JP5976269B2 - 成膜用インク、成膜方法 - Google Patents
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Description
このような成膜方法を用いることにより、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子の有機層(例えば発光層、正孔輸送層等)、カラーフィルタの着色層および配線基板の導体パターン等を形成することができる。また、このような成膜方法は、フォトリソグラフィー法を用いずにパターンニングが可能であるため、製造プロセスが簡単なものとなるとともに、原材料の使用量も少なくて済むという利点がある。
このような問題は、例えば、有機ELの発光層やカラーフィルタの着色部を形成する場合、隣り合う異なる色の発光層同士や着色部同士の混色を招く。また、配線基板の金属配線を形成する場合、金属配線同士のショートや金属配線の断線等を招く。
本発明の成膜用インクは、成膜材料と、
前記成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有し、
前記液性媒体は、第1成分と、常圧での沸点が前記第1成分の常圧での沸点よりも高く、かつ、常圧での融点が前記第1成分の常圧での融点よりも高いとともに、前記第1成分に溶解する第2成分とを含むことを特徴とする。
また、第1成分の沸点を比較的低くすることにより、基材上に付与された成膜用インクから第1成分を速やかに揮発・除去することができる。
また、第2成分の融点をインク付与工程の環境温度よりも高くし、基材上に形成された第1膜を固体状とすることができる。そのため、基材上に付与された成膜用インクが不本意な部位へ流れ込むのを防止することができる。
これにより、常温常圧下において、基材上に成膜用インクを容易に付与することができる。
本発明の成膜用インクでは、前記第1成分の常圧での融点は、0℃以下であることが好ましい。
これにより、室温付近において、基材上に成膜用インクを容易に付与することができる。
これにより、室温付近において成膜用インクを基材上に付与したときに、成膜用インクから第1成分が揮発・除去される速度を適度に抑えることができる。そのため、成膜用インクを基材上に適度に濡れ広がらせることができる。また、液滴吐出法により成膜用インクを基材上に付与する場合、液滴吐出ヘッドのノズルの目詰まりを防止することができる。
また、第2成分の融点を室温よりも高くすることができる。そのため、第1成分が除去された後に、室温付近において、第2成分を固体状とすることができる。
本発明の成膜用インクでは、前記第2成分は、常温常圧で固体状をなすものであることが好ましい。
これにより、常温常圧下において、基材上に形成された第1膜(第1成分が除去された成膜用インクからなる膜)を固体状とすることができる。
これにより、第1成分および第2成分を適宜選択することにより、液性媒体に成膜材料を溶解させることができる。
本発明の成膜用インクでは、前記成膜材料は、前記第2成分に溶解するものであることが好ましい。
これにより、基材上に形成された第1膜中において成膜材料が凝集するのを防止することができる。その結果、得られる膜(第2膜)の均質化および厚さの均一化を図ることができる。
これにより、カラーフィルタの着色層を形成することができる。
本発明の成膜用インクでは、前記成膜材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の構成材料またはその前駆体であることが好ましい。
これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層(例えば、正孔輸送層、正孔注入層、発光層、中間層等)を形成することができる。
これにより、配線基板の導体パターンを形成することができる。
本発明の成膜用インクでは、インクジェット法を用いた成膜に用いることが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ確実に、微細なパターンニングを行うことができる。
前記成膜用インクから前記第1成分を除去して、前記成膜材料および前記第2成分を主成分とする固体状の第1膜を形成する工程と、
前記第1膜を加熱することにより液状とし、その状態で前記第1膜から前記第2成分を除去して、前記成膜材料を主成分とする第2膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、所望の位置および大きさで、均質で均一な膜厚を有する膜を簡単に形成することができる。
これにより、所望の位置および大きさで、均質で均一な膜厚を有する膜を簡単に形成することができる。
本発明の膜付きデバイスは、本発明の成膜方法により形成された膜またはそれを処理した膜を有することを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する膜付きデバイスを提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の膜付きデバイスを有することを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
(成膜用インク)
本発明の成膜用インクは、成膜材料と、その成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有する。
特に、本発明の成膜用インクは、前記液性媒体が、第1成分と、常圧での沸点が前記第1成分の常圧での沸点よりも高く、かつ、常圧での融点が前記第1成分の常圧での融点よりも高いとともに、前記第1成分に溶解する第2成分とを含むことを特徴としている。
(成膜材料)
本発明の成膜用インクに含まれる成膜材料は、成膜の目的とする膜の構成材料またはその前駆体である。
このような成膜材料は、成膜の目的とする膜の種類に応じて決定されるものであり、特に限定されず、各種有機材料、各種無機材料を用いることができる。例えば、成膜材料としては、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子の各層(特に有機層)の構成材料またはその前駆体、カラーフィルタの着色層の構成材料またはその前駆体、配線基板の導体パターンの構成材料またはその前駆体等が挙げられる。
前記成膜材料が有機材料を主材料とするものである場合、第1成分および第2成分を適宜選択することにより、液性媒体に成膜材料を溶解させることができる。
一方、前記成膜材料が無機材料を含むものである場合や、前記成膜材料が有機材料であっても液性媒体に不溶である場合には、成膜材料を液性媒体に分散させればよい。
本発明の成膜用インクに含まれる液性媒体は、前述した成膜材料を溶解または分散させるもの、すなわち、溶媒または分散媒である。この液性媒体は、後述する成膜過程において、その大部分が除去されるものである。
特に、本発明の成膜用インクに含まれる液性媒体は、常圧での沸点(以下、単に「沸点」とも言う)が前記第1成分の常圧での沸点よりも高く、かつ、常圧での融点(以下、単に「融点」とも言う)が前記第1成分の常圧での融点よりも高いとともに、前記第1成分に溶解する第2成分とを含む。
なお、本明細書において、「常圧」とは、大気圧に等しい圧力を言い、具体的には、105Paである。
また、液性媒体は、成膜用インクに含まれる成膜材料やその他の成分に対する攻撃性ができるだけ少ないものを用いるのが好ましい。
また、液性媒体は、成膜後に膜中に残留する可能性がある場合には、その膜の用途に応じた特性をできるだけ阻害しないものを用いるのが好ましい。例えば、成膜用インクを有機EL素子の有機層の成膜に用いる場合には、電気的特性をも考慮して液性媒体の各成分を選定するのが好ましい。また、成膜用インクをカラーフィルタの着色層の成膜に用いる場合には、光学的特性をも考慮して液性媒体の各成分を選定するのが好ましい。
[第1成分]
液性媒体に含まれる第1成分は、後に詳述するような基材へ成膜用インクを付与する環境下(インク付与工程における温度および圧力下)において、液状をなすものである。
また、第1成分は、その沸点が後述する第2成分の常圧での沸点よりも低く、かつ、常圧での融点が第2成分の常圧での融点よりも低いとともに、第2成分(好ましくは第2成分および成膜材料の双方)を溶解させるものである。
また、前記第1成分の常圧での融点(または凝固点)は、0℃以下であるのが好ましい。言い換えると、前記第1成分は、常圧かつ0℃よりも高い温度下において単独で存在するときに、液状を呈する化合物であることが好ましい。これにより、室温付近において、基材上に成膜用インクを容易に付与することができる。
また、第1成分の常圧での沸点は、160℃以下であるのが好ましく、120℃以下であるのがより好ましい。これにより、常温常圧下においても、成膜用インクから第1成分を比較的速やかに揮発させることができる。
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、成膜材料、第1成分および第2成分等の種類によっては、成膜用インクを液滴吐出に適したものとするのが難しい。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、成膜材料、第1成分および第2成分等の種類によっては、成膜用インクから第1成分を速やかに除去するのが難しい。
第2成分は、常圧での沸点が前記第1成分の常圧での沸点よりも高く、かつ、常圧での融点が前記第1成分の常圧での融点よりも高いとともに、前記第1成分に溶解するものである。
この第2成分は、前述した第1成分が溶解した状態で液状をなし、単独または成膜材料と共存している状態で固体状をなすものである。
また、前記第2成分は、単独で存在する際に、常温常圧で固体状をなすものであるのが好ましい。これにより、常温常圧下において、基材上に形成された第1膜(第1成分が除去された成膜用インクからなる(主として成膜材料および第2成分からなる)膜)を固体状とすることができる。
これに対し、かかる含有量が前記下限値未満であると、成膜材料、第1成分および第2成分等の種類によっては、成膜用インクから第1成分を速やかに除去するのが難しい。一方、かかる含有量が前記上限値を超えると、成膜材料、第1成分および第2成分等の種類によっては、成膜用インクを液滴吐出に適したものとするのが難しい。
また、第2成分の融点は、60℃以下であるのが好ましく、40℃以下であるのがより好ましい。これにより、成膜材料および第2成分を主材料とする膜を加熱により液化する際に、その加熱温度を比較的低くすることができる。そのため、当該加熱による成膜材料の劣化、変質等を防止または抑制することができる。
なお、以上のような液性媒体は、前述した第1成分および第2成分以外の成分を含んでいてもよい。
したがって、このような成膜用インクは、後述するインク付与工程[1]において液状をなすものである。
また、このような成膜用インクの粘度は、特に限定されないが、3cP以上20cP以下程度であるのが好ましい。
次に、前述した成膜用インクを用いた成膜方法、すなわち、本発明の成膜方法について説明する。
図1は、本発明の成膜方法を説明するための図、図2は、本発明の成膜方法に用いる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図3は、図2の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための模式図である。
これにより、所望の位置および大きさで、均質で均一な膜厚を有する膜を簡単に形成することができる。
[1]インク付与工程
1−1
まず、図1(a)に示すように、基材15を用意する。
この基材15は、成膜の目的とする膜が形成される対象物であり、特に限定されず、例えば、各種基板や、各種基板を処理や加工等を施したもの等を用いることができる。
次いで、図1(b)に示すように、基材15上に、前述した成膜用インクである成膜用インク1を供給する。これにより、基材15上に成膜用インク1からなる膜1Aが形成される。
本実施形態では、液滴吐出法により基材15上に成膜用インク1を供給する。すなわち、成膜用インクを吐出する液滴吐出装置を用いて、成膜用インク1を液滴として吐出し、基材15上に成膜用インク1を供給する。これにより、所望の位置および大きさで、均質で均一な膜厚を有する膜を簡単に形成することができる。
図2は、本発明の成膜方法に用いる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図3は、図2の液滴吐出装置に備えられた液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための模式図である。
図2に示すように、液滴吐出装置100は、液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド。以下、単にヘッドと呼ぶ)110と、ベース130と、テーブル140と、インク貯留部(図示せず)と、テーブル位置決め手段170と、ヘッド位置決め手段180と、制御装置190とを有している。
テーブル140は、テーブル位置決め手段170を介してベース130に設置されている。また、テーブル140は、基材15を載置するものである。
また、テーブル140の裏面には、ラバーヒータ(図示せず)が配設されている。テーブル140上に載置された基材15は、その上面全体がラバーヒータにて所定の温度に加熱可能となっている。
第1移動手段171は、Y方向と略平行に設けられた2本のレールと、当該レール上を移動する支持台とを有している。第1移動手段171の支持台は、モータ172を介してテーブル140を支持している。そして、支持台がレール上を移動することにより、基材15を載置するテーブル140は、Y方向に移動および位置決めされる。
ヘッド位置決め手段180は、第2移動手段181と、リニアモータ182と、モータ183、184、185とを有している。ヘッド位置決め手段180は、ヘッド110の位置を決定する。
モータ183、184、185は、ヘッド110を、それぞれα,β,γ方向に揺動および位置決めする。
以上のようなテーブル位置決め手段170およびヘッド位置決め手段180とにより、液滴吐出装置100は、ヘッド110のインク吐出面115Pと、テーブル140上の基材15との相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールできるようになっている。
ヘッド本体111は、本体114と、その下端面にノズルプレート115とを有している。そして、本体114を板状のノズルプレート115と振動板112とが挟み込むことにより、空間としてのリザーバ116およびリザーバ116から分岐した複数のインク室117が形成されている。
また、ノズルプレート115は、本体114の下端面に装着されており、インク吐出面115Pを構成している。このノズルプレート115には、成膜用インク1を吐出する複数のノズル118が、各インク室117に対応して開口されている。そして、各インク室117から対応するノズル(吐出部)118に向かって、インク流路が形成されている。
ピエゾ素子113は、その振動板112のヘッド本体111と反対側に、各インク室117に対応して設けられている。ピエゾ素子113は、水晶等の圧電材料を一対の電極(不図示)で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路191に接続されている。
インク貯留部(図示せず)は、成膜用インク1を貯留する。
インク貯留部(図示せず)は、図3に示すように、搬送路(図示せず)を介して、ヘッド110(リザーバ116)に接続されている。
また、このインク付与工程[1]における雰囲気の温度および圧力は、それぞれ、成膜用インク1の組成や第1成分および第2成分の沸点および融点に応じて決められるものであり、基材15上に成膜用インク1を付与することができれば、特に限定されないが、常温常圧であるのが好ましい。したがって、常温常圧下において、基材15上に成膜用インク1を付与可能な成膜用インク1を用いるのが好ましい。これにより、インク付与工程[1]を簡単に行える。
2−2
次に、基材15上に形成された膜1A(成膜用インク1)から第1成分を除去することにより、図1(c)に示すように、中間体膜として膜(第1膜)10Bを形成する。
この第1乾燥工程[2]では、第1成分の沸点が第2成分の沸点よりも低いので、基材15上の膜1A(成膜用インク1)から第1成分を第2成分よりも優先的に揮発・除去することができる。そして、成膜材料および第2成分を主成分とする中間体膜として、膜1Bを形成することができる。
また、第1成分の融点(凝固点)が第2成分の融点(凝固点)よりも高いので、基材15上に形成された膜1Bを固体状とすることができる。そのため、基材15の振動や基材15上の静電気等に起因する外力を受けても、基材15上に付与された成膜用インク1が不本意な部位へ流れ込むのを防止することができる。
また、第1成分の除去に要する時間は、成膜用インク1の組成や第1成分および第2成分の沸点および融点に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、10秒以上90秒以下であるのが好ましい。
なお、本工程において、膜1Aが固体化した膜1Bとなれば、膜1A中の第1成分をすべて除去する必要はなく、膜1B中に一部の第1成分が残存していてもよい。
3−1
次に、膜1Bを加熱により溶融させて、図1(d)に示すように、液体状態の膜1Cを得る。
この加熱は、特に限定されないが、ホットプレートや赤外線などで行うことができる。また、この加熱は、前述した液滴吐出装置100のテーブル140に設けられたラバーヒータにより行ってもよい。
また、加熱時間は、膜1B中の第2成分が溶融すればよく、特に限定されないが、1分以上30分以下程度である。
このようにして形成された膜1Cでは、第2成分が液状となっているので、平坦化が図られるとともに、膜1C中の成膜材料の均一分散化が図られる。
そして、膜1C(すなわち液体状態となった膜1B)から第2成分を除去することにより、図1(e)に示すように、成膜材料を主成分とする膜1Dを得る。
この第2成分の除去は、特に限定されないが、減圧下で行うのが好ましい。これにより、第2成分を速やかに除去することができる。この場合、例えば加熱機付き真空乾燥機を用いればよい。
前述したように減圧するに際し、その圧力は、特に限定されないが、100Pa以上10−7Pa以下程度であるのが好ましい。
また、上記減圧の時間は、特に限定されないが、1分以上30分以下程度であるのが好ましい。
そして、成膜材料として前駆体を用いた場合、膜1Dは、必要に応じて、所定の処理が施される。例えば、成膜材料が低分子量化合物である場合、その低分子量化合物の重合反応を生じさせる処理を行うことにより、高分子量化合物を含んで構成された膜を得ることができる。また、成膜材料が樹脂材料である場合、その樹脂材料の架橋反応を生じさせる処理を行うことにより、高分子量化合物を含んで構成された膜を得ることができる。また、成膜材料が金属粒子およびバインダー(樹脂材料)を含むものである場合、膜1Dに焼成処理を施すことにより、金属で構成された膜を得ることができる。
また、第1成分の沸点を比較的低くすることにより、基材15上に付与された成膜用インク1(膜1A)から第1成分を速やかに揮発・除去することができる。
また、第1成分の融点(凝固点)が第2成分の融点(凝固点)よりも高いので、基材15上に形成された膜1Aを固体状とする(固体状の膜1Bとする)ことができる。そのため、基材15上に付与された成膜用インク1が不本意な部位へ流れ込むのを防止することができる。
このようなことから、本発明の成膜用インクおよび成膜方法によれば、所望の位置に所望の寸法で優れた膜質を有する膜1Dを比較的簡単に形成することができる。
次に、本発明の膜付きデバイスについて説明する。
図4は、本発明の膜付きデバイスの一例である発光装置およびカラーフィルタを備える表示装置を示す断面図、図5は、図4に示す表示装置に備えられた発光装置の発光素子の一例を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図4中および図5中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
このような表示装置300は、複数の発光素子200R、200G、200Bおよび複数の着色層19R、19G、19Bがサブ画素300R、300G、300Bに対応して設けられ、トップエミッション構造のディスプレイパネルを構成している。
なお、本実施形態では表示装置の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用した例に説明するが、パッシブマトリックス方式を採用したものであってもよい。
基板21は、複数の発光素子200R、200G、200Bおよび複数のスイッチング素子24を支持するものである。本実施形態の各発光素子200R、200G、200Bは、基板21とは反対側から光を取り出す構成(トップエミッション型)である。したがって、基板21には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。なお、各発光素子200R、200G、200Bが基板21側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)である場合には、基板21は、実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)とされる。
このような基板21の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
各スイッチング素子24は、各発光素子200R、200G、200Bに対応して設けられ、各発光素子200R、200G、200Bを駆動するための駆動用トランジスタである。
このような各スイッチング素子24は、シリコンからなる半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
平坦化層22上には、各スイッチング素子24に対応して発光素子200R、200G、200Bが設けられている。
発光素子200Rは、平坦化層22上に、反射膜32、腐食防止膜33、陽極3、積層体(有機EL発光部)14(14R)、陰極12、陰極カバー34がこの順に積層されている。本実施形態では、各発光素子200R、200G、200Bの陽極3は、画素電極を構成し、各スイッチング素子24のドレイン電極245に導電部(配線)27により電気的に接続されている。また、各発光素子200R、200G、200Bの陰極12は、共通電極とされている。
隣接する発光素子200R、200G、200B同士の間には、隔壁31が設けられている。
カラーフィルタ102は、基板20と、複数の着色層19R、19G、19Bと、遮光層(隔壁)36とを有している。
基板(封止基板)20は、各着色層19R、19G、19Bおよび隔壁36を支持するものである。前述したように本実施形態の各発光素子200R、200G、200Bはトップエミッション型であるため、基板20には、透明基板が用いられる。
このような基板20の構成材料としては、基板20が光透過性を有するものであれば、特に限定されず、前述した基板20の構成材料と同様のものを用いることができる。
着色層19Rは、発光素子200Rからの光WRを赤色に変換するフィルタ部である。また、着色層19Gは、発光素子200GからのWGを緑色に変換するフィルタ部である。また、着色層19Bは、発光素子200Bからの光WBを青色に変換するフィルタ部である。このような着色層19R、19G、19Bを発光素子200R、200G、200Bと組み合わせて用いることで、フルカラー画像を表示することができる。
このような着色層19R、19G、19Bは、それぞれ、前述したような成膜方法により形成することができる。その場合、成膜用インクの成膜材料として、前述した着色剤や樹脂材料等が含まれる。なお、カラーフィルタ102の製造方法については、後に詳述する。
隣接する着色層19R、19G、19B同士の間には、隔壁36が形成されている。
この隔壁36は、意図しないサブ画素300R、300G、300Bが発光するのを防止する機能を有する。また、後に詳述するように、液滴吐出法によりカラーフィルタ102を製造する際に、隔壁36は、インクをせき止める機能を有する。
ここで、図5に基づき、発光素子200R、200G、200Bを詳細に説明する。なお、以下では、発光素子200Rを代表的に説明し、発光素子200G、200Bについては、発光素子200Rとの相違点を中心に説明し、発光素子200Rと同様の事項については、その説明を省略する。
このような発光素子200Rでは、前述したように2つの電極間(陽極3と陰極12との間)に積層体14が介挿されており、この積層体14は、図5に示すように、陽極3側から陰極12側へ、正孔注入層4と正孔輸送層5と第1の発光層(赤色発光層)6と第1の中間層7Aと第2の発光層(青色発光層)8と第2の中間層7Bと第3の発光層(緑色発光層)9と電子輸送層10と電子注入層11とがこの順に積層されている。
また、本実施形態では、陽極3と平坦化層22との間に、反射膜32および腐食防止膜33が設けられ、また、陰極12の積層体14と反対側には、陰極カバー(封止層)34が設けられている。
このような発光素子200Rを構成する各層は、前述した成膜方法により形成することができる。特に、有機材料で構成された層、より好ましくは発光層を前述した成膜方法により形成するのが好ましい。その場合、成膜用インクには、後述する発光層を構成する材料またはその前駆体が含まれる。
(陽極)
陽極3は、後述する正孔注入層4を介して正孔輸送層5に正孔を注入する電極である。この陽極3の構成材料としては、仕事関数が大きく、導電性に優れる材料を用いるのが好ましい。
このような陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
一方、陰極12は、後述する電子注入層11を介して電子輸送層10に電子を注入する電極である。この陰極12の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極12の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
このような陰極12の平均厚さは、特に限定されないが、80〜10000nm程度であるのが好ましく、100〜500nm程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子200は、ボトムエミッション型であるため、陰極12に、光透過性は、特に要求されない。
正孔注入層4は、陽極3からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。
この正孔注入層4の構成材料(正孔注入材料)としては、特に限定されないが、例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニル−p−ジアミノベンゼンおよびその誘導体等のアミン系化合物が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような正孔注入層4の平均厚さは、特に限定されないが、5〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔注入層4は、省略することができる。
正孔輸送層5は、陽極3から正孔注入層4を介して注入された正孔を赤色発光層6まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層5の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジンおよびその誘導体等のアミン系化合物が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような正孔輸送層5の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、この正孔輸送層5は、省略することができる。
この赤色発光層(第1の発光層)6は、赤色(第1の色)に発光する赤色発光材料を含んで構成されている。
このような赤色発光材料としては、特に限定されず、各種赤色蛍光材料、赤色燐光材料を1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
また、赤色発光層6中には、前述した赤色発光材料の他に、赤色発光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。
このような赤色発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
この第1の中間層7Aは、前述した赤色発光層6と後述する青色発光層8との層間にこれらに接するように設けられている。そして、第1の中間層7Aは、赤色発光層6のホスト材料と同種または同一の材料を含み、かつ、発光性を有する材料を実質的に含まずに構成され、赤色発光層(第1の発光層)6と青色発光層(第2の発光層)8との間でキャリア(正孔および電子)の移動を調整する機能を有する。この機能により、赤色発光層6および青色発光層8をそれぞれ効率よく発光させることができる。
さらに、第1の中間層7Aの構成材料としては、前述したアセン系材料の他に、アミン系材料(アミン誘導体)を含むのが特に好ましい。
なお、この第1の中間層7Aは、省略することができる。
青色発光層(第2の発光層)8は、青色(第2の色)に発光する青色発光材料を含んで構成されている。
このような青色発光材料としては、例えば、各種青色蛍光材料および青色燐光材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
また、青色発光層8中には、前述した青色発光材料の他に、青色発光材料がゲスト材料として添加されるホスト材料が含まれていてもよい。
また、このような青色発光層8のホスト材料は、赤色発光層6のホスト材料と同様に、アセン誘導体(アセン系材料)を用いるのが好ましい。これにより、青色発光層8をより高輝度かつ高効率で赤色発光させることができる。
この第2の中間層7Bは、前述した青色発光層8と後述する緑色発光層9との層間にこれらに接するように設けられている。そして、第2の中間層7Bは、青色発光層8のホスト材料および緑色発光層9のホスト材料のうちの少なくとも一方のホスト材料と同一または同種の材料を含み、かつ、発光性を有する材料を実質的に含まずに構成され、青色発光層(第2の発光層)8と緑色発光層(第3の発光層)9との間でキャリア(正孔および電子)の移動を調整する機能を有する。この機能により、青色発光層8と緑色発光層9との間での励起子のエネルギー移動を阻止することができることから、青色発光層8から緑色発光層9へのエネルギー移動を抑制して、青色発光層8および緑色発光層9をそれぞれ効率よく発光させることができる。すなわち、青色発光層8および緑色発光層9をバランスよく発光させることができるので、発光素子200を白色発光させることができる。
また、このような第2の中間層7Bに含まれるホスト材料は、青色発光層8のホスト材料と同一であるのが好ましい。これにより、ホスト材料が同一である発光層と第2の中間層7Bとの間でのキャリア(電子または正孔)の受け渡しが円滑に行われるようになり、発光素子200の駆動電圧の上昇を的確に抑制または防止することができるとともに、励起子の拡散を的確に抑制または防止することができる。
なお、この第2の中間層7Bは、省略することができる。
緑色発光層(第3の発光層)9は、緑色(第3の色)に発光する緑色発光材料を含んで構成されている。
このような緑色発光材料としては、特に限定されず、例えば、各種緑色蛍光材料および緑色燐光材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、緑色発光層9中には、前述した緑色発光材料の他に、緑色発光材料をゲスト材料とするホスト材料が含まれていてもよい。
また、このような緑色発光層9のホスト材料は、赤色発光層6のホスト材料と同様に、アセン誘導体(アセン系材料)を用いるのが好ましい。これにより、緑色発光層9をより高輝度かつ高効率で赤色発光させることができる。
さらに、この緑色発光層9のホスト材料は、前述した青色発光層8のホスト材料と同一であるのが好ましい。これにより、双方の発光層8、9において、緑色の光と青色の光とをバランスよく発光させることができるようになる。
電子輸送層10は、陰極12から電子注入層11を介して注入された電子を緑色発光層9に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層10の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の8−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層10の平均厚さは、特に限定されないが、0.5〜100nm程度であるのが好ましく、1〜50nm程度であるのがより好ましい。
なお、この電子輸送層10は、省略することができる。
電子注入層11は、陰極12からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層11の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等が挙げられる。
電子注入層11の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、0.2〜100nm程度であるのがより好ましく、0.2〜50nm程度であるのがさらに好ましい。
なお、この電子注入層11は、省略することができる。
次に、本発明の成膜方法のより具体的な応用例として、前述したカラーフィルタ102の製造方法ついて説明する。
図6および図7は、それぞれ、本発明の成膜方法をカラーフィルタの製造に適用した場合を説明する図である。
なお、以下の説明では、色の異なる複数種の成膜用インクを用いる点、および、バンク(隔壁)により画成された区画(領域)内に成膜用インクを供給する点以外は、前述した成膜方法と同様であるので、前述した成膜方法と同様の事項については、その説明を省略する。
A−1
まず、図6(a)に示すように、基板20上に隔壁36(バンク)が形成されてなる基材15Aを用意する。
また、必要に応じて、大気圧下の酸素プラズマ処理によって、基材15Aを親液化してもよい。
次に、図6(b)に示すように、着色層19Rが形成されるべき区画に、成膜用インク19RAを供給する。
本工程は、前述した成膜方法のインク付与工程[1]と同様にして行うことができる。
成膜用インク19RAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19RAの成膜材料は、赤色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19RAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
そして、前述した成膜方法の第1乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19RAから第1成分を除去する。これにより、図6(c)に示すように、固体状の中間体膜である膜19RBが形成される。
その後、図6(c)に示すように、着色層19Gが形成されるべき区画に、成膜用インク19GAを供給する。このとき、膜19RBは固体状であるので、他の区画へ流れ出すことはない。
成膜用インク19GAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19GAの成膜材料は、緑色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19GAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
そして、前述した成膜方法の第1乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19GAから第1成分を除去する。これにより、図6(d)に示すように、固体状の中間体膜である膜19GBが形成される。
その後、図6(d)に示すように、着色層19Bが形成されるべき区画に、成膜用インク19BAを供給する。このとき、膜19RB、19GBはそれぞれ固体状であるので、他の区画へ流れ出すことはない。
成膜用インク19BAは、成膜材料および液性媒体を含み、前述した成膜用インク1と同様に構成されている。
また、成膜用インク19BAの成膜材料は、青色の染料または顔料等の着色剤を含んでいる。また、成膜用インク19BAの成膜材料には、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料が含まれていてもよい。
そして、前述した成膜方法の第1乾燥工程[2]と同様にして、基材15A上に付与された成膜用インク19BAから第1成分を除去する。これにより、図7(a)に示すように、固体状の中間体膜である膜19BBが形成される。
以上のようにして、基材15A上に固体状の中間体膜である膜19RB、19GB、19Bが形成される。なお、基材15A上に、成膜用インク19RA、19GA、19BAを全て付与した後に、前述した成膜方法の第1乾燥工程[2]と同様の処理を一括して施し、膜19RB、19GB、19Bを形成してもよい。
B−1
次に、前述した成膜方法の第2乾燥工程[3]と同様にして、着色層19R、19G、19Bを形成する。
具体的には、膜19RB、19GB、19Bを加熱することにより、図7(b)に示すように、液状の膜19RC、19GC、19BCを形成する。
その後、液状の膜19RC、19GC、19BCからそれぞれ第2成分を除去することにより、図7(c)に示すように、着色層19R、19G、19Bを得る。なお、第2成分の除去後に、適宜所定の処理を施して、着色層19R、19G、19Bを得てもよい。
以上のようにして、カラーフィルタ102を製造することができる。
このような画素毎の塗り分けによる成膜方法は、前述したカラーフィルタ102の製造に限らず、前述した発光装置101の製造(特に、発光層)にも適用することができる。成膜方法以上説明したような本発明は、カラーフィルタ102の製造に限らず、例えばエレクトロルミネッセンス表示装置等の他方式の画像表示装置の製造にも適用することができる。
本発明の成膜用インクは、配線基板の導体パターンの形成に用いることもできる。
導体パターンを形成するための成膜用インクは、導体パターン前駆体を形成するためのインクである。
具体的には、成膜用インクの成膜材料は、金属粒子を含んでいる。そして、成膜用インクは、金属粒子を分散媒に分散してなる分散液である。
インク中における銀コロイド粒子の含有量は、1wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上50wt%以下であるのがより好ましい。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の表示装置300で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の表示装置300で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述の表示装置300で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
このような本発明の膜付きデバイスを有する電子機器は、優れた信頼性を有する。
例えば、前述した実施形態では、発光素子が3層の発光層を有するものについて説明したが、発光層が1層または2層であってもよいし、4層以上であってもよい。また、発光層の発光色としては、前述した実施形態のR、G、Bに限定されない。
また、本発明の膜付きデバイスとしては、前述したカラーフィルタ、発光装置、配線基板に限定されず、成膜用インクを用いて形成された膜を有するデバイスであれば、様々なデバイスに適用できる。
Claims (10)
- 成膜材料と、
前記成膜材料が溶解または分散される液性媒体とを有し、
前記液性媒体は、第1成分と、常圧での沸点が前記第1成分の常圧での沸点よりも高く、かつ、常圧での融点が前記第1成分の常圧での融点よりも高いとともに、前記第1成分に溶解する第2成分とを含み、
前記第1成分は、常温常圧で液状をなし、
前記第2成分は、常温常圧で固体状をなし、
前記第2成分は、ベンジルフェニルエーテル、2−プロポキシナフタレンのうちの1種または2種を組み合わせた成分であることを特徴とする成膜用インク。 - 前記第1成分の常圧での融点は、0℃以下である請求項1に記載の成膜用インク。
- 前記第1成分の常圧での沸点は、40℃以上である請求項1または2に記載の成膜用インク。
- 前記成膜材料は、有機材料を主材料とするものである請求項1ないし3のいずれかに記載の成膜用インク。
- 前記成膜材料は、前記第2成分に溶解するものである請求項4に記載の成膜用インク。
- 前記成膜材料は、カラーフィルタの着色層の構成材料またはその前駆体である請求項4または5に記載の成膜用インク。
- 前記成膜材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の構成材料またはその前駆体である請求項4または5に記載の成膜用インク。
- 前記成膜材料は、配線基板の導体パターンの構成材料またはその前駆体である請求項1ないし5のいずれかに記載の成膜用インク。
- インクジェット法を用いた成膜に用いる請求項1ないし8のいずれかに記載の成膜用インク。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の成膜用インクを基材上に付与する工程と、
前記成膜用インクから前記第1成分を除去して、前記成膜材料および前記第2成分を主成分とする固体状の第1膜をする工程と、
前記第1膜を加熱することにより液状とし、その状態で前記第1膜から前記第2成分を除去して、前記成膜材料を主成分とする第2膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
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