JP6578629B2 - 機能層形成用インク、発光素子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、機能層形成用インク、該機能層形成用インクを用いた発光素子の製造方法に関する。
近年、カラーフィルターの着色層(フィルター層)や有機エレクトロルミネッセンス素
子の発光層、有機薄膜トランジスターの半導体層などの機能層を形成する方法として、液
相プロセスを用いる方法が開発されている。液相プロセスの中でもインクジェット法(液
滴吐出法とも呼ばれる)は、インクジェットヘッドから所望の位置に所定量のインク(溶
液)を液滴として精度よく塗布することが可能な方法として注目されている。
一方で、インクジェット法で用いられるインク(溶液)は、乾燥によってインクジェッ
トヘッドのノズルに固形分が析出するとノズルの目詰まりを起こし、液滴の着弾位置がば
らついたり、ノズルから吐出される液滴の吐出量がばらついたりする吐出不良が生ずる。
したがって、吐出不良が生じ難いインク(溶液)が求められる。また、インク(溶液)を
塗布して乾燥することにより機能層(機能膜)を形成することから、基板などの被塗布物
において所望の領域にむら無く塗布可能であることが求められる。
例えば、特許文献1には、有機材料の溶解度が0.5wt%以上の第1溶媒と、有機材
料の溶解度が0.1wt%以下で沸点120℃以上のアルコール化合物からなる第2溶媒
とを含み、第1溶媒の沸点が第2溶媒の沸点よりも高い非晶質膜形成用インク組成物が開
示されている。特許文献1によれば、この非晶質膜形成用インク組成物は、インクジェッ
ト法に適していると記載されている。
また、例えば、特許文献2には、混合溶媒と機能材料とを含む塗液であって、混合溶媒
が、2以上の芳香環を有し、且つ対称構造を有する化合物により構成される第一溶媒と他
の溶媒とを含んでいる塗液が開示されている。この塗液を用いれば、インクジェット法に
おいてノズルの目詰まりが起こり難く、安定した吐出を実現できるとしている。
また、例えば、特許文献3には、有機半導体の良溶媒である少なくとも1種の有機溶媒
Aと、有機半導体の貧溶媒である少なくとも1種の有機溶媒Bとを含み、有機溶媒Aの沸
点が有機溶媒Bの沸点よりも高い、有機半導体の溶液が開示されている。この溶液によれ
ば、乾燥時に有機半導体材料が凝集して析出し難く、均質な成膜が可能で、安定した電気
特性を有する有機半導体を形成できるとしている。
特許第4616596号公報 特許第4707658号公報 特許第5019454号公報
しかしながら、上記インクジェット法では、隔壁で囲まれた膜形成領域にインクを充填
して、隔壁の側壁にインクが染み上がった状態で乾燥・固化されると、固化した後の機能
層の膜厚が中央部に比べて隔壁側で厚くなる現象が生ずる。また、乾燥過程におけるイン
ク中の溶質の移動状態によっては中央部の膜厚が他の部分に比べて厚くなることもある。
すなわち、膜形成領域内において膜厚が変動して断面形状がフラットな機能層を得ること
が難しいという課題があった。
例えば、機能層に発光層が含まれる場合、膜厚が変動すると輝度むらや発光色の色むら
などが生ずる。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例]本適用例に係る機能層形成用インクは、溶質である第1成分と、
前記第1成分の良溶媒であって、芳香環を2つ以上含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グリコールエーテル、脂肪族アセテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が280℃以上350℃以下の第2成分と、
前記第1成分の良溶媒であって、芳香族炭化水素、芳香族エーテルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が200℃以上300℃以下の第3成分と、を含み、
前記第2成分と前記第3成分とを含む混合溶媒における前記第2成分の割合が10wt%以上であり、
前記第2成分の沸点は、前記第3成分の沸点よりも高く、前記第2成分と前記第3成分との沸点の差が50℃以上であり、
前記第2成分は、トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)であることを特徴とする。
本適用例によれば、インクジェット法(液滴吐出法)を用いて機能層形成用インクを隔
壁で囲まれた膜形成領域に塗布して乾燥させたときに、第2成分として沸点が280℃未
満の有機溶媒を選択した場合に比べて、機能層形成用インクの粘度が高くなり機能層形成
用インクの流動性が低下するため、機能層形成用インクが隔壁に染み上がり難く、且つ第
2成分の乾燥がゆっくりと進む。したがって、乾燥後に膜形成領域における断面形状が比
較的にフラットな機能層を形成することが可能な機能層形成用インクを提供することがで
きる。
上記適用例に記載の機能層形成用インクにおいて、前記第2成分の粘度は、前記第3成分の粘度よりも高く、
前記第3成分は、芳香族炭化水素であることが好ましい。
上記適用例に記載の機能層形成用インクにおいて、前記第2成分の粘度が、15.8cpであり、前記第3成分の粘度が、10cp未満であることが好ましい。
この構成によれば、機能層形成用インクの流動性を抑えつつ、インクジェット法(液滴吐出法)により適した状態に粘度が調整された機能層形成用インクを提供できる。
[適用例]本適用例に係る発光素子の製造方法は、一対の電極間に発光層を含む機能層
が挟まれた発光素子の製造方法であって、基板において前記一対の電極のうちの一方の電
極を含む膜形成領域を囲み、表面が撥液性の隔壁を形成する第1工程と、上記適用例に記
載の機能層形成用インクを前記膜形成領域に塗布する第2工程と、塗布された前記機能層
形成用インクを乾燥・固化する第3工程と、を備え、前記機能層形成用インクの前記第1
成分が、有機半導体材料であることを特徴とする。
本適用例によれば、上記適用例に記載の機能層形成用インクを用いることにより膜形成
領域における断面形状が比較的にフラットな機能層を形成することができるので、輝度む
らや発光色のむらが少ない発光素子を製造することができる。
上記適用例に記載の発光素子の製造方法において、前記第1成分は、高分子及び/また
は低分子の有機半導体材料であることを特徴とする。
本発明の機能層形成用インクは、乾燥後に比較的にフラットな断面形状の機能層を形成
可能であることから、溶質である第1成分が高分子及び/または低分子の有機半導体材料
であっても、それぞれの材料の特徴を反映させた機能層を形成することができる。
上記適用例に記載の発光素子の製造方法において、前記第3工程は、減圧乾燥工程を含
むことが好ましい。
この方法によれば、機能層形成用インクを減圧乾燥することで、例えば加熱乾燥に比べ
て溶媒の乾燥がむらなく進行することから、乾燥むらに起因する膜厚むらが生じ難くなり
、断面形状がよりフラットな機能層を形成することができる。
発光装置の構成を示す概略平面図。 有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を示す模式断面図。 (a)〜(d)は有機EL素子の製造方法を示す概略断面図。 機能層の膜平坦性に係る評価方法を説明するための図。 (a)は実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例7の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表、(b)は実施例7〜実施例12、比較例8〜比較例14の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表。 (a)〜(d)は実施例13〜実施例31、比較例15〜比較例19の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表。 (e)〜(g)は実施例32〜実施例35、比較例20〜比較例33の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表。 (a)は電子機器の一例であるノート型のパーソナルコンピューターを示す概略図、(b)は電子機器の一例である薄型テレビ(TV)を示す概略図。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図
面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示してい
る。
(第1実施形態)
<発光装置>
まず、本実施形態の発光装置について、図1及び図2を参照して説明する。図1は発光
装置の構成を示す概略平面図、図2は有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を示す模
式断面図である。
図1に示すように、本実施形態の発光装置100は、赤(R)、緑(G)、青(B)の
発光(発光色)が得られるサブ画素110R,110G,110Bが配置された基板とし
ての素子基板101を有している。各サブ画素110R,110G,110Bは略矩形状
であり、素子基板101の表示領域Eにおいてマトリックス状に配置されている。以降、
サブ画素110R,110G,110Bを総称してサブ画素110と呼ぶこともある。同
じ発光色のサブ画素110が図面上において垂直方向(列方向あるいはサブ画素110の
長手方向)に配列し、異なる発光色のサブ画素110が図面上において水平方向(行方向
あるいはサブ画素110の短手方向)にR,G,Bの順で配列している。すなわち、異な
る発光色のサブ画素110R,110G,110Bが所謂ストライプ方式で配置されてい
る。なお、サブ画素110R,110G,110Bの平面形状と配置は、これに限定され
るものではない。また、略矩形状とは、正方形、長方形に加えて、角部が丸くなった四角
形、対向する2辺部が円弧状となった四角形を含むものである。
サブ画素110Rには、赤(R)の発光が得られる発光素子としての有機エレクトロル
ミネッセンス(EL)素子が設けられている。同じく、サブ画素110Gには、緑(G)
の発光が得られる有機EL素子が設けられ、サブ画素110Bには、青(B)の発光が得
られる有機EL素子が設けられている。
このような発光装置100は、異なる発光色が得られる3つのサブ画素110R,11
0G,110Bを1つの表示画素単位として、それぞれのサブ画素110R,110G,
110Bは電気的に制御される。これによりフルカラー表示が可能となっている。
各サブ画素110R,110G,110Bには、図2に示す発光素子としての有機EL
素子130が設けられている。
有機EL素子130は、素子基板101上に設けられた反射層102と、絶縁膜103
と、画素電極104と、対向電極105と、画素電極104と対向電極105との間に設
けられた、有機薄膜からなる発光層133を含む機能層136とを有している。
画素電極104は、陽極として機能するものであり、サブ画素110R,110G,1
10Bごとに設けられ、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を用いて
形成されている。
画素電極104の下層に設けられた反射層102は、光透過性を有する画素電極104
を透過した機能層136からの発光を再び画素電極104側に反射させるものである。反
射層102は、光反射性を有する例えばアルミニウム(Al)や銀(Ag)などの金属や
その合金などを用いて形成される。したがって、反射層102と画素電極104との電気
的な短絡を防ぐために、反射層102を覆う絶縁膜103が設けられる。絶縁膜103は
、例えば酸化シリコンや窒化シリコンあるいは酸窒化シリコンなどを用いて形成される。
機能層136は、画素電極104側から、正孔注入層131、正孔輸送層132、発光
層133、電子輸送層134、電子注入層135が順に積層されたものである。特に、発
光層133は発光色に応じて構成材料が選ばれるが、ここでは発光色に関わらず総称して
発光層133と呼ぶ。なお、機能層136の構成は、これに限定されるものではなく、こ
れらの層以外に、キャリア(正孔や電子)の移動を制御する中間層などを備えていてもよ
い。
対向電極105は、陰極として機能するものであり、サブ画素110R,110G,1
10Bに共通した共通電極として設けられ、例えば、Al(アルミニウム)やAg(銀)
とMg(マグネシウム)の合金などを用いて形成されている。
陽極としての画素電極104側から発光層133にキャリアとしての正孔が注入され、
陰極としての対向電極105側から発光層133にキャリアとしての電子が注入される。
発光層133において注入された正孔と電子とにより、励起子(エキシトン;正孔と電子
とがクーロン力にて互いに束縛された状態)が形成され、励起子(エキシトン)が消滅す
る際(正孔と電子とが再結合する際)にエネルギーの一部が蛍光や燐光となって放出され
る。
発光装置100において、光透過性を有するように対向電極105を構成すれば、反射
層102を有していることから、発光層133からの発光を対向電極105側から取り出
すことができる。このような発光方式はトップエミッション方式と呼ばれている。また、
反射層102を無くし、光反射性を有するように対向電極105を構成すれば、発光層1
33からの発光を素子基板101側から取り出すボトムエミッション方式とすることもで
きる。本実施形態では、発光装置100がトップエミッション方式であるとして、以降の
説明を行う。なお、本実施形態の発光装置100は、サブ画素110R,110G,11
0Bごとの有機EL素子130をそれぞれ独立して駆動することができる画素回路を素子
基板101に備えたアクティブ駆動型の発光装置である。画素回路は公知の構成を採用す
ることができるので、図2では画素回路の図示を省略している。
本実施形態において発光装置100は、サブ画素110R,110G,110Bごとの
有機EL素子130における画素電極104の外縁と重なると共に、画素電極104上に
開口部106aを構成する隔壁106を有している。
本実施形態において有機EL素子130の機能層136は、機能層136を構成する正
孔注入層131、正孔輸送層132、発光層133のうち、少なくとも1層が液相プロセ
スで形成されたものである。液相プロセスとは、それぞれの層を構成する成分と溶媒とを
含んだ溶液(機能層形成用インク)を隔壁106で囲まれた膜形成領域としての開口部1
06aに塗布して乾燥させることにより、それぞれの層を形成する方法である。それぞれ
の層を所望の膜厚で形成するためには、所定量の機能層形成用インクを精度よく開口部1
06aに塗布する必要があり、本実施形態では、液相プロセスとしてインクジェット法(
液滴吐出法)を採用している。
特に、トップエミッション方式の発光装置100においては、機能層136を構成する
各層の断面形状がフラットであることが好ましい。本実施形態の機能層形成用インクは、
各層の断面形状がフラットになるように、開口部106aに機能層形成用インクを塗布し
て乾燥させたときに、隔壁106の側壁に機能層形成用インクが染み上がり難い溶媒の構
成となっている。機能層形成用インクの詳しい構成については後述する。
<発光素子の製造方法>
次に、本実施形態の発光素子としての有機EL素子の製造方法について、図3を参照し
て具体的に説明する。図3(a)〜(d)は有機EL素子の製造方法を示す概略断面図で
ある。なお、前述したように、有機EL素子130を駆動制御する画素回路や、反射層1
02や画素電極104の形成方法は、公知の方法を採用できるので、ここでは、隔壁形成
工程以降について説明する。
本実施形態の有機EL素子130の製造方法は、隔壁形成工程(ステップS1)と、表
面処理工程(ステップS2)と、機能層形成工程(ステップS3)と、対向電極形成(ス
テップS4)とを有している。
ステップS1の隔壁形成工程では、図3(a)に示すように、反射層102及び画素電
極104が形成された素子基板101に、例えば機能層形成用インクに対して撥液性を示
す撥液材料を含む感光性樹脂材料を1μm〜2μmの厚みで塗布して乾燥することにより
感光性樹脂層を形成する。塗布方法としては、転写法、スリットコート法などが挙げられ
る。撥液材料としてはフッ素化合物やシロキサン系化合物が挙げられる。感光性樹脂材料
としては、ネガ型の多官能アクリル樹脂を挙げることができる。できあがった感光性樹脂
層をサブ画素110の形状に対応した露光用マスクを用いて露光・現像して、画素電極1
04の外縁と重なると共に、画素電極104上に開口部106aを構成する隔壁106を
形成する。そして、ステップS2へ進む。
ステップS2の表面処理工程では、隔壁106が形成された素子基板101に表面処理
を施す。表面処理工程は、次工程で機能層136を構成する正孔注入層131、正孔輸送
層132、発光層133をインクジェット法(液滴吐出法)で形成するに際して、隔壁1
06で囲まれた開口部106aにおいて、機能層形成材料を含む機能層形成用インクがむ
らなく濡れ拡がるように、画素電極104の表面の隔壁残渣などの不要物を取り除く目的
で行われる。表面処理方法として、本実施形態ではエキシマUV(紫外線)処理を実施し
た。なお、表面処理方法はエキシマUV処理に限定されず、画素電極104の表面を清浄
化できればよく、例えば溶媒による洗浄・乾燥工程を行ってもよい。また、画素電極10
4の表面が清浄な状態であれば、表面処理工程を実施しなくてもよい。なお、本実施形態
では、撥液材料を含む感光性樹脂材料を用いて隔壁106を形成したが、これに限定され
るものではなく、撥液材料を含まない感光性樹脂材料を用いて隔壁106を形成した後に
、ステップS2において、フッ素系の処理ガスを用いた例えばプラズマ処理を施して隔壁
106の表面に撥液性を与え、その後、酸素を処理ガスとするプラズマ処理を施して画素
電極104の表面を親液化する表面処理を行ってもよい。そして、ステップS3へ進む。
ステップS3の機能層形成工程では、まず、図3(b)に示すように、正孔注入材料(
第1成分)を含む機能層形成用インクとしての正孔注入層形成用インク50を開口部10
6aに塗布する。正孔注入層形成用インク50の塗布方法は、正孔注入層形成用インク5
0をインクジェットヘッド20のノズル21から液滴Dとして吐出するインクジェット法
(液滴吐出法)を用いる。インクジェットヘッド20から吐出される液滴Dの吐出量は、
pl単位で制御可能であって、所定量を液滴Dの吐出量で除した数の液滴Dが開口部10
6aに吐出される。吐出された正孔注入層形成用インク50は隔壁106との界面張力に
より開口部106aにおいて盛り上がるが、溢れてしまうことはない。言い換えれば、開
口部106aから溢れ出ない程度の所定量となるように、正孔注入層形成用インク50に
おける正孔注入材料(第1成分)の濃度が予め調整されている。そして、乾燥工程に進む
乾燥工程では、例えば正孔注入層形成用インク50が塗布された素子基板101を減圧
下に放置し、正孔注入層形成用インク50から溶媒を蒸発させて乾燥する減圧乾燥を用い
る(減圧乾燥工程)。その後、大気圧下で加熱処理を施すことにより固化して、図3(c
)に示すように正孔注入層131を形成する。正孔注入層131は、後述する正孔注入材
料の選択や機能層136における他の層との関係で必ずしもこれに限定されるものではな
いが、およそ20nm〜150nmの膜厚で形成される。
次に、正孔輸送材料(第1成分)を含む機能層形成用インクとしての正孔輸送層形成用
インク60を用いて正孔輸送層132を形成する。正孔輸送層132の形成方法も、正孔
注入層131と同様にインクジェット法(液滴吐出法)を用いて行う。すなわち、所定量
の正孔輸送層形成用インク60をインクジェットヘッド20のノズル21から液滴Dとし
て開口部106aに吐出する。そして、開口部106aに塗布された正孔輸送層形成用イ
ンク60を減圧乾燥する。その後、窒素などの不活性ガス環境下で、加熱処理を施すこと
により正孔輸送層132を形成する。正孔輸送層132は、後述する正孔輸送材料の選択
や機能層136における他の層との関係で必ずしもこれに限定されるものではないが、お
よそ20nmの膜厚で形成される。
次に、発光層形成材料(第1成分)を含む機能層形成用インクとしての発光層形成用イ
ンク70を用いて発光層133を形成する。発光層133の形成方法も、正孔注入層13
1と同様に、インクジェット法(液滴吐出法)を用いて行う。すなわち、所定量の発光層
形成用インク70をインクジェットヘッド20のノズル21から液滴Dとして開口部10
6aに吐出する。そして、開口部106aに塗布された発光層形成用インク70を減圧乾
燥する。その後、窒素などの不活性ガス環境下で、加熱処理を施すことにより発光層13
3を形成する。発光層133は、後述する発光層形成材料の選択や機能層136における
他の層との関係で必ずしもこれに限定されるものではないが、およそ30nm〜80nm
の膜厚で形成される。
次に、発光層133を覆って電子輸送層134が形成される。電子輸送層134を構成
する電子輸送材料としては、特に限定されないが、真空蒸着法などの気相プロセスを用い
て形成し得るように、例えば、BALq、1,3,5−トリ(5−(4−tert−ブチ
ルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)(OXD−1)、BCP(Bathocuproin
e)、2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−
オキサジアゾール(PBD)、3−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフ
ェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、4,4’−ビス(1,1−ビスージフ
ェニルエテニル)ビフェニル(DPVBi)、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,
4−オキサジアゾール(BND)、4,4’−ビス(1,1−ビス(4−メチルフェニル
)エテニル)ビフェニル(DTVBi)、2,5−ビス(4−ビフェニリル)−1,3,
4−オキサジアゾール(BBD)などを挙げることができる。
また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、オキサジアゾール誘導
体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベン
ゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキ
ノジメタン誘導体、フルオレン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキ
ノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体などを挙げることができる。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134は、上記電子輸送材料の選択や機能層136における他の層との関係
で必ずしもこれに限定されるものではないが、およそ20nm〜40nmの膜厚で形成さ
れる。これにより、陰極としての対向電極105から注入された電子を好適に発光層13
3に輸送することができる。
次に、電子輸送層134を覆って電子注入層135を形成する。電子注入層135を構
成する電子注入材料としては、特に限定されないが、真空蒸着法などの気相プロセスを用
いて形成し得るように、例えば、アルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を挙げる
ことができる。
アルカリ金属化合物としては、例えば、LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na
2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsClなどのアルカリ金属塩が挙げられる。
また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、CaF2、CaCO3、SrF2、Sr
CO3、BaF2、BaCO3などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。これらのアルカリ
金属化合物やアルカリ土類金属化合物うちの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135の膜厚は、特に限定されないが、0.01nm以上、10nm以下程
度であるのが好ましく、0.1nm以上、5nm以下程度であるのがより好ましい。これ
によって、陰極としての対向電極105から電子輸送層134に電子を効率よく注入でき
る。
次に、電子注入層135を覆って陰極としての対向電極105を形成する。対向電極1
05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く、且つ真空蒸着法
などの気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La
、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb、Auまたはこれ
らを含む合金等が用いられ、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、本実施形態のように、発光装置100をトップエミッション方式とする場合、対
向電極105の構成材料としては、Mg、Al、Ag、Auなどの金属またはMgAg、
MgAl、MgAu、AlAgなどの合金を用いるのが好ましい。このような金属または
合金を用いることにより、対向電極105の光透過性を維持しつつ、対向電極105の電
子注入効率及び安定性の向上を図ることができる。
トップエミッション方式における対向電極105の膜厚は、特に限定されないが、1n
m以上、50nm以下程度であるのが好ましく、5nm以上、20nm以下程度であるの
がより好ましい。
なお、発光装置100をボトムエミッション方式とする場合、対向電極105には光透
過性が求められない。したがって、例えば、Al、Ag、AlAg、AlNdなどの金属
または合金が好ましく用いられる。このような金属または合金を対向電極105の構成材
料として用いることにより、対向電極105の電子注入効率及び安定性の向上を図ること
ができる。
ボトムエミッション方式における対向電極105の膜厚は、特に限定されないが、50
nm以上、1000nm以下程度であるのが好ましく、100nm以上、500nm以下
程度であるのがより好ましい。
図3(d)に示すように、上記製造方法により形成された有機EL素子130は、例え
ば、外部から水分や酸素などが浸入すると、機能層136における発光機能が阻害され、
部分的に発光輝度が低下したり、発光しなくなったりする暗点(ダークスポット)が発生
する。また、発光寿命が短くなるおそれがある。そこで、有機EL素子130を水分や酸
素などの浸入から保護するために、封止層(図示省略)によって覆うことが好ましい。封
止層としては、例えば、水分や酸素などの透過性が低い、酸窒化シリコン(SiON)な
どの無機絶縁材料を用いることができる。さらには、例えば透明なガラスなどの封止基板
を、有機EL素子130が形成された素子基板101に接着剤を介して貼り付けることに
より、有機EL素子130を封着してもよい。
上記有機EL素子130の製造方法では、機能層136のうち、正孔注入層131、正
孔輸送層132、発光層133を液相プロセス(インクジェット法)で形成したが、これ
らの層のうち1つを液相プロセス(インクジェット法)で形成すればよく、他の層は真空
蒸着などの気相プロセスを用いて形成してもよい。
<第1成分>
正孔注入層131、正孔輸送層132、発光層133について、液相プロセスまたは気
相プロセスで用いることが可能な第1成分の構成材料について説明する。
[正孔注入材料]
上記正孔注入層131の形成に好適な正孔注入材料としては、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),PEDO
T/PSS/Nafion(登録商標)、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリアニリン
及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、N,N,N‘,N’−テトラフェニルー
p−ジアミノベンゼン及びその誘導体などの高分子の有機半導体材料が挙げられ、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。
また、正孔注入材料としては、例えば、銅フタロシアニン(CuPc)、1,1−ビス
[4−(ジ−p−トリル)アミノフェニル]シクロヘキサン(TAPC)、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(TPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(1−ナフチル)−1,
1’ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、4,4’,4”−トリス(N−3
−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、4,4’,4”−
トリス(N,N−(2−ナフチル)フェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNAT
A)、4,4’,4”−トリ(N−カルバゾル基)トリフェニルアミン(TCTA)、1
,3,5−トリス−(N,N―ビス−(4−メトキシーフェニル)アミノフェニル)ベン
ゼン(TDAPB)、トリス−(4−カルバゾール−9−イル−フェニル)−アミン(ス
ピローTAD)、DPPD(DTP)、トリス−p−トリルアミン(HTM1)、1,1
−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(HTM2)、1,3,5
−トリス(4−ピリジル)−2,4,6−トリアジン(TPT1)、トリフェニルアミン
−テトラマー(TPTE)などを挙げることができる。これらの正孔注入材料はいずれも
p型の低分子の有機半導体材料である。
[正孔輸送材料]
上記正孔輸送層132の形成に好適な正孔輸送材料としては、例えば、上述した正孔注
入材料を用いることができる。また、上述した正孔注入材料以外では、例えば、TFB;
poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine)に代表されるトリ
フェニルアミン系ポリマーやPoly[N,N’-bis(4-butylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-benzid
ine]に代表されるブチルフェニルアミン系ポリマーなどのアリールアミン骨格を有する芳
香族アミン系化合物、フルオレンービチオフェン共重合体のようなフルオレン骨格や、フ
ルオレンーアリールアミン共重合体のようなアリールアミン骨格及びフロオレン骨格の双
方を有するポリフルオレン誘導体(PF)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、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など
が挙げられる。これらはp型の高分子の有機半導体材料である。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
を含む混合物としては、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)などが挙げられる。
発光層133は、発光材料であるドーパント(ゲスト材料)と、ホスト材料とを含むも
のである。ホスト材料は、正孔と電子とを再結合させ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)させる
機能を有している。正孔と電子とを再結合させて得られるエネルギーによって導かれる発
光は、発光材料によって蛍光と燐光とのうちいずれかとなる。以降、好ましいホスト材料
及びドーパント(ゲスト材料)の例を挙げる。
[ホスト材料]
赤色、緑色、青色のそれぞれの発光が得られる発光層133に共通するホスト材料とし
ては、CBP(4,4'-bis(9-dicarbazolyl)-2,2'-biphenyl)、BAlq(Bis-(2-methyl-8
-quinolinolate)-4-(phenylphenolate)aluminium)、mCP(N,N-dicarbazolyl-3,5-ben
zene:CBP誘導体)、CDBP(4,4'-bis(9-carbazolyl)-2,2'-dimethyl-biphenyl)
、DCB(N,N’-Dicarbazolyl-1,4-dimethene-benzene)、P06(2,7-bis(diphenylph
osphine oxide)-9,9-dimethylfluorene)、SimCP(3,5-bis(9-carbazolyl)tetraphe
nylsilane)、UGH3(W-bis(triphenylsilyl)benzene)、TDAPB(1,3,5-tris[4
-(diphenylamino)phenyl]benzen)などが挙げられる。これらのホスト材料は、低分子の
有機半導体材料である。
[赤色発光材料(ドーパント)]
赤色発光が得られるドーパント(ゲスト材料)としては、Bt2Ir(acac)(Bi
s(2-phenylbenxothiozolato-N,C2’)iridium(III)(acetylacetonate))、Btp2Ir(
acac)(Bis(2-2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3)Iridium(acetylacetonate)な
どのイリジウム錯体、PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-porphine,p
latinum(II))などの白金錯体が挙げられ、前述したホスト材料に添加することで赤色の
燐光を得ることができる。これらのゲスト材料は、低分子の有機半導体材料である。
一方で高分子の有機半導体材料を用いた赤色発光材料(ドーパント)としては、化学式
(1)や(2)などのフルオレン誘導体を挙げることができる。
Figure 0006578629
Poly[{9,9-dihexyl-2,7-bis(1-cyanovinylene)fluorenylene}-alt-co-{2,5-bis(N,N’-di
phenylamino)-1,4-phenylene}]
Figure 0006578629
Poly[{2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylenephenylene)}-co-{2,5-bis(
N,N'-diphenylamino)-1,4-phenylene}]
[緑色発光材料(ドーパント)]
緑色発光が得られるドーパント(ゲスト材料)としては、Ir(ppy)3(Fac-tris
(2-phenypyridine)iridium)、Ppy2Ir(acac)(Bis(2-phenyl-pyridinato-N,
C2)iridium(acetylacetone))などのイリジウム錯体が挙げられ、前述したホスト材料に
添加することで緑色の燐光を得ることができる。これらのゲスト材料は、低分子の有機半
導体材料である。
一方で、高分子の有機半導体材料を用いた緑色発光材料(ドーパント)としては、化学
式(3)や(4)などのフェニレンビニレン誘導体、化学式(5)のジフェニルベンゼン
誘導体を挙げることができる。
Figure 0006578629
Poly[(9,9-dioctyl-2,7-bis{2-cyanovinylenefluorenylene})-alt-co-(2-methoxy-5-{2-e
thylhexyoxy}-1,4-phenylene)]
Figure 0006578629
Poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenylene)-alt-co-{2-methoxy-5-(2-ethylhexy
loxy)-1,4-phenylene}]
Figure 0006578629
Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(N,N'-diphenyl)-N,N'-di(p-butylphenyl)
-1,4-diamino-benzene]
[青色発光材料(ドーパント)]
青色発光が得られるドーパント(ゲスト材料)としては、FIrpic(Iridium-bis(
4,6difluorophenyl-pyridinato-N,C.2.)-picolinate)、Ir(pmb)3(Iridium-tri
s(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'))、FIrN4((Iridium(III)
bis(4,6-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridin-2-yl)-tetrazolate))、Firtaz
((Iridium(III)bis(4,6-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridine-2-yl)-1,2,4-triazo
-late))などのイリジウム錯体が挙げられる。これらのゲスト材料は、低分子の有機半導
体材料である。これらのドーパント(ゲスト材料)を前述した低分子のホスト材料に添加
することで青色の燐光を得ることができる。
また、低分子の有機半導体材料を用いた青色発光材料(ゲスト材料)としては、化学式
(6)、(7)、(8)、(9)などのスチリル誘導体を用いることが好ましい。また、
ホスト材料としては、化学式(10)、(11)、(12)などの低分子の有機半導体材
料であるアントラセン誘導体を用いることが好ましい。
Figure 0006578629
Figure 0006578629
Figure 0006578629
Figure 0006578629
Figure 0006578629
Figure 0006578629
Figure 0006578629
高分子の青色発光材料(ドーパント)としては、化学式(13)のポリ(9,9−ジヘ
キシルフルオレニル−2,7−ジイル)とその誘導体を挙げることができる。
Figure 0006578629
Poly[9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl]
また、蛍光が得られる発光材料(ドーパント)としては、Alq3(8−ヒドロキシキ
ノリナート)アルミニウム、ルブレン、ペリレン、9.10−ジフェニルアントラセン、
テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクドリンが挙げられる。
また、青色の蛍光を得ることができる発光材料(ドーパント)としては、1,4−ビス
(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−
ビス−(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1
,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4−ビス(2−
エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビ
ス(2−メチルスチリル)−2−メチルベンゼン、などのスチリルベンゼン誘導体が挙げ
られる。これらの発光材料はいずれも低分子の有機半導体材料である。
なお、本実施形態において、低分子とは分子量が1000未満のものを指し、高分子と
は分子量が1000以上であって、基本骨格が繰り返された構造を有するものを指す。
<機能層形成用インク>
次に、本実施形態の機能層形成用インクの構成について説明する。本実施形態の有機E
L素子130の機能層136のうち、正孔注入層131、正孔輸送層132、発光層13
3のそれぞれを液相プロセス(インクジェット法)で形成する際に好適な機能層形成用イ
ンクの基本的な構成は、次の通りである。
機能層形成用インクは、溶質である第1成分と、第1成分の良溶媒であって、芳香環を
2つ以上含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グリコールエーテル、
脂肪族アセテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が280℃以
上350℃以下の第2成分と、を含んで構成される。
また、機能層形成用インクは、第1成分の良溶媒であって、芳香族炭化水素、芳香族エ
ーテル、脂肪族エーテルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が200℃以上300℃
以下の第3成分をさらに含み、第2成分と第3成分とを含む混合溶媒における第2成分の
割合が10wt%以上であることが好ましい。第3成分を含む場合は、第2成分の沸点の
方が第3成分の沸点よりも高いことが好ましい。言い換えれば、第3成分として、第2成
分の沸点よりも沸点が低いものが上述した芳香族炭化水素、芳香族エーテル、脂肪族エー
テルの中から選ばれる。
<第2成分>
沸点(bp)が280℃以上350℃以下の第2成分である芳香環を2つ以上含む芳香
族炭化水素としては、イソプロピルビフェニル(bp.300℃)、1,1−ビス(3,
4−ジメチルフェニルエタン)(bp.333)などが挙げられる。
同じく第2成分である芳香族グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノフ
ェニルエーテル(bp.283℃)などが挙げられる。
同じく第2成分である脂肪族グリコールエーテルとしては、テトラエチレンモノブチル
エーテル(bp.304℃)が挙げられる。
同じく第2成分である脂肪族アセテートとしては、トリブチリン(bp.305℃)な
どが挙げられる。
同じく第2成分である脂肪族エステルとしては、トリエチレングリコールビス(2−エ
チルヘキサノエート)(bp.344℃)などが挙げられる。
<第3成分>
沸点(bp)が200℃以上300℃以下の第3成分である芳香族炭化水素としては、
1,4−ジイソプロピルベンゼン(bp.205℃)、シクロヘキシルベンゼン(bp.
236℃)、ノニルベンゼン(bp.282℃)、デシルベンゼン(bp.298℃)な
どが挙げられる。
同じく第3成分である芳香族エーテルとしては、3−フェノキシトルエンなどが挙げら
れる。
同じく第3成分である脂肪族エーテルとしては、ジエチレングリコールブチルメチルエ
ーテル(bp.210℃)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(bp.256℃)
などが挙げられる。
第3成分として挙げた上記溶媒は、沸点が高いほど粘度が低下しているが、いずれも粘
度は10cp未満である。一方で、第2成分として挙げた上記溶媒は、第3成分よりも沸
点が高く、且つ粘度が10cp以上である(図5参照)。第2成分として挙げた上記溶媒
の粘度は、概ね沸点が高い溶媒ほど粘度も高くなるものの、例えば、沸点が305℃のト
リブチン(粘度17.5cp)に対して、沸点が283℃のエチレングリコールモノフェ
ニルエーテル(粘度25.2cp)のほうが、粘度が高い例がある。また、沸点が305
℃のトリブチン(粘度17.5cp)に対して、沸点が344℃のトリエチレングリコー
ルビス(2−エチルヘキサノエート)(粘度15.8cp)ほうが、粘度が低い例もある
インクジェット法(液滴吐出法)に適した機能層形成用インクとしては、インクジェッ
トヘッド20からの吐出性を考慮すると、粘度が40cp以下であることが好ましい。一
方で、機能層形成用インクの粘度が10cp未満であると、溶質としての第1成分を含ん
だとしても機能層形成用インクの流動性が高くなるので、開口部106aに塗布したとき
に隔壁106の側壁に染み上がることが懸念される。また、機能層形成用インクの流動性
が高く沸点が低いと、機能層形成用インクの乾燥過程で塗布領域の端から乾燥が進んだ場
合、先に溶媒が蒸発した部分に溶質が固定され、後から溶媒が蒸発した部分に溶質が残り
難くなる、いわゆるコーヒーステイン現象が生じ易くなる。つまり、機能層の膜厚むらが
生じ易くなる。
発明者らは、インクジェット法(液滴吐出法)に適すると共に、乾燥後に隔壁106で
囲まれた開口部106aにおいて断面形状がフラットになるように、隔壁106の側壁に
染み上がり難い、第2成分の選択や、第2成分と第3成分との組み合わせを開発した。
以降、機能層形成用インクの具体的な実施例と比較例とを挙げ、図4〜図7を参照して
機能層形成用インクの具体的な組成と効果について説明する。図4は機能層の膜平坦性に
係る評価方法を説明するための図、図5(a)は実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例
7の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表、図5(b)は実施例7〜実施例12
、比較例8〜比較例14の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表である。図6(
a)〜(d)は実施例13〜実施例31、比較例15〜比較例19の機能層形成用インク
の組成と評価結果を示す表、図7(e)〜(g)は実施例32〜実施例35、比較例20
〜比較例33の機能層形成用インクの組成と評価結果を示す表である。
機能層形成用インクの評価項目として、インクジェット法(液滴吐出法)に好適に用い
られることはもちろんのこと、成膜後(乾燥後)の機能層の断面形状がフラットであるこ
とが挙げられる。本実施形態では、図4に示すように、素子基板101上において隔壁1
06で囲まれた画素電極104を含む開口部106aに、正孔注入層(HIL)、正孔輸
送層(HTL)、発光層(EML)を形成したときの、各層の膜平坦性を評価する。具体
的には、開口部106aの画素電極104上における、中央部の機能層の膜厚t1と、隔
壁106の際における機能層の膜厚t2とを比較して膜平坦性を評価する。膜平坦性の評
価は、t2≦2t1のときを◎とし、2t1<t2≦3t1のときを○とし、3t1<t2≦4
1のときを△とし、4t1≦t2のときを×とする。
なお、図4は、平面視で略矩形状のサブ画素110(図1参照)の中央部の短辺方向に
おける機能層の断面形状を示すものである。開口部106aの短辺方向における膜厚分布
は、開口部106aの長辺方向における膜厚分布よりも、機能層形成用インクが隔壁10
6の側壁に染み上がった影響を受け易いので、短辺方向における膜厚分布を評価対象とし
ている。
また、短辺方向における機能層の断面形状は、図4に示すように、必ずしも隔壁106
側で染み上がった凹形状となるとは限らない。該機能層の断面形状が凸状やM字状となる
こともある。したがって、膜厚t1は開口部106aにおける機能層の断面形状において
膜厚が最小と思われる部分の膜厚とし、膜厚t2は開口部106aにおける機能層の断面
形状において膜厚が最大と思われる部分の膜厚として定義されるものである。本実施形態
における機能層の膜厚の測定は、触針式段差計を用いて実施した。
機能層形成用インクの評価項目として、第1成分の溶媒に対する溶解性が挙げられる。
溶解性は、第1成分が1.5wt%以上溶解する溶媒を◎とし、第1成分が0.5wt%
以上1.5wt%まで溶解する溶媒を○とし、第1成分が0.5wt%まで溶解する溶媒
を△とし、第1成分が不溶な溶媒を×とする。なお、本実施形態の機能層形成用インクに
おける実施例及び比較例は、いずれも第1成分を溶解する良溶媒を用いているため、その
評価は、すべて○または◎である。本実施形態では、第1成分を0.5wt%以上溶解す
る溶媒を良溶媒と定義し、第1成分を0.5wt%未満溶解する溶媒を貧溶媒と定義する
以降、実施例、比較例の機能層形成用インクについて、その構成と評価結果について説
明するが、ここでは、機能層形成用インクを単に「インク」と呼ぶこととする。
(実施例1)
図5(a)に示すように、実施例1のインクは、第1成分として高分子の正孔注入材料
であるPVK(ポリビニルカルバゾール)を第2成分として沸点が283℃のエチレング
リコールモノフェニルエーテルにおよそ1.2wt%程度溶解させた正孔注入層形成用イ
ンクである。前述した有機EL素子130の製造方法で説明した通り、インクジェット法
で開口部106aに実施例1のインクを塗布して乾燥することにより正孔注入層(HIL
)を形成した。実施例1のインクにおける第1成分の溶解性は◎である。また、第2成分
のエチレングリコールモノフェニルエーテルの粘度は、室温で25.2cp(センチポア
ズ)であり、インクジェット法で問題なく実施例1のインクを液滴として吐出することが
できた。乾燥後に得られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は○であった。
(実施例2)
図5(a)に示すように、実施例2のインクは、第2成分として沸点が300℃、室温
での粘度が10.5cpのイソプロピルビフェニルを用いたものであり、他の組成は、実
施例1のインクと同じである。実施例2のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、
またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた。乾燥後に得られた正
孔注入層(HIL)の膜平坦性は○であった。
(実施例3)
図5(a)に示すように、実施例3のインクは、第2成分として沸点が304℃、室温
での粘度が14.0cpのテトラエチレングリコールモノブチルエーテルを用いたもので
あり、他の組成は、実施例1のインクと同じである。実施例3のインクにおける第1成分
の溶解性は○であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた
。乾燥後に得られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は○であった。
(実施例4)
図5(a)に示すように、実施例4のインクは、第2成分として沸点が305℃、室温
での粘度が17.5cpのトリブチリンを用いたものであり、他の組成は、実施例1のイ
ンクと同じである。実施例4のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、またインク
ジェット法で問題なく液滴として吐出することができた。乾燥後に得られた正孔注入層(
HIL)の膜平坦性は○であった。
(実施例5)
図5(a)に示すように、実施例5のインクは、第2成分として沸点が333℃、室温
での粘度が34.1cpの1,1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)を用いたも
のであり、他の組成は、実施例1のインクと同じである。実施例5のインクにおける第1
成分の溶解性は◎であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することがで
きた。乾燥後に得られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は◎であった。
(実施例6)
図5(a)に示すように、実施例6のインクは、第2成分として沸点が344℃、室温
での粘度が15.8cpのトリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)を
用いたものであり、他の組成は、実施例1のインクと同じである。実施例6のインクにお
ける第1成分の溶解性は○であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出する
ことができた。乾燥後に得られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は○であった。
(比較例1)
図5(a)に示すように、比較例1のインクは、第2成分として沸点が210℃、室温
の粘度が2.0cpのジエチレングリコールブチルメチルエーテルを用いたものであり、
他の組成は、実施例1と同じである。比較例1のインクにおける第1成分の溶解性は○で
あり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後
に得られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は×であった。
(比較例2)
図5(a)に示すように、比較例2のインクは、第2成分として沸点が256℃、室温
の粘度が2.4cpのジエチレングリコールジブチルエーテルを用いたものであり、他の
組成は、実施例1と同じである。比較例2のインクにおける第1成分の溶解性は○であり
、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得
られた正孔注入層(HIL)の膜平坦性は×であった。
(比較例3)
図5(a)に示すように、比較例3のインクは、第2成分として沸点が205℃、室温
の粘度が1.9cpの1,4−ジイソプロピルベンゼンを用いたものであり、他の組成は
、実施例1と同じである。比較例3のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、また
インクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた
正孔注入層(HIL)の膜平坦性は×であった。
(比較例4)
図5(a)に示すように、比較例4のインクは、第2成分として沸点が236℃、室温
の粘度が2.6cpのシクロヘキシルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施例
1と同じである。比較例4のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またインクジ
ェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた正孔注入
層(HIL)の膜平坦性は×であった。
(比較例5)
図5(a)に示すように、比較例5のインクは、第2成分として沸点が282℃、室温
の粘度が6.0cpのノニルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施例1と同じ
である。比較例5のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またインクジェット法
で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた正孔注入層(HI
L)の膜平坦性は×であった。
(比較例6)
図5(a)に示すように、比較例6のインクは、第2成分として沸点が298℃、室温
の粘度が8.0cpのデシルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施例1と同じ
である。比較例6のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、またインクジェット法
で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた正孔注入層(HI
L)の膜平坦性は×であった。
(比較例7)
図5(a)に示すように、比較例7のインクは、第2成分として沸点が272℃、室温
の粘度が5.8cpの3−フェノキシトルエンを用いたものであり、他の組成は、実施例
1と同じである。比較例7のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またインクジ
ェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた正孔注入
層(HIL)の膜平坦性は×であった。
実施例1〜実施例6のインクは、第1成分を溶解する良溶媒を第2成分として用い、沸
点が280℃以上350℃以下であって、且つ粘度が10cp以上40cp以下である。
したがって、インクの流動性が低く隔壁106に染み上がり難い。また乾燥がゆっくりと
進むので、乾燥後に良好な膜平坦性を有する正孔注入層(HIL)が得られたと考えられ
る。
これに対して、比較例1〜比較例7のインクは、第1成分を溶解する良溶媒を第2成分
として用いているが、沸点が300℃未満であって、且つ粘度が10cp未満である。し
たがって、実施例1〜実施例6のインクに比べて、インクの流動性が高く、隔壁106に
染み上がった状態で乾燥が進むことから正孔注入層(HIL)の膜平坦性が低下したもの
と考えられる。
上記実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例7において、第1成分として低分子の正孔
注入材料である前述したCuPc、TAPC、TPD、α−NPD、m−MTDATA、
2−TNATA、TCTA、TDAPB、スピローTAD、DPPD、DTP、HTM1
、HTM2、TPT1、TPTEのそれぞれを用いて、同じ溶媒組成でインクを構成して
も、高分子の正孔注入材料を用いた場合と同様な膜平坦性の結果が得られた。
また、上記実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例7において、第1成分として高分子
の正孔輸送材料である前述したPF、PPV、PMPS、Poly[N,N’-bis(4-butylphenyl
)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine]、TFBのそれぞれを、第2成分の溶媒に対して0.5
wt%溶解させたインクを用いて正孔輸送層(HTL)を形成しても、正孔注入層(HI
L)を形成した場合と同様な膜平坦性の結果が得られた。なお、正孔輸送層(HTL)は
、正孔注入層(HIL)上にインクを塗布して形成している。その場合の正孔注入層(H
IL)は、膜平坦性の評価が◎であった実施例5のインクを用いて形成している。また、
TFBを用いて正孔輸送層(HTL)を形成した場合には、減圧乾燥した後に、窒素雰囲
気下において180℃、1時間加熱して塗布膜を焼成し、キシレン溶媒によりTFBの可
溶層を除去して有機溶媒に不溶なTFBからなる正孔輸送層(HTL)を形成した。
また、上記低分子の正孔注入材料は正孔輸送材料としても利用することができるので、
第1成分として上記低分子の正孔注入材料を用いて正孔輸送層(HTL)を、高分子の正
孔注入材料を用いた正孔注入層(HIL)上に形成しても、やはり同様な膜平坦性の結果
が得られた。
さらには、これらの正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)は高分子材料と低分
子材料とを組み合わせて形成してもよく、その場合も、上記実施例1〜実施例6、比較例
1〜比較例7と同様な膜平坦性の結果が得られると考えられる。なお、高分子材料と低分
子材料の混合割合は、機能層における正孔と電子とのキャリアバランスに左右されるので
、特に限定されるものではないが、安定的な成膜の観点から高分子材料と低分子材料の総
量に対して高分子材料を30wt%以上含むことが好ましい。
次に、発光層形成材料を第1成分とした実施例7〜実施例12、比較例8〜比較例14
のインクについて、図5(b)を参照して説明する。
(実施例7)
図5(b)に示すように、実施例7のインクは、第1成分として高分子の発光層形成材
料であるPoly(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)を第2成分として沸点が283℃のエチ
レングリコールモノフェニルエーテルにおよそ1.0wt%程度溶解させた発光層形成用
インクである。前述した有機EL素子130の製造方法で説明した通り、インクジェット
法で開口部106aに実施例7のインクを塗布して乾燥することにより発光層(EML)
を形成した。実施例7のインクにおける第1成分の溶解性は◎である。また、第2成分の
エチレングリコールモノフェニルエーテルの粘度は、室温で25.2cp(センチポアズ
)であり、インクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた。乾燥後に得ら
れた発光層(EML)の膜平坦性は○であった。なお、発光層(EML)は、開口部10
6aにおいて積層して形成された正孔注入層(HIL)及び正孔輸送層(HTL)に対し
て実施例7のインクを塗布して乾燥することにより形成している。この場合の正孔注入層
(HIL)は上記実施例5のインクを用いて形成されたものである。また、正孔輸送層(
HTL)は上記実施例5のインク組成において、第1成分としてTFBを用いたものであ
る。つまり、発光層形成材料として青色の発光が得られるPoly(9,9-dihexylfluorenyl-2,
7-diyl)を用いた発光層(EML)を、正孔注入材料としてPVKを用いた正孔注入層(
HIL)に積層された正孔輸送材料としてTFBを用いた正孔輸送層(HTL)上に形成
した。
(実施例8)
図5(b)に示すように、実施例8のインクは、第2成分として沸点が300℃、室温
での粘度が10.5cpのイソプロピルビフェニルを用いたものであり、他の組成は、実
施例7のインクと同じである。実施例8のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、
またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた。乾燥後に得られた発
光層(EML)の膜平坦性は○であった。
(実施例9)
図5(b)に示すように、実施例9のインクは、第2成分として沸点が304℃、室温
での粘度が14.0cpのテトラエチレングリコールモノブチルエーテルを用いたもので
あり、他の組成は、実施例7のインクと同じである。実施例9のインクにおける第1成分
の溶解性は○であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた
。乾燥後に得られた発光層(EML)の膜平坦性は○であった。
(実施例10)
図5(b)に示すように、実施例10のインクは、第2成分として沸点が305℃、室
温での粘度が17.5cpのトリブチリンを用いたものであり、他の組成は、実施例7の
インクと同じである。実施例10のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、またイ
ンクジェット法で問題なく液滴として吐出することができた。乾燥後に得られた発光層(
EML)の膜平坦性は○であった。
(実施例11)
図5(b)に示すように、実施例11のインクは、第2成分として沸点が333℃、室
温での粘度が34.1cpの1,1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)を用いた
ものであり、他の組成は、実施例7のインクと同じである。実施例11のインクにおける
第1成分の溶解性は◎であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出すること
ができた。乾燥後に得られた発光層(EML)の膜平坦性は◎であった。
(実施例12)
図5(b)に示すように、実施例12のインクは、第2成分として沸点が344℃、室
温での粘度が15.8cpのトリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)
を用いたものであり、他の組成は、実施例7のインクと同じである。実施例12のインク
における第1成分の溶解性は○であり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出
することができた。乾燥後に得られた発光層(EML)の膜平坦性は○であった。
(比較例8)
図5(b)に示すように、比較例8のインクは、第2成分として沸点が210℃、室温
の粘度が2.0cpのジエチレングリコールブチルメチルエーテルを用いたものであり、
他の組成は、実施例7と同じである。比較例8のインクにおける第1成分の溶解性は○で
あり、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後
に得られた発光層(EML)の膜平坦性は×であった。
(比較例9)
図5(b)に示すように、比較例9のインクは、第2成分として沸点が256℃、室温
の粘度が2.4cpのジエチレングリコールジブチルエーテルを用いたものであり、他の
組成は、実施例7と同じである。比較例9のインクにおける第1成分の溶解性は○であり
、またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得
られた発光層(EML)の膜平坦性は×であった。
(比較例10)
図5(b)に示すように、比較例10のインクは、第2成分として沸点が205℃、室
温の粘度が1.9cpの1,4−ジイソプロピルベンゼンを用いたものであり、他の組成
は、実施例7と同じである。比較例10のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、
またインクジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得ら
れた発光層(EML)の膜平坦性は×であった。
(比較例11)
図5(b)に示すように、比較例11のインクは、第2成分として沸点が236℃、室
温の粘度が2.6cpのシクロヘキシルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施
例7と同じである。比較例11のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またイン
クジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた発光
層(EML)の膜平坦性は×であった。
(比較例12)
図5(b)に示すように、比較例12のインクは、第2成分として沸点が282℃、室
温の粘度が6.0cpのノニルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施例7と同
じである。比較例12のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またインクジェッ
ト法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた発光層(EM
L)の膜平坦性は×であった。
(比較例13)
図5(b)に示すように、比較例13のインクは、第2成分として沸点が298℃、室
温の粘度が8.0cpのデシルベンゼンを用いたものであり、他の組成は、実施例7と同
じである。比較例13のインクにおける第1成分の溶解性は○であり、またインクジェッ
ト法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた発光層(EM
L)の膜平坦性は×であった。
(比較例14)
図5(b)に示すように、比較例14のインクは、第2成分として沸点が272℃、室
温の粘度が5.8cpの3−フェノキシトルエンを用いたものであり、他の組成は、実施
例7と同じである。比較例14のインクにおける第1成分の溶解性は◎であり、またイン
クジェット法で問題なく液滴として吐出することができたものの、乾燥後に得られた発光
層(EML)の膜平坦性は×であった。
実施例7〜実施例12のインクは、第1成分を溶解する良溶媒を第2成分として用い、
沸点が280℃以上350℃以下であって、且つ粘度が10cp以上40cp以下である
。したがって、インクの流動性が低く隔壁106に染み上がり難い。また乾燥がゆっくり
と進むので、乾燥後に良好な膜平坦性を有する発光層(EML)が得られたと考えられる
これに対して、比較例8〜比較例14のインクは、第1成分を溶解する良溶媒を第2成
分として用いているが、沸点が300℃未満であって、且つ粘度が10cp未満である。
したがって、実施例7〜実施例12のインクに比べて、インクの流動性が高く、隔壁10
6に染み上がった状態で乾燥が進むことから発光層(EML)の膜平坦性が低下したもの
と考えられる。
上記実施例7〜実施例12、比較例8〜比較例14において、第1成分として高分子の
発光層形成材料である例えば、赤色の発光が得られるPoly[{9,9-dihexyl-2,7-bis(1-cyan
ovinylene)fluorenyl-ene}-alt-co-{2,5-bis(N,N’-diphenylamino)-1,4-phenylene}]や
、緑色の発光が得られるPoly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(N,N’-diphenyl)-N
,N’-di(p-butylphenyl)1,4-diamino-benzene]を用いて発光層(EML)を形成しても、
Poly(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)を用いた場合と同様な膜平坦性の結果が得られた
また、上記実施例7〜実施例12、比較例8〜比較例14において、第1成分として低
分子のホスト材料とゲスト材料(ドーパント)とを含む発光層形成材料を用いて発光層(
EML)を形成しても、Poly(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)を用いた場合と同様な膜
平坦性の結果が得られた。その場合、低分子のホスト材料としては、図5(b)に示すよ
うに、CBP、BAlq、mCP、CDBP、DCBP06、SimCP、UGH3、T
DAPBを挙げることができる。また、低分子のゲスト材料としては、赤のゲスト材料で
あるBt2Ir(acac)、Btp2Ir(acac)、PtOEP、緑のゲスト材料
であるIr(ppy)3、Ppy2Ir(acac)、青のゲスト材料であるFIrpi
c、Ir(pmb)3、FIrN4、FIrtazなどのイリジウム化合物や白金化合物
を挙げることができる。
また、高分子のホスト材料と低分子のゲスト材料(ドーパント)とを組み合わせたとし
ても同様な膜平坦性の結果が得られると考えられる。なお、ホスト材料は、高分子材料と
低分子材料とを組み合わせてもよい。
上記実施例1〜実施例12、比較例1〜比較例14のインクの評価結果をまとめると、
次の通りとなる。第1成分を溶解する良溶媒として、沸点が280℃以上350℃以下で
あって、且つ粘度が10cp以上40cp以下である第2成分を、芳香環を2つ以上含む
芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グリコールエーテル、脂肪族アセテ
ート、脂肪族エステルの中から選択すれば、機能層形成用インクの流動性が低く隔壁10
6に染み上がり難い。また乾燥がゆっくりと進むので、乾燥後に良好な膜平坦性を有する
機能層が得られる。特に、沸点が300℃以上で且つ粘度30cp以上の1,1−ビス(
3,4−ジメチルフェニルエタン)を第2成分として用いた場合には、機能層において良
好な膜平坦性が得られる。
また、第1成分は、高分子及び/または低分子の有機半導体材料を選択することができ
る。
なお、上記実施例1〜実施例12、比較例1〜比較例14では、第2成分として1種の
溶媒を選択したが、これに限定されるものではない。沸点が280℃以上350℃以下の
第2成分は、芳香環を2つ以上含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族
グリコールエーテル、脂肪族アセテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種が選ば
れればよく、複数種を選択して混合溶媒としても、上記の効果が得られると考えられる。
次に、第1成分を溶解する良溶媒である第3成分をさらに含む機能層形成用インクの実
施例13〜実施例35、比較例15〜比較例33について、図6及び図7を参照して説明
する。第3成分は、沸点が200℃以上300℃以下である、芳香族炭化水素、芳香族エ
ーテル、脂肪族エーテルの中から少なくとも1種が選ばれる。また、第2成分及び第3成
分はいずれも第1成分を溶解する良溶媒が選択されており、溶解性は問題がないので、膜
平坦性のみ評価を行った。
(実施例13)
図6(a)に示すように、実施例13のインクは、第1成分として高分子の正孔注入材
料であるPVK(ポリビニルカルバゾール)を、第2成分である沸点が283℃のエチレ
ングリコールモノフェニルエーテルと第3成分である沸点が205℃の1,4−ジイソプ
ロピルベンゼンとの混合溶媒におよそ1.2wt%程度溶解させた正孔注入層形成用イン
クである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点の差は78℃である
。また、混合溶媒における第2成分と第3成分との割合(第2成分:第3成分)が、10
:90、20:80、30:70、40:60、50:50、60:40、70:30、
80:20、90:10の9水準のインクを調合した。
前述した有機EL素子130の製造方法で説明した通り、インクジェット法で開口部1
06aに実施例13の上記9水準のインクをそれぞれ塗布して乾燥することにより正孔注
入層(HIL)を形成した。室温で粘度が25.2cpのエチレングリコールモノフェニ
ルエーテル(第2成分)に、室温で粘度が1.9cpの1,4−ジイソプロピルベンゼン
(第3成分)を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状
態となり実施例13の上記9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出することが
できた。実施例13の上記9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた正孔注
入層(HIL)の膜平坦性は○であった。
なお、実施例13の場合も、実施例1〜実施例12と同様に、溶質である第1成分は、
正孔注入層材料、正孔輸送層形成材料、発光層形成材料のいずれであっても、また高分子
材料及び/または低分子材料のいずれの組み合わせであっても同様な膜平坦性の結果が得
られた。以降の実施例及び比較例における説明では、第1成分の選択は、基本的に実施例
1〜実施例12と同じであって、詳しい説明は省略するものとする。したがって、以降の
説明における機能層は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、発光層(EML
)のいずれかを指すものとする。
(実施例14)
図6(a)に示すように、実施例14のインクは、実施例13のインクに対して第2成
分として沸点が300℃のイソプロピルビフェニルを用いたものである。他の組成は、実
施例13と同じである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点の差は
95℃である。室温で粘度が10.5cpのイソプロピルビフェニル(第2成分)に、室
温で粘度が1.9cpの1,4−ジイソプロピルベンゼン(第3成分)を加えることによ
り、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状態となり実施例14の9水準の
インクをそれぞれ問題なく液滴として吐出することができた。実施例14の9水準のイン
クのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた機能層の膜平坦性は○であった。
(実施例15)
図6(a)に示すように、実施例15のインクは、実施例13のインクに対して第2成
分として沸点が304℃のテトラエチレングリコールモノブチルエーテルを用いたもので
ある。他の組成は、実施例13と同じである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも
高く、その沸点の差は99℃である。室温で粘度が14.0cpのテトラエチレングリコ
ールモノブチルエーテル(第2成分)に、室温で粘度が1.9cpの1,4−ジイソプロ
ピルベンゼン(第3成分)を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェット
法に適した状態となり実施例15の9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出す
ることができた。実施例15の9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた機
能層の膜平坦性は○であった。
(実施例16)
図6(a)に示すように、実施例16のインクは、実施例13のインクに対して第2成
分として沸点が305℃のトリブチリンを用いたものである。他の組成は、実施例13と
同じである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点の差は100℃で
ある。室温で粘度が17.5cpのトリブチリン(第2成分)に、室温で粘度が1.9c
pの1,4−ジイソプロピルベンゼン(第3成分)を加えることにより、インクの粘度は
低下してインクジェット法に適した状態となり実施例16の9水準のインクをそれぞれ問
題なく液滴として吐出することができた。実施例16の9水準のインクのそれぞれにおい
て、乾燥後に得られた機能層の膜平坦性は○であった。
(実施例17)
図6(a)に示すように、実施例17のインクは、実施例13のインクに対して第2成
分として沸点が333℃の1,1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)を用いたも
のである。他の組成は、実施例13と同じである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よ
りも高く、その沸点の差は128℃である。室温で粘度が34.1cpの1,1−ビス(
3,4−ジメチルフェニルエタン)(第2成分)に、室温で粘度が1.9cpの1,4−
ジイソプロピルベンゼン(第3成分)を加えることにより、インクの粘度は低下してイン
クジェット法に適した状態となり実施例17の9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴と
して吐出することができた。実施例17の9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に
得られた機能層の膜平坦性は◎であった。
(実施例18)
図6(a)に示すように、実施例18のインクは、実施例13のインクに対して第2成
分として沸点が344℃のトリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)を
用いたものである。他の組成は、実施例13と同じである。第2成分の沸点は、第3成分
の沸点よりも高く、その沸点の差は139℃である。室温で粘度が15.8cpのトリエ
チレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)(第2成分)に、室温で粘度が1.
9cpの1,4−ジイソプロピルベンゼン(第3成分)を加えることにより、インクの粘
度は低下してインクジェット法に適した状態となり実施例18の9水準のインクをそれぞ
れ問題なく液滴として吐出することができた。実施例18の9水準のインクのそれぞれに
おいて、乾燥後に得られた機能層の膜平坦性は○であった。
(実施例19〜実施例24)
図6(b)に示すように、実施例19〜実施例24のインクは、6種の第2成分[エチ
レングリコールモノフェニルエーテル(bp.283℃)、イソプロピルビフェニル(b
p.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(bp.304℃)、ト
リブチリン(bp.305℃)、1,1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)(b
p.333℃)、トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)(bp.3
44℃)]のそれぞれと、第3成分としてジエチレングリコールブチルメチルエーテル(
bp.210℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解させたものである。
第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、実施例19から順に73
℃、90℃、94℃、95℃、123℃、134℃である。第3成分であるジエチレング
リコールブチルメチルエーテルの室温における粘度は2.4cpであって、第2成分より
も小さいことから、第3成分を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェッ
ト法に適した状態となり実施例19〜実施例24のそれぞれにおいて9水準のインクをそ
れぞれ問題なく液滴として吐出することができた。実施例19〜実施例22、実施例24
のそれぞれにおける9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた機能層の膜平
坦性は○であった。また、実施例23の9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得
られた機能層の膜平坦性は◎であった。
(比較例15)
図6(c)に示すように、比較例15のインクは、上記実施例13に対して、第3成分
として沸点が236℃のシクロヘキシルベンゼンを選択したものである。他の組成は実施
例13と同じである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高いが、その沸点差は4
7℃である。第3成分であるシクロヘキシルベンゼンの室温における粘度は2.6cpで
あって、第2成分よりも小さいことから、第3成分を加えることにより、インクの粘度は
低下してインクジェット法に適した状態となり比較例15の9水準のインクをそれぞれ問
題なく液滴として吐出することができた。しかしながら、機能層の膜平坦性は、第2成分
:第3成分の割合が、10:90、20:80の2水準において×、30:70、40:
60、50:50、60:40の4水準において△、70:30、80:20、90:1
0の3水準において○であった。
(実施例25〜実施例29)
図6(c)に示すように、実施例25〜実施例29のインクは、5種の第2成分[イソ
プロピルビフェニル(bp.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル
(bp.304℃)、トリブチリン(bp.305℃)、1,1−ビス(3,4−ジメチ
ルフェニルエタン)(bp.333℃)、トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキ
サノエート)(bp.344℃)]のそれぞれと、第3成分としてシクロヘキシルベンゼ
ン(bp.236℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解させたものであ
る。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、実施例25から順に
64℃、68℃、69℃、97℃、108℃である。第3成分であるシクロヘキシルベン
ゼンの室温における粘度は2.6cpであって、第2成分よりも小さいことから、第3成
分を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状態となり実
施例25〜実施例29のそれぞれにおいて9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として
吐出することができた。実施例25〜実施例27、実施例29のそれぞれにおける9水準
のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた機能層の膜平坦性は○であった。また、
実施例28の9水準のインクのそれぞれにおいて、乾燥後に得られた機能層の膜平坦性は
◎であった。
(比較例16〜比較例19)
図6(d)に示すように、比較例16〜比較例19のインクは、4種の第2成分[エチ
レングリコールモノフェニルエーテル(bp.283℃)、イソプロピルビフェニル(b
p.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(bp.304℃)、ト
リブチリン(bp.305℃)]のそれぞれと、第3成分としてジエチレングリコールジ
ブチルエーテル(bp.256℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解さ
せたものである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、比較例
16から順に27℃、44℃、48℃、49℃である。第3成分であるジエチレングリコ
ールジブチルエーテルの室温における粘度は2.4cpであって、第2成分よりも小さい
ことから、第3成分を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適
した状態となり比較例16〜比較例19のそれぞれにおいて9水準のインクをそれぞれ問
題なく液滴として吐出することができた。一方で、機能層の膜平坦性は、比較例16では
、第2成分:第3成分の割合が、10:90、20:80、30:70、40:60、5
0:50の5水準において×、60:40、70:30の2水準において△、80:20
、90:10の2水準において○であった。比較例17〜比較例19では、第2成分:第
3成分の割合が、10:90において×、20:80、30:70、40:60、50:
50、60:40の5水準において△、70:30、80:20、90:10の3水準に
おいて○であった。
(実施例30、実施例31)
図6(d)に示すように、実施例30、実施例31のインクは、2種の第2成分[1,
1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)(bp.333℃)、トリエチレングリコ
ールビス(2−エチルヘキサノエート)(bp.344℃)]のそれぞれと、第3成分と
してジエチレングリコールジブチルエーテル(bp.256℃)との混合溶媒に所定量(
wt%)の第1成分を溶解させたものである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも
高く、その沸点差は、実施例30が77℃、実施例31が88℃である。第3成分である
ジエチレングリコールジブチルエーテルの室温における粘度は2.4cpであって、第2
成分よりも小さいことから、第3成分を加えることにより、インクの粘度は低下してイン
クジェット法に適した状態となり実施例30、実施例31のそれぞれにおいて9水準のイ
ンクをそれぞれ問題なく液滴として吐出することができた。機能層の膜平坦性は、実施例
30では、9水準のインクのそれぞれにおいて◎であった。実施例31では、同じく9水
準のインクにおいて○であった。
(比較例20〜比較例23)
図7(e)に示すように、比較例20〜比較例23のインクは、4種の第2成分[エチ
レングリコールモノフェニルエーテル(bp.283℃)、イソプロピルビフェニル(b
p.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(bp.304℃)、ト
リブチリン(bp.305℃)]のそれぞれと、第3成分として3−フェノキシトルエン
(bp.272℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解させたものである
。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、比較例20から順に1
1℃、28℃、32℃、33℃である。第3成分である3−フェノキシトルエンの室温に
おける粘度は5.8cpであって、第2成分よりも小さいことから、第3成分を加えるこ
とにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状態となり比較例20〜比
較例23のそれぞれにおいて9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出すること
ができた。一方で、機能層の膜平坦性は、比較例20では、第2成分:第3成分の割合が
、10:90、20:80、30:70、40:60、50:50、60:40、70:
30、80:20の8水準において×、10:90において△であった。比較例21〜比
較例23では、第2成分:第3成分の割合が、10:90、20:80、30:70の3
水準において×、40:60、50:50、60:40の3水準において△、70:30
、80:20、90:10の3水準において○であった。
(実施例32、実施例33)
図7(e)に示すように、実施例32、実施例33のインクは、2種の第2成分[1,
1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)(bp.333℃)、トリエチレングリコ
ールビス(2−エチルヘキサノエート)(bp.344℃)]のそれぞれと、第3成分と
して3−フェノキシトルエン(bp.272℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1
成分を溶解させたものである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点
差は、実施例32が61℃、実施例33が72℃である。第3成分である3−フェノキシ
トルエンの室温における粘度は5.8cpであって、第2成分よりも小さいことから、第
3成分を加えることにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状態とな
り実施例32、実施例33のそれぞれにおいて9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴と
して吐出することができた。一方で、機能層の膜平坦性は、実施例32では、9水準のイ
ンクのそれぞれにおいて◎であった。実施例33では、同じく9水準のインクにおいて○
であった。
(比較例24〜比較例27)
図7(f)に示すように、比較例24〜比較例27のインクは、4種の第2成分[エチ
レングリコールモノフェニルエーテル(bp.283℃)、イソプロピルビフェニル(b
p.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(bp.304℃)、ト
リブチリン(bp.305℃)]のそれぞれと、第3成分としてノニルベンゼン(bp.
282℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解させたものである。第2成
分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、比較例24から順に1℃、18
℃、22℃、23℃である。第3成分であるノニルベンゼンの室温における粘度は6.0
cpであって、第2成分よりも小さいことから、第3成分を加えることにより、インクの
粘度は低下してインクジェット法に適した状態となり比較例24〜比較例27のそれぞれ
において9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出することができた。一方で、
機能層の膜平坦性は、比較例24では、第2成分:第3成分の割合が、10:90、20
:80、30:70、40:60、50:50、60:40、70:30、80:20の
8水準において×、90:10において△であった。比較例25では、第2成分:第3成
分の割合が、10:90、20:80、30:70、40:60、50:50、60:4
0の6水準において×、70:30、80:20の2水準において△、90:10におい
て○であった。比較例26、比較例27では、第2成分:第3成分の割合が、10:90
、20:80、30:70の3水準において×、40:60、50:50、60:40の
3水準において△、70:30、80:20、90:10の3水準において○であった。
(実施例34、実施例35)
図7(f)に示すように、実施例34、実施例35のインクは、2種の第2成分[1,
1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)(bp.333℃)、トリエチレングリコ
ールビス(2−エチルヘキサノエート)(bp.344℃)]のそれぞれと、第3成分と
してノニルベンゼン(bp.282℃)との混合溶媒に所定量(wt%)の第1成分を溶
解させたものである。第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、その沸点差は、実
施例34が51℃、実施例35が62℃である。第3成分であるノニルベンゼンの室温に
おける粘度は6.0cpであって、第2成分よりも小さいことから、第3成分を加えるこ
とにより、インクの粘度は低下してインクジェット法に適した状態となり実施例34、実
施例35のそれぞれにおいて9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出すること
ができた。機能層の膜平坦性は、実施例34では、9水準のインクのそれぞれにおいて◎
であった。実施例35では、同じく9水準のインクにおいて○であった。
(比較例28〜比較例33)
図7(g)に示すように、比較例28〜比較例33のインクは、6種の第2成分[エチ
レングリコールモノフェニルエーテル(bp.283℃)、イソプロピルビフェニル(b
p.300℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(bp.304℃)、ト
リブチリン(bp.305℃)、1,1−ビス(3,4−ジメチルフェニルエタン)(b
p.333℃)、トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)(bp.3
44℃)]のそれぞれと、第3成分としてデシルベンゼン(bp.298℃)との混合溶
媒に所定量(wt%)の第1成分を溶解させたものである。第2成分の沸点は、第3成分
の沸点よりも高く、その沸点差は、比較例28から順に−15℃、2℃、6℃、7℃、3
5℃、46℃である。第3成分であるデシルベンゼンの室温における粘度は8.0cpで
あって、第2成分よりも小さいことから、第3成分を加えることにより、インクの粘度は
低下してインクジェット法に適した状態となり比較例28〜比較例33のそれぞれにおい
て9水準のインクをそれぞれ問題なく液滴として吐出することができた。一方で、機能層
の膜平坦性は、比較例28、比較例29では、第2成分:第3成分の割合が、10:90
、20:80、30:70、40:60、50:50、60:40、70:30、80:
20の8水準において×、90:10において△であった。比較例30、比較例31では
、第2成分:第3成分の割合が、10:90、20:80、30:70、40:60、5
0:50、60:40、70:30の7水準において×、80:20において△、90:
10において○であった。比較例32では、第2成分:第3成分の割合が、10:90に
おいて×、20:80、30:70、40:60の3水準において△、50:50、60
:40の2水準において○、70:30、80:20、90:10の3水準において◎で
あった。比較例33では、第2成分:第3成分の割合が、10:90において×、20:
80、30:70、40:60、50:50、60:40の5水準において△、70:3
0、80:20、90:10の3水準において○であった。
上記実施例13〜実施例35、比較例15〜比較例33のインクの評価結果をまとめる
と、次の通りとなる。第1成分を溶解する良溶媒であり、沸点が280℃以上350℃以
下であって、且つ粘度が10cp以上40cp以下である第2成分を、芳香環を2つ以上
含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グリコールエーテル、脂肪族ア
セテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種選択する。さらに、第1成分の良溶媒
であり、沸点が200℃以上300℃以下であって、且つ粘度が10cp未満である第3
成分を、芳香族炭化水素、芳香族エーテル、脂肪族エーテルの中から少なくとも1種選択
する。第2成分と第3成分とを含む混合溶媒における第2成分の割合が10wt%以上で
あり、且つ第2成分と第3成分との沸点の差が50℃以上である機能層形成用インクは、
良溶媒が第2成分だけである場合に比べて、インクジェット法に適した粘度に調整し易い
。また、機能層形成用インクの流動性が低く隔壁106に染み上がり難く、乾燥がゆっく
りと進むので、乾燥後に良好な膜平坦性を有する機能層が得られる。
第1成分は、高分子及び/または低分子の有機半導体材料を選択することができる。言
い換えれば、第1成分の分子量の大きさによらず、開口部106aにおいて断面形状がフ
ラットな機能層が得られる。
比較例15〜比較例33の中には、第2成分と第3成分とからなる混合溶媒における第
2成分の割合が大きくなるにつれて膜平坦性の評価が○や◎になるものがある。ところが
、これらのインク組成では、第3成分の割合が低下するので、インクジェット法に適した
粘度調整の範囲が狭くなり、インクジェットヘッドを用いた吐出条件や乾燥条件が限られ
るおそれがあるので、好適とは言えない。
なお、上記実施例13〜実施例35、比較例15〜比較例33では、第3成分として1
種の溶媒を選択したが、これに限定されるものではない。沸点が200℃以上300℃以
下の第3成分は、芳香族炭化水素、芳香族エーテル、脂肪族エーテルの中から少なくとも
1種が選ばれればよく、複数種が選ばれてもよい。第3成分として複数種の溶媒を選択し
て第2成分を含めた混合溶媒としても、上記の効果が得られると考えられる。
上記第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の機能層形成用インクは、溶質である第1成分と、第1成分の良溶媒
であって、芳香環を2つ以上含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グ
リコールエーテル、脂肪族アセテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種が選ばれ
、沸点が280℃以上350℃以下の第2成分と、を含む。したがって、機能層形成用イ
ンクの流動性が低く隔壁106に染み上がり難い。また乾燥がゆっくりと進むので、乾燥
後に良好な膜平坦性を有する機能層が得られる。また、第1成分としての有機半導体材料
は、高分子及び/または低分子のいずれも選択することができる。言い換えれば、本実施
形態の機能層形成用インクを用いれば第1成分の種類や第1成分が高分子材料や低分子材
料であることに係らず、乾燥後に良好な膜平坦性を有する機能層が得られる。
(2)第2成分だけでなく、第1成分の良溶媒であって、芳香族炭化水素、芳香族エー
テル、脂肪族エーテルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が200℃以上300℃以
下の第3成分をさらに含み、第2成分と第3成分とを含む混合溶媒における第2成分の割
合を10wt%以上とすることで、インクジェット法に好適な状態に粘度を調整可能な機
能層形成用インクを提供できる。
また、第3成分を含む場合、第2成分の沸点は、第3成分の沸点よりも高く、第2成分
と第3成分との沸点の差が50℃以上であることが好ましい。このような第2成分と第3
成分とを選択することにより、乾燥過程で先に第3成分が蒸発しても第2成分が十分に残
存するので乾燥がゆっくり進み、乾燥後に優れた膜平坦性を有する機能層が得られる。
(3)本実施形態の機能層形成用インクを用いた有機EL素子130の製造方法によれ
ば、隔壁106で囲まれた開口部106aにおいて断面形状がフラットな機能層136を
形成することができるので、輝度むらや発光色の色むらが低減され、優れた発光特性を有
する有機EL素子130を形成することができる。
(4)本実施形態の有機EL素子130の製造方法を用いて製造された有機EL素子1
30をサブ画素110R,110G,110Bのそれぞれに備えることにより、優れた表
示品質(発光特性)を有するトップエミッション方式の発光装置100を提供することが
できる。
(第2実施形態)
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器について、図8を参照して説明する。図8(a)は電子機
器の一例であるノート型のパーソナルコンピューターを示す概略図、図8(b)は電子機
器の一例である薄型テレビ(TV)を示す概略図である。
図8(a)に示すように、電子機器としてのパーソナルコンピューター1000は、キ
ーボード1002を備えた本体部1001と、表示部1004を備える表示ユニット10
03とにより構成され、表示ユニット1003は、本体部1001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ー1000において、表示部1004に上記第1実施形態
の発光装置100が搭載されている。
図8(b)に示すように、電子機器としての薄型テレビ(TV)1100は、表示部1
101に上記第1実施形態の発光装置100が搭載されている。
発光装置100のサブ画素110R,110G,110Bに設けられた有機EL素子1
30は、機能層136における正孔注入層131、正孔輸送層132、発光層133のう
ち少なくとも1層が上記第1実施形態の機能層形成用インクを用いて液相プロセス(イン
クジェット法)により形成されている。したがって、膜厚むらが少なく、暗点や輝点など
の発光不良も少ないので歩留まりよく発光装置100が製造される。つまり、コストパフ
ォーマンスに優れたパーソナルコンピューター1000や薄型TV1100を提供するこ
とができる。
発光装置100が搭載される電子機器は、上記パーソナルコンピューター1000や薄
型TV1100に限定されない。例えば、スマートフォンやPOSなどの携帯型情報端末
、ナビゲーター、ビューワー、デジタルカメラ、モニター直視型のビデオレコーダーなど
の表示部を有する電子機器が挙げられる。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う機能層形成用インク及び発光素子の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)発光装置100は、発光素子としてトップエミッション型の有機EL素子130を有することに限定されず、ボトムエミッション型の有機EL素子130を備えていてもよい。また、サブ画素110R,110G,110Bのうちいずれかに有機EL素子130を備えていればよい。例えば、サブ画素110Rとサブ画素110Gとには、機能層形成用インクを用いて形成された機能層136を有する有機EL素子130を備え、サブ画素110Bには気相プロセスで形成された機能層136を有する有機EL素子130を備えるとしてもよい。
(変形例2)複数の層からなる機能層136のうち少なくとも1層がインクジェット法
(液滴吐出法)を用いて形成された有機EL素子130が適用される発光装置100は、
表示装置であることに限定されない。例えば、照明装置や感光物を露光させる露光装置で
あってもよい。
(変形例3)有機EL素子130の製造方法において、隔壁106で囲まれた開口部1
06aに機能層形成用インクを塗布する方法は、インクジェット法(液滴吐出法)に限定
されない。例えば、ノズルから定量の機能層形成用インクを吐出するディスペンサー(定
量吐出装置)であってもよい。
(変形例4)本発明の溶媒の組成を適用可能な機能層形成用インクは、発光層を含む機
能層136を形成する際に用いられることに限定されない。例えば、溶質である第1成分
は、有機トランジスターを構成する半導体層などの回路素子形成材料や、カラーフィルタ
ーに用いられる顔料を含む樹脂であってもよい。
20…インクジェットヘッド、21…ノズル、50…機能層形成用インクとしての正孔
注入層形成用インク、60…機能層形成用インクとしての正孔輸送層形成用インク、70
…機能層形成用インクとしての発光層形成用インク、100…発光装置、101…基板と
しての素子基板、102…反射層、104…画素電極、105…対向電極、106…隔壁
、106a…膜形成領域としての開口部、110R,110G,110B…サブ画素、1
30…発光素子としての有機EL素子、131…正孔注入層、132…正孔輸送層、13
3…発光層、134…電子輸送層、135…電子注入層、136…機能層、1000…電
子機器としてのパーソナルコンピューター、1100…薄型テレビ(TV)。

Claims (6)

  1. 溶質である第1成分と、
    前記第1成分の良溶媒であって、芳香環を2つ以上含む芳香族炭化水素、芳香族グリコールエーテル、脂肪族グリコールエーテル、脂肪族アセテート、脂肪族エステルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が280℃以上350℃以下の第2成分と、
    前記第1成分の良溶媒であって、芳香族炭化水素、芳香族エーテルの中から少なくとも1種が選ばれ、沸点が200℃以上300℃以下の第3成分と、を含み、
    前記第2成分と前記第3成分とを含む混合溶媒における前記第2成分の割合が10wt%以上であり、
    前記第2成分の沸点は、前記第3成分の沸点よりも高く、前記第2成分と前記第3成分との沸点の差が50℃以上であり、
    前記第2成分は、トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)であることを特徴とする機能層形成用インク。
  2. 前記第2成分の粘度は、前記第3成分の粘度よりも高く、
    前記第3成分は、芳香族炭化水素である請求項1に記載の機能層形成用インク。
  3. 前記第2成分の粘度が、15.8cpであり、
    前記第3成分の粘度が、10cp未満である請求項に記載の機能層形成用インク。
  4. 一対の電極間に発光層を含む機能層が挟まれた発光素子の製造方法であって、
    基板において前記一対の電極のうちの一方の電極を含む膜形成領域を囲み、表面が撥液性の隔壁を形成する第1工程と、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の機能層形成用インクを前記膜形成領域に塗布する第2工程と、
    塗布された前記機能層形成用インクを乾燥・固化する第3工程と、を備え、
    前記機能層形成用インクの前記第1成分が、有機半導体材料であることを特徴とする発光素子の製造方法。
  5. 前記第1成分は、高分子及び/または低分子の有機半導体材料である請求項に記載の発光素子の製造方法。
  6. 前記第3工程は、減圧乾燥工程を含む請求項またはに記載の発光素子の製造方法。
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