JP6179068B2 - 有機半導体層の形成方法および基材上に配置された有機半導体層を含む支持部材付き基材 - Google Patents

有機半導体層の形成方法および基材上に配置された有機半導体層を含む支持部材付き基材 Download PDF

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Description

本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法に関する。また本発明は、基材上に配置された有機半導体層を含む支持部材付き基材に関する。
近年、有機半導体材料を含む有機半導体層を有する有機半導体素子に関する研究が盛んにおこなわれている。有機半導体材料は一般に、無機半導体材料に比べて低い温度で基材上に形成され得る。このため、基材を構成する材料として、柔軟性を有する材料を用いることができる。このことにより、機械的衝撃に対する安定性を有し、かつ軽量な半導体素子を提供することが可能となる。このことから、有機半導体素子は、有機ＥＬや電子ペーパーなどの駆動回路、または電子タグなどに応用されることが期待されている。
また、柔軟性を有する基材を用いることができるため、ロールツーロール方式で基材上に有機半導体層を形成することも可能である。例えば特許文献１において、発光層形成用塗布液を基材上にロールツーロール方式で塗布することにより、有機ＥＬ素子の有機半導体層、すなわち発光層を形成する方法が提案されている。ここでロールツーロール方式とは、ロール状に巻かれた基材を巻き出して、基材上に発光層を形成し、その後、発光層が形成された基材を再度ロール状に巻き取ってロール体を構成する形態の方法のことである。ロールツーロール方式においては、発光層などの有機半導体層を連続的に基材上に形成することができるため、有機半導体層の生産効率を向上させることができる。
特開２００６−２９４５３６号公報
発光層などの有機半導体層や、有機半導体層を含む有機半導体素子が形成された基材をロール状に巻き取る際、基材が複数回にわたって重ねられる。この場合、所定の基材上に形成されている有機半導体層の表面または有機半導体素子の表面は、先に巻き取られている基材または後から巻き取られる基材に当接することになる。このため、基材をロール状に巻き取る際、若しくはロール体を搬送する際などに、有機半導体層の表面または有機半導体素子の表面にごみが付着することや傷がつけられることが考えられる。この場合、ごみが付着した箇所や傷がつけられた箇所においてリークや短絡が生じてしまう可能性がある。
このような不具合を防ぐため、巻き取りの際の張力や速度を抑制することが提案されている。また上述の特許文献１においては、巻き取られて重ねられる基材間にフィルム状の巻き取り補助部材を挿入し、これによって有機半導体層の表面または有機半導体素子の表面を保護することが提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、有機半導体層の表面または有機半導体素子の表面が巻き取り補助部材に当接することになる。このため、巻き取り補助部材を構成する材料の特性や巻き取りの際の速度および張力によっては、有機半導体層の表面または有機半導体素子の表面に傷がついてしまうことが考えらえる。
本発明は、上述の課題を効果的に解決し得る有機半導体層の形成方法、および、基材上に配置された有機半導体層を含む支持部材付き基材を提供することを目的とする。
第１の本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、基材を供給する基材供給工程と、前記基材の上面または下面に、複数の支持部材を配置する支持部材配置工程と、前記基材の上面に、有機半導体材料を含む複数の有機半導体層を第１方向に沿って順に形成する工程と、前記有機半導体層が形成された基材を巻き取る巻取工程と、を備え、前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、前記支持部材配置工程において、前記支持部材は、１個の有機半導体層に対して少なくとも１個の前記支持部材が割り当てられるよう、配置される、有機半導体層の形成方法である。
第１の本発明による有機半導体層の形成方法によれば、有機半導体層よりも大きな厚みを有する複数の支持部材が基材の上面または下面に配置される。また支持部材は、１個の有機半導体層に対して少なくとも１個の支持部材が割り当てられるよう、配置される。このため、有機半導体層が形成された基材が巻き取られる際、先に巻き取られている基材または後から巻き取られる基材に有機半導体層の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
第１の本発明による有機半導体層の形成方法において、前記第１方向は、前記基材が搬送される方向となっており、前記第１方向からずれた第２方向に沿って形成された前記有機半導体層の数をｕ個とするとき、前記支持部材は、前記第２方向に沿って少なくともｕ＋１個の前記支持部材が並ぶよう配置されてもよい。
第１の本発明による有機半導体層の形成方法において、隣り合う２個の前記有機半導体層の間に少なくとも１個の前記支持部材が配置されていてもよい。
第２の本発明は、柔軟性を有する基材と、前記基材の上面または下面に配置された複数の支持部材と、前記基材の上面に、第１方向に沿って順に配置された複数の有機半導体層と、を備え、前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、１個の有機半導体層に対して少なくとも１個の前記支持部材が割り当てられている、支持部材付き基材である。
第２の本発明による支持部材付き基材によれば、有機半導体層よりも大きな厚みを有する複数の支持部材が基材の上面または下面に配置されている。また、１個の有機半導体層に対して少なくとも１個の支持部材が割り当てられている。このため、有機半導体層が形成された基材が巻き取られる際、先に巻き取られている基材または後から巻き取られる基材に有機半導体層の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
第２の本発明による支持部材付き基材において、前記第１方向は、前記基材の長手方向となっており、前記第１方向からずれた第２方向に沿って配置された前記有機半導体層の数をｕ個とするとき、前記支持部材は、前記第２方向に沿って少なくともｕ＋１個並べられていてもよい。
第２の本発明による支持部材付き基材において、隣り合う２個の前記有機半導体層の間に少なくとも１個の前記支持部材が配置されていてもよい。
第３の本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、基材を供給する基材供給工程と、前記基材の上面または下面に、線状に延びる支持部材を配置する支持部材配置工程と、前記基材の上面に、有機半導体材料を含む複数の有機半導体層を、基材が搬送される第１方向に沿って順に形成する工程と、前記有機半導体層が形成された基材を巻き取る巻取工程と、を備え、前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっている、有機半導体層の形成方法である。
第３の本発明による有機半導体層の形成方法によれば、有機半導体層よりも大きな厚みを有する、線状に延びる支持部材が、基材の上面または下面に配置される。このため、有機半導体層が形成された基材が巻き取られる際、先に巻き取られている基材または後から巻き取られる基材に有機半導体層の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
第３の本発明による有機半導体層の形成方法において、前記第１方向は、前記基材が搬送される方向となっており、前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられていてもよい。この場合、前記支持部材は、前記第１方向に沿って線状に延びる第１支持部材、または、前記第２方向に沿って線状に延びる第２支持部材の少なくとも一方を含んでいてもよい。
第４の本発明は、柔軟性を有する基材と、前記基材の上面または下面に配置され、線状に延びる支持部材と、前記基材の上面に、第１方向に沿って順に配置された複数の有機半導体層と、を備え、前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっている、支持部材付き基材である。
第４の本発明による支持部材付き基材によれば、有機半導体層よりも大きな厚みを有する、線状に延びる支持部材が、基材の上面または下面に配置されている。このため、有機半導体層が形成された基材が巻き取られる際、先に巻き取られている基材または後から巻き取られる基材に有機半導体層の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
第４の本発明による支持部材付き基材において、前記第１方向は、前記基材の長手方向となっており、前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられていてもよい。この場合、前記支持部材は、前記第１方向に沿って線状に延びる第１支持部材、または、前記第２方向に沿って線状に延びる第２支持部材の少なくとも一方を含んでいてもよい。
本発明によれば、有機半導体層の表面にごみが付着することや傷がつけられることを防ぐことができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材を示す斜視図。 図２Ａは、図１に示す基材を基材の法線方向に沿って見た場合を示す平面図。 図２Ｂは、図２Ａに示す基材の変形例を示す平面図。 図３は、本発明の第１の実施の形態において、基材上に有機半導体層を形成する装置および方法を示す図。 図４は、ロール状に巻き取られた基材を示す縦断面図。 図５は、本発明の第１の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す平面図。 図６は、本発明の第１の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す平面図。 図７は、本発明の第１の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す平面図。 図８は、本発明の第１の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す縦断面図。 図９は、本発明の第２の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材を示す平面図。 図１０は、本発明の第２の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す平面図。 図１１（ａ）は、本発明の第２の実施の形態において、有機半導体層が形成された基材の一変形例を示す斜視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す基材を示す縦断面図。 図１２は、図１１（ａ）（ｂ）に示す有機半導体層を形成する方法を示す縦断面図。 図１３は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子の一例を示す断面図。 図１４は、図１３に示す有機半導体素子が形成された基材を示す縦断面図。 図１５は、図１３に示す有機半導体素子の変形例を示す断面図。 図１６は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子のその他の例を示す断面図。 図１７は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子のその他の例を示す断面図。
第１の実施の形態
本実施の形態においては図１に示すように、基材２２は、その上面２２ａに複数の支持部材２６が配置された、支持部材付き基材２８として、基材巻取装置１９によって巻き取られる。また基材２２の上面２２ａには、有機半導体素子の構成要素の少なくとも一部、例えば有機半導体材料を含む有機半導体層２５がロールツーロール方式で形成されている。なお「上面２２ａ」および後述する「下面２２ｂ」という用語は、基材２２の面を区別するためにのみ用いられる用語であり、上下関係を限定するものではない。例えば、有機半導体層の形成工程の状況に応じて、上面２２ａが下面２２ｂよりも下方に位置していてもよい。
なお、有機半導体層２５を含む有機半導体素子の種類が特に限られることはない。例えば有機半導体素子は、有機化合物中における電子と正孔の再結合によって発光する有機ＥＬ素子であってもよい。この場合、有機半導体層２５は、電子と正孔の再結合を生じさせるための発光層や、正孔を注入するための正孔注入層、あるいは正孔を輸送するための正孔輸送層として構成されている。また有機半導体素子は、有機化合物中を流れる電流を制御する有機トランジスタ素子であってもよい。この場合、有機半導体層２５は、ゲート電極に印加される電圧に応じて電流が流れるよう構成されている。また有機半導体素子は、光起電力効果によって光を電力に変換する有機太陽電池素子であってもよい。この場合、有機半導体層２５は、入射された光を用いて光起電力を得る光電変換層として構成されている。
支持部材付き基材
以下、支持部材付き基材２８について図１を参照して説明する。図１は、支持部材付き基材２８を示す斜視図である。図１に示すように、支持部材付き基材２８は、基材２２と、基材２２の上面２２ａに配置された複数の支持部材２６と、基材２２の上面２２ａに、所定の第１方向Ｄ１に沿って配置された複数の有機半導体層２５と、を備えている。図１においては、第１方向Ｄ１が基材２２の搬送方向、すなわち基材２２の長手方向と同一である例が示されている。また図１に示す例においては、第１方向Ｄ１からずれた第２方向に沿って、例えば第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って、複数、例えば２個の有機半導体層２５が並べられている。なお「第１方向Ｄ１に沿って配置された」とは、第１方向Ｄ１に沿って見た場合に異なる位置に複数の有機半導体層２５が配置されていることを意味している。各有機半導体層２５が第１方向Ｄ１において一直線上に並んでいる必要は必ずしもない。
基材２２を構成する材料は、ロール状に巻き取られることができる程度の柔軟性を有する限りにおいて特に限定されない。また基材２２に透光性が求められるかどうかは、有機半導体層２５を有する有機半導体素子の用途に応じて適宜定められる。基材２２の厚みは、基材２２を構成する材料などに応じて適宜設定されるが、例えば５μｍ〜２５０μｍの範囲内となっている。
有機半導体層２５は、上述のように、有機半導体素子の用途に応じた機能を有する層として構成されている。なお図１においては、有機半導体層２５のみが基材２２の上面２２ａに配置される例を示しているが、これに限られることはない。本実施の形態による支持部材付き基材２８において、基材２２の上面２２ａには、有機半導体層２５を含む複数の層からなる有機半導体素子が配置されていてもよい。若しくは、基材２２の上面２２ａには、有機半導体素子の中間生成物であって、有機半導体層２５を含む複数の層からなる中間生成物が形成されていてもよい。有機半導体層２５および有機半導体素子の面積が特に限られることはなく、用途に応じて適宜設定されるが、例えば１００ｍｍ×１００ｍｍとなっている。
支持部材の形状
次に支持部材２６について図１および図２Ａを参照して説明する。はじめに図１を参照して、支持部材２６の形状について説明する。図１に示すように、各支持部材２６は、基材２２の上面２２ａから上方に突出するよう構成されている。また各支持部材２６の厚みは、有機半導体層２５の厚みよりも大きくなっている。例えば各支持部材２６の厚みは、０．０５μｍ〜１００μｍの範囲内、好ましくは０．１μｍ〜５０μｍの範囲内となっている。これによって、後述するように、基材２２が巻き取られる際に有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる。なお上述のように基材２２の上面２２ａに有機半導体層２５を含む有機半導体素子や有機半導体素子の中間生成物が配置されている場合、支持部材２６の厚みは、それら有機半導体素子や中間生成物の厚みよりも大きくなるよう設定されている。
なお厚み以外の点について各支持部材２６の具体的な形状が特に限られることはなく、様々な形状が採用され得る。例えば図１においては、各支持部材２６が円柱の形状を有する例が示されているが、これに限られることはない。例えば各支持部材２６は、四角柱などの多角柱の形状を有していてもよい。若しくは各支持部材２６は、半球の形状を有していてもよい。
支持部材の配置
次に図１および図２Ａを参照して、支持部材２６の配置について説明する。図１に示すように、支持部材付き基材２８において、１個の有機半導体層２５に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられている。以下、このような支持部材２６の配置について、図２を参照して詳細に説明する。図２Ａは、図１に示す支持部材付き基材２８を基材２２の法線方向に沿って見た場合を示す平面図である。
図２Ａにおいては、便宜上、各有機半導体層２５に対して、位置に応じた符号２５（ｋ、ｌ）（ｋ＝１または２、ｌ＝１，２または３）が付されている。また各支持部材２６に対しても、位置に応じた符号２６（ｍ、ｎ）（ｍ、ｎ＝１，２または３）が付されている。
本実施の形態において、各支持部材２６は、各有機半導体層２５のうち各支持部材２６から最も近くに位置する有機半導体層２５に対して割り当てられていると考える。例えば支持部材２６（１，１）は、最も近くに位置する有機半導体層２５（１，１）に対して割り当てられている。同様に、支持部材２６（１，２）および支持部材２６（１，３）は、有機半導体層２５（１，２）および有機半導体層２５（１，３）に対して割り当てられている。また支持部材２６（３，１）〜２６（３，３）は、それぞれ有機半導体層２５（２，１）〜２５（２，３）に対して割り当てられている。
次に支持部材２６（２，１）について考える。図２Ａにおいて、支持部材２６（２，１）から有機半導体層２５（１，１）までの距離がｓ１で示されており、支持部材２６（２，１）から有機半導体層２５（２，１）までの距離がｓ２で示されている。この場合、距離ｓ１が距離ｓ２よりも小さければ、支持部材２６（２，１）は有機半導体層２５（１，１）に対して割り当てられている。一方、距離ｓ２が距離ｓ１よりも小さければ、支持部材２６（２，１）は有機半導体層２５（２，１）に対して割り当てられている。なお、距離ｓ１と距離ｓ２とが略同一である場合、例えば距離ｓ１と距離ｓ２との差が支持部材２６の寸法よりも小さい程度である場合、支持部材２６（２，１）は有機半導体層２５（１，１）および有機半導体層２５（２，１）の両方に割り当てられていると考えてもよい。この場合、０．５個の支持部材２６（２，１）が有機半導体層２５（１，１）および有機半導体層２５（２，１）に対してそれぞれ割り当てられていると考えてもよい。支持部材２６（２，２）および支持部材２６（２，３）についても同様である。
ここでは、距離ｓ１と距離ｓ２とが略同一である場合について考える。この場合、有機半導体層２５（１，１）には、１個の支持部材２６（１，１）および０．５個の支持部材２６（２，１）が割り当てられている。従って、有機半導体層２５（１，１）に対して割り当てられている支持部材２６の数は１．５個となる。他の有機半導体層２５（１，２），２５（１，３），２５（２，１）〜２５（２，３）についても同様にそれぞれ１．５個の支持部材２６が割り当てられている。すなわち本実施の形態において、各有機半導体層２５には、少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられている。このように各有機半導体層２５に対して万遍なく支持部材２６を割り当てることにより、基材２２が巻き取られる際に有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる。
好ましくは、第２方向Ｄ２に沿って配置された有機半導体層２５の数をｕ個とするとき、支持部材２６は、第２方向Ｄ２に沿って少なくともｕ＋１個並べられている。例えば本実施の形態においてはｕ＝２であり、この場合、支持部材２６は、図２Ａに示すように、第２方向Ｄ２に沿って少なくとも３個並べられている。これによって、複数の有機半導体層２５が並べられた第２方向Ｄ２において、各支持部材２６によって有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる。
なお図２Ａにおいては、３個の支持部材２６を第２方向Ｄ２に沿ってほぼ一直線上に並べる例が示されている。しかしながら、第２方向Ｄ２において有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる限りにおいて、第２方向Ｄ２における各支持部材２６の具体的な配置が特に限られることはない。
例えば、第１方向Ｄ１における各有機半導体層２５の配置ピッチＰ１に対応して、基材２２を第１方向Ｄ１に沿って領域Ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）に分割して考える。この場合、各支持部材２６は、各領域Ｒｉ内において、第２方向Ｄ２に関して異なる位置に少なくともｕ＋１個並べられていればよい。この場合、図２Ｂに示すように、各領域Ｒｉ内に配置された各支持部材２６は、第２方向Ｄ２に沿った直線上に並んでいなくてもよい。なお、好ましくは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第２方向Ｄ２に沿って見た場合に、基材２２の側端部２２ｃと、基材２２の側端部２２ｃに近接する有機半導体層２５との間、および、第２方向Ｄ２において隣り合う２つの有機半導体層２５の間のいずれにも、少なくとも１個の支持部材２６が存在するよう、各支持部材２６が配置される。これによって、第２方向Ｄ２において各支持部材２６をより均等に配置することができ、このことにより、有機半導体層２５の表面をより確実に保護することができる。
支持部材２６を構成する材料は特には限られないが、例えば、基材２２に対して容易に取り付けられる樹脂などの材料が用いられる。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、はじめに、有機半導体層２５を基材２２上に形成する、有機半導体層２５の形成方法について説明する。次に、有機半導体層２５が形成された基材２２を巻き取る際の作用および効果について説明する。
有機半導体層の形成方法
はじめに有機半導体層２５の形成方法について、図３を参照して説明する。図３は、有機半導体層２５を形成する形成装置１０を示す斜視図である。図３に示すように、形成装置１０は、基材２２を供給する基材巻出装置１２と、基材２２の上面２２ａに複数の支持部材２６を配置する支持部材配置装置１１と、基材２２の上面２２ａに、有機半導体材料と溶媒とを含む塗布液２４を塗布する塗布装置１５と、基材２２上に塗布された塗布液２４の溶媒を蒸発させ、有機半導体材料を含む有機半導体層２５を形成する乾燥装置１６と、有機半導体層２５が形成された基材２２を巻き取る巻取装置１９と、を備えている。
（基材供給工程）
有機半導体層２５の形成方法においては、はじめに、基材巻出装置１２の巻出軸１２ａを回転させて、ロール状に巻き付けられている基材２２を巻き出す。これによって、支持部材配置装置１１に向けて基材２２が供給される。
（支持部材配置工程）
次に、支持部材配置装置１１を用いて、基材２２の上面２２ａに複数の支持部材２６を配置する支持部材配置工程を実施する。本工程においては、図３に示すように、１個の有機半導体層２５に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられるよう、各支持部材２６が配置される。この際、好ましくは、第１方向Ｄ１からずれた第２方向Ｄ２に沿って形成された有機半導体層２５の数をｕ個とするとき、支持部材２６は、第２方向Ｄ２に沿って少なくともｕ＋１個の支持部材２６が並ぶよう配置される。
各支持部材２６を基材２２の上面２２ａに配置するための具体的な方法が特に限られることはなく、様々な方法が採用され得る。例えば支持部材配置装置１１は、支持部材２６を構成する樹脂などの材料と適切な溶媒とを含む塗布液を、基材２２の上面２２ａ上に所定のパターンで塗布するよう構成されていてもよい。この場合、図示はしないが、塗布液を硬化させて支持部材２６を形成するための硬化装置が支持部材配置装置１１の下流側に設けられていてもよい。硬化装置としては、例えば、ＵＶ照射や電子線照射によって塗布液を硬化させる装置や、熱によって塗布液を硬化させる装置などが考えられる。また支持部材配置装置１１は、予め成形された支持部材２６を、接着剤などを用いて基材２２の上面２２ａに取り付けるよう構成されたものであってもよい。
（有機半導体層の形成工程）
その後、基材２２の上面２２ａに、有機半導体材料を含む複数の有機半導体層２５を、基材２２の搬送方向である第１方向Ｄ１に沿って順に形成する、有機半導体層２５の形成工程を実施する。
［塗布工程］
この場合、はじめに、塗布装置１５を用いて、有機半導体材料と溶媒とを含む塗布液２４を基材２２の上面２２ａに塗布する。なお、塗布装置１５における具体的な塗布方法が特に限られることはなく、間欠ダイコート法、インクジェット法またはスプレイ法など、様々な方法が採用され得る。
［乾燥工程］
その後、乾燥装置１６を用いて、基材２２上に塗布された２４の溶媒を蒸発させる。これによって図３に示すように、有機半導体材料から構成された有機半導体層２５を得ることができる。有機半導体層２５の厚みは、例えば５ｎｍ〜１μｍの範囲内となっている。なお、乾燥装置１６における具体的な乾燥方法が特に限られることはなく、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥または赤外線乾燥など、様々な方法が採用され得る。
このようにして、基材２２の上面２２ａに配置された複数の有機半導体層２５および支持部材２６を備えた、支持部材付き基材２８を作製することができる。その後、支持部材付き基材２８を巻き取る巻取工程を実施する。これによって、巻取軸１９ａにロール状に巻きつけられた支持部材付き基材２８からなるロール体２８Ａを得ることができる。
次に、本実施の形態によるロール体２８Ａの作用および効果について、図４を参照して説明する。図４は、巻取軸１９ａに巻き付けられた状態の支持部材付き基材２８を示す断面図であり、図３に示す線４−４に沿った断面図である。なお巻取軸１９ａによって巻き取られた支持部材付き基材２８は、実際には、巻取軸１９ａに沿って湾曲している。しかしながら、図４においては、便宜上、湾曲状態を無視して支持部材付き基材２８を描いている。また、有機半導体層２５及び支持部材２６の位置が上下で一致するとは限らないが、便宜上、有機半導体層２５及び支持部材２６の位置が上下で一致するとして描いている。
上述のように、基材２２の上面２２ａに形成される有機半導体層２５の厚みは、基材２２の上面２２ａに配置される支持部材２６の厚みに比べて十分に小さくなっている。このため、巻取軸１９ａに巻き付けられた支持部材付き基材２８から構成されるロール体２８Ａにおいては、図４に示すように、隣接する基材２２間に、支持部材２６の厚みに応じた間隙ｓが形成される。従って、一の基材２２上に形成された有機半導体層２５の表面が、一の基材２２に隣接するその他の基材２２に当接することを防ぐことができる。このため、支持部材付き基材２８が巻取軸１９ａに巻き付けられるとき、および、支持部材付き基材２８が巻取軸１９ａに巻き付けられている間に、有機半導体層２５の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
ロール体２８Ａは、支持部材付き基材２８上にさらなる層を形成するための工程に供給されてもよい。若しくは、有機半導体層２５を含む有機半導体素子が既に支持部材付き基材２８上に得られている場合、ロール体２８Ａは、所定の製品区画で支持部材付き基材２８を切断する工程に供給されてもよい。
このように本実施の形態によれば、有機半導体層２５よりも大きな厚みを有する複数の支持部材２６が基材２２の上面２２ａに配置されている。また支持部材２６は、１個の有機半導体層２５に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられるよう、配置されている。このため、有機半導体層２５が形成された基材２２が巻き取られる際、先に巻き取られている基材２２または後から巻き取られる基材２２に有機半導体層２５の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層２５の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
また本実施の形態によれば、第１方向Ｄ１からずれた第２方向Ｄ２に沿って形成された有機半導体層２５の数をｕ個とするとき、支持部材２６は、第２方向Ｄ２に沿って少なくともｕ＋１個の支持部材２６が並ぶよう配置される。これによって、ロール体２８Ａが形成される際、およびロール体２８Ａが形成されている間、第２方向Ｄ２において有機半導体層２５の表面をより確実に保護することができる。
支持部材の配置の変形例
なお本実施の形態において、各支持部材２６の具体的な配置が特に限られることはない。以下、支持部材２６の配置に関するいくつかの変形例について説明する。
例えば図５に示すように、第２方向Ｄ２に沿って見た場合に各有機半導体層２５と各支持部材２６とが重ならないよう、支持部材２６が配置されていてもよい。一方、図５に示す例においても、第２方向Ｄ２に沿って配置された有機半導体層２５の数をｕ個とするとき、支持部材２６は、第２方向Ｄ２に沿って少なくともｕ＋１個並べられている。また、第２方向Ｄ２に沿って見た場合に、各領域Ｒｉにおいて、基材２２の側端部２２ｃと、基材２２の側端部２２ｃに近接する有機半導体層２５との間、および、第２方向Ｄ２において隣り合う２つの有機半導体層２５の間のいずれにも少なくとも１個の支持部材２６が存在するよう、各支持部材２６が配置されている。このため、第２方向Ｄ２において各支持部材２６をより均等に配置することができ、このことにより、有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる。
また、隣り合う２つの有機半導体層２５に少なくとも１個の支持部材２６が配置されていてもよい。図６においては、第１方向Ｄ１において隣り合う２つの有機半導体層２５の間、および、第２方向Ｄ２において隣り合う２つの有機半導体層２５の間のいずれにも１個の支持部材２６が配置されていている。これによって、各有機半導体層２５に対してより均等に有機半導体層２５を割り当てることができ、このことにより、有機半導体層２５の表面をより確実に保護することができる。より好ましくは、図７に示すように、基材２２の側端部２２ｃと、基材２２の側端部２２ｃに近接する有機半導体層２５との間にもさらに支持部材２６が配置されている。これによって、有機半導体層２５の表面をさらに確実に保護することができる。
支持部材の配置面の変形例
また本実施の形態において、支持部材２６および有機半導体層２５がいずれも基材２２の上面２２ａに配置される例を示した。すなわち、支持部材２６および有機半導体層２５が基材２２の同一面上に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、支持部材２６は、有機半導体層２５が配置される面とは異なる面上に配置されてもよい。例えば図８に示すように、有機半導体層２５が基材２２の上面２２ａに配置され、支持部材２６が基材２２の下面２２ｂに配置されていてもよい。この場合、一の基材２２の下面２２ｂに配置された支持部材２６は、ロール体２８Ａの状態の際、一の基材２２の下面２２ｂに対向するその他の基材２２の上面２２ａに形成された有機半導体層２５を保護するよう機能することができる。
有機半導体層の形成方法の変形例
また本実施の形態において、有機半導体材料と溶媒とを含む塗布液２４を基材２２上に塗布することにより、基材２２上に有機半導体層２５が形成される例を示した。しかしながら、有機半導体層２５を形成する方法が塗布に限られることはなく、その他の公知の方法を用いることができる。
その他の変形例
また本実施の形態において、有機半導体層２５が形成されるよりも前に支持部材２６が基材２２上に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、有機半導体層２５を形成した後に基材２２上に支持部材２６を配置してもよい。なお、支持部材２６を構成する材料を含む塗布液を基材２２上に塗布し、その後、この塗布液を硬化させ、これによって基材２２上に支持部材２６を形成する場合、有機半導体層２５を形成する前に基材２２上に支持部材２６を形成することが好ましい。これによって、支持部材２６を構成するための塗布液を硬化させる際に用いられる紫外線、電子線や熱の影響で有機半導体層２５の特性が劣化してしまうことを防ぐことができる。
なお、上述した第１の実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
第２の実施の形態
次に図９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９に示す第２の実施の形態においては、基材２２上に配置される支持部材２６が、線状に延びるよう構成されている。図９に示す第２の実施の形態において、図１乃至図８に示す第１の実施の形態およびその変形例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図９に示すように、支持部材付き基材２８は、基材２２と、基材２２の上面２２ａに配置され、線状に延びる支持部材２６と、基材２２の上面２２ａに、所定の第１方向Ｄ１に沿って配置された複数の有機半導体層２５と、を備えている。支持部材２６の厚みは、有機半導体層２５の厚みよりも大きくなっている。図９においても、上述の第１の実施の形態の場合と同様に、第１方向Ｄ１が基材２２の搬送方向と同一である例が示されている。また、第１方向Ｄ１からずれた第２方向に沿って、例えば第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って、複数、例えば２個の有機半導体層２５が並べられている。
なお「線状に延びる」とは、支持部材付き基材２８が巻き取られる際、１個の支持部材２６によって複数の有機半導体層２５の表面を保護することができる程度の長さにわたって、支持部材２６が延びていることを意味している。例えば、支持部材２６が延びる方向に直交する方向に沿って当該支持部材２６および当該支持部材２６と同一領域Ｒｉに属する有機半導体層２５を見た場合に、当該支持部材２６が複数の有機半導体層２５と重なっていることを意味している。具体的には、図９に示す例において、各支持部材２６は、複数の有機半導体層２５が並べられた第２方向Ｄ２に沿って延びている。なお支持部材２６のうち第２方向Ｄ２に沿って延びるものを第２支持部材２６ｂとも称する。また、第２方向Ｄ２に直交する第１方向Ｄ１に沿って、領域Ｒ２内の第２支持部材２６ｂおよび領域Ｒ２に属する有機半導体層２５を見た場合に、１個の第２支持部材２６ｂは、領域Ｒ２に属する２個の有機半導体層２５と重なっている。
本実施の形態において、基材２２上に有機半導体層２５を形成する有機半導体層２５の形成装置および形成方法は、支持部材２６の形状の相違に対応するよう支持部材配置装置１１が適切に設計変更される点が異なるのみであり、その他の点は上述の第１の実施の形態における形成装置および形成方法と略同一である。
本実施の形態においても、上述の第１の実施の形態の場合と同様に、有機半導体層２５が形成された基材２２が巻き取られる際、先に巻き取られている基材２２または後から巻き取られる基材２２に有機半導体層２５の表面が当接することを防ぐことができる。このことにより、有機半導体層２５の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
支持部材の配置の変形例
なお本実施の形態において、各支持部材２６の具体的な形状や配置が特に限られることはない。以下、支持部材２６の配置に関するいくつかの変形例について説明する。
例えば図１０に示すように、各支持部材２６は、基材２２が搬送される方向である第１方向Ｄ１に沿って線状に延びるよう構成されていてもよい。これによって、第１方向Ｄ１において有機半導体層２５の表面を適切に保護することができる。なお支持部材２６のうち第１方向Ｄ１に沿って延びるものを第１支持部材２６ａとも称する。また図示はしないが、図９に示す、第２方向Ｄ２に沿って線状に延びるよう構成された第２支持部材２６ｂと、図１０に示す、第１方向Ｄ１に沿って線状に延びるよう構成された第１支持部材２６ａとが適宜組み合わされて基材２２上に配置されていてもよい。
また図１１（ａ）（ｂ）に示すように、支持部材２６は、基材２２の上面２２ａに有機半導体材料と溶媒とを含む塗布液２４を塗布する際に用いられる、複数の開口部２７ａが形成されたマスクシート２７として構成されていてもよい。図１１（ａ）（ｂ）に示すマスクシート２７は、第１方向Ｄ１に延びる第１支持部材２６ａと第２方向Ｄ２に延びる第２支持部材２６ｂとを一体的に構成するとともに、各支持部材２６ａ、２６ｂが有機半導体層２５に接するまで各支持部材２６ａ、２６ｂの幅を広げることにより得られる。すなわち、複数の開口部２７ａが形成されたマスクシート２７は、第１支持部材２６ａと第２支持部材２６ｂとを含む支持部材２６の一変形例であると言える。図１１（ａ）（ｂ）は、このような形態による支持部材付き基材２８を示す斜視図および縦断面図である。
図１１（ａ）（ｂ）に示すマスクシート２７として構成された支持部材２６が用いられる場合の作用および効果について、図１２を参照して説明する。図１２は、本変形例において、基材２２の上面２２ａに塗布液２４を塗布する様子を示す図である。
本変形例においては、図１２に示すように、有機半導体層２５が形成されることが意図されていない領域に到達した塗布液２４をマスクシート２７によって遮蔽することができる。このため、供給される塗布液２４の位置や形状を、マスクシート２７の開口部２７ａの位置や形状に応じて精密に画定することができる。このことにより、形状や位置が精密に定められた有機半導体層２５を得ることができる。またロール体２８Ａの状態の際、マスクシート２７によって有機半導体層２５の表面を保護することができる。これによって、有機半導体層２５の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。
支持部材の配置面の変形例
また本実施の形態においても、図８に示す第１の実施の形態の変形例の場合と同様に、有機半導体層２５が基材２２の上面２２ａに配置され、支持部材２６が基材２２の下面２２ｂに配置されていてもよい。
有機半導体層の形成方法の変形例
また第１の実施の形態の場合と同様に、有機半導体層２５を形成する方法が塗布に限られることはなく、その他の公知の方法を用いることができる。
その他の変形例
また第１の実施の形態の場合と同様に、有機半導体層２５を形成する工程と支持部材２６を配置する工程との後先が特に限られることはない。
なお、上述した第２の実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
有機ＥＬ素子への適用例
次に、上述の形成装置１０を備えた製造装置を用いて、有機半導体層を有する有機ＥＬ素子を製造する例について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３は、有機ＥＬ素子３０の層構成の一例を示す縦断面図である。また図１４は、基材２２上に製造された有機ＥＬ素子３０を備えた、支持部材付き基材２８のロール体２８Ａを示す断面図である。
図１３に示すように、有機ＥＬ素子３０は、基材２２と、基材２２の上面２２ａに、基材２２側から順に設けられた第１電極層３１，正孔注入層３２，正孔輸送層３３，発光層３５，電子注入層３８および第２電極層３９と、を有している。ここで第１電極層３１は陽極層３１として機能し、第２電極層３９は陰極層３９として機能する。有機ＥＬ素子３０においては、正孔注入層３２，正孔輸送層３３，発光層３５および電子注入層３８が、有機半導体材料を含む有機半導体層となっている。しかしながら、このような構造に限られることはなく、発光層単独からなる構造、正孔注入層と発光層とからなる構造、発光層と電子注入層とからなる構造、さらに、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を介在させた構造、発光層と電子注入層との間に電子輸送層を介在させた構造等としてもよい。
以下、有機ＥＬ素子３０を構成する各層について説明する。
（陽極層）
陽極層３１を構成する材料は、導電性を有する限り特には限定されず、金属、合金、これらの混合物等を使用することができる。なお発光層３５から生じる光が陽極層３１および基材２２を通って外部に取り出される場合、陽極層３１の材料として、透光性を有する導電性材料が用いられる。透光性を有する導電性材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛、酸化第二錫などの酸化物導電性材料または金等の薄膜電極材料を挙げることができる。中でも、正孔が注入され易いように、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）透明、または半透明材料であるＩＴＯ、ＩＺＯが好ましい。透明電極層は、シート抵抗が数百Ω／□以下が好ましく、材質にもよるが、透明電極層の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることができる。なお図１３においては、陽極層３１がその他の層３２，３３，３５などと同一の幅を有する例が示されているが、これに限られることはなく、陽極層３１がその他の層３２，３３，３５などとは異なる幅を有していてもよい。
（正孔注入層）
正孔注入層３２を構成する材料としては、例えば、例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン等の酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリシラン系、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー等の誘電性高分子オリゴマー等、を用いることができる。
さらに、正孔注入層３２を構成する材料として、ポリフィン、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポリフィン銅（II）等のポリフィリン化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１′−ビフェニル］−４，４′−ジアミン等の芳香族第三級アミン化合物、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸（PEDOD-PSS）等のスチリルアミン化合物を用いることもできる。
（正孔輸送層）
正孔輸送層３３を構成する材料としては、例えば、オキサジアゾール系、オキサゾール系、トリアゾール系、チアゾール系、トリフェニルメタン系、スチリル系、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、芳香族アミン系、カルバゾール系、ポリビニルカルバゾール系、スチルベン系、エナミン系、アジン系、トリフェニルアミン系、ブタジエン系、多環芳香族化合物系、スチルベン二量体等の材料を用いることができる。
正孔輸送層３３は、正孔輸送層３３を構成する材料と溶媒とを含む塗布液を、形成装置１０を用いて基材２２上に供給することによって形成され得る。例えば正孔輸送層３３を構成する材料を溶解させる溶媒として、クメン、アニソール、ｎ−プロピルベンゼン、メシチレン、１，２，４−トリメチルベンゼン、リモネン、ｐ−シメン、ｏ−ジクロロベンゼン、ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン、安息香酸メチル、１，２，３，４−テトラメチルベンゼン、アミルベンゼン、テトラリン、安息香酸エチル、フェニルヘキサン、シクロヘキシルベンゼン、安息香酸ブチル等を、単独で、または混合して用いることができる。
（発光層）
発光層３５を構成する材料としては、例えば、色素系、金属錯体系、高分子系の発光材料を用いることができる。また、発光波長を調整し、または発光効率を向上させる等の目的で、上記の各層に適当な材料をドーピングすることもできる。
色素系の発光材料の例としては、例えば、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を挙げることができる。
また金属錯体系の発光材料の例としては、例えば、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等、中心金属にＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等、または、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。
また高分子系の発光材料の例としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。
正孔輸送層３３の場合と同様に、発光層３５を構成する発光材料を溶解させる溶媒は、発光材料や形成装置１０の構成に応じて適宜選択される。
（電子注入層）
電子注入層３８を構成する材料としては、例えば、カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属や、フッ化リチウム、フッ化ナトリウムなどのフッ化物等を用いることができる。
（陰極層）
陰極層３９を構成する材料は、陽極層３１の場合と同様に、導電性を有する限り特には限定されず、金属、合金、これらの混合物等を使用することができる。例えば、発光層３５から生じる光が陽極層３１および基材２２を通って外部に取り出される場合、陽極層３１の材料として、アルミニウムを用いることができる。
有機ＥＬ素子３０を構成する各層３１，３２，３３，３５，３８および３９の厚みが特に限られることはなく、求められる特性に応じて適宜設定されるが、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることができる。一例を挙げると、陽極層３１の厚みが１５０ｎｍとなっており、正孔注入層３２の厚みが５０ｎｍとなっており、正孔輸送層３３の厚みが２０ｎｍとなっており、発光層３５の厚みが８０ｎｍとなっており、電子注入層３８の厚みが５ｎｍとなっており、陰極層３９の厚みが１５０ｎｍとなっている。
次に、形成装置１０を備えた製造装置を用いて上述の正孔注入層３２、正孔輸送層３３および発光層３５を有する有機ＥＬ素子３０を製造する方法について説明する。
はじめに、基材２２の上面２２ａに支持部材２６を配置する。支持部材２６は、上述の第１の実施の形態の場合のように、後に形成される１個の有機半導体層２５または１個の有機半導体素子に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられるよう、配置されてもよい。若しくは、支持部材２６は、上述の第２の実施の形態の場合のように、線状に延びる支持部材２６として配置されてもよい。
その後、基材２２の上面２２ａに陽極層３１を形成する。陽極層３１を形成する方法が特に限られることはなく、様々な公知の方法が用いられ得る。例えば陽極層３１がＩＴＯから構成される場合、スパッタリング法や真空蒸着法等においてメタルマスクを用いることにより陽極層３１を基材２２上に形成することができる。
次に、上述の正孔注入層３２の材料を含む塗布液を、形成装置１０の塗布装置１５を用いて基材２２上の陽極層３１上に塗布する。その後、乾燥装置１６を用いて塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、陽極層３１上に正孔注入層３２を形成することができる。
その後、上述の正孔輸送層３３を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液を、形成装置１０の塗布装置１５を用いて正孔注入層３２上に塗布する。その後、乾燥装置１６を用いて塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、正孔注入層３２上に正孔輸送層３３を形成することができる。
次に、上述の発光層３５を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液を、形成装置１０の塗布装置１５を用いて正孔輸送層３３上に塗布する。その後、乾燥装置１６を用いて塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、正孔輸送層３３上に発光層３５を形成することができる。
なお、正孔注入層３２，正孔輸送層３３および発光層３５を形成する際に用いられる塗布装置１５や乾燥装置１６は、同一の形成装置１０内に設けられていてもよく、若しくは、別々の形成装置１０内に設けられていてもよい。
その後、発光層３５上に電子注入層３８および陰極層３９を形成する。電子注入層３８および陰極層３９を形成する方法が特に限られることはなく、様々な方法適宜用いられ得る。例えば、上述の形成装置１０を用いて電子注入層３８および陰極層３９を形成してもよい。このようにして、図１５に示す有機ＥＬ素子３０を製造することができる。
上述の陽極層３１，正孔注入層３２，正孔輸送層３３，発光層３５，電子注入層３８または陰極層３９を形成する工程、または、最終的に有機ＥＬ素子３０が得られた後のいずれかにおいて、上記各層のいくつかを含む有機ＥＬ素子３０の中間生成物、または有機ＥＬ素子３０が形成された基材２２が、基材巻取装置１９によって巻き取られる。ここで上述のように、基材２２の上面２２ａには支持部材２６が配置されている。このため、有機ＥＬ素子３０の中間生成物の表面または有機ＥＬ素子３０の表面に、先に巻き取られている基材２２または後から巻き取られる基材２２が当接することを防ぐことができる。例えば図１４に示すように、隣接する基材２２間に、支持部材２６の厚みに応じた間隙ｓを形成することにより、有機ＥＬ素子３０の表面が基材２２に当接することを防ぐことができる。これによって、有機ＥＬ素子３０の中間生成物の表面または有機ＥＬ素子３０の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。このことにより、製造された有機ＥＬ素子３０においてリークや短絡などの不具合が生じることを抑制することができる。
（有機ＥＬ素子の変形例）
なお有機ＥＬ素子３０の層構成が特に限られることはなく、求められる特性に応じて様々な層を追加することができる。例えば図１５に示すように、有機ＥＬ素子３０の発光層３５の構造が、第１発光層３５Ａおよび第２発光層３５Ｂを含む二層構造となっていてもよい。この場合、第１発光層３５Ａと第２発光層３５Ｂとの間に電荷発生層３４が介在されていてもよい。このうち第１発光層３５Ａおよび第２発光層３５Ｂは、上述の発光層３５と略同一の層であるので、詳細な説明を省略する。電荷発生層３４は、例えば特開２００３−２７２８６０号公報に記載されているように、１．０×１０２Ω・ｃｍ以上、好ましくは１．０×１０５Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する電気絶縁性の層であって、電圧印加時において有機ＥＬ素子３０の陰極方向にホールを注入し、陽極方向に電子を注入する役割を果たす層となっている。
また図１５に示すように、有機ＥＬ素子３０は、発光層３５と電子注入層３８に位置する正孔阻止層３６および電子輸送層３７をさらに有していてもよい。このうち正孔阻止層３６は、陽極層３１から注入された正孔が発光層３５を突き抜けるのをブロックし、発光層３５内における電子と正孔の再結合を増やすための層である。このような正孔阻止層３６を構成する材料としては、例えば、（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）等を用いることができる。
電子輸送層３７を構成する材料としては、例えば、金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シリル化合物等を用いることができる。フェナントロリン類の具体例としては、バソキュプロイン、バソフェナントロリン等を挙げることができる。金属錯体の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等を挙げることができる。オキサジアゾール誘導体としては、（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）等を挙げることができる。
上述の電荷発生層３４，正孔阻止層３６および電子輸送層３７を形成する方法が特に限られることはなく、様々な方法適宜用いられ得る。例えば、上述の形成装置１０を用いて電荷発生層３４，正孔阻止層３６および電子輸送層３７を形成してもよい。
有機トランジスタ素子への適用例
次に、上述の形成装置１０を備えた製造装置を用いて製造される、有機半導体層を有する有機半導体素子の一例として、有機トランジスタ素子について説明する。図１６は、有機トランジスタ素子４０の層構成の一例を示す縦断面図である。
図１６に示すように、有機トランジスタ素子４０は、基材２２の上面２２ａに設けられたゲート電極４１と、ゲート電極４１を覆うよう基材２２の上面２２ａに設けられたゲート絶縁層４２と、一定の間隔を空けて対向するようゲート絶縁層４２上に設けられた第１電極層４３および第２電極層４４と、第１電極層４３および第２電極層４４を覆うよう設けられた有機半導体層４５と、を有している。ここで第１電極層４３はドレイン電極４３として機能し、第２電極層４４はソース電極４４として機能する。なお図１６において一点鎖線で示すように、有機トランジスタ素子４０は、有機トランジスタ素子４０の最表面に位置し、有機トランジスタ素子４０のその他の構成要素を保護するよう設けられた保護層４６をさらに有していてもよい。
有機トランジスタ素子４０の各構成要素の材料や寸法が特に限られることはない。例えば、有機トランジスタ素子４０のゲート電極４１、ゲート絶縁層４２、ドレイン電極４３およびソース電極４４として、特開２００９−８７９９６号公報に記載のものを用いることができる。
（有機半導体層）
有機半導体層４５を構成する有機半導体材料としては、低分子系の有機半導体材料や高分子系の有機半導体材料を用いることができる。例えば有機半導体材料として、特開２００９−８７９９６号公報に記載のものを用いることができる。
有機半導体層４５を構成する有機半導体材料を溶解させる溶媒は、材料や形成装置１０の構成に応じて適宜選択されるが、例えば、メシチレン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、キシレン、及びＮ−メチルピロリドンなどの有機溶媒を用いることができる。
次に、形成装置１０を備えた製造装置を用いて、上述の有機半導体層４５を有する有機トランジスタ素子４０を製造する方法について説明する。
はじめに、基材２２の上面２２ａに支持部材２６を配置する。支持部材２６は、上述の第１の実施の形態の場合のように、後に形成される１個の有機半導体層２５または１個の有機半導体素子に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられるよう、配置されてもよい。若しくは、支持部材２６は、上述の第２の実施の形態の場合のように、線状に延びる支持部材２６として配置されてもよい。
その後、基材２２の上面２２ａにゲート電極４１，ゲート絶縁層４２，ソース電極４３およびドレイン電極４４を形成する。これらの構成要素を形成する方法が特に限られることはなく、公知の方法を適宜用いることができる。
その後、上述の有機半導体層４５を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液を、形成装置１０の塗布装置１５を用いて、上記の各構成要素４１，４２，４３および４４が形成された基材２２上に塗布する。その後、乾燥装置１６を用いて塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、ゲート絶縁層４２上に有機半導体層４５を形成することができる。
その後、必要に応じて有機半導体層４５上に保護層４６を形成する。このようにして、有機半導体層４５を含む有機トランジスタ素子４０を製造することができる。
上述のゲート電極４１，ゲート絶縁層４２，ソース電極４３，ドレイン電極４４または有機半導体層４５を形成する工程、または、最終的に有機トランジスタ４０が得られた後のいずれかにおいて、上記各層のいくつかを含む有機ＥＬ素子３０の中間生成物、または有機トランジスタ４０が形成された基材２２が、基材巻取装置１９によって巻き取られる。ここで上述のように、基材２２の上面２２ａには支持部材２６が配置されている。このため、有機トランジスタ４０の中間生成物の表面または有機トランジスタ４０の表面に、先に巻き取られている基材２２または後から巻き取られる基材２２が当接することを防ぐことができる。これによって、有機トランジスタ４０の中間生成物の表面または有機トランジスタ４０の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。このことにより、製造された有機トランジスタ４０においてリークや短絡などの不具合が生じることを抑制することができる。
なお図１６に示す例においては、有機トランジスタ素子４０がいわゆるボトムコンタクト・ボトムゲート型となっている例を示した。しかしながら、有機トランジスタ素子４０のタイプがボトムコンタクト・ボトムゲート型に限られることはない。例えば、ボトムコンタクト・トップゲート型、トップコンタクト・ボトムゲート型またはトップコンタクト・トップゲート型の有機トランジスタ素子４０においても、形成装置１０を用いて有機半導体層４５を形成することができる。
有機太陽電池素子への適用例
次に、上述の形成装置１０を備えた製造装置を用いて製造される、有機半導体層を有する有機半導体素子の一例として、有機太陽電池素子について説明する。図１７は、有機太陽電池素子５０の層構成の一例を示す縦断面図である。
図１７に示すように、有機太陽電池素子５０は、基材２２の上面２２ａに順次設けられた第１電極層５１，光電変換層５２および第２電極層５３と、各層５１，５２および５３を覆うよう設けられた被覆層５４と、被覆層５４の外周部に配置された接着剤層５５と、接着剤層５５を介して基材２２に貼り合わされた封止基材５６と、を有している。有機太陽電池素子５０においては、光電変換層５２が、有機半導体材料を含む有機半導体層となっている。
有機太陽電池素子５０の各構成要素の材料や寸法が特に限られることはない。例えば、有機太陽電池素子５０の第１電極層５１、第２電極層５３、被覆層５４、接着剤層５５および封止基材５６として、特開２０１１−１５１１９５号公報に記載のものを用いることができる。
（光電変換層）
光電変換層５２は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよい。若しくは、光電変換層５２は、電子受容性材料を含み、電子受容性の機能を有する電子受容性層と、電子供与性材料を含み、電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい。光電変換層５２の具体的な構成や材料が特に限られることはない。例えば光電変換層５２として、特開２０１１−１５１１９５号公報に記載のものを用いることができる。
光電変換層５２の電子供与性材料や電子受容性材料を溶解させる溶媒は、材料や形成装置１０の構成に応じて適宜選択されるが、例えば、オルトジクロロベンゼンなどの有機溶媒を用いることができる。
次に、形成装置１０を備えた製造装置を用いて、上述の光電変換層５２を有する有機太陽電池素子５０を製造する方法について説明する。
はじめに、基材２２の上面２２ａに支持部材２６を配置する。支持部材２６は、上述の第１の実施の形態の場合のように、後に形成される１個の有機半導体層２５または１個の有機半導体素子に対して少なくとも１個の支持部材２６が割り当てられるよう、配置されてもよい。若しくは、支持部材２６は、上述の第２の実施の形態の場合のように、線状に延びる支持部材２６として配置されてもよい。
その後、基材２２上に第１電極層５１を形成する。第１電極層５１を形成する方法が特に限られることはなく、公知の方法を適宜用いることができる。
次に、上述の光電変換層５２を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液を、形成装置１０の塗布装置１５を用いて第１電極層５１上に塗布する。その後、乾燥装置１６を用いて塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、第１電極層５１上に光電変換層５２を形成することができる。
その後、光電変換層５２上に第２電極層５３を形成する。また、各層５１，５２および５３を覆う被覆層５４と、各層５１，５２および５３を封止するための接着剤層５５および封止基材５６と、を形成する。このようにして、光電変換層５２を含む有機太陽電池素子５０を製造することができる。
上述の第１電極層５１，光電変換層５２または第２電極層５３などを形成する工程、または、最終的に有機太陽電池素子５０が得られた後のいずれかにおいて、上記各層のいくつかを含む有機太陽電池素子５０の中間生成物、または有機太陽電池素子５０が形成された基材２２が、基材巻取装置１９によって巻き取られる。ここで上述のように、基材２２の上面２２ａには支持部材２６が配置されている。このため、有機太陽電池素子５０の中間生成物の表面または有機太陽電池素子５０の表面に、先に巻き取られている基材２２または後から巻き取られる基材２２が当接することを防ぐことができる。これによって、有機太陽電池素子５０の中間生成物の表面または有機太陽電池素子５０の表面にごみが付着することや傷がついてしまうことを防ぐことができる。このことにより、製造された有機太陽電池素子５０においてリークや短絡などの不具合が生じることを抑制することができる。
１０ 形成装置
１１ 支持部材配置装置
１２ 基材巻出装置
１５ 塗布装置
１５ａ 吐出口
１６ 乾燥装置
１９ 基材巻取装置
２２ 基材
２２ａ 上面
２２ｂ 下面
２４ 塗布液
２５ 有機半導体層
２６ 支持部材
２６ａ 第１支持部材
２６ｂ 第２支持部材
２７ マスクシート
２７ａ 開口部
２８ 支持部材付き基材
２８Ａ ロール体
３０ 有機ＥＬ素子
３２ 正孔注入層
３３ 正孔輸送層
３５ 発光層
４０ 有機トランジスタ素子
４５ 有機半導体層
５０ 有機太陽電池素子
５２ 光電変換層

Claims (8)

  1. 有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、
    基材を供給する基材供給工程と、
    前記基材の上面または下面に、複数の支持部材を配置する支持部材配置工程と、
    前記基材の上面に、有機半導体材料を含む複数の有機半導体層を第１方向に沿って順に形成する工程と、
    前記有機半導体層が形成された基材を巻き取る巻取工程と、を備え、
    前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、
    前記支持部材配置工程において、前記支持部材は、１個の有機半導体層に対して少なくとも１個の前記支持部材が割り当てられるよう、配置され、
    前記第１方向は、前記基材が搬送される方向となっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられており、
    前記第２方向に沿って前記有機半導体層及び前記支持部材を見た場合に、前記第２方向において隣り合う２つの有機半導体層の間に少なくとも１個の支持部材が存在している、有機半導体層の形成方法。
  2. 前記第１方向は、前記基材が搬送される方向となっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って形成された前記有機半導体層の数をｕ個とするとき、前記支持部材は、前記第２方向に沿って少なくともｕ＋１個の前記支持部材が並ぶよう配置される、請求項１に記載の有機半導体層の形成方法。
  3. 隣り合う２個の前記有機半導体層の間に少なくとも１個の前記支持部材が配置されている、請求項１または２に記載の有機半導体層の形成方法。
  4. 柔軟性を有する基材と、
    前記基材の上面または下面に配置された複数の支持部材と、
    前記基材の上面に、第１方向に沿って順に配置された複数の有機半導体層と、を備え、
    前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、
    １個の有機半導体層に対して少なくとも１個の前記支持部材が割り当てられており、
    前記第１方向は、前記基材の長手方向となっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられており、
    前記第２方向に沿って前記有機半導体層及び前記支持部材を見た場合に、前記第２方向において隣り合う２つの有機半導体層の間に少なくとも１個の支持部材が存在している、支持部材付き基材。
  5. 前記第１方向は、前記基材の長手方向となっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って配置された前記有機半導体層の数をｕ個とするとき、前記支持部材は、前記第２方向に沿って少なくともｕ＋１個並べられている、請求項４に記載の支持部材付き基材。
  6. 隣り合う２個の前記有機半導体層の間に少なくとも１個の前記支持部材が配置されている、請求項４または５に記載の支持部材付き基材。
  7. 有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、
    基材を供給する基材供給工程と、
    前記基材の上面または下面に、線状に延びる支持部材を配置する支持部材配置工程と、 前記基材の上面に、有機半導体材料を含む複数の有機半導体層を、基材が搬送される第１方向に沿って順に形成する工程と、
    前記有機半導体層が形成された基材を巻き取る巻取工程と、を備え、
    前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられており、
    前記支持部材は、前記第２方向に沿って線状に延びる第２支持部材を含み、
    前記第２方向に直交する方向に沿って前記支持部材および前記有機半導体層を見た場合に、前記支持部材が複数の前記有機半導体層と重なっている、有機半導体層の形成方法。
  8. 柔軟性を有する基材と、
    前記基材の上面または下面に配置され、線状に延びる支持部材と、
    前記基材の上面に、前記基材の長手方向である第１方向に沿って順に配置された複数の有機半導体層と、を備え、
    前記支持部材の厚みは、前記有機半導体層の厚みよりも大きくなっており、
    前記第１方向からずれた第２方向に沿って複数の前記有機半導体層が並べられており、
    前記支持部材は、前記第２方向に沿って線状に延びる第２支持部材を含み、
    前記第２方向に直交する方向に沿って前記支持部材および前記有機半導体層を見た場合に、前記支持部材が複数の前記有機半導体層と重なっている、支持部材付き基材。
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