JP6051563B2 - Method and apparatus for forming organic semiconductor layer - Google Patents

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Description

本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法および形成装置に関する。   The present invention relates to an organic semiconductor layer forming method and an apparatus for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material on a substrate.

近年、有機半導体材料を含む有機半導体層を有する有機半導体素子に関する研究が盛んにおこなわれている。有機半導体材料は一般に、無機半導体材料に比べて低い温度で基材上に形成され得る。このため、印刷法等の塗布プロセスを用いて有機半導体層を基材上に形成することができる。従って、無機半導体材料が用いられる場合に比べて、多数の有機半導体素子を基材上に効率的に形成することが可能となる。このため、半導体素子の製造コストを低くすることができる可能性がある。このことから、有機半導体素子は、有機ELや電子ペーパーなどの駆動回路、または電子タグなどに応用されることが期待されている。   In recent years, research on an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material has been actively conducted. Organic semiconductor materials can generally be formed on a substrate at a lower temperature than inorganic semiconductor materials. For this reason, an organic-semiconductor layer can be formed on a base material using application processes, such as a printing method. Therefore, it is possible to efficiently form a large number of organic semiconductor elements on the substrate as compared with the case where an inorganic semiconductor material is used. For this reason, there is a possibility that the manufacturing cost of the semiconductor element can be lowered. Therefore, the organic semiconductor element is expected to be applied to a drive circuit such as an organic EL or electronic paper, or an electronic tag.

塗布プロセスを用いて有機半導体層を基材上に形成する場合、はじめに、有機半導体層を構成する有機半導体材料と、溶媒と、を含む塗布液を準備する。次に、基材上に塗布液を供給する。基材上に塗布液を供給する方法として、有機半導体材料を含む塗布液を基材上の全面にわたって塗布する方法、および、有機半導体材料を含む塗布液を基材上に所定のパターンで塗布する方法が知られている。塗布液を基材上の全面にわたって塗布する方法の場合、1つの連続した有機半導体層が基材上に形成される。この場合、ドライエッチングなどのパターニング方法を用いることにより、有機半導体層のうち不要な部分が除去される。一方、塗布液を基材上に所定のパターンで塗布する方法の場合、その後のパターニング方法が不要であるため、塗布液を基材上の全面にわたって塗布する方法に比べて、有機半導体層を製造するために必要な工数を少なくすることができる。   When an organic semiconductor layer is formed on a substrate using a coating process, first, a coating solution containing an organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer and a solvent is prepared. Next, a coating solution is supplied onto the substrate. As a method of supplying the coating liquid onto the substrate, a method of coating the coating liquid containing the organic semiconductor material over the entire surface of the substrate and a coating liquid containing the organic semiconductor material are coated on the substrate in a predetermined pattern. The method is known. In the case of the method of applying the coating liquid over the entire surface of the substrate, one continuous organic semiconductor layer is formed on the substrate. In this case, unnecessary portions of the organic semiconductor layer are removed by using a patterning method such as dry etching. On the other hand, in the case of a method of applying a coating liquid on a substrate in a predetermined pattern, a subsequent patterning method is unnecessary, and therefore, an organic semiconductor layer is manufactured compared to a method of applying a coating liquid over the entire surface of a substrate. The number of man-hours required to do this can be reduced.

塗布液を基材上に所定のパターンで塗布する方法としては、例えば、間欠ダイコート法が知られている。間欠ダイコート法において、塗布液は、1つの有機半導体層の区画に対して1つの塊として供給される。その他の塗布方法として、例えば、1つの有機半導体層の区画に向けて、塗布液から構成される複数の液滴を吐出する方法も知られている。このタイプの塗布方法としては、例えばスプレイ法やインクジェット法が挙げられる。   For example, an intermittent die coating method is known as a method of applying a coating solution on a substrate in a predetermined pattern. In the intermittent die coating method, the coating solution is supplied as one lump to one organic semiconductor layer section. As another coating method, for example, a method of discharging a plurality of droplets composed of a coating liquid toward a section of one organic semiconductor layer is also known. Examples of this type of coating method include a spray method and an ink jet method.

複数の液滴を吐出する塗布方法を用いた場合、液滴を吐出する吐出口の位置や方向を制御することにより、基材上における液滴の到達位置を任意に制御することができる。このため、複数の液滴を吐出する塗布方法によれば、間欠ダイコート法を用いる場合に比べて、有機半導体層の様々なパターンに対してより柔軟に対応することができる。複数の液滴を吐出する塗布方法を用いて有機半導体層を形成する例として、例えば特許文献1および特許文献2において、有機発光材料を含む塗布液の液滴をインクジェット法またはスプレイ法を用いて基材に向けて吐出する例が開示されている。   When a coating method that discharges a plurality of droplets is used, the position where the droplets reach can be arbitrarily controlled by controlling the position and direction of the discharge port that discharges the droplets. For this reason, according to the coating method for discharging a plurality of droplets, it is possible to more flexibly cope with various patterns of the organic semiconductor layer than in the case of using the intermittent die coating method. As an example of forming an organic semiconductor layer using a coating method that discharges a plurality of droplets, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, droplets of a coating liquid containing an organic light-emitting material are ejected using an inkjet method or a spray method. An example of discharging toward a substrate is disclosed.

特開2005−108626号公報JP 2005-108626 A 特開2005−108641号公報JP 2005-108641 A

複数の液滴を吐出する塗布方法においては一般に、液滴の寸法を小さくするほど、より精密なパターンを形成することができる。すなわち、液滴の寸法が小さいほど、設計段階における有機半導体層の形状に対する、実際に形成される有機半導体層の形状の精度が向上することが期待される。また、形成される有機半導体層の厚みの均一性についても、液滴の寸法が小さいほど向上することが期待される。   In a coating method in which a plurality of droplets are ejected, in general, as the droplet size is reduced, a more precise pattern can be formed. That is, it is expected that the accuracy of the shape of the organic semiconductor layer actually formed with respect to the shape of the organic semiconductor layer at the design stage is improved as the size of the droplet is smaller. Further, the uniformity of the thickness of the formed organic semiconductor layer is also expected to improve as the droplet size decreases.

ところで、複数の液滴を基材に向けて吐出する際、基材上に各液滴が完全に均一に分布するよう液滴を吐出することは困難である。このため、形成される有機半導体層の厚みを均一にするためには、基材上に到達した複数の液滴の集合体として構成される塗布液が、ある程度の流動性を有していることが望ましい。従って、基材上に供給された塗布液における、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に大きいことが求められる。   By the way, when ejecting a plurality of droplets toward the substrate, it is difficult to eject the droplets so that each droplet is completely and uniformly distributed on the substrate. For this reason, in order to make the thickness of the formed organic semiconductor layer uniform, the coating liquid configured as an aggregate of a plurality of droplets reaching the substrate has a certain degree of fluidity. Is desirable. Therefore, the ratio of the solvent to the organic semiconductor material in the coating solution supplied onto the substrate is required to be sufficiently large.

一方、各液滴は、吐出口から吐出された後、基材に向けて飛行する間、各液滴の表面が周囲の気体に曝されるという状態にある。この飛行の間に各液滴の溶媒が蒸発してしまうと、基材上に供給された塗布液における、有機半導体材料に対する溶媒の比率が小さくなってしまい、この結果、塗布液の流動性が減少してしまう。このような流動性の減少は、吐出口から吐出される液滴の小さいほど顕著になると考えられる。なぜなら、液滴の寸法が小さくなるにつれて、液滴の体積に対する液滴の表面積の比率が大きくなり、この結果、周囲の気体への溶媒の蒸発が促進されてしまうからである。   On the other hand, after each droplet is ejected from the ejection port, the surface of each droplet is exposed to the surrounding gas while flying toward the substrate. If the solvent of each droplet evaporates during this flight, the ratio of the solvent to the organic semiconductor material in the coating solution supplied onto the substrate decreases, and as a result, the fluidity of the coating solution is reduced. It will decrease. Such a decrease in fluidity is considered to be more remarkable as the droplets ejected from the ejection port are smaller. This is because as the size of the droplet decreases, the ratio of the surface area of the droplet to the volume of the droplet increases, and as a result, evaporation of the solvent into the surrounding gas is facilitated.

本発明は、上述の課題を効果的に解決し得る有機半導体層の形成方法および形成装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the formation method and formation apparatus of an organic-semiconductor layer which can solve the above-mentioned subject effectively.

本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、基材を供給する基材供給工程と、前記基材の周囲雰囲気を調整する雰囲気調整工程と、供給された前記基材に向けて、有機半導体材料と溶媒とを含む液滴を吐出する吐出工程と、を備え、前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスが前記吐出装置の周囲に供給される、有機半導体層の形成方法である。   The present invention relates to a method for forming an organic semiconductor layer in which an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material is formed on a base material, a base material supply step for supplying the base material, and an atmosphere adjustment step for adjusting the ambient atmosphere of the base material And a discharge step of discharging droplets containing an organic semiconductor material and a solvent toward the supplied base material, and the solvent contained in the droplets evaporates in the atmosphere adjustment step. This is a method for forming an organic semiconductor layer, in which an adjustment gas for suppressing the above is supplied around the discharge device.

本発明の有機半導体層の形成方法によれば、吐出装置の周囲には、液滴に含まれる溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスが供給されている。このため、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を基材に到達させることができる。このことにより、基材上に供給された塗布液における流動性を十分に確保することができる。これによって、基材上に形成される有機半導体層の厚みの均一性を向上させることができる。   According to the method for forming an organic semiconductor layer of the present invention, the adjustment gas that suppresses the evaporation of the solvent contained in the droplets is supplied around the discharge device. For this reason, the droplet of the state by which the ratio of the solvent with respect to organic-semiconductor material was fully maintained can reach a base material. Thereby, the fluidity in the coating solution supplied onto the substrate can be sufficiently ensured. Thereby, the uniformity of the thickness of the organic semiconductor layer formed on the substrate can be improved.

本発明の有機半導体層の形成方法の前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と同種の物質の気体が前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給されてもよい。   In the atmosphere adjustment step of the method for forming an organic semiconductor layer of the present invention, a gas of the same kind of substance as the substance constituting the solvent contained in the droplet may be supplied as the adjustment gas around the discharge device. .

本発明の有機半導体層の形成方法の前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と異なる異種物質の気体が前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給されてもよい。この場合、前記異種物質の蒸気圧は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質の蒸気圧より大きくなっていてもよい。また、前記異種物質の沸点は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質の沸点より低くなっていてもよい。   In the atmosphere adjustment step of the method for forming an organic semiconductor layer of the present invention, a gas of a different substance from the substance constituting the solvent contained in the droplet may be supplied as the adjustment gas around the discharge device. . In this case, the vapor pressure of the different substance may be higher than the vapor pressure of the substance constituting the solvent contained in the droplet. Further, the boiling point of the different substance may be lower than the boiling point of the substance constituting the solvent contained in the droplet.

本発明の有機半導体層の形成方法の前記吐出工程において、前記液滴が、前記基材からの距離が5mm以上となるよう配置された吐出口から吐出されてもよい。この場合、好ましくは、前記吐出工程において吐出される液滴の平均径が1μm〜20μmの範囲内となっている。   In the discharge step of the method for forming an organic semiconductor layer of the present invention, the droplets may be discharged from discharge ports arranged so that the distance from the base material is 5 mm or more. In this case, preferably, the average diameter of the droplets ejected in the ejection step is in the range of 1 μm to 20 μm.

本発明は、有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成装置において、基材を供給する基材供給機構と、前記吐出装置の周囲雰囲気を調整する雰囲気調整装置と、供給された前記基材に向けて、有機半導体材料と溶媒とを含む液滴を吐出する吐出装置と、を備え、前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスを前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されている、有機半導体層の形成装置である。   The present invention relates to an organic semiconductor layer forming apparatus for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material on a base material, a base material supply mechanism for supplying the base material, and an atmosphere adjusting device for adjusting the ambient atmosphere of the discharge device And a discharge device that discharges droplets containing an organic semiconductor material and a solvent toward the supplied base material, and the atmosphere adjusting device is configured to evaporate the solvent contained in the droplets. An organic semiconductor layer forming apparatus configured to supply an adjustment gas that suppresses the discharge to the periphery of the discharge device.

本発明の有機半導体層の形成装置によれば、雰囲気調整装置を用いることにより、液滴に含まれる溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスを吐出装置の周囲に供給することができる。このため、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を基材に到達させることができる。このことにより、基材上に供給された塗布液における流動性を十分に確保することができる。これによって、基材上に形成される有機半導体層の厚みの均一性を向上させることができる。   According to the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the adjustment gas that suppresses the evaporation of the solvent contained in the droplets can be supplied around the discharge device by using the atmosphere adjustment device. For this reason, the droplet of the state by which the ratio of the solvent with respect to organic-semiconductor material was fully maintained can reach a base material. Thereby, the fluidity in the coating solution supplied onto the substrate can be sufficiently ensured. Thereby, the uniformity of the thickness of the organic semiconductor layer formed on the substrate can be improved.

本発明の有機半導体層の形成装置において、前記雰囲気調整装置は、前記調整ガスを構成する物質の液体を収容する容器を有していてもよい。この場合、前記調整ガスは、前記容器に収容された液体の蒸気として前記吐出装置の周囲に供給されてもよい。   In the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the atmosphere adjusting device may include a container for storing a liquid of a substance constituting the adjusting gas. In this case, the adjustment gas may be supplied to the periphery of the discharge device as a vapor of liquid stored in the container.

本発明の有機半導体層の形成装置において、前記雰囲気調整装置は、前記調整ガスを構成する物質の液滴を噴霧する噴霧器を有していてもよい。   In the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the atmosphere adjusting device may include a sprayer that sprays droplets of a substance constituting the adjusting gas.

本発明の有機半導体層の形成装置において、前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と同種の物質の気体を前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されていてもよい。   In the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the atmosphere adjusting device is configured to supply a gas of the same kind of substance as the substance constituting the solvent contained in the droplet as the adjusting gas to the periphery of the discharge device. May be.

本発明の有機半導体層の形成装置において、前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と異なる異種物質の気体を前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されていてもよい。   In the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the atmosphere adjusting device is configured to supply a gas of a different substance different from the substance constituting the solvent contained in the droplet as the adjusting gas to the periphery of the discharge device. May be.

本発明の有機半導体層の形成装置において、前記塗布装置は、前記液滴を吐出する吐出口を有し、前記吐出口から前記基材までの距離が5mm以上となっていてもよい。この場合、好ましくは、前記吐出口から吐出される液滴の平均径が1μm〜20μmの範囲内となっている。   In the organic semiconductor layer forming apparatus of the present invention, the coating apparatus may include a discharge port for discharging the droplet, and a distance from the discharge port to the base material may be 5 mm or more. In this case, preferably, the average diameter of the droplets discharged from the discharge port is in the range of 1 μm to 20 μm.

本発明によれば、均一な厚みを有する有機半導体層を形成することができる。   According to the present invention, an organic semiconductor layer having a uniform thickness can be formed.

図1は、本発明の実施の形態における有機半導体層の形成装置を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an organic semiconductor layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、塗布装置が基材に向けて塗布液の液滴を吐出する様子を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the coating apparatus discharges droplets of the coating liquid toward the substrate. 図3は、形成装置の変形例を示す図。FIG. 3 is a view showing a modification of the forming apparatus. 図4は、雰囲気調整装置の変形例を示す図。FIG. 4 is a view showing a modification of the atmosphere adjusting device. 図5は、密閉機構の変形例を示す図。FIG. 5 is a view showing a modification of the sealing mechanism. 図6は、塗布液の塗布方法の変形例を示す図。FIG. 6 is a view showing a modified example of the coating liquid coating method. 図7は、図6に示す塗布液の塗布方法の変形例を詳細に示す図。FIG. 7 is a diagram showing in detail a modification of the coating liquid coating method shown in FIG. 図8は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子の一例を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer formed by a forming apparatus. 図9は、図8に示す有機半導体素子の変形例を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a modification of the organic semiconductor element shown in FIG. 図10は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子のその他の例を示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer formed by a forming apparatus. 図11は、形成装置によって形成される有機半導体層を有する有機半導体素子のその他の例を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer formed by a forming apparatus.

第1の実施の形態
以下、図1および図2を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず図1により、本実施の形態における形成装置10全体について説明する。
First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. First, the entire forming apparatus 10 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

形成装置
形成装置10は、有機半導体素子の構成要素の少なくとも一部、例えば有機半導体材料を含む有機半導体層をロールツーロール方式で基材22上に形成するよう構成されている。例えば図1においては、ロール状に巻かれた基材22が巻き出され、次に、基材22上に有機半導体層25が形成され、その後、有機半導体層25が形成された基材22が再度ロール状に巻き取られる例が示されている。
The forming apparatus forming apparatus 10 is configured to form an organic semiconductor layer containing at least a part of components of an organic semiconductor element, for example, an organic semiconductor material, on the base material 22 in a roll-to-roll manner. For example, in FIG. 1, the base material 22 wound in a roll shape is unwound, and then the organic semiconductor layer 25 is formed on the base material 22, and then the base material 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed An example is shown in which it is again wound into a roll.

なお形成装置10を用いることによって得られる有機半導体素子の種類が特に限られることはない。例えば有機半導体素子は、有機化合物中における電子と正孔の再結合によって発光する有機EL素子であってもよい。この場合、有機半導体層は、電子と正孔の再結合を生じさせるための発光層や、正孔を注入する正孔注入層、あるいは正孔を輸送する正孔輸送層として構成されている。また有機半導体素子は、有機化合物中を流れる電流を制御する有機トランジスタ素子であってもよい。この場合、有機半導体層は、ゲート電極に印加される電圧に応じて電流が流れるよう構成されている。また有機半導体素子は、光起電力効果によって光を電力に変換する有機太陽電池素子であってもよい。この場合、有機半導体層は、入射された光を用いて光起電力を得る光電変換層として構成されている。   In addition, the kind of organic semiconductor element obtained by using the forming apparatus 10 is not particularly limited. For example, the organic semiconductor element may be an organic EL element that emits light by recombination of electrons and holes in an organic compound. In this case, the organic semiconductor layer is configured as a light emitting layer for causing recombination of electrons and holes, a hole injection layer for injecting holes, or a hole transport layer for transporting holes. The organic semiconductor element may be an organic transistor element that controls a current flowing through the organic compound. In this case, the organic semiconductor layer is configured such that a current flows according to a voltage applied to the gate electrode. The organic semiconductor element may be an organic solar cell element that converts light into electric power by the photovoltaic effect. In this case, the organic semiconductor layer is configured as a photoelectric conversion layer that obtains a photovoltaic force using incident light.

図1に示すように、形成装置10は、搬送方向Dに沿ってロール状の基材22を巻き出す基材巻出装置12と、基材巻出装置12から供給された基材22に向けて、有機半導体材料と溶媒とを含む塗布液24の液滴24dを吐出する吐出装置15と、基材22上に到達した塗布液24の溶媒を蒸発させ、有機半導体材料を含む有機半導体層25を形成する乾燥装置16と、有機半導体層25が形成された基材22を巻き取る巻取装置19と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the forming device 10 includes a base material unwinding device 12 that unwinds a roll-shaped base material 22 along the transport direction D 1 , and a base material 22 supplied from the base material unwinding device 12. A discharge device 15 that discharges a droplet 24d of a coating liquid 24 containing an organic semiconductor material and a solvent, and an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material by evaporating the solvent of the coating liquid 24 that reaches the substrate 22 And a winder 19 that winds up the base material 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed.

基材巻出装置12は、基材22がロール状に巻きつけられた巻出軸12aを含んでおり、巻出軸12aは、図示しない駆動機構によって回転駆動される。また基材巻取装置19は、有機半導体層25が形成された基材22をロール状に巻き取る巻出軸19aを含んでおり、巻出軸19aは、図示しない駆動機構によって回転駆動される。なお図1においては、基材22のうち有機半導体層25が形成された面が内側を向くよう基材22が巻取軸19aに巻き付けられる例を示しているが、これに限られることはない。基材22のうち有機半導体層25が形成された面が外側を向くよう基材22が巻取軸19aに巻き付けられてもよい。   The substrate unwinding device 12 includes an unwinding shaft 12a around which a substrate 22 is wound in a roll shape, and the unwinding shaft 12a is rotationally driven by a driving mechanism (not shown). The substrate winding device 19 includes an unwinding shaft 19a for winding the substrate 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed in a roll shape, and the unwinding shaft 19a is rotationally driven by a drive mechanism (not shown). . 1 shows an example in which the base material 22 is wound around the take-up shaft 19a so that the surface of the base material 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed faces inward. However, the present invention is not limited to this. . The base material 22 may be wound around the winding shaft 19a so that the surface of the base material 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed faces outward.

基材22を構成する材料は、ロール状に巻き取られることができる程度の柔軟性を有する限りにおいて特に限定されない。また基材22に透光性が求められるかどうかは、形成装置10によって形成される有機半導体層25を有する有機半導体素子の用途に応じて適宜定められる。基材22の厚みは、基材22を構成する材料などに応じて適宜設定されるが、例えば5μm〜250μmの範囲内となっている。   The material which comprises the base material 22 is not specifically limited as long as it has the softness | flexibility of the grade which can be wound up in roll shape. Whether or not the substrate 22 is required to have translucency is appropriately determined according to the use of the organic semiconductor element having the organic semiconductor layer 25 formed by the forming apparatus 10. Although the thickness of the base material 22 is suitably set according to the material etc. which comprise the base material 22, it exists in the range of 5 micrometers-250 micrometers, for example.

乾燥装置16としては、塗布液24に含まれる溶媒を適切に蒸発させ、これによって有機半導体層25を得ることができる限りにおいて、様々な方式の乾燥装置を適宜採用することができる。例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥、加熱減圧乾燥、加圧乾燥または赤外線乾燥などによって溶媒を蒸発させる乾燥装置を用いることができる。   As the drying device 16, various types of drying devices can be appropriately employed as long as the solvent contained in the coating liquid 24 is appropriately evaporated to thereby obtain the organic semiconductor layer 25. For example, a drying apparatus that evaporates the solvent by heat drying, air drying, vacuum drying, heat decompression drying, pressure drying, infrared drying, or the like can be used.

(塗布液)
次に、本実施の形態による形成装置10において用いられる塗布液24について説明する。塗布液24は、有機半導体材料と、有機半導体材料を溶解させる溶媒と、を含んでいる。また塗布液24の粘度は、一般的な印刷法において用いられるインキなどの塗布液の粘度に比べて小さくなっている。例えば、せん断速度100/秒、温度23℃という条件下での塗布液24の粘度は、0.1cP〜8.0cPの範囲内となっている。
(Coating solution)
Next, the coating liquid 24 used in the forming apparatus 10 according to the present embodiment will be described. The coating liquid 24 contains an organic semiconductor material and a solvent that dissolves the organic semiconductor material. Moreover, the viscosity of the coating liquid 24 is smaller than the viscosity of a coating liquid such as ink used in a general printing method. For example, the viscosity of the coating liquid 24 under the conditions of a shear rate of 100 / second and a temperature of 23 ° C. is in the range of 0.1 cP to 8.0 cP.

(吐出装置)
次に図2を参照して、吐出装置15について詳細に説明する。図2は、基材22に向けて塗布液24の液滴24dを吐出する吐出装置15を側方から見た場合を示す図である。図2において、基材22に対する吐出装置15の相対的な移動方向が矢印Dで示されている。
(Discharge device)
Next, the discharge device 15 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a case where the discharge device 15 that discharges the droplets 24 d of the coating liquid 24 toward the base material 22 is viewed from the side. 2, the relative movement direction of the discharge device 15 is indicated by arrow D 2 to the substrate 22.

なお吐出装置15が基材22に向けて塗布液24の液滴24dを吐出する際、基材22は搬送されていてもよく、若しくは、基材22の搬送が停止されていてもよい。基材22の搬送が停止された状態で吐出装置15が液滴24dを吐出する場合、吐出装置15は、自らが矢印Dで示される方向に移動しながら基材22に向けて液滴24dを吐出する。また吐出装置15は、矢印Dに垂直な方向D3あるいは方向D4に移動しながら基材22に向けて液滴24dを吐出してもよい。また、移動の回数、すなわちスキャン回数が1回に限られることはなく、方向D3および方向D4のそれぞれにおいて移動しながらの吐出が実施されてもよい。すなわち、2回以上のスキャンが実施されてもよい。 When the discharge device 15 discharges the droplet 24d of the coating liquid 24 toward the base material 22, the base material 22 may be transported, or the transport of the base material 22 may be stopped. If the ejection device 15 in a state where the conveyance is stopped the substrate 22 to discharge droplets 24d, discharge device 15, the droplet 24d toward the substrate 22 while moving in the direction in which itself is indicated by the arrow D 2 Is discharged. The discharge device 15 may be ejected droplet 24d toward the substrate 22 while moving in the direction D 3 or a direction D 4 perpendicular to the arrow D 2. Further, the number of movements, that is, the number of scans is not limited to one, and ejection while moving in each of the direction D 3 and the direction D 4 may be performed. That is, two or more scans may be performed.

図2に示すように、吐出装置15は、基材22に向けて多数の液滴24dを吐出する吐出口15aを有している。吐出口15aから吐出された各液滴24dは、例えば図2において点線で示される吐出空間15b内で広がりながら基材22に到達する。このようにして基材22に到達した複数の液滴24dが集合することにより、図2に示す基材22上の塗布液24が構成されている。基材22上に供給される塗布液24の厚みtは、形成される有機半導体層25の厚みや塗布液24の組成に応じて適宜設定されるが、例えば100μm以下になっている。 As shown in FIG. 2, the discharge device 15 has a discharge port 15 a that discharges a large number of droplets 24 d toward the base material 22. Each droplet 24d discharged from the discharge port 15a reaches the base material 22 while expanding in the discharge space 15b indicated by a dotted line in FIG. In this way, the plurality of droplets 24d that have reached the substrate 22 gather to form the coating liquid 24 on the substrate 22 shown in FIG. The thickness t 1 of the coating liquid 24 supplied onto the substrate 22 is appropriately set according to the thickness of the organic semiconductor layer 25 to be formed and the composition of the coating liquid 24, and is, for example, 100 μm or less.

なお図2においては、吐出口15aから基材22に向けて略鉛直方向に液滴24dが吐出される例が示されているが、これに限られることはない。例えば吐出口15aは、鉛直方向から傾斜した方向において基材22に向けて液滴24dを吐出するよう構成されていてもよい。また、吐出口15aが液滴24dを吐出する方向が可変となっていてもよい。これによって、基材22上に供給される塗布液24の形状をより柔軟に設定することができる。   In FIG. 2, an example is shown in which the droplets 24 d are ejected from the ejection port 15 a toward the base material 22 in a substantially vertical direction, but the present invention is not limited to this. For example, the discharge port 15a may be configured to discharge the droplet 24d toward the base material 22 in a direction inclined from the vertical direction. Further, the direction in which the discharge port 15a discharges the droplet 24d may be variable. Thereby, the shape of the coating liquid 24 supplied on the base material 22 can be set more flexibly.

吐出口15aから吐出される液滴24dの寸法が特に限られることはなく、用いられる塗布液24の組成や、有機半導体層25に対して求められる厚みの均一性などに応じて適宜設定される。例えば本実施の形態において、吐出口15aから吐出される液滴24dの平均径は1μm〜20μmの範囲内となっている。このように小さな液滴24dを用いて有機半導体層25を形成することにより、得られる有機半導体層25の厚みの均一性を十分に高めることができる。   The size of the droplet 24d discharged from the discharge port 15a is not particularly limited, and is appropriately set according to the composition of the coating liquid 24 used, the uniformity of the thickness required for the organic semiconductor layer 25, and the like. . For example, in the present embodiment, the average diameter of the droplets 24d discharged from the discharge port 15a is in the range of 1 μm to 20 μm. By forming the organic semiconductor layer 25 using such small droplets 24d, the uniformity of the thickness of the obtained organic semiconductor layer 25 can be sufficiently increased.

なお、吐出口15aから吐出される液滴24dの平均径を測定する方法が特に限られることはなく、公知の方法が適宜用いられ得る。例えば、吐出口15aから吐出された複数の液滴24dに対してレーザー光などの光を照射し、その際の光の散乱の様子を観察することなどによって、液滴24dの平均径を算出することができる。   The method for measuring the average diameter of the droplets 24d ejected from the ejection port 15a is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate. For example, the average diameter of the droplets 24d is calculated by irradiating a plurality of droplets 24d ejected from the ejection port 15a with light such as laser light and observing the state of light scattering at that time. be able to.

次に、吐出装置15の吐出口15aから基材22までの距離hについて説明する。吐出口15aから吐出される液滴24dが飛行する吐出空間15bが、図2に示すように基材22に向かって所定の角度θで広がっている場合、距離hが大きくなるほど、吐出口15aから吐出された液滴24dが到達可能な基材22上の領域が大きくなる。すなわち、吐出口15aから吐出された各液滴24dが広い範囲にわたって分布することができる。一般に、塗布液24の厚みを変える因子としては、吐出口15aから基材22までの距離h、塗布スキャン回数、塗布スキャン速度、吐出液量、などが挙げられるが、吐出口15aから基材22までの距離hを大きくし、塗布スキャン回数が多くなるほど、有機半導体層25の厚みが均一になると考えられる。従って、吐出口15aから基材22までの距離hを適切に調整することによって、形成される有機半導体層25の厚みにおける所望の均一性を達成することができる。本実施の形態において、吐出口15aから基材22までの距離hは、例えば5mm以上に設定されており、これによって、得られる有機半導体層25の厚みの均一性を十分に高めることができる。   Next, the distance h from the discharge port 15a of the discharge device 15 to the base material 22 will be described. When the discharge space 15b in which the droplet 24d discharged from the discharge port 15a flies is spread at a predetermined angle θ toward the substrate 22 as shown in FIG. 2, the distance h increases from the discharge port 15a. The area on the base material 22 where the discharged droplets 24d can reach becomes larger. In other words, each droplet 24d discharged from the discharge port 15a can be distributed over a wide range. In general, factors that change the thickness of the coating liquid 24 include the distance h from the discharge port 15a to the substrate 22, the number of coating scans, the coating scan speed, the amount of discharged liquid, and the like. It is considered that the thickness of the organic semiconductor layer 25 becomes uniform as the distance h is increased and the number of coating scans is increased. Therefore, the desired uniformity in the thickness of the organic semiconductor layer 25 to be formed can be achieved by appropriately adjusting the distance h from the discharge port 15a to the base material 22. In the present embodiment, the distance h from the discharge port 15a to the base material 22 is set to, for example, 5 mm or more, and thereby the thickness uniformity of the obtained organic semiconductor layer 25 can be sufficiently increased.

ところで、吐出口15aから基材22までの距離hが大きいということは、吐出口15aから吐出された液滴24dが基材22に向けて飛行する時間が長くなることを意味している。このことは、飛行の間に液滴24dの溶媒が蒸発してしまう可能性が高くなることを意味している。ここで本実施の形態によれば、図1に示すように、形成装置10には、液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスを吐出装置15の周囲に供給する雰囲気調整装置28が設けられている。以下、雰囲気調整装置28について説明する。   By the way, the fact that the distance h from the discharge port 15a to the base material 22 is large means that the time for the droplets 24d discharged from the discharge port 15a to fly toward the base material 22 becomes long. This means that there is a high possibility that the solvent of the droplet 24d evaporates during the flight. Here, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the forming apparatus 10 adjusts the atmosphere for supplying the adjustment gas for suppressing the evaporation of the solvent contained in the droplets 24d around the discharge apparatus 15. A device 28 is provided. Hereinafter, the atmosphere adjusting device 28 will be described.

(雰囲気調整装置)
図1に示すように、雰囲気調整装置28は、液体28bを収容する容器28aを有している。液体28bは、上述の調整ガスを構成する物質と同一の物質からなっている。例えば調整ガスとしてアニソールガスが用いられる場合、液体28bは液体アニソールを含んでいる。以下の記載において、上述の調整ガスおよび液体28bを構成する物質を調整物質とも称する。
(Atmosphere adjusting device)
As shown in FIG. 1, the atmosphere adjusting device 28 includes a container 28 a that stores a liquid 28 b. The liquid 28b is made of the same material as that constituting the adjustment gas. For example, when anisole gas is used as the adjustment gas, the liquid 28b contains liquid anisole. In the following description, the substances constituting the above-described adjustment gas and liquid 28b are also referred to as adjustment substances.

液体28bの温度が調整物質の沸点よりも低い場合であっても、液体28bからは調整物質の蒸気が発生している。例えば調整物質の気体が液体28bと平衡状態にある場合、調整物質の気体の分圧は、液体28bの温度によって決まる調整物質の蒸気圧となっている。従って、調整物質の液体28bが収容された容器28aを基材22の近傍に配置することにより、上記調整ガスを、容器28aに収容された液体28bの蒸気として吐出装置15の周囲に供給することができる。   Even when the temperature of the liquid 28b is lower than the boiling point of the adjusting substance, vapor of the adjusting substance is generated from the liquid 28b. For example, when the adjustment substance gas is in equilibrium with the liquid 28b, the partial pressure of the adjustment substance gas is the vapor pressure of the adjustment substance determined by the temperature of the liquid 28b. Accordingly, the adjustment gas is supplied to the periphery of the discharge device 15 as vapor of the liquid 28b accommodated in the container 28a by arranging the container 28a in which the liquid 28b of the adjustment substance is accommodated in the vicinity of the base material 22. Can do.

液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することを調整ガスによって抑制することができる限りにおいて、調整ガスおよび液体28bを構成する調整物質が特に限られることはない。例えば、調整物質は、液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質と同種のものであってもよく、異種のものであってもよい。ここで「同種」とは、完全に同一の物質だけでなく、液体と気体との間の平衡という観点において互いに同一とみなされ得る物質をも含む概念である。ここでは、調整物質が、液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質と同種のものである場合について説明する。例えば液滴24dに含まれる溶媒がアニソールを含む場合、調整物質としてアニソールまたはアニソールと同種の物質が用いられる。   As long as the adjustment gas can suppress evaporation of the solvent contained in the droplet 24d, the adjustment gas and the adjustment substance constituting the liquid 28b are not particularly limited. For example, the adjustment substance may be the same as or different from the substance constituting the solvent contained in the droplet 24d. Here, the “same species” is a concept that includes not only completely identical substances but also substances that can be regarded as being identical to each other in terms of an equilibrium between a liquid and a gas. Here, a case where the adjustment substance is the same kind as the substance constituting the solvent contained in the droplet 24d will be described. For example, when the solvent contained in the droplet 24d contains anisole, anisole or the same kind of material as anisole is used as the adjusting substance.

なお図1においては、基材22の側方にそれぞれ1つの容器28aが配置される例が示されているが、これに限られることはなく、基材22の寸法や有機半導体層25の配置方法に応じて、容器28aの配置や数が適宜設定される。   1 shows an example in which one container 28a is arranged on each side of the base material 22. However, the present invention is not limited to this, and the dimensions of the base material 22 and the arrangement of the organic semiconductor layer 25 are not limited thereto. Depending on the method, the arrangement and number of containers 28a are appropriately set.

なお図示はしないが、雰囲気調整装置28は、液体28bの温度を調整する温度調整手段をさらに有していてもよい。これによって、調整ガスの圧力を適切に調整することができる。   Although not shown, the atmosphere adjusting device 28 may further include a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the liquid 28b. Thereby, the pressure of the adjustment gas can be adjusted appropriately.

また図1に示すように、形成装置10には、基材22の周囲雰囲気を外部環境から密閉する密閉機構27が設けられていてもよい。密閉機構27は、例えば図1に示すように、基材巻出装置12,吐出装置15,乾燥装置16,基材巻取装置19および雰囲気調整装置28などの形成装置10の構成要素を取り囲むチャンバー27aを含んでいてもよい。これによって、雰囲気調整装置28から吐出装置15の周囲に供給された調整ガスが外部環境の気体によって置換されることを抑制することができ、このことにより、基材22の周囲における調整ガスの分圧を安定に維持することができる。   As shown in FIG. 1, the forming apparatus 10 may be provided with a sealing mechanism 27 that seals the ambient atmosphere of the base material 22 from the external environment. For example, as shown in FIG. 1, the sealing mechanism 27 is a chamber that surrounds the components of the forming apparatus 10 such as the substrate unwinding device 12, the discharge device 15, the drying device 16, the substrate winding device 19, and the atmosphere adjusting device 28. 27a may be included. Thereby, it is possible to suppress the adjustment gas supplied from the atmosphere adjustment device 28 to the periphery of the discharge device 15 from being replaced by the gas of the external environment, and thereby, the distribution of the adjustment gas around the base material 22. The pressure can be maintained stably.

有機半導体層の形成方法
次に、上述の形成装置10を用いて基材22上に有機半導体層25を形成する方法について説明する。
Method for Forming Organic Semiconductor Layer Next, a method for forming the organic semiconductor layer 25 on the base material 22 using the above-described forming apparatus 10 will be described.

(基材供給工程)
はじめに、チャンバー27aによって囲われた空間内に、基材巻出装置12,吐出装置15,乾燥装置16および基材巻取装置19などの形成装置10の構成要素を準備する。次に、基材巻出装置12の巻出軸12aを回転させて、ロール状に巻き付けられている基材22を巻き出す。これによって、吐出装置15に向けて基材22が供給される。
(Substrate supply process)
First, the components of the forming apparatus 10 such as the substrate unwinding device 12, the discharge device 15, the drying device 16, and the substrate winding device 19 are prepared in a space surrounded by the chamber 27a. Next, the unwinding shaft 12a of the substrate unwinding device 12 is rotated to unwind the substrate 22 wound in a roll shape. Accordingly, the base material 22 is supplied toward the discharge device 15.

(雰囲気調整工程)
また、調整ガスを吐出装置15の周囲に供給する雰囲気調整工程を実施する。例えば、上述の基材供給工程に先立って、液体28bを収容する容器28aを有する雰囲気調整装置28を吐出装置15の近傍に配置する。これによって、調整ガスが、液体28bの蒸気として吐出装置15の周囲に供給される。
(Atmosphere adjustment process)
In addition, an atmosphere adjustment step of supplying adjustment gas around the discharge device 15 is performed. For example, prior to the above-described base material supplying step, the atmosphere adjusting device 28 having the container 28a for storing the liquid 28b is disposed in the vicinity of the discharge device 15. Thus, the adjustment gas is supplied around the discharge device 15 as the vapor of the liquid 28b.

(吐出工程)
次に、基材22に向けて塗布液24の液滴24dを吐出する吐出工程を実施する。これによって図2に示すように、複数の液滴24dの集合体として構成される塗布液24を基材22上に供給することができる。
(Discharge process)
Next, a discharge process for discharging the droplets 24 d of the coating liquid 24 toward the base material 22 is performed. As a result, as shown in FIG. 2, the coating liquid 24 configured as an aggregate of a plurality of droplets 24 d can be supplied onto the substrate 22.

ところで吐出工程の際、吐出装置15の周囲には上述のように、液滴24dの溶媒を構成する物質と同種の物質から構成される調整ガスが供給されている。このため、吐出口15aから吐出された液滴24dが基材22に向けて飛行する間に液滴24dの溶媒の量が蒸発によって減少してしまうことを抑制することができる。例えば、液滴24dの周囲における調整ガスの分圧が、液滴24dの温度によって決まる、溶媒を構成する物質の蒸気圧とほぼ同一になっている場合、飛行の間における液滴24dの溶媒の減少量をほぼゼロにすることができる。これによって、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴24dを基材22に到達させることができる。このことにより、基材22上に供給された塗布液24における流動性を十分に確保することができる。これによって、基材22に供給された塗布液24の厚みの均一性を向上させることができる。   By the way, during the discharge process, as described above, the adjustment gas composed of the same kind of substance as the substance constituting the solvent of the droplet 24d is supplied around the discharge device 15. For this reason, it is possible to prevent the amount of the solvent of the droplets 24d from being reduced by evaporation while the droplets 24d discharged from the discharge port 15a fly toward the base material 22. For example, when the partial pressure of the adjusting gas around the droplet 24d is substantially the same as the vapor pressure of the substance constituting the solvent, which is determined by the temperature of the droplet 24d, the solvent of the droplet 24d during the flight The amount of decrease can be made almost zero. Thereby, the droplets 24d in a state where the ratio of the solvent to the organic semiconductor material is sufficiently maintained can reach the base material 22. Thereby, the fluidity in the coating liquid 24 supplied onto the substrate 22 can be sufficiently ensured. Thereby, the uniformity of the thickness of the coating liquid 24 supplied to the base material 22 can be improved.

(乾燥工程)
その後、基材22上に供給された24の溶媒を蒸発させる乾燥工程を実施する。例えば、乾燥装置16を用いて塗布液24に赤外線を照射することにより、塗布液24に含まれる溶媒を蒸発させる。これによって図1に示すように、有機半導体材料から構成された有機半導体層25を得ることができる。有機半導体層25の厚みは、例えば5nm〜1μmの範囲内となっている。
(Drying process)
Then, the drying process which evaporates 24 solvent supplied on the base material 22 is implemented. For example, the solvent contained in the coating liquid 24 is evaporated by irradiating the coating liquid 24 with infrared rays using the drying device 16. Thereby, as shown in FIG. 1, an organic semiconductor layer 25 made of an organic semiconductor material can be obtained. The thickness of the organic semiconductor layer 25 is, for example, in the range of 5 nm to 1 μm.

(巻取工程)
その後、有機半導体層25が形成された基材22を巻き取る巻取工程を実施する。これによって、巻取軸19aにロール状に巻きつけられた基材22からなるロール体を得ることができる。ロール体は、基材22上にさらなる層を形成するための工程に供給されてもよい。若しくは、有機半導体層25を有する有機半導体素子が既に基材22上に得られている場合、ロール体は、所定の製品区画で基材22を切断する工程に供給されてもよい。
(Winding process)
Then, the winding-up process which winds up the base material 22 in which the organic-semiconductor layer 25 was formed is implemented. Thereby, the roll body which consists of the base material 22 wound by roll shape around the winding shaft 19a can be obtained. The roll body may be supplied to a process for forming a further layer on the substrate 22. Or when the organic-semiconductor element which has the organic-semiconductor layer 25 is already obtained on the base material 22, a roll body may be supplied to the process of cut | disconnecting the base material 22 by a predetermined product division.

本実施の形態によれば、複数の小さな液滴24dを基材22に向けて吐出することにより、形成されるべき有機半導体層25に対応するパターンを有する塗布液24が基材22上に供給される。このため、所望の形状を有する有機半導体層25を精度良く基材22上に形成することができる。また吐出装置15の周囲には、液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスが供給されている。このため、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴24dを基材22に到達させることができる。このことにより、基材22上に供給された塗布液24における流動性を十分に確保することができる。これによって、基材22上に形成される有機半導体層25の厚みの均一性を向上させることができる。   According to the present embodiment, the coating liquid 24 having a pattern corresponding to the organic semiconductor layer 25 to be formed is supplied onto the substrate 22 by discharging a plurality of small droplets 24 d toward the substrate 22. Is done. For this reason, the organic semiconductor layer 25 having a desired shape can be accurately formed on the base material 22. Further, an adjustment gas that suppresses evaporation of the solvent contained in the droplets 24d is supplied around the discharge device 15. For this reason, the droplet 24d in a state in which the ratio of the solvent to the organic semiconductor material is sufficiently maintained can reach the base material 22. Thereby, the fluidity in the coating liquid 24 supplied onto the substrate 22 can be sufficiently ensured. Thereby, the uniformity of the thickness of the organic semiconductor layer 25 formed on the base material 22 can be improved.

なお雰囲気調整装置28は、吐出装置15の周囲だけでなく、基材22上に供給された塗布液24の周囲にも調整ガスが到達するよう構成されていてもよい。例えば図1に示すように、容器28aが、吐出装置15の近傍から乾燥装置16の近傍に至る長さを有していてもよい。これによって、基材22上に供給された塗布液24の溶媒を乾燥装置16が蒸発させるよりも前に、塗布液24の溶媒が蒸発してしまうことを抑制することができる。このため、塗布液24が乾燥装置16の近傍に到達するまでの間に塗布液24を十分に流動させることができ、これによって、形成される有機半導体層25の厚みの均一性をさらに向上させることができる。   The atmosphere adjusting device 28 may be configured so that the adjusting gas reaches not only the periphery of the discharge device 15 but also the periphery of the coating liquid 24 supplied onto the base material 22. For example, as shown in FIG. 1, the container 28 a may have a length from the vicinity of the discharge device 15 to the vicinity of the drying device 16. This can prevent the solvent of the coating liquid 24 from evaporating before the drying device 16 evaporates the solvent of the coating liquid 24 supplied onto the substrate 22. For this reason, the coating liquid 24 can sufficiently flow until the coating liquid 24 reaches the vicinity of the drying device 16, thereby further improving the uniformity of the thickness of the formed organic semiconductor layer 25. be able to.

調整ガスの変形例
なお本実施の形態において、液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質と同種の物質の気体が調整ガスとして吐出装置15の周囲に供給される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質と異なる異種物質の気体が調整ガスとして吐出装置15の周囲に供給されてもよい。例えば液滴24dに含まれる溶媒がトルエン、キシレンまたはアニソールを含む場合、調整ガスを構成する物質として、アセトン、エタノール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、ジクロロメタン、トリクロロエタン、メチルエチルケトン、ノルマルヘキサンなどを用いてもよい。この場合、アセトン、エタノール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、ジクロロメタン、トリクロロエタン、メチルエチルケトン、ノルマルヘキサンなどの液体が、雰囲気調整装置28の容器28aに収容される液体28bとして利用される。液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質と、調整ガスを構成する物質とが異なる場合であっても、吐出装置15の周囲に調整ガスを供給し、これによって液滴24d周囲の気体密度を高めることにより、液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することを抑制することができる。
Modification Example of Adjustment Gas In the present embodiment, an example is shown in which a gas of the same type of substance that constitutes the solvent contained in the droplet 24d is supplied around the discharge device 15 as the adjustment gas. However, the present invention is not limited to this, and a gas of a different substance different from the substance constituting the solvent contained in the droplet 24d may be supplied around the discharge device 15 as the adjustment gas. For example, when the solvent contained in the droplet 24d contains toluene, xylene or anisole, the substances constituting the adjustment gas are acetone, ethanol, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, diethyl ether, methyl acetate, isopropyl acetate, dichloromethane, trichloroethane, methyl ethyl ketone, Normal hexane or the like may be used. In this case, a liquid such as acetone, ethanol, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, diethyl ether, methyl acetate, isopropyl acetate, dichloromethane, trichloroethane, methyl ethyl ketone, and normal hexane is used as the liquid 28b accommodated in the container 28a of the atmosphere control device 28. The Even when the substance constituting the solvent contained in the droplet 24d is different from the substance constituting the adjustment gas, the adjustment gas is supplied to the periphery of the discharge device 15, thereby reducing the gas density around the droplet 24d. By raising, it can suppress that the solvent contained in the droplet 24d evaporates.

本変形例において、液滴24dに含まれる溶媒は、材料や形成装置10の構成に応じて適宜選択されるが、好ましくは、乾燥が遅い溶媒が好ましい。例えば、沸点が100℃以上で、蒸気圧が10hPa以下の溶媒が好ましい。例えば、メシチレン、テトラリン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、ジフェニルメタンなどが挙げられる。   In this modification, the solvent contained in the droplets 24d is appropriately selected according to the material and the configuration of the forming apparatus 10, but a solvent that is slow to dry is preferable. For example, a solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and a vapor pressure of 10 hPa or lower is preferable. Examples include mesitylene, tetralin, methyl benzoate, ethyl benzoate, butyl benzoate, and diphenylmethane.

また上記異種物質は、好ましくは、より効率的に液滴24dの溶媒の蒸発を抑制することができるよう選択される。例えば、吐出工程が実施される温度条件下において、上記異種物質の蒸気圧が液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質の蒸気圧よりも大きくなるよう、異種物質が選択されてもよい。また、異種物質の沸点が液滴24dに含まれる溶媒を構成する物質の沸点よりも低くなるよう、異種物質が選択されてもよい。このように異種物質を選択することにより、吐出装置15の周囲に供給される異種物質の蒸気の密度を高めることができ、これによって、液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することをさらに抑制することができる。   Further, the different substances are preferably selected so that the evaporation of the solvent of the droplets 24d can be more efficiently suppressed. For example, the dissimilar substance may be selected so that the vapor pressure of the dissimilar substance is higher than the vapor pressure of the substance constituting the solvent contained in the droplets 24d under the temperature condition in which the discharge process is performed. Further, the different substance may be selected such that the boiling point of the different substance is lower than the boiling point of the substance constituting the solvent contained in the droplet 24d. By selecting the different substances in this way, it is possible to increase the density of the vapor of the different substances supplied to the periphery of the discharge device 15, and thereby further suppress the evaporation of the solvent contained in the droplets 24d. be able to.

形成装置の変形例
また本実施の形態による形成装置10において、有機半導体層25がロールツーロール形式で基材22上に形成される例を示した。すなわち、ロール状に巻かれた基材22が基材巻出装置12から巻き出され、そして、有機半導体層25が形成された基材22が基材巻取装置19によって再度ロール状に巻き取られる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、枚葉形式で有機半導体層25を基材22上に形成してもよい。例えば図3に示すように、板状の基材22を一枚ずつ形成装置10に供給し、板状の基材22上に形成装置10を用いて有機半導体層25を形成してもよい。枚葉形式の場合も、雰囲気調整装置28により、吐出装置15の周囲に調整ガスを供給することができる。このため、液滴24dに含まれる溶媒が蒸発することを抑制することができる。これによって、基材22上に形成される有機半導体層25の厚みの均一性を向上させることができる。
Modified Example of Forming Device In the forming device 10 according to the present embodiment, an example in which the organic semiconductor layer 25 is formed on the base material 22 in a roll-to-roll manner has been shown. That is, the base material 22 wound in a roll shape is unwound from the base material unwinding device 12, and the base material 22 on which the organic semiconductor layer 25 is formed is taken up again in a roll shape by the base material winding device 19. An example is given. However, the present invention is not limited to this, and the organic semiconductor layer 25 may be formed on the base material 22 in a single wafer format. For example, as shown in FIG. 3, the plate-like base material 22 may be supplied to the forming apparatus 10 one by one, and the organic semiconductor layer 25 may be formed on the plate-like base material 22 using the forming apparatus 10. Also in the case of the single wafer type, the adjustment gas can be supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, it can suppress that the solvent contained in the droplet 24d evaporates. Thereby, the uniformity of the thickness of the organic semiconductor layer 25 formed on the base material 22 can be improved.

なお、枚葉形式で有機半導体層25を基材22上に形成する場合、基材22が柔軟性を有する必要はない。このため、ガラスなどの硬質材料を基材22の材料として用いてもよい。   In addition, when forming the organic-semiconductor layer 25 on the base material 22 by a single wafer form, the base material 22 does not need to have a softness | flexibility. For this reason, a hard material such as glass may be used as the material of the base material 22.

雰囲気調整装置の変形例
また本実施の形態において、雰囲気調整装置28が、調整ガスを構成する物質の液体28bを収容する容器28aを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、吐出装置15の周囲に調整ガスを供給することができる限りにおいて、様々な構成の雰囲気調整装置28を用いることができる。例えば図4に示すように、雰囲気調整装置28は、調整ガスを構成する調整物質の液滴28dを噴霧する噴霧器28cを有していてもよい。この場合、噴霧器28cから噴霧された多数の液滴28dは、吐出装置15の周囲に到達する。また液滴28dからは、液滴28dを構成する調整物質の蒸気が発生する。すなわち調整ガスを、液滴28dの蒸気として吐出装置15の周囲に供給することができる。なお噴霧器28cは、吐出装置15の周囲だけでなく、基材22上に供給された塗布液24の周囲にも液滴28dが到達するよう構成されていてもよい。この際、好ましくは、噴霧器28cからの液滴28dが基材22上に供給された塗布液24に混入しないよう、噴霧器28cが制御される。
Modified Example of Atmosphere Adjustment Device In the present embodiment, the example in which the atmosphere adjustment device 28 includes the container 28a that stores the liquid 28b of the substance constituting the adjustment gas is shown. However, the present invention is not limited to this, and the atmosphere adjustment device 28 having various configurations can be used as long as the adjustment gas can be supplied around the discharge device 15. For example, as shown in FIG. 4, the atmosphere adjusting device 28 may include a sprayer 28 c that sprays droplets 28 d of the adjusting substance that constitutes the adjusting gas. In this case, a large number of liquid droplets 28 d sprayed from the sprayer 28 c reach the periphery of the discharge device 15. Further, from the droplet 28d, the vapor of the adjusting substance constituting the droplet 28d is generated. That is, the adjustment gas can be supplied around the discharge device 15 as the vapor of the droplets 28d. The sprayer 28 c may be configured so that the droplets 28 d reach not only the periphery of the discharge device 15 but also the periphery of the coating liquid 24 supplied onto the base material 22. At this time, the sprayer 28c is preferably controlled so that the droplets 28d from the sprayer 28c are not mixed into the coating liquid 24 supplied onto the substrate 22.

密閉機構の変形例
また本実施の形態において、密閉機構27が、基材巻出装置12,吐出装置15,乾燥装置16,基材巻取装置19および雰囲気調整装置28などの形成装置10の構成要素を取り囲むチャンバー27aを含む例を示した。しかしながら、吐出装置15の周囲に供給された調整ガスが外部環境の気体によって置換されることを抑制することができる限りにおいて、様々な構成の密閉機構27を用いることができる。例えば図5に示すように、密閉機構27は、吐出装置15,乾燥装置16および雰囲気調整装置28などの形成装置10の構成要素を取り囲むカバー27bを含んでいてもよい。あるいは、カバー27bは、吐出装置15および雰囲気調整装置28を取り囲むものでもよい。これによって、吐出装置15の周囲の雰囲気をより狭い範囲内で密閉することができる。また、吐出装置15の周囲における気体の流動の程度が小さい場合、上述のようなチャンバー27aやカバー27bを含む密閉機構27が設けられていなくてもよい。
Modification of Sealing Mechanism In the present embodiment, the sealing mechanism 27 is configured by the forming device 10 such as the substrate unwinding device 12, the discharge device 15, the drying device 16, the substrate winding device 19 and the atmosphere adjusting device 28. An example is shown that includes a chamber 27a surrounding the element. However, the sealing mechanism 27 having various configurations can be used as long as the adjustment gas supplied to the periphery of the discharge device 15 can be suppressed from being replaced by the gas in the external environment. For example, as shown in FIG. 5, the sealing mechanism 27 may include a cover 27 b that surrounds the components of the forming apparatus 10 such as the discharge device 15, the drying device 16, and the atmosphere adjusting device 28. Alternatively, the cover 27 b may surround the discharge device 15 and the atmosphere adjustment device 28. Thereby, the atmosphere around the discharge device 15 can be sealed within a narrower range. When the degree of gas flow around the discharge device 15 is small, the sealing mechanism 27 including the chamber 27a and the cover 27b as described above may not be provided.

塗布方法の変形例
また上述の吐出工程を、マスクシート23を基材22に密着させた上で実施してもよい。図6に示すように、マスクシート23には複数の開口部23aが形成されている。なお開口部23aとは、図6に示すように、マスクシート23のうち基材22を覆う遮蔽部23bが設けられていない部分のことである。各開口部23aは、形成されるべき有機半導体層25の形状に対応した形状を有している。以下、マスクシート23を用いることの効果について図7を参照して説明する。図7は、マスクシート23が密着された基材22に向けて液滴24dを吐出する吐出装置15を側方から見た場合を示す図である。
A modification of the coating method and the above-described discharge process may be performed after the mask sheet 23 is brought into close contact with the substrate 22. As shown in FIG. 6, the mask sheet 23 has a plurality of openings 23a. In addition, the opening part 23a is a part in which the shielding part 23b which covers the base material 22 among the mask sheets 23 is not provided, as shown in FIG. Each opening 23a has a shape corresponding to the shape of the organic semiconductor layer 25 to be formed. Hereinafter, the effect of using the mask sheet 23 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a case where the discharge device 15 that discharges the droplets 24d toward the base material 22 to which the mask sheet 23 is in close contact is viewed from the side.

マスクシート23を用いる場合、図3に示すように、有機半導体層25が形成されることが意図されていない領域に到達した塗布液24を遮蔽部23bによって遮蔽することができる。このため、供給される塗布液24の位置や形状を、開口部23aの位置や形状に応じて精密に画定することができる。このことにより、形状や位置が精密に定められた有機半導体層25を得ることができる。   When the mask sheet 23 is used, as shown in FIG. 3, the coating liquid 24 that has reached a region where the organic semiconductor layer 25 is not intended to be formed can be shielded by the shielding portion 23 b. For this reason, the position and shape of the supplied coating liquid 24 can be precisely defined according to the position and shape of the opening 23a. Thereby, the organic semiconductor layer 25 whose shape and position are precisely defined can be obtained.

また本変形例によれば、基材22上に供給された塗布液24の流動の範囲を、蔽部23bによって画定される開口部23a内に限定することができる。また上述のように、雰囲気調整装置28を設けることによって、有機半導体材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴24dを開口部23a内に到達させることができる。すなわち、開口部23a内に供給された塗布液24の流動性は十分に確保されている。これらのことの相乗効果により、形成される有機半導体層25の厚みをさらに均一にすることができる。   Moreover, according to this modification, the range of the flow of the coating liquid 24 supplied onto the base material 22 can be limited to the opening 23a defined by the masking portion 23b. Further, as described above, by providing the atmosphere adjusting device 28, the droplet 24d in a state where the ratio of the solvent to the organic semiconductor material is sufficiently maintained can reach the opening 23a. That is, the fluidity of the coating liquid 24 supplied into the opening 23a is sufficiently ensured. By the synergistic effect of these things, the thickness of the formed organic semiconductor layer 25 can be made more uniform.

その他の変形例
また本実施の形態および変形例において、基材22上に直接的に有機半導体層25が形成される例を示した。すなわち、吐出装置15から吐出された液滴24dが基材22に直接的に到達する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、吐出装置15から吐出された液滴24dが基材22に直接的には到達しなくてもよい。例えば、基材22上に予め何らかの層が形成されており、この層の上に吐出装置15から吐出された液滴24dが到達してもよい。すなわち、基材22上に予め設けられた何らかの層の上に有機半導体層25を形成するために、上述の形成装置10が用いられてもよい。
Other Modifications In the present embodiment and modification, an example in which the organic semiconductor layer 25 is formed directly on the base material 22 has been shown. That is, the example in which the droplets 24d ejected from the ejection device 15 reach the substrate 22 directly has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the droplets 24d ejected from the ejection device 15 do not have to reach the substrate 22 directly. For example, a certain layer may be formed on the base material 22 in advance, and the droplet 24d ejected from the ejection device 15 may reach this layer. That is, the above-described forming apparatus 10 may be used to form the organic semiconductor layer 25 on any layer provided in advance on the base material 22.

また本実施の形態および変形例において、形成装置10を用いて基材22上に、有機半導体材料を含む有機半導体層25を形成する例を示した。しかしながら、形成装置10を用いて基材22上に形成する層が有機半導体層25に限られることはない。有機半導体材料以外の材料を含む層についても、形成装置10を用いて基材22上に形成することができる。この場合、有機半導体層25の場合と同様に、形成装置10を用いて、はじめに、吐出装置15の周囲に調整ガスを供給し、次に、所定の材料と適切な溶媒とを含む塗布液を基材22上に供給し、その後、塗布液の溶媒を蒸発させる。これによって、前記材料から構成される層を基材22上に形成することができる。   Moreover, in this Embodiment and the modification, the example which forms the organic-semiconductor layer 25 containing an organic-semiconductor material on the base material 22 using the formation apparatus 10 was shown. However, the layer formed on the base material 22 using the forming apparatus 10 is not limited to the organic semiconductor layer 25. A layer containing a material other than the organic semiconductor material can also be formed on the base material 22 using the forming apparatus 10. In this case, as in the case of the organic semiconductor layer 25, the adjustment gas is first supplied around the discharge device 15 using the forming device 10, and then a coating liquid containing a predetermined material and an appropriate solvent is supplied. It supplies on the base material 22, and the solvent of a coating liquid is evaporated after that. Thereby, a layer composed of the material can be formed on the substrate 22.

なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。   In addition, although some modified examples with respect to the above-described embodiment have been described, naturally, a plurality of modified examples can be applied in combination as appropriate.

有機EL素子への適用例
次に、上述の形成装置10を備えた製造装置を用いて、有機半導体層を有する有機EL素子を製造する例について、図8を参照して説明する。図8は、有機EL素子30の層構成の一例を示す縦断面図である。
Application Example to Organic EL Element Next, an example of manufacturing an organic EL element having an organic semiconductor layer using the manufacturing apparatus including the above-described forming apparatus 10 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an example of the layer configuration of the organic EL element 30.

図8に示すように、有機EL素子30は、基材22と、基材22上に、基材22側から順に設けられた第1電極層31,正孔注入層32,正孔輸送層33,発光層35,電子注入層38および第2電極層39と、を有している。ここで第1電極層31は陽極層31として機能し、第2電極層39は陰極層39として機能する。有機EL素子30においては、正孔注入層32,正孔輸送層33,発光層35および電子注入層38が、有機半導体材料を含む有機半導体層となっている。しかしながら、このような構造に限られることはなく、発光層単独からなる構造、正孔注入層と発光層とからなる構造、発光層と電子注入層とからなる構造、さらに、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を介在させた構造、発光層と電子注入層との間に電子輸送層を介在させた構造等としてもよい。   As shown in FIG. 8, the organic EL element 30 includes a base material 22, a first electrode layer 31, a hole injection layer 32, and a hole transport layer 33 provided on the base material 22 in this order from the base material 22 side. , A light emitting layer 35, an electron injection layer 38, and a second electrode layer 39. Here, the first electrode layer 31 functions as the anode layer 31, and the second electrode layer 39 functions as the cathode layer 39. In the organic EL element 30, the hole injection layer 32, the hole transport layer 33, the light emitting layer 35, and the electron injection layer 38 are organic semiconductor layers containing an organic semiconductor material. However, it is not limited to such a structure, a structure composed of a light emitting layer alone, a structure composed of a hole injection layer and a light emitting layer, a structure composed of a light emitting layer and an electron injection layer, and a hole injection layer A structure in which a hole transport layer is interposed between the light emitting layer and a structure in which an electron transport layer is interposed between the light emitting layer and the electron injection layer may be employed.

以下、有機EL素子30を構成する各層について説明する。   Hereinafter, each layer which comprises the organic EL element 30 is demonstrated.

(陽極層)
陽極層31を構成する材料は、導電性を有する限り特には限定されず、金属、合金、これらの混合物等を使用することができる。なお発光層35から生じる光が陽極層31および基材22を通って外部に取り出される場合、陽極層31の材料として、透光性を有する導電性材料が用いられる。透光性を有する導電性材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛、酸化第二錫などの酸化物導電性材料または金等の薄膜電極材料を挙げることができる。中でも、正孔が注入され易いように、仕事関数の大きい(4eV以上)透明、または半透明材料であるITO、IZO、が好ましい。透明電極層は、シート抵抗が数百Ω/□以下が好ましく、材質にもよるが、透明電極層の厚みは、例えば、50〜500nm程度とすることができる。なお図8においては、陽極層31がその他の層32,33,35などと同一の幅を有する例が示されているが、これに限られることはなく、陽極層31がその他の層32,33,35などとは異なる幅を有していてもよい。
(Anode layer)
The material which comprises the anode layer 31 is not specifically limited as long as it has electroconductivity, A metal, an alloy, these mixtures, etc. can be used. When light generated from the light emitting layer 35 is extracted to the outside through the anode layer 31 and the base material 22, a conductive material having translucency is used as the material of the anode layer 31. Examples of the light-transmitting conductive material include oxide conductive materials such as indium tin oxide (ITO), indium oxide, indium zinc oxide (IZO), zinc oxide, and stannic oxide, or thin film electrodes such as gold. Materials can be mentioned. Among them, ITO or IZO, which is a transparent or translucent material having a large work function (4 eV or more) so that holes are easily injected, is preferable. The transparent electrode layer preferably has a sheet resistance of several hundred Ω / □ or less, and depending on the material, the thickness of the transparent electrode layer can be, for example, about 50 to 500 nm. 8 shows an example in which the anode layer 31 has the same width as the other layers 32, 33, 35, etc., but the present invention is not limited to this, and the anode layer 31 has the other layers 32, It may have a width different from 33, 35, etc.

(正孔注入層)
正孔注入層32を構成する材料としては、例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン等の酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリシラン系、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー等の誘電性高分子オリゴマー等、を用いることができる。
(Hole injection layer)
Examples of the material constituting the hole injection layer 32 include phenylamine, starburst amine, phthalocyanine, vanadium oxide, molybdenum oxide and other oxides, polyaniline, polythiophene derivatives, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, An imidazole derivative, a polysilane, an aniline copolymer, a dielectric polymer oligomer such as a thiophene oligomer, and the like can be used.

さらに、正孔注入層32を構成する材料として、ポリフィン、1,10,15,20−テトラフェニル−21H、23H−ポリフィン銅(II)等のポリフィリン化合物、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン等の芳香族第三級アミン化合物、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−[4(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン、ポリ3,4エチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸(PEDOD-PSS)等のスチリルアミン化合物を用いることもできる。   Further, as a material constituting the hole injection layer 32, polyfin, 1, 10, 15, 20-tetraphenyl-21H, 23H-polyphine compound such as polyfin copper (II), N, N, N ', N'- Aromatics such as tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl, N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine Tertiary amine compound, 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4 (di-p-tolylamino) styryl] stilbene, poly3,4 ethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonic acid (PEDOD-PSS), etc. These styrylamine compounds can also be used.

(正孔輸送層)
正孔輸送層33を構成する材料としては、例えば、オキサジアゾール系、オキサゾール系、トリアゾール系、チアゾール系、トリフェニルメタン系、スチリル系、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、芳香族アミン系、カルバゾール系、ポリビニルカルバゾール系、スチルベン系、エナミン系、アジン系、トリフェニルアミン系、ブタジエン系、多環芳香族化合物系、スチルベン二量体等の材料を用いることができる。
(Hole transport layer)
Examples of the material constituting the hole transport layer 33 include oxadiazole, oxazole, triazole, thiazole, triphenylmethane, styryl, pyrazoline, hydrazone, aromatic amine, carbazole, Materials such as polyvinylcarbazole, stilbene, enamine, azine, triphenylamine, butadiene, polycyclic aromatic compounds, and stilbene dimer can be used.

正孔輸送層33は、正孔輸送層33を構成する材料と溶媒とを含む塗布液の液滴を、形成装置10を用いて基材22上に吐出することによって形成され得る。例えば正孔輸送層33を構成する材料を溶解させる溶媒として、クメン、アニソール、n−プロピルベンゼン、メシチレン、1,2,4−トリメチルベンゼン、リモネン、p−シメン、o−ジクロロベンゼン、ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、2,3−ジヒドロベンゾフラン、安息香酸メチル、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、アミルベンゼン、テトラリン、安息香酸エチル、フェニルヘキサン、シクロヘキシルベンゼン、安息香酸ブチル等を、単独で、または混合して用いることができる。   The hole transport layer 33 can be formed by discharging droplets of a coating liquid containing a material constituting the hole transport layer 33 and a solvent onto the base material 22 using the forming apparatus 10. For example, as a solvent for dissolving the material constituting the hole transport layer 33, cumene, anisole, n-propylbenzene, mesitylene, 1,2,4-trimethylbenzene, limonene, p-cymene, o-dichlorobenzene, butylbenzene, Diethylbenzene, 2,3-dihydrobenzofuran, methyl benzoate, 1,2,3,4-tetramethylbenzene, amylbenzene, tetralin, ethyl benzoate, phenylhexane, cyclohexylbenzene, butyl benzoate and the like alone or It can be used by mixing.

(発光層)
発光層35を構成する材料としては、例えば、色素系、金属錯体系、高分子系の発光材料を用いることができる。また、発光波長を調整し、または発光効率を向上させる等の目的で、上記の各層に適当な材料をドーピングすることもできる。
(Light emitting layer)
As a material constituting the light emitting layer 35, for example, a dye-based, metal complex-based, or polymer-based light-emitting material can be used. In addition, for the purpose of adjusting the light emission wavelength or improving the light emission efficiency, an appropriate material can be doped into each of the above layers.

色素系の発光材料の例としては、例えば、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を挙げることができる。   Examples of dye-based luminescent materials include, for example, cyclopentadiene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, triphenylamine derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoloquinoline derivatives, distyrylbenzene derivatives, distyrylarylene derivatives, silole derivatives, thiophene Examples thereof include a ring compound, a pyridine ring compound, a perinone derivative, a perylene derivative, an oligothiophene derivative, a trifumanylamine derivative, an oxadiazole dimer, and a pyrazoline dimer.

また金属錯体系の発光材料の例としては、例えば、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等、中心金属にAl、Zn、Be等、または、Tb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。   Examples of metal complex-based luminescent materials include, for example, aluminum quinolinol complex, benzoquinolinol beryllium complex, benzoxazole zinc complex, benzothiazole zinc complex, azomethyl zinc complex, porphyrin zinc complex, europium complex, etc. Examples thereof include metal complexes having Zn, Be, or the like, or a rare earth metal such as Tb, Eu, or Dy, and having a oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole, quinoline structure, or the like as a ligand.

また高分子系の発光材料の例としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。   Examples of the polymer light emitting material include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyvinylcarbazole derivatives, polyfluorene derivatives, and the like.

正孔輸送層33の場合と同様に、発光層35を構成する発光材料を溶解させる溶媒は、発光材料や形成装置10の構成に応じて適宜選択される。   As in the case of the hole transport layer 33, the solvent for dissolving the light emitting material constituting the light emitting layer 35 is appropriately selected according to the structure of the light emitting material and the forming apparatus 10.

(電子注入層)
電子注入層38を構成する材料としては、例えば、カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属や、フッ化リチウム、フッ化ナトリウムなどのフッ化物等を用いることができる。
(Electron injection layer)
As a material constituting the electron injection layer 38, for example, alkaline earth metals such as calcium and barium, fluorides such as lithium fluoride and sodium fluoride, and the like can be used.

(陰極層)
陰極層39を構成する材料は、陽極層31の場合と同様に、導電性を有する限り特には限定されず、金属、合金、これらの混合物等を使用することができる。例えば、発光層35から生じる光が陽極層31および基材22を通って外部に取り出される場合、陽極層31の材料として、アルミニウムを用いることができる。
(Cathode layer)
As in the case of the anode layer 31, the material constituting the cathode layer 39 is not particularly limited as long as it has conductivity, and a metal, an alloy, a mixture thereof, or the like can be used. For example, when light generated from the light emitting layer 35 is extracted to the outside through the anode layer 31 and the base material 22, aluminum can be used as the material of the anode layer 31.

有機EL素子30を構成する各層31,32,33,35,38および39の厚みが特に限られることはなく、求められる特性に応じて適宜設定されるが、例えば10nm〜500nm程度とすることができる。一例を挙げると、陽極層31の厚みが150nmとなっており、正孔注入層32の厚みが50nmとなっており、正孔輸送層33の厚みが20nmとなっており、発光層35の厚みが80nmとなっており、電子注入層38の厚みが5nmとなっており、陰極層39の厚みが150nmとなっている。   The thickness of each layer 31, 32, 33, 35, 38 and 39 constituting the organic EL element 30 is not particularly limited and is appropriately set according to the required characteristics. For example, the thickness may be about 10 nm to 500 nm. it can. For example, the anode layer 31 has a thickness of 150 nm, the hole injection layer 32 has a thickness of 50 nm, the hole transport layer 33 has a thickness of 20 nm, and the light emitting layer 35 has a thickness. Is 80 nm, the thickness of the electron injection layer 38 is 5 nm, and the thickness of the cathode layer 39 is 150 nm.

(有機EL素子の製造方法)
次に、形成装置10を備えた製造装置を用いて、上述の有機EL素子30を製造する方法について説明する。ここでは特に、有機EL素子30のうち上述の正孔注入層32、正孔輸送層33および発光層35を、上述の形成装置10を用いて形成する例について詳細に説明する。
(Manufacturing method of organic EL element)
Next, a method for manufacturing the above-described organic EL element 30 using a manufacturing apparatus including the forming apparatus 10 will be described. Here, in particular, an example in which the hole injection layer 32, the hole transport layer 33, and the light emitting layer 35 in the organic EL element 30 are formed using the above-described forming device 10 will be described in detail.

はじめに、基材22上に陽極層31を形成する。陽極層31を形成する方法および装置が特に限られることはなく、様々な公知の方法および装置が用いられ得る。例えば陽極層31がITOから構成される場合、スパッタリング法や真空蒸着法等においてメタルマスクを用いることにより、または、全面に透明電極層用の材料を成膜した後、感光性レジストをマスクとしてエッチングすることにより、陽極層31を基材22上に形成することができる。   First, the anode layer 31 is formed on the base material 22. The method and apparatus for forming the anode layer 31 are not particularly limited, and various known methods and apparatuses can be used. For example, when the anode layer 31 is made of ITO, etching is performed using a photosensitive resist as a mask by using a metal mask in a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like, or after forming a transparent electrode layer material on the entire surface. By doing so, the anode layer 31 can be formed on the substrate 22.

次に、上述の正孔注入層32を構成する材料を含む塗布液の液滴を、形成装置10の吐出装置15を用いて基材22上の陽極層31に向けて吐出する。この際、吐出装置15の周囲には、雰囲気調整装置28によって、正孔注入層32を構成するための塗布液中の溶媒が蒸発することを抑制することができる調整ガスが供給されている。このため、正孔注入層32を構成する材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を陽極層31上に到達させることができる。このことにより、均一な厚みを有する正孔注入層32を得ることができる。   Next, a droplet of the coating liquid containing the material constituting the hole injection layer 32 is discharged toward the anode layer 31 on the substrate 22 using the discharge device 15 of the forming apparatus 10. At this time, an adjustment gas that can suppress evaporation of the solvent in the coating liquid for forming the hole injection layer 32 is supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, the droplet in a state where the ratio of the solvent to the material constituting the hole injection layer 32 is sufficiently maintained can reach the anode layer 31. Thereby, the hole injection layer 32 having a uniform thickness can be obtained.

その後、上述の正孔輸送層33を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液の液滴を、形成装置10の吐出装置15を用いて基材22上の正孔注入層32に向けて吐出する。この際、吐出装置15の周囲には、雰囲気調整装置28によって、正孔輸送層33を構成する材料を溶解させる溶媒が蒸発することを抑制することができる調整ガスが供給されている。このため、正孔輸送層33を構成する材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を正孔注入層32上に到達させることができる。このことにより、均一な厚みを有する正孔輸送層33を得ることができる。   Thereafter, a droplet of a coating liquid containing the material constituting the above-described hole transport layer 33 and a solvent for dissolving the material is applied to the hole injection layer on the substrate 22 using the discharge device 15 of the forming device 10. It discharges toward 32. At this time, an adjustment gas that can suppress evaporation of the solvent that dissolves the material constituting the hole transport layer 33 is supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, a droplet in a state where the ratio of the solvent to the material constituting the hole transport layer 33 is sufficiently maintained can reach the hole injection layer 32. Thereby, the hole transport layer 33 having a uniform thickness can be obtained.

次に、上述の発光層35を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液の液滴を、形成装置10の吐出装置15を用いて基材22上の正孔輸送層33に向けて吐出する。この際、吐出装置15の周囲には、雰囲気調整装置28によって、発光層35を構成する材料を溶解させる溶媒が蒸発することを抑制することができる調整ガスが供給されている。このため、発光層35を構成する材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を正孔輸送層33上に到達させることができる。このことにより、均一な厚みを有する発光層35を得ることができる。   Next, a droplet of a coating liquid containing a material constituting the light-emitting layer 35 and a solvent for dissolving the material is discharged onto the hole transport layer 33 on the substrate 22 using the discharge device 15 of the forming device 10. Discharge toward At this time, an adjustment gas that can suppress evaporation of the solvent that dissolves the material constituting the light emitting layer 35 is supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, droplets in a state where the ratio of the solvent to the material constituting the light emitting layer 35 is sufficiently maintained can reach the hole transport layer 33. Thereby, the light emitting layer 35 having a uniform thickness can be obtained.

なお、正孔注入層32,正孔輸送層33および発光層35を形成する際に用いられる吐出装置15および雰囲気調整装置28は、同一の形成装置10内に設けられていてもよく、若しくは、別々の形成装置10内に設けられていてもよい。   The ejection device 15 and the atmosphere adjustment device 28 used when forming the hole injection layer 32, the hole transport layer 33, and the light emitting layer 35 may be provided in the same forming device 10, or It may be provided in a separate forming apparatus 10.

その後、発光層35上に電子注入層38および陰極層39を形成する。電子注入層38および陰極層39を形成する方法が特に限られることはなく、様々な方法適宜用いられ得る。例えば、電子注入層38および陰極層39を構成する材料として、適切な溶媒に溶解し得る材料が用いられる場合、上述の形成装置10を用いて電子注入層38および陰極層39を形成してもよい。このようにして、図8に示す有機EL素子30を製造することができる。   Thereafter, an electron injection layer 38 and a cathode layer 39 are formed on the light emitting layer 35. The method for forming the electron injection layer 38 and the cathode layer 39 is not particularly limited, and various methods can be used as appropriate. For example, when a material that can be dissolved in an appropriate solvent is used as a material constituting the electron injection layer 38 and the cathode layer 39, the electron injection layer 38 and the cathode layer 39 may be formed using the above-described forming apparatus 10. Good. In this way, the organic EL element 30 shown in FIG. 8 can be manufactured.

(有機EL素子の変形例)
なお有機EL素子30の層構成が特に限られることはなく、求められる特性に応じて様々な層を追加することができる。例えば図9に示すように、有機EL素子30の発光層35の構造が、第1発光層35Aおよび第2発光層35Bを含む二層構造となっていてもよい。この場合、第1発光層35Aと第2発光層35Bとの間に電荷発生層34が介在されていてもよい。このうち第1発光層35Aおよび第2発光層35Bは、上述の発光層35と略同一の層であるので、詳細な説明を省略する。電荷発生層34は、例えば特開2003−272860号公報に記載されているように、1.0×10Ω・cm以上、好ましくは1.0×10Ω・cm以上の比抵抗を有する電気絶縁性の層であって、電圧印加時において有機EL素子30の陰極方向にホールを注入し、陽極方向に電子を注入する役割を果たす層となっている。
(Modification of organic EL element)
The layer configuration of the organic EL element 30 is not particularly limited, and various layers can be added according to required characteristics. For example, as shown in FIG. 9, the structure of the light emitting layer 35 of the organic EL element 30 may have a two-layer structure including the first light emitting layer 35A and the second light emitting layer 35B. In this case, the charge generation layer 34 may be interposed between the first light emitting layer 35A and the second light emitting layer 35B. Among these, the first light-emitting layer 35A and the second light-emitting layer 35B are substantially the same layers as the above-described light-emitting layer 35, and thus detailed description thereof is omitted. The charge generation layer 34 has a specific resistance of 1.0 × 10 2 Ω · cm or more, preferably 1.0 × 10 5 Ω · cm or more, as described in, for example, JP-A-2003-272860. It is an electrically insulating layer that serves to inject holes in the cathode direction of the organic EL element 30 and inject electrons in the anode direction when a voltage is applied.

また図9に示すように、有機EL素子30は、発光層35と電子注入層38に位置する正孔阻止層36および電子輸送層37をさらに有していてもよい。このうち正孔阻止層36は、陽極層31から注入された正孔が発光層35を突き抜けるのをブロックし、発光層35内における電子と正孔の再結合を増やすための層である。このような正孔阻止層36を構成する材料としては、例えば、(2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)(PBD)等を用いることができる。   As shown in FIG. 9, the organic EL element 30 may further include a hole blocking layer 36 and an electron transport layer 37 located in the light emitting layer 35 and the electron injection layer 38. Among these, the hole blocking layer 36 is a layer for blocking holes injected from the anode layer 31 from penetrating the light emitting layer 35 and increasing recombination of electrons and holes in the light emitting layer 35. Examples of the material constituting such a hole blocking layer 36 include (2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole) (PBD). Etc. can be used.

電子輸送層37を構成する材料としては、例えば、金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、シリル化合物等を用いることができる。フェナントロリン類の具体例としては、バソキュプロイン、バソフェナントロリン等を挙げることができる。金属錯体の具体例としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)等を挙げることができる。オキサジアゾール誘導体としては、(2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)(PBD)等を挙げることができる。   As a material constituting the electron transport layer 37, for example, a metal complex, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a phenanthroline derivative, a silyl compound, or the like can be used. Specific examples of phenanthrolines include bathocuproin and bathophenanthroline. Specific examples of the metal complex include tris (8-quinolinolato) aluminum complex (Alq3). Examples of the oxadiazole derivative include (2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole) (PBD).

上述の電荷発生層34,正孔阻止層36および電子輸送層37を形成する方法が特に限られることはなく、様々な方法適宜用いられ得る。例えば、電荷発生層34,正孔阻止層36および電子輸送層37を構成する材料として、適切な溶媒に溶解し得る材料が用いられる場合、上述の形成装置10を用いて電荷発生層34,正孔阻止層36および電子輸送層37を形成してもよい。   The method for forming the charge generation layer 34, the hole blocking layer 36, and the electron transport layer 37 is not particularly limited, and various methods can be used as appropriate. For example, when a material that can be dissolved in an appropriate solvent is used as a material constituting the charge generation layer 34, the hole blocking layer 36, and the electron transport layer 37, the charge generation layer 34, The hole blocking layer 36 and the electron transport layer 37 may be formed.

有機トランジスタ素子への適用例
次に、上述の形成装置10を備えた製造装置を用いて製造される、有機半導体層を有する有機半導体素子の一例として、有機トランジスタ素子について説明する。図10は、有機トランジスタ素子40の層構成の一例を示す縦断面図である。
Application Example to Organic Transistor Element Next, an organic transistor element will be described as an example of an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer manufactured using a manufacturing apparatus including the above-described forming apparatus 10. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an example of the layer configuration of the organic transistor element 40.

図10に示すように、有機トランジスタ素子40は、基材22上に設けられたゲート電極41と、ゲート電極41を覆うよう基材22上に設けられたゲート絶縁層42と、一定の間隔を空けて対向するようゲート絶縁層42上に設けられた第1電極層43および第2電極層44と、第1電極層43および第2電極層44を覆うよう設けられた有機半導体層45と、を有している。ここで第1電極層43はドレイン電極43として機能し、第2電極層44はソース電極44として機能する。なお図10において一点鎖線で示すように、有機トランジスタ素子40は、有機トランジスタ素子40の最表面に位置し、有機トランジスタ素子40のその他の構成要素を保護するよう設けられた保護層46をさらに有していてもよい。   As shown in FIG. 10, the organic transistor element 40 includes a gate electrode 41 provided on the base material 22 and a gate insulating layer 42 provided on the base material 22 so as to cover the gate electrode 41. A first electrode layer 43 and a second electrode layer 44 provided on the gate insulating layer 42 so as to face each other, and an organic semiconductor layer 45 provided to cover the first electrode layer 43 and the second electrode layer 44; have. Here, the first electrode layer 43 functions as the drain electrode 43, and the second electrode layer 44 functions as the source electrode 44. 10, the organic transistor element 40 further includes a protective layer 46 positioned on the outermost surface of the organic transistor element 40 and provided to protect other components of the organic transistor element 40. You may do it.

有機トランジスタ素子40の各構成要素の材料や寸法が特に限られることはない。例えば、有機トランジスタ素子40のゲート電極41、ゲート絶縁層42、ドレイン電極43およびソース電極44として、特開2009−87996号公報に記載のものを用いることができる。   The material and dimensions of each component of the organic transistor element 40 are not particularly limited. For example, as the gate electrode 41, the gate insulating layer 42, the drain electrode 43, and the source electrode 44 of the organic transistor element 40, those described in JP-A-2009-87996 can be used.

(有機半導体層)
有機半導体層45を構成する有機半導体材料としては、低分子系の有機半導体材料や高分子系の有機半導体材料を用いることができる。例えば有機半導体材料として、特開2009−87996号公報に記載のものを用いることができる。
(Organic semiconductor layer)
As the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 45, a low molecular organic semiconductor material or a high molecular organic semiconductor material can be used. For example, the organic semiconductor material described in JP2009-87996A can be used.

有機半導体層45を構成する有機半導体材料を溶解させる溶媒は、材料や形成装置10の構成に応じて適宜選択されるが、例えば、メシチレン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、キシレン、及びN−メチルピロリドンなどの有機溶媒を用いることができる。   The solvent for dissolving the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 45 is appropriately selected according to the material and the configuration of the forming apparatus 10. For example, mesitylene, dichloromethane, tetrahydrofuran, chloroform, toluene, chlorobenzene, dichlorobenzene, xylene , And organic solvents such as N-methylpyrrolidone can be used.

次に、形成装置10を備えた製造装置を用いて、上述の有機半導体層45を有する有機トランジスタ素子40を製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the organic transistor element 40 having the organic semiconductor layer 45 described above using a manufacturing apparatus including the forming apparatus 10 will be described.

はじめに、基材22上にゲート電極41,ゲート絶縁層42,ソース電極43およびドレイン電極44を形成する。これらの構成要素を形成する方法が特に限られることはなく、公知の方法を適宜用いることができる。   First, the gate electrode 41, the gate insulating layer 42, the source electrode 43 and the drain electrode 44 are formed on the base material 22. The method for forming these components is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate.

その後、上述の有機半導体層45を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液の液滴を、形成装置10の吐出装置15を用いて、上記の各構成要素41,42,43および44が形成された基材22に向けて吐出する。この際、吐出装置15の周囲には、雰囲気調整装置28によって、有機半導体層45を構成する材料を溶解させる溶媒が蒸発することを抑制することができる調整ガスが供給されている。このため、有機半導体層45を構成する材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴をゲート絶縁層42,ソース電極43およびドレイン電極44上に到達させることができる。このことにより、均一な厚みを有する有機半導体層45を得ることができる。   After that, the droplets of the coating liquid containing the material constituting the organic semiconductor layer 45 and the solvent for dissolving the material are discharged using the discharge device 15 of the forming apparatus 10 to each of the above constituent elements 41, 42, It discharges toward the base material 22 in which 43 and 44 are formed. At this time, an adjustment gas that can suppress evaporation of the solvent that dissolves the material constituting the organic semiconductor layer 45 is supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, droplets in a state where the ratio of the solvent to the material constituting the organic semiconductor layer 45 is sufficiently maintained can reach the gate insulating layer 42, the source electrode 43, and the drain electrode 44. Thereby, the organic semiconductor layer 45 having a uniform thickness can be obtained.

その後、必要に応じて有機半導体層45上に保護層46を形成する。このようにして、有機半導体層45を含む有機トランジスタ素子40を製造することができる。   Thereafter, a protective layer 46 is formed on the organic semiconductor layer 45 as necessary. In this way, the organic transistor element 40 including the organic semiconductor layer 45 can be manufactured.

なお図10に示す例においては、有機トランジスタ素子40がいわゆるボトムコンタクト・ボトムゲート型となっている例を示した。しかしながら、有機トランジスタ素子40のタイプがボトムコンタクト・ボトムゲート型に限られることはない。例えば、ボトムコンタクト・トップゲート型、トップコンタクト・ボトムゲート型またはトップコンタクト・トップゲート型の有機トランジスタ素子40においても、形成装置10を用いて有機半導体層45を形成することができる。   In the example shown in FIG. 10, the organic transistor element 40 is a so-called bottom contact / bottom gate type. However, the type of the organic transistor element 40 is not limited to the bottom contact / bottom gate type. For example, in the bottom contact / top gate type, top contact / bottom gate type, or top contact / top gate type organic transistor element 40, the organic semiconductor layer 45 can be formed using the forming apparatus 10.

有機太陽電池素子への適用例
次に、上述の形成装置10を備えた製造装置を用いて製造される、有機半導体層を有する有機半導体素子の一例として、有機太陽電池素子について説明する。図11は、有機太陽電池素子50の層構成の一例を示す縦断面図である。
Application Example to Organic Solar Cell Element Next, an organic solar cell element will be described as an example of an organic semiconductor element having an organic semiconductor layer manufactured using a manufacturing apparatus provided with the above-described forming apparatus 10. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an example of the layer configuration of the organic solar cell element 50.

図11に示すように、有機太陽電池素子50は、基材22上に順次設けられた第1電極層51,光電変換層52および第2電極層53と、各層51,52および53を覆うよう設けられた被覆層54と、被覆層54の外周部に配置された接着剤層55と、接着剤層55を介して基材22に貼り合わされた封止基材56と、を有している。有機太陽電池素子50においては、光電変換層52が、有機半導体材料を含む有機半導体層となっている。   As shown in FIG. 11, the organic solar cell element 50 covers the first electrode layer 51, the photoelectric conversion layer 52, the second electrode layer 53, and the layers 51, 52, and 53 that are sequentially provided on the base material 22. It has a coating layer 54 provided, an adhesive layer 55 disposed on the outer periphery of the coating layer 54, and a sealing base material 56 bonded to the base material 22 through the adhesive layer 55. . In the organic solar cell element 50, the photoelectric conversion layer 52 is an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material.

有機太陽電池素子50の各構成要素の材料や寸法が特に限られることはない。例えば、有機太陽電池素子50の第1電極層51、第2電極層53、被覆層54、接着剤層55および封止基材56として、特開2011−151195号公報に記載のものを用いることができる。   The material and size of each component of the organic solar cell element 50 are not particularly limited. For example, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-151195 is used as the 1st electrode layer 51 of the organic solar cell element 50, the 2nd electrode layer 53, the coating layer 54, the adhesive bond layer 55, and the sealing base material 56. Can do.

(光電変換層)
光電変換層52は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよい。若しくは、光電変換層52は、電子受容性材料を含み、電子受容性の機能を有する電子受容性層と、電子供与性材料を含み、電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい。光電変換層52の具体的な構成や材料が特に限られることはない。例えば光電変換層52として、特開2011−151195号公報に記載のものを用いることができる。
(Photoelectric conversion layer)
The photoelectric conversion layer 52 may be a single layer having both electron accepting and electron donating functions. Alternatively, the photoelectric conversion layer 52 includes an electron-accepting material and includes an electron-accepting layer having an electron-accepting function and an electron-donating layer that includes an electron-donating material and has an electron-donating function. It may be. The specific configuration and material of the photoelectric conversion layer 52 are not particularly limited. For example, as the photoelectric conversion layer 52, the thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-151195 can be used.

光電変換層52の電子供与性材料や電子受容性材料を溶解させる溶媒は、材料や形成装置10の構成に応じて適宜選択されるが、例えば、オルトジクロロベンゼンなどの有機溶媒を用いることができる。   The solvent for dissolving the electron-donating material and the electron-accepting material of the photoelectric conversion layer 52 is appropriately selected according to the material and the configuration of the forming apparatus 10. For example, an organic solvent such as orthodichlorobenzene can be used. .

次に、形成装置10を備えた製造装置を用いて、上述の光電変換層52を有する有機太陽電池素子50を製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the organic solar cell element 50 having the above-described photoelectric conversion layer 52 using a manufacturing apparatus including the forming apparatus 10 will be described.

はじめに、基材22上に第1電極層51を形成する。第1電極層51を形成する方法が特に限られることはなく、公知の方法を適宜用いることができる。   First, the first electrode layer 51 is formed on the substrate 22. The method for forming the first electrode layer 51 is not particularly limited, and a known method can be appropriately used.

次に、上述の光電変換層52を構成する材料と、当該材料を溶解させる溶媒とを含む塗布液の液滴を、形成装置10の吐出装置15を用いて基材22上の第1電極層51に向けて吐出する。この際、吐出装置15の周囲には、雰囲気調整装置28によって、光電変換層52を構成する材料を溶解させる溶媒が蒸発することを抑制することができる調整ガスが供給されている。このため光電変換層52を構成する材料に対する溶媒の比率が十分に維持された状態の液滴を第1電極層51上に到達させることができる。このことにより、均一な厚みを有する光電変換層52を得ることができる。   Next, the first electrode layer on the base material 22 using the discharge device 15 of the forming apparatus 10 is used to apply a droplet of a coating liquid containing the material constituting the photoelectric conversion layer 52 and a solvent for dissolving the material. It discharges toward 51. At this time, an adjustment gas that can suppress evaporation of the solvent that dissolves the material constituting the photoelectric conversion layer 52 is supplied around the discharge device 15 by the atmosphere adjustment device 28. For this reason, it is possible to cause the droplets in a state where the ratio of the solvent to the material constituting the photoelectric conversion layer 52 is sufficiently maintained to reach the first electrode layer 51. Thereby, the photoelectric conversion layer 52 having a uniform thickness can be obtained.

その後、光電変換層52上に第2電極層53を形成する。また、各層51,52および53を覆う被覆層54と、各層51,52および53を封止するための接着剤層55および封止基材56と、を形成する。このようにして、光電変換層52を含む有機太陽電池素子50を製造することができる。   Thereafter, the second electrode layer 53 is formed on the photoelectric conversion layer 52. Moreover, the coating layer 54 which covers each layer 51,52,53, the adhesive bond layer 55 for sealing each layer 51,52,53, and the sealing base material 56 are formed. Thus, the organic solar cell element 50 including the photoelectric conversion layer 52 can be manufactured.

10 形成装置
15 吐出装置
15a 吐出口
15b 吐出領域
22 基材
24 塗布液
25 有機半導体層
27 密閉機構
28 雰囲気調整装置
28a 容器
28b 液体
28c 噴霧器
28d 液滴
30 有機EL素子
32 正孔注入層
33 正孔輸送層
35 発光層
40 有機トランジスタ素子
45 有機半導体層
50 有機太陽電池素子
52 光電変換層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Formation apparatus 15 Discharge apparatus 15a Discharge port 15b Discharge area | region 22 Base material 24 Coating liquid 25 Organic-semiconductor layer 27 Sealing mechanism 28 Atmospheric conditioner 28a Container 28b Liquid 28c Sprayer 28d Droplet 30 Organic EL element 32 Hole injection layer 33 Hole Transport layer 35 Light emitting layer 40 Organic transistor element 45 Organic semiconductor layer 50 Organic solar cell element 52 Photoelectric conversion layer

Claims (12)

有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成方法において、
基材を供給する基材供給工程と、
前記基材の周囲雰囲気を調整する雰囲気調整工程と、
供給された前記基材に向けて、有機半導体材料と溶媒とを含む液滴を吐出装置を用いて吐出する吐出工程と、を備え、
前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスが雰囲気調整装置から前記吐出装置の周囲に供給され、
前記雰囲気調整工程および前記吐出工程において、少なくとも、前記基材に向けて前記液滴を吐出する前記吐出装置の吐出口、前記基材のうち前記吐出口から吐出された前記液滴が到達する部分、および、前記調整ガスを前記吐出装置の周囲に供給する前記雰囲気調整装置が、密閉機構によって囲まれており、
前記密閉機構は、前記基材上に到達した前記液滴の溶媒が蒸発することによって前記基材上に形成される有機半導体層が、少なくとも部分的に前記密閉機構の外部に位置するよう、構成されている、有機半導体層の形成方法。
In the organic semiconductor layer forming method of forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material on a substrate,
A base material supplying step for supplying the base material;
An atmosphere adjustment step for adjusting the ambient atmosphere of the substrate;
A discharge step of discharging droplets containing an organic semiconductor material and a solvent using a discharge device toward the supplied base material,
In the atmosphere adjustment step, an adjustment gas that suppresses evaporation of the solvent contained in the droplets is supplied from the atmosphere adjustment device to the periphery of the discharge device,
In the atmosphere adjustment step and the discharge step, at least a discharge port of the discharge device that discharges the droplet toward the base material, and a portion of the base material where the liquid droplet discharged from the discharge port reaches And the atmosphere adjustment device that supplies the adjustment gas to the periphery of the discharge device is surrounded by a sealing mechanism ,
The sealing mechanism is configured such that an organic semiconductor layer formed on the base material is located at least partially outside the sealing mechanism by evaporation of the solvent of the droplets reaching the base material. A method for forming an organic semiconductor layer.
前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と同種の物質の気体が前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給される、請求項1に記載の有機半導体層の形成方法。   2. The formation of an organic semiconductor layer according to claim 1, wherein in the atmosphere adjustment step, a gas of the same kind of substance as the substance constituting the solvent contained in the droplets is supplied as the adjustment gas around the discharge device. Method. 前記雰囲気調整工程において、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と異なる異種物質の気体が前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給される、請求項1に記載の有機半導体層の形成方法。   2. The formation of an organic semiconductor layer according to claim 1, wherein in the atmosphere adjustment step, a gas of a different kind of substance different from a substance constituting the solvent contained in the droplet is supplied as the adjustment gas around the discharge device. Method. 前記異種物質の蒸気圧は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質の蒸気圧より大きい、請求項3に記載の有機半導体層の形成方法。   4. The method of forming an organic semiconductor layer according to claim 3, wherein a vapor pressure of the different substance is higher than a vapor pressure of a substance constituting the solvent contained in the droplet. 前記異種物質の沸点は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質の沸点より低い、請求項3または4に記載の有機半導体層の形成方法。   5. The method of forming an organic semiconductor layer according to claim 3, wherein a boiling point of the dissimilar substance is lower than a boiling point of a substance constituting the solvent contained in the droplet. 前記吐出工程において、前記液滴が、前記基材からの距離が5mm以上となるよう配置された吐出口から吐出され、
前記吐出工程において吐出される液滴の平均径が1μm〜20μmの範囲内となっている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機半導体層の形成方法。
In the discharging step, the liquid droplets are discharged from a discharge port arranged so that the distance from the base material is 5 mm or more,
The method for forming an organic semiconductor layer according to any one of claims 1 to 5, wherein an average diameter of droplets ejected in the ejection step is in a range of 1 µm to 20 µm.
有機半導体材料を含む有機半導体層を基材上に形成する有機半導体層の形成装置において、
基材を供給する基材供給機構と、
供給された前記基材に向けて、有機半導体材料と溶媒とを含む液滴を吐出する吐出装置と、
前記吐出装置の周囲雰囲気を調整する雰囲気調整装置と、を備え、
前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒が蒸発することを抑制する調整ガスを前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されており、
前記形成装置は、少なくとも、前記基材に向けて前記液滴を吐出する前記吐出装置の吐出口、前記基材のうち前記吐出口から吐出された前記液滴が到達する部分、および、前記調整ガスを前記吐出装置の周囲に供給する前記雰囲気調整装置を囲む密閉機構をさらに備え、
前記密閉機構は、前記基材上に到達した前記液滴の溶媒が蒸発することによって前記基材上に形成される有機半導体層が、少なくとも部分的に前記密閉機構の外部に位置するよう、構成されている、有機半導体層の形成装置。
In an organic semiconductor layer forming apparatus for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material on a substrate,
A substrate supply mechanism for supplying a substrate;
A discharge device for discharging droplets containing an organic semiconductor material and a solvent toward the supplied base material;
An atmosphere adjustment device for adjusting the ambient atmosphere of the discharge device,
The atmosphere adjustment device is configured to supply an adjustment gas that suppresses evaporation of the solvent contained in the droplet to the periphery of the discharge device,
The forming apparatus includes at least a discharge port of the discharge device that discharges the droplet toward the base material, a portion of the base material where the liquid droplet discharged from the discharge port reaches, and the adjustment Further comprising a sealing mechanism surrounding the atmosphere adjusting device for supplying gas around the discharge device;
The sealing mechanism is configured such that an organic semiconductor layer formed on the base material is located at least partially outside the sealing mechanism by evaporation of the solvent of the droplets reaching the base material. An apparatus for forming an organic semiconductor layer.
前記雰囲気調整装置は、前記調整ガスを構成する物質の液体を収容する容器を有し、前記調整ガスは、前記容器に収容された液体の蒸気として前記吐出装置の周囲に供給される、請求項7に記載の有機半導体層の形成装置。   The atmosphere adjusting device has a container for storing a liquid of a substance constituting the adjusting gas, and the adjusting gas is supplied around the discharge device as a vapor of the liquid stored in the container. 8. The apparatus for forming an organic semiconductor layer according to 7. 前記雰囲気調整装置は、前記調整ガスを構成する物質の液滴を噴霧する噴霧器を有する、請求項7に記載の有機半導体層の形成装置。   The organic semiconductor layer forming apparatus according to claim 7, wherein the atmosphere adjustment device includes a sprayer that sprays droplets of a substance constituting the adjustment gas. 前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と同種の物質の気体を前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されている、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の有機半導体層の形成装置。   The said atmosphere adjustment apparatus is comprised so that the gas of the same kind of substance as the substance which comprises the said solvent contained in the said droplet may be supplied to the circumference | surroundings of the said discharge apparatus as said adjustment gas. The apparatus for forming an organic semiconductor layer according to claim 1. 前記雰囲気調整装置は、前記液滴に含まれる前記溶媒を構成する物質と異なる異種物質の気体を前記調整ガスとして前記吐出装置の周囲に供給するよう構成されている、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の有機半導体層の形成装置。   The said atmosphere adjustment apparatus is comprised so that the gas of a different substance from the substance which comprises the said solvent contained in the said droplet may be supplied to the circumference | surroundings of the said discharge apparatus as said adjustment gas. The apparatus for forming an organic semiconductor layer according to claim 1. 前記吐出装置は、前記液滴を吐出する吐出口を有し、
前記吐出口から前記基材までの距離が5mm以上となっており、
前記吐出口から吐出される液滴の平均径が1μm〜20μmの範囲内となっている、請求項7乃至11のいずれか一項に記載の有機半導体層の形成装置。
The discharge device has a discharge port for discharging the droplets,
The distance from the discharge port to the base material is 5 mm or more,
The apparatus for forming an organic semiconductor layer according to any one of claims 7 to 11, wherein an average diameter of droplets discharged from the discharge port is in a range of 1 µm to 20 µm.
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