JP6507674B2 - Organic semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、有機半導体膜を有する有機半導体装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an organic semiconductor device having an organic semiconductor film and a method of manufacturing the same.
従来、有機半導体装置として、例えば有機半導体膜を用いた有機半導体トランジスタが知られている。具体的には、この有機半導体トランジスタは次のような方法によって製造される。 Conventionally, as an organic semiconductor device, for example, an organic semiconductor transistor using an organic semiconductor film is known. Specifically, this organic semiconductor transistor is manufactured by the following method.
まず、基材上に絶縁膜を形成したのち、チャネル領域を形成したい領域に有機半導体膜を形成し、パターニングする。次に、有機半導体膜の両端にソース電極とドレイン電極を形成する。その後、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する。そしてゲート絶縁膜の所望の位置にゲート電極を形成することで、ソース電極とドレイン電極の間にチャネル領域が形成される有機半導体膜が備えられた有機半導体装置が完成する。 First, an insulating film is formed on a substrate, and then an organic semiconductor film is formed in a region where a channel region is to be formed, and is patterned. Next, a source electrode and a drain electrode are formed at both ends of the organic semiconductor film. After that, a gate insulating film is formed to cover the organic semiconductor film, the source electrode, and the drain electrode. Then, by forming a gate electrode at a desired position of the gate insulating film, an organic semiconductor device provided with an organic semiconductor film in which a channel region is formed between a source electrode and a drain electrode is completed.
このような有機半導体装置の製造方法において、例えば有機半導体膜の上にソース電極やドレイン電極を形成する工程は、電極材料を含むインクを塗布した後、それを乾燥させることによって行われる。このとき、ソース電極やドレイン電極を形成する下地となる有機半導体膜などのうちソース電極やドレイン電極を形成する部位を親液性領域となるようにしつつ、その周囲を撥液性領域となるようにし、ソース電極やドレイン電極を形成したい部位にのみインクが塗布されるようにしている。具体的には、下地が有機半導体膜の場合、表面が撥液性であるため、ソース電極やドレイン電極の形成位置を親液性に置換することで、撥液性領域と親液性領域を構成している。 In such a method of manufacturing an organic semiconductor device, for example, the steps of forming a source electrode and a drain electrode on an organic semiconductor film are performed by applying an ink containing an electrode material and then drying it. At this time, in the organic semiconductor film serving as a base for forming the source electrode and the drain electrode, a portion for forming the source electrode and the drain electrode is made to be a lyophilic region while the periphery is made a liquid repellent region. The ink is applied only to the portion where the source electrode and the drain electrode are to be formed. Specifically, when the base is an organic semiconductor film, since the surface is liquid repellent, the liquid repellent area and the lyophilic area are formed by substituting the formation positions of the source electrode and the drain electrode with lyophilicity. Configured.
このような撥液性領域を親液性領域に置換する方法として、特許文献1に示されているような紫外線を照射し表面状態をパターニングする方法がある。
As a method of replacing such a liquid repellent area with a lyophilic area, there is a method of irradiating an ultraviolet ray as shown in
しかしながら、特許文献1に記載の紫外線によるパターニングの方法では、ソース電極やドレイン電極と下地となる有機半導体膜などとの接合強度は高くなるものの、照射した領域が紫外線によって生成されたオゾンにより酸化され、電気伝導性を低下させてしまう。そのため、紫外線による有機半導体膜の表面状態のパターニングを行った場合、有機半導体膜と、有機半導体膜の上に積層させたソース電極やドレイン電極との間において、電気伝導性が必要な領域で電気伝導性が得られないという問題がある。
However, in the method of patterning by ultraviolet light described in
なお、ここでは第1の膜の上に第2の膜を成膜する際に、撥液性のSAMを形成してから紫外線照射によって親液性に置換する場合の例として、有機半導体膜の上にソース電極やドレイン電極のような金属膜を形成する場合を説明した。これに限らず、金属膜の上に有機半導体膜を形成したり、金属膜の上にさらに金属膜を形成したり、有機半導体膜の上にさらに有機半導体膜を形成する場合において、各膜間における電気伝導性が要求される場合にも、上記と同様の問題が発生する。 Here, when forming the second film on the first film, an organic semiconductor film is used as an example in the case of forming a liquid repellent SAM and then substituting it for lyophilicity by ultraviolet irradiation. The case of forming a metal film such as a source electrode or a drain electrode on the top has been described. The present invention is not limited to this, and in the case where an organic semiconductor film is formed on a metal film, a metal film is further formed on a metal film, or an organic semiconductor film is further formed on an organic semiconductor film, The same problem as described above also occurs when the electrical conductivity in the case is required.
本発明は上記の点に鑑みて、第1の膜とその上に形成される第2の膜との間の電気伝導性を良好にしつつ、強い接合強度を得ることができる構造の有機半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 An organic semiconductor device having a structure capable of obtaining strong bonding strength while improving the electrical conductivity between a first film and a second film formed thereon in view of the above-described point of the present invention. And it aims at providing the manufacturing method.
上記目的を達成するため、請求項1ないし11に記載の発明では、第1の膜と該第1の膜に対して電気伝導性を有して接合される第2の膜とを有し、第2の膜が該第2の膜の構成材料を含むインクを塗布したのち乾燥させて形成される有機半導体装置であって、第1の膜のうち第2の膜との接触面は、撥液層が形成された領域と除去された領域とによってインクが弾かれる撥液性領域とインクが濡れる親液性領域とを有して構成されており、撥液性領域を挟んだ両側に親液性領域が配置されていると共に、親液性領域に接合された第2の膜が該親液性領域の間に配置されている撥液性領域の上にも跨って配置されており、 第2の膜が接触面において親液性領域の外郭の内側に配置されたすべての撥液性領域の全域を覆っていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
このように、第1の膜と第2の膜とを接触面で接合する際に、接触面を基本的には親液性領域で構成しつつ、親液性領域の間に撥液性領域が配置されるようにしている。そして、親液性領域9に塗布された電極材料を含むインクが、親液性領域の間に配置された撥液性領域上にも跨いで塗布されるようにしている。
As described above, when bonding the first film and the second film at the contact surface, the contact surface is basically constituted by the lyophilic region, and the liquid repellent region is formed between the lyophilic regions. To be placed. Then, the ink containing the electrode material applied to the
このような構成とされているため、第2の膜は、親液性領域では強い接合強度によって接合され、撥液性領域では強い接合強度は得られなくても電気伝導性が良好な状態で接触させられる。これにより、第1の膜とその上に形成される第2の膜との間の電気伝導性を良好にしつつ、強い接合強度を得ることができる構造の有機半導体装置とすることが可能となる。 With such a configuration, the second film is bonded by the strong bonding strength in the lyophilic area, and in the liquid repellent area, the electric conductivity is good even though the strong bonding strength can not be obtained. It is made to contact. Thereby, it is possible to obtain an organic semiconductor device having a structure capable of obtaining strong bonding strength while improving the electrical conductivity between the first film and the second film formed thereon. .
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each said means shows an example of the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の一実施形態にかかる有機半導体装置の一例として、トップゲートボトムコンタクト構造の有機半導体トランジスタについて説明する。本実施形態で説明する有機半導体トランジスタは、例えば有機EL素子などに適用される。
First Embodiment
A top gate bottom contact organic semiconductor transistor will be described as an example of the organic semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The organic semiconductor transistor described in the present embodiment is applied to, for example, an organic EL element or the like.
まず、図1〜図2を参照して、本実施形態にかかる有機半導体トランジスタの構成について説明する。 First, the configuration of the organic semiconductor transistor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施形態にかかる有機半導体トランジスタは、図2に示されるように、トップゲートボトムコンタクト構造によって構成されている。例えば、ガラス基板やフィルム(エチレンナフタレート(PEN)もしくはポリイミド(PI))などで構成された絶縁性の基材1を用いて、この基材1の表面に有機半導体トランジスタの各構成要素を形成している。
The organic semiconductor transistor concerning this embodiment is comprised by the top gate bottom contact structure, as FIG. 2 shows. For example, each component of the organic semiconductor transistor is formed on the surface of the
基材1上の所望位置には、必要に応じて絶縁膜2を介して、有機半導体薄膜3が形成されている。例えば有機半導体薄膜3は、有機半導体材料を含むインクを塗布したのち、乾燥させることによって形成されている。有機半導体材料としては、例えばペンタセン系やチオフェン系材料などを用いており、有機溶媒に有機半導体材料を溶かすことで有機半導体材料を含むインクを形成している。本実施形態の場合、図1に示すように、有機半導体薄膜3を四角形状で構成している。
An organic semiconductor
なお、絶縁膜2については、基材1を絶縁性のもので構成する場合には、備えていなくてもよく、その場合、基材1の上に有機半導体薄膜3が直接形成されるようにすれば良い。
The
また、有機半導体薄膜3の両端、具体的には四角形状で構成された有機半導体薄膜3のうちの対向する二辺に、両側にソース電極4とドレイン電極5が互いに離間して配置されている。ソース電極4やドレイン電極5は、例えば金や銀などの電極材料によって構成された金属により形成されている。
Moreover, the
さらに、有機半導体薄膜3やソース電極4およびドレイン電極5の表面を覆うように、ゲート絶縁膜6が形成されている。ゲート絶縁膜6は、無機材料、例えばアルミナ(Al2O3)によって構成されている。
Further, a
そして、ゲート絶縁膜6のうちの有機半導体薄膜3と対向する位置、具体的には有機半導体薄膜3のうちソース電極4とドレイン電極5との間に位置する部分をチャネル領域として、チャネル領域と対向する位置にゲート電極7が形成されている。ゲート電極7は、例えばクロム(Cr)やモリブデン(Mo)によって構成されており、例えば四角形状とされている。
Then, a position of the
このような構成により、本実施形態にかかる有機半導体トランジスタが構成されている。このように構成された有機半導体トランジスタにおいては、例えば、下地となる有機半導体薄膜3などの表面のうち、ソース電極4もしくはドレイン電極5との接触面8において、高い接合強度を得つつ、電気伝導性の良好な接合が行われていることが必要となる。そこで、本実施形態では、接触面8について、次のような構造を適用することで、このような接合が行われるようにしている。
The organic semiconductor transistor concerning this embodiment is comprised by such composition. In the organic semiconductor transistor configured in this manner, for example, among the surfaces of the organic semiconductor
具体的には、図3に示すように、下地となる有機半導体薄膜3などの表面のうち接触面8となる部分を、基本的にはソース電極4やドレイン電極5の構成材料を含むインクが濡れる親液性領域9で構成し、その周囲をインクが弾かれる撥液性領域10としている。ただし、接触面8となる部分の全域を親液性領域9にした場合、撥液性領域10を親液性領域9に置換する際の紫外線照射によって、接合強度が高くなるものの、酸化による電気伝導性の低下を招く。
Specifically, as shown in FIG. 3, an ink containing a component to be the
このため、本実施形態では、図3に示すように、接触面8を親液性領域9と撥液性領域10とによって構成し、親液性領域9に塗布された電極材料を含むインクが、親液性領域9の間に配置された撥液性領域10上にも跨いで塗布されるようにしている。このような構成とされているため、ソース電極4やドレイン電極5は、親液性領域9では強い接合強度によって接合され、撥液性領域10では強い接合強度は得られなくても電気伝導性が良好な状態で接触させられる。
For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
したがって、接触面8において、有機半導体薄膜3とソース電極4やドレイン電極5との間が高い接合強度を得つつ、電気伝導性の良好な接合となる。
Therefore, in the
より詳しくは、本実施形態の場合、親液性領域9を等間隔に並べた複数本の平行直線同士が互いに垂直に交差させられた格子状のレイアウトとし、格子内の領域を撥液性領域10によって構成している。例えば、親液性領域9とされる複数本の平行直線部分の幅W1に対して、撥液性領域10とされる格子内の領域の幅W2が3倍未満とされ、例えば幅W1が5μm、幅W2が5〜10μmとされている。このように幅W1、W2を設定することにより、ソース電極4やドレイン電極5を形成する際に電極材料を含むインクが撥液性領域10上にも跨って塗布され、本実施形態のような有機半導体トランジスタが構成される。
More specifically, in the case of this embodiment, a plurality of parallel straight lines in which the
続いて、上記のように構成される本実施形態の有機半導体トランジスタの製造方法について説明する。 Then, the manufacturing method of the organic-semiconductor transistor of this embodiment comprised as mentioned above is demonstrated.
まず、図4(a)に示すように、基材1の表面に必要に応じて絶縁膜2を形成したのち、その上に有機半導体薄膜3を成膜する。有機半導体薄膜3については、例えば塗布法によって成膜することができる。その場合、下地となる絶縁膜2(絶縁膜2を形成していない場合には基材1)の表面にSAM処理を行って撥液性SAM層を形成したのち、紫外線照射などを行うことで有機半導体薄膜3の形成予定位置を親液性に置換する。そして、有機半導体材料を含むインクを塗布したのち乾燥させる。このようにして、有機半導体薄膜3を形成することができる。
First, as shown in FIG. 4A, the insulating
続いて、有機半導体薄膜3の両端にソース電極4およびドレイン電極5を形成する。具体的には、まずは図5(a)に示すように、下地となる部分の表面にSAM処理を行って撥液性SAM層11を形成する。下地の一部に有機半導体薄膜3が含まれるが、有機半導体薄膜3の表面は、もともと撥液性であるため、有機半導体薄膜3の表面についてはSAM処理を行う必要は無い。撥液性SAM層11を形成するためのSAM処理は、例えばトリメトキシ(1h,1h,2h,2h-パーフルオロオクチル)シランを用いて行われる。なお、ここで例示したSAM処理に用いるトリメトキシシランは、ガラスやアルミナ上など酸化物の上に撥液性SAM層11を形成できるものの一例として示した。金属上に撥液性SAM層11を形成するような場合には他の材料、例えば1−ヘキサンチオールのようなチオール系のSAMなどを用いることができる。
Subsequently, the
次に、図5(b)に示すように、ソース電極4およびドレイン電極5の形成予定位置が開口するマスク12を用いて紫外線照射を行うことで、撥液性SAM層11および有機半導体薄膜3の表面の撥液層を除去する。例えば、紫外線照射によって、大気中の酸素がオゾンに置換され、それが活性酸素となり、撥液性SAM層11や撥液層を構成するCなどと結合して外部に放出される。これにより、紫外線照射された領域において撥液性SAM層11や撥液層が無くなって親液性領域9に置換され、撥液性SAM層11や撥液層が残された部分が撥液性領域10となる。
Next, as shown in FIG. 5B, ultraviolet irradiation is performed using the
この後、図5(c)に示すように、ソース電極4およびドレイン電極5を形成するための電極材料を含むインク13塗布する。このとき、インク13は、基本的には撥液性領域10上には濡れず、親液性領域9上に濡れることになる。しかしながら、撥液性領域10の両側に親液性領域9が配置されているため、両側の親液性領域9上に濡れたインク13が撥液性領域10上で繋がり、撥液性領域10上にもインク13が配置された状態となる。この状態でインク13を乾燥させることで、ソース電極4およびドレイン電極5が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the
このようにして、ソース電極4およびドレイン電極5を形成することができる。その後の工程は従来と同様であり、有機半導体薄膜3やソース電極4およびドレイン電極5を覆うようにゲート絶縁膜6を成膜したのち、ゲート電極7を形成し、これをパターニングすることで有機半導体トランジスタが完成する。
Thus, the
以上説明したように、本実施形態では、有機半導体薄膜3とソース電極4およびドレイン電極5とを接触面8で接合する際に、接触面8を基本的には親液性領域9で構成しつつ、親液性領域9の間に撥液性領域10が配置されるようにしている。そして、親液性領域9に塗布された電極材料を含むインクが、親液性領域9の間に配置された撥液性領域10上にも跨いで塗布されるようにしている。このような構成とされているため、ソース電極4やドレイン電極5は、親液性領域9では強い接合強度によって接合され、撥液性領域10では強い接合強度は得られなくても電気伝導性が良好な状態で接触させられる。
As described above, in the present embodiment, when the organic semiconductor
したがって、第1の膜に相当する有機半導体薄膜3の上に第2の膜に相当するソース電極4およびドレイン電極5を形成するにあたり、これらの間の電気伝導性を良好にしつつ、強い接合強度を得ることが可能となる。
Therefore, in forming the
また、本実施形態では、接触面8のうちの親液性領域9を格子状とし、格子内が撥液性領域10とされるようにした。そして、親液性領域9とされる複数本の平行直線部分の幅W1を5μmとし、撥液性領域10とされる格子内の領域の幅W2を5〜10μmとしている。これらの寸法設定は、以下の実験に基づくものである。
Further, in the present embodiment, the
図6(a)〜(d)は、紫外線照射時に用いたフォトマスクの開口パターンを示した図であり、それぞれ幅W1、W2に対応する部分の寸法を変化させることで、形成後の幅W1、W2の寸法を変化させるようにしている。図7(a)〜(d)は、それぞれ、図6(a)〜(d)のフォトマスクを用いて親液性領域9および撥液性領域10を区画した後、インク13を塗布した後の濡れ状態を示している。
6 (a) to 6 (d) are diagrams showing an opening pattern of a photomask used at the time of ultraviolet irradiation, and the width W1 after formation is changed by changing the dimensions of portions corresponding to the widths W1 and W2, respectively. , The dimension of W2 is changed. 7 (a) to 7 (d) show that after the
図6(a)に示すように、従来と同様、接触面8の全域を親液性領域9とするような開口部を有するフォトマスクを用いた場合には、インク13は接触面8の全域に濡れた状態となる。これに対して、図6(b)に示すように、本実施形態のレイアウトにおいて、幅W1、W2を共に5μmとした場合にも、インク13は接触面8の全域に濡れた状態となった。同様に、図6(c)に示すように、本実施形態のレイアウトにおいて、幅W1を5μm、W2を10μmとした場合にも、インク13は接触面8の全域に濡れた状態となった。しかしながら、図6(d)に示すように、本実施形態のレイアウトにおいて、幅W1を5μm、W2を15μmとした場合には、インク13が接触面8の全域には濡れず、中央部に固まった状態となった。
As shown in FIG. 6A, in the case of using a photomask having an opening that makes the entire area of the contact surface 8 a
このように、親液性領域9の幅W1に対して撥液性領域10の幅W2を3倍までにすると、インク13が濡れる領域が接触面8の一部となる。この場合でも、撥液性領域10に跨るようにインク13が濡れていることから、ある程度上記効果を得ることができるものの、好ましくは幅W1に対してW2が3倍未満となるようにすると好ましい。したがって、本実施形態では、幅W1に対して幅W2が3倍未満となるようにしており、例えば幅W1が5μm、幅W2が5〜10μmとなるようにしている。これにより、より的確に上記効果を得ることが可能となる。
As described above, when the width W2 of the
なお、ここでは親液性領域9の幅W1を5μmとした場合について説明したが、これ以下もしくはこれ以上の寸法であっても良い。ただし、親液性領域9については電気伝導性が良好ではない部分であることから、幅W1を5μm以下にするのが好ましい。現状、パターン形成限界として少なくとも3μm程度の寸法までは形成できており、少なくともそのパターン形成限界の寸法程度まで幅W1を小さくできるが、上記した効果についてはパターン形成限界に限らず得られるものである。したがって、親液性領域9が形成されていてインクが濡れる状態であれば、幅W1については特に制限はなく、0μmよりも大きければよい。
Although the case where the width W1 of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して電気伝導性を得つつ、強い接合強度を得る部位の対象を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is the same as the first embodiment, except that the target of the portion for obtaining strong bonding strength is changed while obtaining the electrical conductivity with respect to the first embodiment. Only the differences from the form will be described.
上記第1実施形態では、有機半導体薄膜3とソース電極4およびドレイン電極5との接触部分を対象として本発明の一実施形態を適用した。これに対して、本実施形態では、有機半導体薄膜3の厚みを稼ぐ際に、有機半導体薄膜3を複数回のインク塗布によって形成する場合において、各層間において電気伝導性を得つつ、強い接合強度が得られるようにする。
In the first embodiment, one embodiment of the present invention is applied to the contact portion between the organic semiconductor
すなわち、有機半導体薄膜3を複数層によって構成する場合に、図8に示すように、下地となる下層の部分の表面を接触面20として、この接触面20やその周囲の下地層に紫外線照射を施すことで親液性領域21と撥液性領域22を構成する。そして、これら親液性領域21と撥液性領域22のレイアウトを、第1実施形態で説明した親液性領域9と撥液性領域10のレイアウトと同様とする。
That is, when the organic semiconductor
このようにすれば、有機半導体薄膜3を複数回のインクの塗布による複数層の重ね合わせによって形成して膜厚を稼ぐ際に、各層間が電気伝導性を得つつ、強い接合強度を得ることができる接合とすることが可能となる。このように、第1の膜を有機半導体としつつ、その上に第2の膜として有機半導体を成膜する際においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In this way, when the organic semiconductor
なお、ここでは第1の膜を有機半導体としつつ、その上に第2の膜として有機半導体を成膜する場合について説明したが、第1の膜を金属としつつ、第2の膜も金属とする場合についても、同様の構成を適用できる。 Although the case where the first film is formed of an organic semiconductor and the organic semiconductor is formed thereon as a second film is described here, the first film is formed of a metal and the second film is formed of a metal and a metal. The same configuration can be applied to the case of
例えば、ソース電極4やドレイン電極5もしくはゲート電極7の厚みを稼ぐ際に、これらの電極4、5、7を複数回のインク塗布によって形成する場合において、各層間において電気伝導性を得つつ、強い接合強度が得られるようにする。すなわち、ソース電極4やドレイン電極5もしくはゲート電極7を複数層によって構成する場合にも、図8と同様、接触面20を親液性領域21と撥液性領域22によって構成する。そして、これら親液性領域21と撥液性領域22のレイアウトを、第1実施形態で説明した親液性領域9と撥液性領域10のレイアウトと同様とする。これにより、第1の膜を金属としつつ、第2の膜も金属とする場合についても、上記と同様の効果を得ることができる。なお、ソース電極4やドレイン電極5もしくはゲート電極7などを構成するための金属は、表面が親液性で構成されることから、SAM処理を行うことで撥液性SAM層を形成したのち、紫外線照射を行うことで親液性領域9と撥液性領域10を構成することになる。
For example, in the case where the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して有機半導体薄膜3とソース電極4およびドレイン電極5との形成位置を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is the same as the first embodiment except that the formation positions of the organic semiconductor
図9に示すように、本実施形態では、基材1の上に形成された絶縁膜2の上に、互いに離間してソース電極4およびドレイン電極5が形成されており、ソース電極4およびドレイン電極5の上にこれらを跨ぐように有機半導体薄膜3が形成されている。そして、有機半導体薄膜3の上にゲート絶縁膜6が形成されており、ゲート絶縁膜6の上にゲート電極7が形成されている。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the
このような構造では、ソース電極4やドレイン電極5と有機半導体薄膜3との間の接触面において、電気伝導性を得つつ、強い接合強度が得られるようにする必要がある。このため、図10に示すように、ソース電極4やドレイン電極5のうちの有機半導体薄膜3との接触面30を、図10に示すように親液性領域31と撥液性領域32によって構成する。ソース電極4やドレイン電極5を構成するための金属は、表面が親液性で構成されることから、SAM処理を行うことで撥液性SAM層を形成したのち、紫外線照射を行うことで親液性領域31と撥液性領域32を構成する。そして、これら親液性領域31と撥液性領域32のレイアウトを、第1実施形態で説明した親液性領域9と撥液性領域10のレイアウトと同様とする。
In such a structure, it is necessary to obtain a high bonding strength while obtaining electrical conductivity on the contact surface between the
このように、本実施形態では、ソース電極4およびドレイン電極5と有機半導体薄膜3とを接触面30で接合する際に、接触面30を基本的には親液性領域31で構成しつつ、親液性領域31の間に撥液性領域32が配置されるようにしている。このような構成としても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, when the
したがって、第1の膜に相当するソース電極4およびドレイン電極5の上に第2の膜に相当する有機半導体薄膜3を形成するにあたり、これらの間の電気伝導性を良好にしつつ、強い接合強度を得ることが可能となる。つまり、第1の膜を金属としつつ、その上に第2の膜として有機半導体を成膜する場合についても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, in forming the organic semiconductor
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。勿論、有機半導体が備えられる有機半導体装置であれば、トランジスタ以外のものについても本発明を適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made within the scope of the claims. Of course, as long as it is an organic semiconductor device provided with an organic semiconductor, the present invention can be applied to devices other than transistors.
例えば、上記各実施形態では、トップゲートボトムコンタクト構造を例に挙げて説明したが、ボトムゲートトップコンタクト構造の有機半導体トランジスタを有する有機半導体装置に本発明を適用することもできる。 For example, although the top gate bottom contact structure has been described as an example in each of the above embodiments, the present invention can be applied to an organic semiconductor device having an organic semiconductor transistor having a bottom gate top contact structure.
また、上記各実施形態では、第1の膜や第2の膜の一例を示した。しかしながら、各実施形態で示したのは一例に過ぎない。すなわち、インク塗布によって有機半導体薄膜上に有機半導体薄膜を形成する場合や、金属上に金属を形成する場合、有機半導体薄膜上に金属を形成する場合、金属上に有機半導体薄膜を形成する場合、それぞれ、第1の膜や第2の膜として適用しても良い。例えば、金属上に金属を形成する例としては、ソース電極4やドレイン電極5もしくはゲート電極7の厚みを稼ぐ場合に限らず、これらそれぞれに電気的に接続される引き出し配線を形成するような場合にも、本発明を適用できる。
In each of the above embodiments, an example of the first film and the second film is shown. However, what is shown in each embodiment is merely an example. That is, when forming an organic semiconductor thin film on an organic semiconductor thin film by ink application, forming metal on a metal, forming metal on an organic semiconductor thin film, forming an organic semiconductor thin film on metal, You may apply as a 1st film | membrane and a 2nd film | membrane, respectively. For example, as an example of forming a metal on metal, it is not limited to the case of increasing the thickness of the
さらに、接触面に形成する親液性領域と撥液性領域のレイアウト例として格子状のものを挙げて説明したが、他のレイアウトであっても良い。 Furthermore, although the grid-like thing was mentioned and demonstrated as an example of a layout of the lyophilic area | region and liquid repellant area | region which are formed in a contact surface, another layout may be sufficient.
例えば、図11に示すように、親液性領域9を複数の短冊状として、それを平行に並べたることで縞状に配置し、親液性領域9の間に撥液性領域10が配置されたレイアウトとしても良い。この場合、縞状とする親液性領域9の長手方向は、どの方向に向けられていても良く、例えば図1に示す有機半導体トランジスタの紙面垂直方向や紙面左右方向のいずれであっても良い。
For example, as shown in FIG. 11, the
また、図12に示すように、親液性領域9を同心円状に配置し、その間に撥液性領域10が配置されるようにしても良い。その場合、2つの円状の親液性領域9を備え、外周側の親液性領域9が接触面の全域にわたるように形成されるようにしても良いし、3つ以上の円状の親液性領域9を同心円状に配置し、各親液性領域9の間に撥液性領域10が配置されるようにしても良い。さらに、図12に示す同心円状に配置された親液性領域9を複数個アレイ状に配置しても良い。同様に、図13に示すように、渦巻状に親液性領域9が配置されるレイアウトとしても良い。この場合も、接触面の全域に親液性領域9が配置されるようにしても良いし、複数個アレイ状に配置しても良い。
Further, as shown in FIG. 12, the
さらに、図14に示すように、親液性領域9を格子状としつつ、その格子とされる撥液性領域10が千鳥状とされるようにしても良い。また、格子とされる撥液性領域10の形状は四角形である必要はなく、例えば図15に示すようにドット状(円形状)であっても良い。
Further, as shown in FIG. 14, the
なお、本明細書において、親液性とは、塗布するインクが濡れたときにそのインクの表面と下地表面との成す接触角が60度以上となることを示している。また、撥液性とは、塗布するインクが濡れたときにそのインクの表面と下地表面との成す接触角が10度以下となることを示している。 In the present specification, the lyophilic property means that the contact angle between the surface of the ink and the surface of the base is 60 degrees or more when the ink to be coated is wet. Further, the liquid repellency indicates that the contact angle between the surface of the ink and the surface of the base is 10 degrees or less when the ink to be coated is wet.
1 基材
3 有機半導体薄膜
4 ソース電極
5 ドレイン電極
6 ゲート絶縁膜
7 ゲート電極
8、20、30 接触面
9、21、31 親液性領域
10、22、32 撥液性領域
11 撥液性SAM層
13 インク
REFERENCE SIGNS
Claims (12)
前記第1の膜のうち前記第2の膜との接触面は、撥液層が形成された領域と除去された領域とによって前記インクが弾かれる撥液性領域と前記インクが濡れる親液性領域とを有して構成されており、前記撥液性領域を挟んだ両側に前記親液性領域が配置されていると共に、前記親液性領域に接合された前記第2の膜が該親液性領域の間に配置されている前記撥液性領域の上にも跨って配置されており、
前記第2の膜が前記接触面において前記親液性領域の外郭の内側に配置されたすべての前記撥液性領域の全域を覆っていることを特徴とする有機半導体装置。 An ink comprising a first film and a second film electrically conductively bonded to the first film, the second film containing a constituent material of the second film; An organic semiconductor device formed by applying and drying it,
A contact surface of the first film with the second film is a lyophobic region where the ink is repelled by the region where the lyophobic layer is formed and the removed region, and the lyophilic property where the ink is wetted And the lyophilic region is disposed on both sides of the lyophobic region, and the second film bonded to the lyophilic region is the lyophilic region. It is also disposed over the liquid repellent area disposed between the liquid areas,
An organic semiconductor device characterized in that the second film covers the whole area of all the liquid repellent regions disposed inside the outer contour of the lyophilic region on the contact surface.
前記第1の膜は前記有機半導体薄膜で、前記第2の膜は前記ソース電極および前記ドレイン電極であり、前記有機半導体薄膜のうちの前記ソース電極および前記ドレイン電極との接触面(8)に、前記親液性領域(9)と前記撥液性領域(10)とが形成されていることを特徴とする請求項2に記載の有機半導体装置。 An organic semiconductor thin film (3), a source electrode (4) and a drain electrode (5) spaced apart from each other on the both sides of the organic semiconductor thin film, and the organic semiconductor thin film on the base material (1) A portion of the thin film disposed between the source electrode and the drain electrode is a channel region, and a gate insulating film (6) provided in contact with the channel region and the gate insulating film interposed therebetween And an organic semiconductor transistor comprising a gate electrode (7) disposed on the opposite side,
The first film is the organic semiconductor thin film, the second film is the source electrode and the drain electrode, and the contact surface (8) of the organic semiconductor thin film with the source electrode and the drain electrode is provided. The organic semiconductor device according to claim 2, wherein the lyophilic region (9) and the lyophobic region (10) are formed.
前記第1の膜および前記第2の膜は前記有機半導体薄膜であり、該有機半導体薄膜が前記インクを複数回塗布して複数層形成されるものであり、各層の表面を接触面(20)として、該接触面に前記親液性領域(21)と前記撥液性領域(22)とが形成されていることを特徴とする請求項4に記載の有機半導体装置。 An organic semiconductor thin film (3), a source electrode (4) and a drain electrode (5) spaced apart from each other on the both sides of the organic semiconductor thin film, and the organic semiconductor thin film on the base material (1) A portion of the thin film disposed between the source electrode and the drain electrode is a channel region, and a gate insulating film (6) provided in contact with the channel region and the gate insulating film interposed therebetween And an organic semiconductor transistor comprising a gate electrode (7) disposed on the opposite side,
The first film and the second film are the organic semiconductor thin film, and the organic semiconductor thin film is formed by applying the ink a plurality of times to form a plurality of layers, and the surface of each layer is a contact surface (20) The organic semiconductor device according to claim 4, wherein the lyophilic area (21) and the liquid repellent area (22) are formed on the contact surface.
前記第1の膜および前記第2の膜は前記ゲート電極もしくは前記ソース電極および前記ドレイン電極であり、前記ゲート電極もしくは前記ソース電極および前記ドレイン電極が前記インクを複数回塗布して複数層形成されるものであり、各層の表面を接触面(20)として、該接触面に前記親液性領域(21)と前記撥液性領域(22)とが形成されていることを特徴とする請求項6に記載の有機半導体装置。 An organic semiconductor thin film (3), a source electrode (4) and a drain electrode (5) spaced apart from each other on the both sides of the organic semiconductor thin film, and the organic semiconductor thin film on the base material (1) A portion of the thin film disposed between the source electrode and the drain electrode is a channel region, and a gate insulating film (6) provided in contact with the channel region and the gate insulating film interposed therebetween And an organic semiconductor transistor comprising a gate electrode (7) disposed on the opposite side,
The first film and the second film are the gate electrode or the source electrode and the drain electrode, and the gate electrode or the source electrode and the drain electrode are formed by applying a plurality of times to the ink. The lyophilic area (21) and the lyophobic area (22) are formed on the contact surface, with the surface of each layer as the contact surface (20). 6. The organic semiconductor device according to 6.
前記第1の膜は前記ソース電極および前記ドレイン電極で、前記第2の膜は前記有機半導体薄膜であり、前記ソース電極および前記ドレイン電極のうちの前記有機半導体薄膜との接触面(30)に、前記親液性領域(31)と前記撥液性領域(32)とが形成されていることを特徴とする請求項8に記載の有機半導体装置。 An organic semiconductor thin film (3), a source electrode (4) and a drain electrode (5) spaced apart from each other on the both sides of the organic semiconductor thin film, and the organic semiconductor thin film on the base material (1) A portion of the thin film disposed between the source electrode and the drain electrode is a channel region, and a gate insulating film (6) provided in contact with the channel region and the gate insulating film interposed therebetween And an organic semiconductor transistor comprising a gate electrode (7) disposed on the opposite side,
The first film is the source electrode and the drain electrode, and the second film is the organic semiconductor thin film, and a contact surface (30) of the source electrode and the drain electrode with the organic semiconductor thin film The organic semiconductor device according to claim 8, wherein the lyophilic area (31) and the liquid repellent area (32) are formed.
前記第1の膜に対して、前記撥液層として、前記撥液性領域を形成するための撥液性の自己組織化膜(11)を形成する工程と、
前記自己組織化膜のうち前記親液性領域と対応する部分に紫外線照射を行って前記自己組織化膜を除去することで前記親液性領域を構成する工程と、
前記自己組織化膜によって構成された前記撥液性領域と前記自己組織化膜が除去されることによって構成された前記親液性領域の上に前記第2の膜の構成材料を含むインクを塗布したのち、該インクを乾燥させることで前記第2の膜を形成する工程と、を含み、
前記第2の膜を形成する工程においては、前記自己組織化膜によって構成され、前記親液性領域の外郭の内側に配置されたすべての前記撥液性領域の全域を前記インクが覆った状態で該インクを乾燥させることを特徴とする有機半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing an organic semiconductor device according to any one of claims 1 to 11,
Forming a liquid repellent self-assembled film (11) for forming the liquid repellent region as the liquid repellent layer on the first film;
Forming a lyophilic area by irradiating the portion of the self-assembled film corresponding to the lyophilic region with ultraviolet light to remove the self-assembled film;
An ink containing a constituent material of the second film is applied on the lyophobic region constituted by the self-assembled film and the lyophilic region constituted by removing the self-assembled film. And drying the ink to form the second film.
In the step of forming the second film, the ink covers the entire area of the liquid repellent area which is constituted by the self-assembled film and which is disposed inside the outer periphery of the lyophilic area. A method of manufacturing an organic semiconductor device comprising drying the ink according to
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