JP4596294B1

JP4596294B1 - 有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物、遮光膜形成方法及び遮光膜を有する有機トランジスタ素子

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Publication number: JP4596294B1
Application number: JP2010523220A
Authority: JP
Inventors: 秀樹餌取; 宏五十住; 正紀笠井
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: WO2010125993A1; TW201100503A; US8552089B2; EP2426721A1; KR101268476B1; KR20100134730A; CN102217076A; JPWO2010125993A1; EP2426721B1; US20120032309A1; EP2426721A4; TWI468474B; CN102217076B

Abstract

凸版反転印刷法やマイクロコンタクト印刷法により精密にパターン化された遮光膜を形成する際に、安定的に精密パターン形成することができ、且つ、基板耐熱温度以下での焼成可能であり、遮光性と機械強度を付与できる有機半導体素子遮光膜形成用のインキ組成物を提供する。
黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、速乾性有機溶剤、遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、該樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有することを特徴とする有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機半導体素子の保護膜として機能する遮光膜を安定的に精密パターン印刷することの出来る有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物及びその遮光膜を形成する方法に関する。

トランジスタはディスプレイやコンピュータ機器を構成する重要な半導体電子素子(電子部品)として広く活用されており、現在、シリコン等の無機物を主材料(半導体材料)に用いて製造されている。近年、こうしたトランジスタの半導体材料に有機物を使った「有機トランジスタ(ＯＦＥＴ)」が注目を集めている（例えば、非特許文献１参照）。ＯＦＥＴは、柔らかく低温処理が可能であるためフレキシブルなプラスチックを基板に用いることができる上、印刷法により低価格で生産できるというメリットがあり、ユビキタス時代の必須アイテム（フレキシブル＆低コスト端末）の実現には欠かせない電子素子と考えられている。

しかしながら、有機半導体材料は、シリコンなどの無機材料と比べて、可視光線や紫外線などの光があたることで、特性の変化や性能の劣化が起こる。このため、有機半導体材料を用いた半導体素子（ＯＦＥＴを含む）は遮光性保護膜で覆う必要がある。このような遮光膜は、有機トランジスタとしての特徴を活かすために、印刷法で半導体層上に精密パターン形成されることが必要であり、さらには、印刷後の該遮光膜の乾燥および硬化温度はプラスチック基板の耐熱温度以下で処理されること（低温硬化性）が必要であり、さらには、該温度で硬化した該遮光膜がディスプレイパネルとの接合において損傷しない機械強度を有している必要がある。

ところで、カーボンブラックを含有した水溶性インキをインクジェットで塗布し遮光膜を形成する方法が開示されているが（例えば、特許文献１参照）、水分がＯＦＥＴの特性に悪影響を与えることはよく知られている（例えば、非特許文献２参照）。一方で有機溶剤系インキを遮光膜形成に用いた場合にも有機溶剤が半導体層を剥離してしまう懸念がある。このように、従来の印刷法では、異なる層を連続して印刷した場合には上層の印刷が下層に影響を及ぼす。

このような欠点を解消する方法として、凸版反転印刷法（例えば、特許文献２参照）やマイクロコンタクト印刷法がある（例えば、非特許文献３参照）。これらの印刷法では、精密なパターン形成が可能であると供に、エラストマー製ブランケット若しくはエラストマー製スタンプ上にインキを塗布し、この上でインキの粘度を急上昇させてから基材に印刷するため、重ね刷りしても下層に影響をほとんど与えないで済む。

しかし、これらの印刷法により、有機半導体素子用遮光膜を安定的に精密パターン印刷し、かつ上述した諸機能、すなわち、遮光性、低温硬化性（基板耐熱温度以下での硬化）、硬化後の塗膜の機械強度を実現するためには、特殊なインキ配合が必要となる。

凸版反転印刷法によって微細で精密な印刷パターンを形成するためには、インキに以下のような特性が求められることが知られている。インキ組成物がブランケット上で均一なインキ被膜を形成できるような粘度、表面エネルギーを有し、凸版との接触によって印刷パターンが形成されるまでに、完全な印刷パターンがブランケット上に形成できるような乾燥性、粘着性、凝集力が発現される必要がある。さらにブランケット上のインキ塗膜が完全に被印刷基材上に転写できるような粘着性、凝集力を具えた精密パターンニングインキ組成物として、インキの粘度５ｍＰａ・ｓ以下、表面エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。以上を満たすようなインキとして、揮発性溶剤と、この揮発性溶剤に可溶な樹脂と不溶な固形物を含有し、揮発性溶剤が速乾性溶剤と遅乾性溶剤の混合物であるインキ組成物が開示されている（例えば、特許文献３、４参照）。しかしながら、特許文献３、４に記載の発明においては、凸版反転印刷法により精密パターンを形成するために必要となるインキ組成について詳しく開示されているものの、遮光パターン形成用インキで形成された遮光膜に上述した機能を付与するために必要となる組成について開示は無い。

ジャーナルオブポリマーサイエンスパートＡポリマーケミストリー（JOURNAL OF POLYMER SCIENCE： PART A： POLYMER CHMISTRY）２００２年、第４０号、Ｐ．３３２７アプライドフィジックスレターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）２００５年、第８７号、Ｐ．１８２１０９アニュアルレビューオブマテリアルサイエンス（Annual Review of Materials Science）１９９８年、第２８号、Ｐ．１５３特開２００７−３３５５６０号公報特開２００１−５６４０５号公報特開２００５−１２６６０８号公報特開２００５−１２８３４６号公報

本発明の課題は、凸版反転印刷法やマイクロコンタクト印刷法により精密にパターン化された遮光膜を形成するときに、安定的に精密パターン形成することができ、且つ、基板耐熱温度以下での焼成可能であり、遮光性と機械強度を付与できる有機半導体素子遮光膜形成用のインキ組成物を提供することにある。

上記課題を解決すべく、鋭意研究の結果、凸版反転印刷用に用いられるインキの樹脂成分について検討することで本発明に想到した。

すなわち、本発明は、第一に、黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、該樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有することを特徴とする有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物を提供する。

本発明は、第二に、有機半導体素子上に、印刷方式でパターン化された遮光膜を形成する有機半導体素子遮光膜形成方法であって、印刷方式に用いるインキが、黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、該樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であり、印刷方式が、凸版反転印刷法又はマイクロコンタクト印刷法であることを特徴とする有機半導体素子遮光膜形成方法を提供する。

本発明の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物を用い、エラストマー製のブランケットもしくはエラストマー製スタンプを介した印刷法（凸版反転印刷法もしくはマイクロコンタクト印刷法）を採用することにより、有機半導体素子上に、基板耐熱温度以下での焼成が可能であり、十分な遮光性と機械強度を有する、精密にパターン化された遮光膜を安定的に形成することができる。

本発明の第一の形態は、有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であり、黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、該樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有することを特徴としている。

前記した樹脂成分のうち、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂とは、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂からなる群から選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に好ましくは、ビニル系樹脂のうち、剛性および架橋硬化性の点で、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）が挙げられる。

前記した樹脂成分のうち、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂とは、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ビニル系樹脂、イソシアネート系樹脂からなる群から選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に好ましくは、印刷適正および架橋性熱可塑性樹脂との架橋反応性の点でエポキシ樹脂である。

前記した、固形樹脂と液状樹脂の含有比率（固形樹脂／液状樹脂）は、０．２〜０．６の範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．２５〜０．５である。この範囲内であると、微細な細線パターンを形成する上でより好ましい。範囲外であると、インキの分散性が低下し、細線パターンが太る傾向がある。

本発明の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物に用いる黒色顔料は、カーボンブラック、銅・鉄・マンガン系複合酸化物、酸化コバルトを出発原料とする四三酸化コバルト、マグネタイト系ブラック、銅・鉄・マンガン系ブラック、チタンブラックが用いられるが、チタンブラックが特に好ましい。チタンブラックとしては、例えば、三菱化学マテリアル株式会社製チタンブラック分散液などが挙げられる。

黒色顔料と樹脂成分の含有比率（黒色顔料／樹脂成分）は、１．５〜４の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２〜３の範囲である。この範囲内であると、遮光性と機械強度のバランスに優れ、これより少ないと、遮光性が落ちる傾向があり、これより多いと機械強度が落ちる傾向がある。

本発明の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物に用いる速乾性溶剤とは、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上かつ大気圧下における沸点が１１５℃未満のエステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤のいずれか１つ以上が用いられる。

エステル系溶剤として、酢酸エチル、酢酸ノルマルプロピル、酢酸イソプロピル、アルコール系溶剤として、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、炭化水素系溶剤として、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。またこれらは、それぞれの系内及び複数の系の混合物でもよい。中でも、酢酸イソプロピルや、エタノール及び２―プロパノールが、その蒸発速度や表面張力から見て好ましい。

前記した速乾性溶剤の合計量は、インキ組成物中に、５〜９０質量％であることが好ましい。

本発明の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物に用いる遅乾性溶剤とは、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満かつ大気圧下における沸点が１１５℃以上のエステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤のいずれか１つ以上が用いられる。

エステル系溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡｃ）、３メトキシー３メチルーブチルアセテート（「ソルフィットＡＣ」商品名（株）クラレ製）、エトキシエチルプロピオネート（ＥＥＰ）、アルコール系溶剤として、１−ブタノール、ダイヤドール１３５（商品名（株）三菱レーヨン製）、３メトキシー３メチルー１ブタノール、１−ヘキサノール、１，３ブタンジオール、１−ペンタノール、２−メチル１−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、プロピレンカーボネートなどがある。

エーテル系溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルなどがある。

炭化水素系溶剤として、ソルベッソ１００、ソルベッソ１５０（商品名エクソン化学（株）製）、その他にもＮ−メチルピロリドンが挙げられる。またこれらは、それぞれの系内及び複数の系の混合物でもよい。

中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、３メトキシー３メチルーブチルアセテート、エトキシエチルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル及びダイヤドール１３５が、その蒸発速度や表面張力から見て好ましい。

前記した遅乾性溶剤の合計量は、インキ組成物中に５〜９０質量％であることが好ましい。

本発明のインキ組成物では、これに表面エネルギー調整剤が含まれていることが好ましい。この表面エネルギー調整剤は、ブランケット表面にインキ組成物が均一に良好に塗布できるように、インキ組成物の表面エネルギーをブランケットの表面の表面エネルギーよりも小さくするために添加されるものである。

この表面エネルギー調整剤には、フッ素系界面活性剤の１種または２種以上が用いられ、全インキ組成物中０．０５〜５．０質量％、好ましくは０．１〜１．０質量％含有され、これによりブランケットへのインキ塗工時に、塗工された塗膜の平滑性が向上しより均一な塗膜が得られる。

これの含有量がこの範囲外で量が少ないと、ブランケット上でのインキはじきが発生したり、インキ塗膜が均一にならずムラが生じたりして好ましくなく、量が多すぎると、被印刷基材上へ転写後、インキ塗膜中の表面エネルギー調整剤が被印刷基材とインキ塗膜との密着性を阻害する不具合が生じてこれも好ましくない。

この表面エネルギー調整剤の具体的なものとしては、メガファックＴＦ１３０３、メガファックＴＦ１１５９、メガファックＴＦ１１７７、メガファックＦ−４７０、メガファックＦ−４７２、メガファックＦ−４８４（以上、商品名ＤＩＣ（株）製）などの１種または２種以上が用いられる。

本発明のインキ組成物では、さらに、離型剤が含まれていることが好ましい。離型剤には、公知慣用のシリコーン系化合物の一種または二種以上が用いられる。具体的なものとしては、ジメチルシリコーンオイル、ジメチルシリコーンゴム、シリコーンレジン、有機変性シリコーン、メチルフェニルシリコーンオイル、長鎖アルキル変性シリコーンオイル、フッ素化合物とシリコーンポリマーの混合物、フッ素変性シリコーン等があるが、特に限定するものではない。また、これらは単独または二種以上を併用しても良い。これらの中で、グラノールシリーズ（共栄社製）、ＫＦ−９６Ｌシリーズ（信越化学製）が、離型性や固型樹脂との相溶性の点から見て好ましい。これら離型剤は全インキ組成物中０．０〜５．０質量％、好ましくは０．０〜１．０質量％含有される。この含有量がこの範囲外で量が多すぎると、印刷適正を低下させるばかりでなく、絶縁膜特性を阻害する不具合が生じて好ましくない。

本発明のインキには、他に任意の成分として、必要に応じて、レベリング剤、分散剤、泡消剤等を含有させることが出来る。

本発明の第二の形態は、有機半導体素子遮光膜形成方法である。パターン化された有機半導体素子上に、印刷方式でパターン化された遮光膜を形成する有機半導体素子遮光膜形成方法であって、印刷方式に用いるインキが、黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、該樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であり、印刷方式が、凸版反転印刷法又はマイクロコンタクト印刷法であることを特徴としている。

凸版反転印刷法とは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のエラストマーからなる平滑な離型性表面にインキを塗布し、このインキ塗布面に抜き版となる凸版を押圧し、該凸版に接触するインキ部分を該離型性表面から除去し、残存するパターンを被印刷体に反転転写する方法である。

マイクロコンタクト印刷法とは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のエラストマーからなる凸版に、インキを塗布し、これを被印刷体に押圧することで印刷する方法である。

次に、本発明を、実施例を挙げて更に具体的に説明する。尚、本明細書では特に断りのない限り、部および％は質量基準である。実施例および比較例のインキ組成、試験用印刷物および評価結果を表１に示す。

（インキ（１）の調製）
黒色顔料として、チタンブラック（三菱化学マテリアル製）を６０．８７ｇ、固形樹脂として、マルカリンカーＭ（丸善石油製、以下ＰＶＰ）を１．０８ｇ、液状樹脂として、エピクロン８５０ＣＰＲ（ＤＩＣ製、以下８５０ＣＲＰ）を３．６０ｇ、架橋助剤として、2−エチル−4−メチルイミダゾール（以下２Ｅ４ＭＺ）を０．１３ｇに、溶剤として、イソプロピルアセテート（以下ＩＰＡｃ）を９．０４ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（以下ＰＧＭ）を７．３４ｇ、プロピレングリコールモノプロピルエーテル（以下ＰＮＰ）を１０．０３ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下ＰＧＭＡｃ）を３．６０ｇ、プロピレンカーボネート（以下ＰＣ）を２．８９ｇ、表面エネルギー調整剤として、メガファックＴＦ１１５９（以下ＴＦ１１５９）を０．３７ｇ、メガファックＴＦ１１７７（以下ＴＦ１１７７）を０．４８ｇ、離型剤として、グラノール１４８４（以下Ｇ１４８４）を０．１３ｇ、ＫＦ９６Ｌ２ｃｓを０．４４ｇ、以上を混合してインキ（１）を調製した。

（インキ（２）の調製）
黒色顔料として、チタンブラック（三菱化学マテリアル製）を６２．９９ｇ、固形樹脂として、ＰＶＰを１．１２ｇ、液状樹脂として、８５０ＣＲＰを３．７３ｇ、架橋助剤として、２Ｅ４ＭＺを０．１３ｇに、溶剤として、ＩＰＡｃを９．３４ｇ、ＰＧＭを７．６０ｇ、ＰＮＰを１０．３８ｇ、ＰＧＭＡｃを３．７３ｇ、表面エネルギー調整剤として、ＴＦ１１５９を０．３８ｇ、離型剤として、Ｇ１４８４を０．１４ｇ、ＫＦ９６Ｌ２ｃｓを０．４６ｇ、以上を混合してインキ（２）を調製した。

（各インキの調製）
前記インキ（１）、（２）と同様に、表１に示す組成で、各インキを調製した。

（インキ分散性評価）
インキを混合調製後、ポアサイズ０．４５μｍのポリテトラフルオロエチレン製フィルター（ターゲット社製）に当該インキを通し、フィルターに通るか（分散性：○）、通らないかで（分散性：×）、当該インキの分散性を評価した。

（パターン印刷性）
エラストマー製ブランケット・ＰＤＭＳ表面に当該インキ塗膜を形成し、この塗膜に抜き版となる線幅２０μｍの格子状パターンを有する凸版ガラス版を押圧、余分なインクを除去して得られるパターンをブランケット上に形成した後、これを被印刷基材であるガラス板に転写し画像を形成した。このガラス板上に形成された画像品質を光学顕微鏡で観察し、上記凸版のパターンが正確に再現されているかどうかを評価した。

（１６０℃硬化後の遮光性・光学濃度値）
エラストマー製ブランケット・ＰＤＭＳ表面に当該インキ塗膜を形成し、これを被印刷基材であるガラス板に転写しベタ塗膜を形成した。これを１６０℃で１時間焼成し、光学濃度評価装置で、当該塗膜の光学濃度を評価した。

（１６０℃硬化後の機械強度）
エラストマー製ブランケット・ＰＤＭＳ表面に当該インキ塗膜を形成し、これを被印刷基材であるガラス板に転写しベタ塗膜を形成した。これを１６０℃で１時間焼成し、キムワイプを擦りつけ、当該焼成塗膜が剥がれるか否かで１６０℃硬化後の機械強度を評価した。以上の評価結果を表２に示す。

これらの結果から、本発明のインキ組成物は、遮光膜を安定的に精密パターン印刷することの出来るインキ組成物であることがわかる。

（トランジスタ作製・評価）
図１に示す構造の素子を形成した。熱酸化膜付シリコン基板（１）を基材に用いて、基材表面に、ポリ（２−メトキシ−５−（２‘−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン（アルドリッチ製：以下、ＭＥＨＰＰＶ）のクロロベンゼン溶液（５ｍｇ／ｍＬ）をスピンコートし、ＭＥＨＰＰＶ層（２）を作製した。次に、メタルマスクを用いて、Ａｕ電極（３）を厚さ３０ｎｍ、７５μｍの間隔でパターン形成することで、有機トランジスタ素子を作製した。この有機トランジスタ上に、エラストマー製ブランケット・ＰＤＭＳ表面に形成した遮光インキ塗膜を押印・転写し、有機トランジスタを遮光膜インキベタ塗膜（４）で覆った。トランジスタ特性の測定方法は、上述のようにして得られたトランジスタ素子を、暗室もしくは蛍光灯下の室内において、デジタルマルチメーター（ケースレー製２３７）を用いて、シリコンに０〜―８０Ｖ電圧（Ｖｇ）をスイープ印加し、−８０Ｖ印加したＡｕ電極間（３）の電流（Ｉｄ）を測定することで行なった。移動度は、√Ｉｄ−Ｖｇの傾きから、周知の方法により求めた。ＯＮ／ＯＦＦ比は最大Ｉｄ／最小Ｉｄより求めた。評価結果を表３に示す。

これらの結果から、本発明のインキ組成物は、有機半導体素子の保護膜として機能する遮光膜を安定的に精密パターン印刷することの出来る有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であることがわかる。

本発明の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物を、凸版反転印刷法やマイクロコンタクト印刷法と組み合わせて使用することにより、遮光性と機械強度を付与できる有機半導体素子を安定的に形成することが可能となり、有機半導体素子の広い展開が期待できる。

本発明の遮光膜形成用インキで遮光した半導体素子の模式図である。

１．基板
２．有機半導体層
３．電極
４．遮光膜

Claims

黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、前記樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有することを特徴とする有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記固形樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂からなる群から選ばれる１種以上の熱可塑性樹脂を含有する請求項１に記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記液状樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ビニル系樹脂、イソシアネート系樹脂からなる群から選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂を含有する請求項１又は２に記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記黒色顔料がチタンブラックである請求項１〜３の何れかに記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記黒色顔料と前記樹脂成分の含有比率（黒色顔料／樹脂成分）が、１．５〜４である請求項１〜４の何れかに記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記速乾性有機溶剤が、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤から選ばれる１種以上であり、前記速乾性有機溶剤の合計量がインキ組成物中５〜９０質量％である請求項１〜５の何れかに記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記遅乾性有機溶剤が、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤から選ばれる１種以上であり、前記遅乾性有機溶剤の合計量がインキ組成物中５〜９０質量％である請求項１〜６の何れかに記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
前記表面エネルギー調整剤が、フッ素系界面活性剤であって、インキ組成物中に０．０５〜５．０質量％含有する請求項１〜７の何れかに記載の有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物。
有機半導体素子上に、印刷方式でパターン化された遮光膜を形成する有機半導体素子遮光膜形成方法であって、印刷方式に用いるインキが、黒色顔料、樹脂成分、表面エネルギー調整剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）以上、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃未満の速乾性有機溶剤、２０℃における蒸気圧が１１．３×１０^２Ｐａ（８．０ｍｍＨｇ）未満、且つ、１気圧下の沸点が１１５℃以上の遅乾性有機溶剤、及び、離型剤を含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であって、前記樹脂成分が、２００℃以下に於いて固体状態である固形樹脂と、１０〜５０℃に於いて液体状態である液状樹脂を、固形樹脂／液状樹脂が、０．２〜０．６の比率で含有する有機半導体素子遮光膜形成用インキ組成物であり、前記印刷方式が、凸版反転印刷法又はマイクロコンタクト印刷法であることを特徴とする有機半導体素子遮光膜形成方法。
請求項９に記載の方法で形成された遮光膜を有する有機トランジスタ素子。