JPWO2012098580A1 - 有機発光素子の製造方法、有機表示パネル、有機発光装置、機能層の形成方法、インク、基板、有機発光素子、有機表示装置、および、インクジェット装置 - Google Patents

有機発光素子の製造方法、有機表示パネル、有機発光装置、機能層の形成方法、インク、基板、有機発光素子、有機表示装置、および、インクジェット装置 Download PDF

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Abstract

良好な発光特性を有する有機発光素子を塗布方式で効率良く製造することのできる有機発光素子の製造方法を提供するために前記インクをインク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、第１電極を含む下地層が形成された基板を準備する第２工程と、前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板の前記下地層上に前記インク液滴を着弾させる第３工程とを有し、前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、[数２]の数値範囲を満たし、前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、[数３]の関係式を満たすように設定する構成とした。

Description

本発明は、有機発光素子の製造方法、有機表示パネル、有機発光装置、機能層の形成方法、インク、基板、有機発光素子、有機表示装置、および、インクジェット装置に関する。
近年、研究・開発が進んでいる有機発光素子は、機能性材料の電界発光現象を利用した発光素子であって、陽極と陰極との間に機能性材料で構成された有機発光層が介挿された構造を有する。このような有機発光素子の製造プロセスでは、マスクを用いた蒸着方式により基板上に機能性材料を蒸着させて有機発光層を含む機能層を形成することが行われている。
ここで、蒸着方式とは別に、塗布方式が提案されている（特許文献１）。塗布方式では、機能性材料を溶媒に溶かしてインクとし、そのインクをインクジェット装置のインク吐出ノズルから吐出させることで基板上にインクを塗布し、塗布後はインクから溶媒を揮発させて有機発光層を形成する。したがって、プロセスを真空容器中で行なう必要がなく、また、マスクも必要としないため、量産化の点で好ましいとされている。
特開２００９−２６７２９９号公報
ところで、良好な発光特性を有する有機発光素子を塗布方式によって製造するためには、基板上の発光層形成領域に正確にインクを塗布して、均一な膜厚および形状の有機発光層を形成しなければならない。そのためには、インクジェット装置から吐出されたインク液滴の飛翔特性が好適であること、すなわち、インク液滴が真っ直ぐに、分裂することなく、目的の位置まで到達する特性を有さなくてはならない。
しかしながら、インク液滴の飛翔特性は、インク密度、インク表面張力、インク粘度およびインク液滴径などのインク物性に影響を受けて変化し易く、しかも、それらインク物性は相互関係が不明であるため、飛翔特性のコントロールすることは容易でない。さらに、飛翔特性は、インク吐出ノズルのノズル径によって主に定まるインク液滴径や、インク吐出ノズルから吐出されるインク液滴の吐出速度など、インク物性以外の要因によっても変化するため、さらにコントロールは容易でない。
そのため、インクやインクジェットヘッドの変更が行なわれるたびに、それらインクやインクジェットヘッドを用いてインクを実際に吐出させて飛翔特性を評価し、飛翔特性に影響を与える各要因に種々変更を加えながら、好適な飛翔特性となる条件を探り当てなければならないのが実情であり、条件を定めるのに非常に時間がかかる。そこで、好適な飛翔特性となる条件を簡単かつ正確に推測できる技術が求められている。
本発明は、上記の課題に鑑み、好適な飛翔特性となる条件を簡単かつ正確に推測できるため、良好な発光特性を有する有機発光素子を塗布方式によって効率良く製造することのできる有機発光素子の製造方法を提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法は、機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを準備し、前記インクを、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、第１電極を含む下地層が形成された基板を準備する第２工程と、前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板の前記下地層上に前記インク液滴を着弾させる第３工程と、前記インク液滴を乾燥させ、前記機能層を形成する第４工程と、前記機能層の上方に、第２電極を形成する第５工程と、を有し、前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、下記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、下記[数２]の数値範囲を満たし、前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、下記[数３]の関係式を満たすように設定する、ことを特徴とする。
Figure 2012098580
Figure 2012098580
Figure 2012098580
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法は、インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、上記[数１]のＺ値（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、上記[数２]の数値範囲を満たし、前記Ｚ値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、上記[数３]の関係式を満たすように設定するものであり、変数としては前記Ｚ値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)の２つしか用いないため、飛翔特性の変化を推測し易い。また、Ｚ値および吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)はそれぞれ飛翔特性との相関性が高いため、正確な推測が可能である。したがって、好適な飛翔特性となる条件を簡単かつ正確に推測でき、良好な発光特性を有する有機発光素子を塗布方式によって効率良く製造することができる。
インク液滴の飛翔特性に影響する３つの力を説明するための図である。 インク液滴の着弾精度を説明するための図である。 Ｚ値と着弾精度との関係についての実験結果を示す図である。 Ｚ値と着弾精度との関係を示す図である。 吐出速度Ｖと着弾精度との関係を示す図である。 吐出速度Ｖと吐出速度バラツキとの関係を示す図である。 インク液滴の分裂の態様を説明するための図である。 Ｚ値とサテライト発生速度との関係を示す図である。 図８における領域Ｉでのインク液滴の態様を示す図である。 図８における領域IIでのインク液滴の態様を示す図である。 図８における領域IIIでのインク液滴の態様を示す図である。 Ｚ値とサテライト発生速度との関係についての実験結果を示す図である。 Ｚ値とサテライト発生速度との関係を示す図である。 Ｚ値とサテライト発生速度および着弾精度との関係をまとめた図である。 Ｚ値、インク濃度およびインク粘度ηの関係を示す図である。 本発明の一態様に係る有機表示パネルの各層の積層状態を示す模式図である。 本発明の一態様に係るインクジェット装置の概略構成を示す図である。 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。 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。 本発明の一態様に係る有機表示装置等を示す斜視図である。 本発明の一態様に係る表示装置の全体構成を示す図である。 本発明の一態様に係る有機発光装置を示す図である。
以下、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法、有機表示パネル、有機発光装置、機能層の形成方法、インク、基板、有機発光素子、有機表示装置および、インクジェット装置について、図面を参照しながら説明する。
［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法は、機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを準備し、前記インクを、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、第１電極を含む下地層が形成された基板を準備する第２工程と、前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板の前記下地層上に前記インク液滴を着弾させる第３工程と、前記インク液滴を乾燥させ、前記機能層を形成する第４工程と、前記機能層の上方に、第２電極を形成する第５工程と、
を有し、前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、上記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、上記[数２]の数値範囲を満たし、前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、上記[数３]の関係式を満たすように設定する、ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法の特定の局面では、前記Ｚの値は、５以上１０以下であり、前記吐出速度Ｖは、３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下である。
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法の特定の局面では、前記インクの密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、前記インクの表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、前記インクの粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下であり、前記インクジェット装置のノズル径ｒは、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下である。
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法の特定の局面では、前記第２工程は、画素部に対応する開口を備え、隣り合う画素部を区画する複数の隔壁を前記下地層の上方に有する基板を準備し、前記第３工程は、前記基板の前記隔壁間の開口に面する下地層上に、前記インク液滴を着弾させる。
本発明の一態様に係る有機表示パネルは、上記有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた。
本発明の一態様に係る有機発光装置は、上記有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた。
本発明の一態様に係る有機表示装置は、上記有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた。
本発明の一態様に係る機能層の形成方法は、機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを準備し、前記インクを、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、前記機能層を形成するための基板を準備する第２工程と、前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板上に前記インク液滴を着弾させる第３工程と、前記インク液滴を乾燥させ、前記機能層を形成する第４工程と、を有し、前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、上記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、上記[数２]の数値範囲を満たし、前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、上記[数３]の関係式を満たすように設定する、ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る機能層の形成方法の特定の局面では、前記Ｚの値は、５以上１０以下であり、前記吐出速度Ｖは、３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下である。
本発明の一態様に係る機能層の形成方法の特定の局面では、前記インクの密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、前記インクの表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、前記インクの粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下であり、前記インクジェット装置のノズル径ｒは、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下である。
本発明の一態様に係るインクは、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置を用いて吐出され、基板上に着弾して乾燥させられて機能層を構成するためのインクであって、前記機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含み、その密度ρ(ｇ/ｍ３)、その表面張力γ(ｍＮ・ｍ)およびその粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、上記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記インクジェット装置から上記[数２]の数値範囲を満たす吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)で吐出され、前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)に対して、前記Ｚの値が上記［数３]の関係式を満たす。
本発明の一態様に係るインクの特定の局面では、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、溶媒とを含み、第１電極を含む下地層が形成された有機発光素子用基板における、前記下地層上に着弾して乾燥され、前記第１電極と、前記下地層に対向する第２電極との間において有機発光素子の機能層を構成するためのインクである。
本発明の一態様に係るインクの特定の局面では、前記密度ρ(ｇ/ｍ3)、前記表面張力γ(ｍＮ・ｍ)、および、前記粘度η(ｍＰａ・ｓ)は前記吐出速度Ｖが３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下において、前記Ｚの値が５以上１０以下を満たすように設定されている。
本発明の一態様に係るインクの特定の局面では、前記インクジェット装置のノズル径ｒが、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下において、前記密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、前記表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、前記粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下である。
本発明の一態様に係る基板は、上記インクを用いて製造された、機能層を有する。
本発明の一態様に係る有機発光素子は、上記インクを用いて製造された、機能層を有する。
本発明の一態様に係る有機表示パネルは、上記インクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える。
本発明の一態様に係る有機発光装置は、上記インクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える。
本発明の一態様に係る有機表示装置は、上記インクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える。
本発明の一態様に係るインクジェット装置は、機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを収容し、前記インクをインク吐出ノズルから吐出し、基板上に着弾させて機能層を形成するためのインクジェット装置であって、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)は、前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ3)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)、および、粘度η(ｍＰａ・ｓ)に対して、上記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、前記インクを吐出する吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)は、上記[数２]の数値範囲を満たし、さらに、前記Ｚの値に対して、上記[数３]の関係式を満たす。
本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記インクの機能性材料は、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料であり、前記インクを吐出し、前記インクを第１電極を含む下地層が形成された有機発光素子用基板における前記下地層上に着弾させ、前記第１電極と、前記下地層に対向する第２電極との間において前記有機発光素子の前記機能層を形成するためのインクジェット装置である。
本発明の一態様に係る基板は、上記インクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する。
本発明の一態様に係る有機発光素子は、上記インクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する。
本発明の一態様に係る有機表示パネルは、上記インクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える。
本発明の一態様に係る有機発光装置は、上記インクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える。
本発明の一態様に係る有機表示装置は、上記インクジェット装置を用いて形成された、機能層を有する有機発光素子を備える。
［本発明に至った経緯］
発明者は、好適な飛翔特性となる条件を簡単かつ正確に推測できる技術を、以下に説明する実験・考察を経て完成させた。
（飛翔特性をコントロールするための変数の検討）
まず、好適な飛翔特性となる条件を簡単かつ正確に推測するために、どのような変数で飛翔特性をコントロールすれば良いのかを検討するにあたって、インクの挙動に影響を与える３種類の物理的な力(粘性抵抗、慣性力、表面張力)に着眼して考察を行なった。
図１は、インク液滴の飛翔特性に影響する３つの力を説明するための図である。図１に示すように、インク液滴の飛翔特性は、粘性抵抗、慣性力、表面張力の３つの力のバランスによって決まる。
粘性抵抗は、下記[式１]に示すように、インク粘度η、インク液滴径ｒ’および吐出速度Ｖにより決まる。
粘性力＝η・ｒ・ｖ …[式１]
慣性力は、下記[式２]に示すように、インク密度ρ、インク液滴径ｒ’、吐出速度Ｖにより定まる。
慣性力＝ρ・ｒ２・ｖ２ …[式２]
表面張力は、下記[式３]に示すように、インク表面張力γ、インク液滴径ｒ’により定まる。
表面張力＝γ・ｒ …[式３]
総括すると、インク液滴の飛翔特性に影響を与える要因としては、インク密度ρ、インク表面張力γ、インク粘度η、インク液滴径ｒ’および吐出速度Ｖの５つが挙げられる。これら５つの要因のうち、インク密度ρ、インク表面張力γ、インク粘度ηおよびインク液滴径ｒ’の４つの要因は、インク物性に関する要因であり、吐出速度Ｖだけがインク物性以外の要因である。これら要因の全てを変数とすると、変数が５つにもなり、しかもそれらは相互関係が不明であるため、飛翔特性のコントロールが非常に困難である。
そこで、発明者は、飛翔特性をコントロールし易くするために、変数を減らすことを考え、レイノルズ数 (Reynolds number)Ｎｒｅ、ウェーバー数（Weber number）Ｎｗｅ、および、オーネゾルゲ数Ｏｈに着目した。
レイノルズ数 Ｎｒｅとは、慣性力と粘性力との比で定義される無次元数であり、流体力学において「流れ」の性質を調べるために利用される値である。本願ではインク液滴の直進性に主として関与すると考えられる。レイノルズ数Ｎｒｅは、下記[式４]に示すように、慣性力と粘性力の比で表される。
レイノルズ数Ｎｒｅ＝慣性力／粘性力＝ｖ・ｒ・ρ／η …[式４]
ウェーバー数Ｎｗｅとは、二相流を扱う際に重要な無次元数であり、液滴が気流中を流れる場合の変形挙動や、液滴の界面の安定性問題の整理に利用される値である。本願ではインク液滴の分裂性に主として関与すると考えられる。ウェーバー数Ｎｗｅは、下記[式５]に示すように、慣性力と表面張力との比で表される。
ウェーバー数Ｎｗｅ＝慣性力／表面張力＝ｖ２・ｒ・ρ／γ …[式５]
オーネゾルゲ数（Ohnesorge number）Ｏｈとは、粘性力と、慣性力および表面張力との関係を示す無次元数である。オーネゾルゲ数Ｏｈは、下記[式６]に示すように、レイノルズ数Ｎｒｅとウェーバー数Ｎｗｅとの比で表される。
オーネゾルゲ数Ｏｈ＝（ウェーバー数Ｎｗｅ）１／２／レイノルズ数Ｎｒｅ …[式６]
ここで、上記[式６]に[式４]および[式５]を代入すれば、下記[式７]に示すように、粘性抵抗、慣性力、表面張力の３つの力のバランスを、インク物性に関するインク密度ρ、インク表面張力γ、インク粘度ηおよびインク液滴径ｒ’の４つの要因だけで表すことが可能になり、インク物性以外の要因である吐出速度Ｖを打ち消すことができる。さらに、インク物性に関する４つの要因は、オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数であるＺ値でひとまとめに表すことができる。
Ｚ＝１／オーネゾルゲ数Ｏｈ
＝レイノルズ数Ｎｒｅ／（ウェーバー数Ｎｗｅ）１／２
＝（慣性力／粘性力）／（慣性力／表面張力）１／２
＝（ｖ・ｒ・ρ／η）／（ｖ２・ｒ・ρ／γ）１／２
＝（ｒ・ρ・γ）１／２／η …[式７]
このように、飛翔特性に影響を及ぼす要因を、インク物性に関する要因と、インク物性以外の要因とに分け、さらに、インク物性に関する要因をひとまとめにしたＺ値を１つの変数として扱えば、飛翔特性のコントロールが非常に容易である。
以上の考察により、インク物性に関する要因であるＺ値、および、インク物性以外の要因である吐出速度Ｖの２つの変数によって、飛翔特性をコントロールするとの着想に至った。そこで、Ｚ値と飛翔特性との相関性、および、吐出速度Ｖと飛翔特性との相関性を、それぞれ実験確認することにした。Ｚ値および吐出速度Ｖはそれぞれ独立した値であるため、Ｚ値と飛翔特性との相関性、および、吐出速度Ｖと飛翔特性との相関性は、別個に見極められるとの目論見であった。
（Ｚ値とインク液滴の直進性との相関性）
飛翔特性が好適だと言えるためには、インク液滴の直進性が良好でなければならない。直進性が良好であるとは、インクジェット装置から吐出されたインク液滴が真っ直ぐに目的の位置まで到達することを意味する。直進性は、例えばインク液滴の着弾精度を測定して評価することができる。
図２は、インク液滴の着弾精度を説明するための図である。図２を用いてインク液滴の着弾精度について説明する。
インクジェット装置を用いて塗布法によりインクを塗布する場合、一般的には、基板の上方にインクジェットヘッドを配置し、インク吐出ノズルから下方に向けてインク液滴を吐出する。このときの基板とインクジェットヘッドとの距離は、例えば約５００(μｍ)である。
基板は、発光層形成領域（画素部）を区画する複数のバンク（隔壁）を上面に有する。発光層形成領域は例えば幅が約６０(μｍ)、バンクは例えば幅が約３０(μｍ)、厚みが約１(μｍ)である。一方、インク吐出ノズルは例えばノズル径ｒ（直径）が約２０(μｍ)であり、そこから吐出されるインク液滴はインク液滴径ｒ’が約２４(μｍ)である。インク吐出ノズルの位置精度は±約８(μｍ)であるため、発光層形成領域内にインク液滴全体を着弾させるためには、±１０(μｍ)以下の誤差でインク液滴を吐出することが好ましい。以上のことから、誤差が±１０(μｍ)以下の場合、すなわち着弾精度が２０(μｍ)以下の場合に、直進性が良好であると判断することにした。
図３は、Ｚ値と着弾精度との関係についての実験結果を示す図である。インクを構成する機能性材料および溶媒、インクの濃度（インクに対する機能性材料の濃度）、インク粘度η、インク表面張力γおよびインク密度ρ、インク吐出ノズルのノズル径ｒを表に示すような水準で変化させてＺ値を制御し、図２を用いて説明した条件でインク液滴を吐出させ、着弾精度を測定し、標準偏差６σで評価した。インク液滴径ｒ’は、インク吐出ノズルのノズル径ｒに依存するので、インク液滴径ｒ’の代わりとしてノズル径ｒを用いた。
実験は、重量平均分子量が３４００００（本願の図中においては、省略して「３４０ｋ」と記載している）以上４０００００以下（本願の図中においては、省略して「４００ｋ」と記載している）以下の機能性材料を用いたインクについての評価を得るために、重量平均分子量が３４００００の機能性材料を用いたインク、および、重量平均分子量が４０００００の機能性材料を用いたインクで行なった。
なお、図３の溶媒の欄において、「Ｃ」はシクロヘキシルベンゼンを意味し、「Ｍ」はメトキシトルエンを意味する。
例えば、Ｎｏ．１の条件の場合、着弾精度は１１．２（μｍ）であり、２０（μｍ）以下であったため、良好な直進性を得られる可能性があるとして「○」と判定した。一方、例えば、Ｎｏ．６は着弾精度が３０．８（μｍ）であり、２０（μｍ）を超えていたため、良好な直進性を得られる可能性がないとして「×」と判定した。
図４は、Ｚ値と着弾精度との関係を示す図である。図４に示すように、Ｘ軸にＺ値をとり、Ｙ軸に着弾精度をとったＸＹ座標上に図３に示された実験データＮo．１〜Ｎｏ.１２をプロットすると、Ｚ値とサテライト発生速度とに相関関係があることがわかる。また、Ｚ値が小さくなるほど着弾精度は悪化し、Ｚ値が３未満の場合に着弾精度が２０(μｍ)を超えることがわかる。以上のことから、Ｚ値の下限を３と定めた。さらに、図４に示す近似曲線の傾きから明らかなように、良好かつ安定的な着弾精度の点から、Ｚ値は５以上が好ましいと考えられる。
なお、Ｚ値が小さくなると着弾精度が悪化する原因として、例えば、インク粘度ηが高い場合は、インク吐出ノズルからのインク液滴の切れが悪いため、リガメントが長くなって着弾精度が悪化すると考えられる。逆にインク粘度ηが低いと、インク液滴の切れが良いためリガメントは短くなって着弾精度は良好になると考えられる。
（吐出速度Ｖとインク液滴の直進性との相関性）
吐出速度Ｖと飛翔特性との相関性の検討は、吐出速度Ｖとインク液滴の直進性（着弾精度）との関係を調べることにより行なった。測定用のインクは、機能性材料としてＦ８−Ｆ６を用い、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン、メトキシトルエン、１−ノナノール、ジメチルフタレート、アセトフェノン、キシレンのいずれかを用いた。そして、各種インクをインク吐出ノズルから種々の吐出速度Ｖで吐出させ、それらの着弾精度を測定し、標準偏差６σで評価した。なお、吐出速度Ｖとして、インクジェット評価装置Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ（株式会社アルバック製）を用いて、インクジェットヘッド先端から０．５ｍｍの液滴の速度を測定した。
図５は、吐出速度Ｖと着弾精度との関係を示す図である。測定の結果、図５に示すような結果が得られた。これにより、吐出速度Ｖと着弾精度との間には相関性があり、吐出速度Ｖが所定の速度以上であれば着弾精度が良好であることが分かった。これは、吐出速度Ｖが遅いほどインク液滴が気流に流され易く、吐出速度Ｖが速いと気流に流され難いからだと考えられる。吐出速度Ｖが３(ｍ／ｓ)以上であれば、多少の誤差を考慮にいれても着弾精度が許容限界の２０(μｍ)を超えることがないことが分かったため、吐出速度Ｖの下限を３(ｍ／ｓ)と定めた。
なお、溶媒の種類は、吐出速度Ｖと着弾精度との関係に大きく影響しないことも分かった。
図６は、吐出速度Ｖと吐出速度バラツキとの関係を示す図である。図６に示すグラフでは、Ｘ軸に吐出速度Ｖをとり、Ｙ軸に吐出速度の標準偏差を吐出速度Ｖの平均値で除した値をとっている。図６に示すように、吐出速度Ｖを３(ｍ／ｓ)以上、５(ｍ／ｓ)以下とすれば、Ｙ軸の値は２（％）以下であり気流の影響を受け難いと考えられるため、吐出速度Ｖは３(ｍ／ｓ)以上、５(ｍ／ｓ)以下がより好適であると言える。
（吐出速度Ｖとインク液滴の分裂性との相関性）
ところで、上記実験において、吐出速度Ｖを大きくしていくと、インクが分裂してサテライトが発生し、飛翔特性を損なうことがわかった。インク液滴の飛翔特性が好適だと言えるためには、分裂性も良好でなければならない。インク液滴の分裂性が良好であるとは、インク液滴が分裂しないことを意味する。
図７は、インク液滴の分裂の態様を説明するための図である。インク液滴の分裂の一態様として、インク液滴が少数の小滴に分裂する場合が挙がられる。図７（ａ）に示す例では、２つの小滴Ａ，Ｂに分裂している。このようにインク液滴が分裂すると、いずれの小滴が主滴であるの判定できないため吐出作業の管理が不能になる。また、インク液滴の分裂の他の態様として、インク液滴が主滴と複数のサテライト(主滴から分裂した小滴を意味する)とに分裂する場合が挙げられる。図７（ｂ）に示す例では、主滴Ｃと、複数のサテライトＤとに分裂している。このようにインク液滴が分裂すると、サテライトが目的外の発光層形成領域に着弾するおそれがある。以上のようなことから、分裂が生じなかった場合に分裂性が良好だと判断した。
なお、インク液滴の分裂の態様を視覚的に理解し易いように、図７（ａ）に示す画像の模式図を図７（ｃ）に、図７（ｂ）に示す画像の模式図を図７（ｄ）に、それぞれ示している。
分裂性は次のような方法で評価した。分裂性は、インク液滴の飛翔観測を行い、分裂の有無を確認し評価した。飛翔観測は、例えば、インクジェット評価装置Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ（株式会社アルバック製）を用いて、吐出後の液滴形状を分解能１（ｕｓｅｃ）で観察して行なった。
吐出速度Ｖが６(ｍ／ｓ)を超えるとサテライトが発生して着弾精度を正確に測定できなかったため、吐出速度Ｖの上限を６(ｍ／ｓ)と定めた。
吐出速度Ｖと飛翔特性との相関性についてまとめると、吐出速度Ｖが遅いと、分裂性は良好である（分裂しづらいという意味である）が直進性は良好でない。一方、吐出速度Ｖが速いと、直進性は良好であるが分裂性は良好でない（分裂しやすいという意味である）。吐出速度Ｖの好適な範囲は、３(ｍ／ｓ)以上、６(ｍ／ｓ)以下である。このように、飛翔特性に関し、直進性と共に、分裂性(サテライト防止)が重要であるとの知見を得た。
（Ｚ値とインク液滴の分裂性との相関性）
当初の考察からすれば、Ｚ値および吐出速度Ｖのそれぞれの変数について実験確認をおこない、相関性を示す関係式が得られれば、飛翔特性をコントロールするのに十分だと思われた。しかしながら、インク液滴の分裂性の点から、吐出速度Ｖに上限値が存在することが判明したことより、Ｚ値とインク液滴の分裂性との間にも何らかの相関性が存在すると推測し、さらに検討を進めた。
先ずは、重量平均分子量を問わずに、Ｚ値とサテライト発生速度との相関性について大まかに検討した。サテライト発生速度とは、その速度以上の速度にするとサテライトが発生してしまう速度であり、各インク液滴のＺ値に対して定まる良好な飛翔特性を得るための上限を定める速度である。
図８は、Ｚ値とサテライト発生速度との関係を示す図である。図９は、図８における領域Ｉでのインク液滴の態様を示す図である。図１０は、図８における領域IIでのインク液滴の態様を示す図である。図１１は、図８における領域IIIでのインク液滴の態様を示す図である。
なお、インク粘度ηは、粘度計ＡＲ−Ｇ２（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して測定した。インク表面張力γは、表面張力計ＤＳＡ１００（ＫＲＵＳＳ製）を使用して測定した。インク密度ρは、比重より計算した（機能性材料は濃度が低いため比重は１と仮定）。
図８に示すように、Ｚ値とサテライト発生速度との間には相関性がみられた。なお、図８における領域Ｉでは、図９（ａ）に示すように、インク粘度ηが約１５(ｍＰａ・ｓ)の場合も、インク粘度ηが約１(ｍＰａ・ｓ)の場合も、サテライトが発生せず、インク液滴が１滴ずつ吐出される正常な状態であった。図８における領域IIでは、図１０（ａ）に示すように、インク粘度ηが約１５(ｍＰａ・ｓ)の場合は，インク液滴のリガメント（インクの尾曳き現象を意味する）が長くなって分裂が生じたが、インク粘度ηが約１(ｍＰａ・ｓ)の場合は生じなかった。図８における領域IIIでは、図１１（ａ）に示すように、インク粘度ηが約１５(ｍＰａ・ｓ)の場合も、インク粘度ηが約１(ｍＰａ・ｓ)の場合も、サテライトが発生した。
なお、インク液滴の分裂の態様を視覚的に理解し易いように、図９（ａ）に示す画像の模式図を図９（ｂ）に、図１０（ａ）に示す画像の模式図を図１０（ｂ）に、図１１（ａ）に示す画像の模式図を図１１（ｂ）に、それぞれ示している。
次に、Ｚ値とサテライト発生速度との相関性について詳細に検討した。インクを構成する機能性材料および溶媒、インク濃度（インク中の機能性材料の割合）、インク粘度η、インク表面張力γ、インク密度ρ、ノズル径ｒを表に示すような水準で変化させてＺ値を制御し、図２を用いて説明した条件でインク液滴を吐出させ、サテライトが発生する吐出速度Ｖを測定した。インク液滴径ｒ’は、インク吐出ノズルのノズル径ｒに依存するので、インク液滴径ｒ’の代わりとしてノズル径ｒを用いた。
実験は、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下の機能性材料を用いたインクについての評価を得るために、重量平均分子量が３４００００の機能性材料を用いたインク、および、重量平均分子量が４０００００の機能性材料を用いたインクで行なった。
図１２は、Ｚ値とサテライト発生速度との関係についての実験結果を示す図である。図１２において、例えば、Ｎｏ．１３のＺ値が８．５の場合は、吐出速度Ｖが５．６(ｍ／ｓ)以上になるとサテライトが発生した。また、例えば、Ｎｏ．１４のＺ値が７．０の場合は、吐出速度Ｖが５．７(ｍ／ｓ)以上になるとサテライトが発生した。
ところで、前述したように、着弾精度を２０（μｍ）以下にするためには吐出速度Ｖが３(ｍ／ｓ)以上であることが好ましい。したがって、サテライト発生速度は３．０(ｍ／ｓ)を超えていることが好ましい。なぜなら、サテライト発生速度が３．０(ｍ／ｓ)以下の場合、吐出速度Ｖをどのようにコントロールしたとしても、直進性と分裂性の両方が良好な条件は得られないからである。
図１２に示すＮｏ．１３〜Ｎｏ．１８は、全てサテライト発生速度が３．０(ｍ／ｓ)を超えており、いずれも良好な分裂性が得られる可能性があるため、分裂性を「○」と判定した。なお、図１２の溶媒の欄において、「Ｃ」はシクロヘキシルベンゼンを意味し、「Ｍ」はメトキシトルエンを意味する。
図１３は、Ｚ値とサテライト発生速度との関係を示す図である。図１３に示すように、Ｘ軸にＺ値をとり、Ｙ軸にサテライト発生速度をとったＸＹ座標上に、図１２に示した実験データＮo．１３〜Ｎｏ.１８をプロットし、回帰分析すると、下記の[式８]に示すような回帰式が得られ、Ｚ値とサテライト発生速度とに相関関係があることがわかった。したがって、Ｚ値よりサテライトが発生する速度を見積もることが可能である。
ｙ＝−０．９５Ｌｎ（ｘ）＋７．６３ …[式８]
図１３のグラフにおいて回帰線よりも下側の領域がサテライトの発生しない領域である。そして、Ｚ値が１００を超えた場合にサテライト発生速度が３．０(ｍ／ｓ)未満になることが分かる。しかしながら、Ｚ値が３０を超えるインクは存在し難いと考えられるため、Ｚ値の上限値は３０と定めた。
（まとめ）
以上のように、インク液滴の分裂性は、吐出速度Ｖのみに依存する訳ではなく、吐出速度ＶとＺ値の両方の変数に依存しており、それ故、インク液滴の分裂性を良好にするためには、Ｚ値と吐出速度Ｖとが所定の関係を満たすことが重要であることが判明した。
このように、検討当初は独立的に規定できると想定していたＺ値と吐出速度Ｖとの間に、想定外であった相関関係が存在することを究明できたことにより、本発明に到達し得た。
図１４は、Ｚ値とサテライト発生速度（図１３）および着弾精度（図４）との関係をまとめた図である。図１４に示すグラフにおいてハッチングで示す領域が、Ｚ値に関して、着弾精度が良好かつサテライトが発生しない領域、すなわち良好な飛翔特性が得られる領域である。インク粘度を高くするなどしてＺ値を大きくすると分裂性は良好になる（分裂しづらいという意味である）が直進性は悪くなる。一方、Ｚ値を小さくすると分裂性は悪くなる（分裂し易いという意味である）が直進性は良好になる。
以上のように、発明者は、インク液滴の飛翔特性をＺ値で制御できることを実証し、インク液滴の飛翔特性とＺ値との間に相関が見られることを実験により実証した。すなわち、インクの粘度η、表面張力γおよび密度ρ、並びに、インク吐出ノズルのノズル径ｒで定まるインク液滴のＺ値と、インク液滴の飛翔特性との関係を一般化することで、使用するインクジェットヘッドに応じて良好な飛翔特性が得られるインク物性を予想可能にし、インク液滴の飛翔特性をコントロールすることに成功した。これにより、インク開発や吐出評価の負担を低減させることが可能になった。
さらに、吐出速度Ｖを規定することにより飛翔特性との関係をより正確に捉えることが可能となった。そのため、インクジェット装置のインク吐出ノズルに合わせた最適なインク設計が可能となった。そして、Ｚ値および吐出速度Ｖを上記[数１]〜[数３]を満たすようにコントロールすれば好適な飛翔特性が得られるとの見地を得た。なお、Ｚ値が５以上１０以下である場合は、より好適な飛翔特性が得られる。
［インク］
本発明の一態様に係るインクは、機能層を構成する機能性材料と、当該機能性材料を溶解する溶媒とを含み、インクジェット装置を用いたインクジェット法（液滴吐出法）に適したインク物性を有する。そのようなインク物性としては、図３および図１２から分かるように、インク密度ρは９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下、インク表面張力γは３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下、インク粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下であることが好適である。その場合、インクジェット装置のインク吐出ノズルのノズル径ｒは、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下であることが好適である。
機能性材料としては、具体的には、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）が好適である。Ｆ８−Ｆ６以外には、Ｆ８、Ｆ６等のＦ８−Ｆ６以外のフルオレン化合物、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との鎖体、オキシン金属錯体、希土類錯体等が挙げられる（特開平５−１６３４８８号公報参照）。これら化合物や錯体は、単独で用いても良いし、複数を混合して用いても良い。
本願では、Ｚ値と飛翔特性との相関性、および、吐出速度Ｖと飛翔特性との相関性に関する上記全ての実験を、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下の機能性材料を用いて行なっている。重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料は、例えば、ホール輸送層を形成するためのインク用として好適である。ホール輸送層の膜厚は、例えば５〜３０（ｎｍ）であるが、そのような膜厚設計に適したインク濃度のインクを得るためには、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下の機能性材料を用いることが好ましい。
図１５は、Ｚ値、インク濃度およびインク粘度ηの関係を示す図である。図１５に示すＺ値、インク濃度およびインク粘度ηは、機能性材料としてＦ８−Ｆ６を用い、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンとメトキシトルエンの混合溶媒（混合比８：２）を用いた場合の値である。機能性材料の重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下の場合、インク濃度（ｗｔ／ｖｏｌ）は０．１（％）以上０．５（％）以下が好適範囲であり、インク粘度ηは３．５(ｍＰａ・ｓ)以上８．０(ｍＰａ・ｓ)以下が好適範囲であり、Ｚ値は３．０以上７．５以下が好適範囲である。
溶媒は、機能性材料がＦ８−Ｆ６である場合には、シクロヘキシルベンゼン、メトキシトルエン、メチルナフタレン、キシレン等が好適である。なお、溶媒は、機能性材料を溶解可能であればよく、単独の溶媒でも、複数の溶媒を混合したものでも良い。
［有機表示パネル、有機発光素子および基板］
図１６は、本発明の一態様に係る有機表示パネルの各層の積層状態を示す模式図である。図１６に示すように、本発明の一態様に係る有機表示パネル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。
有機発光素子１１１は、ＲＧＢの各ピクセルがマトリックス状またはライン状に配置されてなるトップエミッション型の有機発光素子であり、各ピクセルはＴＦＴ基板１上に各層を積層した積層構造となっている。
ＴＦＴ基板１上には、第１電極を構成する第１アノード電極２および第２アノード電極３がマトリックス状またはライン状に形成されており、それらアノード電極２，３上にホール注入層４が積層されており、さらにホール注入層４上にはピクセルを規定するバンク５が形成されている。
本発明の一態様に係る基板１１は、ＴＦＴ基板１、アノード電極２，３、および、バンク５で構成され、画素部に対応する開口１２を備え、隣り合う画素部を区画する複数のバンク５はアノード電極２，３の上方に形成されている。
バンク５で規定された領域内にホール輸送層６および有機発光層７がこの順で積層されている。さらに、有機発光層７の上には、電子輸送層８、第２電極であるカソード電極９、および封止層１０が、それぞれバンク５で規定された領域を超えて隣のピクセルのものと連続するように形成されている。
バンク５で規定された領域は、ホール注入層４、ホール輸送層６、有機発光層（機能層）７および電子輸送層８がその順で積層された多層積層構造となっている。
なお、多層積層構造には電子注入層等の他の層が含まれていても良い。多層積層構造の代表的な構成としては、（１）ホール注入層／有機発光層、（２）ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層、（３）ホール注入層／有機発光層／電子注入層、（４）ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／電子注入層、（５）ホール注入層／有機発光層／ホール阻止層／電子注入層、（６）ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／ホール阻止層／電子注入層、（７）有機発光層／ホール阻止層／電子注入層、（８）有機発光層／電子注入層等の素子構成が挙げられる。
ＴＦＴ基板１は、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、又はアルミナ等の絶縁性材料からなるベース基板上に、アモルファスＴＦＴ（ＥＬ素子ドライブ回路）が形成されたものである。
第１アノード電極２は、例えば、Ａｇ（銀）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、またはＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等で形成されている。トップエミッション型の有機発光素子の場合は、光反射性の材料で形成されていることが好適である。
第２アノード電極３は、第１アノード電極２およびホール注入層４の間に介在し、各層間の接合性を良好にする機能を有する。
ホール注入層４は、例えば、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物等の金属化合物で形成されていることが好適である。ホール注入層４が金属酸化物で形成されている場合は、ホールの注入が容易になるため、有機発光層７内で電子が有効に発光に寄与し良好な発光特性を得ることができる。金属酸化物としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｔｈ（トリウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）、およびＬａ（ランタン）からＬｕ（ルテチウム）までのいわゆる希土類元素等の酸化物が挙げられる。なかでも、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＣｕＯ（酸化銅）、およびＳｉＯ（酸化シリコン）は、特に長寿命化に有効である。
バンク５は、例えば、樹脂等の有機材料またはガラス等の無機材料で形成されていることが好適である。有機材料の例には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、無機材料の例には、ＳｉＯ２（シリコンオキサイド）、Ｓｉ３Ｎ４（シリコンナイトライド）等が挙げられる。バンク５は、有機溶剤耐性を有することが好ましく、また可視光をある適度透過させることが好ましく、さらに絶縁性を有することが好ましく、加えてエッチング処理やベーク処理等がされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好適である。
なお、バンク５は、ピクセルバンクであっても、ラインバンクであっても良い。ピクセルバンクの場合、ピクセルごと有機発光層７の全周を囲繞するようにバンク５が形成される。一方、ラインバンクの場合、複数のピクセルを列ごとまたは行ごとに区切るようにバンク５が形成され、バンク５は有機発光層７の行方向両側または列方向両側だけに存在し、有機発光層７は同列または同行のものが連続した構成となる。
ホール輸送層６は、アノード電極２，３から注入されたホールを有機発光層７へ輸送する機能を有し、例えば、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）や、その誘導体（共重合体など）で形成されていることが好適である。
有機発光層７は、電界発光現象を利用して発光する機能を有し、例えば、本発明の一態様に係るインクに含まれる機能性材料で構成されていることが好適である。
電子輸送層８は、カソード電極９から注入された電子を有機発光層７へ輸送する機能を有し、例えば、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、またはこれらの混合物等で形成されていることが好適である。
カソード電極９は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等で形成される。トップエミッション型の有機発光素子の場合は、光透過性の材料で形成されることが好適である。
封止層１０は、有機発光層７等が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の材料で形成される。トップエミッション型の有機発光素子の場合は、光透過性の材料で形成されることが好適である。
以上の構成からなる有機発光素子１１１および有機表示パネル１１０は、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法を利用して製造されているため、発光特性が良好である。
［インクジェット装置および有機発光素子の製造方法］
図１７〜図１９に基づいて、本発明の一態様に係るインクジェット装置および有機発光素子の製造方法を説明する。図１７は、本発明の一態様に係るインクジェット装置の概略構成を示す図である。図１８および図１９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。
本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法は第１〜第５の工程を有する。
第１工程では、本発明の一態様に係るインクを準備し、このインクを、図１７に示すように、本発明の一態様に係るインクジェット装置２０の共通インク室２１に充填する。なお、インクには機能性材料２２が含まれている。
共通インク室２１内のインクは、インク共有路２３を経て圧力発生室２４に輸送される。圧力発生室２４を構成する壁体の一部は振動板２５によって構成されており、振動板２５をヒーター２６で加熱し、当該振動板２５を矢印の方向に振動させると、圧力発生室２４が収縮・膨張する。インクは、圧力発生室２４の収縮・膨張により発生する圧力によって、インク吐出ノズル２７からインク液滴２８として吐出される。
第２工程では、第１電極２，３を含む下地層が形成された、有機発光層７を形成するための基板１１を準備する。
具体的には、まず、図１８（ａ）に示すような上面が保護レジストで保護されたＴＦＴ基板１を準備する。
次に、図１８（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１を覆っている保護レジストを剥離し、ＴＦＴ基板１上に、有機樹脂をスピンコートし、ＰＲ／ＰＥ（フォトレジスト／フォトエッチングでパターニングすることによって、図１８（ｃ）に示すように、平坦化膜１ａ（例えば厚さ４μｍ）を形成する。
次に、図１８（ｄ）に示すように、平坦化膜１ａ上に第１アノード電極２を形成する。第１アノード電極２は、例えば、スパッタリングによりＡＰＣで薄膜を形成し、当該薄膜をＰＲ／ＰＥでマトリックス状にパターニングすることによって形成する（例えば厚さ１５０ｎｍ）。なお、第１アノード電極２は真空蒸着等で形成しても良い。
次に、図１８（ｅ）に示すように、第２アノード電極３をマトリックス状に形成する。第２アノード電極３は、例えばプラズマ蒸着法でＩＴＯ薄膜を形成し、当該ＩＴＯ薄膜をＰＲ／ＰＥによりパターニングすることにより形成する（例えば厚さ１１０ｎｍ）。
次に、図１８（ｆ）に示すように、第２アノード電極３の上からホール注入層４を形成する。ホール注入層４は、ホール注入機能を果たす材料をスパッタリングし、ＰＲ／ＰＥによりパターニングすることで形成する（例えば厚さ４０ｎｍ）。なお、ホール注入層４は、アノード電極３上だけでなく、ＴＦＴ基板１の上面全体に亘って形成する。
次に、図１８（ｇ）に示すように、ホール注入層４上にバンク５を形成する。ホール注入層４上においてバンク５を形成する領域は、隣り合う発光層形成領域どうしの境界に相当する領域である。バンク５は、ホール注入層４上の全体を覆うようにバンク材料層を形成し、形成したバンク材料層の一部をＰＲ／ＰＥで除去することによって形成する（例えば厚さ１μｍ）。なお、バンク５は、縦方向にだけ伸長するストライプ状のラインバンクであっても良いし、縦と横に伸長し平面形状が井桁状のピクセルバンクであっても良い。
次に、図１９（ａ）に示すように、バンク５間の凹部に、ホール輸送層の材料を含むインクを充填し、乾燥させることによって、ホール輸送層６を形成する（例えば厚さ２０ｎｍ）。
第３工程では、図１９（ｂ）に示すように、インクジェット装置２０を基板１１の上方に配置し、インクジェット装置２０からインクをインク液滴として吐出させ、バンク５間の開口１２に面するホール注入層４上にインク液滴を着弾させる。
第４工程では、充填したインク液滴を減圧下で乾燥させ、ベークすることによって、有機発光層７を形成する（例えば厚さ６０ｎｍ〜９０ｎｍ）。
次に、図１９（ｃ）に示すように、バンク５および有機発光層７を覆うように、ＥＴＬ蒸着で電子輸送層８を形成する（厚さ２０ｎｍ）。
第５工程では、図１９（ｄ）に示すように、有機発光層７の上方に、例えば光透過性の材料をプラズマ蒸着することによって、第１電極２，３と異なる極性を有する第２電極９を形成する（厚さ１００ｎｍ）。
次に、図１９（ｅ）に示すように、カソード電極９の上からＣＶＤで封止層１０を形成する（厚さ１μｍ）。
以上で、トップエミッション型の有機発光素子が作製される。
［有機表示装置］
図２０は、本発明の一態様に係る有機表示装置等を示す斜視図である。図２０に示すように、本発明の一態様に係る表示装置１００は、Ｒ、Ｇ、又はＢの光を出射する各ピクセルが行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されてなる有機ＥＬディスプレイであって、各ピクセルが本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子で構成されている。
図２１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２１に示すように、有機表示装置１００は、本発明の一態様に係る有機表示パネル１１０と、これに接続された駆動制御部１２０とを備える。駆動制御部１２０は、４つの駆動回路１２１〜１２４と制御回路１２５とから構成されている。なお、実際の有機表示装置１００では、有機表示パネル１１０に対する駆動制御部１２０の配置や接続関係については、これに限られない。
以上の構成からなる有機表示装置１００は、発光特性が良好な有機発光素子を用いているため画質が優れている。
[有機発光装置]
図２２は、本発明の一態様に係る有機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２２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。
以上の構成からなる有機発光装置２００は、発光特性が良好な有機発光素子を用いているため画質が優れている。
[変形例]
以上、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法、有機表示パネル、有機発光装置、機能層の形成方法、インク、基板、有機発光素子、有機表示装置および、インクジェット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。
例えば、本発明の一態様に係る有機発光素子用インクは、ホール輸送層を形成するためのインクに限定されず、有機発光層、電子輸送層、ホール注入層、電子注入層などホール輸送層以外の機能層を形成するためのインクであっても良い。
また、本発明の一態様に係る有機発光素子は、トップエミッション型に限定されず、ボトムエミッション型であっても良い。
また、本発明の一態様に係る有機表示パネルについて、上記実施の形態では、有機発光層の発光色については言及しなかったが、単色表示に限らず、フルカラー表示にも適用できる。フルカラー表示の有機表示パネルにおいては、有機発光素子が、ＲＧＢ各色のサブピクセルに相当し、隣り合うＲＧＢのサブピクセルが合わさって一画素が形成され、この画素がマトリックス状に配列されて画像表示領域が形成される。
また、本発明の一態様に係るインクは、有機発光素子用に限定されず、有機トランジスタ素子用であっても良い。
本発明の一態様に係る有機発光素子用インクは、ウエットプロセスによる有機発光素子の製造プロセスに広く利用できる。また、本発明の一態様に係る有機発光素子は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型の有機表示装置および有機発光装置の分野全般などで広く利用できる。
２，３ 第１電極
５ 隔壁
７ 機能層
９ 第２電極
１１ 基板
１２ 開口
２０ インクジェット装置
２２ 機能性材料
２７ インク吐出ノズル
１００ 有機発光装置
１１０ 有機表示パネル
１１１ 有機発光素子
２００ 有機表示装置

Claims (26)

  1. 機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを準備し、前記インクを、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、
    第１電極を含む下地層が形成された基板を準備する第２工程と、
    前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板の前記下地層上に前記インク液滴を着弾させる第３工程と、
    前記インク液滴を乾燥させ、前記機能層を形成する第４工程と、
    前記機能層の上方に、第２電極を形成する第５工程と、
    を有し、
    前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、下記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、
    前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、下記[数２]の数値範囲を満たし、
    前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、下記[数３]の関係式を満たすように設定する、
    ことを特徴とする有機発光素子の製造方法。
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
  2. 前記Ｚの値は、５以上１０以下であり、
    前記吐出速度Ｖは、３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下である、請求項１記載の有機発光素子の製造方法。
  3. 前記インクの密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、
    前記インクの表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、
    前記インクの粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下であり、
    前記インクジェット装置のノズル径ｒは、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下である、
    請求項１記載の有機発光素子の製造方法。
  4. 前記第２工程は、画素部に対応する開口を備え、隣り合う画素部を区画する複数の隔壁を前記下地層の上方に有する基板を準備し、
    前記第３工程は、前記基板の前記隔壁間の開口に面する下地層上に、前記インク液滴を着弾させる、
    請求項１記載の有機発光素子の製造方法。
  5. 請求項１記載の有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた有機表示パネル。
  6. 請求項１記載の有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた有機発光装置。
  7. 請求項１記載の有機発光素子の製造方法により製造された有機発光素子を用いた有機表示装置。
  8. 機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを準備し、前記インクを、インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置に充填する第１工程と、
    前記機能層を形成するための基板を準備する第２工程と、
    前記インクジェット装置を前記基板の上方に配置し、前記インクジェット装置から前記インクをインク液滴として吐出させ、前記基板上に前記インク液滴を着弾させる第３工程と、
    前記インク液滴を乾燥させ、前記機能層を形成する第４工程と、
    を有し、
    前記第１工程における前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ３)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)および粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、下記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、
    前記第３工程における前記インク液滴の吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)が、下記[数２]の数値範囲を満たし、
    前記Ｚの値と前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)とが、下記[数３]の関係式を満たすように設定する、
    ことを特徴とする機能層の形成方法。
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
  9. 前記Ｚの値は、５以上１０以下であり、
    前記吐出速度Ｖは、３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下である、
    請求項８記載の機能層の形成方法。
  10. 前記インクの密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、
    前記インクの表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、
    前記インクの粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下であり、
    前記インクジェット装置のノズル径ｒは、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下である、請求項８記載の機能層の形成方法。
  11. インク吐出ノズルを備えたインクジェット装置を用いて吐出され、基板上に着弾して乾燥させられて機能層を構成するためのインクであって、
    前記機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含み、
    その密度ρ(ｇ/ｍ３)、その表面張力γ(ｍＮ・ｍ)およびその粘度η(ｍＰａ・ｓ)、並びに、前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)が、下記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、
    前記インクジェット装置から下記[数２]の数値範囲を満たす吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)で吐出され、
    前記吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)に対して、前記Ｚの値が下記［数３]の関係式を満たす、
    ことを特徴とするインク。
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
  12. 有機発光素子の機能層を構成する機能性材料と、溶媒とを含み、
    第１電極を含む下地層が形成された有機発光素子用基板における、前記下地層上に着弾して乾燥され、前記第１電極と、前記下地層に対向する第２電極との間において有機発光素子の機能層を構成するためのインクである、請求項１１記載のインク。
  13. 前記密度ρ(ｇ/ｍ3)、前記表面張力γ(ｍＮ・ｍ)、および、前記粘度η(ｍＰａ・ｓ)は前記吐出速度Ｖが３(ｍ/ｓ)以上５(ｍ/ｓ)以下において、前記Ｚの値が５以上１０以下を満たすように設定されている、請求項１１記載のインク。
  14. 前記インクジェット装置のノズル径ｒが、０．０２(ｍｍ)以上０．０３(ｍｍ)以下において、
    前記密度ρは、９５０(ｇ/ｍ３)以上９６０(ｇ/ｍ３)以下であり、
    前記表面張力γは、３３．５(ｍＮ・ｍ)以上３３．９(ｍＮ・ｍ)以下であり、
    前記粘度ηは３．０(ｍＰａ・ｓ)以上７．７(ｍＰａ・ｓ)以下である、
    請求項１１記載のインク。
  15. 前記請求項１１記載のインクを用いて製造された、機能層を有する基板。
  16. 前記請求項１２記載のインクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子。
  17. 請求項１２記載のインクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える有機表示パネル。
  18. 請求項１２記載のインクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える有機発光装置。
  19. 請求項１２記載のインクを用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える有機表示装置。
  20. 機能層を構成し、重量平均分子量が３４００００以上４０００００以下である機能性材料と、前記機能性材料を溶解する溶媒とを含むインクを収容し、
    前記インクをインク吐出ノズルから吐出し、基板上に着弾させて機能層を形成するためのインクジェット装置であって、
    前記インク吐出ノズルのノズル径ｒ(ｍｍ)は、
    前記インクの密度ρ(ｇ/ｍ3)、表面張力γ(ｍＮ・ｍ)、および、粘度η(ｍＰａ・ｓ)に対して、下記[数１]のＺ（オーネゾルゲ数Ｏｈの逆数）の数値範囲を満たし、
    前記インクを吐出する吐出速度Ｖ(ｍ/ｓ)は、
    下記[数２]の数値範囲を満たし、さらに、前記Ｚの値に対して、下記[数３]の関係式を満たす、
    ことを特徴とする、インクジェット装置。
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
    Figure 2012098580
  21. 前記インクの機能性材料は、有機発光素子の機能層を構成する機能性材料であり、
    前記インクを吐出し、前記インクを第１電極を含む下地層が形成された有機発光素子用基板における前記下地層上に着弾させ、前記第１電極と、前記下地層に対向する第２電極との間において前記有機発光素子の前記機能層を形成するためのインクジェット装置である、請求項２０記載のインクジェット装置。
  22. 前記請求項２０記載のインクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する基板。
  23. 前記請求項２１記載のインクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する有機発光素子。
  24. 請求項２１記載のインクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える有機表示パネル。
  25. 請求項２１記載のインクジェット装置を用いて製造された、機能層を有する有機発光素子を備える有機発光装置。
  26. 請求項２１記載のインクジェット装置を用いて形成された、機能層を有する有機発光素子を備える有機表示装置。
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