JP2001279134A

JP2001279134A - 吐出組成物及び機能膜作製法

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Publication number: JP2001279134A
Application number: JP2000098145A
Authority: JP
Inventors: Sadao Kanbe; 貞男神戸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】液晶パネルなど機能膜の製作に関し、インクジ
ェット吐出装置を用いる機能膜の作製法において、ノズ
ルの目詰まりをおこしにくく、乾燥時インクに固形成分
が相分離することを防止し、均一、均質な膜を得る。【解決手段】有機エレクトロルミネセンス材料、シリカ
ガラスの前駆体等の機能材料等を含む吐出組成物にハロ
ゲン元素を置換基とする沸点が１５０℃以上のベンゼン
誘導体を添加した組成物を、インクジェットプリンティ
ング装置を用いノズル１から基板５に吐出する。更に該
吐出組成物を吐出温度より高温で処理することにより機
能膜を作成する。なお、４はモザイク状に区切られたＩ
ＴＯ（インジウムオキサイド透明電極パターン、３は透
明電極部分を囲む土地部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出装置を用いて
機能性材料の膜形成、特に膜パターンの形成に用いられ
る吐出組成物、並びにかかる機能膜の作製法に関し、更
に詳しくは安定して吐出できる吐出組成物、並びに均
一、均質に膜の出来る機能膜の作製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機能材料のパターン化はフォトリ
ソグラフィー法により行われていた。この方法はコスト
的に高い、工程が複雑という欠点があるため、最近、簡
便で安く出来る、吐出装置による機能材料のパターン化
が検討されている。特にインクジェットプリンティング
装置を用いた方法が検討されている。例えば、インクジ
ェットプリンティング装置を用いた微細パターニングの
例として液晶表示体用のカラーフィルター製造の例があ
げられる。これは赤、緑、青の三色のインクを打ち出す
ノズルを有するプリンティング装置により、赤、緑、青
の染料インク等を適宜打ち分け、カラーフィルターとす
るものである。この製造方法に用いられるインクは、通
常水溶性のインクか、極性のあるインクである。このよ
うな水溶性のインクは、乾燥によるノズルのつまりを防
ぐためにグリセリン等の溶媒を添加している例が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこのようなイン
クジェットプリンティング法によるパターンの形成法
は、無製版、省資源、省力化等非常に優れた特徴がある
反面、材料的に制限を受ける欠点があった。例えば、メ
タノール、水等の溶媒を使用すると、非極性、あるいは
極性の弱い機能材料、あるいは高分子の機能材料には溶
解しないものがある。さらに水や、アルコール類と反応
したり、アルコール類により分解する機能材料は使用で
きない等の欠点がある。また、キシレン等に機能材料を
溶解する方法も考えられたが、乾燥しやすく、ノズルの
目詰まりを起こしやすい欠点がある。またキシレン等の
溶媒を用いると吐出時、吐出物から気化熱を奪い吐出物
の温度を下げ内容物の析出、分離等を起こす欠点があっ
た。更に、このような簡単には使用できない、溶解度の
小さな材料を無理して用い、インクの濃度を濃くした場
合、析出、目詰まり等をおこす。目詰まりを阻止しよう
として、濃度を薄くした場合、機能材料の特性を出すた
めには多数回吐出する必要があり、工程数を増やす必要
がある等の欠点があった。また機能材料を溶かす溶媒と
して、ベンゼン、トルエン、キシレン等の溶解度が大き
くできる溶媒を使用した場合、沸点が低いため、吐出時
溶媒の揮散により吐出組成物から気化熱を奪い、吐出組
成物の温度を下げ機能材料の析出を促進すことがある。
その上、機能材料が多成分系の場合、相分離を起こし、
不均一となり機能膜の本来の役目を果たさなくなる欠点
があった。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その第一の課題は、従来の機能材料のパターン化の
方法であるフォトリソグラフィー法に代わるインクジェ
ットプリンティング法等の吐出法で機能膜を作製する際
に、機能材料として、非極性、あるいは極性の弱い材料
や、反応性の材料を使用できる組成物を提供することで
ある。第二の課題は、上記機能膜の作製の際に、吐出時
の目詰まりを防ぎ、機能材料溶液の安定な吐出を達成す
る組成物を提供することでである。第三の課題は、吐出
中の内容物の析出、相分離を防ぐ吐出組成物を提供し、
均一、均質な機能膜の作製法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、以下で述べることによりな
された。

【０００５】本発明の吐出組成物は、吐出装置を用い基
板上に吐出される吐出組成物であって、ハロゲン元素を
置換基とするベンゼン誘導体を少なくとも含む溶媒と機
能材料からなることを特徴とする。前記ハロゲン元素を
置換基とするベンゼン誘導体を少なくとも含む溶媒とし
ては、例えばクロロベンゼン、ジクロロベンゼンクメ
ン、トリクロロベンゼン、ジブロモベンゼン等の単一溶
媒、あるいはこれらの溶媒の混合溶媒が挙げられる。あ
るいはこれら単一溶媒、または混合溶媒に適宜、ドデシ
ルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ヘキシルベンゼ
ン、ジエチルベンゼン、クメン、シメン等を加えても良
い。このような非極性の単一溶媒、あるいは混合溶媒を
用いることにより非極性、あるいは極性の弱い機能材料
を溶解した吐出組成物が可能となり、溶媒の揮発、散逸
が防げ目詰まりを防ぐことが出来る。上記吐出組成物を
構成する機能材料としては、第一に有機エレクトロルミ
ネッセンス（以下有機ＥＬと記す）材料を挙げることが
できる。かかる有機ＥＬ材料としては、例えばポリフェ
ニレンビニレン系（ポリパラフェニリレンビニレン系誘
導体）、ポリフェニレン系誘導体、ポリフルオレン系誘
導体からなるＥＬ材料、その他、ベンゼン誘導体に可溶
な低分子系有機ＥＬ材料、高分子系有機ＥＬ材料等も用
いることもできる。また極性はあっも前記溶媒の溶解す
るものであれば、ポリビニルカルバゾール等の材料を用
いることができる。有機ＥＬ材料の具体例としては、ル
ブレン、ペリレン、９，１０-ジフェニルアントラセ
ン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリ
ン６、キナクリドン、ポリチオフェン誘導体等が挙げら
れる。また、有機ＥＬ表示のにおける周辺材料である電
子輸送性、ホール輸送性材料を機能材料に適用すること
ができる。

【０００６】機能材料としては、この他に半導体等に多
用される層間絶縁膜のシリコンガラスの前駆物質である
か、シリカガラス形成材料を挙げることができる。かか
る前駆物質として、ポリシラザン（例えば東燃製）、有
機ＳＯＧ材料等が挙げられる。また機能材料として有機
金属化合物を用いても良い。

【０００７】更に、吐出組成物を形成する機能材料とし
て、カラーフィルター用材料が挙げられる。具体的に
は、スミカレッドＢ（商品名、住友化学製染料）、カヤ
ロンフアストイエローＧＬ（商品名、日本化薬製染
料）、ダイアセリンフアストブリリアンブルーＢ（商品
名、三菱化成製染料）等の昇華染料等を用いることがで
きる。

【０００８】以上の他、前記溶媒に溶解するものであれ
ば、どのような機能材料でも吐出組成には、使用可能で
ある。前記吐出装置としてはインクジェットプリンティ
ング装置、ディスペンサーなどを用いることができる
が、インクジェットプリンティング装置がパターン形成
可能であり、その微細さ、正確さの点でより好適であ
る。本発明の吐出組成物において、ベンゼン誘導体の沸
点が１５０℃以上であることが好ましい。このような溶
媒の具体例としては、Ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジク
ロロベンゼン、１，２，３−トリクロロベンゼン、Ｏ−
クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、１−クロロナフ
タレン、ブロモベンゼン、Ｏ−ジブロモベンゼン、１−
ジブロモナフタレン等が挙げられる。これらの溶媒を用
いることにより、溶媒の揮散が防げ尚好適である。これ
らの溶媒は芳香族化合物に対する溶解度が大きく好適で
ある。また、前記吐出組成物はドデシルベンゼンを含む
ことが好ましい。ドデシルベンゼンとしてはｎ−ドデシ
ルベンゼン単一でも良く、また異性体の混合物を用いる
こともできる。

【０００９】この溶媒は沸点３００℃以上、粘度６ｓｔ
ｐ以上（２０℃）の特性を有し、この溶媒単一でももち
ろん良いが、他の溶媒に加えることにより、溶媒の揮散
を効果的に防げ、好適である。また上記溶媒のうちドデ
シルベンゼン以外は粘度が比較的小さいため、この溶媒
を加えることにより粘度も調整できるため非常に好適で
ある。本発明によれば、上述したような吐出組成物を吐
出装置により基板上に吐出により供給した後、基板を吐
出時温度より高温で処理して膜化する機能膜形成法が提
供される。吐出温度は室温であり、吐出後基板を加熱す
ることが好ましい。このような処理をすることにより、
吐出時溶媒の揮散、温度の低下により析出した内容物が
再溶解され、均一、均質な機能膜を得ることができる。
上述の機能膜の作製法において、吐出組成物を吐出装置
により基板上に供給後、基板を吐出時温度より高温に処
理する際に、加圧しながら加熱することが好ましい。こ
のように処理することにより、加熱時の溶媒の揮散を遅
らすことができ、内容物の再溶解が更に促進される。そ
の結果均一、均質な機能膜を得ることができる。また、
上述の機能膜の作製法において、前記基板を高温処理後
直ちに減圧にし、溶媒を除去することが好ましい。この
ように処理することにより、溶媒の濃縮時の内容物の相
分離を防ぐことができる。かかる機能膜の作製法におい
ては、前述したように吐出装置としてインクジェットプ
リング装置を用いることが好ましい。インクジェットプ
リンティング装置を用いることにより微細な（パターン
で）機能膜が簡便、かつ低コストで製造することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のより具体的な実施
の形態を、実施例に沿って詳細に説明する。

【００１１】（実施例１）ＩＴＯ（インジウムチンオキ
サイド）透明電極付きガラス基板の電極が設けられた面
側に、ポリビニルカルバゾールのテトラヒドロフラン溶
液を塗布し、スピンコート法により０．１マイクロメー
タのポリビニルカルバゾール膜を形成した。この膜上
に、インクジェットプリンティング装置を用い、ポリヘ
キシルオキシフェニレンビニレンのＯ−ジクロロベンゼ
ン／ドデシルベンゼンの０．１重量パーセント混合溶液
（Ｏ−ジクロロベンゼン／ドデシルベンゼン＝１／１、
体積比）を所定の形状に吐出した。更にこの上にアルミ
ニウムを蒸着した。

【００１２】ＩＴＯとアルミニウムよりリード線を引き
出し、ＩＴＯを陽極、アルミニウムを陰極として１０ボ
ルトの電圧を印加したところ、所定の形状で橙色に発光
した。

【００１３】これに対し、キシレンのみを溶媒とした溶
液を吐出した場合、乾燥が速く、目詰まりをおこし、す
ぐに使えなくなってしまった。即ち、本方法によれば目
詰まりをおこすことはなくなった。

【００１４】（実施例２）ブロロベンゼンとシクロヘキ
シルベンゼンの混合溶液（ブロモベンゼン／シクロヘキ
シルベンゼン＝１／２、体積比）にポリシラザンの２０
重量パーセントのキシレン溶液（東燃製）を混合溶媒に
対して２０体積パーセントになるように調製した。この
ようにして得られたポリシラザン溶液をインクジェット
プリンティング装置により、プラスチック製液晶パネル
面に全面濡れるように吐出し、乾燥した。反対側も同じ
処理をし、両面ポリシラザン膜とした。このパネルを８
５℃、９０パーセントの恒温恒室槽にいれ２０分間放置
し、シリカガラス膜とした。このパネルを取り出し乾燥
したのち、２枚の偏光板が直交するように両側から張り
合わせた。この方法により、ポリシラザンの使用量がス
ピンコート法に比べ極めて少量で、ほぼロスなしでシリ
カガラス膜を形成することができた。また、かかるシリ
カガラス膜を用いて得た液晶パネルのガス透過率が改善
され液晶パネルの寿命も改善された。

【００１５】（実施例３）１，２，４−トリクロロベン
ゼンとテトラリンの混合溶液（１，２，４−クロロベン
ゼン／テトラリン＝１／１、体積比）にポリシラザンの
２０重量パーセントキシレン溶液（東燃製）を混合溶媒
に対して２０体積パーセントになるように調製した。こ
のようにして得られたポリシラザン溶液をインクジェッ
トプリンティング装置により、半導体素子形成及びアル
ミ配線を施したシリコン基板上に吐出し、全面塗布し
た。塗布後、１５０℃で、２０分乾燥し、しかる後、水
蒸気雰囲気中３５０℃で２時間焼成した。これに対し、
上記の溶液をスピンコートによりシリコン基板上に塗布
した。その結果、インクジェット法による場合と、スピ
ンコート法による場合とで、略同じ特性のシリカガラス
による平坦化膜が得られた。しかし、インクジェット法
においては、スピンコートに比較して、溶液の使用量は
２桁程度少なくなった。

【００１６】（実施例４）図１に示すように、モザイク
状に区切られたＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）透
明電極パターン４、および透明電極部分を囲む土手３付
きガラス基板５の当該電極上に、赤、緑、青に発色する
有機ＥＬ材料を溶解した下記に示す吐出組成物（溶液）
を各色モザイク状に配列するように、インクジェットプ
リンティング装置（ノズル１）により打ち分けた。固形
物の溶媒に対する割合はいずれも０．４％（重量／体
積）である。吐出組成物溶媒ドデシルベンゼン／ジクロロベンゼン（１／１、体積比）赤ポリフルオレン／ペリレン染料（９８／２、重量比）緑ポリフルオレン／クマリン染料（９８．５／１．５、重量比）青ポリフルオレン吐出により得られた基板を１００℃で加熱し、溶媒を除
去してからこの基板上に適当な金属マスクをしアルミニ
ウムを２０００オングストローム蒸着した（不図示）。

【００１７】ＩＴＯとアルミニウムよりリード線を引き
出し、ＩＴＯを陽極、アルミニウムを陰極として１５ボ
ルトの電圧を印加したところ、所定の形状で赤、緑、青
色に発光した。

【００１８】これに対し、キシレンのみを溶媒とした溶
液（インキ）を吐出して土手内に供給する場合、乾燥が
速く、目詰まりをおこし、すぐに使えなくなってしまっ
た。本実施例では、本発明の方法に沿ってノズルの目詰
まりをおこすことはなくなった。また吐出後基板を加熱
し内容物を再溶解したため、内容物の分離が防げ、発光
スペクトル等に何ら問題はない。キシレン等の低沸点溶
媒を用いた場合、吐出直後から乾燥が始まり、気化熱の
除去等により内容物の析出、相分離が起こり発光スペク
トルの変化が起こり、望ましくなかった。尚、上記各Ｉ
ＴＯ電極がＴＦＴ素子につながっておれば、現在流通し
ている液晶ディスプレイと同様なディスプレイが有機Ｅ
Ｌ材料により作製できることになる。

【００１９】（実施例５）実施例４と同様にして有機Ｅ
Ｌ材料の吐出組成物（溶液）を吐出した基板を１００℃
で１分乾燥した後、直ちに減圧（２ｍｍＨｇ）で溶媒を
除去した。このようにして得られた基板を用い、実施例
４と同様な方法によりパネルを作製して有機ＥＬ材料を
点灯したところ実施例４と同じような結果が得られた。

【００２０】（実施例６）実施例４と同様にして有機Ｅ
Ｌ材料の吐出組成物（溶液）を吐出した基板をベルジャ
ー内に設置し、チッソガスを封入し内圧を２気圧とし、
１００℃で乾燥、溶媒を除去した。このようにして得ら
れた基板を用い、実施例４と同様な方法によりパネルを
作製して有機ＥＬ材料を点灯したところ実施例４と同じ
ような結果が得られた。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の組成物及
びこれを用いた吐出による機能膜作製法によれば、異な
る機能を有する膜の配列（パターン）が簡単に得ること
ができる。また必要部分に必要な量の材料を使うため、
スピンコート法等による方法よりも材料を少なく出来
る。また、従来、吐出法によれば、吐出装置の目詰まり
が起きやすく、頻繁に洗浄等を必要としたが、目詰まり
もなくなり、安定的に膜の作製ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例にかかる吐出組成物を用
い機能性薄膜を作製する一工程を模式的に示す斜視図で
ある。

【符号の説明】１．ノズル２．有機ＥＬ材料３．土手４．ＩＴＯ透明電極５．ガラス基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出装置を用い基板上に吐出される吐出組
成物であって、ハロゲン元素を置換基とするベンゼン誘
導体を少なくとも含む溶媒と機能材料よりなることを特
徴とする吐出組成物。
【請求項２】前記ベンゼン誘導体の沸点が１５０℃以上
であることを特徴とする請求項１記載の吐出組成物。
【請求項３】少なくともドデシルベンゼンを含有するこ
とを特徴とする請求項１記載の吐出組成物。
【請求項４】前記機能材料が有機エレクトロルミネッセ
ンス材料であることを特徴とする請求項１記載の吐出組
成物。
【請求項５】前記機能材料がシリカガラスの前駆体であ
ることを特徴とする請求項１記載の吐出組成物。
【請求項６】前記機能材料がカラーフィルター用材料で
あることを特徴とする請求項１記載の吐出組成物。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の吐出組
成物を吐出装置により基板上に吐出して供給した後、基
板を吐出時温度より高温に処理することを特徴とする機
能膜作製法。
【請求項８】前記基板を吐出時温度より高温に処理する
際に、加圧しながら加熱することを特徴とする請求項７
記載の機能膜作製法。
【請求項９】高温処理後そのまま直ちに減圧にし、溶媒
を除去することを特徴とする請求項７又は８記載の機能
膜作製法。
【請求項１０】前記吐出装置がインクジェットプリンテ
ィング装置であることを特徴とする請求項７記載の機能
膜作製法。