JP2004289044A - Thin film transistor element sheet and its producing process - Google Patents

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桂 平井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing a high precision thin film transistor simply and efficiently without requiring a vacuum system or photolithography. <P>SOLUTION: The process for producing a thin film transistor element sheet where a plurality of thin film transistor elements are coupled on a support through a gate bus line and a source bus line comprises a step for forming a fluid electrode material repellent region on a channel region or the support directly or through a second layer, and a step for forming at least a source electrode and a drain electrode by feeding the fluid electrode material onto the channel region or the support directly or through the second layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ素子シート及び薄膜トランジスタ素子シートの作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。またさらに情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【0003】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機EL、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ(TFT)により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。
【0004】
ここでTFT素子は、通常、ガラス基板上に、主にa−Si(アモルファスシリコン)、p−Si(ポリシリコン)などの半導体薄膜や、ソース、ドレイン、ゲート電極などの金属薄膜を基板上に順次形成していくことで製造される。このTFTを用いるフラットパネルディスプレイの製造には通常、CVD、スパッタリングなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加え、精度の高いフォトリソグラフ工程が必要とされ、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きい。さらに、近年のディスプレイの大画面化のニーズに伴い、それらのコストは非常に膨大なものとなっている。
【0005】
近年、従来のTFT素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機TFT素子の研究開発が盛んに進められている(特許文献1、非特許文献1等参照)。この有機TFT素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている(非特許文献2参照)。また、大気圧下で、印刷や塗布などのウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。
【0006】
また、電極形成にインクジェットを用いた有機TFTの技術が開示されており(例えば、特許文献2参照。)、真空系を用いないプロセスが可能と成るが、ソース、ドレイン電極の間のチャネル領域に、依然フォトリソグラフで形成したポリイミド皮膜を用いている。
【0007】
これらは、フォトリソグラフを用いるため、煩雑な工程が必要になり製造コストも高くなりやすく、チャネル形成の精度が、フォトリソグラフの精度やインクジェット描画の位置精度に依存するため、素子の性能ばらつきも大きくなりやすいという問題点があり、更にまた、SD電極の形成に液体材料を、吐出しているため、それらがショートしやすく、ショートした場合は素子が形成されないという問題がある。
【0008】
一方、非真空系、低温プロセスなどのメリットを謳った有機TFTの技術が検討されているが、このような事情は、従来のTFT製造方法と同じく解決されていない。また、有機半導体層は低温プロセスによる形成が可能であるため、フィルムなどの樹脂支持体にTFTシートを形成できると一般に言われているものの、フィルムの伸縮により、ガラスを支持体に用いたTFTに比べて寸法精度や位置精度が大幅に低下するといった問題がある。
【0009】
本発明は、これらの問題を解決するものである。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−190001号公報
【0011】
【特許文献2】
国際公開第01/47043号パンフレット
【0012】
【非特許文献1】
Advanced Material誌 2002年 第2号 99頁(レビュー)
【0013】
【非特許文献2】
SID‘02 Digest p57
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、真空系やフォトリソを用いなくとも、精度の高い薄膜トランジスタ素子シートを、簡易、且つ、効率的に製造する方法を提供することであり、本発明の第2の目的は、素子の性能バラツキを低減して製造安定性の高い有機薄膜トランジスタ素子シートの作製方法を提供することであり、本発明の第3の目的は、上記方法により製造された薄膜トランジスタ素子シートを提供することである。更に、本発明の第3の目的は、フィルムなどの樹脂支持体にも対応できる高精度な位置合わせが不要な薄膜トランジスタ素子シートを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は下記の構成1〜12により達成された。
【0016】
1.支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層からなるチャネル領域、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ素子が、ゲートバスラインおよびソースバスラインを介して、複数個、連結された薄膜トランジスタ素子シートの作製方法において、
該チャネル領域上或いは該支持体上に、直接またはその他の層を介して、流動性電極材料反発領域を形成する工程、次いで、流動性電極材料が前記チャネル領域上に或いは前記支持体上に、直接またはその他の層を介して、供給され、少なくとも該ソース電極及び該ドレイン電極が形成される工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0017】
2.前記チャネル領域がゲートバスラインと交差していることを特徴とする前記1に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0018】
3.前記支持体が樹脂基板であることを特徴とする前記1または2に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0019】
4.前記流動性電極材料が流動性電極材料反発領域上に供給され、前記流動性電極材料が該反発領域上で分断されて、ソース電極及びドレイン電極が形成されることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0020】
5.前記ドレイン電極が画素電極を形成するか、または、前記ドレイン電極が前記画素電極と連結され、且つ、前記画素電極とソースバスラインとが、流動性電極材料反発領域により分断されていることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0021】
6.前記流動性電極材料がインクジェットにより供給されることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0022】
7.前記流動性電極材料反発領域を形成する工程の後、流動性電極材料をシート全面に供給することを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0023】
8.半導体層が有機半導体材料を含有することを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0024】
9.半導体層の形成がインクジェットにより行われることを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0025】
10.前記支持体を搬送しながら製造することを特徴とする前記1〜9のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0026】
11.前記支持体をゲートバスラインと交差する方向に搬送しながら、流動性電極材料反発領域をライン状に形成することを特徴とする前記1〜10のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
【0027】
12.前記1〜11のいずれか1項に記載の作製方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ素子シート。
【0028】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、上記記載の問題点を種々検討した結果、支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層からなるチャネル領域、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ素子が、ゲートバスラインおよびソースバスラインを介して、複数個、連結された薄膜トランジスタ素子シートを製造するに当たり、該チャネル領域上に、流動性電極材料反発領域を形成する工程、次いで、流動性電極材料が前記チャネル領域上に供給され、少なくとも該ソース電極及び該ドレイン電極が形成される薄膜トランジスタ素子シートの作製方法は、従来公知の作製方法のように、高度な真空系設備や複雑な処理工程が必要なフォトリソを用いなくとも、精度の高い薄膜トランジスタ素子シートを、簡易、且つ、効率的に製造することができ、画期的な方法である。
【0029】
また、本発明の薄膜トランジスタ素子シートの製造方法は、得られるトランジスタ素子の性能バラツキが少なく、生産性のみならず製造安定性も併せて高い作製方法である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の薄膜トランジスタ素子シートの一態様である、有機薄膜トランジスタ素子シートの一例により、その実施形態について述べる。
【0031】
本発明の薄膜トランジスタ素子シートは、ボトムゲート型とトップゲート型に大別される。ボトムゲート型とは、支持体上に、直接または下引き層等のその他の層を介して、ゲート電極が設けられ、次いで、ゲート絶縁層を介して有機半導体層で連結されたソース電極とドレイン電極からなる層構成を有する。
【0032】
また、トップゲート型とは、支持体上に有機半導体層に接したソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極が設けられた層構成を有する。
【0033】
本発明の有機薄膜トランジスタ素子シートの具体的な層構成を図1(a)〜(d)により説明する。
【0034】
図1はボトムゲート型の層構成例の一例である。
図1では、支持体1上にゲート電極2、該ゲート電極2上にゲート絶縁層2aを設け、該ゲート絶縁層2a上には、有機半導体層3、該有機半導体層3上に中間層3aが設けられた後、電極材料反発性を有する流動性電極材料反発領域6が設けられ、該流動性電極材料反発領域6の両側にソース電極5とドレイン電極4が各々設けられている。
【0035】
図面では省略しているが、支持体1とゲート電極2との間には、下引き層が設けられており、前記ゲート電極2上にゲート絶縁層2aが設けられる前に、陽極酸化処理を行い陽極酸化被膜形成がゲート電極2に施されている。
【0036】
ここで、中間層3aは、流動性電極材料反発領域6を形成する材料からの化学的、物理的な影響を低減させるために設けられる。
【0037】
従来のディスプレイ用のTFT素子として一般的で利用価値の高い、ボトムゲート型構成にて、半導体層を形成後に、ソース電極およびドレイン電極をフォトリソグラフ法(エッチング法、リフトオフ法を含む)により、有機TFTを作製した場合、フォトレジスト材料の塗設工程や、フォトレジスト層の現像工程、電極のエッチング工程において、使用される塗布溶媒、現像液成分、エッチング液成分などの影響により、有機半導体層が劣化してしまう問題がある。
【0038】
それに比べて、本発明では、ソース電極5、ドレイン電極4の作製時に上記のフォトリソグラフ法を用いる工程がないため、フォトレジスト材料や溶剤等による有機半導体層の劣化が全くなく、画期的である。
【0039】
従来のTFTの工程は、フォトマスクを用いたフォトリソグラフ法により、ソース電極、ドレイン電極、画素電極、ソースバスラインなどの各構成要素を形成していくが、それらの構成要素間の高精度な位置合わせが必要となる。本発明では、それらの構成要素の位置合わせが不要となり、大幅な効率化が可能となる。特に、フィルムなどの樹脂支持体を用いた場合に、フィルムの伸縮によりそれらの構成要素間の位置精度が低下し、位置合わせが不能となる問題が発生するが、このような問題にも対応できる点で画期的である。
【0040】
本発明の薄膜トランジスタ素子を構成する半導体層からなるチャネル領域(層ともいう)は、素子を構成するゲートバスラインと交差した形で設けられることが好ましい。ここで、『交差している』とは、ゲートバスラインと半導体層からなるチャネル領域が互いに接している状態も含む。
【0041】
次に、図2により好ましい態様のいくつかを挙げて説明する。
図2は、本発明の薄膜トランジスタ素子シートの一画素を形成する有機薄膜トランジスタの一態様を示す模式図である。
【0042】
図2(a)で示される薄膜トランジスタ素子では、ゲートバスライン11(ここで、ゲートバスライン11は、ゲート絶縁層(図示していない)に被覆されている状態のため、点線で存在位置を示している)に交差するように有機半導体層3が設けられており、該有機半導体層3上に流動性電極材料反発領域6(層ともいう)が設けられ、該流動性電極材料反発領域6の両側にドレイン電極4、ソース電極5が設けられている。ここで、ゲートバスライン11はゲート電極と兼ねた構成となっている。
【0043】
図2(b)は、図2(a)とは異なり、ゲート電極がゲートバスライン11から分岐した構成になっている。有機半導体層3は、前記ゲートバスライン11から分岐したゲート電極上に配置され、これに接して、ソース電極5、ドレイン電極が配置され、更にドレイン電極4上に画素電極4aが形成される。但し、が素電極4aがドレイン電極4を兼ねてもよい。
【0044】
図2(c)は、ソース電極、ドレイン電極、画素電極が、インクジェットの二つのドットから形成されたことを示す模式図である。流動性電極材料反発領域6およびソースバスライン12が形成されたのち、有機半導体層3とその上に形成された流動性電極材料反発領域6の部分に、流動性電極材料の液滴を吐出すると、流動性電極材料が6上で自己組織的に分断される。したがって一つの液滴でソース電極、ドレイン電極が両方とも形成され、ソース電極は、ソースバスラインに接合される。画素電極も同様に、一つのインクジェット液滴から形成され、ドレイン電極に接合させる。ここで画素電極は流動性電極材料反発領域6によって、ソース電極やソースバスライン12と分断され、ショートが防止される。以上に説明した流動性電極材料の液滴のそれぞれは、最終的に形成されうる電極の所望の大きさに併せ、任意の液量に制御すればよい。例えば画素電極をさらに大きくするには、画素電極用の液滴を大きくし、所望の位置にインクジェットで吐出すれば、簡便な電極形成が可能となる。
【0045】
《流動性電極材料反発領域》
本発明に係る流動性電極材料反発領域について説明する。
【0046】
本発明において、流動性電極材料反発領域とは、電極(具体的には、ソース電極やドレイン電極である)となる電極材料と反発する性能を有している領域(層ともいう)であり、薄膜トランジスタがボトムゲート型の場合には、有機半導体層上に形成され、トップゲート型の場合には、支持体上に直接またはその他の層(下引き層等)を介して、パターニングを行ない形成されるものである。
【0047】
本発明では、パターニングを行う手段としては、パターニングを行うことができるものであればどのようなものを用いても構わないが、有機半導体層への影響を最小限に抑制する観点から、印刷などのウェットプロセスが好ましく、中でも、特に好ましいのはインクジェット法である。
【0048】
また、インクジェット法としては、ピエゾ方式など公知のインクジェットを用いることができるが、微小なパターンを描画できる観点から、静電吸引方式のインクジェットが好ましい。
【0049】
ここで、インクジェット法により流動性電極材料反発領域を形成する場合、インク吐出による形成領域を適正な大きさに調整する観点から、インク受容層を設けることが好ましい。インク受容層に液滴が吸収され、保持された後に乾燥または硬化させることで、液滴の広がりを抑えることができる。
【0050】
インク受容層の詳細は後述するが、従来公知のインクジェット記録媒体に用いられている空隙型の受容層が好ましく用いられる。
【0051】
また、流動性電極材料反発領域(層)としては、電極材料と反発する性能を有するそうであればどのようなものを用いても構わないが、特開平9−292703号公報、特開平9−319075号公報、特開平10−244773号公報、特公昭54−26923号公報、特公昭56−23150号公報、特公昭61−614号公報、特開平8−82921号公報、特開平10−319579号公報、特開2000−275824号公報、特開2000−330268号公報、特開2001−201849号公報、特開2001−249445号公報、特開2001−324800号公報、特開2002−229189号公報、特開平4−324865号公報、特開平5−53318号公報、特開平5−257269号公報、特開平6−89023号公報、特開平7−199454号公報、特開平8−328240号公報、特開平9−62001号公報、特開平9−120157号公報、特開平11−30852号公報、特開2001−188339号公報、特開2001−343741号公報、特開2002−131894号公報、特開2002−268216号公報に記載されるいわゆる水なし平板のインキ反発性層等の形成材料を用いることができ、より好ましくはシリコーンゴム層等の使用が好ましい。またはシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、シリコーンポリマー系の接着剤等を用いてもよい。そのほか、水を主成分とする溶媒を用いた電極材料を使用する場合は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの親油性の材料を使用してもよい。
【0052】
また、SCIENCE誌、299巻、1377頁等に示される様な超撥水性の材料も用いることができる。
【0053】
本発明に係る流動性電極材料反発領域は、光透過率が10%以下であることが好ましく、さらに好ましくは1%以下である。これにより、有機半導体層の光による特性の劣化を抑えることができる。
【0054】
ここで、光透過率とは有機半導体層に光発生キャリアを発生させることのできる波長域における平均透過率を示す。一般的に350〜750nmの光に対して遮光する性能を有していることが好ましい。
【0055】
また、この技術は有機半導体層の光による劣化を抑えるために有機半導体層に到達する光を抑えようとするものであることから、流動性電極材料反発領域で光透過率を低減させるだけでなく、有機半導体層上に形成可能な、中間層、受容層等、その他の層(多層の場合はすべての層)で光透過率が10%以下となるようにしてもよく、1%以下とすることがさらに好ましい。
【0056】
層の光透過率を下げるためには、層中に顔料や染料等の色材や紫外線吸収剤を含有させるといった手法を用いることができる。
【0057】
《流動性電極材料:ソース電極、ドレイン電極等の構成材料》
本発明の薄膜トランジスタ素子シートの製造では、上記の流動性電極材料反発領域に下記に示す流動性電極材料を供給し、流動性電極材料が流動性電極材料反発領域で分断されることにより、流動性電極材料反発領域の両側に、各々ソース電極、ドレイン電極が形成される。
【0058】
本発明に係る流動性電極材料とは、具体的には、下記に示す導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、金属薄膜前駆体材料、液状分散物等であり、流動性電極材料を上記の流動性電極材料反発領域上に供給して、ソース電極、ドレイン電極を形成する方法としては、後述する有機半導体層の作製に用いられる種々の手段、例えば、塗布法やインクジェット法が適用可能である。
【0059】
ここで、インクジェット法により流動性電極材料を含むインクを流動性電極材料反発領域上に吐出してソース電極、ドレイン電極を形成する場合、インク吐出による電極形成領域を適正な大きさに調製する観点から、インク受容層を設けることが好ましい。インク受容層としては、従来公知のインクジェット記録媒体に用いられている空隙型の受容層が好ましく用いられる。
【0060】
また、本発明に係る流動性電極材料を用いて電極形成を行うに当たり、半導体層や塗布基板との濡れ性を向上させるため、必要に応じて、公知の界面活性剤や有機溶剤を添加してもよい。
【0061】
ここで、図3を用いて、インクジェット法による、本発明の薄膜トランジスタ素子の作製工程の一態様を説明する。図3では、流動性電極材料反発領域6、ソース電極5、ドレイン電極4、ソースバスライン12の作製について説明する。
【0062】
図3では、まず、デート電極を兼ねるゲートバスライン11に交差する形で、有機半導体層3からなるチャネル領域(層)を設け、上記の流動性電極材料反発領域(層)6を形成した後に、流動性電極材料を含む分散物や溶液からなるインクを前記流動性電極材料反発領域6の両側に供給するか、または、前記反発領域6上に供給し、流動性電極材料を分断させ、ソース電極5、ドレイン電極4、画素電極が形成される。
【0063】
流動性電極材料反発領域6の形成には、絶縁性領域を形成する化合物が好ましく用いられるが、中でも前述の電極材料反発層を形成する材料が好ましく用いられる。
【0064】
ソースバスライン12も同様にインクジェット法により形成される。ソース電極の形成前にソースバスラインを形成しておけば、ソース電極材料の、好ましくない液滴の広がりが抑制される。
【0065】
インクジェット法を用いて流動性電極材料を吐出する場合、通常、導電性材料を含むインクが調製されるが、前記インクに用いられる溶媒や分散媒体が、有機半導体(有機半導体層)へのダメージの極力小さい材料を選択することが好ましい。また、ダメージは半導体材料にもよるが、例えば、ペンタセンを用いる場合は、水を50質量%以上含有することが好ましく、更に好ましくは、60質量%以上であり、特に好ましくは、90質量%以上含有する溶媒または分散媒体である。
【0066】
また、上記材料から形成された、透明導電膜等も使用することが出来る。
ここで、透明とは、光透過率(光としては、紫外光〜可視光)が少なくとも50%以上のものであり、好ましくは80%以上である。
【0067】
本発明の薄膜トランジスタ素子シートの製造方法では、シート上に上記の流動性電極材料反発領域を図4〜図7に示すように形成した後、流動性電極材料をシートの全面に供給する工程により、一工程若しくは2工程により、素子シートを作製することが可能となり、従来のような高度なフォトリソ技術を何段階も必要とする素子シートの作製に比べて、極めて生産効率の高い作製方法を提供できることがわかった。しかも、得られた素子シートはトランジスタ素子の性能も高く、その意味からも画期的な作製方法である。
【0068】
流動性電極材料をシート全面に供給するに当たり、好ましく用いられる方法はインクジェット法であるが、前記インクジェット法を適用するに当たっては、薄膜トランジスタ素子の支持体を搬送しながら行うことが好ましく、更に好ましくは、支持体をゲートバスラインと交差する方向に搬送しながら流動性電極材料反発領域をライン状に形成し、その後、流動性電極材料を供給して、ソース電極、ドレイン電極、ソースバスラインなどを形成することが好ましい。また、ドレイン電極を形成すると同時に画素電極等を形成することが好ましい。
【0069】
ここで、図4〜図7により、流動性電極材料反発領域を素子シート上にライン状に形成する一態様を各々説明する。
【0070】
図4では、ゲートバスライン11に交差する形で、有機半導体層3が設けられ、例えば、有機半導体材料の溶液や分散液を吐出するインクジェット法等により形成される。次いで、支持体(図示していない)をゲートバスライン11と交差する方向に搬送しながら流動性電極材料反発領域6がライン状に形成される。
【0071】
ライン状(ラインパターンともいう)に流動性電極材料反発領域6を形成する方法で好ましいのは、印刷やインクジェット法によりパターンニングする方法である。
【0072】
素子シート上に形成された流動性電極材料反発領域6のラインにより、チャネル領域が形成され、同時にA、Bのラインを形成することで、領域20、領域21が各々形成される。A、Bのラインは必須な要件ではなく、例えば図2(c)や図3に示すように電極を形成してもよい。
【0073】
本発明の薄膜トランジスタ素子シートの製造では、図4において、領域20に流動性電極材料が供給されソース電極やソースバスラインが形成され、領域21に流動性電極材料が供給され、ドレイン電極や画素電極が形成される。また、また領域21は隣のゲートバスラインとの間で、蓄積容量を形成している。
【0074】
図4では、ゲートバスラインがゲート電極と兼ねた構成であるが、これにより、各画素の半導体層、6、A,Bは、ゲートバスライン方向に位置ずれしても、問題なくTFTシートが製造される。
【0075】
因みに、ソース電極とソースバスラインを構成する材料は同一でもよく、異なっていても良い。ここで、ソース電極とソースバスラインを構成する材料が異なる場合には、ソース電極構成材料が素子シート上に供給されてから、ソースバスライン構成材料が供与されてもよいし、また、その逆でもよく、ソース電極形成材料とソースバスライン形成材料が各々同時にシート上に供与されてもよい。
【0076】
図5では、有機半導体層3からなるチャネル領域が流動性電極材料反発領域6のライン状に形成されることをのぞけば、図4と同様の構成である。有機半導体層3と流動性電極材料反発領域6は、例えば連続噴射型のインクジェット、好ましくは、ノズル間固定されかつ間隔の一定なマルチノズルヘッドからの描画により効率よく製造される。
【0077】
図6では、ゲート電極がゲートバスライン11から分岐されて形成され、前記櫛形の凸部に有機半導体層3からなるチャネル領域が設けられること以外は、図4と同様である。
【0078】
図7は、ゲートバスライン11に対向するように、キャパシタライン22が設けられていることを除けば、図6と同様である。
【0079】
図4〜図7において、ソース電極、ドレイン電極、ソースバスラインの構成材料としては、導電性ポリマーや金属微粒子を主成分とする導電性ペースト(またはインク)の類、例えば、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)の水分散液(バイエル製 Baytron P)、銀ペーストや特開平11−80647号公報等に記載される金属微粒子の水分散液が好ましく用いられる。特にソースバスラインの構成材料としては導電性の高い金属材料が好ましい。
【0080】
(導電性材料)
導電性材料としては、電極として実用可能なレベルでの導電性があればよく、特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITOおよび炭素が好ましい。
【0081】
また、導電性材料としては、導電性ポリマーや金属微粒子などを好適に用いることができる。金属微粒子を含有する分散物としては、たとえば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が1nm〜50nm、好ましくは1nm〜10nmの金属微粒子を含有する分散物である。
【0082】
金属微粒子の材料としては白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。
【0083】
これらの金属からなる微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。
【0084】
このような金属微粒子の分散物の作製方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平11−76800号公報、同11−80647号公報、同11−319538号公報、特開2000−239853号公報等に示されたコロイド法、特開2001−254185号公報、同2001−53028号公報、同2001−35255号公報、同2000−124157号公報、同2000−123634号公報などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。これらの金属微粒子分散物を用いて前記電極や前記回路を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100℃〜300℃、好ましくは150℃〜200℃の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターン、回路パターンを形成するものである。
【0085】
さらに、ソース電極、ドレイン電極としては、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマーを用いることも好ましく、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。これによりソース電極とドレイン電極と有機半導体層との接触抵抗を低減することができる。
【0086】
本発明において、上記のソース電極、ドレイン電極等のパターニング方法は、電極材料反発性を有する流動性電極材料反発領域に流動性電極材料を供給して、ソース電極、ドレイン電極のパターニングが可能なものであればどのようなものを用いても構わない。
【0087】
《ゲート電極の構成材料》
本発明に係るゲート電極の構成材料は、上記ソース電極、ドレイン電極の構成材料と同様な材料を使用することができる。
【0088】
《インク受容層》
本発明に係るインク受容層について説明する。
【0089】
本発明に係る電極材料反発性を有する流動性電極材料反発領域や、前記流動性電極材料反発領域に流動性電極材料をインクジェットノズルを用いて吐出し、流動性電極材料反発領域上で分断された流動性電極材料により形成されるソース電極、ドレイン電極の形成方法としては、流動性電極材料反発領域形成用素材や、ソース電極、ドレイン電極形成用素材を含有する溶液あるいは分散液等を直接インクジェット法によりインク受容層にパターニング形成することが好ましい。
【0090】
ここで、インク受容層としては、空隙型が好ましく、空隙型は、微粒子及び水溶性バインダーを混合して塗布したものである。
【0091】
インク受容層に用いることのできる微粒子としては、無機微粒子や有機微粒子を挙げることができるが、特には、微粒子が容易に得やすいことから無機微粒子が好ましい。そのような無機微粒子としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、クレー、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、コロイダルアルミナ、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、リトポン、ゼオライト、水酸化マグネシウム等の白色無機顔料等を挙げることができる。上記無機微粒子は、1次粒子のまま用いても、また、2次凝集粒子を形成した状態で使用することもできる。
【0092】
無機微粒子としては、アルミナ、擬ベーマイト、コロイダルシリカもしくは気相法により合成された微粒子シリカが好ましく、気相法で合成された微粒子シリカが、特に好ましい。この気相法で合成されたシリカは、表面がAlで修飾されたものであっても良い。表面がAlで修飾された気相法シリカのAl含有率は、シリカに対して質量比で0.05%〜5%のものが好ましい。
【0093】
上記無機微粒子の粒径は、いかなる粒径のものも用いることができるが、平均粒径が1μm以下のものが好ましく、更に好ましくは、0.2μm以下であり、特に好ましくは、0.1μm以下である。
【0094】
ここで、粒径の下限は特に限定されないが、無機微粒子の製造上の観点から、概ね0.003μm以上であることが好ましく、特に好ましくは、0.005μm以上である。
【0095】
上記無機微粒子の平均粒径は、多孔質層の断面や表面を電子顕微鏡で観察し、100個の任意の粒子の粒径を求めて、その単純平均値(個数平均)として求められる。ここで、個々の粒径は、その投影面積に等しい円を仮定した時の直径で表したものである。
【0096】
上記微粒子は、1次粒子のままで、あるいは2次粒子もしくはそれ以上の高次凝集粒子で多孔質皮膜中に存在していても良いが、上記の平均粒径は、電子顕微鏡で観察したときに多孔質層中で独立の粒子を形成しているものの粒径を言う。
【0097】
上記微粒子の水溶性塗布液における含有量は、5質量%〜40質量%が好ましく、特に好ましくは、7質量%〜30質量%である。
【0098】
空隙型の受容層に含有される親水性バインダーとしては、特に制限はなく、従来公知の親水性バインダーを用いることができ、例えば、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等を用いることができるが、ポリビニルアルコールが特に好ましい。
【0099】
ポリビニルアルコールは、無機微粒子との相互作用を有しており、無機微粒子に対する保持力が特に高く、更に、吸湿性の湿度依存性が比較的小さなポリマーである。本発明で好ましく用いられるポリビリルアルコールとしては、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールやアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。
【0100】
酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールは、平均重合度が300以上のものが好ましく用いられ、特に平均重合度が1000〜5000のものが好ましく用いられる。ケン化度は、70%〜100%のものが好ましく、80%〜99.5%のものが特に好ましい。
【0101】
カチオン変成ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開昭61−10483号公報に記載されているような、第1〜3級アミノ基や第4級アンモニウム基を上記ポリビニルアルコールの主鎖または側鎖中に有するポリビニルアルコールであり、これらはカチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体をケン化することにより得られる。
【0102】
カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、トリメチル−(2−アクリルアミド−2,2−ジメチルエチル)アンモニウムクロライド、トリメチル−(3−アクリルアミド−3,3−ジメチルプロピル)アンモニウムクロライド、N−ビニルイミダゾール、N−ビニル−2−メチルイミダゾール、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、ヒドロキシルエチルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチル−(3−メタクリルアミドプロピル)アンモニウムクロライド、N−(1,1−ジメチル−3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド等が挙げられる。
【0103】
カチオン変性ポリビニルアルコールのカチオン変性基含有単量体の比率は、酢酸ビニルに対して0.1モル%〜10モル%、好ましくは0.2モル%〜5モル%である。
【0104】
アニオン変性ポリビニルアルコールは、例えば、特開平1−206088号公報に記載されているアニオン性基を有するポリビニルアルコール、特開昭61−237681号公報、および同63−307979号公報に記載されているビニルアルコールと水溶性基を有するビニル化合物との共重合体、及び特開平7−285265号公報に記載されている水溶性基を有する変性ポリビニルアルコールが挙げられる。
【0105】
また、ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開平7−9758号公報に記載されているポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、特開平8−25795号公報に記載されている疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体等が挙げられる。
【0106】
ポリビニルアルコールは、重合度や変性の種類違いなどの2種類以上を併用することもできる。特に、重合度が2000以上のポリビニルアルコールを使用する場合には、予め、無機微粒子分散液に重合度が1000以下のポリビニルアルコールを無機微粒子に対して0.05質量%〜10質量%、好ましくは0.1質量%〜5質量%添加してから、重合度が2000以上のポリビニルアルコールを添加すると、著しい増粘が無く好ましい。
【0107】
空隙型の受容層の親水性バインダーに対する微粒子の比率は、多孔質層の空隙率を適正に保ち、充分な空隙容量を保持しながら、過剰の親水性バインダーがインクジェット記録時に膨潤して空隙を塞ぐことを防止し、導電性ポリマーの吸収速度を適正に保ち、且つ、多孔質層のひび割れを防止する観点から、質量比で2倍〜20倍であることが好ましく、更に好ましくは、2.5倍〜12倍であり、特に好ましくは、3倍〜10倍である。
【0108】
《半導体層》
本発明に係る半導体層は、従来公知のアモルファスシリコン、ポリシリコン等の無機または有機の半導体材料を含むことが出来るが、本発明では、有機半導体材料を含むことが好ましい。
【0109】
《有機半導体材料》
本発明に係る有機半導体材料としては、π共役系材料が用いられ、例えばポリピロール、ポリ(N−置換ピロール)、ポリ(3−置換ピロール)、ポリ(3,4−二置換ピロール)などのポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ(3−置換チオフェン)、ポリ(3,4−二置換チオフェン)、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類、ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレンなどのポリチェニレンビニレン類、ポリ(p−フェニレンビニレン)などのポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン、ポリ(N−置換アニリン)、ポリ(3−置換アニリン)、ポリ(2,3−置換アニリン)などのポリアニリン類、ポリアセチレンなどのポリアセチレン類、ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類、ポリアズレンなどのポリアズレン類、ポリピレンなどのポリピレン類、ポリカルバゾール、ポリ(N−置換カルバゾール)などのポリカルバゾール類、ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ポリ(p−フェニレン)などのポリ(p−フェニレン)類、ポリインドールなどのポリインドール類、ポリピリダジンなどのポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類およびポリアセン類の炭素の一部をN、S、Oなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体(トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノンなど)、ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや特開平11−195790号公報に記載された多環縮合体などを用いることができる。
【0110】
また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するたとえばチオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーも好適に用いることができる。
【0111】
さらに銅フタロシアニンや特開平11−251601号公報に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミドとともに、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)及びN,N’−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン2,3,6,7テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等フラーレン類、SWNTなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。
【0112】
これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、p−フェニレン、これらの置換体またはこれらの2種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数nが4〜10であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数nが20以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。
【0113】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開2000−260999に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
【0114】
本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。
【0115】
前記ドーピングとは電子授与性分子(アクセプター)または電子供与性分子(ドナー)をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って,ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。
【0116】
(有機半導体層の作製方法)
これら有機半導体層の作製方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法およびLB法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、有機半導体の溶液を用いて簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法等が好まれる。
【0117】
尚、Advanced Material誌 1999年 第6号、p480〜483に記載の様に、ペンタセン等前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機材料の薄膜を形成しても良い。
【0118】
これら有機半導体材料からなる有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体材料の種類にもよるが、一般に1μm以下、特に10nm〜300nmが好ましい。
【0119】
《中間層》
本発明の薄膜トランジスタの好ましい一態様である、有機薄膜トランジスタは、有機半導体層に接して中間層を有することが好ましい。有機半導体層に接して中間層を設けることにより、有機半導体層の空気や水分による劣化を抑えることができる。さらに、中間層を設けることにより、折れ曲がり等による耐久性も向上し、これによりトランジスタとしての特性の低下を抑えることができる。
【0120】
また、有機半導体材料や、インク反撥性の流動性電極材料反発領域を形成する材料やその溶媒の種類にもよるが、流動性電極材料反発領域を形成する際に有機半導体層に与えるダメージを抑制する効果を得ることができる。
【0121】
中間層としては、有機半導体トランジスタの製造過程や製造後に、有機半導体層へ影響を与えない材料を選択する。
【0122】
そのような材料としては、半導体材料の種類にもよるが、ポリビニルフェノールやノボラック樹脂等のフェノール樹脂、エポキシ樹脂、親水性ポリマー等を用いることが出来る。
【0123】
親水性ポリマーは、水、または酸性水溶液、アルカリ性水溶液、アルコール水溶液、各種の界面活性剤の水溶液に対して、溶解性または分散性を有するポリマーである。たとえばポリビニルアルコールや、HEMA、アクリル酸、アクリルアミドなどの成分からなるホモポリマー、コポリマーを好適に用いることができる。またその他の材料として、無機酸化物、無機窒化物を含有する材料も、有機半導体への影響を与えず、その他塗布工程での影響を与えないので好ましい。さらに後述するゲート絶縁層の材料も用いることができる。
【0124】
無機酸化物または無機窒化物を含有する中間層は、大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。
【0125】
大気圧下でのプラズマ法による薄膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平11−61406号公報、同11−133205号公報、特開2000−121804号公報、同2000−147209号公報、同2000−185362号公報等に記載されている(以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【0126】
《ゲート絶縁層》
本発明の薄膜トランジスタのゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【0127】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【0128】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。
【0129】
これらのうち好ましいのは、上述した大気圧プラズマ法による製膜または陽極酸化法である。
【0130】
ゲート絶縁層が陽極酸化膜または該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。
【0131】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウムまたはタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行なうことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを2種類以上組み合わせた混酸あるいそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が1質量%〜80質量%、電解液の温度5℃〜70℃、電流密度0.5A/dm〜60A/dm、電圧1V〜100V、電解時間10秒〜5分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸、ホウ酸、酒石酸等やそれらの塩の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は5質量%〜45質量%であることが好ましく、電解液の温度20℃〜50℃、電流密度0.5A/dm〜20A/dmで20秒〜250秒間電解処理するのが好ましい。
【0132】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。
【0133】
有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に50nm〜3μm、好ましくは、100nm〜1μmである。
【0134】
ゲート絶縁層と有機半導体層の間に、任意の配向処理を施してもよい。シランカップリング剤、たとえばオクタデシルトリクロロシラン、トリクロロメチルシラザンや、アルカン燐酸、アルカンスルホン酸、アルカンカルボン酸などの自己組織化配向膜が好適に用いられる。
【0135】
《支持体》
本発明に係る支持体について説明する。
【0136】
本発明に係る支持体としては、樹脂基板(単に樹脂ともいう)が好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【0137】
また、薄膜トランジスタ素子上には封止膜を設けることも可能である。封止膜としては前述した無機酸化物または無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。これにより、薄膜トランジスタの耐久性が向上する。
【0138】
《下引き層》
本発明に係る薄膜トランジスタ素子は、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層及びポリマーを含む下引き層の少なくとも一方を有することが好ましい。
【0139】
下引き層に含有される無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。また無機窒化物としては窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【0140】
それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、窒化ケイ素である。
【0141】
本発明において、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層は上述した大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。
【0142】
ポリマーを含む下引き層に用いるポリマーとしては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。
【0143】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0144】
実施例1
以下に記載のようにして、図4〜7に記載の構成を有する薄膜トランジスタ素子シート1を作製した。
【0145】
《薄膜トランジスタ素子シート1の作製》
工程(1)
支持体1上へ、ゲートバスライン11(ゲートバスラインがゲート電極を兼ねる場合はゲート電極は特に図示しない)、有機半導体層3を下記のようにして設けた。
【0146】
(支持体の作製)
厚さ200μmのPESフィルムからなる支持体1の表面に50W/m/分の条件でコロナ放電処理を施し、下記組成の塗布液を乾燥膜厚2μmになるように塗布し、90℃で5分間乾燥した後、60W/cmの高圧水銀灯下10cmの距離から4秒間硬化させた。
【0147】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20g
ジエトキシベンゾフェノンUV開始剤 2g
シリコーン系界面活性剤 1g
メチルエチルケトン 75g
メチルプロピレングリコール 75g
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ50nmの酸化ケイ素膜を設け、下引き層(図示していない)とした。
【0148】
(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
(放電条件)
放電出力:10W/cm
(電極条件)
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを1mm被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にして、JIS B 0601に規定の表面粗さ(Rmax)が5μmになるように調整した誘電体(比誘電率10)を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。
【0149】
(ゲート電極形成工程)
上記の下引き層上に、下記組成の光感応性樹脂1を塗布し、100℃にて1分間乾燥させることで、厚さ2μmの光感応性樹脂層を形成した。
(光感応性樹脂1)
色素A 7部
ノボラック樹脂(フェノールとm−、p−混合クレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック樹脂(Mw=4000、フェノール/m−クレゾール/p−クレゾールのモル比がそれぞれ5/57/38)) 90部
クリスタルバイオレット 3部
【0150】
【化1】

Figure 2004289044
【0151】
発振波長830nm、出力100mWの半導体レーザで200mJ/cmのエネルギー密度でゲートバスラインおよびゲート電極のパターンを露光した後、アルカリ水溶液で現像し、レジスト像を得た。
【0152】
さらにその上に、スパッタ法により、厚さ300nmのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、MEKで上記光感応性樹脂層の残存部を除去することで、ゲートバスライン11およびゲート電極を作製した。
【0153】
(陽極酸化皮膜形成工程)
以上のフィルム基板をよく洗浄した後、50g/Lのホウ酸アンモニウム水溶液中で、5分間、100Vの定電圧電源から供給される直流を用いて陽極酸化皮膜(図示していない)を作製し、超純水でよく洗浄した。
【0154】
(ゲート絶縁層形成工程)
さらにフィルム温度200℃にて、上述した大気圧プラズマ法の使用ガスを下記に変更し、厚さ30nmの酸化ケイ素層であるゲート絶縁層(図示していない)を設けた。
【0155】
(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
(有機半導体層形成工程)
次に、ゲート絶縁層(図示していない)の上に、下記化合物Cのクロロホルム溶液を、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、チャネルを形成すべき領域に吐出し、窒素ガス中で、50℃で3分乾燥し、200℃で10分の熱処理を行ったところ、厚さ50nmのペンタセン薄膜である有機半導体層3を形成した。
【0156】
【化2】
Figure 2004289044
【0157】
工程(2):流動性電極材料反発領域6、A、Bの形成
有機半導体層3上にスクリーン印刷法により、シリコーン接着剤(東レダウコーニングシリコーン(株)製、SE9185)を付着させ、50℃にて硬化させ、幅20μm、厚さ3μmのシリコーンゴムから成る流動性電極材料反発領域層6、A、Bを各々形成した。
【0158】
工程(3):ソース電極、ドレイン電極、画素電極、ソースバスラインの形成電極形成材料である、0.01質量%のノニオン界面活性剤(例えば、ニッコーケミカルズ製NP15など)を添加したポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)の水分散液(バイエル製 Baytron P)を塗布し、流動性電極材料反発領域6、A、Bにより塗布膜が分断されたところで、60℃で乾燥させ、膜厚0.2μmの前記電極形成材料の塗膜が形成された。さらに銀ペーストを塗布し、同様に流動性電極材料反発領域6、A,Bにより塗布膜が分断されたところで、60℃で乾燥させ、200℃で熱処理することにより、膜厚2μmの銀ペーストの塗膜が形成された。
【0159】
以上の工程により、本発明のTFTシートが製造され、良好に駆動することができる。
【0160】
実施例2
《薄膜トランジスタ素子シート2の作製》
実施例1の薄膜トランジスタ1の作製において、下記のような変更を加えた以外は同様にして、薄膜トランジスタ素子シート2を作製した。
【0161】
(有機半導体層3の形成を下記のように変更)
ZnおよびNiの含有量が10ppm以下になるよう良く精製した、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ社製)のクロロホルム溶液を調製した。この溶液を、ピエゾ型のインクジェットを用いて吐出しパターニングし、室温で乾燥させた後、Nガス置換雰囲気中で、50℃、30分間の熱処理を施した。このとき、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)の膜厚は30nmであった。
【0162】
以上の工程により、本発明のTFTシートが製造され、良好に駆動することができる。
【0163】
実施例3
《薄膜トランジスタ素子シート3の作製》
実施例1にて、半導体層形成後、下記に記載の構成を設けた以外は同様にして、薄膜トランジスタ素子シート3を作製した。
【0164】
(中間層の形成):PVA層(厚さ0.3μm)を設ける
有機半導体層3の上に、十分に精製を行ったポリビニルアルコールを超純粋製造装置で精製された水に溶解した水溶液を用いて塗設し、窒素ガス雰囲気中100℃にて、よく乾燥させ、ポリビニルアルコールからなる中間層を形成した。
【0165】
(流動性電極材料反発領域6、A、Bの形成)
さらに、中間層上に下記の組成物2をアイソパーE”(イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学(株)製)単独溶媒で希釈した液体を、インクジェット法によりインク液滴を吐出した後、乾燥・硬化して、幅7μm、厚さ0.4μmのシリコーンゴム層からなる流動性電極材料反発領域(層)6、A,Bを形成した。
【0166】
(組成物2の組成)
α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサン
(分子量約60,000) 100部
HMS−501(両末端メチル(メチルハイドロジェンシロキサン)
(ジメチルシロキサン)共重合体、SiH基数/分子量=
0.69モル/g、チッソ(株)製) 7部
ビニルトリス(メチルエチルケトキシイミノ)シラン 3部
SRX−212(白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製)
5部
更に、流動性電極材料反発領域6、A,Bが設けられている領域以外の中間層を水処理等により除去し、よく超純水で濯いだ。
【0167】
以降、実施例1と同様に電極材料を供給し2層の電極とした。
以上の工程により、本発明のTFTシートが製造され、良好に駆動することができる。
【0168】
本発明の製造方法は、従来の素子シートの製造方法に比べて、極めて生産効率が高く(ソース電極とドレイン電極のショート現象等がない)、且つ、トランジスタ特性も高い素子シートが簡便に得られた。
【0169】
また、本発明の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法では、有機半導体層からなるチャネル領域に形成される、ソース電極、ドレイン電極等は流動性電極材料反発領域を跨ぐようにパターン形成するだけでよく、例えば、図2(a)〜(c)で示したように、インクジェット法により吐出された流動性電極材料は、流動性電極材料反発領域上で自動的に分断されて、所定の領域に供給され、ソース電極、ドレイン電極が形成されることも特徴の一つである。
【0170】
このように、従来公知のような極めて高い位置精度(パターン精度)が要求される、ソース電極、ドレイン電極の形成手段と比べて、電極材料形成の為のパターン精度が低くとも、電極材料反発領域を跨ぐ条件さえ、満たされれば、薄膜トランジスタが形成できることが判る。
【0171】
以上から、本発明の薄膜トランジスタの作製方法では、TFTのチャネル長は形成した皮膜の幅、すなわち、インクジェットの液滴の容量や吐出量(描き込み密度)で一意に制御でき、ソース電極、ドレイン電極(SD電極ともいう)がショートすることが効果的に防止でき、且つ、極めて簡単な方法で、精度が高く信頼性の高いTFT素子を、安定的に作製できることがわかる。
【0172】
更には、塗布等の簡単な方法で、ソース電極、ドレイン電極、画素電極、ソースバスライン等が形成できる。
【0173】
【発明の効果】
本発明により、高度の真空系や複雑なフォトリソ技術を用いなくとも、精度の高い有機薄膜トランジスタ素子シートを、簡便、且つ、効率的に製造する方法を提供することが出来た。また、素子の性能バラツキを低減して製造安定性の高い有機薄膜トランジスタ素子シートの作製方法が提供でき、更に、フィルムなどの樹脂支持体にも対応できる高精度な位置合わせが不要な薄膜トランジスタ素子シートを提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜トランジスタ素子のボトムゲート型の層構成例の一例を示す。
【図2】本発明の薄膜トランジスタ素子シートの一画素を形成する有機薄膜トランジスタの一態様を示す模式図である。
【図3】インクジェット法による、本発明の薄膜トランジスタ素子の作製工程の一態様を示す模式図である。
【図4】流動性電極材料反発領域がライン状に形成されている一例を示す。
【図5】流動性電極材料反発領域をライン状に形成されている一例を示す。
【図6】流動性電極材料反発領域をライン状に形成されている一例を示す。
【図7】流動性電極材料反発領域をライン状に形成されている一例を示す。
【図8】薄膜トランジスタ素子の作製方法を説明するための図である。
【符号の説明】
1 支持体
2 ゲート電極
2a ゲート
3 有機半導体層
3a 中間層
4 ドレイン電極
4a 画素電極
5 ソース電極
6 流動性電極材料反発領域(層)
7 受容層
8、8a、8b インク液滴
10 薄膜トランジスタシート
11 ゲートバスライン
12 ソースバスライン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film transistor element sheet and a method for manufacturing a thin film transistor element sheet.
[0002]
[Prior art]
With the spread of information terminals, needs for flat panel displays as displays for computers are increasing. In addition, with the progress of computerization, information provided in the form of paper has been provided electronically, and the number of opportunities to provide the information has increased, and electronic paper or digital media has become a thin, light, and portable mobile display medium. The need for paper is also growing.
[0003]
Generally, in a flat panel display device, a display medium is formed using elements utilizing liquid crystal, organic EL, electrophoresis, or the like. Further, in such display media, in order to ensure uniformity of screen luminance and screen rewriting speed, a technique using an active driving element constituted by a thin film transistor (TFT) as an image driving element has become mainstream.
[0004]
Here, a TFT element is usually formed by forming a semiconductor thin film such as a-Si (amorphous silicon) or p-Si (polysilicon) or a metal thin film such as a source, a drain or a gate electrode on a glass substrate. It is manufactured by forming sequentially. The manufacture of a flat panel display using this TFT usually requires a high-precision photolithography process in addition to a vacuum system such as CVD and sputtering, and a thin film formation process requiring a high-temperature treatment process. The load is very large. Furthermore, with the recent demand for larger screens of displays, their costs have become extremely enormous.
[0005]
In recent years, research and development of an organic TFT element using an organic semiconductor material has been actively pursued as a technique to compensate for the disadvantages of the conventional TFT element (see Patent Document 1, Non-Patent Document 1, etc.). Since this organic TFT element can be manufactured by a low-temperature process, it is said that a light and hard-to-break resin substrate can be used, and that a flexible display using a resin film as a support can be realized (Non-patented). Reference 2). In addition, by using an organic semiconductor material that can be manufactured by a wet process such as printing or coating under atmospheric pressure, a display with excellent productivity and extremely low cost can be realized.
[0006]
Also, a technique of an organic TFT using an inkjet for forming an electrode is disclosed (for example, see Patent Document 2), and a process without using a vacuum system is possible. Still, a polyimide film formed by photolithography is used.
[0007]
Since these use photolithography, complicated steps are required and the manufacturing cost is likely to be high.The accuracy of channel formation depends on the accuracy of photolithography and the position accuracy of ink jet drawing. In addition, since the liquid material is discharged to form the SD electrodes, they are likely to be short-circuited. If the short-circuit occurs, no element is formed.
[0008]
On the other hand, the technology of an organic TFT which claims advantages such as a non-vacuum system and a low-temperature process has been studied, but such a situation has not been solved as in the conventional TFT manufacturing method. It is generally said that the organic semiconductor layer can be formed by a low-temperature process, so that a TFT sheet can be formed on a resin support such as a film. There is a problem that the dimensional accuracy and the position accuracy are significantly reduced as compared with the conventional method.
[0009]
The present invention solves these problems.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-190001
[0011]
[Patent Document 2]
WO 01/47043 pamphlet
[0012]
[Non-patent document 1]
Advanced Material 2002, Issue 2, p. 99 (review)
[0013]
[Non-patent document 2]
SID $ 02 Digest p57
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for easily and efficiently producing a high-precision thin film transistor element sheet without using a vacuum system or photolithography. It is an object of the present invention to provide a method for producing an organic thin film transistor element sheet having high production stability by reducing the performance variation of the thin film transistor. A third object of the present invention is to provide a thin film transistor element sheet produced by the above method. . Further, a third object of the present invention is to provide a thin film transistor element sheet which does not need high-precision alignment and can be applied to a resin support such as a film.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention has been achieved by the following constitutions 1 to 12.
[0016]
1. A thin film transistor element sheet in which a plurality of thin film transistor elements each having a gate electrode, a gate insulating layer, a channel region including a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode are connected to a support through a gate bus line and a source bus line. In the method for producing
Forming a flowable electrode material repulsion region on the channel region or on the support, directly or through another layer, and then the flowable electrode material is deposited on the channel region or on the support, A method for manufacturing a thin film transistor element sheet, comprising a step of supplying at least the source electrode and the drain electrode supplied directly or through another layer.
[0017]
2. 2. The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to the item 1, wherein the channel region intersects a gate bus line.
[0018]
3. 3. The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to 1 or 2, wherein the support is a resin substrate.
[0019]
4. The fluid electrode material is supplied on a fluid electrode material repulsion area, and the fluid electrode material is divided on the repulsion area to form a source electrode and a drain electrode. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of the above.
[0020]
5. The drain electrode forms a pixel electrode, or the drain electrode is connected to the pixel electrode, and the pixel electrode and the source bus line are separated by a fluid electrode material repulsion region. 5. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of the above 1 to 4.
[0021]
6. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of the above items 1 to 5, wherein the fluid electrode material is supplied by ink jet.
[0022]
7. 7. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of items 1 to 6, wherein, after the step of forming the fluid electrode material repulsion region, the fluid electrode material is supplied to the entire surface of the sheet.
[0023]
8. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of the above items 1 to 7, wherein the semiconductor layer contains an organic semiconductor material.
[0024]
9. 9. The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to any one of the above items 1 to 8, wherein the formation of the semiconductor layer is performed by inkjet.
[0025]
10. The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to any one of the above items 1 to 9, wherein the method is performed while transporting the support.
[0026]
11. 11. The thin film transistor element sheet according to any one of 1 to 10, wherein the fluid electrode material repulsion region is formed in a line while the support is transported in a direction intersecting with a gate bus line. Method.
[0027]
12. 12. A thin film transistor element sheet manufactured by the manufacturing method according to any one of 1 to 11 above.
[0028]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As a result of various studies of the problems described above, the present inventors have found that a thin film transistor element having a gate electrode, a gate insulating layer, a channel region including a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode on a support has a gate bus line. Forming a plurality of connected thin film transistor element sheets via a source bus line, a step of forming a fluid electrode material repulsion region on the channel region, and then, forming the fluid electrode material on the channel region; Is supplied to, at least the source electrode and the drain electrode are formed on the thin film transistor element sheet is formed using a conventional method without using a photolithography that requires sophisticated vacuum equipment and complicated processing steps. In addition, a highly accurate thin film transistor element sheet can be easily and efficiently manufactured. It is an epoch-making method.
[0029]
Further, the method for producing a thin film transistor element sheet of the present invention is a production method in which there is little variation in the performance of the obtained transistor element, and not only productivity but also production stability are high.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to an example of an organic thin film transistor element sheet, which is one mode of the thin film transistor element sheet of the present invention, with reference to the drawings.
[0031]
The thin film transistor element sheet of the present invention is roughly classified into a bottom gate type and a top gate type. The bottom gate type refers to a structure in which a gate electrode is provided over a support, directly or through another layer such as an undercoat layer, and then a source electrode and a drain are connected to each other by an organic semiconductor layer through a gate insulating layer. It has a layer configuration composed of electrodes.
[0032]
In addition, the top gate type has a layer structure in which a source electrode and a drain electrode which are in contact with an organic semiconductor layer are provided over a support and a gate electrode is provided thereover with a gate insulating layer interposed therebetween.
[0033]
The specific layer structure of the organic thin film transistor element sheet of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0034]
FIG. 1 is an example of a bottom gate type layer configuration example.
In FIG. 1, a gate electrode 2 is provided on a support 1, a gate insulating layer 2a is provided on the gate electrode 2, an organic semiconductor layer 3 is provided on the gate insulating layer 2a, and an intermediate layer 3a is provided on the organic semiconductor layer 3. Is provided, a fluid electrode material repulsion region 6 having electrode material repulsion is provided, and a source electrode 5 and a drain electrode 4 are provided on both sides of the fluid electrode material repulsion region 6, respectively.
[0035]
Although not shown in the drawings, an undercoat layer is provided between the support 1 and the gate electrode 2, and an anodic oxidation treatment is performed before the gate insulating layer 2a is provided on the gate electrode 2. An anodic oxide film is formed on the gate electrode 2.
[0036]
Here, the intermediate layer 3a is provided in order to reduce the chemical and physical influence from the material forming the fluid electrode material repulsion region 6.
[0037]
After a semiconductor layer is formed in a bottom gate type configuration, which is generally used as a conventional TFT element for a display and has a high use value, a source electrode and a drain electrode are organically formed by a photolithographic method (including an etching method and a lift-off method). In the case of manufacturing a TFT, the organic semiconductor layer is affected by the coating solvent used, the developing solution component, the etching solution component, and the like in a photoresist material coating process, a photoresist layer developing process, and an electrode etching process. There is a problem of deterioration.
[0038]
On the other hand, in the present invention, since there is no step of using the photolithographic method at the time of manufacturing the source electrode 5 and the drain electrode 4, there is no deterioration of the organic semiconductor layer due to a photoresist material, a solvent or the like. is there.
[0039]
In a conventional TFT process, components such as a source electrode, a drain electrode, a pixel electrode, and a source bus line are formed by a photolithographic method using a photomask. Alignment is required. According to the present invention, it is not necessary to align the components, and the efficiency can be greatly improved. In particular, when a resin support such as a film is used, there is a problem in that the position accuracy between the components is reduced due to expansion and contraction of the film, and the alignment becomes impossible. Breakthrough in point.
[0040]
It is preferable that a channel region (also referred to as a layer) including a semiconductor layer constituting the thin film transistor element of the present invention is provided so as to intersect with a gate bus line constituting the element. Here, “intersect” includes a state where the gate bus line and the channel region formed of the semiconductor layer are in contact with each other.
[0041]
Next, some preferred embodiments will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of an organic thin film transistor forming one pixel of the thin film transistor element sheet of the present invention.
[0042]
In the thin-film transistor element shown in FIG. 2A, the gate bus line 11 (here, the gate bus line 11 is covered with a gate insulating layer (not shown), and therefore its existence position is indicated by a dotted line. ), An organic semiconductor layer 3 is provided so as to intersect, and a fluid electrode material repulsion region 6 (also referred to as a layer) is provided on the organic semiconductor layer 3. A drain electrode 4 and a source electrode 5 are provided on both sides. Here, the gate bus line 11 has a configuration also serving as a gate electrode.
[0043]
FIG. 2B is different from FIG. 2A in that the gate electrode is branched from the gate bus line 11. The organic semiconductor layer 3 is disposed on a gate electrode branched from the gate bus line 11, a source electrode 5 and a drain electrode are disposed in contact with the organic semiconductor layer 3, and a pixel electrode 4 a is formed on the drain electrode 4. However, the elementary electrode 4a may also serve as the drain electrode 4.
[0044]
FIG. 2C is a schematic diagram showing that a source electrode, a drain electrode, and a pixel electrode are formed from two inkjet dots. After the fluid electrode material repulsion region 6 and the source bus line 12 are formed, a droplet of the fluid electrode material is ejected to the organic semiconductor layer 3 and the fluid electrode material repulsion region 6 formed thereon. The fluid electrode material is self-organized on 6. Therefore, both the source electrode and the drain electrode are formed by one droplet, and the source electrode is joined to the source bus line. Similarly, the pixel electrode is formed from one inkjet droplet and is joined to the drain electrode. Here, the pixel electrode is separated from the source electrode and the source bus line 12 by the fluid electrode material repulsion region 6, and a short circuit is prevented. Each of the liquid droplets of the fluid electrode material described above may be controlled to an arbitrary amount in accordance with a desired size of the electrode that can be finally formed. For example, in order to further increase the size of the pixel electrode, it is possible to form a simple electrode by increasing the size of the droplet for the pixel electrode and discharging the droplet to a desired position by inkjet.
[0045]
《Fluid electrode material repulsion area》
The fluid electrode material repulsion region according to the present invention will be described.
[0046]
In the present invention, the fluid electrode material repulsion region is a region (also referred to as a layer) having a performance of repelling an electrode material to be an electrode (specifically, a source electrode or a drain electrode), When the thin film transistor is a bottom gate type, the thin film transistor is formed on an organic semiconductor layer, and when the thin film transistor is a top gate type, the thin film transistor is formed by patterning directly on a support or via another layer (such as an undercoat layer). Things.
[0047]
In the present invention, as a means for performing patterning, any means can be used as long as it can perform patterning, but from the viewpoint of minimizing the influence on the organic semiconductor layer, printing or the like is preferable. Is preferable, and among them, an ink jet method is particularly preferable.
[0048]
As the inkjet method, a known inkjet method such as a piezo method can be used, but from the viewpoint of drawing a fine pattern, an electrostatic suction type inkjet method is preferable.
[0049]
Here, when the fluid electrode material repulsion region is formed by an inkjet method, it is preferable to provide an ink receiving layer from the viewpoint of adjusting the formation region by ink ejection to an appropriate size. The droplets are absorbed by the ink receiving layer and dried or cured after being held, whereby the spread of the droplets can be suppressed.
[0050]
Although details of the ink receiving layer will be described later, a void type receiving layer used in a conventionally known ink jet recording medium is preferably used.
[0051]
As the fluid electrode material repulsion region (layer), any material having a performance of repelling the electrode material may be used, but Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-292703 and 9-292703 may be used. 319075, JP-A-10-244773, JP-B-54-26923, JP-B-56-23150, JP-B-61-614, JP-A-8-82921, and JP-A-10-319579. JP, JP-A-2000-275824, JP-A-2000-330268, JP-A-2001-201849, JP-A-2001-249445, JP-A-2001-324800, JP-A-2002-229189, JP-A-4-324865, JP-A-5-53318, JP-A-5-257269, JP-A-6-89 No. 23, JP-A-7-199454, JP-A-8-328240, JP-A-9-62001, JP-A-9-120157, JP-A-11-30852, JP-A-2001-188339 JP-A-2001-343741, JP-A-2002-131894, and a forming material such as a so-called waterless flat plate ink repellent layer described in JP-A-2002-268216 can be used. Is preferably a silicone rubber layer or the like. Alternatively, a silane coupling agent, a titanate coupling agent, a silicone polymer adhesive, or the like may be used. In addition, when an electrode material using a solvent containing water as a main component is used, a lipophilic material such as a phenol resin or an epoxy resin may be used.
[0052]
Also, super-water-repellent materials such as those shown in SCIENCE magazine, vol. 299, p. 1377 can be used.
[0053]
The repulsion region of the fluid electrode material according to the present invention preferably has a light transmittance of 10% or less, more preferably 1% or less. Thus, deterioration of characteristics of the organic semiconductor layer due to light can be suppressed.
[0054]
Here, the light transmittance indicates an average transmittance in a wavelength region where photo-generated carriers can be generated in the organic semiconductor layer. Generally, it is preferable to have a performance of blocking light of 350 to 750 nm.
[0055]
In addition, since this technique is intended to suppress the light reaching the organic semiconductor layer in order to suppress the deterioration of the organic semiconductor layer due to light, it not only reduces the light transmittance in the fluid electrode material repulsion region, but also The light transmittance of other layers (all layers in the case of a multi-layer) such as an intermediate layer and a receiving layer which can be formed on the organic semiconductor layer may be 10% or less, and may be 1% or less. Is more preferable.
[0056]
In order to lower the light transmittance of the layer, a method of including a coloring material such as a pigment or a dye or an ultraviolet absorber in the layer can be used.
[0057]
<< Fluid electrode material: constituent materials for source electrode, drain electrode, etc. >>
In the production of the thin film transistor element sheet of the present invention, the fluid electrode material shown below is supplied to the fluid electrode material repulsion region, and the fluid electrode material is divided in the fluid electrode material repulsion region, whereby the fluidity is reduced. A source electrode and a drain electrode are formed on both sides of the electrode material repulsion region, respectively.
[0058]
The fluid electrode material according to the present invention is, specifically, a conductive material shown below, a solution, a paste, an ink, a metal thin film precursor material, a liquid dispersion, and the like. As a method of forming the source electrode and the drain electrode by supplying the fluid electrode material on the repulsive region, various methods used for manufacturing an organic semiconductor layer described later, for example, a coating method and an inkjet method can be applied. is there.
[0059]
Here, when the source electrode and the drain electrode are formed by discharging the ink containing the fluid electrode material onto the fluid electrode material repelling region by the ink jet method, the viewpoint of adjusting the electrode formation region by ink ejection to an appropriate size. Therefore, it is preferable to provide an ink receiving layer. As the ink receiving layer, a void type receiving layer used in a conventionally known ink jet recording medium is preferably used.
[0060]
Further, when performing electrode formation using the fluid electrode material according to the present invention, in order to improve the wettability with a semiconductor layer or a coating substrate, if necessary, a known surfactant or an organic solvent is added. Is also good.
[0061]
Here, one embodiment of a manufacturing process of a thin film transistor element of the present invention by an ink-jet method is described with reference to FIGS. In FIG. 3, the fabrication of the fluid electrode material repulsion region 6, the source electrode 5, the drain electrode 4, and the source bus line 12 will be described.
[0062]
In FIG. 3, first, a channel region (layer) made of the organic semiconductor layer 3 is provided so as to cross the gate bus line 11 also serving as a date electrode, and after the above-mentioned fluid electrode material repulsion region (layer) 6 is formed, An ink composed of a dispersion or a solution containing a fluid electrode material is supplied to both sides of the fluid electrode material repulsion area 6 or supplied on the repulsion area 6 to separate the fluid electrode material, An electrode 5, a drain electrode 4, and a pixel electrode are formed.
[0063]
In forming the fluid electrode material repulsion region 6, a compound that forms an insulating region is preferably used, and among them, the material that forms the above-described electrode material repulsion layer is preferably used.
[0064]
The source bus line 12 is similarly formed by the ink jet method. If the source bus line is formed before the formation of the source electrode, undesired spread of the droplet of the source electrode material is suppressed.
[0065]
When a fluid electrode material is ejected using an inkjet method, an ink containing a conductive material is usually prepared. However, a solvent or a dispersion medium used for the ink may cause damage to an organic semiconductor (organic semiconductor layer). It is preferable to select a material as small as possible. Although the damage depends on the semiconductor material, for example, when pentacene is used, it is preferable that water be contained in an amount of 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. The solvent or dispersion medium contained.
[0066]
Alternatively, a transparent conductive film or the like formed from the above materials can be used.
Here, “transparent” means that the light transmittance (as light, from ultraviolet light to visible light) is at least 50% or more, and preferably 80% or more.
[0067]
In the method of manufacturing a thin film transistor element sheet according to the present invention, after forming the above-mentioned fluid electrode material repulsion region on the sheet as shown in FIGS. 4 to 7, a step of supplying the fluid electrode material to the entire surface of the sheet is performed. An element sheet can be manufactured in one step or two steps, and a manufacturing method with extremely high production efficiency can be provided as compared with the manufacturing of an element sheet that requires many stages of conventional advanced photolithography technology. I understood. In addition, the obtained element sheet has a high performance of the transistor element, and is an epoch-making method in terms of its meaning.
[0068]
In supplying the flowable electrode material to the entire surface of the sheet, a method preferably used is an ink jet method, but in applying the ink jet method, it is preferable to perform the method while transporting the support of the thin film transistor element, and more preferably, While the support is transported in a direction crossing the gate bus line, a fluid electrode material repulsion area is formed in a line shape, and then the fluid electrode material is supplied to form a source electrode, a drain electrode, a source bus line, and the like. Is preferred. Further, it is preferable to form a pixel electrode and the like at the same time as forming the drain electrode.
[0069]
Here, one mode of forming the fluid electrode material repulsion region in a line on the element sheet will be described with reference to FIGS.
[0070]
In FIG. 4, the organic semiconductor layer 3 is provided so as to intersect with the gate bus line 11, and is formed by, for example, an inkjet method for discharging a solution or dispersion of the organic semiconductor material. Next, while the support (not shown) is conveyed in a direction intersecting with the gate bus line 11, the fluid electrode material repulsion region 6 is formed in a line shape.
[0071]
A preferred method of forming the fluid electrode material repulsion region 6 in a line shape (also referred to as a line pattern) is a method of patterning by printing or an inkjet method.
[0072]
The channel region is formed by the lines of the fluid electrode material repulsion region 6 formed on the element sheet, and the regions 20 and 21 are respectively formed by forming the lines A and B at the same time. The lines A and B are not essential requirements. For example, electrodes may be formed as shown in FIG. 2 (c) and FIG.
[0073]
In the manufacture of the thin film transistor element sheet of the present invention, in FIG. 4, the fluid electrode material is supplied to the region 20, the source electrode and the source bus line are formed, the fluid electrode material is supplied to the region 21, and the drain electrode and the pixel electrode are formed. Is formed. Further, the region 21 forms a storage capacitor with the adjacent gate bus line.
[0074]
In FIG. 4, the gate bus line also serves as a gate electrode. With this configuration, even if the semiconductor layers 6, 6, A, and B of each pixel are displaced in the gate bus line direction, the TFT sheet can be formed without any problem. Manufactured.
[0075]
Incidentally, the material forming the source electrode and the source bus line may be the same or different. Here, when the materials constituting the source electrode and the source bus line are different, the source bus line constituting material may be supplied after the source electrode constituting material is supplied onto the element sheet, or vice versa. Alternatively, the source electrode forming material and the source bus line forming material may be simultaneously provided on the sheet.
[0076]
FIG. 5 has the same configuration as FIG. 4 except that the channel region made of the organic semiconductor layer 3 is formed in a line of the fluid electrode material repulsion region 6. The organic semiconductor layer 3 and the fluid electrode material repulsion region 6 are efficiently manufactured by, for example, continuous jetting ink jetting, preferably by drawing from a multi-nozzle head having fixed nozzles and a fixed interval.
[0077]
FIG. 6 is the same as FIG. 4 except that a gate electrode is formed by branching off from the gate bus line 11 and a channel region made of the organic semiconductor layer 3 is provided on the comb-shaped protrusion.
[0078]
FIG. 7 is the same as FIG. 6 except that a capacitor line 22 is provided to face the gate bus line 11.
[0079]
4 to 7, as a constituent material of a source electrode, a drain electrode, and a source bus line, a conductive paste (or ink) mainly containing a conductive polymer or metal fine particles, for example, polystyrene sulfonic acid and poly An aqueous dispersion of (ethylenedioxythiophene) (Baytron P, manufactured by Bayer), an aqueous dispersion of silver paste, or an aqueous dispersion of metal fine particles described in JP-A-11-80647 are preferably used. In particular, a highly conductive metal material is preferable as a constituent material of the source bus line.
[0080]
(Conductive material)
The conductive material is not particularly limited as long as it has a conductivity at a practical level as an electrode, and is not particularly limited. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium , Tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin / antimony oxide, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon paste, Lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloys, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / copper mixtures, Nesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture and the like are used, and platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, ITO and carbon are particularly preferable. .
[0081]
Further, as the conductive material, a conductive polymer, metal fine particles, or the like can be suitably used. As the dispersion containing metal fine particles, for example, a known conductive paste or the like may be used, but a dispersion containing metal fine particles having a particle diameter of 1 nm to 50 nm, preferably 1 nm to 10 nm is preferable.
[0082]
Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, zinc, etc. Can be used.
[0083]
It is preferable to form an electrode using a dispersion in which fine particles composed of these metals are dispersed in water or a dispersion medium that is any organic solvent using a dispersion stabilizer mainly composed of an organic material.
[0084]
As a method for producing such a dispersion of fine metal particles, a metal ion is reduced in a liquid phase, such as a physical generation method such as a gas evaporation method, a sputtering method, and a metal vapor synthesis method, and a colloid method and a coprecipitation method. Chemical production methods for producing metal fine particles by the method described above are preferred, and are preferably described in JP-A-11-76800, JP-A-11-80647, JP-A-11-319538 and JP-A-2000-239853. Colloid method, JP-A-2001-254185, JP-A-2001-53028, JP-A-2001-35255, JP-A-2000-124157, and JP-A-2000-123634, by a gas evaporation method. It is a dispersion of the produced metal fine particles. The electrodes and the circuit are formed using these metal fine particle dispersions, and after the solvent is dried, if necessary, heated to a shape in the range of 100 ° C to 300 ° C, preferably 150 ° C to 200 ° C. Thereby, the metal fine particles are thermally fused to form an electrode pattern and a circuit pattern having a desired shape.
[0085]
Further, as the source electrode and the drain electrode, it is also preferable to use a known conductive polymer whose conductivity has been improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, polyethylene dioxythiophene, and polystyrene. Sulfonic acid complexes and the like are also suitably used. Thereby, the contact resistance between the source electrode, the drain electrode, and the organic semiconductor layer can be reduced.
[0086]
In the present invention, the above-mentioned patterning method of the source electrode, the drain electrode and the like is capable of patterning the source electrode and the drain electrode by supplying the fluid electrode material to the fluid electrode material repulsion region having electrode material repulsion. Anything can be used.
[0087]
《Constituent material of gate electrode》
As the constituent material of the gate electrode according to the present invention, the same material as the constituent material of the source electrode and the drain electrode can be used.
[0088]
《Ink receiving layer》
The ink receiving layer according to the invention will be described.
[0089]
Fluid electrode material repelling region having electrode material repellency according to the present invention, or a fluid electrode material was ejected to the fluid electrode material repelling region using an ink jet nozzle, and was cut on the fluid electrode material repelling region. As a method for forming a source electrode and a drain electrode formed of a fluid electrode material, a material for forming a fluid electrode material repulsive region, a solution or a dispersion containing a material for forming a source electrode and a drain electrode, or the like is directly inkjet-processed. It is preferable to form a pattern on the ink receiving layer by the following method.
[0090]
Here, the ink receiving layer is preferably a void type, and the void type is obtained by applying a mixture of fine particles and a water-soluble binder.
[0091]
Examples of the fine particles that can be used in the ink receiving layer include inorganic fine particles and organic fine particles. In particular, inorganic fine particles are preferable because they are easily obtained. Examples of such inorganic fine particles include light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, magnesium carbonate, kaolin, clay, talc, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, zinc oxide, zinc hydroxide, zinc sulfide, zinc carbonate, White inorganic pigments such as hydrotalcite, aluminum silicate, diatomaceous earth, calcium silicate, magnesium silicate, synthetic amorphous silica, colloidal silica, alumina, colloidal alumina, pseudoboehmite, aluminum hydroxide, lithopone, zeolite, magnesium hydroxide, etc. Can be mentioned. The inorganic fine particles can be used as they are as primary particles or in a state where secondary aggregated particles are formed.
[0092]
As the inorganic fine particles, alumina, pseudoboehmite, colloidal silica or fine particle silica synthesized by a gas phase method is preferable, and fine particle silica synthesized by a gas phase method is particularly preferable. The silica synthesized by this gas phase method may be one whose surface is modified with Al. The Al content of the fumed silica whose surface is modified with Al is preferably 0.05% to 5% by mass relative to silica.
[0093]
The particle diameter of the inorganic fine particles may be any particle diameter, preferably 1 μm or less, more preferably 0.2 μm or less, particularly preferably 0.1 μm or less. It is.
[0094]
Here, the lower limit of the particle size is not particularly limited, but is preferably approximately 0.003 μm or more, and particularly preferably 0.005 μm or more, from the viewpoint of production of the inorganic fine particles.
[0095]
The average particle diameter of the inorganic fine particles is obtained by observing the cross section and surface of the porous layer with an electron microscope, calculating the particle diameter of 100 arbitrary particles, and calculating the simple average value (number average). Here, each particle size is represented by a diameter assuming a circle equal to the projected area.
[0096]
The fine particles may be present in the porous film as primary particles or as secondary particles or higher-order aggregated particles, but the average particle size is determined by observation with an electron microscope. Refers to the particle size of what forms independent particles in the porous layer.
[0097]
The content of the fine particles in the water-soluble coating solution is preferably 5% by mass to 40% by mass, and particularly preferably 7% by mass to 30% by mass.
[0098]
The hydrophilic binder contained in the void-type receiving layer is not particularly limited, and a conventionally known hydrophilic binder can be used. For example, gelatin, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polyacrylamide, and polyvinyl alcohol are used. However, polyvinyl alcohol is particularly preferred.
[0099]
Polyvinyl alcohol has an interaction with inorganic fine particles, is a polymer having a particularly high holding power for inorganic fine particles, and has a relatively small humidity dependence of hygroscopicity. Polyvinyl alcohol preferably used in the present invention includes, in addition to ordinary polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate, modified polyvinyl alcohol having a cationically modified terminal or anionic modified polyvinyl alcohol having an anionic group. Polyvinyl alcohol is also included.
[0100]
The polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing vinyl acetate preferably has an average degree of polymerization of 300 or more, and particularly preferably has an average degree of polymerization of 1,000 to 5,000. The saponification degree is preferably from 70% to 100%, particularly preferably from 80% to 99.5%.
[0101]
As the cation-modified polyvinyl alcohol, for example, as described in JP-A-61-10483, a tertiary amino group or a quaternary ammonium group is contained in the main chain or side chain of the polyvinyl alcohol. Polyvinyl alcohol having a cationic group, which can be obtained by saponifying a copolymer of an ethylenically unsaturated monomer having a cationic group and vinyl acetate.
[0102]
Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a cationic group include trimethyl- (2-acrylamido-2,2-dimethylethyl) ammonium chloride and trimethyl- (3-acrylamido-3,3-dimethylpropyl) ammonium chloride N-vinylimidazole, N-vinyl-2-methylimidazole, N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, hydroxylethyltrimethylammonium chloride, trimethyl- (3-methacrylamidopropyl) ammonium chloride, N- (1, 1-dimethyl-3-dimethylaminopropyl) acrylamide and the like.
[0103]
The ratio of the cation-modified group-containing monomer in the cation-modified polyvinyl alcohol is 0.1 mol% to 10 mol%, preferably 0.2 mol% to 5 mol%, based on vinyl acetate.
[0104]
The anion-modified polyvinyl alcohol is, for example, a polyvinyl alcohol having an anionic group described in JP-A-1-2060888, a vinyl alcohol described in JP-A-61-237681, and JP-A-63-307979. Copolymers of alcohols and vinyl compounds having a water-soluble group, and modified polyvinyl alcohols having a water-soluble group described in JP-A-7-285265 are exemplified.
[0105]
Further, as the nonionic modified polyvinyl alcohol, for example, a polyvinyl alcohol derivative in which a polyalkylene oxide group is added to a part of vinyl alcohol described in JP-A-7-9758, and described in JP-A-8-25795 And a block copolymer of a vinyl compound having a hydrophobic group and vinyl alcohol.
[0106]
Two or more kinds of polyvinyl alcohols having different degrees of polymerization and different types of modification can be used in combination. In particular, when using a polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 2,000 or more, a polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 1,000 or less is previously added to the inorganic fine particle dispersion in an amount of 0.05% by mass to 10% by mass, preferably, It is preferable to add polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 2000 or more after adding 0.1% by mass to 5% by mass, since there is no remarkable increase in viscosity.
[0107]
The ratio of the fine particles to the hydrophilic binder in the void-type receiving layer is such that the excess hydrophilic binder swells during ink jet recording and closes the voids while properly maintaining the porosity of the porous layer and maintaining a sufficient void volume. It is preferable that the mass ratio is 2 to 20 times, more preferably 2.5 times, from the viewpoint of preventing the occurrence of the conductive polymer, properly maintaining the absorption rate of the conductive polymer, and preventing the porous layer from cracking. It is twice to 12 times, particularly preferably 3 to 10 times.
[0108]
《Semiconductor layer》
The semiconductor layer according to the present invention can contain an inorganic or organic semiconductor material such as conventionally known amorphous silicon and polysilicon, but preferably contains an organic semiconductor material in the present invention.
[0109]
《Organic semiconductor materials》
As the organic semiconductor material according to the present invention, a π-conjugated material is used. For example, polypyrrole such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), and poly (3,4-disubstituted pyrrole) , Polythiophenes such as polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4-disubstituted thiophene), polybenzothiophene, polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene, and polyphenylenevinylene Poly (p-phenylenevinylene) s such as chenylenevinylenes and poly (p-phenylenevinylene), polyaniline, poly (N-substituted aniline), poly (3-substituted aniline), poly (2,3-substituted aniline) Such as polyaniline, polyacetylene such as polyacetylene, and polydiacetyl such as polydiacetylene. Polyazenes such as lenes, polyazulene, polypyrenes such as polypyrene, polycarbazoles, polycarbazoles such as poly (N-substituted carbazole), polyselenophenes such as polyselenophene, polyfurans such as polyfuran and polybenzofuran, Poly (p-phenylene) such as poly (p-phenylene), polyindole such as polyindole, polypyridazine such as polypyridazine, naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, pyrene, diene Polyacenes such as benzopyrene, chrysene, perylene, coronene, terylene, ovalen, quaterylene, circum anthracene, and a part of the carbon of the polyacenes are substituted with atoms such as N, S, O, and functional groups such as carbonyl groups. Derivatives (triphenodioxazine, triphenodithiazine, hexacene-6,15-quinone, etc.), polymers such as polyvinylcarbazole, polyphenylene sulfide, and polyvinylene sulfide, and polycyclic compounds described in JP-A-11-195790. Condensates and the like can be used.
[0110]
Further, for example, thiophene hexamer α-sexithiophene α, ω-dihexyl-α-sexithiophene, α, ω-dihexyl-α-quinkethiophene, α, ω-bis ( Oligomers such as 3-butoxypropyl) -α-sexithiophene and styrylbenzene derivatives can also be suitably used.
[0111]
Further, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A-11-251601, naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic diimide, N, N'-bis (4-trifluoromethyl N, N′-bis (1H, 1H-perfluorooctyl), N, N′-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) and N, N with benzyl) naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic diimide '-Dioctylnaphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic diimide derivative, naphthalene tetracarboxylic diimides such as naphthalene 2,3,6,7 tetracarboxylic diimide, and anthracene 2,3,6,7-tetra Condensed ring tetrads such as anthracenetetracarboxylic diimides such as carboxylic diimides Carboxylic acid diimides, C60, C70, C76, C78, C84Examples include fullerenes, carbon nanotubes such as SWNT, and dyes such as merocyanine dyes and hemicyanine dyes.
[0112]
Among these π-conjugated materials, thiophene, vinylene, chenylene vinylene, phenylene vinylene, p-phenylene, a substituted product thereof, or two or more of these are used as a repeating unit, and the number n of the repeating unit is 4 to 4. At least one selected from the group consisting of an oligomer having 10 or a polymer in which the number n of the repeating unit is 20 or more, a condensed polycyclic aromatic compound such as pentacene, a fullerene, a condensed ring tetracarboxylic diimide, and a metal phthalocyanine Species are preferred.
[0113]
Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTF-iodine complex, and TCNQ-iodine complex. , Etc. can also be used. Further, σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane, and hybrid organic / inorganic materials described in JP-A-2000-260999 can also be used.
[0114]
In the present invention, for example, a material having a functional group such as acrylic acid, acetamido, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, or nitro group in the organic semiconductor layer, a benzoquinone derivative, tetracyanoethylene, and tetracyanoquinodimethane And materials that are functional acceptors such as amino groups, triphenyl groups, alkyl groups, hydroxyl groups, alkoxy groups and phenyl groups, and substituted amines such as phenylenediamine. , Anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracenes, pyrene, substituted pyrene, carbazole and its derivatives, tetrathiafulvalene and its derivatives, etc. Process Good.
[0115]
The doping means that an electron donating molecule (acceptor) or an electron donating molecule (donor) is introduced into the thin film as a dopant. Therefore, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant. Known dopants can be used for the present invention.
[0116]
(Method of manufacturing organic semiconductor layer)
These organic semiconductor layers can be formed by vacuum deposition, molecular beam epitaxy, ion cluster beam, low energy ion beam, ion plating, CVD, sputtering, plasma polymerization, electrolytic polymerization, chemical polymerization, or the like. A polymerization method, a spray coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a die coating method, an ink jet method, an LB method, and the like can be used, and can be used depending on the material. However, from the viewpoint of productivity, spin coating, blade coating, dip coating, roll coating, bar coating, die coating, and ink jetting can be used to easily and precisely form thin films using organic semiconductor solutions. The law is preferred.
[0117]
As described in Advanced Material, 1999, No. 6, p. 480-483, when a precursor such as pentacene is soluble in a solvent, a precursor film formed by coating is heat-treated to obtain a desired organic compound. A thin film of a material may be formed.
[0118]
The thickness of the organic semiconductor layer made of such an organic semiconductor material is not particularly limited, but the characteristics of the obtained transistor often largely depend on the thickness of the organic semiconductor layer. Although it depends on the type of semiconductor material, it is generally preferably 1 μm or less, particularly preferably 10 nm to 300 nm.
[0119]
《Intermediate layer》
The organic thin film transistor, which is a preferred embodiment of the thin film transistor of the present invention, preferably has an intermediate layer in contact with the organic semiconductor layer. By providing the intermediate layer in contact with the organic semiconductor layer, deterioration of the organic semiconductor layer due to air or moisture can be suppressed. Further, by providing the intermediate layer, the durability due to bending or the like is also improved, so that a decrease in characteristics as a transistor can be suppressed.
[0120]
Also, depending on the type of the organic semiconductor material, the material forming the repellent region of the ink-repellent fluid electrode material and the solvent thereof, the damage to the organic semiconductor layer when forming the repellent region of the fluid electrode material is suppressed. Effect can be obtained.
[0121]
As the intermediate layer, a material that does not affect the organic semiconductor layer during or after the manufacturing process of the organic semiconductor transistor is selected.
[0122]
As such a material, a phenol resin such as polyvinylphenol or a novolak resin, an epoxy resin, a hydrophilic polymer, or the like can be used depending on the kind of the semiconductor material.
[0123]
The hydrophilic polymer is a polymer having solubility or dispersibility in water or an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, an alcohol aqueous solution, or an aqueous solution of various surfactants. For example, a homopolymer or copolymer composed of components such as polyvinyl alcohol, HEMA, acrylic acid, and acrylamide can be suitably used. Further, as other materials, a material containing an inorganic oxide or an inorganic nitride is also preferable because it does not affect the organic semiconductor and does not affect other application steps. Further, a material for a gate insulating layer described later can also be used.
[0124]
The intermediate layer containing an inorganic oxide or an inorganic nitride is preferably formed by an atmospheric pressure plasma method.
[0125]
A method of forming a thin film by a plasma method under atmospheric pressure is a process of forming a thin film on a substrate by discharging under an atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, exciting a reactive gas by plasma, and forming a thin film on a substrate. JP-A-11-61406, JP-A-11-133205, JP-A-2000-121804, JP-A-2000-147209, JP-A-2000-185362 and the like (hereinafter also referred to as atmospheric pressure plasma method) Name). Thereby, a highly functional thin film can be formed with high productivity.
[0126]
《Gate insulating layer》
Various insulating films can be used as the gate insulating layer of the thin film transistor of the present invention. In particular, an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is preferable. As the inorganic oxide, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate bismuth, and yttrium trioxide. Among them, preferred are silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide and titanium oxide. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
[0127]
Examples of the method for forming the film include a vacuum deposition method, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a dry process such as a sputtering method and an atmospheric pressure plasma method, and a spray method. Wet processes such as a coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a coating method such as a roll coating method, a bar coating method, a die coating method, and a patterning method such as printing or inkjet, Can be used depending on the material.
[0128]
The wet process is a method in which fine particles of an inorganic oxide are dispersed in an optional organic solvent or water using a dispersing aid such as a surfactant, if necessary, and a method of drying, or a method of drying an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method of applying and drying a solution of the alkoxide compound is used.
[0129]
Among these, the film formation by the atmospheric pressure plasma method or the anodic oxidation method is preferable.
[0130]
It is also preferable that the gate insulating layer is composed of an anodic oxide film or an anodic oxide film and an insulating film. The anodic oxide film is desirably subjected to a sealing treatment. The anodized film is formed by anodizing a metal capable of being anodized by a known method.
[0131]
Examples of the metal that can be anodized include aluminum and tantalum. The method of the anodization is not particularly limited, and a known method can be used. By performing the anodic oxidation treatment, an oxide film is formed. As the electrolyte used for the anodic oxidation treatment, any electrolyte can be used as long as it can form a porous oxide film. In general, sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, chromic acid, boric acid, boric acid, sulfamic acid, benzene sulfone Acids or the like, or mixed acids obtained by combining two or more kinds thereof or salts thereof are used. Since the anodizing treatment conditions vary depending on the electrolytic solution used, they cannot be specified unconditionally, but generally, the concentration of the electrolytic solution is 1% by mass to 80% by mass, and the temperature of the electrolytic solution is 5 ° C to 70 ° C. , Current density 0.5A / dm2~ 60A / dm2, A voltage of 1 V to 100 V and an electrolysis time of 10 seconds to 5 minutes are appropriate. A preferable anodic oxidation treatment is a method in which an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, tartaric acid, or the like or a salt thereof is used as an electrolytic solution and treatment is performed with a direct current, but an alternating current may be used. The concentration of these acids is preferably 5% by mass to 45% by mass, the temperature of the electrolytic solution is 20 ° C. to 50 ° C., and the current density is 0.5 A / dm.2~ 20A / dm2For 20 seconds to 250 seconds.
[0132]
As the organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-radical polymerization type, photo-cationic polymerization type photo-curable resin, or copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolak resin, And cyanoethyl pullulan can also be used.
[0133]
As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable.
The inorganic oxide film and the organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.
[0134]
Arbitrary orientation treatment may be performed between the gate insulating layer and the organic semiconductor layer. A silane coupling agent, for example, octadecyltrichlorosilane, trichloromethylsilazane, or a self-assembled alignment film such as alkanephosphoric acid, alkanesulfonic acid, or alkanecarboxylic acid is preferably used.
[0135]
《Support》
The support according to the present invention will be described.
[0136]
As the support according to the present invention, a resin substrate (also simply referred to as resin) is preferable, and for example, a plastic film sheet can be used. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polyether imide, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), Examples include a film made of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. As described above, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, portability can be improved, and resistance to impact can be improved.
[0137]
Further, a sealing film can be provided over the thin film transistor element. Examples of the sealing film include the above-described inorganic oxides and inorganic nitrides, and are preferably formed by the above-described atmospheric pressure plasma method. Thereby, the durability of the thin film transistor is improved.
[0138]
《Undercoat layer》
The thin film transistor element according to the present invention preferably has at least one of an undercoat layer containing a compound selected from inorganic oxides and inorganic nitrides and an undercoat layer containing a polymer.
[0139]
Examples of the inorganic oxide contained in the undercoat layer include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, and titanate. Examples include lead lanthanum, strontium titanate, barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth niobate tantalate, and yttrium trioxide. Examples of the inorganic nitride include silicon nitride and aluminum nitride.
[0140]
Among them, preferred are silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide and silicon nitride.
[0141]
In the present invention, the undercoat layer containing a compound selected from an inorganic oxide and an inorganic nitride is preferably formed by the above-mentioned atmospheric pressure plasma method.
[0142]
Examples of the polymer used for the undercoat layer containing a polymer include polyester resin, polycarbonate resin, cellulose resin, acrylic resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, phenoxy resin, norbornene resin, epoxy resin, and vinyl chloride-vinyl acetate. Copolymer, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer Coal, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymer, vinyl polymer such as ethylene-vinyl acetate copolymer, polyamide resin, ethylene-butadiene resin, Tajien - rubber-based resin such as acrylonitrile resin, silicone resin, and fluorine resins.
[0143]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0144]
Example 1
As described below, a thin film transistor element sheet 1 having the configuration shown in FIGS.
[0145]
<< Preparation of thin film transistor element sheet 1 >>
Process (1)
A gate bus line 11 (a gate electrode is not particularly shown when the gate bus line also functions as a gate electrode) and an organic semiconductor layer 3 are provided on the support 1 as follows.
[0146]
(Preparation of support)
50 W / m on the surface of the support 1 made of a 200 μm thick PES film2/ Min, and a coating solution having the following composition was applied to a dry film thickness of 2 µm, dried at 90 ° C for 5 minutes, and then 4 seconds from a distance of 10 cm under a 60 W / cm high-pressure mercury lamp. Cured.
[0147]
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60g
Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20g
Ingredient of dipentaerythritol hexaacrylate trimer or more 20 g
Diethoxybenzophenone UV initiator 2g
Silicone surfactant 1g
75 g of methyl ethyl ketone
75 g of methyl propylene glycol
Further, a 50 nm-thick silicon oxide film was continuously formed on the layer by the atmospheric pressure plasma treatment under the following conditions to form an undercoat layer (not shown).
[0148]
(Used gas)
Inert gas: 98.25% by volume of helium
Reactive gas: oxygen gas 1.5% by volume
Reactive gas: tetraethoxysilane vapor (bubble with helium gas) 0.25% by volume
(Discharge conditions)
Discharge output: 10 W / cm2
(Electrode conditions)
The electrode was coated with a 1 mm-thick ceramic spray-coated alumina on a stainless steel jacket roll base material having cooling means with cooling water, then coated with a solution of tetramethoxysilane diluted with ethyl acetate, dried, and sealed with ultraviolet irradiation. This is a roll electrode having a dielectric (relative dielectric constant: 10) which is subjected to a hole treatment to make the surface smooth and the surface roughness (Rmax) specified in JIS B 0601 to be 5 μm, and is grounded. . On the other hand, as an application electrode, a hollow rectangular stainless steel pipe was coated with the same dielectric as described above under the same conditions.
[0149]
(Gate electrode formation step)
On the undercoat layer, a photosensitive resin 1 having the following composition was applied and dried at 100 ° C. for 1 minute to form a photosensitive resin layer having a thickness of 2 μm.
(Photosensitive resin 1)
Dye A 7 parts
90 parts of novolak resin (novolak resin obtained by co-condensing phenol with m- and p-mixed cresol and formaldehyde (Mw = 4000, phenol / m-cresol / p-cresol molar ratio is 5/57/38, respectively)) 90 parts
Crystal violet 3 parts
[0150]
Embedded image
Figure 2004289044
[0151]
200 mJ / cm for a semiconductor laser with an oscillation wavelength of 830 nm and an output of 100 mW2After exposing the pattern of the gate bus line and the gate electrode at an energy density of, the resist image was obtained by developing with an alkaline aqueous solution.
[0152]
Further, an aluminum film having a thickness of 300 nm was formed on the entire surface by a sputtering method, and the remaining portion of the photosensitive resin layer was removed with MEK, thereby producing a gate bus line 11 and a gate electrode. .
[0153]
(Anodic oxide film formation process)
After thoroughly washing the above film substrate, an anodic oxide film (not shown) was prepared in a 50 g / L aqueous ammonium borate solution for 5 minutes using a direct current supplied from a constant voltage power supply of 100 V. Washed well with ultrapure water.
[0154]
(Gate insulating layer forming step)
Further, at a film temperature of 200 ° C., the gas used in the above-mentioned atmospheric pressure plasma method was changed as follows, and a gate insulating layer (not shown) as a silicon oxide layer having a thickness of 30 nm was provided.
[0155]
(Used gas)
Inert gas: 98.25% by volume of helium
Reactive gas: oxygen gas 1.5% by volume
Reactive gas: tetraethoxysilane vapor (bubble with helium gas) 0.25% by volume
(Organic semiconductor layer forming step)
Next, on a gate insulating layer (not shown), a chloroform solution of the following compound C is discharged to a region where a channel is to be formed using a piezo-type inkjet method, and the solution is heated at 50 ° C. in a nitrogen gas. And heat-treated at 200 ° C. for 10 minutes to form an organic semiconductor layer 3 which is a pentacene thin film having a thickness of 50 nm.
[0156]
Embedded image
Figure 2004289044
[0157]
Step (2): Formation of Fluid Electrode Material Repulsion Regions 6, A and B
A silicone adhesive (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SE9185) is applied to the organic semiconductor layer 3 by a screen printing method, cured at 50 ° C., and has a fluidity of silicone rubber having a width of 20 μm and a thickness of 3 μm. The electrode material repulsion region layers 6, A, and B were each formed.
[0158]
Step (3): Polystyrene sulfonic acid to which 0.01% by mass of a nonionic surfactant (for example, NP15 manufactured by Nikko Chemicals), which is a material for forming an electrode for forming a source electrode, a drain electrode, a pixel electrode, and a source bus line, is added. And an aqueous dispersion of poly (ethylenedioxythiophene) (Baytron P, manufactured by Bayer) was applied. When the coating film was divided by the fluid electrode material repulsion regions 6, A and B, the coating was dried at 60 ° C. A coating of the electrode forming material having a thickness of 0.2 μm was formed. Further, a silver paste is applied, and when the coating film is similarly divided by the fluid electrode repulsion regions 6, A and B, it is dried at 60 ° C. and heat-treated at 200 ° C. to obtain a 2 μm thick silver paste. A coating was formed.
[0159]
Through the above steps, the TFT sheet of the present invention is manufactured, and can be favorably driven.
[0160]
Example 2
<< Preparation of thin film transistor element sheet 2 >>
A thin film transistor element sheet 2 was manufactured in the same manner as in the manufacture of the thin film transistor 1 of Example 1, except that the following changes were made.
[0161]
(The formation of the organic semiconductor layer 3 is changed as follows)
A chloroform solution of a regular (poly (3-hexylthiophene)) body (manufactured by Aldrich) of poly (3-hexylthiophene) was prepared so as to have a Zn and Ni content of 10 ppm or less. This solution is discharged and patterned using a piezo type inkjet, dried at room temperature, and then dried.2Heat treatment was performed at 50 ° C. for 30 minutes in a gas replacement atmosphere. At this time, the film thickness of poly (3-hexylthiophene) was 30 nm.
[0162]
Through the above steps, the TFT sheet of the present invention is manufactured, and can be favorably driven.
[0163]
Example 3
<< Preparation of thin film transistor element sheet 3 >>
A thin film transistor element sheet 3 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the following configuration was provided after the formation of the semiconductor layer.
[0164]
(Formation of intermediate layer): Provide PVA layer (thickness 0.3 μm)
On the organic semiconductor layer 3, a sufficiently purified polyvinyl alcohol is applied using an aqueous solution obtained by dissolving in water purified by an ultrapure manufacturing apparatus, and is thoroughly dried at 100 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. An intermediate layer made of polyvinyl alcohol was formed.
[0165]
(Formation of Fluid Electrode Material Repulsion Area 6, A, B)
Further, a liquid obtained by diluting the following composition 2 with a single solvent of Isopar E ″ (isoparaffin hydrocarbon, manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) on the intermediate layer is ejected as ink droplets by an inkjet method, and then dried and cured. As a result, fluid electrode material repulsion regions (layers) 6, A and B composed of a silicone rubber layer having a width of 7 μm and a thickness of 0.4 μm were formed.
[0166]
(Composition of composition 2)
α, ω-divinyl polydimethylsiloxane
(Molecular weight about 60,000) 100 parts
HMS-501 (methyl at both ends (methyl hydrogen siloxane)
(Dimethylsiloxane) copolymer, number of SiH groups / molecular weight =
0.69 mol / g, manufactured by Chisso Corporation 7 parts
Vinyl tris (methylethylketoximino) silane 3 parts
SRX-212 (platinum catalyst, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
5 copies
Further, the intermediate layer other than the area where the fluid electrode material repulsion areas 6, A and B were provided was removed by a water treatment or the like, and rinsed with ultrapure water.
[0167]
Thereafter, as in Example 1, the electrode material was supplied to form a two-layer electrode.
Through the above steps, the TFT sheet of the present invention is manufactured, and can be favorably driven.
[0168]
According to the production method of the present invention, as compared with the conventional production method of an element sheet, an element sheet having extremely high production efficiency (there is no short-circuit phenomenon between the source electrode and the drain electrode) and high transistor characteristics can be easily obtained. Was.
[0169]
In the method for manufacturing a thin film transistor element sheet of the present invention, a source electrode, a drain electrode, and the like formed in a channel region formed of an organic semiconductor layer may be formed only by patterning so as to straddle a fluid electrode material repulsion region. As shown in FIGS. 2A to 2C, the fluid electrode material ejected by the inkjet method is automatically divided on the fluid electrode material repulsion area and supplied to a predetermined area. One of the features is that a source electrode and a drain electrode are formed.
[0170]
As described above, even if the pattern accuracy for forming the electrode material is lower than that of the source electrode and drain electrode forming means which requires extremely high positional accuracy (pattern accuracy) as conventionally known, the electrode material repulsion region It can be understood that a thin film transistor can be formed if the condition of straddling is satisfied.
[0171]
As described above, in the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, the channel length of the TFT can be uniquely controlled by the width of the formed film, that is, the capacity and discharge amount (drawing density) of the ink-jet droplet, and the source electrode and the drain electrode It can be seen that a short circuit (also referred to as an SD electrode) can be effectively prevented, and a highly accurate and highly reliable TFT element can be stably manufactured by an extremely simple method.
[0172]
Further, a source electrode, a drain electrode, a pixel electrode, a source bus line, and the like can be formed by a simple method such as coating.
[0173]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a method for easily and efficiently producing an organic thin film transistor element sheet with high accuracy without using a sophisticated vacuum system or complicated photolithography technology. In addition, it is possible to provide a method for producing an organic thin film transistor element sheet having high production stability by reducing the variation in element performance, and to provide a thin film transistor element sheet that does not require high-precision alignment that can be applied to a resin support such as a film. Could be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a bottom gate type layer configuration of a thin film transistor element of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of an organic thin film transistor forming one pixel of the thin film transistor element sheet of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view illustrating one embodiment of a manufacturing process of a thin film transistor element of the present invention by an inkjet method.
FIG. 4 shows an example in which a fluid electrode material repulsion region is formed in a line shape.
FIG. 5 shows an example in which a fluid electrode material repulsion region is formed in a line shape.
FIG. 6 shows an example in which a fluid electrode material repulsion region is formed in a line shape.
FIG. 7 shows an example in which a fluid electrode material repulsion region is formed in a line shape.
FIG. 8 illustrates a method for manufacturing a thin film transistor element.
[Explanation of symbols]
1 Support
2 Gate electrode
2a Gate
3 Organic semiconductor layer
3a Intermediate layer
4 Drain electrode
4a Pixel electrode
5 Source electrode
6 Fluid electrode material repulsion area (layer)
7 Reception layer
8, 8a, 8b Ink droplets
10 Thin film transistor sheet
11 Gate bus line
12 Source bus line

Claims (12)

支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層からなるチャネル領域、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタ素子が、ゲートバスラインおよびソースバスラインを介して、複数個、連結された薄膜トランジスタ素子シートの作製方法において、
該チャネル領域上或いは該支持体上に、直接またはその他の層を介して、流動性電極材料反発領域を形成する工程、次いで、流動性電極材料が前記チャネル領域上に或いは前記支持体上に、直接またはその他の層を介して、供給され、少なくとも該ソース電極及び該ドレイン電極が形成される工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。
A thin film transistor element sheet in which a plurality of thin film transistor elements each having a gate electrode, a gate insulating layer, a channel region including a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode are connected to a support via a gate bus line and a source bus line. In the method for producing
Forming a flowable electrode material repelling region, directly or through another layer, on the channel region or on the support, and then the flowable electrode material is deposited on the channel region or on the support, A method for producing a thin film transistor element sheet, comprising a step of supplying at least the source electrode and the drain electrode supplied directly or through another layer.
前記チャネル領域がゲートバスラインと交差していることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。2. The method according to claim 1, wherein the channel region intersects a gate bus line. 前記支持体が樹脂基板であることを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。3. The method according to claim 1, wherein the support is a resin substrate. 前記流動性電極材料が流動性電極材料反発領域上に供給され、前記流動性電極材料が該反発領域上で分断されて、ソース電極及びドレイン電極が形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The fluid electrode material is supplied on a fluid electrode material repulsion area, and the fluid electrode material is divided on the repulsion area to form a source electrode and a drain electrode. 4. The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of the above items 3. 前記ドレイン電極が画素電極を形成するか、または、前記ドレイン電極が前記画素電極と連結され、且つ、前記画素電極とソースバスラインとが、流動性電極材料反発領域により分断されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The drain electrode forms a pixel electrode, or the drain electrode is connected to the pixel electrode, and the pixel electrode and the source bus line are separated by a fluid electrode material repulsion region. The method for producing a thin film transistor element sheet according to claim 1. 前記流動性電極材料がインクジェットにより供給されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The method for producing a thin film transistor element sheet according to claim 1, wherein the fluid electrode material is supplied by ink jet. 前記流動性電極材料反発領域を形成する工程の後、流動性電極材料をシート全面に供給することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The method for producing a thin film transistor element sheet according to claim 1, wherein, after the step of forming the fluid electrode material repulsion region, the fluid electrode material is supplied to the entire surface of the sheet. 半導体層が有機半導体材料を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to claim 1, wherein the semiconductor layer contains an organic semiconductor material. 半導体層の形成がインクジェットにより行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The method for manufacturing a thin film transistor element sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the formation of the semiconductor layer is performed by inkjet. 前記支持体を搬送しながら製造することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The method for producing a thin film transistor element sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein the substrate is produced while transporting the support. 前記支持体をゲートバスラインと交差する方向に搬送しながら、流動性電極材料反発領域をライン状に形成することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ素子シートの作製方法。The thin film transistor element sheet according to any one of claims 1 to 10, wherein a fluid electrode material repulsion region is formed in a line while transporting the support in a direction crossing the gate bus line. Production method. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の作製方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ素子シート。A thin film transistor element sheet manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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