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

成膜用インク、成膜方法、膜付きデバイスおよび電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】隔壁が備える開口部内に液滴として供給される成膜用インクの隔壁面への染み上がりが抑制または防止され、これにより、均一な膜厚で膜を開口部内に成膜し得る成膜用インクおよび成膜方法を提供すること、また、かかる成膜方法を用いて形成された膜を有する膜付きデバイスおよび電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の成膜用インク1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。【選択図】図1

Description

本発明は、成膜用インク、成膜方法、膜付きデバイスおよび電子機器に関する。
成膜方法としては、例えば、成膜材料を溶媒に溶解してなる成膜用インクを液滴吐出法を用いて基材上に供給し、その基材上の成膜用インクから溶媒を除去することにより膜を形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この成膜方法を用いて、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子の有機層(例えば、発光層および正孔輸送層等)、カラーフィルタの着色層および配線基板の導体パターン等を形成することが提案されている。
このような有機層や、導体パターン等の膜のパターニング(成膜方法)は、形成すべき膜の形状に対応した開口部を備える隔壁(バンク)を形成して成膜領域を確保した後、その開口部内に、成膜用インクを液滴として供給し、その後、加熱して溶媒を除去することにより行われる。
すなわち、かかる構成の膜の成膜方法では、通常、表面に撥水化処理が施された隔壁が備える開口部内に成膜用インク(液滴)が供給され、その後、自然乾燥および減圧乾燥等により加熱されることで、溶媒が除去されて膜が成膜される。
この際、膜は、コーヒーステイン現象により、中央部の膜厚が薄く、隔壁際の膜厚が厚くなる形状、すなわち、縦断面形状がU字形状に成膜される。
ここで、縦断面形状がU字形状をなす膜は、加熱により溶媒が除去される際に、隔壁の隔壁面を成膜材料が染み上がる「染み上がり」が発生することにより形成される。そのため、この「染み上がり」が生じることに起因して、均一な膜厚を有する膜を形成することが困難となるという問題が生じる。
かかる問題点を解消することを目的に、例えば、特許文献2では、開口部内に液滴を供給する塗布工程と、液滴を乾燥する乾燥工程とを、基板を同一のステージ上に載置された状態で実施し、これにより、各工程間の移行を速やかに行い、成膜材料の「染み上がり」を抑制して、均一な膜を成膜することが提案されている。なお、特許文献2では、さらに、これら塗布工程と乾燥工程とを、複数回繰り返し行うことにより、より均一な膜を成膜することも提案されている。
しかしながら、かかる方法では、乾燥時間が比較的長いインクの自然乾燥による「染み上がり」を抑制することができるが、乾燥時間が短い減圧乾燥で生じる「染み上がり」を効果的に抑制することはできず、さらに、かかる方法を実現する装置の作製に、膨大なコストを要するという問題がある。
特開平11−54270号公報 特開2006−346647号公報
本発明の目的は、隔壁が備える開口部内に液滴として供給される成膜用インクの隔壁面への染み上がりが抑制または防止され、これにより、均一な膜厚で膜を開口部内に成膜し得る成膜用インクおよび成膜方法を提供すること、また、かかる成膜方法を用いて形成された膜を有する膜付きデバイスおよび電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
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。
かかる構成の成膜用インクを用いることで、隔壁が備える開口部内に液滴として供給される成膜用インクの隔壁面への染み上がりを抑制または防止することができる。そのため、成膜される膜を、均一な膜厚を有するものとして成膜することができる。
本発明の成膜用インクは、その粘度が20cP未満であることが好ましい。
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。
本発明の成膜用インクでは、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、大気圧上での沸点が低く、粘度が20cP未満である第3成分を含有することが好ましい。
このように粘度の低い第3成分が含まれることで、成膜用インクを液滴として開口部内に供給する際に、液滴を形成するのに適した成膜用インクの粘度の範囲に、容易に設定することができるため、均一な大きさの液滴を優れた精度で吐出することができる。また、液滴の着弾後において、開口部内に液状被膜が形成される際に、開口部内を液滴が容易に濡れ広がることができる。
本発明の成膜用インクでは、前記第3成分は、その大気圧上での沸点が200℃以上270℃以下であることが好ましい。
これにより、第3成分は、液状被膜の加熱・乾燥の際に、第1成分および第2成分の揮発に先立って、より確実に揮発されるものとなる。
本発明の成膜用インクでは、前記第1成分は、大気圧上での沸点が200℃以上300℃以下であることが好ましい。
かかる範囲内の沸点を有することにより、大気圧(常圧)下において、不本意に成膜用インク(第1成分)が乾燥するのを的確に抑制することができるため、液滴の着弾後における成膜用インク(液滴)の開口部内の濡れ広がりが円滑に行われるとともに、成膜用インクの保存安定性の向上が図られる。
本発明の成膜用インクでは、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ことが好ましい。
かかる範囲内の溶解度を有することにより、第1成分に、成膜材料を十分に溶解させることができ、成膜用インク内において、成膜材料が析出(溶出)するのを的確に抑制または防止することができる。そのため、開口部内において、成膜用インク内に均質に溶解させた状態で、成膜用インクを均一に濡れ広げることができる。
本発明の成膜用インクでは、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成分よりも低いことが好ましい。
これにより、減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる時、揮発中において第2成分のインクに占める割合が大きくなった場合、たとえ液状被膜の隔壁面における染み上がりが発生したとしても、成膜材料の第2成分に対する溶解性が低いため、染み上がる前に成膜材料を開口部内にのみ析出させることができる。よって、隔壁面に成膜材料が染み上がることを、的確に抑制または防止することができるため、均一な膜厚を有する膜をより確実に形成することができる。さらに、第2成分由来の析出状態が宜しくない場合、成膜表層面全域に10nm以上の細かい凹凸を有する可能性もあるが、溶解度の高い第1成分も乾燥終了間際まで少なからず共存しているため、細かい凹凸は第1成分により解消される。よって、成膜表層面の凹凸が極めて小さい成膜を実現することができる。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、水酸基を備えることが好ましい。
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。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、芳香族を備えることが好ましい。
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。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、アセテート基を備えることが好ましい。
これにより、第2成分の高粘度化が容易に図られる。
本発明の成膜用インクは、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ことが好ましい。
このような成膜の際に、本発明の成膜用インクを用いることで、隔壁が備える開口部内に液滴として供給される成膜用インクの隔壁面への染み上がりを抑制または防止することができる。そのため、成膜される膜を、均一な膜厚を有するものとして成膜することができる。
本発明の成膜方法は、本発明の成膜用インクを、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。
かかる構成の成膜方法によれば、前記隔壁が備える開口部内に、均一な膜厚で成膜された膜を優れた成膜精度で形成することができる。
本発明の膜付きデバイスは、本発明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。
このような膜付きデバイスは、均一な膜厚で成膜された膜を備えるので、信頼性に優れる。
本発明の電子機器は、本発明の膜付きデバイス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。
本発明の成膜方法を説明するための図である。 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である。 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。 本発明の膜付きデバイスの一例である発光装置およびカラーフィルタを備える表示装置を示す断面図である。 図4に示す表示装置に備えられた発光装置の発光素子の一例を示す断面図である。 本発明の成膜方法を表示装置が備える発光素子の積層体の製造に適用した場合を説明する図である。 本発明の成膜方法をカラーフィルタの製造に適用した場合を説明する図である。 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。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 隔壁の開口部内に成膜された膜の膜厚を測定した位置を示す図(グラフ)である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
(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。
特に、本発明の成膜用インクは、前記液性媒体が、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成分とを主として含有していることを特徴としている。後に詳述するが、このような成膜用インクは、基材上に設けられた隔壁が備える開口部(凹部)内に液滴として供給して、開口部内に液状被膜を形成し、その後、この液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させることで膜が成膜されるが、前記減圧乾燥もしくは加熱乾燥の際に、隔壁の隔壁面を成膜材料が染み上がる「染み上がり」が発生するのを的確に抑制または防止することができる。そのため、成膜される膜を、均一な膜厚を有するものとして成膜することができる。
以下、本発明の成膜用インクの各成分を詳細に説明する。
(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。
このような成膜材料は、成膜の目的とする膜の種類に応じて決定されるものであり、特に限定されず、各種有機材料、各種無機材料およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、成膜材料としては、後述する、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子の各層(特に有機層)の構成材料またはその前駆体、配線基板の導体パターンの構成材料またはその前駆体、カラーフィルタの着色層の構成材料またはその前駆体等が挙げられる。
このように、前記成膜材料を有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の構成材料またはその前駆体とすることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層(例えば、正孔輸送層、正孔注入層、発光層、中間層等)を形成することができる。また、前記成膜材料を配線基板の導体パターンの構成材料またはその前駆体とすることにより、配線基板の導体パターンを形成することができる。さらに、前記成膜材料をカラーフィルタの着色層の構成材料またはその前駆体とすることにより、カラーフィルタの着色層を形成することができる。なお、これらの材料については、後に詳述する。
また、成膜材料としては、例えば、上記から選択される2種以上の成分を組み合わせて用いてもよい。
なお、成膜用インク中において、成膜材料は、後述する液性媒体に溶解しているものであってもよいし、分散しているものであってもよいが、成膜材料が液性媒体中に分散しているものである場合、成膜材料の平均粒径は、20〜100nmであるのが好ましく、5〜50nmであるのがより好ましい。これにより、成膜用インク中における成膜材料の分散安定性を優れたものとすることができる。
また、前記成膜材料が有機材料を主材料とするものである場合、第1成分および第2成分を適宜選択することにより、液性媒体に成膜材料を溶解させることができる。
一方、前記成膜材料が無機材料を含むものである場合や、前記成膜材料が有機材料であっても液性媒体に不溶である場合には、成膜材料を液性媒体に分散させればよい。
成膜用インク中における成膜材料の含有率は、成膜用インクの用途に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、0.01〜10wt%であるのが好ましく、0.05〜5wt%であるのがより好ましい。成膜材料の含有率が前記範囲内の値であると、成膜用の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)からの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとすることができる。
(液性媒体)
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。
特に、本発明の成膜用インクに含まれる液性媒体は、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成分とを主として含有している。
このような成膜用インク中において、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以上である成分である。粘度が20cP以上のように高粘度な成分が液性媒体中に含まれると、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。このような粘度の上昇は液体自身の流動性を低下させる。そのため、隔壁の隔壁面を成膜材料が染み上がる「染み上がり」が発生するのを的確に抑制または防止することができる。その結果、成膜される膜は、均一な膜厚を有するものとして成膜されることとなる。
さらに、第1成分と第2成分とは、大気圧上での沸点の差が±30℃以内のものである。このような沸点の差を有することで、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、第1成分と第2成分とを共沸させることができ、何れか一方が優先的に希発するのを防止しつつ、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。その結果、隔壁の隔壁面における染み上がりの発生が的確に抑制または防止される。
このような第1成分および第2成分は、前述したような沸点の関係を有し、成膜用インクが成膜用材料を溶解または分散させることができれば、特に限定されず、各種溶媒または各種分散媒を用いることができる。なお、以下では、第1成分および第2成分のうち少なくとも第1成分が、成膜用材料を溶解し得る溶媒である場合を一例に説明する。
なお、本明細書において、「常圧」とは、大気圧に等しい圧力を言い、具体的には、10Pa(1013mbar)である。また、「常温」とは、20℃±15℃(すなわち5℃以上35℃以下)の範囲を言う。
また、液性媒体は、成膜材料の種類や成膜の目的とする膜の用途に応じて最適なものを選択して用いることができる。
さらに、液性媒体は、成膜用インクに含まれる成膜材料やその他の成分に対する攻撃性ができるだけ少ないものを用いるのが好ましい。これにより、成膜用インクの変質・劣化を確実に抑制または防止することができる。
また、液性媒体は、成膜後に膜中に残留する可能性がある場合には、その膜の用途に応じた特性をできるだけ阻害しないものを用いるのが好ましい。例えば、成膜用インクを有機EL素子の有機層の成膜に用いる場合には、電気的特性をも考慮して液性媒体の各成分を選定するのが好ましい。また、成膜用インクをカラーフィルタの着色層の成膜に用いる場合には、光学的特性をも考慮して液性媒体の各成分を選定するのが好ましい。
以下、第1成分および第2成分について詳述する。
[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。
このような第1成分が含まれることで、液滴の着弾後において、開口部内に液状被膜が形成される際に、成膜材料が不本意に析出されることなく、開口部内を濡れ広がることができる。
このような第1成分Aとしては、特に限定されないが、例えば、A−1)ジベンジルエーテル(沸点298℃、粘度10.5cp、表面張力37N/m)、A−2)4−イソプロピルビフェニル(沸点291℃、粘度9.8cp、表面張力37N/m)、A−3)ベンジルフェニルエーテル(沸点288℃、粘度12cp、表面張力37N/m)、A−4)3-フェノキシトルエン(沸点272℃、粘度5.8cp、表面張力37N/m)、A−5)オクチルベンゼン(沸点268℃、粘度2.8cp、表面張力30N/m)、A−6)2-イソプロピルナフタレン(沸点268℃、粘度5.6cp、表面張力36N/m)、A−7)4-メチルビフェニル(沸点268℃、粘度10.2cp、表面張力37N/m)、A−8)ジフェニルメタン(沸点265℃、粘度5.5cp、表面張力37N/m)、A−9)ジフェニルエーテル(沸点260℃、粘度5.8cp、表面張力37N/m)、A−10)2-メチルビフェニル(沸点256℃、粘度10.0cp、表面張力37N/m)、A−11)1-メチルナフタレン(沸点244℃、粘度6.0cp、表面張力36N/m)、A−12)シクロヘキシルベンゼン(沸点236℃、粘度2.6cp、表面張力24N/m)、A−13)ヘプチルベンゼン(沸点235℃、粘度2.8cp、表面張力30N/m)、A−14)ヘキシルベンゼン(沸点226℃、粘度2.7cp、表面張力29N/m)、A−15)ペンチルベンゼン(沸点205℃、粘度2.7cp、表面張力29N/m)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
この第1成分は、その粘度が20cP未満であるものであるが、望ましくは1cP以下、さらに望ましくは10cP以下である。これにより、成膜用インクの粘度が不本意に上昇するのを的確に抑制することができるため、安定吐出が可能となり隔壁を備える開口部内に液滴として確実に供給することができるとともに、開口部内をより円滑に濡れ広げさせることができる。
また、この第1成分は、大気圧上での沸点が200℃以上300℃以下のものであることが好ましく、220℃以上280℃以下であることが好ましい。これにより、大気圧(常圧)下において、不本意に成膜用インク(第1成分)が乾燥するのを的確に抑制することができるため、液滴の着弾後における成膜用インク(液滴)の開口部内の濡れ広がりが円滑に行われるとともに、成膜用インクの保存安定性の向上が図られる。
また、第1成分は、本実施形態では、成膜材料を溶解し得る溶媒であり、第1成分の0.5wt%以上の重量の成膜材料を溶解し得る溶解度を有することが好ましく、1.5wt%以上4.5wt%以下の溶解度を有することがより好ましい。かかる範囲内の溶解度を有することにより、第1成分に、成膜材料を十分に溶解させることができ、成膜用インク内において、成膜材料が析出するのを的確に抑制または防止することができる。そのため、開口部内において、成膜用インク内に均質に溶解させた状態で、成膜用インクを均一に濡れ広げることができる。
[第2成分]
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。
このように高粘度な成分が液性媒体中に含まれると、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。そのため、隔壁の隔壁面を成膜材料が染み上がる「染み上がり」が発生するのを的確に抑制または防止することができる。その結果、成膜される膜は、均一な膜厚を有するものとして成膜されることとなる。
さらに、第2成分は、第1成分との大気圧上での沸点の差が±30℃以内のものである。このような沸点の差を有することで、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、第1成分と第2成分とを共沸させることができ、何れか一方が優先的に希発するのを防止しつつ、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。その結果、隔壁の隔壁面における染み上がりの発生が的確に抑制または防止される。
なお、この第2成分と第1成分とは、これらの共存下において、常温常圧で液状をなすものである。これにより、成膜用インクの液滴としての吐出が可能であり、さらに、この吐出の後に、開口部内を濡れ広げさせることができる。すなわち、成膜用インクとしての機能を発揮させることができる。さらに、第2成分と第1成分とは、成膜用インクが長期保存時においてもその全体に亘って均質なものであることが求められることから、相溶性を備えるものが、それぞれ、選択される。
このような第2成分としては、特に限定されないが、例えば、B−1)ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点298℃、粘度47cp、表面張力45N/m)、B−2)グリセリン(沸点290℃、粘度1412cp、表面張力63N/m)、B−3)トリエチレングリコール(沸点288℃、粘度39.5cp、表面張力45N/m)、B−4)2-(ベンジルオキシ)エタノール(沸点256℃、粘度20cp、表面張力40N/m)、B−5)ジエチルイミノジアセテート(沸点248℃、粘度104cp)、B−6)ジエチレングリコール(沸点245℃、粘度28.5cp、表面張力49N/m)、B−7)プロピレングリコールモノフェニルエーテル(沸点243℃、粘度23.2cp、表面張力38N/m)、B−8)エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点237℃、粘度37cp、表面張力42N/m)、B−9)1,3-プロパンジオール(沸点214℃、粘度39.2cp、表面張力47N/m)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらのなかでも、第2成分は、高い表面張力を有する水酸基を備えるものであることが好ましい。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成分として高い表面張力を有する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。さらに、隔壁の開口部から露出する基材の表面が、ITOのような金属酸化物で構成され、これにより、基材の表面から水酸基が露出することがあるが、この場合には、基材の表面と第2成分とは優れた親和性を有することとなるため、開口部内に液滴として供給された成膜用インクをより円滑に濡れ広げさせることができる。
この水酸基を有する第2成分は、さらに、芳香族を備えるものであることが好ましい。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。
また、第2成分は、アセテート基を備えるものであることが好ましい。これにより、第2成分の高粘度化が容易に図られる。
この第2成分は、その粘度が20cP以上であるものであるが、30cP以上1500cP以下であることが好ましい。これにより、開口部内に形成された液状被膜を加熱して乾燥させる際に、液状被膜の粘度をより高いものとすることができ、隔壁の隔壁面に、染み上がりが発生するのをより的確に抑制または防止することができる。
さらに、第1成分の粘度と第2成分との粘度の差は、10cP以上あることが望ましい。このように差を大きくすることで、第1成分および第2成分が揮発する際に、開口部内における成膜用インクそのものの粘度が増大することにより、隔壁の隔壁面への染み上がりを抑制または防止することができる。
また、この第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するが、±15℃以内の大気圧上での沸点を有することが好ましい。これにより、開口部内に形成された液状被膜を加熱して乾燥させる際に、第1成分と第2成分とをより確実に共沸させることができ、何れか一方が優先的に希発するのを防止しつつ、液状被膜の粘度をより確実に高いものとすることができる。その結果、隔壁の隔壁面における染み上がりの発生がより的確に抑制または防止される。
さらに、第2成分は、その表面張力が35mN/m以上であることが好ましく、40mN/m以上75mN/m以下であることが好ましい。これにより、成膜用インクを表面張力が高いものとし得るため、隔壁の隔壁面における成膜材料の染み上がりの発生を的確に抑制または防止することができる。
また、第2成分は、本実施形態では、第1成分が成膜材料を溶解し得る溶媒であるが、第2成分の成膜材料を溶解する溶解度が第1成分よりも低いことが好ましい。これにより、液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる時、揮発中において第2成分のインクに占める割合が大きくなった場合、たとえ液状被膜の隔壁面における染み上がりが発生したとしても、成膜材料の第2成分に対する溶解性が低いため、染み上がる前に成膜材料を開口部内にのみ析出させることができる。よって、隔壁面に成膜材料が染み上がることを、的確に抑制または防止することができるため、均一な膜厚を有する膜をより確実に形成することができる。さらに、第2成分由来の析出状態が宜しくない場合、成膜表層面全域に10nm以上の細かい凹凸を有する可能性もあるが、溶解度の高い第1成分も乾燥終了間際まで少なからず共存しているため、細かい凹凸は第1成分により解消される。よって、成膜表層面の凹凸が極めて小さい成膜を実現することができる。なお、第2成分は、具体的には、その0.1wt%以上の重量の成膜材料を溶解し得る溶解度を有することが好ましく、0.5wt%以上1.0wt%以下の溶解度を有することがより好ましい。これにより、前記効果を確実に得ることができる。
さらに、第2成分の含有量は、前記第1成分100重量部に対して、20重量部以上500重量部以下であるが、40重量部以上500重量部以下であることが好ましく、60重量部以上500重量部以下であることがさらに好ましい。20重量部以上500重量部以下の範囲内に設定することで、液状被膜の減圧乾燥もしくは加熱乾燥の際に、隔壁面における成膜材料の染み上がりが発生するのを的確に抑制または防止することができる。また、好ましい範囲、さらに好ましい範囲に設定することで、成膜用インクの粘度を、液滴として開口部内に吐出させるのに適した範囲を有するものに、容易に設定することが可能となる。
また、以上のような液性媒体は、成膜用インクにおいて、相溶性を示し、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いものであれば、前述した第2成分および第1成分以外の他の成分を含んでいてもよく、例えば、以下に示すような第3成分が含まれていてもよい。
[第3成分]
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。
このように粘度の低い第3成分が含まれることで、成膜用インクを液滴として開口部内に供給する際に、液滴を形成するのに適した成膜用インクの粘度の範囲に、容易に設定することができるため、均一な大きさの液滴を優れた精度で吐出することができる。また、液滴の着弾後において、開口部内に液状被膜が形成される際に、開口部内を液滴が容易に濡れ広がることができる。
さらに、第3成分は、第1成分および第2成分よりも揮発性が高いものであることから、液状被膜の減圧乾燥もしくは加熱乾燥の際に、第1成分および第2成分の揮発(除去)に先立って、揮発(除去)される。したがって、たとえ、この第3成分が除去される際に、隔壁の隔壁面に成膜用インクの染み上がりが生じたとしても、成膜用インク中には第1成分および第2成分が残存し、これら第1成分および第2成分の除去は、第3成分の除去が完了した後に生じる。そのため、第1成分および第2成分の除去の実施は、この染み上がりが解消された状態で開始される。よって、成膜用インクを、第3成分が含まれる構成としても、前述した成膜用インクを、第1成分および第2成分を含む構成とすることにより得られる効果を、同様に得られることとなる。
なお、第3成分は、常温常圧で液状をなすものであることが好ましい。これにより、成膜用インクの液滴としての開口部内での濡れ広がりの後に、第3成分を成膜用インクからより円滑に揮発させることができる。
また、この第3成分と第1成分および第2成分とは、成膜用インクが長期保存時においてもその全体に亘って均質なものであることが求められることから、相溶性を備えるものが、それぞれ、選択される。
このような第3成分Cとしては、特に限定されないが、例えば、C−1)トリエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点261℃、粘度2.9cp、表面張力28N/m)、C−2)ジエチレングリコールブチルエーテル(沸点256℃、粘度2.4cp、表面張力25N/m)、C−3)シクロヘキシルベンゼン(沸点236℃、粘度2.6cp、表面張力24N/m)、C−4)ヘプチルベンゼン(沸点235℃、粘度2.8cp、表面張力30N/m)、C−5)ヘキシルベンゼン(沸点226℃、粘度2.7cp、表面張力29N/m)、C−6)トリエチレングリコールエチルメチルエーテル(沸点225℃、粘度2.4cp、表面張力29N/m)、C−7)トリプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点215℃、粘度2.3cp、表面張力26N/m)、C−8)ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点212℃、粘度1.6cp、表面張力24N/m)、C−9)1,4-ジイソプロピルベンゼン(沸点210℃、粘度1.6cp、表面張力28N/m)、C−10)ペンチルベンゼン(沸点205℃、粘度2.7cp、表面張力29N/m)、C−11)1,3-ジイソプロピルベンゼン(沸点203℃、粘度2.7cp、表面張力29N/m)、C−12)エチレングリコールジブチルエーテル(沸点203℃、粘度2.4cp、表面張力24N/m)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
この第3成分は、その粘度が20cP未満であるものであるが、1cP以上5cP以下であることが好ましい。これにより、成膜用インクの粘度を、成膜用インクを液滴として開口部内に供給する際に適した範囲内に容易に設定することができるとともに、成膜用インクを、開口部内をより円滑に濡れ広がり得るものとすることができる。
この第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いが、第1成分および前記第2成分双方の沸点に対して、大気圧上での沸点が低いほうが好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
また、この第3成分は、大気圧上での沸点が200℃以上270℃以下のものであることが好ましく、210℃以上240℃以下であることがより好ましい。これにより、第3成分は、液状被膜の減圧乾燥もしくは加熱乾燥の際に、第1成分および第2成分の揮発(除去)に先立って、より確実に揮発(除去)されるものとなる。
さらに、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と第3成分との沸点の差は、30℃超であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましい。これにより、第3成分が成膜用インクから揮発することで除去される際に、この第3成分とともに第1成分および第2成分が不本意に揮発して除去されるのを、的確に抑制または防止することができる。
また、第3成分は、その表面張力が20mN/m以上30mN/m以下であることが好ましい。これにより、液滴の着弾後において、開口部内に液状被膜が形成される際に、液滴を、開口部内をより確実に濡れ広がるものとすることができる。
さらに、第3成分の含有量は、前記第1成分100重量部に対して、20重量部以上500重量部以下であることが好ましく、40重量部以上500重量部以下であることがより好ましい。第3成分の含有量を、かかる範囲内に設定することで、成膜用インクの粘度を、成膜用インクを液滴として開口部内に供給する際に適した範囲内に容易に設定することができるとともに、成膜用インクを、開口部内をより円滑に濡れ広がり得るものとすることができる。
なお、上述した第3成分の他に、液性媒体は、その他の成分として、相溶性を示し、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、または第1成分および前記第2成分双方の沸点に対して、大気圧上での沸点が低い第4の成分、および、第5の成分等を含むものであってよい。
以上説明したような成膜用インクは、後述するようなインクジェット法(液滴吐出法)を用いた成膜方法に用いられるものである。インクジェット法によれば、比較的簡単かつ確実に、基板上に形成された開口部内に、均一な大きさの液滴を、均一な液滴数(液滴量)で供給することができる。
以下、この成膜用インクを用いた、インクジェット法による成膜方法について説明する。
(成膜方法)
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。
図1は、本発明の成膜方法を説明するための図、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。
本発明の成膜方法(膜の製造方法)は、[1]前述した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(インク付与工程)と、[2]前記液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥して、液状被膜を乾燥させることで、前記成膜材料を主成分とする膜を形成する工程(乾燥工程)とを有する。
かかる構成の成膜方法によれば、前記隔壁が備える開口部内に、均質で均一な膜厚を有する膜を優れた成膜精度で形成することができる。
以下、本発明の成膜方法の各工程を順次詳細に説明する。
[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。
この基材15は、成膜の目的とする膜が形成される対象物であり、特に限定されず、例えば、各種基板や、各種基板を処理や加工等を施したもの等を用いることができる。
また、隔壁16は、基材15の上面のほぼ全面に、各種材料で構成される層を形成し、その後、この層をパターニングして開口部17を形成することで得ることができる。
1−2
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。
本実施形態では、液滴吐出法により開口部17内に成膜用インク1を供給する。すなわち、成膜用インクを吐出する液滴吐出装置を用いて、成膜用インク1を液滴として吐出し、開口部17内に成膜用インク1を供給する。
ここで、かかる液滴吐出装置の好適な実施形態について説明する。
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。
図2に示すように、液滴吐出装置100は、液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド。以下、単にヘッドと呼ぶ)110と、ベース130と、テーブル140と、インク貯留部(図示せず)と、テーブル位置決め手段170と、ヘッド位置決め手段180と、制御装置190とを有している。
ベース130は、テーブル140、テーブル位置決め手段170、およびヘッド位置決め手段180等の液滴吐出装置100の各構成部材を支持する台である。
テーブル140は、テーブル位置決め手段170を介してベース130に設置されている。また、テーブル140は、基材15を載置するものである。
また、テーブル140の裏面には、ラバーヒータ(図示せず)が配設されている。テーブル140上に載置された基材15は、その上面全体がラバーヒータにて所定の温度に加熱可能となっている。
テーブル位置決め手段170は、第1移動手段171と、モータ172とを有している。テーブル位置決め手段170は、ベース130におけるテーブル140の位置を決定し、これにより、ベース130における基材15の位置を決定する。
第1移動手段171は、Y方向と略平行に設けられた2本のレールと、当該レール上を移動する支持台とを有している。第1移動手段171の支持台は、モータ172を介してテーブル140を支持している。そして、支持台がレール上を移動することにより、基材15を載置するテーブル140は、Y方向に移動および位置決めされる。
モータ172は、テーブル140を支持しており、θz方向にテーブル140を揺動および位置決めする。
ヘッド位置決め手段180は、第2移動手段181と、リニアモータ182と、モータ183、184、185とを有している。ヘッド位置決め手段180は、ヘッド110の位置を決定する。
第2移動手段181は、ベース130から立設する2本の支持柱と、当該支持柱同士の間に当該支持柱に支持されて設けられ、2本のレールを有するレール台と、レールに沿って移動可能でヘッド110を支持する支持部材(図示せず)とを有している。そして、支持部材がレールに沿って移動することにより、ヘッド110は、X方向に移動および位置決めされる。
リニアモータ182は、支持部材付近に設けられており、ヘッド110のZ方向の移動および位置決めをすることができる。
モータ183、184、185は、ヘッド110を、それぞれα,β,γ方向に揺動および位置決めする。
以上のようなテーブル位置決め手段170およびヘッド位置決め手段180とにより、液滴吐出装置100は、ヘッド110のインク吐出面115Pと、テーブル140上の基材15との相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールできるようになっている。
図3に示すように、ヘッド110は、インクジェット方式(液滴吐出方式)によって成膜用インク1をノズル(突出部)118から吐出するものである。本実施形態では、ヘッド110は、圧電体素子としてのピエゾ素子113を用いてインクを吐出させるピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、成膜用インク1に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えないなどの利点を有する。
ヘッド110は、ヘッド本体111と、振動板112と、ピエゾ素子113とを有している。
ヘッド本体111は、本体114と、その下端面にノズルプレート115とを有している。そして、本体114を板状のノズルプレート115と振動板112とが挟み込むことにより、空間としてのリザーバ116およびリザーバ116から分岐した複数のインク室117が形成されている。
リザーバ116には、後述するインク貯留部より成膜用インク1が供給される。リザーバ116は、各インク室117に成膜用インク1を供給するための流路を形成している。
また、ノズルプレート115は、本体114の下端面に装着されており、インク吐出面115Pを構成している。このノズルプレート115には、成膜用インク1を吐出する複数のノズル118が、各インク室117に対応して開口されている。そして、各インク室117から対応するノズル(吐出部)118に向かって、インク流路が形成されている。
振動板112は、ヘッド本体111の上端面に装着されており、各インク室117の隔壁面を構成している。振動板112は、ピエゾ素子113の振動に応じて振動可能となっている。
ピエゾ素子113は、その振動板112のヘッド本体111と反対側に、各インク室117に対応して設けられている。ピエゾ素子113は、水晶等の圧電材料を一対の電極(不図示)で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路191に接続されている。
そして、駆動回路191からピエゾ素子113に電気信号を入力すると、ピエゾ素子113が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子113が収縮変形すると、インク室117の圧力が低下して、リザーバ116からインク室117に成膜用インク1が流入する。また、ピエゾ素子113が膨張変形すると、インク室117の圧力が増加して、ノズル118から成膜用インク1が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子113の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子113の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子113への印加電圧を制御することにより、成膜用インク1の吐出条件を制御し得るようになっている。
制御装置190は、液滴吐出装置100の各部位を制御する。例えば、駆動回路191で生成する印加電圧の波形を調節して成膜用インク1の吐出条件を制御したり、ヘッド位置決め手段180およびテーブル位置決め手段170を制御することにより基材15への成膜用インク1の吐出位置を制御したりする。
インク貯留部(図示せず)は、成膜用インク1を貯留する。
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。
以上説明したような液滴吐出装置100を用いて、ヘッド110から、成膜用インク1が液滴として吐出され、隔壁16が備える開口部17に着弾することで、開口部17内に成膜用インク1が供給される。
この液滴は、その吐出時において、2ng以上12ng以下の重さを有することが好ましく、7ng以上10ng以下の重さを有することがより好ましい。これにより、均一な重さを有する液滴を液滴吐出ヘッドから吐出させることができる。
また、成膜用インクの粘度は、例えば、20cP未満に設定されていることが好ましく、3cP以上15cP以下に設定されていることがより好ましい。これにより、前述した範囲の重さを有する液滴を、均一な重さを有する液滴として、確実にヘッド110から吐出させることができる。
そして、開口部17内に、液滴が着弾すると、すなわち、成膜用インク1が供給されると、この成膜用インク1が開口部17を濡れ広がり、その結果、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1(b)参照。)。
このインク付与工程[1]における雰囲気の温度および圧力は、それぞれ、成膜用インク1の組成や第1成分および第2成分の沸点および融点に応じて決められるものであり、開口部17内に成膜用インク1を付与することができれば、特に限定されないが、常温常圧であるのが好ましい。したがって、常温常圧下において、開口部17内に成膜用インク1を付与可能な成膜用インク1を用いるのが好ましい。これにより、インク付与工程[1]をより簡単に行い得る。
[2]乾燥工程
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。
これにより、液状被膜から液性媒体を除去して、液状被膜を乾燥させることで、図1(c)に示すように、成膜材料を主成分とする膜1Bが形成される。
この際、成膜用インク中において、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以上である成分である。粘度が20cP以上のように高粘度な成分が液性媒体中に含まれると、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。そのため、隔壁の隔壁面を成膜材料が染み上がる「染み上がり」が発生するのを的確に抑制または防止することができる。
さらに、第1成分と第2成分とは、大気圧上での沸点の差が±30℃以内のものである。このような沸点の差を有することで、開口部内に形成された液状被膜を減圧乾燥もしくは加熱乾燥させる際に、第1成分と第2成分とを共沸させることができ、何れか一方が優先的に揮発するのを防止しつつ、液状被膜の粘度をより高いものとすることができる。その結果、隔壁の隔壁面における染み上がりの発生が的確に抑制または防止される。
以上のことから、この液状被膜1Aを減圧乾燥もしくは加熱乾燥させて形成される膜1Bは、均質で均一な膜厚を有するものとして形成される。
乾燥工程[2]における雰囲気の温度および圧力は、それぞれ、成膜用インク1の組成や第1成分および第2成分の沸点および融点に応じて決められるものであり、基材15上の液状被膜1Aから第1成分および第2成分を除去することができれば、特に限定されないが、その加熱乾燥の温度は、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も高いのが好ましく、前記高いものの沸点よりも5〜30℃程度高いのがより好ましい。また、減圧乾燥の到達真空圧力は、10Pa以下、もしくは10−3Pa以下程度であるのがより好ましい。
また、減圧乾燥もしくは加熱乾燥の時間は、特に限定されないが、1分以上30分以下程度に設定される。
さらに、液状被膜1Aを加熱する方法は、特に限定されないが、ホットプレートや赤外線などで行うことができ、さらに、前述した液滴吐出装置100のテーブル140に設けられたラバーヒータにより行ってもよい。
なお、以上のようにして得られる膜1Bは、成膜の目的とする膜の構成材料またはその前駆体で構成されたものとなる。
そして、成膜材料として前駆体を用いた場合、膜1Bは、必要に応じて、所定の処理が施される。例えば、成膜材料が低分子量化合物である場合、その低分子量化合物の重合反応を生じさせる処理を行うことにより、高分子量化合物を含んで構成された膜を得ることができる。また、成膜材料が樹脂材料である場合、その樹脂材料の架橋反応を生じさせる処理を行うことにより、高分子量化合物を含んで構成された膜を得ることができる。また、成膜材料が金属粒子およびバインダー(樹脂材料)を含むものである場合、膜1Bに焼成処理を施すことにより、金属で構成された膜を得ることができる。
以上のような工程を経ることで、開口部17内に、均質で均一な膜厚を有する膜1Bが優れた成膜精度で形成される。
(表示装置)
次に、本発明の膜付きデバイスについて説明する。
図4は、本発明の膜付きデバイスの一例である発光装置およびカラーフィルタを備える表示装置を示す断面図、図5は、図4に示す表示装置に備えられた発光装置の発光素子の一例を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図4中および図5中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
図4に示す表示装置300は、複数の発光素子200R、200G、200Bを備える発光装置101と、各発光素子200R、200G、200Bに対応して設けられた透過層19を備える透過フィルタ102とを有している。
このような表示装置300は、複数の発光素子200R、200G、200Bおよび複数の透過層19がサブ画素300R、300G、300Bに対応して設けられ、トップエミッション構造のディスプレイパネルを構成している。
なお、本実施形態では表示装置の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用した例に説明するが、パッシブマトリックス方式を採用したものであってもよい。
発光装置101は、基板21と、複数の発光素子200R、200G、200Bと、複数のスイッチング素子24とを有している。
基板21は、複数の発光素子200R、200G、200Bおよび複数のスイッチング素子24を支持するものである。本実施形態の各発光素子200R、200G、200Bは、基板21とは反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)である。したがって、基板21には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。なお、各発光素子200R、200G、200Bが基板21側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)である場合には、基板21は、実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)とされる。
基板21の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
このような基板21の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
このような基板21上には、複数のスイッチング素子24がマトリクス状に配列されている。
各スイッチング素子24は、各発光素子200R、200G、200Bに対応して設けられ、各発光素子200R、200G、200Bを駆動するための駆動用トランジスタである。
このような各スイッチング素子24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
このような複数のスイッチング素子24を覆うように、絶縁材料で構成された平坦化層22が形成されている。
平坦化層22上には、各スイッチング素子24に対応して発光素子200R、200G、200Bが設けられている。
発光素子200Rは、平坦化層22上に、反射膜32、腐食防止膜33、陽極3、積層体(有機EL発光部)14(14R)、陰極12、陰極カバー34がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子200R、200G、200Bの陽極3は、画素電極を構成し、各スイッチング素子24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。また、各発光素子200R、200G、200Bの陰極12は、共通電極とされている。
このような発光素子200R、200G、200Bがそれぞれ備える積層体14R、14G、14Bは、それぞれ、前述したような成膜方法により形成することができる。その場合、成膜用インクの成膜材料として、後述する積層体14R、14G、14Bが備える各層に含まれる構成材料が含有される。なお、積層体14R、14G、14Bの製造方法については、後に詳述する。
また、発光素子200G、200Bの構成は、それぞれ、発光層6の構成(すなわち、発光色が異なること)以外は、発光素子200Rと同様に構成することができる。なお、発光素子200R、200G、200Bは、発光層6の構成以外が互いに同じ構成であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。例えば、発光素子200R、200G、200Bの積層体14R、14G、14Bは、発光層6の構成以外が互いに同じ構成であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。ただし、積層体14R、14G、14Bが互いに異なる構成である場合、本発明の成膜用インクおよび成膜方法を適用することによる効果が顕著となる。
隣接する発光素子200R、200G、200B同士の間には、隔壁31が設けられている。
この隔壁31は、隣接する発光素子200R、200G、200B同士の発光が干渉するし合うのを防止する機能を有する。また、後に詳述するように、液滴吐出法により積層体14R、14G、14Bを製造する際に、隔壁31は、インクをせき止める機能を有する。
このように構成された発光装置101には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成された樹脂層35を介して、透過フィルタ102が接合されている。
透過フィルタ102は、基板20と、複数の透過層19と、遮光層(隔壁)36とを有している。
基板(封止基板)20は、各透過層19および隔壁36を支持するものである。前述したように本実施形態の各発光素子200R、200G、200Bはトップエミッション型であるため、基板20には、透明基板が用いられる。
このような基板20の構成材料としては、基板20が光透過性を有するものであれば、特に限定されず、前述した基板20の構成材料と同様のものを用いることができる。
複数の透過層19は、それぞれ、発光素子200R、200G、200Bに対応して設けられている。
各透過層19は、それぞれ、発光素子200Rからの赤色の光R、発光素子200Gからの赤色の光G、および、発光素子200Gからの赤色の光Bを透過するフィルタ部である。このような発光素子200R、200G、200Bから発光される光R、G、Bを透過層19で透過させることで、フルカラー画像を表示することができる。
この透過層19は、透光性を有する樹脂材料で構成されている。この樹脂材料として、基板21の構成材料で挙げたもののうち、透光性を有するものが用いられる。
隣接する透過層19同士の間には、隔壁36が形成されている。
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。
(発光素子)
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。
図5に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)200Rは、発光スペクトルがR(赤色)の光を発光させる赤色発光層6を備えるものである。
このような発光素子200Rでは、前述したように2つの電極間(陽極3と陰極12との間)に積層体14が介挿されており、この積層体14は、図5に示すように、陽極3側から陰極12側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層6と電子輸送層10と電子注入層11とがこの順に積層されている。
言い換えすれば、発光素子200Rは、陽極3と正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層6と電子輸送層10と電子注入層11と陰極12とがこの順に積層されてなるものである。
また、本実施形態では、陽極3と平坦化層22との間に、反射膜32および腐食防止膜33が設けられ、また、陰極12の積層体14と反対側には、陰極カバー(封止層)34が設けられている。
このような発光素子200Rにあっては、赤色発光層6に対し、陰極12側から電子が供給(注入)されるとともに、陽極3側から正孔が供給(注入)される。そして、赤色発光層6では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(赤色の蛍光やりん光)を放出(発光)する。これにより、発光素子200Rは、赤色発光する。そして、このような発光が、透過フィルタ102側から取り出されるときに、反射膜32と陰極12との間を反射する共振効果により増強されるが、この取り出しの際に、積層体14Rが、後述のように、本発明の成膜方法を適用して、均一な厚さに形成されいる。したがって、光路長の均一化がなされていることから、隔壁31の際部において増強ムラを生じさせることなく、発光光を増強させることができる。
このような発光素子200Rを構成する各層は、前述した成膜方法により形成することができる。特に、有機材料で構成された層、より好ましくは発光層を前述した成膜方法により形成するのが好ましい。その場合、成膜用インクには、後述する発光層を構成する材料またはその前駆体が含まれる。
以下、発光素子200Rを構成する各部を順次説明する。
(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。
陽極3の構成材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
(陰極)
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。
陰極12の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
特に、陰極12の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極12の構成材料として用いることにより、陰極12の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極12の平均厚さは、特に限定されないが、80〜10000nm程度であるのが好ましく、100〜500nm程度であるのがより好ましい。
(正孔注入層)
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。
この正孔注入層4の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、PEDOT/PSS/Nafion(登録商標)、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニル−p−ジアミノベンゼンおよびその誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような正孔注入層4の平均厚さは、特に限定されないが、5〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
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)
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。
この正孔輸送層5の構成材料((正孔輸送材料))としては、特に限定されないが、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
p型の高分子材料(有機ポリマー)としては、例えば、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)等のポリアリールアミンのようなアリールアミン骨格を有するもの、フルオレン−ビチオフェン共重合体のようなフルオレン骨格を有するもの、フルオレン−アリールアミン共重合体のようなアリールアミン骨格およびフルオレン骨格の双方を有するもの、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。
このようなp型の高分子材料は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等が挙げられる。
一方、p型の低分子材料としては、例えば、1,1−ビス(4−ジ−パラ−トリアミノフェニル)シクロへキサン、1,1’−ビス(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、4,4’,4’’−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD1)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メトキシフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD3)、N,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、TPTEのようなアリールアミン系化合物、N,N,N’,N’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(パラ−トリル)−パラ−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(メタ−トリル)−メタ−フェニレンジアミン(PDA)のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、N−イソプロピルカルバゾール、N−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、4−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、OZのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、m−MTDATAのようなトリフェニルメタン系化合物、1−フェニル−3−(パラ−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン(シクロヘキサジエン)系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ジ(4−ジメチルアミノフェニル)−1,3,4,−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、2,4,7,−トリニトロ−9−フルオレノン、2,7−ビス(2−ヒドロキシ−3−(2−クロロフェニルカルバモイル)−1−ナフチルアゾ)フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、1,4−ジチオケト−3,6−ジフェニル−ピロロ−(3,4−c)ピロロピロールのようなピロール系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ(t−ブチル)銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられる。
このような正孔輸送層5の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔輸送層5は、省略することができる。
(赤色発光層)
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。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
赤色蛍光材料としては、赤色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、ペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−(1−シアノビニレンフェニレン)]、ポリ[{9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−シアノビニレン)フルオレニレン}オルト- コ- {2,5−ビス(N,N’-ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン}]、ポリ[{2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−(1−シアノビニレンフェニレン)}−コ- {2,5−ビス(N,N’-ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン}]等を挙げられる。
赤色燐光材料としては、赤色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、これら金属錯体の配位子の内の少なくとも1つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものも挙げられる。より具体的には、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム(アセチルアセトネート)(btp2Ir(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−12H,23H−ポルフィリン−白金(II)、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム、ビス(2−フェニルピリジン)イリジウム(アセチルアセトネート)が挙げられる。
また、赤色発光層6中には、前述した赤色発光材料の他に、赤色発光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。
ホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを赤色発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させて、赤色発光材料を励起する機能を有する。このようなホスト材料を用いる場合、例えば、ゲスト材料である赤色発光材料をドーパントとしてホスト材料にドープして用いることができる。
このようなホスト材料としては、用いる赤色発光材料に対して前述したような機能を発揮するものであれば、特に限定されないが、赤色発光材料が赤色蛍光材料を含む場合、例えば、ナフタセン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体のようなアセン誘導体(アセン系材料)、ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq)等のキノリノラト系金属錯体、トリフェニルアミンの4量体等のトリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることもできる。
前述したような赤色発光材料(ゲスト材料)およびホスト材料を用いる場合、赤色発光層6中における赤色発光材料の含有量(ドープ量)は、0.01〜10wt%であるのが好ましく、0.1〜5wt%であるのがより好ましい。赤色発光材料の含有量をこのような範囲内とすることで、発光効率を最適化することができる。
このような赤色発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
(電子輸送層)
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。
電子輸送層10の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層10の平均厚さは、特に限定されないが、0.5〜100nm程度であるのが好ましく、1〜50nm程度であるのがより好ましい。
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)
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。
この電子注入層11の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物等)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層11を構成することにより、発光素子200は、高い輝度が得られるものとなる。
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、LiO、LiO、NaS、NaSe、NaO等が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF、BaF、SrF、MgF、BeF等が挙げられる。
また、無機半導体材料としては、例えば、Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnのうちの少なくとも1つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層11の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、0.2〜100nm程度であるのがより好ましく、0.2〜50nm程度であるのがさらに好ましい。
なお、この電子注入層11は、省略することができる。
以上のように発光素子200Rが構成される。また、発光素子200G、200Bは、発光素子200Rが備える赤色発光層6に代えて、それぞれ、以下に示すような、緑色発光層および青色発光層を備えるものであり、これにより、発光スペクトルがG(緑色)およびB(青色)の光を発光する。
(青色発光層)
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。
このような青色発光材料としては、例えば、各種青色蛍光材料および青色燐光材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
青色蛍光材料としては、青色の蛍光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、ジスチリルジアミン系化合物等のジスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ポリ[(9.9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジヘキシルオキシフルオレン−2,7−ジイル)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−{2−エトキシヘキシルオキシ}フェニレン−1,4−ジイル)]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(エチルニルベンゼン)]等が挙げられる。
青色燐光材料としては、青色の燐光を発するものであれば、特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、具体的には、ビス[4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C’]−ピコリネート−イリジウム、トリス[2−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジネート−N,C’]イリジウム、ビス[2−(3,5−トリフルオロメチル)ピリジネート−N,C’]−ピコリネート−イリジウム、ビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C’)イリジウム(アセチルアセトネート)等が挙げられる。
また、青色発光層8中には、前述した青色発光材料の他に、青色発光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。
このようなホスト材料としては、前述した赤色発光層(第1の発光層)6で説明したホスト材料と同様のものを用いることができる。
また、このような青色発光層8のホスト材料は、赤色発光層6のホスト材料と同様に、アセン誘導体(アセン系材料)を用いるのが好ましい。これにより、青色発光層8をより高輝度かつ高効率で赤色発光させることができる。
(緑色発光層)
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。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、例えば、各種緑色蛍光材料および緑色燐光材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
緑色蛍光材料としては、緑色の蛍光を発するものであれば特に限定されず、例えば、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体等のキナクリドンおよびその誘導体、9,10−ビス[(9−エチル−3−カルバゾール)−ビニレニル]−アントラセン、ポリ(9,9−ジヘキシル−2,7−ビニレンフルオレニレン)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−コ−(1,4−ジフェニレン−ビニレン−2−メトキシ−5−{2−エチルヘキシルオキシ}ベンゼン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−オルト−コ−(2−メトキシ−5−(2−エトキシルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]等が挙げられる。
緑色燐光材料としては、緑色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、具体的には、ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジネート−N,C’)イリジウム(アセチルアセトネート)、ファク−トリス[5−フルオロ−2−(5−トリフルオロメチル−2−ピリジン)フェニル−C,N]イリジウム等が挙げられる。
また、緑色発光層9中には、前述した緑色発光材料の他に、緑色発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれていてもよい。
このようなホスト材料としては、前述した赤色発光層(第1の発光層)6で説明したホスト材料と同様のものを用いることができる。
また、このような緑色発光層9のホスト材料は、赤色発光層6のホスト材料と同様に、アセン誘導体(アセン系材料)を用いるのが好ましい。これにより、緑色発光層9をより高輝度かつ高効率で赤色発光させることができる。
さらに、この緑色発光層9のホスト材料は、前述した青色発光層8のホスト材料と同一であるのが好ましい。これにより、双方の発光層8、9において、緑色の光と青色の光とをバランスよく発光させることができるようになる。
(発光素子における積層体の製造方法)
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。
以下、本発明の成膜方法を用いた、積層体14R、14G、14Bの製造方法(形成方法)について説明する。
図6は、本発明の成膜方法を表示装置が備える発光素子の積層体の製造に適用した場合を説明する図である。
なお、以下の説明では、積層体14R、14G、14Bが備える各層を形成するための成膜用インクを用いる点以外は、前述した成膜方法と同様であるので、前述した成膜方法と同様の事項については、その説明を省略する。
また、本実施形態では、積層体14Rは、陽極3側から陰極12側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と赤色発光層6と電子輸送層10と電子注入層11とがこの順に積層されたものであり、積層体14G、14Bは、それぞれ、積層体14Rが備える赤色発光層6に代えて緑色発光層および青色発光層を備えるものであることから、以下では、積層体14Rを、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、成膜する場合を一例に説明する。
A−1
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。
成膜用インク4Aは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
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。
なお、隔壁31の開口部から露出する陽極3の表面には、陽極3の構成材料として前述した酸化物(金属酸化物)を用いた場合、水酸基が露出している。そのため、第2成分として、水酸基を備えるものを用いることで、陽極3の表面と第2成分とが優れた親和性を有することとなる。そのため、開口部内に液滴として供給された成膜用インク4Aをより円滑に陽極3上を濡れ広げさせることができる。
さらに、隔壁31の隔壁面311の表面に、撥液性を付与する表面処理を施した場合、この表面にはフッ素元素が露出している。そのため、第2成分として、水酸基を備えるものを用いることで、隔壁面311の表面と成膜用インク4Aとの間に反発する反発力が生じ、これにより、隔壁面311において、成膜用インク4Aに含まれる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。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、陽極3上に付与された成膜用インク4Aを減圧乾燥もしくは加熱乾燥する。
これにより、図6(c)に示すように、成膜用インク4Aから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク4Aが乾燥することで、正孔注入層4が形成される。
A−2
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。
成膜用インク5Aは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
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。
なお、隔壁31の隔壁面311の表面に、撥液性を付与する表面処理を施した場合、この表面にはフッ素元素が露出している。そのため、第2成分として、水酸基を備えるものを用いることで、隔壁面311の表面と成膜用インク5Aとの間に反発する反発力が生じ、これにより、隔壁面311において、成膜用インク5Aに含まれる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。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、正孔注入層4上に付与された成膜用インク5Aを減圧乾燥もしくは加熱乾燥する。
これにより、成膜用インク5Aから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク5Aが乾燥することで、正孔輸送層5が形成される。
A−3
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。
なお、隔壁31の隔壁面311の表面に、撥液性を付与する表面処理を施した場合、この表面にはフッ素元素が露出している。そのため、第2成分として、水酸基を備えるものを用いることで、隔壁面311の表面と成膜用インク6Aとの間に反発する反発力が生じ、これにより、隔壁面311において、成膜用インク6Aに含まれる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。
成膜用インク6Aは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
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。
そして、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様にして、正孔輸送層5上に付与された成膜用インク6Aを減圧乾燥もしくは加熱乾燥する。
これにより、成膜用インク6Aから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク6Aが乾燥することで、赤色発光層6が形成される。
A−4
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。
この電子輸送層10は、特に限定されないが、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等の気相プロセスを用いて形成するのが好ましい。気相プロセスを用いることにより、赤色発光層6と電子輸送層10との間での層溶解を防止しつつ、電子輸送層10を確実に形成することができる。
A−5
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。
この電子注入層11は、特に限定されないが、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等の気相プロセスを用いて形成するのが好ましい。気相プロセスを用いることにより、電子輸送層10と電子注入層11との間での層溶解を防止しつつ、電子注入層11を確実に形成することができる。
以上のようにして、隔壁31の開口部から露出する陽極3上に、積層体14Rを製造することができる。なお、積層体14R、14G、14Gは、それぞれ、独立して形成するようにしてもよいし、一括して形成してもよい。
このようにして得られた膜付きデバイスである表示装置300が備える積層体14R、14G、14Bは、隔壁31により、これらの混合が防止されるとともに、これら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。
このような成膜方法は、積層体14R、14G、14Bの製造に限らず、カラーフィルタ103の製造にも適用することができる。
(カラーフィルタの製造方法)
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。
図7は、本発明の成膜方法をカラーフィルタの製造に適用した場合を説明する図である。
なお、以下の説明では、色の異なる複数種の成膜用インクを用いる点以外は、前述した成膜方法と同様であるので、前述した成膜方法と同様の事項については、その説明を省略する。
このカラーフィルタ103は、図7(e)に示すように、複数の着色層19R、19G、19Bと、遮光層(隔壁)36と、各着色層19R、19G、19Bおよび隔壁36を支持する基板20と、を有している。
このカラーフィルタ103において、着色層19Rは、発光素子200Rからの光WRを赤色に変換するフィルタ部である。また、着色層19Gは、発光素子200GからのWGを緑色に変換するフィルタ部である。また、着色層19Bは、発光素子200Bからの光WBを青色に変換するフィルタ部である。
かかる構成のカラーフィルタ103において、各着色層19R、19G、19Bの形成に、本発明の成膜用インクが用いられるが、以下、本発明の成膜用インクを用いたカラーフィルタ103の製造方法について説明する。
B−1
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。
また、必要に応じて、隔壁36(バンク)が形成の形成に先立って、大気圧下の酸素プラズマ処理によって、基材15Aを親液化してもよい。
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。
B−2
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。
成膜用インク19RAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19RAの成膜材料は、赤色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19RAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
B−3
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。
これにより、図7(c)に示すように、成膜用インク19RAから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク19RAが乾燥することで、着色層19Rが形成される。
その後、図7(c)に示すように、着色層19Gが形成されるべき区画に、成膜用インク19GAを供給する。このとき、着色層19Rは固体状であるので、他の区画へ流れ出すことはない。
本工程における基材15Aへの成膜用インク19GAの付与も、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。
成膜用インク19GAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19GAの成膜材料は、緑色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19GAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
B−4
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。
これにより、図7(d)に示すように、成膜用インク19GAから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク19GAが乾燥することで、着色層19Gが形成される。
その後、図7(d)に示すように、着色層19Bが形成されるべき区画に、成膜用インク19BAを供給する。このとき、着色層19R、19Gはそれぞれ固体状であるので、他の区画へ流れ出すことはない。
本工程における基材15Aへの成膜用インク19BAの付与も、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。
成膜用インク19BAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19BAの成膜材料は、青色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19BAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
B−5
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。
これにより、図7(e)に示すように、成膜用インク19BAから第1成分が除去され、その結果、成膜用インク19BAが乾燥することで、着色層19Bが形成される。
以上のようにして、基材15A上の開口部内に固体状の着色層19R、19G、19Bが形成される。なお、基材15A上に、成膜用インク19RA、19GA、19BAを全て付与した後に、前述した成膜方法の乾燥工程[2]と同様の処理を一括して施し、着色層19R、19G、19Bを一括して形成してもよい。
以上のようにして、カラーフィルタ103を製造することができる。
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。
(他の応用例)
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。
導体パターンを形成するための成膜用インクは、導体パターン前駆体を形成するためのインクである。
具体的には、成膜用インクの成膜材料は、金属粒子を含んでいる。そして、成膜用インクは、金属粒子を分散媒に分散してなる分散液である。
かかる金属粒子としては、銀粒子が好適に用いられ、銀粒子の平均粒径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、10nm以上30nm以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性をより高いものとすることができるとともに、微細な導体パターンを容易に形成することができる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。
また、銀粒子(金属粒子)は、その表面に分散剤が付着した銀コロイド粒子(金属コロイド粒子)として、分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、銀粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、インクの吐出安定性が特に優れたものとなる。
インク中における銀コロイド粒子の含有量は、1wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上50wt%以下であるのがより好ましい。
また、導体パターンを形成するための成膜用インクの成膜材料は、有機バインダーを含んでいてもよい。有機バインダーは、成膜用インクによって形成された導体パターン前駆体において、銀粒子の凝集を防止するものである。また、焼結時においては、有機バインダーは、分解されて除去されることができ、導体パターン前駆体中の銀粒子同士は、結合して導体パターンを形成する。
有機バインダーとしては、特には限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール#200(重量平均分子量200)、ポリエチレングリコール#300(重量平均分子量300)、ポリエチレングリコール#400(平均分子量400)、ポリエチレングリコール#600(重量平均分子量600)、ポリエチレングリコール#1000(重量平均分子量1000)、ポリエチレングリコール#1500(重量平均分子量1500)、ポリエチレングリコール#1540(重量平均分子量1540)、ポリエチレングリコール#2000(重量平均分子量2000)等のポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール#200(重量平均分子量:200)、ポリビニルアルコール#300(重量平均分子量:300)、ポリビニルアルコール#400(平均分子量:400)、ポリビニルアルコール#600(重量平均分子量:600)、ポリビニルアルコール#1000(重量平均分子量:1000)、ポリビニルアルコール#1500(重量平均分子量:1500)、ポリビニルアルコール#1540(重量平均分子量:1540)、ポリビニルアルコール#2000(重量平均分子量:2000)等のポリビニルアルコール、ポリグリセリン、ポリグリセリンエステル等のポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、ポリグリセリンエステルとしては、例えば、ポリグリセリンのモノステアレート、トリステアレート、テトラステアレート、モノオレエート、ペンタオレエート、モノラウレート、モノカプリレート、ポリシノレート、セスキステアレート、デカオレエート、セスキオレエート等が挙げられる。
また、インク中における有機バインダーの含有量は、1wt%以上30wt%以下であるのが好ましく、5wt%以上20wt%以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性を特に優れたものとしつつ、クラック、断線の発生をより効果的に防止することができる。これに対して、有機バインダーの含有量が前記下限値未満であると、有機バインダーの組成によっては、クラックの発生を防止する効果が小さくなる場合がある。また、有機バインダーの含有量が前記上限値を超えると、有機バインダーの組成によっては、インクの粘度を十分に低いものとすることが困難な場合がある。
(電子機器)
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。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の表示装置300で構成されている。
図9は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
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。
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ1300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。
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
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。
なお、本発明の電子機器は、図8のパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、図9の携帯電話機、図10のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
以上、本発明の成膜用インク、成膜方法、膜付きデバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
例えば、前述した実施形態では、発光素子が3層の発光層を有するものについて説明したが、発光層が1層または2層であってもよいし、4層以上であってもよい。また、発光層の発光色としては、前述した実施形態のR、G、Bに限定されない。
また、本発明の成膜方法を用いて複数の層を積層する場合、後の膜形成時に用いる液性媒体の種類を選定したり、先に形成した膜を架橋反応させたりすることにより、先に形成した膜が後の膜形成時に溶解するのを防止することができる。
また、本発明の膜付きデバイスとしては、前述したカラーフィルタ、発光装置、配線基板に限定されず、成膜用インクを用いて形成された膜を有するデバイスであれば、様々なデバイスに適用できる。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
・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。
なお、これら成膜用インクを調製する際に用いた液性媒体としては、第1成分として、ジベンジルエーテル、4-イソプロピルビフェニル、ベンジルフェニルエーテル、3-フェノキシトルエン、オクチルベンゼン、2-イソプロピルナフタレン、4-メチルビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、2-メチルビフェニル、1- メチルナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ペンチルベンゼンをそれぞれ用意し、表1に示すように、これら第1成分を液性媒体として用いた。また、前記第1成分の他に、第2成分として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、グリセリン、トリエチレングリコール、2-(ベンジルオキシ)エタノール、ジエチルイミノジアセテート、ジエチレングリコール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、1,3-プロパンジオールをそれぞれ用意し、表2、3に示すような、第1成分と第2成分との組み合わせ、および、含有比率とするものを液性媒体として用いた。
1−2.正孔輸送層(または正孔注入層)の成膜
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。
その後、25℃で減圧乾燥(到達真空度: 10−3Pa)することにより、正孔輸送層(または正孔注入層)をそれぞれ形成した。
なお、インクジェット法により供給する液滴は、重さが10ngのものとし、この液滴16〜40滴を開口部内に供給した。
1−3.膜平坦性の評価
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
▲: 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。
Figure 2016108374
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表1に示すように、液性媒体を第1成分を単独で含むものとした場合には、かかる液性媒体を含む成膜用インクを用いて形成された正孔輸送層(または正孔注入層)は、成膜用インクの染み上りが抑制されなかったことに起因して、隔壁際膜厚が、中央部膜厚の1.1倍よりも厚くなっており、正孔輸送層(または正孔注入層)を均一な膜厚で成膜することができなかった。
これに対して、表2〜7に示すように、液性媒体を沸点差が30℃以上の第1成分と第2成分とを含むものとし、さらに、これらの含有率(第2成分:第1成分)を20:100〜500:100とすることで、成膜用インクの染み上りを抑制することができ、この成膜用インクを用いて形成された正孔輸送層(または正孔注入層)を、隔壁際膜厚が中央部膜厚の1.1倍よりも薄くなっているもの、すなわち、均一な膜厚の正孔輸送層(または正孔注入層)として成膜することができた。
2.成膜材料として高分子の発光材料を用いた場合
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。
なお、これら成膜用インクを調製する際に用いた液性媒体としては、第1成分として、ジベンジルエーテル、4-イソプロピルビフェニル、ベンジルフェニルエーテル、3-フェノキシトルエン、オクチルベンゼン、2-イソプロピルナフタレン、4-メチルビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、2-メチルビフェニル、1- メチルナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ペンチルベンゼンをそれぞれ用意し、表4に示すように、これら第1成分を液性媒体として用いた。また、前記第1成分の他に、第2成分として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、グリセリン、トリエチレングリコール、2-(ベンジルオキシ)エタノール、ジエチルイミノジアセテート、ジエチレングリコール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、1,3-プロパンジオールをそれぞれ用意し、表5、6に示すような、第1成分と第2成分との組み合わせ、および、含有比率とするものを液性媒体として用いた。
2−2.発光層の成膜
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。
その後、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。
なお、インクジェット法により供給する液滴は、重さが10ngのものとし、この液滴16〜40滴を開口部内に供給した。
2−3.膜平坦性の評価
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
▲: 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。
Figure 2016108374
Figure 2016108374
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表8に示すように、液性媒体を第1成分を単独で含むものとした場合には、かかる液性媒体を含む成膜用インクを用いて形成された発光層は、成膜用インクの染み上りが抑制されなかったことに起因して、隔壁際膜厚が、中央部膜厚の1.1倍よりも厚くなっており、発光層を均一な膜厚で成膜することができなかった。
これに対して、表9〜16に示すように、液性媒体を沸点差が30℃以上の第1成分と第2成分とを含むものとし、さらに、これらの含有率(第2成分:第1成分)を20:100〜500:100とすることで、成膜用インクの染み上りを抑制することができ、この成膜用インクを用いて形成された発光層を、隔壁際膜厚が中央部膜厚の1.1倍よりも薄くなっているもの、すなわち、均一な膜厚の発光層として成膜することができた。
3.成膜材料として低分子の正孔輸送材料(正孔注入材料)を用いた場合
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。
なお、これら成膜用インクを調製する際に用いた液性媒体としては、第1成分として、ジベンジルエーテル、4-イソプロピルビフェニル、ベンジルフェニルエーテル、3-フェノキシトルエン、オクチルベンゼン、2-イソプロピルナフタレン、4-メチルビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、2-メチルビフェニル、1- メチルナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ペンチルベンゼンをそれぞれ用意し、表7に示すように、これら第1成分を液性媒体として用いた。また、前記第1成分の他に、第2成分として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、グリセリン、トリエチレングリコール、2-(ベンジルオキシ)エタノール、ジエチルイミノジアセテート、ジエチレングリコール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、1,3-プロパンジオールをそれぞれ用意し、表8、9に示すような、第1成分と第2成分との組み合わせ、および、含有比率とするものを液性媒体として用いた。
3−2.正孔輸送層(または正孔注入層)の成膜
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。
その後、25℃で減圧乾燥(到達真空度: 10−3Pa)することにより、正孔輸送層(または正孔注入層)をそれぞれ形成した。
なお、インクジェット法により供給する液滴は、重さが10ngのものとし、この液滴16〜40滴を開口部内に供給した。
3−3.膜平坦性の評価
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
▲: 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。
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
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表17に示すように、液性媒体を第1成分を単独で含むものとした場合には、かかる液性媒体を含む成膜用インクを用いて形成された正孔輸送層(または正孔注入層)は、成膜用インクの染み上りが抑制されなかったことに起因して、隔壁際膜厚が、中央部膜厚の1.1倍よりも厚くなっており、正孔輸送層(または正孔注入層)を均一な膜厚で成膜することができなかった。
これに対して、表18〜24に示すように、液性媒体を沸点差が30℃以上の第1成分と第2成分とを含むものとし、さらに、これらの含有率(第2成分:第1成分)を20:100〜500:100とすることで、成膜用インクの染み上りを抑制することができ、この成膜用インクを用いて形成された正孔輸送層(または正孔注入層)を、隔壁際膜厚が中央部膜厚の1.1倍よりも薄くなっているもの、すなわち、均一な膜厚の正孔輸送層(または正孔注入層)として成膜することができた。
4.成膜材料として低分子の発光材料を用いた場合
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。
なお、これら成膜用インクを調製する際に用いた液性媒体としては、第1成分として、ジベンジルエーテル、4-イソプロピルビフェニル、ベンジルフェニルエーテル、3-フェノキシトルエン、オクチルベンゼン、2-イソプロピルナフタレン、4-メチルビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、2-メチルビフェニル、1- メチルナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ペンチルベンゼンをそれぞれ用意し、表10に示すように、これら第1成分を液性媒体として用いた。また、前記第1成分の他に、第2成分として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、グリセリン、トリエチレングリコール、2-(ベンジルオキシ)エタノール、ジエチルイミノジアセテート、ジエチレングリコール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、1,3-プロパンジオールをそれぞれ用意し、表11、12に示すような、第1成分と第2成分との組み合わせ、および、含有比率とするものを液性媒体として用いた。
4−2.発光層の成膜
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。
なお、インクジェット法により供給する液滴は、重さが10ngのものとし、この液滴16〜40滴を開口部内に供給した。
4−3.膜平坦性の評価
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
▲: 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。
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
Figure 2016108374
表25に示すように、液性媒体を第1成分を単独で含むものとした場合には、かかる液性媒体を含む成膜用インクを用いて形成された発光層は、成膜用インクの染み上りが抑制されなかったことに起因して、隔壁際膜厚が、中央部膜厚の1.1倍よりも厚くなっており、発光層を均一な膜厚で成膜することができなかった。
これに対して、表26〜31に示すように、液性媒体を沸点差が30℃以上の第1成分と第2成分とを含むものとし、さらに、これらの含有率(第2成分:第1成分)を20:100〜500:100とすることで、成膜用インクの染み上りを抑制することができ、この成膜用インクを用いて形成された発光層を、隔壁際膜厚が中央部膜厚の1.1倍よりも薄くなっているもの、すなわち、均一な膜厚の発光層として成膜することができた。
1、4A‥‥成膜用インク
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
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