JP2005310962A - 積層構造体、積層構造体を用いた電子素子、これらの製造方法、電子素子アレイ及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部3とより臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部4との少なくとも臨界表面張力の異なる2つの部位を有する濡れ性変化層2と、この濡れ性変化層2に対して高表面エネルギー部3の部位に形成された導電層5と、濡れ性変化層2に対して少なくとも低表面エネルギー部4の部位に接して設けられた半導体層6と、により積層構造体1を構成することで、印刷法のような低コストかつ材料使用効率の高い方法で、簡便に製造できる微細な導電層パターン及び高移動度の半導体層6を有する積層構造体1を提供できるようにした。
【選択図】 図1
Description
(2) 加熱により溶剤を除去する(プリベーク)
(3) パターンデータに従ってレーザー或いは電子線を用いて描画されたハードマスクを通して紫外光を照射する(露光)
(4) アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する(現像)
(5) 加熱により未露光部(パターン部)のレジストを硬化する(ポストベーク)
(6) エッチング液に浸漬又はエッチングガスに暴露し、レジストのない部分の薄膜層を除去する(エッチング)
(7) アルカリ溶液又は酸素ラジカルでレジストを除去する(レジスト剥離)
各薄膜層を形成後、上記の工程を繰返すことによって能動素子が完成するが、高価な設備と工程の長さがコストを上昇させる原因となっている。
ポリイミドプリカーサーを塗布し焼成する(ポリイミド膜形成)
フォトレジスト層を塗布する(レジスト塗布)
加熱により溶剤を除去する(プリベーク)
マスクを通して紫外光を照射する(露光)
アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する(現像)
加熱により未露光部(パターン部)のレジストを硬化する(ポストベーク)
酸素プラズマによりレジストのない部分のポリイミド膜を除去する(エッチング)
溶剤でレジストを除去する(レジスト剥離)
を必要とするためインクジェット法の利点を損なっている。
まず、本実施の形態の積層構造体について説明する。図1は、本実施の形態の積層構造体1の原理的構成例を示す断面模式図である。本実施の形態の積層構造体1は、例えば基板(図示せず)上に形成された濡れ性変化層2をベースとして構成されている。ここに、濡れ性変化層2は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料からなる層であって、本実施の形態では、少なくとも臨界表面張力の異なる2つの部位として、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部3と、より臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部4とを有している。ここに、図示例の2つの高表面エネルギー部3間は、例えば、1〜5μm程度の微小ギャップに設定されている。そして、濡れ性変化層2に対して高表面エネルギー部3の部位には各々導電層5が形成され、かつ、濡れ性変化層2に対して少なくとも低表面エネルギー部4に接するようにして半導体層6が設けられている。
1 導電性材料を溶媒に溶解したもの、
2 導電性材料の前駆体若しくは前駆体を溶媒に溶解したもの、
3 導電性材料粒子を溶媒に分散したもの、
4 導電性材料の前駆体粒子を溶媒に分散したもの、
等を言う。より具体的には、Ag,Au,Ni等の金属微粒子を有機溶媒や水に分散したものやドープドPANI(ポリアニリン)やPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)にPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドープした導電性高分子の水溶液等を例示することができる。
ここで、γSは固体11の表面張力、γSLは固体11と液体(液滴12)の界面張力、γLは液体(液滴12)の表面張力である。
(a) 読取顕微鏡を液滴12に向け、顕微鏡内のカーソル線を液滴12の接点に合わせて角度を読取る接線法、
(b) 十字のカーソルを液滴12の頂点に合わせ、一端を液滴12と固体11試料の接する点に合わせた時のカーソル線の角度を2倍することにより求めるθ/2法、
(c) モニター画面に液滴12を映し出し、円周上の1点(できれば頂点)と液滴12と固体11試料の接点(2点)をクリックしてコンピュータで処理する3点クリック法、
がある。(a)→(b)→(c)の順に精度が高くなる。
図6に本実施の形態の積層構造体1の作製プロセスの一例を示す。
上述したような構造の積層構造体1を構成要素の一部とする、ダイオード、トランジスタ、光電変換素子、熱電変換素子等の電子素子を形成することができる。
図9に本実施の形態の電子素子アレイの一例を示し、(a)は断面図、(b)は電極等の配置関係を示す平面図である。ここでは、図8に示したタイプの電子素子41を利用した例を示している。
図10の断面図に上述したような電子素子アレイ51を利用した本実施の形態の表示装置61の一例を示す。
本実施例は電子素子の作製に関するものである。ここでは、図7に示したような構造の電子素子(TFT)31を作製した。
濡れ性変化層2を設けないでガラス基板7上に、Auの蒸着膜をリフトオフによりパターニングし、ソース電極層5a及びドレイン電極層5bを形成した。
焼成後に、化8〜化11の化学式で表される構造体となる前駆体を、前述の化7の化学式で表される構造体となる前駆体とを混合した溶液を、実施例1と同様の成膜条件でガラス基板上に作製した。
実施例2で用いた混合溶液を、実施例4と同様の成膜条件でガラス基板上に作製した。次に、実施例4と同様の条件でパターニングを行い、インクジェット法によりソース及びドレイン電極を作製した。続いて、有機半導体材料に化12の化学式で表される重合体1を用いてスピンコート法により半導体層を形成した。
本実施例は電子素子の作製に関するものである。ここでは、図8に示したような構造の電子素子(TFT)41を作製した。
低抵抗Si基板上にゲート絶縁膜として熱酸化膜を形成し、Auの蒸着膜をリフトオフによりパターニングし、ソース電極層5a及びドレイン電極層5bを形成したこと以外は実施例5と同様にして作製した。
本実施例は図9に示すような電子素子アレイ51の作製に関するものである。
本実施例は図12に示すような電子素子アレイ51を用いた表示装置61の作製に関するものである。
2 濡れ性変化層
3 高表面エネルギー部
4 低表面エネルギー部
5 導電層
5a,5b 一対の電極層
6 半導体層
31 電子素子
32 絶縁体層
33 電極層
41 電子素子
42 電極層
51 電子素子アレイ
61 表示装置
Claims (21)
- エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部とより臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部との少なくとも臨界表面張力の異なる2つの部位を有する濡れ性変化層と、この濡れ性変化層に対して前記高表面エネルギー部の部位に形成された導電層と、前記濡れ性変化層に対して少なくとも前記低表面エネルギー部の部位に接して設けられた半導体層と、を有することを特徴とする積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が10mN/m以上であることを特徴とする請求項1記載の積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力が40mN/m以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、2種類以上の材料からなることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一記載の積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、膜厚方向に対して材料の分布があることを特徴とする請求項1ないし4の何れか一記載の積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、少なくとも、相対的に電気絶縁性に優れた第一の材料と、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する割合が相対的に大きな第二の材料とからなることを特徴とする請求項1ないし5の何れか一記載の積層構造体。
- 前記濡れ性変化層は、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一記載の積層構造体。
- 前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなることを特徴とする請求項7記載の積層構造体。
- 前記半導体層は、有機半導体よりなることを特徴とする請求項1ないし8の何れか一記載の積層構造体。
- 臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が紫外線照射であることを特徴とする請求項1ないし9の何れか一記載の積層構造体。
- エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、該濡れ性変化層の一部分にエネルギーを付与することによってより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とからなる臨界表面張力を異ならせたパターンを形成する工程と、導電性材料を含有する液体を前記パターンが形成された前記濡れ性変化層の表面に付与することで、前記高表面エネルギー部に導電層を形成する工程と、前記濡れ性変化層上に半導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする積層構造体の製造方法。
- 導電性材料を含有する液体を前記濡れ性変化層の表面に付与する方法は、インクジェット法であることを特徴とする請求項11記載の積層構造体の製造方法。
- 臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする請求項11又は12に記載の積層構造体の製造方法。
- 請求項1ないし10の何れか一記載の積層構造体を構成要素として有することを特徴とする電子素子。
- 濡れ性変化層と、この濡れ性変化層上に形成された半導体層と、この半導体層に接して導電層として設けられた一対の電極層と、少なくとも前記半導体層に接して設けられた絶縁体層と、この絶縁体層に接して設けられた電極層と、を有することを特徴とする請求項14記載の電子素子。
- 電極層と、この電極層上に設けられた濡れ性変化層と、この濡れ性変化層上に形成された半導体層と、この半導体層に接して導電層として設けられた一対の電極層と、を有することを特徴とする請求項14記載の電子素子。
- 請求項15又は16記載の電子素子の製造方法であって、濡れ性変化層の一部分にエネルギーを付与することによって低表面エネルギー部と高表面エネルギー部とからなる臨界表面張力を異ならせたパターンを形成する工程と、導電性材料を含有する液体を前記パターンが形成された濡れ性変化層表面に付与することで、高表面エネルギー部に一対の電極層を形成する工程と、前記濡れ性変化層上に半導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする電子素子の製造方法。
- 導電性材料を含有する液体を前記濡れ性変化層の表面に付与する方法は、インクジェット法であることを特徴とする請求項17に記載の電子素子の製造方法。
- 臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする請求項17又は18に記載の電子素子の製造方法。
- 請求項14ないし16の何れか一記載の電子素子が基板上に複数個配設されたことを特徴とする電子素子アレイ。
- 請求項20記載の電子素子アレイを備えたことを特徴とする表示装置。
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