電子装置の製造方法
【課題】有機ＥＬパネルや有機薄膜トランジスタなどの電子装置における各種薄膜の形成にインクジェット法を用いた製造方法及びこれに好適な組成のインクを提供する。
【解決手段】水を主溶剤とするインクに三級アルコールを添加したインク組成物を用いて有機ＥＬパネルのホール注入層等の画素部形成有機層または有機薄膜トランジスタの活性層等の電子装置を製造する。三級アルコールとしては、３−メチル−１−ブチン−３−オールを使用する。このアルコールの添加量は、インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲とする。
【解決手段】水を主溶剤とするインクに三級アルコールを添加したインク組成物を用いて有機ＥＬパネルのホール注入層等の画素部形成有機層または有機薄膜トランジスタの活性層等の電子装置を製造する。三級アルコールとしては、３−メチル−１−ブチン−３−オールを使用する。このアルコールの添加量は、インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に係わり、特に電子装置の活性領域の形成とその材料に関し、詳細には例えば有機ＥＬパネルの発光層や有機薄膜トランジスタ等の半導体の電極または半導体層をインクジェット法で塗布する方法及びこの塗布に好適なインク組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型パネルディスプレイ（以下、パネルディスプレイを単にパネルとも称する）への適用が期待される高分子系エレクトロルミネッセンスパネル（有機ＥＬ表示装置、以下単に有機ＥＬパネルまたはＯＬＥＤとも称する）または薄膜トランジスタ等の半導体素子を含む各種の電子装置の構成層の製作にインクジェット法（ＩＪ法）の応用が考えられている。インクジェット法は、微小領域に均一な薄膜を形成するために適した塗布方法である。例えばフルカラーの有機ＥＬパネルでは、一般に、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の各副画素（サブピクセル）で一つのカラー画素（ピクセル）を構成する。
【０００３】
現在、フルカラーの有機ＥＬパネルには、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の副画素を構成する各低分子発光材料を真空マスク蒸着法で副画素ごとに塗り分ける、所謂低分子系有機ＥＬ方式が有望とされている。この方式では、（１）マスク蒸着の位置精度が低く、大形ディスプレイに適用可能な有機ＥＬパネルの製作が難しい。（２）発光材料をはじめとする発光層形成用材料の利用効率が低い。（３）生産性が低いこと等が課題として挙げられている。
【０００４】
これに対して、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の各高分子発光材料をインクジェット法等の印刷法で塗分ける高分子有機ＥＬパネルは、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色発光層形成の位置精度、材料利用効率、生産性等が高いことから、大形パネルヘの適用が期待されている。高分子有機ＥＬパネルは上記のような利点を有しているが、膜厚均一性の高い発光層、特にホール注入層を形成することが難しい。
【０００５】
有機ＥＬパネルの画素部は、一方の電極（第１の電極、ここでは陽極）の上に有機層からなるホール注入層を含む発光層や電子注入層を積層し、最上層に他方の電極（第２の電極、ここでは陰極）を成膜して構成される。そして、この有機層（特に、その膜厚の均一性の要求からホール注入層）の形成にインクジェット法を用いるのが好適である。
【０００６】
高分子系有機ＥＬパネルの画素部を構成するホール注入層は、水を主溶剤とする水系インクをインクジェット装置のノズルから画素部に吐出し、これを乾燥することにより薄膜状に形成される。このようなインクジェット装置を用いた薄膜の形成においては、水系インクがノズルの吐出端で詰まり易いことから、有機ＥＬパネルの表示領域全面にわたって均一で且つ欠損なくホール注入層をもつが装置部を形成することは難しい。また、水系インクを用いた場合、ノズルから吐出されたインク液滴が画素部の電極（ここでは、陽極であるＩＴＯ）の上に均一に濡れ広がらない。
【０００７】
図１１は、インクジェット装置のノズルにインク詰まりが生じる過程を説明する模式図であり、図１１（ａ）はノズルの正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１１（ｃ）はノズルにインクが詰まった状態を示す図１１（ｂ）と同様の断面図である。インクジェット装置のノズル部は、複数のノズルＮＺＬを同一面上に配列してなり、ノズルＮＺＬの背面に設けた圧電板に電圧を印加することで、ノズルＮＺＬの先端からインク滴を吐出する。このとき、インク滴の一部はノズルＮＺＬの先端から離脱せずに配列面上に残留することがある。図１１（ａ）には、４個のノズルを連絡するようにインクが残留した状態を示す。この時点では、インクは未だ液体状であり、図面には液体状であることを符号ＩＮＫ（Ｌ）で示す。液体状のインクＩＮＫ（Ｌ）は時間と共に、その含有する溶剤が蒸散し、図１１（ｃ）に示したように固体化してノズルＮＺＬを詰まらせる。これが、均一な膜厚の形成を阻害する原因となる。
【０００８】
特許文献１には、ホール注入層の形成材料にＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）とＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸を含むコロイド水溶液）とにメチルアルコール、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール等の低級アルコールを添加して表面張力と粘度とを制御できるとの記載がある。また、メチルアルコール、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール等の低級アルコールは揮発性が高く、添加量が多いとノズル詰まりが発生するため、低級アルコールの添加量は約２０ｗｔ％以下であることが望ましいとしている。
【０００９】
また、特許文献２には、一般的なインクジェット法に用いる水性インクに三級アルコールとして三級ブチルアルコールを用いることが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３２３２７６号公報
【特許文献２】特開平０７−０８２４９９号公報
【非特許文献１】社団法人応用物理学会発行「応用物理」第７０巻第１２号１４５２−１４５５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
有機層、例えばホール注入層を高い膜厚均一性で形成できない原因は、水を主溶剤とするポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とのコロイド溶液やポリスチレンスルホン酸とポリアニリンのコロイド溶液とを用いてホール注入層形成を形成していることにある。これらコロイド水溶液のインクは、このままの状態では表面張力が約７２ｍＮ／ｍと大きいためにインクジェット装置のノズルから吐出され難い。また、吐出されたとしてもインク液滴が画素部を構成する電極（ＩＴＯ）上に濡れ広がり難い。このため、特許文献１に記載のように低沸点のアルコールや高沸点のグリコールエーテル系酢酸を添加し、表面張力を低減する方式が提案されている。
【００１２】
特許文献１では、アルコールは、有機ＥＬパネルの画素部にホール注入層を形成するインクの表面張力と粘度を制御する目的で添加されており、アルコールの添加量とノズル詰まりとの関係については十分な考慮がなされていない。このため、ノズル詰まりの抑制には高沸点の１，３−イミダゾリジノンの添加が必要である。しかし、１，３−イミダゾリジノンは、ホール注入層を構成するバインダのポリマや導電性高分子との親和性が低いため、形成されるホール注入層の膜厚均一性は十分でなかった。また、有機ＥＬパネルの画素部を構成する他の有機層、画素を駆動する薄膜トランジスタまたは他の同様の電子装置の活性領域等の薄膜に有機材料を用いた場合の当該活性領域等を構成する薄膜を均一な膜厚で形成することも十分でなかった。
【００１３】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有機ＥＬパネルや有機薄膜トランジスタなどの電子装置における各種薄膜の形成にインクジェット法を用いた製造方法及びこれに好適なインク組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の発明者等は、水系インクのノズル詰まりを制御し、且つ吐出されたインク液滴を、例えば有機ＥＬパネルの画素部を構成する電極（ＩＴＯなど）上などに濡れ広げるためにインクの揮発性の抑制と表面張力の低減とを両立できる添加剤の検討を行った。この結果、添加剤として水と混和する三級アルコールが有効であることを見出した。このようなアルコールとしては、三級ブチルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール等を挙げることができる。前記の特許文献１にも開示されているように、この種のインクにアルコールを添加することは従来から知られており、その添加濃度は約２０ｗｔ％以下でないとノズル詰まりが発生するとされていた。
【００１５】
しかし、本願の発明者等は、アルコールの構造並びにその添加量を詳細に検討した結果、水系インク中の水含有量に対して三級アルコールを約２５ｗｔ％以上添加した場合に、画素部の電極上にインク液滴を塗れ広げることができ、しかも長時間インクを吐出してもノズル詰まりは発生しないことを見出した。また、アルコールの添加量が約４０ｗｔ％以上の場合には、インク中でのコロイドの分散性が低下し、固形分が析出するため好ましくない。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて、水を主溶剤とするインクに三級アルコールを添加したインク組成物を用いて有機ＥＬパネルのホール注入層等の画素部を形成する有機層（発光機能に係る活性層）または有機薄膜トランジスタのチャネル層（又はチャネル領域、以降活性層と記す）等の電子装置を製造する。三級アルコールとしては、三級ブチルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール等が使用される。このアルコールの添加量は、インク組成物に対して溶解度が約２５ｗｔ％から約４０ｗｔ％の範囲とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、インクジェット装置のノズル詰まりを抑制することができ、各種電子装置の活性層を均一な膜厚で形成にでき、特に、本発明の組成を有するインクを有機ＥＬパネルの画素部を構成するホール注入層の形成に適用することによって、高分子有機ＥＬパネルの表示領域全面の発光の均一性並びに素子寿命を大幅に改善できる。
【００１８】
また、本発明を有機薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極の形成に適用することで、良好な動作特性を有する有機薄膜トランジスタを得ることができる。さらに、本発明は、他の同様な有機薄膜の成膜を要する種々の電子装置にも適用できることは言うまでもない。
【００１９】
なお、本発明は、上記製造方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
先ず、実施例の説明に入る前に、本発明によって、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液の揮発性を抑制できることについて図１乃至図５を用いて詳細に説明する。ここでは、図１乃至図５は、マイクロシリンジを用いてＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含む各種のコロイド水溶液の液滴をインクジェット装置のノズルに用いられているテフロンのシート上に静置して静置後の液滴の重量変化を示した図であり、横軸に時間（ｓ）を、縦軸に規格化重量をそれぞれ取って示す。
【００２２】
図１は、ホール注入層形成用インクの主溶剤である水、三級ブチルアルコール（三級ブタノール）、キシレン並びに発光層インク溶剤として適用可能な安息香酸ブチルの揮発特性を示す図である。図２は、水、三級ブチルアルコール、３０ｗｔ％三級ブチルアルコールを含む水溶液の揮発特性を示す図である。図１より、ノズル詰りを発生させないインク溶剤の一つである安息香酸ブチルは静置後の重量変化は極めて小さく、揮発性が低いことを示している。一方、発光層インク溶剤として用いるとノズルを詰まらせるキシレンの揮発性は大きいことが分かる。水の揮発性はキシレンのものとほぼ同等であり、ホール注入層形成に水を主溶剤とするインクを用いるとノズル詰まりが発生することが予想され、実際に発明者らは、ノズル詰まり確認している。また、低級アルコールの一つである三級ブチルアルコールは水よりも相当速く揮発することが分かる。
【００２３】
このことから判断すると、特許文献１にも記載されているように、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液に三級ブチルアルコールを添加すると、水よりも揮発性の大きいインクとなってしまうことが推測される。しかし、本願の発明者等は、三級ブチルアルコールの添加量と揮発性との関係を検討した結果、図２に一例として示した添加濃度約２５ｗｔ％の三級ブチルアルコールを含む水溶液の場合、ほとんど揮発しないことを見出した。
【００２４】
図３は、三級ブチルアルコール濃度と揮発性との関係を評価した結果を示す図である。図３より、三級ブチルアルコール濃度が約２５ｗｔ％以上の場合に揮発性が抑制されていることが分かる。
【００２５】
また、本願の発明者らは、３−メチル−１−ブチン−３−オールを用いた場合にも三級ブチルアルコールと同様に水の揮発性を抑制できることを確認した。さらに、添加濃度約２５ｗｔ％三級アルコールを、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液に添加したインクを用いてインクジェット法でホール注入層を形成したところ、ノズル詰まりが発生せず、しかも膜厚均一性の高いホール注入層を形成できることを確認した。
【００２６】
真空蒸着法による有機ＥＬパネルの作製では、生産性が低く、また、材料の利用効率が低いという問題があり、生産コストが極めて高い。本発明によって、大形ディスプレイパネルヘの適用が期待されている高分子有機ＥＬパネルの製作が可能となることから、有機ＥＬ生産の大幅な低コス下化を実現できると同時に、有機ＥＬパネルの発光均一性、大幅な長寿命化を達成できる。
【００２７】
なお、本発明は、大形ディスプレイに適用可能な有機ＥＬパネルの生産に最も効果的に活かすことができるが、本発明のインク組成物を適用して形成されるホール注入層が高い電気導電性を有していることから、本発明は、例えば非特許文献１に記載のようなインクジェットよる有機薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極（ドレイン線）、ゲート電極（ゲート線）等の形成にも採用することができる。
【実施例１】
【００２８】
水系ホール注入層形成用材料（ＰＥＤＯＴとＰＳＳを含む水溶液）に三級ブチルアルコールを約２５ｗｔ％添加したインクを、インクジェット装置を用いて光沢紙上に吐出した。光沢紙上に形成されたドット状薄膜を顕微鏡で観察してノズル詰まりを評価した結果、インクを約６０分間連続吐出してもノズルの詰まりは全く発生しないことが分かった。
【００２９】
上記と同じ組成のインクをインクジェット法により撥液性を有する高分子（ポリイミド）隔壁層を形成した公称２．１インチサイズの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板（陽極はＩＴＯ）上に吐出して、画素部ＩＴＯ上にホール注入層を選択的に形成した。
【００３０】
しかし、インク詰まりによるホール注入層の欠陥は全く認められなかった。ホール注入層を形成した基板を約２００℃で１０分間、加熱処理して溶剤を揮発させた。ホール注入層の膜厚分布を測定したところ、平坦性の高い薄膜が形成されていることが分かった（図３）。同基板の緑発光層を形成すべき画素部にポリフルオレン系高分子緑発光材をジクロロベンゼンに約０．５ｗｔ％溶解したインクをインクジェット装置のノズルから吐出して緑色発光層を形成した。同様にして青色、赤色発光層をインクジェット法で形成した後、約１２０℃で１０分間加熱処理してインク溶剤を揮発させた。
【００３１】
発光層を形成した薄膜トランジスタ付基板上にグローブボックス中に設置した蒸着装置を用いて、陰極ＣＤとして膜厚約１０ｎｍのＣａ層と、膜厚約８０ｎｍのＡｌ層とを積層した。さらに、グローブボックス中で乾燥剤入り封止缶により発光部を封止して有機ＥＬパネル素子を作製した。作製した有機ＥＬパネルに電圧を印加したところ、発光欠陥の無い良好なカラー画像表示特性を有していることが分かった。
【比較例１】
【００３２】
実施例１において、三級ブチルアルコールの代わりにメチルアルコールを添加したインクをホール注入層形成に用いたこと以外は実施例１と同様にしてインクを吐出した。フラッシュランプ照明下でインク吐出状態をカメラ観察したところ、吐出開始後数分でノズルが詰まることが分かつた。メタノールの代わりにエタノールを添加したインクを用いた場合も同様に吐出開始後数分でノズルが詰まることが分かった。
【００３３】
図４は、実施例１で製造した有機ＥＬパネルの１画素付近の構造例を説明する断面図である。図４において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、ガラス基板ＳＵＢ１の内面に下地層として窒化シリコン膜ＳＩＮと酸化シリコン膜ＳＩＯとを有する。この下地層上にポリシリコン半導体層ＰＳＩ，ゲート電極ＧＴ，ゲート絶縁膜ＧＩ，ソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２からなる薄膜トランジスタが形成されている。ＩＴＯで形成された陽極ＡＤがパッシベーション膜ＰＡＳの上層に成膜されており、スルーホールを通してソース電極ＳＤ１に接続している。
【００３４】
ＩＴＯで形成された陽極ＡＤの上には、上述した組成のインクをインクジェット装置のノズルで塗布したホール注入層ＨＴＬが形成されている。ホール注入層ＨＴＬの上には特定色の発光層ＬＭがインクジェット装置を用いて塗布されている。発光層ＬＭの上にＣａ層ＢＦを蒸着してさらにその上にＡｌ層を蒸着して陰極ＣＤとした。なお、ホール注入層ＨＴＬ、発光層ＬＭの材料に応じてホール注入層ＨＴＬと発光層ＬＭとの間にはホール輸送層を、発光層ＬＭと陰極ＣＤとの間には電子輸送層と電子注入層とをこの順にそれぞれ挿入してもよい。
【００３５】
上記の構造とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、封止板ＳＵＢ２で密封して封止される。図４の例では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳの陰極ＣＤと封止板ＳＵＢ２との間にエポキシ樹脂などの充填材を配置している。しかし、基板ＴＲＳと封止板ＳＵＢ２との間を乾燥空間としてもよい。乾燥空間の維持には両基板の適当な位置に乾燥剤を配置するのが望ましい。
【００３６】
図５は、本発明を適用した有機ＥＬパネルの回路構成例を示す図である。図７に示したように表示領域ＤＩＰには、複数のデータ線ＤＬ（ＤＬ（ｍ＋１），ＤＬ（ｍ），ＤＬ（ｍ−１）・・・）と複数のゲート線ＧＬ（ＧＬ（ｎ＋１），ＧＬ（ｎ），ＧＬ（ｎ−１）・・・）がマトリクス状に配線されている。各データ線ＤＬとゲート線ＧＬとで囲まれた画素ＰＸには、スイッチング素子（コントロール・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ１、電流供給トランジスタ（ドライブ・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ２、データ保持用のコンデンサＣ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥが配置される。
【００３７】
薄膜トランジスタ素子ＳＷ１の制御電極（ゲート）はゲート線ＧＬに、チャネルの一端（ドレイン）はデータ線ＤＬにそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のゲートは薄膜トランジスタＳＷ１のチャネルの他端（ソース）に接続されており、この接続点にはコンデンサＣの一方の電極（＋極）が接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のチャネルの一端（ドレイン）は電流供給線ＰＬに、その他端(ソース)は有機ＥＬ素子ＯＬＥの陽極にそれぞれ接続されている。データ線ＤＬはデータ駆動回路ＤＤＲで駆動され、走査線（ゲート線）ＧＬは走査駆動回路ＤＤＧで駆動される。また、電流供給線ＰＬは共通電位供給バスラインＰＬＡを通して電流供給回路ＰＷに接続される。
【００３８】
図５において、１つの画素ＰＸが走査線ＧＬで選択されてその薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オンすると、データ線ＤＬから供給される画像データがコンデンサＣに蓄積される。その後、薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オフした時点で薄膜トランジスタＳＷ２がターン・オンし、電流供給線ＰＬから有機ＥＬ素子ＯＬＥに、ほぼ１フレーム期間に亘って電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥに流れる電流は薄膜トランジスタＳＷ２により調整され、また、薄膜トランジスタＳＷ２のゲートには、コンデンサＣに蓄積されている電荷に応じた電圧が印加される。これら各々が装置について制御することにより、複数の画素の発光が制御され、表示領域ＤＩＰに二次元の画像が再現される。
【実施例２】
【００３９】
図６は、本発明を適用した有機薄膜トランジスタの断面構造例を示す図である。なお、この有機半導体の構造は、非特許文献１に記載の構造に準拠した。ここでは、基板ＳＵＢとしてガラス基板を用い、セパレータＰＳＢにはアクリル樹脂を用いた。この有機薄膜トランジスタは、ガラス基板ＳＵＢ上にアクリル系ポジ型レジスト（ＪＳＲ社製）を塗布し、ソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とを分離するセパレータＰＳＢのパターンをアクリル樹脂層のフォトリソグラフィ法で形成した。
【００４０】
次いで、加熱処理によりアクリル樹脂層を溶剤不溶性とした後、ＣＦ4フッ素プラズマ処理により分離層を撥液化した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む水分散液に溶解度が約２５ｗｔ％のブタノールを添加して作製したインクをインクジェット装置のノズルから上記アクリル樹脂のパターンの間に吐出し、加熱乾燥することによりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなるソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とを形成した。
【００４１】
次に、フルオレン系ポリマ（分子量３０万）を含むキシレン溶液をソース電極及びドレイン電極を形成したガラス基板ＳＵＢ上にスピン法により塗布し、窒素雰囲気中において約２００℃で加熱処理して半導体層を形成した。この半導体層上にポリビニルフェノール(分子量２００００)を含むイソプロパノール溶液をスピン法により塗布して絶縁層ＧＩを形成した。なお、符号ＣＨはチャネル領域を示す。絶縁層ＧＩをＣＦ4プラズマ処理によって撥液化し、セパレータＰＢＳであるアクリル樹脂パターン直上の絶縁層にＫｒＦエキシマレーザを照射し、ゲート電極を形成する領域の撥液性を消失させた。次に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む水分散液に溶解度が約２５ｗｔ％の三級ブチルアルコールを添加して作製したインクをインクジェット法でゲート電極を形成する領域に吐出し、加熱乾燥することによりゲート電極を形成した。その後に形成する保護膜等は図示を省略した。こうして作製した有機薄膜トランジスタの特性を評価したところ、良好な特性を示した。
【００４２】
上記実施例では、パターン化を要する点で共通な薄膜トランジスタの導電層であるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の形成をインクジェット法で行い、半導体層及び絶縁層の形成をスピンコート法で行った。このとき、アクリル樹脂のパターンであるセパレータＰＳＢをガイドにしたソース電極及びドレイン電極の形成、絶縁層上面の撥インク性を抑えた部分をガイドにしたゲート電極の形成を行う際に上記した本発明の組成としたインク組成物を用いた。
【００４３】
図７は、図６で説明した有機薄膜トランジスタを構成する導電層を本発明のインクを用いたインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。図７において、ガラス基板ＳＵＢのセパレータＰＳＢを配置した電極形成部分に沿ってインクジェット装置のノズルから本発明による組成とした電極材料のインクを吐出する。図７（ａ）では、吐出されたインクの液滴と、ガラス基板ＳＵＢ上に滴下されて未だ液状であるインクとをＩＮＫ（Ｌ）で示した。ノズルを矢印Ｓ方向に走査しながら、インクを吐出する。吐出されたインクＩＮＫ（Ｌ）はガラス基板ＳＵＢ上でセパレータＰＳＢにより不要な広がりが抑制され、液滴同士が結合しあってノズルの走査方向に連続して塗布される。その後、加熱乾燥することにより固化し、図７（ｂ）に示したように帯状の電極（ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２またはゲート電極ＧＴ）となる。なお、固化したインクを参照符号ＩＮＫ（Ｄ）で示した。
【００４４】
図８は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの電極材料となる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。この種の電極材料は、上記したＰＥＤＯＴとＰＳＳとである。図８（ａ）にＰＥＤＯＴを、図８（ｂ）にＰＳＳをそれぞれ示した。
【００４５】
図９は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの半導体層ＰＳＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。半導体層ＰＳＩの材料は、上記したようにフルオレン−ビチオフェンであり、図９に示したような分子構造を有する。
【００４６】
図１０は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの絶縁材料ＧＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。この絶縁材料ＧＩは所謂ゲート絶縁層であり、ポリビニルフェノールである。その分子構造は図９に示したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ホール注入層形成用インクの主溶剤である水、三級ブチルアルコール(三級ブタノール)、キシレン及び発光層インク溶剤として適用可能な安息香酸ブチルの揮発特性を示す図である。
【図２】水、三級ブチルアルコール、３０ｗｔ％三級ブチルアルコールを含む水溶液の揮発特性を示す図である。
【図３】初期液滴重量が０．２５ｍｇのときの三級ブチルアルコール水溶液の揮発性を示す図である。
【図４】実施例１で製造した有機ＥＬパネルの１画素付近の構造例を説明する断面図である。
【図５】本発明を適用した有機ＥＬパネルの回路構成例を示す図である。
【図６】本発明を適用した有機薄膜トランジスタの断面構造例を示す図である。
【図７】図６で説明した有機薄膜トランジスタを構成する導電層を本発明のインクを用いたインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。
【図８】図６で説明した有機薄膜トランジスタの電極材料となる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図９】図６で説明した有機薄膜トランジスタの半導体層ＰＳＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図１０】図６で説明した有機薄膜トランジスタの絶縁材料ＧＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図１１】インクジェット装置のノズルにインク詰まりが生じる過程を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
ＳＵＢ１・・・ガラス基板、ＳＩＮ・・・窒化シリコン膜、ＳＩＯ・・・酸化シリコン膜、ＰＳＩ・・・導体層、ＧＴ・・・ゲート電極、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜、ＳＤ１・・・ソース電極、ＳＤ２・・・ドレイン電極、ＡＤ・・・陽極、ＰＡＳ・・・パッシベーション膜、ＳＤ１・・・ソース電極、ＨＴＬ・・・ホール注入層、ＬＭＬ・・・発光層、ＢＦ・・・陰極バッファ層、ＣＤ・・・陰極、ＴＲＳ・・・薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板、ＳＵＢ２・・・封止板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に係わり、特に電子装置の活性領域の形成とその材料に関し、詳細には例えば有機ＥＬパネルの発光層や有機薄膜トランジスタ等の半導体の電極または半導体層をインクジェット法で塗布する方法及びこの塗布に好適なインク組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型パネルディスプレイ（以下、パネルディスプレイを単にパネルとも称する）への適用が期待される高分子系エレクトロルミネッセンスパネル（有機ＥＬ表示装置、以下単に有機ＥＬパネルまたはＯＬＥＤとも称する）または薄膜トランジスタ等の半導体素子を含む各種の電子装置の構成層の製作にインクジェット法（ＩＪ法）の応用が考えられている。インクジェット法は、微小領域に均一な薄膜を形成するために適した塗布方法である。例えばフルカラーの有機ＥＬパネルでは、一般に、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の各副画素（サブピクセル）で一つのカラー画素（ピクセル）を構成する。
【０００３】
現在、フルカラーの有機ＥＬパネルには、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の副画素を構成する各低分子発光材料を真空マスク蒸着法で副画素ごとに塗り分ける、所謂低分子系有機ＥＬ方式が有望とされている。この方式では、（１）マスク蒸着の位置精度が低く、大形ディスプレイに適用可能な有機ＥＬパネルの製作が難しい。（２）発光材料をはじめとする発光層形成用材料の利用効率が低い。（３）生産性が低いこと等が課題として挙げられている。
【０００４】
これに対して、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の各高分子発光材料をインクジェット法等の印刷法で塗分ける高分子有機ＥＬパネルは、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色発光層形成の位置精度、材料利用効率、生産性等が高いことから、大形パネルヘの適用が期待されている。高分子有機ＥＬパネルは上記のような利点を有しているが、膜厚均一性の高い発光層、特にホール注入層を形成することが難しい。
【０００５】
有機ＥＬパネルの画素部は、一方の電極（第１の電極、ここでは陽極）の上に有機層からなるホール注入層を含む発光層や電子注入層を積層し、最上層に他方の電極（第２の電極、ここでは陰極）を成膜して構成される。そして、この有機層（特に、その膜厚の均一性の要求からホール注入層）の形成にインクジェット法を用いるのが好適である。
【０００６】
高分子系有機ＥＬパネルの画素部を構成するホール注入層は、水を主溶剤とする水系インクをインクジェット装置のノズルから画素部に吐出し、これを乾燥することにより薄膜状に形成される。このようなインクジェット装置を用いた薄膜の形成においては、水系インクがノズルの吐出端で詰まり易いことから、有機ＥＬパネルの表示領域全面にわたって均一で且つ欠損なくホール注入層をもつが装置部を形成することは難しい。また、水系インクを用いた場合、ノズルから吐出されたインク液滴が画素部の電極（ここでは、陽極であるＩＴＯ）の上に均一に濡れ広がらない。
【０００７】
図１１は、インクジェット装置のノズルにインク詰まりが生じる過程を説明する模式図であり、図１１（ａ）はノズルの正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１１（ｃ）はノズルにインクが詰まった状態を示す図１１（ｂ）と同様の断面図である。インクジェット装置のノズル部は、複数のノズルＮＺＬを同一面上に配列してなり、ノズルＮＺＬの背面に設けた圧電板に電圧を印加することで、ノズルＮＺＬの先端からインク滴を吐出する。このとき、インク滴の一部はノズルＮＺＬの先端から離脱せずに配列面上に残留することがある。図１１（ａ）には、４個のノズルを連絡するようにインクが残留した状態を示す。この時点では、インクは未だ液体状であり、図面には液体状であることを符号ＩＮＫ（Ｌ）で示す。液体状のインクＩＮＫ（Ｌ）は時間と共に、その含有する溶剤が蒸散し、図１１（ｃ）に示したように固体化してノズルＮＺＬを詰まらせる。これが、均一な膜厚の形成を阻害する原因となる。
【０００８】
特許文献１には、ホール注入層の形成材料にＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）とＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸を含むコロイド水溶液）とにメチルアルコール、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール等の低級アルコールを添加して表面張力と粘度とを制御できるとの記載がある。また、メチルアルコール、エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール等の低級アルコールは揮発性が高く、添加量が多いとノズル詰まりが発生するため、低級アルコールの添加量は約２０ｗｔ％以下であることが望ましいとしている。
【０００９】
また、特許文献２には、一般的なインクジェット法に用いる水性インクに三級アルコールとして三級ブチルアルコールを用いることが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３２３２７６号公報
【特許文献２】特開平０７−０８２４９９号公報
【非特許文献１】社団法人応用物理学会発行「応用物理」第７０巻第１２号１４５２−１４５５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
有機層、例えばホール注入層を高い膜厚均一性で形成できない原因は、水を主溶剤とするポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とのコロイド溶液やポリスチレンスルホン酸とポリアニリンのコロイド溶液とを用いてホール注入層形成を形成していることにある。これらコロイド水溶液のインクは、このままの状態では表面張力が約７２ｍＮ／ｍと大きいためにインクジェット装置のノズルから吐出され難い。また、吐出されたとしてもインク液滴が画素部を構成する電極（ＩＴＯ）上に濡れ広がり難い。このため、特許文献１に記載のように低沸点のアルコールや高沸点のグリコールエーテル系酢酸を添加し、表面張力を低減する方式が提案されている。
【００１２】
特許文献１では、アルコールは、有機ＥＬパネルの画素部にホール注入層を形成するインクの表面張力と粘度を制御する目的で添加されており、アルコールの添加量とノズル詰まりとの関係については十分な考慮がなされていない。このため、ノズル詰まりの抑制には高沸点の１，３−イミダゾリジノンの添加が必要である。しかし、１，３−イミダゾリジノンは、ホール注入層を構成するバインダのポリマや導電性高分子との親和性が低いため、形成されるホール注入層の膜厚均一性は十分でなかった。また、有機ＥＬパネルの画素部を構成する他の有機層、画素を駆動する薄膜トランジスタまたは他の同様の電子装置の活性領域等の薄膜に有機材料を用いた場合の当該活性領域等を構成する薄膜を均一な膜厚で形成することも十分でなかった。
【００１３】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有機ＥＬパネルや有機薄膜トランジスタなどの電子装置における各種薄膜の形成にインクジェット法を用いた製造方法及びこれに好適なインク組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の発明者等は、水系インクのノズル詰まりを制御し、且つ吐出されたインク液滴を、例えば有機ＥＬパネルの画素部を構成する電極（ＩＴＯなど）上などに濡れ広げるためにインクの揮発性の抑制と表面張力の低減とを両立できる添加剤の検討を行った。この結果、添加剤として水と混和する三級アルコールが有効であることを見出した。このようなアルコールとしては、三級ブチルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール等を挙げることができる。前記の特許文献１にも開示されているように、この種のインクにアルコールを添加することは従来から知られており、その添加濃度は約２０ｗｔ％以下でないとノズル詰まりが発生するとされていた。
【００１５】
しかし、本願の発明者等は、アルコールの構造並びにその添加量を詳細に検討した結果、水系インク中の水含有量に対して三級アルコールを約２５ｗｔ％以上添加した場合に、画素部の電極上にインク液滴を塗れ広げることができ、しかも長時間インクを吐出してもノズル詰まりは発生しないことを見出した。また、アルコールの添加量が約４０ｗｔ％以上の場合には、インク中でのコロイドの分散性が低下し、固形分が析出するため好ましくない。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて、水を主溶剤とするインクに三級アルコールを添加したインク組成物を用いて有機ＥＬパネルのホール注入層等の画素部を形成する有機層（発光機能に係る活性層）または有機薄膜トランジスタのチャネル層（又はチャネル領域、以降活性層と記す）等の電子装置を製造する。三級アルコールとしては、三級ブチルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール等が使用される。このアルコールの添加量は、インク組成物に対して溶解度が約２５ｗｔ％から約４０ｗｔ％の範囲とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、インクジェット装置のノズル詰まりを抑制することができ、各種電子装置の活性層を均一な膜厚で形成にでき、特に、本発明の組成を有するインクを有機ＥＬパネルの画素部を構成するホール注入層の形成に適用することによって、高分子有機ＥＬパネルの表示領域全面の発光の均一性並びに素子寿命を大幅に改善できる。
【００１８】
また、本発明を有機薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極の形成に適用することで、良好な動作特性を有する有機薄膜トランジスタを得ることができる。さらに、本発明は、他の同様な有機薄膜の成膜を要する種々の電子装置にも適用できることは言うまでもない。
【００１９】
なお、本発明は、上記製造方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
先ず、実施例の説明に入る前に、本発明によって、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液の揮発性を抑制できることについて図１乃至図５を用いて詳細に説明する。ここでは、図１乃至図５は、マイクロシリンジを用いてＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含む各種のコロイド水溶液の液滴をインクジェット装置のノズルに用いられているテフロンのシート上に静置して静置後の液滴の重量変化を示した図であり、横軸に時間（ｓ）を、縦軸に規格化重量をそれぞれ取って示す。
【００２２】
図１は、ホール注入層形成用インクの主溶剤である水、三級ブチルアルコール（三級ブタノール）、キシレン並びに発光層インク溶剤として適用可能な安息香酸ブチルの揮発特性を示す図である。図２は、水、三級ブチルアルコール、３０ｗｔ％三級ブチルアルコールを含む水溶液の揮発特性を示す図である。図１より、ノズル詰りを発生させないインク溶剤の一つである安息香酸ブチルは静置後の重量変化は極めて小さく、揮発性が低いことを示している。一方、発光層インク溶剤として用いるとノズルを詰まらせるキシレンの揮発性は大きいことが分かる。水の揮発性はキシレンのものとほぼ同等であり、ホール注入層形成に水を主溶剤とするインクを用いるとノズル詰まりが発生することが予想され、実際に発明者らは、ノズル詰まり確認している。また、低級アルコールの一つである三級ブチルアルコールは水よりも相当速く揮発することが分かる。
【００２３】
このことから判断すると、特許文献１にも記載されているように、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液に三級ブチルアルコールを添加すると、水よりも揮発性の大きいインクとなってしまうことが推測される。しかし、本願の発明者等は、三級ブチルアルコールの添加量と揮発性との関係を検討した結果、図２に一例として示した添加濃度約２５ｗｔ％の三級ブチルアルコールを含む水溶液の場合、ほとんど揮発しないことを見出した。
【００２４】
図３は、三級ブチルアルコール濃度と揮発性との関係を評価した結果を示す図である。図３より、三級ブチルアルコール濃度が約２５ｗｔ％以上の場合に揮発性が抑制されていることが分かる。
【００２５】
また、本願の発明者らは、３−メチル−１−ブチン−３−オールを用いた場合にも三級ブチルアルコールと同様に水の揮発性を抑制できることを確認した。さらに、添加濃度約２５ｗｔ％三級アルコールを、ＰＳＳとＰＥＤＯＴとを含むコロイド水溶液に添加したインクを用いてインクジェット法でホール注入層を形成したところ、ノズル詰まりが発生せず、しかも膜厚均一性の高いホール注入層を形成できることを確認した。
【００２６】
真空蒸着法による有機ＥＬパネルの作製では、生産性が低く、また、材料の利用効率が低いという問題があり、生産コストが極めて高い。本発明によって、大形ディスプレイパネルヘの適用が期待されている高分子有機ＥＬパネルの製作が可能となることから、有機ＥＬ生産の大幅な低コス下化を実現できると同時に、有機ＥＬパネルの発光均一性、大幅な長寿命化を達成できる。
【００２７】
なお、本発明は、大形ディスプレイに適用可能な有機ＥＬパネルの生産に最も効果的に活かすことができるが、本発明のインク組成物を適用して形成されるホール注入層が高い電気導電性を有していることから、本発明は、例えば非特許文献１に記載のようなインクジェットよる有機薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極（ドレイン線）、ゲート電極（ゲート線）等の形成にも採用することができる。
【実施例１】
【００２８】
水系ホール注入層形成用材料（ＰＥＤＯＴとＰＳＳを含む水溶液）に三級ブチルアルコールを約２５ｗｔ％添加したインクを、インクジェット装置を用いて光沢紙上に吐出した。光沢紙上に形成されたドット状薄膜を顕微鏡で観察してノズル詰まりを評価した結果、インクを約６０分間連続吐出してもノズルの詰まりは全く発生しないことが分かった。
【００２９】
上記と同じ組成のインクをインクジェット法により撥液性を有する高分子（ポリイミド）隔壁層を形成した公称２．１インチサイズの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板（陽極はＩＴＯ）上に吐出して、画素部ＩＴＯ上にホール注入層を選択的に形成した。
【００３０】
しかし、インク詰まりによるホール注入層の欠陥は全く認められなかった。ホール注入層を形成した基板を約２００℃で１０分間、加熱処理して溶剤を揮発させた。ホール注入層の膜厚分布を測定したところ、平坦性の高い薄膜が形成されていることが分かった（図３）。同基板の緑発光層を形成すべき画素部にポリフルオレン系高分子緑発光材をジクロロベンゼンに約０．５ｗｔ％溶解したインクをインクジェット装置のノズルから吐出して緑色発光層を形成した。同様にして青色、赤色発光層をインクジェット法で形成した後、約１２０℃で１０分間加熱処理してインク溶剤を揮発させた。
【００３１】
発光層を形成した薄膜トランジスタ付基板上にグローブボックス中に設置した蒸着装置を用いて、陰極ＣＤとして膜厚約１０ｎｍのＣａ層と、膜厚約８０ｎｍのＡｌ層とを積層した。さらに、グローブボックス中で乾燥剤入り封止缶により発光部を封止して有機ＥＬパネル素子を作製した。作製した有機ＥＬパネルに電圧を印加したところ、発光欠陥の無い良好なカラー画像表示特性を有していることが分かった。
【比較例１】
【００３２】
実施例１において、三級ブチルアルコールの代わりにメチルアルコールを添加したインクをホール注入層形成に用いたこと以外は実施例１と同様にしてインクを吐出した。フラッシュランプ照明下でインク吐出状態をカメラ観察したところ、吐出開始後数分でノズルが詰まることが分かつた。メタノールの代わりにエタノールを添加したインクを用いた場合も同様に吐出開始後数分でノズルが詰まることが分かった。
【００３３】
図４は、実施例１で製造した有機ＥＬパネルの１画素付近の構造例を説明する断面図である。図４において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、ガラス基板ＳＵＢ１の内面に下地層として窒化シリコン膜ＳＩＮと酸化シリコン膜ＳＩＯとを有する。この下地層上にポリシリコン半導体層ＰＳＩ，ゲート電極ＧＴ，ゲート絶縁膜ＧＩ，ソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２からなる薄膜トランジスタが形成されている。ＩＴＯで形成された陽極ＡＤがパッシベーション膜ＰＡＳの上層に成膜されており、スルーホールを通してソース電極ＳＤ１に接続している。
【００３４】
ＩＴＯで形成された陽極ＡＤの上には、上述した組成のインクをインクジェット装置のノズルで塗布したホール注入層ＨＴＬが形成されている。ホール注入層ＨＴＬの上には特定色の発光層ＬＭがインクジェット装置を用いて塗布されている。発光層ＬＭの上にＣａ層ＢＦを蒸着してさらにその上にＡｌ層を蒸着して陰極ＣＤとした。なお、ホール注入層ＨＴＬ、発光層ＬＭの材料に応じてホール注入層ＨＴＬと発光層ＬＭとの間にはホール輸送層を、発光層ＬＭと陰極ＣＤとの間には電子輸送層と電子注入層とをこの順にそれぞれ挿入してもよい。
【００３５】
上記の構造とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、封止板ＳＵＢ２で密封して封止される。図４の例では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳの陰極ＣＤと封止板ＳＵＢ２との間にエポキシ樹脂などの充填材を配置している。しかし、基板ＴＲＳと封止板ＳＵＢ２との間を乾燥空間としてもよい。乾燥空間の維持には両基板の適当な位置に乾燥剤を配置するのが望ましい。
【００３６】
図５は、本発明を適用した有機ＥＬパネルの回路構成例を示す図である。図７に示したように表示領域ＤＩＰには、複数のデータ線ＤＬ（ＤＬ（ｍ＋１），ＤＬ（ｍ），ＤＬ（ｍ−１）・・・）と複数のゲート線ＧＬ（ＧＬ（ｎ＋１），ＧＬ（ｎ），ＧＬ（ｎ−１）・・・）がマトリクス状に配線されている。各データ線ＤＬとゲート線ＧＬとで囲まれた画素ＰＸには、スイッチング素子（コントロール・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ１、電流供給トランジスタ（ドライブ・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ２、データ保持用のコンデンサＣ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥが配置される。
【００３７】
薄膜トランジスタ素子ＳＷ１の制御電極（ゲート）はゲート線ＧＬに、チャネルの一端（ドレイン）はデータ線ＤＬにそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のゲートは薄膜トランジスタＳＷ１のチャネルの他端（ソース）に接続されており、この接続点にはコンデンサＣの一方の電極（＋極）が接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のチャネルの一端（ドレイン）は電流供給線ＰＬに、その他端(ソース)は有機ＥＬ素子ＯＬＥの陽極にそれぞれ接続されている。データ線ＤＬはデータ駆動回路ＤＤＲで駆動され、走査線（ゲート線）ＧＬは走査駆動回路ＤＤＧで駆動される。また、電流供給線ＰＬは共通電位供給バスラインＰＬＡを通して電流供給回路ＰＷに接続される。
【００３８】
図５において、１つの画素ＰＸが走査線ＧＬで選択されてその薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オンすると、データ線ＤＬから供給される画像データがコンデンサＣに蓄積される。その後、薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オフした時点で薄膜トランジスタＳＷ２がターン・オンし、電流供給線ＰＬから有機ＥＬ素子ＯＬＥに、ほぼ１フレーム期間に亘って電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥに流れる電流は薄膜トランジスタＳＷ２により調整され、また、薄膜トランジスタＳＷ２のゲートには、コンデンサＣに蓄積されている電荷に応じた電圧が印加される。これら各々が装置について制御することにより、複数の画素の発光が制御され、表示領域ＤＩＰに二次元の画像が再現される。
【実施例２】
【００３９】
図６は、本発明を適用した有機薄膜トランジスタの断面構造例を示す図である。なお、この有機半導体の構造は、非特許文献１に記載の構造に準拠した。ここでは、基板ＳＵＢとしてガラス基板を用い、セパレータＰＳＢにはアクリル樹脂を用いた。この有機薄膜トランジスタは、ガラス基板ＳＵＢ上にアクリル系ポジ型レジスト（ＪＳＲ社製）を塗布し、ソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とを分離するセパレータＰＳＢのパターンをアクリル樹脂層のフォトリソグラフィ法で形成した。
【００４０】
次いで、加熱処理によりアクリル樹脂層を溶剤不溶性とした後、ＣＦ4フッ素プラズマ処理により分離層を撥液化した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む水分散液に溶解度が約２５ｗｔ％のブタノールを添加して作製したインクをインクジェット装置のノズルから上記アクリル樹脂のパターンの間に吐出し、加熱乾燥することによりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなるソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とを形成した。
【００４１】
次に、フルオレン系ポリマ（分子量３０万）を含むキシレン溶液をソース電極及びドレイン電極を形成したガラス基板ＳＵＢ上にスピン法により塗布し、窒素雰囲気中において約２００℃で加熱処理して半導体層を形成した。この半導体層上にポリビニルフェノール(分子量２００００)を含むイソプロパノール溶液をスピン法により塗布して絶縁層ＧＩを形成した。なお、符号ＣＨはチャネル領域を示す。絶縁層ＧＩをＣＦ4プラズマ処理によって撥液化し、セパレータＰＢＳであるアクリル樹脂パターン直上の絶縁層にＫｒＦエキシマレーザを照射し、ゲート電極を形成する領域の撥液性を消失させた。次に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む水分散液に溶解度が約２５ｗｔ％の三級ブチルアルコールを添加して作製したインクをインクジェット法でゲート電極を形成する領域に吐出し、加熱乾燥することによりゲート電極を形成した。その後に形成する保護膜等は図示を省略した。こうして作製した有機薄膜トランジスタの特性を評価したところ、良好な特性を示した。
【００４２】
上記実施例では、パターン化を要する点で共通な薄膜トランジスタの導電層であるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の形成をインクジェット法で行い、半導体層及び絶縁層の形成をスピンコート法で行った。このとき、アクリル樹脂のパターンであるセパレータＰＳＢをガイドにしたソース電極及びドレイン電極の形成、絶縁層上面の撥インク性を抑えた部分をガイドにしたゲート電極の形成を行う際に上記した本発明の組成としたインク組成物を用いた。
【００４３】
図７は、図６で説明した有機薄膜トランジスタを構成する導電層を本発明のインクを用いたインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。図７において、ガラス基板ＳＵＢのセパレータＰＳＢを配置した電極形成部分に沿ってインクジェット装置のノズルから本発明による組成とした電極材料のインクを吐出する。図７（ａ）では、吐出されたインクの液滴と、ガラス基板ＳＵＢ上に滴下されて未だ液状であるインクとをＩＮＫ（Ｌ）で示した。ノズルを矢印Ｓ方向に走査しながら、インクを吐出する。吐出されたインクＩＮＫ（Ｌ）はガラス基板ＳＵＢ上でセパレータＰＳＢにより不要な広がりが抑制され、液滴同士が結合しあってノズルの走査方向に連続して塗布される。その後、加熱乾燥することにより固化し、図７（ｂ）に示したように帯状の電極（ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２またはゲート電極ＧＴ）となる。なお、固化したインクを参照符号ＩＮＫ（Ｄ）で示した。
【００４４】
図８は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの電極材料となる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。この種の電極材料は、上記したＰＥＤＯＴとＰＳＳとである。図８（ａ）にＰＥＤＯＴを、図８（ｂ）にＰＳＳをそれぞれ示した。
【００４５】
図９は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの半導体層ＰＳＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。半導体層ＰＳＩの材料は、上記したようにフルオレン−ビチオフェンであり、図９に示したような分子構造を有する。
【００４６】
図１０は、図６で説明した有機薄膜トランジスタの絶縁材料ＧＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。この絶縁材料ＧＩは所謂ゲート絶縁層であり、ポリビニルフェノールである。その分子構造は図９に示したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ホール注入層形成用インクの主溶剤である水、三級ブチルアルコール(三級ブタノール)、キシレン及び発光層インク溶剤として適用可能な安息香酸ブチルの揮発特性を示す図である。
【図２】水、三級ブチルアルコール、３０ｗｔ％三級ブチルアルコールを含む水溶液の揮発特性を示す図である。
【図３】初期液滴重量が０．２５ｍｇのときの三級ブチルアルコール水溶液の揮発性を示す図である。
【図４】実施例１で製造した有機ＥＬパネルの１画素付近の構造例を説明する断面図である。
【図５】本発明を適用した有機ＥＬパネルの回路構成例を示す図である。
【図６】本発明を適用した有機薄膜トランジスタの断面構造例を示す図である。
【図７】図６で説明した有機薄膜トランジスタを構成する導電層を本発明のインクを用いたインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。
【図８】図６で説明した有機薄膜トランジスタの電極材料となる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図９】図６で説明した有機薄膜トランジスタの半導体層ＰＳＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図１０】図６で説明した有機薄膜トランジスタの絶縁材料ＧＩとなる高分子材料の一例を説明する分子構造図である。
【図１１】インクジェット装置のノズルにインク詰まりが生じる過程を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
ＳＵＢ１・・・ガラス基板、ＳＩＮ・・・窒化シリコン膜、ＳＩＯ・・・酸化シリコン膜、ＰＳＩ・・・導体層、ＧＴ・・・ゲート電極、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜、ＳＤ１・・・ソース電極、ＳＤ２・・・ドレイン電極、ＡＤ・・・陽極、ＰＡＳ・・・パッシベーション膜、ＳＤ１・・・ソース電極、ＨＴＬ・・・ホール注入層、ＬＭＬ・・・発光層、ＢＦ・・・陰極バッファ層、ＣＤ・・・陰極、ＴＲＳ・・・薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板、ＳＵＢ２・・・封止板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の活性層の積層又は並設、あるいはそれらの積層と並設とで所定の機能構造を実現する電子装置の製造方法であって、
前記複数の活性層の少なくとも一層を、当該活性層となる材料に三級アルコールを添加した水性インクのインクジェット法による塗布で形成すること特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記電子装置は、絶縁性基板上に多数の有機ＥＬ素子を配列してなる有機ＥＬパネルであり、
前記絶縁性基板上に、画素毎に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１の電極の上に発光に寄与する有機材料からなる複数の画素部形成層を形成する有機材料形成工程と、
前記画素部形成層を覆って第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
を含み、
前記画素部形成層の少なくとも１層の形成に三級アルコールを添加した水性インクをインクジェット法による塗布で形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記画素部形成層の少なくとも１層がホール注入層であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
前記電子装置は、絶縁性基板上にソース電極と、ドレイン電極と、半導体層と、ゲート電極とを有する有機薄膜トランジスタであり、
前記ソース電極，ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも何れかの電極が三級アルコールを添加した水性インクのインクジェット法による塗布で形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項９】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項８に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１０】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項９に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１】
複数の活性層の積層又は並設、あるいはそれらの積層と並設とで所定の機能構造を実現する電子装置の製造方法であって、
前記複数の活性層の少なくとも一層を、当該活性層となる材料に三級アルコールを添加した水性インクのインクジェット法による塗布で形成すること特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記電子装置は、絶縁性基板上に多数の有機ＥＬ素子を配列してなる有機ＥＬパネルであり、
前記絶縁性基板上に、画素毎に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１の電極の上に発光に寄与する有機材料からなる複数の画素部形成層を形成する有機材料形成工程と、
前記画素部形成層を覆って第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
を含み、
前記画素部形成層の少なくとも１層の形成に三級アルコールを添加した水性インクをインクジェット法による塗布で形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記画素部形成層の少なくとも１層がホール注入層であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
前記電子装置は、絶縁性基板上にソース電極と、ドレイン電極と、半導体層と、ゲート電極とを有する有機薄膜トランジスタであり、
前記ソース電極，ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも何れかの電極が三級アルコールを添加した水性インクのインクジェット法による塗布で形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項９】
前記三級アルコールが３−メチル−１−ブチン−３−オールであることを特徴とする請求項８に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１０】
前記三級アルコールの添加量が当該インクに対して２５ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項９に記載の電子装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１９４１１３（Ｐ２００７−１９４１１３Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２３６３（Ｐ２００６−１２３６３）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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