CN101765907A - 有机晶体管、有机晶体管阵列和显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开一种有机晶体管，包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；和有机半导体层。栅极和栅极绝缘膜顺次布置在衬底上，源-漏极和有机半导体层顺次布置在至少栅极绝缘膜上。源-漏极的至少一个包括直接布置在栅极之上的第一部分、没有布置在栅极之上的第二部分以及具有比第一部分的宽度更小的宽度并连接第一部分和第二部分的连接部分。

Description

有机晶体管、有机晶体管阵列和显示设备
技术领域
本发明涉及有机晶体管、有机晶体管阵列和显示设备。
背景技术
由有机半导体材料制成的有机薄膜晶体管(TFT)由于以下优点已经被积极研究：
1)使用材料的多样性、制造工艺的高度灵活性以及产品形式等；
2)大面积电子应用容易；
3)简单的层结构，其允许简单的制造工艺；以及
4)利用低成本制造设备进行制造。在有机TFT的制造过程中，印刷工艺、旋涂工艺和浸渍工艺是用于形成有机半导体层的技术的实施例。相应地，与由硅半导体材料制成的传统TFT相比，有机TFT可以成本格外低地进行制造。
当有机TFT集成时，需要形成电极图案。专利文献1公开了一种制造层状结构的方法，包括：形成包含临界表面张力可以通过施加能量而变化的材料的润湿性可变层的步骤；通过施加能量到一部分润湿性可变层形成具有不同临界表面张力的区域(也就是，临界表面张力低的低表面能区域和临界表面张力高的高表面能区域)的图案；通过施加包含导电材料的液体到图案已经形成在其上的润湿性可变层的表面而在高表面能区域上形成导电层；以及在润湿性可变层上形成半导体层。
再者，当形成有机TFT时，需要形成有机半导体层图案。如果有机TFT被集成而没有形成有机半导体层图案，则有机半导体层不仅形成在沟道区域内而且还形成在沟道区域之外，由此当有机TFT被操作时，产生截止电流，其导致能量消耗的增大。这样的截止电流也使得在显示像素时发生串扰。注意到，在形成包括硅半导体材料的传统的TFT时，照相平版印刷蚀刻被执行以形成硅半导体层图案。
有机半导体层的图案形成通过施加光致抗蚀剂、曝光和显影期望的图案以形成抗蚀图案、以及当利用抗蚀图案作为蚀刻掩膜的同时通过蚀刻剥离抗蚀剂而实现，但是，在聚合物材料用作有机半导体材料的情形中，如果图案通过在聚合物材料上施加光致抗蚀剂而形成，那么晶体管特性会降级。对于光致抗蚀剂，使用一材料，该材料通过有机溶剂例如二甲苯溶剂或者纤维素溶剂溶解具有白花丹素二嗪农的酚醛清漆类型树脂而形成。通常的情况是，聚合物材料可溶于包括在光致抗蚀剂中的有机溶剂等。同样，在使用晶状分子例如并五苯分子作为有机半导体材料的情形中，晶体管特性会或多或少地降低。而且，晶体管特性被用于去除抗蚀剂的去除剂液体例如乙二醇一丁醚或者单乙醇胺降低，或者在抗蚀剂被去除后当用去离子水清洗时会被降级。这样，可以看出，在传统的利用照相平版印刷蚀刻形成有机半导体层的图案中存在很多问题。
专利文献2公开一种通过适当组合以下工艺而制造有机晶体管的方法：施加第一电荷到应用表面上的预定位置同时施加与第一电荷极性相反的第二电荷到涂覆材料从而通过库仑力移动带电材料到预定位置的工艺；在应用表面上的预定位置形成凹陷并施加涂覆材料到应用表面以将涂覆材料沉积在凹陷中的工艺；通过在施加之后蒸发包括在涂覆材料中的溶剂而形成图案，然后通过激光照射图案而形成晶体管的工艺。
专利文献3公开一种晶体管制造方法，包括以下步骤：在衬底上提供导电层；在导电层上提供具有至少一个窗的掩膜；通过窗蚀刻导电层以在导电层中形成开口并切割导电层的预定部分从而形成晶体管的源极和漏极；通过窗将导电材料沉积以在开口中形成晶体管的金属栅极；在栅极上形成金属氧化物介电绝缘层；将半导体材料引入源极和漏极之间的空间、栅极之上的空间以及源极或者漏极与栅极之间的空间，从而形成晶体管的半导体主体。注意到，进行蚀刻以使得导电层在窗的周边被底切以使得开口在平行于衬底的表面方向的尺寸大于窗的尺寸。通过金属蒸发进行导电材料的沉积以使得栅极周边紧紧地匹配开口周边，由此栅极的周边从源极和漏极间隔开。
但是，公开的这些方法由于工艺步骤增加而存在低产出、制造成本增大等相关问题。
关于图案形成的方法，喷墨式印刷和分配式印刷是已知的这样的实施例。通过这些印刷方法，图案能够被直接刻划，由此材料使用率能够大幅提高。应用喷墨式印刷或者分配式印刷以形成有机半导体层的图案有可能允许制造工艺简化，使得生产率提高，并实现成本降低。例如，可溶于有机溶剂的聚合物材料用作有机半导体材料以制备有机半导体材料液体溶液(有机半导体墨水)。通过利用该液体溶液，有机半导体层图案能够通过喷墨式印刷形成。
但是，在施加有机半导体墨水后有机半导体墨水的扩散是一个问题。通常，用于电极的金属材料具有高表面自由能，由此沉积在电极上的每滴有机半导体墨水扩散开。即使有机半导体墨水瞄准晶体管的沟道区施加，由于电极占据大的面积，沉积的液滴也会扩散。结果，难以控制有机半导体层的图案形成。
另一方面，在通过利用Ag墨水水的喷墨式印刷形成栅极的情形中，对于给定印刷精度，使得栅极宽度小存在限制。相应地，栅极与源/漏极重叠到更大的程度，由此这些电极之间的寄生电容增大。而且，因为与包括硅半导体材料的TFT相比，有机TFT中的电荷迁移率通常较低，所以有机TFT具有低的截止频率，从而不能高速操作。
日本未审查的专利申请公开说明书第2005-310962号
日本未审查的专利申请公开说明书第2004-297011号
PCT国际申请在日本的公开说明书第2003-536260号
发明内容
本发明鉴于上述传统技术的问题而进行，并致力于提供一种有机晶体管，其中有机半导体层的图案形成能够得以控制，并且栅极和源/漏极之间的重叠能够降低。本发明还致力于提供一种具有两个或多个这样的晶体管的晶体管阵列以及包括这样的有机晶体管阵列的显示设备。
本发明的上述目的之一是通过有机晶体管实现的，该晶体管包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；以及有机半导体层。栅极和栅极绝缘膜以所描述的顺序顺次布置在衬底上。源-漏极和有机半导体层以所描述的顺序顺次布置在至少栅极绝缘膜上。源-漏极的至少一个包括直接布置在栅极之上的第一部分、没有布置在栅极之上的第二部分、具有小于第一部分的宽度的宽度并连接第一部分和第二部分的连接部分。
本发明的上述目的的另一个通过有机晶体管阵列实现，该有机晶体管阵列包括多个有机晶体管，每个有机晶体管包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；以及有机半导体层。栅极和栅极绝缘膜以所描述的顺序顺次布置在衬底上。源-漏极和有机半导体层以所描述的顺序顺次布置在至少栅极绝缘膜上。源-漏极的至少一个包括布置在栅极之上的第一部分、第二部分和具有比第一部分的宽度更小的宽度并连接第一部分和第二部分的连接部分。有机半导体层通过印刷工艺形成。
本发明的上述目的的另一个通过显示设备实现，该显示设备包括有机晶体管阵列，该有机晶体管阵列包括多个有机晶体管，每个有机晶体管包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；以及有机半导体层。栅极和栅极绝缘膜以所描述的顺序顺次布置在衬底上。源-漏极和有机半导体层以所描述的方式顺次布置在至少栅极绝缘膜上。源-漏极的至少一个包括布置在栅极之上的第一部分、第二部分、以及具有比第一部分的宽度更小的宽度并连接第一部分和第二部分的连接部分。有机半导体层通过印刷工艺形成。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的有机晶体管的一个实施例的剖视图；
图2是示出图1的有机晶体管的漏极的几何结构的俯视图；
图3是使用图1的有机晶体管的漏极的情形中有机半导体墨水的扩散的俯视图；
图4是示出使用具有传统几何结构的漏极的情形中有机半导体墨水的扩散的俯视图；
图5是示出图1的有机晶体管的漏极的另一几何结构的俯视图；
图6是示出栅极和漏极的重叠区域的俯视图；
图7示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第一实施例的俯视图；
图8示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第二实施例的俯视图；
图9示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第三实施例的俯视图；
图10示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第四实施例的俯视图；
图11是图10的有机晶体管阵列的源极的几何结构的俯视图；
图12示出实施例1和对比例1之间的尺寸差异；
图13示出实施例1的有机晶体管的晶体管静态特性；
图14示出实施例1和对比例1的有机晶体管的栅极漏电流；
图15示出实施例1和对比例1的有机晶体管的晶体管动态特性；以及
图16是实施例3的有源矩阵显示设备的剖视图。
具体实施方式
接着参照附图解释用于描述实施本发明的最佳模式的实施方式。
图1示出根据本发明的实施方式的有机晶体管的实施例。对于有机晶体管10，栅极2和栅极绝缘膜3顺次形成在衬底1上，并且源极4和漏极5以及然后有机半导体层6顺次形成在栅极绝缘膜3上。漏极5包括形成在栅极2之上的第一部分5a、第二部分5b、以及具有比第一部分5a的宽度(也就是沟道宽度)更小的宽度并连接第一部分5a和第二部分5b的连接部分5c，如图2所示。有机半导体层6通过印刷工艺例如喷墨印刷或者分配式印刷形成。这样，具有高表面自由能的漏极5的表面积减小。结果，当有机半导体层6的图案通过利用有机半导体墨水7形成时，可以控制有机半导体墨水7的扩散(见图3)。此外，由于形成在第一部分5a和第二部分5b之间的间隙，有机半导体墨水7的扩散被控制。具体地，有机半导体墨水7的扩散通过暴露在第一部分5a和第二部分5b之间的栅极绝缘膜3而得以防止。
栅极绝缘膜3的一部分，在其上既未形成源极4也未形成漏极5，优选地具有40mN/m或者更小的表面能。如果该部分具有超过40mN/m的表面能，则难以防止有机半导体墨水7的扩散。
以上述方式，有机半导体层6的印刷精度得以提高，由此可以获得其中有机半导体层6的图案高精度地形成的有机晶体管10。此外，因为有机半导体墨水7的扩散能够得以控制，防止有机半导体层6变薄。而且，可以防止有机半导体层6具有不一致的厚度和呈现坑状形状，其能够通过咖啡染色效果进行解释，或者防止有机半导体层6变得不连续。这意味着有机半导体墨水7的浓度能够被降低，其导致使用的有机半导体材料的量减少。而且，栅极2和漏极5之间的重叠减少，因此可以防止绝缘失效并高速运行晶体管。
另一方面，考虑形成具有传统的几何形状的漏极5’的情形。在通过印刷工艺在沟道区形成有机半导体层中，有机半导体墨水7扩散开，如图4所示。这样，难以形成具有高精度的有机半导体层6的图案，相应地，必须提供大的对齐余量。此外，因为有机半导体墨水7趋于在具有高表面能的漏极5’之上扩散，有机半导体层6形成得薄。有机半导体层6同样趋于呈现坑状形状并具有不平的厚度，因此难以制造连续的有机半导体层6。
注意到，连接部分5c不必在沟道区的中间连接第一部分5a和第二部分5b，而是可以例如在沟道区的边缘附近连接它们(见图5A)。第一部分5a和第二部分5b并不限于矩形形状，并可以单个地为例如四边形形状(例如梯形)或者不同的多边形形状(见图5B)，或者可以具有弯曲部分。再者，连接部分5c可以具有零的长度，例如，在图5B的情形中。
场效应晶体管的漏电流Ids通过以下等式表示：
Ids＝W/2L×μ×Ci×(Vg-Vth)2
Ci＝ε0×εr×S/t
其中W为沟道宽度；L为沟道长度；μ为迁移率；Ci为每单位面积栅极绝缘膜的电容；Vg为栅电压；Vth为阈电压；ε0为真空介电常数；εr为栅极绝缘膜的相对介电常数；S为电极面积；t为栅极绝缘膜厚度。从该等式可以看出，为了增大Ids，Ci应当增大。同样可以理解，为了增大Ci，εr或者S应当增大，或者t应当减小。εr取决于栅极绝缘膜的材料，S受到像素尺寸的限制。对于有机晶体管10，栅极2和漏极5的重叠区域8(见图6A)小于具有传统几何结构的漏极5′和栅极2的重叠区域8′(见图6B)。结果，栅极漏电流能够得以降低，因此，t可以减小，从而使得Ids增大。
场效应晶体管的截止频率fc通过以下等式表示：
fc＝μ×Vds/2л/L(L+D)
其中Vds为漏电压；D为栅极和漏极的重叠面积。根据该等式，可以看出，为了增大fc，D应当减小。也就是，如果寄生电容减小，场效应晶体管可以高速操作。对于有机晶体管10，因为重叠区域8的宽度小，如图6A所示，可以使得有机晶体管10高速操作。
在本发明的实施方式的有机晶体管中，如同在有机晶体管10的漏极5的情形中，源极4可包括第一部分、第二部分和连接部分。或者，源极4和漏极5的每一个可以具有第一部分、第二部分和连接部分。
在本发明中，有机半导体层6的图案优选地通过利用有机半导体墨水形成，该有机半导体墨水通过用有机溶剂溶解有机半导体材料而制成。可溶于有机溶剂的有机半导体材料并无特别限定，聚合物材料、低聚物材料、低分子材料等都可以使用。实施例是有机低分子如并五苯、蒽、并四苯和酞菁；聚乙炔系列的导电聚合物；聚亚苯基系列的导电聚合物，例如聚对亚苯及其衍生物，和聚苯乙烯撑及其衍生物；异环系列的导电聚合物，例如聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚呋喃及其衍生物；离子导电聚合物，例如聚苯胺及其衍生物。具有三芳基胺结构的聚合物材料是特别优选的。这样的聚合物材料并无特别限定；但是，可以使用由化学式(A)表示的材料。该材料是随机取向的聚合物材料，并具有很小的特性变化，而不管形成的层的形状和形成层的方法如何。
化学式(A)
Figure GPA00001010164800071
栅极2和源/漏极4和5的至少一个的图案可以通过印刷工艺例如喷墨式印刷或者分配式印刷形成。在印刷工艺中，优选使用包括金属颗粒或者金属络合物的金属墨水。金属颗粒并无特别限定，这样的实施例是Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Ir、Rh、Co、Fe、Mn、Cr、Zn、Mo、W、Ru、In和Sn。这些中的任何两个或多个可以一起使用。在它们之中，从电阻、导热性和腐蚀立场来看，Au、Ag、Cu和Ni是优选的。已经知道，如果金属颗粒具有几个纳米到几十个纳米的平均颗粒直径并分散在溶剂介质中，颗粒在非常低的温度下烧结。这归因于随着金属颗粒的颗粒直径减小有效表面原子变得更大的影响。金属络合物并无特别限定，这样的实施例是具有Au、Pt、Ag、Cu、Pd、In、Cr、Ni等作为主要金属的合成物。图案通过利用这样的金属墨水形成，然后烧结以形成栅极2、源极4和漏极5。
如果金属墨水的表面张力和粘性不足，在印刷处理中，金属墨水不能很好地排出，或者根本不排出。在这样的情形中，金属墨水难以形成圆的液滴，有时拉丝长度增大。鉴于这些方面，金属墨水优选地具有大约30mN/m的表面张力和2-13mPa·sec的粘度，更优选7-10mPa·sec。金属墨水还应当具有干燥属性，其防止当金属墨水排出时溶剂挥发以使得金属颗粒或者金属络合物不固化。
为了形成这些电极2、4和5，可以使用导电聚合物的分散液体等。对于导电聚合物，实施例是聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚对苯撑、聚乙炔以及在其上已经进行掺杂的任何这些聚合物。特别地，从导电性、稳定性、耐热性等角度，聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸酯(PSS)的合成物(PEDOT/PSS)是优选的。与金属相比，导电聚合物在电特性和稳定性方面没有优势。但是，它们在聚合程度方面具有优势；并允许在低温下形成电极，因为它们不需要烧结。
如果没有用紫外线照射的栅极绝缘膜3的表面能为40mN/m或更小，具有高表面能的区域通过施加紫外线形成。在此，可以通过印刷工艺高精度地形成源极4和漏极5的图案。栅极绝缘膜3由聚合物材料例如聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚乙烯苯酚、聚酯、丙烯酸树脂(例如聚丙烯腈或者聚甲基丙烯酸甲酯)、环氧树脂或者热固性树脂形成。
为了使得栅极绝缘膜3具有40mN/或者更小的表面能，优选引入疏水官能团到栅极绝缘膜3的表面，并且自组合的单层(SAM)可用于该目的。具体地，官能化单层通过利用包括疏水官能团和与栅极绝缘膜3的表面结合的官能团的化合物而设置在栅极绝缘膜3的表面上。对于与栅极绝缘膜3的表面结合的官能团，实施例是卤代甲硅烷基团和烷氧基甲硅烷基团。这些官能团与栅极绝缘膜3的表面上的羟基基团反应以产生水解反应，从而吸附到栅极绝缘膜3的表面上。对于疏水官能团，实施例是具有氟代基团的烷基基团、长链脂性烷基基团和具有苯基基团的烷基基团。
再者，为了使得栅极绝缘膜3具有40mN/m或更小的表面能，栅极绝缘膜3可通过利用包含疏水官能团的材料形成。
图7示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第一实施例。有机晶体管阵列20包括多个有机晶体管10。
图8示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第二实施例。有机晶体管阵列30包括多个有机晶体管，每个有机晶体管具有与有机晶体管10相同的结构，除了漏极5具有如图5A所示的几何结构之外。
图9示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第三实施例。有机晶体管阵列40包括多个有机晶体管，每个有机晶体管具有与有机晶体管10相同的结构，除了漏极5具有如图5B所示的几何结构之外。
图10示出根据本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列的第四实施例。有机晶体管阵列50包括多个有机晶体管，每个有机晶体管具有与有机晶体管10相同的结构，除了源极4的几何结构是如图11所示的之外。图11的源极4包括形成在栅极2上的第一部分4a、第二部分4b和具有比第一部分4a的宽度(即沟道宽度)更小的宽度并且连接第一部分4a和第二部分4b的连接部分4c。
有源矩阵显示设备可以通过利用包括本发明的一个实施方式的有机晶体管阵列作为有源矩阵装置的有源矩阵衬底，并结合有源矩阵衬底和像素显示装置例如电泳装置、液晶装置或者有机EL装置而获得。
下面描述有源矩阵显示设备的制造方法的实施例。首先，如图1所述，栅极2(扫描线)通过利用在其中分分散有Ag颗粒的Ag墨水的喷墨印刷而形成在玻璃衬底(或者薄膜衬底)1上。接着，聚酰胺酸通过旋涂施加到栅极2上，然后烧结以形成栅极绝缘膜3。栅极绝缘膜3用紫外线穿过光掩模进行照射以在栅极绝缘膜3的表面上形成高能图案。在高能图案上，源极4和漏极5(信号线)通过利用在其中分散有Ag颗粒的Ag墨水的喷墨印刷而形成。然后，有机半导体层6通过利用有机半导体墨水的喷墨印刷形成。接着，具有2μm厚度并由对亚二甲苯基形成的保护层(未示出)通过化学汽相淀积(CVD)形成以形成有源矩阵衬底。
另一方面，在与有源矩阵衬底相对的相对衬底上，ITO(铟锡氧化物)通过溅射施加从而形成具有大约100nm厚度的透明导电膜。在透明导电膜上，聚酰胺酸通过旋涂施加以形成薄膜，其然后在取向工艺中进行摩擦以形成具有大约200nm厚度的取向膜。通过利用在其上以这种方式形成有取向膜的相对衬底，液晶面板可以通过将相对衬底和有源矩阵衬底用介于它们之间的硅石间隔物结合在一起，然后用液晶材料充填间隙而进行制造。
再者，电泳显示面板可以通过将在其上具有透明导电膜的相对衬底和有源矩阵衬底用介于它们之间的硅石间隔物结合在一起然后用微型胶囊剂(电泳装置)充填间隙而形成。
再者，有机EL面板可以通过在有源矩阵衬底上形成EL装置然后提供大气保护件(atmosphere shielding member)而制造。
实施例
[实施例1]
实施例1的有机晶体管10通过以下方式进行制造。由Cr制成并具有3nm厚度的粘附层(未示出)和由Al制成并具有100nm厚度的栅极2通过利用掩模通过真空蒸发形成在玻璃衬底1上。在栅极2上，RIKACOATSN-20(由New Japan Chemical有限公司生产)，其是聚酰亚胺液体溶液，通过旋涂施加，并预烘烤，然后在200℃烘烤从而形成栅极绝缘膜3的下层(500nm厚)。在栅极绝缘膜3的下层上，由化学式(B)表示的聚酰亚胺液体溶液通过旋涂以类似的方式涂覆，然后烘烤以形成栅极绝缘膜3的上层。注意到，栅极绝缘膜3的表面能是30mN/m。
[化学式(B)]
Figure GPA00001010164800101
栅极绝缘膜3的上层用紫外线通过光掩模进行照射从而形成用于形成具有如图2所示的几何结构的源极4和漏极5的图案(具有高表面能的区域)。
然后，在图案上，Ag墨水通过喷墨式印刷施加，然后在280℃烧结以形成具有100nm厚度的漏极5和源极4。沟道长度(也就是源极4和漏极5之间的距离)为5μm。在其一部分上已经形成有源极4和漏极5的栅极绝缘膜3上，有机半导体层6通过利用由化学式(A)表示的液体溶液的喷墨式印刷形成从而获得有机晶体管10。
[对比例1]
对比例1的有机晶体管具有与实施例1的有机晶体管10相同的结构，除了漏极5具有如图4所示的几何结构之外。
[评估方法和结果]
通过利用实施例1和对比例1的有机晶体管，有机半导体层6的尺度和晶体管特性被评估。
[有机半导体层6的尺寸]
根据利用金相显微镜的测量，对比例1的有机半导体层6在沟道宽度方向和沟道长度方向都具有大约100μm的尺寸。另一方面，对于实施例1的有机半导体层6，在沟道长度方向的尺寸为对比例1(见图12)的大约50％。这样，可以看出，有机半导体层6的扩散能够通过漏极5的几何结构进行控制。相应地，有机半导体层6的图案能够以稳定的方式高精度地形成。
[晶体管静态特性]
实施例1的晶体管静态特性通过施加-20V的漏电压Vds并在小于1ppm的氧气和小于1ppm的湿气的气氛下从+20V到-20V扫描栅电压Vg而进行评估(见图13)。结果是导通电流Ids为2.4×10-9A(Vg＝-20V)；截止电流Ids为4.0×10-13A(Vg＝+20V)；导通-截止比率(Vg(-20V)/Vg(+20V))为6.0×103(见图13)。对于导通电流和截止电流，相应的值通过在二十点处平均测量值而获得。类似地，评估对比例1的晶体管静态特性。结果为导通电流Ids为1.8×10-9A(Vg＝-20V)；截止电流Ids为7.2×10-13A(Vg＝+20V)；导通-截止比率(Vg(-20V)/Vg(+20V))为2.5×103。在此，可以看出，与对比例1的有机晶体管相比，实施例1的有机晶体管10获得更优越的晶体管静态特征。
[栅极漏电流]
在截止状态Vg＝+20V和Vds＝-20V的情形下评估栅极漏电流(见图14)。从图14来看，可以理解，与对比例1的有机晶体管相比，实施例1的有机晶体管10中的漏电流明显降低。这是因为实施例1的有机晶体管10的栅极2和漏极5的重叠面积比对比例1的有机晶体管的(见图6)更小。
[晶体管动态特性]
晶体管动态特性通过测量当-20V的栅电压Vg以1Hz和2000Hz之间的频率施加，同时施加-20V的漏电压Vds获得的输出电流而进行评估(见图15)。结果是实施例1的截止频率为大约650Hz，而对比例1的截止频率为大约110赫兹。这样，可以看出，实施例1的有机晶体管10与对比例1的有机晶体管相比实现更好的晶体管动态特性。注意到，截止频率限定为当衰减率为-6dB时获得的频率。
[实施例2]
实施例2是具有中间间隔为500μm的32×32个有机晶体管10的二维阵列的有机晶体管阵列20。实施例2的有机晶体管阵列20以与实施例1中相同的方式形成。
实施例2的晶体管静态特性以与上述方式相同的方式进行评估。结果是导通电流Ids为2.2×10-9A(Vg＝-20V)；截止电流Ids为3.8×10-13A(Vg＝+20V)；导通-截止比率(Vg(-20V)/Vg(+20V))为5.8×103。
由于能够控制有机半导体层6的扩散，有机半导体层6的图案以稳定的方式形成为具有均一厚度。结果，有机晶体管10的静态特性的变化对于导通电流和截止电流都可以控制到低至10％或更少。
[对比例2]
对比例2是具有中间间隔为500μm的32x32的有机晶体管10的二维阵列的有机晶体管阵列20。对比例2的有机晶体管阵列20以与对比例1相同的方式形成。
对比例2的晶体管静态特性以与上述方式相同的方式进行评估。结果是导通电流Ids为1.9×10-9A(Vg＝-20V)；截止电流Ids为6.3×10-13A(Vg＝+20V)；导通-截止率(Vg(-20V)/Vg(+20V))为3.0×103。
但是，有机半导体层6的图案的厚度一致性难以控制。相应地，在有机晶体管中晶体管静态特性大幅变化，在导通电流中高达30％的变化，在截止电流中高达70％的变化。
[实施例3]
实施例3是有源矩阵显示设备60(见图16)。有源矩阵显示设备60是利用实施例2的有机晶体管阵列20进行制造的。具体地，通过混合包括二氧化钛颗粒61a和用油蓝染色的Isoper 61b的微型胶囊剂61以及聚乙烯醇水溶液制造的应用液体施加到由ITO制成并布置在聚碳酸酯衬底62上的透明电极63从而形成包括微型胶囊剂61和粘合剂64的层。产生的层状结构和实施例2的有机晶体管阵列20通过粘合剂64以玻璃衬底1和聚碳酸酯衬底62分别形成在有源矩阵显示设备60的最外表面的方式彼此粘结。
为了评估以上述方式制成的有源矩阵显示设备60，扫描信号驱动器IC连接到通向有源矩阵显示设备60的栅极2的总线，同时数据信号驱动器IC连接到通向源极4的总线。当图像以每0.5秒进行变化时，证实显示优越的静态图像。
根据本发明，可以提供有机晶体管，其中有机半导体层的图案形成能够受控，并且栅极和源/漏极之间的重叠能够减少。再者，本发明能够提供具有两个或更多的这样的晶体管的有机晶体管阵列以及包括有机晶体管阵列的显示设备。
本申请基于在2007年12月7日提交的日本专利申请2007-317380并要求其优先权，其整个内容在此通过引用全部结合于此。

Claims (14)

1.一种有机晶体管，包括：
衬底；
栅极；
栅极绝缘膜；
源-漏极；以及
有机半导体层；
其中，所述栅极和所述栅极绝缘膜以这个描述的顺序顺次布置在所述衬底上，并且所述源-漏极和所述有机半导体层以这个描述的顺序顺次布置在至少所述栅极绝缘膜上，以及
所述源-漏极的至少一个包括直接布置在所述栅极之上的第一部分、没有布置在所述栅极之上的第二部分以及具有比所述第一部分的宽度更小的宽度并连接所述第一部分和所述第二部分的连接部分。
2.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述有机半导体层通过印刷工艺形成。
3.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述源-漏极没有布置在其上的所述栅极绝缘膜的第一表面区域具有40mN/m或更小的表面能。
4.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述有机半导体层包括可溶于有机溶剂的有机半导体材料。
5.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述源-漏极布置在其上的所述栅极绝缘膜的第二表面区域具有比所述源-漏极没有布置在其上的所述栅极绝缘膜的所述第一表面区域的表面能更高的表面能。
6.如权利要求5所述的有机晶体管，其中，所述第二表面区域通过紫外线进行照射。
7.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述栅极绝缘膜包括聚合物材料。
8.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述栅极和所述源-漏极的至少一个通过印刷工艺形成。
9.如权利要求8所述的有机晶体管，其中，所述栅极和所述源-漏极的至少一个通过利用包括金属颗粒或者金属络合物的墨水形成。
10.如权利要求9所述的有机晶体管，其中，所述金属颗粒包括选自包括Au、Ag、Cu和Ni构成的组中的至少一个。
11.如权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述栅极和所述源-漏极的至少一个包括导电聚合物。
12.如权利要求11所述的有机晶体管，其中，所述导电聚合物包括聚乙烯二氧噻吩。
13.一种有机晶体管阵列，包括多个有机晶体管，每个所述有机晶体管包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；和有机半导体层；其中所述栅极和所述栅极绝缘膜以这个描述的顺序顺次布置在所述衬底上，所述源-漏极和所述有机半导体层以这个描述的顺序顺次布置在至少所述栅极绝缘膜上；所述源-漏极的至少一个包括布置在所述栅极之上的第一部分、第二部分和具有比所述第一部分的宽度更小的宽度并连接所述第一部分和所述第二部分的连接部分；以及所述有机半导体层通过印刷工艺形成。
14.一种显示设备，包括有机晶体管阵列，所述有机晶体管阵列包括多个有机晶体管，每个所述有机晶体管包括衬底；栅极；栅极绝缘膜；源-漏极；以及有机半导体层；其中所述栅极和所述栅极绝缘膜以这个描述的顺序顺次布置在所述衬底上，所述源-漏极和所述有机半导体层以这个描述的顺序顺次布置在至少所述栅极绝缘膜上；源-漏极的至少一个包括布置在所述栅极之上的第一部分、第二部分和具有比所述第一部分的宽度更小的宽度并连接所述第一部分和所述第二部分的连接部分；以及所述有机半导体层通过印刷工艺形成。
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