JP2011501389A - 閉じ込め層を製造するための方法および材料、ならびにそれを使用して製造したデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、どちらも本明細書にその記載内容全体が参照として援用される2007年10月26日に出願された米国仮特許出願第60/982,927号明細書、および2008年5月16日に出願された米国仮特許出願第61/053,687号明細書の優先権を米国特許法第119(e)条に基づき主張する。
第1の表面エネルギーを有する第1の層を形成するステップと;
第1の層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
光硬化性界面活性組成物を現像することで、未露光領域の光硬化性界面活性組成物を除去して、未露光領域中の未処理部分および露光領域中の処理部分を有する第1の層を得るステップであって、処理部分が、第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
第1の層の未処理部分上に第2の層を形成するステップと
を含む方法を提供する。
第1の表面エネルギーを有する第1の有機層を電極上に形成するステップと、
第1の有機層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
光硬化性界面活性組成物を現像することで、未露光領域の光硬化性界面活性組成物を除去して、未露光領域中の未処理部分および露光領域中の処理部分を有する第1の有機活性層を得るステップであって、処理部分が、第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
第1の有機活性層の未処理部分上に第2の有機層を形成するステップと
を含む方法を提供する。
第1の表面エネルギーを有する第1の層を形成するステップと;
第1の層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
光硬化性界面活性組成物を現像することで、未露光領域の光硬化性界面活性組成物を除去して、未露光領域中の未処理部分および露光領域中の処理部分を有する第1の層を得るステップであって、処理部分が、第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
第1の層の未処理部分上に第2の層を形成するステップと
を含む方法を提供する。
以下に説明する実施形態の詳細を扱う前に、一部の用語について定義または説明を行う。
光硬化性界面活性組成物(「PCSA」)は放射線感受性組成物の1つである。放射線に露光すると、PCSAが反応して、放射線に露光していない材料よりも表面により良く付着するか、または表面からの除去がより困難となる材料を形成する。PCSAで処理することで、処理される材料の表面エネルギーが低下する。
HO−(CR1R2)−(CH2)s−{(CRaF2-aOb)t−(CR=CROb)w}−CHcF3-c
または
HO−(CR1R2)−CH[(CH2)s−{(CRaF2-aOb)t−(CR=CROb)w}−CHcF3-c]2
(式中、a、b、c、p、s、t、およびwは、出現するごとに同じまたは異なるものであり、整数であり、
a=0〜2であり
b=0〜1であり、
c=0〜3であり、
R=Hまたは(CHaF2-a)pFであり、
R1、R2=HまたはCpH2p+1であり、
p=1〜3であり、
s=0〜5であり、
t=2〜15であり、
w=0〜2である)
の中の1つを有する。括弧{}内の基は任意の順序で配列することができる。ある実施形態においては、1≦s≦4である。ある実施形態においては、s=2または3である。ある実施形態においては、4≦t+w≦12である。ある実施形態においては、c=0である。ある実施形態においては、w=0または1である。ある実施形態においては、a=0。ある実施形態においては、R=HまたはCF3である。ある実施形態においては、R1=R2=H。ある実施形態においては、R1=R2=CH3である。
H2N−(CR1R2)−(CH2)s−{(CRaF2-aOb)t−(CR=CROb)w}−CHcF3-c
または
H2N−(CR1)[−(CH2)s−{(CRaF2-aOb)t−(CR=CROb)w}−CHcF3-c]2
(上式中、a、b、c、s、t、およびwは、出現するごとに同じまたは異なるものであり、整数であり、
a=0〜2、
b=0〜1、
c=0〜3、
R=Hまたは(CHaF2-a)pF、
R1、R2=HまたはCpH2p+1、
p=1〜3、
s=0〜5、
t=2〜15、
w=0〜2)
の中の1つを有する。括弧{}内の基は任意の順序で配列することができる。ある実施形態においては、1≦s<4である。ある実施形態においては、s=2または3である。ある実施形態においては、4≦t+w≦12である。ある実施形態においては、c=0である。ある実施形態においては、w=0または1である。ある実施形態においては、a=0である。ある実施形態においては、R=HまたはCF3である。ある実施形態においては、R1=R2=Hである。ある実施形態においては、R1=R2=CH3である。
本明細書に記載される方法においては、第1の層を形成し、第1の層を光硬化性界面活性組成物(「PCSA」)で処理し、PCSAを放射線に露光し、PCSAを現像してPCSAを未露光領域から除去することで、未露光領域中の未処理部分および露光領域中の処理部分を有する第1の層が得られる。処理部分は、第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有する。第2の層は、第1の層の未処理部分の上に接触して形成される。
本発明の方法を、電子デバイスにおける使用に関してさらに説明するが、本発明の方法がそのような使用に限定されるものではない。
第1の表面エネルギーを有する第1の有機層を電極上に形成するステップと、
第1の有機層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
光硬化性界面活性組成物を現像することで、未露光領域の光硬化性界面活性組成物を除去して、未露光領域中の未処理部分および露光領域中の処理部分を有する第1の有機活性層を得るステップであって、処理部分が、第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
第1の有機活性層の未処理部分上に第2の有機層を形成するステップとを含む。
実施例1では、正孔輸送ポリマーの第1の層上に本明細書に記載のPCSAから形成された中間フィルムの高い表面エネルギーを示す。
この実施例では、本明細書に記載のPCSAの蒸発挙動と、比較例の放射線感受性材料でありSigma−Aldrich Co.(St.Louis,MO)より入手可能な3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12−ヘンエイコサフルオロアクリル酸ドデシル(H2C=CHCO2CH2CH2(CF2)9CF3)、(「PDEA」)の蒸発挙動との比較を示す。
PCSA−1:0.009マイクログラム/分
PDEA(比較例):0.8マイクログラム/分
これは、PCSA−1は周囲温度においてはるかに遅く蒸発し、加工のためにより長い時間が得られることを示している。
この実施例では、第1の層の形成と同時に行われるPCSAによる処理を示す。
溶液A:100%HT−1
溶液B:40%PCSA−1/60%HT−1
すべての溶液は、トルエン中0.33%(固形分重量/溶媒体積)で調製した。これらの溶液をホウケイ酸ガラスクーポン上にスピンコーティングして、厚さ約20nmの乾燥コーティングを得た。これら2つの溶液をコーティングしたクーポンに248nmの波長の紫外線を2.7J/cm2の線量で露光した。PCSAの現像ステップは、窒素雰囲気下のオーブン中275℃で30分間クーポンを焼き付けることによって行った。これによって未露光領域中のPCSA−1が除去され、HT−1が熱架橋する。得られたフィルムの接触角を、アニソールを試験流体として使用し、±2度の不確かさで測定した:
露光=0J/cm2
溶液Aから得たフィルムの接触角:7度
溶液Bから得たフィルムの接触角:9度
露光 約2.7J/cm2
溶液Aから得たフィルムの接触角:8度
溶液Bから得たフィルムの接触角:32度
未露光サンプルと、2.7J/cm2に露光した溶液Aから得たフィルムとの間に有意差はない。PCSA−1を含有するフィルムは、露光後にはるかに大きい接触角を有した。これは、PCSA−1をHT−1に加えることで、放射線に露光した場合に表面エネルギーの永久的な変化が生じるフィルムが得られることを示している。PCSAは、放射線に露光していない領域中で除去することができる。
この実施例では、オキソ置換フルオロアルキルアルコールのマレイン酸エステルであるビス(3,3,4,4,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロ−5−オキソ−オクチル)マレエート(「PCSA−2」)の合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、ビス(3,3,4,4,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロ−5−オキソ−オクチル)マレエートから形成した中間フィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、中断(interrupted)フルオロアルキルアルコールのマレイン酸エステルであるビス(3,3,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロオクチル)マレエート(「PCSA−3」)の合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、ビス(3,3,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロオクチル)マレエートから形成したフィルムに対する接触角測定を示す。
この実施例は、正孔輸送層上の、N−4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルマレイミド(「PCSA−4」)から形成したフィルムに対する接触角測定を示す。PCSA−4は、Aldrich Chemical(St.Louis,MO)を経由してFluka Chemicalから購入した[852527−40−3]。
この実施例では、置換フルオロアルキルアルコールのイタコン酸エステルであるビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)イタコネート(「PCSA−5」)の合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)イタコネートから形成したフィルムに対する接触角測定を示す。
この実施例では、ビス−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)マレエート(「PCSA−6」)の合成を示す。
この実施例では、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)フマレート(「PCSA−1」)の合成を示す。
この実施例では、PCSA−1の別の合成を示す。
この実施例では、cis,cis−ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)ムコネート(「PCSA−7」)の合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、PCSA−6から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、PCSA−1から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、ガラス上の、PCSA−6から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この対照では、ガラスの接触角測定を示す。
この実施例では、金上の、PCSA−6から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この対照では、UV照射をしない場合の金上のPCSA−6の接触角測定を示す。
この対照では、未処理の金の接触角測定を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、PCSA−6から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、HT−2から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、cis,cis−ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)ムコネートであるPCSA−7から形成したフィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、正孔輸送ポリマー上の、不飽和ポリ酸フルオロアルキルエステルで構成されるフッ素化オリゴマー混合物から形成されたフィルムに対する接触角測定を示す。この実施例では、熱蒸発ではなく洗浄によってグラフトしていない材料が除去されることをさらに示す。
この実施例では、置換フルオロアルキルアルコールの2,2−ジメチル−4−メチレンペンタン二酸エステルであるビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)2,2−ジメチル−4−メチレンペンタンジオエートの可能な合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)2,2−ジメチル−4−メチレンペンタンジオエートから形成したフィルムが低表面エネルギーであることを示す。
この実施例では、光開始剤層上の、PCSA−6から形成したフィルムの接触角測定を示す。正孔輸送層は、トリフェニルアミンとジオクチルフルオレンとジスチリルフルオレンとの架橋性コポリマー(「HT−1)」であった。HT−1フィルムがコーティングされたガラスウエハを、Irgacure 184(Ciba)がジエチルケトン(DEK)中に溶解した溶液で処理し、600rpmで60秒間スピンコーティングした。得られたフィルムを次に、パーフルオロオクタン中に溶解させたPCSA−6の2w/v%溶液で処理し、600rpmで60秒間スピンコーティングした。得られたウエハに248nmの光を1.5mW/cm2で照射し、次にそのウエハを175℃で300秒間焼き付けした。アニソールを使用して接触角を測定した。以下の表は、種々の露光線量およびIrgacure 184濃度を使用した実験における測定接触角を示している(Irgacureを塗布しなかった一部の実験も比較の目的で含めている)。光開始剤層を含めることで、すべての露光線量で接触角が実質的に改善され、光開始剤層が存在しない場合に、より高い露光線量で得られた接触角と同じ(またはそれを超える)接触角が得られることが分かる。
この実施例では、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)−ヘキサ−2−(E)−エン−4−イン−1,6−ジオエート(「PCSA−9」)の合成を示す。使用した手順は、参考文献:P.V.Ramachandran et al.Tetrahedron Letters 46(2005)2547−2549を修正した。
この実施例では、248または365nmの光に露光し焼き付けした後の正孔輸送層上の、PCSA−9から形成したフィルムの接触角測定を示す。正孔輸送層は、実施例1に記載のように調製したトリフェニルアミンとジオクチルフルオレンとジスチリルフルオレンとの架橋性コポリマー(「HT−1」)であった。パーフルオロオクタン中のPCSA−9の0.25%(w/v)溶液を調製した。この溶液の0.0814mLをペトリ皿中に入れ、溶媒を蒸発させた。HT−1をコーティングした30mmのガラスクーポン(実施例1に記載のように作製)をペトリ皿カバーの内側に取り付けた。ガラスクーポンが下向きになるようにして、ペトリ皿カバーをペトリ皿の上部に取り付けた。冷却のために氷/ブライン浴をペトリ皿カバーの上に置いた。ペトリ皿を190℃のホットプレート上に90秒間置くと、その間にPCSA−9が蒸発し、ペトリ皿カバーの内側とHT−1がコーティングされたガラスクーポンとの上にPCSA−9が蒸着した。HT−1がコーティングされたガラスクーポン上に堆積したPCSA−9の総量は約0.02mgであった。このクーポンを248nmまたは365nmの光に露光させ、次に190℃で5分間焼き付けした。アニソールを使用して測定した前進接触角を以下の表にまとめている。
この実施例では、アセチレン誘導ジカルボン酸エステルであるビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)アセチレンジカルボキシレート(「PCSA−10」)の合成を示す。
この実施例では、正孔輸送層上の、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)アセチレンジカルボキシレートであるPCSA−10から形成した中間フィルムの接触角測定を示す。
この実施例では、三置換オレフィン系ジカルボン酸エステルのビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)2−フェニルマレエート(「PCSA−11」)の合成を示す。
この実施例では、三置換オレフィンジカルボキシレートを使用した基体の気相コーティングを示す。
この実施例の目的は、1,1−位で置換されたオレフィンジカルボキシレートとしてのビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)2−ベンジリデンマロネート(「PCSA−12」)の合成を示すことである。
この実施例の目的は、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)2−ベンジリデンマロネートであるPCSA−12のスピンコーティングしUV露光し熱処理したフィルム上のアニソールの接触角を示すことである。
この実施例では、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)1−トシルオキシエチレン−1,2−ジカルボキシレート(PCSA−13)の合成を示す。
この実施例では、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)1−トシルオキシエチレン−1,2−ジカルボキシレート(PCSA−13)の光グラフト化を説明する。
この実施例ではテトラ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)エチレンテトラカルボキシレート(PCSA−14)の合成を示す。
この実施例では、テトラ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)エチレンテトラカルボキシレート(PCSA−14)の光グラフト化を示す。
Claims (15)
- 第1の層上に、閉じ込められた第2の層を形成する方法であって:
第1の表面エネルギーを有する前記第1の層を形成するステップと;
前記第1の層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
前記光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
前記光硬化性界面活性組成物を現像することで、前記未露光領域の前記光硬化性界面活性組成物を除去して、前記未露光領域中の未処理部分および前記露光領域中の処理部分を有する第1の層を得るステップであって、前記処理部分が、前記第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
前記第1の層の前記未処理部分上に前記第2の層を形成するステップと
を含む、方法。 - 前記ポリ酸が、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、2,2−ジメチル−4−メチレンペンタン二酸、ムコン酸、2−メチレングルタル酸、アコチン酸、アセチレンジカルボン酸、ヘキサ−e−エン−4−イン二酸、メタクリル酸のオリゴマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記エステルが、式RfOH(式中、前記Rf基の炭素原子鎖が、4〜15個の炭素原子と、前記炭素原子鎖中に含まれる0〜5個のオキソ酸素原子と、炭素原子鎖の前記炭素原子に結合した少なくとも4個のフッ素原子とを有し、但し、OHを有する炭素原子上にはフッ素原子は存在しない)を有するアルコールを使用して形成される、請求項1に記載の方法。
- 前記イミドが、式RfNH2(式中、前記Rf基の炭素原子鎖が、4〜15個の炭素原子と、前記炭素原子鎖中に含まれる0〜5個のオキソ酸素原子と、前記炭素原子鎖の炭素原子に結合した少なくとも4個のフッ素原子とを有し、但し、NH2を有する炭素原子上にはフッ素原子は存在しない)を有するアミンを使用して形成される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の層が正孔輸送層である、請求項1に記載の方法。
- 前記光硬化した界面活性組成物が、ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)フマレート;ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)マレエート;ビス(3,3,4,4,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロ−5−オキサ−オクチル)マレエート;ビス(3,3,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ウンデカフルオロオクチル)マレエート;N−4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルマレイミド;ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)イタコネート;ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル_cis,cis−ムコネート;
- 前記第1の層が光開始剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光硬化性界面活性組成物が光開始剤をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 電極上に配置された第1の有機層および第2の有機層を含む有機電子デバイスの製造方法であって、
第1の表面エネルギーを有する前記第1の有機層を前記電極上に形成するステップと、
前記第1の有機層を、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む光硬化性界面活性組成物で処理するステップと;
前記光硬化性界面活性組成物を放射線にパターン状に露光して、露光領域および未露光領域を得るステップと;
前記光硬化性界面活性組成物を現像することで、前記未露光領域の前記光硬化性界面活性組成物を除去して、前記未露光領域中の未処理部分および前記露光領域中の処理部分を有する前記第1の有機活性層を得るステップであって、前記処理部分が、前記第1の表面エネルギーよりも低い第2の表面エネルギーを有するステップと;
前記第1の有機活性層の前記未処理部分上に前記第2の有機層を形成するステップと
を含む、方法。 - 前記第1の有機層が正孔輸送層であり、前記第2の有機層が光活性層である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の有機層が光開始剤を含み、前記第2の有機層が光活性層である、請求項9に記載の方法。
- 前記放射線が、可視光線、紫外線、および赤外線、ならびに同時処理および連続処理を含めたそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 処理が、溶液コーティングまたは気相コーティングのいずれかを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記未露光領域が、液体による処理によって、または蒸発によって除去される、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 電極上に配置された第1の有機活性層および第2の有機活性層を含み、パターン化された光硬化した界面活性組成物をさらに含む有機電子デバイスであって、前記第2の有機活性層が、前記光硬化した界面活性組成物が存在しない領域にのみ存在し、前記光硬化した界面活性組成物が、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化エステル、α,β−不飽和ポリ酸のフッ素化イミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料からできている、有機電子デバイス。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US98292707P | 2007-10-26 | 2007-10-26 | |
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