JP6731279B2 - 有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法に関する。
特許文献1には、被塗布面に有機半導体溶液を塗布するための接触部として、刷毛、ローラー、芯材又は球状の回転部を備える塗布用機器が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載された塗布用機器は具体性に乏しく、当該塗布用機器によって被塗布面に有機半導体溶液が均一に塗布され得るのか不明である。
そこで、本発明は、被塗布面に有機半導体溶液を均一に塗布することができる有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法を提供することを目的とする。
本発明の有機半導体溶液塗布装置は、下向きの開口を有し、有機半導体溶液を貯留する第1溶液貯留部と、開口を塞ぐように第1溶液貯留部に取り付けられ、有機半導体溶液を透過させる多孔質材によって形成された溶液塗布部と、水平方向に平行な軸線を中心線として、初期状態にある第1溶液貯留部を回転可能に保持する保持部と、を備え、溶液塗布部は、第1溶液貯留部が初期状態にある場合に、軸線を含み且つ鉛直方向に平行な基準面に対して第1の側に所定角度で傾斜する下向きの第1傾斜面を有する。
本発明の有機半導体溶液塗布方法は、上記有機半導体溶液塗布装置を用いた有機半導体溶液塗布方法であって、保持部が少なくとも下方に移動させられることで、軸線を中心線として第1溶液貯留部が初期状態から回転し、第1傾斜面が被塗布面に面接触する第1工程と、第1工程の後に、第1傾斜面が被塗布面に面接触した状態で、保持部が被塗布面に沿って第1の側に移動させられることで、有機半導体溶液が被塗布面に塗布される第2工程と、第2工程の後に、保持部が上方に移動させられることで、第1溶液貯留部が初期状態に戻りつつ、第1傾斜面によって被塗布面上の余分な有機半導体溶液が拭き取られる第3工程と、を備える。
これらの有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法によれば、多孔質材によって形成された溶液塗布部の第1傾斜面が被塗布面に面接触した状態で有機半導体溶液の塗布が行われるため、有機半導体溶液が被塗布面に均一に塗布される。しかも、塗布された有機半導体溶液の終端部分では、多孔質材によって形成された溶液塗布部の第1傾斜面によって被塗布面上の余分な有機半導体溶液が拭き取られるため、当該終端部分において余分な有機半導体溶液の残存が抑制される。よって、これらの有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法によれば、被塗布面に有機半導体溶液を均一に塗布することができる。
上記有機半導体溶液塗布装置では、多孔質材は、フッ素樹脂で構成されていてもよい。これにより、溶液塗布部の耐溶剤性を向上させ、有機半導体溶液に溶液塗布部から不純物が溶出するのを防止することができる。
上記有機半導体溶液塗布装置は、軸線を中心線として第1溶液貯留部が初期状態から回転した際に、初期状態に戻るように第1溶液貯留部を付勢する付勢部を更に備えてもよい。これにより、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、保持部が上方に移動させられた際に、第1溶液貯留部が付勢部によって初期状態に確実に戻される。したがって、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、多孔質材によって形成された溶液塗布部の第1傾斜面によって被塗布面上の余分な有機半導体溶液がより確実に拭き取られるため、当該終端部分において余分な有機半導体溶液の残存をより確実に抑制することができる。
上記有機半導体溶液塗布装置では、付勢部は、弾性体によって形成されており、第1溶液貯留部と保持部との間に配置されていてもよい。これにより、付勢部を簡易に構成することができる。
上記有機半導体溶液塗布装置は、第1溶液貯留部に接続され、可撓性材によって形成された第2溶液貯留部を更に備えてもよい。これにより、第1溶液貯留部の回転を阻害するのを抑制しつつ、有機半導体溶液の貯留量を増加させることができる。
上記有機半導体溶液塗布装置では、溶液塗布部は、第1溶液貯留部が初期状態にある場合に、基準面に対して第1の側とは反対側の第2の側に所定角度で傾斜する下向きの第2傾斜面を有してもよい。これにより、被塗布面に沿った第1の側への移動及び第2の側への移動の両方において有機半導体溶液の塗布を行い得るため、被塗布面に有機半導体溶液を効率良く塗布することができる。
上記有機半導体溶液塗布装置は、保持部を三次元的に移動させる移動機構を更に備えてもよい。これにより、被塗布面への溶液塗布部の接近、被塗布面に対する溶液塗布部の接触状態での移動、被塗布面からの溶液塗布部の離間等を適切に実施することができる。
上記有機半導体溶液塗布方法では、第3工程においては、保持部が上方と共に第1の側に移動させられてもよい。これにより、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、塗布された有機半導体溶液と溶液塗布部の第1傾斜面との接触面積を緩やかに減少させ、被塗布面上の余分な有機半導体溶液をより確実に拭き取ることができる。
本発明によれば、被塗布面に有機半導体溶液を均一に塗布することができる有機半導体溶液塗布装置及び有機半導体溶液塗布方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1に示されるように、有機半導体溶液塗布装置1は、第1溶液貯留部2と、溶液塗布部3と、保持部4と、付勢部6と、第2溶液貯留部7と、移動機構10と、を備えている。有機半導体溶液塗布装置1は、溶質としての有機半導体(例えば、チオフェン、ベンゾチオフェン、フェニレンビニレン、カルバゾール、チエノピロール、ジケトピロロピロール、及びそれらの誘導体等のp型有機半導体;フラーレン、カーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体等のn型有機半導体;上記p型有機半導体及び上記n型有機半導体の混合物等)と溶媒(例えば、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、クロロホルム、トルエン等)とを含む有機半導体溶液を被塗布面(例えば、有機受光素子の製造に用いられる電極の表面等)に塗布するための装置である。なお、以下の説明においては、水平方向における一方向をX軸方向とし、水平方向に平行且つX軸方向に垂直な方向をY軸方向とし、鉛直方向をZ軸方向とする。
図1及び図2の(a)に示されるように、第1溶液貯留部2は、下向きの開口2a及び上向きの開口2bを有する筒体である。第1溶液貯留部2は、有機半導体溶液塗布装置1において有機半導体溶液を貯留する部分である。一例として、第1溶液貯留部2は、ガラスによって、四角形の断面を有する筒状に形成されている。
図1及び図2の(b)に示されるように、溶液塗布部3は、開口2aを塞ぐように第1溶液貯留部2の下端部に取り付けられている。溶液塗布部3は、有機半導体溶液を透過させる多孔質材によって多孔質ブロックとして形成されている。当該多孔質材は、フッ素樹脂で構成されている。当該多孔質材のポアサイズ及び空孔率は、溶質の分子量、溶液中濃度等によって適宜選択される。適切な溶液吐出量を得る観点から、当該多孔質材の平均ポアサイズは0.2〜200μmであり、当該多孔質材の空孔率は50〜90%である。なお、多孔質材のポアサイズ及び空孔率は、走査型電子顕微鏡等の顕微鏡によって計測することができる。
図1に示されるように、保持部4は、Y軸方向に平行な軸線Aを中心線として、初期状態にある第1溶液貯留部2を回転可能に保持している。一例として、初期状態は、筒体である第1溶液貯留部2の中心線がZ軸方向に平行となっている状態(すなわち、図1に示される状態、より具体的には、軸線Aを含み且つ後述する溶液塗布部3の先端部3cを通る基準面BがZ軸方向に平行となっている状態)である。保持部4は、下向きの開口4aを有する筒体である。開口4aは、Z軸方向において、軸線Aと溶液塗布部3との間に位置している。すなわち、軸線Aは、開口4aの上方に位置しており、溶液塗布部3は、開口4aの下方(筒体である保持部4の外側)に位置している。これにより、保持部4において開口4aを画定する縁部分4bは、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2が初期状態から回転した際に、必要以上に第1溶液貯留部2が回転するのを防止するストッパとして機能する。一例として、保持部4は、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2から両側に突出する軸部8を支持する孔を有しており、これにより、保持部4は、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2を回転可能に保持している。
付勢部6は、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2が初期状態から回転した際に、初期状態に戻るように第1溶液貯留部2を付勢する。付勢部6は、弾性体(例えば、ゴム等)によって形成されている。付勢部6は、軸線Aよりも下側の位置において、筒体である第1溶液貯留部2の外面と筒体である保持部4の内面との間に配置されている。より具体的には、付勢部6は、軸線Aを含み且つZ軸方向に平行な基準面Bに対して第1の側S1及び第2の側S2(第1の側S1とは反対側)のそれぞれにおいて、筒体である第1溶液貯留部2の外面と筒体である保持部4の内面との間に配置されている。
第2溶液貯留部7は、第1溶液貯留部2の開口2bに接続されている。第2溶液貯留部7は、可撓性材(例えば、ポリオレフィン、シリコンゴム、フッ素樹脂等)によって管状に形成されている。
移動機構10は、保持部4を三次元的に移動させる。一例として、移動機構10は、アクチュエータの駆動力によって、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向のそれぞれ方向に保持部4を移動させることができる。
溶液塗布部3の形状について、より詳細に説明する。図1及び図2の(b)に示されるように、溶液塗布部3は、第1傾斜面3a及び第2傾斜面3bを有している。第1傾斜面3aは、第1溶液貯留部2が初期状態にある場合に、基準面Bに対して第1の側S1に所定角度θ1で傾斜する下向きの傾斜面である。第2傾斜面3bは、第1溶液貯留部2が初期状態にある場合に、基準面Bに対して第2の側S2に所定角度θ2で傾斜する下向きの傾斜面である。溶液塗布部3において第1傾斜面3aと第2傾斜面3bとが交わる先端部3cは、基準面B上に位置している。すなわち、先端部3cは、第1溶液貯留部2が初期状態にある場合に、軸線Aの下方に位置している。
一例として、第1傾斜面3aが傾斜する所定角度θ1は60〜85°である。第1傾斜面3aが傾斜する方向に沿った第1傾斜面3aの長さL1は1〜5mmであり、Y軸方向に沿った第1傾斜面3aの幅W1は1〜20mmである。第2傾斜面3bが傾斜する所定角度θ2は60〜85°である。第2傾斜面3bが傾斜する方向に沿った第2傾斜面3bの長さL2は1〜5mmであり、Y軸方向に沿った第2傾斜面3bの幅W2は1〜20mmである。所定角度θ1と所定角度θ2とは互いに等しい。第1傾斜面3aの長さL1と第2傾斜面3bの長さL2とは互いに等しく、第1傾斜面3aの幅W1と第2傾斜面3bの幅W2とは互いに等しい。なお、所定角度θ1と所定角度θ2とは互いに等しくなくてもよい。第1傾斜面3aの長さL1と第2傾斜面3bの長さL2とは互いに等しくなくてもよい。第1傾斜面3aの幅W1と第2傾斜面3bの幅W2とは互いに等しくなくてもよい。
なお、軸線Aと溶液塗布部3の先端部3cとの距離R、所定角度θ1、第1傾斜面3aの長さL1は、R≦L1/cosθ1を満たしている。軸線Aと溶液塗布部3の先端部3cとの距離R、所定角度θ2、第2傾斜面3bの長さL2は、R≦L2/cosθ2を満たしている。
次に、有機半導体溶液塗布装置1を用いた有機半導体溶液塗布方法について説明する。なお、ここでは、被塗布面に沿った第1の側S1への移動によって溶液塗布部3の第1傾斜面3aで有機半導体溶液の塗布が実施される場合について説明し、被塗布面に沿った第2の側S2への移動によって溶液塗布部3の第2傾斜面3bで有機半導体溶液の塗布が実施される場合についての説明を省略する。
まず、図3の(a)に示されるように、保持部4が移動機構10によって移動させられ、溶液塗布部3が被塗布面100における塗布開始部100aの上方に位置させられる。続いて、図3の(b)に示されるように、保持部4が移動機構10によって下方に移動させられ、溶液塗布部3の先端部3cが被塗布面100に接触したら、保持部4が移動機構10によって下方だけでなく第1の側S1にも移動させられる。このように、保持部4が移動機構10によって下方と共に第1の側S1に移動させられることで、図4に示されるように、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2が初期状態から回転し、溶液塗布部3の第1傾斜面3aが被塗布面100に面接触する(第1工程)。
続いて、溶液塗布部3の第1傾斜面3aが被塗布面100に面接触した状態で、保持部4が移動機構10によって被塗布面100に沿って第1の側S1に移動させられることで、有機半導体溶液が被塗布面100に塗布される(第2工程)。このとき、保持部4において開口4aを画定する縁部分4bが、必要以上に第1溶液貯留部2が回転するのを防止するストッパとして機能するため、溶液塗布部3の第1傾斜面3aと被塗布面100との面接触の状態が安定する。なお、第1溶液貯留部2の回転によって圧縮させられた付勢部6が、必要以上に第1溶液貯留部2が回転するのを防止するストッパとして機能する場合もある。その場合、保持部4の開口4aは、縁部分4bがストッパとして機能するように形成されていなくてもよい。
続いて、図5の(a)及び(b)に示されるように、溶液塗布部3が被塗布面100における塗布終了部100b上に到達したら、保持部4が移動機構10によって上方に移動させられる。これにより、第1溶液貯留部2が付勢部6によって初期状態に戻されつつ、溶液塗布部3の第1傾斜面3aによって被塗布面Sにおける塗布終了部100b上の余分な有機半導体溶液が拭き取られる(第3工程)。このとき、距離R、所定角度θ1、第1傾斜面3aの長さL1は、R≦L1/cosθ1を満たしているため、塗布された有機半導体溶液の終端部分からはみ出すように有機半導体溶液が拭き取られることが防止される。なお、溶液塗布部3が塗布終了部100b上の手前の位置に到達したら、保持部4が移動機構10によって上方に移動させられてもよい。その場合、保持部4は、当該手前の位置から塗布終了部100b上まで、移動機構10によって上方と共に第1の側S1に移動させられる。より具体的には、保持部4は、塗布終了部100b上で溶液塗布部3の先端部3cが被塗布面100から離間するように、移動機構10によって上方と共に第1の側S1に移動させられる。このとき、移動機構10による上方への移動速度は、塗布された有機半導体溶液と溶液塗布部3の第1傾斜面3aとの接触面積が緩やかに減少するような速度であって、十分な拭き取り効果が得られるような速度である。
以上説明したように、有機半導体溶液塗布装置1(及び有機半導体溶液塗布装置1を用いた有機半導体溶液塗布方法)によれば、多孔質材によって形成された溶液塗布部3の第1傾斜面3aが被塗布面100に面接触した状態で有機半導体溶液の塗布が行われるため、有機半導体溶液が被塗布面100に均一に塗布される。しかも、塗布された有機半導体溶液の終端部分では、多孔質材によって形成された溶液塗布部3の第1傾斜面3aによって被塗布面100上の余分な有機半導体溶液が拭き取られるため、当該終端部分において余分な有機半導体溶液の残存が抑制される。同様に、多孔質材によって形成された溶液塗布部3の第2傾斜面3bが被塗布面100に面接触した状態で有機半導体溶液の塗布が行われるため、有機半導体溶液が被塗布面100に均一に塗布される。しかも、塗布された有機半導体溶液の終端部分では、多孔質材によって形成された溶液塗布部3の第2傾斜面3bによって被塗布面100上の余分な有機半導体溶液が拭き取られるため、当該終端部分において余分な有機半導体溶液の残存が抑制される。よって、有機半導体溶液塗布装置1によれば、被塗布面100に有機半導体溶液を均一に塗布することができる。特に、保持部4が移動機構10によって上方と共に第1の側S1に移動させられると、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、塗布された有機半導体溶液と溶液塗布部3の第1傾斜面3aとの接触面積を緩やかに減少させ、被塗布面100上の余分な有機半導体溶液をより確実に拭き取ることができる。
特に、有機半導体溶液塗布装置1では、溶液塗布部3の第1傾斜面3a及び第2傾斜面3bのそれぞれを被塗布面100に面接触させるために保持部4を傾斜させる機構が不要となるので、移動機構10を簡易に構成することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、多孔質材がフッ素樹脂で構成されている。これにより、溶液塗布部3の耐溶剤性を向上させ、有機半導体溶液に溶液塗布部3から不純物が溶出するのを防止することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、付勢部6が、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2が初期状態から回転した際に、初期状態に戻るように第1溶液貯留部2を付勢する。これにより、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、保持部4が上方に移動させられた際に、第1溶液貯留部2が付勢部6によって初期状態に確実に戻される。したがって、塗布された有機半導体溶液の終端部分において、多孔質材によって形成された溶液塗布部3の第1傾斜面3a又は第2傾斜面3bによって被塗布面100上の余分な有機半導体溶液がより確実に拭き取られるため、当該終端部分において余分な有機半導体溶液の残存をより確実に抑制することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、付勢部6が、弾性体によって形成されており、第1溶液貯留部2と保持部4との間に配置されている。これにより、付勢部6を簡易に構成することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、第1溶液貯留部2に接続された第2溶液貯留部7が可撓性材によって形成されている。これにより、第1溶液貯留部2の回転を阻害するのを抑制しつつ、有機半導体溶液の貯留量を増加させることができる。また、第1溶液貯留部2を介して溶液塗布部3に長期間に渡って一定量の有機半導体溶液を供給し続けることができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、被塗布面100に沿った第1の側S1への移動及び第2の側S2への移動の両方において有機半導体溶液の塗布を行い得るため、被塗布面100に有機半導体溶液を効率良く塗布することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、移動機構10が保持部4を三次元的に移動させる。これにより、被塗布面100への溶液塗布部3の接近、被塗布面100に対する溶液塗布部3の接触状態での移動、被塗布面100からの溶液塗布部3の離間等を適切に実施することができる。
また、有機半導体溶液塗布装置1では、ポアサイズ等が異なる多孔質材によって形成された溶液塗布部3を用いることで、有機半導体溶液の吐出量を調整することができる。これにより、有機半導体溶液の吐出量を調整するための機構が不要となるので、有機半導体溶液塗布装置1を簡易に構成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、溶液塗布部3が第1傾斜面3a及び第2傾斜面3bを有していたが、図6に示されるように、溶液塗布部3が第1傾斜面3aのみを有していてもよい。この場合、初期状態において軸線Aが第1傾斜面3aの上方に位置していれば、保持部4が下方のみに移動させられるだけで(すなわち、第1の側S1への移動を伴わなくても)、軸線Aを中心線として第1溶液貯留部2が初期状態から回転し、溶液塗布部3の第1傾斜面3aが被塗布面100に面接触する。ただし、軸線Aの位置が溶液塗布部3の先端部3cの上方の位置から第1の側S1にずれる量が大きくなるほど、溶液塗布部3の第1傾斜面3aが被塗布面100に面接触する際に、溶液塗布部3の先端部3cの位置が被塗布面100上において第2の側S2にずれる量が大きくなる。したがって、軸線Aの位置が溶液塗布部3の先端部3cの上方の位置から第1の側S1にずれる量は小さい方が好ましい。なお、図6に示される有機半導体溶液塗布装置1でも、軸線Aと溶液塗布部3の先端部3cとの距離R、軸線Aを含み且つ溶液塗布部3の先端部3cを通る基準面Bと第1傾斜面3aとがなす所定角度θ1、第1傾斜面3aが傾斜する方向に沿った第1傾斜面3aの長さL1は、R≦L1/cosθ1を満たしていことが好ましい。これにより、上述した第3工程において、塗布された有機半導体溶液の終端部分からはみ出すように有機半導体溶液が拭き取られることが防止される。
また、溶液塗布部3が3面以上の傾斜面を有していてもよい。ただし、溶液塗布部3の大型化を抑制しつつ傾斜面の面積を十分に確保する観点からは、溶液塗布部3が有する傾斜面の数は2面以下であることが好ましい。
また、図7の(a)に示されるように、開口2aが第1傾斜領域21及び第2傾斜領域22を有するように第1溶液貯留部2が形成されていてもよい。第1傾斜領域21は、第1溶液貯留部2が初期状態にある場合に、基準面Bに対して第1の側S1に所定角度θ1で傾斜する下向きの傾斜領域である。第2傾斜領域22は、第1溶液貯留部2が初期状態にある場合に、基準面Bに対して第2の側S2に所定角度θ2で傾斜する下向きの傾斜領域である。この場合、図7の(b)に示されるように、有機半導体溶液を透過させる多孔質材によって多孔質膜として形成された溶液塗布部3が、第1傾斜領域21及び第2傾斜領域22のそれぞれに沿って開口2aを塞ぐように第1溶液貯留部2の下端部に取り付けられていてもよい。この場合、溶液塗布部3が薄くなるので、有機半導体溶液の供給量をより精度良く制御することができる。また、溶液塗布部3の交換が容易となる。
また、溶液塗布部3を構成する多孔質材は、フッ素樹脂で構成されたものに限定されず、有機半導体溶液に対して耐溶剤性を有する材料であれば、他の材料で構成されたものであってもよい。第1溶液貯留部2及び第2溶液貯留部7のそれぞれを構成する材料についても同様である。
また、付勢部6は、弾性体によって形成されたものに限定されず、スプリング、リーフスプリング、エアバルーン、エアピストン等であってもよい。付勢部6は、筒体である第1溶液貯留部2の外面と筒体である保持部4の内面との間に限定されず、筒体である第1溶液貯留部2の外面と保持部4の開口4aの縁部分4bとの間、保持部4の外側の部分等、軸線Aよりも下側の他の位置に配置されていてもよい。付勢部6がゴム等によって構成される場合には付勢部6が接着剤等によって保持部4に固定されてもよいし、付勢部6がスプリング等によって構成される場合には保持機構が別途設けられてもよい。また、有機半導体溶液塗布装置1は、付勢部6を備えていなくてもよい。一例として、初期状態から回転させられた第1溶液貯留部2が、第1溶液貯留部2、溶液塗布部3、及び貯留された有機半導体溶液等の自重によって、自然に初期状態に戻り得る場合には、付勢部6は不要である。
[実施例]
[実施例]
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例の有機半導体溶液塗布装置及び移動機構の準備)
(実施例の有機半導体溶液塗布装置及び移動機構の準備)
実施例の有機半導体溶液塗布装置として、上述した有機半導体溶液塗布装置1と同様の構成を有し、次のような溶液塗布部3を備えるものを準備した。すなわち、所定角度θ1及び所定角度θ2はそれぞれ70°である。第1傾斜面3aの長さL1及び第2傾斜面3bの長さL2はそれぞれ7mmであり、第1傾斜面3aの幅W1及び第2傾斜面3bの幅W2はそれぞれ7mmである。多孔質材はポリテトラフルオロエチレン製フィルタ(ポアサイズ(平均ポアサイズと推定される)10μm、空孔率80%)である。また、実施例の移動機構として、ローランド社製ペンプロッタ(DXY−1350)を準備した。
(実施例の有機半導体溶液の準備)
(実施例の有機半導体溶液の準備)
p型有機半導体材料及びn型有機半導体材料として、PDPP3T及びPCBM(いずれも、Luminescence Technology Corp.製)(重量比で1:3)を準備した。また、溶媒として、クロロベンゼン/ジヨードオクタン混合溶媒(重量比で95:5)を準備した。そして、溶質が溶媒に対して32mg/mlとなるように、PDPP3T及びPCBMをクロロベンゼン/ジヨードオクタン混合溶媒に溶解させた。
(実施例による有機受光素子の作成)
(実施例による有機受光素子の作成)
水蒸気バリア層を有するPET基板上に、ITOからなる透明電極(陽極)を成膜し、その上に、実施例の有機半導体溶液塗布装置及び移動機構を用いて有機半導体溶液を直線状に塗布した。塗布後、一晩、真空乾燥させることで、溶媒を除去して有機半導体層を形成した。その後、抵抗加熱蒸着法によって、アルミニウムからなる電極(陰極)を有機半導体層上に形成した。最後に、水蒸気バリアフィルム及び紫外線硬化樹脂を用いて、アルミニウムからなる電極側の封止を行った。
(比較例による有機受光素子の作成)
(比較例による有機受光素子の作成)
水蒸気バリア層を有するPET基板上に、ITOからなる透明電極(陽極)を成膜し、その上に、スピンコート法によって、有機半導体溶液を塗布した。塗布後、一晩、真空乾燥させることで、溶媒を除去して有機半導体層を形成した。その後、抵抗加熱蒸着法によって、アルミニウムからなる電極(陰極)を有機半導体層上に形成した。最後に、水蒸気バリアフィルム及び紫外線硬化樹脂を用いて、アルミニウムからなる電極側の封止を行った。スピンコート法に用いた有機半導体溶液は、上述した実施例の有機半導体溶液と同じものである。
(受光感度評価)
(受光感度評価)
実施例による有機受光素子及び比較例による有機受光素子のそれぞれについて分光感度スペクトルを評価したところ、図8に示される結果となった。この結果から、実施例の有機半導体溶液塗布装置を用いた有機半導体溶液塗布方法によれば、スピンコート法を用いた場合と同様の受光感度を有する有機受光素子を作成可能であることが確認された。有機受光素子の特性に好影響を与える要因の一つとして、有機半導体溶液の塗布によって得られた有機半導体膜が均一な膜厚を有することが挙げられる。スピンコート法によれば、均一な膜厚を有する有機半導体膜が得られることが分かっている。実施例の有機半導体溶液塗布装置を用いた有機半導体溶液塗布方法によれば、スピンコート法で得られた有機受光素子と同程度の特性が得られていることから、十分に均一な膜厚を有する有機半導体膜が得られていることが分かる。また、スピンコート法は、大規模な装置構成が必要となるため、少量多品種の有機受光素子の製造には向かない。それに対し、実施例の有機半導体溶液塗布装置を用いた有機半導体溶液塗布方法によれば、得られる有機受光素子の形状の自由度が向上し、少量多品種の有機受光素子を低コストで製造することができる。
1…有機半導体溶液塗布装置、2…第1溶液貯留部、2a…開口、3…溶液塗布部、3a…第1傾斜面、3b…第2傾斜面、4…保持部、6…付勢部、7…第2溶液貯留部、10…移動機構、100…被塗布面、A…軸線、B…基準面。
Claims (9)
- 下向きの開口を有し、有機半導体溶液を貯留する第1溶液貯留部と、
前記開口を塞ぐように前記第1溶液貯留部に取り付けられ、前記有機半導体溶液を透過させる多孔質材によって形成された溶液塗布部と、
水平方向に平行な軸線を中心線として、初期状態にある前記第1溶液貯留部を回転可能に保持する保持部と、を備え、
前記溶液塗布部は、前記第1溶液貯留部が前記初期状態にある場合に、前記軸線を含み且つ鉛直方向に平行な基準面に対して第1の側に所定角度で傾斜する下向きの第1傾斜面を有する、有機半導体溶液塗布装置。 - 前記多孔質材は、フッ素樹脂で構成されている、請求項1に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 前記軸線を中心線として前記第1溶液貯留部が前記初期状態から回転した際に、前記初期状態に戻るように前記第1溶液貯留部を付勢する付勢部を更に備える、請求項1又は2に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 前記付勢部は、弾性体によって形成されており、前記第1溶液貯留部と前記保持部との間に配置されている、請求項3に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 前記第1溶液貯留部に接続され、可撓性材によって形成された第2溶液貯留部を更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 前記溶液塗布部は、前記第1溶液貯留部が前記初期状態にある場合に、前記基準面に対して前記第1の側とは反対側の第2の側に前記所定角度で傾斜する下向きの第2傾斜面を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 前記保持部を三次元的に移動させる移動機構を更に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機半導体溶液塗布装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機半導体溶液塗布装置を用いた有機半導体溶液塗布方法であって、
前記保持部が少なくとも下方に移動させられることで、前記軸線を中心線として前記第1溶液貯留部が前記初期状態から回転し、前記第1傾斜面が被塗布面に面接触する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記第1傾斜面が前記被塗布面に面接触した状態で、前記保持部が前記被塗布面に沿って前記第1の側に移動させられることで、前記有機半導体溶液が前記被塗布面に塗布される第2工程と、
前記第2工程の後に、前記保持部が少なくとも上方に移動させられることで、前記第1溶液貯留部が前記初期状態に戻りつつ、前記第1傾斜面によって前記被塗布面上の余分な前記有機半導体溶液が拭き取られる第3工程と、を備える、有機半導体溶液塗布方法。 - 前記第3工程においては、前記保持部が上方と共に前記第1の側に移動させられる、請求項8に記載の有機半導体溶液塗布方法。
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