JP5076298B2 - パターン形成体の製造方法、および有機薄膜トランジスタ - Google Patents
パターン形成体の製造方法、および有機薄膜トランジスタ Download PDFInfo
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まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板の光触媒含有層と、撥水性を有する樹脂製基材とを対向させて配置し、パターン状にエネルギーを照射することにより、上記樹脂製基材上に水との接触角が低下した濡れ性変化パターンをパターン状に形成するエネルギー照射工程を有することを特徴とするものである。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法のエネルギー照射工程について詳しく説明する。
本発明におけるエネルギー照射工程は、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板の光触媒含有層と、撥水性を有する樹脂製基材とを対向させて配置し、パターン状にエネルギーを照射することにより、上記樹脂製基材上に水との接触角が低下した濡れ性変化パターンをパターン状に形成する工程である。以下、本工程に用いられる樹脂製基材、光触媒含有層側基板、およびエネルギーの照射方法についてそれぞれ説明する。
本工程において用いられる撥水性を有する樹脂製基材としては、上記エネルギー照射に伴う光触媒含有層の作用により水との接触角が低下するものであって、撥水性を有する樹脂製の基材であれば、一般的なパターン形成体に基材として用いられるものを用いることが可能である。
次に、本工程に用いられる光触媒含有層基板について説明する。本工程に用いられる光触媒含有層基板は、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有するものであり、通常、基体と、その基体上に光触媒含有層が形成されているものである。以下、本工程に用いられる光触媒含有層基板の各構成について説明する。
まず、光触媒含有層基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本工程に用いられる光触媒含有層は、光触媒含有層中の光触媒が、近接する樹脂製基材の水との接触角を低下させることができ、樹脂製基材の表面に微細な凹凸を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、光触媒とバインダとから構成されているものであってもよく、光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、その表面の特性は特に親液性であっても撥液性であってもよい。
次に、光触媒含有層基板に用いられる基体について説明する。本発明においては、図1に示すように、光触媒含有層基板は、少なくとも基体11とこの基体11上に形成された光触媒含有層12とを有するものである。
本発明に用いられる光触媒含有層側基板には、パターン状に形成された光触媒含有層側遮光部が形成されたものを用いても良い。このように光触媒含有層側遮光部を有する光触媒含有層側基板を用いることにより、エネルギー照射に際して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照射を行う必要がない。したがって、光触媒含有層側基板とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、簡便な工程とすることが可能であり、また描画照射に必要な高価な装置も不必要であることから、コスト的に有利となるという利点を有する。
次に、本発明の光触媒含有層側基板に用いられるプライマー層について説明する。本発明において、上述したように基体上に光触媒含有層側遮光部をパターン状に形成して、その上に光触媒含有層を形成して光触媒含有層側基板とする場合においては、上記光触媒含有層側遮光部と光触媒含有層との間にプライマー層を形成してもよい。
次に、本工程におけるエネルギーの照射方法について説明する。本工程においては、上記樹脂製基材と、上記光触媒含有層基板の光触媒含有層とを、所定の間隙をおいて配置し、パターン状にエネルギーを照射する。
また、本発明においては、上述したエネルギー照射工程だけでなく、必要に応じて例えば樹脂製基材の形状を調整する工程や、樹脂製基材上に遮光部等を形成する工程等を有していてもよい。
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。本発明の配線基板の製造方法は、上述したパターン形成体の製造方法により形成されたパターン形成体の濡れ性変化パターン上に、導電性パターンを形成する導電性パターン形成工程を有することを特徴とするものである。
以下、本発明の配線基板の製造方法における導電性パターン形成工程について説明する。
導電性パターン形成工程における導電性パターンの形成方法は、上記濡れ性変化パターンの濡れ性の差を利用して、上記濡れ性変化パターン上に導電性パターンを形成可能な方法であれば、特に限定されるものではなく、樹脂製基材の形状や導電性パターン形成用塗工液の種類等により適宜選択される。このような導電性パターンの形成方法としては、例えばブレードコート法やダイコート法、スリットコート法、スピンコート法、ビードコート法、キャピラリーコート法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトプリント法、ディップコート法等、上記樹脂製基材全面に導電性パターン形成用塗工液を塗布する方法であってもよく、また例えばインクジェット法や、電解ジェット法、ディスペンサーを用いた塗布法等により、上記濡れ性変化パターン上にのみ、導電性パターン形成用塗工液を塗布する方法等であってもよい。
本発明においては、上述した導電性パターン形成工程以外に、例えば保護層を形成する工程等、適宜他の工程を有していてもよい。また、本発明の配線基板の製造方法においては、上述した「A.パターン形成体の製造方法」におけるエネルギー照射工程と、上記配線工程とを繰り返し行い、複数種類の導電性パターンを形成するものであってもよい。
次に、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、2つの実施態様がある。以下、それぞれの態様にわけて説明する。
まず、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の第1実施態様について説明する。本発明の第1実施態様におけるトランジスタの製造方法は、基板、上記基板上にパターン状に形成された第1導電性パターン、上記第1導電性パターンを覆うように形成された絶縁層、上記第1導電性パターンと上記絶縁層を挟んで対向するように形成された第2導電性パターン、および有機半導体層を有し、上記第1導電性パターンがゲート電極または一対のソース電極およびドレイン電極のうちのいずれか一方であり、上記第2導電性パターンが上記ゲート電極または上記一対のソース電極およびドレイン電極のうちの他方であり、かつ上記有機半導体層が上記一対のソース電極およびドレイン電極と接するように形成されている有機薄膜トランジスタの製造方法であって、上記第1導電性パターンまたは上記第2導電性パターンを、上述した配線基板の製造方法を用いて形成することを特徴とする方法である。
次に、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の第2実施態様について説明する。本発明の第2実施態様における有機薄膜トランジスタの製造方法は、基板、上記基板上にパターン状に形成された第1導電性パターン、上記第1導電性パターンを覆うように形成された絶縁層、上記第1導電性パターンと上記絶縁層を挟んで対向するように形成された第2導電性パターン、および有機半導体層を有し、上記第1導電性パターンがゲート電極または一対のソース電極およびドレイン電極のうちのいずれか一方であり、上記第2導電性パターンが上記ゲート電極または上記一対のソース電極およびドレイン電極のうちの他方であり、かつ上記有機半導体層が上記一対のソース電極およびドレイン電極と接するように形成されている有機薄膜トランジスタの製造方法であって、上記有機半導体層を、上記パターン形成体の製造方法により製造されるパターン形成体の上記濡れ性変化パターンを利用して形成することを特徴とする方法である。
次に、本発明の有機薄膜トランジスタについて説明する。本発明の有機薄膜トランジスタは、基板、上記基板上にパターン状に形成された第1導電性パターン、上記第1導電性パターンを覆うように形成された絶縁層、上記第1導電性パターンと上記絶縁層を挟んで対向するように形成された第2導電性パターン、および有機半導体層を有し、上記第1導電性パターンがゲート電極または一対のソース電極およびドレイン電極のうちのいずれか一方であり、上記第2導電性パターンが上記ゲート電極または上記一対のソース電極およびドレイン電極のうちの他方であり、かつ上記有機半導体層が上記一対のソース電極およびドレイン電極と接するように形成されている有機薄膜トランジスタであって、上記第1導電性パターンまたは上記第2導電性パターンのそれぞれの中央部における膜厚が、それぞれ上記第1導電性パターンまたは上記第2導電性パターンの最大膜厚に対して所定の範囲内であることを特徴とするものである。
まず、本発明の有機薄膜トランジスタにおける第1導電性パターンについて説明する。本発明に用いられる第1導電性パターンは、後述する基板上にパターン状に形成されたものであって、ゲート電極、または一対のソース電極およびドレイン電極のいずれかとして用いられるものである。
次に、本発明の有機薄膜トランジスタに用いられる第2導電性パターンについて説明する。本発明に用いられる第2導電性パターンは、後述する絶縁層を挟んで、上記第1導電性パターンと対向して形成されるものであって、ゲート電極、または一対のソース電極およびドレイン電極のいずれかとされる。ここで上記第2導電性パターンが、上記絶縁層を挟んで第1導電性パターンと対向して形成されるとは、上記第1導電性パターンと第2導電性パターンとの間に絶縁層が形成されており、第1導電性パターンと第2導電性パターンとが接しないように形成されていることをいう。なお、本発明において、上記第2導電性パターンは、例えば図6に示すように、絶縁層25上に形成されているものであってもよく、また例えば図11に示すように、基板21上に形成されているものであってもよい。
次に、本発明の有機半導体トランジスタに用いられる絶縁層について説明する。本発明に用いられる絶縁層は、上記第1導電性パターンを覆うように形成されるものであって、絶縁性を有するものであれば、特に限定されるものではない。
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は、上記第1導電性パターンや上記絶縁層等が形成可能なものであり、絶縁性の高いものであれば、特に限定されるものではなく、一般的に有機薄膜トランジスタに用いられる基板と同様とすることができる。なお、本発明においては、上記基板上に少なくとも上記第1導電性パターンが形成されることから、第1導電性パターンの形成の際にかけられる熱に対する耐性を有するものが用いられることが好ましい。
次に、本発明に用いられる有機半導体層について説明する。本発明に用いられる有機半導体層としては、上記第1導電性パターンまたは第2導電性パターンのうち、ソース電極およびドレイン電極として用いられる方と隣接して形成され、上記ソース電極およびドレイン電極とに接するように形成される。ここで、上記有機半導体層は、上記ソース電極およびドレイン電極と一部重なるように形成されていてもよく、例えば有機半導体層が、上記ソース電極やドレイン電極上に形成されていてもよく、また上記ソース電極やドレイン電極の下に形成されていてもよい。
本発明の有機薄膜トランジスタは、上記基板、第1導電性パターン、絶縁層、第2導電性パターン、および有機半導体層を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば共通電極等を有するものであってもよい。また、例えば絶縁層や第1導電性パターン、第2導電性パターン等を複数層有するものであってもよい。このような有機薄膜トランジスタの構成としては、一般的な有機薄膜トランジスタの構成と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
[実施例]
(光触媒含有層側基板の作製)
石英ガラス(基体)上に、ライン幅およびスペース幅がいずれも50μmであり、厚みが0.2μmであるクロムからなる遮光パターンが形成されたフォトマスクを準備した。このフォトマスクの遮光パターン上に下記の成分を混合後、温度25℃で24時間攪拌して調製したプライマー層形成用組成物を塗布した。その後、温度120℃で20分間加熱し、0.1μmの厚みのプライマー層を形成した。
(プライマー層形成用組成物)
・0.1規定塩酸水溶液 50g
・テトラメトキシシラン 100g
次いで、二酸化チタンを含有する光触媒無機用コーティング剤(石原産業製、商品名「ST−K03」)を、上記プライマー層上に塗布し、温度150℃で20分間加熱し、膜厚0.15μmの光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板を形成した。
続いて、PENフィルム基板(200μm厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」)と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より20mW/cm2の照度で、波長が365nmである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角は70°であった。また紫外線が照射された領域については、濡れ性が変化した。この領域においては、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角が30°以下となるまでに150秒かかった。
続いて、紫外線照射により濡れ性変化パターンが形成されたPENフィルム基板の表面にAgコロイド(バンドー化学)をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Agコロイドを付着させることができた。これを150℃で30分間焼成することにより、厚みが150nm、ライン幅およびスペース幅がいずれも50μmの第1導電性パターンが、PENフィルム基板上に形成された。
上記第1導電性パターンの表面形状を、触針式表面形状測定器(Dektak 6M(Veeco Instruments Inc.製))により測定したところ、第1導電性パターンの最大膜厚は108nmであり、第1導電性パターンの中心部における膜厚が87nm(最大膜厚に対して80.6%)であった。
次いで、上記第1導電性パターンが形成されたPENフィルム基板上に、絶縁材料であるカルド系アクリル樹脂(新日鐵化学社製)をスクリーン印刷法によりパターン状に塗工し、これを150℃で30分間焼成することにより、厚み1.0μmの絶縁層を形成した。
次いで、上述した光触媒含有層側基板と同様の作製方法により、第2導電性パターンを形成するためのネガパターンを有する光触媒含有層側基板を準備した。上記光触媒含有層側基板の光触媒含有層と上記絶縁層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より20mW/cm2の照度で、波長が365nmである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角は70°であった。また紫外線が照射された領域については、濡れ性が変化した。この領域においては、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角が30°以下となるまでに900秒かかった。
続いて、紫外線照射により濡れ性変化パターンが形成された絶縁層の表面にAgコロイド(バンドー化学)をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Agコロイドを付着させることができた。これを150℃で30分間焼成することにより、厚みが150nm、ライン幅およびスペース幅がいずれも50μmの第2導電性パターンが、絶縁層上に形成された。
上記第2導電性パターンの表面形状を、触針式表面形状測定器(Dektak 6M(Veeco Instruments Inc.製))により測定したところ、第2導電性パターンの最大膜厚は98nmであり、第2導電性パターンの中心部における膜厚は52nm(最大膜厚に対して53.1%)であった。
次いで、上記第2導電性パターンが形成された絶縁層上に、上述した方法と同様に形成され、有機半導体ネガパターンを有する光触媒含有層側基板が接触するように配置し、光触媒含有層側より20mW/cm2の照度で、波長が365nmである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角は70°であった。また紫外線が照射された領域は、濡れ性が変化した。この領域においては、濡れ性標準試薬(40mN/m)との接触角が30°以下となるまでに150秒かかった。
次いで、紫外線照射により、有機半導体を形成するパターン状に濡れ性変化パターンが形成された絶縁層に、ポリー3−ヘキシルチオフェン(メルク株式会社)を、ブレードコーターにより塗布することにより、上記濡れ性変化パターン状にのみ塗布した。これを70℃で30分間焼成することにより、厚みが100nmの有機半導体層がパターン状に形成された有機薄膜トランジスタを得た。
2 …エネルギー
3 …濡れ性変化パターン
4 …導電性パターン
25…絶縁層
27 …有機半導体層
11…基体
12…光触媒含有層
13…光触媒含有層側基板
21…基板
24…第1導電性パターン
28…第2導電性パターン
Claims (5)
- 光触媒を含有する光触媒含有層、パターン状に形成された光触媒含有層側遮光部、および基体を有する光触媒含有層側基板の光触媒含有層と、撥水性を有する樹脂製基材とを対向させて配置し、前記光触媒含有層側遮光部間にパターン状に存在する開口部を介してエネルギーを照射することにより、前記樹脂製基材上に水との接触角が低下した濡れ性変化パターンをパターン状に形成するエネルギー照射工程を有するパターン形成体の製造方法であって、
前記樹脂製基材が、水との接触角が70°〜180°の範囲である撥水性を有する、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエチレンテレナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ化ポリエーテルエーテルケトン、またはポリフェニレンスルフィンであることを特徴とするパターン形成体の製造方法。 - 前記光触媒含有層側遮光部は前記基体上にパターン状に形成され、前記光触媒含有層は前記光触媒含有層側遮光部上に形成され、前記光触媒含有層側遮光部と前記光触媒含有層との間にプライマー層が形成されたことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成体の製造方法。
- 請求項1または請求項2に記載のパターン形成体の製造方法により形成されたパターン形成体の前記濡れ性変化パターン上に、導電性パターンを形成する導電性パターン形成工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
- 基板、前記基板上にパターン状に形成された第1導電性パターン、前記第1導電性パターンを覆うように形成された絶縁層、前記第1導電性パターンと前記絶縁層を挟んで対向するように形成された第2導電性パターン、および有機半導体層を有し、前記第1導電性パターンがゲート電極または一対のソース電極およびドレイン電極のうちのいずれか一方であり、前記第2導電性パターンが前記ゲート電極または前記一対のソース電極およびドレイン電極のうちの他方であり、かつ前記有機半導体層が前記一対のソース電極およびドレイン電極と接するように形成されている有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記第1導電性パターンまたは前記第2導電性パターンを、請求項3に記載の配線基板の製造方法を用いて形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 - 基板、前記基板上にパターン状に形成された第1導電性パターン、前記第1導電性パターンを覆うように形成された絶縁層、前記第1導電性パターンと前記絶縁層を挟んで対向するように形成された第2導電性パターン、および有機半導体層を有し、前記第1導電性パターンがゲート電極または一対のソース電極およびドレイン電極のうちのいずれか一方であり、前記第2導電性パターンが前記ゲート電極または前記一対のソース電極およびドレイン電極のうちの他方であり、かつ前記有機半導体層が前記一対のソース電極およびドレイン電極と接するように形成されている有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記有機半導体層を、請求項1または請求項2に記載のパターン形成体の製造方法により製造されるパターン形成体の前記濡れ性変化パターンを利用して形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
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