(57)【要約】インクに添加材を加える等の方法を用いなくとも、得られる薄膜の均質化や、平坦性の向上を、再現性良く実現でき、更に、短時間でインクの加熱乾燥を行うことができ、基材の変形や変性を防止できる薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供することを目的とし、薄膜形成方法は、基材１上にインク２を付与して薄膜塗膜３を形成する方法において、基材１上にインク２を付与した後、インク３が乾燥する前に基材１面に高照度光を照射してインク２を加熱乾燥し、また、薄膜形成装置は、基材上にインクを付与して薄膜塗膜を形成する装置において、該装置が、基材上にインクを付与する機構、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する機構を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上にインクを付与して薄膜塗膜を形成する方法において、基材上にインクを付与した後、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する薄膜形成方法。
【請求項２】
前記高照度光がレーザー光又はフラッシュ光であり、基材面における照度が少なくとも１００ｍＷ／ｃｍ２を有する請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記高照度光がフラッシュ光であり、かつ連続的に基材面へフラッシュ光を複数回照射する請求項１又は２記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
基材面にインクを付与する方法が、インクジェット方式である請求項１〜３の何れかに記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記インクが、有機半導体材料を含有する請求項１〜４の何れかに記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記インクを付与する前記基材表面近傍に、前記高照度光を吸収する層がある請求項１〜５の何れかに記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記高照度光を吸収する層が、電極材料である請求項６記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
前記インクの粘度が、１ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の範囲である請求項１〜７の何れかに記載の薄膜形成方法。
【請求項９】
基材上にインクを付与して薄膜塗膜を形成する装置において、該装置が、基材上にインクを付与する機構、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する機構を有する薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関し、より詳しくは、基材に付与されたインクを乾燥させることによって薄膜を形成する薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの製造方法として、従来のフォトリソプロセスや真空プロセスを用いずに、印刷方式により製造する、所謂プリンテッドエレクトロニクスの研究開発が積極的に行われている。【０００３】
具体的には、ＬＣＤのカラーフィルターや液晶材料の印刷、ＯＬＥＤの発光層や注入層、電子ペーパーのＴＦＴバックプレーン、ＰＣＢやＦＰＣの電極形成、太陽電池の配線、透明導電膜やタッチパネル等、多岐にわたるデバイスの印刷化の試みがなされている。【０００４】
透明電極、ＯＬＥＤの発光層や有機層、有機トランジスタの有機半導体層等の有機薄膜の形成は、これまでの真空方式による製造から、大気圧化での印刷、特にインクジェット方式による積層が検討されている。塗布、印刷による塗膜の形成により、真空プロセスに必要な設備が不要であり、高価な材料も節約できることから、大幅なコストダウンが可能である。【０００５】
このような機能性薄膜の塗布液は、乾燥塗膜の厚さが１０〜数１００ｎｍ程度となるよう、固形分濃度が低く設定される。そのため、インクは、溶剤に近い非常に低粘度であることが一般的である。また、このような薄膜は、不純物が少ないことが要求されることから、粘度を調整することが一般的には難しい。【０００６】
低粘度の塗布液をインクとして用い、均質な薄膜塗膜を形成する方法としては、ダイコーター塗布、キャピラリー塗布等の塗布法の他、パターン形状を印刷する手法として、フレキソ印刷、グラビヤ印刷、インクジェット印刷が知られている。【０００７】
中でも、パターニングができること、必要な箇所へ必要な分だけ材料を付与できること、低粘度のインクが印刷できることから、インクジェット印刷方式が機能性薄膜の塗布に適しており、様々な研究開発がおこなわれている。例えば、ＯＬＥＤ照明やディスプレーの発光層、注入層及び輸送層や、有機半導体の絶縁膜、電極及び有機半導体層などが挙げられる。【０００８】
しかしながら、インクジェット方式による印刷において、機能性薄膜インクは低粘度であるが故、基材上で乾燥するまでの間、コーヒーリング現象等のように、基材上での液流動が生じ、平坦な薄膜を得られないことがある。【０００９】
例えば有機ＴＦＴの有機半導体印刷では、電極と絶縁膜という２種類の基材表面上に跨って有機半導体を印刷する場合があるが、電極と絶縁膜ではインクの濡れ性が異なるため、どちらかにインクが流動してしまうといった課題もある。【００１０】
また、大面積に印刷する場合、基材表面は濡れ性等の面内バラツキが少なからずあるため、大面積の均一塗布性が課題になる。【００１１】
あるいは、塗膜のサイズ（直径）が、例えば１０〜１００μｍといった小サイズになると、インクが基材に付与されてから乾燥するまでの非常に短い時間の間に、液流動を起こし、塗膜の平坦性が損なわれる。【００１２】
乾燥までの短い時間にインクの流動を抑えて乾燥する手法としては、基材ごとインクを加熱する方法、赤外線で輻射加熱する方法、インクの物性を調整する方法が考えられるが、それぞれ課題がある。【００１３】
基材ごとインクを加熱する方法では、フィルム等の基材を用いた場合に、基材の変形や、印刷装置の機械精度の低下を生じるだけではなく、乾燥までの間インクが継続的に加熱される事により、インク流動がむしろ増長される。【００１４】
赤外線で輻射加熱する方法では、乾燥速度が遅く、加熱効果が得られる前にインクの液流動が起こる。【００１５】
赤外線加熱も含め、基材ごとインクを加熱する方法では、基材が熱容量を持つためインクの乾燥速度を飛躍的に上げる温度を得る事が出来ず、液流動を抑える効果が得られにくい。【００１６】
インクの物性を調整する方法では、例えば増稠物の添加、界面活性剤の添加、チキソトロピック性付与のための添加材の添加などが考えられるが、これらは、塗膜機能の低下を引き起こす。【００１７】
機能性薄膜の加熱方法に関しては、有機半導体の前駆体を加熱することにより有機半導体を塗布方式で形成する方法が開示されている（特許文献１）。【００１８】
一方、予めインクが着弾する箇所をレーザー光で加熱しておき、着弾したインクの濡れ広がりを抑える方法が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００４−２４７７１６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００９／０７２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１に記載のプロセスは、薄膜形成後の加熱方法であり、インクが乾燥するまでの短時間で塗膜形成を制御するものではない。【００２１】
一方、特許文献２のプロセスは、基材を予め高温にしておくものであり、効果を得るためには基材の変形など無視できないこと、特に１０〜数１００ｎｍといった薄膜塗膜の形成では、インク流動がむしろ増長されるという問題があった。インク流動が増長される理由は明らかではないが、着弾直後からインクが昇温・低粘度するので、乾燥初期におけるインク流動が大きくなりやすくなるものと考えられる。【００２２】
そこで、本発明の課題は、例えばインクに添加材を加える等の方法を用いなくとも、得られる薄膜の均質化や、平坦性の向上を、再現性良く実現でき、更に、短時間でインクの加熱乾燥を行うことができ、基材の変形や変性を防止できる薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供することにある。【００２３】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。【００２５】
１．
基材上にインクを付与して薄膜塗膜を形成する方法において、基材上にインクを付与した後、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する薄膜形成方法。【００２６】
２．
前記高照度光がレーザー光又はフラッシュ光であり、基材面における照度が少なくとも１００ｍＷ／ｃｍ２を有する前記１記載の薄膜形成方法。【００２７】
３．
前記高照度光がフラッシュ光であり、かつ連続的に基材面へフラッシュ光を複数回照射する前記１又は２記載の薄膜形成方法。【００２８】
４．
基材面にインクを付与する方法が、インクジェット方式である前記１〜３の何れかに記載の薄膜形成方法。【００２９】
５．
前記インクが、有機半導体材料を含有する前記１〜４の何れかに記載の薄膜形成方法。【００３０】
６．
前記インクを付与する前記基材表面近傍に、前記高照度光を吸収する層がある前記１〜５の何れかに記載の薄膜形成方法。【００３１】
７．
前記高照度光を吸収する層が、電極材料である前記６記載の薄膜形成方法。【００３２】
８．
前記インクの粘度が、１ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の範囲である前記１〜７の何れかに記載の薄膜形成方法。【００３３】
９．
基材上にインクを付与して薄膜塗膜を形成する装置において、該装置が、基材上にインクを付与する機構、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する機構を有する薄膜形成装置。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る薄膜形成方法の一例を示す説明図
【図２】本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する第１態様を示す説明図
【図３】本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する第２態様を示す説明図
【図４】本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する第３態様を示す説明図
【図５】本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する第４態様を示す説明図
【図６】本発明に係る薄膜形成装置の一例を示す要部概略側面図
【図７】図６に示す薄膜形成装置の要部概略平面図である。
【図８】実施例及び比較例の結果を示す図
【図９】実施例及び比較例の結果を示す図
【図１０】実施例及び比較例の結果を示す図
【図１１】実施例及び比較例の結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る薄膜形成方法の一例を示す説明図である。
【００３７】
本発明に係る薄膜形成方法では、まず、図１（ａ）に示すように、基材１を用意する。
【００３８】
次いで、図１（ｂ）に示すように、基材１の表面（基材面ともいう）１０に、薄膜形成成分と溶媒とを含むインク２を付与する。
【００３９】
基材面１０に付与されたインク２（ウェット膜）の直径は、格別限定されないが、本発明の効果をより顕著に奏する観点では、５μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４０】
次いで、図１（ｃ）に示すように、基材面１０に付与されたインク２が乾燥する前に、基材面１０に、高照度光を照射して、該インク２を加熱乾燥する。ここで、「乾燥」とは、具体的には、インク２に含まれる溶媒の除去を指し、「インク２が乾燥する前」とは、具体的には、インク２に含まれる溶媒が当該インク２中に残留している期間を指し、より狭義には、当該インク２が該溶媒を含むことにより低粘度の状態を保持している期間を指す。
【００４１】
本発明において、基材面１０に付与されるインク２は、本発明の効果をより顕著に奏する観点から、低粘度のインクであることが好ましく、具体的には、粘度が、１ｍＰ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の範囲であることが好ましく、１ｍＰ・ｓ以上１０ｍＰ・ｓ以下の範囲であることがより好ましい。このような粘度をインク２が保持している期間内に、高照度光の照射を行うことが好ましい。なお、粘度は、回転式粘度計、振動式粘度計などを用いて、上述粘度範囲の測定に適した粘度測定条件にてシェアレート１０〜１０００−１ｓ程度の条件により測定された値である。
【００４２】
インク２は、高照度光の照射によって加熱乾燥されることにより、図１（ｄ）に示すように、薄膜形成成分からなる固体状の乾燥薄膜３（以下、単に薄膜と称する場合がある。）になる。
【００４３】
薄膜３の厚みは、格別限定されるものではないが、本発明の効果をより顕著に奏する観点では、１０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４４】
本発明によれば、上記のように、高照度光の照射によってインク２の加熱乾燥を行うことにより、例えばインク２に添加材を加える等の方法を用いなくとも、得られる薄膜３の均質化や、平坦性の向上を、再現性良く実現する効果が得られる。また、高照度光を用いているため、短時間でインクの加熱乾燥を行うことができ、基材１０の変形や変性を防止する効果も得られる。
【００４５】
本発明において、基材面１０にインク２を付与する方法は、格別限定されるものではないが、印刷方式等が好適である。印刷方式としては、一般的に知られている方法を用いることができ、インクジェット方式、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等を好ましく例示でき、特にインクジェット方式が好適である。
【００４６】
インクジェット方式としては、例えば、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を用いることができる。
【００４７】
また、本発明においては、インク２の付与に際して、予め調合されたインク２を付与する場合に限定されず、基材面１０に複数のインク成分を個別に付与して、当該基材面１０上でこれらが混ざり合うことによりインク２が調合された結果として、インク２の付与が行われてもよい。例えば、インクジェット方式等によって個別に付与された２種以上のインクが、基材面１０上で混ざり合うことにより、所望のインク２を調合する方法が挙げられる。
【００４８】
あるいは、基材面１０にインク成分の前駆体を付与した後、該インク成分の前駆体が、反応によりインク成分となることにより、インク２の付与が行われてもよい。
【００４９】
本発明に係る薄膜形成方法において、高照度光とは、好ましくは、基材面１０における照度が少なくとも１００ｍＷ／ｃｍ２を有する光であり、このような光としては、格別限定されるものではないが、例えば、レーザー光やフラッシュ光等を好ましく例示できる。なお、本発明において、基材面１０における照度とは、発光波長全域を指し、適宜、発光量電力換算値の最大値、もしくは露光照度測定機により測定された値である。
【００５０】
本発明に好ましく用いられるレーザー光としては、格別限定されるものではないが、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー；Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー、Ｋｒイオンレーザー、ＣＯ２レーザー、ＣＯレーザー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｎ２レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー；ＩｎＧａＰレーザー、ＡｌＧａＡｓレーザー、ＧａＡｓＰレーザー、ＩｎＧａＡｓレーザー、ＩｎＡｓＰレーザー、ＣｄＳｎＰ２レーザー、ＧａＳｂレーザー等の半導体レーザー；化学レーザー、色素レーザー等を好ましく例示でき、適宜ビーム状に絞り、目的に応じた走査露光を行うことが可能である。なお、レーザー光による露光で、高解像度を得るためには、エネルギー印加面積が絞り込める電磁波、特に波長が１ｎｍ〜１ｍｍの紫外線、可視光線、赤外線が好ましく、このようなレーザー光源としては、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー；Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー、Ｋｒイオンレーザー、ＣＯ２レーザー、ＣＯレーザー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｎ２レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー；ＩｎＧａＰレーザー、ＡｌＧａＡｓレーザー、ＧａＡｓＰレーザー、ＩｎＧａＡｓレーザー、ＩｎＡｓＰレーザー、ＣｄＳｎＰ２レーザー、ＧａＳｂレーザー等の半導体レーザー；化学レーザー、色素レーザー等を挙げることができる。
【００５１】
本発明に好ましく用いられるフラッシュ光としては、格別限定されるものではないが、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ光等を好ましく例示でき、これらの露光は、全面露光してもよく、またはフォトマスクを介して行ってもよい。
【００５２】
高照度光が、フラッシュ光である場合は、連続的に基材面１０へフラッシュ光を複数回照射することも好ましい。照射条件は、インク２の溶媒種や、基材面１０へのインク２の付与量等に合わせて適宜設定されることが望ましく、一例として、複数回の連続照射を行う場合は、１回の照射時間を１マイクロ〜２ミリ秒の範囲とし、各照射時間の間に０．５ミリ〜１００ミリ秒の間欠時間（無照射時間、あるいは低出力照射時間）を設けることが好ましい。また、照射回数は、１０〜３００００回の範囲であることが好ましい。
【００５３】
この様に高照度の露光を間欠的に行う事により、基材上に付与されたインクは、室温→高い温度へ昇温→降温→昇温→降温→・・・を繰り返す。単純な加熱とは異なる加熱履歴は、効果的にインク流動を抑え、平坦な薄膜を形成する事ができる。
【００５４】
本発明において、基材面１０に照射される高照度光は、該基材面１０上のインク２に直接照射されるように照射範囲が設定されることが好ましい。つまり、本発明では、基材面１０への高照度光の照射により加熱された基材１により、基材面１０上のインク２を間接的に加熱乾燥することができるが、より好ましくは、基材面１０上のインク２に直接照射を行って、直接乾燥を進行させることである。
【００５５】
本発明において、インク２が含有できる溶媒は、格別限定されるものではないが、例えば、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系等の有機溶媒、あるいは水を好ましく例示でき、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。
【００５６】
本発明において、インク２が、上述した低粘度のインクの条件を満たすように、インク組成（溶媒組成）を適宜調整することは、好ましいことである。
【００５７】
一方、インク２に含有される薄膜形成成分としては、格別限定されるものではないが、導電性微粒子、導電性ポリマー等の導電性材料、絶縁性材料、半導体材料、光学フィルター材料、誘電体材料等を好ましく例示でき、特に有機半導体材料が好適である。薄膜形成成分は、上述した溶媒に分散ないし溶解させた状態でインク２中に含まれることが好ましい。
【００５８】
インク２が有機半導体材料を含有する場合は、例えば、電子を受容するアクセプターとなる材料や、電子の供与体であるドナーとなるような材料を共に含有させ、得られる薄膜に、所謂ドーピング処理が施されるようにしてもよい。
【００５９】
なお、有機半導体材料を用いて有機半導体層を形成する具体的な態様については、後に詳述する。
【００６０】
本発明で用いられるインクには、上述した通り、薄膜３の均質化や、平坦性の向上のために添加材を加える必要はないが、例えば、薄膜形成成分の溶媒への分散性ないし溶解性を調整する目的、あるいは、インクジェット方式の適用に好適化する目的等のために、添加材を添加することができる。  
【００６１】
本発明において、インク２が付与される基材１は、格別限定されるものではないが、本発明の効果をより顕著に奏する観点では、インク２を構成する成分を吸収しにくい基材であることが好ましい。基材の具体例としては、例えば、ガラス、プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド等）、金属（銅、ニッケル、アルミ、鉄等や、あるいは合金）、セラミックなどを挙げることができる。
【００６２】
また、本発明の基材１は、基材面１０が、液体を吸収しないコート層からなるものも好ましく用いることができる。
【００６３】
また、本発明において、基材１は、基材面１０におけるインク２の付与位置の近傍に、高照度光を吸収する層を有することが好ましい。これにより、インク２の乾燥速度を更に速めて、本発明の効果をより顕著に奏することができる。
【００６４】
高照度光を吸収する層は、好ましくは、高照度光を吸収し熱に変換できる有機層もしくは無機層で、光源スペクトルの一部もしくは全部にて、吸光度が、好ましくは０．０１以上３以下を有する層であり、例えば、蒸着もしくは印刷された金属層、ポリイミドなどの絶縁層、着色されたポリマー層等を好ましく例示できる。
【００６５】
インク２は、高照度光を吸収する層に直接接触するように付与されてもよいが、非接触であっても、高照度光を吸収する層からの熱エネルギーを受け取ることのできる距離内に付与されていれば、間接的な加熱乾燥が促進されるため、好ましい。この場合、インク２の付与位置から、高照度光を吸収する層までの距離は、２μｍ以下であることが好ましい。
【００６６】
基材１において、高照度光を吸収する層は、基材面１０の一部ないし全部として設けられてもよいし、あるいは、直接基材面１０に露出せず、基材１の内層として設けられてもよい。
【００６７】
本発明では、高照度光を吸収する層の一例として、電極材料を好ましく例示でき、これについては、以下の有機半導体薄膜を形成する態様において詳しく説明する。
【００６８】
以下に、有機半導体薄膜（有機半導体層）を形成する態様に基づいて、本発明に係る薄膜形成方法を更に詳しく説明する。
【００６９】
図２は、本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する第１態様を示す説明図である。
【００７０】
まず、図２（ａ）に示す通り、支持体１１１上に、ゲート電極１１２を形成した後、絶縁層１１３を形成し、その上にソース電極１１４及びドレイン電極１１５を各々形成してなる基材１を用意する。
【００７１】
次いで、図２（ｂ）に示すように、基材１のソース電極１１４表面から絶縁層１１３表面を介してドレイン電極１１５表面に跨る領域（基材面１０）に、有機半導体材料を含むインク２を付与する。
【００７２】
次いで、図２（ｃ）に示すように、基材面１０に高照度光を照射することにより、基材１に付与されたインク２を加熱乾燥させて、図２（ｄ）に示すように、有機半導体材料を含む有機半導体層１１６（薄膜３）を形成し、第１態様に係る有機薄膜トランジスタ１０１が得られる。
【００７３】
得られた有機薄膜トランジスタは、本発明に係る薄膜形成方法により作製された有機半導体層１１６（薄膜３）を備えるため、有機半導体層１１６の均質化や、平坦性の向上を、再現性良く実現し、トランジスタ性能を安定に向上する効果を奏する。また、高照度光を用いているため、短時間でインクの加熱乾燥を行うことができ、他の構成要素の変形や変性を防止する効果も得られ、このことも、トランジスタ性能の安定な向上に寄与する。
【００７４】
図３〜５は、それぞれ、本発明に係る薄膜形成方法により形成される有機薄膜トランジスタの第２〜４態様を示す説明図である。かかる第２〜４態様においても、上述した第１態様の効果が奏される。
【００７５】
図３の第２態様では、まず、図３（ａ）に示すように、支持体１１１上にゲート電極１１２を形成し、該ゲート電極１１２及び該支持体１１１上に絶縁層１１３を形成してなる基材１を用意する。
【００７６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、基材１の絶縁層１１３表面（基材面１０）に、有機半導体材料を含むインク２を付与する。
【００７７】
次いで、図３（ｃ）に示すように、基材面１０に高照度光を照射することにより、基材１に付与されたインク２を加熱乾燥させて、図３（ｄ）に示すように、有機半導体層１１６（薄膜３）を形成する。
【００７８】
次いで、図３（ｅ）に示すように、有機半導体層１１６と接するように、ソース電極１１４及びドレイン電極１１５を形成することによって、第２態様に係る有機薄膜トランジスタ１０２が得られる。
【００７９】
図４の第３態様では、まず、図４（ａ）に示すように、支持体１１１上にソース電極１１４、ドレイン電極１１５を各々形成してなる基材１を容易する。
【００８０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、基材１のソース電極１１４表面から支持体１１１表面を介してドレイン電極１１５表面に跨る領域（基材面１０）に、有機半導体材料を含むインク２を付与する。
【００８１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、基材面１０に高照度光を照射することにより、基材１に付与されたインク２を加熱乾燥させて、図４（ｄ）に示すように、有機半導体層１１６（薄膜３）を形成する。
【００８２】
次いで、図４（ｅ）に示すように、有機半導体層１１６（薄膜３）の上に絶縁層１１３を形成し、更にその上にゲート電極１１２を形成することによって、第３態様に係る有機薄膜トランジスタ１０３が得られる。
【００８３】
図５の第４態様では、まず、図５（ａ）に示すように、支持体１１１からなる基材１を用意する。
【００８４】
次いで、図５（ｂ）に示すように、基材１の表面（基材面１０）に、有機半導体材料を含むインク２を付与する。
【００８５】
次いで、図５（ｃ）に示すように、基材面１０に高照度光を照射することにより、基材１に付与されたインク２を加熱乾燥させて、図５（ｄ）に示すように、有機半導体層１１６（薄膜３）を形成する。
【００８６】
次いで、有機半導体層１１６（薄膜３）と接するようにソース電極１１４、ドレイン電極１１５を形成し、その上に絶縁層１１３を介して、ゲート電極１１２を順次形成することによって、第４態様に係る有機薄膜トランジスタ１０４が得られる。
【００８７】
本発明において、基材１が、高照度光を吸収する層を有することが好ましいことは上述したが、図２の第一態様に示した有機薄膜トランジスタの作製プロセスでは、高照度光の照射に際して、基材１が、インク２の近傍に、電極材料からなるゲート電極１１２、ソース電極１１４及びドレイン電極１１５を備えているため、これら電極が、高照度光を吸収する層として機能し、本発明の効果を更に顕著なものとする。つまり、図２の例では、高照度光を吸収したゲート電極１１２は、絶縁層１１３を介して、インク２の加熱乾燥に寄与し、一方、高照度光を吸収したソース電極１１４及びドレイン電極１１５もまた、インク２に直接隣接することにより、該インク２の加熱乾燥に寄与する。
【００８８】
また、図３の第２態様に示した有機薄膜トランジスタを作製する際にも、ゲート電極１１２を、高照度光を吸収する層として機能させることができる。つまり、高照度光を吸収したゲート電極１１２は、絶縁層１１３を介して、インク２の加熱乾燥に寄与する。
【００８９】
更にまた、図４の第３態様に示した有機薄膜トランジスタを作製する際にも、ソース電極１１４及びドレイン電極１１５を、高照度光を吸収する層として機能させることができる。つまり、高照度光を吸収したソース電極１１４及びドレイン電極１１５は、インク２に直接隣接することにより、該インク２の加熱乾燥に寄与する。
【００９０】
以上の説明では、本発明に係る薄膜形成方法により有機薄膜トランジスタの有機半導体薄膜を形成する場合について説明したが、これに限定されず、有機薄膜トランジスタの他の構成要素、例えば、ゲート電極１１２、絶縁層１１３、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５等を、本発明に係る薄膜形成方法により形成することも好ましいことである。
【００９１】
具体的には、ゲート電極１１２、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５の形成に際しては、インク２として、導電性微粒子、導電性ポリマー等の導電性材料を含有するインクを用いることができ、絶縁層１１３の形成に際しては、絶縁性材料を含有するインクを用いることができる。
【００９２】
また、本発明に係る薄膜形成方法によって作製される有機薄膜トランジスタの構成は、上述した第１〜第４態様に示した有機薄膜トランジスタ１０１、１０２、１０３、１０４の構成に限定されず、他の構成を備える有機薄膜トランジスタの作製にも好ましく用いることができ、本発明の効果を得ることができる。
【００９３】
本発明においては、高照度光の照射に際して、インク２の周囲に送風を行うことも好ましいことである。これにより、高照度光の照射によるインク２の乾燥に伴って生じる溶媒蒸気を、当該インク２の近傍から除去して、乾燥を更に促進し、本発明の効果をより顕著に奏することができる。特に、本発明では、高照度光の照射によるインク２の乾燥速度が速く、これに伴って溶媒蒸気が急速に発生するため、送風によりこれを除去する効果は大きい。
【００９４】
送風を開始するタイミングは、基材１にインク２を付与した後から、高照度光を照射する前または最中までの間であることが好ましい。なお、インク２の付与方法が、送風による影響を受けにくい場合は、基材１にインク２を付与する前から送風を行ってもよい。送風は、少なくとも高照度光の照射の最中まで継続され、好ましくは、高照度光の照射が終了するまで継続することである。
【００９５】
以上に説明した本発明に係る薄膜形成方法に用いられる薄膜形成装置としては、基材上にインクを付与する機構、インクが乾燥する前に基材面に高照度光を照射してインクを加熱乾燥する機構（高照度光照射手段と称する場合がある）を有するものを好ましく用いることができる。
【００９６】
図６は、本発明に係る薄膜形成装置の一例を示す要部概略側面図であり、図７はその平面図である。
【００９７】
図６及び図７に示す薄膜形成装置は、通常のインクジェット記録装置（基材上にインクを付与する機構）の構成に、高照度光照射手段を組み込んだものである。
【００９８】
図６及び図７において、薄膜形成装置４は、不図示の駆動手段により基材１に対して相対移動可能なキャリッジ４１を備え、該キャリッジ４１に、インクジェットヘッド４２と、高照度光照射手段４３とを搭載している。ここでは、キャリッジ４１は、不図示のガイドレールに沿って、基材１に対して図中左方向（矢印方向）に移動するものとして説明する。
【００９９】
高照度光照射手段４３は、ここでは２つのキセノンフラッシュランプ４３ａ、４３ｂを搭載しており、一方のキセノンフラッシュランプ４３ａは、他方のキセノンフラッシュランプ４３ｂよりもインクジェットヘッド４２側（移動方向上流側）に配されている。４３１ａ、４３１ｂは、キセノンフラッシュランプ４３ａ、４３ｂが備える光学フィルターである。
【０１００】
また、キャリッジ４１のインクジェットヘッド４２よりも進行方向下流側には、高照度光照射手段４３の前後に、それぞれ送気手段４４及び排気手段４５が設けられている。送気手段４４からの送気が、排気手段４５により排気されることにより、高照度光照射手段４３と基材面との間に、層流からなる送風を形成できるようにしている。送気手段４４及び排気手段４５は、それぞれファン等により構成することができる。また、４６は、送風の層流化を促すための整流ユニットであり、送気手段４４から排気手段４５までの領域に亘って設けられている。
【０１０１】
以上に説明した構成を備える薄膜形成装置４を用いて、薄膜形成を行う場合は、基材１に対して、左方向（図中矢印方向）に相対移動するキャリッジ４１のインクジェットヘッド４２から、基材１の基材面１０にインク２を付与する。
【０１０２】
その後、キャリッジ４１が更に左方向に相対移動することにより、基材面１０に付与されたインク２は、キセノンフラッシュランプ４３ａ、４３ｂからの高照度光の照射を受けて加熱乾燥され、薄膜３になる。乾燥に伴って発生した溶媒蒸気は、送気手段４４、排気手段４５及び整流ユニット４６によって形成される送風により好適に除去され、更に乾燥が促進される。
【０１０３】
以上の説明では、基材上にインクを付与する機構として、インクジェット記録装置の構成を用いる場合を示したが、これに限定されず、任意の機構を用いることができる。
【実施例】
【０１０４】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。【０１０５】
（実施例１）
有機半導体材料としてチエノチオフェン系の低分子半導体４．０重量％、溶媒としてテトラリン９６．０重量％を含むインクを、インクジェットヘッドにより、図２に示した基材１の基材面１１４、１１５（ソース電極及びドレイン電極）に、付与量が３２０ｐＬとなるように付与した。インク粘度は振動式粘度計測定で、１．８ｍＰａ・ｓであった。【０１０６】
インクの付与から３０秒後より、３０秒間、キセノンフラッシュによる高照度光の照射を行って該インクを加熱乾燥し、薄膜を得た。キセノンフラッシュランプは、浜松ホトニクス製６０ＷキセノンフラッシュランプＬ７６８４を用い、電圧１０００Ｖ（入力電圧６０Ｗ）、発光周波数１００Ｈｚ、露光面出力１Ｗ／５０ｍｍφ、パルス幅２．１μｓ、（基材面における照度；４００ｍＷ／ｃｍ２に相当）とした。【０１０７】
得られた薄膜の光学顕微鏡写真を図８（ａ）に示した。【０１０８】
（比較例１）
実施例１において、高照度光の照射を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして薄膜を得た。【０１０９】
得られた薄膜の光学顕微鏡写真を図８（ｂ）に示した。【０１１０】
図８（ａ）及び（ｂ）において、Ｓａは、３次元算術表面粗さを表し、Ｓｚは、３次元の最大値（最も高い山頂と最も低い谷底の高低差）を表す。【０１１１】
＜評価＞
図８（ａ）及び（ｂ）の結果より、高照度光の照射によりインクの加熱乾燥を行った実施例１では、ドット径縮小の抑制、結晶端部のクラック解消、膜厚の凹凸が減少する効果が確認できる。【０１１２】
（実施例２）
実施例１において、図２に示したものと同様の方法で、基材１の基材面１０（２つの銀電極（ソース電極及びドレイン電極）間に跨る領域）に、インクを、有機半導体材料としてチエノチオフェン系の低分子半導体２．０重量％、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン（略称：ＣＨＢ）、５０．０重量％及びテトラリン４８．０重量％を含むインクに代え、更に、インクの付与量及び基材面における照度を図９に示すように変更し、インク着弾から２５秒後にオフライン光加熱して、実施例１と同様にして、薄膜を得た。インク粘度は、２．１ｍＰａ・ｓであった。【０１１３】
露光条件は実施例１と同じ条件（パルス幅、周波数、時間）の他に、キセノンランプの電圧を変えた条件も追加した。【０１１４】
得られた薄膜の光学顕微鏡写真を図９に示した。なお、図９において、高照度光の照射を行っていない試験例は比較例である。【０１１５】
また、図９に示す露光照度（全波長［ｍＷ／ｃｍ２］）は、アイグラフィックス株式会社製のＵＶＰＦ−Ａ１（３６５ｎｍ）  ｐｅａｋ照度測定値から換算した値である（実施例３、４の結果を示す図１０及び図１１の露光照度も同様である。）。【０１１６】
（実施例３）
実施例２において、インクを、有機半導体材料として低分子有機半導体と高分子有機半導体からなるブレンド系の有機半導体１．０重量％、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン（略称：ＣＨＢ）４９．０重量％及びテトラリン５０．０重量％を含むインクに代え、更に、インクの付与量及び基材面における照度を図１０に示すように変更して、実施例１と同様にして、薄膜を得た。インク粘度は、３．５ｍＰａ・ｓであった。【０１１７】
得られた薄膜の光学顕微鏡写真を図１０に示した。なお、図１０において、高照度光の照射を行っていない試験例は比較例である。【０１１８】
（実施例４）
有機半導体材料としてＰｏｌｙ［（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−２，７−ｄｉｙｌ）−ｃｏ−ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］（略称：Ｆ８Ｔ２）１．０重量％、溶媒としてシクロヘキシルベンゼン（略称：ＣＨＢ）４９．０重量％及びテトラリン５０．０重量％を含むインクに代え、更に、インクの付与量及び基材面における照度を図１１に示すように変更して、実施例２と同様にして、薄膜を得た。インク粘度は、４．４ｍＰａ・ｓであった。【０１１９】
得られた薄膜の光学顕微鏡写真を図１１に示した。なお、図１１において、高照度光の照射を行っていない試験例は比較例である。【０１２０】
＜評価＞
図９〜図１１の結果より、高照度光の照射を行うことによって、ソース電極及びドレイン電極間におけるインク流動性が防止されていることがわかる。【０１２１】
特に、基材面における照度が、少なくとも１００ｍＷ／ｃｍ２を有する場合は、インク流動性がより顕著に防止されることがわかる。【０１２２】
図９より、チエノチオフェン系半導体／ＣＨＢ・テトラリンインクは、光加熱の照度アップに従い電極への液引き込みが防止されチャネル間のドット径が大きくなる（本来の大きさを保持できる）ことがわかる。同様の効果は、ブレンド系半導体／テトラリンインクの場合（図１０）や、Ｆ８Ｔ２／ＣＨＢインクの場合（図１１）においても確認できる。【０１２３】
上記実施例においては、１００〜３２０ｐＬの液滴塗布について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液滴サイズが更に小さい場合は、光源の照度や積算光量がより小さい条件でも同様に薄膜を平坦化する効果が得られる。
【符号の説明】
【０１２４】
１：基材
１０：基材面（基材表面）
２：インク
３：薄膜
１０１、１０２、１０３、１０４：有機薄膜トランジスタ
１１１：支持体
１１２：ゲート電極
１１３：絶縁層
１１４：ソース電極
１１５：ドレイン電極
１１６：有機半導体薄膜
４：薄膜形成装置
４１：キャリッジ
４２：インクジェットヘッド
４３：高照度光照射手段
４３ａ、４３ｂ：キセノンフラッシュランプ
４３１ａ、４３１ｂ：光学フィルター
４４：送気手段
４５：排気手段
４６：整流ユニット
【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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【国際調査報告】
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2014112554.tif 000016
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