(57)【要約】【課題】エッチングプロセスが不要で、平坦性の良好な薄膜パターンを容易に形成することのできる薄膜パターンの形成方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる薄膜パターンの形成方法は、第１基板の平坦面にインク層を形成する工程と、前記第１基板に形成された前記インク層に含まれる溶媒を減少させる工程と、凹凸面を有する第２基板４０の凹凸面の凸部に前記第１基板から前記インク層を転写する工程と、凸部から第３基板５０にインク層を転写する工程と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板の平坦面にインク層を形成する工程と、
前記第１基板に形成された前記インク層に含まれる溶媒を減少させる工程と、
凹凸面を有する第２基板の該凹凸面の凸部に前記第１基板から前記インク層を転写する工程と、
前記凸部から第３基板に前記インク層を転写する工程と、
を含む、薄膜パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記インク層に含まれる溶媒を減少させる工程は、前記インク層を前記溶媒の沸点未満の温度に加熱して行われる、薄膜パターンの形成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第３基板の表面に前記インク層を転写する工程は、前記インク層を前記溶媒の沸点未満の温度に加熱して行われる、薄膜パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記インクは、界面活性剤を含有する、薄膜パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記第３基板は、平坦面を有し、
前記インク層は、前記第３基板の平坦面に転写される、薄膜パターンの形成方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
前記第３基板に前記インク層を転写する工程の前に、前記第３基板の表面を平坦化する工程を有する、薄膜パターンの形成方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法を用いて、
下部電極、圧電体層、および上部電極の少なくとも１つを形成する、圧電素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法を用いて、
陽極、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層、および陰極の少なくとも１つを形成する、表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜パターンの形成方法、並びに、圧電素子および表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下部電極、圧電体層および下部電極を備えた圧電素子などの薄膜形状のパターンを有するデバイスは、フォトリソグラフィによるパターニング工程を経て形成されることが一般的であった。フォトリソグラフィによって素子をパターニングする工程は、材料の使用効率が悪く、またマスキング、エッチング等の工程を経るため、割高でスループットも必ずしも優れていなかった。
【０００３】
このような問題に対して、フォトリソグラフィを必要としない方法として、特許文献１には、電極材料と基板との親和性を表面修飾によって調節し、所定領域に選択的に電極パターンを形成する方法が開示されている。しかし、この方法は、特殊な表面修飾膜を用いるため、未だ必ずしも容易な薄膜パターンの形成方法とはいえなかった。
【０００４】
一方、薄膜パターンを有する各種デバイスの製造において、配線等の薄膜パターンを形成するときに、フォトリソグラフィを必要としない方法として、インクジェット法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法（μＣＰ法）（非特許文献１等）などの印刷技術を利用する方法があり有望視されている。
【特許文献１】特開２００５−１３５９７５号公報
【非特許文献１】Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｉｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．９Ａ，ｐｐ．５９６０−５９６３（２００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
印刷法によって薄膜パターンを形成する場合は、たとえば、銀インクなどの金属インク、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）インクなどの金属酸化物インクを用いる。しかし、このようなインクには溶媒が含まれるため、最終的に溶媒を除去して薄膜を形成する過程で、形成した薄膜の形状が溶媒の脱離によって変形するため、薄膜の形状の制御が難しいという問題があった。また、溶媒の拡散に伴い、他の部材へのダメージが発生し、薄膜素子の特性が劣化するという問題がある。
【０００６】
本発明にかかるいくつかの態様の目的の１つは、エッチングプロセスが不要で、平坦性の良好な薄膜パターンを容易に形成することのできる薄膜パターンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法は、
第１基板の平坦面にインク層を形成する工程と、
前記第１基板に形成された前記インク層に含まれる溶媒を減少させる工程と、
凹凸面を有する第２基板の該凹凸面の凸部に前記第１基板から前記インク層を転写する工程と、
前記凸部から第３基板に前記インク層を転写する工程と、
を含む。
【０００８】
このようにすれば、エッチングプロセスを用いずに、平坦性の良好な薄膜パターンを容易に形成することができる。
【０００９】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法において、
前記インク層に含まれる溶媒を減少させる工程は、前記インク層を前記溶媒の沸点未満の温度に加熱して行われることができる。
【００１０】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法において、
前記第３基板の表面に前記インク層を転写する工程は、前記インク層を前記溶媒の沸点未満の温度に加熱して行われることができる。
【００１１】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法において、
前記インクは、界面活性剤を含有することができる。
【００１２】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法において、
前記第３基板は、平坦面を有し、
前記インク層は、前記第３基板の平坦面に転写されることができる。
【００１３】
本発明にかかる薄膜パターンの形成方法において、
前記第３基板に前記インク層を転写する工程の前に、前記第３基板の表面を平坦化する工程を有することができる。
【００１４】
本発明にかかる圧電素子の製造方法は、
上述の薄膜パターンの形成方法を用いて、
下部電極、圧電体層、および上部電極の少なくとも１つを形成する。
【００１５】
このようにすれば、エッチングプロセスを用いずに、平坦性の良好な圧電素子を容易に製造することができる。
【００１６】
本発明にかかる表示素子の製造方法は、
上述の薄膜パターンの形成方法を用いて、
陽極、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層、および陰極の少なくとも１つを形成する。
【００１７】
このようにすれば、エッチングプロセスを用いずに、平坦性の良好な表示素子を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例として説明するものである。
【００１９】
１．薄膜パターンの形成方法
図１ないし図６は、本実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図である。本実施形態にかかる薄膜パターン２４の形成方法は、第１基板１０の平坦面１０ａにインク層２０を形成する工程と、第１基板１０に形成されたインク層２０に含まれる溶媒を減少させる工程と、凹凸面４２を有する第２基板４０の凹凸面４２の凸部４４に第１基板１０からインク層２２を転写する工程と、凸部４４から第３基板５０にインク層２２を転写する工程と、を含む。
【００２０】
まず、第１基板１０の平坦面１０ａにインク層２０を形成する。
【００２１】
図１に示すように、本工程で用いる第１基板１０は、平坦面１０ａが形成されている。平坦面１０ａは、インク層２０が形成されたときに、インク層２０が平坦な形状となる程度の平坦性を有する。第１基板１０の平面的な形状は任意である。第１基板１０は、インク層２０を形成するときの基材としての機能を有する。第１基板１０の材質としては、特に限定されず、たとえば、ＳＵＳ等の金属、高分子材料等の有機物、シリコン、ガラス等の無機物を用いることができる。第１基板１０の材質を有機物とする場合は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。なかでも、ＰＤＭＳは化学的に安定であるため、インク層２０を形成するために用いられる、ほとんどのインクに対応することができる。第１基板１０は、平坦面１０ａの反対側に補強板（図示せず）を有していても良い。また、第１基板１０の材質をシリコンやガラスとする場合には、平坦面１０ａにヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、フッ化アルキルシラン、アルキルシランなどの表面修飾膜を設けてもよい。これにより、平坦面１０ａの表面自由エネルギーが減少し、後の工程でインク層２２の剥離をより容易にすることができる。
【００２２】
図１に示すように、本工程においてインク層２０は、第１基板１０の平坦面１０ａに形成される。インク層２０は、薄膜パターン２４の原料となるインクによって形成される。本明細書ではインクと称しているが、インクは、印刷等に用いられる通常のインクに限定されず、金属、酸化物、有機物、およびこれらの粒子などが、水や有機溶剤等の溶媒に溶解または分散された液体のことを指す。本工程で用いられるインクとしては、たとえば、薄膜パターン２４を導電配線とする場合には、金属インクや導電性高分子の溶液、さらに具体的には、銀のナノ粒子をエタノールに分散させた分散液などとすることができる。薄膜パターン２４を誘電体とする場合には、該誘電体の原料溶液または原料分散体、さらに具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛の原料溶液などとすることができる。また、たとえば、薄膜パターン２４を有機半導体とする場合には、ポリチオフェンのクロロホルム溶液などを用いることができる。さらに、本工程で用いられるインクとしては、機能性の有機物の溶液または分散体であってもよい。
【００２３】
本実施形態のインクに含有される溶媒の具体例としては、水（沸点：１００℃）、エタノール（沸点：７８℃）、クロロホルム（沸点：６１℃）、シクロヘキサン（沸点：８１℃）、酢酸ブチル（沸点：１２６℃）、ヘキサン（沸点：６９℃）、トルエン（沸点：１１１℃）、キシレン（沸点：１４０℃）等が挙げられ、さらにこれらから選択される２種以上の混合溶媒を例示することができる。
【００２４】
第１基板１０の平坦面１０ａへのインクの塗布は、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などを用いることができる。また、第１基板１０へのインクの塗布性を良くするために、必要に応じて平坦面１０ａの表面処理を行ってもよい。特に、インクが水のような表面張力の大きい溶媒を含有している場合であって、第１基板１０の材質にＰＤＭＳのような表面自由エネルギーの低い材料を選択した場合は、第１基板１０へのインクの濡れ性が悪くなることがある。このようなときには、平坦面１０ａにＶＵＶ処理（真空紫外線照射）やプラズマ処理などの表面処理を行うことができる。これにより、第１基板１０へのインクの濡れ性を改善することができる。
【００２５】
次に第１基板１０に形成されたインク層２０に含まれる溶媒を減少させる工程を行う。
【００２６】
図１に示すように、本工程は、インク層２０が第１基板１０の平坦面１０ａに形成された状態で行われる。本工程を経ることによって、溶媒が減少されたインク層には符号２２を付す。インク層２０に含有される溶媒を減少させる方法としては、特に限定されず、インク層２０を形成後、放置してもよいし、必要に応じて加熱、減圧等の処理を行ってもよい。溶媒を減少させるための典型的な方法としては、ホットプレート、オーブン等により第１基板１０とともにインク層２０を加熱する方法が挙げられ、その他、ランプ、レーザなどの光をインク層２０に照射する方法も可能である。
【００２７】
加熱によって溶媒を減少させる場合は、インク層２０に含有される溶媒の沸点未満の温度で処理を行うことが好ましい。なお溶媒が混合溶媒であって複数の沸点を有する場合は、最も低い沸点未満の温度で処理されることが好ましい。これらのことは、処理温度が、沸点以上となると、溶媒が沸騰してバブル等を生じることがあり、インク層の厚みの不均一を生じてしまうことがあるためである。また、処理温度が沸点以上となると、溶媒の減少速度が大きくなり、完全に溶媒を除去してしまう場合がある。そうすると後の工程でインク層２２の転写が困難となることがあるためである。
【００２８】
本工程によって減少させる溶媒の量は、インクの種類や組成などによって異なる。本工程では、インク層２０を形成したときにインク層２０に含有される溶媒の量を１００％としたときに、５〜９５％、好ましくは１０〜９０％、さらに好ましくは２０〜８０％の量の溶媒を減少させる。すなわち、本工程により溶媒が減少された後のインク層２２の溶媒の含有量は、本工程を行う前のインク層２０に含有される溶媒の量を１００％としたときに、５〜９５％、好ましくは１０〜９０％、さらに好ましくは２０〜８０％である。本工程によって減少させる溶媒の量が上記範囲よりも多いと、後の工程でインク層２２の転写が困難となることがある。また、本工程によって減少させる溶媒の量が上記範囲よりも少ないと、後の工程でインク層２２の形状や平坦性が悪化してしまうことがある。
【００２９】
次に、凹凸面４２を有する第２基板４０の凹凸面４２の凸部４４に第１基板１０からインク層２２を転写する工程を行う。
【００３０】
本工程では、準備として、図２に示すように、まず第２基板４０を作成する。第２基板４０は、印刷用の版としての機能を有する。第２基板４０は、凹凸面４２を有し、一例として以下のように作成される。
【００３１】
図２に示すように、マスター版３０を準備する。このマスター版３０の形状が転写されて、第２基板４０の凹凸面４４が形成される。マスター版３０は、最終的に形成される薄膜パターン２４のパターンの原版である。マスター版３０の凹部３２の形状が第２基板４０の凹凸面４４における凸部４２の形状に対応している。マスター版３０の材質は、パターンを形成しやすいものが望ましく、たとえば、シリコン基板、ガラス基板を用いることができる。マスター版３０は、例示した基板を、たとえば、フォトリソグラフィ法によって、パターニングおよびエッチングして、形成されることができる。
【００３２】
次に、マスター版３０の形状を第２基板４０に転写する。転写方法としては、一般的にナノインプリント法と称される方法を用いることができる。これにより、マスター版３０に形成された凹部３２の形状が、第２基板４０における凸部４４の形状に転写される。第２基板４０の材質としては、マスター版３０の形状の転写性に優れるものが好ましい。たとえば、図示しない補強板とマスター版３０をＰＤＭＳの前駆体を介して対向させた後、前駆体を硬化させ、マスター版３０を離型することにより作製することができる。ＰＤＭＳの前駆体の組成の例としては、ＫＥ−１０６（信越化学工業株式会社製）を９０％、ＣＡＴ−ＲＧ（信越化学工業株式会社製）を１０％、の混合物（硬化物の硬度：５６（タイプＡ））が挙げられる。
【００３３】
凹凸面４２のパターンは作製しようとするデバイスの種類や構造によって任意に設計されうる。第２基板４０に用いることが可能な材料は、第１基板１０で例示した材料と同様である。
【００３４】
第２基板４０は、インク層２２の転写元となるため、転写先の面に凹凸がある場合などは、これに追従できるように厚みや硬さを調節することができる。たとえば、第２基板４０の厚み（凸部４４の高さなど）を大きくすれば、インク層２２が形成される面の柔軟性が増して、転写先の表面形状への追従性を高めることができる。また、第２基板４０をＰＤＭＳで形成する場合には、ＰＤＭＳの前駆体の組成において、たとえば、ＫＥ−１０３（信越化学工業株式会社製）の配合量を９５％、ＣＡＴ−１０３（信越化学工業株式会社製）を５％とすることにより、硬化物の硬度は２４（タイプＡ）になり柔軟性が高まり、転写先の表面形状への追従性を高めることができる。
【００３５】
インク層２２の第１基板１０からの転写をより確実に行うため、第２基板４０の表面自由エネルギーは、第１基板１０の表面自由エネルギーよりも大きくすることがより好ましい。第２基板４０の表面自由エネルギーの制御は、例えば、ＶＵＶ処理やプラズマ処理などによって行うことができる。また、第２基板４０の材質として、ガラス等の表面自由エネルギーの高い材料を用いる場合でも、表面に自己組織化単分子膜や、フッ化アルキルシラン等の表面修飾膜を凸部４４に形成すれば表面自由エネルギーの制御をおこなうことができる。
【００３６】
次に図３、図４に示すように、第２基板４０の凹凸面４２の凸部４４に第１基板１０からインク層２２を転写する。まず、図３に示すように、第１基板１０のインク層２２が形成された側の面と、第２基板４０の凹凸面４２が形成された側の面とを対向させて接触させる。このときの温度および押圧力は、インク層２２、第１基板１０および第２基板４０の種類や材質により選択される。第１基板１０と第２基板４０を接触させるときの温度は、各基板の表面自由エネルギーの値の差を最適化するために変化させることができる。なおこの場合においても、インク層２２に残留している溶媒の沸点未満の温度とすることが望ましい。第１基板１０と第２基板４０を接触させるときの温度としては、たとえば、溶媒の凝固点以上であって溶媒の沸点未満とする。溶媒の凝固点よりも低いと、溶媒が凝固して転写不良を生じる場合がある。また沸点以上の温度では、前述した加熱によって溶媒を減少させる場合と同様の不具合を生じることがある。また、第１基板１０と第２基板４０を接触させるときの押圧力は、たとえば、１００Ｐａ〜１００ｋＰａとすることができる。押圧力がこの範囲よりも小さいと、インク層２２の転写が不十分となることがあり、この範囲よりも大きいと、第２基板４０の凸部４４以外の領域（凹部）にもインク層２２が転写されてしまうことがある。次いで、図４に示すように、第１基板１０および第２基板４０を剥離することにより、第２基板４０の凸部４４にインク層２２が転写される。
【００３７】
最後に、凸部４４から第３基板５０にインク層２２を転写する工程を行う。
【００３８】
本工程は、インク層２２が転写された第２基板４０を第３基板５０に接触させ、第３基板５０にインク層２２を転写させて行われる。本工程は、たとえば、マイクロコンタクトプリント（μＣＰ）法で一般的に行われる方法により行うことができる。本工程では、インク層２２の転写をより確実に行うため、第３基板５０の表面自由エネルギーは、第２基板４０の凸部４４の表面自由エネルギーよりも大きくすることがより好ましい。表面自由エネルギーの調節方法としては、ＶＵＶやプラズマによる処理、自己組織化単分子膜や、フッ化アルキルシラン等の表面修飾膜の形成等によって行うことができる。
【００３９】
本工程は、図５に示すように、第２基板４０の凸部４４が形成された側の面と、第３基板５０の所望の面とを対向させて接触させる。このときの温度および押圧力は、インク層２２、第２基板４０および第３基板５０の種類や材質により選択される。第２基板４０と第３基板５０を接触させるときの温度は、各基板の表面自由エネルギーの値の差を最適化する等のために変化させることができる。なおこの場合においても、インク層２２に残留している溶媒の沸点未満の温度とすることが望ましい。第２基板４０と第３基板５０を接触させるときの温度としては、たとえば、溶媒の凝固点以上であって溶媒の沸点未満とする。溶媒の凝固点よりも低いと、溶媒が凝固して転写不良を生じる場合がある。また沸点以上の温度では、前述した加熱によって溶媒を減少させる場合と同様の不具合を生じることがある。また、第２基板４０と第３基板５０を接触させるときの押圧力は、たとえば、１００Ｐａ〜１００ｋＰａとすることができる。押圧力がこの範囲よりも小さいと、インク層２２の転写が不十分となることがあり、この範囲よりも大きいと、第３基板５０に転写されるインク層２２の線幅（面積）が大きくなってしまう場合がある。また、第２基板４０と第３基板５０を接触させるときの押圧力は、第３基板５０の転写先の面に凹凸がある場合などは、これに第２基板４０の凸部４４が追従できるように適宜増加させることもできる。このときの押圧力としては、たとえば、１００Ｐａ〜１０００ｋＰａとすることができる。
【００４０】
次いで、図６に示すように、第２基板４０および第３基板５０を剥離することにより、第３基板５０に、第２基板４０に形成されたパターンに対応するインク層２２が形成される。第３基板５０は、特に限定されない。第３基板５０としては、半導体基板、樹脂基板、および金属板などとすることができ、第３基板５０の内部には素子や回路などの構成が含まれていてもよい。本工程によって、インク層２２が第３基板５０に転写され、目的の薄膜パターン２４となることができる。また、本工程の後、必要に応じて、インク層２２を乾燥する工程、インク層２２を加熱焼成する工程などを行うことにより、第３基板５０に薄膜パターン２４が形成されてもよい。
【００４１】
また、第３基板５０のインク層２２が転写される面は、平坦であることがより好ましい。第３基板５０のインク層２２が転写される面が平坦でない場合は、たとえば、化学機械研磨等の方法によって、第３基板５０のインク層２２が転写される面を平坦化することができる。
【００４２】
また、インクには界面活性剤が添加されていてもよい。インクに添加される界面活性剤としては、たとえば、フッ素基を含む界面活性剤が挙げられる。このような界面活性剤がインクに含有されると、第１基板１０、第２基板４０、および第３基板５０へのインクの濡れ性が高まり、かつ、該基板からのインク層２２の離型性を高めることができる。このような機能を有する界面活性剤のさらに具体的な例としては、パーフルオロブチルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、などが挙げられる。
【００４３】
なお、第１基板１０、第２基板４０および第３基板５０において、表面自由エネルギーを調節する場合、インク層２２の転写をより確実にするために転写元の基板よりも転写先の基板のほうが表面自由エネルギーが大きくなるようにするとさらに好ましい。すなわち、本実施形態においては、第１基板１０、第２基板４０、および第３基板５０の順に表面自由エネルギーが大きくなるように調節することができる。このようにすれば、インク層２２の転写における欠陥を極めて低減することができる。
【００４４】
以上説明した方法によれば、薄膜パターンを形成するためのエッチングプロセスを行うことなく、形状や厚みにムラが少なく表面の平坦性の高い薄膜パターンを形成することができる。すなわち、本実施形態の薄膜パターンの形成方法によれば、インクを第１基板１０に展開した状態で、溶媒を減少させる工程を有するため、転写工程の途中や転写工程の後に除去すべき溶媒の量を少なく抑えることができる。そのため、転写中および転写後のインク層２２の表面形状の変化を少なくすることができる。よって、第２基板４０の凸部４４の形状に、より忠実でかつ平坦性の高い薄膜パターン２２（２４）を形成することができる。また、本実施例の変形例として、第２基板４０の凸部４４にインク層２２を転写させた後、第１基板１０に残ったインク層２２のパターンを第３基板に転写させて所望のパターンを形成しても良い。さらに、以上説明した方法は、レジスト膜等の形成が不要であり、使用する設備も安価であり、しかも省資源化という点で環境負荷も低減することができるものである。
【００４５】
２．圧電素子の製造方法
本実施形態の薄膜パターンの形成方法は、各種デバイスの製造方法に適用可能である。以下に上述の薄膜パターンの形成方法を圧電素子の製造方法に適用した例を述べる。図７ないし図１０は、圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００４６】
本実施形態の製造方法によって製造される圧電素子１００は、図１０に示すように、下部電極７０と、下部電極７０の上に形成された圧電体層８０と、圧電体層８０の上に形成された上部電極９０とを有する。図示の例では、圧電素子１００は、基体６０の上に形成されている。
【００４７】
下部電極７０は、導電性を有し、たとえば、白金、イリジウム、ルテニウム、金などの金属、これらの合金、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＮｉＯ３のような導電性酸化物、またはアモルファスシリコンなどで形成される。圧電体層８０は、圧電性を有し、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）、ＢａＴｉＯ３系化合物、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３系酸化物などで形成されることができる。圧電体層８０の厚さは、たとえば０．１μｍないし２００μｍとすることができる。上部電極９０は、導電性を有し、たとえば、金、白金、銀、ニッケルなどの金属、これらの合金、ＬａＮｉＯ３のような導電性酸化膜、またはアモルファスシリコンなどで形成される。下部電極７０および上部電極９０の厚さは、十分に低い電気抵抗値が得られる厚さであれば良く、たとえば１０ｎｍないし５μｍとすることができる。
【００４８】
圧電体層８０は、下部電極７０および上部電極９０によって挟まれ、両電極から電界が印加されると、電界に従って変形することができる。圧電体層８０の変形は、下部電極７０を介して基体６０に伝達され、基体６０を振動させたり変形させたりすることができる。圧電素子１００の下部電極７０および上部電極８０は、それぞれ図示せぬ回路に接続される。
【００４９】
本実施形態の圧電素子の製造方法は、下部電極７０、圧電体層８０および上部電極９０の少なくとも１つを、「１．薄膜パターンの形成方法」で述べた方法により形成する。以下では、下部電極７０、圧電体層８０および上部電極９０を上述の薄膜パターンの形成方法によって形成する場合について説明する。
【００５０】
最初に図７に示すように、基体６０の上に下部電極７０の薄膜パターンを形成する。基体６０（上述の第３基板５０に対応する）としては、例えば、シリコン基板にシリコン酸化膜を付けたものを用いる。下部電極７０を白金とする場合は、たとえば、インクとして、市販のインク（Ｐｔ  Ｐａｓｔｅ  Ｅ−３１００：Ｎ．Ｅ．ＣＨＥＭＣＡＴ社から入手可能）を用いることができる。
【００５１】
次に、図８に示すように、下部電極７０の上に圧電体層８０の薄膜パターンを形成する。圧電体層８０をチタン酸ジルコン酸鉛で構成する場合のインクとしては、たとえば、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルアセトナート、チタニウムテトライソプロポキシドを含みブトキシエタノールを溶媒とし、ジエタノールアミンおよびポリエチレングリコールを添加したものを用いることができる。また、圧電体層８０の薄膜パターンを形成するときには、図８に示すように、下部電極７０の薄膜パターンよりも圧電体層８０の薄膜パターンを小さくしてもよい。このようにすれば、圧電体層８０の位置ずれ等の転写不良を抑制することができる。
【００５２】
次に、圧電体層８０の上に上部電極９０の薄膜パターンを形成する。上部電極９０を白金とする場合は、たとえば、インクとして、市販の白金インク（Ｐｔ  Ｐａｓｔｅ  Ｅ−３１００：Ｎ．Ｅ．ＣＨＥＭＣＡＴ社から入手可能）を用いることができる。また、上部電極９０の薄膜パターンを形成するときには、図９に示すように、圧電体層８０の薄膜パターンよりも上部電極９０の薄膜パターンを小さくしてもよい。このようにすれば、上部電極９０の位置ずれ等の転写不良を抑制することができる。
【００５３】
なお、上述の製造工程では、各薄膜パターンの乾燥や焼成を行う工程を省略して説明しているが、図７ないし図９の例では、各薄膜パターンを形成した後、そのつど乾燥や焼成を行っている。図においては、薄膜パターンを形成し、乾燥や焼成を行う前の部材については、符号にａを付してある。薄膜パターンを形成した後であれば、乾燥や焼成を行うタイミングは任意であり、複数の薄膜パターンを同時に乾燥や焼成を行ってもよい。
【００５４】
以上の手順により、エッチングプロセスを用いることなく、簡便に圧電素子１００を製造することができる。また、圧電素子１００は、本実施形態の薄膜パターンの形成方法によって製造されるため、各電極や圧電体層の平坦性が良好、すなわち厚みの均一性を高くすることができ、圧電特性が良好なものとなる。
【００５５】
図１１および図１２は、圧電素子２００の製造工程を模式的に示す断面図である。本実施形態の製造方法によって製造される圧電素子２００は、図１２に示すように、圧電体層８２が下部電極７０および基体６０の上に形成される以外は、上述の圧電素子１００と同様である。
【００５６】
図１１は、圧電体層８２ａを薄膜パターンの形成方法によって形成するときの様子が描かれている。図示のように、本実施形態の薄膜パターンの形成方法は、第３基板（この例では、基体６０と下部電極７０とを合わせた構成である。）の転写先の面に凹凸があっても良好な薄膜パターンを形成することができる。このような第３基板の転写先の面への追従性の高い第２基板４８の形成については、既述の通りである。このようにすれば、圧電体層８２の位置ずれ等の転写不良を抑制することができる。さらに、このようにすれば、圧電体層８２によって下部電極７０が覆われるため、下部電極７０と、上部電極９０との電気的な絶縁性をより高めることができる。
【００５７】
３．表示素子の製造方法
本実施形態の薄膜パターンの形成方法は、各種デバイスの製造方法に適用可能である。以下に上述の薄膜パターンの形成方法を表示素子の製造方法に適用した例を述べる。図１３は、表示素子３００を模式的に示す断面図である。表示素子３００は、有機ＥＬ素子を想定しているが、薄膜構造を有するものであればこれに限定されない。
【００５８】
本実施形態の製造方法によって製造される表示素子３００は、図１３に示すように、透明基板３１０の上に、陽極層３２０、正孔輸送層３３０、有機発光層３４０、電子注入層３５０、および陰極層３６０が積層された構造を有する。陽極層３２０、正孔輸送層３３０、有機発光層３４０、電子注入層３５０、および陰極層３６０は、いずれも薄膜の構造を有している。
【００５９】
本実施形態の表示素子の製造方法は、陽極層３２０、正孔輸送層３３０、有機発光層３４０、電子注入層３５０、および陰極層３６０の少なくとも１つを、「１．薄膜パターンの形成方法」で述べた方法により形成する。以下では、陽極層３２０、正孔輸送層３３０、有機発光層３４０、電子注入層３５０、および陰極層３６０を上述の薄膜パターンの形成方法によって形成する場合について説明する。
【００６０】
透明基板３１０は、たとえば、ガラスや樹脂等から構成され、光を透過する性質を有する限り任意である。陽極層３２０は、光を透過する性質を有し、かつ仕事関数が大きい材料で形成される。陽極層３２０の材料としては、金などの金属、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、錫酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などの電気伝導性化合物を挙げることができる。正孔輸送層３３０の材質としては、たとえば、トリアゾール誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー等の導電性高分子オリゴマー等を挙げることができる。有機発光層３４０の材質としては、ポリフルオレン系、ベンゾチアゾール系、ポリフェニレンビニル誘導体系、ポリアルキルチオフェン誘導体系の化合物を挙げることができる。電子注入層３５０の材質としては、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等の化合物を挙げることができる。陰極層３６０は、仕事関数の小さい材料で形成される。陰極層３６０の材質としては、マグネシウム、リチウム、銀などの金属を挙げることができる。
【００６１】
陽極層３２０、正孔輸送層３３０、有機発光層３４０、電子注入層３５０、および陰極層３６０の各層の薄膜パターンの形成方法は、用いるインクが異なる以外は、上述の通りであるので説明を簡略する。
【００６２】
陽極層３２０の形成において用いるインクとしては、例えば、ＩＴＯ微粒子をデカヒドロナフタレンに分散させたインクが挙げられる。
【００６３】
正孔輸送層３３０の形成において用いるインクとしては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の共重合体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を水に分散させたインクが挙げられる。
【００６４】
有機発光層３４０の形成において用いるインクとしては、例えば、ポリジオクチルフルオレン（Ｆ８）をトルエンに溶解させたインクが挙げられる。
【００６５】
電子注入層３５０の形成において用いるインクとしては、例えば、シアノ基付加ポリフェニレンビニレン系コポリマーをトルエンに溶解させたインクが挙げられる。
【００６６】
陰極層３６０の形成において用いるインクとしては、例えば、Ａｇ微粒子をエタノールに分散させたインクが挙げられる。
【００６７】
上記の層を積層する際には、「２．圧電素子の製造方法」の項で述べたと同様に、薄膜パターンの位置ずれ等の転写不良等を防ぐために、下層の薄膜パターンよりも上層の薄膜パターンを小さくすることがより好ましい。
【００６８】
以上のように、エッチングプロセスを用いることなく、簡便に表示素子３００を製造することができる。また、表示素子３００は、本実施形態の薄膜パターンの形成方法によって製造されるため、各電極や各機能層の平坦性が良好、すなわち厚みの均一性を高くすることができ、表示特性が良好なものとなる。また素子のダークスポットやショートを低減することができる。
【００６９】
上述のような有機ＥＬ素子を、本実施形態の方法ではなく、インクジェット法などの印刷法によって形成する場合は、各部材のインクに含まれる溶媒によって、下層の部材にダメージを生じる。これに対して、上述の本実施形態のプロセスを用いれば、インク中の残存溶媒を制御できるため、下層の薄膜パターンへのダメージを極めて低減することができる。
【００７０】
４．実施例および比較例
以下に実施例および比較例を記載して本発明をさらに説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。
【００７１】
（実施例）
第１基板および第２基板の材質として、ＰＤＭＳを用いた。第３基板として、被転写面に酸化シリコン層が形成されたシリコン基板を用いた。第２基板の凹凸面には、平行に延びる２本の線状をなす凸部が形成されている。インクとしては、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルアセトナート、チタニウムテトライソプロポキシドを含みブトキシエタノールを溶媒とし、ジエタノールアミンおよびポリエチレングリコールを添加したものを用いた。そして、「１．薄膜パターンの形成方法」で述べた方法により、シリコン基板上に薄膜パターンを作成した。形成された薄膜パターンを、大気中、１５０℃で２分放置した後、光学顕微鏡で観察した結果を図１４に示した。
【００７２】
（比較例）
溶媒を減少させる工程を行わないこと以外は実施例と同様にパターンを作成した。形成されたパターンを、大気中、１５０℃で２分放置した後、光学顕微鏡で観察した結果を図１５に示した。
【００７３】
図１４をみると、実施例の薄膜パターンは、線幅が均一であった。また、実施例の薄膜パターンは、パターンの内側で、画像のコントラストが均一であることから、厚みが均一、すなわち平坦性が高いことが判明した。これに対して、図１５をみると、比較例のパターンは、線幅が不均一となっており、さらに、パターンの内側で、画像のコントラストが均一でないことから、厚みが不均一、すなわち平坦性が悪いことが判明した。
【００７４】
以上のように、本発明の薄膜パターンの形成方法を用いれば、エッチングプロセスを用いることなく、簡便に平坦性が良好、すなわち厚みの均一性の高い薄膜パターンを形成することができることが分かった。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図。
【図２】実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図。
【図３】実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図。
【図４】実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図。
【図５】実施形態にかかる薄膜パターンの形成工程を模式的に示す断面図。
【図６】実施形態にかかる薄膜パターン２２（２４）を模式的に示す断面図。
【図７】実施形態にかかる圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】実施形態にかかる圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】実施形態にかかる圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】実施形態にかかる圧電素子１００を模式的に示す断面図。
【図１１】実施形態にかかる圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】実施形態にかかる圧電素子２００を模式的に示す断面図。
【図１３】実施形態にかかる表示素子３００を模式的に示す断面図。
【図１４】実施例にかかる薄膜パターンの光学顕微鏡写真。
【図１５】比較例にかかる薄膜パターンの光学顕微鏡写真。
【符号の説明】
【００７７】
１０  第１基板、１０ａ  平坦面、２０，２２  インク層、２４  薄膜パターン、
３０  マスター版、３２  凹部、４０，４８  第２基板、４２  凹凸面、
４４  凸部、５０，６０  第３基板、７０  下部電極、８０，８２  圧電体層、
９０  上部電極、１００，２００  圧電素子、３００  表示素子、３１０  透明基板、
３２０  陽極層、３３０  正孔輸送層、３４０  有機発光層、３５０  電子注入層、
３６０  陰極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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