成膜用含水組成物、光学素子の製造方法及び光学素子
【課題】基板表面に均一な膜厚を有する光学素子を製造することができる成膜用含水組成物を提供する。
【解決手段】成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられる。
【解決手段】成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続吐出方法に用いられる成膜用含水組成物、光学素子の製造方法及び光学素子に関し、例えば、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）の発光素子、ＦＥＤ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ）の蛍光体、液晶表示装置などが備えているカラーフィルタなどを製造するための成膜用含水組成物、これらの光学素子の製造方法及びこれらの光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬディスプレイ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、液晶表示装置などの表示装置は、発光素子または波長変換素子などの光学素子を備えている。例えば、有機ＥＬディスプレイは、陽極電極板と、陰極電極板と、陽極電極板と陰極電極板とに挟まれてなる膜状の発光素子（有機ＥＬ素子）とを備えてなる。
【０００３】
上記の有機ＥＬディスプレイは、特許文献１などに開示されているインクジェット方法を用いて、光学素子材料を含んだ成膜用含水組成物を陽極電極板上に塗布することにより製造されている。
【特許文献１】特開平９−６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のインクジェット方法では、成膜用含水組成物を基板表面に塗布するさいに、成膜用含水組成物が飛び散ってしまうことがある。そのために、基板表面上において、隣り合った塗布パターン間の光学素子材料が混ざってしまうことがある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板表面に均一な膜厚を有する光学素子を製造することができる成膜用含水組成物、その成膜用含水組成物を飛散させることなく基板上に塗布することができるとともに基板表面に均一な膜厚を有する光学素子を製造することができる光学素子の製造方法、並びに、発光輝度に優れた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明の成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられることを特徴とする。より好ましくは、２５℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上４５ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物である。
【０００７】
上記の構成により、この含水組成物を基板表面に塗布しても、この成膜用含水組成物は、基板表面をつたって流れてしまうことがないとともに、基板表面上において球状になってしまうこともない。そのため、基板表面にこの含水組成物を塗布し、溶媒である水を蒸発させると、基板上には、均一な膜厚を有する光学素子を形成することができる。従って、この含水組成物を用いて基板上に光学素子を形成すれば、輝度に優れた光を発する光学素子を製造することができる。
【０００８】
ここで、発光補助機能とは、それ自身は発光しないが、発光機能を持つ層にホールやエレクトロンのキャリアを注入する機能（ホール輸送層、エレクトロン輸送層）、電極の凹凸をカバーし、かつ発光機能を持つ層にキャリアを注入しやすくする機能（バッファ層）、キャリアの侵入を阻止する機能（キャリア阻止層）といったものをいう。
【０００９】
また、発光機能及び発光補助機能を備えた光学素子材料とは有機ＥＬ素子材料、ＰＤＰの発光素子材料、ＦＥＤの蛍光体材料などであり、波長変換機能を備えた光学素子材料とはカラーフィルタ材料などである。有機ＥＬ素子材料としては、例えばポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルフォン酸との混合体が挙げられる。
【００１０】
また、連続吐出方法は、基板表面などに連続的に含水組成物を吐出する方法であり、例えば、ノズルコート方法やスリットコート方法などが挙げられる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、さらに、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤のすくなくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成において、有機溶媒や界面活性剤の添加量を調整することにより、成膜用含水組成物の表面張力の値を調整することができる。
【００１３】
ここで、親水性有機溶媒は、表面張力が２０ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が５０℃以上１８０℃以下である溶媒であることが好ましい。また、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒は、例えば、エタノール、ｎ−ブタノール、アセトニトリルなどである。
【００１４】
請求項３の発明は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子の製造方法であって、基板表面に、上記光学素子を設ける素子形成部と上記光学素子を設けない部分とを形成するパターンニング工程と、上記素子形成部に、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を連続的に吐出する連続吐出工程とを、含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の方法において、用いる成膜用含水組成物は請求項１または２に記載の成膜用含水組成物であるため、基板表面にこの含水組成物を塗布して水を蒸発させると、基板上には均一な膜厚を有する光学素子を形成することができる。従って、この方法を用いて光学素子を製造すれば、輝度に優れた光を発する光学素子を製造することができる。
【００１６】
ここで、発光機能及び発光補助機能を備えた光学素子とは、例えば、有機ＥＬ素子、ＰＤＰが備えている発光素子、ＦＥＤが備えている蛍光体などである。また、波長変換機能を備えた光学素子とは、例えば、液晶表示装置が備えているカラーフィルタなどである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載の光学素子の製造方法において、上記パターンニング工程では、上記素子形成部に凹部を形成することを特徴とする。
【００１８】
上記の方法は、パターンニング工程の一つの実施態様である。そして、この場合、連続吐出工程においては、凹部に成膜用含水組成物を塗布する。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３に記載の光学素子の製造方法において、上記パターンニング工程では、上記素子形成部に、上記成膜用含水組成物に対して親液性を示す親液部を形成し、上記光学素子を設けない部分には、上記成膜用含水組成物に対して撥液性を示す撥液部を形成することを特徴とする。
【００２０】
上記の方法は、パターンニング工程の一つの実施態様である。そして、この場合、連続吐出工程においては、親液部に成膜用含水組成物を塗布する。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を用いて製造され、膜厚ムラが１０％以下であることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成により、光学素子の発光輝度は、膜厚ムラが１０％より大きい値を示す光学素子の発光輝度に比べて優れる。
【００２３】
ここで、膜厚ムラとは、有効画素領域の最大膜厚に対する有効画素領域内における最大膜厚差の割合を示す。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の成膜用含水組成物を用いて本発明の光学素子製造方法に従って基板表面上に光学素子を形成すれば、その光学素子は均一な膜厚、例えば１０％以下の膜厚ムラを有するため、製造された光学素子は発光輝度に優れる。また、本発明の光学素子製造方法では、成膜用含水組成物を飛散させることなく基板上に塗布することができるために、基板表面上において隣り合った塗布パターン間の成膜用含水組成物同士が混ざり合ってしまうことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、実施形態として、成膜用含水組成物を塗布する基板の形状、及び成膜用含水組成物を基板に塗布する方法を説明する。
【００２６】
《発明の実施形態》
本実施形態及び以下の実施例においては、有機ＥＬ素子について示す。
【００２７】
有機ＥＬディスプレイにおいては、有機ＥＬ素子は、陽極電極板と陰極電極板とに挟まれており、電極板を介して外部電圧を印加すると発光する。このような有機ＥＬディスプレイを製造するためには、まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)からなる陽極電極板（以下、単に「基板」という。）を用意する。
【００２８】
次に、この基板表面をパターンニングして、素子形成部と発光素子を設けない部分とを形成する。素子形成部の形成方法については後述する。
【００２９】
その後、パターンニングされた基板表面に連続して成膜用含水組成物を吐出する。基板表面に連続して成膜用含水組成物を吐出する方法には、ノズルコート方法とスリットコート方法とがあり、まず、ノズルコート方法から示す。
【００３０】
ノズルコート方法は、例えば、特開２００２−７５６４０号公報に開示されているように、光学素子材料を塗布すべき所定のパターン形状に応じた溝を基板表面上に形成し、その溝にノズルを沿わせたまま基板またはノズルを移動させることにより、成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する方法である。
【００３１】
ノズルコート方法を用いて基板表面に光学素子を形成するためには、図１に示すように、基板表面に、光学素子を設けない部分１１，１１，…と、素子形成部１２，１２，…とをそれぞれ複数形成する。ここで、素子形成部１２は凹部１２であり、基板表面に凹部１２を形成することにより、凹部１２の形成されていない部分が光学素子を設けない部分１１となる。また、各凹部１２は、それぞれ、長手方向が略平行に延び、且つ、略等間隔に形成されてなる。これにより、表面がパターニングされた基板１０を形成することができる。なお、本実施形態の場合、図１に示すように、各光学素子を設けない部分１１の幅がそれぞれ１０μｍであり、各素子形成部１２の幅がそれぞれ５４μｍである。
【００３２】
次に、ノズルに成膜用含水組成物を入れる。成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である含水組成物であり、より好ましくは、２５℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上４５ｍＮ／ｍ以下である含水組成物である。さらに、成膜用含水組成物は、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、表面張力が２０ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が５０℃以上１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。なぜなら、上記の親水性有機溶媒や界面活性剤の添加量を調整することにより、成膜用含水組成物の表面張力の値を調整することができるためである。このような表面張力の範囲を有する含水組成物を基板上に吐出するため、基板上に塗布された含水組成物は、基板表面をつたって流れてしまうことがないとともに基板表面において球状となってしまうこともない。従って、基板上に形成された光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができ、その結果、この成膜用含水組成物を用いて製造された光学素子が発する光の輝度は、表面張力がこの範囲外の値を有する含水組成物を用いて製造された光学素子が発する光の輝度に比べて、優れることとなる。
【００３３】
ここで、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒は、エタノール、ｎ−ブタノール、アセトニトリル、エチレングリコールモノブチルエーテル、メタノール 、テトラヒドロフランなどである。また、界面活性剤は、例えば、ユニダインＤＳ−４０１（ダイキン工業社製）、サーフロンS-141（セイミケミカル社製）などである。
【００３４】
そして、ノズルの先端を各凹部１２の淵に沿わせながら、成膜用含水組成物を基板１０の凹部１２へ吐出させる。このとき、ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔａｒ）を用いて、以下に示す方法によりノズルを制御してもよい。まず、各凹部１２の長手方向の長さ、各凹部１２の幅、基板表面上の任意の一点から各凹部１２の淵までの距離などをそれぞれ測定し、それらの値をその制御ＰＣに入力する。その制御ＰＣには、予め、それらの値を入力するとその入力値に従ってノズルを移動させることができるというＰＣプログラムが組み込まれているため、ノズルの先端は各凹部１２の淵に沿うように移動する。従って、各凹部１２にのみ成膜用含水組成物を吐出することができるため、インクジェット方法により基板表面に成膜用含水組成物を吐出する場合と異なり、設計通りの光学素子を製造することができるとともに他種の成膜用含水組成物と混ざってしまうことはない。そして、各凹部１２に成膜用含水組成物を塗布したら、溶媒である水を蒸発させて除去する。これにより、ノズルコート方法を用いて基板上に光学素子を形成することができる。次に、スリットコート方法を示す。
【００３５】
スリットコート方法は、例えば、特開２００２−１１０３４８号公報に開示されているように、スリットを備えたノズルを用いて、成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する方法である。具体的には、ノズルのスリットから成膜用含水組成物を押し出し、薄膜状となったその成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する。
【００３６】
スリットコート方法を用いて基板表面に光学素子を形成するためには、まず、以下に示す２つの方法のうちいずれか一つの方法を用いて、図１に示すように、光学素子を設けない部分２１，２１，…と素子形成部２２，２２，…とをそれぞれ複数形成する。なお、光学素子を設けない部分２１は撥液部２１であり、素子形成部２２は親液部２２である。
【００３７】
撥液部２１及び親液部２２の一つ目の形成方法は、光学素子を設けない部分の基板表面上に、表示装置の画素あるいはカラーフィルタの画素領域を仕切るための仕切部材（以下、「バンク」という。）を設けるという方法である。バンクは、成膜用含水組成物に対して撥液性を示す材料からなっていてもよいし、ポリイミドなどの絶縁有機材料からなっていてもよい。なお、ポリイミドなどの絶縁有機材料は減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理などを施すことにより撥液化するため、バンクはポリイミドなどの絶縁有機材料からなっていることが好ましい。ここで、減圧プラズマ処理は、基板表面に対して、導入ガスにフッ素またはフッ化物を含むガスを使用し、フッ素化合物及び酸素を含む減圧雰囲気下で行うプラズマ処理である。また、大気圧プラズマ処理は大気圧雰囲気下で行うプラズマ処理である。以上のように、バンクは光学素子製造用溶液に対して撥液性を示すため、基板表面に複数のバンクを設けることにより複数の撥液部２１，２１，…が形成される。また、基板表面上において各バンクがそれぞれ設けられていない部分が親液部２２，２２，…となる。
【００３８】
撥液部２１及び親液部２２の二つ目の形成方法は、基板上に光触媒含有層を形成し、光触媒含有層をパターン状に露光させるという方法である。ここで、光触媒含有層は光照射により濡れ性が変化する層を意味する。また、光触媒は、光の照射により近傍の物質などが化学変化をおこすことが可能な触媒であり、酸化チタン、酸化亜鉛などである。そして、光触媒の近傍の物質とは、光触媒含有層が含んでいるバインダーなどであり、例えば、オルガノポリシロキサンである。なお、バインダーとしては、オルガノポリシロキサンの中でも、ゾルゲル反応などによりクロロシランまたはアルコキシシランなどを加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサンや、撥水性または撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。また、より好ましいバインダーは、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンである。なぜならば、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンは、光触媒含有層の撥水性または撥油性を大きく向上させることができるためである。これにより、基板表面上に撥液部２１，２１，…及び親液部２２，２２，…を形成することができる。上記どちらかの方法を用いることにより、表面がパターンニングされた基板２０を形成することができる。
【００３９】
パターンニングされた基板２０を形成した後は、ノズルに成膜用含水組成物を入れる。このとき用いるノズルはその先端にスリットを備えている。また、用いる成膜用含水組成物はノズルコート方法で用いた成膜用含水組成物と同一である。
【００４０】
その後は、ノズルの先端、すなわちスリットを基板２０の親液部２２の上方へ位置づけ、成膜用含水組成物を吐出させる。このとき、基板２０の表面には撥液部２１及び親液部２２が形成されているために、確実に、成膜用含水組成物を親液部２２にのみ塗布させることができる。そのため、インクジェット方法により基板表面に成膜用含水組成物を吐出する場合と異なり、設計通りの光学素子を製造することができるとともに他種の成膜用含水組成物と混ざってしまうことはない。そして、溶媒である水を蒸発させて除去することにより、基板上に光学素子の塗布層を形成することができる。
【００４１】
必要なだけ含水、または非含水の層を、単層、または積層で形成した後、光学素子表面に陰極電極板を蒸着する。これにより、有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
【００４２】
以上より、本実施形態の成膜用含水組成物を用いてスリットコート方法やノズルコート方法などの連続吐出方法により基板表面に光学素子を形成すると、連続吐出工程において、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分に飛散してしまうことはない。従って、基板上に所望の構造を有する光学素子を形成することができる。また、基板表面に膜厚ムラが１０％以下程度の比較的均一な膜厚を有する光学素子を製造することができるため、製造された光学素子は発光輝度に優れる。
【００４３】
《その他の実施形態》
上記の実施形態では有機ＥＬ素子を示したが、ＰＤＰの発光素子やＦＥＤの蛍光体などの他の発光素子であってもよく、また、液晶表示装置のカラーフィルタなどの波長変換素子であってもよい。
【００４４】
また、表面に凹部１２，１２，…が形成された基板１０を用いて、スリットコート方法により光学素子を形成してもよく、また、表面に撥液部２１，２１，…及び親液部２２，２２，…が形成された基板２０を用いて、ノズルコート方法により光学素子を形成してもよい。
【実施例】
【００４５】
＜成膜用含水組成物の２５℃における表面張力と光学素子の膜厚との関係＞
−成膜用含水組成物の表面張力の測定方法、及び、光学素子の膜厚測定方法−
実施例では、表１及び２に示す溶媒及び発光補助材料（光学素子材料）を所定の体積比ずつ混合させて成膜用含水組成物を調整し、CBVP-Z（協和界面科学社製）を用いてその各成膜用含水組成物の２５℃における表面張力を測定した。また、表３に示す条件において、表４に示す基板１及び基板２の表面に、成膜用含水組成物を塗布し、成膜用含水組成物を塗布した基板１及び２を２００℃で６０分焼いた後、段差計アルファステップ500（KLAテンコール社製）を用いて膜厚プロファイルを測定し、膜厚及び膜厚ムラを求めた。なお、膜厚ムラは、膜厚プロファイルから求めた有効画素内の最大、最小膜厚を、（最大膜厚−最小膜厚）／最大膜厚×１００なる式に代入して算出した。
【００４６】
さらに、成膜用含水組成物の２５℃における表面張力と光学素子の膜厚との関係を調べた。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
なお、表１及び２に示す発光補助材料は、ＢＡＹＴＲＯＮ Ｐ ＣＨ８０００（スタルクヴィテック社製）であり、重量百分率３％のポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルフォン酸との混合体を含む含水組成物である。表１及び２に示す界面活性剤はユニダインＤＳ−４０１（ダイキン工業社製）である。また、表１及び２に示す数字は各成膜用含水組成物を構成する溶媒または発光補助材料の容量比を示し、表２に示すエタノール以外の親水性有機溶媒の表面張力の値は２５℃における値である。
【００５２】
表３に示す塗布液とは成膜用含水組成物のことである。表４に示す基板１は上記実施形態に示したバンクが形成された基板２０であり、基板２は上記実施形態に示した光触媒含有層を含む基板２０である。
【００５３】
−測定結果−
表５に、表１の成膜用含水組成物を基板１または基板２に塗布したときの光学素子の膜厚の測定結果を示す。また、以下の表６には、表２の成膜用含水組成物を基板１または基板２に塗布したときの光学素子の膜厚の測定結果を示す。なお、表５に示す実施例または比較例は、それぞれ、表１に示す実施例または比較例であり、表６に示す実施例または比較例は、それぞれ、表２に示す実施例または比較例である。
【００５４】
【表５】
【００５５】
【表６】
【００５６】
ノズルコート方法またはスリットコート方法により、実施例１から６及び比較例１から５のいずれの成膜用含水組成物を基板表面に塗布しても、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分または撥液部に飛散することはなかった。
【００５７】
光学素子の表面を顕微鏡で観察すると、比較例１では、バンクまたは親液部からはみ出したような塗布状態であった。また、比較例２では、光学素子の両サイドが厚くなったような塗布状態であり、比較例３から５では、いずれも、隣り合った塗布パターンに溢れや引き込みが発生していた。しかし、実施例については、上記のいずれの現象も観察されなかった。
【００５８】
−考察−
実施例１から６及び比較例１から５のいずれの成膜用含水組成物を基板表面に塗布しても、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分または撥液部に飛散することはなかったため、基板表面に成膜用含水組成物を吐出するためにはノズルコート方法及びスリットコート方法を用いることが好ましい。
【００５９】
次に、表５に示す測定結果について考察する。
【００６０】
実施例１、２及び３の測定結果と比較例１及び２の測定結果を比較すると、以下のことがいえる。まず、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である場合には、光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができるが、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満であっても５０ｍＮ／ｍより大きくても、光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができない。この測定結果から、成膜用含水組成物は、その表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満であると基板表面をつたって流れてしまい、逆に、その表面張力が５０ｍＮ／ｍより大きいと基板表面上において球状となってしまう、ということがわかる。従って、表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成すると、その光学素子の膜厚は均一であるために、製造された光学素子は輝度の高い光を発することができる、と予想される。
【００６１】
また、各実施例及び各比較例において、ノズルコート方法を用いて基板表面上に成膜用含水組成物を吐出した場合と、スリットコート方法を用いて基板表面上に成膜用含水組成物を吐出した場合とでは、光学層膜の膜厚ムラは略同一の値を示していることがわかる。さらに、各実施例及び各比較例において、基板１上に成膜用含水組成物を吐出した場合と基板２上に成膜用含水組成物を吐出した場合とでは、光学層膜の膜厚ムラは略同一の値を示していることがわかる。従って、どちらの方法を用いて成膜用含水組成物を基板表面に吐出しても、また、どちらの基板に成膜用含水組成物を吐出しても、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であれば、膜厚ムラを１０％以下に抑えることができるため、この成膜用含水組成物は汎用性の高い溶液である。
【００６２】
また、実施例１で用いた成膜用含水組成物と比較例１で用いた成膜用含水組成物とでは、界面活性剤の体積が異なり、その結果、表面張力の値が異なる。従って、成膜用含水組成物の表面張力は比較的容易に操作しやすい液物性である。
【００６３】
続いて、表６に示す測定結果について考察する。なお、表５の測定結果と略同一の結果に対する考察は省略する。
【００６４】
実施例４、５及び６の測定結果と比較例３、４及び５の測定結果とを比較すると、以下のことが言える。いずれの成膜用含水組成物も表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であるが、比較例３、４及び５の成膜用含水組成物は、実施例４、５及び６の成膜用含水組成物に比べて、沸点が高く、且つ、表面張力が大きい親水性有機溶媒を含んでいる。そのため、比較例３、４及び５では、成膜用含水組成物の表面張力は実施例４、５及び６のその値と略同一であるにもかかわらず、光学素子の膜厚ムラは２０％以上の値を示す。従って、成膜用含水組成物に水以外の溶媒を含有させるときには、沸点が１８０℃以下であり、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、親水性の有機溶媒を選ぶことが好ましい。
【００６５】
＜電界発光素子の作製＞
上記の実施例１から６及び比較例１から５の成膜用含水組成物を用いて基板表面に発光補助層を形成後、その発光補助層の表面に、スリットコート方法により高分子型発光材料を塗布して発光層を形成した。その後、高分子型発光材料の上に陰極電極板を蒸着させ、電界をかけて発光させた。すると、実施例１から６の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合には均一に発光したが、比較例１から５の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合にはいずれの場合も輝度ムラが生じた。このことより、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合には、表面張力がこの範囲外の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合に比べて、優れた輝度の光を発することがわかる。すなわち、光学素子の膜厚ムラが１０％以下であればその光学素子は均一な輝度の光を発する、といえる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本発明の成膜用含水組成物は、例えば有機ＥＬ素子、ＰＤＰの発光素子、ＦＥＤの蛍光体、液晶表示装置などが備えているカラーフィルタなどを製造するための含水組成物として用いられる。また、本発明の光学素子は、有機ＥＬディスプレイ、ＰＤＰ、ＦＥＤなどの発光素子として、または液晶表示装置のカラーフィルタなどの波長変換素子として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態における、表面がパターンニングされた基板１０，２０の平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 基板
１１ 光学素子を設けない部分
１２ 素子形成部（凹部）
２０ 基板
２１ 光学素子を設けない部分（撥液部）
２２ 素子形成部（親液部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続吐出方法に用いられる成膜用含水組成物、光学素子の製造方法及び光学素子に関し、例えば、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）の発光素子、ＦＥＤ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ）の蛍光体、液晶表示装置などが備えているカラーフィルタなどを製造するための成膜用含水組成物、これらの光学素子の製造方法及びこれらの光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬディスプレイ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、液晶表示装置などの表示装置は、発光素子または波長変換素子などの光学素子を備えている。例えば、有機ＥＬディスプレイは、陽極電極板と、陰極電極板と、陽極電極板と陰極電極板とに挟まれてなる膜状の発光素子（有機ＥＬ素子）とを備えてなる。
【０００３】
上記の有機ＥＬディスプレイは、特許文献１などに開示されているインクジェット方法を用いて、光学素子材料を含んだ成膜用含水組成物を陽極電極板上に塗布することにより製造されている。
【特許文献１】特開平９−６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のインクジェット方法では、成膜用含水組成物を基板表面に塗布するさいに、成膜用含水組成物が飛び散ってしまうことがある。そのために、基板表面上において、隣り合った塗布パターン間の光学素子材料が混ざってしまうことがある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板表面に均一な膜厚を有する光学素子を製造することができる成膜用含水組成物、その成膜用含水組成物を飛散させることなく基板上に塗布することができるとともに基板表面に均一な膜厚を有する光学素子を製造することができる光学素子の製造方法、並びに、発光輝度に優れた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明の成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられることを特徴とする。より好ましくは、２５℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上４５ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物である。
【０００７】
上記の構成により、この含水組成物を基板表面に塗布しても、この成膜用含水組成物は、基板表面をつたって流れてしまうことがないとともに、基板表面上において球状になってしまうこともない。そのため、基板表面にこの含水組成物を塗布し、溶媒である水を蒸発させると、基板上には、均一な膜厚を有する光学素子を形成することができる。従って、この含水組成物を用いて基板上に光学素子を形成すれば、輝度に優れた光を発する光学素子を製造することができる。
【０００８】
ここで、発光補助機能とは、それ自身は発光しないが、発光機能を持つ層にホールやエレクトロンのキャリアを注入する機能（ホール輸送層、エレクトロン輸送層）、電極の凹凸をカバーし、かつ発光機能を持つ層にキャリアを注入しやすくする機能（バッファ層）、キャリアの侵入を阻止する機能（キャリア阻止層）といったものをいう。
【０００９】
また、発光機能及び発光補助機能を備えた光学素子材料とは有機ＥＬ素子材料、ＰＤＰの発光素子材料、ＦＥＤの蛍光体材料などであり、波長変換機能を備えた光学素子材料とはカラーフィルタ材料などである。有機ＥＬ素子材料としては、例えばポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルフォン酸との混合体が挙げられる。
【００１０】
また、連続吐出方法は、基板表面などに連続的に含水組成物を吐出する方法であり、例えば、ノズルコート方法やスリットコート方法などが挙げられる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、さらに、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤のすくなくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成において、有機溶媒や界面活性剤の添加量を調整することにより、成膜用含水組成物の表面張力の値を調整することができる。
【００１３】
ここで、親水性有機溶媒は、表面張力が２０ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が５０℃以上１８０℃以下である溶媒であることが好ましい。また、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒は、例えば、エタノール、ｎ−ブタノール、アセトニトリルなどである。
【００１４】
請求項３の発明は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子の製造方法であって、基板表面に、上記光学素子を設ける素子形成部と上記光学素子を設けない部分とを形成するパターンニング工程と、上記素子形成部に、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を連続的に吐出する連続吐出工程とを、含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の方法において、用いる成膜用含水組成物は請求項１または２に記載の成膜用含水組成物であるため、基板表面にこの含水組成物を塗布して水を蒸発させると、基板上には均一な膜厚を有する光学素子を形成することができる。従って、この方法を用いて光学素子を製造すれば、輝度に優れた光を発する光学素子を製造することができる。
【００１６】
ここで、発光機能及び発光補助機能を備えた光学素子とは、例えば、有機ＥＬ素子、ＰＤＰが備えている発光素子、ＦＥＤが備えている蛍光体などである。また、波長変換機能を備えた光学素子とは、例えば、液晶表示装置が備えているカラーフィルタなどである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載の光学素子の製造方法において、上記パターンニング工程では、上記素子形成部に凹部を形成することを特徴とする。
【００１８】
上記の方法は、パターンニング工程の一つの実施態様である。そして、この場合、連続吐出工程においては、凹部に成膜用含水組成物を塗布する。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３に記載の光学素子の製造方法において、上記パターンニング工程では、上記素子形成部に、上記成膜用含水組成物に対して親液性を示す親液部を形成し、上記光学素子を設けない部分には、上記成膜用含水組成物に対して撥液性を示す撥液部を形成することを特徴とする。
【００２０】
上記の方法は、パターンニング工程の一つの実施態様である。そして、この場合、連続吐出工程においては、親液部に成膜用含水組成物を塗布する。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を用いて製造され、膜厚ムラが１０％以下であることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成により、光学素子の発光輝度は、膜厚ムラが１０％より大きい値を示す光学素子の発光輝度に比べて優れる。
【００２３】
ここで、膜厚ムラとは、有効画素領域の最大膜厚に対する有効画素領域内における最大膜厚差の割合を示す。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の成膜用含水組成物を用いて本発明の光学素子製造方法に従って基板表面上に光学素子を形成すれば、その光学素子は均一な膜厚、例えば１０％以下の膜厚ムラを有するため、製造された光学素子は発光輝度に優れる。また、本発明の光学素子製造方法では、成膜用含水組成物を飛散させることなく基板上に塗布することができるために、基板表面上において隣り合った塗布パターン間の成膜用含水組成物同士が混ざり合ってしまうことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、実施形態として、成膜用含水組成物を塗布する基板の形状、及び成膜用含水組成物を基板に塗布する方法を説明する。
【００２６】
《発明の実施形態》
本実施形態及び以下の実施例においては、有機ＥＬ素子について示す。
【００２７】
有機ＥＬディスプレイにおいては、有機ＥＬ素子は、陽極電極板と陰極電極板とに挟まれており、電極板を介して外部電圧を印加すると発光する。このような有機ＥＬディスプレイを製造するためには、まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)からなる陽極電極板（以下、単に「基板」という。）を用意する。
【００２８】
次に、この基板表面をパターンニングして、素子形成部と発光素子を設けない部分とを形成する。素子形成部の形成方法については後述する。
【００２９】
その後、パターンニングされた基板表面に連続して成膜用含水組成物を吐出する。基板表面に連続して成膜用含水組成物を吐出する方法には、ノズルコート方法とスリットコート方法とがあり、まず、ノズルコート方法から示す。
【００３０】
ノズルコート方法は、例えば、特開２００２−７５６４０号公報に開示されているように、光学素子材料を塗布すべき所定のパターン形状に応じた溝を基板表面上に形成し、その溝にノズルを沿わせたまま基板またはノズルを移動させることにより、成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する方法である。
【００３１】
ノズルコート方法を用いて基板表面に光学素子を形成するためには、図１に示すように、基板表面に、光学素子を設けない部分１１，１１，…と、素子形成部１２，１２，…とをそれぞれ複数形成する。ここで、素子形成部１２は凹部１２であり、基板表面に凹部１２を形成することにより、凹部１２の形成されていない部分が光学素子を設けない部分１１となる。また、各凹部１２は、それぞれ、長手方向が略平行に延び、且つ、略等間隔に形成されてなる。これにより、表面がパターニングされた基板１０を形成することができる。なお、本実施形態の場合、図１に示すように、各光学素子を設けない部分１１の幅がそれぞれ１０μｍであり、各素子形成部１２の幅がそれぞれ５４μｍである。
【００３２】
次に、ノズルに成膜用含水組成物を入れる。成膜用含水組成物は、発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である含水組成物であり、より好ましくは、２５℃における表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上４５ｍＮ／ｍ以下である含水組成物である。さらに、成膜用含水組成物は、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、表面張力が２０ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が５０℃以上１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。なぜなら、上記の親水性有機溶媒や界面活性剤の添加量を調整することにより、成膜用含水組成物の表面張力の値を調整することができるためである。このような表面張力の範囲を有する含水組成物を基板上に吐出するため、基板上に塗布された含水組成物は、基板表面をつたって流れてしまうことがないとともに基板表面において球状となってしまうこともない。従って、基板上に形成された光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができ、その結果、この成膜用含水組成物を用いて製造された光学素子が発する光の輝度は、表面張力がこの範囲外の値を有する含水組成物を用いて製造された光学素子が発する光の輝度に比べて、優れることとなる。
【００３３】
ここで、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒は、エタノール、ｎ−ブタノール、アセトニトリル、エチレングリコールモノブチルエーテル、メタノール 、テトラヒドロフランなどである。また、界面活性剤は、例えば、ユニダインＤＳ−４０１（ダイキン工業社製）、サーフロンS-141（セイミケミカル社製）などである。
【００３４】
そして、ノズルの先端を各凹部１２の淵に沿わせながら、成膜用含水組成物を基板１０の凹部１２へ吐出させる。このとき、ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔａｒ）を用いて、以下に示す方法によりノズルを制御してもよい。まず、各凹部１２の長手方向の長さ、各凹部１２の幅、基板表面上の任意の一点から各凹部１２の淵までの距離などをそれぞれ測定し、それらの値をその制御ＰＣに入力する。その制御ＰＣには、予め、それらの値を入力するとその入力値に従ってノズルを移動させることができるというＰＣプログラムが組み込まれているため、ノズルの先端は各凹部１２の淵に沿うように移動する。従って、各凹部１２にのみ成膜用含水組成物を吐出することができるため、インクジェット方法により基板表面に成膜用含水組成物を吐出する場合と異なり、設計通りの光学素子を製造することができるとともに他種の成膜用含水組成物と混ざってしまうことはない。そして、各凹部１２に成膜用含水組成物を塗布したら、溶媒である水を蒸発させて除去する。これにより、ノズルコート方法を用いて基板上に光学素子を形成することができる。次に、スリットコート方法を示す。
【００３５】
スリットコート方法は、例えば、特開２００２−１１０３４８号公報に開示されているように、スリットを備えたノズルを用いて、成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する方法である。具体的には、ノズルのスリットから成膜用含水組成物を押し出し、薄膜状となったその成膜用含水組成物を基板表面上に塗布する。
【００３６】
スリットコート方法を用いて基板表面に光学素子を形成するためには、まず、以下に示す２つの方法のうちいずれか一つの方法を用いて、図１に示すように、光学素子を設けない部分２１，２１，…と素子形成部２２，２２，…とをそれぞれ複数形成する。なお、光学素子を設けない部分２１は撥液部２１であり、素子形成部２２は親液部２２である。
【００３７】
撥液部２１及び親液部２２の一つ目の形成方法は、光学素子を設けない部分の基板表面上に、表示装置の画素あるいはカラーフィルタの画素領域を仕切るための仕切部材（以下、「バンク」という。）を設けるという方法である。バンクは、成膜用含水組成物に対して撥液性を示す材料からなっていてもよいし、ポリイミドなどの絶縁有機材料からなっていてもよい。なお、ポリイミドなどの絶縁有機材料は減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理などを施すことにより撥液化するため、バンクはポリイミドなどの絶縁有機材料からなっていることが好ましい。ここで、減圧プラズマ処理は、基板表面に対して、導入ガスにフッ素またはフッ化物を含むガスを使用し、フッ素化合物及び酸素を含む減圧雰囲気下で行うプラズマ処理である。また、大気圧プラズマ処理は大気圧雰囲気下で行うプラズマ処理である。以上のように、バンクは光学素子製造用溶液に対して撥液性を示すため、基板表面に複数のバンクを設けることにより複数の撥液部２１，２１，…が形成される。また、基板表面上において各バンクがそれぞれ設けられていない部分が親液部２２，２２，…となる。
【００３８】
撥液部２１及び親液部２２の二つ目の形成方法は、基板上に光触媒含有層を形成し、光触媒含有層をパターン状に露光させるという方法である。ここで、光触媒含有層は光照射により濡れ性が変化する層を意味する。また、光触媒は、光の照射により近傍の物質などが化学変化をおこすことが可能な触媒であり、酸化チタン、酸化亜鉛などである。そして、光触媒の近傍の物質とは、光触媒含有層が含んでいるバインダーなどであり、例えば、オルガノポリシロキサンである。なお、バインダーとしては、オルガノポリシロキサンの中でも、ゾルゲル反応などによりクロロシランまたはアルコキシシランなどを加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサンや、撥水性または撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。また、より好ましいバインダーは、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンである。なぜならば、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンは、光触媒含有層の撥水性または撥油性を大きく向上させることができるためである。これにより、基板表面上に撥液部２１，２１，…及び親液部２２，２２，…を形成することができる。上記どちらかの方法を用いることにより、表面がパターンニングされた基板２０を形成することができる。
【００３９】
パターンニングされた基板２０を形成した後は、ノズルに成膜用含水組成物を入れる。このとき用いるノズルはその先端にスリットを備えている。また、用いる成膜用含水組成物はノズルコート方法で用いた成膜用含水組成物と同一である。
【００４０】
その後は、ノズルの先端、すなわちスリットを基板２０の親液部２２の上方へ位置づけ、成膜用含水組成物を吐出させる。このとき、基板２０の表面には撥液部２１及び親液部２２が形成されているために、確実に、成膜用含水組成物を親液部２２にのみ塗布させることができる。そのため、インクジェット方法により基板表面に成膜用含水組成物を吐出する場合と異なり、設計通りの光学素子を製造することができるとともに他種の成膜用含水組成物と混ざってしまうことはない。そして、溶媒である水を蒸発させて除去することにより、基板上に光学素子の塗布層を形成することができる。
【００４１】
必要なだけ含水、または非含水の層を、単層、または積層で形成した後、光学素子表面に陰極電極板を蒸着する。これにより、有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
【００４２】
以上より、本実施形態の成膜用含水組成物を用いてスリットコート方法やノズルコート方法などの連続吐出方法により基板表面に光学素子を形成すると、連続吐出工程において、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分に飛散してしまうことはない。従って、基板上に所望の構造を有する光学素子を形成することができる。また、基板表面に膜厚ムラが１０％以下程度の比較的均一な膜厚を有する光学素子を製造することができるため、製造された光学素子は発光輝度に優れる。
【００４３】
《その他の実施形態》
上記の実施形態では有機ＥＬ素子を示したが、ＰＤＰの発光素子やＦＥＤの蛍光体などの他の発光素子であってもよく、また、液晶表示装置のカラーフィルタなどの波長変換素子であってもよい。
【００４４】
また、表面に凹部１２，１２，…が形成された基板１０を用いて、スリットコート方法により光学素子を形成してもよく、また、表面に撥液部２１，２１，…及び親液部２２，２２，…が形成された基板２０を用いて、ノズルコート方法により光学素子を形成してもよい。
【実施例】
【００４５】
＜成膜用含水組成物の２５℃における表面張力と光学素子の膜厚との関係＞
−成膜用含水組成物の表面張力の測定方法、及び、光学素子の膜厚測定方法−
実施例では、表１及び２に示す溶媒及び発光補助材料（光学素子材料）を所定の体積比ずつ混合させて成膜用含水組成物を調整し、CBVP-Z（協和界面科学社製）を用いてその各成膜用含水組成物の２５℃における表面張力を測定した。また、表３に示す条件において、表４に示す基板１及び基板２の表面に、成膜用含水組成物を塗布し、成膜用含水組成物を塗布した基板１及び２を２００℃で６０分焼いた後、段差計アルファステップ500（KLAテンコール社製）を用いて膜厚プロファイルを測定し、膜厚及び膜厚ムラを求めた。なお、膜厚ムラは、膜厚プロファイルから求めた有効画素内の最大、最小膜厚を、（最大膜厚−最小膜厚）／最大膜厚×１００なる式に代入して算出した。
【００４６】
さらに、成膜用含水組成物の２５℃における表面張力と光学素子の膜厚との関係を調べた。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
なお、表１及び２に示す発光補助材料は、ＢＡＹＴＲＯＮ Ｐ ＣＨ８０００（スタルクヴィテック社製）であり、重量百分率３％のポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルフォン酸との混合体を含む含水組成物である。表１及び２に示す界面活性剤はユニダインＤＳ−４０１（ダイキン工業社製）である。また、表１及び２に示す数字は各成膜用含水組成物を構成する溶媒または発光補助材料の容量比を示し、表２に示すエタノール以外の親水性有機溶媒の表面張力の値は２５℃における値である。
【００５２】
表３に示す塗布液とは成膜用含水組成物のことである。表４に示す基板１は上記実施形態に示したバンクが形成された基板２０であり、基板２は上記実施形態に示した光触媒含有層を含む基板２０である。
【００５３】
−測定結果−
表５に、表１の成膜用含水組成物を基板１または基板２に塗布したときの光学素子の膜厚の測定結果を示す。また、以下の表６には、表２の成膜用含水組成物を基板１または基板２に塗布したときの光学素子の膜厚の測定結果を示す。なお、表５に示す実施例または比較例は、それぞれ、表１に示す実施例または比較例であり、表６に示す実施例または比較例は、それぞれ、表２に示す実施例または比較例である。
【００５４】
【表５】
【００５５】
【表６】
【００５６】
ノズルコート方法またはスリットコート方法により、実施例１から６及び比較例１から５のいずれの成膜用含水組成物を基板表面に塗布しても、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分または撥液部に飛散することはなかった。
【００５７】
光学素子の表面を顕微鏡で観察すると、比較例１では、バンクまたは親液部からはみ出したような塗布状態であった。また、比較例２では、光学素子の両サイドが厚くなったような塗布状態であり、比較例３から５では、いずれも、隣り合った塗布パターンに溢れや引き込みが発生していた。しかし、実施例については、上記のいずれの現象も観察されなかった。
【００５８】
−考察−
実施例１から６及び比較例１から５のいずれの成膜用含水組成物を基板表面に塗布しても、成膜用含水組成物が光学素子を設けない部分または撥液部に飛散することはなかったため、基板表面に成膜用含水組成物を吐出するためにはノズルコート方法及びスリットコート方法を用いることが好ましい。
【００５９】
次に、表５に示す測定結果について考察する。
【００６０】
実施例１、２及び３の測定結果と比較例１及び２の測定結果を比較すると、以下のことがいえる。まず、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である場合には、光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができるが、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満であっても５０ｍＮ／ｍより大きくても、光学素子の膜厚ムラを１０％以下に抑えることができない。この測定結果から、成膜用含水組成物は、その表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満であると基板表面をつたって流れてしまい、逆に、その表面張力が５０ｍＮ／ｍより大きいと基板表面上において球状となってしまう、ということがわかる。従って、表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成すると、その光学素子の膜厚は均一であるために、製造された光学素子は輝度の高い光を発することができる、と予想される。
【００６１】
また、各実施例及び各比較例において、ノズルコート方法を用いて基板表面上に成膜用含水組成物を吐出した場合と、スリットコート方法を用いて基板表面上に成膜用含水組成物を吐出した場合とでは、光学層膜の膜厚ムラは略同一の値を示していることがわかる。さらに、各実施例及び各比較例において、基板１上に成膜用含水組成物を吐出した場合と基板２上に成膜用含水組成物を吐出した場合とでは、光学層膜の膜厚ムラは略同一の値を示していることがわかる。従って、どちらの方法を用いて成膜用含水組成物を基板表面に吐出しても、また、どちらの基板に成膜用含水組成物を吐出しても、成膜用含水組成物の表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であれば、膜厚ムラを１０％以下に抑えることができるため、この成膜用含水組成物は汎用性の高い溶液である。
【００６２】
また、実施例１で用いた成膜用含水組成物と比較例１で用いた成膜用含水組成物とでは、界面活性剤の体積が異なり、その結果、表面張力の値が異なる。従って、成膜用含水組成物の表面張力は比較的容易に操作しやすい液物性である。
【００６３】
続いて、表６に示す測定結果について考察する。なお、表５の測定結果と略同一の結果に対する考察は省略する。
【００６４】
実施例４、５及び６の測定結果と比較例３、４及び５の測定結果とを比較すると、以下のことが言える。いずれの成膜用含水組成物も表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であるが、比較例３、４及び５の成膜用含水組成物は、実施例４、５及び６の成膜用含水組成物に比べて、沸点が高く、且つ、表面張力が大きい親水性有機溶媒を含んでいる。そのため、比較例３、４及び５では、成膜用含水組成物の表面張力は実施例４、５及び６のその値と略同一であるにもかかわらず、光学素子の膜厚ムラは２０％以上の値を示す。従って、成膜用含水組成物に水以外の溶媒を含有させるときには、沸点が１８０℃以下であり、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、且つ、親水性の有機溶媒を選ぶことが好ましい。
【００６５】
＜電界発光素子の作製＞
上記の実施例１から６及び比較例１から５の成膜用含水組成物を用いて基板表面に発光補助層を形成後、その発光補助層の表面に、スリットコート方法により高分子型発光材料を塗布して発光層を形成した。その後、高分子型発光材料の上に陰極電極板を蒸着させ、電界をかけて発光させた。すると、実施例１から６の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合には均一に発光したが、比較例１から５の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合にはいずれの場合も輝度ムラが生じた。このことより、２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合には、表面張力がこの範囲外の成膜用含水組成物を用いて光学素子を形成した場合に比べて、優れた輝度の光を発することがわかる。すなわち、光学素子の膜厚ムラが１０％以下であればその光学素子は均一な輝度の光を発する、といえる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本発明の成膜用含水組成物は、例えば有機ＥＬ素子、ＰＤＰの発光素子、ＦＥＤの蛍光体、液晶表示装置などが備えているカラーフィルタなどを製造するための含水組成物として用いられる。また、本発明の光学素子は、有機ＥＬディスプレイ、ＰＤＰ、ＦＥＤなどの発光素子として、または液晶表示装置のカラーフィルタなどの波長変換素子として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態における、表面がパターンニングされた基板１０，２０の平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 基板
１１ 光学素子を設けない部分
１２ 素子形成部（凹部）
２０ 基板
２１ 光学素子を設けない部分（撥液部）
２２ 素子形成部（親液部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、
２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられることを特徴とする成膜用含水組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜用含水組成物であって、
さらに、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤のすくなくとも一方を含むことを特徴とする成膜用含水組成物。
【請求項３】
発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子の製造方法であって、
基板表面に、上記光学素子を設ける素子形成部と上記光学素子を設けない部分とを形成するパターンニング工程と、
上記素子形成部に、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を連続的に吐出する連続吐出工程と、を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光学素子の製造方法において、
上記パターンニング工程では、上記素子形成部に凹部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の光学素子の製造方法において、
上記パターンニング工程では、上記素子形成部に、上記成膜用含水組成物に対して親液性を示す親液部を形成し、上記光学素子を設けない部分に、上記成膜用含水組成物に対して撥液性を示す撥液部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を用いて製造され、膜厚ムラが１０％以下であることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子材料を含み、
２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、連続吐出方法に用いられることを特徴とする成膜用含水組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜用含水組成物であって、
さらに、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり沸点が１８０℃以下である親水性有機溶媒、及び界面活性剤のすくなくとも一方を含むことを特徴とする成膜用含水組成物。
【請求項３】
発光機能、発光補助機能及び波長変換機能のうちの少なくとも一つの機能を備えた光学素子の製造方法であって、
基板表面に、上記光学素子を設ける素子形成部と上記光学素子を設けない部分とを形成するパターンニング工程と、
上記素子形成部に、請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を連続的に吐出する連続吐出工程と、を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光学素子の製造方法において、
上記パターンニング工程では、上記素子形成部に凹部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の光学素子の製造方法において、
上記パターンニング工程では、上記素子形成部に、上記成膜用含水組成物に対して親液性を示す親液部を形成し、上記光学素子を設けない部分に、上記成膜用含水組成物に対して撥液性を示す撥液部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の成膜用含水組成物を用いて製造され、膜厚ムラが１０％以下であることを特徴とする光学素子。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６５７９（Ｐ２００６−１６５７９Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９８４８０（Ｐ２００４−１９８４８０）
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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