JP6507727B2 - 機能性インク、吐出検査方法および成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明の機能性インクは、高分子材料を含む成膜材料と、
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、
前記高分子材料は、その平均分子量が60000以上70000以下であり、
前記液性媒体は、貧溶媒と良溶媒とを含み、前記液性媒体における前記貧溶媒の容積比が20vol%以上30vol%以下であることを特徴する。
本発明の機能性インクでは、前記貧溶媒と前記良溶媒とは、その沸点の差が30℃以下であることが好ましい。
本発明の機能性インクでは、前記貧溶媒は、その沸点が150℃以上300℃以下であることが好ましい。
本発明の機能性インクでは、前記良溶媒は、その沸点が250℃以上300℃以下であることが好ましい。
本発明の機能性インクでは、前記高分子材料を含む成膜材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子に含まれる正孔注入層を構成する材料であり、
当該機能性インクは、前記正孔注入層を成膜するために用いられることが好ましい。
本発明の吐出検査方法は、本発明の機能性インクを液滴吐出ヘッドを用いて液滴として吐出して記録媒体上に塗布して定着させる工程と、
前記記録媒体に光を照射し、前記記録媒体に前記機能性インクが定着した定着領域と、前記機能性インクが定着していない非定着領域とにおける前記光の反射率および透過率のうちの少なくとも一方の差を測定する工程と、を有し、
前記測定の結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの検査を行うことを特徴とする。
これにより、液滴吐出ヘッドの検査(吐出検査)を高精度に行うことができる。
本発明の成膜方法は、本発明の機能性インクを基材上に塗布して、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、膜を成膜する工程と、を有することを特徴とする。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る吐出検査装置を備える液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図1(b)は、液滴吐出ヘッドの配置を示す模式的な平面図、図1(c)は、液滴吐出ヘッドの要部の概略構成を示す断面図である。なお、図1には、説明の便宜上、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。また、図1では、Z軸が鉛直方向に沿っており、+Z軸方向側(Z軸を示す矢印の先端側)を「上」、−Z軸方向側(Z軸を示す矢印の基端側)を「下」という。
以下、吐出検査装置19の構成について説明する。
次に、吐出検査装置19を含む液滴吐出装置6の制御系について説明する。
図3に示すように、液滴吐出装置6は、液滴吐出装置6の各部の動作を制御する制御装置41(制御部)を備えている。この制御装置41は、各種の演算処理を行うCPU(中央演算処理装置)42と、各種情報を記憶するメモリー43(記憶部)と、を備えている。
次に、前述した吐出検査装置19を用いた吐出検査方法(本発明の吐出検査方法)について説明する。
[A]
−A1−
まず、図4(a)に示すように、記録媒体2を用意する。
次に、図4(b)に示すように、液滴吐出ヘッド22から機能性インクの液滴29を吐出し、記録媒体2のインク吸収層33上に着弾させる。これにより、液滴(機能性インク)29がインク吸収層33に、浸透することで定着し、その結果、インク吸収層33に、機能性インクからなる定着領域(ドット)29Aが形成されるとともに、機能性インクが定着しない非定着領域29Bが形成される。
次に、図4(c)に示すように、記録媒体2に対して、光出射部191から光を照射すると、この光が、記録媒体2により反射および透過されることで、記録媒体2からの反射光および透過光が発生する。この際、記録媒体2の定着領域29Aと非定着領域29Bとでは、光出射部191における光の反射率および透過率が異なる。そのため、記録媒体2からの反射光および透過光の強度が、記録媒体2の定着領域29Aと非定着領域29Bとで異なることとなる。より具体的には、図4(c)に示すように、反射光は、記録媒体2の非定着領域29Bよりも定着領域29Aにおいて、その強度が高くなり、透過光は、記録媒体2の定着領域29Aよりも非定着領域29Bにおいて、その強度が高くなる。そして、この状態、すなわち、記録媒体2の定着領域29Aと非定着領域29Bとにおける反射率(反射光の強度)および透過率(透過光の強度)のうちの少なくとも一方の差を測定する。なお、図4(c)では、説明の便宜上、測定部193を用いて透過光を測定する場合を例に図示しているが、測定部192を用いて反射光を測定することもできる。
本実施形態の機能性インクは、有機エレクトロルミネッセンス素子に含まれる正孔注入層を形成するためのインク(正孔注入層用機能性インク)であり、正孔注入性を有する高分子材料を含む成膜材料と、成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有する。以下、これらの各成分を詳細に説明する。
機能性インク(正孔注入層用機能性インク)に含まれる成膜材料は、正孔注入性を有する高分子材料を含み、このような成膜材料を含むことで、この正孔注入層用機能性インクを用いて形成される正孔注入層に、有機エレクトロルミネッセンス素子が備える陽極からの正孔注入効率を向上させる機能を発揮させる。
機能性インクに含まれる液性媒体は、前述した成膜材料を溶解または分散させるもの、すなわち、溶媒または分散媒である。
次に、前述した機能性インク(正孔注入層用機能性インク)を用いた成膜方法、すなわち、正孔注入層の製造方法について説明する。
本発明の機能性インクを用いた成膜方法、すなわち本発明の成膜方法は、[1]前述した機能性インクを基材上に液滴として塗布して、液状被膜29Cを形成する工程(インク付与工程)と、[2]液状被膜を加熱して、乾燥させることにより正孔注入層を形成する工程(乾燥工程)と、を有する。
[1]インク付与工程
1−1
まず、図6(a)に示すように、基材20を用意する。
次いで、図6(b)に示すように、基材20上に、前述した機能性インクを液滴吐出ヘッド22から液滴29として吐出・供給する。これにより、基材20上に機能性インクからなる液状被膜29Cが形成される。図6では、説明の便宜上、簡易的に図示しているが、より具体的には、正孔注入層を形成するものであるため、液状被膜29Cは、基材20の一方の面側に形成された陽極上に形成される。
次に、基材20上に形成された液状被膜29C(機能性インク)を加熱する。
次に、前述した成膜方法を用いて成膜された正孔注入層を備える発光装置の一例である表示装置について説明する。
ここで、図8に基づき、発光素子200R、200G、200Bを詳細に説明する。
図8に示す発光素子(エレクトロルミネッセンス素子)200は、前述した発光素子200R、200G、200Bを構成するものであり、前述したように2つの電極間(陽極201と陰極207との間)に積層体208が介挿されている。この積層体208は、図8に示すように、陽極201側から陰極207側へ、正孔注入層202と正孔輸送層203と発光層204と電子輸送層205と電子注入層206とがこの順に積層されている。
(陽極)
陽極201は、後述する正孔注入層202を介して正孔輸送層203に正孔を注入する電極である。この陽極201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。
一方、陰極207は、後述する電子注入層206を介して電子輸送層205に電子を注入する電極である。この陰極207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。
正孔注入層202は、陽極201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。
正孔輸送層203は、陽極201から正孔注入層202を介して注入された正孔を発光層204まで輸送する機能を有するものである。
この発光層204は、発光材料を含んで構成されている。
電子輸送層205は、陰極207から電子注入層206を介して注入された電子を発光層204に輸送する機能を有するものである。
なお、この電子輸送層205は、省略することができる。
電子注入層206は、陰極207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。
なお、この電子注入層206は、省略することができる。
図9は、電子機器の一例であるモバイル型(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。
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。
1.正孔注入性高分子材料の平均分子量(上限値)および貧溶媒の容積比の検討
1−1.機能性インクの作成
正孔注入性高分子材料として、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2.0wt%となるように、良溶媒(3− フェノキシトルエン)と貧溶媒(ジエチレングリコールブチルメチルエーテルまたはジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル)とを含む液性媒体に溶解することで、正孔注入層形成用の機能性インクを調製した。
基材32上に、PVAからなるバインダーにシリカ粒子を分散させることにより複数の空隙セルが形成されたインク吸収層33を備える記録媒体2を、図1に示す液滴吐出装置6が備えるステージ9の載置面11に搭載した状態で、調製した正孔注入層形成用の機能性インクを、それぞれ、液滴吐出装置6により液滴29としてインク吸収層33に供給して浸透・定着させることで、定着領域29Aを形成した。
これらの測定結果を、それぞれ、以下の表1に示す。
2−1.機能性インクの作成
正孔注入性高分子材料として、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2.0wt%となるように、良溶媒(3− フェノキシトルエン)と貧溶媒(ジエチレングリコールブチルメチルエーテルまたはジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル)とを含む液性媒体に溶解することで、正孔注入層形成用の機能性インクを調製した。
<1> まず、平均厚さ0.5mmの透明なガラス基板を用意した。次に、この基板上に、スパッタ法により、平均厚さ50nmのITO電極(陽極)を形成した。
製造された発光素子について、それぞれ、直流電源を用いて発光素子に10mA/cm2の定電流を流し、輝度計を用いて輝度を測定した。測定された輝度から、発光効率(cd/A、電流あたりの輝度)を求めた。さらに、直流電源を用いて発光素子に初期輝度を一定として発光させ、輝度計を用いて輝度を測定し、その輝度が初期の輝度の80%となるまでの時間(LT80)を発光寿命として測定した。
3−1.機能性インクの作成
正孔注入性高分子材料として、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2.0wt%となるように、良溶媒(3− フェノキシトルエン)と貧溶媒(1,4− ジイソプロピルベンゼン、ジエチレングリコールブチルメチルエーテルまたはジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル)とを含む液性媒体に溶解することで、正孔注入層形成用の機能性インクを調製した。
基材32上に、PVAからなるバインダーにシリカ粒子を分散させることにより複数の空隙セルが形成されたインク吸収層33を備える記録媒体2を、図1に示す液滴吐出装置6が備えるステージ9の載置面11に搭載した状態で、調製した正孔注入層形成用の機能性インクを、それぞれ、液滴吐出装置6により液滴29としてインク吸収層33に供給して浸透・定着させることで、定着領域29Aを形成した。
これらの測定結果を、それぞれ、以下の表3に示す。
6‥‥液滴吐出装置
7‥‥基台
7a‥‥上面
8‥‥案内レール
9‥‥ステージ
10‥‥主走査位置検出装置
11‥‥載置面
12‥‥支持台
13‥‥案内部材
14‥‥収納タンク
15‥‥案内レール
16‥‥キャリッジ
17‥‥副走査位置検出装置
18‥‥ヘッドユニット
19‥‥吐出検査装置
20‥‥基材
22‥‥液滴吐出ヘッド
23‥‥ノズルプレート
24‥‥吐出ノズル
25‥‥キャビティ
26‥‥機能性インク
27‥‥振動板
28‥‥圧電素子
29‥‥液滴
29A‥‥定着領域
29B‥‥非定着領域
29C‥‥液状被膜
32‥‥基材
33‥‥インク吸収層
41‥‥制御装置
42‥‥CPU
43‥‥メモリー
44‥‥主走査駆動装置
45‥‥副走査駆動装置
46‥‥入出力インターフェイス
47‥‥データバス
48‥‥ヘッド駆動回路
49‥‥入力装置
50‥‥表示装置
51‥‥プログラムソフト
52‥‥吐出位置データ
53‥‥駆動電圧データ
54‥‥駆動波形データ
55‥‥吐出計画データ
56‥‥描画制御部
57‥‥主走査制御部
58‥‥副走査制御部
59‥‥吐出制御部
60‥‥着弾特性補正制御部
61‥‥吐出条件設定部
62‥‥吐出計画設定部
190‥‥吐出検査制御部
191‥‥光出射部
192‥‥測定部
193‥‥測定部
195‥‥光学系
196‥‥光源制御部
197‥‥受光制御部
200‥‥発光素子
200B‥‥発光素子
200G‥‥発光素子
200R‥‥発光素子
201‥‥陽極
202‥‥正孔注入層
203‥‥正孔輸送層
204‥‥発光層
205‥‥電子輸送層
206‥‥電子注入層
207‥‥陰極
208‥‥積層体
208B‥‥積層体
208G‥‥積層体
208R‥‥積層体
300‥‥表示装置
300B‥‥サブ画素
300G‥‥サブ画素
300R‥‥サブ画素
301‥‥基板
302‥‥スイッチング素子
302a‥‥半導体層
302b‥‥ゲート絶縁層
302c‥‥ゲート電極
302d‥‥ソース電極
302e‥‥ドレイン電極
303‥‥平坦化層
304‥‥反射膜
305‥‥腐食防止膜
306‥‥陰極カバー
307‥‥導電部
308‥‥隔壁
309‥‥樹脂層
310‥‥基板
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 (7)
- 高分子材料を含む成膜材料と、
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、
前記高分子材料は、その平均分子量が60000以上70000以下であり、
前記液性媒体は、貧溶媒と良溶媒とを含み、前記液性媒体における前記貧溶媒の容積比が20vol%以上30vol%以下であることを特徴する機能性インク。 - 前記貧溶媒と前記良溶媒とは、その沸点の差が30℃以下である請求項1に記載の機能性インク。
- 前記貧溶媒は、その沸点が150℃以上300℃以下である請求項1または2に記載の機能性インク。
- 前記良溶媒は、その沸点が250℃以上300℃以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の機能性インク。
- 前記高分子材料を含む成膜材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子に含まれる正孔注入層を構成する材料であり、
当該機能性インクは、前記正孔注入層を成膜するために用いられる請求項1ないし4のいずれか1項に記載の機能性インク。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の機能性インクを液滴吐出ヘッドを用いて液滴として吐出して記録媒体上に塗布して定着させる工程と、
前記記録媒体に光を照射し、前記記録媒体に前記機能性インクが定着した定着領域と、前記機能性インクが定着していない非定着領域とにおける前記光の反射率および透過率のうちの少なくとも一方の差を測定する工程と、を有し、
前記測定の結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの検査を行うことを特徴とする吐出検査方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の機能性インクを基材上に塗布して、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、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。
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