JP2017098225A - 有機半導体素子の製造方法、有機半導体溶液の製造方法および塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機半導体溶液の劣化を抑えつつ、有機半導体溶液を塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制する有機半導体素子の製造方法等を提供する。【解決手段】有機半導体溶液Ｓを基材１５に塗布する塗布工程を含む有機半導体素子１の製造方法であって、塗布工程の前において、有機半導体溶液Ｓおよび不活性ガスＧが密閉容器５０内に入れられており、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を、塗布工程における有機半導体溶液Ｓの周囲の環境圧力Ｐｅを基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら、環境圧力Ｐｅに近づける。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、有機半導体素子の製造方法、有機半導体溶液の製造方法および塗布装置に関する。

有機半導体素子の一例として、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を応用した発光素子が知られている。この発光素子は、素子の発光層内にて正孔と電子とが再結合することで発光する。発光素子の発光層は、発光体組成物を含む溶液（有機半導体溶液）を、例えば、インクジェットなどの塗布装置を用いて、基材に塗布することで形成される。

特許文献１（段落００５２）には、有機半導体溶液および不活性ガスを気密性を有する容器に入れ、この容器を塗布装置に取り付けた後、塗布装置に有機半導体溶液を供給する技術が開示されている。これにより、有機半導体溶液が大気にさらされて劣化することを抑制している。

特開２０１３−１７５４８６号公報

しかし、特許文献１に開示されているように、有機半導体溶液とともに不活性ガスを容器に入れると、不活性ガスの一部が有機半導体溶液に溶解することがある。そのため、有機半導体溶液を塗布して塗膜を形成した場合に、発光層となる塗膜に不活性ガスの泡噛みが発生するという問題がある。

そこで、本発明は、有機半導体溶液の劣化を抑えつつ、有機半導体溶液を塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制する有機半導体素子の製造方法等を提供する。

上記の課題を解決する有機半導体素子の製造方法の一態様は、有機半導体溶液を基材に塗布する塗布工程を含み、塗布工程の前において、有機半導体溶液と不活性ガスとが密閉容器内に入れられており、密閉容器内の不活性ガスの圧力を、塗布工程における有機半導体溶液の周囲の環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら環境圧力に近づける。

また、上記の課題を解決する有機半導体溶液の製造方法の一態様は、有機半導体溶液と不活性ガスとを密閉容器内に入れ、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記有機半導体溶液を使用する際の周囲の環境圧力とは異なる圧力に維持する工程と、前記工程の後に、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら前記環境圧力に近づける工程とを含む。

また、上記の課題を解決する塗布装置の一態様は、有機半導体溶液を塗布する塗布装置であって、前記有機半導体溶液を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記有機半導体溶液を吐出する吐出部とを備え、前記貯留部は、不活性ガスとともに密閉容器内に入れられた前記有機半導体溶液であって、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記有機半導体溶液を塗布する際の周囲の環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら前記環境圧力に近づけることで得られた前記有機半導体溶液を貯留する。

有機半導体溶液の劣化を抑えつつ、有機半導体溶液を塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制できる。

図１は、有機半導体素子（発光素子）の概略斜視図である。 図２は、有機半導体素子の製造方法を示す概略フローチャートである。 図３は、有機半導体素子のＥＬデバイス部の製造方法を示す概略フローチャートである。 図４は、有機半導体溶液を基材に塗布する塗布工程および塗布装置を示す図である。 図５Ａは、塗布工程の前において、有機半導体溶液と不活性ガスとを密閉容器に入れて保管する状態を示す図である。 図５Ｂは、密閉容器内の不活性ガスの圧力を変化させる様子を示す図である。 図５Ｃは、密閉容器内の不活性ガスの圧力を、塗布工程と同じ環境圧力とした状態を示す図である。 図６は、塗布工程の前において、密閉容器内の不活性ガスの圧力を変化させるプロセスを示すフローチャートである。 図７は、図６に示す不活性ガスの圧力と時間との関係を示す図である。 図８は、図５Ｂに示す密閉容器の変形例を示す図である。

以下、実施の形態に係る有機半導体素子の製造方法、有機半導体溶液の製造方法および塗布装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

［１．有機半導体素子の概略構成］
先に、有機半導体素子の一例である、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を応用した発光素子について説明する。図１に示されるように、発光素子１には、１画素を構成する３種類の発光素子、すなわち赤色発光素子１ａ、緑色発光素子１ｂおよび青色発光素子１ｃがある。複数の発光素子１は、マトリックス状に配列されている。これらの発光素子１の発光面上にカラーフィルタ基板を貼り合わせることで、有機ＥＬ表示装置が形成される（図示省略）。

発光素子１は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１０と、ＥＬデバイス部２０とが積層した構造を有している。

ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１上に形成されたＴＦＴ１２および信号線１３を有している。信号線１３は、ＴＦＴ１２を駆動するための電力供給線である。ＴＦＴ１２は、ＥＬデバイス部２０へ供給する電流を制御する半導体素子である。

ＥＬデバイス部２０は、陽極２１、正孔注入層２２、発光層２３、電子注入層２４および陰極２５が積層された構造をしている。発光素子１の正孔注入層２２、発光層２３および電子注入層２４は、図示しない隔壁（バンク）により、隣に位置する発光素子１の正孔注入層２２、発光層２３および電子注入層２４と仕切られている。正孔注入層２２の下側には、発光層２３により発光した光を反射する陽極２１が設けられている。電子注入層２４の上側には、発光層２３により発光した光を透過する陰極２５が設けられている。

陽極２１と陰極２５に直流電圧をかけることで、正孔注入層２２から注入された正孔と電子注入層２４から注入された電子とが発光層２３内で再結合する。この再結合により生じたエネルギーが発光層２３内の発光物質を励起させ、発光が起きる。

陽極２１は、例えば、アルミニウム合金およびＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）の２層構造からなる。正孔注入層２２には、例えば、酸化タングステンなどの無機材料が用いられる。発光層２３は、高分子材料のホストと、電子と正孔が結合する際に発光中心として機能するドーパントとを含んでいる。電子注入層２４には、例えば、低分子材料にバリウムが添加された無機材料が用いられる。陰極２５には、例えば、アルミニウム膜が用いられる。

なお、正孔注入層２２と発光層２３の間に正孔輸送層が設けられていてもよい。発光層２３と電子注入層２４の間に電子輸送層が設けられていてもよい。正孔輸送層への電子の到達を抑制するため、正孔輸送層と発光層２３の間に電子ブロック層が設けられていてもよい。

［２．有機半導体素子の製造方法］
有機半導体素子１の製造方法は、図２に示されるように、ガラス基板１１上にＴＦＴ１２を形成してＴＦＴ基板１０を作製するＴＦＴ基板作製工程（ステップ１０）と、ＴＦＴ基板１０上にＥＬデバイス部２０を作製するＥＬデバイス部作製工程（ステップ２０）とを含む。

ＥＬデバイス部作製工程は、図３に示されるように、陽極２１を形成する工程（ステップ２１）、正孔注入層２２を形成する工程（ステップ２２）、発光層２３を形成する工程（ステップ２３：塗布工程）、電子注入層２４を形成する工程（ステップ２４）、および、陰極２５を形成する工程（ステップ２５）を含む。以下において、ＥＬデバイス部作製工程の一例を示す。

まず、ステップ２１にて、ＴＦＴ基板１０上に陽極２１となるアルミニウム合金膜とＩＺＯ膜とを順に形成する。アルミニウム合金膜およびＩＺＯ膜は、それぞれスパッタ法で形成される。

次に、ステップ２２にて、陽極２１上に正孔注入層２２となる酸化タングステン膜を形成する。酸化タングステン膜は、スパッタ法で形成される。

次に、ステップ２３にて、陽極２１と正孔注入層２２が形成された基材１５上に発光層２３（赤色発光層２３ａ、緑色発光層２３ｂ及び青色発光層２３ｃ）を形成する。このステップ２３が、本実施の形態における塗布工程に相当する。

この工程では、図４に示されるように、インクジェットなどの塗布装置３０を用いて有機半導体溶液（インク）Ｓを塗布する。

塗布装置３０は、有機半導体溶液Ｓを貯留する貯留部３１と、貯留部３１に貯留された有機半導体溶液Ｓを吐出する吐出部３２とを備える。貯留部３１は、例えば、箱状のインクカートリッジまたは筒状のシリンジであり、貯留された有機半導体溶液Ｓを吐出部３２に供給できるように、吐出部３２に接続されている。吐出部３２は、圧電素子を有し、圧電素子の変形により吐出部３２内の有機半導体溶液Ｓを押し出して吐出する。

ＴＦＴ基板１０の下側には、２軸直交型の水平移動テーブル３３が設けられている。圧電素子のオンオフ動作および水平移動テーブル３３の位置を制御することで、基材１５に所定の有機半導体溶液パターンが形成される。

有機半導体溶液Ｓは、発光組成物である有機半導体材料を含む溶液である。有機半導体材料としては、例えば、高分子材料からなるホストにドーパントが添加された材料が用いられる。有機半導体溶液Ｓはベンゼン、トルエン又はキシレンなどの芳香族系溶媒を含み、有機半導体材料はこの溶媒中に分散されている。基材１５上に塗布された有機半導体溶液Ｓの塗膜は、熱処理または自然乾燥することで溶媒が除去される。これにより、基材１５上に発光層２３が形成される。

なお、有機半導体溶液Ｓの塗膜に泡噛みがあると、発光層２３の形状不良および特性不良につながるので、塗膜における泡噛みをできるだけ低減することが好ましい。

次に、ステップ２４にて、発光層２３上に電子注入層２４となる低分子材料膜を形成する。低分子材料膜は、蒸着法で形成される。

次に、ステップ２５にて、電子注入層２４上に陰極２５となるアルミニウム膜を形成する。アルミニウム膜は、蒸着法で形成される。

これら図２および図３に示されたステップを経て、有機半導体素子１が作製される。

なお、上記では、発光層２３を塗布装置３０を用いて形成する例を示したが、正孔注入層２２、正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層又は電子注入層２４が特定の有機半導体材料により形成される場合は、その有機半導体材料を含む溶液を塗布装置３０を用いて塗布することで、それぞれの層を形成してもよい。

［３．塗布工程の前における有機半導体溶液の取り扱い］
ここで、前述した塗布工程（ステップ２３）の前における有機半導体溶液Ｓの取り扱い、すなわち、有機半導体溶液Ｓの製造方法について説明する。

塗布工程の前では、有機半導体溶液Ｓは、図５Ａに示されるように、不活性ガスＧとともに密閉容器５０内に入れて保管されている。

密閉容器５０は、底を有する円筒状の容器本体５１と、容器本体５１の内側面に当接する円板状の蓋５２とを有している。蓋５２の外周にはシール材が設けられており（図示省略）、このシール材により密閉容器５０内の気密性が保たれている。蓋５２は、容器本体５１の内側面に沿って摺動させることができる。蓋５２の中央には鍔状に突出した係合部５２ａが設けられている。この係合部５２ａを把持して蓋５２を上下に移動させることで、密閉容器５０内の体積を変えることができる（図５Ｂ参照）。容器本体５１および蓋５２（シール材除く）の材質は、例えば、ステンレスである。

有機半導体溶液Ｓは、発光層２３を形成するためのインクである。有機半導体溶液Ｓは、ベンゼン、トルエン又はキシレンなどの芳香族系溶媒を含み、有機半導体材料がこの溶媒中に分散されている。有機半導体材料としては、例えば、高分子材料からなるホストにドーパントが添加されたものが用いられる。

不活性ガスＧは、有機半導体溶液Ｓが外気に触れて酸化することを防ぐため、有機半導体溶液Ｓの上部を覆うように、密閉容器５０内に充填されている。不活性ガスＧとしては、例えば、窒素、ヘリウム又はアルゴンなどが挙げられる。ただし、不活性ガスＧは、これらに限られず、有機半導体溶液Ｓの溶媒に対して不活性であればよい。密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力は、塗布工程において有機半導体溶液Ｓを使用する際の周囲の環境圧力Ｐｅとは異なる圧力に維持されている。本実施の形態では、密閉容器５０内に圧縮された不活性ガスＧが封入されている。

次に、図６および図７を参照しながら、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を変化させるプロセスについて説明する。

図７に示す期間Ａは、有機半導体溶液Ｓを密閉容器５０内に保管している状態である。期間Ｂは、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を変化させている状態である。期間Ｃは、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力が、塗布工程における有機半導体溶液Ｓの周囲の環境圧力Ｐｅと同じになった状態（塗布装置３０に注入されている有機半導体溶液Ｓに接する気体の圧力と同じになった状態）である。なお、期間Ｂの温度と期間Ｃの温度は同じであることが好ましい。

本実施の形態は、塗布工程の前において、密閉容器５０内の不活性ガスＧを、陰圧と陽圧とに変化させながら、環境圧力Ｐｅに近づける点に特徴がある。なお、本実施の形態における陽圧は、環境圧力Ｐｅを基準としてプラス側の圧力を意味し、陰圧は、環境圧力Ｐｅを基準としてマイナス側の圧力を意味する。例えば、環境圧力Ｐｅが大気圧である場合は、大気圧を基準として密閉容器５０内の不活性ガスＧを陰圧と陽圧とに変化させながら大気圧に近づける。

前述したように、有機半導体溶液Ｓを保管している状態では、密閉容器５０内には圧縮された不活性ガスＧが封入されているので、不活性ガスＧは陽圧である。これを開始状態とし、このときの不活性ガスＧの圧力をＰ０（例えば、２ａｔｍ＝２０２６５０Ｐａ）とする。

まず、ステップ１にて、不活性ガスＧの圧力を下げ、圧力Ｐ１（例えば、０．５ａｔｍ＝５０６６２．５Ｐａ）にする。具体的には、図５Ｂに示されるように、蓋５２の係合部５２ａに駆動手段５５（一軸ロボットなど）の把持部５５ａを係合させた後、駆動手段５５にて蓋５２を上昇させ、密閉容器５０内の体積を徐々に大きくする。これにより、不活性ガスＧの圧力を徐々に下げて陰圧にする（Ｐ０＞Ｐｅ＞Ｐ１）。そして、この圧力Ｐ１を所定の時間維持する。

次のステップ２にて、不活性ガスＧの圧力を上げ、圧力Ｐ２（例えば、１．３ａｔｍ＝１３１７２２．５Ｐａ）にする。具体的には、図５Ｂに示されるように、密閉容器５０の蓋５２を下降させ、密閉容器５０内の体積を徐々に小さくする。これにより、不活性ガスＧの圧力を徐々に上げて陽圧にする。このときの圧力Ｐ２は、開始状態の圧力Ｐ０よりも小さく、環境圧力Ｐｅよりも大きい（Ｐ０＞Ｐ２＞Ｐｅ）。そして、この圧力Ｐ２を所定の時間維持する。

次のステップ３にて、不活性ガスＧの圧力を下げ、圧力Ｐ３（例えば、０．８ａｔｍ＝８１０６０Ｐａ）にする。具体的には、密閉容器５０の蓋５２を上昇させ、密閉容器５０内の体積を徐々に大きくする。これにより、不活性ガスＧの圧力を徐々に下げて陰圧にする。このときの圧力Ｐ３は、前述した圧力Ｐ１よりも陰圧度が小さく、環境圧力Ｐｅよりも小さい（Ｐｅ＞Ｐ３＞Ｐ１）。そして、この圧力Ｐ３を所定の時間維持する。

次のステップ４にて、不活性ガスＧの圧力を上げ、圧力Ｐ４（例えば、１．１ａｔｍ＝１１１４５７．５Ｐａ）にする。具体的には、密閉容器５０の蓋５２を下降させ、密閉容器５０内の体積を徐々に小さくする。これにより、不活性ガスＧの圧力を徐々に下げて陽圧にする。このときの圧力Ｐ４は、前述した圧力Ｐ２よりも小さく、環境圧力Ｐｅよりも大きい（Ｐ２＞Ｐ４＞Ｐｅ）。そして、この圧力Ｐ４を所定の時間維持する。

最後のステップ５にて、不活性ガスＧの圧力を下げ、圧力Ｐ５を環境圧力Ｐｅと同じ圧力にする。具体的には、密閉容器５０の蓋５２を上昇させ、密閉容器５０内の体積を徐々に大きくし、環境圧力Ｐｅと同じにする（Ｐ５＝Ｐｅ）。環境圧力Ｐｅが大気圧である場合、圧力Ｐ５は、１０１３２５Ｐａである。

このように、圧力変化させた後の陽圧と環境圧力Ｐｅとの圧力差と、圧力変化させた後の陰圧と環境圧力Ｐｅとの圧力差とが段階的に小さくなるように、不活性ガスＧの圧力を変化させる。これらのプロセスにより、有機半導体溶液Ｓから脱ガス（不活性ガスＧの除去）を行う。

脱ガスの終了した有機半導体溶液Ｓは、外気と遮断された状態で塗布装置３０に供給される。なお、塗布工程における環境が同じ不活性ガス環境であれば、密閉容器５０の蓋５２を開けて、塗布装置３０に有機半導体溶液Ｓを供給することもできる。

本実施の形態では、塗布工程の前において、密閉容器５０内の不活性ガスＧを、陰圧と陽圧とに変化させながら、環境圧力Ｐｅに近づけているので、有機半導体溶液（インク）Ｓに溶解した不活性ガスＧの脱ガスを適切に行うことができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの劣化を抑えつつ、有機半導体溶液Ｓを塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを低減できる。

なお、泡が含まれた状態の有機半導体溶液Ｓが塗布装置３０に供給されると、塗布装置３０内で詰まりが発生したり、基材１５に塗布される塗膜の塗布量や塗布位置にばらつきが生じたりすることがある。しかし、本実施の形態では、有機半導体溶液Ｓの泡抜きを適切に行うことができるので、塗布装置３０内での詰まりを抑制し、また、塗布量や塗布位置のばらつきを低減することができる。つまり、本実施の形態によれば、塗膜に泡噛みが発生することを低減できるだけでなく、塗布装置３０内での泡噛みを低減することができる。

また、不活性ガスＧを陰圧と陽圧とに変化させることで、脱ガスを短時間で行うことができる。その結果、有機半導体素子１の製造時間を短縮することができる。

また、不活性ガスＧを陰圧だけでなく陽圧に変化させることで、有機半導体溶液Ｓの溶媒の急激な蒸発を抑制することができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの濃度の変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、密閉容器５０内における不活性ガスＧの陽圧状態を合計３回、陰圧状態を合計２回とする例を示したが、これに限られず、陽圧状態を１回、陰圧状態を１回としてもよい。例えば、図７において、圧力Ｐ２を陽圧にするのでなくこの段階で環境圧力Ｐｅと同じ圧力にしてもよい。

また、本実施の形態では、密閉容器５０内の体積を変えることで、陽圧状態と陰圧状態との切り替えを行う例を示したが、これに限られず、例えば、超音波により密閉容器５０内に圧力変動を起こさせながら、環境圧力Ｐｅに近づけていってもよい。

また、本実施の形態では、不活性ガスＧを陽圧にした後、環境圧力Ｐｅと同じ圧力にする例を示したが、これに限られず、不活性ガスＧを陰圧にした後、環境圧力Ｐｅと同じ圧力にしてもよい。例えば、図７において、圧力Ｐ４を陽圧にするのでなくこの段階で環境圧力Ｐｅと同じ圧力にしてもよい。また、図７において、圧力Ｐ５を一旦陰圧とした後、環境圧力Ｐｅと同じ圧力にしてもよい。

また、有機半導体溶液Ｓを密閉容器５０内に保管する場合の不活性ガスＧの圧力は、陰圧であってもよい。不活性ガスＧが陰圧であれば、有機半導体溶液Ｓへの不活性ガスＧの溶解量を少なくすることができる。図６における開始状態の不活性ガスＧが陰圧である場合は、最初のステップで陽圧にした後、次のステップで陰圧にし、これらの変化を繰り返しながら環境圧力Ｐｅに近づければよい。

また、塗布工程において、外気の侵入を抑制するため、環境圧力Ｐｅを大気圧よりも高く設定する場合がある。その場合は、図６の最後のステップ５における不活性ガスＧの圧力Ｐ５を、大気圧よりも高く設定した環境圧力Ｐｅと同じ圧力にすればよい。

また、塗布工程において、有機半導体溶液Ｓの塗膜をはやく乾燥させるため、環境圧力Ｐｅを大気圧よりも低く設定する場合がある。その場合は、図６の最後のステップ５における不活性ガスＧの圧力Ｐ５を、大気圧よりも低く設定した環境圧力Ｐｅと同じ圧力にすればよい。

（変形例）
図８は、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を変化させる場合の変形例を示す図である。なお、図５Ｂに示す密閉容器５０と共通する構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

変形例における密閉容器５０は、底を有する円筒状の容器本体６１と、鍔付き円板状の蓋６２とを有している。蓋６２は容器本体６１の上部に固定されており、これにより密閉容器５０内の気密性が保たれている。

この密閉容器５０には、密閉容器５０の内部と連通する配管６５の一端が取り付けられている。配管６５の途中には、開閉弁６６が設けられている。配管６５の他端には、不活性ガスＧを出し入れする供給排出手段６７が取り付けられている。供給排出手段６７は、往復ピストン式であり、固定シリンダ６７ａと可動ピストン６７ｂとアクチュエータ６７ｃとにより構成されている。固定シリンダ６７ａの内部には、密閉容器５０内と同じ種類、同じ圧力の不活性ガスＧが充填されている。開閉弁６６を開き、供給排出手段６７を稼働させることで、密閉容器５０内から不活性ガスＧを排出したり、密閉容器５０に不活性ガスＧを供給することができる。

この変形例に示されるように、密閉容器５０内に不活性ガスＧを出し入れすることで、密閉容器５０内の不活性ガスＧを陽圧または陰圧に変化させることができる。この変形例で圧力を変化させる場合においても、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［４．まとめ］
以上、有機半導体素子１の製造方法では、有機半導体溶液Ｓを基材１５に塗布する塗布工程を含み、塗布工程の前において、有機半導体溶液Ｓと不活性ガスＧとが密閉容器５０内に入れられており、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を、塗布工程における有機半導体溶液Ｓの周囲の環境圧力Ｐｅを基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら環境圧力Ｐｅに近づける。

上記構成によって、有機半導体溶液Ｓに溶解した不活性ガスＧの脱ガス（不活性ガスＧの除去）を適切に行うことができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの劣化を抑えつつ、有機半導体溶液Ｓを塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制できる。また、密閉容器５０内の不活性ガスＧを陰圧と陽圧とに変化させることで、脱ガスを短時間で行うことができる。その結果、有機半導体素子１の製造時間を短縮することができる。また、密閉容器５０内の不活性ガスＧを陰圧だけでなく陽圧に変化させることで、有機半導体溶液Ｓの溶媒の急激な蒸発を抑制することができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの濃度の変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。これにより、有機半導体溶液Ｓの塗膜により形成される有機半導体素子１の発光層２３の品質を向上させることができる。

また、有機半導体素子１の製造方法では、陽圧及び環境圧力Ｐｅの圧力差と、陰圧及び環境圧力Ｐｅの圧力差とが段階的に小さくなるように、不活性ガスＧの圧力を変化させることが好ましい。

この構成により、有機半導体溶液Ｓにおける不活性ガスＧの脱ガス量と溶媒の蒸発量とが、段階的に小さくなりながら進行するので、有機半導体溶液Ｓの劣化を抑制することができる。その結果、有機半導体溶液Ｓを塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制することができる。また、有機半導体溶液Ｓの濃度の変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

また、有機半導体素子１の製造方法では、密閉容器５０内の体積を変えることで不活性ガスＧの圧力を変化させることが好ましい。

この構成により、不活性ガスＧの圧力を簡易に変化させることができるので、有機半導体素子１の製造工程を簡略化することができる。

また、有機半導体素子１の製造方法では、密閉容器５０内から不活性ガスＧを排出、または、密閉容器５０内に不活性ガスＧを供給することで不活性ガスＧの圧力を変化させることが好ましい。

この構成により、不活性ガスＧの圧力を所望の値に変化させることができるので、脱ガスを適切に行うことができる。

また、圧力を変化させる前の不活性ガスＧは陽圧であり、不活性ガスＧの圧力を変化させる場合には、不活性ガスＧを陽圧から陰圧に変化させた後、再び陽圧に変化させることが好ましい。

この構成では、不活性ガスＧの圧力を変化させる前において、不活性ガスＧが陽圧なので、密閉容器５０外からの不純ガスの侵入を抑制することができる。また、有機半導体溶液Ｓへの不活性ガスＧの溶解量が多い場合であっても、陽圧から陰圧に変化させることで、脱ガスを適切に行うことができる。これらの結果、有機半導体溶液Ｓの塗膜の泡噛みや不純物混入が抑制され、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

また、環境圧力Ｐｅは、大気圧と同じであってもよい。

この構成により、塗布工程で有機半導体溶液Ｓを使用する際の圧力変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

また、環境圧力Ｐｅは、大気圧よりも高くてもよい。

この構成により、塗布工程における有機半導体溶液Ｓの周囲の環境圧力Ｐｅが大気圧よりも高い場合であっても、使用環境における圧力変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

また、有機半導体溶液Ｓの製造方法では、有機半導体溶液Ｓと不活性ガスＧとを密閉容器５０内に入れ、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を、有機半導体溶液Ｓを使用する際の周囲の環境圧力Ｐｅとは異なる圧力に維持する工程（ステップ０）と、この工程（ステップ０）の後に、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を、環境圧力Ｐｅを基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら環境圧力Ｐｅに近づける工程（ステップ１〜ステップ５）とを含む。

上記有機半導体溶液Ｓの製造方法によって、有機半導体溶液Ｓに溶解した不活性ガスＧの脱ガスを適切に行うことができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの劣化を抑えつつ、有機半導体溶液Ｓを塗布することで形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制できる。また、密閉容器５０内の不活性ガスＧを陰圧と陽圧とに変化させることで、脱ガスを短時間で行うことができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの製造時間を短縮することができる。また、密閉容器５０内の不活性ガスＧを陰圧だけでなく陽圧に変化させることで、有機半導体溶液Ｓの溶媒の急激な蒸発を抑制することができる。その結果、有機半導体溶液Ｓの濃度の変化が小さくなり、有機半導体溶液Ｓの塗膜の品質を向上させることができる。

また、有機半導体溶液Ｓを塗布する塗布装置３０では、有機半導体溶液Ｓを貯留する貯留部３１と、貯留部３１に貯留された有機半導体溶液Ｓを吐出する吐出部３２とを備え、貯留部３１は、不活性ガスＧとともに密閉容器５０内に入れられた有機半導体溶液Ｓであって、密閉容器５０内の不活性ガスＧの圧力を、有機半導体溶液Ｓを塗布する際の周囲の環境圧力Ｐｅを基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら環境圧力Ｐｅに近づけることで得られた有機半導体溶液Ｓを貯留する。上記塗布装置３０のように、不活性ガスＧの脱ガスを適切に行った有機半導体溶液Ｓを用いることで、塗布装置３０により形成される塗膜に泡噛みが発生することを抑制できる。また、泡噛みの発生を抑制できるので、生産効率を向上させることができる。また、有機半導体溶液Ｓの溶媒の急激な蒸発を抑制することで得られた濃度変化が小さい有機半導体溶液Ｓを用いることで、塗布装置３０により形成される塗膜の品質を向上させることができる。

以上、有機半導体素子の製造方法、有機半導体溶液の製造方法および塗布装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

例えば、有機半導体溶液としては、前述した発光組成物を含むインクに限られず、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層又は電子注入層を形成するためのインクであってもよい。また、有機半導体溶液は、導電性の粉体や顔料等を含む分散型溶液であってもよい。また、塗布装置は、インクジェットに限られず、ノズルディスペンサやスプレーであってもよい。

本発明は、表示デバイスなどに用いられる有機ＥＬ表示装置の製造方法等に利用可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 有機半導体素子（発光素子）
１０ ＴＦＴ基板
１１ ガラス基板
１２ ＴＦＴ
１３ 信号線
１５ 基材
２０ ＥＬデバイス部
２１ 陽極
２２ 正孔注入層
２３ 発光層
２４ 電子注入層
２５ 陰極
３０ 塗布装置
３１ 貯留部
３２ 吐出部
３３ 水平移動テーブル
５０ 密閉容器
５１、６１ 容器本体
５２、６２ 蓋
５２ａ 蓋の係合部
５５ 駆動手段
５５ａ 駆動手段の把持部
６５ 配管
６６ 開閉弁
６７ 供給排出手段
Ｇ 不活性ガス
Ｓ 有機半導体溶液（インク）
Ｐ０ 有機半導体溶液を保管する際の密閉容器内の不活性ガスの圧力
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 密閉容器内の不活性ガスの圧力
Ｐｅ 塗布工程における有機半導体溶液の周囲の環境圧力

Claims (9)

1. 有機半導体溶液を基材に塗布する塗布工程を含む有機半導体素子の製造方法であって、
   前記塗布工程の前において、
   前記有機半導体溶液と不活性ガスとが密閉容器内に入れられており、
   前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記塗布工程における前記有機半導体溶液の周囲の環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら前記環境圧力に近づける
   有機半導体素子の製造方法。
2. 前記陽圧及び前記環境圧力の圧力差と、前記陰圧及び前記環境圧力の圧力差とが段階的に小さくなるように、前記不活性ガスの圧力を変化させる
   請求項１に記載の有機半導体素子の製造方法。
3. 前記密閉容器内の体積を変えることで前記不活性ガスの圧力を変化させる
   請求項１または２に記載の有機半導体素子の製造方法。
4. 前記密閉容器内から前記不活性ガスを排出、または、前記密閉容器内に前記不活性ガスを供給することで前記不活性ガスの圧力を変化させる
   請求項１または２に記載の有機半導体素子の製造方法。
5. 圧力を変化させる前の前記不活性ガスは陽圧であり、
   前記不活性ガスの圧力を変化させる場合には、前記不活性ガスを陽圧から陰圧に変化させた後、再び陽圧に変化させる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機半導体素子の製造方法。
6. 前記環境圧力は、大気圧と同じである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機半導体素子の製造方法。
7. 前記環境圧力は、大気圧よりも高い
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機半導体素子の製造方法。
8. 有機半導体溶液と不活性ガスとを密閉容器内に入れ、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記有機半導体溶液を使用する際の周囲の環境圧力とは異なる圧力に維持する工程と、
   前記工程の後に、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら前記環境圧力に近づける工程と
   を含む有機半導体溶液の製造方法。
9. 有機半導体溶液を塗布する塗布装置であって、
   前記有機半導体溶液を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留された前記有機半導体溶液を吐出する吐出部と
   を備え、
   前記貯留部は、不活性ガスとともに密閉容器内に入れられた前記有機半導体溶液であって、前記密閉容器内の前記不活性ガスの圧力を、前記有機半導体溶液を塗布する際の周囲の環境圧力を基準として、陰圧と陽圧とに変化させながら前記環境圧力に近づけることで得られた前記有機半導体溶液を貯留する
   塗布装置。

Images