JP4387775B2 - 有機薄膜の形成方法及びその形成装置 - Google Patents
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ジオクチルフルオレンジチオフェン共重合体をキシレンに溶解して原液濃度:0.05重量%の有機薄膜組成物とした。そして、この有機薄膜組成物を超音波振動により、共振周波数:3MHzでミスト化し、搬送ガス:ヘリウム、ガス流量:500sccmにて搬送した。次に、このように形成されたミストを円筒形の導通路の外周に電熱ヒーターが配置されたミスト加熱ヒーター温度:60℃の加熱手段に搬送してミストに加熱処理を施し、続いて、このように加熱処理を施したミストを、基板ホルダーをx軸に往復運動させてミスト照射ノズルと基板の相対的な位置関係を移動量:100mmになるように設定した無アルカリガラスで構成された50mm×50mm×0.5mm(厚さ)の基板上に、基板温度:60℃で20分間堆積させて10mm×10mmの堆積膜を形成した後、この堆積膜を乾燥して、50nm厚の有機半導体薄膜を得た。
3,4−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(バイエル社製、Baytron P)を純水で希釈して原液濃度:0.1重量%の有機薄膜組成物とした。そして、この有機薄膜組成物を超音波振動により、共振周波数:3MHzでミスト化し、搬送ガス:ヘリウム、ガス流量:500sccmにて搬送した。次に、このように形成されたミストを円筒形の導通路の外周に電熱ヒーターが配置されたミスト加熱ヒーター温度:50℃の加熱手段に搬送してミストに加熱処理を施し、続いて、このように加熱処理を施したミストを無アルカリガラスで構成された50mm×50mm×0.5mm(厚さ)の基板上に、これと1mmの間隔を開けて設けた開口部面積0.5mm×12mmのシャドウマスクパターンを有するシャドウマスを介して、基板温度:60℃で20分間堆積させて10mm×10mmの堆積膜を形成した後、この堆積膜を乾燥して、70nm厚の有機導電性薄膜を得た。
ポリビニルブチラールをイソプロピルアルコールに溶解した原液濃度を純水で希釈して原液濃度:0.05重量%の有機薄膜組成物とした。そして、この有機薄膜組成物を超音波振動子により、共振周波数:3MHzでミスト化し、搬送ガス:ヘリウム、ガス流量:500sccmにて搬送した。次に、このように形成されたミストを円筒形の導通路の外周に電熱ヒーターが配置されたミスト加熱ヒーター温度:50℃の加熱手段に搬送してミストに加熱処理を施し、続いて、このように加熱処理を施したミストを無アルカリガラスで構成された50mm×50mm×0.5mm(厚さ)の基板上に、基板温度:60℃で20分間堆積させ、この堆積膜を乾燥して、55nm厚の有機電気絶縁性薄膜を得た。この際、下部電極材料は、クロム密着膜上に配置した金薄膜とした。
感光性ポリイミド膜をスピンコーティング法により塗膜し、フォトリソグラフィーにて10μmL&S(ライン アンド スペース)のポリイミド膜のパターンを形成した。ポリイミド膜上は疎水性であり、また、ポリイミドの無い部分はガラス表面であるので親水性である。このようにして得られた表面エネルギーの異なる下地基板に対し、3,4−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(バイエル社製、Baytron P )を純水で希釈して原液濃度:0.1重量%の有機薄膜組成物とした。そして、この有機薄膜組成物を超音波振動子により、共振周波数:3MHzでミスト化し、搬送ガス:ヘリウム、ガス流量:500sccmにて搬送した。次に、このように形成されたミストを円筒形の導通路の外周に電熱ヒーターが配置されたミスト加熱ヒーター温度:50℃の加熱手段に搬送してミストに加熱処理を施し、基板温度:60℃で20分間堆積させて堆積膜を形成した後、ポリイミドパターンにより分割された領域の導通試験を行ったところ、導通は無かった。このように導通の無いのは、ポリイミド膜上に導電性高分子膜が堆積されなかった結果によるものと考えられる。したがって、下地表面エネルギー差によるパターン化ができたものと考えられる。
無アルカリガラスで構成される基板の表面に感光性ポリイミドをスピンコーティング法によって成膜した後、その表面を波長405nmの紫外線を照射し、現像して、ポリイミド薄膜を形成することにより、有機TFTのチャネル部に相当する領域を形成した。そして、このように形成されたチャネル部に相当する領域に3,4−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(バイエル社製、Baytron P )よりなる原液濃度:0.1重量%の有機薄膜組成物を用いて実施例2に示される条件で成膜してソース電極膜及びドレイン電極膜を形成した。次に、前記ポリイミド薄膜並びにソース電極膜及びドレイン電極膜で構成される同一平面上にジオクチルフルオレンジチオフェン共重合体を用いて実施例1に示される条件で成膜して有機半導体薄膜を形成した。続いて、前記有機半導体薄膜の上面にポリビニルブチラールを用い実施例3に示される条件で成膜して有機絶縁性薄膜を形成した。また、前記有機絶縁性薄膜の上面に3,4−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(バイエル社製、Baytron P )よりなる原液濃度:0.1重量%の有機薄膜組成物を用いて実施例2に示される条件で成膜してゲート電極を形成した。その際、シャドウマスクを配置させ、ポリイミドパターンの中心位置に、シャドウマスク開口パターンの中心が整合するように位置合わせを行って成膜した。
2 薄膜形成組成物供給手段
3 ミスト形成手段
4 搬送ガスの供給手段
5 ミスト加熱手段
6 ミスト照射ノズル
7 基板ホルダー
8 基板
9 成膜室
10 シャドウマスク
11 溶媒のミスト形成手段
Claims (17)
- 有機材料を溶媒中に溶解又は分散してなる有機薄膜形成組成物をミスト形成手段でノズルから搬送ガス中に噴射させることによりミストを形成する工程、このように形成されたミストをミスト加熱手段で加熱して高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストとする工程、この加熱された高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストをミスト照射ノズルから基板上に照射し堆積してミスト堆積膜を形成する工程、及び、このミスト堆積膜を乾燥する工程、を順次有することを特徴とする有機薄膜の形成方法。
- ミスト照射ノズルと基板との間に所望する形状の開口部を有するシャドウマスクを配置し、前記高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストを前記シャドウマスクの開口部を通過させて該基板上に堆積させることにより、該シャドウマスクの開口部の形状のミスト堆積膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記有機材料が、溶解性に乏しい高分子有機半導体、低分子有機半導体、有機高分子導電材料、又は、有機高分子電気絶縁材料であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記高分子有機半導体材料が、ジオクチルフルオレンジチオフェン共重合体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、ポリフェニレンビニレン、ポリトリフェニルアミン、及び、それらの変性体から選択される少なくとも1種の有機高分子化合物で構成されることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記低分子有機半導体が、(イ)ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、及び、それらの誘導体から選択される少なくとも1種のアセン分子材料、(ロ)フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、ペリレン系化合物、及び、それらの誘導体から選択される少なくとも1種の顔料、或いは、(ハ)ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ジフェニルメタン化合物、スチルベン化合物、アリールビニル化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリアリールアミン化合物、及び、それらの誘導体から選択される少なくとも1種の有機低分子化合物で構成されることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記有機高分子導電材料が、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、ポリピリジン、ポリアルコキシチオフェン、ポリアントラキノン、ポリニトロアントラキノン、及び、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)よりなる群から選択される少なくとも1種の有機高分子化合物、或いは、PEDOT−ポリスチレンスルフォン酸混合物で構成されることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記有機高分子電気絶縁材料が、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフェノール、ポリフッ化ビニリデン、フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン/三フッ化エチレン共重合体、シアノ化ビニリデン、ポリウレア、TGS、ポリプロピレン、ポリプロピレン/ブテン共重合体、ポリフルオロエチレン/ブチルエチルエーテル共重合体、ポリイソブチレン、シアノプルラン、及び、ロッシェル塩よりなる群から選択される少なくとも1種の有機高分子化合物で構成されることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストを部分的に親水性及び/又は疎水性にした基板上に堆積させることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストが、親水性有機材料を親水性溶媒中に溶解又は分散してなる薄膜形成組成物をミスト化したミストで構成されていることを特徴とする請求項8に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記親水性有機材料が、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、ポリピリジン、ポリアルコキシチオフェン、ポリアントラキノン、ポリニトロアントラキノン、及び、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)よりなる群から選択される少なくとも1種の親水性高分子化合物、或いは、PEDOT−ポリスチレンスルフォン酸混合物で構成されることを特徴とする請求項9に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストが、疎水性有機材料を疎水性溶媒中に溶解又は分散してなる薄膜形成組成物をミスト化したミストで構成されていることを特徴とする請求項8に記載の有機薄膜の形成方法。
- 前記疎水性有機材料が、ジオクチルフルオレンジチオフェン共重合体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、ポリフェニレンビニレン、ポリトリフェニルアミン、及び、それらの変性体よりなる群から選択される少なくとも1種の疎水性高分子化合物、或いは、(イ)ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、及び、それらの誘導体から選択される少なくとも1種のアセン分子材料、(ロ)フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、ペリレン系化合物、及び、それらの誘導体から選択される少なくとも1種の顔料、或いは、(ハ)ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ジフェニルメタン化合物、スチルベン化合物、アリールビニル化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリアリールアミン化合物、及び、それらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種の疎水性有機低分子化合物であることを特徴とする請求項11に記載の有機薄膜の形成方法。
- 有機材料を溶媒中に溶解又は分散してなる薄膜形成組成物をノズルから搬送ガス中に噴射してミストを形成するミスト形成手段、該ミスト形成手段に該薄膜形成組成物を供給する薄膜形成組成物供給手段、該ミスト形成手段に該ミストを搬送する搬送ガスを供給する搬送ガス供給手段、該ミスト形成手段に接続して設けられた、該ミストを導通路で加熱して高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストとするミスト加熱手段、この加熱された高濃度な有機材料濃度に濃縮されたミストを基板に対し照射するためのミスト照射ノズル、及び、該基板を固定する基板ホルダーを備えたことを特徴とする有機薄膜の形成装置。
- 前記ミスト照射ノズル及び/又は基板ホルダーが、三次元的に移動可能となっていることを特徴とする請求項13記載の有機薄膜の形成装置。
- 前記ミスト照射ノズルと基板との間に所望する形状の開口部を有するシャドウマスクを配置したことを特徴とする請求項13又は14に記載の有機薄膜の形成装置。
- 前記ミスト形成手段におけるノズルが、超音波振動子を有していることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載の有機薄膜の形成装置。
- 前記薄膜形成組成物を構成する溶媒のミストを形成する溶媒ミスト形成手段を前記ミスト加熱手段の導通路に接続して該溶媒ミストを前記薄膜形成組成物で構成されるミストに合流させるようにしたことを特徴とする請求項13〜16に記載の有機薄膜の形成装置。
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