JP2016108375A - 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見かけ上の液滴量を増加させ、これにより、成膜される膜の寸法精度を優れたものとし得る成膜用インクおよび成膜方法並びに前記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の提供。【解決手段】成膜材料と、成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有し、液性媒体は、大気圧上での沸点が200℃以上の第1成分と、第1成分よりも大気圧上での沸点が低い第2成分とを含有する成膜用インク。大気圧下で沸点が250〜340℃の第1成分と50〜170℃の第2成分を含有する成膜用インク。【選択図】なし

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、具体的には、形成すべき膜の形状に対応した凹部を備える隔壁(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、成膜用インクを供給し、その後、溶媒を除去することにより行われる。
かかる構成の膜の成膜方法では、隔壁で囲まれる開口部の容積に応じて、すなわち、開口部から成膜用インクが溢れ出さない範囲内で、成膜用インク(液滴)が開口部内に供給される。
ここで、例えば、有機EL素子では、近年、高精細化が求められることに起因して、画素の微細化が進んでおり、その結果、開口部の体積の微細化を伴い、少ない液滴数で膜化に必要な固形分量を得ることが求められる。
かかる問題点を解決する手法として、例えば、成膜用インク中に含まれる成膜材料(溶質)の高濃度化を図ることが考えられる。
しかしながら、この手法では、成膜材料の種類によってはその溶解度の限界により高濃度化を図ることができなかったり、高濃度化に伴い成膜用インクの粘度が上昇し、これに起因して、液滴吐出法による成膜用インクの吐出の際に吐出不良を引き起こしたりするという問題がある。
特開平11−54270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見かけ上の液滴量を増加させ、これにより、成膜される膜の寸法精度を優れたものと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、大気圧上での沸点が200℃以上の第1成分と、該第1成分よりも大気圧上での沸点が低い第2成分とを含有してい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見かけ上の液滴量を増加させることができるため、成膜される膜の寸法精度の向上が図られる。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、大気圧上での沸点が50℃以上170℃以下であることが好ましい。
かかる範囲内に設定することにより、成膜用インクの液滴としての吐出後に第2成分を確実に揮発させて、液滴の着弾時に、液滴の吐出時と比較して、その容積を確実に小さくすることができる。
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250℃以上340℃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、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成分および前記第2成分は、これらの大気圧上での沸点の差が30℃以上であることが好ましい。
これにより、第2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2成分とともに第1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。
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成分を、成膜材料を十分に溶解し得るものであると言うことができ、成膜用インクの吐出後において第2成分が揮発したとしても、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。そのため、優れた寸法精度の膜が成膜される。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、その含有量が当該成膜用インクの全体に対して、5.0wt%以上50wt%以下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吐出後に液滴の容積を十分に小さくすることができ、開口部内に液滴として供給される成膜用インクの見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができる。
本発明の成膜用インクは、液滴として基板上の壁部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。
これにより、寸法精度に優れた膜が成膜される。
本発明の成膜用インクは、前記液滴は、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。
本発明の成膜用インクは、前記液滴は、着弾時の容積が、吐出時の容積よりも、前記吐出後に前記第2成分が揮発することで、小さくなるよう設定されていることが好ましい。
これにより、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見かけ上の液滴量を増加させることができるため、成膜される膜の寸法精度の向上が図られる。
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(凹部)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。
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、寸法精度に優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。
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、大気圧上での沸点が200℃以上の第1成分と、この第1成分よりも大気圧上での沸点が低い第2成分とを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されるが、この液滴の開口部内への着弾時の容積が、吐出時の容積よりも、吐出後に第2成分が揮発することで、小さくなるように構成されている。そのため、開口部内に液滴として供給される成膜用インクの見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができることから、成膜される膜を優れた寸法精度で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、加熱することで、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、大気圧(常圧)上での沸点(以下、単に「沸点」とも言う)が200℃以上の第1成分と、この第1成分よりも大気圧上での沸点が低い第2成分とを含有している。
このような成膜用インク中において、第2成分は、その沸点が第1成分よりも低く、揮発性の高い成分である。そのため、成膜用インクが液滴として吐出されると、基板上に設けられた隔壁が備える開口部内に着弾するまでの間で、この第2成分が揮発することで、液滴の容積が前記吐出時と比較して、着弾時の方が小さくなる。その結果、開口部内に液滴として供給される成膜用インクの見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができる。
さらに、第1成分は、大気圧上での沸点が200℃以上であり、その揮発性が低いことから、液滴の着弾後においても、成膜用インク中から揮発することなく、残存するため、液滴として供給された成膜用インクが液状状態を維持することから、開口部内を濡れ広がることができる。そして、この濡れ広がった状態で、成膜用インクを加熱して乾燥させることで、優れた寸法精度の膜が成膜されることとなる。
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、常圧(大気圧)上での沸点が200℃以上のものである。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。
このように第1成分は、揮発性が低いものであることから、液滴の着弾後においても、成膜用インク中から揮発することなく、残存する。そして、この第1成分に対して成膜材料が溶解性を示すことから、成膜材料が第1成分すなわち成膜用インクに溶解した状態を維持し、この状態で、開口部内を濡れ広がることとなる。したがって、この後に、成膜用インクを加熱して乾燥させることで、膜が成膜されるが、この膜を優れた寸法精度を有するものとし得る。
なお、この第1成分は、常温常圧で、前述した第2成分が溶解した状態で液状をなし、単独または成膜材料と共存している状態においても液状をなすものである。これにより、第2成分が揮発した後の成膜用インクにおいても、成膜用インクが液状をなすこととなる。その結果、開口部内において確実に濡れ広がることができるため、優れた寸法精度で膜を形成することができる。
このような第1成分としては、特に限定されないが、例えば、A−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタン(1,1-Bis(3,4-Dimethylphenyl)ethane、沸点333℃)、A−2)安息香酸ベンジル(Benzyl Benzoate、沸点324℃)、A−3)4-(3-フェニルプロピル)ピリジン(4-(3-phenylpropyl)pyridine、沸点322℃)、A−4)α,α-ジクロロジフェニルメタン(α,α-Dichlorodiphenylmethane、沸点305℃)、A−5)4-イソプロピルビフェニル(4-Isopropylbiphenyl、沸点298℃)、A−6)N-メチルジフェニルアミン(N-Methyldiphenylamine、沸点297℃)、A−7)ビフェニルエーテル(Dibenzyl Ether、沸点295℃)、A−8)2,3,5-トリ-メチルビフェニルエーテル(2,3,5-tri-methy diphenyl ether、235TMDPE、沸点295℃)、A−9)2,2,5-トリ-メチルビフェニルエーテル(2,2,5-tri-methy diphenyl ether、225TMDPE、沸点290℃)、A−10)エチル 2-ナフチルエーテル(Ethyl 2-Naphthyl Ether、沸点282℃)、A−11)1-プロピル-4-フェニルベンゼン(1-propyl-4-phenyl benzene、NPBP、沸点280℃)、A−12)2-フェノキシ 1,4-ジメチルベンゼン(2-phenoxy 1,4-dimethyl benzene、25DMDPE、沸点280℃)、A−13)テトラエチレングリコールジメチルエーテル(Tetraethyleneglycol dimethyl ether、沸点275℃)、A−14)2-フェノキシテトラヒドロフラン(2-phenoxytetrahydropuran、沸点274.7℃)、A−15)2-フェニルアニソール(2-Phenylanisole、沸点274℃)、A−16)3-フェノキシトルエン(3-Phenoxytoluene、沸点273℃)、A−17)3-フェニルピリジン(3-phenylpyridine、沸点272℃)、A−18)ジメチルベンジルエーテル(Dimethyl benzyl ether、沸点270℃)、A−19)2-フェニルピリジン(2-Phenylpyridine、沸点268℃)、A−20)2-フェノキシトルエン(2-Phenoxytoluene、MDPE、沸点265℃)、A−21)ジフェニルメタン(Diphenyl methane、沸点265℃)、A−22)1,2-ジメトキ-4-(1-プロペニル)ベンゼン(1,2-Dimethoxy-4-(1-propenyl)benzene、沸点264℃)、A−23)トリエチレングリコールブチルメチルエーテル(Triethyleneglycol butylmethyl ether、沸点261℃)、A−24)ジフェニルエーテル(Diphenyl ether、沸点259℃)、A−25)4,4'-ジフルオロジフェニルメタン(4,4'-Difluorodiphenylmethane、沸点258℃)、A−26)ジエチレングリコールジブチルエーテル(Diethyleneglycol dibutyl ether、沸点256℃)、A−27)4-メトキシベンズアルデヒドジメチルアセタール(4-Methoxybenzaldehyde Dimethyl Acetal、沸点253℃)、A−28)1,3-ジプロポキシベンゼン(1,3-Dipropoxybenzene、沸点251℃)、A−29)シクロヘキシルベンゼン(Cyclohexylbenzene、CHB、沸点236℃)、A−30)ジエチレングリコールモノブチルエーテル(Diethyleneglycol monobutyl ether、沸点230℃)、A−31)1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone、DMI、沸点220℃)、A−32)p-トルニトリル(p-Tolunitrile、沸点218℃)、A−33)トリエチレングリコールジメチルエーテル(Triethyleneglycol dimethyl ether、沸点216℃)、A−34)トリプロピレングリコールジメチルエーテル(Tripropyleneglycol dimethyl ether、沸点215℃)、A−35)ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(Diethyleneglycol butylmethyl ether、沸点212℃)、A−36)o-トルニトリル(o-Tolunitrile、沸点205℃)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、大気圧上での沸点が200℃以上のものであるが、250℃以上340℃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、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成分を、成膜材料を十分に溶解し得るものであると言うことができ、成膜用インクの吐出後において第2成分が揮発したとしても、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。そのため、優れた寸法精度の膜が成膜される。
[第2成分]
第2成分は、第1成分よりも大気圧上での沸点が低いものである。
このように第2成分は、揮発性が高いものであることから、成膜用インクが液滴として吐出されると、基板上に設けられた隔壁が備える開口部内、すなわち、隔壁により画成された区画(領域)内に着弾するまでの間で揮発する。その結果、液滴の容積が前記吐出時と比較して、着弾時の方が小さくなるため、開口部内に液滴として供給される成膜用インクの見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができる。すなわち、成膜用インクに含まれる成膜材料の開口部内への供給量を増大させることができる。
また、第2成分が成膜用インク内に含まれることで、吐出時における成膜用インクの粘度を、成膜用インクの吐出に適した大きさに設定できることから、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。なお、成膜用インクの粘度は、具体的には、例えば、3cP以上20cP以下程度に設定されていることが好ましい。
以上のような2つの利点から、成膜用インクを供給する開口部がたとえ小さいものであったとしても、膜の形成に要する成膜材料を、かかる各開口部内に均一に供給することができるようになる。
なお、第2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吐出の後に、第2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)1,2,4-トリメチルベンゼン(沸点169℃)、B−2)1,3,5-トリメチルベンゼン(沸点165℃)、B−3)アニソール(沸点154℃)、B−4)3-フルオロ-o-キシレン(沸点150℃)、B−5)4-ヘプタン(沸点150℃)、B−6)3-ヘプタン(沸点148℃)、B−7)2-フルオロ-m-キシレン(沸点147℃)、B−8)2-ヘプタン(沸点145℃)、B−9)エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、B−10)o-キシレン(沸点144℃)、B−11)2,6-ルチジン(沸点144℃)、B−12)1,2,4-トリメチルシクロヘキサン(沸点142℃)、B−13)m-キシレン(沸点139℃)、B−14)p-キシレン(沸点138℃)、B−15)1-ペンタノール(沸点138℃)、B−16)2-ヘキサノール(沸点135℃)、B−17)クロロベンゼン(沸点131℃)、B−18)シクロペンタノン(沸点130℃)、B−19)オクタン(沸点126℃)、B−20)1,2-ジメチルシクロヘキサノン(沸点124℃)、B−21)1,3-ジメチルシクロヘキサノン(沸点124℃)、B−22)エチレングリコールモノメチルエーテル(沸点124℃)、B−23)1,4−ジメチルシクロヘキサン(沸点120℃)、B−24)プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)、B−25)1-ブタノール(沸点118℃)、B−26)4-フルオロトルエン(沸点116℃)、B−27)3‐ペンタノール(沸点116℃)、B−28)ピリジン(沸点115℃)、B−29)2−フルオロトルエン(沸点114℃)、B−30)3-フルオロトルエン(沸点113℃)、B−31)トルエン(沸点111℃)、B−32)3-ペンタノン(沸点102℃)、B−33)ジオキサン(沸点101℃)、B−34)メチルシクロヘキサノン(沸点101℃)、B−35)1,4−ジオキサン(沸点101℃)、B−36)2-ペンタノン(沸点100℃)、B−37)水(沸点100℃)、B−38)2-ブタノール(沸点98℃)、B−39)ヘプタン(沸点98℃)、B−40)1-プロパノール(沸点97℃)、B−41)プロピレングリコールジメチルエーテル(沸点97℃)、B−42)アセトニトリル(沸点88℃)、B−43)エチレングリコールジメチルエーテル(沸点85℃)、B−44)2-プロパノール(沸点82℃)、B−45)Tert-ブタノール(沸点82℃)、B−46)シクロヘキサン(沸点81℃)、B−47)2-ブタノン(沸点80℃)、B−48)エタノール(沸点78℃)、B−49)1,3-ジオキソラン(沸点76℃)、B−50)ヘキサン(沸点69℃)、B−51)テトラヒドロフラン(沸点66℃)、B−52)メタノール(沸点65℃)、B−53)アセトン(沸点57℃)、B−54)Tert-ブチルメチルエーテル(沸点55℃)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2成分は、第1成分よりも大気圧上での沸点が低ければ良いが、大気圧上での沸点が50℃以上170℃以下であることが好ましく、100℃以上170℃以下であることがより好ましく、130℃以上170℃以下であることがさらに好ましい。前記好ましい範囲内に設定することにより、成膜用インクの液滴としての吐出後に第2成分を確実に揮発させて、液滴の着弾時に、液滴の吐出時と比較して、その容積を確実に小さくすることができる。さらに、前記より好ましい範囲内に設定することにより、大気中における成膜用インクの保管時での安定的をも向上させることができる。また、前記さらに好ましい範囲内に設定することにより、成膜用インクの液滴としての吐出安定性をも高めることが可能となる。
また、第1成分と第2成分との沸点の差は、30℃以上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2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2成分とともに第1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。
さらに、第2成分の含有量は、成膜用インクの全量に対して、5.0wt%以上50wt%以下であることが好ましく、10wt%以上50wt%以下であることが好ましい。前記下限値未満であると、成膜用インクの液滴としての吐出後に液滴の容積を十分には小さくすることができず、開口部の大きさによっては、開口部内に液滴として供給される成膜用インクの見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができるという効果を十分に得ることができないおそれがある。さらに、前記上限値を超えると、第1成分の種類によっては、第1成分の含有量が小さくなり、これに起因して、成膜用インク内での成膜材料の溶解率が低下し、その結果、膜の寸法精度が低下してしまうおそれがある。
また、第2成分は、成膜材料が溶解性を示す溶媒であることが好ましく、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、成膜用インクの保存時における安定性の向上が図られる。
なお、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すものであれば、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、より具体的には、大気圧上での沸点が第1成分より沸点が低く、かつ、第2成分より沸点が高い成分を1種または2種以上含んでいてもよい。なお、この他の成分としては、第1成分および第2成分として説明したのと同様のものを用いることができる。
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]前記液状被膜を加熱して、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。
この際、成膜用インク1に、液性媒体として含まれる第2成分は、第1成分よりも大気圧上での沸点が低く、揮発性が高いものである。そのため、成膜用インク1が液滴として吐出されると、開口部17内に着弾するまでの間で揮発する。その結果、液滴の容積がヘッド110からの吐出時と比較して、着弾時の方が小さくなる(図1(b)参照。)。したがって、開口部17内に液滴として供給される成膜用インク1の見かけ上の液滴量(供給量)を増加させることができる。その結果、膜1Bを形成するのに必要な成膜材料を、開口部17の大きさがたとえ小さいものであったとしても、確実に供給されることとなる。また、前記吐出後における液滴の微小化によって、より多くの液滴を隔壁16内に供給することが可能であるため、複数の隔壁内に供給される成膜用インク1の総液量の均一化を容易に図ることができる。これによって、各開口部17内に形成される膜1Bの膜厚の均一性を向上させることができる。
また、第2成分が成膜用インク1内に含まれることで、ヘッド110からの吐出時における成膜用インク1の粘度を、成膜用インク1の吐出に適した大きさに設定できることから、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。そのため、各開口部17に供給される、成膜用インク1の供給量を均一なものとすることができる。
以上のことから、膜1Bの形成に要する成膜材料を、膜1Bを形成すべき各開口部17内に均一に供給することができる。
また、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、5ng以上8ng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。
なお、ヘッド110からの液滴の吐出の後、開口部17内に着弾するまでの間で、第2成分が揮発することで、成膜用インクは、吐出時と比較して着弾時において、その容積が小さくなるが、このような容積の減少は、着弾後においても持続し、開口部17内を成膜用インク1が濡れ広がり液状被膜1Aを形成する際においても持続する。このような濡れ広がり時における体積の減少によっても、開口部17内に液滴として供給される成膜用インク1の見かけ上の液滴量(供給量)を増加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。)。
この際、成膜用インク1に、液性媒体として含まれる第1成分は、常圧(大気圧)上での沸点が200℃以上であり、揮発性が低いものである。そのため、液滴の着弾後においても、成膜用インク1中から揮発することなく、残存する。そして、この第1成分に対して成膜材料が溶解性を示すことから、成膜材料が第1成分すなわち成膜用インク1に溶解した状態を維持し、この状態で、開口部17内を濡れ広がることで、液状被膜1Aが形成される。
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)を加熱する。
これにより、液状被膜から第1成分を除去して、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、液状被膜1A中には、液性溶媒として第1成分が残存し、この第1成分が成膜材料に対する溶解性を示すことから、成膜材料は、液状被膜1A中に均質に溶解された状態となっている。したがって、この液状被膜1Aを加熱・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。
なお、液状被膜に第2成分が残存する場合、この第2成分の沸点は第1成分の沸点よりも低いことから、この加熱による第1成分の除去の際に、第2成分も同時に除去される。
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、その加熱温度は、第1成分の沸点よりも高いのが好ましく、第1成分の沸点よりも5〜30℃程度高いのがより好ましい。また、圧力は、減圧下であるのが好ましく、10Pa以上10−7Pa以下程度であるのがより好ましい。
また、加熱・減圧の時間は、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ている。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−キノリノールないし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)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)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。
(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−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.第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンを用いた場合
1−1.成膜用インクの調製
まず、正孔輸送性材料として、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、このTFBの含有量が0.8wt%となるように、第1成分(A−1)と第2成分とを含む液性溶媒に溶解することで、正孔輸送層形成用の成膜用インクを調製した。
また、発光材料として、4,4'-N,N'-dicarbazol-biphenyl(CBP)およびファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))をそれぞれ用意し、CBPの含有量が0.5wt%、Ir(ppy)の含有量が0.5wt%、となるように、第1成分(A−1)と第2成分とを含む液性溶媒に溶解することで、発光層形成用の成膜用インクを調製した。
なお、これら正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクとしては、それぞれ、表1に示す第2成分(B−1、−2・・・−54等)を用い、さらに、第2成分の含有量が5、30、50wt%となるものを個別に調製した。ただし、第1成分と第2成分とが相溶性を示さないものについては、その調製を省略した。また、正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクとして、それぞれ、第2成分の添加が省略されたものを比較用のものとして調製した。
1−2.正孔輸送層および発光層の成膜
まず、基材上に設けられた隔壁が備える開口部のITO上に、調製した正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクを、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。
乾燥工程を経た後、200℃、常圧の条件で30分間加熱することにより正孔輸送層を、また、160℃、常圧の条件で10分間加熱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、吐出時の重さが10ngのものとし、吐出後の重量がほぼ500ngとなるまで、シリコン基板上に供給した。
1−3.評価
1−3−1.保存安定性
調製した正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクを、それぞれ、24℃、常圧の条件で7日間保存し、その後の正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクの状態を目視で確認し、以下の4段階の基準に従って評価した。
◎: 非常に安定していた
○: 保存後に若干の揮発が認められた
△: 密閉容器でないと大気中での揮発が著しい
×: 密閉容器でないと大気中での揮発が特に著しい
1−3−2.吐出安定性
調製した正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクを、それぞれ、インクジェット法を用いて吐出重量10ngの液滴を吐出させ、その際の正孔輸送層形成用および発光層形成用の成膜用インクの吐出安定性を、以下の4段階の基準に従って評価した。
◎: 連続的に安定した吐出が得られた
○: 8時間放置した後、吐出の際、曲り抜け詰まりが発生するが、即座に回復する
△: 8時間放置した後、吐出の際、曲り抜け詰まりが発生し、即座に回復しない
×: 8時間放置した後、吐出の際、曲り抜け詰まりが発生し、回復しない
1−3−3.成膜性
前記1−2において、インクジェット法により液状被膜を形成した際に、シリコン基板に供給した液滴の着弾したときの重量を吐出後重量として測定した。
また、前記1−2において成膜された正孔輸送層および発光層の膜厚を測定した。さらに、正孔輸送層および発光層の状態を目視で確認し、以下の4段階の基準に従って評価した。
◎: 析出なく均一で平坦な膜が形成できる
○: 析出なく均一な膜ができる
△: 析出なし
×: 膜を形成することができない
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表1に示す。
Figure 2016108375
表1に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
2.第1成分としてA−5)4-イソプロピルビフェニルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−5)4-イソプロピルビフェニルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表2に示す。
Figure 2016108375
表2に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
3.第1成分としてA−7)ビフェニルエーテルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−7)ビフェニルエーテルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表3に示す。
Figure 2016108375
表3に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
4.第1成分としてA−9)2,2,5-トリ-メチルビフェニルエーテルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−9)2,2,5-トリ-メチルビフェニルエーテルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表4に示す。
Figure 2016108375
表4に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
5.第1成分としてA−16)3-フェノキシトルエンを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−16)3-フェノキシトルエンを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表5に示す。
Figure 2016108375
表5に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
6.第1成分としてA−20)2-フェノキシトルエンを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−20)2-フェノキシトルエンを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表6に示す。
Figure 2016108375
表6に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
7.第1成分としてA−24)ジフェニルエーテルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−24)ジフェニルエーテルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表7に示す。
Figure 2016108375
表7に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができ、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として、均一な膜厚で成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
8.第1成分としてA−29)シクロヘキシルベンゼンを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−29)シクロヘキシルベンゼンを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表8に示す。
Figure 2016108375
表8に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができるものの、その安定性が低いことに起因して成膜性に若干劣る結果となったが、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
9.第1成分としてA−31)1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−31)1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表9に示す。
Figure 2016108375
表9に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができるものの、その安定性が低いことに起因して成膜性に若干劣る結果となったが、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
10.第1成分としてA−32)p-トルニトリルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−32)p-トルニトリルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表10に示す。
Figure 2016108375
表10に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができるものの、その安定性が低いことに起因して成膜性に若干劣る結果となったが、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
11.第1成分としてA−36)o-トルニトリルを用いた場合
第1成分としてA−1)1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンに代えて、A−36)o-トルニトリルを用いたこと以外は、前記1−1〜1−3を実施して、成膜用インクの調製、正孔輸送層および発光層の成膜ならびにその評価を行った。
以上のようにして得られた評価結果を、それぞれ、以下の表11に示す。
Figure 2016108375
表11に示すように、第2成分の含有量を5wt%〜50wt%とした範囲内において、正孔輸送材料および発光材料を成膜用インクに溶解させることができるものの、その安定性が低いことに起因して成膜性に若干劣る結果となったが、正孔輸送層および発光層を、第2成分の添加を省略した場合と比較して、膜厚が厚い膜として成膜することができた。
なお、第2成分の沸点が130℃未満であると、その揮発に伴い、吐出時の液滴の形成に影響が生じ、吐出安定性が不安定となる傾向を示し、特に、沸点が100℃未満であると傾向が顕著に認められる結果となった。
1‥‥成膜用インク
1A‥‥液状被膜
1B‥‥膜
3‥‥陽極
4‥‥正孔注入層
4A‥‥成膜用インク
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
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‥‥発光素子
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
311‥‥隔壁面
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

Claims (12)

  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、大気圧上での沸点が200℃以上の第1成分と、該第1成分よりも大気圧上での沸点が低い第2成分とを含有していることを特徴とする成膜用インク。
  2. 前記第2成分は、大気圧上での沸点が50℃以上170℃以下である請求項1に記載の成膜用インク。
  3. 前記第1成分は、大気圧上での沸点が250℃以上340℃以下である請求項1または2に記載の成膜用インク。
  4. 前記第1成分および前記第2成分は、これらの大気圧上での沸点の差が30℃以上である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の成膜用インク。
  5. 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4のいずれか1項に記載の成膜用インク。
  6. 前記第2成分は、その含有量が当該成膜用インクの全体に対して、5.0wt%以上50wt%以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の成膜用インク。
  7. 当該成膜用インクは、液滴として基板上の壁部が有する凹部に供給した後、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6のいずれか1項に記載の成膜用インク。
  8. 前記液滴は、その吐出時において、2ng以上12ng以下の重さを有する請求項7に記載の成膜用インク。
  9. 前記液滴は、着弾時の容積が、吐出時の容積よりも、前記吐出後に前記第2成分が揮発することで、小さくなるよう設定されている請求項7または8に記載の成膜用インク。
  10. 請求項1ないし9のいずれか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凹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、前記凹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。
  11. 請求項10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。
  12. 請求項11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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