(57)【要約】【課題】インクジェット印刷技術を用いて疎水性表面に導電性高分子を形成することが可能な、素子の製造方法及びインク、並びにかかる製造方法及びインクを用いて製造された電子素子を提供すること。【解決手段】例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳなどの導電性高分子などの電子機能物質と、表面張力低下剤とを有する水溶液又は水分散液を、例えば強誘電高分子層によって形成される疎水性表面上に印刷する工程を有する、素子の製造方法である。上記導電性高分子は強誘電体層の何れの面上にも導電性線路を形成することが可能であり、これによりメモリ素子を形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機能物質及び表面張力低下剤を有する水溶液又は水分散液を疎水性表面の所定の部分に印刷する工程を有する、素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記電子機能物質は導電性高分子である、素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記高分子はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである、素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法において、
前記疎水性表面は有機疎水性表面である、素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記疎水性表面は強誘電高分子層により形成される、素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法において、
前記表面張力低下剤は、少なくとも１のエチレン基と、少なくとも１のアルキル基とを有する、素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法において、
前記表面張力低下剤はトリトン界面活性剤の何れかである、素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記表面張力低下剤は、トリトンＸ−１００及びトリトンＸ−４５の一方又は両方である、素子の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の方法において、
前記水溶液は、０．０２５％乃至０．３３％の上記表面張力低下剤を有する、素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法において、
前記水溶液中の前記高分子の固体含有率は、０．３％乃至１％である、素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法において、
前記水溶液の室温における粘度は、６ｃＰ乃至１５ｃＰである、素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法において、
前記水溶液はインクジェット印刷により堆積される、素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法において、
前記素子は、強誘電体メモリ素子である、素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法において、
前記印刷された水溶液は、乾燥して、導電性線路及び／又は電極を、前記疎水性表面の前記所定の部分の上に形成する、素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法において、
前記水溶液を非疎水性表面の所定の領域上に印刷する工程を更に有する、素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法において、
前記表面張力低下剤は、非イオン界面活性剤である、素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法によって製造された電子素子。
【請求項１８】
疎水性表面上に電子機能物質を堆積するためのインクであって、
溶媒中の高分子と、
表面張力低下剤とを有するインク。
【請求項１９】
請求項１８記載のインクにおいて、
前記高分子はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである、インク。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のインクにおいて、
前記表面張力低下剤は、少なくとも１のエチレン基と、少なくとも１のアルキル基とを有する、インク。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載のインクにおいて、
前記表面張力低下剤はトリトン界面活性剤の何れかである、インク。
【請求項２２】
請求項２１記載のインクにおいて、
前記表面張力低下剤は、トリトンＸ−１００及びトリトンＸ−４５の一方又は両方である、インク。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載のインクにおいて、
前記インクは、０．０２５％乃至０．３３％の上記表面張力低下剤を有する水溶液である、インク。
【請求項２４】
請求項１９記載のインクにおいて、
前記インク中のＰＥＤＯＴの含有率は０．１６％乃至０．５％である、インク。
【請求項２５】
請求項２４記載のインクにおいて、
０．２５％乃至０．８％のＰＳＳを更に有する、インク。
【請求項２６】
請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載のインクにおいて、
固体含有率は０．３％乃至１％である、インク。
【請求項２７】
請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載のインクにおいて、
前記インクの室温における粘度は、６ｃＰ〜１５ｃＰである、インク。
【請求項２８】
請求項１８乃至２７のいずれか１項に記載のインクにおいて、
前記インクは、乾燥して、導電性線路及び／又は電極を、疎水性表面の所定の部分の上に形成可能である、インク。
【請求項２９】
請求項１８乃至２８のいずれか１項に記載のインクにおいて、
前記表面張力低下剤は、非イオン界面活性剤である、インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の少なくとも一つの態様は、疎水性表面に高分子の水溶液を堆積させることによる、電子素子の製造方法に関する。一例として、本発明は、有機高分子電極を有する強誘電体素子の形成に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
導電性高分子は有機電子素子において長年の間用いられてきた。それらは有機薄膜トランジスタの導電性線路や接続部としての、また、これらの素子におけるソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極としての役割を担ってきた。加えて、それらは有機発光ダイオードにおいて、正孔注入材料としてインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）などの無機陽極から発光材料への電荷の注入を改善するために用いられてきた。
【０００３】
有機の、とりわけ高分子の電子素子は、大気状態で素子の製造が可能であることから、製造の側面からは極めて魅力がある。
【０００４】
機能的な電子応用装置は必ず複数の素子を含んでいる。例えば、「スマートカード」はディスプレイ、ディスプレイドライバ、及び電力を発生するための太陽電池を有するであろう。加えて、データを記憶するためのメモリ素子もまた、完全に機能的な装置を作成するためには重要である。
【０００５】
無機素子においては、セラミック材料がデータの記憶に用いられ、これによりメモリ素子の製造を可能としている。有機、又は高分子の分野においては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に基づく高分子のような、強誘電高分子を用いてこれらの素子を製造することができる。メモリ効果を示すＰＶＤＦに基づく高分子の顕著な例は、ポリフッ化ビニリデントリフルオロエチレン（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））である。このような材料の、メモリ素子における適応性の試験は、交差点素子の製造によって行うことができる。交差点素子は薄膜コンデンサと同一の原理に基づいている。
【０００６】
交差点素子の一例を図１（ａ）に示す。二つの電極１０、１１が通常２００ｎｍから２ミクロンの厚さで、金属材料を用いて、強誘電膜２０の両面に付与されている。電極１０、１１間に印加される電界が印加されると、分極応答が電界の関数として計測される。電界に対する分極のヒステリシス特性により、その材料がメモリ素子に適しているか否かが分かる。
【０００７】
強誘電体メモリの例を図１（ｂ）に示す。図中、複数行の電極１０ａが、強誘電体膜２０の下方に設けられ、複数列の電極１０ｂが、その強誘電体膜の上方に設けられている。当業者に周知の方法により、行及び列の電極が指定され、指定された行及び指定された列の交点にある強誘電体材料を分極させ、これによりデータを書き込むことができる。このデータは、その指定された行及び列の交点における強誘電体材料の分極を判断することによって、後に読み出すことができる。
【０００８】
更に具体的には、それぞれの交差点において、上下の電極がメモリ素子の「ビット」を形成し、強誘電体材料の自発的な分極に応じて、「１」又は「０」として読み出すことができる。強誘電体材料の自発的な分極は、材料の単位体積当たりの双極子モーメントの量により与えられる。強誘電体材料において、自発的な分極の方向は電界により切り替えることができ、従って、分極ヒステリシスを測定することができる。
【０００９】
しかしながら、強誘電高分子素子で好適に用いるためには、材料のヒステリシス特性だけが要求されるのではない。実際の製造方法の工程における高分子材料の親和性についても留意しなければならない。
【００１０】
上述したようなフッ化高分子は強誘電体コンデンサにおいて使用することができ、また、２−ブタノンのような極性溶媒に可溶である。構造内でのフッ素原子の高い電気陰性度により、この材料の高い極性、すなわちそのような溶媒への可溶性がもたらされる。高い極性に加えて、これらの高分子にフッ素が含有されていることにより、強い疎水性がもたらされる。この種の高分子の薄膜表面上の水滴の接触角は９０度以上である。このような高い接触角を示すことから、このような表面上に材料の水ベースの分散液又は溶液を塗布又は印刷することには問題がある。
【００１１】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、以上説明したように、多くの有機素子において導電性高分子として広く用いられている。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、例えば、スタルク株式会社（Ｈ．Ｃ．  Ｓｔａｒｃｋ  Ｌｔｄ）製のバイトロンＰ溶液などの形態で広く市販されている。市販のバイトロンＰ溶液は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含むポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）の水に浮く溶液であり、コロイド安定剤及びドーパントとして作用する。これにより、材料は水に分散した（ナノメータサイズの）粒子であり、従って、この材料がＰＶＤＦ（又はその共重合体）膜上に堆積された場合、同様の撥水作用が現れる。
この問題は以前から認識されており、特許文献１においても取り上げられている。
特に、特許文献１においては、強誘電体薄膜の両側に第１及び第２の電極が設けられた形態の強誘電体メモリセルを有する強誘電体メモリ回路が開示されている。その電極は導電性高分子の電極であり、スタルク社のバイトロンＰ溶液のスピンコーティングや、そのような溶液へのディッピングにより、強誘電体薄膜の上面に堆積されている。特許文献１には、均一で平坦なＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜の形成を可能とするためには、スピンコーティングの際に一定量の界面活性剤をバイトロンＰ溶液に添加しなければならない旨が開示されている。
しかしながら、特許文献１には、スピンコーティング溶液に添加すべき界面活性剤の量についても、性質についても開示されていない。
【００１２】
特許文献２においても、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液が強誘電高分子層上にスピンコーティングにより堆積された強誘電体素子が開示されている。
強誘電高分子層の撥水性を克服するために、表面張力低下剤として３％以下の濃度のｎ−ブタノールを水溶液に添加して、溶液が単一の層として残留できるようにする。加えて、架橋剤をその水溶液に添加してもよい。
【００１３】
【特許文献１】国際特許出願公開  ＷＯ  ０２／４３０７１号
【特許文献２】国際特許出願公開  ＷＯ  ２００５／０６４７０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来、及び特許文献１、特許文献２において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはスピンコーティングやディッピングにより、強誘電体層の表面全体が覆われるように、強誘電体層上に堆積される。その後、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、フォトリソグラフィなどの公知の技術を用いてパターニングされる。
【００１５】
しかしながら、そのようなパターニング技術では、パターニングされる層の上にマスクを高精度に位置決めしなくてはならないため、それらのパターニング技術の利用は好ましくない。トランジスタや強誘電体素子などの電子素子や電子回路の形成では一般的であるように、何層かの層のパターニングが必要な場合には、位置決めは一層困難なものとなる。これにより、製造速度は低下し、素子のコストは上昇する。
【００１６】
有機材料を用いて電子素子を形成することの魅力的な側面は、可撓性を有する基板を利用することが可能であり、また、巻き取り生産処理（リールツーリール処理）が可能なことである。しかしながら、パターンニング技術で必要となる位置決めの困難さは深刻であり、克服できない。
【００１７】
インクジェット技術を用いて導電性高分子を基板上に堆積させることが知られている。この場合、導電性高分子を有する溶液は、その溶液が堆積される基板に対して良好な濡れ性を有している。しかしながら、フッ化物強誘電高分子は導電性高分子の水溶液に対して撥水性を呈するので、インクジェット印刷によってＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの連続した導電路を形成することは極めて困難であった。乾燥工程における撥水性は、堆積時に「縮小」型の液滴が形成されることを意味する。
このような縮小は、隣接する液滴の架橋を高い均一性をもって行うことは非常に困難であることを意味する。
【００１８】
説明のため、図２にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの化学構造を示す。市販のバイトロンＰ溶液のような、疎水性表面へのインクジェット印刷に適した一般的な水分散液において、固体の含有率は体積比０．３乃至１％の範囲であり、これは室温でおよそ６乃至１５ｃＰの粘度に相当する。しかしながら、図２には、このような水溶液の液滴３０をフッ化高分子層２０上にインクジェット印刷した結果得られるパターンを示している。撥水性がなければ連続した線路が形成されるようにインクジェット印刷によって堆積された際には、液滴は同一の大きさであり、等間隔に配置されているが、実際には、液滴３０は異なる大きさに縮小してしまい、連続した導電路を形成することができない。より具体的には、撥水工程の性質は、基板上で液滴が縮小している間に、この液滴の横方向の移動が発生し、その結果、不規則なパターンが形成されることを意味している。この横方向の移動に加えて、液滴は、乾燥前に、表面積が最小となるように融合するかもしれない。これにより、乾燥後の印刷ラインには、基板上の異なる大きさの液滴が含まれることとなる。この現象によっても、インクの連続した線路の形成が妨げられる。
【００１９】
従来の技術におけるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの水溶液及び表面張力低下剤が、疎水性表面へのインクジェット印刷に適しているか否かは、実証されていない。とりわけ、スピンコーティングに適した溶液はインクジェットヘッドでの使用に適応しないか、または不適当である。従って、インクジェット印刷技術を用いて疎水性表面に導電性高分子を形成することは、従来は、実行することが極めて困難であると考えられてきた。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
そこで、本発明は、インクジェット印刷技術を用いて疎水性表面に導電性高分子を形成することが可能な、素子の製造方法及びインク、並びにかかる製造方法及びインクを用いて製造された電子素子を提供することを一つの目的とする。
【００２１】
本発明の第１の特徴によれば、電子機能物質及び表面張力低下剤を有する水溶液又は水分散液を疎水性表面の所定の部分に印刷する工程を有する、素子の製造方法が提供される。
【００２２】
上記電子機能物質は導電性高分子であることが好ましく、また、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳであることが更に好ましい。
【００２３】
上記疎水性表面は有機疎水性表面であることが好ましく、また、強誘電高分子層によって形成されることが更に好ましい。
【００２４】
上記表面張力低下剤は、少なくとも１のエチレン基と、少なくとも１のアルキル基とを有することが好ましい。上記表面張力低下剤はトリトン界面活性剤の何れかであれば、有利である。それは、トリトンＸ−１００及びトリトンＸ−４５の一方又は両方を有していてもよい。これらの実施形態において、上記水溶液は０．０２５％乃至０．３３％の表面張力低下剤を有していることが好ましい。
【００２５】
また、上記水溶液中の高分子の固体含有率は０．３％乃至１％であることが好ましく、上記水溶液の室温での粘度は６ｃＰ乃至１５ｃＰであることが好ましい。
【００２６】
上記水溶液は、他の印刷形態も考慮されているものの、インクジェット印刷により堆積されれば有利である。
【００２７】
上記素子は、強誘電体メモリ素子であれば、有利である。
【００２８】
上記印刷された水溶液は、乾燥して、導電性線路及び／又は電極を、上記疎水性表面の上記所定の部分の上に形成することができる。
【００２９】
加えて、上記水溶液を非疎水性表面の所定の領域上に更に印刷することが可能である。
【００３０】
上記表面張力低下剤は、非イオン界面活性剤であることが好ましい。
【００３１】
本発明の他の特徴によれば、上述の方法により製造された電子素子が提供される。
【００３２】
本発明の他の特徴によれば、疎水性表面上に電子機能物質を堆積するためのインクであって、溶媒中の高分子と、表面張力低下剤とを有するインクが提供される。
上記高分子は導電性高分子であることが好ましく、また、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳであることが更に好ましい。上記インク中のＰＥＤＯＴの含有率は０．１６％乃至０．５％であることが好ましい。上記インクが０．２５％乃至０．８％のＰＳＳを更に有することもまた好ましい。
【００３３】
上記表面張力低下剤は、少なくとも１のエチレン基と、少なくとも１のアルキル基とを有することが好ましい。それがトリトン界面活性剤の何れかを有していれば、有利である。それはトリトンＸ−１００及びトリトンＸ−４５の一方又は両方を有してもよい。
【００３４】
上記記インクは、０．０２５％〜０．３３％の上記表面張力低下剤を有する水溶液であることが好ましい。
【００３５】
その固体含有率は０．３％乃至１％であることが好ましい。上記インクの室温における粘度が６ｃＰ〜１５ｃＰであることもまた好ましい。特に、上記インクはインクジェット印刷に適していることが好ましい。
【００３６】
上記インクは、乾燥して、導電性線路及び／又は電極を、疎水性表面の所定の部分の上に形成可能であれば、有利である。
【００３７】
上記表面張力低下剤は、非イオン界面活性剤であることが好ましい。
【００３８】
本発明の他の特徴によれば、上述のようなインクを用いて製造された電子素子が提供される。
【発明の効果】
【００３９】
上記構成によれば、インクジェット印刷技術を用いて疎水性表面に導電性高分子を形成することが可能となるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を、単なる例示として、添付の図面を参照しながら説明する。
【００４１】
本発明によれば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの導電性高分子水分散液のような導電性高分子やその他の電子機能材料に追加の成分が添加され、得られた溶液が、好ましくはインクジェット堆積法により、疎水性基板上に印刷される。添加される成分は非イオン性界面活性剤であることが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、強誘電高分子ＰＶＤＦ及びその共重合体、例えばＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）などによって示される強疎水性表面の上にインクジェット又は他の印刷法によって連続線路を印刷することを可能にするものである。
【００４３】
同時に、本発明で用いられる組成物は、疎水性表面上に堆積された場合の水溶液との間の接触角が、溶液が乾燥する前に広がりすぎることを防止するのに十分な大きさとなるように、十分に大きい表面張力を有している。これにより、高分子材料の導電性線路が不所望に広くなり、また、導電性が不十分となることを防止できる。
【００４４】
更にまた、本発明で用いられる組成物は、インクジェット堆積装置や所望の他の印刷技術で用いるのに適した粘度を有している。
好ましい実施形態においては、水溶液はインクジェット印刷に用いられるとともに、水で希釈され、水で希釈されたポリエチレングリコールタートオクチルフェニルエーテル（トリトンＸ−１００としても知られている）溶液と混合された市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液を有している。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液に添加されるこの界面活性剤の化学構造を図３に示す。ポリエチレングリコールタートオクチルフェニルエーテル（トリトンＸ−１００）は水に容易に溶かすことができる。
【００４５】
トリトンＸ−１００とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液とを混合することにより、室温において、得られるインクの接触角を３０度未満にまで低下させることができ、また、インクジェットヘッドとの親和性を維持することが可能となる。この材料をこのようなインクに用いることによる効果を、図３に強調して示している。連続した印刷線路を、高い再現性で、乾燥工程中に液滴が横方向に移動することなく、形成することが可能となる。
【００４６】
しかしながら、代替の液滴２５のみを印刷ヘッドの１回目の動作で、また、形成された隙間を埋めるための残りの液滴を印刷ヘッドの２回目の動作で、堆積させることが好ましい。
【００４７】
図４には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ：トリトンインクの液滴の接触角（接触角測角器を用いて測定したもの）の関係を、トリトンインク成分の濃度の関数として示している。インクジェット印刷のためには、３０度の接触角が好ましい。しかしながら、非常に小さい接触角（１０度以下）は、これにより乾燥後の液滴の大きさが増加し、これによりインクジェット印刷により印刷した素子の解像度が低下するため、不適当となる場合もあるということには留意する価値がある。例えば、交差点アレイ素子を印刷する場合には、線路間の分離幅が十分に大きくないと、線路間で短絡が発生するおそれがある。
【００４８】
以下、上記のような、フッ化高分子膜上にインクジェット印刷するのに適した導電性高分子の水溶液を製造するための好ましい方法について説明する。
【００４９】
先ず、スタルク社のバイトロンＰ溶液などの、市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液を、０．４５μｍシリンジフィルタを通して濾過する。
【００５０】
次に、トリトン材料の希釈水溶液を用意する。濃度１００％のままでは、インクの表面張力を低下させる強力な効果のために、トリトン材料を直接ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液に添加することはできない。インクの表面張力の正確な制御や調整のために、希釈トリトン溶液を用意する。
【００５１】
トリトン材料の水溶液を添加することには、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳインクの表面張力を低下させるだけでなく、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳインクの粘度を、インクジェットヘッドにより適した範囲に低下させるという作用がある。体積比１％程度の固体含有率を有し、室温で１５ｃＰ程度の粘度を有する、元々のバイトロンＰのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液の濃度の目標値は、バイトロンＰ溶液１に対して水２の割合である。
【００５２】
トリトン材料の希釈水溶液は、通常は、１００ｍｌの脱イオン水に１ｍｌのトリトン材料を加えることにより調製される。そして、このトリトン材料の希釈水溶液は脱イオン水と共にホストであるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液に添加される。
【００５３】
以下に挙げるのは、図４に脱イオン水のみで希釈したバイトロンＰ溶液のものと比較して示す接触角データを得た際に用意した４種類の異なるインクである。これらのインクのそれぞれは、上述したトリトン材料の希釈水溶液及び重量比５％のＰＥＤＯＴと重量比０．８％のＰＳＳとを含有する市販のバイトロンＰ溶液を用いて調製した。
【００５４】
第１インク：
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ  １ｍｌ  ：  脱イオン水  １ｍｌ  ：  希釈トリトン溶液  １ｍｌ。
インク中の希釈トリトン溶液の体積濃度は３３％。従って、インク中のトリトン材料のみの体積濃度は０．３３％。接触角は２５°。
【００５５】
第２インク：
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ  １ｍｌ  ：  脱イオン水  １．６６ｍｌ  ：  希釈トリトン溶液  ０．３３ｍｌ。
インク中の希釈トリトン溶液の体積濃度は１１％。従って、インク中のトリトン材料のみの体積濃度は０．１１％。接触角は３０°。
【００５６】
第３インク：
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ  １ｍｌ  ：  脱イオン水  １．８ｍｌ  ：  希釈トリトン溶液  ０．２ｍｌ。
インク中の希釈トリトン溶液の体積濃度は６．６６％。従って、インク中のトリトン材料のみの体積濃度は０．０６６％。接触角は３３°。
【００５７】
第４インク：
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ  １ｍｌ  ：  脱イオン水  １．９５ｍｌ  ：  希釈トリトン溶液  ０．０５ｍｌ。
インク中の希釈トリトン溶液の体積濃度は２．５％。従って、インク中のトリトン材料のみの体積濃度は０．０２５％である。接触角は４５°である。
【００５８】
そして、用意されたインクは、インクジェットノズルからの正常な吐出を確保するために、インクジェット印刷に先立って、真空中で脱気される。
【００５９】
このようにして表面張力を低下させる効果は、このインクを強疎水性表面上に印刷可能とすることにある。このような表面は、ＰＶＤＥやその共重合体などのフッ化高分子を用いた場合に現れる。
【００６０】
インクのこのような変性により、水分散液を印刷して、疎水性表面上に連続した線路を形成することが可能となる。これは、交差点アレイ素子などの、高分子メモリセルなどの応用分野に特に適している。
しかしながら、本発明はかかる応用分野に限定されるものではなく、例えば、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、発光ダイオード、及び光電池素子の形成などの、他の応用分野においても利用可能である。なお、この変性インクは疎水性膜の端部上及びその疎水性膜が形成されている基板上にも印刷することが可能である。このことは、行及び列の導電性材料を接続して、疎水性膜の領域外に設けられた回路を制御することが必要な場合に有用である。
【００６１】
本発明に係るインクの、選択された高分子表面上での接触角を「調整」することも可能である。これにより、インクジェットヘッドから吐出された液滴の量が同じ場合でも、横方向の寸法を制御することが可能となる。インクジェット印刷処理を補完するパターニング技術を使う必要なく、印刷された配線の横寸法を上下両電極において４０ミクロンに制限することが可能である。上述のような第１インク組成物を用いてインクジェット印刷したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ配線の例を図５に示す。この線路は追加のパターニング技術を用いる必要なく、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）の膜上に直接インクジェット印刷を用いて形成され、上下両電極は４０ミクロン幅に制限された。
【００６２】
なお、この場合、下部の電極は基板上に印刷され、その後Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）によって被覆される。そして、電子的に機能するＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）膜が印刷された電極の上面に堆積される。
【００６３】
加えて、変性インクは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような他の高分子、ポリイソプレン、ポリイソブチレート、ポリメチルペンテン、ポリアミド・ポリイミド、及びポリエチレンナフタレートのような他の無極性の高分子によって現される疎水性表面上に線路を印刷する際にも用いることができる。この変性インクは、得られた電極及び／又は線路を他の回路部分から分離するための絶縁体材料上に堆積させてもよい。
【００６４】
他の水溶インクを変性させて、一般的な疎水性の又は略疎水性の表面上を濡らす、同様の作用を示すようにしてもよい。本願において、溶液という語は、金属（銀、金）、炭素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、及び酸化ケイ素などの材料を水に分散させた状態で含み、本来撥水性を示す表面に印刷できるように変性され得る水ベースのコロイド懸濁液を含む。トリトンＸ−１００以外の表面張力低下剤も使用可能である。例えば、トリトンＸ−１１４及びトリトンＸ−４０５もまた、本発明に用いて好適な表面張力低下剤であると考えられる。
【００６５】
加えて、次の化学式を有するトリトンＸ−４５は、好適な表面張力低下剤であると考えられる。
【化１】
2007165900.tif 000003
【００６６】
比較すれば、図３に示すように、トリトンＸ−１００は次の化学式を有する。
【化２】
2007165900.tif 000004
【００６７】
なお、これらのトリトンＸ材料はエチレン及びアルキル基の鎖を含んでいる。
【００６８】
また、以上の例においては、トリトンＸ材料そのものを用い、その後希釈した。しかしながら、水溶液が市販されている。
【００６９】
電子機能素子の製造工程において、乾燥処理及び／又はアニール処理がしばしば行われる。このような処理の機能は、残留する溶媒を堆積後の溶液ベースの材料から取り除いたり、材料を他の（溶解しにくい）形態に化学的に変換したり、又は材料（通常は材料粒子上に化学コーティングされたセラミクスや金属）を焼結したりすることである。このような処理はトリトンや他の界面活性剤を有するインクの場合に行ってもよい。完全な除去を確保するため、堆積された材料はトリトン又は他の界面活性剤の大気圧での沸点（トリトンＸ−１００では２７０℃）にて、乾燥するべきである。又は、減圧下ではより低い温度に設定することもできる。
【００７０】
上述の第１乃至第４インクでは、バイトロンＰ材料の濃度は、溶媒が蒸発した後に有効な導電性線路を形成するのに十分なＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（０．１６５％のＰＥＤＯＴ及び０．２６４％のＰＳＳ）を溶液中に含みながら、インクジェット印刷に好適な粘度が得られることが判明している濃度、体積比３３％である。しかしながら、好適な粘度及び導電性が得られる他の濃度も、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００７１】
本発明を主としてインクジェット印刷に関連して説明したが、他の印刷の形態も考慮されていることが理解されるであろう。例えば、スクリーン印刷は本発明に用いて好適であると考えられる。インクジェット印刷と同様に、スクリーン印刷によっても、後にパターニングを行う必要なく、疎水性の又は略疎水性の基板上に線路を形成することができる。
【００７２】
以上の説明は例示のみを目的として行われたものであり、当業者であれば、本発明の技術的範囲から離れることなく変形が可能であることが理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、強誘電体メモリ素子の形成などにおいて利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は強誘電体交差点素子の概略を示す図である。
【図２】ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの分散液で導電性高分子の線路をＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）表面にインクジェット印刷した場合の一般的な結果の概略を示す図である。
【図３】本発明において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの分散液で導電性高分子の線路をＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）表面にインクジェット印刷した場合の一般的な結果の概略を示す図である。
【図４】本発明で用いられる変性ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液の接触角を、トリトン材料インク成分の濃度の関数として示す図である。
【図５】変性ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液と強誘電体材料としてのＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）とを用いた、印刷交差点アレイの画像を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
２５・・・代替の液滴
２０・・・強誘電体膜
【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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