(57)【要約】【課題】本発明は、有機半導体素子を製造するに際して、１つの有機半導体素子が有する複数の有機半導体層を均質なものとすることが可能な有機半導体素子用製造装置および有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】基材と、上記基材上にパターン状に形成され、かつ有機半導体材料を含む複数の有機半導体層とを有する有機半導体素子を製造する際に用いられる有機半導体素子用製造装置であって、上記基材を配置するステージ、および上記ステージ上に配置された上記基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成する塗工手段を有し、上記ステージおよび上記塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、上記基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成する有機半導体層形成機構と、上記基材上に形成された上記有機半導体層を遮光する遮光機構とを有することを特徴とする有機半導体素子用製造装置を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上にパターン状に形成され、かつ有機半導体材料を含む複数の有機半導体層とを有する有機半導体素子を製造する際に用いられる有機半導体素子用製造装置であって、
前記基材を配置するステージ、および前記ステージ上に配置された前記基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成する塗工手段を有し、前記ステージおよび前記塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、前記基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成する有機半導体層形成機構と、
前記基材上に形成された前記有機半導体層を遮光する遮光機構と
を有することを特徴とする有機半導体素子用製造装置。
【請求項２】
前記遮光機構が、前記有機半導体層形成機構全体を覆うものであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体素子用製造装置。
【請求項３】
前記遮光機構が、前記有機半導体層が形成された後に前記有機半導体層を遮光することが可能となるように、前記有機半導体層形成機構の一部を覆うものであることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体素子用製造装置。
【請求項４】
基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液をパターン状に塗工して複数の有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程を有する有機半導体素子の製造方法であって、
前記有機半導体層形成工程では、前記基材上における前記有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより前記複数の有機半導体層をパターン状に形成し、かつ前記有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の前記有機半導体層の間で同等となるように前記複数の有機半導体層を形成することを特徴とする有機半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの有機半導体素子を構成する複数の有機半導体層を均質に形成することができる有機半導体素子用製造装置、および有機半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。
【０００３】
従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられてきた。近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。
【０００４】
一方、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であることから、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有している。したがって、このような有機半導体材料を対象として、電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。
【０００５】
このような有機半導体材料が用いられた有機半導体トランジスタを作製する際には、通常、有機半導体層をパターン状に形成することが必要とされる。従来、パターン状に有機半導体層を形成する方法としては、フォトレジスト法が主に用いられてきた（例えば、特許文献１）。しかしながら、フォトレジスト法は、有機半導体材料からなる層を所望のパターンに精度良くパターニングできる点においては優れているが、工程が煩雑であるため生産性に乏しいという問題点があった。
【０００６】
そこで、フォトレジスト法に代わる有機半導体層の形成方法として、種々の印刷法を用いて有機半導体層を形成する方法が検討されている。
【０００７】
例えば、特許文献２にはインクジェット印刷法を用いて有機半導体層を形成することによって有機半導体トランジスタを作製する方法が開示されている。インクジェット印刷法はインクジェットヘッドを用いて有機半導体材料を含む微量のインクを所定の位置に吐出することによって有機半導体層を形成する方法であり、微細にパターニングされた有機半導体層を、高生産性で形成することができる点において優れた方法である。
【０００８】
ここで、インクジェット印刷法を用いて有機半導体層を形成するに際しては、上述したインクの吐出位置を変化させることで、有機半導体層のパターン状に形成することから、インクの吐出毎に形成される有機半導体層は、形成されてからの時間に差を有するものとなる。
【０００９】
また、有機半導体層に用いられる有機半導体材料は外気および外光に曝された場合、空気中の酸素および外光の２つの影響により有機半導体材料に酸化が生じて劣化し、電気的特性が低下してしまうといった問題があることが知られている。
【００１０】
したがって、上述したインクジェット印刷法を用いた有機半導体層の形成方法においては、パターン状に形成される有機半導体層がそれぞれ形成されてからの時間に差を有することから、外気や外光に曝される時間が異なることとなるため、有機半導体層を形成する工程の開始時に形成されたものは劣化が進み、上述の工程の終了時に形成されたものは劣化の少ないものとなる。よって、１枚の基材上に形成される複数の有機半導体層においては、各々の有機半導体層を均質なものとすることが困難であるといった問題があった。また、このような有機半導体層を有する有機半導体トランジスタを表示装置に用いた場合は、各画素における有機半導体トランジスタのスイッチング機能に差を生じてしまうことから、表示装置全体で均質な情報表示を行うことが困難となるといった問題があった。
【００１１】
なお、上述した問題はインクジェット印刷法を用いた場合に限らず、上述したインクの塗工位置を変化させることにより複数の有機半導体層をパターン状に形成することが可能な印刷方法を用いた場合においても同様に生じる問題である。
【００１２】
このような印刷方法としては例えばフレキソ印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。
【００１３】
上記問題に対しては、例えば有機半導体層の形成を外気を遮断した条件下、すなわちＮ２等の不活性ガス雰囲気下で行うことが検討されている。しかしながら、この場合は有機半導体素子を製造する設備が大掛かりになったり、高価な装置等を用いる必要があることから、製造コストが高くなるといった問題があった。
【００１４】
また、インクジェット印刷法を用いた場合は、インクジェットヘッドから吐出されたインクが、装置内に吹き込まれる不活性ガスの影響により基材上の所望の位置に吐出されず、有機半導体層を所望のパターン形状に精度良く形成することが困難となるといった問題や、また、上記不活性ガスの影響を抑制するために、有機半導体層の形成条件を精度高く制御する必要が生じるため、有機半導体層の形成工程が煩雑になるといった問題があった。
【００１５】
したがって、高価な装置等を必要とせず、簡便な方法で、１つの有機半導体素子内における複数の有機半導体層を均質に形成することが可能な有機半導体素子の製造方法等が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−５８４９７号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、有機半導体素子を製造するに際して、１つの有機半導体素子が有する複数の有機半導体層を均質なものとすることが可能な有機半導体素子用製造装置および有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成され、かつ有機半導体材料を含む複数の有機半導体層とを有する有機半導体素子を製造する際に用いられる有機半導体素子用製造装置であって、上記基材を配置するステージ、および上記ステージ上に配置された上記基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成する塗工手段を有し、上記ステージおよび上記塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、上記基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成する有機半導体層形成機構と、上記基材上に形成された上記有機半導体層を遮光する遮光機構とを有することを特徴とする有機半導体素子用製造装置を提供する。
【００１９】
本発明によれば、上述の遮光機構を有することから、有機半導体層に外光が照射されることによる劣化を抑制することが可能となる。よって、本発明の有機半導体素子用製造装置を用いた場合は、複数の有機半導体層を経時的にパターン状に形成した場合であっても、複数の有機半導体層が受光する光量を同等なものとすることが可能となることから、複数の有機半導体層を均質に形成することが可能となる。よって、本発明の有機半導体素子用製造装置を用いることにより、複数の有機半導体層の電気的特性が同等である高性能な有機半導体素子を製造することが可能となる。
【００２０】
本発明においては、上記遮光機構が、上記有機半導体層形成機構全体を覆うものであることが好ましい。これにより、有機半導体素子の製造時において有機半導体層へ光が照射されることを好適に防止することが可能となるため、１つの有機半導体素子における複数の有機半導体層をより均質に形成することが可能となる。
【００２１】
本発明においては、上記遮光機構が、上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うものであってもよい。有機半導体層形成機構全体を覆う場合に比べ、有機半導体素子用製造装置における有機半導体層形成機構の視認性が向上し、有機半導体素子を製造する際の作業効率を向上させることができる。また、有機半導体素子用製造装置を利便性に優れたものとすることができる。
【００２２】
本発明は、基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液をパターン状に塗工して複数の有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程を有する有機半導体素子の製造方法であって、上記有機半導体層形成工程では、上記基材上における上記有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより上記複数の有機半導体層をパターン状に形成し、かつ上記有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の上記有機半導体層の間で同等となるように上記複数の有機半導体層を形成することを特徴とする有機半導体素子の製造方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、有機半導体層形成工程において、有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の上記有機半導体層の間で同等となるように上記複数の有機半導体層を形成することから、本発明の製造方法により製造された有機半導体素子における複数の有機半導体層を均質に形成することが可能となる。
【００２４】
よって、複数の有機半導体層の電気的特性が同等である高性能な有機半導体素子を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明においては、有機半導体素子の製造時において形成される複数の有機半導体層が受光する光量を同等なものとすることが可能となるため、１つの有機半導体素子が有する複数の有機半導体層を均質なものとすることが可能なるといった作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の有機半導体素子用製造装置により製造される有機半導体素子の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の有機半導体素子用製造装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の有機半導体素子用製造装置の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の有機半導体素子用製造装置により製造される有機半導体素子の他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の有機半導体素子用製造装置の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の有機半導体素子用製造装置の他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の有機半導体素子用製造装置および有機半導体素子の製造方法について説明する。
【００２８】
Ａ．有機半導体素子用製造装置
まず、本発明の有機半導体素子用製造装置（以下、単に製造装置と称して説明する場合がある。）について説明する。
【００２９】
本発明の製造装置は、基材と、上記基材上にパターン状に形成され、かつ有機半導体材料を含む複数の有機半導体層とを有する有機半導体素子を製造する際に用いられるものであって、上記基材を配置するためのステージ、および上記ステージ上に配置された上記基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成する塗工手段を有し、上記ステージおよび上記塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、上記基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成する有機半導体層形成機構と、上記基材上に形成された上記有機半導体層を遮光する遮光機構とを有することを特徴とするものである。
【００３０】
本発明によれば、上述の遮光機構を有することから、有機半導体層に外光が照射されることによる劣化を抑制することが可能となる。よって、本発明の製造装置を用いた場合は、複数の有機半導体層を経時的にパターン状に形成した場合であっても、複数の有機半導体層が受光する光量を同等なものとすることが可能となることから、複数の有機半導体層を均質に形成することが可能となる。よって、本発明の有機半導体素子用製造装置を用いることにより、複数の有機半導体層の電気的特性が同等である高性能な有機半導体素子を製造することが可能となる。
【００３１】
ここで、本発明の製造装置は、製造される１つの有機半導体素子において、複数の有機半導体層が受光する光量を同等とすることにより、複数の有機半導体層を均質に形成することを特徴とするものである。このような製造装置としては、遮光機構の形態により２つの態様に大別される。
【００３２】
具体的には、上記遮光機構が、上記有機半導体層形成機構全体を覆うものである態様（以下、第１態様とする。）と、上記遮光機構が、上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うものである態様（以下、第２態様とする。）とに大別される。
【００３３】
以下、各態様について説明する。
【００３４】
Ｉ．第１態様
本発明の製造装置の第１態様について説明する。
【００３５】
本態様の製造装置は、上記有機半導体層形成機構および遮光機構を有するものであり、上記遮光機構が上記有機半導体層形成機構全体を覆うものであることを特徴とするものである。
【００３６】
ここで、本態様の製造装置について、図を用いて説明する。
図１（ａ）は本発明の製造装置を用いて製造される有機半導体素子の概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図２（ａ）は本態様の製造装置の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の製造装置に用いられる有機半導体層形成機構を示す概略図である。
【００３７】
本態様の製造装置は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、基材１αと、基材１α上にパターン状に形成され、かつ有機半導体材料を含む複数の有機半導体層１βとを有する有機半導体素子１を製造する際に用いられるものである。また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本態様の製造装置１００は、基材１αを配置するステージ１１、およびステージ１１上に配置された基材１α上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液１β’を塗工して有機半導体層１βを形成する塗工手段１２を有し、ステージ１１および塗工手段１２の位置を相対的に変化させることにより、基材１α上に複数の有機半導体層１βをパターン状に形成する有機半導体層形成機構１０と、基材α上に形成された有機半導体層１βを遮光する遮光機構２０とを有するものである。また、本態様においては、遮光機構２０が有機半導体層形成機構１０全体を覆うものである。図２（ａ）においては、遮光機構２０が、有機半導体層形成機構１０の全体を覆う本体部２１と、本体部２１の一部に形成された窓部２２と、必要に応じて窓部２２を遮光することが可能な窓部用遮光手段２３とを有する例について示している。
【００３８】
また、図２（ｂ）に示すように、本態様の有機半導体層形成機構１０は、上述したステージ１１および塗工手段１２の他にも、例えば塗工手段１２に有機半導体層用塗工液１β’を供給する供給手段１３、塗工手段１２の有機半導体層用塗工液１β’の塗工量や、塗工手段１２の位置等またはステージ１１の位置等を制御する制御手段１４を有していてもよい。
【００３９】
なお、図２（ｂ）においては、有機半導体層形成機構１０がインクジェット印刷装置である例を示しており、塗工手段１２としてインクジェットノズル、供給手段１３としてインクジェットノズル用供給手段を有する例について示している。
【００４０】
図３は、本態様の製造装置の他の例を示す概略断面図である。図３においては、有機半導体層形成機構１０がフレキソ印刷装置である例について示しており、塗工手段１２として印刷版、供給手段１３として印刷版に転写され、有機半導体層用塗工液１β’から形成される転写層を形成する転写層形成手段１３を有する例について示している。
【００４１】
なお、図３において説明していない符号については、図２（ａ）、（ｂ）と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００４２】
本態様においては、上記遮光機構が上記有機半導体層形成機構全体を覆うものであることにより、有機半導体素子の製造時において有機半導体層へ光が照射されることを好適に防止することが可能となるため、１つの有機半導体素子における複数の有機半導体層をより均質に形成することが可能となる。
【００４３】
以下、本態様の製造装置の各構成について説明する。
【００４４】
１．遮光機構
本態様の遮光機構は、基材上に形成された有機半導体層を遮光するものであり、かつ有機半導体層形成機構全体を覆うものである。
【００４５】
本態様の遮光機構としては、所望の遮光性を有し、かつ有機半導体層形成機構全体を覆うことが可能なものであれば特に限定されない。
【００４６】
本態様においては、なかでも、遮光機構が、図２（ａ）、図３に示すように、有機半導体層形成機構１０の全体を覆う本体部２１と、本体部２１の一部に形成された窓部２２と、必要に応じて窓部を遮光することが可能な窓部用遮光手段２３を有するものであることが好ましい。
【００４７】
ここで、本態様における遮光機構としては、例えば本体部のみを有する構成であってもよいが、この場合は有機半導体層を形成する工程の前後において遮光機構内部の様子を観察することが困難となることから、有機半導体素子の製造時における作業効率が低下してしまうことが考えられる。
【００４８】
一方、遮光機構が上述した本体部、窓部、および窓部用遮光手段を有する場合は、窓部から遮光機構内部の様子を観察することができ、有機半導体層を形成する工程において、必要なときに、窓部用遮光手段を用いて窓部を遮光することにより有機半導体層形成機構全体を遮光することが可能となる。よって、上述した構成とすることにより、有機半導体素子の製造時における作業効率を高いものとすることができる。また、これにより本態様の製造装置を利便性に優れたものとすることができる。
【００４９】
上記遮光機構に用いられる本体部としては、所望の遮光性を有し、かつ有機半導体層形成機構を覆うことができるものであれば特に限定されない。
【００５０】
このような本体部の形状については、有機半導体層形成機構の種類等に応じて適宜選択される。
【００５１】
本体部の遮光性としては、有機半導体層の電気的特性を損なわないように、有機半導体層に照射される光を遮断することが可能であれば特に限定されない。具体的には、有機半導体層に照射される全ての波長領域の光を遮光可能な程度であってもよく、上記全ての波長領域の光のうち、有機半導体層に含まれる有機半導体材料が吸収する波長の光を遮光可能な程度であってもよい。
【００５２】
上記本体部の遮光性が、上記全ての波長領域の光を遮光可能な程度である場合は、有機半導体層に用いられる有機半導体材料の種類によらず、上記本体部を使用することが可能となる。
【００５３】
一方、上記本体部の遮光性が上記有機半導体材料が吸収する波長の光を遮光可能な程度である場合は、遮光機構内部の視認性が向上することから、有機半導体素子を製造する際の作業性および製造装置の利便性を高いものとすることができる。
【００５４】
また、本体部の遮光性については、本態様の製造装置を用いて製造される有機半導体素子に用いられる有機半導体材料等によって、本体部の材質等を調整することにより調整される。
【００５５】
上記遮光機構に用いられる窓部としては、上記本体部の一部に形成され、かつ遮光機構の内部を観察することが可能なものであれば特に限定されないが、なかでも、有機半導体層形成機構の塗工手段、およびステージ上に配置された基材を観察可能なものであることが好ましい。ステージ上に基材を配置する際に、塗工手段との位置関係を好適に調整することが可能となるからである。
【００５６】
上記窓部の本体部における形成位置および大きさ等については、有機半導体層形成機構の種類等に応じて適宜選択することができる。
【００５７】
上記遮光機構に用いられる窓部用遮光手段としては、所望の遮光性を有し、窓部全体を覆うことで遮光機構内部に照射される光を遮断することが可能であり、かつ必要に応じて窓部を開閉することができるものであれば特に限定されない。
【００５８】
上記窓部用遮光手段としては、例えば、シャッター、カバー、扉、カーテン、遮光材料または有機半導体材料が吸収する波長領域をカットする材料を含むガラス製もしくはプラスチック製のフィルター等を挙げることができ、なかでもシャッターであることが好ましい。有機半導体素子の製造工程中に容易に窓部の開閉を行うことが可能となるからである。
【００５９】
窓部用遮光手段の形状、大きさ等については、有機半導体層機構の種類に応じて適宜調整される。
【００６０】
また、窓部用遮光手段の遮光性については、上述した本体部の遮光性と同様とすることができるのでここでの説明は省略する。
【００６１】
２．有機半導体層形成機構
本態様における有機半導体層形成機構は、上記基材を配置するステージ、および上記ステージ上に配置された上記基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成する塗工手段を有するものであり、上記ステージおよび上記塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、上記基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成するものである。
【００６２】
なお、「ステージおよび塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、基材上に複数の有機半導体層をパターン状に形成する」とは、ステージおよび塗工手段の位置を相対的に変化させることにより、ステージ上に配置された基材上における有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより上記複数の有機半導体層をパターン状に形成することを指す。
【００６３】
ここで、「基材上における有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより上記複数の有機半導体層をパターン状に形成する」ことについて、例を挙げて説明する。
【００６４】
図４は、本態様の製造装置を用いて製造される有機半導体素子の他の例を示す概略平面図であり、基材上に有機半導体層を形成する際の有機半導体層用塗工液の塗工位置を説明するための図である。
【００６５】
図４に示すような複数の有機半導体層１βは、例えば、以下のように、有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることによりパターン状に形成されるものである。
【００６６】
まずｘ方向に矢印の順に有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させて１つのライン状に有機半導体層１βを形成する。次に、ｙ方向に１つのライン分（１つの矢印分）だけ塗工位置を変化させた後、再びｘ方向に矢印の順に有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させて１つのライン状に有機半導体層１βを形成する。
【００６７】
上述した手順を繰り返して、有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより、図４に示すような複数の有機半導体層１βをパターン状に形成することができる。
【００６８】
よって、本態様における有機半導体層形成機構は、上述したように有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることが可能となるように、ステージおよび塗工手段の位置を相対的に変化させるものである。
【００６９】
また、本態様における有機半導体層形成機構は、ステージまたは塗工手段の少なくとも一方が移動手段を有するものである。
【００７０】
以下、本態様における有機半導体層形成機構の各構成について説明する。
【００７１】
（１）塗工手段
本態様における塗工手段としては、ステージ上に配置された基材上の所望の位置に有機半導体層用塗工液を塗工して有機半導体層を形成することができれば特に限定されるものではない。例えば、インクジェット印刷装置、スプレーコーター印刷装置、ディスペンサー印刷装置、ノズルジェット印刷装置に用いられる各種のノズルや、フレキソ印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、オフセット印刷装置、グラビアオフセット印刷装置、マイクロコンタクト印刷装置、反転印刷装置等に用いられる印刷版等を挙げることができる。
【００７２】
また、本態様の塗工手段は、有機半導体層形成機構の所定の位置に固定されたものであってもよく、移動手段（以下、塗工用移動手段とする。）を有するものであってもよいが、塗工用移動手段を有するものであることが好ましい。上記塗工手段が塗工用移動手段を有することにより、基材上における有機半導体層の形成位置を精度高く調整することが可能となるからである。
【００７３】
上記塗工用移動手段は、一般的な種々の印刷装置に用いられるものと同様とすることができる。例えば、インクジェット印刷装置、スプレーコーター印刷装置、ディスペンサー印刷装置、ノズルジェット印刷装置において各種のノズルの位置を変化させる移動機構や、フレキソ印刷装置等において印刷版が配置されるロール部材、グラビア印刷装置においてのロール部材やスクリーン印刷装置においてのスキージ移動機構等を挙げることができる。
【００７４】
（２）ステージ
本態様におけるステージは基材を配置するために用いられるものである。
【００７５】
このようなステージとしては、一般的な印刷装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
本態様におけるステージは、有機半導体層形成機構に固定されるものであってもよく、移動手段（以下、ステージ用移動手段とする。）を有するものであってもよいが、移動手段を有するものであることが好ましい。上記ステージがステージ用移動手段を有するものであることにより、基材上に効率良く有機半導体層を形成することが可能となるからである。
【００７７】
上記ステージ用移動手段については、一般的な種々の印刷装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００７８】
（３）その他の構成
本態様における有機半導体層形成機構は、上述した塗工手段およびステージを有するものであれば特に限定されず、必要な構成を適宜選択して追加することができる。
【００７９】
以下、このような構成について説明する。
【００８０】
（ｉ）フィドゥーシャルカメラ
上記有機半導体層形成機構はフィドゥーシャルカメラを有していることが好ましい。
【００８１】
ここで、フィドゥーシャルカメラは、基材上に塗工手段を用いて有機半導体層を形成する際に基材上を撮影するものであり、有機半導体層の形成位置を確認するために用いられるものである。本態様の製造装置は、遮光機構内で有機半導体層を形成するものであることから、フィドゥーシャルカメラを有することにより、有機半導体層の形成途中であっても、有機半導体層用塗工液の塗工位置、すなわち、ステージおよび塗工手段の位置を調整して有機半導体層の形成位置等の修正を行うことが可能となる。
【００８２】
上記フィドゥーシャルカメラは、通常、光源を有するものである。このような光源としては、基材上に形成された有機半導体層の電気的特性を低下させないものであり、かつ基材上を撮影することが可能となるものであれば特に限定されないが、有機半導体層用塗工液に含まれる有機半導体材料の吸収波長領域以外の光を用いたものであることが好ましい。
【００８３】
具体的な光源については、有機半導体材料により適宜選択される。
【００８４】
（ｉｉ）供給手段
本態様の有機半導体層形成機構は、通常、塗工手段に有機半導体層用塗工液を供給する供給手段を有するものである。
【００８５】
上記供給手段としては、塗工手段に所望の量の有機半導体層用塗工液を供給することが可能であれば特に限定されず、通常、塗工手段の種類に応じて適宜選択される。
【００８６】
例えば、上記塗工手段がインクジェット印刷装置、スプレーコーター印刷装置、ディスペンサー印刷装置、ノズルジェット印刷装置に用いられる各種のノズルである場合は、上記供給手段としては各種のノズル用供給手段を挙げることができる。また、例えば上記塗工手段が印刷版である場合は、印刷版に転写され、有機半導体層用塗工液から形成される転写層を形成する転写層形成手段を挙げることができる。具体的には、フレキソ印刷装置であれば樹脂製凸版からなるフレキソ版、グラビア印刷装置であれば金属製凹版からなるグラビア版、スクリーン印刷装置であればスクリーン版等が挙げられる。
【００８７】
（ｉｉｉ）制御手段
本態様の有機半導体層形成機構は、通常、塗工手段における有機半導体層用塗工液の塗工量や、塗工用移動手段、またはステージ用移動手段等を制御する制御手段を有するものである。
【００８８】
上記制御手段については、一般的な印刷装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００８９】
（４）有機半導体層形成機構
本態様における有機半導体層形成機構は、上述したように、ステージまたは塗工手段の少なくとも一方が移動手段を有するものであればよいが、ステージおよび塗工手段の両方が移動手段を有するものであることが好ましい。ステージおよび塗工手段の両方が移動手段を有することにより、有機半導体層を製造効率高く製造することが可能となり、また、基材上における有機半導体層形成用塗工液の塗工位置についても精度高く制御することが可能となるからである。
【００９０】
本態様における有機半導体層形成機構としては、上述した構成を有するものであれば特に限定されない。例えば、インクジェット印刷装置、スプレーコーター印刷装置、ディスペンサー印刷装置、ノズルジェット印刷装置、フレキソ印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、オフセット印刷装置、グラビアオフセット印刷装置、マイクロコンタクト印刷装置、反転印刷装置等を挙げることができる。
【００９１】
本態様における有機半導体層形成機構としては、インクジェット装置であることが好ましい。インクジェット装置は、基材上に直接描画することにより、有機半導体層を形成することが可能であり、有機半導体層用塗工液の使用効率に優れているからである。また、インクジェットノズルから有機半導体層用塗工液を吐出することにより初めて、有機半導体層用塗工液中の有機半導体材料が外気に曝されるものであることから、有機半導体層の劣化をより少ないものとすることができるからである。
【００９２】
また、本態様における有機半導体層形成機構としては、塗工手段として、印刷版を用いる印刷装置であることも好ましい。印刷版を用いた印刷装置においては、通常、有機半導体層用塗工液は、予め所定の厚みを有する転写層として形成された後、印刷版に供給される。また、上記転写層は、通常、外気や外光等が存在する条件下で形成されるものであることから、印刷版に転写されて基材上に塗工される前に、有機半導体材料の劣化が進む可能性が考えられる。
【００９３】
本態様の製造装置は、有機半導体層形成機構全体を覆う遮光機構を有するものであることから、転写層の形成工程についても遮光機構内で行うことが可能となるため、有機半導体材料の劣化を好適に抑制することが可能となるからである。
【００９４】
（５）その他
上記有機半導体層形成機構により形成される有機半導体層のパターン形状としては、ステージおよび塗工手段の位置を相対的に変化させることにより形成することが可能なものであれば特に限定されず、製造される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択させる。本態様においては、なかでも、複数のライン状に複数の有機半導体層を形成可能なパターン形状であることが好ましい。上記パターン形状とすることにより、上記有機半導体層形成機構を用いて容易に複数の有機半導体層を形成することができるからである。
【００９５】
また、上記有機半導体層形成機構を用いて有機半導体層を形成する際に用いられる基材や、有機半導体層用塗工液に用いられる有機半導体材料、その他の成分については一般的な有機半導体素子を製造する際に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００９６】
また、上記有機半導体層形成機構を用いて形成される有機半導体層は、一般的なものとすることができる。例えば、有機半導体トランジスタの有機半導体層等を挙げることができる。
【００９７】
３．その他の構成
本態様の製造装置は上述した遮光機構および有機半導体層形成機構を有するものであれば特に限定されず、必要な構成を適宜選択して追加することができる。
【００９８】
例えば、基材の加熱機構、アライメント機構、ライン生産用の運搬機構などが必要に応じて追加されていてもよい。
【００９９】
ＩＩ．第２態様
本発明の製造装置の第２態様について説明する。
【０１００】
本態様の製造装置は、上記有機半導体層形成機構および遮光機構を有するものであり、上記遮光機構が、上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うものであることを特徴とするものである。
【０１０１】
なお、本態様において「有機半導体層が形成された後に有機半導体層を遮光する」とは、本態様の製造装置を用いて製造された１つの有機半導体素子において、複数の有機半導体層が受光する光量を同等とすることが可能となるように有機半導体層を遮光することを指し、具体的には、基材上に有機半導体層用塗工液が塗布されて有機半導体層が形成された直後に有機半導体層を遮光する場合だけではなく、基材上に有機半導体層が形成されてから、上記有機半導体層の電気的特性を損なわない程度に所定の時間が経過した後に上記有機半導体層を遮光する場合を含む概念である。
【０１０２】
ここで、本態様の製造装置について図を用いて説明する。
図５は、本態様の製造装置の一例を示す概略図である。図５に示すように、本態様の製造装置１００は、有機半導体層形成機構１０および遮光機構２０を有するものであり、遮光機構２０が、基材１α上に有機半導体層１βが形成された後に上記有機半導体層１βを遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構１０の一部を覆うものである。なお、図５においては、遮光機構２０が、有機半導体層１βが形成された基材１α上を、有機半導体層１βがライン状に形成されるごとに覆うことが可能となるものである例について示している。
【０１０３】
図６は、本態様の製造装置の他の例を示す概略図である。
図６においては、遮光機構２０が、有機半導体層用塗工液１β’が塗工されて有機半導体層１が形成される有機半導体層形成領域に開口部を有し、かつ上述した有機半導体層形成領域以外の基材１α上全面を覆うことが可能となるものである例について示している。
【０１０４】
本態様においては、上記遮光機構が、上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うものであることにより、有機半導体層形成機構全体を覆う場合に比べ、有機半導体素子用製造装置における有機半導体層形成機構の視認性が向上し、有機半導体素子を製造する際の作業効率を向上させることができる。また、有機半導体素子用製造装置を利便性に優れたものとすることができる。
【０１０５】
以下、本態様の製造装置に用いられる各構成について説明する。
【０１０６】
１．遮光機構
本態様における遮光機構は、基材上に形成された有機半導体層を遮光するものであり、かつ上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うものである。
【０１０７】
上記遮光機構としては、所望の遮光性を有し、かつ上記有機半導体層が形成された後に上記有機半導体層を遮光することが可能となるように、上記有機半導体層形成機構の一部を覆うことができるものであれば特に限定されない。本態様においては、少なくとも有機半導体層が形成された基材上を覆うことが可能な構成を有するものであることが好ましい。
【０１０８】
このような構成としては、例えば、有機半導体層が形成された基材を有機半導体層が形成されるごとに覆うことが可能となる構成（以下、Ａの構成とする。）や、有機半導体層用塗工液が塗工されて有機半導体層が形成される有機半導体層形成領域に開口部を有し、かつ上述した有機半導体層形成領域以外の基材上全面を覆うことが可能となる構成（以下、Ｂの構成とする。）を挙げることができる。
【０１０９】
遮光機構がＡの構成を有する場合、遮光機構と上記基材との位置関係の変化の頻度としては、形成される複数の有機半導体層が受光する光量を同等とすることが可能であれば特に限定されない。例えば、１つの有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化してもよく、所定のパターンに有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化してもよい。
【０１１０】
本態様においては、なかでも、所定のパターンに有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化することが好ましく、１つ以上のライン状に有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化することがより好ましい。
【０１１１】
ここで、有機半導体層の劣化防止の観点からは、１つの有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化することが最も好ましいが、この場合は、有機半導体層を形成する時間が多く必要となり、有機半導体素子の製造効率が大幅に低下する恐れがある。
【０１１２】
なお、１つ以上のライン状に有機半導体層が形成されるごとに上述した位置関係が変化する場合は、有機半導体層を効率よく形成することが可能となるため好適である。
【０１１３】
なお、図５に示すように、１つのラインを構成する複数の有機半導体層１βを形成するに際して、１つずつ有機半導体層１βを形成する場合は、１つの有機半導体層１βの電気的特性を他の有機半導体層１βの電気的特性と同等とすることが可能となる程度に、塗工時間等を調整して有機半導体層１βが形成される。
【０１１４】
上記Ａの構成を有する遮光機構としては、具体的には、有機半導体層が形成されるごとに基材上を覆うことが可能なシャッターを有する遮光手段を備えたものを挙げることができる。
【０１１５】
一方、遮光機構がＢの構成を有する場合は、上述した開口部としては、形成される複数の有機半導体層が受光する光量を同等とすることが可能であれば特に限定されない。
【０１１６】
本態様においては、なかでも、所定のパターンに有機半導体層が形成される有機半導体層領域に開口部を有するものであることが好ましく、１つ以上のライン状に有機半導体層が形成される有機半導体層領域に開口部を有するものであることが好ましい。
【０１１７】
なお、この理由については、上述したＡの構成において説明した理由と同様とすることができる。
【０１１８】
また、上述した開口部および基材の位置関係は、変化するものである。
【０１１９】
上記Ｂの態様を有する遮光機構としては、具体的には、基材を覆うことが可能な遮光性の箱状の構成と、上記箱状の構成の所望の部位を必要に応じて開閉できるシャッターを有する複数の遮光手段を備えたものを挙げることができる。
【０１２０】
上記遮光機構を備えた製造装置においては、まず、１つの遮光手段を開くことにより開口部を設け、開口部に有機半導体層形成機構の塗工手段を用いて有機半導体層等塗工液を基材上に塗工する。塗工後は遮光手段を閉じることにより、基材上に形成された有機半導体層を遮光することが可能となる。続いて、他の遮光手段を開いて開口部を設け、かつ上記開口部上に塗工手段を移動させて、上述した同様の手順が行われる。
【０１２１】
上述した説明においては、主にＡの態様およびＢの態様を有する遮光機構について説明したが、本態様の遮光機構は、上述した態様に限定されるものではない。
【０１２２】
２．有機半導体層形成機構
本態様の有機半導体層形成機構としては、上述した第１態様の項において説明したものと同様のものを用いることが可能であるが、なかでもインクジェット印刷装置であることが好ましい。
【０１２３】
３．その他
本態様の製造装置について、上述した事項以外については、第１態様の製造装置と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
ＩＩＩ．その他の態様
本発明の製造装置は、上述した第１態様および第２態様の形態に限定されるものではない。
【０１２５】
例えば、有機半導体層形成機構のステージおよび塗工手段を覆う遮光機構を有し、かつ制御部等の構成については、遮光機構の外側に配置される形態等を挙げることができる。
【０１２６】
ＩＶ．用途
本発明の製造装置は、基材および複数の有機半導体層を有する有機半導体素子を製造する際に用いられるものであり、例えば複数の有機半導体トランジスタを有するアレイ基板等を製造する際に用いられる。
【０１２７】
Ｂ．有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。
【０１２８】
本発明の有機半導体素子の製造方法は、基材上に有機半導体材料を含む有機半導体層用塗工液をパターン状に塗工して複数の有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程を有する製造方法であって、上記有機半導体層形成工程では、上記基材上における上記有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより上記複数の有機半導体層をパターン状に形成し、かつ上記有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の上記有機半導体層の間で同等となるように上記複数の有機半導体層を形成することを特徴とする製造方法である。
【０１２９】
本発明によれば、有機半導体層形成工程において、有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の上記有機半導体層の間で同等となるように上記複数の有機半導体層を形成することから、本発明の製造方法により製造された有機半導体素子における複数の有機半導体層を均質に形成することが可能となる。
【０１３０】
よって、複数の有機半導体層の電気的特性が同等である高性能な有機半導体素子を製造することが可能となる。
【０１３１】
Ｉ．有機半導体層形成工程
本発明における有機半導体層形成工程について説明する。
【０１３２】
本工程に用いられる基材、有機半導体層用塗工液については、上述した「Ａ．有機半導体素子用製造装置」の項で説明したため、ここでの説明は省略する。
【０１３３】
また、本工程に用いられる有機半導体層の形成方法としては、上記基材上における有機半導体層用塗工液の塗工位置を変化させることにより上記複数の有機半導体層をパターン状に形成し、かつ有機半導体層形成工程中に受光する光量が各々の上記有機半導体層の間で同等となるように上記複数の有機半導体層を形成することが可能となる方法であれば特に限定されない。上記形成方法としては、例えば上述した「Ａ．有機半導体素子用製造装置」の項で説明した製造装置を用いて、有機半導体層を形成する方法を挙げることができる。
【０１３４】
本工程において形成される有機半導体層については、上述した「Ａ．有機半導体素子用製造装置」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１３５】
ＩＩ．その他
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上述した有機半導体層形成工程を有するものであれば特に限定されず、他にも必要な工程を適宜選択して追加することができる。
【０１３６】
また、このような工程については、有機半導体素子の種類に応じて適宜選択される。
【０１３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１３８】
以下、本発明について、実施例を挙げて説明する。
【０１３９】
（実施例）
＜薄膜トランジスタの作製＞
以下に示す手順によりトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを作製した。
【０１４０】
ガラス基材上に撥水性のアクリル系樹脂をスピンコートし、熱硬化させることでガラス基材全面を覆う撥水性平坦化層を形成した。次いで平坦化層全面上へＡｕ（４０ｎｍ）を真空蒸着法で成膜した。このＡｕ膜上にポジ型のフォトレジストをスピンコートで成膜し、フォトマスクを介しての露光と水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（濃度2.38％）での現像でフォトレジストをソース電極・ドレイン電極形状にパターニングした。この基板をエッチャント（関東化学製ＡＵＲＵＭ-３０４）へ投入することで、エッチングにより上記レジストと同じくソース・ドレイン電極状にパターニングした。続いてＡｕ膜上に残ったレジストを剥離し、Ａｕ膜からなるソース・ドレイン電極を形成した。
【０１４１】
有機半導体素子用製造装置として、インクジェット印刷装置（有機半導体層形成機構）と、上記インクジェット印刷装置を覆う本体部、上記本体部の一部に形成された窓部、および全ての上記窓部に設けられたシャッターを有する遮光機構を有する製造装置を用いた。
【０１４２】
このソース電極・ドレイン電極を含む基板を、インクジェット印刷装置内のステージに固定し、カートリッジにはポリチオフェンをトリクロロベンゼンに０．５ｗｔ％の濃度で溶解させた有機半導体層用塗工液をセットした。塗布のための位置合わせなどの初期設定を終えた後に、全ての窓部のシャッターを閉め、インクジェット装置内を遮光した。次いで基板上のソース・ドレイン電極上へ有機半導体層用塗工液を塗工した。塗工したパターンは１００本のラインからなり、１ラインにつき５０箇所のチャネル部があることから計５０００箇所のチャネル部を持つトランジスタアレイパターンであった。塗工の開始から終了までに２０分を要した。塗工完了後、上述の基板をインクジェット装置から取り出し、１５０℃のホットプレート上へ１分置くことで塗工した膜を乾燥させた。
【０１４３】
次いで直ちに基板上へアクリル系樹脂をスピンコートし、ＵＶ露光と加熱硬化によりゲート絶縁層（厚さ；１μｍ）を形成した。さらにゲート電極上へメタルマスクを介してＡｌを蒸着してゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを完成させた。
【０１４４】
＜評価＞
作製したトランジスタ素子をソース・ドレイン電圧−５０Ｖ、ゲート電圧を２０Ｖ〜−５０Ｖで変化させて電流−電圧特性を測定した。トランジスタの移動度は最初の塗工部が０．２１ｃｍ２／Ｖｓ、最後の塗工部が０．２０ｃｍ２／Ｖｓであり、基板面全体では０．２０±０．０２ｃｍ２／Ｖｓと均一な特性を得た。
【０１４５】
（比較例）
＜薄膜トランジスタの作製＞
基板上へのソース・ドレイン電極の形成までは実施例１と同様に行った。ソース・ドレイン電極を含む基板を、上述の製造装置のインクジェット印刷装置のステージに固定し、カートリッジにはポリチオフェンをトリクロロベンゼンに０．５ｗｔ％の濃度で溶解させた有機半導体層用塗工液をセットした。塗布のための位置合わせなどの初期設定を終えた後に、全ての窓部のシャッターを開けたままで基板上のソース・ドレイン電極上へ有機半導体層用塗工液を塗工した。塗工したパターンは実施例と同じものであり、塗工の開始から終了までに２０分を要した。塗工完了後、実施例と同様にゲート絶縁層とゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを完成させた。
【０１４６】
作製したトランジスタ素子をソース・ドレイン電圧−５０Ｖ、ゲート電圧を２０Ｖ〜−５０Ｖで変化させて電流−電圧特性を測定した。トランジスタの移動度は最初の塗工部が０．０２５ｃｍ２／Ｖｓ、最後の塗工部が０．２０ｃｍ２／Ｖｓであり、塗工中の光酸化によって移動度に約１０倍の差が示された。基板面全体では０．１１±０．０９ｃｍ２／Ｖｓと不均一な特性であった。
【符号の説明】
【０１４７】
１  …  有機半導体素子
１α  …  基材
１β  …  有機半導体層
１０  …  有機半導体層形成機構
１１  …  ステージ
１２  …  塗工手段
２０  …  遮光機構
１００  …  有機半導体素子用製造装置
【図１】
2012227381.tif 000003
【図２】
2012227381.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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