JP2016108374A - 成膜用インク、成膜方法、膜付きデバイスおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の成膜用インクは、成膜材料と、
前記成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有し、
前記液性媒体は、粘度が20cP未満である第1成分と、該第1成分の大気圧上での沸点に対して±30℃以内の大気圧上での沸点を有し、粘度が20cP以上である第2成分とを含有し、
前記第2成分は、前記第1成分100重量部に対して、20重量部以上500重量部以下の含有量で含まれることを特徴とする。
かかる範囲に設定することにより、液滴の吐出に適した重さを有する液滴を、均一な重さを有するものとして、インクジェット法を用いて吐出させることができる。
ここで、隔壁の表面には、撥液性を付与する表面処理が施されることがある。この場合、隔壁の表面からフッ素元素が露出していることから、第2成分として表面張力の高い水酸基を備えるものを用いることで、隔壁の表面と成膜用インクとの間に反発する力が生じる。したがって、この反発力により、隔壁の隔壁面において、成膜材料が染み上がるのをより的確に抑制または防止することができる。また、水酸基を有する溶媒は高粘度化する傾向があるため、これにより第2成分の高粘度化が容易に図られる。
これにより、第1成分との相溶性を高めることができるため、成膜用インク中における第1成分と第2成分との分離が防止されることから、成膜用インクの安定性の向上が図られる。
これにより、第2成分の高粘度化が容易に図られる。
前記液状被膜を加熱して乾燥させることで、前記開口部内に膜を成膜する工程とを有することを特徴とする。
このような電子機器は、信頼性に優れる膜付きデバイスを備えるので、信頼性に優れる。
(成膜用インク)
本発明の成膜用インクは、成膜材料と、その成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有する。
(成膜材料)
本発明の成膜用インクに含まれる成膜材料は、成膜の目的とする膜の構成材料またはその前駆体である。
本発明の成膜用インクに含まれる液性媒体は、第1成分および第2成分を含むものであり、前述した成膜材料を溶解または分散させる成分、すなわち、溶媒または分散媒である。この液性媒体は、後述する成膜方法(成膜過程)において、減圧乾燥もしくは加熱乾燥することで、そのほぼ全量(大部分)が揮発して除去されるものである。
[第1成分]
第1成分は、その粘度が20cP未満であるものである。また、本実施形態では、成膜材料を溶解する溶解性を示すものである。
第2成分は、第1成分の大気圧上での沸点に対して±30℃以内の大気圧上での沸点を有し、粘度が20cP以上のものである。
第3成分は、第1成分および第2成分のうち大気圧上での沸点が高いものの沸点より大気圧上での沸点が低く、粘度が20cP未満のものである。
次に、前述した成膜用インクを用いた成膜方法、すなわち、本発明の成膜方法について説明する。
[1]インク付与工程
1−1
まず、図1(a)に示すように、隔壁16が上面に設けられた基材15を用意する。
次いで、図1(b)に示すように、基材15上に設けられた隔壁16が備える開口部17内に、前述した成膜用インク1を供給する。これにより、開口部17内に成膜用インク1からなる液状被膜1Aが形成される。
図2は、本発明の成膜方法に用いる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図3は、図2の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための模式図である。
インク貯留部(図示せず)は、搬送路(図示せず)を介して、ヘッド110(リザーバ116)に接続されている。
次に、開口部17内に形成された液状被膜1A(成膜用インク1)を減圧乾燥もしくは加熱乾燥する。
次に、本発明の膜付きデバイスについて説明する。
この隔壁36は、意図しないサブ画素300R、300G、300Bが発光するのを防止する機能を有する。また、後に詳述するように、液滴吐出法により透過フィルタ102を製造する際に、隔壁36は、インクをせき止める機能を有する。
ここで、図5に基づき、発光素子200R、200G、200Bを詳細に説明する。なお、以下では、発光素子200Rを代表的に説明し、発光素子200G、200Bについては、発光素子200Rとの相違点を中心に説明し、発光素子200Rと同様の事項については、その説明を省略する。
(陽極)
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して正孔輸送層5に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
一方、陰極12は、後述する電子注入層11を介して電子輸送層10に電子を注入する電極である。この陰極12の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
正孔注入層4は、陽極3からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
なお、この正孔注入層4は、省略することができる。
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を赤色発光層6まで輸送する機能を有するものである。
なお、この正孔輸送層5は、省略することができる。
この赤色発光層(第1の発光層)6は、赤色(第1の色)に発光する赤色発光材料を含んで構成されている。
電子輸送層10は、陰極12から電子注入層11を介して注入された電子を赤色発光層6に輸送する機能を有するものである。
なお、この電子輸送層10は、省略することができる。
電子注入層11は、陰極12からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
なお、この電子注入層11は、省略することができる。
青色発光層(第2の発光層)8は、青色(第2の色)に発光する青色発光材料を含んで構成されている。
緑色発光層(第3の発光層)9は、緑色(第3の色)に発光する緑色発光材料を含んで構成されている。
以上のように構成された表示装置300が備える発光素子200R、200G、200Bの積層体14R、14G、14Bの形成に、本発明の成膜方法が適用される。
まず、図6(a)に示すような、平坦化層22上に設けられた隔壁31の開口部から露出する陽極3上に、成膜用インク4Aを供給する(図6(b)参照。)。
本工程は、前述した成膜方法のインク付与工程[1]と同様にして行うことができる。
また、成膜用インク4Aは、成膜材料として、正孔注入材料が含まれている。
次に、隔壁31の開口部に形成された正孔注入層4上に、前述した成膜方法のインク付与工程[1]と同様にして、成膜用インク5Aを供給する。
また、成膜用インク5Aは、成膜材料として、正孔輸送材料が含まれている。
次に、隔壁31の開口部に形成された正孔輸送層5上に、前述した成膜方法のインク付与工程[1]と同様にして、成膜用インク6Aを供給する。
また、成膜用インク6Aは、成膜材料として、赤色発光材料が含まれている。
次に、隔壁31の開口部に形成された赤色発光層6上に、電子輸送層10を形成する。
次に、隔壁31の開口部に形成された電子輸送層10上に、電子注入層11を形成する。
次に、本発明の成膜方法のより具体的な応用例として、前述したカラーフィルタ103の製造方法ついて説明する。
まず、図7(a)に示すように、基板20上に隔壁36(バンク)が形成されてなる基材15Aを用意する。
さらに、隔壁36の表面には、撥液性を付与する表面処理を施してもよい。
次に、図7(b)に示すように、着色層19Rが形成されるべき区画に、成膜用インク19RAを供給する。
本工程は、前述した成膜方法のインク付与工程[1]と同様にして行うことができる。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19RAを加熱する。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19GAを加熱する。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19BAを加熱する。
このようにして得られた膜付きデバイスであるカラーフィルタ103は、着色層19R、19G、19Bの混色が防止されるとともに、着色層19R、19G、19Bを優れた寸法精度で成膜することができるので、所望の光学特性を有するものとなり、優れた信頼性を有する。
さらに、本発明の成膜用インクは、配線基板の導体パターンの形成に用いることもできる。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の表示装置300で構成されている。
このような本発明の膜付きデバイスを有する電子機器は、優れた信頼性を有する。
・成膜用インクによる膜の形成
1.成膜材料として高分子の正孔輸送材料(正孔注入材料)を用いた場合
1−1.成膜用インクの調製
まず、正孔輸送性材料(または正孔注入材料)として、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK)、ポリフルオレン(PF)、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン]、ポリ(2,7−(9,9−ジ−n−オクチルフルオレン)−(1,4−フェニレン−((4−sec−ブチルフェニル)イミノ)−1,4−フェニレン(TFB)を用意し、これらの含有量が1.5wt%となるように、液性媒体に溶解することで、正孔輸送層(または正孔注入層)形成用の成膜用インクをそれぞれ調製した。
まず、幅100μm×300μmの開口部を有する撥液性を有した隔壁が設けられたITO基板を用意し、この開口部内に、前記1−1において調製した正孔輸送層(または正孔注入層)形成用の各成膜用インクを、それぞれ、インクジェット法により供給して液状被膜を形成した。
前記1−2において成膜された正孔輸送層(または正孔注入層)の膜厚を、開口部の中央部および隔壁(バンク)の際部について測定した(図11参照。)。そして、これら中央部の測定値(中央部膜厚)、際部の測定値(隔壁際膜厚)に基づいて、以下の3段階の基準に従って評価した。
▲: 隔壁際膜厚 > 中央部膜厚×1.1
×: 成膜材料の析出による成膜不良が認められる
この評価結果を、それぞれ、以下の表1〜表7に示す。
2−1.成膜用インクの調製
まず、発光材料として、Poly[{9,9-dihexyl-2,7-bis(1-cyanovinylene)fluorenyl-ene}-alt-co-{2,5-bis(N,N’-diphenylamino)-1,4-phenylene}]、Poly(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)、Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(N,N’-diphenyl)-N,N’-di(p-butylphenyl) 1,4-diamino- benzene)]を用意し、これらの含有量が1.6wt%となるように、液性媒体に溶解することで、発光層形成用の成膜用インクをそれぞれ調製した。
まず、幅100μm×300μmの開口部を有する撥液性を有した隔壁が設けられたITO基板を用意し、この開口部内に、前記2−1において調製した発光層形成用の各成膜用インクを、それぞれ、インクジェット法により供給して液状被膜を形成した。
前記2−2において成膜された発光層の膜厚を、開口部の中央部および隔壁(バンク)の際部について測定した(図11参照。)。そして、これら中央部の測定値(中央部膜厚)、際部の測定値(隔壁際膜厚)に基づいて、以下の3段階の基準に従って評価した。
▲: 隔壁際膜厚 > 中央部膜厚×1.1
×: 成膜材料の析出による成膜不良が認められる
この評価結果を、それぞれ、以下の表8〜表16に示す。
3−1.成膜用インクの調製
まず、正孔輸送性材料(または正孔注入材料)として、銅フタロシアニン(CuPc)、4,4’−(シクロヘキサン−1,1−ジイル)ビス(N,N−ジ−p−トリルアニリン)(TAPC)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(α−NPD)、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、4,4’,4”−トリス{2−ナフチル(フェニル)アミノ}トリフェニルアミン(2−TNATA)、4,4’,4”−トリス−9−カルバゾリルトリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5−トリス〔4−(ジフェニルアミノ)フェニル〕ベンゼン(TDAPB)、2,2’,7,7’−テトラキス(N,N−ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン(スピロー−TAD)、N,N′−ジ(4−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン(DPPD=DTP)、トリス-パラ-トリルアミン(HTM1)、1,1-ビス[(ジ-4-トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(HTM2)、1,3,5-トリス(4-ピリジル)-2,4,6-トリアジン(TPT1)、トリフェニルアミンテトラマー(TPTE)を用意し、これらの含有量が1.6wt%となるように、液性媒体に溶解することで、正孔輸送層(または正孔注入層)形成用の成膜用インクをそれぞれ調製した。
まず、幅100μm×300μmの開口部を有する撥液性を有した隔壁が設けられたITO基板を用意し、この開口部内に、前記3−1において調製した正孔輸送層(または正孔注入層)形成用の各成膜用インクを、それぞれ、インクジェット法により供給して液状被膜を形成した。
前記3−2において成膜された正孔輸送層(または正孔注入層)の膜厚を、開口部の中央部および隔壁(バンク)の際部について測定した(図11参照。)。そして、これら中央部の測定値(中央部膜厚)、際部の測定値(隔壁際膜厚)に基づいて、以下の3段階の基準に従って評価した。
▲: 隔壁際膜厚 > 中央部膜厚×1.1
×: 成膜材料の析出による成膜不良が認められる
この評価結果を、それぞれ、以下の表17〜表24に示す。
4−1.成膜用インクの調製
まず、発光材料に含まれるホスト材料として、4,4'-N,N'-dicarbazol-biphenyl(CBP)、BAlq、mCP、CDBP、DCB、P06、SimCP、UGH3、TDAPBを、赤色発光材料(ドーパント)として、Bt2Ir(acac)、Btp2Ir(acac)、PtOEP、緑色発光材料(ドーパント)として、Ir(ppy)3, Ppy2Ir(acac)、青色発光材料(ドーパント)として、FIrpic、Ir(pmb)3、FIrN4、Firtazをそれぞれ用意し、各ホスト材料と各発光材料(赤色発光材料、緑色発光材料、青色発光材料)との組み合わせにおいて、ホスト材料の含有量が97wt%、発光材料の含有量が3wt%となるように、液性媒体に溶解することで、発光層形成用の成膜用インクをそれぞれ調製した。
まず、幅100μm×300μmの開口部を有する撥液性を有した隔壁が設けられたITO基板を用意し、この開口部内に、前記4−1において調製した発光層形成用の各成膜用インクを、それぞれ、インクジェット法により供給して液状被膜を形成した。
25℃で減圧乾燥(到達真空度: 10−3Pa)することにより、発光層をそれぞれ形成した。
前記4−2において成膜された発光層の膜厚を、開口部の中央部および隔壁(バンク)の際部について測定した(図11参照。)。そして、これら中央部の測定値(中央部膜厚)、際部の測定値(隔壁際膜厚)に基づいて、以下の3段階の基準に従って評価した。
▲: 隔壁際膜厚 > 中央部膜厚×1.1
×: 成膜材料の析出による成膜不良が認められる
この評価結果を、それぞれ、以下の表25〜表31に示す。
1A‥‥液状被膜
1B‥‥膜
3‥‥陽極
4‥‥正孔注入層
5‥‥正孔輸送層
6‥‥赤色発光層
10‥‥電子輸送層
11‥‥電子注入層
12‥‥陰極
14‥‥積層体
14R、14G、14B‥‥積層体
15、15A‥‥基材
16‥‥隔壁
17‥‥開口部
19‥‥透過層
19B‥‥着色層
19BA‥‥成膜用インク
19G‥‥着色層
19GA‥‥成膜用インク
19R‥‥着色層
19RA‥‥成膜用インク
20‥‥基板
21‥‥基板
22‥‥平坦化層
24‥‥スイッチング素子
27‥‥導電部
31‥‥隔壁
311‥‥隔壁面
32‥‥反射膜
33‥‥腐食防止膜
34‥‥陰極カバー
35‥‥樹脂層
36‥‥隔壁
100‥‥液滴吐出装置
101‥‥発光装置
102‥‥透過フィルタ
103‥‥カラーフィルタ
110‥‥ヘッド
111‥‥ヘッド本体
112‥‥振動板
113‥‥ピエゾ素子
114‥‥本体
115‥‥ノズルプレート
115P‥‥インク吐出面
116‥‥リザーバ
117‥‥インク室
118‥‥ノズル
130‥‥ベース
140‥‥テーブル
170‥‥テーブル位置決め手段
171‥‥第1移動手段
172‥‥モータ
180‥‥ヘッド位置決め手段
181‥‥第2移動手段
182‥‥リニアモータ
183、184、185‥‥モータ
190‥‥制御装置
191‥‥駆動回路
200、200R、200G、200B‥‥発光素子
241‥‥半導体層
242‥‥ゲート絶縁層
243‥‥ゲート電極
244‥‥ソース電極
245‥‥ドレイン電極
300‥‥表示装置
300R、300G、300B‥‥サブ画素
1100‥‥パーソナルコンピュータ
1102‥‥キーボード
1104‥‥本体部
1106‥‥表示ユニット
1200‥‥携帯電話機
1202‥‥操作ボタン
1204‥‥受話口
1206‥‥送話口
1300‥‥ディジタルスチルカメラ
1302‥‥ケース
1304‥‥受光ユニット
1306‥‥シャッタボタン
1308‥‥回路基板
1312‥‥ビデオ信号出力端子
1314‥‥入出力端子
1430‥‥テレビモニタ
1440‥‥パーソナルコンピュータ
B、G、R‥‥光
Claims (14)
- 成膜材料と、
前記成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有し、
前記液性媒体は、粘度が20cP未満である第1成分と、該第1成分の大気圧上での沸点に対して±30℃以内の大気圧上での沸点を有し、粘度が20cP以上である第2成分とを含有し、
前記第2成分は、前記第1成分100重量部に対して、20重量部以上500重量部以下の含有量で含まれることを特徴とする成膜用インク。 - 当該成膜用インクは、その粘度が20cP未満である請求項1に記載の成膜用インク。
- 前記液性媒体は、前記第1成分および前記第2成分のうち大気圧上での沸点が高いものの沸点より、大気圧上での沸点が低く、粘度が20cP未満である第3成分を含有する請求項1または2に記載の成膜用インク。
- 前記第3成分は、その大気圧上での沸点が200℃以上270℃以下である請求項3に記載の成膜用インク。
- 前記第1成分は、大気圧上での沸点が200℃以上300℃以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の成膜用インク。
- 前記第1成分は、その0.5wt%以上の重量の前記成膜材料を溶解し得る溶解度を有する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の成膜用インク。
- 前記第2成分は、前記成膜材料を溶解する溶解度が前記第1成分よりも低い請求項6に記載の成膜用インク。
- 前記第2成分は、水酸基を備える請求項1ないし7のいずれか1項に記載の成膜用インク。
- 前記第2成分は、芳香族を備える請求項8に記載の成膜用インク。
- 前記第2成分は、アセテート基を備える請求項8または9に記載の成膜用インク。
- 当該成膜用インクは、液滴として基板上の隔壁が有する開口部に供給した後、乾燥させることで成膜されるものである請求項1ないし10のいずれか1項に記載の成膜用インク。
- 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の成膜用インクを、基材上に設けられた隔壁が備える開口部内に液滴として供給して、液状被膜を形成する工程と、
前記液状被膜を加熱して乾燥させることで、前記開口部内に膜を成膜する工程とを有することを特徴とする成膜方法。 - 請求項12に記載の成膜方法により形成された膜またはそれを処理した膜を有することを特徴とする膜付きデバイス。
- 請求項13に記載の膜付きデバイスを有することを特徴とする電子機器。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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