KR20040012484A - 조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막 및 그 제조 방법,그 유기 도전성 막을 구비한 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 반도체 소자 및 그제조 방법, 전자 장치 및 전자 기기 - Google Patents

조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막 및 그 제조 방법,그 유기 도전성 막을 구비한 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 반도체 소자 및 그제조 방법, 전자 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

잉크젯법으로 형성한 막의 표면 형상의 평탄화 및 특성의 안정성을 도모하기 위하여, 경시 변화가 적은 점도를 구비한 조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막을 제공한다.
본 발명에 의한 조성물은 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되고, 점도 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하인 것을 특징으로 한다. 이 용매는 글리콜계의 용제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 유기 도전성 막은 이 구성으로 되는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 유기 ＥＬ 소자 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 반도체 소자 및 그 제조 방법, 전자 장치 및 전자 기기{COMPOSITIONS, ORGANIC CONDUCTIVE FILM USING THE COMPOSITIONS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, ORGANIC EL ELEMENT EQUIPED THE ORGANIC CONDUCTIVE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, SEMICONDUCTOR ELEMENT EQUIPED THE ORGANIC CONDUCTIVE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, ELECTRONIC DEVICE, AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은 전자 디바이스를 형성하는 도전성 막형성용의 조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 유기 EL 소자 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 반도체 소자 및 그 제조 방법, 전자 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 상기 도전성 막은 전자회로나 집적회로에서 전극이나 배선을 구성하는 도전 부위로서 사용된다. 본 발명에 의한 조성물은 각종 도포법의 원재료로서 이용할 수 있지만, 그 중에서도 그 조성물로부터 유기 도전성 막을 형성하는 경우에는 잉크젯법이 적합하게 사용된다.
종래, 전자회로나 집적회로 등에 사용되는 배선의 제조에는, 예를 들어 포토리소그래피법이 이용되고 있다. 이 리소그래피법은 미리 도전성 막을 도포한 기판상에 레지스트라고 하는 감광재를 도포하고, 회로 패턴을 조사하여 현상하고, 레지스트 패턴에 따라 도전성 막을 에칭함으로써 배선을 형성하는 것이다. 이 리소그래피법은 진공 장치 등의 대규모 설비와 복잡한 공정을 필요로 하고, 또 재료 사용 효율도 수％ 정도로 그 대부분을 폐기하지 않으면 안되어서, 제조 비용이 비싸고,제조에 요하는 에너지 효율도 낮아지는 경향이 있었다.
상기의 집적회로나 박막 트랜지스터에 이용되는 도전성 막패턴은 동, 알루미늄 등의 금속이나 인듐주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide)로, 반도체 막패턴은 실리콘으로 형성되는 일이 많다. 종래, 그 패턴 형성은 열 CVD 법, 플라즈마 CVD 법, 광 CVD 법 등에 의해 기판 전체면에 도전성 막 혹은 반도체 막을 퇴적한 후, 포토리소그래피법에 의해 불필요한 부분을 제거함으로써 행하여지는 것이 일반적이다.
그러나, 상기 CVD 법과 포토리소그래피법의 조합에 의한 박막 패턴의 형성 방법에는, 공정면에서 이하의 기술 과제가 있었다.
(1) 원료가 가스상이므로, 박막을 퇴적하는 기판의 표면상에 예를 들어 요철이 있는 경우에는 그 기판상에는 막두께나 막질이 균일한 박막은 얻어지기 어렵다.
(2) 막의 형성 속도가 늦기 때문에 생산성이 낮다.
(3) 플라즈마 CVD 법 등의 경우는 복잡하고 고가의 고주파 발생 장치나 진공 장치 등이 필수이여서, 제조 설비의 도입 및 유지 관리에 고액의 비용을 필요로 한다.
(4) 포토리소그래피법은 그 공정이 복잡하고, 원료의 사용 효율도 낮으므로 제조 비용이 높아지고, 또 그 공정에서 사용한 레지스트나 에칭액 등은 대량의 폐기물로 되므로 처리 비용도 커진다.
또 실리콘 박막 패턴의 형성 방법의 경우에는 재료면에서 이하의 기술 과제가 있었다.
(5) 원료로서, 독성이나 반응성이 높은 가스상의 수소화 규소를 사용하기 때문에 취급에 난점이 있다.
(6) 이에 더하여, 원료가 가스상이기 때문에 밀폐상의 진공 장치나 배관계 등이 필요하게 된다. 일반적으로 이들 진공 장치나 배관계로 되는 설비는 대규모인 것으로 되며, 또 이러한 설비는 클린룸 내에서 가동시키기 때문에, 그 유지 비용도 필요하다.
(7) 상기 진공 장치나 배관계는 그 자체가 고가인 동시에, 그 진공 환경이나 플라즈마 환경을 유지하면서 소망한 박막을 형성하기 위해서는 다대한 에너지를 소비하기 때문에 제품의 고비용으로 연결된다.
이것에 대해서, 도전성 미립자를 분산시킨 액체(본원에서는 조성물이라고도 함)를 잉크젯법에 의해 기판에 직접 패턴 도포하고, 그 후 열처리나 레이져 조사를 행하여 도전막 패턴으로 변환하는 방법이 있다(예, 특허 문헌 1 참조). 또한, 은의 나노 미립자로 되는 분산 잉크를 사용하여 잉크젯법으로, 플라즈마 디스플레이의 버스, 어드레스 전극을 형성하는 방법도 보고되어 있다(예를 들어, 비특허 문헌 1 참조). 이들 방법에 의하면, 상기 포토리소그래피법은 불필요해져서, 도전막을 형성하는 공정이 대폭 간단한 것으로 치환할 수 있고, 또 원재료의 사용량도 저감되므로, 상술한 전자회로나 집적회로의 제조 방법으로서 바람직하고, 제조 비용의 삭감에 기여하는 것으로 기대되고 있다.
그러나, 배선으로서 사용하기 위해서는 도전성 미립자가 어느 정도 중첩하여 후막화되어 형성됨이 필요하다. 즉, 도전성 미립자가 중첩하고 있지 않으면, 도전성 미립자가 서로 접촉하고 있지 않은 부분이 단선 등의 원인으로 된다. 또한, 후막화가 불충분하면 전기 저항이 높아져서, 전도성이 떨어지는 배선으로 된다.
그런데, 도전성 미립자를 분산시킨 액체를 잉크젯법으로 기판에 직접 패턴 도포하는 방법에서는 도전성 미립자를 분산시킨 액체를 사용하기 때문에, 일정양의 액체의 토출로 도포할 수 있는 도전성 미립자의 양에는 토출시의 점도 등의 점에서 한계가 있다. 한편, 한번에 다량의 액체를 토출하려고 하면, 배선의 형성 위치의 제어가 곤란해지는 동시에, 배선의 선폭이 굵게 되어 전자회로 등의 집적화의 요청에 반해 버린다.
상술한 잉크젯법과 이 잉크젯법에서 사용하는 조성물의 관계에 대해서는 이하의 예에서 다방면으로부터 기술적인 검토가 행하여지고 있다.
(1) 극성 용제와 정공 주입 수송 재료로 되는 조성물을 사용하여, 잉크젯법에 의해 정공 주입 수송층을 형성하는 유기 EL 소자의 제조 방법의 예(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
(2) 조성물을 구성하는 용매로서 비플로톤성 환상 용매 DMI, NMP 등을 사용한 경우에는 잉크젯법에 의한 조성물의 토출 안정성이 얻어지며, 패터닝성, 성막성도 향상되는 예(예, 특허 문헌 3 참조).
(3) 이 PEDOT/PSS를 정공 주입 수송층 재료로서 사용하는 예(예를 들어, 특허 문헌 4 참조).
(4) 조성물이 고비등점의 글리콜계 용제를 함유함으로써, 눈막힘을 방지할 수 있는 예(예, 특허 문헌 5 참조).
(5) 휘발성(증기압)을 한정한 용제를 포함하는 조성물을 사용함으로써 눈막힘을 방지할 수 있고, 또한 이 조성물을 사용하여 막을 형성하면 당해 막의 평탄성이 개선되는 동시에, 계면이 형성되는 것을 막을 수 있는 예(예를 들어, 특허 문헌 6 참조).
이것에 대해서, 스크린 인쇄법으로 도전성 코팅을 행할 때 페이스트를 사용하는 예가 있다(예, 특허 문헌 7 참조). 단, 페이스트는 일반적으로 점성이 높기 때문에 잉크젯법에서 사용하기에는 적합하지 않은 재료라고 할 수 있다.
한편, 카와세들은 사이언즈 잡지에서, 잉크젯법으로 유기 TFT를 제작할 때에, 소스 전극이나 드레인 전극을 형성하는 재료로서, 상술한 PEDOT/PSS를 이용하는 기술을 개시하고 있다(예를 들어, 비특허 문헌 2 참조).
특허문헌 1
미국특허 제5132248호 명세서
특허문헌 2
특원평 10-248816호 공보
특허 문헌 3
특원평11-134320호 공보
특허 문헌 4
특개2000-91081호 공보
특허 문헌 5
특개2001-167878호 공보
특허 문헌 6
특개2001-52861호 공보
특허 문헌 7
특표2002-500408호 공보
비특허 문헌 1
Tech. Digest of SID'02, pp753(2002)
비특허 문헌 2
Science 15 December 2000, Vo1290 pp2123-2126
그러나, 종래, 상술한 도전성 미립자나 도전성 고분자 등의, 도전성 재료, 반도체 재료를 분산시킨 액체 즉 조성물은, 액체를 조합한 시점에서는 일정한 점도를 갖고 있지만, 시간이나 경과함에 따라서, 조성물의 점도가 점차 변화하여, 조성물을 토출할 때의 점도가 조합시와는 동떨어진 것으로 되는 경향이 있었다.
이러한 조성물의 점도가 경시적으로 큰 변화를 일으키면, 토출 액적양을 제어하기가 곤란하게 될 뿐만 아니고, 뱅크간 내에서의 막의 평탄성이 손상되는 문제가 생긴다. 또한, 조성물이 경시 변화를 일으킨다는 것은, 형성된 도전성 막, 반도체 막의 특성도 변화된 것이 얻어질 염려가 있다.
일단, 이와 같이 비평탄한 표층부를 형성하면, 그 후, 아무리 건조 처리나 가열 처리를 행하여도, 그 평탄성을 개선하기는 어렵다. 예를 들어, 이 비평탄한 표층부를 구비한 도전막이 배선으로서 사용되는 경우, 이 비평탄한 개소의 존재는 도전막을 통과하는 전자나 홀의 흐름을 어지러뜨리는 원인으로 되어, 안정된 통전상태가 얻어지지 않고, 결국에는 장기 신뢰성의 저하를 초래함이 염려된다.
또한 이 비평탄한 표층부를 구비한 도전막 상에 어떠한 막을 적층하는 경우는, 이 도전막의 형상의 영향을 받아, 그 위에 설치한 막도 평탄성을 잃어 버린다. 이러한 도전막과 그 위에 적층한 막을 포함하는 전자회로나 집적회로는 가동시의 안정성은 물론이고, 장기 신뢰성도 부족하다고 말하지 않을 수 없다.
따라서, 종래의 조성물은 안정된 점도를 구비하는 것이 곤란하기 때문에, 잉크젯법에 의한 막패턴의 형성 및 이것에 의해 얻어지는 소자 특성에 지장을 초래하고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 행하여진 것으로, 잉크젯법으로 형성한 막의 표면 형상의 평탄화 및 상기 방법에 의해 형성되는 기능막의 특성, 소자 특성의 신뢰성을 도모하기 위하여, 경시 변화가 적은 점도를 구비한 조성물과 이것을 사용한 유기 도전성 막 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 유기 EL 소자 및 그 제조 방법, 그 유기 도전성 막을 구비한 반도체 소자 및 그 제조 방법, 전자 장치 및 전자 기기 등을 제공하는 것을 과제로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 조성물 A를 사용하여 형성한 유기 도전성 막의 모식적인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 조성물 B를 사용하여 형성한 유기 도전성 막의 모식적인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 소자를 구비한 전자 장치의 일례를 나타내는 주요부 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 소자를 구성하는 기판의 구조를 나타내는 모식적인 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법의 하나의 공정을 나타내는 모식적인 단면도.
본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법의 다른 하나의 공정을 나타내는 모식적인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법의 다른 하나의 공정을 나타내는 모식적인 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법의 다른 하나의 공정을 나타내는 모식적인 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 반도체 소자의 일례의 개략 구성을 나타내는 측단면도.
도 10은 본 실시 형태의 전자 장치를 구비한 전자 기기의 일례를 나타내는 사시도.
도 11은 본 실시 형태의 전자 장치를 구비한 전자 기기의 다른 일례를 나타내는 사시도.
도 12는 본 실시 형태의 전자 장치를 구비한 전자 기기의 다른 일례를 나타내는 사시도.
부호의 설명
1 … 기판, 2 … TFT, 3 … 양극, 4, 24 … SiO2뱅크, 6 … 정공 주입 수송층, 6a … 정공 주입 수송층용의 조성물, 7 … 발광층, 7a … 발광층용의 조성물, 8, 28 … 유기 뱅크(격벽), 9 … 음극, 10 … 보호층, 11 … 접착층, 12 … 밀봉 기판, 13 … 밀봉층, 14 … 잉크젯 헤드, 15 … 노즐구, 21 … 기판, 26a … 조성물 A, 26b, 26c … 조성물 B, 901 … 기판, 902 … 게이트 전극, 903 … 게이트 절연막, 904 … 채널, 905 … 소스 전극, 906 … 드레인 전극, 1000 … 휴대 전화 본체, 1001, 1101, 1206 … 전자 장치를 사용한 표시부, 1100 … 시계 본체, 1200 … 정보 처리 장치, 1202 … 입력부, 1204 … 정보 처리 장치 본체.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되며, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하인 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.
상기 구성에 의한 조성물은 종래에 비해서 매우 장기간, 그 점도를 안정하게유지할 수 있으므로, 이 조성물을 사용하여 도막을 형성했을 때는 그 두께의 경시 변화를 현저하게 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 도전성 막, 반도체 막, 반도체 소자를 얻을 수 있다.
또한, 상기 구성의 조성물은 그 점도의 변화율이 작기 때문에, 장기 보존성이 우수한 동시에, 양산에 의해 저비용화를 도모할 수 있있으므로, 조성물 단체로서의 판매가 가능하여, 넓은 산업 분야에 공헌할 수 있다.
본 발명에 의한 조성물을 구성하는 용매는 글리콜계의 용제를 포함함으로써, 상술한 조성물의 점도의 변화율을 대폭으로 저감할 수 있으므로 바람직하다. 그 때, 당해 글리콜계의 용제가 상기 용매에서 차지하는 농도를, 중량%로, 40이상 55이하로 함으로써, 이 조성물을 잉크젯법으로 노즐 구멍으로부터 토출할 때의 눈막힘이 개선되는 동시에, 토출 후에 휘어짐이 없이 직선적으로 비상(飛翔)하여 막을 형성할 수 있게 되어, 결국에는 제작한 막의 평탄성이나 표면 프로파일이 개선된다. 따라서, 예를 들어, 이 막을 정공 주입 수송층으로서 사용한 유기 EL 소자는 그 화소내 평탄성이 대폭으로 개선된다.
상기 글리콜계의 용제로서 바람직한 재료는 디에틸렌글리콜 또는 그 혼합물, 모노에틸렌글리콜 또는 그 혼합물, 및 트리에틸렌글리콜 또는 그 혼합물이다.
본 발명에 의한 조성물을 구성하는 유기 도전성 재료로는 폴리티오펜 유도체, 폴리디옥시티오펜과 폴리스티렌 술폰산의 혼합물, 혹은 폴리아닐린과 폴리스티렌 술폰산의 혼합물이 적합한 재료로서 예시된다.
또한, 본 발명에 의한 조성물을 구성하는 용매는 아세틸렌글리콜계의 계면활성제를 포함함으로써, 상기 재료의 그 분산성을 보다 좋게 할 수 있다.
또한 조성물의 표면 장력을 내려, 하지 기판상에서의 젖음성을 향상시킬 수 있다. 상기 계면 활성제는 기포가 일어나기 어려운 성질도 있어, 기포가 조성물내에 혼입하는 것을 막아서, 균일하고 결함이 없는 치밀한 막을 형성할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 조성물이 농도를, 중량％로, O.01이상 0.1이하로 한 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제를 포함하는 경우, 이 조성물을 사용하여 제작된 막은 더 우수한 평탄성을 실현할 수 있다.
또한, 상기 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 비점은, 그 계면 활성제와 함께 상술한 용매를 구성하는 용제의 비점과 동등 또는 그 이하로 함으로써, 조성물을 토출하여 막을 제작했을 때의 건조 시간을, 용매에 맞출 수 있어, 용매 제거 후에 계면 활성제가 잔존하는 것을 막을 수 있다. 그 결과, 상기 구성의 조성물로부터 제작된 막은 항상 우수한 평탄성, 균일성을 구비할 수 있다. 제거가 어려운, 예를 들어 고비점의 계면 활성제를 사용한 경우, 잔류한 계면 활성제가 도전성 막, 반도체 막의 특성을 손상하는 경우가 있다. 그 중에서, 이러한 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제로는 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올이 적합하다.
또한, 본 발명에 의한 조성물은 탈기 처리가 실시됨으로써, 이 조성물을 잉크젯법으로 노즐구멍으로부터 토출할 때의 토출 안정성이 개선되고, 나아가서는 작성한 막의 평탄성이나 표면 프로파일이 보다 개선된다. 따라서, 예를 들어, 이 막을 정공 주입 수송층으로서 사용한 유기 EL 소자는, 그 화소내 평면성이 확실히 개선된다.
상기 탈기 처리로는 감압 방식, 초음파 방식, 막분리 방식, 가열 방식, 가스 치환 방식 등을 들 수 있지만, 특히, 점도에 의하지 않고 연속적인 탈기가 가능해지는 점 등에서 감압 방식이 바람직하게 적용된다. 또한, 막분리 방식에서는 내용제성이 우수한 막(기액 분리막)을 사용할 필요가 있다.
탈기 처리는 휘발 성분의 증발에 의한 조성물의 성분 비율의 변화를 수반하기 쉽다. 특히, 감압 방식에서는, 용존 기체를 보다 많이 제거하려고 하면, 진공도가 높아지고, 그 만큼, 휘발 성분의 증발에 의한 조성물의 성분 비율이 변화하기 쉽다. 또한, 물 등의 증기압이 높은 용제를 포함하는 조성물에서는 그 경향이 강하다. 성분 비율의 변화는 물성의 변화나, 토출 안정성의 저하에 더하여, 성막성(평탄성)의 저하로 연결된다. 그 때문에, 상기 탈기 처리의 전에, 탈기 처리에 수반하여 증발하는 양의 용제가 미리 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 탈기 처리에 수반하는, 조성물의 최적인 성분 비율의 붕괴가 방지된다.
본 발명에 의한 유기 도전성 막은 상술한 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 그 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하라는 매우 장기간의 안정성을 구비하고 있으므로, 이 조성물을 원재료로서 유기 도전성 막을 제작한 경우, 막형성의 초기 단계에서 그 평탄성이 달성되면, 당해 평탄성이 시간의 경과에 따라 손상되는 불편이 생기는 일이 없다. 따라서, 상기 구성으로 되는 유기 도전성 막은 그 막 자체의 양산성이 우수하고, 형성 후에 막의 평탄화 처리 등을 행할 필요가 없기 때문에, 제조 비용의 삭감이 도모된다.또한, 그 유기 도전성 막이 우수한 평탄성을 구비하고 있기 때문에, 그 위에 어떠한 막을 적층하여 설치하는 경우, 적층막의 재질에 의존하지 않고 그 적층막도 평탄화를 도모하기 쉽게 되므로, 그 유기 도전성 막은 복수의 막을 적층하여 구성되는 전자 디바이스 용도에 적합하다. 이렇게 해서 얻어지는 유기 반도체 소자, 전자 디바이스는 신뢰성이 높은 것으로 된다.
본 발명에 의한 유기 도전성 막의 제조 방법은 상술한 조성물을 사용하여, 잉크젯법으로 그 조성물을 발라서 형성하는 도포 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물은 그 점도의 변화율이 작다는 특징을 구비하고 있으므로, 잉크젯법으로 이 조성물을 미세한 노즐 구멍을 통하여 토출하는 경우, 이 조성물은 점도 변화에 의하여 노즐구멍이 막히는 불편은 발생하지 않고, 노즐구멍으로부터 항상 안정되게 토출되므로, 토출 작업의 시간에 의존하지 않고, 소망한 토출양이 안정되게 얻어진다. 특히, 간헐적으로 발라서 막을 형성하는 도포 공정을 사용하는 유기 도전성 막의 제조 방법에서는 이 조성물을 채용함으로써, 그 토출양을 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 막두께의 균일화가 현저하게 도모된다.
또한, 잉크젯법으로 조성물을 발라서 형성하는 도포 공정을 구비한 유기 도전성 막의 제조 방법은, 순서대로, 조성이 다른 조성물을 노즐구멍에 공급함으로써, 또는 다른 노즐에 다른 조성물을 공급함으로써, 특성이 다른 막을 형성 가능하게 한다. 그러므로, 이 구성으로 되는 제조 방법에 의하면, 예를 들어 전도 특성이 다른 부위를 기판상의 소망한 위치에 용이하게 형성할 수 있다.
상술한 유기 도전성 막의 제조 방법은 상기 도포 공정의 후에, 용매를 제거하기 위한 건조 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
용매를 제거하기 위한 건조 공정을 설치함으로써, 도포 공정에서 형성한 유기 도전성 막으로부터 용매를 제거하여, 평탄하고 치밀한 구조의 막이 안정되게 얻어진다.
특히, 상기 건조 공정을 감압 분위기에서 행함으로써, 평탄하게 막을 형성하면서 막으로부터의 용매 제거의 능력이 향상된다. 그리고, 이 감압 분위기를 압력이 1.333×1O-3Pa(1O-5Torr)이하이고, 또, 온도가 대략 실온으로 함으로써, 더욱 짧은 시간에 효율적으로, 평탄한 유기 도전성 막의 형성이 가능해진다. 여기서 실온이란, 예를 들어, 15℃~27℃를 가리킨다.
또한, 본 발명에 의한 유기 도전성 막의 제조 방법은 상술한 건조 공정의 후에, 100℃ 이상의 온도로 열처리하는 가열 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
건조 공정에 의해 용매 제거가 행하여진 유기 도전성 막에 대해서, 100℃ 이상의 온도에서 열처리하는 가열 공정을 행함으로써, 유기 도전성 막을 보다 치밀한 것으로 하여, 하지 기판(하지층) 혹은 위에 적층되는 층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 가열 공정은, 얻어진 유기 도전성 막으로부터는, 분산시키는 조성물에 첨가되어 있던 용매를 보다 충분히 제거하는 작용도 있다.
상기 가열 공정에서의 열원으로서 적외선을 사용함으로써, 유기 도전성 막에열원을 접촉시키지 않고, 효율적으로 유기 도전성 막을 가열 처리할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명에 의한 유기 EL 소자는 정공 주입 수송층으로서 상기의 유기 도전성 막을 사용한 것을 특징으로 한다.
상술한 특징, 즉, 평탄성, 균일성이 우수하고, 또한, 용매 제거가 충분히 행하여져 있는 특징을 구비한 유기 도전성 막을 정공 주입 수송층으로서 사용함에 따라서, 소자 효율이 안정되고, 소자 수명도 긴 유기 EL 소자가 얻어진다. 여기서, 소자 효율이란, 단위 전류당 발광 휘도이고, 소자 수명이란, 일정한 전류를 소자에 계속 흘렸을 때, 통전 개시시에서의 소자의 발광 휘도가 반감할 때까지 필요한 시간이다.
본 발명에 의한 유기 EL 소자의 제조 방법은 상기 유기 도전성 막을 사용하여 정공 주입 수송층을 형성하는 방법이 잉크젯법인 것을 특징으로 한다.
상기 구성으로 되는 유기 EL 소자의 제조 방법에 의하면, 오목상의 미소한 면적을 갖는 평탄한 영역에, 우수한 평탄성을 구비하고 또한 충분히 용매 제거가 행하여진 유기 도전성 막으로 되는 정공 주입 수송층을 잉크젯법으로 용이하게 형성할 수 있다.
환언하면, 상기 유기 EL 소자의 제조 방법은, 재료가 다른 것을, 소망한 장소에, 고정밀도로 성막이 가능한 잉크젯법을 사용하여, 유기 EL 소자의 소자 효율이나 소자 수명을 좌우하는 정공 주입 수송층을 간편하게 제작할 수 있으므로, 종래의 진공 공정에 사용한 제조법에 비해서 소자 제작의 제조 비용을 큰폭으로 삭감할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 유기 EL 소자의 제조 방법은 안정된 소자 특성을 구비한 유기 EL 소자를 염가로 제공할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 전자 장치(유기 EL 장치라고도 함)는 적어도 상술한 유기 EL 소자와 그 유기 EL 소자의 구동 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의한 전자 장치는, 상술한 유기 EL 소자가 안정된 소자 특성을 구비하고 있으므로, 이 소자의 구동 회로를 더함으로써, 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 전자 기기는 상기의 전자 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성으로 되는 전자 기기는 장기 신뢰성이 향상된 전자 장치를 사용하고 있으므로, 전자 기기 자체의 장기 수명화가 도모된다.
본 발명에 의한 유기 반도체 소자는 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 및/또는 배선이 상술한 유기 도전성 막인 것을 특징으로 한다.
이 구성으로 되는 유기 반도체 소자이면, 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 및/또는 배선이 상술한 바와 같이, 평탄성, 안정성이 우수한 유기 도전성 막으로 형성되어 있으므로, 소스, 드레인, 게이트 및/또는 배선 중을 이동하는 전자나 정공의 저해 요인으로 되는 히록(제조 공정중의 열처리나 동작중의 시간 경과에 의해서 배선막의 표면에 발생하는 돌기물) 등이 형성되기 어렵기 때문에, 안정된 통전 상태가 장기에 걸쳐 유지될 수 있다. 이것에 의해, 장기 신뢰성이 높은 유기 반도체 소자의 제공이 가능해진다.
본 발명에 의한 유기 반도체 소자의 제조 방법은, 상술한 유기 도전성 막을 사용하여 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 및/또는 배선을 형성하는 방법이 잉크젯법인 것을 특징으로 한다.
이 구성으로 되는 유기 반도체 소자의 제조 방법이면, 잉크젯법이라는 간편하고 또한 정밀도 좋게 막을 배치(패터닝), 형성할 수 있는 방법에 의해, 상술한 장기 신뢰성이 높은 유기 반도체 소자를 형성할 수 있으므로, 막형성에 대규모인 진공 공정을 필요하는 종래의 제조 방법에 비해서, 유기 반도체 소자의 제조 비용을 대폭으로 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 유기 반도체 소자의 제조 방법은 염가의 유기 반도체 소자의 제공에 공헌한다.
발명의 실시 형태
이하, 본 발명에 의한 조성물에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 조성물은 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되어 있고, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 조성물을 구성하는 유기 도전성 재료와 용매의 조합은 유기 도전성 재료의 분자량 등에는 의존하지 않으며, 얻어지는 조성물이 도전성만 구비하고 있으면 어떠한 조합이라도 좋다.
상기의 유기 도전성 혹은 유기 반도체 재료로 사용되는 고분자계의 재료로는 예를 들어 폴리디옥시티오펜과 폴리스티렌 설폰산의 혼합계, 혹은 폴리아닐린과 폴리설폰산의 혼합계, 폴리파라페닐렌비닐렌 전구체, 폴리피롤, 및 이들 유도체 등이 예시된다. 또한, 저분자계의 재료로는, 예를 들어 동프탈로시아닌(CuPc)이나,1,1-비스(4-N,N-디톨릴아미노페닐)시클로헥산, 트리스(8-하이드록시퀴노리놀)알루미늄 등을 들 수 있다.
용매에는, 상기 유기 도전성 혹은 유기 반도체와 혼재하여 액상체 조성물을 형성하는 역할이 있다. 이러한 용매로는, 유기 도전성 혹은 유기 반도체를 균일하게 혼재시키기 위한 등의 이유에서, 재료에 맞추어 여러 용제가 사용된다.
그 중에서도 높은 도전성을 나타내는 고분자 재료인 폴리디옥시티오펜과 폴리스티렌 설폰산의 혼합계, 혹은 폴리아닐린과 폴리설폰산의 혼합계에는 극성 용매가 적합하게 사용된다. 극성 용매의 예로는 물, 이소프로필 알콜, 노말 부탄올, γ-부티로락톤, N-메틸피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 및 그 유도체, 디에틸렌글리콜, 모노에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 등의 글리콜류, 및 이들의 글리콜 에테르류 등을 들 수 있다.
본 발명자는 조성물의 보존 안정성에 주목하여 상기 조합을 연구한 결과, 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매를 조합하여 제조되는 조성물의 경우, 조성물이 구비하는 각종 특성 중에서도, 점도의 변화율을 억제하는 것이 그 보존 안정성에 기여함을 알아냈다. 특히, 상기 구성으로 되는 조성물은 막을 제작하는 원재료로서 사용하기 때문에, 조합후의 보존 안정성이 제작되는 막질이나 막형상 등의 막 특성에, 또한 이들의 막으로 구성되는 소자의 특성에 크게 영향을 미침이 알려져 있다.
그러나, 지금까지는 상기 조합으로 되는 조성물의 점도의 변화율이 이 막특성에 어떠한 영향을 미치는가 대해서는 상세한 검토가 되지 않았다. 그런데, 본발명자는 표 1에 나타내는 2종류의 조성물 A와 조성물 B를 제작하여, 그 점도의 변화율을 조사했다.
<표 1>
용매의 성분 분량
조성물 A PEDOT -PSS 분산액물디에틸렌글리콜3,5-디메틸-1-옥틴-3-올 28g22g50g100mg
조성물 B PEDOT -PSS 분산액N-메틸피롤리돈1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 28g22g50g
PEDOT-PSS 분산액은 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산 (Baytron(P)P,바이엘 사제)이다.
디에틸렌글리콜(약칭 DEG)으로는 칸토카가쿠 사제의 특급 등급을, 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올로는 AIRPRODUCTS 사제의 SF61를 사용했다.
N-메틸피롤리돈(약칭 NMP)로는 칸토카가쿠 사제의 특급 등급을, 1,3-디메틸2-이미다졸리디논(약칭 DMI)로는 알드리치 사제의 특급 등급을 사용했다.
여기서, 표 1에 나타내는 조성물의 성분 비율은 탈기 처리후의 것이다. 탈기 처리는 조성물이 놓여지는 공간을 약 160Pa이하의 진공압으로 감압함으로써 행하였다. 이 감압 탈기의 경우, 약 4％의 용매가 증발함을 알았다. 또한, 증기압이 비교적 높은 용제(예를 들어 물 등)가 증발하고, 증기압이 비교적 낮은 용제(예를 들어, DEG, NMP, DMI 등)는 거의 증발하지 않는다. 그 때문에, 최적 조성 총중량의 약 4％의 용제(여기에서는 물)를 미리 첨가한 것을 탈기 처리전의 조성물로서사용했다. 예를 들어, 조성물 A의 성분 비율은 탈기 처리전에, PEDOT-PSS 분산액: 28g, 물: 26g, 디에틸렌글리콜: 50g, 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올: 100mg 이었다. 이 조성의 탈기후의 점도는 17.1mPa·s으로, 물 22％의 조성에서 탈기하지 않고 측정한 점도의 값 17.1mPa·s와 같았다. 점도의 측정은 20℃에서 행하였다.
표 2는 상기 2종류의 조성물 A, B에 대해서, 그 점도의 변화율을 조사한 결과이다. 표 2의 경과 일수에서, 0일은 조합 직후에 측정한 것을, 경과 일수 1일은 조합으로부터 24시간 후에 측정한 것을 나타낸다.
<표 2>
조성물을 조합한 날부터 결과 일수
0 1 2 5 10 15 20 25
조성물 A 0.0 0.2 0.1 0.1 0.3 1.0 1.5 1.0
조성물 B 0.0 0.1 0.4 2.7 6.8 14.4 18.3 22.0
표 2로부터, 조성물 A는 그 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±2％ 이하의 범위내에 머무는 것을 알았다. 한편, 공지인 조성물 B의 경우, 그 점도의 변화율은 조합으로부터 5일까지는 5％ 이하의 범위내에 머물지만, 10일 이상 경과하면 급격하게 증가하고, 조합 20일후에는 20％에도 도달함이 확인되었다.
이 결과로부터, 조성물 A는 점도의 안정성이 매우 높고, 조합후 30일 이상의 장시간에 걸쳐서 장기적인 보존성이 우수함이 명확하게 되었다. 이것에 비하여, 종래의 조성물 B는 그 점도의 변화율이 조합 20일후에 ±5％을 훨씬 넘어 버리므로, 조성물 A에 비해서 보존 안정성이 현저하게 떨어지는 조성물이라고 할 수 있다.
종래, 점도의 변화율이 다른 조성물을 사용하여, 잉크젯법에 의해 미소한 면적으로 되는 오목부 내에 박막을 제작한 경우, 조성물의 점도의 변화(율)가, 형성된 막의 표면 형상(막의 단면 프로파일)에 어떠한 영향을 미치는가에 대해서는 상세한 검토가 이루어지지 않았다. 그런데, 본 발명자는 조합 30일후에서의 점도의 변화율이 다른 조성물을 사용하여 박막을 제작하여, 조성물의 점도의 변화(율)가 형성한 박막의 표면 형상에 끼치는 영향을 조사했다.
도 1 및 도 2는 오목부를 이루는 미소 영역내에, 점도의 변화율이 다른 3종류의 조성물을 사용하여, 잉크젯법에 의해 막(두께 약 50nm)(26)을 형성한 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1 및 도 2에서, 미소한 면적으로 되는 오목부를 구비한 기체(基體)로는, 미리 ITO를 형성한 기판(21)상에 SiO2막으로 되는 SiO2뱅크(두께 약 100nm)(24)를 설치하고, 소정의 에칭 처리를 행함으로써, 직경 4O㎛로 되는 원형의 오목부를 이루는 미소 영역을 갖는 것을 사용했다. 그러므로, 오목부의 측면은 대략 수직(높이 약 1OOnm)을 이루고, 오목부의 저면은 ITO로 되는 기판(21)의 표면이 노출한 상태로 했다. 또한 SiO2뱅크(24)의 표면상에만, 아크릴로 되는 유기물 뱅크(격벽, 두께 약 2㎛)(28)을 설치했다.
도 1은 본 발명에 의한 조성물 A, 즉 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±2％ 이하의 조성물을 사용한 경우이고, 도 2는 비교예로서의 조성물 B, 즉 점도의 변화율이 조합 후에 ±5％을 넘는 조성물을 사용한 경우이다.
도 1로부터, 본 발명에 의한 조성물 A로 형성한 막(26a)의 표면은 막(26a)의중앙부가 평탄한 동시에, SiO2뱅크(24)의 벽면과 접촉하고 있는 막(26a)의 주변부에도 중앙부와 거의 동일한 평탄 형상을 만들었다. 이것에 대해서, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％을 넘는 조성물 B로 형성한 막(26b)의 표면은 도 2에 나타내는 바와 같은 2종류의 단면 형상을 취한다. 조합후 10일후에 점도 변화율이 ±5％을 초과하는 조성물 B로 형성한 경우를 도 2의 (a)에 나타낸다. 막(26b)의 중앙부에서는 표면이 평탄을 이루고 있지만, SiO2뱅크(24)의 벽면과 접하는 막(26b)의 주변부에 가까워짐에 따라 막(26b)의 표면은 움푹 패이는 형상을 이루고 있다. 조합후 30일후에 점도 변화율이 ±20％을 초과하는 조성물 B로 형성한 경우를 도 2의 (b)에 나타낸다. 막(26c)의 중앙부에서는 표면이 평탄을 이루고 있지만, 벽면과 접하는 막(26c)의 주변부에 가까워짐에 따라 막(26c)의 표면은 높아지는 형상을 이루고 있다.
도 1 및 도 2의 결과로부터, 본 발명자는 점도의 변화율을 조합 30일후에 ±5％ 이하로 한 조성물 A이면, 이 조성물 A를 사용하여 형성한 막(26a)은 우수한 평탄성을 가짐을 알아냈다. 특히, 점도의 변화율을 조합 30일후에 ±5％ 이하로 한 조성물 A를 사용하여, 주위에 벽면을 구비한 미소 영역내에 균일한 박막(26a)을 형성하면, 제작한 막(26a)의 중앙부가 평탄을 이루는 동시에, 벽면과 접촉하고 있는 막(26a)의 주변부에서도 중앙부와 동일한 평탄 형상을 유지할 수 있음을, 본 발명자는 상술한 실험에 의해 확인했다.
이와 같이 점도의 변화율이 적고, 평탄성이 우수한 막을 형성하는데 적합한조성물 A를 구성하는 용매로는 글리콜계의 용제를 포함하는 것을 들 수 있다.
이 글리콜계의 용제가 상기 용매에서 차지하는 농도를, 중량%로, 40이상 55이하의 범위로 함으로써, 상기 막의 평탄성을 ±20％ 이내에 할 수 있다. 그 중에서, 상기 글리콜계의 용제로는 디에틸렌글리콜 혹은 트리에틸렌글리콜이 바람직하다.
또한, 점도의 변화율이 적고 상기 용매에 용해 혹은 분산할 수 있고, 평탄성이 우수한 도전성 막을 형성하는데 적합한 조성물을 구성하는 유기 도전성 재료로는 폴리티오펜 유도체, 폴리디옥시티오펜과 폴리스티렌 술폰산의 혼합물, 혹은 폴리아닐린과 폴리스티렌 술폰산의 혼합물이 적합하다.
상술한 조성물을 구성하는 용매는 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제를 포함함으로써, 그 용매와 함께 조성물을 구성하는 유기 도전성 재료의 분산성을 향상시키고, 또한 조성물로서의 표면 장력을 조정할 수 있다. 이 분산성의 향상은, 잉크젯법을 사용하여 조성물로부터 막을 형성하는 경우, 잉크젯용의 노즐구에서 조성물중의 고형분이 부착하여 노즐구가 눈막힘이 일어나는 것을 방지함과 동시에, 형성되는 막을 균일하게 할 수 있다. 또한, 표면 장력을 조절할 수 있으므로, 노즐구에서의 조성물의 접촉각을 적당한 값으로 유지함에 기여하고, 이것에 의해서 노즐구로부터 토출된 조성물의 비행 곡선을 저감하므로, 토출된 조성물은 안정되게 직선적으로 비상할 수 있다. 또한, 기판상에 토출된 조성물이 적당한 표면 장력을 가짐으로써, 기판상에서의 젖음성을 제어할 수 있어, 막의 평탄성을 향상시킬 수 있다.
상기 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 농도를, 중량％로, 0.01 이상 0.1이하로 함으로써, 상술한 오목부로 되는 미소 영역에 박막을 형성한 경우, 형성한 막의 평탄성을 ±20％ 이내로 할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 이 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 비점이, 그 계면 활성제와 함께 상기 용매를 구성하는 용제의 비점과 동등 또는 그 이하인 계면 활성제는, 이 계면 활성제를 포함하는 조성물로부터 형성된 막을 정공 주입 수송층으로서 설치한 유기 EL 소자의 소자 효율을 높게 유지하면서, 또한, 소자 수명도 연장하는 작용이 있다.
특히, 상기 작용이 높은 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제로서, 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올을 들 수 있다.
(유기 도전성 막 및 그 제조 방법)
본 발명에 의한 유기 도전성 막은 상술한 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하라는 매우 장기의 안정성을 구비하고 있는 조성물로 형성되어 있으므로, 조성물의 보존 기간에 의존하지 않고, 막의 평탄성을 구비할 수 있다. 그러므로, 상기 구성으로 되는 유기 도전성 막이면, 그 막 자체가 양산성이 우수한 외에, 형성 후에 여분의 막의 평탄화 처리 등을 행하는 공정을 설치할 필요가 없어지므로, 제조 비용의 대폭적인 삭감이 도모된다.
또한, 상기 구성의 유기 도전성 막은 조성물의 보존 기간에 의존하지 않고, 우수한 표면의 평탄성을 구비하고 있기 때문에, 이 유기 도전성 막 상에 어떠한 막을 더 적층해도, 후술하는 바와 같은 유기 EL 소자나 유기 반도체 소자 등의 전자디바이스를 제작하는 경우, 적층한 막의 재질에 의존하지 않고 적층막도 평탄화가 도모되기 쉬워진다. 따라서, 본 발명에 의한 유기 도전성 막은 복수의 막을 적층하여 구성되는 전자 디바이스 용도에 적합하다.
본 발명에 의한 유기 도전성 막의 제조 방법은 상술한 조성물을 사용하여, 잉크젯법으로 그 조성물을 발라 형성하는 도포 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물은 그 점도의 변화율이 작은 특징을 구비하고 있으므로, 잉크젯법으로 이 조성물을 미세한 노즐구멍을 통하여 토출하는 경우, 이 조성물은 점도 변화에 의한 노즐구멍이 막히는 불편은 발생하지 않고, 노즐구멍으로부터 항상 안정되게 토출되므로, 토출 작업의 시간, 그 조성물의 보존 기간에 의존하지 않고, 소망한 토출양이 안정되게 얻어진다. 특히, 간헐적으로 발라서 막을 형성하는 도포 공정을 사용하는 유기 도전성 막의 제조 방법에서는, 이 조성물을 채용함으로써, 그 토출양을 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 막두께의 균일화가 현저하게 도모된다.
또한, 잉크젯법으로 조성물을 발라서 형성하는 도포 공정을 구비한 유기 도전성 혹은 유기 반도체막의 제조 방법은, 순서대로, 조성이 다른 조성물을 노즐구멍에 공급함으로써, 혹은 토출하는 재료(조성물)마다 다른 잉크젯 헤드를 사용함에 의하여, 특성이 다른 막을 형성할 수 있게 된다. 그러므로, 이 구성으로 되는 제조 방법에 의하면, 예를 들어 도전 특성이 다른 부위를 기판상의 소망한 위치에 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상술한 유기 도전성 막의 제조 방법은 상기 도포 공정 후에, 용매를제거하기 위한 건조 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
용매를 제거하기 위한 건조 공정을 설치함으로써, 도포된 액체로부터 용매를 제거하여, 평탄하고 치밀한 구조의 막이 안정되게 얻어진다.
특히, 상기 건조 공정은 감압 분위기에서 행함으로써, 형성된 막으로부터의 용매 제거의 능력이 향상된다. 또한, 이 감압 분위기를, 압력이 1.333×1O-3Pa(1O-5Torr)이하, 또한, 온도가 대략 실온으로 함으로써, 더욱 짧은 시간에서 효율적으로, 평탄한 유기 도전성 막의 형성이 가능해진다.
또한 이 유기 도전성 막의 제조 방법은 상술한 건조 공정의 후에, 100℃ 이상의 온도에서 열처리하는 가열 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
건조 공정에 의해 용매 제거가 행하여진 유기 도전성 막에 대해서, 100℃ 이상의 온도에서 열처리하는 가열 공정을 실시함으로써, 유기 도전성 막을 이루고 있는 조성물에 포함되어 있던 도전성의 유기 도전성 재료끼리를 보다 치밀한 것으로 하여, 하지 기판(하지층) 혹은 위에 적층되는 층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 가열 공정은 얻어진 유기 도전성 막으로부터는, 분산 또는 용해시키는 조성물에 첨가되어 있던 용매를 보다 충분히 제거하는 작용도 있다.
상기 가열 공정에서의 열원으로서 적외선을 사용함에 따라서, 유기 도전성 막에 열원을 접촉시키지 않고서 유기 도전성 막을 가열 처리할 수 있어 효율적으로 용매 제거를 행할 수도 있다.
(유기 EL 소자 및 이것을 구비한 전자 장치)
이하에서는 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 소자와, 이것을 구비한 유기 EL 장치로 통칭되는 전자 장치에 대해서, 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 상술한 본 발명에 의한 유기 도전성 막을 정공 주입 수송층으로서 사용한 유기 EL 소자를 구비한 전자 장치의 일례를 나타내는 주요부 단면도이다. 도 3의 유기 EL 장치는 기판(1)측으로부터 광을 출사시키는 구성인 기판측 발광형의 유기 EL 소자를 설치한 경우이다. 또한, 도시는 하지 않았지만 밀봉 기판(12)측으로부터 광을 출사시키는 구성인 밀봉측 발광형의 유기 EL 소자에도, 본 발명에 의한 유기 도전성 막을 정공 주입 수송층으로서 이용하는 기술은 적용할 수 있음은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의한 유기 EL 장치는 기판(1)과, 기판(1)의 한쪽의 면측에 설치되며 한쌍의 양극(제1 전극)(3) 및 음극(제2 전극)(9) 사이에 삽입된 유기 EL 재료로 되는 발광층(EL층)(7)과, 정공 주입 수송층(6)과, 밀봉 기판(12)을 구비하고 있다.
여기서, 양극(3)은 투명 전극이고, 음극(9)은 반사 전극이다. 또한, 양극(3)은 화소로 되는 각 발광 화소마다 설치된 화소 전극으로 되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 유기 EL 소자는 상술한 음극(9), 발광층(7), 정공 주입 수송층(6) 및 양극(3)으로 구성된다.
또한, 정공 주입 수송층(6), 발광층(7)은 복수의 격벽(뱅크)(8)에 의해서 나누어져, 복수로 분할되어 수평하게 분산되어 배치되어 있고, 각각 화소를 이루고 있다. 격벽(8)의 밑에는 SiO2(산화 실리콘)(4)이 형성되어 있다. 또한, 밀봉기판(12)과 기판(1)은 접착층(11)으로 접착되어 있다. 그리고 밀봉 기판(12)과 접착층(11)에 의해서, 음극(9), 발광층(7), 정공 주입 수송층(6) 및 양극(3)으로 되는 유기 EL 소자를 밀봉하고 있다. 또한, 음극(9)의 밀봉 기판(12)측은 보호층(10)에 의해서 덮혀져 있다. 또한, 기판(1) 위에는 양극(3)으로 흘리는 전류를 제어하는 TFT(Thin Film Transister: 박막 트랜지스터)(2)가, 유기 EL 소자의 구동 회로로서 설치되어 있다.
도 3의 전자 장치가 내장하는 유기 EL 소자는, 이 소자를 구성하는 정공 주입 수송층(6)으로서 본 발명에 의한 유기 도전성 막을 사용한 것을 특징으로 한다. 정공 주입 수송층(6)은 격벽(8)으로 주위가 둘러싸여진 영역에 형성되며, 평탄한 표면 형상을 구비한 막으로 됨이 요구된다. 그러나, 정공 주입 수송층(6)을 본 발명에 의한 유기 도전성 막으로 형성하기만 하면, 유기 도전성 막은 막표면의 중앙부가 평탄하게 될 뿐만 아니라, 격벽(8)과 접촉하는 막표면의 주변부도 그 중앙부와 동일한 평탄성을 유지할 수 있다. 그 다음에, 정공 주입 수송층(6)의 위에 각 발광층(7)을 적층하여 설치하여도, 하지로서 기능하는 유기 도전성 막이 그 주변부에서도 평탄성을 유지하고 있으므로, 각 발광층(7)도, 중앙부로부터 주변부에 도달하기까지 매우 평탄한 표면 형상을 구비할 수 있다. 그 결과, 각 발광층(7)으로부터 발한 광은 소정의 광학 설계대로 유기 EL 소자내를 진행할 수 있게 된다.
또한 표면 평탄성이 우수하고, 장기 신뢰성이 높은 유기 도전성 막을, 그 중을 정공이 이동하는 정공 주입 수송층(6)으로서 사용한 유기 EL 소자는 그것도 신뢰성이 우수하므로, 장기 신뢰성이 높은 전자 장치의 제공을 가능하게 한다.
기판(1)의 형성 재료로는 그 유기 EL 장치가 기판측 발광형이므로, 광이 투과 가능한 투명 혹은 고투과성 재료, 예를 들어, 투명한 유리, 석영, 사파이어, 혹은 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르케톤 등의 투명한 합성 수지 등을 들 수 있다. 이 경우, 밀봉 기판(12)의 재료로는 금속의 라미네이트 필름을 사용하여도 좋다.
한편, 유기 EL 장치나 밀봉측 발광형의 경우는 알루미나 등의 세라믹, 스텐레스 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 실시한 것, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등을 사용할 수 있다. 양극의 배후에 반사율이 높은 재질로 되는 층을 설치하면, 기판 발광형의 경우와 같은 재질의 기판을 사용하여도 좋다. 밀봉 기판(12)의 재료로는 광이 투과 가능한 투명 혹은 고투과성 재료를 사용한다.
양극(3)으로는 인듐주석 산화물(ITO:Indium Tin Oxide) 등으로 되는 고투과성 재료로서, 일함수가 큰 재료가 적합하게 사용된다. 정공 주입 수송층(6)으로는 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물, 즉, 그 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하인 조성물로 형성된 유기 도전성 막이 바람직하다.
발광층(7)의 형성 재료로는 형광성 고분자나 저분자의 유기 발광 색소, 혹은 저분자 색소를 고분자에 분산시킨 것, 즉 각종의 형광 물질이나 인광 물질 등의 발광 물질이 사용 가능하다. 발광 물질로 되는 공액계 고분자 중에서는 아릴렌비닐렌 또는 폴리플루오렌 구조를 포함하는 것 등이 특히 바람직하다. 저분자 발광체로는, 예를 들어 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페릴렌 유도체, 폴리메틴계, 크산텐계, 쿠마린계, 시아닌계 등의 색소류, 8-하이드로퀴놀린 및 그 유도체의 금속 착체, 방향족 아민, 테트라페닐시클로펜타디엔 유도체 등, 또는 특개소57-51781, 동59-194393호 공보 등에 기재 되어 있는 공지의 것이 사용 가능하다. 음극(9)으로는 리튬(Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)이나 이들의 불화물, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등으로 되는 금속 전극이 바람직하다.
또한, 음극(9)과 발광층(7) 사이에, 필요에 따라서 전자 수송층이나 전자 주입층을 설치하여도 좋다.
또한, 도시하지 않았지만, 본 실시 형태의 유기 EL 장치는 액티브매트릭스형이고, 실제로는 복수의 데이터선과 복수의 주사선이 격자상으로 기판(1)에 배치된다. 이 유기 EL 소자는 데이터선이나 주사선으로 구획된 매트릭스상에 배치된 각 화소마다, 스위칭 트랜지스터(switching transistor)나 드라이빙 트랜지스터 등의 구동용 TFT를 통하여 접속되어 있다. 그리고, 이 데이터선이나 주사선을 통하여 구동 신호가 공급되면 전극간에 전류가 흘러, 유기 EL 소자의 발광층(7)이 발광하여, 그 화소가 점등한다.
(유기 EL 소자 및 이것을 구비한 전자 장치의 제조 방법)
이하에서는 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치를 나타내는 주요부 단면도이다.
먼저, 유기 EL 소자의 구동 회로로서 기능하는 TFT(2)가 설치된 기판(1)의 위에, 인듐주석 산화물(ITO) 등을 형성하여 양극(3)을 설치한다. 그 다음에, 그기판(1)의 위에 SiO2뱅크(4)를 설치한다.
다음에, SiO2뱅크(4)의 위에, 수지로 되는 격벽(8)을 설치한다. 또한, SiO2뱅크(4)로 둘러싸인 영역이고 양극(3)의 위로 되는 영역에, SiO2뱅크(4)보다 얇은 막두께로 되는 정공 주입 수송층(6)을 설치한다. 또한 격벽(8)으로 둘러싸인 영역이고 SiO2뱅크(4) 및 정공 주입 수송층(6)의 위로 되는 영역에 발광층(7)을 설치한다.
그 다음에, 유기물 뱅크로 되는 격벽(8) 및 발광층(7)의 상면을 덮도록, 음극(9)을 설치한다.
상기 공정에 의해, 유기 EL 소자를 구성하는 음극(9), 발광층(7), 정공 주입 수송층(6) 및 양극(3)이 제조된다.
그 다음에, 유기 EL 소자를 구성하는 음극(9)의 상면에 보호층(10)을 설치한다. 또한, 보호층(10)의 위 및 유기 EL 소자의 위에 접착제를 도포하고, 그 접착제 위에 밀봉 기판(12)을 압착하는 등으로 하여, 접착층(11)을 형성하는 동시에 밀봉 기판(12)을 부착한다.
이상의 공정에 의해, 본 발명에 의한 유기 EL 소자와 그 구동 회로를 구비한 전자 장치(유기 EL 장치)가 제조된다.
상술한 제조 공정에 있어서 사용하는 각층의 제작법으로는, 어떠한 박막의 제작 방법을 사용하여도 상관없지만, 적어도 정공 주입 수송층(6) 및 발광층(7)은 잉크젯법에 의해서 막을 제작하는 것이 바람직하다.
도 4는 잉크젯법으로 정공 주입 수송층(6)을 제작하기 전의 기판의 구조를 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 4에서, 1은 기판, 3은 양극, 4는 SiO2뱅크, 8은 유기물로 되는 격벽 뱅크이다. 따라서, 양극, 뱅크에 둘러싸인 영역이 화소 영역에 대응한다.
도 5~도 8은 본 발명의 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법의 하나의 공정을 나타내는 모식적인 단면도이다. 여기에서는 정공 주입 수송층(6)과 발광층(7)을 잉크젯법으로 제작할 때의 순서를 상세하게 나타낸다.
도 5는 정공 주입 수송층(6)을 제작하기 전의 기판의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다. 잉크젯 헤드(14)의 노즐구(15)로부터, 정공 주입 수송층(6)을 형성하기 위한 조성물(6a)이, SiO2뱅크(4) 및 유기물로 되는 격벽 뱅크(8)로 주위가 둘러싸여진 양극(3)의 표면을 향해 토출된 상태를 나타낸다. 토출 전의 공정으로서, 양극(3) 표면 및 SiO2뱅크 표면은 친잉크성으로, 유기물 격벽 뱅크(8) 표면은 발잉크성으로 되도록, 표면 처리가 실시되어 있다. 그 표면 처리법으로는 02플라즈마 처리와 CF4플라즈마 처리를 대기압하에서 연속 처리하여 행하였다.
도 6은 한개의 화소내에 조성물(6a)이 도포되고, 건조 후, 정공 주입 수송층(6)이 형성된 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다. 조성물(6a)이 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되며, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하이므로, 조합후의 경과 시간에 의존하지 않고 형성된 정공 주입수송층(6)은 그 막표면의 주변부가 접촉하는 SiO2뱅크(4) 근방에서도, 막표면의 중앙부와 동일한 평탄한 형태를 취한다.
도 7은 정공 주입 수송층(6)상에 적층하여 발광층(7)을 형성하기 위한 조성물(7a)이 화소내에 도포된 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 8은 정공 주입 수송층(6)상에 도포된 발광층용 조성물(7a)을 건조함으로써 발광층(7)이 형성되고, 발광층(7)과 유기물 뱅크(격벽)(8)을 덮도록 음극(9)이 설치되고, 또한 음극(9)상에 밀봉층(13)을 더 설치한 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다. 여기서, 밀봉층(13)이란, 도 3에 나타내는 보호층(10), 접착층(11) 및 밀봉 기판(12)를 모아서 부르는 명칭이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 보존 안정성이 우수한 정공 주입 수송용 조성물을 사용하여, 잉크젯법으로 정공 주입 수송층(6)을 제작하면, 뱅크(4, 8)로 둘러싸인 미소 영역에 정밀도 좋고, 평탄면성이 우수한 박막을 형성할 수 있다. 또한, 잉크젯법으로 제작한 정공 주입 수송층(6)을 갖는 유기 EL 소자는 소자 수명이 크게 연장되는 작용 효과도 있다.
표 1에 나타낸 2종류의 조성물 A와 조성물 B를 사용하여 형성된 정공 주입 수송층(6)을, 발광층은 적층하지 않고, 음극과 양극 사이에 삽입된 구조의 소자를 제작하고, 그 소자의 저항치를, 잉크 조합후의 경시 변화로서 조사했다. 표 3은 조합 후, 당일, 10일후, 20일후, 30일후 경과한 조성물을 사용하여 소자를 제작하고, 저항치를 측정한 결과를 나타낸다.
상기 소자의 구성은 밑으로부터 순서대로, ITO로 되는 양극, 조성물 A 또는 B로 되는 정공 주입 수송층, Al으로 되는 음극의 구조로 했다. 그 때, 기판으로는 도 4에 나타낸 것과 동일한 것을 사용했다.
조성물 A 및 조성물 B로부터 정공 주입 수송층(6)을 형성하는 방법으로는 잉크젯법을 사용했다.
표 3에서, 소자 A란 정공 주입 수송층(6)이 조성물 A로 형성된 것이고, 소자 B란 정공 주입 수송층(6)이 조성물 B로 형성된 것을 의미한다. 또한, 표 3의 경과 일수에서, 0일이란 잉크 조합 당일의 조성물을 사용하여 소자를 제작하고, 저항을 측정한 것을 나타낸다.
<표 3>
잉크를 조합한 후부터 경과 일수
0 10 20 30
소자 A 1.5 ×10-5 1.6 ×10-5 1.9 ×10-5 1.5 ×10-5
소자 B 1.5 ×10-5 3.0 ×10-5 1.2 ×10-6 4.5 ×10-7
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물 A로 되는 정공 주입 수송층(6)을 구비한 소자 A는 조성물 조합 20일후라도 조합 직후(0일)의 저항치와 거의 변화지 않는 수치를 나타내며, 이 경향은 소자 제작 30일후에도 유지됨이 확인되었다.
한편, 종래의 조성물 B로 되는 정공 주입 수송층(6)을 구비한 소자 B는 조성물 조합 10일후의 저항치가 이미 제작 직후(0일)의 2배로 증가했다. 또한, 조성물 조합 20일후의 저항치는 10배가 되고, 30일후에는 100배를 넘을 정도의 변화가 관찰되었다.
이상의 결과로부터, 본 발명에 의한 조성물 A를 사용한 정공 주입 수송층(6)을 구비한 소자 A는 종래의 조성물 B를 사용한 소자 B에 비해서 저항치의 장기 안정성이 우수함을 알았다 . 그러므로, 본 발명에 의한 조성물 A를 정공 주입 수송층(6)으로 이용한 소자 A는 소자 B와 비교하여, 조성물의 보존 기간에 의존하지 않고, 안정된 도전 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명자는, 조성물 A로부터 형성한 정공 주입 수송층(6) 및 조성물 B로부터 형성한 정공 주입 수송층(6)의 위에, 각각 청색 발광층(7)을 잉크젯법에 의해 적층하여, 유기 EL 소자 A' 및 B'를 제작하고, 이 2개의 소자 A', B'의 소자 수명을 조사했다. 여기서, 소자 수명이란, 소자에 일정한 전류를 계속 흘렸을 때에, 소자의 발광 휘도가 반감하기까지 필요한 시간을 가리킨다. 그 결과, 소자 A'는 소자 B'와 비교하여 평균 2.5배의 소자 수명을 가짐을 알았다. 이 소자 A의 현저한 장기 수명화는 상술한 조성물의 장기 안정성을 실현할 수 있는 조성에 의한 효과라고 판단된다.
본 발명에 의한 조성물을 구성하는 용매가, 글리콜계의 용제를 포함함으로써, 상술한 조성물의 점도의 변화율을 큰폭으로 저감하고, 안정된 조성물로 할 수 있다. 이하에서는 그 글리콜계의 용제가 상기 용매에서 차지하는 농도에, 어떠한 최적치가 있는 가에 대해서 조사한 결과에 대해서 기술한다.
우선, 글리콜계의 용제로서 디에틸렌글리콜(비점 245℃)를 사용하여, 디에틸렌글리콜로 되는 용제가 용매에서 차지하는 농도를, 중량％로, 0, 15, 30, 40, 45, 50, 55, 60으로 한 조성물 A를 미리 준비했다. 그 다음에, 이들 농도가 다른 조성물 A로 되는 정공 주입 수송층(6)을 구비한 소자 A를, 각각 복수개 제작했다. 여기서, 예를 들어, 디에틸렌글리콜로 되는 용제가 용매에서 차지하는 농도가 중량％로, 45로 한 경우의 소자 A는 소자 A(45)로 표기한다. 괄호내의 숫자가 0의 경우는 용매가 디에틸렌글리콜을 포함하지 않은 경우이다.
표 4에는, 디에틸렌글리콜 농도(단위는 중량％)를 바꾸어 제작한 소자 A에서의 화소내 평탄성, 막프로파일, 및 조성물의 토출성을 조사한 결과를 모아 나타냈다.
여기서, 화소내 평탄성은 정공 주입 수송층(6)을 이루는 막의 표면에서의 최고(최고 두께)지점과 최저(최저 두께)지점의 거리가, 정공 주입 수송층(6)을 이루는 막의 두께에서 차지하는 비율(단위는 ±％)을 나타낸다. 화소내 평탄성이 평가 불능인 경우는 ×표로 나타냈다. 막프로파일은 막을 단면 방향으로부터 보았을 때에, 막표면이 볼록형, 평평형, 오목형인가를 기호로 나타냈다. 실제의 막두께(단면 프로파일) 측정은 촉침식의 단차계를 사용하여 측정했다. 토출성은 이러한 조성물 A를 잉크젯법으로 노즐구로부터 토출할 때에, 눈막힘이 생겼는지 여부, 토출한 조성물이 굴곡함이 없이 직선적으로 비상하는가 여부를 나타내는 지표이다. 2항목 모두 양호한 경우는 Ｏ표, 1항목만 양호한 경우는 △, 2항목 모두 좋지 않은 경우는 ×표로 나타낸다.
<표 4>
디에틸렌글리콜 농도 0 15 30 40 45 50 55 60
화소내 평탄성 × >50 40 20 18 15 15 25
막프로파일 볼록 볼록 볼록 약간 볼록 약간 볼록 평평 평평 오목
토출성 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ
표 4의 결과로부터, 디에틸렌글리콜로 되는 용제가 용매에서 차지하는 농도를, 중량%로, 40 이상 55 이하의 범위로 함으로써, 화소내 평탄성은 ±20 이내로 억제할 수 있고, 막프로파일은 대체로 평평한 막이 얻어지며, 또한 토출성도 양호하게 됨을 알았다.
또한, 본 발명에 의한 조성물을 구성하는 용매는 글리콜계의 용제에 더하여, 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제를 포함함으로써, 그 분산성을 보다 좋게 하고, 표면장력을 낮게 할 수 있다. 이하에서는 그 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 농도(중량％)에, 어떠한 최적치가 있는가에 대해서 조사한 결과에 대해서 기술한다.
표 5에는 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 일례로서, 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올(AIRPRODUCTS 제, 상품명 SF61, 비점 160℃, 이하에서는 SF61이라고 함)을 사용하여 제작한 청색 발광 소자 A'에서의 소자 효율, 소자 수명 및 화소내 평탄성을 조사한 결과를 모아 나타냈다.
또한, 글리콜계의 용제로는 디에틸렌글리콜을 사용하고, 그 농도는 50중량％로 고정했다.
소자 효율은, 단위 전류에 대한 휘도(칸델라/암페어)이지만, 여기에서는 SF61의 농도가 0％의 때에 얻어진 수치를 1로 한 상대치로 나타낸다. 소자 수명은, 소자에 일정한 전류를 계속 흘렸을 때에, 소자의 발광 휘도가 반감하기까지 필요한 시간을 나타내지만, 여기에서는 SF61의 농도가 0％의 때에 얻어진 수치를 1로 한 상대치로 나타낸다. 화소내 평탄성은, 정공 주입 수송층(6)을 이루는 막의 표면에서의 최고(최고 두께)지점과 최저(최저 두께)지점과의 거리가 정공 주입 수송층(6)을 이루는 막의 두께에서 차지하는 비율(단위는 ±％)을 나타낸다. 화소내 평탄성이 평가 불능인 경우는 ×표로 나타냈다.
<표 5>
SF61의 농도 0 0.01 0.05 0.1 0.5
소자효율 1.0 1.0 1.2 1.05 1.2
소자수명 1.0 1.0 1.0 1.1 0.8
화소내 평탄성 >50 20 15 15 25
표 5로부터, SF61의 농도를 0.01이상 0.1이하로 함으로써, 화소내 평탄성을 ±20이내로 억제할 수 있고, 양호한 소자 효율과 소자 수명을 구비한 소자 특성이 얻어짐을 알았다.
그 다음에, 표 6에는 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 다른 일례로서, 3,5-디메틸-4-옥틴 3,6-디티올(AIRPRODUCTS 제, 상품명 SF82W, 비점 220℃, 이하에서는 SF82W이라고 함)을 사용하여 제작한 청색 발광 소자 A'에서의 소자 효율, 소자 수명 및 화소내 평탄성을 조사한 결과를 모아 나타냈다. 다른 제작 조건은 표 5와 같다.
<표 6>
SF82W의 농도 0 0.01 0.05 0.1 0.5
소자효율 1.0 1.1 1.0 0.9 0.7
소자수명 1.0 0.9 0.95 0.9 0.7
화소내 평탄성 >50 20 15 10 10
표 6으로부터, SF82W의 농도를, 0.01이상 0.1이하로 함으로써, 양호한 소자효율과 소자 수명을 구비한 채, 화소내 평탄성을 ±20이내로 억제할 수 있음을 알았다. SF82의 경우, 농도를 올리면, 평탄성은 좋게 되지만, 소자 특성이 나쁘게 된다.
상술한 표 5와 표 6의 2개의 결과로부터, 본 발명에 의한 조성물을 구성하는 용매는 글리콜계의 용제에 더하여, 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제를 포함함으로써, 그 분산성이 좋게 되는 동시에, 그 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 농도(중량%)를, O.O1이상 O.1이하로 함으로써, 소자 효율과 소자 수명은 계면 활성제를 첨가하지 않았던 때의 상태를 유지하면서, 제작한 화소내 평탄성을 큰폭으로 개선할 수 있음이 발견되었다.
또한, SF61(비점 160℃)이나 SF82W(비점 220℃) 대신에, 디에틸렌글리콜(비점 245℃) 보다 높은 비점을 갖는 계면 활성제 S104(AIRPRODUCTS 사제)를 사용하여 제작한 유기 EL 소자 C는 상기의 소자 A'에 비해서, 소자 효율이 20％저하하고, 소자 수명이 30％ 짧아짐이 명확하게 되었다.
이 결과로부터, 상술한 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 비점은 이 계면 활성제와 함께 상기 용매를 구성하는 용제의 비점과 동등 또는 그것 이하인 것이 바람직하다고 본 발명자는 판단했다.
(유기 반도체 소자)
도 9는 본 발명에 의한 유기 반도체 소자의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 9에 나타내는 구성으로 되는 유기 반도체 소자는 기판(901)상에 게이트전극(902)이 형성되어 있다. 또한, 기판(901)상에는 게이트 전극(902)을 덮은 상태로 고유전율의 절연체로 되는 게이트 절연막(903)이 형성되고, 이 게이트 절연막(903)의 위에는 채널(904)이 형성되어 있다. 그리고, 채널(904)의 위에는 소스 전극(905) 및 드레인 전극(906)이 형성됨으로서, 박막 트랜지스터로 되는 유기 반도체 소자가 얻어진다. 본 실시예에서는, 3개의 전극, 즉, 게이트 전극(902), 소스 전극(905) 및 드레인 전극(906)을, 본 발명에 의한 조성물로부터 잉크젯법에 의해 제작했다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 전극은 우수한 평탄성을 구비하고 있으므로, 이 유기 도전성 막으로 형성되어 있는 전극 중을 이동하는 전자나 정공은, 그 이동을 매우 안정하게 행할 수 있다. 즉, 상기 3개의 전극에서는 안정된 통전 상태가 장기에 걸쳐 유지할 수 있으므로, 장기 신뢰성이 높은 유기 반도체 소자의 제공이 가능해진다.
또한, 도 9에서는 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 게이트 전극(902), 소스 전극(905) 및 드레인 전극(906)을 본 발명에 의한 조성물로부터 제작된 유기 도전성 막을 사용했지만, 채널(904)에도 본 발명에 의한 유기 반도체막을 이용하여도 상관없다. 또한, 도시하지는 않았지만, 이러한 박막 트랜지스터 간을 연결하는 배선으로서, 이 유기 도전성 막을 사용하여도 좋음은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의한 유기 반도체 소자의 제조 방법은, 상술한 유기 도전성 막을 사용하여 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트/또는 배선을 형성하는 방법이 잉크젯법인 것을 특징으로 한다.
이 구성으로 되는 유기 반도체 소자의 제조 방법은, 잉크젯법이라는 간편한 방법으로, 기능성 막을 패턴 제막할 수 있는 방법이므로, 상술한 장기 신뢰성이 높은 유기 반도체 소자를 형성할 때에, 종래의 제조법에서는 반드시 사용하지 않으면 막을 형성할 수 없었던 대규모인 진공 공정, 포토리소그래피 공정을 사용할 필요가 없다.
따라서, 본 발명에 의한 유기 반도체 소자의 제조 방법은 유기 반도체 소자의 제조 비용을 대폭으로 저감할 수 있으므로, 염가의 유기 반도체 소자의 제공에 크게 공헌할 수 있다.
(전자 기기)
이하에서는 상술한 유기 EL 장치로 되는 전자 장치를 구비한 전자 기기의 예에 대해서 설명한다.
도 10은 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10에서, 100O는 휴대 전화 본체를 나타내며, 1001은 상기의 유기 EL 장치(전자 장치)를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 11은 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 11에서, 1100은 시계 본체를 나타내며, 1101은 상기의 유기 EL 장치(전자 장치)를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 12는 워드프로세서, 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 12에서, 1200은 정보 처리 장치, 1202는 키보드 등의 입력부, 1204는 정보 처리 장치 본체, 1206은 상기의 유기 EL 장치(전자 장치)를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 10으로부터 도 12에 나타내는 전자 기기는 상기 실시 형태의 유기 EL 장치(전자 장치)를 구비하고 있으므로, 표시부에서의 휘도가 장기에 걸쳐 안정하기 때문에, 장기 신뢰성이 높은 전자 기기의 제공이 가능해진다. 또한, 이들 전자 기기가 상술한 유기 반도체 소자도 탑재함으로써, 전자 기기는 그 제조 비용을 내릴 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종의 변경을 가할 수 있고, 실시 형태에서 든 구체적인 재료나 층 구성 등은 일례에 지나지 않고, 적당히 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태의 유기 EL 장치에서는 양극(3)을 화소 전극으로 하고, 음극(9)을 대향 전극으로 한 구성으로 했지만, 음극(9)을 화소 전극으로 하고, 양극(3)을 대향 전극으로 한 구성으로 하여도 좋다.
이상의 설명에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물은 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되며, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하로 한 구성을 구비하고 있으므로, 조성물을 제조한 후 경과한 시간에 의존하지 않고, 이 조성물로부터 항상 표면 평탄성, 안정성이 우수한 유기 도전성 막을 형성할 수 있다.
상기 구성의 조성물은 그 점도의 변화율이 작으므로, 장기 보존성이 우수한동시에, 양산에 의해 저비용화를 바랄 수 있으므로, 조성물 단체로서의 판매가 가능하여, 넓은 산업분야에 공헌할 수 있다.
고가의 진공 공정용의 장치를 필요로 하지 않은 잉크젯법으로, 상기 조성물로부터 유기 도전성 막을 형성하여도, 상기 평탄한 막을 안정되게 제조할 수 있으므로, 본 발명에 의한 유기 도전성 막의 제조 방법에 의해 유기 도전성 막을 염가로 제공할 수도 있게 된다.
특히, 본 발명에 의한 유기 도전성 막의 제조 방법에서는, 상술한 점도의 경시 변화가 적은 조성물을 사용하여, 잉크젯법으로 그 조성물을 발라 형성하는 도포 공정을 채용함으로써, 주위가 벽면으로 둘러싸여진 미소 영역에 막을 형성하는 경우라도, 형성된 막의 표면 형상은 벽면과 접하는 막의 주변부에도 막의 중앙부와 동일한 평탄면을 용이하게 제작할 수 있다.
그러므로, 이 유기 도전성 막을 사용하여, 유기 EL 소자를 구성하는 정공 주입 수송층을 제작하면, 휘도가 반감할 때까지의 소자 수명이 긴 유기 EL 장치(전자 장치)를 제공할 수 있다.
또한, 상기의 유기 도전성 막을 사용하여, 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 및/또는 배선을 형성함으로써, 이들의 도전 부위를 이동하는 전자나 정공이 보다 순조롭게 흐름이 가능해지므로, 장기 신뢰성이 우수한 유기 반도체 소자의 제공이 가능해진다.
또한, 상술한 유기 EL 장치나 유기 반도체 소자를 구비한 전자 기기이면, 그 기능이 장기에 걸쳐 지속하므로, 전자 기기는 이 전자 기기를 탑재만 하면, 장기신뢰성을 대폭으로 개선할 수 있다.

Claims (29)

  1. 유기 도전성 재료와 적어도 1종 이상의 용매로 구성되며, 점도의 변화율이 조합 30일후에 ±5％ 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 글리콜계의 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 글리콜계의 용제가 상기 용매에서 차지하는 농도는, 중량%로, 40 이상 55 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 글리콜계의 용제는 디에틸렌글리콜 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 글리콜계의 용제는 모노에틸렌글리콜 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 글리콜계의 용제는 트리에틸렌글리콜 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 도전성 재료는 폴리티오펜 유도체인 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기 도전성 재료는 폴리디옥시티오펜과 폴리스티렌술폰산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유기 도전성 재료는 폴리아닐린과 폴리스티렌술폰산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 용매는 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 농도는, 중량％로, 0.01이상 O.1이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제의 비점은 그 계면 활성제와 함께 상기 용매를 구성하는 용제의 비점과 동등 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 아세틸렌글리콜계의 계면 활성제는 3,5-디메틸-1-옥틴-3-올인 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    탈기 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 탈기 처리는 물의 포화 증기압 이하의 진공하에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 탈기 처리에 앞서서, 상기 탈기 처리에 수반하여 증발하는 양의 용제가미리 첨가되어 있던 것을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항 기재의 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 유기 반도체막.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항 기재의 조성물을 사용하여, 잉크젯법으로 그 조성물을 발라서 형성하는 도포 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 도포 공정의 후에, 용매를 제거하기 위한 건조 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 건조 공정은 감압 분위기에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 감압 분위기는 압력이 1.333×10-3Pa이하이고, 또한, 온도가 대략 실온인 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 건조 공정의 후에, 100℃ 이상의 온도에서 열처리하는 가열 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 가열 공정에서의 열원으로서 적외선을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 도전성 막의 제조 방법.
  24. 정공 주입 수송층이 제17항 기재의 유기 도전성 막인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  25. 제17항 기재의 유기 도전성 막을 사용하여 정공 주입 수송층을 형성하는 방법이 잉크젯법인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
  26. 적어도 제24항 기재의 유기 EL 소자와 그 유기 EL 소자의 구동 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  27. 제26항 기재의 전자 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  28. 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 또는 배선이 제17항 기재의 유기 도전성 막인 것을 특징으로 하는 유기 반도체 소자.
  29. 제17항 기재의 유기 도전성 막을 사용하여 집적회로를 구성하는 도전 부위 중, 소스, 드레인, 게이트 또는 배선을 형성하는 방법이 잉크젯법인 것을 특징으로 하는 유기 반도체 소자의 제조 방법.
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