JP5974244B2 - 有機膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット方式等の印刷方法による、有機材料からなる発光層等の有機膜の製造方法に関する。

近年、開発が進んでいる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と記載する。）は、電流駆動型の発光素子であり、有機蛍光性物質の電界発光現象を利用した発光素子である。そして、有機ＥＬ素子を用いた表示装置として、基板上に有機ＥＬ素子を配設した有機ＥＬ表示パネルが広く活用されている。有機ＥＬ表示パネルにおける有機ＥＬ素子は、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板と、Ａｌのような金属からなる陽極と、有機発光材料からなる有機膜である発光層と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明材料からなる陰極とが、順に積層されて構成されている。また、有機ＥＬ素子は、必要に応じて、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層、封止層等を備える。

ところで、有機ＥＬ素子表示パネルにおける発光層の製造方法として、有機発光材料を溶媒に溶解した有機材料インクを、インクジェットを用いて塗布する印刷方式で形成する方法がある。印刷方式で発光層を形成するには、まず、基板上に、撥液成分を含んだ材料からなる隔壁（「バンク」とも称される）を形成する。その後、隔壁で囲まれた凹部であるサブ画素領域内に、有機発光材料および溶媒を含むインクである有機材料インクを塗布および乾燥することで発光層を形成する。例えば、特許文献１では、インクジェットを用いて、発光層を形成するための技術が開示されている。

特開２００７−３１１２３５号公報

ところで、発光層のような有機膜の形成の際、サブ画素領域内での電流分布の均一化等の目的で、有機膜の上面の形状を所望の膜形状に制御したいという要請があった。ここで、有機膜の上面の膜形状には、例えば、凹形状、平坦状、凸形状等がある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、有機膜の上面の形状を所望の形状に制御できる、有機膜の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る有機膜の製造方法は、基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含む第１インクを塗布する第１工程と、前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記第１インクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記有機材料および溶媒を含む第２インクを塗布する第３工程と、前記第３工程の後に、前記インク膜および第２インクを乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程とを備え、前記第３工程における前記第２インクの塗布量に対する、前記第１工程における前記第１インクの塗布量を示すインク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用いることを特徴とする。

本発明の有機膜の製造方法では、第１インクを塗布し、さらに第１インクを仮乾燥させている。その後、第２インクを塗布し、さらに第２インクを乾燥させている。ここで、第１インクの塗布量の第２インクの塗布量に対する比率は、乾燥後の有機膜の上面の設計形状に応じて定められている。
したがって、本発明の有機膜の製造方法では、有機膜の上面の形状を所望の形状に制御することができる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルの断面図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルの製造工程を示す断面図 図１に示した有機ＥＬ表示パネル製造時の上面図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルの製造工程を示す断面図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルを備えた有機ＥＬ表示装置の概略構成を示す模式ブロック図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の膜形状を示す図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の製造工程を説明する図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の製造工程を説明する図 図１に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の製造工程を説明する図 実施の形態２に係る有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の膜形状を示す図 図１０に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の膜形状を示す図 図１０に示した有機ＥＬ表示パネルにおける有機膜の膜形状を示す図

［本発明の一態様を得るに至った経緯］
以下、本発明の態様を具体的に説明するに先立ち、本発明の態様を得るに至った経緯について説明する。
まず、発明者らは、インクジェットを用いた印刷方式で、異なる色に発光する有機膜を備えたデバイスである有機ＥＬ表示パネルを製造することにした。ここで、印刷方式で用いる有機材料インクは、色ごとに有機材料インクの乾燥に必要な時間が異なる。そのため、所望の膜形状の有機膜を得るために、有機材料インクを塗布および乾燥して有機膜を形成する工程を、色ごとに行うこととした。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの有機材料インクを用いた場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの順序で、各１色の有機材料インクを塗布し、溶媒を乾燥することで、１色ずつ有機膜を形成することとした。しかしながら、この製造方法では、有機材料インクの塗布工程を３回繰り返さねばならず、製造方法が煩雑となるという問題があった。

発明者らは、この問題に着目して、有機材料インクの塗布工程を２回繰り返すだけで、所望の膜形状の有機膜を備えた有機ＥＬ表示パネルを形成できる、有機膜の製造方法を編み出した。まず、一回目の塗布工程で、すべての発光色に対応するサブ画素領域に対し、有機材料インクを塗布および仮乾燥してインク膜を形成する。そして、画素領域内のサブ画素領域の場所、有機材料インクの粘度、および有機膜の設計膜厚に基づいて、二回目の塗布工程でのインクの塗布量比率を定める。ここでいう「インク塗布量比率」とは、二回目の塗布工程における有機材料インクの塗布量に対する、一回目の塗布工程における有機材料インクの塗布量を示すものである。そして、二回目の塗布工程で、すべての発光色に対応するサブ画素領域に対し、それぞれ定められた塗布量のインクを塗布および乾燥して有機膜を形成する。これらの工程により有機膜を製造すると、有機膜の上面の形状を所望の形状に制御できるという結果が得られた。本発明の態様はこのような経緯により得られたものである。

［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係る有機膜の製造方法は、基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含む第１インクを塗布する第１工程と、前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記第１インクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記有機材料および溶媒を含む第２インクを塗布する第３工程と、前記第３工程の後に、前記インク膜および第２インクを乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程とを備え、前記第３工程における前記第２インクの塗布量に対する、前記第１工程における前記第１インクの塗布量を示すインク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用いることを特徴とする。

この有機膜の製造方法では、第１インクを塗布し、さらに第１インクを仮乾燥させている。その後、第２インクを塗布し、さらに第２インクを乾燥させている。ここで、第１インクの塗布量の第２インクの塗布量に対する比率は、乾燥後の有機膜の上面の設計形状に応じて定められている。したがって、本発明の有機膜の製造方法では、有機膜の上面の形状を所望の形状に制御することができる。

また、前記インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が平坦となるよう定めてもよい。
また、前記インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が凸形状となるよう定めてもよい。

また、前記第４工程において上面の形状が凸形状の前記有機膜を形成するインク塗布量比率は、前記第４工程において上面の形状が凹形状の前記有機膜を形成する場合のインク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。
また、前記凹部は複数個存在し、前記第１工程における前記第１インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われ、前記第３工程における前記第２インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行ってもよい。

また、前記凹部は複数個存在し、前記凹部は、赤色発光材料および溶媒を含むＲインク、緑色発光材料および溶媒を含むＧインク、青色発光材料および溶媒を含むＢインクで塗り分けられ前記第３工程は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち、少なくとも１つに対して行ってもよい。
また、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち粘度が最も低いインクの前記インク塗布量比率は、他のインクの前記インク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。

また、前記インク塗布量比率は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち少なくとも１つが異なるよう定めてもよい。
また、前記インク塗布量比率は、前記基板上における前記第１および第２インクの塗布位置に応じて定めてもよい。
また、前記基板上の周囲部における前記インク塗布量比率は、前記基板上の中央部における前記インク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。

また、前記インク塗布量比率は、前記有機膜の設計膜厚に応じて定めてもよい。
本発明の一態様に係る有機膜の製造方法は、基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含むインクを塗布する第１工程と、前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記塗布されたインクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記溶媒をさらに塗布する第３工程と、前記第３工程の後に、前記インク膜および第３工程で塗布した溶媒を乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程とを備え、前記第３工程における溶媒の塗布量に対する、前記第１工程における前記インクの塗布量を示す溶媒インク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用いてもよい。

また、前記溶媒インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が平坦となるよう定めてもよい。
また、前記溶媒インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が凸形状となるよう定めてもよい。

また、前記第４工程において上面の形状が凸形状の前記有機膜を形成する溶媒インク塗布量比率は、前記第４工程において上面の形状が凹形状の前記有機膜を形成する場合の溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。
また、前記凹部は複数個存在し、前記第１工程における前記インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われ、前記第３工程における前記溶媒の塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行ってもよい。

また、前記凹部は複数個存在し、前記凹部は、赤色発光材料および溶媒を含むＲインク、緑色発光材料および溶媒を含むＧインク、青色発光材料および溶媒を含むＢインクで塗り分けられ、前記第３工程は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクが塗布された凹部のうち、少なくとも１つに対して行ってもよい。
また、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち粘度が最も低いインクの前記溶媒インク塗布量比率は、他のインクの前記溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。

また、前記溶媒インク塗布量比率は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち少なくとも１つが異なるよう定めてもよい。
また、前記溶媒インク塗布量比率は、前記基板上における前記インクおよび溶媒の塗布位置に応じて定めてもよい。
また、前記基板上の周囲部における前記溶媒インク塗布量比率は、前記基板上の中央部における前記溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定めてもよい。

また、前記溶媒インク塗布量比率は、前記有機膜の設計膜厚に応じて定めてもよい。
［実施の形態１］
１．有機ＥＬ表示パネル１の製造方法
本発明の実施の形態１に係る、有機膜として発光層を備えた有機ＥＬ表示パネルの製造方法について図１〜図５を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の製造方法により形成される有機ＥＬ表示パネル１の概略を説明する。次に、図２、３を用いて全体の工程を説明し、図４を用いて発光層の形成工程を詳細に説明し、最後に、完成した有機ＥＬ素子を組み込んだ電子装置の一例を説明する。なお、図１および図２には、有機ＥＬ表示パネル１の２画素（６サブ画素）分が示されている。

１−１．構成
図１は、本発明の製造方法により形成される、有機ＥＬ表示パネル１の断面図である。
有機ＥＬ表示パネル１は、ガラス基板、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）層、平坦化膜層等を含むＴＦＴ基板１１と、ＴＦＴ基板１１上に形成された隔壁層１２とを備える。なお、薄膜トランジスタおよび平坦化膜の構成は周知のものを使用しているため、ここでは図示しない。隔壁層１２の膜厚は１ｕｍ程度であり、その断面形状は順テーパー状である。

隣り合う隔壁層１２の間にあるサブ画素領域には、Ａｌのような金属からなる陽極１３と、ホール注入層１４と、有機材料からなる発光層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ（以下、区別の必要が無いときには、「発光層１５」と総称する）とが積層されている。さらに、隔壁層１２および発光層１５を覆うような電子注入層１６と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明材料からなる陰極１７と、ＳｉＮ、ＳｉＯＮのような光透過性材料からなる封止層１８とが順に積層されている。有機ＥＬ表示パネル１では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのサブ画素の組み合わせを１画素としている。また、サブ画素領域の発光色がＲ、Ｇ、Ｂとそれぞれ異なるのは、発光層１５の材料の違いによる。

１−２．有機ＥＬ表示パネル１の製造工程
図２は、有機ＥＬ表示パネル１の製造工程を示す断面図であり、図３は、図２（ｂ）に示した有機ＥＬ表示パネル１の製造工程を示す上面図である。
図２（ａ）に示すように、まず、ＴＦＴ基板１１と、隔壁層１２と、陽極１３と、ホール注入層１４とを備えた基板１０を準備する。

図２（ｂ）に示すように、基板１０上のすべてのサブ画素領域における、隔壁層１２に囲まれた凹部に、インクジェットを用いた印刷方式で発光層１５の材料である有機材料インクを塗布および乾燥させることにより、発光層１５を形成する。なお、図２（ｂ）の状態を上から見た図が、図３である。図３におけるＡ−Ａ´断面が図２（ｂ）にあたる。図３に示すように、隔壁層１２は発光層１５を囲んでいる。また、発光層１５の見えている領域が、それぞれのサブ画素領域に相当する。一般的な２０インチの有機ＥＬ表示パネルで、１２８０×７６８画素が均等な距離で配置されている場合、サブ画素領域のサイズは（６４ｕｍ×２３４ｕｍ）程度となる。

図２（ｃ）に示すように、隔壁層１２および発光層１５を覆うような電子注入層１６と陰極１７とを形成する。
図２（ｄ）に示すように、陰極１７上に封止層１８を形成すると、有機ＥＬ表示パネル１が完成する。
なお、電子注入層１６、陰極１７、および封止層１８については公知の有機発光デバイス技術おける一般的な部材と形成技術を用いる。

１−３．発光層の製造工程
図４は、図２（ａ）、（ｂ）に示した製造工程の発光層形成工程の詳細を示す断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１と、隔壁層１２と、陽極１３と、ホール注入層１４とを備えた基板１０を準備する。

次に、図４（ｂ）に示すように、基板１０上のすべてのサブ画素領域における凹部に、インクジェットを用いた印刷方式で、有機材料および溶媒を含む第１有機材料インク１５ＲＩ１、１５ＧＩ１、１５ＢＩ１（以下、区別の必要がないときには「１５Ｉ１」と総称する）を塗布する。具体的には、第１有機材料インク１５Ｉ１の液滴（ドロップ）を所定量滴下する。その後、減圧乾燥により第１有機材料インク１５Ｉ１を仮乾燥させる。具体的には、０．５Ｐａで減圧乾燥を２０分実施するとよく、減圧乾燥以外にも、ベークなどによっても第１有機材料インク１５Ｉ１の仮乾燥を実施できる。なお、ここでいう「第１有機材料インク１５Ｉ１の仮乾燥」とは、有機材料インク１５Ｉ１に含まれる溶媒をすべて蒸発させることのみに限らず、インク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢの上面の形状が定まっており内部に溶媒が残っていることも含む。

第１有機材料インク１５Ｉ１を仮乾燥させることで、図４（ｃ）に示すように、インク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢを形成する。
図４（ｄ）に示すように、上記基板上のすべてのサブ画素領域におけるインク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢ上に、インクジェットを用いた印刷方式で、インク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢ上に第２有機材料インク１５ＲＩ２、１５ＧＩ２、１５ＢＩ２（以下、区別の必要が無いときには「１５Ｉ２」と総称する）を塗布する。なお、ここでは、第１有機材料インク１５Ｉ１の濃度と第２有機材料インク１５Ｉ２の濃度とは同じものとする。その後、減圧乾燥により第２有機材料インク１５Ｉ２を乾燥する。具体的には、０．５Ｐａで減圧乾燥を２０分実施するとよく、減圧乾燥以外にも、ベークなどによっても第２有機材料インク１５Ｉ２乾燥を実施できる。なお、ここでいう「第１有機材料インク１５Ｉ２の乾燥」とは、有機材料インク１５Ｉ２の溶媒をすべて蒸発させることをいう。

第２有機材料インク１５Ｉ２を乾燥させることで、図４（ｅ）に示すように、上面が平坦な発光層１５を形成する。なお、サブ画素領域の中央領域と周辺領域との発光層１５の厚みの差が、中央領域の発光層１５の厚みの２０％未満であれば、平坦状とする。
その後、有機ＥＬ表示パネル１全面に、Ｎ₂雰囲気下１３０℃でベーク乾燥を１０分間実施すると、発光層１５の形成が完了する。

なお、有機ＥＬ表示パネル１の電気的接続については、公知の通りである。例えば、図５に示すように、有機ＥＬ表示パネル１は、駆動回路３１に接続され、駆動回路３１は制御回路３２により制御される。
２．インク塗布量比率と発光層の膜形状との分析
本実施の形態では、パネル全面において、すべての発光層１５の上面が平坦になるよう、インク塗布量比率を予め定めておく。発光層１５の膜形状は、二回目の塗布工程における第２有機材料インク１５ＲＩ２の塗布量に対する、一回目の塗布工程における第１有機材料インク１５ＲＩ２の塗布量を示すインク塗布量比率を、形成しようとする発光層１５の上面の形状に応じて予め定めればよい。具体的なインク塗布量比率の決定方法について、上面が平坦な発光層を形成する場合を説明する。

図６は、一回目および二回目の塗布工程において、Ｒサブ画素領域に、合計４０ドロップ（以下４０ｄとする）のＲ有機材料インクを塗布した結果、形成されるＲ発光層の膜形状を段差計で測定した図である。図６（ａ）が一回目の塗布工程および仮乾燥後の発光層の膜形状、図６（ｂ）が二回目の塗布工程および乾燥後の発光層の膜形状にそれぞれ対応する。

図６（ａ）に示すように、一回目の塗布工程および仮乾燥後の発光層の膜形状は、インク塗布量にかかわらず凹形状となっている。一方、図６（ｂ）に示すように、二回目の塗布工程および乾燥後の発光層の膜形状は、インク塗布量比率により凹形状から凸形状までとそれぞれ異なっている。より詳しく述べると、二回目のインク塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、０ｄ＋４０ｄから１５ｄ＋２５ｄまでは凹形状、２０ｄ＋２０ｄでは平坦状、２５ｄ＋１５ｄから３５ｄ＋５ｄまでは凸形状となっている。従って、インク塗布量比率は２０ｄ＋２０ｄが望ましい。

３．発光層形成メカニズム
ここで、図６で示した一回目および二回目の塗布工程において、発光層が形成される場合の想定メカニズムを、図７から図９を用いて説明する。図７は１０ｄ＋３０ｄ、図８は、２０ｄ＋２０ｄ、図９は、３０ｄ＋１０ｄに対応する図である。
３−１．上面が凹形状の発光層形成
図７（ａ）に示すように、一回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域に、溶媒内に溶質が分布する第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を１０ｄ塗布する。その後、減圧乾燥により第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１を仮乾燥させる。この際、サブ画素領域における中央領域と周辺領域とでは、第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１の乾燥速度が異なる。この第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１の乾燥速度の差により、対流が生じて溶質が溶媒の中を動く。第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１の多くが乾燥すると、対流は停止し溶質の動きも停止する。この対流停止時点の溶質の分布が、図７（ｂ）で形成されるＲインク膜１５ＲＲの膜形状に反映される。

図７（ｂ）に示すように、第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１が完全に乾燥すると、Ｒインク膜１５ＲＲが形成される。第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１を乾燥させる際、対流により溶質がサブ画素領域における周辺領域に動いたため、Ｒインク膜１５ＲＲの上面は凹形状となる。
図７（ｃ）に示すように、二回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域におけるＲインク膜１５ＲＲ上に、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を３０ｄ塗布し、減圧乾燥により第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を乾燥させる。ここでも、図７（ａ）で説明したように対流が生じる。

二回目の塗布工程後の溶媒の乾燥の際には、図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、対流により溶質がサブ画素領域における周辺領域に動きやすい。これは、３０ｄと多くの第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が塗布されたため、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２の乾燥時間が長くなるためである。
その結果、図７（ｆ）に示すように、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が完全に乾燥すると、上面が凹形状のＲ発光層１５Ｒが形成される。

３−２．上面が平坦な発光層形成
図８（ａ）に示すように、一回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域に、溶媒内に溶質が分布する第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を２０ｄ塗布する。その後、減圧乾燥により第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を仮乾燥させると、乾燥中の第１Ｒ有機材料インク１５Ｉ１に対流が生じる。

図８（ｂ）に示すように、第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１が完全に乾燥すると、Ｒインク膜１５ＲＲが形成される。第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を仮乾燥させる際、対流により溶質がサブ画素領域における周辺領域に動いたため、Ｒインク膜１５ＲＲの上面は凹形状となる。
図８（ｃ）に示すように、二回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域におけるＲインク膜１５ＲＲ上に、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を２０ｄ塗布し、減圧乾燥により第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を乾燥させる。ここでも、乾燥中の第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２に対流が生じる。

二回目の塗布工程後の溶媒の乾燥の際には、図８（ｄ）、（ｅ）に示すように、対流により、半量程度の溶質が、サブ画素領域における周辺領域に動き、残りの溶質が、サブ画素領域における中央領域に留まる。これは、２０ｄの多くの第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が塗布されたため、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２の乾燥時間が適度な長さとなるためである。

その結果、図８（ｆ）に示すように、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が完全に乾燥すると、上面が平坦なＲ発光層１５Ｒが形成される。このように、インク塗布量比率を定めることで、一回目の塗布工程において形成されるインク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢの上面の形状が凹形状であるときに、二回目の塗布工程において形成する有機膜１５の上面を平坦にできる。

３−３．上面が凸形状の発光層形成
図９（ａ）に示すように、一回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域に、溶媒内に溶質が分布する第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を３０ｄ塗布する。その後、減圧乾燥により第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１を仮乾燥させると、乾燥中の第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１に対流が生じる。

図９（ｂ）に示すように、第１Ｒ有機材料インク１５ＲＩ１が完全に乾燥すると、Ｒインク膜１５ＲＲが形成される。溶媒を乾燥させる際、対流により溶質がサブ画素領域における周辺領域に動いたため、Ｒインク膜１５ＲＲの上面は凹形状となる。
図９（ｃ）に示すように、二回目の塗布工程として、Ｒサブ画素領域におけるＲインク膜１５ＲＲ上に、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を１０ｄ塗布し、減圧乾燥により第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２を乾燥させる。ここでも、乾燥中の第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２に対流が生じる。

二回目の塗布工程後の第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２の乾燥の際には、図９（ｄ）、（ｅ）に示すように、対流により、溶質がサブ画素領域における周辺領域に動きにくい。これは、１０ｄの少ない第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が塗布されたため、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２の乾燥時間が短くなるためである。
その結果、図９（ｆ）に示すように、第２Ｒ有機材料インク１５ＲＩ２が完全に乾燥すると、上面が凸形状のＲ発光層１５Ｒが形成される。このように、インク塗布量比率を定めることで、一回目の塗布工程において形成されるインク膜１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢの上面の形状が凹形状のとき、二回目の塗布工程において形成される有機膜１５の上面の形状を凸形状にできる。より詳しく述べると、上面の形状が凸形状の有機膜１５を形成するインク塗布量比率は、上面の形状が凹形状の有機膜１５を形成する場合のインク塗布量比率よりも大きくなるように定めればよい。

４．インクの粘度によるインク塗布量比率の調整
上述した二回目のインク塗布後のインクの乾燥時間の長さ以外に加え、塗布されるインクの粘度によっても、インク塗布量比率を調節する必要がある。これらについて以下で詳しく説明する。
同じ製造工程および同じインク塗布量比率を用いて発光層を形成した場合でも、有機材料インクの粘度が異なると、形成される発光層の膜形状は異なる。これは、異なる粘度の有機材料インクを用いた場合、低粘度の有機材料インクが、高粘度の有機材料インクと比べ溶媒の流動性が大きく対流も大きくなるためと考えられる。

例えば、異なる粘度のＲ有機材料インクおよびＧ有機材料インクを用いた場合を考える。なお、Ｒ有機材料インクの粘度は１０．４ｃｐ、Ｇ有機材料インクの粘度は７．１ｃｐ程度である。この場合、二回目の塗布工程後に、低粘度インクであるＧ有機材料インクでは他のインクであるＲ有機材料インクよりも対流が大きくなる。対流が大きいほど、溶質がサブ画素領域の端に動きやすいため、低粘度インクであるＧ有機材料インクでは他のインクであるＲ有機材料インクよりも、発光層がより凹形状になりやすい傾向がある。そのため、二回目の塗布工程において、低粘度インクであるＧ有機材料インクの塗布量が、Ｒ有機材料インクの塗布量よりも少なくても、発光層が平坦状あるいは凹形状になりやすい。すなわち、異なる粘度の有機材料インクを用いて同じ膜形状の発光層を形成したい場合、粘度が低いインクのインク塗布量比率を、他のインクのインク塗布量比率よりも大きく定めればよいことがわかる。なお、必要のないときには、粘度が異なる有機材料インクに対して、同一のインク塗布量比率を用いてもよい。

５．効果
図７（ａ）、（ｂ）で述べたように、一回のインク塗布および減圧乾燥では、上面が凹形状の発光層１５が形成されやすい。そして、一回のインク塗布および自然乾燥で発光層１５を形成したとしても、対流により溶質がサブ画素領域の周辺領域に動くため、上面が凹形状の発光層１５が形成されやすい。しかしながら、本発明の製造方法では、一回のインク塗布および減圧乾燥あるいは自然乾燥で形成することが難しい上面が凸形状の発光層１５、および上面が平坦な発光層１５を、インク塗布量比率を調節することで容易に形成できる。従って、有機膜の上面の形状を所望の形状に制御できる、といえる。

さらに、本発明の製造方法では、二回有機材料インクを塗布および乾燥するのみで発光層を形成しているので、１つのインクジェット装置で発光層を形成でき、製造装置を簡便化できる。
また、二回目の塗布工程後のインク溶媒の乾燥時間の長さ、画素領域全体に対するインクが塗布されるサブ領域の存在する場所、塗布されるインクの粘度、および発光層の設計膜厚によって、インク塗布量比率を調整している。これにより、すべての発光色の有機材料インクを塗布して一括乾燥しても、所望の膜形状の発光層を得ることができる。加えて、自然乾燥時間を長くとることなく、減圧乾燥を用いて有機材料インクを乾燥できるので、自然乾燥の工程を省略できる。これにより、スループットおよび製造効率を向上できる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、第１インクを塗布および仮乾燥してインク膜を形成し、その後、インク膜の上に第２インクを塗布および乾燥して平坦な発光層を得た。しかしながら、これに限らず、第１インクを塗布および仮乾燥してインク膜を形成し、その後、インク膜上に溶媒を塗布および乾燥しても、平坦な発光層を得ることができる。以下、後者を実施の形態２として詳細に説明する。

１．インク塗布量比率と発光層の膜形状との分析
図１０は、一回目の塗布工程としてＲ有機材料インクを４０ｄ塗布した後、二回目の塗布工程として溶媒を塗布した場合の、形成されるＲ発光層の膜形状を段差計で測定した図であり、図１０（ａ）が一回目の塗布工程としてインク塗布および乾燥後の発光層の膜形状、図１０（ｂ）が二回目の塗布工程としての溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状にそれぞれ対応する。ここで、溶媒インク塗布量比率には、一回目の塗布工程としてインクを塗布および乾燥した後に、二回目の塗布工程として溶媒を塗布する際のインクの対溶媒比率をいう。

図１０（ａ）に示すように、インクの４０ｄの塗布および仮乾燥後の膜形状は、ほぼ一定の凹形状となっている。一方、図１０（ｂ）に示すように、溶媒塗布および乾燥後の膜形状は、溶媒の塗布量すなわち溶媒インク塗布量比率により、凹形状から凸形状までとそれぞれ異なっている。より詳しく述べると、二回目の溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、４０ｄ＋４０ｄから４０ｄ＋２０ｄまでは凹形状、４０ｄ＋１５ｄでは平坦状、４０ｄ＋１０ｄおよび４０ｄ＋５ｄまでは凸形状となっている。この実験により、第１インクを塗布および乾燥してインク膜を形成し、その後、インク膜上に溶媒を塗布および乾燥しても、所望の膜形状の発光層を得ることができることがわかった。例えば、膜厚１００ｎｍの上面が平坦なＲ発光層を得るためには、４０ｄのインクを塗布および仮乾燥した後、１５ｄの溶媒を塗布および乾燥すればよいこともわかった。

２．サブ画素領域の場所による溶媒インク塗布量比率の調整
ところで、同じ製造工程および同じ溶媒インク塗布量比率を用いて発光層を形成した場合でも、サブ画素領域がパネルの中央部と周囲部とのどちらにあるかによって、形成される発光層の膜形状は異なる。なお、パネルの中央部と周囲部とは、基板の中央部と周囲部とにそれぞれ対応する。すべてのサブ画素領域に有機材料インクを塗布すると、パネルの中央部にあるサブ画素領域では、パネルの周囲部にあるサブ画素領域と比べて、近辺のサブ画素領域で乾燥するインクが少ない。その結果、サブ画素領域がパネルの中央部と周囲部とのどちらにあるかによって、サブ画素領域近辺の溶媒蒸気圧が異なり、有機材料インクの対流が異なる。具体的には、パネルの周囲部にあるサブ画素領域に塗布されたインクの対流は、パネルの中央部にあるサブ画素領域に塗布されたインクの対流よりも大きい。これを踏まえて、以下で測定結果を説明する。なお、基板の中央部とは基板の中心から７０％〜９０％を指し、パネルの周囲部とは基板の外周から１０％〜３０％を指す。

図１１は、一回目の塗布工程としてＲ有機材料インクを合計４０ｄ塗布し、二回目の塗布工程として異なる塗布量の溶媒を塗布した場合、形成されるＲ発光層の膜形状を段差計で測定した図であり、図１１（ａ）がパネルの周囲部における二回目の塗布工程および乾燥後の発光層の膜形状、図１１（ｂ）がパネルの中央部における二回目の塗布工程および乾燥後の発光層の膜形状にそれぞれ対応する。

図１１に示すように、二回目の塗布工程である溶媒塗布および乾燥後の膜形状は、溶媒の塗布量すなわち溶媒インク塗布量比率により、凹形状から凸形状までとそれぞれ異なっている。より詳しく述べると、図１１（ａ）に示すように、パネルの周囲部において、二回目の溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、４０ｄ＋４０ｄから４０ｄ＋２０ｄまでは凹形状、４０ｄ＋１５ｄでは平坦状、４０ｄ＋１０ｄおよび４０ｄ＋５ｄまでは凸形状となっている。これにより、膜厚１００ｎｍの上面が平坦なＲ発光層を得るためには、４０ｄのインクを塗布および乾燥した後、１５ｄの溶媒を塗布および乾燥すればよいことがわかった。一方、図１１（ｂ）に示すように、パネルの中央部において、二回目の溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、４０ｄ＋４０ｄおよび４０ｄ＋３５ｄまでは凹形状、４０ｄ＋３０ｄでは平坦状、４０ｄ＋２５ｄおよび４０ｄ＋５ｄまでは凸形状となっている。これにより、膜厚１００ｎｍの上面が平坦なＲ発光層を得るためには、４０ｄのインクを塗布および乾燥した後、３０ｄの溶媒を塗布および乾燥すればよいことがわかった。

なお、この傾向がみられる理由は、二回目の塗布工程後に、パネルの周囲部におけるサブ画素領域ではパネルの中央部におけるサブ画素領域よりも対流が大きくなり、溶質がサブ画素領域の端に動きやすいためである。そのため、二回目の塗布工程において、パネルの周囲部における溶媒の塗布量が、パネルの中央部における溶媒の塗布量よりも少なくても、発光層が平坦状あるいは凸形状になりやすい、と考えられるためである。すなわち、パネル全面におけるサブ画素領域に対し同じ膜形状の発光層を形成したい場合、パネルの周囲部における溶媒インク塗布量比率は、パネルの中央部における溶媒インク塗布量比率よりも大きくすればよいことがわかる。なお、必要のないときには、パネルの中央部および中央部に対して、同一の溶媒インク塗布量比率を用いてもよい。

また、この傾向は、実施の形態１のように有機材料インクを二回塗布する場合であっても同様であると考えられる。すなわち、パネル全面におけるサブ画素領域に対し同じ膜形状の発光層を形成したい場合、パネルの周囲部におけるインク塗布量比率は、パネルの中央部におけるインク塗布量比率よりも大きくすればよいことがわかる。
３．設計膜厚による溶媒インク塗布量比率の調整
図１２は、Ｒ有機材料インクを合計４０ｄ塗布した場合、形成されるＲ発光層の膜形状を段差計で測定した図であり、図１２（ａ）が一回目の塗布工程および仮乾燥後の発光層の膜形状、図１２（ｂ）が二回目の塗布工程および乾燥後の発光層の膜形状にそれぞれ対応する。

図１２に示すように、二回目の塗布工程である溶媒塗布および乾燥後の膜形状は、溶媒の塗布量すなわち溶媒インク塗布量比率により、凹形状から凸形状までとそれぞれ異なっている。より詳しく述べると、図１２（ａ）に示すように、設計膜厚１００ｎｍの場合、二回目の溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、４０ｄ＋４０ｄから４０ｄ＋２０ｄまでは凹形状、４０ｄ＋１５ｄでは平坦状、４０ｄ＋１０ｄおよび４０ｄ＋５ｄでは凸形状となっている。これにより、膜厚１００ｎｍの上面が平坦なＲ発光層を得るためには、４０ｄのインクを塗布および乾燥した後、１５ｄの溶媒を塗布および乾燥すればよいことがわかった。一方、図１２（ｂ）に示すように、設計膜厚５０ｎｍの場合、二回目の溶媒塗布および乾燥後の発光層の膜形状は、２０ｄ＋４０ｄから２０ｄ＋１０ｄまでは凹形状、２０ｄ＋５ｄでは平坦状となっている。これにより、膜厚５０ｎｍの上面が平坦なＲ発光層を得るためには、２０ｄのインクを塗布および乾燥した後、５ｄの溶媒を塗布および乾燥すればよいことがわかった。

これは、二回目の塗布工程後に、設計膜厚が小さい場合、設計膜厚が大きい場合よりも、溶媒に溶解している溶質の量が少ないためである。二回目の塗布工程後に溶媒に溶解している溶質の量が少ないと、例えば、同じ溶媒がサブ画素領域に存在する場合、溶質がサブ画素領域の端に動きやすくなる。そのため、二回目の塗布工程において、設計膜厚が小さい場合の溶媒の塗布量が、設計膜厚が大きい場合Ｒの溶媒の塗布量よりも少なくても、発光層が平坦状あるいは凸形状になりやすい。すなわち、溶媒インク塗布量比率は、発光層１５の設計膜厚に応じて定めればよく、特に、設計膜厚が小さい場合の溶媒インク塗布量比率が、設計膜厚が大きい場合の溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるように定めればよい。なお、必要のないときには、設計膜厚が異なるサブ画素領域に対しても、同一の溶媒インク塗布量比率を用いてもよい。

また、この傾向は、実施の形態１のように有機材料インクを二回塗布する場合であっても同様であると考えられる。すなわち、パネル全面におけるサブ画素領域に対し同じ膜形状の発光層を形成したい場合、パネルの周囲部におけるインク塗布量比率は、パネルの中央部におけるインク塗布量比率よりも大きくすればよいことがわかる。
４．効果
二回目の塗布工程において、有機材料インクの代わりに溶媒を塗布しても、所望の膜形状の発光層を得ることができる。

［変形例］
以上の通り、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られない。以下に、上記実施の形態の変形例について説明する。
１．本発明を適用するサブ画素領域の範囲
上記実施の形態では、すべてのサブ画素領域における、隔壁層に囲まれた凹部に対して、二回塗布による発光層の形成を行ったが、これに限らない。サブ画素領域の一部に対応する凹部に対して、二回塗布による発光層の形成を行った場合でも、そのサブ画素領域で本発明の効果が得られる。また、異なるインクを用いて、発光色の異なる発光層を形成する場合、すべてのインクに二回塗布による発光層の形成を行ってもよいし、少なくとも１つのインク、例えば、Ｒ、Ｇインクに対して行ってもよい。

２．有機材料インク
上記実施の形態では、有機材料インクとして、Ｒ、Ｇ、Ｂ有機材料インクを用いたが、これに限らず、例えば、シアン、マゼンタ、イエローなどの有機材料インクを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、第１有機材料インクの濃度と第２有機材料インクの濃度とは同じものとしたが、これら濃度を異ならせてもよい。

３．本発明の適用例
上記実施の形態では、発光層に対して発明を適用したが、これに限らず、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、および電子注入層など、インクジェットによる印刷方式を用いて製造できる有機膜であれば適用できる。

本発明は、インクジェット装置によって製造される有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示パネルの生産に利用可能であり、各種電子機器のディスプレイに利用可能である。

１ 有機ＥＬ表示パネル
１１ ＴＦＴ基板
１２ 隔壁
１３ 陽極
１４ ホール注入層
１５Ｉ１ 第１有機材料インク
１５ＲＲ、１５ＧＧ、１５ＢＢ インク膜
１５Ｉ２ 第２有機材料インク
１５ 発光層
１６ 電子注入層
１７ 陰極
１８ 封止層

Claims (19)

1. 基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含む第１インクを塗布する第１工程と、
   前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記第１インクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、
   前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記有機材料および溶媒を含む第２インクを塗布する第３工程と、
   前記第３工程の後に、前記インク膜および第２インクを乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程と
   を備え、
   前記第３工程における前記第２インクの塗布量に対する、前記第１工程における前記第１インクの塗布量を示すインク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用いる、
   有機膜の製造方法。
2. 前記インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が平坦となるよう定められる、
   請求項１記載の有機膜の製造方法。
3. 前記インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が凸形状となるよう定められる、
   請求項１記載の有機膜の製造方法。
4. 前記第４工程において上面の形状が凸形状の前記有機膜を形成するインク塗布量比率は、前記第４工程において上面の形状が凹形状の前記有機膜を形成する場合のインク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる
   請求項３記載の有機膜の製造方法。
5. 前記凹部は複数個存在し、
   前記第１工程における前記第１インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われ、
   前記第３工程における前記第２インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われる
   請求項１記載の有機膜の製造方法。
6. 前記凹部は複数個存在し、
   前記凹部は、赤色発光材料および溶媒を含むＲインク、緑色発光材料および溶媒を含むＧインク、青色発光材料および溶媒を含むＢインクで塗り分けられ
   前記第３工程は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち、少なくとも１つに対して行われる、
   請求項１記載の有機膜の製造方法。
7. 前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち粘度が最も低いインクの前記インク塗布量比率は、他のインクの前記インク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる
   請求項６記載の有機膜の製造方法。
8. 前記インク塗布量比率は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち少なくとも１つが異なるよう定められる、
   請求項６記載の有機膜の製造方法。
9. 前記インク塗布量比率は、前記基板上における前記第１および第２インクの塗布位置に応じて定められる、
   請求項１記載の有機膜の製造方法。
10. 前記基板上の周囲部における前記インク塗布量比率は、前記基板上の中央部における前記インク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる、
    請求項９記載の有機膜の製造方法。
11. 前記インク塗布量比率は、前記有機膜の設計膜厚に応じて定められる、
    請求項１記載の有機膜の製造方法。
12. 基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含むインクを塗布する第１工程と、
    前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記塗布されたインクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、
    前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記溶媒をさらに塗布する第３工程と、
    前記第３工程の後に、前記インク膜および第３工程で塗布した溶媒を乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程と
    を備え、
    前記第３工程における溶媒の塗布量に対する、前記第１工程における前記インクの塗布量を示す溶媒インク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用い、
    前記溶媒インク塗布量比率は、前記第２工程において形成される前記インク膜の上面の形状が凹形状であるときに、前記第４工程において形成する前記有機膜の上面が凸形状となるよう定められ、
    前記第４工程において上面の形状が凸形状の前記有機膜を形成する溶媒インク塗布量比率は、前記第４工程において上面の形状が凹形状の前記有機膜を形成する場合の溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる
    ことを特徴とする有機膜の製造方法。
13. 前記凹部は複数個存在し、
    前記第１工程における前記インクの塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われ、
    前記第３工程における前記溶媒の塗布が、前記凹部のすべてに対し一括で行われる
    請求項１２記載の有機膜の製造方法。
14. 前記凹部は複数個存在し、
    前記凹部は、赤色発光材料および溶媒を含むＲインク、緑色発光材料および溶媒を含むＧインク、青色発光材料および溶媒を含むＢインクで塗り分けられ
    前記第３工程は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクが塗布された凹部のうち、少なくとも１つに対して行われる、
    請求項１２記載の有機膜の製造方法。
15. 前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち粘度が最も低いインクの前記溶媒インク塗布量比率は、他のインクの前記溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる
    請求項１４記載の有機膜の製造方法。
16. 前記溶媒インク塗布量比率は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂインクのうち少なくとも１つが異なるよう定められる、
    請求項１４記載の有機膜の製造方法。
17. 基板に設けられた少なくとも一つの凹部に、有機材料および溶媒を含むインクを塗布する第１工程と、
    前記第１工程の後に、少なくとも上面の形状が定まるよう、前記塗布されたインクを仮乾燥させることにより、前記有機材料を含むインク膜を形成する第２工程と、
    前記第２工程の後に、前記インク膜上に、前記溶媒をさらに塗布する第３工程と、
    前記第３工程の後に、前記インク膜および第３工程で塗布した溶媒を乾燥させることにより、有機膜を形成する第４工程と
    を備え、
    前記第３工程における溶媒の塗布量に対する、前記第１工程における前記インクの塗布量を示す溶媒インク塗布量比率は、前記第４工程において形成しようとする前記有機膜の上面の形状に応じて予め定められた比率を用い、
    前記溶媒インク塗布量比率は、前記基板上における前記インクおよび溶媒の塗布位置に応じて定められる、
    ことを特徴とする有機膜の製造方法。
18. 前記基板上の周囲部における前記溶媒インク塗布量比率は、前記基板上の中央部における前記溶媒インク塗布量比率よりも大きくなるよう定められる、
    請求項１７記載の有機膜の製造方法。
19. 前記溶媒インク塗布量比率は、前記有機膜の設計膜厚に応じて定められる、
    請求項１２記載の有機膜の製造方法。

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