JP2008288171A - Thin-film pattern forming method, thin film, light-emitting device, image display device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜パターン形成方法、薄膜、発光素子、画像表示装置、および、電子機器に関するものである。 The present invention relates to a thin film pattern forming method, a thin film, a light emitting element, an image display device, and an electronic apparatus.
液晶表示装置に比べて、視野角特性等に優れるため、近年、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)のような、発光(自発光)材料を用いた表示装置が、注目を集めている。
しかしながら、無機エレクトロルミネセンスでは、材料的な制約から、発光輝度、発光効率、色純度等に問題があり、十分に広い色再現域を確保するのが困難であるという問題がある。このような問題を解決する目的で、着色フィルターを付加したり、発光材料の探索が試みられている(例えば、特許文献1参照)が、着色フィルターを用いた場合には、製造工程が複雑になるばかりか、表示される画像の輝度が著しく低下する。また、各種文献で提案されている物質も、上記のような問題を十分に解決していなかったり、化学的安定性が乏しい等の問題点がある。例えば、特許文献1では、青色発光層をBaS:Eu材料とAlS材料の共蒸着により作製することを開示しているが、得られた膜に対してかなりの高温(800℃以上)で熱処理を施さないと十分な発光特性が得られず、また、共蒸着を行う上で、AlS材料の化学的な安定性が非常に乏しいことから、成膜プロセスでの生産性に問題がある。
また、有機エレクトロルミネセンスでは、発光材料に有機化合物を用いるため、耐久性等に問題がある。また、有機エレクトロルミネセンスでは、無機エレクトロルミネセンスに比べると色再現域を広くすることができるが、それでもなお、十分な色再現域を確保しているとは言えない。
In recent years, display devices using light emitting (self-luminous) materials such as inorganic electroluminescence (inorganic EL) and organic electroluminescence (organic EL) have been attracting attention because they have better viewing angle characteristics than liquid crystal display devices. Collecting.
However, inorganic electroluminescence has problems in light emission luminance, light emission efficiency, color purity, and the like due to material limitations, and it is difficult to ensure a sufficiently wide color reproduction range. For the purpose of solving such problems, attempts have been made to add a colored filter or search for a luminescent material (see, for example, Patent Document 1). However, when a colored filter is used, the manufacturing process is complicated. In addition, the brightness of the displayed image is significantly reduced. In addition, substances proposed in various literatures also have problems such as insufficient resolution of the above problems and poor chemical stability. For example, Patent Document 1 discloses that a blue light-emitting layer is produced by co-evaporation of a BaS: Eu material and an AlS material, but the obtained film is subjected to heat treatment at a considerably high temperature (800 ° C. or higher). If it is not applied, sufficient light emission characteristics cannot be obtained, and the chemical stability of the AlS material is very poor in performing co-evaporation, so there is a problem in productivity in the film forming process.
Moreover, in organic electroluminescence, since an organic compound is used for the light emitting material, there is a problem in durability and the like. Moreover, in organic electroluminescence, the color reproduction range can be widened compared to inorganic electroluminescence, but it cannot be said that a sufficient color reproduction range is still secured.
本発明の目的は、色再現域が広く、耐久性に優れる画像表示装置を提供すること、所望の色調の光を長期間にわたって安定的に発光することができる発光素子を提供すること、前記画像表示装置を備えた電子機器を提供すること、また、上記画像表示装置、発光素子等に好適に適用することができる薄膜パターン形成方法、薄膜を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image display device having a wide color reproduction range and excellent durability, a light emitting element capable of stably emitting light of a desired color tone over a long period of time, and the image An object of the present invention is to provide an electronic device including a display device, and to provide a thin film pattern forming method and a thin film that can be suitably applied to the image display device, the light emitting element, and the like.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の薄膜パターン形成方法は、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法により、分散媒と微粒子状の量子ドットとを含み、前記量子ドットが前記分散媒中に分散してなる分散液を吐出し、受け面に所定パターンで付着させる吐出工程と、
前記受け面に付着した前記分散液から前記分散媒の少なくとも一部を除去する分散媒除去工程とを有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The thin film pattern forming method of the present invention includes a dispersion medium and fine quantum dots by a droplet discharge method in which droplets are intermittently discharged from nozzle holes, and the quantum dots are dispersed in the dispersion medium. A discharge step of discharging the dispersion liquid to be adhered in a predetermined pattern to the receiving surface;
A dispersion medium removing step of removing at least a part of the dispersion medium from the dispersion liquid adhered to the receiving surface.
これにより、色再現域が広く、耐久性に優れる画像表示装置、所望の色調の光を長期間にわたって安定的に発光することができる発光素子等に好適に適用することができる薄膜パターン形成方法を提供することができる。
また、ノズル孔から分散液の液滴を吐出する際に、低濃度で互いに干渉しあうことなく均一に分散した微粒子としての量子ドットの分散液は粘弾性を低く抑えることが可能であり、量子ドットと分散媒との界面付近での分離が好適に起こるため、ノズル孔からの液切れがよく、吐出される液適量のばらつきを防止することができ、また、液滴の飛行曲がりを確実に防止することができ、ノズル孔から液切れした液滴が速やかに球形状となる。このため、受け面の所望の部位に、所望の量の分散液を付着させることができる。その結果、形成される薄膜の各部位での量子ドットの付着量の不本意なばらつきを防止することができる。したがって、薄膜パターン形成方法を発光素子、画像表示装置に適用した場合に、発光時における各部位での不本意な輝度のばらつきが発生してしまうのを好適に防止することができる。
Accordingly, a thin film pattern forming method that can be suitably applied to an image display device having a wide color reproduction range and excellent durability, a light emitting element capable of stably emitting light of a desired color tone for a long period of time, and the like. Can be provided.
In addition, when discharging droplets of a dispersion liquid from a nozzle hole, the dispersion liquid of quantum dots as fine particles uniformly dispersed without interfering with each other at a low concentration can keep viscoelasticity low. Separation near the interface between the dot and the dispersion medium occurs favorably, so that the liquid from the nozzle hole is well-off, variation in the appropriate amount of liquid to be discharged can be prevented, and the flight curve of the droplets can be ensured. The liquid droplets that have run out of the nozzle holes can quickly become spherical. For this reason, a desired amount of the dispersion liquid can be adhered to a desired portion of the receiving surface. As a result, it is possible to prevent unintentional variation in the amount of attached quantum dots at each portion of the thin film to be formed. Therefore, when the thin film pattern forming method is applied to a light emitting element and an image display device, it is possible to suitably prevent unintentional luminance variations from occurring at each part during light emission.
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記液滴吐出法は、インクジェット法であることが好ましい。
これにより、ノズル孔からの液切れを特に優れたものとすることができるとともに、飛行曲がりの発生をより確実に防止することができる。その結果、受け面への分散液の付着量、付着位置の制御をより精確に行うことができる。
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記量子ドットは、GaN、GaP、InN、InP、Ga2O3、Ga2S3、In2O3、In2S3、ZnO、ZnS、CdO、CdS、またはこれらの混合物で構成されたものであることが好ましい。
これにより、耐環境汚染性や生物への安全性が特に優れたものとなり、また、可視光領域で純粋なスペクトルを安定して得ることができるので、発光素子の形成に有利である。
In the thin film pattern forming method of the present invention, the droplet discharge method is preferably an inkjet method.
As a result, it is possible to make the liquid breakage from the nozzle hole particularly excellent, and it is possible to more reliably prevent the occurrence of flight bending. As a result, it is possible to more accurately control the amount and position of the dispersion attached to the receiving surface.
In the thin film pattern forming method of the present invention, the quantum dots are GaN, GaP, InN, InP, Ga 2 O 3 , Ga 2 S 3 , In 2 O 3 , In 2 S 3 , ZnO, ZnS, CdO, CdS, Or it is preferable that it was comprised with these mixtures.
As a result, the resistance to environmental pollution and the safety to living things are particularly excellent, and a pure spectrum can be stably obtained in the visible light region, which is advantageous for the formation of a light emitting element.
本発明の薄膜パターン成形方法では、前記分散液に含まれる前記量子ドットは、不活性な無機物の被覆層または有機配位子で構成された被膜で被覆されたものであることが好ましい。
これにより、分散中における量子ドットの凝集を効果的に防止することができ、量子ドットの分散性を向上させることができる。また、量子ドットの表面付近に分散剤を確実に担持させることができる。
In the thin film pattern forming method of the present invention, the quantum dots contained in the dispersion liquid are preferably coated with an inert inorganic coating layer or a coating composed of an organic ligand.
Thereby, aggregation of the quantum dots during dispersion can be effectively prevented, and the dispersibility of the quantum dots can be improved. In addition, the dispersant can be reliably supported near the surface of the quantum dot.
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記分散液中において、前記量子ドットの表面付近には分散剤が付着していることが好ましい。
これにより、分散液中における量子ドットの分散性を特に優れたものとすることができる。また、量子ドットの製造時において量子ドットの表面に分散剤を付着させることにより、形成される量子ドットの形状を真球度の高いものとし、また、量子ドットの粒度分布をシャープなものとすることができるため、例えば、分散液を画像表示装置の発光素子、表示素子の形成に適用した場合において、画像表示装置に表示される画像の画質を特に優れたものとすることができる。
In the thin film pattern forming method of the present invention, it is preferable that a dispersant is attached in the vicinity of the surface of the quantum dots in the dispersion.
Thereby, the dispersibility of the quantum dots in the dispersion can be made particularly excellent. In addition, by attaching a dispersant to the surface of the quantum dots during the manufacture of the quantum dots, the shape of the formed quantum dots is made highly spherical, and the quantum dot particle size distribution is sharpened. Therefore, for example, when the dispersion is applied to the formation of a light emitting element and a display element of an image display device, the image quality of an image displayed on the image display device can be made particularly excellent.
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記分散液を、複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出することが好ましい。
このように、液滴吐出法により、液体を、複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出する場合、一般には、複数個の微小単位が結合し、比較的大きな液溜りを形成してしまったり、吐出した液滴が、目的とする微小単位を形成すべき部位ではなく、隣接する微小単位を形成すべき部位に付着してしまう等の問題を生じやすいが、量子ドットを含む分散液では、このような問題を生じにくい。すなわち、分散液を複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出する方法に本発明を適用した場合、本発明による効果がより顕著に発揮される。
In the thin film pattern forming method of the present invention, it is preferable that the dispersion is discharged so that a plurality of minute units are arranged in a matrix.
As described above, when a liquid is discharged by a droplet discharge method so that a plurality of minute units are arranged in a matrix, generally, a plurality of minute units are combined to form a relatively large liquid reservoir. However, it is easy to cause problems such as adhering to the site where the adjacent minute unit should be formed instead of the site where the target minute unit should be formed. Liquids are unlikely to cause such problems. That is, when the present invention is applied to a method of discharging a dispersion liquid so that a plurality of minute units are arranged in a matrix, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記分散媒除去工程において、前記受け面に付着させた前記分散液の頂部付近と底部付近とで温度差を生じさせることにより、前記分散液中において、対流を生じさせることが好ましい。
これにより、形成される薄膜パターンの厚さの制御をより好適に行うことができる。
本発明の薄膜パターン形成方法では、前記吐出工程において、互いに大きさの異なる前記量子ドットを含む複数種の前記分散液を、それぞれ、前記受け面に所定パターンで付着させることが好ましい。
これにより、例えば、色再現域が特に広く、耐久性に優れる発光素子を好適に形成することができる。
In the thin film pattern forming method of the present invention, in the dispersion medium removing step, a convection is generated in the dispersion by generating a temperature difference between the vicinity of the top and the bottom of the dispersion adhered to the receiving surface. It is preferable to make it occur.
Thereby, control of the thickness of the thin film pattern formed can be performed more suitably.
In the thin film pattern forming method of the present invention, it is preferable that, in the discharging step, a plurality of types of the dispersion liquids including the quantum dots having different sizes are attached to the receiving surface in a predetermined pattern.
Thereby, for example, a light emitting element having a particularly wide color reproduction range and excellent durability can be suitably formed.
本発明の薄膜は、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法により、分散媒と微粒子状の量子ドットとを含み、前記量子ドットが前記分散媒中に分散してなる分散液を吐出して、受け面に所定のパターンで付着させ、前記受け面に付着した前記分散液から前記分散媒の少なくとも一部を除去して得られたことを特徴とする。
これにより、色再現域が広く、耐久性に優れる画像表示装置、所望の色調の光を長期間にわたって安定的に発光することができる発光素子等に好適に適用することができる薄膜を提供することができる。
The thin film of the present invention contains a dispersion medium and fine-particle quantum dots by a droplet discharge method in which droplets are intermittently discharged from nozzle holes, and a dispersion liquid in which the quantum dots are dispersed in the dispersion medium And is attached to the receiving surface in a predetermined pattern, and is obtained by removing at least a part of the dispersion medium from the dispersion liquid attached to the receiving surface.
Accordingly, a thin film that can be suitably applied to an image display device having a wide color reproduction range and excellent durability, a light emitting element capable of stably emitting light of a desired color tone over a long period of time, and the like. Can do.
本発明の発光素子では、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法により、分散媒と微粒子状の量子ドットとを含み、前記量子ドットが前記分散媒中に分散してなる分散液を吐出して、受け面に所定のパターンで付着させ、前記受け面に付着した前記分散液から前記分散媒の少なくとも一部を除去して得られた発光層を有することを特徴とする。
これにより、所望の色調の光を長期間にわたって安定的に発光することができる発光素子を提供することができる。
The light emitting device of the present invention includes a dispersion medium and fine quantum dots dispersed by a droplet ejection method in which droplets are intermittently ejected from nozzle holes, and the quantum dots are dispersed in the dispersion medium. It has a light emitting layer obtained by discharging a liquid, adhering to a receiving surface in a predetermined pattern, and removing at least a part of the dispersion medium from the dispersion liquid adhering to the receiving surface.
Thereby, a light emitting element capable of stably emitting light having a desired color tone over a long period of time can be provided.
本発明の画像表示装置は、本発明の発光素子を備えたことを特徴とする。
これにより、色再現域が広く、耐久性に優れる画像表示装置を提供することができる。
本発明の画像表示装置では、前記発光層に通電する電極を有するものであることが好ましい。
これにより、色再現域が広く、さらに、輝度が非常に高い画像を好適に表示することができる。
The image display device of the present invention includes the light emitting element of the present invention.
Thereby, it is possible to provide an image display device having a wide color reproduction range and excellent durability.
In the image display device of the present invention, it is preferable to have an electrode for energizing the light emitting layer.
As a result, an image having a wide color reproduction range and a very high luminance can be suitably displayed.
本発明の画像表示装置では、異なる色に発光する複数種の前記発光層を備え、これら複数種の発光層は、互いに異なる粒子径の量子ドットを含むものであることが好ましい。
これにより、色再現域が特に広く、耐久性に優れる画像表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
これにより、色再現域の広い画像を、長期間にわたって安定的に表示することができる電子機器を提供することができる。
The image display device of the present invention preferably includes a plurality of types of light emitting layers that emit light of different colors, and the plurality of types of light emitting layers include quantum dots having different particle diameters.
Thereby, it is possible to provide an image display device having a particularly wide color reproduction range and excellent durability.
An electronic apparatus according to the present invention includes the image display device according to the present invention.
As a result, it is possible to provide an electronic device that can stably display an image with a wide color reproduction range over a long period of time.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《吐出液(分散液)》
まず、薄膜パターンの形成に用いられる吐出液(分散液)について説明する。
本発明において、吐出液(分散液)は、分散媒と微粒子状の量子ドットとを含み、量子ドットが分散媒中に分散してなるものであり、特に、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法に供されるものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
<Discharge liquid (dispersion liquid)>
First, the discharge liquid (dispersion liquid) used for forming the thin film pattern will be described.
In the present invention, the discharge liquid (dispersion liquid) includes a dispersion medium and fine quantum dots, and the quantum dots are dispersed in the dispersion medium. In particular, the liquid droplets are intermittently discharged from the nozzle holes. The present invention is used for a droplet discharge method.
<量子ドット(微粒子)>
量子ドットは、半導体材料の結晶で構成され、その粒径が数nm〜数十nm程度(より具体的には、2〜20nm)の微粒子である。
このような微粒子のエネルギー準位Eは、一般に、プランク定数をh、電子の有効質量をm、微粒子の半径をRとしたとき、下記式(I)で表現することができる。
E∝h2/mR2・・・(I)
<Quantum dots (fine particles)>
Quantum dots are fine particles having a particle size of several nanometers to several tens of nanometers (more specifically, 2 to 20 nm).
In general, the energy level E of such fine particles can be expressed by the following formula (I) where the Planck constant is h, the effective mass of electrons is m, and the radius of the fine particles is R.
E∝h 2 / mR 2 (I)
上記式で示されるように、微粒子のバンドギャップは、R−2に比例して大きくなる(いわゆる、量子ドット効果)。このように、微粒子(量子ドット)の粒径を制御、規定することによって、微粒子(量子ドット)のバンドギャップの値を制御することができる。すなわち、微粒子の粒径を制御、規定することにより、微粒子を擬似的な半導体原子(人工原子、デザイナー原子)として機能させることができるとともに、通常の原子には無い多様性を持たせることができる。このようなことから、量子ドット(微粒子)に対して、電気的なエネルギーを付与することにより所望の波長で発光させたり、入射した光(例えば、紫外線)を、所望の波長の光に変調して出射させたりすることができる。また、量子ドット(微粒子)に所定の波長の光を入射することにより、電気エネルギーを取り出すこともできる。したがって、量子ドットを含む吐出液(分散液)を用いて形成されるパターン(薄膜パターン)は、例えば、画像表示装置の発光素子や、太陽電池等の用途に好適に適用することができる。 As shown by the above formula, the band gap of the fine particles increases in proportion to R −2 (so-called quantum dot effect). Thus, the value of the band gap of the fine particles (quantum dots) can be controlled by controlling and defining the particle size of the fine particles (quantum dots). In other words, by controlling and defining the particle size of the fine particles, the fine particles can function as pseudo semiconductor atoms (artificial atoms, designer atoms), and can have diversity not found in ordinary atoms. . For this reason, the quantum dots (fine particles) are made to emit light at a desired wavelength by applying electrical energy, or incident light (for example, ultraviolet rays) is modulated into light of the desired wavelength. Can be emitted. Further, electric energy can be taken out by making light of a predetermined wavelength incident on the quantum dots (fine particles). Therefore, a pattern (thin film pattern) formed using a discharge liquid (dispersion liquid) containing quantum dots can be suitably applied to, for example, a light emitting element of an image display device or a solar cell.
上記のように、量子ドットは、一般に、その粒径が数nm〜数十nm程度(より具体的には、2〜20nm)の微粒子であるが、本発明者は、このような微粒子を含む分散液(特に、後述するような分散媒に、量子ドットが分散した分散液)を、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法に適用した場合に、低濃度で互いに干渉しあうことなく均一に分散した微粒子としての量子ドットの分散液は粘弾性を低く抑えることが可能であり、量子ドットと分散媒と界面付近での分離が好適に起こることを見出した。そして、さらに、液滴吐出時におけるノズル孔からの液切れがよくなり、吐出される液適量のばらつきを防止することができ、また、液滴の飛行曲がりを確実に防止することができることができ、ノズル孔から液切れした液滴が速やかに球形状となるため、液滴が付着する受け面への付着位置精度が優れたものになることを見出した。このような効果は、上記のような量子ドットを含まない液体を用いた場合には得られない。すなわち、液滴吐出法に供される液体が、分散質を含まない溶液である場合には、ノズル孔から吐出される液滴の液切れが不均一になりやすいため、各液滴での重量のばらつきが大きくなりやすく、また、液滴の付着位置精度も低いものとなる。一方、液滴吐出法に供される液体が上記以上の大きさの分散質が分散した分散液である場合には、ノズル孔から吐出される各液滴での重量のばらつきが特に大きくなりやすい。 As described above, the quantum dots are generally fine particles having a particle size of about several nanometers to several tens of nanometers (more specifically, 2 to 20 nm), but the present inventor includes such fine particles. When a dispersion (particularly a dispersion in which quantum dots are dispersed in a dispersion medium as described later) is applied to a droplet ejection method in which droplets are intermittently ejected from nozzle holes, they interfere with each other at a low concentration. It has been found that a dispersion of quantum dots as finely dispersed fine particles without matching can keep viscoelasticity low, and that separation in the vicinity of the interface between the quantum dots and the dispersion medium occurs favorably. In addition, the liquid from the nozzle holes can be better when the liquid droplets are discharged, so that variations in the appropriate amount of liquid can be prevented, and the flight of the liquid droplets can be reliably prevented. The present inventors have found that since the liquid droplets that have run out of the nozzle holes quickly become spherical, the adhesion position accuracy on the receiving surface to which the liquid droplets adhere is excellent. Such an effect cannot be obtained when a liquid that does not contain quantum dots as described above is used. In other words, when the liquid used for the droplet discharge method is a solution that does not contain dispersoids, liquid droplets discharged from the nozzle holes are likely to be non-uniform, so the weight of each droplet Variation tends to be large, and the accuracy of the droplet attachment position is low. On the other hand, when the liquid used for the droplet discharge method is a dispersion in which a dispersoid having a size larger than the above is dispersed, variation in the weight of each droplet discharged from the nozzle hole is particularly likely to be large. .
量子ドットの粒径は、上述したように、数nm〜数十nm程度であるが、吐出液(分散液)を、後述するような発光素子、表示部を有する画像表示装置に用いる場合、目的とする表示色に対応する粒径とする。例えば、吐出液(分散液)を赤色表示を行う発光素子、表示部に適用する場合、量子ドットの粒径は、0.5〜20nmであるのが好ましく、吐出液(分散液)を緑色表示を行う発光素子、表示部に適用する場合、量子ドットの粒径は、1〜10nmであるのが好ましく、吐出液(分散液)を青色表示を行う発光素子、表示部に適用する場合、量子ドットの粒径は、1〜3nmであるのが好ましい。 As described above, the quantum dot has a particle size of about several nanometers to several tens of nanometers. The particle size corresponds to the display color. For example, when the discharge liquid (dispersion) is applied to a light emitting element or a display unit that displays red, the particle size of the quantum dots is preferably 0.5 to 20 nm, and the discharge liquid (dispersion) is displayed in green. When applied to a light-emitting element or display unit that performs the display, the particle size of the quantum dots is preferably 1 to 10 nm. When the discharge liquid (dispersion) is applied to a light-emitting element or display unit that performs blue display, The particle size of the dots is preferably 1 to 3 nm.
量子ドットの構成材料としては、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第14族元素の単体、リン(黒リン)等の周期表第15族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第16族元素の単体、炭化ケイ素(SiC)等の複数の周期表第14族元素からなる化合物、酸化錫(IV)(SnO2)、硫化錫(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)S3)、硫化錫(IV)(SnS2)、硫化錫(II)(SnS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫(II)(SnTe)、硫化鉛(II)(PbS)、セレン化鉛(II)(PbSe)、テルル化鉛(II)(PbTe)等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、窒化ホウ素(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BAs)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチモン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(GaAs)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化インジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等の周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物(あるいはIII−V族化合物半導体)、硫化アルミニウム(Al2S3)、セレン化アルミニウム(Al2Se3)、硫化ガリウム(Ga2S3)、セレン化ガリウム(Ga2Se3)、テルル化ガリウム(Ga2Te3)、酸化インジウム(In2O3)、硫化インジウム(In2S3)、セレン化インジウム(In2Se3)、テルル化インジウム(In2Te3)等の周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化タリウム(I)(TlCl)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウム(I)(TlI)等の周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)等の周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物(あるいはII−VI族化合物半導体)、硫化砒素(III)(As2S3)、セレン化砒素(III)(As2Se3)、テルル化砒素(III)(As2Te3)、硫化アンチモン(III)(Sb2S3)、セレン化アンチモン(III)(Sb2Se3)、テルル化アンチモン(III)(Sb2Te3)、硫化ビスマス(III)(Bi2S3)、セレン化ビスマス(III)(Bi2Se3)、テルル化ビスマス(III)(Bi2Te3)等の周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化銅(I)(Cu2O)、セレン化銅(I)(Cu2Se)等の周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物、塩化銅(I)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、塩化銀(AgCl)、臭化銀(AgBr)等の周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、酸化ニッケル(II)(NiO)等の周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト(II)(CoS)等の周期表第9族元素と周期表第16族元素との化合物、四酸化三鉄(Fe3O4)、硫化鉄(II)(FeS)等の周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化マンガン(II)(MnO)等の周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化モリブデン(IV)(MoS2)、酸化タングステン(IV)(WO2)等の周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化バナジウム(II)(VO)、酸化バナジウム(IV)(VO2)、酸化タンタル(V)(Ta2O5)等の周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化チタン(TiO2、Ti2O5、Ti2O3、Ti5O9等)等の周期表第4族元素と周期表第16族元素との化合物、硫化マグネシウム(MgS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、酸化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2O4)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2Se4)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr2S4)、セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCr2Se4)等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート(BaTiO3)等が挙げられるが、SnS2、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe等の周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb等のIII−V族化合物半導体、Ga2O3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、In2O3、In2S3、In2Se3、In2Te3等の周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe等のII−VI族化合物半導体、As2O3、As2S3、As2Se3、As2Te3、Sb2O3、Sb2S3、Sb2Se3、Sb2Te3、Bi2O3、Bi2S3、Bi2Se3、Bi2Te3等の周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、MgS、MgSe等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物が好ましく、中でも、GaN、GaP、InN、InP、Ga2O3、Ga2S3、In2O3、In2S3、ZnO、ZnS、CdO、CdSがより好ましい。これらの物質は、毒性の高い陰性元素を含まないので耐環境汚染性や生物への安全性に優れている。耐環境汚染性や生物への安全性等の観点からは、ZnO、ZnSがさらに好ましく、さらに、高屈折率、安全性、原料の経済性等の点で優れていることから、ZnSが最も好ましい。また、CdSeとZnSeは、発光の安定性の点で好ましい。また、上述した材料は、1種で用いるものであってもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the constituent material of the quantum dot include a simple substance of a periodic table group 14 element such as carbon, silicon, germanium, and tin, a simple substance of a periodic table group 15 element such as phosphorus (black phosphorus), and a periodicity of selenium, tellurium, and the like. Table 16 group element simple substance, compound consisting of a plurality of periodic table group 14 elements such as silicon carbide (SiC), tin oxide (IV) (SnO 2 ), tin sulfide (II, IV) (Sn (II) Sn (IV) S 3 ), tin sulfide (IV) (SnS 2 ), tin (II) sulfide (SnS), tin (II) selenide (SnSe), tin telluride (II) (SnTe), lead sulfide (II) ) (PbS), lead selenide (II) (PbSe), lead telluride (II) (PbTe) periodic table group 14 element and periodic table group 16 element compound, boron nitride (BN), phosphorus Boron halide (BP), Boron arsenide (BAs), Aluminum nitride (AlN), Al phosphide Ni (AlP), aluminum arsenide (AlAs), aluminum antimonide (AlSb), gallium nitride (GaN), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAs), gallium antimonide (GaSb), indium nitride (InN), Compound (or III-V group compound semiconductor) of periodic table group 13 element and periodic table group 15 element such as indium phosphide (InP), indium arsenide (InAs), indium antimonide (InSb), aluminum sulfide ( Al 2 S 3 ), aluminum selenide (Al 2 Se 3 ), gallium sulfide (Ga 2 S 3 ), gallium selenide (Ga 2 Se 3 ), gallium telluride (Ga 2 Te 3 ), indium oxide (In 2) O 3), indium sulfide (In 2 S 3), indium selenide (I 2 Se 3), compounds of tellurium indium (In 2 Te 3) periodic table group 13 elements and the periodic table group 16 element such as, thallium chloride (I) (TlCl), thallium bromide (I) (TlBr ), Compounds of group 13 elements of the periodic table and elements of group 17 of the periodic table such as thallium (I) iodide (TlI), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), tellurium Zinc fluoride (ZnTe), cadmium oxide (CdO), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), mercury sulfide (HgS), mercury selenide (HgSe), mercury telluride (HgTe) ) periodic table group 12 element and the periodic table compound of group 16 element such as (or II-VI compound semiconductor), arsenic sulfide (III) (as 2 S 3), selenium arsenic (III (As 2 Se 3), telluride arsenic (III) (As 2 Te 3 ), antimony sulfide (III) (Sb 2 S 3 ), selenium antimony (III) (Sb 2 Se 3 ), antimony telluride (III ) (Sb 2 Te 3 ), bismuth sulfide (III) (Bi 2 S 3 ), bismuth selenide (III) (Bi 2 Se 3 ), bismuth telluride (III) (Bi 2 Te 3 ), etc. Compounds of Group 15 elements and Group 16 elements of the periodic table,
吐出液(分散液)中における量子ドットの含有率は、特に限定されないが、0.005〜5.0wt%であるのが好ましく、0.05〜1.0wt%であるのがより好ましい。量子ドットの含有率が前記範囲内の値であると、吐出液(分散液)の吐出時における吐出安定性、液切れを特に優れたものとしつつ、薄膜パターンの形成効率を優れたものとすることができる。 Although the content rate of the quantum dot in a discharge liquid (dispersion liquid) is not specifically limited, It is preferable that it is 0.005-5.0 wt%, and it is more preferable that it is 0.05-1.0 wt%. When the content rate of the quantum dots is a value within the above range, the discharge stability (liquid dispersion) during discharge of the discharge liquid (dispersion) is particularly excellent, and the formation efficiency of the thin film pattern is excellent. be able to.
<被膜>
吐出液(分散液)中において、量子ドットの表面は、不活性な無機物の被覆層または有機配位子で構成された被膜で被覆されたものであるのが好ましい。すなわち、分散液に含まれる分散質が、量子ドットで構成されたコア領域と、不活性な無機物の被覆層または有機配位子で構成されたシェル領域とを有するものであるのが好ましい。これにより、吐出液(分散液)中における量子ドットの凝集を効果的に防止することができ、量子ドットの分散性を向上させることができるとともに、液滴吐出時における液切れが特に優れたものとなる。また、被覆層の存在により安定的に光吸収や発光特性が得られる。
また、量子ドットの表面が被膜で被覆されていると、後述するような分散剤を量子ドットの表面付近に確実に担持させることができる。これに対し、量子ドットが被膜で被覆されていないと、分散剤を量子ドットの表面に確実に付着させるのが困難となる。
<Coating>
In the discharge liquid (dispersion liquid), the surface of the quantum dots is preferably coated with an inactive inorganic coating layer or a film composed of an organic ligand. That is, the dispersoid contained in the dispersion preferably has a core region composed of quantum dots and a shell region composed of an inert inorganic coating layer or an organic ligand. This effectively prevents the aggregation of quantum dots in the discharge liquid (dispersion liquid), improves the dispersibility of the quantum dots, and is particularly excellent in liquid breakage during droplet discharge. It becomes. Moreover, light absorption and light emission characteristics can be stably obtained by the presence of the coating layer.
In addition, when the surface of the quantum dots is covered with a coating, a dispersant as described later can be reliably supported in the vicinity of the surface of the quantum dots. On the other hand, if the quantum dots are not covered with a coating, it is difficult to reliably attach the dispersant to the surface of the quantum dots.
被膜の厚さは、特に限定されないが、0.1〜50nmであるのが好ましく、0.5〜10nmであるのがより好ましい。一般に、量子ドットのサイズにより発光色が制御でき、膜の厚さが前記範囲内の値であると、被膜の厚みが量子ドット1個分から数個分の範囲内であり、薄膜パターン形成時における欠陥(抜け等)を防ぎつつ十分な発光量が得られる。 Although the thickness of a film is not specifically limited, It is preferable that it is 0.1-50 nm, and it is more preferable that it is 0.5-10 nm. In general, the emission color can be controlled by the size of the quantum dots, and when the film thickness is within the above range, the thickness of the coating is within the range of one quantum dot to several, and when forming a thin film pattern A sufficient amount of light emission can be obtained while preventing defects (such as omission).
<分散剤>
吐出液(分散液)中において、量子ドットの表面付近には、分散剤が付着しているのが好ましい。これにより、吐出液(分散液)中における量子ドットの分散性を特に優れたものとすることができるとともに、液滴吐出時における液切れが特に優れたものとなる。また、量子ドット(微粒子)の製造時において量子ドットの表面に分散剤を付着させることにより、形成される量子ドットの形状を真球度の高いものとし、また、量子ドットの粒度分布をシャープなものとすることができるため、例えば、吐出液(分散液)を画像表示装置の発光素子、表示素子の形成に適用した場合において、画像表示装置に表示される画像の画質を特に優れたものとすることができる。
<Dispersant>
In the discharge liquid (dispersion liquid), it is preferable that a dispersant adheres near the surface of the quantum dots. Thereby, the dispersibility of the quantum dots in the discharge liquid (dispersion liquid) can be made particularly excellent, and the liquid breakage at the time of droplet discharge becomes particularly excellent. In addition, when a quantum dot (fine particle) is produced, a dispersant is attached to the surface of the quantum dot, so that the shape of the formed quantum dot has a high sphericity and the particle size distribution of the quantum dot is sharp. For example, when the discharge liquid (dispersion) is applied to the formation of a light emitting element and a display element of an image display device, the image quality displayed on the image display device is particularly excellent. can do.
分散剤は、量子ドットの表面に直接付着したものであってもよいし、被膜を介して付着したもの(分散剤が直接付着するのは被膜で、量子ドットには接触していないもの)であってもよい。
分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類;トリ(n−ヘキシル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン、トリ(n−デシル)アミン等の第3級アミン類;トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物;ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類;ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物;ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類;ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類;ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類;チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物;パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸;アルコール類;ソルビタン脂肪酸エステル類;脂肪酸変性ポリエステル類;3級アミン変性ポリウレタン類;ポリエチレンイミン類等が挙げられるが、量子ドットが後述するような方法で調製されるものである場合、分散剤は、高温液相において微粒子に配位して安定化する物質であるのが好ましく、具体的には、トリアルキルホスフィン類、有機リン化合物、アミノアルカン類、第3級アミン類、有機窒素化合物、ジアルキルスルフィド類、ジアルキルスルホキシド類、有機硫黄化合物、高級脂肪酸、アルコール類が好ましい。このような分散剤を用いることにより、吐出液(分散液)中における量子ドットの分散性を特に優れたものとしたり、吐出液(分散液)の吐出安定性を特に優れたものとすることができたり、量子ドットの製造時において形成される量子ドットの形状をより真球度の高いものとし、量子ドットの粒度分布をよりシャープなものとすることができる。
The dispersant may be directly attached to the surface of the quantum dot, or may be attached via a coating (the dispersant is directly attached to the coating but not in contact with the quantum dot). There may be.
Examples of the dispersant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether; tripropyl phosphine, tributyl phosphine, trihexyl phosphine, trioctyl phosphine, and the like. Alkyl phosphines; polyoxyethylene alkylphenyl ethers such as polyoxyethylene n-octylphenyl ether and polyoxyethylene n-nonylphenyl ether; tri (n-hexyl) amine, tri (n-octyl) amine, tri (n Tertiary amines such as -decyl) amine; tripropylphosphine oxide, tributylphosphine oxide, trihexylphosphine oxide, trioctylphosphine oxide (T PO), organic phosphorus compounds such as tridecylphosphine oxide; polyethylene glycol diesters such as polyethylene glycol dilaurate and polyethylene glycol distearate; organic nitrogen compounds such as nitrogen-containing aromatic compounds such as pyridine, lutidine, collidine and quinolines; hexyl Aminoalkanes such as amine, octylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine; dialkyl sulfides such as dibutyl sulfide; dialkyl sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and dibutyl sulfoxide; sulfur containing thiophene Organic sulfur compounds such as aromatic compounds; higher fatty acids such as palmitic acid, stearic acid and oleic acid; alcohols; sorbitan fatty acid esters; Polyesters; tertiary amine-modified polyurethanes; polyethyleneimines, and the like. In the case where the quantum dots are prepared by the method described later, the dispersant is coordinated to fine particles in the high-temperature liquid phase. Preferably, it is a substance to be stabilized, specifically, trialkylphosphines, organic phosphorus compounds, aminoalkanes, tertiary amines, organic nitrogen compounds, dialkyl sulfides, dialkyl sulfoxides, organic sulfur compounds, Higher fatty acids and alcohols are preferred. By using such a dispersant, the dispersibility of the quantum dots in the discharge liquid (dispersion) is particularly excellent, and the discharge stability of the discharge liquid (dispersion) is particularly excellent. In addition, the shape of the quantum dots formed during the manufacture of the quantum dots can be made more highly spherical, and the particle size distribution of the quantum dots can be made sharper.
<分散媒>
上述したように、吐出液(分散液)中において、量子ドット(より好適には、被膜により被覆され、さらに被膜の表面付近に分散剤が付着した量子ドット)は、分散媒中に分散している。
通常、分散媒は、後述するような薄膜を製造する過程において、その大部分が除去されるものである。
<Dispersion medium>
As described above, in the discharge liquid (dispersion liquid), the quantum dots (more preferably, the quantum dots coated with a film and having a dispersant attached near the surface of the film) are dispersed in the dispersion medium. Yes.
Usually, most of the dispersion medium is removed in the process of manufacturing a thin film as described later.
分散媒としては、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステル、(5)炭素数が12以上の炭化水素が好ましい。分散媒として用いることのできる具体的な化合物としては、例えば、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、グルタル酸ジメチル、エチレングリコールジn−ブチレート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,6−ジアセトキシヘキサン、メチルプロピレントリグリコール、ブトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸シクロヘキシル、こはく酸ジエチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、こはく酸ジメチル、1−ブトキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−n−ブチルアセテート、ジアセチン、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ブチルグリコレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、テトラデカン、シクロヘキシルベンゼン、デカリン(デカヒドロナフタレン)、テトラリン、ブトキシエタノール等が挙げられ、これらから選択される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。中でも、分散媒としては、テトラデカン、シクロヘキシルベンゼン、デカリン、ブトキシエタノール、オクタン酸エチル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、および、1,3−ブチレングリコールジアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましい。分散媒がこのような材料で構成されたものであると、分散液としての粘度を低く抑えられ、ノズル孔から吐出液(分散液)を吐出する際に、微粒子としての量子ドットと分散媒との界面付近での分離がより好適に起こり、ノズル孔からの液切れを特に優れたものとすることができるとともに、液滴の飛行曲がりをより確実に防止することができ、液滴の受け面への付着位置精度を特に優れたものとすることができる。また、吐出液(分散液)中における、上記のような量子ドット(特に、上記のような被膜で被覆され、さらに分散剤が付着した量子ドット)の分散安定性を特に優れたものとすることができる。また、工業用途(産業用)に求められる長期安定吐出性を、特に優れたものとすることができる。 As the dispersion medium, for example, ester compounds, ether compounds, hydroxy ketones, carbonic acid diesters, cyclic amide compounds, and the like can be used. Among them, (1) polyhydric alcohols (for example, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, glycerin) Ethers (polyhydric alcohol ethers) as condensates of polyhydric alcohols or alkyl ethers of polyhydric alcohol ethers (eg methyl ether, ethyl ether, butyl ether, hexyl ether), esters (eg, formate, acetate) , Propionate, etc.), (2) esters of polyvalent carboxylic acids (eg, succinic acid, glutaric acid, etc.) (eg, methyl esters), (3) at least one hydroxyl group and at least one carboxyl group in the molecule Yes That ether compounds (hydroxy acid), esters and the like, (4) a polyhydric alcohol and a carbonic acid diester having a chemical structure such as obtained by reaction with phosgene, (5) is preferably 12 or more hydrocarbon carbon atoms. Specific compounds that can be used as the dispersion medium include, for example, 2- (2-methoxy-1-methylethoxy) -1-methylethyl acetate, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diacetate, diethylene glycol monoethyl ether. Acetate, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, bis (2-butoxyethyl) ether, dimethyl glutarate, ethylene glycol di-n-butylate, 1,3-butylene glycol diacetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, Tetraethylene glycol dimethyl ether, 1,6-diacetoxyhexane, methylpropylene triglycol, butoxypropanol, dipropylene glycol dimethyl ether, diethyleneglycol Dimethyl ether, ethyl 3-ethoxypropionate, diethylene glycol ethyl methyl ether, 3-methoxybutyl acetate, diethylene glycol diethyl ether, ethyl octoate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, cyclohexyl acetate, diethyl succinate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol di Acetate, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, dimethyl succinate, 1-butoxy-2-propanol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-n-butyl acetate, Diacetin, dipropylene glycol n-propyl ether, polyethylene glycol Examples include methyl ether, butyl glycolate, ethylene glycol monohexyl ether, dipropylene glycol n-butyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, tetradecane, cyclohexylbenzene, decalin (decahydronaphthalene), tetralin, butoxyethanol, etc. One or two or more selected from can be used in combination. Among these, as the dispersion medium, tetradecane, cyclohexylbenzene, decalin, butoxyethanol, ethyl octoate, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, bis (2-butoxyethyl) ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and It is preferable that 1 type or 2 types or more selected from the group which consists of 1, 3- butylene glycol diacetates are included. When the dispersion medium is composed of such a material, the viscosity of the dispersion liquid can be kept low, and when discharging the discharge liquid (dispersion liquid) from the nozzle holes, the quantum dots and the dispersion medium as fine particles Separation in the vicinity of the interface of the liquid occurs more favorably, it is possible to make the liquid breakage from the nozzle hole particularly excellent, and it is possible to more reliably prevent the flying curve of the liquid droplet, and the liquid droplet receiving surface The adhesion position accuracy to can be made particularly excellent. In addition, the dispersion stability of the above-described quantum dots (particularly, quantum dots coated with the above-described coating and further attached with a dispersant) in the discharge liquid (dispersion) should be particularly excellent. Can do. Moreover, the long-term stable ejection required for industrial use (industrial use) can be made particularly excellent.
分散媒の大気圧(1気圧)下における沸点は、150〜280℃であるのが好ましく、170〜270℃であるのがより好ましく、180〜260℃であるのがさらに好ましい。分散媒の大気圧下における沸点が前記範囲内の値であると、吐出液(分散液)を吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、薄膜パターンの形成の効率を特に優れたものとすることができる。 The boiling point of the dispersion medium under atmospheric pressure (1 atm) is preferably 150 to 280 ° C, more preferably 170 to 270 ° C, and further preferably 180 to 260 ° C. When the boiling point of the dispersion medium under atmospheric pressure is within the above range, clogging or the like in the droplet discharge head that discharges the discharge liquid (dispersion liquid) can be more effectively prevented, thereby forming a thin film pattern. The efficiency can be made particularly excellent.
また、分散媒の25℃における蒸気圧は、0.1mmHg以下であるのが好ましく、0.05mmHg以下であるのがより好ましい。分散媒の蒸気圧が前記範囲内と値であると、吐出液(分散液)を吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、薄膜パターンの形成の効率を特に優れたものとすることができる。
吐出液(分散液)中における分散媒の含有率は、特に限定されないが、70〜98wt%であるのが好ましく、80〜95wt%であるのがより好ましい。分散媒の含有率が前記範囲内の値であると、吐出液(分散液)の吐出時における吐出安定性、液切れを特に優れたものとしつつ、薄膜パターンの形成効率を優れたものとすることができる。
Further, the vapor pressure at 25 ° C. of the dispersion medium is preferably 0.1 mmHg or less, and more preferably 0.05 mmHg or less. When the vapor pressure of the dispersion medium is within the above range, clogging or the like in the droplet discharge head that discharges the discharge liquid (dispersion liquid) can be more effectively prevented, and the efficiency of forming the thin film pattern can be improved. It can be made particularly excellent.
Although the content rate of the dispersion medium in a discharge liquid (dispersion liquid) is not specifically limited, It is preferable that it is 70-98 wt%, and it is more preferable that it is 80-95 wt%. When the content of the dispersion medium is a value within the above range, the discharge stability (liquid dispersion) during discharge of the discharge liquid (dispersion) is particularly excellent, and the formation efficiency of the thin film pattern is excellent. be able to.
<その他の成分>
吐出液(分散液)は、必要に応じて、種々の他の成分を含むものであってもよい。このような成分(他の添加剤)としては、例えば、各種架橋剤;各種重合開始剤;銅フタロシアニン誘導体等の青色顔料誘導体や黄色顔料誘導体等の分散助剤;ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の高分子化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;メタノール、エタノール、i−プロパノール、n−ブタノール、グリセリン等の吐出性能安定化剤;以下商品名で、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、新秋田化成(株)製)、メガファックF171、同F172、同F173、同F178K(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業(株)製)等の界面活性剤等が挙げられる。
<Other ingredients>
The discharge liquid (dispersion liquid) may contain various other components as necessary. Examples of such components (other additives) include various crosslinking agents; various polymerization initiators; dispersion aids such as blue pigment derivatives and yellow pigment derivatives such as copper phthalocyanine derivatives; fillers such as glass and alumina; Polymer compounds such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, N- (2-aminoethyl) -3-amino Propylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxy Chlohexyl) adhesion promoter such as ethyltrimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane; 2,2-thiobis Antioxidants such as (4-methyl-6-tert-butylphenol) and 2,6-di-tert-butylphenol; anti-aggregating agents such as sodium polyacrylate; methanol, ethanol, i-propanol, n-butanol, glycerin Discharge performance stabilizers such as Ftop EF301, EF303, EF352 (made by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Megafuck F171, F172, F173, F178K (above, large) Nippon Ink Chemical Co., Ltd.), Florard FC4 0, FC 431 (above, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.) and the like.
上記のような吐出液(分散液)の25℃における粘度(振動式粘度計を用いて測定される粘度)は、特に限定されないが、3〜15mPa・sであるのが好ましく、5〜10mPa・sであるのがより好ましい。吐出液(分散液)の粘度が前記範囲内の値であると、後述するような液滴吐出において、吐出される吐出液(分散液)の液適量のばらつきを特に小さいものとしつつ、液滴吐出ヘッドにおける目詰まりの発生等をより確実に防止することができる。なお、吐出液(分散液)の粘度の測定は、例えば、振動式粘度計を用いて行うことができ、特に、JIS Z8809に準拠して行うことができる。 The viscosity at 25 ° C. (viscosity measured using a vibration viscometer) of the above discharge liquid (dispersion) is not particularly limited, but is preferably 3 to 15 mPa · s, and preferably 5 to 10 mPa · s. More preferably, it is s. When the viscosity of the discharge liquid (dispersion) is within the above range, in the liquid drop discharge as will be described later, the dispersion of the appropriate amount of the discharged discharge liquid (dispersion) is made particularly small. The occurrence of clogging in the discharge head can be prevented more reliably. The viscosity of the discharge liquid (dispersion liquid) can be measured using, for example, a vibration viscometer, and can be particularly performed in accordance with JIS Z8809.
上記のような吐出液(分散液)は、例えば、以下のようにして調製することができる。
まず、量子ドットの前駆体(前駆物質)を用意する。
この前駆体を、上述したような分散剤と混合する。この際、必要に応じて、さらに、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、分散媒の好適な材料として例示したものや、化学反応において溶媒として利用されている材料を用いることができる。
The above discharge liquid (dispersion liquid) can be prepared as follows, for example.
First, a quantum dot precursor (precursor) is prepared.
This precursor is mixed with a dispersant as described above. At this time, if necessary, a solvent may be further used. As a solvent, what was illustrated as a suitable material of a dispersion medium and the material utilized as a solvent in a chemical reaction can be used.
前駆体と、分散剤とを含む液相中にて、前駆体を反応させることにより、量子ドットの構成材料で構成された微粒子を析出させる。この際、液相中には、分散剤が含まれているため、形成される微粒子は、液相中に分散した状態を保持することができ、また、析出する微粒子の形状も真球度が高いものとなる。前駆体の反応は、通常、加熱条件下で行う。
その後、さらに、反応を進行させ、微粒子を粒成長させ、微粒子が所望の大きさ(粒径)となった時点で、反応を終了させる。前駆体の反応は、例えば、反応系(反応液)を冷却することにより、終了させることができる。
その後、必要に応じて、希釈溶媒での希釈や、未反応の前駆体の除去等の処理を行う。
By reacting the precursor in a liquid phase containing the precursor and the dispersant, fine particles composed of the constituent material of the quantum dots are precipitated. At this time, since the liquid phase contains a dispersant, the formed fine particles can maintain a dispersed state in the liquid phase, and the shape of the precipitated fine particles has a sphericity. It will be expensive. The reaction of the precursor is usually performed under heating conditions.
Thereafter, the reaction is further advanced, the fine particles are grown, and the reaction is terminated when the fine particles have a desired size (particle diameter). The reaction of the precursor can be terminated, for example, by cooling the reaction system (reaction solution).
Thereafter, treatments such as dilution with a diluting solvent and removal of unreacted precursor are performed as necessary.
また、上記のような反応に用いた溶媒は、そのまま、吐出液(分散液)の分散媒として用いてもよいし、前記溶媒を、分散媒として例示した材料で置換してもよい。溶媒と分散媒との置換は、例えば、これらの沸点、蒸気圧の差を利用して行うことができる。より具体的には、目的とする量子ドットが形成された反応液を分散媒と混合し、その後、この混合液を加熱したり、減圧雰囲気下に置くことにより、溶媒を選択的に除去し、目的とする吐出液(分散液)を得ることができる。 Further, the solvent used in the reaction as described above may be used as it is as a dispersion medium of the discharge liquid (dispersion liquid), or the solvent may be replaced with the material exemplified as the dispersion medium. The substitution of the solvent and the dispersion medium can be performed using, for example, the difference between the boiling points and the vapor pressure. More specifically, the reaction liquid in which the target quantum dots are formed is mixed with a dispersion medium, and then the solvent is selectively removed by heating or placing the liquid mixture in a reduced-pressure atmosphere, A target discharge liquid (dispersion) can be obtained.
《吐出液セット》
次に、上述したような吐出液を、複数種備える吐出液セット(分散液セット)について説明する。吐出液セットを構成する各吐出液(分散液)に含まれる量子ドットは、互いに異なる粒径を有するものである。より具体的には、吐出液セットとしては、例えば、所定の粒径の第1の量子ドットを含む第1の吐出液(第1の分散液)と、第1の量子ドットよりも大きい粒径の第2の量子ドットを含む第2の吐出液(第2の分散液)と、第1の量子ドットよりも大きく、第2の量子ドットよりも小さい粒径の第3の量子ドットを含む第3の吐出液(第3の分散液)とを備えるものとすることができる。このような場合、例えば、第1の量子ドットは、電圧の印加(電子と正孔との結合)や紫外線の照射等により青色に発光するものであり、第2の量子ドットは、電圧の印加(電子と正孔との結合)や紫外線の照射等により赤色に発光するものであり、第3の量子ドットは、電圧の印加(電子と正孔との結合)や紫外線の照射等により緑色に発光するものである。
<Discharge liquid set>
Next, a discharge liquid set (dispersion liquid set) including a plurality of discharge liquids as described above will be described. Quantum dots included in each discharge liquid (dispersion liquid) constituting the discharge liquid set have different particle sizes. More specifically, as the discharge liquid set, for example, a first discharge liquid (first dispersion liquid) including a first quantum dot having a predetermined particle diameter and a particle diameter larger than that of the first quantum dot. A second discharge liquid (second dispersion liquid) containing the second quantum dots and a third quantum dot having a particle diameter larger than the first quantum dots and smaller than the second quantum dots. 3 discharge liquids (third dispersion liquid). In such a case, for example, the first quantum dot emits blue light by application of voltage (bonding of electrons and holes) or irradiation of ultraviolet rays, and the second quantum dot applies voltage. It emits red light when irradiated with (electrons and holes) or ultraviolet light. The third quantum dot turns green when voltage is applied (bonding between electrons and holes) or ultraviolet light is irradiated. It emits light.
このような吐出液セットを用いることにより、色再現域が特に広く、高輝度な画像を表示することができる画像表示装置等に好適に適用することができる。
なお、吐出液セットを構成する各吐出液(分散液)は、量子ドットの粒径以外の条件は、互いに、同一であってもよいし、異なるものであってもよい。より具体的には、吐出液セットを構成する各吐出液(分散液)は、量子ドットの含有率や、分散媒の含有率、組成等が同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
By using such a discharge liquid set, the present invention can be suitably applied to an image display device that can display a high-luminance image with a particularly wide color reproduction range.
In addition, each discharge liquid (dispersion liquid) which comprises a discharge liquid set may mutually be the same as conditions other than the particle size of a quantum dot, and may differ. More specifically, each discharge liquid (dispersion liquid) constituting the discharge liquid set may have the same or different quantum dot content, dispersion medium content, composition, and the like. Also good.
《薄膜パターン形成方法》
次に、上述したような吐出液(吐出液セット)を用いた薄膜パターン形成方法について説明する。
本発明の薄膜パターン形成方法は、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法により、上記のような吐出液(分散液)を吐出し、受け面に所定パターンで付着させる工程(吐出工程)と、受け面に付着した吐出液(分散液)から分散媒の少なくとも一部を除去する工程(分散媒除去工程)とを有する。
<< Thin film pattern forming method >>
Next, a thin film pattern forming method using the above-described discharge liquid (discharge liquid set) will be described.
The thin film pattern forming method of the present invention is a step of discharging a discharge liquid (dispersion liquid) as described above by a droplet discharge method in which droplets are intermittently discharged from a nozzle hole, and depositing it on a receiving surface in a predetermined pattern ( And a step of removing at least a part of the dispersion medium from the discharge liquid (dispersion) adhering to the receiving surface (dispersion medium removal step).
<吐出工程>
液滴吐出法としては、ノズル孔から吐出液(分散液)の液滴を間欠的に吐出することができる方法であれば、特に限定されないが、例えば、「圧電パルスによりヘッド部のノズル孔から分散液を間欠的に吐出する方法(いわゆる「インクジェット法」)」や、「気体の体積変化によりヘッド部のノズル孔から分散液を間欠的に吐出する方法(いわゆる「バブルジェット法(「バブルジェット」は登録商標)」)」等が挙げられる。中でも、液滴吐出法としては、インクジェット法が好ましい。液滴吐出法としてインクジェット法を用いることにより、液滴吐出時におけるノズル孔からの吐出液(分散液)の液切れを特に優れたものとすることができるとともに、飛行曲がりの発生をより確実に防止することができる。その結果、受け面への分散液の付着量、付着位置の制御をより精確に行うことができる。
<Discharge process>
The droplet discharge method is not particularly limited as long as it is a method capable of intermittently discharging droplets of the discharge liquid (dispersion liquid) from the nozzle holes. A method of intermittently discharging the dispersion (so-called “inkjet method”) or a method of intermittently discharging the dispersion from the nozzle hole of the head portion due to a change in gas volume (so-called “bubble jet method (“ bubble jet method ” "Is a registered trademark)") "and the like. Among these, the inkjet method is preferable as the droplet discharge method. By using the ink jet method as a droplet discharge method, it is possible to make the discharge liquid (dispersion) from the nozzle hole particularly excellent when the droplet is discharged, and to ensure the occurrence of flight bending more reliably. Can be prevented. As a result, it is possible to more accurately control the amount and position of the dispersion attached to the receiving surface.
吐出液(分散液)の液滴吐出は、シリコン材料で構成された液滴吐出ヘッドを用いて行うのが好ましい。これにより、量子ドットのヘッド内部への付着を低く抑えることが可能である。
本工程においては、吐出液(分散液)を、形成すべき薄膜に対応するパターンで吐出するが、複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出するのが好ましい。
The droplet discharge of the discharge liquid (dispersion) is preferably performed using a droplet discharge head made of a silicon material. Thereby, it is possible to suppress adhesion of the quantum dots to the inside of the head.
In this step, the discharge liquid (dispersion liquid) is discharged in a pattern corresponding to the thin film to be formed, but it is preferable to discharge the liquid so that a plurality of minute units are arranged in a matrix.
このように、液滴吐出法により、液体を、複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出する場合、一般には、複数個の微小単位が結合し、比較的大きな液溜りを形成してしまったり、吐出した液滴が、目的とする微小単位を形成すべき部位ではなく、隣接する微小単位を形成すべき部位に付着してしまう等の問題を生じやすく、目的のパターンを形成するのが困難であるが、量子ドットを含む分散液では、このような問題を生じにくい。すなわち、分散液を複数個の微小単位が行列状に配置するように吐出する方法に、本発明を適用した場合、本発明による効果がより顕著に発揮される。 As described above, when a liquid is discharged by a droplet discharge method so that a plurality of minute units are arranged in a matrix, generally, a plurality of minute units are combined to form a relatively large liquid reservoir. Or the discharged droplets are likely to adhere not to the portion where the target minute unit is to be formed, but to the portion where the adjacent minute unit is to be formed, thereby forming the desired pattern. However, such a problem is hardly caused in a dispersion liquid containing quantum dots. That is, when the present invention is applied to a method of discharging a dispersion liquid so that a plurality of minute units are arranged in a matrix, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.
<分散媒除去工程>
受け面に付着した吐出液(分散媒)から、分散媒の少なくとも一部を除去する方法は、特に限定されないが、例えば、吐出液(分散液)が付着したワークを加熱する方法、吐出液(分散液)が付着したワークを減圧雰囲気下に置く方法、これらを組み合わせた方法(例えば、第1の温度で、減圧雰囲気下に吐出液(分散液)が付着したワークを減圧雰囲気下に置いた後、雰囲気を大気圧に戻し、大気圧下で加熱する方法等)等が挙げられる。
<Dispersion medium removal process>
A method for removing at least a part of the dispersion medium from the discharge liquid (dispersion medium) attached to the receiving surface is not particularly limited. For example, a method of heating a work to which the discharge liquid (dispersion liquid) is attached, a discharge liquid ( A method in which the work with the dispersion liquid attached is placed in a reduced-pressure atmosphere, or a combination of these methods (for example, at a first temperature, the work with the discharge liquid (dispersion) attached in a reduced-pressure atmosphere is placed in a reduced-pressure atmosphere. Thereafter, the atmosphere is returned to atmospheric pressure and heated under atmospheric pressure, etc.).
本工程での処理温度(加熱温度)は、分散媒の組成等にもよるが、50〜300℃であるのが好ましく、100〜200℃であるのがより好ましい。
分散媒除去工程を行うことにより、目的とする薄膜パターンが得られる。すなわち、本発明では、上記のように液滴吐出を行うため、分散媒除去工程後に、形成された薄膜に対するパターニング等の後処理を行う必要がない。
The treatment temperature (heating temperature) in this step depends on the composition of the dispersion medium and the like, but is preferably 50 to 300 ° C, and more preferably 100 to 200 ° C.
By carrying out the dispersion medium removing step, a target thin film pattern can be obtained. That is, in the present invention, since the droplets are discharged as described above, it is not necessary to perform post-processing such as patterning on the formed thin film after the dispersion medium removing step.
《薄膜》
このような工程を経て、本発明の薄膜が得られる。このようにして得られる薄膜は、液滴の吐出パターンに対応する形状を有するものである。
本発明の薄膜は、その用途により異なるが、一般に、その厚さが、10〜700nmであるのが好ましく、20〜500nmであるのがより好ましい。
本発明の薄膜は、いかなる用途のものであってもよく、例えば、発光素子、画像表示装置を構成する発光層や、太陽電池、照明装置等に好適に適用することができる。
以下、本発明の薄膜、薄膜パターン形成方法を、発光素子、画像表示装置を構成する発光層に適用した場合の一例について、より詳細に説明する。
<Thin film>
Through such a process, the thin film of the present invention is obtained. The thin film thus obtained has a shape corresponding to the droplet discharge pattern.
The thickness of the thin film of the present invention varies depending on the application, but generally the thickness is preferably 10 to 700 nm, more preferably 20 to 500 nm.
The thin film of the present invention may be used for any purpose, and can be suitably applied to, for example, a light emitting element, a light emitting layer constituting an image display device, a solar cell, a lighting device, and the like.
Hereinafter, an example in which the thin film and thin film pattern forming method of the present invention is applied to a light emitting element and a light emitting layer constituting an image display device will be described in more detail.
《画像表示装置》
以下では、本発明の画像表示装置の一例として、アクティブマトリックス型表示装置について説明する。
図1は、本発明の画像表示装置としてのアクティブマトリックス型表示装置の一例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<Image display device>
Hereinafter, an active matrix display device will be described as an example of the image display device of the present invention.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an active matrix display device as an image display device of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図1に示すアクティブマトリックス型表示装置(以下、単に「表示装置」と言う。)10は、TFT回路基板(対向基板)20と、この基体20上に設けられた発光素子1と、TFT回路基板20に対向する上基板9とを有している。
TFT回路基板20は、基板21と、この基板21上に形成された回路部22とを有している。
An active matrix display device (hereinafter simply referred to as “display device”) 10 shown in FIG. 1 includes a TFT circuit substrate (counter substrate) 20, a light emitting element 1 provided on the
The
基板21は、表示装置10を構成する各部の支持体となるものであり、上基板9は、例えば、発光素子1を保護する保護膜等として機能するものである。
また、本実施形態の表示装置10は、上基板9(後述する陽極8)側から光を取り出す構成(トップエミッション型)であるため、上基板9は、実質的に透明(無色透明、着色透明、半透明)とされ、一方、基板21は、特に、透明性は要求されない。
このような基板21には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち比較的硬度の高いものが好適に用いられる。
The
In addition, since the
As such a
一方、上基板9には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち透明なものが選択され、例えば、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料等を主材料として構成される基板を用いることができる。
On the other hand, as the
基板21の平均厚さは、特に限定されないが、1〜30mm程度であるのが好ましく、5〜20mm程度であるのがより好ましい。一方、上基板9の平均厚さも、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。
回路部22は、基板21上に形成された下地保護層23と、下地保護層23上に形成された駆動用TFT(スイッチング素子)24と、第1層間絶縁層25と、第2層間絶縁層26とを有している。
Although the average thickness of the board |
The
駆動用TFT24は、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。
このような回路部22上に、各駆動用TFT24に対応して、それぞれ、発光素子1が設けられている。また、隣接する発光素子1同士は、第1隔壁部31および第2隔壁部32により構成される隔壁部(バンク)35により区画されている。
The driving TFT 24 includes a semiconductor layer 241, a gate insulating layer 242 formed on the semiconductor layer 241, a gate electrode 243 formed on the gate insulating layer 242, a source electrode 244, and a drain electrode 245. ing.
On such a
本実施形態では、各発光素子1の陰極3は、画素電極を構成し、各駆動用TFT24のドレイン電極245に配線27により電気的に接続されている。また、電子輸送層5と、発光層6と、正孔輸送層7とは、各発光素子1に対して個別に形成されており、陽極8は、共通電極とされている。
表示装置10は、単色表示でも、カラー表示でもよい。表示装置10が、互いに異なる粒子径の量子ドットを含む複数種の発光素子1を有するものとすることにより、カラー表示を実現することができる。特に、粒径が制御された量子ドットを用いることにより、各発光素子1を、確実に所望の色調を呈するものとすることができるため、所望の画質の画像を表示することができ、また、色再現域を広いものとすることができる。
In the present embodiment, the
The
以下、この発光素子1について詳述する。
図1に示すように、発光素子1は、陰極3と、陽極8とを有し、さらに、陰極3と陽極8との間に、陰極3側から順に、電子輸送層5と、発光層6と、正孔輸送層7とを有している。
陰極3は、電子輸送層5に電子を注入する電極である。
陰極3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。
特に、陰極3の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極3の構成材料として用いることにより、陰極3の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
Hereinafter, the light emitting element 1 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the light-emitting element 1 includes a
The
Examples of the constituent material of the
In particular, when an alloy is used as the constituent material of the
このような陰極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜10000nm程度であるのが好ましく、50〜500nm程度であるのがより好ましい。陰極3の厚さが前記下限値未満であると、陰極3の機能が十分に発揮されなくなる可能性があり、一方、陰極3の厚さが前記上限値を超えると、発光素子1の発光効率等の特性が低下するおそれがある。
また、陰極3の表面抵抗は低い程好ましく、具体的には、50Ω/□以下であるのが好ましく、20Ω/□以下であるのがより好ましい。表面抵抗の下限値は、特に限定されないが、通常0.1Ω/□程度であるのが好ましい。
Although the average thickness of such a
The surface resistance of the
一方、陽極8は、正孔輸送層7に正孔を注入する電極である。
この陽極8の構成材料(陽極材料)としては、表示装置10が陽極8側から光を取り出すトップエミッション構造であるため透光性を有する導電性材料が選択され、特に、仕事関数が大きく(陰極3の構成材料よりも仕事関数が大きく)、優れた導電性を有するものが好適に用いられる。
On the other hand, the
As the constituent material of the anode 8 (anode material), a conductive material having translucency is selected because the
このような陽極8の構成材料としては、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素含有インジウムティンオキサイド(FITO)、アンチモンティンオキサイド(ATO)、インジウムジンクオキサイド(IZO)、アルミニウムジンクオキサイド(AZO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、フッ素含有酸化スズ(FTO)、フッ素含有インジウムオキサイド(FIO)、インジウムオキサイド(IO)、等の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
Examples of the constituent material of the
陽極8の平均厚さは、特に限定されないが、10〜2000nm程度であるのが好ましく、50〜1000nm程度であるのがより好ましい。陽極8の厚さが前記下限値未満であると、陽極8としての機能が十分に発揮されなくなる可能性があり、一方、陽極8の厚さが前記上限値を超えると、陽極8の構成材料等によっては、光の透過率が低下して、トップエミッション型の構造を有する発光素子1として、実用に適さなくなるおそれがある。
The average thickness of the
また、陽極8の表面抵抗も低い程好ましく、具体的には、100Ω/□以下であるのが好ましく、50Ω/□以下であるのがより好ましい。表面抵抗の下限値は、特に限定されないが、通常0.1Ω/□程度であるのが好ましい。
このような陽極8は、その光(可視光領域)の透過率が好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上となっている。これにより、光を効率よく陽極8側から取り出すことができる。
Further, the surface resistance of the
Such an
電子輸送層5は、陰極3から注入された電子を、発光層6まで輸送する機能を有するものである。
電子輸送層5は、各種n型の無機半導体材料、各種n型の有機半導体材料で構成されたものとすることができるが、無機半導体材料を主材料として構成するのが好ましい。無機半導体材料は、化学的に安定であることから、電子輸送層5が無機半導体材料を主材料として構成されたものであることにより、発光素子1の耐久性をより向上させることができる。
The
The
無機半導体材料としては、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化スズ(SnO2)、ScVO4、YVO4、LaVO4、NdVO4、EuVO4、GdVO4、ScNbO4、ScTaO4、YNbO4、YTaO4、ScPO4、ScAsO4、ScSbO4、ScBiO4、YPO4、YSbO4、BVO4、AlVO4、GaVO4、InVO4、TlVO4、InNbO4、InTaO4のような金属酸化物、ZnS、CdSのような金属硫化物、CdSeのような金属セレン化物、TiC、SiCのような金属または半導体炭化物、BN、B4Nのような半導体窒化物等が挙げられ、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。 Examples of the inorganic semiconductor material include titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), ScVO 4 , YVO 4 , LaVO 4, NdVO 4, EuVO 4 , GdVO 4, ScNbO 4, ScTaO 4, YNbO 4, YTaO 4, ScPO 4, ScAsO 4, ScSbO 4, ScBiO 4, YPO 4, YSbO 4, BVO 4, AlVO 4, GaVO 4 , InVO 4 , TlVO 4 , InNbO 4 , InTaO 4 , metal oxides such as ZnS and CdS, metal selenides such as CdSe, metals or semiconductor carbides such as TiC and SiC, BN, semiconductor nitrides and the like, such as B 4 N, these It can be used in combination of at least Chino one or.
これらの中でも、無機半導体材料としては、金属酸化物、特に、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムのうちの少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。金属酸化物(特に、酸化チタンや酸化ジルコニウム)は、電子輸送能に特に優れることから好ましい。
なお、有機半導体材料としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン系化合物、フェナントレン系化合物、クリセン系化合物、ペリレン系化合物、アントラセン系化合物、ピレン系化合物、アクリジン系化合物、スチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエン系化合物、クマリン系化合物、キノリン系化合物、ビスチリル系化合物、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリン系化合物、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)のようなオキサジアゾール系化合物、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロン系化合物、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレン系化合物、8−ヒドロキシキノリン アルミニウム(Alq3)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体、フタロシアニン、銅フタロシアニン(CuPc)、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリノレート)アルミニウム(Alq3)のような低分子系のものや、オキサジアゾール系高分子、トリアゾール系高分子のような高分子系のものが挙げられる。
Among these, as the inorganic semiconductor material, a metal oxide, particularly, a material mainly containing at least one of titanium oxide and zirconium oxide is preferable. Metal oxides (especially titanium oxide and zirconium oxide) are preferred because they are particularly excellent in electron transport ability.
Examples of organic semiconductor materials include 1,3,5-tris [(3-phenyl-6-tri-fluoromethyl) quinoxalin-2-yl] benzene (TPQ1), 1,3,5-tris [{ Benzene compounds such as 3- (4-t-butylphenyl) -6-trisfluoromethyl} quinoxalin-2-yl] benzene (TPQ2), naphthalene compounds, phenanthrene compounds, chrysene compounds, perylene compounds, Anthracene compounds, pyrene compounds, acridine compounds, stilbene compounds, thiophene compounds such as BBOT, butadiene compounds, coumarin compounds, quinoline compounds, bistyryl compounds, pyrazine compounds such as distyrylpyrazine, Quinoxaline compounds, 2,5-diphenyl-para-benzoyl Such as benzoquinone compounds, naphthoquinone compounds, anthraquinone compounds, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD) Oxadiazole compounds, triazole compounds such as 3,4,5-triphenyl-1,2,4-triazole, oxazole compounds, anthrone compounds, 1,3,8-trinitro-fluorenone (TNF) Such as fluorenone compound, diphenoquinone compound such as MBDQ, stilbenequinone compound such as MBSQ, anthraquinodimethane compound, thiopyran dioxide compound, fluorenylidenemethane compound, diphenyldicyanoethylene compound, Florene compounds, 8-hydroxyquinoline aluminum Um (Alq 3), various metal complexes such as complexes that benzoxazole or benzothiazole as a ligand, phthalocyanine, copper phthalocyanine (CuPc), metal or phthalocyanine compound free metals such as iron phthalocyanine, tris (8 -Hydroxyquinolinolate) Low molecular weight materials such as aluminum (Alq 3 ), and high molecular weight materials such as oxadiazole polymers and triazole polymers.
このような電子輸送層5の平均厚さは、特に限定されないが、1〜50μmであるのが好ましく、5〜30μmであるのがより好ましい。これにより、電子輸送層5の機械的強度(膜強度)が低下するのを防止しつつ、発光素子1の薄型化を図ることができる。
なお、陰極3と電子輸送層5との間には、例えば、陰極3からの電子注入効率を向上させる電子注入層を設けるようにしてもよい。
また、電子注入層の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、8−ヒドロキシキノリン、オキサジアゾール、または、これらの誘導体(例えば、8−ヒドロキシキノリンを含む金属キレートオキシノイド化合物)等が挙げられ、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。
Although the average thickness of such an
In addition, you may make it provide the electron injection layer which improves the electron injection efficiency from the
Examples of the constituent material (electron injection material) of the electron injection layer include 8-hydroxyquinoline, oxadiazole, or derivatives thereof (for example, metal chelate oxinoid compounds containing 8-hydroxyquinoline). These can be used alone or in combination of two or more.
正孔輸送層7は、陽極8から注入された正孔を発光層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7の構成材料(正孔輸送材料)としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその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。
The
Examples of the constituent material (hole transport material) of the
また、前記化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等が挙げられる。
なお、正孔輸送材料としては、上述したような高分子材料や低分子材料のような有機系材料の他、例えば、MoO3、V2O5、TiO2、Cu(II)O、Cu(I)2O、NiO、CoOのような金属酸化物を用いることもできる。
Moreover, the said compound can also be used as a mixture with another compound. As an example, the polythiophene-containing mixture includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene / styrene sulfonic acid) (PEDOT / PSS).
As the hole transport material, in addition to organic materials such as the above-described polymer materials and low molecular materials, for example, MoO 3 , V 2 O 5 , TiO 2 , Cu (II) O, Cu ( I) Metal oxides such as 2 O, NiO and CoO can also be used.
このような正孔輸送層7の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜100μmであるのが好ましく、1〜30μmであるのがより好ましい。これにより、発光素子1が大型化(特に、厚膜化)するのを防止しつつ、十分な発光効率が得られる。
なお、陽極8と正孔輸送層7との間には、例えば、陽極8からの正孔注入効率を向上させる正孔注入層を設けるようにしてもよい。
Although the average thickness of such a
A hole injection layer that improves the efficiency of hole injection from the
この正孔注入層の構成材料(正孔注入材料)としては、例えば、銅フタロシアニンや、4,4’,4’’−トリス(N,N−フェニル−3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)等が挙げられる。
発光層6は、前述したような吐出液(分散液)を用いて形成されたものであり、主として量子ドットで構成されたものである。
As a constituent material (hole injection material) of this hole injection layer, for example, copper phthalocyanine, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-phenyl-3-methylphenylamino) triphenylamine ( m-MTDATA) and the like.
The
陰極3と陽極8との間に通電(電圧を印加)すると、陽極8から正孔輸送層7を介して正孔が発光層6に注入され、また、陰極3から電子輸送層5を介して電子が発光層6に注入され、この発光層6において正孔と電子とが再結合する。そして、発光層6ではエキシトン(励起子)が生成し、このエキシトンが基底状態に戻る際にエネルギーを放出(発光)する。このようにして放出されるエネルギーは、発光層6を構成する量子ドットの種類に依存する、特定の波長を有する光である。
When energization (voltage is applied) between the
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、50〜100nm程度であるのがより好ましい。
表示装置10を平面視した際の各発光層6の面積は、1000〜200000μm2であるのが好ましく、10000〜100000μm2であるのがより好ましい。
なお、上述したような表示装置10においては、電子輸送層5、正孔輸送層7のうち、一方または両方を省略してもよい。言い換えると、発光素子1は、電子輸送層5および/または正孔輸送層7を有していないものであってもよい。
上述したような表示装置10は、例えば、以下に述べるような製造方法(本発明の薄膜パターン形成方法を適用した方法)により製造することができる。
Although the average thickness of the
The area of each light-emitting
In the
The
《画像表示装置の製造方法(発光層の形成方法)》
図2は、図1に示すアクティブマトリックス型表示装置の製造方法を説明するための図(縦断面図)、図3は、発光層(薄膜)の形成に用いる液滴吐出装置を示す斜視図、図4は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出手段をステージ側から観察した図、図5は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドの底面を示す図、図6は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、(a)は断面斜視図、(b)は断面図である。
<< Method for Manufacturing Image Display Device (Method for Forming Light-Emitting Layer) >>
FIG. 2 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a manufacturing method of the active matrix display device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing a droplet discharge device used for forming a light emitting layer (thin film). 4 is a view of the droplet discharge means in the droplet discharge apparatus shown in FIG. 3 observed from the stage side, FIG. 5 is a view showing the bottom surface of the droplet discharge head in the droplet discharge apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a view showing a droplet discharge head in the droplet discharge apparatus shown in FIG. 3, wherein (a) is a sectional perspective view and (b) is a sectional view.
[1]まず、TFT回路基板20を用意する。
[1−A]まず、基板21を用意し、基板21上に、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約200〜500nmの酸化シリコンを主材料として構成される下地保護層23を形成する。
[1] First, the
[1-A] First, a
[1−B]次に、下地保護層23上に、駆動用TFT24を形成する。
[1−Ba]まず、基板21を約350℃に加熱した状態で、下地保護層23上に、例えばプラズマCVD法等により、平均厚さが約30〜70nmのアモルファスシリコンを主材料として構成される半導体膜を形成する。
[1−Bb]次いで、半導体膜に対して、レーザアニールまたは固相成長法等により結晶化処理を行い、アモルファスシリコンをポリシリコンに変化させる。
ここで、レーザアニール法では、例えば、エキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は、例えば200mJ/cm2程度に設定される。また、ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザー強度のピーク値の90%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。
[1-B] Next, the driving TFT 24 is formed on the base
[1-Ba] First, amorphous silicon having an average thickness of about 30 to 70 nm is mainly formed on the base
[1-Bb] Next, the semiconductor film is crystallized by laser annealing, solid phase growth, or the like to change the amorphous silicon into polysilicon.
Here, in the laser annealing method, for example, a line beam with a beam length of 400 mm is used with an excimer laser, and the output intensity is set to about 200 mJ / cm 2 , for example. As for the line beam, the line beam is scanned such that a portion corresponding to 90% of the peak value of the laser intensity in the short dimension direction overlaps each region.
[1−Bc]次いで、半導体膜をパターニングして島状とし、各島状の半導体膜241を覆うように、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約60〜150nmの酸化シリコンまたは窒化シリコン等を主材料として構成されるゲート絶縁層242を形成する。
[1−Bd]次いで、ゲート絶縁層242上に、例えば、スパッタ法等により、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を主材料として構成される導電膜を形成した後、パターニングし、ゲート電極243を形成する。
[1−Be]次いで、この状態で、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極243に対して自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域となる。
[1-Bc] Next, the semiconductor film is patterned to form islands, and for example, a plasma CVD method using TEOS (tetraethoxysilane) or oxygen gas as a source gas so as to cover each island-shaped semiconductor film 241. Thus, a gate insulating layer 242 composed mainly of silicon oxide or silicon nitride having an average thickness of about 60 to 150 nm is formed.
[1-Bd] Next, a conductive film composed mainly of a metal such as aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, or tungsten is formed on the gate insulating layer 242 by, for example, sputtering, and then patterned. A gate electrode 243 is formed.
[1-Be] Next, in this state, high concentration phosphorus ions are implanted to form source / drain regions in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 243. Note that a portion where no impurity is introduced becomes a channel region.
[1−C]次に、駆動用TFT24に電気的に接続されるソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−Ca]まず、ゲート電極243を覆うように、第1層間絶縁層25を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Cb]次いで、コンタクトホール内にソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1-C] Next, the source electrode 244 and the drain electrode 245 electrically connected to the driving TFT 24 are formed.
[1-Ca] First, the first
[1-Cb] Next, the source electrode 244 and the drain electrode 245 are formed in the contact hole.
[1−D]次に、ドレイン電極245と陽極8とを電気的に接続する配線(中継電極)27を形成する。
[1−Da]まず、第1層間絶縁層25上に、第2層間絶縁層26を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Db]次いで、コンタクトホール内に配線27を形成する。
以上のようにして、TFT回路基板20が得られる。
[1-D] Next, a wiring (relay electrode) 27 that electrically connects the drain electrode 245 and the
[1-Da] First, the second
[1-Db] Next, a
As described above, the
[2]次に、TFT回路基板20上に発光素子1を形成する
[2−A]まず、図2(a)に示すように、TFT回路基板20が備える第2層間絶縁層26上に、配線27に接触するように、陰極(画素電極)3を形成する。
この陰極3は、第2層間絶縁層26上に、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような気相成膜法等により、目的とする陰極3の構成材料からなる導電膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
[2] Next, the light emitting element 1 is formed on the
The
[2−B]次に、図2(b)に示すように、第2層間絶縁層26上に、各陰極3を区画するように、隔壁部(バンク)35を形成する。
隔壁部35は、第2層間絶縁膜26上に第1隔壁部31を形成した後、この第1隔壁部31上に、第2隔壁部32を形成することにより得ることができる。
なお、第1隔壁部31は、陰極3および第2層間絶縁膜26を覆うように絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。
また、第2隔壁部32は、陰極3および第1隔壁部31を覆うように絶縁膜を形成した後、第1隔壁部31を得たのと同様にして形成することができる。
[2-B] Next, as shown in FIG. 2B, partition walls (banks) 35 are formed on the second
The
The
Further, the second
ここで、第1隔壁部31および第2隔壁部32の構成材料は、耐熱性、撥液性、溶剤耐性、下地層との密着性等を考慮して選択される。
具体的には、第1隔壁部31の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂のような有機材料や、SiO2のような無機材料が挙げられる。
また、第2隔壁部32の構成材料としては、第1の隔壁部31で挙げたものの他、例えば、フッ素系樹脂等を用いることができる。フッ素系樹脂を用いることにより、第2隔壁部32の耐吸湿性の向上を図ることができる。
Here, the constituent materials of the first
Specifically, examples of the constituent material of the
Moreover, as a constituent material of the
また、隔壁部35の開口の形状は、例えば、円形、楕円形、四角形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
なお、隔壁部35の開口の形状を多角形とする場合には、角部は丸みを帯びているのが好ましい。これにより、電子輸送層5、発光層6、正孔輸送層7を形成する際に、電子輸送層5形成用の液状材料、前述した吐出液(分散液)、正孔輸送層7形成用の液状材料を、隔壁部35の内側の空間の隅々にまで確実に供給することができる。
Further, the shape of the opening of the
In addition, when making the shape of opening of the
[2−C]次に、図2(c)に示すように、各陰極3上に、すなわち、各陰極3を覆うように、それぞれ、電子輸送層5、発光層6および正孔輸送層7をこの順で積層するように形成する(第2の工程)。
以下、電子輸送層5、発光層6および正孔輸送層7の形成方法について説明する。
[2−Ca]まず、各陰極3上に、それぞれ、電子輸送層5を形成する。
この電子輸送層5は、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、バブルジェット法等の液滴吐出法等を用いた液相プロセスにより形成することができるが、中でも、液滴吐出法が好ましく、インクジェット法がより好ましい。このような方法を用いることにより、電子輸送層5の薄膜化、画素サイズの微小化を図ることができる。また、電子輸送層形成用の液状材料を、隔壁部35の内側に選択的に供給することができるため、液状材料のムダを省くことができる。なお、液滴吐出法により電子輸送層5を形成する場合、液滴の吐出方法は、後述する発光層6の形成方法で、詳述するのと同様な方法を採用するのが好ましい。
[2-C] Next, as shown in FIG. 2C, the
Hereinafter, the formation method of the
[2-Ca] First, the
The
電子輸送層5の形成を液相プロセスにて行う場合、陰極3上に電子輸送層形成用の液状材料を付与した後、付与された電子輸送層形成用の液状材料に含まれる溶媒または分散媒を除去(脱溶媒または脱分散媒)する。
この脱溶媒または脱分散媒は、減圧雰囲気に放置する方法、熱処理による方法、窒素ガスのような不活性ガスのフローによる方法、これらを組み合わせた方法等が挙げられる。
When the
Examples of the solvent removal or dispersion medium include a method of leaving in a reduced pressure atmosphere, a method by heat treatment, a method by a flow of an inert gas such as nitrogen gas, and a method combining these.
用いる液状材料は、前述したような電子輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散することにより調製される。
また、液状材料の調製に用いる溶媒または分散媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の各種無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
なお、陰極3上に供給された液状材料は、流動性が高く(粘性が低く)、水平方向(面方向)に広がろうとするが、陰極3が隔壁部35により囲まれているため、所定の領域以外に広がることが阻止され、電子輸送層5(発光素子1)の輪郭形状が正確に規定される。
The liquid material to be used is prepared by dissolving or dispersing the electron transport material as described above in a solvent or a dispersion medium.
Examples of the solvent or dispersion medium used for preparing the liquid material include various inorganic solvents such as nitric acid, sulfuric acid, ammonia, hydrogen peroxide, water, carbon disulfide, carbon tetrachloride, ethylene carbonate, and methyl ethyl ketone (MEK). , Acetone solvents, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl isopropyl ketone (MIPK), ketone solvents such as cyclohexanone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, diethylene glycol (DEG), glycerin, diethyl ether , Diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (di) Rim), ether solvents such as diethylene glycol ethyl ether (carbitol), cellosolve solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane, toluene, xylene, Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, aromatic heterocyclic solvents such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA Amide solvents such as dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate and ethyl formate, sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane. , Acetonitrile, propionitrile, nitrile solvents, formic acid such as acrylonitrile, acetic acid, trichloroacetic acid, various organic solvents such as an organic acid solvents such as trifluoroacetic acid, or mixed solvents containing them.
The liquid material supplied onto the
[2−Cb]次に、各電子輸送層5(受け面)上に、それぞれ、発光層6を形成する。
この発光層6は、前述した吐出液(分散液)を用いた液滴吐出法(ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法)により形成する。このような方法を用いることにより、発光層6の薄膜化、画素サイズの微小化を図ることができる。また、吐出液(分散液)を、隔壁部35の内側に選択的に供給することができるため、吐出液(分散液)のムダを省くことができる。
[2-Cb] Next, the
The
以下、液滴吐出法による吐出液(分散液)の付与方法について、より詳細に説明する。
吐出液(分散液)の吐出(吐出工程)は、図3〜図6に示すような液滴吐出装置を用いて行う。
図3に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、吐出液(分散液)2を保持するタンク101と、タンク101内の吐出液(分散液)2を送液するチューブ(送液チューブ)110と、チューブ110を介してタンク101から吐出液(分散液)2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)114をキャリッジ105に搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、隔壁部35、陰極3、電子輸送層5が形成されたTFT回路基板20(以下、単に「TFT回路基板20」とも言う。)を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッド114とは、チューブ(送液チューブ)110で連結されており、チューブ(送液チューブ)110を介して、タンク101から複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれに吐出液(分散液)2が圧縮空気によって供給される。そして、チューブ(送液チューブ)110と液滴吐出手段103(液滴吐出ヘッド114)とは、図示しない接続部材で接続されている。チューブ(送液チューブ)110と液滴吐出手段103(液滴吐出ヘッド114)との接続部には、送液に伴う振動のエネルギーが加わりやすく、また、搬送される吐出液(分散液)2中に、空気等が混入する可能性の高い箇所である。このため、接続部材の構成材料としては、伸縮性に富み、ガス透過率が低く、防振特性、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐候性等に優れるという特徴を有するブチルゴムが、一般に用いられている。接続部材を構成する材料として用いられるブチルゴムとしては、例えば、ブチル065,268,269,365(EXXON MOBILE社)、101−3,301,402(LANXESS社)、JSRブチル(JSR社)等が挙げられる。
Hereinafter, a method for applying the discharge liquid (dispersion liquid) by the droplet discharge method will be described in more detail.
The discharge (discharge process) of the discharge liquid (dispersion liquid) is performed using a droplet discharge apparatus as shown in FIGS.
As shown in FIG. 3, a
第1位置制御装置104は、制御手段112からの信号に応じて、液滴吐出手段103をX軸方向、およびX軸方向に直交するZ軸方向に沿って移動させる。さらに、第1位置制御装置104は、Z軸に平行な軸の回りで液滴吐出手段103を回転させる機能も有する。本実施形態では、Z軸方向は、鉛直方向(つまり重力加速度の方向)に平行な方向である。第2位置制御装置108は、制御手段112からの信号に応じて、X軸方向およびZ軸方向の双方に直交するY軸方向に沿ってステージ106を移動させる。さらに、第2位置制御装置108は、Z軸に平行な軸の回りでステージ106を回転させる機能も有する。
The first
ステージ106は、X軸方向とY軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ106は、吐出液(分散液)2を付与すべきTFT回路基板20をその平面上に固定、または保持できるように構成されている。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッド114の相対位置が変わる(ステージ106に保持されたTFT回路基板20と、液液滴吐出手段103とが相対的に移動する)。
The
As described above, the droplet discharge means 103 is moved in the X-axis direction by the first
制御手段112は、吐出液(分散液)2を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。
図4に示すように、液滴吐出手段103は、それぞれほぼ同じ構造を有する複数の液滴吐出ヘッド114と、これらの液滴吐出ヘッド114を保持するキャリッジ105とを有している。本実施形態では、液滴吐出手段103に保持される液滴吐出ヘッド114の数は8個である。それぞれの液滴吐出ヘッド114は、後述する複数のノズル118が設けられた底面を有している。それぞれの液滴吐出ヘッド114のこの底面の形状は、2つの長辺と2つの短辺とを有する多角形である。液滴吐出手段103に保持された液滴吐出ヘッド114の底面はステージ106側を向いており、さらに、液滴吐出ヘッド114の長辺方向と短辺方向とは、それぞれX軸方向とY軸方向とに平行である。
The control means 112 is configured to receive discharge data representing a relative position at which the discharge liquid (dispersion) 2 is to be discharged from the external information processing apparatus.
As shown in FIG. 4, the droplet discharge means 103 has a plurality of droplet discharge heads 114 each having substantially the same structure, and a
図5に示すように、液滴吐出ヘッド114は、X軸方向に並んだ複数のノズル(ノズル孔)118を有する。これら複数のノズル118は、液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXPが所定の値となるように配置されている。ノズルピッチHXPの具体的な値は、特に限定されないが、例えば、50〜90μmとすることができる。ここで、「液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXP」は、液滴吐出ヘッド114におけるノズル118のすべてをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像間のピッチに相当する。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態では、液滴吐出ヘッド114における複数のノズル118は、ともにX軸方向に延びるノズル列116Aと、ノズル列116Bとをなす。ノズル列116Aと、ノズル列116Bとは、間隔を空けて並行に配置されている。そして、本実施形態においては、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれにおいて、90個のノズル118が一定間隔LNPでX軸方向に一列に並んでいる。LNPの具体的な値は、特に限定されないが、100〜180μmとすることができる。
In the present embodiment, the plurality of
ノズル列116Bの位置は、ノズル列116Aの位置に対して、ノズルピッチLNPの半分の長さだけX軸方向の正の方向(図5の右方向)にずれている。このため、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズルピッチHXPは、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズルピッチLNPの半分の長さである。
したがって、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズル線密度は、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズル線密度の2倍である。なお、本明細書において「X軸方向のノズル線密度」とは、複数のノズルをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像の単位長さ当たりの数に相当する。もちろん、液滴吐出ヘッド114が含むノズル列の数は、2つだけに限定されない。液滴吐出ヘッド114はM個のノズル列を含んでもよい。ここで、Mは1以上の自然数である。この場合には、M個のノズル列のそれぞれにおいて複数のノズル118は、ノズルピッチHXPのM倍の長さのピッチで並ぶ。さらに、Mが2以上の自然数の場合には、M個のノズル列のうちの一つに対して、他の(M−1)個のノズル列は、ノズルピッチHXPのi倍の長さだけ重複無くX軸方向にずれている。ここで、iは1から(M−1)までの自然数である。
The position of the
Accordingly, the nozzle line density in the X-axis direction of the
さて、本実施形態では、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれが90個のノズル118からなるため、1つの液滴吐出ヘッド114は180個のノズル118を有する。ただし、ノズル列116Aの両端のそれぞれ5ノズルは「休止ノズル」として設定されている。同様に、ノズル列116Bの両端のそれぞれ5ノズルも「休止ノズル」として設定されている。そして、これら20個の「休止ノズル」からは吐出液(分散液)2が吐出されない。このため、液滴吐出ヘッド114における180個のノズル118のうち、160個のノズル118が吐出液(分散液)2を吐出するノズルとして機能する。
In the present embodiment, each of the nozzle row 116 </ b> A and the nozzle row 116 </ b> B includes 90
図4に示すように、液滴吐出手段103においては、複数個の上記液滴吐出ヘッド114がX軸方向に沿って2列に配置されている。一方の列の液滴吐出ヘッド114と他方の列の液滴吐出ヘッド114とは、休止ノズル分を考慮して、Y軸方向から見て一部重なるように配置されている。これにより、液滴吐出手段103においては、TFT回路基板20のX軸方向の寸法分の長さに渡り、吐出液(分散液)2を吐出するノズル118が前記ノズルピッチHXPでX軸方向に連続するように構成されている。
As shown in FIG. 4, in the droplet discharge means 103, a plurality of the droplet discharge heads 114 are arranged in two rows along the X-axis direction. The droplet ejection heads 114 in one row and the droplet ejection heads 114 in the other row are arranged so as to partially overlap when viewed from the Y-axis direction in consideration of the rest nozzles. Thereby, in the droplet discharge means 103, the
本実施形態の液滴吐出手段103では、TFT回路基板20のX軸方向の寸法分の長さ全体をカバーするように液滴吐出ヘッド114を配置しているが、本発明における液滴吐出手段は、TFT回路基板20のX軸方向の寸法分の長さの一部をカバーするようなものでもよい。
ノズル(ノズル孔)118の孔径は、5〜100μmであるのが好ましく、10〜50μmであるのがより好ましい。
In the droplet discharge means 103 of this embodiment, the
The hole diameter of the nozzle (nozzle hole) 118 is preferably 5 to 100 μm, and more preferably 10 to 50 μm.
図6(a)および(b)に示すように、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、インクジェットヘッドである。より具体的には、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、振動板126と、ノズルプレート128とを備えている。振動板126と、ノズルプレート128との間には、タンク101から孔131を介して供給される吐出液(分散液)2が常に充填される液たまり129が位置している。
As shown in FIGS. 6A and 6B, each
また、振動板126と、ノズルプレート128との間には、複数の隔壁122が位置している。そして、振動板126と、ノズルプレート128と、1対の隔壁122とによって囲まれた部分がキャビティ120である。キャビティ120はノズル(ノズル孔)118に対応して設けられているため、キャビティ120の数とノズル118の数とは同じである。キャビティ120には、1対の隔壁122間に位置する供給口130を介して、液たまり129から吐出液(分散液)2が供給される。
In addition, a plurality of
振動板126上には、それぞれのキャビティ120に対応して、振動子124が位置する。振動子124は、ピエゾ素子124Cと、ピエゾ素子124Cを挟む1対の電極124A、124Bとを含む。この1対の電極124A、124Bとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル118から吐出液(分散液)2が吐出される。なお、ノズル118からZ軸方向に吐出液(分散液)2が吐出されるように、ノズル118の形状が調整されている。
On the
液滴吐出ヘッド114(特に、ノズルプレート128の近傍)においては、一般に、吐出液供給部(分散液供給部)とヘッド駆動部分とは、弾性材料としての接続材料で構成されている。吐出液(分散液)供給部とヘッド駆動部分との接続が不十分であると、吐出液(分散液)の液漏れが生じたり、キャビティ120内の吐出液(分散液)2に適正な圧力が加わらなくなったり、外部からキャビティ120内にガスが混入してしまうなどの問題が発生する可能性がある。このような問題の発生を防止するために、接続材料としては、通常、フロロシリコーンゴムが用いられる。このようなフロロシリコーンゴムとしては、例えば、Silastic LS(ダウコーニング社)、FE251-U,261-U,271-U,273-U,281-U(信越シリコーン社)、Fluorsilicone 614002(ERIKS社)等が挙げられる。
In the droplet discharge head 114 (particularly in the vicinity of the nozzle plate 128), generally, the discharge liquid supply section (dispersion liquid supply section) and the head drive section are made of a connecting material as an elastic material. If the connection between the discharge liquid (dispersion) supply part and the head drive part is insufficient, liquid leakage of the discharge liquid (dispersion liquid) may occur, or the pressure appropriate to the discharge liquid (dispersion liquid) 2 in the
制御手段112(図3参照)は、複数の振動子124のそれぞれに互いに独立に信号を与えるように構成されていてもよい。つまり、ノズル118から吐出される吐出液(分散液)2の体積が、制御手段112からの信号に応じてノズル118毎に制御されてもよい。また、制御手段112は、塗布走査の間に吐出動作を行うノズル118と、吐出動作を行わないノズル118とを設定することでもできる。
The control means 112 (see FIG. 3) may be configured to give a signal to each of the plurality of
本明細書では、1つのノズル118と、ノズル118に対応するキャビティ120と、キャビティ120に対応する振動子124とを含んだ部分を「吐出部127」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド114は、ノズル118の数と同じ数の吐出部127を有する。
上記のような液滴吐出装置100を用いて、表示装置10が有する複数色の発光素子1の発光層6に対応する吐出液(分散液)2を、電子輸送層5上(隔壁部35で囲まれた領域(セル)内)に付与する。上記のような装置を用いることにより、電子輸送層5上(隔壁部35で囲まれた領域(セル)内)に、効率よくかつ選択的に吐出液(分散液)2を付与することができる。なお、図示の構成では、液滴吐出装置100は、吐出液(分散液)2を保持するタンク101、チューブ110等を1色分しか有していないが、これらの部材を、表示装置10が有する複数色の発光素子1の発光層6に対応する複数種の吐出液(分散液)分有するものであってもよい。また、表示装置10の製造においては、複数色の吐出液(分散液)2に対応する複数の液滴吐出装置100を用いてもよい。
In this specification, a portion including one
Using the
本工程においてノズル118から吐出される吐出液2の温度は、20〜40℃であるのが好ましく、25〜30℃であるのがより好ましい。
また、本工程においてノズル118から吐出される吐出液2の液滴量(1滴あたりの体積)は、1〜100pLであるのが好ましく、5〜20pLであるのがより好ましい。
なお、本発明では、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として、ピエゾ素子の代わりに静電アクチュエータを用いるものでもよい。また、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して吐出液(分散液)を吐出する構成(バブルジェット法)であってもよい。
In this step, the temperature of the
In addition, the droplet amount (volume per droplet) of the
In the present invention, the
電子輸送層5上(受け面)に吐出液(分散液)2を付与した後、付与された吐出液(分散液)2に含まれる分散媒の少なくとも一部を除去(脱分散媒)する(分散媒除去工程)。
この脱分散媒の方法は、特に限定されないが、例えば、吐出液(分散液)2が付着したTFT回路基板20を加熱する方法、吐出液(分散液)2が付着したTFT回路基板20を減圧雰囲気下に置く方法、これらを組み合わせた方法(例えば、第1の温度で、減圧雰囲気下に吐出液(分散液)2が付着したTFT回路基板20を減圧雰囲気下に置いた後、雰囲気を大気圧に戻し、大気圧下で加熱する方法等)等が挙げられる。
After applying the discharge liquid (dispersion liquid) 2 on the electron transport layer 5 (receiving surface), at least a part of the dispersion medium contained in the applied discharge liquid (dispersion liquid) 2 is removed (dedispersion medium) ( Dispersion medium removal step).
The method of the dedispersing medium is not particularly limited. For example, a method of heating the
本工程での処理温度(加熱温度)は、60〜280℃であるのが好ましく、110〜190℃であるのがより好ましい。
上記のように、本発明では、ノズル孔から間欠的に液滴を吐出する液滴吐出法により、量子ドットを含む分散液を所定パターンで吐出する点に特徴を有するものである。これにより、欠陥のない薄膜パターンを容易かつ確実に形成することができる。特に、発光素子においては、その厚さのばらつきが発光色(輝度等)に大きな影響を与えるため、均一な厚さの薄膜パターンを形成することが求められるが、本発明によれば、微細なパターン、特に、微細でかつ大面積に設けられたパターンであっても、精密に形成することができる。また、発光素子においては、均一な膜厚を有しておらず、例えば、いわゆる抜け等の欠陥が存在すると、電流や電圧の集中により発光素子の寿命が著しく低下するという問題が発生するが、本発明によれば、抜け等の欠陥も確実に防止することができる。上記のようなことから、本発明によれば、所望の色調の光を長期間にわたって安定的に発光することができる発光素子を提供すること、色再現域が広く、耐久性に優れる画像表示装置を提供することができる。
The treatment temperature (heating temperature) in this step is preferably 60 to 280 ° C, and more preferably 110 to 190 ° C.
As described above, the present invention is characterized in that the dispersion liquid containing quantum dots is ejected in a predetermined pattern by the droplet ejection method in which droplets are intermittently ejected from the nozzle holes. Thereby, a thin film pattern without a defect can be formed easily and reliably. In particular, in a light-emitting element, a variation in thickness greatly affects a light emission color (luminance, etc.), and thus it is required to form a thin film pattern having a uniform thickness. Even a pattern, particularly a pattern that is fine and has a large area, can be precisely formed. In addition, the light-emitting element does not have a uniform film thickness.For example, if there is a defect such as a so-called omission, there is a problem that the life of the light-emitting element is significantly reduced due to current and voltage concentration. According to the present invention, defects such as missing can be reliably prevented. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a light emitting element capable of stably emitting light of a desired color tone over a long period of time, an image display device having a wide color reproduction range and excellent durability. Can be provided.
また、本発明によれば、成膜時にマスク等を用いたり、成膜後に膜の一部を除去することなく、目的とするパターンを、直接形成することができるため、薄膜の生産性に優れている。また、薄膜パターンを形成すべきワーク(受け面)に対して、非接触で、パターンを形成することができるため、曲面状のワークに対しても、好適に薄膜パターンを形成することができる。また、ワーク(受け面)が凹凸を有する場合であっても、好適に薄膜パターンを形成することができる。また、複数種の液体(分散液)を用いた薄膜パターンの形成を好適に行うことができるため、カラー画像を表示に用いられる発光素子の形成に好適に適用することができる。また、薄膜パターンの形成に用いる液体(分散液)を、無駄なく利用することができる(成膜後にその一部を除去する必要がない)ため、高価な分散液を用いた場合であっても、薄膜パターンの生産コストの上昇を抑制することができる。また、分散媒除去工程における分散媒の除去速度の調整により、形成される膜の形状(厚さの分布)の制御が容易である。また、本発明においては、薄膜パターンを形成する際に、不純物が混入してしまうのを確実に防止することができる。 In addition, according to the present invention, since a desired pattern can be directly formed without using a mask or the like during film formation or removing a part of the film after film formation, the thin film has excellent productivity. ing. Further, since the pattern can be formed in a non-contact manner with respect to the workpiece (receiving surface) on which the thin film pattern is to be formed, the thin film pattern can be suitably formed even on a curved workpiece. Moreover, even if the workpiece (receiving surface) has irregularities, a thin film pattern can be suitably formed. In addition, since a thin film pattern can be suitably formed using a plurality of types of liquids (dispersions), it can be suitably applied to the formation of a light-emitting element used for displaying a color image. In addition, since the liquid (dispersion) used for forming the thin film pattern can be used without waste (there is no need to remove a part thereof after film formation), even when an expensive dispersion is used. In addition, an increase in the production cost of the thin film pattern can be suppressed. Further, the shape (thickness distribution) of the formed film can be easily controlled by adjusting the removal rate of the dispersion medium in the dispersion medium removal step. Moreover, in this invention, when forming a thin film pattern, it can prevent reliably that an impurity mixes.
また、本発明においては、分散媒除去工程において、受け面に付着させた分散液の頂部付近と底部(受け面との接触面)付近とで温度差を生じさせることにより、分散液中において、対流を生じさせることができる。これにより、形成される薄膜パターンの厚さの制御をより好適に行うことができる。また、本発明においては、例えば、所定量の前記分散液の液滴を受け面上に吐出し、その後、この液滴から分散媒を除去することにより、受け面上の液滴が付与された部位において、縁部付近の膜厚が中央部付近の膜厚よりも大きい薄膜を形成し、さらにその後、前記縁部で囲まれた領域(凹部)に、前記分散液の液滴を吐出し、その後、この液滴から分散媒を除去してもよい。これにより、形成される薄膜パターンの厚さの制御をさらに好適に行うことができる。 Further, in the present invention, in the dispersion medium removing step, by causing a temperature difference between the vicinity of the top of the dispersion adhered to the receiving surface and the vicinity of the bottom (contact surface with the receiving surface), in the dispersion, Convection can occur. Thereby, control of the thickness of the thin film pattern formed can be performed more suitably. Further, in the present invention, for example, a droplet on the receiving surface is applied by discharging a predetermined amount of the droplet of the dispersion liquid onto the receiving surface and then removing the dispersion medium from the droplet. In the part, a thin film having a film thickness in the vicinity of the edge part larger than that in the vicinity of the center part is formed, and then the droplet of the dispersion liquid is discharged into a region (concave part) surrounded by the edge part, Thereafter, the dispersion medium may be removed from the droplets. Thereby, control of the thickness of the thin film pattern formed can be performed more suitably.
これに対し、量子ドットを含む分散液を用いたとしても液滴吐出法を適用しない場合や、従来の有機EL材料を液滴吐出法に適用した場合等には、本発明のような優れた効果は得られない。
すなわち、量子ドットを含む分散液を用いたとしても液滴吐出法を適用しない場合には、一般に、所定のパターンを形成する際には、それに対応するマスクが必要となり、パターン形成の効率が著しく低下するとともに、省資源の観点からも好ましくない。また、形成すべきパターンが大型のものである場合、マスクの位置精度を十分に高いものとするのが困難となるという問題点もある。また、真空蒸着等の気相成膜法によりパターン形成を行う場合、大型のパターン形成には、大型の装置が必要となり、パターンの大型に伴う生産コストの上昇が著しく、近年の画像表示装置の大型化の流れに対応するのも困難である。また、一般的な印刷法を用いた場合、形成されるパターンの形状を精確に制御するのが困難である。特に、画像表示装置が有する発光素子等のように、多数の微小領域が、規則正しく配置し、さらに、各部位での厚さのばらつきが十分に小さいことが求められるようなパターンの形成においては、従来の印刷法を適用するのは極めて困難である。
On the other hand, even when a dispersion liquid containing quantum dots is used, when the droplet discharge method is not applied, or when a conventional organic EL material is applied to the droplet discharge method, it is excellent as in the present invention. There is no effect.
That is, even when a dispersion liquid containing quantum dots is used, when the droplet discharge method is not applied, in general, when a predetermined pattern is formed, a corresponding mask is required, and the pattern formation efficiency is extremely high. This is not preferable from the viewpoint of resource saving. In addition, when the pattern to be formed is large, it is difficult to make the mask position accuracy sufficiently high. In addition, when pattern formation is performed by a vapor deposition method such as vacuum deposition, a large apparatus is required for large-scale pattern formation, and the increase in production cost due to the large pattern is remarkable. It is also difficult to cope with the trend of increasing size. Further, when a general printing method is used, it is difficult to accurately control the shape of the pattern to be formed. In particular, in the formation of a pattern in which a large number of minute regions are regularly arranged, such as a light-emitting element included in an image display device, and further, variation in thickness at each part is required to be sufficiently small. It is very difficult to apply the conventional printing method.
また、従来の有機EL材料を用いた場合には、形成される薄膜パターン(発光素子)の耐久性に問題がある。また、従来の有機EL材料等を液滴吐出法に適用した場合には、本発明で得られるような、微小粒子としての量子ドットを含むことによる効果(優れた液切れ、液滴吐出量の安定性等)等の効果は得られない。
以下に、本発明の薄膜パターン形成方法を適用して、上述したような表示装置10の発光層6を形成した具体的な一例について、より詳細に説明する。
In addition, when a conventional organic EL material is used, there is a problem in durability of a formed thin film pattern (light emitting element). In addition, when a conventional organic EL material or the like is applied to the droplet discharge method, the effect of including quantum dots as fine particles as obtained in the present invention (excellent liquid breakage, droplet discharge amount Effects such as stability) cannot be obtained.
Hereinafter, a specific example in which the
まず、3色(赤色、緑色、青色)分の発光層の形成に用いる3種類の吐出液(分散液)を用意した。
3種の吐出液(赤色発光層形成用吐出液、緑色発光層形成用吐出液、青色発光層形成用吐出液)の構成を表1にまとめて示した。なお、各吐出液中において、分散剤は、量子ドットの表面付近に付着していることが確認された。
First, three types of discharge liquids (dispersions) used for forming light emitting layers for three colors (red, green, and blue) were prepared.
Table 1 summarizes the structures of the three types of discharge liquids (red light-emitting layer forming discharge liquid, green light-emitting layer forming discharge liquid, and blue light-emitting layer forming discharge liquid). In each discharge liquid, it was confirmed that the dispersing agent adhered to the vicinity of the surface of the quantum dot.
次に、上述したような方法により、隔壁部35、電子輸送層5が形成されたTFT回路基板20を用意した。
次に、図3〜図6に示すような液滴吐出装置100を用いて、3種の吐出液の吐出を行った。液滴吐出装置100が有する液滴吐出ヘッド114のノズル(ノズル孔)118の孔径は、20μmであった。
Next, the
Next, three types of discharge liquids were discharged using a
液滴吐出時における吐出液の液温は、25℃となるように調整した。また、吐出液の液滴量(1滴あたりの体積)は、各色に対応する吐出液とも、12pLであった(吐出工程)。このとき、各セル内において、複数種の吐出液が混ざり合わないように、各セルについて、それぞれ、1種類の吐出液を付与した。
次に、室温(20℃)下、50Paまで減圧した雰囲気下で10分間静置し、その後、雰囲気圧を大気圧まで徐々に戻し、さらに、大気圧下、150℃で10分間の熱処理を施した(分散媒除去工程)。
以上のようにして、電子輸送層5の表面に、発光層6が形成された。形成された発光層6は、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層のいずれも、20nmであった。
上記のようにして、発光層6が形成される。
The liquid temperature of the discharge liquid at the time of droplet discharge was adjusted to be 25 ° C. In addition, the droplet volume (volume per droplet) of the discharge liquid was 12 pL for the discharge liquid corresponding to each color (discharge process). At this time, one type of discharge liquid was applied to each cell so that a plurality of types of discharge liquids were not mixed in each cell.
Next, it is allowed to stand at room temperature (20 ° C.) for 10 minutes under an atmosphere reduced to 50 Pa, and then the atmospheric pressure is gradually returned to atmospheric pressure, followed by heat treatment at 150 ° C. for 10 minutes under atmospheric pressure. (Dispersion medium removal step).
As described above, the
The
[2−Cc]次に、各発光層6上(発光層6の電子輸送層5に対向する側の面とは反対の面側)に、正孔輸送層7を形成する。
この正孔輸送層7も、上述したような電子輸送層5の形成方法で述べたような気相プロセスや液相プロセスにより形成することができるが、前述したのと同様の理由から、液滴吐出法が好ましく、インクジェット法がより好ましい。
このような方法により正孔輸送層7を形成する場合、液状材料の組成を変更する以外は、前述したような電子輸送層5、発光層6の形成と同様な条件とすることができる。
[2-Cc] Next, the
This
When the
[2−D]次に、図2(d)に示すように、各正孔輸送層7上および各隔壁部35上に、共通電極としての陽極8を形成する(第3の工程)。
この陽極8は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、バブルジェット法等の液滴吐出法等を用いた液相プロセス等で形成することができる。
[2-D] Next, as shown in FIG. 2D, the
The
なお、これらの方法は、陽極8の構成材料の熱安定性や、溶媒への溶解性等の物理的特性および/または化学的特性を考慮して選択される。
なお、本実施形態では、正孔輸送層7および隔壁部35の全面に、陽極8を形成することから、マスクを用いる必要がないため、これらの形成には、スパッタ法、真空蒸着法を用いた気相プロセス等が好適に用いられる。
このような工程を経て、発光素子1を製造することができる。
These methods are selected in consideration of the physical stability and / or chemical characteristics such as thermal stability of the constituent material of the
In the present embodiment, since the
The light emitting element 1 can be manufactured through such steps.
[3] 次に、図2(e)に示すように、上基板9を用意し、この上基板9により陽極8を覆うようにして、陽極8と上基板9とを接合する。
この陽極8と上基板9との接合は、陽極8と上基板9との間に、エポキシ系の接着剤を介在させた状態で、この接着剤を乾燥させること等により行うことができる。
この上基板9は、発光素子1を保護する保護基板としての機能を有する。
以上のような工程を経て、表示装置10を製造することができる。
[3] Next, as shown in FIG. 2E, the
The
The
The
<電子機器>
上記のような表示装置(本発明の画像表示装置)10は、各種の電子機器に組み込むことができる。
図7は、本発明の画像表示装置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(電子機器)の構成を示す斜視図である。
<Electronic equipment>
The display device (image display device of the present invention) 10 as described above can be incorporated into various electronic devices.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a mobile (or notebook) personal computer (electronic device) to which the image display device of the present invention is applied.
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1000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1000が前述の表示装置10で構成されている。
In this figure, a
In the
図8は、本発明の画像表示装置を適用した携帯電話機(PHSも含む)(電子機器)の構成を示す斜視図である。
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1000を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部1000が前述の表示装置10で構成されている。
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) (electronic device) to which the image display device of the present invention is applied.
In this figure, a
In the
図9は、本発明の画像表示装置を適用したディジタルスチルカメラ(電子機器)の構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
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。
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera (electronic device) to which the image display device of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部1000が前述の表示装置10で構成されている。
A
In the
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
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1000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。
A
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
In the
なお、本発明の電子機器は、上述したパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、携帯電話機(PHSも含む)、ディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。また、本発明の電子機器は、表示機能を有しない発光機能のみを有するものであってもよい。中でも、テレビは、近年の表示部の大型化の傾向が顕著であり、また、フルハイビジョン対応等の高解像度化も浸透しつつある。このような大型の表示部(例えば、対角線長80cm以上の表示部)を有するテレビでは、多数配置された画素間での特性のばらつきが目立ちやすく、また、このような特性のばらつきを十分に抑制するのが困難であった。また、テレビの高解像度化に伴い、上記のような問題はより顕著なものとなっていた。また、近年、カラーフィルターを用いた液晶テレビが普及しつつあるが、自発光型ではなくカラーフィルターを用いたテレビにおいては、十分な輝度を得るためには、消費電力が大きくなる傾向が顕著であり、また、十分な視野角を確保するのが困難である等の問題があった。また、有機ELや無機ELを採用した自発光型の表示素子を有するテレビ等においては、耐久性や、発光効率、色純度、発光輝度等に問題があった。これに対し、本発明をテレビに適用した場合、上記のような問題の発生を確実に防止することができる。すなわち、上記のような大型の表示部を有するテレビに適用した場合に、本発明の効果は、より顕著に発揮される。 In addition to the above-described personal computer (mobile personal computer), mobile phone (including PHS), and digital still camera, the electronic apparatus according to the present invention may be a television, a video camera, a viewfinder type, a monitor direct view, for example. Type video tape recorder, laptop personal computer, car navigation system, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor, workstation, video phone, security TV monitor, Electronic binoculars, POS terminals, devices equipped with a touch panel (for example, cash dispensers and automatic ticket vending machines for financial institutions), medical devices (for example, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiographs, ultrasonic diagnostic devices, endoscopes) Display device), fish detector, various measurements Vessels, instruments (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), a flight simulator, various monitors, and a projection display such as a projector. The electronic device of the present invention may have only a light emitting function that does not have a display function. Above all, the trend of enlargement of the display unit in recent years is remarkable in the television, and high resolution such as full high-definition compatibility is also penetrating. In a television having such a large display portion (for example, a display portion having a diagonal length of 80 cm or more), characteristic variations among a large number of arranged pixels are easily noticeable, and such characteristic variations are sufficiently suppressed. It was difficult to do. In addition, with the increase in the resolution of televisions, the above problems have become more prominent. In recent years, liquid crystal televisions using color filters are becoming widespread. However, televisions using color filters rather than self-luminous type tend to have a large power consumption in order to obtain sufficient luminance. In addition, there is a problem that it is difficult to secure a sufficient viewing angle. In addition, televisions and the like having self-luminous display elements that employ organic EL or inorganic EL have problems in durability, light emission efficiency, color purity, light emission luminance, and the like. On the other hand, when the present invention is applied to a television, it is possible to reliably prevent the occurrence of the above problems. That is, when applied to a television having a large display unit as described above, the effects of the present invention are more remarkably exhibited.
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、トップエミッション型の発光素子について代表的に説明したが、本発明の発光素子は、ボトムエミッション構造を有するものであってもよい。
また、本発明の薄膜パターン形成方法は、任意の目的の工程が1または2以上追加されていてもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.
For example, in the above-described embodiment, the top emission type light emitting element has been representatively described. However, the light emitting element of the present invention may have a bottom emission structure.
In addition, in the thin film pattern forming method of the present invention, one or two or more optional steps may be added.
また、本発明では、量子ドットによる発光は、前述したような電子と正孔との再結合(電圧の印加)によるものに限定されず、例えば、紫外線の照射によるものであってもよい。紫外線による発光を利用した発光素子、画像表示装置、電子機器としては、例えば、プラズマディスプレイパネルでの発光に用いられているような構成のもの等が挙げられる。
また、発光素子、画像表示装置、電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
In the present invention, the light emission by the quantum dots is not limited to the above-described recombination (application of voltage) of electrons and holes, and may be, for example, irradiation of ultraviolet rays. Examples of a light emitting element, an image display device, and an electronic device that utilize light emission by ultraviolet rays include a configuration that is used for light emission in a plasma display panel.
In addition, each part of the light-emitting element, the image display device, and the electronic device can be replaced with any one that exhibits the same function, or another configuration can be added.
1…発光素子 2…吐出液(分散液) 3…陰極 5…電子輸送層 6…発光層 7…正孔輸送層 8…陽極 9…上基板 10…表示装置 20…TFT回路基板 21…基板 22…回路部 23…下地保護層 24…駆動用TFT 241…半導体層 242…ゲート絶縁層 243…ゲート電極 244…ソース電極 245…ドレイン電極 25…第1層間絶縁層 26…第2層間絶縁層 27…配線 31…第1隔壁部 32…第2隔壁部 35…隔壁部 100…液滴吐出装置 101…タンク 102…吐出走査部 103…液滴吐出手段 104…第1位置制御装置 105…キャリッジ 106…ステージ 108…第2位置制御装置 110…チューブ(送液チューブ) 112…制御手段 114…液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド) 116A、116B…ノズル列 118…ノズル(ノズル孔) 120…キャビティ 122…隔壁 124…振動子 124A、124B…電極 124C…ピエゾ素子 126…振動板 127…吐出部 128…ノズルプレート 129…液たまり 130…供給口 131…孔 1000…表示部 1100…パーソナルコンピュータ 1102…キーボード 1104…本体部 1106…表示ユニット 1200…携帯電話機 1202…操作ボタン 1204…受話口 1206…送話口 1300…ディジタルスチルカメラ 1302…ケース(ボディー) 1304…受光ユニット 1306…シャッタボタン 1308…回路基板 1312…ビデオ信号出力端子 1314…データ通信用の入出力端子 1430…テレビモニタ 1440…パーソナルコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (14)
前記受け面に付着した前記分散液から前記分散媒の少なくとも一部を除去する分散媒除去工程とを有することを特徴とする薄膜パターン形成方法。 A droplet discharge method in which droplets are intermittently discharged from a nozzle hole, including a dispersion medium and fine-particle quantum dots, and discharging a dispersion liquid in which the quantum dots are dispersed in the dispersion medium. A discharge step of attaching the substrate in a predetermined pattern;
A thin film pattern forming method comprising: a dispersion medium removing step of removing at least a part of the dispersion medium from the dispersion liquid adhered to the receiving surface.
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