KR20090033103A - 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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야스히로 이이즈미
마사야 시모가와라
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 양자 도트를 함유하는 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능한 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과, 상기 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정을 구비하고 있다. 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 발광층을 형성한다. 이에 따라 EL 소자를 얻을 수 있다.
전계 발광 소자, 양자 도트, 습윤성 변화층

Description

전계 발광 소자 및 그의 제조 방법{ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 특허 출원은, 2007년 9월 28일에 제출된 일본 출원인 일본 특허 출원 제2007-256852호에 기초한 것이다. 이 출원에 있어서의 전체 개시 내용은, 인용함으로써 본 명세서의 일부가 된다.
본 발명은, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 층을 사용하여, 양자 도트를 함유하는 발광층의 패터닝을 행하는 전계 발광(이하, EL이라고 하는 경우가 있음) 소자의 제조 방법 및 그에 따라 얻어지는 EL 소자에 관한 것이다.
EL 소자는, 대향하는 2개의 전극으로부터 주입된 정공 및 전자가 발광층 내에서 결합하고, 그 에너지로 발광층 중의 발광 재료를 여기하여 발광 재료에 따른 색의 발광을 행하는 것이며, 자발광의 면상 표시 소자로서 주목받고 있다.
일반적으로 EL 소자를 사용한 디스플레이의 제조에 있어서는, 발광층의 패터닝이 이루어지고 있다. 발광층의 패터닝 방법으로서는, 발광 재료를 섀도우 마스크를 통해 증착하는 방법, 잉크젯에 의한 분할 도포 방법, 자외선 조사에 의해 특 정한 발광 색소를 파괴하는 방법, 스크린 인쇄법 등의 다양한 패터닝 방법이 제안되어 있다. 또한, 잉크젯에 의한 분할 도포 방법에서는, 고정밀도의 미세 패턴을 얻기 위해 패턴상의 격벽(뱅크)을 형성하고, 격벽 표면을 발잉크 처리하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조). 또한, 발광층의 패터닝 방법으로서, 고정밀도의 패턴 형성을 가능하게 하는 광 촉매를 사용하는 방법도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 내지 특허 문헌 6 참조).
이 광 촉매를 사용하는 발광층의 패터닝 방법은, 광 촉매를 함유하는 층, 또는 광 촉매를 함유하는 층에 근접하는 층이 에너지 조사되면, 그에 따른 광 촉매의 작용으로부터 이들 층의 습윤성이 변화되는 것을 이용한 것이다. 즉, 이 습윤성의 차이에 의한 패턴을 이용함으로써, 발광층을 패턴상으로 형성하는 것이다. 이와 같이 광 촉매를 사용하는 발광층의 패터닝 방법은, 에너지의 조사만으로 습윤성의 차이에 의한 패턴을 형성할 수 있기 때문에, 발광층의 패터닝에 필요로 되는 시간을 대폭 생략할 수 있다는 점에서 유용한 방법이다.
또한, 최근 반도체를 포함하는 양자 도트를 사용한 발광층을 갖는 발광 소자가 제안, 개발되고 있다. 양자 도트는 반도체의 원자가 복수개 모여 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 정도의 결정을 구성하는 것이며, 결정이 이러한 나노 크기까지 작아지면, 연속적인 밴드 구조가 아닌 이산적인 에너지 준위를 구성하게 된다. 즉, 양자 크기 효과가 현저히 나타나게 되기 때문에, 양자 도트보다 크기가 큰 벌크 결정에 비해 전자의 차폐 효과가 높아지고, 여기자가 재결합하는 확률을 높일 수 있다.
또한, 양자 도트를 사용한 발광 소자에서는, 발광 소자의 구성을 변경하지 않고 발광 주파수를 조정할 수 있다. 양자 도트는, 양자 차폐 효과에 의해 크기에 의존한 광학 특성을 나타낸다. 예를 들면, CdSe를 포함하는 양자 도트의 발광색을 단순히 양자 도트의 크기를 변경함으로써, 청색으로부터 적색으로 변화시킬 수 있다. 또한, 양자 도트는 비교적 좁은 반가폭으로 발광하기 때문에, 예를 들면 반가폭을 30 ㎚ 미만으로 할 수 있다. 따라서, 양자 도트는 발광층의 재료로서 우수하다고 할 수 있다.
또한, 양자 도트는 나노 크리스탈, 미립자, 콜로이드 또는 클러스터 등으로 불리는 경우도 있지만, 양자 크기 효과가 발생하는 것은 본 발명에서는 양자 도트와 동일한 것을 나타낸다.
이러한 양자 도트를 사용한 발광층의 성막 방법으로서는, 예를 들면 표면에 트리-n-옥틸포스핀옥시드(TOPO) 등의 배위자가 부착된 양자 도트를 함유하는 콜로이드 용액을 사용한 스핀 코팅법 및 침지 코팅법 등이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 7, 특허 문헌 8 참조). 이 배위자는 양자 도트의 표면에 부착되어, 양자 도트의 분산 안정성을 양호하게 한다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3601716호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 제3646510호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2001-257073호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-231446호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2004-71286호 공보
[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 제2005-300926호 공보
[특허 문헌 7] 일본 특허 공표 제2005-522005호 공보
[특허 문헌 8] 일본 특허 공표 제2006-520077호 공보
그러나, 상기한 양자 도트를 사용하여 성막된 발광층을 패터닝하는 방법에 대해서는, 거의 제안되어 있지 않다.
본 발명은 상기 실정에 감안하여 이루어진 것이며, 양자 도트를 함유하는 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능한 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 다양한 검토를 행한 결과, 양자 도트를 사용한 발광층을 패터닝하기 위해서는, 기판 위에 친소액(親疎液) 패턴을 형성하여 원하는 위치에 도공액을 유지할 필요가 있고, 광 촉매와 발액성을 나타내는 오르가노폴리실록산으로 구성되며, 정공 수송 기능을 나타낼 수 있는 습윤성 변화층, 및 이 습윤성 변화층의 광 촉매 기능을 응용함으로써, 양자 도트를 사용한 발광층의 패터닝을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 배위자로서 실란 커플링제를 사용함으로써, 발광층 내의 재료간이나 발광층과 제1 전극층 또는 정공 주입 수송층간에서의 밀착성 향상에 의해, EL 소자의 수명 특성의 개선을 도모할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 배위자로서 실란 커플링제를 사용함으로써, 발광층을 용매에 대하여 불용화하고, 발광층 형성 공정의 후속 공정에서 도포를 도입하는 것이 가능해진다는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명은, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과, 상기 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으 로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과, 습윤성 변화 패턴이 형성된 상기 습윤성 변화층 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 상기 친액성 영역 위에 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써 습윤성 변화 패턴을 형성하고, 이 습윤성 변화 패턴의 습윤성 차이를 이용함으로써, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과, 기체 위에 적어도 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층이 형성되어 있는 광 촉매 처리층 기체를, 상기 습윤성 변화층에 대하여 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한 후, 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과, 습윤성 변화 패턴이 형성된 상기 습윤성 변화층 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 상기 친액성 영역 위에 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 광 촉매 처리층을 통해 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써 습윤성 변화 패턴을 형성하고, 이 습윤성 변화 패턴의 습윤성 차 이를 이용함으로써, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능하다. 또한, 광 촉매는 광 촉매 처리층에 포함되어 있으며, 이 광 촉매 처리층을 갖는 광 촉매 처리층 기체는 습윤성 변화 패턴 형성 공정 후에 습윤성 변화층으로부터 제거되기 때문에, 습윤성 변화층에는 광 촉매가 포함되어 있지 않고, 습윤성 변화층과 발광층의 계면에서의 장벽을 감소시켜, 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 상기 배위자가 실란 커플링제인 것이 바람직하다. 실란 커플링제를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용함으로써 발광층을 경화시킬 수 있고, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있으며, 수명 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 습윤성 변화층이 오르가노폴리실록산을 함유하는 경우에는, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기한 경우, 상기 실란 커플링제가 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물일 수도 있다. 이러한 규소 화합물은 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 상기 X, Y를 적절하게 선택함으로써 축합도 등을 제어할 수 있다. 이에 따라, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 원하는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기한 경우, 상기 실란 커플링제가 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물일 수도 있다. 이러한 규소 화합물은 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 것으로 할 수 있으며, 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한, 상기한 경우, 상기 발광층 형성 공정에서 상기 발광층 형성용 도공액을 도포한 후, 경화시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있으며, 수명 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 후술하는 바와 같이 습윤성 변화층이 오르가노폴리실록산을 함유하는 경우에는, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 나아가서는, 발광층의 열 안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 양자 도트가 반도체 미립자를 포함하는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고, 상기 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료를 포함하는 쉘부를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 양자 도트가 안정화되기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 발광층 형성용 도공액이 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 어느 하나 이상을 추가로 함유할 수도 있다. 양자 도트에 이들 재료를 조합함으로써, EL 소자의 제조 공정을 간략화할 수 있게 되거나, 발광층으로의 전하 수송 및 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 여기자의 에너지 이동을 효율적으로 행하는 것이 가능해져, EL 소자의 수명 특성 향상을 도모할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 발광층 형성용 도공액의 도포 방법이 토출법인 것이 바람직하다. 토출법에서는, 습윤성 변화 패턴을 이용하여 고정밀도의 패턴을 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 습윤성 변화층이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산을 함유하는 것이 바람직하다. 습윤성 변화층에 사용되는 재료는 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되며, 광 촉매의 작용에 의해 분해되지 않을 정도의 결합 에너지가 필요하기 때문에, 상기한 바와 같은 오르가노폴리실록산이 바람직한 것이다.
또한, 본 발명은 기판과, 상기 기판 위에 패턴상으로 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 위에 형성되고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이며, 상기 제1 전극층의 패턴에 대응하여 폴리실록산을 함유하는 친액성 영역 및 상기 제1 전극층의 패턴의 개구부에 대응하여 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하는 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖는 습윤성 변화층과, 상기 습윤성 변화층의 친액성 영역 위에 형성된 발광층과, 상기 발광층 위에 형성된 제2 전극층을 갖고, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 상기 발광층에 사용하는 것을 특징으로 하는 EL 소자를 제공한다.
여기서, 불소는 매우 낮은 표면 에너지를 갖는 것이다. 본 발명에 있어서는, 습윤성 변화층 표면의 친액성 영역이 폴리실록산을 함유하고, 발액성 영역이 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하고 있기 때문에, 친액성 영역 및 발액성 영역을 비교하면, 친액성 영역 쪽이 임계 표면 장력이 커진다고 할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 발액성 영역 및 친액성 영역의 습윤성의 차이를 이용하여 친액성 영역 위에만 발광층을 형성할 수 있으며, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능한 EL 소자로 할 수 있다.
또한, 발광층에 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하기 때문에, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있으며, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있고, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다. 또한, 습윤성 변화층이 오르가노폴리실록산을 함유하기 때문에, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 상기 발광층이 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물을 함유하고, 경화된 것이 바람직하다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있으며, 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 나아가서는, 발광층의 열 안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다.
상기한 경우, 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산일 수도 있다. 이러한 오르가노폴리실록산은 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 상기 X, Y를 적절하게 선택함으로써 축합도 등을 제어할 수 있다. 이에 따라, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 원하는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기한 경우, 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가 수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산일 수도 있다. 이러한 오르가노폴리실록산은 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 것으로 할 수 있으며, 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 양자 도트가 반도체 미립자를 포함하는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고, 상기 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료를 포함하는 쉘부를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 양자 도트가 안정화되기 때문이다.
본 발명에 따르면, 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써 습윤성 변화 패턴을 형성하고, 이 습윤성 변화 패턴의 습윤성의 차이를 이용함으로써, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능하다는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 양자 도트를 함유하는 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능한 EL 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 EL 소자 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
A. EL 소자의 제조 방법
본 발명의 EL 소자의 제조 방법은, 습윤성 변화층의 구성 및 습윤성 변화 패턴 형성 공정에 따라 2개의 실시 양태로 분류할 수 있다. 이하, 각 실시 양태로 분류하여 설명한다.
I. 제1 실시 양태
본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 제1 실시 양태는, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과, 상기 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과, 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 실시 양태의 EL 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시 양태의 EL 소자의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다. 우선, 기판 (1) 위에 제1 전극층 (2)를 패턴상으로 형성하고, 이 제1 전극층 (2)의 패턴의 개구부에 절연층 (3)을 형성하고, 제1 전극층 (2) 및 절연층 (3) 위에 습윤성 변화층 (4)를 형성한다(도 1(a), 습윤성 변화층 형성 공정).
이어서, 포토마스크 (11)을 통해 습윤성 변화층 (4)에 자외선 (12)를 조사한다(도 1(b)). 자외선 (12)의 조사에 의해, 습윤성 변화층 (4)에 함유되는 광 촉매의 작용으로부터 습윤성 변화층 (4)의 조사 부분에서는 습윤성이 액체와의 접촉각이 저하되도록 변화된다(도 1(c)). 이 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화된 영역을 친액성 영역 (5)로 한다. 미조사 부분에서는, 습윤성이 변화되지 않는다. 이 습윤성이 변화되지 않는 영역을 발액성 영역 (6)으로 한다. 이에 따라, 습윤성 변화층 (4) 표면에 친액성 영역 (5)와 발액성 영역 (6)을 포함하는 습윤성 변화 패턴이 형성된다. 도 1(b) 및 (c)는 습윤성 변화 패턴 형성 공정이다.
습윤성 변화층 (4)는 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이며, 조사 부분인 친액성 영역 (5)와 미조사 부분인 발액성 영역 (6)에서는 습윤성에 차이가 있다.
이어서, 이 습윤성의 차이를 이용하여, 친액성 영역 (5)와 발액성 영역 (6)을 포함하는 습윤성 변화 패턴 위에 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 친액성 영역 (5) 위에만 발광층 (7)을 형성한다(도 1(d), 발광층 형성 공정).
상기 발광층 형성용 도공액에는, 도 2에 예시한 바와 같은 주위에 배위자 (21)이 배치된 양자 도트 (22)가 사용되고 있다. 즉, 배위자 (21)이 양자 도트 (22)의 표면에 부착되어 있으며, 이러한 배위자 (21)이 표면에 부착된 양자 도트 (22)가 발광층 형성용 도공액에 사용되고 있다.
이어서, 발광층 (7) 위에 제2 전극층 (8)을 형성한다(도 1(e), 제2 전극층 형성 공정). 이때, 예를 들면, 제2 전극층 (8)을 투명 전극으로 한 경우에는 전면 발광형의 EL 소자가 얻어지며, 제1 전극층 (2)를 투명 전극으로 한 경우에는 배면 발광형의 EL 소자가 얻어진다.
본 실시 양태에 있어서는, 광 촉매를 함유하는 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지를 조사함으로써, 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성한다. 또한, 이 습윤성 변화층 표면에 형성된 습윤성 변화 패턴을 이용하여 발광층의 패터닝을 행한다. 따라서, 복잡한 패터닝 공정이나, 고가의 진공 설비를 필요로 하지 않고, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 양태에 있어서, 후술하는 바와 같이 양자 도트의 표면에 부착되어 있는 배위자는 실란 커플링제인 것이 바람직하다. 이에 따라, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있으며, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있고, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 후술하는 바와 같이, 습윤성 변화층은 오르가노폴리실록산을 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, EL 소자 구동시 등에 있어서의 층간 박리 등에 따른 수명 특성의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
이하, EL 소자의 제조 방법에 있어서의 각 공정에 대하여 설명한다.
1. 습윤성 변화층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층 형성 공정은, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 공정이다.
이하 습윤성 변화층, 습윤성 변화층의 형성 방법, 기판 및 제1 전극층에 대하여 설명한다.
(1) 습윤성 변화층
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 단일층일 수도 있으며(제1 양태), 광 촉매를 함유하는 층과, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 층이 적층된 것일 수도 있다(제2 양태). 이하, 각 양태에 대하여 설명한다.
(i) 제1 양태
본 양태의 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 단일층이다. 이 습윤성 변화층은, 습윤성 변화층 자체에 함유되는 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되기 때문에, 효율적으로 습윤성 변화 패턴을 형성할 수 있다.
본 양태의 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 통상적으로 광 촉매와, 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료를 함유하는 것이다.
상기 광 촉매로서는, 광 반도체로서 알려져 있는 예를 들면 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 티탄산스트론튬(SrTiO3), 산화텅스텐(WO3), 산화비스무트(Bi2O3) 및 산화철(Fe2O3)을 들 수 있다. 이들 광 촉매는 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
이 중에서도 이산화티탄이 밴드갭 에너지가 높고, 화학적으로 안정적이며 독성도 없고, 입수가 용이하기 때문에 바람직하게 사용된다. 이산화티탄에는 아나타제형과 루틸형이 있으며, 모두 사용할 수 있다. 그 중에서도 아나타제형의 이산화티탄이 바람직하다. 아나타제형 이산화티탄은 여기 파장이 380 ㎚ 이하이다.
아나타제형 이산화티탄으로서는, 예를 들면 염산 해교형의 아나타제형 티타니아졸(이시하라 산교(주) 제조 STS-02(평균 입경: 7 ㎚), 이시하라 산교(주) 제조 ST-K01), 질산 해교형의 아나타제형 티타니아졸(닛산 가가꾸(주) 제조 TA-15(평균 입경: 12 ㎚)) 등을 들 수 있다.
입경이 작을수록 광 촉매 반응이 효과적으로 발생하기 때문에, 광 촉매의 입경은 작은 것이 바람직하다. 구체적으로 광 촉매의 평균 입경은 50 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 20 ㎚ 이하가 특히 바람직하다.
상기 이산화티탄으로 대표되는 광 촉매의 작용 기구는, 명확하지는 않지만, 에너지의 조사에 의해 광 촉매가 산화 환원 반응을 발생시켜, 수퍼옥시드 라디칼(ㆍO2 -)이나 히드록시 라디칼(ㆍOH) 등의 활성 산소종을 발생시키고, 이 발생한 활성 산소종이 유기물의 화학 구조에 변화를 준다고 생각되고 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 이 활성 산소종이 습윤성 변화층 중의 유기물에 작용을 미치고 있다고 사료된다.
습윤성 변화층 중의 광 촉매의 함유량은 5 질량％ 내지 90 질량％의 범위 내에서 설정할 수 있으며, 바람직하게는 20 질량％ 내지 70 질량％의 범위 내이다.
또한, 습윤성 변화층 중의 이산화티탄의 함유량, 결정형 등은, X선 광 전자 분광법, 러더포드 후방 산란 분광법, 핵 자기 공명 분광법 또는 질량 분석법을 이용하거나, 또는 이들 방법을 조합하여 확인할 수 있다.
또한, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료로서는, 광 촉매의 작용에 의해 열화, 분해되기 어려운 주쇄를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료로서는, 예를 들면 (1) 졸겔 반응 등에 의해 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수분해, 중축합하여 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, (2) 발수성이나 발유성이 우수한 반응성 실리콘을 가교한 오르가노폴리실록산 등의 오르가노폴리실록산을 들 수 있다.
상기한 (1)의 경우, 화학식
YnSiX(4-n)
(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)
으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산이 바람직하게 사용된다. Y로 표시되는 기의 탄소수는 1 내지 20의 범위 내인 것이 바람직하고, X로 표시되는 알콕실기는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다. 상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물로서는, 구체적으로 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
특히, 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산을 바람직하게 사용할 수 있다. 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산으로서는, 구체적으로 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 플루오로알킬실란 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물을 들 수 있으며, 일반적으로 불소계 실란 커플링제로서 알려진 것을 사용할 수 있다.
플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산을 사용함으로써 습윤성 변화층의 발액성이 크게 향상되기 때문에, 습윤성이 변화되지 않는 발액성 영역으로의 발광층의 성막을 방해할 수 있으며, 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화된 친액성 영역에만 발광층을 성막하는 것이 가능해진다.
또한, 습윤성 변화층 중에 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산이 함유되어 있는 것은, X선 광 전자 분광법, 러더포드 후방 산란 분광법, 핵 자기 공명 분광법 또는 질량 분석법을 이용하여 확인할 수 있다.
또한, 상기한 (2)의 반응성 실리콘으로서는, 하기 화학식으로 표시되는 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.
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단, n은 2 이상의 정수이고, R1, R2는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 시아노알킬기이고, 몰비로 전체의 40 ％ 이하가 비닐, 페닐, 할로겐화페닐이다. 또한, R1, R2가 메틸기인 것이 표면 에너지가 가장 작아지기 때문에 바람직하고, 몰비로 메틸기가 60 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 쇄 말단 또는 측쇄에는, 분자쇄 중에 적어도 1개 이상의 수산기 등의 반응성기를 갖는다.
또한, 상기한 오르가노폴리실록산과 함께 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응하지 않는 안정적인 오르가노 실리콘 화합물을 혼합할 수도 있다.
이와 같이 오르가노폴리실록산 등의 다양한 재료를 습윤성 변화층에 사용할 수 있지만, 그 중에서도 습윤성 변화층이 불소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해, 이 습윤성 변화층 표면의 불소 함유량이 에너지 조사 전에 비해 감소되는 것이 바람직하다.
불소는 매우 낮은 표면 에너지를 갖기 때문에, 불소를 많이 함유하는 물질의 표면은 임계 표면 장력이 보다 작아진다. 그 때문에, 불소의 함유량이 많은 부분의 표면의 임계 표면 장력에 비해 불소의 함유량이 적은 부분의 임계 표면 장력이 커진다.
상기한 바와 같은 습윤성 변화층이면, 에너지를 패턴 조사함으로써 에너지 조사 부분인 불소 함유량이 적은 부분(친액성 영역)과, 에너지 미조사 부분인 불소 함유량이 많은 부분(발액성 영역)을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성할 수 있기 때문이다. 이와 같이 습윤성 변화층이 불소를 함유하는 경우에는, 습윤성 변화 패턴의 형성에 유리하다.
또한, 습윤성 변화층에는 상술한 재료 이외에, 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것과 동일한 계면활성제나 첨가제 등을 함유시킬 수도 있다.
이러한 습윤성 변화층은, 상술한 재료를 필요에 따라 다른 첨가제와 함께 용제에 용해 또는 분산시켜 습윤성 변화층 형성용 도공액을 제조하고, 이 습윤성 변화층 형성용 도공액을 전극층 위에 도포함으로써 형성할 수 있다.
이때, 습윤성 변화층 형성용 도공액에 사용할 수 있는 용제로서는, 상술한 재료 등과 혼합되는 것이며, 백탁이나 그 밖의 현상에 의해 패터닝 특성에 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 용제로서는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알코올류, 아세톤, 아세토니트릴, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 톨루엔, 크실렌, 락트산메틸, 락트산에틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 디옥산, 에틸렌글리콜, 헥사메틸인산트리아미드, 피리딘, 테트라히드로푸란, N-메틸피롤리디논 등을 들 수 있다. 이들 용제는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 습윤성 변화층 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들면 스핀 코팅법, 잉크젯법, 캐스팅법, LB법, 디스펜서법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 침지 코팅법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.
상기 습윤성 변화층 형성용 도공액의 도포 후, 도막을 건조시킬 수도 있다. 건조 방법으로서는, 균일한 습윤성 변화층을 형성하는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 핫 플레이트, 적외선 히터, 오븐 등을 사용할 수 있다.
습윤성 변화층의 막 두께로서는 습윤성 변화 패턴의 형성이 가능하고, 정공 또는 전자의 수송을 저해하지 않는 막 두께이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는 10 ㎚ 내지 500 ㎚인 것이 바람직하고, 그 중에서도 10 ㎚ 내지 200 ㎚, 특히 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 습윤성 변화층이 지나치게 얇으면, 균일하게 성막하는 것이 곤란해지기 때문이다. 반대로 습윤성 변화층이 지나치게 두꺼우면, 정공 또는 전자의 이동을 저해할 가능성이 있기 때문이다.
(ii) 제2 양태
본 양태의 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유하는 층과, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이나 변화되는 층(이하, 습윤성이 변화하는 층이라고 하는 경우가 있음)이 적층된 것이다. 이 습윤성 변화층은 기능별로 층이 나누어져 있기 때문에, 층 구성이나 재료의 조합 등을 용이하게 변경할 수 있다. 이하, 습윤성 변화층의 각 구성에 대하여 설명한다.
(광 촉매를 함유하는 층)
본 양태에 사용되는 광 촉매를 함유하는 층은 광 촉매를 함유하고, 이 층 중의 광 촉매가 적층되어 있는 습윤성이 변화되는 층의 습윤성을 변화시키는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 광 촉매를 함유하는 층은 추가로 바인더를 함유할 수도 있다. 이에 따라, 성막이 용이해지기 때문이다. 본 양태에 사용되는 바인더로서는, 주골격이 광 촉매의 광 여기에 의해 분해되지 않는 높은 결합 에너지를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 알킬실리케이트를 사용할 수 있다. 알킬실리케이트로서는, 화학식 SinOn -1(OR)2n+2(단, Si는 규소, O는 산소, R은 알킬기를 나타냄)로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 여기서 n은 1 내지 6의 범위 내, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 것이 규소의 비율이 많다는 점에서 바람직하다. 또한, 상기 제1 양태에 기재한 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료도 사용할 수 있다.
또한, 광 촉매를 함유하는 층 표면의 습윤성은 친액성일 수도 있고, 발액성 일 수도 있다.
광 촉매를 함유하는 층의 두께는 정공 또는 전자의 이동을 방해하지 않는 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 10 ㎚ 내지 500 ㎚인 것이 바람직하고, 그 중에서도 10 ㎚ 내지 200 ㎚, 특히 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 광 촉매를 함유하는 층이 지나치게 얇으면, 습윤성이 변화되는 층의 습윤성을 변화시키는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 반대로 광 촉매를 함 유하는 층이 지나치게 두꺼우면, 정공 또는 전자의 이동을 저해할 가능성이 있기 때문이다.
(습윤성이 변화되는 층)
본 양태에 사용되는 습윤성이 변화되는 층은, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 통상적으로 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료를 함유하는 것이다. 또한, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료에 대해서는, 상기 제1 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 습윤성이 변화되는 층에는, 상기 제1 양태와 마찬가지로 계면활성제나 첨가제 등을 함유시킬 수 있다.
습윤성이 변화되는 층의 두께는 습윤성 변화 패턴의 형성이 가능하고, 정공 또는 전자의 수송을 저해하지 않는 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 0.5 ㎚ 내지 20 ㎚인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.5 ㎚ 내지 10 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 습윤성 변화층이 지나치게 얇으면, 습윤성의 차이가 명확히 발현하지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 반대로 습윤성 변화층이 지나치게 두꺼우면, 정공 또는 전자의 수송을 저해할 가능성이 있기 때문이다.
(2) 기판
본 실시 양태에 사용되는 기판은 투명성을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있다. 예를 들면, 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 배면 발광형으로 하는 경 우, 기판 (1)은 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 예를 들면 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 전면 발광형으로 하는 경우, 기판 (1)에 투명성은 요구되지 않는다. 또한, 예를 들면 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 양면으로부터 빛을 취출하는 경우에는, 기판 (1)은 투명성을 갖는 것이 바람직하다.
투명성을 갖는 기판에는, 예를 들면 유리 등의 무기 재료나 투명 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 투명 수지로서는 필름상으로 성형 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 투명성이 높고, 내용매성, 내열성이 비교적 높은 것이 바람직하다. 이러한 투명 수지로서는, 예를 들면 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리불화비닐(PFV), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 비정질 폴리올레핀 또는 불소계 수지 등을 들 수 있다.
(3) 제1 전극층
본 실시 양태에 사용되는 제1 전극층은 양극일 수도 있고, 음극일 수도 있다. 일반적으로 EL 소자를 제조할 때에는 양극측으로부터 적층하는 것이 안정적으로 EL 소자를 제조할 수 있기 때문에, 제1 전극층이 양극인 것이 바람직하다.
양극에는, 정공이 주입되기 쉽도록 일함수가 큰 도전성 재료가 바람직하게 사용된다. 한편, 음극에는, 전자가 주입되기 쉽도록 일함수가 작은 도전성 재료가 바람직하게 사용된다. 도전성 재료로서는 일반적으로 금속 재료가 사용되지만, 유기물이나 무기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 제1 전극층에는, 복수의 재료를 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 제1 전극층은 투명성을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있으며, 빛의 취출면에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 배면 발광형으로 하는 경우, 제1 전극층 (2)는 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 예를 들면 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 전면 발광형으로 하는 경우, 제1 전극층 (2)에 투명성은 요구되지 않는다. 또한, 예를 들면 도 1(e)에 도시한 EL 소자에 있어서 양면으로부터 빛을 취출하는 경우에는, 제1 전극층 (2)는 투명성을 갖는 것이 바람직하다.
투명성을 갖는 도전성 재료로서는, In-Zn-O(IZO), In-Sn-O(ITO), Zn-O-Al, Zn-Sn-O 등을 바람직한 것으로서 예시할 수 있다. 또한, 투명성이 요구되지 않는 경우 도전성 재료로서는 금속을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr 또는 Al 합금, Ni 합금, Cr 합금 등을 들 수 있다.
제1 전극층이 양극 및 음극 중 어떠한 것이어도, 저항이 비교적 작은 것이 바람직하다.
제1 전극층의 성막 방법으로서는 일반적인 전극의 성막 방법을 이용할 수 있으며, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법 등을 들 수 있다. 또한, 제1 전극층의 패터닝 방법으로서는, 포토리소그래피법을 들 수 있다.
2. 습윤성 변화 패턴 형성 공정
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화 패턴 형성 공정은, 상기 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 공정이다.
에너지 조사에 사용하는 빛의 파장은 통상적으로 450 ㎚ 이하의 범위에서 설정되며, 바람직하게는 380 ㎚ 이하의 범위에서 설정된다. 이것은, 상술한 바와 같이 습윤성 변화층에 사용되는 바람직한 광 촉매가 이산화티탄이고, 이 이산화티탄에 의해 광 촉매 작용을 활성화시키는 에너지로서 상기한 파장의 빛이 바람직하기 때문이다.
에너지 조사에 사용할 수 있는 광원으로서는, 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프, 엑시머 램프, 기타 다양한 광원을 들 수 있다.
또한, 패턴상으로 에너지를 조사하는 방법으로서는, 이들 광원을 사용하여 포토마스크를 통해 패턴 조사하는 방법 이외에, 엑시머, YAG 등의 레이저를 사용하여 패턴상으로 묘화 조사하는 방법을 이용할 수도 있다.
에너지 조사시의 에너지의 조사량은, 습윤성 변화층 중의 광 촉매의 작용에 의해 습윤성 변화층 표면의 습윤성이 변화되는 데 필요한 조사량으로 한다.
이때, 습윤성 변화층을 가열하면서 에너지 조사하는 것이 바람직하다. 감도를 상승시킬 수 있고, 효율적으로 습윤성을 변화시킬 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 30 ℃ 내지 80 ℃의 범위 내에서 가열하는 것이 바람직하다.
에너지 조사 방법은, 습윤성 변화층의 습윤성을 변화시키는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 에너지의 조사는 목적으로 하는 패턴이 형성된, 예를 들면 포토마스크 등의 마스크를 사용하여 행할 수도 있다. 이에 따라, 목적으로 하는 패턴상으로 에너지를 조사하는 것이 가능해져, 습윤성 변화층의 습 윤성을 패턴상으로 변화시킬 수 있기 때문이다. 이때, 사용되는 마스크의 종류로서는, 목적으로 하는 패턴상으로 에너지를 조사할 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 에너지를 투과하는 소재에 차광부가 형성된 포토마스크 등일 수도 있고, 목적으로 하는 패턴상으로 구멍부가 형성되어 있는 섀도우 마스크 등일 수도 있다. 또한, 이들 마스크의 재료로서, 구체적으로는 금속, 유리나 세라믹 등의 무기물 또는 플라스틱 등의 유기물 등을 들 수 있다.
에너지 조사 방향으로서는, 기판측 및 습윤성 변화층측 중 어떠한 방향으로부터도 행할 수 있다. 포토마스크를 사용하는 경우에는, 포토마스크가 배치된 측으로부터 에너지가 조사된다.
본 발명에 있어서 친액성 영역이란, 발액성 영역보다 액체와의 접촉각이 작은 영역을 말하며, 발광층 형성용 도공액 등에 대한 습윤성이 양호한 영역이다. 또한, 발액성 영역이란, 친액성 영역보다 액체와의 접촉각이 큰 영역을 말하며, 발광층 형성용 도공액 등에 대한 습윤성이 악화된 영역이다. 또한, 인접하는 영역의 액체와의 접촉각보다 액체와의 접촉각이 1° 이상 낮은 경우에는 친액성 영역, 인접하는 영역의 액체와의 접촉각보다 액체와의 접촉각이 1° 이상 높은 경우에는 발액성 영역으로 한다.
발액성 영역에 있어서는, 발광층 형성용 도공액 등이 갖는 표면 장력과 동등한 표면 장력의 액체에 대한 접촉각이 21°를 초과하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30° 이상, 더욱 바람직하게는 40° 이상이다. 발액성 영역은 발액성이 요구되는 부분이기 때문에, 상기 액체와의 접촉각이 지나치게 작으면 발액성이 충분하지 않고, 발액성 영역에도 발광층 형성용 도공액 등이 부착될 가능성이 있다.
또한, 친액성 영역에 있어서는, 발광층 형성용 도공액 등이 갖는 표면 장력과 동등한 표면 장력의 액체에 대한 접촉각이 20° 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15° 이하, 더욱 바람직하게는 10° 이하이다. 상기 액체와의 접촉각이 지나치게 높으면 발광층 형성용 도공액 등이 습윤되기 어려워질 가능성이 있으며, 발광층 등이 결여될 가능성이 있기 때문이다.
또한, 액체와의 접촉각은, 다양한 표면 장력을 갖는 액체와의 접촉각을 접촉각 측정기(교와 가이멘 가가꾸(주) 제조 CA-Z형)를 사용하여 측정(미량 주사기로부터 액적을 적하하여 30초 후)하고, 그 결과로부터, 또는 그 결과를 그래프로 나타내어 구할 수 있다. 이 측정시에는, 다양한 표면 장력을 갖는 액체로서 준스이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조의 습윤 지수 표준액을 사용한다.
또한, 습윤성 변화층이 불소를 함유하는 경우 친액성 영역 중의 불소 함유량으로서는, 발액성 영역 중의 불소 함유량을 100으로 한 경우 50 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다. 또한, 이 비율은 중량을 기준으로 한 것이다. 불소 함유량의 비율을 상기 범위로 함으로써, 발액성 영역 및 친액성 영역의 습윤성에 큰 차이를 발생시킬 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 습윤성 변화층 위에 발광층을 형성할 때에는, 불소 함유량이 적은 친액성 영역에만 정확하게 발광층을 형성할 수 있기 때문에, 고정밀도의 발광층 패턴을 얻을 수 있다.
또한, 불소 함유량의 측정은 일반적으로 행해지고 있는 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면 X선 광 전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)로도 불림), 형광 X선 분석법, 질량 분석법 등의 정량적으로 표면의 불소의 양을 측정할 수 있는 방법을 이용할 수 있다.
3. 발광층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서의 발광층 형성 공정은, 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여 발광층을 형성하는 공정이다.
본 실시 양태에 있어서의 발광층 형성 공정은, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용하여, 단일 발광층을 형성하는 공정(제3 양태)일 수도 있고, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 어느 하나 이상을 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용하여, 단일 발광층을 형성하는 공정(제4 양태)일 수도 있고, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용하여, 발광층 및 정공 수송층을 일괄적으로 형성하는 공정(제5 양태)일 수도 있다. 이하, 각 양태별로 설명한다.
(1) 제3 양태
본 양태에 있어서의 발광층 형성 공정은, 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여 단일 발광 층을 형성하는 공정이다. 이하, 발광층 형성용 도공액 및 발광층의 형성 방법에 대하여 설명한다.
(i) 발광층 형성용 도공액
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액은 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 것이며, 통상적으로 주위에 배위자가 배치된 양자 도트가 용매에 분산된 것이다. 이하, 발광층 형성용 도공액의 각 구성에 대하여 설명한다.
(양자 도트)
본 양태에 사용되는 양자 도트로서는, 형광 또는 인광을 발하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도 양자 도트는, 소위 화합물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다. 화합물 반도체로서는, 예를 들면 IV족의 화합물, I-VII족의 화합물, II-VI족의 화합물, II-V족의 화합물, III-VI족의 화합물, III-V족의 화합물, IV-VI족의 화합물, I-III-VI족의 화합물, II-IV-VI족의 화합물, II-IV-V족의 화합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe , AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe, PbTe 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 범용성 및 광학 특성의 관점에서 CdSe가 바람직하다.
양자 도트는 반도체 미립자를 포함하는 코어부만을 포함할 수도 있고, 반도체 미립자를 포함하는 코어부와, 코어부를 피복하고, 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료를 포함하는 쉘부를 갖는 것일 수도 있다. 이 중에서도, 양자 도트는 상기 코어부와 상기 쉘부를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 양자 도트는 코어쉘 구조를 갖 고, 코어쉘형 양자 도트인 것이 바람직하다. 양자 도트의 안정성이 향상되기 때문이다.
코어부에 사용되는 반도체 미립자로서는, 상기 화합물 반도체의 미립자가 바람직하게 사용된다.
또한, 쉘부에 사용되는 재료로서는 상기 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 상기 반도체 미립자와 마찬가지로 상기 화합물 반도체인 것이 바람직하다. 이 경우, 쉘부에 사용되는 화합물 반도체는, 코어부에 사용되는 화합물 반도체와 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 코어쉘형 양자 도트로서는, 예를 들면 코어부/쉘부로 하면 CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdTe/CdS, InP/ZnS, GaP/ZnS, Si/ZnS, InN/GaN, InP/CdSSe, InP/ZnSeTe, GaInP/ZnSe, GaInP/ZnS, Si/AlP, InP/ZnSTe, GaInP/ZnSTe, GaInP/ZnSSe 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 범용성 및 광학 특성의 관점에서 CdSe/ZnS가 바람직하다.
또한, 양자 도트의 형상으로서는, 예를 들면 구형, 막대 형상, 원반상 등을 들 수 있다.
또한, 양자 도트의 형상은, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 확인할 수 있다.
양자 도트의 입경은 20 ㎚ 미만인 것이 바람직하고, 그 중에서도 1 ㎚ 내지 15 ㎚의 범위 내, 특히 1 ㎚ 내지 10 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 양자 도트의 입경이 지나치게 크면, 양자 크기 효과가 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다.
양자 도트는 그의 입경에 따라 상이한 발광 스펙트럼을 나타내기 때문에, 목적으로 하는 색에 따라 양자 도트의 입경이 적절하게 선택된다. 예를 들면, CdSe/ZnS를 포함하는 코어쉘형 양자 도트의 경우, 입경이 커짐에 따라 발광 스펙트럼이 장파장측으로 이동하며, 입경이 5.2 ㎚인 경우에는 적색을 나타내고, 입경이 1.9 ㎚인 경우에는 청색을 나타낸다.
또한, 양자 도트의 입경 분포는 비교적 좁은 것이 바람직하다.
또한, 양자 도트의 입경은 투과형 전자 현미경(TEM), 분말 X선 회절(XRD) 패턴 또는 UV/Vis 흡수 스펙트럼에 의해 확인할 수 있다.
주위에 배위자가 배치된 양자 도트의 발광층 형성용 도공액 중의 함유량으로서는, 발광층 형성용 도공액 중의 전체 고형분을 100 질량％로 하면, 50 질량％ 내지 100 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 60 질량％ 내지 100 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이 지나치게 작으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 상기 함유량이 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
양자 도트의 합성 방법으로서는, 일본 특허 공표 제2005-522005호 공보, 일본 특허 공표 제2006-520077호 공보, 일본 특허 공개 제2007-21670호 공보 등을 참조할 수 있다.
또한, 양자 도트의 표면에 부착되어 있는 배위자를 다른 배위자로 교환하는 것이 가능하다. 예를 들면, 표면에 TOPO 등이 부착된 양자 도트를 다량의 실란 커플링제와 혼합함으로써, TOPO 등을 실란 커플링제로 치환할 수 있다. 배위자를 치 환할 때의 온도는, 실온 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 배위자의 치환 방법에 대해서는, 일본 특허 공개 제2007-21670호 공보 등을 참조할 수 있다.
TOPO 등의 배위자가 부착된 양자 도트의 시판품으로서는, 예를 들면 에비던트 테크놀로지사 제조의 형광성 반도체 나노 크리스탈 "에비도트" 등을 사용할 수 있다.
(배위자)
본 양태에 사용되는 배위자로서는, 일반적으로 양자 도트의 배위자로서 사용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 트리-n-옥틸포스핀(TOP) 등의 알킬포스핀, 트리-n-옥틸포스핀옥시드(TOPO) 등의 알킬포스핀옥시드, 알킬포스폰산, 트리스-히드록실프로필포스핀(tHPP) 등의 알킬포스핀산, 피리딘, 푸란, 헥사데실아민 등을 들 수 있다.
또한, 본 양태에 있어서는, 배위자로서 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 이 경우, 양자 도트와 실란 커플링제는 배위 결합하고 있다. 양자 도트가 화합물 반도체인 경우, 일반적으로 무기 재료의 표면은 친액성이기 때문에, 가수분해된 실란 커플링제의 Si-OH기의 -OH기는 양자 도트에 배위할 수 있다.
배위자로서는, 상기한 것 중에서도 실란 커플링제가 바람직하다. 실란 커플링제를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용함으로써, 발광층을 경화시킬 수 있다. 이에 따라, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있으며, 수명 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 나아가서는, 발광층의 열 안정성(Tg: 유 리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 습윤성 변화층이 오르가노폴리실록산을 함유하는 경우에는, 배위자로서 실란 커플링제를 사용함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광층을 경화시킨 경우에는, 발광층 위에 도공액을 사용하여 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성할 때, 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성하기 위한 도공액 중의 용매에 발광층이 용해되지 않고, 안정적으로 발광층 위에 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 적층할 수 있다.
본 양태에 사용되는 실란 커플링제로서는, 양자 도트에 배위하고, 양자 도트를 안정화시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 (1) 클로로 또는 알콕시실란 등, (2) 반응성 실리콘을 들 수 있다.
상기 (1)의 클로로 또는 알콕시실란 등으로서는, 하기 화학식
YnSiX(4-n)
(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)
으로 표시되는 규소 화합물이 바람직하게 사용된다. 이 규소 화합물은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물에 있어서, X는 말단부 및 양자 도트에 배위 결합하는 배위 결합부가 된다. 또한, 말단부는 축합 반응이 발생하는 부위이며, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트간을 결합하거나, 발광층을 불용화시키거나, 발광층과 습윤성 변화층의 밀착성 향상에 기여하는 부위이다.
X로 표시되는 알콕실기는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물에 있어서, Y는 기능성부가 된다.
예를 들면, Y가 알킬기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 용해성에 기여하는 부위가 된다. Y가 플루오로알킬기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 발액성을 나타내는 부위가 된다. Y가 비닐기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 π 공액계를 나타내는 부위가 된다. Y가 아미노기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 친액성을 나타내는 부위가 된다. Y가 페닐기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 발수성을 나타내는 부위가 된다. Y가 에폭시기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 경화성에 기여하는 부위가 된다.
Y로 표시되는 기의 탄소수는 1 내지 20의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물로서는, 구체적으로 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 (1)의 클로로 또는 알콕시실란 등으로서는, 하기 화학식
YnSiX(4-n)
(여기서, Y는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)
으로 표시되는 규소 화합물도 바람직하게 사용된다. 이 규소 화합물은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물에 있어서, X는 말단부 및 양자 도트에 배위 결합하는 배위 결합부가 된다. 또한, 말단부는 축합 반응이 발생하는 부위이며, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트간을 결합하거나, 발광층을 불용화시키거나, 발광층과 습윤성 변화층의 밀착성 향상에 기여하는 부위이다.
X로 표시되는 알콕실기는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물에 있어서, Y는 기능성부가 된다.
예를 들면, Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 정공 수송성을 나타내는 부위가 된다. Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 전자 수송성을 나타내는 부위가 된 다. Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기인 경우, 양자 도트간의 스페이서가 되어 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 부위가 된다.
Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 그 중에서도 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다.
정공 수송성을 나타내는 관능기로서는, 예를 들면 N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 16의 아릴기를 들 수 있다.
N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 아민기로서는, N 원자를 1개 이상 포함하는 방향족 제3급 아민기가 바람직하다. 구체적으로는 N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(α-NPD)이나, 4,4,4-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA) 등의 트리페닐아민을 들 수 있다. 트리페닐아민으로서는, 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 것을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00002
또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 크실릴기, 안트릴기, 페난트릴기, 비페닐기, 나프타세닐기, 펜타세닐기 등을 들 수 있다.
Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 경우, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다.
전자 수송성을 나타내는 관능기로서는, 예를 들면 페난트롤린, 트리아졸, 옥사디아졸, 알루미늄퀴놀리놀 등을 들 수 있다. 구체적으로는 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn), 트리스(8-히드록시퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3) 등을 들 수 있다. 옥사디아졸, 트리아졸로서는, 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 것을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00003
또한, 전자 수송성을 나타내는 관능기로서는, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 16의 아릴기도 예시된다. 또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기에 대해서는, 상기와 동일하다.
Y가 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기인 경우, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기인 것이 바람직하다. 비닐기 및 페닐기는 π 공액계를 나타내는 부위이기 때문이다.
정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기로서는, 예를 들면 디스티릴아렌, 다방향족, 방향족 축합환, 카르바졸, 복소환 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 하기 화학식으로 표시되는 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)디페닐(DPVBi), 4,4'-비스(카르바졸-9-일)비페닐(CBP), 4,4''-디(N-카르바졸릴)-2',3',5',6'-테트라페닐-p-터페닐(CzTT), 1,3-비스(카르바졸-9-일)-벤젠(m-CP), 9,10-디(나프타-2-일)안트라센(DNA) 등을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00004
Figure 112008067776577-PAT00005
또한, 하기 화학식으로 표시되는 구조를 갖는 것을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00006
또한, 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기로서는, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 16의 아릴기도 예시된다. 또한, 탄소수 6 내지 16의 아릴기에 대해서는, 상기와 동일하다.
또한, 상기 (2)의 반응성 실리콘으로서는, 하기 화학식으로 표시되는 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00007
단, n은 2 이상의 정수이고, R1, R2는 각각 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 시아노알킬기이고, 몰비로 전체의 40 ％ 이하가 비닐, 페닐, 할로겐화페닐이다. 또한, R1, R2가 메틸기인 것이 바람직하고, 몰비로 메틸기가 60 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 쇄 말단 또는 측쇄에는, 분자쇄 중에 적어도 1개 이상의 수산기 등의 반응성기를 갖는다.
또한, 상기 실란 커플링제는 전하 수송성을 가질 수도 있다. 전하 수송성을 갖는 실란 커플링제로 하기 위해서는, 상기 (1)의 경우의 상기 화학식에 있어서의 Y를 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기로 할 수 있다.
또한, 발광층 형성용 도공액은, 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응하지 않는 안정적인 오르가노 실리콘 화합물을 함유할 수도 있다.
(용매)
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액에 사용할 수 있는 용매로서는, 상기한 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 혼합되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 배위자가 실란 커플링제인 경우, 그 중에서도 백탁이나 그 밖의 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다. 이러한 용매로서는, 예를 들면 크실렌, 톨루엔, 시클로헥실벤젠, 디히드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매, 피리딘, 피라진, 푸란, 피롤, 티오펜, 메틸피롤리돈 등의 방향족 복소환 화합물계 용매, 헥산, 펜탄, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하여 사용할 수도 있다.
(기타)
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액에는, 다양한 첨가제를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 잉크젯법에 의해 발광층을 형성하는 경우에는, 토출성을 향상시키는 목적으로 계면활성제 등을 첨가할 수도 있다.
또한, 본 양태에 있어서, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색의 3원색의 발광층을 형성하는 경우에는, 적색, 녹색 및 청색의 각 색 발광층 형성용 도공액이 사용된다. 상술한 바와 같이, 양자 도트는 그 입경에 따라 상이한 발광 스펙트럼을 나타내기 때문에, 각 색에 따라 양자 도트의 입경이 조정된다.
(ii) 발광층의 형성 방법
본 양태에 있어서는, 상기 친액성 영역 위에 상기 발광층 형성용 도공액을 도포하여 발광층을 형성한다.
발광층 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들면 스핀 코팅법, 캐스팅법, 침지 코팅법, 바 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 분무 코팅법, 플렉소 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 또는 디스펜서나 잉크젯을 사용하는 토출법 등을 들 수 있다. 이 중에서도 토출법, 플렉소 인쇄법, 그라비아 인쇄법이 바람직하게 이용된다. 특히 토출법이 바람직하고, 나아가서는 잉크젯법이 바람직하다. 이 방법에서는 습윤성 변화 패턴을 이용하여, 고정밀도의 패턴을 형성할 수 있기 때문이다.
상기 발광층 형성용 도공액의 도포 후, 도막을 건조시킬 수도 있다. 건조 방법으로서는, 균일한 발광층을 형성하는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 핫 플레이트, 적외선 히터, 오븐 등을 사용할 수 있다.
그 중에서도 배위자가 실란 커플링제인 경우에는, 상기 발광층 형성용 도공 액의 도포 후 경화하는 것이 바람직하다. 상기한 건조를 행함으로써, 가수분해된 실란 커플링제의 축합 반응이 진행되고, 발광층이 경화된다.
발광층의 두께로서는, 전자와 정공의 재결합 장소를 제공하여 발광하는 기능을 발현할 수 있는 두께이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 ㎚ 내지 500 ㎚ 정도로 할 수 있다.
(2) 제4 양태
본 양태에 있어서의 발광층 형성 공정은, 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 어느 하나 이상을 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 단일 발광층을 형성하는 공정이다.
본 양태에 있어서는, 발광층에 발광 기능 뿐만 아니라 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 갖게 할 수 있다. 이에 따라, EL 소자의 제조 공정을 간략화할 수 있음과 동시에, 발광층으로의 전하 수송 및 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 여기자의 에너지 이동을 효율적으로 행할 수 있으며, 수명 특성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 발광층의 형성 방법에 대해서는, 상기 제3 양태와 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다. 이하, 발광층 형성용 도공액에 대하여 설명한다.
(i) 발광층 형성용 도공액
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액은, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 하나 이상을 함유하는 것이며, 통상적으로 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 하나 이상이 용매에 분산 또는 용해된 것이다.
발광층 형성용 도공액은 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 하나 이상을 함유하는 것일 수 있지만, 그 중에서도 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와, 정공 수송 재료와, 전자 수송 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 양자 도트로의 전하 수송 및 정공과 전자의 재결합에 의해 생성된 여기자의 에너지 이동을 효율적으로 행할 수 있기 때문이다.
또한, 배위자에 대해서는, 상기 제3 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다. 이하, 발광층 형성용 도공액의 다른 구성에 대하여 설명한다.
(양자 도트)
주위에 배위자가 배치된 양자 도트의 발광층 형성용 도공액 중의 함유량으로서는, 발광층 형성용 도공액 중의 전체 고형분을 100 질량％로 하면, 10 질량％ 내지 90 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 30 질량％ 내지 70 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 상기 함유량이 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능 등을 부여하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 양자 도트의 그 밖의 점에 대해서는, 상기 제3 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
(정공 수송 재료)
본 양태에 사용되는 정공 수송 재료로서는, 예를 들면 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 카르바졸 유도체, 티오펜 유도체, 플루오렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 스피로 화합물 등을 들 수 있다. 구체적으로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(α-NPD), N,N'-비스-(3-메틸페닐)-N,N'-비스-(페닐)-벤지딘(TPD), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(MTDATA), 9,10-디-2-나프틸안트라센(DNA), 4,4-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP), 1,4-비스(2,2-디페닐비닐)벤젠(DPVBi) 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
발광층 형성용 도공액이 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 함유하는 경우, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료의 혼합비는, (주위에 배위자가 배치된 양자 도트):(정공 수송 재료)=1:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 정공 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
(전자 수송 재료)
본 양태에 사용되는 전자 수송 재료로서는, 예를 들면 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn) 등의 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 착체(Alq3) 등의 알루미늄퀴놀리놀 착체 등을 들 수 있다.
발광층 형성용 도공액이 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 전자 수송 재료를 함유하는 경우, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 전자 수송 재료의 혼합비는, (주위에 배위자가 배치된 양자 도트):(전자 수송 재료)=1:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 전자 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 발광층 형성용 도공액이 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 전자 수송 재료를 함유하는 경우, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 전자 수송 재료의 혼합비는, (주위에 배위자가 배치된 양자 도트):(정공 수송 재료):(전자 수송 재료)=1:0.1 내지 2:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면, 발광층의 성막이 곤란해지거나, 발광층에 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 부여하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
(용매)
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액에 사용할 수 있는 용매로서는 비극성 용매가 바람직하고, 예를 들면 크실렌, 톨루엔, 시클로헥실벤젠, 디히드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매, 피리딘, 피라진, 푸란, 피롤, 티오펜, 메틸피롤리돈 등의 방향족 복소환 화합물계 용매, 헥 산, 펜탄, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하여 사용할 수도 있다.
(기타)
발광층 형성용 도공액은, 우선 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 하나 이상을 용매에 용해시키고, 이 용액에 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 분산시켜 제조할 수 있다.
또한, 발광층 형성용 도공액의 그 밖의 점에 대해서는, 상기 제3 양태와 동일하다.
또한, 본 양태의 발광층 형성 공정에서 형성되는 발광층에 대해서는, 일본 특허 공표 제2005-522005호 공보 등에 상세히 기재되어 있다.
(3) 제5 양태
본 양태에 있어서의 발광층 형성 공정은, 상기 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 용매를 함유하는 상기 발광층 형성용 도공액을 사용하여, 상기 발광층 형성용 도공액을 도포하여 도막을 형성한 후, 상기 도막 중의 상기 용매를 제거하면서 상기 정공 수송 재료를 상기 제1 전극층측으로, 상기 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 상기 도막의 최표면측으로 분리하여, 정공 수송층과 상기 발광층을 일괄적으로 형성하는 공정이다.
본 양태에 있어서는, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 용매를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 포토레지스트층이 패턴상으로 형성된 기판 위에 도포하고, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 상분리 (수직 상분리)시킴으로써, 도 3에 예시한 바와 같이 정공 수송층 (9)와 발광층 (7)을 일괄적으로 형성할 수 있다. 이 경우 정공 수송층 (9)와 발광층 (7)이 상분리한 것이 되고, 정공 수송층 (9)와 발광층 (7) 사이에 상분리 계면 (23)을 갖게 된다.
정공 수송층과 발광층 사이에 상분리 계면을 갖는 경우, 도 3에 예시한 바와 같이 거시적으로는 그 상분리 계면 (23)이 제1 전극층 (2)의 표면과 거의 평행해지고, 도 4에 예시한 바와 같이 미시적으로는 발광층 (7) 및 정공 수송층 (9)가 서로 요철상으로 들어간(중첩된) 상태가 된다. 그 때문에 정공 수송층과 발광층의 접촉 면적이 커지고, 전자와 정공의 재결합 장소가 확대된다. 또한, 이 재결합 장소는 제1 전극층으로부터 벗어난 부분에 존재하기 때문에, 결과로서 발광하는 장소가 확대된다(발광에 기여하는 분자의 수가 증가함). 이 때문에, 발광 효율의 향상이나 장기 수명화를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 정공 수송층과 발광층의 계면이 균일(평탄)하지 않고 요철상이기 때문에, 구동 전압량을 상승시켜도 일제히 정공과 전자가 여기, 결합하는 것을 방지하여, 발광의 강도가 급격하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 구동 전압량에 따라 휘도를 천천히 상승시킬 수 있기 때문에, 발광 휘도의 제어나 저휘도 계조(階調) 제어를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 구동 전압을 미세하게 제어하기 위한 복잡한 주변 회로가 불필요하다는 이점이 있다.
이하, 발광층 형성용 도공액 및 발광층의 형성 방법에 대하여 설명한다.
(i) 발광층 형성용 도공액
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액은, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료와 용매를 함유하는 것이다.
또한, 양자 도트 및 배위자에 대해서는 상기 제3 양태에 기재한 것과 동일하고, 정공 수송 재료 및 용매에 대해서는 상기 제4 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 있어서, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트의 발광층 형성용 도공액 중의 함유량으로서는, 발광층 형성용 도공액 중의 전체 고형분을 100 질량％로 하면, 10 질량％ 내지 90 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 이 중에서도 30 질량％ 내지 70 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 함유량이 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 상기 함유량이 지나치게 많으면, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 상분리시키는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한, 발광층 형성용 도공액 중의 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료의 혼합비는, (주위에 배위자가 배치된 양자 도트):(정공 수송 재료)=1:0.1 내지 2 정도인 것이 바람직하다. 상기 양자 도트의 혼합비가 지나치게 적으면, 충분한 발광이 얻어지지 않게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한, 상기 양자 도트의 혼합비가 지나치게 많으면, 상기 양자 도트와 정공 수송 재료를 상분리시키는 것이 곤란해지기 때문이다.
본 양태에 사용되는 발광층 형성용 도공액은, 우선 정공 수송 재료를 용매에 용해시키고, 이 용액에 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 분산시켜 제조할 수 있다.
또한, 발광층 형성용 도공액의 그 밖의 점에 대해서는, 상기 제3 양태와 동일하다.
(ii) 발광층의 형성 방법
본 양태에 있어서는, 상기 친액성 영역 위에 상기 발광층 형성용 도공액을 도포하여 도막을 형성한 후, 상기 도막 중의 상기 용매를 제거하면서 상기 정공 수송 재료를 상기 제1 전극층측으로, 상기 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 상기 도막의 최표면측으로 분리하여, 정공 수송층과 상기 발광층을 일괄적으로 형성한다.
또한, 발광층 형성용 도공액의 도포 방법에 대해서는, 상기 제3 양태와 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
상기 발광층 형성용 도공액을 도포하여 도막을 형성한 후에는, 도막 중으로부터 용매를 제거한다. 용매가 제거되면, 도막 중에서는 도 4에 예시한 바와 같이 정공 수송 재료(도시하지 않음)가 제1 전극층 (2)측으로, 주위에 배위자(도시하지 않음)가 배치된 양자 도트 (22)가 도막의 최표면측으로 상하 방향으로 분리되고, 도막이 고화된다. 이와 같이 하여 정공 수송층 (9) 및 발광층 (7)이 일괄적으로 형성된다. 즉, 상분리에 의해 정공 수송층 및 발광층이 일괄적으로 형성된다.
이때, 용매의 종류, 정공 수송 재료의 중량 평균 분자량, 발광층 형성용 도공액 중의 정공 수송 재료의 함유량, 발광층 형성용 도공액 중의 양자 도트 및 배위자의 함유량, 용매를 제거하는 속도, 용매를 제거할 때의 분위기, 발광층 형성용 도공액을 도포하는 바탕층의 표면성 상태 등 중, 1개 이상의 조건을 적절하게 설정함으로써, 정공 수송 재료와 주위에 배위자가 배치된 양자 도트의 상분리 상태를 제어할 수 있다.
예를 들면, 용매를 제거할 때의 분위기를 극성 용매의 증기를 함유하는 분위기로 할 수 있다. 이에 따라, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 보다 확실하게 도막 중에서 상측에 집중시킬 수 있다. 이 극성 용매로서는, 예를 들면 물이나 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 알코올류 등을 들 수 있다.
또한, 상기 발광층 형성용 도공액의 도포 후 도막을 건조시킬 수도 있다. 또한, 건조 방법에 대해서는, 상기 제3 양태와 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
그 중에서도 배위자가 실란 커플링제인 경우에는, 상기 발광층 형성용 도공액의 도포 후 도막을 경화시키는 것이 바람직하다. 상기한 건조를 행함으로써, 가수분해된 실란 커플링제의 축합 반응이 진행되고, 발광층이 경화된다.
발광층의 두께로서는, 전자와 정공의 재결합 장소를 제공하여 발광하는 기능을 발현할 수 있는 두께이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 ㎚ 내지 500 ㎚ 정도로 할 수 있다.
4. 정공 주입 수송층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서는, 상기 발광층 형성 공정 전에 상기 친액성 영역 위에 정공 주입 수송층을 형성하는 정공 주입 수송층 형성 공정을 행할 수도 있다. 정공 주입 수송층을 설치함으로써, 발광층으로의 정공의 주입이 안정화되거나 정공 의 수송이 원활해지기 때문에, 발광 효율을 높일 수 있다.
정공 주입 수송층 형성 공정 및 발광층 형성 공정의 순으로 행하는 경우에는, 우선 친액성 영역 위에만 정공 주입 수송층을 형성한다. 정공 주입 수송층 표면은 친액성이고, 정공 주입 수송층이 형성되어 있지 않은 영역은 발액성 영역 이기 때문에, 이 습윤성의 차이에 의해 발광층도 친액성 영역 위에만 형성할 수 있다.
정공 주입 수송층은, 양극으로부터 주입된 정공을 안정적으로 발광층 내로 주입하는 정공 주입 기능을 갖는 정공 주입층일 수도 있고, 양극으로부터 주입된 정공을 발광층 내로 수송하는 정공 수송 기능을 갖는 정공 수송층일 수도 있고, 정공 주입층 및 정공 수송층이 적층된 것일 수도 있고, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 모두 갖는 단일층일 수도 있다.
또한, 상기 발광층 형성 공정에서, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 정공 수송 재료를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용하여 단일 발광층을 형성하는 경우나, 정공 수송층과 발광층을 일괄적으로 형성하는 경우, 본 공정에 있어서는 정공 주입 수송층으로서 정공 주입층을 형성하는 것이 바람직하다.
정공 주입층에 사용되는 정공 주입 재료로서는, 발광층 내로의 정공의 주입을 안정화시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 페닐아민류, 스타버스트형 아민류, 프탈로시아닌류, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화알루미늄 등의 산화물, 비정질 카본, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌 및 이들 유도체 등의 도전성 고분자 등을 들 수 있다. 상기 도전성 고분자는, 산 에 의해 도핑될 수도 있다. 구체적으로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(α-NPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐-아미노)-트리페닐아민(TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐-아미노]-트리페닐아민(MTDATA), 폴리비닐카르바졸, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS) 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
정공 주입층의 막 두께로서는 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 5 ㎚ 내지 200 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
또한, 정공 수송층에 사용되는 정공 수송 재료로서는, 양극으로부터 주입된 정공을 안정적으로 발광층 내로 수송할 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 "3. 발광층 형성 공정"의 항에 기재한 정공 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송층의 막 두께로서는 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 5 ㎚ 내지 200 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
본 공정에 있어서는, 발광층 형성용 도공액의 용매에 대하여 불용이 되도록 정공 주입 수송층을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 정공 주입 수송층 위에 발광층을 형성할 때, 발광층 형성용 도공액의 용매가 정공 주입 수송층에 접촉하여도 정공 주입 수송층은 용해되지 않기 때문에, 안정적으로 발광층을 적층할 수 있다. 또한, 정공 주입 수송층의 특성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
정공 주입 수송층을 발광층 형성용 도공액의 용매에 대하여 불용인 것으로 하기 위해, 정공 주입 수송층에 광 개시제 등을 함유시킬 수 있다. 예를 들면, 문헌 [Applied physics letter, Vol 81, (2002)]에 기재되어 있는 광 개시제 등을 도전성 고분자에 혼합함으로써, 자외선 조사에 의해 경화시킬 수 있다.
그 중에서도, 정공 주입 수송층을 발광층 형성용 도공액의 용매에 대하여 불용인 것으로 하기 위해서는, 정공 주입 수송층에 경화성 바인더, 또는 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 정공 주입 수송층 형성용 도공액이 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료 등과 경화성 바인더, 또는 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
특히, 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료 등과 경화성 바인더를 함유하는 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하고, 경화하여 정공 주입 수송층을 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료 등과 경화성 바인더를 함유하는 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하고, 경화하여 정공 주입 수송층을 형성하는 경우(제6 양태)와, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료를 함유하는 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하고, 열 에너지를 부여 또는 방사선을 조사하여, 정공 주입 수송층을 형성하는 경우(제7 양태)로 나누어 설명한다.
(1) 제6 양태
본 양태에 있어서의 정공 주입 수송층 형성 공정은, 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료 등과 경화성 바인더를 함유하는 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하고, 경화하여 정공 주입 수송층을 형성하는 공정이다.
또한, 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료에 대해서는, 상술한 바와 같다.
본 양태에 있어서는, 정공 주입 수송층 형성 공정이 정공 주입 재료 및 경화성 바인더를 함유하는 정공 주입층 형성용 도공액을 도포하고, 경화하여 정공 주입층을 형성하는 정공 주입층 형성 공정인 것이 바람직하다.
본 양태에 사용되는 경화성 바인더로서는, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 경화되는 것이 바람직하고, 예를 들면 졸겔 반응액, 광 경화성 수지, 열 경화성 수지를 들 수 있다. 또한, 졸겔 반응액이란, 경화 후에 겔화되는 반응액을 말한다.
이 중에서도 경화성 바인더는, 오르가노폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다. 이 오르가노폴리실록산으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
정공 주입 수송층 형성용 도공액은, 상기한 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료 등과 경화성 바인더를 용매에 분산 또는 용해하여 제조된다. 예를 들면, 경화성 바인더가 오르가노폴리실록산을 포함하는 경우에는, 용매로서 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올계가 바람직하게 사용된다.
정공 주입 수송층 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들면 스핀 코팅법, 분무 코팅법, 침지 코팅법, 롤 코팅법, 비드 코팅법 등을 들 수 있다.
정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포한 후에는, 경화한다. 경화의 방법으로서는, 열 에너지의 부여 또는 방사선의 조사를 들 수 있다.
(2) 제 7양태
본 양태에 있어서의 정공 주입 수송층 형성 공정은, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료를 함유하는 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하고, 열 에너지를 부여 또는 방사선을 조사하여 정공 주입 수송층을 형성하는 공정이다.
여기서 재료의 용해성이 변화된다는 것은, 재료의 주성분이 용해 또는 분산되는 용매의 극성이 변화되는 것을 말한다. 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료를 함유하는 층에 대하여, 열 에너지를 부여 또는 방사선을 조사함으로써 재료의 용해성을 변화시키면, 정공 주입 수송층 형성용 도공액의 용매와, 열 에너지 부여 또는 방사선 조사 후의 정공 주입 수송층이 용해되는 용매는 극성이 상이해진다.
재료의 용해성이 변화되는 정도로서는, 열 에너지 부여 또는 방사선 조사 후의 정공 주입 수송층이 정공 주입 수송층 형성용 도공액에 사용한 용매에 실질적으로 용해되거나 혼화되지 않는 정도일 수 있다. 구체적으로는, 열 에너지 부여 또는 방사선 조사 후의 정공 주입 수송층이 정공 주입 수송층 형성용 도공액에 불용일 수 있다.
본 양태에 사용되는 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 용해성이 변화되는 재료로서는, 예를 들면 친수성 유기 재료의 친수성기의 일부 또는 전부가 친유 성기로 변환된 것이며, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 친유성기의 일부 또는 전부가 친수성기로 되돌아가는 것이 바람직하게 사용된다.
상기한 재료에 있어서, 친수성 유기 재료의 친수성기 모두가 친유성기로 변환되어 있을 필요는 없다. 친수성기가 친유성기로 변환되어 있는 비율로서는, 일반적인 비수계 유기 용제에 대하여 원하는 농도 이상의 용해성을 유지할 수 있는 정도일 수 있다. 구체적으로는, 물, 알코올계 용제에 용해 또는 분산되는 친수성 유기 재료가 일반적인 비수계 용제인 톨루엔, 크실렌, 아세트산에틸, 시클로헥사논 등에 0.5 질량％ 이상 용해되는 정도로, 친수성기가 친유성기로 변환되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 재료에 있어서는, 친유성기가 모두 친수성기로 되돌아갈 필요는 없다. 친유성기가 친수성기로 되돌아가는 비율로서는, 정공 주입 수송층이 발광층 형성용 도공액의 용매에 용해되지 않는 정도일 수 있다. 구체적으로는 톨루엔, 크실렌, 아세트산에틸, 시클로헥사논 등에 0.5 질량％ 이상 용해되는 재료가 톨루엔, 크실렌, 아세트산에틸, 시클로헥사논 등에 불용 또는 난용이 되는 정도로, 친유성기가 친수성기로 되돌아가는 것이 바람직하다. 이때, 완전히 당초의 친수성 유기 재료로 되돌아가지 않을 수도 있다.
상기 친수성 유기 재료로서는 친수성기를 갖고, 물에 분산 또는 용해되며, 정공 주입 수송층에 요구되는 기능을 발휘하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 정공 주입 수송층이 정공 주입층인 경우에는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2006-318876호 공보에 기재되어 있는 것 등을 들 수 있다.
친수성 유기 재료에 있어서의 친수성기를 친유성기로 변환하는 방법으로서는, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 친유성기의 일부 또는 전부가 친수성기로 되돌아가기 때문에, 보호 반응을 이용하는 방법인 것이 바람직하다. 여기서, 보호 반응이란, 친수성기를 유도체화하여 일시적으로 친수성기에 보호기를 도입하는 반응을 말한다. 보호 반응으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2006-318876호 공보에 기재되어 있는 것 등을 들 수 있다.
정공 주입 수송층 형성용 도공액은, 상기한 친수성 유기 재료의 친수성기의 일부 또는 전부가 친유성기로 변환된 재료를 용매에 분산 또는 용해함으로써 제조할 수 있다. 이때, 용매로서는, 친유성의 재료를 분산 또는 용해할 수 있는 것이 사용된다. 이러한 용매로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2006-318876호 공보에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입 수송층 형성용 도공액 중의 친수성 유기 재료의 친수성기의 일부 또는 전부가 친유성기로 변환된 재료의 농도로서는, 재료의 성분 또는 조성에 따라 상이하지만, 통상적으로 0.1 질량％ 이상으로 설정되며, 바람직하게는 1 질량％ 내지 5 질량％ 정도이다.
정공 주입 수송층은, 상기 정공 주입 수송층 형성용 도공액을 도포하여 얻어지는 도막에 열 에너지를 부여하거나 또는 방사선을 조사하고, 도막의 용해성을 변화시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 정공 주입 수송층 형성용 도공액의 도포 후에는, 건조를 행할 수도 있다. 열 에너지의 부여 및 방사선의 조사에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2006-318876호 공보에 기재되어 있는 조건으로 할 수 있 다.
또한, 열 에너지 또는 방사선의 작용에 의해 재료의 용해성이 변화되는 메커니즘에 대해서는, 일본 특허 공개 제2006-318876호 공보에 상세히 기재되어 있다.
5. 전자 주입 수송층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서는, 상기 발광층 형성 공정 후 상기 발광층 위에 전자 주입 수송층을 형성하는 전자 주입 수송층 형성 공정을 행할 수도 있다. 전자 주입 수송층을 설치함으로써, 발광층으로의 전자의 주입이 안정화되거나, 전자의 수송이 원활해지기 때문에 발광 효율을 높일 수 있다.
전자 주입 수송층은, 음극으로부터 주입된 전자를 안정적으로 발광층 내로 주입하는 전자 주입 기능을 갖는 전자 주입층일 수도 있고, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층 내로 수송하는 전자 수송 기능을 갖는 전자 수송층일 수도 있고, 전자 주입층 및 전자 수송층이 적층된 것일 수도 있고, 전자 주입 기능 및 전자 수송 기능을 모두 갖는 단일층일 수도 있다.
또한, 상기 발광층 형성 공정에서, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트와 전자 수송 재료를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 사용하여 단일 발광층을 형성하는 경우, 본 공정에 있어서는 전자 주입 수송층으로서 전자 주입층을 형성하는 것이 바람직하다.
전자 주입층에 사용되는 전자 주입 재료로서는, 발광층 내로의 전자의 주입을 안정화시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 Ba, Ca, Li, Cs, Mg, Sr 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 단체, 알루미늄리튬 합금 등의 알칼리 금속의 합금, 산화마그네슘, 산화스트론튬 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 산화물, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화스트론튬, 불화바륨, 불화리튬, 불화세슘 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 불화물, 폴리메틸메타크릴레이트폴리스티렌술폰산나트륨 등의 알칼리 금속의 유기 착체 등을 들 수 있다. 또한, Ca/LiF와 같이, 이들을 적층하여 사용하는 것도 가능하다.
전자 주입층의 막 두께로서는 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 0.1 ㎚ 내지 200 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
또한, 전자 수송층에 사용되는 전자 수송 재료로서는, 음극으로부터 주입된 전자를 안정적으로 발광층 내로 수송할 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 "3. 발광층 형성 공정"의 항에 기재한 전자 수송 재료를 사용할 수 있다.
전자 수송층의 막 두께로서는 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 1 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 내지 50 ㎚의 범위 내이다.
또한, 전자 주입 기능 및 전자 수송 기능을 모두 갖는 단일층의 형성 재료로서는, Li, Cs, Ba, Sr 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속이 도핑된 전자 수송 재료를 들 수 있다. 전자 수송 재료로서는 바소큐프로인(BCP), 바소페난트롤린(Bpehn) 등의 페난트롤린 유도체를 들 수 있다. 또한, 전자 수송 재료와 도핑되는 금속의 몰 비율은 1:1 내지 1:3의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게 는 1:1 내지 1:2의 범위 내이다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속이 도핑된 전자 수송 재료는 전자 이동도가 비교적 크고, 금속 단체에 비해 투과율이 높다.
전자 주입 기능 및 전자 수송 기능을 모두 갖는 단일층의 막 두께로서는, 그 기능이 충분히 발휘되는 막 두께이면 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 0.1 ㎚ 내지 100 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ㎚ 내지 50 ㎚의 범위 내이다.
전자 주입 수송층의 형성 방법으로서는, 예를 들면 진공 증착법 등의 건식 공정일 수도 있고, 스핀 코팅법 등의 습식 공정일 수도 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 배위자로서 실란 커플링제를 사용함으로써 발광층을 경화시킬 수 있기 때문에, 습식 공정을 이용한 경우에도 안정적으로 발광층 위에 전자 주입 수송층을 형성할 수 있다.
6. 제2 전극층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서는, 통상적으로 상기 발광층 공정 후 발광층 위에 제2 전극층을 형성하는 제2 전극층 형성 공정이 행해진다. 상기 전자 주입 수송층 형성 공정이 행해지는 경우에는, 상기 전자 주입 수송층 형성 공정 후 발광층 위에 제2 전극층을 형성하는 제2 전극층 형성 공정이 행해진다.
제2 전극층은 제1 전극층과 대향하는 전극일 수 있으며, 양극일 수도 있고, 음극일 수도 있다.
제2 전극층을 형성하는 재료로서는, 도전성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 제2 전극층측으로부터 빛을 취출하는 경우에는, 제2 전극 층은 투명성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 제1 전극층측으로부터 빛을 취출하는 경우에는, 제2 전극층에 투명성은 요구되지 않는다. 또한, 도전성을 갖는 재료에 대해서는, 상기 제1 전극층의 항에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 제2 전극층의 성막 방법 및 패터닝 방법에 대해서는, 상기 제1 전극층의 성막 방법 및 패터닝 방법과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
7. 절연층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서는, 상기 습윤성 변화층 형성 공정 전에 기판 위의 제1 전극층 패턴의 개구부에 절연층을 형성하는 절연층 형성 공정을 행할 수도 있다. 절연층은 인접하는 제1 전극층 패턴간에서의 도통이나, 제1 전극층 및 제2 전극층간에서의 도통을 방지하기 위해 설치되는 것이다. 이 절연층이 형성된 부분은 비발광 영역이 된다.
절연층은 기판 위의 제1 전극층의 패턴의 개구부에 형성되며, 통상적으로 제1 전극층의 패턴의 단부를 덮도록 형성된다.
이 절연층의 형성 재료로서는 절연성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 감광성 폴리이미드 수지, 아크릴계 수지 등의 광 경화형 수지, 열 경화형 수지, 무기 재료 등을 사용할 수 있다.
또한, 절연층의 형성 방법으로서는, 포토리소그래피법, 인쇄법 등의 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
8. 기타 공정
본 실시 양태에 있어서는, 발광층 등을 산소 및 수증기의 영향으로부터 보호하는 배리어층이나, 광 취출 효율을 향상시키는 저굴절률층을 제2 전극층 위에 형성하는 공정을 행할 수도 있다.
II. 제2 실시 양태
본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 제2 실시 양태는, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과, 기체 위에 적어도 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층이 형성되어 있는 광 촉매 처리층 기체를, 상기 습윤성 변화층에 대하여 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한 후, 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과, 상기 친액성 영역 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 실시 양태의 EL 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 5는, 본 실시 양태의 EL 소자의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다. 우선, 기판 (1) 위에 제1 전극층 (2)를 패턴상으로 형성하고, 이 제1 전극층 (2)의 패턴 개구부에 절연층 (3)을 형성하고, 제1 전극층 (2) 및 절연층 (3) 위에 습윤성 변화층 (4)를 형성한다(도 5(a), 습윤성 변화층 형성 공정).
이어서, 도 5(b)에 도시한 바와 같이 기체 (32)와, 이 기체 (32) 위에 패턴 상으로 형성된 차광부 (33)과, 차광부 (33)을 덮도록 기체 (32) 위에 형성된 광 촉매 처리층 (34)를 갖는 광 촉매 처리층 기판(광 촉매 처리층 기체) (31)을 준비한다. 이어서, 광 촉매 처리층 기판 (31)의 광 촉매 처리층 (34)와 습윤성 변화층 (4)가 마주보도록 배치하고, 자외선 (12)를 조사한다. 자외선 (12)의 조사에 의해, 도 5(c)에 도시한 바와 같이 광 촉매 처리층 (34)에 함유되는 광 촉매의 작용으로부터, 습윤성 변화층 (4)의 조사 부분에서는 습윤성이 액체와의 접촉각이 저하되도록 변화된다. 이 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화된 영역을 친액성 영역 (5)로 한다. 미조사 부분에서는, 습윤성이 변화되지 않는다. 이 습윤성이 변화되지 않는 영역을 발액성 영역 (6)으로 한다. 또한, 광 촉매 처리층 기판 (31)을 습윤성 변화층 (4)로부터 제거한다. 이에 따라, 습윤성 변화층 (4) 표면에 친액성 영역 (5)와 발액성 영역 (6)을 포함하는 습윤성 변화 패턴이 형성된다. 도 5(b) 및 (c)는 습윤성 변화 패턴 형성 공정이다.
습윤성 변화층 (4)는 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되기 때문에, 조사 부분인 친액성 영역 (5)와 미조사 부분인 발액성 영역 (6)에서는 습윤성에 차이가 있다.
이어서, 이 습윤성의 차이를 이용하여, 친액성 영역 (5)와 발액성 영역 (6)을 포함하는 습윤성 변화 패턴 위에 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 친액성 영역 (5) 위에만 발광층 (7)을 형성한다(도 5(d), 발광층 형성 공정).
상기 발광층 형성용 도공액에는, 도 2에 예시한 바와 같은 주위에 배위자 (21)이 배치된 양자 도트 (22)가 사용되고 있다. 즉, 배위자 (21)이 양자 도트 (22)의 표면에 부착되어 있으며, 이러한 배위자 (21)이 표면에 부착된 양자 도트 (22)가 발광층 형성용 도공액에 사용되고 있다.
이어서, 발광층 (7) 위에 제2 전극층 (8)을 형성한다(도 5(e)). 이때, 예를 들면 제2 전극층 (8)을 투명 전극으로 한 경우에는 전면 발광형의 EL 소자가 얻어지고, 제1 전극층 (2)를 투명 전극으로 한 경우에는 배면 발광형의 EL 소자가 얻어진다.
본 실시 양태에 있어서는, 습윤성 변화층에, 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층을 통해 에너지를 조사함으로써, 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성한다. 또한, 이 습윤성 변화층 표면에 형성된 습윤성 변화 패턴을 이용하여 발광층의 패터닝을 행한다. 따라서, 복잡한 패터닝 공정이나 고가의 진공 설비를 필요로 하지 않고, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 양태에 있어서는, 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층을 통해 습윤성 변화층에 에너지를 패턴 조사함으로써, 광 촉매를 함유하지 않은 습윤성 변화층에 대하여 광 촉매의 작용에 의해 습윤성을 변화시킬 수 있다. 또한, 습윤성 변화층 표면에 습윤성 변화 패턴을 형성한 후에는, 광 촉매 처리층을 갖는 광 촉매 처리층 기판을 습윤성 변화층으로부터 제거하기 때문에, EL 소자 자체에 광 촉매가 포함되는 경우는 없다. 즉, 광 촉매는 광 촉매 처리층에 포함되어 있으며, 습윤성 변화층에는 포함되어 있지 않다. 따라서, 습윤성 변화층의 평활성을 향상시킬 수 있으며, 습윤성 변화층과 발광층의 계면에 있어서의 장벽을 감소시킬 수 있다. 이 에 따라 구동 전압을 감소시키고, 휘도나 발광 효율을 높이는 등, 발광 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 전극간의 단락을 방지하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 양태에 있어서, 양자 도트의 표면에 부착되어 있는 배위자는 실란 커플링제인 것이 바람직하다. 이에 따라, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있으며, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있고, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 습윤성 변화층은 오르가노폴리실록산을 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, EL 소자 구동시 등에 있어서의 층간 박리 등에 의한 수명 특성의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
또한, 발광층 형성 공정에 대해서는, 상기 제1 실시 양태와 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다. 이하, EL 소자의 제조 방법에 있어서의 다른 공정 대하여 설명한다.
1. 습윤성 변화층 형성 공정
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층 형성 공정은, 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 공정이다.
본 실시 양태에 사용되는 습윤성 변화층은, 에너지에 대하여 불활성이다. 여기서, 에너지란 광 촉매를 작용시킬 때 조사되는 에너지를 말하며, 구체적으로는 자외선 등을 들 수 있다. 또한, 습윤성 변화층이 에너지에 대하여 불활성이라는 것은, 자외선 등이 습윤성 변화층에 조사되었을 때, 습윤성 변화층의 구성 재료가 어떠한 반응도 행하지 않는 것을 말한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층은 광 촉매의 작용에 의해 반응할 수 있는 것이며, 광 촉매의 존재가 없으면 에너지가 조사되어도 반응하지 않는다. 즉, 습윤성 변화층이 에너지에 대하여 불활성이라는 것은, 구체적으로는 습윤성 변화층이 실질적으로 광 촉매를 함유하지 않는 것을 말한다.
또한, 습윤성 변화층이 실질적으로 광 촉매를 함유하지 않는다는 것은, 습윤성 변화층 중의 광 촉매의 함유량이 1 중량％ 이하인 것을 말한다.
이와 같이, 본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층은 실질적으로 광 촉매를 함유하지 않기 때문에 평활성이 양호하고, 습윤성 변화층과 발광층 등의 계면에 있어서의 장벽을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 구동 전압을 감소시키고, 휘도나 발광 효율을 높이는 등, 발광 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 전극간의 단락을 방지하는 것도 가능하다.
습윤성 변화층은, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 습윤성 변화층에 사용되는 재료로서는, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료이며, 광 촉매의 작용에 의해 열화, 분해되기 어려운 주쇄를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 습윤성 변화층에 사용되는 재료로서는, 예를 들면 (1) 졸겔 반응 등에 의해 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수분해, 중축합하여 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, (2) 발수성이나 발유성이 우수한 반응성 실리콘을 가교한 오르가노폴리실록산 등의 오르가노폴리실록산을 들 수 있다.
또한, 오르가노폴리실록산에 대해서는, 상기 제1 실시 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 상기한 오르가노폴리실록산과 함께 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응하지 않는 안정적인 오르가노 실리콘 화합물을 혼합할 수도 있다.
이와 같이, 오르가노폴리실록산 등의 다양한 재료를 습윤성 변화층에 사용할 수 있지만, 그 중에서도 습윤성 변화층이 불소를 함유하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 습윤성 변화층이 불소를 함유하는 경우에 대해서는, 상기 제1 실시 양태에 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 습윤성 변화층에는 상술한 재료 이외에, 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것과 동일한 계면활성제나 첨가제 등을 함유시킬 수도 있다.
또한, 습윤성 변화층의 형성 방법 및 막 두께 등에 대해서는, 상기 제1 실시 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
2. 습윤성 변화 패턴 형성 공정
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화 패턴 형성 공정은, 기체 위에 적어도 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층이 형성되어 있는 광 촉매 처리층 기판을, 상기 습윤성 변화층에 대하여 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한 후, 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 공정이다.
이하, 광 촉매 처리층 기판, 광 촉매 처리층 기판 및 습윤성 변화층의 배치, 에너지 조사 및 습윤성 변화 패턴에 대하여 설명한다.
(1) 광 촉매 처리층 기판(광 촉매 처리층 기체)
본 실시 양태에 있어서는, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층 표면에 습윤성 변화 패턴을 형성할 때, 습윤성 변화층에 광 촉매의 작용이 미치게 하기 위해, 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층을 갖는 광 촉매 처리층 기판을 사용한다. 이 광 촉매 처리층 기판을 습윤성 변화층에 대하여 소정의 간극을 두고 배치하고, 에너지를 패턴상으로 조사함으로써, 습윤성 변화층 표면에 습윤성 변화 패턴을 형성할 수 있다.
본 실시 양태에 사용되는 광 촉매 처리층 기판은, 기체와 이 기체 위에 형성된 광 촉매 처리층을 갖는 것이다. 또한, 이 광 촉매 처리층 기판에는, 차광부가 패턴상으로 형성될 수도 있다. 이하, 광 촉매 처리층, 기체 및 차광부에 대하여 설명한다.
(i) 광 촉매 처리층
본 실시 양태에 사용되는 광 촉매 처리층은, 광 촉매를 함유하는 것이다. 광 촉매 처리층으로서는, 광 촉매 처리층 중의 광 촉매가 습윤성 변화층 표면의 습윤성을 변화시키는 구성이면 특별히 한정되지 않는다. 광 촉매 처리층은, 예를 들 면 광 촉매와 바인더로 구성되는 것일 수도 있고, 광 촉매 단체로 구성되는 것일 수도 있다. 광 촉매만을 포함하는 광 촉매 처리층인 경우에는, 습윤성 변화층 표면의 습윤성의 변화에 대한 효율이 향상되기 때문에, 처리 시간의 단축화 등의 비용면에서 유리하다. 또한, 광 촉매와 바인더를 포함하는 광 촉매 처리층인 경우에는, 광 촉매 처리층의 형성이 용이하다는 이점을 갖는다.
또한, 광 촉매에 대해서는, 상기 제1 실시 양태의 습윤성 변화층의 항에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 광 촉매 처리층이 광 촉매와 바인더를 포함하는 경우, 사용되는 바인더로서는 주골격이 상기 광 촉매의 광 여기에 의해 분해되지 않는 높은 결합 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 바인더로서는, 예를 들면 상술한 오르가노폴리실록산 등을 들 수 있다.
또한, 바인더로서 무정형 실리카 전구체를 사용할 수 있다. 이 무정형 실리카 전구체로서는, 화학식 SiX4로 표시되며, X가 할로겐, 메톡시기, 에톡시기 또는 아세틸기 등인 규소 화합물, 이들의 가수분해물인 실라놀, 또는 평균 분자량 3000 이하의 폴리실록산이 바람직하다. 구체적으로는 테트라에톡시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
광 촉매 처리층이 광 촉매와 바인더를 포함하는 경우, 광 촉매 처리층 중의 광 촉매의 함유량은 5 질량％ 내지 60 질량％의 범위 내로 설정할 수 있으며, 바람직하게는 20 질량％ 내지 50 질량％의 범위 내이다.
또한, 광 촉매 처리층은 상기한 광 촉매 및 바인더 이외에, 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것과 동일한 계면활성제나 첨가제 등을 함유할 수도 있다.
광 촉매 처리층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 광 촉매 처리층 표면의 습윤성은 친액성일 수도 있고, 발액성일 수도 있다.
광 촉매만을 포함하는 광 촉매 처리층의 형성 방법으로서는, 예를 들면 CVD법, 스퍼터링법, 진공 증착법 등의 진공 성막법을 들 수 있다. 진공 성막법을 이용하면, 균일한 막이면서도 광 촉매만을 함유하는 광 촉매 처리층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 습윤성 변화층 표면의 습윤성을 균일하게 변화시키는 것이 가능해진다. 또한, 광 촉매 처리층이 광 촉매만을 포함하기 때문에, 바인더를 사용하는 경우에 비해 효율적으로 습윤성 변화층 표면의 습윤성을 변화시킬 수 있다.
또한, 광 촉매만을 포함하는 광 촉매 처리층의 형성 방법으로서는, 예를 들면 광 촉매가 이산화티탄인 경우에는 기체 위에 무정형 티타니아를 성막하고, 이어서 소성에 의해 무정형 티타니아를 결정성 티타니아로 상변화시키는 방법 등을 들 수 있다.
무정형 티타니아는, 예를 들면 4염화 티탄, 황산티탄 등의 티탄의 무기염을 가수분해 및 탈수 축합하거나, 또는 테트라에톡시티탄, 테트라이소프로폭시티탄, 테트라-n-프로폭시티탄, 테트라부톡시티탄, 테트라메톡시티탄 등의 유기 티탄 화합물을 산 존재하에 가수분해 및 탈수 축합함으로써 얻을 수 있다. 이어서, 무정형 티타니아를 400 ℃ 내지 500 ℃에서 소성함으로써 아나타제형 티타니아로 변성시키고, 600 ℃ 내지 700 ℃에서 소성함으로써 루틸형 티타니아로 변성시킬 수 있다.
광 촉매와 바인더를 포함하는 광 촉매 처리층의 형성 방법으로서는, 바인더로서 오르가노폴리실록산을 사용한 경우에는, 광 촉매와 바인더인 오르가노폴리실록산을 필요에 따라 다른 첨가제와 함께 용제 중에 분산시켜 광 촉매 처리층 형성용 도공액을 제조하고, 이 광 촉매 처리층 형성용 도공액을 기체 위에 도포하는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 바인더로서 자외선 경화형의 성분을 함유하고 있는 경우에는, 도포 후 자외선을 조사하여 경화 처리를 행할 수도 있다.
이때 사용하는 용제로서는 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올계의 유기 용제가 바람직하다. 도포 방법으로서는 스핀 코팅, 분무 코팅, 침지 코팅, 롤 코팅, 비드 코팅 등의 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
또한, 광 촉매와 바인더를 포함하는 광 촉매 처리층의 형성 방법으로서는, 바인더로서 무정형 실리카 전구체를 사용한 경우에는, 광 촉매의 입자와 무정형 실리카 전구체를 비수성 용매 중에 균일하게 분산시켜 광 촉매 처리층 형성용 도공액을 제조하고, 이 광 촉매 처리층 형성용 도공액을 기체 위에 도포하고, 무정형 실리카 전구체를 공기 중의 수분에 의해 가수분해시켜 실라놀을 형성시키고, 상온에서 탈수 축중합시키는 방법을 이용할 수 있다. 실라놀의 탈수 축중합을 100 ℃ 이상에서 행하면, 실라놀의 중합도가 증가하여 막 표면의 강도를 향상시킬 수 있다.
광 촉매 처리층의 형성 위치로서는, 예를 들면 도 6(a)에 도시한 바와 같이 기체 (32) 위의 전면에 광 촉매 처리층 (34)가 형성될 수도 있고, 예를 들면 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 기체 (32) 위에 광 촉매 처리층 (34)가 패턴상으로 형성될 수도 있다.
광 촉매 처리층이 패턴상으로 형성되어 있는 경우에는, 광 촉매 처리층을 습윤성 변화층에 대하여 소정의 간극을 두고 배치하여, 에너지를 조사할 때 포토마스크 등을 사용하여 패턴 조사할 필요가 없고, 전면에 조사함으로써 습윤성 변화층 표면의 습윤성을 변화시킬 수 있다. 또한, 실제로 광 촉매 처리층과 마주보는 습윤성 변화층 표면만 습윤성이 변화되기 때문에, 에너지의 조사 방향으로서는 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층이 마주보는 부분에 에너지가 조사되면, 어떠한 방향이어도 상관없다. 나아가서는, 조사되는 에너지도 평행광 등의 평행한 것으로 한정되지 않는다.
이 광 촉매 처리층의 패터닝 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 포토리소그래피법 등을 들 수 있다.
(ii) 기체
광 촉매 처리층 기판에 사용되는 기체는, 후술하는 에너지의 조사 방향이나 얻어지는 EL 소자의 빛의 취출 방향에 따라 투명성이 적절하게 선택된다.
예를 들면, 도 5(e)에 도시한 EL 소자가 전면 발광형이고, EL 소자에 있어서의 기판 또는 제1 전극층이 불투명한 경우에는, 에너지 조사 방향은 필연적으로 광 촉매 처리층 기판측으로부터다. 또한, 예를 들면, 도 5(b)에 도시한 바와 같이 광 촉매 처리층 기판 (31)에 차광부 (33)이 패턴상으로 형성되어 있고, 이 차광부 (33)을 사용하여 패턴상으로 에너지 조사하는 경우에도, 광 촉매 처리층 기판측으 로부터 에너지를 조사할 필요가 있다. 그 때문에, 이들 경우 기체는 투명성을 가질 필요가 있다.
한편, 예를 들면 도 5(e)에 도시한 EL 소자가 배면 발광형인 경우에는, EL 소자에 있어서의 기판측으로부터 에너지를 조사하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 경우에는 기체에 투명성이 요구되지 않는다.
또한, 기체는 가요성을 갖는 것, 예를 들면 수지제 필름 등일 수도 있고, 가요성을 갖지 않는 것, 예를 들면 유리 기판 등일 수도 있다.
기체로서는 특별히 한정되지 않지만, 광 촉매 처리층 기판은 반복 사용되기 때문에 소정의 강도를 갖고, 그 표면이 광 촉매 처리층과의 밀착성이 양호한 것이 바람직하게 사용된다. 구체적으로 기체를 구성하는 재료로서는, 유리, 세라믹, 금속, 플라스틱 등을 들 수 있다.
또한, 기체 표면과 광 촉매 처리층의 밀착성을 향상시키기 위해, 기체 위에 앵커층이 형성될 수도 있다. 앵커층의 형성 재료로서는, 예를 들면 실란계, 티탄계의 커플링제 등을 들 수 있다.
(iii) 차광부
본 실시 양태에 사용되는 광 촉매 처리층 기판에는, 차광부가 패턴상으로 형성될 수도 있다. 패턴상의 차광부를 갖는 광 촉매 처리층 기판을 사용한 경우에는, 에너지 조사시에 포토 마스크를 사용하거나, 레이저광에 의한 묘화 조사를 행할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는, 광 촉매 처리층 기판과 포토마스크의 위치 정렬이 불필요하기 때문에 간편한 공정으로 할 수 있으며, 묘화 조사에 필요한 고 가의 장치도 불필요하기 때문에 비용적으로 유리해진다.
차광부의 형성 위치로서는, 예를 들면 도 5(b)에 도시한 바와 같이 기체 (32) 위에 차광부 (33)이 패턴상으로 형성되고, 이 차광부 (33) 위에 광 촉매 처리층 (34)가 형성될 수도 있다. 또한, 예를 들면 도 7에 도시한 바와 같이, 기체 (32) 위에 광 촉매 처리층 (34)가 형성되고, 이 광 촉매 처리층 (34) 위에 차광부 (33)이 패턴상으로 형성될 수도 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 기체의 광 촉매 처리층이 형성되어 있지 않은 측의 표면에 차광부가 패턴상으로 형성될 수도 있다.
상기한 기체 위에 차광부가 형성되어 있는 경우 및 광 촉매 처리층 위에 차광부가 형성되어 있는 경우에는, 포토마스크를 사용하는 경우와 비교하면, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층이 간극을 두고 배치된 부분의 근방에 차광부가 배치되기 때문에, 기체 내 등에 있어서의 에너지의 산란의 영향을 적게 할 수 있다. 그 때문에, 에너지의 패턴 조사를 매우 정확하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 광 촉매 처리층 위에 차광부가 형성되어 있는 경우에는, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 소정의 간극을 두고 배치할 때, 이 차광부의 막 두께를 이 간극의 거리와 일치시킴으로써, 간극을 일정한 것으로 하기 위한 스페이서로서 차광부를 사용할 수 있다. 즉, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 소정의 간극을 두고 배치할 때, 차광부와 습윤성 변화층을 밀착시킨 상태로 배치함으로써 소정의 간극을 유지할 수 있다. 또한, 이 상태로 광 촉매 처리층 기판으로부터 에너지를 조사함으로써, 습윤성 변화층 표면에 습윤성 변화 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 기체의 광 촉매 처리층이 형성되어 있지 않은 측의 표면에 차광부가 형성되어 있는 경우에는, 예를 들면 포토마스크를 차광부의 표면에 착탈 가능한 정도로 밀착시킬 수 있기 때문에, EL 소자의 제조를 소로트로 변경하는 경우 바람직하다.
차광부의 형성 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 차광부의 형성면의 특성이나 필요로 하는 에너지에 대한 차폐성 등에 따라 적절하게 선택된다.
예를 들면 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 두께 1000 Å 내지 2000 Å 정도의 크롬 등의 금속 박막을 형성하고, 이 박막을 패터닝함으로써 차광부를 형성할 수 있다. 이 패터닝 방법으로서는, 일반적인 패터닝 방법을 이용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 수지 바인더 중에 카본 미립자, 금속 산화물, 무기 안료, 유기 안료 등의 차광성 입자를 함유시킨 층을 패터닝함으로써, 차광부를 형성할 수도 있다. 수지 바인더로서는 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 젤라틴, 카제인, 셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 수지 바인더로서는, 감광성 수지 또는 O/W 에멀션형의 수지 조성물, 예를 들면 반응성 실리콘을 에멀션화한 것 등을 사용할 수 있다. 패터닝 방법으로서는 포토리소법, 인쇄법 등, 일반적인 패터닝 방법을 이용할 수 있다.
수지 바인더를 사용한 차광부의 두께는, 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위 내에서 설정할 수 있다.
(iv) 프라이머층
본 실시 양태에 있어서, 상술한 바와 같이 기체 위에 차광부가 패턴상으로 형성되고, 그 차광부 위에 광 촉매 처리층이 형성되어 있는 경우에는, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이 차광부 (33)과 광 촉매 처리층 (34) 사이에 프라이머층 (35)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 프라이머층의 작용ㆍ기능은, 명확하지는 않지만 프라이머층은 광 촉매의 작용에 의한 습윤성 변화층의 습윤성 변화를 저해하는 요인이 되는 차광부 및 차광부간에 존재하는 개구부로부터의 불순물, 특히 차광부를 패터닝할 때 발생하는 잔사나, 금속, 금속 이온 등의 불순물의 확산을 방지하는 기능을 갖고 있다고 생각된다. 따라서, 차광부와 광 촉매 처리층 사이에 프라이머층을 형성함으로써, 고감도로 습윤성 변화의 처리가 진행되고, 그 결과 고해상도의 습윤성 변화 패턴을 얻을 수 있다.
프라이머층은, 차광부 뿐만 아니라 차광부간의 개구부에 존재하는 불순물이 광 촉매의 작용에 영향을 미치는 것을 방지한다고 생각되기 때문에, 패턴상의 차광부 및 차광부간의 개구부를 덮도록 전면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 프라이머층은, 광 촉매 처리층과 차광부가 물리적으로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다.
이 프라이머층을 구성하는 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 광 촉매의 작용에 의해 분해되기 어려운 무기 재료가 바람직하다. 무기 재료로서는, 예를 들면 무정형 실리카를 들 수 있다. 이 무정형 실리카의 전구체로서는, 화학식 SiX4로 표시되며, X가 할로겐, 메톡시기, 에톡시기 또는 아세틸기 등인 규소 화합물, 이들의 가수분해물인 실라놀 또는 평균 분자량 3000 이하의 폴리실록산이 바람직하게 사용된다.
또한, 프라이머층의 막 두께는 0.001 ㎛ 내지 1 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.001 ㎛ 내지 0.5 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
(2) 광 촉매 처리층 기판 및 습윤성 변화층의 배치
본 실시 양태에 있어서는, 광 촉매 처리층 기판을 습윤성 변화층에 대하여, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한다. 통상적으로, 광 촉매 처리층 기판의 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 습윤성 변화층에 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한다.
또한, 간극이란, 광 촉매 처리층 및 습윤성 변화층이 접촉하고 있는 상태도 포함한다.
광 촉매 처리층과 습윤성 변화층의 간격은, 구체적으로 200 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 소정의 간격을 두고 배치함으로써, 산소, 물 및 광 촉매 작용에 의해 발생한 활성 산소종이 탈착되기 쉬워진다. 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층의 간격이 상기 범위보다 넓은 경우에는, 광 촉매 작용에 의해 발생한 활성 산소종이 습윤성 변화층에 접촉하기 어려워져, 습윤성의 변화 속도를 느리게 할 가능성이 있다. 반대로 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층의 간격이 지나치게 좁으면, 산소, 물 및 광 촉매 작용에 의해 발생한 활성 산소종이 탈착되기 어려워져, 결과적으로 습윤성의 변화 속도를 느리게 할 가능성이 있다.
상기 간격은 패턴 정밀도가 매우 양호하고, 광 촉매의 감도도 높고, 습윤성 변화의 효율이 양호한 점을 고려하면 0.2 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위 내이다.
한편, 예를 들면 300 ㎜×300 ㎜의 대면적의 EL 소자를 제조하는 경우에는, 상술한 바와 같은 미세한 간극을 광 촉매 처리층 기판과 습윤성 변화층 사이에 설치하는 것이 매우 곤란하다. 따라서, 비교적 대면적의 EL 소자를 제조하는 경우에는, 상기 간극이 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 내지 75 ㎛의 범위 내이다. 상기 간극을 상기 범위로 함으로써, 패턴이 희미해지는 등의 패턴 정밀도의 저하를 억제할 수 있으며, 광 촉매의 감도가 악화되어 습윤성 변화의 효율이 악화되는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기한 바와 같은 비교적 대면적에 대하여 에너지 조사할 때에는, 에너지 조사 장치 내의 광 촉매 처리층 기판과 습윤성 변화층의 위치 결정 장치에 있어서의 간극의 설정을 10 ㎛ 내지 200 ㎛의 범위 내, 특히 25 ㎛ 내지 75 ㎛의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 간극의 설정값을 상기 범위로 함으로써, 패턴 정밀도의 대폭적인 저하나 광 촉매의 감도의 대폭적인 악화를 초래하지 않으며, 광 촉매 처리층 기판과 습윤성 변화층을 접촉시키지 않고 배치할 수 있기 때문이다.
본 실시 양태에 있어서 이러한 간극을 둔 배치 상태는, 적어도 에너지 조사 동안에만 유지되어 있어도 상관없다.
이러한 매우 좁은 간극을 균일하게 설치하여 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 배치하는 방법으로서는, 예를 들면 스페이서를 사용하는 방법을 들 수 있다. 스페이서를 사용하는 방법으로서는, 균일한 간극을 형성할 수 있음과 동시에, 이 스페이서가 접촉하는 부분은 광 촉매의 작용이 습윤성 변화층 표면에 미치지 않기 때문에, 이 스페이서를 상술한 습윤성 변화 패턴과 동일한 패턴을 갖는 것으로 함으로써, 습윤성 변화층 표면에 소정의 습윤성 변화 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
본 실시 양태에 있어서는 스페이서를 1개의 부재로서 형성할 수도 있지만, 공정의 간략화 등을 위해 광 촉매 처리층 기판의 광 촉매 처리층 위에 스페이서가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 차광부의 항에 기재한 바와 같은 이점을 갖는다.
스페이서는 습윤성 변화층 표면에 광 촉매의 작용이 미치치 않도록, 습윤성 변화층 표면을 보호하는 작용을 가질 수 있다. 그 때문에, 스페이서는 조사되는 에너지에 대하여 차폐성을 갖지 않을 수도 있다.
(3) 에너지 조사
본 실시 양태에 있어서는, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층을 소정의 간극을 두고 배치한 후, 소정의 방향으로부터 에너지를 패턴 조사함으로써, 습윤성 변화층 표면에 습윤성 변화 패턴을 형성한다.
또한, 에너지 조사에 사용하는 빛의 파장 및 광원에 대해서는, 상기 제1 실시 양태와 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
에너지 조사시의 에너지의 조사량은, 광 촉매 처리층 중의 광 촉매의 작용에 의해 습윤성 변화층 표면의 습윤성이 변화하는 데 필요한 조사량으로 한다.
이때, 광 촉매 처리층을 가열하면서 에너지 조사하는 것이 바람직하다. 감도를 상승시킬 수 있고, 효율적으로 습윤성을 변화시킬 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 30 ℃ 내지 80 ℃의 범위 내에서 가열하는 것이 바람직하다.
에너지 조사 방향은, 광 촉매 처리층 기판에 차광부가 형성되어 있는지의 여부, 또는 EL 소자의 빛의 취출 방향 등에 따라 결정된다.
예를 들면, 광 촉매 처리층 기판에 차광부가 형성되어 있고, 광 촉매 처리층 기판의 기체가 투명한 경우에는, 광 촉매 처리층 기판측으로부터 에너지 조사가 행해진다. 또한, 이 경우 광 촉매 처리층 위에 차광부가 형성되어 있고, 이 차광부가 스페이서로서 기능하는 경우에는, 에너지 조사 방향은 광 촉매 처리층 기판측으로부터일 수도 있고, 기판측으로부터 일 수도 있다.
또한, 예를 들면 광 촉매 처리층이 패턴상으로 형성되어 있는 경우, 에너지 조사 방향은, 상술한 바와 같이 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층이 마주보는 부분에 에너지가 조사되면 어떠한 방향이어도 상관없다.
마찬가지로 상술한 스페이서를 사용하는 경우에도, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층이 마주보는 부분에 에너지가 조사되면, 에너지 조사 방향은 어떠한 방향이어도 상관없다.
또한, 예를 들면, 포토마스크를 사용하는 경우에는, 포토 마스크가 배치된 측으로부터 에너지가 조사된다. 이 경우, 포토마스크가 배치된 측이 투명할 필요가 있다.
에너지 조사 후에는, 광 촉매 처리층 기판이 습윤성 변화층으로부터 제거된 다.
(4) 습윤성 변화 패턴
본 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화 패턴은 습윤성 변화층 표면에 형성되는 것이며, 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 것이다.
또한, 친액성 영역 및 발액성 영역에 있어서의 액체와의 접촉각에 대해서는, 상기 제1 실시 양태에 기재한 것과 동일하기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
3. 기타 공정
본 실시 양태에 있어서도, 상기 제1 실시 양태와 마찬가지로 정공 주입 수송층 형성 공정, 전자 주입 수송층 형성 공정, 절연층 형성 공정 등을 행할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 양태와 마찬가지로, 통상적으로 제2 전극층 형성 공정이 행해진다.
B. EL 소자
본 발명의 EL 소자는 기판과, 상기 기판 위에 패턴상으로 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 위에 형성되고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이며, 표면에 상기 제1 전극층의 패턴 위에 배치되고, 폴리실록산을 함유하는 친액성 영역 및 상기 제1 전극층의 패턴의 개구부 위에 배치되고, 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하는 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖는 습윤성 변화층과, 상기 습윤성 변화층의 친액성 영역 위에 형성된 발광층과, 상기 발광층 위에 형성된 제2 전극층을 갖고, 상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1(e)에 예시한 EL 소자에 있어서는, 기판 (1) 위에 제1 전극층 (2)가 패턴상으로 형성되고, 이 제1 전극층 (2)의 패턴의 개구부에 절연층 (3)이 형성되고, 제1 전극층 (2) 및 절연층 (3) 위에 습윤성 변화층 (4)가 형성되고, 습윤성 변화층 (4)의 표면에 친액성 영역 (5) 및 발액성 영역 (6)을 포함하는 습윤성 변화 패턴이 형성되고, 친액성 영역 (5) 위에 발광층 (7)이 형성되고, 발광층 (7) 위에 제2 전극층 (8)이 형성되어 있다. 습윤성 변화층 (4) 표면의 친액성 영역 (5)는 폴리실록산을 함유하고 있고, 제1 전극층 (2)의 패턴 위에 배치되어 있다. 또한, 습윤성 변화층 (4) 표면의 발액성 영역 (6)은 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하고 있고, 제1 전극층 (2)의 패턴의 개구부 위, 즉 절연층 (3) 위에 배치되어 있다.
여기서, 불소는 매우 낮은 표면 에너지를 갖는 것이다. 그 때문에, 불소를 많이 함유하는 물질의 표면은 임계 표면 장력이 보다 작아진다. 즉, 불소의 함유량이 많은 부분의 표면의 임계 표면 장력에 비해, 불소의 함유량이 적은 부분의 임계 표면 장력은 커진다.
본 발명에 있어서, 습윤성 변화층 표면의 친액성 영역은 폴리실록산을 함유하고, 습윤성 변화층 표면의 발액성 영역은 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하고 있기 때문에, 발액성 영역의 불소 함유량은 친액성 영역의 불소 함유량에 비해 많다고 할 수 있다. 따라서, 발액성 영역의 임계 표면 장력에 비해, 친액성 영역의 임계 표면 장력이 커진다고 할 수 있다.
이와 같이, 발액성 영역과 친액성 영역은 임계 표면 장력, 즉 습윤성이 상이 하기 때문에, 이 발액성 영역 및 친액성 영역의 습윤성의 차이를 이용하여, 친액성 영역 위에만 발광층을 형성할 수 있다. 따라서, 복잡한 패터닝 공정이나 고가의 진공 설비를 필요로 하지 않고, 발광층을 용이하게 패터닝하는 것이 가능한 EL 소자로 할 수 있다.
또한, 발명에 있어서는, 발광층에 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하기 때문에, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있고, 발광층 내에서의 양자 도트의 안정성을 양호하게 할 수 있으며, 수명 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 나아가서는, 발광층의 열 안정성(Tg: 유리 전이 온도)을 향상시킬 수도 있다. 또한, 실란 커플링제는 분자 설계가 비교적 용이하기 때문에, 다양한 기능성을 나타내는 관능기를 갖는 실란 커플링제를 사용함으로써, 수명 특성을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 습윤성 변화층 표면의 친액성 영역이 폴리실록산을 함유하고, 습윤성 변화층 표면의 발액성 영역이 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하고 있고, 발광층이 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용한 것이기 때문에, 습윤성 변화층 중의 오르가노폴리실록산이 제1 전극층과 결합하고, 발광층 중의 실란 커플링제가 습윤성 변화층과 결합함으로써, 제1 전극층과 습윤성 변화층과 발광층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, EL 소자 구동시 등에 있어서의 층간 박리 등에 의한 수명 특성의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
또한, "발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용한다"는 것은, 발광층에 있어서, 양자 도트의 주위에 배치된 실란 커플링제가 실란 커플링 제 자체인 경우, 실란 커플링제의 가수분해물로 되어 있는 경우 및 실란 커플링제의 가수분해 축합물로 되어 있는 경우를 모두 포함하는 것이다. 즉, 발광층에 있어서, 양자 도트의 주위에는 실란 커플링제 자체가 배치될 수도 있고, 실란 커플링제의 가수분해물이 배치될 수도 있고, 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 배치될 수도 있다. 또한, 실란 커플링제 자체, 실란 커플링제의 가수분해물 및 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 혼재할 수도 있다.
발광층이 실란 커플링제의 가수분해 축합물을 함유하는 경우에는, 발광층을 경화된 것으로 할 수 있다. 이에 따라, 발광층 위에 도공액을 사용하여 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성할 때, 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 형성하기 위한 도공액 중의 용제에 발광층이 용해되지 않고, 안정적으로 발광층 위에 정공 주입 수송층 또는 전자 주입 수송층 등을 적층할 수 있다.
또한, 기판, 제1 전극층, 발광층 및 제2 전극층에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"에 상세히 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다. 이하, 본 발명의 EL 소자의 다른 구성에 대하여 설명한다.
1. 습윤성 변화층
본 발명에 있어서의 습윤성 변화층은 제1 전극층 위에 형성되는 것이며, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이다. 또한, 습윤성 변화층은, 표면에 제1 전극층의 패턴 위에 배치되고, 폴리실록산을 함유하는 친액성 영역과, 제1 전극층의 패턴의 개구부 위에 배치되고, 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하는 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖고 있다.
또한, 친액성 영역 및 발액성 영역에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"의 제1 실시 양태의 습윤성 변화 패턴 형성 공정의 항에 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
발액성 영역은 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하는 것이며, 친액성 영역은 폴리실록산을 함유하는 것이다. 상술한 바와 같이 불소는 매우 낮은 표면 에너지를 갖기 때문에, 불소를 많이 함유하는 물질의 표면은 임계 표면 장력이 보다 작아진다. 따라서, 발액성 영역의 불소 함유량은 친액성 영역의 불소 함유량에 비해 많고, 발액성 영역의 임계 표면 장력에 비해 친액성 영역의 임계 표면 장력이 커진다고 할 수 있다. 습윤성 변화층은, 표면에 이러한 발액성 영역 및 친액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖기 때문에, 습윤성 변화층 위에 발광층을 형성할 때에는, 발액성 영역 및 친액성 영역의 습윤성의 차이를 이용하여 친액성 영역 위에만 발광층을 형성할 수 있는 것이다.
또한, 친액성 영역 중 및 발액성 영역 중의 불소 함유량에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"의 제1 실시 양태의 습윤성 변화 패턴 형성 공정의 항에 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
발액성 영역을 구성하는 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산으로서는, 예를 들면 (1) 졸겔 반응 등에 의해 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수분해, 중축합하여 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, (2) 발수성이나 발유성이 우수한 반응성 실리콘을 가교한 오르가노폴리실록산 등을 들 수 있다. 이러한 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산은, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화 되는 재료이며, 광 촉매의 작용에 의해 열화, 분해되기 어려운 주쇄를 갖기 때문에, 발액성 영역에 바람직하게 사용할 수 있는 것이다.
상기 (1)의 경우, 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산으로서는, 하기 화학식
YnSiX(4-n)
(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, Y가 플루오로알킬기인 경우, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, Y가 알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기인 경우, X는 불소를 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)
으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 것이 바람직하다. Y로 표시되는 기의 탄소수는 1 내지 20의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, X로 표시되는 알콕실기는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다. 상기 화학식으로 표시되는 규소 화합물로서는, 구체적으로 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것 등을 사용할 수 있다.
특히 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산은, 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산인 것이 바람직하다. 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산으로서는, 구체적으로 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 플루오로알킬실란 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물을 들 수 있고, 일반적으로 불소계 실란 커플링제로서 알려진 것을 사용할 수 있다.
플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산을 사용한 경우에는 발액성 영역의 발액성이 크게 향상되기 때문에, 발액성 영역으로의 발광층의 성막을 방해할 수 있으며, 친액성 영역에만 발광층을 성막하는 것이 가능해진다.
또한, 발액성 영역 중에 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산이 함유되어 있는 것은, X선 광 전자 분광법, 러더포드 후방 산란 분광법, 핵 자기 공명 분광법 또는 질량 분석법을 이용하여 확인할 수 있다.
또한, 상기한 (2)의 경우, 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산에 사용되는 반응성 실리콘으로서는, 하기 화학식으로 표시되는 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112008067776577-PAT00008
여기서, n은 2 이상의 정수이고, R1, R2는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비 치환된 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 시아노알킬기이고, 몰비로 전체의 40 ％ 이하가 불화페닐이다. 또한, R1, R2가 메틸기인 것이 표면 에너지가 가장 작아지기 때문에 바람직하고, 몰비로 메틸기가 60 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 쇄 말단 또는 측쇄에는, 분자쇄 중에 적어도 1개 이상의 수산기 등의 반응성기를 갖는다.
또한, 발액성 영역은, 상기한 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산과 함께 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응하지 않는 안정적인 오르가노 실리콘 화합물을 함유할 수도 있다.
친액성 영역은, 발액성 영역보다 불소 함유량이 적은 영역이다. 예를 들면, 도 1(b), (c) 및 도 5(b), (c)에 도시한 바와 같이 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해, 습윤성 변화층 (4)의 조사 부분에서는 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산의 불소를 포함하는 측쇄가 분해되어 불소 함유량이 저하되고, 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화된다. 이와 같이, 친액성 영역을 구성하는 폴리실록산으로서는, 상기한 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산의 불소를 포함하는 측쇄가 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 분해된 것을 예시할 수 있다.
또한, 친액성 영역은 발액성 영역과 마찬가지로, 상기 폴리실록산과 함께 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응하지 않는 안정적인 오르가노 실리콘 화합물을 함유할 수도 있다.
또한, 발액성 영역 및 친액성 영역은, 상술한 불소를 함유하는 오르가노폴리실록산이나 폴리실록산 이외에, 예를 들면 일본 특허 공개 제2000-249821호 공보에 기재되어 있는 것과 동일한 계면활성제나 첨가제 등을 함유할 수도 있다.
발액성 영역 및 친액성 영역의 형성 위치는, 발액성 영역이 제1 전극층의 패턴의 개구부 위에 배치되고, 친액성 영역이 제1 전극층의 패턴 위에 배치될 수 있다.
또한, 발액성 영역 및 친액성 영역의 패턴 형상으로서는, 제1 전극층의 패턴 형상에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 제1 전극층이 스트라이프상으로 형성되어 있는 경우, 이 제1 전극층의 스트라이프 패턴에 대응하여 친액성 영역도 스트라이프상으로 형성된다. 또한, 예를 들면, 화소에 대응하여 제1 전극층이 모자이크상으로 형성되어 있는 경우, 친액성 영역은 스트라이프상으로 형성될 수도 있고, 모자이크상으로 형성될 수도 있다. 어떠한 경우에도, 습윤성 변화층 표면에 있어서 친액성 영역 이외의 영역은 발액성 영역이 된다.
습윤성 변화층은, 표면에 상술한 발액성 영역 및 친액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖는 것일 수 있다. 통상적으로 습윤성 변화층에 있어서, 표면의 친액성 영역 이외의 부분은 표면의 발액성 영역과 동일한 구성으로 되어 있다. 즉, 습윤성 변화층에 있어서, 표면의 친액성 영역 이외의 부분은 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하게 된다.
또한, 습윤성 변화층은 광 촉매를 함유할 수도 있고, 함유하지 않을 수도 있다. 광 촉매를 함유하는 습윤성 변화층은, "A. EL 소자의 제조 방법"의 제1 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층과 동일하다. 또한, 광 촉매를 함유하지 않는 습윤성 변화층은, "A. EL 소자의 제조 방법"의 제2 실시 양태에 있어서의 습윤성 변화층과 동일하다.
또한, 습윤성 변화층이 광 촉매를 함유하는 경우, 습윤성 변화층의 형성 방법 등에 대해서는 "A. EL 소자의 제조 방법"의 제1 실시 양태에 상세히 기재하였으며, 습윤성 변화층이 광 촉매를 함유하지 않는 경우, 습윤성 변화층의 형성 방법 등에 대해서는 "A. EL 소자의 제조 방법"의 제2 실시 양태에 상세히 기재하였기 때 문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 습윤성 변화층의 막 두께 등에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"에 상세히 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
2. 기타 층
본 발명에 있어서는, 제1 전극층과 발광층 사이에 정공 주입 수송층이 형성될 수 있다.
또한, 정공 주입 수송층이 정공 수송층인 경우에는, 정공 수송층과 발광층이 상분리될 수도 있다. 이에 따라, 발광 효율 및 수명 특성이 보다 향상되기 때문이다.
또한, 정공 주입 수송층 및 정공 수송층과 발광층이 상분리되어 있는 경우에 대해서는 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"에 상세히 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 본 발명에 있어서는, 발광층과 제2 전극층 사이에 전자 주입 수송층이 형성될 수도 있다. 또한, 전자 주입 수송층에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"에 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 기판 위의 제1 전극층의 패턴의 개구부에 절연층이 형성될 수도 있다. 또한, 절연층에 대해서는, 상기 "A. EL 소자의 제조 방법"에 기재하였기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
<실시예>
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 사용하여 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
(투명 전극의 형성)
세정한 유리 기판 위에 투명 전극으로서 ITO막을 스퍼터링법에 의해 1500 Å의 막 두께로 성막하였다. 그 후, 라인폭 300 ㎛, 피치 100 ㎛가 되도록 포토리소그래피법에 의해 ITO막을 패터닝하였다.
(절연층의 형성)
ITO막이 패턴상으로 형성된 기판에 네가티브형 레지스트(신닛테쯔 가가꾸사 제조, V259PA)를 건조 막 두께가 1 ㎛가 되도록 스핀 코팅법으로 도포한 후, 120 ℃에서 1 시간 동안 소성하였다. 그 후, ITO막이 없는 피치 부분을 중심으로 100 ㎛의 폭으로 포토마스크를 통해 365 ㎚의 UV광을 500 mJ의 노광량으로 노광하였다. 이때, 포토마스크와 기판을 1 ㎜의 갭을 두고 노광하였다. 이것을 유기 알칼리의 현상액(신닛테쯔 가가꾸사 제조, V259OD)으로 40초간 현상한 후, 160 ℃에서 1 시간 동안 소성함으로써 절연층을 형성하였다.
(습윤성 변화층의 형성)
하기의 성분을 혼합함으로써, 습윤성 변화층 형성용 도공액을 제조하였다.
<습윤성 변화층 형성용 도공액의 조성>
ㆍ이산화티탄졸액(이시하라 산교(주) 제조 STS-01) 3 중량부
ㆍ테트라에톡시실란 1 중량부
ㆍ2규정의 염산 40 중량부
ㆍ이소프로필알코올 75 중량부
ㆍ플루오로알콕시실란(토켐 프로덕츠(주) 제조 MF-160E) 7.5 중량부
상기 기판 위에 이 습윤성 변화층 형성용 도공액을 스핀 코터로 도포하고, 150 ℃에서 10분간의 건조 처리를 행하여, 막 두께 60 ㎚의 투명한 습윤성 변화층을 형성하였다. 습윤성 변화층 위에 포토마스크를 통해 고압 수은등(254 ㎚, 365 ㎚)을 사용하여 70 mW/㎠의 조도로 50초간 광 조사하여, 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하였다.
(발광층의 형성)
상기 친액성 영역 위에 적색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 메이플-레드 오렌지(Maple-Red Orange)), 녹색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 아디론댁 그린(Adirondack Green)), 청색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 레이크 플라시드 블루(Lake Placid Blue))을 각각 잉크젯법으로 도포하고, 80 ℃에서 30분간 건조시켜 3색의 발광층을 패턴상으로 형성하였다.
(전자 수송층의 형성)
상기 발광층 위에 진공 증착법에 의해 TAZ를 20 ㎚ 형성하고, 이어서 Alq3을 20 ㎚ 형성하였다.
(금속 전극의 형성)
그 후, 진공 증착에 의해 LiF막(막 두께 5 ㎚) 및 Al막(막 두께 1000 Å)을 마스크 증착법에 의해 형성하였다. 이때, ITO막의 패턴과 직교하도록 패턴상으로 LiF막 및 Al막을 형성하였다. 이상에 의해, EL 소자를 제조하였다.
(평가)
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있으며, 이들을 전압원에 접속하였다. 5 V를 상회하는 전압을 인가한 바, 적색 발광층에서는 620 ㎚, 녹색 발광층에서는 520 ㎚, 청색 발광층에서는 490 ㎚에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 각 색의 CdSe/ZnS 양자 도트의 포토 루미네센스 스펙트럼과 동일한 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자에서는 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌으며, 양호한 패터닝 적정을 확인하였다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서, 발광층을 다음과 같이 하여 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 EL 소자를 제조하였다.
(발광층의 형성)
1. 적색 발광층 형성용 도공액의 제조
적색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 메이플-레드 오렌지)에 실란 커플링제를 첨가하고, 배위자를 치환하였다.
구체적으로는, 우선 테트라메톡시실란(LS-540, 신에쯔 가가꾸 고교 제조) 5 g과, 페닐트리메톡시실란(LS-2750, 신에쯔 가가꾸 고교 제조) 1 g과, 0.01 N의 HCl 2 g을 실온에서 12 시간 동안 교반하여, 공중합 화합물(실란 커플링제)을 얻었다. 이 공중합 화합물에 톨루엔을 첨가하고 교반하여 용해시켜, 실란 커플링제의 10 중량％ 톨루엔 용액을 얻었다.
이어서, 아르곤 가스 분위기하에 상기 양자 도트의 분산액 1 g을 교반하면서, 실온(26 ℃)에서 상기 실란 커플링제의 10 중량％ 톨루엔 용액 2 g을 적하하였다. 이 반응액을 12 시간 동안 교반한 후, 아르곤 가스 분위기로부터 대기 분위기로 변경하여, 증발 비산된 양의 톨루엔을 첨가한 후 에탄올을 8 g 적하하였다. 이어서, 원심 분리에 의해 침전물을 반응액으로부터 분리한 후, 하기에 나타낸 절차로 재침전에 의한 정제를 행하였다.
즉, 침전물을 톨루엔 4 g과 혼합하여 분산액으로 하고, 이 분산액에 에탄올 10 g을 적하함으로써 정제된 침전물을 얻었다.
이와 같이 하여 얻어진 재침전액을 원심 분리함으로써, 실란 커플링제로 보호된 양자 도트의 정제물을 얻었다.
이어서, 상기 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 톨루엔에 분산시킨 적색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
2. 녹색 발광층 형성용 도공액의 제조
녹색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 아디론댁 그린)을 사용하여, 상기한 적색 발광층 형성용 도공액의 제조와 동일하게 하여 녹색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
3. 청색 발광층 형성용 도공액의 제조
청색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 레이크 플라시드 블루)을 사용하여, 상기한 적색 발광층 형성용 도공액의 제조와 동일하게 하여 청색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
4. 발광층의 형성
상기한 적색 발광층 형성용 도공액, 녹색 발광층 형성용 도공액, 청색 발광층 형성용 도공액을 각각 잉크젯법으로 도포하고, 100 ℃에서 30분간 건조시키고, 경화시켜 3색의 발광층을 패턴상으로 형성하였다.
(평가)
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있으며, 이들을 전압원에 접속하였다. 4 V를 상회하는 전압을 인가한 바, 적색 발광층에서는 620 ㎚, 녹색 발광층에서는 520 ㎚, 청색 발광층에서는 490 ㎚에 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 각 색의 CdSe/ZnS 양자 도트의 포토 루미네센스 스펙트럼과 동일한 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자에서는 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌으며, 양호한 패터닝 적정을 확인하였다.
[실시예 3]
(절연층의 형성)
우선, 유리 기판 위에 제1 전극층으로서 ITO막이 선폭 80 ㎛, 스페이스폭 20 ㎛, 피치 100 ㎛로 패터닝된 기판을 준비하였다.
이어서, 포지티브형 감광성 재료(OFPR-800, 도꾜 오까사 제조)를 기판 전면에 스핀 코팅법에 의해 막 두께가 1.5 ㎛가 되도록 도포하여, 절연막을 형성하였 다. 이어서, ITO막의 패턴에 맞추어 차광부의 개구부가 횡폭 70 ㎛, 종폭 70 ㎛의 직사각형이 되도록 설계된 포토마스크를 사용하여 노광을 행하고, 알칼리 현상액(NMD-3, 도꾜 오까사 제조)에 의해 현상을 행하였다. 이어서, 250 ℃에서 30분간의 가열 경화 처리를 행하여, 절연층으로 하였다.
(습윤성 변화층의 형성)
이어서, 하기 조성의 습윤성 변화층 형성용 도공액을 제조하였다.
<습윤성 변화층 형성용 도공액의 조성>
ㆍ오르가노알콕시실란(GE 도시바 실리콘(주) 제조, TSL8113) 0.4 질량부
ㆍ플루오로알킬실란(GE 도시바 실리콘(주) 제조, TSL8233) 0.3 질량부
ㆍ이소프로필알코올 480 질량부
이 습윤성 변화층 형성용 도공액을 스핀 코팅법에 의해 상기 기판 위에 도포하고, 150 ℃에서 10분간의 가열ㆍ건조 처리를 실시하여 가수분해ㆍ중축합 반응을 진행하여 경화시켜, 막 두께 10 ㎚의 습윤성 변화층을 형성하였다.
(광 촉매 처리층 기판의 제조)
이어서, ITO막의 패턴에 맞추어 차광부의 개구부가 횡폭 85 ㎛, 종폭 85 ㎛ 의 직사각형이 되도록 설계된 포토마스크를 준비하였다. 이 포토마스크 위에 하기 조성의 광 촉매 처리층 형성용 도공액을 스핀 코터에 의해 도포하고, 150 ℃에서 10분간의 가열ㆍ건조 처리를 실시하고, 가수분해ㆍ중축합 반응을 진행하여 경화시켜, 광 촉매가 오르가노실록산 중에 강고하게 고정된 막 두께 2000 Å의 투명한 광 촉매 처리층을 형성하였다.
<광 촉매 처리층 형성용 도공액의 조성>
ㆍ이산화티탄(이시하라 산교(주) 제조, ST-K01) 2 질량부
ㆍ오르가노알콕시실란(GE 도시바 실리콘(주) 제조, TSL8113) 0.4 질량부
ㆍ이소프로필알코올 3 질량부
(습윤성 변화 패턴의 형성)
이어서, 광원으로서 고압 수은등을 갖고, 광 촉매 처리층 기판 및 상기 기판의 위치 조정 기구를 갖는 자외선 노광 장치에 의해 광 촉매 처리층 기판의 차광부의 개구부와 상기 기판의 ITO막의 패턴이 대향하도록, 광 촉매 처리층 기판 및 상기 기판의 위치를 조정하고, 광 촉매 처리층과 습윤성 변화층간의 거리가 20 ㎛가 되도록 조정한 후, 광 촉매 처리층 기판의 이면측으로부터 253 ㎚의 광 노광량이 200 mJ/㎠가 되도록 노광하였다.
습윤성 변화층의 노광 부분 및 미노광 부분의 액체와의 접촉각을 접촉각계(교와 가이멘 가가꾸사 제조)에 의해 측정하였다. 노광 부분(친액성 영역)에서는 톨루엔에 대하여 20° 미만이고, 미노광 부분(발액성 영역)에서는 톨루엔에 대하여 35° 이상이었다.
(발광층의 형성)
습윤성 변화층의 노광 부분인 친액성 영역 위에 실시예 2에서 사용한 청색 발광층 형성용 도공액, 녹색 발광층 형성용 도공액, 적색 발광층 형성용 도공액을 잉크젯법에 의해 도포하고, 대기 중에서 80 ℃에서 30분간 건조시켜, 3색의 발광층을 패턴상으로 형성하였다.
(전자 수송층의 형성)
상기 발광층 위에 진공 증착법에 의해 TAZ를 20 ㎚ 형성하고, 이어서 Alq3을 20 ㎚ 형성하였다.
(금속 전극의 형성)
그 후, 진공 증착에 의해 LiF막(막 두께 5 ㎚) 및 Al막(막 두께 1000 Å)을 마스크 증착법에 의해 형성하였다. 이때, ITO막의 패턴과 직교하도록 패턴상으로 LiF막 및 Al막을 형성하였다. 이상에 의해, EL 소자를 제조하였다.
(평가)
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있으며, 이들을 전압원에 접속하였다. 5 V를 상회하는 전압을 인가한 바, 적색 발광층에서는 620 ㎚, 녹색 발광층에서는 520 ㎚, 청색 발광층에서는 490 ㎚에 각각 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 각 색의 CdSe/ZnS 양자 도트의 포토 루미네센스 스펙트럼과 동일한 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자에서는 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌으며, 양호한 패터닝 적정을 확인하였다.
[실시예 4]
실시예 3에 있어서, 발광층의 형성 전에 습윤성 변화층의 노광 부분인 친액성 영역 위에 정공 주입층을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 EL 소자를 제조하였다.
(정공 주입층의 형성)
이어서, 폴리(3,4-알켄디옥시티오펜)과 폴리스티렌술폰산의 염(PEDOT/PSS)의 수분산체(베이트론(Baytron) P CH-8000, 스탈크사 제조)를 이소프로필알코올로 희석하여, 정공 주입층 형성용 도공액을 제조하였다. 이 정공 주입층 형성용 도공액의 점도 및 표면 장력을 측정한 바, 점도가 7 mPaㆍs, 표면 장력이 37 dyn/㎝였다. 습윤성 변화층의 노광 부분인 친액성 영역 위에 정공 주입층 형성용 도공액을 잉크젯법에 의해 건조 후의 막 두께가 80 ㎚가 되도록 도포하고, 대기 중에서 150 ℃에서 10분간 건조시켜 정공 주입층을 형성하였다.
(평가)
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있으며, 이들을 전압원에 접속하였다. 4 V를 상회하는 전압을 인가한 바, 적색 발광층에서는 620 ㎚, 녹색 발광층에서는 520 ㎚, 청색 발광층에서는 490 ㎚에 각각 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 각 색의 CdSe/ZnS 양자 도트의 포토 루미네센스 스펙트럼과 동일한 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자에서는 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌으며, 양호한 패터닝 적정을 확인하였다.
[실시예 5]
실시예 3에 있어서 발광층을 다음과 같이 하여 형성하고, 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 EL 소자를 제조하였다.
(발광층의 형성)
1. 적색 발광층 형성용 도공액의 제조
상기 실시예 2에 있어서 적색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 메이플-레드 오렌지)을 사용하여 제조된 실란 커플링제로 보호된 양자 도트와, 트리아졸(전자 수송 재료)과, TPD(정공 수송 재료)를 톨루엔에 분산시킨 적색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다. 이때, 각 재료의 혼합비를 실란 커플링제로 보호된 양자 도트 40 질량부, 트리아졸 30 질량부, TPD 30 질량부로 하였다.
2. 녹색 발광층 형성용 도공액의 제조
상기 실시예 2에 있어서 녹색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 아디론댁 그린)을 사용하여 제조된 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 사용하고, 상기한 적색 발광층 형성용 도공액과 동일하게 하여, 녹색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
3. 청색 발광층 형성용 도공액의 제조
상기 실시예 2에 있어서 청색 발광의 양자 도트의 분산액(에비던트 테크놀로지사 제조 레이크 플라시드 블루)을 사용하여 제조된 실란 커플링제로 보호된 양자 도트를 사용하고, 상기한 적색 발광층 형성용 도공액과 동일하게 하여, 청색 발광층 형성용 도공액을 제조하였다.
4. 발광층의 형성
습윤성 변화층의 노광 부분인 친액성 영역 위에 상기한 청색 발광층 형성용 도공액, 녹색 발광층 형성용 도공액, 적색 발광층 형성용 도공액을 잉크젯법에 의해 도포하고, 대기 중에서 80 ℃에서 30분간 건조시켜, 3색의 발광층을 패턴상으로 형성하였다.
(평가)
ITO 전극 및 Al 전극은 단자를 구비하고 있으며, 이들을 전압원에 접속하였 다. 6 V를 상회하는 전압을 인가한 바, 적색 발광층에서는 620 ㎚, 녹색 발광층에서는 520 ㎚, 청색 발광층에서는 490 ㎚에 각각 피크를 갖는 발광이 얻어졌다. 이것은, TOPO로 보호된 각 색의 CdSe/ZnS 양자 도트의 포토 루미네센스 스펙트럼과 동일한 발광을 나타내고 있었다. 또한, 얻어진 EL 소자에서는 양호한 안정성, 효율 및 휘도가 얻어졌으며, 양호한 패터닝 적정을 확인하였다.
도 1(a)-(c)는, 본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.
도 2는, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 EL 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 EL 소자에 있어서의 정공 수송층 및 발광층의 상분리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5(a)-(e)는, 본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 공정도이다.
도 6(a)-(b)는, 본 발명에 사용되는 광 촉매 처리층 기판의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은, 본 발명에 사용되는 광 촉매 처리층 기판의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은, 본 발명에 사용되는 광 촉매 처리층 기판의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.

Claims (15)

  1. 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 광 촉매를 함유하고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과,
    상기 습윤성 변화층에 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과,
    습윤성 변화 패턴이 형성된 상기 습윤성 변화층 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 상기 친액성 영역 위에 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  2. 제1 전극층이 형성된 기판 위에, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 형성하는 습윤성 변화층 형성 공정과,
    기체 위에 적어도 광 촉매를 함유하는 광 촉매 처리층이 형성되어 있는 광 촉매 처리층 기체를, 상기 습윤성 변화층에 대하여 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용이 미칠 수 있는 간극을 두고 배치한 후, 패턴상으로 에너지 조사함으로써, 상기 습윤성 변화층 표면에 친액성 영역 및 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 형성하는 습윤성 변화 패턴 형성 공정과,
    습윤성 변화 패턴이 형성된 상기 습윤성 변화층 위에, 주위에 배위자가 배치된 양자 도트를 함유하는 발광층 형성용 도공액을 도포하여, 상기 친액성 영역 위에 발광층을 형성하는 발광층 형성 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배위자가 실란 커플링제인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실란 커플링제가 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 실란 커플링제가 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 발광층 형성 공정에서 상기 발광층 형성용 도공액을 도포한 후, 경화시키는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광층 형성용 도공액이 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 하나 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양자 도트가 반도체 미립자를 포함하는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고, 상기 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료를 포함하는 쉘부를 갖는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광층 형성용 도공액의 도포 방법이 토출법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 습윤성 변화층이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 제조 방법.
  11. 기판과,
    상기 기판 위에 패턴상으로 형성된 제1 전극층과,
    상기 제1 전극층 위에 형성되고, 에너지 조사에 따른 광 촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 것이며, 상기 제1 전극층의 패턴 위에 배치되고, 폴리실록산을 함유하는 친액성 영역 및 상기 제1 전극층의 패턴의 개구부에 대응하여 불소를 포함하는 오르가노폴리실록산을 함유하는 발액성 영역을 포함하는 습윤성 변화 패턴을 갖는 습윤성 변화층과,
    상기 습윤성 변화층의 친액성 영역 위에 형성된 발광층과,
    상기 발광층 위에 형성된 제2 전극층을 갖고,
    상기 발광층에, 주위에 실란 커플링제가 배치된 양자 도트를 사용하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 발광층이 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물을 함유하고, 경화된 것임을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분 해 축합물인 오르가노폴리실록산인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  14. 제12항에 있어서, 상기 실란 커플링제의 가수분해 축합물이 YnSiX(4-n)(여기서, Y는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성을 나타내는 관능기, 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 전자 수송성을 나타내는 관능기, 또는 직접, 비닐기 또는 페닐기를 통해 결합한 정공 수송성 및 전자 수송성 모두를 나타낼 수 있는 관능기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0 내지 3의 정수임)으로 표시되는 규소 화합물 중 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산인 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
  15. 제11항에 있어서, 상기 양자 도트가 반도체 미립자를 포함하는 코어부와, 상기 코어부를 피복하고, 상기 반도체 미립자보다 밴드갭이 큰 재료를 포함하는 쉘부를 갖는 것을 특징으로 하는 전계 발광 소자.
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