[发明专利]供体基板、图案化方法和器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及构成有机EL元件、有机TFT、光电转换元件、各种传感器等器件的薄膜的图案化方法和使用所述图案化方法的器件的制造方法。

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次结合而成的。Kodak公司的C.W.Tang等指出了有机EL元件会高亮度地发光，此后许多研究机构进行了研究。

对于该发光元件来说，其厚度薄且能够在低驱动电压下进行高亮度发光，而且通过在发光层使用各种有机材料，能够得到以红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色为首的各种发色光，因此作为彩色显示器而正在趋近于实用化。例如，在图1所示的有源矩阵型彩色显示器中，要求一种图案化技术，其能够高精度地对与构成像素的R、G、B的各子像素对应的发光层17R、17G、17B进行图案化。另外，为了实现高性能有机EL元件而需要多层结构，需要依次层积典型膜厚为0.1μm以下的空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层等。

以往，在薄膜的微细图案化中使用了照相平版印刷法、喷墨法和印刷法等湿法(涂布法)。特别是，在喷墨法和印刷法中，其材料的利用效率高，因此正在积极地研究将其适用于有机EL元件。但是，在湿法中，将光致抗蚀剂或墨等涂布在率先形成的基底层之上时，难以完全防止极薄的基底层的形态变化和不期望的混合等，因此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难以实现像素内的膜厚均匀性和基板内的像素间均匀性，伴随着膜厚不均匀会产生电流集中和元件劣化，因此会出现作为显示器的性能下降的问题。此外还存在的问题是，溶液原本含有的杂质和在从涂布到干燥的工序中混入溶液的杂质、以及干燥后的微量的残留溶剂对元件性能产生影响。

为了防止上述基底层的形态变化，公开了以下技术：预先在供体基板上将有机EL材料形成图案，并将其转印至器件基板上(参照专利文献1～3)。但是，现实是，供体基板上的有机EL材料是通过涂布法而进行图案化的，因此作为大前提，需要重新开发可溶性的有机EL材料，而且依然无法解决上述的膜厚不均匀和杂质的问题。

作为利用原理上具有膜厚不均匀或杂质的影响少这样的优点的干法的薄膜的图案化方法，已对掩模蒸镀法进行了研究。实际被实用化的小型有机EL显示器的发光层是专门利用该方式形成图案的。但是，蒸镀掩模法需要在金属板上形成精密的孔，因此难以兼顾大型化和精度，另外，存在着越大型化，基板与蒸镀掩模的密合性越受到损坏的倾向，因此难以适用于大型有机EL显示器。

为了利用干法来实现大型化，开发了以下选择转印方式：在供体基板上形成光热转换层，在其上利用热蒸镀将有机EL材料进行整面成膜，利用由对光热转换层部分照射高强度激光而产生的热，将整面形成的有机EL材料的一部分图案化地转印至器件基板上(参照专利文献4～5)。但是，为了防止所产生的热横向扩散而使转印的边界不明确，需要在极短时间内照射高强度的激光，有机EL材料在极短时间内被加热，因此难以正确地控制最高达到温度。因此，有机EL材料达到分解温度以上的几率变高，结果会出现器件性能下降的问题。进一步，用于将激光高精度地对准每个RGB子像素的设备负担大，而且还会有基板越大像素的总数越增加，1片基板的处理时间变长这样的问题。

为了减轻上述的激光的高精度位置对准的负担，专利文献4～5中公开了以下技术：在供体基板的背面形成遮光膜，或者设置光掩模，等。但是，即使使供体基板的玻璃基板的厚度为0.7mm，在聚光光学系中也会使照射至表面的光热转换层的激光的形状扰乱。即使激光为平行光，只要其入射角度由法线方向稍微偏离0.4°，就会使照射至光热转换层的激光端产生5μm的误差。因此，在图案化精度的方面存在着问题。

为了减轻上述的激光的高精度位置对准的负担，公开了将光吸收强度不同的2种光热转换层组合的供体基板的技术(专利文献6)。但是，为了增大光吸收的差，需要使用以紫外线区域为中心的特殊激光，这不仅使光源的价格升高，也有可能由于透光率的关系而无法使用廉价的玻璃基板作为支撑体，因此存在着成本方面的问题。进一步，为了结构性地使转印区域的光热转换层的整体膜厚变厚，即使照射相同能量的光，转印区域的温度上升也较低，相反地，非转印区域的光热转换层的整体膜厚薄，因此即使反射率大，温度也会因吸收的一部分光而上升到一定的水平。因此，会出现下述问题：特别是很难使用从可见到近红外线区域的廉价的激光光源来增大转印区域和非转印区域的到达温度的差(充分地抑制非转印区域的到达温度)。