无机薄膜构成，从光吸收及成膜性方面考虑，特别优选由金属薄膜构成。作为金属材料，可以使用钨、钽、钼、钛、铬、金、银、铜、铂、铁、锌、铝、钴、镍、镁、钒、锆、硅、碳等单体或合金的薄膜、以及它们的层叠薄膜。
根据需要，可以在光热转换层的支承体侧形成防反射层。进而，也可以在支承体的光入射侧的表面形成防反射层。上述防反射层优选使用利用折射率之差的光学干涉薄膜，可以使用硅、氧化硅、氮化硅、氧化锌、氧化镁、氧化钛等单体或混合薄膜、以及它们的层叠薄膜。
根据需要，可以在光热转换层的转印材料侧形成转印辅助层。转印辅助层的一个功能为，防止因被加热的光热转换层的催化效果而导致转印材料劣化，可以使用钨及钽、钼、硅及氧化物·氮化物等惰性无机薄膜。转印辅助层的另一个功能为，利用涂布法将转印材料成膜时的表面改性功能，可以使用列举的惰性无机薄膜的粗糙表面薄膜及金属氧化物的多孔质膜等。转印辅助层的另一个功能为，转印材料的加热均匀化，例如如图21(a)所示，为了将较厚的转印材料37均匀地加热，由热传导性优异的金属等材料形成具有穗状(spike-shaped)(或多孔质状)结构的转印辅助层39，且以在其间隙中载带有转印材料37的方式进行配置。如图21(b)所示，具有该功能的转印辅助层也可以与光热转换层37一体化。
由于光热转换层必须给与使转印材料蒸发的充分的热，所以光热转换层的热容量优选比转印材料的热容量大。因此，光热转换层的厚度优选比转印材料的厚度厚，更优选为转印材料厚度的5倍以上。作为数值，优选为0.02～2μm，更优选为0.1～1μm。光热转换层优选吸收照射光的90％以上、更优选吸收95％以上，所以优选设计光热转换层的厚度使其满足上述条件。形成转印辅助层时，为了不妨碍将光热转换层中产生的热有效地传递给转印材料，优选使转印辅助层在满足所要求的功能的范围内变薄。
光热转换层，只要在转印材料存在的部分形成即可，对其平面形状没有特别限定。如上述所列举，可以在施主基板整个面上形成，或者例如在分区图案与支承体的密合性良好、但与光热转换层的密合性欠缺的情况下，也可以形成如下图案：在分区图案的下部，使光热转换层不连续，分区图案与支承体的至少一部分接触。光热转换层进行图案形成时，无需形成与分区图案相同的形状，例如分区图案为格子状，光热转换层可以为条纹状。由于光热转换层的光吸收率大，所以优选利用光热转换层，在转印区域内外适当的位置处，形成施主基板的位置标记。
作为光热转换层及转印辅助层的形成方法，可以根据材料利用旋涂、狭缝涂布、真空蒸镀、EB蒸镀、溅射、及离子镀等公知技术。进行图案形成时，可以利用公知的照相平版印刷法及激光消融(Laserablation)等。
分区图案，只要规定转印材料的边界、为对光热转换层中产生的热稳定的材料·结构即可，没有特别限定。作为无机物的例子，可以举出以氧化硅及氮化硅为代表的氧化物·氮化物、玻璃、陶瓷等；作为有机物的例子，可以举出聚乙烯、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚苯乙烯、丙烯酸、酚醛清漆、有机硅等树脂。也可将等离子体电视的隔壁中使用的玻璃浆料材料用于本发明的分区图案形成。分区图案的热导电性没有特别限定，但从防止热通过分区图案向对置的装置基板扩散的观点考虑，优选有机物之类热传导率小的物质。进而，作为图案形成特性和耐热性方面也优异的材料，可以举出聚酰亚胺和聚苯并噁唑作为优选的材料。
分区图案的成膜方法没有特别限定，使用无机物的情况下，可以利用真空蒸镀、EB蒸镀、溅射、离子镀、CVD、激光消融等公知技术，使用有机物的情况下，可以利用旋涂、狭缝涂布、浸渍涂布等公知技术。分区图案的图案形成方法没有特别限定，例如可以利用公知的照相平版印刷法。可以通过使用了光致抗蚀膜的蚀刻(或剥离(lift off))法对分区图案进行图案形成，或者也可以使用对列举的上述树脂材料赋予了感光性的材料，通过将分区图案直接曝光、显影来进行图案形成。进而，还可以利用向整面形成的分区图案层挤压模的冲压法(Stamping method)或压印法(Imprint method)、将树脂材料直接进行图案形成的喷墨法及喷嘴喷射法(Nozzle jetmethod)、各种印刷法等。
作为分区图案的形状，不限定于已经列举的格子状结构，例如在施主基板30上形成3种转印材料37R、37G、37B时，分区图案34的平面形状也可以为沿着y方向延伸的条纹状。另外，如图22所示，也可以形成宽度比转印材料37宽的分区图案34。上述情况下，准备分别形成有3种转印材料37R、37G、37B的3片施主基板30，分别使它们与1片装置基板对置，根据本发明，重复进行3次转印工序，由此可以在1片装置基板上对转印材料37R、37G、37B进行图案形成。上述例子是在需要减小转印材料37R、37G、37B的间距或间隙的高精细图案形成中有效的形状的一个例子。
对分区图案的厚度没有特别限定。例如如图23所示，分区图案34与转印材料37为相同厚度时可以转印转印材料37R、37G、37B且使它们之间不发生混合，或者即使分区图案34比转印材料37薄，也可以转印转印材料37R、37G、37B且使它们之间不发生混合，其原因在于如果保持施主基板30与装置基板20之间的间隙，则在转印时蒸发的转印材料为稍稍变宽、进行堆积的程度。转印材料优选不与装置基板的被转印面直接接触，另外，施主基板的转印材料与装置基板的被转印面之间的间隙优选保持在1～100μm、更优选2～20μm的范围内，因此分区图案的厚度优选比转印材料的厚度较厚，另外，厚度优选为1～100μm，更优选为2～20μm。通过使上述厚度的分区图案与装置基板对向，可以易于保持施主基板的转印材料与装置基板的被转印面之间的间隙为恒定值，另外，可以降低蒸发的转印材料进入到其他分区的可能性。
为了易于将蒸发的转印材料均匀地堆积在装置基板上，分区图案的截面形状优选正锥形。如图2所示，在装置基板10上存在绝缘层14之类图案时，优选绝缘层14的宽度比分区图案34的宽度宽。另外，进行对位时，优选配置成分区图案34的宽度在绝缘层14的宽度范围内。上述情况下，即使分区图案34薄，通过加厚绝缘层14，也可以在施主基板30与装置基板10之间保持所期望的间隙。分区图案的典型宽度为5～50μm，间距为25～300μm，但可以根据用途设计为最佳值，没有特别限定。
在分区图案内配置转印材料时，利用下述涂布法的情况下，为了防止溶液混入到其他分区、或者搭载在分区图案上面，可以对分区图案上面实施抗液处理(表面能量控制)。作为抗液处理(liquidrepellency treatment)，包括下述方法：将氟类材料等抗液性材料混合到形成分区图案的树脂材料中，或者进一步在分区图案的表面或上面选择性地形成抗液性材料的高浓度区域。除此之外，还包括将分区图案形成表面能量不同的材料的多层结构的方法，另外，还包括在分区图案形成后通过实施光照射或利用含氟类材料的气体进行的等离子处理或UV臭氧处理、控制表面能量状态等、利用公知技术的方法。
(3)转印材料
转印材料是形成构成装置的薄膜的材料，所述装置包括有机EL元件、有机TFT及光电转换元件、各种传感器等。转印材料可以为有机材料、含有金属的无机材料中的任一种，只要在被加热时发生蒸发、升华或消融升华，或者利用粘合性变化或体积变化，从施主基板转印到装置基板即可。另外，转印材料为薄膜形成的前体，在转印前或转印过程中可以通过热或光转换为薄膜形成材料，形成转印膜。
转印材料的厚度根据上述功能及转印次数的不同而不同。例如，转印氟化锂等施主材料(电子注入材料)时，其厚度为1nm即为充分值，为电极材料的情况下，其厚度有时也可以为100nm以上。为本发明的优选的图案形成薄膜即发光层的情况下，转印材料的厚度优选为10～100nm，更优选为20～50nm。
转印材料的形成方法没有特别限定，也可以利用真空蒸镀及溅射等干法，但作为易于应对大型化的方法，优选将至少由转印材料和溶剂形成的溶液涂布到分区图案内，使上述溶剂干燥后进行转印。作为涂布法，可以举出喷墨法、喷嘴涂布、电解聚合(Electrolyticpolymerization)及电沉积；胶印(Offset)、柔性版(Flexography)、平版、凸版、凹版及丝网等各种印刷等。在本发明中，特别重要的是在各分区图案内准确地形成定量的转印材料，从上述观点出发，作为特别优选的方法可以举出喷墨法。
不存在分区图案时，由涂布溶液形成的RGB有机EL材料层彼此接触，其边界不一样，不少形成混合层。为了防止上述情况，空出间隙进行形成使其彼此不接触时，难以使边界区域的膜厚与中央一致。在上述任一种情况下，由于上述边界区域会导致装置的性能降低，所以无法进行转印，从而必须选择性地转印宽度比施主基板上的有机EL材料图案窄的区域。因此，实际能够使用的有机EL材料的宽度变狭，制作有机EL显示器时，形成开口率小的(非发光区域的面积大)像素。另外，除边界区域之外的转印材料必需进行转印，所以无法进行一次全部转印，因此必需依次对R、G、B进行激光照射，分别独立地进行转印，高强度激光照射的高精度对位是必需的。从解决上述问题的观点考虑，可以举出下述方法作为本发明的特别优选的方案，即，利用具有分区图案和由涂布溶液形成的转印材料的施主基板，利用上述方法进行一次全部转印。
将由转印材料和溶剂形成的溶液用于涂布法时，通常通过添加表面活性剂及分散剂等，调节溶液的粘度、表面张力、及分散性等进行油墨化。但是，本发明中，上述添加物以残留物的形式存在于转印材料中时，可能在转印时也会参入转印膜内，以杂质的形式对装置性能产生不良影响。因此，优选使上述杂质的添加或不小心混入的情况的发生可能性为最小，优选配制溶液使干燥后的转印材料的纯度优选为95％以上、更优选为98％以上。通过使转印材料占油墨中除溶剂之外的成分的比例为95重量％以上，可以实现上述配制。
作为溶剂，可以使用水、醇、烃、芳香族化合物、杂环化合物、酯、醚、酮等公知材料。本发明优选使用的喷墨法中，从使用100℃以上、进而150℃以上的较高沸点的溶剂、以及有机EL材料的溶解性优异的方面考虑，作为优选的溶剂，可以举出N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基咪唑啉酮(DMI)、γ-丁内酯(γBL)、苯甲酸乙酯、四氢萘(THN)、二甲苯、异丙苯等。
转印材料完全满足溶解性、转印耐性和转印后的装置性能的情况下，优选使转印材料的原型溶解于溶剂中。转印材料的溶解性不良的情况下，通过将烷基等对溶剂为可溶性的基团导入转印材料中，可以改良可溶性。将可溶性基团导入装置性能方面优异的转印材料的原型中时，有时性能会降低。上述情况下，例如也可以利用转印时的热，使该可溶性基团脱离，使原型材料堆积在装置基板上。
转印导入了可溶性基团的转印材料时，为了防止气体的产生及脱离物混入转印膜中，优选转印材料在涂布时具有对溶剂的可溶性基团，在涂布后通过热或光使可溶性基团转化或脱离，之后对转印材料进行转印。例如以具有苯环或蒽环的材料为例子的情况下，可以用光照射具有式(1)～(2)所示的可溶性基团的材料，转化为原型材料。另外，如式(3)～(6)所示，作为可溶性基团导入乙烯基或二酮基等分子内交联结构，从其中使乙烯或一氧化碳脱离，通过该工序，也可以恢复原型材料。可溶性基团的转化或脱离可以为干燥前的溶液状态，也可以为干燥后的固体状态，但考虑工序稳定性，优选在干燥后的固体状态下实施。由于转印材料的原型分子大多数为非极性，所以在固体状态下脱离可溶性基团时，为了不使脱离物残留在转印材料内，优选脱离物的分子量小、且为极性(与非极性的原型分子排斥)。另外，为了与脱离物一并除去吸附于转印材料内的氧和水，优选脱离物易于与上述分子反应。从上述观点考虑，特别优选通过脱去一氧化碳的工序将可溶化基团转化或脱离。除了并四苯、芘、苝等稠合多环烃化合物之外，该方法还适用于稠合杂环化合物。当然它们可以被取代也可以无取代。
Figure BPA00001277565900251
(4)装置基板
装置基板的支承体没有特别限定，可以使用施主基板中列举的材料。使两者对置将转印材料转印时，为了防止由于温度变化引起的热膨胀的不同而导致的图案形成精度劣化，装置基板与施主基板的支承体的热膨胀率之差优选为10ppm/℃以下，另外，更优选上述基板由同一材料形成。作为施主基板的特别优选的支承体所列举的玻璃板，也可以作为装置基板的特别优选的支承体举出。需要说明的是，两者的厚度可以相同也可以不同。
在转印时装置基板可以仅由支承体构成，但通常情况下预先在支承体上形成装置结构所需的结构物。例如图1所示的有机EL元件中，可以利用现有技术预先形成至绝缘层14及空穴输送层16，使用其作为装置基板。
上述绝缘层之类结构物不是必须的，但使装置基板与施主基板对置时，从防止施主基板的分区图案与已经形成于装置基板上的基底层接触、划伤的观点考虑，优选在装置基板上预先形成绝缘层。绝缘层的形成，可以利用作为施主基板的分区图案所列举的材料、成膜方法、及图案形成方法。对绝缘层的形状、厚度、宽度及间距，也可以举出施主基板的分区图案中列举的形状及数值。
(5)转印工序
使施主基板与装置基板在真空中对置，在保持转印空间为真空的状态下将对置的基板取出，置于大气中，实施转印。例如可以利用施主基板的分区图案及/或装置基板的绝缘层，将由它们包围的区域保持为真空。上述情况下，也可以在施主基板及/或装置基板的周边部设置真空密封功能。装置基板的基底层、例如空穴输送层可以采用真空工序形成，根据本发明，对发光层进行图案形成，电子输送层也可以采用真空工序形成时，优选使施主基板与装置基板在真空中对置，在真空中实施转印。上述情况下，将施主基板与装置基板在真空中以高精度进行对位、维持对置状态的方法中，例如可以利用下述公知技术，如在液晶显示器的制造工序中使用的、液晶材料的真空滴入·贴合工序等。另外，不论转印气氛，都可以在转印时对施主基板进行放热或冷却，或者对施主基板进行再利用时，也可以以循环皮带(Endless belt)的形式利用施主基板。通过利用由金属等良导体形成的光热转换层，可以利用静电方式容易地保持施主基板。
本发明中，由于优选蒸镀模式的转印，所以优选以1次转印对单层转印膜进行图案形成。但是，通过利用剥离模式或消融模式，例如在施主基板上形成电子输送层/发光层的层叠结构，在维持该层叠状态的状态下转印到装置基板上，由此也可以通过1次对发光层/电子输送层的转印膜进行图案形成。
转印气氛可以为大气压下也可以为减压下。例如反应性转印的情况下，也可以在氧等活性气体的存在下实施转印。由于本发明的课题之一在于降低转印材料的转印损坏，所以优选在氮气等惰性气体中、或者在真空下。通过适度地控制压力，可以促进在转印时膜厚不匀的均匀化。从降低对转印材料的损坏、降低向转印膜中混入杂质、及使蒸发温度在低温下的观点考虑，特别优选真空化。
在直接将通过涂布法形成的薄膜用作有机EL元件的功能层的现有方法中，其问题之一在于膜厚不匀。本发明中，通过涂布法形成转印材料的时刻，也能产生同样的膜厚不匀，但在本发明的优选的转印方式即蒸镀模式中，由于转印时转印材料在分散成分子(原子)水平的状态下蒸发，之后堆积在装置基板上，所以能够减轻转印膜的膜厚不匀。因此，例如在涂布时转印材料为如颜料之类的由分子集合体构成的粒子，即使转印材料在施主基板上未形成连续膜，但通过在转印时将转印材料分散成分子水平并使其蒸发、堆积，也可以在装置基板上得到膜厚均匀性优异的转印膜。
接下来，对使用本发明的图案形成方法制造装置的方法进行说明。本发明中，所谓装置，是指以有机EL元件为代表的、有机TFT、光电转换元件、及各种传感器等。有机TFT中，可以根据本发明，将有机半导体层、绝缘层、及源电极、漏极、栅电极等各种电极进行图案形成，有机太阳能电池中可以根据本发明将电极等进行图案形成，传感器中可以根据本发明将感应层及电极等进行图案形成。以下，以有机EL元件为例说明其制造方法。
图1为表示有机EL元件10(显示器)的典型结构的例子的截面图。在支承体11上形成由TFT12及平整层13等构成的有源矩阵电路。元件部分为形成于有源矩阵电路上的第一电极15/空穴输送层16/发光层17/电子输送层18/第二电极19。为了防止发生电极端处的短路，在第一电极的端部形成规定发光区域的绝缘层14。元件构成并不限定于上述例子，例如可以在第一电极与第二电极之间仅形成一层兼有空穴输送功能和电子输送功能的发光层，空穴输送层可以为空穴注入层和空穴输送层的多层层叠结构，电子输送层可以为电子输送层和电子注入层的多层层叠结构，发光层具有电子输送功能时，也可以省略电子输送层。另外，还可以按照第一电极/电子输送层/发光层/空穴输送层/第二电极的顺序进行层叠。另外，上述层均可以为单层也可以为多层。需要说明的是，虽然未作图示，但在第二电极形成后，也可以利用公知技术或本发明的图案形成方法，形成保护层及形成彩色过滤层、进行封装等。
彩色显示器中，至少需要对发光层进行图案形成，发光层为本发明中优选进行图案形成的薄膜。绝缘层、第一电极及TFT等通常可以通过公知的照相平版印刷法进行图案形成，但也可以通过本发明进行图案形成。另外，需要将空穴输送层、电子输送层、及第二电极等的至少一层进行图案形成时，也可以通过本发明进行图案形成。另外，发光层中，也可以仅将R、G通过本发明进行图案形成，在其上整面形成兼有B的发光层和R、G的电子输送层的层。
作为图1所示的有机EL元件的制作例，将直至第一电极15的层通过利用照相平版印刷法的公知技术进行图案形成，将绝缘层14通过利用感光性聚酰亚胺前体材料的公知技术进行图案形成，之后，通过利用真空蒸镀法的公知技术，整面形成空穴输送层16。将该空穴输送层16作为基底层，根据图2所示的本发明，在其上将发光层17R、17G、17B进行图案形成。如果通过利用真空蒸镀法等的公知技术在其上整面形成电子输送层18、第二电极19，则可以制成有机EL元件。
发光层可以为单层也可以为多层，各层的发光材料可以为单一材料也可以为多种材料的混合物。从发光效率、色纯度、耐久性的观点考虑，发光层优选为主体材料和掺杂材料的混合物的单层结构。因此，将发光层成膜的转印材料优选为主体材料和掺杂材料的混合物。
在分区图案内配置转印材料时，利用下述涂布法的情况下，可以涂布主体材料和掺杂材料的混合溶液，使其干燥，形成转印材料。也可以另外涂布主体材料和掺杂材料的溶液。形成转印材料的阶段中，即使主体材料和掺杂材料未均匀地混合，但只要在转印时将两者均匀地混合也是可以的。另外，也可以在转印时利用主体材料和掺杂材料的蒸发温度的差异，使发光层中的掺杂材料的浓度在膜厚方向上变化。
作为发光材料，可以举出蒽衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)等羟基喹啉络合物及苯并噻唑基苯酚锌络合物等各种金属络合物；联苯乙烯蒽衍生物、四苯基丁二烯衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、苯并噁唑衍生物、咔唑衍生物、联苯乙烯基苯衍生物、吡咯并吡啶衍生物、紫环酮衍生物、环戊二烯衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑吡啶衍生物、红荧烯、喹吖啶酮衍生物、吩噁嗪酮衍生物、紫环酮衍生物、苝衍生物、香豆素衍生物、
Figure BPA00001277565900291
衍生物、甲撑吡咯衍生物、被称作磷光材料的铱络合物类材料等低分子材料、及聚对苯乙炔衍生物、聚对苯撑衍生物、聚噻吩衍生物等高分子材料。作为发光性能优异、本发明的图案形成方法中特别优选的材料，可以举出蒽衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、
Figure BPA00001277565900292
衍生物、甲撑吡咯衍生物、各种磷光材料。
空穴输送层可以为单层也可以为多层，各层可以为单一材料也可以为多种材料的混合物。被称作空穴注入层的层也包含在空穴输送层中。从正孔输送性(低驱动电压)及耐久性的观点考虑，也可以在空穴输送层中混合有助于空穴输送性的受体材料(Acceptormaterial)。因此，将空穴输送层成膜的转印材料可以由单一材料构成也可以由多种材料的混合物构成。在分区图案内配置转印材料时，与发光层同样地可以用各种方法形成。
作为空穴输送材料，可以举出以N，N’-二苯基-N，N’-二萘基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(NPD)、N，N’-联苯基-N，N’-联苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺、及N，N’-二苯基-N，N’-(N-苯基咔唑基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺等为代表的芳香族胺类；以N-异丙基咔唑、吡唑啉衍生物、茋类化合物、腙类化合物、噁二唑衍生物及酞菁衍生物为代表的杂环化合物等低分子材料；及在侧链具有上述低分子化合物的聚碳酸酯、苯乙烯衍生物、聚乙烯咔唑、及聚硅烷等高分子材料。作为受体材料，可以举出7，7，8，8-四氰基喹啉二甲烷(TCNQ)、六氮杂苯并菲(HAT)及其氰基衍生物(HAT-CN6)等低分子材料。另外，作为空穴输送材料及受体材料，还可以举出较薄地形成于第一电极表面的氧化钼及氧化硅等金属氧化物。
电子输送层可以为单层也可以为多层，各层可以为单一材料可以为多种材料的混合物。被称作空穴阻止层及电子注入层的层也包括在电子输送层中。从电子输送性(低驱动电压)及耐久性的观点考虑，也可以在电子输送层中混合有助于电子输送性的施主材料。被称作电子注入层的层通常作为上述施主材料被讨论。将电子输送层成膜的转印材料可以由单一材料形成也可以由多种材料的混合物形成。在分区图案内配置转印材料时，与发光层同样地可以用各种方法形成。
作为电子输送材料，可以举出Alq3、及8-羟基喹啉锂(Liq)等羟基喹啉络合物；萘、蒽等稠合多环芳香族衍生物；以4，4’-二(二苯基乙烯基)联苯为代表的苯乙烯基类芳香环衍生物；蒽醌及联苯醌等醌衍生物；氧化膦衍生物、苯并羟基喹啉络合物、羟基唑(Hydroxyazole)络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物及黄酮醇金属络合物等各种金属络合物；具有含有电子接受性氮的芳杂环结构的化合物等低分子材料；及在侧链具有上述分子化合物的高分子材料。
作为施主材料，可以举出锂、铯、镁、及钙等碱金属及碱土类金属、它们的羟基喹啉络合物等各种金属络合物、氟化锂及氧化铯等它们的氧化物及氟化物。电子输送材料及施主材料是因与各RGB发光层的组合而易于引起性能变化的材料之一，为根据本发明进行图案形成的另一个优选例。
为了获取来自发光层的发光，优选第一电极及第二电极的至少一方为透明。为底部发光(Bottom emission)即从第一电极获取光的情况下，第一电极为透明，为顶部发光(Top emission)即从第二电极获取光的情况下，第二电极为透明。在分区图案内配置转印材料时，可以与发光层同样地用各种方法进行形成。另外，转印时，例如也可以实施反应性转印，如使转印材料与氧反应等。例如如日本特开平11-214154号公报所述，透明电极材料及另一方的电极可以使用目前公知的材料。
根据本发明制造的有机EL元件(显示器)具有下述特征。如图24所示，装置基板10上相邻的绝缘层14间的开口宽度为A，存在于与该开口对应的区域的发光层17的宽度为E，绝缘层14的间距为P。P也与施主基板的分区图案的间距相等。此时，根据本发明制造的有机EL元件，与宽度方向相邻的发光层间的间隔基本恒定，且为A＜E＜P。
根据本发明制造的有机EL元件与根据现有技术制造的有机EL元件的不同之处，如下进行说明。通常要求发光层17完全覆盖某个子像素的开口宽度A，且不覆盖相邻的子像素的开口区域。因此，目前一般认为是利用涂布法制造的、如图25所示的结构。由于上述方法为图案形成法，利用油墨和绝缘层14的“排斥”，使发光层17不搭载在绝缘层14上，所以通常为E＝A的关系。因此，在绝缘层与开口部的边界附近，易形成发光层17变薄的部分，在该部分电流集中，易发生短路。进而，由于在形成发光层17时需要露出绝缘层14，所以通常情况下空穴输送层16也以被每个RGB子像素分开的状态形成。
另一方面，根据图26所示的现有掩模蒸镀法，也可以使发光层17搭载在绝缘层14上，所以不会产生上述问题。但是，在现实的制造工序中，装置基板10与蒸镀掩模的对位产生误差σ。图26表示下述状态，即，利用典型的E＝P的条件，作为一例以误差为0对发光层17R和17B进行图案形成后，按照误差σ对17G进行图案形成。上述情况下，由于发光层17R与17G的边界区域中两者发生重合，所以上述发光层间的间隔为0(或为负值)。另一方面，发光层17G与17B的边界区域中，发光层间的间隔为σ。如上所述，将R、G、B分别进行图案形成，它们均能够产生掩模位置的误差，因此将发光层间的间隔保持基本恒定非常困难。
需要说明的是，现有掩模蒸镀法中设计成E＜P时，由于不能完全地覆盖与此部分相应的子像素的开口宽度A的几率增加，所以需要减小误差值，即对位误差σ及其中蒸镀掩模本身具有的不能忽视的误差的总和值，因此设备负担增加。上述误差相对充分小的情况下，通常如下设计，即，增大子像素的开口宽度A，提高显示器的开口率。即，现有掩模蒸镀法中，即使设计为E＜P，由于仅提高对位装置和蒸镀掩模的要求精度，没有优点，所以通常设计为E＝P。
相对于上述现有技术，根据本发明制造的有机EL元件中，发光层一定形成于比装置基板上的开口宽度宽的区域。即，如图24所示，发光层17搭载在绝缘层14上，或者如图2所示，发光层17覆盖绝缘层14的倾斜部分。如上所述，为A＜E，由于不存在发光层17变薄的部分，所以可以防止由电流集中导致的短路。除此之外，由于使用预先设定了间距的施主基板(也严密地存在施主基板本身的误差，但特别是大型基板中，与蒸镀掩模本身的误差相比，非常小)进行一次全部转印，所以在转印后与宽度方向相邻的发光层间的间隔基本恒定。如图24所示，即使在施主基板30和装置基板10的对位中产生误差σ，由于对R、G、B也均为相同的误差，所以也不会影响各发光层间的间隔。另外，在17R、17G、17B之间，肯定存在发光层17不存在的间隔(间隙)。另外，大多数情况下形成空穴输送层16使其覆盖绝缘层14。根据本发明制造的有机EL元件在上述方面与现有有机EL元件相区别。
需要说明的是，一般认为绝缘层14上的转印材料有无重叠的差异，在与用激光选择性地照射每个RGB子像素的现有激光转印法之间也同样存在。绝缘层14上的转印材料有无重叠，可以通过利用荧光显微镜等的观察较容易地检测出。
如上所述，本发明中的有机EL元件的特征在于A＜E＜P，进而，与现有掩模蒸镀法、激光转印法、及涂布法不同，其特征在于，E值的设计自由度大。例如图24中，通过设计为A+2σE，即使装置基板10与施主基板30的对位产生误差σ，也可以保证发光层17完全地覆盖绝缘层14间的开口宽度，可以解决涂布法中的短路问题。由于难以使σ为2μm以下，所以本发明中的有机EL元件优选发光层17的宽度E比绝缘层14间的开口宽度A大4μm以上。另外，为了确实地防止在利用涂布法将转印材料37进行图案形成时的混色，优选施主基板上的分区图案的宽度为10μm以上，所以发光层17的宽度E优选比RGB子像素的间距P小10μm以上。通过设计本发明中的有机EL元件的发光层17的宽度使其满足上述关系，可以实现本发明的目的，即，不使发光层17的特性劣化，进行大型化且高精度的微细图案形成。需要说明的是，因R、G、B的发光性能不同等理由，所以有时也根据每种颜色设计子像素的宽度为不同的值，即，根据每种颜色设计A、E、P及间隔为不同的值。上述情况下，本发明中的有机EL元件的特征在于，对于根据各颜色定义的值，为A＜E＜P，且间隔基本恒定。
本发明中的有机EL元件并不限定于通常第二电极作为共同电极形成的有源矩阵型，例如可以为由第一电极与第二电极相互交差的条纹状电极形成的单纯矩阵型，也可以为将显示部进行图案形成使其显示预先设定的信息的段型(segment type)。作为上述用途，可以举出电视、个人计算机、监视器、时钟、温度计、音频设备机器、汽车用显示面板等。
本发明的图案形成方法不仅可以适用于有机EL元件，还可以适用于有机TFT、光电转换元件及各种传感器等装置。例如作为有机TFT的现有技术，如日本特开2003-304014号公报、日本特开2005-232136号公报、日本特开2004-266157号公报等所述，公开了下述方法：将半导体的前体材料直接涂布到装置基板上后进行转换，由此形成半导体层的方法，但通过利用本发明的图案形成方法形成该半导体层，可以得到与有机EL元件同样的效果。
实施例
以下，给出实施例说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
实施例1
如下所述制作施主基板。使用无碱玻璃基板作为支承体，清洗/UV臭氧处理后，通过溅射法整面形成厚1.0μm的钛膜作为光热转换层。接下来，对上述光热转换层进行UV臭氧处理后，在其上面旋涂正型聚酰亚胺类感光性涂布剂(东丽株式会社制、DL-1000)，预烤，进行UV曝光后，利用显影液(东丽株式会社制、ELM-D)溶解·除去曝光部分。将如上所述形成图案的聚酰亚胺前体膜用热板于350℃下烘烤10分钟，形成聚酰亚胺类分区图案。该分区图案的厚度为2μm，截面为正锥形，其宽度为20μm。在分区图案内部，分别以100、300μm的间距配置宽80μm、长280μm的露出光热转换层的开口部。通过将含有3wt％Alq3的氯仿溶液旋涂到该基板上，在分区图案内(开口部)形成由Alq3构成的平均厚度25nm的转印材料。
如下所述制作装置基板。将堆积了140nm的ITO透明导电膜的无碱玻璃基板(Geomatec株式会社制、溅射成膜品)切成38×46mm，通过照相平版印刷法将ITO蚀刻为所期望的形状。接下来，将与施主基板同样地形成图案的聚酰亚胺前体膜于300℃下烘烤10分钟，形成聚酰亚胺类绝缘层。该绝缘层的高度为1.8μm，截面为正锥形，其宽度为30μm。在绝缘层的图案内部，分别以100、300μm的间距配置宽70μm、长270μm的露出ITO的开口部。将该基板进行UV臭氧处理，将其设置于真空蒸镀装置内，进行排气直至装置内的真空度为3×10-4Pa以下。采用电阻加热法，通过蒸镀，在发光区域的整个面上层叠厚度20nm的铜酞菁(CuPc)、厚度40nm的NPD作为空穴输送层。
然后，使上述施主基板的分区图案与上述装置基板的绝缘层对位其使其对向，保持在3×10-4Pa以下的真空中后，取出置于大气中。将被绝缘层与分区图案分区的转印空间保持为减压。在上述状态下，从施主基板的玻璃基板一侧照射中心波长800nm的激光(光源：半导体激光二极管)，使转印材料的一部分与分区图案的一部分同时被加热，由此将转印材料的Alq3转印到装置基板的基底层即空穴输送层上。激光强度约为300W/mm2，扫描速度为1.25m/s，采用使激光重叠的方式重复实施扫描，使转印材料转印到发光区域的整个面上。
再次将Alq3转印后的装置基板设置于真空蒸镀装置内，进行排气直至装置内的真空度为3×10-4Pa以下。采用电阻加热法，将厚度25nm的下述所示的E-1蒸镀到发光区域的整个面上作为电子输送层。接下来，蒸镀厚度0.5nm的氟化锂作为施主材料(电子注入层)，进而，蒸镀厚度100nm的铝作为第二电极，制作具有5mm见方的发光区域的有机EL元件。
Figure BPA00001277565900351
实施例2
通过旋涂共计含有1.5wt％的Alq3和红荧烯的氯仿溶液，形成在作为主体材料的Alq3中含有5wt％的作为掺杂材料的红荧烯的转印材料，除此之外，与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例1
照射激光使其仅加热转印材料，转印作为转印材料的Alq3，除此之外，与实施例1同样地制作有机EL元件。
比较例2
照射激光使其仅加热转印材料，转印作为转印材料的Alq3和红荧烯的混合物，除此之外，与实施例2同样地制成有机EL元件。
将实施例1、2及比较例1、2中制作的有机EL元件封装后，流过2.5mA/cm2的恒定电流。将流过刚开始后的亮度作为初期亮度，将初期亮度除以电流密度得到的值作为初期发光效率，进而，持续流过恒定电流，测定亮度从初期亮度降低到一半的时间作为亮度减半时间。将实施例1的测定值为1时的比较例1的测定值的相对比、及实施例2的测定值为1时的比较例2的测定值的相对比，分别作为相对初期发光效率和相对亮度减半时间，归纳于表1。用激光照射使转印材料的至少一部分和分区图案的至少一部分同时被加热，将转印材料转印，由此大幅度地改善有机EL元件的发光效率及耐久性。
[表1]
表1
  转印材料   相对初期发光效率   相对亮度减半时间
  实施例1   Alq3   1   1
  比较例1   Alq3   0.9   0.4
  实施例2   Alq3+红荧烯5wt％   1   1
  比较例1   Alq3+红荧烯5wt％   0.8   0.5
比较例3
除在施主基板上不形成光热转换层之外，与实施例1同样地尝试制作有机EL元件，但转印材料无法充分地吸收激光，无法实施充分的转印。
比较例4
除在施主基板上不形成光热转换层、且在5倍强度的条件下用激光照射之外，与实施例1同样地尝试制作有机EL元件，但由于转印材料尚不能充分地吸收激光，无法实施充分的转印，还发现由激光的泄漏引起装置基板被加热、空穴输送层附着到施主基板侧的现象。进而，已经确认了施主基板的分区图案产生热劣化、变形及脱气。
实施例3
通过溅射法整面形成厚0.4μm的钽膜作为光热转换层，形成厚7μm、宽20μm的分区图案，除此之外，与实施例1同样地制作施主基板。将芘类红色主体材料RH-1和甲撑吡咯类红色掺杂材料RD-1(相对于主体材料为0.5wt％)共蒸镀到该基板上的整个面上，由此形成厚38nm的转印材料。对于装置基板，除使绝缘层的高度为2μm、宽度为30μm，使露出ITO的开口部为横70μm、纵250μm之外，与实施例1同样地制作。与实施例1同样地将厚度50nm的胺类化合物、厚度10nm的NPD蒸镀到该基板的发光区域的整个面上作为空穴输送层。
Figure BPA00001277565900371
接下来，使上述施主基板的分区图案与上述装置基板的绝缘层对位且使其对向，保持在3×10-4Pa以下的真空中后，密封外周部，然后取出置于大气中。将被绝缘层与分区图案区分的转印空间保持在真空中。转印中，使用中心波长为940nm、照射形状成形为横340μm、纵50μm的矩形的光(光源：半导体激光二极管)。施主基板的玻璃基板侧照射光使分区图案及绝缘层的纵向与光的纵向一致，在纵向上扫描使转印材料和分区图案同时被加热，由此将作为转印材料的共蒸镀膜转印到装置基板的基底层即空穴输送层上。在140～180W/mm2的范围内调节光强度，扫描速度为0.6m/s。一边使光在横向上以约300μm间距重叠，一边重复实施扫描使转印材料转印到发光区域的整个面上。
与实施例1同样地在转印了共蒸镀膜后的装置基板上蒸镀厚度30nm的电子输送层E-1、厚度0.5nm的氟化锂、厚度100nm的铝，制作具有5mm见方的发光区域的有机EL红色元件。
将光强度、转印次数和发光效率的测定值归纳于表2。转印次数为1次，是指利用1次光照射能够恰好转印厚38nm的转印材料的总膜厚；转印次数为24次，是指利用24次光照射能够恰好转印厚38nm的转印材料的总膜厚(利用1次光照射转印的平均膜厚约为1.6nm)。在上述元件中均可以确认到清晰的红色发光，可以确认被转印的发光层完全覆盖装置基板绝缘层的开口部。
[表2]
表2
Figure BPA00001277565900381
实施例4
除采用溅射法整面形成厚0.4μm的钼膜作为光热转换层之外，与实施例3同样地制作施主基板。配制下述溶液，即，将具有二酮交联结构作为可溶性基团的RH-2前体和甲撑吡咯类红色掺杂材料RD-1分别以1wt％、0.05wt％溶解于四氢萘(THN)中。利用喷墨法将该溶液涂布到施主基板上，使其干燥，由此在分区图案内形成RH-2前体和红色掺杂材料的混合膜。在真空中用中心波长460nm的蓝色光(光源：发光二极管)照射该混合膜5分钟，由此脱离RH-2前体的二酮交联结构，转化为红色主体材料RH-2。如上所述，在施主基板的分区图案内形成由红色主体材料和红色掺杂材料的混合膜构成的、平均膜厚40nm的转印材料。
使转印次数为24次、激光强度为148W/mm2，与实施例3同样地制作有机EL红色元件，结果确认到清晰的红色发光。
实施例5
与实施例4同样地制作施主基板。分区图案的宽度为20μm，在分区图案内部在宽度方向上以100μm间距(P＝100μm)配置768个开口部，在长度方向上以300μm的间距配置200个开口部，所述开口部为宽80μm(E＝80μm)、长280μm的露出光热转换层的开口部。通过将芘类红色主体材料RH-1和甲撑吡咯类红色掺杂材料RD-1分别以1wt％、0.05wt％溶解于THN中来配制R溶液，通过将芘类绿色主体材料GH-1和香豆素类绿色掺杂材料(C545T)分别以1wt％、0.05wt％溶解于THN中来配制G溶液，通过将芘类蓝色主体材料BH-1以1wt％溶解于THN中来配制B溶液。利用喷墨法涂布上述溶液，使其干燥，由此准备施主基板，所述施主基板在分区图案的宽度方向上R转印材料、G转印材料和B转印材料按照此顺序重复配置而形成，所述R转印材料由红色主体材料和红色掺杂材料的混合膜构成，平均膜厚40nm，所述G转印材料由绿色主体材料和绿色掺杂材料的混合膜构成，平均膜厚30nm，所述B转印材料由蓝色主体材料构成，平均膜厚20nm。
Figure BPA00001277565900401
与实施例3同样地制作装置基板。将ITO预先以100μm的间距图案形成为716条的条纹形状，露出ITO的绝缘层的开口部的宽度为70μm(A＝70μm)、长度为250μm，在宽度方向上以100μm的间距(P＝100μm)配置716个开口部，在长度方向上以300μm的间距配置200个开口部。使ITO带状电极(Stripe electrode)的长度方向与绝缘层的长度方向一致。
将上述施主基板与装置基板对位，使其对置(对位装置的对位误差为±2μm)，使转印次数为24次、激光强度为148W/mm2，与实施例3同样地制作有机EL元件。此时，通过掩模蒸镀以300μm的间距将铝形成图案为200条的条纹形状，使带状电极的长度方向与绝缘层的宽度方向一致。因此，制作好的有机EL元件具有单纯矩阵型显示器结构，其中由ITO条纹形成的第一电极与由铝条纹形成的第二电极相互垂直，在两电极的交点处配置256×200的由R、G、B的子像素构成的像素。在各子像素中分别确认到清晰的R、G、B发光，没有确认到子像素间的混色。
比较例5
使用光的照射形状为横80μm、纵50μm的矩形的光，用光照射光热转换层使其仅加热转印材料，由此分别转印R、G、B各转印材料，除此之外，与实施例5同样地制作有机EL元件。但是，在长方形子像素的4个边中在长边部分附近，发光层形成比中央部薄的部分，确认到下述现象：在该部分电流集中，发出相对明亮的光，在短时间内短路。
比较例6
除在施主基板上不形成分区图案之外，与实施例5同样地制作有机EL元件。但是，从刚涂布溶液后相邻的转印材料混合，干燥后的R、G、B各转印材料的边界不明确。进而，在一次全部转印中，上述混合区域也同时被转印，其中一部分堆积在装置基板的绝缘层上部，因此不影响发光，但由于其他一部分被转印到像素中，所以可以确认存在下述问题：有机EL元件的每个子像素因混色而发色光各稍有不同，进而，即使在子像素内发色光也变得不匀。
实施例6
与实施例5同样地准备施主基板。但是，使分区图案的宽度为26μm，使露出光热转换层的开口部的宽度为74μm(E＝74μm)、长度为274μm。使该施主基板和与实施例5相同的装置基板(A＝70μm、P＝100μm)对位，使其对置(对位装置的对位误差为±2μm)，使转印次数为24次、激光强度为148W/mm2，与实施例5同样地制作有机EL元件(单纯矩阵型显示器)。确认到在R、G、B的各子像素中分别发出清晰的R、G、B光，通过荧光显微镜观察，也可以确认到各色发光层完全地覆盖对应的子像素的开口宽度。
实施例7
与实施例6同样地制作有机EL元件(单纯矩阵型显示器)(A＝70μm、P＝100μm)。但是，使施主基板的分区图案的宽度为28μm，使露出光热转换层的开口部的宽度为72μm(E＝72μm)、长度为272μm。制作好的3个有机EL元件中可以确认到有2个有机EL元件在R、G、B的各子像素中分别发出清晰的R、G、B光，通过荧光显微镜观察，也可以确认到各色发光层完全地覆盖对应的子像素的开口宽度。但是，剩余的1个有机EL元件中，至少R像素的开口部没有被发光层完全地覆盖，仅少量存在下述部分，即，空穴输送层和电子输送层没有通过发光层直接接触的部分。可以确认该部分中发出微量的蓝光(从空穴输送层的发光)。
实施例8
与实施例6同样地制作有机EL元件(单纯矩阵型显示器)(A＝70μm、P＝100μm)。但是，使施主基板的分区图案的宽度为10μm，使露出光热转换层的开口部的宽度为90μm(E＝90μm)、长度为290μm。确认到在R、G、B的各子像素中分别发出清晰的R、G、B光，通过荧光显微镜观察，也可以确认到各色发光层完全地覆盖对应的子像素的开口宽度。
实施例9
与实施例6同样地制作有机EL元件(单纯矩阵型显示器)(A＝70μm、P＝100μm)。但是，使施主基板的分区图案的宽度为6μm，使露出光热转换层的开口部的宽度为94μm(E＝94μm)、长度为294μm。由于分区图案的宽度窄，所以分区图案与基板的密合力降低，一部分分区图案中产生缺失。进而，利用喷墨法形成转印材料时，油墨通过上述缺失的部分，或者跨过狭窄的分区图案的一部分，由此形成与相邻的开口部混合的部分。确认到有机EL元件的大部分R、G、B的各子像素中分别发出清晰的R、G、B光，通过荧光显微镜观察，也可以确认到各色发光层完全地覆盖对应的子像素的开口宽度。但是，混合的转印材料被转印到一部分子像素中，从发光中也确认到混色。
产业上的可利用性
本发明为一种薄膜的图案形成技术，所述薄膜构成以有机EL元件为代表的、有机TFT、光电转换元件及各种传感器等装置，该图案形成技术可以用于手机、个人计算机、电视机、图像扫描器等中使用的显示器面板、触控面板及摄像元件等的制造。
符号说明
10 有机EL元件(装置基板)
11 支承体
12 TFT(包括接触电极)
13 平整层
14 绝缘层
15 第一电极
16 空穴输送层
17 发光层
18 电子输送层
19 第二电极
20 装置基板
21 支承体
22 转印膜
30 施主基板
31 支承体
33 光热转换层
34 分区图案
37 转印材料
38 转印区域
39 转印辅助层
41 光学掩模
42 透镜
43 镜子
44 光源
45 假想聚焦面

Claims (7)

1.一种图案形成方法，其特征在于，将在基板上形成有光热转换层和分区图案、且在所述分区图案内存在转印材料的施主基板与装置基板对置，使所述转印材料仅存在于所述分区图案内，用光照射光热转换层使所述转印材料的至少一部分与所述分区图案的至少一部分同时被加热，由此将所述转印材料转印到装置基板上。
2.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于，用光照射光热转换层，所述光的宽度比存在于分区图案内的转印材料的宽度宽。
3.如权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，使用存在2种以上的不同转印材料的施主基板，用光照射光热转换层，由此将所述2种以上的不同转印材料一次全部转印，所述光的宽度比所述2种以上不同转印材料各自的宽度与存在于所述转印材料间的分区图案的宽度的总和要宽。
4.如权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，通过分多次对光热转换层照射光，将至少一种转印材料在膜厚方向上分多次进行转印。
5.如权利要求1或2所述的图案形成方法，其特征在于，将至少包含转印材料和溶剂的溶液涂布到分区图案内，使所述溶剂干燥后，转印所述转印材料。
6.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于，至少1种转印材料在涂布时具有对溶剂为可溶性的基团，涂布后利用热或光使所述可溶性基团转化或脱离，之后转印所述转印材料。
7.一种装置的制造方法，其特征在于，通过权利要求1～6中任一项所述的方法将构成装置的层中的至少1层进行图案形成。
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