JP5934961B2 - 有機発光素子用インク、および当該インクの製造方法 - Google Patents
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Description
前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有し、前記第1溶媒は、前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、前記第2溶媒は、前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、前記第1溶媒と前記第2溶媒の沸点は、同等である、ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る有機発光素子用インクは、第1溶媒と、前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有し、前記第1溶媒は、前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、前記第2溶媒は、前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、前記第1溶媒と前記第2溶媒の沸点は、同等である、ことを特徴とする。
PI:平坦度、dC:中央部側の膜厚、dL:一端部側の膜厚、dR:他端部側の膜厚
α×PI1=β×PI2 ・・・[式2]
PI1:第2溶媒を第1溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
α:平坦度PI1の絶対値の逆数、
PI2:第1溶媒を第2溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
β:平坦度PI2の絶対値の逆数
また、本発明の一態様に係る有機発光素子用インクの特定の局面では、前記第1溶媒および前記第2溶媒は、上記混合比α/βに基づいて定められるそれぞれの体積濃度に対して±15vol%以内である。
本発明の一態様に係る有機発光素子用インク(以下、単にインクと称する。)は、少なくとも、機能性材料、第1溶媒および第2溶媒を含み、前記第1溶媒と前記第2溶媒とは沸点が同等である。
機能性材料は、有機発光素子の機能層を構成する材料であり、例えば有機性の発光材料である。有機性の発光材料の好ましい例として、F8−F6(F8(ポリジオクチルフルオレン)とF6(ポリジヘキシルフルオレン)との共重合体)が挙げられる。
第1溶媒は、第2溶媒を第1溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒である。或いは、第1溶媒は、第2溶媒を第1溶媒に置き換えて機能層を仮作した場合に、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層の両端部側が中央部側に対して上方に突出する形状を成す溶媒である。或いは、第1溶媒は、単独で用いたときに、バンク(隔壁)間に形成される機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対し、上方に位置する形状を成す溶媒である。
第2溶媒は、第1溶媒を第2溶媒に置き換えて機能層を仮作したときに、素子形成予定領域において、前記仮作した機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒である。或いは、第2溶媒は、第1溶媒を第2溶媒に置き換えて機能層を仮作した場合に、前記仮作した機能層の中央部側が両端部側に対して上方に突出する形状を成す溶媒である。或いは、第2溶媒は、単独で用いたときに、バンク間に形成される機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対し、上方に位置する形状を成す溶媒である。
<単独系インクで形成した機能層の形状>
図1は、単独系インクで形成した機能層の形状についての検討結果を示す図である。機能性材料を各種溶媒に溶解させて単独系インクを作製し、それらインクを使用して形成した機能層の形状を確認した。
混合系インクを種々作製し、好適な溶媒の組み合わせを検討した。実施例1,2として、凹形状特性の溶媒と凸形状特性の溶媒とを組み合わせ、平坦性の良い機能層が得られた例を紹介する。また、比較例1として、2種類の凹形状特性の溶媒を組み合わせてみたが、平坦性の良い機能層は得られなかった例を紹介する。さらに、比較例2として、凹形状特性の溶媒と凸形状特性の溶媒とを組み合わせたにも拘わらず、平坦性の良い機能層が得られなかった例を紹介する。
発明者は、より平坦性の良い機能層を形成できるインクを得るために、より厳密に平坦度を評価する方法について検討した。そして、平坦度を、機能層の中央部側と端部側との膜厚差により評価することにした。具体的には、中央部側の膜厚値から左右両端部側の膜厚値の平均を引いて、その値を平坦度PIとし、この平坦度PIによって機能層の平坦度を評価することにした。
PIM:平坦度、dC:中央部側の膜厚、dML:一方の中間部の膜厚、
dMR:他方の中間部の膜厚
図7に示すように、本発明において、機能層(仮作した機能層も含む)の中間部は、発光領域の両端から中央部に向かって、それぞれ発光領域の25%の長さに対応する位置である。具体的には、発光領域の幅が60μmの場合、機能層の両中間部は、発光領域の両端から中央部に向かって、それぞれ15μmの長さに対応する位置である。
第1溶媒と第2溶媒とは、機能層の上面の高さが両端部から中央部にわたって等しく、且つ、前記機能層の膜厚が前記両端部から中央部にわたって等しくなるような混合比で混合されていることが好ましい。好ましい混合比を得るための検討を行なった結果、平坦度PIの絶対値の逆数比で混合すれば平坦な機能層が得られることがわかった。
第1溶媒と第2溶媒の沸点が同等であれば、平坦性の良い機能層を形成することができると述べたが、それら第1溶媒と第2溶媒との沸点差がどの程度の範囲であれば同等と判断できるのかについて検討した。
実際に機能層を形成することなく、インクの物性からそのインクを使用して形成した機能層の形状、および平坦度PIを簡単に予想できる方法について説明する。
機能層の膜厚が、γ=1.9を閾値とした評価に及ぼす影響について検討した。図17および図18は、機能層の膜厚が平坦度PIに及ぼす影響についての検討結果を示す図である。図17に示すように、種々の単独系のインクで仮作した機能層、および、混合系インクで形成した機能層について、種々の膜厚の機能層の平坦度PIおよび平坦度PIMを評価した。それら結果を、膜厚別にまとめてみると、図18(a)に示す膜厚80nmの場合、図18(b)に示す膜厚5nmの場合、図18(c)に示す膜厚90nmの場合のいずれにおいても、平坦度PIがプラスになるかマイナスになるかの閾値はγ=1.9であった。
これまで説明した実験は、全てラインバンクの有機発光素子を使用して実施したものであるが、ピクセルバンクの場合でも同様の結果が得られるのか確認した。
図21は、本発明の一態様に係る有機発光素子の各層の積層状態を示す模式図である。図21に示すように、有機表示パネル110は、本発明の一態様に係る有機発光素子(機能性部材)111上にシール材112を介してカラーフィルター基板113を貼り合わせた構成を有する。
図22および図23に基づいて、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法を説明する。あわせて、本発明の一態様に係る有機発光素子用インクの製造方法、および、機能層の形成方法を説明する。図22および図23は、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法を説明するための工程図である。
図24および図25に基づいて、本発明の一態様に係る有機表示装置(表示装置)について説明する。図24は、本発明の一態様に係る有機表示装置の全体構成を示す図である。図25は、本発明の一態様に係る有機表示装置を用いたテレビシステムを示す斜視図である。
図26は、本発明の一態様に係る有機発光装置(発光装置)を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。図26に示すように、有機発光装置200は、本発明の一態様に係る複数の有機発光素子210と、それら有機発光素子210が上面に実装されたベース220と、当該ベース220にそれら有機発光素子210を挟むようにして取り付けられた一対の反射部材230と、から構成されている。各有機発光素子210は、ベース220上に形成された導電パターン(不図示)に電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各有機発光素子210から出射された光の一部は、反射部材230によって配光が制御される。
以上、本発明の一態様に係る有機発光素子用インク、当該インクの製造方法、有機発光素子の製造方法、有機発光素子、有機表示装置、有機発光装置、機能層の形成方法、機能性部材、表示装置および発光装置を具体的に説明してきたが、上記実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いた例であって、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
2,3 アノード電極
4 ホール注入層
5 バンク
6 ホール輸送層
7 有機発光層
8 電子輸送層
9 カソード電極
10 封止層
100 有機表示装置
110 有機表示パネル
111,210 有機発光素子
112 シール材
113 カラーフィルター基板
120 駆動制御部
121〜124 駆動回路
125 制御回路
200 有機発光装置
220 ベース
230 反射部材
Claims (30)
- 第1溶媒と、
前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、
前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有し、
前記第1溶媒は、前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えたインクを凹部に充填後に乾燥することによって幅が60μmの機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、
前記第2溶媒は、前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えたインクで機能層を仮作したときと同じ条件下で、前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えたインクを凹部に充填後に乾燥することによって幅が60μmの機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対して上方に位置する形状を成す溶媒であって、
前記第1溶媒と前記第2溶媒との沸点差は9℃以下である
ことを特徴とする有機発光素子用インク。 - 前記第1溶媒と前記第2溶媒は、前記機能層の上面の高さが前記両端部から前記中央部にわたって等しく、且つ、前記機能層の膜厚が前記両端部から前記中央部にわたって等しくなるような混合比で混合されている、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒および前記第2溶媒は、有機発光素子の発光領域において、前記機能層の中央部側の膜厚dCと、前記機能層の一端部側、他端部側の膜厚dL、dRとの差で下記[式1]の平坦度PIを示した場合に、下記[式2]の平坦度PI1の絶対値の逆数αと、平坦度PI2の絶対値の逆数βとで示される混合比α/βに基づき混合されている、請求項1記載の有機発光素子用インク。
PI=dC−(dL+dR)/2 ・・・[式1]
PI:平坦度、dC:中央部側の膜厚、dL:一端部側の膜厚、dR:他端部側の膜厚
α×PI1=β×PI2 ・・・[式2]
PI1:第2溶媒を第1溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
α:平坦度PI1の絶対値の逆数、
PI2:第1溶媒を第2溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
β:平坦度PI2の絶対値の逆数 - 前記第1溶媒および前記第2溶媒は、請求項3に記載された混合比α/βに基づいて定められるそれぞれの体積濃度に対して±15vol%以内である、請求項3記載の有機発光素子用インク。
- 前記第2溶媒の沸点は、前記第1溶媒の沸点に比べて高い、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- インクの粘度ηと表面張力σの比(σ/η)をγ とするときに、前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換え仮作したインクはγ>1.9であり、前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換え仮作したインクはγ<1.9である、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 前記機能層の両端部は、前記発光領域の両端から中央部に向かって、それぞれ前記発光領域の12.5%の長さに対応する位置であり、
前記機能層の中央部は、前記発光領域の中央に対応する位置である、請求項1記載の有機発光素子用インク。 - 前記機能層は平面視において矩形状を有し、前記発光領域は、その短辺方向に対応する、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒はシクロヘキシルベンゼンであり、前記第2溶媒は1−メチルナフタレンであり、前記機能性材料はF8−F6である、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合比α/βは、28/72〜78/22である、請求項9記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒はヘプチルベンゼンであり、前記第2溶媒は1−メチルナフタレンであり、前記機能性材料はF8−F6である、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合比α/βは、5/95〜38/62である、請求項11記載の有機発光素子用インク。
- 前記機能性材料は有機性の発光材料である、請求項1記載の有機発光素子用インク。
- 第1溶媒と、
前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、
前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有し、
前記第1溶媒は、前記機能性材料の溶媒として前記第1溶媒を単独で用いたインクを凹部に充填後に乾燥することによって形成される幅が60μmの機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対し、上方に位置する形状を成す溶媒であって、
前記第2溶媒は、前記機能性材料の溶媒として前記第1溶媒を単独で用いたインクで機能層を形成したときと同じ条件下で、前記機能性材料の溶媒として前記第2溶媒を単独で用いたインクを凹部に充填後に乾燥することによって形成される幅が60μmの機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対し、上方に位置する形状を成す溶媒であって、
前記第1溶媒と前記第2溶媒との沸点差は9℃以下である
ことを特徴とする有機発光素子用インク。 - 第1溶媒と、
前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、
前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、
を有する有機発光素子用インクであって、
前記インクの粘度η(mPa・s)と表面張力σ(mNm-1)の比(σ/η)をγ とするときに、
前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えて仮作したインクは、γ>1.9であり、
前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えて仮作したインクは、γ<1.9であり、
前記第1溶媒と前記第2溶媒との沸点差は9℃以下である、
ことを特徴とする有機発光素子用インク。 - 前記機能性材料、前記第1溶媒および前記第2溶媒を混合した状態で、γ=1.9となるように、前記機能性材料、前記第1溶媒および前記第2溶媒が混合されている、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒と前記第2溶媒は、前記機能層の上面の高さが両端部から中央部にわたって等しく、且つ、前記機能層の膜厚が前記両端部から中央部にわたって等しくなるような混合比で混合されている、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒および前記第2溶媒は、有機発光素子の発光領域において、前記機能層の中央部側の膜厚dCと、前記機能層の一端部側、他端部側の膜厚dL、dRとの差で下記[式1]の平坦度PIを示した場合に、下記[式2]の平坦度PI1の絶対値の逆数αと、平坦度PI2の絶対値の逆数βとで示される混合比α/βに基づき混合されている、請求項15記載の有機発光素子用インク。
PI=dC−(dL+dR)/2 ・・・[式1]
PI:平坦度、dC:中央部側の膜厚、dL:一端部側の膜厚、dR:他端部側の膜厚
α×PI1=β×PI2 ・・・[式2]
PI1:第2溶媒を第1溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
α:平坦度PI1の絶対値の逆数、
PI2:第1溶媒を第2溶媒に置き換えて仮作した機能層の平坦度、
β:平坦度PI2の絶対値の逆数 - 前記第1溶媒および前記第2溶媒は、請求項19に記載された混合比α/βに基づいて定められるそれぞれの体積濃度に対して±15vol%以内である、請求項18記載の有機発光素子用インク。
- 前記第2溶媒の沸点は、前記第1溶媒の沸点に比べて高い、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 前記機能層の両端部は、有機発光素子の発光領域の両端から中央部に向かって、それぞれ前記発光領域の12.5%の長さに対応する位置であり、
前記機能層の中央部は、前記発光領域の中央に対応する位置である、請求項17記載の有機発光素子用インク。 - 前記機能層は平面視において矩形状を有し、前記発光領域は、その短辺方向に対応する、請求項21記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒はシクロヘキシルベンゼンであり、前記第2溶媒は1−メチルナフタレンであり、前記機能性材料はF8−F6である、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合比α/βは、28/72〜78/22である、請求項23記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒はヘプチルベンゼンであり、前記第2溶媒は1−メチルナフタレンであり、前記機能性材料はF8−F6である、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合比α/βは、5/95〜38/62である、請求項25記載の有機発光素子用インク。
- 前記機能性材料は有機性の発光材料である、請求項15記載の有機発光素子用インク。
- 第1溶媒と、
前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、
前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、
を有する有機発光素子用インクであって、
前記機能性材料の溶媒として単独で用いたときのインクの粘度η(mPa・s)と表面張力σ(mNm-1)の比(σ/η)をγ とするときに、
前記第1溶媒を用いたインクは、γ>1.9であり、
前記第2溶媒を用いたインクは、γ<1.9であり、
前記第1溶媒と前記第2溶媒との沸点差は9℃以下である、
ことを特徴とする有機発光素子用インク。 - 第1溶媒と、前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有する有機発光素子用インクの製造方法であって、
前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えたインクを凹部に充填後に乾燥することによって幅が60μmの機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その両端部側の膜厚がその中央部側の膜厚に対して厚く、前記両端部側の上面が前記中央部側の上面に対して上方に位置する形状を成す、前記第1溶媒と、
前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えたインクで機能層を仮作したときと同じ条件下で、前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えたインクを凹部に充填後に乾燥することによって幅が60μmの機能層を仮作したときに、有機発光素子の発光領域において、前記仮作した機能層が、その中央部側の膜厚がその両端部側の膜厚に対して厚く、前記中央部側の上面が前記両端部側の上面に対して上方に位置する形状を成し、その沸点と前記第1溶媒の沸点との差が9℃以下である、前記第2溶媒と、
前記機能性材料と、
を準備する第1工程と、
前記機能性材料、前記第1溶媒および前記第2溶媒を混合する第2工程と、
を有することを特徴とする有機発光素子用インクの製造方法。 - 第1溶媒と、前記第1溶媒とは異なる第2溶媒と、前記第1溶媒および前記第2溶媒に溶解する、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、を有する有機発光素子用インクの製造方法であって、
前記インクの粘度η(mPa・s)と表面張力σ(mNm-1)の比(σ/η)をγ とするときに、
前記第2溶媒を前記第1溶媒に置き換えて仮作したインクが、γ>1.9である前記第1溶媒と、
前記第1溶媒を前記第2溶媒に置き換えて仮作したインクが、γ<1.9であり、前記第1溶媒に対する沸点差が9℃以下である第2溶媒と、
前記機能性材料と、
を準備する第1工程と、
前記機能性材料、前記第1溶媒および前記第2溶媒を混合する第2工程と、
を有することを特徴とする有機発光素子用インクの製造方法。
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