JP2020000954A - 機能性膜の製造方法、乾燥装置、及び機能性膜の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性膜の表面にスジ状のムラが発生することを抑制することことができる機能性膜の製造方法、乾燥装置、及び機能性膜の製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】長尺状の基板の上面に設けられた機能性膜を製造する製造方法であって、前記基板の上面に、前記機能性膜の材料を含むインクを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、前記基板を搬送しながら前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と、を有し、前記乾燥工程は、前記基板を第１距離搬送し、その間に前記基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる第１工程を備え、前記第１工程は、前記第１距離をｄ１（ｍ）、第１温度をＴ１（℃）、第２温度をＴ２（℃）とすると、次式：（Ｔ２−Ｔ１）／ｄ１≧１０ （１ａ）の関係を満たし、かつ前記基板の瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である、機能性膜の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、機能性膜の製造方法、乾燥装置、及び機能性膜の製造装置に関する。

有機ＥＬ素子は、基板の表面上に機能性膜を有する。機能性膜等の膜は、膜材料を含むインクを基材上に塗布し、その後、乾燥炉内で乾燥処理を施して形成される。特開２００２−３４０４７９号公報（特許文献１）には、乾燥炉内に送り込む熱風の風速を制御することにより、膜の面質に風紋が生じるのを防ぐことが記載されている。

特開２００２−３４０４７９号公報

本発明は、機能性膜の表面にスジ状のムラが発生することを抑制できる機能性膜の製造方法、乾燥装置、及び機能性膜の製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の［１］〜［１６］を提供するものである。
［１］ 長尺状の基板の上面に設けられた機能性膜を製造する製造方法であって、
前記基板の上面に、前記機能性膜の材料を含むインクを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
前記基板を搬送しながら前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と、を有し、
前記乾燥工程は、前記基板を第１距離搬送し、その間に前記基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる第１工程を備え、
前記第１工程は、前記第１距離をｄ_１（ｍ）、第１温度をＴ_１（℃）、第２温度をＴ_２（℃）とすると、次式：
（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧１０ （１ａ）
の関係を満たし、かつ前記基板の瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である、機能性膜の製造方法。

［２］ 前記乾燥工程は、前記第１工程の後に、前記基板を第２距離搬送し、その間の前記基板の温度を第２温度近傍範囲に保持する第２工程をさらに備え、
第２温度近傍範囲は、Ｔ_２±５℃である、［１］に記載の機能性膜の製造方法。

［３］ 前記第１工程は、前記基板を、前記基板の下面に二つ以上の搬送ロールを順次接触させて搬送する、［１］又は［２］に記載の機能性膜の製造方法。

［４］ 前記搬送ロールの少なくとも一つは、中空ロール又は表面段付きロールである、［３］に記載の機能性膜の製造方法。

［５］ 前記搬送ロールの少なくとも一つは、幅当たりの平均熱容量が１１０Ｊ／Ｋ以下である、［３］又は［４］に記載の機能性膜の製造方法。

［６］ 前記塗布工程は、インクをインクジェット印刷法により塗布する、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の機能性膜の製造方法。

［７］ 前記第１工程は、赤外線照射により前記基板を加熱する、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の機能性膜の製造方法。

［８］ 前記機能性膜は、有機ＥＬ素子の要素である、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の塗膜の製造方法。

［９］ 長尺状の基板の上面に形成された塗布膜を乾燥させる乾燥装置であって、
前記基板を第１距離搬送し、その間に前記基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる第１工程部を備え、
前記第１工程部において、前記第１距離をｄ_１（ｍ）、第１温度をＴ_１（℃）、第２温度をＴ_２（℃）とすると、次式：
（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧１０ （１ａ）
の関係を満たし、かつ前記基板の瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である、乾燥装置。

［１０］ 前記第１工程部よりも後段に、前記基板を第２距離搬送し、その間の前記基板の温度を第２温度近傍範囲に保持する第２工程部をさらに備え、
第２温度近傍範囲は、Ｔ_２±５℃である、［９］に記載の乾燥装置。

［１１］ 前記第１工程部は、前記基板を、前記基板の下面に二つ以上の搬送ロールを順次接触させて搬送する、［９］又は［１０］に記載の乾燥装置。

［１２］ 前記搬送ロールの少なくとも一つは、中空ロール又は表面段付きロールである、［１１］に記載の乾燥装置。

［１３］ 前記搬送ロールの少なくとも一つは、幅当たりの平均熱容量が１１０Ｊ／Ｋ以下である、［１１］又は［１２］に記載の乾燥装置。

［１４］ 前記第１工程部は、赤外線照射により前記基板を加熱する、［９］〜［１３］のいずれか１項に記載の乾燥装置。

［１５］ 長尺状の基板の上面に機能性膜を製造する製造装置であって、
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の乾燥装置を備える、製造装置。

［１６］ 前記機能性膜は、有機ＥＬ素子の要素である、［１５］に記載の製造装置。

本発明の製造方法によると、機能性膜の表面にスジ状のムラが発生することを抑制することができる。

本発明の実施形態の乾燥装置を模式的に示す断面図である。 表面段付きロールの一例を模式的に示す断面図である（図２（ａ），（ｂ）） 第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す断面図である。 第１の実施形態における発光層形成工程を模式的に示す断面図である。 試験例１の第１工程における温度をプロットしたグラフ（ａ）と、瞬間変温速度をプロットしたグラフ（ｂ）とを示す図である。 試験例２の第１工程における温度をプロットしたグラフ（ａ）と、瞬間変温速度をプロットしたグラフ（ｂ）とを示す図である。 試験例３の第１工程における温度をプロットしたグラフ（ａ）と、瞬間変温速度をプロットしたグラフ（ｂ）とを示す図である。 試験例１の機能性膜のフォトルミネッセンス写真（ａ）と、試験例３の機能性膜のフォトルミネッセンス写真（ｂ）とを示す図である。

［機能性膜の製造方法］
本発明は、長尺状の基板の上面に設けられた機能性膜を製造する製造方法であって、基板の上面に機能性膜の材料を含むインクを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、前記基板を搬送しながら前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と、を有する。インク及び乾燥工程に供される前の塗布膜は、機能性膜の材料と、これを分散又は溶解させる溶媒とを含む。

＜乾燥工程＞
乾燥工程は、第１工程を備える。乾燥工程は、第１工程の後に第２工程を備えることが好ましい。第１工程は、基板を第１距離搬送し、その間に基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる昇温工程である。第１工程は、第１距離をｄ_１（ｍ）、第１温度をＴ_１（℃）、第２温度をＴ_２（℃）とすると、式（１ａ）：
（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧１０ （１ａ）
の関係を満たす。

第２工程は、基板を第２距離搬送し、その間の基板の温度を第２温度近傍範囲に保持する恒温工程である。第２温度近傍範囲は、Ｔ_２±５℃であることが好ましく、Ｔ_２±２℃であることがさらに好ましい。

第１温度Ｔ_１及び第２温度Ｔ_２は、次のようにして測定される値とする。基板の任意の位置の温度を、第１工程の開始時点から終了時点まで、すなわち第１距離ｄ_１搬送される間、０．１秒間隔で測定を行い、開始時点からｘ秒後の測定温度をＴ_ｘ（℃）とすると、Ｔ_ｘの最小値を第１温度Ｔ_１とし、Ｔ_ｘの最大値を第２温度Ｔ_２とする。Ｔ_ｘを測定する任意の位置は、幅方向の位置が端部から同距離である異なる二つの位置（以下、「位置Ａ１」、「位置Ａ２」とも称する）とし、二つの位置で測定したＴ_ｘの中の最小値を第１温度Ｔ_１とし、最大値を第２温度Ｔ_２とする。通常、第１温度Ｔ_１は、第１工程の開始時点の温度とほぼ一致し、第２温度Ｔ_２は、第１工程の終了時点の温度とほぼ一致する。第１工程では、目標到達温度を予め設定し、第２温度Ｔ_２と目標到達温度がほぼ一致することが好ましい。目標到達温度は、塗布膜に含まれる溶媒の沸点に応じて決定されることが好ましい。

基板の位置Ａ１及び位置Ａ２の温度の測定方法は、０．１秒間隔の測定が可能な温度計であれば特に限定されることはなく、接触式であっても非接触式であってもよい。このような温度計としては、例えば、基板の位置Ａ１及び位置Ａ２に貼り付けが可能な、測温抵抗体、熱電対等が挙げられる。

第１工程及び第２工程では、基板を所定の搬送速度で搬送する。第１工程及び第２工程を経た後の塗布膜に含まれる溶媒の除去率は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９９％以上であることがさらに好ましい。第１距離ｄ_１は、搬送速度、基板の温度応答性等に基づいて、第２温度Ｔ_２と目標到達温度がほぼ一致するように適宜決定されることが好ましい。第２距離ｄ_２は、搬送速度、塗布膜の厚さ、塗布膜の溶媒含有量等に基づいて、目標とする溶媒の除去率が達成されるように適宜決定されることが好ましい。

第１工程及び第２工程における基板の搬送速度は、例えば０．５〜５ｍ／分であり、１〜３ｍ／分であることが好ましい。第１距離ｄ_１は、例えば１ｍ以上５ｍ以下の範囲内の距離である。第２距離ｄ_２は、例えば２ｍ以上１０ｍ以下の範囲内の距離である。

第１工程は、瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である。瞬間変温速度は、第１工程の開始時点から終了時点まで０．１秒毎に算出される。開始時点（０秒）からｘ秒後（０．６秒後、０．７秒後、０．８秒後、・・・）の瞬間変温速度をＲ_ｘ（℃／秒）、開始時点からｘ秒後の基板の位置Ａ１又は位置Ａ２の温度をＴ_ｘ、とすると、瞬間変温速度Ｒ_ｘは、ｘ−０．５秒秒〜ｘ＋０．４秒の０．１秒毎の１０点の温度、すなわちＴ_{ｘ−０．５}、Ｔ_{ｘ−０．４}、Ｔ_{ｘ−０．３}、Ｔ_{ｘ−０．２}、Ｔ_{ｘ−０．１}、Ｔ_ｘ、Ｔ_{ｘ＋０．１}、Ｔ_{ｘ＋０．２}、Ｔ_{ｘ＋０．３}、Ｔ_{ｘ＋０．４}の１０点の温度より、最小二乗法で単回帰分析を行い、一次式で近似した傾きとする。

第１工程において、位置Ａ１及び位置Ａ２における瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値が５℃／秒以下であることにより、機能性膜に生じるスジ状のムラを抑制することができる。第１工程において、スジ状のムラをさらに抑制できる観点から、瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値は４℃／秒以下であることが好ましい。

本発明者らは、第１工程のような昇温工程で瞬間的に大きな温度変化が生じる場合があり、これにより、機能性膜において搬送方向に直交する方向のスジ状のムラが発生しやすいとの知見を得て、本発明に至ったものである。また、搬送ロールで基板を搬送する態様において、搬送ロールに接触する瞬間またはその前後で、瞬間的に大きな温度変化が生じやすいとの知見を得て、特に、第１工程の開始時点に近い時点で搬送ロールに接触する瞬間またはその前後で、瞬間的に大きな温度変化が生じやすいとの知見を得て、本発明を実施する具体的な態様に至ったものである。

第１工程は、時間を短縮化する観点から、式（１ｂ）：
（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧２０ （１ｂ）
の関係を満たすことが好ましい。

第１工程は、瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値が５℃／秒以下を満たす工程部を構成しやすい観点から、式（１ｃ）：
（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≦５０ （１ｃ）
の関係を満たすことが好ましい。

図１は、乾燥工程を行う乾燥装置を模式的に示す断面図である。乾燥装置１００は、第１工程部１０と第２工程部２０とを備える。基板１は、第１工程部１０と第２工程部２０とを順に通過するように搬送される。第１工程部１０では第１工程が行なわれ、第２工程部２０では第２工程が行なわれる。

第１工程部１０内には、６本の搬送ロール１１ａ〜１１ｆと加熱部１２とが設けられている。第１工程部１０内では、基板１を、基板１の下面に６本の搬送ロール１１ａ〜１１ｆを順次接触させて第１距離ｄ_１搬送する。その間に、加熱部１２により基板１を加熱して、基板１の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる。

第２工程部２０内には、６本の搬送ロール２１ａ〜２１ｆと加熱部２２とが設けられている。第２工程部２０内では、基板１を、基板１の下面に６本の搬送ロール２１ａ〜２１ｆを順次接触させて第２距離ｄ_２搬送する。その間、加熱部２２により基板１を加熱して、基板１の温度を第２温度近傍範囲に保持する。

第１工程部１０及び第２工程部２０内の搬送ロールの数は、それぞれ６本に限定されることはなく、２本以上であれば搬送距離に応じて適宜設計し得る。第１工程部１０及び第２工程部２０における搬送ロールの数は、例えば、３本〜１０本である。

各搬送ロールは、円柱状であり、基板１を表面に接触させながら回転することにより基板１を搬送させることができる構成のものであれば限定されることはない。搬送ロールの中心部について、空洞である中空ロールであっても、空洞でない中実ロールであってもよい。搬送ロールの表面について、平滑であり基板１の下面の全面が接する表面平滑ロールであっても、段付きであり基板１の下面の一部が接する表面段付きロールであってもよい。搬送ロールの材質は、特に限定されることはなく、その表面材質については、例えば、樹脂、セラミック、金属、木材等が例示される。搬送ロールの直径は、特に限定されることはなく、例えば、３０ｍｍ〜１００ｍｍである。第１工程部１０内の搬送ロール１１ａ〜１１ｆ、及び第２工程部２０内の搬送ロール２１ａ〜２１ｆは、全て同じものである必要はなく、個別に適宜選択し得る。

第１工程部１０内の加熱部１２は、エネルギー線照射しその輻射熱によって基板１を加熱するものであっても、電熱板等の熱源によって第１工程部１０内の雰囲気を加熱し基板１を加熱するものであってもよい。エネルギー線としては、赤外線、遠赤外線、マイクロ波等が例示される。加熱部１２は、基板１を効率的に加熱できることから、赤外線照射により基板１を加熱するように構成されているものが好ましい。第１工程部１０は、第１距離にわたって第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２まで単調増加する所定の温度分布を有することが好ましい。赤外線照射により所定の温度分布をつくるには複数の赤外線照射装置を備え、各赤外線照射装置の出力を搬送方向に沿って次第に増大させるようにすることが可能である。本発明では、機能性膜の表面に風紋等が発生することを防止する観点から、熱風乾燥による加熱は行わない方が好ましい。第１工程部１０内での加熱部１２の配置位置は限定されることはなく、搬送される基板１の上側に配置されていてもよく、下側に配置されていてもよく、両側に配置されていてもよい。

第２工程部２０内の加熱部２２についても、第１工程部１０内の加熱部１２と同様に、エネルギー線照射しその輻射熱によって基板１を加熱するものであっても、電熱板等の熱源によって第２工程部２０内の雰囲気を加熱し基板１を加熱するものであってもよい。第２工程部２０内での加熱部２２の配置位置は限定されることはなく、搬送される基板１の上側に配置されていてもよく、下側に配置されていてもよく、両側に配置されていてもよい。

第１工程部１０において、瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下を満たすものとする方法として、搬送ロールを調整する方法、温調ロールの表面温度を調節する方法等が挙げられる。搬送ロールを調整する方法としては、搬送ロールの少なくとも一つを、基板１への伝熱量が低い搬送ロール（以下、「低伝熱搬送ロール」とも称する。）にすることが挙げられる。低伝熱搬送ロールとしては、基板１の下面との接触面積が低減される表面段付きロール、熱容量が小さい中空ロール等が挙げられる。低伝熱搬送ロールは、幅当たりの平均熱容量が１１０Ｊ／Ｋ以下であることが好ましく、８０Ｊ／Ｋ以下であることがより好ましい。搬送ロールの幅当たりの平均熱容量は、搬送ロールの材質、搬送ロールが中実であるか中空であるか、搬送ロールの直径等によって異なる。中空ロール、表面段付きロール等を用いることにより、幅方向の平均熱容量が１１０J／Ｋ以下の搬送ロールを構成することができる。

第１工程部１０内において、全ての搬送ロール（図１では、搬送ロール１１ａ〜１１ｆ）を低伝熱搬送ロールとしてもよいし、瞬間変温速度が高くなりやすい領域に配置する搬送ロールのみを低伝熱搬送ロールとしてもよい。第１工程部１０内において、基板１の温度が第２温度Ｔ_２よりも第１温度Ｔ_１に近い温度である状態で搬送ロールに接触する場合に瞬間変温速度が高くなりやすいため、第１工程部１０の第１距離ｄ１を２分割した上流側に配置される搬送ロール（図１では、搬送ロール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が低伝熱搬送ロールであることが好ましい。なお、乾燥炉の特性によって瞬間変温速度が高くなりやすい領域が決まるので、予め瞬間変温速度を算出し、瞬間変温速度が５℃／秒を超える位置周辺に配置されている搬送ロールを低伝熱搬送ロールに入れ替える等により調整を行ってもよい。

図２（ａ）、（ｂ）は、表面段付きロールの一例を模式的に示す断面図である。表面段付きロール３０ａ、３０ｂは、表面に凹状部３１と凸状部３２とを有し、凹状部３１においては基板１の下面がロールと接触することがなく、基板１への熱伝達量が小さくなるように構成されている。表面段付きロール３０ａは、端部が凸状部３２であり、凸状部３２に挟まれた中心領域が凹状部３１である。表面段付きロール３０ｂは、端部が凸状部３２であり、凸状部３２に挟まれた中心領域に、凹状部３１と凸状部３２とが交互に形成されている。

基板１において塗布膜が設けられている領域は、その下面が表面段付きロールの凹状部と対向することが好ましい。基板１の中でも、特に塗布膜が設けられている領域において熱伝達量を小さくすることにより、塗布膜に生じるスジ状のムラの発生をより効果的に抑制することができるからである。塗布膜が設けられている領域の内、５０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは１００％の領域の下面が表面段付きロールの凹状部と対向するようにすることにより、表面段付きロールを用いることによる、塗布膜に生じるスジ状のムラの発生の抑制への寄与を大きくすることができる。

第１工程部１０において、瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下を満たすものとするために、搬送ロールを調整する他の方法としては、搬送ロールの少なくとも一つを、表面温度が調節可能な搬送ロール（以下、「温調ロール」とも称する。）にすることが挙げられる。温調ロールにおける表面温度の調節方法は限定されることはなく、例えば、内部に冷却流体を通過させる方法等が挙げられる。温調ロールの表面温度は、その位置での基板の温度との温度差が所定値以下となるように調節する方法が好ましい。ここでの所定値以下は、好ましくは１５℃以下、より好ましくは１０℃以下、さらに好ましくは４℃以下である。温調ロールの表面温度と、基板の温度との温度差を判定する判定部を設け、判定部での判定結果に応じて温調ロールの表面温度を調節することができる。第１工程部１０内において、基板１の温度が第２温度Ｔ_２よりも第１温度Ｔ_１に近い温度にある状態で搬送ロールに接触する場合に瞬間変温速度が高くなりやすいため、第１工程部１０の第１距離ｄ１を２分割した上流側に配置される搬送ロール（図１では、搬送ロール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が温調ロールであることが好ましい。なお、乾燥炉の特性によって瞬間変温速度が高くなりやすい領域が決まるので、予め瞬間変温速度を算出し、瞬間変温速度が５℃／秒を超える位置周辺に配置されている搬送ロールを温調ロールに入れ替える等により調整を行ってもよい。

＜塗布工程＞
塗布工程では、長尺状の基板の上面に、インクを塗布して塗布膜を形成する。塗布工程は、基板を搬送しながら行う工程であっても、基板を搬送せずに行う工程であってもよいが、上述の乾燥工程を、塗布工程の後に連続して行うことができる観点から、基板を搬送しながら行う工程であることが好ましい。

インクの塗布方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法等の塗布方法を用いることができ、塗布膜の平坦性が得られる観点から、吐出型の塗布法であるインクジェット印刷法が好ましく用いられる。塗布工程で用いるインクの種類は特に限定されないが、インクの濃度が低いほど、またインクの粘度が小さいほど、機能性膜の表面にスジ状のムラが発生しやすい傾向がある。本発明によると、低濃度のインク、低粘度のインク等を用いた場合であっても、機能性膜の表面にスジ状のムラが発生することを抑制することができる。

塗布工程では、機能性膜の用途に応じて基板の上面の任意の領域にインクを塗布する。なお、インクが装置内に漏れ出ることがないように、長尺状の基板の幅方向の少なくとも端部には、塗布用組成物を塗布しないようにすることが好ましい。

＜製造装置＞
本発明に係る機能性膜の製造装置の一形態は、上述の乾燥装置を備える。本形態によると、乾燥装置における搬送方向に直交する方向に生じるスジ状のムラの発生が抑制された機能性膜を製造することができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態は、機能性膜を有する有機ＥＬ素子の製造方法である。

図３は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法で製造される有機ＥＬ素子８０は、例えば照明に使用される有機ＥＬ照明パネルである。有機ＥＬ素子８０は、基板８２と、陽極（第１の電極）８４と、発光層（有機ＥＬ用の機能層）８６と、陰極（第２の電極）８８と、を備える。有機ＥＬ素子８０は、陽極８４側から光を出射する形態、又は、陰極８８側から光を出射する形態を取り得る。以下では、断らない限り、陽極８４側から光を出射する形態について説明する。

＜基板＞
基板８２は、可視光（波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの光）に対して透光性を有する。基板８２は、フィルム状の基板であり得る。基板８２の厚さは、例えば、３０μｍ以上７００μｍ以下である。

基板８２は、可撓性を有し、基板８２の例はプラスチックフィルム又は高分子フィルムである。基板８２の材料としては、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂；ポリアミド樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリビニルアルコール樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物；ポリアクリロニトリル樹脂；アセタール樹脂；ポリイミド樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。

基板８２には、有機ＥＬ素子８０を駆動するための駆動回路（例えば、薄膜トランジスタなどを含む回路）が形成されていてもよい。このような駆動回路は、通常、透明材料から構成される。

基板８２の上面８２ａ上には、バリア膜が形成されていてもよい。バリア膜は、例えば、ケイ素、酸素及び炭素からなる膜、又は、ケイ素、酸素、炭素及び窒素からなる膜であり得る。具体的には、バリア膜の材料の例は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等である。バリア膜の厚さの例は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。

＜陽極＞
陽極８４は、基板８２の上面８２ａ上に設けられている。陽極８４には、光透過性を示す電極が用いられる。光透過性を示す電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物及び金属等の薄膜を用いることができ、光透過率の高い薄膜が好適に用いられる。陽極８４は、導電体（例えば金属）からなるネットワーク構造を有してもよい。

陽極８４の厚さは、光の透過性や、電気伝導度等を考慮して決定することができる。陽極８４の厚さは、通常、１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。本明細書において、陽極８４が設けられた基板８２を電極付き基板６０と称する場合もある。

＜発光層＞
発光層８６は、陽極８４上に設けられており、所定の波長の光を発光する機能を有する機能性膜である。発光層８６の厚さは、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定される。発光層８６の厚さは、例えば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍである。

＜陰極＞
陰極８８は、発光層８６上に設けられている。陰極８８の厚さは、用いる材料によって最適値が異なり、電気伝導度、耐久性等を考慮して設定される。陰極８８の厚さは、通常、１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

有機ＥＬ素子８０において、陽極８４と発光層８６との間、及び、発光層８６と陰極８８との間に更に他の機能性膜が設けられてもよい。各種の機能性膜を含む有機ＥＬ素子８０の層構成の例を以下に示す。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
ｃ）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
ｄ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｅ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｆ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｇ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｈ）陽極／発光層／電子注入層／陰極
ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
記号「／」は、記号「／」の両側の層同士が接合していることを意味している。上記ａ）の構成が図３に示した構成に対応する。

正孔注入層は、陽極８４から発光層８６への正孔注入効率を改善する機能を有する機能性膜である。正孔輸送層は、陽極８４、正孔注入層又は陽極８４により近い正孔輸送層から発光層８６への正孔注入効率を改善する機能を有する機能性膜である。電子輸送層は、陰極８８、電子注入層又は陰極８８により近い電子輸送層からの電子注入効率を改善する機能を有する機能性膜である。電子注入層は、陰極８８から発光層８６への電子注入効率を改善する機能を有する機能性膜である。電子注入層は、陰極の一部であってもよい。

正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の有機ＥＬ用の機能性膜の材料には、各膜のための公知の材料が使用され得る。有機ＥＬ用の各機能性膜の厚さは、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定される。

有機ＥＬ素子８０は、電極付き基板６０上の少なくとも機能性膜を封止する封止部を備えてもよい。

＜製造方法＞
次に、図３に示した構成を有する有機ＥＬ素子８０の製造方法の一例について説明する。以下では、可撓性を有する長尺の基板８２上に陽極８４が形成された電極付き基板６０を用いて有機ＥＬ素子８０を製造する形態について説明する。本明細書において、長尺の基板及び長尺の電極付き基板とは、後述する搬送方向（Ｘ軸方向）の長さが幅方向（Ｙ軸方向）の長さよりも長い基板及び電極付き基板を指す。

長尺の電極付き基板６０は、可撓性を有する長尺の基板８２の上面８２ａに設定される複数の素子形成領域のそれぞれに陽極８４を形成することで作製され得る。

陽極８４の材料としては、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＺＯ）、金、白金、銀、銅等が挙げられ、これらの中でもＩＴＯ、ＩＺＯ、又は酸化スズが好ましい。陽極８４は、例示した材料からなる薄膜として形成され得る。陽極８４の材料には、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機物を用いてもよい。この場合、陽極８４は、透明導電膜として形成され得る。前述したように、陽極８４は、導電体（例えば金属）からなるネットワーク構造を有してもよい。

陽極８４は、有機ＥＬ素子８０の製造において公知の方法で形成され得る。陽極８４の形成方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等が挙げられる。

塗布法としては、例えばインクジェット印刷法が挙げられるが、陽極８４を形成可能な塗布法であれば、他の公知の塗布法でもよい。インクジェット印刷法以外の公知の塗布法としては、例えばスリットコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法及びノズルプリント法等が挙げられる。

陽極８４の材料を含む塗布液の溶媒は、陽極８４の材料を溶解できる溶媒であればよい。溶媒としては、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩化物溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル溶媒等が挙げられる。

上記電極付き基板６０を用いて有機ＥＬ素子８０を製造する方法は、発光層形成工程（機能性膜形成工程）と、陰極形成工程（電極形成工程）と、を備える。本実施形態で説明するように、長尺の電極付き基板６０から有機ＥＬ素子８０を製造する形態では、通常、長尺の電極付き基板６０に、発光層８６及び陰極８８を形成した後に、素子形成領域毎に電極付き基板６０を切断することで、複数の有機ＥＬ素子８０を得る切断工程を備える。よって、切断工程を備える形態について説明する。

＜発光層形成工程＞
発光層形成工程では、上述の機能性膜の製造方法により発光層を形成する。発光層形成工程では、陽極８４上に発光層８６を形成する。発光層形成工程は、塗布工程と、乾燥工程とを有する。

図４は、発光層形成工程を模式的に示す断面図である。発光層形成工程では、図４に示したように、ロールツーロール方式により、発光層８６を形成する。すなわち、巻出しロール６２Ａに巻かれた長尺の電極付き基板６０を繰り出して、その長手方向に搬送ローラＲを利用して搬送した後、巻取りロール６２Ｂで巻き取るまでの間に、塗布工程及び乾燥工程を順に実施する。

（塗布工程）
塗布工程では、電極付き基板６０上に配置されるインク塗布器６４から、発光層８６用の材料を含むインク６６を陽極８４上に塗布して、塗布膜６８を形成する。本実施形態では、インクジェット印刷法を利用して塗布膜６８を形成する。この場合、インク塗布器６４は、インクジェット塗布器である。

インクジェット塗布器であるインク塗布器６４は、電極付き基板６０の搬送方向に複数のノズル列を有し、各ノズル列は、電極付き基板６０の幅方向に配列された複数のノズルを有する。インク塗布器６４としては、例えば解像度が６００ｄｐｉである塗布器であり得る。

発光層８６の材料は、公知の発光層８６用の材料であればよい。発光層８６は、通常、主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、或いは、該有機物とこれを補助するドーパントを含む。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。発光層８６に含まれる有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。発光層８６を構成する発光材料としては、下記の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料等の主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、ドーパント材料等が挙げられる。

色素系材料としては、例えばシクロペンダミン若しくはその誘導体、テトラフェニルブタジエン若しくはその誘導体、トリフェニルアミン若しくはその誘導体、オキサジアゾール若しくはその誘導体、ピラゾロキノリン若しくはその誘導体、ジスチリルベンゼン若しくはその誘導体、ジスチリルアリーレン若しくはその誘導体、ピロール若しくはその誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン若しくはその誘導体、ペリレン若しくはその誘導体、オリゴチオフェン若しくはその誘導体、オキサジアゾールダイマー若しくはその誘導体、ピラゾリンダイマー若しくはその誘導体、キナクリドン若しくはその誘導体、クマリン若しくはその誘導体等が挙げられる。

金属錯体系材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属、又はＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐｔ、Ｉｒ等を中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を配位子に有する金属錯体等が挙げられる。金属錯体としては、例えばイリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体等が挙げられる。

高分子系材料としては、例えばポリパラフェニレンビニレン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリパラフェニレン若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、ポリアセチレン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、上記色素材料及び金属錯体材料の少なくとも一方を高分子化した材料等が挙げられる。

ドーパント材料としては、例えばペリレン若しくはその誘導体、クマリン若しくはその誘導体、ルブレン若しくはその誘導体、キナクリドン若しくはその誘導体、スクアリウム若しくはその誘導体、ポルフィリン若しくはその誘導体、スチリル色素、テトラセン若しくはその誘導体、ピラゾロン若しくはその誘導体、デカシクレン若しくはその誘導体、フェノキサゾン若しくはその誘導体等が挙げられる。

インク６６の溶媒は、発光層８６用の材料を溶解可能なものであれば限定されない。溶媒としては、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩化物溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル溶媒等が挙げられる。

一実施形態において、インク６６の粘度は、電極付き基板６０にインク６６が着弾した直後の粘度が１ｍＰａ・ｓ〜２５ｍＰａ・ｓとなるように設定され得る。一実施形態において、インク６６の固形分濃度は、電極付き基板６０にインク６６が着弾した直後の固形分濃度が５重量％以下となるように設定されていてもよい。

（乾燥工程）
乾燥工程では、乾燥装置１００が有する乾燥炉内で塗布膜６８を乾燥させ、発光層８６を得る。乾燥装置１００の例は、図１に示した乾燥装置であり得る。乾燥装置１００において、第１温度Ｔ_１は、例えば室温±１０℃の範囲内の温度である。第２温度Ｔ_２は、搬送される長尺上の基板を構成する樹脂のガラス転移温度より低い温度であることが好ましく、例えば６０℃以上２００℃以下の範囲内の温度であり、８０℃以上１２０℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。

（陰極形成工程）
陰極形成工程では、発光層８６上に陰極８８を形成する。発光層８６からの光を陽極８４側に陰極８８で反射するために、陰極８８の材料としては、可視光反射率の高い材料が好ましい。陰極８８の材料としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及び周期表の１３族金属等が挙げられる。陰極８８として、導電性金属酸化物及び導電性有機物等からなる透明導電性電極を用いてもよい。陰極８８は、陽極８４の形成方法と同様にして形成され得る。ロールツーロール方式で陰極８８を形成してもよい。すなわち、電極付き基板６０をその長手方向に搬送しながら発光層８６上に陰極８８を形成してもよい。

（切断工程）
切断工程では、発光層８６及び陰極８８が形成された長尺の電極付き基板６０を、その長手方向に搬送しながら、素子形成領域毎に電極付き基板６０を切断する。これにより、発光層８６及び陰極８８が形成された長尺の電極付き基板６０から複数の有機ＥＬ素子８０が得られる。

以下、試験例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの試験例に限定されるものではない。

＜試験例１〜３＞
試験例１〜３において機能性膜を作製した。試験例１〜３では、まず、長尺状の基板（商品名：ＰＥＮ−Ｑ６５Ｈ、３００ｍｍ幅、１００μｍ厚、帝人デュポン社製）を用意し、これを搬送速度２ｍ／分で搬送させながら、塗布工程及び乾燥工程を施して、機能性膜を作製した。

塗布工程では、インクをインクジェット塗布器を用いて基板の上面の幅方向の端部を除いた領域に均一に塗布した。

乾燥工程では、図１に示す乾燥装置を用いて、第１工程及び第２工程を行った。第１工程部の第１距離ｄ_１を２ｍ、基板１の搬送速度を２ｍ／分、第１工程部１０での目標到達温度を９０℃とした。試験例１〜３においては、第１工程部内で用いた６つの搬送ロールを、表１に示すロールとし、その配置位置を表１に示す位置（位置１〜６）とした点以外は、同じ条件で機能性膜を作製した。なお、表１に示す配置位置は、第１工程の開始時点（第１工程部の入口）の位置を０ｍ、第１工程の終了時点（第１工程部の出口）の位置を２ｍとしたときの位置である。

試験例１〜３では、基板の上面において、幅方向の一方の端部から４０ｍｍの位置（「位置Ａ１」とする）と、他方の端部から４０ｍｍの位置（「位置Ａ２」とする）とに測温抵抗体を貼り付けて、乾燥工程の第１工程において、０．１秒間隔で位置Ａ１及び位置Ａ２の温度Ｔ_ｘを測定した。位置Ａ１及び位置Ａ２は、ともに基板の上面に塗布膜が設けられていない領域に対応する位置であった。

図５（ａ）は、試験例１の第１工程における温度Ｔ_ｘについて、第１工程の経過時間ｘを、搬送速度を用いて第１工程の開始時点（０ｍ）からの搬送距離に換算して、横軸に搬送距離を、縦軸に温度Ｔ_ｘをプロットし、プロット点を直線で結んで作成したグラフである。図５（ｂ）は、試験例１の第１工程における経過時間ｘにおける瞬間変温速度Ｒ_ｘを上述の方法にしたがって算出して、横軸に経過時間ｘを縦軸に瞬間変温速度Ｒ_ｘをプロットし、プロット点を直線で結んで作成したグラフである。

図６（ａ）、（ｂ）は、試験例２の温度Ｔ_ｘについて、試験例１の温度Ｔ_ｘを用いて作成した図５（ａ）、（ｂ）と同様にして作成したグラフである。図７（ａ）、（ｂ）は、試験例３の温度Ｔ_ｘについて、試験例１の温度Ｔ_ｘを用いて作成した図５（ａ）、（ｂ）と同様にして作成したグラフである。

表２に、試験例１〜３の測定結果より抽出した、乾燥工程の第１工程における第１温度Ｔ_１（最小温度）、第２温度Ｔ_２（最大温度）、及び瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値と、（Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１の算出値とを示す。

試験例１〜３において、得られた機能性膜の平均厚さは、約０．１μｍであった。各試験例について、得られた機能性膜と基板との積層体から１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさのサンプルを切り出し、フォトルミネッセンス検出装置により機能性膜の表面のスジ状のムラの発生の有無を観察した。表２に観察結果を示す。図８（ａ）、（ｂ）は、試験例１と試験例３のサンプルについてフォトルミネッセンス撮像装置により撮像された写真である。

表２に示す観察結果、及び図８（ａ）、（ｂ）からわかるように、瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値が５℃／ｓ以下である試験例１、２ではスジ状のムラが観察されず、一方瞬間変温速度Ｒ_ｘの最大値が５℃／ｓを超える試験例３では搬送方向に直交する方向のスジ状のムラ（図８（ｂ）において矢印で示す）が観察された。

１ 基板、１０ 第１工程部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 搬送ロール、１２ 加熱部、２０ 第２工程部、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ 搬送ロール、２２ 加熱部、３０ａ，３０ｂ 表面段付きロール、３１ 凹状部、３２ 凸状部、６０ 電極付き基板、６２Ａ 巻出しロール、６２Ｂ 巻取りロール、６４ インク塗布器、６６ インク、６８ 塗布膜、８０ 有機ＥＬ素子、８４ 陽極、８６ 発光層、１００ 乾燥装置。

Claims (16)

1. 長尺状の基板の上面に設けられた機能性膜を製造する製造方法であって、
   前記基板の上面に、前記機能性膜の材料を含むインクを塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
   前記基板を搬送しながら前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と、を有し、
   前記乾燥工程は、前記基板を第１距離搬送し、その間に前記基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる第１工程を備え、
   前記第１工程は、前記第１距離をｄ_１（ｍ）、第１温度をＴ_１（℃）、第２温度をＴ_２（℃）とすると、次式：
   （Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧１０ （１ａ）
   の関係を満たし、かつ前記基板の瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である、機能性膜の製造方法。
2. 前記乾燥工程は、前記第１工程の後に、前記基板を第２距離搬送し、その間の前記基板の温度を第２温度近傍範囲に保持する第２工程をさらに備え、
   第２温度近傍範囲は、Ｔ_２±５℃である、請求項１に記載の機能性膜の製造方法。
3. 前記第１工程は、前記基板を、前記基板の下面に二つ以上の搬送ロールを順次接触させて搬送する、請求項１又は２に記載の機能性膜の製造方法。
4. 前記搬送ロールの少なくとも一つは、中空ロール又は表面段付きロールである、請求項３に記載の機能性膜の製造方法。
5. 前記搬送ロールの少なくとも一つは、幅当たりの平均熱容量が１１０Ｊ／Ｋ以下である、請求項３又は４に記載の機能性膜の製造方法。
6. 前記塗布工程は、インクをインクジェット印刷法により塗布する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能性膜の製造方法。
7. 前記第１工程は、赤外線照射により前記基板を加熱する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能性膜の製造方法。
8. 前記機能性膜は、有機ＥＬ素子の要素である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗膜の製造方法。
9. 長尺状の基板の上面に形成された塗布膜を乾燥させる乾燥装置であって、
   前記基板を第１距離搬送し、その間に前記基板の温度を第１温度から第２温度まで昇温させる第１工程部を備え、
   前記第１工程部において、前記第１距離をｄ_１（ｍ）、第１温度をＴ_１（℃）、第２温度をＴ_２（℃）とすると、次式：
   （Ｔ_２−Ｔ_１）／ｄ_１≧１０ （１ａ）
   の関係を満たし、かつ前記基板の瞬間変温速度の最大値が５℃／秒以下である、乾燥装置。
10. 前記第１工程部よりも後段に、前記基板を第２距離搬送し、その間の前記基板の温度を第２温度近傍範囲に保持する第２工程部をさらに備え、
    第２温度近傍範囲は、Ｔ_２±５℃である、請求項９に記載の乾燥装置。
11. 前記第１工程部は、前記基板を、前記基板の下面に二つ以上の搬送ロールを順次接触させて搬送する、請求項９又は１０に記載の乾燥装置。
12. 前記搬送ロールの少なくとも一つは、中空ロール又は表面段付きロールである、請求項１１に記載の乾燥装置。
13. 前記搬送ロールの少なくとも一つは、幅当たりの平均熱容量が１１０Ｊ／Ｋ以下である、請求項１１又は１２に記載の乾燥装置。
14. 前記第１工程部は、赤外線照射により前記基板を加熱する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の乾燥装置。
15. 長尺状の基板の上面に機能性膜を製造する製造装置であって、
    請求項９〜１４のいずれか１項に記載の乾燥装置を備える、製造装置。
16. 前記機能性膜は、有機ＥＬ素子の要素である、請求項１５に記載の製造装置。