JP2009266824A - 基板に材料を蒸着する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な膜厚を得る液滴塗布法。
【解決手段】冷光放射装置電荷輸送体（４）が電極（１，２）及び電子冷光放射性材料（３）間を移動できるように２つの電極に挟まれた電子冷光放射性材料と溶媒とを含む、冷光放射装置の製造用処方であって、前記溶媒が１３０から３００℃の範囲の沸点を有し、前記電子冷光放射性材料の溶解度が容量当り０．０３から０．３重量％である第１の溶媒成分、及び１００から２００℃の範囲の沸点を有し、前記電子冷光放射性材料の溶解度が容積当り０．５重量％を超える第２の溶媒成分からなり、かつ、第１の溶媒と第２の溶媒の沸点の差が３０から２５０℃の範囲であり、第１溶媒成分の配合割合が、第２溶媒成分の除去によって、第１溶媒成分中の材料の残留溶液が飽和又は過飽和状態になるように決められることを特徴とする前記処方。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に材料を蒸着する方法、特にインクジェット技術により材料を蒸着する方法、及びこのような蒸着技術によって発光装置を製造する方法に関する。

図１に示されるように、発光装置は、典型的には、電荷輸送体が電極と発光高分子層との間で移動できるようにカソード２とアノード１の間に挟まれた冷光放射性高分子３の層を有する。それは、典型的には、ガラス基板５にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のようなアノード層１を蒸着し、冷光放射性高分子３の層上にカルシウム層のようなカソードを蒸着することによって製造される。装置は、さらに、アノード１及び冷光放射性高分子３の間に形成される正孔輸送層４（ＥＰ０６８６６６２号明細書に記載されるドーピングしたポリエチレンジオキシチオフェンのような層）並びにカソード及び発光層（図１に示される装置では形成されていない）の間に形成される電荷輸送層からなる。

インクジェット技術は発光高分子層を蒸着するために使用され得る。このような装置は、ＥＰ０８８０３０３Ａ１に記載されており、その内容は、引用文献によって本明細書に組み込まれる。本技術は、基本的には、ノズルを通して市御された冷光放射性高分子の溶媒の微量の蒸着、次いでその溶媒の蒸発を含む。本技術は、特に、冷光放射性高分子のパターン化した層の蒸着に好適である。例えば、いくつかの応用において、各画素が冷光放射性高分子の溶媒の一滴の蒸着により製造されている、画素の整然とした配列からなる冷光放射性高分子層を有することが要求されるであろう。そのような場合において、高分子材料が溶媒の蒸発後残った場所に均一に分散されていることが望ましい。

欧州特許出願公開第０８８０３０３号明細書

イソジュレンのような溶媒中の電子冷光放射性高分子の溶液は従来からこの方法に使用されてきた。しかしながら、従来の溶媒では、蒸着された溶媒の一滴が乾燥した後、ほとんどの冷光放射性高分子は、その箇所の中心の非常に薄い薄膜を残すだけでその周囲に環状に蒸着してしまうという問題があることがわかった。これは、相対的に貧弱な装置効果をもたらす。

制御された滴下蒸着を含む技術によって、望まれる厚さ形状の薄膜が蒸着できる確立された方法を提供することが本発明の目的である。

本発明の第１の側面によれば、基板上に材料を蒸着する方法、相対的に高い沸点を有し、かつ蒸着される材料に関して相対的に低い溶解度を示す第１の溶液成分と相対的に低い沸点を有し、蒸着される材料に関して高い溶解度を示す第２の溶液成分からなる溶媒系に、基板上に蒸着される材料を溶解する方法が提供される。

材料に関する各溶媒成分の溶解度という意味は、各溶媒に対する材料の溶解度という意味で使われている。

インクジェット技術は、典型的には、約２０ｃｐｓまでの速度を有する方法を要求する。

第１の溶媒成分は、相対的に高い沸点を有し、蒸着される材料に関し相対的に低い溶解度を示す１又は２以上の溶媒から構成することができ、また、第２の溶媒成分は、同様に、（第１溶媒成分との関係において）相対的に低い沸点有し、蒸着される材料に関し相対的に高い溶解速度を示す１又は２以上の溶媒から構成することができる。

１つの実施態様において、第２の溶媒成分は１００から２００℃の範囲の沸点を有し、また、第１の溶媒成分は１３０から３００℃の範囲の沸点を有する。第１の溶媒と第２の溶媒の沸点の差は、好ましくは３０から２５０℃であり、さらに好ましくは７０から１５０℃である。蒸着される材料の第１溶媒成分に対する溶解度は、好ましくは、容積当り０．５重量%までであり、さらに好ましくは容積当り０．０３から０．３重量％であり、蒸着される材料の第２溶媒成分に対する溶解度は、好ましくは容積当り０．５重量％を超え、より好ましくは容積当り１．５重量％を超える。

発光装置も概略図である。 本発明の実施例にしたがった配合方法を用いたインクジェット法により得られた蒸着部の厚さプロフィールを示す。 本発明の実施例にしたがった配合方法を用いたインクジェット法により得られた蒸着部の厚さプロフィールを示す。 完全に１，２−ジメチルベンゼンからなる溶媒を用いた冷光放射性高分子の蒸着部の厚さプロフィールを示す。 本発明の他の実施例にしたがった配合方法を用いたインクジェット法により得られた蒸着部の厚さプロフィールを示す。 幾つかの繰返し単位及び高分子を示す。 幾つかの繰返し単位及び高分子を示す。 幾つかの繰返し単位及び高分子を示す。 幾つかの繰返し単位及び高分子を示す。 幾つかの繰返し単位及び高分子を示す。

第１溶媒成分の配合割合は、好ましくは、第２溶媒成分の除去によって、第１溶媒成分中の材料の残留溶液が実質的に飽和又は過飽和状態になるかどうかによって決められる。１つの実施態様においては、第１溶媒成分の配合割合は１０から６０容量％であり、さらに好ましくは、２０から５０容量％である。

１つの実施態様においては、第２溶媒成分の配合割合は４０から９０容量％であり、好ましくは、５０から８０容量％である。

本発明の他の側面によれば、上記の方法からなる材料の溶液を用いて、インクジェット技術によってノズルを通して１又は２以上の材料の溶媒を基板に蒸着し、それぞれの蒸着滴を乾燥させることからなる材料を基板に蒸着する方法が提供される。

溶媒系は、溶媒滴が蒸発する比較的早い段階で材料が沈殿する、すなわち、溶媒の実質的な量が蒸発しない状態で残る間に沈殿が生じるように選択される。

溶媒系は、基板上の蒸発した一滴の材料の厚さの変化が最大厚さの８０％以下、好ましくは５０％以下、さらに好ましくは３０％以下になるように選ばれる。厚さの変化は、１５％以下であることが最も好ましい。

１つの態様において、０．５％ｗ／ｖの材料が蒸着される方法において、蒸発した一滴が、中心（すなわち、もし存在するとすれば、環状の増加した厚みによって囲まれた部分）において６０ｎｍから１４０ｎｍ、好ましくは７０ｎｍから１００ｎｍの厚さを有するように溶媒系は選択される。このような点は、ＥＬ効率及び有機発光装置の寿命にとって望ましいものである。

上記において、基板上に蒸着する材料は、例えば、高分子材料又は高分子の混合材料のような有機材料である。一つの応用において、電荷輸送高分子若しくは発光高分子、又は両者の混合のような１又は２以上の半導体的性質を有する共役高分子から構成される。

本発明の他の態様によれば、電荷輸送体が電極及び電子冷光放射性材料間を移動できるように２つの電極に挟まれた電子冷光放射性材料からなる冷光放射装置を製造する方法が提供される。ここで、その電子冷光放射性材料は上記のような方法で製造される。

本発明の他の態様によれば、環状の蒸着による影響を減少させるか又は避けるための上述した成分配合の使用が提供される。本発明の実施例は、添付される図面を参照して以下に記載される。

６０容量％の１，２−ジメチルベンゼン（沸点１４４．４℃）及び４０容量％のα−テトラロン（沸点、２５５℃）から混合溶媒が用意された。約２６６，０００のピーク分子重量を有する９，９−ジオクチルフルオレン単位及びベンゾチアジアゾール単位（Ｆ８ＢＴ）の代替高分子の０．５％ｗ／ｖ溶液がこの混合溶媒を用いて製造された。この溶液の液滴は、表面エネルギーが低下するように変形されたポリイミドの表面上にインクジェットにより蒸着された。液滴は、室温及び湿度（２０℃±１．０℃）下で乾燥され、乾燥した液滴のプロフィールはＤｅｋｔａｋ測定法により測定された。測定結果は、図２に示されている。

溶媒は、１，２−ジメチルベンゼン６０Ｖｏｌ．％及びシクロヘキシルベンゼン４０ｖｏｌ．％からなる混合溶媒が準備された。実施例１と同じＦ８ＢＴ溶液の０．５％ｗ／ｖの液滴が、インクジェット法により表面が改質されたポリイミド基板上に蒸着された。乾燥液滴のプロフィールのＤｅｋｔａｋ測定法により測定された。測定結果は、図３に示されている。

（比較例）
１，２−ジメチルベンゼン中の実施例１及び２と同じ０．５％ｗ／ｖＦ８ＢＴ高分子の液滴が、インクジェット法により表面が改質されたポリイミド基板上に蒸着された。乾燥液滴のプロフィールのＤｅｋｔａｋ測定法により測定された。測定結果は、図４に示されている。

図２，３と４の比較からわかるように、本発明にしたがった成分配合を用いると、参考例に比較した厚さの均一さの点で十分に改善された乾燥した液滴を得ることができる。改良された厚さは次のメカニズムによるものと考えられる。液滴の乾燥の間、蒸発しやすい低沸点溶媒は、高沸点溶媒における飽和溶液から急速に蒸発する。これによって、液滴内での放射状の流れを防止し、高分子が急速に沈殿する。そして、高分子の液滴内における相対的に均一な分散をもたらす。

さらに、厚さ結果の改良された均一さは、成分配合において材料の濃縮について液滴の中心において厚さの増加をもたらす。液滴の中央において厚さを制御できることは、インクジェット法により製造される発光装置の効率を改良する上で重要な要素となり得る。本発明は、蒸着される材料の成分配合において濃度の増加なしに中心部での厚さの増加を可能にする。これは、望まれる解像度での望まれる大きさの画素を有する装置を製造する際に有利である。

４０ｖｏｌ．％のキシレン（沸点１３８℃）の混合異性体、４０ｖｏｌ．％の１，２，４−トリメチルベンゼン（沸点１６８℃）及び２０ｖｏｌ．％の３-イソプロピルビフェニル（沸点２９５℃）からなる混合溶媒を用いることによりよい結果が得られた。図５は、この３つの溶媒成分系における０．５％ｗ／ｖの高分子溶液を用いて、インクジェット法により蒸着された乾燥した液滴のプロフィールをＤｅｋｔａｋ法により測定した結果を示す。高分子の混合は、第３の高沸点溶媒に比較して相対的に低い沸点を有する最初の２つの溶媒においに相対的に高い溶解性を示す。

１ アノード
２ カソード
３ 冷光放射性高分子
４ 正孔輸送層

Claims (8)

1. 冷光放射装置電荷輸送体が電極及び電子冷光放射性材料間を移動できるように２つの電極に挟まれた電子冷光放射性材料と溶媒とを含む、冷光放射装置の製造用処方であって、
   前記溶媒が１３０から３００℃の範囲の沸点を有し、前記電子冷光放射性材料の溶解度が容量当り０．０３から０．３重量％である第１の溶媒成分、及び１００から２００℃の範囲の沸点を有し、前記電子冷光放射性材料の溶解度が容積当り０．５重量％を超える第２の溶媒成分からなり、かつ、第１の溶媒と第２の溶媒の沸点の差が３０から２５０℃の範囲であり、
   第１溶媒成分の配合割合が、第２溶媒成分の除去によって、第１溶媒成分中の材料の残留溶液が飽和又は過飽和状態になるように決められることを特徴とする前記処方。
2. 第１の溶媒と第２の溶媒の沸点の差が７０から１５０℃の範囲である請求項１に記載の処方。
3. 第２溶媒成分に対する冷光放射性材料の溶解度が容積当り１．５重量％を超えることを特徴とする請求項１又は２に記載の処方。
4. 第１溶媒成分がα−テトラロンからなり,第２溶媒成分が１，２−ジメチルベンゼンからなる請求項１に記載の処方。
5. 第１溶媒成分がシクロヘキシルベンゼンからなり,第２溶媒成分が１，２−ジメチルベンゼンからなる請求項１に記載の処方。
6. 溶媒に前記電子冷光放射性材料を溶解し、前記溶媒をインクジェット技術によってノズルを通して基板に蒸着し、それぞれの蒸着滴を乾燥させることによって使用される請求項１ないし５のいずれかに記載の処方。
7. 基板上に蒸発した一滴の材料の厚さの変化が最大厚さの３０％以下となる請求項６に記載の処方。
8. 環状の蒸着による影響を減少させるか又は避けるためのものである請求項１ないし７のいずれかに記載の処方。