JP2012060057A - 有機薄膜トランジスタの製法 - Google Patents
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Abstract
【課題】欠点が少なく平滑な有機半導体層を、効率的に製造することのできる有機薄膜トランジスタの製法を提供する。
【解決手段】本発明の有機薄膜トランジスタの製法は、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インク（Ｉｎｋ）を、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版１１に保持させ、このフレキソ印刷版１１に、表面に電極が形成された基材１０を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記基材１０の上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、基材１０の上に有機半導体層の薄膜を形成する工程と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の有機薄膜トランジスタの製法は、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インク（Ｉｎｋ）を、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版１１に保持させ、このフレキソ印刷版１１に、表面に電極が形成された基材１０を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記基材１０の上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、基材１０の上に有機半導体層の薄膜を形成する工程と、を備える。
【選択図】図２
Description
本発明は、有機薄膜トランジスタの製法に関するものである。
液晶ディスプレイ，有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや、電子ペーパー等の電気泳動型ディスプレイなどの表示装置には、アクティブマトリクス型の駆動回路が用いられている。このアクティブマトリクス型の駆動回路は、基板上に格子状に形成された多数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）で構成されている。
上記ＴＦＴは、近年、従来の無機（Ｓｉ）系ＴＦＴに代えて、低温プロセスが可能で、印刷手法を用いた大面積化が容易な、有機薄膜トランジスタ（以下、有機ＴＦＴ）が開発され、この有機ＴＦＴの特徴（柔らかさや可撓性等）を利用した、薄くフレキシブルなディスプレイが実用化されている。
上記有機ＴＦＴは、図３（ａ）〜（ｃ）に例示するように、主に、ゲート電極，ゲート絶縁層，ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体材料からなる有機半導体層とで構成されており、これらの配置により、トップゲート型とボトムゲート型とに大別される。また、上記ボトムゲート型は、トップコンタクト型とボトムコンタクト型とに、さらに分類される（特許文献１，２を参照）。これらの分類を以下に列記する。
Ａ）トップゲート型有機ＴＦＴ
基材Ｂ上に、ソース電極およびドレイン電極（両者に区別はなく、共にＳ／Ｄと表示），有機半導体層ＳＣ，ゲート絶縁層ＧＤ，ゲート電極Ｇを順次積層するトップゲート型素子〔図３（ａ）参照〕。
Ｂ）トップコンタクト型有機ＴＦＴ（ボトムゲート型の一種）
基材Ｂ上に、ゲート電極Ｇ，ゲート絶縁層ＧＤ，有機半導体層ＳＣを順次積層した後、その上にソース電極およびドレイン電極（Ｓ／Ｄ）を形成するトップコンタクト型素子〔図３（ｂ）参照〕。
Ｃ）ボトムコンタクト型有機ＴＦＴ（ボトムゲート型の一種）
基材Ｂ上に、ゲート電極Ｇ，ゲート絶縁層ＧＤ，ソース電極およびドレイン電極（Ｓ／Ｄ）を順次積層した後、その上のチャネルＣ部位に有機半導体層ＳＣを積層するボトムコンタクト型素子〔図３（ｃ）参照〕。
基材Ｂ上に、ソース電極およびドレイン電極（両者に区別はなく、共にＳ／Ｄと表示），有機半導体層ＳＣ，ゲート絶縁層ＧＤ，ゲート電極Ｇを順次積層するトップゲート型素子〔図３（ａ）参照〕。
Ｂ）トップコンタクト型有機ＴＦＴ（ボトムゲート型の一種）
基材Ｂ上に、ゲート電極Ｇ，ゲート絶縁層ＧＤ，有機半導体層ＳＣを順次積層した後、その上にソース電極およびドレイン電極（Ｓ／Ｄ）を形成するトップコンタクト型素子〔図３（ｂ）参照〕。
Ｃ）ボトムコンタクト型有機ＴＦＴ（ボトムゲート型の一種）
基材Ｂ上に、ゲート電極Ｇ，ゲート絶縁層ＧＤ，ソース電極およびドレイン電極（Ｓ／Ｄ）を順次積層した後、その上のチャネルＣ部位に有機半導体層ＳＣを積層するボトムコンタクト型素子〔図３（ｃ）参照〕。
上記有機ＴＦＴの有機半導体層を構成する有機半導体材料としては、ペンタセンやテトラセンのような低分子材料や、π共役系高分子材料があげられ、なかでも、近年、高分子主鎖のねじれによる共役系の切断がなく、結晶性の高い、ポリアセチレン，ポリピロール，ポリアニリン等の直鎖状ポリマや、ポリチオフェン等が注目されている。
また、上記高分子系有機半導体材料を用いて、フレキシブルな基材上に有機ＴＦＴの有機半導体層を作製する場合は、これら有機半導体材料を、グリコールエステル系や芳香族炭化水素系の有機溶剤（溶媒）に溶解・分散させて、有機半導体インクを調整し、この有機半導体インクを、インクジェット法や、スクリーン印刷，凸版印刷等の印刷法を用いて基材上の所定位置に塗布し、乾燥させる方法により行われる。
ところで、上記のようなインクジェット法や印刷法等の塗布法により有機半導体層を形成する有機薄膜トランジスタの製法においては、塗布および乾燥（成膜）後の有機半導体層の表面に、欠点となる「結晶粒」とそれに伴う表面荒れが発生する場合がある。
この結晶粒は、その周囲の結晶粒界に、キャリア（正孔または電子）をトラップしたり散乱させたりする「トラップサイト」を生成し、有機半導体層中のキャリア移動度を低下させる要因となるため、有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層に上記結晶粒や表面荒れ等の欠点が、なるべく少ないことが求められている。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、欠点が少なく平滑な有機半導体層を、効率的に製造することのできる有機薄膜トランジスタの製法の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、可撓性を有する基材の表面にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記ソース電極およびドレイン電極の上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ソース電極およびドレイン電極を覆う有機半導体層を形成する工程と、この有機半導体層上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、上記ゲート絶縁層上の所定位置にゲート電極を積層する工程と、を備える有機薄膜トランジスタの製法を第１の要旨とする。
また、本発明は、可撓性を有する基材の表面に形成されたゲート電極の上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記ゲート絶縁層上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ゲート絶縁層の表面に有機半導体層を形成する工程と、この有機半導体層上に、所定形状のソース電極およびドレイン電極を積層する工程と、を備える有機薄膜トランジスタの製法を第２の要旨とする。
さらに、本発明は、可撓性を有する基材の表面に形成されたゲート電極の上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、このゲート絶縁層上の所定位置に、ソース電極およびドレイン電極を積層する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクをソース電極およびドレイン電極上の所定位置に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ソース電極およびドレイン電極の一部とこれらの間のチャネル部分とを覆う有機半導体層を形成する工程と、を備える有機薄膜トランジスタの製法を第３の要旨とする。
すなわち、本発明者らは、先に述べた課題を解決するため鋭意研究を重ね、その結果、キャリア移動度の低下要因となる有機半導体層上の結晶粒が、有機半導体インクの塗布むら（濃度差）により発生していることを突き止めた。そして、その研究の過程で、有機半導体材料の薄膜からなる有機半導体層の形成に、高速で高精細に印刷できるフレキソ印刷法を用いることによって、有機薄膜トランジスタの製造過程における有機半導体層形成工程の製品歩留りと加工効率を、大幅に向上させることができることを見出し、本発明に到達した。
本発明は、以上のような知見にもとづきなされたものであり、本発明の第１〜第３の要旨に記載の有機薄膜トランジスタの製法は、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを基材上に転写する工程を備えている。そのため、上記有機半導体インクが、必要個所に所定の設定量分、素早く転写（印刷）され、この版上での有機半導体インクの乾燥（濃度上昇）が防止される。また、素早く転写されることから、有機半導体インクの局部的な濃度むらが発生しにくい。これにより、有機半導体層の表面に、結晶粒や面荒れ等の欠点が生じことが抑制され、表面が平滑で整った有機半導体層を、効率的に形成することができる。
さらに、この有機薄膜トランジスタの製法は、有機半導体層中のキャリアの移動度が高い、高品質な有機薄膜トランジスタを製造することができるとともに、他の部位に損傷等を与えることなく、一度の工程通過（１パス）で、多数の基材に同時に転写・印刷することができる。したがって、本発明の有機薄膜トランジスタの製法は、工程での作業に費やす時間（タクトタイム等）を短縮することができる。
また、本発明の有機薄膜トランジスタの製法において、上記フレキソ印刷版として、平版または解像度が４００〜１２７０線／２．５４ｃｍ（１インチ）の高精細印刷版の高精細印刷版を用いる場合は、上記インク保持部に保持するインク保持量が、より精密に制御され、上記結晶粒や面荒れ等の欠点の発生を、さらに低減できる。
さらに、上記フレキソ印刷版のショアＡ硬度が、３０〜７０°の範囲内に設定されている場合は、樹脂フィルム（シート）等の可撓性を有する基材に対し、転写印刷に適した硬度となる。これにより、本発明の有機薄膜トランジスタの製法は、上記基材上に、高精細で鮮明なパターンの転写（塗布）を長時間続けることが可能になる。また、その結果、上記フレキソ印刷版の印刷耐久性（耐刷性）が向上し、その寿命を延ばすことができるとともに、工程全体のコストダウンも可能になる。
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態における有機薄膜トランジスタの製法を説明する模式的断面図である。この実施形態においては、ゲート電極が最上層に積層された「トップゲート型」の有機ＴＦＴの製法を例に説明する。なお、有機ＴＦＴのソース電極とドレイン電極とは、説明の便宜上、その符号を図中で１と１’とに振り分けたが、その位置や名称が反対であっても、機能上問題はなく、通常、その両方が「ソース／ドレイン電極」または単に「ソース／ドレイン」と表示される。
本実施形態における有機ＴＦＴ（素子）は、電子ペーパー等、電気泳動型ディスプレイのアクティブマトリクス型の駆動回路に用いられるものであり、可撓性を有するフィルム状基材１０の表面に、縦横の格子状に整然と並ぶように形成されるものである。個々の有機ＴＦＴは、従来のトップゲート型有機ＴＦＴと同様、図１（ｅ）に示すように、上記基材１０の上に形成されたソース／ドレイン電極１，１’と、これらソース／ドレイン電極１，１’を覆うように積層された有機半導体層２と、上記有機半導体層２の上に積層されたゲート絶縁層３と、このゲート絶縁層３の上に積層されたゲート電極４と、からなる。
上記有機ＴＦＴの作製は、まず、図１（ａ）のように、基材１０の表面（上面）にソース／ドレイン電極１，１’を形成し、図１（ｂ）に示すように、これらソース／ドレイン電極１，１’の上に、フレキソ印刷により有機半導体材料からなるインク（Ｉｎｋ）を塗布した後、図１（ｃ）に示すように、上記有機半導体インク中の溶媒を蒸発させて、ソース／ドレイン電極１，１’を覆う有機半導体層２を形成する。ついで、図１（ｄ）のように、上記有機半導体層２の上にゲート絶縁層３を積層し、その後、図１（ｅ）に示すように、このゲート絶縁層３の上に所定形状のゲート電極４を形成することにより行われる。このように、本実施形態における有機ＴＦＴの製法の特徴は、上記有機半導体層２が、有機半導体インクとフレキソ印刷版とを用いたフレキソ印刷法により塗布され、上記有機半導体インク中の溶媒を蒸発・揮散させることにより形成されている点である。
つぎに、上記有機ＴＦＴの製法について、詳細に説明する。
１）ソース／ドレイン電極形成工程
まず、樹脂製のフィルム，シートや加工紙等、ガスバリア性と可撓性とを兼ね備える基材１０を準備する。そして、この基材１０上に、金属材料を用いて、蒸着，エッチングやフレキソ印刷等により、ソース電極１およびドレイン電極１’を対になった形で成形する〔図１（ａ）参照〕。
１）ソース／ドレイン電極形成工程
まず、樹脂製のフィルム，シートや加工紙等、ガスバリア性と可撓性とを兼ね備える基材１０を準備する。そして、この基材１０上に、金属材料を用いて、蒸着，エッチングやフレキソ印刷等により、ソース電極１およびドレイン電極１’を対になった形で成形する〔図１（ａ）参照〕。
例えば、フレキソ印刷法により上記ソース／ドレイン電極１，１’を形成する場合、フレキソ印刷機を用いて、銀ナノ粒子を含有する導電性ペースト（導電性インク）等を、基材１０上に転写（印刷）し、加熱して硬化（成膜）させることにより、真空プロセスを使用せず、所定回路パターンのソース／ドレイン電極１，１’を作製することができる。
また、蒸着法により上記ソース／ドレイン電極１，１’を形成する場合は、蒸着前に基材１０上の不要な部分を予め樹脂等によりマスキングしておく方法、あるいは、基材１０上に形成した金属薄膜（箔）等の必要部分をマスキングし、他の不要部分をエッチング等により取り除く方法などを用いて作製することができる。
２）有機半導体インク塗布工程
ついで、有機半導体材料（高分子系材料）を、有機溶剤（溶媒）に分散・溶解させた有機半導体インク（Ｉｎｋ）を準備し、これをフレキソ印刷機を用いて、上記ソース／ドレイン電極１，１’の上に塗布する。図２は、上記基材１０上に有機半導体インクを塗布するためのフレキソ印刷機の概略構成図である。なお、図２中の符号１１はフレキソ印刷版、１２は版胴、１３はアニロックスロール、１４は移動ステージ、１５はスキージ、１６はインクタンクを示す。
ついで、有機半導体材料（高分子系材料）を、有機溶剤（溶媒）に分散・溶解させた有機半導体インク（Ｉｎｋ）を準備し、これをフレキソ印刷機を用いて、上記ソース／ドレイン電極１，１’の上に塗布する。図２は、上記基材１０上に有機半導体インクを塗布するためのフレキソ印刷機の概略構成図である。なお、図２中の符号１１はフレキソ印刷版、１２は版胴、１３はアニロックスロール、１４は移動ステージ、１５はスキージ、１６はインクタンクを示す。
上記フレキソ印刷機を用いた有機半導体インクの塗布は、図２に示すように、上記有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版１１に保持させる過程と、このフレキソ印刷版１１に基材１０を密着させ、上記インク保持部に保持された有機半導体インクを、ソース／ドレイン電極１，１’上およびその周囲の所定位置に転写する過程と、を含む。
使用する有機半導体インクとしては、先に述べた直鎖状ポリマやポリチオフェン等、高分子系の有機半導体材料を主成分とし、溶媒として、グリコールエステル系有機溶剤または芳香族炭化水素系有機溶剤を用いた有機半導体インク（粘度０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ）が使用される。
また、上記フレキソ印刷版１１には、平版、もしくは、その１インチあたりの解像度が４００〜１２７０線／２．５４ｃｍの高精細印刷版が用いられ、その表面（インク保持面）には、微細な凹凸を有するインク保持部が形成されている。そして、このインク保持部には、単位面積あたり約０．０５〜５０ｍｌ／ｍ2の有機半導体インクを保持できるようになっている。
なお、上記高精細印刷版の解像度が４００線／２．５４ｃｍ未満の場合は、この版の表面に形成されるインク保持部の１区画（凸部で囲まれた領域）あたりのインク保持量が多くなり過ぎ、基材１０への転写時に印刷むらが生じて、成膜後の有機半導体層に、結晶粒や面荒れ等の欠点個所が増える傾向がみられる。また、逆に、フレキソ印刷版の解像度が１２７０線／２．５４ｃｍを超える場合は、インクの転写効率が低下し、生産効率が下がる傾向がみられる。
また、用いるフレキソ印刷版１１は、上記有機半導体インクの溶媒に使用されるグリコールエステル系有機溶剤および芳香族炭化水素系有機溶剤に対する耐膨潤性を考慮して、ポリエステル系アクリレートをプレポリマーとしたアクリレートオリゴマーと、アクリレートモノマー，光重合禁止剤，光重合開始剤等の混合物（感光性樹脂組成物）から構成され、そのショアＡ硬度は、３０〜７０°の範囲内に設定されている。
上記フレキソ印刷版１１のショアＡ硬度が３０°未満の場合は、版が上記基材１０に対して柔らか過ぎて短時間ですり減ってしまい、高精細な印刷を維持できない傾向がみられる。また、逆に、フレキソ印刷版１１のショアＡ硬度が７０°を超えた場合は、上記基材１０の表面や、その表面に形成された電極や配線等を傷つけてしまう傾向がみられる。
そして、上記フレキソ印刷版１１は、上記有機半導体インクの溶媒に対する膨潤度が低いほど好ましく、例えば、上記グリコールエステル系有機溶剤に対する膨潤率（体積変化率）が０．５〜１０％、上記芳香族炭化水素系有機溶剤に対する膨潤率（体積変化率）が０．５〜１０％であることが望ましい。そのため、上記フレキソ印刷版１１を構成するポリエステル系アクリレートに、ポリブタジエン骨格，ポリエーテル骨格等を導入してもよい。
上記のような構造のフレキソ印刷版１１を用いた有機半導体インク（Ｉｎｋ）の塗布形成方法は、基本的には、通常のフレキソ印刷と同様の手順で行われる。まず、図２のように、インクタンク１６から供給された有機半導体インクを、アニロックスロール１３を介してフレキソ印刷版１１に供給し、このフレキソ印刷版１１の表面に形成された所定パターンのインク保持部に、所定量の有機半導体インクを保持させる（インク保持過程）。
つぎに、このフレキソ印刷版１１を版胴１２とともに回転させつつ、移動ステージ１４上に載置された基材（ソース／ドレイン電極１，１’が形成済みの基材１０）を同期して移動させ、この基材１０を上記フレキソ印刷版１１に密着（キスタッチ）させることにより、上記インク保持部保持された有機半導体インクが、図１（ｂ）に示すように、所要量この基材１０上の所定位置（上記ソース／ドレイン電極１，１’の上と周囲）に転写される（インク転写過程）。
３）有機半導体層成膜工程
その後、上記有機半導体インクが転写された後の基材１０を、オーブン等により加熱して、このインク中の溶剤等を蒸発・揮散させることにより、図１（ｃ）のように、ソース／ドレイン電極１，１’を覆う有機半導体層２が形成された基材１０を得る。なお、形成された有機半導体層２の好適な膜厚は、２５〜８５ｎｍである。
その後、上記有機半導体インクが転写された後の基材１０を、オーブン等により加熱して、このインク中の溶剤等を蒸発・揮散させることにより、図１（ｃ）のように、ソース／ドレイン電極１，１’を覆う有機半導体層２が形成された基材１０を得る。なお、形成された有機半導体層２の好適な膜厚は、２５〜８５ｎｍである。
４）ゲート絶縁層形成工程
つぎに、樹脂等の誘電体（絶縁体）を用いて、塗布法により、上記有機半導体層２の上にゲート絶縁層３を形成する〔図１（ｄ）参照〕。このゲート絶縁層３も、前記ソース／ドレイン電極１，１’と同様、フレキソ印刷機を用いて、非導電性ペースト（非導電性インク）等を基材１０上に転写（印刷）し、加熱して硬化（成膜）させることにより、真空プロセスを使用せずに作製することができる。
つぎに、樹脂等の誘電体（絶縁体）を用いて、塗布法により、上記有機半導体層２の上にゲート絶縁層３を形成する〔図１（ｄ）参照〕。このゲート絶縁層３も、前記ソース／ドレイン電極１，１’と同様、フレキソ印刷機を用いて、非導電性ペースト（非導電性インク）等を基材１０上に転写（印刷）し、加熱して硬化（成膜）させることにより、真空プロセスを使用せずに作製することができる。
５）ゲート電極形成工程
ついで、上記ゲート絶縁層３上に、金属材料を用いて、蒸着，エッチングやフレキソ印刷等により、ゲート電極４を成形し、有機ＴＦＴの素子を得る〔図１（ｅ）参照〕。
ついで、上記ゲート絶縁層３上に、金属材料を用いて、蒸着，エッチングやフレキソ印刷等により、ゲート電極４を成形し、有機ＴＦＴの素子を得る〔図１（ｅ）参照〕。
このゲート電極４も、前記ソース／ドレイン電極１，１’同様、フレキソ印刷法により形成する場合、銀ナノ粒子を含有する導電性ペースト（導電性インク）等を、フレキソ印刷機を用いて基材１０（ゲート絶縁層３）上に転写し、加熱して硬化させることにより、真空プロセスを使用せず、所定回路パターンのゲート電極４を作製することができる。
また、蒸着法により上記ゲート電極４を形成する場合も、蒸着前に基材１０（ゲート絶縁層３）上の不要な部分を予め樹脂等によりマスキングしておく方法、あるいは、基材１０（ゲート絶縁層３）上に形成した金属薄膜（箔）等の必要部分をマスキングし、他の不要部分をエッチング等により取り除く方法などを用いて作製することが可能である。
このように、上記有機ＴＦＴの製法においては、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インク（Ｉｎｋ）を、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版１１に保持させ、このインク保持部の有機半導体インクを基材１０上に転写している。そのため、上記有機半導体インクが、必要個所に所定の設定量分、精度良く転写（印刷）され、有機半導体層の表面に、結晶粒や面荒れ等の欠点が生じにくい。その結果、本実施形態における有機ＴＦＴの製法は、有機半導体層の表面に欠点が少なく、表面が平滑で高品質な有機薄膜トランジスタを、効率良く製造することができる。
また、上記有機ＴＦＴの製法に用いるフレキソ印刷版１１は、そのショアＡ硬度が、３０〜７０°の範囲内に設定され、上記有機半導体インクの溶媒に対する膨潤度が低く抑えられていることから、高精細で鮮明なパターンの転写（塗布）を、長時間にわたり続けることができる。したがって、本実施形態における有機ＴＦＴの製法は、メンテナンスの手間やその製造コストを低減することができる。
なお、上記実施形態においては、トップゲート型の有機ＴＦＴを例に説明したが、本発明の製法は、トップコンタクト型やボトムコンタクト型の有機ＴＦＴを製造する際にも適用可能である。また、これらに適用した場合も、上記トップゲート型の有機ＴＦＴの場合と同様の効果が得られることは勿論である。
つぎに、実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
この実施例においては、有機半導体層をインクジェット法を用いて塗布した有機ＴＦＴ（従来品＝工場製品）に代えて、上記実施形態のように、有機半導体層をフレキソ印刷機を用いて塗布した有機ＴＦＴ（試験品）を作製した。
上記試験品および工場製品の有機ＴＦＴの形成に使用した基材と、有機半導体インクは以下のとおりである。
〔基材〕
ＰＥＴ樹脂製シート 厚さ：０．２ｍｍ
〔有機半導体インク〕
固形分：高分子系有機半導体材（５〜３０ｗｔ％）
溶媒（希釈剤）：トルエン，キシレン，テトラリン（登録商標）
粘度：３〜５０ｍＰａ・ｓ
〔基材〕
ＰＥＴ樹脂製シート 厚さ：０．２ｍｍ
〔有機半導体インク〕
固形分：高分子系有機半導体材（５〜３０ｗｔ％）
溶媒（希釈剤）：トルエン，キシレン，テトラリン（登録商標）
粘度：３〜５０ｍＰａ・ｓ
また、上記試験品の有機半導体インクの印刷（塗布）に用いたフレキソ印刷版とフレキソ印刷機等の仕様は、以下のとおりである。
〔フレキソ印刷機〕
ＭＴテック社製 ＦＣ−３３Ｓ
〔フレキソ印刷版〕
フレキソ印刷版は、ポリエステル系アクリレートをプレポリマーとしたアクリレートオリゴマーと、アクリレートモノマー，光重合禁止剤，光重合開始剤を混合した感光性樹脂組成物を、ネガフィルムを通した紫外線照射により硬化させ、成形した凸印刷版である。
コムラテック社製フレキソ印刷版
版厚さ−２．２５ｍｍ ６００線／２．５４ｃｍ 開口率：５〜４０％
硬度：３０〜７０°（ショアＡ硬度）
インク溶剤に対する膨潤率：０．５〜１０％（重量変化率）
インク保持部のインク保持量：２ｍｌ／ｍ2（調整幅：０．０５〜５０ｍｌ／ｍ2）
インクの塗布パターン（１箇所あたり）：１．５ｍｍ角（線幅０．１ｍｍ）
〔アニロックスロール〕
４００線／２．５４ｃｍ（１５０〜６００線／２．５４ｃｍ）
セル容量（セル容積）：２ｍｌ／ｍ2（調整幅：０．０５〜６０ｍｌ／ｍ2）
〔フレキソ印刷機〕
ＭＴテック社製 ＦＣ−３３Ｓ
〔フレキソ印刷版〕
フレキソ印刷版は、ポリエステル系アクリレートをプレポリマーとしたアクリレートオリゴマーと、アクリレートモノマー，光重合禁止剤，光重合開始剤を混合した感光性樹脂組成物を、ネガフィルムを通した紫外線照射により硬化させ、成形した凸印刷版である。
コムラテック社製フレキソ印刷版
版厚さ−２．２５ｍｍ ６００線／２．５４ｃｍ 開口率：５〜４０％
硬度：３０〜７０°（ショアＡ硬度）
インク溶剤に対する膨潤率：０．５〜１０％（重量変化率）
インク保持部のインク保持量：２ｍｌ／ｍ2（調整幅：０．０５〜５０ｍｌ／ｍ2）
インクの塗布パターン（１箇所あたり）：１．５ｍｍ角（線幅０．１ｍｍ）
〔アニロックスロール〕
４００線／２．５４ｃｍ（１５０〜６００線／２．５４ｃｍ）
セル容量（セル容積）：２ｍｌ／ｍ2（調整幅：０．０５〜６０ｍｌ／ｍ2）
上記試験品の有機半導体インクの印刷（塗布）は、以下の条件で行った（フレキソ印刷機の概略構成は図２を参照）。
〔フレキソ印刷条件〕
印刷速度（印刷ステージ移動量）：２５ｍ／分（調整幅：５〜３０ｍ／分）
アニロックスロール速度：１２０ｒｐｍ
アニロックスロール−印刷版間 ニップ幅：６〜７ｍｍ（調整幅：１〜１５ｍｍ）
印刷版−基材間 ニップ幅：８〜９ｍｍ（調整幅：１〜２０ｍｍ）
印刷チャンバーの環境（室温下 雰囲気）
〔印刷後の乾燥条件〕
温度：８０℃ 時間：１０分
〔フレキソ印刷条件〕
印刷速度（印刷ステージ移動量）：２５ｍ／分（調整幅：５〜３０ｍ／分）
アニロックスロール速度：１２０ｒｐｍ
アニロックスロール−印刷版間 ニップ幅：６〜７ｍｍ（調整幅：１〜１５ｍｍ）
印刷版−基材間 ニップ幅：８〜９ｍｍ（調整幅：１〜２０ｍｍ）
印刷チャンバーの環境（室温下 雰囲気）
〔印刷後の乾燥条件〕
温度：８０℃ 時間：１０分
上記の加工条件のフレキソ印刷で有機半導体層を形成した有機ＴＦＴ（試験品）は、従来品と同等の寸法精度と膜厚を維持しながら、有機半導体層表面の欠点が従来品に比べ減少した。結果として、本発明の有機薄膜トランジスタの製法は、製品歩留りと加工効率を向上させることが確認できた。
フラットパネルディスプレイや電子ペーパー等の電気泳動型ディスプレイなど、有機薄膜トランジスタを多数用いたアクティブマトリクス型駆動回路を有する製品の製造に、広く適用することができる。
１０ 基材
１１ フレキソ印刷版
１１ フレキソ印刷版
Claims (5)
- 可撓性を有する基材の表面にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記ソース電極およびドレイン電極の上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ソース電極およびドレイン電極を覆う有機半導体層を形成する工程と、この有機半導体層上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、上記ゲート絶縁層上の所定位置にゲート電極を積層する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製法。
- 可撓性を有する基材の表面に形成されたゲート電極の上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクを上記ゲート絶縁層上に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ゲート絶縁層の表面に有機半導体層を形成する工程と、この有機半導体層上に、所定形状のソース電極およびドレイン電極を積層する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製法。
- 可撓性を有する基材の表面に形成されたゲート電極の上に、誘電体からなるゲート絶縁層を積層する工程と、このゲート絶縁層上の所定位置に、ソース電極およびドレイン電極を積層する工程と、有機半導体材料を溶媒に分散させた有機半導体インクを、その表面に所定のパターンのインク保持部が形成されたフレキソ印刷版に保持させ、このフレキソ印刷版に上記基材を密着させて、インク保持部の有機半導体インクをソース電極およびドレイン電極上の所定位置に転写する工程と、上記転写後の有機半導体インクの溶媒を蒸発させ、上記ソース電極およびドレイン電極の一部とこれらの間のチャネル部分とを覆う有機半導体層を形成する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製法。
- 上記フレキソ印刷版として、平版または解像度が４００〜１２７０線／２．５４ｃｍの高精細印刷版を用いる請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタの製法。
- 上記フレキソ印刷版のショアＡ硬度が、３０〜７０°の範囲内に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタの製法。
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